JP2016093508A - 温度測定用磁気装置を装備した調理容器 - Google Patents

温度測定用磁気装置を装備した調理容器 Download PDF

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Abstract

【課題】食物の調理のために加熱プレート(30)、コンロまたはそれに類するものの上に載置するようにされた調理容器(1)であって、1つまたは複数の非磁性材料で製作されたボウル部分(2)と温度センサを備える調理容器(1)を提供する。
【解決手段】ボウル部分(2)は、温度に応じて変化するゼロでない残留磁気を有し、350℃超であるキュリー温度を有する、磁石(10)を備えており、残留磁気の変化によって磁界の変化が引き起こされ、磁石(10)は、ボウル部分(2)の周縁に配設された少なくとも1つの磁界測定センサ(22、22a)であって、制御装置(25)で使用される電気信号を発生させてボウル部分(2)の温度を判定できるようにする磁界測定センサ(22、22a)と協働するようにされている。
【選択図】図2

Description

本発明は、センサを備える調理容器に関し、より詳細には温度センサを備える調理容器に関する。調理容器は、食物の調理のために調理プレート、コンロまたはそれに類するものの上に載置するようにされている。調理容器はとりわけ、フライパン、片手鍋、ソテーパン、深鍋または圧力鍋である。
特許文献1により、底、およびその底にはめ込んだ穴あきプレートと底との間に内蔵させた温度センサを備える調理容器が知られている。温度センサは、測定された大きさを処理して温度を判定するためにハンドル内に設けられた制御装置と2本の導線によって接続されている。温度センサと2本の導線は、調理容器の底に設けられた挿入通路の中に収められている。
しかし、導線をボウル部分の中に敷設すること、ボウル部分にハンドルを取り付けること、そして制御装置に導線を接続することは、調理容器の自動化された生産工程の中では実施の難しい作業である。
さらに、導線は、取付けや異常な使用に際して、とりわけ調理容器が過熱した際に劣化し、温度測定エラーを引き起こすことが考えられる。
特許文献2により、食物の調理のために誘導加熱プレートの上に載置するようにされた調理容器であって、複数の非磁性材料で製作されたボウル部分を備える調理容器が知られている。ボウル部分は、50°から300℃までの範囲であることができるキュリー温度を有する強磁性材料要素を含んでいる。加熱プレートは、当要素がキュリー温度に達すると結合解除されて非磁性となるインダクタを備えている。
このような装置は、あらかじめ定めた温度で調理容器の加熱を止めることができるが、ボウル部分の温度を測定することはできない。
欧州特許第0931495号明細書 中国特許第1887150号明細書
本発明の目的は、上述の不都合を是正するとともに、単純かつ経済的に実施できる設計の温度センサを装備した調理容器を提案することにある。
本発明の別の目的は、信頼性および反復性、さらに経時的な耐久性のある動作を有する温度センサを装備した調理容器を提案することにある。
それらの目的は、食物の調理のために調理プレート、コンロまたはそれに類するものの上に載置するようにされた調理容器であって、1つまたは複数の非磁性材料で製作されたボウル部分を備える調理容器において、ボウル部分が、温度に応じて変化するゼロでない残留磁気を有し、350℃超であるキュリー温度を有する、磁石を備えており、残留磁気の前記変化によって磁界の変化が引き起こされること、および前記磁石が、ボウル部分の周縁に配設された少なくとも1つの磁界測定センサであって、制御装置で使用される電気信号を発生させてボウル部分の温度を判定できるようにする磁界測定センサと協働するようにされていることを特徴とする調理容器によって果たされる。
磁石を加熱すると、その残留磁気は低下するが、磁石のキュリー温度を超えない限り、それは回復可能である。そのため、最高使用温度が250℃程度で、時として300℃の過熱があるという調理容器の場合、キュリー温度が350℃超である磁石はその残留磁気を保つ。磁石の残留磁気は調理容器の使用温度の範囲内で変化し、磁界測定センサがボウル部分の温度の形象を測定することを可能にする。
