JP2019080662A

JP2019080662A - 電場処理フライヤ−

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Publication number: JP2019080662A
Application number: JP2017208777A
Authority: JP
Inventors: 武比古阿部; Takehiko Abe
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2019-05-30

Abstract

【課題】電場処理フライヤーで使用する電源装置を小型・軽量化する。【解決手段】油脂加熱媒体に高電圧電場を印加して、食品の電場加熱加工処理を行う電場処理フライヤーの高電圧電場が直流高電圧電源から供給される。直流高電圧発生には、鋸波から直流高電圧を発生するイグナイター、方形波から直流高電圧を発生するイグナイター、半波整流コック−クロフト・ウォルトン回路及び両波整流コック−クロフト・ウォルトン回路が使用される。これらの直流高電圧発生回路は，従来の変圧器と比較して極めて小型、軽量であり、供給する電流も電池駆動が可能なほど小さいので、安全である。【選択図】図６

Description

本発明は、食品を加熱された食用油中で加熱加工する際に、電場を印加する電場処理フライヤーに関する。

食品を食用油により加熱加工する装置に、食用油等である油脂加熱媒体に６０００Ｖ超の商用交流による電場を印加して、食品の電場加熱加工処理を行う電場処理フライヤーがある。

電場処理フライヤーは、高圧交番電圧の電界により加熱媒体である油脂を改質し、改質された油脂により、被処理食物が電場加熱加工されると考えられている。
先行技術の電場処理フライヤーについて図１〜図５により説明する。

図１は、特許５３８６３４６号の電場処理フライヤーの構造概念図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面断面図である。
この電場処理フライヤーは食用油収容容器である外部容器と油透過性容器である内部容器を有し、外部容器と内部容器との間に高電圧商用交流が印加される。このとき、外部容器は接地されている。

この図において、１は上部が開放された有底直方体形状で、食用油等の加熱媒体が収容されるステンレス等の金属板で構成された外部容器である。
２は上部が開放された有底直方体形状であり、ステンレス等の金属板からなる内部容器であり、食用油等の加熱媒体が透過可能なように金網又はパンチングメタルで構成されている。
内部容器２は外部容器１の内部に絶縁体３を介して間隔を開けて収納され、外部容器１と内部容器２とは絶縁体３により電気的に分離されている。

外部容器１及び内部容器２に各々対応する外蓋４及び内蓋５が設けられ、外蓋４と内蓋５との間には絶縁体６が介挿されている。
外蓋４は、外部容器１と同様にステンレス板等で構成され、内蓋５は内部容器２と同様に金網又はパンチングメタルで構成されている。
電場処理加熱加工中は外蓋４及び内蓋５は閉じられ、そのとき外蓋４は外部容器２に、内蓋５は内部容器２に電気的に接続される。

外部容器１と内部容器２との間に後に図５で説明する電源装置８から、商用交流電源から変圧器で昇圧された６８００Ｖの商用交流高電圧が供給される。

外部容器１の底部外側に熱源としてシーズヒータ７が配置されている。
シーズヒータ７の配置は外部容器１の底部外側の他に、外部容器１の側部外側、外部容器１の底部内側、外部容器１の側部内側に配置されることもある。
シーズヒータ７には商用交流電源から加熱用の電力が供給される。

シーズヒータ７は、金属製のヒータパイプの中にニクロム線ヒータが収納され、ニクロム線ヒータとヒータパイプが電気的に絶縁されるように酸化マグネシウム等の絶縁粉末がヒータパイプ内に充填され、両端が絶縁体で封止されている。

図２に示したのは、特許５９７０２９７号の改良された電場処理フライヤーの構造概念図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面断面図である。
この電場処理フライヤーは食用油収容容器である外部容器と油透過性容器である内部容器を有し、外部容器と内部容器との間に高電圧商用交流が印加される。
さらに、外部容器と内部容器との間にどちらの容器とも電気的に接続されない中間容器を有している。
このとき、外部容器は接地されている。

