JP5700257B2 - 熱分解機能を持つオーブン - Google Patents

Description

本発明は、密閉された空間において食物を調理するときに発生する揮発性化合物と匂いを効果的に除去する熱分解装置とその方法に関する。さらに詳しくは、前記熱分解装置付きオーブンを提供して料理汚染による不便さを解消する。

従来の調理機器には、調理中に発生する揮発性化合物と匂いを除去する機能がない。本発明は、密閉された空間において食物を調理するときに発生する揮発性化合物と匂いを効果的に除去する熱分解装置とその方法に関する。食物を料理するときに発生する煙または匂いは周りの人々に不快さを与えるだけではなく、健康に深刻な損傷を与える種々の毒性物質を含んでいる。このような問題を解消するために、現在、厨房には、レンジの上に、料理時に生じる匂いを外部に排出するレンジフッドが設けられている。しかしながら、レンジフッドは、実際に料理が行われる場所から比較的に遠い箇所に位置していて、レンジに設けられた加熱板の上において食物を料理するときに汚染物質が厨房、居間または部屋に拡散されるという問題がある。

オーブンは、ヒータ尽き調理室に食材を入れて加熱することにより料理を行う調理機器の一つである。オーブンは、食物の表面と内部を同時に加熱して大体積の食物を効率よく料理することができてその使用が増える傾向にある。しかしながら、従来のオーブンには、食物が料理される間に発生する煙や匂いなどの汚染物質などを浄化する機能がない。一部のオーブンには、調理室壁に積もった食品の汚染を除去するために調理室を約４００℃に加熱して熱的分解を引き起こすクリーニング機能が設定されている。しかしながら、この場合には、主として食物を収納空間から引き出した後、収納空間を再加熱する方法を採用していることから、食物が調理される間に発生する汚染物質が室内に拡散される問題を解消することができない。この理由から、食物の調理時に発生する汚染物質を一層効率よく除去する装置が必要である。

大韓民国特許１０−０５１８４４４（調理機器の熱分解装置及びその方法） 大韓民国特許１０−０５５５４２０（電気オーブンの脱臭触媒構造） 米国特許ＵＳ６、３１６、７４９（Ｓｅｌｆ ｃｌｅａｎｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ ｃｏｏｋｉｎｇ ａｐｐｌｉａｎｃｅ） 米国特許ＵＳ６、３１８、２４５（Ｃｏｏｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ａ ｃａｔａｌｙｓｔ） 米国特許ＵＳ７、８７８、１８５（Ｃｏｏｋｉｎｇ ａｐｐａｒａｔｕｓ ｗｉｔｈ ｐｌａｓｍａ ｃｌｅａｎｉｎｇ） 米国特許ＵＳ８、１０１、８９４（Ｃｏｏｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｗｉｔｈ ｄｅｏｄｏｒｉｚａｔｉｏｎ）

本発明は、密閉された空間において食物を調理するときに発生する揮発性化合物と匂いを効果的に除去する熱分解装置とその方法を提供するところに目的がある。本発明の他の目的は、調理室に設けられた熱線が、食物を暖める機能だけではなく、浄化作用をもする、多目的で使用可能な熱分解装置を提供することである。具体的に、前記熱分解装置付きオーブンを提供して料理汚染による不便さを解消するところに目的がある。

一般に、オーブンは、調理室壁と扉とに囲まれた調理室と、調理室に熱を供給するヒータと、調理室の内部温度を感知してヒータの作動を調節する温度センサーと、コンベクションチャンバーやヒータの作動を制御する制御部と、これらの主部を備える本体と、を備える。このため、本発明の課題を解消するための実施形態に係る熱分解装置付きオーブンは、通常のオーブンによる構成要素の他にも、加熱手段と、燃焼管と、燃焼空間と、連結管と、送風部と、をさらに備えてなる。好ましくは、前記送風部がファンと連結管との間に設けられたベンチュリー管または凝縮器をさらに備える。

