JPH0443591A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

誘導加熱調理器

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JPH0443591A
JPH0443591A JP2149409A JP14940990A JPH0443591A JP H0443591 A JPH0443591 A JP H0443591A JP 2149409 A JP2149409 A JP 2149409A JP 14940990 A JP14940990 A JP 14940990A JP H0443591 A JPH0443591 A JP H0443591A
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JP
Japan
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circuit
duty
induction heating
variable
inverter
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JP2149409A
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Hideki Omori
英樹 大森
Hirobumi Noma
博文 野間
Hideyuki Kominami
秀之 小南
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • H02M7/53803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02—Induction heating
    • H05B6/06—Control, e.g. of temperature, of power
    • H05B6/062—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like
    • H05B6/065—Control, e.g. of temperature, of power for cooking plates or the like using coordinated control of multiple induction coils
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は一般家庭及びレストランなどで使用される誘導
加熱調理器に関するものである。
従来の技術 第１１図は従来の誘導加熱調理器の構成を示す。１は交
流電源、２は整流回路、３は整流回路２の直流出力を２
０〜５０ｋＨｚの高周波に変換するインバータ、４はイ
ンバータ３の出力に接続された負荷回路である。整流回
路２は整流ブリッジ５、コイル６とフィルタコンデンサ
７よりなる。コイル６とフィルタコンデンサ７は平滑ま
たは高周波フィルタとして働く。インバータ３はスイッ
チング素子Ｑ１とスイッチング素子Ｑ１を周期的に導通
・遮断させる可変周波数発振回路８及び周波数設定回路
９よりなる。負荷回路４は加熱コイル１０と共振コンデ
ンサ１１の共振回路よりなる。可変周波数発振回路８は
周波数設定回路９の指令に応じてスイッチング素子Ｑ１
の動作周波数を変化させる。その結果、負荷回路４に供
給する高周波電力の周波数が変化し、加熱電力を可変す
ることができる。
発明が解決しようとする課題 ここで複数の誘導加熱調理器を近接させて使用する場合
に、それらの動作周波数差の音波がそれぞれの誘導加熱
調理器に載置した鍋の間で発生するが、動作周波数差が
可聴域になると干渉音として知られている騒音になる。
上記した従来の構成では、加熱電力を可変するときその
動作周波数を広範囲に変化させなければならないため、
干渉音の発生が避けられないという課題があった。
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、複数の
誘導加熱調理器を近接させて使用したときに発生する干
渉音を防ぐことを第１の目的としたものである。第２の
目的は入力電力を安定に制御、またはスイッチング素子
の責務が過大になることを安定に防ぎ、しかも干渉音の
発生を防ぐ誘導加熱調理器を提供することにある。第３
