誘導加熱調理器
【課題】加熱効率を向上させることができると共に組立作業効率を向上させることができる加熱調理器を提供する。
【解決手段】誘導加熱調理器の板状加熱体２２は、絶縁基板４１と、この絶縁基板４１に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータ４２とを具えている。板状ヒータ４２は、折り返し部４７を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、絶縁基板４１に係合する係合爪４８ａを有して構成されている。絶縁基板４１のトッププレート側に板状ヒータ４２が往復する配置形態とすることができ、被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。
【解決手段】誘導加熱調理器の板状加熱体２２は、絶縁基板４１と、この絶縁基板４１に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータ４２とを具えている。板状ヒータ４２は、折り返し部４７を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、絶縁基板４１に係合する係合爪４８ａを有して構成されている。絶縁基板４１のトッププレート側に板状ヒータ４２が往復する配置形態とすることができ、被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。
【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加熱する誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器では、アルミ製や銅製の鍋のように低誘電率で電気伝導率の高い材料からなる被加熱調理器具を如何にして加熱するかが課題となっている。この課題を解決するための従来技術として、例えば特許文献１には、トッププレート（天板）と誘導加熱コイルとの間にアルミ部材を挿入し、該アルミ部材を誘導加熱することで鍋を間接的に加熱するようにした誘導加熱装置が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の誘導加熱装置では、アルミ部材を介して鍋を間接的に加熱する（つまり、アルミ部材は鍋と同様に誘導加熱される）ため、その分だけインバータや誘導加熱コイルにおける損失が増加し、加熱効率が低下するという問題がある。
尚、電気炊飯器や電気ポット等の電熱器にあっては、通電により発熱するヒータ盤が用いられている（例えば、特許文献２参照）。このヒータ盤は、基板に電熱線を巻回することにより構成されている。この種のヒータ盤を、トッププレートと誘導加熱コイルとの間に配置することにより、誘導加熱調理器に適用することも考えられる。
【特許文献１】特許第３４６５７１２号公報
【特許文献２】特開平４−１０１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献２のヒータ盤では、電熱線が基板を周回するように巻回されているので、基板の上面側（トッププレート側）で発熱するだけでなく下面側も発熱する。このため、ヒータ盤を用いても、その発生した熱の一部が被加熱調理器具の加熱に寄与するにすぎず、依然として加熱効率が低いという問題を内在している。また、このヒータ盤の製造の際、作業者は、基板に対し電熱線を重ならないように巻回しなければならず、面倒な作業を余儀なくされていた。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱効率を向上させることができると共に組立作業効率を向上させることができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱調理器は、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記トッププレートと前記誘導加熱コイルとの間に配置され、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を加熱する板状加熱体とを具備し、前記板状加熱体は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータとを具え、前記板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、前記絶縁基板に係合する係合部を有して構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、絶縁基板の片面側（トッププレート側）においてのみ板状ヒータが往復する配置形態とすることができる。また、このヒータは通電することにより発熱するため、前記の配置形態と相俟って被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。
【０００８】
更に、ヒータの係合部を絶縁基板に対し係合させるだけでヒータを組み付けることができ、従来の面倒な巻回作業を省略して組立作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第１実施例＞
以下、本発明の第１実施例について図１〜図８を参照しながら説明する。図２は、システムキッチンのカウンタートップに誘導加熱調理器１０を組込んだ状態（所謂ビルトインタイプ）の縦断側面図を示している。尚、図２において、左方が誘導加熱調理器１０の前方側であり、右方が誘導加熱調理器１０の後方側である。
【００１０】
誘導加熱調理器１０は、調理器本体１１を構成する本体ケース１２及びトッププレート１３を備えている。誘導加熱調理器１０は、トッププレート１３が重力方向において上方となるように設けられている。誘導加熱調理器１０は、調理器本体１１内に加熱ユニット１４及び冷却ファン部１５を備えている。
【００１１】
本体ケース１２は誘導加熱調理器１０の主たる外郭を形成しており、本体ケース１２の上方は、トッププレート１３により覆われている。調理器本体１１は、例えばシステムキッチンのカウンタートップ１６に組み込まれることで、トッププレート１３がカウンタートップ１６から露出した状態で配置されている。このトッププレート１３の上面には、被加熱調理器具として二点鎖線で示す鍋１７が載置される。トッププレート１３上の鍋１７は、本体ケース１２に収容された加熱手段（詳しくは後述する）によって加熱される。トッププレート１３は、例えば強化耐熱ガラス等によって矩形平板状に形成されている。トッププレート１３は、後方に吸気用及び排気用の開口部１８を有している。本実施例の場合、開口部１８は、トッププレート１３の後方において左側に排気用が設けられ、右側に吸気用が設けられている。調理器本体１１の本体ケース１２の内部には、加熱制御部１９が収容されている。
【００１２】
誘導加熱調理器１０は、図３に示すように加熱手段を構成する加熱ユニット１４として誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２を備えている。この他、誘導加熱調理器１０は、シーズヒータからなるロースター機能など複数の他の加熱手段を備えている。また、誘導加熱調理器１０は、例示した上記以外の加熱手段を備えていてもよく、これら他の加熱手段については図示および説明を省略する。
【００１３】
誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２は、誘導加熱調理器１０の平面視において同一の位置に一体的に支持されている。即ち、加熱ユニット１４は、本体ケース１２の所定の位置において、後述する弾性体（例えば圧縮コイルばね）２３によりトッププレート１３の下面に押し付けられて密着している。この加熱ユニット１４について図４の分解斜視図も参照しながら説明する。
【００１４】
図４に示すように、加熱ユニット１４は、誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２に加え、支持部材２４及び補助断熱材２５を有している。支持部材２４は、誘導加熱コイル２１のトッププレート１３側で板状加熱体２２を支持している。支持部材２４は、誘導加熱コイル２１と所定の隙間を有して設けられている。これにより、加熱ユニット１４の板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間には、空気が流れる通路２６が形成される（図３参照）。
【００１５】
支持部材２４には、中心部に中央孔２４ａが形成されると共に、中央孔２４ａの周りに位置して、例えば図４に示すような扇状の切欠部２４ｂが９０度間隔で形成されている。補助断熱材２５は、板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間に設けられている。補助断熱材２５は、板状加熱体２２から発生する熱が板状加熱体２２から誘導加熱コイル２１側へ伝達されるのを遮断する。補助断熱材２５には、支持部材２４と同様の中央孔２５ａと切欠部２５ｂとが形成されている。この補助断熱材２５の中央孔２５ａ及び切欠部２５ｂと、支持部材２４の中央孔２４ａ及び切欠部２４ｂは互いに上下に連なるように貫通している。
