JP5545422B1 - 加温ユニット及びこれを搭載したトンネルオーブン - Google Patents

Abstract

【課題】過熱蒸気と加熱空気を切り替えることができる加温ユニット、及び過熱蒸気または加熱空気がバーナーと併用できるトンネルオーブンを提供する。
【解決手段】蒸気の供給口と空気の供給口の切り替えを行ない、蒸気または空気のいずれかを吐出口から送り出す切り替えバルブと、蒸気または空気を所定の圧力に調節する電動バルブと、電動バルブから出た蒸気または空気の圧力が所定の圧力かどうかを検知する圧力センサと、前記圧力を表示する圧力計と、両端が折り返された複数の収納管と、収納管に挿入される複数の螺旋フィン付きのヒータ管からなり、蒸気または空気が複数の収納管を通過することにより過熱蒸気または加熱空気が生成される円筒型加熱体と、過熱蒸気または加熱空気の温度を検知する温度センサと、複数の噴射孔から過熱蒸気または加熱空気を下方向に角度を付けて噴射するＵ字管噴射ノズルと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は加温ユニット及びこれを搭載したトンネルオーブンに係り、より詳しくは、焼き菓子の焼成炉に取り付けられ、蒸気または空気の温度を上昇させて過熱蒸気または加熱空気を焼成炉内に送り込むことができる加温ユニット及びこれを搭載したトンネルオーブンに関する。

過熱蒸気は１００℃の水蒸気をさらに高温にした蒸気で、例えば特許文献１のオーブンでは、加熱手段と過熱蒸気を併用して食材の焼成を行なっている。焼き菓子において特にクッキーは、過熱蒸気を使用することで高い温度で焼成でき、口当たりのよいものにできる。そこで本出願人は、特許文献２に示すように焼き菓子の焼成炉に適した過熱蒸気発生ノズルを提案した。過熱蒸気発生ノズルは、円筒型で内部に複数の蒸気の通路となる過熱蒸気管が設けられ、過熱蒸気管には螺旋フィンを備えたヒータ管が挿入される。過熱蒸気管の端部は、他の過熱蒸気管の端部に折り返され、蒸気が複数の過熱蒸気管からなる長い通路を通過することで過熱蒸気を発生させている。

一方、特許文献３には熱風を食材に吹き付けて焼成するオーブンが示される。熱風、すなわち加熱空気は、過熱蒸気より熱量は小さいが、バーナーと併用すれば和菓子（例えば栗饅頭）などを焼成するのに向いている。そのため、例えば、大量の焼き菓子をコンベアに載せて生産するトンネルオーブンでは、過熱蒸気または加熱空気のどちらでも発生できる‘加温ユニット’が望まれる。午前中はクッキーを焼成するためバーナーと過熱蒸気を使用し、午後は和菓子を焼成するためバーナーと加熱空気を使用するなど１台の装置で対応できるからである。

特開２００３−２６２３３８号公報 特許第５２９９８３０号公報 特開２０００−１０４９２４号公報

本発明の目的は、過熱蒸気と加熱空気を切り替えることができる加温ユニットを提供することにある。また、過熱蒸気または加熱空気をバーナーと併用できるトンネルオーブンを提供することにある。

本発明による加温ユニットは、蒸気の供給口と空気の供給口の切り替えを行ない、蒸気または空気のいずれかを吐出口から送り出す切り替えバルブと、蒸気または空気を所定の圧力に調節する電動バルブと、前記電動バルブから出た蒸気または空気の圧力が所定の圧力かどうかを検知する圧力センサと、前記圧力を表示する圧力計と、両端が折り返された複数の収納管と、前記収納管に挿入される複数の螺旋フィン付きヒータ管からなり、蒸気または空気が複数の収納管を通過することにより過熱蒸気または加熱空気が生成される円筒型加熱体と、前記円筒型加熱体に取り付けられ、過熱蒸気または加熱空気の温度を検知する温度センサと、前記円筒型加熱体に取り付けられ、複数の噴射孔から過熱蒸気または加熱空気を下方向に角度を付けて噴射するＵ字管噴射ノズルと、が備えられることを特徴とする。

