JP2013201073A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】コイル導線を複数回巻いて形成した従来の加熱コイルに代わる新たな誘導加熱手段である誘導加熱プレートを用いた誘導加熱調理器を得る。
【解決手段】少なくとも１枚の平板状の金属板からなる誘導加熱プレートと、前記金属板に高周波電流を供給する電源回路を備え、前記金属板が発生した磁束によって、前記金属板の上方に対向して配置された被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器において、前記金属板は、平面視が周方向で１箇所分割されたリング形状をしており、その分割された両端部に前記電源回路が接続される入出力端部を備えるように構成する。
【選択図】図４

Description

本願発明は、導電材料からなる被加熱物を誘導加熱により加熱する誘導加熱調理器に関するものである。

従来の誘導加熱調理器では、複数の導線を撚り合わせたコイル導線を複数回渦巻き状に巻いて形成した円盤状の加熱コイルの上方に鍋などの被加熱物を配置し、コイル導線に高周波電流を流すことによって発生する磁束を利用して被加熱物を誘導加熱していた（例えば特許文献１）。

また、従来の誘導加熱調理器では、加熱コイルに流れる電流によるジュール熱でコイル温度が上昇するのを抑制するために、コイルに冷却風を当ててコイルを冷却していた（例えば特許文献２）。

特開平０５−２５１１６７号公報（段落［０００５］、［００１７］、図４、図５） 特開２００５−１２２９６３号公報（段落［００１９］、図２、図６）

このような特許文献１や特許文献２に記載された誘導加熱調理器にあっては、一般的にコイル導線には直径０．１〜０．３ｍｍの銅線を絶縁材料により被覆して形成したエナメル線などの被覆銅線を複数本撚り合わせた、いわゆるリッツ線が用いられるが、銅線を被覆している絶縁材料の耐熱温度は２００℃前後であり、絶縁を確保するためにはコイル導線の温度が絶縁材料の耐熱温度以下となるようにコイルに冷却風を当てるなどしていた。そのためコイルを冷却するための風路や冷却ファンなどの特別な冷却機構が必要となり、誘導加熱調理器の設計や構造が複雑になるという問題点があった。

本願発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、コイル導線を複数回巻いて形成した従来の加熱コイルに代わる新たな誘導加熱手段である誘導加熱プレートを用いた誘導加熱調理器を得ることを目的としている。

本願発明に係る誘導加熱調理器は、少なくとも１枚の平板状の金属板からなる誘導加熱プレートと、前記金属板に高周波電流を供給する電源回路とを備え、前記金属板が発生した磁束によって、前記金属板の上方に対向して配置された被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器であって、前記金属板は、平面視が周方向で１箇所分割されたリング形状をしており、その分割された両端部に前記電源回路が接続される入出力端部を備えるものである。

本願発明によれば、当該誘導加熱プレートを誘導加熱調理器の誘導加熱手段として用いることにより、誘導加熱プレートの冷却を不要として、誘導加熱調理器の設計や構造を簡略化することができるといった従来にない顕著な効果を奏するものである。

本願発明の実施の形態１による誘導加熱調理器を示す分解斜視図である。 本願発明の実施の形態１による誘導加熱調理器を示す断面図である。 本願発明の実施の形態１の概略的な回路ブロック図である。 本願発明の実施の形態１の誘導加熱プレートの加熱原理を示す斜視図である。 本願発明の実施の形態１の他の形態の誘導加熱プレートを示す斜視図である。 本願発明の実施の形態１の他の形態の誘導加熱プレートを示す斜視図である。 本願発明の実施の形態２の誘導加熱プレートを示す斜視図である。 本願発明の実施の形態３の誘導加熱プレートを示す平面図である。 本願発明の実施の形態４の誘導加熱プレートを示す断面図である。 本願発明の実施の形態５の誘導加熱プレートを示す断面図である。 本願発明の実施の形態６の誘導加熱プレートおよび電源回路を示す概略図である。 本願発明の実施の形態６の他の形態の誘導加熱プレート周辺の構造を示す概略図である。 本願発明の実施の形態７による誘導加熱調理器を示す断面図である。 本願発明の実施の形態７による誘導加熱調理器の主要部のみを示す斜視図である。 本願発明の実施の形態８による誘導加熱調理器の主要部のみを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態を説明する。各実施の形態の説明において、理解を容易にするために方向を示す用語（例えば、「上方」、「下方」、「右側」および「左側」など）を適宜用いるが、これは説明のためのものであって、これらの用語は本願発明を限定するものではない。また以下の添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。

実施の形態１．
図１から図６を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態１について以下に詳細に説明する。図１は、本願発明の実施の形態１による誘導加熱調理器を示す一部分解斜視図である。また、図２は、図１の誘導加熱調理器１の面Ａでの断面図である。図１及び図２の誘導加熱調理器の内部構造においては説明の煩雑さを避けるために、本願発明の特徴を示す主要な構成要素以外は省略して示した。

誘導加熱調理器１は、装置筐体２と鍋やフライパンなどの被加熱物Ｐを載置するガラスやセラミックあるいは耐熱樹脂などの非磁性絶縁物で形成されたトッププレート３を有する。トッププレート３は装置筐体２と一体になって誘導加熱装置１が構成されるが、図１では誘導加熱装置１の内部を示すために、トッププレート３を装置筐体２と分離して示した。

トッププレート３の表面には被加熱物Ｐを載置する目印を示した載置位置表示４が印刷などにより形成されている。図１の誘導加熱調理器１ではトッププレート３上の載置位置表示４が２ヶ所、すなわち２個の被加熱物Ｐを誘導加熱することができる誘導加熱調理器について示すが、載置位置表示４が３ヶ所以上あるいは、１ヶ所の誘導加熱調理器であっても本願発明を適用することができる。また誘導加熱調理器１は焼き魚調理などを行うグリル調理部５を有していてもよい。

