JP3726235B2 - 誘導加熱調理器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導加熱源により容器を発熱させ、容器内の被調理物を加熱調理する炊飯器等の誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば特許第２８７４５０６号公報に示された従来の誘導加熱調理器である誘導加熱式炊飯器の断面図である。
図において、５１は炊飯器の筐体、５２は筐体５１内に設置した炊飯鍋、５３は炊飯鍋５２の加熱手段としての加熱コイル、５４は加熱コイル５３に電力を供給する第１インバータ、５５は炊飯鍋５２の側部に接触して設けた超音波振動子、５６は超音波振動子５５に電力を供給する第２インバータで、超音波振動子５５とともに超音波発生手段を構成しているものである。
【０００３】
次に、動作について説明する。
炊飯初期の米の含水時に、炊飯鍋５２に接触している超音波振動子５５は、第２インバータ５５によって電力を供給され、第１インバータ５４による炊飯鍋５２の加熱とは独立に超音波を炊飯鍋５２内に発生させる。すなわち、炊飯初期の米の含水時に超音波を入力することで、含水を促進して炊飯性能を向上させ、さらに炊飯時間の短縮を達成することができるものである。また、この超音波入力は炊飯鍋５２の加熱と同時に行うことによって、短時間で最適な米の含水率が得られるものである。
【０００４】
図１７は、例えば特許第２６２１３２８号公報に示された従来の誘導加熱調理器である誘導加熱式炊飯器の断面図である。
図において、６０は調理物を入れる鍋、６１は鍋６０をその上端のフランジ部に載置支持して収納する保護枠、６２は保護枠６１を内部に配設した調理器本体、６３は保護枠６１の外側に配置し、鍋６０を誘導加熱する誘導加熱源であり、誘導加熱源６３は、少なくともその１つが鍋底のコーナー部を誘導加熱すべく誘導コイルを複数に分割したものである。
【０００５】
次に、動作について説明する。
鍋６０の底部を複数に分割した誘導コイルで誘導加熱するので、鍋底部を誘導加熱する誘導コイルの数が多い分だけ、なだらかな温度分布となる。また、複数の誘導コイルによる誘導加熱箇所が増大するので、沸騰発生箇所も多くなり、鍋６０内の上下の温度分布も良好となり、また、少なくとも１つの誘導コイルが鍋底のコーナー部を誘導加熱するため、必ず鍋底のコーナー部に沸騰箇所を発生させることができ、その沸騰により生じた対流が鍋６０の側面に沿って鍋６０の上部までスムーズに流れ、上下方向の対流をスムーズに行いことができ、一層鍋６０内の温度分布を良好とし、炊きムラを少なくすることができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の誘導加熱調理器では、超音波振動子５５を有する超音波発生手段を必要とするため、高価となり、調理器を安価に供給できない、また、その構造が複雑になり、組立や保守が行いにくいなどの問題点があった。
また、鍋６０の底部を複数に分割した誘導コイルで誘導加熱し、少なくとも１つの誘導コイルが鍋底のコーナー部を誘導加熱するため、加熱分布は良好となるが、吸水の効率を上げることができないなどの問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、加熱効率がよく、吸水効率もよい誘導加熱調理器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導加熱調理器は、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの内少なくとも１つの誘導コイルに流れる高周波電流の向きは、他の誘導コイルに流れる高周波電流の向きと逆向きに通電し、前記複数の誘導コイルに流れる高周波電流の周波数は、前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１に設定され、前記容器を高周波振動させるものである。
【０００９】
また、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、少なくとも１つの誘導コイルは他の誘導コイルと逆向きに巻廻され、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの渦巻き方向に周波数が前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１の高周波電流を通電し、前記容器を高周波振動させるものである。
【００１０】
さらに、前記複数の誘導コイルを電気的に直列接続したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の断面図、図２はこの誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図３はこの誘導加熱調理器の制御回路のブロック図、図４はこの制御回路の動作を示すチャート図、図５はこの誘導加熱調理器の別の誘導コイルの平面図である。
【００１２】
図において、１は調理器本体であり、一例として炊飯器を示す。２は外面を磁性体金属で構成され、上部にフランジ部を有し、被加熱物を収容する有底筒状の容器であり、そのフランジ部を保護枠３（後述）の上部に懸架支持されている。３は容器２を収納する開口部を構成する筒状の保護枠であり、保護枠３は上部枠３ａ、外面に胴ヒータ４を貼付した側面放熱板５、外面に誘導コイル６（後述）を支持するコイル台７で構成され、調理器本体１の上部に勘合して配設されている。
【００１３】
６は平面状の誘導コイルであり、コイル台７の容器２の底部コーナー部に対向する側部誘導コイル６ａと容器２の底面に対向する側部誘導コイル６ｂからなり、２重の渦巻き状を構成している。７ａはコイル台７の下面に突出して配設されたフェライト台、８は底板、９はフェライト台７ａに取付けられ、外部への防磁を行うフェライト、１１はコイル台７の中央部に取り付けられ、バネ１０により容器２の方向に付勢された底サーミスタ１１であり、容器２に接触して被加熱物の温度を間接的に検出する。
【００１４】
１２は調理器本体１の上部に配設された蓋体であり、保護枠３に一体に成形されたヒンジ部３ｂにより軸１３を介して調理器本体１の上部を開閉自在に支持される。蓋体１２の内面下部には蓋放熱板１４が取り付けられ、蓋放熱板１４の内面には蓋ヒータ１５が貼付されている。また蓋体１２の内部には蓋断熱材１６が配設される。
【００１５】
１７は蓋体１２の下面に着脱自在に取り付けられた内蓋で、この内蓋１７の周囲にはパッキン１８が配設され、蓋体１２を閉じた時に内蓋パッキン１８が容器２に接して容器２を閉塞する。１９は放熱板１４に取り付けられ、内蓋１７を貫通して内釜２の内部温度を検出する蓋サーミスタ、２０は伝達されてきた底サーミスタ１１と蓋サーミスタ１９の温度情報に基づいて、誘導コイル６、胴ヒータ４および蓋ヒータ１５等を電力制御して、炊飯・保温を行う制御回路である。
【００１６】
次に、誘導コイル６の詳細構造について、図２を用いて説明する。
誘導コイル６は２つに分割され、容器２の底部を誘導加熱する構成であり、側部誘導コイル６ａは右巻きに、中部誘導コイル６ｂは左巻きにそれぞれ渦巻き状に巻廻されて、側部誘導コイル６ａから中部誘導コイル６ｂへ連結され、１本の導線で構成される。ここで、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは逆向きに巻廻されているため、両コイルを流れる電流の向きは逆方向となる。
【００１７】
次に、誘導コイル６への電流印加およびこの電流印加に伴う容器底面の振動について説明する。
まず、制御回路２０の動作について、図３を用いて説明する。
商用電源２１から供給される電力は、整流器２２と平滑コンデンサ２３により直流に変換される。誘導コイル６と共振コンデンサ２４は並列に接続され、その一端は直流の＋（プラス）極側に、他端は内部にダイオードを逆接続されたスイッチング素子２５のコレクタ端子に接続されている。スイッチング素子２５のエミツタ端子は直流電源の−（マイナス）極に接続され、このスイッチング素子２５のゲート端子に電圧を印加することでエミッターコレクタ端子が導通し、誘導コイル６に電流が通じる。
【００１８】
ＶＣＥゼロクロス検出回路２６は誘導コイル６の両端の電圧を比較し、ゼロボルト付近で信号を送出し、このＶＣＥゼロクロス検出回路２６からの信号により制御手段２７はスイッチング素子２５のオン信号を駆動回路２８に送出し、駆動回路２８によりスイッチング素子２５が駆動される。また、制御手段２７は底サーミスタ１１及び蓋サーミスタ１９に接続された温度検出手段２９からの温度情報により、加熱制御し、調理動作を行う。
