(57)【要約】【課題】被加熱物の複数箇所を同一条件で同時加熱し、１つの電源で、被加熱物の加熱をしたい部分を局所的に加熱することができる誘導加熱装置を得る。【解決手段】この誘導加熱装置１０は、被加熱物１７を加熱する誘導加熱装置１０であって、前記被加熱物１７の近傍に設置される誘導加熱コイル１１と、互いに接近して設置される一対の電線１３を有し、当該一対の電線１３に対してそれぞれ逆向きの電流を流すことによって不加熱領域を形成する不加熱領域形成部１５と、を備え、前記誘導加熱コイル１１によって前記被加熱物が１７加熱され、前記不加熱領域形成部１５近傍では被加熱物１７は加熱されない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を加熱する誘導加熱装置であって、
前記被加熱物の近傍に設置される誘導加熱コイルと、
互いに接近して設置される一対の電線を有し、当該一対の電線に対してそれぞれ逆向きの電流を流すことによって不加熱領域を形成する不加熱領域形成部と、を備え、
前記誘導加熱コイルによって前記被加熱物が加熱され、前記不加熱領域形成部近傍では被加熱物は加熱されないことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の誘導加熱装置において、
前記誘導加熱コイルは、多数回巻きのコイルであることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の誘導加熱装置において、
前記誘導加熱コイルは、１回巻きのコイルであることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記不加熱領域形成部の前記電線は、絶縁材料で被覆されていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記誘導加熱コイルと前記不加熱領域形成部とは、接続されていることを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の誘導加熱装置において、
前記誘導加熱コイルと前記不加熱領域形成部とは、１本の電線で形成されていることを特徴とする誘導加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁誘導により被加熱物を加熱する誘導加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱は、例えば、金属など導電性のある材料を加熱するために用いられる非接触の加熱方式である。コイルに高周波の電流を流し、被加熱物に磁界を発生させると、被加熱物内には、コイルの電流と逆向きの電流である渦電流が発生する。そして、この渦電流となる誘導電流と被加熱物の電気抵抗により、ジュール熱が発生し、被加熱物は急速に加熱される。
【０００３】
そして、誘導加熱は、家庭用調理器具に留まらず、製造工程においても、焼入れ、焼戻し、焼鈍しなどの熱処理や、金属溶解など、様々な加熱プロセスに利用されている。例えば、下記特許文献１には、誘導加熱コイルを用いた鋼材の熱処理方法及び熱処理装置について記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３２８４３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘導加熱コイルは、巻線形状を取る必要があるため、種々の形状の被加熱物を加熱する場合や、あるいは被加熱物の複数箇所を加熱するためには、複数の誘導加熱コイルが必要となる。そして、複数の誘導加熱コイルに対しては、複数の電源、または、複数の誘導加熱コイルを制御するための制御装置が必要となる。
【０００６】
しかしながら、複数の誘導加熱コイルを制御するための制御装置を設置すると、コストがかかる。また、制御装置で制御したとしても、複数の誘導加熱コイルを同一条件で同時加熱することは、難しい。
【０００７】
また、複数の誘導加熱コイルに対して、複数の電源を設置した場合に、複数の誘導加熱コイルを同一条件で同時加熱することは、さらに困難である。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した課題の存在に鑑みてなされたものであり、その目的は、コストを抑え、１つの電源で、被加熱物を局所的に同一条件で同時加熱することができる誘導加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る誘導加熱装置は、被加熱物を加熱する誘導加熱装置であって、前記被加熱物の近傍に設置される誘導加熱コイルと、互いに接近して設置される一対の電線を有し、当該一対の電線に対してそれぞれ逆向きの電流を流すことによって不加熱領域を形成する不加熱領域形成部と、を備え、前記誘導加熱コイルによって前記被加熱物が加熱され、前記不加熱領域形成部近傍では被加熱物は加熱されないことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明に係る誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルは、多数回巻きのコイルであることとすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルは、１回巻きのコイルであることとすることができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る誘導加熱装置において、前記不加熱領域形成部の前記電線は、絶縁材料で被覆されていることとすることができる。