【００１６】
冷却ファン部１５は、図２に示すように本体ケース１２の内側に設けられており、ファン２７及びファンモータ２８を有している。ファン２７が回転することにより、吸気用の開口部１８から吸入された空気は、加熱制御部１９や加熱ユニット１４（通路２６）等を経由して排気用の開口部１８から排出される。このように、冷却ファン部１５は、冷却風の流れを形成し、加熱制御部１９が有する発熱性の素子や、加熱ユニット１４等を冷却する。
【００１７】
誘導加熱コイル２１は、高周波電流が供給されることにより、トッププレート１３上の鍋１７に渦電流を発生させ、この渦電流により生じたジュールで鍋１７を加熱するものである。誘導加熱コイル２１は、全体として中空円盤状をなし、トッププレート１３から所定の距離離れた位置で、耐熱樹脂製のベースプレート３１（図３参照）によって支持されている。ベースプレート３１の外周部には、下方へ突出する筒状の脚部３２が複数設けられている。図２に示すように、この脚部３２と本体ケース１２の内枠部材３３との間には、弾性体２３が取り付けられている。この弾性体２３によって、ベースプレート３１及び支持部材２４を介して、板状加熱体２２がトッププレート１３の下面に押し付けられて密着している。
【００１８】
板状加熱体２２について、図１、図６〜図８も参照しながら詳述する。図１（ａ）及び（ｂ）は板状加熱体２２の平面図及び底面図を示している。板状加熱体２２は、略円板状をなす絶縁基板４１と、この絶縁基板４１に設けられた板状ヒータ４２とを備えている。板状ヒータ４２は、同一形状をなす複数（例えば４つ）の分割ヒータ４３，４４，４５，４６からなり、図１（ａ）に示すように左右対称をなすよう互いに結合された分割ヒータ４３，４４と、同じく左右対称に結合された分割ヒータ４５，４６との環状配置により構成されている。
【００１９】
ここで、図６は分割ヒータ４３近傍部の平面図を示している。同図に示すように、分割ヒータ４３は、全体として扇状をなす分割ヒータ４３の中心点Ｏを基準に、時計回りに周方向に延び（図中の矢印参照）、その端部たる折り返し部４７で折り返されて今度は反時計回りに周方向に延びる、というように周方向への往復（蛇行）を複数回繰り返して放射状に拡がるように形成されている。具体的には、分割ヒータ４３の一端部（始点４３Ｓ）は、第１蛇行部４３ａ、中心点Ｏ側の渡し部４３ｂ、第２蛇行部４３ｃ、外周側の渡し部４３ｄ、第３蛇行部４３ｅを経由して他端部（終点４３Ｅ）に至っている。
【００２０】
ここで、図８は、図１中Ｘ−Ｘ線に沿う模式的な縦断面図を示している。図６、図８に示すように、分割ヒータ４３は、その全長間の幅寸法Ｗを異ならせてあり、分割ヒータ４３における中心点Ｏ側の幅寸法Ｗｉは、外周側の幅寸法Ｗｏよりも大きくなるように設定されている（Ｗｉ＞Ｗｏ）。図８においては、右側が中心点Ｏ側であり、前記幅寸法Ｗの違いを誇張して示している。分割ヒータ４３の幅寸法Ｗ（Ｗｉ〜Ｗｏ）は、トッププレート１３の耐熱温度や誘導加熱調理器１０の出力等の仕様に応じて適宜設定され、中心点Ｏ側から外周側にかけて次第に断面積が小さくなるように形成されている。
【００２１】
即ち、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるヒータにあっては、そのヒータ（絶縁基板上）における内周部の温度が外周部の温度よりも大幅に高くなるのが通常であるが、本実施例では、分割ヒータ４３を上記の幅寸法Ｗに設定することで、板状加熱体２２（分割ヒータ４３）における局部的な温度上昇を抑え略均一な温度分布を得ることができるのである。
【００２２】
図７は、板状加熱体２２の蛇行部の一部を示す拡大平面図である。図７，図８に示すように、分割ヒータ４３において各折り返し部４７の側部には、下側へ張出す係合爪（係合部）４８ａが夫々一体に形成されている。また、図６に示すように、各渡し部４３ｂ，４３ｄの側部には、下側へ張出す補助爪（係合部）４８ｂが夫々一体に形成されている。分割ヒータ４３は、例えば、ニクロム板をプレス加工で打ち抜くことにより形成されている。つまり、分割ヒータ４３は全体として板状をなし、係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂは、プレス加工を経て屈曲形成されることとなる。尚、分割ヒータ４３を、レーザ加工、エッチング等により形成してもよい。また、分割ヒータ４４〜４６については、何れも分割ヒータ４３と同一形状をなすため、その説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、上記構成の分割ヒータ４３，４４，４５，４６には、それらの一端部に端子５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが夫々取付け固定されている。また、左右対称をなす分割ヒータ４３，４４はスポット溶接により互いの他端部（図１中、Ｐ１部分）で結合されると共に、分割ヒータ４５，４６はスポット溶接により互いの他端部（図１中、Ｐ２部分）で結合されることにより、板状ヒータ４２を構成している。
【００２４】
続いて、絶縁基板４１について説明する。絶縁基板４１は、例えば絶縁体としての硬質マイカからなり、全体として略円板状に形成されている。絶縁基板４１の中心部には、該絶縁基板４１を板厚方向へ貫くセンサ孔５２が設けられている。また、絶縁基板４１には、板状ヒータ４２の係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂに対応する多数の孔部５１が、該絶縁基板４１を板厚方向へ貫くように設けられている。板状ヒータ４２の組付けの際、これら孔部５１に、係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂが挿通されて折り曲げられることにより（図１（ｂ）、図８参照）、絶縁基板４１の上面側に板状ヒータ４２が所謂片面ヒータの配置形態で固定される。孔部５１の寸法は、当該孔部５１と係合爪４８ａとの間に、発熱により伸長する板状ヒータ４２の伸張量に対応する隙間Ｓ１（図７参照）が生じるように設定されている。
【００２５】
即ち、板状ヒータ４２（分割ヒータ４３〜４６）は、通電により自身が熱膨張することで、その長さが変化する。このときの板状ヒータ４２の温度変化をΔＴ、素材たるニクロムの線膨張係数をαＮとしたとき、長さＬＮの板状ヒータ４２の伸張量ΔＬＮは、次式（１）で演算される。
【００２６】
ΔＬＮ＝αＮ×ＬＮ×ΔＴ ・・・（１）
他方、絶縁基板４１も、板状ヒータ４２から熱が伝わることにより、その長さが変化する。このときの絶縁基板４１の温度変化をΔＴ、素材たる硬質マイカの線膨張係数をαＭとしたとき、長さＬＭの絶縁基板４１の伸張量ΔＬＭは、次式（２）で演算される。
【００２７】
ΔＬＭ＝αＭ×ＬＭ×ΔＴ ・・・（２）
従って、図７に示す板状ヒータ４２の周方向の線長ＬＮ１、その左右両側の孔部５１，５１間の距離をＬＭ１としたとき、上記した孔部５１と係合爪４８ａとの間の隙間Ｓ１は、次式（３）で演算される。尚、板状ヒータ４２及び絶縁基板４１の夫々について、伸張量をΔＬＮ１及びΔＬＭ１とし、温度変化をΔＴＮ１及びΔＴＭ１とする。
【００２８】
Ｓ１＝（ΔＬＮ１−ΔＬＭ１）／２
＝（αＮ×ＬＮ１×ΔＴＮ１−αＭ×ＬＭ１×ΔＴＭ１）／２ ・・・（３）
上記の式（３）では、特に絶縁基板４１と板状ヒータ４２との間で線膨張係数が異なる（αＭ＜αＮ）ことから、孔部５１は、両者４１，４２の伸張量の差を見越して、係合爪４８ａに対し周方向に少なくとも隙間Ｓ１が生じる大きさに形成されている。これと同様の理由で、絶縁基板４１の全ての孔部５１は、係合爪４８ａや補助爪４８ｂに対し、周方向及び径方向（つまり全体的に）に大きく形成されている。
【００２９】
また、絶縁基板４１には、放射状に延び略等間隔で形成された複数のスリットを有する。これらスリットは例えば、絶縁基板４１の径方向において外周側の端部が開放された６つの外側スリット５３ａと、内周側の端部が開放された４つの内側スリット５３ｂとからなり、何れも絶縁基板４１を板厚方向へ貫き、中心点Ｏ側から外周側に向かって延びるように形成されている。スリット５３ａ，５３ｂは、上記した絶縁基板４１の熱膨張量を吸収する寸法に設定されている。具体的には、４つの内側スリット５３ｂのスリット幅の合計寸法は、少なくとも絶縁基板４１のセンサ孔５２周縁部の周方向の熱膨張量ΔＬＭ（上記の式（２）でＬＭにセンサ孔５２の円周を代入）よりも大きくなるように設定されている。尚、絶縁基板４１のスリット５３ａ，５３ｂの本数および間隔、ならびに形状などは任意に変更が可能である。
【００３０】
次に、誘導加熱調理器１０の電気的構成について図５を参照しながら説明する。加熱制御部１９は、調理器本体１１の内部に設けられ、図示しないマイクロコンピュータによって構成されている。
【００３１】
