JP3289917B2 - 光波オーブン並びに多重調理モードおよび連続ランプ操作を有する光波オーブンによる調理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 この発明は調理オーブンの分野に関する。更に詳しく
は、この発明は改良された光波オーブンと、電磁スペク
トルの赤外域、近可視域および可視範囲の輻射エネルギ
を有する光波オーブンによる調理方法に関する。

発明の背景 食品を調理して焙焼（ベーキング）するオーブンは、
数千年に亘って周知であり使用されている。基本的に
は、オーブンの形式は四種類の調理形態に分類できる。
即ち、伝導調理、対流調理、赤外線輻射調理、およびマ
イクロ波調理である。

調理と焙焼とには微妙な差異がある。調理は食品の加
熱が要求されるだけである。パン、ケーキ、クラスト、
ペストリのような生地から製品を焙焼することは、製品
全体の加熱だけではなく。生地から所定の方式で水分を
除去して最終的な製品の適正な粘度と最終的に外側を焦
がすことを達成する化学反応を必要とする。パン焙焼時
の処方に従うことが非常に重要である。通常のオーブン
において温度を増大することにより焙焼時間を減少させ
ると、製品が損傷したり破壊されたりする。

一般的に食料品を最短時間で高品位に調理または焙焼
しようとすると、 問題が生じる。伝導及び対流は必要な品位を与える
が、その両者共に本質的にエネルギ伝達が遅い。長波長
赤外線輻射は迅速な加熱率を与えるが、大抵の食料品の
表面領域のみを加熱するに留まり、内部への熱エネルギ
伝達は遥かに遅い熱伝導によって行われる。マイクロ波
輻射は非常に迅速に深部まで行き渡って食料品を加熱す
るが、ベーキングの途中で表面近傍の水分が不足するの
で、程良く焦げが生じる前に加熱処理が停止してしま
う。従って、マイクロ波オーブンは、例えばパンのよう
な良質な焙焼食料品を作ることができない。

輻射調理方法は、輻射と食品分子との相互作用方式に
よって分類できる。例えば、調理に使用する波長の最も
長い波長から述べると、マイクロ波領域での加熱の殆ど
は、輻射エネルギが双極性水分子と結合して、それらを
回転させることにより生じる。水分子の間の粘着結合が
回転エネルギを熱エネルギに変換することにより食品が
加熱される。波長を短くしていき、長波長領域の赤外線
になると、分子及びそれを構成する原子が、明確な励起
帯域の共振エネルギを吸収することが知られている。こ
れは主として振動エネルギ吸収過程である。スペクトル
の近赤外領域においては、吸収の主要な部分は、振動モ
ードに対する高周波結合に起因する。可視領域における
主な吸収機構は原子に結合されて分子を構成する電子の
励起である。これらの干渉はスペクトルの可視帯域で容
易に認められ、ここでそれらの干渉は「色」吸収と称さ
れている。最後に、紫外線では、波長が充分に短く、輻
射のエネルギは電子をそれが構成する原子から実際に離
すのに充分であり、それによりイオン化状態を形成して
化学結合を破る。この短波長は、殺菌技術では使用が見
られるが、食品の加熱での使用はおそらく僅かである。
というのは、その短波長は逆効果の化学反応を促進し
て、食物分子を破壊するためである。

光波オーブンは通常のオーブンよりも非常に短時間に
食品を調理および焙焼する能力がある。この調理スピー
ドは、使用される波長およびと出力レベルの範囲に起因
する。

波長の可視光、近可視光、赤外範囲については、人間
の眼の知覚に個人差があるので正確な規定がない。しか
しながら、科学的な「可視」光範囲の規定は典型的に約
0.39μｍ乃至0.77μｍの範囲を典型的に包含する。用語
「近可視」光は、可視域より長い波長を有するが、約1.
35μｍにおいて水吸収カットオフより更に少ない赤外線
輻射のために作られている。用語「赤外線」は約1.35μ
ｍより長い波長を称する。この開示の目的のために、可
視域は約0.39μｍと0.77μｍとの間の波長を含み、近可
視域は約0.77μｍと1.35μｍとの間の波長を含み、赤外
域が約1.35μｍより長い波長を含む。

典型的に、可視域（.39乃至.77μｍ）および近可視域
（.77乃至1.35μｍ）における波長は、殆どの食品にか
なり深い浸透性を有する。この深浸透性の範囲は、水の
吸収特性に主に支配される。水についての浸透性特徴
は、可視域における1.35ミクロンにて約50メートルから
約1mm以下へ変動する。幾つかの他の要因がこの基本的
な吸収浸透を変更する。可視域で食品分子の電子の吸収
が浸透距離を実質的に減少させ、一方、食品内の散乱は
深浸透の領域を通じて強い要因となる。測定は、スペク
トルの可視域および近可視域における光についての典型
的な平均浸透距離は、肉についての２−4mmから或る焙
焼食品および脂肪分がないミルクのような液体について
の10mm程度の深さへ変動する。

深浸透領域は、エネルギが食品の表面の近傍のかなり
厚い領域に蓄えられるから、食品へ入射する輻射出力密
度を増加させることを可能とし、そしてエネルギは大き
な体積で基本的に蓄えられるから、表面における食品の
温度は迅速に上昇することはない。従って、可視域およ
び近可視域における輻射は、外面が褐色になることに大
きく貢献することはない。

1.35μｍの上の領域（赤外域）において、浸透距離は
1mmの分数に減少し、特定の吸収ピークは0.001mmまで下
がる。この領域での出力が、このような小さな深さにお
いて吸収されて、温度が迅速に上昇して、水を追い払っ
て外皮を形成する。蒸発して表面を冷却する水がなけれ
ば、温度は300゜Fに迅速に上昇する。これは、褐色化反
応（Maillard反応）の組が開始されるおおよその温度で
ある。温度が迅速に400゜Fより上に上げられるにつれ
て、表面が燃焼し始める点に達する。

深い浸透波長（.39乃至1.35μｍ）と浅い浸透波長
（1.35μｍ以上）との間の平衡は、光波オーブンにおい
て食品の表面における出力密度を増大し、短波長で食品
を迅速に調理して、長い赤外線で食品を褐色にして、高
品質の食品産品が生成される。

通常のオーブンは輻射エネルギがより短い波長成分を
有していない。結果的な浅い浸透このようなオーブンに
おいて輻射パワーを増大することは、食品表面を迅速に
加熱するのみであり、その内部が暖まる前に食品を早々
に褐色にするだけである。

浸透深度がスペクトルの深い浸透領域に亘って均一で
はないことに留意されたい。水は可視輻射に対して非常
に深い浸透、即ち数メートルを示すけれども、食品高分
子化合物の電子の吸収は一般に可視域で増加する。可視
域の青の終端（.39μｍ）の近傍の散乱の付加的な効果
は、浸透を更に低減させる。しかしながら、黒体スペク
トルの青の終端に極めて少ししかエネルギが位置しない
ので、全体的な平均の浸透に小さな実際の損失がある。

通常のオーブンは高々約0.3W/cm²（例えば400゜F）の
輻射出力密度で操作される。通常のオーブンの調理速度
は単純に調理温度を上げることでは早めることができな
い。というのは、高められた調理温度が水を食品表面か
ら駆逐して、食品内部が適正温度へ上がる前に食品表面
が褐色になって焦げてしまうからである。それと対照的
に、光波オーブンは可視域、近可視域、赤外域の約0.8
乃至5W/cm²から操作され、非常に早められた調理速度を
もたらす。従って、高出力密度は光波オーブンにおいて
食品を良好な品質で早く調理するために用いられる。例
えば、約0.7乃至1.37W/cm²において光波オーブンを用い
て次の調理速度が得られた。

食品 調理時間 ピザ 4分間 ステーキ 4分間 ビスケット 7分間 クッキー 11分間 野菜（アスパラガス） 4分間 高品質の調理と焙焼のために、出願人は、入射輻射エ
ネルギの深い浸透と表面加熱部分との間の良好なバラン
ス比は、50:50、即ち、出力（.39乃至1.35μｍ）／出力
（1.35μｍ以上）１であることを発見した。

この値より高い比を用いることができ、そして特に厚
い食品を調理することにおいて有用であるが、これらの
高い比率を持っている輻射源を得るのは困難であり費用
がかかる。迅速な調理は１よりも実質的に低い比で達成
され得る。これは、殆どの食品については比を約0.5ま
で下げて、薄い食品、例えばピザと、大きな水部分を有
する食品、例えば肉とについてはより低い比率で改善さ
れた調理および焙焼を達成できることが示された。一般
に表面出力密度は、熱伝導の緩慢な速度が、食品外部が
燃える前に食品内部を加熱できるように、出力比低減に
より低減させなくてはならない。一般に、外側表面の燃
焼は、調理に使用できる最大出力密度についての限界を
設定することは覚えておくべきである。出力比が約0.3
の下に低減されるなら、使用可能な出力密度は従来の調
理に相当し、速度の利点はもたらさない。

