(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムまたは銅を主成分とした被加熱物を載置する電気絶縁性耐熱プレートと、前記電気絶縁性耐熱プレートの下部に配置され前記被加熱物への磁界による浮力を低減させる電気伝導性の浮力低減体と、前記浮力低減体の下部に配置され前記被加熱物を誘導加熱するための加熱コイルとを備え、前記浮力低減体は、アルミニウムを主成分とする金属であり、内部の空間に貫通空隙が上下方向に形成された母材金属と、前記母材金属の周囲に形成されたアルミニウム酸化物の耐熱被膜とを有し、前記電気絶縁性耐熱プレートは、硝子の母材プレートと、前記母材プレートの下面側に略全面に形成されており、白金、金、パラジウムの単独使用または複数個の併用使用の低透磁性金属と１０〜５０ｗｔ％の酸化ビスマスを含有する放熱被膜とを有する誘導加熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムや銅などの低比抵抗性と低透磁性を有する被加熱物を加熱することができる誘導加熱機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の誘導加熱機器は、被加熱物の底に流れる電流と、加熱コイルに流れる電流の向きが逆方向であるため、被加熱物の底部に加熱コイルから遠ざかろうとする反発力が生じる。鉄やフェライト系ステンレスなどの磁性を有する被加熱物は、所定の加熱を得るための必要な電流が小さいため、反発力は小さく実用上何ら問題にならない。しかしながら、アルミニウムや銅などの低比抵抗性と低透磁性を有する被加熱物は、加熱に必要な電流が大きいため、反発力が大きく、被加熱物の重量が非常に軽い場合は、この反発力により載置用プレートから浮き上がる恐れがある。
【０００３】
最近、これを抑制する機器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これは図３に示すように、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物１を加熱するために、これを載置する電気絶縁性で非磁性のプレート２の下部に、隙間おいた左右２枚のアルミニウム製の板よりなる浮力低減体３を配置し、さらにその下に加熱コイル４を配置した構成である。浮力低減体３は、被加熱物１が加熱コイル４と反対方向に流れる電流によって浮き上がって移動する現象を無くするために設けられている。また、加熱コイル４は、高周波電源５により６０〜９２ｋＨｚの高周波電圧および電流が印加されて、高周波磁束を発生するようにしている。
【特許文献１】特開２００４−７９２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記従来の構成では、浮力低減体３がアルミニウムで構成されているので、幾分かの温度上昇があり、加熱コイル４および高周波電源５は、この浮力低減体３の幾分かの温度上昇を受けても、必要とする誘導加熱特性を安定して発揮させるために、複雑な製法と高度な品質管理技術を用いて製造しなければならない課題が生じていた。加熱コイル４および高周波電源５は、電子部品の集合体であるため、その動作環境温度が高いと、高温でも安定した特性が得られる材料と製法を用いた高温対応の電子部品を使用しなければならない。これら高温対応の電子部品は、使用材料の特性から複雑な製法と高度な品質管理技術を用いて製造されている。このため、これら高温対応の電子部品をアッセンブルして加熱コイル４および高周波電源５を構成するには、さらに複雑な製法と高度な品質管理技術を用いて製造しなければならない。このため、生産性向上や低価格の観点より、簡単な製法と品質管理技術を用いて製造できる加熱コイル４および高周波電源５が求められており、これを効果的に実現するために、浮力低減体３の低温度化が求められていた。
【０００５】
浮力低減体３が幾分かの温度上昇がある理由を説明する。誘導加熱の場合、被加熱物である金属が吸収する電力は、金属の比抵抗と透磁率と入力周波数の演算積の０．５乗値と、流れる電流の２乗値との演算積に比例する性質がある。浮力低減体３として使用されているアルミニウムは、低比抵抗性と低透磁性であるため、演算積の０．５乗値は比較的小さいが、電流２乗値は低比抵抗であるだけに電流が多く流れて非常に大きくなり、その結果、演算積である吸収電力は大きな値となっている。アルミニウムを用いた浮力低減体３は、その吸収電力が大きいため温度上昇があり現在は実用上問題のない温度レベルまで低下しているとはいえ、一層の温度低減が求められていた。また、浮力低減体３は、加熱コイル４から発生する誘起電流を被加熱物１と分け合っており、被加熱物１の加熱と浮き上がり防止の２役をも担っている。これらは相反現象であるため、両方を同時に満足する浮力低減体３の構成と材料が求められていた。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、浮力低減体の温度上昇を抑制してその温度を低減させ、加熱コイルなどを簡単な製法と品質管理を用いて製造できるようにして生産性向上や低価格を図った、アルミニウムや銅などの被加熱物が加熱できる誘導加熱機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱機器は、浮力低減体は、その内部に貫通空隙が上下方向に形成された母材金属とその周囲に形成した電気絶縁性の耐熱被膜を有するものである。