加熱制御部１９には、操作部５４及び温度センサ５５が接続されている。操作部５４は、調理器本体１１の外側においてトッププレート１３の前方に配置されており、入力された情報を操作信号として加熱制御部１９に出力するようになっている。温度センサ５５は、トッププレート１３の温度を検出し、その検出信号を加熱制御部１９に出力する。また、加熱制御部１９は、トッププレート１３上に載置された鍋１７等の被加熱調理器具の材質を判定する材質判定手段としても機能する。加熱制御部１９は、操作部５４及び温度センサ５５から入力された信号、及び予め記憶している制御プログラムなどに基づいて、高周波電流供給手段たるインバータ５６を制御する。これにより、加熱制御部１９は、インバータ５６を経由して誘導加熱コイル２１に高周波電流を供給し、誘導加熱コイル２１を制御する。また、誘導加熱コイル２１には、共振コンデンサ５７が直列に接続されている。これら誘導加熱コイル２１及び共振コンデンサ５７は、鍋１７の材質に応じて出力を調整するために、コイルの巻数やコンデンサの容量が可変となる構成であることが望ましい。
【００３２】
インバータ５６には、商用交流電源５８から整流回路５９によって直流に変換された駆動用電源が供給される。通電制御部６０は、商用交流電源５８から板状加熱体２２へ供給する交流の電力を制御する。通電制御部６０から板状加熱体２２へ供給される電力は、加熱制御部１９によって統括的に制御される。また、整流回路５９の入力側およびインバータ５６の出力側には、夫々電流トランス６１，６２が配置されている。この電流トランス６１，６２で検出された電流値は、いずれも加熱制御部１９に入力される。これにより、加熱制御部１９は、商用交流電源５８から入力される入力電流値、及びインバータ５６の出力電流値を検出する。
【００３３】
加熱制御部１９は、被加熱調理器具である鍋１７が抵抗の大きな金属材料か否かを判定することにより、この鍋１７の材質を判定する。例えば加熱制御部１９は、一定の高周波電流を誘導加熱コイル２１に供給し、入力電流とインバータ５６の出力電流であるコイル電流との関係に基づいて鍋１７の材質を判定する。例えば鉄などの強磁性体で鍋１７が形成されている場合、誘導加熱コイル２１が発生した磁束は鍋１７を流れ易くなる。また、鍋１７の底部において誘導加熱コイル２１側に渦電流が集中する表皮効果も高くなるため、誘導加熱コイル２１の等価抵抗は増大する。一方、鍋１７の材質がアルミニウムや銅などのように非磁性あるいは弱磁性であって比抵抗が小さい場合、誘導加熱コイル２１によって発生した磁束は鍋１７に到達しにくくなり、漏れ磁束も増大する。そして、比抵抗が小さく表皮効果も得にくいため、等価抵抗は減少する。その結果、加熱制御部１９は、入力電流と出力電流との大小の変化に基づいて、鍋１７の材質を判定することができる。従って、加熱制御部１９は、鍋１７の材質を判定するとともに、予め設定された入力電力設定値に基づいて鍋１７の誘導加熱コイル２１による加熱または板状加熱体２２によるヒータ加熱を選択して実行することができる。
【００３４】
次に、上記の構成による誘導加熱調理器１０の作動について説明する。
被調理物を収容した鍋１７をトッププレート１３の所定位置に載置し、操作部５４で必要な入力操作が行われると、加熱制御部１９は鍋１７の加熱を開始する。加熱制御部１９が材質判定処理により鍋１７の材質が高抵抗金属であると判定すると、加熱制御部１９は通常の入力電力に基づいて誘導加熱コイル２１による誘導加熱調理を実行する。一方、鍋１７の材質が高抵抗金属でないと判定したとき、加熱制御部１９は鍋１７の材質がアルミニウム、銅もしくは非磁性ステンレスのような低抵抗の非磁性金属であるのか、土鍋のような非金属であるのか、又は無負荷であるのかを判定する。そして、鍋１７が低抵抗金属であると判定すると、加熱制御部１９は鍋１７の底がトッププレート１３により反発して移動するいわゆる「鍋浮き」を生じないように、予め設定された火力調整に基づいて誘導加熱調理を実行する。
【００３５】
ここで、火力調整によって加熱電力が通常の入力電力設定値より小さくなった場合、加熱制御部１９はその差の電力分を通電制御部６０を経由して板状加熱体２２に供給する。これにより、加熱制御部１９は、トッププレート１３に載置された鍋１７を板状加熱体２２により加熱する。また、鍋１７が低抵抗の非磁性金属で形成されている場合、誘導加熱コイル２１の等価抵抗は小さくなる。そのため、加熱制御部１９は、インバータ５６を経由して誘導加熱コイル２１へ出力する電圧を、高抵抗の磁性金属の場合よりも低下させたり、電圧の周波数を上昇させたりして、加熱効率の向上を図るようになっている。
【００３６】
また、鍋１７が非金属で形成されている場合、又は無負荷の場合、加熱制御部１９は誘導加熱コイル２１による誘導加熱を実行しない。そのため、加熱制御部１９は、通常の入力電力設定値に等しい電力を通電制御部６０から板状加熱体２２へ供給し、板状加熱体２２のみによる加熱を実行する。この場合、加熱制御部１９は、鍋１７が非金属であるのか、又は無負荷であるのかを判定する必要がある。そこで、加熱制御部１９は、温度センサ５５によって板状加熱体２２への通電が開始されてからのトッププレート１３の温度変化を検出する。このとき、加熱制御部１９は、トッププレート１３の温度の変化が緩やかであれば土鍋などが載置されていると判定し、温度の変化が急激であれば無負荷であると判定する。
【００３７】
鍋１７などの被加熱調理器具が非金属材料であると判定したとき、加熱制御部１９は板状加熱体２２により鍋１７の加熱を実行する。
上記の板状加熱体２２による加熱の際、その板状ヒータ４２は絶縁基板４１の上面側に配置されているため、板状ヒータ４２から発生した熱は、大部分がトッププレート１３を経由して鍋１７へ伝達される。この場合、板状ヒータ４２が上記の幅寸法Ｗに設定されているため、鍋１７は板状ヒータ４２全体で良好に加熱される。
【００３８】
また、板状ヒータ４２は、絶縁基板４１の孔部５１に対し、係合爪４８ａや補助爪４８ｂにおいて隙間を有して係合しているので、通電により板状ヒータ４２に熱膨張が生じても、絶縁基板４１上での撓みが抑制される。更に、絶縁基板４１にスリット５３ａ，５３ｂが形成されており、絶縁基板４１の撓みも抑制されるため、鍋１７は板状加熱体２２により効率よく加熱される。尚、板状ヒータ４２に通電しても係合爪４８ａや補助爪４８ｂには電流が流れ難く、発熱作用は生じない。
【００３９】
この加熱が終了した後、トッププレート１３及び板状加熱体２２に熱が残っているため、加熱制御部１９は、冷却ファン部１５のファン２７を回転駆動する。このとき、誘導加熱コイル２１と支持部材２４との間を流れる空気は、その一部が補助断熱材２５の切欠部２５ｂ及び支持部材２４の切欠部２４ｂを経由して板状加熱体２２の裏面側へ流れる（図３参照）。そして、この空気の流れは、板状加熱体２２の裏面側に位置する板状ヒータ４２に接する。これにより、板状ヒータ４２は、板状加熱体２２の裏面側に位置する部分で放熱し、表面側に位置する部分も冷却される。その結果、鍋１７の加熱によって温度が上昇していたトッププレート１３は、冷却ファン部１５による空気の流れによって急速に冷却される。
【００４０】
以上のように、加熱制御部１９は、鍋１７などの被加熱調理器具の材質に応じて誘導加熱コイル２１による加熱調理、板状加熱体２２による加熱調理、またはこれらの組み合わせによる加熱調理を実行する。そして、加熱制御部１９は、加熱調理が完了した後、冷却ファン部１５を駆動することにより、トッププレート１３及び板状加熱体２２の冷却を促進する。
【００４１】
以上説明したように、板状ヒータ４２は、折り返し部４７を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、絶縁基板４１に係合する係合部として係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを有する。従って、絶縁基板４１の上面側（トッププレート１３側）においてのみ板状ヒータ４２が往復する配置形態とすることができる。また、板状ヒータ４２は通電することにより発熱するため、前記の配置形態と相俟って被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。絶縁基板に対し電熱線を巻回することにより組み付けていた従来と異なり、本実施例では、板状ヒータ４２の係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを、絶縁基板４１に対し係合させるだけで板状ヒータ４２を組み付けることができ、従来の面倒な巻回作業を省略して組立作業効率を向上させることができる。
【００４２】
更に、上記構成の板状ヒータ４２を有する板状加熱体２２は、誘導加熱コイル２１側への発熱量が小さいため、誘導加熱コイル２１は、通電時に板状加熱体２２から受ける熱的な影響が低減される。従って、板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間の断熱が容易になり、構造を簡略化することができる。
係合爪４８ａを、板状ヒータ４２の折り返し部４７に形成したので、絶縁基板４１に対し、板状ヒータ４２をその折り返し部４７（つまり端部）で係合させて取り付けることができ、安定した固定状態を得ることができる。
