JP5025698B2 - 誘導加熱装置 - Google Patents

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Description

この発明は、複数の加熱コイルを用いることで被加熱体を効率よく加熱できると共に、使用者の好みに応じた加熱場所を提供する誘導加熱装置に関するものである。
従来の誘導加熱装置は、同心円状に配置された複数の加熱コイルを用い、各加熱コイルを駆動する信号の位相差を適切に制御することで火力を調整し、被加熱体の大小に依り内外加熱コイルを選択する事によって効率的に加熱を行っている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007−317587号公報(第3頁〜第11頁、図1〜図28)
従来の誘導加熱装置においては、加熱負荷の鍋径によらず、高周波電流が流れる誘導加熱コイル(以下、加熱コイルという)の径は一定であった。このため、加熱コイル径より径が小さい被加熱物(鍋)においては、鍋底径外の加熱コイルに流れる電流が作る磁束は加熱に寄与せず、効率が低下するという問題があり、さらに、被加熱物に覆われていない加熱コイル部分から磁束が洩れるという問題があった。特許文献1の誘導加熱装置では、独立した小径加熱コイルと大径加熱コイルを備えることで加熱負荷(鍋)の鍋径に応じ、2つの加熱コイルの通電状態を切り替えることで、鍋径に応じた加熱を可能としている。しかしながら、鍋の載置場所は加熱口の中心部近傍に設置する必要があり、かつ、載置可能な鍋は加熱口1つに対して1つであった。
この発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第1の目的は加熱口のみでしか行えなかった調理の場所的な制約を排除し、また鍋の載置数に関する制約も排除した誘導加熱装置を得ることにある。第2の目的は鍋を加熱する際に複数の加熱コイルを用いることで高効率な加熱を行うことができ、また鍋底の形に対応した加熱コイルだけを駆動する事によって、洩れ磁束の低減が可能な誘導加熱装置を得ることにある。
この発明に係る誘導加熱装置は、鍋などの調理容器が載置される天板と、この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させたものである。
この発明によれば、鍋などの調理容器が載置される天板と、この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させたので、天板上において調理の場所的な制約の無い自由な位置に調理容器を設置することが可能になり、また鍋の載置数に関する制約も無くなった。
この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の左加熱口の駆動回路である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の加熱コイルの構造図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の加熱コイルの通電状態図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態を示す図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態における加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置のケトル載置状態を示す図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置のケトル載置状態における加熱コイルの電流波形図である。 この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態2を示す誘導加熱装置の加熱コイルの通電状態を示す図である。 この発明の実施の形態3を示す誘導加熱装置の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態3を示す誘導加熱装置の別の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態3を示す誘導加熱装置のさらに別の駆動回路の接続状態図である。 この発明の実施の形態4を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態5を示す加熱コイルの構造図である。 この発明の実施の形態5を示す投入電力と温度の図である。 この発明の実施の形態5を示す加熱コイルの通電状態図である。 この発明の実施の形態6を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態7を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。 この発明の実施の形態8を示す誘導加熱装置の加熱コイルの配置図である。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の上面図である。誘導加熱装置は、鍋を載置し加熱可能エリア10を有する耐熱性のトッププレート(天板)11と、加熱可能エリア10の前方(図1の下方が調理者側の位置を示す前方である)の左加熱口に配置された左加熱コイル群150、前方の右加熱口に配置された右加熱コイル群151および中央奥に配置された中央加熱コイル群152から構成される。左加熱コイル群150は加熱コイル1、加熱コイル2、加熱コイル3、加熱コイル4、加熱コイル5、加熱コイル6、加熱コイル7を近接配置することで構成され、トッププレート11上に載置された複数の鍋を誘導加熱する。右加熱コイル群151も、同様に7個の加熱コイルを近接配置することで構成され、加熱可能エリア10内の右エリアに載置された鍋を誘導加熱する。中央加熱コイル群152もまた同様に、7個の加熱コイルを近接配置することで構成され、加熱可能エリア10内の中央奥側に載置された鍋を誘導加熱する。
