JP3714339B2 - 蒸気発生機能付き高周波加熱装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、加熱室内に蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と蒸気との少なくともいずれかを加熱室に供給して被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
【０００２】
【従来の技術】
被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段を備えた高周波加熱装置は、加熱室内の被加熱物に対して、短時間で効率のよい加熱ができるため、食材等の加熱調理機器である電子レンジとして急速に普及した。
【０００３】
しかし、高周波加熱による加熱だけでは、加熱調理の幅が限られるなどの不便があった。
【０００４】
そこで、加熱室内で発熱する電熱器を追加して、オーブン加熱を可能にした高周波加熱装置が提案され、近年では、更に、加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構を追加して、高温蒸気による加熱調理も可能にした蒸気発生機能付き高周波加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５４−１１５４４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の高周波加熱装置における蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、加熱室内に装備される給水受け皿（蒸発部）と、この給水受け皿（蒸発部）を加熱して給水受け皿（蒸発部）上の水を蒸発させる加熱手段と、貯水タンクの水を給水受け皿（蒸発部）に供給するための専用のポンプ手段とを備えた構成で、このポンプ手段の装備のために、構成が繁雑化したり、大型化するという問題があった。
【０００７】
また、専用のポンプ手段を使用した従来の蒸気供給機構では、加熱室への蒸気の供給量を制御するためには、加熱手段の温度制御と同時に、ポンプ手段による供給量の制御も必要になり、蒸気の供給量制御に必要な制御処理が複雑になるという問題もあった。
【０００８】
また、貯水タンクに貯めた水は専用のポンプ手段によって給水受け皿（蒸発部）まで送給されるが、その間、予備加熱等を一切受けることなく（温水によるポンプ障害の発生を避けるためにも）送給されるため、給水受け皿（蒸発部）に供給される水温が低く、加熱手段が給水受け皿（蒸発部）を温めて蒸気を発生させるまでの間、長い時間がかかるという問題もあった。
【０００９】
更に、蒸気を連続的に発生させる場合、蒸発部側への熱エネルギの供給と、搬送管側への熱エネルギ供給とのバランスが重要な開発課題である。
【００１０】
すなわち、搬送管側への熱供給が大きい場合、蒸発部での水溜まりが生じる。そして、温度の低い蒸気の発生となったり、蒸気化の量が不十分となったりする。蒸発部に水分を残さずに蒸発させる為には、蒸発部の有する熱容量を大きくしておくか、水の供給停止後に加熱手段を動作させる必要があるが、蒸発部の熱容量を大きくすると、蒸気発生までの立ちあがり時間が長くなるし、後者では温度を検知するなどの方法が必要となる。
【００１１】
一方、蒸発部側への熱供給が大きい場合、搬送管側への供給熱量が不足し搬送不良を生じる。そして、この搬送不良になると加熱手段の発生熱量を消費する負荷がなくなるので、加熱手段自体が自己発熱により高温化する。この高温化に伴って、搬送管側への供給熱量が増大し、ある閾値を超えると急激な局部沸騰を発生して水が搬送される。この結果、蒸発部に熱量を消費する負荷が存在することで、加熱手段は所期の温度に戻る。この所期の温度に低下すると再び搬送不良を呈することになる。これらの現象を繰り返すことで、搬送管内では急激な局部沸騰に伴うスケール付着が進み、搬送管の目詰まりを生じる問題点がある。
【００１２】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯水タンクの水を給水受け皿（蒸発部）に供給するための専用のポンプ手段が不要で、ポンプ手段の省略によって蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現でき、また、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にでき、更に、蒸気の発生までの所要時間を短縮して、迅速な蒸気加熱が可能とし、さらに、搬送部側と蒸発部側との熱エネルギ供給バランスを良好に保ち、連続的に蒸気を発生を可能とした蒸気発生機能付き高周波加熱装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、本発明の蒸気発生機能付き高周波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを前記加熱室に供給して前記被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置であって、前記蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、前記加熱室内に装備され蒸発部と、この蒸発部を加熱して水を蒸発させる加熱手段と、前記貯水タンクの水を前記加熱手段で発生するエネルギにより局部沸騰を生じさせ前記蒸発部に水を搬送する熱搬送部と、この加熱域を経由して前記蒸発部に導く給水路とを備え、前記蒸発部を形成する材料に比べ熱伝導率が小さい材料からなる伝熱制御部を前記熱搬送部と前記加熱手段の間に介在させることで前記加熱手段から前記熱搬送部へ伝熱される熱エネルギー量を制御するようにしたものである。
【００１４】
このように構成された蒸気発生機能付き高周波加熱装置においては、給水路を加熱手段による加熱域を経由するように配索して、加熱手段の発生熱による給水路内の水の熱膨張でポンプ機能を得ているもので、貯水タンクの水を蒸発部に供給するための専用のポンプ手段が不要である。
【００１５】
従って、専用のポンプ手段の省略によって蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現できる。
【００１６】
また、蒸発部への給水を、加熱手段の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にできる。
【００１７】
更に、蒸発部に供給される水は、加熱手段の発生熱で昇温した状態にあるため、蒸発部に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００１８】
また、蒸発部を高い温度に設定し、熱搬送部の温度は沸騰を可能にする１００℃を若干上回る温度域に設定できるので、搬送機能を維持しつつ、搬送された水は確実にすばやく蒸発させることができ、熱搬送部である搬送管内のスケール付着を抑制できるとともに高温の蒸気を連続発生させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを前記加熱室に供給して前記被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置であって、前記蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、前記加熱室内に装備され蒸発部と、この蒸発部を加熱して水を蒸発させる加熱手段と、前記貯水タンクの水を前記加熱手段で発生するエネルギにより局部沸騰を生じさせ前記蒸発部に水を搬送する熱搬送部と、この加熱域を経由して前記蒸発部に導く給水路とを備え、前記蒸発部を形成する材料に比べ熱伝導率が小さい材料からなる伝熱制御部を前記熱搬送部と前記加熱手段の間に介在させるようにしたものであり、これにより、蒸発部への給水を、加熱手段の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純でき、蒸発部に供給される水は、加熱手段の発生熱で昇温した状態にあるため、蒸発部に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００２０】
更に、加熱手段からの熱エネルギにより熱搬送部の温度は沸騰を可能にする１００℃を若干上回る温度域に設定できるので搬送機能を維持できるとともに、蒸発部は熱搬送部と比較して高温になるため、搬送された水は確実にすばやく蒸発させることができる。さらに搬送管内のスケール付着を抑制できるとともに高温の蒸気を連続発生させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の伝熱制御部により、加熱手段から熱搬送部に供給される熱エネルギ量を、蒸発部に供給される熱エネルギ量の１／８以下としたことにより、水温が５℃〜３０℃の範囲において搬送水量が蒸発量を超えることなくかつ蒸発部が高温を維持することができるため安定して蒸発が行える。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１または２項記載の伝熱制御部に加熱手段の熱エネルギを厚み方向より面方向に熱伝導特性の大きい材料を介して熱搬送部に均一に伝熱する、つまり温度分布差を生じることなく搬送管内の伝熱性能が均一になり、安定した液体の搬送能力と、搬送管内のスケール付着をさらに抑制することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１から３項に記載の加熱手段にシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込む構成に、蒸発部を凹状に形成したフッ素などの撥水処理を施した鋼板をダイキャストの上面に接合させ、熱搬送部をアルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合するようにする、つまり、蒸発部より伝熱制御部に熱伝導率の小さい材料を用いることで伝熱制御部における温度勾配を容易かつ確実に実現させることができる。また、加熱手段であるシーズヒーターをアルミダイキャストで覆うことで、熱量を保持することができ、安定した蒸気発生性能と液体搬送能力を確保することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項４記載の蒸発部をアルミダイキャストから着脱可能にした構成にすることで、蒸発部を取り外した状態で丸洗い（水洗いなどの清掃）することができる。よって、蒸発部の清掃が比較的簡単に行うことができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１から３項に記載の加熱手段にシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込む構成に、蒸発部をダイキャストの上面に凹部を設ける一体構成とし、熱搬送部をアルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合するようにする、つまり、蒸発部より伝熱制御部に熱伝導率の小さい材料を用いることで伝熱制御部における温度勾配を容易かつ確実に実現させることができる。また、蒸発部をアルミダイキャストと一体で形成することで、加熱手段の熱エネルギーを効率よく伝熱することができ、安定した蒸気発生性能と液体搬送能力を確保することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項６記載の蒸発部表面にフッ素などの撥水処理を施すことで、蒸発部の清掃性を向上させることができるため、蒸発部への伝熱量減少して熱搬送部への伝熱量が増加することを防止できる。よって熱搬送部配管内への伝熱量が極端に増加することなく、スケール付着が抑制される。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項４から７項記載の熱搬送部の配管を熱伝導率の大きいアルミニウムや銅で形成することで、配管内の激しい局部沸騰を抑制できる。よって、液体搬送能力の安定性と、局部沸騰時の沸騰音発生を防止できる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項４から８項記載の熱搬送部配管の外側表面積に比べ内側表面積を大きくすることで、配管内の激しい局部沸騰を抑制できる。よって、液体搬送能力の安定性と、局部沸騰時の沸騰音発生を防止できる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、特に、請求項９記載の熱搬送部の配管内面にフッ素などの撥水性処理を施したことで、配管内のスケール付着が抑制される。
