JP2013200111A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気発生容器内に設けられて内部に燃焼ガスを通過させるようにして周囲の水を加熱するようにした筒形状の熱交換器の燃焼ガスの熱交換の効率を高くする。
【解決手段】蒸気発生装置３０は、所定の水位の水を貯えて蒸気を発生させる蒸気発生容器３１と、蒸気発生容器３１内に設けられて内部に燃焼ガスを通過させるようにして周囲の水を加熱する筒形状の熱交換器３４とを備え、熱交換器３４内には燃焼ガスを熱交換器３４の内周面に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイド４１を設けた。
【選択図】図５

Description

本発明は、スチームコンベクションオーブン等に用いる蒸気発生装置に関する。

下記の特許文献１には、蒸気を含んだ熱風により食材を加熱調理するスチームコンベクションオーブンが開示されており、このスチームコンベクションオーブンは、調理室を規定するオーブン本体と、調理室に収容された食材を加熱調理するための加熱手段と、調理庫内の空気を循環させる循環用ファンと、調理室に収容された食材を蒸し調理するためのスチーム発生手段を備えている。

このスチームコンベクションオーブンにおいては、加熱手段はガスバーナと湾曲させたパイプ状部材よりなる熱交換器から構成されており、混合管から供給される燃焼用ガスと燃焼用空気とが混合された混合ガスをガスバーナにより燃焼させ、燃焼によって発生する燃焼排気を熱交換器を通して下流側に流し、燃焼排気排出管を通して外部に排出させる。このとき、循環用ファンは調理室内の空気を吸引して熱交換器の間を通して再び調理室内に送り、調理室及び熱交換器の周囲を通して空気を循環させている。このようにして、熱交換器の内部を流れる燃焼排気とその周囲を流れる空気との間で熱交換がされ、熱交換によって加熱された空気が循環用ファンにより調理室内に送られ、加熱空気の循環によって調理室内に収容された食材が加熱調理される。

また、スチーム発生手段は、ガスバーナとボイラと蒸気発生用タンクとから構成されている。ガスバーナは燃焼室を規定する燃焼筒内に配設されており、燃焼筒にはボイラが接続されている。ボイラは略Ｕ字状に湾曲されたパイプ状部材よりなり、ボイラの一部は蒸気発生用タンク内にて水に浸かるように配置されている。また、蒸気発生用タンクには蒸気噴出管が設けられており、この蒸気噴出管は一端側が蒸気発生用タンクの上部空間に連通し、他端側が調理室内に連通している。混合管から供給される燃焼用ガスと燃焼用空気とが混合された混合ガスをガスバーナにより燃焼筒内で燃焼させ、燃焼によって発生する燃焼排気をボイラを通して下流側に流し、燃焼排気排出管を通して外部に排出させると、燃焼排気と蒸気発生用タンク内の水との間で熱交換が行われ、蒸気発生用タンク内の水は加熱されて湯となって蒸気が発生し、発生した蒸気は蒸気噴出管を通って調理室内に導入される。

特開２００２−２１３７４７号公報

上述した特許文献１に記載のスチームコンベクションオーブンのスチーム発生手段は、一部を蒸気発生用タンク内にて水に浸かるように配置したボイラに燃焼筒内で燃焼させたガスバーナの燃焼排気を通過させて、燃焼排気と蒸気発生用タンク内のボイラの周囲の水とを熱交換させることにより、蒸気発生用タンク内の水を加熱している。このとき、燃焼排気はパイプ状部材よりなるボイラの内周面に沿って流れる部分は蒸気発生用タンク内の水と熱交換されることになるになるが、ボイラの中心軸付近を流れる部分は熱交換されることなく排気されることになり、蒸気を発生させる効率が良くない問題があった。これに対応するためには、ボイラのパイプの径を細くして、パイプを蒸気発生用タンク内で水と多く接触させるように屈曲させて配置することで、熱交換の効率を高めて蒸気を多く発生させることができる。しかし、蒸気発生用タンク内に細いパイプを屈曲させて配置するには加工に要するコストが高くなる問題があった。本発明は、細いパイプを屈曲させることなく燃焼ガスの熱の熱交換の効率を高めるようにした蒸気発生装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、所定の水位の水を貯えて蒸気を発生させる蒸気発生容器と、蒸気発生容器内に設けられて内部に燃焼ガスを通過させるようにして周囲の水を加熱する筒形状の熱交換器とを備えた蒸気発生装置において、熱交換器内には燃焼ガスを熱交換器の内周面の下部から上部に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイドを設けたことを特徴とする蒸気発生装置を提供するものである。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、熱交換器内には燃焼ガスを熱交換器の内周面の下部から上部に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイドを備えたので、燃焼ガスの熱を熱交換器から蒸気発生容器内の水に効率よく伝えることができ、蒸気を発生させる効率がよくなる。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、燃焼ガスガイドは耐熱性の高く熱伝導性の低いセラミック材を用いるのが好ましく、このようにしたときには、燃焼ガスを熱交換器の内周面の下部から上部に沿って通過させたときに、燃焼ガスの熱が燃焼ガスガイドに伝わりにくくなって熱交換器と周囲の水との熱の交換を効率よくでき、また、燃焼ガスの通過を停止させた後の燃焼ガスガイドからの放射熱を抑えて蒸気発生容器から発生させる蒸気の量をコントロールしやすくなる。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、燃焼ガスガイドは筒形状の熱交換器内の内周面との間に隙間を設けて同心的に挿通された筒形状をしているのが好ましく、このようにしたときには、燃焼ガスガイドを容易に加工することができる。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、燃焼ガスガイドは熱交換器内の水平方向の断面積において５０％以下を閉塞させて燃焼ガスの通路を形成するのが好ましい。このようにしたときには、機器の圧力損失の増加及び燃焼性能の劣化を回避しながら、蒸気発生させる効率を最大限に高めることができる。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、燃焼ガスガイドの外周には周方向に沿って３箇所以上に突部を設けるのが好ましく、このようにしたときには、燃焼ガスガイドが熱交換器内で偏心して配置されることを防ぐことができ、燃焼ガスが熱交換器の周方向の一部に偏って通過することで、熱交換器の周方向の一部が偏って加熱されるのを防ぐことができる。

