JP5340451B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
被加熱物である鍋の側面から発生する赤外線を天板を介さずに直接受光する赤外線センサーを用いて温度検知を行うことで、鍋外への吹き零れの検知が可能となる。本実施の形態1ではこのような形態について説明する。
図1に示すように誘導加熱調理器は、赤外線温度センサー1と、誘導加熱コイル2と、誘導加熱コイル2と電磁結合によって加熱調理される被加熱物3と、この被加熱物3を載置する天板4と、誘導加熱コイル2に高周波の交流電力を供給するインバーター5と、このインバーター5を制御する制御手段8と、赤外線センサー1からの赤外線検知信号を温度情報に変換する温度検知手段6と、制御手段8と、記憶部9と、から構成される。赤外線センサー1は被加熱物3の側面から発する赤外線を天板4を介さずに直接検知してこの赤外線量に比例した信号を出力する。また、温度検知手段6は、赤外線センサー1からの赤外線検知信号を増幅かつ温度信号に変換し、さらにA/D変換して制御手段8が取り扱える温度情報に変換する。記憶部9は温度検知手段6によって検知された温度情報を記憶するためのものである。なお、赤外線温度センサー1と温度検知手段6は温度検知部を構成する。
また、図3は複眼センサーの各温度検知素子と温度検知領域との対応関係を示す図であり、図2の複眼センサーを用いて被加熱物3の側面(以下、鍋肌と呼ぶ場合がある)、エッジ領域(被加熱物3の底部の縁、即ち被加熱物の底面と天板4の境界部をエッジと呼び、このエッジを含む近傍領域(鍋肌の一部領域及び、天板の一部領域)をエッジ領域という)および被加熱物3と赤外線センサー1との間の天板領域の温度を8個の温度検知素子に対応させて8つの領域に区分したものを示しており、この8つの領域の内、塗りつぶし領域であるエッジ領域を検知する温度検知素子が最大の赤外線エネルギーを入力することになる。
吹き零れ時において、出力値が急激に低下する素子7、8の2素子は主に被加熱物(鍋)3のエッジ領域及びこのエッジ領域に隣接する天板を検知しており、吹き零れによる温度変化を正確に捉えていることが分かる。
また、図6は、素子7の毎秒の温度変化を傾きとして示したグラフである。
図5に示す実験では、調理開始から386秒後に蕎麦を投入し、さらに調理開始から441秒後に吹き零れが発生すると、その直後(調理開始から457〜460秒後)に2つの温度検知素子が温度低下を検出している。このとき図6に示すように温度の低下量(傾き)がかなり大きくなっていることが分かる。そして、これに基づき調理開始から464秒後に誘導加熱コイルへの通電を停止している。
本実施の形態1では、被加熱物3の底部の温度を天板4の下部から測定できるように温度測定用の赤外線センサーを天板4下部に配置するのではなく、被加熱物3の側面を直接測定できるように赤外線センサー1を天板4の隅あるいはその外側(以下、これをまとめて側方という)且つ上方に配置する。天板4の側方且つ上方に配置された赤外線センサー1により天板4に載置された被加熱物3の側面から発せられる赤外線を検知して信号を出力し、温度検知手段6が赤外線センサー1からの信号を温度情報に変換する。そして、制御手段8は温度検知手段6からの温度情報を所定の周期で(例えば1秒毎に)取得し、この温度情報から単位時間当たり(例えば1秒毎)の温度変化を算出する。そして、制御手段8はこの温度変化が予め定められた閾値を下回った場合には、吹き零れが発生したと判定してコイル電流を削減または通電停止を行う。
このように被加熱物3の外部に吹き零れが発生した場合には、調理中に200〜400℃であった被加熱物3のエッジ温度が吹き零れた汁によって100℃以下に急激に冷やされる。しかしながら、従来のセンサーは天板下部に配置されていたため、温度検知の際には天板4を通して検知する必要があった。従って、急激な温度変化に即座に追従することができず、吹き零れを検知することが困難であった。
