JP3983303B2 - 非対称加熱効果を有する電気トースター - Google Patents

Description

本発明は、第１加熱素子及び第２加熱素子を具え、第１及び第２加熱素子が電気的に直列に接続されて交流電源電圧を印加され、第１加熱素子が二つのサブ素子に分割され、サブ素子が第１ノードで相互接続され、二つのサブ素子のうちの一つを起動及び停止させるためのスイッチ手段を具える電気トースターに関するものである。
このような電気トースターはオーストラリア特許明細書第573097号から既知である。この明細書には、パンの切片の通常の両面焼きの構成から、長方形パン、ローフカットの棒形パン、クランペット、マフィンその他の片面焼きの非対称構成に切替えることのできるトースターが開示されている。この既知の電気トースターは、加熱室の対向面に配置され直列に接続された第１及び第２の主加熱素子を具える。第３の補助加熱素子が第１主加熱素子と直列に配置され、物理的には第１加熱素子と同一の支持体上に配置されている。第３加熱素子と並列の電気スイッチにより、第３加熱素子のオンとオフとを切替えることができる。非対称加熱モードにおいては、電気スイッチが開になり第３加熱素子が動作可能である。第１及び第３加熱素子の組合せで増加する抵抗値に基づいて、この組合せ加熱素子によって第２素子より大きい輻射パワーが発生され、パンの切片の片面が他の面より強く焼かれる。通常モード即ち対称加熱モードにおいては、電気スイッチが閉であり第３加熱素子が短絡され、パンの切片の両面で等しい輻射パワーが発生される。第１及び第３加熱素子は、同一支持体上に加熱導体の交互巻きの巻線から構成されている。隣接巻線間の最小間隔は一定の要求を満たす必要がある。これは、第３加熱素子の巻線の交互巻きのための空間を与えるために、第１加熱素子の巻線間の間隔が最小間隔の２倍でなければならないことを意味する。従って、第１加熱素子の巻線の密度は可能な値より小さい。第２加熱素子が第１加熱素子と同一の加熱導体材料から形成されている場合には、第２加熱素子についても同様である。第１及び第２加熱素子のかなり粗い巻線パターンの結果として、通常モードにおけるパンの切片の輻射は、このような非対称モードを持たない従来のトースターに比較して低下する。
従って、本発明の目的は、通常及び非対称パン焼きモードにおいて改善されたパン焼き性能を有する電気トースターを提供することにある。
この目的のため、本発明によれば、冒頭の文節で述べたような電気トースターにおいて、起動及び停止させるためのスイッチ手段が、直列接続された第１一方向性手段及び第２一方向性手段を具え、それらが第１加熱素子と並列に接続され、第１一方向性手段及び第２一方向性手段が第２ノードで相互接続された対応電極を有し、及び、第１ノード及び第２ノードを相互接続するための手段を具えることを特徴とする。
非対称モードにおいては、第１加熱素子の二つのサブ素子が上述の特許明細書から既知のよう順列になっている。通常モードにおいては、相互接続手段が第１及び第２ノードを接続するように動作する。例えばバックツーバックに接続されたダイオードからなる第１及び第２の一方向性手段が、交流電源電圧の正又は負の半周期の間のみ導通する。この結果、サブ素子が等しい抵抗値を持つ好ましい状態であると仮定すれば、二つのサブ素子の各々がパワーの半分ずつを供給する。通常モードでは両サブ素子が動作するので、それらが一つの支持体上に隣接して配置され、全輻射面の上部及び下部（又は左側及び右側）半分を形成することができる。加熱導体の交互巻きはもはや必要ではなく、二つのサブ素子の各々の巻線間の間隔を、均一な輻射を得るために必要な最小値に設定することができる。通常加熱モードにおける動作加熱導体の数の増加により、一層の均一パン焼き効果が得られる。
一つの実施例においては、第１加熱素子の二つのサブ素子が支持体上の加熱導体の巻線からなり、二つのサブ素子の個々の巻線が支持体の隣接した部分に位置し、第２加熱素子が他の支持体上の加熱導体の巻線からなり、第２加熱素子の巻き数が、第１加熱素子の二つのサブ素子の巻き数の和に実質的に等しい。
このような構成によれば、通常モードにおいて、パンの切片の両面を良好に均一に焼くことができる。
第１ノードと第２ノードとを相互接続する手段は、ユーザーが操作可能な電気スイッチ、リレー又はトライアックのような制御可能電子スイッチとすることができる。トライアックの場合、トライアックのオンオフデューティサイクルを適当に制御することにより、通常から非対称パン焼きへ連続的に調整することができる。
他の実施例においては、第１ノードと第２ノードとを相互接続する手段は単純な短絡回路であり、第１及び第２一方向性手段がサイリスタであり、サイリスタがコントローラからトリガーパルスを受信する。