誘導加熱調理器１の前面やトッププレート３上にはトッププレート３上に載置された鍋などの被加熱物Ｐやグリル調理部５の火力を調節する操作部６が設けられる。

また、トッププレート３の後方には誘導加熱調理器１内の電気回路で発生する熱やグリル調理部５内で調理中に発生する油煙などを排出するための排気口７、誘導加熱調理器１内へ空気を取り込むための給気口８が設けられていてもよい。

トッププレート３の下の装置筺体２の内部には、トッププレート３の載置位置表示５に対応して誘導加熱プレート１０が配置されている。誘導加熱プレート１０は銅やアルミなどの体積抵抗率が小さい金属材料からなる板を切削加工やプレス加工により電流の入出力端部１１ａ、１１ｂを有する１ターンのリング状に形成したものである。

誘導加熱プレート１０の入出力端部１１ａ、１１ｂは導線１２ａ、１２ｂに接続され、導線１２ａ、導線１２ｂはトランス１３の２次側に接続される。トランス１３の１次側はインバータからなる電源回路１４に接続される。

また、誘導加熱プレート１０の裏側（トッププレート３と反対側）にはフェライトコアなどの磁性体１５が配置される。さらに磁性体１５の下側には誘導加熱プレート１０によって発生する磁束が下側に漏洩するのを防止するためにシールド板１６を配置してもよい。

シールド板１６には鉄などの磁性金属を用いてもよいが、アルミや銅などの非磁性で体積抵抗率が小さい金属を用いるのが望ましい。なお、誘導加熱プレート１０の裏側には磁性体１５が配置されるため、磁性体１５のさらに下側まで漏洩する磁束は小さいのでシールド板１６は必ずしも必要ではない。

また、誘導加熱プレート１０と磁性体１５の間には誘導加熱プレート１０の熱を断熱するための断熱部材（図示せず）や空間を設けてもよい。なお、誘導加熱の効率は低下するが、磁性体１５が無い場合であっても誘導加熱プレート１０によって発生する磁束により被加熱物Ｐを誘導加熱することができるので、磁性体１５は必ずしも必要ではない。

磁性体１５を使用しない場合には、誘導加熱プレート１０の裏側に漏洩する磁束が大きくなるので、漏洩磁束によって他の金属を誘導加熱したり装置内の電子回路に誤動作を生じさせたりするのを抑制するために、上述のアルミや銅などのシールド板１６を設けることが特に望ましい。

電源回路１４とトランス１３は送風ファン１７による気流によって冷却される。誘導加熱プレート１０は冷却する必要がないので、誘導加熱プレート１０を冷却するための送風ファンや風路は不要である。

次に、図３（ａ）を参照しながら、実施の形態１の誘導加熱調理器に内蔵された電源回路の回路ブロックについて説明する。図３（ａ）は誘導加熱調理器１に内蔵された電源回路１４の概略的な回路ブロック図である。

電源回路１４は、概略、単相交流電源１０１を直流電流に変換するコンバータ（例えばダイオードブリッジ）１０２と、コンバータ１０２の出力端に接続された平滑用コンデンサ１０３、平滑用コンデンサ１０３に並列に接続されたインバータ１０４とを備える。インバータ１０４は、コンバータ１０２からの直流電流を高周波電流に変換し、トランス１０５（１３）を介して誘導加熱プレート１０に高周波電流を供給するものである。

図３（ａ）では、誘導加熱プレート１０は、インダクタンス１０８と抵抗１０７の等価回路として図示されている。インバータ１０４は、誘導加熱プレート１０のインダクタンスと共振する共振用コンデンサ１０６を介して、誘導加熱プレート１０に接続されており、図示しない制御回路からの任意の制御信号を受けて、誘導加熱プレート１０に任意の駆動条件で高周波電流を供給することができる。

なお、図３（ａ）の電源回路１４は、トランス１０５（１３）を介して誘導加熱プレート１０に高周波電流を供給するものであるが、電源回路が単体で誘導加熱に必要な電流を供給できれば、図３（ｂ）のように、トランスを介さなくてもよい。

また、電源回路１４はトランジスタなどのスイッチング素子で構成されたハーフブリッジ回路やフルブリッジ回路の出力端と共振用のコンデンサを直列に接続したインバータ回路や、共振コンデンサとスイッチング素子を直接に接続し、共振コンデンサとトランスの１次側を並列に接続した１石共振インバータ回路など、従来の誘導加熱調理器で利用されている各種回路構成であってよい。

次に、図４を参照しながら、実施の形態１の誘導加熱調理器の加熱原理について説明する。図４は本願発明の誘導加熱調理器の加熱原理を示す斜視図である。

トランス１３はフェライトコアや鉄心コアあるいはダストコアなどの磁性体からなるコア１３ａに１次側巻線１３ｂと２次側巻線１３ｃとを巻いて構成している。図４ではコア１３ａをロ字型断面形状として、ロ字の１辺に１次側巻線１３ｂを設け、対向する１辺に２次側巻線１３ｃを設けたが、コアの形状や１次側、２次側巻線を設ける位置はこれに限るものではなく、従来から知られているトランスの構造を適用することができる。

トランス１３は１次側巻線１３ｂが複数ターンであり（すなわち、コア１３ａに一次側巻線が複数回捲回され）、２次側巻線１３ｃは１ターンあるいは２ターン程度の少ないターン数（巻数）であり、２次側巻線１３ｃのターン数は１次側巻線１３ｂのターン数より少なくなっている。

