(57)【要約】【課題】食品と油槽の底面との密着を回避し、食品裏側も十分な熱対流を起こすことで均一な揚げ状態を得ると同時に、油の劣化も阻止するフライヤー用の電界形成装置を提供する。【解決手段】油槽１の内壁面に沿って配置された細長の電極５と、入力された商用周波数の交流を商用周波数よりも高い周波数の交流に変換して、この高い周波数の交流を前記電極に印加する電源部７とを有する。電極５は細長の金属ロッド５ａとこれを被覆する絶縁層５ｂとから構成されている。印加する交流電圧の周波数は、５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚが好ましい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
油槽内の油を所定温度に加熱して油槽内に投入した食品を揚げるフライヤーに用いる電界形成装置であって、油槽の内壁面に沿って配置された細長の電極と、入力された商用周波数の交流を商用周波数よりも高い周波数の交流に変換して、この高い周波数の交流を前記電極に印加する電源部とを有することを特徴とする電界形成装置。
【請求項２】
前記電極は、絶縁層によって被覆された細長の金属ロッドからなり、油槽の側壁面及び底面に接触しないように、複数の支持ブロックを介して油槽の底面に設置されたことを特徴とする、請求項１に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項３】
前記油槽内に設置される食品落下防止網に凹部分を設け、その凹部分の内壁面に接触させないように前記電極を設置したことを特徴とする、請求項１に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項４】
前記電極は、細長の絶縁体と、この絶縁体に一部が露出するように埋め込まれた細長の金属ロッドからなり、複数の支持ブロックを介して油槽の側壁に設置したことを特徴とする、請求項１に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項５】
前記金属ロッドの露出部分に先端が尖った突起部が形成されている、請求項４に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項６】
前記絶縁層及び支持ブロックがテフロン製であることを特徴とする、請求項２又は３に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項７】
前記絶縁体及び支持ブロックがテフロン製であることを特徴とする、請求項４に記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項８】
前記電源部が前記電極に印加する交流の周波数は、５ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲であることを特徴とする、請求項１〜７の何れかに記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項９】
前記電源部が前記電極に印加する交流の電圧は、２ｋＶから２０ｋＶの範囲であることを特徴とする、請求項１〜８の何れかに記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項１０】
前記電源部がインバーターによって構成されていることを特徴とする、請求項１〜９の何れかに記載のフライヤー用電界形成装置。
【請求項１１】
請求項１〜１０の何れかに記載のフライヤー用電界形成装置を備えたフライヤー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、フライヤー用電界形成装置、特に油槽内に設置した電極に高電圧を印加して油槽内に電界を発生させるフライヤー用電界形成装置及びこの電界形成装置を利用したフライヤーに関する。
【背景技術】
【０００２】  フライヤーの油槽内底部に板状電極を配置し、その電極に高圧電位を印加することで油槽内に電界形成することが提案されている（特許文献１参照）。油槽内の電界形成は油の酸化抑制、汚染防止、フライ時間の短縮等の効果があるとされている。これは主に電界作用による油の強制対流によって引き起こされる食品への熱伝導促進効果により食品表面部を集中加熱し、食品表面を早く揚げ、食品中水分を閉じ込めるため、水分の油への流出を防ぐことで水分中酸素と油脂結合による酸化反応を抑制していると考えられる。また、板状電極を油槽の側壁と平行に着脱自在に配置するものも提案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００１−９５６９５号公報