【００１３】
またさらに、本発明に係る誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルと前記不加熱領域形成部とは、接続されていることとすることができる。
【００１４】
さらには、本発明に係る誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイルと前記不加熱領域形成部とは、１本の電線で形成されていることとすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る誘導加熱装置によれば、コストを抑え、１つの電源で、被加熱物の複数箇所を同一条件で同時加熱することができる。
【００１６】
また、本発明に係る誘導加熱装置によれば、被加熱物の加熱をしたい部分を局所的に加熱することができるので、経済的であるとともに、被加熱物の加熱をしたくない部分や加熱が必要ない部分について、加熱を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る誘導加熱装置の構成例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る誘導加熱装置を説明するための概略図である。
【図３】本実施形態に係る誘導加熱装置で加熱を行った被加熱物を示す斜視図である。
【図４】本実施形態に係る誘導加熱装置の電線の形状の変形例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る誘導加熱装置の実施例を示す斜視図である。
【図６】実施例に係る誘導加熱装置で加熱を行った被加熱物を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項に係る発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１９】
図１は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の構成例を示す斜視図である。なお、本実施形態では、例示として、被加熱物１７の四隅を加熱する場合について説明するが、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の構成は、これに限定されるものではない。本実施形態に係る誘導加熱装置１０は、多様な箇所を加熱し、または、加熱されないこととすることが可能である。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る誘導加熱装置１０は、誘導加熱コイル１１と、一対の電線１３を有する不加熱領域形成部１５と、を含む。
【００２１】
誘導加熱コイル１１は、被加熱物１７の近傍に設置され、被加熱物１７を加熱するためのものである。誘導加熱コイル１１は、導体として用いられる銅、アルミニウムやその他の金属などで構成される。なお、誘導加熱コイル１１は、導体として用いられる金属線である電線１３で形成してもよい。また、誘導加熱コイル１１は、その内部に冷却水を流通させて、誘導加熱コイル１１を冷却することができるという構成としてもよい。
【００２２】
図１では、誘導加熱コイル１１の形状は、四角形であるが、円形、楕円形や多角形など、被加熱物１７の形状や加熱をしたい部分の形状などに応じて、適宜に変更・選択することができる。また、図１では、誘導加熱コイル１１の巻数は、１回巻きであるが、被加熱物１７の種類や、誘導加熱の用途によって、その巻数は適宜に変更・選択することができ、多数回巻きとすることもできる。誘導加熱コイル１１が、１回巻きであることによって、例えば、強磁性の被加熱物１７に対して磁界を強めすぎず、被加熱物１７を効率的に加熱することができる。
【００２３】
誘導加熱は、上述したように、電源に接続された誘導加熱コイル１１に流れる電流が、被加熱物１７に磁界を作用させて、渦電流となる誘導電流を発生させる。そして、誘導電流と被加熱物１７の電気抵抗により、ジュール熱が発生し、被加熱物１７は急速に加熱される。
【００２４】
被加熱物１７は、特に限定されないが、例えば、マグネシウム合金など、導電性を有するものが好ましい。なお、例えば、セラミックなど、導電性を有さないものを加熱する場合には、導電性を有する材料で形成された容器に、導電性を有さない被加熱物を入れて、容器を誘導加熱して間接的に加熱する間接加熱方式をとることができる。
【００２５】
また、図１において、被加熱物１７は、板状のものであるが、これに限定されるものではない。被加熱物１７は、棒状であっても、その他の形状であってもよい。
【００２６】
不加熱領域形成部１５は、互いに接近して設置される一対の電線１３から構成される。そして、不加熱領域形成部１５を構成する電線１３部分は、絶縁材料で被覆することが好ましい。絶縁材料で、電線１３を被覆することによって、電線１３の短絡を防ぐことができるからである。絶縁材料としては、例えば、ビニル樹脂などを用いることができる。
