JPH08500464A - 食物調理用容器の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高周波エネルギーの誘導によって生ずる過電流による加熱を使う調理レンジは知られているが、それらは漏洩磁界によって生ずる損失がある。この発明は、磁石コイルが磁気回路の中に一体にされ、このコアの配置のために磁界が集められる加熱ユニットを提供する。好ましい実施例は、これらのコイル用の室（１０ａ，ｂ，ｃ）を備えたコア部品（１１ａ，ｂ，ｃ）用に磁性凝結物を利用する。被覆層（１６）を鋳込むと有利であり、それは材料（１４）によって各所が支持されているので、薄くて耐摩耗性があるが、それでも強い。

Description

【発明の詳細な説明】 食物調理用容器の加熱装置 この発明は、誘導加熱調理器とも呼ばれる、高周波エネルギーによる食物用調 理容器の加熱装置に関する。 食物を鍋で加熱し、調理し、フライパンで炒めるためには、多くの異なった熱 源が使われる。例えば、ガスの燃焼、鋼板に埋め込まれることのある白熱渦巻線 またはハロゲンランプを含む熱線放射で、その光線を下から調理鍋の底に向けて 反射することなどが使われる。瞬間的にエネルギー供給して内容物の加熱に最も 直接的影響を与えるために、できるだけ迅速に調節できる熱源があることが望ま れる。 ホットプレートまたはホットプレート組立体の上面に、強力な洗浄剤に耐える ことは勿論、その表面に沿って鍋を滑りに耐える被膜を付けることが一般的であ り、従って耐熱ガラスがしばしば使われている。組立体の表面の大部分は、こぼ した食物が容易にこげつくほど熱くなるので、この強力な洗浄剤が必要である。 更に、このガラスシートは、ホットプレート上に重い鍋を突然置いても耐えなけ ればならないので、それがかなり厚いことが必須である。このガラス板それ自身 は、重いブラケットで支持されている。 この調理レンジおよびオーブンは互いに独立に設置され、別々の位置に埋め込 まれるので、食物加熱用ユニットが偏平で、筺体の外側の温度が低いことを要求 することは普通になってきた。更に、電力の制御のために電子装置を使うことは ますます普通になってきたが、そのような電子部品は温度が高すぎると耐久性が ない。 工業用には、トランスの１次側に発電機または発信機から高周波エネルギーを 供給し、２次側が全部または一部でるつぼの中にある金属とした誘導加熱が知ら れている。このるつぼの内容物は殆ど固体であるので、大抵の高周波エネルギー は、このるつぼの内容物に過電流が発生し、それはこの材料の固有抵抗のために 熱を発生せずには流れられないので、それによる電流損失として消散されるだろ う。このるつぼの中の透過度は、とりわけ周波数に依存する。この明細書で高周 波エネルギーという用語を使うとき、それは通常の電力周波数を超える周波数、 特に超音波周波数、即ち２０ｋＨｚ以上であるが２００ｋＨｚ以下の周波数で伝 達されるエネルギーを意味する。 ホットプレート用に誘導加熱の原理を使うことは、そのようなホットプレート の表面の自己加熱が非常に小さくなるので、有利であることが分かっている。こ れは、理想的には全てのエネルギーが鍋の底での過電流損失として消散されるか らである。この鍋は、磁力線がその中に入るように強磁性であること、および過 電流がエネルギーを消散するように抵抗性であることの二重の機能をもたねばな らない。鉄の調理鍋は、この目的をよく満たすが、銅の鍋は満たさない。集中せ ず、従って鍋の底を通らない磁力線は、損失と見做さなければならず、電磁エネ ルギー放射許容基準は、この磁界の遮蔽を要求する。従って、磁力線がこの磁気 遮蔽と調理鍋の底との間にできるだけ多く保持されるように、特定の周波数で高 度に磁気的に伝導性の材料のネットワークを界磁コイルの下に付けることが有用 である。重要なことに、敏感な電子部品を高周波放射に当てないということも得 られる。このネットワークは、フェライト材料の放射状スポークとして成形して もよい。 磁力線は、空気およびガラスを容易に横切ることができるので、厚い、耐熱ガ ラスのシートを上板として使って、そのような誘導加熱ホットプレートを建築に 有利に使うことが考えられている。 しかし、既知の誘導加熱ホットプレートは、自己加熱が高すぎることで示され る、損失が高すぎること、および必要な高周波エネルギーを発生するために、更 に高価な電子部品を要することの欠点がある。