JP2014229423A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

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Abstract

【課題】使用者が使用状況に応じて低騒音または充電速度をそれぞれ優先する何れかの充電モードを選択することができる誘導加熱調理器を提供すること。【解決手段】操作部7には火力設定に基づいて決定された冷却ファン16の第1のファン速度にて充電部15および蓄電部13が所定の温度を超えないように冷却可能な範囲内の第1の充電電流で蓄電部13を充電する第1のモードか、ファン速度を第1のファン速度よりも大きい第2のファン速度に変更して第1の充電電流よりも大きな第2の充電電流で蓄電部13を充電する第2のモードかを選択可能とした選択部を設ける。【選択図】 図1

Description

本発明は、蓄電池を備えた誘導加熱調理器に関するものである。
従来、この種の誘導加熱調理器は、図3に示すように調理物を加熱する調理容器101と、調理容器101を載置するトッププレート102と、調理容器101を加熱するために誘導磁界を発生させる加熱コイル103と、トッププレート102を介して調理容器101の温度を検出する温度センサ104と、加熱コイル103に高周波電流を供給するインバータ回路105と、商用電源から電源を供給する商用電源供給手段106と、商用電源を全波整流する整流器107と、全波整流された電源電力をインバータ回路105へ供給する電源供給部108と、電気エネルギーを蓄電する蓄電部109と、商用電源から蓄電部109へ充電するための充電回路110と、インバータ回路105が出力する高周波電流を制御し、調理容器101の加熱電力を制御する制御部111を備え、制御部111は電源供給部108を制御することで蓄電部109に蓄えられた電力と商用電源から得られる電力を合わせてインバータ回路105へ電力供給することで、商用電源だけで供給できる電力よりも高い電力を出力できる誘導加熱調理器があった。
特開平11−111442号公報
しかしながら、前記従来の構成では、加熱によるインバータ回路や加熱コイルなどの発熱部品を冷却するように冷却ファンを駆動しており、同時に充電時の充電回路や蓄電部の発熱部を冷却しているが、冷却ファンの騒音が大きくならないように各火力設定の冷却能力内で冷却可能な充電電流となるように制御されている。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、
使用者が使用状況に応じて低騒音または充電速度をそれぞれ優先する何れかの充電モードを選択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。
前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱調理器は、電気エネルギーを蓄える蓄電部と、商用電源から供給される電力を前記蓄電部に充電する充電部と、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ部と、前記インバータ部へ前記蓄電部に蓄えられた電気エネルギーを供給する電源供給部と、使用者が火力設定を入力するための操作部と、前記蓄電部または前記充電部と前記インバータ部を冷却し、前記火力設定が大きくなるに従いファン速度が大きくなるようにした少なくとも2段階以上のファン速度を有する冷却ファンと、前記電源供給部の電源供給、前記インバータ部の駆動、および前記冷却ファンのファン速度を制御する制御部と、を備えた。そして、前記操作部には前記火力設定に基づいて決定された前記冷却ファンの第1のファン速度にて前記充電部および前記蓄電部が所定の温度を超えないように冷却可能な範囲内の第1の充電電流で前記蓄電部を充電する第1のモードか、前記ファン速度を前記第1のファン速度よりも大きい第2のファン速度に変更して前記第1の充電電流よりも大きな第2の充電電流で前記蓄電部を充電する第2のモードかを選択可能とした選択部を設けたものである。これにより第1のモードを選択時はインバータ部の冷却に必要なファン速度の冷却
能力の範囲内で充電でき、第2のモードを選択時は加熱中において充電速度を優先した急速充電をすることができ、その双方から使用者が選択できる。
本発明の誘導加熱調理器は、使用者が操作部で入力した火力設定に基づいた冷却ファンの冷却能力内で充電電流を決定する騒音を増大させないことを優先した通常モードと、通常モードよりもファン速度を大きくすることによってさらに充電電流を大きくして充電速度を優先した急速充電モードとを、使用者が使用状況に応じて選択することができる。
本発明の実施の形態における誘導加熱調理器の全体構成図 本発明の実施の形態における誘導加熱調理器のフローチャート 従来の誘導加熱調理器の全体構成図
第1の発明は、電気エネルギーを蓄える蓄電部と、商用電源から供給される電力を前記蓄電部に充電する充電部と、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ部と、前記インバータ部へ前記蓄電部に蓄えられた電気エネルギーを供給する電源供給部と、使用者が火力設定を入力するための操作部と、前記蓄電部または前記充電部と前記インバータ部を冷却し、前記火力設定が大きくなるに従いファン速度が大きくなるようにした少なくとも2段階以上のファン速度を有する冷却ファンと、前記電源供給部の電源供給、前記インバータ部の駆動、および前記冷却ファンのファン速度を制御する制御部と、を備え、前記操作部には前記火力設定に基づいて決定された前記冷却ファンの第1のファン速度にて前記充電部および前記蓄電部が所定の温度を超えないように冷却可能な範囲内の第1の充電電流で前記蓄電部を充電する第1のモードか、前記ファン速度を前記第1のファン速度よりも大きい第2のファン速度に変更して前記第1の充電電流よりも大きな第2の充電電流で前記蓄電部を充電する第2のモードかを選択可能とした選択部を設けた。これにより、ファンの回転速度を最小限で駆動する低騒音のモードと充電速度を高めた急速に充電できるモードとを選択することができ、使用者が使用環境や状況に応じて、蓄電池の充電に時間が掛かったとしても騒音を高くしないことと、騒音が高くなったとしても蓄電池の充電を高速で行うこととを選ぶことができ、最適な充電モードを選択できる誘導加熱調理器を提供することができる。