【特許文献２】特開２００４−４１５３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  しかしながら、特許文献１記載の電界形成装置では、フライヤーの油槽の底面の全体に亘って延在した電極によって油槽の底部を帯電するように構成されているため、投入した食品が油槽の内底部に密着してしまい、密着した箇所では油の対流が十分になされず、電界による熱伝導促進効果が均一に得られない。特に、油槽の底部側の食品表面の加熱が遅れ、食品に揚げむらが生じてしまう。また、特許文献２記載の電界形成装置では、板状電極が油槽の側壁と平行に配置されているため、上記の投入した食品の油槽底部への密着の問題は避けられるが、電極が鉛直面に沿って延在しているため、効率が悪く、食品下方での熱対流を十分起こせないという問題がある。即ち、均一な揚げ状態を得るためには、食品下方、即ち油槽底部の近傍で強い電界を発生させることが重要であるが、特許文献２記載の電界形成装置では、電極が油槽の側壁に沿って鉛直方向に広がっているため、油槽の底部に電界を集中させることができず、発生させた電界を効果的に利用できない。そのため、電界印加による効果が十分に得られないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  本発明では、油槽の内壁面に沿って細長の電極を配置すると共に、この電極に商用周波数（５０Ｈｚ／６０Ｈｚ）よりも高い周波数の交流高電圧を印加することによって、食品と油槽の底面との密着を回避し、食品裏側も十分な熱対流を起こすことで均一な揚げ状態を得ると同時に、油の劣化も阻止する。更に、高い周波数の交流電圧の印加により油層内での伝熱が促進され、揚げ時間の短縮を可能とする。【０００５】  商用周波数の交流を電極に印加した場合、電極から離れるにつれて、電界強度が著しく低下してしまい、油槽の中心で所望の電界強度が得られない。特に、安全性の面から電極を絶縁層で被覆した場合には、この問題がより顕著になる。図１は、油槽の寸法が、高さ約１５ｃｍ，幅約２３ｃｍ、奥行約２９ｃｍの市販のフライヤーに本発明で使用される電極（幅約２２ｃｍ、奥行約２７ｃｍ）を設置して、商用周波数（５０Ｈｚ）の交流（５，３７４Ｖ）を印加した場合と、１２ｋＨｚの交流（５，４４５Ｖ）を印加した場合において、電極の表面と油槽の中心で電界強度を測定した結果を示す。この図から明らかなように、商用周波数の交流を印加した場合には、油槽の中心での電界強度が４９Ｖであるのに対し、１２ｋＨｚの交流を印加した場合には、油槽の中心での電界強度が２６８Ｖとなり、電界強度が５倍以上増加した。このため、油層内での伝熱の促進など、電界による効果が油槽内全体で均一に得られるものと考えられる。【０００６】  即ち、本発明は、油槽内の油を所定温度に加熱して油槽内に投入した食品を揚げるフライヤーに用いる改善された電界形成装置を提供するものであり、該電界形成装置は、油槽の内壁面に沿って配置された細長の電極と、入力された商用周波数の交流を商用周波数よりも高い周波数の交流に変換して、この高い周波数の交流を前記電極に印加する電源部とを有することを特徴とする。【０００７】  前記電極は、絶縁層によって被覆された細長の金属ロッドからなり、油槽の側壁面及び底面に接触しないように、複数の支持ブロックを介して油槽の底面に設置することができる。また、前記油槽内に設置される食品落下防止網に凹部分を設け、その凹部分の内壁面に接触させないように前記電極を設置することもできる。【０００８】  前記電極は、細長の絶縁体と、この絶縁体に一部が露出するように埋め込まれた細長の金属ロッドからなり、複数の支持ブロックを介して油槽の側壁に設置することもできる。この場合、前記金属ロッドの露出部分に先端が尖った突起部が形成されているのが好ましい。このような構成は、連続フライヤー等の大型の揚げ装置内で強い電界を発生することが要求され、また、作業者の感電の可能性がない場合に適している。【０００９】  前記絶縁層、絶縁体及び支持ブロックはテフロン製であることが好ましい。テフロンは耐熱性、耐油性に優れるだけでなく、成形性にも優れるため、電極の絶縁層、絶縁体及び支持ブロックに適している。【００１０】  前記電源部が前記電極に印加する交流の周波数は、５ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲であることが好ましい。電極に印加する交流の周波数は、フライヤーの油槽のサイズ、電源に使用するインバーターの小型化等を考慮して決定されるが、５ｋＨｚを下回る���、印加電圧、フライヤーの油槽のサイズ等に関わらず油槽の中心で所望の電界強度を得ることができず、２０ｋＨｚを越えると、効率が低下するだけでなく、電磁障害等が発生する可能性も高まるため、上記の５ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲が好ましい。【００１１】  前記電源部が前記電極に印加する交流の電圧は、２ｋＶから２０ｋＶの範囲であることが好ましい。電極に印加する交流の電圧は、フライヤーの油槽のサイズ、電源と電極を結ぶ配線の耐圧等を考慮して決定されるが、２ｋＶを下回ると、周波数、フライヤーの油槽のサイズ等に関わらず油槽の中心で所望の電界強度を得ることができず、２０ｋＶを越えると、絶縁が困難になるだけでなく、電磁障害等が発生する可能性も高まるため、上記の２ｋＶから２０ｋＶの範囲が好ましい。
