(57)【要約】【課題】鍋の材質に係わらず効率良く加熱調理することができ、電気抵抗率の小さい鍋を加熱する場合に浮力の抑制ができる加熱調理器を提供する。【解決手段】制御回路が鍋４の材質を検知して、検知した材質に応じた加熱調理を行う。制御回路が鍋４を金属製で電気抵抗率の大きい鍋と判断した場合、インバータ回路から加熱コイル６に３０ｋＨｚの高周波電流が供給されて、加熱コイル６のみによる加熱調理が行われる。鍋４を非金属製の鍋と判断した場合は、加熱コイル６が通電状態となることで発生する磁束によってコイル状抵抗体９で誘起電圧が発生し、コイル状抵抗体９による加熱調理が行われる。鍋４を金属製で電気抵抗率の小さい鍋と判断した場合は、加熱コイル６とコイル状抵抗体９による加熱調理が行われる。この際、コイル状抵抗体９から、加熱コイル６から発生する磁束を打ち消す方向に磁束が発生するので、鍋４の浮力を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる加熱コイルと、
前記トッププレートの前記加熱コイルと対向する側の面に設けられコイル状に形成された誘導抵抗体と、
この誘導抵抗体に対して前記加熱コイルからの交番磁界が鎖交することで発生する誘導高周波電流の通電を選択的に制御する加熱制御手段とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項２】
前記誘導抵抗体の巻数は、前記加熱コイルの巻数と同程度以上とされていることを特徴とする請求項１記載の加熱調理器。
【請求項３】
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる加熱コイルと、
前記トッププレートの前記加熱コイルと対向する側の面に設けられコイル状に形成された誘導抵抗体と、
前記周波数変換回路から供給される前記高周波電流の通電を前記加熱コイル及び前記誘導抵抗体の何れか一方を選択するように切り換える加熱制御手段とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項４】
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる第１の加熱コイルと、
この第１の加熱コイルからの交番磁界が鎖交することで電圧が誘起するように設けられた第２の加熱コイルと、
前記トッププレートの前記第１の加熱コイル又は前記第２の加熱コイルと対向する側の面に設けられると共に前記第２の加熱コイルの負荷として接続されコイル状に形成された誘導抵抗体と、
前記誘導抵抗体に対する前記誘導高周波電流の通電を選択的に制御する加熱制御手段とを備えたことを特徴とする加熱調理器。
【請求項５】
前記誘導抵抗体及び前記第２の加熱コイルは、第１の加熱コイルから発生する交番磁界により前記誘導抵抗体に誘起される電圧と前記第２の加熱コイルに誘起される電圧が加算される極性に接続されたことを特徴とする請求項４記載の加熱調理器。
【請求項６】
前記第２の加熱コイルと前記誘導抵抗体の巻数の総数は、前記第１の加熱コイルの巻数と同程度以上としたことを特徴とする請求項４または５記載の加熱調理器。
【請求項７】
前記加熱コイルと前記誘導抵抗体との間には、これらの間の磁気結合を強くする磁性体が設けられたことを特徴とする請求項１、２、４ないし６のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項８】
前記第１の加熱コイルと第２の加熱コイルとの間には、これらの間の磁気結合を強くする磁性体が設けられたことを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項９】
前記トッププレート上に前記被加熱調理器具の加熱領域を示す載置指標部を設け、
前記加熱コイルは、前記載置指標部と対向しかつ当該載置指標部よりも外径が大きく形成されたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項１０】
前記誘導抵抗体は、複数に分割されており、前記加熱制御手段により前記被加熱調理器具の大きさに応じて使用する当該誘導抵抗体の分割された領域を切り換えて通電可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の加熱調理器。
【請求項１１】
前記加熱制御手段は、前記被加熱調理器具がアルミニウム又は銅と同程度の電気抵抗率からなる非磁性材料、或いは非金属性の材料から形成されている場合には、前記誘導抵抗体に高周波電流が通電されるように制御することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トッププレート上に載置される被加熱調理器具を誘導加熱する構成の加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の加熱調理器として、例えば特許文献１に示されるものがある。これは、被加熱調理器具としてアルミニウム製の鍋のように電気抵抗率の小さい材料からなる鍋を加熱する場合に、加熱コイルに流す高周波電流を鉄鍋のときよりも高い周波数として供給することでアルミニウム製の鍋の表皮効果を上げて、加熱コイルからみた電気抵抗を大きくするものである。また、鉄鍋と比べるとアルミニウム製の鍋には大きい誘導電流が流れるので、その誘導電流で発生する磁束により鍋に大きな反発力が生じる。このため、周波数変換回路の入力電圧が商用電源を整流しただけの脈流である場合には耳障りな唸り音が生じるため、大容量の平滑用コンデンサを使用して唸り音を防止する構成としている。この場合、電流波形が大きく歪み、力率が低下するため、アクティブフィルタを使用して力率の低下を防止する構成としていた。
【０００３】
