JP5873649B2 - 電磁誘導加熱式の食品焼成機 - Google Patents

Description

本発明は煎餅やクッキー、ケーキなどを自動間歇的に搬送し乍ら、大量に且つ均一に電磁誘導加熱する食品焼成機に関する。

食品やその他の被加熱物を自動間歇的に搬送し乍ら、表裏（上下）の何れか一方又は双方同時に電磁誘導加熱する装置としては、下記特許文献１、２に開示されており、その何れも被加熱物を受け持ち搬送するスチールベルトを、電磁誘導加熱コイルによって加熱するようになっている。

特開２００２−３７３７７０号公報 特開２００３−９７５６号公報 特開２０１１−１８５１１号公報

ところが、上記特許文献１に開示の電磁誘導式加熱装置では、誘電性加熱板（５）（５）によって加熱される無端搬送ベルト（２）（２）の向かい合う一対や、それ自身に誘電性があるスチールベルトの向かい合う一対によって、被加熱対象物（Ｂ）を挟持移送するようになっているため、食品などの柔軟な対象物に適用し難く、その対象物の制約を受けることになる。

又、上記特許文献２に開示の食品加熱装置では、誘導加熱コイル（４）によって加熱されるスチールベルト（３）の上面へ、被加熱物（５）の食品を搭載移送するようになっており、上記特許文献１の加熱装置と同じく、被加熱物（Ａ）の焼成金型を具備していないため、その被加熱物（５）を生地（材料）から成形・固化することが不可能である。

この点、被加熱物の食品を成形・固化できる焼成金型の電磁誘導加熱器は、上記特許文献３に開示されているが、これの誘導加熱コイル（Ｃ）は全体的な１本物であるため、その励磁用高周波電源となる大容量の高価なインバーターを要するほか、食品焼成金型における大きさ・形状の変化に対応し難く、全体の均一な加熱状態を得られない問題もある。

本発明はこのような課題の改良を目的としており、その目的を達成するために、請求項１ではギヤードモーターを駆動源として水平軸線廻りの自動間歇的に循環回走される金型搬送体と、

その金型搬送体へ起伏的な回動自在に枢着されることにより、食品成形凹部が開閉することとなる多数の食品焼成用金型と、

上記金型搬送体による金型の往動帯域において、その食品成形凹部が被焼成物の充填された閉合状態となる金型を、その上下方向から同時に均等加熱する互いに同じ多数の第１電磁誘導加熱器と、

同じく金型搬送体による金型の復動帯域において、その食品成形凹部が焼成された被焼成物の取り出し後展開状態となる金型を、その少なくとも上方から予熱又は保温する多数の第２電磁誘導加熱器とを備え、

上記各金型をその上下両面がフラットな長方形の平面輪郭形状として、その長辺に沿って並列する複数個の食品成形凹部が、上記金型搬送体による金型搬送方向と平行な短辺において水平なヒンジ部の軸線廻りに開閉するように定める一方、

上記第１、２電磁誘導加熱器を何れも各金型の食品成形凹部と対応する大きさのほぼ正方形な渦巻き状態に１本づつ巻回された電磁誘導加熱コイルと、これを受け持ち固定するために共通の架台へ取り付けられたコイル支持フレームと、同じく加熱コイルの中心部へ昇降調整自在に貫通された垂直なフェライトコアとから成るユニット体として、その上記金型の１個当りにつき複数づつを並列設置すると共に、

その第１、２電磁誘導加熱器における複数づつの上記加熱コイルを対応的な同じ複数づつの加熱用インバーターと電気的に接続配線して、

そのインバーターの出力電力を個別に制御することにより、隣接する上記加熱コイルの相互誘導現象が起生せず、多数の金型を全体的な均一の温度分布に加熱するように定めたことを特徴とする。

また、請求項２では金型搬送体による金型の往動終点個所付近へ非接触式の温度センサーを設置して、食品成形凹部が焼成された被焼成物取り出し直前の閉合状態にある金型の加熱温度を、その温度センサーによって検知し、