【００４３】
絶縁基板４１は、板状ヒータ４２の係合爪４８ａや補助爪４８ｂに対応する孔部５１が形成されている。このように係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを各孔部５１に係合させることで、板状ヒータ４２の各端部の位置を確実に保持することができ、板状ヒータ４２のずれを抑制して、板状ヒータ４２間での短絡を防止することができる。
【００４４】
この孔部５１の寸法は、当該孔部５１と係合爪４８ａ（補助爪４８ｂ）との間に、発熱により伸長する板状ヒータ４２の伸張量に対応する隙間が生じるように設定されている。各孔部５１において、上記のように板状ヒータ４２の位置を保持しながらも、通電時の板状ヒータ４２の熱膨張を許容することから、板状ヒータ４２の撓みを防止することができる。従って、板状ヒータ４２のトッププレート１３に対する接触状態を良好に維持することができると共に、板状ヒータ４２の撓みにより絶縁基板４１に加わる応力を低減させることができる。
【００４５】
板状ヒータ４２の全長間の幅寸法Ｗを異ならせることで、板状加熱体２２において、所望の温度分布を得ることができる。即ち、ヒータは、その断面積（太さ）で通電時の発熱量が決定されるが、本実施例のヒータ４２は板状をなすことから所望の断面積（幅寸法Ｗ）に容易に加工することができ、簡単且つ安価な構成で絶縁基板４１上における通電時の所望の温度分布を得ることができる。
【００４６】
前述のように、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるヒータの形態にあっては、ヒータの中央部で局部的に温度が上昇し、トッププレート（耐熱ガラス）や絶縁基板４１の耐熱温度を超える惧れがあることから、ヒータに対する入力電力が制限される。これに対し、本実施例では、板状ヒータ４２の幅寸法Ｗが、当該板状ヒータ４２の外周側よりも中心側が大きくなるように設定されているため、板状ヒータ４２全体で均一な加熱温度を得ることができる。よって、トッププレート１３や絶縁基板４１の温度上昇による破損を防止することができ、上記のヒータの形態において入力電力を極力高く設定することができる。
【００４７】
板状ヒータ４２は、同一形状をなす複数の分割ヒータ４３〜４６を結合することにより構成されている。従って、例えば、板状ヒータ４２をプレス加工により成形する場合、型寸法の小形化や分割ヒータ４３〜４６の共通化を図ることができ、材料取りが向上し、コスト削減が可能である。
【００４８】
絶縁基板４１にスリット５３ａ，５３ｂを設けたので、絶縁基板４１の熱膨張による撓みを防止することができる。
この場合、スリット５３ａ，５３ｂは、絶縁基板４１の熱膨張量を吸収する寸法に設定されているので、絶縁基板４１の熱膨張による撓みを確実に防止することができ、ひいては板状ヒータ４２のトッププレート１３に対する接触状態を良好に維持し、総じて加熱効率の高い誘導加熱調理器１０とすることができる。
【００４９】
また、係合爪４８ａは、折り返し部４７から張り出す延出片状（補助爪４８ｂも同様）をなし、板状ヒータ４２に通電しても係合爪４８ａや補助爪４８ｂには発熱作用は生じない。板状ヒータ４２から発生した熱は、大部分がトッププレート１３側における鍋１７の加熱に用いられるので、板状ヒータ４２による加熱効率を一層高めることができる。
【００５０】
＜その他の実施例＞
図９は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と異なるところを説明する。ここで、図９は図８相当図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施例では、板状ヒータ４２と絶縁基板４１との間に、断熱材６３が配置されている。断熱材６３は、例えば絶縁性を有し且つ硬質マイカに比し軟質の材料からなり、絶縁基板４１と同じ略円形に形成されている。また、係合爪４８ａや補助爪４８を挿通すべく、断熱材６３には、前記孔部５１と同じ形状の孔部６３ａが形成されている。この断熱材６３の形状は適宜変更してもよく、要は板状ヒータ４２と絶縁基板４１との間に配置される形状であればよい。また、係合爪４８ａ及び補助爪４８の形状も、絶縁基板４１や断熱材６３の厚み、或は孔部６３ａの形状に応じて適宜変更してもよい。
【００５２】
本実施例によれば、断熱材６３によって、板状ヒータ４２から絶縁基板４１への熱の移動を遮断することができ、加熱効率をより高めることができると共に絶縁基板４１の熱膨張による撓みを防止することができる。また、断熱材６３を絶縁基板４１に比し軟質の材料から構成したので、板状ヒータ４２が自身の発熱等により変形したとしてもとしても断熱材６３がクッション材として機能する。従って、断熱材６３により板状ヒータ４２や絶縁基板４１に作用する応力を吸収することができ、板状ヒータ４２や絶縁基板４１の寿命を延ばすことができる。
【００５３】
本発明は、ビルトインタイプに限られず据置きタイプ等の加熱調理器全般にも適用できるものである。絶縁基板４１を硬質マイカから構成したが、絶縁体としてのセラミックスから構成してもよい。
【００５４】
本発明の板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行する形状であればよく、直線状に延び且つ折り返し部を介して左右に往復する所謂クランク状や、周方向に円弧状に延び且つ当該円弧端で折り返しながら往復する形状をも包含する。その他、本発明は、板状ヒータ４２の分割数（分割ヒータの個数）や、放射状に延びる蛇行部（第１〜３蛇行部４３ａ〜４３ｅに相当）の数を変更する等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施例を示す誘導加熱調理器の板状加熱体の平面図及び底面図
【図２】誘導加熱調理器の概略構成を示す縦断面図
【図３】誘導加熱調理器の要部を拡大して示す縦断面図
【図４】加熱ユニットの構成を示す分解斜視図
【図５】誘導加熱調理器の電気的構成を示すブロック図
【図６】分割ヒータの平面図
【図７】板状加熱体における蛇行部の拡大図
【図８】図１中、Ｘ−Ｘ線に沿う板状加熱体の模式的な縦断面図
【図９】第２実施例を示す図８相当図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１０は誘導加熱調理器、１３はトッププレート、１７は鍋（被加熱調理器具）、２１は誘導加熱コイル、２２は板状加熱体、４１は絶縁基板、４２は板状ヒータ、４３〜４６は分割ヒータ（ヒータ）、４７は折り返し部、４８ａは係合爪（係合部）、４８ｂは補助爪（係合部）、５１は孔部、５３ａ，５３ｂはスリット、６３は断熱材を示す。
【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加熱する誘導加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導加熱調理器では、アルミ製や銅製の鍋のように低誘電率で電気伝導率の高い材料からなる被加熱調理器具を如何にして加熱するかが課題となっている。この課題を解決するための従来技術として、例えば特許文献１には、トッププレート（天板）と誘導加熱コイルとの間にアルミ部材を挿入し、該アルミ部材を誘導加熱することで鍋を間接的に加熱するようにした誘導加熱装置が開示されている。
【０００３】
しかしながら、特許文献１の誘導加熱装置では、アルミ部材を介して鍋を間接的に加熱する（つまり、アルミ部材は鍋と同様に誘導加熱される）ため、その分だけインバータや誘導加熱コイルにおける損失が増加し、加熱効率が低下するという問題がある。
尚、電気炊飯器や電気ポット等の電熱器にあっては、通電により発熱するヒータ盤が用いられている（例えば、特許文献２参照）。このヒータ盤は、基板に電熱線を巻回することにより構成されている。この種のヒータ盤を、トッププレートと誘導加熱コイルとの間に配置することにより、誘導加熱調理器に適用することも考えられる。
【特許文献１】特許第３４６５７１２号公報
【特許文献２】特開平４−１０１３７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、特許文献２のヒータ盤では、電熱線が基板を周回するように巻回されているので、基板の上面側（トッププレート側）で発熱するだけでなく下面側も発熱する。このため、ヒータ盤を用いても、その発生した熱の一部が被加熱調理器具の加熱に寄与するにすぎず、依然として加熱効率が低いという問題を内在している。また、このヒータ盤の製造の際、作業者は、基板に対し電熱線を重ならないように巻回しなければならず、面倒な作業を余儀なくされていた。
