JP2021062195A - 加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】伝熱効率が高い加熱装置を提供する。【解決手段】内部に加熱空間１０を画成する中空のボックス１と、加熱空間１０内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射ユニット２と、加熱空間１０に向かって赤外線を放射する赤外線放射モジュール３と、送風源３４と、を具える加熱装置であって、赤外線放射モジュール３は、赤外線を放射する赤外線放射ユニット３１と、赤外線放射ユニット３１を囲むように配置され、加熱空間１０に臨む一面に、加熱空間１０に連通する第１の開口が形成されるランプハウジング３２と、第１の開口を覆うようにランプハウジング３２に取り付けられると共に、複数の通孔が形成されるマイクロ波遮蔽板３３と、を有し、マイクロ波遮蔽板３３は、ランプハウジング３２と共に、集熱空間を画成し、送風源３４は、ランプハウジング３２に接続され、空気を集熱空間内に吹き込むことができるように構成される加熱装置。【選択図】図１
Description
本発明は加熱装置に関し、具体的には、マイクロ波及び赤外線を放射して被加熱物を加熱する加熱装置に関する。
従来より、加熱室の内部にマイクロ波や赤外線を放射して飲食物などの被加熱物を加熱する種々な加熱装置が提案されている。赤外線は被加熱物の表面に吸収されるので、赤外線による加熱は、主に被加熱物の表面を加熱する。一方、マイクロ波は被加熱物に吸収されず、被加熱物を透過して被加熱物に含まれた水分を振動させるので、マイクロ波による加熱は、被加熱物の内部まで加熱することができる。
特許文献１には、マイクロ波及び赤外線を用いて被加熱物を加熱する加熱装置が提案されている。該加熱装置は、内部に加熱室を有するボックスと、加熱室内へマイクロ波を供給するマグネトロンと、ボックスの上側に配置され、加熱室に臨む一面に開口が形成されるランプハウスと、ランプハウス内に配置され、加熱室内へ赤外線を照射する赤外線ランプと、を備え、ランプハウスの開口には、マイクロ波を遮蔽するマイクロ波遮蔽板が配置されている。
マイクロ波遮蔽板は、ランプハウスと共に、ランプが収容されている密閉空間を画成し、密閉空間から外部への輻射熱の伝熱を制限又は阻止する。また、マイクロ波遮蔽板には、複数の孔が形成されることにより、赤外線ランプにより放射された赤外線がマイクロ波遮蔽板の孔を介して、加熱室内に照射することができる。さらに、マイクロ波遮蔽板に形成された複数の孔は、赤外線ランプをマイクロ波から遮蔽できるように形成される。これにより、マイクロ波による赤外線ランプの影響または破壊を防止することができる。
しかしながら、赤外線ランプにガラス管（例えば、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター）が適用されている場合、赤外線ランプは、短期間内に高い輻射熱を発生し、加えて、マイクロ波遮蔽板が大部分の赤外線を遮蔽する（つまり、赤外線ランプからの大部分の輻射熱がマイクロ波遮蔽板及びランプハウスにより吸収される）ことにより、赤外線ランプによる輻射熱の伝熱効率が低い。これにより、マイクロ波遮蔽板及びランプハウスにより画成される密閉空間の温度が急激に上昇し、マイクロ波遮蔽板及びランプハウスが高温により変形または変質するという問題がある。
したがって、本発明は、伝熱効率が高い加熱装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するための手段として、本発明は、以下の加熱装置を提供する。
本発明の加熱装置は、内部に加熱空間を画成する中空のボックスと、前記ボックスの外側に配置されると共に、前記加熱空間内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射ユニットと、前記ボックスの外側に配置されると共に、前記加熱空間に向かって赤外線を放射する赤外線放射モジュールと、前記赤外線放射モジュールに接続される送風源と、を具える加熱装置であって、前記赤外線放射モジュールは、前記ボックスの外側に配置され、赤外線を放射する赤外線放射ユニットと、前記赤外線放射ユニットを囲むように配置され、前記加熱空間に臨む一面に、前記加熱空間に連通する第１の開口が形成されるランプハウジングと、前記第１の開口を覆うように前記ランプハウジングに取り付けられると共に、複数の通孔が形成されるマイクロ波遮蔽板と、を有し、前記マイクロ波遮蔽板は、前記ランプハウジングと共に、前記赤外線放射ユニットが収容されている集熱空間を画成し、前記送風源は、前記ランプハウジングに接続され、空気を前記集熱空間内に吹き込むことができるように構成され、前記送風源は、空気を前記集熱空間を経由して前記加熱空間内に吹き込むことにより、前記赤外線放射ユニットから放射された赤外線の輻射熱により加熱された前記ランプハウジング及び前記マイクロ波遮蔽板に接触して加熱された前記集熱空間内の空気を前記加熱空間内に送り込む。