黒体輻射源が輻射出力を供給するために使われるな
ら、出力比は効率的な色温度、ピーク強度、可視光成分
百分率に置き換えることができる。例えば、約１の出力
比を得るために、対応する黒体が、.966μｍのピーク強
度、.39乃至.77μｍの全可視範囲における輻射の12％で
3000゜Kを有することが計算できる。タングステン・ハ
ロゲン・クォーツ球は、黒体輻射曲線に相当に近似して
従うスペクトル特性を有する。商業的に入手可能なタン
グステン・ハロゲン球が3400゜Kの高い色温度を有効に
使用している。残念ながら、このような光源の寿命は高
い色温度において著しく短くなる（3200゜Kの上の温度
において、それは一般に100時間より少ない）。球の寿
命と調理速度との良好な妥協は、タングステン・ハロゲ
ン球を約2900−3000゜Kで操作することで獲得できると
決定されていた。球の色温度が低下するにつれて、且つ
より浅い赤外線浸透が生成されると、調理および焙焼速
度は調理済み食品の品位を減じる。殆どの食品について
は、約2500゜Kへ下げる利点の認識可能な速度（約1.2μ
ｍ、約5.5％の可視成分）があり、若干の食品について
は、より低い色温度にさえ利点がある。2100゜Kの領域
で速度利点は、試験済みの事実上全ての食品について消
失する。

磨き上げられた高純度のアルミニウム反射壁を用いる
矩形の市販の光波オーブンのためには、この光波オーブ
ンが通常のオーブンよりも合理的な調理速度の利点を持
つために約４キロワットのランプ出力が必要であること
が決定されている。４キロワットのランプ出力が、四つ
の商業的に利用可能なタングステン・ハロゲン・ランプ
を色温度3000゜Kで、オーブン・キャビティ内部に約0.6
−1.0W/cm²の出力密度を生成するように操作できる。こ
の出力密度は、光波オーブンについて、通常のオーブン
を明らかに凌ぐために必要な最小値の近傍に考慮されて
いる。このような市販の光波オーブンは、調理面上の食
品が比較的均等に調理されるように、調理面の上と下と
の両方にランプを有することができる。

光波オーブンにおける一つの問題は、異なる形と色と
を有する食品が、別に調理されるということである。そ
れ故に、若干の食品は、均等に調理されて適切に褐色に
された食品をもたらすように、他のものより多くの光波
エネルギを受ける或る特定の面を必要とする。しかしな
がら、オーブン・キャビティにおける照明の最大均一性
を与えるように設計された光波オーブンは、選択された
食品面に適切なカスタムの照明を与えることができな
い。

光波オーブンの他の問題は、光波オーブンは、適切な
色温度において全てのランプを操作するには相当な電流
を要求するということである。しかしながら、典型的な
家庭の台所アウトレットは、ただ二つだけの商業的に入
手可能な１キロワットのタングステン・ハロゲン・ラン
プを約2900゜Kの色温度で操作するのに充分な電流15ア
ンペアを供給できるだけである。食品を回転させなけれ
ば、二つの細長いランプは、充分に大きな調理領域を効
率的に且つ均等に輻射処理することができない。典型的
な家庭台所使用のために設計された光波オーブン・キャ
ビティは、ただ二つだけの細長いランプによって均等且
つ効率的に覆うことができるよりも広い調理領域寸法を
持つ必要がある。

光波オーブンにおける他の問題は、例えば尚早に褐色
になることを妨げるために漸進的にオーブン・キャビテ
ィ内の光波調理出力密度を低減することが容易ではない
ということである。通常のオーブンにおいては、調理要
素への電圧は調理温度を低減するために減少させること
ができる。しかしながら、仮に光波オーブン・ランプの
動作出力が低減され、ひいてはランプの色温度が低減さ
れるなら、ランプのスペクトル出力は、赤外域へ向かっ
てシフトし、低減された出力密度において食品の内部を
適切に調理するための可視光および近可視光は減らされ
る。

最後に、上述したように光波オーブンにおける食品に
ついての調理時間は、食品の色および形状に大きく依存
する。それ故に、光波オーブン調理時間は通常のオーブ
ン調理法に直接に相関しない。光波オーブン技術が比較
的新しいので、初めて光波オーブンを使う殆どの人々
は、通常のオーブンで伝統的に調理された食品を調理す
るのに最良な方法を決定するために試行錯誤せねばなら
ないであろう。

二つのランプによって覆うことができるよりも遥かに
広い調理領域を均等に且つ効率的に輻射処理し、依然と
して家庭台所で典型的に利用可能な限定された電力で操
作することができる光波オーブンと、それを用いた調理
方法とが要請される。このような ランプのエネルギースペクトルに影響を与えることな
く、または食品表面を尚早に褐色化することなく、特定
の食品表面についての光波出力密度を選択的に増減でき
る上述のようなオーブンと方法のための要請もある。こ
のようなオーブンと方法が通常のオーブンのための調理
法から光波オーブンのための調理法への容易な変換も与
えるべきである。

発明の概要 本発明の目的は、標準台所120VAC、15アンペア出力ア
ウトレットを用いる商業的に利用可能なタングステン・
ハロゲン・クォーツ・ランプで作動する光波オーブンを
与えることであり、また、その調理時間を最小にしなが
ら、調理された食品の品位を高める調理方法を与えるこ
とである。

本発明の他の目的は、ランプのスペクトル出力を不所
望に妥協することなく、オーブン内側の平均出力密度を
低減させる手段を与えることである。

本発明の他の目的は、選択的に或る特定の食品面の照
射を変えるためにランプ操作の異なるモードを与えるこ
とである。

本発明の他の目的は、通常のオーブン調理法を光波オ
ーブン調理法に翻訳する手段を与えることである。

従って、本発明の一つの観点は、光波オーブンにおい
て食品を調理する方法であり、その光波オーブンは、調
理領域と、赤外域、可視域、近可視域範囲を含む電磁ス
ペクトルにおける輻射エネルギを与える調理領域の上方
に配置された第１の複数の高出力ランプおよび調理領域
の下方に配置された第２の複数の高出力ランプとを有す
る。この方法は、第１と第２の複数のランプの一方の全
てのランプが同時に点灯しないようにずらされた方式
で、第１の平均出力レベルにおける第１と第２の複数の
ランプをそれにパワーを加えることにより連続的に操作
するステップを含む。

本発明の他の観点は、光波オーブンであり、これは調
理領域を内部に囲むオーブン・キャビティ・ハウジング
と、赤外域、可視域、近可視光範囲を含む電磁スペクト
ルにおける輻射エネルギを与える第１と第２の複数の高
出力ランプと、制御器とを含む。

第１の複数のランプは調理領域の上方に配置され、第
２の複数のランプは調理領域の下方に配置されている。
制御器は第１の複数のランプの全てのランプが同時に点
灯しないようにずらされた方式で、第１の平均出力レベ
ルにおける第１の複数のランプをそれにパワーを加える
ことにより連続的に操作し、この制御器は第２の複数の
ランプの全てのランプが同時に点灯しないようにずらさ
れた方式で、第２の平均出力レベルにおける第２の複数
のランプをそれにパワーを加えることにより連続的に操
作する。

