JP2008293888A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】低透磁率の材質で構成される被加熱調理器具をより効率よく加熱することができる誘導加熱調理器を提供する。
【解決手段】トッププレート３の下面側の載置部４に対応する部位に誘導発熱体２１と断熱絶縁体２３とをトッププレート３側からこの順にて層状に配置する。誘導発熱体２１に、加熱コイル６の巻回方向に交わる方向に延びたスリットを設け、加熱コイル８は、このスリットを横断しないように巻回する。加熱コイル８に高周波電流が供給された場合、加熱コイル８で発生する磁束により誘導発熱体２１に誘導電流が流れて発熱し、熱伝導により被加熱調理器具１０を間接的に加熱する。一方、加熱コイル６に高周波電流が供給された場合、スリットの作用により誘導発熱体２１に誘導電流はほとんど流れない。
【選択図】図１

Description

本発明は、調理器本体の上面を構成するトッププレート上に載置される被加熱調理器具を加熱するための誘導加熱コイルを備えた誘導加熱調理器に関する。

誘導加熱調理器において、アルミや銅のように低透磁率で電気伝導度が高い材質の鍋は、鉄などの磁性体の鍋に比べ加熱コイル（誘導加熱コイル）からの磁束を吸収しにくく加熱効率が悪いという問題がある。また、鍋底に流れる誘導電流と磁束との相互作用により、いわゆる鍋浮きも生じ易い。こうした課題を解決するため、特許文献１には、スリットを有する円環形状のアルミ板がアルミ鍋と加熱コイルとの間に配設された誘導加熱装置が開示されている。

この誘導加熱装置によれば、加熱コイルから発生する磁束の一部が、アルミ鍋に到達する前にアルミ板に鎖交し、アルミ板に誘導電流が流れることで加熱コイルの等価直列抵抗が増大する。また、アルミ板の周囲から迂回した磁束がアルミ鍋に鎖交して誘導加熱が行われるので、同一の消費電力でアルミ鍋を加熱する場合には、加熱コイルに流す電流を小さくすることができ、それに伴って上述の鍋浮きも抑制できる。
特許第３４６５７１２号公報（図１）

特許文献１の誘導加熱装置において、アルミ鍋など表皮抵抗が小さく電気伝導度の高い鍋を加熱する場合、加熱コイルは自身の損失により発熱する。その上、上記アルミ板も鍋と同様に誘導加熱されて高温になるので、加熱コイルは、このアルミ板により加熱されて一層高温となる。

このような加熱コイルの温度上昇を軽減するためには、例えばアルミ板と加熱コイルとの間に断熱材を設け、これらの間に冷却風を流す構造にする必要がある。しかし、このような構造にすると、加熱コイルと誘導加熱対象である鍋とのギャップが、トッププレート（厚さ４ｍｍ）も含め１１〜１２ｍｍとなり、一般の誘導加熱調理器におけるギャップ６〜７ｍｍよりも５ｍｍ程度大きくなる。その結果、鉄などの磁性体の鍋に比べて磁束が届きにくいアルミ鍋に、加熱コイルから発生する磁束が一層届きにくくなり、アルミ鍋を十分に加熱することができなくなる。

また、アルミや銅などの表皮抵抗の小さい鍋は抵抗が小さいため、加熱コイルの巻き数を例えば３倍程度に増加させるように３段程度に重ねた多段巻き線構造にしたり、加熱コイルに流れる交流電流の周波数を高めたりして、加熱コイルの等価直列抵抗を大きくすることも考えられる。しかし、前者の場合には、アルミ鍋と加熱コイルとのギャップが一層増えて鍋に磁束が届きにくくなり、後者の場合には、加熱コイル及び加熱コイルに高周波電流を供給するためのインバータ回路における損失が増大するので、加熱効率が悪化してしまう。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、低透磁率の材質で構成される被加熱調理器具をより効率よく加熱することができる誘導加熱調理器を提供することにある。

本発明の誘導加熱調理器は、調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
前記被加熱調理器具を加熱するために前記トッププレートの下方に設けられた第１の誘導加熱コイル、第２の誘導加熱コイルおよび誘導発熱体と、
前記第１および第２の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電流供給手段と、
前記被加熱調理器具の材質に応じて前記高周波電流供給手段を制御することにより前記被加熱調理器具に対する加熱を制御する加熱制御手段とを備え、
前記誘導発熱体は、前記トッププレートに熱的に接続されるとともに、前記第１の誘導加熱コイルに高周波電流が供給されることにより当該誘導発熱体に発生する誘導電流を遮断する誘導電流遮断部を有し、
前記第２の誘導加熱コイルは、前記誘導発熱体の誘導電流遮断部を横断しないように配置された環状をなすことを特徴とする。

