JP4604799B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、蒸気を用いて被加熱物を加熱する加熱装置に関するものである。

従来、この種の加熱装置は、加熱室内を加湿する加湿装置を設け、被加熱物の種類に応じて加熱中におけるセンサの検出出力に基づき加湿装置を駆動制御するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

この加熱装置は、ケースの側面板には加湿用の開口部が形成されており、その外側には加湿装置たる超音波加湿装置が配設されている。この超音波加湿装置は加湿用の水を収容する水タンク部と超音波で水を励振する励振部とからなり、前記開口部を介して加熱室に水蒸気を導入するようになっている。
特開平５−５２３４２号公報

しかしながら、前記従来の構成では、超音波で水蒸気を発生させるため、加熱工程が進行し被加熱物の温度が水蒸気の温度より高くなると、水蒸気は被加熱物の表面に結露せず、湿潤効果は認められない。また、水蒸気の粒子径が大きい場合には水蒸気は被加熱物表面にとどまる。そのため、水蒸気が内部に浸透せず被加熱物の表面に必要以上に結露し、被加熱物の品質を低下させるなどの課題がある。

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、被加熱物を適度に湿潤しながら加熱を行い、加熱後の被加熱物の品質を向上させる加熱装置を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の加熱装置は、被加熱物を収納し加熱する加熱室と、前記加熱室に供給する蒸気を発生する蒸気発生手段と、前記加熱室の壁面に設けた複数の蒸気通流開孔部と、前記複数の蒸気通流開孔部を加熱室外において連結する連結手段と、前記蒸気通流開孔部の少なくとも一つに前記蒸気発生手段で発生した蒸気を送り込む蒸気通流手段と、前記連結手段内を通流する蒸気を微細化する微細化手段と、前記蒸気発生手段と蒸気通流手段と微細化手段とを制御して微細化した蒸気を加熱室に供給する制御手段とを備えた構成としている。

これによって、蒸気の粒子径が異なる蒸気を被加熱物に供給し、被加熱物に応じた加熱を行うことができ被加熱物の品質を向上させることができる。すなわち、微細化した蒸気を供給した場合は、被加熱物を適度に湿潤しながら加熱を行うことができ、微細化させない蒸気を供給した場合は、被加熱物の表面に蒸気を結露させて被加熱物を効果的に蒸すことができる。

本発明の加熱装置は、被加熱物を適度に湿潤しながら加熱を行い、加熱後の被加熱物の品質を向上させることができる。

第１の発明は、被加熱物を収納し加熱する加熱室と、前記加熱室に供給する蒸気を発生する蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段で発生した蒸気を取り込む蒸気通流開孔部取込口と、前記加熱室の壁面に設けた複数の蒸気通流開孔部吹出口と、前記複数の蒸気通流開孔部吹出口と蒸気通流開孔部取込口とを連結する連結手段と、前記連結手段内を通流する蒸気を微細化する微細化手段と、前記蒸気発生手段と前記微細化手段とを制御して微細化し
た蒸気を加熱室に供給する制御手段とを備え、前記制御手段は被加熱物の状態に応じた粒子径の蒸気を投入させるように前記微細化手段の動作を制御する加熱装置とすることにより、蒸気の粒子径が異なる蒸気を被加熱物に供給し、被加熱物に応じた加熱を行うことができ被加熱物の品質を向上させることができる。すなわち、微細化した蒸気を供給した場合は、被加熱物を適度に湿潤しながら加熱を行うことができ、微細化させない蒸気を供給した場合は、被加熱物の表面に蒸気を結露させて被加熱物を効果的に蒸すことができる。

第２の発明は、特に、第１の発明において、蒸気通流開孔部取込口を閉止したり開放したりする開孔開閉手段を設けたことにより、被加熱物に応じて開孔開閉手段の動作を制御することで、加熱室内に通常の蒸気あるいは微細化された蒸気を確実に供給でき、それら蒸気により被加熱物の品質を高めることができる。

第３の発明は、特に、第１または第２の発明において、蒸気通流開孔部吹出口の少なくとも一つに前記蒸気発生手段で発生した蒸気を送り込むために、連結手段内に吸引手段を設けたことにより、蒸気発生手段が発生した蒸気はもとより、加熱室内に供給されて拡散している蒸気をもふたたび微細化することができる。