【００３０】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施の形態に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置を詳細に説明する。
【００３１】
（実施例１）
図１及び図２は、本発明に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置の一実施の形態の外観図である。
【００３２】
この一実施の形態の蒸気発生機能付き高周波加熱装置１００は、食材の加熱調理に高周波加熱及び加熱蒸気による加熱が可能な電子レンジとして使用されるもので、食材等の被加熱物を収容する加熱室３内に高周波を出力する高周波発生手段（マグネトロン）５と、加熱室３内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構７とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを加熱室３に供給して加熱室３内の被加熱物を加熱処理する。
【００３３】
加熱室３は、前面開放の箱形の本体ケース１０内部に形成されており、本体ケース１０の前面に、加熱室３の被加熱物取出口を開閉する透光窓１３ａ付きの開閉扉１３が設けられている。開閉扉１３は、下端が本体ケース１０の下縁にヒンジ結合されることで、上下方向に開閉可能となっており、上部に装備された取っ手１３ｂを掴んで手前に引くことによって、図２に示す開いた状態にすることができる。
【００３４】
加熱室３と本体ケース１０との壁面間には所定の断熱空間が確保されており、必要に応じてその空間には断熱材が装填されている。
【００３５】
特に加熱室３の背後の空間は、加熱室３内の雰囲気を攪拌する循環ファン及びその駆動モータ（図示略）を収容した循環ファン室となっており、加熱室３の後面の壁が、加熱室３と循環ファン室とを画成する仕切壁となっている。
【００３６】
図示はしていないが、加熱室３の後面壁である仕切壁１５には、加熱室３側から循環ファン室側への吸気を行う吸気用通風孔と、循環ファン室側から加熱室３側への送風を行う送風用通風口とが形成エリアを区別して設けられている。各通風孔は、多数のパンチ孔として形成されている。
【００３７】
本実施の形態の場合、図２に示すように、高周波発生手段（マグネトロン）５は、加熱室３の下側の空間に配置されており、この高周波加熱装置５から発生した高周波を受ける位置にはスタラー羽根１７が設けられている。そして、高周波発生手段５からの高周波を、回転するスタラー羽根１７に照射することにより、該スタラー羽根１７によって高周波を加熱室３内に撹拌しながら供給するようになっている。なお、高周波発生手段５やスタラー羽根１７は、加熱室３の底部に限らず、加熱室３の上面や側面側に設けることもできる。
【００３８】
蒸気供給機構７は、図３に示すように、装置本体に着脱可能に装備される１基の貯水タンク２１と、加熱室３内に装備される２つの給水受け皿（蒸発部）２５と、これらの給水受け皿（蒸発部）２５を加熱して給水受け皿（蒸発部）２５上の水を蒸発させる加熱手段２７と、貯水タンク２１の水を加熱手段２７による加熱域を経由して給水受け皿（蒸発部）２５に導く２系統の給水路２９と、貯水タンク２１と各給水路２９との接続部に装備されて貯水タンク２１の取り外し時に貯水タンク及び給水路内の水の漏れ出しを防止するタンク側の止水弁３３及び給水路側の止水弁４５と、給水路側の止水弁４５よりも下流に配置されて給水路２９から貯水タンク２１への水の逆流を防止する逆止弁４７とを備えて構成される。
【００３９】
上記した２系統よりなる給水路２９の特長的構成は、後で詳述するが、各加熱手段２７による加熱域から給水路先端の水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定されていることにある。
【００４０】
なお、蒸気供給機構７は、図４に示すように、１系統の給水路２９から一つの給水受け皿（蒸発部）２５に水を供給して蒸気を発生させる構成とすることもできる。
【００４１】
本実施の形態において、貯水タンク２１は、取り扱い性に優れる偏平な直方体状のカートリッジ式で、装置本体（本体ケース１０）に対して着脱が容易にでき、しかも、加熱室３内の加熱によって熱的なダメージを受けにくいように、図１にも示すように、本体ケース１０の側面に組み付けられたタンク収納部３５に差込装着される。
【００４２】
タンク収納部３５は、図５に示すように、後端側が本体ケース１０にヒンジ結合されていて、図５（ａ）に矢印（イ）で示す前端部の係合を外すと、図５（ｂ）に矢印（ロ）で示すように、前端側が外側に回動して、前端のタンク挿入口３６が露出する。
【００４３】
タンク挿入口３６を露出した状態では、図５（ｃ）に矢印（ハ）で示す方向に、貯水タンク２１を抜き取ることができる。
【００４４】
貯水タンク２１の装着は、抜き取り方向と逆方向に、貯水タンク２１をタンク挿入口３６に差し込むことで、完了する。
【００４５】
貯水タンク２１は、図６に示すように、上方を開放した偏平な直方体状の容器本体２２と、この容器本体２２の上部開口部を覆う開閉蓋２３とから構成されている。容器本体２２及び開閉蓋２３は、樹脂で形成されていている。
【００４６】
容器本体２２は、内部の水の残量が視認可能なように、透明な樹脂で形成されていて、容器本体２２の両側面には、残量水位を示す目盛り２２ａが装備されている。この目盛り２２ａを装備した部位は、図５及び図７にも示したように、タンク収納部３５の前端縁に形成された切り欠き窓３７から外部に露出して、外部から貯水タンク２１内の水の残量が視認可能にされている。
【００４７】
図６に示すように、容器本体２２の背面の下部寄りの位置には、給水路２９に嵌合接続する円筒状の接続口２２ｂが突設されている。この接続口２２ｂには、図８（ａ）に示すように、貯水タンク２１を装置本体から取り出した状態では接続口２２ｂを閉じて、貯留水の流出を防止するタンク側の止水弁３３が装備されている。
【００４８】
本実施の形態の給水受け皿（蒸発部）２５は、加熱室３の底板４の一部に給水を受ける窪みを形成したもので、底板４と一体である。
【００４９】
給水受け皿（蒸発部）２５は、既述したとおり、本実施の形態では、底板４の後部の左右にそれぞれ装備されている。
【００５０】
加熱手段２７は、それぞれの給水受け皿（蒸発部）２５の下面に接触配置されたシーズヒータで、図９に示すように、給水受け皿（蒸発部）２５の背面に密着状態に取り付けられるアルミダイキャスト製の組付けブロック２７ａにヒータ本体が組み付けられた構造である。本実施の形態の場合、組付けブロック２７ａから延出したヒータ両端の一対の電極２７ｂ、２７ｃ間には、該加熱手段２７の温度を検出する温度検出センサとしてのサーミスタ４１が接続されている。
【００５１】
サーミスタ４１は、一対の電極２７ｂ、２７ｃ間で、組付けブロック２７ａに埋設状態に装備されている。このサーミスタ４１の検出信号は、図示せぬ制御回路によって監視され、貯水タンク２１の残量０検出や、加熱手段２７の動作制御（発熱量制御）に利用される。
【００５２】
サーミスタ４１は、図１０に示すように、貯水タンク２１より給水されて給水受け皿（蒸発部）２５に水が充填されている場合には、加熱手段２７の温度上昇に伴い検出温度レベルが上昇する。しかし、図中記号ａで示す給水受け皿（蒸発部）２５に水が無くなった場合、加熱手段２７には通電が行われているので、検出温度レベルが急激に上昇し、ｂで示す上限基準値を超える。
【００５３】
図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段２７への通電を遮断する。この時点でオーバシュートは有るものの、サーミスタ４１の検出温度レベルは降下する。やがて、サーミスタ４１の検出温度レベルが、ｃで示す下限基準値に達した時点で、制御回路は、再び、加熱手段２７への通電を実施してヒータを加熱する。しかし、給水受け皿（蒸発部）２５には水が無いため、サーミスタ４１の検出温度レベルは再び上昇して、ｄで示す上限基準値を超える。この時点で、制御回路は、給水受け皿（蒸発部）２５に水が無く加熱手段２７が空焼き状態であると判断して、ｅで示すように、加熱手段２７への通電を遮断すると共に、警報を発して蒸気加熱処理を停止させる制御を行う。
【００５４】
本実施の形態では、上記したように、単一のサーミスタで、蒸気量の発生制御と給水受け皿（蒸発部）に水が無くなったときの異常検出を行うことができる。
【００５５】
また、上記した制御によって、ヒータの長寿命化と給水受け皿（蒸発部）の耐熱温度内での使用を可能にして給水受け皿（蒸発部）のフッ素樹脂コーティング面の劣化を防止することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、上記したように、ヒータをオン、オフするサイクルを繰り返してサーミスタが上限基準値となる温度を２回検出したとき給水受け皿（蒸発部）に水が無いと判断する構成としたが、２回に限らず、複数回検出して判定を行うものであっても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では、加熱手段２７としてシーズヒータを使用したが、シーズヒータの代わりに、ガラス管ヒータ、プレートヒータ等を利用することも可能である。
【００５８】
給水路２９は、図３及び図９に示すように、貯水タンク２１の接続口２２ｂに２系統に分岐して接続される基端配管部２９ａと、この基端配管部２９ａから各加熱手段２７による加熱域を経由するように加熱室３の底板４の下に配索される水平配管部２９ｂと、この水平配管部２９ｂの先端から加熱室３の側方を垂直に立ち上がる垂直配管部２９ｃと、この垂直配管部２９ｃの上端から各給水受け皿（蒸発部）２５の上方に延出して、垂直配管部２９ｃから圧送された水を給水受け皿（蒸発部）２５に滴下する上部配管部２９ｄと、各上部配管部２９ｄの先端を形成する水吹出し口２９ｅとから構成される。
【００５９】
水平配管部２９ｂは、図３に示すように、加熱手段２７の組付けブロック２７ａに接触するように配管されていて、図９に示す組付けブロック２７ａとの接触部３０が加熱手段２７による加熱域となる。
【００６０】
従って、既述した蒸気供給機構７での２系統における特長的構成は、各接触部０から各水吹出し口２９ｅまでの配管路の長さが等距離に設定されていることを示す。
【００６１】
本実施の形態では、このように、各給水路２９の水平配管部２９ｂを加熱手段２７による加熱域に設定して、各加熱手段２７の発生熱による熱伝導を受けて熱膨張する各水平配管部２９ｂ内の水をそれぞれの給水受け皿（蒸発部）２５に供給する。
【００６２】
蒸気発生の様子について更に詳述すると、貯水タンク２１がタンク収納部３５に差し込まれ、水平配管部２９ｂ内に水が充満した状態で、各加熱手段２７が発熱すると、組付けブロック２７ａとの接触部３０で配管内の水に熱が供給されて水が膨張する。逆止弁４７は膨張する配管内の水の圧力を一次的に止めるため、圧力が垂直配管部２９ｃの方向にのみ向かうこととなる。そして、膨張した水は、上部配管部２９ｄを通過して各水吹出し口２９ｅより滴下され、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されことになる。
【００６３】
このとき、各給水路２９の、組付けブロック２７ａとの接触部３０から各水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定してあるので、各水平配管部２９ｂには、同じ仕様の加熱手段２７を適用して接触部３０から同じ熱量を加えることができ、これにより、それぞれの給水受け皿（蒸発部）２５に均等に給水を行うことができる。
【００６４】
また、接触部３０から各水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定してあれば、各給水路２９や接触部３０の温度を同一にすることができ、蒸気発生制御がし易くなる。
【００６５】
