專利名稱：感應(yīng)加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及感應(yīng)加熱器，具體地說涉及用于烹調(diào)裝置的感應(yīng)加熱器，以便加熱食品或其它需要加熱的物品。
當(dāng)前制造的各種烹調(diào)裝置具有一個(gè)用于放置和加熱食品的加熱室。例如其中一種烹調(diào)裝置包括一個(gè)產(chǎn)生微波并利用所述微波通過電解加熱的方法烹調(diào)食品的磁控管或類似的設(shè)備，而另一種烹調(diào)裝置利用熱空氣通過輻射加熱方法來烹調(diào)食品。此外，在有一些裝置中，同時(shí)利用兩種方法烹調(diào)食品。另外，在一些公知的烹調(diào)裝置中，將蒸汽供應(yīng)給加熱室的同時(shí)，用上述的其中一種方法加熱食品。作為例子，這些裝置公開在日本審查過的專利出版物No.S59-22132、日本未審查的專利出版物No.H8-49854以及日本未審查的專利出版物No.H9-4849中。


圖11示出的是蒸汽爐的結(jié)構(gòu)，這種蒸汽爐是傳統(tǒng)的使用熱空氣的烹調(diào)裝置。這種蒸汽爐的加熱室91中有一個(gè)安放待加熱物品的托盤92。將一個(gè)罐形蓋93固定到加熱室91的后壁上，并將一個(gè)風(fēng)扇電機(jī)94裝在蓋93的后部。風(fēng)扇電機(jī)94的轉(zhuǎn)軸95插入到蓋93的壁中，風(fēng)扇96固定到轉(zhuǎn)軸95的端部。一個(gè)與電源電路(未示出)相連的屏蔽加熱器97與風(fēng)扇96同心，將其裝在該風(fēng)扇的周圍。
在加熱過程中，風(fēng)扇96轉(zhuǎn)動(dòng)，吸取前面中部的空氣，并且將該空氣送到周圍。同時(shí)，向加熱器97供電，當(dāng)送出的空氣接觸到加熱器97時(shí)空氣受到加熱。然后再把熱空氣送到加熱室91中。
另外，加熱室91上還配備一個(gè)具有一個(gè)加熱器981和一個(gè)容器982的蒸發(fā)器98。在加熱過程中，也向加熱器981供電，使容器982中的水蒸發(fā)，產(chǎn)生蒸汽。進(jìn)入加熱室91中的蒸汽不僅可以防止食品因熱空氣而變干枯，而且還可以提高加熱效率。也就是說，在加熱時(shí)，隨著蒸汽(最好是過熱蒸汽)的進(jìn)入，由于蒸汽接觸食品而使蒸汽的許多熱量給了食品，這樣烹調(diào)所需要的時(shí)間比不供應(yīng)蒸汽時(shí)的時(shí)間短。
但是，在上述蒸汽爐中，因?yàn)榧訜崞?7上涂有隔熱材料，所以熱交換效率不高，而且從結(jié)構(gòu)上來講很難增加加熱器97的表面面積。因而，如果供應(yīng)給加熱器97的電源太大，則加熱器97內(nèi)部的溫度會(huì)驟然反常升高，這樣就會(huì)引起故障或其它損害。因此就要限制供給加熱器97的最大電功率，防止食品突然受熱。
為了克服上述問題，本申請(qǐng)人在日本未審查的專利出版物No.H10-255963中提出了一種新的烹調(diào)裝置。該裝置有一個(gè)用于放置待加熱物品的加熱室以及一個(gè)圓柱形的杯形蓋，該蓋由絕熱材料制成，并被固定到加熱室的后壁上。在蓋中，用一個(gè)風(fēng)扇吸取中部的空氣，再將該空氣送到周圍，在風(fēng)扇周圍設(shè)置一個(gè)與其同心的圓柱形加熱元件。所述蓋的圓柱形側(cè)壁的外部纏繞一個(gè)線圈。該線圈與供電單元相連，以便由供電單元向該線圈提供高頻電，使加熱元件感應(yīng)加熱。在這種裝置中，當(dāng)供電單元向該線圈提供高頻電源時(shí)，線圈產(chǎn)生磁通。磁通通過圓柱形加熱元件，從而在加熱元件周圍感應(yīng)生出電流。此處是由感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱使加熱元件發(fā)熱的。所以送到加熱元件的空氣也得到加熱。
在這種烹調(diào)裝置中，因?yàn)榫€圈本身并不產(chǎn)生熱，所以可以向線圈提供的電功率很大。此外，因?yàn)榫€圈和加熱元件之間通過蓋的圓柱形壁彼此靠得很近，加熱效率非常高。所以，由于溫度迅速增高，用戶可以在比較短的時(shí)間內(nèi)加熱食品，而且不會(huì)使味道或氣味變糊。
在這種利用感應(yīng)加熱的烹調(diào)裝置中，最好通過增加線圈的匝數(shù)來改善加熱效率。使圓柱形蓋加長(zhǎng)就可以增加線圈的匝數(shù)，但是也會(huì)使感應(yīng)加熱單元(包括蓋，風(fēng)扇，加熱元件和線圈)變大?？紤]到這點(diǎn)，本申請(qǐng)人又提交了一份日本專利申請(qǐng)No.H9-285996，在該申請(qǐng)中提出的烹調(diào)裝置縮短了感應(yīng)加熱單元的長(zhǎng)度。在該裝置中，將一個(gè)扁平的環(huán)形加熱元件設(shè)置在風(fēng)扇的周圍，并與該風(fēng)扇同心，一個(gè)扁平的盤形螺旋線圈以風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸為中心，將該線圈設(shè)置在加熱元件的后面。利用這種結(jié)構(gòu)，可以增加線圈的匝數(shù)，而不會(huì)使感應(yīng)加熱單元變大(或變厚)。