しかし、特許文献１のものでは、アルミニウム製の鍋のような電気抵抗率の小さい材料からなる鍋を加熱することができるものの、誘導電流で発生する反発力を低減するには至っていない。この不具合を解消するものとして特許文献２に示すものが考えられている。これは、加熱コイルとトッププレートの間に当該加熱コイルより発生する磁束の浸透深さよりも薄い電気導体を配置することで、当該電気導体に流れる渦電流による抵抗損でアルミニウム製の鍋への磁束による影響力を弱め、反発力を低減させるものである。
【特許文献１】特開平１−２４６７８３号公報
【特許文献２】特開２００５−２０３２１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、鉄製の鍋に加えて電気抵抗率の小さいアルミニウム製等の鍋の加熱も可能となりつつあるが、使用者にとっての使い勝手を考えると、鍋の種類を選ばず加熱をすることができ、しかも、構成が複雑にならず安価なものが要求されている。
【０００５】
この点、上記した特許文献１や２に記載される加熱調理器は、土鍋等の非金属製の鍋を加熱することができないので、このような非金属製の鍋でも加熱することができるようにするためには鍋の底面に金属膜を焼き付けるなどの特殊な加工が施されたものを使う必要があった。
【０００６】
また、アルミニウム製の鍋などの電気抵抗率の小さい材料からなる鍋を加熱する際に、特許文献２のものでは、電気導体を配置することによる浮力抑制を行うようにしているが、その効果は、電気導体を設けない場合に比べて半減程度であった。このため、軽い鍋ではやはり動きを止めることができなくなることが予測され、しかも、この構成では鉄鍋等の強磁性体の鍋を加熱するときには電気導体で損失が生じることで、加熱効率が低下してしまうものであった。
【０００７】
さらに、特許文献１に記載される加熱調理器は、通常の磁性体からなる鍋を加熱調理する場合には周波数を２１ｋＨｚとして加熱を行うことに対して、電気抵抗率の小さい材料からなる鍋を加熱する場合には５０ｋＨｚ以上の高い周波数電流として加熱する構成としているが、このために周波数変換回路（インバータ回路）に使用しているスイッチング素子の電力損失の増加、加熱コイルの表皮効果による電力損失の増加があり、加熱効率が犠牲になるものであった。
【０００８】
そして、このような従来の加熱調理器では、周波数変換回路の出力電圧が脈流となることで発生する唸り音を抑制するための数１０００μＦ程度の大容量コンデンサや、力率改善のためのアクティブフィルタを設けていた。また、磁性体の鍋と電気抵抗率の小さい材料からなる鍋とで周波数変換回路の切り替えが必要となっていた。このため、複雑な回路構成が必要となり、大幅なコストの上昇も問題となっていた。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、鍋の材質を問わず使用することができ、電気抵抗率の小さい材料からなる鍋を加熱する際の浮力抑制を大幅に改善した、加熱効率の良い、複雑な回路構成を要しない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】
【００１０】
請求項１記載の加熱調理器は、
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる加熱コイルと、
前記トッププレートの前記加熱コイルと対向する側の面に設けられコイル状に形成された誘導抵抗体と、
この誘導抵抗体に対して前記加熱コイルからの交番磁界が鎖交することで発生する誘導高周波電流の通電を選択的に制御する加熱制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の加熱調理器は、
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる加熱コイルと、
前記トッププレートの前記加熱コイルと対向する側の面に設けられコイル状に形成された誘導抵抗体と、
前記周波数変換回路から供給される前記高周波電流の通電を前記加熱コイル及び前記誘導抵抗体の何れか一方を選択するように切り換える加熱制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の加熱調理器は、
調理器本体と、
この調理器本体の上面を構成しており被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
商用電源からの入力を高周波出力に変換する周波数変換回路と、
この周波数変換回路から出力される高周波出力が供給されると高周波の交番磁界を発生して前記被加熱調理器具に鎖交させる第１の加熱コイルと、
この第１の加熱コイルからの交番磁界が鎖交することで電圧が誘起するように設けられた第２の加熱コイルと、
前記トッププレートの前記第１の加熱コイル又は前記第２の加熱コイルと対向する側の面に設けられると共に前記第２の加熱コイルの負荷として接続されコイル状に形成された誘導抵抗体と、
前記誘導抵抗体に対する前記誘導高周波電流の通電を選択的に制御する加熱制御手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１記載の加熱調理器によれば、非金属製あるいは電気抵抗率の小さい被加熱調理器具に対して、加熱制御手段により、誘導抵抗体への通電を行うように選択し、加熱コイルからの交番磁界を誘導抵抗体に鎖交させて高周波電流を流すことで発熱させるので、非金属製の被加熱調理器具は誘導抵抗体により加熱することができ、電気抵抗率の小さい被加熱調理器具は、誘導抵抗体による加熱に加えて、加熱コイルから誘導抵抗体を透過した交番磁界の成分による誘導加熱によっても加熱することができ、加熱効率を高めながら被加熱調理器具の浮力抑制も図ることができる。電気抵抗率の大きい被加熱調理器具に対して、加熱制御手段により、誘導抵抗体への通電を行わない状態に選択し、加熱コイルからの交番磁界を誘導抵抗体を透過させて被加熱調理器具に鎖交させ、効率の良い誘導加熱を行うことができる。これにより、簡単な構成としながら被加熱調理器具の材質に関係なく効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００１４】
