JPH0410716B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は加熱装置に関し、特に、これに限定さ
れるものではないが、波長0.8〜５ミクロンの範
囲でかつ約1.2ミクロンの波長で最大値をとる１
つまたはそれ以上の赤外線放射源を備えた加熱装
置に関する。

赤外線放射源を備えた加熱装置は英国特許第
1273023号に記載されており、それではタングス
テンフイラメントを有するランプよりなる１つま
たはそれ以上の赤外線放射源がガラスセラミツク
製の熱板の下に設けられている。この放射源から
下方に照射される赤外線を上方へ反射させて上記
熱板を透過させるための金属製反射板が放射源の
下方に設けられている。金属製反射板は、磨かれ
かつ陽極化されたアルミニウムよりなり、熱板の
上に置かれる調理器具の底の面積をカバーしうる
範囲に赤外線を反射させるような形状となされて
いる。

しかしながら、このような従来の加熱装置にお
いては、金属製反射器を備えているために、種々
の問題が生じている。すなわち、この反射板は赤
外線放射源に近接して設けられることにより理想
的な効率が得られかつ比較的浅い構成となしうる
が、この反射板は多量の熱が失われる断熱手段を
設けない限り、放射源からの熱によつて溶けたり
あるいは少なくとも著しくゆがんだりまたは変色
したりする欠点があつた。この問題は反射板を放
射源から遠ざけたり、あるいは断熱手段を設けな
かつたりすることによつてのみ解決できるが、こ
れにより反射板の効率を許容できないレベルに減
少させてしまうものである。

本発明の１つも目的はガスを燃料とする加熱装
置に少なくとも匹敵した比較的速い応答時間を有
しており、しかも清潔であるという本来の利点を
保持していて、上述した従来技術によるものより
も効率の高い加熱装置を提供することにより上述
した従来技術の問題点を解決するこである。

本発明によれば、赤外線透過性材料で形成され
た管体、ハロゲン成分を含むガス雰囲気である前
記管体内部に支持されたタングステン・フイラメ
ント、およびこのフイラメントを電源に接続する
ための接続手段を具備しており、1800〓から3000
〓までの範囲内の温度で動作して、赤外線を放出
する少なくとも１つのランプと、 前記少なくとも１つのランプから放出された赤
外線を前記加熱装置からこの層を通じて出現させ
うるように選択された透過特性を有する材料の層
と、 前記少なくとも１つのランプから放出された望
ましくない可視光線が前記加熱装置から放出され
るのを禁止するとともに、前記少なくとも１つの
ランプから放出されている赤外線の量の視覚的表
示を与えるのに十分な可視光線の放出を許容する
ように前記少なくとも１つのランプに対して配設
された光フイルタ手段と、 前記少なくとも１つのランプが前記断熱材部材
と前記層との間であつてこれらの部材および層の
互に対面した面に隣接した位置となるように前記
少なくとも１つのランプと前記断熱材を前記層に
対して支持する第１の支持手段と、 前記少なくとも１つのランプによつて放出され
た赤外線をして前記層の予め定められた領域を照
射させる拘束手段と、 前記層の温度に応答する温度応答手段と、 前記領域における前記層の材料の温度を検知す
るために前記温度応答手段をそれが前記予め定め
られた領域を熱的連通状態となるように支持する
第２の支持手段と、 前記温度応答手段と協働して、前記少なくとも
１つのランプに供給される電力を前記検知された
温度に依存して制御する切換手段を具備する加熱
装置が提供される。

本発明の加熱装置では、上述のような構成要素
を具備するのもであるが、それらの構成要素のう
ち、上記断熱材部材は、加熱装置の動作時に受け
る動作温度に耐えうる非金属断熱材よりなり、前
記少なくとも１つのランプから前記層から離れる
方向に最初に放出される赤外線をそれのスペクト
ル特性に実質的な変化を伴うことなしに前記層に
向つて反射させ、前記層を通じて前記加熱装置か
ら出て来る赤外線の量を増大させるための反射手
段を具備しているおり、これによつて前記英国特
許に開示されてものの金属反射器に伴う上述した
種々の問題点が解決された。

以下本発明の実施例について図面を参照して詳
細に説明しよう。

第１図を参照すると、金属製を可とするほぼ円
形の浅い盆状体１内の底板上に、例えば「マイク
ロサーム」（Microtherm）として知られている
微多孔質材料で作製された断熱材層２が取付けら
れている。盆状体１はその対向する縁部に２個の
フランジ３，４を備えており、各フランジ３，４
は上方に屈曲した部分５，６をそれぞれ有してい
る。