但是在上述裝置中，因?yàn)樾枰陲L(fēng)扇周圍留有合適的間隙來設(shè)置加熱元件，所以不能增加風(fēng)扇的直徑。因此，當(dāng)風(fēng)扇速度低時(shí)不能產(chǎn)生強(qiáng)的氣流(或大的氣體壓力)。
為了解決上述問題，本發(fā)明建議將第一種感應(yīng)加熱器用作烹調(diào)裝置的感應(yīng)加熱單元，其構(gòu)成應(yīng)使風(fēng)扇的直徑能夠增加，而不會(huì)使感應(yīng)加熱單元變厚或變大。
通常，最常用的利用感應(yīng)加熱的烹調(diào)裝置是家用感應(yīng)加熱器，這種加熱器有一塊頂板和一個(gè)設(shè)置在該頂板下部的感應(yīng)線圈。里面裝有食品的盤或盆放在頂板上，而且需要對(duì)該盤進(jìn)行感應(yīng)加熱。在這種感應(yīng)加熱器中，要求頂板本身不作為感應(yīng)加熱的負(fù)載被加熱，并要求該頂板具有合適的熱阻。例如，頂板由陶瓷類的絕熱板材制成。
在這種感應(yīng)加熱器中，約10kHz到幾十kHz的高頻電流從電源單元加到線圈上。此處，由電源單元產(chǎn)生的電流還包括高次諧波組分，而含有高次諧波組分的電磁波從線圈輻射到外部，此時(shí)的線圈起到天線的作用。
最常用的電氣裝置或電子裝置要有屏蔽設(shè)備，以便防止電磁波泄漏到外部。但是在感應(yīng)加熱器中，因?yàn)樾枰M(jìn)行屏蔽的電磁波源是不應(yīng)進(jìn)行電磁屏蔽的磁場(chǎng)發(fā)生器，而正是要用該磁場(chǎng)發(fā)生器進(jìn)行感應(yīng)加熱，所以難以有效地屏蔽不需要的電磁波。為了解決這個(gè)問題，本發(fā)明提出采用第二種感應(yīng)加熱器，該加熱器的構(gòu)成應(yīng)能有效地防止高頻電磁波的泄漏，而不會(huì)影響加熱效果。
因此，本發(fā)明提供的第一種感應(yīng)加熱器包括一個(gè)基本上封閉的用于存放待加熱物品的加熱室，它還包括一個(gè)設(shè)置在所述加熱室內(nèi)壁上的金屬風(fēng)扇，該風(fēng)扇用于吸取加熱室中部的空氣，并將上述空氣送到加熱室的周圍；一個(gè)設(shè)置在所述風(fēng)扇后部的線圈；以及一個(gè)用于將高頻電源供應(yīng)給所述線圈而使風(fēng)扇感應(yīng)受熱的電源單元。
在第一種感應(yīng)加熱器中，當(dāng)電源單元向所述線圈供應(yīng)高頻電源時(shí)，線圈產(chǎn)生交變磁通，磁通進(jìn)入金屬風(fēng)扇。風(fēng)扇中的磁通感應(yīng)出渦流，這樣，風(fēng)扇就感應(yīng)受熱。在加熱室中，風(fēng)扇吸取加熱室前面中部的空氣，并將上述空氣送到加熱室的周圍，在此處空氣與風(fēng)扇接觸，通過熱交換而使空氣加熱。所以，在加熱室中產(chǎn)生循環(huán)的熱空氣流，使加熱室中的溫度升高，從而在加熱室中完成物品的烹調(diào)。由于熱空氣在加熱室中循環(huán)，所以將物品的表面烤成褐色。除此之外，物品只受到熱風(fēng)扇輻射的熱量的加熱。
在第一種感應(yīng)加熱器中，因?yàn)轱L(fēng)扇用作感應(yīng)加熱的加熱元件，所以不需要有一個(gè)附加空間來設(shè)置加熱元件。因此，可以增加風(fēng)扇的直徑，從而提高送風(fēng)效率。另外，因?yàn)轱L(fēng)扇用作加熱元件，所以就可以減少感應(yīng)加熱器的部件數(shù)，簡(jiǎn)化感應(yīng)加熱器的結(jié)構(gòu)，從而降低制造成本。
在第一種感應(yīng)加熱器中，線圈最好能做成扁平盤形螺旋線圈，使線圈的中心位于風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸上。利用這種結(jié)構(gòu)，因?yàn)榫€圈與風(fēng)扇基本平行，所以就可以設(shè)計(jì)出薄的感應(yīng)加熱單元。因而，在不改變加熱室的容量的前提下可節(jié)約空間，烹調(diào)裝置的外殼尺寸可以減小。換句話說，加熱室的容量可以增加，但不增大殼體尺寸。
第一種感應(yīng)加熱器還可以包括一個(gè)具有磁控管的微波加熱單元，以便利用微波輻射加熱物品；以及一個(gè)設(shè)置在線圈和風(fēng)扇之間的屏蔽壁，該屏蔽壁用來屏蔽磁控管產(chǎn)生的微波，并讓來自線圈的磁通通過該屏蔽壁。利用這種結(jié)構(gòu)，可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成物品烹調(diào)，除了用來自風(fēng)扇的熱空氣或輻射熱間接加熱以外，當(dāng)物品的溫度因微波加熱過程而直接升高時(shí)，物品的氣味或味道不會(huì)受到影響。因?yàn)槠帘伪诳梢苑乐刮⒉ǖ竭_(dá)線圈，所以能夠避免微波從加熱室中通過線圈泄漏出來。