その検知出力信号に基いて、第１電磁誘導加熱器の加熱コイルに供給する対応的な加熱用インバーターの出力電力を、上記金型の加熱温度が目標の設定温度となるように制御する一方、

同じく金型搬送体による金型の往動始点個所付近にも非接触式の温度センサーを設置して、食品成形凹部が被焼成物充填直前の展開状態にある金型の保温又は予熱温度を、その温度センサーによって検知し、

その検知出力信号に基いて、第２電磁誘導加熱器の加熱コイルに供給する対応的な加熱用インバーターの出力電力を、上記金型の保温又は予熱温度が目標の設定温度となるように制御することを特徴とする。

請求項１の構成によれば、自動間歇的な金型搬送体へ起伏的な開閉自在に枢着された食品焼成用金型の多数を、その往動帯域では閉合状態として多数の第１電磁誘導加熱器により、上下方向から同時に均等加熱すると共に、復動帯域では展開状態として多数の第２電磁誘導加熱器により、少なくとも上方から予熱又は保温するようになっており、しかも上記第１、２電磁誘導加熱器の加熱コイルをその加熱用インバーターの電力制御によって、相互誘導現象が起生しない全体的な均一の温度分布に加熱できるようになっているため、均一な焼成状態の食品を大量生産し得る効果がある。

しかも、第１、２電磁誘導加熱器の加熱コイルとその加熱用インバーターが、金型の１個当りにつき複数づつとして対応設置されているため、金型の大きさや形状が食品の種類によって変化しても、その小容量で安価な多数のインバーターを組み合わせ使用することにより、その金型の変化に即応することができ、利便性にも著しく優れる。

その場合、請求項２の構成を採用するならば、食品の焼成温度とみなされる金型の加熱温度を、目標とする設定温度に保つことができ、その全体的な均一性の確保にますます役立つ。

本発明に係る電磁誘導加熱式の食品焼成機の概略側面図である。 図１の概略平面図である。 図１の３−３線に沿う拡大断面図である。 図３の４−４線断面図である。 図１の５−５線に沿う拡大断面図である。 図２の部分拡大平面図であって、電磁誘導加熱器の格子配列状態を示している。 電磁誘導加熱器の千鳥配列状態を示す図６に対応する平面図である。 １個の金型に対応位置する３個の電磁誘導加熱器を抽出して示す斜面図である。 図８の平面図である。 多数の電磁誘導加熱器を並列設置した状態の平面図である。 複数の電磁誘導加熱器とその対応的な加熱用インバーターとの接続状態を示すブロック図である。

以下、図面に基いて本発明の実施形態を詳述すると、図１、２は工場における煎餅やクッキー、ケーキなどの生産ラインにふさわしい電磁誘導加熱式食品焼成機の概略全体を示しており、その煎餅やクッキーなどの生地（材料）が被焼成物（１）をなす。

そして、上記食品焼成機はその被焼成物（１）を焼成（成形・固化）する多数の食品焼成用金型（Ｍ）と、その金型（Ｍ）を水平軸線の廻りに循環回走させる金型搬送体（Ｃ）と、同じく金型（Ｍ）の加熱源になる多数の第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）とを主要な構成部材として、その剛性な機枠（２）に装備している。

先ず、上記金型搬送体（Ｃ）は機枠（２）に据え付け固定されたコンベア回走駆動用ギャードモーター（３）と、これに伝動チェン（４）などを介して連結された駆動スプロケット（５）並びに従動スプロケット（６）と、その両スプロケット（５）（６）の前後相互間へ屈曲自在に巻き付けられたチェンコンベア（ローラーチェン）（７）とから成り、そのチェンコンベア（７）へ必要最小限度の一定間隔（ｄ）を保って取り付けられた多数の金型（Ｍ）が、図１の矢印方向（Ａ）へ自動間歇的に搬送されるようになっている。その場合、金型（Ｍ）の停止時間は移動中の時間よりも著しく長く設定されている。

