(57)【要約】  【課題】  漏洩磁束を十分低減することができる誘導加熱調理器を提供する。【解決手段】加熱コイル２にて被加熱物３を電磁誘導加熱する誘導加熱調理器において、加熱コイル面の半円に対して略垂直方向にループ面が構成される略ループ状導電体４が一組以上配置され、これにより、漏洩磁束の水平成分を低減する。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱コイルにて被加熱物を電磁誘導加熱する誘導加熱調理器において、加熱コイル面に対して略垂直方向にループ面が構成される略ループ状導電体が一組以上配置されることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
加熱コイル面に対して略垂直方向に配置する略ループ状導電体が２巻以上で構成されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
加熱コイル面に対して略垂直方向にループ面が構成され配置される略ループ状導電体と、加熱コイル面と平行に配置される別の略ループ状導電体とを直列接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
加熱コイル面に対して略垂直方向にループ面が構成される略ループ状導電体が、前記加熱コイルの外側半周に配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
加熱コイル面と平行に配置される略ループ状導電体が、加熱コイルの中心を２周以上囲む構成を特徴とする請求項３又は４に記載の誘導加熱調理器
【請求項６】
略ループ状導電体を形成する構成物として、リッツ線又は金属板を用いたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
略ループ状導電体を形成する構成物として、非磁性低抵抗金属を用いたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導加熱調理器の漏洩磁束低減、特に水平成分を低減する手法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、誘導加熱調理器の一般的な漏洩磁束低減手法の構成を示したものである。誘導加熱調理器の原理は、トッププレート１の下側に配置した加熱コイル２に高周波電流を供給し、高周波磁束を発生させ、この磁束により、トッププレート１の上側に配置した金属製鍋等の被加熱物３に渦電流を発生させ、渦電流と被加熱物の抵抗分で発生するジュール熱にて加熱調理を行うものである。
【０００３】
ここで、加熱コイル２の外周には導電性リング４が配置されている。導電性リング４には、加熱コイル２あるいは被加熱物３から発生する高周波磁束により誘導電流が流れる。この誘導電流によるキャンセル磁束（高周波磁束）が、加熱コイル２あるいは被加熱物３から発生する高周波磁束を打ち消す方向に発生するため、外部への漏洩磁束を低減することができる。
【０００４】
そこで、この漏洩磁束を低減する一つの方法として、アルミ等の導電材料でドーナツ状に構成された導電性リングを設けることが、特許文献１または特許文献２に開示されている。
【特許文献１】特公昭５８−３７６７６公報
【特許文献２】特開平１０−３０２９５３公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来一般には、導電性リング４は、加熱コイル２と略同一平面上に配置される。これは、加熱コイル２と略同一平面上の高周波磁束が大きいので、略同一平面上のキャンセル磁束が一番大きくなるようにするためと、加熱コイル２との磁気結合を良くして誘導電流が流れやすく、キャンセル磁束が発生しやすい条件となるためである。
【０００６】
このような位置関係を図６に示す。図６において、磁束を表わすベクトルの先端は、網かけ△が加熱コイルによる磁束、黒塗り△が被加熱物による磁束、□が導電性リングによる磁束、△が合成磁束（低減後の漏洩磁束）をそれぞれ示す。
【０００７】
図６に示すように、加熱コイル２と略同一平面上においては、加熱コイル２による高周波磁束は垂直方向のみであるが、被加熱物３は加熱コイル２よりも上に配置されるので、被加熱物３による高周波磁束は水平／垂直双方の成分が発生する。