前記Ｕ字管噴射ノズルは、噴射角度の異なる複数のＵ字管噴射ノズルの中からあらかじめ選択して取り付けられることを特徴とする。

本発明によるトンネルオーブンは、上述の加温ユニットが搭載されるトンネルオーブンであって、入口ゾーンと、中間ゾーンと、出口ゾーンと、から構成され、各ゾーンには排気ファンが設けられ、コンベアが各ゾーンを貫通して焼き菓子を載せたトレーが搬送される焼成炉と、複数の火炎口を有するバーナーと、一次側のガス圧力に拘わらず二次側のガス圧力を大気圧に保つゼロガバナと電磁弁を介して送られてくるガスと手元コックから送られてくる空気とを混合するベンチュリーミキサと、から構成され、前記コンベアの上側と下側に配置されて、焼き菓子の上方向と下方向から加熱する複数のバーナーユニットと、前記バーナーユニットに空気を送り込む、ターボブロアと、電動バルブと、圧力計と、圧力センサとから構成される空気供給手段（４７ａ）と、前記バーナーユニットにガスを送り込む、メインバルブと、ガスのフィルタリングを行なうストレーナと、電磁弁と、から構成されるガス供給手段と、前記コンベアの上側に前記バーナーユニットと置換え可能に配置され、過熱蒸気または加熱空気を焼き菓子に吹き付ける１つ又は複数の前記加温ユニットと、前記加温ユニットに蒸気を送り込む、蒸気を通すメインバルブと、蒸気のフィルタリングを行なうストレーナと、電磁弁と、減圧弁と、前記減圧弁の前後に設けられる圧力計と、蒸気に含まれる凝縮水を分離するサイクロンセパレータと、蒸気の流量を計測する流量計と、から構成される蒸気供給手段と、前記加温ユニットに空気を送り込む、有圧送風機からなる空気供給手段（４７ｂ）と、が備えられることを特徴とする。

前記バーナーユニットには、炎カバーが設けられることを特徴とする。

本発明の加温ユニットによれば、（１）切り替えバルブと電動バルブと圧力センサとを備え、過熱蒸気または加熱空気を切り替え可能に構成したので、例えば過熱蒸気を使用するクッキーの焼成、加熱空気を使用する和菓子の焼成など、色々な焼き菓子の焼成に対応できる。（２）加温ユニットは、収納管の端部が他の収納管の端部に折り返されるので、蒸気または空気が、螺旋フィン付きのヒータ管が挿入された複数の収納管を通過して、省エネルギーで効率よく過熱蒸気または加熱空気を発生できる。（３）複数の噴射孔から下方向に角度を付けて噴射するＵ字管噴射ノズルを設けたので、トレーに並んだ焼き菓子の間隔を狭めても、焼き菓子の側面に焼き色を付けることができる。（４）焼き菓子の配置間隔を狭めても、品質を保って生産量を増大できる。

前記Ｕ字管噴射ノズルは、あらかじめ噴射角度の異なる複数のＵ字管噴射ノズルの中から選択して取り付けられるようにしたので、焼き菓子の形状などに合わせて、Ｕ字管噴射ノズルを選択できる。

本発明のトンネルオーブンによれば、前述の加温ユニットと同様の効果が得られる。特に加温ユニットを装備したことにより、過熱蒸気を使用するか加熱空気を使用するか切り替えることができるので、クッキーの焼成や和菓子の焼成などに１台のトンネルオーブンで対応できる。加温ユニットは、バーナーユニットと置換え可能に配置できるので、バーナーユニットが取り付けられる位置であれば、加温ユニットを取り付けることができる。そのため焼成炉内に加温ユニットは複数台が設置可能で、一方の加温ユニットから過熱蒸気を吹き出させ、他方の加温ユニットから加熱空気を吹き出すようにもできる。