【００１９】
次に、スイッチング素子２５の動作について、図４を用いて説明する。
スイッチング素子２５のゲート電圧をオン、オフすることにより誘導コイル６には図示のように交流の高周波電流が流れる。スイッチング素子２５のゲート電圧をオフした際、スイッチング素子２５のエミッタ端子にはエミツタ電圧が発生するが、スイッチング素子２５の損失を防止するためＶＣＥゼロクロス検出回路２６でエミッタ電圧の低下を検出し、エミッタ電圧の低下後に、次のゲート電圧のオン動作を行う。
【００２０】
このように誘導加熱調理器は、誘導コイル６に高周波電流を通じ、発生した磁界により容器２に渦電流を発生させ、この渦電流によるジュール熱で容器２が発熱し調理物を加熱する。この際に、電流により磁界と同時に力が生じるが、磁界、力の向きは、フレミングの左手の法則に基づき、電流の方向により決定される。この場合には、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂに電流を逆方向に通じることにより磁界と力は逆方向になる。
【００２１】
すなわち、誘導コイル６において、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂそれぞれを逆方向に巻廻して電流を逆方向に流すことで、発生する力の向きを逆方向にすることができる。これにより、容器２には側部誘導コイル６ａに対向する部位と中部誘導コイル６ｂが対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができる。この容器２底面の高周波振動により、調理物（米）の含水率が向上することに加えて、直接、水や米に高周波振動を印加できるため、含水率向上や含水時間短縮の効果も大きくなる。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、複数の誘導コイルを逆方向に巻廻して高周波電流を逆方向に流し、容器に対して発生する力の向きを逆方向にすることにより、容器２の底面に高周波の振動を起こすができ、調理物（米）の含水率が向上するとともに含水時間を短縮できる。
【００２３】
なお、この実施の形態１では、誘導コイル６を２つの渦巻き状で構成したものを示したが、図５に示すように誘導コイル６を第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄ、第３の誘導コイル６ｅからなる３つの渦巻き状で構成し、第２の誘導コイル６ｄを第１の誘導コイル６ｃおよび第３の誘導コイル６ｅと逆に巻廻するものでもよく、誘導コイル６に電流を流した場合に、容器２には第１の誘導コイル６ｃおよび第３の誘導コイル６ｅに対向する部位と第２の誘導コイル６ｄが対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２４】
また、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは直列接続したものを示したが、並列に接続して逆方向に電流を通じるように制御してもよく、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２５】
さらに、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを接続し、１つのスイッチング素子２５で制御する構成にしたものを示したが、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを独立させ、それぞれ個別のスイッチング素子で逆方向に電流を通じるように制御してもよく、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２６】
また、この実施の形態１では、誘導加熱調理器の具体例として炊飯器に発明を実施した場合について説明したが、炊飯器に限られるものではなく、例えばクッキングヒーター（電磁調理器）に実施してよく、ヒータ上面パネルに設置され磁性金属体からなる鍋等の容器において、側部誘導コイル６ａおよび中部誘導コイル６ｂ、または第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄおよび第３の誘導コイル６ｅに対向する底面の部位を誘導加熱するとともに、底面に高周波振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２７】
また、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａおよび中部誘導コイル６ｂ、第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄおよび第３の誘導コイル６ｅを同心円状に配設したものを示したが、これに限られるものではなく、図６に示すように個別に並べて配設してもよい。
【００２８】
図６はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の別の誘導コイルの平面図であり、図において、誘導コイル６は４つに分割され、右巻きの誘導コイル６ｆ、左巻きの誘導コイル６ｇ、右巻きの誘導コイル６ｈ、左巻きの誘導コイル６ｉからなり、この４つの誘導コイルは容器底面に対向するように配設される。
そこで、各誘導コイルは、１つのスイッチング素子または各誘導コイルに対応したスイッチング素子により高周波電流の通電を制御され、容器を誘導加熱するとともに、右巻きの誘導コイル６ｆおよび誘導コイル６ｈに対向する部位と、左巻きの誘導コイル６ｅおよび誘導コイル６ｉに対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
この実施の形態２では誘導加熱調理器の容器形状に合わせた誘導コイルの形状について説明する。
【００３０】
図７はこの発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の断面図、図８はこの誘導加熱調理器の誘導コイル６の斜視図である。
図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。誘導コイル６は側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂの２つに分割して容器２の底部を誘導加熱する構成であり、側部誘導コイル６ａは容器２のコーナー部に対向し略平行の形状になるように外側が立ち上がった湾曲状に形成され、中部誘導コイル６ｂは容器２の底面に対向するように平面状に形成されている。さらに、側部誘導コイル６ａは右巻きに、中部コイル６ｂは左巻きにそれぞれ渦巻き状に巻廻され、側部誘導コイル６ａから中部誘導コイル６ｂへ連結されて１本の導線で構成されている。
【００３１】
次に、動作について説明する。
制御回路２０による誘導コイル６への高周波電流の通電は、実施の形態１と同様に行われ、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは逆向きに巻廻されているため、両コイルを流れる電流の向きは逆方向となる。さらに、上述のように誘導コイル６は２つに分割して容器２の底部を誘導加熱する構成であり、特に側部誘導コイル６ａは、湾曲状に形成され、容器２の底部の外周側のコーナー部に沿って配されている。
よって、誘導コイル６への通電により、容器２のコーナー部は側部誘導コイル６ａにより、容器２の底部は中部誘導コイル６ｂにより誘導加熱されるとともに、容器２に掛かる力はコーナー部と底部で逆にすることができ、容器２のコーナー部と底部平面の接点を支点に力を加えることができるので、効率よく容器２に振動を発生させることができる。
【００３２】
以上のように、実施の形態２によれば、湾曲状の側部誘導コイル６ａを容器２のコーナー部に、中部誘導コイル６ｂを容器２の底部に配置しそれぞれの電流の向きを逆方向としたため、容器２に掛かる力はコーナー部と底部で逆にすることができ、容器２のコーナー部と底部平面の接点を支点に力を加えることができ、効率よく容器２に振動を発生させることができる。
【００３３】
実施の形熊３．
この実施の形態３では誘導加熱調理器の誘導コイル６の製作について説明する。
【００３４】
図９はこの発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図１０はこの誘導コイルの加工方法の説明図であり、図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂはそれぞれ渦巻き状に密着巻としている。