給水受け皿（蒸発部）２５に供給された水は、各加熱手段２７の発生熱で昇温した状態にあるため、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されてから蒸気発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００６６】
加熱を中断すれば、各給水路２９中の垂直配管部２９ｃの水が膨張しなくなり、空気取入れ口２９ｆまで達することかできず、空気取入れ口２９ｆから大気圧が管内に入って給水は中止する。
【００６７】
基端配管部２９ａは、図８（ａ）に示すように、容器本体２２の接続口２２ｂが嵌合する基端円管部４３に、貯水タンク２２が取り外された際に水平配管部２９ｂ側からの漏水を防止するための管側の止水弁４５が装備される共に、水平配管部２９ｂとの接続部には、水平配管部２９ｂでの水の熱膨張による水平配管部２９ｂ側からの逆流（図中の矢印（ニ）方向の流れ）を防止する逆止弁４７が装備されている。
【００６８】
タンク側の止水弁３３と管側の止水弁４５とは、それぞれ弁体３３ａ、４５ａを付勢するばね３３ｂ、４５ｂの向きが逆で、容器本体２２の接続口２２ｂを基端円管部４３に適正に嵌合させると、図８（ｂ）に示すように、両者の弁体３３ａ、４５ａ相互の先端部同士が互いに突き当たって、相手をばね３３ｂ、４５ｂの付勢力に抗して変位させて、流路を開いた状態にする。
【００６９】
容器本体２２の接続口２２ｂの外周部には、基端円管部４３との間の隙間を塞ぐシール材としてのＯリング４９が装備されている。
【００７０】
図８（ａ）に示した状態は、容器本体２２の接続口２２ｂが基端円管部４３に未嵌合の状態で、未だ、タンク側の止水弁３３及び管側の止水弁４５の双方が流路を閉じた状態にある。
【００７１】
容器本体２２の接続口２２ｂが、基端円管部４３から外れている状態では、給水路２９側は、管側の止水弁４５で封止されて、給水路２９内の水の逆流が確実に防止される。つまり、図３に示すように、貯水タンク２１がタンク収納部３５に差し込まれると、各給水路２９の垂直配管部２９ｃ内には貯水タンク２１と同じ水位まで水が流入する。このような水圧下で、貯水タンク２１が抜き出されても、管側の止水弁４５で水の逆流を防止することができる。
【００７２】
タンク収納部３５の背面側の底部には、貯水タンク２１をタンク収納部３５から抜き出す時に、タンク側の止水弁３３と管側の止水弁４５との間に残留した小量の水が滴下するのを受ける凹部５１が装備されていて、この凹部５１には、滴下した水を吸収する吸水シート５３が装備されている。吸水シート５３としては、例えば、吸水性に優れた不織布等が使用される。
【００７３】
なお、図３及び図４に示すように、上部配管部２９ｄが接続される垂直配管部２９ｃの上端は、貯水タンク２１内における貯水の最高レベル位置Ｈmaxよりも高い位置に設定されている。これは、貯水タンク２１側の貯水が、連通管作用で、不用意に、また連続的に、上部配管部２９ｄ側に流出することを防止するためである。
【００７４】
また、給水路２９は、貯水タンク２１における貯水の最低レベルＨｍｉｎよりも更に下がった位置で、基端配管部２９ａを介して、貯水タンク２１に接続される。
【００７５】
これは、貯水タンク２１内の貯水を、残さず、給水路２９側に取り込み可能にするためである。
【００７６】
本実施の形態の場合、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７は、加熱室３の底板４の後部の左右にそれぞれ装備されている。そのため、２系統の給水路２９は、図４に示すように、例えば、基端配管部２９ａの下流で、それぞれに逆止弁４７を経て二本の水平配管部２９ｂに分岐し、各加熱手段２７に、水平配管部２９ｂ、垂直配管部２９ｃ、上部配管部２９ｄ、組付けブロック２７ａと接触して配管内の水にヒータの熱を供給する接触部３０が敷設されることになるが、各給水受け皿（蒸発部）２５に装備される各給水路２９相互は、接触部３０から配管先端の水吹出し口２９ｅまでの距離を等距離に設定している。
【００７７】
以上に説明した蒸気発生機能付き高周波加熱装置１００においては、給水路２９を加熱手段２７による加熱域を経由するように配索して、加熱手段２７の発生熱による給水路２９内の水の熱膨張でポンプ機能を得るもので、貯水タンク２１の水を給水受け皿（蒸発部）２５に供給するための専用のポンプ手段が不要である。
【００７８】
従って、専用のポンプ手段の省略によって蒸気供給機構７の構成の単純化や小型化を実現できる。
【００７９】
また、給水受け皿（蒸発部）２５への給水を、加熱手段２７の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段２７の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にできる。
【００８０】
更に、給水受け皿（蒸発部）２５に供給される水は、加熱手段２７の発生熱で昇温した状態にあるため、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００８１】
また、上記の構成において、貯水タンク２１の残量が０（ゼロ）になって、給水受け皿（蒸発部）２５上の残水量が減ると、水の蒸発に費やされる熱量が減るため、加熱手段２７や給水受け皿（蒸発部）２５自体の温度の昇温が起こる。
【００８２】
しかし、本実施の形態の蒸気供給機構７は、加熱手段２７の温度を検出するサーミスタ４１を備えているため、そのサーミスタ４１の検出信号を監視することで、比較的に簡単に貯水タンク２１の残量０検出が可能で、空だき等の不都合の発生を防止することができる。
【００８３】
更に、サーミスタの検出信号を利用して、例えば、貯水タンク２１の残量０の検出時に、加熱手段２７の動作を停止させたり、給水用の警報を行うなどの多種の制御が可能で、高周波加熱装置１００の取り扱い性を向上させることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、サーミスタ４１は、加熱手段２７に直接接触させたが、給水受け皿（蒸発部）２５に接触させるように装備してもよい。
【００８５】
また、蒸気発生機能付き高周波加熱装置の加熱室内での加熱蒸気による加熱ムラの発生を防止する点では、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７によって構成される蒸気発生部を加熱室３内の複数箇所に分散装備することで、加熱室３内での加熱蒸気の供給自体を均等化することが望ましい。しかし、蒸気発生部を複数箇所に分散装備すると、それらの複数箇所の給水受け皿（蒸発部）２５に均等に給水を行うための工夫が必要になる。
【００８６】
しかし、上記のように、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７が複数組装備される場合に、各給水受け皿（蒸発部）２５に装備される各給水路２９相互は、ヒータの接触部から配管先端の水吹出し口までの距離を等距離に設定した構成とすると、特に給水流量の制御を行わなくとも、それぞれの給水路２９での供給量を揃えることができ、加熱室３内での加熱蒸気の均等供給を安価に、実現することができる。 図１１は、本発明の第１の実施例における蒸気供給機構の分解斜視図、図１２は図１１のＡ−Ａ’断面図を示すものである。
【００８７】
図１１、図１２において、２７は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１１１は加熱手段２７を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１１２はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料で構成した熱搬送部を形成する搬送管、１１３は搬送管１１２内の液体を沸騰させるための熱搬送部を形成する搬送管加熱部である。１１４は伝熱制御部であり、加熱手段本体１１１と搬送管加熱部１１３との間に配置している。
【００８８】
搬送管加熱部１１３は２つの部材１１５、１１６で構成し、これら２つの部材にて搬送管１１２をサンドイッチする構成としている。部材１１５には、搬送管１１２の搬送方向の中央部を中心に切欠部１１５ａを設けており搬送管１１２との当接は搬送管１１２の下半分と両端側としている。
【００８９】
伝熱制御部１１４は、熱伝導率が加熱手段本体１１１の成型材料や搬送管１１２の材料に比べて一桁以上低い熱伝導率を有する材料を使用している。鉄やステンレスなどが選択できるが、耐腐食性を考慮してステンレスを選択使用している。また、この伝熱制御部１１４の組立てにあたって加熱手段本体１１１側との間および搬送管加熱部１１３との間には、厚さ方向（熱伝導率：５〜７Ｗ／ｍＫ）より面方向（熱伝導率：１００〜２００Ｗ／ｍＫ）に高熱伝導率特性を有するカーボンシート１１４ａ、１１４ｂを介在させて伝熱制御部１１４以外の部分での不要な伝熱抑制は排除させている。
【００９０】
一方、部材１１６は、搬送方向の全ての領域が搬送管１１２に当接する構成としている。これら２部材１１５、１１６と搬送管１１２とは、ねじ１１７、１１８、１１９、１２０により一次組立てとしている。
【００９１】
また、搬送管１１２と搬送管加熱部１１３の一次組立て品は、伝熱制御部１１４を介して加熱手段本体１１１にねじ１２１、１２２を用いて組立てている。
【００９２】
１２３は、液体搬送方向における搬送管加熱部１１３の上流側に設けた熱搬送部を形成する部品である逆止弁、１２４、１２５はシーズヒータ２７の電力供給リード線を結線する結線部、１２６〜１２９は加熱手段本体１１１の取り付け用穴、１３０は搬送された液体を蒸発させるための熱エネルギの伝熱部分である。２５は伝熱制御部１１４より小さな熱伝導率特性を有する材料、特に鉄を主成分とする鋼板などにフッ素などの表面処理を施した材料を上側に凹状に形成された蒸発部である。
【００９３】
なお、加熱手段本体１１１の搬送管１１２を設けた方向とは反対側には搬送された液体を蒸発させるための熱エネルギを伝熱する部分として用いる。
【００９４】
以上のように構成した蒸気供給機構について、以下にその動作、作用を説明する。
【００９５】
搬送する液体は、水として説明する。まずこの水を貯水するタンク（図示していない）を逆止弁１２３側に設置する。これにより搬送管１１２内に水が注入される。その後、シーズヒータ２７を動作させる。シーズヒータ２７の動作開始に伴い、加熱手段本体１１１が加熱されて温度が上昇していく。この加熱手段本体１１１の熱はカーボンシート１１４ａ、１１４ｂを介することで、均一な温度分布特性を保持しながら伝熱制御部１１４、搬送管加熱部１１３の部材１１５を経て主部材１１６に伝熱され、搬送管１１２が加熱される。搬送管１１２の管壁温度が１００℃を超過する部位では管壁部分で水の局部沸騰が発生する。この沸騰に伴って発生する気泡は気体膨脹して搬送管１１２内の水を搬送方向の両側に押しやる。搬送方向の上流側には逆止弁１２３を配しており、搬送管１１２内の水の押圧により、逆止弁１２３は閉止状態となる。これを受けて沸騰により発生した気泡は搬送方向の下流側にしか逃げ場がなくなる。この気泡が搬送方向の下流側に移動するのと連動して逆止弁１２３が開状態になり、貯水タンクから水が搬送管１１２内に注入される。この現象を繰り返すことで水が搬送されていく。搬送された水は搬送管（図示せず）を介して蒸発部２５に導かれる。この蒸発部には加熱手段本体１１１から熱エネルギが伝達される構成としているので蒸発部に搬送された水はさらに加熱されて蒸発する。
【００９６】
以上のような動作において、搬送管１１２の搬送管加熱部１１３に当接する領域および蒸発部では水の沸騰を生じさせているので、水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどを含む残さが壁面に付着し堆積していく。この付着残渣はスケールと称されている。スケール付着が継続されることで搬送管１１２の内断面は徐々に狭くなっていき、最悪の場合、搬送機能が働かなくなる。また、蒸発部および搬送管への伝熱量が低下していく。
【００９７】
加熱手段本体１１１が供給する熱エネルギの搬送管側と蒸発部側との配分は蒸発部側を搬送管側に対して約１０倍程度にすることで搬送された水を直ちに蒸発させることができる。この場合、蒸発部側でのスケール付着に伴う水への伝熱量が低下すると加熱手段本体１１１は温度が上昇していく。伝熱制御部１１４は、この加熱手段本体１１１の温度上昇に対して搬送管加熱部１１３側への伝熱量を抑制し、搬送管１１２の壁面温度をほぼ一定の所望の温度（具体的には１０５〜１２０℃程度）に維持し、搬送管１１２内での局部沸騰の熱エネルギを低く維持することで搬送管１２内のスケール付着を抑制することができる。
