(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に設けられた第１のコイル体及びこの第１のコイル体の外周囲にリング状の間隙を介して配設された第２のコイル体からなる調理器具を加熱するための円形状の加熱コイルと、この加熱コイルに電流を通電する駆動回路と、上記加熱コイルの一側に放射状に配置された複数の高透磁率部材を備えた誘導加熱調理器において、上記高透磁率部材は、上記加熱コイルの下面と隙間を介して配置されるとともに、上記第１のコイル体の直下に対応する位置の上部に凹部が設けられ、上記凹部により形成される空間を上記隙間に連通して冷却用風路としたことを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
上記凹部は、上記高透磁率部材の上面を削ることにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は誘導加熱調理器に関し、さらに詳細には加熱コイルの冷却性を確保しつつ加熱コイルの半径方向の発熱密度を均一化した誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＨクッキングヒータや炊飯器などの誘導加熱調理器では、円形状の加熱コイルに数十ｋＨｚの交流の電流を通電し、導電体からなる鍋や釜などの調理器具に流れる電流で調理器具を加熱する。調理器具に対する発熱効率を向上させるため、加熱コイルの下にフェライトなどの高透磁率部材を配置して加熱コイルが発生する磁束を集める方法が採られるが、高価なフェライトの量を極力少なくするために、一般に径方向に沿って棒状のフェライトを複数配置する。例えば、ＩＨクッキングヒータにおいてフェライトの幅を径方向に沿って一定の形状としたものを十字状に配置し、中心部を空隙としたものがある（例えば、特許文献１参照）。一方、ＩＨ炊飯器において径方向に沿って一定の割合で幅を増大させた棒状のフェライトを十字状に配置し、中心部を空隙としたものがある（例えば、特許文献２参照）。また、上記特許文献１の第７図には、調理器具の温度分布を均一化するために幅が一定のブロック状のフェライトを、発熱密度の低い中心部近傍と最外周部に分割配値した例が示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−２５１９４号公報（第２頁、第１図、第７図）
【特許文献２】特開２００３−３３２０３４号公報（第１頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
フェライトの幅を径方向に沿って一定にした場合、例えば半径１００ｍｍの調理器具（鍋）底の半径方向の発熱密度を計算すると、図１７の参考図に示すように、調理器具底面中心部からの距離Ｒ＝０の中心部近傍と外周部近傍が低く、中心部と外周部との中間部が高い曲線となる。従って、中心部近傍と外周部分にフェライトを極力多く配置して磁束を集中させることで半径方向の温度分布を均一化することが考えられる。上記特許文献１の第１図に示された従来技術では全体的な発熱効率は改善されるものの、フェライトが半径方向に均一断面であるため温度分布の均一化は困難である。上記特許文献１の第７図に示された従来技術では、中心部近傍と外周部分にフェライトが配設されているので、一定の温度分布の均一化は期待できるものの、フェライトが径方向に分割されており、幅も一様なので細かく鍋の発熱密度分布を調整できない。またフェライトを多数箇所に分散して設置するので組立に手間を要する課題があった。
【０００５】
また、上記特許文献２に示された従来技術では半径方向に沿ってＲ＝０の中心部に近づくにつれて、フェライトの幅が細くなっているため、半径方向に沿った発熱密度分布は、発熱密度のピークより内側のＲ＝０近傍では更に発熱密度が低下する問題があった。なお、参考までに中心部の発熱効率のみに着目して発熱効率を上げるためには、図１８の参考図に示すように、円形状の加熱コイル１００に対し、フェライトなどの高透磁率部材２００をＲ＝０近傍で埋め尽くす必要があり、このような構成では加熱コイル１の冷却が困難になるという課題もあった。
【０００６】
