JP6272053B2 - Induction heating cooker - Google Patents
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Description
本発明は、鍋状容器に渦電流を誘起して、鍋状容器を加熱する誘導加熱調理器に関するものである。 The present invention relates to an induction heating cooker that induces an eddy current in a pot-shaped container to heat the pot-shaped container.
従来の加熱調理器では、加熱調理器の一種である炊飯器において、「炊飯器本体と、前記炊飯器本体に装備する鍋と、前記鍋を加熱する加熱手段と、前記炊飯器本体を覆う蓋と、前記鍋の温度を検出する鍋温度検出手段と、前記鍋温度検出手段の出力に応じた所定の炊飯シーケンスに従って前記加熱手段を制御する加熱制御手段とを備え、前記鍋は底部内面にディンプルを複数設け、前記ディンプル形成部より中央側に鍋中心を中心とする環状に形成する壁部を設ける」ようにしたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In a conventional cooking device, in a rice cooker that is a kind of cooking device, “a rice cooker body, a pan equipped in the rice cooker body, a heating means for heating the pan, and a lid that covers the rice cooker body And a pan temperature detecting means for detecting the temperature of the pan, and a heating control means for controlling the heating means in accordance with a predetermined rice cooking sequence according to the output of the pan temperature detecting means, wherein the pan is dimpled on the bottom inner surface. And a wall portion formed in an annular shape around the center of the pan is provided on the center side of the dimple formation portion (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されているような従来の加熱調理器では、鍋底に沸騰核の形成を促すディンプル形状と、ディンプルで発生した気泡を上昇させるために環状に形成した壁部を設けて、炊上工程の初期に鍋の略中央部にかに穴を生成する構成としていた。
In a conventional cooking device as described in
鍋などの調理容器の底面及び側面は、通常、清掃性の観点から凹凸はできるだけ避けて作られている。また、鍋内部にディンプルなどの凹凸を設けることは、鍋の清掃作業の際に汚れつまりの原因になったり、塗装はがれの基点となったりする可能性がある。 The bottom and side surfaces of cooking containers such as pots are usually made with as few irregularities as possible from the viewpoint of cleanability. Providing irregularities such as dimples inside the pan may cause dirt during the cleaning operation of the pan, or may become a base point for paint peeling.
また、ディンプルなどの凹凸は、鍋状容器が板金プレス加工で生成されている場合には、プレスして底面を押し上げることとなり、コイルからの距離が離れることとなる。コイルからの距離が離れるということは、誘導加熱の効果を妨げる方向に働くことを意味し、局所的に加熱効率が下がり、ひいては温度が下がる傾向になるという課題が生じる。
また、鍋状容器が別の成型手段や削り加工などで生成されている場合、ディンプルなどの凹凸の部分だけ、熱容量が大きくなる。そのため、やはり局所的かつ相対的に温度が下がりやすくなってしまうという課題が生じる。
Further, when the pan-like container is produced by sheet metal pressing, the unevenness such as dimples is pressed to push up the bottom surface, and the distance from the coil is increased. The fact that the distance from the coil increases means that it works in a direction that hinders the effect of induction heating, and there arises a problem that the heating efficiency is locally lowered and the temperature tends to decrease.
Further, when the pan-like container is generated by another molding means or a shaving process, the heat capacity is increased only in the uneven portions such as dimples. For this reason, there still arises a problem that the temperature tends to decrease locally and relatively.
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、清掃性を損ねることなく、局所沸騰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している。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an induction heating cooker that can be locally boiled without impairing the cleanability.
本発明に係る誘導加熱調理器は、本体と、磁力線を透過する鍋基材で構成され、前記本体に着脱自在に収容される鍋状容器と、前記本体に設けられ、前記鍋状容器を誘導加熱する加熱手段と、少なくとも前記鍋状容器の内面部に設置され、前記鍋基材よりも磁力線を透過しにくい磁性材と、を有し、前記鍋基材は、炭素を主成分とする焼結体にて構成されているものである。 An induction heating cooker according to the present invention includes a main body and a pan base material that transmits a magnetic field line, and is detachably accommodated in the main body. The pan-shaped container is provided in the main body and guides the pan-shaped container. heating means for heating is disposed on the inner surface of at least the pot-shaped container has a hard magnetic material passes through the magnetic field lines than the pot base, the Nabemotozai is composed mainly of carbon burnt It consists of a ligation .
