JPH1012369A - 誘導加熱方法及び装置 - Google Patents
誘導加熱方法及び装置Info
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- JPH1012369A JPH1012369A JP15718196A JP15718196A JPH1012369A JP H1012369 A JPH1012369 A JP H1012369A JP 15718196 A JP15718196 A JP 15718196A JP 15718196 A JP15718196 A JP 15718196A JP H1012369 A JPH1012369 A JP H1012369A
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- induction
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- induction coil
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Abstract
(57)【要約】
【課題】比較的簡単な手段で磁化率が負もしくは低い材
質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び装置を提供
する。 【解決手段】磁化率が負もしくは低い材質から成る被加
熱体と誘導コイルとの距離（ｄ）を５ｍｍ以下とするこ
とを特徴とする。被加熱体と誘導コイルの距離を、被加
熱体の材質の磁化率の相違に応じて変更し得るよう、少
なくとも２つ以上の誘導コイル（６１，６２）を被加熱
体からの距離が異なった位置に配置し、被加熱体の材質
に応じてこれらの誘導コイルへの電源の接続を選択的に
切り換えるようにするとよい。
質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び装置を提供
する。 【解決手段】磁化率が負もしくは低い材質から成る被加
熱体と誘導コイルとの距離（ｄ）を５ｍｍ以下とするこ
とを特徴とする。被加熱体と誘導コイルの距離を、被加
熱体の材質の磁化率の相違に応じて変更し得るよう、少
なくとも２つ以上の誘導コイル（６１，６２）を被加熱
体からの距離が異なった位置に配置し、被加熱体の材質
に応じてこれらの誘導コイルへの電源の接続を選択的に
切り換えるようにするとよい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、誘導加熱装置に関
し、特に鍋の材質に応じて最適の加熱効果を得ることが
できる調理用加熱装置として好適な誘導加熱装置に関す
る。
し、特に鍋の材質に応じて最適の加熱効果を得ることが
できる調理用加熱装置として好適な誘導加熱装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来の誘導加熱装置は、被加熱体の材質
によっては加熱効果を得られない場合があった。工業的
には、磁界の閉回路を利用する方法がとられていた。し
かし、調理用の誘導加熱は、被加熱体である鍋が磁性体
であるものを主体として利用されていた。即ち、鉄やス
テンレスのように磁化率の大きい材質もしくは比抵抗の
大きい材質から成る鍋を対象にしたものが主体であっ
た。磁化率が小さかったり負であるような材質、或いは
比抵抗の小さい材質、例えばアルミニウムや銅製の鍋を
誘導加熱するために、周波数を５０ＫＨｚ〜１００ＫＨ
ｚにするなどの提案もなされているが、それでは鉄等の
強磁性体から成る鍋を加熱できない。
によっては加熱効果を得られない場合があった。工業的
には、磁界の閉回路を利用する方法がとられていた。し
かし、調理用の誘導加熱は、被加熱体である鍋が磁性体
であるものを主体として利用されていた。即ち、鉄やス
テンレスのように磁化率の大きい材質もしくは比抵抗の
大きい材質から成る鍋を対象にしたものが主体であっ
た。磁化率が小さかったり負であるような材質、或いは
比抵抗の小さい材質、例えばアルミニウムや銅製の鍋を
誘導加熱するために、周波数を５０ＫＨｚ〜１００ＫＨ
ｚにするなどの提案もなされているが、それでは鉄等の
強磁性体から成る鍋を加熱できない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためなされたものであり、その目的とすると
ころは、比較的簡単な手段で磁化率が負もしくは低い材
質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び装置を提供
し、また、１台の装置で、磁化率の全く異なる被加熱体
を誘導加熱できる装置を提供することにある。
を解決するためなされたものであり、その目的とすると
ころは、比較的簡単な手段で磁化率が負もしくは低い材
質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び装置を提供
し、また、１台の装置で、磁化率の全く異なる被加熱体
を誘導加熱できる装置を提供することにある。
【０００４】以下、上記課題を解決するための技術的背
