JP2018527865A - 高電力電気器具システム - Google Patents

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Abstract

出力電力を供給する高電力電気器具システムが開示されている。高電力電気器具システムは、一次電力を供給する一次電力源と、 必要に応じて蓄積された電力を供給するように構成され、必要がないときには一次電力を蓄積電力として蓄えるように構成された二次電力源と、 出力電力を供給するように構成されたコンセントと、を備える。高電力電気器具システムでは、出力電力は一次電力より大きく、蓄積電力を含む。
【選択図】図５

Description

本開示は、厨房における調理電力または調理ワット数の管理に関し、特に、電力線から厨房電気器具に供給される電力を補うために、コンデンサ、電池またはフライホイールなどの蓄積エネルギー源を使用することに関する。
以下の開示は、厨房電気器具と組み合わせた蓄積エネルギーの使用に関する。いくつかの実施形態では、当該電気器具は、放射素子、マイクロ波、強制流体接触素子（例えば、加熱素子と、被加熱素子を覆って端から端まで流体を移動させるファンと）、対流素子などの熱源を備えてもよい。いくつかの実施形態では、当該電気器具は、冷却電気器具、食器洗浄機、ブレンダー、蒸し器などであってもよい。
単相電線から、例えば、６０００ワットを超える所望のワット数で当該電気器具に電力を供給するには電線上の電線ピーク電力が不十分である場合に、単相、二相または三相の電源を使用して厨房電気器具を動作させる需要が存在する。また、電力線の変動、計画停電、および送電途中の絶縁破壊によって、当該電気器具の使用が中断される可能性もある。
高電力電源が、一般に５０アンペアを超える非常に高い直流電流を介して加熱素子に電力を供給し、８０００〜５０，０００ワットの加熱電力を発生させるという需要も存在する。電源は、一般に、1本の電線上で６０００ワット以下の電力を供給する電力網に接続されている。高電力電源は、高い直流電流を用いることによって、電力網の電線によって供給される電力よりも大きな電力を供給するので、例えば、電力網だけから供給される電力を用いて加熱するよりも５〜１０倍速い時間で被加熱物を加熱することができる。
電気器具に供給される総電力は、本質的に、電力網接続および電力網接続から当該電気器具への配線によって制限される。例えば、一枚のパンまたはベーグルを焼くために必要な総エネルギーは、約２５〜５０ワット時の範囲である。典型的な家庭用配線、例えば１６、１４、１２の太さの電線の場合、電力網は最大１２００〜１８００ワットのエネルギーを供給するので、最短トースト時間は３０〜１８０秒の範囲である。典型的なレストランでさえも、電気器具へ供給される電力は約６０００ワットである。
さらに、加熱素子を迅速に加熱し大量の電力を供給するためにサイクル回数を増やす必要性は、時間の制約と関係付けられる。例えばレストラン、特にファストフードレストランの事業者は、供給可能な電力量によって被加熱物をどのくらい速く加熱できるかに制約される。一般的に言えば、電気器具に供給される電力が多ければ多いほど、被加熱物は速く調理され加熱が完了する。電気器具を使用するのに必要な時間を短縮することによって、事業者はより多くの顧客にサービスを提供することができる。さらに、オーブンの予熱時間が長く、予熱時間の分だけ所望の被加熱物を届けるのが遅れるので、現在は加熱すべきものがない場合でも、事業者は、通常、オーブンを動作状態にしておく。より速い電気器具をより多く使用する方策を考慮する際に、電力線または電力網、すなわち８〜５０キロワットの電力レベルで２５〜２００ワット時では、当該解決策にも限度がある。
別の考慮点は、電気器具が保険業者の仕様に準拠するためには、当該電気器具は一般に一つの入力電力線しか有することができないので、当該電気器具による電力消費は入力電力線の定格に制限されることである。したがって、標準的な商用電力線によって供給される電気エネルギーを補うことができる電気エネルギー蓄積装置を提供する必要がある。また、電源、充電器またはＡＣ−ＤＣコンバータなどの絶縁すべき高い漏れ電流を有する電気部品を、オーブンなどの電気器具から分離する必要もある。
この概要は、以下の「発明を実施するための形態」でさらに説明される一連の概念を、簡略化した形で紹介するためのものである。この要約は、特許請求される主題の重要な特徴や本質的な特徴を明らかにすることを意図していないし、請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図していない。
出力電力を供給する高電力電気器具システムが開示される。高電力電気器具システムは、一次電力を供給する一次電力源と、蓄えられた電力を必要に応じて供給するように構成され、必要がないときには前記一次電力を蓄積電力として蓄えるように構成された二次電力源と、前記出力電力を供給するように構成されたコンセントと、を備える。前記高電力電気器具システムにおいて、前記送出電力は、前記一次電力より大きく、前記蓄積電力を含む。
食品サービス分野で使用する高電力電気器具システムが開示される。前記高電力電気器具システムは、電力線からの電気エネルギーを蓄えるエネルギー蓄積・供給システムと、前記エネルギー蓄積・供給システムからの電気エネルギーを使用することができる加熱素子と、を備え、前記エネルギー蓄積・提供システムから前記加熱素子に供給される前記電気エネルギーは、前記電力線から供給される単位時間当たり電力の少なくとも１１０％の単位時間当たり電力で供給される。
加速された割合で食品を調理するプロセスが開示される。このプロセスは、一次および二次エネルギー蓄積システムを使用し、前記一次および二次エネルギー蓄積システム間のエネルギー伝達はインバータを使用する。
加速された時間で食品または液体を調理したり加熱したりすることを意図した電気器具に高電流・低電圧の直流電力を供給するために装備されたカウンタが開示される。
