JP2932703B2 - 誘導加熱調理器用鍋 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電磁誘導加熱調理器に
使用する鍋の、特に自己温度制御機能を有する誘導加熱
調理器用鍋に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁誘導加熱調理器（以下電磁調理器と
いう）はトッププレートの下側に誘導加熱コイル（以下
加熱コイルという）を配置し、前記加熱コイルで生じた
磁力線によりトッププレート上の電磁調理器用の鍋の底
面内に渦電流を起こし発熱させるようになっている。

【０００３】このような電磁調理器用の鍋としては、従
来、ガスなどで使用されていた一般の鍋のうち金属製の
ものが加熱に供されていた。しかしその場合、通常調理
において鍋の電気的特性は一定であり、過熱防止や自動
温度調節のためにはトッププレートを介して配置された
温度検知手段（サーミスタやバイメタルサーモスタット
など）の出力で誘導加熱出力を増減して制御していた。

【０００４】また、誘導加熱を応用した炊飯器やホット
プレートなど、各種の加熱調理器も開発されつつある
が、いずれも加熱容器の温度検知にはサーミスタやバイ
メタルサーモスタットなどを使用しており、これらの温
度検知手段は本質的には上述の電磁調理器と同様であっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の電磁調理器の構成では、トッププレートに使用され
ている結晶化ガラスを介して鍋の温度を検知しているた
め、電磁調理用の鍋の実際の温度とサーミスターの感受
温度との温度差が大きく熱応答性や検知精度が悪かっ
た。そのためから炊きなど異常使用状態では完全に温度
制御することができず、鍋中の油などが発火したり、金
属材料を使用した鍋では底面の著しいそりや変形などの
問題が発生していた。

【０００６】また、電磁調理器やその他の誘導加熱応用
調理器の従来の温度検知では、鍋底の一部分の温度を検
知するので、鍋の置き方や鍋内に調理材料を偏って入れ
た場合などでは、温度の検知精度が悪くなっていた。ま
た、から炊き時の鍋底の温度上昇と通常調理での温度上
昇は鍋底の部位により大きく変動するので、各種の使用
条件で常に精度良く鍋温度を検知することは極めて困難
であった。

【０００７】本発明は上記従来の問題を解決しようとし
たもので、鍋そのものが自己温度制御機能を有する誘導
加熱調理器用鍋の実現を図り、かつ常に高い安全性と高
精度の温度調節を可能にしたものを提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の誘導加熱調理器用鍋（以下誘導鍋という）
は、所定のキュリー温度を有し、電磁調理器により誘起
される渦電流により加熱され、前記キュリー温度の前後
で前記渦電流を変化させる温度依存性の磁性金属材料か
らなる鍋で、前記キュリー温度未満での前記渦電流の浸
透深さの２倍以上の厚みを有する構成としたものであ
る。

【０００９】

【作用】上記した構成により本発明では、電磁調理器に
供される誘導鍋の材質にキュリー温度を有する磁性金属
材料を使用し、そのキュリー温度未満では磁性金属材料
に渦電流が流れ、渦電流損により発熱させる。

【００１０】このとき誘導鍋底に流れる渦電流は、加熱
コイルに近い磁性金属材料の表面に集中し、この磁性金
属材料の中部にいくにつれて電流が流れにくくなる性質
を持つ。表面の電流値の１／ｅになる深さを浸透深さと
いい下記の（数１）の式で表される。

【００１１】

【数１】

【００１２】このような本発明の構成の誘導鍋におい
て、誘導鍋の温度がキュリー温度未満では加熱コイルか
ら放射された交番磁束は外側の磁性金属材料に流れてい
るが、その透磁率が高いので交番磁束により誘起された
渦電流は高周波電流の表皮効果により誘導鍋の底側に集
中する。

【００１３】この結果、渦電流は磁性金属材料の表面
（誘導鍋の底側）に集中的に流れるので誘導鍋の電気抵
抗は等価的に大きくなり、渦電流によって発生するジュ
ール熱が大きく、誘導加熱の発熱量は大きくなる。

【００１４】一方、キュリー温度以上では磁性金属材料
は磁性を失うので、透磁率が低くなり渦電流の浸透深さ
（表面電流が一定率に下がるまでの表面からの深さ）が
深くなる。このため、磁性金属材料の底側表面にのみ流
れていた渦電流は磁性金属材料（キュリー温度以上であ
るので磁性は失っているが）の内部にも流れるようにな
り、その結果電気抵抗値が大幅に低下するのでジュール
熱も大幅に低下する。