この仕組みは次の通りである：こ の鍋で所望の電力を得るために、コイルでの電流損失および空隙での磁力線密度 損失を克服するようにエネルギーを伝達しなければならない。それで、このコイ ルを通る電流を増さねばならず、筐体の加熱を更に高める。この磁界の集中を増 すために使う、磁気的に伝導性の材料のネットワークは、高周波のためにそれを フェライトで作るので、高価である。フェライトは異なる金属酸化物の複合材料 であり、その中の酸化第一鉄は不活性ガス中で焼結されている。 以上の結果として、多数の誘導加熱ホットプレートを使う既知の調理レンジで は、異なるコイルが互いに誘導的に結合し、それが、ある場合には一時に誘導加 熱ホットプレートを一つしか使うことができないかも知れないこともある。 既知の誘導ホットプレートの更なる欠点は、コイルの巻線が、機械的振動のた めに超音波エネルギーを駆動周波数またはその高調波で伝達し、人間は影響され ないが、家庭のペットがそれを知覚するかも知れないことである。 この発明の目的は、既知の誘導加熱ホットプレートより効率がかなり高く、従 って損失および放射がはるかに低い誘導加熱ホットプレートを提供することであ る。これは、この発明によれば、この磁気回路を、この調理容器が継鉄として作 用する、空隙の小さなトランスのように造ることで得られる。この明細書が空隙 という表現を使うとき、磁力線を中断し、それらが非磁性材料中を通らなければ ならないことを意味する。 更に、この発明の一態様によれば、 供給される電力を調節するための簡単な装置を提供する。 この発明の更なる目的は、耐摩耗性上層がかなり薄くてもよいように、がっし りと造る構成を提供することである。すなわちこの発明の一態様によれば、高周 波エネルギー源とコイルを除く全ての部品を一体に作ることによって得られる。 さらにこの発明の別の態様によれば、コアの中にコイルを有利に固定する手段 、ホットプレート用の有利な材料、 ならびに、材料の更に有利な組み合わせを提供する。 さらに本発明の別の態様によれば、トランス型の構成を利用しながら、鍋の大 きさに依って鍋へ電力を供給できる構成を提供する。 この構成によれば鍋の大きさを電子的に計測できる、ホットプレートの動作の 規定を提供でき、また鍋とその配置に依る制御を更に有利とする。 以下に図面を参照して、この発明を詳細に説明する。これらの図面で、 第１図は、現在の技術水準による誘導加熱ホットプレートの構成を示し、 第２図は、この発明によるホットプレートに埋め込まれたトランスの一部の構 成を示し、 第３図は、この発明による、異なる磁力線分布を示し、 第４図は、一つはインピーダンスの測定用で、一つは高周波エネルギーの供給 用の、二つの動作モードを備えたホットプレートを構成するための原理の模式図 を示す。 第１図は、筺体１、高周波エネルギー源２、界磁コイル３、磁化可能板４、お よび底７が磁気伝導性の調理鍋６用の支持体としてブラケットＢ上にあるカバー 板５を備えた、埋め込み用高周波ホットプレートの立断面を示す。更に、磁力線 ８を図示することによって、磁界の分布の概略を示す。かなりの漏れ放射があっ て、それがこのコイル３の放射するエネルギーの一部を筺体１の中で渦電流とし て消散させ、この鍋６を囲む領域で空気中だけを通る閉力線を構成させることが 分かるだろう。鍋全体が磁気的に伝導性がよい場合は、大抵の力線がこの鍋の垂 直部分で吸収されるが、底からの熱をよく分布するという観点から銅で作られて いて、この底にだけ伝導性で抵抗性のはめ込み７が付けられていたなら、この磁 気エネルギーのかなり多くの部分がこの鍋の周りの空間を循環するだろう。 第２図で、この発明による誘導加熱ホットプレートの構成が透視図で見られる 。実際に、二つの誘導加熱ホットプレートを一つのユニットに組み合わせて図示 してあるが、トランスとしての構造がはっきり分かるように、それらの一つは、 表面層の一部を除去した。リング状極片１１ａおよび１１ｂによって分離された リング状室１０ａ、１０ｂ、および１０ｃと同様に、外リング状極片１１ｃと共 に中央極片９を示す。これらのリング状室に、コイル１２ａ、１２ｂ、１２ｃが 嵌められているが、第２図には示してない。それらは第３図に示し、それらには 個々に高周波エネルギーが供給され、それで、この鍋の底７の形をしたトランス の継鉄に結合される磁界を異なる形状にできる。