本教示は、様々な利点を提供する加熱システムおよび加熱方法の実施形態と、それらの特徴を提供する。前記加熱システムは、複数の電極、システム、操作などを採用することによって、本明細書に開示されるデバイスおよび方法の安全で効率的で効果的な使用を促進することができる。
前述の一般的な説明および以下の詳細な説明は両方とも、典型的かつ説明的であり、特許請求の範囲に記載された本発明をさらに説明することが目的であることを理解されたい。以下の説明で追加特徴が記載されるが、一部は当該説明から明白になるであろうし、記述されたものの実践によって学習される場合もある。
上述のおよびその他の利点および特徴が得られる様式を説明するために、より詳細な説明が、以下に提供され、添付の図面に示される前述の利点および特徴の特定の実施形態を参照して行われる。 これらの図面は、典型的な実施形態のみを示すものであって、前述の利点および特徴の範囲を限定するものではないことを理解しつつ、添付の図面を使用しながら、さらに具体的かつ詳細に実施形態についての記載と説明を行うことにする。
様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、一次エネルギー蓄積システムおよび二次エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。 様々な実施形態に係る、大容量電源を使用するためのプロセスフロー図である。 様々な実施形態に係る典型的な電源の斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源の斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源の斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源の斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源の斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。 様々な実施形態に係る典型的な電源システムの斜視図を示す。
実施形態を以下に詳細に説明する。特定の実装形態について説明するが、これは説明を容易にする目的でのみ行われることを理解されたい。当業者であれば、本開示の主題の主旨および範囲から逸脱することなく、他の構成要素および構成も使用できることを認識するであろう。
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本開示を限定するものではない。本明細書で使用されるように、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上そうではないと明白に示されていない限り、複数形も含む意図がある。さらに、用語a、anなどの使用は、量の制限を示すものではなく、参照項目が少なくとも1つ存在することを示す。「第１」、「第２」などの用語の使用は、特定の順序を意味するものではなく、個々の要素を識別するためか、またはある要素を別の要素と区別するために含まれる。本明細書で使用される場合の用語「comprises」および/または「comprising」や、「includes」および/または「including」は、記載された特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素、および／または構成要素の存在を特定するが、一つ以上の他の特徴、領域、整数、ステップ、操作、要素、構成要素、および／またはこれらの集まりの存在や追加を排除するものではないこともさらに理解されたい。いくつかの特徴は個々の典型的な実施形態に関して説明されるが、態様をそれに限定する必要はなく、一つ以上の典型的な実施形態の特徴を一つ以上の典型的な実施形態の他の特徴と組み合わせてもよい。
エネルギーを８〜５０キロワットの割合で供給するために、エネルギーは電気器具を使用しない時間に蓄えられ、その後急速に（充電の２〜３０倍の速さの割合で）放電される。典型的な蓄電方法には、電池、コンデンサ、およびフライホイールが含まれる。供給されるエネルギーの典型的なコストは、フライホイールとコンデンサの場合は鉛蓄電池に比べて約１００倍であるが、鉛蓄電池は再充電時間が長く、電池と同じくらいすばやくエネルギーを放出することができない。対照的に、コンデンサ再充電時間は基本的にゼロであり、利用可能なエネルギーおよびコンデンサの蓄積容量によってのみ制限される。同様に、十分なエネルギーが要求される場合、コンデンサ放電時間は基本的にゼロである。
特定の用途（例えば、パンなどをトーストすること）に使用する最も有効なエネルギー蓄積方法を適切に決定しようと試みる際には、サイクル時間、加熱素子が1日に使用される総回数、各技術の相対コスト、電気器具の市場向けに大量生産する能力、ならびにその技術の環境面および安全面を考慮することが重要である。したがって、いくつかの実施形態では、電池によるエネルギー伝送の低コストと、コンデンサの迅速な再充電時間とを組み合わせたエネルギー蓄積システムが提供される。 いくつかの実施形態では、一次蓄積装置の助けとして二次蓄積装置を使用し、一次蓄積装置と二次蓄積装置との間で１、１.５、２メートルなどを超える距離に亘って、交流で電力を転送する。
高速調理に必要な高電力供給と短いサイクル時間のために使用する最も有効な加熱素子技術を選択する際には、１）加熱方法（放射、対流、伝導またはマイクロ波）、２）加熱素子に必要な駆動電圧、３）加熱素子のサイクル時間、４）加熱素子の劣化、を考慮することが重要である。
加熱素子の駆動電圧を考慮すると、電圧が高くなるほど、蓄電技術がより困難で高価で危険になる。２００Ｖで動作する典型的なコンデンサは、１〜１００ジュール（この応用例に必要な電力量の１，０００分の１）しか蓄えられない。家電製品の場合、１２Ｖと１１０Ｖの間の電圧で動作する加熱素子の使用が最も安全である。