このように構成すれば、高周波電流供給手段により第１の誘導加熱コイルに高周波電流が供給されると、被加熱調理器具に対して誘導加熱が行われる。このとき、誘導発熱体には、誘導電流遮断部の作用により誘導電流が流れない。また、高周波電流供給手段により第２の誘導加熱コイルに高周波電流が供給されると、トッププレートに熱的に接続された誘導発熱体に誘導電流が発生し、この誘導発熱体が発熱することで被加熱調理器具に対して熱伝導による間接加熱が行われる。そして、加熱制御手段は、被加熱調理器具の材質に応じて高周波電流供給手段を制御し、被加熱調理器具に対する誘導加熱または間接加熱を制御するので、様々な種類の被加熱調理器具を加熱することが可能となる。

本発明によれば、第１の誘導加熱コイル、または、第２の誘導加熱コイルおよび誘導発熱体を用いて被加熱調理器具の材質に適した加熱を行うので、磁性体で構成された被加熱調理器具はもちろん、低透磁率の材質で構成された被加熱調理器具など、様々な材質の被加熱調理器具を効率よく加熱することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１〜図９を参照しながら説明する。
図１は、誘導加熱調理器本体の正面断面図である。調理器本体１は、外殻が本体ケース２であり、この上方にトッププレート３が位置することによって、調理器本体１の上面をトッププレート３が構成している。本体ケース２の内部において、トッププレート３の載置部４、５の下方には、それぞれ誘導加熱用の加熱コイル６、７（第１の誘導加熱コイルに相当）と、間接加熱用の加熱コイル８、９（第２の誘導加熱コイルに相当）とが配設されている。これらによって、載置部４、５に載置される鍋などの被加熱調理器具（図２に符号１０を付して示す）をそれぞれ加熱するようにしている。

本体ケース２の前面には、操作パネル１１とオーブン扉１２とが設けられており、使用者は、操作パネル１１によって被加熱調理器具１０への加熱に関する各種操作を行うことができるようになっている。オーブン扉１２の後方（本体ケース２の内部）には、オーブン（図示せず）が連なっている。トッププレート３の下面中、特に載置部４、５の中心部の直下位置には、サーミスタなどで構成される温度検知部１３、１４（温度検出手段に相当）が設けられている。加熱コイル６、８および加熱コイル７、９は、コイルベース１５および１６によって支持されており、コイルベース１５および１６には、後述するように、加熱コイル６、８および７、９からの磁束の磁路を形成するためのフェライト１７および１８が配置されている。

トッププレート３の下面側で載置部４、５に対応する部位には、加熱部１９、２０が設けられている。なお、以下では、載置部４に対応する部分の構成について説明を行うが、載置部５に対応する部分についても同様に構成されており、載置部５に対応する各構成のうち図１に示すものについては（）内に符号を示す。

図２は、図１における載置部４部分を拡大して示している。図１および図２に示すように、載置部４（５）の下方には、誘導発熱体２１（２２）と断熱用の断熱絶縁体２３（２４）とが、トッププレート３側からこの順にて層状に配置されており、その下方にはコイルベース１５（１６）が位置している。コイルベース１５（１６）の上面には円環板状に巻回された加熱コイル８（９）が配置されており、下面には円環板状に巻回された加熱コイル６（７）が配置されている。

誘導発熱体２１（２２）および断熱絶縁体２３（２４）は、図示しないスペーサなどを介してコイルベース１５（１６）によりトッププレート３に押し付けられており、誘導発熱体２１（２２）がトッププレート３の下面側に密着するように配置されている。誘導発熱体２１（２２）は、加熱コイル８（９）の上面全体を覆うように設けられており、これらの間のギャップは、２ｍｍ〜３ｍｍとなるように設定されている。加熱コイル６（７）の下側には、その下面全体を覆うようにフェライト１７（１８）が配置されている。以上のようにして加熱部１９（２０）が構成されている。

図３は、加熱部１９の一部についての詳細構成を示している。誘導発熱体２１は、例えば非磁性ステンレス（非磁性ＳＵＳ）、カーボン、窒化珪素などの非磁性体を材料として構成されている。誘導発熱体２１は、中央部に円形の開口部２１ａを有する円環状の薄板に、図３中、上下方向（後述する加熱コイル６の巻回方向に交わる方向）に延びたスリット２１ｂが設けられることにより、左右対称形状とした逆Ｃ字状の発熱部２１ｃおよびＣ字状の発熱部２１ｄとを有する構成となっている。なお、本実施形態では、スリット２１ｂが誘導電流遮断部として機能するようになっている。断熱絶縁体２３は、中央部に円形の開口部２３ａを有する円環状の薄板に形成されている。

加熱コイル６は、誘導発熱体２１の開口部２１ａを避けるように巻回され、そのコイル束が円環板状をなすように形成されている。これに対し、加熱コイル８は、誘導発熱体２１の発熱部２１ｃおよび２１ｄのそれぞれの周部内側に沿うような位置から周部と周部との中間位置まで巻回された巻線部８ａおよび巻線部８ｂを有している。巻線部８ａのコイル束がなす環状は逆Ｃ字状になっており、巻線部８ｂのコイル束がなす環状はＣ字状になっている。すなわち、加熱コイル８は、開口部２１ａとスリット２１ｂとを避けるような（横断しないような）形状となっている。なお、巻線部８ａと巻線部８ｂとは、それぞれの端部にて電気的に直列に接続されている（図４参照）。

