JP5300615B2

JP5300615B2 - 誘導加熱調理器

Info

Publication number: JP5300615B2
Application number: JP2009145957A
Authority: JP
Inventors: 信夫吉元
Original assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Home Appliance Co Ltd; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-06-19
Filing date: 2009-06-19
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-06-19
Also published as: JP2011003415A

Description

本発明は誘導加熱調理器に関し、特に誘導加熱コイルを収容するホルダに取り付けられる支持スプリング及びクッションスペーサに関するものである。

誘導加熱調理器とは、被加熱物を載置するトッププレートの下方に加熱コイルを配置し、加熱コイルに高周波電流を流して電磁誘導により被加熱物を加熱する調理器である。

従来の誘導加熱調理器として、例えば「誘導加熱コイルと、ばねと、支持金具と、筐体とを備え、前記支持金具は前記筐体に固定位置の変更が可能なように固定された誘導加熱調理器」が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３３５０８９号公報（請求項１、図１）

しかしながら、上記の特許文献１の誘導加熱調理器では、誘導加熱コイルを支持するばねが同時に共振を引き起こす可能性があり、ばねの共振振動により異音が発生し、さらにその振動によりトッププレートが割れてしまうという問題点があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、支持スプリングどうしの同時共振の発生を抑制することで、誘導加熱コイルとトッププレートとの間隔を一定に保持し、加熱ムラの発生を抑制できる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明に係る誘導加熱調理器は、被加熱物が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に配置され、電磁誘導により前記被加熱物を加熱する誘導加熱コイルと、前記誘導加熱コイルを収容するホルダと、前記ホルダの外周側に分布して配置される複数個のクッションスペーサ挿入部と、前記クッションスペーサ挿入部に挿入される複数個のクッションスペーサと、前記ホルダの下方に配置され、前記クッションスペーサの上面を前記トッププレートに密着させる複数本の支持スプリングとを有し、前記複数個のクッションスペーサの硬度を、少なくとも２種類の異なる値にそれぞれ設定したものである。

本発明においては、支持スプリングどうしの共振の同時発生を抑制することができる。さらに誘導加熱コイルとトッププレートとの間隔を一定に保持し、加熱ムラの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の外観斜視図である。本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の上方分解図である。本発明の実施の形態１に係る誘導加熱コイル部分の要部拡大図である。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の斜視図を示すものである。
図１の誘導加熱調理器は、本体ケース１と、トッププレート２と、第１鍋位置表示部３と、第２鍋位置表示部４と、通風口５と、グリル部６と、操作部７と、誘導加熱コイル１１（図２を参照）とを有している。

本体ケース１の上面には、被加熱物が載置されるトッププレート２が設けられている。トッププレート２には、誘導加熱により調理を行う場合に調理器具を載置する目印となる第１鍋位置表示部３と、誘導加熱では使えない鍋などを用いて調理を行う場合に調理器具を載置する目印となる第２鍋位置表示部４とが設けられている。トッププレート２の下方には誘導加熱コイル１１（図２を参照）とグリル部６とが備えられ、グリル部６の前面は本体ケース１の前方側面と面一となっている。本体ケース１の前方側面には誘導加熱コイル１１やグリル部６の出力などを設定する操作部７が設けられている。

図２は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱調理器の上方分解図を示すものである。
トッププレート２の下方には誘導加熱コイル１１が設けられ、誘導加熱コイル１１に高周波電流を流して電磁誘導により被加熱物を加熱する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る誘導加熱コイル１１の部分拡大図である。誘導加熱コイル１１は加熱コイルホルダ２５に収容されている。加熱コイルホルダ２５の外周側には、複数個のクッションスペーサ挿入部２４が分布して設けられている。クッションスペーサ挿入部２４にはクッションスペーサ２３が挿入される。クッションスペーサ２３は、トッププレート２と誘導加熱コイル１１が接触しないよう一定の間隙を保持する働きをする。クッションスペーサ挿入部２４に挿入されたクッションスペーサ２３の上面は、トッププレート２の下面と密着固定される。

