本発明の実施の一形態について、図面に基づいて説明すれば、以下の通りである。
図1は、本実施形態の蒸気調理器1の外観斜視図であり、図2は、加熱室20の扉11を開いた状態の蒸気調理器1の外観斜視図であり、図3は、加熱室20の扉11を取り去った状態の蒸気調理器1の正面図であり、図4は、蒸気調理器1の内部機構の基本構造を示す説明図であり、図5は、図4と直角の方向から見た蒸気調理器1の内部機構の基本構造を示す説明図であり、図6は、加熱室20の上面図であり、図7は、蒸気調理器1の制御装置80のブロック図であり、図8は、図4と同様の基本構造図にして図4と異なる状態を示す説明図であり、図9は、図5と同様の基本構造図にして図5と異なる状態を示す説明図であり、図10は、サブキャビティ40の底面パネル42の上面図であり、図11は、蒸気調理器1の排水タンク14付近の概略の構成を模式的に示す断面図であり、図12は、被加熱物Fの種類に応じた種々の加熱モードを示す説明図である。
蒸気調理器1は、直方体形状のキャビネット10を備えている。キャビネット10の正面には、扉11が設けられている。扉11は、加熱室20の開口部を開閉するためのものであり、下端を中心に垂直面内で回動するように、キャビネット10に軸支されている。したがって、上部のハンドル12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、扉11の姿勢を90°変換させることができる。扉11は、耐熱ガラスをはめ込んだ透視部を備える中央部分11Cの左右に、金属製装飾板で仕上げられた左側部分11Lおよび右側部分11Rを対称的に配置した構成である。右側部分11Rには、操作パネル13が設けられている。操作パネル13は、機器の動作条件を設定するための操作部である。
扉11を開くと、図2に示すように、キャビネット10の正面が露出する。扉11の中央部分11Cに対応する箇所には、上述した加熱室20が設けられている。扉11の左側部分11Lに対応する箇所には、水タンク室70が設けられている。扉11の右側部分11Rに対応する箇所には、特に開口部は設けられていないが、その箇所の内部に制御基板が配置されている。
加熱室20は、被加熱物Fを加熱するための部屋であり、直方体形状で形成されている。そして、加熱室20の扉11に面する正面側は、全面的な開口部となっている。加熱室20の残りの面は、ステンレス鋼板で形成されている。加熱室20の周囲には、それぞれ断熱対策が施されている。加熱室20の床面には、ステンレス鋼板製の受皿21が置かれており、受皿21の上には、被加熱物Fを載置するステンレス鋼線製のラック22が置かれている。
加熱室20の中の蒸気(通常の場合、加熱室20内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。本明細書では加熱室20内の気体が蒸気に置き換わっているものとして説明を進める)は、図4に示す外部循環路30を通って循環する。
外部循環路30の始端となるのは、加熱室20の奥の側壁の上部の片隅に形成された吸込口28である。本実施形態では、図3に見られるように、側壁の左上隅に吸込口28が配置されている。吸込口28は、複数の水平なスリットを上下に並べたものであり、上方のスリットほど長く、下に行くほど短くして、全体として直角三角形の開口形状を形づくっている。直角三角形の直角の角は、加熱室20の奥の側壁の角に合わされている。すなわち、吸込口28の開口度は、加熱室20の奥の側壁の上辺に近いほど大きく、左辺に近いほど大きい。
吸込口28に続くのは、外部循環路30内を流れる気流を形成する送風装置25である。送風装置25は、加熱室20の一側壁の外面に近接して配置されている。一側壁としては、加熱室20の奥の側壁が選定されている。送風装置25は、遠心ファン26およ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29を備えている。遠心ファン26としては、シロッコファンを用いることができる。モータ29としては、高速回転が可能な直流モータを使用することができる。ファンケーシング27は、加熱室20の奥の側壁の外面の、吸込口28の右下の位置に固定されており、空気の流入口および空気の吐出口を有している。
外部循環路30の中で送風装置25に続くのは、蒸気発生装置50である。蒸気発生装置50の詳細は後で説明する。蒸気発生装置50は、送風装置25と同様に加熱室20の奥の側壁の外面に近接して配置されている。ただし、送風装置25が加熱室20の左寄りの位置に配置されているのに対し、蒸気発生装置50は加熱室20のセンターライン上にある。
このように、吸込口28、送風装置25、蒸気発生装置50という外部循環路30の主要構成要素が加熱室20の一側壁である奥の側壁を中心にまとまっているため、外部循環路30の長さが短くなる。これにより、外部循環路30の圧力損失が低くなり、外部循環路30の送風効率が向上する。また、外部循環路30の放熱面積も縮小するので、熱損失も低減する。これらを併せ、外部循環路30に蒸気を循環させる上でのエネルギー効率が向上する。さらに、外部循環路30を配置するのに大空間を必要としないので、キャビネット10の小型化が可能となる。
外部循環路30の中で、ファンケーシング27の吐出口から蒸気発生装置50までの区間は、ダクト31により構成されている。蒸気発生装置50を出た後の区間は、ダクト35により構成されている。ダクト35は、加熱室20に隣接して設けられたサブキャビティ40に接続されている。外部循環路30を流れる気流は、サブキャビティ40を通じて加熱室20に還流することになる。
サブキャビティ40は、加熱室20の天井部の上で、平面的に見て天井部の中央部にあたる箇所に設けられている。サブキャビティ40は平面形状円形であり、その内側には蒸気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はメインヒータとサブヒータとからなり、いずれもシーズヒータで構成されている。