請求項３記載の加熱調理器によれば、非金属製あるいは電気抵抗率の小さい被加熱調理器具に対して、加熱制御手段により、誘導抵抗体への通電を行うように選択し、誘導抵抗体に通電する高周波電流で発熱させることで加熱調理を行うことができる。このとき、電気抵抗率の小さい鍋には、コイル状に形成された誘導抵抗体からの磁界によっても誘導加熱が行われる。また、電気抵抗率の大きい被加熱調理器に対して、加熱制御手段により、加熱コイルへの通電を行うように選択し、加熱コイルからの交番磁界を誘導抵抗体を透過させて被加熱調理器具に鎖交させて効率の良い誘導加熱を行うことができる。これにより、簡単な構成としながら被加熱調理器具の材質に関係なく効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００１５】
請求項４記載の加熱調理器によれば、誘導抵抗体を発熱させて加熱を行う場合には、加熱制御手段により、第１の加熱コイルからの交番磁界が第２の加熱コイルに鎖交して誘起される電圧を負荷としての誘導抵抗体に通電するように制御することで行え、これによって非金属製あるいは電気抵抗率の小さい被加熱調理器具でも効率良く加熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（第１実施例）
以下、本発明の第１実施例について図１ないし図５を参照して説明する。
図１は、加熱調理器本体の縦断面図である。加熱調理器（調理器本体に相当）１において、外殻となる本体ケース２の上面に結晶化ガラスから形成されるトッププレート３が設けられている。このトッププレート３の上面には、鍋（被加熱調理器具に相当）４をトッププレート３上に載置して加熱を行う際に、鍋４を加熱できる領域を示す外径ｄ１の円環状の載置指標部５が耐熱性のインク等により表記されている。
【００１７】
本体ケース２の内部には、トッププレート３の載置指標部５の下部の対向する位置に加熱コイル６が配設されており、加熱コイル６の外径ｄ２は載置指標部５の外径ｄ１よりも大きく（ｄ２＞ｄ１）、２０〜３０ｋＨｚの高周波を用いる際に使用される絶縁された銅線を撚り合わせたリッツ線を使用して形成されている。加熱コイル６は、高周波電流による加熱を行う際に加熱コイル６での損失を低減する構成となっている。この加熱コイル６は、ベース７に設けられた加熱コイル支持板８によって支持されている。
【００１８】
本体ケース２の内部でベース７の下方には図示しないロースターが設けられており、本体ケース２の前面部には図示しない操作パネルが設けられている。使用者は、この操作パネルによって鍋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。使用者がこの操作パネルの操作を行うことで、加熱コイル６又は、加熱コイル６とコイル状抵抗体９への通電制御が行なわれ、鍋４が加熱される構成となっている。
【００１９】
誘導抵抗体としてのコイル状抵抗体９は、トッププレート３の下面側の加熱コイル６に対向する位置に抵抗体支持板１０により支持された状態に設けられている。抵抗体支持板１０の上面には、上方に突出した形状の内側凸部１０ａと外側凸部１０ｂとが形成されており、コイル状抵抗体９は、これら内側凸部１０ａと外側凸部１０ｂとの間で位置決めされた状態で、機械的に固定されることなく収容されている。
【００２０】
また、この抵抗体支持板１０は外周部において、下方から例えばゴム部材や板バネからなる弾性部材１１によって、トッププレート３に押し付けるように支持されている。これにより、コイル状抵抗体９は、抵抗体支持板１０により上方に付勢され、トッププレート３に密着する状態に設けられており、加熱調理時にコイル状抵抗体９が熱膨張しても変形することを防止できる構成となっている。また、コイル状抵抗体９とトッププレート３との間に、熱伝導性の良い絶縁材料を介在させると良い。
【００２１】
図２は、コイル状抵抗体９の平面図を示している。コイル状抵抗体９は、例えば耐熱性が高く、錆び難いＳＵＳ３０４材の０．３ｍｍ厚の材料を使用しており、絶縁ギャップ９ｃを有して渦巻きを描くように平面状に形成されている。コイル状抵抗体９の外周側基端部を端子９ａ、中央基端部を端子９ｂとしている。コイル状抵抗体９の巻数は、図２では６ターンとしており、加熱コイル６の巻数と同程度以上の巻数とされている。尚、コイル状抵抗体９は平板を打ち抜いて形成されている。
【００２２】
また、加熱コイル６の中央部とコイル状抵抗体９の中央部分との間にこれらを連結するように筒状の磁性体１２が設けられる。磁性体１２は、加熱コイル６とコイル状抵抗体９との間の磁気結合を強めるためのものである。
【００２３】
次に、図３を参照して電気的構成について説明する。直流電源回路１３を構成している全波整流回路１４は、その交流入力端子が商用交流電源（商用電源に相当）１５に接続され、直流出力端子がリアクタ１６および平滑コンデンサ１７の直列回路に接続されている。平滑コンデンサ１７の両端子はそれぞれ直流母線１８ａ、１８ｂを介してインバータ回路１９に接続されている。インバータ回路（周波数変換回路に相当）１９は、２個のｎチャネル型のＩＧＢＴ２０ａ、２０ｂを直列接続してなるもので、それぞれに並列にダイオード２１ａ、２１ｂが図示の極性で接続されている。
【００２４】
