JP2010140743A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップが大なる場合でも、被加熱調理器具を良好に加熱することができ、電力損失の少ない加熱調理器を提供する。
【解決手段】調理器本体１のトッププレート３の下面側に、その下面と所定のギャップを存して誘導加熱コイル５が配設されており、この誘導加熱コイル５は、リッツ線を複数段に卷回して円盤状に構成され、その内周側部５ａの段数が外周側部５ｂの段数よりも大に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱コイルを利用して調理器本体のトッププレート上に載置される被加熱調理器具を加熱する加熱調理器に関する。

誘導加熱コイルを利用した加熱調理器においては、アルミニウム製や銅製の鍋のように低透磁率の材料で構成される被加熱調理器具を如何にして加熱するかが課題となっている。この課題を解決するための従来技術として、例えば、トッププレートと誘導加熱コイルとの間に発熱体を配設し、低透磁率の材料で構成される被加熱調理器具を加熱するときには、発熱体をも発熱させて誘導加熱コイルによる加熱不足を補うようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００７−１２３１５９号公報

しかしながら、従来構成では、トッププレートと誘導加熱コイルとの間に発熱体が配設されていると、発熱体の熱影響を少なくするために発熱体と誘導加熱コイルとの間に空気層を設ける必要があって、結果として、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップが大きくなり、誘導加熱コイルの被加熱調理器具に対する磁気的な結合抵抗値が小さくなり、良好に加熱を行なえなくなる。

そこで、誘導加熱コイルとして、リッツ線を複数段に卷回して円盤状に構成したものを用いて、巻数を増やすことが考えられる。しかしながら、誘導加熱コイルの段数を増すと、誘導加熱コイルを構成するリッツ線の長さが増すので、直流抵抗値が大きくなり、電力損失が大きくなる問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップが大きい場合でも、被加熱調理器具を良好に加熱することができ、電力損失の少ない加熱調理器を提供することにある。

本発明の加熱調理器は、調理器本体と、この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具を載置するトッププレートと、このトッププレートの下面側にその下面と所定のギャップを存して配設され、前記被加熱調理器具を加熱する誘導加熱コイルとを備え、前記誘導加熱コイルは、コイル線を複数段に卷回して円盤状に構成され、その内周側部の段数が外周側部の段数よりも大に設定されていることを特徴とする。

本発明の加熱調理器によれば、誘導加熱コイルの内周側部の段数を外周側部の段数よりも大に設定するようにしたので、使用される被加熱調理器具が小径の場合でも結合抵抗値を充分に確保することができるとともに、使用される被加熱調理器具が大径の場合には誘導加熱コイル全体で結合抵抗値を確保することができて、良好に加熱することができ、又、誘導加熱コイルの外周側部の段数は内周側部の段数よりも小であるので、その分だけコイル線の長さを短くすることができて、電力損失を少なくすることができる。

（第１の実施例）
以下、本発明の第１の実施例につき、図１乃至図５を参照しながら説明する。
先ず、図２に従って加熱調理器全体の概略構成につき説明する。調理器本体１は、外殻を形成する本体ケース２と、この本体ケース２の上方を覆うように配設されたトッププレート３とから構成される。そして、斯かる調理器本体１は、システムキッチンのカウンタトップ４に組込まれ、前記トッププレート３のみがカウンタトップ４上に露呈されており、この上面に被加熱調理器具として例えば二点鎖線で示す鍋１３が載置されて、本体ケース２内の加熱手段（後述する）により加熱される。尚、前記トッププレート３は、例えば強化耐熱ガラス製により矩形平板状に形成され、後方（図示右方側）の左側に排気用開口部（図示せず）が、右側に給気用開口部３ａが形成されている。

そして、この図２には、本体ケース２内に前記した加熱手段として、一つの誘導加熱コイル５が開示されている。この種加熱調理器においては、一般的に、複数の誘導加熱コイルや、他の加熱手段であるロースタのシーズヒータなどの複数の加熱手段を備えたものが多いが、斯かる構成に限定されるものではなく、且つその図示及び説明とも省略する。