屏蔽壁最好是具有若干孔并預(yù)先調(diào)整好孔和板面積的比例的金屬板，也可以是沒有孔的金屬薄板。在用有孔金屬板的情況下，需確定孔與板面積的比例，以便來自線圈的適量磁通通過這些孔，同時(shí)能夠很好地屏蔽微波。另一方面，在沒有孔的金屬薄板的情況下，需要確定金屬板的厚度，以便來自線圈的適量磁通通過該板，而板本身并不作為感應(yīng)加熱的額外負(fù)載。所以，可以有效地屏蔽微波而不會(huì)影響到感應(yīng)加熱風(fēng)扇的效果。值得指出的是屏蔽壁很容易加工，而且屏蔽壁不會(huì)使成本增加很多。
上述第一種感應(yīng)加熱器還可以包括風(fēng)扇的防護(hù)設(shè)備，該設(shè)備包括一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇周圍的與該風(fēng)扇同心的圓柱形壁，該壁與風(fēng)扇最外端相隔預(yù)定距離；以及一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇前面并開有吸氣口和排氣口的板件。這種結(jié)構(gòu)可以防止用戶在打開加熱室時(shí)碰到風(fēng)扇，因?yàn)轱L(fēng)扇并沒有暴露在加熱室中。風(fēng)扇送出的氣流經(jīng)圓柱形壁送到加熱室中，由此均勻地向加熱室提供熱空氣。
在第一種感應(yīng)加熱器中，最好能夠?qū)L(fēng)扇設(shè)置在加熱室的頂壁上，并使它的正面朝下。利用這種結(jié)構(gòu)，風(fēng)扇的直徑可以比風(fēng)扇設(shè)置在側(cè)壁或后壁上的大，這是因?yàn)轫敱谕ǔ１葌?cè)壁或后壁大的緣故。通過這種結(jié)構(gòu)，根據(jù)風(fēng)扇直徑的增大而增加線圈的匝數(shù)后，不僅改善了送風(fēng)效果，而且還提高了加熱效率。此外，當(dāng)熱空氣從上面接觸到物品時(shí)，可均勻地?zé)疚锲返谋砻?，從而在烹調(diào)過程中不會(huì)影響物品的色和味。
上述感應(yīng)加熱器還可以包括一個(gè)供水單元，以便將水送到風(fēng)扇的后部。在這種感應(yīng)加熱器中，當(dāng)將水供應(yīng)到風(fēng)扇的后部時(shí)，水彌散成細(xì)小水珠，而當(dāng)水珠接觸到風(fēng)扇或風(fēng)扇周圍的熱空氣時(shí)蒸發(fā)變成蒸汽。在熱空氣帶動(dòng)下蒸汽進(jìn)入加熱室中，與物品接觸。此時(shí)蒸汽的潛熱傳給物品表面，借此可提高加熱效率。另外，由于提供了蒸汽，可以防止物品表面干燥，從而在烹調(diào)過程中不會(huì)影響物品的味道。
此外，本發(fā)明還提供了第二種感應(yīng)加熱器，該加熱器包括一個(gè)線圈；一個(gè)將高頻電供給線圈的電源單元；一個(gè)通過線圈感應(yīng)加熱的加熱元件；一個(gè)由金屬制成的設(shè)置在加熱元件和線圈之間的屏蔽罩，此處屏蔽罩的構(gòu)成應(yīng)使線圈產(chǎn)生的大量磁通通過該屏蔽罩。
在第二種感應(yīng)加熱器中，屏蔽罩可以是0.1mm左右厚的金屬薄板，薄板上可以開孔，也可以不開孔，例如屏蔽罩也可以是一塊金屬板，該金屬板上有若干孔，孔與板的面積成合適的比例。
在第二種感應(yīng)加熱器中，當(dāng)電源單元向線圈供電時(shí)，線圈產(chǎn)生交變磁通，這樣在加熱元件中感應(yīng)出渦流，加熱元件產(chǎn)生熱量。在這種感應(yīng)加熱器中，里面存放有待加熱物品的盆或盤可以用作加熱單元。這種方法最好用在直接加熱物品的情況中。物品也可以利用加熱元件和物品之間的空氣或液體(例如水或油)進(jìn)行間接加熱。屏蔽罩的構(gòu)成應(yīng)使在供給線圈的電源頻率附近的電磁波能通過屏蔽罩，而高量級(jí)的電磁波基本被屏蔽。采用這種結(jié)構(gòu)，可以有效地防止不需要的電磁波的泄漏，而不會(huì)影響感應(yīng)加熱效果。
在第二種感應(yīng)加熱器的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，屏蔽罩將除了供應(yīng)電流的電源線以外的電源單元和線圈圍住。利用這種結(jié)構(gòu)，由于屏蔽罩而使電磁波強(qiáng)度大大衰減，所以可以有效地防止高頻電磁波泄漏。
在第二種感應(yīng)加熱器的另一優(yōu)選實(shí)施方案中屏蔽罩構(gòu)成可以被密封的加熱室；線圈設(shè)置在加熱室的外部；加熱元件設(shè)置在加熱室的內(nèi)部；并設(shè)置一個(gè)微波發(fā)生器，以便將微波提供給加熱室。在這種感應(yīng)加熱器中，裝在加熱室中的物品被加熱元件的輻射熱以及微波發(fā)生器提供的微波加熱。利用這種結(jié)構(gòu)，可以防止加熱室中泄漏出微波，同時(shí)不會(huì)影響感應(yīng)加熱的效果。
在第二種感應(yīng)加熱器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中將加熱元件設(shè)置在傳送帶上，傳送帶在一對(duì)滾輪上通過；將若干線圈沿著傳送帶順序設(shè)置在傳送帶的下面；所述傳送帶構(gòu)成屏蔽罩。傳送帶的一個(gè)例子是彈性帶，它由橡膠或其它材料構(gòu)成，在其表面有一層薄金屬層。
