JP5295285B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
また、操作部が高温のふきこぼれ内容物で覆われた状態で、使用者が無理に停止操作などを行おうとしてふきこぼれた内容物に触れてしまい火傷などの危険がある、という問題点があった。
図1は、本発明の実施の形態1における誘導加熱調理器1を示す説明図である。
図2は、本発明の実施の形態1における誘導加熱調理器1の上面図である。
図1及び図2において、誘導加熱調理器1は、トッププレート2上に3つの加熱口3a、3b、3c(以下、区別しないときは「加熱口3」という)を有している。また、各加熱口3に対応してトッププレート2の下方には加熱コイル8が配置されている。
トッププレート2の手前側には、各加熱口3への投入電力や加熱指示などの火力制御のための操作を入力する操作部4が設けられている。
さらに、誘導加熱調理器1の後方には、誘導加熱調理器1の内部に配置された駆動回路10などの回路基板や、加熱コイル8の冷却のために冷却風を取り込むための吸気口5と、冷却後の冷却風を排出する排気口6とが設けられている。
また、加熱コイル8の外周側の周方向に配置された複数の電極7のうち、加熱口3(加熱コイル8)と操作部4との間に配置された電極7は、他の電極7に比べ、加熱コイル8に近い位置に配置されている。
電極7は、例えば、トッププレート2の裏面に導電性塗料等で印刷形成されている。
加熱口3aと操作部4との間には電極7aが1つ配置され、加熱口3aの後方側には電極7cが2つ配置されている。
加熱口3bと操作部4との間には電極7bが1つ配置され、加熱口3bの後方側には電極7cが2つ配置されている。
また、加熱口3と操作部4の間に配置された電極7a、7bは、加熱口3の後方に配置された電極7cに比べ、加熱口3の外周に近い位置に配置されている。
加熱口3の後方に配置された電極7cは、加熱口3の外周から所定距離だけ離れた位置に配置されている。
なお、以降の説明において、電極7a、7b、7cに共通する事項について述べる場合には、「電極7」と総称する場合がある。
トッププレート2の下部には、操作部4、電極7、加熱コイル8、駆動回路10、静電容量検出手段11、制御回路13が配置されている。トッププレート2上には鍋12などの被加熱物が載置される。
操作部4は、使用者がトッププレート2にタッチしたことを所定電位との間の静電容量の変化により検知するタッチスイッチにより構成している。
駆動回路10は、交流電源9の交流電圧を高周波電圧に変換して加熱コイル8に高周波電流を流す。
制御回路13は、操作部4からの入力や、図示しない温度センサ等からの信号に基づいて駆動回路10を制御するほか、誘導加熱調理器1全体の動作制御を行う。
また、制御回路13は、静電容量検出手段11が測定した静電容量に基づいて、ふきこぼれの発生を検知する。
なお、「制御回路13」は、本発明における「制御手段」に相当する。
なお、以下の説明では、所定電位はアース電位(以下、GNDとも呼ぶ)としているが、トッププレート2上の載置物(鍋12)を所定電位としても良い。また、これら以外を所定電位としても良い。
また、以下の説明では、電極7と所定電位間の静電容量を測定する場合を説明するが、2つの電極間の静電容量を計測しても良い。
面積Aの電極7とGNDとの間の比誘電率(主に空気)をKとし、その距離をdとし、真空の誘電率をε0とする。すると静電容量Cを求める式は、
C=K×ε0×A/d
となる。
静電容量検出手段11は、電極7とGNDとの間に交流電圧を印加する。印加した交流電圧は静電容量が大きいと振幅が小さくなるため、その振幅の減衰量から静電容量を計測する。
ふきこぼれが無い状態では、電極7の上方のトッププレート2上には、主に比誘電率が1である空気が存在するので、電極7とGNDとの間の静電容量は小さい。
一方、ふきこぼれが発生した状態では、比誘電率が80である水を主体とした鍋12の内容物が、電極7の上方のトッププレート2上に付着するため、電極7とGNDとの間の静電容量は急増する。
そこで、静電容量の変化を調べることで、ふきこぼれの判定が可能になる。
例えば、所定の遅れ時間だけ記憶する記憶手段をディレイ回路と比較回路で構成し、この記憶手段によって、前回の静電容量と今回の静電容量とを比較回路に入力させて差分電圧を出力させ、この差分電圧と定電圧を分圧して構成した基準電圧とを比較回路に入力させて、出力が正の電圧か否かで静電容量が変化したか否かを判定する。
なお、ふきこぼれの発生を検知した場合には、図示しない表示部や音声出力部などの報知手段により、ふきこぼれが発生したことを使用者に報知するようにしても良い。
また、加熱口3と操作部4の間に配置された電極7a、7bは、加熱口3の後方に配置された電極7cに比べ、加熱口3の外周に近い位置に配置されている。このため、鍋12の内容物が操作部4方向にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれを検出することが可能となる。つまり、電極7a、7bによりふきこぼれの発生を検知する感度が電極7cよりも高くなる。
このため、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれを検出することが可能となる。
また、高温の内容物が操作部4に達する前にふきこぼれ発生の検知が可能となり、ふきこぼれの発生を検知した際には、加熱を停止、若しくは火力を低下させるように動作するため、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