メインヒータの発熱量とサブヒータの発熱量とを比較した場合、前者の方が後者より大きい。消費電力は、メインヒータが例えば1000Wであり、サブヒータが例えば300Wとなっている。なお、この数値は一つの好適例に過ぎず、発明の内容がこれによって限定される訳ではない。メインヒータおよびサブヒータには、一方ずつ通電することもできるし、同時に両方とも通電することもできる。
加熱室20の天井部には、サブキャビティ40と同大の開口部が形成されており、ここにサブキャビティ40の底面を構成する底面パネル42がはめ込まれる。底面パネル42には、複数の上部噴気孔43が形成されている。上部噴気孔43の各々は、真下を指向する小孔であり、ほぼパネル全面にわたり分散配置されている。上部噴気孔43は、平面的すなわち二次元的に分散配置されているが、底面パネル42に凹凸を設けて三次元的な要素を加味して形成されてもよい。
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。なお、使用を重ねることにより暗色に変色する金属素材で底面パネル42を成形してもよい。あるいは、暗色のセラミック成型品で底面パネル42を構成してもよい。
また、別体の底面パネル42でサブキャビティ40の底面を構成するのでなく、加熱室20の天板をそのままサブキャビティ40の底面に兼用することもできる。この場合には、天板のうち、サブキャビティ40に相当する箇所に上部噴気孔43を設け、またその上下両面を暗色に仕上げることになる。
このようにサブキャビティ40を介して加熱室20に蒸気を供給する構成とすることにより、サブキャビティ40で蒸気の配分を調整し、被加熱物Fに対しこれを調理するのに好適な態様で蒸気を吹きつけることができる。このため、外部循環路30から単に蒸気を加熱室20に吹き込むのに比べ、蒸気の持つ熱エネルギーを効果的に調理に利用することができる。
加熱室20の左右両側壁の外側には、図5に示すように小型のサブキャビティ44が設けられている。サブキャビティ44は、サブキャビティ40とダクト45で接続されており、サブキャビティ40から蒸気の供給を受ける(図5、6参照)。ダクト45は、断面円形のパイプにより構成されている。なお、ダクト45としては、ステンレス鋼製のパイプを用いるのが望ましい。
加熱室20の側壁下部には、サブキャビティ44に相当する箇所に複数の側部噴気孔46が設けられている。各側部噴気孔46は、加熱室20に入れられた被加熱物Fの方向、正確に言えば被加熱物Fの下方を指向する小孔であり、ラック22に載置された被加熱物Fの方向に蒸気を噴出させる。噴出した蒸気が被加熱物Fの下に入り込むよう、側部噴気孔46の高さおよび向きが設定されている。また、左右から噴出した蒸気が被加熱物Fの下で出会うように、側部噴気孔46の位置および/または方向が設定されている。
側部噴気孔46としては、別体のパネルに形成してもよく、加熱室20の側壁に直接小孔を穿つ形で形成してもよい。これは上部噴気孔43の場合と同様である。しかしながら、サブキャビティ40の場合と異なり、サブキャビティ44に相当する箇所を暗色に仕上げる必要はない。
なお、左右合わせた側部噴気孔46の面積和は、上部噴気孔43の面積和よりも大とされている。このように大面積とした側部噴気孔46に大量の蒸気を供給するため、1個のサブキャビティ44につき複数(図では4本)のダクト45が設けられている。
次に、蒸気発生装置50の構造について説明する。蒸気発生装置50は、後述する給水手段(例えば給水パイプ55、給水ポンプ57、水タンク71、給水パイプ72)から供給される水を沸騰させることにより、被加熱物Fを加熱調理するための蒸気を生成し、その蒸気を加熱室20に供給する蒸気生成手段である。
この蒸気発生装置50は、中心線を垂直にして配置された筒型のポット51を備えている。ポット51は、垂直面を構成する側壁の平面輪郭形状が偏平で、細長い水平面形状、すなわち長方形、長円形、あるいはこれらに類する水平断面形状となっている。ポット51には耐熱性が求められるが、その条件を満たす限り、ポット51は、どのような材料で形成されてもよい。つまり、ポット51は、例えば金属、合成樹脂、セラミックで形成されてもよく、異種材料を組み合わせることにより形成されてもよい。
蒸気発生装置50は、図6に見られる通り、ポット51の一方の偏平側面が加熱室20の奥の側壁と平行をなす形で取り付けられている。この形であれば、加熱室20の外面とキャビネット10の内面との空間の幅が狭くても蒸気発生装置50を配置することができる。したがって、前記空間の幅を縮めてキャビネット10をコンパクトにし、キャビネット10内の空間利用効率を向上させることができる。
ポット51内の水を熱するのは、ポット51の底部に配置された蒸気発生ヒータ52である。蒸気発生ヒータ52は、シーズヒータによって構成され、ポット51内の水に浸って水を直接加熱する。ポット51の平面形状が偏平であることに合わせ、蒸気発生ヒータ52もポット51の内面に沿う形で平面形状馬蹄形に曲げられている。サブキャビティ40の中の蒸気加熱ヒータ41と同様、蒸気発生ヒータ52もメインヒータとサブヒータとからなり、前者を外側、後者を内側に配置している。断面の直径も異なり、メインヒータは太く、サブヒータは細く形成されている。
面積の等しい面の中にシーズヒータを配置することを考えた場合、円形の面の中に円形に曲げたシーズヒータを入れるケースよりも、長方形や長円形の面の中に馬蹄形のような偏平な形に曲げたシーズヒータを入れるケースの方がシーズヒータの長さが長くなる。すなわち、断面円形のポットに円形に曲げたシーズヒータを入れるよりも、細長い水平断面形状のポットの中に馬蹄形のように曲げたシーズヒータを入れた方が、同一水量に対するシーズヒータの長さの比率が大きくなり、シーズヒータの表面積が大きくなるとともに、大きな電力も投入できるので、熱を水に伝えやすくなる。このため、本実施形態の蒸気発生装置50では、水を速やかに加熱することができる。
蒸気加熱ヒータ41と同じく、蒸気発生ヒータ52のメインヒータの発熱量とサブヒータの発熱量とを比較した場合、前者の方が後者より大きい。消費電力は、メインヒータが例えば700Wであり、サブヒータが例えば300Wとなっている。なお、この数値も一つの好適例に過ぎず、発明の内容がこれによって限定される訳ではない。メインヒータおよびサブヒータには、一方ずつ通電することもできるし、同時に両方とも通電することもできる。