加熱コイルホルダ２５の底面の外周側には、複数個のバネ嵌合部２２が分布して設けられている。バネ嵌合部２２には、加熱コイルホルダ２５を上向きに支持する支持スプリング２１が嵌合され、支持スプリング２１の弾性力により加熱コイルホルダ２５が上方に伸縮可能に支持される。なお図３では、加熱コイルホルダ２５にバネ嵌合部２２及びクッションスペーサ挿入部２４をそれぞれ３箇所ずつ設けているが、上記の個数に限定されるものではない。

（支持スプリング２１のバネ定数について）
本実施の形態１では、支持スプリング２１ａ、支持スプリング２１ｂ及び支持スプリング２１ｃのバネ定数をそれぞれ異なる値に設定することで、支持スプリング２１の同時共振を抑制する構成とした。
支持スプリング２１のバネ定数ｋ［Ｎ／ｍ］は、下記の式１で示されるように、コイル材料の弾性定数Ｇ［Ｎ／ｍ²］、コイルの線径ｄ［ｍ］、コイルばねの平均直径Ｄ［ｍ］及びコイルの巻き数Ｎにより決定される。

上記の少なくとも１つの値を変えることで、異なるバネ定数を有する支持スプリング２１を得ることができる。

共振とは、エネルギーを有する系が外部から与えられた刺激により固有振動を起こすことである。誘導加熱調理器の場合、上記のエネルギーを有する系とは、弾性エネルギーを有する支持スプリング２１を意味する。また、上記の外部から与えられた刺激とは、誘導加熱コイルに電流が流れた場合に発生する強制振動を意味する。

例えば、支持スプリング２１ａのバネ定数をｋ_a、支持スプリング２１ａが上向きに支える加熱コイルの質量をｍ［ｋｇ］とする。ここで、誘導加熱コイル１１に電流を流すことにより、支持スプリング２１ａに周期的な外力Ｆ_out［Ｎ］が加えられるとする。Ｆ_outは、外力の振幅Ｆ［Ｎ］及び外力の角振動数ω［１／ｓ］を用いて、下記の式２で表される。

弾性エネルギーを有する支持スプリング２１からなる系に、周期的な外力Ｆ_outが加えられた状態の運動方程式は、加熱コイルの変位ｘ［ｍ］、減衰定数γ［１／ｓ］を用いて下記の式３で表される。

ここで、支持スプリング２１ａの固有角振動数ω₀を用いると、式３は下記の式４のように変形できる。

式４は、線形２階微分方程式であり、一般に線形２階微分方程式の一般解は、特解に同次方程式の一般解を加えたものとなる。しかし、同次方程式の一般解は時刻ｔ［ｓ］が経過するとともに減衰する。したがって十分な時間が経過した場合では、支持スプリング２１からなる系に、周期的な外力Ｆ_outが加えられた状態は、外力の角振動数ωで振動する特解により記述される。この特解を

とおいて、定数Ａ及び定数δを求める。なお、定数Ａは振幅と比例する値であり、定数δは位相差である。

定数Ａ及び定数δを求めるためには、ｘの１階微分及びｘの２階微分をそれぞれ求め、それらを式４に代入し整理すればよい。すると、下記の式６の関係が導かれる。

ここで、式６がすべての時刻ｔで成り立つためには、［］の中身がゼロにならなければならないため、下記の関係式７及び関係式８が得られる。

上記の式７が示すように、支持スプリング２１ａの固有角振動数ω₀に近い角振動数ωを有する外力が加えられると、式７の分母の値が小さくなるため大きな振幅の振動が生じる。仮に、支持スプリング２１ａ、支持スプリング２１ｂ及び支持スプリング２１ｃに同じバネ定数のばねを用いると、３本のばねが同時に共振振動を引き起こす可能性が出てくる。振動エネルギーは振幅に比例する値Ａの２乗に比例するため、３本のばねが同時に共振振動を引き起こした場合、１本のばねが共振振動を引き起こす場合よりも振動エネルギーは格段に大きな値となる。

そこで、３本のばねの同時共振を抑制するには、支持スプリング２１ａ、支持スプリング２１ｂ及び支持スプリング２１ｃ全てのバネ定数を変えるのが最も効果的である。しかし本発明においては、必ずしも全ての支持スプリング２１のバネ定数を変える場合に限定されるものではない。