上記金型（Ｍ）は図３〜５のように水平のヒンジ部（８）を介して、上下方向への起伏的な開閉自在に枢支連結された金型本体（９）と蓋体（１０）とから成り、その金型本体（９）の食品成形凹部（１１）に充填された目的の被焼成物（１）（クッキーなどの生地）が、上方から蓋体（１０）によって被覆されるようになっている。

しかも、上記金型本体（９）の下面（裏面）とその被焼成物（１）を被覆した状態にある蓋体（１０）の上面（表面）は、何れも単純なフラット面をなし、その金型本体（９）と蓋体（１０）とを互いにほぼ同じ厚み（ｔ）並びに材質の磁性体金属（好ましくは鉄）として、上記被焼成物（１）を上下方向（表裏両側）から互いに同じ第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）により、均等加熱できるように設定する。

図示実施形態の金型（Ｍ）はほぼ長方形の平面輪郭形状をなし、その金型搬送体（Ｃ）による搬送方向（前後方向）と平行な短辺（ｘ）において、上記ヒンジ部（８）の軸線廻りに開閉するようになっていると共に、上記食品成形凹部（１１）の３個がその金型本体（９）の長辺（ｙ）に沿って並列設置されている。但し、このような食品成形凹部（１１）の個数は複数あれば良い。

又、図示実施形態の金型（Ｍ）は食品成形凹部（１１）を有する金型本体（９）と、その食品成形凹部（１１）を有さない蓋体（１０）との互い異なる形態の１組から成るが、互いに同じ食品成形凹部（１１）が向かい合うことによって、言わば上下（表裏）反転使用できる半割り形態の金型（Ｍ）を採用しても良い。

何れにしても、上記金型（Ｍ）は図１の往動始点個所（金型閉合部）（ａ）において展開状態から閉合されるまでの間に、その食品成形凹部（１１）へ上方から被焼成物（クッキーの生地）（１）が自動機械的に定量充填された上、その閉合状態のままで図１の前方（Ａ）へ往動される帯域（Ｆ）において、これらと対応位置する多数の第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）により、上下方向（表裏両側）から同時に電磁誘導加熱されるようになっている。その金型（Ｍ）の目標とする加熱温度（被焼成物の目標とする焼成温度）は、一例として約１７５℃である。

そして、上記金型（Ｍ）が図１の往動終点個所（金型展開部）（ｂ）に到達して閉合状態から展開されることにより、その食品成形凹部（１１）から焼成後の被焼成物（上記クッキー）（１）が自動機械的に又は人手によって取り出された上、その展開状態のままで図１の後方へ復動中にある金型（Ｍ）の少なくとも金型本体（９）が、その復動帯域（Ｒ）に存在する多数の第２電磁誘導加熱器（Ｈ２）により、上方（裏側）から保温又は予熱されるようになっている。

その金型本体（９）から展開した垂れ下がり状態の蓋体（１０）も、これらと対応位置する多数の電磁誘導加熱器（図示省略）によって、保温又は予熱することが望ましい。被焼成物（１）の焼成温度とみなされる金型（Ｍ）の加熱温度を、目標の設定温度まで速やかにロスなく高めることができるからである。

その場合、上記金型（Ｍ）の多数はその１個づつにつき、複数（図示実施形態では３個）づつ対応位置する第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の多数と、これらへの供給電力（周波数・位相・電圧など）を別個独立に制御する対応的な多数の共振型インバーター（高周波電源）（１２）によって、その全体的な均一温度に加熱されるようになっている。

つまり、第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）とその加熱用の共振型インバーター（１２）の個数が、各金型（Ｍ）に形成された上記食品成形凹部（１１）の多少に拘らず、常に複数として設置されているのである。茲に、加熱用インバーター（１２）としては１．２Ｋｗ以下、特に５００ｗ程度の出力を有する小容量の安価なものが好ましい。尚、図６では多数の第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）が全体的な格子状態に並列されているが、これらは図７のような所謂千鳥配列状態に設置されてもさしつかえない。

