JP5370604B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、複数の加熱コイルによって被加熱物を誘導加熱する誘導加熱調理器に関するものである。

従来、この種の誘導加熱調理器は、同心円上に配置され、径の異なる内側コイルと外側コイルを備え、内側コイルと外側コイルに交互に誘導加熱電力を投入する誘導加熱調理器が開示されている。特許文献１の誘導加熱調理器では、内側コイルが被加熱物を加熱しているときは、外側コイルは停止しており、外側コイルが被加熱物を加熱しているときは、内側コイルは停止している。これにより、被加熱物内の被調理物に対流が生じて、熱が被調理物全体にいきわたる（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９７８０６９号公報

しかしながら、前記従来の構成では、図１１に示すように被加熱物内の被調理物に発生する対流は、軸対象平面の半分の中で閉じた流路しか形成できない。このような流路の対流では、被調理物がその場で鉛直方向に上下するような小さな流路しか形成できないため、調理者が箸などのかき混ぜ手段を用いて、被加熱物内の被調理物をかき混ぜるような大きな流路を作ることができない。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物内の被調理物を大きく動かしてかき混ぜるような効果を持つ対流路を、加熱制御により発生させることが可能な誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、被調理物と、前記被調理物を入れる鍋などの被加熱物と、前記被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方に略同一平面に配置され、異なる円心を有する複数の円環状の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルに誘導加熱電力を供給するインバータと、前記インバータの出力を制御する制御部と、前記制御部に加熱の開始／停止や火力設定などを指示する操作部と、を有し、前記制御部は、前記操作部の指示により、複数の前記加熱コイルのうち、半数以上、全部未満の前記加熱コイルに誘導加熱電力を供給する量を、残りの加熱コイルの誘導加熱電力よりも多く制御することにより、被加熱物である鍋の誘導加熱電力を多く供給している部分を対流の上昇部、誘導加熱電力を多く供給している部分から遠い部分を下降部として前記被加熱物内の前記被調理物に大きな流路ループを持つ対流を発生させることが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

また、被調理物が高粘性で対流が発生しない場合でも、半面で強火調理、半面で弱火調理といった複数の加熱調理を同時に行なうこともできる。

本発明の誘導加熱調理器は、被加熱物である鍋の誘導加熱電力を多く供給している部分を対流の上昇部、誘導加熱電力を多く供給している部分から遠い部分を下降部として前記
被加熱物内の前記被調理物に大きな流路ループを持つ対流を発生させることが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。また、被調理物が高粘性で対流が発生しない場合でも、半面で強火調理、半面で弱火調理といった複数の加熱調理を同時に行なうこともできる。

本発明の実施の形態１における加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態１における対流の様子を示す図 本発明の実施の形態２における加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態２における対流方向移動の様子を示す図 本発明の実施の形態２における対流方向移動（加熱部３つ）の様子を示す図 本発明の実施の形態２における対流方向移動（コイル６つ）の様子を示す図 本発明の実施の形態３における加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態３における発熱分布の様子を示す図 本発明の実施の形態４における加熱調理器の構成を示すブロック図 本発明の実施の形態４における発熱分布の様子を示す図 従来の誘導加熱調理器における対流の様子を示す図

第１の発明は、被調理物と、前記被調理物を入れる鍋などの被加熱物と、前記被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方に略同一平面に配置され、異なる円心を有する複数の円環状の加熱コイルと、前記複数の加熱コイルに誘導加熱電力を供給するインバータと、前記インバータの出力を制御する制御部と、前記制御部に加熱の開始／停止や火力設定などを指示する操作部と、を有し、前記制御部は、前記操作部の指示により、複数の前記加熱コイルのうち、半数以上、全部未満の前記加熱コイルに誘導加熱電力を供給する量を、残りの加熱コイルの誘導加熱電力よりも多く制御することにより、被加熱物である鍋の誘導加熱電力を多く供給している部分を対流の上昇部、誘導加熱電力を多く供給している部分から遠い部分を下降部として前記被加熱物内の前記被調理物に大きな流路ループを持つ対流を発生させることが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

また、被調理物が高粘性で対流が発生しない場合でも、半面で強火調理、半面で弱火調理といった複数の加熱調理を同時に行なうこともできる。

第２の発明は、特に第１の発明の制御部を、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更するように制御することにより、電力が多く供給されている部分を移動させて大きな対流ループの方向を鉛直方向に対し垂直な方向に移動して攪拌効果を発生させ、調理物の乳化を促進したり、溶解可能な固形物の溶解を早めたり、液体内にある固体の調理物を物理的に動かしてかき混ぜたりする効果を得る際に、誘導加熱電力を少なく供給している部分が保温電力の役割を果たすことで、加熱部分移動時に被加熱物をあたためる為に必要な時間遅れと、被加熱物から被調理物への熱伝達を始める為に必要な時間遅れをなくし、即応性を上げ効率よく加熱することが可能な誘導加熱調理を提供することができる。