【００９８】
具体的な温度例として、シーズヒータ電力６００Ｗの場合、加熱手段本体１１１の温度が１６０℃のとき主部材１１６の温度は１０５〜１１０℃になるように伝熱制御部１１４を構成している。伝熱制御部１１４はステンレス材料で板厚さ３mm、断面積３００mm2である。この条件のもとで蒸発部側にスケールが堆積していくと、加熱手段本体１１１は２０〜３０℃の温度上昇を呈するが、伝熱制御部１１４により、主部材１１６の温度は５℃未満の昇温であった。
【００９９】
また、本実施例の構成図面に示したように、搬送管加熱部１１３の構成として、重力方向の下方側に主部材１１６を配置させることで、搬送管１１２内で沸騰現象により生じた気泡は重力方向の上方に移動する。沸騰により気泡が発生すると水にさらされない内壁面の温度は直ちに高温になろうとするが、この沸騰発生部位に水を直ちに流入させ搬送管壁面温度の上昇を抑制しスケール付着をさらに抑制させることができる。
【０１００】
さらにまた、主部材１１６を搬送管１１２の水搬送方向に熱拡散する構成としたことや、搬送管を銅やアルミニウムなどの高熱伝導率を有する材料を用いたことにより、沸騰を生じさせる領域に搬送される水をあらかじめ加熱することにより、少ない熱エネルギによって局部沸騰を生じさせることができるのでスケール付着をより抑制できる。
【０１０１】
また、蒸発部２５表面にフッ素などの撥水処理を行っているために、蒸発部２５へのスケールの付着力が低減され、ぬれ布巾などで拭き取ることにより、スケールを除去、清掃することができる。
【０１０２】
（実施例２）
図１３は、本発明の第２の実施例における液体蒸発装置の分解斜視図、図１４は図１３のＢ−Ｂ‘断面図を示すものである。実施例２が実施例１と相違する点は、シーズヒータを埋め込んだアルミダイキャストの上面に凹部を設け蒸発部とした構成と、蒸発部にフッ素などの撥水性処理を行ったことである。
【０１０３】
図１３、図１４において、１３２は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１３３は加熱手段１３２を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１３４はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料で構成した搬送管、１３５は搬送管１３４内の液体を沸騰させるための搬送管加熱部である。１３６は伝熱制御部であり、加熱手段本体１３３と搬送管加熱部１３５との間に配置している。
【０１０４】
搬送管加熱部１３５は２部材１３７、１３８で構成し、これら２部材にて搬送管１３４をサンドイッチする構成としている。部材１３７には、搬送管１３４の搬送方向の中央部を中心に切欠部１３７ａを設けており搬送管１３４との当接は搬送管１３４の下半分と両端側としている。
【０１０５】
伝熱制御部１３６は、熱伝導率が加熱手段本体１３３の成型材料や搬送管１３４の材料に比べて一桁以上低い熱伝導率を有する材料を使用している。鉄やステンレスなどが選択できるが、耐腐食性を考慮してステンレスを選択使用している。また、この伝熱制御部１３６の組立てにあたって加熱手段本体１３３側との間および搬送管加熱部１３５との間には、厚さ方向（熱伝導率：５〜７Ｗ／ｍＫ）より面方向（熱伝導率：１００〜２００Ｗ／ｍＫ）に高熱伝導率特性を有するカーボンシート１３６ａ、１３６ｂを介在させて伝熱制御部１３６以外の部分での不要な伝熱抑制は排除させている。
【０１０６】
一方、部材１３８は、搬送方向の全ての領域が搬送管１３４に当接する構成としている。これら２部材１３７、１３８と搬送管１３３とは、ねじ１３９、１４０、１４１、１４２により組立てとしている。
【０１０７】
また、搬送管１３４と搬送管加熱部１３５の一次組立て品は、伝熱制御部１３６を介して加熱手段本体１３３にねじ１４３、１４４を用いて組立てている。
【０１０８】
１４５は、液体搬送方向における搬送管加熱部１３５の上流側に設けた逆止弁、１４６、１４７はシーズヒータ１３２の電力供給リード線を結線する結線部、１４８は加熱手段本体１３３であるアルミダイキャストの上面に凹状に設けられた蒸発部であり、その表面にはフッ素などの撥水性処理が施されている。
【０１０９】
以上のように構成した蒸気供給機構について、以下にその動作、作用を説明する。
【０１１０】
実施例２において、加熱手段本体１３３に蒸発部１４８が一体に形成されているため、蒸発部１４８に水が搬送されるまでは、加熱手段本体１３３の温度と、蒸発部１４８の温度は同じになる。水が蒸発部１４８に搬送されて加熱手段本体１３２の蓄熱エネルギーが消費されると、搬送管１３４への伝熱量が一時的には低減するが、連続して動作を行うことにより、蒸発部１４８及び搬送管１３４への伝熱量がバランスする。これにより、安定して蒸気を発生することになる。また蒸発部１４８から搬送水への熱伝導効率がよいため、蒸発部１４８に送られた水は、極短時間で蒸気化することができる。
【０１１１】
また、蒸発部１４８表面にフッ素などの撥水処理を行っているために、スケールの付着力が低減され、ぬれ布巾などで拭き取ることにより、スケールを除去、清掃することができる。
【０１１２】
加熱手段本体１３３形状、蒸発部１４８材料に関する以外の内容は、実施例１または実施例２と同様であり説明は省略する。
【０１１３】
（実施例３）
図１５は、本発明の第３の実施例における搬送管加熱部などを含む搬送管の断面図を示すものである。実施例３が実施例１及び２と相違する点は、配管内側表面積を配管外側表面積より大きくした形状と、配管内側に撥水処理を施したことである。
【０１１４】
図１５において、１４９は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１５０は加熱手段１４９を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１５１はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料からなり凹凸状断面積を有し、その表面に撥水処理を施した搬送管、１５２は搬送管１５１内の液体を沸騰させるための搬送管加熱部である。１５３は伝熱制御部であり、加熱手段本体１４７と搬送管加熱部１５２との間に配置している。
【０１１５】
実施例３において、搬送管１５１表面にはフッ素などの撥水性処理が施されているため、水などの接触角が小さくなり、若干の熱伝導性は低減されるがスケールなどの付着も抑制される。これにより、搬送管１５１のスケール付着による閉塞が遅延できる。また、クエン酸などで搬送管１５１内のスケールを除去する際にはスケールの洗浄性能が向上し、短時間で洗浄することも可能となる。また、配管内の単位水あたりの搬送管１５１の接触面積を大きくする構成にしているため、水を徐々に加熱することにより、少ない熱エネルギによって局部沸騰を生じさせることができるのでスケール付着と沸騰音発生をより抑制できる。
【０１１６】
搬送管１５１に関する以外の内容は、実施例１と同様であり説明は省略する。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の蒸気発生機能付き高周波加熱装置は、加熱手段の発生熱による給水路内の水の熱膨張でポンプ機能を得て、専用のポンプ手段を不要にしているため、蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現できる。
【０１１８】
また、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作を制御するだけで達成することができるため、制御処理を単純にできる。
【０１１９】
また、給水受け皿及び加熱手段によって構成される蒸気発生部を加熱室内の複数箇所に分散装備した場合に、加熱室内での加熱蒸気の均等供給を安価に、実現することができる。
【０１２０】
また、蒸発部への熱エネルギを確保しつつ熱搬送部への伝熱量を抑制して熱搬送部配管内の局部沸騰に伴うスケール付着を抑制できる。そして、熱搬送部側と蒸発部側との熱エネルギ供給バランスを良好に保つとともに１００℃に近い高温の蒸気を連続的に発生する蒸気供給機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置の一実施の形態の外観斜視図
【図２】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置の加熱室の開閉扉を開いた状態で、加熱室内を前面から見た時の概略構成図
【図３】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置における蒸気供給機構の概略構成図
【図４】給水受け皿が一つの場合の蒸気供給機構の概略構成図
【図５】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置における貯水タンクの着脱操作の説明図で、
（ａ）貯水タンクの装着状態の説明図
（ｂ）タンク挿入口を露出させた状態の説明図
（ｃ）貯水タンクの抜き取り状態の説明図
【図６】図４に示した蒸気供給機構で使用する貯水タンクの拡大斜視図
【図７】図４に示した蒸気供給機構の装置側面における取付構造の説明図
【図８】図６に示した貯水タンクと給水路の基端部との連結部における逆流防止構造の説明図
（ａ）容器本体の接続口が基端円管部に未嵌合の状態を示す図
（ｂ）容器本体の接続口を基端円管部に適正に嵌合された状態を示す図
【図９】図６のＡ矢視図で、給水路が装置底部に配置された加熱手段によって加熱される構成の説明図
【図１０】サーミスタによる蒸発量制御と異常検出とを説明する図
【図１１】本発明の実施例１における蒸気供給機構の分解斜視図
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面図
【図１３】本発明の実施例２における蒸気供給機構の分解斜視図
【図１４】図１３のＢ−Ｂ’断面図
【図１５】本発明の実施例３における搬送管加熱部などを含む搬送管の断面図
【符号の説明】
３ 加熱室
４ 底板
５ 高周波発生手段
７ 蒸気供給機構
１３ 開閉扉
１５ 仕切壁
１７ スタラー羽根
２１ 貯水タンク
２２ 容器本体
２２ｂ 接続口
２３ 開閉蓋
２５ 給水受け皿（蒸発部）
２７ 加熱手段
２７ａ 組付けブロック
２９ 給水路
２９ａ 基端配管部
２９ｂ 水平配管部
２９ｃ 垂直配管部
２９ｄ 上部配管部
３３ タンク側の止水弁
３５ タンク収納部
３６ タンク挿入口
４１ サーミスタ（温度検出センサ）
４５ 管側の止水弁
４７ 逆止弁
１３２、１４９ シーズヒータ（加熱手段）
１１１、１３３、１５０ 加熱手段本体
１１２、１３４、１５１ 搬送管
１１３、１３５、１５２ 搬送管加熱部
１１４、１３６、１５３ 伝熱制御部
１１４ａ、１１４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ カーボンシート
１２２、１４３ 逆止弁
１４８ 蒸発部（給水受け皿）
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、加熱室内に蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と蒸気との少なくともいずれかを加熱室に供給して被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
【０００２】
【従来の技術】
被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段を備えた高周波加熱装置は、加熱室内の被加熱物に対して、短時間で効率のよい加熱ができるため、食材等の加熱調理機器である電子レンジとして急速に普及した。
【０００３】
しかし、高周波加熱による加熱だけでは、加熱調理の幅が限られるなどの不便があった。
【０００４】
