专利名称：感应加热烹调器的制作方法
技术领域：
本申请发明涉及具有多个感应加热线圈的感应加热烹调器。
背景技术：
在所谓的IH烹饪加热器等感应加热烹调器中，通过在对卷绕为平面状的加热线圈通电了几十kHz的交流电流时所产生的交流磁场，在由导体构成的锅等烹调器具中形成涡电流，对烹调器具自身进行加热。具有多个感应加热线圈的感应加热装置的以往例子例如记载于专利文献1中。专利文献1记载的感应加热装置如专利文献1的图3所示，具有第1加热线圈、和以从左右包围第1加热线圈的方式配置的2个第2加热线圈。第1加热线圈以及第2加热线圈供给不同频率的高频电流。如果对专利文献1的第1加热线圈和第2加热线圈同时供电，则由于高频电流的频率相异，而从加热线圈产生与差分频率相当的拍打音(噪音)。因此，专利文献1记载的发明通过以使由第1加热线圈所致的感应电动势而产生的左右的第2加热线圈中流过的电流相互抵消(电流向相反方向流动)的方式串联连接2个第2加热线圈，由此抑制相互干扰，防止产生拍打音。专利文献1 日本专利第3725249号公报
发明内容
但是，根据专利文献1记载的发明，虽然可以防止对所连接的多个加热线圈同时供电时所产生的相互干扰，但是第1加热线圈和某一个第2加热线圈中流过的电流始终是相同方向，另一个第2加热线圈中流过的电流始终是相反方向。在第1加热线圈和第2加热线圈中流过的电流是相同方向时，在这些加热线圈之间的被加热体中产生的磁通(涡电流)相互加强，但在第1加热线圈和第2加热线圈中流过的电流是相反方向时，在这些加热线圈之间的位置处的被加热体中产生的磁通相互抵消。即，取决于在第1加热线圈和第2 加热线圈中电流是否向相同方向或者相反方向流动(线圈的配置位置)，而在锅底等被加热体中产生的磁通(涡电流)中发生偏差。另外，在第1加热线圈和第2加热线圈中流过相同方向的电流的区域中，磁通相互干扰，而无法有效地加热被加热体。因此，本申请发明是为了解决上述问题而完成的，提供一种感应加热烹调器，具备平面状地卷绕的中央线圈；与所述中央线圈的周边邻接地卷绕的多个周边线圈；以及高频电源，对所述中央线圈以及所述周边线圈分别独立地供给高频电流，所述高频电源供给在所述中央线圈以及所述周边线圈的各个相互邻接的区域中实质上向同一方向流动的高频电流。根据本申请发明的感应加热烹调器，可以均勻地加热被加热体，并且改善被加热体整体的加热效率。
图1是概略地示出本申请发明的感应加热烹调器的整体的立体图。图2是示出实施方式1的感应加热部的俯视图。图3是实施方式1的高频电源的电路框图。图4是示出实施方式2的感应加热部的俯视图。图5是示出实施方式2的感应加热部的剖面图。图6是实施方式2的中央线圈的放大图。图7是实施方式2的周边线圈的放大图。图8是与图4同样的俯视图，示出偏移地载置的锅底的位置。图9是示出实施方式3的感应加热部的俯视图。图10是示出实施方式3的变形例的感应加热部的俯视图。图11是示出实施方式4的感应加热部的俯视图。图12是示出实施方式4的变形例的感应加热部的俯视图。图13是示出实施方式4的另一变形例的感应加热部的俯视图。图14是示出实施方式5的感应加热部的剖面图。图15是从图14的XV-XV线观察的感应加热部的剖面图。图16是实施方式6的磁性部件的俯视图。图17是从图16的XVII-XVII线观察的磁性部件以及感应加热部的剖面图。图18是实施方式6的变形例的磁性部件的俯视图。图19是从图18的XIX-XIX线观察的磁性部件以及感应加热部的剖面图。图20是实施方式6的另一变形例的磁性部件的俯视图。图21是从图20的XXI-XXI线观察的磁性部件以及感应加热部的剖面图。图22是实施方式6的又一变形例的磁性部件的俯视图。图23是从图22的XXIII-XXIII线观察的磁性部件以及感应加热部的剖面图。附图标记说明1 6 感应加热烹调器；7 外壳(housing) ；8 顶板(top plate)8 ；9 操作部； 10、20、30、40、50 感应加热部；11、21、31、41、51 中央线圈；14、M、34、44、54 周边线圈； 22、52 内侧线圈部；23、53 外侧线圈部；70 磁性部件；72 中央芯部；73 周边芯部73 ； 100 高频电源；102 三相交流电源；104 转换器(converter) ； 106 平滑用电容器；108 逆变器(inverter) ；112 谐振用电容器。