直流母線１８ａ、１８ｂ間には、２個の共振用コンデンサ２２ａ、２２ｂの直列回路が接続されている。ＩＧＢＴ２０ａのエミッタと共振用コンデンサ２２ａ、２２ｂの共通接続点との間には、加熱コイル６が接続されている。コイル状抵抗体９は、両端子９ａ、９ｂ間にこれらを短絡するスイッチ２３が接続されており、電気的にオンオフの制御が行われるように構成されている。なお、コイル状抵抗体９は、図示のように、電気的には抵抗成分９Ｒとコイル成分９Ｌとの直列回路とみなすことができる。
【００２５】
加熱制御手段としての制御回路２４は、マイコンを主体として構成されるもので、予め記憶された加熱プログラムにしたがって加熱動作の制御を行うように構成されている。制御回路２４は、図示しないインバータ駆動回路を介してＩＧＢＴ２０ａ、２０ｂのゲートに駆動信号を与えるように構成されている。また、制御回路２４には、抵抗体制御回路２５が接続されており、これを介してコイル状抵抗体９に接続されているスイッチ２３のオンオフの制御を行うように構成されている。
【００２６】
制御回路２４は、後述するようにしてトッププレート３に載置される鍋４の材質を検知する機能を備えている。鍋４の材質を検知するための構成として、加熱コイル６に並列に電圧検知用の分圧抵抗体２６ａ、２６ｂの直列回路が接続されており、分圧抵抗体２６ｂの端子電圧が制御回路２４に入力されるように接続されている。また、加熱コイル６からＩＧＢＴ２０ａのエミッタに接続される通電経路に電流トランス２７が介在され、その検出信号が制御回路２４に入力されるように接続されている。制御回路２４は、加熱コイル６の電流と電圧の信号を入力してこれらの位相差から鍋の材質を判定するように構成されている。
【００２７】
次に、本実施例の作用について図４及び図５も参照しながら説明する。
トッププレート３の載置指標部５に鍋４が載置され、加熱調理開始の操作が行われると、制御回路２４は、まず、載置されている鍋４の材質を検知する動作を行い、この後、検知した材質に応じた加熱調理の動作を行う。材質検知の動作では、制御回路２４は、まず、加熱コイル６へ材質検知のための高周波電流の通電を行う。つまり、直流電源回路１３にて直流に変換されている入力をインバータ回路１９のＩＧＢＴ２０ａ、２０ｂに制御信号を与えることでＯＮ／ＯＦＦの制御を行って、加熱コイル６に例えば３０ｋＨｚの高周波電流を供給する。このとき、スイッチ２３はオフ状態で、コイル状抵抗体９の端子９ａ、９ｂ間は開放状態に保持されている。
【００２８】
制御回路２４は、加熱コイル６に通電したときに分圧抵抗体２６ｂから入力される電圧信号と、電流トランス２７から入力される電流信号とを入力してこれらの位相差を演算し、加熱コイル６による鍋４の加熱状態を判断し、鍋４の材質を判定する。この場合、鍋４が金属製の場合には、鉄やステンレスのような電気抵抗率の大きい材料により形成されているのか、アルミニウムや銅などのような電気抵抗率の小さい材料により形成されているのかを判断し、さらには土鍋などの非金属材料により形成されているのかについても判断する。
【００２９】
次に、鍋４の材質に応じた加熱調理の制御について説明する。まず、鍋４が金属製で電気抵抗率の大きい鍋であると判断された場合、制御回路２４は、抵抗体制御回路２５を介してスイッチ２３にＯＦＦの状態を維持する信号を送り、加熱コイル６のみが通電状態となり、後述する加熱調理を開始する。
また、鍋４が非金属製又は金属製で電気抵抗率の小さい鍋であると判断された場合、制御回路２４は、抵抗体制御回路２５を介してスイッチ２３をＯＮにする信号を送り、加熱コイル６とコイル状抵抗体９が同時に通電状態となり、後述する加熱調理を開始する。
【００３０】
さて、制御回路２４は、加熱調理の動作を次のようにして行う。金属製で電気抵抗率の大きい鍋を加熱する場合は、スイッチ２３がＯＦＦ状態で端子９ａ、９ｂが開放された状態とし、加熱コイル６にインバータ回路１９から高周波電流が供給される。コイル状抵抗体９は、前述のようにＳＵＳ３０４材のような非磁性体で構成されているため、加熱コイル６で発生する磁束はコイル状抵抗体９をすり抜ける。また、コイル状抵抗体９は端子９ａ、９ｂ間が開放状態となっているので誘導電流は流れず、加熱コイル６からの磁束を打ち消すこともない。
【００３１】
図５はコイル状抵抗体９に使用しているＳＵＳ３０４材に３０ｋＨｚの交番磁界を鎖交させたときの浸透深さと透過率を示している。従って、スイッチ２３がＯＦＦ状態の場合、コイル状抵抗体９の板厚が０．０５ｃｍ、０．０３ｃｍの場合を示しているが、０．０３ｃｍの場合に磁界の透過率は約９０％であり、０．０５ｃｍの場合でも約８３％である。また、コイル状抵抗体９に誘起する電圧による電流は流れないので、大部分の磁界が鍋４の加熱に寄与することとなる。従って、スイッチ２３をＯＦＦにした状態で、加熱コイル６による鍋４の加熱を行う場合には、コイル状抵抗体９の影響をほとんど受けることなく効率良い加熱動作を行うことができる。
【００３２】
また、制御回路２４は、非金属製の鍋を加熱する場合は、スイッチ２３をＯＮ状態に制御し、コイル状抵抗体９を閉ループとする。鍋４が非金属製であるので、加熱コイル６からの交番磁界では直接発熱することはないが、代わりに加熱コイル６からの磁界がコイル状抵抗体９に作用して発生する誘導電圧で誘導電流が流れて発熱する。このコイル状抵抗体９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を介することにより、鍋４に対して伝導されて、鍋４に対して加熱調理が行われる。
【００３３】