必要な場合、他の即ち第２の加熱素子も二つのサブ素子に分割し、一方向性素子及び相互接続手段を具えることができる。これにより、ユーザーが、パンの切片のいずれの面を強く焼くかを選択することができる。この配置は、両加熱素子を同一の抵抗値を持つ加熱導体から形成することができるという他の利点を有する。上述の配置とは逆の場合、第１加熱素子が二つのサブ素子からなり、各々がＮ回の巻線を有し且つ各々が抵抗値Ｒを有し、第２加熱素子が２Ｎ回の巻線を有し且つ抵抗値Ｒを有する。後者の場合、第１加熱素子の二つのサブ素子に用いる導体の比抵抗は、第２加熱素子に用いる導体の比抵抗より大きくなければならない。
２枚のパンの切片を同時に焼くための二つの加熱室を有するトースターにおいては、サブ素子に分割された第１加熱素子の他の端部に他の第２加熱素子を直列に接続して二つの外側加熱素子を形成し、更に切替え可能の中央加熱素子を形成するとよい。同様に、サブ素子を二つの加熱室の外側に配置し、第２加熱素子を中央に配置してもよい。
本発明の上記及び他の特徴及び利点は、図面を用いて行われる以下の本発明の例示的実施例の説明により明らかにされる。
図１は非対称パン焼き機能を具えていない従来のトースターの回路図、
図２は非対称パン焼き機能を具えている第１の従来のトースターの回路図、
図３は非対称パン焼き機能を具えている第２の従来のトースターの回路図、
図４は図３のトースターの加熱素子の巻線パターンの配置を示す図、
図５は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第１実施例の回路図、
図６は図５のトースターの加熱素子の巻線パターンの配置を示す図、
図７は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第２実施例の回路図、
図８は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第３実施例の回路図、
図９は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第４実施例の回路図、
図１０は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第５実施例の回路図、及び
図１１は本発明による非対称パン焼き機能を具えているトースターの第６実施例の回路図である。
図１は非対称パン焼き機能を具えていない従来のトースターの回路図である。
このトースターは、加熱室Ｃの両側に位置する二つの加熱素子Ｈ１及びＨ２を有する。パンの切片又は他の食品が二つの加熱素子Ｈ１とＨ２との間に挿入され、両面が焼かれる。二つの加熱素子Ｈ１及びＨ２は、例えば幹線電圧２２０ＶＡＣの交流電圧が供給される端子Ｍ１とＭ２との間に直列に接続される。各加熱素子は抵抗値Ｒを有し、従って端子Ｍ１及びＭ２で見える全抵抗値は２Ｒである。この従来のトースターは、片面に焼かない堅い皮がある長方形パン、ローフカットの棒形パン、クランペット、マフィンその他の片面焼きには適していない。
図２は並列に接続された二つの加熱素子Ｈ１及びＨ２を有する従来のトースターの回路図である。加熱素子Ｈ１は、加熱素子Ｈ１に直列のスイッチＳによりオフにすることができる。図１の構成と同様に各素子の加熱パワーを同一に保持するためには、各加熱素子が抵抗値４Ｒを持たなければならない。このような高い抵抗値では加熱素子の導体が極めて傷つき易いので、問題を引き起こす可能性がある抵抗値２Ｒは良い選択であるが、この場合は、トライアック制御によって実効幹線電圧を低くする必要がある。この解は有効であるが高価である。
低価格の解が図３に示されている。片面パン焼きは、一つの加熱素子の抵抗値を、例えば加熱素子Ｈ１の抵抗値を、他の加熱素子Ｈ２の抵抗値に比較して増すことによって得られる。この目的のため、加熱素子は二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂに分割される。サブ素子Ｈ１ＢはスイッチＳで短絡することができる。二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂ並びに加熱素子Ｈ２が、端子Ｍ１とＭ２との間に直列に接続される。サブ素子Ｈ１Ａの抵抗値及び加熱素子Ｈ２の抵抗値は、共にＲに等しい。サブ素子Ｈ１Ｂの抵抗値は、例えば同様にＲに等しくすることができるが、他の抵抗値を選択することもできる。スイッチＳが閉じている時は、トースターは図１に示された構成と同様に通常の二面パン焼きモードで動作する。スイッチＳが開いている時は、二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂにより相対的に多くの熱が輻射される。サブ素子及び素子Ｈ２の抵抗値が等しい場合は、一面では二つのサブ素子によって２／３のパワーが輻射され、他の面では素子Ｈ２によって１／３のパワーが輻射される。これは厳密には片面パン焼きではないが、実用上は同一の効果を有する。
