JP3708225B2

JP3708225B2 - Microwave absorption heating element

Info

Publication number: JP3708225B2
Application number: JP15655696A
Authority: JP
Inventors: 成寿金澤
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-06-18
Filing date: 1996-06-18
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2016-06-18
Also published as: JPH1012375A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子レンジの調理皿に使用しているようなマイクロ波を吸収して発熱するマイクロ波吸収発熱体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のマイクロ波吸収発熱体は、図３に示すような構成としているものである。つまり、基材１の上に、シリコン樹脂・フッ素樹脂等によって構成した耐熱性高分子材料中にフェライト材料２を均一に分散した発熱層３を密着させている。
【０００３】
以上の構成で、マグネトロンが発生したマイクロ波を受けて、発熱層３中のフェライト材料２が分子振動を起こして発熱するものである。こうしてマイクロ波吸収発熱体上に載置した調理物は、マイクロ波による加熱と、発熱層３からの加熱の両方を受けるものである。従って、調理物の表面は発熱層３からの加熱を受け、焦げ目が付くものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の構成のものは、マイクロ波吸収発熱体の発熱量を確保するために、発熱層を厚くしているものである。この結果マイクロ波吸収発熱体としてのヒートマスが大きくなって、発熱効率が低下するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような従来の構成が有している課題を解決するもので、耐熱性高分子材料中に分散させているフェライト材料の粒径分布を工夫して、マイクロ波を効率よく吸収でき、発熱量を増加できるマイクロ波発熱吸収体としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、耐熱性高分子材料中に、粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料と、粒径分布のピークを１０〜５０μｍに調整したフェライト材料とを分散させて、発熱効率の高いマイクロ波吸収発熱体としている。
【０００７】
さらに請求項２に記載した発明は、第一層目に耐熱性高分子と粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料と導電性材料を含む層を設け、さらにその上に第二層目として耐熱性高分子と粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料を含む層を設けて、導電性材料によって入射した電波を反射できフェライト材料による発熱を効率よくしているものである。
【０００８】
また請求項３に記載した発明は、第一層目を構成するフェライト材料と導電性材料との配合比を９５／５ｗｔ％〜５０／５０ｗｔ％として、導電性材料によって入射した電波を反射できフェライト材料による発熱を一層効率よくしているものである。
【０００９】
請求項４に記載した発明は、導電性材料として板状のものを使用するようにして、入射電波の反射を一層効率的にでき、フェライト材料による発熱を一層効率よくしているものである。
【００１０】
【実施例】
以下本発明の実施例について説明する。図１は本実施例のマイクロ波吸収発熱体の構成を示す断面図である。基材１は、鋼・アルミニウム・セラミック等によって構成している。この基材１上には、本実施例の発熱体層３を密着させている。発熱体層３は、シリコーン系樹脂・フッ素系樹脂等の耐熱性高分子中に、鉄化合物・亜鉛化合物・マンガン化合物等によって構成したフェライト材料２・２’を分散しているものである。フェライト材料２は、図２に示しているように粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したものであり、フェライト材料２’は粒径分布のピークを１０〜５０μｍに調整したものである。このフェライト材料は、従来は図３に示すように例えば１０〜５０μｍに１つのピークを持つ分布のものを用いているものであった。
【００１１】
このため発熱体層３中に含有されるフェライト材料は、従来よりも高密度となるものである。また異なる粒径分布のものを２種類使用しているため表面積が大きくなり、粒子間抵抗が大きくなって表面電流による発熱も増加するものである。
【００１２】
表１は、本実施例の効果を検証した実験結果を示しており、使用しているフェライト材料の粒径を変えたときの温度特性を示している。なお表１に示しているものは、フェライト材料２とフェライト材料２’の配合比を７０／３０、フェライト材料と耐熱性高分子であるシリコンゴムとの配合比は８０／２０としている。また温度は、前記作製した試料を４００ｃｍ２のアルミ板に密着させて、マイクロ波の出力６００Ｗで１分間加熱したときのもので示している。
【００１３】
【表１】

【００１４】
表１の結果より、耐熱性高分子材料中に３〜５μｍと１０〜５０μｍの２つのピークを有する分布を持つフェライト材料を分散させたマイクロ波吸収発熱体は、発熱量が最も大きいことが分かるものである。
【００１５】
また表２には、使用しているフェライト材料２とフェライト材料２’との配合比を変化させた場合の温度特性を示している。フェライト材料２は３〜５μｍにピークを有する分布のもので、フェライト材料２’は１０〜５０μｍにピークを有する分布のものである。
【００１６】
【表２】