本発明の他の目的と特徴が明細書、請求の範囲および
添付図面を検討することにより明白になるであろう。

図面の簡単な説明 図1Aは本発明の光波オーブンの上部断面図である。

図1Bは本発明の光波オーブンの前面図である。

図1Cは本発明の光波オーブンの側断面図である。

図2Aは本発明の上部反射体アセンブリの底面図であ
る。

図2Bは本発明の上部反射体アセンブリの側断面図であ
る。

図2Cはランプの一つの仮想的なイメージを示す本発明
の上記反射体アセンブリの部分的な底面図である。

図3Aは本発明の下部反射体アセンブリの上面図であ
る。

図3Bは本発明の下部反射体アセンブリの側断面図であ
る。

図3Cはランプの一つの仮想的なイメージを示す本発明
の下部反射体アセンブリの部分的な上面図である。

図4Aは本発明の光波オーブンの上部部分の上部断面図
である。

図4Bは本発明の光波オーブンのためのハウジングの側
面図である。

図５は本発明の他の代替的実施例の側断面図である。

図６は本発明の代替的実施例の反射体アセンブリの上
面図であり、これはランプの下方の反射体カップを含
む。

図7Aは本発明の代替的実施例の反射体アセンブリの反
射体カップの一つの上面図である。

図7Bは図7Aの反射体アセンブリの側断面図である。

図7Cは図7Aの反射体カップの端部断面図である。

図８は図7Aの反射体カップの代替的実施例の上面図で
ある。

図9Aは調理モードの操作についての本発明の連続的な
ランプ起動時間を示すグラフである。

図9Bはパリパリ・モードの操作についての本発明の連
続的なランプ起動時間を示すグラフである。

図9Cはグリル・モードの操作についての本発明の連続
的なランプ起動時間を示すグラフである。

図10は減少されたオーブン強度による調理モードの操
作についての連続的なランプ起動時間を示すグラフであ
る。

図11Aは90％の減少されたオーブン強度による調理モ
ードの操作についての連続的なランプ起動時間を示すグ
ラフである。

図11Bは80％の減少されたオーブン強度による調理モ
ードの操作についての連続的なランプ起動時間を示すグ
ラフである。

図11Cは70％の減少されたオーブン強度による調理モ
ードの操作についての連続的なランプ起動時間を示すグ
ラフである。

図11Dは60％の減少されたオーブン強度による調理モ
ードの操作についての連続的なランプ起動時間を示すグ
ラフである。

図11Eは50％の減少されたオーブン強度による調理モ
ードの操作についての連続的なランプ起動時間を示すグ
ラフである。

図12は焙焼モードの操作についての連続的なランプ起
動時間を示すグラフである。

発明の詳細な説明 本発明は光波オーブンと、そのオーブンによりそのラ
ンプを連続的に操作する調理方法であり、特定の章句品
表面上のエネルギ強度を選択的に変えて、オーブンキャ
ビティ内の全光波パワー密度を選択に変えて、改善され
た焦げ上がりで食品を焙焼して、通常のオーブンのため
の調理法を光波オーブンのための調理法に変換する。

本発明は図1A−1Cに示される高効率円筒形状オーブン
を用いて説明され、これは標準的な120VACの台所ソケッ
トへの接続に理想的である。

食品の調理、パリパリにすること（crisping）、グリ
ル（grilling）、解凍（defrosting）、暖め（warmin
g）、そして焙焼（baking）をもたらすためにランプオ
ペレーションの異なったモードが供給される。

本発明の光波オーブン１は、ハウジング２、扉４、制
御パネル６、電源７、オーブン・キャビティ８と制御器
９を含む。

ハウジング２は側壁10、上部壁12および底部壁14を含
む。扉４はヒンジ15により側壁10の一つに回動自在に取
り付けられている。扉４の上方に位置して制御器９に接
続された制御パネル６は、光波オーブン１を制御する幾
つかの操作キー16と、オーブンの操作モードを示すディ
スプレイ18とを含む。

オーブン・キャビティ８は、円筒状側壁20と、側壁20
の上端26における上部反射体アセンブリ22と、側壁20の
下端28における下部反射体アセンブリ24とにより規定さ
れている。

上部反射体アセンブリ22は図2A−2Cに示されており、
オーブンキャビティ８に対面する環状非平面反射面30、
この反射面30の中央に配置された中央電極32、反射面30
の周辺において均等に配置された四つの外側電極棒34、
四つの上部ランプ36、37、38、39とを含み、その上部ラ
ンプの各々は中央電極から外側電極34の一つへ放射状に
延出して二つの隣接したランプに対して90度で配置され
ている。反射面30は、互いに90度の角度において反射面
30の中心において互いに交差する線形チャンネル40およ
び42の対を含む。ランプ36−39は、チャンネル40/42の
内側またはチャンネルの直上に配置されている。チャン
ネル40/42の各々は、底部反射壁44と、対応するランプ3
6−39の軸に平行に延伸する対向平面反射側壁46とを有
する（底部反射壁44については、取り付け壁44が側壁46
の上にあるときでさえも、「底部」とはチャンネル40/4
2に関して概ね相対位置に関することに留意された
い）。各チャンネル40/42の対向側壁46は、底部壁44か
ら離間して延出するにつれて互いに離間して傾斜して、
上部円筒端部26の平面に対して概ね45度の角度をなす。

図3A−3Cに図示された下部反射体アセンブリ24は、上
部反射体22と同様な構造を有し、オーブンキャビティ８
に対面している円形非平面反射面50、反射面50の中心に
配置された中心電極52、反射面50の周辺において均等に
配置された四つの外側電極54、四つの下部ランプ56、5
7、58、59とを含み、その下部ランプの各々は中央電極
から外側電極54の一つへ放射状に延出して二つの隣接し
たランプに対して90度で配置されている。反射面50は、
互いに90度の角度において反射面50の中心において互い
に交差する線形チャンネル60および62の対を含む。ラン
プ56−59は、チャンネル60/62の内側またはチャンネル
の直上に配置されている。チャンネル60/62の各々は、
底部反射壁64と、対応するランプ56−59の軸に平行に延
伸する対向平面反射側壁66とを有する。各チャンネル60
/62の対向側壁66は、底部壁64から離間して延出するに
つれて互いに離間して傾斜して、下部円筒端部28の平面
に対して概ね45度の角度をなす。

電源７は制御器９の制御の下にランプ36−39および56
−59の各々を個別に操作するために電極32、34、52およ
び54に接続される。

食品から調理汁がランプおよび反射面30/50へ飛散す
ることを阻止するために、透明な上下の遮蔽体70および
72が、それぞれ上／下反射体アセンブリ22/24を覆う円
筒端26/28に配置されている。

遮蔽体70/72はガラスまたは熱膨張率が非常に小さい
ガラスセラミック材料から作成されたプレートである。
好適実施例のために商標各Pyroceram、NeoceramとRobay
の下で入手可能なガラスセラミック材料、商品名Pyrex
の下で入手可能なホウケイ酸ガラス材料は有効に使用さ
れている。これらのランプ遮蔽体30/50は、ランプと反
射面30/50とを隔絶して、垂れ落ち、食品飛散、食品こ
ぼれ落ちがオーブンの操作に影響を与えないようにし
て、また、それぞれの遮蔽体70/72は単独のガラスある
いはガラスセラミック材料の円板からなるので、容易に
清浄にすることができる。

食品が通常は下部遮蔽体72上に配置されたガラスまた
は半金属クックウェア（cookware）の上で調理される
間、ガラスあるいはガラスセラミック材料がランプ遮蔽
体として都合よく作動するのみならず、その上で調理お
よび焙焼する効果的な表面をも与えること見出されてい
る。従って、下部遮蔽体72の上面74はクックトップ（co
oktop）の役割を果たす。このような調理面をオーブン
キャビティ内に設けることには幾つかの利点がある。第
１に、食品は、パン（pan）、皿またはあるいはポット
を必要とすることなく直接にクックトップ上に置くこと
ができる。第二に、ガラスまたはガラスセラミックの輻
射透過特性は2.5乃至3.0ミクロンの範囲の近傍の波長に
おいて急速に変化する。この範囲の下の波長について
は、材料は非常に透過的であり、この範囲の上では材料
は非常に吸収的である。これは、深く浸透する可視域お
よび近可視光域輻射は全ての側面から食品上に直接入射
できる一方、長赤外輻射が遮蔽体70/72で部分的に吸収
されて、その遮蔽体を加熱することにより、遮蔽体72の
表面に接している食品を間接的に加熱する。遮蔽体72内
の熱の伝導は遮蔽体内の温度分布を均等にして食品の加
熱を均一にするので、輻射のみに比較して、食品の焦げ
上がりの高い均質性をもたらす。第３に、食品の加熱が
用具なしで達成されているから、余剰なエネルギが用具
の加熱に費やされないので、調理時間は一般に短縮され
る。クックトップ74上で直接に調理されて焙焼される典
型的な食品はピザ、クッキー、ビスケット、フレンチフ
ライ、ソーセージおよびチキン胸肉を含む。

上下のランプ36−39と56−59は一般にクォーツボデ
ィ、タングステン−ハロゲンあるいは高輝度放電ランプ
であり、商業的に入手可能な例えば、１キロワットの12
0のVACクォーツハロゲン・ランプである。好適実施例に
よるオーブンは、八つのタングステンハロゲンクォーツ
・ランプを利用し、これは約７乃至7.5インチ長であ
り、最大ランプ出力におけるスペクトルの可視域および
近可視光光部分のエネルギの概ね50パーセント（50％）
で調理する。

ドア４は円筒形状の内面76を有し、ドアが閉止された
とき、キャビティ８の円筒形状が維持する。調理中に食
品を視認できるように、ドア４（および表面76）に窓78
が形成されている。窓78はオーブンキャビティ８の円筒
形状を維持するために好ましくは曲面状にされている。

本発明のオーブンにおいて、円筒状側壁20の内部表面
と、ドア内部表面76と、反射面30および50とは、二つの
プラスチック層の間に挟み込まれて金属シートに接着さ
れて、約95％の全反射率を有する銀の薄層からなる高反
射性材料から形成されている。このような高反射性材料
は、Alcoa社から商標名EverBrite 95の下に、或いはMat
erial Science Corporation社から商標名Specular＋SR
の下に入手可能である。