そこで、加熱室内で発熱する電熱器を追加して、オーブン加熱を可能にした高周波加熱装置が提案され、近年では、更に、加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構を追加して、高温蒸気による加熱調理も可能にした蒸気発生機能付き高周波加熱装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５４−１１５４４８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の高周波加熱装置における蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、加熱室内に装備される給水受け皿（蒸発部）と、この給水受け皿（蒸発部）を加熱して給水受け皿（蒸発部）上の水を蒸発させる加熱手段と、貯水タンクの水を給水受け皿（蒸発部）に供給するための専用のポンプ手段とを備えた構成で、このポンプ手段の装備のために、構成が繁雑化したり、大型化するという問題があった。
【０００７】
また、専用のポンプ手段を使用した従来の蒸気供給機構では、加熱室への蒸気の供給量を制御するためには、加熱手段の温度制御と同時に、ポンプ手段による供給量の制御も必要になり、蒸気の供給量制御に必要な制御処理が複雑になるという問題もあった。
【０００８】
また、貯水タンクに貯めた水は専用のポンプ手段によって給水受け皿（蒸発部）まで送給されるが、その間、予備加熱等を一切受けることなく（温水によるポンプ障害の発生を避けるためにも）送給されるため、給水受け皿（蒸発部）に供給される水温が低く、加熱手段が給水受け皿（蒸発部）を温めて蒸気を発生させるまでの間、長い時間がかかるという問題もあった。
【０００９】
更に、蒸気を連続的に発生させる場合、蒸発部側への熱エネルギの供給と、搬送管側への熱エネルギ供給とのバランスが重要な開発課題である。
【００１０】
すなわち、搬送管側への熱供給が大きい場合、蒸発部での水溜まりが生じる。そして、温度の低い蒸気の発生となったり、蒸気化の量が不十分となったりする。蒸発部に水分を残さずに蒸発させる為には、蒸発部の有する熱容量を大きくしておくか、水の供給停止後に加熱手段を動作させる必要があるが、蒸発部の熱容量を大きくすると、蒸気発生までの立ちあがり時間が長くなるし、後者では温度を検知するなどの方法が必要となる。
【００１１】
一方、蒸発部側への熱供給が大きい場合、搬送管側への供給熱量が不足し搬送不良を生じる。そして、この搬送不良になると加熱手段の発生熱量を消費する負荷がなくなるので、加熱手段自体が自己発熱により高温化する。この高温化に伴って、搬送管側への供給熱量が増大し、ある閾値を超えると急激な局部沸騰を発生して水が搬送される。この結果、蒸発部に熱量を消費する負荷が存在することで、加熱手段は所期の温度に戻る。この所期の温度に低下すると再び搬送不良を呈することになる。これらの現象を繰り返すことで、搬送管内では急激な局部沸騰に伴うスケール付着が進み、搬送管の目詰まりを生じる問題点がある。
【００１２】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯水タンクの水を給水受け皿（蒸発部）に供給するための専用のポンプ手段が不要で、ポンプ手段の省略によって蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現でき、また、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にでき、更に、蒸気の発生までの所要時間を短縮して、迅速な蒸気加熱が可能とし、さらに、搬送部側と蒸発部側との熱エネルギ供給バランスを良好に保ち、連続的に蒸気を発生を可能とした蒸気発生機能付き高周波加熱装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記従来の課題を解決するために、本発明の蒸気発生機能付き高周波加熱装置は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを前記加熱室に供給して前記被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置であって、前記蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、前記加熱室内に装備され蒸発部と、この蒸発部を加熱して水を蒸発させる加熱手段と、前記貯水タンクの水を前記加熱手段で発生するエネルギにより局部沸騰を生じさせ前記蒸発部に水を搬送する熱搬送部と、この加熱域を経由して前記蒸発部に導く給水路とを備え、前記蒸発部を形成する材料に比べ熱伝導率が小さい材料からなる伝熱制御部を前記熱搬送部と前記加熱手段の間に介在させることで前記加熱手段から前記熱搬送部へ伝熱される熱エネルギー量を制御するようにしたものである。
【００１４】
このように構成された蒸気発生機能付き高周波加熱装置においては、給水路を加熱手段による加熱域を経由するように配索して、加熱手段の発生熱による給水路内の水の熱膨張でポンプ機能を得ているもので、貯水タンクの水を蒸発部に供給するための専用のポンプ手段が不要である。
【００１５】
従って、専用のポンプ手段の省略によって蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現できる。
【００１６】
また、蒸発部への給水を、加熱手段の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にできる。
【００１７】
更に、蒸発部に供給される水は、加熱手段の発生熱で昇温した状態にあるため、蒸発部に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００１８】
また、蒸発部を高い温度に設定し、熱搬送部の温度は沸騰を可能にする１００℃を若干上回る温度域に設定できるので、搬送機能を維持しつつ、搬送された水は確実にすばやく蒸発させることができ、熱搬送部である搬送管内のスケール付着を抑制できるとともに高温の蒸気を連続発生させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は、被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを前記加熱室に供給して前記被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置であって、前記蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、前記加熱室内に装備され蒸発部と、この蒸発部を加熱して水を蒸発させる加熱手段と、前記貯水タンクの水を前記加熱手段で発生するエネルギにより局部沸騰を生じさせ前記蒸発部に水を搬送する熱搬送部と、この加熱域を経由して前記蒸発部に導く給水路とを備え、前記蒸発部を形成する材料に比べ熱伝導率が小さい材料からなる伝熱制御部を前記熱搬送部と前記加熱手段の間に介在させるようにしたものであり、これにより、蒸発部への給水を、加熱手段の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純でき、蒸発部に供給される水は、加熱手段の発生熱で昇温した状態にあるため、蒸発部に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００２０】
更に、加熱手段からの熱エネルギにより熱搬送部の温度は沸騰を可能にする１００℃を若干上回る温度域に設定できるので搬送機能を維持できるとともに、蒸発部は熱搬送部と比較して高温になるため、搬送された水は確実にすばやく蒸発させることができる。さらに搬送管内のスケール付着を抑制できるとともに高温の蒸気を連続発生させることができる。
【００２１】
請求項２に記載の発明は、特に、請求項１に記載の伝熱制御部により、加熱手段から熱搬送部に供給される熱エネルギ量を、蒸発部に供給される熱エネルギ量の１／８以下としたことにより、水温が５℃〜３０℃の範囲において搬送水量が蒸発量を超えることなくかつ蒸発部が高温を維持することができるため安定して蒸発が行える。
【００２２】
請求項３に記載の発明は、特に、請求項１または２項記載の伝熱制御部に加熱手段の熱エネルギを厚み方向より面方向に熱伝導特性の大きい材料を介して熱搬送部に均一に伝熱する、つまり温度分布差を生じることなく搬送管内の伝熱性能が均一になり、安定した液体の搬送能力と、搬送管内のスケール付着をさらに抑制することができる。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、特に、請求項１から３項に記載の加熱手段にシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込む構成に、蒸発部を凹状に形成したフッ素などの撥水処理を施した鋼板をダイキャストの上面に接合させ、熱搬送部をアルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合するようにする、つまり、蒸発部より伝熱制御部に熱伝導率の小さい材料を用いることで伝熱制御部における温度勾配を容易かつ確実に実現させることができる。また、加熱手段であるシーズヒーターをアルミダイキャストで覆うことで、熱量を保持することができ、安定した蒸気発生性能と液体搬送能力を確保することができる。
【００２４】
請求項５に記載の発明は、特に、請求項４記載の蒸発部をアルミダイキャストから着脱可能にした構成にすることで、蒸発部を取り外した状態で丸洗い（水洗いなどの清掃）することができる。よって、蒸発部の清掃が比較的簡単に行うことができる。
【００２５】
請求項６に記載の発明は、特に、請求項１から３項に記載の加熱手段にシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込む構成に、蒸発部をダイキャストの上面に凹部を設ける一体構成とし、熱搬送部をアルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合するようにする、つまり、蒸発部より伝熱制御部に熱伝導率の小さい材料を用いることで伝熱制御部における温度勾配を容易かつ確実に実現させることができる。また、蒸発部をアルミダイキャストと一体で形成することで、加熱手段の熱エネルギーを効率よく伝熱することができ、安定した蒸気発生性能と液体搬送能力を確保することができる。
【００２６】
請求項７に記載の発明は、特に、請求項６記載の蒸発部表面にフッ素などの撥水処理を施すことで、蒸発部の清掃性を向上させることができるため、蒸発部への伝熱量減少して熱搬送部への伝熱量が増加することを防止できる。よって熱搬送部配管内への伝熱量が極端に増加することなく、スケール付着が抑制される。
【００２７】
請求項８に記載の発明は、特に、請求項４から７項記載の熱搬送部の配管を熱伝導率の大きいアルミニウムや銅で形成することで、配管内の激しい局部沸騰を抑制できる。よって、液体搬送能力の安定性と、局部沸騰時の沸騰音発生を防止できる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、特に、請求項４から８項記載の熱搬送部配管の外側表面積に比べ内側表面積を大きくすることで、配管内の激しい局部沸騰を抑制できる。よって、液体搬送能力の安定性と、局部沸騰時の沸騰音発生を防止できる。
【００２９】
請求項１０に記載の発明は、特に、請求項９記載の熱搬送部の配管内面にフッ素などの撥水性処理を施したことで、配管内のスケール付着が抑制される。
【００３０】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施の形態に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置を詳細に説明する。
【００３１】
（実施例１）
図１及び図２は、本発明に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置の一実施の形態の外観図である。
【００３２】
この一実施の形態の蒸気発生機能付き高周波加熱装置１００は、食材の加熱調理に高周波加熱及び加熱蒸気による加熱が可能な電子レンジとして使用されるもので、食材等の被加熱物を収容する加熱室３内に高周波を出力する高周波発生手段（マグネトロン）５と、加熱室３内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構７とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを加熱室３に供給して加熱室３内の被加熱物を加熱処理する。
