JP2006302754A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 加熱調理器具の局所的な温度上昇を抑制し、被加熱物を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は、環状の外部加熱コイル１５及びこの外部加熱コイル１５の内周部に間隔Ｌ₁を置いて配置された内部加熱コイル１６からなり、内部加熱コイル１６は、間隔Ｌ₂を置いて同心円状に配置された二個の内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂにより構成する。また、前記外部加熱コイル１５の巻数を、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂのそれぞれの巻数より多くなるように設定する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、加熱調理器具を載置するトッププレートを備えるとともに、このトッププレートの下に配設された誘導加熱コイルを備えてなる誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器（通常、ＩＨクッキングヒータと称す）は、火を使わず安全に加熱調理ができ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、一般には、図６（ａ）に示すように連続的に巻回されたー個の誘導加熱コイル１００を備えている。ここで図６（ａ）は、加熱調理器具として例えばフライパン１０２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とともに示す図である。

ところが、上記構成の誘導加熱コイル１００でフライパン１０２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。即ち、図６（ａ）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、それらの中間部分で高くなる傾向にあり、最高温度と最低温度との温度差ｔ₁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の径方向中間部分に環状の焦げ目（図６（ａ）中、符号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、誘導加熱コイル１００を分割することが考えられている（例えば、特許文献１参照）。具体的にその一例を示す図６（ｂ）を参照して説明すると、ＩＨクッキングヒータを構成する誘導加熱コイル１００は、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により構成されている。このＩＨクッキングヒータによれば、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のよい加熱調理が実行できる。

ところが、図６（ｂ）に示すように、上記構成におけるフライパン１０２の底面の最高温度と最低温度との温度差ｔ₂は前記温度差ｔ₁よりも小さいものの、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。
このような問題に対処するため、図６（ｃ）に示すような誘導加熱コイル１００が提案されている。即ち、誘導加熱コイル１００は、環状の外部加熱コイル１０７及び外部加熱コイル１０７の内周部に間隔を置いて配置された内部加熱コイル１０６により構成されるとともに、内部加熱コイル１０６の巻数が外部加熱コイル１０７の巻数以上に設定されている。この誘導加熱コイル１００を備えたＩＨクッキングヒータによれば、前述した誘導加熱コイル１００の周縁付近の高温となる領域の温度上昇を抑制することができる。
特開平３−２６９９８９号公報

しかしながら、当該構成によって前記高温領域の温度上昇を抑制することで、最高温度と最低温度との温度差ｔ₃を前記温度差ｔ₂よりもさらに小さくすることができるものの、やはり、温度分布が一様でない部分が存在し、必ずしも充分とは言えなかった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、加熱調理器具の局所的な温度上昇を抑制し、被加熱物を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を目的とする。

上記目的を達成するために本発明の誘導加熱調理器は、誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上方に設けられ加熱調理器具が載置されるトッププレートとを備えたものにおいて、前記誘導加熱コイルは、環状の外部加熱コイル及び当該外部加熱コイルの内周部に間隔を置いて配置した内部加熱コイルからなり、前記内部加熱コイルは、間隔を置いて同心円状に配置された複数の内部コイル形成部材により構成するとともに、前記外部加熱コイルの巻数は、前記内部コイル形成部材のそれぞれの巻数よりも多くなるように設定したことを特徴としている。

この構成によれば、誘導加熱コイルは外部加熱コイルと複数の内部コイル形成部材とに分離され且つそれらのコイル間に間隙が設けられているため、前記誘導加熱コイルに高周波電流が供給されると、加熱調理器具の底面に誘起される渦電流が分散する。従って、加熱調理器具全体がほぼ均等に発熱されるので、加熱調理器具に収容されている被加熱物を略均一に加熱することができる。また、外部加熱コイルの巻数は、前記内部コイル形成部材のそれぞれの巻数よりも多くなるように設定されているので、加熱調理器具底面の中央付近に比べて熱が逃げやすい外周付近の温度が上昇するため、温度分布が一層均一になる。従って、加熱調理器具の局所的な温度上昇を抑制し、被加熱物を均一に加熱することができる誘導加熱調理器を提供できる。

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乃至図５を参照して説明する。
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平面図及び要部を破断して示す正面図である。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。
前記上ユニット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等を備えた構成としている。前記トッププレート７は、外枠７ａ等を介して調理台２上面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に対応して印刷等で表示された誘導加熱部８，９が左右に並んで設けられている。また、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が同様に設けられている。これら加熱部８〜１０には、加熱作用が良好に行われるように加熱調理器具、例えば鍋やフライパンが載置されるようになっていて、通常その加熱領域を確定する円形状の枠部を印刷して、鍋等を載置する領域を視認できる構成としている。
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タイプにあって、中華鍋等の直径寸法が大きい鍋が前記加熱部８，９に載置されてもトッププレート７からはみ出ない構成としている。

前記トッププレート７のうち各誘導加熱部８，９の前方には、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が配設され、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。
前記ケース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、その上部に外方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の開口２ａ周縁に当接し、懸架状態に支持される。