【０００５】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、加熱効率を向上させることができると共に組立作業効率を向上させることができる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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の誘導加熱調理器は、被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、前記トッププレートと前記誘導加熱コイルとの間に配置され、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を加熱する板状加熱体とを具備し、前記板状加熱体は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータとを具え、前記板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、前記絶縁基板に係合する係合部を有して構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記構成によれば、絶縁基板の片面側（トッププレート側）においてのみ板状ヒータが往復する配置形態とすることができる。また、このヒータは通電することにより発熱するため、前記の配置形態と相俟って被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。
【０００８】
更に、ヒータの係合部を絶縁基板に対し係合させるだけでヒータを組み付けることができ、従来の面倒な巻回作業を省略して組立作業効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
＜第１実施例＞
以下、本発明の第１実施例について図１〜図８を参照しながら説明する。図２は、システムキッチンのカウンタートップに誘導加熱調理器１０を組込んだ状態（所謂ビルトインタイプ）の縦断側面図を示している。尚、図２において、左方が誘導加熱調理器１０の前方側であり、右方が誘導加熱調理器１０の後方側である。
【００１０】
誘導加熱調理器１０は、調理器本体１１を構成する本体ケース１２及びトッププレート１３を備えている。誘導加熱調理器１０は、トッププレート１３が重力方向において上方となるように設けられている。誘導加熱調理器１０は、調理器本体１１内に加熱ユニット１４及び冷却ファン部１５を備えている。
【００１１】
本体ケース１２は誘導加熱調理器１０の主たる外郭を形成しており、本体ケース１２の上方は、トッププレート１３により覆われている。調理器本体１１は、例えばシステムキッチンのカウンタートップ１６に組み込まれることで、トッププレート１３がカウンタートップ１６から露出した状態で配置されている。このトッププレート１３の上面には、被加熱調理器具として二点鎖線で示す鍋１７が載置される。トッププレート１３上の鍋１７は、本体ケース１２に収容された加熱手段（詳しくは後述する）によって加熱される。トッププレート１３は、例えば強化耐熱ガラス等によって矩形平板状に形成されている。トッププレート１３は、後方に吸気用及び排気用の開口部１８を有している。本実施例の場合、開口部１８は、トッププレート１３の後方において左側に排気用が設けられ、右側に吸気用が設けられている。調理器本体１１の本体ケース１２の内部には、加熱制御部１９が収容されている。
【００１２】
誘導加熱調理器１０は、図３に示すように加熱手段を構成する加熱ユニット１４として誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２を備えている。この他、誘導加熱調理器１０は、シーズヒータからなるロースター機能など複数の他の加熱手段を備えている。また、誘導加熱調理器１０は、例示した上記以外の加熱手段を備えていてもよく、これら他の加熱手段については図示および説明を省略する。
【００１３】
誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２は、誘導加熱調理器１０の平面視において同一の位置に一体的に支持されている。即ち、加熱ユニット１４は、本体ケース１２の所定の位置において、後述する弾性体（例えば圧縮コイルばね）２３によりトッププレート１３の下面に押し付けられて密着している。この加熱ユニット１４について図４の分解斜視図も参照しながら説明する。
【００１４】
図４に示すように、加熱ユニット１４は、誘導加熱コイル２１及び板状加熱体２２に加え、支持部材２４及び補助断熱材２５を有している。支持部材２４は、誘導加熱コイル２１のトッププレート１３側で板状加熱体２２を支持している。支持部材２４は、誘導加熱コイル２１と所定の隙間を有して設けられている。これにより、加熱ユニット１４の板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間には、空気が流れる通路２６が形成される（図３参照）。
【００１５】
支持部材２４には、中心部に中央孔２４ａが形成されると共に、中央孔２４ａの周りに位置して、例えば図４に示すような扇状の切欠部２４ｂが９０度間隔で形成されている。補助断熱材２５は、板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間に設けられている。補助断熱材２５は、板状加熱体２２から発生する熱が板状加熱体２２から誘導加熱コイル２１側へ伝達されるのを遮断する。補助断熱材２５には、支持部材２４と同様の中央孔２５ａと切欠部２５ｂとが形成されている。この補助断熱材２５の中央孔２５ａ及び切欠部２５ｂと、支持部材２４の中央孔２４ａ及び切欠部２４ｂは互いに上下に連なるように貫通している。
【００１６】
冷却ファン部１５は、図２に示すように本体ケース１２の内側に設けられており、ファン２７及びファンモータ２８を有している。ファン２７が回転することにより、吸気用の開口部１８から吸入された空気は、加熱制御部１９や加熱ユニット１４（通路２６）等を経由して排気用の開口部１８から排出される。このように、冷却ファン部１５は、冷却風の流れを形成し、加熱制御部１９が有する発熱性の素子や、加熱ユニット１４等を冷却する。
【００１７】
誘導加熱コイル２１は、高周波電流が供給されることにより、トッププレート１３上の鍋１７に渦電流を発生させ、この渦電流により生じたジュールで鍋１７を加熱するものである。誘導加熱コイル２１は、全体として中空円盤状をなし、トッププレート１３から所定の距離離れた位置で、耐熱樹脂製のベースプレート３１（図３参照）によって支持されている。ベースプレート３１の外周部には、下方へ突出する筒状の脚部３２が複数設けられている。図２に示すように、この脚部３２と本体ケース１２の内枠部材３３との間には、弾性体２３が取り付けられている。この弾性体２３によって、ベースプレート３１及び支持部材２４を介して、板状加熱体２２がトッププレート１３の下面に押し付けられて密着している。
【００１８】
板状加熱体２２について、図１、図６〜図８も参照しながら詳述する。図１（ａ）及び（ｂ）は板状加熱体２２の平面図及び底面図を示している。板状加熱体２２は、略円板状をなす絶縁基板４１と、この絶縁基板４１に設けられた板状ヒータ４２とを備えている。板状ヒータ４２は、同一形状をなす複数（例えば４つ）の分割ヒータ４３，４４，４５，４６からなり、図１（ａ）に示すように左右対称をなすよう互いに結合された分割ヒータ４３，４４と、同じく左右対称に結合された分割ヒータ４５，４６との環状配置により構成されている。
【００１９】
ここで、図６は分割ヒータ４３近傍部の平面図を示している。同図に示すように、分割ヒータ４３は、全体として扇状をなす分割ヒータ４３の中心点Ｏを基準に、時計回りに周方向に延び（図中の矢印参照）、その端部たる折り返し部４７で折り返されて今度は反時計回りに周方向に延びる、というように周方向への往復（蛇行）を複数回繰り返して放射状に拡がるように形成されている。具体的には、分割ヒータ４３の一端部（始点４３Ｓ）は、第１蛇行部４３ａ、中心点Ｏ側の渡し部４３ｂ、第２蛇行部４３ｃ、外周側の渡し部４３ｄ、第３蛇行部４３ｅを経由して他端部（終点４３Ｅ）に至っている。
【００２０】
ここで、図８は、図１中Ｘ−Ｘ線に沿う模式的な縦断面図を示している。図６、図８に示すように、分割ヒータ４３は、その全長間の幅寸法Ｗを異ならせてあり、分割ヒータ４３における中心点Ｏ側の幅寸法Ｗｉは、外周側の幅寸法Ｗｏよりも大きくなるように設定されている（Ｗｉ＞Ｗｏ）。図８においては、右側が中心点Ｏ側であり、前記幅寸法Ｗの違いを誇張して示している。分割ヒータ４３の幅寸法Ｗ（Ｗｉ〜Ｗｏ）は、トッププレート１３の耐熱温度や誘導加熱調理器１０の出力等の仕様に応じて適宜設定され、中心点Ｏ側から外周側にかけて次第に断面積が小さくなるように形成されている。
【００２１】
即ち、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるヒータにあっては、そのヒータ（絶縁基板上）における内周部の温度が外周部の温度よりも大幅に高くなるのが通常であるが、本実施例では、分割ヒータ４３を上記の幅寸法Ｗに設定することで、板状加熱体２２（分割ヒータ４３）における局部的な温度上昇を抑え略均一な温度分布を得ることができるのである。
【００２２】