本教示によれば、高エネルギー消費厨房電気器具、例えば、高速高エネルギーオーブンを使用することが可能になる。特に、本教示によれば、一つ以上の標準的な家庭用、商業用または工業用の壁コンセントから運転できる電気器具で迅速に調理することが可能になる。
本教示によれば、例えば、１０分以下、５分以下、４分以下、３分以下、１分以下などの短時間、例えば、２,０００〜５０,０００ワットという、電力線から得られる電力レベルよりも大きい電力レベルで、繰り返し放電を行うエネルギー蓄積システムが開示される。代表的な実施形態では、エネルギー蓄積システムは、例えば、１０分以下、５分以下、４分以下、３分以下、１分以下などの短時間、例えば、電力線からの電力の１１０％、１３０％、１５０％、２００％、３００％、４００％、５００％、１０００％という、電力線から得られる電力レベルよりも大きい電力レベルで、繰り返し放電を行ってもよい。
また、本教示によれば、短時間、例えば、２,０００〜５０,０００ワットという、電力線からの電力レベルよりも高いレベルで、エネルギーを消費する電気器具の使用が開示される。いくつかの実施形態では、当該電気器具は食品の調理を可能にする。いくつかの実施形態では、当該電気器具は物品の焼却を可能にする。いくつかの実施形態では、エネルギー蓄積システムは、衣類乾燥機、ヘアアイロン、またはヒータなどの他の消費者電気器具に適用可能であり得る。
図１は、加熱素子と共に使用する電気回路６０を示す概略図である。電気回路６０は、直流エネルギー蓄積システム１を含む。直流エネルギー蓄積システム１は、典型的には、加熱素子８によって必要とされる電圧に応じ１２〜１５０ボルトの範囲で動作する。
いくつかの実施形態では、直流エネルギー蓄積システム１は、吸収ガラスマット・制御弁式鉛酸技術を使用して製造された鉛蓄電池を備えてもよく、これらの電池は、電池としては最も安価な解決策となり得る。このタイプの技術は、最小限の制約で空輸および陸送することができるので、電気器具の状況によく適合する。正しい電池サイズを選択するには、加熱素子バルブの必要電圧、必要とされる連続放電最大回数、電池の最大重量、放電レベル、および充電間隔を含む多くの要因を考慮することになる。
いくつかの実施形態では、直流エネルギー蓄積システム１は、コンデンサまたはフライホイールを含んでもよい。当該コンデンサは、集積コンデンサアセンブリを提供する支持体により支持されたコンデンサアレイ内に配置された複数のコンデンサを含んでもよい。この集積コンデンサアセンブリは、アレイ内の各コンデンサが同じレベルで充放電することを保証するハーモナイザ/イコライザを含んでもよい。
様々な実施形態によれば、直流エネルギー蓄積システム１の充電は、マイクロプロセッサ５および充電器６１によって制御される。充電器６１は、電力線（図示せず）に接続されている。いくつかの実施形態では、電力線は、配電網、ソーラーアレイ、風力タービンなどに接続することができる。
加熱素子８は、複数の加熱素子を含み得る。複数の加熱素子は、例えば、直流エネルギー蓄積システム１によって提供される駆動電圧で両端が印加されて電気的に並列に接続されるか結合され得る。直流エネルギー蓄積システム１から加熱素子８への導線６２は、必要とされる大電流を流すような大きさでなければならず、導線を通る電流はオームの法則の関数で得られる。
様々な実施形態によれば、加熱素子８のオンとオフの切替えは、コイル９を有する単数または複数のリレー４によって制御される。リレー４は、５〜２４ボルトの直流、または１１０ボルトの交流を定格としてもよい。いくつかの実施形態では、リレー４は、２〜１０キロワットの間、６〜５０キロワットの間、２０〜５０キロワットの間、４０〜１００キロワットの間、またはそれ以上の低電圧直流か定電圧交流を定格としてもよい。例えば、工業用途では、１４キロワットの電力線による給電を用いて、５０キロワットで動作する一つ以上の加熱素子を適切なエネルギー蓄積システムで通電することができる。
代表的な実施形態では、リレー４の動作はマイクロプロセッサシステム５によって制御される。マイクロプロセッサシステムは、加熱素子８によって使用されるエネルギーと、加熱すべき物品（図示せず）の状態を検出するセンサ１０から入力を受け取ってもよい。センサ１０は、光検出、周波数検出、蒸気検出、化学検出、またはそれらの組合せに基づいてもよい。
いくつかの実施形態では、ファン／フィルタリングシステム６３もマイクロプロセッサ５によって制御され、最も一般的には、発生する煙が適切にフィルタリングされるのを保証するためにオーブンに取り付けられる。いくつかの実施形態では、ファン６３は、流体（例えば空気）に衝突するように、加熱素子８を端から端まで覆って配置され、加熱対象物に熱を伝達してもよい。
図２は、様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する論理図である。
電気回路２００は、電圧ＶINに電流ＩINを掛けて（ＶINｘＩIN）決定され得るワット単位の電気エネルギーを供給する電力線２０２によって通電される。エネルギー蓄積システム２０４は、制御部２０８と、エネルギー蓄積システム２０４を電気器具２１０と電気的に接続するスイッチ２０６とによって制御される電気器具２１０と最も近いエネルギーを蓄積することができる。いくつかの実施形態では、電気器具２１０は、ＶINｘＩINより大きいエネルギー消費レベルで動作することができる抵抗加熱素子を含むことができる。代表的な実施形態では、当該の抵抗加熱素子は１０オーム未満の抵抗を有する。エネルギー蓄積システム２０４は、ＶINｘＩINより大きい割合（ＶOｘＩO）で電気エネルギーを供給する。抵抗加熱素子によって生成された熱２３２は、負荷／物品２２０、例えば、調理対象物に加えられてもよい。熱２３２は輻射熱であってもよい。いくつかの実施形態では、熱２３２は強制流体接触熱であってよく、空気などの流体２３０が、スイッチ式気流発生器２１２を介して吹き付けられてもよい。スイッチ式気流発生器２１２は、制御部２０８によって制御されてもよい。また、物品／負荷２２０は、電気器具２１０とは異なる種類の熱エネルギー２３４を供給する二次ヒータ２１６を介して加熱／調理されてもよい。いくつかの実施形態では、二次ヒータ２１６はマイクロ波であってもよく、熱エネルギー２３４はマイクロ波放射であってもよい。いくつかの実施形態では、二次ヒータ２１６は、エネルギー蓄積システム２０４によって通電されてもよい。いくつかの実施形態では、二次ヒータ２１６は、制御部２０８によって制御されてもよい