【０００８】
これによって、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物の加熱と、これの電気絶
縁性耐熱プレートからの浮き上がり防止と、浮力低減体の温度低下が実現できる。すなわち、浮力低減体を構成する母材金属は、従来と同様な金属であるため、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレートからの浮き上がり移動防止効果が実現できるように電流が流せ、これにより幾分か温度が上昇している。しかしながら、浮力低減体は、貫通空隙が上下方向に形成された形状であり、その周囲が電気絶縁性の耐熱被膜で覆われているため、加熱コイルから発生した誘起電流は、浮力低減体の貫通空隙を効率的に通過して、被加熱物の加熱に集中し、浮力低減体に流れる電流を低下させその温度を低下させる作用を生じさせる。これに加えて、母材金属は、その周囲を覆っている電気絶縁性の耐熱被膜により、その発生熱が遮断されている。これらのことより、結果的に浮力低減体の表面温度が低減する効果が得られる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の誘導加熱機器は、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物を、電気絶縁性耐熱プレートから浮き上がることなく効果的に加熱でき、しかも、これを実現するための浮力低減体の温度低下により、簡単な製法と品質管理技術を用いて加熱コイルなどを製造することで、生産性向上や低価格の誘導加熱機器が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明は、アルミニウムまたは銅を主成分とした被加熱物を載置する電気絶縁性耐熱プレートと、前記電気絶縁性耐熱プレートの下部に配置され前記被加熱物に付与させた磁界による浮力を低減させる電気伝導性の浮力低減体と、前記浮力低減体の下部に配置され前記被加熱物を誘導加熱するための加熱コイルとを備え、前記浮力低減体は、その内部に貫通空隙が上下方向に形成された母材金属とその周囲に形成した電気絶縁性の耐熱被膜を有する誘導加熱機器とすることにより、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレートからの浮き上がり防止と、浮力低減体の温度低下が実現できる。
【００１１】
すなわち、浮力低減体を構成する母材金属は、従来と同様な金属であるため、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレートからの浮き上がり移動防止効果が実現できるように電流が流せ、これにより幾分か温度が上昇している。しかしながら、浮力低減体は、貫通空隙が上下方向に形成された形状であり、その周囲が電気絶縁性の耐熱被膜で覆われているため、加熱コイルから発生した誘起電流は、浮力低減体の貫通空隙を効率的に通過して、被加熱物の加熱に集中し、浮力低減体に流れる電流を低下させその温度を低下させる作用を生じさせる。これに加えて、母材金属は、その周囲を覆っている電気絶縁性の耐熱被膜により、その発生熱が遮断されている。これらのことより、結果的に浮力低減体の表面温度が低減する効果が得られる。
【００１２】
また、浮力低減体の母材金属は、アルミニウムを主成分とする金属であることにより、アルミニウムを主成分とする金属は、耐熱性金属であるので使い易い利点がある上に比熱が他金属と比較して大きいので温まりにくい。しかも、酸化皮膜が生成しにくいので、その周囲に形成した耐熱被膜との密着性に優れる利点が生じ、低熱伝導性と電気絶縁性に優れた耐熱被膜が良好に形成される。このため、浮力低減体の温度が一層効果的に低下する。
【００１３】
さらに、電気絶縁性耐熱プレートは、下面側に、低透磁性金属と酸化ビスマスを含有する放熱被膜を略全面に形成したことにより、浮力低減体の熱が、放熱被膜に効果的に伝達されて全面から良好に放熱される作用が生じるため、浮力低減体の温度が一層効果的に低減する。
【００１４】
またさらに、低透磁性金属が、白金、金、パラジウムの単独使用または複数個の併用使