在第二種感應(yīng)加熱器的又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中首先在線圈上涂上第一層由合成樹脂構(gòu)成的涂層；再在第一涂層上涂有構(gòu)成屏蔽罩的金屬薄層。這種結(jié)構(gòu)的好處在于不僅可以防止不希望的電磁波的泄漏，而且在將線圈用在液體中時(shí)，由于采用了金屬層來密閉第一層的微孔，所以可以保證液體(例如水或油)不會(huì)到達(dá)線圈中。
圖1是具有第一種感應(yīng)加熱器的烹調(diào)裝置的正視剖面圖；圖2是構(gòu)成圖1所示裝置的感應(yīng)加熱單元的各部件的透視圖；圖3表示熱量隨孔與板的表面積之比以及隨屏蔽板的厚度的變化關(guān)系；圖4表示屏蔽微波的效率和屏蔽板的厚度之間的關(guān)系；圖5表示含有第二種感應(yīng)加熱器的第一實(shí)施例構(gòu)件的烹調(diào)裝置的構(gòu)成；圖6的圖表說明了圖5裝置的屏蔽盒的屏蔽效率；圖7表示含有第二種感應(yīng)加熱器的第二實(shí)施例構(gòu)件的另一烹調(diào)裝置的構(gòu)成；圖8表示含有第二種感應(yīng)加熱器的第三實(shí)施例構(gòu)件的又一烹調(diào)裝置的構(gòu)成；圖9表示含有第二種感應(yīng)加熱器的第四實(shí)施例構(gòu)件的再一烹調(diào)裝置的構(gòu)成；圖10表示含有第二種感應(yīng)加熱器的第五實(shí)施例構(gòu)件的液體加熱裝置的構(gòu)成；和圖11為傳統(tǒng)烹調(diào)裝置的構(gòu)成。
首先參照?qǐng)D1和2描述包括第一種感應(yīng)加熱器的第一實(shí)施例構(gòu)件的烹調(diào)裝置。應(yīng)注意的是為了便于理解圖1裝置的感應(yīng)加熱器，圖2這上部在下面。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，烹調(diào)裝置包括一個(gè)里面裝有加熱室2的殼體1。加熱室2的正面有一個(gè)開口(未示出)，該加熱室還有一個(gè)用于氣密地關(guān)閉前面開口的門(未示出)。將感應(yīng)加熱單元10裝在加熱室2的頂壁上。通過波導(dǎo)3將磁控管4固定在加熱室2的一個(gè)側(cè)壁上。放置待加熱物品(例如食品)的轉(zhuǎn)盤5設(shè)置在加熱室2的底部。轉(zhuǎn)盤5由設(shè)置在加熱室2下部的電機(jī)6驅(qū)動(dòng)。加熱室2的后壁的下部開有排氣口7，排氣管道8的下端與排氣口7相連。排氣管道8的上端從殼體1的頂壁伸出。
如上所述，烹調(diào)裝置具有兩種熱源，即感應(yīng)加熱單元10和磁控管4，安放在轉(zhuǎn)盤5上的物品在兩個(gè)熱源通電時(shí)得到加熱，可以有選擇地或同時(shí)向這兩個(gè)熱源通電，也可以同時(shí)給它們通電。
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，感應(yīng)加熱單元10包括一個(gè)裝在加熱室2上方的風(fēng)扇電機(jī)11；一個(gè)固定到風(fēng)扇電機(jī)11的轉(zhuǎn)軸12上的風(fēng)扇13；一個(gè)扁平盤形螺旋線圈14，該線圈的中心在轉(zhuǎn)軸12上；一個(gè)由陶瓷材料制成的支撐板15以及一個(gè)屏蔽板16，這兩塊板位于線圈14和風(fēng)扇13之間；還有一個(gè)用于蓋住風(fēng)扇13的風(fēng)扇防護(hù)罩17，該防護(hù)罩固定到加熱室2的頂壁上。
現(xiàn)在參見圖2，風(fēng)扇13包括一個(gè)盤131和若干葉片132，這些葉片按預(yù)定角度間隔固定在盤的一側(cè)(在本說明書中稱之為正面)。當(dāng)風(fēng)扇13沿合適方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，風(fēng)扇13吸取其前面中部的空氣，并將上述空氣送到其周圍。考慮到加熱室2中的加熱物品散發(fā)出來的蒸發(fā)油或其它物質(zhì)會(huì)粘到風(fēng)扇13的表面上，最好用非磁性材料制成風(fēng)扇13，這種材料的耐蝕性要高，例如用不銹鋼(SUS304)。
風(fēng)扇防護(hù)罩17包括一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇13周圍并與其同心的圓柱形壁，該壁與風(fēng)扇13的最外端相隔預(yù)定距離；以及一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇13前面的板件。該板件的中心有一個(gè)或一些吸氣口以及一些設(shè)置在邊緣的排氣口。設(shè)置風(fēng)扇防護(hù)罩17是為了防止風(fēng)扇13暴露在加熱室2中，且產(chǎn)生由風(fēng)扇13的葉片132推動(dòng)的氣流，從而通過排氣口將氣流均勻地供應(yīng)到加熱室2中。
