JP2009507535A - 加熱容器 - Google Patents

Abstract

加熱容器は、伝導性材料製の底部と、底部から上向きに延びて周辺を形成しキャビティを形成するように容器を覆う、周壁とを備える。周壁は、外壁および内壁、ならびに、外壁と内壁との間に画成された、断熱層としての少なくとも１つの断熱部分を備える。内壁の寸法は、外壁の寸法よりも小さい。内壁は、底に連結される。

Description

本発明は、加熱容器に関し、より詳細には、食品を調理するための調理用具に関するがこれに限定されず、特に、水または蒸気など流体の対流によって食品を加熱する、調理用具に関する。

調理用具は現在、我々の日常生活において一般的に見られ、かつ使用される。使用者は、加熱または調理するための食品を、調理用具内に配置することができ、そのため、調理用具は、食品を収容し加熱するという二重の機能を実質的に装備する。

一般的に言えば、加熱用の調理用具は、たとえばフライパン、天板（ｂａｋｉｎｇ ｔｒａｙ）、および炒め鍋など浅い鍋、ならびに、たとえば煮込み容器など深い鍋に、分類することができ、浅い鍋は、熱伝導によって加熱し、煮込み容器は、熱対流によって加熱する。

図４ａに示すような、中国人によって一般的に使用されるせいろは、互いに積み重ねられる複数の層によって作り出され、蒸気の対流によって食品を加熱する。図４ｂに示すような、西洋人によって一般的に使用される蒸し器は、多層構造、または網かごを有するスープ鍋様の調理用具を装備する。

調理用具に使用される材料は、銅、鉄、アルミニウム、ガラス、セラミックなど、様々である。近年、ステンレス鋼製の調理用具が、市場シェアの大半を占めてきた。これは主に、ステンレス鋼製品の外観がより良く、耐用性が高く、耐酸性−耐アルカリ性であり、洗浄が容易であり、かつ健康上の問題点をもたないからである。

しかし、ステンレス鋼自体は、独自の欠点を有し、ステンレス鋼は実際、良好な熱伝導性材料ではなく、その熱伝導率は、１６ｗ／ｍ．ｋしかなく、銅の熱伝導率の４％である。そのような欠点を克服するために、多くの特許が、ステンレス鋼の熱伝導率をどのように向上させるか、また加熱面をどのように均一に加熱するかについての、技術を開示してきた。米国特許第６，２６７，８３０号で開示されるように、純粋なアルミニウムの比較的薄い層を有する比較的厚い銅製コアが、ステンレス鋼の外部層の間に、熱伝導率および加工特性を向上させるために結合される。米国特許第５，０６４，０５５号で開示されるように、比較的厚いアルミニウムの底部プレートが、熱伝導性および熱分布を向上させるために、底部加熱面にて設けられる。

上述の技術は、熱伝導性が低いというステンレス鋼の欠点を改善してきたが、より高い周壁を有する調理用具において使用される場合、依然いくつかの欠点を克服しなければならない。

加熱器によって加熱される調理用具は、一般に、その底部から加熱される。米国特許第５，０６４，０５５号によって開示される技術は、ステンレス鋼製の基部の熱伝導率を向上させ、調理用具内の熱エネルギーが、主に底部から入力される。調理用具内の内容物が流体である場合、加熱は、主に対流によって行われる。調理用具の垂直壁部は、薄いステンレス鋼で製作され、すなわち、垂直壁に沿った熱伝導率が十分でなく、調理用具内にもたらされる流体の熱対流の熱伝導能力が、相対的により高い。しかし、周壁に沿って熱を伝導するステンレス鋼製の周壁が薄く、側方の熱抵抗が、薄いサイズのせいでより一層小さく、そのため、調理用具内の熱エネルギーが外部に放出される。調理用具内の流体が加熱されているとき、調理用具の薄い垂直壁部は放熱装置となり、したがって、図７に示すように調理用具内の熱効率が低減される。