【００３３】
加熱室３は、前面開放の箱形の本体ケース１０内部に形成されており、本体ケース１０の前面に、加熱室３の被加熱物取出口を開閉する透光窓１３ａ付きの開閉扉１３が設けられている。開閉扉１３は、下端が本体ケース１０の下縁にヒンジ結合されることで、上下方向に開閉可能となっており、上部に装備された取っ手１３ｂを掴んで手前に引くことによって、図２に示す開いた状態にすることができる。
【００３４】
加熱室３と本体ケース１０との壁面間には所定の断熱空間が確保されており、必要に応じてその空間には断熱材が装填されている。
【００３５】
特に加熱室３の背後の空間は、加熱室３内の雰囲気を攪拌する循環ファン及びその駆動モータ（図示略）を収容した循環ファン室となっており、加熱室３の後面の壁が、加熱室３と循環ファン室とを画成する仕切壁となっている。
【００３６】
図示はしていないが、加熱室３の後面壁である仕切壁１５には、加熱室３側から循環ファン室側への吸気を行う吸気用通風孔と、循環ファン室側から加熱室３側への送風を行う送風用通風口とが形成エリアを区別して設けられている。各通風孔は、多数のパンチ孔として形成されている。
【００３７】
本実施の形態の場合、図２に示すように、高周波発生手段（マグネトロン）５は、加熱室３の下側の空間に配置されており、この高周波加熱装置５から発生した高周波を受ける位置にはスタラー羽根１７が設けられている。そして、高周波発生手段５からの高周波を、回転するスタラー羽根１７に照射することにより、該スタラー羽根１７によって高周波を加熱室３内に撹拌しながら供給するようになっている。なお、高周波発生手段５やスタラー羽根１７は、加熱室３の底部に限らず、加熱室３の上面や側面側に設けることもできる。
【００３８】
蒸気供給機構７は、図３に示すように、装置本体に着脱可能に装備される１基の貯水タンク２１と、加熱室３内に装備される２つの給水受け皿（蒸発部）２５と、これらの給水受け皿（蒸発部）２５を加熱して給水受け皿（蒸発部）２５上の水を蒸発させる加熱手段２７と、貯水タンク２１の水を加熱手段２７による加熱域を経由して給水受け皿（蒸発部）２５に導く２系統の給水路２９と、貯水タンク２１と各給水路２９との接続部に装備されて貯水タンク２１の取り外し時に貯水タンク及び給水路内の水の漏れ出しを防止するタンク側の止水弁３３及び給水路側の止水弁４５と、給水路側の止水弁４５よりも下流に配置されて給水路２９から貯水タンク２１への水の逆流を防止する逆止弁４７とを備えて構成される。
【００３９】
上記した２系統よりなる給水路２９の特長的構成は、後で詳述するが、各加熱手段２７による加熱域から給水路先端の水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定されていることにある。
【００４０】
なお、蒸気供給機構７は、図４に示すように、１系統の給水路２９から一つの給水受け皿（蒸発部）２５に水を供給して蒸気を発生させる構成とすることもできる。
【００４１】
本実施の形態において、貯水タンク２１は、取り扱い性に優れる偏平な直方体状のカートリッジ式で、装置本体（本体ケース１０）に対して着脱が容易にでき、しかも、加熱室３内の加熱によって熱的なダメージを受けにくいように、図１にも示すように、本体ケース１０の側面に組み付けられたタンク収納部３５に差込装着される。
【００４２】
タンク収納部３５は、図５に示すように、後端側が本体ケース１０にヒンジ結合されていて、図５（ａ）に矢印（イ）で示す前端部の係合を外すと、図５（ｂ）に矢印（ロ）で示すように、前端側が外側に回動して、前端のタンク挿入口３６が露出する。
【００４３】
タンク挿入口３６を露出した状態では、図５（ｃ）に矢印（ハ）で示す方向に、貯水タンク２１を抜き取ることができる。
【００４４】
貯水タンク２１の装着は、抜き取り方向と逆方向に、貯水タンク２１をタンク挿入口３６に差し込むことで、完了する。
【００４５】
貯水タンク２１は、図６に示すように、上方を開放した偏平な直方体状の容器本体２２と、この容器本体２２の上部開口部を覆う開閉蓋２３とから構成されている。容器本体２２及び開閉蓋２３は、樹脂で形成されていている。
【００４６】
容器本体２２は、内部の水の残量が視認可能なように、透明な樹脂で形成されていて、容器本体２２の両側面には、残量水位を示す目盛り２２ａが装備されている。この目盛り２２ａを装備した部位は、図５及び図７にも示したように、タンク収納部３５の前端縁に形成された切り欠き窓３７から外部に露出して、外部から貯水タンク２１内の水の残量が視認可能にされている。
【００４７】
図６に示すように、容器本体２２の背面の下部寄りの位置には、給水路２９に嵌合接続する円筒状の接続口２２ｂが突設されている。この接続口２２ｂには、図８（ａ）に示すように、貯水タンク２１を装置本体から取り出した状態では接続口２２ｂを閉じて、貯留水の流出を防止するタンク側の止水弁３３が装備されている。
【００４８】
本実施の形態の給水受け皿（蒸発部）２５は、加熱室３の底板４の一部に給水を受ける窪みを形成したもので、底板４と一体である。
【００４９】
給水受け皿（蒸発部）２５は、既述したとおり、本実施の形態では、底板４の後部の左右にそれぞれ装備されている。
【００５０】
加熱手段２７は、それぞれの給水受け皿（蒸発部）２５の下面に接触配置されたシーズヒータで、図９に示すように、給水受け皿（蒸発部）２５の背面に密着状態に取り付けられるアルミダイキャスト製の組付けブロック２７ａにヒータ本体が組み付けられた構造である。本実施の形態の場合、組付けブロック２７ａから延出したヒータ両端の一対の電極２７ｂ、２７ｃ間には、該加熱手段２７の温度を検出する温度検出センサとしてのサーミスタ４１が接続されている。
【００５１】
サーミスタ４１は、一対の電極２７ｂ、２７ｃ間で、組付けブロック２７ａに埋設状態に装備されている。このサーミスタ４１の検出信号は、図示せぬ制御回路によって監視され、貯水タンク２１の残量０検出や、加熱手段２７の動作制御（発熱量制御）に利用される。
【００５２】
サーミスタ４１は、図１０に示すように、貯水タンク２１より給水されて給水受け皿（蒸発部）２５に水が充填されている場合には、加熱手段２７の温度上昇に伴い検出温度レベルが上昇する。しかし、図中記号ａで示す給水受け皿（蒸発部）２５に水が無くなった場合、加熱手段２７には通電が行われているので、検出温度レベルが急激に上昇し、ｂで示す上限基準値を超える。
【００５３】
図示略の制御回路は、上限基準値を超えた時点で加熱手段２７への通電を遮断する。この時点でオーバシュートは有るものの、サーミスタ４１の検出温度レベルは降下する。やがて、サーミスタ４１の検出温度レベルが、ｃで示す下限基準値に達した時点で、制御回路は、再び、加熱手段２７への通電を実施してヒータを加熱する。しかし、給水受け皿（蒸発部）２５には水が無いため、サーミスタ４１の検出温度レベルは再び上昇して、ｄで示す上限基準値を超える。この時点で、制御回路は、給水受け皿（蒸発部）２５に水が無く加熱手段２７が空焼き状態であると判断して、ｅで示すように、加熱手段２７への通電を遮断すると共に、警報を発して蒸気加熱処理を停止させる制御を行う。
【００５４】
本実施の形態では、上記したように、単一のサーミスタで、蒸気量の発生制御と給水受け皿（蒸発部）に水が無くなったときの異常検出を行うことができる。
【００５５】
また、上記した制御によって、ヒータの長寿命化と給水受け皿（蒸発部）の耐熱温度内での使用を可能にして給水受け皿（蒸発部）のフッ素樹脂コーティング面の劣化を防止することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、上記したように、ヒータをオン、オフするサイクルを繰り返してサーミスタが上限基準値となる温度を２回検出したとき給水受け皿（蒸発部）に水が無いと判断する構成としたが、２回に限らず、複数回検出して判定を行うものであっても良い。
【００５７】
また、本実施の形態では、加熱手段２７としてシーズヒータを使用したが、シーズヒータの代わりに、ガラス管ヒータ、プレートヒータ等を利用することも可能である。
【００５８】
給水路２９は、図３及び図９に示すように、貯水タンク２１の接続口２２ｂに２系統に分岐して接続される基端配管部２９ａと、この基端配管部２９ａから各加熱手段２７による加熱域を経由するように加熱室３の底板４の下に配索される水平配管部２９ｂと、この水平配管部２９ｂの先端から加熱室３の側方を垂直に立ち上がる垂直配管部２９ｃと、この垂直配管部２９ｃの上端から各給水受け皿（蒸発部）２５の上方に延出して、垂直配管部２９ｃから圧送された水を給水受け皿（蒸発部）２５に滴下する上部配管部２９ｄと、各上部配管部２９ｄの先端を形成する水吹出し口２９ｅとから構成される。
【００５９】
水平配管部２９ｂは、図３に示すように、加熱手段２７の組付けブロック２７ａに接触するように配管されていて、図９に示す組付けブロック２７ａとの接触部３０が加熱手段２７による加熱域となる。
【００６０】
従って、既述した蒸気供給機構７での２系統における特長的構成は、各接触部０から各水吹出し口２９ｅまでの配管路の長さが等距離に設定されていることを示す。
【００６１】
本実施の形態では、このように、各給水路２９の水平配管部２９ｂを加熱手段２７による加熱域に設定して、各加熱手段２７の発生熱による熱伝導を受けて熱膨張する各水平配管部２９ｂ内の水をそれぞれの給水受け皿（蒸発部）２５に供給する。
【００６２】
蒸気発生の様子について更に詳述すると、貯水タンク２１がタンク収納部３５に差し込まれ、水平配管部２９ｂ内に水が充満した状態で、各加熱手段２７が発熱すると、組付けブロック２７ａとの接触部３０で配管内の水に熱が供給されて水が膨張する。逆止弁４７は膨張する配管内の水の圧力を一次的に止めるため、圧力が垂直配管部２９ｃの方向にのみ向かうこととなる。そして、膨張した水は、上部配管部２９ｄを通過して各水吹出し口２９ｅより滴下され、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されことになる。
【００６３】
このとき、各給水路２９の、組付けブロック２７ａとの接触部３０から各水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定してあるので、各水平配管部２９ｂには、同じ仕様の加熱手段２７を適用して接触部３０から同じ熱量を加えることができ、これにより、それぞれの給水受け皿（蒸発部）２５に均等に給水を行うことができる。
【００６４】
また、接触部３０から各水吹出し口２９ｅまでの距離が等距離に設定してあれば、各給水路２９や接触部３０の温度を同一にすることができ、蒸気発生制御がし易くなる。
【００６５】
給水受け皿（蒸発部）２５に供給された水は、各加熱手段２７の発生熱で昇温した状態にあるため、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されてから蒸気発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００６６】
加熱を中断すれば、各給水路２９中の垂直配管部２９ｃの水が膨張しなくなり、空気取入れ口２９ｆまで達することかできず、空気取入れ口２９ｆから大気圧が管内に入って給水は中止する。
【００６７】
基端配管部２９ａは、図８（ａ）に示すように、容器本体２２の接続口２２ｂが嵌合する基端円管部４３に、貯水タンク２２が取り外された際に水平配管部２９ｂ側からの漏水を防止するための管側の止水弁４５が装備される共に、水平配管部２９ｂとの接続部には、水平配管部２９ｂでの水の熱膨張による水平配管部２９ｂ側からの逆流（図中の矢印（ニ）方向の流れ）を防止する逆止弁４７が装備されている。
【００６８】
タンク側の止水弁３３と管側の止水弁４５とは、それぞれ弁体３３ａ、４５ａを付勢するばね３３ｂ、４５ｂの向きが逆で、容器本体２２の接続口２２ｂを基端円管部４３に適正に嵌合させると、図８（ｂ）に示すように、両者の弁体３３ａ、４５ａ相互の先端部同士が互いに突き当たって、相手をばね３３ｂ、４５ｂの付勢力に抗して変位させて、流路を開いた状態にする。
【００６９】
容器本体２２の接続口２２ｂの外周部には、基端円管部４３との間の隙間を塞ぐシール材としてのＯリング４９が装備されている。
【００７０】
