JP2014044932A - 誘導加熱式食品加工装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】装置を大型化することなく、加熱効率に優れており、作業性を損なうことなく、大量調理及び連続調理が可能となり、加熱ムラ、具材の破損、焦げ付きを防止しながらも、食品の両側に同時に熱を加えることのでき、安全性が高くて、設備の維持管理が容易な、食品加工装置を提供する。
【解決手段】加熱される食品を収容する食品収容空間Ｓを形成するものであり、非磁性体からなる第１容器要素２及び磁性体からなる第２容器要素３と、第１容器要素２に対して第２容器要素３とは反対側に設けられた誘導コイル４とを具備しており、誘導コイル４により発生した磁束が第１容器要素２の底壁２２を貫通して第２容器要素３に到達し、第２容器要素３の内部を通過することによって、第１容器要素２及び第２容器要素３の両方が加熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘導加熱により食品を加熱して加工する食品加工装置に関するものである。

従来、冷凍食品などの加工食品において、当該加工食品の両面に焼き目が付いたような食品を加工する場合には、例えばフライパン等の調理器具の加熱面に一方の面を接触させて焼き、その後、食品をひっくり返して他方の面を加熱面に接触させて焼くようにしている。

このように食品を片面ずつ焼く場合には、片面ずつ焼くための時間が必要となり、加工時間が長くなり、加工効率が悪い。この問題は、加工食品の製造量が増えるにしたがって顕著となる。

また、特許文献１に示すように、食品の上側及び下側の両方にヒータ等の加熱手段を設け、食品の両面を同時に焼くように構成した食品加工装置がある。

しかしながら、食品の上側及び下側の両方にそれぞれ加熱手段を設けると、食品加熱装置が大型化してしまうだけでなく、加熱効率が悪く、周囲温度が高くなり作業性にも悪影響を与えてしまうという問題がある。

また従来、工業的に麺類や米飯等を大量かつ連続的に炒めるための加熱方法としては、ガス加熱法や渦電流加熱法、過熱蒸気法等が用いられている。

ガス加熱方法は、加熱速度が速くコストが安いという長所があるが、消し忘れによる焼け焦げ，弱火力での使用中の立ち消えや使用機器のガス漏れによるガス中毒や爆発の危険がつきまとう。渦電流加熱法は、ガス中毒や爆発の危険はないものの、加熱速度が遅く、電力のエネルギー単位が高いという短所がある。過熱蒸気法は電熱性も良く、優れた加熱方法であるものの、スチームハンマーによる騒音や機器破損、配管・機器の腐食や凍結による破損の可能性があり、大規模な食品製造設備で使用するにあたっては安全性やメンテナンスの面での欠点も存在する。

さらに上記何れの方法を用いても加熱温度又は加熱深度を厳密に制御することは難しい。

一方、近年、高周波を用いた誘導加熱法による家庭用加熱調理器が一般化している（特許文献２参照）。この方法は直火を用いずに調理器具自体を加熱するため、安全性が高く、エネルギー効率にも優れる。

しかし大規模で工業的な食品製造設備に使用するような大型の高周波誘導加熱装置は、装置や電源を設備に併せて特注する必要があり、高価である。また、高周波誘導加熱法では熱の浸透深度が器具壁の数ミクロン程度であり、工業的な食品製造で用いる厚手の調理器具に対して使用することが難しい。さらに、高周波による誘導加熱装置の場合、電力損失の問題から装置本体と電源の間の距離を大きくとることができない。これは複雑、かつ、製品にあわせた組み換えが必要となる製造ラインを持ち、水を多用する食品製造工場においては致命的な欠点であり、これまで大規模な食品製造設備には応用することができていない。

特開２００５−２４６０５２号公報 特許第３４４６５０７号公報

そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、装置を大型化することなく、加熱効率に優れており、作業性を損なうことなく、大量調理及び連続調理が可能となり、加熱ムラ、具材の破損、焦げ付きを防止しながらも、食品の両側に同時に熱を加えることのでき、安全性が高くて、設備の維持管理が容易な、食品加工装置を提供することをその主たる所期課題とするものである。

