JP4739715B2 - 対流式オーブンおよび関連するエア・フロー装置 - Google Patents

Description

本発明は、パンのような食品を焼くために使用する対流式オーブン；特にラックタイプの対流式オーブンに関するものであって、ラックタイプの対流式オーブンが空気流路を備えていて、その空気流路は、熱交換区画の出口からベーキングチャンバの内壁面に沿ってベーキングチャンバの対向側へ延伸しており、その対向側において空気流路は内壁面から離間している。

ラック式オーブンは、一般に燃料供給加熱エレメントと、食品をおおって加熱空気を迅速にゆきわたらせるために、加熱空気をベーキングチャンバを通して移動するためのファンとを備えている。
このタイプの大量生産用オーブンは、ベーキングチャンバと、電動駆動式回転機構と、熱交換器と、循環装置とを含んでいて：そのベーキングチャンバは、ホィールラックを受け入れるために、あるいは一体形ラックを保持するために寸法化されていて、さらに焼く食品を入れる複数の柵を備えており；その回転機構は、食品が料理され焼かれる際に食品を回転するためのものであり；その熱交換器は、一つ以上のガスバーナ及び燃焼ガスを排気するための排気装置、又は電気加熱エレメントのようなものであり；その循環装置は、ベーキングチャンバを通過する加熱空気流路に沿って高温空気を導くためのものである。パンを焼くための従来形タイプのラック式オーブンは、一般に、通常ベーキングプロセス開始時の短時間の間オーブンに蒸気を導入するための蒸気発生器を含んでいて、焼いた食品に所望する外観を与えるようになっている。

対流式オーブンの一つの実施態様が、特許文献１に開示されていて、ラック式オーブンは、複数の熱交換チューブと、複数のガス燃焼式インショットバーナとを備えた熱交換器を含んでいて、各インショットバーナは、対応する熱交換チューブの中で燃焼する。一つ以上のブロアが空気を熱交換チューブを介してオーブンのベーキングチャンバへ循環している。

図４Ａ及び４Ｂが、従来技術におけるラック式オーブン構造体１００を示めしていて、熱交換区画１０２はベーキングチャンバ１０４に横側に並んで配置されている。ベーキングチャンバ１０４を熱交換区画１０２から隔ている壁面１０６は、軸流ファン１０９が中央に設置された単一の開口部１０８を含んでいる。壁面１０６はその側面に向けたルーバ１１０を含んでいる。熱交換区画１０２は、チューブセグメント１２０及び１２２を備えた、複数の水平に延伸しているＵ字形熱交換チューブ１１２を含んでいて、お互いに順次上に垂直方向に配列されている。

図４Ａに図示するように、ファン１０９が回転すると、空気は、ベーキングチャンバ１０４から開口部１０８を通って熱交換チューブの中央区画に流れ、そして熱交換チューブに沿って二つの横向き流れに分流し、ルーバ１１０を介してベーキングチャンバへもどるようになっている。図４Ａ及び４Ｂの従来技術におけるエア・フロー装置は、非常に有効的なものであるものの、改善がいつも求められている。

米国特許第５６１７８３９号明細書

本発明の実施態様によれば、ラック式オーブンが、熱交換区画及びラック収容区画と備えていて、該ラック収容区画はそこへのアクセスを提供するためにドアーを含んでいる。エア・フロー装置は、少なくとも一つのブロアとエア・フロー流路とを含んでいて、空気が加熱される該熱交換区画から、熱を食品に伝達するための該ラック収容区画へ、そしてさらに加熱するために該熱交換区画へもどるように空気を循環することが可能となっている。該エア・フロー流路は、該熱交換区画から該ラック収容区画への少なくとも一つの流路を含んでいて、該流路は、該ラック収容区画のラック収容位置に露出する内側に面した表面を含む壁面近傍に設置されていて、該熱交換区画からの加熱空気が壁面の内側に面した該表面に沿って導入され、該加熱空気が、該ラック収容区画の一方側から該ラック収容区画の対向側へ向かって該壁面の該内部表面に接触して沿って流れるようになっている。該少なくとも一つの流路は、少なくとも一つの垂直に延伸しているスロットを備え、該垂直に延伸しているスロットが、該壁面の内側に面した該表面に隣接して形成され、かつベーンを含んでいて、該ベーンは該壁面の該内部表面と重複しており、該ベーンと、該壁面の該内部表面との重複距離が約５０．８mm（２in）となっている。

