JP4846340B2 - 加熱調理器 - Google Patents

Description

本発明は、誘導加熱コイルを利用して調理器本体のトッププレート上に載置される被加熱調理器具（被調理物）を加熱する加熱調理器に関する。

この種誘導加熱調理器においては、アルミ製や銅製の鍋のように低透磁率で電気伝導度が高い材料で構成される被加熱調理器具を如何にして加熱するかが課題となっている。この課題を解決するための従来技術として、例えば誘導加熱を行なう場合に発生する反発力による鍋の浮きや移動を検出し、加熱コイルに供給する電流を制限する手段（例えば、特許文献１参照）、或は、加熱コイルと鍋との間にアルミ板を挿入し、そのアルミ板を誘導加熱することで鍋を間接的に加熱するようにした手段（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。
特開昭６１−２３０２８９号公報 特許第３４６５７１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された手段では、鍋の重量が軽いため反発力を抑制しにくい場合には電流の供給を大幅に制限することになり、結果として火力が低下し、十分な加熱を行なうことができなくなるという問題を有する。

また、特許文献２に開示された手段では、アルミ板を介して鍋を間接的に加熱するので加熱効率が低下する。即ち、アルミ板は鍋と同様に誘導加熱されるので、その分だけインバータや加熱コイルにおける損失が増加する。特に、アルミには大きな電流が流れることから、加熱コイルの巻き数を３倍程度に増加させたり交流電流の周波数を高めるようにする必要があり、鉄製の鍋などを加熱する場合に比較して損失が大きくなる。その加熱効率は６５％程度であり、一般的な誘導加熱調理器の加熱効率８５％に比べると非常に悪い。因みに、特許文献２記載の手段について具体数値例を挙げると、入力電力３ｋＷ，アルミ鍋を直接加熱する電力を８００Ｗ，アルミ板による間接加熱の電力を２．２ｋＷとすれば、その３５％として７７０Ｗ分だけ効率が低下することになる。

本発明は上記問題を解決するために、低透磁率の材料で構成される被加熱調理器具に対しても、効率よく加熱可能とした加熱ユニットを備えた加熱調理器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本願発明の加熱調理器は、調理器本体と、この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具を載置するトッププレートと、このトッププレートの下面側に設けられ前記被加熱調理器具を加熱する加熱手段や、この加熱手段などを冷却する冷却ファンを備えたものにおいて、前記加熱手段は、通電発熱する伝熱性の発熱体と、高周波電流を供給する誘導加熱コイルとから構成するとともに、前記発熱体と該発熱体の下方に空隙を介して前記誘導加熱コイルを、所定位置に一体的に支持固定するベースプレートを具備してなる加熱ユニットを設け、前記加熱ユニットは、前記ベースプレートに該加熱ユニットを上方向に付勢する付勢手段が施され、前記発熱体を前記トッププレートの下面に圧接するとともに、前記空隙を前記冷却ファンによる冷却風が流れる風路として機能するように前記調理器本体内に組込まれたことを特徴とする。

上記手段によれば、誘導加熱コイルに加え伝熱性の発熱体による加熱手段により低透磁率の被加熱調理器具に対しても加熱できて使い勝手が向上するとともに、これら加熱手段のユニット化により組込み容易となり、しかも上記発熱体は常にトッププレートに密着する方向に付勢され、伝熱性の発熱体による効率の良い加熱が期待できる加熱調理器を提供できる。

図１乃至図４は、本発明の一実施例を示すもので、まず図２に示す加熱調理器の全体構成を示す縦断側面図を参照して、その概略構成につき説明する。調理器本体１は、主たる外殻を形成する本体ケース２と、この本体ケース２の上方を覆うように配設されたトッププレート３とから構成される。そして、斯かる調理器本体１をシステムキッチンのカウンタートップ４に組込み、前記トッププレート３のみがカウンタートップ４上に露呈し、この上面に被加熱調理器具として例えば二点鎖線で示す鍋１３を載置し、本体ケース２内の加熱手段（後述する）を介して加熱可能としている。尚、前記トッププレート３は、例えば強化耐熱ガラス製により矩形平板状に形成され、後方（図示右方側）の左側に排気用開口部（図示せず）を、右側に給気用開口部３ａを形成している。