上記のように構成した蒸気発生装置においては、筒形状をした燃焼ガスガイドの下部には燃焼ガスガイド内に燃焼ガスを導入して内部が負圧となるのを防ぐ貫通孔を形成するのが好ましく、このようにしたときには、燃焼ガスガイド内は燃焼ガスが導入されて燃焼ガスガイドの外周面側との圧力差によって負圧にならず、燃焼ガスガイドの外周面と熱交換器の内周面との間の通路を通過した燃焼ガスは、燃焼ガスガイド内の影響を受けることなく燃焼ガスガイドの上側を安定して上昇し、異音の発生を抑えることができる。

本発明の蒸気発生装置を内蔵したスチームコンベクションオーブンの実施形態の正面図である。 図１のＡ−Ａ線における横方向の断面図である。 図１のＢ−Ｂ線における縦方向の断面図である。 図１の機械室を示す側面図である。 蒸気発生装置の縦方向の断面図である。 蒸気発生装置の分解斜視図である。 蒸気発生装置の平面図である。 燃焼ガスガイドの閉塞率の違いによる蒸気発生効率を示す図である。 蒸気発生装置の変形例の縦方向の断面図である。

以下、本発明の蒸気発生装置をスチームコンベクションオーブンに適用した一実施形態を添付図面を参照して説明する。図１〜図４に示すように、スチームコンベクションオーブン１０は、ハウジング１１内の左側部を除いた部分に食材を加熱調理するための調理庫１２と、ハウジング１１の左側部の空間に機械室１３とを備えている。この調理庫１２内には加熱装置２０の加熱管２１が配設され、加熱管２１は燃焼ガスを通過させることにより、燃焼ガスの熱を加熱管２１の周囲の空気と熱交換することで調理庫１２内を加熱するものである。加熱管２１は、調理庫１２の左側壁の周縁部に沿って取り付けられている。具体的には、加熱管２１は、調理庫１２の左側壁の前側上部に固定されて後述するガスバーナ２２による燃焼室となる大径部２１ａと、大径部２１ａより細く形成され、大径部２１ａから後方に延びて調理庫１２の左側壁の周縁に沿って前側の中間部まで湾曲させた第１巻部２１ｂと、この第１巻部２１ｂの導出端を下側に屈曲させて折り返し、再び調理庫１２の左側壁の周縁に沿って湾曲させ、調理庫１２上壁後部まで延出させた第２巻部２１ｃとから構成されている。この加熱管２１の第２巻部２１ｃの燃焼ガスの導出端部２１ｄはハウジング１１の外部に突出している。第２巻部２１ｃは第１巻部２１ｂより外側に少しずらして配置されており、加熱管２１は第１巻部２１ｂと第２巻部２１ｃとの重なる部分を少なくして調理庫１２の左側壁側からあまり出張らないように配置されている。

調理庫１２の左側壁には空気を循環させるためのファン装置１４のファン１４ａが回転可能に取り付けられている。ファン１４ａはシロッコファン等の遠心ファンであり、調理庫１２の左側壁で加熱管２１の内側に取り付けられている。機械室１３には、調理庫１２の左側壁の外側中央部にファン１４ａを回転させるファンモータ１４ｂが固定されている。ファンモータ１４ｂによりファン１４ａを回転させると、調理庫１２内の空気は加熱管２１に吹き付けられて熱風となって調理庫１２内を循環する。調理庫１２内には温度センサ（図示省略）が設けられており、この温度センサは調理庫１２内の温度を検出するものである。