バーナーユニットに炎カバーを設けたので、加温ユニットから噴射される過熱蒸気または加熱空気によって、炎が揺れたり乱れたりすることがないよう安定化させることができる。

本発明による加温ユニットの構成図である。 図１の円筒型加熱体とＵ字管噴射ノズルの外観図である。 図２の円筒型加熱体を後方から見た図である。 図３の円筒型加熱体を中央縦に切断した場合の断面図である。 本発明によるトンネルオーブンの構成図である。 図５の焼成炉に使用されるバーナーユニットの構成図である。 バーナーユニットの配管系統図である。 加温ユニットの配管系統図である。 過熱蒸気が焼き菓子に与える熱量を説明する図である。 加熱空気の効果を説明する図（正面図）である。（Ａ）はバーナーのみで焼成する場合、（Ｂ）はバーナーと加熱空気を併用する場合である。 加熱空気の効果を説明する図（平面図）である。（Ａ）はバーナーのみで焼成する場合、（Ｂ）はバーナーと加熱空気を併用する場合である。

以下、添付の図面を参照して、本発明の加温ユニット及び加温ユニットを搭載したトンネルオーブンについて詳しく説明する。

図１は、本発明による加温ユニット５０の構成図である。加温ユニット５０は、蒸気または空気を加熱して、過熱蒸気または加熱空気として噴射するユニットである。加温ユニット５０は、蒸気と空気を切り替える切り替えバルブ１と、電動バルブ２と、圧力センサ３と、圧力計４と、円筒型加熱体５と、Ｕ字管噴射ノズル６と、円筒型加熱体５の出口側に取り付けられる温度センサ９からなる。切り替えバルブ１から送り出された蒸気または空気は、電動バルブ２の開度で圧力を調節でき、蒸気または空気の圧力は圧力センサで検知する。また、蒸気または空気の圧力は、圧力計４のメータに目視可能に表示される。過熱蒸気または加熱空気は、Ｕ字管噴射ノズル６の複数の噴射孔から下方向に所定の角度をもって噴射される。Ｕ字管噴射ノズル６は、一本の直線状の噴射ノズルに比較して、ノズルの内圧を平均化して手前と奥でムラをなくせる。

図２は、図１の円筒型加熱体５とＵ字管噴射ノズル６の外観図である。円筒型加熱体５はケース８に収納され、フランジ７で焼成炉の壁孔に取り付けられる。温度センサ９は、円筒型加熱体５の出口で過熱蒸気または加熱空気の温度を検知する。Ｕ字管噴射ノズル６は、焼成炉内のコンベアを横切るように配置される。Ｕ字管噴射ノズル６は、噴射角度の異なるものが複数種類用意しておき、ユーザの要望に合わせてあらかじめ選択して装備することができる。

図３は、図２の円筒型加熱体５を後方から見た図である。ヒータ管１３は取り外した状態にある。ヒータ管１３は全部で６本につき、６個のヒータ管１３の取り付け孔１０が見える。また、下側には蒸気または空気の供給パイプ１１が設けられる。この実施例では、円筒型加熱体５の内部には７本の収納管１５が設けられる。収納管１５の端部は、孔または溝が設けられた円板で、他の収納管１５の端部に折り返されているので、供給パイプ１１で供給された蒸気または空気は、７本の収納管１５を行ったり来たりして、Ｕ字管噴射ノズル６へ送り出される。