【発明の効果】
【００１２】  本発明によれば、油の劣化抑制により廃油を削減できるだけでなく、揚げ時間の短縮により生産性が向上し、更には、均一した揚げ状態で良質のフライ調理が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】  以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図２は、本発明による電界形成装置を組み込んだ固定フライヤーを示す。フライヤーＦ自体は公知であり、油槽１を備えると共に、油槽１内の仕切り板（食品落下防止用の網）２の下側にヒータ３が配置されている。ヒータ３は、油槽１内の油が所定の温度になるように図示しない制御回路によって制御される。【００１４】  本発明による電界形成装置は、油槽１の内壁面に沿って配置された細長の電極５と、商用周波数よりも高い周波数の交流高電圧を電極５に印加する電源部７とから構成されている。電源部７は、入力された交流を直流に変換する整流回路ＲＣと、この直流を５ｋＨｚ〜２０ｋＨｚ（好ましくは、１２ｋＨｚ前後）の交流に変換するインバーターＩＮＶと、この交流電圧を５〜２０ｋＶ（好ましくは、１７ｋＶ前後）の高電圧に変圧する変圧器ＴＲとを含んでいる。この変圧器ＴＲから出力される高電圧が導線８を介して電極５に印加される。【００１５】  電極５は、図３に示すように、細長の金属バー５ａの外周をテフロン等の耐熱性、耐油性に優れた材料から成る絶縁層５ｂで被覆したもので、略Ｕ字状に曲げ加工されている。電極５を支持するための複数の支持ブロック６は、テフロン等の耐熱性、耐油性に優れた材料によって絶縁層５ｂと一体的に形成されている。本実施形態では、図２に示すように、電極５が左右に２分割され、これらがコネクタ５ｃによって互いに連結されると共に、コネクタ５ｃを介して導線８に接続されている。コネクタ５ｃもテフロン等の耐熱性、耐油性のある材料から成る絶縁層で被覆されており、この結果、電極５全体が絶縁層で覆われている。このような絶縁構造により、電極からの過電流を防ぎ、感電を防止できる。なお、図１に示すように接続部と支持ブロックを一体化した電極も使用できる。また、電極５は、必ずしも左右に２分割する必要はなく、図５に示すように、一本の金属バーを曲げ加工して、導線接続部を一体成形した電極を作成し、この上に絶縁層と支持ブロックをテフロン等で一体成形してもよい。この場合、電極を一本の金属バーで作ることができるため、電極の製造コストを低減できる。また、本実施形態では、金属バー５ａは、断面が円形であるため、絶縁層の形成が容易である等の利点があるが、金属バー５ａは、四角形、三角形、多角形、楕円形などの非円形の断面を有していてもよい。【００１６】  電極５は、油槽１の側壁に沿うと共に、油槽の底面となる仕切り板２に沿って延びるように配置されているが、支持ブロック６により、油槽１の側壁及び仕切り板２から所定距離離間されている。このため、電界が油槽１の壁面や仕切り板２によって吸収されることがなく、油槽１内で高い電界強度が得られる。【００１７】  本発明の電界形成装置の電源部１では、インバーターＩＮＶにより高い周波数の交流を発生させているため、変圧器ＴＲを小型化でき、電源部を全体的に小型化することが可能であり、また低コストで製造することができる。【００１８】  更に、高い周波数の交流高電圧を電極に印加することで揚げ時間を短縮できる。揚げ時間の短縮、即ち食品への熱伝導の促進は、印加電圧の周波数と相関があり、高い方が好ましい。しかしながら、前述のように２０ｋＨｚを越えると、効率が低下するだけでなく��電磁障害等が発生する可能性も高まるため、５ｋＨｚから２０ｋＨｚの範囲が好ましい。高周波数電界印加による揚げ時間の短縮の効果をサツマイモを用いた揚げ実験により確認した。実験では図１に示す電極を使用し、１２ｋＨｚの交流高電圧（約５ｋＶ）を電極に印加した。なお、実験では、揚げ時間とほぼ比例関係にある芯温到達時間（食品の中心部の温度が８０℃に達するまでの時間）を測定した。サツマイモを輪切りにして用意した大小２種類のサツマイモ片（大が約４０ｇ、小が２５ｇ）の各々について、中心部の温度を測定する温度センサを取り付け、平均温度１７５〜１８０℃に加熱した揚げ油中に入れて、交流高電圧を電極に印加して電界を発生させた場合と、交流高電圧を電極に印加しない無電界の場合について、芯温到達時間を測定した。