(57)【要約】【課題】簡易なインバータ構成で温度分布、高温特性の優れた調理面積の大きいプレートを有すること。【解決手段】上面に被調理物を載せて調理を行うプレート１を加熱する際には、制御手段２３によって第１及び第２のインバータ１４、１５からトッププレート３の中央部下方に配置した第１の加熱コイル１０、及び第１の加熱コイル１０の両側に対向して設けられ、直列に接続されてなる第２の加熱コイル１１への高周波電力の供給を所定の周期及び比率で排他的に行うことで、第１及び第２の加熱コイル１０、１１を交互に駆動させるように構成したこと。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面に被調理物を載せて調理を行うプレートと、前記プレートを載置するトッププレートと、前記トッププレートの中央部下方に配置した第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルの両側に対向して設けられ、両側のコイルが直列に接続されてなる第２の加熱コイルと、交流電源を直流に変換する整流回路と、スイッチング素子及び共振コンデンサで構成され前記第１及び前記第２の加熱コイルにそれぞれ高周波電力を供給する第１及び第２のインバータと、前記第１及び前記第２のインバータからの高周波電力の供給を制御する制御手段と、を備え、前記プレートを加熱する際には、前記制御手段は、前記第１及び前記第２のインバータから前記第１及び前記第２の加熱コイルへの高周波電力の供給を所定の周期及び比率で排他的に行うことで、前記第１及び前記第２の加熱コイルを交互に駆動させてなる誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記第１の加熱コイルは略円形で、前記第２の加熱コイルは略楕円形とした請求項１に記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記第１及び前記第２の加熱コイルの前記プレート込みのコイル定数を略同一にしてなる請求項１または２に記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記第１及び前記第２の加熱コイルの周辺に前記プレートの温度を感知する温度センサをそれぞれ設け、感知温度差が一定値以上になった場合は感知温度が低い前記第１あるいは前記第２の加熱コイルへの電力供給割合を増やし、感知温度差が一定値以下になるよう制御してなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記プレート予熱時には、前記第１の加熱コイルのみを駆動させ、前記プレートの温度が第１の所定温度に達した後には、前記第２の加熱コイルの駆動比率を前記第１の加熱コイルよりも２倍以上大きくしたまま第２の所定温度に達するまで制御してなる請求項４に記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記プレート中央部の温度が２００℃程度、前記プレートの左右外周部近傍の温度が１００℃程度になるよう前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを制御してなる請求項４に記載の誘導加熱調理器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般家庭の台所や業務用の厨房等で使用される、誘導加熱調理器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、誘導加熱調理器は安全、清潔、高効率という優れた特徴に加え、負荷である鍋やプレート自体を直接発熱させることができるという特性から種々の調理器への応用が図られており、焼き物用のプレートも種々発売されている。また火力は一般家庭の１００ボルト電圧では１４００Ｗの高火力の商品が主流となっている。
【０００３】
従来の誘導加熱調理器の一般的な構成を図８を参照しながら説明する。図に示すようにの本体４０の上部には耐熱絶縁板よりなるトッププレート４１を有し、プレート４２をトッププレート４１上に載置するようになっている。本体４０の内部には製造が比較的容易な円形で、そのほとんどの外直径が１８０ミリ程度の４３の加熱コイルを内蔵し、また４４の駆動回路部も本体４０内に配置されている。
【０００４】
以上のように構成された誘導加熱調理器においては、駆動回路部４４により交流電源を直流に変換し、加熱コイル４３に高周波電流を供給し、プレート４２を誘導加熱している。
【０００５】
