JP3016732B2 - 電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワークコイルが発
生する交流磁場によって金属加熱部材を誘導加熱し、こ
の金属加熱部材から放射される熱線を用いて魚貝類、食
肉類、野菜類等を加熱調理する加熱調理器に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁誘導によって金属の内部に渦電流を
発生させ、渦電流損（鉄損）によって金属自体を直接発
熱させる電磁誘導加熱（ＩＨ）は、鉄鍋等を用いる電磁
調理器や電気炊飯器等にも広く用いられている。本出願
人は、このような電磁誘導加熱をさらに発展させ、いわ
ゆる炭焼きのような放射熱による加熱調理が可能な電磁
誘導加熱による熱放射加熱調理器を先に開発した（特願
平６−２３８６６６号）。

【０００３】上記の加熱調理器は、図１に示すように、
電磁調理器本体１のトッププレート２の上にスペーサ４
を介して断熱部材５が載置され、この断熱部材５の上に
板状の金属加熱部材６が置かれた構造を有する。そし
て、断熱部材５の側壁部５ａに巻回されたアンテナコイ
ル８に誘起される電圧を整流・平滑して得られる直流電
圧で冷却ファン７のモータ１１を駆動する。

【０００４】トッププレート２の下に配置されたワーク
コイル３によって金属加熱部材６が加熱されると、金属
加熱部材６は赤熱して表面温度が８００℃程度まで上昇
する。この金属加熱部材６から放射される熱線（近赤外
線、中間赤外線および遠赤外線）によって、金属加熱部
材６の上方に配置された被加熱物が加熱調理される。な
お、被加熱物は、例えば断熱部材５にセットされる金網
の上に載置される。

【０００５】上記のような加熱調理において、冷却ファ
ン７からの風が断熱部材５とトッププレート２との間を
流れることにより、高温の金属加熱部材６とトッププレ
ート２との断熱効果が高められる。このようにして、熱
線放射が可能な十分高い温度まで金属加熱部材６を赤熱
させながら、電磁調理器本体の温度上昇を抑えて安全
に、炭焼きのような放射熱による加熱調理ができるよう
にしている。

【０００６】このような電磁誘導加熱による熱放射加熱
調理器は、取り扱いの容易さ、清潔さ等において炭火に
勝るだけでなく、必要な熱線を効率的に放射し続ける点
でも炭火より優れている。炭火の場合は燃焼によって生
じた灰が表面に堆積すると熱線の放射効率が急に低下す
るので、団扇で扇ぐこと等によって絶えず灰を炭の表面
から飛ばす必要がある。一方、電磁誘導加熱によって赤
熱した金属加熱部材は表面の酸化があまり進まず、１０
時間経っても効率的に熱線を放射し続ける。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１に
示した従来の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器の場
合でも、被加熱物から滴下（落下）する液体（固体）、
例えば肉汁や肉片等によって金属加熱部材の表面が汚れ
て熱線の放射効率が低下することが避けられない。ま
た、落下した油脂成分を含む液体や固体が高温の金属加
熱部材に接触することにより、発煙や発火が発生しやす
いという問題もあった。

【０００８】本発明は上記のような従来の課題を解決す
るために、ワークコイル、金属加熱部材および断熱部材
の形状・配置を見直し、被加熱物からの液体・固体の落
下の悪影響を少なくした電磁誘導加熱による熱放射加熱
調理器を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器は、
交流磁場を発生するワークコイルと、前記交流磁場によ
って加熱される金属加熱部材と、前記ワークコイルと前
記金属加熱部材とを断熱する断熱体とを備えた電磁誘導
による熱放射加熱調理器であって、前記断熱体が略筒状
に形成され、この略筒状の断熱体の周囲に前記ワークコ
イルが配置され、前記断熱体の内側に略筒状の金属加熱
部材が配置され、前記略筒状の金属加熱部材は放射熱を
上側開口部へ集めるため、上側開口部の開口面積が下側
開口部の開口面積より大となるように形成されているこ
とを特徴とする。ここで、略筒状とは、円筒状だけでな
く角筒状（断面多角形の筒をいう、以下同じ）を含み、
さらに円錐や角錐を切り取ったようなテーパーを有する
筒状をも含む意である。好ましくは、前記筒状断熱体の
上側開口部に被加熱物を載置する手段（例えば金網、串
等）が設けられ、下側開口部に被加熱物から落下する液
体又は固体を受ける受皿が配置される。

