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技術 電磁誘導加熱調理器及び電磁誘導加熱調理器セット

出願人 東京電力ホールディングス株式会社株式会社フジマック株式会社ネオシス
発明者 川原慶喜辻貴章茨木孝典福田龍吉郎
出願日 2009年5月27日 (11年8ヶ月経過) 出願番号 2009-127542
公開日 2010年12月9日 (10年2ヶ月経過) 公開番号 2010-277761
状態 特許登録済
技術分野 誘導加熱調理器
主要キーワード 円環領域 消費電力比 円領域内 電磁波抑制 コイル電流値 加熱面積 加熱周波数 感知結果
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

電磁誘導加熱に際し、被加熱容器材質及び大きさを自動的に判別し、この判別結果に基づいて、電磁誘導加熱調理器における電流を自動的に調節することができる電磁誘導加熱調理器を提供する。

解決手段

内コイルと、内コイルの外側に配置され内コイルとは独立して制御可能な外コイルを有する。内コイルを利用して被加熱容器の材質を判断し、判断した材質に基づいて、内コイル及び外コイルの双方を利用して被加熱容器の大きさを判断し、判断した材質及び大きさに基づいて、被加熱容器を電磁誘導加熱するために内コイル、又は、内コイル及び外コイルに流す電流を自動的に判断する。

概要

背景

IHレンジやIHコンロのような電磁誘導加熱調理器は、内部に設けた電磁誘導加熱コイルを利用してIHやIH等の被加熱容器電磁誘導を生じさせ、被加熱容器を加熱する。一般に、コイルにどのような大きさの電流を流すかは、予め定められているか、或いは、被加熱容器の材質や大きさを考慮してユーザ自身が決定するものとされている。

しかしながら、被加熱容器には様々な材質や大きさのものが存在することから、それらの材質を正確に判断することは困難であった。また、材質や大きさに合わせて、電流量を調節することは困難或いは煩雑であり、必ずしもユーザにとって使い勝手がよいものではなかった。更に、コイル径が被加熱容器よりも大きい場合には、無駄な電力消費され、また、電磁波抑制対策が必要であり、逆に、コイルの径が被加熱容器より小さい場合には、加熱処理が非効率的になってしまう問題があった。更に、コイルを1つしか使用しない調理器では、コイルの配置箇所だけが局所的に加熱され、被加熱物焦げ付かせ易く、調理がしづらいといった問題もあった。

概要

電磁誘導加熱に際し、被加熱容器の材質及び大きさを自動的に判別し、この判別結果に基づいて、電磁誘導加熱調理器における電流を自動的に調節することができる電磁誘導加熱調理器を提供する。内コイルと、内コイルの外側に配置され内コイルとは独立して制御可能な外コイルを有する。内コイルを利用して被加熱容器の材質を判断し、判断した材質に基づいて、内コイル及び外コイルの双方を利用して被加熱容器の大きさを判断し、判断した材質及び大きさに基づいて、被加熱容器を電磁誘導加熱するために内コイル、又は、内コイル及び外コイルに流す電流を自動的に判断する。

目的








本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、電磁誘導加熱を行うに際し、被加熱容器の材質及び大きさを自動的に判別し、この判別結果に基づいて、電磁誘導加熱調理器における電流を自動的に調節することができる電磁誘導加熱調理器を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

電磁誘導加熱調理器において、内コイルと、前記内コイルの外側に配置され、前記内コイルとは独立して制御可能な外コイルと、を有し、前記内コイルを利用して被加熱容器材質を判断し、判断した前記材質に基づいて、前記内コイル及び前記外コイルの双方を利用して前記被加熱容器の大きさを判断し、判断した前記材質及び大きさに基づいて、前記被加熱容器を電磁誘導加熱するために前記内コイル、又は、前記内コイル及び前記外コイルに流す電流を自動的に判断することを特徴とする電磁誘導加熱調理器。

請求項2

前記内コイルは略円状の閉じた領域として配置され、前記外コイルは前記内コイルと同心の円環状の閉じた領域として配置される請求項1に記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項3

