JP2016518581A - 小型オーブン - Google Patents

Abstract

小型オーブンは、食料品を収容するための空洞を有するハウジングと、熱風を空洞に向かわせるための１つ以上の送風機を備える。小型オーブンは、ノズル板と結合した気流偏向板も備え、前記ノズル板は前記偏向板と前記ノズル板の間に設けられた複数のノズルを有し、前記ノズルを介して前記送風機から前記空洞に流れる熱風の一部を捕捉し方向付けながら、前記送風機に残存する熱風を前記偏向板と前記ノズル板の間には設けられていないノズルを介して前記空洞へ移動させることで、全てのノズルを通って空洞へ向かう熱風の各速度ができるだけ等しくなるようにした。

Description

本発明は全体的に小型オーブンに関し、特に気流衝突の密な柱（tight column）を備えた均一な気流で大容積を有する小型オーブンに関する。

従来のオーブンでは、オーブンの空洞内に入っている食料品を調理するための熱エネルギープロファイルは、一般的に熱源の機械的構成によって決まる。例えば、従来のオーブンは１つ以上の可変速度送風機を備え、所定の一分当たり回転数（RPM）を設定して、１つ以上のプレナムを介して規定量の熱風を供給する。迅速に動く熱風の温度は、温度調整フィードバックループの温度設定近傍に容易に維持できる。

調理時間を短縮するために、幾つかのオーブンでは気流衝突として知られている技術を採用している。気流衝突はオーブン内空洞の周囲に設けられたノズルセットを介して１つ以上のプレナムから熱風を迅速に移動させることによって達成でき、それによって熱風がオーブンの空洞内に置かれた食料品を囲む温度勾配を貫通するように、熱気流の柱（column）を食料品により直接に接触させる。より密な気流の柱を食料品表面に接触させることで、衝突した空気からの熱移動速度が向上するので、結果的に調理時間が低減される。一般的に立方フィート／分で測定される気流量を増加させると、より多くの熱風が食料品表面上を移動するので、さらに食料品の調理時間を低減でき、食料品への熱移動速度が向上する。

しかし、オーブン空洞内の熱風の柱をより密にし、毎分立方フィート（CFM）を大きくするために、様々な試みがなされてきた。与えられた送風機の速度で、ノズル寸法を小さくすることで気流速度を増加させ、それによって気流の柱を密にできるが、ノズル寸法を小さくしたことによる背圧の増加によって気流量も低減してしまう。逆もまた真であって、与えられた送風機の速度で、ノズル寸法を大きくすると気流量が増加するが、ノズルを通る気流速度が低下し、気流衝突プロセスにおいて重要な気流の柱の密さが緩まる。代替的に、送風機速度を上げることが一般的に用いられるが、この方法はより小さなオーブンでは、送風機速度を上げると比較的小さな送風機プレナムにおいて気流の分配が不均一になるという問題がある。

本発明は小型オーブンの比較的小さなオーブン空洞内に置かれた食料品を均一に加熱するための改善された方法を提供する。本発明の好ましい実施例に従い、小型オーブンは食料品を収容するための空洞を有するハウジングと、熱風を空洞に向けるための1つ以上の送風機とを備えている。小型オーブンはノズル板と結合した気流偏向板も備え、ノズル板は前記偏向板と前記ノズル板の間に設けられた複数のノズルを有し、前記ノズルを介して前記送風機から前記空洞に流れる熱風の一部を捕捉し方向付けながら、前記送風機に残存する熱風を前記偏向板と前記ノズル板の間には設けられていないノズルを介して前記空洞へ移動させることで、全てのノズルを通って空洞へ向かう熱風の各速度ができるだけ等しくなるようにしている。

