JP2009048867A - 加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】トッププレートの下方に誘導加熱コイルとヒータとを備えた構成のものにおいて、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップを小さくできて、誘導加熱コイルにより誘導加熱する場合の加熱効率を向上でき、また、ヒータによる加熱効率も向上できるようにする。
【解決手段】トッププレート１の下面に、誘導加熱コイル３の上方に位置させて膜状ヒータ５を設ける。膜状ヒータ５は、トッププレート１の下面に成膜により設けた導電性被膜により構成する。この膜状ヒータ５は、複数、例えば２個の分割ヒータに分割した構成とする。膜状ヒータ５は薄くでき、誘導加熱コイル３とトッププレート１との間のギャップも極力小さくすることが可能になる。
【選択図】図１

Description

本発明は、トッププレート上に載置される被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、通電により発熱して前記被加熱調理器具を加熱する手段とを備えた加熱調理器に関する。

誘導加熱コイルを備えた誘導加熱調理器においては、鍋などの被加熱調理器具の材質が低透磁率のものでも加熱調理できるようにするために、誘導加熱コイルとは別に、通電により発熱するヒータ（発熱体）を設け、このヒータをトッププレートの下面に接触するように下方からばね（弾性体）で押し付けた構成としたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。前記ヒータとしては、例えば非磁性ＳＵＳなどの高抵抗の非磁性体で帯状をなす導体にて構成されたものが用いられている。このものにおいては、被加熱調理器具の材質が鉄やアルミ、銅などの金属材料の場合には、被加熱調理器具を前記誘導加熱コイルにより誘導加熱することで加熱調理し、一方、土鍋のような非金属材料の場合には、前記ヒータの発熱により被加熱調理器具を加熱することで加熱調理することができる。
特開２００７−１２３１５９号公報

上記した従来構成のものでは次のような欠点がある。ヒータは、トッププレートと誘導加熱コイルとの間に配置されることになり、その発熱体の厚さが比較的厚いので、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップも大きくなってしまう。このため、トッププレート上の被加熱調理器具を誘導加熱コイルにより誘導加熱する場合の加熱効率が悪くなってしまう。また、ヒータは、トッププレートの下面にばねの付勢力で押し付けて接触させるようにしているが、それら発熱体とトッププレートとの間には隙間ができやすく、ヒータが発生する熱がトッププレート上の被加熱調理器具に伝わるまでの熱効率が悪く、ヒータによる加熱効率が悪い。

本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トッププレートの下方に誘導加熱コイルとヒータとを備えた構成のものにおいて、トッププレートと誘導加熱コイルとの間のギャップを小さくできて、誘導加熱コイルにより誘導加熱する場合の加熱効率を向上でき、また、ヒータによる加熱効率も向上できる加熱調理器を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明の加熱調理器は、加熱調理用の被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、このトッププレートの下方に配置され前記被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、この誘導加熱コイルの上方に位置させて前記トッププレートの下面に成膜により設けられ、通電により発熱して前記加熱調理器具を加熱する導電性被膜からなる膜状ヒータとを備え、前記膜状ヒータは、複数の分割膜状ヒータに分割された構成としたことを特徴とする。

本発明によれば、ヒータを、トッププレート下面に成膜した導電性被膜からなる膜状ヒータにより構成しているので、薄くできる。このため、膜状ヒータの下方に配置される誘導加熱コイルとトッププレートとの間のギャップを極力小さくすることが可能になり、トッププレート上の被加熱調理器具を誘導加熱コイルにより誘導加熱する場合の加熱効率の向上を図ることが可能になる。また、膜状ヒータはトッププレートとの密着性が良く、トッププレートと膜状ヒータとの間に隙間ができ難く、膜状ヒータが発生する熱がトッププレート上の被加熱調理器具に伝わるまでの熱効率を向上でき、ヒータによる加熱効率を向上できる。