図８（ａ）に示した状態は、容器本体２２の接続口２２ｂが基端円管部４３に未嵌合の状態で、未だ、タンク側の止水弁３３及び管側の止水弁４５の双方が流路を閉じた状態にある。
【００７１】
容器本体２２の接続口２２ｂが、基端円管部４３から外れている状態では、給水路２９側は、管側の止水弁４５で封止されて、給水路２９内の水の逆流が確実に防止される。つまり、図３に示すように、貯水タンク２１がタンク収納部３５に差し込まれると、各給水路２９の垂直配管部２９ｃ内には貯水タンク２１と同じ水位まで水が流入する。このような水圧下で、貯水タンク２１が抜き出されても、管側の止水弁４５で水の逆流を防止することができる。
【００７２】
タンク収納部３５の背面側の底部には、貯水タンク２１をタンク収納部３５から抜き出す時に、タンク側の止水弁３３と管側の止水弁４５との間に残留した小量の水が滴下するのを受ける凹部５１が装備されていて、この凹部５１には、滴下した水を吸収する吸水シート５３が装備されている。吸水シート５３としては、例えば、吸水性に優れた不織布等が使用される。
【００７３】
なお、図３及び図４に示すように、上部配管部２９ｄが接続される垂直配管部２９ｃの上端は、貯水タンク２１内における貯水の最高レベル位置Ｈmaxよりも高い位置に設定されている。これは、貯水タンク２１側の貯水が、連通管作用で、不用意に、また連続的に、上部配管部２９ｄ側に流出することを防止するためである。
【００７４】
また、給水路２９は、貯水タンク２１における貯水の最低レベルＨｍｉｎよりも更に下がった位置で、基端配管部２９ａを介して、貯水タンク２１に接続される。
【００７５】
これは、貯水タンク２１内の貯水を、残さず、給水路２９側に取り込み可能にするためである。
【００７６】
本実施の形態の場合、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７は、加熱室３の底板４の後部の左右にそれぞれ装備されている。そのため、２系統の給水路２９は、図４に示すように、例えば、基端配管部２９ａの下流で、それぞれに逆止弁４７を経て二本の水平配管部２９ｂに分岐し、各加熱手段２７に、水平配管部２９ｂ、垂直配管部２９ｃ、上部配管部２９ｄ、組付けブロック２７ａと接触して配管内の水にヒータの熱を供給する接触部３０が敷設されることになるが、各給水受け皿（蒸発部）２５に装備される各給水路２９相互は、接触部３０から配管先端の水吹出し口２９ｅまでの距離を等距離に設定している。
【００７７】
以上に説明した蒸気発生機能付き高周波加熱装置１００においては、給水路２９を加熱手段２７による加熱域を経由するように配索して、加熱手段２７の発生熱による給水路２９内の水の熱膨張でポンプ機能を得るもので、貯水タンク２１の水を給水受け皿（蒸発部）２５に供給するための専用のポンプ手段が不要である。
【００７８】
従って、専用のポンプ手段の省略によって蒸気供給機構７の構成の単純化や小型化を実現できる。
【００７９】
また、給水受け皿（蒸発部）２５への給水を、加熱手段２７の発生熱によって行っているため、蒸気の供給量制御は、加熱手段２７の発熱動作の制御だけで実現することが可能で、専用のポンプ手段を制御しなければならなかった従来のものと比較すると、蒸気の供給量制御に必要な制御処理を単純にできる。
【００８０】
更に、給水受け皿（蒸発部）２５に供給される水は、加熱手段２７の発生熱で昇温した状態にあるため、給水受け皿（蒸発部）２５に供給されてから蒸気の発生までの所要時間を短縮することができ、迅速な蒸気加熱が可能になる。
【００８１】
また、上記の構成において、貯水タンク２１の残量が０（ゼロ）になって、給水受け皿（蒸発部）２５上の残水量が減ると、水の蒸発に費やされる熱量が減るため、加熱手段２７や給水受け皿（蒸発部）２５自体の温度の昇温が起こる。
【００８２】
しかし、本実施の形態の蒸気供給機構７は、加熱手段２７の温度を検出するサーミスタ４１を備えているため、そのサーミスタ４１の検出信号を監視することで、比較的に簡単に貯水タンク２１の残量０検出が可能で、空だき等の不都合の発生を防止することができる。
【００８３】
更に、サーミスタの検出信号を利用して、例えば、貯水タンク２１の残量０の検出時に、加熱手段２７の動作を停止させたり、給水用の警報を行うなどの多種の制御が可能で、高周波加熱装置１００の取り扱い性を向上させることができる。
【００８４】
なお、本実施の形態では、サーミスタ４１は、加熱手段２７に直接接触させたが、給水受け皿（蒸発部）２５に接触させるように装備してもよい。
【００８５】
また、蒸気発生機能付き高周波加熱装置の加熱室内での加熱蒸気による加熱ムラの発生を防止する点では、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７によって構成される蒸気発生部を加熱室３内の複数箇所に分散装備することで、加熱室３内での加熱蒸気の供給自体を均等化することが望ましい。しかし、蒸気発生部を複数箇所に分散装備すると、それらの複数箇所の給水受け皿（蒸発部）２５に均等に給水を行うための工夫が必要になる。
【００８６】
しかし、上記のように、給水受け皿（蒸発部）２５及び加熱手段２７が複数組装備される場合に、各給水受け皿（蒸発部）２５に装備される各給水路２９相互は、ヒータの接触部から配管先端の水吹出し口までの距離を等距離に設定した構成とすると、特に給水流量の制御を行わなくとも、それぞれの給水路２９での供給量を揃えることができ、加熱室３内での加熱蒸気の均等供給を安価に、実現することができる。 図１１は、本発明の第１の実施例における蒸気供給機構の分解斜視図、図１２は図１１のＡ−Ａ’断面図を示すものである。
【００８７】
図１１、図１２において、２７は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１１１は加熱手段２７を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１１２はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料で構成した熱搬送部を形成する搬送管、１１３は搬送管１１２内の液体を沸騰させるための熱搬送部を形成する搬送管加熱部である。１１４は伝熱制御部であり、加熱手段本体１１１と搬送管加熱部１１３との間に配置している。
【００８８】
搬送管加熱部１１３は２つの部材１１５、１１６で構成し、これら２つの部材にて搬送管１１２をサンドイッチする構成としている。部材１１５には、搬送管１１２の搬送方向の中央部を中心に切欠部１１５ａを設けており搬送管１１２との当接は搬送管１１２の下半分と両端側としている。
【００８９】
伝熱制御部１１４は、熱伝導率が加熱手段本体１１１の成型材料や搬送管１１２の材料に比べて一桁以上低い熱伝導率を有する材料を使用している。鉄やステンレスなどが選択できるが、耐腐食性を考慮してステンレスを選択使用している。また、この伝熱制御部１１４の組立てにあたって加熱手段本体１１１側との間および搬送管加熱部１１３との間には、厚さ方向（熱伝導率：５〜７Ｗ／ｍＫ）より面方向（熱伝導率：１００〜２００Ｗ／ｍＫ）に高熱伝導率特性を有するカーボンシート１１４ａ、１１４ｂを介在させて伝熱制御部１１４以外の部分での不要な伝熱抑制は排除させている。
【００９０】
一方、部材１１６は、搬送方向の全ての領域が搬送管１１２に当接する構成としている。これら２部材１１５、１１６と搬送管１１２とは、ねじ１１７、１１８、１１９、１２０により一次組立てとしている。
【００９１】
また、搬送管１１２と搬送管加熱部１１３の一次組立て品は、伝熱制御部１１４を介して加熱手段本体１１１にねじ１２１、１２２を用いて組立てている。
【００９２】
１２３は、液体搬送方向における搬送管加熱部１１３の上流側に設けた熱搬送部を形成する部品である逆止弁、１２４、１２５はシーズヒータ２７の電力供給リード線を結線する結線部、１２６〜１２９は加熱手段本体１１１の取り付け用穴、１３０は搬送された液体を蒸発させるための熱エネルギの伝熱部分である。２５は伝熱制御部１１４より小さな熱伝導率特性を有する材料、特に鉄を主成分とする鋼板などにフッ素などの表面処理を施した材料を上側に凹状に形成された蒸発部である。
【００９３】
なお、加熱手段本体１１１の搬送管１１２を設けた方向とは反対側には搬送された液体を蒸発させるための熱エネルギを伝熱する部分として用いる。
【００９４】
以上のように構成した蒸気供給機構について、以下にその動作、作用を説明する。
【００９５】
搬送する液体は、水として説明する。まずこの水を貯水するタンク（図示していない）を逆止弁１２３側に設置する。これにより搬送管１１２内に水が注入される。その後、シーズヒータ２７を動作させる。シーズヒータ２７の動作開始に伴い、加熱手段本体１１１が加熱されて温度が上昇していく。この加熱手段本体１１１の熱はカーボンシート１１４ａ、１１４ｂを介することで、均一な温度分布特性を保持しながら伝熱制御部１１４、搬送管加熱部１１３の部材１１５を経て主部材１１６に伝熱され、搬送管１１２が加熱される。搬送管１１２の管壁温度が１００℃を超過する部位では管壁部分で水の局部沸騰が発生する。この沸騰に伴って発生する気泡は気体膨脹して搬送管１１２内の水を搬送方向の両側に押しやる。搬送方向の上流側には逆止弁１２３を配しており、搬送管１１２内の水の押圧により、逆止弁１２３は閉止状態となる。これを受けて沸騰により発生した気泡は搬送方向の下流側にしか逃げ場がなくなる。この気泡が搬送方向の下流側に移動するのと連動して逆止弁１２３が開状態になり、貯水タンクから水が搬送管１１２内に注入される。この現象を繰り返すことで水が搬送されていく。搬送された水は搬送管（図示せず）を介して蒸発部２５に導かれる。この蒸発部には加熱手段本体１１１から熱エネルギが伝達される構成としているので蒸発部に搬送された水はさらに加熱されて蒸発する。
【００９６】
以上のような動作において、搬送管１１２の搬送管加熱部１１３に当接する領域および蒸発部では水の沸騰を生じさせているので、水に含まれるカルシウムやマグネシウムなどを含む残さが壁面に付着し堆積していく。この付着残渣はスケールと称されている。スケール付着が継続されることで搬送管１１２の内断面は徐々に狭くなっていき、最悪の場合、搬送機能が働かなくなる。また、蒸発部および搬送管への伝熱量が低下していく。
【００９７】
加熱手段本体１１１が供給する熱エネルギの搬送管側と蒸発部側との配分は蒸発部側を搬送管側に対して約１０倍程度にすることで搬送された水を直ちに蒸発させることができる。この場合、蒸発部側でのスケール付着に伴う水への伝熱量が低下すると加熱手段本体１１１は温度が上昇していく。伝熱制御部１１４は、この加熱手段本体１１１の温度上昇に対して搬送管加熱部１１３側への伝熱量を抑制し、搬送管１１２の壁面温度をほぼ一定の所望の温度（具体的には１０５〜１２０℃程度）に維持し、搬送管１１２内での局部沸騰の熱エネルギを低く維持することで搬送管１２内のスケール付着を抑制することができる。
【００９８】
具体的な温度例として、シーズヒータ電力６００Ｗの場合、加熱手段本体１１１の温度が１６０℃のとき主部材１１６の温度は１０５〜１１０℃になるように伝熱制御部１１４を構成している。伝熱制御部１１４はステンレス材料で板厚さ３mm、断面積３００mm2である。この条件のもとで蒸発部側にスケールが堆積していくと、加熱手段本体１１１は２０〜３０℃の温度上昇を呈するが、伝熱制御部１１４により、主部材１１６の温度は５℃未満の昇温であった。
【００９９】
また、本実施例の構成図面に示したように、搬送管加熱部１１３の構成として、重力方向の下方側に主部材１１６を配置させることで、搬送管１１２内で沸騰現象により生じた気泡は重力方向の上方に移動する。沸騰により気泡が発生すると水にさらされない内壁面の温度は直ちに高温になろうとするが、この沸騰発生部位に水を直ちに流入させ搬送管壁面温度の上昇を抑制しスケール付着をさらに抑制させることができる。
【０１００】
さらにまた、主部材１１６を搬送管１１２の水搬送方向に熱拡散する構成としたことや、搬送管を銅やアルミニウムなどの高熱伝導率を有する材料を用いたことにより、沸騰を生じさせる領域に搬送される水をあらかじめ加熱することにより、少ない熱エネルギによって局部沸騰を生じさせることができるのでスケール付着をより抑制できる。
【０１０１】
また、蒸発部２５表面にフッ素などの撥水処理を行っているために、蒸発部２５へのスケールの付着力が低減され、ぬれ布巾などで拭き取ることにより、スケールを除去、清掃することができる。