の目的は可変デユーティ発振回路の量産ばらつき、温度
変化、経時変化などによる発振周波数の変化があっても
干渉音の発生を防ぐことができ、常に環境性のよい誘導
加熱調理器を提供することにある。
課題を解決するための手段 第一の発明の誘導加熱調理器は、交流電源に接続した整
流回路と、直列に接続した第一及び第二のスイッチング
素子、二つのスイッチング素子を略一定の周期で交互に
駆動する可変デユーティ発振回路、可変デユーティ発振
回路に接続したデユーティ設定回路を有するインバータ
と、加熱コイルと共振コンデンサよりなる負荷回路を有
し、前記インバータの入力を前記整流回路の出力に接続
し、前記負荷回路を前記インバータの出力に接続し、前
記可変デユーティ発振回路は前記第一のスイッチング素
子の導通時間Ｔａと前記第二のスイッチング素子の導通
時間Ｔｂの比を前記デユーティ設定回路の指令に応じて
変化させるものである。
第二の発明の誘導加熱調理器は、第一の発明のデユーテ
ィ設定回路が誘導加熱調理器の入力電力と相関のある物
理量、または第一または第二のスイッチング素子の電流
と相関のある物理量の検知部と、基準電圧と、指令を出
力する誤差増幅器を有し、誤差増幅器の入力は前記検知
部と基準電圧に接続し、可変デユーティ発振回路はデユ
ーティすなわちＴａ／（Ｔａ＋Ｔｂ）の可変範囲を１／
２以上、または１／２以下の領域に制限する可変範囲制
限回路を有したものである。
第三の発明の誘導加熱調理器は、第一の発明のインバー
タと負荷回路を少なくとも二辺上有し各々のインバータ
に含まれる可変デユーティ発振回路を相互に接続し各々
の可変デユーティ発振回路が同期して発振するものであ
る。
作用 第一の発明の誘導加熱調理器は、動作周波数が一定であ
りながら、導通時間ＴａとＴｂの比を変化させることに
より加熱電力を可変することができる。
第二の発明の誘導加熱調理器は、導通時間ＴａとＴｂの
比を入力電力またはスイッチング素子の電流で帰還制御
し、かっデユーティの可変範囲を１／２以上、または１
／２以下の領域に制限しているので、負荷変動に対して
安定である。
第三の発明の誘導加熱調理器は、構成する複数のインバ
ータが精密に一致した周波数で動作するので、可変デユ
ーテイ発振回路の量産ばらつき、温度変化、経時変化な
どによる発振周波数の変化があっても干渉音の発生を防
ぐことができる。
実施例 第１図は第一の発明の誘導加熱調理器の一実施例を示す
。図において１２は交流電源、１３は交流電源１２に接
続した整流回路、１４は整流回路１３の直流出力を２０
〜５０ｋＨｚの高周波に変換スるインバータ、１５はイ
ンノく一夕１４の出力に接続された負荷回路である。整
流回路１３は整流ブリッジ１６、コイル１７とフィルタ
コンデンサ１８よりなる。コイル１７とフィルタコンデ
ンサ１８は平滑または高周波フィルタとして働く。
インバータ１４は直列に接続した第一のスイッチング素
子Ｑａ及び第二のスイッチング素子Ｑｂと、この二つの
スイッチング素子を略一定の周期で交互に駆動する可変
デユーティ発振回路１９と、この可変デユーティ発振回
路１９に接続したデユーテイ設定回路２０よりなり、こ
の入力を前記整流回路１３の出力に接続している。負荷
回路１５は加熱コイル２１と共振コンデンサ２２の共振
回路よりなり、インバータ１４の出力に接続している。
第２図はインバータ１４の出力電圧ｖＯを示す。ｖＯは
第１図より容易にわかるように、整流回路１３の出力電
圧Ｅの振幅の矩形波である。
可変デユーティ発振回路１９はスイッチング素子Ｑａの
導通時間Ｔａとスイッチング素子Ｑｂの導通時間Ｔｂの
比をデユーテイ設定回路２０の指令に応じて変化させる
。可変デユーティ発振回路１９の発振周波数は負荷回路
１５の共振周波数付近に設定する。
いま、デユーティＤを Ｄ＝Ｔ　ａ／　（Ｔ　ａ　＋Ｔ　ｂ）　　　−（１）と
おくと、ｖＯの基本波振幅Ｖ０１はＦｏｕｒｉｅｒ級数
展開により、 ＶＯ１＝２Ｅｓ　　ｉｎ　　（πＤ）／π　　・”　　
（２）と表される。
■０の直流分は容易にわかるように直列共振回路である
負荷回路１５には影響を与えない。また、ｖＯの高調波
成分はその振幅ＶＱｎが（ｎ。
第０次高調波を表す） ＶＯｎ＝２Ｅｓ　ｉ　ｎ　（ｎπＤ）／ｎｙｒと次数が
高くなるに従って小さくなる上、負荷回路１５の共振周
波数より十分高いので、負荷回路１５への影響を無視す
ることができる。
従って、近似的に式（２）のＶＯＩの振幅の高周波電圧