第４の発明は、特に、第１〜第３のいずれか１つの発明において、加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段を付加し、制御手段は被加熱物に応じて蒸気発生手段と微細化手段とマイクロ波発生手段の動作をそれぞれ制御して被加熱物を加熱することにより、微細化した蒸気とマイクロ波を任意に組み合わせて加熱に使用できるので、冷凍食材や冷蔵食材などの各種の被加熱物の状態に応じた加熱を行うことができる。

第５の発明は、特に、第４の発明において、被加熱物を載置する載置皿はマイクロ波を透過する材料で構成し加熱室に着脱自在に設けるとともに加熱室と着脱自在の載置皿とで形成する小加熱空間に微細化した蒸気の吹出口を配設したことにより、載置皿を加熱室内の高さ方向の最適な位置に実装した状態あるいは二段実装の形態で、蒸気とマイクロ波を任意に組み合わせて被加熱物を効果的に加熱することができる。

また、加熱室と着脱自在の載置皿とで形成する小加熱室空間に微細化した蒸気の吹出口を配設したことにより、蒸気密度の高い小加熱室空間において、被加熱物は蒸気熱を効率よく吸収して効果的に加熱を促進させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図３は、本発明の実施の形態１における加熱装置を示すものである。

図に示すように、加熱室１０は金属材料で形成された各壁面によって電波的に閉じられており、この加熱室１０内に被加熱物を収納する被加熱物収納空間１１を形成している。被加熱物収納空間１１の底面は、被加熱物を載置する非導電性の材料からなる載置板１２を配している。載置板１２の下方にあって、加熱室１０を形成する底壁面１３の略中央部にマイクロ波を放射する放射アンテナ１４を配している。この放射アンテナ１４は、マイクロ波を伝送する導波管１５の終端側に配置させ、導波管１５の他端側にはマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段であるマグネトロン１６を設けている。

また、加熱室１０の左奥底には蒸気発生手段１７を配設している。この蒸気発生手段１７は、水溜凹部１８、水溜凹部１８を下方から加熱する水加熱手段１９および水溜凹部１８を覆う蒸気蓋２０を備えている。また、貯水タンク２１、貯水タンク２１の水を送水管
２２および給水口２３を介して水溜凹部１８に給水するポンプ２４を備える。

また、加熱室１０の左側面には複数の蒸気通流開孔部２５、２６を配置させている。複数の蒸気通流開孔部２５、２６は、加熱室１０の外側で連結手段２７を介して連結させている。複数の開孔部のうち少なくとも一つの開孔部である蒸気通流開孔部２５は、蒸気発生手段１７で発生した蒸気を取り込む取込口であり、一方の蒸気通流開孔部２６は、連結手段２７を介して通流してきた蒸気を加熱室１０内に吹出す吹出口である。また連結手段２７には、蒸気の微細化手段２８を設けている。この微細化手段２８は、連結手段２７内を通流する蒸気の粒子を放電（好ましくは直流アーク放電）などを利用して微細化する。

また、蒸気発生手段１７で発生した蒸気を蒸気通流開孔部２５に通流させるために、蒸気通流手段２９を配設している。この蒸気通流手段２９は、蒸気蓋２０とその周縁に設けた弾性材料からなるパッキン３０とで構成した蒸気遮蔽手段３１からなる。蒸気遮蔽手段３１は、その内部に蒸気発生手段１７と蒸気通流開孔部２５とを連結する空間３２を有した形状とし、加熱室１０内の所定位置に着脱自在に実装して蒸気が漏洩しないようにしている。

なお、放射アンテナ１４は、モータ３３によって回転駆動される。また、被加熱物収納空間１１内の温度を検出する温度検知手段３４と、被加熱物の表面から発する赤外線量を、透過孔３５を介して検知して表面温度を判定する赤外線検知手段３６とを備える。なお、加熱制御を効果的に行うための加熱情報センシング関連の検出手段は温度検知手段３４や赤外線検知手段３６のほかに、加熱室１０内の湿度を検出する手段などを付帯させることができる。