図2はこの発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の左加熱口における回路構成図である。図において、商用交流電源12、電源ヒューズ13、商用交流電源12に並列接続されたコンデンサー14、および整流回路15からなる電源供給部と、フィルター17と、直流電圧を平滑するコンデンサー16と、2個のスイッチング素子18と21が、19と22が、また20と23が各々直列に接続されて成る3つのアーム35、36、37を含む高周波電源部が設けられている。また、スイッチング素子18と21、19と22、及び20と23はそれぞれハーフブリッジインバーターを構成しており、その出力点と接地間には、それぞれ、加熱コイル1、2と共振コンデンサー38の直列共振回路、加熱コイル3、4、5と共振コンデンサー39の直列共振回路、及び加熱コイル6、7と共振コンデンサー40の直列共振回路が接続されている。制御回路32は、使用者の操作による設定情報あるいは予め設定された情報に基づいてスイッチング素子18、19、20、21、22、23を通電制御する。
なお、インバーターは高周波電源部を構成する。
また、直列接続された加熱コイルをまとめて加熱コイルグループと称し、左加熱口の加熱コイル1、2を加熱コイルグループ52、加熱コイル3、4、5を加熱コイルグループ51、加熱コイル6、7を加熱コイルグループ53、右加熱口の加熱コイル1、2を加熱コイルグループ55、加熱コイル3、4、5を加熱コイルグループ56、加熱コイル6、7を加熱コイルグループ54とした。図2の()内に示された加熱コイルグループ番号は右加熱口に対応するものである。
図3は、この発明の実施の形態1を示す誘導加熱装置の左加熱口を構成する加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7の構造図である。これら7つの加熱コイルは全て同一形状であり、加熱コイルを支持するコイルベース45と、例えば銅やアルミ等の導線を図3(a)に示すように各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして作成したコイル44により構成される。コイル44は図3(b)に示すように同心円状に構成された3つの径の異なるコイルを直列に接続したものである。また、空冷用の風路を設けるためにコイルの間に空隙を設けている。これにより加熱中のコイルの温度上昇を抑制することができる。
また、加熱コイル5を中心としてその周囲に加熱コイル1、2、3、4、6及び7を互いにほぼ等間隔になるように近接配置して左加熱コイル群150が構成されている。従って、左加熱コイル群150の外径は略六角形となる。右加熱コイル群151と中央加熱コイル群152も同様に構成されているため、その外径は略六角形となる。従って、これらの誘導加熱コイル群同士も近接配置が可能となるため誘導加熱コイル群同士の連携が容易になる。
次に、実施の形態1の誘導加熱装置の動作について説明を行う。使用者により、トッププレート11上の加熱可能エリア10内の加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7で構成される左加熱コイル群150の真上に鍋が置かれ、使用者の操作により加熱が開始されると、カレントトランスによる電流検知部(図示せず)から制御回路32へと検知信号が送られる。左加熱コイル群150には温度センサー41、42、43が正六角形の中心の周りにほぼ点対称かつほぼ等間隔の位置に配置されている。温度センサー41、42、43は例えば温度により抵抗値が変化するサーミスターである。温度センサー41、42、43が取得した信号は制御回路32へと送られる。加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7の全ての加熱コイルの上部を覆う径の大鍋が載置されると、加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7の全てへの通電制御により加熱が行われる。加熱動作が開始されることで、商用電源12より入力された交流電力は整流器15、フィルター17、コンデンサー16により直流電力に変換され、各アーム35、36、37に供給される。各アーム35、36、37ではスイッチング素子のスイッチング動作により、直流電力を20kHz以上の高周波電力に変換して各加熱コイルへ供給する。
なお、電流検知部は鍋検知手段を構成する。
図4は実施の形態1を示す誘導加熱装置の左加熱口を構成する加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7の通電状態、及び温度センサー41、42、43の配置を示す図である。また、図5は実施の形態1を示す誘導加熱装置の左加熱口の加熱コイルに流れる電流波形を示す図である。加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7はインバーターの出力点に対してすべて同一方向に巻かれており、制御回路32により、同一周波数、同一位相の電流が流れるよう制御される。そのため、加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7に発生する高周波磁界の向きは常に同一となるよう制御される。