４個を可とし、そのうちの１個が符号７で示さ
れている赤外線放射源である複数のランプが断熱
材層２上に取付けられており、これら複数のラン
プ７はその両端がフランジ３，４によつて支持さ
れている。

セラミツク繊維よりなる成形物８が盆状体１上
に取付けられかつランプ７の両端の周囲に嵌着さ
れていて、ランプのための適当なパツキングの役
目をしている。

各ランプ７はタングステンフイラメント（図示
せず）を備えた石英管のハロゲンランプよりな
り、ソーン イーエムアイ社（THORN EMI
plc.）出願の英国特許出願第8308103号に適当な
例が記載されている。

各ランプ７の両端にはそのフイラメント封入端
に接続されたタグ型コネクタを伴なうピンチ・シ
ール（pinch−seal）（図示せず）を包囲する成形
セラミツクよりなるエンドキヤツプ９が設けられ
ており、各エンドキヤツプ９には、各管状ランプ
がフランジ３，４上の部分５，６に形成されたギ
ヤツプ内に容易に挿入されうるように、位置決め
タブ１０が設けられている。

盆状体１およびフランジ３，４は金属製材料で
形成されるのを可とし、エンドキヤツプ９が挿入
されるギヤツプは、盆状体１およびフランジ３，
４の熱膨脹によつてランプ７が破壊されないよう
に充分なクリアランスを有しており、かつ一方で
はランプ７タグ型コネクタとの電気的接続に対し
て充分な支持を提供している。また上記ギヤツプ
は、ランプ７のピンチ・シールからフランジ３，
４への熱伝導が良好になされて動作温度が適温に
保たれうる役目もしている。熱はランプ７の両端
における電気的接続を介しても伝導されるように
なされている。

もしさらにピンチシールの冷却が必要なときに
は、英国特許出願第8314451号、第8316304号およ
び第8318457号に記載されたヒートシンク手法お
よび冷却手法あるいは従来の適当な方法を適用す
ればよい。

ランプ７を支えるセラミツクフアイバの成形物
８は、盆状体１およびフランジ３，４の熱膨脹お
よび収縮が生じたときに動きうるように充分な可
撓性を有する。

第１図に示された、４個を可とする複数の赤外
線放射源であるランプ７はガラスセラミツク層の
下に置かれるのが好ましく、このガラスセラミツ
クは本実施例ではコーニング ブラツク クツク
トツプ9632から作製されたものであり、標準的な
ワークトツプ（worktop）の深さに匹敵する薄型
調理テーブル（cooking hob）を構成している。

ガラスセラミツク層の動作温度を制限するため
に、マイクロスイツチ１２を作動するためのバイ
メタル棒からなる熱制限器１１がランプ７と断熱
材層２との間に設けられており、この熱制限器１
１はランプ７から放散される熱によつてバイメタ
ル棒が変形することによつて動作するようになさ
れ、温度がしきい値に達するとバイメタル棒の一
端がマイクロスイツチ１２を作動してランプ７に
対する電力供給を遮断する。この熱制限器１１の
調整に際しては、温度の読みを変化させる原因と
なる赤外線放射の影響を考慮に入れる必要があ
る。

対応部分に第１図と同じ符号の付された第２図
および第３図は、それぞれ第１図のＸ−Ｘ線およ
びＺ−Ｚ線における断面図であり、本発明による
加熱装置の構成、特に薄型の全体構成のみでなく
盆状体１およびエンドキヤツプ９の構造を示して
いる。

前述したガラスセラミツク層は、赤外線の周波
数に合致する透過特性を有するが故に、赤外線ラ
ンプから放射される赤外線に対して理想的な透過
特性を備えている。

このガラスセラミツク層は0.6ミクロン以下の
波長の輻射線を実質的に吸収する。しかしなが
ら、赤色光のような上記波長より長い波長の可視
光線は透過する。

上述した加熱装置は、単位発熱面当りの公称エ
ネルギー負荷が高いという利点がある。標準的な
加熱装置の単位発熱面当りの公称エネルギー負荷
は約6W／cm²に過ぎないが、この実施例において
は、ランプのエネルギー放射特性と熱板のエネル
ギー通過特性とがマツチングしているために、エ
ネルギー負荷が8W／cm²にもなる。

第４図は厚さ約４mmのガラスセラミツク板の好
ましい輻射線透過特性曲線を示し、本発明による
赤外線放射源から放射される赤外線の波長帯域内
での最大値が、波長約1.2ミクロンの位置で横軸
に直交する鎖線Ａ上で得られ、その波長での透過
度は約80％である。