屏蔽板16屏蔽從磁控管4進(jìn)到加熱室2中的微波。現(xiàn)在參見圖2，屏蔽板16包括一塊由不銹鋼(例如SUS304)或類似材料制成的金屬板，金屬板上有若干孔。屏蔽板16在屏蔽微波的同時(shí)，不應(yīng)成為感應(yīng)加熱的負(fù)載。也就是說，要求屏蔽板16能夠使線圈14產(chǎn)生的磁通通過該屏蔽板。由于考慮到這個(gè)問題，所以如后所述，要適當(dāng)?shù)卮_定板的厚度以及孔與屏蔽板16的面積之比。例如，屏蔽板16是孔的間隔為1.7mm，每個(gè)孔的孔徑為1.4mm的金屬板。在這種情況下，孔與板的面積之比為61％。支撐板15由絕緣材料制成，使線圈14產(chǎn)生的磁通通過該支撐板。支撐板15用于支撐屏蔽板16，將該支撐板氣密地蓋在加熱室2的頂部。
將一個(gè)容器20設(shè)置在加熱室2的上部，該容器的頂部伸出殼體1的頂部。使一根具有電磁閥21的管道22從容器20中伸出，通過支撐板15和屏蔽板16，到達(dá)風(fēng)扇13中部后面的位置。當(dāng)打開電磁閥21時(shí)，容器20中的水通過管道22供應(yīng)到風(fēng)扇13的盤131的后面。容器20的頂部開有進(jìn)水口，以便在容器20中沒有水時(shí)重新加水。另外，雖然圖1中沒有示出，但在加熱室2底部開有滴水口，以便將加熱室2中因形成凝結(jié)水而產(chǎn)生的水排出。
在上述結(jié)構(gòu)的裝置中，當(dāng)高頻電源(末示出)向線圈14供應(yīng)高頻電流時(shí)，線圈14產(chǎn)生進(jìn)入風(fēng)扇13的交變磁通，上述磁通在風(fēng)扇13中感應(yīng)出渦流電流。此處，風(fēng)扇13本身因渦流產(chǎn)生的焦耳熱而發(fā)熱。通過改變供應(yīng)給線圈14的高頻電流控制加熱量。
當(dāng)風(fēng)扇13在風(fēng)扇電機(jī)11的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí)，風(fēng)扇13通過吸氣口吸取加熱室2中的空氣。上述空氣通過與風(fēng)扇13熱交換后變成熱空氣排出。從排氣口排出的熱空氣進(jìn)入加熱室2，產(chǎn)生如圖1所示的循環(huán)熱空氣流。由于熱空氣的循環(huán)，加熱室2中的溫度上升，放在轉(zhuǎn)盤5上的物品或食品(未示出)得到加熱。當(dāng)熱空氣接觸到食品時(shí)，食品表面受到適當(dāng)燒烤。食品同時(shí)受到風(fēng)扇13產(chǎn)生的輻射熱的加熱，在加熱過程中，食品的溫度升得很高。
在加熱過程中，打開電磁閥21就可以將蒸汽供應(yīng)給加熱室2，從而使水按照所要求的流速流過管道22。水落到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的風(fēng)扇13的盤131的后面，在此處水發(fā)散成為細(xì)小水滴。當(dāng)水滴碰到風(fēng)扇13或風(fēng)扇13周圍的熱空氣時(shí)就蒸發(fā)變成蒸汽。蒸汽被所吹的熱空氣帶到加熱室2中。供應(yīng)蒸汽的好處在于可以防止食品干燥，而且因?yàn)檎羝臐摕醾魉偷搅耸称返谋砻嫔?，可以防止食品干燥，所以可提高加熱效率?br> 另外，還可以通過給磁控管4通電產(chǎn)生微波來加熱食品。利用這種方法，通過內(nèi)部產(chǎn)生的熱量直接烹調(diào)食品。除了上述熱空氣的加熱過程以外，如果再用微波進(jìn)行加熱，則食品的烹調(diào)過程所花的時(shí)間較短，而且不會(huì)影響食品的味道。除此之外，食品表面會(huì)受到適當(dāng)燒烤，而且具有所要求的外觀。
下面描述屏蔽板16的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案。如上所述，屏蔽板16的主要功能在于防止微波從加熱室2中泄漏出來。當(dāng)微波剛好到達(dá)線圈14時(shí)，微波通過線圈14的繞組端部從加熱室2中泄漏出來。當(dāng)然，可以采用防止繞組端部泄漏的產(chǎn)品。但是采用這種產(chǎn)品常常會(huì)使裝置體積增大，使裝置復(fù)雜，增加制造成本。反之，在本實(shí)施例的裝置中，用合理的方法，即在風(fēng)扇13和線圈14之間裝有屏蔽板16來屏蔽微波。但是，需要把屏蔽板16設(shè)計(jì)成使其不妨礙風(fēng)扇13的感應(yīng)加熱過程。
因此，下面討論屏蔽板16的優(yōu)選設(shè)計(jì)方案，以便在有效地屏蔽微波的同時(shí)適當(dāng)提高感應(yīng)加熱效率。例如，用在傳統(tǒng)微波爐門上的窗口中的微波屏蔽板，其孔與板的面積之比為60-65％(用孔徑和孔的間隔確定)，而板厚為0.4mm。考慮到這些數(shù)據(jù)，感應(yīng)加熱效果的降低用孔和板的面積之比以及屏蔽板的厚度作為參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。圖3的曲線表示熱量隨孔和板的面積之比以及屏蔽板的厚度的變化關(guān)系，其中熱量表示成相對(duì)于屏蔽板的厚度為0或沒有屏蔽板時(shí)的熱量之間的比值。圖3表明，當(dāng)屏蔽板增厚熱量較小，而當(dāng)孔和板的面積之比增大時(shí)熱量變大。此處應(yīng)當(dāng)注意的是，即使在屏蔽板上沒有孔(即孔與板面積之比為0％)的情況下，如果板的厚度約為0.1mm或更薄，熱量超過0.8，這在實(shí)際應(yīng)用中已足夠大了。