電源回路１４からトランス１３の１次側巻線１３ｂに高周波電流が供給されると、２次側巻線１３ｃには１次側巻線１３ｂの高周波電流と同一周波数の高周波大電流が流れる。トランス１３が理想トランスであるとき、１次側巻線１３ｂのターン数をＮ１、２次側巻線１３ｃのターン数をＮ２とすると、２次側巻線１３ｃには１次側巻線１３ｂのＮ１／Ｎ２倍の電流が流れる。トランス１３は１次側巻線１３ｂのターン数は２次側巻線１３ｃのターン数より多くなっているので、２次側巻線１３ｃには１次側巻線１３ｂよりも大きな電流が流れる。例えば１次側巻線１３ｂが１０〜２０ターン、２次側巻線１３ｃが１ターンあるいは２ターンのときは、２次側巻線１３ｃには１次側巻線１３ｂの５〜２０倍の大電流が流れる。２次側巻線１３ｃは３ターン以上であってもよいが、２次側巻線１３ｃを流れる電流が、１次側巻線１３ｂを流れる電流のＮ１／Ｎ２倍の大きさとなることを考慮すれば、２次側巻線１３ｃは図４に示すように１ターンである場合が最も良い。

なお、実際にはトランス１３は理想トランスではないため、２次側巻線１３ｃを流れる電流は１次側巻線１３ｂを流れる電流のＮ１／Ｎ２倍より小さくなるが、ここで説明したトランスによる作用は同じであり、２次側巻線１３ｃが１ターンの場合が最も良いことに変わりはない。なお、電源回路１４そのものから誘導加熱に必要な大電流が供給できれば、図３（ｂ）に示すように、トランス１３を介さなくてもよい。

２次側巻線１３ｃは導線１２ａ、１２ｂにより誘導加熱プレート１０の入出力端部１１ａ、１１ｂに接続されているので、誘導加熱プレート１０には、２次側巻線１３ｃに流れる、同一の周波数および電流の大きさを有する高周波大電流が流れる。誘導加熱プレート１０に高周波大電流が流れると、誘導加熱プレート１０の周囲には磁束が発生し、この磁束が鍋などの被加熱物Ｐに到達すると、被加熱物Ｐは従来知られている誘導加熱調理器と同様に誘導加熱される。

被加熱物Ｐを誘導加熱する磁束は、誘導加熱プレート１０が作る起磁力と周辺の磁気回路で一意的に定まり、起磁力は誘導加熱プレート１０を流れる電流の大きさとターン数の積によって表される。トランス１３の１次側巻線１３ｂのターン数を５〜２０ターンとし、２次側巻線のターン数を図４のように１ターンとして構成すれば、誘導加熱プレート１０には電源回路１４の出力電流の５〜２０倍の大きさの大電流を流すことができるため、従来の誘導加熱調理器において５〜２０ターンのコイルを用いた場合と同一の起磁力が得られる。

誘導加熱プレート１０に流す高周波大電流の周波数を２０〜１００ｋＨｚとして表皮効果を考慮すると、誘導加熱プレート１０を銅やアルミで形成した場合には、誘導加熱プレート１０の厚さは１ｍｍ程度であれば十分に所望の大電流を流すことができ、従来の誘導加熱調理器に用いられるコイルよりも薄くすることができる。

なお、誘導加熱プレート１０の厚みは当然のことながら１ｍｍ以上であってもよく、１ｍｍ未満の場合であっても表皮効果により誘導加熱プレート１０の電気抵抗が大きくなり誘導加熱プレート１０でのジュール損が増加するが、被加熱物Ｐを誘導加熱することができるので本願発明の効果を得ることができる。

従来の誘導加熱調理器で用いられるコイルではリッツ線などの被覆銅線を複数回円盤状に巻いて作製しているため、異なる周回の被覆銅線同士の絶縁を確保する必要性から、コイル温度が被覆材料の使用許容温度以下となるように強制空冷などにより冷却していたが、本願発明の誘導加熱プレート１０は１ターンの金属板で形成されるため、絶縁を必要とする異なる周回が存在しないので、誘導加熱プレート１０は材料の金属が溶融、変形しない温度以下であればよい。

したがって、誘導加熱プレート１０は冷却する必要がないため、誘導加熱プレート１０とトッププレート３の間に冷却用の風路を設ける必要がなく、誘導加熱プレート１０をトッププレート３に密着あるいは近接させて配置することができる。

これらの結果、誘導加熱プレート１０の下側に配置した磁性体１５とトッププレート３の上面すなわち被加熱物Ｐとの距離を短くすることができ、誘導加熱プレート１０の周辺の磁気回路の磁気抵抗を小さくして、被加熱物Ｐの誘導加熱に利用される磁束を大きくして加熱効率を向上させることができる。

誘導加熱プレート１０を融点が低いアルミで構成した場合であっても５００℃程度までは変形せずに使用することができ、融点が高い銅で構成した場合であればさらに高温でも使用することができるので、通常は誘導加熱プレート１０の冷却手段を設けなくてもよい。

しかし、一般に銅やアルミなどの金属は温度が高くなると電気抵抗が増大するので、誘導加熱プレート１０が高温になると誘導加熱プレート１０でのジュール損が増大する。従って、ジュール損の増大による効率低下を抑制するために誘導加熱プレート１０を強制空冷などにより冷却してもよい。

また、磁性体１５にフェライトコアを用いた場合には、フェライトコアの温度が高くなるとフェライトコアの飽和磁束密度が低下するので、誘導加熱プレート１０の温度が１５０℃以上に高くなる場合には、誘導加熱プレート１０と磁性体１５の間に空間や熱伝導率が小さい樹脂部材などを設けたり、あるいは誘導加熱プレート１０がさらに高温になる場合には断熱材などを設けたりすることが望ましい。またフェライトコアの代わりにダストコアなど高温でも飽和磁束密度を高く維持できる磁性体を用いてもよい。

