JP5424309B2 - 電磁誘導加熱調理器及び電磁誘導加熱調理器セット - Google Patents

Description

本発明は、電磁誘導加熱調理器、更に言えば、様々な材質や大きさの被加熱容器を適切に自動加熱することができる電磁誘導加熱調理器及び電磁誘導加熱調理器と加熱容器をセットにした電磁誘導加熱調理器セットに関する。

ＩＨレンジやＩＨコンロのような電磁誘導加熱調理器は、内部に設けた電磁誘導加熱コイルを利用してＩＨ鍋やＩＨ釜等の被加熱容器に電磁誘導を生じさせ、被加熱容器を加熱する。一般に、コイルにどのような大きさの電流を流すかは、予め定められているか、或いは、被加熱容器の材質や大きさを考慮してユーザ自身が決定するものとされている。

しかしながら、被加熱容器には様々な材質や大きさのものが存在することから、それらの材質を正確に判断することは困難であった。また、材質や大きさに合わせて、電流量を調節することは困難或いは煩雑であり、必ずしもユーザにとって使い勝手がよいものではなかった。更に、コイル径が被加熱容器よりも大きい場合には、無駄な電力が消費され、また、電磁波抑制対策が必要であり、逆に、コイルの径が被加熱容器より小さい場合には、加熱処理が非効率的になってしまう問題があった。更に、コイルを１つしか使用しない調理器では、コイルの配置箇所だけが局所的に加熱され、被加熱物を焦げ付かせ易く、調理がしづらいといった問題もあった。

特許第３０７９５７３号公報（磁性金属材料を用いた鍋が開示されている。） 特開平４−２４２０９３号公報（磁性金属材料を用いた鍋が開示されている。）

本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、電磁誘導加熱を行うに際し、被加熱容器の材質及び大きさを自動的に判別し、この判別結果に基づいて、電磁誘導加熱調理器における電流を自動的に調節することができる電磁誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

本発明は、電磁誘導加熱調理器において、内コイルと、前記内コイルの外側に配置され、前記内コイルとは独立して制御可能な外コイルと、を有し、前記内コイルを利用して被加熱容器の材質を判断し、判断した前記材質に基づいて、前記内コイル及び前記外コイルの双方を利用して前記被加熱容器の大きさを判断し、判断した前記材質及び大きさに基づいて、前記被加熱容器を電磁誘導加熱するために前記内コイル、又は、前記内コイル及び前記外コイルに流す電流を自動的に判断する電磁誘導加熱調理器を特徴としている。

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイルは略円状の閉じた領域として配置され、前記外コイルは前記内コイルと同心の円環状の閉じた領域として配置されていてもよい。

更に、前記被加熱容器の材質は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルのインダクタンスを測定することによって判断してもよい。

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記被加熱容器の大きさは、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルのインダクタンスを測定することによって判断してもよい。

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記測定すべき電流又はインダクタンスは、前記内コイル及び前記外コイルにパルスを付与することによって測定してもよい。

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記測定すべき電流又は前記インダクタンスを測定する際、前記内コイルは前記被加熱容器によって実質的に略全面を覆われるのが好ましい。

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイルの内フェライトは、前記内コイルを配置した円領域内に、前記外コイルの外フェライトは、前記外コイルを配置した円環領域内に、それぞれ配置されていてよい。

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内フェライトと前記外フェライトは共に、前記円領域の中心から放射状に等間隔で配置され、各放射方向において互い違いに配置されてもよい。また、前記内コイルのフェライトは、各放射方向において互い隣接して複数配置され、前記隣接して複数配置されたフェライトは、前記放射方向において互いにずらして配置されてもよい。

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイル及び前記外コイルに電流を流すにあたり、前記内コイルと前記外コイルの加熱比を前記被加熱容器の大きさに基づいて決定することもできる。
前記加熱比に基づいて、前記内コイルと前記外コイルの通電時間比率、又は、電力比率、又は、前記内コイルと前記外コイルの間の切り換えの周期を変更してもよい。

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記被加熱容器は整磁合金から構成されていてもよい。尚、本願の電磁誘導加熱調理器は、前記被加熱容器を含む電磁誘導加熱調理器セットとして使用することもできる。

