JP3710460B2 - 蒸気調理器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気調理器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気を用いて加熱調理を行う蒸気調理器については、これまでにも数々の提案がなされている。その例を特許文献１及び２に見ることができる。特許文献１には食品トレイの中に蒸気を噴射する蒸気調理装置が記載されている。特許文献２には過熱蒸気をオーブン庫に送り込む、あるいはオーブン庫内の蒸気を輻射加熱によって過熱蒸気にする加熱調理装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平３−６７９０２号公報
【特許文献２】
特開平８−４９８５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の蒸気調理装置は、複数の食品トレイに蒸気供給管から蒸気を供給する業務用の装置である。この構成は、加熱室内に蒸気供給管がむき出しになっているので視覚的に好ましくなく、家庭用の調理器には適さない。また蒸気の噴射範囲は蒸気供給管の形状によって制約を受け、加熱室内の食品（被加熱物）に均等に蒸気を噴きつけるのは難しい。また食品を加熱した蒸気がそのまま蒸気排出孔から排出され、あるいは凝縮して排出管から排出されるので、調理を続けるためには外部から大量の蒸気を供給し続けねばならず、蒸気発生能力の大きいボイラーを必要とする。このように大量のエネルギーを消費する点でも家庭向きではない。
【０００５】
特許文献２記載の加熱調理装置は、蒸気を被加熱物に向けて噴射するのでなく装置内で蒸気を発生させるものであり、外部ボイラーを用いないので、一般家庭での使用が可能である。また蒸気をオーブン庫内で循環使用するのでエネルギー効率も良い。しかしながら蒸気による被加熱物の調理は、オーブン庫内に導入された蒸気が、あるいはオーブン庫内で発生した蒸気が、被加熱物を包み込んで加熱調理するものであり、大量の熱を速やかに被加熱物に与えて高速調理するには物足りないものである。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、加熱効率の高い蒸気調理器を提供することにある。また加熱調理に利用されることなく放散する熱量を低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では蒸気調理器を次のように構成した。
【０００８】
（１）被加熱物を入れる加熱室と、気体吸込口を通じ前記加熱室から吸い込んだ気体を噴気孔を通じて加熱室内に噴出させ、加熱室内の被加熱物に衝突させる外部循環路と、前記気体吸込口から前記噴気孔へと向かう気流を前記外部循環路内に形成する送風装置と、前記外部循環路を通る気体に蒸気を供給する蒸気発生装置とを備え、前記外部循環路には、前記送風機より下流の位置に、前記蒸気発生装置より発生する蒸気を吸引する蒸気吸引エジェクタと、この蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路を設けた。
【０００９】
この構成によれば、加熱室内の気体は外部循環路を通って循環し、その過程で外部循環路内において蒸気を供給されるから、蒸気を一方通行で噴射し続けるのと異なり、大能力の蒸気発生装置を必要とせず、エネルギー効率が高く、家庭での使用に適したものとすることができる。また加熱室から気体吸込口に吸い込まれ、噴気孔を通じて加熱室内に噴出する強制循環気流が発生するので、被加熱物の加熱が促進される。さらに、外部循環路は蒸気発生装置で発生した蒸気を送風機より下流の位置に設けたエジェクタで吸引するものであるから、蒸気発生装置に圧力をかけることなく蒸気を速やかに吸引し、蒸気を効率良く気流にとり込むことができる。
【００１０】
また、前記外部循環路に気体が前記蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路が設けられていることにより、次の作用がもたらされる。
【００１１】
すなわち循環系の圧損が小さくなってファンを効率良く駆動できるとともに、蒸気の噴射力もさらに向上する。
【００１２】
（２）上記のような蒸気調理器において、前記外部循環路が断面円形のパイプにより構成されているものとした。
【００１３】
このように外部循環路を断面円形のパイプで構成すると、断面矩形のダクトとする場合に比べ、外部循環路の表面積が小さくなる。そのため外部循環路からの放熱が少なくなり、エネルギー効率が向上する。
【００１４】
（３）上記のような蒸気調理器において、前記送風装置が遠心ファンを備えるものとした。
【００１５】
この構成によれば、プロペラファンを使用する場合に比べ、送風装置から吹き出す気流の流速を速めることができる。これにより外部循環路を構成するパイプの小径化が可能となる。パイプの小径化により外部循環路の表面積を小さくして放熱を少なくし、エネルギー効率をさらに高めることができる。
【００１６】
また遠心ファンはプロペラファンに比べ高圧を発生することが可能なので、噴気口からの噴射力を高めることができる。その結果蒸気の噴射距離が延び、被加熱物を強力に加熱できる。
【００１７】
（４）上記のような蒸気調理器において、前記遠心ファンを駆動するモータが直流モータであるものとした。
【００１８】
この構成によれば、遠心ファンを高速回転させ、きわめて流速の速い気流を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による蒸気調理器の一実施形態を図１〜７に基づき説明する。図１は外観斜視図、図２は加熱室の扉を開いた状態の外観斜視図、図３は内部機構の基本構造図、図４は加熱室の上面図、図５は蒸気発生装置の垂直断面図、図６は蒸気発生装置の水平断面図、図７は制御ブロック図である。
【００２０】
蒸気調理器１は直方体形状のキャビネット１０を備える。キャビネット１０の正面には、上部に操作パネル１１、その下に扉１２が設けられる。扉１２は下端を中心に垂直面内で回動するものであり、上部のハンドル１３を握って手前に引くことにより、図１に示す垂直な閉鎖状態から図２に示す水平な開放状態へと９０゜姿勢変換させることができる。扉１２の大部分は耐熱ガラスをはめ込んだ窓１４となっている。
【００２１】
扉１２を開くと、図２に見られるように二つの区画が露出する。左側の大きな区画は加熱室２０、右側の小さな区画は水タンク室７０である。加熱室２０と水タンク室７０の構造、及びこれらに付属する構成要素について、図３以下の図を参照しつつ説明する。
【００２２】
加熱室２０は直方体形状で、扉１２に面する正面側は全面的に開口部となっている。加熱室２０の残りの面及び扉１２の内面はステンレス鋼板で形成される。加熱室２０の周囲及び扉１２の内側にはそれぞれ断熱対策が施される。加熱室２０の床面にはステンレス鋼板製の受皿２１が置かれ、受皿２１の上には被加熱物９０を載置するステンレス鋼線製のラック２２が置かれる。
【００２３】
加熱室２０の中の気体（通常の場合、加熱室２０の内部の気体は空気であるが、蒸気調理を始めると空気が蒸気で置き換えられて行く。従って本明細書では「空気」でなく「気体」と表現する）は外部循環路３０を通って循環する。加熱室２０の側壁には、これと平行する形で天井面から床面近くまで垂下する気流制御板２３（これもステンレス鋼板製である）が配置されている。この気流制御板２３の下端と奥の側壁との間の隙間が、外部循環路３０に気体を導く下向きの気体吸込口２４となる。
【００２４】
気体吸込口２４から吸い込まれた気体は気流制御板２３の裏を通って加熱室２０の外側上部に設けられた送風装置２５へと向かう。送風装置２５は遠心ファン２６及びこれを収容するファンケーシング２７と、遠心ファン２６を回転させるモータ（図示せず）を備える。遠心ファン２６としてはシロッコファンを用いる。遠心ファン２６を回転させるモータには高速回転が可能な直流モータを使用する。
【００２５】