さらに、膜状ヒータは、複数の分割ヒータに分割された構成としているので、誘導加熱コイルにより誘導加熱する場合に、膜状ヒータにおける渦電流による発熱の発生を抑えることができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜４を参照して説明する。まず、本発明の加熱調理器の概略構成を示す図１において、トッププレート１は、耐熱ガラスにより形成されている。このトッププレート１の上面に、加熱調理用の被加熱調理器具としての鍋２が載置される。被加熱調理器具としてはフライパンなどもある。トッププレート１の下方には、誘導加熱コイル３が配置されている。この誘導加熱コイル３は、コイルベース４の上面に接着により固定されている。

トッププレート１の下面には、前記誘導加熱コイル３の上方に位置させて、導電性被膜からなる膜状ヒータ５（図２参照）が設けられている。この膜状ヒータ５は、トッププレート１の下面に蒸着により成膜されたものである。膜状ヒータ５を構成する導電性被膜の材料としては、電気抵抗は有するが、誘導加熱コイル３による誘導加熱時の高周波磁界によって起電力を生じないようにするために、非磁性の材料であることが好ましく、この場合酸化錫で構成されている。

膜状ヒータ５は、この場合、図２に示すように、それぞれ長方形状をなす第１の分割ヒータ５ａと第２の分割ヒータ５ｂの２個（複数）に分割された構成となっている。トッププレート１の下面において、これら第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂのそれぞれの長手方向の左右両端部には、一対の電極６が帯状に設けられている。各電極６の一端部は、対応する第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂの外側に向けて引き出されていて、その先端部をリード線接続部７としている。各電極６は、例えばタングステン、銅、非磁性ステンレスなどの非磁性材料によって形成している。各リード線接続部７には、リード線８がロウ付けされている。この場合、リード線接続部７は、対応する第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂから所定距離Ｌ、例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ以上離れた部位に配置されている。第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂは、それぞれの一対の電極６間に電圧を印加すると（通電すると）、ジュール熱を発生し、トッププレート１上の鍋２を加熱する。

第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂには、それぞれサーミスタからなる温度センサ９が２個ずつ設けられている。この場合、各温度センサ９は、第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂ内においてそれぞれの左右両端部の外側よりの隅部に配置されている。

図１において、膜状ヒータ５の下面には、前記誘導加熱コイル３を熱的に保護するために断熱材１０を配置している。
図１において、制御装置１１は、マイクロコンピュータを主体に構成されたもので、本発明における制御手段を構成している。この制御装置１１には、操作キー（スイッチ）などの操作部１２や、前記温度センサ９の信号が入力される。なお、操作部１２には、図示はしないが土鍋キーや加熱停止キーが含まれている。制御装置１１は、それら操作部１２や温度センサ９の信号と、予め備えた制御プログラムに基づき、インバータ１３を介して前記誘導加熱コイル３を制御するとともに、ヒータ制御回路１４を介して前記膜状ヒータ５（第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂ）を制御する機能を備えている。

次に上記構成の作用について、図３及び図４も参照して説明する。この加熱調理器で加熱調理をする場合、使用者は、鍋２をトッププレート１上に載置した状態で、操作部１２のキーを操作する。制御装置１１は、操作部１２のキー操作があるまで待機している（ステップＳ１）。そして、制御装置１１は、キー操作があると、土鍋フラグを０にし（ステップＳ２）、土鍋キーが押された否かを判断する（ステップＳ３）。制御装置１１は、土鍋キーが押されていない場合には、「ＮＯ」に従ってステップＳ４へ移行し、材質判定を行なう。土鍋キーが押されていた場合には、「ＹＥＳ」に従ってステップＳ５へ移行し、土鍋フラグを１にした後、ステップＳ４へ移行し、材質判定を行なう。

材質判定は、トッププレート１上に載置された鍋２（被加熱調理器具）が鉄やステンレスなどの高抵抗の金属材料であるか、アルミや銅などの低抵抗の金属材料であるか、或いは土鍋やガラス鍋などの非金属材料であるかを判定するために行なうもので、詳細な説明は省略するが、例えば一定の高周波電流を誘導加熱コイル３に供給して入力電流とインバータ１３の出力電流であるコイル電流との関係に基づいて判定を行なう。