また、制御手段３７は、操作部（図示していない）からの操作入力信号や各検知手段からの信号に基づき、マイクロ波発生手段であるマグネトロン１６、蒸気発生手段１７の加熱手段である水加熱手段１９、微細化手段２８などの動作を制御して微細化した蒸気を加熱室に供給する。加熱条件、制御条件などは、記憶手段（制御手段と一体）に一時的あるいは恒久的に記憶される。操作部には表示部、自動加熱操作キー、手動加熱設定キー、加熱開始キーなどが配設される。

次に、上記構成からなる加熱装置について、その動作、作用を説明する。

操作部からの操作により被加熱物収納空間１１の載置板１２上に載置された被加熱物の加熱が開始されると、制御手段３７はマイクロ波発生手段であるマグネトロン１６、水加熱手段１９、微細化手段２８の動作を加熱条件に従って制御を開始する。

冷めた被加熱物をあたため再加熱する場合、制御手段３７は、まずマグネトロン１６を動作させると同時に赤外線検知手段３６の検知信号を取り込む。赤外線検知手段３６の検知信号により、周囲の温度と異なる温度領域あるいは一定時間加熱後に温度上昇が認められた領域に被加熱物があると検知する。そして、制御手段３７は、赤外線検知手段３６の検知信号に基づいて、被加熱物の存在領域での温度分布を時々刻々判別し、最高温度と最低温度との温度差が予め決めた既定値以上になると、ポンプ２４を動作させて水溜凹部１８に所定量の水の給水を開始し、マグネトロン１６の動作を停止する。そして直ちに蒸気発生手段１７の動作を開始し、所定時間後に微細化手段２８の動作を開始する。蒸気発生手段１７は発生蒸気量を水加熱手段１９の動作あるいはポンプ２４の動作による給水水量によって可変できる。

微細化手段２８は蒸気発生手段１７で発生した蒸気を微細化する。通常、微細化手段２８を使用しない場合、蒸気粒子は、発生直後は粒子径が小さいが、徐々に粒子同士が互い
に凝集して粒子径が大きくなる。一方、微細化手段２８を使用した場合、微細化手段２８の放電によって生じた互いに反発する核に水分子が凝集する。水分子が凝集した核が互いに反発しあうため、蒸気粒子がさらに凝集するのを防ぐことができる。このため、粒子の微細化状態を保つことができるものである。微細化手段２８は、放電時間を可変することにより蒸気量に対応した微細化の制御をすることができる。

蒸気発生手段１７で生じたガス状の蒸気は蒸気通流手段２９により蒸気通流開孔部２５に導かれ連結手段２７を通流中に微細化手段２８により、数百ナノメートルの微細化粒子の集合体となり、蒸気通流開孔部２６から加熱室１０に吹出し、加熱室１０内に拡散する。被加熱物の表面温度が拡散した蒸気温度より低い場合、蒸気は被加熱物の表面に吸い込まれていく。微細化粒子の集合体も同様に被加熱物の表面に吸い込まれるが被加熱物の表面状態により、表面からさらに内部に浸透して凝縮することができる。このとき被加熱物表面において温度の低い領域での凝縮が温度の高い領域の凝縮よりも多くなり、被加熱物表面の温度ムラが抑制される。また表面での凝縮熱が被加熱物内部に伝導して被加熱物全体の加熱が促進される。

被加熱物の含水量が少ない場合やミンチ肉のような多孔質状のものは、微細化粒子は被加熱物の表面にとどまらず、被加熱物の表面よりも内部に侵入して凝縮するので、被加熱物はより多くの凝縮熱を受け取り加熱が促進されることになる。

このように蒸気を微細化することで、被加熱物表面への結露は少ないが蒸気を内部まで侵入させることができる。また、蒸気の粒子径を可変し、被加熱物の状態に応じた粒子径の蒸気を投入させることができるものである。蒸し調理では微細化手段２８を動作させず、蒸気の粒子径の大きい蒸気（いわゆる湯気）を用い、蒸気から被加熱物への熱量を増やし加熱促進する。一方、被加熱物の温度上昇を抑えながら水分を供給するあたため再加熱の場合や、少量の蒸気を被加熱物の表面全体に付着させる解凍調理の場合は、微細化手段２８を動作させて粒子径を小さくする。