この発明は上記のような従来技術の課題を解消するためになされたもので、発熱効率を高めつつ径方向に沿った発熱密度分布が均一化され、しかも加熱コイルの中心部の冷却を図ることができる誘導加熱調理器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る誘導加熱調理器は、中心部に設けられた第１のコイル体及びこの第１のコイル体の外周囲にリング状の間隙を介して配設された第２のコイル体からなる調理器具を加熱するための円形状の加熱コイルと、この加熱コイルに電流を通電する駆動回路と、上記加熱コイルの一側に放射状に配置された複数の高透磁率部材を備えた誘導加熱調理器において、上記高透磁率部材は、上記加熱コイルの下面と隙間を介して配置されるとともに、上記第１のコイル体の直下に対応する位置の上部に凹部が設けられ、上記凹部により形成される空間を上記隙間に連通して冷却用風路としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明においては、高透磁率部材を、上記加熱コイルの下面と隙間を介して配置するとともに、上記第１のコイル体の直下に対応する位置の上部に凹部を設け、上記凹部により形成される空間を上記隙間に連通して冷却用風路としたことにより、高透磁率部材の量を最適にしながら発熱効率を高めつつ、半径方向に対する発熱密度分布を均一化し、加熱コイルの半径方向中心部を冷却する風路も確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による誘導加熱調理器の要部を模式的に説明する図であり、（ａ）は高透磁率部材の形状及び加熱コイルに対する配置を示す背面図、（ｂ）は高透磁率部材を示す平面図、図２は図１（ａ）の側面断面図である。図において、誘導加熱調理器１は、円形状の加熱コイル２、この加熱コイル２に高周波電流を通電する駆動回路３、及び加熱コイル２の背面側（下側）に放射状に配設された複数（この例では８本）の高透磁率部材としてのフェライト４などを備えて構成され、周方向に隣接するフェライト４の間の空間は加熱コイル２を冷却するための風路５を形成している。鍋や釜などの調理器具６は、加熱コイル２の上部に設けられた図示省略している天板の上に載置される。なお、高透磁率部材としては一般にフェライトが用いられるので、以下特に区別を要しない限りフェライトと称する。
【００１０】
上記各フェライト４は、加熱コイル２の中心軸θに平行な方向の厚さが略一様で、半径方向には、最内周部Ａと中間部Ｂは幅が狭く、即ち小断面積部４ａ、４ｂとして構成され、これら最内周部Ａと中間部Ｂとの間の中心部近傍に、該小断面積部４ａ、４ｂよりも幅が広く、即ち断面積が大きく形成された第１の大断面積部４ｃが形成されている。そして、フェライト４は中間部Ｂの小断面積部４ｂから最外周部Ｃに向けて幅広に形成され、最外周部Ｃも第２の大断面積部４ｄとして構成された例えば１本の棒状に形成されている。
【００１１】
また、隣接するフェライト４の小断面積部４ａ相互の間には風路５を構成する所定の空隙５ａが設けられ、加熱コイル２の外側から中心に至るまで風路５が放射状に確保されている。上記中間部Ｂの小断面積部４ｂは図１７に示す半径方向の発熱密度分布における略ピーク付近に対応する位置に設定され、第１の大断面積部４ｃはそれより中心部側に、第２の大断面積部４ｄは発熱密度が低い最外周部Ｃ位置に対応するように設けられている。なお、本書において中間部Ｂは最内周部Ａと最外周部Ｃの間の部分を意味しており、寸法的に２分の１付近の位置のみに限定されるものではない。その他の構成は従来装置と同様である。
【００１２】
次に、上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。駆動回路３により加熱コイル２に高周波電流を通電すると、加熱コイル２のまわりに磁束が発生するが、加熱コイル２の近傍にフェライト４が設置されていることにより、フェライト４に誘導磁化が生じ、その結果フェライト４を通る磁束が増加してフェライト４部の磁気回路が低抵抗になり、調理器具６に侵入する磁束も増えて発生する渦電流も増加し、調理器具６の発熱密度及び加熱効率も増加する。
【００１３】