用であることにより、放熱被膜からの放熱が良好に行えて、浮力低減体の温度が一層効果的に低減する。
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における誘導加熱機器を示すものである。
【００１７】
図に示すように、本実施の形態における誘導加熱機器は、アルミニウムまたは銅を主成分とした鍋、フライパンなどの被加熱物６を、電気絶縁性耐熱プレート７に載置して、その下部の内部空間に上から順々に配置した電気伝導性の浮力低減体１３と加熱コイル９により加熱する構造である。加熱コイル９は、高周波電源１２により６０〜９２ｋＨｚの高周波電圧電流を印加されて高周波磁束を発生するもので、被加熱物６を誘導加熱する。以上の構成にすると、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物６の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレート７からの浮き上がり防止と、浮力低減体１３の温度低下が実現できる。
【００１８】
なお、電気絶縁性耐熱プレート７は、母材プレート１７とその下面側に形成した放熱被膜１８で構成されている。
【００１９】
本実施の形態における浮力低減体１３は、その内部に貫通穴または貫通隙間からなる貫通空隙１４が上下方向に形成された形状であり、低透磁性を有する母材金属１５と、その周囲に形成した低熱伝導性と電気絶縁性の耐熱被膜１６からなる。浮力低減体１３を構成する母材金属１５は、アルミニウムや銅を主成分とする低透磁性の金属であり、その形状を板または粒としている。母材金属１５は、隙間を設けて複数個の板を左右に配置した構成として使用し、板と板との隙間は上下方向に形成された貫通隙間となることを利用してこれを貫通空隙１４としている。また、１個または複数個の貫通穴が上下方向に形成された板を使用して、この貫通穴を貫通空隙１４としてもよい。一方、網などの容器に粒を多数充填して使用し、粒と粒との隙間は略上下方向に形成された貫通隙間となることを利用してこれを貫通空隙１４としてもよい。低熱伝導性と電気絶縁性の耐熱被膜１６は、母材金属１５の酸化物被膜、珪酸塩系耐熱塗料、リン酸塩系耐熱塗料、ガラス、セラミック、ポリシロキサン、ポリイミドアミドなどである。
【００２０】
図４は、効果判定結果であり、（ａ）は被加熱物６の温度特性、（ｂ）は浮力低減体１３の温度特性、（ｃ）は被加熱物６の浮力特性である。浮力低減体は、１枚の板を配置した構成であり、その外形寸法と体積を同じとして、材質と形状を異ならせている。検討に用いた誘導加熱機器は、前述の実施の形態１と同じである。
【００２１】
本実施の形態は、上下に開けられた貫通穴からなる貫通空隙１４を多数有するアルミニウム板を、ガラスペースト液に浸漬し焼成してその周りをガラス膜で被覆した構成の浮力低減体１３である。従来例は、アルミニウム板の浮力低減体である。参考例１は、貫通穴がないアルミニウム板の周囲をガラス膜で被覆した構成の浮力低減体である。参考例２は、貫通穴を多数有するアルミニウム板だけの浮力低減体である。参考例３は、貫通穴を多数有するガラス板だけの浮力低減体である。
【００２２】
本実施の形態は、従来例と比較して、被加熱物６の温度と浮力特性はほぼ同じであるが、浮力低減体１３の温度が大きく低下して良好な効果が得られていることがわかる。一方、参考例１は、従来例と比較して、被加熱物６の温度と浮力特性がほぼ同じでありが、浮力低減体１３の温度が僅かに低下した程度であるため、効果が弱いことがわかる。参考例
２は、従来例と比較して、被加熱物６の温度上昇と浮力特性の低下が僅かあり、浮力低減体１３の温度も僅かに上昇するため、効果が弱いことがわかる。また、参考例３は、従来例と比較して、被加熱物６の温度と浮力特性が大きくなり過ぎて実用に適さないが、浮力低減体１３の温度が大きく低下していることがわかる。
【００２３】
本実施の形態において、被加熱物６の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレート７からの浮き上がり防止と、浮力低減体１３の温度低下が実現できる理由を説明する。浮力低減体１３を構成する母材金属１５は、従来例と同じの低透磁性のアルミニウムであるため、被加熱物６の加熱と、これの電気絶縁性耐熱プレート７からの浮き上がり防止効果が実現できるように電流が流せ、これにより幾分か温度が上昇する。しかしながら、浮力低減体１３は、貫通空隙１４を有する形状であり、その周囲が電気絶縁性の耐熱被膜１６で覆われているため、加熱コイル９から発生した誘起電流は、浮力低減体１３の貫通空隙１４を効率的に通過して、被加熱物６の加熱に集中し、浮力低減体１３に流れる電流を低下させてその温度を低下させる作用を生じさせる。これに加えて、浮力低減体１３の母材金属１５は、周囲を覆っている低熱伝導性の耐熱被膜１６により、発生熱が遮断されている。これらの相乗効果により、浮力低減体１３は、表面温度が低減する。
