JP2005353458A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 被加熱物の局所的な温度上昇を抑制し均一に加熱することができる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】 誘導加熱コイル３，４を、それぞれ環状の外部加熱コイル１６及び前記外部加熱コイル１６の内周部に当該外部加熱コイル１６との間に間隔を置いて配置された内部加熱コイル１７から構成する。外部加熱コイル１６の巻数は「９」に設定され、その最外径寸法は約２００ｍｍに設定されている。内部加熱コイル１７の巻数は「１１」に設定され、その内径寸法は約５４ｍｍに設定されている。また、外部加熱コイル１６と内部加熱コイル１７の間隔は約１５ｍｍに設定されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、外部加熱コイルとその内周部に配置された内部加熱コイルからなる誘導加熱コイルを備えた誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器、いわゆるＩＨクッキングヒータは、火を使わず安全であることからシステムキッチンに組み込まれるクッキングヒータとして急速に普及しつつある。このようなＩＨクッキングヒータは、通常、連続的に巻回された１個の誘導加熱コイルを備えている。ところが、上記構成の誘導加熱コイルで鍋を加熱した場合、その底面の径方向における温度変化が大きいという問題があった。図６は鍋、例えばフライパンを加熱したときの底面の径方向における温度分布を、誘導加熱コイル１００、トッププレート１０１、フライパン１０２と共に示す図である。

図６に示すように、フライパン１０２の底面の温度は誘導加熱コイル１００の中央部及び周縁部に対応する部分で低く、径方向中心付近で高くなり、最高温度と最低温度との差は１００（ｄｅｇ）近くになる。このため、フライパン１０２内の被加熱物（例えばホットケーキ）１０３の全体に焼き色が付くように誘導加熱コイル１００の出力を設定すると、誘導加熱コイル１００の径方向中心付近に位置する部分に環状の焦げ目（図６中Ｋで示す領域）が付いてしまう。

そこで、被加熱物の加熱ムラを低減するために、間隔を置いて配置された同心円状をなす内部加熱コイル１０４及び外部加熱コイル１０５から誘導加熱コイル１００を構成したＩＨクッキングヒータが提案され、製品化されている（図７参照）。この場合、大、中、小の３種類の直径寸法の鍋が使用されることを想定し、内部加熱コイル１０４は外部加熱コイル１０５よりも巻数が少なくなっている。これにより、小径の鍋を加熱する場合は内部加熱コイル１０４がその加熱に寄与し、中径及び大径の鍋を加熱する場合は内部及び外部加熱コイル１０４，１０５がその加熱に寄与することになり、直径寸法に応じた加熱効率が得られる。
特開平３−２６９９８９号公報

ところが、図７に示すように、上記構成では、温度差は小さいものの、やはり、他の領域に比べて高温となる領域が誘導加熱コイル１００の周縁付近に存在する。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、被加熱物の局所的な温度上昇を抑制し均一に加熱することができる誘導加熱調理器を提供することである。

本発明の誘導加熱調理器は、環状の外部加熱コイル及び前記外部加熱コイルの内周部に当該外部加熱コイルとの間に間隔を置いて配置された内部加熱コイルからなる誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルの上方に設けられ被加熱物が載置されるトッププレートとを備え、前記内部加熱コイルの巻数を前記外部加熱コイルの巻数以上に設定したことを特徴とする。

本発明は、誘導加熱コイルを外部及び内部加熱コイルに分割したので、被加熱物である鍋に誘導される渦電流の分布を分散させることができる。また、内部加熱コイルの巻数を外部加熱コイルの巻数以上にしたことにより被加熱物の中心付近の温度が上がるため、温度分布が一様になり、被加熱物が局所的に温度上昇することを抑制できる。

以下、本発明をシステムキッチンに組み込まれる誘導加熱調理器に適用した一実施例について図１ないし図５を参照しながら説明する。
図１及び図２は本実施例に係る加熱調理器の全体構成を示すものである。これらの図において、加熱調理器本体１は、調理台２に対して上部から嵌め込まれる上ユニット１ａと、上ユニット１ａの下方部に位置し前記調理台２に対して前方から嵌め込まれる下ユニット１ｂとから構成されている。

上ユニット１ａは、加熱手段としての誘導加熱コイル３，４及びラジエントヒータ５を収容するケース６と、このケース６の上面開口部を塞ぐトッププレート７とを備えて構成されている。前記トッププレート７は外枠７ａに支持された状態で前記ケース６上に配設されている。前記外枠７ａの後部には排気口７ｂが形成されている。
前記トッププレート７の上面の前部には、誘導加熱コイル３，４に対応して誘導加熱部８，９が左右に並んで設けられている。前記トッププレート７の後部中央には、ラジエントヒータ５に対応してヒータ加熱部１０が設けられている。前記加熱部８〜１０には被加熱物である鍋が載置されるようになっている。トッププレート７の上面には、各加熱部８〜１０の領域を確定する円形状の枠部が印刷されている。