本実施例においては、加熱手段として、通常有する前記誘導加熱コイル５の他に、伝熱性を有する発熱体６を平面視して同一位置に備えるとともに、これら誘導加熱コイル５及び発熱体６は、加熱ユニット７として所定位置に一体的に取付け支持されるように構成される。そして、詳細は後述するが、この加熱ユニット７には全体に上方に持ち上げる付勢手段例えば圧縮コイルばねからなる弾性体８が複数個設けられ、前記発熱体６を前記トッププレート３の下面に弾力的に圧接して密着させるようになっている。

又、前記本体ケース２内には、前記開口部３ａに連通してファン装置９が設けられている。この冷却ファン装置９は、冷却ファン１０とファンモータ１１とからなり、この冷却ファン１０の回転により発生した風が、冷却風として、前記誘導加熱コイル５などの加熱手段を駆動し制御する加熱制御装置１２を冷却し、及び前記誘導加熱コイル５自体を冷却するようになっている。そして、前記開口部３ａからの給気は、図２中の矢印方向に示すように、誘導加熱コイル５や加熱制御装置１２を冷却する風路を通って、トッププレート３の図示しない他方の開口部から排気されるようになっている。

尚、図示はしないが、前記加熱制御装置１２の回路基板には、高周波電流供給手段たるインバータの主回路を構成するＩＧＢＴなどのパワースイッチング素子及びこれらを制御する制御部品を備えており、そのため、加熱制御装置１２が冷却されるようになっている。尚、インバータは、主回路に誘導加熱コイル５と図示しない共振コンデンサとからなる共振回路を接続して構成されている。そして、図２中、トッププレート３の略中央部の下面側に接して温度検知部２０が設けられている。

ここで、前記加熱ユニット７の具体構成につき、要部を断面し拡大して示す図１に基づき説明する。先ず、誘導加熱コイル５は、周知のように中空円盤状に構成され、前記トッププレート３と離間した所定位置に配設された耐熱樹脂製のベースプレート１４に支持固定されており、高周波電流が供給されて鍋１３に渦電流を発生させてジュール熱を発生させるようになっている。ベースプレート１４は、外周部の複数箇所に下方に突出する筒状の脚部１４ａを備え、該脚部１４ａと本体ケース２内の内枠部材２ａとの間に装着された前記圧縮コイルばねからなる弾性体８により全体が上方に付勢に支持されている。

誘導加熱コイル５は、具体的には、図３にも示すように、コイル線たるリッツ線１９を内週側の第１列（第１周）から外周側の最終列たる第１９列（第１９周）まで順次複数段に卷回して構成されている。詳細には、誘導加熱コイル５を構成するリッツ線１９は、第１列、第３列、第５列及び第７列では３段に夫々卷回され、第２列、第４列及び第６列では２段に夫々卷回され、且つ、第２列、第４列及び第６列の２段のリッツ線は、第１列、第３列、第５列及び第７列の３段のリッツ線の上下のリッツ線間に位置するように上下に段差をもって卷回され、以って、内周側部５ａが構成されている。又、誘導加熱コイル５を構成するリッツ線１９は、第８列から第１９列までは２段に夫々卷回され、且つ、第８列の２段のリッツ線は、第７列の３段のリッツ線の上下のリッツ線間に位置し、次の第９列の２段のリッツ線は、２段目が第８列の２段のリッツ線間に位置するように互いに段差をもって卷回され、以下偶数列の２段のリッツ線は、第８列の２段のリッツ線の高さ位置に卷回され、奇数列の２段のリッツ線は、第９列の２段のリッツ線の高さ位置に卷回され、以って、外周側部５ｂが構成されている。

以上の結果、誘導加熱コイル５を構成するリッツ線１９において、内周側部５ａの最上段に位置するリッツ線１９ａ及び外周側部５ｂの最上段に位置するリッツ線１９ｂは、同一高さ位置にあり、内周側部５ａの最下段に位置するリッツ線１９ｃ及び外周側部５ｂの最下段に位置するリッツ線１９ｄは、異なる高さ位置、即ち、リッツ線１９ｄがリッツ線１９ｃよりも高い位置にある。従って、誘導加熱コイル５の内周側部５ａの段数が外周側部５ｂの段数よりも１段分だけ大に設定されることにより、誘導加熱コイル５の下面には、外周側部５ｂ側が内周側部５ａ側よりも高い位置にあるような段差を生じる。そして、本実施例では、この誘導加熱コイル５の下面の段差に応じて、該誘導加熱コイル５を支持するベースプレート１４も段差を有するように形成されている。