一方、誘導加熱プレート１０を冷却しないことで、誘導加熱プレート１０でのジュール損による発熱を被加熱物Ｐの加熱に積極的に利用することが可能である。例えば、被加熱物Ｐが鍋であり、この鍋で湯を沸かす場合には水の沸点が１００℃であるから、被加熱物Ｐの温度は１００℃か１００℃より僅かに高い程度である。

誘導加熱プレート１０の温度がジュール損による発熱で被加熱物Ｐの温度より高くなっている場合には、誘導加熱プレート１０から被加熱物Ｐにトッププレート３を介して熱伝導が起こるので、被加熱物Ｐは誘導加熱プレート１０の発熱も利用して加熱される。従って、従来の誘導加熱調理器では加熱コイルを強制空冷などにより冷却していたため、加熱コイルの発熱は排熱されていたので損失となっていたが、本願発明の誘導加熱調理器では誘導加熱プレート１０の発熱を被加熱物Ｐの加熱に利用できるので加熱効率を高くすることができる。

また、例えばフライパンでの炒め物調理や天ぷら鍋での天ぷら調理などで、被加熱物Ｐの温度が２００℃以上になり誘導加熱プレート１０の温度より高い場合には、被加熱物Ｐからトッププレート３を介して誘導加熱プレート１０側に熱伝導が生じるが、従来の誘導加熱調理器の加熱コイルのように加熱コイルを冷却する場合に比べて、本願発明の冷却の無い誘導加熱プレート１０の場合には、被加熱物Ｐと誘導加熱プレート１０との温度差が小さくなるので、被加熱物Ｐからの熱伝導による放熱が小さくなり加熱効率を高くすることができる。

さらに、アルミや銅などの非磁性かつ体積抵抗率が小さい材料で作製された鍋などの被加熱物Ｐを加熱する場合、アルミや銅は誘導加熱されにくいので、従来の誘導加熱調理器では加熱コイルに流す電流の周波数を４０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚに高くして、また加熱コイルに大きな電流を流してアルミや銅などの鍋を誘導加熱していた。この場合加熱コイルのジュール損による発熱が大きくなるので冷却が困難になっていた。

しかし、本願発明の誘導加熱調理器では、誘導加熱プレート１０を冷却しなくてもよく、上述のように誘導加熱プレート１０の発熱を被加熱物Ｐの加熱に利用することができるので、被加熱物Ｐがアルミや銅など材料で作製されている場合には、誘導加熱プレート１０に流す電流を大きくして誘導加熱プレート１０のジュール損を増大させて温度を高くし、誘導加熱プレート１０により発生する磁束による誘導加熱とともに、誘導加熱プレート１０からの熱伝導によりアルミや銅の被加熱物Ｐを加熱することができる。

誘導加熱プレート１０に流す電流を大きくするためには電源回路１４からトランス１３の１次側巻線１３ｂに供給する電流を大きくすればよい。このようなアルミや銅などの被加熱物Ｐを加熱する場合であっても、従来の誘導加熱料理器と同様に誘導加熱プレート１０に流す電流の周波数を４０〜１００ｋＨｚに高くすることで、誘導加熱プレート１０が発生する磁束により誘導加熱されやすくなるとともに、誘導加熱プレート１０の電気抵抗も表皮効果により大きくなるので、誘導加熱プレート１０に流す電流の周波数を２０〜３０ｋＨｚとする場合よりも小さな電流で効率よく加熱することができる。

上述したように、トランス１３の２次側巻線と誘導加熱プレート１０には大電流が流れる。そのため、２次側巻線１３ｃや２次側巻線１４と繋がった導線１２ａ、１２ｂは電気抵抗が小さくなるように断面積が大きい、すなわち線径が大きい導線あるいはリッツ線で構成される。線径が大きい導線やリッツ線では小さな半径で曲げにくくなるため、トランス１３のコア１３ａの一部に複数回巻くことは困難となる。従って製造しやすさからも２次側巻線は１ターンが最適である。

図５はトランス１３の２次側巻線を図４とは異なる構造にしたときの誘導加熱プレート１０周辺の構造を示す斜視図である。トランス１３の２次側巻線１３ｃと２次側巻線１３ｃに繋がる導線１２ａ、１２ｂに相当するものを銅やアルミなどの体積抵抗率が小さい金属材料の金属棒１８で形成している。

金属棒１８はＵ字型など所定の形状に曲げてその一部がトランス１３のコア１３ａと鎖交するように配置される。金属棒１８の端部は誘導加熱プレート１０の入出力端部１１ａ、１１ｂと溶接やロウ付けあるいはネジ止めなどにより電気的に接続される。金属棒１８と誘導加熱プレート１０には大電流が流れるので、金属棒１８と誘導加熱プレート１０の接続点の接触抵抗が大きいと、接続点での発熱が大きくなり接続点の金属が酸化されてさらに接触抵抗が大きくなり支障をきたすおそれがある。この場合は金属棒１８と誘導加熱プレート１０の入出力端部１１ａ、１１ｂを溶接やロウ付けにより接続した方が望ましい。

また、図６はトランス１３の２次側巻線を図４及び図５とは異なる他の構造にしたときの誘導加熱プレート１０周辺の構造を示す斜視図である。トランス１３の２次側巻線１３ｃと該２次側巻線１３ｃに繋がる導線１２ａ、１２ｂに相当するものを、誘導加熱プレート１０を形成する金属板を切削加工やプレス加工により一体形成したものである。このように２次側巻線１３ｃと誘導加熱プレート１０を一体形成することにより、２次側巻線１３ｃと誘導加熱プレート１０の接続点における接触抵抗の問題を無くすことができる。