機械室１３の前側上部には、上述した加熱管２１とガスバーナ２２とを除いた加熱装置２０が設けられている。加熱装置２０は、ガスの燃焼による燃焼ガスによって調理庫１２内を加熱するものである。加熱管２１の燃焼室となる大径部２１ａに設けられたガスバーナ２２には混合管２３が接続され、混合管２３には給気管２４と、ガス供給管２６とが接続されている。なお、混合管２３は加熱装置２０をコンパクトに機械室１３に収容するために屈曲している。給気管２４にはブロアファン２５が接続されており、ブロアファン２５は給気管２４を介して混合管２３に燃焼用空気を送るものである。ブロアファン２５の給気管２４に対する送風口は長方形状をしており、この送風口にはこの大部分を遮蔽して三角形状の送風通路を形成させる送気遮蔽板（後述する送気遮蔽板３９と同様であるので図示省略）が設けられている。ブロアファン２５の作動により、給気管２４から混合管２３に燃焼用空気を導入したときには、三角形状に狭くされた送風通路から送られる燃焼用空気が短い混合管２３内でも燃料用ガスとよく混合されるようになる。この送気遮蔽板は三角形状の送風通路の大きさを可変にすることで、空気の流量を調整可能としてもよい。

ガス供給管２６には図示しない都市ガスまたはプロパンガスの供給源が接続されている。ガス供給管２６にはガスバルブ（図示省略）が介装されており、ガスバルブの開閉により燃料用ガスの供給及び供給の遮断がされる。ガス供給管２６には均圧弁（図示省略）が介装されており、均圧弁は圧力検出管２６ａによって接続された給気管２４から供給される空気の供給圧力に応じて燃料用ガスの供給量を調整するものである。

図２及び図５に示すように、機械室１３の後部には、調理庫１２内に蒸気を供給するための蒸気発生装置３０が設けられている。蒸気発生装置３０は、所定の水位の水を貯える直方体形状の蒸気発生容器３１を備えており、蒸気発生容器３１は調理庫１２の左外側壁に固定されている。蒸気発生容器３１の外側には水位検出容器３２が固定されており、水位検出容器３２内にはフロートスイッチ（図示省略）が設けられている。水位検出容器３２の下部は蒸気発生容器３１の下部に接続されており、フロートスイッチは水位検出容器３２内の所定の水位を検出することで蒸気発生容器３１内の所定の水位を検出するものである。水位検出容器３２の下部には水道等の給水源から導出された給水管３２ａが接続されており、給水管３２ａには給水弁（図示しない）が介装されている。給水弁を開放すると、水道等の給水源の水は給水管３２ａから水位検出容器３２に送られ、水位検出容器３２を介して蒸気発生容器３１に送られる。

図５及び図６に示すように、蒸気発生容器３１内には水を加熱する加熱手段３３が設けられている。この実施形態の加熱手段３３はガスの燃焼による燃焼ガスによって水を加熱するものである。加熱手段３３は、蒸気発生容器３１内に加熱筒３４とガスバーナ３５とを備えており、加熱筒３４は内部を通過するガスバーナ３５による燃焼ガスの熱を周囲の水と熱交換することで加熱する熱交換器である。加熱筒３４は側方から見た形状がＬ字形をした円筒部材よりなる。加熱筒３４の水平部３４ａの端部が蒸気発生容器３１の前壁３１ｂ下部に固定され、加熱筒３４の垂直部３４ｂの上端部が蒸気発生容器３１の上壁後部に固定されている。加熱筒３４の垂直部３４ｂは蒸気発生容器３１の後壁３１ａ側に水が通る空間を少し空けた状態で寄せて配置されている。加熱筒３４の垂直部３４ｂの上下方向の中間部には、直径が外側に少し大きくなるように屈曲させた５つの屈曲部３４ｃが形成されている。この屈曲部３４ｃは、加熱筒３４を蒸気発生容器３１に溶接等により固定するとき及び燃焼ガスが通過するときの熱膨張による歪みを抑えて加熱筒３４と蒸気発生容器３１の固着部分に亀裂が生じることを防ぐとともに、周囲の水との接触面積を増やして熱交換の効率を上げるためのものである。

加熱筒３４の水平部３４ａ内にはガスバーナ３５が設けられており、水平部３４ａはこのガスバーナ３５の燃焼室となっている。ガスバーナ３５には混合管３６が接続され、混合管３６には給気管３７と、ガス供給管４０とが接続されている。なお、混合管３６は蒸気発生装置３０をコンパクトに機械室１３に収容するために屈曲している。給気管３７にはブロアファン３８が接続されており、ブロアファン３８は給気管３７を介して混合管３６に燃焼用空気を送るものである。図６及び図７に示すように、ブロアファン３８の給気管３７に対する送風口３８ａは長方形形状をしており、この送風口３８ａにはこの大部分を遮蔽して三角形状の送風通路３９ａを形成させる送気遮蔽板３９が設けられている。ブロアファン３８の作動により、給気管３７から混合管３６に燃焼用空気を導入したときに、三角形状に狭くされた送風通路３９ａから送られる燃焼用空気が短い混合管３６内でも燃料用ガスとよく混合されるようになる。この送気遮蔽板３９は三角形状の送風通路３９ａの大きさを可変にすることで、空気の流量を調整可能としてもよい。