【００１５】磁性の変化による電気抵抗値の変化の様子
を、試験に供した磁性金属材料の感温ステンレスの場合
について下記の（表１）により説明する。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記（表１）に示す計算結果で分かるよう
に、同じ特性の金属材料であっても磁性体か否かでは電
気抵抗（表皮抵抗）が１０分の１に低下する。

【００１８】上記例では比透磁率の変化が大きいため浸
透深さ（渦電流の浸透深さ）が大きく変化しているが、
常温での比透磁率が小さい磁性金属材料では変化率が小
さくなり浸透深さが２倍になる場合がある。浸透深さが
倍増しした場合には抵抗の減少によりジュール熱がほぼ
半減する。ここで一般に電磁調理器には、電磁調理器用
の鍋以外の小物金属を誤って加熱しないように小物加熱
防止機能が備えられており、電磁調理器用の標準鍋に対
して半分程度より少ない入力時には小物と判断して加熱
を中断する。

【００１９】したがって、上述のようにキュリー温度以
上になったときに、浸透深さが２倍以上に変化する金属
製の鍋では加熱出力が標準鍋に対して半減以下となり、
前記のような小物加熱防止機能により加熱が中断される
ので、温度制御するうえで温度可変幅が広くなり好都合
である。ここで鍋底の厚みが常温時の浸透深さの２倍未
満であれば、キュリー温度以上になっても渦電流が鍋底
断面全部に流れた以上に流れようがなく、その結果抵抗
値が半減以下にならないので加熱出力もまた半減以下に
ならず、上述のように小物加熱防止機能による温度制御
が得られない。

【００２０】ここで加熱動作の変化の様子を、さらに順
を追って説明すると、常温から加熱を開始した場合は、
キュリー温度になるまでは大きな発熱量で加熱し、その
結果誘導鍋がキュリー温度に達すると、誘導鍋自体が自
動的に特性を変化し発生する発熱量が少なくなる。

【００２１】そして、誘導鍋の温度が低下しキュリー温
度より下がると、その金属材料が再び磁性を取り戻し、
大きな発熱量での加熱を再開する。

【００２２】ここで、誘導鍋の磁性金属材料のキュリー
温度を所望の設定温度に選ぶと、上術した動作により発
熱量の制御を誘導鍋自身が自動的に行なうことができ
る。このような理由により、キュリー温度を制御したい
温度に設定することにより精度良く温度制御することが
可能となる。

【００２３】特に油を使用する誘導鍋として用いる場合
は、高温調理温度である１８０〜２８０℃程度のキュリ
ー温度を持つ磁性金属材料が最適である。この温度はそ
の金属材料の組成を調節することによって自在に設定で
きるので、調理メニューにより適切に選べる。その一例
として、キュリー温度を１００℃に選べば水が沸騰した
ら自動的に加熱を中断するやかんが実現できる。

【００２４】また、キュリー温度を有する磁性金属材料
としてはニッケル合金、鉄クロム系合金がキュリー温度
を自由に変えることができるとともに、発熱量を決定す
る表皮抵抗も大きいため最適である。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の具体的な一実施例について添
付図面に基づいて説明する。図１は誘導加熱調理器用鍋
をトッププレート上に載置した状態の断面図である。図
において、１は電磁調理器の耐熱性絶縁物からなるトッ
ププレート３の上に載置された板厚３mmの誘導加熱調理
器用鍋（誘導鍋）であり、トッププレート３の下側に設
けた円盤状の加熱コイル２に対向して置かれる。この誘
導鍋１は、たとえば１８０℃のキュリー温度を有するニ
ッケル合金の磁性金属材料１ａからなり、前記作用で説
明した（数１）の式によって求められる浸透深さδの略
５倍の板厚を有している。そして加熱により鍋温度が１
８０℃に達すると磁性を失い、比透磁率はほぼ１になる
ものである。

