JP2011018511A - 電磁誘導加熱器 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな長方形の平面輪郭形状を有する食材調理用鉄板又は食品焼成用金型であっても、その下面全体の均一に加熱できる電磁誘導加熱器を提供する。
【解決手段】食材調理用鉄板又は食品焼成用金型（Ｍ）を加熱する１本物の電磁誘導加熱コイル（Ｃ）と、その加熱コイル（Ｃ）を固定支持するコイル支持フレーム（Ｆ）とから成る電磁誘導加熱器（Ｈ）において、隣り合う同士が互いに逆向きのほぼ正方形な渦巻き状態に巻回された複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）から、直列接続又は並列接続することにより、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）をその加熱する上記鉄板又は金型（Ｍ）とほぼ対応する大きさの全体的な長方形又は正方形の平面輪郭形状に形作ると共に、その各渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）の中心に磁性体の芯棒（１１）を、昇降調整自在に差し込み垂立させた。
【選択図】 図６

Description

本発明はお好み焼きや焼きそば、ギョーザ、ハンバーグ、ビーフステーキなどの各種食材を加熱調理する鉄板（ホットプレート）のみならず、ワッフルやバナナ、クッキー、焼きおにぎり、ドラ焼きなどの各種食品（焼き菓子）を焼成する金型にもふさわしく有用な電磁誘導加熱器に関する。

この種の食材調理用鉄板や食品焼成用金型としては、長方形や正方形の平面輪郭形状をなすものが多く、しかもその下面がガスバーナーによって加熱されている。

殊更、食品を連続的に加熱処理する場合、スチールベルトやターンテーブルなどが利用され、その食品焼成用金型を直線軌跡又は／及びサークル軌跡に沿って搬送中、赤外線バーナーとパイプバーナーを具備したガスオーブンのトンネル内へ通過させるようになっている通例である。

特開平７−１４７８７８号公報 特開平９−２１５６０５号公報

ところが、上記食材調理用鉄板や食品焼成用金型の加熱源はガスであるため、作業者の受ける温度環境や熱効率が非常に悪く、配管工事や消防工事などを要するほか、階上のフロアーに設置使用し難い問題もある。

特に、自動間歇的に搬送される食品焼成用金型を、多数のガスバーナーにより加熱する場合、そのガスの炎が揺れ動き、火力が一定化し難いため、上記金型の下面全体を均一温度に加熱することができない。

本発明はこのような課題の改良を目的としており、その目的を達成するために、請求項１では食材調理用鉄板又は食品焼成用金型を加熱する１本物の電磁誘導加熱コイルと、その加熱コイルを固定支持するコイル支持フレームとから成る電磁誘導加熱器において、

隣り合う同士が互いに逆向きのほぼ正方形な渦巻き状態に巻回された複数の小さい渦巻きコイル部から、直列接続又は並列接続することにより、上記１本物の電磁誘導加熱コイルを上記鉄板又は金型とほぼ対応する大きさの全体的な長方形又は正方形の平面輪郭形状に形作ると共に、

その小さい各渦巻きコイル部の中心に磁性体の芯棒を、昇降操作自在に差し込み垂立させたことを特徴とする。

又、請求項２では各渦巻きコイル部における巻き径が比較的小さい中央コイル部だけを円筒形の渦巻き状態として、芯棒の周囲に巻回させると共に、

その他の巻き径が比較的大きくほぼ正方形の扁平な渦巻き状態にある周辺コイル部と接続一本化したことを特徴とする。

更に、請求項３では複数の小さい渦巻きコイル部をそのほぼ正方形な渦巻き状態が組み合わさった互いに同じ２個取りとして、１枚物の銅板から一挙に打ち抜き、その２個を分けて使うことを特徴とする。

請求項１の上記構成によれば、食材調理用鉄板又は食品焼成用金型が長方形や正方形の平面輪郭形状であっても、ほぼ正方形の渦巻き状態をなす複数の小さい渦巻きコイル部から、直列接続又は並列接続することにより、１本物の電磁誘導加熱コイルを上記鉄板又は金型とほぼ対応する大きさの平面輪郭形状として、極めて容易に形作ることができる。