図７は、板状加熱体２２の蛇行部の一部を示す拡大平面図である。図７，図８に示すように、分割ヒータ４３において各折り返し部４７の側部には、下側へ張出す係合爪（係合部）４８ａが夫々一体に形成されている。また、図６に示すように、各渡し部４３ｂ，４３ｄの側部には、下側へ張出す補助爪（係合部）４８ｂが夫々一体に形成されている。分割ヒータ４３は、例えば、ニクロム板をプレス加工で打ち抜くことにより形成されている。つまり、分割ヒータ４３は全体として板状をなし、係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂは、プレス加工を経て屈曲形成されることとなる。尚、分割ヒータ４３を、レーザ加工、エッチング等により形成してもよい。また、分割ヒータ４４〜４６については、何れも分割ヒータ４３と同一形状をなすため、その説明を省略する。
【００２３】
図１に示すように、上記構成の分割ヒータ４３，４４，４５，４６には、それらの一端部に端子５０ａ，５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが夫々取付け固定されている。また、左右対称をなす分割ヒータ４３，４４はスポット溶接により互いの他端部（図１中、Ｐ１部分）で結合されると共に、分割ヒータ４５，４６はスポット溶接により互いの他端部（図１中、Ｐ２部分）で結合されることにより、板状ヒータ４２を構成している。
【００２４】
続いて、絶縁基板４１について説明する。絶縁基板４１は、例えば絶縁体としての硬質マイカからなり、全体として略円板状に形成されている。絶縁基板４１の中心部には、該絶縁基板４１を板厚方向へ貫くセンサ孔５２が設けられている。また、絶縁基板４１には、板状ヒータ４２の係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂに対応する多数の孔部５１が、該絶縁基板４１を板厚方向へ貫くように設けられている。板状ヒータ４２の組付けの際、これら孔部５１に、係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂが挿通されて折り曲げられることにより（図１（ｂ）、図８参照）、絶縁基板４１の上面側に板状ヒータ４２が所謂片面ヒータの配置形態で固定される。孔部５１の寸法は、当該孔部５１と係合爪４８ａとの間に、発熱により伸長する板状ヒータ４２の伸張量に対応する隙間Ｓ１（図７参照）が生じるように設定されている。
【００２５】
即ち、板状ヒータ４２（分割ヒータ４３〜４６）は、通電により自身が熱膨張することで、その長さが変化する。このときの板状ヒータ４２の温度変化をΔＴ、素材たるニクロムの線膨張係数をαＮとしたとき、長さＬＮの板状ヒータ４２の伸張量ΔＬＮは、次式（１）で演算される。
【００２６】
ΔＬＮ＝αＮ×ＬＮ×ΔＴ ・・・（１）
他方、絶縁基板４１も、板状ヒータ４２から熱が伝わることにより、その長さが変化する。このときの絶縁基板４１の温度変化をΔＴ、素材たる硬質マイカの線膨張係数をαＭとしたとき、長さＬＭの絶縁基板４１の伸張量ΔＬＭは、次式（２）で演算される。
【００２７】
ΔＬＭ＝αＭ×ＬＭ×ΔＴ ・・・（２）
従って、図７に示す板状ヒータ４２の周方向の線長ＬＮ１、その左右両側の孔部５１，５１間の距離をＬＭ１としたとき、上記した孔部５１と係合爪４８ａとの間の隙間Ｓ１は、次式（３）で演算される。尚、板状ヒータ４２及び絶縁基板４１の夫々について、伸張量をΔＬＮ１及びΔＬＭ１とし、温度変化をΔＴＮ１及びΔＴＭ１とする。
【００２８】
Ｓ１＝（ΔＬＮ１−ΔＬＭ１）／２
＝（αＮ×ＬＮ１×ΔＴＮ１−αＭ×ＬＭ１×ΔＴＭ１）／２ ・・・（３）
上記の式（３）では、特に絶縁基板４１と板状ヒータ４２との間で線膨張係数が異なる（αＭ＜αＮ）ことから、孔部５１は、両者４１，４２の伸張量の差を見越して、係合爪４８ａに対し周方向に少なくとも隙間Ｓ１が生じる大きさに形成されている。これと同様の理由で、絶縁基板４１の全ての孔部５１は、係合爪４８ａや補助爪４８ｂに対し、周方向及び径方向（つまり全体的に）に大きく形成されている。
【００２９】
また、絶縁基板４１には、放射状に延び略等間隔で形成された複数のスリットを有する。これらスリットは例えば、絶縁基板４１の径方向において外周側の端部が開放された６つの外側スリット５３ａと、内周側の端部が開放された４つの内側スリット５３ｂとからなり、何れも絶縁基板４１を板厚方向へ貫き、中心点Ｏ側から外周側に向かって延びるように形成されている。スリット５３ａ，５３ｂは、上記した絶縁基板４１の熱膨張量を吸収する寸法に設定されている。具体的には、４つの内側スリット５３ｂのスリット幅の合計寸法は、少なくとも絶縁基板４１のセンサ孔５２周縁部の周方向の熱膨張量ΔＬＭ（上記の式（２）でＬＭにセンサ孔５２の円周を代入）よりも大きくなるように設定されている。尚、絶縁基板４１のスリット５３ａ，５３ｂの本数および間隔、ならびに形状などは任意に変更が可能である。
【００３０】
次に、誘導加熱調理器１０の電気的構成について図５を参照しながら説明する。加熱制御部１９は、調理器本体１１の内部に設けられ、図示しないマイクロコンピュータによって構成されている。
【００３１】
加熱制御部１９には、操作部５４及び温度センサ５５が接続されている。操作部５４は、調理器本体１１の外側においてトッププレート１３の前方に配置されており、入力された情報を操作信号として加熱制御部１９に出力するようになっている。温度センサ５５は、トッププレート１３の温度を検出し、その検出信号を加熱制御部１９に出力する。また、加熱制御部１９は、トッププレート１３上に載置された鍋１７等の被加熱調理器具の材質を判定する材質判定手段としても機能する。加熱制御部１９は、操作部５４及び温度センサ５５から入力された信号、及び予め記憶している制御プログラムなどに基づいて、高周波電流供給手段たるインバータ５６を制御する。これにより、加熱制御部１９は、インバータ５６を経由して誘導加熱コイル２１に高周波電流を供給し、誘導加熱コイル２１を制御する。また、誘導加熱コイル２１には、共振コンデンサ５７が直列に接続されている。これら誘導加熱コイル２１及び共振コンデンサ５７は、鍋１７の材質に応じて出力を調整するために、コイルの巻数やコンデンサの容量が可変となる構成であることが望ましい。
【００３２】
インバータ５６には、商用交流電源５８から整流回路５９によって直流に変換された駆動用電源が供給される。通電制御部６０は、商用交流電源５８から板状加熱体２２へ供給する交流の電力を制御する。通電制御部６０から板状加熱体２２へ供給される電力は、加熱制御部１９によって統括的に制御される。また、整流回路５９の入力側およびインバータ５６の出力側には、夫々電流トランス６１，６２が配置されている。この電流トランス６１，６２で検出された電流値は、いずれも加熱制御部１９に入力される。これにより、加熱制御部１９は、商用交流電源５８から入力される入力電流値、及びインバータ５６の出力電流値を検出する。
【００３３】
加熱制御部１９は、被加熱調理器具である鍋１７が抵抗の大きな金属材料か否かを判定することにより、この鍋１７の材質を判定する。例えば加熱制御部１９は、一定の高周波電流を誘導加熱コイル２１に供給し、入力電流とインバータ５６の出力電流であるコイル電流との関係に基づいて鍋１７の材質を判定する。例えば鉄などの強磁性体で鍋１７が形成されている場合、誘導加熱コイル２１が発生した磁束は鍋１７を流れ易くなる。また、鍋１７の底部において誘導加熱コイル２１側に渦電流が集中する表皮効果も高くなるため、誘導加熱コイル２１の等価抵抗は増大する。一方、鍋１７の材質がアルミニウムや銅などのように非磁性あるいは弱磁性であって比抵抗が小さい場合、誘導加熱コイル２１によって発生した磁束は鍋１７に到達しにくくなり、漏れ磁束も増大する。そして、比抵抗が小さく表皮効果も得にくいため、等価抵抗は減少する。その結果、加熱制御部１９は、入力電流と出力電流との大小の変化に基づいて、鍋１７の材質を判定することができる。従って、加熱制御部１９は、鍋１７の材質を判定するとともに、予め設定された入力電力設定値に基づいて鍋１７の誘導加熱コイル２１による加熱または板状加熱体２２によるヒータ加熱を選択して実行することができる。
【００３４】
次に、上記の構成による誘導加熱調理器１０の作動について説明する。
被調理物を収容した鍋１７をトッププレート１３の所定位置に載置し、操作部５４で必要な入力操作が行われると、加熱制御部１９は鍋１７の加熱を開始する。加熱制御部１９が材質判定処理により鍋１７の材質が高抵抗金属であると判定すると、加熱制御部１９は通常の入力電力に基づいて誘導加熱コイル２１による誘導加熱調理を実行する。一方、鍋１７の材質が高抵抗金属でないと判定したとき、加熱制御部１９は鍋１７の材質がアルミニウム、銅もしくは非磁性ステンレスのような低抵抗の非磁性金属であるのか、土鍋のような非金属であるのか、又は無負荷であるのかを判定する。そして、鍋１７が低抵抗金属であると判定すると、加熱制御部１９は鍋１７の底がトッププレート１３により反発して移動するいわゆる「鍋浮き」を生じないように、予め設定された火力調整に基づいて誘導加熱調理を実行する。
【００３５】