そこで、本実施の形態1では、赤外線センサー1を天板4の側方且つ上方に配置することにより被加熱物3の側面特に被加熱物3の下部側面の温度を直接測定することが可能となるため、吹き零れによる急激な温度低下に即座に追従して高精度な検知が可能であり、この急激な温度低下に基づいて吹き零れが発生したと判定することができる。
次に、本実施の形態1における制御手段の動作について図1〜図7を用いて説明する。
吹き零れが発生したか否かを判定するには、上記図4及び図5から被加熱物3のエッジ領域の温度を検知する温度検知素子である素子7の出力(以下、Taとする)の温度低下量(負の値であり、以下、ΔTaとする)と、エッジ領域に隣接する天板4の領域の温度を検出する素子8の出力(以下、Tbとする)の温度低下量(負の値であり、以下、ΔTbとする)を監視すればよい。
制御手段8は先ず、インバーター5を制御して誘導加熱コイル2に通電させることで加熱調理を開始する(ステップS71)。温度検知手段6から2つ領域の温度情報Ta、Tbを一定の周期で(例えば1秒毎に)取得し(ステップS72)、この温度情報を記憶部9に記憶する。次に、前回の温度情報を記憶部9から読み込み(ステップS73)、この前回の温度情報から今回温度検知手段6から取得した温度情報を引き算して差分を1秒毎の温度変化量ΔTa、ΔTbとして算出する(ステップS74)。そして、制御手段8はこの温度変化量ΔTa、ΔTbと予め記憶部9に記憶しておいた閾値ΔT(負の値)とを比較し(ステップS75)、ΔTa(温度低下量)、ΔTb(温度低下量)の少なくとも一方が閾値ΔTより大きければ、制御手段8は異常なしと判定して引き続きインバーター5を制御して誘導加熱コイル2に通電させて加熱調理を継続し(ステップS76)、ステップS72に戻って同様の動作を繰り返す。また、ΔTa(温度低下量)、ΔTb(温度低下量)の両方とも閾値ΔTを超えた(下回った)場合には吹き零れなどの異常が発生したと判定してコイル電流を削減または通電停止を行うようにインバーター5を制御する(ステップS77)。
この後、処理を終了する。再度の駆動開始はユーザーが吹き零れた調理物およびその原因を取除いた後にユーザーの再開操作によって行われる。
事前に吹き零れ試験を実施し、この吹き零れ試験において、複眼センサーを構成する複数の温度検知素子のそれぞれの過去の温度特性に基づいてそれぞれの温度低下量を算出し、この温度低下量が所定の下限値を超えるものの識別子を記憶部9に記憶しておく。なお、これらはすべて手動操作で実行する。
実際の加熱調理運転時に、制御手段8は、周期的に記憶部9から上記選択された温度検知素子の識別子を読み出してこれらを認識し、この選択された温度検知素子によって検知された温度情報を温度検知手段6を介して取得し、さらに選択された全ての温度検知素子の前回の検知温度情報と今回取得した検知温度情報に基づいてそれぞれの温度低下量を算出し、これらの温度低下量をそれぞれ上記の閾値と比較し、これらの温度低下量の少なくとも一方が閾値(下限値)を超えた場合、吹き零れなどの異常が前記誘導加熱調理器に発生したと判定する。
また、赤外線センサー1の検出領域を狭く絞る(密度を高くする)ことでさらに高精度な検知が可能となる。即ち、複眼センサーを構成する複数の温度検知素子を凹面部の上部に取り付ければ、検出領域を密に絞ることができ、逆に凹面部の下部に取り付ければ、検出領域を広く検出することができる。又複眼センサーを構成する複数の温度検知素子を凸面部の下部に取り付ければ、検出領域を密に絞ることができ、逆に凸面部の上部に取り付ければ、検出領域を広く検出することができる。従って、この特性を利用して所望以外の領域の検出精度を粗くし、所望の検出領域に温度検知素子を数多く割り当てを密に検出するように構成すれば検知領域を高い精度で検知することができる。
さらに赤外線センサーの取り付け位置の高さを適当な高さに調整することで各領域の温度をさらに高精度に検知することが可能となる。さらに複眼センサーを構成する温度検知素子の配置を上下方向及び水平方向に並べて千鳥格子状に構成することにより、死角をなくすことができる。