第３の発明は、特に第１または第２の発明の制御部を、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が同一方向となるように前記加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向を制御することで、対流の基となる強い上昇の流れを発生させ対流をより強くすることが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第４の発明は、特に第１または第２の発明の制御部を、隣り合う加熱コイルで発生する
磁束が打ち消しあうように前記加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向を制御することにより、定常的に加熱すると焦げが発生してしまうような（対流が生じにくい）高粘性の調理物に対し、加熱ゆらぎを与え、熱伝導を促進しながらあたためを行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第５の発明は、特に第２〜４のいずれか１つの発明の制御部を、前記誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更しても、総電力量は一定であるように制御することにより、加熱部移動を行わない場合と調理感覚を概同一とすることが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第６の発明は、特に第５の発明の前記制御部を、前記誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において徐々に変更するように制御することにより、加熱部移動時における対流方向変化の際に無駄な乱流の発生を抑え、滑らかに対流方向移動を行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第７の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器を、複数の加熱コイルは４つの加熱コイルであり、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを２つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを２つとしたことにより、底が円形の前記被加熱物を円形の加熱コイルでカバーする場合に最小限の加熱コイル数とした安価な構成で鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動を行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第８の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器を、複数の加熱コイルは４つの加熱コイルであり、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを３つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを１つとしたことにより、同一エネルギーを投入する際の加熱コイル１個あたりの電力負担を減らすことで損失を抑え効率よく加熱を行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第９の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器を、複数の加熱コイルは６つの加熱コイルであり、誘導加熱電力を供給する加熱コイルを３つとし、誘導加熱電力を供給しない加熱コイルを３つとしたことにより、鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動をより細かく行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

第１０の発明は、特に第１〜６のいずれか１つの発明の誘導加熱調理器を、複数の加熱コイルは６つの加熱コイルであり、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを４つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを２つとしたことにより、同一エネルギーを投入する際の加熱コイル１個あたりの電力負担を減らした上で、鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動をより細かく行うことが可能な誘導加熱調理器を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。

図１において、１０１は被調理物、１０２は被加熱物、１０３は加熱コイル、１０４はインバータ、１０５は制御部、１０６は操作部、１０７はトッププレートである。

なお、被加熱物１０２には鍋、加熱コイル１０３には同一平面上に概同一サイズの異なる円心を有する円環状の４つのコイルを近接して並べ４つのコイルで１つの被加熱物１０２を加熱する構成、制御部１０５、操作部１０６にはマイクロコンピュータ、トッププレート１０７にはガラス板を用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。

まず、使用者が被調理物１０１を被加熱物１０２に入れ、被調理物１０１の温め開始を指示すると、制御部１０５はインバータ１０４を動作させ、加熱コイル１０３に高周波磁界を発生させ被加熱物１０２の誘導加熱を行う。この際、図２に示すように、加熱コイル１０３を構成する半分の面積を占めるコイル（例えば、１と４のコイル）に多くの誘導加熱電力を供給し、残りのコイル（例えば、２と３のコイル）に、保温電力程度の少ない誘導加熱電力を供給すると、被加熱物内１０２内の多くの誘導加熱電力が供給されている部分の比重が軽くなる。１と４のコイルで最も被加熱物１０２を加熱するのは、白抜きの矢印で示したコイル部の中央部であり、この部分に被調理物１０１に対流の基となる上昇の流れが生じる。そして、誘導加熱による熱は熱伝導でも被加熱物１０２を伝わっていくため、上昇した被調理物１０１が物理的に下降し易いのは誘導加熱されている部分から最も遠い場所ということになる。したがって、被加熱物１０２内の被調理物１０１に生じる対流の流路は図２に示すような被調理物１０１内の半面以上を通る大きな対流ループとなる。

以上のように、本実施の形態においては、複数の加熱コイル１０３のうち、半数以上、全部未満の加熱コイル１０３に誘導加熱電力を供給する量を、残りの加熱コイルの誘導加熱電力よりも多くすることにより、被加熱物１０２である鍋の誘導加熱電力を多く供給している部分を対流の上昇部、誘導加熱電力を多く供給している部分から遠い部分を下降部として被加熱物１０２内の被調理物１０１に大きな流路ループを持つ対流を発生させることができる。

なお、被調理物１０１が高粘性で対流が発生しない場合でも、半面で強火調理、半面で弱火調理といった複数の加熱調理を同時に行なうこともできる。

（実施の形態２）
図３は、本発明の第２の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。図３において３０１は誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更する制御部である。なお、制御部３０１にはマイクロコンピュータを用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。なお、図面において、実施の形態１と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。