図３は、様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する論理図である。
電気回路３００は、電圧ＶINに電流ＩINを掛けて（ＶINｘＩIN）決定され得るワット単位の電気エネルギーを供給する電力線３０２によって通電される。エネルギー蓄積システム３０４は、電気器具３１０と最も近いエネルギーを蓄積することができる。いくつかの実施形態では、電気器具３１０は、ＶINｘＩINより大きいエネルギー消費レベルで動作することができる抵抗加熱素子を含むことができる。代表的な実施形態では、当該の抵抗加熱素子は１０オーム未満の抵抗を有する。エネルギー蓄積システム３０４は、ＶINｘＩINより大きい割合（ＶOｘＩO）で電気エネルギーを供給する。抵抗加熱素子によって生成された熱３３２は、負荷／物品３２０、例えば、調理対象物または加熱対象物に加えられてもよい。熱３３２は放射熱であってもよい。また、物品／負荷３２０は、電気器具３１０とは異なる種類の熱エネルギー３３４を供給する二次ヒータ３１６を介して加熱/調理されてもよい。いくつかの実施形態では、二次ヒータ３１６は、マイクロ波であってもよい。いくつかの実施形態では、二次ヒータ３１６は、エネルギー蓄積システム３０４によって通電されてもよい。
図４Ａは、様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。
エネルギー蓄積システム４００は、エネルギー蓄積装置４０２と、高増幅スイッチ４０８と、ＡＣ／ＤＣ充電器４１０と、ＡＣ／ＤＣ充電器４１０に接続されたＡＣ電力線４１４と、加熱素子４０４と、を備えてもよい。エネルギー蓄積システム４００は、オプションとして、第２高増幅スイッチ４０６を備えてもよい。スイッチ４０６および４０８が開状態であると、加熱素子４０４は通電されないが、エネルギー蓄積装置４０２は必要であればＡＣ／ＤＣ充電器４１０から充電することができる。スイッチ４０６および４０８が閉状態であると、加熱素子４０４は、ＡＣ／ＤＣ充電器４１０の出力およびエネルギー蓄積装置４０２の出力から通電される。いくつかの実施形態では、ＡＣ／ＤＣ充電器４１０は、エネルギー蓄積装置４０２が加熱素子４０４を介して放電されている間であっても、エネルギー蓄積装置４０２を充電してもよい。
図４Ｂは、様々な実施形態に係る、エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。
エネルギー蓄積システム４００'は、複数のエネルギー蓄積装置４０２'、４０２"と、複数のエネルギー蓄積装置４０２'、４０２"の放電を選択的に可能にする複数の高増幅スイッチ４０８'、４０８"と、複数のＡＣ電力線４１４'、４１４"と、複数のＡＣ／ＤＣ充電器４１０'、４１０"と、複数の加熱素子４０４'、４０４"、４０４'"と、を備える。いくつかの実施形態では、複数の第２スイッチ４０６'、４０６"、４０６'"を選択的にオンにして、加熱素子４０４'、４０４"、４０４'"を選択的に通電してもよい。エネルギー蓄積器および／または加熱素子を選択的にオン・オフすることは、制御部（図示せず）によって行うことができる。いくつかの実施形態では、高増幅スイッチはリレーを含み得る。
図５は、様々な実施形態に係る、一次エネルギー蓄積システムおよび二次エネルギー蓄積システムを含む電気回路を説明する概略図である。
エネルギー蓄積システム５００は、ＡＣ電力線５２２を介して接続された一次蓄積装置５４０および二次蓄積装置５５０を備えてもよい。いくつかの実施形態によれば、一次蓄積装置５４０は、図４Ａのエネルギー蓄積システム４００として、または図４Ｂのエネルギー蓄積システム４００'として提供することができる。いくつかの実施形態では、エネルギー蓄積システム４００または４００'は、ユーティリティおよび二次蓄積装置５５０から同時に電力を引き出すために、ＡＣ電力線５２２およびＡＣ電力線４１４（または４１４'または４１４"）に同時に接続させることができる。一次蓄積装置５４０において、ＡＣ電力線５２２は、ＡＣ電力線４１４（または４１４'または４１４"）とは異なる電圧・電流レベルで動作してもよい。いくつかの実施形態では、ＡＣ電力線５２２は、ＡＣ−ＤＣコンバータ５５２に接続されて、一次蓄積装置５４０の電気エネルギー蓄積構成要素に通電してもよい。典型的な実施形態では、ＡＣ−ＤＣコンバータ５５２は、一次蓄積装置５４０に接続された抵抗素子に通電してもよい。
二次蓄積装置５５０は、商用電源からのＡＣ電力線５１４に接続されたＡＣ／ＤＣ充電器５１０を備えることができる。ＡＣ／ＤＣ充電器５１０は、エネルギー蓄積装置５０２を充電することができる。スイッチ５１０が閉じられると、エネルギー蓄積装置５０２は、ＤＣ−ＡＣコンバータ（インバータ）５２０に通電し、ＡＣ電力線５２２を介して一次蓄積装置５４０に電力を供給することができる。
図６は、様々な実施形態に係る、大容量電源を使用するためのプロセスフロー図である。
大容量電源を使用するためのプロセス６００が提供される。プロセス６００は、高容量電源を充電および／または放電するために使用されてもよい。プロセス６００は、入力値６１０を決定するステップを含んでもよい。入力値６１０の決定は、一つ以上の加熱素子の動作を必要とするレシピを受け取ることを含んでもよい。当該レシピは、一つ以上の加熱素子を操作するためのタイミングおよび連続加熱時間の情報を含む、バーストショットに関するプロファイルと関係付けることができる。当該レシピは、当該レシピに従って一つ以上の加熱素子が動作したときにどの程度の電気エネルギーが消費されるのか、つまり、放電されるのかということと関係付けることができる。入力値６１０の決定は、動作電圧、例えば２１ＶのＤＣを決定することを含んでもよい。入力値６１０の決定は、一次蓄積装置のキャパシタ容量（図６のエネルギーＡ）、一次蓄積装置の電池容量（図６のエネルギーＣ）、および利用可能な任意の二次蓄積システムから得られる電力またはエネルギー（図６のエネルギーＢ）を受け取る、および／または、決定することを含んでもよい。