また、焼き物プレートを加熱する第１及び第２の加熱コイルと、前記第１及び第２の加熱コイルに高周波電流を供給する第１及び第２のインバータ回路と、前記第１及び第２のインバータ回路からの高周波電流の供給を一定の周期でかつ任意の比率にてデューティ制御する分配器を備えており、電源からの入力電力値に応じて第１及び第２のインバータ回路のデューティ制御の周期を増減させたり、プレートの各々の温度の変動幅に応じて第１及び第２のインバータ回路のデューティ制御の周期を増減させて、温度リップルを低減させるものが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、調理を行うプレートと、プレートの中央部下方に配置した第１の加熱コイルと、第１の加熱コイルの両側に設けた第２及び第３の加熱コイルと、各加熱コイルに高周波電流を供給する第１、第２及び第３のインバータ回路を有し、各インバータ回路からの高周波電流の供給の有無を一定の周期でデューティ制御する分配装置を有する駆動回路部とを備えた誘導加熱調理器であって、第１の加熱コイルに高周波電流を供給する時間に比べて第２と第３の加熱コイルに高周波電流を供給する合計の時間を長くするというものも考案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−１６６５７９号公報
【特許文献２】特開平０９−１９０８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来の一般的な誘導加熱調理器の構成では、トッププレート上に大きいプレートを載置した際、高温に加熱できる面積はほぼ加熱コイルの直上のみであるため、焼きムラが生じ、うまく調理ができなかった。
【０００９】
また、特許文献１に記載の誘導加熱調理器の構成では、２つの加熱コイルをデューティ制御させ、電源からの入力電力値に応じて第１及び第２のインバータ回路のデューティ制御の周期を増減させたり、プレートの各々の温度の変動幅に応じて第１及び第２のインバータ回路のデューティ制御周期を増減させているため、温度リップルの少ない、高性能の温度制御ができ、調理面積の大きいプレートでも２つの加熱コイルを設けているためプレート広域を高温に加熱できた。しかしながら、２つの加熱コイルは一般には同形状にしてプレートの中央から対称形状に配置することで温度分布を最も良くしており、デューティ制御で片側ずつ加熱するため、各加熱コイルの直上に比べてプレートの調理面の外周部と２つの加熱コイルの境界部分は温度が低くなり、焼きムラが生じやすく、特にホットプレート中心部においてホットケーキやお好み焼きではうまく調理ができなかった。
【００１０】
また、特許文献２に記載の誘導加熱調理器の構成では、プレートの中央部下方に配置した第１の加熱コイルと、第１の加熱コイルの両側に設けた第２及び第３の加熱コイルへの高周波電流の分配をデューティ制御することで、調理面積の大きいプレートを用いても従来に比べ温度分布が改善されたものであったが、第１から第３の加熱コイルそれぞれにインバータ回路が必要で、その分のスペースが必要であり、部品冷却に配慮が必要であり、また、基板の小型化が難しいものであった。さらに、第１から第３の加熱コイルが順番に動作するため、プレート中心に対して温度分布が左右対称になりにくかった。
【００１１】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、インバータを簡素化し、調理面積の大きいプレートにおいても広域にわたって温度分布がよい誘導加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記従来の課題を解決するために、本発明の誘導加熱調理器は、上面に被調理物を載せて調理を行うプレートと、前記プレートを載置するトッププレートと、前記トッププレートの中央部下方に配置した第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルの両側に対向して設けられ、両側のコイルが直列に接続されてなる第２の加熱コイルと、交流電源を直流に変換する整流回路と、スイッチング素子及び共振コンデンサで構成され前記第１及び前記第２の加熱コイルにそれぞれ高周波電力を供給する第１及び第２のインバータと、前記第１及び前記第２のインバータからの高周波電力の供給を制御する制御手段と、を備え、前記プレートを加熱する際には、前記制御手段は、前記第１及び前記第２のインバータから前記第１及び前記第２の加熱コイルへの高周波電力の供給を所定の周期及び比率で排他的に行うことで、前記第１及び前記第２の加熱コイルを交互に駆動させるように構成したものである。
【発明の効果】
【００１３】
これにより、インバータを簡素化しながらも、調理面積の大きいプレートにおいてプレートの広域にわたって左右対称で温度分布がよい誘導加熱調理器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の斜視図
