(57)【要約】【課題】被加熱物の部分的な加熱の集中を回避して、全体の温度分布を均一にすることのできる誘導加熱装置を提供する。【解決手段】コイル導体を筒状に巻回して構成した誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上面に置かれ、この誘導加熱コイルにより電磁誘導によって加熱される被加熱物と、この被加熱物を下面から支持する導電材製の支柱を備え、この支柱を前記誘導加熱コイルの中心の中空部内に挿入するとともに、少なくとも誘導加熱コイルの内壁と支柱との間に磁性体を配置してなる誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイル内に配置した前記磁性体の上端を、前記誘導加熱コイルの上端より下方に下げる。【選択図】図１
2008171585.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイル導体を筒状に巻回して構成した誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上面に置かれ、この誘導加熱コイルにより電磁誘導によって加熱される被加熱物と、この被加熱物を下面から支持する導電材製の支柱を備え、この支柱を前記誘導加熱コイルの中心の中空部内に挿入するとともに、少なくとも誘導加熱コイルの内壁と支柱との間に磁性体を配置してなる誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイル内に配置した前記磁性体の上端を、前記誘導加熱コイルの上端より下方に下げたことを特徴とする誘導加熱装置。
【請求項２】
請求項１記載の誘導加熱装置において、前記磁性体をさらに前記誘導加熱コイルの外周側にも配置し、この誘導加熱コイルの外周側に配置した磁性体の上端を前記誘導加熱コイルの上端より上方に上げた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】
この発明は、高周波電力の供給される誘導加熱コイルにより、導電材で構成された被加熱物を電磁誘導によって加熱するようにした誘導加熱装置に関する
【背景技術】
【０００２】
一般的な誘導加熱装置は、図８ないし図１２に示すような構成を有する。
【０００３】
図８の誘導加熱装置は、特許文献１に示されるような、コイル導体を筒状に巻回して構成した誘導加熱コイル５ａを使用したものである。このような筒状の誘導加熱コイル５ａを使用する場合は、誘導加熱コイル５ａによって発生される磁束の集中する中心の中空部に導電材で構成された棒状の被加熱物１ａを挿入して加熱することから、非常に効率のよい加熱を行うことができる。
【０００４】
これに対して、図９に示す、例えば、特許文献２に示されるような電磁調理器に最適な誘導加熱装置は、コイル導体を平板状に巻回して構成した誘導加熱コイル５ｂの上面に導電材で構成された調理鍋等の被加熱物１ｂを置いて、誘導加熱コイル５ｂにより誘導加熱するようにしている。この図９のような誘導加熱装置の場合は、誘導加熱コイル５ｂによって発生される磁束が加熱コイル５ｂの上下で分散されるため、図８の従来装置に比べ、加熱効率が低くなる傾向にあるので、加熱効率を高めるためには磁束を集束させることが必要である。このため、このような誘導加熱装置においては、加熱コイルの下面に棒状または平板状のフェライトなどからなる磁性体４ｇを複数分散配置して、磁束の下方への分散を抑制するようにしている。
【０００５】
また、図１０に示す、特許文献３に示されるような図９の装置と同様に電磁調理器に最適な誘導加熱装置は、図９の装置においては、加熱コイル５ｂの下面だけに配置されていた磁性体４ｇを、加熱コイル５ｂの内、外周を囲むようにした断面Ｕ字形の磁性体４ｈとしたものである。このように、加熱コイル５ｂの内外周囲面および底面を磁性体で囲むようにすると、加熱コイル５ｂで発生された磁束の周囲への分散がより一層抑制され、調理鍋などの被加熱物１ｂへ磁束を集束させることができ、加熱効率を一段と高めることができる。
【０００６】
また、誘導加熱装置により、中心部に支柱が結合され、この支柱によって回転可能に支持された平板状の被加熱物を加熱する場合、この支柱を加熱コイルの中心部の中空部に挿入して平板部分を誘導加熱コイルの上面に位置させる関係で、支柱に磁束が集中し、加熱の不要な支柱が加熱されることになる。
【０００７】
このように中心に棒状の支柱の結合された平板状の被加熱物を誘導加熱する場合は、支柱を加熱しないで、平板状の被加熱物を効率よく加熱するために、図１１に示すように、筒状の誘導加熱コイル５ｃの中心の中空部に挿通された被加熱物１ｃを下面から支持する導電材製の支柱２ｃとコイル内壁との間に磁性体４ｊを配置し、支柱２ｃに磁束を通さないようにをすることが特願２００６−１９７２００により提案されている。
【特許文献１】特開２００５−２０６９０６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２７０５６号公報
【特許文献３】特開２００５−０７１９５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、この図１１の装置のように磁性体を誘導加熱コイルの内側に配置すると、被加熱物１ｃの磁性体４ｊと対向する部分に磁束が集中する傾向が生じるので、この部分の磁束密度が高まり、他の部分に比べて加熱が促進されて温度が高くなり、被加熱物の温度分布を均一にできないという問題が生じる。