誘導発熱体２１は、加熱コイル８に高周波電流が供給されると、加熱コイル８で発生する磁束により誘導電流が流れて発熱する（後述の作用説明参照）。誘導発熱体２１で発生するジュール熱は、その上面全体に密着して配置されたトッププレート３を介して被加熱調理器具１０に対して伝導される。また、誘導発熱体２１の下面全体に密着して断熱絶縁体２３を配置することにより、上記ジュール熱によって加熱コイル６、８が加熱されにくい構造としている。なお、誘導発熱体２１における誘導電流は、加熱コイル８で高周波電流が流れる経路に対応する位置に流れる。このため、誘導電流が流れる経路は長くなり、加熱コイル８に高周波電流が供給された状態における加熱コイル８の等価抵抗は大きくなる。

一方、加熱コイル６に高周波電流が供給された場合、誘導発熱体２１は、スリット２１ｂの作用により、誘導電流はほとんど流れず、誘導発熱体２１はほとんど発熱しない（後述の作用説明参照）。

図４は、制御系の構成を示す機能ブロック図である。なお、加熱部１９と２０とは同様の構成であるため、図４では加熱部２０およびこれに対応するその他の構成は省略している。誘導加熱制御装置２４（加熱制御手段および材質判定手段に相当）は、前述した本体ケース２の内部に設けられており、マイクロコンピュータを主体として構成されている。誘導加熱制御装置２４には、操作パネル１１に配置されている操作部２５から操作信号が入力されるとともに、温度検知部１３から温度検知信号が入力されている。この操作部２５は、後述する火力調整ダイヤル２５ａや土鍋などの非金属鍋を加熱する際に用いる土鍋選択スイッチ２５ｂ（操作手段に相当）などを有している（図１参照）。

誘導加熱制御装置２４は、これらの入力信号および予め記憶された制御プログラムに基づいて、操作パネル１１に配置されている表示部２６の作動を制御するとともにインバータ２７（高周波電流供給手段に相当）を制御し、加熱コイル６、８に高周波電流を供給して被加熱調理器具１０に対する加熱を制御する。インバータ２７には、商用交流電源２８から整流回路２９を介して直流に変換したものが駆動用電源として供給されている。なお、本実施形態では、この高周波電流の周波数を２５ｋＨｚ程度としている。

インバータ２７から出力される高周波電流は、リレー３０の切換スイッチ３０ｓを介して加熱コイル６または８に供給されるようになっている。すなわち、切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ａ間がオンされると、加熱コイル６に高周波電流が供給され、接点ｃ−ｂ間がオンされると、加熱コイル８に高周波電流が供給されるようになっている。誘導加熱制御装置２４は、被加熱調理器具１０の材質を検出し、その材質に応じてリレー３０の切換スイッチ３０ｓの切り換えを制御するようになっている。

加熱コイル６および８の切換スイッチ３０ｓと反対側の端子は共通に接続されており、この共通接続点とインバータ２７との間には共振コンデンサ３１が直列に接続されている。これにより、加熱コイル６または８と、共振コンデンサ３１と、被加熱調理器具１０または誘導発熱体２１とによりインバータ２７の一部をなす共振回路が構成されている。なお、本実施形態における加熱コイル８は、巻線部８ａと巻線部８ｂとを直列に接続するようにしているが、これら巻線部８ａおよび巻線部８ｂを並列に接続（加熱コイル６と並列に接続）するようにしてもよい。

整流回路２９の入力側には電流トランス３２が配置され、インバータ２７の出力側には電流トランス３３が配置されており、それらの検知信号は誘導加熱制御装置２４に与えられている。誘導加熱制御装置２４は、被加熱調理器具１０の材質を検出する際、リレー３０の切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ａ間をオンにし、被加熱調理器具１０への入力電流ｉｐとインバータ２７の出力電流（コイル電流）ｉｃとを検出するようになっている。

次に、本実施形態の作用について図５〜図９も参照して説明する。
まず、被加熱調理器具１０および誘導発熱体２１に流れる誘導電流について説明する。加熱コイル６に高周波電流が供給されると、図２に示すように磁束Ｂ１が発生する。図５は、このときの被加熱調理器具１０である鍋の底部（鍋底）１０ａおよび誘導発熱体２１に流れる誘導電流の状態を模式的に示している。磁束Ｂ１は誘導発熱体２１を通るが、スリット２１ｂにより誘導電流の通電経路が遮断されているため、図５に示すように誘導発熱体２１には誘導電流が流れない。従って、誘導発熱体２１は誘導加熱されない。一方、磁束Ｂ１が被加熱調理器具１０を通ることにより、その底部１０ａに誘導電流Ｉ１が流れ、被加熱調理器具１０は誘導加熱される。

