JP2006187492A - 誘導加熱式炊飯器 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減した誘導加熱式炊飯器を提供することを目的とする。
【解決手段】鍋１３を誘導加熱する加熱コイル１と、この加熱コイル１に商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータ１１とを備え、鍋１３は、少なくともその側面の一部または全部を非磁性金属体１４とするとともに、加熱コイル１は、その外径を鍋１３の側面の内径よりも小さく設定した。これによって、鍋１３の側面の非磁性金属体１４が加熱コイル１の外周に位置することになり、鍋１３の側面には加熱コイル１から放射される低周波漏洩磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ易くなり、鍋１３からは加熱コイル１から放射される低周波漏洩磁界を打ち消す方向に低周波磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合い、低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、家庭用および業務用に用いられる誘導加熱式炊飯器に関するものである。

従来、誘導加熱装置において、加熱コイルの漏洩磁界を低減するために電磁シールド環を配置したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

これは、加熱コイルで生じた高周波磁界に誘導され電磁シールド環に誘導電流が流れ、更にこの誘導電流により、電磁シールド環には加熱コイルから発生する高周波磁界とは逆向きの高周波磁界が発生する。この結果、電磁シールド環から発生する高周波磁界が、加熱コイルの外周部に発生する高周波磁界を打ち消す様に作用するため、加熱コイルから漏洩する２０ｋ〜１００ｋＨｚ程度の高周波漏洩磁界が減少する。
特開昭５７−１１５７９５号公報

しかしながら、前記従来の構成では、高周波の漏洩磁界は電磁シールド環の効果により、減少させることができるが、加熱コイルから発生する電源周波数または電源の２倍周波数の磁界（以下、低周波磁界）は、鍋などの被加熱物ではほとんど吸収されず、また電磁シールド環では逆向きの磁界を十分発生させることができないため、低周波磁界が減少せず外部に放出されるという課題があった。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減した誘導加熱式炊飯器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱式炊飯器は、鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記鍋は、少なくともその側面の一部または全部を非磁性金属体とするとともに、加熱コイルは、その外径を鍋の側面の内径よりも小さく設定したものである。

これによって、鍋の側面の非磁性金属体が加熱コイルの外周に位置することになり、その結果、鍋の側面には加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ易くなり、鍋からは加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界を打ち消す方向に低周波磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、特に、炊飯器の上方に発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

本発明の誘導加熱式炊飯器は、加熱コイルから発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減することができる。

第１の発明は、鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記鍋は、少なくともその側面の一部または全部を非磁性金属体とするとともに、加熱コイルは、その外径を鍋の側面の内径よりも小さく設定した誘導加熱式炊飯器とすることにより、鍋の側面の非磁性金属体が加熱コイルの外周に位置することになり、その結果、鍋の側面には加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ易くなり、鍋からは加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界を打ち消す方向に低周波磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことで、特に、炊飯器の上方に発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、非磁性金属体は厚みを２ｍｍ以上としたことにより、鍋からの低周波の打ち消し磁界をより多く発生させることができ、より漏洩磁界を低減させることができる。

第３の発明は、鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記鍋は、鍋の側面の少なくとも一部を、加熱コイルの外径より大きな径をもつ非磁性金属体よりなる凸部としたことにより、加熱コイルの外周部近傍に非磁性金属体を配置することができるため、加熱コイルの外周部から発生する低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

第４の発明は、特に、第３の発明において、凸部は厚みを２ｍｍ以上としたことにより、鍋からの低周波の打ち消し磁界をより多く発生させることができ、より漏洩磁界を低減させることができる。

第５の発明は、特に、第３または第４の発明において、凸部の下端を少なくとも加熱コイルの上端近傍まで伸長させたことにより、加熱コイル外周部に凸部を配置することになり、鍋に高周波成分を打ち消す電磁シールド環の役割を持たせることができるため、電磁シールド環が不要になり、安価な構成で防磁対策を行うことができる。

第６の発明は、特に、第４または第５の発明において、非磁性金属体で構成され底面に磁性体金属体を配設した鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記磁性体金属体の外径を、鍋の側面の内径より小さくしたことにより、鍋の側面が非磁性金属体のみで構成されるため、鍋の側面の非磁性金属体における形状の自由度が上げることができ、鍋の側面を加熱コイルの外周部よりより大きく張り出すことができるなど、低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

