JP6138713B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明はトッププレートやフェライトの破壊および損傷を防止する構成の誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器は、誘導加熱(IH)の原理を利用しており、加熱コイルに高周波電流を流して発生する磁力線が、金属製の鍋を通過するときに鍋底に生じる渦電流によるジュール加熱を利用して、加熱調理を行う装置である。加熱時には鍋だけでなく、加熱コイルや加熱コイルを制御するインバータ基板なども発熱するため、ファン装置を用いた送風冷却が行われている。

ここで、高周波電流が加熱コイルを構成する導体を流れる時、電流密度が導体表面で高くなる表皮効果が生じるため、導体の細分化によって導体表面積を大きくする方法があり、細いエナメル被覆銅線を複数本撚り合せたリッツ線をうず巻状に巻回して加熱コイルを形成したものが主流となっている（例えば、特許文献１参照）。

加熱コイルは０．３〜０．６ｍｍ程度の銅素線を複数本撚り合わせて構成されたリッツ線を巻いたものが一般的であり、加熱コイルの下方には棒状のフェライトが放射状に配置されている。

従来の誘導加熱調理器は、高周波領域での抵抗を抑えるために、加熱コイルとして上述したような線径の銅素線を１５〜３０本程度撚り合わせたリッツ線を使用している。そして、このリッツ線からなる加熱コイルを１５〜２５ターン程度巻いたものに周波数２０ｋＨｚの高周波電流を流して、鉄鍋などの金属鍋を加熱する。

また、キッチンに設置される誘導加熱調理器は、トッププレート上の金属鍋を誘導加熱するとともに、電熱ヒータ等の別熱源を備えたロースター部により魚焼きなどの調理を行う構成が一般的となっている。

このような誘導加熱調理器には、インテリアと一体感をもたせ、システムキッチンの一部として組み込まれたビルトイン式のものが多い。ビルトイン式とは、キッチン台の上面と正面に開口を設け、上面の開口凹部から正面の開口に向かって本体を傾けて挿入し、トッププレートで構成されるフランジを開口凹部に引っ掛けて保持する構造である。

しかしながら、誘導加熱調理器は約２０ｋｇ以上の重量を有しており、キッチンへの搬送、据付け、及び取り外し等の作業は困難である。

そこで、特許文献２では、吸気窓および排気窓を有する筐体と、筐体上に固定されたトッププレートと、筐体内に配設されたロースター部と、トッププレート上に配設された一対の接続部と、吸気窓および排気窓、ならびに一対の接続部を覆うように着脱可能に設置された吸排気フィルタと、一対の接続部のそれぞれに固定可能な一対の支持部、およびこれらの支持部を接続する可撓性ベルトを有する安全支持装置とを備え、吸排気フィルタを取り外し、接続部と安全支持装置の支持部とを接続した後、可撓性ベルトを作業者の胴体で支持しながら、キッチンの凹部内に着脱自在に装着する加熱調理器が開示されている。

ここで、従来の誘導加熱調理器は、例えば特許文献３に示されるように、金属鍋等を載置するトッププレート下方に金属鍋を誘導加熱する加熱コイルが配置されている。
加熱コイルが載置されたコイルベースは、バネなどを用いた弾力性のある複数の支持部で支えられており、該支持部によりトッププレートに押しつけられ、接触式温度センサであるサーミスタがトッププレートと良好に接触させるとともにトッププレートと加熱コイルを所望の間隔にしている。

このような構成とすることで、トッププレートと加熱コイルとの距離を組み立てばらつき等なく一定にすることができる。即ち、トッププレートに載置される金属鍋と加熱コイルとの距離を一定にすることができ、金属鍋を誘導加熱する条件が安定し、加熱時の加熱コイルへの電力供給制御等の電気性能を安定させることができる。

特開平１０−３２１３５８号公報 特開２０１３−２４２０６５号公報 特開２００６−１４７２１１号公報

しかしながら、従来の構成では、キッチン組み込み作業時や搬送時に、誤って本体を落下すると本体に強い衝撃が加わる。このとき、コイルベースを支持する支持部はバネ等の弾性体により保持されているため、弾性体は衝撃により下方に圧縮され、コイルベースも同時に下方に押し下げられる。その後、押し下げられたコイルベースは反動によって、トッププレートに衝突し、加熱コイル表面の凹凸によりトッププレートに局所的／瞬間的な荷重（衝撃）が与えられ、トッププレートの割れや破壊を誘発させる場合がある。あるいは、コイルベースにも衝撃が伝わることで、フェライトの割れが生じる場合がある。