【０１０２】
（実施例２）
図１３は、本発明の第２の実施例における液体蒸発装置の分解斜視図、図１４は図１３のＢ−Ｂ‘断面図を示すものである。実施例２が実施例１と相違する点は、シーズヒータを埋め込んだアルミダイキャストの上面に凹部を設け蒸発部とした構成と、蒸発部にフッ素などの撥水性処理を行ったことである。
【０１０３】
図１３、図１４において、１３２は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１３３は加熱手段１３２を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１３４はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料で構成した搬送管、１３５は搬送管１３４内の液体を沸騰させるための搬送管加熱部である。１３６は伝熱制御部であり、加熱手段本体１３３と搬送管加熱部１３５との間に配置している。
【０１０４】
搬送管加熱部１３５は２部材１３７、１３８で構成し、これら２部材にて搬送管１３４をサンドイッチする構成としている。部材１３７には、搬送管１３４の搬送方向の中央部を中心に切欠部１３７ａを設けており搬送管１３４との当接は搬送管１３４の下半分と両端側としている。
【０１０５】
伝熱制御部１３６は、熱伝導率が加熱手段本体１３３の成型材料や搬送管１３４の材料に比べて一桁以上低い熱伝導率を有する材料を使用している。鉄やステンレスなどが選択できるが、耐腐食性を考慮してステンレスを選択使用している。また、この伝熱制御部１３６の組立てにあたって加熱手段本体１３３側との間および搬送管加熱部１３５との間には、厚さ方向（熱伝導率：５〜７Ｗ／ｍＫ）より面方向（熱伝導率：１００〜２００Ｗ／ｍＫ）に高熱伝導率特性を有するカーボンシート１３６ａ、１３６ｂを介在させて伝熱制御部１３６以外の部分での不要な伝熱抑制は排除させている。
【０１０６】
一方、部材１３８は、搬送方向の全ての領域が搬送管１３４に当接する構成としている。これら２部材１３７、１３８と搬送管１３３とは、ねじ１３９、１４０、１４１、１４２により組立てとしている。
【０１０７】
また、搬送管１３４と搬送管加熱部１３５の一次組立て品は、伝熱制御部１３６を介して加熱手段本体１３３にねじ１４３、１４４を用いて組立てている。
【０１０８】
１４５は、液体搬送方向における搬送管加熱部１３５の上流側に設けた逆止弁、１４６、１４７はシーズヒータ１３２の電力供給リード線を結線する結線部、１４８は加熱手段本体１３３であるアルミダイキャストの上面に凹状に設けられた蒸発部であり、その表面にはフッ素などの撥水性処理が施されている。
【０１０９】
以上のように構成した蒸気供給機構について、以下にその動作、作用を説明する。
【０１１０】
実施例２において、加熱手段本体１３３に蒸発部１４８が一体に形成されているため、蒸発部１４８に水が搬送されるまでは、加熱手段本体１３３の温度と、蒸発部１４８の温度は同じになる。水が蒸発部１４８に搬送されて加熱手段本体１３２の蓄熱エネルギーが消費されると、搬送管１３４への伝熱量が一時的には低減するが、連続して動作を行うことにより、蒸発部１４８及び搬送管１３４への伝熱量がバランスする。これにより、安定して蒸気を発生することになる。また蒸発部１４８から搬送水への熱伝導効率がよいため、蒸発部１４８に送られた水は、極短時間で蒸気化することができる。
【０１１１】
また、蒸発部１４８表面にフッ素などの撥水処理を行っているために、スケールの付着力が低減され、ぬれ布巾などで拭き取ることにより、スケールを除去、清掃することができる。
【０１１２】
加熱手段本体１３３形状、蒸発部１４８材料に関する以外の内容は、実施例１または実施例２と同様であり説明は省略する。
【０１１３】
（実施例３）
図１５は、本発明の第３の実施例における搬送管加熱部などを含む搬送管の断面図を示すものである。実施例３が実施例１及び２と相違する点は、配管内側表面積を配管外側表面積より大きくした形状と、配管内側に撥水処理を施したことである。
【０１１４】
図１５において、１４９は加熱手段であるＵ字形状のシーズヒータ、１５０は加熱手段１４９を埋め込んだアルミダイキャスト成型加工からなる加熱手段本体、１５１はアルミニウムあるいは銅の高熱伝導率を有する材料からなり凹凸状断面積を有し、その表面に撥水処理を施した搬送管、１５２は搬送管１５１内の液体を沸騰させるための搬送管加熱部である。１５３は伝熱制御部であり、加熱手段本体１４７と搬送管加熱部１５２との間に配置している。
【０１１５】
実施例３において、搬送管１５１表面にはフッ素などの撥水性処理が施されているため、水などの接触角が小さくなり、若干の熱伝導性は低減されるがスケールなどの付着も抑制される。これにより、搬送管１５１のスケール付着による閉塞が遅延できる。また、クエン酸などで搬送管１５１内のスケールを除去する際にはスケールの洗浄性能が向上し、短時間で洗浄することも可能となる。また、配管内の単位水あたりの搬送管１５１の接触面積を大きくする構成にしているため、水を徐々に加熱することにより、少ない熱エネルギによって局部沸騰を生じさせることができるのでスケール付着と沸騰音発生をより抑制できる。
【０１１６】
搬送管１５１に関する以外の内容は、実施例１と同様であり説明は省略する。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の蒸気発生機能付き高周波加熱装置は、加熱手段の発生熱による給水路内の水の熱膨張でポンプ機能を得て、専用のポンプ手段を不要にしているため、蒸気供給機構の構成の単純化や小型化を実現できる。
【０１１８】
また、蒸気の供給量制御は、加熱手段の発熱動作を制御するだけで達成することができるため、制御処理を単純にできる。
【０１１９】
また、給水受け皿及び加熱手段によって構成される蒸気発生部を加熱室内の複数箇所に分散装備した場合に、加熱室内での加熱蒸気の均等供給を安価に、実現することができる。
【０１２０】
また、蒸発部への熱エネルギを確保しつつ熱搬送部への伝熱量を抑制して熱搬送部配管内の局部沸騰に伴うスケール付着を抑制できる。そして、熱搬送部側と蒸発部側との熱エネルギ供給バランスを良好に保つとともに１００℃に近い高温の蒸気を連続的に発生する蒸気供給機構を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る蒸気発生機能付き高周波加熱装置の一実施の形態の外観斜視図
【図２】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置の加熱室の開閉扉を開いた状態で、加熱室内を前面から見た時の概略構成図
【図３】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置における蒸気供給機構の概略構成図
【図４】給水受け皿が一つの場合の蒸気供給機構の概略構成図
【図５】図１に示した蒸気発生機能付き高周波加熱装置における貯水タンクの着脱操作の説明図で、
（ａ）貯水タンクの装着状態の説明図
（ｂ）タンク挿入口を露出させた状態の説明図
（ｃ）貯水タンクの抜き取り状態の説明図
【図６】図４に示した蒸気供給機構で使用する貯水タンクの拡大斜視図
【図７】図４に示した蒸気供給機構の装置側面における取付構造の説明図
【図８】図６に示した貯水タンクと給水路の基端部との連結部における逆流防止構造の説明図
（ａ）容器本体の接続口が基端円管部に未嵌合の状態を示す図
（ｂ）容器本体の接続口を基端円管部に適正に嵌合された状態を示す図
【図９】図６のＡ矢視図で、給水路が装置底部に配置された加熱手段によって加熱される構成の説明図
【図１０】サーミスタによる蒸発量制御と異常検出とを説明する図
【図１１】本発明の実施例１における蒸気供給機構の分解斜視図
【図１２】図１１のＡ−Ａ’断面図
【図１３】本発明の実施例２における蒸気供給機構の分解斜視図
【図１４】図１３のＢ−Ｂ’断面図
【図１５】本発明の実施例３における搬送管加熱部などを含む搬送管の断面図
【符号の説明】
３ 加熱室
４ 底板
５ 高周波発生手段
７ 蒸気供給機構
１３ 開閉扉
１５ 仕切壁
１７ スタラー羽根
２１ 貯水タンク
２２ 容器本体
２２ｂ 接続口
２３ 開閉蓋
２５ 給水受け皿（蒸発部）
２７ 加熱手段
２７ａ 組付けブロック
２９ 給水路
２９ａ 基端配管部
２９ｂ 水平配管部
２９ｃ 垂直配管部
２９ｄ 上部配管部
３３ タンク側の止水弁
３５ タンク収納部
３６ タンク挿入口
４１ サーミスタ（温度検出センサ）
４５ 管側の止水弁
４７ 逆止弁
１３２、１４９ シーズヒータ（加熱手段）
１１１、１３３、１５０ 加熱手段本体
１１２、１３４、１５１ 搬送管
１１３、１３５、１５２ 搬送管加熱部
１１４、１３６、１５３ 伝熱制御部
１１４ａ、１１４ｂ、１３６ａ、１３６ｂ カーボンシート
１２２、１４３ 逆止弁
１４８ 蒸発部（給水受け皿）
Claims (10)
- 被加熱物を収容する加熱室内に高周波を出力する高周波発生手段と、前記加熱室内に加熱蒸気を供給する蒸気供給機構とを備え、高周波と加熱蒸気との少なくともいずれかを前記加熱室に供給して前記被加熱物を加熱処理する蒸気発生機能付き高周波加熱装置であって、前記蒸気供給機構は、装置本体に着脱可能に装備される貯水タンクと、前記加熱室内に装備され蒸発部と、この蒸発部を加熱して水を蒸発させる加熱手段と、前記貯水タンクの水を前記加熱手段で発生するエネルギにより局部沸騰を生じさせ前記蒸発部に水を搬送する熱搬送部と、この加熱域を経由して前記蒸発部に導く給水路とを備え、前記蒸発部を形成する材料に比べ熱伝導率が小さい材料からなる伝熱制御部を前記熱搬送部と前記加熱手段の間に介在させることで前記加熱手段から前記熱搬送部へ伝熱される熱エネルギー量を制御することを特徴とする蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 伝熱抑制部により、加熱手段から熱搬送部に供給される熱エネルギー量を、蒸発部に供給される熱エネルギ量の１／８以下とした請求項１記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 加熱手段の熱エネルギーを厚み方向より面方向に熱伝導特性の大きい材料を介して伝熱抑制部に伝熱する請求項１または２項記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 加熱手段であるシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込み、その上面にフッ素などの撥水性処理を施した鋼板を凹状に形成した蒸発部を接合し、熱搬送部を前記アルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合した請求項１〜３のいずれか１項記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- アルミダイキャストから蒸発部を着脱可能にした請求項４記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 加熱手段であるシーズヒータをアルミダイキャストに埋め込み、その上面に凹部を設け蒸発部とし、熱搬送部を前記アルミダイキャストの側面或いは底面にステンレス鋼で形成した伝熱制御部を介して接合した請求項１〜３のいずれか１項記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 蒸発部表面にフッ素などの撥水処理を施した請求項６記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 熱搬送部の配管を熱伝導率の大きいアルミニウムや銅で形成した請求項４〜７のいずれか１項記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 熱搬送部の配管の外側表面積に比べ内側表面積を大きくした請求項４〜８のいずれか１項記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
- 熱搬送部の配管内面にフッ素などの撥水性処理を施した請求項９記載の蒸気発生機能付き高周波加熱装置。
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