よって、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
このため、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際には、加熱口3の後方側にふきこぼれた内容物よりも早く、ふきこぼれを検出することが可能となる。
また、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際は、いち早く加熱を停止し、若しくは火力を低下させることができる。
よって、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができ、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
このため、鍋振り等の調理動作による静電容量変化を検出し難くなり、不意の火力低下や停止が起こることを抑制し、利便性を損なうことが無いという効果を奏する。
従って加熱口3後方に配置する電極7cを加熱口3から所定距離に配置することで、奥側にずれた状態で載置された鍋12に対する誤動作の可能性を少なくすることが可能になるという効果を奏する。
また加熱口3後方へ配置した電極7の位置を加熱口3から所定距離だけ離すと説明したが、所定距離とは加熱口3中心から電極7までの距離が、誘導加熱調理器1で対応可能な被加熱物の底面半径よりも大きく設定されているものとする。
実施の形態1では、鍋12の内容物がふきこぼれた際に操作部4側にふきこぼれた場合の検知感度を高めるように電極7の配置を構成したものを説明した。本実施の形態2では操作部4側にふきこぼれた場合の検知感度を高める別の形態について説明する。
なお、図4において、実施の形態1で説明した同一箇所には同じ番号を付する。
本実施の形態2では、加熱口3の外周に配置された電極7のうち、操作部4側に配置する電極7a、7bの面積(トッププレート2への投影面積)を、電極7cよりも大きくしている。
つまり、加熱コイル8の外周側の周方向に配置された複数の電極7のうち、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7は、他の電極7に比べ、電極7の面積を大きくしている。
その他の構成は上記実施の形態1と同様である。
電極7上に鍋12からの内容物がふきこぼれた時の静電容量の測定については実施の形態1で説明したものと同様であり、前述のように面積Aの電極7とGNDとの間の比誘電率(主に空気)をKとし、その距離をdとし、真空の誘電率をε0とする。すると静電容量Cを求める式は、
C=K×ε0×A/d
となり、ふきこぼれた場合に比誘電率KはK=1の空気から例えば水の比誘電率K=80に変わるため静電容量が大きく変化するものである。
ここで、トッププレート2上のうち、電極7上の一部分に内容物がふきこぼれた場合、静電容量Cは電極7の面積Aに比例して大きくなる。このため、ある量の内容物が電極7上に来た場合、面積Aが大きいほど静電容量Cは大きくなり、ふきこぼれの前後で変化する静電容量差自体も大きく変化する。
従って少量のふきこぼれが発生した場合においても電極7の面積Aが大きいほうが静電容量の変化量を大きく捕らえることとなる。
なお、ふきこぼれ発生の検知動作と、ふきこぼれ発生時の駆動回路10の動作は上記実施の形態1と同様である。
これにより、鍋12の内容物が操作部4方向にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれを検出することが可能となる。つまり、電極7a、7bによりふきこぼれの発生を検知する感度が電極7cよりも高くなる。
このため、操作部4側に鍋12の内容物がふきこぼれた場合、ふきこぼれの発生を検知する感度を高めることが可能になる。
また、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれの発生を検出することが可能となる。
また、高温の内容物が操作部4に達する前にふきこぼれ発生の検知が可能となり、ふきこぼれの発生を検知した際には、加熱を停止、若しくは火力を低下させるように動作するため、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
よって、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
さらに、操作部4側に配置される電極7a、7bの面積を大きく設定することで、少量のふきこぼれでも、ふきこぼれた内容物(比誘電率の大きなもの)が電極7上に来る可能性が高くなり、操作部4側でのふきこぼれ発生を検知する感度が高まるという効果がある。
例えば図5に示すように、各電極7の面積は同一とし、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7a、7bの幅を一番広くし、後ろに行くに従って幅を狭くした分だけ長さを長くするようにしても良い。図5の例では、電極7aと7cの間、電極7bと7dとの間に、それぞれ電極7dを設けている。また、それと同時に加熱コイル8と各電極7との距離も後方側に行くほど遠くなるように配置するようにしても良い。
検出精度を重視する場合、電極7の面積が変わると静電容量検出手段11が複数必要になる事も有るが、電極7の面積を同一にする事により一つの静電容量検出手段11で全ての電極をまかなう事ができる。