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１４に配設されている。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、本実施例では同出力とする構成にあって、いずれも環状の外部加熱コイル１５及び外部加熱コイル１５の内周部に配置された内部加熱コイル１６から構成されている。前記加熱コイル１５，１６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。さらに、前記内部加熱コイル１６は、間隔を置いて同心円状に配置された複数、例えば二個の内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂにより構成されている。

前記加熱コイル１５，１６は、例えば直径０．３ｍｍの銅細線を９本束ねて撚り、さらにこの束を７束撚ることで形成された直径２．３ｍｍのリッツ線を巻回することにより構成されている。この場合、内部加熱コイル１６の巻数（内部コイル形成部材１６ａ、１６ｂの巻数の合計）は、外部加熱コイル１５の巻数以上（同一巻数の場合を含む）に設定されているとともに、外部加熱コイル１５の巻数は、前記内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂのそれぞれの巻数よりも多くなるように設定されている。即ち、例えば、前記リッツ線を８回巻回することにより外部加熱コイル１５が、６回巻回することにより内部コイル形成部材１６ａが、５回巻回することにより内部コイル形成部材１６ｂが構成されて、誘導加熱コイル３，４の内部及び外部加熱コイル１５，１６の総巻数は、いずれも「１９巻数」に設定されている（図４参照）。

前記外部加熱コイル１５の最外径寸法Ｄ₁は、図４に示すように例えば約２００ｍｍに設定されており、内部コイル形成部材１６ｂの最内径寸法Ｄ₂は、例えば約４８ｍｍに設定されている。前記内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂ間の間隔Ｌ₂は、外部加熱コイル１５と内部加熱コイル１６との間の間隔Ｌ₁よりも大きくなるように設定されている（Ｌ₂＞Ｌ₁）。即ち、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂ間の間隔Ｌ₂は、例えばリッツ線の７巻き相当の約１６ｍｍ、外部加熱コイル１５と内部コイル形成部材１６ａとの間隔Ｌ₁は、例えばリッツ線の５．５巻き相当の約１３ｍｍ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１６の中心部上方に位置する部位には、それぞれ温度検出部１７が配置されている。前記温度検出部１７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（図示せず）から構成されている。前述したように内部コイル形成部材１６ｂの最内径寸法Ｄ₂を約４８ｍｍに設定したことにより、前記温度検出部１７と所定の間隙を確保し、該温度検出部１７が誘導加熱コイル３，４によって誘導加熱されることがないよう配慮されている。

一方、前記下ユニット１ｂは、図２に示すようにロースタ１８、前記ロースタ１８の前面扉１８ａの右部に設けられた操作パネル１９を備えて構成されている。前記ロースタ１８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１９には、電源スイッチ２０、前記誘導加熱コイル３，４、ラジエントヒータ５、ロースタ１８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２１、設定状態等を表示する表示部２２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（例えば左方）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２３はマイコンを主体として構成されたものであり、操作部２１及び温度検出部１７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２３は、前記操作部２１及び温度検出部１７の出力信号に基づき表示部２２を制御したり、インバータ２４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２４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調理器の作用について、図４，５も参照して説明する。尚、誘導加熱コイル３，４の説明については、例えば左側の誘導加熱コイル３の動作内容について説明する。
まず、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に載置された加熱調理器具Ｐ（図３，４参照）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を三分割し且つその間にＬ₁（約１３ｍｍ）及び間隔Ｌ₂（約１６ｍｍ）を設けたため、加熱調理器具Ｐ底面に誘起される渦電流が分散する。従って、該底面全体がほぼ均等に発熱し、加熱調理器具Ｐに収容されている被加熱物が略均一に加熱される。

この時の加熱調理器具Ｐ底面の径方向における温度分布を、誘導加熱コイル３、加熱調理器具Ｐ及び被加熱物とともに図４に示す。図４では、加熱調理器具Ｐとしてフライパンを採用し、被加熱物Ｈとしてホットケーキを示している。従来例を示す図６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、フライパンの底面全体に均一な温度分布が得られる。また、外部加熱コイル１５の巻数を内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂのそれぞれの巻数よりも多くしたことにより、該底面の中央付近に比べて熱が逃げ易い外周付近の温度が上昇するため、温度分布は一層温度差がないようになる。つまり、加熱調理器具Ｐ底面における最高温度Ｔ₂と最低温度Ｔ₁との温度差ｔ₀が、従来例で述べた温度差ｔ₁乃至ｔ₃（図６参照）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。具体的には、本実施例において最高温度Ｔ₂は例えば１５０°Ｃ、最低温度Ｔ₁は例えば１３０°Ｃとなって、前記温度差ｔ₀を２０（ｄｅｇ）に抑えることが可能となった。