景について考察する。図１は、均一な磁場内に各種材料
を置いたときの磁束の分布状態を示す説明図であり、図
１中、（ａ）は強磁性体（正の磁化率）、（ｂ）は常磁
性体（弱い磁化率）、（ｃ）は反磁性体（負の磁性体）
の材料を置いた場合をそれぞれ示している。誘導加熱用
のコイルの半径をｒとし、巻数をＮとし、これに電流Ｉ
を流したときコイルの中心軸上の磁場の強さは、 Ｂ ＝ ｋＩＮｒ2 ・ｄ-3 ＝ Ｋ・ｄ-3 ────────────（１） こゝで、ｄはコイル中心軸上におけるコイルとの距離で
ある。ｋはコイルの位置と向きによって定まる極めて複
雑な常数、Ｉは電流、Ｎはコイルの巻数、ｒはコイル半
径で、これらを乗じたｋＩＮｒ2 をＫとして一定とし
た。
景について考察する。図１は、均一な磁場内に各種材料
を置いたときの磁束の分布状態を示す説明図であり、図
１中、（ａ）は強磁性体（正の磁化率）、（ｂ）は常磁
性体（弱い磁化率）、（ｃ）は反磁性体（負の磁性体）
の材料を置いた場合をそれぞれ示している。誘導加熱用
のコイルの半径をｒとし、巻数をＮとし、これに電流Ｉ
を流したときコイルの中心軸上の磁場の強さは、 Ｂ ＝ ｋＩＮｒ2 ・ｄ-3 ＝ Ｋ・ｄ-3 ────────────（１） こゝで、ｄはコイル中心軸上におけるコイルとの距離で
ある。ｋはコイルの位置と向きによって定まる極めて複
雑な常数、Ｉは電流、Ｎはコイルの巻数、ｒはコイル半
径で、これらを乗じたｋＩＮｒ2 をＫとして一定とし
た。
【０００５】上記式（１）の値は、コイル中心線上で一
番強くなるが、更に二つのコイルの場合は、一次コイル
と二次コイル（鍋の底を二次コイルと想定）と対比した
とき、一次コイルは二次コイル（鍋底）の反射を受ける
ことになるので、下記式（２）の如くなる。なお、図２
は、誘導加熱により鍋を加熱する場合の模式図であり、
図中、２０は鍋、２０ａは鍋底、２０ｂは二次コイルに
相当する鍋底を示す。２１は誘導コイルである。
番強くなるが、更に二つのコイルの場合は、一次コイル
と二次コイル（鍋の底を二次コイルと想定）と対比した
とき、一次コイルは二次コイル（鍋底）の反射を受ける
ことになるので、下記式（２）の如くなる。なお、図２
は、誘導加熱により鍋を加熱する場合の模式図であり、
図中、２０は鍋、２０ａは鍋底、２０ｂは二次コイルに
相当する鍋底を示す。２１は誘導コイルである。
【０００６】而して、磁化電流をＩ1 、鍋側の電流をＩ
としたとき、 Ｉ／Ｉ1 ＝ ｋ・｛（Ｎ1 ・ｒ2 ）2 ／ｚ1 ｝・｛（Ｎ・ｒ2 ）2 ／ｚ｝・（ｆ2 ／ｄ6 ） ────────────（２） （こゝで、Ｎ1 ：誘導コイル巻数， ｒ1 ：誘導コイル
半径，ｚ1 ：誘導コイルのインピーダンス，Ｎ：鍋底を
仮想コイルとしたときの巻数１， ｒ：鍋の半径，ｚ：
鍋のインピーダンス，ｆ：誘導周波数， ｄ：誘導コイ
ルと鍋底との距離）となる。
としたとき、 Ｉ／Ｉ1 ＝ ｋ・｛（Ｎ1 ・ｒ2 ）2 ／ｚ1 ｝・｛（Ｎ・ｒ2 ）2 ／ｚ｝・（ｆ2 ／ｄ6 ） ────────────（２） （こゝで、Ｎ1 ：誘導コイル巻数， ｒ1 ：誘導コイル
半径，ｚ1 ：誘導コイルのインピーダンス，Ｎ：鍋底を
仮想コイルとしたときの巻数１， ｒ：鍋の半径，ｚ：
鍋のインピーダンス，ｆ：誘導周波数， ｄ：誘導コイ
ルと鍋底との距離）となる。
【０００７】相互誘導の場合は、反射のために式（２）
の如くなり、鍋の電流は周波数が２乗で加熱作用する。
例えば一般の誘導加熱周波数２５ＫＨｚを４倍にして１
００ＫＨｚにしても１６倍程度となるが、距離ｄを半分
にすれば加熱効率は６４倍に増大することになり、例え
ば鉄の場合、通常７ｍｍのｄ値を１ｍｍにすると、鍋電
流は１０5 倍に増大することになり、極めて加熱効率は
有利となる。
の如くなり、鍋の電流は周波数が２乗で加熱作用する。
例えば一般の誘導加熱周波数２５ＫＨｚを４倍にして１
００ＫＨｚにしても１６倍程度となるが、距離ｄを半分
にすれば加熱効率は６４倍に増大することになり、例え
ば鉄の場合、通常７ｍｍのｄ値を１ｍｍにすると、鍋電
流は１０5 倍に増大することになり、極めて加熱効率は
有利となる。
【０００８】この関係を図３に、距離と磁束の関係とし
て図示する。図３は、コイルによって生ずるｆｌｕｘが
鍋に鎖交することを示している。図１に示した非磁性体
や反磁性体では、この距離ｄの影響が更に大きくなる。
て図示する。図３は、コイルによって生ずるｆｌｕｘが
鍋に鎖交することを示している。図１に示した非磁性体
や反磁性体では、この距離ｄの影響が更に大きくなる。
【０００９】変動する磁場の場合、磁場中の導体の表面
のみを流れる電流で、表面より３８％の電流になる位置
ｔは、 ｔ ＝ （ｋｆμσ）-1/2 ────────────（３） （こゝで、ｋ：常数， ｆ：周波数， μ：透磁率，
σ：電気伝導度）となる。
のみを流れる電流で、表面より３８％の電流になる位置
ｔは、 ｔ ＝ （ｋｆμσ）-1/2 ────────────（３） （こゝで、ｋ：常数， ｆ：周波数， μ：透磁率，
σ：電気伝導度）となる。
【００１０】これは、導体の表面の電子は内部の電子に