また、このように電極7を構成にする事により、電極7a、7bによるふきこぼれ発生の検知感度が最も高く、後方側に行くほど感度が順次低くなる様に構成する事が出来る。
こうする事により、操作部4の近くは少しの吹き零れでもすばやく吹き零れを認識し、火力を調整して操作部4を保護すると同時に、操作部4から離れた位置にある電極は、距離に応じて相応な吹き零れ量を許容する事により、誤認識のリスクを回避すると共に、多少吹き零れても火力を優先して調理を行う事ができる。また、鍋振りを行っても鍋が電極7に近づき易い後方側の感度が低いため、吹き零れと誤認する事を極力避ける事ができる(吹き零れと誤認する確率を低くする事が出来る)。
実施の形態1及び2では、鍋12の内容物がふきこぼれた際に操作部4側にふきこぼれた場合の検出感度を高めるように電極7を構成したものを説明した。本実施の形態3では操作部4側にふきこぼれた場合の検知感度を高める別の形態について説明する。
なお、図6において、実施の形態1、2で説明した同一箇所には同じ番号を付する。
本実施の形態3では、加熱口3a、3bの外周を包囲するようにして、加熱コイル8の外形形状に対応した円弧状の8つの電極7が配置されている。
各電極7の面積・形状は略同一であり、加熱口3aと操作部4との間には電極7aが5つ配置され、加熱口3aの後方側には電極7cが3つ配置されている。また、加熱口3bと操作部4との間には電極7bが5つ配置され、加熱口3bの後方側には電極7cが3つ配置されている。
つまり、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7の数を、加熱コイル8の外周側の他の位置に配置された電極7の数より多くしている。このため、加熱口3の前方の電極7の配置が、加熱口3の後方に比べ、密となるようにしている。
また、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7間の距離が、加熱コイル8の外周側の他の位置に配置された電極7間の距離より短く配置されている。
鍋12からの内容物のふきこぼれによる静電容量の変化により、ふきこぼれの発生を検知する動作については実施の形態1で説明したものと同様である。また、ふきこぼれ発生時の駆動回路10の動作も上記実施の形態1と同様である。
これにより、鍋12の内容物が操作部4方向にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれを検出することが可能となる。つまり、電極7a、7bによりふきこぼれの発生を検知する感度が電極7cよりも高くなる。
このため、ふきこぼれた内容物が電極7上に来る確率を高めることが可能になり、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれの発生を検出することが可能となる。
また、高温の内容物が操作部4に達する前にふきこぼれ発生の検知が可能となり、ふきこぼれの発生を検知した際には、加熱を停止、若しくは火力を低下させるように動作するため、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
よって、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
このため、ふきこぼれた内容物が電極7上に来る確率を高めることが可能になり、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれの発生を検出することが可能となる。
また、高温の内容物が操作部4に達する前にふきこぼれ発生の検知が可能となり、ふきこぼれの発生を検知した際には、加熱を停止、若しくは火力を低下させるように動作するため、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
よって、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
実施の形態1〜3では、鍋12の内容物がふきこぼれた際に操作部4側にふきこぼれた場合の検出感度を高めるように電極7を構成したものを説明した。本実施の形態4では操作部4側にふきこぼれた場合の検知感度を高める別の形態について説明する。
なお、図7において、実施の形態1、2で説明した同一箇所には同じ番号を付する。
本実施の形態4では、加熱口3a、3bの外周を包囲するようにして、加熱コイル8の外形形状に対応した円弧状の5つの電極7が配置されている。
加熱口3aと操作部4との間には3つの電極7b、7c、7dが配置され、加熱口3aの後方側には2つの電極7a、7eが配置されている。
加熱口3bと操作部4との間には3つの電極7b、7c、7dが配置され、加熱口3bの後方側には2つの電極7a、7eが配置されている。
ここでは、図7で説明した加熱口3bの構成を模式的に示している。なお、加熱口3aの構成についても同様である。
静電容量検出手段11は、電極7a〜7eのそれぞれと所定電位間の静電容量を測定する。
本実施の形態における制御回路13には、電極7a〜7eのそれぞれについて、静電容量の変化量の閾値(ふきこぼれ判定閾値)が設定されている。また、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7b、7c、7dの閾値は、電極7a、7eの閾値より低く設定されている。詳細は後述する。
その他の構成は上記実施の形態1と同様である。
図9は電極7a〜7eに設定されたふきこぼれ判定閾値の関係を表した図である。