ファンケーシング２７の吐出口に接続された外部循環路３０は断面円形のパイプを組み合わせて構成される。ファンケーシング２７からは第１パイプ３１が水平方向に突き出す。第１パイプ３１の端には排気口３２が設けられる。第１パイプ３１の排気口３２より少し上流にはエルボ形の第２パイプ３３が接続される。第２パイプ３３の水平部分は蒸気発生装置５０（詳細は後述する）の上部に入り込み、蒸気吸引エジェクタ３４を形成する。第２パイプ３３の吐出端は絞り成形され、蒸気吸引エジェクタ３４のインナーノズルとなる。蒸気発生装置５０の側面からは蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５が下流に向かって突出し、その吐出端はノズル形状に絞り成形されている。
【００２６】
外部循環路３０の第３パイプ３６が蒸気吸引エジェクタ３４の下流でアウターノズル３５のノズル形状吐出端を受け入れる。第３パイプ３６の一端はアウターノズル３５を包むように膨らんでおり、ここに後段エジェクタ３７が形成される。蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５のノズル形状吐出端は、後段エジェクタ３７においてはインナーノズルの役割を果たす。後段エジェクタ３７には、第１パイプ３１から分岐したバイパス路３８が接続される。バイパス路３８も断面円形のパイプにより形成される。図４に見られるようにバイパス路３８は２本設けられ、後段エジェクタ３７に左右対称的に気体が流入する。
【００２７】
第３パイプ３６の他端は加熱室２０に気体を戻す気体戻し口３９となるサブキャビティ４０に接続される。サブキャビティ４０は加熱室２０の天井部の上にて、天井部の中央部にあたる箇所に設けられ、平面形状円形で、その内側には気体の加熱手段である蒸気加熱ヒータ４１が配置されている。蒸気加熱ヒータ４１はシーズヒータにより構成される。サブキャビティ４０の底面は加熱室２０の天井壁となる金属パネル（加熱室２０の天板と兼用可）で形成され、この底面パネル４２には複数の噴気孔４３がほぼパネル全面にわたり二次元的に或いは三次元的に分散配置されている。底面パネル４２は上下両面とも塗装などの表面処理により暗色に仕上げられている。底面パネル４２は使用を重ねることにより暗色に変色する金属素材で成形してもよく、暗色のセラミック成型品であってもよい。
【００２８】
加熱室２０の上部の一隅には気体放出口４４が形成されている。また第１パイプ３１の端には電動式のダンパ４５が配置される。ダンパ４５は排気口３２と第２パイプ３３の入口とを選択的に閉ざす。
【００２９】
続いて蒸気発生装置５０の構造を、図５、６を参照しつつ説明する。蒸気発生装置５０は中心線を垂直にして配置された筒型（円筒形）のポット５１を備える。ポット５１の上部は閉じており、前述のように蒸気吸引エジェクタ３４が形成されている。
【００３０】
ポット５１の底部は漏斗状に成形され、そこから排水パイプ５２が垂下する。排水パイプ５２の下端は水平に対しやや勾配をなす形で配置された排水パイプ５３に接続される。排水パイプ５３の端は加熱室２０の側壁を通じ受皿２１に向かって開口する。排水パイプ５２の途中には排水バルブ５４及び水位センサ５５が設けられている。
【００３１】
ポット５１内の水を熱するのはポット５１の外面に密着するように設けられた蒸気発生ヒータ５６である。蒸気発生ヒータ５６は環状のシーズヒータからなる。
蒸気発生ヒータ５６とほぼ同じ高さになるように、ポット５１の内部に伝熱ユニット６０が配置される。
【００３２】
伝熱ユニット６０は、ポット５１の側壁内面に密着するリング６１と、このリング６１の内部に放射状に配置される複数のフィン６２を備える。リング６１とフィン６２は押出成形、溶接、ろう付けなどの手法により一体化されている。リング６１及びフィン６２はポット５１の軸線方向に所定の長さを有する。
【００３３】
ポット５１には給水パイプ６３を通じて給水する。給水パイプ６３はポット５１の底部近くからポット５１の中に入り込んだ後、下から上へとフィン６２の間を通って延びる。給水パイプ６３の上端はフィン６２の上縁より少し上に突き出している。図６に見られるように、フィン６２を車輪のスポークに見立てた場合、ハブとなる位置に給水パイプ６３が配置されている。給水パイプ６３の外面には各フィン６２の端面を接触させ、フィン６２を通じて給水パイプ６３に熱を伝える。
【００３４】
ポット５１、伝熱ユニット６０、及び給水パイプ６３は熱の良導体である金属で形成する。金属としては熱伝導率の良い銅やアルミニウムが適する。但し銅や銅合金の場合、緑青が発生するので、熱伝導率は少し劣るものの、緑青を懸念せずに済むステンレス鋼を用いることとしてもよい。
【００３５】
給水パイプ６３の端には漏斗状の受入口６４が形成される。受入口６４から少し下流の位置に洗浄パイプ６５が接続される。洗浄パイプ６５は洗浄バルブ６６を介して排水パイプ５３に接続する。
【００３６】
給水パイプ６３には、洗浄パイプ６５の他、逆Ｊ字形の落差形成パイプ６７も接続される。落差形成パイプ６７の他端は排水パイプ５３に接続される。
【００３７】
水タンク室７０には横幅の狭い直方体形状の水タンク７１が挿入される。この水タンク７１から延び出すエルボ形の給水パイプ７２が給水パイプ６３の受入口６４に接続される。ポンプ７３が水タンク７１内の水を給水パイプ７２を通じて圧送する。ポンプ７３は、給水パイプ７２の根元部に形成されたポンプケーシング７４と、ポンプケーシング７４に収容されたインペラ７５と、インペラ７５に動力を伝えるモータ７６とにより構成される。モータ７６はキャビネット１０の側に固定されており、水タンク７１を所定位置にセットするとインペラ７５に電磁的に結合する。
【００３８】
水タンク室７０の床面には水タンク７１を支えるトラフ形のレール７７が固定されている（図２参照）。レール７７のタンク載置面は水平に開いた扉１２の内面と同じ高さにある。そのため使用者は、水平になった扉１２の上に水タンク７１を置き、レール７７に向かって押し込んで行くことにより、水タンク７１をスムーズに水タンク室７０内の所定位置にセットすることができる。逆に、扉１２を水平に開いておいて水タンク７１を引き出せば、水タンク室７０から出た水タンク７１はそのまま扉１２で支えられる。従って水タンク７１を手で支えつつ引き出す必要がない。
【００３９】
蒸気調理器１の動作制御を行うのは図７に示す制御装置８０である。制御装置８０はマイクロプロセッサ及びメモリを含み、所定のプログラムに従って蒸気調理器１を制御する。制御状況は操作パネル１１の中の表示部に表示される。制御装置８０には操作パネル１１に配置した各種操作キーを通じて動作指令の入力を行う。操作パネル１１には各種の音を出す音発生装置も配置されている。
【００４０】
制御部８０には、操作パネル１１の他、送風装置２５、蒸気加熱ヒータ４１、ダンパ４５、排水バルブ５４、水位センサ５５、蒸気発生ヒータ５６、洗浄バルブ６６、及びポンプ７３が接続される。この他、水タンク７１の中の水量を測定する水量センサ８１、加熱室２０内の温度を測定する温度センサ８２、及び加熱室２０内の湿度を測定する湿度センサ８３が接続されている。
【００４１】
蒸気調理器１の動作は次の通りである。まず水タンク７１を水タンク室７０から引き出し、図示しない給水口よりタンク内に水を入れる。満水状態にした水タンク７１を水タンク室７０に押し込み、所定位置にセットする。給水パイプ７２の先端が給水パイプ６３の受入口６４にしっかりと接続されたことを確認したうえで、操作パネル１１の中の電源キーを押して電源ＯＮにする。するとポンプ７３のモータ７６が回転し、蒸気発生装置５０への給水が始まる。この時、排水バルブ５４と洗浄バルブ６６は閉じている。
【００４２】
水は給水パイプ６３の先端から噴水のように溢れ出し、伝熱ユニット６０のフィン６２を濡らしつつポット５１の底に落ちる。そしてポット５１の底の方から溜まって行く。水位が伝熱ユニット６０の長さの半ばまで達したことを水位センサ５５が検知したら、そこで一旦給水は中止される。落差形成パイプ６７の入口側のパイプの中の水位もポット５１と同レベルに達する。