加熱手段は、オーブンの調理室の内部に設けられ、燃焼管に囲まれており、加熱手段と燃焼管との間に空気が流動可能な燃焼空間が形成される。送風部は、空気の流れを生成するファンを備えてなる。ファンは、調理室内の空気を凝縮器に移動させ、凝縮されていない空気を燃焼空間に排気する。連結管は、ファンが発生する空気圧力差を燃焼管に伝えて調理室内の空気を移動させる機能をする。汚染物質は、調理室外に拡散されることなく、加熱手段によって７００℃以上に加熱された燃焼空間に少なくとも０．５秒以上留まって熱分解される。本発明に係る熱分解装置は、加熱手段が汚染物質を熱分解する作用に加えて、調理室に輻射熱を提供して食物を暖める作用をも有することから、エネルギー効率が高い。

ベンチュリー管は、ファンの出口と連結管との間に空気が流動可能に連結される。ベンチュリー管の入口はファンの出口と連結され、ファンから発生した空気の流れがベンチュリー管を通過するときに通路が狭まるノズルにおいて空気の流れが速くなり、ノズルの側面に低い圧力が発生される。ベンチュリー管のノズルの側面に吸入口が形成され、この吸入口に連結管を連結すると、燃焼管に圧力差（真空）が発生して調理室の内部空気が燃焼空間を介して吸入口に向かって移動する。

凝縮器には、調理室において発生された汚染物質を含む蒸気が流入し、該蒸気を冷却して凝縮水にする。

前記熱分解装置付きオーブンは、調理室の後側に設けられるコンベクションチャンバーをさらに備える。コンベクションチャンバーは、調理室の内部空気を強制的に対流させる。
本発明に係る熱分解装置の汚染物質熱分解過程は、下記のステップを含む。１）加熱手段に電源が供給され、燃焼空間の温度が上昇して７００℃以上または予め設定された温度に達するステップ、２）燃焼空間が７００℃以上または設定された温度に達した後、ファンを作動させて汚染物質の酸化燃焼を始めるステップ、３）設定された調理時間中に加熱手段とファンを作動させて調理時に発生される汚染物質を熱分解させるステップ、４）加熱手段とファンの作動を中断するステップ。

調理中に発生する煙や匂いを除去するためには、窓を開いて室内を喚起したり空気清浄機などの家電製品を長時間作動させることを余儀なくされる。このときに発生する冷暖房費とエネルギー費用を考慮すると、汚染物質が発生するや否や直ちにオーブン内で浄化する熱分解装置付きオーブンは省エネ効果がある。料理汚染は、室内汚染の主原因であるだけではなく、周りの人々の健康を損なう。一応室内に広がった料理汚染は、いくら完璧に除去されても主婦や家族の健康に損なう。本発明は、料理汚染が発生するオーブンの内部において自体的に浄化するといった環境にやさしいウェルビーングのオーブンを提供することにより、快適な室内環境を守ることができる。

本発明の第１の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０の前面を示す正面図である。 図１における２−２線に沿って切り取った側断面図である。 図２における３−３線に沿って切り取った断面図である。 オーブン１０の空気の流れを示す主部の構成図である。 本発明の第２の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０’の断面図である。 加熱手段３０と燃焼管３５の諸元を示す斜視図である。 本発明の第3の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０”の概略側断面図である。

上記の目的に加えて、本発明の他の特徴及び作用について、以下、実施形態を挙げて詳述する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０の前面を示す正面図である。取っ手２１付き扉２０がオーブンの外形を形成する本体２６に回動自在に取り付けられる。前記扉２０は、調理室２９の前面部を密閉して調理時に揮発性化合物や匂いが調理室の外部に漏れ出ないようにし、調理室に収納される棚の出入りを容易にし、しかも、調理される食物の調理の度合いを判別可能にする。前記本体２６の前面部の一方の側には、調理室２９の内部が適切な温度に適切な時間中に保たれるように温度及び時間を設定可能な１以上の調節手段を有する制御パネル２２が設けられる。

