(57)【要約】【課題】効率的に超音波振動が発生できるようにすること。【解決手段】電磁誘導加熱鍋２の底部面は、電磁誘導加熱鍋２の形状に依存する固有の共振周波数で振動する。この共振周波数は、電磁誘導加熱コイル１に流れる電流周波数もしくは電流高調波の２倍の周波数であるが、超音波周波数帯域内にあるので、電磁誘導加熱鍋２に超音波振動が発生する。この場合に、振動モード４における“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域の磁性体部分に、電磁気的特性を不均質にする溝構造５を設ける。これによって、“＋”変形部分４ａでは、誘導電流３の流れが阻害されるので、電磁反発力に代わって電磁吸引力が発生し、超音波振動が加振される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁誘導加熱コイルによる誘導電流が流れる底部面における超音波振動の振動モードで定まる振幅極大位置のうち同位相の少なくとも一つの振幅極大位置を含む領域は、他の領域とは異なる電磁気的特性を持つ不均質構造になっている、
ことを特徴とする電磁誘導加熱鍋。
【請求項２】
前記不均質構造は、前記誘導電流の流れを阻害するように形成した磁性体溝構造で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱鍋。
【請求項３】
前記不均質構造は、フェライトや圧粉鉄心などの電気抵抗率の高い磁性体で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱鍋。
【請求項４】
前記不均質構造は、銅やアルミニウムなどの電気抵抗率の低い良導体で構成されることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導加熱鍋。
【請求項５】
電磁誘導加熱コイルによる誘導電流が流れる底部面における超音波振動の振動モードで定まる振幅極大位置のうち逆相関係にある振幅極大位置の相互間において、
一方の振幅極大位置を含む領域に銅やアルミニウムなどの電気抵抗率の低い良導体を配置し、
他方の振幅極大位置を含む領域に前記誘導電流の流れを阻害するように形成した磁性体溝構造またはフェライトや圧粉鉄心などの電気抵抗率の高い磁性体を配置した、
ことを特徴とする電磁誘導加熱鍋。
【請求項６】
前記溝構造の溝は、非良導体で埋められていることを特徴とする請求項２または５に記載の電磁誘導加熱鍋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁誘導電流を利用した電磁調理器に用いる電磁誘導加熱鍋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電磁誘導電流を利用した電磁調理器は、渦巻状に巻かれた電磁誘導加熱コイルに高周波電流を供給し、この電磁誘導加熱コイルの上方に設置された電磁誘導加熱鍋の底部に誘導電流を発生させ、その誘導電流によるジュール熱で電磁誘導加熱鍋を発熱させて調理を行う装置である。
【０００３】
このような電磁調理器において、例えば炊飯時に米に超音波を当てると、おいしい米が炊き上がるなど、電磁誘導加熱鍋を超音波振動させると調理品質の向上が図れることが知られている。そこで、例えば、特許文献１では、電磁誘導加熱コイルに供給する高周波電流として、電磁誘導加熱鍋の底部に超音波振動を発生させる周波数帯（例えば３０ｋＨｚ〜４０ｋＨｚ）の高周波電流を用いることが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１８４５６４号公報（０００９〜００１０、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁誘導加熱鍋における電磁誘導加熱コイルと対向する底部面は、電磁気的に均質な特性になっているので、面全体に同一方向の電磁力が働く構成である。この場合の電磁力は、反発力のみであるため、発生する超音波振動の大きさを任意に制御するなど、鍋内に効率的に超音波振動を発生することが困難である。
【０００６】
この発明は、上記に鑑みてなされたもので、効率的に超音波振動を発生することができる電磁誘導加熱鍋を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明にかかる電磁誘導加熱鍋は、電磁誘導加熱コイルによる誘導電流が流れる底部面における超音波振動の振動モードで定まる振幅極大位置のうち同位相の少なくとも一つの振幅極大位置を含む領域は、他の領域とは異なる電磁気的特性を持つ不均質構造になっていることを特徴とする。ここに、前記不均質構造は、前記誘導電流の流れを阻害するように形成した磁性体溝構造、フェライトや圧粉鉄心などの電気抵抗率の高い磁性体、銅やアルミニウムなどの電気抵抗率の低い良導体などで構成される。
【０００８】