が負荷回路１５に印可されたとして第１図の実施例の動
作を説明することができる。式（２）よりわかるように
デユーテイＤを変化させると、第３図のように加熱電力
Ｐを可変することができる。すなわち、デユーティ設定
回路２０の指令に応じて、動作周波数を変化させること
なく、加熱電力を変化させることができる。
第４図は第一の発明の他の実施例を示す。図中第１図と
同じ機能のものには同じ記号を付している。第４図の構
成では負荷回路１５の加熱コイル２１がインバータ出力
の低電位側Ｖ３に接続している。この構成は、加熱コイ
ル２１の一端の電位が高周波にならないので、加熱コイ
ル２１から発生する輻射ノイズの点で有利である。
第５図は第一の発明のさらに他の実施例を示す。図中第
１図と同じ機能のものには同じ記号を付している。第５
図の構成では、負荷回路１５をインバータ出力の高電位
側Ｖ１に接続している。
この構成は、交流電源１２の投入時に誤導通を起こしや
すいスイッチング素子Ｑａの両端の電圧が零である点で
装置の信頼性が高い。
第６図は第一の発明のさらに他の実施例を示す。図中第
１図と同じ機能のものには同じ記号を付している。第６
図の構成では、負荷回路１５の共振コンデンサを２３と
２４に分割してインバータ出力の高電位側■１と低電位
側ｖ２に接続している。この構成は、交流電源１２の投
入時に過渡的に高い電圧が発生するＶｌ−Ｖ３がスイッ
チング素子ＱａとＱｂに分圧されて印加されるのでパワ
ー素子であるスイッチング素子Ｑａ、Ｑｂに耐圧の小さ
い安価なものを使用できる。
第７図は第二の発明を示し、可変デユーティ発振回路１
９とデユーティ設定回路２０の一実施例を示す。２５は
基準電圧、２６は第１図の交流電源１２からの入力電流
に比例した電圧を発生する入力電流検知部であり、例え
ばカレントトランスと整流平滑回路で構成することがで
きる。容易にわかるように入力電流は誘導加熱調理器の
入力電力と相関のある物理量なので、入力電流を第７図
のように帰還制御することにより誘導加熱調理器の入力
電力を安定に制御することができる。２７は誤差増幅器
で、基準電圧２５と入力電流検知部２６の出力の差を増
幅して出力する。前記出力Ｃは抵抗２８を介して電圧比
較器２９の入力ｆに接続し、この入力はさらに、トラン
ジスタ３０、分圧抵抗３１．３２で構成される可変範囲
制限回路３７に接続されている。入力の電圧ｆはリミッ
タ電圧ｖ　Ｌ　＝　Ｖ３２＋Ｖ　Ｂ　Ｒ３０（Ｖ３２　
；抵抗３１．３２の接続点の電圧、ＶＢＥ３０；）ラン
ジスタ３０のベース・エミッタ間電圧）以下に制限され
る。
３３は定電流源、３４はコンデンサ、３５はトランジス
タ、３６は固定周期パルス発生器である。
固定周期パルス発生器３６でコンデンサ３４の出力ｄを
第８図ｄに示す。電圧比較器２９の入力ｅ１すなわちコ
ンデンサ３４の電圧ｅは第８図ｅのように定電流充電さ
れて直線的に増大し、出力ｄによってトランジスタ３５
が導通すると零まで放電する。従って第８図ｅのように
一定の周期のこぎり波になる。電圧比較器２９の出力ｇ
は第８図ｅ、ｆＳｇのようにｅｌｆの区間でＨｉになる
。３８は分配器で、ｇがＨｉのときａがＬｏ。
ｂがＨｉになる。ｇがＬｏのときはその逆を出力する。
よく知られているように第１図のスイッチング素子Ｑａ
１Ｑｂの同時導通を防ぐためにａｌｂのタイミングに若
干の同時Ｌｏ初期間デッドタイム）を設けてもよい。ｆ
の上限ＶＬをｅの最大値Ｅの１／２以下に設定すると第
８図よりわかるように式（１）のデユーティＤは１／２
以上の領域に制限される。可変範囲制限回路３７がない
場合、第３図よりわかるように例えば電力をＰｌに制御
しようとするとき対応゛する点がＤＩ、Ｄ２の二つ存在
するので、入力電力の帰還制御を安定に行うことが困難
である。しかし、デユーティＤの可変範囲を第３図のＲ
２の領域に制限することによって電力とデユーティＤの
対応が１対１になるので安定に動作させることができる
。
容易にわかるように、第７図の誤差増幅器２７、電圧比
較器２９の入力極性を逆にすれば、第３図の領域Ｒ１、
すなわちＤ＜１／２の領域で動作する構成となり、これ
も先の場合と同様に安定に動作する。
さらに、本実施例では、入力電力と相関のある物理量と
して入力電流を用いたが、加熱コイル２１の電流や、共
振コンデンサ２２の電圧など入力電力と相関のある任意
の物理量についても第二の発明は容易に実施することが
できる。また、第１図のスイッチング素子Ｑａ１または
Ｑｂの電流と相関のある物理量を第７図の入力電流検知