これに対し、加熱コイル８に高周波電流が供給されると、図２に示すように磁束Ｂ２が発生する。図６は、このときの鍋底１０ａおよび誘導発熱体２１に流れる誘導電流の状態を模式的に示している。磁束Ｂ２が誘導発熱体２１の発熱部２１ｃおよび２１ｄを通ることにより、図６に示すように発熱部２１ｃおよび２１ｄにそれぞれ誘導電流Ｉ２が流れ、誘導発熱体２１は誘導加熱される。この誘導電流Ｉ２は、誘導発熱体２１の周部に沿うように流れるとともに、開口部２１ａおよびスリット２１ｂに沿うように流れる。この場合、磁束Ｂ２は、この誘導発熱体２１に流れる誘導電流Ｉ２に基づく磁束によって打ち消されるため、被加熱調理器具１０まで到達しない。従って、被加熱調理器具１０には誘導電流が流れず、被加熱調理器具１０は誘導加熱されない。

図７は、誘導加熱制御装置２４による制御内容を、本発明の要旨に係る部分について示すフローチャートである。なお、以下では、載置部４に載置された被加熱調理器具１０を加熱する際の制御内容について説明を行うが、載置部５に関しても同様の制御内容となる。
誘導加熱制御装置２４は、火力調整ダイヤル２５ａの操作により設定された入力電力の設定値を読み込むと（ステップＳ１）、土鍋選択スイッチ２５ｂがオンされているか否かを判断する（ステップＳ２）。そして、土鍋選択スイッチ２５ｂがオンである（ＹＥＳ）と判断すると、後述するステップＳ１０へと進む。

一方、土鍋選択スイッチ２５ｂがオフである（ＮＯ）と判断すると、リレー３０の切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ａ間をオンし（ステップＳ３）、被加熱調理器具１０の材質判定を行う（ステップＳ４）。そして、ステップＳ５、Ｓ７において、高抵抗金属材料か否か、低抵抗金属材料か否かをそれぞれ判定する。

例えば鉄やステンレス（ＳＵＳ）などの高抵抗金属材料か否かを判定するには、インバータ２７により電圧、周波数が一定の高周波電流を加熱コイル６に供給し、図８（ａ）に示すように入力電流ｉｐとコイル電流ｉｃとの関係に基づいて判定を行う。
すなわち、被加熱調理器具１０の材質が鉄などの磁性体の場合、加熱コイル６で発生した磁束は被加熱調理器具１０を通り易くなり、被加熱調理器具１０と鎖交し易くなる。その結果、漏れ磁束が少なくなり、加熱コイル６の等価インダクタンスＬ（図８（ｂ）参照）は小さくなる。また、磁性体材料は比抵抗が大きく、表皮効果（鍋底のトッププレート３側に渦電流が集中する効果）も大きいので加熱コイル６の等価抵抗Ｒが大きくなる。

一方、アルミや銅のように非磁性で比抵抗が小さい材料の場合、加熱コイル６で発生した磁束は被加熱調理器具１０に通り難くなり、漏れ磁束が多くなるので加熱コイル６の等価インダクタンスＬが大きくなる。そして、比抵抗が小さく表皮効果も小さいので等価抵抗Ｒも小さくなる。また、土鍋などの非金属鍋の場合あるいは無負荷の場合は、誘導電流が全く流れないので等価インダクタンスＬは最も大きくなり、等価抵抗Ｒは最も小さくなる。

そして、コイル電流ｉｃは、加熱コイル６の等価インピーダンスＺに反比例し、入力電流ｉｐは、コイル電流ｉｃとＲ／Ｚに比例する。その結果、被加熱調理器具１０の材質に応じて図８（ａ）に示すような関係となる。すなわち、
材質 コイル電流ｉｃ 入力電流ｉｐ
鉄 小（Ｒが大 →Ｚが大） 大（Ｒ／Ｚが大）
アルミ 大（Ｒが小 →Ｚが小） 小（Ｒ／Ｚが小）
非金属（土鍋） 小（ωＬが大→Ｚが大） 小（Ｒ／Ｚが小）
従って、入力電流ｉｐ、コイル電流ｉｃの大小関係に基づいて、被加熱調理器具１０の材質を判定することができる。

さて、ステップＳ５において、材質が高抵抗金属材料である（ＹＥＳ）と判断すると、誘導加熱制御装置２４は、ステップＳ１で読み込んだ入力電力設定値をインバータ２７に対する入力電力として誘導加熱調理を行う（ステップＳ６）。すなわち、従来行われている通常の誘導加熱調理である。この場合、前述したとおり、誘導発熱体２１に誘導電流はほとんど流れない。従って、インバータ２７への入力電力はほとんど被加熱調理器具１０で消費されることになる。