上記第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）は何れも図３〜５に示す如く、各金型（Ｍ）の食品成形凹部（１１）と対応する大きさのほぼ正方形に巻回された１本物の電磁誘導加熱コイル（ワークコイル）（１３）と、その加熱コイル（１３）を安定良く受け持ち固定する非磁性体（ステンレス鋼やアルミなど）のコイル支持フレーム（Ｓ）と、同じく加熱コイル（１３）の中心部へ垂立状態に貫通された強磁性体のフェライトコア（１４）とから成るユニット体である。

上記コイル支持フレーム（Ｓ）はほぼ正方形の支持板（１５）と、その支持板（１５）へ昇降調整自在に締結された１本のコア受けボルト（１６）並びに複数のコイル受け屈曲ボルト（１７）とを備えており、このようなコイル支持フレーム（Ｓ）の各個が共通の架台（１８）へ取り付けられることによって、図示した３個の第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）が上記機枠（２）へ並列設置された状態にある。（１９）は第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の加熱コイル（１３）やフェライトコア（１４）と、上記金型（Ｍ）との向かい合う相互間に介在する断熱材を示しているが、上記加熱コイル（１３）を漏電や感電から保護するための電気絶縁シートは図示省略してある。

又、上記第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の加熱コイル（１３）は一定な太さ（直径）の銅線（リッツ線）や、好ましくは平角銅線からほぼ正方形の渦巻き状態に巻回された１本物であり、その切り離し両端部をなす接続端子（２０）が上記加熱用インバーター（高周波電源）（１２）の出力端子に接続配線されて、そのインバーター（１２）から必要な電力の供給を受けるが、本発明の食品焼成機では上記金型（Ｍ）を加熱するために複数ある第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の加熱コイル（１３）を、図１１のブロック図に示す如く、その１個づつ対応的なインバーター（１２）の１個づつによって電力制御し、隣接の加熱コイル（１３）による相互誘導現象の悪影響（インバーター間の循環電流や、加熱コイルの境界部における温度分布の不均一など）を回避するようになっている。

つまり、複数の電磁誘導加熱コイル（１３）とその対応的な複数の加熱用インバーター（高周波電源）（１２）を採用し乍らも、そのインバーター（１２）の出力電力（周波数・位相・電圧など）を個別に高速制御することによって、あたかも１本物の加熱コイルを使用したかの如く、複数並列する金型（Ｍ）の全体と延いては被焼成物（１）の全体を、均一な温度分布状態に加熱することができるようになっているのである。

更に言えば、上記金型（Ｍ）の往動終点個所（金型展開部）（ｂ）付近へ、サーモパイルや放射温度計などの非接触式温度センサー（温度測定部）（２１）を設置して、これにより被焼成物取り出し直前の閉合状態にある金型（Ｍ）の加熱温度を、被焼成物（１）の焼成温度とみなして検知し、その検知出力信号に基いて上記往動帯域（Ｆ）での閉合状態にある金型（Ｍ）を加熱する第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）の加熱コイル（１３）に供給する対応的なインバーター（１２）の出力電力を、その金型（Ｍ）の加熱温度が目標の設定温度として維持されるように制御することが好ましい。

又、上記金型（Ｍ）の往動始点個所（金型閉合部）（ａ）付近にも、やはり放射温度計などの非接触式温度センサー（温度測定部）（２２）を設置して、これにより被焼成物充填直前の展開状態にある金型（Ｍ）の予熱（保温）温度を検知し、その検知出力信号に基いて上記復動帯域（Ｒ）での展開状態にある金型（Ｍ）を予熱又は保温する第２電磁誘導加熱器（Ｈ２）の加熱温度を調整すべく、その対応的なインバーター（１２）の出力電力を制御することにより、上記復動中の金型（Ｍ）が自然に冷めたり、再度被焼成物（１）の充填によって冷え過ぎたりすることを予防することが望ましい。その展開状態にある金型（Ｍ）の予熱（保温）温度は、被焼成物（１）の目標とする焼成温度（先に例示した約１７５℃）とほぼ同等に設定すれば良い。