この実施の形態１では、フェライト４の幅を広げて形成された第１の大断面積部４ｃが最内周部Ａの近傍に、第２の大断面積部４ｄが最外周部Ｃに位置するように加熱コイル２の下面に放射状に配設されていることにより、図１７に示す発熱密度が低くなる部分での発熱密度が向上され、調理器具６に対する半径方向の発熱密度分布が均一化される。また、加熱コイル２の中心部近傍では、隣接するフェライト４相互の間に空隙５ａがあることにより、フェライト４による磁束密度の向上は若干犠牲にされることになるが、加熱コイル２の中心に至る風路５が確保されることにより、加熱コイル２に対して必要な冷却が行なわれる。
【００１４】
上記のように、実施の形態１によれば、加熱効率を高めながら調理器具６に対する半径方向の発熱密度分布が均一化され、しかも加熱コイル２の風路５が確保できることで加熱コイル２の冷却を充分に行なえる誘導加熱調理器を得ることができる。調理器具６の温度分布が径方向に沿って一定に近づけられたことで、食材を均一に加熱できる。また、発熱密度が高い半径方向におけるフェライト４の中間部Ｂの幅を狭くしたことにより、高価なフェライト量を低減できる。また、一体的に形成された同一形状のフェライト４を放射方向に配置すればよいので、構成が簡単で組立も容易にできる。なお、フェライト４は必ずしも一体的なものに限定されず、分割されたものでも発熱密度分布の均一化と加熱コイル２の冷却を高めることができる。
【００１５】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示すもので、（ａ）は高透磁率部材と加熱コイルを示す背面図、（ｂ）は側面断面図である。この実施の形態２は、上記実施の形態１においてはフェライト４の断面積を半径方向に沿って幅を変えたのに対し、厚みを変えることで断面積を半径方向に変えたものである。即ち、フェライト４１の平面形状は、加熱コイル２の半径方向に中間部Ｂより外側は一定の幅で形成され、中間部Ｂの中心寄りから最内周部Ａにかけて先細りに形成されている。
【００１６】
そして、フェライト４１の厚さは、図３（ｂ）に示すように最内周部Ａの若干外周部寄り、及び中間部Ｂが薄く、それぞれ小断面積部４１ａ、及び小断面積部４１ｂとして形成され、最内周部Ａと中間部Ｂの間、及び最外周部Ｃが厚く、それぞれ大断面積部４１ｃ、及び大断面積部４１ｄが形成されている。なお、この例では最内周部Ａの先端部４１ｅも厚く形成されているが、幅が狭くなっているので断面積は必ずしも大きくはない。なお、図では最内周部Ａで隣接するフェライト４１相互がほとんど接触しているが、実施の形態１と同様に空隙を設けて風路を広げることもできる。その他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００１７】
上記のように構成された実施の形態２においては、実施の形態１と同様に、発熱密度が低い最内周部Ａの近傍、及び最外周部Ｃ近傍の位置では、フェライト４１の断面積を厚みを増やすことで大きくし、発熱密度がピークとなる中間部Ｂ近傍の位置では厚みを薄くしたことにより、フェライトの幅を増加させた場合と同様、発熱密度分布を均一化できる効果が得られる。また、風路を確保することもできる。また、特に加熱効率が悪化する最内周部Ａに近い先端部４１ｅの厚みを増大させたことにより、Ｒ＝０付近の加熱効率を向上できる。なお、半径が大きい場合には、周方向に沿った長さが長くなり、広い面積で厚みが増え、図示省略している回路基板や装着された機器類との干渉が問題になる場合があるので、フェライト４１の幅を広げる方式と組み合わせるようにしても良い。また、Ｒ＝０近傍の中心付近ではフェライト４１が下方へ突出する部分の割合も小さく、基板等の機器との干渉も起こり難い。
【００１８】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図である。図において、加熱コイル２の下部に配設されたフェライト４２は、中間部より外周側に配設された透磁率が一般的なレベルで安価に得られる第１の高透磁率材料４２ａと、この第１の高透磁率材料４２ａの中心部側に隣接して配設された透磁率がさらに高い第２の高透磁率材料４２ｂからなり、第１の高透磁率材料４２ａの部分は断面積に換算して略実施の形態１と同様に幅を加熱コイル２の半径方向に変化させることで発熱密度分布の均一化を図ったものである。