【００４３】
このように所定量の水がポット５１に入れられた後、蒸気発生ヒータ５６への通電が開始される。蒸気発生ヒータ５６はポット５１の側壁を介してポット５１の中の水を加熱する。ポット５１の側壁が熱せられると、その熱は伝熱ユニット６０に伝わり、伝熱ユニット６０から水へと伝えられる。蒸気発生ヒータ５６の置かれた高さと伝熱ユニット６０の置かれた高さはほぼ一致しているので、蒸気発生ヒータ５６から伝熱ユニット６０へとストレートに熱が伝わり、伝熱効率が良い。
【００４４】
複数のフィン６２が放射状に配置された伝熱ユニット６０は広い伝熱面積を有し、ポット５１内の水は速やかに熱せられる。また、放射状に配置されたフィン６２は車輪のスポークのようにポット５１を内側から支えるので、蒸気発生装置５０の強度が増す。
【００４５】
蒸気発生ヒータ５６への通電と同時に、送風装置２５及び蒸気加熱ヒータ４１への通電も開始される。送風装置２５は気体吸込口２４から加熱室２０の中の気体を吸い込み、外部循環路３０に気体を送り出す。気体を送り出すのに用いるのが遠心ファン２６なので、プロペラファンに比べて気流の流速が速い。そのうえ、遠心ファン２６を直流モータで高速回転させるので、気流の流速はきわめて速い。このため、外部循環路３０を形成するパイプを断面円形でしかも小径のものとすることができる。これにより、断面矩形のダクトで外部循環路３０を形成する場合に比べ、外部循環路３０の表面積が小さくなる。従って内部を熱い気体が通るにもかかわらず、外部循環路３０からの熱放散が少なくなり、加熱調理に利用されることなく放散する熱量の割合が低くなって、蒸気調理器１のエネルギー効率が向上する。外部循環路３０を断熱材で巻く場合も、その断熱材の量が少なくて済む。
【００４６】
この時ダンパ４５は外部循環路３０の第２パイプ３３の入口を開き、排気口３２を閉ざしている。気体は第１パイプ３１から第２パイプ３３に入り、さらに第３パイプ３６を経て気体戻し口３９であるサブキャビティ４０に入る。そしてサブキャビティ４０内で蒸気加熱ヒータ４１により熱せられた後、噴気孔４３から下向きに噴出する。
【００４７】
ポット５１の中の水が沸騰すると、１００゜Ｃ、１気圧の飽和蒸気が発生する。飽和蒸気は蒸気吸引エジェクタ３４のところで外部循環路３０を通る循環気流に吸引される。エジェクタ構造を用いているので、飽和蒸気は速やかに吸い上げられ、吸い出される。エジェクタ構造のため蒸気発生装置５０に圧力がかからず、飽和蒸気の放出が妨げられない。
【００４８】
後段エジェクタ３７においては、蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５から吹き出す気流にバイパス路３８から気体が吸い込まれる。蒸気吸引エジェクタ３４をバイパスして気体が流入するバイパス路３８の存在によって循環系の圧損が小さくなり、遠心ファン２６を効率良く駆動できる。後段エジェクタ３７を出た飽和蒸気混じりの気体は高速でサブキャビティ４０に突入する。
【００４９】
サブキャビティ４０に入った飽和蒸気混じりの気体は蒸気加熱ヒータ４１により３００゜Ｃにまで熱せられる。この時点で気体は過熱蒸気となる。蒸気は温度上昇により膨脹し、噴気孔４３より勢い良く噴出する。
【００５０】
加熱室２０の中央部（被加熱物載置部）に吹き下ろしの気流を形成した気体はその外側で上昇し、加熱室２０内に対流を形成する。そして再び気体吸込口２４から吸い込まれ、外部循環路３０を経てサブキャビティ４０に還流する。このようにして加熱室２０内の気体は外部循環路３０に出ては加熱室２０に戻るという循環を繰り返す。
【００５１】
時間が経過するにつれ、気体中の蒸気の割合が増して行く。量的に余剰となった気体は気体放出口４４から加熱室２０の外に放出される。蒸気を含んだ気体をそのままキャビネット１０内に放出すると、キャビネット１０内に結露が生じ、錆の発生や漏電といった好ましくない結果を招く。キャビネット１０の外にそのまま放出すれば、台所の壁面に結露してカビが発生する。そこで、キャビネット１０内に設けた迷路状の結露通路（図示せず）を通して蒸気を結露させてから気体をキャビネット１０外に放出することとし、上述の問題を回避する。結露通路から流れ落ちる水は受皿２１に導き、調理終了後、他の原因で発生する水と共に処理する。
【００５２】
過熱蒸気を含む気体の噴出が始まると、加熱室２０の中の温度は急速に上昇する。加熱室２０の中の温度が調理可能領域に達したことを温度センサ８２が検知すると、制御装置８０が操作パネル１１にその旨の表示を出し、また合図音を鳴らす。調理可能になったことを音と表示により知った使用者は扉１２を開け、加熱室２０に被加熱物９０を入れる。
【００５３】
扉１２を開けかかると、制御装置８０はダンパ４５の姿勢を切り替え、第２パイプ３３の入口を閉じるとともに、排気口３２を開く。加熱室２０の中の気体は送風装置２５により吸い込まれ、排気口３２から排出される。第２パイプ３３の入口が閉じることにより、噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出がなくなるので、使用者が顔面や手などに火傷を負うということがない。ダンパ４５は、扉１２が開いている間中、排気口３２を開き、第２パイプ３３の入口を閉ざす姿勢を保つ。
【００５４】
停止中の送風装置２５を起動して排気口３２から排気を行うのであれば、定常の送風状態に達するまでにタイムラグが生じるが、本発明の場合、送風装置２５は既に運転中であり、タイムラグはゼロである。また加熱室２０と外部循環路３０を巡っていた循環気流がそのまま排気口３２からの排気流になるので、気流の方向を変えるためのタイムラグもない。これにより、加熱室２０の中の蒸気を遅滞なく排出し、扉１２の開放が可能になるまでの時間を短縮することができる。
【００５５】
加熱室２０から蒸気を排出するときは第２パイプ３３が閉ざされて加熱室２０への蒸気供給が停止されている。このため加熱室２０の内部の蒸気圧あるいは蒸気量は速やかに低下し、扉１２の開放が可能となるまでの時間が一層短縮される。
【００５６】
使用者が扉１２を開けかかったという状況は、例えば次のようにして制御装置８０に伝えることができる。すなわち扉１２を閉鎖状態に保つラッチをキャビネット１０と扉１２の間に設け、このラッチを解錠するラッチレバーをハンドル１３から露出するように設ける。ラッチ又はラッチレバーの動きに応答して開閉するスイッチを扉１２又はハンドル１３の内側に配置し、使用者がハンドル１３とラッチレバーを握りしめて解錠操作を行ったとき、スイッチから制御装置８０に信号が送られるようにする。
【００５７】
気体放出口４４から放出される気体と同様、排気口３２から排出される気体も蒸気を大量に含んでおり、そのまま放出するのは問題である。そのため、排気口３２から排出される気体もキャビネット１０内に設けた迷路状の結露通路を通して水分を除去してからキャビネット１０外に放出する。結露通路から流れ落ちる水は受皿２１に導き、調理終了後、他の原因で発生する水と共に処理する。
【００５８】
ラック２２の上に被加熱物９０をセットし、扉１２を閉じると、ダンパ４５は第２パイプ３３への入口を開き、排気口３２を閉ざす姿勢に復帰する。これにより噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出が再開され、被加熱物９０の調理が始まる。
【００５９】
約３００゜Ｃに加熱されて噴気孔４３から吹き下ろす過熱蒸気は被加熱物９０に衝突して被加熱物９０に熱を伝える。この過程で蒸気温度は２５０゜Ｃ程度にまで低下する。また被加熱物９０の表面に接触した過熱蒸気は、被加熱物９０の表面に結露する際潜熱を放出する。これによっても被加熱物９０は加熱される。
【００６０】