そして、上記複数の小さい渦巻きコイル部同士は、その隣り合う相互間において渦巻き方向が逆向きになっているため、電流の流れる方向は互いに同一となり、上記小さい各渦巻きコイル部から発生した磁界が、互いに打ち消し合うことはない。しかも、その小さい各渦巻きコイル部の中心には磁性体の芯棒が垂立している。

その結果、上記長方形や正方形の鉄板又は金型を下方から、その加熱温度分布の全体的な均一に安定良く加熱することができ、この効果の達成については上記鉄板又は金型の材質や厚みなどの変化に応じて、上記芯棒を昇降調整できることが大いに役立つ。

その場合、請求項２の構成を採用するならば、食材調理用鉄板又は食材焼成用金型が大きな平面輪郭形状になっても、その電磁誘導加熱コイルにおける複数の渦巻きコイル部を、巻き径の比較的小さい中央コイル部と巻き径の比較的大きい周辺コイル部とから容易に接続一本化することができ、その中央コイル部だけを芯棒の周辺へ巻き付ける作業も、制約なく便利に行なえる効果がある。

更に、請求項３の構成を採用するならば、複数の小さい渦巻きコイル部を１枚物の銅板から打ち抜かれた言わば平角銅線として、一挙同時にすばやく量産することができ、その渦巻きコイル部同士の接続作業も便利良く行なえる効果がある。

本発明に係る電磁誘導加熱器を食品（焼き菓子）の焼成用金型に使用した状態の概略説明図である。 図１の部分拡大側面図である。 図２の平面図である。 本発明に係る電磁誘導加熱器と食品焼成用金型との対応位置関係を示す平面図である。 図４の底面図である。 図４の６−６線に沿う断面図である。 電磁誘導加熱器の電磁誘導加熱コイルを抽出して示す平面図である。 各渦巻きコイル部の周辺コイル部を抽出して示す平面図である。 図４の９−９線に沿う拡大断面図である。 電磁誘導加熱コイルの渦巻きコイル部とその励磁用高周波電源との接続配線図である。 図７に対応する電磁誘導加熱コイルの変形例を示す平面図である。 渦巻きコイル部の打ち抜き状態を示す説明図である。 食品焼成用金型の加熱温度分布を示すグラフである。

以下、図示の実施形態に基いて本発明の具体的構成を詳述すると、図１〜３は各種食品（図例の場合焼き菓子）の焼成用金型（Ｍ）と、これに対する電磁誘導加熱器（Ｈ）の使用状態を概略的に示している。

上記食品焼成用金型（Ｍ）はヒンジ（１）を介して、その水平軸線廻りの開閉自在に枢支連結された前後一対の割型（２ｆ）（２ｒ）から成り、しかもその互いにほぼ同じ両割型（２ｆ）（２ｒ）の長方形な合掌面（分割面）からは、閉合時に合致連通し得る材料収納凹所（３）の多数（図例では焼き菓子の平面輪郭形状に開口した合計１２個づつ）が、一定深さだけ陥没している。

又、上記食品焼成用金型（Ｍ）の両割型（２ｆ）（２ｒ）は磁性体である鉄から、一定な厚みを備えた長方形の平面輪郭形状に作成されている。（ｙ）（ｘ）はその長方形の長辺と短辺を示している。但し、鉄に代る銅やフェライト系ステンレス鋼、鉄とアルミとのクラッド材、アルミとステンレスとのクラッド材などを採用して、その両割型（２ｆ）（２ｒ）の合掌しない背中面へ、磁性体である鉄粉などの発熱被膜（図示省略）を溶射することにより、導電性を与えても良い。

このような食品焼成用金型（Ｍ）の多数はそのヒンジ（１）の左右両端部において、無端なチエンコンベア（４）へ図外の取付金具を介して並列状態に取り付けられており、その両割型（２ｆ）（２ｒ）の長辺（ｙ）を搬送幅とする方向性のもとで、減速機付きの駆動モーター（５）によって循環回走されるようになっている。（６）（７）はそのチエンコンベア（４）を巻き掛ける前後一対のスプロケットホイールであり、その何れか一方のスプロケットホイール（６）が伝動チエン（８）を介して、上記減速機付きの駆動モーター（５）と伝動連結されている。