そして、この図２には本体ケース２内に前記した加熱手段として、一つの誘導加熱コイル５を開示している。つまり、この種加熱調理器では一般的に複数の誘導加熱コイルや、他の加熱手段であるシーズヒータからなるロースター機能等の複数の加熱手段を備えたものが多いが、斯かる構成に限定されるものではなく、且つその図示及び説明とも省略する。しかるに、本実施例における加熱手段は通常有する前記誘導加熱コイル５の他に、伝熱性の発熱体６を平面視して同一位置に備えるとともに、これら誘導加熱コイル５及び発熱体６は、加熱ユニット７として所定位置に一体的に取付支持された構成としている。そして詳細は後述するが、この加熱ユニット７には全体に上方に持ち上げる付勢手段が施され、例えば圧縮コイルばねからなる弾性体８が複数個設けられ、前記発熱体６を前記トッププレート３の下面に弾力的に圧接して密着させる手段を備えている。

また、前記本体ケース２内には、前記開口部３ａに連通して冷却ファン装置９が設けられている。この冷却ファン装置９は、冷却ファン１０とファンモータ１１とからなり、この冷却ファン１０の回転により発生した風を冷却風として、前記誘導加熱コイル５などの加熱手段を駆動し制御する加熱制御装置１２（加熱制御手段）を冷却し、及び詳細は後述するが前記誘導加熱コイル５自体を直接冷却するようにしている。従って、前記開口部３ａからの給気は、図２中の矢印方向に示すように誘導加熱コイル５や加熱制御装置１２を冷却する風路を備え、トッププレート３の図示しない他方の開口部から排気可能としている。

因みに、前記加熱制御装置１２には高周波電流供給手段を構成するインバータ１８（図４参照）や、その回路基板にはインバータ１８の主回路などを構成するＩＧＢＴなどの発熱性スイッチング素子を備えている。そのため、これら制御部品からなる加熱制御装置１２を冷却するようにしている。尚、図２中、トッププレート３のほぼ中央部の下面側に接して温度検知部１９が設けられている。

ここで、前記加熱手段及び加熱ユニット７の具体構成につき、要部を断面して拡大して示す図１に基づき説明する。まず、誘導加熱コイル５は周知のように中空円盤状に構成され、高周波電流が供給されて鍋１３に渦電流が発生しジュール熱が発生するように、前記トッププレート３と離間した所定位置に、耐熱樹脂製によるベースプレート１４に支持固定されている。このベースプレート１４は、外周部の複数箇所に下方に突出する筒状の脚部１４ａを備え、該脚部１４ａと本体ケース２内の内枠部材２ａとの間に前記した圧縮コイルばねからなる弾性体８が装着され、ベースプレート１４全体を上方に付勢可能に支持している。

これに対し、もう一つの加熱手段である発熱体６は、例えば非磁性ＳＵＳなどの高抵抗の非磁性体で帯状をなす発熱用の導体にて構成されている。この発熱体６の形状は、下方に位置する誘導加熱コイル５に誘導加熱されにくいように、例えば図３に示すように、反時計回りに円弧を描くと、その円弧端で折り返して今度は時計回りに円弧を描き、再びその円弧端で折り返して反時計回りに円弧を描く、という手順を数回繰り返して平面状で交差することなく中空環状に形成されている。従って、この発熱体６に通電されるとジュール熱を発生することで、所謂伝熱性のヒータ加熱として機能するものである。斯かる構成の発熱体６は、前記誘導加熱コイル５と離間し前記トッププレート３の下面に密着するよう前記ベースプレート１４に支持固定される。

以下更に詳述すると、本実施例では前記発熱体６の下面側に高剛性材料の例えばファインセラミックからなる補強板１５を宛がって支持し、更にこの補強板１５の下面側に、例えばシリカアルミナ系のファインセラミックからなる断熱部材１６を宛がい、これら３者を積層した状態で前記ベースプレート１４上に支持固定するようにしている。すなわち、ベースプレート１４の上面は、中空円盤状の誘導加熱コイル５を収容した内外周縁を上方に突出して支持突部１４ｂ，１４ｃを夫々環状に形成している。この支持突部１４ｂ，１４ｃの上面に、積層した最下部の断熱部材１６を直接載置した状態で、最上部の発熱体６から一体に垂下延出した係合片６ａ，６ｂを複数箇所に設け、その先端鉤部をベースプレート１４の下面側に弾性的に引っ掛けて取付固定している。尚、この係合片６ａ，６ｂには電流は流れ難く発熱作用は生じない。