本発明のすべての特徴と長所は、以下の詳細な説明において明らかになる。

図１は本発明の好ましい実施例に係る小型オーブンの正面図である。 図２は本発明の好ましい実施例に係る、図１のオーブン内の小型空洞の断面図である。 図３ａは本発明の好ましい実施例に係る、図２の空洞内の３つの上部ノズル板の等角図である。 図３ｂは本発明の好ましい実施例に係る、図２の空洞内の３つの上部ノズル板の断面図である。 図４は本発明の好ましい実施例に係る、図１の小型オーブン内の加熱及び気流システムを示す図である。 図５ａは図４の加熱及び気流システム内の上部及び下部ノズル板の詳細図である。 図５ｂは図４の加熱及び気流システム内の上部及び下部ノズル板の詳細図である。 図６は図５ａの上部ノズル板に取り付けられた気流偏向板の詳細図である。

特に図１を参照すると、図１は本発明の好ましい実施例に係る小型オーブンの正面図である。図示のように、小型オーブン１０は空洞１２を有するハウジング１１で構成されている。小型オーブン１０は従来型オーブンより全体的に小さく、空洞１２の設置面積はおよそ１．０平方フィートと２．５平方フィートの間の範囲であり、好ましくはおよそ４．０平方フィート以下である。小型オーブン１０は、空洞１２内に置かれたすべての食料品を加熱するために熱を空洞に供給する加熱及び気流システム（詳細は後述する）を備えている。

作業者は、例えば調理温度、調理時間、送風機速度等の作業パラメータを、制御パネル１５を介して入力して、空洞１２内に置かれたすべての食料品の調理を制御できる。制御パネル１５はタッチスクリーンを実装していることが好ましく、キーボードと液晶ディスプレイも実装することができる。

次に図２を参照すると、図２は本発明の好ましい実施例に係る、ハウジング１１の断面図である。小型オーブン１０によって調理することが意図されたすべての食料品は、食料品が加熱される場所である空洞１２の内側に置かれる。空洞１２の設置面積は比較的小さいので、一般的に空洞１２内に置かれた食料品は空洞１２の設置面積のほとんどを占める。図示のように、ハウジング１１は上部プレナム２５と下部プレナム２８も収容している。上部プレナム２５は上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと接続している。下部プレナム２８は下部ノズル板２７ａ〜２７ｃと接続している。上部ノズル板２４ａ〜２４ｃ、上部プレナム２５、下部ノズル板２７ａ〜２７ｃ、及び下部プレナム２８は、小型オーブン１０の加熱及び気流システムの一部である。上部プレナム２５と下部プレナム２８内の加熱気流は、それぞれ上部ノズル板２４ａ〜２４ｃ及び下部ノズル板２７ａ〜２７ｃと気体連通（gaseous communication）している。

次に図３ａを参照すると、図３ａは本発明の好ましい実施例に係る、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃの等角図である。図示のように、上部ノズル板２４ａは多数の孔３１を備え、上部ノズル板２４ｂは多数の孔３２を備え、上部ノズル板２４ｃは多数の孔３３を備えています。好ましくは、多数の孔３１〜３３のそれぞれがそれ自体でノズルを形成する。上部ノズル板２４ａの孔３１の位置（及び数）は、上部ノズル板２４ｂの孔３２の位置及び上部ノズル板２４ｃの孔３３の位置に一致している。基本的に、孔３１〜３３の各列は、同心の孔である。加えて、孔３１は孔３２よりわずかに大きく、孔３２は孔３３よりわずかに大きい。このように、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃは都合よく互いに積み重ねられて、図３ｂに示すように、孔３１〜３３の各列が延長されたノズル状特徴部３５を形成している。この積み重ねた板の構成は、本質的に、空洞１２内に置かれた食料品に向かって加熱加圧気流のより密な柱を向けるために、より延長したノズルを使用する必要性を置き換えている。