図２は、図１における２−２線に沿って切り取った側断面図であって、調理室２９及び本体２６の内部の構成を示し、図３は、図２における３−３線に沿って切り取った断面図である。以下、図２及び図３を参照して説明する。調理室壁２３に囲まれ、前面が開口され、食物を調理可能な空間が形成された調理室２９が本体２６内に設けられる。調理室２９内には食物を適切な温度に加熱するためのヒータ２５が設けられる。また、調理室２９の上部には加熱手段３０が取り付けられ、加熱手段を取り囲む中空が形成された燃焼管３５が設けられる。加熱手段３０と燃焼管３５との間には燃焼空間３３が形成される。加熱手段３０は、印加される電気によって熱を発熱し、燃焼空間３３の温度を７００℃以上または予め設定された温度に上げることができる。

加熱手段３０は、作動時に表面温度が少なくとも７００℃以上に保たれ、時間当たりの消費電力が１０００ワット（Ｗ）〜３００ワット（Ｗ）であることが好ましい。加熱手段３０の時間当たりの消費電力が１０００ワット（Ｗ）以上である場合に発熱量が増大して熱分解性能が向上し、食物の加熱が促されるが、調理室２９が必要以上に過熱されてエネルギー効率が低下する。加熱手段３０の時間当たりの消費電力が３００ワット（Ｗ）よりも小さな場合に熱分解性能が低下し、食物の加熱が遅くなるため、オーブン１０を長時間作動せねばならないという欠点がある。また、加熱手段３０としては、電源と連結されたシースヒータ、カートリッジヒータまたはコイル状に巻き付けられた熱線のうちのいずれかを選択することが好ましい。

燃焼管３５は、加熱手段３０から発せられる高温の熱に耐え得るセラミック及び耐熱金属から選ばれるいずれか一方の材質からなるか、あるいは、セラミックと耐熱金属との組み合わせからなり、内部に空間が形成されたチューブ状に両末端が開口された構造を有する。

また、耐熱金属製の保護管（図示せず）により燃焼管３５の外部を取り囲んで燃焼管３５を外部の衝撃から保護することが好ましい。

調理室２９には、調理室の内部空気を強制的に対流させるコンベクションチャンバー３２がさらに設けられる。コンベクションチャンバー３２は、調理室２９の後側に位置し、モーターが発生する回転動力を受けてチャンバー内のファンが作動しながら調理室の内部空気を吸い込み、さらに調理室２９の内部に排気する。調理室の内部温度と燃焼管３５の周りの温度との間には、最高６００℃またはそれ以上の温度差があり、空気がコンベクションチャンバー３２によって燃焼管３５の周りを通過しながら強制的に対流されると、結果的に調理室２９の内部温度を上昇させてユーザーが希望する方式により食物を料理することになる。

調理室２９には、さらに調理室温度を感知する温度センサーが設けられる。調理室壁２３に設けられた温度センサー２４は調理室の内部温度を感知してヒータ２５またはコンベクションチャンバー３２に電源を切ったり入れたりすることにより、調理室２９の温度を調節する。

送風部４０は、連結管３５と連結されて調理室２９内の圧力を室内圧力よりも低め、調理室２９において発生する水蒸気入り空気を吸い込んで外部に排気する。送風部４０は、ベンチュリー管４２とファン４３とを備える。ファン４３は、入口と出口を有し、空気圧力差を発生して空気の流れを生成する遠心ファンであって、羽根が回転しながらファンの入口（図示せず）では真空を、ファンの出口（図示せず）では圧力を形成して空気の流れを発生する。ファン４３は、途中部にベンチュリー管４２と連結管４１を介して連結された燃焼管３５に空気が流動可能であり、調理室２９内に室内圧力よりも低い圧力（真空）を発生する。このため、ファン４３は、料理中に発生する汚染物質が調理室２９外に拡散することを防ぎ、燃焼管３５を介して空気を吸い込んだ後、ベンチュリー管４２の出口を介して外部に排出する。連結管４１は、燃焼管３５の途中部に連結されて燃焼空間３３を通過した水蒸気と二酸化炭素を含む空気を吸い込んでベンチュリー管４２に伝える。