この結果、発熱体６，補強板１５，断熱部材１６は、誘導加熱コイル５を収容したベースプレート１４に一体的に取付固定され、調理器本体１内に組込み状態では発熱体６がトッププレート３の下面に弾接するよう前記弾性体８が圧縮された状態で組込まれる。従って、弾性体８は発熱体６を、ベースプレート１４を介してトッププレート３の下面に圧接する方向に付勢する付勢手段として機能し、また加熱手段たる発熱体６及び誘導加熱コイル５をベースプレート１４に一体的に支持してなる加熱ユニット７が構成され、このことは前記弾性体８により該加熱ユニット７全体を上方に持ち上げた形態にある。

尚、上記補強板１５の下面には断熱部材１６が宛がわれているが、該断熱部材１６と前記誘導加熱コイル５とは所定の空隙Ａを確保し、この空隙Ａに連通してベースプレート１４の支持突部１４ｂ，１４ｃの上面にも該断熱部材１６との間に間歇的に空隙Ｂを形成し、これら空隙Ａ，Ｂを通した通気路が形成される。この通気路は、冷却ファン１０が回転駆動され図中に示す矢視方向への冷風が流れる風路１７として機能する。

ここで、図４は制御系の構成を示す機能ブロック図である。加熱制御手段としての前記加熱制御装置１２は、鍋１３など被加熱調理器具の材質判定手段としても機能し、前記調理器本体１の内部に設けられ、図示しないマイクロコンピュータによって構成されている。この加熱制御装置１２には、調理器本体１の外表面に配置されている操作部２６（図４のみ示す）から操作信号が入力されるとともに、前記温度検知部１９から温度検知信号が入力される。そして、加熱制御装置１２は、これらの入力並びに予め記憶された制御プログラムに基づいて、前記インバータ（高周波電流供給手段）１８を制御し、誘導加熱コイル５にインバータ１８を介して高周波電流を供給して制御する。
また、誘導加熱コイル５には共振コンデンサ２０が直列に接続されている。これらのコイル５またはコンデンサ２０は、鍋１３などの材質に応じて出力調整を行なうため、コイル５の巻数が可変となるように構成し（例えば、多段コイル構成）、或はコンデンサ２０の容量が可変となるように構成しても良い。

前記インバータ１８には、商用交流電源２１を整流回路２２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るとともに、発熱体通電制御部（通電手段）２３にも供給されている。この発熱体通電制御部２３は、発熱体６に交流電源を通電するもので、その通電量は、発熱体通電制御部２３を介し加熱制御装置１２によって制御されるようになっている。また、整流回路２２の入力側と、インバータ１８の出力側とには、夫々電流トランス２４，２５が配置されており、それらの検知信号は加熱制御装置１２に与えられている。そして、加熱制御装置１２は、加熱調理器への入力電流とインバータ１８の出力電流（コイル電流）とを検出するようになっている。

尚、加熱制御装置１２における材質判定手段としては、鍋１３など非加熱調理器具が高抵抗金属材料か否かを判定するもので、詳細は省略するが例えば一定の高周波電流を誘導加熱コイル５に供給して入力電流とインバータ１８の出力電流であるコイル電流との関係に基づいて判定を行う。例えば、鉄などの磁性体の場合、誘導加熱コイル５が発生した磁束は被加熱調理器具を介して流れ易くなり、表皮効果（鍋底の誘導加熱コイル５側に渦電流が集中する効果）も大きいのでコイル５の等価抵抗も大きくなる。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、コイル５が発生した磁束は被加熱調理器具に届き難くなり、漏れ磁束が多くなる。そして、比抵抗が小さく表皮効果も小さいので等価抵抗も小さくなる。この結果、入力電流と出力電流との大小の変化に基づき、材質を判定するとともに、予め設定された入力電力設定値に基づき誘導加熱及びヒータ加熱を実行可能としている。