【００１９】
上記のように構成された実施の形態３では、実施の形態１または２において、フェライトの幅や、厚みを増やして断面積を増大させた部分を、より高透磁率である第２の高透磁率材料４２ｂを用いて構成することで低抵抗化を図り、最内周部Ａの加熱コイル２を冷却するための風路を確保しつつ発熱密度分布の均一化を図ったもので、実施の形態１または２と同様な効果が得られる他、透磁率がより高い第２の高透磁率材料４２ｂを用いたことで、厚さの増大量を抑えることができるので、装置をコンパクトにできる効果も得られる。なお、より高透磁率である第２の高透磁率材料４２ｂの配設位置は図４に例示したものに限定されないことは言うまでもない。例えば、最外周部Ｃの部分に第２の高透磁率材料４２ｂを追加し、あるいは第１の高透磁率材料４２ａの最外周部Ｃに対応する部分を第２の高透磁率材料４２ｂに置き換えても良い。
【００２０】
実施の形態４．
図５はこの発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図、図６はその変形例を示す側面断面図である。図５において、フェライト４３は、中間部Ｂより外周側に位置する第１の部分４３ａと、この第１の部分４３ａの中心部側に段部を介して隣接する第２の部分４３ｂからなり、第２の部分４３ｂと加熱コイル２の下面との間には風路５（図示されていない）に連通する隙間５１が形成されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２１】
この実施の形態４では、最内周部ＡのＲ＝０付近にフェライト４３と加熱コイル２の間に形成された大きな隙間５１に冷却風が通流されることにより、加熱コイル２の中心部がより効率的に冷却され、例えば実施の形態１のようにフェライト４を密集させたことによって冷却効率が不足する恐れを解消できる。なお、図６の変形例に示すように、第１の部分４３ａの中心部側に段部を介して隣接する第２の部分４３ｃの厚みを増大させ、あるいは透磁率がより高い材料を使用することで、加熱コイル２との距離を大きくしたことによる加熱効率の悪化を防止することもできる。
【００２２】
実施の形態５．
図７〜図１０はこの発明の実施の形態５による誘導加熱調理器の要部を説明するもので、図７は高透磁率部材及び加熱コイル部分を模式的に示す背面図、図８はその側面断面図、図９は図７に示す構成での調理器具底部での発熱密度を示す図、図１０は図７の変形例を示す背面図である。図において、加熱コイル２は中心部に配設された円形状の第１のコイル体２１と、この第１のコイル体の外周囲に円形リング状の間隙Ｄを介して配設された第２のコイル体２２からなり、間隙Ｄには調理器具６の温度を検知するための複数の温度センサ７が設けられている。そしてフェライト４４は、厚さが略一定で、半径方向に間隙Ｄに対応する位置に幅を広げた大断面積部４４ａが形成されている。
【００２３】
上記構成における調理器具６の温度分布を解析計算した結果を図９に示す。図９より、２分割されてコイルがない間隙Ｄ部分の直上の調理器具６の中間部Ｂに対応する位置では、加熱コイル２の磁界が低く発熱効率が落ちるが、フェライト４４の大断面積部４４ａを間隙Ｄ部分に対応するように配設したことで、この部分での発熱効率が向上され、調理器具６の温度分布が改善されている。なお、図１０の変形例は、加熱コイル２の最外周部Ｃの発熱密度が低い部分に対応するフェライト４５の断面積も、図１の例と同様に幅を広げた大断面積部４５ｂとしたことで、図９に示す最外周部分の発熱効率を改善することができる。この結果、全体的に半径方向に、より均一な分布を得ることができる。更には、発熱密度が高い部分の断面積が小さく構成されることで、フェライトの量を最小化できコストを低減できる効果も得られる。なお、フェライト４４または４５の幅を広げる代わりに厚さを厚くし、あるいは双方を組み合せて構成しても良いことは言うまでもない。