加熱室２０の気体を循環させつつ被加熱物９０を加熱するので、蒸気調理器１のエネルギー効率は高い。そして、過熱蒸気を含む気体がサブキャビティ４０の底面パネル４２にほぼパネル全面にわたり二次元的又は三次元的に分散配置された複数の噴気孔４３から下向きに噴出するので、被加熱物９０の上面全体に過熱蒸気が衝突する。過熱蒸気が被加熱物９０に衝突することと、衝突の面積が広いこととが相まって、過熱蒸気に含まれる熱が素早く効率的に被加熱物９０に伝達される。また、サブキャビティ４０に入り込んだ気体が蒸気加熱ヒータ４１で熱せられて膨脹することにより、噴出の勢いが増し、被加熱物９０への衝突速度が速まる。これにより被加熱物９０は一層速やかに熱せられる。
【００６１】
遠心ファン２６はプロペラファンに比べ高圧を発生させることが可能なので、噴気孔４３からの噴射力を高めることができる。その結果過熱蒸気の噴射距離が延び、被加熱物９０を強力に加熱できる。遠心ファン２６を直流モータで高速回転させ、強力に送風しているので、上記の効果は一層顕著に表れる。送風装置２５の送風力が強いことは、扉１２を開く際、排気口３２から速やかに排気するのにも大いに役立つ。
【００６２】
下向きに吹き出した過熱蒸気は、被加熱物９０に衝突した後、上方へと向きを転じる。蒸気、特に過熱蒸気は空気より軽いため、自然な形でこのように方向転換することとなり、これが加熱室２０の内部に対流をもたらす。この対流により、加熱室２０内の温度を維持しつつ、被加熱物９０にはサブキャビティ４０で熱せられたばかりの過熱蒸気を衝突させ続けることができ、熱を大量且つ速やかに被加熱物９０に与えることができる。
【００６３】
気体吸込口２４は加熱室２０の側壁の下部（被加熱物９０の高さ以下）にあり、噴気孔４３から噴出した蒸気は偏向することなく直進して被加熱物９０に当たってから気体吸込口２４に吸い込まれる。このため、被加熱物９０への熱伝達能力は高レベルに維持される。また上から噴出した蒸気が側壁下部に吸い込まれて行くため、扉１２を開いたとき、使用者の方に蒸気が押し寄せることが少なく、安全性が高い。
【００６４】
気体吸込口２４が下向きなので、噴出する蒸気に横向きの力がさらに作用しにくくなり、蒸気の偏向を一層防止することができる。また被加熱物９０の表面から油がはじけたりしても、それが気体吸込口２４に吸い込まれにくく、送風装置２５や外部循環路３０の内面を汚さずに済む。
【００６５】
サブキャビティ４０の底面パネル４２は、上面が暗色なので蒸気加熱ヒータ４１の放つ輻射熱を良く吸収する。底面パネル４２に吸収された輻射熱は、同じく暗色となっている底面パネル４２の下面から加熱室２０に輻射放熱される。このため、サブキャビティ４０及びその外面の温度上昇が抑制され、安全性が向上するとともに、蒸気加熱ヒータ４１の輻射熱が底面パネル４２を通じて加熱室２０に伝えられ、加熱室２０が一層効率良く熱せられる。底面パネル４２の平面形状は円形であってもよく、加熱室２０の平面形状と相似の矩形であってもよい。また、加熱室２０の天井壁にてサブキャビティ４０の底面パネルを形成（兼用化）してもよい。
【００６６】
被加熱物９０が肉類の場合、温度が上昇すると油が滴り落ちることがある。被加熱物９０が容器に入れた液体類であると、沸騰して一部がこぼれることがある。滴り落ちたりこぼれたりしたものは受皿２１に受け止められ、調理終了後の処理を待つ。
【００６７】
蒸気発生装置５０で蒸気を発生し続けていると、ポット５１の中の水位が低下する。水位が所定レベルまで下がったことを水位センサ５５が検知すると、制御装置８０はポンプ７３の運転を再開させる。ポンプ７３は水タンク７１の中の水を押し上げ、蒸発した分の水を補給する。給水パイプ６３の中を通る際、補給水には伝熱ユニット６０のフィン６２を通じて蒸気発生ヒータ５６の熱が伝えられる。これにより補給水は予熱され、沸騰点に達するまでの時間が短縮される。
【００６８】
また給水パイプ６３の上端から噴きこぼれる補給水は、フィン６２の上部の水面上に露出している部分に注ぎかけられる。フィン６２の水面上露出部分は、水中に没している部分より高熱になっているので、フィン６２に注がれた水は瞬時に沸騰して蒸発し、ポット５１の内部の蒸気圧を高める。このため、アウターノズル３５から蒸気が力強く噴出してサブキャビティ４０に流れ込み、噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出を加勢する。従って、給水の度に過熱蒸気の強力噴射が生じる。
【００６９】
ポット５１の中の水位が所定レベルまで上昇したことを水位センサ５５が検知した時点で、制御装置８０はポンプ７３の運転を停止させる。このようにしてポンプ７３は、調理期間中、間欠的に給水動作を行う。フィン６２の水面上露出部分は、水を注がれることにより一旦温度が低下するが、その後水が注がれなくなると温度を回復する。これにより、新たな水が注がれる度にその水は急速蒸発し、過熱蒸気の噴射力を増大させることになる。
【００７０】
以上本発明の一実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することが可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の蒸気調理器は、被加熱物を入れる加熱室と、気体吸込口を通じ加熱室から吸い込んだ気体を噴気孔を通じて加熱室内に噴出させ、加熱室内の被加熱物に衝突させる外部循環路と、気体吸込口から噴気孔へと向かう気流を外部循環路内に形成する送風装置と、外部循環路を通る気体に蒸気を供給する蒸気発生装置とを備え、外部循環路には、送風装置より下流の位置に、蒸気発生器より発生する蒸気を吸引する蒸気吸引エジェクタを設けたものであり、加熱室内の気体は外部循環路を通って循環し、その過程で外部循環路内において蒸気を供給されるから、蒸気を一方通行で噴射し続けるのと異なり、大能力の蒸気発生装置を必要とせず、エネルギー効率が高く、家庭での使用に適したものとすることができる。また加熱室から気体吸込口に吸い込まれ、噴気孔を通じて加熱室内に噴出する強制循環気流が発生するので、被加熱物の加熱が促進される。さらに、外部循環路は蒸気発生装置で発生した蒸気を送風機より下流の位置に設けたエジェクタで吸引するものであるから、蒸気発生装置に圧力をかけることなく蒸気を速やかに吸引し、蒸気を効率良く気流にとり込むことができる。そして外部循環路には気体が前記蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路が設けられているから、循環系の圧損が小さくなってファンを効率良く駆動できるとともに、蒸気の噴射力もさらに向上する。
【００７２】
また、外部循環路を断面円形のパイプにより構成したから、断面矩形のダクトとする場合に比べ、外部循環路の表面積を小さく、放熱を少なくすることができ、エネルギー効率が向上する。加えて、循環気流を形成する送風装置が遠心ファンを備えるものとしたから、送風装置から送り出される気流の流速を速め、外部循環路を構成するパイプの小径化を進めることができるとともに、過熱蒸気の噴射力を高め、被加熱物を強力に加熱できる。遠心ファンを直流モータで高速回転させることにより、これらの効果は一層際立ったものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る蒸気調理器の外観斜視図
【図２】 加熱室の扉を開いた状態の外観斜視図
【図３】 内部機構の基本構造図
【図４】 加熱室の上面図
【図５】 蒸気発生装置の垂直断面図
【図６】 蒸気発生装置の水平断面図
【図７】 制御ブロック図
【符号の説明】
１ 蒸気調理器
２０ 加熱室
２１ 受皿
２４ 気体吸込口
２５ 送風装置
２６ 遠心ファン
３０ 外部循環路
３４ 蒸気吸引エジェクタ
３７ 後段エジェクタ
３８ バイパス路
３９ 気体戻し口
４０ サブキャビティ
４１ 蒸気加熱ヒータ
４３ 噴気孔
５０ 蒸気発生装置
【発明の属する技術分野】
本発明は蒸気調理器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気を用いて加熱調理を行う蒸気調理器については、これまでにも数々の提案がなされている。その例を特許文献１及び２に見ることができる。特許文献１には食品トレイの中に蒸気を噴射する蒸気調理装置が記載されている。特許文献２には過熱蒸気をオーブン庫に送り込む、あるいはオーブン庫内の蒸気を輻射加熱によって過熱蒸気にする加熱調理装置が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平３−６７９０２号公報