【００２７】
一対の電線１３に対して、それぞれ逆向きの電流を流すことによって、右ねじの法則より、それぞれ逆向きの磁界が発生し、それらの逆向きの磁界は打ち消されることとなる。したがって、磁界を作用させることにより発生する誘導電流は、誘起されず、さらに、抵抗により発生するジュール熱も生じないので、一対の電線１３の部分に、誘導加熱は起こらないこととなる。よって、被加熱物１７に、加熱されない不加熱領域を形成することができる。
【００２８】
したがって、被加熱物１７の加熱をしたい部分には、誘導加熱コイル１１を配置し、また、被加熱物１７の加熱をさせたくない部分、または、加熱をする必要がない部分には、不加熱領域形成部１５を配置する。これらの構成により、被加熱物１７の加熱をしたい部分を局所的に加熱することができるので、経済的であるとともに、被加熱物１７の複数箇所を同一条件で同時加熱することができるという効果を奏する。
【００２９】
次に、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の具体的構成を説明すると、まず、図１の紙面上、左下の電線１３のリード部分には、電源に接続される一対の電線１３から構成される不加熱領域形成部１５ａが形成され、不加熱領域形成部１５ａは、紙面上、左下の誘導加熱コイル１１ａと接続される。そして、紙面上、左下の誘導加熱コイル１１ａは、不加熱領域形成部１５ｂと接続される。さらに、不加熱領域形成部１５ｂは、紙面上、右下の誘導加熱コイル１１ｂと接続される。そして、紙面上、右下の誘導加熱コイル１１ｂと不加熱領域形成部１５ｃが接続される。さらに、不加熱領域形成部１５ｃは、紙面上、右上の誘導加熱コイル１１ｃと接続される。そして、紙面上、右上の誘導加熱コイル１１ｃは、不加熱領域形成部１５ｄと接続される。さらに、不加熱領域形成部１５ｄは、紙面上、左上の誘導加熱コイル１１ｄと接続される。
【００３０】
つまり、図１において、加熱をしたい被加熱物１７の四隅には、誘導加熱コイル１１を４箇所配置し、誘導加熱コイル１１間には、一対の電線１３から構成される不加熱領域形成部１５を４箇所配置する。
【００３１】
なお、誘導加熱装置１０は、一本の電線１３で形成されることとしてもよい。一本の電線１３を曲げたり、巻いたりすることなどによって、不加熱領域形成部１５と誘導加熱コイル１１とを含む誘導加熱装置１０を形成することも可能である。
【００３２】
以上、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の構成例について説明した。次に、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の誘導加熱について、図２及び図３を用いて、説明する。
【００３３】
図２は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０を説明するための概略図である。また、図３は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０で加熱を行った被加熱物１７を示す斜視図である。
【００３４】
上述したように、誘導加熱コイル１１近傍に設置された被加熱物１７は、電源に接続された電線１３に電流が流されることによって、電磁誘導により、加熱される。また、一対の電線１３に対して、それぞれ逆向きの電流を流すことによって、右ねじの法則より、それぞれ逆向きの磁界が発生し、それらの逆向きの磁界は打ち消されることとなる。したがって、磁界を作用させることにより発生する誘導電流は、誘起されず、さらに、抵抗により発生するジュール熱も生じないので、誘導加熱は起こらず、被加熱物１７に加熱されない不加熱領域を形成することができる。
【００３５】
したがって、図２に示されるように、被加熱物１７における誘導加熱コイル１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）設置位置近傍の網掛けで示される部分については加熱されるが、被加熱物１７における不加熱領域形成部１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）設置位置近傍の網掛けで示される部分以外の箇所については加熱されない。
【００３６】
よって、本実施形態に係る誘導加熱装置１０を用いて、被加熱物１７の加熱をすると、図３に示すように、網掛け部分の被加熱物１７の四隅を加熱することができる。
【００３７】
したがって、本実施形態に係る誘導加熱装置１０を被加熱物１７の加熱に用いることによって、被加熱物１７の加熱をしたい四隅を局所的に加熱することができるとともに、１つの電源で、被加熱物１７の四隅を同一条件で同時加熱することができるという効果を奏する。
【００３８】
以上、本実施形態に係る誘導加熱装置１０について説明した。次に、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の電線１３の形状の変形例について、図４を用いて、説明する。
【００３９】