被加熱容器の材質や大きさにかかわらず、適切に電磁誘導の自動加熱を行うことができる。

本発明による電磁誘導加熱調理器の平面図である。 被加熱容器を電磁誘導加熱調理器に載置した状態を示す図である。 フェライトの配置図である。 他の実施形態によるフェライトの配置図である。

以下、添付図面を参照しつつ、本願発明の好適な実施形態による電磁誘導加熱調理器の一例を説明する。

図１は、本発明による電磁誘導加熱調理器の平面図、また、図２の（ａ）は、図１と同様の平面図を、鍋のような被加熱容器を電磁誘導加熱調理器に載置した状態で示す図、更に、図２の（ｂ）は、同図（ａ）の中心線横断面図である。尚、被加熱容器は、鍋に限らず、フライパンや鉄板等の被加熱容器を幅広く含むことは勿論である。

電磁誘導加熱調理器１０は、主に、内コイル３０（図面簡略化のため、実際の形状である渦巻き状ではなく同心円状に示している）と、この内コイル３０の外側に配置された外コイル４０（同様に同心円状に示している）、内コイル３０と外コイル４０を外部から仕切り且つ鍋５０を載置するためのガラスプレート２０、内コイル３０と外コイル４０のそれぞれの近傍に配置された内フェライト２３及び外フェライト２４、及び、内コイル３０及び外コイル４０と内フェライト２３及び外フェライト２４の間を仕切るプレート２１から成る。尚、鍋５０のような被加熱容器と組み合わせて、電磁誘導加熱調理器セットとしてもよい。

鍋５０には、小鍋５１、５１’、中鍋５２、５２’、大鍋５３、５３’等、様々な大きさのものが含まれる。使用状況に応じて、いずれの鍋５０を選択することもできる。これら異なる大きさの全ての鍋で適切な加熱処理を行うことができるように、複数種類、ここでは２種類の、互いに独立して制御可能なコイル３０、４０を設けている。これらのコイル３０、４０には、鍋５０の材質や大きさに応じて、自動的に、適当な量の電気が流される。勿論、ユーザが所望する場合には、マニュアル操作で電気量を調整することもできる。

特に自動運転時において、例えば、小鍋５１、５１’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器１０は、鍋５０の材質及び大きさを判断した上、内コイル３０にのみ適当な量の電流を流し、外コイル４０には電流を流さないとすることにより、無駄な電流を流すことを防止し、また、電磁波の漏洩を防止することができる。また、中鍋５２、５２’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器１０は、鍋５０の材質及び大きさを判断した上、内コイル３０には適当な量の電流を流し、外コイル４０には、例えば、コンピュータ制御によって自動的に、或いは、ユーザの操作に応じて、適当な量の電流を流す。また、大鍋５３、５３’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器１０は、鍋５０の材質及び大きさを判断した上、内コイル３０と外コイル４０の双方に適当な電流を流す。このように、複数、ここでは２つのコイルを設け、それぞれに適当な量の電流を流すことにより、無駄なく、適切に、加熱処理を行うことができる。更に、例えば、内コイル３０と外コイル４０の通電比率を適切に制御することで、温度分布を平均化し、また、任意に変化させることもできる。

図面からは明らかでないが、鍋５０は、磁性金属材料、例えば、整磁合金から構成されていてもよい。整磁合金を用いることにより、鍋はその最高温度を自身で制御できる。特許第３０７９５７３号公報や特開平４−２４２０９３号公報等に説明されているように、整磁合金で製造された鍋は、誘導加熱コイル等の誘導加熱手段によって発生される磁力線によって渦電流を生じさせて発熱するが、キュリー温度以上では鍋の磁性が失われることから渦電流は発生せず、従って、鍋が所定温度以上に過熱されることはない。更に、整磁合金を用いた場合には、加熱装置に温度センサーを設ける必要がなくなり、また、鍋の温度変化に応答するプログラムを設ける必要が一切なくなることから、温度センサーによる感知結果をソフト構成に反映させる必要もない。このように、整磁合金で製造された鍋を用いた場合には、被加熱容器の温度を直接測定せずに、加熱装置における電流出力の大きさと加熱時間だけを制御することによって加熱調理を行うことが可能となり、従来よりも簡易な構造で、安全確実に加熱調理を行うことができる。尚、鍋５０のキュリー温度は鍋毎に、それぞれの被加熱物に応じた調理温度近辺に自由に設定できることはよく知られた通りである。