そのため、ボウル部分は、導線を介さない磁気結合によって磁界測定センサと協働する磁石によって形成される温度センサを備える。近接して配置された磁束センサによって温度に応じた残留磁気の変化を照会することができる。ボウル部分の製造工程には磁石を埋め込む作業が追加されるだけであり、そのような作業は容易に行うことができる。
それにより、きわめて経済的に実施することができる温度センサを装備した調理容器を得る。
有利には、磁石のキュリー温度は600℃超である。
およそ600℃という温度は、調理容器のボウル部分の製造工程における琺瑯の焼成温度(565℃)よりも高い。そのため、磁石は琺瑯引き作業よりも前にボウル部分に組み込むことができる。
有利には、磁石はAlNiCo系、SmCo系またはフェライト系の中から選択される。
AlNiCo系磁石は、主としてアルミニウム(Al)、ニッケル(Ni)およびコバルト(Co)を含み、さらに一部の変形形態として、鉄(Fe)、銅(Cu)および時としてチタン(Ti)など、その他の元素を少量含むことができる合金によって製造される磁石である。この種の磁石は一般に鋳造によって製造され、そのため、機械的応力に十分耐えることができるものであり、したがって鍛造作業によってボウル部分に取り付けることが可能である。この系統の磁石は温度550℃までの高温で動作することができる。そのため、ボウル部分に付設した磁石は、ボウル部分の内側および/または外側の各種表面処理ステップに、とりわけ、こびり付き防止被膜の取外しとおよそ430℃での焼成、またはシルクスクリーン印刷もしくはゾル−ゲル系セラミックの吹付けによる装飾と250℃前後の焼成温度に、耐えることができる。
SmCo系磁石は、サマリウム(Sm)とコバルト(Co)とを含む合金で焼結によって製造される磁石である。この系統の磁石は温度350℃までで動作することができる。SmCo系の磁石は高い耐消磁性も有する。
フェライト系磁石は安価である。この系統の磁石は十分に高い温度で動作することが可能であり、調理容器の使用で遭遇する温度に対応することができる。
有利には、ボウル部分は底を有しており、磁石はその底の表面または内部に配設される。
そのため、調理容器内に入れた食物に最大限近接して容器のボウル部分の表面または内部に配設された磁石は、その食物の状態を表す温度を検出できることになる。
好ましくは、ボウル部分は側壁を有しており、磁石はその側壁の表面または内部に配設される。
それにより、容器の側壁の表面または内部に配設された磁石は、ボウル部分の周縁に配設された磁界測定センサに最大限近接することができることになり、磁界変化の測定値の取得の信頼性が高まる。
有利には、ボウル部分は300℃未満のキュリー温度を有する少なくとも1つの強磁性材料要素を備え、前記要素は磁石の近傍に配設される。
残留磁気を有する磁石は、磁石から出る磁力線の集中器として使用されるキュリー点の低い強磁性材料要素を磁気的に分極する。このキュリー点の低い強磁性材料要素は、磁束を磁界測定センサの方向に案内して集中させることで検出信号を増大させるために利用することもできれば、反対に磁力線を磁石の方向に閉じることで遠くへ伝播するのを妨げるためにこのキュリー点の低い強磁性材料要素を利用することもできる。温度が上昇すると、キュリー点の低い強磁性材料要素の透磁率は低下し、そのキュリー点に至ったところでその要素内における磁力線の伝播および集中はなくなる。キュリー点の低い強磁性材料要素は、磁石と磁界測定センサとの間の磁束弁であると考えることができる。このような構成は、キュリー温度前後の温度閾値を信頼性をもって検出することを可能にする。
好ましくは、ボウル部分は、それぞれ異なるキュリー温度を有する2つの強磁性材料要素を備え、それぞれの前記要素は磁石の近傍に配設される。
このような構成は、2つの強磁性材料要素のキュリー温度あたりの2つの温度閾値を信頼性をもって検出することを可能にする。
有利には、強磁性材料要素はそれぞれ2つの部分を有し、そのそれぞれの部分は交互に積層される。
この交互配置は、いずれか一方の要素がそのキュリー温度に達したときに起こる強磁性と常磁性との間の突然の磁気相転移を滑らかにして、温度に対して穏やかな、より直線的なセンサの応答を得ることを可能にする。
有利には、強磁性材料要素はそれぞれ120℃のキュリー温度と210℃のキュリー温度を有する。
有利には、磁石は、強磁性材料要素が積層された部分の側方または上方に配設される。