このため、従来の構成においてはトッププレートと加熱コイルの間隙を広く設けるか、トッププレート厚さを大きくするか、或いは弾性体のバネ定数を大きくして密着させる等、トッププレートやコイルベースに衝撃がかかり難いような構成が採られている。

しかしながら、トッププレートと加熱コイルの間隙を大きくすると、本体内の空間が狭まり、実装密度が高くなり冷却し難くなる。さらに、本体内の部品レイアウトの自由度を奪うことにもなる。また、結果的に金属鍋と加熱コイルの間隙が広くなるため、金属鍋の加熱効率が低下する。

一方、弾性体の材質あるいは形状を変えて付勢力を大きくすると、コイルベースからトッププレートに加わる圧力が高くなる。そのため、製品の落下時にトッププレート及びコイルベースに与えられる衝撃が大きくなりトッププレートやフェライトが破壊される恐れが大きくなるという問題がある。

このように、従来の構成では、コイルベースを支持部の弾性体によって、トッププレートに押し当てる構成になっており、何らかの理由で落下高さが高くなり、製品の落下時の衝撃が大きくなった場合、やはり、加熱コイルが載置されたコイルベースが上下動してトッププレートに与えられる衝撃が大きくなりトッププレートやフェライトが破壊される恐れが大きくなる。
特に、加熱コイルはエナメル被覆銅線を複数本撚り合せたリッツ線を使用しているため、どうしても、加熱コイルの重量が重くなって慣性が大きく、その表面の凹凸による局所的な荷重が生じてしまい、製品の落下時に、トッププレートに与えられる衝撃が大きくなり、トッププレートが破壊される恐れがあった。また、加熱コイルを介してコイルベースのフェライトにも衝撃が伝わり、フェライトの割れが生じる恐れもあった。

一方、本体が組み込まれるキッチン台は、上面の開口凹部がトッププレートで塞がれ、正面の開口にロースター部や操作部が配置される構成であるため、誘導加熱調理器の本体内では、構造上、加熱コイルが本体上方のトッププレート近傍に、加熱コイルを制御する基板がロースター部を除いた余剰空間に収納されるため、本体の重心位置は加熱コイルの配置により本体中心から上側に、さらに例えばロースター部が左側であれば収納される基板により重心が本体の右側に偏る。

この場合、誘導加熱調理器をキッチンへの据付け作業などで持ち上げる場合、本体片側のみに荷重が集中し、作業性を低下させるとともに、本体の落下などを誘発する原因になり得る。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、加熱コイル自体に弾力性を持たせ、更に加熱コイルの慣性（重量）を小さくすることにより、製品落下時など、トッププレートやコイルベースに伝わる衝撃を小さくし、トッププレートやフェライトの損傷を防止することにより、信頼性の高い誘導加熱調理器を提供することを目的とする。

また、さらに本体の重心を中心に近づけることによって、本体の重心バランスを改善し、作業時に製品落下などの不具合が生じ難い誘導加熱調理器を提供する。

本発明は上記の課題を解決するめに、本体と、該本体上面の金属鍋を載置するトッププレートと、該トッププレートの下方に設けた複数個の加熱コイルと、該加熱コイルを載置しフェライトが放射状に内蔵されたコイルベースと、該コイルベースを前記トッププレート側に力がかかるように支持する弾性部材と、前記加熱コイルの駆動を制御するインバータ基板と、前記加熱コイルと前記インバータ基板を冷却するファン装置と、を備えた誘導加熱調理器において、前記インバータ基板を前記加熱コイル下方に配し、複数の前記加熱コイルのうち少なくとも一つは複数のアルミ製の素線を撚り合わせたリッツ線を、本体上下方向に複数段重ねて巻いて構成し、更に、複数の銅素線を撚り合わせたリッツ線で構成した加熱コイルを有しており、前記インバータ基板の上方に設けられる加熱コイルは、前記アルミ素線を用いた加熱コイルとしている。

本発明によれば加熱コイル自体がトッププレート衝突時の衝撃を吸収し易くなり、本体を誤って落下した場合に、加熱コイルとの衝撃によるトッププレートやフェライトの損傷を防止することができる。

実施例１の誘導加熱調理器の斜視分解図 図１に示す誘導加熱調理器の側面断面図 図１に示す誘導加熱調理器の正面断面図 図１に示す誘導加熱調理器の上面図 図１に示す右側の加熱コイルとコイルベースの斜視分解図 図１に示す誘導加熱調理器における加熱コイル部の側面断面図 リッツ線種類とバネ定数の相対変化を示すグラフ 他の加熱コイル部の側面断面図 他の加熱コイル部の側面断面図 実施例２の加熱コイルとコイルベースの斜視分解図 図１０の加熱コイル部の側面断面図 実施例３の加熱コイル部の側面断面図 リッツ線の断面外形とバネ定数の相対変化を示すグラフ 他の加熱コイル部の側面断面図