本発明による加熱装置を制御するために多極好
ましくは７極のスイツチ装置が用いられ、500W
のフイラメントを備えた４本のランプの直並列接
続によつて約2kWから147Wまでの範囲内で切換
えがなされる。

第５図は500Wのフイラメントを備えた４本の
ランプ（第１図はそのうちの１本が符号７で示さ
れている）の６通りの組合せを示し、使用者は６
つの位置を選択できる回転ノブ（図示せず）によ
つて、切換手段を切換えて希望する出力を選択す
ることができる。第５図には総出力2000Wに対す
る各出力のパーセンテージも示されている。上記
６つの組合せの中の低い方の２つにダイオード１
３が用いられているが、この位置がいわゆる「と
ろ火」の状態に適しているのみでなく、ガラスセ
ラミツク層を通してフイラメントの光が美しく見
えるという審美的な効果もある。

熱板を使用する加熱装置における切換手段に用
いられるダイオードは、ライン電源から得られる
交流を半波整流する役目をする。

ある状況においては、スイツチ位置No.３におい
て交流ラインに高調波妨害が生ずることが認めら
れた。この問題を緩和するために、ダイオード１
３の代りに２個のダイオードを互いに逆極性で並
列に接続したものを用い、これによつて、第２お
よび第４高調波を抑圧することができる。

さらに切換手段によつて赤外線ランプの種々の
用い方が可能になり、加熱装置をより低い電力で
動作させることができる。

ダイアツク、トライアツク等を用いた位相制御
手段によつても、国際規準に従つて約200W以下
の出力が得られる。

しかしながら、より高出力の動作設定に対して
は、ランプにおけるフリツカ効果を軽減するため
に、１つまたは複数の連続励振ランプ
（continuously−energised lamp）を用いたマー
ク・スペース・コントロールを用いてもよい。例
えば、２本のバースト・フアイヤ・コントロール
ド・ランプ（burst−fire controlled lamp）と
ともに２本の連続励振ランプを用いると、２本の
バースト・フアイヤ・コントロールド・ランプが
４本のこの種のランプを用いた場合より高い周波
数で動作するという利点がある。

第１図および第２図に示されている熱制限器１
１は、ガラスセラミツクよりなる熱板の下面にお
ける最高温度を約700℃以下に保持する。熱制限
器１１はマイクロスイツチ１２の誤動作を排除す
るように調整される必要があり、これによつてラ
ンプに対する電力供給を遮断する。

このような装置に熱制限器を用いると、如何な
る材質の調理用具も使用が可能となる利点があ
る。しかしながら本発明による加熱装置を用いる
と、調理器具が他の加熱装置を用いた場合と異な
る特性を示す。すなわち、赤外線放射によつて調
理器具の底が加熱されるにつれて、変形した赤外
線の吸収した調理器具は、調理器具の底と加熱領
域との間に良好な接触が保たれて熱が伝わること
により他の電気調理装置より効率的に動作する効
果がある。逆に調理器具は平らでない高反射性の
底を有すると、赤外線が熱板側に反射されてしま
うためより低い効率をもつて動作することにな
る。これによつて動作温度が高くなり熱制限器が
動作する。このような状態で、熱制限器はランプ
をオン・オフとしてガラスセラミツク層の温度を
適度に保ち、したがつて調理器具が非効率的な条
件で動作していることが肉眼で確められる。

断熱材層２は12mm程度の厚さを有することが好
ましく、かつその表面の適当な位置に各ランプの
直径の約1/2程度の溝が形成されているのがよい。

赤外線放射源として石英管のハロゲンランプを
用いると、加熱装置として動作が速いという利点
を有するのみでなく、フイラメントの色温度が
2400〓にも達するという高い効率を有しながらフ
イラメントの寿命が長いという利点もある。

第６図はランプ１４とガラスセラミツク層１５
との組合せの概略図で、ランプ１４の下方部分に
は金属酸化物または他の反射材料よりなる被膜１
６が被着されている。ランプ１４のフイラメント
１７は被膜１６の焦点位置にあり、フイラメント
１７から下方に放射される赤外線はこの被膜１６
で反射してガラスセラミツク層１５に向うように
なされている。

各ランプに施された反射被膜の代りに、あるい
はこれに加えて、断熱材層の表面にも金属酸化物
のような反射被膜が施されあるいは表面反射層が
設けられていてもよく、このような反射層がラン
プと断熱材層の主要部との間に設けられているこ
とにより、断熱材層が赤外線放射を実質的に遮断
する。