図６に示すように、その高さと直径が等しい円形調理用具が、例として用いられる。円形調理用具の半径がｒである場合、直径は２ｒ、高さも２ｒであり、加熱面Ｂは、πｒ^２であり、調理用具の周壁の面積は、２πｒ×２ｒであり、４πｒ^２となる。調理器具カバーの熱放出が無視される場合、周壁の熱放出面は、円形調理用具の底部の加熱面の４倍の大きさである。実際の状況が、より複雑であり、流体の特性、調理用具の外部温度、ステンレス鋼のタイプ、厚さ、および表面状態、ならびに熱源の強度を含めるとしても、一般的に言って、調理器具の高さが調理器具の直径よりも大きい場合、熱放出状態はより深刻である。これは、より高い周壁を有する調理器具内の水が、沸点に到達することがより困難であるということによって、証明することができる。調理用具の高さが、調理用具の直径の１．５倍の大きさである場合、周壁の熱放出面は、調理用具の底部の加熱面の６倍の大きさであり、この状態では、熱の浪費が深刻かつ明らかである。

米国特許第６，２６７，８３０号で開示される技術が適用される場合、比較的薄い純粋なアルミニウムの層を有する比較的厚い銅製コアが、ステンレス鋼の外部層の間に結合される。銅層の熱伝導性が良好であるので、銅層の温度が、調理用具内部の流体の温度よりも高いことが多いが、調理用具の外部層は依然、熱放出防止にとって負の要因である。調理用具外部の温度は、調理用具内部の温度よりも低いので、周壁から調理用具の外に放出される熱エネルギーは、調理用具内への熱エネルギー入力よりも大きく、したがって熱エネルギーは、図８に示すように浪費される。つまり、周壁が高いほど、熱放出面が大きく、したがってより熱エネルギーがより多く浪費される。
米国特許第６，２６７，８３０号 米国特許第５，０６４，０５５号 米国特許第４，２４１，２８８号

本発明は、調理用具の周壁からの熱放出が防止され、熱エネルギーが反射されて調理用具内へと戻され、そのため熱効率が向上し、エネルギー節約および調理時間短縮の効果が実現される、断熱技術を提供する。本発明により提供されるエネルギー節約技術は、電気炊飯器または電気温水器に適用することができ、電気炊飯器および電気温水器を、より小型にすることができる。

本発明の一目的は、加熱容器の垂直周壁から、熱エネルギーが放出されることを防止することができ、そのため、加熱容器内の食品を調理するために熱エネルギーをより効率的に利用することができる、加熱容器を提供することである。

本発明の別の目的は、ステンレス鋼製の従来の加熱容器が改善され、そのため従来の加熱容器と比較して調理時の熱効率が向上する、加熱容器を提供することである。本発明によって提供される加熱容器は、従来の加熱容器の利点を維持し、本発明はさらに、同じ材料製の従来の加熱容器と比較して、加熱時間および電力消費をより減少させることができる、加熱容器を提供する。

本発明の別の一目的は、内部容器、外部容器、およびハウジングによって構成される電気炊飯器の従来の構造が、一体化された容器部材へと単純化され、それにより、製造工程およびコストを減少させることができる、従来の電気炊飯器のための技術を提供することである。

本発明は、底部が、伝導性材料で製作され、二重層周壁が、ステンレス鋼で製作され、周壁が、底部から上方へと延びて周辺を形成し、キャビティを形成するように容器を覆うことを特徴とする、加熱容器に関する。周壁は、内壁および外壁を備え、外壁と内壁との間に、断熱層としての少なくとも１つの断熱部分が画成される。内壁の寸法は、外壁の寸法よりも小さい。内壁は、底部に連結され、少なくとも１つの中間層を有する断熱部分が、内壁と外壁との間に画成され、内壁が、底部に連結され、断熱部分が、底部の頂端部から、周壁の頂端部へと上方へと延び、中間層が真空であり、断熱材料製の内張が、断熱部分の内側に設けられ、断熱材料製の、断熱部分の内側に設けられた内張が、気密金属箔で覆われ、真空にされ、気密金属箔が、アルミニウム箔であり、断熱部分の外周に、少なくとも１つの補強用の伸縮可能なリブが設けられ、底部がさらに、熱伝導層を備え、内壁の外側に、内壁の底端部から頂端部へと、熱伝導性の金属層が設けられる。