図４に示すように、二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂは各々支持体ＳＰ１上の加熱導体の巻線からなっている。二つの巻線は支持体ＳＰ１上で同一の面積を占める必要があるため、交互巻き（インターリーブ）になっている。隣接する巻線間の最小間隔は一定の要求を満たす必要がある。これは、サブ素子Ｈ１Ｂの巻線の交互巻きのための空間を与えるために、加熱サブ素子Ｈ１Ａの巻線間の間隔が最小間隔の２倍でなければならないことを意味する。従って、サブ素子Ｈ１Ａの巻線の密度は可能な値より小さい。支持体ＳＰ２上の加熱素子Ｈ２がサブ素子Ｈ１Ａと同一の加熱導体材料から作られている場合は、同様のことがこの加熱素子Ｈ２についても当てはまる。加熱サブ素子Ｈ１Ａ及び加熱素子Ｈ２の巻線パターンがかなり粗いため、通常モードにおけるパン切片への輻射が、このような非対称モードを持っていない従来のトースターと比較して低下する。
図５は本発明による非対称パン焼き機能を有するトースターの回路図である。二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂ並びに加熱素子Ｈ２が上述の場合と同様に端子Ｍ１とＭ２との間に直列に接続されている。二つのダイオードＤ１及びＤ２の直列配置が、二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂの直列配置と並列に接続される。これらのダイオードは、ノードＮ２で、バックツーバックに即ちアノードとアノード又はカソードとカソードが相互接続される。例示としてダイオードが図示されている。例えばダイオード接続トランジスタ等の他の一方向性素子も同様に使用することができる。スイッチＳがノードＮ２と二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂの相互接続ノードＮ１との間に配置される。サブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂと加熱素子Ｈ２との抵抗値は、同一でＲに等しいことが望ましい。スイッチＳが開いている時はトースターは非対称モードであり図３に関して説明したように動作する。即ち、一面でパワーの２／３が二つのサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂによって輻射され、他の面で１／３が素子Ｈ２によって輻射される。スイッチＳが閉じている時は、トースターは通常パン焼きモードで動作する。ダイオードＤ１はＡＣ幹線電圧の負の半波間に導通し、電流はサブ素子Ｈ１Ｂを通してのみ流れる。ダイオードＤ２はＡＣ幹線電圧の正の半波間に導通し、電流はサブ素子Ｈ１Ａを通してのみ流れる。端子Ｍ１とＭ２との間で見た抵抗値は２Ｒに等しく、加熱サブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂが合わせて加熱素子Ｈ２と同一のパワーを輻射する。
図６に示されるように、サブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂの巻線は交互巻き（インターリーブ）ではないが、支持体ＳＰ１の隣接した部分に配置される。サブ素子Ｈ１Ａの巻線の巻き数及びサブ素子Ｈ１Ｂの巻線の巻き数は、素子Ｈ２の巻線の巻き数の半分である。この方法においては、加熱導体の巻線の分布を、パン焼きされる切片の両面について等しくすることができ、巻線間の間隔を実用上容易な程度に小さくすることができる。この方法においては、均一なパン焼き効果が両面で得られる。
サブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂの抵抗値は加熱素子Ｈ２の抵抗値と等しいが、それらの巻き数は加熱素子Ｈ２の巻き数の半分であるため、サブ素子に用いられる導体の比抵抗は素子Ｈ２に用いられる導体のそれより２倍大きい。この比抵抗の相違が好ましくない場合は、素子Ｈ２も同様に二つのサブ素子に分割することができ、更に二つのダイオード及び他のスイッチを具えることができる。この場合、４個全てのサブ素子が同一の比抵抗を有する。他のスイッチは、パン焼きする切片の面を選択するためのオプションを提供する。しかしながら、他のスイッチは削除して永久的な接続で置き換えることもできる。
第１ノードと第２ノードとの間のスイッチは、ユーザーが操作できる電気スイッチ、リレー、又は、例えば図７に示すようにコントローラＣＭによってオンオフデューティサイクルが変化するように駆動されるトライアックのような制御可能の電子スイッチとすることができる。トライアックの場合、トライアックのオンオフデューティサイクルを適当に制御することにより、トースターを通常パン焼きから非対称パン焼きへ連続的に調整することができる。