次に、上記構成の加熱調理器の作用について説明する。
被調理物を収容した鍋１３をトッププレート３の所定位置に載置し、操作部２６で必要な入力操作を行ないスタートする。今、加熱制御装置１２が有する材質判定手段に基づき材質が高抵抗金属材料であると判断された場合、加熱制御装置１２は、通常の入力電力に基づき誘導加熱コイル５による誘導加熱調理を実行する。一方、材質が高抵抗金属材料でない場合、加熱制御装置１２は、材質がアルミや銅或いは非磁性ＳＵＳのような低抵抗の非磁性金属材料か、或いは土鍋のような非金属材料（若しくは無負荷）かを判断する。そして、低抵抗金属材料であれば、加熱制御装置１２は、鍋１３の底がトッププレート３より反発移動する所謂「鍋浮き」現象を生じないように、予め設定された火力調整に基づく誘導加熱調理が実行される。

しかるに、上記火力調整した加熱電力が通常の入力電力設定値より小さくなった場合には、加熱制御装置１２は、その差の電力分を発熱体通電制御部２３に供給して発熱体６によるヒータ加熱を行なう。また、低抵抗の非磁性金属材料の場合は誘導加熱コイル５の等価抵抗が小さくなるので、インバータ１８を介して誘導加熱コイル５に出力する電圧を高抵抗の磁性金属材料の場合よりも低下させるか、又は電圧の周波数を上昇させるなどして、加熱効率を向上させるようにする。

更に、材質が非金属材料か或いは無負荷の場合は、誘導加熱コイル５による誘導加熱は行なわず、通常の入力電力設定値に等しい電力を発熱体通電制御部２３に供給して発熱体６のみによるヒータ加熱を行なう。尚、この場合、非金属材料か無負荷かの判別が必要となる。そこで、温度検知部１９によって、ヒータ加熱開始からの温度上昇度合いを検出し、例えば緩やかな温度上昇であれば土鍋などが設置されており、比較的急激な温度上昇であれば無負荷であると判別する。

このように、鍋１３などの材質に応じて誘導加熱コイル５、或は発熱体６による加熱調理、更には両者による加熱調理が実行される。そのうち、伝熱性の発熱体６を利用したヒータ加熱では、この通電発熱時の温度はほぼ５００度Ｃまでに達し、図３に示した帯状の非磁性ＳＵＳは熱膨張し、且つその剛性も低下して熱変形し易い。しかるに、本実施例によれば誘導加熱コイル５を収容支持するベースプレート１４を利用して、最上部に配置した発熱体６も一体的に支持固定し、所謂加熱ユニット７を構成し該ユニット７を上方に付勢する弾性体８を装着した。このため、発熱体６はトッププレート３の下面に常に圧接する付勢作用を受けて密着し、伝熱性のヒータ加熱を良好に行なうことができ、併せて該発熱体６の熱変形も抑えることができる。

しかも、発熱体６の下面に高剛性の補強板１５を宛がって支持し、ベースプレート１４との間に挟持固定したので、該発熱体６の熱変形を有効に防止でき、特に下方への熱変形はトッププレート３との間に隙間を形成することになって、伝熱性によるヒータ加熱の性能を大きく低下させるおそれがあるが、そのような憂いを解消し常に効率のよいヒータ加熱を継続して実行できる。

更には、上記補強板１５の下面には断熱部材１６を宛がったので、発熱体６による輻射熱により誘導加熱コイル５を加熱することがなく、該コイル５による所期の加熱出力が期待できる。加えて、この断熱部材１６の下面側において誘導加熱コイル５との間に所定の空隙Ａを確保し、且つベースプレート１４の支持突部１４ｂ，１４ｃの上面にも断熱部材１６との間に間歇的に空隙Ｂを形成し、これら空隙Ａ，Ｂを通した風路１７を形成し、図１及び図２中に示す矢視方向への冷風の流れを可能とした。従って、誘導加熱コイル５の冷風による冷却作用も有効に行なわれる。