また、前述したようにそれぞれの加熱コイル1、2、3、4、5、6、及び7には加熱コイル5と他の加熱コイルとの間に鍋底の温度を検知する3つの温度センサー41、42、43がそれぞれ設置されており、検知した信号は制御回路32へと送られる。右加熱コイル群151と中央加熱コイル群152についても上記と同様である。
制御回路32は一定の周期でトッププレート11を介して載置された鍋底の各地点の温度を監視している。各誘導加熱コイル群毎に3つの温度センサーを配置することで鍋振りによる鍋の移動や食材投入などによる鍋の温度低下を検知することができ、温度低下を検知した個所の加熱コイルへの通電比率を上昇させることで加熱量を増加させ鍋全体の温度を均一に保つ制御をおこなう。
調理終了後、使用者により加熱停止の操作が実行されると、制御回路32はスイッチング素子18、19、20、21、22、23の制御信号を停止して、加熱コイルに流す電流を停止する。
図6は、実施の形態1を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態を示す図である。また、図7は、実施の形態1を示す誘導加熱装置のオーバル鍋載置状態における加熱コイルの電流波形図である。オーバル鍋載置状態における実施の形態1を示す誘導加熱装置の動作について説明を行う。
図6に示すように、トッププレート11上の左加熱口に使用者により楕円形型のオーバル鍋が加熱コイルグループ51及び53上にかかるように載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルグループに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル直上部の負荷鍋の有無が判定される。制御回路32は加熱コイルグループ51及び53上に鍋があることを検知すると、図7に示すように、加熱コイルグループ51及び53のみを通電制御し、加熱コイル直上部に鍋の無い加熱コイルグループ52は通電しないよう制御する。通電制御される加熱コイルグループ51及び53の電流は、同一周波数、同一位相となるよう制御回路32により制御されるため、加熱コイルグループ51及び53から鍋に対して発生する高周波磁界は常に同一の方向となる。使用者により、加熱停止の操作が実行されると、制御回路32はスイッチング素子18、19、20、21、22、23の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、鍋の加熱動作が停止する。
また、図8に示すように、トッププレート11上の左加熱口に、使用者によりケトルが加熱コイルグループ51上に載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル上の負荷鍋の有無が判定される。制御回路32は加熱コイルグループ51上に鍋が載置されたことを検知すると、図9に示すように、加熱コイルグループ51のみを通電制御し、加熱コイルグループ直上部に鍋が無い加熱コイルグループ52及び53には通電しないよう制御する。使用者により加熱停止の操作が実行されると、制御回路32はスイッチング素子19、22の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、鍋の加熱動作が停止する。1つの加熱コイルと同程度の直径を有するケトルが2個、もしくは3個載置された場合も同様に、載置部位の加熱コイルグループのみに通電を行うことで、複数鍋の加熱を行う。
また、図10に示すように、加熱コイル群150、151に跨る様にトッププレート11の手前にオーバル鍋47が、加熱コイル群152上に大きめの両手鍋48が載置されたものとする。使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに設置されたカレントトランス等の鍋検知手段(図示せず)により、加熱コイル上の負荷鍋の有無が判定される。制御回路32は加熱コイル群150の加熱コイルグループ53と加熱コイル群151の加熱コイルグループ54上にオーバル鍋が載置され、加熱コイル群152の全ての加熱コイルグループの真上にケトル鍋が載置されたことを検知すると、加熱コイル群150の加熱コイルグループ53及び加熱コイル群151の加熱コイルグループ54と、加熱コイル群152の全ての加熱コイルグループを通電制御し、直上部に鍋が無い加熱コイル群150の加熱コイルグループ51と52及び加熱コイル群151の加熱コイルグループ55と56には通電しないよう制御する。使用者によりオーバル鍋加熱停止の操作が実行されると、制御回路32は加熱コイル群150、151のそれぞれのスイッチング素子20、23の駆動を停止して加熱コイルに流す電流を停止する。これにより、オーバル鍋の加熱動作が停止する。このように載置部位の加熱コイルグループのみに通電を行うことで、複数種類の鍋を同時に効率良く加熱することが可能となる。
以上の構成により、一つの加熱口に対して複数の独立した加熱コイルを設けたことにより、鍋の大きさに即した加熱を行うことが可能となり、漏洩磁束の低減及び加熱効率の向上を図ることができる。また、加熱コイルを複数設けたことにより、温度低下部位の集中加熱により高精度な鍋底温度のコントロールが可能となる。また、通電状態の加熱コイルの電流周波数及び位相を同一に制御することで、各加熱コイルから発生する高周波磁界の干渉による磁束低下等を抑制することができる。また、コイルを各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして作成したことにより、小さい巻き線径で大きなインダクタンスを得ることができる。また、複数の加熱コイルを設けたことにより、複数の鍋を同時に加熱することが可能である。
実施の形態2.