【００３５】
次に、誘導コイル６の製作について、説明する。
まず、この誘導コイル径に相当する一定間隔を有する成形治具（図示せず）に導線を巻き付け、さらに加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定する、または接着剤を使用して導体間を固定する。これにより、図１０の（ａ）に示すようにほぐれ等の生じない扱いやすい誘導コイル６ができる。
【００３６】
次に、図１０の（ｂ）に示すように中部誘導コイル６ｂだけを紙面に対して半回転させ、反転する。これにより、図１０の（ｃ）に示すように中部誘導コイル６ｂが側部誘導コイル６ａに対して逆方向に巻廻され、誘導コイル６が完成する。
【００３７】
以上のように、実施の形態３によれば、側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ渦巻き状に密着巻とし、融着または接着により導体間を固定した後、中部誘導コイル６ｂを反転させることにより、誘導コイル６が容易に製作可能であり、かつ出来上がり寸法も安定するので加熱状態の安定化にもつながり、その結果、安価に性能・品質の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、１つの誘導コイル６から側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂを形成することを説明したが、この実施の形態４では側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ別々につくり、両コイルを繋ぎ合せて誘導コイル６を製作することについて説明する。
【００３９】
図１１はこの実施の形態４を示す誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図１２は実施の形態４における別の誘導コイルの平面図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。３０は円筒型の金属からなり、複数の導線を接続する並列接続子、３１ａ、３１ｂは導線の端部にカシメにより取り付けられる丸形端子である。
【００４０】
次に、並列接続子３０による側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂの繋ぎ合せについて、図９を用いて説明する。
まず、側部誘導コイル６ａのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ａ（図示せず）に導線を巻き付け、また、中部誘導コイル６ｂのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ｂ（図示せず）に導線を巻き付け、それぞれ加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定し、または接着剤を使用して導体間を固定し、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを個別に製作する。
【００４１】
その後、側部誘導コイル６ａの内周に中部誘導コイル６ｂを配置し、かつ、両コイルが逆方向の巻廻しになるようにして、側部誘導コイル６ａの内周端と中部誘導コイル６ｂの外終端を並列接続子３０に挿入し、カシメにより接続し、両コイルを固定する。これにより、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂが逆方向に巻廻された誘導コイル６が完成する。
【００４２】
次に、丸形端子３１ａ、３１ｂによる側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂの繋ぎ合せについて、図１０を用いて説明する。
まず、側部誘導コイル６ａのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ａに導線を巻き付け、また、中部誘導コイル６ｂのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ｂに導線を巻き付け、それぞれ加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定し、または接着剤を使用して導体間を固定し、さらに、丸形端子３１ａ、３１ｂをそれぞれ側部誘導コイル６ａの内周端と中部誘導コイルの外終端に取り付け、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを個別に製作する。
【００４３】
その後、側部誘導コイル６ａの内周に中部誘導コイル６ｂを配置し、かつ、両コイルが逆方向の巻廻しになるようにして、側部誘導コイル６ａの内周端の丸形端子３１ａと中部誘導コイルの外終端の丸形端子３１ｂをネジ（図示せず）またはハトメ（図示せず）等により接続し、両コイルを固定する。これにより、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂが逆方向に巻廻された誘導コイル６が完成する。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ別に製作できるため、それぞれの誘導コイルは単純な巻き形状となり複雑な成形治具を使用する必要が無く、誘導コイルが容易に製作可能で、かつ出来上がり寸法も安定するので加熱状態の安定化にもつながり、その結果、安価に性能・品質の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器の制御回路のブロック図、図１４はこの制御回路の動作のチャート図であり、誘導加熱調理器におけるスイッチング素子のゲート入力電圧、スイッチング素子に流れる高周波電流、スイッチング素子のコレクタ電圧の関係を示す。図１５はこの誘導加熱調理器における容器の振動と周波数の関係を示す図である。なお、誘導加熱調理器の断面図は図１を流用する。
【００４６】
図において、上記実施の形態と同一または相当部分には、同一符号を付け、説明を省略する。３２は駆動回路２８のオンまたはオフの回数を計測し、誘導加熱コイル６への高周波電流の周波数を検出する周波数検出手段、３４は周波数検出手段３２により検出された周波数と周波数記憶手段３３に記憶された周波数とを比較し、比較結果を出力する周波数比較手段である。
【００４７】
次に、動作について説明する。
まず、概要を説明する。
商用電源２１からの交流電力を整流器２２で整流して、スイッチング素子２５をオン・オフすることにより誘導コイル６に高周波電流を流し、誘導コイル６から発生した磁界により容器２を加熱する。さらに、誘導コイル６は側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを逆方向に巻廻しているので、両コイルへの通電により生じる磁界および力は逆方向になる。
【００４８】
次に、誘導コイル６を流れる高周波電流の入力および周波数の可変動作について説明する。
図１４において、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１の大小関係は（ａ）＜（ｂ）であり、図に示すように、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を長くすることにより、スイッチング素子２５を流れる高周波電流が大きくなるため、容器２への入力は大きくなり、高周波電流の周波数は低くなる。すなわち、スイッチング素子２５のオン時間Ｔ１を可変することにより、容器２への入力及び周波数を可変することができる。
【００４９】
また、図１３は１石共振回路であるため、スイッチング素子２５をオフした後、コレクタ電圧ＶＣＥが発生し、コレクタ電圧ＶＣＥが高い状態でスイッチング素子２５オンすると、電圧と電流の積である損失が増え発熱が生じるため、スイッチング素子２５のコレクタ電圧ＶＣＥが十分に低くなってからスイッチング素子２５をオンする必要がある。このため、ＶＣＥゼロクロス検出回路２６でコレクタ電圧ＶＣＥが低くなった時点を検出し、その検出信号に基づいて制御手段２７は駆動回路２８にスイッチング素子２５のオン信号を送出する。
【００５０】