図４は、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の電線１３の形状の変形例を示す図である。
【００４０】
図４に示すように、変形例に係る誘導加熱装置１０の誘導加熱コイル１１は、多数回巻きのコイルで構成される。誘導加熱コイル１１を巻く方向は、時計回りであっても、反時計回りであっても、どちらでもよいが、巻く方向は、複数の誘導加熱コイル１１で同じ方向であることが必要である。例えば、図４に示すように、１つの誘導加熱コイル１１を時計回りにした場合、他の誘導加熱コイル１１も、時計回りに、コイルを巻くことが必要である。
【００４１】
誘導加熱コイル１１のコイルを多数回巻きにすることによって、磁界を強くすることができる。したがって、被加熱物１７を経済的に加熱することができる。また、強磁性体以外の被加熱物１７にも、誘導加熱装置１０を適用することができる。
【００４２】
以上、本実施形態に係る誘導加熱装置１０の電線１３の形状の変形例について説明した。次に、本実施形態に係る誘導加熱装置の実施例について、図５及び図６を用いて説明する。なお、上述した実施形態と同一又は類似する構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
【００４３】
［実施例］
図５は、本実施形態に係る誘導加熱装置の実施例を示す斜視図である。そして、図６は、実施例に係る誘導加熱装置２０で加熱を行った被加熱物１７を示す斜視図である。
【００４４】
図５に示すように、本実施例に係る誘導加熱装置２０は、誘導加熱コイル２１と、一対の電線１３を有する不加熱領域形成部２５と、を含む。なお、本実施例に係る誘導加熱装置２０は、３箇所の誘導加熱コイル２１と、１箇所の不加熱領域形成部２５を備えている。
【００４５】
本実施例に係る誘導加熱装置２０の具体的構成について、図５の紙面上、左下の電線１３のリード部分から説明する。本実施例に係る誘導加熱装置２０では、電源に接続される一対の電線１３から構成される不加熱領域形成部２５が形成され、不加熱領域形成部２５と、紙面上、左側の誘導加熱コイル２１ａとが接続される。そして、紙面上、左側の誘導加熱コイル２１ａは、不加熱領域形成部２５と接続される。さらに、不加熱領域形成部２５は、紙面上、中央の誘導加熱コイル２１ｂと接続される。そして、紙面上、中央の誘導加熱コイル２１ｂと不加熱領域形成部２５が接続される。さらに、不加熱領域形成部２５は、紙面上、右側の誘導加熱コイル２１ｃと接続される。
【００４６】
また、被加熱物１７は、誘導加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）のコイルの中に挿入される。
【００４７】
そして、上述したように、誘導加熱コイル２１内に挿入された被加熱物１７は、電源に接続された電線１３に電流が流されることによって、電磁誘導により加熱される。また、一対の電線１３に対して、それぞれ逆向きの電流を流すことによって、不加熱領域形成部２５近傍では、誘導加熱は起こらない。
【００４８】
したがって、誘導加熱コイル２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）内に挿入された部分である図６の被加熱物１７の網掛けで示す部分は加熱され、不加熱領域形成部２５近傍は加熱されないこととなる。
【００４９】
よって、本実施例に係る誘導加熱装置２０を被加熱物１７の加熱に用いることによって、被加熱物１７の加熱をしたい部分を帯状に局所的に加熱することができるとともに、１つの電源で、被加熱物１７の複数の帯状部分を同一条件で同時加熱することができるという効果を奏する。
【００５０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態には、多様な変更又は改良を加えることができる。上述したように、本発明に係る誘導加熱装置の形状は、本実施形態と同様の作用・効果を発揮できる範囲において、多様な変形形態をとることができる。
【００５１】
例えば、本実施例に係る誘導加熱装置２０は、誘導加熱コイル２１と不加熱領域形成部２５とが一本の電線１３で形成されていたが、同様の作用効果を発揮できる範囲において、複数本の電線１３で誘導加熱コイル２１や不加熱領域形成部２５を形成するようにしてもよいし、誘導加熱コイル２１と不加熱領域形成部２５との位置関係についても、種々の変形形態を取り得る。
【００５２】
その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００５３】
１０，２０  誘導加熱装置、１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ），２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）  誘導加熱コイル、１３  電線、１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ），２５  不加熱領域形成部、１７  被加熱物。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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