図４は、図３の円筒型加熱体５を中央縦に切断した場合の断面図である。上側の２本の収納管１５には、螺旋フィン１４付きのヒータ管１３が挿入される。下側の収納管１５には、ヒータ管１３は挿入されず、蒸気または空気が図面の右側方向に向かって流れる。蒸気または空気は、螺旋フィン１４の周囲を回って進むので効率よく加熱できる。上から２番目の中央の収納管１５の右端は出口１２に連通している。過熱蒸気または加熱空気は、出口１２からＵ字管噴射ノズル６へ送り出される。温度センサ９は、出口１２の手前に設置される。ヒータ管１３は、故障した場合、個別に引き抜いて交換できる。円筒型加熱体５の全体を交換するのものではないので、交換費用を抑えることができる。

図５は、本発明によるトンネルオーブン１００の構成図である。焼成炉２８は、入口ゾーン２８ａと、中間ゾーン２８ｂと、出口ゾーン２８ｃと、から構成される。各ゾーンには排気ファン２６が設けられ、焼き菓子３３を載せたトレー３２を搬送するコンベア３１が、入口ゾーン２８ａと中間ゾーン２８ｂと出口ゾーン２８ｃを貫通するように設けられる。バーナーユニット６０は、コンベア３１の上側と下側に合計１６台が配置されて、焼き菓子３３の上方向と下方向から加熱する。加温ユニット５０は、コンベア３１の上側にバーナーユニット６０と置換え可能に配置され、過熱蒸気または加熱空気を焼き菓子に吹き付ける。加温ユニット５０は、入口ゾーン２８ａと中間ゾーン２８ｂと出口ゾーン２８ｃに各１台、合計３台が配置されるとした。コンベア３１の上側に配置されるバーナーユニット６０には、炎が揺れないように安定させる炎カバー３４を設けた。また、遠赤外線放射板３０をコンベア３１の上側に配置されるバーナーユニット６０に対応して配置した。なお、加温ユニット５０は、図１に示す図示記号で、バーナーユニット６０は、図６に示す図示記号で描いた。この実施例に示す加温ユニット５０とバーナーユニット６０の台数と位置は、一例であってこれに限られるものではない。

図６は、図５の焼成炉２８に使用されるバーナーユニット６０の構成図である。バーナーユニット６０は、複数の火炎口を有するバーナー３９と、一次側のガス圧力に拘わらず二次側のガス圧力を大気圧に保つゼロガバナ３７と電磁弁３８を介して送られてくるガスと手元コック３５から送られてくる空気とを混合するベンチュリーミキサ３６と、から構成される。バーナー３９は、焼成炉の壁孔に取り付けられる。

図７は、バーナーユニット６０の配管系統図である。バーナーユニット６０は、本実施例の焼成炉２８には１６台が搭載される。バーナーユニット６０に空気を送り込む空気供給手段４７ａは、ターボブロア４０と、電動バルブ４１と、圧力計４２と、圧力センサ４３とから構成される。バーナーユニットにガスを送り込むガス供給手段４９は、メインバルブ４４と、ガスに含まれる塵をフィルタリングするストレーナ４５と、電磁弁４６と、から構成される。

図８は、加温ユニット５０の配管系統図である。加温ユニット５０は、図１の下側に示す図示記号を使用した。図８に示すように、本実施例の焼成炉２８には、３台の加温ユニット５０を使用した。加温ユニット５０に送り込む空気は、有圧送風機１６からなる空気供給手段４７ｂで送り込むことができる。送り込む空気の圧力は、有圧送風機１６のモータ回転数を制御することができる。図８では、有圧送風機１６は３台の加温ユニット５０に対して１台を用意したが、これに限られるものではなく、加温ユニット５０ごとに有圧送風機１６を設けてもよい。また、加温ユニット５０に送り込む蒸気は、ボイラの蒸気をメインバルブ１８で受け、蒸気のフィルタリングを行なうストレーナ１９と、電磁弁２０と、減圧弁２２と、減圧弁２２の前後に設けられる圧力計２１、２３と、蒸気に含まれる凝縮水を分離するサイクロンセパレータ２４と、蒸気の流量を計測する流量計２５と、からなる蒸気供給手段４８で送り込むことができる。

