JP2010257891A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】本願発明は、被加熱体に生じる発熱量を増大させるとともに、鍋の発熱量のばらつきを極力小さくできる誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【解決手段】本願発明に係る誘導加熱調理器は、平面状に捲回された内側コイルおよびその周りに配置された外側コイルと、前記内側コイルと前記外側コイルの間に配置された少なくとも１つの温度センサとを備え、前記内側コイルおよび前記外側コイルのいずれか一方が円形形状を有し、他方が非円形形状を有し、前記内側コイルおよび前記外側コイルが少なくとも部分的に近接し、前記温度センサが前記内側コイルおよび前記外側コイルが離間したところに配置されることを特徴とするものである。
【選択図】図２

Description

本願発明は、複数の誘導加熱コイルを有する誘導加熱調理器に関する。

いわゆるＩＨクッキングヒータなどの誘導加熱調理器は、平面状に捲回された加熱コイルに数十ｋＨｚの交流電流を通電したときに生じる交流磁場により、導電体からなる鍋などの調理器具に渦電流を形成して、調理器具自体を加熱するものである。

複数の誘導加熱コイルを有する従来式の誘導加熱装置がたとえば特許文献１に記載されている。特許文献１の図２に示す誘導加熱装置は、１重目（内側）の加熱コイルと、その周辺に同芯円状に配置された２重目（外側）の加熱コイルとを有する。１重目（内側）および２重目（外側）の加熱コイルはともに円形形状を有し、１重目（内側）および２重目（外側）の加熱コイル間には周方向において同じ幅のスペースが形成され、これらの加熱コイルの間には、トッププレートの裏面の温度を検出するためのサーミスタが配設されている。

別の従来式の誘導加熱装置が特許文献２に開示され、その第５図に示す誘導加熱装置は調理プレート用の長方形の外周側加熱コイルと鍋用の円形の内周側加熱コイルとを有し、内周側加熱コイルの中心および外周側加熱コイルの外側に複数の鍋検知装置が配置されている。

特開２００４−２１４２１７号公報 特公平２−４５３１３号公報

一般に、鍋などの被加熱体が加熱コイルにより誘導加熱されて生じるジュール熱を最大化するためには、対向する被加熱体に対する加熱コイルの面積占有率を極力大きくすることが好ましい。ところが、特許文献１に記載の発明によれば、１重目（内側）および２重目（外側）の加熱コイルがともに円形形状を有するため、これらの加熱コイルの間に同じ幅で周方向に延びるスペースが形成される。すなわち、これらの加熱コイル間のスペースにおける鍋の発熱効率が、加熱コイル上方にある鍋の発熱効率ほど十分なジュール熱が得られないばかりか、鍋の発熱量に半径方向でばらつきが生じる（不均一となる）傾向がある。

また特許文献２に記載の誘導加熱装置において、外周側および内周側の加熱コイルの間に実質的に広い範囲のスペースが設けられており、当該スペース内には鍋検知装置が配置されていない。特許文献２には、外周側加熱コイルがその外側に配置された鍋検知装置のすべてが調理用プレートを検出したときにのみ駆動されることが記載されており、加熱コイルによる鍋に生じるジュール熱を最大化するためには、加熱コイルの面積占有率を極力大きくする点については何ら言及されていない。

そこで本願発明は、上記問題点を解消するためになされたもので、平面状に捲回された内側コイルおよびその周りに配置された外側コイルと、前記内側コイルと前記外側コイルの間に配置された少なくとも１つの温度センサとを備え、前記内側コイルおよび前記外側コイルのいずれか一方が円形形状を有し、他方が非円形形状を有し、前記内側コイルおよび前記外側コイルが少なくとも部分的に近接し、前記温度センサが前記内側コイルおよび前記外側コイルが離間したところに配置されることを特徴とするものである。

本願発明によれば、被加熱体に対向する複数の誘導加熱コイルの面積占有率を極力大きくして、被加熱体に生じる発熱量を増大させるとともに、鍋の発熱量の半径方向におけるばらつきをできるだけ小さくすることができる。