例えば、鉄などの磁性体の場合、誘導加熱コイル３が発生した磁束は鍋２を介して流れ易くなり、鍋２と鎖交しやすくなって漏れ磁束が少なくなるため、誘導加熱コイル３の等価インダクタンスは小さくなる。また、磁性体材料は比抵抗が大きく、表皮効果（鍋２底の誘導加熱コイル３側に渦電流が集中する効果）も大きいので、誘導加熱コイル３の等価抵抗が大きくなる。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、誘導加熱コイル３が発生した磁束は鍋２に届き難くなり、漏れ磁束が多くなることで、誘導加熱コイル３の等価インダクタンスが大きくなる。そして、比抵抗が小さく表皮効果も小さいので等価抵抗も小さくなる。また、土鍋やガラス鍋などの非金属材料の場合、或いは無負荷の場合には、誘導電流が全く流れないので、等価インダクタンスは最も大きくなり、等価抵抗は最も小さくなる。このように入力電流と出力電流との大小の変化に基づき、材質を判定する。

そして、ステップＳ６で、金属鍋であるか否かを判断する。材質判定の結果、金属鍋（鉄やステンレスなどの高抵抗の金属材料の鍋か、アルミや銅などの低抵抗の金属材料の鍋）であると判定された場合には、「ＹＥＳ」に従ってステップＳ７へ移行し、その材質に応じて誘導加熱コイル３による誘導加熱を行なう。このとき、誘導加熱コイル３上方に存する膜状ヒータ５は、非磁性の材料であるため、起電力をほとんど生じない。ステップＳ６で、金属鍋ではないと判定された場合には、「ＮＯ」に従ってステップＳ８へ移行し、土鍋フラグが１であるか否かを判断する。土鍋フラグが１の場合（土鍋キーが押されていた場合）には、「ＹＥＳ」に従ってステップＳ９へ移行し、後述するヒータ加熱処理を行う。土鍋フラグが１でない場合は、トッププレート１上に鍋が載置されていないこと（無負荷の場合）が考えられるので、この場合には加熱処理は行わず、終了する。

ヒータ加熱処理について、図４を参照して説明する。制御装置１１は、まず、第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂを、それぞれ通電率１００％で通電駆動する（ステップＴ１）。これにより、第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂがそれぞれ発熱し、その熱でトッププレート１上に載置された鍋２（土鍋またはガラス鍋）が加熱されて調理される。このとき、各温度センサ９により第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂの温度を検出する。

ステップＴ２において、第１の分割ヒータ５ａの検出温度と第２の分割ヒータ５ｂの検出温度とを比較し、その温度差が１０℃以上あるか否かを判断する。温度差が１０℃未満であれば、「ＮＯ」に従ってステップＴ６へ移行し、その状態を所定時間、この場合５秒間維持する（第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂをそれぞれ通電率１００％で通電することを維持する）。そして、５秒間経過したら、ステップＴ７へ移行し、加熱終了か否かを判断する。加熱終了でない場合は、「ＮＯ」に従ってステップＴ２へ戻る。

ここで、トッププレート１上に載置された鍋２が、膜状ヒータ５の中心に対して一方、例えば第２の分割ヒータ５ｂ側へずれていた場合、第２の分割ヒータ５ｂの熱は鍋２に伝達され易いので、第２の分割ヒータ５ｂの温度は上がり難いが、第１の分割ヒータ５ａの熱は鍋２へ伝達され難いため、第１の分割ヒータ５ａは温度が上がり易い。このため、第１の分割ヒータ５ａと第２の分割ヒータ５ｂとの間で温度差が発生してくる。