そして、上記チエンコンベア（４）による食品焼成用金型（Ｍ）の自動間歇的な搬送中において、先ずその展開した両割型（２ｆ）（２ｒ）の材料収納凹所（３）へ、上方から食品（上記焼き菓子）の外皮材となる小麦粉や鶏卵、砂糖などを含む生地を流し込み、次いで必要に応じては、閉合時に下側となる予定である割型（２ｆ）の上記流し込み生地の表面へ、やはり上方から中芯材となる餡やクリームなどを定置させ、その後両割型（２ｆ）（２ｒ）を閉合状態に保つのであるが、先の展開状態にある食品焼成用金型（Ｍ）の両割型（２ｆ）（２ｒ）は、これを電磁誘導加熱器（Ｈ）により下方から加熱すると共に、その後の閉合状態にある両割型（２ｆ）（２ｒ）は、これを同じく電磁誘導加熱器（Ｈ）によって、上下方向から加熱するようになっている。（９）は焼成できた食品（焼き菓子）（１０）を搬送するベルトコンベアである。

上記電磁誘導加熱器（Ｈ）は図４〜９のようなユニット体として、複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）から直列接続されることにより、上記食品焼成用金型（Ｍ）とほぼ対応する大きさの全体的な長方形に形作られた１本物の電磁誘導加熱コイル（Ｃ）と、その加熱コイル（Ｃ）を安定良く受け持ち固定するコイル支持フレーム（Ｆ）と、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）における小さな渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）の中心へ各々差し込み垂立された強磁性体の芯棒（１１）とから成り立っている。

即ち、先ず電磁誘導加熱コイル（Ｃ）は一定な太さ（例えば約５mmの直径）と長さの銅線（リッツ線）から成る１本物であり、その複数（図例では上記食品焼成用金型における合計１２個の材料収納凹所をほぼ３個づつ分担する合計４個）の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）が図７のように、隣り合う同士の互いに逆向くほぼ正方形な渦巻き状態として、例えば約８〜１０回だけ巻回され、しかもその小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）同士の直列接続により、全体的な長方形の平面輪郭形状をなしている。

そのため、複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）同士が隣り合う部位において、電流の流れる方向（Ａ）は同一となり、その各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）から発生した磁界が互いに打ち消し合わず、このような小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）の複数から接続状態にある電磁誘導加熱コイル（Ｃ）の全体が、上記食品焼成用金型（Ｍ）とほぼ対応する大きさと平面輪郭形状（長方形）をなすこととも相俟って、その食品焼成用金型（Ｍ）の全体を均一な温度分布状態に加熱できる効果がある。

尚、（１２）は上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）の切り離し両端部をなす接続端子であって、その励磁用高周波電源（加熱用インバーター）（１３）の出力端子と図１０のように接続配線され、その高周波電源（１３）から高周波電流の供給を受けることになる。（１４）は同じく高周波電源（１３）と接続配線された操作パネルである。

更に言えば、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）における複数の各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）のうち、その巻き径が比較的小さい中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）だけは図６、９のように、一定の背丈（ｈ１）を有する円筒形の渦巻き状態に巻回されている一方、その他の巻き径が比較的大きい周辺コイル部（Ｃ１−ｂ）〜（Ｃ４−ｂ）は、ほぼ正方形の扁平な渦巻き状態に巻回されており、その中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）と周辺コイル部（Ｃ１−ｂ）〜（Ｃ４−ｂ）との連続一本物をなしている。

次に、上記強磁性体の芯棒（１１）は一定な太さを有する角柱形又は円柱形のフェライトから成り、その背丈（ｈ２）が上記した各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）における中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）の背丈（ｈ１）よりも高い（長い）一定寸法として、その各中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）の筒芯線に沿い貫通する垂立状態にある。

これを換言すれば、各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）の中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）が芯棒（１１）の周囲へ、一定な背丈（ｈ１）の円筒形に巻回されているわけである。そのため、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）における各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）の就中中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）を流れる高周波電流によって起生される磁束が、上記芯棒（１１）から食品焼成用金型（Ｍ）へ浸透して、その金型（Ｍ）の下面を電磁誘導加熱することができる。