蒸気発生器を備えている対流式オーブンの一般的な操作において、オーブンは、蒸気発生器が水を蒸気に蒸発させるピーク温度となるように、一定時間の間所定温度に予熱されている。一つの実施態様において、パンあるいは他の焼く食品は、ホィールラックに載せられ、オーブンのチャンバに置かれ、オーブンのドアーが閉じられる。続いてラックは、リフト装置により台から持ち上げられ、該定速度で回転される。他の実施態様において、ラックはオーブンと一体になっていて、食品が受け皿に置かれ、その受け皿がオーブンの中に入れられ一体のラックに置かれる。蒸気発生器の全高にわたって蒸気を一様に発生させるために、蓄熱ユニットに水をスプレーすることにより蒸気処理が開始される。発生した蒸気は、オーブン全体にゆきわたり、焼かれていないパン又は他の食品の冷たい表面に凝縮する。所定の蒸気処理時間の終りに（通常約１０〜３０秒）、ベークサイクルが続づくので、蒸気発生器への水の流れは止められる。焼く前に、蒸気のほとんどがベント孔を介してベーキングチャンバから排気される。焼いている間、ファンが装置全体に加熱空気を連続的に循環させている。前のベーキングサイクルで十分な熱が提供されていて、通常的にオーブンを予熱する必要がない場合を除いて、一焼き毎に処理が繰り返される。

図１において、オーブン１０は、ラック収容区画１４に並んでいる熱交換区画１２を含んでいて、ドアー１６はラック収容区画１４へのアクセスを提供しており、かつラック２６のオーブンへの出し入れを可能にしている。ラック収容区画１４は、その区画へのホィールラックの出し入れを可能にするべく形成されていてもよい。代りに、ラック収容区画１４が、メンテナンス目的で取り出す以外は、オーブン内に常設されるようになっている一体ラックを含んでいてもよい。壁面あるいはパネルが、ラック収容区画１４を熱交換区画１２から隔てている。熱交換区画１２が熱交換器２２を含んでいて、その熱交換器２２は、ガス燃焼式熱交換チューブ、又は抵抗加熱式要素、又は空気を導入することのできる適切な熱源のいずれの形状であってもよい。エア・フロー装置は、少なくとも一つのブロアとエア・フロー流路とを含んでいて、空気が加熱される熱交換区画１２から、熱を（ラック２６上に示めす食品２４のような）食品に伝達するためのラック収容区画１４へ、そしてさらに加熱するために熱交換区画１２へもどるように空気を循環することが可能となっている。

例示の実施態様において、ブロアは壁面２０の開口部３０と整列している軸流ファン２８の形状のものである。エア・フロー流路は、流路３２で図示するような、熱交換区画１２からラック収容区画１４への少なくとも一つの流路を含んでいて、その流路は、壁面３４近傍に設置されていて、かつ熱交換区画１２からの加熱空気３６が壁面の内部表面３８に沿って導入されるようになっており、加熱空気３６は、ラック収容区画１４の一方側からラック収容区画の対向側４２へ向かって壁面の内部表面に接触して沿って流れるようになっている。加熱空気３６を壁面に接触させる機構は、コアンダ効果として公知なものであり、そのコアンダ効果は、表面に沿った流れが表面の湾曲と無関係に表面に接触した状態にとどまっている傾向があるような、空気流のエントレインメントとして広く説明されている。巻き込まれた空気流はコアンダエアフローと呼ばれている。

制御可能な水供給源に接続された、鉄又はアルミニウム又は他の金属の一つ以上の質量のような、一つ以上の蒸気発生器４３が、必要に応じて前述の用途のためにオーブン１０に備えられていてもよい。ある用途において、公知技術としてオーバヘッド形ラック回転機構４５が備えられていてもよくて、他の用途においては取りつけられていなくてもよい。

例示の実施態様において、壁面３４は、ラック収容区画１４の後方の壁面であって、エア・フローは、ラック収容区画の右側から左側へ流れているものの、変更されてもよいことは理解されるであろう。ここで使用する用語“壁面”は、ラック収容区画１４の境界を形成する境界構造体あるいは境界構造体の組合せを広く含んでいるものである。例示の実施態様において、壁面３４は、お互いに対して角度のついている平面区画４４，４６及び４８を含んでいる。しかしながら、壁面は全体的な平面区画又は全体的な湾曲区画であってもよくて、又は平面区画と湾曲区画との組合せであってもよい。

オーブン内において壁面３４に沿ってコアンダエアフローを使用する目的は、多量の加熱空気が漏洩して流路３２から開口部３０にもどることを回避することである。というのは、熱交換区画１２からの適切な量の加熱空気が、ラック２６における食品２４を均一に焼くために、ラック収容区画１４の遠位側４２及びラック２６の遠位側に達することが所望されるからである。ある実施態様において、熱交換区画からの加熱空気が、流路３２からラック収容区画の遠位側４２への総距離の少なくとも２／３の移動距離だけ壁面３４の内部表面に接触しかつ沿って流れている。デフレクタ５０が、加熱空気を壁面３４から離間し、ラック２６の食品へ向けて導入するべく備えられていてもよい。一つの実施態様において、デフレクタ５０は壁面区画４８に対して調節可能であり、ラック２６に対して導入される加熱空気の角度を変更できるようになっている。図２において、デフレクタは、垂直に配列された調節可能な複数のデフレクタ５０Ａ−５０Ｅにより形成されていて、食品をより均一に焼く必要に応じて種々の高さで使用するべく種々の反射方向が可能となっていてもよい。例えば、デフレクタ５０Ａ−５０Ｅは、曲げることのできるシートメタルパネル、あるいは壁面区画４８に回動可能に取りつけられるシートメタルパネルで作られていてもよい。