すなわち本発明に係る誘導加熱式食品加工装置は、加熱される食品を収容する食品収容空間を形成するものであり、非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素と、前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に設けられた誘導コイルとを具備しており、前記誘導コイルにより発生した磁束が前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通するとともに前記第２容器要素の内部を通過することによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素が加熱されることを特徴とする。

また、本発明に係る食品の連続炒め装置は、加熱される食品を収容する食品収容空間を形成するものであり、導電性非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素と、前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に設けられた誘導コイルとを具備しており、前記誘導コイルにより発生した磁束が前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通するとともに前記第２容器要素の内部を通過することによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素が加熱されることを特徴とする。

また本発明に係る誘導加熱式食品加工方法は、非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素により形成される食品収容空間に食品を収容して、前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に誘導コイルを設けて、前記誘導コイルにより発生した磁束を、前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通させるとともに前記第２容器要素の内部を通過させることによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素を加熱して前記食品を加工することを特徴とする。

このようなものであれば、非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素により形成された食品収容空間に食品を収容して、第１容器要素に対して第２容器要素とは反対側に誘導コイルを設けて、誘導コイルにより発生した磁束を、非磁性体の第１容器要素に貫通させているので、第１容器要素を加熱することができる。また、誘導コイルにより発生した磁束は、第１容器要素を貫通した後に磁性体の第２容器要素の内部を通過するので、第２容器要素を加熱することができる。これにより、食品収容空間に収容された食品を第１容器要素及び第２容器要素により加熱することができる。また、第１容器要素側に誘導コイルを設けるだけで良いので装置を大型化することも無く、蓋体の開閉及び脱着が簡単にできるので食品の出し入れが容易になる。さらに、誘導加熱により第１容器要素及び第２容器要素を加熱することから加熱効率に優れており、作業性を損なうこともない。その他、大量調理及び連続調理が可能となるだけでなく、加熱ムラを防止することもでき、具材の破損、焦げ付きを防止することができる。これにより、食品の食感、風味、見栄えを向上し、生産性を向上させることができる。

また、本発明は、中周波を用いた誘導加熱法を大規模な連続式食品加熱装置に応用することで、加熱温度と加熱深度を高精度に制御でき、対象食品を選択的、かつ強力、短時間に加熱可能とするものである。中周波を用いて誘導加熱を起こすことで、熱の浸透深度を１０ｍｍ程度まで深くすることが可能となり、これにより食品製造で用いる厚手の調理器具にも対応できる。

さらに、高周波と比べて、中周波の場合は電力損失が小さいため、電源からの距離を大きくとることができる。これにより誘導加熱法の利点である、加熱制御精度の高さや安全性、エネルギー効率の高さを維持しつつ、食品製造現場で利用可能な装置とすることができる。

その上、短時間かつ部位選択的に食品を連続して加熱調理することで、加熱ムラや焦げ付きの防止、加熱後の冷却工程簡略化や冷凍設備の負荷低減が可能であり、時間のかかる加熱冷却工程が短縮することで大幅に生産性が向上する。必要部位のみを短時間に加熱することで、周囲への余分な熱損失やそれによる作業環境の悪化を防ぎ、使用するエネルギー量を削減することができる。

加えて、本発明を用いて食品を加熱調理した場合、食品外への香味成分の損失や余熱による劣化を防ぐことができ、好ましい焼き目や焼き臭を対象食品に付与した高品位の食品の提供を可能とできる。

具体的には、前記第１容器要素が、上方に開口する開口部を有する食品容器であり、前記第２容器要素が、前記食品容器の開口部を閉塞する蓋体であることが望ましい。この場合、誘導コイルは、食品容器の底壁下方に設けられる。そして、食品容器の底壁を好適に加熱するためには、食品容器の底壁における誘導コイルに対向する壁が概略平板状をなし、誘導コイルにより発生する磁束を略垂直に貫通させることが望ましい。

ここで、誘導コイルを流れる電流と第１容器要素及び第２容器要素に発生する誘導電流とは逆向きであるため、互いに反発する力（反発力）が働くことになり、第２容器要素が不意に外れるといった問題が生じる場合がある。この問題を解決するためには、前記誘導コイルの中央部に磁路用鉄心が設けられていることが望ましい。このように、誘導コイルの中央部に磁路用鉄心を設けることによって、当該磁路用鉄心及び第２容器要素の厚み方向には同方向の磁束が流れるので、互いに引き合う力（吸引力）が発生する。このため、誘導コイルと第１容器要素及び第２容器要素との間には合成力として大きな反発力が働かないため、第２容器要素が不意に外れるといったことを防止することができる。