実施の形態２における誘導加熱調理器の基本的な動作は、実施の形態１と同様であるが、実施の形態２においては誘導加熱電力を多く供給する部分を所定時間毎（例えば１０秒毎）に順番に変更する動作を行う。このように誘導加熱電力を多く供給する部分を変動させることで、被調理物１０１内に発生する対流ループの方向を周期的に変動させることが可能となり、被調理物１０１内に箸などで行うような物理的な攪拌効果を発生することができる。ここで、被調理物１０１がジャガイモなどの固形物と出し汁のような液体から構成される場合は、固形物を鍋内で転がし、出し汁を浸透させるような効果を得ることができる。

この際、誘導加熱電力を少なく供給している部分が保温電力の役割を果たすことで、加
熱部分移動を行う時に、被加熱物をあたためる為に必要な時間遅れと、被加熱物から被調理物への熱伝達を始める為に必要な時間遅れをなくすことができるため、加熱位置変更の即応性を向上し効率よく加熱を行うことができる。

以上のように、本実施の形態においては、制御部３０１が誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更することにより、電力が多く供給されている部分を移動させて大きな対流ループの方向を鉛直方向に対し垂直な方向に移動して攪拌効果を発生させ、調理物の乳化を促進したり、溶解可能な固形物の溶解を早めたり、液体内にある固体の調理物を物理的に動かしてかき混ぜたりする効果を得ることができ、この際に、誘導加熱電力を少なく供給している部分が保温電力の役割を果たすことで、加熱部分移動時に被加熱物をあたためる為に必要な時間遅れと、被加熱物から被調理物への熱伝達を始める為に必要な時間遅れをなくし、即応性を上げ効率よく加熱を行うことができる。

なお本実施の形態では複数の加熱コイルを４つとして説明したが、加熱コイルは４つには限らない。

ここで、図４に示すように、複数の加熱コイル１０３を４つの加熱コイルとして、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを２つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを２つとした場合には、底が円形の被加熱物１０２を円形の加熱コイルでカバーする場合に最小限の加熱コイル数とした安価な構成で鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動を行うことができる。

また、図５に示すように、複数の加熱コイル１０３を４つの加熱コイルとして、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを３つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを１つとした場合には、同一エネルギーを投入する際の加熱コイル１個あたりの電力負担を減らすことで損失を抑え効率よく加熱を行うことができる。

また、図６（ａ）に示すように、複数の加熱コイル１０３は６つの加熱コイルとして、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを３つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを３つとした場合には、鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動をより細かく行うことができる。

また、図６（ｂ）に示すように、複数の加熱コイルは６つの加熱コイルとして、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルを４つとし、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを２つとした場合には、同一エネルギーを投入する際の加熱コイル１個あたりの電力負担を減らした上で、鉛直方向に対し垂直な方向への対流の移動をより細かく行うことができる。

また、制御部３０１が、誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更する際に、総電力量は一定となるように電力変動を制御することにより、被調理物に与えるエネルギーの総和に変動がなくなるため、加熱部移動を行わない場合と調理感覚を概同一とすることができる。

また、制御部３０１が、誘導加熱電力を供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を供給しない加熱コイルを、調理中において徐々に変更する（例えば非変更時間１５秒、変更時間３秒）ことにより、加熱部移動時における対流方向変化の際に無駄な乱流の発生を抑え、滑らかに対流方向移動を行うことができる。

なお、図４、５、６の図面の加熱コイルは円環状の加熱コイルであるが、簡素化して示
している。

（実施の形態３）
図７は、本発明の第３の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。図７において７０１は誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更する制御部であり、誘導加熱電力を供給する際は、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が同一方向となるように加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向を決定する。なお、制御部７０１にはマイクロコンピュータを用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。なお、図面において、実施の形態１、実施の形態２と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。

実施の形態３における誘導加熱調理器の基本的な動作は、実施の形態１、実施の形態２と同様であるが、実施の形態３においては誘導加熱を行う際に、図８で示すように、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が同一方向となるように加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向が決定される。図８（ａ）に示すように同一方向に巻かれた隣り合うコイルの場合は同位相の電流を流すと近接している部分では逆方向に流れることになる。したがって、図８（ｂ）のようにコイル１、コイル２に高周波電流において逆位相となるような電流を流すことで、近接した部分で相互に影響し合って発生する磁束を強め合う方向に揃えることができ、結果として図８（ｃ）のように磁束の強調効果による高温部を作り出すことができる。誘導加熱の強さは磁束量に比例するため、この部分は他の部位に比べ高温となり、対流の基となる上昇部分をより強くすることができる。

以上のように、本実施の形態においては、制御部７０１が、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が同一方向となるように加熱コイル１０３に誘導加熱電力を与える際の電流方向を決定することで、対流の基となる強い上昇の流れを発生させ対流をより強くすることができる。