ここで、スイッチング素子２５をオフしてからコレクタ電圧ＶＣＥが十分低くなる期間は、容器２の形状、材質等により変化するため、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１に基づいてスイッチング素子２５のオン、オフ周期を算出することができない。そこで、周波数検出手段３２は、所定時間の駆動回路２８のオン回数を計数し、この回数に基づいて高周波電流の周波数を検出する。たとえば、２０ｍｓｅｃ間のオン回数またはオフ回数またはその双方の回数を検出してその検出結果を演算する（例えばこの場合は５０倍する）ことにより、周波数を検出する。
【００５１】
そこで、周波数比較手段３４は、周波数検出手段３２により検出された周波数と周波数記憶手段３３に予め記憶されている周波数を比較し、比較結果を制御手段２７に出力する。制御手段２７は、周波数比較手段３４からの信号により、高周波電流の周波数が記憶されている周波数より低い場合にはスイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を小さくし、一方、高周波電流の周波数が記憶されている周波数よりも高い場合にはスイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を大きくする。
これにより、高周波電流の周波数が周波数記憶手段３３に記憶されている所定の周波数になるように可変されて誘導加熱コイル６に入力し、誘導加熱コイル６から発生した磁界により容器２を誘導加熱する。
【００５２】
次に、上記誘導加熱コイル６を所定周波数の高周波電流で駆動させることにより容器２を高周波振動させる動作について説明する。
例えば、図１５は、振動センサを用いて容器２に発生する振動の大きさを測定したものであるが、約１１ｋＨｚの整数倍で振動が大きくなっていることが把握でき、容器２の固有振動周波数は１１ｋＨｚであることがわかり、つまり容器２には１１ｋＨｚの整数倍の振動が発生しやすいと言うことができる。また共振は共振する物の固有振動周波数の公倍数で発生することが知られている。
【００５３】
例えば容器２の固有振動周波数が１１ｋＨｚで、誘導コイル６の高周波電流の周波数が２９．３ｋＨｚの場合、発生する振動は１１ｋＨｚの８倍、２９．３ｋＨｚの３倍である８８ｋＨｚとなる。つまり制御手段２７は、誘導加熱コイル６を流れる高周波電流の周波数を、容器２の固有振動周波数の整数倍の整数分の１に設定することにより効率よく振動を発生することができる。
【００５４】
この場合、１１ｋＨｚの整数倍であれば容器２が振動するため、例えば８倍の８８ｋＨＺの振動を得るには８８ｋＨｚの整数分の１である８８ｋＨｚ（１／１）、４４ｋＨｚ（１／２）、２９．３ｋＨｚ（１／３）、２２ｋＨｚ（１／４）等の高周波電流を流すように、周波数記憶手段３３に予め記憶されている周波数を設定してスイッチング素子２５のオン周期を調整することにより、容器２を効率よく振動させることができる。
【００５５】
以上のように、この実施の形態５によれば、誘導コイル６の側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂに逆方向の電流を通じ、しかも誘導コイル６に通じる電流を容器の振動が効率よく発生する周波数としたので、容器２に安定して、しかも振動の大きい高周波振動を発生することができ、被調理物の吸水を促進できる。
【００５６】
なお、この実施の形態５では、周波数検出手段３２は駆動回路７のオン回数を計数して周波数を検出するものを示したが、ＶＣＥゼロクロス検出回路１６の信号や制御手段１７の出力信号、高周波電流を電流検出手段（図示せず）によって検出された高周波電流によっても周波数を検出することができる。
【００５７】
また、周波数検出手段１４による周波数検出方法は、上述以外の方法として、１秒間のオン回数またはオフ回数またはその双方の回数を検出してその検出結果を直接出力してもよい。
また、上記説明では周波数そのものを一致させるものを示したが、周波数検出手段１４は２０ｍｓｅｃ間のオン回数を検出し、周波数記憶手段８に所望の周波数の２０ｍｓｅｃ間のオン回数を記憶し、周波数検出手段１４により検出されたオン回数を周波数記憶手段８のオン回数に一致させてもよく、同様の作用、効果を得ることができる。
【００５８】
なお、以上の実施の形態では、誘導コイルを２〜４個用いたものを示したが、この個数に限られるものではなく、複数個の誘導コイルを用いることにより、上記と同様の効果が得られることは言うまでも無い。
また、複数の渦巻き状の誘導コイルを直列接続した実施例を主体に説明したが、並列接続として、複数の誘導コイルにうち１つを他の誘導コイと逆巻きとして、高周波電流を供給しても同様の効果をえることができる。
さらに、複数の誘導コイルの巻廻し方向は同一として、制御回路により、そのうちの１つの高周波電流供給方向を逆としても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの内少なくとも１つの誘導コイルに流れる高周波電流の向きは、他の誘導コイルに流れる高周波電流の向きと逆向きに通電し、前記複数の誘導コイルに流れる高周波電流の周波数は、前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１に設定され、前記容器を高周波振動させるので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【００６０】
また、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、少なくとも１つの誘導コイルは他の誘導コイルと逆向きに巻廻され、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの渦巻き方向に周波数が前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１の高周波電流を通電し、前記容器を高周波振動させるので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【００６１】
さらに、前記複数の誘導コイルを電気的に直列接続したので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における制御回路のブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における制御回路の動作のチャート図である。
【図５】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図７】 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの斜視図である。
【図９】 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの加工方法の説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における制御回路のブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における制御回路の動作のチャート図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における容器の振動と周波数の関係を示す図である。．
【図１６】 従来の誘導加熱調理器の断面図である。
【図１７】 従来の誘導加熱調理器の断面図である。
【符号の説明】
２ 容器、 ６ 誘導コイル、 ６ａ 側部誘導コイル、 ６ｂ 中部誘導コイル、 ６ｃ 第１の誘導コイル、 ６ｄ 第２の誘導コイル、 ６ｅ 第３の誘導コイル、 ６ｆ 右巻きの誘導コイル、 ６ｇ 左巻きの誘導コイル、 ６ｈ 右巻きの誘導コイル、 ６ｉ 左巻きの誘導コイル、 ２７ 制御手段、 ３０ 並列接続子、 ３１ 丸形端子。
【発明の属する技術分野】
この発明は、誘導加熱源により容器を発熱させ、容器内の被調理物を加熱調理する炊飯器等の誘導加熱調理器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、例えば特許第２８７４５０６号公報に示された従来の誘導加熱調理器である誘導加熱式炊飯器の断面図である。
図において、５１は炊飯器の筐体、５２は筐体５１内に設置した炊飯鍋、５３は炊飯鍋５２の加熱手段としての加熱コイル、５４は加熱コイル５３に電力を供給する第１インバータ、５５は炊飯鍋５２の側部に接触して設けた超音波振動子、５６は超音波振動子５５に電力を供給する第２インバータで、超音波振動子５５とともに超音波発生手段を構成しているものである。
【０００３】
次に、動作について説明する。