次に、実施の形態2に係る誘導加熱装置を説明する。実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図11は、加熱コイルの通電状態を示す図である。図11において、各加熱コイルの電流波形は、オンは通電状態、オフは停止状態を示すものとする。
実施の形態2の誘導加熱装置の動作について説明を行う。使用者によって、トッププレート11上の左加熱口に加熱コイルグループ51、52、及び53の全ての加熱コイルを覆う程度の直径を有する鍋が載置されたものとする。使用者の操作により煮こみ調理モードが選択されて調理が開始されると、実施の形態1と同様に、それぞれの加熱コイルグループ51、52、及び53に接続されたカレントトランス等(図示せず)による電流検知値から、加熱コイル直上の鍋の有無を判定する。加熱コイルグループ51、52、及び53上に鍋が載置されていることを検知すると、左加熱口を構成する全ての加熱コイルを用いて、制御回路32に予め記憶されたシーケンスにより煮込み調理モードが実行される。
図11に示すように、煮込み調理モードが開始されると、5秒の間隔で加熱コイルグループ51、52及び53の通電状態と非通電状態が変化するよう制御される。調理開始後5秒間は、加熱コイルグループ51のみを通電制御し、調理開始後5−10秒間は加熱コイルグループ52のみを通電制御し、調理開始後10−15秒間は加熱コイルグループ53のみを通電制御し、調理開始後15−20秒間は加熱コイルグループ51、52、及び53の全ての加熱コイルを通電状態に制御する。煮込みモードでは、使用者の停止操作が実行されるまで以上のシーケンスを繰り返し制御する。
以上の構成により、一定の間隔で通電状態と非通電状態となるよう制御されるとともに、一定の間隔で通電状態の誘導加熱コイルの数が増減するよう制御されるため、煮こみ時の鍋底には、一定の間隔で温度ムラが生じることとなり、内容物の対流によるかき混ぜ効果を得ることができる。
実施の形態3.