前記誘導コイルの外側周面及び前記誘導コイルの前記第２容器要素とは反対側の面を覆い、前記誘導コイルにより発生した磁束が通過する磁束通路を形成する磁性体からなる磁束通路形成部材が設けられていることが望ましい。これならば、誘導コイルにより発生した磁束が第１容器要素を貫通して、食品収容空間を経て第２容器要素に到達し、当該第２容器要素の内部を通過した後に磁束通路形成部材に流れるという磁路が形成される。その結果、誘導コイルにより発生した磁束を効果的に第１容器要素及び第２容器要素に導くことができる。

前記第１容器要素が前記磁束通路形成部材により支持されていることが望ましい。これならば、第１容器要素を支持する構造を磁束通路形成部材により構成することができ、装置構成を簡略化することができる。

前記第２容器要素に対して前記第１容器要素側に導電性非磁性体を前記第２容器要素に密着設置したものが望ましい。このように第２容器要素の内側に導電性非磁性体を密着設置すれば、導電性非磁性体に誘導電流が流れて発熱し、密着設置した非磁性体と磁性体で構成された第２容器要素の温度を上昇させることができる。また、密着させる導電性非磁性体の抵抗率や厚さを選択することで第２容器要素の温度上昇値を調整することが可能となる。なお、導電性非磁性体とは、例えば非磁性ステンレスや銅等である。

前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に、前記第１容器要素よりも低抵抗率の非磁性体を前記第１容器要素に密着又は、熱伝達部材を介して配置したものが望ましい。これならば、第１容器要素に部分的な温度ムラが生じた場合、その比較的温度の低い箇所に第１容器要素よりも低抵抗率の非磁性体を配置すれば、その配置箇所では誘導電流が流れ易くなり、発熱量が増加して温度が上昇するので、温度ムラを解消することができる。なお、この低抵抗率の非磁性体は、第１容器要素に密着して配置してもよいし、第１容器要素に熱伝達部材を介して配置してもよい。

第１容器要素側の外側には誘導コイルが設けられるため、第１容器要素からの放熱量は少ないが、第２容器要素側の外側は開放されており、第２容器要素からの放熱量が多く、第２容器要素が高温になるにしたがって温度上昇率が低下する。この問題を解決するためには、前記第２容器要素に対して前記第１容器要素とは反対側に断熱部材が設けられていることが望ましい。

ここで、誘導コイルに印加する交流電圧の周波数を５０Ｈｚ未満の低周波とした場合、非磁性体からなる第１容器要素が加熱されにくく、また、第２容器要素の磁束密度が高くなり過ぎて飽和してしまう。一方、前記周波数を１０００Ｈｚを超える高周波とした場合、非磁性体からなる第１容器要素が加熱されすぎて第２容器要素よりも温度が高くなり過ぎてしまう。このため、前記誘導コイルに印加する交流電圧の周波数を５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚとし、前記第１容器要素及び前記第２容器要素の発熱比を前記周波数によって制御していることが望ましい。

また、第１容器要素は非磁性体のため、電流浸透度が高く、内外面ともに加熱される。一方、第２容器要素は磁性体のため、周波数５００Ｈｚ、温度３００℃において２ｍｍ程度の電流浸透度であり、食品に接触する内面が加熱されるため、食品加工には効率が良い。

また、前記誘導コイルに交流電圧を印加する電源が、変圧器方式の３Ｎ（Ｎは１以上の奇数である。）倍周波数発生装置であることが望ましい。ここで、３Ｎ倍周波数発生装置は、商用電源周波数が５０Ｈｚの場合には、１５０Ｈｚ、４５０Ｈｚ、７５０Ｈｚの中周波を出力し、商用電源周波数が６０Ｈｚの場合には、１８０Ｈｚ、５４０Ｈｚ、９００Ｈｚの中周波を出力する。なお、汎用インバータを用いることが考えられるが、汎用インバータは一般的に出力電圧をＶ、出力周波数をＦとすると、Ｖ／Ｆ＝一定で変化するように構成されている。このため、負荷温度を出力の増減で制御すると、電圧の変化に伴って周波数も常に変化することとなり、第１容器要素及び第２容器要素は周波数の変化に伴って振動が激しくなる。一方、変圧器方式の３Ｎ倍周波数発生装置では、常に周波数が一定で、出力電圧のみを変化させる制御方式であり、第１容器要素及び第２容器要素の周波数変動による振動が少なく、食品加工に悪影響を与えることが少ない。