【特許文献２】
特開平８−４９８５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１記載の蒸気調理装置は、複数の食品トレイに蒸気供給管から蒸気を供給する業務用の装置である。この構成は、加熱室内に蒸気供給管がむき出しになっているので視覚的に好ましくなく、家庭用の調理器には適さない。また蒸気の噴射範囲は蒸気供給管の形状によって制約を受け、加熱室内の食品（被加熱物）に均等に蒸気を噴きつけるのは難しい。また食品を加熱した蒸気がそのまま蒸気排出孔から排出され、あるいは凝縮して排出管から排出されるので、調理を続けるためには外部から大量の蒸気を供給し続けねばならず、蒸気発生能力の大きいボイラーを必要とする。このように大量のエネルギーを消費する点でも家庭向きではない。
【０００５】
特許文献２記載の加熱調理装置は、蒸気を被加熱物に向けて噴射するのでなく装置内で蒸気を発生させるものであり、外部ボイラーを用いないので、一般家庭での使用が可能である。また蒸気をオーブン庫内で循環使用するのでエネルギー効率も良い。しかしながら蒸気による被加熱物の調理は、オーブン庫内に導入された蒸気が、あるいはオーブン庫内で発生した蒸気が、被加熱物を包み込んで加熱調理するものであり、大量の熱を速やかに被加熱物に与えて高速調理するには物足りないものである。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、加熱効率の高い蒸気調理器を提供することにある。また加熱調理に利用されることなく放散する熱量を低減することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明では蒸気調理器を次のように構成した。
【０００８】
（１）被加熱物を入れる加熱室と、気体吸込口を通じ前記加熱室から吸い込んだ気体を噴気孔を通じて加熱室内に噴出させ、加熱室内の被加熱物に衝突させる外部循環路と、前記気体吸込口から前記噴気孔へと向かう気流を前記外部循環路内に形成する送風装置と、前記外部循環路を通る気体に蒸気を供給する蒸気発生装置とを備え、前記外部循環路には、前記送風機より下流の位置に、前記蒸気発生装置より発生する蒸気を吸引する蒸気吸引エジェクタと、この蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路を設けた。
【０００９】
この構成によれば、加熱室内の気体は外部循環路を通って循環し、その過程で外部循環路内において蒸気を供給されるから、蒸気を一方通行で噴射し続けるのと異なり、大能力の蒸気発生装置を必要とせず、エネルギー効率が高く、家庭での使用に適したものとすることができる。また加熱室から気体吸込口に吸い込まれ、噴気孔を通じて加熱室内に噴出する強制循環気流が発生するので、被加熱物の加熱が促進される。さらに、外部循環路は蒸気発生装置で発生した蒸気を送風機より下流の位置に設けたエジェクタで吸引するものであるから、蒸気発生装置に圧力をかけることなく蒸気を速やかに吸引し、蒸気を効率良く気流にとり込むことができる。
【００１０】
また、前記外部循環路に気体が前記蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路が設けられていることにより、次の作用がもたらされる。
【００１１】
すなわち循環系の圧損が小さくなってファンを効率良く駆動できるとともに、蒸気の噴射力もさらに向上する。
【００１２】
（２）上記のような蒸気調理器において、前記外部循環路が断面円形のパイプにより構成されているものとした。
【００１３】
このように外部循環路を断面円形のパイプで構成すると、断面矩形のダクトとする場合に比べ、外部循環路の表面積が小さくなる。そのため外部循環路からの放熱が少なくなり、エネルギー効率が向上する。
【００１４】
（３）上記のような蒸気調理器において、前記送風装置が遠心ファンを備えるものとした。
【００１５】
この構成によれば、プロペラファンを使用する場合に比べ、送風装置から吹き出す気流の流速を速めることができる。これにより外部循環路を構成するパイプの小径化が可能となる。パイプの小径化により外部循環路の表面積を小さくして放熱を少なくし、エネルギー効率をさらに高めることができる。
【００１６】
また遠心ファンはプロペラファンに比べ高圧を発生することが可能なので、噴気口からの噴射力を高めることができる。その結果蒸気の噴射距離が延び、被加熱物を強力に加熱できる。
【００１７】
（４）上記のような蒸気調理器において、前記遠心ファンを駆動するモータが直流モータであるものとした。
【００１８】
この構成によれば、遠心ファンを高速回転させ、きわめて流速の速い気流を得ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による蒸気調理器の一実施形態を図１〜７に基づき説明する。図１は外観斜視図、図２は加熱室の扉を開いた状態の外観斜視図、図３は内部機構の基本構造図、図４は加熱室の上面図、図５は蒸気発生装置の垂直断面図、図６は蒸気発生装置の水平断面図、図７は制御ブロック図である。
【００２０】
蒸気調理器１は直方体形状のキャビネット１０を備える。キャビネット１０の正面には、上部に操作パネル１１、その下に扉１２が設けられる。扉１２は下端を中心に垂直面内で回動するものであり、上部のハンドル１３を握って手前に引くことにより、図１に示す垂直な閉鎖状態から図２に示す水平な開放状態へと９０゜姿勢変換させることができる。扉１２の大部分は耐熱ガラスをはめ込んだ窓１４となっている。
【００２１】
扉１２を開くと、図２に見られるように二つの区画が露出する。左側の大きな区画は加熱室２０、右側の小さな区画は水タンク室７０である。加熱室２０と水タンク室７０の構造、及びこれらに付属する構成要素について、図３以下の図を参照しつつ説明する。
【００２２】
加熱室２０は直方体形状で、扉１２に面する正面側は全面的に開口部となっている。加熱室２０の残りの面及び扉１２の内面はステンレス鋼板で形成される。加熱室２０の周囲及び扉１２の内側にはそれぞれ断熱対策が施される。加熱室２０の床面にはステンレス鋼板製の受皿２１が置かれ、受皿２１の上には被加熱物９０を載置するステンレス鋼線製のラック２２が置かれる。
【００２３】
加熱室２０の中の気体（通常の場合、加熱室２０の内部の気体は空気であるが、蒸気調理を始めると空気が蒸気で置き換えられて行く。従って本明細書では「空気」でなく「気体」と表現する）は外部循環路３０を通って循環する。加熱室２０の側壁には、これと平行する形で天井面から床面近くまで垂下する気流制御板２３（これもステンレス鋼板製である）が配置されている。この気流制御板２３の下端と奥の側壁との間の隙間が、外部循環路３０に気体を導く下向きの気体吸込口２４となる。
【００２４】
気体吸込口２４から吸い込まれた気体は気流制御板２３の裏を通って加熱室２０の外側上部に設けられた送風装置２５へと向かう。送風装置２５は遠心ファン２６及びこれを収容するファンケーシング２７と、遠心ファン２６を回転させるモータ（図示せず）を備える。遠心ファン２６としてはシロッコファンを用いる。遠心ファン２６を回転させるモータには高速回転が可能な直流モータを使用する。
【００２５】
ファンケーシング２７の吐出口に接続された外部循環路３０は断面円形のパイプを組み合わせて構成される。ファンケーシング２７からは第１パイプ３１が水平方向に突き出す。第１パイプ３１の端には排気口３２が設けられる。第１パイプ３１の排気口３２より少し上流にはエルボ形の第２パイプ３３が接続される。第２パイプ３３の水平部分は蒸気発生装置５０（詳細は後述する）の上部に入り込み、蒸気吸引エジェクタ３４を形成する。第２パイプ３３の吐出端は絞り成形され、蒸気吸引エジェクタ３４のインナーノズルとなる。蒸気発生装置５０の側面からは蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５が下流に向かって突出し、その吐出端はノズル形状に絞り成形されている。