以上に述べたように、トランス１３の２次側巻線１３ｃを図４に示すような導線で形成したり、図５に示すような金属棒で形成したり、図６に示すような誘導加熱プレート１０と一体に形成したりすることができる。いずれの場合においても誘導加熱の原理は上述した通りであり、また以下の実施の形態においても、これらいずれの方法で２次側巻線を形成してもよい。

実施の形態２．
図７を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態２について以下に詳細に説明する。実施の形態２に係る誘導加熱調理器は誘導加熱プレートが複数のスリットを有する点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図７は、本願発明の実施の形態２の誘導加熱プレート２０の周辺部を示す斜視図である。実施の形態１に述べた誘導加熱調理器の誘導加熱プレート１０に変えて本実施の形態２で示す誘導加熱プレート２０を用いることができる。

実施の形態１に示した誘導加熱プレート１０は銅やアルミなどの１ターンの金属板で形成されるため、誘導加熱プレート１０を流れる高周波大電流は誘導加熱プレート１０の内側に多く流れる。その結果、被加熱物Ｐの加熱面に加熱温度のばらつきが生じて、食材の加熱ムラが生じる場合がある。そこで本実施の形態２では被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレートの構造について述べる。

実施の形態２に係る誘導加熱プレート２０は切削やプレス加工などにより形成されたスリット２０ａを有する。誘導加熱プレート２０にその周方向に延在するスリット２０ａを設けることにより第１電流路と第２電流路が画成される。スリット２０ａは誘導加熱プレート２０の電流経路に沿って連続したものであってもよいが、図７に示すように断続させてスリット２０ａを設けた方が誘導加熱プレート２０の強度保持のためによい。

スリット２０ａを断続させて形成するとき誘導加熱プレート２０は第１電流路と第２電流路を連結する連結部２０ｂを有する。連結部２０ｂは誘導加熱プレート２０の所定の強度を保持するためである。第１電流路は誘導加熱プレート２０の外側を流れる高周波大電流１の経路であり、第２電流路は内側を流れる高周波大電流２の経路である。第１電流路は幅ｄ１を有し、第２電流路は幅ｄ２を有し、第１電流路の幅ｄ１の方が第２電流路の幅ｄ２より広くなっている。従って、第１電流路は外側の経路であるため距離が長いが幅は広くなっており、第２電流路は内側の経路であるため距離が短いが幅は狭くなっており、第１電流路と第２電流路に流れる電流の電流密度を均一化することができ、鍋全体をより均一に加熱することができる。

具体的には、スリット２０ａの形成位置は任意であるので適切な位置にスリット２０ａを形成すれば、第１電流路と第２電流路の電気抵抗を等しくして高周波大電流１と高周波大電流２の電流の大きさを等しくすることができる。高周波大電流１と高周波大電流２の電流の大きさを等しくすると被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布が完全に均一になるわけではないが、誘導加熱プレート２０にスリット２０ａを形成することによって容易に誘導加熱プレート２０を流れる高周波大電流の電流分布を制御することができる。

図７では断続した３個のスリット２０ａを形成して２経路の電流路を形成した場合について示したが、スリット２０ａを形成する個数は任意であり、またスリット２０ａによって形成される電流経路の数も任意である。スリット２０ａを多数形成する場合であってもプレス加工により一度に形成することができるので製造コストの上昇を招くことはない。スリット２０ａを形成する位置や個数は電磁界解析により容易に最適設計することができ、また電磁界解析を行わなくてもスリット２０ａを形成する場所や個数を変更したものを数種類作製して温度分布を測定することによって容易に所望の温度分布が得られるスリット２０ａを形成した誘導加熱プレート２０を得ることができる。

実施の形態３．
図８（ａ）および図８（ｂ）を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態３について以下に詳細に説明する。実施の形態３に係る誘導加熱調理器は誘導加熱プレートが複数の貫通穴を有する点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図８（ａ）および図８（ｂ）は、本願発明の実施の形態３の誘導加熱プレートを示す平面図である。

本実施の形態３も実施の形態２と同様に、被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレート３０であり、以下にその構造の詳細を述べる。

誘導加熱プレート３０には複数の貫通穴３０ａが切削やプレス加工などにより形成される。誘導加熱プレート３０の内周側に形成された貫通穴３０ａの単位面積あたりの面積を、外周側に形成された貫通穴３０ａの単位面積あたりの面積よりも大きくなるように、誘導加熱プレート３０に貫通穴３０ａを設ける。

貫通穴３０ａを複数形成することにより、誘導加熱プレート３０の残った部分は電流路となる。誘導加熱プレート３０の内周側に形成された貫通穴３０ａの単位面積あたりの面積が、外周側に形成された貫通穴３０ａの単位面積あたりの面積よりも大きいため、入出力端部３１ａ、３１ｂ間をつなぐ外周側の電流路の方が内周側の電流路に比べて相対的に単位長さあたりの抵抗が小さくなっている。従って、外周側の電流路は外側の経路であるため距離は長いが、単位長さあたりの抵抗は小さくなっており、内周側の電流路は内側の経路であるため距離は短いが、単位長さあたりの抵抗は大きくなっている。

貫通穴３０ａの形成位置は任意であるので、適切な位置に貫通穴３０ａを形成すれば、プレートの内周側に流れる電流の経路と外周側に流れる電流の経路の電気抵抗を均一化して、半径方向においてより均一な電流を流すことができる。これによって、誘導加熱プレート３０に貫通穴３０ａを形成することによって容易に誘導加熱プレート３０を流れる高周波大電流の電流分布を制御することができる。