鍋５０を均一に加熱するため、内コイル３０は、鍋５０の底形状に合わせて略円状に、内コイル３０自身によって周囲を取り囲まれた、閉じた領域として配置するのが好ましい。外コイル４０は、内コイル３０と接近させた状態で、内コイル３０の中心１３と同心の円環状の閉じた領域として配置される。内コイル３０と外コイル４０をこのように接近させることにより、内コイル３０と外コイル４０によって密な加熱領域が形成される。

特に内コイル３０は、電磁誘導加熱に用いられる他、鍋５０の材質及び大きさを判断するためにも利用される。一方、外コイル４０は、電磁誘導加熱に用いられる他、鍋５０の大きさを判断するためにも利用される。これらのコイル３０、４０を用いて、先ず、内コイル３０だけを利用して鍋５０の材質を判断し、その後、この判断結果に基づいて、内コイル３０と外コイル４０の双方を利用して鍋５０の大きさを判断する。

鍋５０の材質は、図２の（ｂ）に示すように鍋５０と磁気結合させた状態で内コイル３０に所定のパルスを付与した際にこの内コイル３０に流れる電流を測定することによって、又は、鍋５０と磁気結合させた状態で内コイル３０に所定のパルスを付与して内コイル３０のインダクタンスを測定することによって、判断される。内コイル３０や外コイル４０に付与する電流量は、これらの判断結果に基づいて行われるため、これらの判断は、内コイル３０や外コイル４０で本加熱を行う前に行うものとする。尚、コイルに流れる電流が大きくなれば、当然、インダクタンスは小さくなり、コイルに流れる電流が小さくなれば、当然、インダクタンスは大きくなるから、電流或いはインダクタンスのいずれを測定しても、実質的には同じものを測定しているということができる。パルスは、例えば、５００Ｗで１０〜２０msec程度のものを使用する。このような微弱電流を使用することにより、機器の破壊を防止できる。また、パルス周波数は、実際に加熱する周波数と同じ周波数、例えば、３５ｋＨｚを用いる。加熱周波数と同じ周波数を用いることによって、装置に特別な構成を設ける必要がなくなり、装置構成を簡易化できる。

鍋５０の材質をより正確に判断するため、測定時、内コイル３０は鍋５０によってその閉じた領域の実質的に略全面を覆われるのが好ましい。内コイル３０と鍋５０の大きさの関係をこのように設定することにより、鍋の大きさとは無関係に、内コイル３０の電流値或いはインダクタンスを測定して、鍋の材質によってのみ実質的な影響を受けるようにすることができ、この測定結果を実験値と比較することにより、鍋の材質を正確に判断することができる。尚、仮に、外コイル４０の電流値或いはインダクタンスだけで判断した場合には、異なる外径の鍋であるのに材質が異なるために同じ加熱処理を施すべき、と判断してしまうこともある。本装置１０では、内コイル３０の電流値或いはインダクタンスで材質を判断し、その後に、外コイル４０における電流値或いはインダクタンスをも考慮することにより、材質及び大きさの双方を判別することができる。但し、鍋５０の大きさが、内コイル３０より小さい径の場合には、理論上、電流値或いはインダクタンスの変化が材質によるものか径によるものかが判断できなくなるため、この場合には、例えば、外コイル４０には出力せず、内コイル３０にのみ加熱する等の措置を講じてもよい。

鍋５０の大きさは、図２の（ｂ）に示すように鍋５０と磁気結合させた状態で内コイル３０及び外コイル４０の領域に所定のパルスを付与した際にそれらに流れる電流を測定することによって、又は、鍋５０と磁気結合させた状態で内コイル３０及び外コイル４０の領域に所定のパルスを付与してそれらのインダクタンスを測定することによって、判断される。尚、これらのパルスは、鍋５０の材質を測定するときに使用するパルスと同じものでよく、大きさ測定のためだけに材質測定とは別にパルスを発生させる必要はない。