ガス供給管４０には図示しない都市ガスの供給源またはプロパンガスの供給源が接続されている。ガス供給管４０にはガスバルブ４０ａが介装されており、ガスバルブ４０ａの開閉により燃料用ガスの供給及び供給の遮断がされる。ガス供給管４０には均圧弁４０ｂが介装されており、均圧弁４０ｂは圧力検出管４０ｃによって接続された給気管３７から供給される空気の供給圧力に応じて燃料用ガスの供給量を調整するものである。

加熱筒３４内にはガスバーナ３５による燃焼ガスの熱を加熱筒３４の垂直部３４ｂの内周面に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイド４１が収容されている。燃焼ガスガイド４１はアルミナ等の熱伝導率の低く耐熱性の高いセラミック材よりなり、下部が下方に向かって細くなる円錐形をして加熱筒３４の垂直部３４ｂに隙間を設けて挿通可能な径をした円筒形状をしている。燃焼ガスガイド４１の下部の円錐部４１ａを除いた外周面には、軸線方向に延びる突部４１ｂが周方向の均等した４箇所の位置に一体的に形成されている。突部４１ｂは燃焼ガスガイド４１が加熱筒３４の垂直部３４ｂに対して偏心しないようにするためのものである。燃焼ガスガイド４１は、円錐部４１ａの頂部が加熱筒３４の水平部３４ａの内周面下部に当接支持された状態で、加熱筒３４の垂直部３４ｂの内周面との間に燃焼ガスの通路４１ｃが形成されるような隙間を設けて同心的に挿通されている。燃焼ガスガイド４１の突部４１ｂの少なくとも１つが加熱筒３４の垂直部３４ｂの内周面と当接することで、燃焼ガスガイド４１が加熱筒３４の垂直部３４ｂに実質的に同心的に挿通された状態となり、加熱筒３４の垂直部３４ｂの内周面と燃焼ガスガイド４１の外周面との間に周方向に実質的に同じ幅の燃焼ガスの通路４１ｃが形成されることになる。加熱筒３４の垂直部３４ｂには、燃焼ガスをハウジング１１外に排出する排気筒４２が接続されている。

蒸気発生容器３１内には内部の水を循環させる循環ガイド４３が設けられている。循環ガイド４３は中空の直方体のブロック体よりなり、蒸気発生容器３１の後壁３１ａ側に寄せられた加熱筒３４の垂直部３４ｂとこれに対向する蒸気発生容器３１の前壁（側壁）３１ｂとの間に各々水が通過可能な隙間を空けて設けられている。循環ガイド４３は加熱筒３４の水平部３４ａより上側で蒸気発生容器３１内の所定の水位の水に完全に浸かるように配置されており、蒸気発生容器３１内の水は循環ガイド４３の上側及び下側を通過可能となっている。

蒸気発生容器３１の上壁前部には、蒸気を調理庫１２に導出する蒸気の導出部４４が設けられている。導出部４４は、蒸気発生容器３１の上壁前部に形成された導出口３１ｃに嵌合固定された蒸気導出パイプ４４ａと、蒸気導出パイプ４４ａに接続された連結パイプ４４ｄとからなる。蒸気導出パイプ４４ａは上端部を除いて蒸気発生容器３１内の上部空間に設けられた有底円筒形のパイプである。蒸気導出パイプ４４ａの蒸気発生容器３１内の上部空間に配置された部分の周面には貫通孔よりなる８つの蒸気導入孔４４ｂが形成されており、これら蒸気導入孔４４ｂは蒸気発生容器３１の上部空間で発生した蒸気を蒸気導出パイプ４４ａ内に導入するためのものである。また、蒸気導出パイプ４４ａの底壁には貫通孔よりなる湯排出孔４４ｃが形成されており、湯排出孔４４ｃは蒸気導入孔４４ｂから蒸気と共に混入した湯や蒸気導出パイプ４４ａ内で結露した湯滴を再び蒸気発生容器３１内に戻すためのものである。蒸気導出パイプ４４ａの上端部には連結パイプ４４ｄが連通接続されており、連結パイプ４４ｄは先端の導出端部が調理庫１２の蒸気導入口１２ａに接続されている。蒸気発生容器３１内の蒸気は蒸気導入孔４４ｂから蒸気導出パイプ４４ａ内に導入され、蒸気導出パイプ４４ａから連結パイプ４４ｄを通って調理庫１２内に導入される。