本発明の誘導加熱調理器によれば、磁力線を透過しやすい鍋状容器に対して、磁力線を吸収して発熱しやすい磁性材を設置したので、磁性材の発熱により、局所的に沸騰させることで、沸騰核を形成しやすくし、沸騰時の蒸気の通り道を生成しやすくできる。 According to the induction heating cooker of the present invention, since the magnetic material that absorbs the magnetic lines of force and easily generates heat is installed for the pan-like container that easily transmits the magnetic lines of magnetic force, the magnetic material generates heat locally. Thus, it is easy to form boiling nuclei and to easily generate a passage for steam at the time of boiling.
以下、本発明に係る誘導加熱調理器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、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。 Hereinafter, embodiments of an induction heating cooker according to the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the embodiments described below. Moreover, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one.
図1は、本発明の実施の形態に係る誘導加熱調理器(以下、加熱調理器100と称する)の構成の一例を概略的に示す斜視図である。図2は、加熱調理器100の要部断面を示す要部断面図である。図1及び図2に基づいて、加熱調理器100の構成及び動作について説明する。この加熱調理器100は、被加熱物(米や水等)を入れた鍋状容器(鍋5)が挿入され、鍋5に渦電流を誘起して加熱する誘導加熱調理器である。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of a configuration of an induction heating cooker (hereinafter referred to as a heating cooker 100) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a cross-section of the main part of the
加熱調理器100は、本体1を備えている。本体1の内部には、被加熱物15を入れて調理できる鍋5が着脱自在に収容可能になっている。つまり、本体1には、鍋5が挿入可能な開口部が形成されている。そして、外蓋2が、本体1の開口部を上面から開閉自在に覆うようになっている。外蓋2は、閉じられたときに、本体1に設けられている係止部などでひっかけて閉じる方式となっている。そして、外蓋2が本体1の開口部を閉じた状態で係止部が外れると図示省略のヒンジを支点として外蓋2が上方へ開く仕組みとなっている。
The
また、外蓋2の上面には、操作パネル3が設けられている。操作パネル3は、加熱調理器100の加熱時間や仕上がりなどを設定入力し、かつ設定や運転状態を表示するものである。また、操作パネル3は、図示しない制御装置に対して、設定された内容に対応した制御信号を送信する。制御装置は、受信した制御信号により、加熱調理器100の加熱状態をコントロールする。具体的には、制御装置は、後述する加熱コイル10などの加熱手段に対して、加熱量や時間を指示し、適切な調理仕上がりになるよう加熱調理を実施する。なお、操作パネル3のうち操作部分とパネル部分とを別々に設ける構成としてもよい。
An
外蓋2には、蒸気カートリッジ4が着脱可能に取り付けられる。蒸気カートリッジ4は、本体1の内部の被加熱物15が加熱された際に発生する蒸気を逃がす作用と、蒸気の凝縮水や被加熱物の吹き零れを受けて被加熱物側に戻す作用と、を有する。
A
鍋5は、上面のみ開口した略円筒状、厚みはおよそ5mmの容器である。開口側の端部はフランジを有しており、持ちやすさや収納しやすさに配慮した構成となっている。使用者は、鍋5に被加熱物15を投入して加熱を実施する。被加熱物15は、例えば水と米からなる米飯や、肉、野菜、液体と調味料からなるカレーが挙げられるが、調理種を特に限定するものではない。