ところで、本実施例では、外部加熱コイル１５及び内部加熱コイル１６の総巻数を「１９巻数」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巻数」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１００［Ａ］以下のパワー素子が用いられているが、コイル巻数が「１６巻数」以下になるとパワー素子電流が１００［Ａ］を上回ってしまう。このため、容量が１００［Ａ］以上のパワー素子に変更する必要があり、製品コストの高騰を招いてしまう。
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に苦慮することになる。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すると、コイル素線の断面積が増大することにより、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１５及び内部加熱コイル１６の総巻数を１７巻数以上２３巻数以下で特に好適とする「１９巻数」に設定した。かように総巻数を設定した場合においても、外部加熱コイル１５の最外形寸法Ｄ₁を径大な２００ｍｍとし且つリッツ線の径寸法は従来のリッツ線の径寸法より小さく構成したため、誘導加熱コイルに前記間隔Ｌ₁，Ｌ₂を設けることができる。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三分割しても、誘導加熱コイルの性能の低下を招くことはない。

以上説明したように、本実施例によれば次の効果を有する。
外部加熱コイル１５の巻数は、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂのそれぞれの巻数よりも多くなるように設定したので、加熱調理器具Ｐ底面の中央付近に比べて熱が逃げやすい外周付近の温度が上昇するため、温度分布が均一になる。従って、加熱調理器具Ｐの局所的な温度上昇を抑制し、被加熱物Ｈを均一に加熱することができる。

また、誘導加熱コイル３，４は、外部加熱コイル１５と複数の内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂとに分離され、且つそれらのコイル間に間隔Ｌ₁，Ｌ₂が設けられているため、誘導加熱コイル３，４に高周波電流が供給されると、加熱調理器具Ｐの底面に誘起される渦電流が分散し、加熱調理器具Ｐ全体がほぼ均等に発熱されるので、加熱調理器具Ｐに収容されている被加熱物Ｈを略均一に加熱することができる。即ち、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂ間の間隔Ｌ₂を、外部加熱コイル１５と内部加熱コイル１６との間の間隔Ｌ₁よりも大きくなるように設定することで（Ｌ₂＞Ｌ₁）、熱が集中し易い内部加熱コイル１６の径方向中間部分の温度上昇を抑制することができる。

さらに、外部加熱コイル１５の巻数と内部加熱コイル１６の巻数の総巻数は、１７巻数以上２３巻数以下に設定したので、現行の家庭用ＩＨクッキングヒータの最大出力である３ｋＷを確保し調理に充分な熱量（火力）を得つつ、製造コストを極力抑制することができる。しかも、外部加熱コイル１５の最外径寸法Ｄ₁を約２００ｍｍに設定しているので、直径寸法が大きい鍋や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Ｈの加熱が不十分になることはなく、被加熱物Ｈを均一に加熱することができる。

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。
上記実施例では、外部加熱コイル１５と内部コイル形成部材１６ａと内部コイル形成部材１６ｂとの巻数の比は、８：６：５に設定したが、これに限定されるものではない。即ち、外部加熱コイル１５の巻数が内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂのそれぞれの巻数よりも多くなるように設定されていれば、これらの巻数は適宜変更が可能である。

また、上記実施例では、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂ間の間隔Ｌ₂を約１６ｍｍ、外部加熱コイル１５と内部加熱コイル１６との間隔Ｌ₁を約１３ｍｍに設定したが、これに限定されるものではなく、内部コイル形成部材１６ａ，１６ｂ間の間隔Ｌ₂が、外部加熱コイル１５と内部加熱コイル１６との間の間隔Ｌ₁よりも大きくなるように設定されていればよい（Ｌ₂＞Ｌ₁）。
さらに、外部加熱コイル１５と内部加熱コイル１６の総巻数は「１９巻数」に限定されるものではなく、１７巻数以上２３巻数以下であればほぼ所期の効果が得られるなど、実施に際しては種々変更して実施できるものである。

本発明の一実施例を示す誘導加熱調理器の平面図 要部を破断して示す正面図 電気的構成を示すブロック図 誘導加熱コイルにおける温度分布を説明するための図 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との関係を示す図 従来例の異なる実施例（ａ）乃至（ｃ）を示す図４相当図

符号の説明

図面中、３，４は誘導加熱コイル、７はトッププレート、１５は外部加熱コイル、１６は内部加熱コイル、及び１６ａ，１６ｂは内部コイル形成部材を示す。

Claims (3)

1. 誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上方に設けられ加熱調理器具が載置されるトッププレートとを備えたものにおいて、
   前記誘導加熱コイルは、環状の外部加熱コイル及び当該外部加熱コイルの内周部に間隔を置いて配置した内部加熱コイルからなり、
   前記内部加熱コイルは、間隔を置いて同心円状に配置された複数の内部コイル形成部材により構成するとともに、前記外部加熱コイルの巻数は、前記内部コイル形成部材のそれぞれの巻数よりも多くなるように設定したことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 内部コイル形成部材間の間隔は、外部加熱コイルと内部加熱コイルとの間の間隔よりも大きくなるように設定したことを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 外部加熱コイルの巻数と内部加熱コイルの巻数の総巻数は、１７巻数以上２３巻数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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