以上説明したように、本実施例によれば次の効果を奏する。
加熱調理器の加熱手段として、通常行なう誘導加熱コイル５のほかに伝熱性の発熱体６を備えた構成とした。これにより、鍋１３などの材質により誘導加熱コイル５による誘導加熱が好適でない場合には、発熱体６によるヒータ加熱で補うことができ、使い勝手が向上する。しかも、これら加熱手段をベースプレート１４に一体的に支持固定し、加熱ユニット７として固定したので、加熱手段を所定位置に確実に支持固定でき、且つ本体ケース２内に組込む作業性の向上も大いに期待できる。

そして、上記加熱ユニット７を上方に付勢する弾性体８を介して支持固定して、上部に配置した発熱体６をトッププレート３に弾力的に圧接し密着維持できるようにしたので、トッププレート３との間に隙間が生じることがなく、伝熱性のヒータ加熱として効率の良い加熱調理ができる。特に、発熱体６の通電発熱時には熱膨張などにより撓み変形し易いが、これを有効に阻止できる。しかも、本実施例では発熱体６の下面側に高剛性の補強板１５を宛がい支持するようにしているので、該発熱体６の熱変形を一層確実に抑えることができ、この場合、上記弾性体８の付勢力を小さくすることが可能となり、従って組込み作業を容易にする利点も期待できる。

更に、上記補強板１５の下面側には、誘導加熱コイル５との間に位置して断熱部材１６を設けたので、上部の発熱体６が下部の誘導加熱コイル５を加熱することを防止でき、誘導加熱コイル５の冷風による冷却効果を妨げたり、誘導加熱の効率を悪化させるおそれもない。
また、上記補強板１５の下面側において、誘導加熱コイル５との間の空隙Ａ、及びベースプレート１４の支持突部１４ｂ，１４ｃとの間の空隙Ｂを通して形成された風路１７を、冷却ファン１０による冷風が通過できるようにしたので、誘導加熱コイル５の冷却効果は十分に達成できる。

尚、本発明は上記実施例に限定されることなく種々展開可能で、例えば弾性体は弾力性に富むゴム部材であってもよいし、ばね部材との複合構成としてもよい。また、補強板と断熱部材は、両機能を有する材料にて一つの部材で対応してもよいし、この断熱材の下方における誘導加熱コイルの冷却用風路も必要に応じ形成すればよい。更に、加熱ユニットを構成すべく発熱体や補強板等を積層した状態で一体的に支持し固定する手段として、発熱体の一部を延出した係合片にてベースプレートに弾性的に係合し固定するようにしたが、これに限らず別部材の固定手段を採用してもよいなど、実施に際して本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できる。

本発明の要部を拡大して示す縦断側面図 加熱調理器の全体構成を概略的に示す縦断側面図 発熱体の形状の一例を示す平面図 制御系の構成を示す機能ブロック図

符号の説明

図面中、１は調理器本体、２は本体ケース、３はトッププレート、５は誘導加熱コイル（加熱手段）、６は発熱体（加熱手段）、７は加熱ユニット、８は弾性体、９は冷却ファン装置、１０は冷却ファン、１２は加熱制御装置（加熱制御手段，材質判定手段）、１３は鍋（被加熱調理器具）、１４はベースプレート、１５は補強板、１６は断熱部材、及び１７は風路を示す。

Claims (3)

1. 調理器本体と、
   この調理器本体の上面を構成し、被加熱調理器具を載置するトッププレートと、
   このトッププレートの下面側に設けられ前記被加熱調理器具を加熱する加熱手段や、この加熱手段などを冷却する冷却ファンを備えたものにおいて、
   前記加熱手段は、通電発熱する伝熱性の発熱体と、高周波電流を供給する誘導加熱コイルとから構成するとともに、
   前記発熱体と該発熱体の下方に空隙を介して前記誘導加熱コイルを、所定位置に一体的に支持固定するベースプレートを具備してなる加熱ユニットを設け、
   前記加熱ユニットは、前記ベースプレートに該加熱ユニットを上方向に付勢する付勢手段が施され、前記発熱体を前記トッププレートの下面に圧接するとともに、前記空隙を前記冷却ファンによる冷却風が流れる風路として機能するように前記調理器本体内に組込まれたことを特徴とする加熱調理器。
2. 発熱体には、該発熱体の下面側を支持するように補強板を設けたことを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
3. 補強板の下面側には、誘導加熱コイルとの間に位置して断熱部材を設けたことを特徴とする請求項２記載の加熱調理器。

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