次に、実施の形態3に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。
図12はこの発明の実施の形態3を示す誘導加熱装置の駆動回路の接続状態図であり、左加熱口の回路構成を示している。
図12に示すように、各アームに複数の加熱コイルを直列接続するのではなく、1アームに1つの加熱コイルを接続することで加熱コイル毎の制御が可能となる。
スイッチング素子57と58、59と60、61と62、63と64、65と66、67と68、及び69と78はそれぞれハーフブリッジインバーターを構成しており、その出力点と接地間には、それぞれ、加熱コイル1と共振コンデンサー81の直列共振回路、加熱コイル2と共振コンデンサー82の直列共振回路、加熱コイル3と共振コンデンサー83の直列共振回路、加熱コイル4と共振コンデンサー84の直列共振回路、加熱コイル5と共振コンデンサー85の直列共振回路、加熱コイル6と共振コンデンサー86の直列共振回路、及び加熱コイル7と共振コンデンサー87の直列共振回路が接続されている。制御回路32は、使用者の操作による設定情報あるいは予め設定された情報に基づいてスイッチング素子57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、78を通電制御する。
これにより使用者の調理スタイルに合わせた加熱部位を提供できるだけでなく、加熱レベルもそれぞれの加熱コイル毎に設定可能となる。
また、図13は、この発明の実施の形態3を示す誘導加熱装置の別の駆動回路の接続状態図であり、左加熱口の回路構成を示している。
図13に示すように、各アームに複数の加熱コイルを直列接続するのではなく、1つの加熱コイルを1つのスイッチング素子で駆動することで加熱コイル毎の制御が可能となる。これにより使用者の調理スタイルに合わせた加熱部位を提供できるだけでなく、加熱レベルもそれぞれの加熱コイル毎に設定可能となる。また、加熱コイル91、92、93、94、95、96、及び97は、実施の形態1と同様に、すべてほぼ同一形状である。図13において、図1と異なる点は、直流電源回路の出力点と、スイッチング素子71、72、73、74、75、76、及び77からなる高周波電源のモジュール70のそれぞれのスイッチング素子の出力点との間に、それぞれ、加熱コイル91、92、93、94、95、96、及び97と共振コンデンサー81、82、83、84、85、86、及び87を並列に接続した複数の一石共振回路を構成した点、自加熱コイルの動作による直流電源の変動が他の加熱コイルに影響しないように、各加熱コイルにコイルとコンデンサーから成るフィルターを接続した点である。例えば、スイッチング素子71が動作すると加熱コイル91に電流が流れ鍋を加熱する。次のタイミングでスイッチング素子71がオフになると加熱コイル91に流れていた電流は共振コンデンサー81に流れ込み、スイッチング素子71のコレクター側のコンデンサー電圧が上昇する。加熱コイル91から共振コンデンサー81への電流が止まるとコレクター側のコンデンサー電圧が十分高くなっている為、次のステップでは共振コンデンサー81から加熱コイル91に電流が流れる。この様な電流変化による電圧変動が直流電源の母線に影響を及ばさないように、コイル111とコンデンサー141から成るフィルターを接続している。他の加熱コイルについても同様である。
なお、隣接加熱コイルの動作に多少影響を受けても良い場合は図14に示す回路でも良い。この場合、コンデンサー141〜147は極力各加熱コイルおよび共振コンデンサーの近くに配置するのが望ましい。
実施の形態3の誘導加熱装置の動作について説明を行う。トッププレート11上の左加熱口に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路32は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路32により通電制御される。実施の形態1と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。
以上の構成により、実施の形態1と比較して、各加熱コイルを個別に制御できることにより、煮込み調理時においてより多彩な加熱パターンを演出することが可能である。また、実施の形態1と比較して、スイッチング素子を各加熱コイル毎に分けたことで、各加熱コイル毎に駆動/停止を細かく制御できる為、スイッチング損失などが低減可能である。また、高周波電源のモジュールを7つにしたことにより、モジュール1個あたりの電流及び発熱量を軽減することができるため、高周波電源の信頼性が高まり、誘導加熱装置の信頼性が向上する。
実施の形態4.
次に、実施の形態4に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図15はこの発明の実施の形態4を示す誘導加熱装置の上面図である。トッププレート11は鍋を載置する耐熱性の材料で構成され、後方部に加熱可能エリア10を有する。トッププレート11の後方部分の加熱可能エリア10内の加熱コイル群は半月状の加熱コイル122、加熱コイル123、加熱コイル124、加熱コイル125、加熱コイル126、加熱コイル127で構成され、トッププレート11の後方部分に載置された複数の鍋を誘導加熱する。
実施の形態4の誘導加熱装置の動作について説明を行う。トッププレート11の上側後方に設けた加熱可能エリア10内の加熱口に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路32は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路32により通電制御される。実施の形態1と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。
また、それぞれの加熱コイル122、123、124、125、126、及び127には、図15に示すように鍋底の温度を検知する温度センサーがそれぞれの加熱コイルの間に設置されており、制御回路32は一定の周期でトッププレート11を介して載置された鍋底の温度を検知している。食材投入等により、局部的に温度低下した部位を検知すると、制御回路32はPWM制御により、温度低下検知箇所の加熱コイルへの通電比率を上昇させて、その部位の加熱量を増加させる制御を行うので、食材を含む鍋全体の温度をムラ無く一定に保つことができる。
実施の形態5.