また、形成された貫通穴３０ａの個数は任意である。貫通穴３０ａを多数形成する場合であってもプレス加工により一度に形成することができるので製造コストの上昇を招くことはない。貫通穴３０ａを形成する位置や個数は電磁界解析により容易に最適設計することができ、また電磁界解析を行わなくても貫通穴３０ａを形成する場所や個数を変更したものを数種類作製して温度分布を測定することによって容易に所望の温度分布が得られる貫通穴３０ａを形成した誘導加熱プレート３０を得ることができる。

さらに、貫通穴３０ａの大きさは任意である。図８（ａ）では、同一の直径を有する貫通穴３０ａについて、その個数が内周側から外周側に向かって少なくなるように配置したが、例えば図８（ｂ）のように、単位面積あたりの貫通穴３０ｂの個数が均一で、かつ、各貫通穴３０ｂの直径が内周側から外周側に向かって小さくなるように構成することもできる。また、図８では貫通孔は円形としたが、形状は任意であり、三角形や四角形など他の形状であってもよい。

実施の形態４．
図９を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態４について以下に詳細に説明する。実施の形態４に係る誘導加熱調理器は誘導加熱プレートの板厚が一定ではない点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図９は、本願発明の実施の形態４の誘導加熱プレートを示す断面図である。

本実施の形態４も実施の形態２及び３と同様に、被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレートであり、以下にその構造の詳細を述べる。

誘導加熱プレート４０の板厚は、内周側から外周側に向かうに従って階段状に厚くなっている。この板厚が一定ではない誘導加熱プレート４０は、切削やプレス加工などにより形成される。

外周側の板厚Ｈは、内周側の板厚ｈよりも厚いため、内周側の電流路の方が外周側の電流路に比べて相対的に単位長さあたりの抵抗が大きくなっている。従って、外周側の電流路は外側の経路であるため距離は長いが、単位長さあたりの抵抗は小さくなっており、内周側の電流路は内側の経路であるため距離は短いが、単位長さあたりの抵抗は大きくなっている。

各段の板厚を調整することによって、容易に誘導加熱プレート４０を流れる高周波大電流の電流分布を制御することができることが容易に理解できる。

図９には板厚が３段の階段状に変わるものが示されているが、段数は任意である。板厚を多段に形成する場合であっても、プレス加工により一度に形成することができるので製造コストの上昇を招くことはない。段差を形成する位置や段数は電磁界解析により容易に最適設計することができ、また電磁界解析を行わなくても段差を形成する場所や段数を変更したものを数種類作製して温度分布を測定することによって容易に所望の温度分布が得られる誘導加熱プレート４０を得ることができる。

実施の形態５．
図１０を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態５について以下に詳細に説明する。実施の形態５に係る誘導加熱調理器は、実施の形態４と同様に、誘導加熱プレートの板厚が一定ではない点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図１０は、本願発明の実施の形態５の誘導加熱プレートを示す断面図である。

本実施の形態５も実施の形態２乃至４と同様に、被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレート５０であり、以下にその構造の詳細を述べる。

誘導加熱プレート５０の板厚は、内周側から外周側に向かうに従って漸次厚くなっている。この板厚が一定でない誘導加熱プレート５０は切削やプレス加工などにより形成される。

外周側の板厚Ｈは内周側の板厚ｈよりも厚いため、外周側の電流路の方が内周側の電流路に比べて相対的に単位長さあたりの抵抗が小さくなっている。従って、外周側の電流路は外側の経路であるため距離は長いが、単位長さあたりの抵抗は小さくなっており、内周側の電流路は内側の経路であるため距離は短いが、単位長さあたりの抵抗は大きくなっている。

誘導加熱プレート５０の半径方向における断面形状を調整することによって、内周側と外周側の電流路の電気抵抗を等しくして高周波大電流と高周波大電流の電流の大きさを均一にすることができる。誘導加熱プレート５０の板厚を変えることによって、容易に誘導加熱プレート５０を流れる高周波大電流の電流分布を制御することができる。

具体的には、図１０には板厚が曲線状に変わるものが示されているが、直線的に変わるものであってもよく、この板厚の変化の仕方は任意である。板厚が直線状に変化するように形成する場合であっても、プレス加工により一度に形成することができるので製造コストの上昇を招くことはない。誘導加熱プレート５０の半径方向における断面形状は電磁界解析により容易に最適設計することができ、また電磁界解析を行わなくても板厚の変化の仕方を変更したものを数種類作製して温度分布を測定することによって容易に所望の温度分布が得られる誘導加熱プレート５０を得ることができる。

実施の形態６．
図１１および図１２を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態６について以下に詳細に説明する。実施の形態６に係る誘導加熱調理器は誘導加熱プレートが同心円状に配置された複数の平板状の金属板から構成されている点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図１１は、本願発明の実施の形態６の誘導加熱プレートおよび電源回路を示す概略図である。

本実施の形態６も実施の形態２乃至５と同様に、被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレート６０であり、以下にその構造の詳細を述べる。

実施の形態６に係る誘導加熱プレート６０は、同一平面上で同心円状に配置された複数の平板状の金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成され、それぞれ独立に制御可能な個別の電源回路６４ａ、６４ｂ、６４ｃに接続されている。

誘導加熱プレート６０は、内周側の第１の金属板６０ａに電源回路６４ａを接続し、中間に配置された第２の金属板６０ｂに電源回路６４ｂを接続し、外周側の第３の金属板６０ｃに電源回路６４ｃがそれぞれ接続されており、各電源回路６４ａ、６４ｂ、６４ｃは第１、第２および第３の金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃに互いに独立して供給する電流を制御できる。

各金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃに供給する電流を各電源回路６４ａ、６４ｂ、６４ｃにより個別に制御することによって、容易に所望の温度分布が得られる誘導加熱プレート６０を得ることができる。