前記被加熱容器の材質は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルのインダクタンスを測定することによって判断される請求項1又は2に記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項4

前記被加熱容器の大きさは、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルのインダクタンスを測定することによって判断される請求項1乃至3のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項5

前記測定すべき電流又はインダクタンスは、前記内コイル及び前記外コイルにパルスを付与することによって測定される請求項2乃至4のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項6

前記測定すべき電流又はインダクタンスを測定する際、前記内コイルは前記被加熱容器によって前記閉じた領域の実質的に略全面を覆われる請求項2乃至5のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項7

前記内コイルの内フェライトは、前記内コイルを配置した円領域内に、前記外コイルの外フェライトは、前記外コイルを配置した円環領域内に、それぞれ配置される請求項1乃至6のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項8

前記内フェライトと前記外フェライトは共に、前記円領域の中心から放射状に等間隔で配置され、各放射方向において互い違いに配置される請求項7に記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項9

前記内コイルのフェライトは、各放射方向において互い隣接して複数配置され、前記隣接して複数配置されたフェライトは、前記放射方向において互いにずらして配置されている請求項8に記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項10

前記内コイル及び前記外コイルに電流を流すにあたり、前記内コイルと前記外コイルの加熱比を、前記被加熱容器の大きさに基づいて決定する請求項1乃至9のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項11

前記加熱比に基づいて、前記内コイルと前記外コイルの通電時間比率、又は、電力比率、又は、前記内コイルと前記外コイルの間の切り換え周期を変更する請求項10に記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項12

前記被加熱容器は整磁合金から成る請求項1乃至11のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器。

請求項13

前記被加熱容器を含む請求項1乃至12のいずれかに記載の電磁誘導加熱調理器セット。

技術分野

0001

本発明は、電磁誘導加熱調理器、更に言えば、様々な材質や大きさの被加熱容器を適切に自動加熱することができる電磁誘導加熱調理器及び電磁誘導加熱調理器と加熱容器をセットにした電磁誘導加熱調理器セットに関する。

背景技術

0002

IHレンジやIHコンロのような電磁誘導加熱調理器は、内部に設けた電磁誘導加熱コイルを利用してIHやIH等の被加熱容器に電磁誘導を生じさせ、被加熱容器を加熱する。一般に、コイルにどのような大きさの電流を流すかは、予め定められているか、或いは、被加熱容器の材質や大きさを考慮してユーザ自身が決定するものとされている。

0003

しかしながら、被加熱容器には様々な材質や大きさのものが存在することから、それらの材質を正確に判断することは困難であった。また、材質や大きさに合わせて、電流量を調節することは困難或いは煩雑であり、必ずしもユーザにとって使い勝手がよいものではなかった。更に、コイル径が被加熱容器よりも大きい場合には、無駄な電力消費され、また、電磁波抑制対策が必要であり、逆に、コイルの径が被加熱容器より小さい場合には、加熱処理が非効率的になってしまう問題があった。更に、コイルを1つしか使用しない調理器では、コイルの配置箇所だけが局所的に加熱され、被加熱物焦げ付かせ易く、調理がしづらいといった問題もあった。

先行技術

0004

特許第3079573号公報(磁性金属材料を用いた鍋が開示されている。)
特開平4−242093号公報(磁性金属材料を用いた鍋が開示されている。)

発明が解決しようとする課題

0005

本願発明はこのような従来技術における問題点を解決するためになされたものであり、電磁誘導加熱を行うに際し、被加熱容器の材質及び大きさを自動的に判別し、この判別結果に基づいて、電磁誘導加熱調理器における電流を自動的に調節することができる電磁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