【図２】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の第１の実施の形態における第１及び第２の加熱コイルの斜視図
【図４】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の回路図
【図５】本発明の第１の実施の形態における加熱パターンの例を示す図
【図６】本発明の第１の実施の形態における加熱コイルの直接加熱部を示す図
【図７】本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の使用例を示す図
【図８】従来の誘導加熱調理器の動作説明図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
第１の発明は、上面に被調理物を載せて調理を行うプレートと、前記プレートを載置するトッププレートと、前記トッププレートの中央部下方に配置した第１の加熱コイルと、前記第１の加熱コイルの両側に対向して設けられ、両側のコイルが直列に接続されてなる第２の加熱コイルと、交流電源を直流に変換する整流回路と、スイッチング素子及び共振コンデンサで構成され前記第１及び前記第２の加熱コイルにそれぞれ高周波電力を供給する第１及び第２のインバータと、前記第１及び前記第２のインバータからの高周波電力の供給を制御する制御手段とを備え、前記プレートを加熱する際には、前記制御手段によって前記第１及び前記第２のインバータから前記第１及び前記第２の加熱コイルへの高周波電力の供給を所定の周期及び比率で排他的に行うことで、前記第１及び前記第２の加熱コイルを交互に駆動させるように構成したものである。
【００１６】
これにより、１つの整流回路及び２つのインバータという簡易な構成で調理面積の大きいプレートを広範囲にわたって左右対称で略均一な温度分布になるように加熱することができる。
【００１７】
また、前記プレートをはずし、前記トッププレートの中央部に鍋やフライパン等の負荷を置き、前記第１の加熱コイルのみに高周波電力を供給することで、湯沸しやフライパンでの炒め物調理等を行うことができる。
【００１８】
第２の発明は、特に、第１の発明において、前記第１の加熱コイルは略円形で、前記第２の加熱コイルは略楕円形としたものである。
【００１９】
これにより、略円形のコイルは製造がその他の形状に比べて比較的容易であり、製造コストを下げることができるのに加え、前記プレートをはずして行う鍋やフライパンの加熱の際は、鍋やフライパンの底の多くは略円形であるため、ロスが少なく、高効率で加熱を行うことができる。
【００２０】
また、前記第２の加熱コイルを略楕円にすることで、略円形を加熱コイルを用いるよりも前記プレートの外周と加熱コイルの外周との距離も縮めることができるので、前記プレートを広域にわたって加熱することができ、前記プレートの温度ムラを抑制することができる。
【００２１】
第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、前記第１及び前記第２の加熱コイルの前記プレート込みのコイル定数を略同一にしたものである。
【００２２】
これにより、前記プレートの共振周波数に対応させて選んだ容量の共振コンデンサを前記第１及び第２のインバータで共用できるため、コストを下げることができるとともに、基板への実装時に間違えることがない。
【００２３】
第４の発明は、特に、第１〜３のいずれか１つの発明において、前記第１及び前記第２の加熱コイルの周辺にプレートの温度を感知する温度センサをそれぞれ設け、感知温度差が一定値以上になった場合は感知温度が低い前記第１あるいは前記第２の加熱コイルへの電力供給割合を増やし、感知温度差が一定値以下になるよう制御するものである。
【００２４】
これにより、プレート上に調理物が投入され、部分的に温度が低下してしまってもすぐに所定の温度に戻すことができ、連続調理時でも使用者が高火力感を感じることができる。
【００２５】
第５の発明は、特に、第４の発明において、前記プレート予熱時には、前記第１の加熱コイルのみを駆動させ、前記プレートの温度が第１の所定温度に達した後には、前記第２の加熱コイルの駆動比率を前記第１の加熱コイルよりも２倍以上大きくしたまま第２の所定温度に達するまで交互に駆動させるよう構成したものである。
【００２６】
これにより、中央部に配置された前記第１の加熱コイルは、前記プレートの外周に近い前記第２の加熱コイルに比べて熱損失が少ないため、短時間で前記プレートの温度を上昇させることができるのである。
【００２７】