ポット51の上部には、外部循環路30を流れる循環気流に蒸気を取り込ませるための蒸気吸引部が形成されている。蒸気吸引部を構成するのは、ポット51の一方の偏平側面から他方の偏平側面に抜けるように形成された蒸気吸引エジェクタ34である。このように蒸気吸引部を設けることにより、循環気流を維持する一方で、循環気流の中に新しい蒸気を取り込むことができる。また、蒸気吸引エジェクタ34を用いることにより、蒸気を効率良く吸引して循環気流に取り込むことができる。なお、蒸気吸引エジェクタ34は計3個、互いに所定間隔を置いて、同一高さレベルで互いに並列且つ平行に配置されている。
個々の蒸気吸引エジェクタ34は、インナーノズルおよびその吐出端を囲むアウターノズルにより構成されている。蒸気吸引エジェクタ34は、ポット51の軸線と交差する方向に延びている。本実施形態の場合、交差角は直角、すなわち、蒸気吸引エジェクタ34は水平である。インナーノズルにはダクト31が接続され、アウターノズルにはダクト35が接続されている。蒸気吸引エジェクタ34は、サブキャビティ40とほぼ同じ高さであり、ダクト35はほぼ水平に延びる。このように蒸気吸引部およびサブキャビティ40を水平なダクト35で直線的に結ぶことにより、蒸気吸引部を過ぎた後の外部循環路30を最短経路とすることができる。
外部循環路30は、蒸気発生装置50以降、3個の蒸気吸引エジェクタ34とこれに続くダクト35を含む3本の分路に分かれる。このため、通路の圧力損失が少なくなり、循環蒸気量を大きくできるとともに、外部循環路30を流れる気体に蒸気を速やかに混合することができる。
このようにポット51の上部に設けられた3個の蒸気吸引エジェクタ34は、垂直方向に偏平な蒸気吸引部を構成し、広い領域をカバーするから、蒸気吸引領域が広がり、発生した蒸気がまんべんなく均一に吸引されるとともに、吸引された蒸気が速やかに送り出され、蒸気発生装置50の蒸気発生能力がさらに向上する。また、3個の蒸気吸引エジェクタが34が同一高さレベルで互いに並列に配置されているから、高さ方向に空間のゆとりがない場合でも大量の蒸気の輸送が可能となる。
図4に戻って説明を続ける。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53が垂下している。排水パイプ53の途中には、排水バルブ54が設けられている。排水パイプ53の下端は、加熱室20の下に向かって所定角度の勾配をなす形で折れ曲がっている。
加熱室20の下には、キャビネット10に対してその正面側(加熱室20の開口部側)から出し入れすることができるように、排水タンク14が配置されている。排水タンク14は、蒸気発生装置50(特にポット51)から排水手段によって排水される水を溜める容器であり、排水パイプ53の端を受けている。図11に示すように、排水タンク14が蒸気調理器1に完全に装着されたときには、この排水タンク14の奥側端面(扉11側とは反対側端面)が、キャビネット10下方に設けられた当接部15に当接し、排水パイプ53から排水される水が排水タンク14に溜められる。この排水タンク14を引き出せば、その内部に溜まった水を捨てることができる。
ここで、ポット51内部の水の排水タンク14への排水制御は、制御装置80(図7参照)によって行われている。例えば、(1)給水手段によるポット51への給水開始からの通算時間が所定時間に達したとき、(2)給水手段によるポット51への総給水量が所定量に達したとき、(3)給水手段によるポット51への総給水時間が所定時間に達したとき、(4)操作パネル13によって排水指示が入力されたとき、などの所定条件を満足したときに、制御装置80はポット51内の水を排水タンク14に排水させる。これにより、ポット51内部の水に含まれる不純物(例えばCaやMg)がスケールとしてポット51の内部に堆積し、付着するのを抑制することができ、ポット51内部を衛生的に保つことができる。また、スケールのポット51内部での付着により、ポット51からの排水が詰まるのも抑制することができる。
また、扉11の下方には、水滴受け部16が設けられている。この水滴受け部16は、加熱室20に供給された蒸気が結露して扉11に付着した水滴を受けるものである。このような水滴受け部16を設けることにより、扉11に付着した水滴の床への落下を防止することができる。
図4に示すポット51には、給水路を介して給水される。給水路を構成するのは、水タンク71と排水パイプ53とを結ぶ給水パイプ55である。給水パイプ55は、排水バルブ54よりも上の箇所で排水パイプ53に接続されている。排水パイプ53との接続箇所から引き出された給水パイプ55は、一旦逆U字形に持ち上げられた後降下する。降下する部分の途中に給水ポンプ57が設置されている。給水パイプ55は、横向きの漏斗状受入口58に連通している。水平な連通パイプ90は、給水パイプ55と受入口58とを接続している。
ポット51の内部には、ポット水位センサ56が配設されている。ポット水位センサ56は、蒸気発生ヒータ52よりも少し高い位置にある。
水タンク室70には、横幅の狭い直方体形状の水タンク71(給水タンク)が挿入される。この水タンク71の底部から延び出す給水パイプ72が、受入口58に接続される。ここで、水タンク71は、蒸気生成手段に供給する水を貯えるとともに、加熱室20の扉11の開放動作を介して蒸気調理器1に対して着脱されるものである。これは、水タンク71を蒸気調理器1に対して着脱するときは、加熱室20の扉11の開放動作が必要であることを意味している。
つまり、本実施形態では、扉11は、図2に示したように、キャビネット10の正面の加熱室20、水タンク室70を覆う1枚ものの扉で形成されている。このため、水タンク室70内の水タンク71を取り出すためには、まず、扉11を開いて、その後、水タンク71を取り出す必要がある。逆に、水タンク71を水タンク室70にセットする場合でも、まず、扉11を開き、この状態で水タンク71を水タンク室70にセットし、その後、扉11を閉める必要がある。以上のような動作に基づくと、水タンク71は、加熱室20の扉11の開放動作を介して蒸気調理器1に対して着脱されると表現することができる。