0006

本発明は、電磁誘導加熱調理器において、内コイルと、前記内コイルの外側に配置され、前記内コイルとは独立して制御可能な外コイルと、を有し、前記内コイルを利用して被加熱容器の材質を判断し、判断した前記材質に基づいて、前記内コイル及び前記外コイルの双方を利用して前記被加熱容器の大きさを判断し、判断した前記材質及び大きさに基づいて、前記被加熱容器を電磁誘導加熱するために前記内コイル、又は、前記内コイル及び前記外コイルに流す電流を自動的に判断する電磁誘導加熱調理器を特徴としている。

0007

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイルは略円状の閉じた領域として配置され、前記外コイルは前記内コイルと同心の円環状の閉じた領域として配置されていてもよい。

0008

更に、前記被加熱容器の材質は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイルのインダクタンスを測定することによって判断してもよい。

0009

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記被加熱容器の大きさは、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルに流れる電流を測定することによって、又は、前記被加熱容器と磁気結合させた状態で前記内コイル及び前記外コイルのインダクタンスを測定することによって判断してもよい。

0010

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記測定すべき電流又はインダクタンスは、前記内コイル及び前記外コイルにパルスを付与することによって測定してもよい。

0011

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記測定すべき電流又は前記インダクタンスを測定する際、前記内コイルは前記被加熱容器によって実質的に略全面を覆われるのが好ましい。

0012

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイルの内フェライトは、前記内コイルを配置した円領域内に、前記外コイルの外フェライトは、前記外コイルを配置した円環領域内に、それぞれ配置されていてよい。

0013

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内フェライトと前記外フェライトは共に、前記円領域の中心から放射状に等間隔で配置され、各放射方向において互い違いに配置されてもよい。また、前記内コイルのフェライトは、各放射方向において互い隣接して複数配置され、前記隣接して複数配置されたフェライトは、前記放射方向において互いにずらして配置されてもよい。

0014

更に、上記電磁誘導加熱調理器において、前記内コイル及び前記外コイルに電流を流すにあたり、前記内コイルと前記外コイルの加熱比を前記被加熱容器の大きさに基づいて決定することもできる。
前記加熱比に基づいて、前記内コイルと前記外コイルの通電時間比率、又は、電力比率、又は、前記内コイルと前記外コイルの間の切り換え周期を変更してもよい。

0015

また、上記電磁誘導加熱調理器において、前記被加熱容器は整磁合金から構成されていてもよい。尚、本願の電磁誘導加熱調理器は、前記被加熱容器を含む電磁誘導加熱調理器セットとして使用することもできる。

発明の効果

0016

被加熱容器の材質や大きさにかかわらず、適切に電磁誘導の自動加熱を行うことができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明による電磁誘導加熱調理器の平面図である。
被加熱容器を電磁誘導加熱調理器に載置した状態を示す図である。
フェライトの配置図である。
他の実施形態によるフェライトの配置図である。

実施例

0018

以下、添付図面を参照しつつ、本願発明の好適な実施形態による電磁誘導加熱調理器の一例を説明する。

0019

図1は、本発明による電磁誘導加熱調理器の平面図、また、図2の(a)は、図1と同様の平面図を、鍋のような被加熱容器を電磁誘導加熱調理器に載置した状態で示す図、更に、図2の(b)は、同図(a)の中心線横断面図である。尚、被加熱容器は、鍋に限らず、フライパン鉄板等の被加熱容器を幅広く含むことは勿論である。

0020

電磁誘導加熱調理器10は、主に、内コイル30(図面簡略化のため、実際の形状である渦巻き状ではなく同心円状に示している)と、この内コイル30の外側に配置された外コイル40(同様に同心円状に示している)、内コイル30と外コイル40を外部から仕切り且つ鍋50を載置するためのガラスプレート20、内コイル30と外コイル40のそれぞれの近傍に配置された内フェライト23及び外フェライト24、及び、内コイル30及び外コイル40と内フェライト23及び外フェライト24の間を仕切るプレート21から成る。尚、鍋50のような被加熱容器と組み合わせて、電磁誘導加熱調理器セットとしてもよい。