金属製で電気抵抗率の小さい鍋を加熱する場合は、制御回路２４は、非金属製の鍋４の場合と同様にスイッチ２３をＯＮさせることで加熱コイル６とコイル状抵抗体９により加熱調理を行わせる。つまり、この場合には、加熱コイル６からの磁界が、コイル状抵抗体９に作用して誘導電流を発生させて加熱すると共に、コイル状抵抗体９を透過した磁束の成分によって鍋４が直接誘導加熱される。このため、鍋４には直接作用する磁束を減らして、鍋４に発生する浮力を低減しながら効率の良い加熱を行うことができる。また、磁性体１２がコイル状抵抗体９と加熱コイル６との間に配置されていることで、両者の磁気結合が強められて効率の良い加熱調理が行われる。
【００３４】
次に、加熱コイル６、コイル状抵抗体９および鍋４の間の磁気的関係について図４（ａ）ないし図４（ｃ）を参照して説明する。図４（ａ）は、加熱コイル６とコイル状抵抗体９と鍋４との間の磁束と巻線の鎖交状況を示している。この磁束と巻線の鎖交状況を磁気的な等価回路で示したものが図４（ｂ）で、この関係を簡易的な電気等価回路で示したものが図４（ｃ）である。
また、図４（ａ）ないし図４（ｃ）に示した関係から、コイル状抵抗体９および鍋４のそれぞれに発生する誘起電圧Ｖ２、Ｖ３は次式（１）、（２）のようになる。各自己インダクタンスと磁気抵抗、巻数の関係は式（３）〜（５）のようになる。
【００３５】
【数１】
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アルミニウム製の鍋のように電気抵抗率が小さい鍋を加熱する場合、つまり鍋４の等価抵抗ｒ３が小さい鍋を加熱する場合は、電気抵抗率の大きい鍋を加熱する場合に比べて、鍋に流れる電流ｉ3は大きくなる。従って、鍋４での起磁力Ｎ3ｉ3が大きくなり、鍋４から発生する磁束Φ33と、鍋４とコイル状抵抗体９との間で鎖交する磁束ΦM23との和（Φ33＋ΦM23）が大きくなり、この結果、式（２）で示すように鍋４に実際に作用する磁束Φ3が小さくなり、鍋４の誘起電圧Ｖ3が小さくなる。
【００３６】
また、式（１）より、鍋４からコイル状抵抗体９に掛けて鎖交する磁束ΦM23が大きくなると、コイル状抵抗体９の誘起電圧Ｖ2も小さくなる。このことは、図４（ｃ）に示す電気等価回路からも説明できる。従って、電気抵抗率が小さい鍋４を加熱する場合、コイル状抵抗体９の誘起電圧Ｖ２は小さくなり、スイッチ２３をＯＮしてコイル状抵抗体９を発熱させる場合、鍋４での発熱電力が制限されることになる。
【００３７】
従って、加熱コイル６とコイル状抵抗体９の磁気結合を密にし、逆にコイル状抵抗体９と鍋４の磁気結合を疎にすれば、電気抵抗率が小さい鍋を加熱する場合でもコイル状抵抗体９の誘起電圧Ｖ２が小さくなることを抑制できることがわかる。
【００３８】
そこで、磁気結合の関係をみてみると、加熱コイル６とコイル状抵抗体９との距離が離れるに従い、図４（ｂ）で示す加熱コイル６の磁気抵抗Ｒ11、コイル状抵抗体９の磁気抵抗Ｒ22が小さくなることにより、式（３）、（４）より加熱コイル６の磁束がコイル自身と鎖交する磁束Φ11、コイル状抵抗体９の磁束がコイル自身と鎖交する磁束Φ22が大きくなり、図４（ｃ）の等価回路における自己インダクタンスＬ１とＬ２の値が大きくなる。このことから、加熱コイル６とコイル状抵抗体９を近づけ、コイル状抵抗体９と鍋４との間の距離を離せば、電気抵抗率が小さい鍋４を加熱する場合でもコイル状抵抗体９の誘起電圧Ｖ２が小さくなることを抑制することができることがわかる。
【００３９】
しかし、加熱コイル６とコイル状抵抗体９を近づけると、加熱コイル６は高温になるコイル状抵抗体９の熱の影響を受ける。また、アルミニウム製の鍋４のような電気抵抗率が小さい鍋や土鍋のような非金属製の鍋を加熱する場合に、コイル状抵抗体９の熱をトッププレート３の熱伝導を利用して加熱調理をする必要があるので、鍋４とコイル状抵抗体９との距離を離すことは加熱効率を低下させることになる。
【００４０】
以上の理由から、本実施例では、図１に示すように磁性体１２をコイル状抵抗体９と加熱コイル６との間に配置することにより、両者の磁気結合を強くする構成としている。また、本実施例の構成では、コイル状抵抗体９の外径ｄ２を加熱コイル６の外径と略同等或いはそれ以上として、載置指標部５の外径ｄ１つまり使用する鍋４の最大径ｄ１をｄ２よりも小さくすることで、コイル状抵抗体９と加熱コイル６の磁気結合を密にして、鍋４とコイル状抵抗体９の磁気結合を疎にする効果がある。
【００４１】
このような実施例によれば、以下の効果を奏する。
制御回路２４により、鍋４の材質が、非金属製または電気抵抗率の小さいものと判断された場合には、スイッチ２３をＯＮ状態に制御し、コイル状抵抗体９に誘導電流を流して発熱させるので、非金属製の鍋４はこれによって加熱調理が可能となり、電気抵抗率の小さい鍋４を加熱コイル６による誘導加熱とコイル状抵抗体９による加熱により、効率良く加熱することができ、しかも加熱コイル６から鍋４に直接作用する磁束を低減することができるので、鍋４に発生する浮力を大幅に低減することができる。また、コイル状抵抗体９による加熱を制御回路２４によるスイッチ２３のＯＮ／ＯＦＦの切替え制御だけで行うので、周波数変換回路の周波数の切り替えが必要なく、スイッチング損失を低減し、安価で単純な回路構成が可能となる。
【００４２】
加熱コイル６は、２０〜３０ｋＨｚの高周波を用いる際に使用されるリッツ線で形成されているので、アルミニウム等から形成される電気抵抗率の小さい鍋を加熱調理する際に適している５０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの高周波を用いる場合に使用する高価なリッツ線を使用する必要がなく、加熱調理器を安価に製造することができる。
【００４３】
コイル状抵抗体９の巻数Ｎ2を加熱コイル６の巻数Ｎ1と同程度以上としたので、コイル状抵抗体９を使用した加熱調理では、コイル状抵抗体９で流れる誘導電流を加熱コイル６に流れる高周波電流より小さくすることができ、スイッチ２３を電流容量の小さいもので構成することができ、安価な回路構成が可能となり、使用者にとって経済的な加熱調理器を提供することができる。