次に、実施の形態5に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図16はこの発明の実施の形態5を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は扇状の加熱コイル101、加熱コイル102、加熱コイル103があり、加熱口に載置された複数の鍋を誘導加熱する。
実施の形態5の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により加熱調理が開始されると、各加熱コイルに接続されたカレントトランス等(図示せず)の電流検知値を基に、制御回路32は各加熱コイル直上部に鍋が載置されているか否かを判定する。鍋載置が検知された加熱コイルは制御回路32により通電制御される。実施の形態1と同様に、通電状態の全ての加熱コイルの位相及び周波数は同一に制御されるため、各加熱コイルより発生する高周波磁界は、干渉による磁束の打ち消し等の影響が抑制される。
また、それぞれの加熱コイル101、102、及び103には、図16に示すように鍋底の温度を検知する温度センサーがそれぞれの加熱コイルの中央に設置されており、制御回路32は一定の間隔でトッププレート11を介して載置された鍋底の温度を検知している。食材投入等により、局部的に温度低下した部位を検知すると、制御回路32はPWM制御により、温度低下検知箇所の加熱コイルへの通電比率を上昇させて、その部位の加熱量を増加させる制御を行う。
図17に示すように、加熱調理開始t1秒後に食材が投入されると、図16の加熱コイル101、102、103のそれぞれに搭載された温度センサー161、162、163の内、食材の偏りにより温度センサー161の取得温度のみがt2秒後に閾値であるTbよりも低下する。制御回路32が温度センサー161の出力に基づいてこの温度低下を検知すると、制御回路32の制御により加熱コイル101、102、103は電力量をPa固定で制御されていたが、温度低下を検知した温度センサー161に対応する加熱コイル101のみ電力量をPbに増加させる。t3秒後に温度センサー161の検出温度がTaに達すると、加熱コイル101の電力量を元のPaに減少させる。これにより食材投入時の偏りによる鍋内の温度ムラを解消し、温度の均一化を行う。使用者により操作停止が実行されるまで以上のシーケンスを繰り返し行うことができる。
以上の制御手法により、食材投入や鍋振りによる鍋底の局部的な温度低下を検知し、各加熱コイルの電力量を調整することで鍋底の温度の均一化を行う。これにより鍋内の加熱ムラを解消する効果を得ることができる。
また、別の方法により同じ効果を奏することができる。
例えば、図18に示すように、煮込みモード開始t1秒後に食材が投入されると、図16の加熱コイル101、102、103のそれぞれに搭載された温度センサー161、162、163の内、食材投入時の冷たい食材の偏りにより温度センサー161の取得温度のみがt2秒後に閾値であるTbよりも低下する。制御回路32が温度センサー161の出力に基づいてこの温度低下を検知すると、加熱コイル101、102、103は図11に示す加熱コイルグループ51、52、53に対応するON・OFFタイミングで加熱していたが、制御回路32の制御により加熱コイル101のみON時間を延長する。t3秒後に温度センサー161の検出温度がTaに達すると、加熱コイル101のタイミングを図11に示す元のタイミングに変更する。これにより食材投入時の食材の偏りによる鍋内の温度ムラを解消し、温度の均一化を行うことができる。使用者により煮込みモード停止の操作が実行されるまで以上の制御を繰り返し行う。
以上の制御手法により、煮込みモード時の食材投入や鍋振りによる鍋底の局部的な温度低下を検知し、各加熱コイルの電力投入時間を調整することで鍋底の温度の均一化を行う。これにより鍋内の加熱ムラを解消する効果を得ることができる。
実施の形態6.