微多孔質材料よりなる断熱材層２がランプの反
射被膜とともに、あるいはさらに断熱材層２の表
面の反射層とともに用いられることによつて、ラ
ンプからの直接放射成分と、反射層からの反射成
分とがともにガラスセラミツク層を透過する利点
があり、さらに、断熱材層またはその上の反射層
がより高い周波数で良好な反射性を示し、ガラス
セラミツク層での赤外線吸収を少なくしかつより
高い周波数成分はガラスセラミツク層を透過させ
ないようになされている。

ランプの管の反射膜が被着された部分の断面形
状を円形ではなく楕円形にして、フイラメント１
０をその楕円の焦点に位置させるようにしてもよ
い。

ランプの管を石英管でなくガラスセラミツクと
することも可能であり、これによりランプがその
管内に光学フイルタを備えることになる。

ランプを光学フイルタ特性を備えた別の管の中
に入れてもよい。またランプの管内に光学フイル
タを設ける代りに、あるいはそれに加えて別個の
光学フイルタを用いてもよい。

コーニング9618型のようなガラスセラミツクを
光学フイルタとともにランプ管に用いても可視光
を遮断することができる。この場合、フイルタは
ガラスセラミツク上に被膜の形で設けても、ラン
プとガラスセラミツクとの間に設けてもよく、あ
るいは石英管上に設けてもよい。

通常の機械的なカムで作動されるバイメタルス
イツチを赤外線放射量の設定に用いてもよく、こ
れにより安価になりかつ信頼性が向上する。同様
にダイアツク、トライアツクのような位相制御手
段を用いてもよい。

英国特許第2071969号に開示されているような
帰還型熱制御装置を用いてもよく、この装置では
「フアイバ・オプテイツクス」がベースとなつて
いる。

本発明の加熱装置においては、調理器具を支持
しかつランプを保護するための他の支持手段を用
いることにより、ガラスセラミツク層を用いても
用いないでも使用することができる。

また加熱装置上に調理器具を置く代りに、それ
自体が調理器具となる構成とすることもできる。

調理すべき食物に対する赤外線または熱の放射
を確実にするために、赤外線を直接食物に伝える
ガラスセラミツク製の調理器具あるいは赤外線吸
収性のベースを備えた調理器具を用いてもよい。

本発明の加熱装置におけるランプによつて照射
される発熱面は円形に限定されるものではなく、
正方形あるいは長方形等の種々の形状および寸法
に構成できるものであり、またランプの形状も環
状、半環状、馬蹄形あるいは両端が揃つた同心円
状とすることができ、また数ケ所にタツプのつい
たランプを用いてもよい。

ランプの両端はアンプ型タグコネクタの代りに
リード線で接続してもよい。

熱制限器１１は、ランプに対してどの位置に置
いてもよく、ランプの上、下に置いてもランプと
並列に同一平面に置いてもよい。さらにランプと
垂直に置いてもよい。この熱制限器はガラスセラ
ミツク層の温度に対して応答するようにするため
に、赤外線放射を受けないようにシールドした方
がよい。このシールドは金属酸化物被膜のような
適当な赤外線反射被膜で形成するのがよく、ある
いは熱制限器をセラミツク繊維その他の適当な材
料で覆つてもよい。あるいはこのサーモスタツト
を赤外線放射からシールドした断熱材層内に設け
てもよい。

本発明の加熱装置においては、ガラスセラミツ
ク層の温度を感知して制限するための手段とし
て、適当な位置に設けられた熱センサを備えた電
気制御システムを用いてもよい。このセンサはバ
イメタルの熱制限器と同様な態様で赤外線からシ
ールドされることは勿論である。

また盆状体の外側にサーモスタツトを設けても
よい。このサーモスタツトは、盆状体から直接あ
るいは盆状体内の温度を検知しうる窓を通じて熱
を受け、所望のガラスセラミツク層の温度に等し
い温度を感知するように調整される。

さらにまた赤外線ランプは、ガラスセラミツク
層を透過する赤外線量を高レベルに保ちながらこ
のガラスセラミツク層の発熱領域全体に赤外線放
射を分布させる状態にある限り、ガラスセラミツ
ク層の下部において互いに垂直あるいは水平な自
由な位置をとることができる。

断熱材層として、効率的な動作を確保するため
には、断熱材層は所定の厚さが要求される場合が
あるが、前記した「マイクロサーム」の代りに、
例えば、エゴ・フイツシヤー社、ワツカー社ある
いはジヨンズ・マンビル社製の断熱材を用いても
よく、あるいは鉱物性ウール、ガラス繊維、けい
酸カルシウム、セラミツク繊維またはアルミナ繊
維を用いてもよい。