【００４４】
加熱コイル６とコイル状抵抗体９との間に磁性体１２を設け、加熱コイル６とコイル状抵抗体９との磁気結合を密にすることで、コイル状抵抗体９が加熱コイル６から受ける磁束の変換を良くすることで、効率の良い加熱調理が可能となる。
【００４５】
加熱コイル６の外径ｄ２は、コイル状抵抗体９の外径ｄ２と同じ大きさに形成されており、載置指標部５の外径ｄ１よりも大きく形成されているので、加熱コイル６とコイル状抵抗体９との磁気結合を密にすることができ、コイル状抵抗体９と鍋４との磁気結合を疎にすることができるので、載置指標部５内に載置された鍋を加熱コイル６により効率良く加熱調理することができる。
【００４６】
トッププレート３とコイル状抵抗体９とを密着または熱伝導性の良い絶縁材料を介してコイル状抵抗体９を配設する構成としたので、コイル状抵抗体９を使用した加熱調理を行う際に効率の良くコイル状抵抗体９で発生する熱を鍋４に伝えることができる。
抵抗体支持部１０を弾性部材１１によりトッププレート３に押し付けることでコイル状抵抗体９を支持しているので、コイル状抵抗体９が加熱されて膨張した場合でもコイル状抵抗体９の変形を防止して支持することが可能となる。
コイル状抵抗体９は、電気抵抗率の高い非磁性材料を使用して形成されているので、発熱の効率が良く、磁性体の鍋４を加熱する場合には加熱コイル６から発生する磁束を鍋４に透過させ易くすることができ、効率の良い加熱調理が可能となる。
【００４７】
（第２実施例）
図６は本発明の第２の実施例を示すものであり、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略して、以下異なる部分についてのみ説明を行う。第２実施例は、加熱調理を行う場合に加熱コイル６かコイル状抵抗体９のどちらか一方を通電状態として加熱調理を行うものである。
【００４８】
図６に示すように、スイッチ２３に代えて、固定接点２８ａ、２８ｂ、可動接点２９を有する切替スイッチ３０を設ける構成としている。加熱コイル６は、一端子が共振用コンデンサ２２ａ、２２ｂの共通接続点に、他端子が固定接点に接続されている。コイル状抵抗体９は、一端子が加熱コイル６の一端子に、他端子が固定接点２８ｂに接続されている。可動接点２９はＩＧＢＴ２０ｂのコレクタに接続されている。切替スイッチ３０は、制御回路２４から抵抗体制御回路２５を介して与えられる信号により、可動接点２９を固定接点２８ａまたは固定接点２８ｂに切替え接続するように構成されている。
【００４９】
次に、本実施例の作用について説明を行う。
制御回路２４は、鍋４の材質検知に基づいて、電気抵抗率の大きい鍋と判別した場合、切替スイッチ３０を、加熱コイル６を通電状態とするように制御する。また、制御回路２４は、鍋４が非金属製や電気抵抗率の小さい鍋と判別した場合は、切替スイッチ３０を、コイル状抵抗体９に通電状態とするように制御する。
【００５０】
上記のように構成することで、第１の実施例と同様に電気抵抗率の高い鍋は加熱コイル６により加熱することができ、非金属製の鍋はコイル状抵抗体９により加熱することができ、電気抵抗率の小さい鍋を加熱調理する場合は、コイル状抵抗体９のみの加熱調理を行うので、コイル状抵抗体９で発生する熱による加熱と磁束による誘導加熱を行うので、効率の良い加熱調理が可能で、鍋の材質に関係なく加熱調理が可能となる。また、電気抵抗率の小さい鍋４をコイル状抵抗体９で発生する磁束で誘導加熱をするとしたが、加熱コイル６から発生する磁束と比較すると小さく、電気抵抗率の小さい鍋４を加熱調理する際の浮力を十分に低減することができる。
【００５１】
また、電気抵抗率の小さい鍋を加熱する場合に、鍋４への浮力を抑制でき、周波数変換回路の切り替えが必要なく、また、加熱コイル６を使用しないため、加熱調理終了後の加熱コイル６の冷却が必要なく、安価で単純な回路構成が可能となる。
【００５２】
（第３実施例）
図７、図８は本発明の第３の実施例を示すものであり、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略して、以下異なる部分についてのみ説明を行う。
図７に示すように本実施例では、実施例１における加熱コイル６に相当する位置に、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２とが絶縁板３３を介した状態で一体に形成されたものが設けられている。なお、第１の加熱コイルが絶縁板３３の上方、つまりトッププレート３側に、第２の加熱コイル３２が絶縁板３３の下方、つまりロースター側になるように設けられている。第２の加熱コイル３２の底面は、加熱コイル支持板８で支持されており、第２の加熱コイル３２の巻数は、第１の加熱コイル３１の巻数以上に形成されている。
【００５３】
また、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２の中央には、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２との磁気結合を強める磁性体３４が設けられている。図８に示すように、第２の加熱コイル３２は、負荷としてのコイル状抵抗体９と直列に接続されており、第１の加熱コイル３１から発生する交番磁界によりコイル状抵抗体９に誘起される電圧と、当該第２の加熱コイル３２に誘起される電圧とが加算される極性に接続されている。
【００５４】
次に、本実施例の作用について説明を行う。