大きいサツマイモ片の場合、交流高電圧印加時の芯温到達時間は４３６秒で、交流高電圧を印加しない場合（芯温到達時間：５９１秒）に比べて２６．２％短縮できた。また、小さいサツマイモ片の場合、交流高電圧印加時の芯温到達時間は３１９秒で、交流高電圧を印加しない場合（芯温到達時間：４１１秒）に比べて２２．２％短縮できた。【００１９】  電極５は、細長の形状で、油層１の内壁に沿って配置されている。このような電極配置を採用することにより、油槽の底面全体に電極が広がっている従来の装置と異なり、食品と電極の密着を避けることができ、効率的な熱対流による食品への均一した集中加熱が可能となり、食品中の水分の流出が抑制され、水分の流出によって生じる油の酸化が大幅に抑制される。【００２０】  従来の非電界フライ調理器では、調理時間６０時間程度で酸化値が３．０以上となり、使用限界の２．５を超えてしまうが、本実施形態の電界形成装置を備えたフライヤーでは、調理時間が１２０時間を越えても酸化値が１．０以下に維持された。更に、本実施形態の電界形成装置を備えたフライヤーでは、加熱調理を続けても酸化値は上昇せず、その後、食品への油分吸着、油分蒸発などによる油量の低下を補うために油の継足しは必要であったが、油を交換する必要はなかった。【００２１】  図４は、油槽が大きいフライヤーに対応する電極５の構造と、油層内の底部に設置される仕切り板（食品落下防止網）２の構造を示す。仕切り板２に、電極５が設置される凹部を設け、この凹部に支持ブロック６を介して電極５が設置される。この構造により広い油層内でも広範囲な電界形成を可能とする。更に、仕切り板２の凹部に電極５が組み込まれるため、仕切り板２の表面は平らとなり、油層の底部に沈殿する揚げかすなどの清掃時に清掃用具と電極が接触することがなく、容易に清掃を行える。【００２２】  図６は、連続フライヤーに使用する電極１８の構造を示す。連続フライヤーは固定フライヤーと異なり、調理中に人体が電極部に接触することがないため、電極の絶縁性を弱め、電界強度を向上させる。即ち、細長の絶縁体１８ｂにスリットを設け、このスリットに金属ロッド１８ａを取り付けて金属ロッド１８ａの一部を露出させる。また、この金属ロッド１８ａの露出部には、先端が尖った突起部が形成されている。この構造により、突起部に電位が集中し、広い油槽内で所望の強度の電界を形成することができる。【００２３】  図７と図８は、図６の電極１８を複数組み込んだ連続式フライヤーを示す。フライヤーの油槽１０の両側壁に所定数の電極１８が複数の支持ブロック１６を介して取付けられ、各電極１８は油槽１０の長手方向に延在している。なお、電極１８の高さは油槽１０の上下方向中央部よりも底部側に所定量オフセットされているのが好ましい。各電極１８は、図２で示した電源部７と同様な構成の電源部１７に接続されている。上記の電極構造と配置により、油槽内全域に所望の強度の電界を形成できる。なお、図示の例では三本の電極が設けられていたが、油層の大きさに応じて、電極の本数、長さ、太さ等を変えることができる。また、図示の例では、電極を構成する金属ロッドが略五角形の断面を有していたが、三角形、四角形など他の多角形、又は円形の断面を有していてもよい。【００２４】  また、連続フライヤーでは油槽の底部にコンベアが設けられているため、従来の装置のように油槽の底面に平板電極を配置することによって電界を形成することは構造上困難であったが、本発明による電界形成装置により連続フライヤー油層内での電界形成が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】フライヤーの油槽内に設置した電極に商用周波数の交流高電圧と高い周波数の交流高電圧を印加した場合における油槽中心での電界強度の違いを示す説明図。
【図２】本発明による電界形成装置を備えたフライヤーの概略斜視図。
【図３】図２の電界形成装置で使用される電極の構造を示す概略図。
【図４】油槽が広い場合に用いる電極と仕切り板の構造を示す概略図。
【図５】図２の電界形成装置で使用される電極の変形例を示す斜視図。
【図６】連続フライヤーに用いるのに適した電極の構造を示す概略図。
【図７】連続フライヤーの部分斜視図。
【図８】連続フライヤーの平面図。
【符号の説明】
【００２６】１、１０  油槽
２  仕切り板
５、１８  電極
５ａ、１８ａ  金属ロッド
５ｂ、１８ｂ  絶縁層（絶縁体）
６、１６  支持ブロック
７、１７  電源部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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