【００２６】
外部循環路３０の第３パイプ３６が蒸気吸引エジェクタ３４の下流でアウターノズル３５のノズル形状吐出端を受け入れる。第３パイプ３６の一端はアウターノズル３５を包むように膨らんでおり、ここに後段エジェクタ３７が形成される。蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５のノズル形状吐出端は、後段エジェクタ３７においてはインナーノズルの役割を果たす。後段エジェクタ３７には、第１パイプ３１から分岐したバイパス路３８が接続される。バイパス路３８も断面円形のパイプにより形成される。図４に見られるようにバイパス路３８は２本設けられ、後段エジェクタ３７に左右対称的に気体が流入する。
【００２７】
第３パイプ３６の他端は加熱室２０に気体を戻す気体戻し口３９となるサブキャビティ４０に接続される。サブキャビティ４０は加熱室２０の天井部の上にて、天井部の中央部にあたる箇所に設けられ、平面形状円形で、その内側には気体の加熱手段である蒸気加熱ヒータ４１が配置されている。蒸気加熱ヒータ４１はシーズヒータにより構成される。サブキャビティ４０の底面は加熱室２０の天井壁となる金属パネル（加熱室２０の天板と兼用可）で形成され、この底面パネル４２には複数の噴気孔４３がほぼパネル全面にわたり二次元的に或いは三次元的に分散配置されている。底面パネル４２は上下両面とも塗装などの表面処理により暗色に仕上げられている。底面パネル４２は使用を重ねることにより暗色に変色する金属素材で成形してもよく、暗色のセラミック成型品であってもよい。
【００２８】
加熱室２０の上部の一隅には気体放出口４４が形成されている。また第１パイプ３１の端には電動式のダンパ４５が配置される。ダンパ４５は排気口３２と第２パイプ３３の入口とを選択的に閉ざす。
【００２９】
続いて蒸気発生装置５０の構造を、図５、６を参照しつつ説明する。蒸気発生装置５０は中心線を垂直にして配置された筒型（円筒形）のポット５１を備える。ポット５１の上部は閉じており、前述のように蒸気吸引エジェクタ３４が形成されている。
【００３０】
ポット５１の底部は漏斗状に成形され、そこから排水パイプ５２が垂下する。排水パイプ５２の下端は水平に対しやや勾配をなす形で配置された排水パイプ５３に接続される。排水パイプ５３の端は加熱室２０の側壁を通じ受皿２１に向かって開口する。排水パイプ５２の途中には排水バルブ５４及び水位センサ５５が設けられている。
【００３１】
ポット５１内の水を熱するのはポット５１の外面に密着するように設けられた蒸気発生ヒータ５６である。蒸気発生ヒータ５６は環状のシーズヒータからなる。
蒸気発生ヒータ５６とほぼ同じ高さになるように、ポット５１の内部に伝熱ユニット６０が配置される。
【００３２】
伝熱ユニット６０は、ポット５１の側壁内面に密着するリング６１と、このリング６１の内部に放射状に配置される複数のフィン６２を備える。リング６１とフィン６２は押出成形、溶接、ろう付けなどの手法により一体化されている。リング６１及びフィン６２はポット５１の軸線方向に所定の長さを有する。
【００３３】
ポット５１には給水パイプ６３を通じて給水する。給水パイプ６３はポット５１の底部近くからポット５１の中に入り込んだ後、下から上へとフィン６２の間を通って延びる。給水パイプ６３の上端はフィン６２の上縁より少し上に突き出している。図６に見られるように、フィン６２を車輪のスポークに見立てた場合、ハブとなる位置に給水パイプ６３が配置されている。給水パイプ６３の外面には各フィン６２の端面を接触させ、フィン６２を通じて給水パイプ６３に熱を伝える。
【００３４】
ポット５１、伝熱ユニット６０、及び給水パイプ６３は熱の良導体である金属で形成する。金属としては熱伝導率の良い銅やアルミニウムが適する。但し銅や銅合金の場合、緑青が発生するので、熱伝導率は少し劣るものの、緑青を懸念せずに済むステンレス鋼を用いることとしてもよい。
【００３５】
給水パイプ６３の端には漏斗状の受入口６４が形成される。受入口６４から少し下流の位置に洗浄パイプ６５が接続される。洗浄パイプ６５は洗浄バルブ６６を介して排水パイプ５３に接続する。
【００３６】
給水パイプ６３には、洗浄パイプ６５の他、逆Ｊ字形の落差形成パイプ６７も接続される。落差形成パイプ６７の他端は排水パイプ５３に接続される。
【００３７】
水タンク室７０には横幅の狭い直方体形状の水タンク７１が挿入される。この水タンク７１から延び出すエルボ形の給水パイプ７２が給水パイプ６３の受入口６４に接続される。ポンプ７３が水タンク７１内の水を給水パイプ７２を通じて圧送する。ポンプ７３は、給水パイプ７２の根元部に形成されたポンプケーシング７４と、ポンプケーシング７４に収容されたインペラ７５と、インペラ７５に動力を伝えるモータ７６とにより構成される。モータ７６はキャビネット１０の側に固定されており、水タンク７１を所定位置にセットするとインペラ７５に電磁的に結合する。
【００３８】
水タンク室７０の床面には水タンク７１を支えるトラフ形のレール７７が固定されている（図２参照）。レール７７のタンク載置面は水平に開いた扉１２の内面と同じ高さにある。そのため使用者は、水平になった扉１２の上に水タンク７１を置き、レール７７に向かって押し込んで行くことにより、水タンク７１をスムーズに水タンク室７０内の所定位置にセットすることができる。逆に、扉１２を水平に開いておいて水タンク７１を引き出せば、水タンク室７０から出た水タンク７１はそのまま扉１２で支えられる。従って水タンク７１を手で支えつつ引き出す必要がない。
【００３９】
蒸気調理器１の動作制御を行うのは図７に示す制御装置８０である。制御装置８０はマイクロプロセッサ及びメモリを含み、所定のプログラムに従って蒸気調理器１を制御する。制御状況は操作パネル１１の中の表示部に表示される。制御装置８０には操作パネル１１に配置した各種操作キーを通じて動作指令の入力を行う。操作パネル１１には各種の音を出す音発生装置も配置されている。
【００４０】
制御部８０には、操作パネル１１の他、送風装置２５、蒸気加熱ヒータ４１、ダンパ４５、排水バルブ５４、水位センサ５５、蒸気発生ヒータ５６、洗浄バルブ６６、及びポンプ７３が接続される。この他、水タンク７１の中の水量を測定する水量センサ８１、加熱室２０内の温度を測定する温度センサ８２、及び加熱室２０内の湿度を測定する湿度センサ８３が接続されている。
【００４１】
蒸気調理器１の動作は次の通りである。まず水タンク７１を水タンク室７０から引き出し、図示しない給水口よりタンク内に水を入れる。満水状態にした水タンク７１を水タンク室７０に押し込み、所定位置にセットする。給水パイプ７２の先端が給水パイプ６３の受入口６４にしっかりと接続されたことを確認したうえで、操作パネル１１の中の電源キーを押して電源ＯＮにする。するとポンプ７３のモータ７６が回転し、蒸気発生装置５０への給水が始まる。この時、排水バルブ５４と洗浄バルブ６６は閉じている。
【００４２】
水は給水パイプ６３の先端から噴水のように溢れ出し、伝熱ユニット６０のフィン６２を濡らしつつポット５１の底に落ちる。そしてポット５１の底の方から溜まって行く。水位が伝熱ユニット６０の長さの半ばまで達したことを水位センサ５５が検知したら、そこで一旦給水は中止される。落差形成パイプ６７の入口側のパイプの中の水位もポット５１と同レベルに達する。
【００４３】
このように所定量の水がポット５１に入れられた後、蒸気発生ヒータ５６への通電が開始される。蒸気発生ヒータ５６はポット５１の側壁を介してポット５１の中の水を加熱する。ポット５１の側壁が熱せられると、その熱は伝熱ユニット６０に伝わり、伝熱ユニット６０から水へと伝えられる。蒸気発生ヒータ５６の置かれた高さと伝熱ユニット６０の置かれた高さはほぼ一致しているので、蒸気発生ヒータ５６から伝熱ユニット６０へとストレートに熱が伝わり、伝熱効率が良い。
【００４４】
