JP2006066258A - 加熱調理器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加熱調理器に、誘導加熱コイル6とヒータ加熱用の発熱用導体17とを備え、火力制御装置は、被加熱調理器具8の材質を判定し、判定した材質に応じてインバータと発熱体通電部とを制御して、誘導加熱コイル6と発熱用導体17とによる加熱割合を制御する。
【選択図】 図1
Description
また、特許文献2に開示されている技術では、アルミ板を介して鍋を間接的に加熱するので加熱効率が低下する。即ち、アルミ板は鍋と同様に誘導加熱されるので、その分だけインバータや加熱コイルにおける損失が増加する。特に、アルミには大きな電流が流れることから、加熱コイルの巻き数を3倍程度に増加させたり交流電流の周波数を高めるようにする必要があり、鉄製の鍋などを加熱する場合に比較して損失が大きくなる。その加熱効率は65%程度であり、一般的な誘導加熱調理器の加熱効率85%に比べると非常に悪い。特許文献2の技術について具体数値例を挙げると、入力電力3kW,アルミ鍋を直接加熱する電力を800W,アルミ板による間接加熱の電力を2.2kWとすれば、その35%として770W分だけ効率が低下することになる。
この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
誘導加熱コイルと発熱体とで構成され、これらの少なくとも一方によって前記被加熱調理器具を加熱可能に配置される加熱手段と、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電流供給手段と、
前記発熱体に通電を行って発熱させるための通電手段と、
前記高周波電流供給手段と前記通電手段とに夫々供給する電力を制御することで、前記被加熱調理器具に対する加熱を制御する加熱制御手段とで構成されていることを特徴とする。
以下、本発明の第1実施例について図1乃至図7を参照して説明する。図1は、加熱調理器本体の縦断正面図である。調理器本体1は、外殻が本体ケース2であり、これの上方にトッププレート3が位置することによって、調理器本体の上面をトッププレート3が構成している。本体ケース2の内部には、上記トッププレート3の載置部4,5の直下に位置して誘導加熱コイル6,7を配設しており、これらによって、載置部4,5に載置される被加熱調理器具8(図2参照)をそれぞれ誘導加熱するようにしている。また、図2は、図1の載置部4部分を拡大して示す図である。
インバータ24には、商用交流電源26を整流回路27を介して直流に変換したものが駆動用電源として供給されている。また、商用交流電源26は、発熱体通電部(通電手段)28にも供給されている。発熱体通電制御部28は、発熱用導体17(及び18)に交流電源を通電するもので、その通電量は、発熱体通電制御部28を介し火力制御装置21によって制御されるようになっている。
即ち、被加熱調理器具8の材質が鉄などの磁性体の場合、誘導加熱コイル6が発生した磁束は被加熱調理器具8を介して流れ易くなり、被加熱調理器具8と鎖交しやすくなって漏れ磁束が少なくなるため、コイル6の等価インダクタンスL(図6(b)参照)は小さくなる。また、磁性体材料は比抵抗が大きく、表皮効果(鍋底の誘導加熱コイル6側に渦電流が集中する効果)も大きいのでコイル6の等価抵抗Rが大きくなる。一方、アルミや銅のように非磁性で比抵抗が小さい材料の場合、コイル6が発生した磁束は被加熱調理器具8に届き難くなり、漏れ磁束が多くなることでコイル6の等価インダクタンスLが大きくなる。そして、比抵抗が小さく表皮効果も小さいので等価抵抗Rも小さくなる。また、土鍋などの非金属の場合、或いは無負荷の場合は誘導電流が全く流れないので等価インダクタンスLは最も大きくなり、等価抵抗Rは最も小さくなる。
材質 コイル電流ic 入力電流ip
鉄 小(Rが大 →Zが大) 大(R/Zが大)
アルミ 大(Rが小 →Zが小) 小(R/Zが小)
非金属(土鍋) 小(ωLが大→Zが大) 小(R/Zが小)
従って、入力電流ip,コイル電流icの大小関係に基づいて、被加熱調理器具8の材質を判定することができる。
一方、材質が高抵抗金属材料でない場合(ステップS3,「NO」)、火力制御装置21は、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か、或いは土鍋のような非金属材料(若しくは無負荷)かを判断する(ステップS5)。低抵抗金属材料であれば(「YES」)、火力制御装置21は、被加熱調理器具8の底がトッププレート3より反発移動する所謂「鍋浮き」しない状態となるように、誘導加熱調理を行なう(ステップS6)。ここで、被加熱調理器具8が鍋浮きしているか否かの判定は、例えば、特公平4−75633号公報に開示されているように、インバータ24の共振周波数の変化に基づいて行うようにする。
従って、誘導加熱では効率が低下する材質の被加熱調理器具8を加熱する場合には、発熱用導体17による加熱割合を相対的に上昇させることで効率の良い加熱を行なうことができ、被加熱調理器具8の材質に応じて誘導加熱とヒータ加熱による加熱との加熱バランスを選択できるので、様々な材質の被加熱調理器具8を高い効率で加熱することができる。
また、アルミや銅などの非磁性体の場合は、誘導加熱コイル6が発生した磁束が吸収されにくいため誘導加熱では磁束が漏れ易くなる。一方、発熱用導体17に通電することによって発生する磁束量は少なく且つ低周波数であるから、磁束漏れの影響が殆どない状態で加熱を行なうことができる。また、土鍋などの非金属材質の被加熱調理器具8であっても対応することができる。
また、火力制御装置21は、インバータ24に供給する電力と発熱体通電制御部28に供給する電力との合計が、入力電力設定値に略等しくなるように制御するので、被加熱調理器具8の材質が様々に異なる場合でも、ユーザによって設定された入力電力によって効率よく加熱を行なうことができる。
図9は本発明の第2実施例を示すものであり、第1実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分についてのみ説明する。第2実施例は、発熱用導体17に替わる発熱用導体(発熱体)31の形状が第1実施例とは異なっており、その他の構成は第1実施例と同様である。