部２６で検知するようにすればスイッチング素子の電流
を制限することができ、負荷変動などで責務が過大にな
るのを防ぐことができる。この物理量は、例えば、スイ
ッチング素子Ｑ　ａ　％またはＱｂの電流ピーク値、共
振コンデンサ２２の電圧のピーク値、加熱コイル２１の
電流のピーク値などがある。
第９図は、第三の発明の一実施例を示す。図中、１２は
交流電源、１３Ａ、１３Ｂは整流回路、１４Ａ、１４Ｂ
は整流回路１３Ａ、１３Ｂの直流出力を２０〜５０ｋＨ
ｚの高周波に変換するインバータ、１５Ａ、１５Ｂはイ
ンバータ１４Ａ、１４Ｂの出力に接続された負荷回路で
ある。
整流回路１３Ａ、１３Ｂは整流ブリッジ１６Ａ１１６Ｂ
１コイル１７Ａ、１７Ｂとフィルタコンデンサ１８Ａ、
１８Ｂよりなる。コイル１７Ａ、１７Ｂとフィルタコン
デンサ１８Ａ、１８Ｂは平滑または高周波フィルタとし
て働く。インバータ１４Ａ、１４Ｂは第一のスイッチン
グ素子ＱａＡ。
ＱａＢと第二のスイッチング素子ＱｂＡＳＱｂＢと、二
つのスイッチング素子を略一定の周期で交互に駆動する
可変デユーティ発振回路３９Ａ、３９Ｂ及びデユーティ
設定回路２ＯＡ、２０Ｂよりなる。負荷回路１５Ａ、１
５Ｂは加熱コイル２１Ａ、２１Ｂと共振コンデンサ２２
Ａ、２２Ｂの共振回路よりなる。
上記構成において可変デユーティ発振回路３９Ａ、３９
Ｂはｈで互いに接続されている。第１０図に示すように
、可変デユーティ発振回路３９Ａの固定周期発生器３６
Ａの出力がｈによって可変デユーティ発振回路３９Ｂの
トランジスタ３５Ｂのベースに接続されているので、第
７図の回路動作より容易にわかるように可変デユーティ
発振回路３９Ａ、３９Ｂは同期して発振する。第１図の
インバータを二つ並列接続した場合、可変デユーティ発
振回路の量産ばらつき、温度変化、経時変化などでそれ
ぞれの動作周波数に差が生じて干渉音が発生する恐れが
あるが、第９図の構成であれば、二つのインバータの動
作周波数は、常に精密に等しくなるので、こういった問
題がない。
なお、第９図の実施例では二つのインバータの場合を示
したが、二つ以上の任意の複数のインバータに対して第
三の発明が有効であることは明らかである。
発明の効果 第一の発明の誘導加熱調理器は、動作周波数が一定であ
りながらイスイツチング素子の導通時間ＴａとＴｂの比
を変化させることにより加熱電力を可変することができ
るので、従来の構成で課題であった、複数の誘導加熱調
理器を近接して使用したときに発生する干渉音を防ぐこ
とができる。
従って環境性のよい誘導加熱調理器を提供することがで
きる。
第二の発明の誘導加熱調理器は、スイッチング素子の導
通時間ＴａとＴｂの比を入力電力またはスイッチング素
子の電流と相関のある物理量で帰還制御し、かつデユー
ティの可変範囲を１／２以上、または１／２以下の領域
に制限しているので、入力電力を安定に制御、またはス
イッチング素子の責務が過大になることを安定に防ぐこ
とができ、しかも干渉音の発生を防ぐことができる。
従って、信頼性が高く安定に動作し、かつ環境性のよい
誘導加熱調理器を提供することができる。
第三の発明の誘導加熱調理器は、構成する複数のインバ
ータが精密に一致した周波数で動作するので、可変デユ
ーティ発振回路の量産ばらつき、温度変化、経時変化な
どによる発振周波数の変化があっても干渉音の発生を防
ぐことができる。
従って、周囲条件などの影響を受けずに常に環境性のよ
い誘導加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は第一の発明の誘導加熱調理器の一実施例を示す
回路図、第２図は第１図の動作を説明する動作波形図、
第３図は第１図の動作特性図、第４図は第一の発明の他
の実施例を示す回路図、第５図は第一の発明のさらに他
の実施例を示す回路図、第６図は第一の発明のさらに他
の実施例を示す回路図、第７図は第二の発明の一実施例
を示す回路図、第８図は第７図の動作を説明する動作波
形図、第９図は第二の発明の一実施例を示す回路図、第
１０図は第９図の構成の要部の具体回路図、第１１図は
従来の誘導加熱調理器の回路図である。 １２・・・交流電源、１３・・・整流回路、１４・・・
インバータ、Ｑａ・・・第一のスイッチング素子、Ｑｂ
・・・第二のスイッチング素子、１５・・・負荷回路、
１９．３７Ａ、３７Ｂ・・・可変デユーティ発振回路、
２０・・・デユーティ設定回路、２１・・・加熱コイル