上述した誘導加熱式食品加工装置又は食品の連続炒め装置を用いて加熱処理を行う加熱処理工程を有する食品の連続炒め方法とすることで、連続炒め方法において上述した効果を発揮させることができる。

また、上記の連続炒め方法を用いた加熱処理工程を有する方法で製造された食品としては、例えば麺類や米飯等が考えられる。

このように構成した本発明によれば、装置を大型化することなく、加熱効率に優れており、作業性を損なうことなく、大量調理及び連続調理が可能となり、加熱ムラ、具材の破損、焦げ付きを防止しながらも、食品の両側に同時に熱を加えることのでき、安全性が高くて、設備の維持管理が容易な、食品加工装置を提供することができる。

本実施形態に係る誘導加熱式食品加工装置の構成を模式的に示す断面図。 フライパン重量：蓋重量＝１：１．０４５、周波数１５０Ｈｚ、断熱部材無しの場合の誘導加熱テストの結果を示す図。 フライパン重量：蓋重量＝１：１．０４５、周波数１５０Ｈｚ、断熱部材有りの場合の誘導加熱テストの結果を示す図。 フライパン重量：蓋重量＝１：１．４５１、周波数４５０Ｈｚ、断熱部材無しの場合の誘導加熱テストの結果を示す図。 フライパン重量：蓋重量＝１：１．４５１、周波数１５０Ｈｚ、断熱部材無しの場合の誘導加熱テストの結果を示す図。 フライパン重量：蓋重量＝１：２．７４６、周波数１５０Ｈｚ、断熱部材無しの場合の誘導加熱テストの結果を示す図。 本実施形態の変形例に係る誘導加熱式食品加工装置の構成を模式的に示す断面図。

以下に本発明に係る誘導加熱式食品加工装置の実施形態について図面を参照して説明する。

本実施形態に係る誘導加熱式食品加工装置１は、例えば麺類や米飯等の食品を炒める又は焼く等のように食品に熱を加えて加工するものであり、図１に示すように、加熱される食品を収容する食品収容空間Ｓを形成するものであり、導電性非磁性体（非磁性金属）からなる第１容器要素２及び磁性体（磁性金属）からなる第２容器要素３と、前記第１容器要素２に対して前記第２容器要素３とは反対側に設けられた誘導コイル４とを具備している。

本実施形態の第１容器要素２は、上部に開口部２Ｈを有し、内部に食品を収容する収容部２１を有する食品容器である。この食品容器２は、概略回転体形状をなすものであり、その底壁２２は概略平板状をなしている。

また、本実施形態の第２容器要素３は、前記食品容器２の開口部２Ｈを閉塞する概略平板状をなす蓋体である。そして、食品容器２の開口部２Ｈを蓋体３で閉塞することによって、前記食品容器２の収容部２１の内面及び蓋体３の下面によって食品収容空間Ｓが形成される。

誘導コイル４は、概略円筒形状をなすものであり、第１容器要素である食品容器２の底壁２２下方に設けられている。つまり、誘導コイル４は、食品容器２に対して蓋体３とは反対側に設けられている。また、誘導コイル４の外径は、食品容器２の収容部２１の外径と略同一となるように構成されており、誘導コイル４の回転中心軸は、前記食品容器２の中心軸と略一致するように設けられている。このように設けられた誘導コイル４によって発生する磁束は、食品容器２の底壁２２に対して略垂直に貫通することになる。さらに、誘導コイルの中央に形成された中空部には、磁路用鉄心５が設けられている。

そして、食品容器２の開口部２Ｈを形成する周縁部には、蓋体３を載置するための蓋体載置部２３が形成されている。この蓋体載置部２３は、収容部２１の周縁部から径方向外側に延びる鍔形状をなすものである。また、蓋体載置部２３の下面には、磁束通路形成部材６が接触している。