以下、本発明の一実施例である誘導加熱調理器を、加熱コイルやインバータ回路などで構成される電磁誘導加熱手段を有するＩＨクッキングヒータを例にとって説明する。

まず、図１から図６を用い、実施例１の誘導加熱調理器を説明する。ここでは、トッププレート２上に三口の鍋載置部９０（９０ａ、９０ｂ、９０ｃ）を設け、トッププレート２の下方の本体１内には、食品をヒータ加熱するロースター部１０を備えた、キッチンに組み込むタイプのビルトイン型ＩＨクッキングヒータを例に説明するが、キッチン台に載置して使用する据置型ＩＨクッキングヒータであっても良い。

図１は、ビルトイン型ＩＨクッキングヒータ上面のトッププレート２を外し、スパイラル状の加熱コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、これらに冷却風を供給する通風ダクト７、及び、その吹出し口７ａ、７ｂ、７ｃを示す斜視分解図である。

図２は図１のＩＨクッキングヒータの斜視図における基板ケース５側の鍋載置部９０ａの側面断面図、図３は前方の操作パネル６０側から見た左右の加熱コイル２２ａ、２２ｂ中心位置における正面断面図、図４は本体１内の空気の流れを示す上面図である。

また、図５は右側の加熱コイル２２ａと、加熱コイル２２ａを載置するコイルベース２１、温度センサ２３の配置構成を示す斜視分解図、図６は図５の加熱コイル２２ａ周辺の部品配置を示した側面断面図である。

尚、本実施例では、三口の鍋載置部９０に対応する三個の加熱コイルを設けた例を示すが、中央奥の加熱コイル９０ｃに代えて、輻射熱で加熱する電熱ヒータ（ラジエントヒータ）を配置してもよい。

また、本実施例では、本体１の正面左側にロースター部１０の投入口、正面右側に操作パネル６０を配し、操作パネル６０の後方に基板ケース５を設けたが、ロースター部１０は左右何れの位置であっても良いし、中央位置であっても良い。

図１等に示すように、ＩＨクッキングヒータの本体１上面にはトッププレート２と、本体１内部の空気を排気する排気口９ｂと、金属鍋の火加減などを操作する操作部６９が設けられている。トッププレート２の鍋載置部９０ａ、９０ｂ、９０ｃの略下側位置には、加熱コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃがそれぞれ設けられ、金属鍋を誘導加熱できる。

また、図示したＩＨクッキングヒータでは、本体１の正面左側には魚などを焼くロースター部１０の投入口、及び正面右側には金属鍋の火加減やロースター部１０の加熱具合を操作する操作パネル６０を備えており、その火力調整量は表示部６５に表示され、耐熱ガラス製のトッププレート２上から透過して確認できる。ここで、ロースター部１０は、例えば、魚などを輻射熱でグリル加熱するものでも良く、温度調節器を備えてオーブン加熱するものでもよい。

また、加熱コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃに高周波電流を供給させる電子部品などが実装されたインバータ基板５１ａや制御基板５１ｂ、該基板上の電子部品５２、５９を冷却するファン装置４を収納する基板ケース５は、操作パネル６０の後方となるロースター部１０の側方に配置される。

このように、インバータ基板５１ａや制御基板５１ｂ、ファン装置４を収納する基板ケース５は、本体１内の上方に配置する加熱コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃとロースター部１０を除いた余剰空間に配置され、その余剰空間を用い、通風ダクト７など、本体１内の各部品に冷却空気を供給する風路が構成される。

また、本実施例では、ロースター部１０と基板ケース５が、左右に並んで配置される。このため、大きな被加熱物を加熱調理できるように、ロースター部１０の横幅寸法を拡大すると、基板ケース５の横幅寸法が狭くなる。これは、組み込まれるキッチン台の寸法によって本体外郭１ａの寸法が規定されるためである。

次に冷却空気の流れについて説明する。

本実施例のＩＨクッキングヒータでは、基板ケース５に供給する冷却空気の吸気口９ａを、本体外郭１ａの背面側に設けた。また、基板ケース５内部や加熱コイルなどを冷却し温められた排気の排気口９ｂをトッププレート２の後方に設けた。

本構造において、加熱コイル２２ａを冷却する空気は、ファン装置４により、吸気口９ａから空気を吸い込み、まずインバータ基板５１ａの高発熱素子を設置したヒートシンク５５に向かって吹き出される。