ここで、火力調整によって加熱電力が通常の入力電力設定値より小さくなった場合、加熱制御部１９はその差の電力分を通電制御部６０を経由して板状加熱体２２に供給する。これにより、加熱制御部１９は、トッププレート１３に載置された鍋１７を板状加熱体２２により加熱する。また、鍋１７が低抵抗の非磁性金属で形成されている場合、誘導加熱コイル２１の等価抵抗は小さくなる。そのため、加熱制御部１９は、インバータ５６を経由して誘導加熱コイル２１へ出力する電圧を、高抵抗の磁性金属の場合よりも低下させたり、電圧の周波数を上昇させたりして、加熱効率の向上を図るようになっている。
【００３６】
また、鍋１７が非金属で形成されている場合、又は無負荷の場合、加熱制御部１９は誘導加熱コイル２１による誘導加熱を実行しない。そのため、加熱制御部１９は、通常の入力電力設定値に等しい電力を通電制御部６０から板状加熱体２２へ供給し、板状加熱体２２のみによる加熱を実行する。この場合、加熱制御部１９は、鍋１７が非金属であるのか、又は無負荷であるのかを判定する必要がある。そこで、加熱制御部１９は、温度センサ５５によって板状加熱体２２への通電が開始されてからのトッププレート１３の温度変化を検出する。このとき、加熱制御部１９は、トッププレート１３の温度の変化が緩やかであれば土鍋などが載置されていると判定し、温度の変化が急激であれば無負荷であると判定する。
【００３７】
鍋１７などの被加熱調理器具が非金属材料であると判定したとき、加熱制御部１９は板状加熱体２２により鍋１７の加熱を実行する。
上記の板状加熱体２２による加熱の際、その板状ヒータ４２は絶縁基板４１の上面側に配置されているため、板状ヒータ４２から発生した熱は、大部分がトッププレート１３を経由して鍋１７へ伝達される。この場合、板状ヒータ４２が上記の幅寸法Ｗに設定されているため、鍋１７は板状ヒータ４２全体で良好に加熱される。
【００３８】
また、板状ヒータ４２は、絶縁基板４１の孔部５１に対し、係合爪４８ａや補助爪４８ｂにおいて隙間を有して係合しているので、通電により板状ヒータ４２に熱膨張が生じても、絶縁基板４１上での撓みが抑制される。更に、絶縁基板４１にスリット５３ａ，５３ｂが形成されており、絶縁基板４１の撓みも抑制されるため、鍋１７は板状加熱体２２により効率よく加熱される。尚、板状ヒータ４２に通電しても係合爪４８ａや補助爪４８ｂには電流が流れ難く、発熱作用は生じない。
【００３９】
この加熱が終了した後、トッププレート１３及び板状加熱体２２に熱が残っているため、加熱制御部１９は、冷却ファン部１５のファン２７を回転駆動する。このとき、誘導加熱コイル２１と支持部材２４との間を流れる空気は、その一部が補助断熱材２５の切欠部２５ｂ及び支持部材２４の切欠部２４ｂを経由して板状加熱体２２の裏面側へ流れる（図３参照）。そして、この空気の流れは、板状加熱体２２の裏面側に位置する板状ヒータ４２に接する。これにより、板状ヒータ４２は、板状加熱体２２の裏面側に位置する部分で放熱し、表面側に位置する部分も冷却される。その結果、鍋１７の加熱によって温度が上昇していたトッププレート１３は、冷却ファン部１５による空気の流れによって急速に冷却される。
【００４０】
以上のように、加熱制御部１９は、鍋１７などの被加熱調理器具の材質に応じて誘導加熱コイル２１による加熱調理、板状加熱体２２による加熱調理、またはこれらの組み合わせによる加熱調理を実行する。そして、加熱制御部１９は、加熱調理が完了した後、冷却ファン部１５を駆動することにより、トッププレート１３及び板状加熱体２２の冷却を促進する。
【００４１】
以上説明したように、板状ヒータ４２は、折り返し部４７を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、絶縁基板４１に係合する係合部として係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを有する。従って、絶縁基板４１の上面側（トッププレート１３側）においてのみ板状ヒータ４２が往復する配置形態とすることができる。また、板状ヒータ４２は通電することにより発熱するため、前記の配置形態と相俟って被加熱調理器具をその材質に関りなく直接的且つ効率的に加熱することができる。絶縁基板に対し電熱線を巻回することにより組み付けていた従来と異なり、本実施例では、板状ヒータ４２の係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを、絶縁基板４１に対し係合させるだけで板状ヒータ４２を組み付けることができ、従来の面倒な巻回作業を省略して組立作業効率を向上させることができる。
【００４２】
更に、上記構成の板状ヒータ４２を有する板状加熱体２２は、誘導加熱コイル２１側への発熱量が小さいため、誘導加熱コイル２１は、通電時に板状加熱体２２から受ける熱的な影響が低減される。従って、板状加熱体２２と誘導加熱コイル２１との間の断熱が容易になり、構造を簡略化することができる。
係合爪４８ａを、板状ヒータ４２の折り返し部４７に形成したので、絶縁基板４１に対し、板状ヒータ４２をその折り返し部４７（つまり端部）で係合させて取り付けることができ、安定した固定状態を得ることができる。
【００４３】
絶縁基板４１は、板状ヒータ４２の係合爪４８ａや補助爪４８ｂに対応する孔部５１が形成されている。このように係合爪４８ａ及び補助爪４８ｂを各孔部５１に係合させることで、板状ヒータ４２の各端部の位置を確実に保持することができ、板状ヒータ４２のずれを抑制して、板状ヒータ４２間での短絡を防止することができる。
【００４４】
この孔部５１の寸法は、当該孔部５１と係合爪４８ａ（補助爪４８ｂ）との間に、発熱により伸長する板状ヒータ４２の伸張量に対応する隙間が生じるように設定されている。各孔部５１において、上記のように板状ヒータ４２の位置を保持しながらも、通電時の板状ヒータ４２の熱膨張を許容することから、板状ヒータ４２の撓みを防止することができる。従って、板状ヒータ４２のトッププレート１３に対する接触状態を良好に維持することができると共に、板状ヒータ４２の撓みにより絶縁基板４１に加わる応力を低減させることができる。
【００４５】
板状ヒータ４２の全長間の幅寸法Ｗを異ならせることで、板状加熱体２２において、所望の温度分布を得ることができる。即ち、ヒータは、その断面積（太さ）で通電時の発熱量が決定されるが、本実施例のヒータ４２は板状をなすことから所望の断面積（幅寸法Ｗ）に容易に加工することができ、簡単且つ安価な構成で絶縁基板４１上における通電時の所望の温度分布を得ることができる。
【００４６】
前述のように、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるヒータの形態にあっては、ヒータの中央部で局部的に温度が上昇し、トッププレート（耐熱ガラス）や絶縁基板４１の耐熱温度を超える惧れがあることから、ヒータに対する入力電力が制限される。これに対し、本実施例では、板状ヒータ４２の幅寸法Ｗが、当該板状ヒータ４２の外周側よりも中心側が大きくなるように設定されているため、板状ヒータ４２全体で均一な加熱温度を得ることができる。よって、トッププレート１３や絶縁基板４１の温度上昇による破損を防止することができ、上記のヒータの形態において入力電力を極力高く設定することができる。
【００４７】
板状ヒータ４２は、同一形状をなす複数の分割ヒータ４３〜４６を結合することにより構成されている。従って、例えば、板状ヒータ４２をプレス加工により成形する場合、型寸法の小形化や分割ヒータ４３〜４６の共通化を図ることができ、材料取りが向上し、コスト削減が可能である。
【００４８】
絶縁基板４１にスリット５３ａ，５３ｂを設けたので、絶縁基板４１の熱膨張による撓みを防止することができる。
この場合、スリット５３ａ，５３ｂは、絶縁基板４１の熱膨張量を吸収する寸法に設定されているので、絶縁基板４１の熱膨張による撓みを確実に防止することができ、ひいては板状ヒータ４２のトッププレート１３に対する接触状態を良好に維持し、総じて加熱効率の高い誘導加熱調理器１０とすることができる。
【００４９】
また、係合爪４８ａは、折り返し部４７から張り出す延出片状（補助爪４８ｂも同様）をなし、板状ヒータ４２に通電しても係合爪４８ａや補助爪４８ｂには発熱作用は生じない。板状ヒータ４２から発生した熱は、大部分がトッププレート１３側における鍋１７の加熱に用いられるので、板状ヒータ４２による加熱効率を一層高めることができる。
【００５０】
＜その他の実施例＞
図９は、本発明の第２実施例を示すものであり、第１実施例と異なるところを説明する。ここで、図９は図８相当図であり、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
【００５１】
本実施例では、板状ヒータ４２と絶縁基板４１との間に、断熱材６３が配置されている。断熱材６３は、例えば絶縁性を有し且つ硬質マイカに比し軟質の材料からなり、絶縁基板４１と同じ略円形に形成されている。また、係合爪４８ａや補助爪４８を挿通すべく、断熱材６３には、前記孔部５１と同じ形状の孔部６３ａが形成されている。この断熱材６３の形状は適宜変更してもよく、要は板状ヒータ４２と絶縁基板４１との間に配置される形状であればよい。また、係合爪４８ａ及び補助爪４８の形状も、絶縁基板４１や断熱材６３の厚み、或は孔部６３ａの形状に応じて適宜変更してもよい。