また、上記の例では、前回の検知温度との差分を調べて吹き零れの有無を判定する方法について説明したが、複数の過去の検出温度の平均値を記憶手段9に記憶させておき、この平均値と、今回温度検知手段から取得した温度情報とに基づいて算出される温度低下量が閾値を超えたか否かで吹き零れの有無を判定するように構成しても良い。
この場合のフローチャートを図8に示す。図8は図7のステップS73をステップS81に置き換えたものであり、それ以外は図7と同じである。
なお、上記の例では、8個の温度検知素子で構成された複眼センサーについて説明したが、8個に限る必要はないことはいうまでもない。
また、上記の例では、連続する4つの領域の温度を検知する4つの温度検知素子であれば、フローチャートでは、この4つの領域の温度低下量の少なくとも一方が閾値を超えた時に、吹き零れが発生したと判定したが、4つの領域の温度低下量の全てが閾値を超えた時に、吹き零れが発生したと判定しても良い。この場合には判定精度が上記の場合よりも向上する。
実施の形態1では赤外線センサー単体で吹き零れの発生を検知する場合について説明したが、本実施の形態2では,赤外線などの非接触型温度センサーだけでなく天板4の下部に設置された接触型温度センサーの検出結果とを併せて、吹き零れ判定を行う場合について説明する。
図9において、図1と同符号は同一または相当部分を示す。
天板4を介して被加熱物3の下部(図1では誘導加熱コイルの中心)に配置された接触型温度センサー(サーミスタ)11が追加されている以外は図1と同様である。また、制御手段8は赤外線センサー単体だけでなく、接触型温度センサー(サーミスタ)11の信号との比較による吹き零れ検出を行う。
吹き零れ発生時には、天板4の側方且つ上方に配置された赤外線センサー1によって検出された温度に急激な低下が起こるが、被加熱物3の下部に配置されたサーミスタ11によって検出された温度には急激な低下は見られない。例えば、被加熱物3を移動させた場合などに移動に伴う揺れによって調理物が被加熱物3から零れた場合に赤外線センサー1の検出値が急激に低下するが、その場合にはサ−ミスタ11も少し遅れつつ同様に低下する。従って、赤外線センサーとサーミスタの出力値を組合せることでより高精度な吹き零れ検知が可能となる。
図10は、本発明の実施の形態2における制御手段の動作を示すフローチャートである。図10において、ステップS101〜S103が追加されている以外は図7と同じである。
次に、本実施の形態3における制御手段の動作について図9〜図10を用いて説明する。
吹き零れが発生するまで制御手段8は実施の形態1と同様に動作し(ステップS71〜S76)、吹き零れが発生した時、制御手段8は実施の形態1と同様に動作した(ステップS71〜S75)後、接触型センサー11の出力を読み込み(ステップS101)、この値を記憶部9に記録した後、さらに前回の接触型温度センサー11の出力を記憶部9から読み込む(ステップS102)。次に、制御手段8は接触型温度センサー11の出力から前回の接触型温度センサー11の出力を差し引いて差分値を算出し、また、予め設定した閾値を記憶部9から読み出して、算出した差分値と閾値とを比較する(ステップS103)。比較の結果、差分値が閾値以上の場合にはステップS103に戻り、再び同様の動作を行う。また、ステップS103の比較の結果、差分値が閾値より小さくなった場合には、吹き零れが発生したと判断して、図7のステップS77と同様の処理を行う。
接触型温度センサー11は赤外線センサー1よりも温度追従性能が劣るため、急激な温度下降をすぐには検出できないが、赤外線センサー1より少し遅れて接触型温度センサー11も急激な温度下降を検出できるようになる。
本実施の形態3では、吹き零れ時において、音声ガイド並びに操作部に配置されたLEDの発光パターンなどで使用者に対して危険を報知する場合について説明する。
図11は本発明の実施の形態3における誘導加熱調理器の構成を示すブロック図である。
図11において、図1と同符号は同一または相当部分を示す。