上記構成によれば、本発明に係る加熱装置は、送風源から吹き込まれた空気により、集熱空間内の気圧が上昇して、集熱空間内の加熱された空気が、マイクロ波遮蔽板の通孔を介して、加熱空間内に送り込まれる。これにより、赤外線放射ユニットから放射された赤外線による輻射熱は、熱放射によりランプハウジング及びマイクロ波遮蔽板に伝達され、熱伝導により集熱空間内の空気に伝達され、集熱空間内の加熱された空気が加熱空間内に送り込まれるという強制対流により加熱空間内の空気に伝達され、熱伝導により加熱空間内に配置された被加熱物に伝達される。これにより、赤外線放射ユニットによる輻射熱が加熱空間内に配置された被加熱物に伝達され、伝熱効率が上昇する。また、集熱空間内の輻射熱が効率よく伝達されるので、集熱空間の温度が下がり、マイクロ波遮蔽板及びランプハウジングの高温による変形または変質を防止することができる。
したがって、本発明は、上述の構成によって、伝熱効率が高い加熱装置を提供することができる。
以下、本発明に係る加熱装置について、図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る加熱装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。図１に示されているように、本実施形態は、被加熱物を収容するように、内部に加熱空間１０を画成する中空のボックス１と、マイクロ波放射ユニット２と、２つの赤外線放射モジュール３と、赤外線放射モジュール３に接続される送風源３４と、を具える。
図１は、本発明に係る加熱装置の第１の実施形態の構成を示す斜視図である。図１に示されているように、本実施形態は、被加熱物を収容するように、内部に加熱空間１０を画成する中空のボックス１と、マイクロ波放射ユニット２と、２つの赤外線放射モジュール３と、赤外線放射モジュール３に接続される送風源３４と、を具える。
マイクロ波放射ユニット２は、ボックス１の外側に配置されている。本実施形態において、該マイクロ波放射ユニット２は、それぞれ、所定の高さ方向Ｚにおけるボックス１の上側及び下側に配置され、加熱空間１０内にマイクロ波を放射する２つのマイクロ波放射部２１を有する。
図２は、第１の実施形態の赤外線放射モジュール３と送風源３４の構成を示す斜視図である。図１と図２に示されているように、２つの赤外線放射モジュール３は、いずれも、ボックス１の外側に配置され、加熱空間１０に向かって赤外線を放射する赤外線放射ユニット３１と、赤外線放射ユニット３１を囲むように配置され、加熱空間１０を臨む一面に、加熱空間１０に連通する第１の開口３２１が形成されるランプハウジング３２と、第１の開口３２１を覆うようにランプハウジング３２に取り付けられると共に、複数の通孔３３１が形成されるマイクロ波遮蔽板３３と、を有する。
本実施形態において、２つの赤外線放射モジュール３は、ボックス１の前記上側に配置され、具体的には、ボックス１の前記上側に配置されたマイクロ波放射部２１の両側に配置される。また、本実施形態において、赤外線放射ユニット３１は、赤外線ランプ管であって、石英ガラスと、フィラメント（例えば、タングステンまたはニクロムにより作成されたフィラメント）と、ガス（窒素ガスやアルゴンなどの不活性ガス）と、によって構成されるガラス管であるが、本発明は、これに限定されない。
ランプハウジング３２は、略直方体を呈し、加熱空間１０に臨む一面に第１の開口３２１が形成されているので、その断面は「コ」の字型となる。さらに、ボックス１の前記上側には、２つのランプハウジング３２がそれぞれ有する第１の開口３２１に連通する２つの第２の開口１１が形成されている。