プロセス６００は、利用可能な初期エネルギーを決定するためのステップ６０２を含むことができる。いくつかの実施形態では、ステップ６０２は、エネルギーＡとエネルギーＣとを加算することができる。プロセス６００は、一つ以上の加熱素子を操作するために使用されるエネルギーを決定するためのステップ６０４を含んでもよい。いくつかの実施形態では、当該レシピによって消費されるジュール量が受け取られるか、読み出されてもよい。プロセス６００は、一つ以上の加熱素子を動作させるため二次蓄積システムによって供給される電力、例えば、図６のエネルギーＢを決定するためのステップ６０６を含んでもよい。一つ以上の加熱素子がレシピごとに動作するので、エネルギー消費量は時間と共に積分してもよい。プロセス６００は、大容量電源に残された最終エネルギー量を決定するステップ６０８を含んでもよい。
代表的な実施形態では、大容量電源は、一次蓄積システム、二次蓄積システム、いくつかの電力線、またはそれらの組合せを含んでもよい。エネルギー蓄積システムに様々な種類のエネルギー蓄積装置および充電器を設置して、高容量電源に接続された電気器具に異なる電力特性を加えることもできる。大容量電源の容量は、生産速度、生産時の持続時間、各生産時の間の停止時間、電池などのエネルギー蓄積装置の最小充電状態、商用電源から得られる電力、加熱素子のサイズ、加熱素子の使用割合などを含むパラメータを使用して計算してもよい。一般的に二次蓄積装置は比較的高いエネルギー蓄積容量を提供し比較的安価なので、高速オーブンを使用する際の生産速度を維持するためのエネルギー要件は、必要に応じ二次蓄積装置を追加することによって満たしてもよい。
図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄ、図７Ｅは、様々な実施形態に係る、代表的な電源の斜視図を示す。電源７００は、筐体７０２と、制御部／充電器７０４と、コンデンサ群７０６と、電池群７１０と、電気器具接続部７０８と、ヒンジ７１２と、高電流スイッチ７１４と、を備え得る。
様々な実施形態によれば、筐体７０２は、筐体７０２内に収容された構成部品を冷却するための通気孔を備えてもよい。筐体７０２は、金属のような熱伝導性材料で作ってもよい。冷却ファン（図示せず）が筐体７０２内に配置されてもよい。
様々な実施形態によれば、制御部／充電器７０４は、電力線（図示せず）に接続されてもよい。電力線は、ソーラーパネル、風力発電機、電気網などの電気エネルギー源に接続されてもよい。電力線が交流（ＡＣ）を介して電気エネルギーを供給するとき、制御部／充電器７０４は、電源７００内の蓄積装置を充電するＡＣ−直流（ＤＣ）コンバータを備えてもよい。いくつかの実施形態では、電力線がＤＣを介して電気エネルギーを供給するとき、制御部／充電器７０４は、入力電圧を制御部／充電器７０４内の充電器が必要とするＤＣ電圧に変換するＤＣ−ＤＣコンバータを備えてもよい。
様々な実施形態によれば、制御部／充電器７０４は、高電流スイッチ７１４を制御して、例えば、レシピ用のタイミングおよび連続加熱時間のプロファイルごとに、電気器具接続部７０８に供給される電力を選択的にパルス化してもよい。制御部／充電器７０４は、当該蓄積装置（コンデンサ群７０６および／または電池群７１０）の電圧レベルを監視して、当該蓄積装置の充電状態を判定してもよい。制御部／充電器７０４は、レシピごと等の単位で電力をパルス化してもよい。
コンデンサ群７０６は、一つ以上のコンデンサを含むことができる。コンデンサは、大容量コンデンサまたは超伝導コンデンサであってもよい。制御部／充電器７０４は、電池群７１０を充電する前に、当該コンデンサ群を充電および放電してもよい。電池群７１０は、鉛蓄電池、ディープサイクル（マリン）電池、またはリチウム電池を含んでもよい。
電気器具接続部７０８は、正極、負極および制御電極を備えてもよい。電気器具接続部７０８は、ヒンジ７１２を介してヒンジ接続されてもよい。ヒンジ７１２は、電気器具接続部７０８が収納状態および使用可能状態に配置できるようにしてもよい。いくつかの実施形態では、電気器具接続部７０８は、電気器具接続部７０８が使用可能状態に配置されたときに通電されてもよい。制御電極は、電気器具接続部７０８に電気的に接続された電気器具を識別するために使用してもよい。制御電極は、例えばエネルギーパルスプロファイル、最高温度、予熱条件や予熱温度などのエネルギー要件を伝達するために使用されてもよい。図７Ｂは、ヒンジ７１２が閉じているときの収納状態にある電気器具接続部７０８を示す。図７Ｃおよび図７Ｄは、ヒンジ７１２が開いているので、使用可能状態にある電気器具接続部７０８を示し、電気器具接続部７０８と接続された電気器具７１６（図７Ｃおよび図７Ｄを参照）がある。図７Ｅは、調理準備領域７１８に配置された電源７００を示す。代表的な実施形態では、高電流スイッチ７１２は、リレーを備えてもよい。高電流スイッチ７１２は、制御部／充電器７０４によってオン、オフまたはパルス化されてもよい。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ、図８Ｅ、図８Ｆ、図８Ｇ、図８Ｈ、図８Ｉ、図８Ｊ、図８Ｋ、図８Ｌ、図８Ｍ、図８Ｎ、図８Ｏ、図８Ｐは、様々な実施形態に係る、代表的な電源システムの斜視図を示す。それぞれの図で使用される符号については、後記される「符号の説明」を参照されたい。