好適実施例の窓78は、ドア基板の残りを形成する板金
に代えて、（好ましくは強化された）プラスチックまた
はガラスのような透明基板に対して反射銀を取り囲む二
つのプラスチックを接着させることにより形成される。
オーブンの内部を形成するために使用した反射材料を通
じて漏れる光量は、食品を調理している間にオーブン・
キャビティの内部を視認することが安全かつ容易である
ことに理想的であることが発見されている。

円筒状の側壁20は、増大された効率を与えるために
は、完全な円筒形状を持つ必要はないことも留意された
い。八角形のミラー構造が円筒形状の近似として使用さ
れ、長方形ボックスを上回る増大された効率を示した。
実際、標準的ボックスの四つの平面側面よりも多数の平
面側面は効率を増加し、このような多重壁形態における
壁の数がそれらの限界を押し上げるとき（例えば円筒
形）、極大の効果が生じるであろうと信じられる。オー
ブン・キャビティは楕円断面形状をも有することができ
るので、これは同様な調理領域を有する円筒形状オーブ
ンと比較してより広いパン形状を調理チャンバに填め込
む利点を有する。

上部および下部反射体アセンブリ22/24がキャビティ
８の内側に非常に均一な照明フィールドを与え、これは
調理することについてすら食品を回転させる必要を排除
する。ランプの後ろの単純な平坦な後面反射体は半径方
向における均一な照明を与えないであろう。というの
は、ランプの間のギャップが中央電極32/52からの距離
が増加するにつれて増大するためである。このギャップ
はチャンネル側壁46/66からのランプ反射体により効率
的に充填されることが発見された。図2Cおよび3Cはラン
プ36/56の一つの仮想的ランプイメージ82/84を示し、こ
れはオーブンキャビティ８へ向かう輻射により側壁20近
傍のランプの間の空間を充填する。これから、円筒形フ
ィールドの外側部分が反射されたランプ位置により効率
的に充填されて、高められた均一性が与えられることが
判る。この円筒面を横切って、ランプ面から測って３イ
ンチの距離で12インチの直径を横断して±５％の変動内
で平坦な照明が生成された。調理目的のために、この変
動は適切な均質性を示し、食品を均一に調理するために
ターンテーブルを必要としない。

ランプからの直接輻射は、非平面反射面30/50からの
反射に組み合わされて、オーブンキャビティ８の全容積
を均等に照明する。更に、食品からの光漏洩または食品
面からの反射光は、円筒状側壁20および反射面30/50に
より再反射されて、食品へ光が再指向される。

クックトップ74に対する下部反射体アセンブリ22の近
接に起因して、下部反射体アセンブリ22は上部反射体ア
センブリ24より高く、それ故にチャネル60/62はチャネ
ル40/42より深い。この形態は下部ランプ56−59をクッ
クトップ74（その上に食品が乗せられる）から更に離間
して位置させる。このランプ56−59からのクックトップ
74の増大された距離と深いチャンネル60/62とは、クッ
クトップ74上におけるより均質な調理を与えるために必
然的であることが見いだされた。

キャビティでの水蒸気管理、水凝縮と気流制御は、オ
ーブン１の内側の食品の調理に際立って影響を与えるこ
とができる。オーブンの調理特性（即ち、食品内の熱上
昇率、調理中に焦げ上がる割合）は空気中の水蒸気、キ
ャビティ側面上の復水、円筒状チャンバ内の熱気流によ
って強く影響されることが見出されている。増大された
水蒸気は、褐色にする過程を遅らせて、オーブン効率に
否定的に影響することが示された。それ故に、オーブン
・キャビティ８は、湿気を自由対流によってキャビティ
８から逃れさせるように、完全に封止する必要がない。
キャビティ８からの湿気除去は、強制対流を通じて増大
させることができる。

調理方式の一部として以下に説明するように制御でき
るファン80が、オーブンの調理性能を最適化するために
キャビティ８へ供給される外の新鮮な空気の供給源を与
える。

ファン80は、図4Aおよび4Bに示されたようにオーブン
・キャビティ８の高反射内部表面を冷却するのに用いら
れた新鮮な冷却空気をも与える。操作の間に、反射面30
/50と側壁20が、非冷却状態におかれるとすれば、これ
らの面を損傷させる非常に高い温度に達してしまう。そ
れ故に、ファン80は、オーブン・ハウジング２内に正圧
を作り、実際に、大きな調理空気マニホールドを形成す
る。ハウジング２内の圧力は、冷却空気を円筒状側壁20
の裏面の上に流れ出させて、各々の反射体アセンブリ30
/50とハウジング２との間に形成された集積排気管90へ
導かせる。ランプに最も近接している底部壁44/64と側
壁46/66の背面部を冷却することは最も重要である。反
射体アセンブリ24/26のこれらの領域の冷却効率を高め
るために、冷却フィン81が反射面30/50の背面に貼り付
けられて、排気管90を通じて流れる冷却空気流内に配置
されている。

冷却空気は、ファン80を通じて円筒状側壁20の背面上
に流れて排気管90を通り、オーブン側壁10上に位置する
排気ポート92から外へ出る。ファン80からの気流は更に
オーブン電源７と制御器９とを冷却するために使用する
ことができる。図4Aは上部反射体アセンブリ22のために
冷却ダクトを示す。配管90とフィン81とは下部反射体ア
センブリ24と同様な方式で形成されている。

二つのプラスチック層の間に挟み込まれた95％反射銀
層を使うことの一つの欠点は、それが90％反射高純度ア
ルミニウムよりも低い耐熱度を有することである。これ
は反射体アセンブリ22/24の表面がランプに近接してい
るために、反射体アセンブリ22/24の反射面30および50
のために問題となり得る。ランプは、反射面30/50をそ
の損傷閾値限界を上回って加熱することが可能である。
その一つの解決策は、複合オーブン・キャビティであ
り、ここでは反射面30および50は、より耐熱性が高い高
純度アルミニウムからなり、円筒状側壁反射面20は、よ
り反射性の高い銀層からなる。反射面30/50は低減され
た反射率のために高温で使用されるが、依然としてアル
ミニウム材料の損傷閾値より充分に低くとどまる。実
際、損傷閾値は、フィン81が恐らく必要ではないほど充
分に高い。この反射面の組み合わせは、ランプによる反
射面損傷の危険を最小にする間に、高いオーブン効率を
与える。

キャビティ８の形状または大きさは、上部／下部反射
体アセンブリ22/24の形状／大きさに合わセル必要はな
いことに留意されたい。例えば、キャビティ８は、図５
に示されるように、反射体アセンブリのそれより大きい
直径を持つことができる。これはオーブン効率を僅かに
低減させるかまたは全く低減せずに、より大きな調理領
域を可能とする。これに代えて、キャビティ８は、反射
体アセンブリ22/24が（例えばチャンネル40/42、60/62
が互いに直行しない状態で）整合する形状の楕円状断面
を持つことができ、或いはキャビティ８よりも一層に円
形の形状を形を持つことができる。

第２番の反射体アセンブリ実施態様が図６および7A−
7Cに示されており、これは上述した上部／下部反射体ア
センブリ22/24の代わりに使用することができる。反射
体アセンブリ122は、オーブン・キャビティ８に対面し
ている円形非平面反射面130と、反射面130の中心の直下
に配置された中心電極132と、反射面130の周辺に均等に
配置された四つの外側電極134と、四つのランプ136,13
7,138,139とを含み、ランプの各々は中心電極132から外
側電極134の一つまで放射状に延伸しして、二つの隣接
したランプの間に90度の角度で位置している。反射面30
は、反射体カップ160,161,162および163を含み、その各
々は隣接した反射体カップに対して90度の角度に向き付
けられている。ランプ136−39はカップ160−163の内部
に配置して示されているが、カップ160−163の直上に配
置することもできる。ランプはアクセス孔126および128
を介して各々のカップへ出入りさせる。カップ160−163
の各々は、図7Aおよび7Bに最も良く示されるように、底
部反射壁142と、一対の対向するように形成された側壁1
44とを有する。（取り付けられた対向する下向き壁142
が側壁144の上にあるときでさえも、底部反射壁142のた
めに、「底部」とは、概ねカップ160−163に関する相対
位置に関する）。各側壁144は、三つの平面区画146,148
および150を含み、これらは底部壁142から延出して離れ
るに従って対向する側壁144から概ね傾斜して離間す
る。それ故に、それぞれが反射体カップ160−163を構成
する七つの反射面があり、その三つは、二つの側壁144
の各々と底部反射壁142からである。