ところで、この種の誘導加熱コイルを利用した加熱調理器に用いられる被加熱調理器具たる鍋１３の良好な加熱に適する大きさは、図３に示すように、底径が直径１００〜１４０（ｍｍ）のミルクパンなどの小径鍋１３ａから底径が直径２００〜２４０（ｍｍ）の両手鍋などの大径鍋１３ｂまでの範囲とされている。尚、この範囲外の鍋でも加熱は可能である。そこで、本実施例では、誘導加熱コイル５の内周側部５ａの直径Ｄａは、小径鍋１３ａの底径と略等しく設定され、誘導加熱コイル５自体の直径Ｄｂは、大径鍋１３ｂの底径と略等しく設定されている。

これに対して、もう一つの加熱手段である発熱体６は、例えば非磁性ＳＵＳなどの高抵抗の非磁性体で帯状をなす発熱用の導体にて中空環状に形成されている。従って、この発熱体６は、通電されるとジュール熱を発生する所謂伝熱性のヒータとして機能するものである。斯かる構成の発熱体６は、前記誘導加熱コイル５と離間し前記トッププレート３の下面に密着するよう前記ベースプレート１４に支持固定される。

更に、詳述すると、前記発熱体６の下面側に高剛性材料の例えばファインセラミックからなる補強板１５が宛がわれ、更にこの補強板１５の下面側に、例えばシリカアルミナ系のファインセラミックからなる断熱部材１６が宛がわれ、これら３者を積層した状態で前記ベースプレート１４上に支持固定される。ベースプレート１４の上面には、中空円盤状の誘導加熱コイル５を支持した内外周縁を上方に突出して支持突部１４ｂ、１４ｃが夫々環状に形成されている。この支持突部１４ｂ、１４ｃの上面に、積層した最下部の断熱部材１６が直接載置された状態で、最上部の発熱体６から一体に垂下延出した係合片６ａ、６ｂが複数箇所に設けられ、その先端鉤部がベースプレート１４の下面側に弾性的に引っ掛けて取付け固定されている。

そして、ベースプレート１４の下面には、複数本のフェライト製の磁路形成部材１８が放射状に取付け固定されている。これらの磁路形成部材１８は、ベースプレート１４が誘導加熱コイル５の下面形状に応じて段差を有することから、そのベースプレート１４の下面に密着すべく段差を有する形状に構成されている。

この結果、発熱体６、補強板１５、断熱部材１６及び磁路形成部材１８は、誘導加熱コイル５を支持したベースプレート１４に一体的に取付け固定され、調理器本体１内への組込み状態では、発熱体６がトッププレート３の下面に弾接するように前記弾性体８が圧縮された状態で組込まれる。

尚、上記補強板１５の下面には断熱部材１６が宛がわれているが、該断熱部材１６と前記誘導加熱コイル５との間には所定の空隙Ａが確保され、この空隙Ａに連通してベースプレート１４の支持突部１４ｂ、１４ｃの上面にも該断熱部材１６との間に間歇的に空隙Ｂが形成され、これら空隙Ａ、Ｂを通した通気路が形成される。この通気路は、冷却ファン１０が回転駆動されることにより図中に示す矢印方向への冷却風が流れる風路１７として機能する。従って、発熱体６、補強板１５、断熱部材１６及び風路１７は、トッププレート３と誘導加熱コイル５との間に比較的大なる所定のギャップＧ（図３参照）を形成するようになる。

次に、上記構成の加熱調理器の作用について説明する。
使用者が被調理物を収容した鍋１３をトッププレート３の所定位置に載置し、図示しない操作部で必要な入力操作を行ないスタートさせたとする。今、加熱制御装置１２が有する周知の材質判定手段に基づき鍋１３の材質が高抵抗金属材料であると判断された場合、加熱制御装置１２は、通常の入力電力に基づき誘導加熱コイル５による誘導加熱調理を実行する。一方、加熱制御装置１２は、材質判定手段に基づき鍋１３の材質が材質がアルミや銅或いは非磁性ＳＵＳのような低抵抗の非磁性金属材料と判断された場合には、誘導加熱コイル５による加熱に加えて、発熱体６によるヒータ加熱を行なう。いずれの場合も、加熱制御装置１２は、温度検知部２０の検知温度に応じて温度制御を行なう。