なお、図１１には、３つの金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃから構成された誘導加熱プレート６０が示されているが、金属板及び各金属板を制御する電源回路の個数は任意である。また、３つの金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃの電気抵抗を均一化するためには、幅ｄ１をｄ２より狭く、幅ｄ２をｄ３より狭くすることが好ましい（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）。このように金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃの幅を適宜調整すれば、共通の電源回路から各金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃに電流を供給するようにすることも可能である。さらに、各金属板６０ａ、６０ｂ、６０ｃを各電源回路６４ａ、６４ｂ、６４ｃに接続する際に、それぞれ必要に応じてトランスを介してもよい。

図１２は、図１１の誘導加熱調理器の変形例に係る誘導加熱プレート周辺の構造を示す概略図である。

誘導加熱プレート７０は、同一平面上で同心円状に配置された複数の金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃで構成され、それぞれ共通のトランス７３を介して電源回路７４に接続されている。

各金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃは共通の電源回路７４に接続されているが、各金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃの２次側巻線７３ａ、７３ｂ、７３ｃのターン数を適宜設定することによって、各金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃに流れる電流を予め調整可能である。これによって、各金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃによって誘導加熱される被加熱物Ｐの温度分布を均一化することができる。

なお、図１２には、３つの金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃから構成された誘導加熱プレート７０が示されているが、この金属板の個数は任意である。また、３つの金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃの各幅も任意である。ただし、２次側巻線７３ａ、７３ｂ、７３ｃのターン数を一定とする場合には、幅ｄ１をｄ２より狭く、幅ｄ２をｄ３より狭くすることで、３つの金属板７０ａ、７０ｂ、７０ｃの電気抵抗を均一化するのが好ましい（ｄ１＜ｄ２＜ｄ３）

実施の形態７．
図１３および図１４を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態７について以下に詳細に説明する。実施の形態６に係る誘導加熱調理器は、誘導加熱プレートが筒状または椀状の形状をしている点を除き、実施の形態１に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。実施の形態７に係る誘導加熱調理器は、炊飯器として応用したものである。図１３は、本願発明の実施の形態７の誘導加熱プレートを示す断面図である。

炊飯器には周知のごとく内鍋を加熱するのに誘導加熱が利用されており、本実施の形態７では誘導加熱調理器である従来の炊飯器で用いられている加熱コイルの代わりに実施の形態１で述べた誘導加熱プレートを用いる場合について説明する。

図１３において本願発明の主要部以外は省略して示した。また図１４は、図１３の誘導加熱調理器の主要部のみを示す斜視図である。

誘導加熱調理器１は本体Ｍと該本体Ｍに対して開閉可能な蓋部Ｔで構成される。本体Ｍの内部には取り出し可能な被加熱物Ｐである炊飯鍋Ｐが収納され、炊飯鍋Ｐの側面から底面にかけての所定部位に対向して誘導加熱プレート８０が配置される。

誘導加熱プレート８０は、炊飯鍋Ｐの側面から底面にかけて取り囲むように、周方向で１箇所分割された筒状または椀状の形状をした金属板からなり、その分割された両端部に電源回路１４を接続する入出力端部８１ａ、８１ｂを備える。

なお、誘導加熱プレート８０は、筒状の形状をした金属板から構成し、炊飯鍋Ｐの側面のみを取り囲むように配置してもよく、また、実施の形態１に示したように、円盤状の誘導加熱プレート８０を炊飯鍋Ｐの底面に対向して配置してもよい。本実施の形態７では複雑な形状の誘導加熱プレートであってもよいことを説明するために図１３および図１４に示すように炊飯鍋Ｐの側面と底面の両方に対向して誘導加熱プレート８０を配置した。

誘導加熱プレート８０は銅板やアルミ板をプレス加工により曲面形状に成形することで作製することができる。

図１４の誘導加熱プレート８０には実施の形態２や３で説明したスリットや貫通穴は設けられていないが、誘導加熱プレート８０のプレス成型時に所定のスリットや貫通穴を成形と同時に形成してもよい。

誘導加熱プレート８０の外側にはフェライトコアなどの磁性体８５が配置される。

誘導加熱プレート８０の入出力端部８１ａ、８１ｂは導線８２ａ、８２ｂと接続され、導線８２ａ、８２ｂはトランス８３の２次側巻線８３ｃに接続される。トランス８３の１次側巻線８３ｂは電源回路１４に接続される。

蓋部Ｔの内側には内蓋Ｌが設けられ、蓋部Ｔを閉じたときに内蓋Ｌが炊飯鍋Ｐに蓋をするようになっている。

炊飯鍋Ｐに米と水を入れ使用者が誘導加熱調理器１の炊飯動作を始動させると、電源回路１４から高周波電流が供給され、実施の形態１で述べたように誘導加熱プレート８０には高周波大電流が流れ、炊飯鍋Ｐが誘導加熱される。そして従来の炊飯器と同様に、電源回路１４から供給する電力を所定のプログラムで制御して炊飯調理が完了する。

実施の形態８．
図１５を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器１の実施の形態８について以下に詳細に説明する。実施の形態８に係る誘導加熱調理器は誘導加熱プレートが分割された２つの金属板からなる点を除き、実施の形態７に係る誘導加熱調理器と同様の構成を有するので、その他の構成部品に関する詳細な説明を省略する。なお、図中同一の構成部品については同一の符号を用いて示す。図１５は、本願発明の実施の形態８による誘導加熱調理器の主要部のみを示す斜視図である。