第７の発明は、特に、第１〜第６のいずれか１つの発明において、鍋の側面をその開口部に向かい径を大きくしたことにより、鍋の側面部をより加熱コイルの外周部に配置させることができるため、低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における誘導加熱式炊飯器を示すものである。

図１に示すように、本実施の形態における誘導加熱式炊飯器は、調理物を収容する鍋１３と、この鍋１３の底面および側面に配置され鍋１３を誘導加熱する底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂからなる加熱コイル１と、この加熱コイル１に商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータ１１と、底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂの下部に配置し、加熱コイル１と鍋１３との磁気結合を高めるフェライトなどの磁性体１２とを備えている。

前記インバータ１１は、鍋１３と磁気的に結合する形で鍋１３の底面および側面に配置される底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂと接続されている。また、インバータ１１は、商用電源３に接続される整流手段４と、整流手段４に接続される平滑コンデンサ６と、平滑コンデンサ６に並列に接続される共振コンデンサ７と半導体スイッチ８の直列接続体とからなり、加熱コイル１は共振コンデンサ７に並列に接続される。

そして、鍋１３は、少なくともその側面の一部または全部を、非磁性金属体、すなわち、アルミニウムまたは略同等以上の電気伝導率を有する低透磁率材料としている。本実施の形態では、磁性ステンレスなどの磁性金属体１５と、発熱した熱を均一に内部の米および水に伝えるアルミニウムなどの非磁性金属体１４とで鍋の側面を含む全体を構成している。

また、加熱コイル１は、その外径ａを鍋１３の側面の内径ｂよりも小さく設定したものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

図２はインバータ１１の各区間における電流経路を示し、Ｉ３は入力電流を、Ｉ４は整流手段４の出力電流を、Ｉ１は加熱コイル１に流れる電流を示している。商用電源３は、インバータ１１に商用周波数の電力を供給する。そのため、入力電流Ｉ３は、商用周波数成分を持つ電流になる。インバータ１１では整流手段４により商用電力を整流して商用電源の２倍の周波数成分を持った電力に変換し、更に半導体スイッチ８を用いて２０ｋ〜１００ｋＨｚ程度の高周波電力に変換される。そして、この高周波電力は底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂに供給され、底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂから高周波磁界の形で鍋１３に供給される。鍋１３は、供給された高周波磁界により表層部に渦電流が生じ、その結果、発熱するに至る。そのため、底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂには半導体スイッチ８が導通状態になったときに商用電源３→整流手段４→底面加熱コイル１ａおよび側面加熱コイル１ｂ→半導体スイッチ８のループで生じる商用周波数の２倍の成分をもつ低周波電流と、半導体スイッチ８の周波数に従って加熱コイル１に流れる高周波成分が重畳した電流Ｉ１が流れる。この内、高周波電流によってもたらされる高周波磁界はほとんどが鍋１３に吸収されるが、低周波電流によってもたらされる低周波磁界は鍋１３では吸収されずに外部に放出されることになる。

そこで、図１に示すように、鍋１３の側面の内径ｂより、側面加熱コイル１ｂの外径ａを小さくすることで、鍋１３側面の非磁性金属体１４には、加熱コイル１の低周波電流によって誘導された低周波電流が流れ、その結果、鍋１３の側面からは低周波成分を持ち加熱コイル１とは逆向きの磁界である打ち消し磁界が発生する。このことにより、加熱コイル１から発生した低周波の漏洩磁界は鍋１３の側面からの打ち消し磁界により、互いに打ち消しあって漏洩磁界量が減少することになる。

ここで、図３に非磁性金属体１４の厚みと漏洩磁界の関係を示す。図に示すように、アルミ厚を所定値２ｍｍ以上５ｍｍ以下にすることで、漏洩磁界の抑制効果（２０〜３０％）がみられ、５ｍｍ以上なると厚みによる効果がそれ以上得られなくなる特徴がある。この図より、非磁性金属体１４の厚みを２ｍｍ以上とすることでより、低周波磁界の打ち消し効果を期待することができる。