蒸気発生容器３１内には加熱筒３４の垂直部３４ｂと蒸気導出パイプ４４ａとの間に遮蔽板４５が設けられている。遮蔽板４５は加熱筒３４の垂直部３４ｂの周囲で沸騰により跳ね上がった湯が蒸気導出パイプ４４ａ内に流入するのを防ぐためのものである。遮蔽板４５は加熱筒３４との間に蒸気の通路が形成されるように隙間を空けて蒸気発生容器３１の上壁に固定されている。遮蔽板４５の上部には加熱筒３４に沿って上昇した蒸気を蒸気導出パイプ４４ａ側に送るための蒸気の送出口４５ａが形成されている。また、遮蔽板４５の下部は加熱筒３４の反対側に折り曲げられた折曲部４５ｂとなっており、送出口４５ａから吹き出た湯や上壁の下面に結露した湯滴は遮蔽板４５を流下して、この折曲部４５ｂにより循環ガイド４３の上側に送られる。

蒸気発生容器３１の底部には加熱筒３４の垂直部３４ｂの下側に水を排水するための排水部４６が設けられている。排水部４６は、蒸気発生容器３１の底壁の加熱筒３４の垂直部３４ｂの下側に形成された排水口３１ｄに設けられた排水管４６ａと、排水管４６ａに介装されたボールバルブ４６ｂよりなる。ボールバルブ４６ｂはモータにより開閉され、ボールバルブ４６ｂを開放したときの流路は排水管４６ａの内径と同じとなっている。

蒸気発生容器３１の底面は循環ガイド４３の下側で排水部４６側が下側となるように傾斜する傾斜面３１ｅを備えている。この傾斜面３１ｅは加熱筒３４により加熱された湯が循環ガイド４３の周囲を上下に循環したときに、湯に含まれるスケールを溜めるようにするためのものである。

また、蒸気発生容器３１の下部に設けられた排水管４６ａには排水用タンク５０が接続されており、排水用タンク５０には水をハウジング１１外に排水するための排水管５１が接続されている。また、排水用タンク５０には調理庫１２の底壁に形成された排出口１２ｂから導出された排出管５２と排気をハウジング１１外に排出する排気管５３とが接続されている。排出管５２は調理庫１２内から排出される水や排気を排水用タンク５０に導くためのものである。排気管５３は調理庫１２内から排水用タンク５０に送られた排気をハウジング１１外に排出するものであり、排気管５３は蒸気発生容器３１に当接した状態で立設している。蒸気発生容器３１内の水または湯を排水管４６ａから排出すると、排水用タンク５０を通ってから排水管５１によりハウジング１１外に排出される。調理庫１２内から水または湯を排出管５２から排出すると、排水用タンク５０を通ってから排水管５１によりハウジング１１外に排出される。また、調理庫１２内から熱を含んだ空気を排出管５２から排出すると、排水用タンク５０を通ってから排気管５３によりハウジング１１外に排出される。このとき、排気管５３は蒸気発生容器３１に当接した状態で立設しているので、排気管５３を通過する空気の熱が蒸気発生容器３１に熱交換により伝えられる。

機械室１３には、ファンモータ１４ｂの上側に給排気ダクト管５４が設けられており、この給排気ダクト管５４は調理庫１２の左側壁に形成された給排気口（図示省略）に接続されている。給排気ダクト管５４には給排気弁５４ａが介装されており、調理庫１２内のファン１４ａを回転させた状態で給排気弁５４ａを開放すると、給排気ダクト管５４から調理庫１２内に空気が供給され、ファン１４ａを回転させることなく給排気弁５４ａを開放すると、調理庫１２内の空気が給排気ダクト管５４から排気される。

機械室１３には、給排気ダクト管５４の前側に送風ファン５５が設けられており、送風ファン５５は加熱管２１とガスバーナ２２とを除いた加熱装置２０側を吸気側とし、給排気ダクト管５４と蒸気発生装置３０側を送気側としている。送風ファン５５を作動させると、加熱装置２０から発生する熱を含んだ空気を吸い込んで、給排気ダクト管５４に吹き付けるとともに蒸気発生装置３０側に送られる。この送風ファン５５の作動により、加熱装置２０が高温とならないようにすることができ、加熱装置２０の熱を蒸気発生装置３０側に送るようにしている。

上記のように構成したスチームコンベクションオーブン１０の作動について説明する。このスチームコンベクションオーブン１０は、ファン装置１４と加熱装置２０とを作動させて熱風により調理するホットエアーモードと、ファン装置１４と蒸気発生装置３０とを作動させて蒸気により調理するスチームモードと、ファン装置１４と、加熱装置２０と、蒸気発生装置３０とを作動させて蒸気を含んだ熱風により調理するコンビモードとの３つの調理モードを備えている。