第2の発明は、第1の発明の制御部において、前記第1のモードで動作中に前記第2のモードが選択されると、火力を低下させるようにした。これにより、使用者がファンの回転速度を最小限で駆動する低騒音のモードから充電速度を高めた急速に充電できるモードへ変更したときは、調理に大きく影響しない範囲で火力を低下させて、火力を低下させた分の電流を充電電流に活用でき、定格電流に近い消費電流で加熱しているときであっても充電のための電流を優先的に確保でき、確実に高速な充電を行えるようにすることができる。
第3の発明は、第1または第2の発明の制御部において、前記第2のモードで動作中に前記蓄電部の充電が完了すると前記充電電流を停止させ、前記冷却ファンのファン速度を前記第1のファン速度に変更するようにした。これにより、急速に充電できるモードであっても充電完了後は不要な騒音を発生させないようにできる。
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は、本発明の第1の実施の形態における誘導加熱調理器の全体構成図である。
図1において、トッププレート2の上に調理容器1が載置されており、調理容器1は加熱コイル3で発生させた高周波磁界による電磁誘導により加熱される。温度センサ4は加熱コイル3の下方に設置され、調理容器1の底面から放射されトッププレート2の可視部越しに入光される熱赤外線を検知する。制御部5はマイコンにより構成され、温度センサ4で検知した温度情報に基づいて、加熱コイル3に高周波電流を供給するインバータ部6、加熱の開始/停止、火力設定、モードの変更などの操作を行う操作部7、ブザーやスピーカなどで構成し使用者にお知らせする報知手段8、蓄電部13に蓄えられた電気エネルギーをインバータ部6へ供給する電力供給部11、商用電源9から供給される電力を蓄電部13に充電する充電部15、蓄電部13と充電部15とインバータ部6を冷却する冷却ファン16を制御する。
なお、本実施の形態の温度センサ4は熱赤外線を検知するものとしたが、温度情報が得られる構成であれば、伝道熱を検知するサーミスタによるなど、これに限らなくてもよい。
使用者は操作部7を介し、加熱調理器の電源ON/OFFを切り替えることと、トッププレート2の上に設置された調理容器1を加熱するために対応したバーナーの加熱開始や停止を行うことができる。また、加熱中は設定火力を変更することができ、調理メニューや蓄電部13の充電メニューなどを選択することで例えば揚げ物調理の温調制御を行ったり、充電部15を急速に充電するモードに設定することができる。
また、電源ONの場合は電源LEDを点灯させ、現在の設定火力をLEDの点灯数により表示することができる。
また、制御部5は使用者による操作に応じて報知手段8にて音声、ブザーなどで報知を行うことができる。また、炊飯調理や湯沸かし等の自動調理を行う場合や、タイマー調理により、設定時間後に加熱を停止する場合などにおいて報知手段8にて、調理終了を報知することができる。
商用電源9から供給された交流電源(本実施の形態ではAC100Vとする)は第1の整流器10を介して直流電源に変換される。第1の整流器10により全波整流された直流電源は電力供給部11に接続され、第1の所定電圧(本実施の形態ではDC200Vとする)に昇圧される。
なお、本実施の形態における第1の所定電圧はDC200Vとしたが、インバータ部6の構成要素であるパワー半導体や、変換効率を加味し設定するものであり、これに限らなくてもよい。
電力供給部11により昇圧された出力はキャパシタ12に供給され平滑される。本実施の形態では、AC100V入力、入力電流MAXを14Aとし、出力電圧を200V、出力電流MAXを7Aの昇圧回路とする。また、電力供給部11は力率を改善するPFC機能を持ち、入力電流を監視する入力電流検知手段を備えた回路とする。
蓄電部13はリチウムイオン電池をバッテリーセルに使用し、定格電圧50V、1000Whの蓄電池で構成する。なお、本実施の形態では、リチウムイオン電池を使用するとしたが、ニカド蓄電池やニッケル水素蓄電池、鉛蓄電池等の他の蓄電池でもよい。
蓄電部13は商用電源9から供給された交流電源を第2の整流器14を介して直流電源に変換された電源から充電電圧に変換する充電部15を介して充電される。
充電部15はAC100Vを降圧し、DC50Vに変換する定電圧定電流回路であり、蓄電部13の充電電圧が低い間は定電流充電を行い、充電電圧が高くなった場合に定電圧充電を行うCVCC方式とする。なお、本実施の形態では充電部15の回路構成をCVCC方式としたが、パルス充電方式等他の方式でもよい。
また、商用電源9から直接にインバータ部6に電源供給する場合、電力供給部11は、インバータ部6の出力が商用電源9からの供給能力未満のときは、定電圧制御を行い、供給能力以上になると定電圧を保てなくなるため、電力供給部11は、定電流制御を行うことで、商用電源側からの過剰供給を防ぐようにしている。
冷却ファン16はスイッチング素子などを含むインバータ部6や加熱コイル3、制御部5、キャパシタ12、蓄電部13、充電部15など構成部品の温度上昇を抑えている。
冷却ファンのファン速度は設定火力の強さに対応して、例えば火力弱(300W)の時は1000RPM、火力強(1300W)の時は2400RPMというように火力が強い方がファン速度が高くなるように予め設定している。なお、ファン速度は火力に対応して設定されるとしたが、実際には設定火力に応じた構成部品の発熱量に対応して設定したものであり、火力弱の時は構成部品の発熱が少ないので1000RPMとし、火力強の時は構成部品の発熱が多いので2400RPMとしたのであって、例えば揚げ物時など、被加熱物からの輻射熱による機器内部の温度上昇が想定される場合には上記の火力に対応したファン速度よりもさらにファン速度を高くするようにしている。