図10は本発明の第3実施例を示すものである。第3実施例は、第2実施例と同様に、異なる形状の発熱用導体(発熱体)41を用いるものである。即ち、発熱用導体41は、同一形状の導体42,43を左右対称に配置し、配線44により接続することで構成されている。導体42,43は、図10中左右に折り返しながら延びるクランク状をなしている。そして、導体42,43の始端42S,43Sと、端32E,33Eとは夫々同一側に配置され、導体42の終端42Eは、導体43の始端43Sと配線44によって接続されている。即ち、発熱用導体41と発熱体通電制御部28の出力端子とは、導体42の始端42S,導体42の終端43Eと接続されている。
以上のように発熱用導体41を構成することで、導体42,43の左右対称となる部分に発生する誘導電流が流れる方向は互いに逆方向となるので、誘起電圧の発生をキャンセルすることができる。
図11は本発明の第4実施例を示すものである。第4実施例は、発熱体の構成が第1ないし第3実施例とは異なっている。即ち、第1ないし第3実施例では、何れも、発熱用導体によって被加熱調理器具8を面状に加熱するようにしたが、第4実施例では、図2相当図である図11に示すように、誘導加熱コイル6の円周中央部分において、円周をなすライン状のヒータ(発熱体)51を配置したものである。
また、ヒータ設置部材52には、ヒータ51が発生した熱が誘導加熱コイル6やコイルベース13側に伝導しないように断熱材としての性質を有するもの、或いは、前記熱をトッププレート3側に反射させる反射板としての性質を有するもの、また、誘導加熱コイル6が発生した磁束の影響がヒータ51側に及ばないようにする磁気シールドとしての特性を有するものを用いる。必要に応じて特性を適宜複合したものでも良い。
発熱体の形状は上記実施例にて開示したものに限ることなく、個別の設計に応じて適宜変更して実施すれば良い。
被加熱調理器具の重量を検知するように構成し、材質がアルミや銅等の被磁性体である場合には、被加熱調理器具の重量に応じて誘導加熱と発熱体による加熱との割合を制御しても良い。
被加熱調理器具の材質は、加熱調理器側が自動的に判定するものに限らず、例えば、ユーザが材質を入力して設定するものであっても良い。
第2実施例において、発熱用導体31の内周部分を埋めるように、相似形の発熱用導体を同心円状に配置しても良い。斯様に構成すれば、発熱用導体の輻射熱による加熱密度を高め、より面に近い状態で被加熱調理器具の加熱を行なうことで効率を向上させることができる。
第4実施例において、ヒータを2周以上させるように配置しても良い。
Claims (11)
- 調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
誘導加熱コイルと発熱体とで構成され、これらの少なくとも一方によって前記被加熱調理器具を加熱可能に配置される加熱手段と、
前記誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電流供給手段と、
前記発熱体に通電を行って発熱させるための通電手段と、
前記高周波電流供給手段と前記通電手段とに夫々供給する電力を制御することで、前記被加熱調理器具に対する加熱を制御する加熱制御手段とで構成されていることを特徴とする加熱調理器。 - 被加熱調理器具の材質を判定する材質判定手段を備え、
加熱制御手段は、前記材質判定手段によって判定された材質に応じて前記高周波電流供給手段と前記通電手段とに供給する電力を制御することを特徴とする請求項1記載の加熱調理器。 - 加熱制御手段は、前記被加熱調理器具の材質に応じて、前記被加熱調理器具を前記誘導加熱コイルと前記発熱体とで加熱する割合を制御することを特徴とする請求項1又は2記載の加熱調理器。
- 発熱体は、非磁性体で構成されていることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の加熱調理器。
- 発熱体を構成する導体は、隣接して流れる電流の方向が互いに逆となる部分を形成していることを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の加熱調理器。
- 発熱体を構成する導体は、その一部が誘導加熱コイルを構成する導体と直交するように配置されていることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の加熱調理器。
- 発熱体を構成する導体は、誘導加熱コイルにおける円周方向において複数分割されて配置されていると共に、隣り合う導体の通電方向が互いに逆となるように接続されていることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の加熱調理器。
- 加熱制御手段は、被加熱調理器具の材質が非金属であると判定した場合は、高周波電流供給手段による誘導加熱コイルへの電流供給を最小にして、専ら発熱体によって加熱を行なうように制御することを特徴とする請求項1乃至7の何れかに記載の加熱調理器。
- 被加熱調理器具の温度を検出する温度検出手段を備え、
加熱制御手段は、通電手段に対する入力電力値と、前記温度検出手段によって検出される温度の上昇度合いとに基づいて、被加熱調理器具の材質が非金属であるか、若しくは、被加熱調理器具が存在しない無負荷の状態にあるかを判定することを特徴とする請求項8記載の加熱調理器。 - 被加熱調理器具を加熱するための入力電力を設定するための操作手段を備え、
加熱制御手段は、高周波電流供給手段に供給する電力と通電手段に供給する電力との合計が、前記入力電力の設定値に略等しくなるように制御することを特徴とする請求項1乃至9の何れかに記載の加熱調理器。 - 被加熱調理器具のトッププレートからの反発移動状態を検知するための反発移動状態検知手段を備え、
加熱制御手段は、被加熱調理器具の反発移動が検知されなくなった状態において、高周波電流供給手段に供給している電力が入力電力設定値を下回っている場合は、それらの差に相当する電力を通電手段に供給することを特徴とする請求項10記載の加熱調理器。
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