JP2005302406A - 誘導加熱調理器 - Google Patents

Abstract

【課題】 安定した加熱効率と高い信頼性を得るために、誘導加熱する際に生じる加熱コイルの温度上昇抑え効率よく冷却する。
【解決手段】 加熱コイル２０と、該加熱コイル２０の下方に配置されるフェライト２４から構成されるコイルユニット２を備えた誘導加熱調理器において、該加熱コイル２０をフェライト２４に熱的に接触させて載置し、該フェライト２４を空冷することにより、発熱した加熱コイル２０の熱をフェライト２４に熱伝導して広く拡散させることができるので、少ない風量で加熱コイル２０の表面温度を下げ、安定した誘導加熱を行うことができる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、誘導加熱調理器における加熱コイルの冷却構造に関するものである。

誘導加熱は、被調理鍋下方に設けられた加熱コイルに高周波電流を供給し、加熱コイル周りに発生した磁界によって被調理鍋表面近傍に生じる渦電流に起因して行われる。

また、誘導加熱では被調理鍋の材質による比透磁率や抵抗率によって加熱効率が異なり、比透磁率や抵抗率が高い鉄鍋等の方が渦電流による鍋発熱が大きく熱効率も良好であるが、抵抗率が低いアルミ鍋や銅鍋では熱効率が著しく低下する。

このため、加熱コイルに供給した電力に対して被調理鍋の加熱に寄与しない熱量は抵抗率が小さい被調理鍋ほど大きくなり、加熱コイルなどの発熱を増大させる要因となっている。

誘導加熱調理器で安定した加熱調理を行うには、発熱する加熱コイルなどの温度上昇を抑制する必要があり、これらの冷却方法として例えば特許文献１に記載されているように、加熱コイルの下面或いは上下面の近傍に冷却空気を流し、加熱コイルから発生する熱を加熱コイル表面から強制空冷で直接奪う構成が採られている。

特開２００２−４３０４５

特許文献１記載の加熱調理器では、回路基板を通過した空気を加熱コイル下方から吹き付けて冷却させる構成となっており、加熱コイルの冷却性能を高めるには冷却風量を増加しなければならない。

また、冷却風量の増加に伴い、ファン装置のモータ音や部品の風切り音（流体音）が増加し、騒音によりキッチン環境が悪化される。

また、加熱コイルが載置されるコイルベースは、内蔵されるフェライトを樹脂で覆う構成であり、その樹脂の凹凸によって冷却空気を直接加熱コイルに流し難い。

本願発明は、上記の課題のうち少なくとも１つを解決するために為されたものである。

本発明の請求項１では、少なくとも被調理鍋を加熱する加熱コイルと、該加熱コイルの下方及び側方位置、或いは下方のみに配置されるフェライトから構成されるコイルユニットと、該コイルユニットに冷却空気を供給するファン装置を備えた誘導加熱調理器において、該加熱コイルをフェライトに熱的に直接接触させて載置し、該フェライトを介して該加熱コイルの熱を拡散して冷却するものである。

また、請求項２では、前記フェライトを高熱伝導性の放熱板上に直接載置し、該放熱板に冷却空気を供給するものである。

また、請求項３では、前記放熱板に凹凸を設け、その表面積を拡大させたものである。

さらに、請求項４では、前記コイルユニットの略中央から冷却空気を、少なくとも前記加熱コイルと前記放熱板の間隙に供給するものである。

本発明によれば、請求項１では、発熱した加熱コイルの熱をフェライトに熱伝導して広く拡散させることができるので、少ない風量で加熱コイルの表面温度を下げ、安定した誘導加熱を行うことができる。

また、請求項２では、また、フェライトを介して拡散された加熱コイルの熱を放熱板の広い伝熱面積を利用して効率よく冷却できるとともに、より冷却風量を少なくして低騒音化されたキッチン環境を提供できる。