【００１０】上記のような構造によれば、被加熱物から
落下する液体・固体のほとんどは略筒状の金属加熱部材
の内部空間を通過して受皿等に直接落下する。したがっ
て、被加熱物から落下する液体・固体が金属加熱部材に
接触することによる前述のような問題はほとんど生じな
い。さらに、ワークコイルが従来の電磁調理器のような
平面コイル状ではなく略筒状に巻回され、しかも略筒状
の断熱体を挟んで、外側に巻回されたワークコイルと、
内側に配置された略筒状の金属加熱部材とが比較的接近
した配置となることから、電磁誘導加熱の効率が従来よ
り高くなる。ワークコイルの外側に略筒状の磁性体を配
置することにより漏洩磁束が減少して効率はさらに良く
なる。同時に、この磁性体は、外部への不要輻射を低減
する働きをも有する。

【００１１】また、ワークコイルや磁性体の冷却のため
に、筒状断熱体の外側空間を冷却する手段を設けること
が好ましい。例えば、１又は複数の冷却ファンをワーク
コイルおよび磁性体の周囲に配置して冷却風をワークコ
イルおよび磁性体に送ることにより冷却することができ
る。

【００１２】略筒状の金属加熱部材は０．２〜２．０ｍ
ｍの範囲内の厚さを有するステンレス鋼板で形成されて
いることが好ましい。ステンレス鋼は発熱効率が高く、
高温での耐食性に優れているからである。また、通常の
高周波インバータを用いてワークコイルを駆動する場合
は、金属加熱部材に流れる渦電流が表面に集中するの
で、板厚をあまり増やしても発熱効率は良くならない。
したがって、機械的強度も考慮して板厚が０．５〜１．
０ｍｍの範囲内であればさらに好ましい。

【００１３】略筒状の金属加熱部材は、上述のように円
筒状、角筒状の他、テーパーを有する筒状であってもよ
いが、放射熱を被加熱物が載置される上側開口部へ集め
るためには、むしろ上側開口部の開口面積が下側開口部
の開口面積より大であるテーパーを有する筒状であるこ
とが好ましい。同じ目的のために、幅狭の帯板部材を略
筒状に形成し、かつ、上側開口部の開口面積が下側開口
部の開口面積より大であるテーパー筒状に形成したもの
を複数個上下方向に配設して略筒状の金属加熱部材を構
成することも好ましい。この場合、略筒状に形成された
帯板部材は、すべて同じ大きさのものであってもよい
し、下側に配置されるものほど小径になるようにしても
よい。

【００１４】なお、筒状断熱体と金属加熱部材とが同じ
テーパー形状である必要はない。例えば、製造上の都合
等により、断熱体は円筒形とし、その内側に配置する金
属加熱部材を上記のようなテーパーを有する円錐筒状と
してもよい。