ここで、図４を参照する。図４（ａ）に示す誘導加熱コイル５Ａは、リッツ線１９を全列（全周）にわたって２段に卷回かれて中空円盤状に構成（誘導加熱コイル５の外周側部５ｂに相当）され、図４（ｂ）に示す誘導加熱コイル５Ｂは、リッツ線１９を全列（全周）にわたって３段、２段が交互になるようにして卷回かれて中空円盤状に構成（誘導加熱コイル５の内周側部５ａに相当）されている。そして、実験の結果、誘導加熱コイル５Ａ及び５Ｂは、横軸にギャップＧ（トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップ〜図３参照）（ｍｍ）をとり、縦軸にインダクタンス値Ｌｓ（μＨ）、結合抵抗値Ｒｓ（Ω）をとった図５（ａ）及び（ｂ）に示す特性を有することが判明した。即ち、誘導加熱コイル５Ａは図５（ａ）の特性、誘導加熱コイル５Ｂは図５（ｂ）の特性である。

図５（ａ）及び（ｂ）から明らかなように、段数の少ない誘導加熱コイル５Ａの方が誘導加熱コイル５Ｂよりもリアクタンス値Ｌｓが小である。又、段数の多い誘導加熱コイル５Ｂの方が誘導加熱コイル５Ａよりも結合抵抗値Ｒｓが大であるが、誘導加熱コイル５Ｂの方がギャップが大なるに従って結合抵抗値Ｒｓが大きく下降変化する。

従って、本実施例によれば、誘導加熱コイル５は、内周側部５ａの段数を外周側部５ｂの段数よりも大に構成したので、鍋１３として小径鍋１３ａを用いたときには、内周側部５ａにより結合抵抗値Ｒｓを充分に確保することができ、又、大径鍋１３ｂを用いたときには、内周側部５ａ及び外周側部５ｂの双方により結合抵抗値Ｒｓを確保することができ、小径鍋１３ａ及び大径鍋１３ｂをともに良好に加熱することができる。

又、誘導加熱コイル５の外周側部５ｂは、段数を大にしても外周に向かうほど最下段のリッツ線１９とトッププレート３との間の間のギャップＧ（実際には鍋１３の底面との距離）が大になって段数を大にしたことによる結合抵抗値Ｒｓの効果は得られないので、内周側部５ａよりも段数を小にした。これにより、誘導加熱コイル５全体としては、誘導加熱コイル５Ｂよりリッツ線の長さを短くすることができ、その分だけ直流抵抗値を少なくすることができて、電力損失を少なくすることができる。

そして、本実施例におけるインバータは、主回路に誘導加熱コイル５と図示しない共振コンデンサとからなる共振回路を接続して構成されているので、外周側部５ｂの段数を小にすることにより、同時に、誘導加熱コイル５のリアクタンス値Ｌｓを小さくでき、従って、Ｑ（＝ωＬ／Ｒ）値を小さくできるので、制御がし易くなる。

又、誘導加熱コイル５において、内周側部５ａの最上段に位置するリッツ線１９ａ及び外周側部５ｂの最上段に位置するリッツ線１９ｂを同一高さ位置に設定するようにしたので、誘導加熱コイル５とトッププレートとの間の距離（ギャップ）をできるだけ小さくすることができる。

更に、誘導加熱コイル５の内周側部５ａの直径Ｄａを小径鍋１３ａの底径と略等しく設定したので、結合抵抗値Ｒｓを確実に確保することができて、小経鍋１３ａを確実に加熱することができる。又、誘導過熱コイル５の直径Ｄｂを大径鍋１３ｂの底径と略等しく設定したので、誘導加熱コイル５を無駄に大きくすることはない。
又、磁路形成部材１８を誘導加熱コイル５の段数に応じて段差を有するベースプレート１４に合わせて段差を有する形状にしたので、磁路形成部材１８の材料たるフェライトの使用量を最小限にすることができる。