このスチームコンベクションオーブン１０でコンビモードの調理プログラムを実行して加熱装置２０を作動させたときには、先ずガスバルブ（図示省略）を開放させ、ブロアファン２５を作動させる。ブロアファン２５の作動により燃焼用空気が給気管２４から混合管２３に導入されるとともに、均圧弁（図示省略）により給気管２４の燃焼用空気の供給圧力に応じて流量を調整された燃料用ガスがガス供給管２６から混合管２３に導入される。燃焼用空気と燃料用ガスの混合された混合ガスが混合管２３からガスバーナ２２に送られ、この混合ガスはガスバーナ２２によって燃焼して燃焼ガスとなる。燃焼ガスは加熱管２１を通ってハウジング１１外に排気される。このとき、加熱管２１の周囲の空気は加熱管２１を通過する燃焼ガスと熱交換により加熱され、この加熱された空気はファン装置１４のファン１４ａによって熱風となって調理庫１２内を循環する。なお、調理庫１２内の温度を上昇させるときには、ブロアファン２５の回転数を上げることで、混合管２３に導入する燃焼用空気の流量を多くするとともに、均圧弁（図示省略）により燃料用ガスの流量を多くして混合ガスの燃焼量を多くしている。また、調理庫１２内の温度の上昇を抑えるときには、ブロアファン２５の回転数を下げることで、混合管２３に導入する燃焼用空気の流量を少なくするとともに、均圧弁（図示省略）により燃料用ガスの流量を少なくして混合ガスの燃焼量を少なくしている。

また、このスチームコンベクションオーブン１０でコンビモードの調理プログラムを実行して蒸気発生装置３０を作動させたときには、先ずガスバルブ４０ａを開放させ、ブロアファン３８を作動させる。ブロアファン３８の作動により燃焼用空気が給気管３７から混合管３６に導入されるとともに、均圧弁４０ｂにより給気管３７の燃焼用空気の供給圧力に応じて流量を調整された燃料用ガスがガス供給管４０から混合管３６に導入される。燃焼用空気と燃料用ガスとの混合された混合ガスが混合管３６からガスバーナ３５に送られ、この混合ガスは燃焼室となる加熱筒３４の水平部３４ａ内でガスバーナ３５によって燃焼して燃焼ガスとなる。燃焼ガスは加熱筒３４の水平部３４ａから垂直部３４ｂを通過し、排気筒４２によりハウジング１１外に排気される。

このとき、蒸気発生容器３１内の水は加熱筒３４を通過する燃焼ガスと熱交換により加熱されて湯となり、蒸気発生容器３１の湯はさらに加熱されて蒸気となる。図５の一点鎖線の矢印に示すように、蒸気発生容器３１内の上部空間の蒸気は導出部４４から調理庫１２に導出される。すなわち、蒸気発生容器３１内の蒸気は蒸気導入孔４４ｂから蒸気導出パイプ４４ａ内に導かれ、蒸気導出パイプ４４ａ内に導かれた蒸気は連結パイプ４４ｄにより調理庫１２内に導入される。調理庫１２内に導かれた蒸気はさらに調理庫１２内の加熱管２１により加熱されて過熱蒸気となって、ファン１４ａにより調理庫１２内を循環する。なお、蒸気発生装置３０の作動開始時や蒸気を多く発生させるときには、ブロアファン３８の回転数を上げることで、混合管３６に導入する燃焼用空気の流量を多くするとともに、均圧弁４０ｂにより燃料用ガスの流量を多くして混合ガスの燃焼量を多くしている。また、蒸気の量を抑えるときには、ブロアファン３８の回転数を下げることで、混合管３６に導入する燃焼用空気の流量を少なくするとともに、均圧弁４０ｂにより燃料用ガスの流量を少なくして混合ガスの燃焼量を少なくしている。

この蒸気発生装置３０においては、蒸気発生容器３１内には、加熱筒３４の垂直部３４ｂとこれに対向する蒸気発生容器の前壁３１ｂとの間に各々隙間を空けて循環ガイド４３が設けられている。図５の破線の矢印に示すように、この循環ガイド４３は、加熱筒３４の垂直部３４ｂを通過する燃焼ガスにより加熱されて対流によって上昇する湯を蒸気発生容器３１の前壁３１ｂ側に案内するとともに、蒸気発生容器３１の前壁３１ｂ側の湯を加熱筒３４の垂直部３４ｂの下部に案内することにより蒸気発生容器３１内の湯を上下に積極的に循環させている。この循環ガイド４３により蒸気発生容器３１内の上部の湯だけが過剰に高温となるのを防ぐことでき、蒸気発生容器３１内の湯が突沸して蒸気の導出部４４から調理庫１２内に吹き出るのを防ぐことができる。なお、加熱手段３３は、ガスバーナ３５による燃焼ガスの熱を周囲の水と熱交換することで加熱する加熱筒３４を用いたが、電気抵抗による発熱させるヒータや誘導加熱により発熱させるヒータを加熱手段に用いても同様の作用効果を得ることできる。