複数のフィン６２が放射状に配置された伝熱ユニット６０は広い伝熱面積を有し、ポット５１内の水は速やかに熱せられる。また、放射状に配置されたフィン６２は車輪のスポークのようにポット５１を内側から支えるので、蒸気発生装置５０の強度が増す。
【００４５】
蒸気発生ヒータ５６への通電と同時に、送風装置２５及び蒸気加熱ヒータ４１への通電も開始される。送風装置２５は気体吸込口２４から加熱室２０の中の気体を吸い込み、外部循環路３０に気体を送り出す。気体を送り出すのに用いるのが遠心ファン２６なので、プロペラファンに比べて気流の流速が速い。そのうえ、遠心ファン２６を直流モータで高速回転させるので、気流の流速はきわめて速い。このため、外部循環路３０を形成するパイプを断面円形でしかも小径のものとすることができる。これにより、断面矩形のダクトで外部循環路３０を形成する場合に比べ、外部循環路３０の表面積が小さくなる。従って内部を熱い気体が通るにもかかわらず、外部循環路３０からの熱放散が少なくなり、加熱調理に利用されることなく放散する熱量の割合が低くなって、蒸気調理器１のエネルギー効率が向上する。外部循環路３０を断熱材で巻く場合も、その断熱材の量が少なくて済む。
【００４６】
この時ダンパ４５は外部循環路３０の第２パイプ３３の入口を開き、排気口３２を閉ざしている。気体は第１パイプ３１から第２パイプ３３に入り、さらに第３パイプ３６を経て気体戻し口３９であるサブキャビティ４０に入る。そしてサブキャビティ４０内で蒸気加熱ヒータ４１により熱せられた後、噴気孔４３から下向きに噴出する。
【００４７】
ポット５１の中の水が沸騰すると、１００゜Ｃ、１気圧の飽和蒸気が発生する。飽和蒸気は蒸気吸引エジェクタ３４のところで外部循環路３０を通る循環気流に吸引される。エジェクタ構造を用いているので、飽和蒸気は速やかに吸い上げられ、吸い出される。エジェクタ構造のため蒸気発生装置５０に圧力がかからず、飽和蒸気の放出が妨げられない。
【００４８】
後段エジェクタ３７においては、蒸気吸引エジェクタ３４のアウターノズル３５から吹き出す気流にバイパス路３８から気体が吸い込まれる。蒸気吸引エジェクタ３４をバイパスして気体が流入するバイパス路３８の存在によって循環系の圧損が小さくなり、遠心ファン２６を効率良く駆動できる。後段エジェクタ３７を出た飽和蒸気混じりの気体は高速でサブキャビティ４０に突入する。
【００４９】
サブキャビティ４０に入った飽和蒸気混じりの気体は蒸気加熱ヒータ４１により３００゜Ｃにまで熱せられる。この時点で気体は過熱蒸気となる。蒸気は温度上昇により膨脹し、噴気孔４３より勢い良く噴出する。
【００５０】
加熱室２０の中央部（被加熱物載置部）に吹き下ろしの気流を形成した気体はその外側で上昇し、加熱室２０内に対流を形成する。そして再び気体吸込口２４から吸い込まれ、外部循環路３０を経てサブキャビティ４０に還流する。このようにして加熱室２０内の気体は外部循環路３０に出ては加熱室２０に戻るという循環を繰り返す。
【００５１】
時間が経過するにつれ、気体中の蒸気の割合が増して行く。量的に余剰となった気体は気体放出口４４から加熱室２０の外に放出される。蒸気を含んだ気体をそのままキャビネット１０内に放出すると、キャビネット１０内に結露が生じ、錆の発生や漏電といった好ましくない結果を招く。キャビネット１０の外にそのまま放出すれば、台所の壁面に結露してカビが発生する。そこで、キャビネット１０内に設けた迷路状の結露通路（図示せず）を通して蒸気を結露させてから気体をキャビネット１０外に放出することとし、上述の問題を回避する。結露通路から流れ落ちる水は受皿２１に導き、調理終了後、他の原因で発生する水と共に処理する。
【００５２】
過熱蒸気を含む気体の噴出が始まると、加熱室２０の中の温度は急速に上昇する。加熱室２０の中の温度が調理可能領域に達したことを温度センサ８２が検知すると、制御装置８０が操作パネル１１にその旨の表示を出し、また合図音を鳴らす。調理可能になったことを音と表示により知った使用者は扉１２を開け、加熱室２０に被加熱物９０を入れる。
【００５３】
扉１２を開けかかると、制御装置８０はダンパ４５の姿勢を切り替え、第２パイプ３３の入口を閉じるとともに、排気口３２を開く。加熱室２０の中の気体は送風装置２５により吸い込まれ、排気口３２から排出される。第２パイプ３３の入口が閉じることにより、噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出がなくなるので、使用者が顔面や手などに火傷を負うということがない。ダンパ４５は、扉１２が開いている間中、排気口３２を開き、第２パイプ３３の入口を閉ざす姿勢を保つ。
【００５４】
停止中の送風装置２５を起動して排気口３２から排気を行うのであれば、定常の送風状態に達するまでにタイムラグが生じるが、本発明の場合、送風装置２５は既に運転中であり、タイムラグはゼロである。また加熱室２０と外部循環路３０を巡っていた循環気流がそのまま排気口３２からの排気流になるので、気流の方向を変えるためのタイムラグもない。これにより、加熱室２０の中の蒸気を遅滞なく排出し、扉１２の開放が可能になるまでの時間を短縮することができる。
【００５５】
加熱室２０から蒸気を排出するときは第２パイプ３３が閉ざされて加熱室２０への蒸気供給が停止されている。このため加熱室２０の内部の蒸気圧あるいは蒸気量は速やかに低下し、扉１２の開放が可能となるまでの時間が一層短縮される。
【００５６】
使用者が扉１２を開けかかったという状況は、例えば次のようにして制御装置８０に伝えることができる。すなわち扉１２を閉鎖状態に保つラッチをキャビネット１０と扉１２の間に設け、このラッチを解錠するラッチレバーをハンドル１３から露出するように設ける。ラッチ又はラッチレバーの動きに応答して開閉するスイッチを扉１２又はハンドル１３の内側に配置し、使用者がハンドル１３とラッチレバーを握りしめて解錠操作を行ったとき、スイッチから制御装置８０に信号が送られるようにする。
【００５７】
気体放出口４４から放出される気体と同様、排気口３２から排出される気体も蒸気を大量に含んでおり、そのまま放出するのは問題である。そのため、排気口３２から排出される気体もキャビネット１０内に設けた迷路状の結露通路を通して水分を除去してからキャビネット１０外に放出する。結露通路から流れ落ちる水は受皿２１に導き、調理終了後、他の原因で発生する水と共に処理する。
【００５８】
ラック２２の上に被加熱物９０をセットし、扉１２を閉じると、ダンパ４５は第２パイプ３３への入口を開き、排気口３２を閉ざす姿勢に復帰する。これにより噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出が再開され、被加熱物９０の調理が始まる。
【００５９】
約３００゜Ｃに加熱されて噴気孔４３から吹き下ろす過熱蒸気は被加熱物９０に衝突して被加熱物９０に熱を伝える。この過程で蒸気温度は２５０゜Ｃ程度にまで低下する。また被加熱物９０の表面に接触した過熱蒸気は、被加熱物９０の表面に結露する際潜熱を放出する。これによっても被加熱物９０は加熱される。
【００６０】
加熱室２０の気体を循環させつつ被加熱物９０を加熱するので、蒸気調理器１のエネルギー効率は高い。そして、過熱蒸気を含む気体がサブキャビティ４０の底面パネル４２にほぼパネル全面にわたり二次元的又は三次元的に分散配置された複数の噴気孔４３から下向きに噴出するので、被加熱物９０の上面全体に過熱蒸気が衝突する。過熱蒸気が被加熱物９０に衝突することと、衝突の面積が広いこととが相まって、過熱蒸気に含まれる熱が素早く効率的に被加熱物９０に伝達される。また、サブキャビティ４０に入り込んだ気体が蒸気加熱ヒータ４１で熱せられて膨脹することにより、噴出の勢いが増し、被加熱物９０への衝突速度が速まる。これにより被加熱物９０は一層速やかに熱せられる。
【００６１】
遠心ファン２６はプロペラファンに比べ高圧を発生させることが可能なので、噴気孔４３からの噴射力を高めることができる。その結果過熱蒸気の噴射距離が延び、被加熱物９０を強力に加熱できる。遠心ファン２６を直流モータで高速回転させ、強力に送風しているので、上記の効果は一層顕著に表れる。送風装置２５の送風力が強いことは、扉１２を開く際、排気口３２から速やかに排気するのにも大いに役立つ。