好ましくは、孔３１、３２、３３の直径はそれぞれおよそ０．５７５インチ、０．４７５インチ、０．３７５インチである。加えて、単位平方インチ当たりの気流として最大の毎分立方フィート（CFM）を許容するために、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃのそれぞれはおよそ２．２５平方インチあたり１個の孔を有している。下部ノズル板２７ａ〜２７ｃの構成は、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと同じであるが、但し、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃのノズルは、下部ノズル板２７ａ〜２７ｃのノズルからオフセットされていて、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃから出た気流が形成する気流の柱が、下部ノズル板２７ａ〜２７ｃから出た気流の形成する気流の柱の間に向かうようになっている。本実施例では、図４の上部プレナム２５と下部プレナム２８の両方を介して空洞１２に気流が入っているが、上部プレナム２５と下部プレナム２８のどちらか１つのみを介して気流が空洞１２に入ることができることが当業者には理解される。

次に図４を参照すると、図４は本発明の好ましい実施例に係る、小型オーブン１０内の加熱及び気流システムを示す図である。図示のように、加熱及び気流システムは小型オーブン１０の背面にヒータープレナム４１を備えている。ヒータープレナム４１はヒーター４９を備えている。ヒーター４９によって空気が十分に加熱された後、加熱された空気は次に上部送風機４２を介して上部プレナム２５に、下部送風機４３を介して下部プレナム２８に向けられる。上部プレナム２５内で形成された加圧された熱風は、続けて積み重ねられた上部ノズル板２４ａ〜２４ｃ（図３ａ，３ｂ参照）によって形成された多数のノズル状特徴部３５を介して空洞１２に向けられる。同様に、下部プレナム２８内で形成された加圧された熱風は、続けて積み重ねられた下部ノズル板２７ａ〜２７ｃ（図３ａ，３ｂ参照）によって形成された多数のノズル状特徴部３６を介して空洞１２に向けられる。熱風は個別の送風機を介して上部プレナム２５と下部プレナム２８へ送られることが示されているが、熱風は単一の送風機によって上部プレナム２５と下部プレナム２８の両方に送ることもできるのは、当業者には理解される。

空洞１２内の熱風は、追従経路ｚによって空洞１２内に位置する中央吸気開口４４を介してヒータープレナム４１に戻ることができる。空洞１２内の熱風は、追従経路ｘ（即ち上部プレナム２５の上）によって上部吸気開口４５を介し、また追従経路ｙ（即ち下部プレナム２８の下）によって下部吸気開口４６を介してもヒータープレナム４１に戻ることができる。中央吸気開口４４、経路ｚ、上部吸気開口４５、経路ｘ、下部吸気開口４６、及び経路ｙは、ヒータープレナム４１に戻るための流量の最大ＣＦＭを可能にするように構成され、好ましくは空洞１２の設置面積が単位平方インチ当たり２．５ＣＦＭを超える比率である。

本発明の好ましい実施例では、空洞はおよそ２．１２５平方フィートの設置面積を有している。上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと下部ノズル板２７ａ〜２７ｃはそれぞれおよそ１３６個のノズル状特徴部３５を収容しており、およそ２．１２５平方インチ当たり１個の延長したノズル状特徴部３５がある。中央吸気開口４４はヒータープレナム４１に続くおよそ２２平方インチの開放表面積を有する。上部吸気開口４５と下部吸気開口４６のそれぞれは、ヒータープレナム４１に続くおよそ２０平方インチの開放表面積を有する。上部送風機４２と下部送風機４３のそれぞれは、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと下部ノズル板２７ａ〜２７ｃにある２７２個の延長したノズル状特徴部３５のそれぞれの出口開口に設けられた測定用の棒を用いて、TSI Velocicalc社製の熱線流速計で測定して、およそ毎秒９０フィートの平均速度で延長したノズル状特徴部３５を通って上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと下部ノズル板２７ａ〜２７ｃに熱風を供給するように構成されている。上部ノズル板２４ｃの各孔３３はおよそ０．３７５インチの直径を有し、およそ０．１１０４５平方インチの孔面積を得ており、下部ノズル板２７ｃも上部ノズル板２７ａと略同一である。およそ毎秒９０フィートの測定した平均風速に対し、空洞１２を通過する総風量は好ましい実施例においておよそ１，１００CFMと求められ、これは空洞１２の設置面積単位平方インチ当たりおよそ３．４CFMに等しい。