【００２６】本発明の誘導鍋１の評価をするために、誘
導鍋１に油を入れ、これを電磁調理器のトッププレート
３の上に置き、てんぷら調理を行った。このときの状態
を図２にしたがって説明する。すなわちａのタイミング
で油を入れた誘導鍋１を加熱コイル２により誘導加熱し
始める。そのときの誘導加熱の出力Ｐは１２００Ｗであ
る。その後、一定した火力で継続加熱されるので油温
（鍋温）Ａはほぼ直線的に上昇する。鍋温度が予め設定
された１８０℃のキュリー温度に達すると誘導鍋１は急
速に非磁性体に変化し、誘導加熱の出力Ｐは２５０Ｗに
低下する。このとき低下したときの出力値（この場合は
２５０Ｗ）は、磁性金属材料１ａの材質や厚み、形状な
どで可変することが可能である。誘導鍋１がキュリー温
度に達した後は、火力（出力Ｐ）が大幅に低下するので
油温Ａは徐々に１７５℃（ｃ点）まで低下し続ける。こ
のとき磁性金属材料１ａが再び磁性を復活するので、火
力（出力Ｐ）は再び１２００Ｗに自動的に上昇し油温Ａ
は急速にキュリー温度の１８０℃に向かって上昇する
（ｃ点〜ｄ点）。油の中にてんぷらなどの食材を投入し
て誘導鍋１の油温Ａが１７５℃に低下した場合も同様に
火力が自動的に入・切され、油温Ａを一定に保つ。

【００２７】なお、前記作用で説明したように、一般的
に電磁調理器には小物発熱防止が施されており、通常の
鍋に対して入力値が所定の値より少ない場合は加熱を自
動的に停止する。上記実施例でキュリー温度以上になっ
た場合の入力が小物検知レベルの入力より少なかった場
合には、一旦加熱を中止するが所定時間（通常１〜３
秒）経過後には自動的に再起動し誘導鍋温度が１７５℃
以下であれば１２００Ｗで加熱を自動的に開始する。ま
た、鍋温度が１７５℃に低下していない場合は、入力が
少ないので再度小物検知により加熱が中断される。した
がって、誘導鍋１の特性でキュリー温度を越えたときの
入力が変化するが、小物検知レベルより高くても低くて
も鍋温度の自動制御が可能である。

【００２８】このように本発明の誘導加熱調理器用鍋１
は自己温度制御機能を有し、調理性能を高めたり、油の
発火などの安全性を高めるなど著しい効果が期待でき
る。

【００２９】また、キュリー温度を有する磁性金属材料
１ａとしてニッケル合金を使用したがこれに限定される
ものではなく、設定温度や機械的強度・加工性などによ
り適宜選ぶことができる。誘導鍋１の板厚については、
厚くなるのは温度制御上何らの問題もないが、あまり厚
くなると重量が増して取扱いにくくなる。

【００３０】さらにキュリー温度として１８０℃につい
て説明したが、これについても特にこの温度に限定され
るものでなく、たとえばやかん用には１００℃であった
り、鉄板焼用には２６０℃のキュリー温度にするなど電
磁調理器として調理上要求される所望の温度を選べばよ
い。

【００３１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
誘導加熱調理器用鍋によれば、以下の効果がある。

【００３２】（１）設定された温度に達するまでは最大
出力で加熱するので立ち上がり時間（予熱時間）を最短
にできる。

【００３３】（２）誘導加熱であるので熱容量による熱
抵抗がなくなる。したがって設定温度に達した後の鍋温
度にオーバーシュートがない。

【００３４】（３）食材の投入などで鍋温度が急激に低
下しても、時間遅れなく最大火力で加熱が自動的に開始
され温度精度が極めて良い。

【００３５】（４）電磁調理器本体の温度検知精度に依
存しないので、鍋と本体の組合せが自由である（モデル
変更があっても一定の温度精度が得られる）。

【００３６】（５）鍋底の平均温度で作用するので、鍋
の置き方や材料の偏りなどにより作動温度が影響されな
い。

【００３７】（６）鍋の板厚を渦電流の浸透深さの２倍
以上にしているのでキュリー温度以上になれば、電磁調
理器本体の小物加熱防止機能をはたらかせることがで
き、常に安全性が確保されるとともに高精度の温度調節
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の誘導加熱調理器用鍋をトッ
ププレートに載置した状態の断面図

【図２】同鍋を電磁調理器に用いたときの動作を説明す
る図

【符号の説明】

１ 誘導加熱調理器用鍋 １ａ 磁性金属材料

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−220990（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−35733（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−65693（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−24081（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭59−88892（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭55−33456（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H05B 6/12 314

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のキュリー温度を有し、電磁誘導加
   熱調理器により誘起される渦電流により加熱される常温
   磁性金属材料からなる鍋で、前記キュリー温度未満での
   前記渦電流の浸透深さの２倍以上の厚みを有する誘導加
   熱調理器用鍋。