水タンク71を水タンク室70から引き出し、給水パイプ72が受入口58から離れたとき、そのままでは水タンク70内の水および給水パイプ55側の水が流出してしまう。これを防ぐため、受入口58および給水パイプ72にカップリングプラグ59a、59bを装着する。図4のように給水パイプ72を受入口58に接続した状態では、カップリングプラグ59a、59bは互いに連結し、通水可能な状態になる。給水パイプ72を受入口58から引き離せば、カップリングプラグ59a、59bはそれぞれ閉鎖状態になり、給水パイプ55および水タンク71からの水の流出が止まる。
連通パイプ90には、受入口58の方から順に給水パイプ55、圧力検知パイプ91、および圧力開放パイプ92が接続されている。圧力検知パイプ91の上端には、水位センサ81が設けられている。水位センサ81は、水タンク71内の水の水位を測定する水位検知手段である。圧力開放パイプ92の上端は水平に曲がり、加熱室20から蒸気を逃がす排気路に接続されている。
排気路を構成するのはダクト93である。ダクト93は、加熱室20の側壁から延び出し、次第に高さを高めた後、最終的には機外、すなわちキャビネット10の外に連通する。加熱室20におけるダクト93の入口は、受皿21の上に開口している。このため、ダクト93の中を排気と逆の方向に流下する液体があれば、それを受皿21にて受けることができる。
ダクト93の少なくとも一部は放熱部94となっている。放熱部94は、外面に複数の放熱フィン95を有する金属パイプにより構成されている。
ダクト93の上端近くは、ダクト31の横を通過している。この箇所において、ダクト31とダクト93との間には、連通路が設けられている。連通路を構成するのはダクト96であり、その内部には電動式のダンパ97が設けられている。ダンパ97は、通常状態ではダクト96を閉鎖している。
一方、加熱室20内の蒸気を強制排気する際には、ダンパ97はダクト96を開放する。これにより、送風装置25によって吸込口28から吸引される加熱室20内の蒸気を、ダクト96を介して機外に排気することができる。よって、送風装置25、ダクト93、ダクト96およびダンパ97は、加熱室20内の蒸気を機外に排気する排気手段として機能していると言える。
給水パイプ55の最も高くなった部分は、溢水路を介してダクト93に連通している。溢水路を構成するのは、一端を給水パイプ55に接続し、他端を圧力開放パイプ92の上端水平部に接続した溢水パイプ98である。圧力開放パイプ92がダクト93に接続される箇所の高さが溢水レベルということになる。溢水レベルは、ポット51内の通常の水位レベルよりも高く、蒸気吸引エジェクタ34よりも低い高さに設定されている。
ダクト93は、溢水パイプ98の接続箇所およびダクト96の接続箇所の近傍から機外への開放部にかけて、断面積大に形成されている。この部分は合成樹脂製とすることができる。
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およびメモリを含み、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13の中の表示部に表示される。制御装置80には、操作パネル13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13には、各種の音を出す音発生装置も配置されている。
制御装置80には、操作パネル13の他、送風装置25、蒸気加熱ヒータ41、ダンパ97、蒸気発生ヒータ52、排水バルブ54、ポット水位センサ56、給水ポンプ57および水位センサ81が接続されている。この他、加熱室20内の温度を測定する温度センサ82、および、加熱室20内の湿度を測定する湿度センサ83が、制御装置80に接続されている。
なお、本発明は、制御装置80が排気手段の排気動作を制御する点に最も大きな特徴があるが、この点については後述することとする。
蒸気調理器1の動作は次の通りである。まず、扉11を開け、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の先端が給水路の受入口58にしっかりと接続されたことを確認したうえで、加熱室20に被加熱物Fを入れ、扉11を閉じる。それから操作パネル13の中の電源キーを押して電源をONにするとともに、同じく操作パネル13内に設けられた操作キー群を押して調理メニューの選択や各種設定を行う。
給水パイプ72が受入口58に接続されると、水タンク71と圧力検知パイプ91とが連通状態になり、水位センサ81は水タンク71の中の水位を検知する。選択された調理メニューを遂行するのに十分な水位(水量)があれば、制御装置80は蒸気発生を開始する。一方、水タンク71内の水位(水量)が選択された調理メニューを遂行するのに不十分であれば、制御装置80はその旨を警告報知として操作パネル13に表示する。この場合、水位(水量)不足が解消されるまで、蒸気発生を開始しない。
蒸気発生が開始可能な状態になると、給水ポンプ57が運転を開始し、蒸気発生装置50への給水が始まる。この時、排水バルブ54は閉じている。
水はポット51の底の方から溜まって行く。水位が所定レベルに達したことをポット水位センサ56が検知したら、そこで給水は中止される。それから蒸気発生ヒータ52への通電が開始される。蒸気発生ヒータ52は、ポット51の水を直接加熱する。
蒸気発生ヒータ52への通電と同時に、あるいはポット51の中の水が所定温度に達したことを見計らって、送風装置25および蒸気加熱ヒータ41への通電も開始される。送風装置25は、吸込口28から加熱室20の中の蒸気を吸い込み、蒸気発生装置50へと蒸気を送り出す。蒸気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高圧を発生させることができる。その上、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。