一方、材質が高抵抗金属材料でない場合（ステップＳ５、「ＮＯ」）、誘導加熱制御装置２４は、材質がアルミや銅のような低抵抗の非磁性金属材料か、あるいは土鍋のような非金属鍋（もしくは無負荷）かを判断する（ステップＳ７）。
低抵抗金属材料であれば（ＹＥＳ）、誘導加熱制御装置２４は、リレー３０の切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ｂ間をオンする（ステップＳ８）。そして、誘導加熱制御装置２４は、ステップＳ１で読み込んだ入力電力設定値をインバータ２７に対する入力電力として、加熱コイル８へ高周波電流を供給する（ステップＳ９）。すると、加熱コイル８に流れる高周波電流により発生する磁束Ｂ２に応じて誘導発熱体２１に誘導電流Ｉ２が流れ、誘導発熱体２１は誘導加熱される。この発熱した誘導発熱体２１は、トッププレート３を介してアルミや銅からなる被加熱調理器具１０を熱伝導により間接的に加熱する。
この場合、前述したとおり、磁束Ｂ２は、被加熱調理器具１０まで到達しない。従って、インバータ２７への入力電力のほとんどが、誘導発熱体２１での加熱に消費されることになる。

ステップＳ７において材質が低抵抗金属材料でない（ＮＯ）と判断する場合、あるいはステップＳ２において土鍋選択スイッチ２５ｂがオンされている（ＹＥＳ）と判断する場合には、材質が非金属材料である場合の他に無負荷の場合も含まれる。この場合、ステップＳ８、Ｓ９と同様に、誘導加熱制御装置２４は、リレー３０の切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ｂ間をオンし（ステップＳ１０）、誘導発熱体２１を発熱させて熱伝導による間接加熱を行う（ステップＳ１１）。

ところで、上述した入力電流ｉｐとコイル電流ｉｃとの関係からは非金属材料と無負荷との判別ができない。そこで、温度検知部１３によって、ステップＳ１０における間接加熱開始からの温度上昇度合いを検出する（ステップＳ１２）。
すなわち、図９に示すように、例えばトッププレート３の載置部４に土鍋などが載置されている場合は負荷の熱容量が大きいため、加熱開始からの温度上昇度合い（立ち上がり）は比較的緩やかになる。これに対して、無負荷である場合は、トッププレート３の熱容量分しかないため、加熱開始からの温度上昇度合いは比較的急激になる。このような温度上昇度合いの相違に基づいて、非金属材料と無負荷とを判定する（ステップＳ１３）。

そして、誘導加熱制御装置２４は、無負荷であると判断すると（ステップＳ１３で「ＹＥＳ」）間接加熱を停止し（ステップＳ１４）、非金属材料である（ステップＳ１３で「ＮＯ」）と判断するとそのままステップＳ１に戻り、誘導発熱体２１による間接加熱を継続する。

以上説明したように、本実施形態によれば次のような効果を奏する。
誘導加熱調理器は、磁性体金属で構成された表皮抵抗の大きい鍋を加熱する場合には、加熱コイル６により誘導加熱を行い、非磁性体金属で構成された表皮抵抗の小さい鍋や非金属製の鍋を加熱する場合には、誘導発熱体２１の発熱による間接加熱を行う。従って、鉄、ステンレス（ＳＵＳ）、アルミ、銅などの金属製鍋や、土鍋、ガラス製鍋などの非金属製鍋など、様々な材質の鍋を加熱することができる。

また、アルミ鍋などの表皮抵抗の小さい鍋を加熱する場合、加熱コイル８で発生する磁束Ｂ２により誘導発熱体２１を誘導加熱し、その発熱によってアルミ鍋を間接的に加熱するようにした。アルミ鍋などの表皮抵抗の小さい鍋に対して直接誘導加熱をしないので、鍋底に流れる誘導電流と磁束との相互作用による鍋浮きが発生しない。従って、鍋によって火力が変わることがなく良好な調理性能が得られるとともに、安全で効率のよい加熱ができる。

誘導発熱体２１を加熱コイル８に近接させて配置するとともに、誘導発熱体２１に流れる誘導電流の経路を長くしたので、加熱コイル８に高周波電流を供給した状態での加熱コイル８の等価直列抵抗が大きくなる。このため、加熱コイル８の巻き数を少なくでき、加熱コイル８における損失が低減し、アルミ鍋を加熱する際の効率をさらに高められる。また、加熱コイル６は、上述したとおり、磁性体金属で構成された表皮抵抗の大きい鍋を加熱する場合に使用される。従って、加熱コイル６に高周波電流を供給した状態での加熱コイル６の等価直列抵抗も大きくなる。このため、加熱コイル６は、加熱コイル８と同様、巻き数を少なくすることができる。

そして、加熱コイル６、８の巻き数を少なくしたことにより、インバータ２７における共振電圧を１／５程度と低くすることができる。従って、加熱コイル６、８と被加熱調理器具１０との間の浮遊容量に起因して発生し、人体が鍋に触れると人体を介して大地に流れる漏れ電流を小さくでき、安全性を一層高められる。さらに、漏れ電流低減用の静電シールドも不要となり部品点数の削減も図ることができる。