ヒートシンク５５は、発熱量の大きい電子部品である高発熱素子５９の熱を伝熱し、ヒートシンク５５のフィンによる広い表面積を利用して放熱するものである。

インバータ基板５１ａや制御基板５１ｂを冷却した空気は、基板ケース５上方の通風ダクト７の吹出し口７ａから、右側の加熱コイル２２ａを冷却する。また同様に、基板ケース５に連通した通風ダクト７から、該ダクト７の吹出し口７ｂ、７ｃを介して加熱コイル２２ｂ、２２ｃに冷却空気が供給される。ここで、トッププレート２の正面下方の表示部６５などの冷却を、通風ダクト７の一部の空気を利用してもよい。

加熱コイル２２ａ、２２ｂ、２２ｃを冷却した空気は、トッププレート２下方の加熱コイルが配置された空間を本体１背面方向に向かって流れ、電源基板５１ｃを冷却し、排気口９ｂから機外へ排気される。

以下、実施例１の詳細構成を右側の加熱コイル２２ａを用いて説明する。

図５に示すように、加熱コイル２２ａはコイルベース２１上に載置されている。そして、このコイルベース２１は、放射状に配置されたフェライト２４を内蔵するとともに、外周に設けられた複数の支持孔２１ａと、中心に設けられた支持孔２１ｂを有している。フェライト２４は、加熱コイル２２ａに供給される高周波電流によって生じる磁束が、金属鍋に向かうように配置されるものである。

また、図６に示すように、加熱コイル２２ａは、外側リッツ線２２０ａと内側リッツ線２２０ｂに分割されており、コイルベース２１は、支持孔２１ａに対応して設けられた支持部２７で支持されている。この支持部２７は、基板ケース５の上面やロースター部１０の上方の仕切り壁に設けられるものであり、支持孔２１ａの下方に設けられたバネ２７ａによってコイルベース２１を上向きに押し上げて付勢し加熱コイル２２ａをトッププレート２に近接させるとともに、支持孔２１ａを貫通する複数の軸２７ｂによってコイルベース２１の配置を規定し、その移動を上下方向のみに制限している。

また、コイルベース２１の中央付近にはセンサ台２９ａを介して、トッププレート２との接触温度から間接的に金属鍋の温度を検知する例えばサーミスタなどの接触式の温度センサ２３が配置される。センサ台２９ａはコイルベース２１中央の支持孔２１ｂに貫通する軸部を有しており、該軸部に設けたバネ２９ｂにより、センサ台２９ａ上の温度センサ２３をトッププレート２に押し付ける構成となっている。つまり、センサ台２９ａの厚さとバネ２７ａ、２９ｂの特性によって、加熱コイル２２ａとトッププレート２の間隙Ｈｂが定まり、また、支持部２７のバネ２７ａと、温度センサ２３のバネ２９ｂによって、金属鍋と加熱コイル２２ａの距離が一定に保持されるため、安定した誘導加熱を実現できる。なお、加熱コイル２２ａとトッププレート２の間隙Ｈｂは小さいほど、金属鍋との電気的な結合が良好になるので、Ｈｂは小さいほど効率の良い加熱ができる。

ここで、本実施例の加熱コイル２２ａは、アルミ製の素線（例えばエナメル被覆アルミ線）を複数撚り合わせたリッツ線を、本体１の上下方向に複数段重ねた構成にしている。また、アルミ製リッツ線を用いた加熱コイル２２ａを、ロースター部１０から最も遠い位置となる右側に配置した。

まず、リッツ線を本体１の上下方向に複数段重ねて巻く構成の利点を、図７を用いて説明する。

図７はリッツ線の上下方向のバネ定数を、リッツ線の材質及び撚り本数Ｎに対して相対的に示した計算結果である。ここで、素線１本のバネ定数ｋは、ヤング率Ｅ、断面二次モーメントＩ、長さＬとした場合、ｋ∽Ｅ・Ｉ／Ｌ³であるので、Ｅ＝約１１０ＧＰａの銅と、Ｅ＝約７０ＧＰａのアルミでは、リッツ線におけるバネ定数と撚り本数Ｎの関係が異なってくる。

図７はエナメル被覆銅線で構成される従来の加熱コイルの一例として、Ｎ＝２５本の銅製リッツ線を基準の１（図中の黒丸）としている。銅製リッツ線を用いた場合、Ｎが増えるにつれ、リッツ線は太くなるので、図７にも示されるように、バネ定数が大きく、硬いバネになっていく。一方、アルミ製リッツ線では、同一撚り本数であれば、銅製リッツ線に比べ、ヤング率の比率（７０／１１０＝約０．６４）でバネ定数が下がる（図中の白四角）。