【００１５】上記のような構造の電磁誘導加熱による熱
放射加熱調理器において、ワークコイルをアルミニウム
線材で巻回することが好ましい。銅線材に比べて、アル
ミニウム線材は高温時の酸化腐食が進行しにくいので、
ワークコイルの耐熱性が向上する。その結果、ワークコ
イルと金属加熱部材とを断熱する断熱体として比較的安
価なものを使用することができる。あるいは、ワークコ
イルを冷却する冷却手段を簡素化することができる。ま
た、ワークコイルの絶縁性を高めるために、酸化皮膜ア
ルミニウム線材、さらにはガラス被覆アルミニウム線材
をワークコイルに用いることが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図２に示すように、本発明の加熱調
理器では、円筒状、正確には、円錐斜面のようなテーパ
ーを有する円筒状（以下、「円錐筒状」という）の断熱
体２１の外側にワークコイル２２が巻回され、内側に同
じく円錐筒状に形成された金属加熱部材（以下、「加熱
板」という）２３が配置されている。断熱体２１はセラ
ミックを用いて、またはシリカ・アルミナ系高性能断熱
材を用いて作ることができる。金属加熱板２３は、厚さ
０．５ｍｍ程度のステンレス鋼板を加工して作られる。
ワークコイル２２の外側には同じく円錐筒状に形成され
た磁性体２４が配置されている。この磁性体２４は高周
波対応電磁鋼板を用いて作られる。

【００１７】上記のような断熱体２１、ワークコイル２
２、金属加熱板２３、及び磁性体２４からなる構造物
は、例えば調理用テーブル２５の下に内装される。そし
て、円錐筒状断熱体２１の上側開口面がテーブル２５と
ほぼ面一になり、この上側開口面に肉や魚、野菜等の被
加熱物２６を載せるための金網２７が置かれる。断熱体
２１の上縁部が、金網２７の周囲を支持する構造になっ
ている。金網の代わりに、鉄串や竹串を用いて被加熱物
を配置してもよい。一方、断熱体２１の下側開口部の下
方には、被加熱物２６から滴下する肉汁や肉片等を受け
る受皿２８が配置されている。受皿は取り外して洗える
ように装着され、加熱調理中は水が溜められている。

【００１８】公知のインバータ電源（図示せず）によっ
て２５ｋＨｚ程度の周波数でワークコイル２２が駆動さ
れると、発生した交流磁束が加熱板２３を通る、このと
きに加熱板２３に渦電流が生じ、渦電流損によって加熱
板２３が赤熱する。この際、ワークコイル２２の外側に
配置された円錐筒状の磁性体２４が漏洩磁束を減らして
効率的に加熱板２３を加熱する。この磁性体２４は、外
部に放出される不要輻射を低減する働きも有する。な
お、磁性体には、磁束飽和を防止するためのエアギャッ
プが形成されている。

【００１９】赤熱した加熱板２３からは熱線（近赤外
線、中間赤外線、遠赤外線）が放射され、この熱線が金
網２７に置かれた被加熱物２６に当たることにより被加
熱物２６が加熱調理される。被加熱物２６から滴下する
肉汁等は円錐筒状の加熱板２３の内部空間を通って受皿
に落ちる。したがって、肉汁等が加熱板２３に落ちるこ
とはほとんど無く、発煙や発火を抑えて加熱板２３から
効率的に熱線を放射することができる。

【００２０】加熱板２３は８００℃程度の高温に達する
が、断熱体２１の働きによって、ワークコイル２２や磁
性体２４への影響が抑えられる。また、断熱体２１の外
側空間を冷却する手段、具体的には、ワークコイル２２
や磁性体２４を空冷するための送風ファン２９が設けら
れている。複数個（２〜４個）の送風ファン２９を間隔
を置いて配設することが好ましい。

【００２１】次に、図３に本発明の別の実施形態に係る
加熱装置を示す。図２に示した実施形態と比較すると、
ワークコイル３２及び磁性体３４の形状が異なっている
ことが分かる。他の構成要素については同じものを用い
ることができる。この実施形態では作り易さを考慮し
て、磁性体３４を、上側開口部と下側開口部との径が等
しい円筒形状（以下、単に「円筒状」という）とし、ワ
ークコイル３２も円筒状に巻回している。