本願発明に係る誘導加熱調理器１の全体を概略的に図示する斜視図である。 実施の形態１による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 従来技術による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態２による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態３による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態４による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態５による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態６による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。 実施の形態１〜６の変形例による誘導加熱部を下から見たときの底面図である。

以下、添付図面を参照して本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態を説明する。なお添付図面において、同様の構成部品については同様の符号を用いて参照する。

実施の形態１．
図１〜図３を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態１について以下詳細に説明する。図１は、本願発明に係る誘導加熱調理器１の全体を概略的に図示する斜視図である。図１に示す誘導加熱調理器１は、概略、ハウジング７と、その上に配設されたトッププレート８と、ユーザが加熱能力を調整するための操作部９と、誘導加熱部１０とを有する。また誘導加熱調理器１は、誘導加熱部１０に高周波電流を供給するための高周波電源（図示せず）を内蔵する。誘導加熱調理器１は、誘導加熱部１０により生じた高周波磁場により、トッププレート８の上方に載置された被加熱体（図示せず）に渦電流を形成して誘導加熱するものである。

図２は実施の形態１による誘導加熱部１０を下から見たときの底面図である。図２に示す誘導加熱部１０は、概略、平面状に捲回された略正方形状の内側コイル２０と、円形状の外側コイル３０と、内側コイル２０と外側コイル３０との間に配置されたサーミスタなどの温度センサ４０とを有する。温度センサ４０は、トッププレート８の裏面の温度を測定するものであり、図示しない制御回路に加熱状態を示す温度信号をフィードバックして、安全かつ効率的な駆動を担保するためのものである。なお温度センサ４０は、サーミスタなどの電気的な温度センサに限定されるものではなく、トッププレート８の裏面の温度を測定するものであれば、光学的センサなどの他の任意の形態を有するものを採用することができる。

この実施の形態に係る内側コイル２０は、前掲特許文献１に記載されたものとは異なり、円形ではなく略正方形状に捲回されている。また略正方形状の内側コイル２０は、円形状の外側コイル３０に部分的に、すなわち図２の破線５０で囲んだ一部領域（以下「近接領域５０」という。）において近接するように構成されている。また温度センサ４０は、内側コイル２０が外側コイル３０から離間したところ、すなわち図２の破線６０で囲んだ領域（以下「離間領域６０」という。）に配置されている。

また誘導加熱部１０は、内側コイル２０および外側コイル３０を半径方向に部分的に横断し、これらを磁気的に結合するように配置された複数の磁性部材７０を有する。磁性部材７０は、たとえば酸化鉄を主成分とするセラミックス（フェライト材料）からなり（以下、本明細書においては単に「フェライト」ともいう。）、高透磁率を有し、各加熱コイル２０，３０により生じる磁路の磁気抵抗を下げ、磁界を増大させることにより、鍋の発熱効率を増加させることができる。

上記のように構成された誘導加熱部１０において、外側コイル３０の内側において、略正方形状の内側コイル２０の面積占有率を増大させることができる。外側コイル３０の内側にある内側コイル２０の面積占有率が増大すると、より広い面積の加熱コイル２０により鍋が誘導加熱されるので、誘導加熱部１０による被加熱体の熱変換効率を改善するとともに、鍋を均一に加熱することができる。

ここで、従来技術による円形状の内側コイル２０の面積占有率と、この実施の形態による略正方形状の内側コイル２０の面積占有率について、単純化した具体例を用いて以下検証する。

従来技術を示す図３において、外側コイル３０の内径を１０ｃｍとし、内側コイル２０の外径および内径をそれぞれ７ｃｍおよび３ｃｍとする。一方、この実施の形態を示す図２において、外側コイル３０の内径を同様に１０ｃｍとし、内側コイル２０の外周正方形２１および内周正方形２２の一辺の長さをそれぞれ１４ｃｍ、６ｃｍとする。