具体实施例方式以下，参照附图，说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式。在各实施方式的说明中，为易于理解，适当使用了表示方向的用词(例如，“上方”以及“下方”等)，但这是为了说明而使用的用词，这些用词并不限定本申请发明。另外，在以下的附图中，对于同样的结构部件，使用同样的符号来进行参照。实施方式1.以下，参照图1 图3，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式1。图1 是概略地示出本申请发明的感应加热烹调器1的整体的立体图。图1所示的感应加热烹调器1概略地说具有外壳7、在其之上配设的顶板8、用于用户调整加热能力的操作部9、以及感应加热部10。另外，虽然此处没有图示，但感应加热烹调器1内置用于对感应加热部10 供给高频电流的高频电源100(图3)。图2是示出拆下了图1的顶板8时的感应加热部10的俯视图。图2所示的感应加热部10具有配置于中央的加热线圈(以下，称为“中央线圈”)11、和与中央线圈11的周边邻接地配置的一对加热线圈(以下，称为“周边线圈”)14a、14b。中央线圈11具有圆形的平面形状，通过在圆周方向上卷绕被绝缘包覆的由任意的金属构成的导电线而构成中央线圈11。另一方面，各周边线圈14a、14b具有半圆弧状(香蕉状或者黄瓜状)的平面形状， 通过沿着周边线圈14a、14b的半圆弧状的形状而卷绕同样的导电线，由此形成各周边线圈 14a、14b。S卩，周边线圈14a、14b构成为在与中央线圈11邻接的半圆弧状区域中实质上沿着中央线圈11的圆形的平面形状而延伸。图3是感应加热烹调器1中内置的高频电源100的电路框图。本申请发明的高频电源100概略地具备转换器(例如二极管桥)104，将三相交流电源102变换为直流电流； 平滑用电容器106，连接到转换器104的输出端；以及3个逆变器108a、108b、108c，与平滑用电容器106并联连接。各逆变器108a、108b、108c将来自转换器104的直流电流变换为高频电流，分别对中央线圈11以及一对周边线圈14a、14b独立地供给高频电流。在图3中， 中央线圈11以及周边线圈14a、14b分别图示为电感110a、110b、110c和电阻112aU12b, 112c的等效电路。各逆变器108a、108b、108c经由与中央线圈11以及周边线圈Ha、14b的电感110a、110b、IlOc进行谐振的谐振用电容器112aU12bU12c而连接到中央线圈11以及周边线圈14a、14b，接收来自未图示的控制电路的任意的控制信号，能够在任意的驱动条件下对中央线圈11以及一对周边线圈Ha、14b供给高频电流。本申请发明的逆变器108a、108b、108c被控制成如下在中央线圈11中电流向规定的方向(图2的虚线15所示的顺时针方向)流动时，在中央线圈11和周边线圈14a、14b 相互邻接的半圆弧状区域(以下，简称为“邻接流域”)中的周边线圈14a、14b中，电流向与中央线圈11相同的方向(图2的虚线16所示的逆时针方向)流动。S卩，本申请发明的高频电源100被控制成如下如图2的虚线15、16所示，供给在中央线圈11和周边线圈14a、 14b的各个之间的邻接区域中实质上向同一方向流动的高频电流。此时，在邻接区域中由流过锅底的电流I所致的发热量P与电流I的平方成比例 (P = RX 12，R 锅底的电阻值)，通过使在中央线圈11以及周边线圈14a、14b中流动的电流方向成为同一方向，从而使流过锅底的电流I增大，并且如图2所示，实质上能够在涉及长距离范围的整个邻接区域中增大发热效率。