第６の発明は、特に、第４の発明において、前記プレート中央部の温度が２００℃程度、前記プレートの左右外周部近傍の温度が１００℃程度になるよう前記第１の加熱コイル及び前記第２の加熱コイルを制御するよう構成したものである。
【００２８】
これにより、前記プレートの中央部で焼肉等の調理をしながらプレートの左右部で保温ができ、いつでも温かい状態で調理物を食べることができる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、実施の形態の説明順序は上記に記載の発明の順序とは異なる場合がある。尚、実施の形態の説明に不要な構成部分については主要構成であっても省略している。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の斜視図、図２は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器のＡ−Ａ断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における第１及び第２の加熱コイルの斜視図、図４は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の回路図を示す。
【００３１】
図１、図２、図３においてプレート１は調理を行う略長方形の磁性を有する材料からなり、調理面２に調理物を置いて調理をするものである。トッププレート３はセラミック製の平板から成り、本体上部４はＰＥＴ樹脂等の２００℃を越える高耐熱樹脂から成るものであり、トッププレート３は本体上部４の平坦となっている周縁部５において珪素樹脂等の耐熱性接着剤６で固定されている。本体上部４に底面からビス留めされて固定される本体下部７の上面には、制御基板８と加熱コイル支持台９が取り付けられている。
【００３２】
加熱コイル支持台９上には、プレート１の中央部の下方の位置に第１の加熱コイル１０が設けられ、その両側には対向して第２の加熱コイル１１が設けられており、第２の加熱コイル１１は直列に接続されている。
【００３３】
第１の加熱コイル１０は略円形であり、直径約１７０ｍｍとしている。第２の加熱コイル１１は略楕円形で、長径を約１８０ｍｍ、短径を約６５ｍｍとしている。
【００３４】
また、第１及び第２の加熱コイル１０、１１上にはそれぞれサーミスタ等の温度センサ１２ａ、１２ｂが設けられている。
【００３５】
また、本体下部７の上面に配置される制御基板８には、図４のように、供給される交流電源（商用電源）２２を直流に変換する整流回路１３と、整流回路１３の出力を高周波電力として第１及び第２の加熱コイル１０、１１に供給する第１及び第２のインバータ１４、１５が備えられている。第１及び第２のインバータ１４、１５にはそれぞれ第１のスイッチング素子１６、第２のスイッチング素子１７と第１の共振コンデンサ１８、第２の共振コンデンサ１９が備えられており、プレート１をトッププレート３に置いた状態での加熱コイルのインダクタンスと、第１の共振コンデンサ１８、第２の共振コンデンサ１９の容量により決定される共振周波数に対して動作周波数を変化させ、所定の入力電流となるようにスイッチング素子を制御する。
【００３６】
本実施の形態では、共振コンデンサ１８、１９は略等しい容量のものを用い、加熱コイルの巻き線量の調整、及び加熱コイルの近傍に設けるフェライトコア（図示せず）の長さや量の調整をすることでプレート１を置いた状態での第１及び第２の加熱コイル１１のインダクタンスの値を合わせこんでいる。共振コンデンサの容量は等しいものを用いているため、コストを下げることができるとともに、制御基板８への実装時に間違えることがない。
【００３７】
以上のように構成された加熱調理器において、以下その動作、作用を説明する。
【００３８】
図５は本発明の第１の実施の形態における加熱パターンの例を示す図、図６は本発明の第１の実施の形態における加熱コイルの直接加熱部を示す図、図７は本発明の第１の実施の形態における誘導加熱調理器の使用例を示す図である。
【００３９】
使用者はプレート調理を行う場合は、プレート１をトッププレート３の上面に設置し、操作部２０から設定温度を選び、スタートさせる。第１及び第２の加熱コイル１０、１１には、それぞれ第１及び第２のインバータ１４、１５から高周波電力が設定温度によって異なる所定の周期及び比率で供給される。第１及び第２の加熱コイル１０，１１には高周波電力による高周波磁界が発生するため、上方に置かれたプレート１に渦電流が生じ、プレート１は自身が持つ表皮抵抗と渦電流によって発熱し、温度が上昇する。
【００４０】