この図において、１は上部が開放された有底直方体形状で、食用油等の加熱媒体が収容されるステンレス等の金属板で構成された外部容器である。
２は、上部が開放された有底直方体形状であり、ステンレス等の金属板からなる内部容器であり、食用油等の加熱媒体が透過可能なように金網又はパンチングメタルで構成されている。
９は、上部が開放された有底直方体形状であり、外部容器と内部容器の間に配置されたステンレス等の金属板からなる中間容器であり、食用油等の加熱媒体が透過可能なように金網又はパンチングメタルで構成されている。
外部容器１と中間容器９、中間容器２と内部容器２との間に絶縁体３が介挿され、外部容器１、中間容器９，内部容器２は電気的に分離されている。

外部容器１、中間容器９及び内部容器２に各々対応する外蓋４、中蓋１０及び内蓋５が設けられ、外蓋４と中蓋１０との間、中蓋１０と内蓋５との間には絶縁体６が介挿され、外蓋１、中蓋９，内蓋２は電気的に分離されている。
外蓋４は、外部容器１と同様にステンレス板等で構成され、中蓋１０及び内蓋５は内部容器２と同様に金網又はパンチングメタルで構成されている。
電場処理加熱加工中は外蓋４及び内蓋５は閉じられ、そのとき外蓋４は外部容器２に、内蓋５は内部容器２に電気的に接続される。

外部容器１の底部外側に熱源としてシーズヒータ７が配置されている。
シーズヒータ７の配置は外部容器１の底部外側の他に、外部容器１の側部外側、外部容器１の底部内側、外部容器１の側部内側に配置されることもある。
シーズヒータ７には商用交流電源から加熱用電力が供給される。

熱源としてはシーズヒータ以外に特開２０１７−１１３２５０号公報に示された高周波誘導（ＩＨ）加熱ヒータが使用できる。
次にＩＨヒータを使用する電場処理フライヤーを説明する。

図３に示したのは図１のシーズヒータ使用電場処理フライヤーに対応するＩＨヒータを使用する電場処理フライヤー構造概念図であり、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は上面断面図である。
この電場処理フライヤーも油容器である外部容器と油透過性容器である内部容器を有し、外部容器は接地され、外部容器と内部容器との間に商用交流高電圧が印加される。

この図において、１１は上部が開放された有底直方体形状で、加熱媒体である食用油が収容される磁性ステンレス板で構成された外部容器である。
１２は上部が開放された直方体形状であり、加熱媒体である改質された食用油が透過可能なように金網又はパンチングメタルで構成された内部容器である。
内部容器１２は外部容器１１の内部に絶縁体１３を介して間隔を開けて収納され、外部容器１１と内部容器１２とは絶縁体１３により電気的に分離されている。

外部容器１１及び内部容器１２に各々対応する外蓋１４及び内蓋１５が設けられ、外蓋１４と内蓋１５との間には絶縁体１６が介挿されている。
外蓋４は、外部容器１１と同様にステンレス板等で構成され、内蓋１５は内部容器１２と同様に金網あるいは有孔金属板で構成されている。
電場処理加熱加工中は外蓋１４及び内蓋１５は閉じられ、そのとき外蓋１４は外部容器１２に、内蓋１５は内部容器１２に電気的に接続される。

外部容器１１と内部容器１２との間に後に図５で説明する電源装置８から、ＡＣ１００Ｖの商用交流電源から変圧器で６８００Ｖに昇圧された商用交流高電圧が供給される。

外部容器１１の底部外側に熱源として高周波誘導加熱コイル１７が配置されている。
高周波誘導加熱コイル１７の配置は外部容器１１の底部外側の他に、外部容器１１の側部外側、外部容器１１の底部内側、外部容器１１の側部内側に配置されることもある。