音声報知手段12が追加されている以外は図1と同様である。
図12は、本発明の実施の形態3における制御手段の動作を示すフローチャートである。図12において、ステップS121が追加されている以外は図7と同じである。
次に、本実施の形態3における制御手段の動作について図11〜図12を用いて説明する。
吹き零れが発生した時、制御手段8は実施の形態1と同様に動作した(ステップ71〜S77)後、音声報知手段12並びに操作部に配置されたLEDの発光パターンなどの表示手段7に危険の旨を示すメッセージを出力して音声ガイドで報知するとともに表示して使用者の注意を喚起する(ステップS121)。
上記実施の形態では、吹き零れ検知を常時行う場合について説明したが、吹き零れ検知を常時行う必要はなく、特定の調理モードのときに吹き零れ検知を行うように構成してもよい。本実施の形態4では、このような場合について説明する。
次に、本実施の形態4の動作を説明する。
使用者が操作部から麺茹でモードや湯沸かしモードなどの特殊な使用モードを選択すると、選択されたモードに連動して吹き零れ検知を行う。
湯沸しモードを設定した場合の動作について以下に説明する。
図13及び図14は、本発明の実施の形態3における制御手段の動作を示すフローチャートである。図14において、ステップS141が追加されている以外は図7と同じである。
次に、本実施の形態3における制御手段の動作について図13〜図14を用いて説明する。
使用者が操作部から麺茹でモードや湯沸かしモードなどの特殊な使用モードを選択すると、制御手段8は図13に示すように湯沸しスイッチが操作されたかを調べる(スイッチS131)。使用者が操作部から麺茹でモードや湯沸かしモードなどの特殊な使用モードを選択すると、選択信号が制御手段8へ送られ、制御手段8は湯沸しスイッチ湯沸しスイッチが操作されたことを認識して湯沸しモードを設定する(ステップS132)。次に、制御手段8は、図14に示すフローに従い、加熱調理を開始した(ステップS71)後、湯沸しモードが選択されたか否かを調べ(スイッチS141)、湯沸しモードが選択されなければ、ステップS76に進んで加熱調理を継続し、ステップS72へ戻り、同じ動作を繰返す。ステップS131において、湯沸しモードが選択されると、ステップS72に進み、以降は図12と同様に動作する。これにより、湯沸しモードに連動して吹き零れ検知を行う。
このように、吹き零れが発生し易い、又は吹き零れを防ぎたいなどの特殊な使用モードと連動して吹き零れ検知機能を動作させることで、吹き零れ検知をより効果的に活用でき、使用者の調理時における利便性の向上が図られる。
なお、麺茹でモードについても上記湯沸しモードと同様である。
また、上記の麺茹でモードや湯沸かしモードに代えて吹き零れ検知モードを備えるようにしても良い。吹き零れ検知モードを標準的に備えることで、加熱調理運転と吹き零れ検知モードを連動させることで、加熱調理運転中は常時吹き零れを検知するので、使用者は麺茹でや湯沸かし等のモードを意識することなく簡易に加熱調理を行うことができる。
加熱調理運転中に大量の吹き零れが発生した場合には、誘導加熱調理器本体が振動する場合がある。そこで、誘導加熱調理器本体の振動を検出し、上記実施の形態で説明した吹き零れ検出と組合せることも可能である。本実施の形態5では、このような形態について説明する。
振動センサー13及び振動検知手段14が追加されている以外は図1と同様である。振動センサー13は天板4の下部に設けられ、振動センサー13は、吹き零れなどが発生した場合には天板の何らかの振動、または重量物の重心の移動などを感知して信号を出力するものである。この振動センサー13として例えばコンデンサー容量の変化を捉えて信号を出力する容量センサーや重量センサーなどが用いられる。振動検知手段14は振動センサー13からの信号を増幅してA/D変換して制御手段8が処理できる信号に変換するものである。