また、請求項３では、より放熱板の冷却効果を高めることができる。

さらに、請求項４では、さらに、加熱コイルと放熱板から冷却風路を構成し、より効率よく加熱コイルの熱を奪うことができる。

本発明の各実施例を以下に説明する。

図１及び図２に本発明のコイルユニット２の側面断面図、及び斜視分解断面図を示す。また、図３に図１及び図２のコイルユニット２を搭載した誘導加熱調理器の斜視図を、図４にその右側加熱コイル側の側面断面図の一例をそれぞれ示す。

本発明のコイルユニット２は、例えば図３に示す誘導加熱調理器において、被調理鍋（図示せず）が載置されるトップレート７０の下方に配置される。

コイルユニット２は加熱コイル２０と、加熱コイル２０が載置されるフェライト２４と、フェライト２４を保持するコイルベース２１で構成されている。

つまり、図２に示すようにコイルベース２１の上面側に突出した、放射状に複数本配置された棒状のフェライト２４が加熱コイル２０下面に直接接触して保持しており、加熱コイル２０の発熱を熱伝導によって、フェライト２４に積極的に伝熱される構造となっている。

ここで、加熱コイル２０とフェライト２４の間隙に熱伝導性の高い熱伝導部材を充填して、加熱コイル２０の熱拡散を良好にすれば、より効率よく加熱コイル２０を冷却できる。

その熱伝導部材は、例えばアルミ等の粉末（フィラー）を充填させたシリコンゴム板や熱硬化性の接着材でもよいし、熱伝導性グリースなどでもよい。

フェライト２４に載置される加熱コイル２０は、コイルベース２１に設けられた内周のリブ２１ａと外周のリブ２１ｂに嵌め込まれ、略中央に配置させる。

ここで、リブ２１ａ、２１ｂは加熱コイル２０の内周２０ａ、外周２０ｂの大きさに合わせて設けられるが、加熱コイル２０の略中央位置を安定して載置できれば、片側だけでもよいし、該リブを設け無くともよい。

また、フェライト２４を配置したコイルベース２１は、フェライト下方に開口部２４ａを設けて樹脂からフェライト２４を露出させれば、コイルベース２１下側から吹き付けられる冷却空気５０がフェライト２４に直接当たり熱交換しやすくなり、冷却効果を向上できる。

ここで、フェライト２４はその表面積を拡大させるために凹凸を設けたり、加熱コイル２０の下方全面を覆うように配置すれば、より冷却効果を高められる。

また、図１に示したコイルユニット２では冷却空気５０がコイルユニット２下方の略中央に配置された開口４９ｂ（図３参照）から供給され、加熱コイル２０の外周側に向かって流れる構成例を示したが、フェライト２４の表面近傍に冷却空気５０が流れる構成であれば、開口４９ｃを介してコイルユニット２に略並行に流すような構成でも同様な冷却を行うことができる。

コイルユニット２の中央２９にはトッププレート７０に接触するように例えばバネで保持されたセンサ部３が設けられており、センサ部３の検出した温度からトッププレート７０上に載置された被調理鍋の温度を間接的に測定できる。

センサ部３は例えばトッププレート７０に接触させて温度を検出するサーミスタ３１と、サーミスタ３１を保持するセンサ台３２と、サーミスタ３１をトッププレート７０に接触させるバネ３３から構成され、センサ台３２の軸がコイルベース２１の中央孔２９ａに配置される。

本実施例のセンサ部３は接触式の温度測定センサとしてサーミスタを示したが、非接触式の赤外線センサなどを用いた構成でもよい。

図３及び図４は誘導加熱調理器の一例として、トッププレート７０上に三口の鍋載置部７３ａ、７３ｂ、７３ｃを設けた、ビルトイン型（システムキッチン一体型）のＩＨクッキングヒータに、図１及び図２に示すコイルユニット２を適用したものである。

ここで、本発明のコイルユニット２は左右両方に搭載しても良いが、左右いずれか片方のみに搭載した構成でもよい。

また、本発明は誘導加熱する被調理鍋の載置部を少なくとも一つ設けたＩＨクッキングヒータであれば、ビルトイン型でなくとも据置型（流し台にそのまま配置）でも容易に適用できることは言うまでもない。