但し、加熱コイルで高周波電流を流して金属鍋を誘導加熱するには、同等の電気抵抗のリッツ線を構成する必要がある。従って、同じ径の素線を用い、エナメル被覆アルミ線でエナメル被覆銅線と同等の電気抵抗を得るには、撚り本数を１．６４倍にしなければならない。図７の計算で基準として用いたＮ＝２５の１．６４倍はＮ＝４１である（図中の白三角）から、図示したグラフ上、誘導加熱をする上で両者のバネ定数がほぼ同一となる。

つまり、単に、銅製リッツ線をアルミ製リッツ線に代えただけでは、実際に採用可能な加熱コイル同士で比べたときのバネ定数は同等となるため、本体の落下時等に加熱コイル上面の凹凸に起因してトッププレート２に局所的に与えられる衝撃も同等となるため、銅製リッツ線をアルミ製リッツ線に代えることは、トッププレート２の割れ防止等に寄与しない。

そこで、実施例１では図６に示すように、リッツ線を本体１の上下方向に略格子状に複数段重ねて巻いた構成とし、上記リッツ線によるバネ定数ｋを直列に二段に繋げることで、バネ定数を半減させるものである。ここで、上下方向の巻き段数を増やせば容易にバネ定数を低減できることは言うまでもない。

しかし、三段以上重ねて巻いた加熱コイルは、金属鍋と加熱コイルとの相対距離が離れ、加熱効率が低下する傾向が生じるので、二段程度が適している。

尚、図７の計算はＮ＝２５本の銅製リッツ線を基準としたが、上記のようにバネ定数はＥとＮの比率で求められるので、基準のＮが幾つであっても結果は同じである。ただ、銅やアルミの素線の材質により、ヤング率Ｅは多少変化する。しかし、計算上、バネ定数の値が数十％以上変わることが無いことは確認済みであり、実施例１の構成が課題解決に有効であることは揺るがない。

また、実施例１の構成による高弾力かつ軽量の加熱コイル２２ａであれば、本体落下時等に瞬間的に発生する荷重を小さくできるので、図８に示すような荷重が集中し易いコ字断面形状のようなフェライト２４を搭載しても、フェライトの２４の割れや損傷が抑えられる。図示したコ字形状のフェライト２４では、加熱コイル２２ａと金属鍋の間の磁束漏れを抑制し、金属鍋の加熱効率をより向上させることができる。尚、このフェライト２４形状は、コ字形状に比べて製作が容易なＬ字形状を用いた場合でも同様の効果がある。

ここで、アルミ製リッツ線を用いた例として、リッツ線の撚り本数Ｎを３８本、外側リッツ線２２０ａの巻き数を１０〜１５ターン、内側リッツ線２２０ｂの巻き数を４〜８ターンでニ段に積層した加熱コイルの検証を行い、磁性金属、非磁性金属の何れの金属鍋に対しても従来の銅製リッツ線による加熱コイルと同等の火力仕様をより軽量の加熱コイルで実現できることが確認できた。即ち、アルミ製リッツ線の撚り本数Ｎを略３８本、外側リッツ線２２０ａの巻き数を１０〜１５ターン、内側リッツ線２２０ｂの巻き数を４〜８ターンでニ段に積層した加熱コイルを使用することにより、従来製品と同等の火力の実現と、トッププレート２やフェライト２４の損傷低減が可能となった。

なお、図５、図６では、右側の加熱コイル２２ａにアルミ製リッツ線を採用した例を示したが、左側の加熱コイル２２ｂや中央の加熱コイル２２ｃにアルミ製リッツ線を採用しても同等の効果を得ることができる。更に、トッププレート２上の鍋載置部９０の下方全てに、実施例１の加熱コイルを適用すれば、本体１が軽量化され、よりトッププレート２やフェライト２４の損傷を抑えられる。

図６に示す上下に二段重ねてリッツ線を巻いた加熱コイル２２ａは、上記のように従来の加熱コイルに比べ低弾性になっており、課題に挙げた落下時のトッププレート２との衝突を緩和することにより、トッププレート２の割れや損傷を低減できる。また、同様に、加熱コイル２２ａが衝撃力の一部を吸収することにより、コイルベース２１に配置されるフェライト２４にかかる荷重も低減でき、フェライト２４の亀裂や破壊を防止できる。

また、図示したように、加熱コイル２２ａを外側リッツ線２２０ａと内側リッツ線２２０ｂに、半径方向に二重に分割した構成であれば、さらに加熱コイル２２ａのバネ定数を低減させ、より衝撃に強い信頼性の高いＩＨクッキングヒータを実現できる。