高周波誘導加熱コイル１７には例えば２００ｋＨｚの高周波電流が供給され、高周波電流により磁性ステンレスである外部容器１１に誘導電流が誘起され、誘起された誘導電流により外部容器が発熱する。

図２で説明した中間容器を有する電場処理フライヤーに高周波誘導加熱を採用することが可能なことは言うまでもないことであり、さらなる説明は煩瑣になるので省略する。

図４により従来使用されている電源装置を説明する。
この図において、（ａ）は、実施例の電源装置の概要構成説明図、（ｂ）は、入力される商用交流の波形説明図、（ｃ）は、電場処理フライヤーの電極に供給される電流の波形説明図である。

この電源装置は、単純に変圧器８のみで構成されている。
変圧器８には１次側巻き線に（ｂ）に示した商用交流ＡＣ１００Ｖが供給され、２次側巻き線から商用交流ＡＣ６８００Ｖが出力され、出力端子２１及び２２から電場処理フライヤーの外部容器１，１１及び内部容器２，１２に（ｃ）に示した商用交流ＡＣ６８００Ｖが供給される。
外部容器１，１１は、電場処理フライヤーの操作者が触れる箇所であるため、感電防止対策として、外部容器１，１１に接続される出力端子、例えば出力端子２２は接地される。

特許５３８６３４６号公報特許５９７０２９７号公報特開２０１７−１１３２５０号公報

変圧器の１次側巻線にＡＣ１００Ｖが供給され、２次側巻線からＡＣ６８００Ｖが出力される変圧器の、１次側の巻線数と２次側の巻線回数の比は１：６８と大きい。したがって、１次側の巻線回数を５００回と仮定した場合、２次側の巻線回数は３４０００回となる。

このような大きな２次側の巻き線回数の変圧器は大型にならざるを得ず、さらに巻き回数の増加による巻き線抵抗の増加及び、インダクタンスの増加による出力電圧降下を考慮すると、巻き線の線径を大きくせざるを得なくなり、変圧器はますます大型にならざるを得ない。
動力用電力は２００Ｖで供給され、電灯用電力は１００Ｖで供給されているが、これらは電柱に取り付けられている柱上変圧器で６６００Ｖから降圧されて供給されている。柱上変圧器から理解されるように、６８００Ｖを使用することによる絶縁対策を考慮すると最終的な変圧器の容積は１３ｌ、重量は９.６ｋｇにもなる。
それだけでなく、線径の増大は最大出力の増加をもたらし、漏電、感電事故の被害が大きくなる。

本出願においては、電場処理フライヤーに高電圧を供給する電源装置を小型・軽量であるだけでなく漏電、感電事故の被害を軽減することを課題とする。

これまで電場処理フライヤーには商用交流を昇圧して得られる６０００Ｖ以上の交流電圧のみが電場処理に有効であると考えられていた。その結果必然的に大容積かつ大重量の商用交流変圧器のみが使用されていた。
このことに疑問を持った本発明者が検討した結果、商用交流変圧器以外の電源装置の使用可能性を試験した結果、周波数を大幅に高くすることにより、それほど高くない電圧によっても電場処理が行えることを見いだした。

電場処理フライヤーは原理的に電力を消費しないので、使用する電源装置は高電圧・小電流である。
周波数を高くすることにより、変圧器が小型・軽量になる。
また、高電圧発生にフライバックトランスを採用することにより、電場処理フライヤーの電源装置がさらに小型・軽量になる。
それだけでなく、直流電流が少ないことにより、万一感電事故あるいは漏電事故が発生したとしても、被害は小さい。

先行技術の電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図。先行技術の他の電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図。先行技術のさらに他の電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図。先行技術のさらに他の電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図。先行技術の電場処理フライヤー用電源装置の説明図。本発明実施例１の電場処理フライヤー用電源装置の説明図。本発明実施例２の電場処理フライヤー用電源装置の説明図。