【０００９】
すなわち、図１２(ａ)に示すように誘導加熱コイル発生された磁束６は、点線矢印でしめすように磁気抵抗の小さい磁性体４ｊに集められ、ここから、最短距離となる被加熱物１ｃの磁性体４ｊと対向する部分からこの被加熱物１ｃへ渡るので、この部分の磁束密度が高くなり、被加熱物１ｃの支柱２ｃの取り付けられた中心部分の磁束密度が低下する。このため、被加熱物１ｃの加熱が均一とならず、場所によって加熱のむらが生じる。被加熱物１ｃの全体の温度は、図１２（ｂ）に示すように、通過する磁束の少ない中心部が極端に低く、磁束の集中する磁性体４ｊとの対向部分がより高くなり、被加熱物１ｃの全体の温度分布が不均一となる。
【００１０】
この発明は、このような問題を解決するために、被加熱物の部分的な加熱の集中を回避して、全体の温度分布を均一にすることのできる誘導加熱装置を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、前記の課題を解決するため、コイル導体を筒状に巻回して構成した誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上面に置かれ、この誘導加熱コイルにより電磁誘導によって加熱される被加熱物と、この被加熱物を下面から支持する導電材製の支柱を備え、この支柱を前記誘導加熱コイルの中心の中空部内に挿入するとともに、少なくとも誘導加熱コイルの内壁と支柱との間に磁性体を配置してなる誘導加熱装置において、前記誘導加熱コイル内に配置した前記磁性体の上端を、前記誘導加熱コイルの上端より下方に下げたことを特徴とする（請求項１）。
【００１２】
また、前記の発明において、前記磁性体をさらに前記誘導加熱コイルの外周側にも配置し、この誘導加熱コイルの外周側に配置した磁性体の上端を前記誘導加熱コイルの上端より上方に上げるようにしてもよい（請求項２）。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、誘導加熱コイル内のコイル内壁と支柱との間に配置された磁性体は、上端を誘導加熱コイルの上端より下方に下げられているので、誘導加熱コイルで発生された磁束の一部が磁性体から誘導加熱コイルの上面に置かれた被加熱物を支持する支柱を通って被加熱物へ渡るようになることにより、被加熱物の支柱の結合された中心部も加熱されるとともに、被加熱物の磁性体と対向する部分の磁束の集中が緩和されることにより集中加熱も低減されるため、被加熱物の温度分布が全体に均一化される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、この発明の実施例１を示す縦断面を含む斜視図である。この図において、１は導電性金属で構成された平板状の被加熱物であり、この被加熱物１は、下面の中心部に結合された導電性金属製の支柱２により回転可能に支持されている。３は、コイル導体を円筒状に巻回して構成した誘導加熱コイルであり、図示しない高周波電源から供給される高周波交流電力により励磁される。
【００１６】
被加熱物１を加熱するために、支柱２を誘導加熱コイル３の内部中空部３ａの中心部に挿入して、被加熱体１が誘導加熱コイル３の上面に位置するように配置する。そして、誘導加熱コイルの中空部３ａ内の、支柱２と誘導加熱コイル３の内壁との間に、フェライトなどからなる磁性体４を配置し、誘導加熱コイル３によって発生される磁束が、コイル中空部３ａ内において磁性体４に集中し、被加熱物１を支える支柱２を通らないようにする。
【００１７】
磁性体４は、円筒状に一体に構成しても、あるいは、図２に示すように複数の平面形状が扇形の棒状セグメント４ａに分割し、これをコイル３の内周に沿って適宜の間隔をおいて分散して配置するようにしてもよい。なお、棒状のセグメント４ａの形状は、図示の形状に限らず、直方体形状でもよい。そして、この磁性体４は、上端の位置をコイル３の上端の位置よりも所定の寸法Ａだけ下方に下げて配置される。
【００１８】
被加熱物１を加熱する場合は、誘導加熱コイル３に図示しない高周波電源から高周波交流電力を供給し、コイル３により高周波磁界を発生させる。この高周波磁界により形成された磁束６の大分部が図１に点線で示すように、コイル３の中空部３ａの磁性体４−被加熱物１−コイル３の外周−磁性体４の磁気回路を通り、その電磁誘導作用により、導電材で構成された被加熱物１に発生する渦電流により被加熱物１が加熱される。
【００１９】
このとき、コイル３と被加熱物１に結合された支柱２との間に挿入された磁性体４は、これが磁気的遮蔽体となって支柱２に磁束を通さないようするためのものであるが、この発明においては、この磁性体４を誘導加熱コイルより上へ出ないように下方に寸法Ａだけ下げて配置することにより、図３（ａ）に示すように、磁性体４から出た磁束６の一部が支柱２を通って被加熱物１へ渡るようになる。
【００２０】
このため、これまではほとんど磁束が通らず、加熱が弱く、低い温度を呈してきた被加熱物１の中心部の支柱２の結合部分の磁束密度が高まり、この部分の加熱が強まり、温度が高められる。また、磁性体４から被加熱物１へ直接渡る磁束が分散されて、集中が低減されるので、被加熱物１の磁性体４と対向する部分の温度上昇が抑えられる。これにより、被加熱物１の全体の温度分布が改善され、図３（ｂ）に示すようにほぼ均一となる。