また、上記のような構成は、金属鍋を均一に加熱するために有効な配置であるし、その外側リッツ線２２０ａと内側リッツ線２２０ｂの間に別途、温度センサ２３を配置すれば、金属鍋底面の最高温度部位に近い位置にセンサを配置でき、金属鍋温度を適切に制御できる火力設定が可能となる。温度センサ２３は、サーミスタで無く、赤外線センサのような非接触センサを用いてもよい。

尚、加熱コイル２２ａは半径方向に二重でなく、三重、四重とすれば、よりバネ定数を小さくできることは言うまでも無い。また、コイルベース２１上に小径の加熱コイルを複数配置する構成であっても同様の効果がある。

次に、アルミ製リッツ線による加熱コイルを、ロースター部１０から最も遠い位置となる右側の加熱コイル２２ａに適用する利点を、ＩＨクッキングヒータの重量バランスとともに説明する。

図３に示すように、本実施例のロースター部１０は、被加熱物を載置する焼き網１４と、焼き網１４を載せ被加熱物の油や水分等を受ける受け皿１３と、被加熱物を加熱する上ヒータ１１と下ヒータ１２と、で構成されており、その庫内に大きな重量物は存在しない。

一方、インバータ基板５１ａと制御基板５１ｂが上下方向に積層して配置される基板ケース５には、インバータ基板５１ａ上の電子部品５２や高発熱素子５９とともに、該高発熱素子５９に設置したアルミ製のヒートシンク５５など重量物が多数収納される。このため、本体１の重心は中心より基板ケース５側（右側）に偏心することになる。

つまり、図示したＩＨクッキングヒータの本体１を正面から持った場合、右手にかかる荷重が左手の数倍になり得る。

ここで、従来製品において、本体１の収納される重量の大きな部品は、比重の大きな金属が高密度に集中する部品である。例えば、エナメル被覆銅線を複数本撚り合わせたリッツ線を巻いた加熱コイル、銅箔層の配線パターンを有する各基板、各基板上のチョークコイルやヒートシンクなどがこれらに相当する。

上記部品の中で最も重い部品は、リッツ線で構成される加熱コイルであり、インバータ基板５１ａ上方の加熱コイルのリッツ線としてアルミ製のものを用いることにより重心の偏りを緩和できる。

銅の比重は８．９６、アルミの比重は２．７であり、銅はアルミの約３．３倍重い材料である。従って、図７に示す同一電気抵抗にする撚り本数の比率１．６４に比べ、約２倍の値である。つまり、同一電気抵抗で構成したアルミ製のリッツ線と、銅製のリッツ線では約２倍の重量差があり、従来の銅製リッツ線による加熱コイルを、アルミ製リッツ線で構成することにより、局所的にかかるコイル重量を半減できる。

そこで、実施例１ではアルミ製の素線を撚り合わせたリッツ線で構成される加熱コイル２２ａを、少なくともロースター部１０から最も遠い右側の鍋載置部９０に配する構成にした。

本構成により、本実施例に示すＩＨクッキングヒータの場合、ロースター部１０と左側の加熱コイル２２ｂの重量和に、基板ケース５と右側の加熱コイル２２ａの重量和に近づけることができ、重心位置を従来構成から、中心側に移動できる。

また、上記の加熱コイル２２ａは、加熱コイルの中で最もファン装置４に近い上流側、或いは吸気口９ａに近い位置に配置されるので、他の加熱コイルよりも多くの冷却風を供給することができ、コイル冷却が容易になる。

上記のようにアルミ製リッツ線を用いた加熱コイルは、右側のみに限らず、ロースター部１０が右側の時は逆に左側２２ｂ、或いは右側２２ａと左側２２ｂの両方、或いは右側２２ａと中央２２ｃ、或いは全て２２ａ、２２ｂ、２２ｃに搭載しても、重心位置は従来構造よりも本体１中心に近寄ることになる。

このように、アルミ製の素線を撚り合わせたリッツ線を巻いた加熱コイル２２ａにより、本体１の左右の重量バランスを均等に近づけることで、製品の搬送やキッチンへの据付け時に、落下などの衝撃を本体１に与える状況を未然に防止することができる。

図１０及び図１１を用い、実施例２の誘導加熱調理器における加熱コイル部の構成について説明する。なお、実施例１と共通する点は説明を省略するものとする。

実施例２では、コイルベース２１の外周３箇所に加熱コイル２２ａを覆うスペーサ２０を配したものである。該スペーサ２０の配置により、支持部２７のバネ２７ａで均等にコイルベース２１をトッププレート２に押し付けることができ、加熱コイル２２ａとトッププレート２の間隙Ｈｂを更に安定して保持できる。