0021

鍋50には、小鍋51、51’、中鍋52、52’、大鍋53、53’等、様々な大きさのものが含まれる。使用状況に応じて、いずれの鍋50を選択することもできる。これら異なる大きさの全ての鍋で適切な加熱処理を行うことができるように、複数種類、ここでは2種類の、互いに独立して制御可能なコイル30、40を設けている。これらのコイル30、40には、鍋50の材質や大きさに応じて、自動的に、適当な量の電気が流される。勿論、ユーザが所望する場合には、マニュアル操作で電気量を調整することもできる。

0022

特に自動運転時において、例えば、小鍋51、51’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器10は、鍋50の材質及び大きさを判断した上、内コイル30にのみ適当な量の電流を流し、外コイル40には電流を流さないとすることにより、無駄な電流を流すことを防止し、また、電磁波の漏洩を防止することができる。また、中鍋52、52’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器10は、鍋50の材質及び大きさを判断した上、内コイル30には適当な量の電流を流し、外コイル40には、例えば、コンピュータ制御によって自動的に、或いは、ユーザの操作に応じて、適当な量の電流を流す。また、大鍋53、53’を使用した場合、電磁誘導加熱調理器10は、鍋50の材質及び大きさを判断した上、内コイル30と外コイル40の双方に適当な電流を流す。このように、複数、ここでは2つのコイルを設け、それぞれに適当な量の電流を流すことにより、無駄なく、適切に、加熱処理を行うことができる。更に、例えば、内コイル30と外コイル40の通電比率を適切に制御することで、温度分布を平均化し、また、任意に変化させることもできる。

0023

図面からは明らかでないが、鍋50は、磁性金属材料、例えば、整磁合金から構成されていてもよい。整磁合金を用いることにより、鍋はその最高温度を自身で制御できる。特許第3079573号公報や特開平4−242093号公報等に説明されているように、整磁合金で製造された鍋は、誘導加熱コイル等の誘導加熱手段によって発生される磁力線によって渦電流を生じさせて発熱するが、キュリー温度以上では鍋の磁性が失われることから渦電流は発生せず、従って、鍋が所定温度以上に過熱されることはない。更に、整磁合金を用いた場合には、加熱装置温度センサーを設ける必要がなくなり、また、鍋の温度変化応答するプログラムを設ける必要が一切なくなることから、温度センサーによる感知結果ソフト構成に反映させる必要もない。このように、整磁合金で製造された鍋を用いた場合には、被加熱容器の温度を直接測定せずに、加熱装置における電流出力の大きさと加熱時間だけを制御することによって加熱調理を行うことが可能となり、従来よりも簡易な構造で、安全確実に加熱調理を行うことができる。尚、鍋50のキュリー温度は鍋毎に、それぞれの被加熱物に応じた調理温度近辺に自由に設定できることはよく知られた通りである。

0024

鍋50を均一に加熱するため、内コイル30は、鍋50の底形状に合わせて略円状に、内コイル30自身によって周囲を取り囲まれた、閉じた領域として配置するのが好ましい。外コイル40は、内コイル30と接近させた状態で、内コイル30の中心13と同心の円環状の閉じた領域として配置される。内コイル30と外コイル40をこのように接近させることにより、内コイル30と外コイル40によって密な加熱領域が形成される。

0025

特に内コイル30は、電磁誘導加熱に用いられる他、鍋50の材質及び大きさを判断するためにも利用される。一方、外コイル40は、電磁誘導加熱に用いられる他、鍋50の大きさを判断するためにも利用される。これらのコイル30、40を用いて、先ず、内コイル30だけを利用して鍋50の材質を判断し、その後、この判断結果に基づいて、内コイル30と外コイル40の双方を利用して鍋50の大きさを判断する。