図１に示すように、本発明により提供される加熱容器は、底部１と、底部１から上方に延び、キャビティ３を形成するように加熱容器を覆う周壁２とを備え、従来のカバーを、キャビティ３上に設けることができる。

底部１は、直接に加熱されるように、たとえばステンレス鋼など伝導性材料で製作されるがこれに限定されず、熱抵抗を低減させ熱伝導を均一にするために、比較的より厚い銅またはアルミニウムのプレートによって構成される中実の中間層４が、一般に補助のために使用される。

熱エネルギーの放出を防止するために、周壁２は、二重層構造であり、外壁２１および内壁２２が、それぞれ周壁２上に設けられ、分離層２３が、外壁２１と内壁２２との間に形成される。図示の通り、外壁２１および内壁２２の前端および後端は、連結および封止されるので、分離層２３は、封止された空間であり、分離層２３は、実質的に真空であり、すなわち、内部に熱伝導性材料が存在しない。外壁２１の内側は、熱放射エネルギーを反射するための、研磨された光沢平面である。真空であるだけでなく、分離層２３はさらに、図２に示すように、たとえばｔｅｘｔｉｌｇｌａｓｓ、多孔質セラミックなど、断熱材料を備えることができるが、これらに限定されず、分離層２３を有する周壁の２の区間は、断熱部分２４として画成される。

本発明によって提供される加熱容器の別の実施形態である、図２を参照すると、銅製の熱伝導層４が、底部１から設けられ、上方へと延び、内壁２２の外側端部とともに積層化され、分離層２３が、断熱部分２４の外壁２１と、熱伝導層４との間に画成され、分離層２３は、真空とすることができ、または、熱エネルギーの放出を防止するために、ｔｅｘｔｉｌｇｌａｓｓ、多孔質セラミックをさらに備えることができる。

図１および図２に示す実施形態が、調理用具に適用される場合、底部１が加熱され熱エネルギーがキャビティ３に伝達されるときに、キャビティ３内の液体流体が、熱対流を発生する。熱エネルギーは、内壁２２から外壁２１へと伝達されないので、キャビティ３へとより効率的に伝達され、したがって、調理効率が向上する。

上述の断熱部分２４、すなわち、分離層２３を有する周壁２の区間として画成される断熱部分２４は、適用されるとき、いくつかの技術的な問題点を有する。分離層２３が真空である場合、分離層２３が、大気圧により凹状となる可能性があるので、外壁２１を製作する材料の強度および厚さを、調整しなければならない。

日用品として、調理用具は、実用的かつ大衆的なものとなることができるように、軽量で耐用性が高いことが好ましい。したがって調理用具は、重すぎてはならず、すなわち調理用具の周壁は、適度に薄くなるべきであるが、耐用性が実現されるように、外部の衝撃または落下による損傷にもちこたえるのに十分な強度となるべきである。

図３を参照すると、リブ形状の湾曲構造２１１が、大気圧および外部の衝撃に耐えるよう外壁２１の強度を高めるために、外壁２１上に設けられる。断熱部分２４上に、内張が設けられ、内張のコアは、多孔質セラミック・ペーパーまたは微細なｔｅｘｔｉｌｇｌａｓｓで製作され、内張の外側は、アルミニウム箔をさらに備え、かつ真空にされる。そのため断熱材料は、支持機能をもたらすことができ、したがって、小さい真空チャンバが形成される。内張は、熱伝導が発生しないように、内壁２２および外壁２１が互いに接触することを、いかなるときにも防止するように働く。そのため、断熱部分２４の分離層２３が長期間の不使用または別の理由により、もはや真空ではないとしても、断熱真空層が内張の内部に設けられるので、加熱容器のエネルギー節約機能は、即座には失われない。

外壁２１の適正な位置に、円形であり外向きに凸状である真空点検ボタン（図示せず）を、さらに設けることができる。断熱部分２４の分離層２３が真空であるとき、真空点検ボタンは、大気圧により凹状態となり、真空が損なわれると、真空点検ボタンは凸状態となり、加熱容器が修理されるべきであることを示す。