【００２２】一実施例として、高周波対応電磁鋼板を積
層して、図４に示すような円筒状磁性体３４を作成し
た。外径は２８０ｍｍ、厚さは１０ｍｍとした。図４
中、３４ａは磁束飽和防止用のエアギャップであり、
１．５ｍｍとした。ワークコイル３２は、リッツ線（絶
縁撚り線）を用いて１０ターン巻回した。この磁性体３
４とワークコイル３２を絶縁物で固定して一体化した。

【００２３】上記のような円筒状の磁性体３４及びワー
クコイル３２を前述の円錐筒状の断熱体２１及び加熱板
２３と組み合わせて、図３に示すように構成したとき、
加熱板２３の上部に比べて、下部においてワークコイル
３２との距離が遠くなり、電磁誘導加熱の効率が少し悪
くなる。しかしながら、加熱板２３全体では十分に加熱
され、実用上問題がないことが実験の結果わかった。そ
して、加熱板２３は図２の場合と同様に円錐筒状である
ので、加熱板２３から放射される熱線は上側開口部の金
網２７に置かれた被加熱物２６に効率的に集められる。

【００２４】図５は、この実施形態の変形例を示してお
り、断熱体３１及び加熱板３３が、円筒形状から下側開
口部が徐々に窄まった形状を有する点が図３の実施形態
と異なる。つまり、加熱板３３を円錐筒状ではなく、放
射曲面状に変化する筒状に形成することにより、加熱板
３３から放射される熱線を上側開口部の中央付近に効率
的に集めることができる。

【００２５】ワークコイル３２用の線材として、リッツ
線に代えてアルミニウム線材を用いた試作も行った。具
体的には、リッツ線の外径と同等の直径４ｍｍの酸化ア
ルミニウムガラス被覆単線を用いて上記のワークコイル
３２を巻回した。従来は、高周波電流の表皮効果を考慮
して、自己発熱を抑えながら十分な電流を流すためにリ
ッツ線を用いていたが、単線のアルミニウム線材を用い
ても自己発熱の問題は無いことが確認された。むしろ、
銅線に比べてアルミニウム線材は高温時の酸化腐食が進
行しにくいので、ワークコイルの耐熱性が向上し、その
結果、断熱や冷却の手段を簡素化できる効果が得られ
る。

【００２６】また、アルミニウム単線の場合は適当な固
さを有し巻回状態を自己保持することができるので、リ
ッツ線の場合に必要である巻線固定枠が不要となる。こ
の結果、構造の簡素化、コスト低減、冷却効果の面でも
有利になる。なお、単線を２本又は３本のように、比較
的少数本まとめてワークコイルを巻回してもよい。

【００２７】次に、図６に示す別の実施形態では、断熱
体４１も磁性体３４及びワークコイル３２と同様に円筒
形状に形成されている。そして、加熱板は、上下方向に
配設された複数の同じ形状の部材４３ａ〜４３ｄで構成
されている。それぞれの部材４３ａ〜４３ｄは帯板を筒
状に形成したものであり、上側開口面積が下側開口面積
より大きい円錐筒状に形成されている。したがって、加
熱板を構成する各部材４３ａ〜４３ｄが加熱されて放射
する熱線は筒状断熱体４１の上側開口部に集められる。
なお、複数の部材４３ａ〜４３ｄを同じ大きさとするの
ではなく、下側の部材ほど径が小さくなるようにしても
よい。

【００２８】図７は、加熱板の変形例を示している。こ
の加熱板５３は円錐筒状に形成され、かつ、表面に波型
形状の凹凸が形成されている。これによって、熱膨脹・
収縮による変形が生じにくくなると共に、波型形状の上
向き面から放射される熱線によって上側開口面に置かれ
た被加熱物へ熱線が届きやすくなる。加熱板を円筒形状
として表面に波型形状を形成してもよい。