その場合、その芯棒（１１）の下端部を受け持つ非磁性体のセンターボルト（１５）が、後述のコイル支持フレーム（Ｆ）へ昇降調整自在に取り付けられているため、そのセンターボルト（１５）の昇降操作によって、上記食品焼成用金型（Ｍ）の下面と芯棒（１１）の上面との上下相互間隙（Ｓ）を、広く又は狭く調整することができ、延いては金型（Ｍ）における材質や厚みなどの変化に応じて、その下面の加熱温度分布を全体的な均一状態に保てるのである。

上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）のコイル支持フレーム（Ｆ）は、食品焼成用金型（Ｍ）とほぼ対応する大きさ並びに平面輪郭形状（長方形）に組み立てられた基枠（１６）と、その基枠（１６）の上段位置へ縦横交錯状態に結束された金属骨材（１７）（１８）と、同じく基枠（１６）の下段位置に連結された複数（図例では合計４個）の水平なボルト受けバー（１９）とから成り、そのボルト受けバー（１９）に上記芯棒（１１）の昇降調整用センターボルト（１５）が螺合締結された組立状態にある。

又、上記基枠（１６）はアングル形鋼材やフラットバー（平鋼）から組み立てられているが、これに結束一体化された金属骨材（１７）（１８）は、ステンレス鋼棒やアルミ棒、その他の非磁性体から成り、これにはガラス繊維などの電気絶縁テープ（２０）が被覆状態に巻き付けられている。

そして、このようなコイル支持フレーム（Ｆ）の電気絶縁された金属骨材（１７）（１８）に、１本物である電磁誘導加熱コイル（Ｃ）の渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）が結束されており、上記食品焼成用金型（Ｍ）との一定間隙を保つ位置決め固定状態にある。但し、上記コイル支持フレーム（Ｆ）の基枠（１６）を組み立てるコーナーボルト（２１）の昇降操作により、その上段位置へ金属骨材（１７）（１８）を介して搭載された状態にある電磁誘導加熱コイル（Ｃ）と食品焼成用金型（Ｍ）との上下相互間隙（図示符号省略）を、広く又は狭く調整できるように定めても良い。

その場合、図９の拡大図に示唆する如く、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）における各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）の中央コイル部（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）を、電気絶縁被覆されたリッツ線（銅線）とする一方、同じく各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）の周辺コイル部（Ｃ１−ｂ）〜（Ｃ４−ｂ）を図８のような裸線（銅線）として、そのリッツ線と裸線とを接続端子などにより接続一本化するならば、上記周辺コイル部（Ｃ１−ｂ）〜（Ｃ４−ｂ）の良好な放熱作用を得られる利点がある。

更に、図４〜７では上記食品焼成用金型（Ｍ）の割型（２ｆ）（２ｒ）に対応する大きさの電磁誘導加熱器（Ｈ）として、その電磁誘導加熱コイル（Ｃ）の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）を一列に直列接続することにより、全体的な細長い長方形の平面輪郭形状に形作っているが、電磁誘導加熱コイル（Ｃ）を複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）から成る１本物として、その各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）を互いに逆向きのほぼ正方形な渦巻き状態に巻回する構成である限り、図１１の平面図に例示するように、複数の渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）を２列以上に並列接続して、上記割型（２ｆ）（２ｒ）の前後一対と対応する大きな長方形の平面輪郭形状に形作ったり、又各種食材調理用鉄板（ホットプレート）に対応する大きさを有する長方形や正方形などの平面輪郭形状に造形したりしても良い。

何れにしても、上記電磁誘導加熱器（Ｈ）の電磁誘導加熱コイル（Ｃ）は、これを１本物の銅線から成る複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）として、その各渦巻きコイル部（Ｃ１）〜（Ｃ４）をほぼ正方形な渦巻き状態に巻回する方法のみならず、その巻回する作業工程を省略するために、１枚物の銅板を図１２のような互いに同じ渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）の２個取りとして打ち抜いた上、その所謂平角銅線から成る渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）を分けて使用し、図７や図１１のように直列接続又は並列接続することも可能である。（２２）はその平面輪郭形状の打ち抜き（姿抜き）と一挙同時に穿孔された接続端子用取付孔を示している。