以上のように、被加熱物の状態に応じて蒸気を微細化することにより加熱した被加熱物の品質を向上させることができる。

（実施の形態２）
図４は、本発明の実施の形態２における加熱装置を示すものである。実施の形態１と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における加熱装置は、蒸気通流手段２９の構成が実施の形態１と相違するものである。図に示すように、蒸気通流手段２９は、蒸気通流開孔部２５を閉止したり開放したりする開孔開閉手段５０としている。または、蒸気通流手段２９は、連結手段２７内に設けた、蒸気を吸引する吸引手段５１としているものである。

開孔開閉手段５０は、開口部と開口無し部とを有するシャッタをモータ５２にて回転切り替え制御する構成としている。開孔開閉手段５０により蒸気通流開孔部２５の開孔を閉止状態に制御した場合、蒸気発生手段１７が発生する蒸気は、微細化されることなく蒸気発生手段１７から被加熱物収納空間１１内に直接的に排出される。この方法は、被加熱物収納空間１１を敏速に高湿度雰囲気にして被加熱物を加熱する蒸し料理や被加熱物収納空間１１を１００℃以上の高温雰囲気にして被加熱物を加熱するオーブン調理に効果を発揮させることができる。なお、この場合、実施の形態１で説明した蒸気通流手段である蒸気遮蔽手段３１は、密閉度を緩和させ、例えば、蒸気蓋２０に複数の蒸気排出孔（図示していない）を設けるのが望ましい。次に、蒸気通流開孔部２５の開孔を開放状態に制御した場合、蒸気発生手段１７が発生する蒸気は、微細化手段２８により微細化されて蒸気通流
開孔部２６より被加熱物収納空間１１内に排出される。このように、被加熱物に応じて開孔開閉手段５０の動作を制御することで、被加熱物収納空間１１内に通常の蒸気あるいは微細化された蒸気を供給でき、それら蒸気により被加熱物の品質を高めた加熱を行うことができる。

吸引手段５１は、蒸気蓋２０に蒸気排出孔を設けた構成において、蒸気発生手段１７にて発生した蒸気を微細化させる手段として活用する。すなわち、発生した蒸気を微細化して被加熱物収納空間１１内に供給するために、開孔開閉手段５０は蒸気通流開孔部２５の開孔を開放状態とし、吸引手段５１を動作させて蒸気発生手段１７で発生した蒸気を連結手段２７に導く。吸引手段５１は、遠心式ファン構成とし、蒸気通流開孔部２５の開孔開閉手段５０と微細化手段２８との間に設けている。この吸引手段５１を設けることで、蒸気発生手段１７から発生した蒸気を直接吸引するだけにとどまらず、蒸気発生手段１７の発生蒸気を被加熱物収納空間１１に直接吹出させた後に、その蒸気を吸引することもできる。また、被加熱物収納空間１１内に供給されて拡散している蒸気をもふたたび微細化することができる。このような構成によれば、蒸気通流開孔部２５を蒸気発生手段１７と離れた位置に配設できるので配置構成上の自由度を高めることができる。

なお、蒸気通流手段２９として、開孔開閉手段５０と吸引手段５１をそれぞれ単独に使用してもよく、またこれらを併用してもよいものであり、適宜選択することができる。

（実施の形態３）
図５は、本発明の実施の形態３における加熱装置を示すものである。実施の形態１、２と同一要素については同一符号を付してその説明を省略する。

本実施の形態における加熱装置は、被加熱物を載置する着脱自在の載置皿を備えた点が実施の形態１、２と相違するものである。

図に示すように、加熱室１０に対して着脱自在な載置皿６０は、被加熱物収納空間１１に収納することで載置皿６０の上方に小加熱空間６１を形成する。この載置皿６０は、マイクロ波を透過する材料にて構成している。また、小加熱空間６１に微細化粒子の集合体を吹出すように蒸気通流開孔部２６を配置させている。また、加熱室１０の上壁面には平面形のヒータ６２を備える。なお、加熱室１０の左右壁面には載置皿６０を支持する支持部６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６４ｂを配している。