以上のように、本実施の形態においては、鍋は、少なくともその側面の一部または全部を非磁性金属体とするとともに、加熱コイルは、その外径を鍋の側面の内径よりも小さく設定したことで、鍋の側面の非磁性金属体が加熱コイルの外周部に配置させることができ、その結果、鍋の側面には加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界により低周波成分を持つ誘導電流が流れ易くなり、そのことにより鍋からは加熱コイルから放射される低周波漏洩磁界を打ち消す方向に低周波磁界が発生し、互いの磁界が打ち消し合うことになり、加熱コイルから発生する低周波磁界を低減させることができる。

（実施の形態２）
図４、図５は、本発明の実施の形態２における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、図４に示すように、鍋１３は、鍋１３の側面の少なくとも一部を、加熱コイル１の外径ａより大きな径ｃをもちアルミニウムなどの非磁性金属体よりなる凸部１６としたものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

鍋１３の側面の少なくとも一部を非磁性金属体よりなる凸部１６としたことで、側面加熱コイル１ｂの近傍に、所定の厚みを持った凸部１６よりなるリングを形成させることができる。鍋１３上に形成された凸部１６には、加熱コイル１の低周波電流によって誘導された低周波電流が流れ、その結果、鍋１３上に形成された凸部１６からは低周波成分を持ち加熱コイル１とは逆向きの磁界である打ち消し磁界が発生する。このことにより、加熱コイル１から発生した低周波の漏洩磁界は鍋１３上に形成された凸部１６よりなるリングからの打ち消し磁界により、互いに打ち消しあって漏洩磁界量が減少することになる。

なお、鍋１３上に形成される凸部１６は、図５に示すように、鍋１３の側面上端まで伸びていても差し支えがない。また、凸部１６の厚みを２ｍｍ以上とすることにより、実施の形態１と同様、低周波磁界の打ち消し効果を期待することができる。

以上のように、本実施の形態においては、鍋は、鍋の側面の少なくとも一部を、加熱コイルの外径より大きな径をもつ非磁性金属体よりなる凸部としたことにより、加熱コイルの外周部近傍に非磁性金属体を配置することができるため、加熱コイルの外周部から発生する低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

（実施の形態３）
図６は、本発明の実施の形態３における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１、２と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、図に示すように、凸部１６の下端を少なくとも加熱コイル１の上端近傍まで伸長させリング状の伸長部１７を設け、結果的に、加熱コイル１外周部に凸部１６を配置したものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

鍋１３に形成された凸部１６により、加熱コイル１から発生する低周波漏洩磁界は減少させることが可能である。一方、加熱コイル１から発生し、鍋１３を誘導加熱するために用いられる高周波磁界は、大部分が鍋１３に吸収されるものの、一部は鍋１３に吸収されずに外部の放射されることになる。このため、加熱コイル１の上端近傍まで伸長させリング状の伸長部１７を設けることにより、背景技術で記述した電磁シールド環と同様な役割を持たせることができる。このことにより、電磁シールド環が不要になり、簡易なシールド構成をとることが可能になる。

以上のように、本実施の形態においては、凸部の下端を少なくとも加熱コイルの上端近傍まで伸長させたことにより、加熱コイル外周部に凸部を配置することになり、鍋に高周波成分を打ち消す電磁シールド環の役割を持たせることができるため、電磁シールド環が不要になり、安価な構成で防磁対策を行うことができる。

（実施の形態４）
図７は、本発明の実施の形態４における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１〜３と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、図に示すように、全体が非磁性金属体１４で構成され底面のみに磁性体金属体１５を配設した鍋１３を備え、前記磁性体金属体１５の外径ｄを、鍋１３の側面の内径ｂより小さくしたものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

鍋１３は、非磁性金属体１４と磁性金属体１５が張り合わされた板をプレス加工するなどして形成される。この際、異種金属が合わさる形となっているため、特に、鍋側面部に関しては形状を加工することが困難になる。そのため、鍋１３から凸部１６を張り出させる形状を取りにくいことになる。一方、磁性金属体１５は加熱コイル１の磁界を受けて発熱する機能が求められているため、加熱コイル１と対面する部位にあればその役割を果たすことができる。そこで、鍋１３の側面部をアルミニウムなどの非磁性金属体１４で構成しその内径ｂに対して磁性金属体１５および側面加熱コイル１ｂの内径ｄを小さくするような構成をとることにより、鍋１３の側面部には、加熱コイル１の低周波電流によって誘導された低周波電流が流れ、その結果、鍋１３側面部からは低周波成分を持ち加熱コイル１とは逆向きの磁界である打ち消し磁界が発生する。このことにより、加熱コイル１から発生した低周波の漏洩磁界は鍋１３の側面部からの打ち消し磁界により、互いに打ち消しあって漏洩磁界量が減少することになる。