リブ形構造２１１は、弓形またははしご形であり、加熱容器の周壁２の材料および厚さ、ならびに外観および洗浄の都合に応じて、様々な構成に設計することができる。リブ形構造２１１は、たとえば、加熱容器が不注意により乾いたまま加熱される場合など、加熱容器が異常に加熱される場合に、加熱容器が破損されないよう、熱膨張によって形成された変形を吸収するように働く。断熱内張によって覆われたアルミニウム箔は、二重の機能を有する。１つは、アルミニウム箔の気密特性により、第２の真空層が形成され、したがって、さらなる断熱保護が設けられることであり、加熱容器が破損しても、ｔｅｘｔｉｌｇｌａｓｓまたは多孔質セラミックは、湿分または水を吸収しない。もう１つの機能は、箔の精密表面により熱放射の反射をもたらすことであり、それにより熱放射が、反射して加熱容器の内側の方向へと戻される。この実施形態にアルミニウム箔を利用する理由は、アルミニウムが、良好な延性を有し圧力によって変形されるので亀裂が生じず、アルミニウム箔の封止特性が維持されることであり、たとえば銅箔など、同様の特性を有する別の材料を使用することもできる。

本発明によって提供される加熱容器が、ほとんどのアジア人の必携電化製品である炊飯器として応用される場合、炊飯器の形状および動作方法は、より軽量でコンパクトになるであろう。米国特許第４，２４１，２８８号で開示されるように、従来の炊飯器は、主に内部容器および外部容器によって構成され、内部容器は、調理のために、米および水を受けるように働き、外部容器は、内部容器を受け、熱源を提供するために、ハウジングの外側に配置される。外部容器とハウジングとの間により広い間隔が形成され、間隔内の空気は断熱目的に役立ち、その間隔に別の断熱材料を加えることもできる。

電気炊飯器の主な理論は、米が加熱されると米が水を吸収するので、炊飯器内の水がそれ以上移動しなくなり、熱対流が失われると、炊飯器底部の加熱表面の温度が、約１３０℃まで急激に上昇し、したがって熱感知スイッチが解放され、加熱工程が停止され、この時点までに、米はまだ完全に調理されず、ハウジングによってもたらされる断熱機能によって、熱エネルギーが容器内に維持され、一定時間後に米が完全に調理される、というものである。ハウジングによってもたらされる断熱機能は、電気炊飯器において重要な役割を果たす。

本発明によってもたらされる加熱容器は、内部容器、外部容器、および保温のためのハウジングによって構成されるのではなく、加熱容器が、１つの部品として一体に形成され、全ての機能を達成することもできる。

図５に示すように、加熱容器の容器部材は、実質的に図３に示すものと同じであり、底部１、周壁２、内壁２２、外壁２１、断熱層２３１、アルミニウム箔カバー２３２、および分離層２３を備えるが、この図において提供されるカバーは、従来の電気炊飯器のカバーと非常に類似しており、そのため、カバーについては以下でさらに議論しない。容器部材の底部１に連結された、容器支持ラック１０は、容器が直立することを可能にするように働き、流動しない空気層が、底部１と容器部材が配置される平面との間に形成され、それにより熱絶縁機能がもたらされ、底部１における熱エネルギーは、容易には下がらず、加熱容器が断熱材料製のパッド上に配置される場合、保温効果はより一層良好になる。上述の、内壁２２、外壁２１、および容器支持ラック１０は、好ましくはステンレス鋼で製作される。

加熱容器が、電気加熱器１１上に配置されると、熱感知スイッチ６が、底部１と緊密に接触し、容器支持ラック１０の内側に設けられた安全フランジ９によって、ミクロ・スイッチ７が作動され、この時点でスイッチ８が押されると、電気加熱パイプ５が作動され、次いで底部１が加熱される。液体流体がなくなると、温度が急激に約１３０℃まで上昇し、熱感知スイッチ６によって電力が自動的に遮断され、電気炊飯器は、従来の炊飯器と同様の保温状態になるが、本実施形態において提供される炊飯器は、より異なる外観を有し、より耐用性が高く、洗浄が容易である。