磁束通路形成部材６は、前記誘導コイル４及び磁路用鉄心５を収容して、誘導コイル４の周囲に磁路を形成するものである。この磁束通路形成部材６は、誘導コイル４の外側周面及び誘導コイル４の下面（食品容器２とは反対側の面）を覆い、上部に開口を有する概略有底筒形状をなすものである。なお、この磁束通路形成部材６は、磁性体から形成されている。

そして、この磁束通路形成部材６の底壁に誘導コイル４が載置されるとともに、当該誘導コイル４の中央部に磁路用鉄心５が配置される。この磁路用鉄心５は、固定ボルト７によって磁束通路形成部材６の底壁に締結固定される。

また、磁束通路形成部材６の内部において、誘導コイル４の上面には、平板状の絶縁断熱部材８が設けられている。この絶縁断熱部材８を設けることによって、誘導コイル４及び磁路用鉄心５と食品容器２との間で短絡が生じないようにするとともに、食品容器２からの放熱を抑え、当該食品容器２からの伝熱によって誘導コイル４及び磁路用鉄心５が加熱されないようにしている。

また、磁束通路形成部材６は、食品容器２を支持するものであり、当該磁束通路形成部材６の上端面が前記食品容器２の蓋体載置部２３の下面に接触することによって、食品容器２を支持するように構成されている。また、磁束通路形成部材６に食品容器２が支持された状態において、当該食品容器２の底壁２２は、絶縁断熱部材８に接触する。このように食品容器２は、絶縁断熱部材８によっても支持される構成とされている。

また、本実施形態では、磁束通路形成部材６に周方向に短絡電流が流れることによる磁束通路形成部材６の発熱を避けるために、磁束通路形成部材６に、磁束が流れる方向に沿って、短絡電流防止用のスリット（不図示）を形成している。その他、磁束通路形成部材６の発熱を避けるために、磁束通路形成部材６を、珪素鋼鉄等の絶縁薄板磁性体を積層して構成しても良い。

さらに、蓋体３の上面には、当該蓋体３により発生した熱が蓋体３の上面から放熱しないようにするため、断熱部材９が接触して設けられている。このように断熱部材９を設けているので、蓋体３の上部が開放されていることにより生じる蓋体３の高温域における温度上昇率の低下を防止することができる。

次に誘導コイル４によって発生した磁束の流れ及び食品容器２及び蓋体３の同時加熱について説明する。

誘導コイル４に中周波の交流電圧を印加することによって磁束が発生する。この磁束は、磁路用鉄心５を通り、食品容器２の底壁２２を略垂直に貫通する。このとき、食品容器２に誘導電流が生じて食品容器２がジュール発熱する。底壁２２を貫通した磁束は、食品収容空間Ｓを通過する。そして、この磁束は蓋体３に到達し、当該蓋体３の内部を径方向外側に流れる。このとき、蓋体３に誘導電流が生じて蓋体３がジュール発熱する。この蓋体３の内部を通過した磁束は、当該蓋体３の周縁部において、磁束通路形成部材６に向かって流れる。このとき、磁束は、食品容器２の蓋体載置部２３を略垂直に貫通する。磁束通路形成部材６に到達した磁束は、当該磁束通路形成部材６の内部を通過して、磁路用鉄心５に流れる。このような経路によって誘導コイル４によって発生した磁束が循環する。磁束が逆向きの場合には、前記経路が反対となる。

なお、本実施形態では誘導コイル４の中空部に磁路用鉄心５を設けているので、誘導コイル４を流れる電流と食品容器２及び蓋体３に発生する誘導電流とは逆向きであるため、互いに反発する力（反発力）が働くものの、磁路用鉄心５及び蓋体３の厚み方向には同方向の磁束が流れるので、互いに引き合う力（吸引力）が発生する。このため、誘導コイル４と食品容器２及び蓋体３との間には合成力として大きな反発力が働かないため、蓋体３が不意に外れるといったことを防止することができる。