図において、誘導加熱調理器の本体９上面のトップフレーム７２にはトッププレート７０と、本体９内部の空気を出入りさせる通気孔７１が設けられている。

トッププレート７０の下方には鍋載置部７３ａ、７３ｂの略下側位置に加熱コイル２０が、鍋載置部７３ｃの略下側位置に電熱ヒータ１０がそれぞれ設けられている。

また、本体９正面側には例えば魚などを焼くロースター８の投入口、及び被調理鍋の火加減やロースター８の加熱具合を操作する操作パネル６を備えており、その火力調整量をトッププレート７０下方の表示パネル７４に表示する。

本体９の左側にはロースター８が配置されるため、加熱コイル２０を誘導加熱するために必要な例えばインバータ等の電子部品４２が実装された回路基板４１の大部分は本体９右側となるロースター８の右側及び右側のコイルユニット２下方に位置する回路ユニット４に搭載される。

尚、本発明はロースター８や操作パネル６等が図示した位置関係に固定されるものでなく、例えばロースター８が本体９正面の中央または右側に設けられた構成でもよいし、操作パネル６がトッププレート７０上に設けられてもよい。

回路基板４１は電子部品４２や電子部品４２に設置されるヒートシンク４３の個数や配線数などによって容積が決められるため、電子部品４２が多いほどロースター８側方の限られた空間で一枚の基板上に実装できなくなり、図示したようにロースター８側方に配置した回路ユニット４の容積形状に合わせて複数枚配置される。

ここで、回路ユニット４は回路基板４１などを本体９内部に収納する際の作業性を良好にするために箱状にして設けたものであるが、本体９の内部に回路基板４１などを直接設置した構成でもよい。

本実施例では回路基板４１ａ、４１ｂ、４１ｃを回路ユニット４の高さ方向に三段積層した構成であるが、回路基板４１を幅方向に複数並置してもよく、いずれの場合もファン装置５から吹き出る冷却空気の流れ方向と並行に配置される。

ファン装置５はファン５５とモータ５６、ケーシング５４から構成されるシロッコファンで、本体９の前面側から見て回路ユニット４内の回路基板４１後方に配置される。

つまり、ファン装置５の冷却空気の吹き出し側に回路基板４１が配置され、ファン５５から吹き出た冷却空気８６が直接回路基板４１に流れる構成となる。

図示したファン装置５はシロッコファンであるが、ターボファンや軸流ファンなどでも同様に構成ができることは言うまでもない。

また、図４のように回路基板４１を冷却した冷却空気８６は回路ユニット４の上部、つまりコイルユニット２の下側に設けられた開口４９ｂ、４９ｃ（図３参照）と、表示パネル７４と左側のコイルユニット２に空気を導く開口４９ａから吹き出される。

コイルユニット２は少なくとも３ヶ所設けられた、例えばバネなどを用いた弾力性のある支持部２７で支えられており、トッププレート７０に押しつけられ、センサ部３に設けられた接触式温度センサであるサーミスタ３１がトッププレート７０と良好に接触させている。

回路ユニット４の開口４９ｂから吹き出た冷却空気５０ｂは右側のコイルユニット２下方から、開口４９ｃから吹き出た冷却空気５０ｃは左側のコイルユニット２にそれぞれ吹き付けられ、加熱コイル２０の熱を奪って温度上昇した空気がトッププレート７０下方の空間１５を本体９背面方向に向かって流れ、排気部６２を介してトップフレーム７２上の通気孔７１から排気８２される。

また、回路ユニット４の開口４９ａから吹き出た冷却空気５０ａも同様に、操作パネル７４を冷却した後、通気孔７１から排気８２される。

一方、図４において回路ユニット４内のファン装置５には、トップフレーム７２上の通気孔７１から本体背面側の吸気ダクト６０を介して外気８１が吸い込まれ、ファン５５の下側（モータ５６側）から吸気が行われる。