如上所述，防止由中央线圈11以及周边线圈 14a、14b形成的交流磁场在邻接区域中相互干扰，使由于交流磁场而在顶板8上的被加热体中产生的涡电流增大，由此可以改善其加热效率。另外，通过使在中央线圈11与其左右配置的周边线圈Ha、14b之间产生的交流磁场变得对称，由此可以抑制依赖于锅的载置位置的发热量的偏差，对锅均勻地进行加热。以下，详细说明图3所示的各逆变器108a、108b、108c中产生的电路损失。一般，逆变器的电路损失包括与电流值成比例的通电损失；和在IGBT(绝缘栅双极性晶体管)进行开关时所产生的开关损失。其中，在振荡频率为20kHz左右时，通电损失大于开关损失，此处可以忽略开关损失。对图3的各逆变器108a、108b、108c的两端施加的电压V是恒定的，各自的电路损失与电流值成比例，所以如果能够抑制各逆变器108a、 108b、108c中流动的电流、即通电损失，就可以降低逆变器的电路损失，因此是优选的。另一方面，为了实现锅的均勻的加热、即锅的每单位面积的发热量的均勻化，需要使由中央线圈11所产生的锅的涡电流、和由各周边线圈Ha、14b所形成的锅的涡电流恒定。为了实现它，必需构成为在中央线圈11以及各周边线圈14a、14b中使线圈安培匝数 AXT(A 线圈中流过的电流，T 线圈的匝数)恒定。通常，以与顶板8平行的平面进行了切断时的中央线圈11的剖面面积(以下，简称为“剖面面积”)如图2所示，大于各周边线圈14a、14b的剖面面积，所以中央线圈11的电感与剖面面积成比例，并与匝数T的平方成比例地变大。S卩，如上所述，在对各逆变器108a、108b、108c的两端施加的电压V恒定的情况下， 通过将周边线圈14a、14b的匝数设定得多于中央线圈11，进一步减小流过周边线圈14a、 14b的电流，由此可以实质上降低对周边线圈Ha、14b供给高频电流的逆变器108b、108c的电路损失。另外，在本申请发明中，不仅使用中央线圈11，而且还使用多个周边线圈14a、14b 而对被加热体进行加热，所以与用单一的加热线圈对被加热体进行加热的情况相比，可以降低应供给到中央线圈11的电流量，所以同样地可以降低逆变器108a、108b、108c各自的电路损失。实施方式2.以下，参照图4 图8，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式2。实施方式2的感应加热烹调器2除了与中央线圈21的周边邻接地配置了 4个周边线圈2 24d的点以外，具有与实施方式1的感应加热烹调器1同样的结构，所以对于重复的点省略说明。图4是示出实施方式2的感应加热部20的与图2同样的俯视图。该感应加热部 20如上所述，具有中央线圈21、和与其周边邻接地配置的4个周边线圈2 Md。图5是用与顶板8平行的平面进行了切断时的感应加热部20的剖面图，图6以及图7是中央线圈 21以及周边线圈2 Md的放大图。与实施方式1同样地，通过在圆周方向上卷绕被绝缘包覆的由任意的金属构成的导电线W而构成中央线圈21，如图6所示中央线圈21具有串联连接的内侧线圈部22和外侧线圈部23。另外，也可以在中央线圈21中，设置以贯通内侧线圈部22的中央开口部27的方式向上方(图6的跟前方向)延伸的磁性部件(铁素体 (ferrite)部件)，并且在内侧线圈部22与外侧线圈部23之间的间隙观中设置其他磁性部件(都未图示)，降低由各线圈部21、对所产生的磁路的磁阻，增大磁场，由此使锅的发热效率增加。另一方面，周边线圈M如图7所示具有1/4圆弧状的平面形状，并沿着该平面形状而卷绕。周边线圈M也可以与内侧线圈部22同样地，具有以贯通中央开口部四的方式向上方延伸的磁性部件。实施方式2的高频电源100具有与图3同样的电路结构，具有在使中央线圈21 以及4个周边线圈2 24d独立了的驱动条件下供给高频电流的5个逆变器108b 108e(未图示)。