静電容量検出手段11の静電容量の測定については実施の形態1で説明したものと同様である。
図9に示すように、ふきこぼれが生じたと判定する静電容量変化量の判定閾値を各電極7に応じて設定している。
操作部4に近い電極7b、7c、7dは、ふきこぼれ判定閾値を低く設定し、加熱口3後方に位置する電極7a、eはふきこぼれ判定閾値を高く設定している。
従って、加熱口3前方の電極7b、c、d、即ち操作部4に近い側は少量のふきこぼれが生じた場合、制御回路13は静電容量の変化量が小さい場合でもふきこぼれを検知する。
一方、加熱口3後方の電極7a、eの静電容量が大きく変化した場合には、制御回路13はふきこぼれの発生を検知する。
何れかの電極7によりふきこぼれの発生を検知すると、制御回路13は、上記実施の形態1と同様に、駆動回路10の動作を停止させるか、または加熱コイル8に流す電流を減らすように駆動回路10を制御する。
このように、鍋12の内容物が操作部4方向にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれを検出することが可能となる。つまり、電極7b、7c、7dによりふきこぼれの発生を検知する感度が電極7a、7eよりも高くなる。
このため、加熱コイル8と操作部4との間に配置された電極7によりふきこぼれの発生を検知する感度を他の電極7より高くすることができる。
よって、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれの発生を検出することができ、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
このため、操作部4側に鍋12の内容物がふきこぼれた場合、ふきこぼれの発生を検知する感度を高めることが可能になる。
また、鍋12の内容物が操作部4側にふきこぼれた際に、いち早くふきこぼれの発生を検出することが可能となる。
また、高温の内容物が操作部4に達する前にふきこぼれ発生の検知が可能となり、ふきこぼれの発生を検知した際には、加熱を停止、若しくは火力を低下させるように動作するため、ふきこぼれによって鍋12の内容物が操作部4に到達することを抑制することができる。
よって、操作部4が鍋12の内容物で覆われることを抑制することができ、使用者は安全に操作部4を操作することが可能になり、ふきこぼれた高温の内容物に触れる可能性を低減させることが可能になる。
Claims (8)
- 被加熱物を載置するトッププレートと、
前記トッププレートの下に設けられ、前記被加熱物を加熱する加熱コイルと、
交流電圧を高周波電圧に変換して前記加熱コイルに高周波電流を流す駆動回路と、
前記加熱コイルの火力制御のための操作を入力する操作部と、
前記加熱コイルの外周側の周方向に配置された複数の電極と、
前記電極の静電容量を測定する静電容量検出手段と、
前記電極の静電容量の変化によりふきこぼれの発生を検知し、前記駆動回路を停止させるか、または、前記加熱コイルに流す高周波電流を減少させるように前記駆動回路を制御する制御手段と、
を備え、
前記複数の電極は、前記加熱コイルと前記操作部との間に配置された電極と、前記加熱コイルと前記操作部との間に配置されず、且つ、前記加熱コイルの後方側に配置された他の電極と、を含み、
前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極によりふきこぼれの発生を検知する感度が、前記他の電極によりふきこぼれの発生を検知する感度より高い
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記操作部は、前記トッププレートと同一平面上に設けられた
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極は、
前記他の電極に比べ、前記加熱コイルに近い位置に配置された
ことを特徴とする請求項1または2記載の誘導加熱調理器。 - 前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極は、
前記他の電極に比べ、電極の面積を大きくした
ことを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極の数が、前記他の電極の数より多い
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極間の距離が、前記他の電極間の距離より短い
ことを特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記各電極それぞれに設定された静電容量の変化量の閾値に基づき、ふきこぼれの発生を検知し、
前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極の前記閾値は、前記他の電極の前記閾値に比べ、ふきこぼれの発生を検知する感度が高くなるように設定された
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の誘導加熱調理器。 - 前記制御手段は、
前記静電容量検出手段により測定された前記電極の静電容量の変化量が、前記閾値を超えた場合、ふきこぼれの発生を検知し、
前記加熱コイルと操作部との間に配置された電極の閾値は、前記他の電極の閾値より低く設定された
ことを特徴とする請求項7記載の誘導加熱調理器。
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