圖4的曲線表示屏蔽微波的效率和屏蔽板厚度之間的關(guān)系，其中縱軸為微波通過屏蔽板以后的平均電場(chǎng)強(qiáng)度，并假定孔與板的面積之比為61％。通常要求將傳統(tǒng)微波爐設(shè)計(jì)成使平均電場(chǎng)強(qiáng)度低于1.0mW/cm2。圖4表明，當(dāng)屏蔽板的厚度約為0.1mm或更薄時(shí)就能滿足這個(gè)要求?，F(xiàn)在再參見圖3，當(dāng)厚度為0.1mm和當(dāng)孔與板的面積之比為50％時(shí)熱量為0.9。這意味著在孔與板的面積之比為61％時(shí)由于屏蔽板而使熱量的減少小于10％。所以，如上所述，在本實(shí)施例的裝置中，將屏蔽板16設(shè)計(jì)成使孔與板的面積之比為61％。利用這種屏蔽板，不僅可以有效地屏蔽微波，而且可以保持有足夠高的感應(yīng)效率。
應(yīng)注意的是，上述實(shí)施例的裝置僅僅是一個(gè)例子，在不超出本發(fā)明構(gòu)思和范圍的前提下可以作各種變化和改變。例如，該裝置中所用的各部件可以由其它物理特性與上述材料物理特性類似的材料制成。另外，上述裝置中假定是將感應(yīng)加熱單元10設(shè)置在加熱室2的頂壁上的，當(dāng)然也可以將其設(shè)置在側(cè)壁或后壁上。
下面描述第二種感應(yīng)加熱器的五個(gè)實(shí)施例。
〖實(shí)施例1〗圖5是含有第二種感應(yīng)加熱器的第一實(shí)施例構(gòu)件的烹調(diào)裝置的正視剖面圖。本實(shí)施例1的裝置包括一個(gè)由絕緣材料(例如合成樹脂等)制成的殼體36。由絕熱樹脂、陶瓷或其它材料制成的頂板37可拆卸地安裝在殼體36的頂部，將一個(gè)可以看成加熱元件33的盆或盤安放在頂板36上。該裝置的加熱單元包括一個(gè)扁平盤形螺旋線圈31、一個(gè)用于將電源提供給線圈31的高頻電源32，以及上述加熱元件33。電源線38用于將外部電源(未示出)的電流提供給高頻電源32。用噪聲濾波器34將電源提供的電壓中的高頻噪聲成分除去。線圈31和高頻電源32均裝在屏蔽盒35中。屏蔽盒35例如由不銹鋼(SUS304)一類的材料制成。
在上述裝置中，用電源線38向高頻電源32供電。在加熱過程中，頻率約為幾十kHz的高頻電流由高頻電源32提供給線圈31，由此線圈31產(chǎn)生交變磁通。所述磁通通過屏蔽盒35、頂板37和加熱元件33，從而在加熱元件33中感應(yīng)出渦流，加熱元件33因渦流損耗而產(chǎn)生熱量。為了有效地供電，高頻電源32包括例如換向電路，該換向電路產(chǎn)生包括高頻電流的高次諧波成分的電磁波。大多數(shù)電磁波從密閉在屏蔽盒35內(nèi)的線圈31中輻射出來。所以，電磁波很難從屏蔽盒35中泄漏出來。
下面描述屏蔽盒35的屏蔽效果，請(qǐng)參見圖6。圖6的圖表反映出形成屏蔽盒35的板的厚度與高頻電磁波的屏蔽效率之間的關(guān)系。圖6表明，例如當(dāng)板厚為0.1mm時(shí)，感應(yīng)加熱所需要的25kHz的頻率成分中的82％通過該板。換句話說，所述頻率成分在板中的強(qiáng)度減少比例只有18％。另一方面。頻率為150kHz的電磁波差不多完全被屏蔽了。因此，通過采用上述構(gòu)成屏蔽盒35的板材，可以有效地屏蔽高次諧波成分，而不會(huì)影響感應(yīng)加熱效果。
〖實(shí)施例2〗圖7示出了含有第二種感應(yīng)加熱器的第二實(shí)施例構(gòu)件的另一烹調(diào)裝置的構(gòu)成。實(shí)施例2的裝置用來一次加熱若干食品，這種裝置適于商業(yè)應(yīng)用。
實(shí)施例2的裝置包括一對(duì)彼此平行設(shè)置的滾輪40，41以及一個(gè)在滾輪上通過的環(huán)帶42。將若干加熱元件(盤或罐)33順序放在帶42的上段帶上，而將若干線圈31設(shè)置在帶42的上段帶下。利用高頻電源32向各個(gè)線圈31供應(yīng)高頻電。
電機(jī)(未示出)驅(qū)動(dòng)滾輪40，使其按預(yù)定速度轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣帶42也按預(yù)定速度運(yùn)動(dòng)，另一滾輪41跟著運(yùn)動(dòng)。隨著帶42的運(yùn)動(dòng)，放在帶42上的加熱元件33沿著帶42傳送，其中各個(gè)加熱元件33在相繼通過線圈31產(chǎn)生的磁場(chǎng)時(shí)受到感應(yīng)加熱。所以，加熱元件33在被帶42傳送時(shí)幾乎任何時(shí)候都受到加熱。
所構(gòu)成的帶42的作用就象屏蔽板。例如用真空蒸發(fā)方法形成的涂有金屬薄層的橡膠帶可以用作帶42。當(dāng)食品的油或碎物等粘污物從加熱元件33內(nèi)的物品中濺出粘到帶42的外表面上時(shí)，則在帶42運(yùn)動(dòng)的過程中利用刮刀43除去帶42上的粘污物。
下面描述包括第二種感應(yīng)加熱器的第三實(shí)施例構(gòu)件的另一烹調(diào)裝置。第三實(shí)施例的裝置不僅可以通過感應(yīng)加熱的方法加熱物品，而且可以通過微波爐中所用的微波加熱方法加熱物品。