（第２の実施例）
図６は本発明の第２の実施例であり、上記第１の実施例と同一部分には同一符号を付して示し、以下、異なる部分について説明する。
この第２の実施例においては、磁路形成部材１８の代わりに、複数本のフェライト製の磁路形成部材２１を設けるようにしたものであり、これらは、下面がが面一になるように、誘導加熱コイル５の外周側部５ｂに対応する部分が他の部分より肉厚（厚み大）に形成されている。
この第２の実施例によれば、磁路形成部材２１により誘導加熱コイル５からの磁束の流れが円滑になる。

尚、本発明は、上記実施例に限定されることはなく、次のような変形、拡張が可能である。
上記実施例では、誘導加熱コイル５の内周側部５ａは、３段、２段の段違いの組合せ、外周側部５ｂは、２段、２段の段違いの組合せにされているが、これらの組合せに限定されることはない。

又、上記実施例では、トッププレート３と誘導加熱コイル５との間に発熱体６を配設するようにしたが、この発熱体６は必要に応じて設ければよく、設けない場合でも、誘導加熱コイル５が鍋１３からの熱影響を少なくするように、又、誘導加熱コイル５の放熱をよくするように、トッププレート３と誘導加熱コイル５との間に所定のギャップを設ける必要がある。

上記実施例では、ベースプレート１４の下面に磁路形成部材１８或いは２１を配設するようにしたが、代わりに、略Ｕ字形の磁路形成部材を配設して、その一端部をベースプレート１４の内周から上方に突出させ、他端部を該ベースプレート１４の外周から上方に突出させるようにしてもよく、要は、誘導加熱コイル５の少なくとも下面に対応して磁路形勢部材を設ければよい。
尚、磁路形成部材１８、２１を含む磁路形成部材は、必要に応じて設ければよく、又、ベースプレート１４も、必要に応じて設ければよい。

本発明の第１の実施例の要部を拡大して示す縦断側面図 加熱調理器の全体構成を概略的に示す縦断側面図 鍋と誘導加熱コイルとの関係を説明するための図 誘導加熱コイルの異なる形態を示す図 誘導加熱コイルのインダクタンス値及び結合抵抗値の特性図 本発明の第２の実施例を示す図１相当図

符号の説明

図面中、１は調理器本体、２は本体ケース、３はトッププレート、５及び５Ａ、５Ｂは誘導加熱コイル、５ａは内周側部、５ｂは外周側部、６は発熱体、７は加熱ユニット、９は冷却ファン装置、１２は加熱制御装置、１３は鍋（被加熱調理器具）、１３ａは小径鍋（小径の被加熱調理器具）、１３ｂは大径鍋（大径の被加熱調理器具）、１４はベースプレート、１８は磁路形成部材、１９はリッツ線（コイル線）、１９ａ及び１９ｂは最上段のリッツ線（最上段のコイル線）、１９ｃ及び１９ｄは最下段のリッツ線（最下段のコイル線）、２１は磁路形成部材を示す。

Claims (7)

1. 調理器本体と、
   この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具を載置するトッププレートと、
   このトッププレートの下面側にその下面と所定のギャップを存して配設され、前記被加熱調理器具を加熱する誘導加熱コイルとを備え、
   前記誘導加熱コイルは、コイル線を複数段に卷回して円盤状に構成され、その内周側部の段数が外周側部の段数よりも大に設定されていることを特徴とする加熱調理器。
2. トッププレートと誘導加熱コイルとの間に、発熱体が配設されていることを特徴とする請求項1記載の加熱調理器。
3. 誘導加熱コイルは、内周側部及び外周側部の最上段に位置するコイル線が同一高さ位置にあり、内周側部及び外周側部の最下段に位置するコイル線が異なる高さ位置にあるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の加熱調理器。
4. 誘導加熱コイルにおける内周側部の直径は、使用される小径の被加熱調理器具の底径と略同等に設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱調理器。
5. 誘導加熱コイルの直径は、使用される大径の被加熱調理器具の底径と略同等に設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱調理器。
6. 誘導加熱コイルの少なくとも下面に対応するフェライト製の磁路形成部材を備え、この磁路形成部材は、前記誘導加熱コイルの段数に応じた形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加熱調理器。
7. 磁路形成部材は、誘導加熱コイルの外周側部に対応する部分の厚みが他の部分の厚みよりも大になるように形成されていることを特徴とする請求項６記載の加熱調理器。

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