図９は、過熱蒸気が焼き菓子に与える熱量を説明する図である。過熱蒸気の比熱は０．４６ｋｃａｌ／ｋｇ℃で、加熱空気の比熱０．２４ｋｃａｌ・ｋｇ℃より大きい。そのため、過熱蒸気の方が大きな熱量を持っている。過熱蒸気は１００℃で気体から液体に変化し凝縮する。その時、５３９ｋｃａｌ／ｋｇの凝縮熱を焼き菓子３３に与えることができる。

過熱蒸気の特長は次のようになる。（１）過熱蒸気は焼き菓子に大量の凝縮熱を与えるので、焼成時間の短縮が図れる。（２）過熱蒸気は１７０℃を超えると、乾燥効率が上がるので、温度の設定により焼き菓子の焼き上がりの水分量を自由に調整できる。例えば内部は水分を保持し、表面は乾燥させたパリッとした焼き上がりにできる。（３）焼成炉内が過熱蒸気で満たされると、低酸素状態になるため、商品の油分の酸化が抑制できる。（４）過熱蒸気は焼き菓子を膨らませるように焼成する場合にも適している。

図１０は加熱空気の効果を説明する図（正面図）である。（Ａ）はバーナーのみで焼成する場合、（Ｂ）はバーナーと加熱空気を併用する場合である。図１１は、加熱空気の効果を説明する図（平面図）である。（Ａ）はバーナーのみで焼成する場合、（Ｂ）はバーナーと加熱空気を併用する場合である。図１０（Ａ）、図１１（Ａ）に示すバーナーのみで焼成した場合に比較して、図１０（Ｂ）と図１１（Ｂ）に示すバーナーと加熱空気を使用して焼成した焼き菓子３３は、（１）加熱空気を焼き菓子３３に向けて吹き付け対流を起こすことで、焼き菓子の側面にも焼き色を付けることができる。（２）焼き菓子３３の配置間隔が狭くても側面に焼き色が付くので、焼き菓子を密に配置できる。これにより生産能力を向上させることができる。図１１の下側に示す焼き菓子３３の拡大側面図は、栗饅頭を焼成した例であり、加熱空気を吹き付けることにより、栗饅頭の側面に濃い焼き色を付けることができる。

加温ユニット５０は、図５に示すように焼成炉内に複数台を設置し、例えば、前半の加温ユニットからは過熱蒸気を噴射させ、生地の昇温を早め、かつ内部に水分を持たせ、後半の加温ユニットでは加熱空気を噴射させ焼き色を付けるようにもできる。これにより焼き菓子の焼成の自由度をあげることができる。

本発明は、過熱蒸気または加熱空気を焼成炉内に送り込む加温ユニット及びこれを搭載したトンネルオーブンは、焼き菓子の焼成に好適である。本実施例では、加温ユニットが大型のトンネルオーブンに搭載されるとしたが、中小型のオーブンにも搭載することもできる。実施例では、クッキーの焼成に過熱蒸気を使用し、和菓子の焼成に加熱空気を使用したが、これに限られるものではなく、色々な焼き方が可能になる。