比べて強いＬｅｎｓ Ｌａｗに基づいた力を受けるの
で、相互インダクタンスは小さく、従って、表面の電子
の移動は容易となり、電荷を運ぶキャリヤーとしての電
子は表面の電子が主体となる。また、静電的には、表面
に電子が集まることになる。但し、現実的には極めて複
雑な現象を起こしているので、簡単な表現は困難であ
る。
比べて強いＬｅｎｓ Ｌａｗに基づいた力を受けるの
で、相互インダクタンスは小さく、従って、表面の電子
の移動は容易となり、電荷を運ぶキャリヤーとしての電
子は表面の電子が主体となる。また、静電的には、表面
に電子が集まることになる。但し、現実的には極めて複
雑な現象を起こしているので、簡単な表現は困難であ
る。
【００１１】いま、実験的（一部理論的）に求めた効率
についてＢ．Ｊａｃｋｓｏｎの式を引用すれば、下記式
（４）の通りである。 ＩS ／ＩX ＝ 100・｛１＋（1.54／ＫT ）（σω／μｒσc ）1/2 ｝-1 ％ ───────（４） （但し、ＫT ：ｑ／（ζ2 μｒ2 ε2 ），δω：（２／
ω・μω・σω）1/2 ，ζ：（π／２1/2 ）・（δω／
λ），ｑ：（２ａ／δω）， ε：｛π（ｃ−ａ）／
λ｝，ａ：鍋底の厚さ（ｍ）， ω：２πｆ， λ：コ
イルのピッチ（ｍ），μω：鍋底の透磁率（Ｈ／ｍ）：
Ｂ／Ｈ：（ψ／Ａ）／（ωＩ／Ｌ），σω：鍋底の導電
度（１／Ωｍ），σｃ：コイルの導電度（１／Ωｍ）μ
ｃ：鍋底の比透磁率， ｃ：コイルと鍋底の間隙長
（ｍ） ）
についてＢ．Ｊａｃｋｓｏｎの式を引用すれば、下記式
（４）の通りである。 ＩS ／ＩX ＝ 100・｛１＋（1.54／ＫT ）（σω／μｒσc ）1/2 ｝-1 ％ ───────（４） （但し、ＫT ：ｑ／（ζ2 μｒ2 ε2 ），δω：（２／
ω・μω・σω）1/2 ，ζ：（π／２1/2 ）・（δω／
λ），ｑ：（２ａ／δω）， ε：｛π（ｃ−ａ）／
λ｝，ａ：鍋底の厚さ（ｍ）， ω：２πｆ， λ：コ
イルのピッチ（ｍ），μω：鍋底の透磁率（Ｈ／ｍ）：
Ｂ／Ｈ：（ψ／Ａ）／（ωＩ／Ｌ），σω：鍋底の導電
度（１／Ωｍ），σｃ：コイルの導電度（１／Ωｍ）μ
ｃ：鍋底の比透磁率， ｃ：コイルと鍋底の間隙長
（ｍ） ）
【００１２】上記式（４）から求めた最良の効率をもた
らす周波数は下記の通りとなる。 鍋の厚さ０．５ｍｍｔの場合 鍋の厚さ１．５ｍｍｔの場合 ＳＵＳ４３０ ： ３０ＫＨｚ １０ＫＨｚ Ｃｕ ： ７００ＫＨｚ ２００ＫＨｚ Ａｌ ： １１００ＫＨｚ ４００ＫＨｚ ＳＵＳ１８−８： ２０ＫＨｚ ６ＫＨｚ Ｓｔｅｅｌ ： ６ＫＨｚ ２ＫＨｚ Ｔｉ ： １８ＫＨｚ ３ＫＨｚ
らす周波数は下記の通りとなる。 鍋の厚さ０．５ｍｍｔの場合 鍋の厚さ１．５ｍｍｔの場合 ＳＵＳ４３０ ： ３０ＫＨｚ １０ＫＨｚ Ｃｕ ： ７００ＫＨｚ ２００ＫＨｚ Ａｌ ： １１００ＫＨｚ ４００ＫＨｚ ＳＵＳ１８−８： ２０ＫＨｚ ６ＫＨｚ Ｓｔｅｅｌ ： ６ＫＨｚ ２ＫＨｚ Ｔｉ ： １８ＫＨｚ ３ＫＨｚ
【００１３】この理由は、誘導コイルにＩＧＢＴスイッ
チＯＮによって流れる電流の時間特性は材料によって異
なっているためである。即ち、磁界が存在している状態
で次の誘導コイルに一定量の充電を始めるか否かで異な
ってくるものである。これは、被加熱体の誘導係数に対
する被加熱体の比抵抗の変化によって生ずる時定数の変
化として生まれてくるものである。
チＯＮによって流れる電流の時間特性は材料によって異
なっているためである。即ち、磁界が存在している状態
で次の誘導コイルに一定量の充電を始めるか否かで異な
ってくるものである。これは、被加熱体の誘導係数に対
する被加熱体の比抵抗の変化によって生ずる時定数の変
化として生まれてくるものである。
【００１４】従って、磁性体で且つ高比抵抗体を直接誘
導加熱するのと同じ条件では、ＡｌやＣｕを直接誘導加
熱することはできないのである。その理由は次の通りで
ある。 ａ）コイルの蓄積エネルギーが磁性体と非磁性体とでは
異なる。誘導加熱用のエネルギーはコイルの蓄積エネル
ギーに差を生じ、ＡｌやＣｕは鉄に比べて蓄積エネルギ
ーが少ない。 ｂ）磁性体を誘導加熱する位置に非磁性体を置いても、
コイルとの相互誘導係数はほとんど零に近いので、誘導
電流が小さい。 ｃ）被加熱体の比抵抗の大きさに応じて誘導電流を起こ
す時定数が異なり、低比抵抗材の場合は長い時定数とな
り、繰り返し周波数が遅く、パワーが入らないことにな
る。 ｄ）被加熱体の比抵抗が小さければ大電流を流さないと
加熱しない。 そして、これらは、従来の誘導加熱装置の欠点であっ
た。
導加熱するのと同じ条件では、ＡｌやＣｕを直接誘導加
熱することはできないのである。その理由は次の通りで
ある。 ａ）コイルの蓄積エネルギーが磁性体と非磁性体とでは
異なる。誘導加熱用のエネルギーはコイルの蓄積エネル
ギーに差を生じ、ＡｌやＣｕは鉄に比べて蓄積エネルギ
ーが少ない。 ｂ）磁性体を誘導加熱する位置に非磁性体を置いても、
コイルとの相互誘導係数はほとんど零に近いので、誘導
電流が小さい。 ｃ）被加熱体の比抵抗の大きさに応じて誘導電流を起こ
す時定数が異なり、低比抵抗材の場合は長い時定数とな
り、繰り返し周波数が遅く、パワーが入らないことにな