次に図５ａ、５ｂを参照すると、これらは上部ノズル板２４ａと下部ノズル板２７ａの詳細図である。図示のように、上部ノズル板２４ａは上部送風機４２に隣接した上部ノズル板２４ａの角部（又は縁部）に取付けられた気流偏向板５４を備えている。気流偏向板５４の詳細は図６に示す。上部ノズル板２４ａの断面に沿って、気流偏向板５４は上部送風機４２から出てくる熱風の一部を捕捉し、気流偏向板５４と上部ノズル板２４ａの間に設けられたノズルを介して空洞１２へ向ける。一方で、上部送風機４２から出てくる熱風の残りは、気流偏向板５４と上部ノズル板２４ａの間には設けられていないノズルを介して空洞１２に向かう。気流偏向板５４と上部ノズル板２４ａの間の高さのみならず気流偏向板５４の寸法と形状も、上部送風機４２から出てくる風の十分な部分が気流偏向板５４と上部ノズル板２４ａの間に設けられた上部ノズル板２４ａ内のノズルを通って行けるように選択されるので、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃのすべてのノズルを出て空洞１２に入る風の風速ができるだけ互いに等しくなる。

同様に、下部ノズル板２７ａは下部送風機４３に隣接した下部ノズル板２７ａの角部（又は縁部）に取付けられた気流偏向板５７を備えている。気流偏向板５７の形状と寸法は、気流偏向板５４と同一でなくても類似している。下部ノズル板２７ａの断面に沿って、気流偏向板５７は下部送風機４３から出てくる熱風の一部を捕捉し、気流偏向板５７と下部ノズル板２７ａの間に設けられたノズルを介して空洞１２へ向ける。一方で、下部送風機４３から出てくる熱風の残りは、気流偏向板５７と下部ノズル板２７ａの間には設けられていないノズルを介して空洞１２に向かう。気流偏向板５７と下部ノズル板２７ａの間の高さのみならず気流偏向板５７の寸法と形状も、下部送風機４３から出てくる風の十分な部分が気流偏向板５７と下部ノズル板２７ａの間に設けられた下部ノズル板２７ａ内のノズルを通って行けるように選択されるので、下部ノズル板２７ａ〜２７ｃのすべてのノズルを出て空洞１２に入る風の風速ができるだけ互いに等しくなる。

本実施例では、上部ノズル板２４ａ〜２４ｃと下部ノズル板２７ａ〜２７ｃのそれぞれにおいて１３６個の延長したノズル状特徴部３５を出ていく気流の平均風速は毎秒９０フィートであるのに対し、これら１３６個の延長したノズル状特徴部３５を出ていく風速の標準偏差はおよそ毎秒９フィートである。

気流偏向板５４、５７に由来する長所は、それらの複数のノズル板２４ａ〜２４ｃ及びノズル板２７ａ〜２７ｃにそれぞれ依存するものではなく、また、上部ノズル板２７ａと下部ノズル板２７ａに取り付ける気流偏向板５４、５７を置き換える他の手段でも同様な結果を得られることが、当業者には理解できるだろう。

以上記載してきたように、本発明は食料品を加熱するための改善した方法を有する小型オーブンを提供する。

好ましい実施例を参照して本発明を具体的に開示し記載してきたが、形態と詳細の様々な変更は本発明の精神と範囲を逸脱することなく実施できることが当業者には理解できるであろう。

Claims (15)