【００２４】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６による誘導加熱調理器の要部を示す部分断面図である。図において、加熱コイル２は上記図７に示す実施の形態５と同様に径方向に間隙Ｄを介して２分割されている。フェライト４６は、発熱密度が下がる間隙Ｄの中に進入するように一部が厚く形成された大断面積部４６ａが形成されている。その他の構成は実施の形態５と同様である。一般にフェライトは断面積が大きいほど磁束を集める効果が高いが、負荷である調理器具６から遠ざかるほど効果は小さくなる。例えばフェライト中の磁気モーメントが作る磁界は磁気モーメント位置の三乗に比例して減少する。従って、フェライトは極力調理器具６に近い方に配置した方が効果は大きい。この実施の形態６では、第１のコイル体２１と第２のコイル体２２の間隙Ｄに進入するように調理器具６に近づけて大断面積部４６ａが構成されていることにより、発熱効率の改善効果が高く、半径方向の温度分布を一層均一化できる。なお、例えば実施の形態５等と組み合わせて構成しても良い。
【００２５】
実施の形態７．
図１２及び図１３はこの発明の実施の形態７による誘導加熱調理器の要部を模式的に説明するもので、図１２は高透磁率部材及び加熱コイル部分を模式的に示す背面図、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における矢視断面図に相当する図である。図において、加熱コイル２は上記図７に示す実施の形態５と同様に径方向に間隙Ｄを介して２分割され、空隙Ｄに同様の温度センサ７が複数設けられている。そしてフェライト４７は、加熱コイル２の半径方向に放射状に配設され、中心付近から中心に向けて先細りとなっている他は同一の幅で形成された棒状のフェライト本体４７ａと、間隙Ｄにおける隣接するフェライト本体４７ａ相互の間にそれぞれ設置されたブロック状高透磁率部材４７ｂとからなっている。
【００２６】
上記のように構成された実施の形態７においては、発熱密度分布が悪化する２分割コイルの間隙Ｄの領域に磁束を集中させるブロック状高透磁率部材４７ｂを配設したことにより、加熱コイル２の半径方向に対する温度分布の均一化を図ることができる。また、この間隙Ｄ部はコイル体が存在せず、従ってコイル体の冷却を必要としない位置であり、また中心と最外周の中間部であることから周方向のスペースも相応に大きいので、ブロック状高透磁率部材４７ｂを調理器具６に近接させて多数配置することも可能であり、温度分布を容易に均一化できる。また、加熱コイル２冷却の悪化の問題も生じない。なお、フェライト本体４７ａの幅は径方向に沿って一定としたが、間隙Ｄに対応する部分及び最外周部Ｃを例えば図１０のように幅広に形成しても良い。
【００２７】
実施の形態８．
図１４及び図１５はこの発明の実施の形態８による誘導加熱調理器の要部を模式的に説明するもので、図１４は高透磁率部材及び加熱コイル部分を模式的に示す背面図、図１５は図１４のＸＶ−ＸＶ線における矢視断面図に相当する図である。この実施の形態８は、実施の形態７に示すブロック状高透磁率部材４７ｂに相当する断面積の増加分を、フェライト本体４８ａと一体にし、間隙Ｄの中に進入するように上方に突出形成された大断面積部４８ｂとして構成したものである。これにより、フェライト４８の数を増やさずに、間隙Ｄ位置でフェライト４８の大断面積部４８ｂがより調理器具６に近づくので、組立が容易で発熱効率もより向上し、半径方向に沿った温度分布を均一化できる。
【００２８】
実施の形態９．
図１６はこの発明の実施の形態９による誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図である。この実施の形態９では、加熱コイル２が上記図７に示す実施の形態５と同様に径方向に間隙Ｄを介して２分割された第１のコイル体２１と第２のコイル体２２から構成されている。そしてフェライト４９は、第１のコイル体２１に対応する位置の上面を削る如く形成された凹部４９ｂを有する小断面積部４９ａが設けられている。上記実施の形態５の図９に示すように、加熱コイル２が２分割されたものでは内側に配設された第１のコイル体２１に対応する位置に発熱密度のピーク位置がある。また、加熱コイル２は冷却が必要であり、この発熱密度のピーク位置は調理器具６の発熱密度を下げたい領域となっている。
【００２９】