次に、実施の形態6に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図19はこの発明の実施の形態6を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。図1に示す、誘導加熱装置と同じ構成となっている。
実施の形態6の誘導加熱装置の動作について説明を行う。図示しない冷却ファンの吸引動作により機器の後部左右に設置された吸気口132から空気を取り込み、取り込まれた空気は機器内の両脇を通り左加熱コイル群150、右加熱コイル群151へと流入する。その後各加熱コイル群150、151の加熱コイル間に設けた隙間を通り抜けた空気は中央後部側の加熱コイル群152に流れ、これらの加熱コイル群150、151、152の加熱コイルを冷却した後、トッププレート11の後方の排気口133から排気される。このようにして複数の加熱コイル間に隙間があることで、空気の通り道ができ個々の加熱コイルを冷却するので、これらの温度上昇を防ぐことができる。
実施の形態7.
次に、実施の形態7に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図20はこの発明の実施の形態7を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は半月状の加熱コイル122、123間の隙間が右45°、半月状の加熱コイル124、125間の隙間が左45°、半月状の加熱コイル126、127間の隙間が排気口方向にそれぞれ方向付けして設置し、半月状の加熱コイルによって風路を形成している。
実施の形態7の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により発熱が開始されると、図示しない冷却ファンの吸引動作により機器後方の吸気口132から空気を吸い込み始める。吸い込んだ空気は機器内の両脇を通り前面に運ばれる。その後、半月状の加熱コイル122、123、及び124、125の隙間を通る。その後中央後方の半月状の加熱コイル126、127の間を通り、後方の排気口133より排気される。これにより加熱コイルの過度の温度上昇を防ぐことが可能になる。
実施の形態8.
次に、実施の形態8に係る誘導加熱装置を説明する。尚、実施の形態1と同一な点については説明及び図を省略する。図21はこの発明の実施の形態8を示す誘導加熱装置の加熱口の上面図である。加熱コイル群は扇状の加熱コイル101、加熱コイル102、加熱コイル103と、加熱コイル104、加熱コイル105、加熱コイル106、及び加熱コイル107、加熱コイル108、加熱コイル109でそれぞれY字型の風路を形成し、さらに各加熱コイル群がまとまって全体として1つの風路を形成している。
実施の形態8の誘導加熱装置の動作について説明を行う。加熱コイル群に鍋を載置し、使用者の操作により発熱が開始されると、図示しない冷却ファンの吸引動作により機器後方の吸気口132から吸気する。吸気された空気は機器内の両脇を通り前面に運ばれる。その後、扇状の加熱コイル101、102、103、104、105、106の隙間を通る。その後中央後方の扇状の加熱コイル107、108、109の隙間を通り、後方の排気口133より排気される。これにより加熱コイルの過度の温度上昇を防ぐことが可能になる。
1、2、3、4、5、6、7 加熱コイル、10 加熱可能エリア、11 トッププレート、12 商用交流電源、13 電源ヒューズ、14、コンデンサー、15 ダイオードブリッジ、16 フィルター、17 チョークコイル、18、19、20、21、22、23 スイッチング素子、32 制御回路、33 表示部、34 操作部、38、39、40 共振コンデンサー、41、42、43 温度センサー、44 コイル、45 コイルベース、47 オーバル鍋、48 ケトル、51、52、53、54 加熱コイルグループ、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69 スイッチング素子、70 モジュール、71、72、73、74、75、76、77、78 スイッチング素子、81、82、83、84、85、86、87 共振コンデンサー、91、92、93、94、95、96、97 加熱コイル、101、102、103、104、105、106、107、108、109 加熱コイル(扇状)、122、123、124、125、126、127 加熱コイル(半月状)、132 吸気口、133 排気口、150 左加熱コイル群、151 右加熱コイル群、152 中央加熱コイル群、161、162、163 温度センサー。

Claims (14)

  1. 鍋などの調理容器が載置される天板と、
    この天板に前記調理容器が載置されたことを検知する鍋検知手段と、
    前記天板上に設けた複数の加熱口のそれぞれに対応して天板の下方に配置され、前記調理容器を誘導加熱する複数の誘導加熱コイルを有する、誘導加熱コイル群と、