図８Ａは、一次電源８４０および二次電源８５０を備える電源システム８００を示す。電源システム８００は、例えば、コンデンサ８０２、電池８０６などの電気エネルギー蓄積装置を備えることができる。システム８００は、ＡＣ−ＤＣコンバータ／充電器８１０を備えることができる。いくつかの実施形態では、コンデンサ８０２、電池８０６、およびコンバータ／充電器８１０は、一次電源８４０に含まれてもよい。二次電源８５０は、大容量電池８１２と、二次充電器・インバータ８５２とを備えてもよい。ＡＣ電力線８１４は、例えば、商用電源、ソーラーパネル、発電機などの電力源からの電力をＡＣ−ＤＣコンバータ／充電器８１０に供給できる。ＡＣ電力線８１４は、例えば、商用電源、ソーラーパネル、発電機などの電力源からの電気エネルギーを二次充電器・インバータ８５２に供給できる。いくつかの実施形態では、電源システム８００に配置された各充電器は、一つ以上のＡＣ電力線に接続されてもよい。
いくつかの実施形態では、電源システム８００は、一次電源８４０のみを含むことができる（例えば、図８Ｆ、図８Ｇ、図８Ｈ、図８Ｉおよび図８Ｊを参照）。いくつかの実施形態では、電源システム８００は、一つ以上の電気器具に接続された複数の一次電源を備えてもよい。
いくつかの実施形態では、電源システム８００は、二次電源８５０に接続された一次電源８４０を備えてもよい（例えば、図８Ｋ、図８Ｌ、図８Ｍ、図８Ｎ、図８Ｏおよび図８Ｐを参照）。いくつかの実施形態では、電源システム８００は、一つ以上の二次電源に接続された複数の一次電源を備えてもよい。いくつか電源システム８００は、一つの一次電源８４０に接続された複数の二次電源を備えてもよい。
二次電源８５０は、電力線／制御線８１６を介して一次電源８４０にエネルギーを供給することができる。高いアンペア数のＤＣ電流を低電圧で送電することに起因する電力損失のため、いくつかの実施形態では、電源システム８００は、二次電源８５０から一次電源８４０に送電するためにＡＣ電流を利用することができる。二次電源８５０が一次電源８４０から離れている場合、例えば、二次電源と一次電源との間の距離が４フィート（約１２２ｃｍ）、５フィート（約１５２ｃｍ）、７フィート（約２１３ｃｍ）、１０フィート（約３０５ｃｍ）等の場合、ＡＣ送電が利用される。ＡＣ電流を使用して送電するために、二次電源８５０は、二次充電器／インバータ８５２を使用することができる。インバータを使用することによって、二次電源８５０は、ＤＣ電流で電気エネルギーを蓄えることができる。
一次電源８４０内の構成要素は、ＤＣ可変長母線８２０を使用して相互接続することができる。いくつかの実施形態では、二次電源８５０もまた、ＤＣ可変長母線（図示せず）を使用することができる。一次電源８４０および／または二次電源８５０からの電気エネルギーは、例えば加熱素子システム８３０などの電気器具に供給されてもよい。
例えば、コンデンサ８０２、電池８０６、大容量電池８１２等の様々なエネルギー蓄積装置を、異なる電力特性をヒータまたはヒータ群に付加する拡張モジュールとして追加してもよい。いくつかの実施形態では、例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ／充電器８１０、二次充電器・インバータ８５２などの様々な制御装置を、ヒータまたはヒータ群に異なる電力特性を付加する拡張モジュールとして追加してもよい。
様々な実施形態によれば、一次電源８４０は、第１一次蓄積装置８４２と、第２一次蓄積装置８４４と、を備えてもよい。第１一次蓄積装置８４２は、電気器具８４６に統合することができる。電気器具８４６は、第１一次蓄積装置８４２と、加熱素子システム８３０と、を備えることができる。代表的な実施形態では、電気器具８４６として連続ワイヤメッシュ高速オーブンを使用できる。
代表的な実施形態では、第１一次蓄積装置８４２は、電気器具８４６に最も近いか、またはその中に配置することができる。第２一次蓄積装置８４４は、第１一次蓄積装置８４２よりも電気器具８４６から遠くに配置することができる。二次電源８５０は、電気器具８４６から最も遠くに、例えば、調理準備領域外の領域に、配置することができる。二次電源８５０は、ＡＣ電力線８１４から受け取る電気エネルギーが、電気器具および／またはオペレータが一次電源８４０を使用するのを必要とするのと同じ回数だけ再充電するのには不十分である場合に、一次電源８４０を再充電するために利用することができる。電源システム８００は、ＡＣ電力線８１４、第１一次蓄積装置８４２、第２一次蓄積装置８４４、または二次電源８５０のうちの一つ以上からの電気エネルギーを利用して電気器具８４６に通電することができる。
様々な実施形態によれば、電源システム８００は、ＡＣ電力線８１４または二次電源８５０のうちの一つ以上からの電気エネルギーを利用して一次電源８４０を充電することができる。電源システム８００は、ＡＣ電力線８１４、第２一次蓄積装置８４４または二次電源８５０のうちの一つ以上からの電気エネルギーを利用して第１一次蓄積装置８４２を充電することができる。電源システム８００は、ＡＣ電力線８１４または二次電源８５０のうちの一つ以上からの電気エネルギーを利用して第２一次蓄積装置８４４を充電することができる。電源システム８００は、ＡＣ電力線８１４または一次電源８４０のうちの一つ以上からの電気エネルギーを利用して二次電源８５０を充電することができる。いくつかの実施形態では、二次充電器・インバータ８５２から一次電源８４０への電気エネルギーの伝送は、ＡＣ電流を使用することができる。いくつかの実施形態では、第２一次蓄積装置８４４から第１一次蓄積装置８４２への電気エネルギーの伝送は、ＡＣ電流を使用する。
図８Ｂは、高速連続ワイヤメッシュオーブンである電気器具８４６を示す。電気器具８４６は、第１一次蓄積装置８４２と、加熱素子システム８３０と、を備える。この実施形態によれば、第１一次蓄積装置８４２は、内部コンデンサ群８０２と、高増幅スイッチ８０４と、ＤＣ電源バー８２６と、を備える。いくつかの実施形態では、第１一次蓄積装置８４２は、充電器／制御部（図示せず）を備えてもよい。様々な実施形態によれば、加熱素子システム８３０は、加熱素子繰り出し８３２と、素子巻取りリール８３４と、素子モータ８３８と、熱シールド／反射器８３３と、ローラ８３６と、導体８３５と、加熱された素子８３１と、を備えてもよい。加熱された素子８３１によって生成される放射エネルギーは、波８２２によって示されるように反射され得る。連続ワイヤメッシュ素子は、矢印８２４によって示される方向に移動し得る。加熱素子システム８３０は、オーブン制御部（図示せず）および操作卓（図示せず）を備えてもよい。