The
鍋5の底部外側には鍋温度センサ6が設けられている。鍋温度センサ6は、一例としてサーミスタにて構成され、本体1の底面部からバネにて上方に付勢されることで、鍋5に接触し、鍋5の温度を検知する。鍋温度センサ6は、温度に応じて、検知電圧として図示しない制御装置に信号として送信する。制御装置は、取得した検知電圧から鍋5の温度を推定することで、鍋5の目的温度に対して熱源のフィードバックをかける。こうすることで、被加熱物15を所望の仕上がりとする役割を果たす。
A
外蓋2の本体1側には内蓋7が設置されている。具体的には、内蓋7は、外蓋2に対して、鍋5側に対向すべく着脱可能に設置されている。内蓋7は、被加熱物15の付着等により汚れた場合には水洗いが可能なように、フッ素加工を施して撥水性を持たせている場合もある。
An
内蓋7の外周には蓋パッキン8が設けられている。蓋パッキン8は、鍋5のフランジ部と内蓋7とを接触および密閉する作用を有する。つまり、蓋パッキン8は、本体1の側面からの蒸気漏洩や熱漏洩による効率低下回避、使用者に対する高温蒸気接触の危険性回避の役割を果たす。
A lid packing 8 is provided on the outer periphery of the
鍋5に底部外側には、加熱手段である加熱コイル10が設けられている。加熱コイル10は、インバータ回路(図示せず)から高周波電流が供給され、高周波磁界を発生することで加熱コイル10と磁気結合した鍋5の加熱コイル対向面とが励磁され、鍋5の底面に渦電流が誘起される。この渦電流と鍋5の持つ抵抗によりジュール熱を生じ、鍋5の底面が発熱して加熱が行われる。
A
なお、本体1の内部にはコイルベース9が設置されている。コイルベース9は、外側が加熱コイル10を固定可能になっており、内側が鍋5を収納できる形状となっている。
A
また、鍋5および被加熱物15は、内蓋7に設けられた蓋ヒータ11、コイルベース9に設けられた胴ヒータ12からも加熱される。
The
蓋ヒータ11は、外蓋2と内蓋7の間に設けられており、ニクロム線などで構成され、被加熱物15や鍋5を上部から加熱する。蓋ヒータ11は、鍋5の底面を加熱する加熱コイル10の出力として比して小さい出力のものであり、補助的な加熱源として利用する。蓋ヒータ11は、内蓋7に付着する凝縮水を低減させる作用もある。
The
胴ヒータ12は、コイルベース9の外側に設けられており、ニクロム線などで構成され、鍋5や被加熱物15を側面から加熱する。蓋ヒータ11と同じく、胴ヒータ12は、補助的な加熱源であるが、鍋5との距離が近いため、蓋ヒータ11と比較して鍋5ならびに被加熱物15を加熱する効果は高い。
The
次に、鍋5の構成と加熱動作について説明する。
鍋5は、磁力線を透過しやすい鍋基材を有している。鍋基材は、非磁性、高抵抗のカーボン焼結体(炭素を主成分とする焼結体)で構成されている。カーボン焼結体は、比透磁率が略1であり、誘導加熱に適さないと思われがちだが、SUS304同等の抵抗率(7.2×10−7Ωm)を有している。式(1)で表されるように、投入される鍋5への電力としてはコイル電流、周波数などを適切に選択すれば、十分に電磁誘導加熱が可能である。また、カーボン焼結体は熱伝導率がよいため、短時間に鍋の温度が均一に上昇しやすい特性を持つ。
Next, the structure and heating operation of the
The
ところで、誘導加熱を検討する際に用いられる重要な指標として、電流浸透深さがある。渦電流の表皮効果により、電流密度が0.368倍に減少する点が浸透深さであり、この数値が大きい方が、被加熱材の奥まで加熱されやすいことを意味している。電流浸透深さは、式(2)で表すことが可能である。 By the way, as an important index used when examining induction heating, there is a current penetration depth. The point at which the current density decreases 0.368 times due to the skin effect of eddy current is the penetration depth, and a larger value means that the material to be heated is more easily heated. The current penetration depth can be expressed by Equation (2).