高频电源100如图4的虚线25 J6所示被控制成如下供给在中央线圈 21以及各周边线圈2 Md之间的圆弧状的邻接区域中实质上向同一方向流动的高频电流。这样，根据实施方式2的感应加热烹调器2，与实施方式1同样地，可以防止由中央线圈21以及周边线圈M所形成的交流磁场相互干扰，通过增大由于交流磁场而在被加热体中产生的涡电流从而改善加热效率，并且通过对称地形成的交流磁场而对被加热体均勻地进行加热。另外，通常，感应加热线圈的阻抗根据在感应加热线圈的上方载置的被加热体的有无以及大小(面积)而发生变化，与此相伴，流过逆变器的电流量也发生变化。流过逆变器的电流量是可以检测的，特别是在周边线圈2 Md的上方没有载置作为被加热体的锅的情况(或者锅的载置面积小于规定值的情况)下，根据流过逆变器的电流量来探测该情形，以对于未对锅的加热作出贡献的周边线圈2 24d不进行供电的方式构成高频电源100，这在改善热变换效率的方面是理想的。具体而言，在锅底载置于图4的长虚线P所示的适当位置的情况下，可以对中央线圈11以及周边线圈2 24d的所有线圈同时供给高频电流来进行加热。假设锅底相对于图4的长虚线P所示的锅的适当的载置位置而被载置于图8的长虚线P’所示的位置(向图中的上方向偏移)的情况下，即使对在图中的下侧配置的周边线圈Mb、2k进行供电，也无法对锅进行加热(或者难以对锅进行加热)，所以本申请发明的高频电源100为了避免不必要的功耗，停止向周边线圈Mb、2k供给高频电流，而使用周边线圈Ma、Md以及中央线圈21对被加热体进行加热。这样，可以实现即使用户将锅载置于脱离了适当位置的位置处的情况下也可以维持高频电源100的高热变换效率的感应加热烹调器2。另外，在上述具体例中，说明了相对于图4的适当位置而向图8的上方向偏移地载置了锅的情况，但即使相对于适当位置而向下方向、右方向以及左方向偏移地载置了锅的情况下，也可以同样地检测出流过各逆变器2 24d的电流量，由此停止向没有载置锅的周边线圈2 Md中的某一个进行供电，以不会浪费供给电力的方式构成高频电源100。另外，在上述说明中，说明了根据流过逆变器108a 108d的电流量来探测在各周边线圈2 24d的上方是否载置有锅的例子，但也可以使用机械式传感器、光学传感器等其他任意的传感器来探测有无锅。实施方式3.以下，参照图9 图10，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式3。实施方式3的感应加热烹调器3除了周边线圈3 34d具有圆形的平面形状的点以外，具有与实施方式2的感应加热烹调器2同样的结构，所以对于重复的点，省略说明。图9所示的感应加热部30具有平面形状为圆形的周边线圈3 34d。本申请发明的逆变器108a 108e与实施方式1同样地被控制成如下在中央线圈31中电流向图9 的虚线35所示的顺时针方向流动时，在各周边线圈3 34d中，在与中央线圈11之间的邻接区域中电流向与中央线圈11相同的方向(图9的虚线36所示的逆时针方向)流动。 这样可以防止由中央线圈11以及周边线圈3 34d所形成的交流磁场的干扰，改善加热效率，并且形成对称的交流磁场而对被加热体均勻地进行加热。在实施方式3的感应加热部30中，中央线圈31与周边线圈3 34d之间的邻接区域比实施方式2的情况短，所以在改善加热效率的方面比实施方式2差，但是圆形状的周边线圈与1/4圆弧状的结构相比更容易制造而可以降低生产成本。另外，也可以如图10所示的变形例那样，中央线圈31以及各周边线圈3 34d 具有大致矩形的平面形状。同样地，在中央线圈31中向图10的虚线35所示的方向供给电流时，在周边线圈3 34d中，在与中央线圈31邻接的区域中向与中央线圈31相同的方向(图10的虚线36)供给高频电流。其结果，可以防止中央线圈31以及周边线圈34a 34d所邻接的区域中的交流磁场的干扰，以及改善加热效率，并且能够均勻地对被加热体进行加热。实施方式4.