（クッションスペーサ２３の硬度について）
クッションスペーサ２３は、耐熱性及び振動吸収効果を有する樹脂で形成されるため、誘導加熱により発生する振動を吸収し、誘導加熱調理時における振動の低減効果を奏する。また、トッププレート２と誘導加熱コイル１１とが直接接触すると、誘導加熱コイル１１に高周波電流を流したときに発生する振動、または電源を投入した時の突入電流による衝撃が直接トッププレート２に伝達されるおそれがある。これらの振動または衝撃の伝達を防ぐためにも、クッションスペーサ２３は重要な役割を奏する。なお、クッションスペーサ２３の素材として例えば、その硬度が選択可能なシリコンが用いられる。

異なる２種類以上のバネ定数を有する支持スプリング２１を用いる際は、トッププレート２と誘導加熱コイル１１との間隙を一定に保持するため、第１クッションスペーサ２３ａ、第２クッションスペーサ２３ｂ及び第３クッションスペーサ２３ｃの硬度を支持スプリング２１のバネ定数に応じて最適化するとよい。すなわち、クッションスペーサ２３の上面をトッププレート２の下面に密着させる圧力が略同一の値となるように、クッションスペーサ２３の少なくとも１個の硬度を異なる値にする。

具体的には、クッションスペーサ２３の素材としてシリコン樹脂が用いられているが、その硬度を適宜変えることで、トッププレート２と誘導加熱コイル１１の距離をさらに精度良く一定に保持することができる。例えば、支持スプリング２１ａのバネ定数の値を大きくした場合は、その箇所に該当するクッションスペーサ２３ａの硬度を柔らかくする、といった組み合わせが考えられる。なお、上記の組み合わせは一例にすぎない。

誘導加熱調理器において、トッププレート２と誘導加熱コイル１１の間隙に偏りが生じると、誘導加熱の出力を均一に保つことができない。すると、金属製の鍋等において加熱ムラが生じる原因となる。また、誘導加熱の出力が被加熱物に対して効率的に伝わらず、加熱効率のロスが生じる原因ともなる。

そこで、支持スプリング２１どうしの同時共振を防止するため、バネ定数の異なる支持スプリング２１を用いたうえで、硬度の異なるクッションスペーサ２３を適宜組み合わせる。すると、加熱コイルホルダ２５に取り付けられたクッションスペーサ２３の上面をトッププレート２の下面に均等に押し付けることができ、トッププレート２と誘導加熱コイル１１の間隙が一定に保持され、トッププレート２上の被加熱物底面を均一に加熱することができる。

なお、上記とは別の構成として、トッププレート２を支持するクッションスペーサ２３の硬度を設置箇所ごとに変え、そのうえでトッププレート２と加熱コイル１１との間隙が一定となるように、誘導加熱コイル１１を収容した加熱コイルホルダ２５を支持する支持スプリング２１のバネ定数の最適化を図ってもよい。このような構成によっても、加熱コイルホルダ２５に取り付けられたクッションスペーサ２３の上面がトッププレート２の下面に均等に押し付けられ、トッププレート２上の被加熱物底面を均一に加熱することができる。

１本体ケース、２トッププレート、３第１鍋位置表示部、４第２鍋位置表示部、５通風口、６グリル部、７操作部、１１誘導加熱コイル、２１支持スプリング、２１ａ第１支持スプリング、２１ｂ第２支持スプリング、２１ｃ第３支持スプリング、２２バネ嵌合部、２３クッションスペーサ、２３ａ第１クッションスペーサ、２３ｂ第２クッションスペーサ、２３ｃ第３クッションスペーサ、２４クッションスペーサ挿入部、２５加熱コイルホルダ。

Claims

被加熱物が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に配置され、電磁誘導により前記被加熱物を加熱する誘導加熱コイルと、
前記誘導加熱コイルを収容するホルダと、
前記ホルダの外周側に分布して配置される複数個のクッションスペーサ挿入部と、
前記クッションスペーサ挿入部に挿入される複数個のクッションスペーサと、
前記ホルダの下方に配置され、前記クッションスペーサの上面を前記トッププレートに密着させる複数本の支持スプリングと
を有し、
前記複数個のクッションスペーサの硬度を、少なくとも２種類の異なる値にそれぞれ設定したこと
を特徴とする誘導加熱調理器。
前記複数個のクッションスペーサを前記トッププレートに密着させる圧力が略同一の値となるように、複数本の支持スプリングのバネ定数を、少なくとも２種類の異なる値にそれぞれ設定したこと
を特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。