0026

鍋50の材質は、図2の(b)に示すように鍋50と磁気結合させた状態で内コイル30に所定のパルスを付与した際にこの内コイル30に流れる電流を測定することによって、又は、鍋50と磁気結合させた状態で内コイル30に所定のパルスを付与して内コイル30のインダクタンスを測定することによって、判断される。内コイル30や外コイル40に付与する電流量は、これらの判断結果に基づいて行われるため、これらの判断は、内コイル30や外コイル40で本加熱を行う前に行うものとする。尚、コイルに流れる電流が大きくなれば、当然、インダクタンスは小さくなり、コイルに流れる電流が小さくなれば、当然、インダクタンスは大きくなるから、電流或いはインダクタンスのいずれを測定しても、実質的には同じものを測定しているということができる。パルスは、例えば、500Wで10〜20msec程度のものを使用する。このような微弱電流を使用することにより、機器破壊を防止できる。また、パルス周波数は、実際に加熱する周波数と同じ周波数、例えば、35kHzを用いる。加熱周波数と同じ周波数を用いることによって、装置に特別な構成を設ける必要がなくなり、装置構成を簡易化できる。

0027

鍋50の材質をより正確に判断するため、測定時、内コイル30は鍋50によってその閉じた領域の実質的に略全面を覆われるのが好ましい。内コイル30と鍋50の大きさの関係をこのように設定することにより、鍋の大きさとは無関係に、内コイル30の電流値或いはインダクタンスを測定して、鍋の材質によってのみ実質的な影響を受けるようにすることができ、この測定結果実験値と比較することにより、鍋の材質を正確に判断することができる。尚、仮に、外コイル40の電流値或いはインダクタンスだけで判断した場合には、異なる外径の鍋であるのに材質が異なるために同じ加熱処理を施すべき、と判断してしまうこともある。本装置10では、内コイル30の電流値或いはインダクタンスで材質を判断し、その後に、外コイル40における電流値或いはインダクタンスをも考慮することにより、材質及び大きさの双方を判別することができる。但し、鍋50の大きさが、内コイル30より小さい径の場合には、理論上、電流値或いはインダクタンスの変化が材質によるものか径によるものかが判断できなくなるため、この場合には、例えば、外コイル40には出力せず、内コイル30にのみ加熱する等の措置を講じてもよい。

0028

鍋50の大きさは、図2の(b)に示すように鍋50と磁気結合させた状態で内コイル30及び外コイル40の領域に所定のパルスを付与した際にそれらに流れる電流を測定することによって、又は、鍋50と磁気結合させた状態で内コイル30及び外コイル40の領域に所定のパルスを付与してそれらのインダクタンスを測定することによって、判断される。尚、これらのパルスは、鍋50の材質を測定するときに使用するパルスと同じものでよく、大きさ測定のためだけに材質測定とは別にパルスを発生させる必要はない。

0029

パルスを付与することによって発生される電流値と鍋50の材質との関係は、例えば、土鍋や鍋なし時のコイルの電流値 <磁性鍋(使用できる鍋)時の電流値 <アルミ鍋時の電流値となる。これをインダクタンスとの関係でみると、アルミ鍋時のコイルのインダクタンス < 磁性鍋(使用できる鍋)時のインダクタンス< 土鍋や鍋なし時のインダクタンスとなる。このように、磁性金属アルミに比べて、電流値は小さく、インダクタンスは大きくなることから、これらの値に基づいて、実験値を考慮しつつ、材質を的確に判断することができる。尚、ここでは理解を容易にするため、土鍋や磁性鍋、アルミ鍋といった全く異なる材質の鍋を例に挙げているが、例えば、同じ磁性金属材料であっても、加熱しやすい鍋と加熱しにくい鍋があり、電流値やインダクタンスでそれらを見極めてもよい。

0030

一方、パルスを付与することによって発生される電流値と鍋50の大きさとの関係は、例えば、パルスに対して、小鍋(51)時コイルの電流値 < 中鍋(52)時の電流値 < 大鍋(53)時のコイル電流値となる。これをインダクタンスの関係でみると、大鍋(53)時コイルのインダクタンス < 中鍋(52)時のインダクタンス < 小鍋(51)時のインダクタンスとなる。これらの値に基づいて、鍋50の大きさを的確に判断することができる。