【００２９】図８（ａ）及び（ｂ）は別の実施形態に係
る加熱板の平面図及び側断面図である。この加熱板６３
は角筒状に形成され、それぞれの側面には切り起こしに
よる斜め上向きの面６３ａが形成されている。これらの
斜め上向きの面６３ａから放射される熱線によって、上
側開口面に置かれた被加熱物へ熱線が届きやすくなる効
果が得られる。なお、この実施形態では、加熱板６３が
角筒状であることに対応して、断熱体、ワークコイル、
磁性体についても角筒状に形成する必要がある。

【００３０】図９に、本発明のさらに別の実施形態を示
す。この実施形態が既述の実施形態と異なる点として、
まず、加熱板７３の下部に複数（好ましくは３本または
４本）の脚部７３ａが設けられていることが挙げられ
る。これらの脚部７３ａは例えば溶接によって加熱板７
３に固着される。そして、円錐筒状の断熱体５１の下部
に内側への傾斜角度が大きくなる部分５１ａが形成さ
れ、この部分５１ａで加熱板７３の脚部７３ａを支えて
いる。このような構造により、高温になる加熱板７３の
本体部が断熱体５１に直接接触しないので、断熱体５１
に要求される耐熱性を緩和することが可能になる。

【００３１】次に異なる点として、冷却用ファン３９の
位置が挙げられる。図９に示すように、下方から断熱体
５１とワークコイル４２との隙間に風を送るように複数
の冷却用ファン３９が配置されている。このような構造
によれば、断熱体５１とワークコイル４２との間に生ず
る空気流がさらに断熱効果を高めることになる。なお、
図９ではワークコイル４２と磁性体４４とを一体化され
ていることが明確に示されており、また、このワークコ
イル４２を固定した磁性体４４を支持する支持台４４ａ
も図示されている。

【００３２】次に、このような加熱調理器を内蔵したテ
ーブルの例を図１０に示す。木製テーブル１０１の中央
部がくりぬかれて、ここに本発明の加熱調理器の本体１
０２が装着されている。この調理器本体１０２は金属製
のシールドケースで囲まれており、この中に上述のよう
に加熱板、断熱体、ワークコイル、磁性体、送風ファ
ン、受皿等が配置されている。ワークコイルを駆動する
ためのインバータ電源も収納されている。調理器本体１
０２の上部にはセラミック製のテーブルトップ１０３が
備えられ、この中央部に前述のような断熱体の上縁部と
金網、その上に置かれた被加熱物が示されている。

【００３３】また、テーブルの下に操作ボックス１０４
が取り付けられている。操作ボックス１０４は調理器本
体１０２と電気信号線で接続されており、スタートスイ
ッチ、ストップスイッチ、温度調節つまみ等を備えてい
る。

【００３４】以上、図面を用いて説明した本発明の種々
の実施形態及び変形例を組み合わせることにより、さら
に多くの実施形態及び変形例が得られる。例えば、本発
明の特徴の一つである略筒状の金属加熱部材が放射熱を
上側開口部へ集めるような形状を有する点については、
例示した実施形態及び変形例に限らず、種々の構造が考
えられる。また、筒状断熱体の外側空間を冷却する手段
についても、冷却ファンによる空冷に限らず、例えば自
然対流が生ずるようなダクト構造を設けてもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の電磁誘導
加熱による熱放射加熱調理器は、略筒状の断熱体の周囲
に前記ワークコイルが配置され、断熱体の内側に略筒状
の金属加熱部材が配置され、前記略筒状の金属加熱部材
は、放射熱を上側開口部へ集めるため、上側開口部の開
口面積が下側開口部の開口面積より大となるように形成
されているので、上側開口部に配置した被加熱物から落
下する肉汁等が金属加熱部材の内部空間を通って、下側
開口部に設けた受皿等に落下する。したがって、肉汁等
が金属加熱部材に落ちることによる発煙や発火、そして
熱放射の効率低下といった問題を生じない。この結果、
本発明の加熱調理器は、空調設備の簡素化、省電力化等
に寄与できると共に、加熱調理環境をきれいに維持する
ことにも貢献する。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器の
概略構成を示す側断面図