る。 ｄ）被加熱体の比抵抗が小さければ大電流を流さないと
加熱しない。 そして、これらは、従来の誘導加熱装置の欠点であっ
た。
【００１５】本発明は、アルミニウムや銅のような磁化
率が負もしくは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱す
る方法及び装置を提供し、また、１台の装置で、アルミ
ニウムや銅のほか、鉄やステンレス等の如く、磁化率の
全く異なる被加熱体を誘導加熱できる装置を提供するも
のである。
率が負もしくは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱す
る方法及び装置を提供し、また、１台の装置で、アルミ
ニウムや銅のほか、鉄やステンレス等の如く、磁化率の
全く異なる被加熱体を誘導加熱できる装置を提供するも
のである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、磁化率が
負もしくは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱する場
合、被加熱体と誘導コイルとの距離を５ｍｍ以下、望ま
しくは約１ｍｍ程度とすることによって達成できる。ま
た、被加熱体と誘導コイルの距離を、被加熱体の材質の
磁化率の相違に応じて変更し得るよう、少なくとも２つ
以上の誘導コイルを被加熱体からの距離が異なった位置
に配置し、被加熱体の材質に応じてこれらの誘導コイル
への電源の接続を選択的に切り換えるスイッチを設ける
ことが推奨される。また、上記の如き少なくとも２つ以
上の誘導コイルの間に冷却用の空気噴出口を設けたり、
被加熱体の振動を防止するため、被加熱体と誘導コイル
の間に耐熱性の弾性体を設けたりすることが推奨され
る。
負もしくは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱する場
合、被加熱体と誘導コイルとの距離を５ｍｍ以下、望ま
しくは約１ｍｍ程度とすることによって達成できる。ま
た、被加熱体と誘導コイルの距離を、被加熱体の材質の
磁化率の相違に応じて変更し得るよう、少なくとも２つ
以上の誘導コイルを被加熱体からの距離が異なった位置
に配置し、被加熱体の材質に応じてこれらの誘導コイル
への電源の接続を選択的に切り換えるスイッチを設ける
ことが推奨される。また、上記の如き少なくとも２つ以
上の誘導コイルの間に冷却用の空気噴出口を設けたり、
被加熱体の振動を防止するため、被加熱体と誘導コイル
の間に耐熱性の弾性体を設けたりすることが推奨され
る。
【００１７】即ち、本発明においては、アルミニウムや
銅などの被加熱体を加熱する場合、誘導コイルと被加熱
体の距離を充分に近づけるものである。また、鉄のよう
に強磁性体で比抵抗の大きい材料とか、ステンレスのよ
うに磁化率は小さくても比抵抗の大きい材料を加熱する
場合には、上記アルミニウムや銅などの場合とは全く異
なったインダクタンスの誘導コイルを被加熱体から離れ
た位置に更に設けて、これら複数のコイルを被加熱体の
種類に応じて切り換えて使用するように構成するもので
ある。
銅などの被加熱体を加熱する場合、誘導コイルと被加熱
体の距離を充分に近づけるものである。また、鉄のよう
に強磁性体で比抵抗の大きい材料とか、ステンレスのよ
うに磁化率は小さくても比抵抗の大きい材料を加熱する
場合には、上記アルミニウムや銅などの場合とは全く異
なったインダクタンスの誘導コイルを被加熱体から離れ
た位置に更に設けて、これら複数のコイルを被加熱体の
種類に応じて切り換えて使用するように構成するもので
ある。
【００１８】即ち、アルミニウムや銅などの被加熱体を
加熱する場合には、誘導コイルと被加熱体を磁性体のと
きよりも近づけるようにし、非磁性体と誘導コイルとの
相互インダクタンスを大きくし、同時に蓄積エネルギー
を増大し磁化コイルの巻数ｎを増大し（誘起電圧を小さ
くする。即ち比抵抗が小さくなる。）、被加熱体に大電
流が流れるように装置することによって、任意の材質の
鍋について誘導加熱ができるように構成するものであ
る。
加熱する場合には、誘導コイルと被加熱体を磁性体のと
きよりも近づけるようにし、非磁性体と誘導コイルとの
相互インダクタンスを大きくし、同時に蓄積エネルギー
を増大し磁化コイルの巻数ｎを増大し（誘起電圧を小さ
くする。即ち比抵抗が小さくなる。）、被加熱体に大電
流が流れるように装置することによって、任意の材質の
鍋について誘導加熱ができるように構成するものであ
る。
【００１９】図４は、本発明に係る誘導加熱装置の回路
の一実施例を示している。図中、４１は第１誘導コイ
ル、４２は第２誘導コイル、４３はこれら両コイルへの
電流を切り換えるスイッチ、４４はＩＧＢＴ、４５はロ
ゴスキー電流検出器、４６はドライバー、４７は出力コ
ントローラー、４８は異常温度上昇検出器、４９は表示
器である。第１誘導コイル４１は、アルミニウムや銅製
の鍋を加熱するためのコイルであり、鍋底から１〜５ｍ
ｍ程度の位置に設けられる。第２誘導コイル４２は、鉄
やステンレス製の鍋を加熱するためのコイルであり、鍋