【０００８】
これに対し、導電性リング４は加熱コイル２と略同一平面上に配置されるので、キャンセル磁束としては垂直成分しか発生しない。従って、漏洩磁束の垂直成分がバランス良くキャンセルできたとしても、水平成分が残存してしまい、結果的に漏洩磁束低減の妨げになってしまう。
【０００９】
また、導電性リング４の材質には低抵抗材料である銅やアルミが用いられるが、これらの材質であってもわずかに抵抗成分が存在するため、加熱コイル２および被加熱物３からの漏洩磁束と導電性リング４からのキャンセル磁束の間には位相差が発生する。
【００１０】
図７は、低減前の漏洩磁束Ａとキャンセル磁束Ｂの振幅／位相差と低減後漏洩磁束Ｃの振幅の関係を示すもので、例として位相差が5[deg.]（同図（ａ））と20[deg.]（同図（ｂ））の場合を比較したものである。仮に低減前後の漏洩磁束Ａとキャンセル磁束Ｂの振幅が同じでも、両者の位相差が大きいと漏洩磁束Ｃの低減効果に限界が生ずることがわかる。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するもので、漏洩磁束を十分低減することができる誘導加熱調理器の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明は、加熱コイルにて被加熱物を電磁誘導加熱する誘導加熱調理器において、加熱コイル面に対して略垂直方向にループ面が構成される略ループ状導電体が一組以上配置されることを特徴とする。この構成によれば、漏洩磁束の水平成分を低減することが可能となる。
【００１３】
この場合、加熱コイル面に対して略垂直方向に配置する略ループ状導電体を、ループ中心をその内部に含む２巻以上で構成することができる。この構成によれば、加熱コイルあるいは被加熱物からの高周波磁束とキャンセル磁束の位相差を小さくし、漏洩磁束を効果的に低減することが可能となる。
【００１４】
さらに、加熱コイル面に対して略垂直方向にループ面が構成され配置される略ループ状導電体と、加熱コイル面と平行に配置される別の略ループ状導電体とを直列接続することができる。
【００１５】
この構成によれば、導電体の誘導電流を大きくすることで十分なキャンセル磁束を発生し、漏洩磁束を低減することが可能になると共に、キャンセル磁束の水平／垂直成分の比率を変えて、漏洩磁束を効果的に低減することが可能となる。
【００１６】
また、加熱コイル面に対して略垂直方向のループ面が構成される略ループ状導電体を、加熱コイルの全周に配置する構成以外に、外側半周部分に配置してもよい。上記構成によれば、磁束漏洩対策が必要な、例えば調理器本体の前側領域にループ面が略垂直方向の略ループ状導電体を配置することができ、コンパクトな構成で、しかも効果的に漏洩磁束を低減することができる。
【００１７】
また、加熱コイル面と平行に配置される略ループ状導電体は、加熱コイルの中心を２周以上囲む構成とすることができる。この構成によれば、加熱コイルあるいは被加熱物からの高周波磁束とキャンセル磁束の位相差を小さくし、漏洩磁束を効果的に低減することが可能となる。
【００１８】
なお、略ループ状導電体を形成する構成物としてリッツ線を用いることができる。この構成によれば、導電体のループ形状を効果的な配置に柔軟に形成し、漏洩磁束を低減することが可能となる。
【００１９】
また、略ループ状導電体を形成する構成物として金属板を用いることもできる。この構成によれば、導電体の誘導電流が流れる領域を広く取ることができ、効果的に漏洩磁束を低減することが可能となる。
【００２０】
さらに、略ループ状導電体を形成する構成物の材質として、非磁性低抵抗金属を用いることができる。非磁性低抵抗金属として、銅もしくはアルミ等がある。この構成によれば、加熱コイルや被加熱物による高周波磁束とキャンセル磁束の位相差を小さくし、効果的に漏洩磁束を低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上のとおり、本発明によれば、加熱コイル面の半円に対して略垂直方向にループ面が構成される略ループ状導電体を配置することで、漏洩磁束の水平成分を十分低減した誘導加熱調理器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に本発明に係る誘導加熱調理器の実施形態を図面に基づいて説明する。