以下，参照图11 图13，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式4。实施方式4的感应加热烹调器4除了具有6个周边线圈4 44f的点以外，具有与实施方式2的感应加热烹调器2同样的结构，所以对于重复的点，省略说明。图11所示的感应加热部40的周边线圈4 44f具有1/6圆弧状(长椭圆状) 的平面形状，沿着该平面形状而卷绕。周边线圈4 44f也可以与实施方式2的内侧线圈部22同样地，具有以贯通中央开口部47的方式向上方延伸的磁性部件。对这些周边线圈4 44f供电的逆变器108b 108g与实施方式2同样地被控制成如下在中央线圈 41中电流向图11的虚线45所示的方向流动时，在周边线圈4 44f中在邻接区域中电流向与中央线圈41相同的方向(图11的虚线46所示的方向)流动。由此，可以防止中央线圈41以及周边线圈4 44f所邻接的区域中的交流磁场的干扰，改善加热效率，并且形成对称的交流磁场而均勻地对被加热体进行加热。作为该感应加热部40的变形例，既可以如图12所示，中央线圈11具有大致六边形形状的平面形状，周边线圈4 44f具有大致矩形的平面形状，也可以如图13所示，周边线圈4 44f具有大致三角形形状的平面形状。在这些变形例中也被控制成如下使中央线圈41以及周边线圈44a 44f中流动的电流在它们相互邻接的区域中向同一方向 (图12以及图13的虚线45、46所示的方向)流动。由此，可以与上述实施方式同样地，实现针对被加热体的加热效率的改善以及均勻的加热。在图11所示的长椭圆状的周边线圈4 44f中，例如在周边线圈44a、44b等2 个周边线圈相互接近的区域(以下，称为“端部区域”)中，电流向相反方向流动，所以在端部区域中产生交流磁场的干扰。此时，如果使用图12所示的大致六边形形状的中央线圈 41以及矩形形状的周边线圈4 44f，则邻接的周边线圈4 44f被配置成离开地足够宽，所以可以抑制端部区域中的交流磁场的干扰。而且，如果采用三角形形状的周边线圈 44a 44f，则可以进一步适当地抑制端部区域中的交流磁场的干扰。实施方式5.以下，参照图14 图15，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式5。实施方式5的感应加热烹调器5除了中央线圈51具有内侧线圈部52和外侧线圈部53、且外侧线圈部53配置于周边线圈5 54d的下方的点以外，具有与实施方式2的感应加热烹调器2同样的结构，所以对于重复的点，省略说明。图14是与图5同样的感应加热部50的剖面图，图15是从图14的XV-XV线观察的感应加热部50的剖面图。在实施方式5中，如上所述，中央线圈51的外侧线圈部53配置在周边线圈5 Md的下方。其中，外侧线圈部53以及各周边线圈5 Md中流动的电流的方向与图4相同，被控制成如下在周边线圈5 54d与外侧线圈部53之间的邻接区域中，电流向同一方向流动(图15)。其结果，可以防止由外侧线圈部53以及周边线圈5 54d形成的交流磁场的干扰，改善加热效率，并且形成对称的交流磁场而均勻地对被加热体进行加热。实施方式6.以下，参照图16 图19，详细说明本申请发明的感应加热烹调器的实施方式6。实施方式6的感应加热烹调器6除了具有将中央线圈21和周边线圈2 24d磁性地进行连结的磁性部件(铁素体部件)70的点以外，具有与实施方式2的感应加热烹调器2同样的结构，所以对于重复的点，省略说明。图16是在图5所示的中央线圈21和周边线圈Ma Md的下方配置的磁性部件 70的俯视图，图17是从图16的XVII-XVII线观察的剖面图。实施方式6的磁性部件70具有圆板主体部71，由任意的金属构成；中央芯部72，以贯通内侧线圈部22的中央开口部 27的方式延伸，且由磁性材料构成；周边芯部73，以贯通周边线圈2 Md的中央开口部四的方式延伸，且由磁性部件构成；以及间隙芯部74，以贯通外侧线圈部23与周边线圈 2 Md之间的间隙的方式延伸，且由磁性材料构成。