制御部5は、操作部7によって選択された充電モードに応じて冷却ファン16を制御するようにしており、
操作部7から使用者によって入力された火力設定に基づいた冷却ファン16の第1のファン速度の冷却能力に応じて充電部15および蓄電部13が所定の温度を超えないように充電部15の第1の充電電流を決定する低騒音モード(第1のモード)と、低騒音モードの第1のファン速度よりも大きい第2のファン速度にて冷却ファン16を駆動し、第2のファン速度の冷却能力に応じて充電部15および蓄電部13が所定の温度を超えないように決定した充電部15の第1の充電電流よりも大きい第2の充電電流で充電する急速充電モード(第2のモード)を選択できる充電モード切替スイッチを備えている。
低騒音モードは、加熱停止時に第1のファン速度を0RPMすなわち停止状態とし、冷却ファン16が停止状態のときに自然冷却可能な第1の充電電流を0.2Aとし、加熱時は操作部7によって入力された火力設定に基づき冷却ファン16の第1のファン速度の冷却能力に応じた充電部15の充電電流とするため、火力弱(300W)時には火力弱にて加熱動作時のインバータ部の冷却に必要な第1のファン速度を1000RPMとし、ファン速度が1000RPMのときに冷却可能な第1の充電電流を0.5Aとし、火力強(1400W)時には火力強にて加熱動作時のインバータ部の冷却に必要な第1のファン速度を2400RPMとし、ファン速度が2400RPMのときに冷却可能な第1の充電電流を1.5Aとしている。これにより、使用者が後の調理で高火力を必要とする調理を行う予定がない場合、低騒音モードを選択することで、加熱動作に必要なファン速度で充電部15や蓄電部13を冷却可能な充電電流に抑制することにより騒音を低く抑制しながら動作させることができ、蓄電部13の充電と低騒音を両立することができる。
一方、急速充電モードは、操作部7によって入力された火力設定によらずに最大限の充電電流を得るために冷却ファン16の第2のファン速度を最大のファン速度である2400RPMとし、ファン速度が2400RPMのときに冷却可能な第2の充電電流を2.0Aとしている。これにより、使用者が後の調理で高火力を必要とする調理を行う予定がある場合、急速充電モードを選択することで、急速充電を可能にし、短い時間で蓄電部13
への充電を可能にする。なお、本実施の形態における充電電流は充電時間を低騒音モードよりも短縮できればよく、ファン速度は充電電流による発熱を抑えることができる能力があれば必ずしも冷却ファン16の最大のファン速度である必要はない。
なお、低騒音モードと急速充電モードの選択手段をスイッチとしたが使用者が選択できれば、タクトスイッチでも静電容量方式のタッチキーでも、トグルスイッチでもよく、他の機能と共用の入力装置であったり、表示面の表示に応じて位置入力で選択したり、外部の通信機器から入力されたりしてもよい。
次に、図2を用いて制御部5の動作について説明する。図2は、本実施の形態における誘導加熱調理器のフローチャートである。
まず、加熱が開始されると、S1にて初期の設定火力が火力弱に設定され、S2にて使用者の操作入力を受け付ける。操作入力の受け付けは、加熱停止、設定火力の変更、充電モードの変更などであるが、S2では操作入力のみを行うので、例えば加熱停止の操作があれば、加熱終了のモードであることを記憶し、例えば充電モードの変更の操作があれば、変更後の充電モードであることを記憶して次工程に進む。なお、S2にて操作入力が無ければ入力なしとしてS3に移行して加熱終了かどうかの判断を行う。
S3ではS2で加熱終了の操作がされていればS31に移行して加熱終了後の動作を行い、加熱終了の操作がされていなければS4に移行して設定火力の判断を行う。
S4にて設定火力が弱であればS5にて火力弱に対応した500Wの入力電力で加熱を行う。S6にて蓄電部13の充電が満充電となり充電が完了していると判断するとS9にて充電を停止してS10に移行する。S6にて充電が完了していなければS7にて低騒音モードであるか急速充電モードであるかを判断し、低騒音モードであればS8にてファン回転数1000RPMで冷却可能な第1の充電電流0.5Aにて充電を行い、S10に移行する。S7にて急速充電モードであればS11に移行し、ファン回転数を高速の2400RPMで駆動し、S12にて充電電流を2.0Aにて急速充電しS2に移行するようにループ動作する。また、充電完了かまたは低騒音モードのときはS10にてファン回転数を1000RPMの低回転で駆動し、S2に移行する。
ここで、設定火力が弱にて急速充電モードで動作しているときに充電が完了したときの動作について改めて説明する。火力弱のときの急速充電モードでは、S11にてファン回転数が2400RPM、S12にて充電電流が2.0Aで動作しており、フローとしては、S2〜S7からS11、S12、S2へとループ動作している。このとき充電が完了するとフローとしては、S6からS9に移行して充電を停止し、S10にてファン回転数を1000RPMとし、S2に戻るループとなり、S7の急速充電モードかどうかの判断を経由しないためS11とS12を通らずに実質的に低騒音モードの動作を行う。この場合、使用者から見える表示には急速充電モードであるままの表示で実質的に低騒音モードの動作を行っても良いし、表示も実際のモードも低騒音モードに移行してしまうようにしても問題ない。
S4にて設定火力が強であればS21に移行し、低騒音モードであればS22にて火力強に対応した1300Wの電力で加熱を行い、急速充電モードであればS23にて火力強ではあるが1200Wに低下させた電力で加熱を行う。急速充電モードにおいては機器の入力電力の一部を充電電流に使用することから、機器の定格電流の設計値を超えないようにあらかじめ加熱の電力を少し低下させ、急速充電を行っても機器の定格電力の設計値を逸脱しないようにしている。S24にて蓄電部13の充電が満充電となり充電が完了していると判断するとS27にて充電を停止してS28に移行する。S24にて充電が完了し
ていなければS25にて低騒音モードであるか急速充電モードであるかを判断し、低騒音モードであればS26にてファン回転数2400RPMで冷却可能な第1の充電電流1.0Aにて充電を行い、S28に移行する。S25にて急速充電モードであればS11に移行し、ファン回転数を2400RPMで駆動し、S12にて充電電流を2.0Aにて急速充電しS2に移行するようにループ動作する。また、充電完了かまたは低騒音モードのときはS28にてファン回転数を2400RPMで駆動し、S2に移行する。
ここで、設定火力が強のモードにおいては、低騒音モードと急速充電モードはともにファン回転数が2400RPMとしているが、これは冷却ファン16の最大回転数が2400RPMであるからであり、さらに回転数を上げられるのであれば急速充電モードのファン回転数をさらに上げてもよい。ただし、前述のように、機器の定格電力の制限によっては、本実施の形態のように充電電流を増加させられない場合もあるため、設定火力が強で急速充電モードの場合においてはS23のように実質的に加熱の電力を低下させて充電電流を優先的に確保するようにしている。
さて、S3の判断に遡り、S2にて加熱終了の操作がなされていた場合においては、S31にて加熱開始かどうかの判断をするが、S3から移行してきた場合は当然加熱開始の操作ではないためS32に移行し、加熱を停止する。S33にて蓄電部13の充電が満充電となり充電が完了していると判断するとS36にて充電を停止してS37に移行する。S33にて充電が完了していなければS34にて低騒音モードであるか急速充電モードであるかを判断し、低騒音モードであればS35にてファン回転数0RPMすなわちファン停止状態で冷却可能な第1の充電電流0.2Aにて充電を行い、S37に移行する。S34にて急速充電モードであればS11に移行し、ファン回転数を2400RPMで駆動し、S12にて充電電流を2.0Aにて急速充電しS2に移行するようにループ動作する。また、充電完了かまたは低騒音モードのときはS37にてファン回転数を0RPMすなわち停止し、S2に移行する。