＜第1の実施形態＞
図１は第１の実施形態である誘導加熱調理器の構成を示した図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は正面図である。図２は同じく誘導加熱調理器の一部断面図とその漏洩磁束ベクトルを示す図である。図２において、磁束を表わすベクトルの先端は、網かけ△が加熱コイルによる磁束、黒塗り△が被加熱物による磁束、□が略ループ状導電体による磁束、△が合成磁束（低減後の漏洩磁束）をそれぞれ示す（図４および図５においても同じ）。
【００２３】
本実施形態の誘導加熱調理器は、図１および図２に示すように、調理器本体（図示略）の上面に装着された非磁性体からなるトッププレート１と、トッププレート１の下方に配設された加熱コイル２と、加熱コイル２から外部に輻射する不要な磁界を打ち消すための略ループ状導電体４とが一組以上配置されている。加熱コイル２は、調理器本体の内部支持台（図示略）に載置される。
【００２４】
略ループ状導電体４は、加熱コイル２の外側に加熱コイル面の半円に対して、その外側で加熱コイルの外周と間隔をおいて半円状に配置され、かつ垂直方向にループ面が構成されるように配置されている。
【００２５】
すなわち、略ループ状導電体４は、上辺４ａ、下辺４ｂおよび左右側片４ｃから略矩形の閉ループを構成している。そして、略ループ状導電体４は、その下辺４ｂが加熱コイル２面よりもやや下側に、また上辺４ａが加熱コイル面よりも上側に配置されている。
【００２６】
ここで、略ループ状導電体４を、加熱コイル２の前側位置に半円状に配置したのは以下の理由による。誘導加熱調理器本体に設置したときに、使用者が調理器本体に近付くのは前側または後側であるが、調理器本体の後側では、加熱コイルからの距離が比較的離れており、調理器本体の外周での漏洩磁束値が前側よりも小さい。したがって、漏洩磁束対策を講じる必要性の高いのは前側部分であるため、この前側部分に略ループ状導電体を優先的に配置し、これにより、構成部材（略ループ状導電体）を小さくするようにしている。勿論、略ループ状導電体は、加熱コイルの全周に配置してもよい。
【００２７】
この略ループ状導電体４は、銅もしくはアルミ等の非磁性低抵抗金属が用いられる。略ループ状導電体４は、低抵抗金属であれば、リッツ線でも、あるいは金属板であっても良い。
【００２８】
上記構成においては、略ループ状導電体４の誘導電流は、略ループ状導電体４と鎖交する磁束を妨げる方向に発生する。このときの加熱コイル２、被加熱物３、ループ状導電体４の電流の向きと磁束の向きは図２に示す方向となる。
【００２９】
ここで、加熱コイル２に対して垂直に配置されるループ状導電体４の上辺４ａおよび下辺４ｂにはそれぞれ同じ大きさで方向の違う誘導電流が流れる。従って、加熱コイル２の水平面近傍では、略ループ状導電体４の上辺４ａ／下辺４ｂにより発生する磁束の垂直成分が互いに相殺され、水平成分は互いを足し合わせた大きさとなり、かつ、加熱コイル２および被加熱物３による磁束の水平成分をキャンセルする方向となる。
【００３０】
このように、本実施形態では、キャンセル磁束として水平成分のみを発生させ、水平成分のみを低減することが可能となる。
【００３１】
なお、上記実施形態における略ループ状導電体４は、加熱コイル面の半円に対して垂直方向にループ面が構成されるように配置したが、これに限らず、加熱コイルの全周外側において、加熱コイル面に対して垂直方向にループ面を構成するように配置してもよい。
【００３２】
＜第２の実施形態＞
図３は本発明の第２の実施形態を示す誘導加熱調理器の構成を示すものであって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は導電体の配列を線図で表わした斜視図である。
【００３３】
図３において、誘導加熱調理器は、加熱コイル２の外側に加熱コイル２の半円に対して垂直方向にループ面が構成されるように第１の略ループ状導電体４が２ターンで配置されている。第１の略ループ状導電体４は、上辺４ａ、下辺４ｂおよび左右側片４ｃから略矩形のループを構成し、その上下辺４ａ、４ｂ間に加熱コイル２が位置するように配置される。
【００３４】
また、加熱コイル２の外側かつ加熱コイル平面よりも下側で、加熱コイル中心を２周囲み、加熱コイル面に対して略平行に第２の略ループ状導電体５が配置されている。