底から１０ｍｍ以上離れた位置に設けられる。鍋の材質
に応じてこれらの第１誘導コイルと第２誘導コイルをス
イッチ４３で切り換えて使用する。
の一実施例を示している。図中、４１は第１誘導コイ
ル、４２は第２誘導コイル、４３はこれら両コイルへの
電流を切り換えるスイッチ、４４はＩＧＢＴ、４５はロ
ゴスキー電流検出器、４６はドライバー、４７は出力コ
ントローラー、４８は異常温度上昇検出器、４９は表示
器である。第１誘導コイル４１は、アルミニウムや銅製
の鍋を加熱するためのコイルであり、鍋底から１〜５ｍ
ｍ程度の位置に設けられる。第２誘導コイル４２は、鉄
やステンレス製の鍋を加熱するためのコイルであり、鍋
底から１０ｍｍ以上離れた位置に設けられる。鍋の材質
に応じてこれらの第１誘導コイルと第２誘導コイルをス
イッチ４３で切り換えて使用する。
【００２０】而して、誘導コイルのインダクタンスは、
下記の式（５）で定まる。 Ｌ ＝ ４πｎ2 ｌＳμ ────────────（５） （こゝで、ｎ：巻数， ｌ：コイルの長さ， Ｓ：横断
面積， μ：透磁率）
下記の式（５）で定まる。 Ｌ ＝ ４πｎ2 ｌＳμ ────────────（５） （こゝで、ｎ：巻数， ｌ：コイルの長さ， Ｓ：横断
面積， μ：透磁率）
【００２１】このとき、各材質の比抵抗は異なるので、
当然、時定数は異なり、ＩＧＢＴの電流は図５のグラフ
の如くである。この場合、充電電流波高値を一定にする
ような誘導コイルを用いた。即ち、Ａ点でＩＧＢＴをＯ
Ｎして、Ｂ点でＯＦＦする。このとき誘導コイルに蓄積
エネルギーは並列蓄電器に流入して電流が零（Ｄ点）と
なったとき、ＩＧＢＴを再びＯＮとするようにすること
で、これを繰り返して誘導加熱するものである。これに
よりＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ３０４等を加熱するときの特性
が図５に示してある。図５中、線ａはＳＵＳ３０４、線
ｂはＡｌ、線ｃはＣｕを示し、更に、線ａ' はＳ４５
Ｃ、線ａ”はＳＵＳ１８−８、を示している。式（２）
による時定数が異なるので、材質に応じて異なった特性
を示すことになる。
当然、時定数は異なり、ＩＧＢＴの電流は図５のグラフ
の如くである。この場合、充電電流波高値を一定にする
ような誘導コイルを用いた。即ち、Ａ点でＩＧＢＴをＯ
Ｎして、Ｂ点でＯＦＦする。このとき誘導コイルに蓄積
エネルギーは並列蓄電器に流入して電流が零（Ｄ点）と
なったとき、ＩＧＢＴを再びＯＮとするようにすること
で、これを繰り返して誘導加熱するものである。これに
よりＡｌ、Ｃｕ、ＳＵＳ３０４等を加熱するときの特性
が図５に示してある。図５中、線ａはＳＵＳ３０４、線
ｂはＡｌ、線ｃはＣｕを示し、更に、線ａ' はＳ４５
Ｃ、線ａ”はＳＵＳ１８−８、を示している。式（２）
による時定数が異なるので、材質に応じて異なった特性
を示すことになる。
【００２２】ここで、誘導コイルに蓄えられるエネルギ
ーは、下記式（６）として求めることができる。 （１／２）πμｎ2 Ｓｌ（Ｈ／４πｎ）2 ＝ （μ／８π）Ｈ2 Ｓｌ ────────────（６）
ーは、下記式（６）として求めることができる。 （１／２）πμｎ2 Ｓｌ（Ｈ／４πｎ）2 ＝ （μ／８π）Ｈ2 Ｓｌ ────────────（６）
【００２３】勿論、誘導係数に係わるエネルギーは電流
の２乗に比例するわけであるが、この積分は磁性を含む
回路となるので便宜上の計算による。従って、時定数よ
り積分計算すれば、線ａのＳＵＳ３０４を中心にして計
算によりＣｕは同じＩｐとしたとき７９．４％の充電エ
ネルギーとなる。充電電流Ｉｐを大きくして５２．５Ａ
としたとき、鉄に比べて８３．５％の充電エネルギーを
得ることができる。従って、この状態になるような装置
の配置をした（式６）。
の２乗に比例するわけであるが、この積分は磁性を含む
回路となるので便宜上の計算による。従って、時定数よ
り積分計算すれば、線ａのＳＵＳ３０４を中心にして計
算によりＣｕは同じＩｐとしたとき７９．４％の充電エ
ネルギーとなる。充電電流Ｉｐを大きくして５２．５Ａ
としたとき、鉄に比べて８３．５％の充電エネルギーを
得ることができる。従って、この状態になるような装置
の配置をした（式６）。
【００２４】一般的に便法上、式（１）のＢは無視し、
式（３）と各材料の比抵抗の比をΩで表して表皮抵抗値
とし、加熱特性の良否の目安としている。即ち、ｆ＝２
０ＫＨｚとしたときの計算を下表に示す。
式（３）と各材料の比抵抗の比をΩで表して表皮抵抗値
とし、加熱特性の良否の目安としている。即ち、ｆ＝２
０ＫＨｚとしたときの計算を下表に示す。
【００２５】 材料 表皮抵抗（Ω×１０-4） ａ ２１．００ ｂ ０．４５ ｃ ０．３７ ａ' ８．９０ ａ” ３．６０
【００２６】従って、便法上の数値での加熱特性は、こ
の表皮抵抗に比例して熱エネルギーに変換されるのでＡ
ｌ、Ｃｕは利用効率が低いことになる。式（１）に示す
コイルと被加熱体との間における磁場の強さは、距離の
ｄ-6に比例することになるので、充分にこの点を考慮す
る。即ち、本発明においては、磁化率が負もしくは低い