以下、この出願に係る発明の実施例を説明する。

図６に示すのは、実施例１の電源装置を適用した電場処理フライヤーである。
この図において、（ａ）は実施例１の電源装置が適用される図１及び図３で説明した従来のものと共通する基本的構成を有する電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図、（ｂ）実施例１の電源装置が適用される図２及び図４で説明した従来のものと共通する改良された構成を有する電場処理フライヤーの正面断面図及び上面断面図、（ｃ）は実施例１の電源装置の概要構成図、（ｄ）は商用交流の電圧波形、（ｅ）は途中段階の電圧波形、（ｆ）は電場処理フライヤー本体に供給される電圧波形である。

この電源装置は、商用交流を適切な電圧、この例では３５０Ｖ、に昇圧し、昇圧された商用交流を整流して３５０Ｖの直流を得、得られた３５０Ｖの直流から高い周波数、この場合３７ｋＨｚ、の交流に変換し、得られた３７ｋＨｚ３５０Ｖの交流電圧を、電場処理フライヤー本体に供給する。

（ａ）において、３１は上部が開放された有底直方体形状で、食用油等の加熱媒体が収容されるステンレス板等で構成された外部容器である。
３２は上部が開放された直方体形状であり、食用油等の加熱媒体が透過可能なように金網又はパンチングメタルで構成された内部容器である。
内部容器３２は外部容器１の内部に絶縁体３３を介して間隔を開けて収納され、外部容器３１と内部容器３２とは絶縁体３３により電気的に分離されている。

外部容器３１及び内部容器３２に各々対応する外蓋３４及び内蓋３５が設けられ、外蓋３４と内蓋３５との間には絶縁体３６が介挿されている。
外蓋３４は、外部容器３１と同様にステンレス板等で構成され、内蓋３５は内部容器３２と同様に金網あるいは有孔金属板で構成されている。
電場処理加熱加工中は外蓋３４及び内蓋３５は閉じられ、そのとき外蓋３４は外部容器３２に、内蓋３５は内部容器３２に電気的に接続される。

外部容器３１，内部容器３２の形状は直方体形状の他に、円筒形状がある。

外部容器３１と内部容器３２との間に（ｃ）に示す電源装置から、（ｆ）に示す交流出力が供給される。

外部容器３１の底部外側に熱源として図示しないシーズヒータが配置されている。
シーズヒータの配置は外部容器３１の底部外側の他に、外部容器３１の側部外側、外部容器３１の底部内側、外部容器３１の側部内側も可能である。

シーズヒータに代わる熱源として、外部容器３１の底部外側に配置された高周波誘導加熱コイルを使用することもできる。
高周波誘導加熱コイルの配置は外部容器３１の底部外側の他に、外部容器３１の側部外側、外部容器３１の底部内側、外部容器３１の側部内側も可能である。

（ｂ）において、３１は上部が開放された有底直方体形状で、食用油等の加熱媒体が収容されるステンレス板等で構成された外部容器である。
３２は上部が開放された直方体形状であり、加熱媒体である改質された食用油が透過可能なように、金網又はパンチングメタルで構成された内部容器である。

外部容器３１と内部容器３２との間に外部容器３１及び内部容器３２のどちらにも接続されない中間容器３９が配置されている。
外蓋３４及び内蓋３５の間に外蓋３４及び内蓋３５のどちらにも接続されない中間蓋４０が配置されている。
中間容器３９及び中間蓋４０は、加熱媒体である改質された食用油が透過可能なように、金網又はパンチングメタルで構成されている。

外部容器３１と中間容器３９，中間容器３９と内部容器３２とは絶縁体３３によって絶縁され、外蓋３４と中間蓋４０，中間蓋４０と内蓋３５とは絶縁体３６によって絶縁されている。