【実施例２】
【００２１】
図４にこの発明の実施例２を示す。この実施例２は誘導加熱コイル３と被加熱物１を支える支柱２との間に挿入されるフェライトなどからなる磁性体４が、コイル中空部３ａ内に挿入され、支柱２と平行に延びた垂直部材４ｂの外に、コイル３の下面に水平に配置された水平部材４ｃを備えている点が、実施例１とは相違している。
【００２２】
このように、磁性体４にコイル３の下面側に水平に延びた水平部材４ｃを設けると、誘導加熱コイル３の下方へ拡散される磁束が、この磁性体の水平部材４ｃによって集束されることになり、結果として、被加熱物１を通る磁束の量を増大することができるため、実施例１のものより、被加熱物１の加熱効率を高めることができるようになる。
【００２３】
この磁性体４は、鍔付きの円筒体として一体構成してもよいが、図５に示すように、断面がＬ字型の分割されたセグメント４ｄを円周上に複数並置して構成することもできる。
【００２４】
そして、磁性体４の垂直部材４ｂ部分と、水平部材４ｃ部分は、図６に示すように、一体に構成するのではなく、分割して構成し、両部材間に適宜の空隙ｇを設けるようにする。一体構成にすると、垂直部材４ｂと水平部材４ｃの結合される角部に磁束が集中することにより、磁束密度が高くなり、磁束の飽和現象が発生するが、この空隙ｇを設けることにより、この角部の磁気抵抗が増大し、磁束の集中が抑えられるため、磁束の飽和現象が発生するのを抑制することができる。
【実施例３】
【００２５】
図７にこの発明の実施例３を示す。この実施例３は誘導加熱コイル３と被加熱物１を支える支柱２との間に挿入されるフェライトなどからなる磁性体４が、コイル中空部３ａ内に挿入され、支柱２と平行に延びた垂直部材４ｂおよびコイル３の下面に水平に配置された水平部材４ｃの外に、コイル３の外周に配置された垂直部材４ｄを備えている点が、実施例１および２とは相違している。
【００２６】
この垂直部材４ｄの上端は、コイル３の上端より所定の寸法Ｂだけ上方に上げられている。コイル３内に配置された垂直部材４ｂの上端は、実施例１および２と同様にコイル３の上端より所定寸法Ａだけ下方へ下げられている。
【００２７】
この実施例３における磁性体４は、２重の筒状に一体的に形成することも、断面Ｕ字形のセグメントに分割して形成することもできる。
【００２８】
この実施例３によれば、コイル３内の磁性体４の垂直部材４ｂによって実施例１および２と同様に被加熱物１の中心部分の温度分布が改善されるだけでなく、コイル３の外周に配置した磁性体の垂直部材４ｄによって被加熱物１の外周端付近の磁束密度が高められ、この付近の温度分布を改善することができるので、図７（ｂ）に示すように被加熱物１の全体の温度分布をより均一な分布にすることことができる。そして、コイル３の外側へ分散する磁束をこの磁性体の垂直部材４ｄによって集束することができるので、より加熱効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の実施例１による誘導加熱装置の構成を示す縦断面を含む斜視図である。
【図２】この発明の実施例１による誘導加熱装置の下面の平面図である。
【図３】この発明の実施例１の作用説明図であり、（ａ）は磁束の分布の説明図、（ｂ）は、被加熱物の直径方向の温度分布特性を示す特性線図である。
【図４】この発明の実施例２による誘導加熱装置の構成を示す縦断面を含む斜視図である。
【図５】この発明の実施例２で使用する磁性体の変形例を示す縦断面を含む斜視図である。
【図６】この発明の実施例２で使用する磁性体の他の変形例を示す縦断面を含む斜視図である。
【図７】この発明の実施例３を示すものであり、（ａ）はその構成を示す縦断面を含む斜視図、（ｂ）は、被加熱物の直径方向の温度分布特性を示す特性線図である。
【図８】従来の第１の誘導加熱装置の概略構成を示す斜視図である。
【図９】従来の第２の誘導加熱装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１０】従来の第３の誘導加熱装置の概略構成を示す縦断面図である。
【図１１】従来の第４の誘導加熱装置の概略構成を示す縦断面を含む斜視図である。
【図１２】従来の第４の誘導加熱装置の作用説明図であり、（ａ）は磁束の分布の説明図、（ｂ）は、被加熱物の直径方向の温度分布特性を示す特性線図である。
【符号の説明】
【００３０】
１：被加熱物
２：支柱
３：誘導加熱コイル
４：磁性体
【図１】
2008171585.tif 000003
【図２】
2008171585.tif 000004
【図３】
2008171585.tif 000005
【図４】
2008171585.tif 000006
【図５】
2008171585.tif 000007
【図６】
2008171585.tif 000008
【図７】
2008171585.tif 000009
【図８】
2008171585.tif 000010
【図９】
2008171585.tif 000011
【図１０】
2008171585.tif 000012
【図１１】
2008171585.tif 000013
【図１２】
2008171585.tif 000014