図８Ｃは、２列に横並びで配置された複数の連続ワイヤメッシュオーブンを備える大型高速オーブン８６０の斜視図を示す。いくつかの実施形態では、連続ワイヤメッシュオーブンは、上述した電気器具８４６である。図８Ｄは、大型高速オーブン８６０と、被加熱物が配置される空洞に放射する加熱された素子８６２の斜視図を示す。
図８Ｅは、コンベヤシステム８６４の周囲に配置され、例えば、加熱すべき物品８６８の主に二つの表面を覆うように加熱することが必要な場合に複数の方向から空洞８６６にエネルギーを放射するように調整された、二つの大型高速オーブン８６０の斜視図を示す。いくつかの実施形態によれば、主に一方向からエネルギーを放射する場合、例えば、加熱対象の物品８６８の主として一方の表面を覆うように加熱することが必要な場合、二つの大型高速オーブンのうちの一方のみを利用してもよい。
主題は、構造的特徴および／または方法論的行為に特有の言語で記載されているが、添付の特許請求の範囲の主題は、必ずしも上記の特定の特徴や行為に限定されないことを理解されたい。どちらかと言えば、上記の特定の特徴および行為は、請求項を実施するための例示的な形態として開示される。記載された実施形態の他の構成は、本開示の範囲の一部である。さらに、本開示の主題と一致する実施形態は、記載されたものより多くのまたは少ない行為を有してもよいし、図示のものとは異なる順序で行為を実施してもよい。したがって、添付の特許請求の範囲およびその法的同等物は、所与の特定の例ではなく、本発明を定義するのみである。
１ 直流エネルギー蓄積システム
４ リレー
５ マイクロプロセッサ
８ 加熱素子
９ コイル
１０ センサ
６０、２００、３００ 電気回路
６１ 充電器
６２ 導線
６３ ファン、フィルタリングシステム
２０２、３０２ 電線
２０４、３０４ 蓄積装置
２０６、３０６ スイッチ
２０８ 制御部
２１０、３１０ 抵抗素子
２１２ スイッチ式気流発生器
２１６、３１６ 二次ヒータ
２２０、３２０ 負荷／物品
２３０ 流体
２３２、３３２ 熱
２３４、３３４ 熱エネルギー
４００、５００ エネルギー蓄積システム
４０２、４０２'、４０２"、５０２ エネルギー蓄積装置
４０４、４０４'、４０４"、４０４'" 加熱素子
４０６、４０６'、４０６"、４０６'" 第２スイッチ
４０８、４０８'、４０８" 高増幅スイッチ
４１０、４１０'、４１０"、５１０ ＡＣ／ＤＣ充電器
４１４、４１４'、４１４"、５１４ ＡＣ電力線
５２０ ＤＣ−ＡＣコンバータ
５２２ ＡＣ電力線
５４０ 一次蓄積装置
５５０ 二次蓄積装置
５５２ ＡＣ−ＤＣコンバータ
７００ 電源
７０２ 筐体
７０４ 制御部／充電器
７０６ コンデンサ群
７０８ 電気器具接続部
７１０ 電池群
７１２ ヒンジ
７１４ 高電流スイッチ
７１６ 電気器具
７１８ 調理準備領域
８００ 電源システム
８０２ コンデンサ
８０４ 高増幅スイッチ（リレー）
８０６ 電池
８１０ ＡＣ−ＤＣコンバータ／充電器
８１２ 大容量電池
８１４ ＡＣ電力線
８１６ 電源線／制御線
８２０ ＤＣ可変長母線
８２２ 放射エネルギーの流れ
８２４ 発熱体の移動方向
８２６ ＤＣ電源バー
８３０ 加熱素子システム
８３１ 加熱された素子
８３２ 加熱素子繰り出し
８３３ 熱シールド／反射器
８３４ 要素巻取りリール
８３５ 導体
８３６ ローラ
８３８ 要素モータ
８４０ 一次電源
８４２ 第１一次蓄積装置
８４４ 第２一次蓄積装置
８４６ 電気器具（連続ワイヤメッシュオーブン）
８５０ 二次電源／リモート電源
８５２ 二次充電器・インバータ
８６０ 大型高速オーブン
８６２ 加熱された素子
８６４ コンベヤシステム
８６６ 空洞
８６８ 物品

Claims (32)

  1. 出力電力を供給する高電力電気器具システムであって、
    一次電力を供給する一次電力源と、
    必要に応じて蓄積電力を供給するように構成され、必要がないときには前記一次電力を前記蓄積電力として蓄えるように構成された二次電力源と、
    前記出力電力を供給するように構成されたコンセントと、を備え、
    前記出力電力は、前記一次電力より大きく、前記蓄積電力を含む
    ことを特徴とする高電力電気器具システム。
  2. 前記出力電力は前記一次電力の少なくとも２倍である
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  3. 前記出力電力は前記一次電力から成る
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  4. 前記出力電力は、少なくとも１００アンペアの直流（ＤＣ）を含む
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  5. 前記出力電力は２０００ワットを超え、前記一次電力は１１０ボルトの交流（ＡＣ）電力線を用いて供給される
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  6. 食品サービス分野で使用する高電力電気器具システムであって、
    電力線からの電気エネルギーを蓄えるエネルギー蓄積・供給システムと、
    前記エネルギー蓄積・供給システムからの電気エネルギーを使用することができる加熱素子と、を備え、
    前記エネルギー蓄積・提供システムから前記加熱素子に供給される前記電気エネルギーは、前記電力線から供給される単位時間当たり電力の少なくとも１１０％の単位時間当たり電力で供給される
    ことを特徴とする高電力電気器具システム。
  7. 電気器具に供給され使用される電力は、前記電力線によって供給される電力が１８００ワット（１２０ボルト ｘ １５アンペア）である場合、少なくとも３６００ワットである