外部容器３１、中間容器３９，内部容器３２の形状は直方体形状の他に、円筒形状がある。

外部容器３１と内部容器３２との間に（ｃ）に示す電源装置から、（ｆ）に示す高い周波数の交流電流が供給される。

（ｃ）に示す電源装置には、商用交流が供給される。
４１は、商用交流電源であり、（ｄ）に示す１００Ｖの商用交流が供給される。
４２は、昇圧用変圧器であり、１００Ｖの商用交流を（ｅ）に示す３５０Ｖの商用交流に昇圧する。
４３は、整流回路であり、３５０Ｖの商用交流から３５０Ｖの直流を得る。
４４は、直交変換回路であり、３５０Ｖの直流を（ｆ）に示す３７ｋＨｚ３５０Ｖの交流に変換する。

この電源装置は、従来の変圧器が容積１３ｌ、重量９.６ｋｇもあるのに対し、容積３ｌ、重量２.５ｋｇと容積も重量も小さい。

図７に、本発明の実施例２の電場処理フライヤーの電源装置を示す。
この実施例の説明では電場処理フライヤー本体は実施例１のものと共通するので再度の説明は省略する。
この図において、（ａ）は電源装置の概要構成図、（ｂ）及び（ｃ）は途中段階の電圧波形、（ｄ）は電場処理フライヤー本体に供給される電圧波形である。

この電源装置は、方形波発生回路の出力である方形から微分回路により正極性及び負極性のパルス電圧を得、得られた正負パルス電圧を昇圧回路により昇圧し、得られた正負高電圧パルス電圧を、電場処理フライヤー本体に供給する。

（ａ）に示す電源装置は、最小構成として電池駆動が可能である。
５１は、任意の方形波発生回路であり、（ｂ）に示す方向が３７ｋＨｚで変化する方形波を発生する。
５２は、微分回路であり、（ｂ）に示された方形波の立ち下がり部により（ｃ）に示す−３５０Ｖの負のパルスを、立ち上がり部により（ｃ）に示す＋３５０Ｖの正のパルスを得る。正及び負のパルスは３７ｋＨｚで変化する。
５３は、任意の昇圧回路であり、（ｃ）に示された正及び負のパルス電圧を昇圧して正及び負の高電圧パルスを得、得られた高電圧パルスを出力端子５４，５５から電場処理フライヤーの外側電極及び内側電極に供給する。

この電源装置は、駆動用の電源を除けば極めて小型・軽量である。

本件出願発明にかかる電場処理フライヤーは飲食店等で利用する通常のフライヤーの他に、天麩羅、餃子等油を用いて加熱加工する食品加工装置全般に好適である。

説明した実施例の電場処理フライヤーでは、電極が同心状に配置されているが、電場処理フライヤーにはこの他に平板状の電極が並行しているもの、半円筒状の電極が対向しているものがあるが、これらの電場処理フライヤーにも実施例の電源装置が適用可能であることはいうまでもない。

１，１１，３１外部容器
２，１２，３２内部容器
３，６、１３，１６，３３，３６絶縁体
４，１４，３４外蓋
５，１５，３５内蓋
７シーズヒータ
８，１８電場生成用電源
９，１９，３９中間容器
１０，２０，４０中間蓋
１７電磁誘導コイル
２１変圧器
２２，２３．４５，４６，５４，５５出力端子
４４直交変換回路
５１方形波発生回路
５２微分回路
５３昇圧回路

Claims

油脂加熱媒体に高電圧電場を印加して、食品の電場加熱加工処理を行う電場処理フライヤーであって、
前記高電圧電場が中周波数中電圧電源を供給されることを特徴とする、電場処理フライヤー。
前記直流高電圧電源が、商用低電圧交流を中電圧に昇圧する変圧器、前記中電圧を直流に整流する整流器及び前記直流を中周波に変換する直交変換器からなることを特徴とする請求項１の電場処理フライヤー。
前記直流高電圧電源が、方形波から直流高電圧を発生するイグナイターであることを特徴とする請求項１の電場処理フライヤー。