このとき外側コイル３０の内側の面積Ｓ_０はともに１００πｃｍ^２である。
Ｓ_０＝１０^２×π
図３の円形状の内側コイル２０の面積Ｓ_１は４０πｃｍ^２である。
Ｓ_１＝７^２×π−３^２×π＝４０π
よって、図３に示す従来技術において、外側コイル３０の内側領域における内側コイル２０の面積占有率は４０％（＝Ｓ_１／Ｓ_０）である。

これに対し、図２の正方形状の内側コイル２０の面積Ｓ_２は約１６０ｃｍ^２である。
Ｓ_２＝１４^２−６^２＝１６０
よって、実施の形態１を示す図２において、外側コイル３０の内側領域における円形状の内側コイル２０の面積占有率は約５１％（＝Ｓ_２／Ｓ_０）である。

以上のように、内側コイル２０の形状を円形形状から略正方形状とすることにより、内側コイル２０の面積占有率を４０％から約５１％に格段に増大させることができ、ひいては誘導加熱部１０の熱変換効率を改善するとともに、鍋などの被加熱体を均一に加熱することができる。

実施の形態２．
図４を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態２について以下詳細に説明する。実施の形態２の誘導加熱調理器１は、内側コイル２０が楕円形状を有する点を除いて、実施の形態１の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

図４は実施の形態２による誘導加熱部１０を下から見たときの底面図である。
同様に、外側コイル３０の内側領域（Ｓ_０）における楕円形状の内側コイル２０の面積占有率を以下検討する。

楕円形状の内側コイル２０の外周楕円２３の長径および短径をそれぞれ１０ｃｍおよび７ｃｍとし、内側コイル２０の内周楕円２４の長径および短径をそれぞれ６ｃｍおよび３ｃｍとすると、図４の楕円形状の内側コイル２０の面積Ｓ_３は５２πｃｍ^２である。
Ｓ_３＝１０×７×π−６×３×π＝５２π
よって実施の形態２によれば、図４の外側コイル３０の内側領域における楕円形状の内側コイル２０の面積占有率は５２％（＝Ｓ_３／Ｓ_０）である。

したがって、内側コイル２０の形状を円形形状から楕円形状とすることにより、内側コイル２０の面積占有率を４０％から５２％に増大させることができ、実施の形態１と同様、誘導加熱部１０の熱変換効率を改善するとともに、鍋などの被加熱体を均一に加熱することができる。

実施の形態３．
図５を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態３について以下詳細に説明する。実施の形態３の誘導加熱調理器３は、内側コイル２０がトラックレースで用いられるフィールドと同様の形状を有する点を除いて、実施の形態１の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

図５は実施の形態３による誘導加熱部１０を下から見たときの平面図である。
実施の形態３の内側コイル２０は、図５に示すように、一対の半ドーナツ状部分２５と矩形形状部分２６とを連結した形状（以下、「擬楕円形状」または「レーストラック形状」という。）を有する。

同様に、外側コイル３０の内側領域（Ｓ_０）における擬楕円形状の内側コイル２０の面積占有率を検討する。

内側コイル２０のレーストラックの半ドーナツ状部分２５の外側半径および内側半径をそれぞれ７ｃｍおよび３ｃｍとし、矩形形状部分２６の縦および横の長さをそれぞれ６ｃｍおよび４ｃｍとすると、図５の擬楕円形状の内側コイル２０の面積Ｓ_４は約１７３．６ｃｍ^２である。
Ｓ_４＝７^２×π−３^２×π＋２×４×６＝約１７３．６
よって、実施の形態３によれば、図５の外側コイル３０の内側領域における擬楕円形状の内側コイル２０の面積占有率は約５５．３％（＝Ｓ_４／Ｓ_０）である。

したがって、内側コイル２０の形状を円形形状から擬楕円形状とすることにより、内側コイル２０の面積占有率を４０％から５５．３％に増大させることができ、上記実施の形態と同様、誘導加熱部１０の熱変換効率を改善するとともに、鍋などの被加熱体を均一に加熱することができる。