材質から成る被加熱体の場合には、被加熱体と誘導コイ
ルとの距離を５ｍｍ以下、望ましくは約１ｍｍに設定す
るようにする。
の表皮抵抗に比例して熱エネルギーに変換されるのでＡ
ｌ、Ｃｕは利用効率が低いことになる。式（１）に示す
コイルと被加熱体との間における磁場の強さは、距離の
ｄ-6に比例することになるので、充分にこの点を考慮す
る。即ち、本発明においては、磁化率が負もしくは低い
材質から成る被加熱体の場合には、被加熱体と誘導コイ
ルとの距離を５ｍｍ以下、望ましくは約１ｍｍに設定す
るようにする。
【００２７】一般に周波数５０ＫＨｚ〜１００ＫＨｚに
おいてＡｌ、Ｃｕ製の鍋をｎ＝６５Ｔとして実験したと
き、５０Ｗ〜８０Ｗ程度の電力となり、実用上このよう
な方法では実施することは困難であった。また、コイル
に流れる電流と誘導電流は丁度逆向きとなり、反撥力を
受けて鍋（被加熱体）が浮くように働くので、鍋の振動
を防止するため、鍋と誘導コイルの間に耐熱性弾性体を
設け、この弾性体によって鍋を支えるようにする。
おいてＡｌ、Ｃｕ製の鍋をｎ＝６５Ｔとして実験したと
き、５０Ｗ〜８０Ｗ程度の電力となり、実用上このよう
な方法では実施することは困難であった。また、コイル
に流れる電流と誘導電流は丁度逆向きとなり、反撥力を
受けて鍋（被加熱体）が浮くように働くので、鍋の振動
を防止するため、鍋と誘導コイルの間に耐熱性弾性体を
設け、この弾性体によって鍋を支えるようにする。
【００２８】図６は、本発明に係る誘導加熱装置の一実
施例の要部説明図であり、図中、６０は基台、６１は第
１誘導コイル、６２は第２誘導コイル、６３は磁気遮蔽
フェライト、６４は送風ファン、６５ａ及び６５ｂは送
風管、６６は耐熱性弾性体、６７は高硬度の耐熱性耐衝
撃材である。図７は、図６の一部拡大図、図８は、耐熱
性弾性体６６と高硬度耐熱耐衝撃材６７の配置状態を示
す説明図である。
施例の要部説明図であり、図中、６０は基台、６１は第
１誘導コイル、６２は第２誘導コイル、６３は磁気遮蔽
フェライト、６４は送風ファン、６５ａ及び６５ｂは送
風管、６６は耐熱性弾性体、６７は高硬度の耐熱性耐衝
撃材である。図７は、図６の一部拡大図、図８は、耐熱
性弾性体６６と高硬度耐熱耐衝撃材６７の配置状態を示
す説明図である。
【００２９】鍋の材質に応じて、第１誘導コイル６１と
第２誘導コイル６２を切り換えて使用するようになって
おり、第１誘導コイル６１は、アルミニウムや銅製の鍋
を加熱するために、鍋底からの距離が１〜５ｍｍとなる
位置に設けられている。落下物等による破損を防止する
ため、第１誘導コイル６１の上部には、ガラス繊維で強
化された高硬度耐熱耐衝撃材６７を設け、その上に耐熱
性弾性体６６を設け、その上に置かれる鍋類が加熱時に
振動、移動しないようにする。高硬度耐熱耐衝撃材６７
としては、厚さ０．３〜３ｍｍ程度のアルミナ、結晶セ
ラミックス等の板材が利用される。この高硬度耐熱耐衝
撃材６７は熱容量が大きく、また加熱直後は６０゜Ｃ以
上になり火傷等の危険があるため、耐熱性弾性体６６は
これを防止する役割も果たす。
第２誘導コイル６２を切り換えて使用するようになって
おり、第１誘導コイル６１は、アルミニウムや銅製の鍋
を加熱するために、鍋底からの距離が１〜５ｍｍとなる
位置に設けられている。落下物等による破損を防止する
ため、第１誘導コイル６１の上部には、ガラス繊維で強
化された高硬度耐熱耐衝撃材６７を設け、その上に耐熱
性弾性体６６を設け、その上に置かれる鍋類が加熱時に
振動、移動しないようにする。高硬度耐熱耐衝撃材６７
としては、厚さ０．３〜３ｍｍ程度のアルミナ、結晶セ
ラミックス等の板材が利用される。この高硬度耐熱耐衝
撃材６７は熱容量が大きく、また加熱直後は６０゜Ｃ以
上になり火傷等の危険があるため、耐熱性弾性体６６は
これを防止する役割も果たす。
【００３０】なお、送風管６５ａ及び６５ｂを通じて、
第１誘導コイル６１と第２誘導コイル６２との間や、高
硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との間に空気
を循環させ、これら各部品の過熱を防止すると共に、鍋
の振動音等を低減させるようにする。この場合は、集め
た高温空気を熱交換し冷却して排出してもよいが、マフ
ラーを通じて大気中へ放出してもよい。
第１誘導コイル６１と第２誘導コイル６２との間や、高
硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との間に空気
を循環させ、これら各部品の過熱を防止すると共に、鍋
の振動音等を低減させるようにする。この場合は、集め
た高温空気を熱交換し冷却して排出してもよいが、マフ
ラーを通じて大気中へ放出してもよい。
【００３１】図８は、第１誘導コイルの上に設けられる
高硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との配置を
示しており、例えば、高硬度耐熱耐衝撃材６７の厚さは
約０．３ｍｍ、耐熱性弾性体６６の厚さは約０．２ｍｍ
のものを用い、両者間の隙間は約０．１ｍｍに設定して
ある。高硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との