【００３５】
加えて、加熱コイル２の上側に加熱コイル２の外形より小さい寸法で加熱コイル中心を１周囲み加熱コイル２に略平行に第３のループ状導電体６が配置されている。
【００３６】
これら第１から第３の略ループ状導電体４、５，６が直列に接続された構成となっている。また、本実施形態では、これら導電体４〜６は、細線を撚り合わせたリッツ線で構成されている。
【００３７】
ここで、同じ仕様のリッツ線を前提としたとき、略ループ状導電体４が１周だけの場合と、２周する場合では、次式で示すように、２周する場合の方が、加熱コイル２や被加熱物３による高周波磁束とキャンセル磁束の位相差を小さくすることができ、効果的に漏洩磁束を低減することが期待できる。
【００３８】
１周のみの場合の位相差をθ１，２周の場合の位相差をθ２とすると、
θ１＝９０−ｔａｎ−1（ωＬ／Ｒ）
θ２＝９０−ｔａｎ−1（ω４Ｌ／２Ｒ）＝９０−ｔａｎ−1（ω２Ｌ／Ｒ）
ここで、高周波磁束の角周波数をω、ループ状導体１周当たりの抵抗をＲ、略ループ状導電体１周あたりの自己インダクタンスをLとする。
【００３９】
本実施形態では、２周の略ループ状導電体は密着して配置しているため、その形状、配置位置は同一とみなせ、各ループ間の相互インダクタンスはＬとすることができる。
【００４０】
ここで、ω、Ｌ、Ｒにおよそ実際の値を導入すると、
ω＝２π・２５０００≒１５７０００、Ｌ＝０．００００００８、Ｒ＝０．０２程度であるから、
θ１≒９０−８１＝９ ［deg.］
θ２≒９０−８５＝５  [deg.]
上記構成において、加熱コイル２あるいは被加熱物３からの磁束は、加熱コイル面に対して垂直である略ループ状導電体４よりも、平行である略ループ状導電体５，６の方に多く鎖交する。とりわけ、加熱コイル２上側に配置したループ状導電体６の磁束鎖交数が大きく、加熱コイル２に平行な略ループ状導電体を配置しない第１の実施形態と比較すると、略ループ状導電体５，６の誘導電流を大きくすることができるので、キャンセル磁束も大きくすることができる。
【００４１】
このときの加熱コイル２、被加熱物３、略ループ状導電体４〜６の電流の向きと磁束の向きは、図４に示す方向となる。本実施形態では、加熱コイル２に垂直な略ループ状導電体４と加熱コイル２に平行な略ループ状導電体５，６の双方によるキャンセル磁束が発生する。したがって、第１の実施形態のように水平成分のみならず、垂直成分のキャンセル磁束も発生する。
【００４２】
なお、本実施形態においては、加熱コイル２に水平方向の略ループ状導電体と垂直方向の略ループ状導電体の巻数はそれぞれ２ターンとしたが、これに限らず、この巻数比を変えることで、キャンセル磁束の水平／垂直成分の比率を変えることができる。したがって、加熱コイル、被加熱物からの磁束の水平／垂直成分を効果的に相殺できるキャンセル磁束が発生するように前記巻数比を設定すれば良い。略ループ状導電体の形状は円だけでなく、楕円、矩形あるいは多角形としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】（ａ）は本発明の第１の実施形態である誘導加熱調理器の構成を示す平面図、（ｂ）は同じくその正面図
【図２】第１の実施形態における漏洩磁束ベクトルを示す図
【図３】（ａ）は本発明の第２の実施形態である誘導加熱調理器の構成を示す平面図、（ｂ）は同じく正面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は導電体の配列を線図で表わした斜視図
【図４】第２の実施形態における漏洩磁束ベクトルを示す図
【図５】従来の誘導加熱調理器の構成を示す図
【図６】従来の誘導加熱調理器の漏洩磁束ベクトルを示す図
【図７】（ａ）（ｂ）はキャンセル磁束の位相差と漏洩磁束低減効果を示す図
【符号の説明】
【００４４】
１     トッププレート
２     加熱コイル
３     被加熱物（調理鍋）
４、５、６    略ループ状導電体
【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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【図７】
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