このコイルは、特定の高周波で 特に低損失のリッツ線を巻くだろう。この線を、第２図に示すように、一つの室 から次の室へリング状極片を貫通するスリット１３を通して続けることによって 、全てのコイルの特に単純な直列接続が得られる。上述の構成でトランスに得ら れた密結合が、互いに密接して組み立てられた誘導加熱調理板のコイル間の結合 の問題をなくする。 このトランスのコア、即ち全ての磁気部品は、雌型に磁性凝結物材料１５を鋳 込むことによって造る。そのような材料は、国際公開パンフレット９２／０８６ ７８から知られ、電気的および磁気的性質に関してはフェライトに匹敵するが、 全体としてはそれらのように極端に引張強さが小さいことのない材料を含む。こ の磁気回路そのものの周囲１４は、非磁性ＤＳＰ凝結物で鋳込む。この材料は、 その鋳込み易さと引張強さが大きいことが特徴で、とりわけ国際公開パンフレッ ト８０／００９５９に記述されている。類似の性質、即ち、電気的、機械的、お よび熱的強度をもった他の材料を、この発明による誘導加熱ホットプレートを構 成するために使ってもよい。 この発明による構成は、このため、特別の支持なくこのレンジの上に置いた大 きな鋳鉄鍋からの荷重にさえ耐えられることに加えて、自立性である。これらの 部品の表面は、磁化可能領域を備えた凝結物材料に見えるだろう。しかし、この 構成を表面層１６で終わりにするには、少なくとも二つの理由があろう。先ず第 １に、もしコイル１２ａ １２ｂ、および１２ｃが、機械的にまた鍋からのこぼ れで損傷されやすかったら、信頼性からは勿論、外観に関しても不都合だろう。 更に、エネルギー伝達によって加熱される鍋底７が、伝導によって磁気コアおよ び巻線を加熱し、そのためそれらの作動状態を偏移する。これらの理由から、被 覆層１４をコイルと磁気コアの上に鋳込み、こらが耐摩耗面を構成する。コイル は、それらの周りに材料が鋳込まれることによってリング状室内に固定され、そ れによってコイルからの超音波エネルギーの放射が完全に除去される。作動周波 数と誘導加熱素子の厚さの非常に不運な組み合わせだけが、磁歪効果のために超 音波エネルギーを放射するかも知れないが、これは当業者が解決できる問題であ る。 この被覆層１６は、上板５とは違って、それ自身で如何なる荷重も支持しない ことになっているので、それは全く薄くてよく、それでトランス１０、１１、１ ２とその継鉄７との間に最小の空隙が得られる。更に、この被覆層は、アルミナ （酸化アルミセラミック）の薄いシートの形で設けてもよく、そのシートは、特 に大きな断熱を得るために多孔質でもよい。そのようなシートは、それ自身では もろいが、それらをこの磁性凝結物と周囲のＤＳＰ材料の強力な支持体に結合し た鋳込みによって取り付けることによって十分な強度が得られる。 第３図に、この誘導加熱ホットプレートから種々の直径の鍋底７を通る磁力線 の分布の多くの可能性を示す。簡単にするために、コイルの上に置いてある鍋の 直径は異なるが、全てのコイルが励起している場合だけを示す。第３ａ図に、小 さな調理鍋が誘導加熱ホットプレートに乗っているのを示すが、磁力線Ｌで示す 漏洩磁界が、この鍋の周りにリング状でかなり大きな量となることが分かるだろ う。コイル１２ａだけが作動するトランスの動作モードは、小さな鍋に対するも のであることは明白である。第３ｂ図では、中間サイズの調理鍋が誘導加熱ホッ トプレート上に置かれていて、漏洩磁界Ｌがはるかに小さいことが明らかである 。この場合もこの誘導加熱ホットプレートの一部、即ちコイル１２ａと１２ｂの 両方だけを励起させるのがより正しいだろう。第３ｃ図に、コイル１２ａ、１２ ｂ、および１２ｃを全て励起する大きな鍋を示す。以上により表示した漏洩磁界 は、鍋の直径に対応する数のコイルを作動させることによって避けられるだけだ ろう。コイルの他の組み合わせおよび極性変更は、類似のやり方で扱うことがで きる。 第４図に、このレンジに乗せた調理鍋の関数としてコイルの組み合わせを自動 的に制御する回路を示す。鍋を置くとこのトランスの個々のコイルから見たイン ピーダンスを変え、この回路が低電力、従って周囲への放射が少なくて計測サイ クルを行い、その後高電力に切り替わってこれらのコイルに電力を供給する。よ って最高の効率が与えられる。