図１及び３において、例示の実施態様において、流路開口部３２は、壁面３４に隣接した垂直方向のスロットとして形成されている。スロットは、壁面３４の内表面に隣接して形成されていて、かつ壁面の内表面と重複しているベーン５２を含んでいる。ベーンと壁面の内表面との重複距離は少なくとも２５．４mm（１in）であってもよくて、ある実施態様においては、約５０．８mm（約２in）である。ある実施態様において、壁面３４とベーン５２との間のスペースは、約６．３５mm（約０．２５in）〜約１９．０５mm（約０．７５in）の範囲であってもよくて、変更も可能である。ある例示の構造において、オーブンのラック収容区画の内部高さは約７６．２cm（約２．５ft）〜約１２１．９cm（約４ft）の範囲であり、空気はブロアにより毎分約１１．４〜１７．０ｍ³（約４００−６００ft³）の流量でオーブンを流れてゆき、空気の約半分が開口部３２を流れ、残りの半分が開口部あるいは流路５４を流れていて、後述する。そのような寸法及び空気流れの変更は可能であり意図されてもよい。

例示の実施態様に図示するように、熱交換区画１２からラック収容区画１４への補助通路５４が、オーブンの前面部分に向かう分離壁面２０に設置されていて、調節可能なシャッタ機構又は機構５６を含んでいる。流路５４は単一の垂直スロット、又は複数の開口部若しくはスロットであってもよい。

前述のオーブン構造体は：
加熱空気を食品収容区画（例えばラック式オーブンの場合ラック収容区画）の壁面の内部表面に沿って導入することにより、熱交換区画から食品収容区画の一方側に対向する側に加熱空気を移動する段階であって、加熱空気は、収容区画の一方側から対向側へ、壁面の内部表面に接触し沿って流れるようになっている加熱空気を移動する段階と；加熱空気が収容区画の対向側の近傍にある場合、壁面から加熱空気を離間する段階とを含む方法を提供している。

前述の説明は説明と例示とだけを意図するものであって、限定することを意図しているものではないことが理解されるであろう。例えば、例示の実施態様が、オーブンの後方側面における壁面に沿ったコアンダエアフローを意図している場合、そのような流れは、オーブンの、左、右、前方、上部又は下部側面のようないずれの他の場所においても意図されているものである。種々の他の変更及び修正が行なわれてもよい。

図１は、対流式オーブンの一つの実施態様の平面図である。 図２は、図１における線２−２から見た立面図である。 図３は、図１における線３−３から見た立面図である。 図４のＡは、従来技術におけるラック式オーブンの平面図である。 図４のＢは、図４のＡにおける線４Ｂ−４Ｂから見た部分側面図である。

符号の説明

１０ オーブン
１２ 熱交換区画
１４ ラック収容区画
２２ 熱交換器
２４ 食品
２８ ファン
３６ 加熱空気
３８ 内部表面

Claims (4)

1. 熱交換区画及びラック収容区画と、エア・フロー装置とを具備するラック式オーブンにおいて、
   該ラック収容区画はそこへのアクセスを提供するためにドアーを含んでおり、
   該エア・フロー装置は、少なくとも一つのブロアとエア・フロー流路とを含んでおり、空気が加熱される該熱交換区画から、熱を食品に伝達するための該ラック収容区画へ、そしてさらに加熱するために該熱交換区画へもどるように空気を循環することが可能となっており、該エア・フロー流路は、該熱交換区画から該ラック収容区画への少なくとも一つの流路を含み、該流路は、該ラック収容区画のラック収容位置に露出する内側に面した表面を含む壁面近傍に設置されていて、該熱交換区画からの加熱空気が壁面の内側に面した該表面に沿って導入され、該加熱空気が、該ラック収容区画の一方側から該ラック収容区画の対向側へ向かって該壁面の内側に面した該表面に接触して沿って流れるようになっており、
   該少なくとも一つの流路が少なくとも一つの垂直に延伸しているスロットを備え、該垂直に延伸しているスロットが、該壁面の内側に面した該表面に隣接して形成され、かつベーンを含んでいて、該ベーンは該壁面の該内部表面と重複しており、
   該ベーンと、該壁面の該内部表面との重複距離が約５０．８mm（２in）であるラック式オーブン。
2. 該壁面と該ベーンとの間のスペースが、約６．３５mm（約０．２５in）〜約１９．０５mm（約０．７５in）の範囲である請求項１に記載のラック式オーブン。
3. 該ラック収容区画内に設置されたオーバヘッドラック回転機構をさらに具備している請求項１に記載のラック式オーブン。
4. 該熱交換区画からの該加熱空気が、該流路から該ラック収容区画の該対向側への総距離の少なくとも２／３の移動距離だけ該壁面の該内部表面に接触しかつ沿って流れている、請求項１に記載のラック式オーブン。

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