炊飯初期の米の含水時に、炊飯鍋５２に接触している超音波振動子５５は、第２インバータ５５によって電力を供給され、第１インバータ５４による炊飯鍋５２の加熱とは独立に超音波を炊飯鍋５２内に発生させる。すなわち、炊飯初期の米の含水時に超音波を入力することで、含水を促進して炊飯性能を向上させ、さらに炊飯時間の短縮を達成することができるものである。また、この超音波入力は炊飯鍋５２の加熱と同時に行うことによって、短時間で最適な米の含水率が得られるものである。
【０００４】
図１７は、例えば特許第２６２１３２８号公報に示された従来の誘導加熱調理器である誘導加熱式炊飯器の断面図である。
図において、６０は調理物を入れる鍋、６１は鍋６０をその上端のフランジ部に載置支持して収納する保護枠、６２は保護枠６１を内部に配設した調理器本体、６３は保護枠６１の外側に配置し、鍋６０を誘導加熱する誘導加熱源であり、誘導加熱源６３は、少なくともその１つが鍋底のコーナー部を誘導加熱すべく誘導コイルを複数に分割したものである。
【０００５】
次に、動作について説明する。
鍋６０の底部を複数に分割した誘導コイルで誘導加熱するので、鍋底部を誘導加熱する誘導コイルの数が多い分だけ、なだらかな温度分布となる。また、複数の誘導コイルによる誘導加熱箇所が増大するので、沸騰発生箇所も多くなり、鍋６０内の上下の温度分布も良好となり、また、少なくとも１つの誘導コイルが鍋底のコーナー部を誘導加熱するため、必ず鍋底のコーナー部に沸騰箇所を発生させることができ、その沸騰により生じた対流が鍋６０の側面に沿って鍋６０の上部までスムーズに流れ、上下方向の対流をスムーズに行いことができ、一層鍋６０内の温度分布を良好とし、炊きムラを少なくすることができるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の誘導加熱調理器では、超音波振動子５５を有する超音波発生手段を必要とするため、高価となり、調理器を安価に供給できない、また、その構造が複雑になり、組立や保守が行いにくいなどの問題点があった。
また、鍋６０の底部を複数に分割した誘導コイルで誘導加熱し、少なくとも１つの誘導コイルが鍋底のコーナー部を誘導加熱するため、加熱分布は良好となるが、吸水の効率を上げることができないなどの問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、加熱効率がよく、吸水効率もよい誘導加熱調理器を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る誘導加熱調理器は、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの内少なくとも１つの誘導コイルに流れる高周波電流の向きは、他の誘導コイルに流れる高周波電流の向きと逆向きに通電し、前記複数の誘導コイルに流れる高周波電流の周波数は、前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１に設定され、前記容器を高周波振動させるものである。
【０００９】
また、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、少なくとも１つの誘導コイルは他の誘導コイルと逆向きに巻廻され、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの渦巻き方向に周波数が前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１の高周波電流を通電し、前記容器を高周波振動させるものである。
【００１０】
さらに、前記複数の誘導コイルを電気的に直列接続したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の断面図、図２はこの誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図３はこの誘導加熱調理器の制御回路のブロック図、図４はこの制御回路の動作を示すチャート図、図５はこの誘導加熱調理器の別の誘導コイルの平面図である。
【００１２】
図において、１は調理器本体であり、一例として炊飯器を示す。２は外面を磁性体金属で構成され、上部にフランジ部を有し、被加熱物を収容する有底筒状の容器であり、そのフランジ部を保護枠３（後述）の上部に懸架支持されている。３は容器２を収納する開口部を構成する筒状の保護枠であり、保護枠３は上部枠３ａ、外面に胴ヒータ４を貼付した側面放熱板５、外面に誘導コイル６（後述）を支持するコイル台７で構成され、調理器本体１の上部に勘合して配設されている。
【００１３】
６は平面状の誘導コイルであり、コイル台７の容器２の底部コーナー部に対向する側部誘導コイル６ａと容器２の底面に対向する側部誘導コイル６ｂからなり、２重の渦巻き状を構成している。７ａはコイル台７の下面に突出して配設されたフェライト台、８は底板、９はフェライト台７ａに取付けられ、外部への防磁を行うフェライト、１１はコイル台７の中央部に取り付けられ、バネ１０により容器２の方向に付勢された底サーミスタ１１であり、容器２に接触して被加熱物の温度を間接的に検出する。
【００１４】
１２は調理器本体１の上部に配設された蓋体であり、保護枠３に一体に成形されたヒンジ部３ｂにより軸１３を介して調理器本体１の上部を開閉自在に支持される。蓋体１２の内面下部には蓋放熱板１４が取り付けられ、蓋放熱板１４の内面には蓋ヒータ１５が貼付されている。また蓋体１２の内部には蓋断熱材１６が配設される。
【００１５】
１７は蓋体１２の下面に着脱自在に取り付けられた内蓋で、この内蓋１７の周囲にはパッキン１８が配設され、蓋体１２を閉じた時に内蓋パッキン１８が容器２に接して容器２を閉塞する。１９は放熱板１４に取り付けられ、内蓋１７を貫通して内釜２の内部温度を検出する蓋サーミスタ、２０は伝達されてきた底サーミスタ１１と蓋サーミスタ１９の温度情報に基づいて、誘導コイル６、胴ヒータ４および蓋ヒータ１５等を電力制御して、炊飯・保温を行う制御回路である。
【００１６】
次に、誘導コイル６の詳細構造について、図２を用いて説明する。
誘導コイル６は２つに分割され、容器２の底部を誘導加熱する構成であり、側部誘導コイル６ａは右巻きに、中部誘導コイル６ｂは左巻きにそれぞれ渦巻き状に巻廻されて、側部誘導コイル６ａから中部誘導コイル６ｂへ連結され、１本の導線で構成される。ここで、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは逆向きに巻廻されているため、両コイルを流れる電流の向きは逆方向となる。
【００１７】
次に、誘導コイル６への電流印加およびこの電流印加に伴う容器底面の振動について説明する。
まず、制御回路２０の動作について、図３を用いて説明する。
商用電源２１から供給される電力は、整流器２２と平滑コンデンサ２３により直流に変換される。誘導コイル６と共振コンデンサ２４は並列に接続され、その一端は直流の＋（プラス）極側に、他端は内部にダイオードを逆接続されたスイッチング素子２５のコレクタ端子に接続されている。スイッチング素子２５のエミツタ端子は直流電源の−（マイナス）極に接続され、このスイッチング素子２５のゲート端子に電圧を印加することでエミッターコレクタ端子が導通し、誘導コイル６に電流が通じる。
【００１８】
ＶＣＥゼロクロス検出回路２６は誘導コイル６の両端の電圧を比較し、ゼロボルト付近で信号を送出し、このＶＣＥゼロクロス検出回路２６からの信号により制御手段２７はスイッチング素子２５のオン信号を駆動回路２８に送出し、駆動回路２８によりスイッチング素子２５が駆動される。また、制御手段２７は底サーミスタ１１及び蓋サーミスタ１９に接続された温度検出手段２９からの温度情報により、加熱制御し、調理動作を行う。
【００１９】
次に、スイッチング素子２５の動作について、図４を用いて説明する。
スイッチング素子２５のゲート電圧をオン、オフすることにより誘導コイル６には図示のように交流の高周波電流が流れる。スイッチング素子２５のゲート電圧をオフした際、スイッチング素子２５のエミッタ端子にはエミツタ電圧が発生するが、スイッチング素子２５の損失を防止するためＶＣＥゼロクロス検出回路２６でエミッタ電圧の低下を検出し、エミッタ電圧の低下後に、次のゲート電圧のオン動作を行う。
【００２０】
このように誘導加熱調理器は、誘導コイル６に高周波電流を通じ、発生した磁界により容器２に渦電流を発生させ、この渦電流によるジュール熱で容器２が発熱し調理物を加熱する。この際に、電流により磁界と同時に力が生じるが、磁界、力の向きは、フレミングの左手の法則に基づき、電流の方向により決定される。この場合には、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂに電流を逆方向に通じることにより磁界と力は逆方向になる。