また、実施例２の構成では、製品落下時にいずれか二つのスペーサ２０を軸にコイルベース２１が斜めに傾き、加熱コイル２２ａの外周端がトッププレート２に局所的な荷重を与える原因となるので、アルミ製リッツ線を用いた高弾力かつ軽量の加熱コイルが瞬間的に発生する荷重の低減に寄与する。

このように、従来以上の弾力性を加熱コイルに持たせることで、トッププレート２やフェライト２４の割れや損傷を低減できる。

ここで、図６に示した加熱コイル部を例に、本体１の高さ方向の間隙について記載する。上記構成により、加熱コイル２２ａとトッププレート２の接触によるトッププレート２やフェライト２４の割れを抑制することができたので、当然トッププレート２と加熱コイル２２ａの間隙Ｈｂを小さくできるし、トッププレート２の厚さＨａも薄くすることができる。ここで、一般的に使用されるトッププレート２の厚さＨａはＨａ＝４ｍｍが多いが、４ｍｍ以下にして金属鍋と加熱コイル２２ａの距離を縮め、加熱コイルと金属鍋の磁気結合を高めて金属鍋を効率よく誘導加熱させることで加熱時間を短縮し、消費電力を低減させることも可能である。

ここで、材料力学では、最大曲げ応力が厚さの二乗に反比例する。よって、実施例２の構成により、例えば衝撃荷重を半減できれば、厚さを１／１．４に低減できる。つまり、Ｈａ＝約３ｍｍが計算上実現可能である。

ただ、上下二段に巻いた加熱コイルが、図６の断面のような略格子状の整列でなく、図８の断面のような略千鳥状の整列であれば、バネ定数は半減まで行かないため、Ｈａ＝３．５ｍｍが設計上、望ましい値と思われる。

あるいは、図９に示す加熱コイル２２ａのようにリッツ線を上下交互に配置させれば、千鳥状の配列に比べてバネ定数を小さくでき、より衝撃に対して弾力を持たせることができる。また、図９では、加熱コイルの厚さＨｃを薄く構成でき、加熱コイル周りに構成する冷却風路の空間を確保し易くなる。
さらに、図９の加熱コイルは上下面の凹凸が大きくなり、放熱面積が増加するため、加熱コイル２２ａの冷却も良好となる。

また、トッププレート２と加熱コイル２２ａの間隙Ｈｂは、特にトッププレート２の割れが生じ難いように、近接させることも可能である一方、加熱コイル２２ａ表面を冷却する空気の風路が必要となるため、加熱効率と冷却を考慮したＨｂ＝２．５〜３ｍｍとすることが望ましい。

また、加熱コイル２２ａの厚さＨｃは、薄いほど金属鍋と加熱コイル２２ａの結合が良くなり効率よく誘導加熱できるので、Ｈｃ＝４〜５ｍｍで構成することが望ましい。

図１２に実施例３の誘導加熱調理器における加熱コイル部の構成について説明する。なお、実施例１及び実施例２と共通する点は説明を省略するものとする。

実施例３では、複数のアルミ素線を撚り合わせたリッツ線で構成される加熱コイルにおいて、リッツ線の断面外形を本体上下方向に長い長円で構成したものである。このような断面外形のリッツ線にするには、例えばアルミ素線を撚り合わせた後、リッツ線を挟んで外力を加え、リッツ線を変形させても良いし、或いは、加熱コイル２２ａを構成する過程で周方向にリッツ線同士を押し付けて巻いてもよい。

従って、リッツ線の断面外形を本体上下方向の高さより前記加熱コイル周方向の幅が大きい構成であれば、上記の弾性効果が生まれ、トッププレートの割れを抑制できる。

尚、本実施例のように、リッツ線に外力を加えて加熱コイルを巻く構成では、アルミ素線の拠りを緩く、例えば１ｍ当り５回から１０回程度にすれば、素線の断線が生じ難くなる。さらに、素線の張りが緩くなることで、衝撃などの外力による変形が容易になり、外力が減衰しトッププレートやフェライトにかかる負荷が低減される。

図１４は本実施例の効果を簡略化して説明するに、リッツ線の外形断面が四角形である場合について、その断面のアスペクト比（リッツ線の断面外形を本体上下方向の高さＨｃを加熱コイル周方向の幅Ｗｃで除した値）とバネ定数の関係を示したものである。尚、図では正方形（Ｈｃ／Ｗｃ＝１）時のバネ定数を１とし、その変化量を相対的に記した。図より、Ｈｃ／Ｗｃを示す横軸は対数軸であり、リッツ線の外形断面が縦長になるＨｃ／Ｗｃ＞１になると、バネ定数が急激に低下していくことが分かる。つまり、リッツ線が縦長になるにつれ、大きな弾性力をもつことになる。