ここで、周波数20KHzと想定した場合、加熱調理器100の鍋5を構成しているカーボン焼結体の電流浸透深さは式(2)から11mmとなる。鍋5の鍋厚みが5mmの場合は、「浸透深さ」>「鍋厚み」の関係にあることがわかる。すなわち、磁気結合における磁力線は、カーボン焼結体の鍋5で全量発熱として利用されない状態、言い換えれば磁力線が突き抜けるような関係にあることがわかる。
Here, when it is assumed that the frequency is 20 kHz, the current penetration depth of the carbon sintered body constituting the
図3A及び図3Bは、加熱調理器100の鍋5を透過する磁力線を説明するための模式図である。図3Aは、加熱調理器100に磁性材を設置しない場合の鍋5を透過する磁力線を示している。図3Bは、加熱調理器100に磁性材を設置した場合の鍋5を透過する磁力線を示している。図3A及び図3Bに基づいて、加熱調理器100の鍋5を透過する磁力線について詳しく説明する。図3A及び図3Bに示す矢印は、磁力線16を表している。
3A and 3B are schematic diagrams for explaining magnetic lines of force that pass through the
図3Aから、加熱コイル10の電流の周辺には磁界が発生していることがわかる(図3Aに示す磁力線16)。磁力線16は、鍋5の壁面を通りこして鍋5の内側まで通り抜けている。
FIG. 3A shows that a magnetic field is generated around the current of the heating coil 10 (lines of
加熱調理器100は、図3Bに示すように、鍋5の内面部に磁性材14を設置するようにしている。磁性材14は、鍋基材よりも磁力線を透過しにくい材料で構成されている。磁性材14としては、一例としてフェライト、あるいはフェライトを含んだ混合金属粉、あるいは磁性を持ったステンレス材が挙げられる。または、鉄粉などで磁性材14を構成してもよい。なお、鍋基材よりも磁力線を透過しにくい材料とは、鍋基材よりも透磁率が小さい材料のことである。
As shown in FIG. 3B, the
図3Bに示す通り、鍋5の基材を通り抜けた磁力線16は、鍋5の内面に位置する磁性材14を発熱させる分布となる。磁性材14の浸透深さは、1mm以下〜数μmであるので、略薄い磁性材を設置することで磁力線16を有効利用して発熱することが可能となる。
As shown in FIG. 3B, the
磁性材14は、鍋5の表面に定着性を高めるブラストをかけた後に塗装する方法、噴霧器やスパッタリングなどを用いて蒸着や溶着する方法、シート状の磁性材料を接着剤などで接着する方法、鍋5の表面に設置部を設けて嵌めこんで接合する方法などを適用することで設置可能である。
なお、鍋5の内面であって、磁性材14の上層には保護塗装13が設けられている。保護塗装13は、例えばフッ素塗装などで構成される。保護塗装13を設けることにより、鍋5の内側の撥水性を高めることで使用者の清掃しやすさを確保することができるとともに、鍋5の基材および磁性材14を保護できる。磁性材14は、極めて薄い構成(20〜30μm)とすることができるので、上層に50〜数百μmの保護塗装13を形成しても、定着性に与える影響は小さい。また、実使用上、鍋5の内側は、ぼほ段差のない構成(つまり平滑に)することが可能である。そのため、使用者の清掃性を損ねることなく、磁性材14の適用が可能となる。
A
図4は、加熱調理器100の沸騰泡生成時の状態を模式的に示す模式図である。図4に基づいて、加熱調理器100の沸騰泡生成時の状態について説明する。
FIG. 4 is a schematic diagram schematically showing the state of the
磁性材14は、電流浸透深さが極めて小さく(1mm以下〜数μm)、鍋5を通り抜けてくる磁力線16を吸収して発熱する。そのため、磁性材14が設置してある箇所は、設置していない箇所より高温となる。加熱を続けていくと、高温部から上昇対流が促進されるとともに、沸騰温度近くまで上昇した際には、局所的に飽和温度以上となって沸騰泡17が発生する(局所沸騰)。
The
この沸騰泡17は、被加熱物15に対して、攪拌効果を有する。加えて、沸騰泡17は、米飯のような最終的に液体が略消失するような食品に対しては、調理終了時にいわゆる「カニ穴」を形成することにも寄与している。「カニ穴」が形成されると、鍋5の底面部から蒸気を上部に通すことができ、蒸気による熱伝達と、鍋5の底面に残りがちな水分の除去を促して、食品の仕上がりを向上させる効果を一層有することになる。
The boiling bubbles 17 have a stirring effect on the object to be heated 15. In addition, the boiling
図5は、加熱調理器100の鍋5の磁性材14の配置例を示す上面図である。図6は、加熱調理器100の鍋5の磁性材14の別の配置例を示す上面図である。図5では、磁性材14をランダムに配置した状態を示している。図6では、磁性材14を周状及び周期的に配置した状態を示している。図5及び図6に基づいて、磁性材14をランダム配置した場合の作用効果について説明する。
FIG. 5 is a top view showing an arrangement example of the
図5に示すように、鍋5の内部に効率よく発熱される部分(つまり磁性材14の設置箇所であり沸騰核となる部分)をランダムに配置することにより、被加熱物15の煮込み時の対流を乱した形で構成でき、例えば食材に対する味の浸透や味の均一性などを高める効果が得られる。
As shown in FIG. 5, the portion to be efficiently heated (that is, the portion where the
また、図6に示すように、磁性材14を周状及び周期的な配置とすることも可能である。高温となる部分(つまり磁性材14の設置箇所であり沸騰核となる部分)を周状及び周期的に配置することで、鍋5の底面中央から上昇して側面へ流れる対流、あるいは逆に、側面上部から底面中央へ下がっていく方向に流れる対流などの実現可能となり、所望の方向への対流実現が可能となる。例えば、麺茹でなどでは、対流により麺が動かされるため、団子状に麺が固まったりする不具合なく、麺に効率的に熱を与えることが可能となるなどの効果を発揮する。
Moreover, as shown in FIG. 6, it is also possible to arrange the
磁性材14を周状に配置するとは、磁性材14をリング状に配置することである。磁性材14を周期的に配置するとは、同様な形状の磁性材14を所定の間隔で周方向に配置することである。なお、図6では、磁性材14を周状及び周期的に配置したものを例に示しているが、磁性材14を周状又は周期的な配置としてもよい。
Arranging the
本発明の活用例として、鍋状容器を有する業務用及び家庭用の誘導加熱調理器に適用することが可能である。 As an application example of the present invention, the present invention can be applied to commercial and household induction heating cookers having pan-shaped containers.