２つのマイクロ波遮蔽板３３は、それぞれ対応する第１の開口３２１と２つの第２の開口１１との間に介在するように取り付けられており、ランプハウジング３２と共に、赤外線放射ユニット３１が収容されている集熱空間３５を画成する。赤外線放射ユニット３１から放射された赤外線の大部分をマイクロ波遮蔽板３３及びランプハウジング３２が遮蔽するので、集熱空間３５から外部への輻射熱の伝熱が制限又は阻止される。一部の赤外線は、マイクロ波遮蔽板３３の通孔３３１を介して加熱空間１０内に放射されて、加熱空間１０内に配置される被加熱物を加熱する。
赤外線放射ユニット３１から放射された赤外線の輻射熱による高温に耐えて、熱変形又は変質しないように、ランプハウジング３２及びマイクロ波遮蔽板３３は、厚さ２ｍｍ〜４ｍｍの金属により作成されるのが好ましい。また、マイクロ波が集熱空間３５内に侵入して、赤外線放射ユニット３１を影響又は破壊することを防止するために、マイクロ波遮蔽板３３の通孔３３１は、直径が３ｍｍ以下に形成されるのが好ましい。
送風源３４は、赤外線放射モジュール３のランプハウジング３２に接続され、空気を集熱空間３５内に吹き込むことができるように構成される。具体的には、ランプハウジング３２は第１の開口３２１の反対側に、第３の開口３２２が形成されている。送風源３４は、２つのランプハウジング３２の高さ方向Ｚと直交する一側に配置される送風機３４１と、送風機３４１の送風口３４１１から２つのランプハウジング３２の第３の開口３２２までそれぞれ延伸する２つの送風管３４２と、を有している。２つの送風管３４２は、それぞれ、両端における一端３４２２が該送風管３４２が対応する第３の開口３２２に接続され、他端３４２１が送風口３４１１に接続されている。送風機３４１は、２つの送風管３４２及び第３の開口３２２を介して集熱空間３５内に空気を吹き込む。
送風源３４は、空気を集熱空間３５を経由して加熱空間１０内に吹き込むことにより、赤外線放射ユニット３１から放射された赤外線の輻射熱により加熱されたランプハウジング３２及びマイクロ波遮蔽板３３に接触して加熱された集熱空間３５内の空気を加熱空間１０内に送り込む。つまり、空気が送風源３４から集熱空間３５内に吹き込まれるので、集熱空間３５内の気圧が上昇することで、集熱空間３５内の加熱された空気が、マイクロ波遮蔽板３３の通孔３３１を介して、加熱空間１０内に送り込まれる。これにより、赤外線放射ユニット３１から放射された赤外線による輻射熱は、熱放射によりランプハウジング３２及びマイクロ波遮蔽板３３に伝達され、ランプハウジング３２及びマイクロ波遮蔽板３３から熱伝導により集熱空間３５内の空気に伝達され、集熱空間３５内の加熱された空気を加熱空間１０内に送り込むという強制対流により加熱空間１０内の空気に伝達され、熱伝導により加熱空間１０内に配置された被加熱物に伝達される。これにより、赤外線放射ユニット３１による輻射熱が加熱空間１０内に配置された被加熱物に伝達され、伝熱効率が上昇する。また、集熱空間３５内の輻射熱が伝達されるので、集熱空間３５の温度が下がり、マイクロ波遮蔽板３３及びランプハウジング３２の高温による変形または変質を防止することができる。
なお、集熱空間３５内の加熱された空気が加熱空間１０内に送り込まれることにより、加熱空間１０内の気圧が上昇するが、加熱空間１０内の空気がボックス１の側面に形成された複数の排気孔を介して外部へ流出することにより、加熱空間１０内の気圧が安定する。
また、伝熱効率を更に上昇させるために、本実施形態において、マイクロ波遮蔽板３３の加熱空間１０に臨む表面に、熱輻射塗料（例えば、オキツモ社製高効率輻射塗料Ｂ−６００）を塗布する。該熱輻射塗料により、赤外線放射ユニット３１により加熱されたマイクロ波遮蔽板３３は、加熱空間１０に熱輻射を放射し、加熱空間１０内に配置された被加熱物を加熱することができる。本実施形態の加熱装置を用いて、マイクロ波放射ユニット２と赤外線放射モジュール３と送風源３４とを起動させて、加熱空間１０内に配置される被加熱物（例えば、食材）を加熱するとき、送風源３４による強制対流とマイクロ波遮蔽板３３による熱輻射とにより、赤外線放射ユニット３１により生成された輻射熱を効率よく被加熱物に伝達することができる。さらに、マイクロ波遮蔽板３３による熱輻射と、マイクロ波遮蔽板に遮蔽されていない赤外線は、被加熱物の表面に吸収されるので、被加熱物の表面に特殊効果（例えば、焦げ目）をつけることができる。
更に、図１に示されているように、本実施形態は、ボックス１の側面（例えば、後ろ側）に配置されると共に、熱風を起こし送風して加熱空間１０内に循環させる熱風循環ユニット４を更に具える。したがって、本実施形態は、マイクロ波と、赤外線と、熱風と、の３つの加熱源を有し、それらを単独に起動することができ、またはその中から２つを選んで同時に起動することができ、またはすべての加熱源を同時に起動することができる。