【００１７】
表２の結果により、フェライト材料２とフェライト材料２’との配合比は、９５／５〜７０／３０の範囲のものの特性が良いことがわかる。
【００１８】
このとき図４に示しているように、発熱体層３を第一層５と第二層６とによって構成した場合には、一層発熱効率を高めることが出来るものである。第一層５は耐熱性高分子中に、フェライト材料２と、アルミニウム・ステンレス・カーボン等の導電性材料４を含有させた構成として、基材１上に密着させている。第二層６は、耐熱性高分子中にフェライト材料２を含有させた構成とし、第一層５上に密着させている。
【００１９】
以上の構成とすることによって、第二層６の上部から入射したマイクロ波による電波の一部は、第一層５が含有している導電性材料４によって反射されるものである。反射された電波は、第二層６中のフェライト材料と再び鎖交し、フェライト材料が発熱するものである。従って、発熱体層３を第一層５と第二層６とによって構成することによって、入射した電波がフェライト材料と鎖交する機会が増加し、全体として発熱量が高まるものである。
【００２０】
表３は、本実施例の効果を検証した実験結果を示しており、第一層５に使用しているフェライト材料と導電性材料との比率を変えたときの温度特性を示している。
【００２１】
【表３】

【００２２】
表３から分かるように、フェライト材料と導電性材料との比率は９５／５ｗｔ％〜５０／５０ｗｔ％が適当である。
【００２３】
またこのとき、導電性材料４として板状のものを使用するようにすれば、前記入射した電波の反射が一層効果的に行われ、発熱量は一層高まるものである。
【００２４】
更にこのとき、図５に示しているように、第一層目に導電性材料の濃度の異なる領域を複数設けた構成とすれば、種々の角度から入射された電波に対する発熱が均等に行われるものである。つまり実際に電子レンジによって加熱した場合、マグネトロンが発生するマイクロ波は、マイクロ波吸収発熱体を収容した調理庫内に均等に分散されるように工夫されているが、偏りが存在するものである。この偏りは、大体電子レンジの種類によって一定しており、収容しているマイクロ波吸収発熱体の変色状態によって知ることが出来るものである。そこでこのマイクロ波の分布の偏りに合わせて、マイクロ波吸収発熱体を設計した例が図５に示した構成である。つまり領域７は導電性材料７の分布を高密度としたもの、領域８は低密度としているものである。領域７は、前記マイクロ波の分布密度の低い部分に合致させており、領域８はマイクロ波の分布密度の高い部分に合致させている。このため、領域７での発熱量と領域８での発熱量とはほぼ等しくなるもので、本実施例は発熱量を均等化するものである。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、耐熱性高分子材料中に、粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料と、粒径分布のピークを１０〜５０μｍに調整したフェライト材料とを分散させた構成として、発熱効率の高いマイクロ波吸収発熱体を実現するものである。
【００２６】
請求項２に記載した発明は、耐熱性高分子材料と粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料と導電性材料とを含有する層を第一層目とし、この第一層目上に耐熱性高分子材料と粒径分布のピークを３〜５μｍに調整したフェライト材料とを含有する層を第二層目として設けた構成として、導電性材料によって入射した電波を反射できフェライト材料による発熱を効率よく行うことができるマイクロ波吸収発熱体を実現するものである。
【００２７】
請求項３に記載した発明は、第一層目を構成するフェライト材料と導電性材料との配合比を９５／５ｗｔ％〜５０／５０ｗｔ％として、導電性材料の熱伝導性を利用でき、更に効率の高い発熱を得ることが出来るマイクロ波吸収発熱体を実現するものである。
【００２８】
請求項４に記載した発明は、導電性材料として板状のものを使用する構成として、マイクロ波による電波の反射がより効率的に行え、効率の高い発熱を得ることが出来るマイクロ波吸収発熱体を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示すマイクロ波吸収発熱体の断面図
【図２】同、フェライト材料の粒度分布を示す特性図
【図３】従来のマイクロ波吸収発熱体に使用しているフェライト材料の粒度分布を示す特性図
【図４】同、発熱層を第一層と第二層とで構成したマイクロ波吸収発熱体の断面図
【図５】同、第一層目に導電性材料の濃度の異なる領域を複数設けた構成を説明するマイクロ波吸収発熱体の断面図
【符号の説明】
１基材
２フェライト材料
２’フェライト材料
３発熱体層
４導電性材料
５第一層
６第二層
７高濃度領域
８低濃度領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave absorption heating element that absorbs microwaves and generates heat as used in a cooking dish of a microwave oven.
[0002]
[Prior art]
A conventional microwave absorption heating element is configured as shown in FIG. That is, the heat generation layer 3 in which the ferrite material 2 is uniformly dispersed in the heat-resistant polymer material composed of silicon resin, fluorine resin, or the like is adhered onto the base material 1.
[0003]
With the above configuration, the ferrite material 2 in the heat generating layer 3 receives molecular microwaves and generates molecular vibrations to generate heat. Thus, the food placed on the microwave absorption heating element receives both the heating by the microwave and the heating from the heating layer 3. Accordingly, the surface of the cooked food is heated by the heat generating layer 3 and is burnt.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional structure, the heat generating layer is thickened in order to secure the heat generation amount of the microwave absorbing heat generating element. As a result, the heat mass as the microwave absorption heating element becomes large, and the heat generation efficiency decreases.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the problems of such a conventional configuration, and devise the particle size distribution of the ferrite material dispersed in the heat-resistant polymer material to efficiently absorb microwaves. It is a microwave heat absorber that can increase the amount of heat generation.
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The invention described in claim 1 is a dispersion of a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm and a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 10 to 50 μm in a heat resistant polymer material. Thus, a microwave absorption heating element with high heat generation efficiency is obtained.
[0007]
Furthermore, in the invention described in claim 2 , the first layer is provided with a layer containing a heat-resistant polymer and a ferrite material and a conductive material in which the peak of the particle size distribution is adjusted to 3 to 5 μm, and further on the second layer. A layer containing a heat-resistant polymer and a ferrite material in which the particle size distribution peak is adjusted to 3 to 5 μm is provided as a layer so that the electromagnetic wave incident by the conductive material can be reflected to efficiently generate heat by the ferrite material. It is.
[0008]
Further, the invention described in claim 3 can reflect the radio waves incident by the conductive material by setting the blending ratio of the ferrite material constituting the first layer and the conductive material to 95/5 wt% to 50/50 wt%. The heat generated by the material is made more efficient.
[0009]
The invention described in claim 4 is such that a plate-like material is used as the conductive material, reflection of incident radio waves can be made more efficient, and heat generation by the ferrite material is made more efficient.
[0010]
【Example】
Examples of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the microwave absorption heating element of this embodiment. The substrate 1 is made of steel, aluminum, ceramic, or the like. The heating element layer 3 of the present embodiment is in close contact with the base material 1. The heating element layer 3 is obtained by dispersing