この回路は、図に示すように造ってもよく、そこ では高周波信号発信器１６が個々の増幅器１８ａ、１８ｂ、および１８ｃに接続 され、それらは各々コイル１２ａ、１２ｂ、および１２ｃの一つに接続されてい る。タイマ１７は、これらの増幅器が測定点１９ａ、１９ｂ、および１９ｃでそ れらの一つが一方で丁度作動したコイルのインピーダンスを表し、他方で漏洩を 示す他のコイルの信号の値を測定できるように、周期的に作動させられるときに 、それらを低電力出力に調節するために、この計測回路を制御する。これらの値 は、このトランスとその継鉄の間の結合に対する具体的な表現であり、これらの コイル、従って磁気的に伝導性の素子１１ａ、１１ｂ、および１１ｃに関する底 ７を有した鍋６の大きさおよび配置についての情報を与える。この実施例では各 計測サイクルに対して９になる、これらの測定値は、計測回路Ｍで記憶された実 験値と比較され、鍋に電力を供給するために関連する増幅器を高電力に調節され るようにする。これらの点１９ａ、１９ｂ、および１９ｃでの計測をこの高電力 サイ クル中に続行することを妨げるものでないが、この計測回路Ｍは、更に適当な計 数器および保護回路構成要素を含むものとする。それによって、調理鍋を除去す ると直ちに測定され、結果として電力が減少するかも知れない。その場合、スタ ンバイ状態が測定を行うのに丁度十分な電力での活動を含むかも知れないので、 タイマ１７を不要とできるかも知れない。このようにして、完全に自己制御され たホットプレートが得られ、それは決して環境に対する放射の危険を構成しない かも知れない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アルブステン，ベント デンマーク国デイケイ ― 9200 アール ボルグ オー，ポントッピダンシュトラー デ 99 ツェー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高周波エネルギー源、コイル、磁気的に伝導性の本体および調理容器用支 持体を含む、電磁誘導に食物用調理容器の加熱装置において、この磁気回路は、 この調理容器が継鉄として作用する、空隙の小さなトランスのように造られてい ることを特徴とする装置。 ２．請求項１に記載する装置において、この磁気回路が板で構成され、その板 の上に中央極片とこの板の上の同じ高さの外リングが取り付けられ、それらの部 品が使用周波数で磁気損失または過電流損失の低い材料で作られていること、お よびこのコイルが極片と外リングの間のリング状空間に取り付けられていること を特徴とする装置。 ３．請求項１または２に記載する装置において、この中央極片と外リングの間 に一つ以上のリングが取り付けられていること、およびこれらのリング間の各空 間にコイルがあることを特徴とする装置。 ４．請求項１から３のいずれか一項に記載する装置において、高周波エネルギ ー源とコイルを除く全ての部品が一体のブロックとして造られていることを特徴 とする装置。 ５．請求項４に記載する装置において、このコイルがそれの取り付けられてい る巻線空間の中に鋳込まれていることを特徴とする装置。 ６．請求項４に記載する装置において、高周波エネルギー源とコイルを除く全 ての部品が、寸法的に安定し、鋳込みできる材料で作られていることを特徴とす る装置。 ７．請求項６に記載する装置において、この磁気回路が磁性凝結物で造られ、 調理容器用支持体が非磁性凝結物、好ましくはＤＳＰ型で上に鋳込まれている装 置。 ８．請求項７に記載する装置において、この調理容器用支持体の熱伝導度が低 いことを特徴とする装置。 ９．請求項３に記載する装置において、これらのコイルが組み合わされ、調理 容器の底の直径によってエネルギーが供給される装置。 １０．請求項９に記載する装置において、調理容器にエネルギーを供給するた めの動作モードと、これらのコイルに少ない電力を供給して、調理容器と磁気コ アの間の結合度を計測するための他の動作モードを有することを特徴とする装置 。 １１．請求項１０に記載する装置において、この計測動作モードでこれらのコ イルが異なる組み合わせに回転して結合されること、および調理鍋の直径と配置 によって測定されるインピーダンスの表現を構成する出力信号が、次のエネルギ ー伝達で高周波エネルギー源からエネルギーを供給されるべきコイルの組み合わ せを制御することを特徴とする装置。