    前記誘導加熱コイル群毎に、当該誘導加熱コイル群の中心の周りに略点対称かつ略等間隔の位置に配置された鍋温度検知部と、
    前記複数の誘導加熱コイルに高周波電流を流して駆動する高周波電源部と、
    前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記加熱口のいずれかに前記加熱容器が載置されたことを検知すると、前記調理容器が載置された加熱口に対応する誘導加熱コイル群の少なくとも一つの誘導加熱コイルを駆動するように前記高周波電源部を制御する制御手段と、を備え、
    前記誘導加熱コイル群は、さらに、複数の誘導加熱コイルから成る誘導加熱コイルグループに分割され、前記各誘導加熱コイルグループを構成する複数の誘導加熱コイルは全て直列に接続され
    前記制御手段は、前記鍋温度検知部の検知結果に基づいて、前記高周波電源部を制御して、温度低下を検知した前記鍋温度検知部に対応する前記誘導加熱コイルグループの電力量を増加させる
    ことを特徴とする誘導加熱装置。
  2. 前記誘導加熱コイル群を構成する誘導加熱コイルは、全て前記高周波電源部の出力点に対して同一方向に巻かれており、
    前記制御手段は前記高周波電源部を制御して前記誘導加熱コイルを全て同一位相で駆動させることを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱装置。
  3. 前記制御手段は、前記鍋検知手段の検知結果に基づいて前記調理容器が載置されていない誘導加熱コイルグループを検知すると、この誘導加熱コイルグループを構成する誘導加熱コイルを駆動しないように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の誘導加熱装置。
  4. 前記誘導加熱コイル群を構成する誘導加熱コイルの巻線は、各層同時に多重に巻きながら巻数を増やして成り、少なくとも2層以上で構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  5. 前記高周波電源部は、2個のスイッチング素子が直列に接続されたハーフブリッジ構成であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  6. 前記高周波電源部は、1個のスイッチング素子と一つの前記誘導加熱コイルグループと共振コンデンサーが直列に接続されて成る一石の電圧共振構成であることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  7. 前記誘導加熱コイルグループは、所定の周期で通電状態と非通電状態となるよう制御される調理モードを備えたことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  8. 前記制御手段は、所定の周期で通電状態の誘導加熱コイルグループの数が増減するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項7記載の誘導加熱装置。
  9. 前記誘導加熱コイル群は第1の誘導加熱コイルと、この第1の誘導加熱コイルの周囲にほぼ均等に配置された複数の第2の誘導加熱コイルとから構成され、
    前記制御手段は、前記鍋検知手段の出力に基づいて、前記調理容器が前記第1の誘導加熱コイル及び前記第2の誘導加熱コイルの真上に載置されたことを検知すると、前記第1の誘導加熱コイルと前記第2の誘導加熱コイルを所定の通電比をもって駆動するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置。
  10. 前記誘導加熱コイル群は第1の誘導加熱コイルと、この第1の誘導加熱コイルの周囲にほぼ均等に配置された複数の第2の誘導加熱コイルとから構成され、
    前記制御手段は、前記鍋検知手段の出力に基づいて、前記調理容器が前記第1の誘導加熱コイル及び前記第2の誘導加熱コイルの真上に載置されたことを検知すると、前記第2の誘導加熱コイルの隣り合う加熱コイル2個を1組とし、順次各組を駆動するように前記高周波電源部を制御することを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置。
  11. 前記誘導加熱コイル群は1個の加熱コイルの周囲に6個の加熱コイルを互いにほぼ等間隔になるように近接配置して構成されることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の誘導加熱装置。
  12. 前記誘導加熱コイルグループを構成する加熱コイル間に空隙を設け、風路とすることを特徴とする請求項1記載の誘導加熱装置。
  13. 前記誘導加熱コイルは半月状のコイルで構成されることを特徴とする請求項12記載の誘導加熱装置。
  14. 前記誘導加熱コイルは扇状のコイルで構成されることを特徴とする請求項12記載の誘導加熱装置。
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