【００２４】
（実施の形態２）
次に、図１に基づき、本発明の実施の形態２における誘導加熱機器について説明する。実施の形態１と基本構成は同じであるのでその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２５】
本実施の形態の浮力低減体１３は、その母材金属１５を、アルミニウムを主成分とする金属としている。
【００２６】
これにより、アルミニウムを主成分とする金属は、耐熱性金属であるので使い易い利点がある上に比熱が他金属と比較して大きいので温まりにくい。しかも、酸化皮膜が生成しにくいので、その周囲に形成した耐熱被膜１６との密着性に優れる利点が生じ、低熱伝導性と電気絶縁性に優れた耐熱被膜１６が良好に形成される。このため、浮力低減体１３の温度が一層効果的に低下する。
【００２７】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における誘導加熱機器について説明する。実施の形態１と基本構成は同じであるのでその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００２８】
本実施の形態の電気絶縁性耐熱プレート７は、結晶化ガラスなどの母材プレート１７の下面側に、低透磁性金属と酸化ビスマスを含有する放熱被膜１８を略全面に形成したものである。
【００２９】
これにより、浮力低減体１３の熱が、放熱被膜１８に効果的に伝達されて全面から良好に放熱される作用が生じるため、浮力低減体１３の温度が一層効果的に低減する。これは、放熱被膜１８が、低透磁性金属と酸化ビスマスで構成されておりその組成を最適化すると、加熱コイル９による金属の発熱がない上に、浮力低減体１３からの熱を授熱して放熱する熱サイクルが良好に行えるためである。使用する低透磁性金属は、金、パラジウム、銀、銅、アルミニウム、白金、亜鉛、ニッケル、オーステナイト系ステンレスなどの耐金属であり、酸化ビスマスを１０〜５０ｗｔ％混合すると、放熱被膜１８からの放熱が良好に行われた。
【００３０】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における誘導加熱機器について説明する。実施の形態１と基本構成は同じであるのでその説明を省略し、相違点を中心に説明する。
【００３１】
本実施の形態における電気絶縁性耐熱プレート７は、その放熱被膜１８の低透磁性金属が、白金、金、パラジウムの単独使用または複数個の併用使用よりなるものである。
【００３２】
これにより、放熱被膜１８からの放熱が良好に行えて、浮力低減体１３の温度が一層効果的に低減する。また、この温度低減効果は、とくに、酸化ビスマスを１０〜５０ｗｔ％混合した系において顕著であった。
【００３３】
なお、上記各実施の形態１〜４は、アルミニウムや銅などの低比抵抗性と低透磁性を有する被加熱物６を加熱すると、浮力低減体１３の低発熱化という優れた効果で、これら非磁性の被加熱物６を加熱できるが、鉄やフェライト系ステンレスなどの磁性を有する被加熱物の加熱も、これを加熱するための簡単な制御回路を併設した構成とすると、同様に浮力低減体の低発熱化という優れた効果で、これら磁性の被加熱物をも加熱できるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明にかかる誘導加熱機器は、アルミニウムまたは銅を主成分とする被加熱物を、電気絶縁性耐熱プレートから浮き上がることなく効果的に加熱でき、しかも、これを実現するための浮力低減体の温度低下により、簡単な製法と品質管理技術を用いて加熱コイルなどを製造することで、生産性向上や低価格の誘導加熱機器が提供できるので、ＩＨ調理機器やホットプレート、グリル鍋、炊飯器などに応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１における誘導加熱機器の断面図
【図２】（ａ）同誘導加熱機器に載置する被加熱物の温度特性図（ｂ）同誘導加熱機器に用いる浮力低減体の温度特性図（ｃ）同誘導加熱機器載置する被加熱物の浮力特性図
【図３】従来例を示す誘導加熱機器の断面図
【符号の説明】
【００３６】
６  被加熱物
７  電気絶縁性耐熱プレート
１３  浮力低減体
９  加熱コイル
１２  高周波電源
１４  貫通空隙
１５  母材金属
１６  耐熱被膜
１８  放熱被膜
【図１】
0004654734.tif 000002
【図２】
0004654734.tif 000003
【図３】
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