本発明の実施形態の上記説明に関して、本発明によって提供される加熱容器は、従来の加熱容器と比較すると、調理時により良好な熱効率を有し、そのため、調理時間の短縮およびエネルギーの節約を達成することができる。本発明はまた、内部容器および外部容器によって構成される従来の加熱容器を、一体化された容器へと単純化する技術を提供する。

ただし、本実施形態の数多くの特徴および利点を、実施形態の構造および機能の詳細と併せて上記記述において説明してきたが、本開示は単なる例示に過ぎず、本発明の原理の範囲内において、添付の特許請求の範囲が表現される広く一般的な用語の意味によって示される最大限まで、部品の形状、サイズ、および構成の点で特に、詳細な変更を加えることができることを理解されたい。

本発明の一実施形態を示す断面図である。 本発明の別の実施形態を示す断面図である。 本発明によって設けられる周壁の真空断熱部分の強化構造を示す概略図である。 図３ａの部分拡大図である。 多層せいろを示す概略図である。 野菜およびアスパラガスを調理するための網かごを有する、多層せいろを示す概略図である。 本発明の一実施形態である電気炊飯器を示す概略図である。 本発明を説明するための概略図である。 底部が加熱されるように働き、熱エネルギーが熱対流によって伝達される、従来の構造を示す概略図である。 底部が加熱されるように働き、熱エネルギーが銅製中間層によって周壁へと伝達される、従来の構造を示す概略図である。

Claims (9)

1. 伝導性材料製の底部、およびステンレス鋼製の二重層周壁を備え、前記二重層周壁が、前記底部から上向きに延びて周辺を形成し、キャビティを形成するように容器を覆い、前記二重層周壁が、外壁および内壁を有し、前記外壁が、前記内壁よりも大きく、前記内壁と前記外壁との間に、断熱部分が形成され、前記断熱部分が、前記底部の頂端部から、前記周壁の頂端部へと延び、前記内壁が、前記底部に連結され、中間層が、前記断熱部分に設けられ、前記中間層の内部が、真空であり、前記断熱部分の前記外壁が、少なくとも１つの強化された伸縮可能なリブを有することを特徴とする加熱容器。
2. 前記断熱部分の前記中間層が、断熱材料製の内張をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の加熱容器。
3. 前記断熱部分の前記中間層内部に設けられた前記内張が、気密金属箔を備え、真空にされることを特徴とする請求項２に記載の加熱容器。
4. 前記気密金属箔が、アルミニウム箔であることを特徴とする請求項３に記載の加熱容器。
5. 前記底部が、熱伝導層をさらに備えることができることを特徴とする請求項１に記載の加熱容器。
6. 前記内壁の底端部から頂端部へと、前記内壁の外側に熱伝導性材料層が設けられることを特徴とする請求項１に記載の加熱容器。
7. 一体化された容器部材および個別に設けられた電気加熱器を備え、前記一体化された容器部材が、熱伝導性材料製の底部、およびステンレス鋼製の二重層周壁を備え、前記二重層周壁が、前記底部から上向きに延びて周辺を形成し、キャビティを形成するように容器を覆い、前記二重層周壁が、外壁および内壁を有し、前記外壁が、前記内壁よりも大きく、断熱部分が、前記内壁と前記外壁との間に形成され、前記内壁が、前記底部に連結され、中間層が、前記断熱部分に設けられ、前記中間層の内側が真空であり、前記断熱部分の前記外壁が、少なくとも１つの強化された伸縮可能なリブを有し、前記底部は、前記底部を前記電気加熱器によって加熱することができるように、前記電気加熱器と接触するスカート形の容器支持ラックを備えることを特徴とする一体化された自動電気炊飯器。
8. 前記断熱部分の前記中間層が、断熱材料製の内張をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の一体化された自動電気炊飯器。
9. 前記断熱部分の前記中間層が、断熱材料製の内張をさらに備え、前記内張が、気密金属箔によって覆われ、真空にされることを特徴とする請求項７に記載の一体化された自動電気炊飯器。

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