ステップＴ２において、第１の分割ヒータ５ａの検出温度と第２の分割ヒータ５ｂの検出温度とを比較し、その温度差が１０℃以上あると判定した場合には、トッププレート１上に載置された鍋２の位置がずれていると判断し、「ＹＥＳ」に従ってステップＴ３へ移行する。ここで、第１の分割ヒータ５ａが第２の分割ヒータ５ｂよりも高いか否かを判定し、第１の分割ヒータ５ａ側が高いと判定した場合には、「ＹＥＳ」に従ってステップＴ４へ移行する。ここでは、温度が高い方の第１の分割ヒータ５ａの通電率を１０％ダウンさせる。また、第２の分割ヒータ５ｂ側は通電率１００％を維持する。なお、第２の分割ヒータ５ｂの通電率を１０％上げることができる場合（第２の分割ヒータ５ｂの通電率が９０％以下の場合）には、１０％上げる。そして、ステップＴ６へ移行し、その状態を５秒間維持する。このように制御することで、トッププレート１上に載置された鍋２の位置が第２の分割ヒータ５ｂ側にずれている場合でも、第１の分割ヒータ５ａ側の温度が上がり過ぎることを防止できる。

トッププレート１上に載置された鍋２の位置が第１の分割ヒータ５ａ側にずれていた場合には、上述とは逆に、第１の分割ヒータ５ａは温度が上がり難いが、第２の分割ヒータ５ｂは温度が上がり易くなる。そして、ステップＴ２において、第１の分割ヒータ５ａの検出温度と第２の分割ヒータ５ｂの検出温度とを比較し、その温度差が１０℃以上あると判定した場合には、トッププレート１上に載置された鍋２の位置がずれていると判断し、「ＹＥＳ」に従ってステップＴ３へ移行する。ここで、第２の分割ヒータ５ｂが第１の分割ヒータ５ａよりも高いと判定した場合には、「ＮＯ」に従ってステップＴ５へ移行する。ここでは、温度が高い方の第２の分割ヒータ５ｂの通電率を１０％ダウンさせる。また、第１の分割ヒータ５ａ側は通電率１００％を維持する。なお、第１の分割ヒータ５ａの通電率を１０％上げることができる場合（第１の分割ヒータ５ａの通電率が９０％以下の場合）には、１０％上げる。そして、ステップＴ６へ移行し、その状態を５秒間維持する。このように制御することで、トッププレート１上に載置された鍋２の位置が第１の分割ヒータ５ａ側にずれている場合でも、第２の分割ヒータ５ｂ側の温度が上がり過ぎることを防止できる。

そして、加熱停止キーが操作されるか、或いは設定時間が経過したら、ステップＴ７で加熱終了を判断し、加熱を終了し（第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂを断電）（ステップＴ８）、メインルーチンへ戻る。

上記した第１の実施形態によれば次のような効果を得ることができる。
トッププレート１の下面に膜状ヒータ５を設けているので、被加熱調理器具としての鍋２が土鍋やガラス鍋といった非金属のものでも加熱調理することができる。その膜状ヒータ５は、トッププレート１下面に成膜した導電性被膜から構成しているので、薄くできる。このため、膜状ヒータ５の下方に配置される誘導加熱コイル３とトッププレート１との間のギャップを極力小さくすることが可能になり、トッププレート１上の鍋２を誘導加熱コイル３により誘導加熱する場合の加熱効率の向上を図ることが可能になる。また、膜状ヒータ５はトッププレート１との密着性が良く、トッププレート１と膜状ヒータ５との間に隙間ができ難く、膜状ヒータ５が発生する熱がトッププレート１上の鍋２に伝わるまでの熱効率を向上でき、膜状ヒータ５による加熱効率を向上できる。

さらに、膜状ヒータ５は、第１及び第２の分割ヒータ５ａ，５ｂに分割された構成としているので、誘導加熱コイル３により誘導加熱する場合に、膜状ヒータ５における渦電流による発熱の発生を抑えることができる。
被加熱調理器具としての鍋２が非金属材料の場合は、その鍋２を、膜状ヒータ５のみ通電して加熱する構成とした。これにより、非金属の鍋２でも良好に加熱調理することができる。

第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂにはそれぞれ一対の電極６が設けられていて、各電極６のリード線接続部７は、第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂから所定距離Ｌ（３０ｍｍ〜５０ｍｍ）以上離れた部位に配置しているので、リード線接続部７とリード線８とのロウ付け部分が、第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂの熱で高温度まで加熱されることを抑えることができる。このため、ロウ付け部分の接続信頼性を向上できる。また、リード線８も第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂから遠ざけることができるため、そのリード線８の被覆保護にもなる。