蒸気発生容器３１の底部には加熱筒３４の垂直部３４ｂの下側に水を排水する排水部４６を備え、蒸気発生容器３１の底面には循環ガイド４３の下側に排水部４６側が下側となるように傾斜した傾斜面３１ｅを備えている。これにより、蒸気発生容器３１内の湯が循環ガイド４３の周囲を上下に循環したときに、湯に含まれるスケールはこの傾斜面３１ｅに溜まりやすくなる。蒸気発生容器３１の湯を排水部４６から排水するときには、このスケールが湯と共に排出されるので、蒸気発生容器３１内の他の部分にスケールが付着するのを防ぐことができる。また、排水部４６を構成する排水管４６ａには排水管４６ａの内径と同じ流路を有したボールバルブ４６ｂを介装したので、スケールが排水管４６ａに溜まって残るのを防ぐことができる。

また、加熱筒３４の垂直部３４ｂは蒸気発生容器３１内で循環ガイド４３を設けた側と反対側の後壁３１ａ側に湯が通る程度の隙間を空けるようにして寄せて配置され、循環ガイド４３を設けた加熱筒３４の垂直部３４ｂと蒸気発生容器３１の前壁３１ｂとの間を湯が循環しやすいよう広くした。これにより、蒸気発生容器３１内の湯が循環ガイド４３の周りを上下に循環しやすくなり、蒸気発生容器３１内の湯を効率よく加熱できるようになる。特に、蒸気発生容器３１内の水を湯となるように加熱したときの湯となるまでの時間を短縮できるようになる。循環ガイド４３は中空のブロック体であるので、蒸気発生容器３１内の水の量を減らすことができ、これによっても、蒸気発生容器３１内の水を湯となるように加熱したときの湯となるまでの時間を短縮できるようになる。

蒸気発生容器３１内には、加熱筒３４の垂直部３４ｂと蒸気の導出部４４を構成する蒸気導出パイプ４４ａとの間に遮蔽板４５が設けられている。遮蔽板４５は加熱筒３４の垂直部３４ｂを通過する燃焼ガスにより加熱されて垂直部３４ｂの外周付近で跳ね上がる湯が蒸気導入孔４４ｂから蒸気導出パイプ４４ａ内に流入するのを防いでいる。これにより、蒸気導出パイプ４４ａから連結パイプ４４ｄを通って調理庫１２に導入される蒸気に湯滴が混入することができる。また、遮蔽板４５の下部の折曲部４５ｂは、送出口４５ａから吹き出た湯や蒸気発生容器３１の上壁の下面に結露して遮蔽板４５を流れ落ちる湯滴を循環ガイド４３による湯の循環する方向に流しているので、循環ガイド４３による湯の循環を促進することができる。

また、この蒸気発生装置３０においては、熱交換器となる加熱筒３４の垂直部３４ｂ内には燃焼ガスを垂直部３４ｂの内周面に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイド４１を設けた。これにより、燃焼ガスの熱を加熱筒３４の垂直部３４ｂから蒸気発生容器３１内の水に効率よく伝えることができ、蒸気を発生させる効率がよくなる。このように、径の大きい筒状の熱交換器を用いても、燃焼ガスを周囲の水と効率よく熱交換でき、ガスバーナ３５の出力を過剰に大きくする必要がない。

燃焼ガスガイド４１はアルミナ等の耐熱性の高く熱伝導性の低いセラミック材よりなるので、燃焼ガスを加熱筒３４の垂直部３４ｂの内周面に沿って通過させたときに、燃焼ガスの熱が燃焼ガスガイド４１に伝わりにくくなって垂直部３４ｂと周囲の水との熱の交換を効率よくでき、また、ガスバーナ３５による燃焼を止めて燃焼ガスの通過を停止させた後に、燃焼ガスガイド４１からの放射熱を抑えることで、蒸気発生容器３１から発生させる蒸気の量をコントロールしやすくなる。

また、この蒸気発生装置３０においては、燃焼ガスガイド４１は熱交換器である加熱筒３４の垂直部３４ｂ内の水平方向の断面積において５０％を閉塞させて残る部分により燃焼ガスの通路４１ｃを形成するようにしている。燃焼ガスガイド４１により加熱筒３４の垂直部３４ｂの水平方向の閉塞する割合（閉塞率）を高くすることで蒸気を発生させる効率を高めることができるが、同時に機器の圧力損失が増加するために、燃焼用空気を送出するブロアファン３８の出力を増加させたり、燃焼性能の劣化（燃焼不安定化）となるおそれがある。そのために、閉塞率が蒸気の発生効率（蒸気発生装置の熱効率）に及ぼす結果を調べた結果、図８に示すように、閉塞率が５０％の燃焼ガスガイド４１を設けることにより、燃焼ガスガイド４１を設けないものに比べて蒸気の発生効率（蒸気発生装置の熱効率）を２７ポイント上昇させることができたが、閉塞率が５０％以上のものとして、閉塞率が６０％の燃焼ガスガイド４１を設けても蒸気の発生効率が向上しないという結果が得られた。これにより、燃焼ガスガイド４１が熱交換器である加熱筒３４の垂直部３４ｂ内の水平方向の断面積において５０％以下を閉塞させて残る部分により燃焼ガスの通路４１ｃを形成するようにしたことで、機器の圧力損失の増加を防ぎ、燃焼性能の劣化を回避するとともに、蒸気を発生させる効率を最大限に高めることができた。