間の０．１ｍｍ程度の隙間は、加熱時には殆ど存在しな
くなり、鍋の重みで両者は互いに接触するようになる。
例えば、耐熱性弾性体６６として用いられる弾性体耐熱
シリコンゴムを引っ張って隙間を開けて冷却空気を送っ
て冷却し、加熱料理後、鍋を取り除いたとき急激に温度
が低下するようにする。
高硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との配置を
示しており、例えば、高硬度耐熱耐衝撃材６７の厚さは
約０．３ｍｍ、耐熱性弾性体６６の厚さは約０．２ｍｍ
のものを用い、両者間の隙間は約０．１ｍｍに設定して
ある。高硬度耐熱耐衝撃材６７と耐熱性弾性体６６との
間の０．１ｍｍ程度の隙間は、加熱時には殆ど存在しな
くなり、鍋の重みで両者は互いに接触するようになる。
例えば、耐熱性弾性体６６として用いられる弾性体耐熱
シリコンゴムを引っ張って隙間を開けて冷却空気を送っ
て冷却し、加熱料理後、鍋を取り除いたとき急激に温度
が低下するようにする。
【００３２】高硬度耐熱耐衝撃材６７は、耐熱エポキシ
とか、テフロンとかの耐熱樹脂で、セラミックス材、ア
ルミナ、ジルコニア、ボロン、クオルツ等々のファイバ
ーを固化したものや、グラファイト繊維を固化したも
の、更にはケプラー材等々を用い、これでコイル防護膜
を形成するようにする。
とか、テフロンとかの耐熱樹脂で、セラミックス材、ア
ルミナ、ジルコニア、ボロン、クオルツ等々のファイバ
ーを固化したものや、グラファイト繊維を固化したも
の、更にはケプラー材等々を用い、これでコイル防護膜
を形成するようにする。
【００３３】
【実施例】第１誘導コイル６１として、巻数６３、巻幅
８０ｍｍ、２．２ｍｍ2 のコイルを用い、直径１８０ｍ
ｍ、肉厚１．５ｍｍの銅鍋に水を入れて、入力７５０Ｗ
で誘導加熱を行なった結果、その能率は６２％であっ
た。この場合、第１誘導コイル６１と耐熱弾性体とのギ
ャップは０．５ｍｍとした。コイルと鍋との間隙長は１
ｍｍとした。耐熱弾性体のシリコンゴム膜によって鍋の
安定を図ったとき、安定に加熱することができた。ＩＧ
ＢＴのピーク充電電流は５２Ａ、ピーク電圧は６００Ｖ
であった。コイルの実インダクタンスは６３μＨであっ
た。コイル、ＩＧＢＴ、コンデンサーの順に２８５Ｗの
損失を計測することができた。
８０ｍｍ、２．２ｍｍ2 のコイルを用い、直径１８０ｍ
ｍ、肉厚１．５ｍｍの銅鍋に水を入れて、入力７５０Ｗ
で誘導加熱を行なった結果、その能率は６２％であっ
た。この場合、第１誘導コイル６１と耐熱弾性体とのギ
ャップは０．５ｍｍとした。コイルと鍋との間隙長は１
ｍｍとした。耐熱弾性体のシリコンゴム膜によって鍋の
安定を図ったとき、安定に加熱することができた。ＩＧ
ＢＴのピーク充電電流は５２Ａ、ピーク電圧は６００Ｖ
であった。コイルの実インダクタンスは６３μＨであっ
た。コイル、ＩＧＢＴ、コンデンサーの順に２８５Ｗの
損失を計測することができた。
【００３４】同じコイルで、直径２００ｍｍの鍋を同じ
条件によって８４０Ｗの入力で６７％の能率で加熱する
ことができた。ギャップは０．５ｍｍとした。
条件によって８４０Ｗの入力で６７％の能率で加熱する
ことができた。ギャップは０．５ｍｍとした。
【００３５】第１誘導コイルの下側約６ｍｍの位置に、
巻数２２、２．５ｍｍ2 の第２誘導コイルを置いて、同
様の条件によって加熱したとき、１．２ＫＷの入力で９
２％の能率で加熱することができた。ギャップ８ｍｍと
した第１及び第２誘導コイルを切り換え実施した。第１
誘導コイルで、先ず初めに３０μｓのパルスを５パルス
加えて鍋の性質を判別して、第１誘導コイルと第２誘導
コイルを自動的に切り換えて実施することができた。
巻数２２、２．５ｍｍ2 の第２誘導コイルを置いて、同
様の条件によって加熱したとき、１．２ＫＷの入力で９
２％の能率で加熱することができた。ギャップ８ｍｍと
した第１及び第２誘導コイルを切り換え実施した。第１
誘導コイルで、先ず初めに３０μｓのパルスを５パルス
加えて鍋の性質を判別して、第１誘導コイルと第２誘導
コイルを自動的に切り換えて実施することができた。
【００３６】以上、結果的に少なくとも５００Ｗ以上の
電力で銅、Ａｌ材において加熱されることになり、極め
て有効な誘導加熱方法及び装置を得ることができた。充
分な冷却を行なうならば、より大容量の誘導加熱装置を
製造することができる。
電力で銅、Ａｌ材において加熱されることになり、極め
て有効な誘導加熱方法及び装置を得ることができた。充
分な冷却を行なうならば、より大容量の誘導加熱装置を
製造することができる。
【００３７】
【発明の効果】本発明は以上の如く構成されるから、本
発明によるときは、比較的簡単な手段で磁化率が負もし
くは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び
装置を提供でき、また、１台の装置で、磁化率の全く異
なる被加熱体を誘導加熱できる装置を提供できるもので
ある。
発明によるときは、比較的簡単な手段で磁化率が負もし
くは低い材質から成る被加熱体を誘導加熱する方法及び