第１、第２の分割ヒータ５ａ，５ｂにそれぞれ温度センサ９を設け、制御装置１１は、各温度センサ９の検出温度を比較し、検出温度が高い方の分割ヒータの通電率を下げるように制御する構成とした。これにより、トッププレート１上に載置された鍋２の位置がずれている場合でも、鍋２がない側の分割ヒータの温度が上がり過ぎることを防止できる。

膜状ヒータ５を構成する導電性被膜は、非磁性の材料、この場合酸化錫により構成した。導電性被膜が非磁性の酸化錫であれば、誘導加熱コイル３による誘導加熱時に、膜状ヒータ５が誘導加熱コイル３による磁束を妨げないので、鍋２を誘導加熱する際の加熱効率を低下させることを防止できる。膜状ヒータ５を構成する導電性被膜は、非磁性の材料であれば、酸化ルテニウムを用いることもできる。また、膜状ヒータ５を構成する導電性被膜は、非金属の材料である、例えばカーボンを用いることもできる。

（第２の実施形態）
図５は本発明の第２の実施形態を示したものであり、この第２の実施形態は、前記第１の実施形態とは次の点が異なっている。すなわち、トッププレート１の下面に成膜により設けた膜状ヒータ１５は、第１〜第４の４個の分割ヒータ１５ａ〜１５ｄに、十字状に分割した構成となっている。第１〜第４の分割ヒータ１５ａ〜１５ｄのそれぞれの左右両端部には、一対の電極６が帯状に設けられている。各電極６のリード線接続部７は、対応する分割ヒータから所定距離Ｌ，例えば３０ｍｍ〜５０ｍｍ以上離れた部位に引き出されていて、各リード線接続部７に、リード線８がロウ付けされている。第１〜第４の分割ヒータ１５ａ〜１５ｄには、それぞれ１個ずつの温度センサ９が設けられている。

このような構成とした第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様な作用効果を得ることができる。

本発明の第１の実施形態を示す要部の概略構成図 トッププレートを裏返した状態での膜状ヒータ部分の平面図 制御装置の制御内容を示すメインルーチンのフローチャート ヒータ加熱処理のフローチャート 本発明の第２の実施形態を示す図２相当図

符号の説明

図面中、１はトッププレート、２は鍋（被加熱調理器具）、３は誘導加熱コイル、５は膜状ヒータ、５ａ，５ｂは第１、第２の分割ヒータ、６は電極、７はリード線接続部、８はリード線、９は温度センサ、１１は制御装置（制御手段）、１５は膜状ヒータ、１５ａ〜１５ｄは第１〜第４の分割ヒータを示す。

Claims (6)

1. 加熱調理用の被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
   このトッププレートの下方に配置され前記被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
   この誘導加熱コイルの上方に位置させて前記トッププレートの下面に成膜により設けられ、通電により発熱して前記被加熱調理器具を加熱する導電性被膜からなる膜状ヒータとを備え、
   前記膜状ヒータは、複数の分割ヒータに分割された構成としたことを特徴とする加熱調理器。
2. 被加熱調理器具が非金属材料の場合は、前記被加熱調理器具を、膜状ヒータのみ通電して加熱することを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
3. 分割ヒータにはそれぞれ電極が設けられていて、前記電極のリード線接続部は、前記分割ヒータから所定距離離れた部位に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の加熱調理器。
4. 各分割ヒータに対応して設けられた複数の温度センサと、制御手段とを備え、前記制御手段は、前記複数の温度センサの検出温度を比較しそれに応じて前記分割ヒータの通電率を変えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱調理器。
5. 制御手段は、複数の分割ヒータのうち温度センサの検出温度が高い方の分割ヒータの通電率を下げることを特徴とする請求項４記載の加熱調理器。
6. 膜状ヒータを構成する導電性被膜は、非磁性の材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加熱調理器。

Images