本実施例に係る誘導加熱調理器は、トッププレート７の幅寸法が従来よりも大きい「ワイドトッププレート」タイプと称されるものであり、中華鍋等の直径寸法が大きい鍋が前記加熱部８，９に載置されても当該鍋がトッププレート７からはみ出ないようになっている。
前記トッププレート７のうち各誘導加熱部８，９の前部には、誘導加熱コイル３，４の出力状態を表示するコイル用出力表示部１１，１２が設けられている。また、トッププレート７の前部の中央部には、ラジエントヒータ５の出力状態を表示するヒータ用出力表示部１３が設けられている。

一方、ケース６は誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５を収容する薄形矩形箱状の収容部６ａと、その上部左右に張り出すフランジ６ｂとから構成されている。前記収容部６ａは、調理台２に形成された矩形状の開口２ａを通して前記調理台２に嵌め込まれ、前記フランジ６ｂは前記調理台２の上に載置される。
前記誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５は、いずれも収容部６ａ内のうち前記誘導加熱部８，９及びヒータ加熱部１０の下方部に配置された支持台１５に載置されている。前記ラジエントヒータ５は、ニクロム線に直流電流を通電することにより発熱するようになっている。

前記誘導加熱コイル３，４は、いずれも外部加熱コイル１６及び外部加熱コイル１６の内周部に配置された内部加熱コイル１７から構成されている。前記加熱コイル１６，１７はそれぞれの中心が一致するように間隔を置いて配置されている。前記加熱コイル１６，１７は連続する１本の素線から構成されており、前記素線を９回巻回することにより外部加熱コイル１６が、１１回巻回することにより内部加熱コイル１７が構成されている。つまり、誘導加熱コイル３，４の内部及び外部加熱コイル１６，１７の総巻数は、いずれも「２０」に設定されている。

前記外部加熱コイル１６の最外径寸法は約２００ｍｍに設定されており、外部加熱コイル１６と内部加熱コイル１７との間隔は約１５ｍｍに設定されている。また、内部加熱コイル１７の最内径寸法は約５４ｍｍに設定されている。
トッププレート７の下面のうち各内部加熱コイル１７の中心部上方に位置する部位には、それぞれ温度検出部１８が配置されている。前記温度検出部１８は、熱伝導性を有するケース内に収容された温度検出素子から構成されている。内部加熱コイル１７の最内径寸法を約５４ｍｍに設定したことにより、前記温度検出部１８が誘導加熱コイル３，４によって誘導加熱されることが防止されている。

また、前記収容部６ａ内の後部右側には冷却ファン装置１９が配設されている。また、前記収容部内６ａには前記冷却ファン装置１９によって生成された風を誘導加熱コイル３，４の下部に導くダクト２０が配設されている。
一方、下ユニット１ｂは、ロースタ２１、前記ロースタ２１の前面扉２１ａの右部に設けられた操作パネル２２を備えて構成されている。前記ロースタ２１は図示しないシーズヒータを熱源とする。前記操作パネル２２には、電源スイッチ２３、前記誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５、ロースタ２１のシーズヒータをオン・オフしたり出力を調整したりするための操作部２４、設定状態等を表示する表示部２５が設けられている。

図３は、本実施例に係る誘導加熱調理器の電気的構成のうち一方（左方）の誘導加熱コイル３に関する部分を示す図である。図３において、制御装置２６はマイコンを主体として構成されたものであり、操作部２４及び温度検出部１８の出力信号が入力されるようになっている。前記制御装置２６は、前記操作部２４及び温度検出部１８の出力信号に基づき表示部２５を制御したり、インバータ２７を制御して誘導加熱コイル３に高周波電流を供給したりする。詳しい図示は省略するが、前記インバータ２７は並列接続されたパワー素子、例えばＩＧＢＴを備えたハーフブリッジインバータから構成されている。

次に、上記構成の誘導加熱コイル３，４の動作、例えば左側の誘導加熱コイル３の動作について説明する。前記誘導加熱コイル３に高周波電流が供給されると、トッププレート７の誘導加熱部８に載置された鍋Ｐ（図３参照）の底面に渦電流が誘起されて発熱する。このとき、誘導加熱コイル３を外部加熱コイル１６と内部加熱コイル１７とに分離し且つ、その間に約１５ｍｍの間隙を設けたため、鍋底に誘起される渦電流が分散する。従って、鍋底全体がほぼ均等に発熱し、鍋Ｐに収容されている被加熱物が略均一に加熱される。