即，圆板主体部71作为将中央芯部 72、周边芯部73以及间隙芯部74进行连结的连结部而发挥功能。同样地，图18是本实施方式的变形例的磁性部件70的俯视图，图19是从图18的XIX-XIX线观察的剖面图。如图所示，磁性部件70也可以具有圆板主体部71、中央芯部72、周边芯部73、和以贯通外侧线圈部23以及内侧线圈部22之间的间隙的方式延伸的由磁性材料构成的间隙芯部74’。这样， 通过将中央线圈21和周边线圈2 24d磁性地进行连结，由此可以降低由各线圈21J4 所产生的磁路的磁阻，增大磁场，实质上增大锅的发热效率。另外，也可以如图20以及图21所示，代替圆板主体部71，而使用与各周边线圈 24a 24d对应的4个独立的扇状主体部7 75d，将中央线圈21和周边线圈2 24d 磁性地进行连结。扇状主体部7 75d没有配设在中央线圈21的下方，不具有中央芯部 72，但是作为将中央芯部72以及间隙芯部74进行连结的连结部而发挥功能。同样地，图22 是又一变形例的磁性部件70的俯视图，图23是从图22的XXIII-XXIII线观察的剖面图。 也可以如图所示，将间隙芯部74’配置成比外侧线圈部23靠内侧，磁性地连结外侧线圈部 23和周边线圈2 Md。另外，实质上可以将扇状主体部75a 75d设计成比圆板主体部71小且轻，因此可以期待简化制造工序且降低生产成本的效果。
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权利要求
1.一种感应加热烹调器，其特征在于，具备 平面状地卷绕的中央线圈；与所述中央线圈的周边邻接地卷绕的多个周边线圈；以及高频电源，对所述中央线圈以及所述周边线圈分别独立地供给高频电流，其中， 所述高频电源供给在所述中央线圈以及所述周边线圈的各个相互邻接的区域中实质上向同一方向流动的高频电流。
2.根据权利要求1所述的感应加热烹调器，其特征在于，中央线圈以其平面形状在所述邻接区域中沿着各周边线圈的平面形状的方式构成。
3.根据权利要求1或者2所述的感应加热烹调器，其特征在于， 与中央线圈的周边邻接地配置了 4个以上的周边线圈。
4.根据权利要求1 3中的任意一项所述的感应加热烹调器，其特征在于， 中央线圈具有圆形或者多边形的平面形状。
5.一种感应加热烹调器，其特征在于，具备 平面状地卷绕的中央线圈；与所述中央线圈的周边邻接地卷绕的多个周边线圈；以及高频电源，对所述中央线圈以及所述周边线圈分别独立地供给高频电流，其中，高频电源对中央线圈以及周边线圈的两端施加同一电压，所述周边线圈的匝数大于所述中央线圈的匝数。
6.根据权利要求1 5中的任意一项所述的感应加热烹调器，其特征在于， 中央线圈由内侧线圈部和外侧线圈部构成，所述外侧线圈部和各周边线圈相互重叠。
7.根据权利要求1 6中的任意一项所述的感应加热烹调器，其特征在于， 中央线圈具有贯通其中央开口部而延伸的磁性部件。
8.根据权利要求7所述的感应加热烹调器，其特征在于，还具有使中央线圈和周边线圈磁性地进行耦合的磁性部件，磁性部件具有多个周边芯部，贯通所述周边线圈各自的中央开口部而延伸； 中心芯部，贯通所述中央线圈的中央开口部而延伸；以及连结部，连结该周边芯部以及该周边芯部。
全文摘要
本发明的感应加热烹调器的特征在于，具备平面状地卷绕的中央线圈；与所述中央线圈的周边邻接地卷绕的多个周边线圈；以及高频电源，对所述中央线圈以及所述周边线圈分别独立地供给高频电流，所述高频电源供给在所述中央线圈以及所述周边线圈的各个相互邻接的区域中实质上向同一方向流动的高频电流。
文档编号H05B6/12GK102282910SQ201080004381
公开日2011年12月14日 申请日期2010年3月2日 优先权日2009年3月6日
发明者下畑贤司, 亀冈和裕, 松田哲也, 竹下美由纪 申请人:三菱电机家用机器株式会社, 三菱电机株式会社