実施の形態４．
図６を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態４について以下詳細に説明する。実施の形態４の誘導加熱調理器１は、内側コイル２０が円形形状を有する一方、外側コイル３０が楕円形状を有する点を除いて、実施の形態１の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

図６は、実施の形態４による誘導加熱部１０を下から見たときの平面図である。
同様に、外側コイル３０の内側領域（Ｓ_０）における円形状の内側コイル２０の面積占有率を検討する。

外側コイル３０の内周楕円２７の長径および短径をそれぞれ１０ｃｍおよび７ｃｍとし、内側コイル２０の外径および内径をそれぞれ７ｃｍおよび３ｃｍとすると、図５の楕円形状の外側コイル３０の内側の面積Ｓ_５は７０πｃｍ^２である。
Ｓ_５＝１０×７×π
また内側コイル２０の面積Ｓ_６は４０πｃｍ^２である。
Ｓ_６＝７^２×π−３^２×π
よって、実施の形態４によれば、図６の外側コイル３０の内側領域における円形状の内側コイル２０の面積占有率は５７．１％（＝Ｓ_６／Ｓ_５）である。

したがって、内側コイル２０を円形状とする一方、外側コイル３０を楕円形状とすることにより、実施の形態１に比して、内側コイル２０の面積占有率を４０％から５７．１％に増大させることができ、上記の実施の形態と同様、誘導加熱部１０の熱変換効率を改善するとともに、鍋などの被加熱体を均一に加熱することができる。

なお実施の形態４では、内側コイルが円形形状を有する一方、外側コイルが楕円形状を有するものとして説明したが、外側コイルは、楕円形状の他、矩形形状または擬楕円形状を有するように構成しても同様の効果を実現することができる。

実施の形態５．
図７を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態５について以下詳細に説明する。実施の形態５の誘導加熱調理器１は、内側コイル２０および外側コイル３０がともに楕円形状を有する点を除いて、実施の形態１の誘導加熱調理器１と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

図７は、実施の形態５による誘導加熱部１０を下から見たときの平面図である。
同様に、外側コイル３０の内側領域における円形状の内側コイル２０の面積占有率を検討する。

図７の外側コイル３０の内周楕円２８の長径および短径をそれぞれ１０ｃｍおよび８．５ｃｍとすると、図７の楕円形状の外側コイル３０の内側の面積Ｓ_７は８５πｃｍ^２である。
Ｓ_７＝１０×８．５×π
一方、内側コイル２０の外周楕円２９の長径および短径をそれぞれ８．５ｃｍおよび７ｃｍとし、内側コイル２０の内周楕円の長径および短径をそれぞれ４ｃｍおよび３ｃｍとすると、内側コイル２０の面積Ｓ_８は４７．５πｃｍ^２である。
Ｓ_８＝８．５×７×π−３×４×π
よって、実施の形態５によれば、図７の外側コイル３０の内側領域における円形状の内側コイル２０の面積占有率は約５５．９％（＝Ｓ_８／Ｓ_７）である。

したがって、内側コイル２０および外側コイル３０を楕円形状とすることにより、実施の形態１に比して、内側コイル２０の面積占有率を４０％から５５．９％に増大させることができ、上記の実施の形態と同様、誘導加熱部１０の熱変換効率を改善するとともに、鍋などの被加熱体を均一に加熱することができる。

実施の形態６．
図８を参照しながら、本願発明に係る誘導加熱調理器の実施の形態６について以下詳細に説明する。実施の形態６の誘導加熱調理器１は、近接領域５０より離間領域６０付近においてより数多くのフェライト７０を配置した点を除き、実施の形態３と同様の構成を有するので、重複する点については説明を省略する。