平面区画146/148/150の形成と向き付けとは、次のパ
ラメータにより規定される。即ち、底部壁142において
測定した各区画の長さＬ、底部壁142に関する各区画の
傾斜角θ、隣接する区画の間の方位角Φ、および全垂直
深さＶである。これらのパラメタは最大効率とオーブン
・キャビティ８における照明の均等さを最大にするよう
選択されている。反射面130の各反射は、５％の損失を
誘発する。従って、上述に列挙された平面区画は、光線
の数を最大化するために選択されており、その光線は、
反射体アセンブリ122により、１）一回のみ、２）反射
体アセンブリの平面に対して実質的に垂直な方向へ、
３）非常に均等にオーブン・キャビティ８を照明する方
式で反射する。

上述したような一対の理想的な反射体122は、上部お
よび下部反射体22/24をオーブン・キャビティ８の上下
に置き換えて設置したとき、優良効率および均一なキャ
ビティ照明が達成された。好適実施例の反射体122は次
の次元を持っている。反射体アセンブリ122は約14.7イ
ンチの直径を有し、四つの同一形状の反射体カップ160
−163を含む。区画146,148および150の長さL₁,L₂,L
₃は、それぞれ約1.9,1.6,1.8インチである。区画146,14
8および150の傾斜角θ₁,θ₂,θ_３はそれぞれ約54度、42
度、31度である。二つの区画146の間の方位置角Φ_１は
約148度であり、二つの区画150の間のΦ_２は約90度であ
り、二つの区画146と148との間のΦ_３は約106度であ
り、区画146と148との間のΦ_４は約135度である。側壁1
44の全垂直深さＶは1.75インチである。

反射体アセンブリ122は、それぞれの側壁144について
三つの平坦な区画146/148/150で示されているが、これ
より多いか少い区画を上述の反射カップと同一形状を有
する反射カップ160−163を形成するために用いることが
できる。実際、単独の非平坦形状側壁246は、図８に示
すように図7A−7Cの二つの側壁144を形成する六つの区
画と同様な形状を有するように形成することができる。

適切な電力が利用可能であるならば、八つのランプの
全ての全出力で同時に稼働することができるが、好適実
施例の光波オーブンは標準的120VACアウトレットに接続
するカウンタートップオーブンとして操作されるように
特に設計された。典型的な家庭台所アウトレットは単に
電流15アンペアを供給することができるだけであり、こ
れは約1.8キロワット電力に相当する。この電力量は、
二つの商業的に入手可能な色温度2900゜における1kwタ
ングステン・ハロゲン・ランプを稼働させるのに充分で
ある。全ての相当に色温度において付加的なランプを稼
働するのは、低い色温度が充分な光量の可視光および近
可視光を生成しないので、選択肢ではない。しかしなが
ら、以下に説明して図9A−9Cに示すように連続的なラン
プ動作によって、食品の上下からの異なった選択された
ランプを、所定の時間に二つ以上のランプを稼働させる
ことなく、約0.7W/cm²の均一な時間平均出力密度を与え
るように異なる時刻に連続的にオン、オフを取り替える
ことができる。この出力密度は、通常のオーブンと比べ
て二倍速く食品を調理する。

例えば、調理領域に対して上の一つのランプと下の一
つのランプとを或る期間（例えば２秒）点灯させること
ができる。それから、それらのランプが消灯され、そし
て他の二つのランプが２秒などの間点灯され、以下同様
にされる。この方式で連続的にランプを操作することに
より、二つのみランプによって均一に照明するには広す
ぎる調理領域が、二つより多くのランプを同時に起動す
ることなく、八つのランプを使用して時間を平均したと
きに、実際に均等に照明される。更に、若干のランプが
省略し得るか、または食品表面の異なる部分に対するエ
ネルギの異なる量を与えるように操作時間を短縮し得
る。

食品の全ての側面の均等について連続的ランプ操作の
第１のモード（調理モード）が図９に示されている。調
理モードにおいては、一つの上部ランプ36と一つの下部
ランプ58が初めに起動されて、全操作出力が各々のラン
プの操作出力の二倍を越えないようにされる。これらの
ランプ36/58は、２秒間のような所定の一定期間に亘っ
て維持されて、そして次に（約６秒間）消灯される。ラ
ンプ36/58が消灯されたとき、別の上部ランプ37と別の
下部ランプ59が点灯される。これらのランプ37/59は２
秒間に亘って持続され、次いで消灯され、同時に上部ラ
ンプ38および下部ランプ56が同時に点灯され、上部のラ
ンプ39および下部ランプ57によるシーケンスに続けられ
る。調理モード連続ランプ操作は連続的に反復され、こ
れは二つのランプを同時に操作するのに必要な電力より
も多くを必要とせずにオーブン・チャンバ８における食
品の時間平均された均一な調理を与える。好ましくは、
操作される上部ランプは、操作される下部ランプを含む
反射体アセンブリ24の対応する側よりも反射体アセンブ
リ22の対向する側にある。従って、食品上のランプ操作
は、四つの上部ランプ36−39の間で、食品の下の下部ラ
ンプ56−59の間の循環とキャビティの周りの同じ方向へ
循環する。

主に食品の上側を調理して褐色にするための第２の連
続的なランプ操作（パリパリモード）が図9Bに示されて
いる。パリパリモードにおいては、各上部ランプ36−39
が４秒間に亘って点灯されて、次いで４秒間に亘って消
灯され、これらのランプの操作は二つのみのランプが所
定時間点灯しているようにずらされる。下部ランプ56−
59は起動していない。例えば、二つの上部ランプ36/39
が初めに点灯され、全操作出力は各々のランプの操作出
力の二倍を越えないようにされる。これらの上部ランプ
36/39は所定時間、例えば２秒間に亘って維持され、次
いでランプ39の一つが消灯されて、他方の上部ランプ37
が点灯される。２秒後に、上部ランプ36が消灯され、上
部ランプ38が点灯される。２秒後に、上部ランプ37が消
灯されて、上部ランプ39が点灯される。このパリパリモ
ード連続ランプ操作は連続的に反復され、これは二つの
ランプを同時に操作するのに必要な電力よりも多くを必
要とせずにオーブン・チャンバ８における食品の時間平
均された均一な調理を与える。

ピザのような食品の主に下側を調理して焙焼するため
の、そして肉に焦げ目を付けてグリルするための連続的
なランプオペレーション（グリル・モード）が図9Cに示
され、これはちょうど下部ランプ56−59が上部ランプ36
−39の代わりに操作されることを除けばパリパリ・モー
ドと同一である。グリル・モードにおいては、各下部ラ
ンプ56−59が４秒間に亘って点灯され、次いで４秒間消
灯され、これらのランプ操作は、所定の時間に二つのみ
のランプだけが点灯しているようにずらされる。例え
ば、二つの下部ランプ56/59が初めに点灯されて、全操
作出力は各ランプの操作出力の二倍を越えることはな
い。これらの下部ランプ56/59は、２秒間のような所定
の一定の期間に亘って維持されて、次にランプ59の一方
が消灯されて、他方の下部ランプ57が点灯される。２秒
後に下部ランプ56が消灯されて、下部ランプ58が点灯さ
れる。２秒後に下部ランプ57が消灯されて、下部ランプ
59が点灯される。このグリル・モード連続ランプ操作は
連続的に反復され、これは二つのランプを同時に操作す
るのに必要な電力よりも多くを必要とせずにオーブン・
チャンバ８における食品の主に下面の時間平均された均
一な照射を与える。

しばしばこのグリル・モード操作は、肉および魚をグ
リルすることを改善するために特別なブロイラー・パン
（special broiler pan）と関連して使われる。このパ
ンは、連続的に形成された直線上の隆起を有し、その上
面は食品を支持して持ち上げる。隆起の間の谷はグリル
処理について油を捕捉して、食品をその肉汁から分離さ
れて良好に焦げ目が付くよういにする。全体的なパンは
グリル・モードにおいて最低輻射エネルギから迅速に加
熱し、そしてこの熱、即ち隆起に接触する食品の面に加
わる熱は、この綿を乾燥させて、食品面上にグリル・マ
ーク（網目）を付けて焦げ上げる。パンの面は、掃除を
より容易にするために非粘着性材料で被覆される。底部
ランプからの可視域および近可視域輻射は、食品の上部
と側面とに入射するように側壁20および上部反射面30か
らも跳ね上げることができる。この付加的なエネルギは
食品の上部の調理を支援する。

操作の第４のモードは、暖めモードであり、ここでは
全てのランプ36−39および56−59が低出力（例えば完全
出力の20％）で非連続的に同時に操作され、全ての八つ
の操作ランプの全出力は、二つのランプの全出力能力
（例えば約1.8KW）を越えない。このような低出力、ひ
いては低い色温度におけるランプ操作によれば、暖めモ
ードにおけるランプによって発射された輻射の大部分が
赤外輻射であり、これは更なる調理をすることなく、食
品を（安定した温度において）暖かく保つことに理想的
である。