ここで、本実施例ではファン装置５のモータ５６の位置をファン５５の下方としたが、通気孔７１から水分が流入した際のモータ５６保護の観点から、上下反対にして設置した構成でも良いし、モータ５６をコイルユニット２が配置された空間１５に設けてもよい。

ファン５５から吹き出す冷却空気８６は回路ユニット４内の回路基板４１の空間を本体９背面側から正面側に向かって流れる。

つまり、回路基板４１の電子部品４２を冷却した冷却空気５０ａは、回路ユニット４の開口４９ａを介して表示パネル７４に向かって流れ出る。

ここで、表示パネル７４の冷却は回路基板４１を通った空気量で不充分であれば表示パネル７４下方に別の冷却ファンを設けてもよいし、より冷却性能を高めるために本体９側面或いは前面から吸気した、より低温の空気を利用した構成にして冷却してもよい。

また、本実施例ではファン装置５の外気８１の吸気と排気８２を全てトップフレーム７２上に配置された通気孔７１を介して行う構成であるが、ファン装置５の吹き出し風量を増加させるために本体９右側面に吸気口を設けてもよいし、本体９正面や左側面に排気口を設けて空気の流れ抵抗を少なくさせた構成でもよい。

以上の構成より、第一の実施例の誘導加熱調理器の動作について、図１から４を用いて被調理鍋がトッププレート７０上の右側の鍋載置部７３ａに配置された場合を例に説明する。

例えば水等の被加熱物の入った被調理鍋の加熱は、被調理鍋をトッププレート７０上の鍋載置部７３ａに載置した後、本体９前方に備えた操作パネル６の主電源６０を入れ、例えば火力調整用のダイヤル６１を回転させることにより、トッププレート７０前方に配置された表示パネル７４に表示される火力調整量に応じた加熱制御が行われる。

被調理鍋の下方に位置する加熱コイル２０にはダイヤル６１で調整された回転量により高周波電流量が制御され、火力調整しながら被調理鍋の誘導加熱を行うことができる。

また、加熱コイル２０に電流が流れると同時に、ファン装置５が稼動してトップフレーム７２上の通気孔７１の下に位置する吸気ダクト６０から外気８１を吸い込み、回路ユニット４内部に配置されたファン装置５にその空気が供給される。

加熱コイル２０で被調理鍋を誘導加熱する場合、加熱効率が被調理鍋の材質によって左右され、熱損失分が加熱コイル２０と電子部品４２の発熱となってそれぞれの部品温度が上昇することになる。

吸気ダクト６０から流入した外気８１はファン５５の下面からファン５５に流入し、回路基板４１に向かって冷却空気８６を吹き出す流れ構成となる。

本実施例では回路ユニット４に、回路基板４１が高さ方向に３段配置されており、ファン５５から吹き出す冷却空気８６が回路ユニット天井面と回路基板４１ａの間隙、回路基板４１ａと回路基板４１ｂの間隙、回路基板４１ｃと回路ユニット４の底面の間隙に、それぞれ本体９の背面側から正面側に向かって流れる。

回路基板４１ａと回路ユニット４の天井面の間隙を流れる冷却空気８６の一部は、回路ユニット４の天井面に設けられた開口４９ｂ、４９ｃを介して吹き出し、左右のコイルユニット２に配置された加熱コイル２０を冷却する。

コイルユニット２では、加熱コイル２０と冷却空気５０ｂが直接触れて流れる一方、加熱コイル２０と熱的に接触したフェライト２４が加熱コイル２０の熱をコイルベース２１全体に広く拡散することができる。

よって、加熱コイル２０は開口４９ｂから吹き出た冷却空気５０ｂにより、効率よく冷却される。

また、開口４９ｂ、開口４９ｃから流出しない空気は回路基板４１に実装された電子部品４２やヒートシンク４３と熱交換して流れ、回路ユニット４の正面上側に設けられた開口４９ａを介して表示パネル７４に向かって吹き出す流れ冷却空気５０ａとなる。