図８は図５及び７に示された回路に代わる回路を示す図である。ノードＮ１及びノードＮ２が直接接続され、ダイオードＤ１及びＤ２がサイリスタＴ１及びＴ２で置き換えられている。サイリスタＴ１及びＴ２のトリガーゲートがコントローラＣＭ２からトリガーパルスを受信する。両サイリスタに対する連続的なトリガーにより、ＡＣ幹線電圧の対応する半波の始期における効果は、図５のスイッチＳが閉じた時の回路と同一である。即ち、トースターは通常加熱モードで動作する。非対称パン焼き効果は、サイリスタのトリガーを停止することによって得られる。オンオフ比を変えることにより、例えば幹線電圧の連続するサイクルの間トリガーパルスを削除すること（サイリスタのマルチサイクル制御）により、パン焼き効果を非対称から通常へ連続的に変えることができる。
図９は、２枚のパンの切片を同時に焼くための二つの加熱室Ｃ１及びＣ２を有するトースターを示す図であり、分割された第１加熱素子の他の端部に、即ち、端子Ｍ１とサブ素子Ｈ１Ａとの間に、他の第２加熱素子Ｈ３が直列に接続され、これにより、二つの外側加熱素子及びスイッチ可能の中央加熱素子が形成されている。
図１０は、二つの加熱室Ｃ１及びＣ２を有するトースターの他の構成を示す図である。スイッチ可能のサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂが、ここでは加熱室Ｃ１及びＣ２の外側に配置され、第２加熱素子Ｈ２及び他の第２加熱素子Ｈ３が中央に配置されている。素子Ｈ２及びＨ３の巻線は、一つの支持体上に交互巻きしてもよいし、個別の支持体上に収容してもよい。
図１１は、二つの加熱室Ｃ１及びＣ２を有するトースターの第２の他の構成を示す図である。スイッチ可能のサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂが、加熱室Ｃ２の外側に配置されている。この配置により、二つの加熱室を有するトースターで１枚のパンの切片の両面焼きが可能になる。パンの１枚の切片のみを一つの加熱室に入れる場合、切片の内側の面が外側の面より早く焼ける。これは、空いている加熱室における外側素子からの輻射が中央の素子を加熱するという事実による。この効果を相殺するように、スイッチ可能のサブ素子Ｈ１Ａ及びＨ１Ｂの配置を用いる。
上述の本発明の実施例は説明のために用いられたものであり、限定する意味を持つものではない。図示されているように、当業者により、これらの実施例に対して、添付の請求項に記載されている本発明の範囲を逸脱することなく種々の変更を行うことができる。

Claims (9)

1. 第１加熱素子及び第２加熱素子を具え、第１及び第２加熱素子が電気的に直列に接続されて交流電源電圧を印加され、第１加熱素子が二つのサブ素子に分割され、サブ素子が第１ノードで相互接続され、二つのサブ素子のうちの一つを起動及び停止させるためのスイッチ手段を具える電気トースターにおいて、起動及び停止させるためのスイッチ手段が、直列接続された第１一方向性手段及び第２一方向性手段を具え、それらが第１加熱素子と並列に接続され、第１一方向性手段及び第２一方向性手段が第２ノードで相互接続された対応電極を有し、及び、第１ノード及び第２ノードを相互接続するための手段を具えることを特徴とする電気トースター。
2. 第１加熱素子の二つのサブ素子の各々が、第２加熱素子の抵抗値に実質的に等しい抵抗値を有することを特徴とする請求項１に記載の電気トースター。
3. 第１加熱素子の二つのサブ素子が支持体上の加熱導体の巻線からなり、二つのサブ素子の個々の巻線が支持体の隣接した部分に位置することを特徴とする請求項１又は２に記載の電気トースター。
4. 第２加熱素子が他の支持体上の加熱導体の巻線からなり、第２加熱素子の巻き数が、第１加熱素子の二つのサブ素子の巻き数の和に実質的に等しいことを特徴とする請求項３に記載の電気トースター。
5. 相互接続手段が、ユーザーが操作可能な電気スイッチを具えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気トースター。
6. 相互接続手段が双方向性制御可能電子スイッチであり、更に、電子スイッチのオンオフデューティサイクルを制御するための手段を具えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気トースター。
7. 第１及び第２一方向性手段がダイオードであることを特徴とする請求項６に記載の電気トースター。
8. 第１一方向性手段及び第２一方向性手段がサイリスタであり、相互接続手段が第１ノードと第２ノードとの間の短絡回路であり、更に、サイリスタをトリガーするための手段を具えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電気トースター。
9. トリガーするための手段がサイリスタにトリガーパルスを供給するように動作し、該トリガーパルスが交流電源電圧の選択された一つのサイクルの間存在することを特徴とする請求項８に記載の電気トースター。

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