本実施形態において、誘導コイル４に交流電圧を印加する電源（不図示）は、誘導コイル４に周波数５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚの交流電圧を印加するものであり、本実施形態では、変圧器方式の３Ｎ（Ｎは１以上の奇数である。）倍周波数発生装置により構成している。また、この３Ｎ倍周波数発生装置を用いて、食品容器２及び蓋体３の発熱比を前記周波数を調整することによって制御している。なお、３Ｎ倍周波数発生装置の構成としては、例えば、３組の単相変圧器の１次巻線をＹ結線するとともに、２次巻線をΔ結線して、そのΔ結線の一端を開放して、この開放部から高調波成分を取り出すものが考えられる。

次に、本実施形態の食品加工装置１の誘導加熱テストの結果を示す。

図２は、フライパンが板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０４であり、蓋体が板厚２．３ｍｍのＳＳ４００であり、フライパンの底面と蓋体の下面との距離（以下、クリアランスという。）が１７ｍｍであり、フライパン及び蓋体の重量比が１：１．０４５である場合に、交流電圧の周波数を１５０Ｈｚとして、蓋体の上面に断熱部材を設けないときの、フライパン及び蓋体の昇温特性を示すテスト結果である。

一方、図３は、図２の場合において、蓋体の上面に断熱部材を設けたときの、フライパン及び蓋体の昇温特性を示すテスト結果である。

図２に示すように、断熱部材を設けない場合には、フライパン及び蓋体は、最初同等の昇温特性であるが、蓋体が高温になると放熱量が多くなり、蓋体の温度低下が発生する。一方、図３に示すように、断熱部材を設けた場合には、最初断熱部材に熱が吸収されて蓋体を昇温しにくい現象があるが、時間が経過するに連れて断熱部材が温められると、蓋体とフライパンとは同等温度になる。

図４は、フライパンが板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０４であり、蓋体が板厚３ｍｍのＳＳ４００であり、クリアランスが１７ｍｍであり、フライパン及び蓋体の重量比が１：１．４５１である場合に、交流電圧の周波数を４５０Ｈｚとして、蓋体の上面に断熱部材を設けないときの、フライパン及び蓋体の昇温特性を示すテスト結果である。

一方、図５は、フライパンが板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０４であり、蓋体が板厚３ｍｍのＳＳ４００であり、クリアランスが１７ｍｍであり、フライパン及び蓋体の重量比が１：１．４５１である場合に、交流電圧の周波数を１５０Ｈｚとして、蓋体の上面に断熱部材を設けないときの、フライパン及び蓋体の昇温特性を示すテスト結果である。

また、図６は、フライパンが板厚１．５ｍｍのＳＵＳ３０４であり、蓋体が板厚５．８ｍｍのＳＳ４００であり、クリアランスが１７ｍｍであり、フライパン及び蓋体の重量比が１：２．７４６である場合に、交流電圧の周波数を１５０Ｈｚとして、蓋体の上面に断熱部材を設けないときの、フライパン及び蓋体の昇温特性を示すテスト結果である。

図４及び図５から分かるように、交流電圧の周波数によって磁性体製の蓋体と非磁性体製のフライパンとの発熱比が変化している。この場合には、周波数１５０Ｈｚにおいてフライパン及び蓋体の昇温特性がほぼ同特性となっている。図５において、高温域において蓋体の温度が低くなっているのは、蓋体の放熱量が多くなるためである。

また、図６に示すように、フライパン及び蓋体の発熱比は、それらの重量比によっても変化するため、フライパン及び蓋体の重量比を考慮しつつ、それらの発熱比を周波数で制御することが考えられる。

さらに、上記の実験結果から、また、食品容器２であるフライパンと、蓋体３の重量比は、フライパンの重量を１とした場合、フライパンの重量：蓋体の重量＝１．０：０．５〜３．０が適当であると考えられる。

磁気回路には、非磁性体製のフライパンの板厚と、フライパン及び蓋体の間の非磁性体層（食品収容空間Ｓ）を含み磁気抵抗が高い。このため、磁性体製の蓋体の磁束は飽和しにくく、薄くして重量を減らすほど昇温速度が速くなる。フライパンと蓋体の重量比を１．０：１．０〜１．５に設定すると、ほぼ昇温温度が等しくなる。ここで、昇温温度を略等しくするための重量比に幅があるのは、中身によってフライパン及び蓋体の距離が多少異なり、蓋体とフライパンの厚さで調整するためである。さらに、周波数の制御と断熱部材の材質や板厚等の種類によって、昇温温度を略等しくするための重量比を、その半分（０．５）から３倍（３．０）程度の範囲までは調整が可能であると考えられる。