上述の各ランプについての調理モードについての２秒
間の動作時間、或いはグリル・モードまたはパリパリ・
モードにおける４秒間の動作時間は例示的であって、説
明したよりも増減できることに留意されたい。しかしな
がら、ランプ動作時間が非常に低く設定されるなら、ラ
ンプを動作色温度まで有限の時間が必要なので効率が失
われ、平均ランプ出力スペクトラムをスペクトルの赤外
端へ不所望にシフトさせる。ランプ動作時間が非常に長
いならば、その結果として不均一な調理がもたらされる
であろう。少なくとも15秒間へランプ動作時間を上げる
と、相当に不均一な調理をもたらさずに優れた効率が与
えられることが決定されている。

上述した調理モードにおいて、全出力（100％のオー
ブン強度）におけるランプ動作によりオーブン・キャビ
ティ８内に約0.7W/cm²の平均調理出力密度が発生した。
しかしながら、若干の調理法が調理時間の一部または全
てのためにオーブン強度を100％より低減させるように
要求するであろうことが予想される。ランプに対する出
力低減は、ランプの色温度、ひいてはランプにより発せ
られた可視光および近可視光の割合を低減する。それ故
に、ランプ出力スペクトラムに影響を与える個々のラン
プ出力低減に代えて、本発明は、ランプのスペクトル出
力の逆効果を与えることなく、全オーブン・デューティ
・サイクル（一つまたは両方のランプ組から平均消費電
力レベルを減らす）ことについての特徴を含む。

上部および下部ランプの（時間）平均出力レベルを低
減する本発明のデューティ・サイクル減少特徴は調理モ
ードで図10に示されいるが、この特徴はオーブン操作の
何れのモードにおける何れのランプ組にも有用である。
本発明はオーブン強度を一つのランプ遮断と後続のラン
プの起動との間の時間遅延ΔＴにより低減し、ランプが
依然として全出力で操作されるが低減された全デューテ
ィ・サイクルで操作されるようにする。例えば、少なく
とも一つのサイクルについて、第１の上部／下部ランプ
36/56が２秒間に亘って点灯されてから消灯されて、例
えば0.2秒の時間遅延周期ΔＴが、第２の上部／下部ラ
ンプ37/57が２秒間に亘って点灯されてから消灯される
前に経過し、そして他の0.2秒が第３の上部／下部ラン
プ38/58が点灯される前に経過し、第４の上部／下部ラ
ンプ39/59について同様に続けられる。上述の例で0.2秒
の時間遅延周期ΔＴにより隔てられて２秒間操作された
ランプによれば、全体的な時間−平均のオーブン強度
（デューティ・サイクル）は全オーブン強度（デューテ
ィ・サイクル）の約91％である。

使用者が連続的に調理食品を視認できるように、常時
オーブン内に少なくとも一つのランプを持たせることは
有益である。従って、上部ランプ組36−39と下部ランプ
組56−59のオン／オフ・サイクルは、少なくとも一つの
ランプが全デューティ・サイクルに亘って50％程度低く
点灯させるようにずらすことができる。図11A−11Eは、
それぞれ調理モードにおける90％、80％、70％、60％お
よび50％の時間−平均のオーブン強度（減少したデュー
ティ・サイクル）操作を示し、これらはそれぞれ0.22、
0.50、0.86、1.33および2.0分のΔＴ値に対応する。上
部ランプ・サイクルは、キャビティが連続的に照明され
るように、下部ランプサイクルに対してずらされている
ことが示されている。時間遅延ΔＴは、上部ランプ36−
39について下部ランプ56−59と比較して異ならせること
ができる。従って上部ランプ36−39を一回の時間−時強
度（例えば80％）において操作することができ、一方、
下部ランプ56−59を異なる時間−平均強度（例えば60
％）において操作することができる。従って、各ランプ
が全出力で操作されるが、上述した低減されたデューテ
ィ・サイクルにより、各ランプ組の平均出力レベルは、
ランプ・スペクトラムに逆効果を与えることなく低減で
きる。

ランプ操作の第５のモードは、食品を調理しないで暖
める解凍モードである。解凍モードは、オーブン強度
（デューティ・サイクル）が非常に減少された調理モー
ドである。個々に説明したオーブンのために、全オーブ
ン強度の約30％（30％のデューティ・サイクル）が殆ど
の食品を調理効果を僅かに与えるか或いは全く与えずに
解凍できる。断続的な全ランプ出力は可視光を食品内部
へ浸透させるために必要である。しかしながら、延長さ
れた一定期間の全ランプ出力が食品の一部を調理し始め
るであろう。

ランプ操作の第６のモードは、図12に示された焙焼モ
ードである。褐色と同じぐらい上昇させなければならな
い食品（即ちパイ、パン、クッキー、ケーキ）を焙焼す
ることは、食品内部が充分に調理される（或るピーク温
度に達する）ことを要求し、食品面は充分に褐色にな
る。通常のオーブンにおける焙焼方法は、食品内部ピー
ク温度と褐色になっている理想的な面が焙焼時間の終わ
りにおいて同時に成し遂げられるように、オーブン温度
と焙焼時間とを選択することを含む。それで、食品内部
の調理と食品面の褐色化が同時に起こる。この焙焼処理
は、オーブン温度を単純に上昇させることによって早め
ることができない。というのは、食品内部が完全に調理
される前に褐色になることを非常に早く生じさせるから
である。

同様に、本発明の光波オーブンにおいて、焙焼しなけ
ればならない食品の多くが、食品内部調理と食品面の褐
色化とがほぼ同時に完了されるように、全時間−平均の
オーブン強度より僅かなもの使って調理する。オーブン
出力が非常に高いなら、水は食品面から追いやられて、
食品内部が完全に調理される前に食品面が焦げて燃焼す
る。調理モードにおいて食品を焙焼することの付加的な
問題は、通常のオーブンでの焙焼時間と調理モードにお
いて操作される光波オーブンでの焙焼時間との間の遷移
に均一性がないということである。若干の食品が伝統的
なオーブン調理法と比較して光波オーブンで非常に迅速
に焙焼されるが、他の物は、かろうじて早く焙焼される
のみである。従って、伝統的な焙焼オーブン調理法は、
調理モードにおける光波オーブン出力および焙焼時間を
見積もることに対しては有用ではない。

本発明の発明者は上述の問題を解決するために図12に
示された焙焼モードを発展させた。焙焼モードにおいて
は、光波オーブンは、食品を焙焼するために調理モード
における調理強度の変動と、パリパリ・モードにおける
高強度の焙焼を組み合わせる。焙焼モードが最初に本質
的に食品の内部を調理して、大概は焙焼サイクルの終わ
りにおいて食品面を褐色にする。焙焼モードにおいて、
オーブンは予め決定された時間t₁のために初めに100％
のオーブン強度で作動する。この初期時間の間には、表
面は僅かしか褐色化が起こらない。なぜなら、食品面の
豊富な水分が食品の冷却を開始するからである。食品が
焙焼するにつれて、食品面焙焼（これは食品の内部を調
理するために必要な可視光および近可視光の浸透を妨げ
るであろう）を防ぐために、より低いオーブン強度が要
求される。それ故に、時間t₁が切れた後、時間−平均の
オーブン強度は、時間t₂について90％へ減少されて、時
間t₃について80％オーブン強度にされ、時間t₄について
70％オーブン強度にされ、時間t₅について60％オーブン
強度にされ、時間t₆について50％オーブン強度にされ
る。食品内部は、食品面の相当な焦げを伴わずに低減さ
れたオーブン強度において調理され続ける。食品内部が
そのピーク温度（完全に調理される）に達するのに近づ
くと、高オーブン強度（100％）が時間t₇について食品
を褐色にするために用いられる（そして食品の内部調理
を終える）ために使われる。理想的には、調理モード
（上下のランプ）は食品内部の充分な調理のために時間
間隔t₁乃至t₆の間に用いられ、食品内部のパリパリ・モ
ード（上部ランプのみ）が時間間隔t₇の期間中に食品面
を上から褐色にするために用いられる。本光波オーブン
のこの焙焼モード操作は、通常のオーブンより遥かに僅
かな時間で高品質の焙焼食品を作り出す。

上述の焙焼モード操作が、通常のオーブン調理法（殆
どの食品のためによく知られている）と光波オーブンの
ための全焙焼モード時間Ｔ（t₁乃至t₇である）との間の
効率的な置き換えを与えることも発見された。更に詳し
くは、焙焼モードにおける時間変数t₁乃至t₇についての
単独の式が、公知の最大出力密度を有する光波オーブン
において殆どの食品を焙焼するために用いることがで
き、ここでは唯一の変数が通常のオーブンの焙焼時間で
ある。従って使用者は、通常のオーブンの焙焼時間の特
定の分数である焙焼モード時間Ｔを光波オーブンに入力
することのみが要求され、そしてオーブンは食品を焙焼
モードで自動的に焙焼する。