制御回路２４は、鍋４が非金属製や電気抵抗率の小さい鍋であると判別した場合、スイッチ２３をＯＮに切り替える。そして、第１の加熱コイル３１が通電状態となり磁束が発生する。この磁束により第２の加熱コイル３２とコイル状抵抗体９で電圧が誘起され、高周波電流が流れてコイル状抵抗体９が発熱することで加熱調理が行われる。また、電気抵抗率の大きい鍋と判別した場合は、スイッチ２３をＯＦＦとして、第１の加熱コイル３１のみを使用した加熱調理を行う。
【００５５】
このような実施例によれば、以下の効果を奏する。
第１の実施例と同様に電気抵抗率の大きい鍋は第１の加熱コイル３１により加熱することができ、非金属製の鍋はコイル状抵抗体９により加熱することができ電気抵抗率の小さい鍋は第１の加熱コイル３１及びコイル状抵抗体９により加熱することができる。さらには、非金属や電気抵抗率の小さいものから形成される鍋を加熱調理する場合、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２とが絶縁板３３を介して近接する位置に設けられているので、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２との磁気結合を密にすることができ、コイル状抵抗体９で誘起される電圧よりも大きな電圧が第２の加熱コイル３２で誘起されるので、効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００５６】
コイル状抵抗体９と第２の加熱コイル３２とが、第１の加熱コイル３１から発生する交番磁界により誘起される電圧が、加算される極性に接続されているので、第１の加熱コイル３１から発生する磁束を効率良く電圧として誘起することでき、効率の良い加熱調理を行うことができる。
【００５７】
第２の加熱コイル３２の巻数が第１の加熱コイル３１の巻数以上に形成されているので、コイル状抵抗体９で流れる誘導電流が加熱コイル６で流れる高周波電流よりも小さくなるので、スイッチ２３に流れる電流も小さくなり、スイッチ２３を電流容量の小さいもので構成することができ、安価な回路構成が可能となり、使用者にとって経済的な加熱調理器を提供することができる。
【００５８】
第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２との間に磁性体１２を設けることで、第１の加熱コイル３１と第２の加熱コイル３２との磁気結合が密になり、第２の加熱コイル３２が第１の加熱コイル３１から受ける磁束の変換を良くすることができ、効率の良い加熱調理が可能となる。
なお、本実施例では、第２の加熱コイル３２の巻数は、第１の加熱コイル３１の巻数以上に形成されているとしたが、第２の加熱コイル３２とコイル状抵抗体９との巻数の総数を第１の加熱コイル３１の巻数と同程度以上としてもよい。
【００５９】
また、磁性体１２は、第１の加熱コイル３１を介して第２の加熱コイル３２とコイル状抵抗体９との間に設ける構成としてもよい。このような構成とすることで、第１の加熱コイル３１とコイル状抵抗体９との磁気結合を密にすることができ、第１の加熱コイル３１で発生する磁束をコイル状抵抗体で効率良く誘起電圧に変換することが可能となる。
【００６０】
（第４実施例）
図９は本発明の第４の実施例を示すものであり、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略して、以下異なる部分についてのみ説明を行う。
図９はコイル状抵抗体３５の平面図を示しており、コイル状抵抗体３５は、端部３５ａから端部３５ｂに掛けて、中心で折り返して逆方向に巻回した渦巻状に形成されている。尚、第４の実施例におけるスイッチ２３はＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、端部３５ａと端部３５ｂを短絡、開放させることができるものである。
【００６１】
上記構成のようにコイル状抵抗体３５を形成することで、電気抵抗率の小さい鍋４を加熱する場合に、加熱コイル６から発生する磁束と、コイル状抵抗体３５に誘導電流が流れることで発生する磁束とが打ち消し合い、コイル状抵抗体３５から電気抵抗率の小さい鍋４に対して発生する磁束を抑制することができ、鍋４に対する浮力を低減した加熱調理を行うことができる。
【００６２】
（第５実施例）
図１０ないし図１２は本発明の第５の実施例を示すものであり、第１の実施例と同一部分には同一符号を付して説明を省略して、以下異なる部分についてのみ説明を行う。
図１０（ａ）、図１０（ｂ）は加熱調理器１のトッププレート３部分の縦断面図を示している。第１の実施例のコイル状抵抗体９に代えて、径方向に３分割した分割抵抗体３６を設けており、内側から同心状に第１の抵抗体３７ａ、第２の抵抗体３７ｂ、第３の抵抗体３７ｃを配置している。
【００６３】
第１の抵抗体３７ａ、第２の抵抗体３７ｂ、第３の抵抗体３７ｃは何れも、耐熱性が高く、錆び難いＳＵＳ３０４材の０．３ｍｍ厚の材料を使用しており、渦巻きを描くようにして平面状に形成されている。分割抵抗体３６は、下記に説明をする鍋の大きさ検知によって、第１の抵抗体３７ａ、第２の抵抗体３７ｂ、第３の抵抗体３７ｃの何れを使用するか制御回路２４によって制御される。
【００６４】
鍋４は、トッププレート３の両外側の上方に１０ｍｍ程度突出した部分に設けられた光電センサ３８〜４０によって、大きさ検知が行われる。光電センサ３８〜４０は、一方に設けられた発光素子３８ａ〜４０ａとその発光素子３８ａ〜４０ａと対向して設けられた受光素子３８ｂ〜４０ｂから構成されており、発光素子３８ａ〜４０ａからそれぞれの受光素子３８ｂ〜４０ｂに信号光を発射して、その信号光が遮断された場合に発光素子と受光素子との間の領域には鍋４が載置されていると検知するものである。
【００６５】