（第２の実施形態）
本発明に係る加熱装置の第２の実施形態は、送風源３４の配置位置が違う点を除いて、第１の実施形態と同一的に構成されている。
本発明に係る加熱装置の第２の実施形態は、送風源３４の配置位置が違う点を除いて、第１の実施形態と同一的に構成されている。
図３は、本発明に係る加熱装置の第２の実施形態における赤外線放射モジュール３と送風源３４の構成を示す斜視図である。図３に示されているように、第２の実施形態における送風源３４の送風機３４１は、２つのランプハウジング３２の高さ方向Ｚにおける上側に配置されている。２つの送風管３４２は、それぞれ、両端における一端３４２２が該送風管３４２が対応する第３の開口３２２に接続され、他端３４２１が送風口３４１１に接続されている。送風機３４１は、２つの送風管３４２及び第３の開口３２２を介して集熱空間３５内に空気を吹き込む。
以上により、本発明に係る加熱装置は、送風源３４から吹き込まれた空気により、集熱空間３５内の気圧を上昇させて、集熱空間３５内の加熱された空気を、マイクロ波遮蔽板３３の通孔３３１を介して、加熱空間１０内に送り込む。これにより、赤外線放射ユニット３１から放射された赤外線による輻射熱は、熱放射によりランプハウジング３２及びマイクロ波遮蔽板３３に伝達され、熱伝導により集熱空間３５内の空気に伝達され、集熱空間３５内の加熱された空気を加熱空間１０内に送り込むという強制対流により加熱空間１０内の空気に伝達され、熱伝導により加熱空間１０内に配置された被加熱物に伝達される。これにより、赤外線放射ユニット３１による輻射熱は、赤外線がマイクロ波遮蔽板３３の通孔３３１を介して加熱空間１０内に配置された被加熱物に直接に放射することにより、前記被加熱物に伝達され、加えて、送風源３４による強制対流により前記被加熱物に伝達される。そのため、伝熱効率が上昇する。また、集熱空間３５内の輻射熱が伝達されるので、集熱空間３５の温度が下がり、マイクロ波遮蔽板３３及びランプハウジング３２の高温による変形または変質を防止することができる。さらに、マイクロ波遮蔽板３３の加熱空間１０に臨む表面に、熱輻射塗料を塗布することにより、赤外線により加熱されたマイクロ波遮蔽板３３は、加熱空間１０に熱輻射を放射し、前記被加熱物を加熱することができる。これにより、赤外線放射ユニット３１による輻射熱の伝熱効率を更に上昇させることができる。
以上、本発明の好ましい実施形態及び変化例を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。
本発明に係る加熱装置は、伝熱効率が従来より高いので、電子レンジなどの加熱装置に対する様々な応用が可能である。
１ ボックス
１０ 加熱空間
１１ 第２の開口
２ マイクロ波放射ユニット
２１ マイクロ波放射部
３ 赤外線放射モジュール
３１ 赤外線放射ユニット
３２ ランプハウジング
３２１ 第１の開口
３２２ 第３の開口
３３ マイクロ波遮蔽板
３３１ 通孔
３４ 送風源
３４１ 送風機
３４１１ 送風口
３４２ 送風管
３４２１ 他端
３４２２ 一端
３５ 集熱空間
４ 熱風循環ユニット
Ｚ 高さ方向
１０ 加熱空間
１１ 第２の開口
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２１ マイクロ波放射部
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３１ 赤外線放射ユニット
３２ ランプハウジング
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３３ マイクロ波遮蔽板
３３１ 通孔
３４ 送風源
３４１ 送風機
３４１１ 送風口
３４２ 送風管
３４２１ 他端
３４２２ 一端
３５ 集熱空間
４ 熱風循環ユニット
Ｚ 高さ方向
Claims (8)
- 内部に加熱空間を画成する中空のボックスと、
前記ボックスの外側に配置されると共に、前記加熱空間内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射ユニットと、
前記ボックスの外側に配置されると共に、前記加熱空間に向かって赤外線を放射する赤外線放射モジュールと、