〖實(shí)施例3〗圖8為實(shí)施例3的烹調(diào)裝置的側(cè)視圖。該裝置包括一個(gè)里面裝有盒形加熱室52的殼體51。加熱室52由例如陶瓷或絕熱樹脂一類的隔緣材料制成。加熱室52的前部開口可以用門53密閉。利用波導(dǎo)54將磁控管55固定到加熱室52的后壁上。將放置待加熱物品(例如食品)的轉(zhuǎn)盤56設(shè)置在加熱室52的底部。電機(jī)57驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤56。
線圈58盤繞在加熱室52的外表面的除前后壁以外的四個(gè)壁面上。用設(shè)置在加熱室52后面的高頻電源59向線圈58提供高頻電。前后側(cè)均為敞開的箱形加熱元件60設(shè)置在加熱室52中，它與加熱室52的各壁相隔預(yù)定的距離。
加熱室52的內(nèi)表面和門53的內(nèi)表面除了固定波導(dǎo)54以外的部位均蓋有屏蔽板61。實(shí)施例1中所述的金屬板也可用作上述屏蔽板61。屏蔽板61的主要作用在于防止磁控管55提供給加熱室52的微波泄漏，同時(shí)讓線圈58產(chǎn)生的磁通通過該屏蔽板。
在上述裝置中，當(dāng)高頻電源59向線圈58提供高頻電流時(shí)，線圈58產(chǎn)生透過屏蔽板61和加熱元件60的交變磁通。所以，加熱元件60發(fā)熱，放置在轉(zhuǎn)盤56上的物品由加熱元件60的輻射熱加熱。另外，也可以通過給磁控管55通電所產(chǎn)生的微波加熱物品，使微波通過波導(dǎo)54進(jìn)入加熱室52。同時(shí)使用兩種加熱方法時(shí)，則可在短期內(nèi)完成物品的加熱過程。利用加熱元件60的熱量使物品表面得到適當(dāng)燒烤。
在上面的描述中，假定屏蔽板61是沒有開孔的金屬板。當(dāng)然也可以用上面開有若干小孔的金屬板作為屏蔽板61。至于板的厚度，因?yàn)殡娮璐蟮慕饘俸茈y變成感應(yīng)加熱的負(fù)載，所以如果金屬電阻足夠大，甚至可以將稍厚的金屬板用作屏蔽板61。
〖實(shí)施例4〗圖9示出了含有第二種感應(yīng)加熱器的第四實(shí)施例構(gòu)件的另一烹調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)。實(shí)施例4的裝置是為用食油煎炸食品而設(shè)計(jì)的。
實(shí)施例4的裝置包括一個(gè)盛油的罐70以及一個(gè)由絕熱合成樹脂構(gòu)成的線圈托架73，將該托架模壓到用于防護(hù)和支撐螺旋線圈71的防護(hù)層72中，托架固定在罐70中。利用非電鍍法或其它方法使防護(hù)層72的表面上涂一層薄金屬層。將加熱元件75安裝在線圈托架73的頂部。加熱元件75做成扁環(huán)形，使其具有較大的表面積。
在上述裝置中，將適量油放在罐70中，使加熱元件75浸沒在油中，由高頻電源(未示出)向線圈71供應(yīng)高頻電。線圈71產(chǎn)生透過加熱元件75的交變磁通，加熱元件因渦流損失而發(fā)熱。油通過與加熱元件75進(jìn)行熱交換而溫度升高。因而完成了對(duì)浸泡在油中的食品進(jìn)行煎炸的操作。
在將合成樹脂模壓到防護(hù)層的過程中，可以在防護(hù)層中形成一些微孔。但是，利用防護(hù)層72的表面上形成的金屬層74能可靠地封住這些微孔，這樣線圈71就能可靠地防油或其它液體。因而可避免油到達(dá)線圈71，并可有效地防止線圈71被腐蝕。
〖實(shí)施例5〗圖10示出了有第二種感應(yīng)加熱器的第五實(shí)施例構(gòu)件的液體—加熱裝置的結(jié)構(gòu)。該裝置包括一個(gè)用作液體(例如水)通道的金屬管81，將該管的連接部件82焊接到金屬管81的上游部和下游部。連接部件82為圓筒形金屬體，其壁厚比管81的壁厚薄。將線圈83盤繞在連接部件82上，并將一個(gè)圓筒形加熱元件84插入連接部件82內(nèi)。在該裝置中，當(dāng)高頻電源(未示出)向線圈83供應(yīng)高頻電時(shí)，線圈83產(chǎn)生交變磁通。磁通透過連接部件82和加熱元件84，這樣加熱元件84因渦流損失而發(fā)熱。在管81中流動(dòng)的液體通過與加熱元件84進(jìn)行熱交換而溫度升高。
在傳統(tǒng)的液體—加熱裝置中，由于傳統(tǒng)裝置的連接部件是由例如陶瓷類的絕緣材料制成的，所以不能利用焊接方法將連接部件連接到金屬管上。故而需要用成本比較高的方法將連接部件連接到金屬管上。反之，如實(shí)施例5所示，在包括第二種感應(yīng)加熱器的液體—加熱裝置中，可以將金屬圓筒件用作連接部件，所以可以通過焊接把連接部件連接到金屬管上。因而本液體—加熱裝置的制造簡(jiǎn)單，成本低廉。
權(quán)利要求