開口４９ａを出た冷却空気５０ａは回路ユニット４正面上側から表示パネル７４下面を流れて表示パネル７４の温度上昇を低減させ、同様に本体９後方の排気口６２を通り、トップフレーム７２の通気孔７１から外部に排気される。

ここで、ファン装置５は予め操作パネルによる加熱調整量によって段階的に、或いは無段階で風量制御してもよいし、加熱コイル２０及び電子部品４３の温度を計測してＯＮ／ＯＦＦ制御や間欠運転による風量調整を行う構成にしてもよい。

このように、本実施例の構成であれば、加熱コイル２０の熱をフェライト２４を介して熱拡散させるとともに、コイルユニット２の広い表面積を利用して放熱できる。

このため、誘導加熱による加熱コイル２０の温度上昇を小さくして信頼性を高めるとともに、少ない風量でも高い冷却効果が得られるため、ファン騒音や流体音を抑えた誘導加熱調理器が実現でき、静かなキッチン環境を提供することができる。

図５に第二の実施例におけるコイルユニット２の側面断面図を、図６にコイルユニット２の斜視分解断面図を示す。

本実施例ではコイルユニット２を構成するフェライト２４の下方に接触させて放熱板２２を配置したものである。

ここで、放熱板２２は加熱コイルに供給される高周波電流で被調理鍋に生じる渦電流によって誘導加熱が行われる際に、その誘導加熱が阻害されない磁界強さの位置に配置させれば良い。

放熱板２２は例えばアルミ等の熱伝導率が良好な金属製であり、加熱コイル２０と同形状のドーナツ状の平板とした。

ここで、放熱板２２は図７に示すように、ベースとなる平板のコイルとは反対面に放熱面積を広げるために円柱或いは角柱状のピンフィン２２ｃを複数本、間隙を設けて配置させたヒートシンクとしてもよいし、細長い平板状のフィンを複数毎平行に設けたヒートシンクとしてもよい。

或いはコイルベース２１の底面投影面積よりも伝熱面積が大きくなるように、放熱板２２の表面に凹凸を設けて加工したものでよい。

また、放熱板２２の材質はアルミの他に銅等の熱伝導率の高い金属でも、窒化アルミやアルミナなどの熱伝導性の良好なセラミック材で構成してもよい。

さらに、本発明では第一の実施例と同様に、フェライト２４と加熱コイル２０の間隙及びフェライト２４と放熱板２２の間隙を、熱伝導部材を介在させることにより、加熱コイル２０とフェライト２４と放熱板２２を小さい熱抵抗でそれぞれ熱的に接続できることは言うまでもない。

本実施例ではフェライト２４が配置された放熱板２２は、コイルベース２１に一体成形されており、放熱板２２がコイルベース２１によって保持されるので、フェライト２４上に加熱コイル２０を安定して載置できる。

図示した加熱コイル２０は、内側の小さい加熱コイル２０１と外側の大きい加熱コイル２００の半径方向に二重に配置された構成となっており、例えば被調理鍋の大きさや加熱ムラに応じて２つの加熱コイル２００、２０１のパワーを制御することができる。

ここで、本発明において、加熱コイル２０の構成は図２のような一重でも図７のような二重以上でも同様に適用できるし、該加熱コイルを厚さ方向に複数段配置した場合も差し使えなく適用できる。

加熱コイル２０を冷却する冷却空気５０は、第１の実施例と同様にコイルユニット２下方から供給され、放熱板２２の下面を冷却する。

また、その空気の一部は放熱板２２の開口２２ａを介して加熱コイル２０とフェライト２４と放熱板２２で構成される風路２５に入り、開口２２ｂから吹き出る流れとなる。

つまり、図５のようにコイルユニット２の略中央に設けられた開口４９ｂから吹き出た空気は、放熱板２２の下面に沿って下方を放射状に流れる流れと、加熱コイル２０と放熱板２２の間隙を通って加熱コイル２０外周側に向かう流れに分流される。