また、燃焼ガスガイド４１は下部の円錐部４１ａを除いて円筒形状の加熱筒３４の垂直部３４ｂ内の内周面との間に隙間を設けて同心的に挿通された円筒形状をしているので加工が容易である。燃焼ガスガイド４１の下部の円錐部４１ａを除いた外周面には、軸線方向に延びる突部４１ｂが周方向の均等した４箇所（３箇所以上）の位置に一体的に形成されている。これにより、燃焼ガスガイド４１が加熱筒３４の垂直部３４ｂ内で偏心して配置されることを防ぐことができ、燃焼ガスが加熱筒３４の垂直部３４ｂの周方向の一部に偏って通過することで、加熱筒３４の垂直部３４ｂの周方向の一部が偏って加熱されるのを防ぐことができる。

上記の実施形態においては、燃焼ガスガイド４１は上部が開口し、下部が円錐形をして閉じた筒形状をしており、燃焼ガスガイド４１の筒内は燃焼ガスガイド４１の外周面側の燃焼ガスの通路４１ｃを通過する燃焼ガスの風圧に起因した圧力差により負圧となりやすい。通路４１ｃを上昇した燃焼ガスは燃焼ガスガイド４１の上側に上昇したときに、燃焼ガスガイド４１の筒内の負圧による影響を受けて流れが不安定な乱流となり、これに起因した異音が発生することがあった。

これに対処するために、図９に示す変形例の蒸気発生装置では、燃焼ガスガイド４１の下部の円錐部４１ａに肉厚より小さな貫通孔４１ｄを形成した。なお、貫通孔４１ｄは通路４１ｃを通過する燃焼ガスの流量に影響を与えない程度の大きさである。このように燃焼ガスガイド４１の下部の円錐部４１ａに貫通孔４１ｄを形成したときには、燃焼ガスが貫通孔４１ｄから燃焼ガスガイド４１の筒内に導入され、燃焼ガスガイド４１の筒内は通路４１ｃを通過する燃焼ガスの風圧に起因した圧力差によって負圧となりにくい。これにより、通路４１ｃを通過した燃焼ガスは、燃焼ガスガイド４１の筒内の影響を受けることなく燃焼ガスガイド４１の上側を安定して上昇し、異音の発生を抑えることができる。

３０…蒸気発生装置、３１…蒸気発生容器、３３…加熱手段、３４…熱交換器（加熱筒）、４１…燃焼ガスガイド、４１ｂ…突部、４１ｄ…貫通孔。

Claims (6)

1. 所定の水位の水を貯えて蒸気を発生させる蒸気発生容器と、
   前記蒸気発生容器内に設けられて内部に燃焼ガスを通過させるようにして周囲の水を加熱する筒形状の熱交換器とを備えた蒸気発生装置において、
   前記熱交換器内には前記燃焼ガスを前記熱交換器の内周面の下部から上部に沿って通過させるようにした燃焼ガスガイドを設けたことを特徴とする蒸気発生装置。
2. 請求項１に記載の蒸気発生装置において、
   前記燃焼ガスガイドは耐熱性の高く熱伝導性の低いセラミック材よりなることを特徴とする蒸気発生装置。
3. 請求項１または２に記載の蒸気発生装置において、
   前記燃焼ガスガイドは前記筒形状の熱交換器内の内周面との間に前記燃焼ガスの通路となる隙間を設けて同心的に挿通された筒形状をしていることを特徴とする蒸気発生装置。
4. 請求項３に記載の蒸気発生装置において、
   前記燃焼ガスガイドは前記熱交換器内の水平方向の断面積において５０％以下を閉塞させて前記燃焼ガスの通路を形成するようにしたことを特徴とする蒸気発生装置。
5. 請求項３または４に記載の蒸気発生装置において、
   前記燃焼ガスガイドの外周には周方向に沿って３箇所以上に突部を設けたことを特徴とする蒸気発生装置。
6. 請求項３〜５の何れか１項に記載の蒸気発生装置において、
   前記筒形状をした燃焼ガスガイドの下部には前記燃焼ガスガイド内に燃焼ガスを導入して内部が負圧となるのを防ぐ貫通孔を形成したことを特徴とする蒸気発生装置。

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