振動センサー13は運転開始前の被加熱物を設置したり、移動したりする場合にも動作するので、そのような場合の誤検知を防止する必要がある。そこで、調理運転開始前には振動検知手段14から振動検知信号を出力しないように構成してもよいし、あるいは制御手段8が調理開始前には振動検知信号を取得しないように構成してもよい。前者の場合には、調理開始モ−ド信号を振動検知手段14に出力することで振動検知手段14が動作を開始するように構成すればよい。また後者の場合には制御手段8が調理開始後に振動検知手段14の出力を取得するように構成すればよい。
使用者が被加熱物を天板に載置した後、操作部を操作して調理を開始すると、制御手段は、被加熱物の振動が予め設定した閾値以内に安定したら吹き零れ検知モードの動作を開始する。通常運転中、制御手段8は振動検知手段14の出力を閾値と比較して閾値以内であれば、吹き零れなしと判定して加熱調理を継続する。吹き零れが発生すると、振動センサー13は通常加熱では起こり得ない大きな振動を連続的に検知し、振動検知手段も対応する検知信号を出力する。
制御手段8は、前記振動検知手段14からの振動検知信号を連続的に検知し、さらに温度検知手段6の出力から算出される温度低下量により急激な温度低下を検出すると、吹き零れなどの異常が発生したと判定してコイル電流を削減または通電停止を行う。
次に、本実施の形態5における制御手段の動作について図15〜図16を用いて説明する。
まず、制御手段は、まず、加熱調理を開始し(ステップS71)、次に、振動検知手段14の出力を取得し(ステップS161)、予め設定されている閾値を記憶手段9から読み込んでこの閾値を振動検知手段14の出力と比較する(ステップS162)。閾値以内であれば、ステップS72に進み、以後は図12と同様に動作する。また、閾値より大きければ、ステップS76に進む。
なお、吹き零れなどの異常を検知した場合には、火力低減または通電停止する場合について説明したが、これに限る必要はなく、システム本体の電源OFFを行うように構成してもよい。これにより、上記と同様の効果を奏することができる。
これにより、例えば天板4の加熱口に載置する被加熱物3を取り換えるなどの急な温度低下が発生しても、これを吹き零れによる急激な温度低下と誤判定する虞がなくなる。
Claims (3)
- 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の上方に設けられ前記被加熱物が載置される天板と、
前記被加熱物から放射される赤外線を直接受光し、この赤外線に基づいて前記被加熱物の温度を検出する温度検知部と、
前記温度検知部の出力に応じて前記誘導加熱コイルに供給する電力を制御するインバーターと、
前記天板の下方に配置され、前記天板に載置された前記被加熱物の温度を検知する接触型温度センサーと、
前記温度検知部から出力される温度情報と前記接触型温度センサーから出力される温度検知信号とを記憶する記憶部と、
前記インバーターを制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記温度検知部によって検出された温度情報を取得してこの温度情報と前記記憶部に記憶された前回の温度情報とに基づいて温度の低下量を算出するとともに、
前記接触型温度センサーから温度検知信号を取得してこの温度検知信号と前記記憶部に記憶された前回の温度検知信号とに基づいて温度の差分値を算出し、
前記温度検知部が検出した温度情報に基づく温度の低下量が予め設定された閾値を超えた場合、かつ、前記接触型温度センサーが検出した温度検知信号に基づく温度の差分値が予め設定された閾値より小さい場合に、吹き零れが発生したと判定することを特徴とする誘導加熱調理器。 - 前記温度検知部は、前記被加熱物の底面と前記天板との境界部であるエッジを、赤外線の検出領域に含む
ことを特徴とする請求項1記載の誘導加熱調理器。 - 前記温度検知部は、単眼センサーである
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の誘導加熱調理器。
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