また、加熱コイル６、８の等価直列抵抗を大きくしたことにより、インバータ２７における発振周波数を２５ｋＨｚ程度と低くすることが可能となる。従って、アルミ鍋などの非磁性体金属製の鍋を加熱する際においても、インバータ２７を構成するＩＧＢＴなどの半導体スイッチング素子や加熱コイル６、８の損失を大幅に低減できる。

さらに、誘導発熱体２１と加熱コイル８とのギャップを２〜３ｍｍとし、誘導発熱体２１を、加熱コイル８の上面全体を覆うように配置した。このため、アルミ製の鍋や銅製の鍋などを間接加熱する際、加熱コイル８で発生する磁束により誘導発熱体２１を誘導加熱するときの漏れ磁束が非常に小さくなる。また、加熱コイル８の巻き数を少なくしたことにより磁束発生量が少なくなるため、電磁波の漏れの少ない誘導加熱調理器を構成することができる。

表皮効果による損失を軽減するため、従来の加熱コイルには直径５０μｍ程度の細線を１０００〜２０００本撚ったリッツ線を用い、さらに共振電圧による加熱コイルの巻き線間耐圧に耐えるようにリッツ線をテフロン（登録商標）チューブで絶縁していた。これに対し、本実施形態では、インバータ２７における発振周波数および共振電圧を低減することにより、加熱コイル６、８の直径を３００μｍ程度にすることができ、リッツ線の撚本数も従来の１／３６程度にすることができる。さらに、リッツ線間の絶縁も不要にできる。

上述した構成を用いることにより、アルミ製の鍋や銅製の鍋などの表皮抵抗の小さい鍋を加熱する際における加熱効率を従来のものよりも大幅に改善するとともに信頼性も向上する。この加熱効率に関して一例を示せば、従来の構成による加熱効率が６０％であったとすれば、本実施形態の場合には７０％程度にまで改善することができる。

加熱コイル６に高周波電流が供給されると、これにより発生する磁束Ｂ１が被加熱調理器具１０を通ることにより、その底部１０ａに誘導電流Ｉ１が流れ、被加熱調理器具１０が誘導加熱される。このとき、この磁束Ｂ１は誘導発熱体２１を通るが、スリット２１ｂにより誘導電流の通電経路が遮断されているため、誘導発熱体２１にはほとんど誘導電流が流れない。従って、鉄やステンレスなどの高抵抗の磁性体金属鍋を加熱する場合、加熱コイル６の電力はほとんど鍋で消費されることになり、加熱効率が向上する。

誘導加熱制御装置２４は、リレー３０の切換スイッチ３０ｓの接点ｃ−ａ間をオンにして、加熱コイル６に高周波電流を供給し、入力電流ｉｐ及びコイル電流ｉｃを検出することにより、トッププレート３に載置された被加熱調理器具１０が、鉄やステンレスなどの磁性体金属で構成された表皮抵抗の大きい鍋か、アルミや銅などの非磁性体金属で構成された表皮抵抗の小さい鍋かを判別する。従って、金属製の被加熱調理器具１０を加熱する際、その材質が磁性体金属であるか非磁性体金属であるかを自動的に判別し、その材質に応じた最適且つ効率のよい加熱を行うことができる。さらに、この材質検知を行うとき、つまり加熱コイル６に高周波電流が供給されたときには、上述したように誘導発熱体２１にほとんど誘導電流が流れないので、精度の良い材質検知が可能となる。

操作パネル１１に土鍋選択スイッチ２５ｂを設け、この土鍋選択スイッチ２５ｂをオンにすることにより、誘導発熱体２１の発熱による間接加熱を実行するように構成した。従って、直接誘導加熱することができない土鍋やガラス製の鍋などの非金属製鍋も加熱することができる。

また、誘導加熱制御装置２４は、トッププレート３に載置された被加熱調理器具１０が金属製ではないと判断した場合、誘導発熱体２１の発熱による間接加熱を行う。そして、温度検知部１３からの検出温度に基づいて温度上昇度合い（立ち上がり）を検出し、この温度上昇度合いが比較的緩やかな場合、非金属製の鍋が載置されていると判断して間接加熱を継続する。一方、温度上昇度合いが比較的急激な場合、無負荷であると判断し、間接加熱を停止する。従って、従来の加熱コイル６の等価インピーダンスによる材質検出方法では検出できなかった無負荷状態を検出することができ、トッププレート３に被加熱調理器具１０が載置されていない場合、直ちに誘導発熱体２１の発熱による間接加熱を停止し、無駄な電力消費を無くすことができる。

（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図１０および図１１を参照しながら説明する。
図１０および図１１は、第１の実施形態における図２および図３相当図であり、第１の実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、以下異なる部分について説明する。
図１０および図１１に示す加熱部４１は、図２および図３に示す加熱部１９に対し、加熱コイル６および加熱コイル８の配置と、フェライト１７に替えてフェライト４２を備えている点とが異なっている。すなわち、コイルベース１５の上面に加熱コイル６が配置されており、下面に加熱コイル８が配置されている。そして、この加熱コイル８の下側には、その下面全体を覆うような形状をなすフェライト４２が配置されている。