有利には、磁石は2つの磁界測定センサと協働する。
このような構成では、2つの磁界測定センサを使った差分測定によって磁石の残留磁気の遠隔照会を改善することが可能となり、外部からの障害を最大限なくすことができる。こうした障害のもととなるのはとりわけ、一定で指向性のある地磁界、誘導コンロ式加熱プレートから発生するパルス状の電磁束、調理容器近傍の環境における金属製品の存在、磁束センサの温度のずれなど、調理容器を取り巻く電磁気−磁気環境である。
磁界測定センサのうちの1つは、センサの外部および内部からのすべての障害に感応する標準として定義され、検出器として定義される第2の磁界測定センサは、センサ外部および内部からのすべての障害にも同様に感応するが、ボウル部分に埋め込まれた磁石から出る磁束に感応する。
有利には、調理容器は、600℃超のキュリー温度を有する強磁性材料要素であって、磁石の近傍に配設された第1の端部と、センサのうちの1つのセンサの下または2つのセンサの間に配設された第2の端部とを有する強磁性材料要素を備える。
この設計は、磁石および磁気弁から出る磁力線をセンサの方へ適切に導いて、測定ノイズに対する信号の比率を大幅に増大させることができる。たとえば、第2の端部をセンサのうちの1つのセンサの下に配設すると、そのセンサによって検出される信号を2倍にすることができ、外部からの電磁的障害に対するロバスト性を高めることができる。第2の端部を両センサの間に配設すると、有効信号が2倍に増幅されるようにノイズを取り除いた差分測定を得る。
有利には、調理容器はハンドルを備え、磁界測定センサはそのハンドル内に配設される。
そのため、磁界センサは、磁石が設置されているゾーンよりも低温のゾーンの方へと、磁石から離される。
好ましくは、ハンドルはボウル部分から取外し自在である。
ここで、ボウル部分から取外し自在なハンドルとは、工具を使用することなくボウル部分から取り外すことができる取付け手段をハンドルが備えているということを意味する。
磁石と磁束センサとの間が導線を介さずに結合されることにより、ボウル部分から取外し自在なハンドルを容易に実現することが可能となる。このような構成は、調理容器の整理整頓を容易することができるとともに、ボウル部分を食器洗い機にかける一方で、繊細な要素を含むハンドルについては食器洗い機に入れずに洗浄することを可能にする。
有利には、ハンドルは1本の長手方向軸と、磁石と協働する2つの磁界測定センサとを備え、2つのセンサは前記長手方向軸に沿って、または前記長手方向軸の両側に配設される。
磁界測定センサがハンドルの前記長手方向軸に沿って配設される場合は、センサはそれぞれ磁石から異なる距離に配置される。それにより、2つの磁界測定センサによる検出の非対称性が得られる。
しかし、誘導コンロ式調理プレートは、誘導コンロの中心の周りに円対称となる分布をもつ電磁界を発生させる。磁界測定センサがハンドルの長手方向軸の両側に配設される場合には、センサは同一円上に配置される。そのため、センサは等価の磁界を受け、測定することになる。その場合は、磁石をハンドルの軸の左または右に偏心させることで、2つの磁界測定センサの検出の非対称性がもたらされるようにする。
好ましくは、磁界測定センサは、電磁シールドを実現することができる金属ケースの中に配設される。
磁界測定センサを金属ケース内に配設することで、磁石からの磁束の連続的寄与に対してトランスペアレントでありながら、電磁界の周波数要素を排除することができる。
有利には、金属ケースは、厚さ2ミリメートル未満のアルミニウムまたは銅の薄板によって製作される。
このような設計を講じることにより、動作周波数が27キロヘルツ前後である誘導コンロ式調理プレートの電磁界による影響をほぼ完全に排除することができる。
好ましくは、調理容器は、フライパン、片手鍋、ソテーパン、深鍋または圧力鍋である。
本発明は、何ら限定的でないものとして取り上げ、添付の図面によって図解した実施形態を検証することによってよりよく理解されよう。
本発明の具体的な一実施形態による調理容器の概略斜視図である。 加熱プレート上に載置された調理容器の図1のII−II線による概略断面図である。 本発明の別の具体的な実施形態による調理容器の概略斜視図である。 本発明の別の具体的な実施形態による調理容器の概略斜視図である。 本発明の別の具体的な実施形態による調理容器の図1のII−II線による概略部分断面図である。 本発明の別の具体的な実施形態による調理容器の図1のII−II線による概略部分断面図である。