なお、本実施の形態では蓄電部13を1000Whの容量としたが、蓄電部13の大きさ、価格のバランスなどにより任意で設定すればよい。
また、本実施の形態では急速充電モードを使用者が選択している場合は、充電電流を大きくすることを優先とするため加熱出力より優先的に充電電流を大きくするようにしている(例えば14Aが設計上の最大許容電流とした場合、加熱で13A使用していれば、充電電流を2.0Aとするには1.0A不足している。そこで、加熱で使用の13Aを12Aと小さくし、充電電流の不足分1.0Aを確保する)が、充電の優先度は、本実施の形態において2.0Aを必ず確保するように火力を低下させる方法以外に、例えば火力強を1250Wとし、充電電流を1.5Aとするなど、火力を低下させると同時に充電電流も低下させるような中庸的な方法でもよい。
また、本実施の形態では充電が完了した以後は低騒音モードの設定火力に応じたファン速度で駆動するとしたが、充電完了前の充電モードに応じて充電完了後のファン速度を変更してもよい。例えば充電完了前の充電モードが急速充電モードであった場合は充電完了後1分間は2400RPMで駆動し、その後加熱をオフしていたとしてもさらに3分間は最低1000RPMで駆動するものとし、一方、充電完了前の充電モードが低騒音モードであった場合は充電電流が急速充電モードのときより小さく、発熱による蓄電池の蓄熱量も少ないため充電完了後は低騒音モードの設定火力に応じたファン速度で駆動する。これにより、充電完了後の冷却ファン16のファン速度を制御でき、特に急速充電モードの充電完了後の冷却ファン16による冷却効果を見越して最後まで大きな充電電流を設定でき
、充電完了後の蓄電池の温度を上げずに高速に充電することができる。
以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、使用者が使用状況に応じて低騒音または充電速度をそれぞれ優先する何れかの充電モードを選択することができるため、蓄電部と充電部を有し、機器の冷却ファンで機器内部の冷却と同時に蓄電部または充電部を冷却する構成を有するその他の機器に応用することができる。
3 加熱コイル
5 制御部
6 インバータ部
7 操作部