前記赤外線放射モジュールに接続される送風源と、を具える加熱装置であって、
前記赤外線放射モジュールは、
前記ボックスの外側に配置され、赤外線を放射する赤外線放射ユニットと、
前記赤外線放射ユニットを囲むように配置され、前記加熱空間に臨む一面に、前記加熱空間に連通する第１の開口が形成されるランプハウジングと、
前記第１の開口を覆うように前記ランプハウジングに取り付けられると共に、複数の通孔が形成されるマイクロ波遮蔽板と、を有し、
前記マイクロ波遮蔽板は、前記ランプハウジングと共に、前記赤外線放射ユニットが収容されている集熱空間を画成し、
前記送風源は、前記ランプハウジングに接続され、空気を前記集熱空間内に吹き込むことができるように構成され、
前記送風源は、空気を前記集熱空間を経由して前記加熱空間内に吹き込むことにより、前記赤外線放射ユニットから放射された赤外線の輻射熱により加熱された前記ランプハウジング及び前記マイクロ波遮蔽板に接触して加熱された前記集熱空間内の空気を前記加熱空間内に送り込む
ことを特徴とする加熱装置。 - 所定の高さ方向において前記ボックスの上側には、前記赤外線放射モジュールの前記第１の開口に連通する第２の開口が形成されており、
前記マイクロ波遮蔽板は、前記第１の開口と前記第２の開口との間に介在するように取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。 - 前記加熱装置は、２つの前記赤外線放射モジュールを具えており、
所定の高さ方向において前記ボックスの上側には、２つの前記赤外線放射モジュールがそれぞれ有する前記第１の開口に連通する２つの第２の開口が形成されており、
前記２つの赤外線放射モジュールがそれぞれ有する前記マイクロ波遮蔽板は、それぞれ対応する前記第１の開口と前記２つの第２の開口との間に介在するように取り付けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。 - 前記ランプハウジングは前記第１の開口の反対側に第３の開口が形成されており、
前記送風源は、前記ランプハウジングの前記高さ方向と直交する一側に配置される送風機と、前記送風機の送風口から各前記ランプハウジングの前記第３の開口までそれぞれ延伸する２つの送風管と、を有しており、
前記２つの送風管は、それぞれ、両端における一端が該送風管が対応する前記第３の開口に接続され、他端が前記送風口に接続されており、
前記送風機は、前記２つの送風管及び前記第３の開口を介して前記集熱空間内に空気を吹き込む
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。 - 前記ランプハウジングは前記第１の開口の反対側に第３の開口が形成されており、
前記送風源は、前記ランプハウジングの前記高さ方向における上側に配置される送風機と、前記送風機の送風口から各前記ランプハウジングの前記第３の開口までそれぞれ延伸する２つの送風管と、を有しており、
前記２つの送風管は、それぞれ、両端における一端が該送風管が対応する前記第３の開口に接続され、他端が前記送風口に接続されており、
前記送風機は、前記２つの送風管及び前記第３の開口を介して前記集熱空間内に空気を吹き込む
ことを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。 - 前記マイクロ波遮蔽板の前記加熱空間に臨む表面に、熱輻射塗料が塗布されており、
前記熱輻射塗料により、前記赤外線放射ユニットにより加熱された前記マイクロ波遮蔽板は、前記加熱空間に熱輻射を放射することができる
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の加熱装置。 - 前記ボックスの側面に配置されると共に、熱風を起こし送風して前記加熱空間内に循環させる熱風循環ユニットを更に具える
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の加熱装置。 - 前記赤外線放射ユニットは、赤外線ランプ管である
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の加熱装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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