このように気流の流速が速いので、流量に比べ流路断面積が小さくて済む。したがって、外部循環路30の主体をなす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、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の表面積を小さくできる。このため、内部を熱い蒸気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、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。
このとき、ダンパ97はダクト31からダクト93に通じるダクト96を閉ざしている。送風装置25から圧送された蒸気は、ダクト31から蒸気吸引エジェクタ34に入り、さらにダクト35を経てサブキャビティ40に入る。
ポット51の中の水が沸騰すると、100℃かつ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から外部循環路30に入る。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込まれ、循環気流に合流する。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。
蒸気吸引エジェクタ34を出た蒸気は、ダクト35を通ってサブキャビティ40に流入する。サブキャビティ40に入った蒸気は、蒸気加熱ヒータ41により300℃にまで熱せられ、過熱蒸気となる。過熱蒸気の一部は、上部噴気孔43から下方向に噴出する。過熱蒸気の他の一部は、ダクト45を通じてサブキャビティ44に回り、側部噴気孔46から横方向に噴出する。
図8および図9には、加熱室20に被加熱物Fを入れない状態の蒸気の流れが示されている。上部噴気孔43からは、加熱室20の底面に届く勢いで蒸気が下方向に噴出する。加熱室20の底面に衝突した蒸気は、外側に向きを変える。そして、この蒸気は、下向きに吹き下ろす気流の外に出た後、上昇を開始する。蒸気、特に過熱蒸気は軽いので、このような方向転換が自然に生じる。これにより、加熱室20の内部には、図中に矢印で示すように、中央部では吹き下ろし、その外側では上昇という形の対流が生じる。
明確な形の対流を形成するため、上部噴気孔43の配置にも工夫をこらす。すなわち上部噴気孔43の配置は、図10に見られるように、底面パネル42の中央部においては密、周縁部においては疎になっている。これにより、底面パネル42の周縁部では、蒸気の吹き下ろしの力が弱まり、蒸気の上昇を妨げないので、対流が一層はっきりした形で現れることになる。
側部噴気孔46からは、蒸気が横向きに噴出する。この蒸気は、加熱室20の中央部で出会った後、上部噴気孔43からの蒸気が巻き起こしている対流に混じる。対流する蒸気は、順次吸込口28に吸い込まれ、外部循環路30からサブキャビティ40というルートを一巡した後、加熱室20に戻る。このように、加熱室20内の蒸気は、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。
加熱室20に被加熱物Fが入れられていると、約300℃に加熱されて上部噴気孔43から噴出する過熱蒸気が被加熱物Fに衝突して被加熱物Fに熱を伝える。この過程で、蒸気温度は250℃程度にまで低下する。被加熱物Fの表面に接触した過熱蒸気は、被加熱物Fの表面に結露する際に潜熱を放出する。これによっても被加熱物Fは加熱される。
図4および図5に見られるように、被加熱物Fに熱を与えた後、蒸気は外側に向きを変えて下向きに吹き下ろす気流の外に出る。前述の通り蒸気は軽いので、吹き下ろしの気流の外に出た後、今度は上昇を開始し、加熱室20の内部に矢印で示すような対流を形成する。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F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、熱を大量かつ速やかに被加熱物Fに与えることができる。
側部噴気孔46から横向きに噴出した蒸気は、左右からラック22の下に進入し、被加熱物Fの下で出会う。側部噴気孔46からの蒸気噴出方向は、被加熱物Fの表面に対し接線方向であるが、このように左右からの蒸気が出会うことにより、蒸気は真っ直ぐ向こう側に抜けることなく、被加熱物Fの下に滞留して溢れる。このため、被加熱物Fの表面の法線方向に蒸気が吹き付けたのと同じような効果が生じ、蒸気の持つ熱が確実に被加熱物Fの下面部に伝えられる。
上記のように被加熱物Fは、側部噴気孔46からの蒸気により、上部噴気孔43からの蒸気が当たらない部位まで、上面部と同様に調理される。これにより、むらのない、見た目の良い調理結果を得ることができる。また、被加熱物Fは表面全体から均等に熱を受け取るので、中心部まで、短い時間で十分に加熱される。
側部噴気孔46からの蒸気も、最初約300℃であったものが被加熱物Fに当たった後は250℃程度にまで温度低下し、その過程で被加熱物Fに熱を伝える。また、被加熱物Fの表面に結露する際に潜熱を放出し、被加熱物Fを加熱する。
側部噴気孔46からの蒸気は、被加熱物Fの下面部に熱を与えた後、上部噴気孔43からの蒸気が巻き起こしている対流に加わる。対流する蒸気は、順次吸込口28に吸い込まれる。そして外部循環路30からサブキャビティ40というルートを一巡した後、加熱室に戻る。このようにして加熱室20内の蒸気は、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。
時間が経過するにつれ、加熱室20内の蒸気量が増して行く。量的に余剰となった蒸気は、ダクト93を通じて機外に放出される。蒸気がそのままキャビネット10の外に出てしまうと、周囲の壁面に結露してカビが発生する。しかしながら、ダクト93の途中に放熱部94があるので、ここを通過する間に蒸気は熱を奪われ、ダクト93の内面で結露する。したがって、キャビネット10の外まで出てしまう蒸気は量的に少なく、深刻な問題にはならない。ダクト93の内面で結露した水は、排気の方向と逆方向に流下し、受皿21に受けられる。この水は、他の原因で受皿21に溜まった水と一緒にして調理終了後に捨てることができる。