【図２】本発明の実施形態に係る電磁誘導加熱による熱
放射加熱調理器の概略構成を示す側断面図

【図３】本発明の別の実施形態に係る電磁誘導加熱によ
る熱放射加熱調理器の概略構成を示す側断面図

【図４】図３の実施形態における筒状磁性体を示す斜視
図

【図５】本発明の別の実施形態に係る電磁誘導加熱によ
る熱放射加熱調理器の概略構成を示す側断面図

【図６】本発明の別の実施形態に係る電磁誘導加熱によ
る熱放射加熱調理器の概略構成を示す側断面図

【図７】金属加熱部材の変形例を示す側断面図

【図８】金属加熱部材の他の変形例を示す平面図および
側断面図

【図９】本発明の別の実施形態に係る電磁誘導加熱によ
る熱放射加熱調理器の概略構成を示す側断面図

【図１０】加熱調理器を内蔵したテーブルの例を示す斜
視図

【符号の説明】

２１ 断熱体 ２２ ワークコイル ２３ 金属加熱部材 ２４ 磁性体 ２５ テーブル ２６ 被加熱物 ２７ 金網 ２８ 受皿 ２９ 冷却用ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−205861（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−37683（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−314821（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−260782（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−133994（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−150216（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 6/12 A47J 37/06 371

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交流磁場を発生するワークコイルと、前
   記交流磁場によって加熱される金属加熱部材と、前記ワ
   ークコイルと前記金属加熱部材とを断熱する断熱体とを
   備えた電磁誘導による熱放射加熱調理器であって、 前記断熱体が略筒状に形成され、この略筒状の断熱体の
   周囲に前記ワークコイルが配置され、前記断熱体の内側
   に略筒状の金属加熱部材が配置され、前記略筒状の金属
   加熱部材は放射熱を上側開口部へ集めるため、上側開口
   部の開口面積が下側開口部の開口面積より大となるよう
   に形成されていることを特徴とする電磁誘導加熱による
   熱放射加熱調理器。
2. 【請求項２】 前記筒状断熱体の上側開口部に被加熱物
   を載置する手段が設けられ、下側開口部に被加熱物から
   落下する液体又は固体を受ける受皿が配置されている請
   求項１に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器。
3. 【請求項３】 前記ワークコイルの外側に略筒状の磁性
   体が配置されている請求項１に記載の電磁誘導加熱によ
   る熱放射加熱調理器。
4. 【請求項４】 前記筒状断熱体の外側空間を冷却する手
   段が備えられている請求項１に記載の電磁誘導加熱によ
   る熱放射加熱調理器。
5. 【請求項５】 前記略筒状の金属加熱部材が０．２〜
   ２．０ｍｍの範囲内の厚さを有するステンレス鋼板で形
   成されている請求項１に記載の電磁誘導加熱による熱放
   射加熱調理器。
6. 【請求項６】 前記略筒状の金属加熱部材は、放射熱を
   上側開口部へ集めため、略筒状に形成された複数の帯板
   部材を上下方向に配設してなり、それぞれの略筒状に形
   成された帯板部材は、上側開口部の開口面積が下側開口
   部の開口面積より大となるように形成されている請求項
   １に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器。
7. 【請求項７】 前記ワークコイルを駆動するための高周
   波インバータをさらに備えている請求項１から６のいず
   れか１項に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理
   器。
8. 【請求項８】 前記ワークコイルが、アルミニウム線材
   を巻回して形成されている請求項１から７のいずれか１
   項に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理器。
9. 【請求項９】 前記ワークコイルが、酸化皮膜アルミニ
   ウム線材を巻回して形成されている請求項１から７のい
   ずれか１項に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱調理
   器。
10. 【請求項１０】 前記ワークコイルが、ガラス被覆アル
    ミニウム線材を巻回して形成されている請求項１から７
    のいずれか１項に記載の電磁誘導加熱による熱放射加熱
    調理器。