9 商用電源
10 第1の整流器
11 電力供給部

13 蓄電部
14 第2の整流器
15 充電部
16 冷却ファン

Claims (3)

  1. 電気エネルギーを蓄える蓄電部と、商用電源から供給される電力を前記蓄電部に充電する充電部と、被加熱物を誘導加熱する加熱コイルと、前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ部と、前記インバータ部へ前記蓄電部に蓄えられた電気エネルギーを供給する電源供給部と、使用者が火力設定を入力するための操作部と、前記蓄電部または前記充電部と前記インバータ部を冷却し、前記火力設定が大きくなるに従いファン速度が大きくなるようにした少なくとも2段階以上のファン速度を有する冷却ファンと、前記電源供給部の電源供給、前記インバータ部の駆動、および前記冷却ファンのファン速度を制御する制御部と、を備え、
    前記操作部には前記火力設定に基づいて決定された前記冷却ファンの第1のファン速度にて前記充電部および前記蓄電部が所定の温度を超えないように冷却可能な範囲内の第1の充電電流で前記蓄電部を充電する第1のモードか、前記ファン速度を前記第1のファン速度よりも大きい第2のファン速度に変更して前記第1の充電電流よりも大きな第2の充電電流で前記蓄電部を充電する第2のモードかを選択可能とした選択部を設けた誘導加熱調理器。
  2. 前記制御部は、前記第1のモードで動作中に前記第2のモードが選択されると、
    火力を低下させるようにした請求項1に記載の誘導加熱調理器。
  3. 前記制御部は、前記第2のモードで動作中に前記蓄電部の充電が完了すると前記充電電流を停止させ、前記冷却ファンのファン速度を前記第1のファン速度に変更する請求項1または2に記載の誘導加熱調理器。
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