１ 切り替えバルブ
２ 電動バルブ
３ 圧力センサ
４ 圧力計
５ 円筒型加熱体
６ Ｕ字管噴射ノズル
７ フランジ
８ ケース
９ 温度センサ
１０ ヒータ管の取付け孔
１１ 蒸気または空気の供給パイプ
１２ 出口
１３ ヒータ管
１４ 螺旋フィン
１５ 収納管
１６ 有圧送風機
１８ メインバルブ
１９ 蒸気用ストレーナ
２０ 電磁弁
２１ 圧力計
２２ 減圧弁
２３ 圧力計
２４ サイクロンセパレータ
２５ 流量計
２６ 排気ファン
２７ ターボブロア
２８ 焼成炉
２８ａ 入口ゾーン
２８ｂ 中間ゾーン
２８ｃ 出口ゾーン
２９ 断熱層
３０ 遠赤外線放射板
３１ コンベア
３２ トレー
３３ 焼き菓子
３４ 炎カバー
３５ 手元コック
３６ ベンチュリーミキサ
３７ ゼロガバナ
３８ 電磁弁
３９ バーナー
４０ ターボブロア
４１ 電動バルブ
４２ 圧力計
４３ 圧力センサ
４４ メインバルブ
４５ ガス用ストレーナ
４６ 電磁弁
４７ 空気供給手段
４７ａ （バーナーユニットへの）空気供給手段
４７ｂ （加温ユニットへの）空気供給手段
４８ 蒸気供給手段
４９ ガス供給手段
５０ 加温ユニット
６０ バーナーユニット
１００ トンネルオーブン

Claims (4)

1. 蒸気の供給口と空気の供給口の切り替えを行ない、蒸気または空気のいずれかを吐出口から送り出す切り替えバルブと、
   蒸気または空気を所定の圧力に調節する電動バルブと、
   前記電動バルブから出た蒸気または空気の圧力が所定の圧力かどうかを検知する圧力センサと、
   前記圧力を表示する圧力計と、
   両端が折り返された複数の収納管と、前記収納管に挿入される複数の螺旋フィン付きヒータ管からなり、蒸気または空気が複数の収納管を通過することにより過熱蒸気または加熱空気が生成される円筒型加熱体と、
   前記円筒型加熱体に取り付けられ、過熱蒸気または加熱空気の温度を検知する温度センサと、
   前記円筒型加熱体に取り付けられ、複数の噴射孔から過熱蒸気または加熱空気を下方向に角度を付けて噴射するＵ字管噴射ノズルと、が備えられることを特徴とする加温ユニット。
   
2. 前記Ｕ字管噴射ノズルは、噴射角度の異なる複数のＵ字管噴射ノズルの中からあらかじめ選択して取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の加温ユニット。
   
3. 請求項１に記載の加温ユニットが搭載されるトンネルオーブンであって、
   入口ゾーンと、中間ゾーンと、出口ゾーンと、から構成され、各ゾーンには排気ファンが設けられ、コンベアが各ゾーンを貫通して焼き菓子を載せたトレーが搬送される焼成炉と、
   複数の火炎口を有するバーナーと、一次側のガス圧力に拘わらず二次側のガス圧力を大気圧に保つゼロガバナと電磁弁を介して送られてくるガスと手元コックから送られてくる空気とを混合するベンチュリーミキサと、から構成され、前記コンベアの上側と下側に配置されて、焼き菓子の上方向と下方向から加熱する複数のバーナーユニットと、
   前記バーナーユニットに空気を送り込む、ターボブロアと、電動バルブと、圧力計と、圧力センサとから構成される空気供給手段（４７ａ）と、
   前記バーナーユニットにガスを送り込む、メインバルブと、ガスのフィルタリングを行なうストレーナと、電磁弁と、から構成されるガス供給手段と、
   前記コンベアの上側に前記バーナーユニットと置換え可能に配置され、過熱蒸気または加熱空気を焼き菓子に吹き付ける１つ又は複数の前記加温ユニットと、
   前記加温ユニットに蒸気を送り込む、蒸気を通すメインバルブと、蒸気のフィルタリングを行なうストレーナと、電磁弁と、減圧弁と、前記減圧弁の前後に設けられる圧力計と、蒸気に含まれる凝縮水を分離するサイクロンセパレータと、蒸気の流量を計測する流量計と、から構成される蒸気供給手段と、
   前記加温ユニットに空気を送り込む、有圧送風機からなる空気供給手段（４７ｂ）と、が備えられることを特徴とするトンネルオーブン。
   
4. 前記バーナーユニットには、炎カバーが設けられることを特徴とする請求項３に記載のトンネルオーブン。
   

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