パルスを付与することによって発生される電流値と鍋５０の材質との関係は、例えば、土鍋や鍋なし時のコイルの電流値 ＜ 磁性鍋（使用できる鍋）時の電流値 ＜ アルミ鍋時の電流値となる。これをインダクタンスとの関係でみると、アルミ鍋時のコイルのインダクタンス ＜ 磁性鍋（使用できる鍋）時のインダクタンス＜ 土鍋や鍋なし時のインダクタンスとなる。このように、磁性金属はアルミに比べて、電流値は小さく、インダクタンスは大きくなることから、これらの値に基づいて、実験値を考慮しつつ、材質を的確に判断することができる。尚、ここでは理解を容易にするため、土鍋や磁性鍋、アルミ鍋といった全く異なる材質の鍋を例に挙げているが、例えば、同じ磁性金属材料であっても、加熱しやすい鍋と加熱しにくい鍋があり、電流値やインダクタンスでそれらを見極めてもよい。

一方、パルスを付与することによって発生される電流値と鍋５０の大きさとの関係は、例えば、パルスに対して、小鍋（５１）時コイルの電流値 ＜ 中鍋（５２）時の電流値 ＜ 大鍋（５３）時のコイル電流値となる。これをインダクタンスの関係でみると、大鍋（５３）時コイルのインダクタンス ＜ 中鍋（５２）時のインダクタンス ＜ 小鍋（５１）時のインダクタンスとなる。これらの値に基づいて、鍋５０の大きさを的確に判断することができる。

鍋５０の材質及び大きさを判断した後、それらに基づいて、内コイル３０と外コイル４０の加熱比（消費電力比）を自動的に決定することができる。更に、この加熱比に基づいて、例えば、内コイル３０と外コイル４０の通電時間比率、又は、電力比率、又は、内コイル３０と外コイル４０の間の切り換えの周期を適当に変更することができる。これらの制御は、ソフトウェアによって自動的に行うことができるし、ユーザのマニュアル操作によって行うこともできる。
加熱比の決定方法の一例を説明する。説明の都合上、図１に示すように、内コイルの外径をφＡ、外コイルの外径をφＢとする。尚、底径がφＡ以下の小鍋を使用する場合には、内コイルにのみ通電させることになるから、内コイルと外コイルの間の加熱比が問題になることはない。故に、ここでは、底径が少なくともφＡ以上の鍋について検討する。
底径がφＢ以上の大鍋を使用する場合は、例えば、内コイルと外コイルの加熱比を、内コイルと外コイルの加熱面積の比に等しく設定するのが好ましい。このように設定することにより、鍋全体を均一加熱することができるからである。また、図１に示す例において、鍋の外側を内側よりも強く加熱したい場合は、例えば、外コイルの加熱面積が内コイルの加熱面積よりも多少小さいことを利用して、内コイルと外コイルの加熱比を等しく設定してもよい。このように、内コイルと外コイルの加熱面積との関係で加熱比を適当に設定することにより、所望の加熱状態とすることができる。
また、底径がφＡとφＢの間にある中鍋を使用する場合は、大鍋を使用した場合に外コイルに流れる電流値と中鍋を使用した場合に外コイルに流れる電流値の比を予め試験で求めておき、求めた電流値の比に基づいて、内コイルと外コイルの加熱比をプログラミングしてもよい。更に言えば、予め試験で求めた電流値の比に基づいて、大鍋で外コイルに流れる電流値の何％分（通常、１００％以下）を中鍋の外コイルに流すか、といった観点から、内コイルと外コイルの加熱比をプログラミングしてもよい。例えば、大鍋における内コイルと外コイルの加熱比を５０：５０とすると、予め試験で求めた電流値の比が１０：８であれば、中鍋使用時の内コイルと外コイルの加熱比を５０：（５０×０．８α）に設定する（但し、０．８α＜１）等とする。

図３に、電磁誘導加熱調理器１０の表面側から見た内フェライト２３、外フェライト２４の配置を示す。内コイル３０の内フェライト２３は、内コイル３０を配置した円領域３２内に、外コイル４０の外フェライト２４は、外コイル４０を配置した円環領域４２内に、円領域３２の中心１３から放射状に等間隔で配置され、また、これら内フェライト２３、外フェライト２４は、各放射方向において互い違いに配置される。このような配置とすることにより、内コイル３０と外コイル４０の相互の干渉を出来る限り抑制する構造となっている。