ferrite materials

2 and 2 ′ composed of an iron compound, a zinc compound, a manganese compound, and the like in a heat-resistant polymer such as a silicone resin or a fluorine resin. As shown in FIG. 2, the ferrite material 2 has a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm, and the ferrite material 2 ′ has a particle size distribution peak adjusted to 10 to 50 μm. Conventionally, this ferrite material has a distribution with one peak at 10 to 50 μm, for example, as shown in FIG.
[0011]
For this reason, the ferrite material contained in the heating element layer 3 has a higher density than before. Further, since two types having different particle size distributions are used, the surface area is increased, the interparticle resistance is increased, and the heat generation due to the surface current is also increased.
[0012]
Table 1 shows the experimental results for verifying the effect of this example, and shows the temperature characteristics when the particle size of the ferrite material used is changed. In Table 1, the blending ratio between the ferrite material 2 and the ferrite material 2 'is 70/30, and the blending ratio between the ferrite material and silicon rubber which is a heat-resistant polymer is 80/20. The temperature is shown when the prepared sample is brought into close contact with a 400 cm 2 aluminum plate and heated at a microwave output of 600 W for 1 minute.
[0013]
[Table 1]

[0014]
From the results of Table 1, it can be seen that the microwave absorption heating element in which the ferrite material having a distribution having two peaks of 3 to 5 μm and 10 to 50 μm is dispersed in the heat-resistant polymer material has the largest heat generation amount. Is.
[0015]
Table 2 shows temperature characteristics when the blending ratio of the ferrite material 2 and the ferrite material 2 ′ used is changed. The ferrite material 2 has a distribution having a peak at 3 to 5 μm, and the ferrite material 2 ′ has a distribution having a peak at 10 to 50 μm.
[0016]
[Table 2]