【００２１】
すなわち、誘導コイル６において、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂそれぞれを逆方向に巻廻して電流を逆方向に流すことで、発生する力の向きを逆方向にすることができる。これにより、容器２には側部誘導コイル６ａに対向する部位と中部誘導コイル６ｂが対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができる。この容器２底面の高周波振動により、調理物（米）の含水率が向上することに加えて、直接、水や米に高周波振動を印加できるため、含水率向上や含水時間短縮の効果も大きくなる。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、複数の誘導コイルを逆方向に巻廻して高周波電流を逆方向に流し、容器に対して発生する力の向きを逆方向にすることにより、容器２の底面に高周波の振動を起こすができ、調理物（米）の含水率が向上するとともに含水時間を短縮できる。
【００２３】
なお、この実施の形態１では、誘導コイル６を２つの渦巻き状で構成したものを示したが、図５に示すように誘導コイル６を第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄ、第３の誘導コイル６ｅからなる３つの渦巻き状で構成し、第２の誘導コイル６ｄを第１の誘導コイル６ｃおよび第３の誘導コイル６ｅと逆に巻廻するものでもよく、誘導コイル６に電流を流した場合に、容器２には第１の誘導コイル６ｃおよび第３の誘導コイル６ｅに対向する部位と第２の誘導コイル６ｄが対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２４】
また、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは直列接続したものを示したが、並列に接続して逆方向に電流を通じるように制御してもよく、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２５】
さらに、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを接続し、１つのスイッチング素子２５で制御する構成にしたものを示したが、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを独立させ、それぞれ個別のスイッチング素子で逆方向に電流を通じるように制御してもよく、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００２６】
また、この実施の形態１では、誘導加熱調理器の具体例として炊飯器に発明を実施した場合について説明したが、炊飯器に限られるものではなく、例えばクッキングヒーター（電磁調理器）に実施してよく、ヒータ上面パネルに設置され磁性金属体からなる鍋等の容器において、側部誘導コイル６ａおよび中部誘導コイル６ｂ、または第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄおよび第３の誘導コイル６ｅに対向する底面の部位を誘導加熱するとともに、底面に高周波振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２７】
また、この実施の形態１では、側部誘導コイル６ａおよび中部誘導コイル６ｂ、第１の誘導コイル６ｃ、第２の誘導コイル６ｄおよび第３の誘導コイル６ｅを同心円状に配設したものを示したが、これに限られるものではなく、図６に示すように個別に並べて配設してもよい。
【００２８】
図６はこの発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の別の誘導コイルの平面図であり、図において、誘導コイル６は４つに分割され、右巻きの誘導コイル６ｆ、左巻きの誘導コイル６ｇ、右巻きの誘導コイル６ｈ、左巻きの誘導コイル６ｉからなり、この４つの誘導コイルは容器底面に対向するように配設される。
そこで、各誘導コイルは、１つのスイッチング素子または各誘導コイルに対応したスイッチング素子により高周波電流の通電を制御され、容器を誘導加熱するとともに、右巻きの誘導コイル６ｆおよび誘導コイル６ｈに対向する部位と、左巻きの誘導コイル６ｅおよび誘導コイル６ｉに対向する部位とで逆方向の力が生じ、容器２の底面に高周波の振動を起こすことができ、上記と同様の効果が得られる。
【００２９】
実施の形態２．
この実施の形態２では誘導加熱調理器の容器形状に合わせた誘導コイルの形状について説明する。
【００３０】
図７はこの発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の断面図、図８はこの誘導加熱調理器の誘導コイル６の斜視図である。
図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付け、説明を省略する。誘導コイル６は側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂの２つに分割して容器２の底部を誘導加熱する構成であり、側部誘導コイル６ａは容器２のコーナー部に対向し略平行の形状になるように外側が立ち上がった湾曲状に形成され、中部誘導コイル６ｂは容器２の底面に対向するように平面状に形成されている。さらに、側部誘導コイル６ａは右巻きに、中部コイル６ｂは左巻きにそれぞれ渦巻き状に巻廻され、側部誘導コイル６ａから中部誘導コイル６ｂへ連結されて１本の導線で構成されている。
【００３１】
次に、動作について説明する。
制御回路２０による誘導コイル６への高周波電流の通電は、実施の形態１と同様に行われ、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂは逆向きに巻廻されているため、両コイルを流れる電流の向きは逆方向となる。さらに、上述のように誘導コイル６は２つに分割して容器２の底部を誘導加熱する構成であり、特に側部誘導コイル６ａは、湾曲状に形成され、容器２の底部の外周側のコーナー部に沿って配されている。
よって、誘導コイル６への通電により、容器２のコーナー部は側部誘導コイル６ａにより、容器２の底部は中部誘導コイル６ｂにより誘導加熱されるとともに、容器２に掛かる力はコーナー部と底部で逆にすることができ、容器２のコーナー部と底部平面の接点を支点に力を加えることができるので、効率よく容器２に振動を発生させることができる。
【００３２】
以上のように、実施の形態２によれば、湾曲状の側部誘導コイル６ａを容器２のコーナー部に、中部誘導コイル６ｂを容器２の底部に配置しそれぞれの電流の向きを逆方向としたため、容器２に掛かる力はコーナー部と底部で逆にすることができ、容器２のコーナー部と底部平面の接点を支点に力を加えることができ、効率よく容器２に振動を発生させることができる。
【００３３】
実施の形熊３．
この実施の形態３では誘導加熱調理器の誘導コイル６の製作について説明する。
【００３４】
図９はこの発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図１０はこの誘導コイルの加工方法の説明図であり、図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂはそれぞれ渦巻き状に密着巻としている。
【００３５】
次に、誘導コイル６の製作について、説明する。
まず、この誘導コイル径に相当する一定間隔を有する成形治具（図示せず）に導線を巻き付け、さらに加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定する、または接着剤を使用して導体間を固定する。これにより、図１０の（ａ）に示すようにほぐれ等の生じない扱いやすい誘導コイル６ができる。
【００３６】
次に、図１０の（ｂ）に示すように中部誘導コイル６ｂだけを紙面に対して半回転させ、反転する。これにより、図１０の（ｃ）に示すように中部誘導コイル６ｂが側部誘導コイル６ａに対して逆方向に巻廻され、誘導コイル６が完成する。
【００３７】
以上のように、実施の形態３によれば、側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ渦巻き状に密着巻とし、融着または接着により導体間を固定した後、中部誘導コイル６ｂを反転させることにより、誘導コイル６が容易に製作可能であり、かつ出来上がり寸法も安定するので加熱状態の安定化にもつながり、その結果、安価に性能・品質の向上を図ることが可能となる。