側部噴気孔46は、サブキャビティ40から離れており、蒸気の噴出という面では上部噴気孔43よりも不利である。しかしながら、左右の側部噴気孔46の面積和を上部噴気孔43の面積和よりも大きくしてあるので、十分な量の蒸気が側部噴気孔46に誘導され、被加熱物Fの上下面の加熱むらが少なくなる。
加熱室20の蒸気を循環させつつ被加熱物F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、上方からの過熱蒸気は、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分散配置された複数の上部噴気孔43から下向きに噴出するので、被加熱物Fのほぼ全体が上からの蒸気に包み込まれることになる。過熱蒸気が被加熱物F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Fに伝達される。また、サブキャビティ40に入り込んだ蒸気が蒸気加熱ヒータ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Fへの衝突速度が速まる。これにより被加熱物Fは一層速やかに熱せられる。
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、上部噴気孔43からの噴出力を高めることができる。その結果、過熱蒸気を加熱室20底面に届く勢いで噴出させることが可能となり、被加熱物F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。
また、送風装置25の送風力が強いことは、扉11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。
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およ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。また前述のとおり加熱室20の天井壁をサブキャビティ40の底面パネルに兼用してもよい。
被加熱物F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F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。
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ポット水位センサ56が検知すると、制御装置80は給水ポンプ57の運転を再開させる。給水ポンプ57は、水タンク71の中の水を吸い込み、蒸発した分の水をポット51に補給する。ポット51の中の水位が所定レベルを回復したことをポット水位センサ56が検知した時点で、制御装置80は給水ポンプ57の運転を再び停止させる。
ポット水位センサ56や給水ポンプ57の故障、あるいは他の原因で給水ポンプの57の運転が止まらないようなことがあると、ポット51の中の水位が所定レベルを超えて上昇し続ける。水位が溢水レベルにまで達すると、給水ポンプ57から送られる水は溢水パイプ98から溢れ、ダクト93に流れ込む。このため、ポット51内の水が蒸気吸引エジェクタ34から外部循環路30に入り込むようなことはない。ダクト93に入った水は受皿21に受けられる。
受皿21は面積が広く、容量が大きいので、かなりの量の水を受け入れることができる。しかしながら、容量には限度があるので、給水ポンプ57の運転が異常に長時間続いた場合には警報を出す、あるいは強制的に給水ポンプ57の運転を止めるといった安全策を講じておくとよい。
調理終了後、制御装置80が操作パネル13にその旨の表示を出し、また合図音を鳴らす。調理終了を音および表示により知った使用者は、扉11を開け、加熱室20から被加熱物Fを取り出す。
後述する制御装置80の制御により、加熱室20内の蒸気を排気する場合には、制御装置80はダンパ97の開閉状態を切り替え、ダクト96を開放する。すると、外部循環路30の中を流れている気流がダクト96からダクト93へと抜け、蒸気発生装置50の方に回る分はほとんどなくなる。このため、サブキャビティ40への蒸気流入量が減少し、上部噴気孔43および側部噴気孔46からの蒸気噴出は、あったとしても極く弱いものになる。したがって、使用者は顔面や手などに蒸気を浴びて火傷を負うことなく、安全に被加熱物Fを取り出すことができる。ダンパ97は、扉11が開いている間中、ダクト96を開放している。
ダクト96およびダクト93は、蒸気の循環が行われていなかったので、外部循環路30ほどには温度が高くない。したがって、外部循環路30から流入した蒸気は、ダクト96、93の内壁に接触すると結露する。結露により生じた水は、ダクト93の中を流下して受皿21に入る。この水は、他の原因で受皿21に溜まった水と一緒にして調理終了後に捨てることができる。
停止中の送風装置25を起動して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、本実施形態の場合、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とを巡っていた循環気流がそのままダクト93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11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。
次の調理まで長い休止時間がある場合とか、寒冷地で翌朝まで調理の予定がないといった場合には、調理終了後、操作パネル13を通じて排水バルブ54の開弁操作を行い、ポット51の中の水を抜いておく。このようにすれば、ポット51の中の水に雑菌や藻類が繁殖したり、ポット51の中の水が凍結したりする事態を避けることができる。
次に、本発明の特徴である制御装置80による排気制御について説明する。
本実施形態では、制御装置80は、上述した排気手段の動作を制御する制御手段として機能している。制御装置80は、例えば以下の(a)〜(e)の排気制御を行うことが可能である。