上記構成のように、第１の実施形態に対し、加熱コイル６および８の位置を反対にして配置した場合、加熱コイル８と誘導発熱体２１とのギャップが第１の実施形態に比べ若干大きくなるが、従来技術における加熱コイルと誘導加熱対象である鍋とのギャップに比べると十分小さいため、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。また、上記構成によれば、加熱コイル６と被加熱調理器具１０とのギャップが第１の実施形態よりも若干小さくなるため、鉄やステンレスなどの高抵抗の磁性体金属鍋を加熱する場合、加熱コイル６からの磁束が被加熱調理器具１０へ届き易くなるため、加熱効率が向上する。

（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態を示す加熱部の一部構成図である。
この図１２に示す加熱部５１は、図３に示す加熱部１９に対し、誘導発熱体２１に替えて誘導発熱体５２を備えている点と、加熱コイル８に替えて加熱コイル５３（第２の誘導加熱コイルに相当）を備えている点とが異なっているが、その他の構成部分については同一であり、図３と同一符号を付している。

誘導発熱体５２は、誘導発熱体２１と同様の中央部に円形の開口部５２ａを有する円環状の薄板に、誘導発熱体５２の中央上部から開口部５２ａに至るまで延びたスリット５２ｂ（誘導電流遮断部に相当）が設けられることにより、中央上部が開放された円環状に形成されている。加熱コイル５３は、誘導発熱体５２の周部内側に沿うような位置から周部と周部との中間位置まで巻回されて構成されている。すなわち、加熱コイル５３は、開口部５２ａとスリット５２ｂとを避けるような（横断しないような）形状となっている。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第４の実施形態）
図１３は、本発明の第４の実施形態を示す加熱部の一部構成図である。
この図１３に示す加熱部６１は、図１２に示す加熱部５１に対し、誘導発熱体５２に替えて誘導発熱体６２を備えている点と、加熱コイル５３に替えて加熱コイル６３（第２の誘導加熱コイルに相当）を備えている点とが異なっているが、その他の構成部分については同一であり、図１２と同一符号を付している。

誘導発熱体６２は、中央部に円形の開口部６２ａを有する円環状の薄板に、誘導発熱体６２の中央上部から開口部６２ａに至るまで延びたスリット６２ｂ（誘導電流遮断部に相当）が設けられることにより、中央上部が開放された円環状に形成されている。ただし、このスリット６２ｂは、上端部および下端部に向けて円弧状に拡がる形状となっており、このため、誘導発熱体６２の中央上部の開放端は丸みを帯びた形状となっている。加熱コイル６３は、誘導発熱体６２の周部内側に沿うような位置から周部と周部との中間位置まで巻回された３つの巻線部６３ａ〜６３ｃを有している。これら巻線部６３ａ〜６３ｃは、開口部６２ａとスリット６２ｂとを避けるような（横断しないような）形状となっている。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（第５の実施形態）
図１４は、本発明の第５の実施形態を示す加熱部の一部構成図である。
この図１４に示す加熱部７１は、図３に示す加熱部１９に対し、誘導発熱体２１に替えて誘導発熱体７２を備えている点と、第２の誘導加熱コイルの形状とが異なっているが、その他の構成部分については同一であり、図３と同一符号を付している。誘導発熱体７２は、中央部に円形の開口部７２ａを有する円環状の薄板に形成されている。また、誘導発熱体７２には、その上下左右の周部から中央の開口部７２ａに向けて延びるスリット７２ｂ〜７２ｅ（誘導電流遮断部に相当）が設けられており、これにより、発熱部７２ｆ〜７２ｉを有する構成となっている。

スリット７２ｂ〜７２ｅの端部には薄肉部分が存在しており、発熱部７２ｆ〜７２ｉは一体に形成されている。また、図示しないが、本実施形態における第２の誘導加熱コイルとしては、発熱部７２ｆ〜７２ｉのそれぞれの周部内側に沿うような位置から周部と周部との中間位置まで巻回された４つの巻線部を有するものが用いられる。すなわち、本実施形態において用いられる第２の誘導加熱コイルは、誘導発熱体７２における開口部７２ａおよびスリット７２ｂ〜７２ｅを避けるような（横断しないような）形状となっている。このような構成によっても、第１の実施形態と同様の作用および効果が得られる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施形態に限定されるものではなく、次のような変形又は拡張が可能である。
誘導発熱体における誘導電流遮断部の形状は、誘導電流を遮断可能な形状であればよい。また、第２の誘導加熱コイルの形状は、誘導発熱体の誘導電流遮断部を横断しないように配置された環状であればよい。つまり、これらの形状は、上記した各実施形態にて開示したものに限ることなく、上記条件を満たす範囲内であれば個別の設計に応じて適宜変更して実施すればよい。