このように構成した本実施形態に係る誘導加熱式食品加工装置１によれば、非磁性体からなる食品容器２及び磁性体からなる蓋体３により形成された食品収容空間Ｓに食品を収容して、食品容器２の下方に誘導コイル４を設けて、誘導コイル４により発生した磁束を、非磁性体の食品容器２に貫通させているので、食品容器２を加熱することができる。また、誘導コイル４により発生した磁束は、食品容器２を貫通した後に蓋体３の内部を通過するので、蓋体３を加熱することができる。これにより、食品収容空間Ｓに収容された食品を食品容器２及び蓋体３により加熱することができる。また、食品容器２側に誘導コイル４を設けるだけで良いので装置を大型化することも無く、蓋体の開閉及び脱着が簡単にできるので食品の出し入れが容易になる。さらに、誘導加熱により食品容器２及び蓋体３を加熱することから加熱効率に優れており、周囲温度が高くなりにくく作業性を損なうこともない。

そして本実施形態の誘導加熱式食品加工装置１によれば、中周波を用いた誘導加熱法を大規模な連続式食品加熱装置に応用することで、加熱温度と加熱深度を高精度に制御でき、対象食品を選択的、かつ強力、短時間に加熱可能とすることができる。中周波を用いて誘導加熱を起こすことで、熱の浸透深度を１０ｍｍ程度まで深くすることが可能となり、これにより食品製造で用いる厚手の調理器具にも対応できる。

また高周波と比べて、中周波の場合は電力損失が小さいため、電源からの距離を大きくとることができる。これにより誘導加熱法の利点である、加熱制御精度の高さや安全性、エネルギー効率の高さを維持しつつ、食品製造現場で利用可能な装置とすることができる。

さらに、短時間かつ部位選択的に食品を連続して加熱調理することで、加熱ムラや焦げ付きの防止、加熱後の冷却工程簡略化や冷凍設備の負荷低減が可能であり、時間のかかる加熱冷却工程が短縮することで大幅に生産性が向上する。必要部位のみを短時間に加熱することで、周囲への余分な熱損失やそれによる作業環境の悪化を防ぎ、使用するエネルギー量を削減することができる。

加えて、本実施形態の誘導加熱式食品加工装置１を用いて食品を加熱調理した場合、食品外への香味成分の損失や余熱による劣化を防ぐことができ、好ましい焼き目や焼き臭を対象食品に付与した高品位の食品の提供を可能とできる。

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。

例えば、前記実施形態では、第１容器要素２を食品容器、第２容器要素３を蓋体としているが、逆の構成、つまり、第１容器要素２を蓋体、第２容器要素３を食品容器としても良い。また、第１容器要素２及び第２容器要素ともに、食品を収容する収容部を有する食品容器としても良い。

また、第２容器要素である蓋体の食品容器側の内面に導電性非磁性体を密着設置したものであっても良い。このように蓋体の内面に導電性非磁性体を密着設置することで、導電性非磁性体に誘導電流が流れて発熱し、密着設置した非磁性体と磁性体で構成された蓋体の温度を上昇させることができる。また、密着させる導電性非磁性体の抵抗率や厚さを選択することで蓋体の温度上昇値を調整することが可能となる。

さらに、第１容器要素２に温度ムラが生じる場合には、図７に示すように、第１容器要素２と絶縁断熱部材８との間であって、第１容器要素２の比較的温度の低い部分（本図においては、固定ボルト７の上部であって第１容器要素２に埋め込まれている部分）に、第１容器要素２よりも低抵抗率の非磁性体２４を密着配置してもよい。この低抵抗率の非磁性体２４は、例えば銅鍍金等からなる。これならば、その配置箇所では誘導電流が流れ易くなって発熱量が増加し温度が上昇するので、第１容器要素２の温度ムラを解消することができる。なお、この低抵抗率の非磁性体２４は、第１容器要素２に図示しない熱伝達部材を介して配置されてもよい。