図１３は合計１２個づつの材料収納凹所（３）が開口する食品焼成用金型（Ｍ）を、図４〜９の電磁誘導加熱器（Ｈ）により下方から電磁誘導加熱し、その加熱中の１０秒毎にサンプリングした経時的な一定時刻における加熱温度分布を示すグラフであり、これによれば上記金型（Ｍ）の測定点（イ）〜（ヘ）における加熱温度分布が、その金型（Ｍ）の下面全体として約２０℃のバラツキ範囲にとどまるとしても、更に測定点（ヘ）とほぼ対応する部位の芯棒（１１）を上昇させると共に、別な測定点（ニ）に接近した部位の芯棒（１１）を下降させることにより、上記加熱温度分布を同図の鎖線で示す如く、金型（Ｍ）における下面全体の均一に保つことができ、その焼き菓子の焼き色もムラなく仕上がる。

（１）・ヒンジ
（２ｆ）（２ｒ）・割型
（３）・材料収納凹所
（４）・チエンコンベア
（５）・駆動モーター
（６）（７）・スプロケットホイール
（８）・伝動チエン
（９）・ベルトコンベア
（１０）・焼成食品（焼き菓子）
（１１）・芯棒
（１２）・接続端子
（１３）・高周波電源（加熱用インバーター）
（１４）・操作パネル
（１５）・センターボルト
（１６）・基枠
（１７）（１８）・金属骨材
（１９）・ボルト受けバー
（２０）・電気絶縁テープ
（２１）・コーナーボルト
（２２）・接続端子用取付孔
（Ａ）・電流の方向
（Ｃ）・電磁誘導加熱コイル
（Ｃ１）〜（Ｃ４）・渦巻きコイル部
（Ｃ１−ａ）〜（Ｃ４−ａ）・中央コイル部
（Ｃ１−ｂ）〜（Ｃ４−ｂ）・周辺コイル部
（ｈ１）・円筒形の背丈
（ｈ２）・芯棒の背丈
（Ｆ）・コイル支持フレーム
（Ｈ）・電磁誘導加熱器
（Ｓ）・上下相互間隙

Claims (3)

1. 食材調理用鉄板又は食品焼成用金型（Ｍ）を加熱する１本物の電磁誘導加熱コイル（Ｃ）と、その加熱コイル（Ｃ）を固定支持するコイル支持フレーム（Ｆ）とから成る電磁誘導加熱器（Ｈ）において、
   隣り合う同士が互いに逆向きのほぼ正方形な渦巻き状態に巻回された複数の小さい渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）から、直列接続又は並列接続することにより、上記電磁誘導加熱コイル（Ｃ）をその加熱する上記鉄板又は金型（Ｍ）とほぼ対応する大きさの全体的な長方形又は正方形の平面輪郭形状に形作ると共に、
   その各渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）の中心に磁性体の芯棒（１１）を、昇降調整自在に差し込み垂立させたことを特徴とする電磁誘導加熱器。
2. 各渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）における巻き径が比較的小さい中央コイル部（Ｃ１−ａ）（Ｃ２−ａ）（Ｃ３−ａ）（Ｃ４−ａ）だけを円筒形の渦巻き状態として、芯棒（１１）の周囲に巻回させると共に、
   その他の巻き径が比較的大きくほぼ正方形の扁平な渦巻き状態にある周辺コイル部（Ｃ１−ｂ）（Ｃ２−ｂ）（Ｃ３−ｂ）（Ｃ４−ｂ）と接続一本化したことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱器。
3. 電磁誘導加熱コイル（Ｃ）の各渦巻きコイル部（Ｃ１）（Ｃ２）（Ｃ３）（Ｃ４）をそのほぼ正方形な渦巻き状態が組み合わさった互いに同じ２個取りとして、１枚物の銅板から一挙に打ち抜き、その２個を分けて使うことを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱器。

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