(a)制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理終了の所定時間前(例えば5秒前)に、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させる制御を行う。
なお、排気手段による排気は、ダンパ97を開き、送風装置25によって吸込口28から吸引される蒸気をダクト96を介して機外に排出することで行われる。以下で説明する排気についても同様である。また、被加熱物Fの加熱調理時間は、被加熱物Fの種類や加熱モードに応じて異なるが、被加熱物Fの種類や加熱モードに応じて加熱調理時間が決まれば、自ずと加熱調理終了の時刻は決まる。そこで、制御装置80は、その加熱調理終了の時刻からその所定時間前(例えば5秒前)を逆算し、その逆算した時刻に排気手段に蒸気を排気させることになる。
被加熱物Fの加熱調理終了の所定時間前(例えば5秒前)であれば、被加熱物Fの加熱はほぼ終了している。したがって、制御装置80が上記のような排気制御を行うことにより、従来のような被加熱物Fの加熱に直接関与しない部材(例えば扉開放検知手段)を設けなくても、加熱室20内の蒸気を排気することができる。その結果、使用者が加熱室20の扉11を開けて被加熱物Fを取り出すときでも、加熱室20内に残っている蒸気が使用者の方に溢れ出るのを回避することができ、簡単な構成で使用者の安全性を確保することができる。
(b)制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理終了時に、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させる制御を行うことも可能である。
被加熱物Fの加熱調理終了時、加熱室20内の蒸気は最早不要である。また、加熱調理終了後もなお加熱室20内に蒸気が残っていると、使用者が加熱室20から被加熱物Fを取り出すのを長時間忘れていた場合には、残った蒸気が被加熱物Fに作用することにより、被加熱物Fの加熱仕上がりが悪くなる場合も考えられる。
そこで、加熱調理終了後に加熱室20内の蒸気を、その後、使用者が扉11を開ける、開けないに関係なく、一律に排気させることにより、その後、使用者が扉11を開ける場合には、加熱室20内からの蒸気の溢れ出しを回避し、使用者の安全性を確保することができる。また、使用者が扉11を開けない場合でも、加熱室20内に残存する蒸気により、被加熱物Fの加熱仕上がりが悪くなるのを回避することができる。
(c)制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理が、加熱途中で蒸気量を変化させるモードで行われている場合に、加熱調理中に加熱室20に供給される蒸気量が減少するときに、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させる制御を行うことも可能である。
ここで、図12は、被加熱物Fの種類に応じた種々の加熱モードを示している。例えば、加熱モードAは、初めに蒸気を加熱室20内に入れて、途中で蒸気の投入を止めてヒータだけで加熱するモードであり、被加熱物Fがソーセージ、ベーコンなどの場合に実行される。このような手法を採るのは、初めに多目の蒸気を加熱室20内に投入すれば、過熱水蒸気のエネルギーを活かすことができ、また、最後まで蒸気を投入すると、被加熱物Fに良い焼き色が付きにくく、クリスピーなグリル本来の加熱仕上がりにならないからである。
また、加熱モードBは、加熱室20に蒸気を入れ続けて被加熱物Fを加熱するモードであり、被加熱物Fが鳥や肉などの場合に実行される。このような手法を採るのは、熱の伝わりが表面と内部とでバランスが取れる被加熱物Fについては、その被加熱物Fにずっと蒸気をかけていても、内部に熱が伝わったころには表面にも良い焼き色が得られるため、特に蒸気量を調整する必要がないからである。
また、加熱モードCは、初めに蒸気なしで被加熱物Fを焼いて、その後に蒸気を加熱室20に入れ、最後に蒸気を排気させて被加熱物Fをカラッとさせる加熱モードであり、被加熱物Fがパンなどの場合に実行される。このような手法を採るのは、パンなどの被加熱物Fに対して初めから蒸気を投入して焼くと、焼きムラの原因となるからである。つまり、初めに蒸気なしの熱風で被加熱物Fの表面を焼き、その後に蒸気を入れることで、焼きムラを防ぎながら短縮した時間で被加熱物Fを焼くことができる。また、最後に蒸気を抜くことで、蒸気による特有のにおいや食感を解消することができるからである。
被加熱物Fの加熱調理がこのような加熱モードのいずれかで行われる場合、加熱調理中に加熱室20に供給される蒸気量が減少するとき、すなわち、加熱途中で蒸気量が大からゼロに変化する加熱モードAのときに、加熱室20内の蒸気を排気させるようにすれば、蒸気量大から蒸気量ゼロへの加熱工程の移行時に迅速に加熱室20内の蒸気量を減少させて、蒸気量ゼロでのヒータ加熱を迅速に実行させることができる。その結果、被加熱物Fの加熱仕上がりを確実に向上させることができる。
つまり、排気手段は、本来、使用者が加熱室20の扉11を開けて被加熱物Fを取り出すときに、加熱室20内に残っている蒸気が使用者の方に溢れ出るのを回避するという、使用者の安全性を確保する目的で用いられるものであるが、制御装置80が上記の制御を行うことにより、排気手段を被加熱物Fの加熱仕上がりの向上という他の目的にも利用することができる。その結果、排気手段を有効利用することができる。
なお、ここでは、加熱途中で蒸気量が大からゼロに移行する加熱モードAを例に挙げたが、加熱途中で蒸気量が大から小に移行する加熱モードで加熱が実行されるような場合でも、上記した本発明の制御を適用することは可能である。
(d)制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理中に、被加熱物Fに対して外部処理が必要になったときに、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させる制御を行うことも可能である。