その上、電源は、３Ｎ倍周波数発生装置の他に、インバータ及び可飽和リアクトルを用いて構成しても良い。具体的には、インバータによって一定電圧かつ一定周波数の交流電圧を出力させて、インバータと誘導コイル４との間に可飽和リアクトルを入れて電流制御する。これにより、周波数の変動による負荷振動を低減することができる。可飽和リアクトルを使用するのは、高周波を半導体素子で制御することは技術的に難しく、高コストであること、マグネット等によるＯＮ／ＯＦＦ制御ではなく比例積分制御による高精度制御が可能になるからである。

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。

１・・・誘導加熱式食品加工装置
Ｓ・・・食品収容空間
２・・・食品容器（第１容器要素）
２２・・・誘導コイルに対向する壁（底壁）
２Ｈ・・・開口部
３・・・蓋体（第２容器要素）
４・・・誘導コイル
５・・・磁路用鉄心
６・・・磁束通路形成部材
９・・・断熱部材

Claims (15)

1. 加熱される食品を収容する食品収容空間を形成するものであり、導電性非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素と、
   前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に設けられた誘導コイルとを具備しており、
   前記誘導コイルにより発生した磁束が前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通するとともに前記第２容器要素の内部を通過することによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素が加熱される誘導加熱式食品加工装置。
2. 前記第１容器要素が、上方に開口する開口部を有する食品容器であり、
   前記第２容器要素が、前記食品容器の開口部を閉塞する蓋体である請求項１記載の誘導加熱式食品加工装置。
3. 前記誘導コイルの中央部に磁路用鉄心が設けられている請求項１又は２記載の誘導加熱式食品加工装置。
4. 前記誘導コイルの外側周面及び前記誘導コイルの前記第１容器要素とは反対側の面を覆い、前記誘導コイルにより発生した磁束が通過する磁束通路を形成する磁束通路形成部材が設けられている請求項１乃至３の何れかに記載の誘導加熱式食品加工装置。
5. 前記第２容器要素が前記磁束通路形成部材により支持されている請求項４記載の誘導加熱式食品加工装置。
6. 前記第２容器要素に対して前記第１容器要素側に導電性非磁性体を前記第２容器要素に密着設置した請求項１乃至５の何れかに記載の誘導加熱式食品加工装置。
7. 前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に、前記第１容器要素よりも低抵抗率の非磁性体を前記第１容器要素に密着又は、熱伝達部材を介して配置した請求項１乃至６の何れかに記載の誘導加熱式食品加工装置。
8. 前記第２容器要素に対して前記第１容器要素とは反対側に断熱部材が設けられている請求項１乃至７の何れかに記載の誘導加熱式食品加工装置。
9. 前記誘導コイルに印加する交流電圧の周波数を５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚとしており、
   前記第１容器要素及び前記第２容器要素の発熱比を前記周波数によって制御している請求項１乃至８の何れかに記載の誘導加熱式食品加工装置。
10. 前記誘導コイルに交流電圧を印加する電源が、変圧器方式の３Ｎ（Ｎは１以上の奇数である。）倍周波数発生装置である請求項９記載の誘導加熱式食品加工装置。
11. 加熱される食品を収容する食品収容空間を形成するものであり、導電性非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素と、
    前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に設けられた誘導コイルとを具備しており、
    前記誘導コイルにより発生した磁束が前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通するとともに前記第２容器要素の内部を通過することによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素が加熱される食品の連続炒め装置。
12. 請求項１１記載の連続炒め装置を用いて加熱処理を行う食品の連続炒め方法。
13. 請求項１２記載の連続炒め方法を用いた加熱処理工程を有する方法で製造された食品。
14. 導電性非磁性体からなる第１容器要素及び磁性体からなる第２容器要素により形成される食品収容空間に食品を収容して、前記第１容器要素に対して前記第２容器要素とは反対側に誘導コイルを設けて、
    前記誘導コイルにより発生した磁束を、前記第１容器要素における前記誘導コイルに対向する壁を貫通させるとともに前記第２容器要素の内部を通過させることによって、前記第１容器要素及び前記第２容器要素を加熱して前記食品を加工することを特徴とする誘導加熱式食品加工方法。
15. 前記誘導コイルに印加する交流電圧の周波数を５０Ｈｚ〜１０００Ｈｚとしており、
    前記第１容器要素及び前記第２容器要素の発熱比を前記周波数によって制御している請求項１４記載の誘導加熱式食品加工方法。