1. ハウジングと、
   食料品を収容するために前記ハウジング内に設けられた空洞と、
   熱風を前記空洞に供給するための送風機と、
   ノズル板と結合した気流偏向板と、からなるオーブンであって、
   前記ノズル板は複数のノズルを有し、前記偏向板と前記ノズル板の間に設けられたノズルを介して前記送風機から前記空洞に流れる熱風の一部を捕捉し方向付けながら、前記送風機に残存する熱風を前記偏向板と前記ノズル板の間には設けられていないノズルを介して前記空洞へ移動させることで、全てのノズルを通って空洞へ向かう熱風の各速度ができるだけ等しくなるようにしたことを特徴とするオーブン。
2. 前記複数のノズルの各直径が、およそ０．３７５インチ（９．５３×１０^-3ｍ）であることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
3. 前記ノズル板はおよそ２．２５平方インチ（１．４５×１０^-3ｍ²）あたり１個の孔を有して、空洞設置面積平方インチあたり流量が最大毎分立方フィート（CFM）を可能にしていることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
4. 前記オーブンが前記空洞から熱風を収集するために３つの空気取り入れ口を備えていることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
5. 前記３つの空気取り入れ口が、直交３方向で前記空洞から熱風を収集していることを特徴とする請求項４に記載のオーブン。
6. ハウジングと、
   食料品を収容するために前記ハウジング内に設けられた空洞と、
   熱風を前記空洞に供給するための送風機と、
   前記空洞内に設けられたプレナムとプレートの第一セットと、からなるオーブンであって、
   前記プレートの第一セットが共に積み重ねられて複数の同心孔を提供することでノズル状の特徴を形成して、熱風を前記送風機から前記空洞内の前記食料品に向けて、前記食料品を加熱することを特徴とするオーブン。
7. 前記空洞が第二プレナムとプレートの第二セットを備え、前記プレートの第二セットが共に積み重ねられて複数の同心孔を提供することでノズル状の特徴を形成して、熱風を前記空洞に向けて、前記食料品を加熱することを特徴とする請求項６に記載のオーブン。
8. 前記プレートの第一セットの１つの複数の孔が、前記プレートの第一セットの別の１つの複数の孔と異なる直径を有していることを特徴とする請求項６に記載のオーブン。
9. 前記プレートの第一の孔径がおよそ０．５７５インチ（１．４６×１０^-2ｍ）であって、前記プレートの第二の孔径がおよそ０．４７５インチ（１．２１×１０^-2ｍ）であって、前記プレートの第三の孔径がおよそ０．３７５インチ（９．５３×１０^-3ｍ）であることを特徴とする請求項６に記載のオーブン。
10. 前記プレートの１つはおよそ２．２５平方インチ（１．４５×１０^-3ｍ²）あたり１個の孔を有して、空洞設置面積平方インチ（６．４５×１０^-4ｍ²）あたり流量が最大毎分立方フィート（CFM）を可能にしていることを特徴とする請求項６に記載のオーブン。
11. 前記オーブンが前記空洞から熱風を収集するために３つの空気取り入れ口を備えていることを特徴とする請求項６に記載のオーブン。
12. 前記３つの空気取り入れ口が、直交３方向で前記空洞から熱風を収集していることを特徴とする請求項１１に記載のオーブン。
13. ハウジングと、
    食料品を収容するために前記ハウジング内に設けられた空洞と、
    熱風を前記空洞に供給するための送風機と、
    空洞設置面積平方インチ（６．４５×１０^-4ｍ²）あたり流量が毎分２．５立方フィート（０．０７１ｍ³）より大きく直交３方向の前記空洞から熱風を収集するための３つの独立した空気取入れ口と、を備えたオーブン。
14. 前記オーブンは、ノズル板と結合した気流偏向板を更に備え、
    前記ノズル板は前記偏向板と前記ノズル板の間に設けられた複数のノズルを有し、前記ノズルを介して前記送風機から前記空洞に流れる熱風の一部を捕捉し方向付けながら、前記送風機に残存する熱風を前記偏向板と前記ノズル板の間には設けられていないノズルを介して前記空洞へ移動させることで、全てのノズルを通って空洞へ向かう熱風の各速度ができるだけ等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載のオーブン。
15. 前記ノズル板が前記ノズルを形成するための複数の同心孔を供給する共に積み重ねられた複数のプレートによって形成されていることを特徴とする請求項１４に記載のオーブン。

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