然るに、この実施の形態９では、凹部４９ｂを設けたことで該凹部４９ｂが加熱コイル２の冷却用風路として機能し、しかも小断面積部４９ａとなっていることにより調理器具６の発熱密度を下げることができる。一方、発熱密度が低い第１のコイル体２１の最内周部Ａ及び最外周部Ｃは、フェライト４９が延在されていることにより磁束が集中され、発熱効率が高められる。なお、半径方向に沿ってフェライト４９の断面積を例えば図１０などに例示したものと同様に発熱密度に応じて凹凸などによる変化を持たせても良いことは言うまでもない。上記のように構成された実施の形態９によれば、発熱効率あるいは調理器具６の温度の半径方向に沿った分布をより一定にでき、かつ風路も確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】この発明の実施の形態１による誘導加熱調理器の要部を模式的に説明する図であり、（ａ）は高透磁率部材の形状及び加熱コイルに対する配置を示す背面図、（ｂ）は高透磁率部材を示す平面図。
【図２】図１（ａ）の側面断面図。
【図３】この発明の実施の形態２に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示すもので、（ａ）は高透磁率部材と加熱コイルを示す背面図、（ｂ）は側面断面図。
【図４】この発明の実施の形態３に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図。
【図５】この発明の実施の形態４に係る誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図。
【図６】図５の変形例を示す側面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による誘導加熱調理器の要部を模式的に示す背面図。
【図８】図７の側面断面図。
【図９】図７に示す構成での調理器具底部での発熱密度を示す図。
【図１０】図７の変形例を示す背面図。
【図１１】この発明の実施の形態６による誘導加熱調理器の要部を示す部分断面図。
【図１２】この発明の実施の形態７による誘導加熱調理器の要部を模式的示す背面図。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線における矢視断面図に相当する図。
【図１４】この発明の実施の形態８による誘導加熱調理器の要部を模式的に示す背面図。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線における矢視断面図に相当する図。
【図１６】この発明の実施の形態９による誘導加熱調理器の要部を模式的に示す側面断面図。
【図１７】フェライトの幅を径方向に沿って一定にした場合、調理器具の半径に対する調理器具底の発熱密度の計算結果を示す参考図。
【図１８】加熱コイル中心部の発熱効率を上げるためのフェライトの配置例を説明する参考図。
【符号の説明】
【００３１】
１  誘導加熱調理器、  ２  加熱コイル、  ２１  第１のコイル体、  ２２  第２のコイル体、  ３  駆動回路、  ４、４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８、４９  フェライト（高透磁率部材）、  ４ａ、４ｂ、４１ａ、４１ｂ、４９ａ  小断面積部、  ４ｃ、４ｄ、４１ｃ、４１ｄ、４４ａ、４５ｂ、４６ａ、４８ｂ  大断面積部、  ４１ｅ  先端部、  ４２ａ  第１の高透磁率材料、  ４２ｂ  第２の高透磁率材料、  ４３ａ  第１の部分、  ４３ｂ、４３ｃ  第２の部分、  ４７ａ、４８ａ  フェライト本体、  ４７ｂ  ブロック状高透磁率部材、  ４９ｂ  凹部、  ５  風路、  ５ａ  空隙、  ５１  隙間、  ６  調理器具、  ７  温度センサ、  Ａ  最内周部、  Ｂ  中間部、  Ｃ  最外周部、  Ｄ  間隙、  Ｒ  調理器具底面中心部から半径方向の距離、  θ  中心軸。
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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