1 本体、2 外蓋、3 操作パネル、4 蒸気カートリッジ、5 鍋、6 鍋温度センサ、7 内蓋、8 蓋パッキン、9 コイルベース、10 加熱コイル、11 蓋ヒータ、12 胴ヒータ、13 保護塗装、14 磁性材、15 被加熱物、16 磁力線、17 沸騰泡、100 加熱調理器。 1 body, 2 outer lid, 3 operation panel, 4 steam cartridge, 5 pan, 6 pan temperature sensor, 7 inner lid, 8 lid packing, 9 coil base, 10 heating coil, 11 lid heater, 12 trunk heater, 13 protective coating , 14 Magnetic material, 15 Object to be heated, 16 Magnetic field lines, 17 Boiling foam, 100 Heating cooker.
Claims (8)
磁力線を透過する鍋基材で構成され、前記本体に着脱自在に収容される鍋状容器と、
前記本体に設けられ、前記鍋状容器を誘導加熱する加熱手段と、
少なくとも前記鍋状容器の内面部に設置され、前記鍋基材よりも磁力線を透過しにくい磁性材と、を有し、
前記鍋基材は、
炭素を主成分とする焼結体にて構成されている
ことを特徴とする誘導加熱調理器。 The body,
It is composed of a pan base material that transmits magnetic lines of force, and a pan-like container that is detachably accommodated in the main body,
A heating means provided on the main body for inductively heating the pan-like container;
A magnetic material that is installed at least on the inner surface of the pan-like container and is less likely to transmit lines of magnetic force than the pan base ;
The pan base material is
An induction heating cooker comprising a sintered body containing carbon as a main component .
前記鍋基材の電流浸透深さよりも薄い
ことを特徴とする請求項1に記載の誘導加熱調理器。 The thickness of the pan base is
The induction heating cooker according to claim 1 , wherein the induction heating cooker is thinner than a current penetration depth of the pan base material.
塗装、蒸着、接着、接合のいずれかにより、前記鍋状容器の内面部に設置されている
ことを特徴とした請求項1又は2に記載の誘導加熱調理器。 The magnetic material is
The induction heating cooker according to claim 1 or 2 , wherein the induction heating cooker is installed on an inner surface of the pan-like container by any one of painting, vapor deposition, adhesion, and bonding.
ことを特徴とした請求項1〜3のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 3 , wherein a protective coating having water repellency is provided on an upper layer of the magnetic material.
前記鍋状容器の内側を平滑にする
ことを特徴とする請求項4に記載の誘導加熱調理器。 The protective coating is
The induction heating cooker according to claim 4 , wherein the inside of the pan-like container is smoothed.
複数個所に設置される
ことを特徴とした請求項1〜5のいずれか一項に記載の誘導加熱調理器。 The magnetic material is
The induction heating cooker according to any one of claims 1 to 5 , wherein the induction heating cooker is installed at a plurality of locations.
ランダム配置される
ことを特徴とした請求項6に記載の誘導加熱調理器。 The magnetic material is
The induction heating cooker according to claim 6 , wherein the induction heating cooker is randomly arranged.
周状及び周期的の少なくともいずれかに配置される
ことを特徴とした請求項6に記載の誘導加熱調理器。 The magnetic material is
The induction heating cooker according to claim 6 , wherein the induction heating cooker is arranged in at least one of a circumferential shape and a periodic shape.
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