図４は、鍋底の径方向における温度分布を誘導加熱コイル３及び被加熱物と共に示す図である。図４では、被加熱物としてフライパンＰ及びホットケーキＨを示している。従来例を示す図６及び図７との比較から明らかなように、上記構成の誘導加熱コイル３では、鍋底全体に均一な温度分布が得られる。また、内部加熱コイル１７の巻数を外部加熱コイル１６の巻数よりも多くしたことにより、鍋底の外周付近に比べて中央付近の方が温度が上昇するため温度分布が一層、均一になる。つまり、最高温度と最低温度との差が従来例（図７参照）よりも小さくなるため、被加熱物が局所的に加熱されることを抑制できる。

しかも、外部加熱コイル１６の最外径寸法を約２００ｍｍに設定したため、直径寸法が大きい鍋、例えばフライパンを用いた場合でも、その周辺部に位置する被加熱物の加熱が不十分になることがない。
ところで、本実施例では、外部加熱コイル１６及び内部加熱コイル１７の総巻数を「２０」に設定している。これは、以下の理由によるものである。

即ち、図５はインバータ回路を介して誘導加熱コイルを駆動したときのコイル巻数と誘導加熱コイルの最大入力電力［ｋＷ］、パワー素子の入力電流（パワー素子電流）［Ａ］との関係を示す図である。図５中、実線Ａは最大入力電力を、実線Ｂはパワー素子電流を示す。図５に示すように、コイル巻数が多くなると、その分、インピーダンスが大きくなるため誘導加熱コイルの最大入力電力が低下する。特に、コイル巻数が「２３」を超えると、その最大入力電力が３ｋＷを下回ってしまう。つまり、現行の家庭用ＩＨクッキングヒータの最大出力である３ｋＷを得ることができない。

一方、コイル巻数が少なくなるとインピーダンスが小さくなるため、パワー素子電流が増加する。通常、家庭用電気製品では製品コストを考慮して容量が１００Ａ以下のパワー素子が用いられているが、コイル巻数が１６以下になるとパワー素子電流が１００Ａを上回ってしまう。このため、容量が１００Ａ以上のパワー素子に変更する必要があり、製品コストの向上を招いてしまう。

また、コイル巻数が少なくなってインピーダンスが小さくなると、誘導加熱コイル自身の発熱も増加するため、誘導加熱コイルの放熱のための構成が必要となる。更に、誘導加熱コイルの最外径寸法を維持したままコイル巻数を少なくなると、コイル素線の断面積が増大し、誘導加熱コイルの厚み寸法が大きくなるという欠点もある。
そこで、本実施例では、外部加熱コイル１６及び内部加熱コイル１７の総巻数を１７以上２２以下である「２０」に設定した。巻数「２０」は、従来の単一コイルタイプの誘導加熱コイルの巻数と同じであるが、外部加熱コイル１６の最外径寸法を従来のものよりも大きい２００ｍｍに設定したため、外部加熱コイル１６及び内部加熱コイル１７を約１５ｍｍの間隔を置いて配置することができる。従って、被加熱物の加熱ムラを防ぐために誘導加熱コイルを２分割しても、誘導加熱コイルの性能の低下を招くことはない。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような変形が可能である。
外部加熱コイル及び内部加熱コイルの巻数は同じでも良い。また、外部加熱コイルと内部加熱コイルの巻数の比は９：１１に限定されない。要は、内部加熱コイルの巻数が外部加熱コイルの巻数以上であれば良い。

また、外部加熱コイルと内部加熱コイルの総巻数は「２０」に限定されるものではなく、１７以上２２以下であれば良い。

本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の平面図 一部断面して示す誘導加熱調理器の正面図 誘導加熱調理器のうち一の誘導加熱コイルに関する電気的構成を示すブロック図 加熱部に載置された鍋底の径方向の温度分布を誘導加熱コイル及び被加熱物と共に示す図 インバータ回路を介して誘導加熱コイルを駆動したときのコイル巻数と誘導加熱コイルの最大入力電力、パワー素子の入力電流（パワー素子電流）との関係を示す図 従来例を示す図４相当図 別の従来例を示す図４相当図

符号の説明

図面中、１は加熱調理器本体、３，４は誘導加熱コイル、７はトッププレート、１６は外部加熱コイル、１７は内部加熱コイルを示す。

Claims (2)

1. 環状の外部加熱コイル及び前記外部加熱コイルの内周部に当該外部加熱コイルとの間に間隔を置いて配置された内部加熱コイルからなる誘導加熱コイルと、
   前記誘導加熱コイルの上方に設けられ被加熱物が載置されるトッププレートとを備え、
   前記内部加熱コイルの巻数は、前記外部加熱コイルの巻数以上に設定されていることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 外部加熱コイルの巻数と内部加熱コイルの巻数とを合わせた数は、１７以上２２以下であることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
   
   

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