風路２５を通る空気は加熱コイル２０の下面から直接熱を奪うとともに、加熱コイル２０の熱を拡散するフェライト２４、及びフェライト２４を介して伝熱された放熱板２２と熱交換することができる。

よって、加熱コイル２０の下面、フェライト２４の側面、放熱板の両面が全て冷却に利用される放熱面積となり、この広い放熱面積により高い冷却性能を得ることができる。

図８に第三の実施例におけるコイルユニット２の側面断面図を、図９にコイルユニット２の斜視分解図を示す。

本実施例では、コイルユニット２の下方から供給される冷却空気５０を、放熱板２２の下方と、加熱コイル２０と放熱板２２の間隙２５と、加熱コイル２０とトッププレート７０の間隙２３の三つに分流する流れを構成させたものである。

つまり、冷却空気５０は放熱板２２の下面を放射状に流れる空気と、コイルベース２１の開口２１ｅを介して加熱コイル２０と放熱板２２の間隙２５に入り、コイルベース２１の開口２ｄから吹き出る空気と、コイルベース２１の中央の開口２９ｂを介して加熱コイル２０とトッププレート７０の間隙２３に入り、放射状に流れる冷却空気５１に分かれて流れることになる。

よって、本実施例では加熱コイル２０の両面、フェライト２４の側面、放熱板の両面が全て冷却に利用される放熱面積となり、より高い冷却性能を得ることができる。

また、本実施例の構成では、放熱板２２の下面に冷却空気５０が触れるための開口２１ｃをコイルベース２１下面に設け、コイルベース２１にフェライト２４が配置された放熱板２２と、加熱コイル２０を積み重ねる構造とし、本発明のコイルユニット２がより組み立て易い構成とした。

以上、本発明により、加熱コイル２０を効率よく冷却できることにより、少ない風量でも十分加熱コイル２０の温度を下げることができるので、低騒音で快適なキッチン環境を提供することができる。

本発明の第一の実施例におけるコイルユニットの側面断面図である。 本発明の第一の実施例におけるコイルユニットの斜視分解断面図である。 本発明の第一の実施例における誘導加熱調理器の斜視図である。 本発明の第一の実施例における誘導加熱調理器の側面断面図である。 本発明の第二の実施例におけるコイルユニットの側面断面図である。 本発明の第二の実施例におけるコイルユニットの斜視分解断面図である。 本発明の第二の実施例における他のコイルユニットの側面断面図である。 本発明の第三の実施例におけるコイルユニットの側面断面図である。 本発明の第三の実施例におけるコイルユニットの斜視分解図である。

符号の説明

２・・・コイルユニット
２０・・・加熱コイル
２１・・・コイルベース
２２・・・放熱板
２４・・・フェライト
４１・・・回路基板
７０・・・トッププレート

Claims (4)

1. 少なくとも被調理鍋を加熱する加熱コイル（２０）と、加熱コイル（２０）の下方及び側方位置、又は下方のみに配置されるフェライト（２４）から構成されるコイルユニット（２）と、コイルユニット（２）に冷却空気を供給するファン装置（５）を備え、加熱コイル（２０）とフェライト（２４）を熱的に直接接触させて載置し、フェライト（２４）を介して該加熱コイル（２０）の熱を拡散して冷却することを特徴とする誘導加熱調理器。
2. 前記フェライト（２４）を高熱伝導性の放熱板（２２）上に直接載置し、放熱板（２２）に冷却空気を供給することを特徴とする特許請求項１記載の誘導加熱調理器。
3. 前記放熱板（２２）に凹凸を設け、その表面積を拡大させたことを特徴とする請求項２記載の誘導加熱調理器。
4. 前記コイルユニット（２）の略中央から冷却空気を、少なくとも前記加熱コイル（２０）と前記放熱板（２２）の間隙に供給することを特徴とする請求項１から３記載の誘導加熱調理器。
   

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