先に例示したクッキーの生地（材料）を被焼成物（１）として、本発明に係る食品焼成機の作用を説明すると、図１の矢印方向（Ａ）へ自動間歇的に搬送される金型（Ｍ）の往動始点個所（金型閉合部）（ａ）において、その閉合される直前の展開状態にある金型（Ｍ）の食品成形凹部（１１）へ、上方から被焼成物（１）が自動機械的に定量充填される。

被焼成物（１）を充填された金型（Ｍ）は、その閉合状態での前方（Ａ）へ往動される帯域（Ｆ）において、ここに対応位置する第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）の加熱コイル（１３）により、上下方向（表裏両側）から同時加熱されることになる。

やがて、上記金型（Ｍ）が図１の往動終点個所（金型展開部）（ｂ）に到達すると、それまでの閉合状態から展開されて、その金型（Ｍ）の食品成形凹部（１１）から成形・固化（焼成）された被焼成物（１）が、自動機械的に又は人手作業により取り出されるのである。

そして、その取り出し後の空になった金型（Ｍ）は、その金型本体（９）から蓋体（１０）が垂れ下がった展開状態のままで、逆な後方へ復動するのであり、その復動帯域（Ｒ）において金型本体（９）と対応位置する第２電磁誘導加熱器（Ｈ２）の加熱コイル（１３）により、その金型本体（９）が上方（裏側）から予熱又は保温され、当初の往動始点個所（金型閉合部）（ａ）へ帰還し、このような１サイクルを繰り返すことにより、多数の金型（Ｍ）を電磁誘導加熱して、大量の被焼成物（１）を焼成することができる。

その場合、上記金型（Ｍ）の往動帯域（Ｆ）と復動帯域（Ｒ）に各々対応位置する第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の加熱コイル（１３）は、その１本づつのほぼ正方形な渦巻き状態をなし、しかも金型（Ｍ）の１個づつにつき複数（図示実施形態では３個）づつとして多数並列されていると共に、その複数づつの対応する加熱用インバーター（高周波電源）（１２）を、加熱コイル（１３）間の相互誘導現象が起生しないよう個別に電力制御して、その加熱コイル（１３）の加熱作用を調整することにより、金型（Ｍ）の温度分布と延いては被焼成物（１）の焼成状態を均一に確保し得るようになっている。

その結果、上記第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）の加熱コイル（１３）同士を近接して配列設置することができ、その各加熱コイル（１３）の中心部にフェライトコア（１４）が昇降調整自在に貫通されていることとも相俟って、均一な焼成状態の食品を大量生産することに役立つ。

又、上記被焼成物（食品やその生地）（１）の種類によって、これを成形・固化（焼成）する金型（Ｍ）の大きさや形状が変っても、多数の第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）とその加熱コイル（１３）に電力を供給する多数の好ましくは小容量（例えば約５００ｗの出力）の安価なインバーター（高周波電源）（１２）を組み合わせ使用することにより、その変化に対応することができ、臨機応変性と利便性にも優れる。

（１）・被焼成物
（２）・機枠
（３）・ギャードモーター
（４）・伝動チェン
（５）・駆動スプロケット
（６）・従動スプロケット
（７）・チェンコンベア
（８）・ヒンジ部
（９）・金型本体
（１０）・蓋体
（１１）・食品成形凹部
（１２）・インバーター（高周波電源）
（１３）・電磁誘導加熱コイル
（１４）・フェライトコア
（１５）・支持板
（１６）・コア受けボルト
（１７）・コイル受け屈曲ボルト
（１８）・架台
（１９）・断熱材
（２０）・接続端子
（２１）（２２）・温度センサー
（Ｃ）・金型搬送体
（Ｈ１）（Ｈ２）・第１、２電磁誘導加熱器
（Ｍ）・金型
（Ｆ）・往動帯域
（Ｒ）・復動帯域
（ａ）・往動始点個所（金型閉合部）
（ｂ）・往動終点個所（金型展開部）