被加熱調理器具１０の材質を誘導加熱調理器側が自動的に判別するものに限らず、例えば、ユーザが材質を入力して設定するものであってもよい。また、土鍋選択スイッチ２５ｂは、必要に応じて設ければよい。
上記実施形態では、リレー３０を用いて、インバータ２７から第１の誘導加熱コイルおよび第２の誘導加熱コイルへの高周波電流の供給を切り換えるようにしたが、第１および第２の誘導加熱コイルのそれぞれに専用のインバータを設け、誘導加熱制御装置２４がこれら２つのインバータを制御して第１および第２の誘導加熱コイルへの通電を制御するようにしてもよい。

本発明の第１の実施形態を示す誘導加熱調理器本体の正面断面図 図１における一方の載置部側の拡大図 加熱部の一部構成を示す図 制御系の構成を示す機能ブロック図 第１の誘導加熱コイルに通電したときの誘導電流の状態を模式的に示す図 第２の誘導加熱コイルに通電したときの誘導電流の状態を模式的に示す図 誘導加熱制御装置による制御内容を、本発明の要旨に係る部分について示すフローチャート （ａ）は被加熱調理器具の材質に応じた入力電流ｉｐとコイル電流ｉｃとの関係を示す図、（ｂ）は誘導加熱コイルの等価回路図 被加熱調理器具が非金属材料の場合と無負荷の場合とにおける、加熱開始からの温度上昇度合いの相違を説明する図 本発明の第２の実施形態を示す図２相当図 図３相当図 本発明の第３の実施形態を示す図３相当図 本発明の第４の実施形態を示す図１２相当図 本発明の第５の実施形態を示す図３相当図

符号の説明

図面中、１は調理器本体、３はトッププレート、６、７は加熱コイル（第１の誘導加熱コイル）、８、９、５３、６３は加熱コイル（第２の誘導加熱コイル）、１０は被加熱調理器具、１３、１４は温度検知部（温度検出手段に相当）、２１、２２、５２、６２、７２は誘導発熱体、２１ｂ、５２ｂ、６２ｂ、７２ｂ〜７２ｅはスリット（誘導電流遮断部）、２４は誘導加熱制御装置（加熱制御手段、材質判定手段）、２５ｂは土鍋選択スイッチ（操作手段）、２７はインバータ（高周波電流供給手段）を示す。

Claims (6)

1. 調理器本体と、
   この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
   前記被加熱調理器具を加熱するために前記トッププレートの下方に設けられた第１の誘導加熱コイル、第２の誘導加熱コイルおよび誘導発熱体と、
   前記第１および第２の誘導加熱コイルに高周波電流を供給する高周波電流供給手段と、
   前記被加熱調理器具の材質に応じて前記高周波電流供給手段を制御することにより前記被加熱調理器具に対する加熱を制御する加熱制御手段とを備え、
   前記誘導発熱体は、前記トッププレートに熱的に接続されるとともに、前記第１の誘導加熱コイルに高周波電流が供給されることにより当該誘導発熱体に発生する誘導電流を遮断する誘導電流遮断部を有し、
   前記第２の誘導加熱コイルは、前記誘導発熱体の誘導電流遮断部を横断しないように配置された環状をなすことを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 誘導発熱体に設けられた誘導電流遮断部は、第１の誘導加熱コイルの巻回方向に交わる方向に延びており、
   第２の誘導加熱コイルは、前記誘導電流遮断部に沿って高周波電流が流れるように巻回されていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 加熱制御手段は、
   第１の誘導加熱コイルの入力インピーダンスを検出し、この入力インピーダンスに基づいて被加熱調理器具の材質を判定する材質判定手段を備え、
   前記材質判定手段によって前記被加熱調理器具の材質が高抵抗金属であると判定された場合に第１の誘導加熱コイルへの通電を行い、低抵抗金属であると判定された場合に第２の誘導加熱コイルへの通電を行うように高周波電流供給手段を制御することを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
4. 加熱制御手段は、
   被加熱調理器具の材質が非金属であるか否かを判定可能な材質判定手段を備え、
   前記材質判定手段によって被加熱調理器具の材質が非金属であると判定された場合に第２の誘導加熱コイルへの通電を行うように高周波電流供給手段を制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の誘導加熱調理器。
5. 被加熱調理器具の温度を検出する温度検出手段を備え、
   材質判定手段は、前記温度検出手段によって検出される温度の上昇度合いにも基づいて、被加熱調理器具の材質が非金属であるか、若しくは、被加熱調理器具が存在しない無負荷の状態にあるかを判定することを特徴とする請求項４記載の誘導加熱調理器。
6. 非金属製の被加熱調理器具の加熱を選択的に実行させるための操作手段を備え、
   加熱制御手段は、前記操作手段によって非金属製の被加熱調理器具の加熱が選択された場合に第２の誘導加熱コイルへの通電を行うように高周波電流供給手段を制御することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の誘導加熱調理器。

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