また、本実施例の加熱コイル２２ａは、図１４のようにコイルベース２１に設けた溝部２１ｃに嵌め込んだ構成であってもよい。図１４では、フェライト２４上方の樹脂肉厚を用いて凹凸を構成し、該凹凸の凹部となる溝部２１ｃに合せて、リッツ線を配置している。本構造では、溝部２１ｃの深さをリッツ線の本体上下方向の高さより小さくし、リッツ線の上面が溝部２１ｃの凸部よりトッププレートに近い配置とした。本構成であれば、リッツ線同士が接触せずに巻かれるため、トッププレートなどの割れ防止とともに冷却もしやすくなる。また、リッツ線がフリーで配置されるため、外力がかかっても衝撃を吸収し易くなる。尚、リッツ線が溝部２１ｃの内部に設置させた場合であっても、コイルベース２１に設置されたフェライト２４の破損抑制には十分効果があることを付記しておく。つまり、フェライトの破損はコイルベース２１の樹脂に伝わった外力の逃げ場が無くなることで、フェライトに集中荷重がかかることで生じる。そこで、間隙を配して巻かれたリッツ線は、コイルベース２１に伝わる力を分散する効果があり、よってフェライト２４にかかる荷重を低減する。

尚、リッツ線は実施例１に示すような円形とは限らないため、図１４に示すコイルベース２１に、リッツ線を本体上下方向に複数段重ねて加熱コイルを構成しても差し支えない。

１ 本体、１ａ 本体外郭、２ トッププレート、４ ファン装置、５ 基板ケース、７ 通風ダクト、７ａ、７ｂ、７ｃ 吹出し口、９ａ 吸気口、９ｂ 排気口、１０ ロースター部、１１ 上ヒータ、１２ 下ヒータ、１３ 受け皿、１４ 焼き網、２０ スペーサ、２１ コイルベース、２１ａ、２１ｂ 支持孔、２１ｃ 溝部、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ 加熱コイル、２３ 温度センサ、２４ フェライト、２７ 支持部、２７ａ バネ、２７ｂ 軸、２９ａ センサ台、２９ｂ バネ、５１ａ インバータ基板、５１ｂ 制御基板、５１ｃ 電源基板、５２ 電子部品、５５ ヒートシンク、５９ 高発熱素子、６０ 操作パネル、６５ 表示部、６９ 操作部、９０ 鍋載置部

Claims (4)

1. 金属鍋を載置するトッププレートと、
   該トッププレートの下方に設けられ、前記金属鍋を誘導加熱する加熱コイルと、
   該加熱コイルを載置したコイルベースと、
   前記コイルベースを前記トッププレート側に付勢して支持する弾性部材と、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ基板と、
   前記加熱コイル及び前記インバータ基板を冷却するファン装置と、を備え、
   前記加熱コイルは、複数のアルミ素線を撚り合わせたリッツ線を、本体上下方向に複数段重ねて構成し、
   更に、複数の銅素線を撚り合わせたリッツ線で構成した加熱コイルを有しており、前記インバータ基板の上方に設けられる加熱コイルは、前記アルミ素線を用いた加熱コイルであることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 金属鍋を載置するトッププレートと、
   該トッププレートの下方に設けられ、前記金属鍋を誘導加熱する加熱コイルと、
   該加熱コイルを載置したコイルベースと、
   前記コイルベースを前記トッププレート側に付勢して支持する弾性部材と、
   前記加熱コイルに高周波電流を供給するインバータ基板と、
   前記加熱コイル及び前記インバータ基板を冷却するファン装置と、を備え、
   前記加熱コイルは、複数のアルミ素線を撚り合わせたリッツ線であって、該リッツ線の断面外形は、本体上下方向の高さより前記加熱コイル周方向の幅が狭くなるように巻いて構成し、
   更に、複数の銅素線を撚り合わせたリッツ線で構成した加熱コイルを有しており、前記インバータ基板の上方に設けられる加熱コイルは、前記アルミ素線を用いた加熱コイルであることを特徴とする誘導加熱調理器。
3. 請求項１または２に記載の誘導加熱調理器において、
   更に、前記インバータ基板および前記加熱コイルを冷却するファン装置を備え、
   該ファン装置から前記アルミ素線を用いた加熱コイルに供給される冷却風が、前記銅素線を用いた加熱コイルに供給される冷却風より多いことを特徴とする誘導加熱調理器。
4. 前記加熱コイルを複数分割してコイルベースに載置したことを特徴とする請求項１から３何れか一項に記載の誘導加熱調理器。