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  8. 電気器具に供給され使用される電力は、前記電力線によって供給される電力が７２００ワット（２４０ボルト ｘ ３０アンペア）である場合、少なくとも１４４００ワットである
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  9. 電気器具に供給され使用される電力は、前記電力線によって供給される電力が１４４００ワット（４８０ボルト ｘ ３０アンペア）である場合、少なくとも２６４００ワットである
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  10. 前記エネルギー蓄積・供給システムは、一つ以上のコンデンサまたは一つ以上の電池を備える
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  11. 前記エネルギー蓄積・供給システムは、一次エネルギー蓄積システムと、二次エネルギー蓄積システムと、を備える
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  12. 前記一次エネルギー蓄積システムは、電力網に電力を供給するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  13. 前記一次エネルギー蓄積システムは、前記食品サービス分野において通常の方法で電力供給される電気器具に電力を供給するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  14. 前記一次エネルギー蓄積システムは、発電所、発電機、風力発電機、太陽熱発電機、地熱発電機、または他の電気エネルギー源から選択される一つ以上の電気エネルギー源を用いて充電されるように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  15. 前記一次エネルギー蓄積システムは、電力供給源よりも低い電圧で充電するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  16. 前記一次エネルギー蓄積システムは、整流された交流（ＡＣ）電力または直流（ＤＣ）電力で充電されるように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  17. 前記一次エネルギー蓄積システムは、ＤＣ電流を介して電気エネルギーを供給するように構成される
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  18. 前記一次エネルギー蓄積システムからのＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換するインバータをさらに備える
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  19. 前記電気器具の使用を検知して、電流出力と一次エネルギー蓄積システムの充電を制御するセンサを
    さらに備える
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の高電力電気器具システム。
  20. 前記一次エネルギー蓄積システムの出力は、前記電気器具に高電力を供給するように構成された二次充電器・蓄積システムへ所与の距離を隔てて伝送される
    ことを特徴とする、請求項１９に記載の高電力電気器具システム。
  21. ＡＣ−ＤＣコンバータをさらに備える
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  22. 前記エネルギー蓄積・供給システムと前記電気器具との間に配置されたスイッチをさらに備える
    ことを特徴とする、請求項６に記載の高電力電気器具システム。
  23. 一次エネルギー蓄積システムと二次エネルギー蓄積システムとを使用し食品を加速された割合で調理するプロセスであって、前記一次エネルギー蓄積システムと前記二次エネルギー蓄積システムとの間のエネルギー伝送には、インバータを使用する
    ことを特徴とするプロセス。
  24. 加速された割合で食品または液体を調理または加熱するための電気器具に高電流低電圧ＤＣ電力を供給するために設置される
    ことを特徴とするカウンタ。
  25. 正極・負極・制御極接続部をさらに備える
    ことを特徴とする、請求項２５にカウンタ。
  26. 前記電気器具に電力を供給するエネルギー蓄積システムが、前記カウンタの上、下、または横に配置される
    ことを特徴とする、請求項２５にカウンタ。
  27. 前記電気器具と前記高電流エネルギー源との間にスナップ接続部または磁力接続部をさらに備える
    ことを特徴とする、請求項２５にカウンタ。
  28. 加速された時間で調理したり加熱したりすることを意図した高電流放電が供給されるように構成した電気器具であって、前記電気器具はカウンタに接続できる簡単接続部を備える
    ことを特徴とする電気器具。
  29. 前記電源は、前記加熱素子にＤＣ電圧を供給する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  30. 前記電源は、電池を備える
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  31. 前記電源は、コンデンサを備える
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
  32. 前記電源は、前記加熱素子には１０オーム未満の合成抵抗を有する
    ことを特徴とする、請求項１に記載の高電力電気器具システム。
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