なお、本実施の形態の動作は、操作部１０６から選択される被調理物１０１の調理メニューに合わせて自動的に本動作を行うようにしてもよいことは言うまでもない。

（実施の形態４）
図９は、本発明の第４の実施の形態における誘導加熱調理器のブロック図を示すものである。図９において９０１は誘導加熱電力を多く供給する加熱コイルと、誘導加熱電力を少なく供給する加熱コイルを、調理中において変更する制御部であり、誘導加熱電力を供給する際は、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が打ち消しあうように加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向を決定する。なお、制御部９０１にはマイクロコンピュータを用いることでこの構成を容易に実現できる。

以上のように構成された誘導加熱調理器について、以下その動作、作用を説明する。なお、図面において、実施の形態１、実施の形態２と同一動作を示す部分は同一番号を付与している。

実施の形態４における誘導加熱調理器の基本的な動作は、実施の形態１、実施の形態２と同様であるが、図１０に示すように、実施の形態４においては誘導加熱を行う際に、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が打ち消しあうように加熱コイルに誘導加熱電力を与える際の電流方向が決定される。図１０（ａ）に示すように同一方向に巻かれた隣り合うコイルの場合は逆位相の電流を流すと近接している部分では同方向に流れることになる。し
たがって、図１０（ｂ）のようにコイル１、コイル２に高周波電流において同位相となるような電流を流すことで、近接した部分で相互に影響し合って発生する磁束を打ち消し合う方向に揃えることができる。結果として図１０（ｃ）のように、コイルの近接部においては、磁束の打ち消し効果により誘導加熱量は抑えられるが、隣り合う両側の加熱コイルの発熱部からの伝熱効果は存在するため、コイル２つ分の発熱量が適度に伝えられることにより、誘導加熱電力を与えられている加熱コイル全体に均一な発熱分布状態を作り出すことができる。

これにより高温部のない均一な発熱部となり、対流を発生させる場合は、焦げ付きなどが発生しにくい状態で対流を発生させることができるようになる。また、被調理物１０１の特性が対流を発生しにくいものである場合は、焦げ付きを抑えることができる。

以上のように、本実施の形態においては、制御部９０１が隣り合う加熱コイルで発生する磁束が打ち消しあうように加熱コイル１０３に誘導加熱電力を与える際の電流方向を決定することにより、定常的に加熱すると焦げが発生してしまうような（対流が生じにくい）高粘性の調理物に対し、加熱ゆらぎを与え、熱伝導を促進しながらあたためを行うことができる。

なお、本実施の形態の動作は、操作部１０６から選択される被調理物１０１の調理メニューに合わせて自動的に本動作を行うようにしてもよい。

以上のように、本発明にかかる誘導加熱調理器は、複数の加熱コイルのうち、半数以上、全部未満の加熱コイルに誘導加熱電力を供給し、残りの加熱コイルに誘導加熱電力を供給しないことにより、被加熱物である鍋の誘導加熱部分を対流の上昇部、誘導加熱部分から遠い部分を下降部として被加熱物内の被調理物に大きな流路ループを持つ対流を発生させることができる。また、被調理物が高粘性で対流が発生しない場合でも、半面で強火調理、半面で弱火調理といった複数の加熱調理を同時に行なうこともできる。

この動作は、誘導加熱コイルによる加熱部移動を、ガスなどにより発生する炎を直接被加熱物に当てる位置を移動することで実現すれば、誘導加熱機調理器以外にも適用することができる。

１０１ 被調理物
１０２ 被加熱物
１０３ 加熱コイル
１０４ インバータ
１０５ 制御部
１０６ 操作部
１０７ トッププレート
３０１ 制御部
７０１ 制御部
９０１ 制御部

Claims (5)

1. 被加熱物を載置するためのトッププレートと、前記トッププレートの下方の略同一平面上に互いに近接して配置され、略同一の形状およびサイズを有する４つの加熱コイルと、前記４つの加熱コイルに電力を供給するインバータと、前記インバータを制御する制御部と、前記制御部に指示するための操作部と、を有し、前記制御部は、前記操作部の指示に応じて、前記４つの加熱コイルのうちの２つまたは３つの加熱コイルに対する電力の供給量が、残りの加熱コイルに対する電力の供給量より多くなるように制御する誘導加熱調理器。
2. 前記制御部は、前記電力を多く供給する加熱コイルと前記電力を少なく供給する加熱コイルとを調理中に変更するように制御する請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 前記制御部は、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が同一方向となるように前記加熱コイルに流れる電流方向を制御する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
4. 前記制御部は、隣り合う加熱コイルで発生する磁束が打ち消しあうように前記加熱コイルに流れる電流方向を制御する請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
5. 前記制御部は、前記電力を多く供給する加熱コイルと前記電力を少なく供給する加熱コイルとを調理中に変更しても、総電力量は一定であるように制御する請求項２〜４に記載の誘導加熱調理器。

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