図１１のトッププレート３の正面図に示すように、載置指標部５の中央を信号光が通過するように第１の光電センサ３８が、載置部の外周を信号光が通過するように第２の光電センサ３９が、載置部の中央と外側の中間を信号光が通過するように第３の光電センサ４０が配設されている。
第１の光電センサ３８、第２の光電センサ３９、第３の光電センサ４０の遮光状況が信号として、制御回路２４に送られる。制御回路２４は、この信号に基づいて、使用する分割抵抗体３６の領域を選択する制御を行う構成となっている。
【００６６】
次に、図１２を参照して電気的構成について説明する。
第１の抵抗体３７ａ、第２の抵抗体３７ｂ、第３の抵抗体３７ｃは直列に接続され、抵抗体選択回路４１により切替え接続されている。
【００６７】
抵抗体選択回路４１は、第１のスイッチ４２ａにより第１の抵抗体３７ａを閉ループに制御し、第２のスイッチ４２ｂにより第１、第２の抵抗体３７ａ、３７ｂの直列回路を閉ループに制御し、第３のスイッチ４２ｃにより第１〜第３の抵抗体３７ａ〜３７ｃの直列回路を閉ループに制御するように構成されている。そして、鍋４の大きさに応じて、制御回路２４が抵抗体選択回路４１の切り替えを行い、加熱調理に使用する分割抵抗体３６を制御する構成となっている。
【００６８】
次に、本実施例の作用について説明を行う。
第１の光電センサ３８、第２の光電センサ３９、第３の光電センサ４０の遮光状況を、制御回路２４に信号として送り、遮光状況から鍋４の大きさを検知する構成となっており、この鍋の大きさ検知の制御パターンを下記（１）ないし（４）に示す。
【００６９】
（１）第１の光電センサ３８の信号光だけが遮光された場合は、制御回路２４が小サイズの鍋４が載置されていると判定して、第１のスイッチ４２ａだけをＯＮにして、第１の抵抗体３７ａを用いて加熱調理を行う。
（２）第１の光電センサ３８と第３の光電センサ４０の信号光が遮光された場合は、制御回路２４が中サイズの鍋４が載置されていると判定して、第２のスイッチ４２ｂをＯＮにして、第１の抵抗体と第２の抵抗体を用いて加熱調理を行う。
（３）第１の光電センサ３８と第２の光電センサ３９と第３の光電センサ４０の信号光が遮光された場合は、制御回路２４が大サイズの鍋４が載置されていると判定して、第３のスイッチ４２ｃをＯＮにして、第１の抵抗体３７ａと第２の抵抗体３７ｂと第３の抵抗体３７ｃを用いて加熱調理を行う。
（４）（１）ないし（３）以外の検知があった場合は、鍋以外の物が載置されているか、鍋が正確に載置されていないと制御回路２４が判定して、加熱調理が開始されない。
【００７０】
図１０（ｂ）で示すように、大きな鍋４がトッププレート上に載置された場合は、上記（３）の制御が行われ、制御回路２４が第１の抵抗体３７ａと第２の抵抗体３７ｂと第３の抵抗体３７ｃを通電させて、加熱調理が行われる。
なお、本実施例では、第１の抵抗体３７ａと第２の抵抗体３７ｂと第３の抵抗体３７ｃとが直列に接続されるとしたが、（２）の場合に第１、第２のスイッチ４２ａ、４２ｂをＯＮさせ、（３）の場合に第１〜第３のスイッチ４２ａ〜４２ｃをＯＮさせるようにしても良い。
【００７１】
上記構成のように、加熱調理を行う鍋の大きさに応じて、使用するコイル状抵抗体の数を調節可能な構造としたので、必要ない領域まで加熱対象とすることがなく、使用者にとって経済的に効率の良い加熱調理が行うことができる。
【００７２】
（その他の実施例）
なお、本発明は上記し且つ図面に記載した各実施例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。
【００７３】
コイル状抵抗体９は、非磁性ＳＵＳ材以上の体積抵抗率を有する平板から打ち抜いて形成されていてもよく、銀やタングステン等の導電材料を耐熱絶縁部材に印刷した後、釉薬を塗布して焼成されて形成されていてもよい。
【００７４】
制御回路２４は、鍋４の材質検知を終了した後に鍋の材質を、表示、音声等の報知手段によって、報知させる制御を行ってもよい。
鍋４の大きさを光電センサで検知するとしたが、使用者が加熱調理をする鍋の大きさを操作パネルから入力することで、制御回路２４が使用する分割抵抗体３６を選択制御する構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１の実施例における加熱コイルから被加熱調理器具の縦断面図
【図２】コイル状抵抗体の平面図
【図３】電気的構成図
【図４】加熱コイル、コイル状抵抗体、鍋の磁気的な関係を示すもので、（ａ）は巻線の磁束の状態を示す鎖交図、（ｂ）は磁気等価回路図、（ｃ）は電気等価回路図
【図５】コイル状抵抗体における鎖交磁束の浸透深さと透過率を示す図
【図６】本発明の第２の実施例を示す図３相当図
【図７】本発明の第３の実施例を示す図１相当図
【図８】図３相当図
【図９】本発明の第４の実施例を示す図２相当図
【図１０】本発明の第５の実施例を示すトッププレート部分の縦断面図
【図１１】第５の実施例における光電センサの配置状態を示す上面図
【図１２】抵抗体選択回路の電気的構成図
【符号の説明】
【００７６】
図面中、１は加熱調理器（調理器本体）、３はトッププレート、４は鍋（被加熱調理器具）、５は載置指標部、６は加熱コイル、９、３５はコイル状抵抗体（誘導抵抗体）、１２、３４は磁性体、１５は商用交流電源（商用電源）、１９はインバータ回路（周波数変換回路）、２４は制御回路（加熱制御手段）、３１は第１の加熱コイル、３２は第２の加熱コイルを示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2008041485.tif 000012
【図１０】
2008041485.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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