、２２・・・共振コンデンサ、２５・・・基準電圧、２
６・・・入力電流検知部、２７・・・誤差増幅器、３７
・・・可変範囲制限回路。 代理人の氏名　弁理士　粟野重孝　はか１名第 図 第 図 第 図 ａ　Ｔｂ 第 図 第 図 第 図 第１０図 ３’？Ｂ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）交流電源に接続した整流回路と、直列に接続した
    第一及び第二のスイッチング素子、二つのスイッチング
    素子を略一定の周期で交互に駆動する可変デューティ発
    振回路、可変デューティ発振回路に接続したデューティ
    設定回路を有するインバータと、加熱コイルと共振コン
    デンサよりなる負荷回路を有し、前記インバータの入力
    を前記整流回路の出力に接続し、前記負荷回路を前記イ
    ンバータの出力に接続し、前記可変デューティ発振回路
    は前記第一のスイッチング素子の導通時間Ｔａと前記第
    二のスイッチング素子の導通時間Ｔｂの比を前記デュー
    ティ設定回路の指令に応じて変化させる誘導加熱調理器
    。
  2. （２）負荷回路をインバータ出力の低電位側に接続した
    請求項１記載の誘導加熱調理器。
  3. （３）負荷回路をインバータ出力の高電位側に接続した
    請求項１記載の誘導加熱調理器。
  4. （４）負荷回路の共振コンデンサを分割してインバータ
    出力の高電位側と低電位側に接続した請求項１記載の誘
    導加熱調理器。
  5. （５）デューティ設定回路は誘導加熱調理器の入力電力
    と相関のある物理量、または第一または第二のスイッチ
    ング素子の電流と相関のある物理量の検知部と、基準電
    圧と、指令を出力する誤差増幅器とを有し、前記誤差増
    幅器の入力は前記検知部と基準電圧に接続し、可変デュ
    ーティ発振回路はデューティすなわちＴａ／（Ｔａ＋Ｔ
    ｂ）の可変範囲を１／２以上、または１／２以下の領域
    に制限する可変範囲制限回路を有した請求項１記載の誘
    導加熱調理器。
  6. （６）請求項１記載のインバータと負荷回路を少なくと
    も二つ以上有し、各々のインバータに含まれる可変デュ
    ーティ発振回路を相互に接続し各々の可変デューティ発
    振回路が同期して発振する誘導加熱調理器。
JP2149409A 1990-06-07 1990-06-07 誘導加熱調理器 Pending JPH0443591A (ja)

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AU61947/90A AU620261B2 (en) 1990-06-07 1990-08-27 Induction heating cooker
US07/573,407 US5319174A (en) 1990-06-07 1990-08-28 Induction heating cooker with constant frequency controlled inverter
EP90116562A EP0460279B1 (en) 1990-06-07 1990-08-29 Induction heating cooker
DE69015623T DE69015623T2 (de) 1990-06-07 1990-08-29 Kochstelle mit Induktionserwärmung.
CA002030351A CA2030351C (en) 1990-06-07 1990-11-20 Induction heating cooker

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JP2149409A JPH0443591A (ja) 1990-06-07 1990-06-07 誘導加熱調理器

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EP (1) EP0460279B1 (ja)
JP (1) JPH0443591A (ja)
AU (1) AU620261B2 (ja)
CA (1) CA2030351C (ja)
DE (1) DE69015623T2 (ja)

Cited By (2)

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