例えば、ここに説明した約0.7W/cm²の最大出力密度を
生成する1.8KW光波オーブンのためには、焙焼モードに
おける以下の式が殆どの食品を迅速に焙焼し、高品位に
焙焼された食料品を生成することが決定された。

t₁乃至t₅＝１分 t₆＝Ｔ−６分 t₇＝１分 Ｔ＝通常のオーブン焙焼時間/2 ここでＴは全光波調理時間である。この式は、より高
いか、或いはより低い最大出力密度を有する光波オーブ
ンのために変化させ得る。またキャビティ寸法、全体的
なオーブン・キャビティ反射率、オーブン・キャビティ
壁材料、使用されたランプの種類と色温度に依存して変
化させることもできる。通常のオーブン焙焼温度が焙焼
モード操作のための式について考慮に入れる必要がない
ことは同様に指摘されるべきである。この式は約14分よ
り長い従来の焙焼時間で食品のために例外的にうまく働
く。14分以下の従来の焙焼時間のために、Ｔは全ての時
間t₁乃至t₇を実行するのに充分に長い時間ではない。し
かしながら、上述の式は14分以下の従来の焙焼時間につ
いても依然として上手く働き、ここでは焙焼過程が、時
間Ｔにおいて可能な限りの時間t₁乃至t₆の多くを完了
し、焙焼過程は、完全にパリパリ（t₇）に飛んで終了す
ることができる。

上述の式の使用は、所定の食品のために（例えば食品
のパッケージから）従来の焙焼調理法を知るだけである
ユーザにとっては非常に大きな利点である。使用者は操
作キーを用いて通常の焙焼時間を単純に入力することが
でき、制御器９が時間値t₁乃至t₇を解析する。

代替的に、時間変換が容易（例えば1.8KWオーブンに
ついて二分の一）であるならば、使用者は、公知の通常
のオーブン焙焼モードＴの特定の割合（例えば二分の
一）を入力することができ、制御器９が時間値t₁乃至t₇
を解析する。

少なくとも一つの時間期間における時間を変更する
か、或いは高品位に食品を焙焼する少なくとも一つの時
間へ飛ぶ焙焼式が示されたこに留意されたい。例えば、
次式が食品を焙焼するのに都合よく用いられている。

t₁＝１分 t₂＝１分 t₃＝２分 t₄＝３分 t₅＝Ｔ−８分 t₇＝１分 Ｔ＝通常オーブン焙焼時間/2 ここで80％および70％の強度時間（t₃,t₄）は増加さ
れて、50％の強度時間（t₆）は排除されている。

光波オーブンによって用いられた焙焼式で要求された
よりも褐色化時間を多少増減することが必要とされるか
もしれない或る特定の食品がある。これらの食品のため
に、使用者はただ最後の時間間隔t₇の間に光波焙焼モー
ド操作を視覚的に監視することが必要なだけである。褐
色化が、時間間隔t₇が時間切れになる前に完了されるな
ら、使用者は単純に焙焼モード操作を停止させることが
できる。褐色化が焙焼モード操作によって完了されなか
ったなら、必要に応じてパリパリ・モードを食品を更に
褐色にするために作動させることができる。制御器９
は、褐色化間隔（t₇）が開始されたときか、または褐色
化間隔の特定の部分が完了した後を示す聴覚的な警告を
鳴らすためにプログラムすることができ、使用者に焙焼
されている食品を視覚的に監視するように促すことがで
きる。

調理モード式はまた、例えば肉およびピザのような多
くの食品のために結果的な調理食品品位は、調理モード
を用いる調理モードがパリパリ・モードで終えられるな
ら改良されるという発見に基づいて発展された。付加的
な褐色化効果は調理モードにおいて調理された殆どの食
品を改善する一方、過剰に褐色化させてはいけない他の
食品は悪影響を受けない。調理モード式は、調理モード
について、調理シーケンスの最後の数分間について調理
モードからパリパリ・モードへ切り替えることにより簡
単に呼び出せる。調理時間がパリパリ・モードへ変換さ
れた実際の時間t_cは、以下に示すように調理シーケンス
の全調理時間Ｔに依存して変動する。

「Ｔ＝10分以下」について、t_cは２分にすべきである。

「Ｔ＝10−20分」について、t_cは４分にすべきである。

「Ｔ＝20−30分」について、t_cは６分にすべきである。

「Ｒ＝30−60分」について、t_cは８分にすべきである。

「Ｒ＝60分より非常に長い」について、t_cは10分にすべ
きである。

従って、一例として、調理モードで40分で通常はよく
調理される食料品は、32分間について調理モードで調理
され、８分間のパリパリ・モードが後に続くことによっ
てもっと良く調理されるであろう。この調理モード式
は、より高い／より低い最大出力密度、キャビティ寸
法、全体的なオーブン・キャビティ反射率、オーブン・
キャビティ壁材料、使用されたランプの種類と色温度に
依存して変化させることもできることに留意されたい。

上述された約1.8KWでおよそ2900゜Kで稼働している二
つの1KW、120VACランプは、約0.7W/cm²の最大時間出力
密度を生成する。この出力密度は通常のオーブンと比べ
て二倍速く、良好な褐色化で食品を調理する。しかしな
がら、上述のオーブンが僅か約0.35乃至0.40W/cm²の平
均出力密度を生成するために操作することができ、依然
として通常のオーブンの調理スピードをしのぐことに留
意されたい。この低い出力密度は、ランプのデューティ
・サイクルの低減、或いは約1.8KW以下にランプの最大
操作出力の低下によって低減されたオーブン強度を達成
することができる。しかしながら、ランプ出力が非常に
低減されるならば、ランプの色温度が相当に低減される
ので、ランプからの可視光および近可視光は、効率的に
調理して高品位の結果をもたらすには充分でないであろ
う。

ランプの色温度を変化させ、ひいては調理サイクルの
何れの部でも発せられた赤外線の割合を増加することも
本発明の目的の範囲内にある。例えば、パリパリ・モー
ドにおける異なったパリパリ効果のために、三つの上部
ランプが1.8KWの総出力で稼働させることができた。そ
れぞれのランプは、二つの最大出力ランプが操作される
2900゜K色温度より低いので、比較的に少ない可視光お
よび近可視光を発して良好に作動するであろう。この概
念の極端な例は暖めモードであり、ここでは全てのラン
プは非常に低出力で操作されるので、食品をその内部を
調理しないで暖かく保つ赤外線を主に生成する。

本発明のオーブンは同じく他の調理源と協同的に使用
してもよい。例えば、本発明のオーブンは、マイクロ波
輻射源170を含み得る。このようなオーブンはロースト
ビーフのような厚く高吸収食品を調理することに対して
理想的である。マイクロ波輻射は肉の内部部分を調理す
るのを支援するために使われるであろう。そして本発明
の赤外線、可視光、近可視光の輻射は食品の外側を調理
し褐色にするであろう。

最後に、異なる調理モードの操作は、食品の上／下の
ランプが同時に点灯しないように、八つのランプの二つ
のみを一回に作動させるか、或いは必要な電力が利用可
能であれば二つより多くのランプを同時に作動されるよ
うに、ずらされた方式で食品の上下でランプを連続的に
操作する光波オーブンに理想的である。従って充分な電
力が利用可能であれば、操作は例えば、上部ランプは、
第２および／または第３のランプを、第１のランプが消
灯される前に作動させるようにずらすことができる。従
って、上部または下部ランプの何れかのランプ操作のず
れは、どれぐらい長く各ランプを点灯および消灯にして
おくかのみならず、消灯される一方のランプと、点灯さ
れる他方のランプとの間のオーバーラップまたは遅延の
関数である（例えばグリルおよびパリパリ・モードにお
いて少なくとも二つのランプを同時に点灯および消灯さ
せることを含む）。各ランプ組のずれは、そのランプ組
の全体的な平均出力レベルを規定する。

本発明は上述された実施例と図示されたものに限定さ
れるものではなく、添付の請求の範囲内にある任意且つ
全ての変形例を含むことを理解されたい。例えば、本発
明の目的の範囲内では、調理領域の上下に位置した複数
のランプを有する任意の光波オーブン・キャビティ設計
における上述したモードを含む連続的ランプ操作を使用
し、異なる数のランプと反射体チャンネル（例えば、互
いに対して120度の反射チャンネルを伴って、上方にラ
ンプ三つ、下方にランプ三つ）を用い、円筒の反射特性
と概ね同等な非円筒状側壁を用い、上述された1KWおよ
び120V級よりも上の他の電圧／ワット数を有するランプ
を用い、オーブン・キャビティ側壁の形状／寸法に正確
に整合しない形状または寸法を有する反射体アセンブリ
を用い、オーブン強度（ランプ・デューティ・サイク
ル）およびランプ出力を、図示された段階状変化に代え
て漸進的に増大し、任意の所定時間においてより多くの
またはより少ないランプを起動し、オン／オフ時間とデ
ューティ・サイクルと個々のランプの出力および／また
は上記に列挙した操作モードの任意の部分の集合性を変
更し、任意の所定時間に二つよりも多いかまたは少ない
ランプを操作し、上述した1.8KWオーブン能力より上ま
たは下の最大ランプ操作のためのオーブン・キャビティ
およびランプ形態を設計し、上部および下部ランプのず
れパターンをインターリーブして任意の所定時間に点灯
する下部ランプに対する上部ランプの相対数を調理期間
中に変化させる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／０６０，４１４ (32)優先日 平成10年４月14日(1998．4．14) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 ウインターリンガー・ゲイ アメリカ合衆国、カリフォルニア州 94025、メンロー・パーク、シャーウッ ド・ウエイ 305 (56)参考文献 特開 平６−74461（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−66732（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−37310（ＪＰ，Ｕ) 実開 平２−93606（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24C 7/04 - 7/06 F24C 7/02