図1および2からわかるように、調理容器1は、底3および側壁4を有するボウル部分2を備える。ボウル部分2は、アルミニウムなどの非磁性材料から、円板の鍛造によって、または鋳造によって製作される。底3は、磁石10を、好ましくは鍛造によって、付設するための厚さを有する。磁石10は、ボウル部分2の温度に応じて変化して磁界の変化を引き起こす残留磁気を有する。調理容器1は、取付け手段(図示せず)によって側壁4に取り付けられる端部21を有するハンドル20を備える。ハンドル20は、制御装置25に接続された磁界測定センサ22を備える。磁界測定センサ22はボウル部分2に最大限近接して配置される。センサは、磁石10から発する磁界の変化を測定して、制御装置25で使用される電気信号の変化を生じさせ、それによってボウル部分2の温度を判定できるようにする。制御装置25は特に表示装置26を備えており、ボウル部分の温度を表すパラメータをユーザーに示すことができる。
磁界測定センサ22は、線形応答のホール効果センサ、磁気誘導センサ、巨大磁気抵抗(GMR)センサまたは異方性磁気抵抗(AMR)センサの中から選択することができる。
図2からわかるように、調理容器1は、ガラスセラミックスプレート31、加熱部32、とりわけ加熱ポットまたはインダクタ、および制御部33を備える、特に電気発熱抵抗型または誘導型の加熱プレート30の上に載置される。ボウル部分2の底3は、調理容器1を加熱するために加熱装置32のインダクタと協働するようにしたものなどの強磁性材料で製作された要素6を備える。強磁性材料で製作された要素6は、磁石10を覆い、磁石と接するようにして付設されるプレートの形を取る。
要素6はキュリー点の低い強磁性材料によって製作される。すなわち、強磁性材料要素6は、たとえば220℃などという、あらかじめ定められたキュリー温度を有しており、強磁性材料の部位でそのキュリー点の温度に達すると、誘導加熱プレート30が結合解除されるようにする。ここで、結合解除とは、加熱プレート30が調理容器1の加熱出力を発生しなくなることを意味する。誘導加熱プレート30とともに使用されるこうした調理容器1は、温度がキュリー温度とほぼ同じになるように調節された底3を得ることができる。実際、キュリー温度に達した強磁性材料はその磁気特性を失い、誘導加熱プレート30は結合解除されて、調理容器1の底3に出力を発生しなくなる。すると今度は要素6の磁性材料の温度が低下していき、加熱プレート30との結合が改めて可能となるのに十分な磁気特性を取り戻すところまで至る。そのため、キュリー温度によって決まる調理温度であって、食物の調理に適した調理温度で食物を調製することができる。
磁石10を覆う要素6は、システムの検出感度を高めることを可能にする一方で、温度係数が摂氏1度につき0.02%というAlNiCo系の磁石や、温度係数が摂氏1度につき0.04%というSmCo系の磁石のような温度係数の小さい永久磁石10の使用を可能にする、磁気回路構成を形成する。実際、調理容器のボウル部分の温度監視の用途においては、最高動作温度が550℃前後のAlNiCo系か、または最高動作温度が350℃前後のSmCo系の高温動作に適した磁石が優先される。
この要素6は、磁石10から出る磁力線の集中器として使われる。そのため、キュリー温度より低い温度では、その要素6は磁束を磁界測定センサ22の方向に案内して集中させることで検出信号を増やすが、温度が上昇してキュリー温度に近づくにつれて要素6の透磁率はそのキュリー点に至るまで低下し、その要素6における磁力線の伝播および集中が失われていく。キュリー点の低い強磁性材料要素6は、磁石10と磁界測定センサ22との間の磁束弁であると考えることができるものであり、キュリー温度を超えると、磁石10とセンサ22との間を通る磁束は切断される。
図示しない一変形形態では、ボウル部分2の底3は、長方形などの小板の形を取るキュリー点の低い強磁性材料で製作された要素を備えることができる。小板の第1の端部は磁石と接するように配設され、小板の第2の端部は磁界センサの方に向けられる。