[0017]
From the results of Table 2, it can be seen that the blending ratio of the ferrite material 2 and the ferrite material 2 ′ is good in the range of 95/5 to 70/30.
[0018]
At this time, as shown in FIG. 4, when the heating element layer 3 is composed of the first layer 5 and the second layer 6, the heat generation efficiency can be further improved. The first layer 5 has a structure in which a ferrite material 2 and a conductive material 4 such as aluminum, stainless steel, and carbon are contained in a heat-resistant polymer, and is in close contact with the substrate 1. The second layer 6 has a structure in which the ferrite material 2 is contained in a heat-resistant polymer, and is in close contact with the first layer 5.
[0019]
With the above configuration, a part of the radio wave incident from the upper part of the second layer 6 is reflected by the conductive material 4 contained in the first layer 5. The reflected radio wave is linked with the ferrite material in the second layer 6 again, and the ferrite material generates heat. Therefore, by forming the heating element layer 3 by the first layer 5 and the second layer 6, the chance of the incident radio wave interlinking with the ferrite material increases, and the amount of heat generation increases as a whole.
[0020]
Table 3 shows the experimental results for verifying the effect of this example, and shows the temperature characteristics when the ratio of the ferrite material and the conductive material used in the first layer 5 is changed.
[0021]
[Table 3]

[0022]
As can be seen from Table 3, the ratio of the ferrite material to the conductive material is suitably 95/5 wt% to 50/50 wt%.
[0023]
At this time, if a plate-like material is used as the conductive material 4, the incident radio wave is more effectively reflected, and the amount of heat generation is further increased.
[0024]
Further, at this time, as shown in FIG. 5, if a plurality of regions having different conductive material concentrations are provided in the first layer, heat generation with respect to radio waves incident from various angles is performed uniformly. Is. That is, when actually heated by a microwave oven, the microwave generated by the magnetron is devised to be evenly distributed in the cooking chamber containing the microwave absorption heating element, but there is a bias. . This bias is generally constant depending on the type of the microwave oven, and can be known from the discoloration state of the microwave absorption heating element accommodated therein. Therefore, an example in which a microwave absorption heating element is designed in accordance with the uneven distribution of the microwave is the configuration shown in FIG. That is, the region 7 has a high density distribution of the conductive material 7 and the region 8 has a low density. The region 7 is matched with the portion where the microwave distribution density is low, and the region 8 is matched with the portion where the microwave distribution density is high. For this reason, the calorific value in the region 7 and the calorific value in the region 8 are substantially equal, and this embodiment equalizes the calorific value.
[0025]
【The invention's effect】
The invention described in claim 1 is a dispersion of a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm and a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 10 to 50 μm in a heat resistant polymer material. As a configuration, a microwave absorption heating element with high heat generation efficiency is realized.
[0026]
In the invention described in claim 2 , the first layer is a layer containing a heat-resistant polymer material, a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm, and a conductive material. Ferrite material that can reflect radio waves incident on it with a conductive material, with a layer containing a heat-resistant polymer material and a ferrite material with a particle size distribution peak adjusted to 3-5 μm as the second layer. The microwave absorption heat generating body which can perform the heat_generation | fever efficiently by this is implement | achieved.
[0027]
The invention described in claim 3 can use the thermal conductivity of the conductive material by setting the blending ratio of the ferrite material constituting the first layer and the conductive material to 95/5 wt% to 50/50 wt%, A microwave absorption heating element capable of obtaining highly efficient heat generation is realized.
[0028]
The invention according to claim 4 is a microwave absorption heating element capable of reflecting radio waves by microwaves more efficiently and obtaining high-efficiency heat as a configuration using a plate-like material as the conductive material. Is realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a microwave absorption heating element showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a characteristic diagram showing a particle size distribution of a ferrite material. FIG. 3 is used for a conventional microwave absorption heating element. Characteristic diagram showing the particle size distribution of ferrite material [Fig. 4] Cross-sectional view of a microwave-absorbing heating element in which the heat-generating layer is composed of a first layer and a second layer [Fig. 5] Conductivity in the first layer Sectional view of microwave-absorbing heating element, explaining the configuration with multiple regions with different material concentrations [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 2 Ferrite material 2 'ferrite material 3 Heat generating body layer 4 Conductive material 5 First layer 6 Second layer 7 High concentration region 8 Low concentration region

Claims

A microwave absorption heating element in which a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm and a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 10 to 50 μm are dispersed in a heat-resistant polymer material.

A layer containing a heat-resistant polymer material, a ferrite material having a particle size distribution peak adjusted to 3 to 5 μm, and a conductive material is used as a first layer, and the heat-resistant polymer material and particles are formed on the first layer. The microwave absorption heating element which provided the layer containing the ferrite material which adjusted the peak of diameter distribution as 3-5 micrometers as a 2nd layer.

The microwave absorption heating element according to claim 2 , wherein a blending ratio of the ferrite material and the conductive material constituting the first layer is 95/5 wt% to 50/50 wt%.

The microwave absorption heating element according to claim 2 , wherein a plate-like material is used as the conductive material.