本実施の形態８も被加熱物Ｐの誘導加熱される面の温度分布を均一化することができる誘導加熱プレートであり、以下にその構造の詳細を述べる。

誘導加熱プレート９０は、炊飯鍋Ｐの側面から底面にかけて取り囲むように、周方向で１箇所分割された筒状または椀状の形状をした金属板９０ａと、側面のみを取り囲む、周方向で１箇所分割された筒状の形状をした金属板９０ｂとからなり、各金属板９０ａ、９０ｂはその分割された両端部に電源回路１４を接続する入出力端部９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄをそれぞれ備える。

なお、図１５には２つの金属板９０ａ、９０ｂからなる誘導加熱プレート９０を示したが、各金属板の形状が、周方向で１箇所分割された平板状、筒状または椀状であればよく、その金属板の個数は任意である。また、誘導加熱プレート９０で取り囲む範囲は、実施の形態７と同様に、炊飯鍋Ｐの側面のみ、または、底面のみであってもよい。

また、各金属板９０ａ、９０ｂの入出力端部９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄには、トランス９３を介して共通の電源回路１４に接続されているが、各金属板９０ａ、９０ｂの２次側巻線９３ｃ、９３ｄのターン数を適宜設定することによって、各金属板９０ａ、９０ｂに流れる電流を予め調整可能である。これによって、各金属板９０ａ、９０ｂによって誘導加熱される炊飯鍋Ｐの温度分布を所望の分布に制御できる。

さらに、図１５には共通の電源回路１４にトランス９３を介して接続したものを示しているが、各金属板９０ａ、９０ｂを異なる電源回路に接続してもよい。また、接続される電源回路が単体で誘導加熱に必要な電流を供給可能であれば、トランス９３を介さなくてもよい。

１：誘導加熱調理器
２：装置筐体
３：トッププレート
４：載置位置表示
５：グリル調理部
６：操作部
７：排気口
８：給気口
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０：誘導加熱プレート
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、７０ａ、７０ｂ、７０ｃ、９０ａ、９０ｂ：金属板
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ、８１ａ、８１ｂ、９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ：入出力端部
１２ａ、１２ｂ、８２ａ、８２ｂ、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ：導線
１３、７３、８３、９３：トランス
１３ａ、７３ａ、８３ａ、９３ａ：コア
１３ｂ、７３ｂ、８３ｂ、９３ｂ：１次側巻線
１３ｃ、７３ｃ、８３ｃ、９３ｃ：２次側巻線
１４、６４ａ、６４ｂ、６４ｃ、７４：電源回路
１５、８５：磁性体
１６：シールド板
１７：送風ファン
１８：金属棒
２０ａ：スリット
２０ｂ：連結部
３０ａ、３０ｂ：貫通穴
Ｐ：被加熱物（炊飯鍋）
Ｌ：内蓋
Ｍ：本体
Ｔ：蓋部

Claims (13)

1. 少なくとも１枚の平板状の金属板からなる誘導加熱プレートと、
   前記金属板に高周波電流を供給する電源回路とを備え、
   前記金属板が発生した磁束によって、前記金属板の上方に対向して配置された被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器において、
   前記金属板は、平面視が周方向で１箇所分割されたリング形状をしており、
   その分割された両端部に前記電源回路が接続される入出力端部を備える
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記金属板は、周方向に延在するスリットを少なくとも１つ備え、
   上記スリットによって画成された外周側の電流経路と内周側の電流経路について、前記外周側の電流経路の幅が前記内周側の電流経路の幅よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記金属板は、複数の貫通穴を備え、
   内周側に形成された上記貫通穴の単位面積あたりの面積が外周側に形成された上記貫通穴の単位面積あたりの面積よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記金属板は、内周側の板厚が外周側の板厚よりも薄い
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記誘導加熱プレートは、複数の前記金属板が同心円状に配置され、
   前記金属板は、それぞれ独立に制御可能に異なる電源回路に接続される
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
6. １次側巻線が前記電源回路に接続され、２次側巻線が前記入出力端部に接続されたトランスを備え、
   前記２次側巻線のターン数が前記１次側巻線のターン数よりも少ない
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の誘導加熱調理器。
7. 前記誘導加熱プレートは、複数の前記金属板が同心円状に配置され、
   前記金属板は、それぞれ共通のトランスを介して前記電源回路に接続されており、
   前記トランスは、共通の前記電源回路に接続された１次側巻線と、各前記金属板の前記入出力端部にそれぞれ接続された複数の２次側巻線とを備え、
   前記２次側巻線の各ターン数は、前記１次側巻線のターン数よりも少なく、かつ、それぞれ独立に予め設定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
8. 少なくとも１枚の金属板からなる誘導加熱プレートと、
   前記金属板に高周波電流を供給する電源回路とを備え、
   前記金属板が発生した磁束によって、前記金属板の面に囲まれて配置された被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器において、
   前記金属板は、周方向で１箇所分割された筒状または椀状の形状をしており、
   その分割された両端部に前記電源回路が接続される入出力端部を備え、
   前記電源回路は前記金属板の前記入出力端部と直接接続される
   ことを特徴とする誘導加熱調理器。
9. １次側巻線が前記電源回路に接続され、２次側巻線が前記入出力端部に接続されたトランスを備え、
   前記２次側巻線のターン数が前記１次側巻線のターン数よりも少ない
   ことを特徴とする請求項８に記載の誘導加熱調理器。
10. 前記２次側巻線のターン数は１ターンである
    ことを特徴とする請求項６、９に記載の誘導加熱調理器。
11. 前記２次側巻線は金属棒で形成される
    ことを特徴とする請求項６、７、９、１０のいずれか１項記載の誘導加熱調理器。
12. 前記２次側巻線は前記金属板と一体形成される
    ことを特徴とする請求項６、７、９、１０のいずれか１項記載の誘導加熱調理器。
13. 前記金属板の被加熱物と対向する面の裏側に配置された磁性体を備える
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の誘導加熱調理器。

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