一般に、上記の実施の形態１〜５において、内側コイル２０と外側コイル３０は、近接領域５０で実質的に当接または近接して配置されているため、互いに磁束を強め合い、近接領域５０での磁束密度が最大となる傾向がある。すなわち近接領域５０における鍋の発熱効率が、離間領域６０における鍋の発熱効率より大きくなり、鍋に生じる発熱量にばらつきが生じ得る。この発熱量のばらつきを解消、または少なくとも部分的に緩和するために、加熱コイルにより生じる磁路の磁気抵抗を下げ、磁束を集中させるフェライト７０を、近接領域５０より離間領域６０付近において、より数多く配置することが好ましい。具体的には、フェライト７０を近接領域５０より離間領域６０付近で数多く偏在させる（単位面積あたりのフェライト７０の配置数量を多くする）。こうして本実施の形態によれば、加熱コイルが非円形形状を有することに起因する被加熱体の発熱効率のばらつきを抑制することができる。

なお、フェライト７０を近接領域５０より離間領域６０付近で数多く偏在させる代わりに、等間隔に配置した各フェライト７０の断面積を、近接領域５０より離間領域６０に近いものほど大きくなるように構成することにより、鍋全体を通る磁束密度を均一化して、被加熱体の発熱効率のばらつきを抑制してもよい。
また実施の形態６は、実施の形態３のみならず、他の任意の実施の形態で説明した誘導加熱部１０に適用することができる。

変形例１．
図９を参照しながら、上記の実施の形態１〜６の任意のものに適用可能な変形例について以下説明する。
変形例１の誘導加熱調理器１は、外側コイル３０のさらに外側に追加的な加熱コイル８０を有する。すなわち、変形例１の誘導加熱部１０は、図９に示すように、外側コイル３０のさらに外側に大型鍋などの被加熱体を効率的に加熱するための大型加熱コイル８０を有するものである。したがって、この変形例に係る大型加熱コイル８０は、上述した任意の実施の形態と組み合わせることにより、誘導加熱部１０の熱変換効率を改善し、鍋を均一に加熱する効果に加え、より大型の鍋を効率よく加熱できるという固有の効果を実現することができる。

１：誘導加熱調理器、７：ハウジング、８：トッププレート、９：操作部、１０：誘導加熱部、２０：内側コイル、２１：外周正方形、２２：内周正方形、２３：外周楕円、２４：内周楕円、２５：半ドーナツ状部分、２６：矩形形状部分、２７：内周楕円、２８：内周楕円、２９：外周楕円、３０：外側コイル、４０：温度センサ、５０：近接領域、６０：離間領域、７０：磁性部材（フェライト）、８０：大型加熱コイル。

Claims (5)

1. 平面状に捲回された内側コイルおよびその周りに配置された外側コイルと、
   前記内側コイルと前記外側コイルの間に配置された少なくとも１つの温度センサとを備え、
   前記内側コイルおよび前記外側コイルのいずれか一方が円形形状を有し、他方が非円形形状を有し、
   前記内側コイルおよび前記外側コイルが少なくとも部分的に近接し、
   前記温度センサが前記内側コイルおよび前記外側コイルが離間したところに配置されることを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 内側コイルが矩形形状、楕円形状、または擬楕円形状を有し、外側コイルが円形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
3. 外側コイルが矩形形状、楕円形状、または擬楕円形状を有し、内側コイルが円形形状を有することを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
4. 平面状に捲回された内側コイルおよびその周りに配置された外側コイルと、
   前記内側コイルと前記外側コイルの間に配置された少なくとも１つの温度センサとを備え、
   前記内側コイルおよび前記外側コイルの両方が楕円形状を有し、
   前記内側コイルおよび前記外側コイルが少なくとも部分的に近接し、
   前記温度センサが前記内側コイルおよび前記外側コイルが離間したところに配置されることを特徴とする誘導加熱調理器。
5. 内側コイルおよび外側コイルを磁気的に結合する複数の磁性部材を有し、
   前記磁性部材は、内側コイルおよび外側コイルが近接する近接領域付近に比して、前記内側コイルおよび前記外側コイルが離間する離間領域付近において、より多くの磁束を集中させるように構成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１に記載の誘導加熱調理器。

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