【００３８】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、１つの誘導コイル６から側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂを形成することを説明したが、この実施の形態４では側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ別々につくり、両コイルを繋ぎ合せて誘導コイル６を製作することについて説明する。
【００３９】
図１１はこの実施の形態４を示す誘導加熱調理器の誘導コイルの平面図、図１２は実施の形態４における別の誘導コイルの平面図である。図において、上記実施の形態１と同一または相当部分には同一符号を付ける。３０は円筒型の金属からなり、複数の導線を接続する並列接続子、３１ａ、３１ｂは導線の端部にカシメにより取り付けられる丸形端子である。
【００４０】
次に、並列接続子３０による側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂの繋ぎ合せについて、図９を用いて説明する。
まず、側部誘導コイル６ａのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ａ（図示せず）に導線を巻き付け、また、中部誘導コイル６ｂのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ｂ（図示せず）に導線を巻き付け、それぞれ加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定し、または接着剤を使用して導体間を固定し、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを個別に製作する。
【００４１】
その後、側部誘導コイル６ａの内周に中部誘導コイル６ｂを配置し、かつ、両コイルが逆方向の巻廻しになるようにして、側部誘導コイル６ａの内周端と中部誘導コイル６ｂの外終端を並列接続子３０に挿入し、カシメにより接続し、両コイルを固定する。これにより、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂが逆方向に巻廻された誘導コイル６が完成する。
【００４２】
次に、丸形端子３１ａ、３１ｂによる側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂの繋ぎ合せについて、図１０を用いて説明する。
まず、側部誘導コイル６ａのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ａに導線を巻き付け、また、中部誘導コイル６ｂのコイル径に相当する一定間隔を有する成形治具Ｂに導線を巻き付け、それぞれ加熱処理により導線の周囲に予め塗布された融着層により導体間を固定し、または接着剤を使用して導体間を固定し、さらに、丸形端子３１ａ、３１ｂをそれぞれ側部誘導コイル６ａの内周端と中部誘導コイルの外終端に取り付け、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを個別に製作する。
【００４３】
その後、側部誘導コイル６ａの内周に中部誘導コイル６ｂを配置し、かつ、両コイルが逆方向の巻廻しになるようにして、側部誘導コイル６ａの内周端の丸形端子３１ａと中部誘導コイルの外終端の丸形端子３１ｂをネジ（図示せず）またはハトメ（図示せず）等により接続し、両コイルを固定する。これにより、側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂが逆方向に巻廻された誘導コイル６が完成する。
【００４４】
以上のように、この実施の形態４によれば、側部誘導コイル６ａ及び中部誘導コイル６ｂをそれぞれ別に製作できるため、それぞれの誘導コイルは単純な巻き形状となり複雑な成形治具を使用する必要が無く、誘導コイルが容易に製作可能で、かつ出来上がり寸法も安定するので加熱状態の安定化にもつながり、その結果、安価に性能・品質の向上を図ることが可能となる。
【００４５】
実施の形態５．
図１３はこの発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器の制御回路のブロック図、図１４はこの制御回路の動作のチャート図であり、誘導加熱調理器におけるスイッチング素子のゲート入力電圧、スイッチング素子に流れる高周波電流、スイッチング素子のコレクタ電圧の関係を示す。図１５はこの誘導加熱調理器における容器の振動と周波数の関係を示す図である。なお、誘導加熱調理器の断面図は図１を流用する。
【００４６】
図において、上記実施の形態と同一または相当部分には、同一符号を付け、説明を省略する。３２は駆動回路２８のオンまたはオフの回数を計測し、誘導加熱コイル６への高周波電流の周波数を検出する周波数検出手段、３４は周波数検出手段３２により検出された周波数と周波数記憶手段３３に記憶された周波数とを比較し、比較結果を出力する周波数比較手段である。
【００４７】
次に、動作について説明する。
まず、概要を説明する。
商用電源２１からの交流電力を整流器２２で整流して、スイッチング素子２５をオン・オフすることにより誘導コイル６に高周波電流を流し、誘導コイル６から発生した磁界により容器２を加熱する。さらに、誘導コイル６は側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂを逆方向に巻廻しているので、両コイルへの通電により生じる磁界および力は逆方向になる。
【００４８】
次に、誘導コイル６を流れる高周波電流の入力および周波数の可変動作について説明する。
図１４において、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１の大小関係は（ａ）＜（ｂ）であり、図に示すように、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を長くすることにより、スイッチング素子２５を流れる高周波電流が大きくなるため、容器２への入力は大きくなり、高周波電流の周波数は低くなる。すなわち、スイッチング素子２５のオン時間Ｔ１を可変することにより、容器２への入力及び周波数を可変することができる。
【００４９】
また、図１３は１石共振回路であるため、スイッチング素子２５をオフした後、コレクタ電圧ＶＣＥが発生し、コレクタ電圧ＶＣＥが高い状態でスイッチング素子２５オンすると、電圧と電流の積である損失が増え発熱が生じるため、スイッチング素子２５のコレクタ電圧ＶＣＥが十分に低くなってからスイッチング素子２５をオンする必要がある。このため、ＶＣＥゼロクロス検出回路２６でコレクタ電圧ＶＣＥが低くなった時点を検出し、その検出信号に基づいて制御手段２７は駆動回路２８にスイッチング素子２５のオン信号を送出する。
【００５０】
ここで、スイッチング素子２５をオフしてからコレクタ電圧ＶＣＥが十分低くなる期間は、容器２の形状、材質等により変化するため、スイッチング素子２５のオン期間Ｔ１に基づいてスイッチング素子２５のオン、オフ周期を算出することができない。そこで、周波数検出手段３２は、所定時間の駆動回路２８のオン回数を計数し、この回数に基づいて高周波電流の周波数を検出する。たとえば、２０ｍｓｅｃ間のオン回数またはオフ回数またはその双方の回数を検出してその検出結果を演算する（例えばこの場合は５０倍する）ことにより、周波数を検出する。
【００５１】
そこで、周波数比較手段３４は、周波数検出手段３２により検出された周波数と周波数記憶手段３３に予め記憶されている周波数を比較し、比較結果を制御手段２７に出力する。制御手段２７は、周波数比較手段３４からの信号により、高周波電流の周波数が記憶されている周波数より低い場合にはスイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を小さくし、一方、高周波電流の周波数が記憶されている周波数よりも高い場合にはスイッチング素子２５のオン期間Ｔ１を大きくする。
これにより、高周波電流の周波数が周波数記憶手段３３に記憶されている所定の周波数になるように可変されて誘導加熱コイル６に入力し、誘導加熱コイル６から発生した磁界により容器２を誘導加熱する。
【００５２】
次に、上記誘導加熱コイル６を所定周波数の高周波電流で駆動させることにより容器２を高周波振動させる動作について説明する。