Claims (2)

1. ギヤードモーター（３）を駆動源として水平軸線廻りの自動間歇的に循環回走される金型搬送体（Ｃ）と、
   その金型搬送体（Ｃ）へ起伏的な回動自在に枢着されることにより、食品成形凹部（１１）が開閉することとなる多数の食品焼成用金型（Ｍ）と、
   上記金型搬送体（Ｃ）による金型（Ｍ）の往動帯域（Ｆ）において、その食品成形凹部（１１）が被焼成物（１）の充填された閉合状態となる金型（Ｍ）を、その上下方向から同時に均等加熱する互いに同じ多数の第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）と、
   同じく金型搬送体（Ｃ）による金型（Ｍ）の復動帯域（Ｒ）において、その食品成形凹部（１１）が焼成された被焼成物（１）の取り出し後展開状態となる金型（Ｍ）を、その少なくとも上方から予熱又は保温する多数の第２電磁誘導加熱器（Ｈ２）とを備え、
   上記各金型（Ｍ）をその上下両面がフラットな長方形の平面輪郭形状として、その長辺（ｙ）に沿って並列する複数個の食品成形凹部（１１）が、上記金型搬送体（Ｃ）による金型搬送方向と平行な短辺（ｘ）において水平なヒンジ部（８）の軸線廻りに開閉するように定める一方、
   上記第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）を何れも各金型（Ｍ）の食品成形凹部（１１）と対応する大きさのほぼ正方形な渦巻き状態に１本づつ巻回された電磁誘導加熱コイル（１３）と、これを受け持ち固定するために共通の架台（１８）へ取り付けられたコイル支持フレーム（Ｓ）と、同じく加熱コイル（１３）の中心部へ昇降調整自在に貫通された垂直なフェライトコア（１４）とから成るユニット体として、その上記金型（Ｍ）の１個当りにつき複数づつを並列設置すると共に、
   その第１、２電磁誘導加熱器（Ｈ１）（Ｈ２）における複数づつの上記加熱コイル（１３）を対応的な同じ複数づつの加熱用インバーター（１２）と電気的に接続配線して、
   そのインバーター（１２）の出力電力を個別に制御することにより、隣接する上記加熱コイル（１３）の相互誘導現象が起生せず、多数の金型（Ｍ）を全体的な均一の温度分布に加熱するように定めたことを特徴とする電磁誘導加熱式の食品焼成機。
2. 金型搬送体（Ｃ）による金型（Ｍ）の往動終点個所（ｂ）付近へ非接触式の温度センサー（２１）を設置して、食品成形凹部（１１）が焼成された被焼成物取り出し直前の閉合状態にある金型（Ｍ）の加熱温度を、その温度センサー（２１）によって検知し、
   その検知出力信号に基いて、第１電磁誘導加熱器（Ｈ１）の加熱コイル（１３）に供給する対応的な加熱用インバーター（１２）の出力電力を、上記金型（Ｍ）の加熱温度が目標の設定温度となるように制御する一方、
   同じく金型搬送体（Ｃ）による金型（Ｍ）の往動始点個所（ａ）付近にも非接触式の温度センサー（２２）を設置して、食品成形凹部（１１）が被焼成物充填直前の展開状態にある金型（Ｍ）の保温又は予熱温度を、その温度センサー（２２）によって検知し、
   その検知出力信号に基いて、第２電磁誘導加熱器（Ｈ２）の加熱コイル（１３）に供給する対応的な加熱用インバーター（１２）の出力電力を、上記金型（Ｍ）の保温又は予熱温度が目標の設定温度となるように制御することを特徴とする請求項１記載の電磁誘導加熱式の食品焼成機。

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