この発明によれば、電磁誘導加熱鍋の底部面に、その超音波振動の振動モードで定まる振幅極大位置に応じて、他の領域とは異なる電磁気的特性を持つ不均質構造領域を設けたので、電磁誘導加熱コイルと電磁誘導加熱鍋の底部面との間で生ずる超音波周波数領域の電磁力を効果的に電磁誘導加熱鍋の底部面に加えることができ、効率的に超音波振動を発生することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる電磁誘導加熱鍋の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。図２は、図１に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。
【００１１】
図１、図２において、電磁誘導電流を利用した電磁調理器は、渦巻状に巻かれた電磁誘導加熱コイル１に高周波電流を供給し、この電磁誘導加熱コイル１の上方に設置された電磁誘導加熱鍋２の底部に誘導電流３を発生させ、その誘導電流３によるジュール熱で電磁誘導加熱鍋２を発熱させて調理を行う装置である。
【００１２】
なお、電磁誘導加熱コイル１に供給される電流の周波数は、一般に１０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの周波数が用いられている。また、電磁誘導加熱鍋２は、磁性材あるいは磁性材と非磁性材とのクラッド材で構成されている。
【００１３】
ここで、電磁誘導加熱コイル１と電磁誘導加熱鍋２の底部面との間に働く電磁力は、電磁誘導加熱コイル１に流れる電流と電磁誘導加熱鍋２の底部面に誘導される誘導電流との間で発生する電磁反発力が支配的である。この電磁反発力は、底部面全体に作用する。
【００１４】
その結果、電磁誘導加熱鍋２の底部面は、電磁誘導加熱鍋２の形状に依存する固有の共振周波数で振動する。この共振周波数は、電磁誘導加熱コイル１に流れる電流周波数もしくは電流高調波の２倍である。この２倍の周波数は、超音波周波数帯域内にあるので、電磁誘導加熱鍋２に超音波振動が発生する。
【００１５】
この場合、電磁誘導加熱鍋２の底部面に発生する超音波振動の振動モードは、種々あるが、この発明の理解を容易にするため、同心円状の振動モード４を考える。この振動モード４は、底部面の中央において図中上方向に向かう極大値（以下「“＋”変形部分４ａ」という）を持ち、底部面の外周縁部においてリング状に図中下方向に向かう極大値（以下「“−”変形部分４ｂ」という）を持っている。
【００１６】
この実施の形態１では、電磁誘導加熱コイル１と対面している電磁誘導加熱鍋２の底部面において、振動モード４における“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域の磁性体部分に、電磁気的特性を不均質にする溝構造５が設けられている。図示例では、溝構造５は、“＋”変形部分４ａを基点に放射線状に形成されている。つまり、溝構造５は、誘導電流３の流れを阻害するように形成されている。
【００１７】
その結果、電磁誘導加熱コイル１との間で作用する電磁反発力は、“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域では働かなくなる。代わりに、溝構造５は、磁性体であるので、“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域では、電磁誘導加熱コイル１に対して電磁吸引力が働くようになる。そして、“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域では、今まで通りに電磁反発力が作用する。“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域と“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域とは、振動位相が１８０度異なっている。したがって、電磁誘導加熱鍋２の底部面では、電磁反発力のみの場合よりも効果的に超音波振動が加振できるようになる。
【００１８】
ここに、この実施の形態１では、溝構造５を“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域に設けた場合を示したが、逆に、“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域に同様構成の溝構造を設けてもよい。この場合には、電磁力の関係が上記とは逆になる。
【００１９】
つまり、図１（ａ）に例示する振動モード４は、電磁誘導加熱鍋２の底部面における中央部と外周縁部とに位相が１８０度異なる振幅極大値を持つが、さらに、中央部に振幅極大値を持つと共に外周縁部との間に複数の振幅極大値を持つ振動モードでは、それらの振幅極大位置のうち同位相の振幅極大位置の全てまたは一部を含む領域に、同様構成の溝構造を設けることで、同様に効果的に超音波振動が加振できるようになる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。図４は、図３に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。なお、図３では、図１に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。