ここで、上記の外部処理とは、例えば、加熱調理中に被加熱物Fを裏返す処理や、被加熱物Fに調味料(例えば醤油や塩)を付け足す処理(マニピュレーション)などを想定することができる。このような外部処理が必要となった場合は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理中であっても、加熱室20の扉11を開放し、被加熱物Fに対して所望の操作を行う必要が生じる。
そこで、制御装置80が上記の制御を行うことにより、被加熱物Fに対して外部処理を施すべく加熱室20の扉11を開放しても、その際に加熱室20内の蒸気が使用者の方に溢れ出て、使用者が火傷を負う事態を回避することができ、使用者の安全性を確保することができる。
(e)制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理中に、水位センサ81によって水タンク71内の水が所定水位以下であることが検知されたときに、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させる制御を行うことも可能である。
加熱室20での被加熱物Fの加熱調理中に、水位センサ81によって水タンク71内の水が所定水位以下であることが検知されたときには、水タンク71内に水を補給すべく、加熱室20の扉11を開放して水タンク71を蒸気調理器1から取り出す必要がある。
そこで、制御装置80が上記の制御を行うことにより、水タンク71に水を補給すべく加熱室20の扉11を開放しても、その際に加熱室20内の蒸気が使用者の方に溢れ出て、使用者が火傷を負う事態を回避することができ、使用者の安全性を確保することができる。
このように、加熱調理中に被加熱物Fに対する外部処理が必要になったり、水タンク71内の水の水位が所定水位以下になった場合には、加熱途中であっても加熱室20の扉11を開放する必要が生じる。このことから、上記の(d)(e)の排気制御をまとめると、制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱調理中に、加熱室20の扉11を開放する必要が生じたときに、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させると言うこともできる。
以上、上記(a)ないし(e)の排気制御をまとめると、以下のようになる。
被加熱物Fの加熱調理の終了の所定時間前や加熱調理終了時であれば、被加熱物Fの加熱は、ほぼ終了または完全に終了しており、このような運転状態のときに加熱室20内の蒸気が排気される。また、被加熱物Fの加熱状態が途中で変化する加熱モードのときは、加熱調理中に加熱室20に供給される蒸気量が減少する運転状態のときに、加熱室20内の蒸気が排気される。さらに、被加熱物Fの加熱調理途中で加熱室20の扉11を開ける必要が生じる運転状態(例えば外部処理が必要となる状態や、水タンク71の水の水位が所定水位以下となった状態)のときには、加熱途中でもそのような状態で加熱室20内の蒸気が排気される。
このようなことから、制御装置80は、蒸気調理器1の加熱調理の運転状態に応じて、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させていると言うことができる。制御装置80のこのような制御により、加熱室20内の蒸気は、加熱調理の運転状態に応じて排気されるので、従来のような、加熱調理の運転に直接関与しない部材(例えば扉開放検知手段)を設けなくても、加熱室20内の蒸気を排気することができる。これにより、例えば加熱調理終了後に使用者が加熱室20の扉11を開けて被加熱物Fを取り出すときでも、加熱室20内に残っている蒸気が使用者の方に溢れ出るのを、簡単な構成で回避することができ、簡単な構成で使用者の安全性を確保することができる。
しかも、制御装置80が上記排気制御を行う構成を採用することにより、被加熱物Fの加熱途中で蒸気量が変化する加熱モードの場合は、加熱調理中に加熱室20に供給される蒸気量が減少する運転状態のときに、加熱室20内の蒸気を排気させることができる。これにより、蒸気量大から蒸気量ゼロへの加熱工程の移行時に迅速に加熱室20内の蒸気量を減少させて、蒸気量ゼロでの加熱を迅速に実行させることができる。その結果、被加熱物Fの加熱仕上がりを確実に向上させることができる。
つまり、本実施形態の排気制御によれば、上述した使用者の安全性確保に必要な排気手段を、被加熱物Fの加熱仕上がりの向上という他の目的にも利用することができ、排気手段を有効利用することができる。
ところで、上記(a)ないし(d)の制御では、加熱室20内の蒸気は、加熱室20での被加熱物Fの加熱がほぼ終了または完全に終了しているときに排気されたり、蒸気量が加熱途中で減少し、被加熱物Fの加熱状態が変化するときに排気されている。このことから、上記(a)ないし(d)の制御においては、制御装置80は、加熱室20での被加熱物Fの加熱状態に応じて、加熱室20内の蒸気を排気手段によって排気させているということもできる。
なお、以上では、制御装置80による種々の排気制御について説明したが、上述した各排気制御を必要に応じて組み合わせることも勿論可能である。
なお、本実施形態では、加熱室20内の蒸気を外部循環路30からサブキャビティ40を経て再び加熱室20に戻すという構成を採用した。つまり、吸込口28と蒸気生成手段とを連結し、加熱室20の内部と外部との間で蒸気を循環させる循環系(外部循環路30)を設ける構成とした。この構成では、蒸気の有効利用を図ることができるとともに、被加熱物Fの加熱に適した高温の蒸気を即座に得て、被加熱物Fを加熱することができる。しかし、これと異なる構成とすることも可能である。例えば、サブキャビティ40に常に新しい蒸気を供給し、加熱室20から溢れ出す蒸気を蒸気放出パイプ47から放出し続ける構成としてもよい。
なお、本実施形態では、扉11が加熱室20の正面の開口部に対して上開きとなる蒸気調理器1について説明したが、本発明は、この構成に限定されるわけではない。例えば、矩形状の扉11が左側鉛直方向の軸を回動軸として右開きとなる構成の蒸気調理器1であっても、本発明の構成を適用することは可能である。
この他、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。