0031

鍋50の材質及び大きさを判断した後、それらに基づいて、内コイル30と外コイル40の加熱比(消費電力比)を自動的に決定することができる。更に、この加熱比に基づいて、例えば、内コイル30と外コイル40の通電時間比率、又は、電力比率、又は、内コイル30と外コイル40の間の切り換えの周期を適当に変更することができる。これらの制御は、ソフトウェアによって自動的に行うことができるし、ユーザのマニュアル操作によって行うこともできる。
加熱比の決定方法の一例を説明する。説明の都合上、図1に示すように、内コイルの外径をφA、外コイルの外径をφBとする。尚、底径がφA以下の小鍋を使用する場合には、内コイルにのみ通電させることになるから、内コイルと外コイルの間の加熱比が問題になることはない。故に、ここでは、底径が少なくともφA以上の鍋について検討する。
底径がφB以上の大鍋を使用する場合は、例えば、内コイルと外コイルの加熱比を、内コイルと外コイルの加熱面積の比に等しく設定するのが好ましい。このように設定することにより、鍋全体を均一加熱することができるからである。また、図1に示す例において、鍋の外側を内側よりも強く加熱したい場合は、例えば、外コイルの加熱面積が内コイルの加熱面積よりも多少小さいことを利用して、内コイルと外コイルの加熱比を等しく設定してもよい。このように、内コイルと外コイルの加熱面積との関係で加熱比を適当に設定することにより、所望の加熱状態とすることができる。
また、底径がφAとφBの間にある中鍋を使用する場合は、大鍋を使用した場合に外コイルに流れる電流値と中鍋を使用した場合に外コイルに流れる電流値の比を予め試験で求めておき、求めた電流値の比に基づいて、内コイルと外コイルの加熱比をプログラミングしてもよい。更に言えば、予め試験で求めた電流値の比に基づいて、大鍋で外コイルに流れる電流値の何%分(通常、100%以下)を中鍋の外コイルに流すか、といった観点から、内コイルと外コイルの加熱比をプログラミングしてもよい。例えば、大鍋における内コイルと外コイルの加熱比を50:50とすると、予め試験で求めた電流値の比が10:8であれば、中鍋使用時の内コイルと外コイルの加熱比を50:(50×0.8α)に設定する(但し、0.8α<1)等とする。

0032

図3に、電磁誘導加熱調理器10の表面側から見た内フェライト23、外フェライト24の配置を示す。内コイル30の内フェライト23は、内コイル30を配置した円領域32内に、外コイル40の外フェライト24は、外コイル40を配置した円環領域42内に、円領域32の中心13から放射状に等間隔で配置され、また、これら内フェライト23、外フェライト24は、各放射方向において互い違いに配置される。このような配置とすることにより、内コイル30と外コイル40の相互の干渉を出来る限り抑制する構造となっている。

0033

図4に、フェライト23A、24Aの他の配置例を示す。ここでは、特に、内コイルのフェライト23Aが、各放射方向において互い隣接して複数、ここでは2本配置されており、これら2本のフェライト23A、23A’が、放射方向において互いにずらして配置されている。このような配置とすることにより、コイルに接近したフェライトの数を、相互干渉を可能な限り抑制しつつ増やして、インダクタンスの調整を容易にし、また、磁路最短距離としている。

0034

尚、上の実施形態では、内コイルと外コイルをそれぞれ1つずつ設けるとしていたが、コイルを何重にも設けて、より様々な大きさの鍋に対応させてもよい。また、内コイルや外コイルは、円状に配置することとしているが、鍋の形状に合わせて、例えば、矩形三角形等に配置してもよい。その他、本願は、当業者に明らかな変更事項を含む。

0035

電磁誘導加熱調理器に幅広く使用することができる。

0036

10電磁誘導加熱調理器
13 中心
20ガラスプレート
23 内フェライト
24外フェライト
30内コイル
32円領域
40外コイル
50鍋(被加熱容器)
51 小鍋
52 中鍋
53 大鍋

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