装置を提供でき、また、１台の装置で、磁化率の全く異
なる被加熱体を誘導加熱できる装置を提供できるもので
ある。
【００３８】
【図１】均一な磁場内に各種材料を置いたときの磁束の
分布状態を示す説明図である。
分布状態を示す説明図である。
【図２】誘導加熱により鍋を加熱する場合の模式図であ
る。
る。
【図３】誘導コイルからの距離と磁束の関係を示すグラ
フである。
フである。
【図４】本発明に係る誘導加熱装置の回路の一実施例を
示す図である。
示す図である。
【図５】各種材質の誘導加熱特性を示すグラフである。
【図６】本発明に係る誘導加熱装置の一実施例の要部説
明図である。
明図である。
【図７】図６の一部拡大図である。
【図８】第１誘導コイルの上に設けられる高硬度耐熱耐
衝撃材と耐熱性弾性体の配置を示す説明図である。
衝撃材と耐熱性弾性体の配置を示す説明図である。
２０ 鍋 ２１ 誘導コイル ４１ 第１誘導コイル ４２ 第２誘導コイル ４３ スイッチ ４４ ＩＧＢＴ ４５ ロゴスキー電流検出器 ４６ ドライバー ４７ 出力コントローラー ４８ 異常温度上昇検出器 ４９ 表示器 ６０ 基台 ６１ 第１誘導コイル ６２ 第２誘導コイル ６３ 磁気遮蔽フェライト ６４ 送風ファン ６５ａ，６５ｂ 送風管 ６６ 耐熱性弾性体 ６７ 高硬度耐熱耐衝撃材
Claims (9)
- 【請求項１】磁化率が負もしくは低い材質から成る被加
熱体を誘導加熱する方法において、被加熱体と誘導コイ
ルとの距離を５ｍｍ以下とすることを特徴とする誘導加
熱方法。 - 【請求項２】上記距離を約１ｍｍとする請求項１に記載
の誘導加熱方法。 - 【請求項３】磁化率が負もしくは低い材質から成る被加
熱体と誘導コイルとの距離を５ｍｍ以下となるように設
定した誘導加熱装置。 - 【請求項４】上記距離を約１ｍｍに設定した請求項３に
記載の誘導加熱装置。 - 【請求項５】被加熱体が、磁化率が負もしくは低い材質
で作製された鍋の底である請求項３に記載の誘導加熱装
置。 - 【請求項６】被加熱体と誘導コイルの距離を、被加熱体
の材質の磁化率の相違に応じて変更し得るよう、少なく
とも２つ以上の誘導コイルを被加熱体からの距離が異な
った位置に配置し、被加熱体の材質に応じてこれらの誘
導コイルへの電源の接続を選択的に切り換えるスイッチ
を設けた請求項３に記載の誘導加熱装置。 - 【請求項７】上記少なくとも２つ以上の誘導コイルの間
に冷却用の空気噴出口を設けた請求項６に記載の誘導加
熱装置。 - 【請求項８】被加熱体の振動を防止するため、被加熱体
と誘導コイルの間に耐熱性の弾性体を設けた請求項３に
記載の誘導加熱装置。 - 【請求項９】距離に透磁率を変換した調理用の請求項３
に記載の誘導加熱装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15718196A JPH1012369A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 誘導加熱方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15718196A JPH1012369A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 誘導加熱方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012369A true JPH1012369A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15643968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15718196A Pending JPH1012369A (ja) | 1996-06-18 | 1996-06-18 | 誘導加熱方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012369A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009295478A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 加熱調理器 |
-
1996
- 1996-06-18 JP JP15718196A patent/JPH1012369A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009295478A (ja) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 加熱調理器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20050315 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20050324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050804 |