図5に示した別の変形形態では、異なる低いキュリー点の強磁性材料で製作された2つの要素8、9が磁石10の上方に配設される。磁石8は要素9のキュリー温度よりも低いキュリー温度を有する。2つの要素はそれぞれ薄片の形状を有する。要素8、9を備える磁石10は、鍛造によりボウル部分2の底3に付設される。強磁性材料の板7は底3に付設され、磁石10の下側を覆う。
この変形実施形態における動作は前述の変形実施形態と反対になる。すなわち、温度がキュリー温度を下回っているときは、要素8、9は磁石10から出る磁力線を集中させ、板7内を磁界測定センサ22の方へ通り抜ける磁束は非常に弱い。温度が2つのキュリー温度の間にあるときは、要素9だけが磁石10から出る磁力線を集中させ、板7内を磁界測定センサ22の方へ通り抜ける磁束が増大して第1の閾値を形成する。温度が要素9の高い方のキュリー温度に近づくと、要素8、9が磁石10から出る磁力線を集中させることはなくなり、板7内を磁界測定センサ22の方へ通り抜ける磁束が増大して第2の閾値を形成する。
このような構成は、強磁性材料の2つの要素8、9のキュリー温度前後にあるボウル部分2の底3の2つの温度閾値を信頼性をもって検出することを可能にする。
図3は、ハンドル20が2つの磁界測定センサ22、22aを備える第1の変形実施形態を示したものである。ハンドル20は長手方向軸28を有しており、2つの磁界測定センサ22、22aはその長手方向軸28に沿って配設される。磁石10は、ボウル部分2の底3にハンドル20の長手方向軸28に沿って配設される。そのため、磁石10から遠い方のセンサ22aは外部からの障害に感応する標準として使用され、磁石10に近い方のセンサ22は、同じく外部からの障害に感応するが、磁石10から出される磁束にも感応する検出器として使用される。
図4は、ハンドルが2つの磁界測定センサ22、22aをさらに備える第2の変形実施形態を示したものである。2つの磁界測定センサ22、22aは、ハンドル20の長手方向軸28の両側に配設される。磁石10は、2つの磁界測定センサ22、22aの検出の非対称性が生じるようにハンドル20の長手方向軸28から値dだけ離してボウル部分2の底3の中に配設される。
図2からわかるように、磁界測定センサ22は、電磁シールドを実現することができる金属ケース27の中に配設される。金属ケース27は、厚さ1ミリメートルのアルミニウムまたは銅の薄板によって製作される。
図2に示した一変形実施形態では、制御装置25は情報、特に温度情報を加熱プレート31の制御部33との間で送信または受信するための送受信機24を備えており、制御部33の方も同様に送受信機34を備えている。制御部33は特に温度情報を処理し、それによって加熱部32を制御する。
図6に示した別の変形実施形態では、異なる低いキュリー点を有する強磁性材料で製作された2つの要素8、9はそれぞれ2つの部分8a、8b、9a、9bを備えており、部分8a、8b、9a、9bは交互に積層されている。部分8a、8b、9a、9bは磁石10の側方に配設される。部分8a、8bは部分9a、9bのキュリー温度に満たないキュリー温度を有する。部分8a、8b、9a、9bはそれぞれ薄片の形状を有する。部分8a、8b、9a、9bを具備する磁石10は、鍛造によりボウル部分2の底3に付設される。強磁性材料の板7は底3に付設され、磁石10の下側、および部分8a、8b、9a、9bの下側を覆う。
図6に示したこの変形実施形態では、調理容器1は、600℃超のキュリー温度を有し、部分8a、8b、9a、9bおよび磁石10の近傍に配設された第1の端部41と、センサ22の下方に配設された第2の端部42とを含む強磁性材料要素40を備える。
図示しない別の変形形態では、第2の端部42は2つのセンサ(22、22a)の間に配設される。
本発明が、もっぱら例としてのみ掲げて説明し、図示した実施形態だけにいささかも限定されるものでないことは言うまでもない。特に各要素の構成という観点からの変更や、等価の技術による置換えによる変更は、それによって本発明の保護領域から外れることなくなお可能である。
そのため、たとえば、一変形実施形態では、磁界測定センサはボウル部分の上に載る蓋の中に配設される。

Claims (16)