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光波オーブンにおいて食品を調理する方法
   であり、その光波オーブンは、調理領域と、赤外域、可
   視域、近可視域範囲を含む電磁スペクトルにおける輻射
   エネルギを与える前記調理領域の上方に配置された第１
   の複数の高出力ランプおよび前記調理領域の下方に配置
   された第２の複数の高出力ランプとを有し、この方法
   は、 第１と第２の複数のランプの一方の全てのランプが同時
   に点灯しないようにずらされた方式で、第１の平均出力
   レベルにおける第１と第２の複数のランプをそれにパワ
   ーを加えることにより連続的に操作するステップを含む
   方法。
2. 【請求項２】第１と第２の複数のランプの他方の全ての
   ランプが同時に点灯しないようにずらされた方式で、第
   ２の平均出力レベルにおける他方の複数のランプをそれ
   にパワーを加えることにより連続的に操作するステップ
   を更に含む請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】少なくとも予め定められた時間に亘って、
   第１と第２のランプの連続的な操作が同時に実行され
   ず、第２の複数のランプの連続的な操作期間中に第１の
   複数のランプが消灯されると共に、第１の複数のランプ
   の連続的な操作期間中に第２の複数のランプが消灯され
   る請求項２記載の方法。
4. 【請求項４】第１と第２の複数のランプの連続的な操作
   が同時に実行される請求項２記載の方法。
5. 【請求項５】第１と第２の複数のランプの連続的な操作
   の同時実行期間中に、第１の複数のランプの僅か一つと
   第２の複数のランプの一つとが同時に点灯される請求項
   ４記載の方法。
6. 【請求項６】第１と第２の複数のランプの連続的な操作
   の同時実行期間中に、第１と第２の複数のランプの少な
   くとも一つのランプが所定の時間に点灯される請求項４
   記載の方法。
7. 【請求項７】第１の複数のランプと第２の複数のランプ
   との少なくとも一方の連続的操作のずれを変動させて、
   その平均出力レベルを変化させる請求項２記載の方法。
8. 【請求項８】第１の複数のランプの連続的操作のずれを
   変動させて、その平均出力レベルを変化させる段階と、 第２の複数のランプの連続的操作のずれを変動させて、
   その平均出力レベルを変化させる段階とを更に含む請求
   項４記載の方法。
9. 【請求項９】第２の複数のランプの操作を終了し、 第１の複数のランプの連続的操作のずれを変動させて、
   その平均出力レベルを変化させる段階とを更に含む請求
   項４記載の方法。
10. 【請求項１０】第１の複数のランプの操作を終了し、 第２の複数のランプの連続的操作のずれを変動させて、
    その平均出力レベルを変化させる段階とを更に含む請求
    項４記載の方法。
11. 【請求項１１】第１の複数のランプと第２の複数のラン
    プとの少なくとも一方の連続的操作のずれの変動を反復
    させ、その平均出力レベルの減少を反復させる段階と、
    次いで 第２の複数のランプの操作を終了し、第１の複数のラン
    プの連続的操作のずれを変動させて、その平均出力レベ
    ルを増加させる段階とを更に含む請求項４記載の方法。
12. 【請求項１２】終了段階が実行されたときに聴覚的な警
    報を起動する段階を更に含む請求項11記載の方法。
13. 【請求項１３】第１の平均出力レベルが、第２の平均出
    力レベルに等しくない請求項４記載の方法。
14. 【請求項１４】光波オーブンであって、 調理領域を内部に囲むオーブン・キャビティ・ハウジン
    グと、 赤外域、可視域、近可視域範囲を含む電磁スペクトルに
    おける輻射エネルギを与える第１と第２の複数の高出力
    ランプであり、その第１の複数のランプは調理領域の上
    方に位置し、第２の複数のランプは調理領域の下方に位
    置する第１と第２の複数のランプと、 制御器であり、第１の複数のランプの全てのランプが同
    時に点灯しないようにずらされた方式で、第１の平均出
    力レベルにおける第１の複数のランプをそれにパワーを
    加えることにより連続的に操作すると共に、制御器は第
    ２の複数のランプの全てのランプが同時に点灯しないよ
    うにずらされた方式で、第２の平均出力レベルにおける
    第２の複数のランプをそれにパワーを加えることにより
    連続的に操作する制御器とを備える光波オーブン。
15. 【請求項１５】少なくとも予め定められた時間に亘っ
    て、前記制御器が、第１と第２のランプの双方の連続的
    な操作を、第１と第２のランプが互いに非同時的に作動
    するように制御して、第２の複数のランプの連続的な操
    作期間中に第１の複数のランプが消灯されると共に、第
    １の複数のランプの連続的な操作期間中に第２の複数の
    ランプが消灯されるようにする請求項14記載の光波オー
    ブン。
16. 【請求項１６】前記制御器が、第１と第２の複数のラン
    プの双方の連続的な操作を同時に作動させるように制御
    する請求項14記載の光波オーブン。
17. 【請求項１７】第１と第２の複数のランプの連続的な操
    作の同時実行期間中に、第１の複数のランプの僅か一つ
    と第２の複数のランプの一つとが同時に点灯される請求
    項16記載の光波オーブン。
18. 【請求項１８】第１と第２の複数のランプの連続的な操
    作の同時実行期間中に、第１と第２の複数のランプの少
    なくとも一つのランプが所定の時間に点灯される請求項
    16記載の光波オーブン。
19. 【請求項１９】前記制御器が、第１の複数のランプと第
    ２の複数のランプとの少なくとも一方の連続的操作のず
    れを変動させて、その平均出力レベルを変化させる請求
    項14記載の光波オーブン。
20. 【請求項２０】前記制御器が、第１の複数のランプの連
    続的操作のずれを変動させて、その第１の平均出力レベ
    ルを変化させ、 前記制御器が、第２の複数のランプの連続的操作のずれ
    を変動させて、その第２の平均出力レベルを変化させる
    請求項14記載の光波オーブン。
21. 【請求項２１】前記制御器が、第２の複数のランプの操
    作を終了し、第１の複数のランプの連続的操作のずれを
    変動させて、第１の出力レベルを増加させる請求項16記
    載の光波オーブン。
22. 【請求項２２】前記制御器が、第１の複数のランプの操
    作を終了し、第２の複数のランプの連続的操作のずれを
    変動させて、第２の出力レベルを増加させる請求項16記
    載の光波オーブン。
23. 【請求項２３】前記制御器が、第１の複数のランプと第
    ２の複数のランプとの少なくとも一方の連続的操作のず
    れの変動を反復させ、その平均出力レベルの減少を反復
    させ、第２の複数のランプの操作を終了し、第１の複数
    のランプの連続的操作のずれを変動させて、その第１平
    均出力レベルを増加させる請求項16記載の光波オーブ
    ン。
24. 【請求項２４】第２の複数のランプの終了が実行された
    ときに起動される聴覚的な警報を更備える請求項23記載
    の光波オーブン。
25. 【請求項２５】第１の平均出力レベルが、第２の平均出
    力レベルに等しくない請求項14記載の光波オーブン。
26. 【請求項２６】前記制御器が、第１と第２の複数のラン
    プを複数のモードで選択的に制御し、そのモードは、 第１と第２の複数のランプが同時に連続的に操作させる
    第１のモードと、 第２の複数のランプが消灯している間に第１の複数のラ
    ンプを連続的に操作させる第２のモードと、 第１の複数のランプが消灯している間に第２の複数のラ
    ンプを連続的に操作させる第３のモードとを含む請求項
    14記載の光波オーブン。
27. 【請求項２７】通常のオーブン調理法情報を入力する手
    段と、 前記入力された通常のオーブン調理法情報に基づいて第
    １と第２の複数のランプの連続的操作について光波オー
    ブン調理時間および連続的操作時差値とを計算する手段
    とを更に備え、 前記制御器が、前記計算された調理時間および時差値と
    に基づいて第１と第２の複数のランプの連続的操作を制
    御する請求項14記載の光波オーブン。