自己保持型とするために適当な強度の材料を選
ぶことにより、この断熱材層およびランプを支持
するための盆状体も必要でなくなる。

盆状体を用いる場合でも、金属製に代りプラス
チツク製とすることもできる。

本発明の好ましい実施例においては、約2400〓
の色温度で動作する。しかしながら、約1800〓〜
3000〓の範囲内の色温度で動作させることが可能
である。

本発明による加熱装置は電子レンジ、グリル、
肉焼き器、トースタ等の種々の用途に用いること
ができる。

本発明による加熱装置の好ましい実施例は４個
の熱源をガラスセラミツク層の下に備えている
が、如何なる数の熱源を備えたものでもよく、特
に１個の熱源を備えたものはより小型な構成とす
ることができる。

本発明による加熱装置は、赤外線放射を用いた
比較的薄型な構成を有し、平らな上面を有するか
ら容易に洗うことができ、かつ如何なる材料の調
理器具を用いることも可能であるのみでなく、従
来のガスを燃料とする調理装置に比較して、応答
時間が短かく、かつ効能率を有するが故に調理時
間も短かくなる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による加熱装置の一実施例の平
面図、第２図は第１図Ｘ−Ｘ線上における断面
図、第３図は第１図Ｚ−Ｚ線上における断面図、
第４図は本発明の加熱装置に適用されるガラスセ
ラミツク板の輻射線透過特性を示す曲線図、第５
図は切換手段によるフイラメントの種々の組合せ
を示す説明図、第６図は第１図の加熱装置の要部
の概略的拡大断面図である。 図中、１は盆状体、２は断熱材層、３，４はフ
ランジ、７，１４はランプ、１１は熱制限器、１
２はマイクロスイツチ、１３はダイオード、１５
はガラスセラミツク層、１６は反射被膜、１７は
フイラメントをそれぞれ示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 加熱装置において、 赤外線透過性材料で形成された管体１４、ハロ
   ゲン成分を含むガス雰囲気である前記管体１４内
   部に支持されたタングステン・フイラメント１
   ７、およびこのフイラメント１７を電源に接続す
   るための接続手段を具備しており、1800〓から
   3000〓までの範囲内の温度で動作して、赤外線を
   放出する少なくとも１つのランプ７と、 前記少なくとも１つのランプ７から放出された
   赤外線を前記加熱装置からこの層１５を通じて出
   現させうるように選択された透過特性を有する材
   料の層１５と、 前記少なくとも１つのランプ７から放出された
   望ましくない可視光線が前記加熱装置から放出さ
   れるのを禁止するとともに、前記少なくとも１つ
   のランプ７から放出されている赤外線の量の視覚
   的表示を与えるのに十分な可視光線の放出を許容
   するように前記少なくとも１つのランプ７に対し
   て配設された光フイルタ手段１５と、 前記加熱装置の動作時に受ける動作温度に耐え
   る非金属断熱材よりなる断熱部材２であつて、前
   記少なくとも１つのランプ７から前記層１５から
   離れる方向に最初に放出される赤外線をそのスペ
   クトル特性に実質的な変化を伴うことなしに反射
   させて、前記加熱装置から前記層１５を通じて出
   てくる赤外線の量を増大させるための反射手段を
   備えた前記断熱部材２と、 前記少なくとも１つのランプ７が前記層１５と
   前記断熱部材２の中間にあつて前記層１５と前記
   断熱部材２の互いに対向する面に近接するよう
   に、前記少なくとも１つのランプ７と前記断熱部
   材２とを前記層１５に対して支持する第１の支持
   手段１，５，６と、 前記断熱部材２と前記層１５との間の空間の周
   囲に配設されて前記層１５の予め定められた領域
   を画定し、これにより前記少なくとも１つのラン
   プ７によつて放出される赤外線を拘束して前記層
   １５の前記予め定められた領域に照射させる手段
   ８と、 前記層１５の温度に応答する温度応答手段１１
   と、 前記温度応答手段１１が前記予め定められた領
   域に対し熱的伝達関係をもつて配置されて前記層
   １５の材料の温度を検知するように前記温度応答
   手段１１を支持する第２の支持手段８と、 前記温度応答手段１１と協働して、前記少なく
   とも１つのランプ７に供給される電力を前記検知
   された温度に依存して制御する切換手段１３とを
   具備する加熱装置。