  1. 食物の調理のために調理プレート(30)、コンロまたはそれに類するものの上に載置するようにされた調理容器(1)であって、1つまたは複数の非磁性材料で製作されたボウル部分(2)を備える調理容器(1)において、前記ボウル部分(2)が、温度に応じて変化するゼロでない残留磁気を有し、350℃超であるキュリー温度を有する、磁石(10)を備えており、残留磁気の前記変化によって磁界の変化が引き起こされること、および前記磁石(10)が、前記ボウル部分(2)の周縁に配設された少なくとも1つの磁界測定センサ(22、22a)であって、制御装置(25)で使用される電気信号を発生させて前記ボウル部分(2)の温度を判定できるようにする磁界測定センサ(22、22a)と協働するようにされていることを特徴とする調理容器(1)。
  2. 前記磁石(10)がAlNiCo系、SmCo系またはフェライト系の中から選択されることを特徴とする請求項1に記載の調理容器(1)。
  3. 前記磁石のキュリー温度が600℃超であることを特徴とする請求項1または2に記載の調理容器(1)。
  4. 前記ボウル部分(2)が底(3)を有しており、前記磁石(10)が前記底(3)の表面または内部に配設されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  5. 前記ボウル部分(2)が側壁(4)を有しており、前記磁石(10)が前記側壁(4)の表面または内部に配設されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  6. 前記ボウル部分(2)が300℃未満のキュリー温度を有する少なくとも1つの強磁性材料要素(6、8、9)を備えており、前記要素(6、8、9)が前記磁石(10)の近傍に配設されていることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  7. 前記ボウル部分が、それぞれ異なるキュリー温度を有する2つの強磁性材料要素(8、9)を備えており、前記要素(8、9)が前記磁石(10)の近傍に配設されていることを特徴とする請求項6に記載の調理容器(1)。
  8. 前記強磁性材料要素(8、9)がそれぞれ2つの部分(8a、8b、9a、9b)を有しており、前記部分(8a、8b、9a、9b)が交互に積層されていることを特徴とする請求項7に記載の調理容器(1)。
  9. 前記磁石(10)が2つの磁界測定センサ(22、22a)と協働することを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  10. 600℃超のキュリー温度を有する強磁性材料要素(40)であって、前記磁石(10)の近傍に配設された第1の端部(41)と、前記センサ(22、22a)のうちの1つのセンサの下または前記2つのセンサ(22、22a)の間に配設された第2の端部(42)とを有する強磁性材料要素(40)を備えることを特徴とする請求項9に記載の調理容器(1)。
  11. 前記ボウル部分(2)に取り付けられたハンドル(20)を備えており、前記磁界測定センサ(22、22a)が前記ハンドル(20)内に配設されていることを特徴とする請求項1乃至10のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  12. 前記ハンドル(20)が前記ボウル部分に対して取外し自在であることを特徴とする請求項11に記載の調理容器(1)。
  13. 前記ハンドル(20)が長手方向軸(28)と、前記磁石と協働する2つの磁界測定センサ(22、22a)とを備え、前記2つのセンサ(22、22a)が前記長手方向軸(28)に沿って、または前記長手方向軸(28)の両側に配設されていることを特徴とする請求項11または12に記載の調理容器(1)。
  14. 前記磁界測定センサ(22、22a)が、電磁シールドを実現することができる金属ケース(27)の中に配設されていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
  15. 前記金属ケース(27)が、厚さ2ミリメートル未満のアルミニウムまたは銅の薄板によって製作されていることを特徴とする請求項14に記載の調理容器(1)。
  16. フライパン、片手鍋、ソテーパン、深鍋または圧力鍋であることを特徴とする請求項1乃至15のいずれか一項に記載の調理容器(1)。
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