例えば、図１５は、振動センサを用いて容器２に発生する振動の大きさを測定したものであるが、約１１ｋＨｚの整数倍で振動が大きくなっていることが把握でき、容器２の固有振動周波数は１１ｋＨｚであることがわかり、つまり容器２には１１ｋＨｚの整数倍の振動が発生しやすいと言うことができる。また共振は共振する物の固有振動周波数の公倍数で発生することが知られている。
【００５３】
例えば容器２の固有振動周波数が１１ｋＨｚで、誘導コイル６の高周波電流の周波数が２９．３ｋＨｚの場合、発生する振動は１１ｋＨｚの８倍、２９．３ｋＨｚの３倍である８８ｋＨｚとなる。つまり制御手段２７は、誘導加熱コイル６を流れる高周波電流の周波数を、容器２の固有振動周波数の整数倍の整数分の１に設定することにより効率よく振動を発生することができる。
【００５４】
この場合、１１ｋＨｚの整数倍であれば容器２が振動するため、例えば８倍の８８ｋＨＺの振動を得るには８８ｋＨｚの整数分の１である８８ｋＨｚ（１／１）、４４ｋＨｚ（１／２）、２９．３ｋＨｚ（１／３）、２２ｋＨｚ（１／４）等の高周波電流を流すように、周波数記憶手段３３に予め記憶されている周波数を設定してスイッチング素子２５のオン周期を調整することにより、容器２を効率よく振動させることができる。
【００５５】
以上のように、この実施の形態５によれば、誘導コイル６の側部誘導コイル６ａと中部誘導コイル６ｂに逆方向の電流を通じ、しかも誘導コイル６に通じる電流を容器の振動が効率よく発生する周波数としたので、容器２に安定して、しかも振動の大きい高周波振動を発生することができ、被調理物の吸水を促進できる。
【００５６】
なお、この実施の形態５では、周波数検出手段３２は駆動回路７のオン回数を計数して周波数を検出するものを示したが、ＶＣＥゼロクロス検出回路１６の信号や制御手段１７の出力信号、高周波電流を電流検出手段（図示せず）によって検出された高周波電流によっても周波数を検出することができる。
【００５７】
また、周波数検出手段１４による周波数検出方法は、上述以外の方法として、１秒間のオン回数またはオフ回数またはその双方の回数を検出してその検出結果を直接出力してもよい。
また、上記説明では周波数そのものを一致させるものを示したが、周波数検出手段１４は２０ｍｓｅｃ間のオン回数を検出し、周波数記憶手段８に所望の周波数の２０ｍｓｅｃ間のオン回数を記憶し、周波数検出手段１４により検出されたオン回数を周波数記憶手段８のオン回数に一致させてもよく、同様の作用、効果を得ることができる。
【００５８】
なお、以上の実施の形態では、誘導コイルを２〜４個用いたものを示したが、この個数に限られるものではなく、複数個の誘導コイルを用いることにより、上記と同様の効果が得られることは言うまでも無い。
また、複数の渦巻き状の誘導コイルを直列接続した実施例を主体に説明したが、並列接続として、複数の誘導コイルにうち１つを他の誘導コイと逆巻きとして、高周波電流を供給しても同様の効果をえることができる。
さらに、複数の誘導コイルの巻廻し方向は同一として、制御回路により、そのうちの１つの高周波電流供給方向を逆としても同様の効果を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの内少なくとも１つの誘導コイルに流れる高周波電流の向きは、他の誘導コイルに流れる高周波電流の向きと逆向きに通電し、前記複数の誘導コイルに流れる高周波電流の周波数は、前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１に設定され、前記容器を高周波振動させるので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【００６０】
また、調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、少なくとも１つの誘導コイルは他の誘導コイルと逆向きに巻廻され、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの渦巻き方向に周波数が前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１の高周波電流を通電し、前記容器を高周波振動させるので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【００６１】
さらに、前記複数の誘導コイルを電気的に直列接続したので、容易に容器内の被加熱物に高周波振動を与えることができ、これにより吸水効率が向上すると共に加熱効率も向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器の断面図である。
【図２】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における制御回路のブロック図である。
【図４】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における制御回路の動作のチャート図である。
【図５】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図６】 この発明の実施の形態１を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図７】 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器の断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態２を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの斜視図である。
【図９】 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図１０】 この発明の実施の形態３を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの加工方法の説明図である。
【図１１】 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器における誘導コイルの平面図である。
【図１２】 この発明の実施の形態４を示す誘導加熱調理器における別の誘導コイルの平面図である。
【図１３】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における制御回路のブロック図である。
【図１４】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における制御回路の動作のチャート図である。
【図１５】 この発明の実施の形態５を示す誘導加熱調理器における容器の振動と周波数の関係を示す図である。．
【図１６】 従来の誘導加熱調理器の断面図である。
【図１７】 従来の誘導加熱調理器の断面図である。
【符号の説明】
２ 容器、 ６ 誘導コイル、 ６ａ 側部誘導コイル、 ６ｂ 中部誘導コイル、 ６ｃ 第１の誘導コイル、 ６ｄ 第２の誘導コイル、 ６ｅ 第３の誘導コイル、 ６ｆ 右巻きの誘導コイル、 ６ｇ 左巻きの誘導コイル、 ６ｈ 右巻きの誘導コイル、 ６ｉ 左巻きの誘導コイル、 ２７ 制御手段、 ３０ 並列接続子、 ３１ 丸形端子。
Claims (3)
- 調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの内少なくとも１つの誘導コイルに流れる高周波電流の向きは、他の誘導コイルに流れる高周波電流の向きと逆向きに通電し、前記複数の誘導コイルに流れる高周波電流の周波数は、前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１に設定され、前記容器を高周波振動させることを特徴とする誘導加熱調理器。
- 調理物を収納する磁性体の容器と、この容器の外周に対向して設けられ、少なくとも１つの誘導コイルは他の誘導コイルと逆向きに巻廻され、通電により前記容器を誘導加熱する渦巻き状の複数の誘導コイルと、この複数の誘導コイルへの電流供給を制御する制御手段とを備え、前記複数の誘導コイルの渦巻き方向に周波数が前記容器の固有周波数の整数倍の整数分の１の高周波電流を通電し、前記容器を高周波振動させることを特徴とする誘導加熱調理器。
- 前記複数の誘導コイルを電気的に直列接続したことを特徴とする請求項１または２記載の誘導加熱調理器。
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