【００６２】
下向きに吹き出した過熱蒸気は、被加熱物９０に衝突した後、上方へと向きを転じる。蒸気、特に過熱蒸気は空気より軽いため、自然な形でこのように方向転換することとなり、これが加熱室２０の内部に対流をもたらす。この対流により、加熱室２０内の温度を維持しつつ、被加熱物９０にはサブキャビティ４０で熱せられたばかりの過熱蒸気を衝突させ続けることができ、熱を大量且つ速やかに被加熱物９０に与えることができる。
【００６３】
気体吸込口２４は加熱室２０の側壁の下部（被加熱物９０の高さ以下）にあり、噴気孔４３から噴出した蒸気は偏向することなく直進して被加熱物９０に当たってから気体吸込口２４に吸い込まれる。このため、被加熱物９０への熱伝達能力は高レベルに維持される。また上から噴出した蒸気が側壁下部に吸い込まれて行くため、扉１２を開いたとき、使用者の方に蒸気が押し寄せることが少なく、安全性が高い。
【００６４】
気体吸込口２４が下向きなので、噴出する蒸気に横向きの力がさらに作用しにくくなり、蒸気の偏向を一層防止することができる。また被加熱物９０の表面から油がはじけたりしても、それが気体吸込口２４に吸い込まれにくく、送風装置２５や外部循環路３０の内面を汚さずに済む。
【００６５】
サブキャビティ４０の底面パネル４２は、上面が暗色なので蒸気加熱ヒータ４１の放つ輻射熱を良く吸収する。底面パネル４２に吸収された輻射熱は、同じく暗色となっている底面パネル４２の下面から加熱室２０に輻射放熱される。このため、サブキャビティ４０及びその外面の温度上昇が抑制され、安全性が向上するとともに、蒸気加熱ヒータ４１の輻射熱が底面パネル４２を通じて加熱室２０に伝えられ、加熱室２０が一層効率良く熱せられる。底面パネル４２の平面形状は円形であってもよく、加熱室２０の平面形状と相似の矩形であってもよい。また、加熱室２０の天井壁にてサブキャビティ４０の底面パネルを形成（兼用化）してもよい。
【００６６】
被加熱物９０が肉類の場合、温度が上昇すると油が滴り落ちることがある。被加熱物９０が容器に入れた液体類であると、沸騰して一部がこぼれることがある。滴り落ちたりこぼれたりしたものは受皿２１に受け止められ、調理終了後の処理を待つ。
【００６７】
蒸気発生装置５０で蒸気を発生し続けていると、ポット５１の中の水位が低下する。水位が所定レベルまで下がったことを水位センサ５５が検知すると、制御装置８０はポンプ７３の運転を再開させる。ポンプ７３は水タンク７１の中の水を押し上げ、蒸発した分の水を補給する。給水パイプ６３の中を通る際、補給水には伝熱ユニット６０のフィン６２を通じて蒸気発生ヒータ５６の熱が伝えられる。これにより補給水は予熱され、沸騰点に達するまでの時間が短縮される。
【００６８】
また給水パイプ６３の上端から噴きこぼれる補給水は、フィン６２の上部の水面上に露出している部分に注ぎかけられる。フィン６２の水面上露出部分は、水中に没している部分より高熱になっているので、フィン６２に注がれた水は瞬時に沸騰して蒸発し、ポット５１の内部の蒸気圧を高める。このため、アウターノズル３５から蒸気が力強く噴出してサブキャビティ４０に流れ込み、噴気孔４３からの過熱蒸気の噴出を加勢する。従って、給水の度に過熱蒸気の強力噴射が生じる。
【００６９】
ポット５１の中の水位が所定レベルまで上昇したことを水位センサ５５が検知した時点で、制御装置８０はポンプ７３の運転を停止させる。このようにしてポンプ７３は、調理期間中、間欠的に給水動作を行う。フィン６２の水面上露出部分は、水を注がれることにより一旦温度が低下するが、その後水が注がれなくなると温度を回復する。これにより、新たな水が注がれる度にその水は急速蒸発し、過熱蒸気の噴射力を増大させることになる。
【００７０】
以上本発明の一実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することが可能である。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の蒸気調理器は、被加熱物を入れる加熱室と、気体吸込口を通じ加熱室から吸い込んだ気体を噴気孔を通じて加熱室内に噴出させ、加熱室内の被加熱物に衝突させる外部循環路と、気体吸込口から噴気孔へと向かう気流を外部循環路内に形成する送風装置と、外部循環路を通る気体に蒸気を供給する蒸気発生装置とを備え、外部循環路には、送風装置より下流の位置に、蒸気発生器より発生する蒸気を吸引する蒸気吸引エジェクタを設けたものであり、加熱室内の気体は外部循環路を通って循環し、その過程で外部循環路内において蒸気を供給されるから、蒸気を一方通行で噴射し続けるのと異なり、大能力の蒸気発生装置を必要とせず、エネルギー効率が高く、家庭での使用に適したものとすることができる。また加熱室から気体吸込口に吸い込まれ、噴気孔を通じて加熱室内に噴出する強制循環気流が発生するので、被加熱物の加熱が促進される。さらに、外部循環路は蒸気発生装置で発生した蒸気を送風機より下流の位置に設けたエジェクタで吸引するものであるから、蒸気発生装置に圧力をかけることなく蒸気を速やかに吸引し、蒸気を効率良く気流にとり込むことができる。そして外部循環路には気体が前記蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路が設けられているから、循環系の圧損が小さくなってファンを効率良く駆動できるとともに、蒸気の噴射力もさらに向上する。
【００７２】
また、外部循環路を断面円形のパイプにより構成したから、断面矩形のダクトとする場合に比べ、外部循環路の表面積を小さく、放熱を少なくすることができ、エネルギー効率が向上する。加えて、循環気流を形成する送風装置が遠心ファンを備えるものとしたから、送風装置から送り出される気流の流速を速め、外部循環路を構成するパイプの小径化を進めることができるとともに、過熱蒸気の噴射力を高め、被加熱物を強力に加熱できる。遠心ファンを直流モータで高速回転させることにより、これらの効果は一層際立ったものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る蒸気調理器の外観斜視図
【図２】 加熱室の扉を開いた状態の外観斜視図
【図３】 内部機構の基本構造図
【図４】 加熱室の上面図
【図５】 蒸気発生装置の垂直断面図
【図６】 蒸気発生装置の水平断面図
【図７】 制御ブロック図
【符号の説明】
１ 蒸気調理器
２０ 加熱室
２１ 受皿
２４ 気体吸込口
２５ 送風装置
２６ 遠心ファン
３０ 外部循環路
３４ 蒸気吸引エジェクタ
３７ 後段エジェクタ
３８ バイパス路
３９ 気体戻し口
４０ サブキャビティ
４１ 蒸気加熱ヒータ
４３ 噴気孔
５０ 蒸気発生装置
Claims (4)
- 被加熱物を入れる加熱室と、気体吸込口を通じ前記加熱室から吸い込んだ気体を噴気孔を通じて加熱室内に噴出させ、加熱室内の被加熱物に衝突させる外部循環路と、前記気体吸込口から前記噴気孔へと向かう気流を前記外部循環路内に形成する送風装置と、前記外部循環路を通る気体に蒸気を供給する蒸気発生装置とを備え、
前記外部循環路には、前記送風装置より下流の位置に、前記蒸気発生器より発生する蒸気を吸引する蒸気吸引エジェクタと、この蒸気吸引エジェクタをバイパスするバイパス路を設けたことを特徴とする蒸気調理器。 - 前記外部循環路が断面円形のパイプにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気調理器。
- 前記外部循環路が遠心ファンを備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の蒸気調理器。
- 前記遠心ファンを駆動するモータが直流モータであることを特徴とする請求項３に記載の蒸気調理器。
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