以上のように、本実施の形態においては、非磁性金属体で構成され底面に磁性体金属体を配設した鍋を備え、磁性体金属体の外径を、鍋の側面の内径より小さくしたことにより、鍋の側面が非磁性金属体のみで構成されるため、鍋の側面の非磁性金属体における形状の自由度が上げることができ、鍋の側面を加熱コイルの外周部よりより大きく張り出すことができるなど、低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

（実施の形態５）
図８は、本発明の実施の形態５における誘導加熱式炊飯器を示すものである。実施の形態１〜４と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態においては、図に示すように、鍋１３の側面をその開口部に向かい径を大きくしたものである。すなわち、各実施の形態１〜４における鍋１３の側面の非磁性金属体１４を上広がりにしたものである。

以上のように構成された誘導加熱式炊飯器について、以下その動作、作用を説明する。

鍋１３は、側面が側面加熱コイル１ｂに対して外側にあることで、より大きな低周波の打ち消し磁界を発生させることができる。このため、鍋１３の開口部に向けて径が大きくなるように傾斜を持たせることにより、鍋１３の底面（発熱部分）の径を大きくせずに、側面加熱コイル１ｂの外周部に鍋の側面を配設することができるようになる。

以上のように、本実施の形態においては、鍋の側面をその開口部に向かい径を大きくしたことにより、鍋の側面部をより加熱コイルの外周部に配置させることができるため、低周波漏洩磁界を効果的に打ち消すことができ、低周波の漏洩磁界をより低減させることができる。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱式炊飯器は、加熱コイルから発生する低周波磁界を減少させ、外部に放出されることを低減させることができるので、家庭用はもちろんのこと業務用の誘導加熱式炊飯器としても適用できる。

（ａ）本発明の実施の形態１における誘導加熱式炊飯器の構成図（ｂ）（ａ）におけるＡ部を示す拡大断面図 同誘導加熱式炊飯器の動作波形を示す図 同誘導加熱式炊飯器におけるアルミニウムの厚みに対す漏洩磁界量の特性を示す図 本発明の実施の形態２における誘導加熱式炊飯器の構成図 同誘導加熱式炊飯器の他の例を示す構成図 本発明の実施の形態３における誘導加熱式炊飯器の構成図 本発明の実施の形態４における誘導加熱式炊飯器の構成図 本発明の実施の形態５における誘導加熱式炊飯器の構成図

符号の説明

１ 加熱コイル
３ 商用電源
１１ インバータ
１３ 鍋
１４ 非磁性金属体
１５ 磁性金属体
１６ 凸部
１７ 伸長部

Claims (7)

1. 鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記鍋は、少なくともその側面の一部または全部を非磁性金属体とするとともに、加熱コイルは、その外径を鍋の側面の内径よりも小さく設定した誘導加熱式炊飯器。
2. 非磁性金属体は厚みを２ｍｍ以上とした請求項１に記載の誘導加熱式炊飯器。
3. 鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記鍋は、鍋の側面の少なくとも一部を、加熱コイルの外径より大きな径をもつ非磁性金属体よりなる凸部とした誘導加熱式炊飯器。
4. 凸部は厚みを２ｍｍ以上とした請求項３に記載の誘導加熱式炊飯器。
5. 凸部の下端を少なくとも加熱コイルの上端近傍まで伸長させた請求項３または４に記載の誘導加熱式炊飯器。
6. 非磁性金属体で構成され底面に磁性体金属体を配設した鍋と、この鍋を誘導加熱する加熱コイルと、この加熱コイルに商用周波数成分を含む高周波電流を供給するインバータとを備え、前記磁性体金属体の外径を、鍋の側面の内径より小さくした誘導加熱式炊飯器。
7. 鍋の側面をその開口部に向かい径を大きくした請求項１〜６のいずれか１項に記載の誘導加熱式炊飯器。

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