1.一種具有一個(gè)基本上封閉的用于放置待加熱物品的加熱室的感應(yīng)加熱器，該加熱器包括一個(gè)設(shè)置在所述加熱室內(nèi)壁上的金屬風(fēng)扇，該風(fēng)扇用于吸取加熱室中部的空氣，并將上述空氣送到加熱室的周圍；一個(gè)設(shè)置在所述風(fēng)扇后部的線圈；以及一個(gè)用于將高頻電供應(yīng)給所述線圈而使風(fēng)扇感應(yīng)受熱的電源單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的感應(yīng)加熱器，其中線圈為扁平盤形螺旋線圈，線圈的中心在風(fēng)扇的轉(zhuǎn)軸上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的感應(yīng)加熱器，還包括一個(gè)含有磁控管以便利用微波輻射加熱物品的微波加熱單元；和一個(gè)設(shè)置在線圈和風(fēng)扇之間用于對(duì)磁控管產(chǎn)生的微波進(jìn)行屏蔽并可使線圈產(chǎn)生的磁通通過的屏蔽壁。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)加熱器，其中所述屏蔽壁為上面開有若干孔的金屬板，孔與板的面積之比預(yù)先設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的感應(yīng)加熱器，其中所述屏蔽板為沒有開孔的金屬薄板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5之一所述的感應(yīng)加熱器，還包括一個(gè)風(fēng)扇防護(hù)罩，該防護(hù)罩包括一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇周圍的與該風(fēng)扇同心的圓柱形壁，該壁與風(fēng)扇最外端相隔預(yù)定距離；以及一個(gè)設(shè)置在風(fēng)扇前面并開有吸氣口和排氣口的板件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6之一所述的感應(yīng)加熱器，其中將風(fēng)扇設(shè)置在加熱室的頂壁上，而且風(fēng)扇的正面朝下。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的感應(yīng)加熱器，還包括一個(gè)供水單元，以便將水送到風(fēng)扇的后部。
9.一種對(duì)需要加熱的物品進(jìn)行感應(yīng)加熱的感應(yīng)加熱器，包括一個(gè)線圈；一個(gè)將高頻電供給線圈的電源單元；一個(gè)通過線圈感應(yīng)加熱的加熱元件；和一個(gè)由金屬制成的設(shè)置在加熱元件和線圈之間的屏蔽罩，其中屏蔽罩的構(gòu)成應(yīng)使線圈產(chǎn)生的大部分磁通通過該屏蔽罩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感應(yīng)加熱器，其中屏蔽罩將除了供應(yīng)電流的電源線以外的電源單元和線圈圍住。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感應(yīng)加熱器，其中屏蔽罩構(gòu)成可以被密封的加熱室；線圈設(shè)置在加熱室的外部；加熱元件設(shè)置在加熱室的內(nèi)部；和設(shè)置一個(gè)將微波提供給加熱室的微波發(fā)生器。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感應(yīng)加熱器，其中將加熱元件設(shè)置在一根傳送帶上，傳送帶在一對(duì)滾輪上通過；將若干線圈沿著傳送帶順序設(shè)置在傳送帶的下面；和所述傳送帶構(gòu)成屏蔽罩。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的感應(yīng)加熱器，其中首先在線圈上涂上第一層由合成樹脂構(gòu)成的涂層；和再在第一層上涂有構(gòu)成屏蔽罩的金屬薄層。
全文摘要
含有本發(fā)明的感應(yīng)加熱器的烹調(diào)裝置包括一個(gè)設(shè)置在加熱室2的頂壁上的風(fēng)扇13,該風(fēng)扇的正面朝下。一個(gè)扁平盤形螺旋線圈14在加熱室2上方圍住轉(zhuǎn)軸12。當(dāng)給線圈14提供高頻電流時(shí),線圈14產(chǎn)生交變磁通。磁通通過屏蔽板16和風(fēng)扇13,使風(fēng)扇13感應(yīng)加熱。風(fēng)扇13吸取加熱室2的空氣,并將空氣送回到加熱室2中,其中當(dāng)空氣接觸到風(fēng)扇13時(shí)空氣變熱。因此,加熱室2中的溫度升高,使放置在轉(zhuǎn)盤5上的物品得到烹調(diào)。利用這種結(jié)構(gòu),因?yàn)轱L(fēng)扇13用作加熱元件,所以不需要保留設(shè)置加熱元件的空間。因而就可以增大風(fēng)扇13的直徑,有效地改善送風(fēng)效果。另外,利用這種結(jié)構(gòu),可以減少部件數(shù),而且使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)H05B6/80GK1228670SQ9910315
公開日1999年9月15日 申請(qǐng)日期1999年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年2月26日
發(fā)明者藤田健, 牛嶋和文, 平田俊之 申請(qǐng)人:食品產(chǎn)業(yè)電子利用技術(shù)研究組合