このような構成において、載置皿６０を支持部６３ａ、６３ｂに支持させて収納し、載置皿６０上の被加熱物を加熱する場合、蒸気通流開孔部２６から吹出す微細化した蒸気が小加熱空間６１に高密度に拡散することで、被加熱物への湿潤作用が増大するとともに小加熱空間６１は高温状態を維持するので、被加熱物は加熱ムラなく高品質の加熱をすることができる。

また、このような構成により、載置板１２と載置皿６０とを二段重ねとした状態にてそれぞれに載置した被加熱物を一方は主にマイクロ波による加熱、他方は、マイクロ波と（微細化有りあるいは微細化しない）蒸気あるいはヒータ６２からの輻射熱を利用した加熱を同時に実行させることができる。

なお、蒸気を被加熱物収納空間１１内に吹出す蒸気通流開孔部２６は、一つに限らず、加熱室１０の高さ方向に異ならして複数個設けたり、同じ高さで加熱室１０の前後方向に複数個設けたり、さらにはそれらの組合せにて配設しても構わない。同様に、蒸気を取り込む蒸気通流開孔部２５も複数個配設しても構わないが、それぞれに対応して微細化手段２８を配設することが望ましい。

以上のように、本発明にかかる加熱装置は、被加熱物を適度に湿潤しながら加熱を行い、加熱後の被加熱物の品質を向上させることができるので、電子レンジ、オーブンレンジ、オーブンあるいはグリラーなどと複合させた調理装置の加熱調理はもとより、半導体装置、乾燥装置などの工業分野での加熱装置にも展開することができる。

本発明の実施の形態１における加熱装置を一部切欠いて示した正断面図 同加熱装置の主要部の断面図 同加熱装置の正断面図 本発明の実施の形態２における加熱装置の正断面図 本発明の実施の形態３における加熱装置の正断面図

１０ 加熱室
１１ 被加熱物収納空間
１２ 載置板
１６ マグネトロン（マイクロ波発生手段）
１７ 蒸気発生手段
２５ 蒸気通流開孔部（取込口）
２６ 蒸気通流開孔部（吹出口）
２７ 連結手段
２８ 微細化手段
２９ 蒸気通流手段
３１ 蒸気遮蔽手段
５０ 開孔開閉手段（蒸気通流手段）
５１ 吸引手段（蒸気通流手段）
６０ 載置皿

Claims (5)

1. 被加熱物を収納し加熱する加熱室と、前記加熱室に供給する蒸気を発生する蒸気発生手段と、前記蒸気発生手段で発生した蒸気を取り込む蒸気通流開孔部取込口と、前記加熱室の壁面に設けた複数の蒸気通流開孔部吹出口と、前記複数の蒸気通流開孔部吹出口と蒸気通流開孔部取込口とを連結する連結手段と、前記連結手段内を通流する蒸気を微細化する微細化手段と、前記蒸気発生手段と前記微細化手段とを制御して微細化した蒸気を加熱室に供給する制御手段とを備え、前記制御手段は被加熱物の状態に応じた粒子径の蒸気を加熱室内に投入させるように前記微細化手段の動作を制御する加熱装置。
2. 蒸気通流開孔部取込口を閉止したり開放したりする開孔開閉手段を設けた請求項１に記載の加熱装置。
3. 蒸気通流開孔部吹出口の少なくとも一つに前記蒸気発生手段で発生した蒸気を送り込むために、連結手段内に吸引手段を設けた請求項１または２に記載の加熱装置。
4. 加熱室に供給するマイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段を付加し、制御手段は被加熱物に応じて蒸気発生手段と微細化手段とマイクロ波発生手段の動作をそれぞれ制御して被加熱物を加熱する請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。
5. 被加熱物を載置する載置皿はマイクロ波を透過する材料で構成し加熱室に着脱自在に設けるとともに加熱室と着脱自在の載置皿とで形成する小加熱室空間に微細化した蒸気の吹出口を配設した請求項４に記載の加熱装置。

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