図４に、フェライト２３Ａ、２４Ａの他の配置例を示す。ここでは、特に、内コイルのフェライト２３Ａが、各放射方向において互い隣接して複数、ここでは２本配置されており、これら２本のフェライト２３Ａ、２３Ａ’が、放射方向において互いにずらして配置されている。このような配置とすることにより、コイルに接近したフェライトの数を、相互干渉を可能な限り抑制しつつ増やして、インダクタンスの調整を容易にし、また、磁路を最短距離としている。

尚、上の実施形態では、内コイルと外コイルをそれぞれ１つずつ設けるとしていたが、コイルを何重にも設けて、より様々な大きさの鍋に対応させてもよい。また、内コイルや外コイルは、円状に配置することとしているが、鍋の形状に合わせて、例えば、矩形や三角形等に配置してもよい。その他、本願は、当業者に明らかな変更事項を含む。

電磁誘導加熱調理器に幅広く使用することができる。

１０ 電磁誘導加熱調理器
１３ 中心
２０ ガラスプレート
２３ 内フェライト
２４ 外フェライト
３０ 内コイル
３２ 円領域
４０ 外コイル
５０ 鍋（被加熱容器）
５１ 小鍋
５２ 中鍋
５３ 大鍋

Claims (10)

1. 電磁誘導加熱調理器において、
   内コイルと、前記内コイルの外側に配置され、前記内コイルとは独立して制御可能な外コイルと、を有し、
   前記内コイルを利用して被加熱容器の材質を判断し、
   判断した前記材質に基づいて、前記内コイル及び前記外コイルの双方を利用して前記被加熱容器の大きさを判断し、
   判断した前記材質及び大きさに基づいて、前記被加熱容器を電磁誘導加熱するために前記内コイル、又は、前記内コイル及び前記外コイルに流す電流を自動的に判断するものであり、
   前記被加熱容器の材質は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルのインダクタンスを測定することによって判断され、
   前記被加熱容器の大きさは、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルのインダクタンスを測定することによって判断され、
   前記測定すべき電流又はインダクタンスは、前記内コイル及び前記外コイルに同じパルスを付与することによって測定されるように構成されており、
   前記パルスの周波数は、実際に前記被加熱容器を加熱する周波数と同じ周波数であることを特徴とする電磁誘導加熱調理器。
2. 前記内コイルは略円状の閉じた領域として配置され、前記外コイルは前記内コイルと同心の円環状の閉じた領域として配置される請求項１に記載の電磁誘導加熱調理器。
3. 前記測定すべき電流又はインダクタンスを測定する際、前記内コイルは前記被加熱容器によって前記閉じた領域の実質的に略全面を覆われる請求項２に記載の電磁誘導加熱調理器。
4. 前記内コイルの内フェライトは、前記内コイルを配置した円領域内に、前記外コイルの外フェライトは、前記外コイルを配置した円環領域内に、それぞれ配置される請求項１乃至３のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。
5. 前記内フェライトと前記外フェライトは共に、前記円領域の中心から放射状に等間隔で配置され、各放射方向において互い違いに配置される請求項４に記載の電磁誘導加熱調理器。
6. 前記内コイルのフェライトは、各放射方向において互い隣接して複数配置され、前記隣接して複数配置されたフェライトは、前記放射方向において互いにずらして配置されている請求項５に記載の電磁誘導加熱調理器。
7. 前記内コイル及び前記外コイルに電流を流すにあたり、前記内コイルと前記外コイルの加熱比を、前記被加熱容器の大きさに基づいて決定する請求項１乃至６のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。
8. 前記加熱比に基づいて、前記内コイルと前記外コイルの通電時間比率、又は、電力比率、又は、前記内コイルと前記外コイルの間の切り換えの周期を変更する請求項７に記載の電磁誘導加熱調理器。
9. 前記被加熱容器は整磁合金から成る請求項１乃至８のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。
10. 前記被加熱容器を含む請求項１乃至９のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器セット。

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