本実施の形態では、図５（ａ）のように、プレート１の予熱時にはまず第１の加熱コイル１０のみに高周波電力が供給されるように設定している。中央部に配置された第１の加熱コイル１０は、プレート１の外周に近い第２の加熱コイルに比べて熱損失が少ないため、短時間でプレート１の温度を上昇させることができるのである。プレート１の温度が設定温度の７０〜８０％程度になったら（時間Ｔ１）、第２の加熱コイル１１への高周波電力の供給をはじめる。高周波電力は第１及び第２の加熱コイル１０、１１に所定の周期及び比率で交互に供給されるため、それぞれの加熱コイルは同時には加熱しない。これにより、同時に加熱した場合に懸念される動作周波数のずれから生じる不快な可聴音の発生を防ぐことができる。
【００４１】
プレート１の温度が使用者の定めた設定温度に到達した際、使用者に報知するためにブザー音を発し、プレート１の全域を均一に保温できるよう第１の加熱コイル１０と第２の加熱コイル１１は図５（ｂ）のように所定の周期及び比率で交互に加熱を行う。
【００４２】
図６に示すように、第１の加熱コイル１０は略円形で、第２の加熱コイルは略楕円形としているため、中央及び左右の加熱コイルがすべて円形の場合よりも加熱コイルによる非直接加熱部が少ないので、プレート１の温度分布を広域に渡って制御しやすい。尚、第２の加熱コイルを、小径の略円形の加熱コイルを左右の上下に４つ設置し、それらを直列でつなぎ構成するというものも考えられるが、本実施の形態の誘導加熱調理器よりもコイルの数が増え、組立工数も増えるためコスト増が懸念される。
【００４３】
使用者がプレート１上にて調理を開始すると、調理物が焼かれている周辺のプレート１の温度は低下する。第１及び第２の加熱コイル１０、１１に設けた温度センサ１２ａ、１２ｂはその温度低下を感知し、温度センサ１２ａ、１２ｂの感知温度差が所定値以上になったら低い温度を感知している加熱コイルへの高周波電力の供給割合を増やし、感知温度差が所定値以下なるまで続ける。
【００４４】
また、本構成においては、図７のように、プレート１をはずし、トッププレート３の中央部に鍋やフライパン等の負荷２１を置き、第１の加熱コイル１０のみに高周波電力を供給することで、約１４００Ｗの高火力で湯沸しやフライパンでの炒め物調理等を行うことができ、卓上型ＩＨとしても使用することができる。
【００４５】
つまり、プレート１を用いて調理を行う場合のみ、第１及び第２の加熱コイル１０，１１を交互に動作させ、プレート１をはずし、トッププレート３上で鍋やフライパン等の負荷２１で調理を行う場合は第１の加熱コイル１０のみを動作させるので無駄がない。本実施の形態ではこのような簡易な構成でプレートを広域にわたって左右対称に温度分布の良い加熱ができるうえ、高火力・高効率で鍋やフライパンも加熱できるのである。
【００４６】
（実施の形態２）
本実施の形態の基本構成は実施の形態１とほぼ同じであるため、異なる点のみを以下に示す。
【００４７】
操作部２０には「調理・保温モード」があり、使用者はこのモードを選択すればプレート１の中央部で調理をしながら、左右部で調理物の保温ができる。具体的には、プレート１の中央部の温度が２００℃程度、プレート１の左右外周部近傍の温度が１００℃程度になるよう第１及び前記第２の加熱コイル１０、１１を制御する。
【００４８】
これにより、例えば、プレート１の中央部で焼肉等の調理をしながらプレート１の左右部で保温ができ、いつでも温かい状態で調理物を食べることができるのである。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
以上のように、本発明にかかる加熱調理器は、簡易なインバータ構成で温度分布の優れたプレート調理を可能し、組み込み式及び据え置き、卓上型の誘導加熱調理器等に適用できるものである。
【符号の説明】
【００５０】
１    プレート
２    調理面
３    トッププレート
４    本体上部
５    周縁部
６    耐熱性接着剤
７    本体下部
８    制御基板
９    加熱コイル支持台
１０  第１の加熱コイル
１１  第２の加熱コイル
１２ａ、１２ｂ  温度センサ
１３  整流回路
１４  第１のインバータ
１５  第２のインバータ
１６  第１のスイッチング素子
１７  第２のスイッチング素子
１８  第１の共振コンデンサ
１９  第２の共振コンデンサ
２０  操作部
２１  鍋やフライパン等の負荷
２２  交流電源
２３  制御手段
３０  第１の加熱コイル加熱部
３１  第２の加熱コイル加熱部
３２  第１及び第２の加熱コイル非直接加熱部
【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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