【００５２】
本実施例によれば、断熱材６３によって、板状ヒータ４２から絶縁基板４１への熱の移動を遮断することができ、加熱効率をより高めることができると共に絶縁基板４１の熱膨張による撓みを防止することができる。また、断熱材６３を絶縁基板４１に比し軟質の材料から構成したので、板状ヒータ４２が自身の発熱等により変形したとしてもとしても断熱材６３がクッション材として機能する。従って、断熱材６３により板状ヒータ４２や絶縁基板４１に作用する応力を吸収することができ、板状ヒータ４２や絶縁基板４１の寿命を延ばすことができる。
【００５３】
本発明は、ビルトインタイプに限られず据置きタイプ等の加熱調理器全般にも適用できるものである。絶縁基板４１を硬質マイカから構成したが、絶縁体としてのセラミックスから構成してもよい。
【００５４】
本発明の板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行する形状であればよく、直線状に延び且つ折り返し部を介して左右に往復する所謂クランク状や、周方向に円弧状に延び且つ当該円弧端で折り返しながら往復する形状をも包含する。その他、本発明は、板状ヒータ４２の分割数（分割ヒータの個数）や、放射状に延びる蛇行部（第１〜３蛇行部４３ａ〜４３ｅに相当）の数を変更する等、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更して実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１実施例を示す誘導加熱調理器の板状加熱体の平面図及び底面図
【図２】誘導加熱調理器の概略構成を示す縦断面図
【図３】誘導加熱調理器の要部を拡大して示す縦断面図
【図４】加熱ユニットの構成を示す分解斜視図
【図５】誘導加熱調理器の電気的構成を示すブロック図
【図６】分割ヒータの平面図
【図７】板状加熱体における蛇行部の拡大図
【図８】図１中、Ｘ−Ｘ線に沿う板状加熱体の模式的な縦断面図
【図９】第２実施例を示す図８相当図
【符号の説明】
【００５６】
図面中、１０は誘導加熱調理器、１３はトッププレート、１７は鍋（被加熱調理器具）、２１は誘導加熱コイル、２２は板状加熱体、４１は絶縁基板、４２は板状ヒータ、４３〜４６は分割ヒータ（ヒータ）、４７は折り返し部、４８ａは係合爪（係合部）、４８ｂは補助爪（係合部）、５１は孔部、５３ａ，５３ｂはスリット、６３は断熱材を示す。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記トッププレートと前記誘導加熱コイルとの間に配置され、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を加熱する板状加熱体とを具備した加熱調理器において、
前記板状加熱体は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータとを具え、
前記板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、前記絶縁基板に係合する係合部を有して構成されていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記係合部は、前記板状ヒータの前記折り返し部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記絶縁基板は、前記板状ヒータの前記係合部が係合する孔部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記絶縁基板の前記孔部の寸法は、当該孔部と前記係合部との間に、発熱により伸長する前記板状ヒータの伸張量に対応する隙間が生じるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記板状ヒータは、その全長間の幅寸法を異ならせてあることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記板状ヒータは、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるように形成されると共に、
前記板状ヒータの幅寸法は、当該板状ヒータの外周側よりも中心側が大きくなるように設定されていることを請求項１乃至５の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
前記板状ヒータは、同一形状をなす複数のヒータを結合することにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
前記絶縁基板にスリットを設けたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項９】
前記スリットは、前記絶縁基板の熱膨張量を吸収する寸法に設定されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項１０】
前記板状ヒータと前記絶縁基板との間に、断熱材を配置したことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項１】
被加熱調理器具が載置されるトッププレートと、
前記トッププレートの下方に設けられ、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を誘導加熱する誘導加熱コイルと、
前記トッププレートと前記誘導加熱コイルとの間に配置され、前記トッププレート上に載置された被加熱調理器具を加熱する板状加熱体とを具備した加熱調理器において、
前記板状加熱体は、絶縁基板と、この絶縁基板に設けられ通電することにより発熱する板状ヒータとを具え、
前記板状ヒータは、折り返し部を介して所定方向に往復する蛇行形状をなすと共に、前記絶縁基板に係合する係合部を有して構成されていることを特徴とする誘導加熱調理器。
【請求項２】
前記係合部は、前記板状ヒータの前記折り返し部に形成されていることを特徴とする請求項１記載の誘導加熱調理器。
【請求項３】
前記絶縁基板は、前記板状ヒータの前記係合部が係合する孔部を有することを特徴とする請求項１又は２記載の誘導加熱調理器。
【請求項４】
前記絶縁基板の前記孔部の寸法は、当該孔部と前記係合部との間に、発熱により伸長する前記板状ヒータの伸張量に対応する隙間が生じるように設定されていることを特徴とする請求項３記載の誘導加熱調理器。
【請求項５】
前記板状ヒータは、その全長間の幅寸法を異ならせてあることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項６】
前記板状ヒータは、周方向への往復を繰り返して放射状に拡がるように形成されると共に、
前記板状ヒータの幅寸法は、当該板状ヒータの外周側よりも中心側が大きくなるように設定されていることを請求項１乃至５の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項７】
前記板状ヒータは、同一形状をなす複数のヒータを結合することにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項８】
前記絶縁基板にスリットを設けたことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項９】
前記スリットは、前記絶縁基板の熱膨張量を吸収する寸法に設定されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【請求項１０】
前記板状ヒータと前記絶縁基板との間に、断熱材を配置したことを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の誘導加熱調理器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−５５７９１（Ｐ２０１０−５５７９１Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１６５９４（Ｐ２００８−２１６５９４）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 (2,480)
【出願人】（５０３３７６５１８）東芝ホームアプライアンス株式会社 (2,436)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５０２２８５６６４）東芝コンシューマエレクトロニクス・ホールディングス株式会社 (2,480)
【出願人】（５０３３７６５１８）東芝ホームアプライアンス株式会社 (2,436)
【Ｆターム（参考）】
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