【００２１】
図３、図４に示すように、実施の形態２である電磁誘導加熱鍋１１では、振動モード４における“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域に、銅やアルミニウムなどの電気抵抗率の低い良導体１２が設けられている。
【００２２】
この構成によれば、良導体１２には、電磁誘導加熱鍋１１の底部面における他の領域よりも大きな誘導電流が流れるので、電磁反発力が大きくなり、効果的に超音波振動が加振できるようになる。この良導体１２は、逆に、“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域に設けてもよい。
【００２３】
つまり、実施の形態１にて説明したように、電磁誘導加熱鍋２の底部面における中央部に振幅極大値を持つと共に外周縁部との間に複数の振幅極大値を持つ振動モードでは、それらの振幅極大位置のうち同位相の振幅極大位置の全てまたは一部を含む領域に、同様構成の良導体を設けることで、同様に効果的に超音波振動が加振できるようになる。
【００２４】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。図６は、図５に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。なお、図５、図６では、図１〜図４に示した構成と同一ないしは同等である構成要素には、同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。
【００２５】
図５、図６に示すように、実施の形態３である電磁誘導加熱鍋２１では、振動モード４における“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域に溝構造５が設けられ、“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域に良導体１２が設けられている。
【００２６】
この構成によれば、“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域では電磁吸引力が働き、“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域では電磁反発力が強化されるので、実施の形態１，２よりも一層効果的に超音波振動が加振できるようになる。
【００２７】
ここで、実施の形態１，２の説明から理解できるように、良導体１２を“＋”変形部分４ａを含んで対応する領域に設け、溝構造５を“−”変形部分４ｂを含んで対応する領域に設けてもよい。
【００２８】
要するに、電磁誘導加熱鍋２１の底部面における中央部に振幅極大値を持つと共に外周縁部との間に複数の振幅極大値を持つ振動モードでは、それらの振幅極大位置のうち逆相関係にある振幅極大位置の一方を含む領域に良導体１２を配置し、他方を含む領域に溝構造５を配置することになる。
【００２９】
なお、実施の形態１，３では、溝構造５を用いる場合を示したが、溝構造５に代えて、フェライトや圧粉鉄心などの電気抵抗率の高い磁性体を用いるようにしてもよい。同様に、電磁誘導加熱鍋の底部面に、他の領域とは異なる電磁気的特性を持つ不均質構造が形成でき、同様に超音波振動が加振できる。
【００３０】
また、実施の形態１，３で示した溝構造５では、機械的強度を補強するため、溝は、非良導体で埋めるようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電磁誘導加熱鍋の底部面における超音波振動の振動モードで定まる振幅極大位置のうち同位相の少なくとも一つの振幅極大位置を含む領域を他の領域とは異なる電磁気的特性を持つ不均質構造にしたので、電磁誘導加熱コイルと電磁誘導加熱鍋の底部面との間で生ずる超音波周波数領域の電磁力を効果的に電磁誘導加熱鍋の底部面に加えることができ、効率的に超音波振動を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。
【図４】図３に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３である電磁誘導加熱鍋を備える電磁調理器の構成を示す要部断面図である。
【図６】図５に示す電磁誘導加熱鍋の底部外面を示す図である。
【符号の説明】
１  電磁誘導加熱コイル、２，１１，２１  電磁誘導加熱鍋、３  誘導電流、４  振動モード、４ａ  “＋”変形部分、４ｂ  “−”変形部分、５  溝構造、１２  良導体。
【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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