ベンチュリー管４２は、ファン４３の出口（図示せず）と連結管４１との間に空気が流動可能に連結される。ベンチュリー管４２は、途中部に、空気の通路が狭まってからさらに広がるノズル４５の構造を有する。ベンチュリー管４２の入口はファン４３の出口と連結され、ファンにおいて発生した空気の流れがベンチュリー管を通過するときに通路が狭まるノズル４５で空気の流れが速くなり、ノズルの側面に低い圧力（真空）が発生される。ベンチュリー管４２のノズルの側面に吸入口４６が形成され、この吸入口４６に連結管４１を連結すると、ファンが作動するときに燃焼管３５に圧力差（真空）が発生して、調理室２９の内部空気が燃焼空間３３を介して吸入口４６に向かって移動する。また、上述したように、ベンチュリー管４２はファン４３の出口に連結されるため、燃焼空間３３を抜け出る高温の水蒸気と空気はファン４３に接触することなくベンチュリー管４２の出口を介して排気される。

図４は、空気の流れを示す主部の構成図である。同図を参照して調理室２９の汚染物質の熱分解過程を詳述する。まず、加熱手段３０に電源が供給されると、加熱手段が加熱されて燃焼空間３３の温度が上昇する。燃焼空間が７００℃以上または予め設定された温度に達した後、ファン４３が作動し始める。ファン４３が生成する空気圧力差はベンチュリー管４２の吸入口４６を介して連結管４１に大気圧よりも低い圧力（真空）を形成する。この真空は燃焼管３５内の燃焼空間３３に伝わり、燃焼管３５の両末端部を介して調理室２９内の汚染物質を吸い込む。設定された調理時間中に加熱手段３０とファン４３を作動させて調理中に発生される汚染物質を熱分解させて除去する。そして、最後に加熱手段３０とファン４３の作動を中断するステップが行われることにより、熱分解サイクルが終わる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０’の断面図である。第２の実施形態に係るオーブン１０’は、第１の実施形態に係るオーブン１０と送風部４０を除く全ての構成要素が同様である。第２の実施形態に係る送風部４０’は、ファン４３から構成される。同図に示すように、ファン４３の入口（図示せず）が連結管４１に連結され、ファンが生成する真空が連結管４１を介して燃焼管３５に伝わって燃焼空間３３にある高温の空気がファン４３の内部に吸い込まれた後、ファン４３の出口（図示せず）を介して排出される。このため、送風部４０’としては、高温の空気に接触しても作動可能な、耐熱性に優れた材質からなるファン４３を用いるか、あるいは、連結管４１を通過する高温の空気を冷却してファン４３に吸い込まれる空気の温度をファン４３の作動範囲内に調節することが好ましい。

以上、実施形態を挙げて述べたように、調理中に発生する汚染物質を完全に熱分解するためには、汚染物質を、７００℃以上に保たれる燃焼空間３３に少なくとも０．５秒以上留まらせて通過させることが好ましい。このような汚染物質が燃焼空間３３を通過する時間ｔは制御可能であり、これを下記式１及び図６に基づいて説明する。
秒
ここで、ｔは、汚染物質入り空気が燃焼空間を通過する時間、Ｌは、燃焼管の長さ（ｍ）、Ａは、燃焼管の断面積（ｍ^２）、ａは、加熱手段の断面積（ｍ^２）、（Ａ−ａ）は、燃焼空間の断面積（ｍ^２）、Ｑは、燃焼空間に吸い込まれる空気の流量（ｍ^３／秒）、そしてＶは、燃焼空間に吸い込まれる空気の速度（ｍ／秒）である。

結果的に、汚染物質入り空気が燃焼空間３３を通過する時間は、燃焼管３５の長さ、燃焼空間の断面積、燃焼空間に吸い込まれる空気の流量、燃焼空間に吸い込まれる空気の速度を調節することにより、０．５秒以上に維持することができる。特に、燃焼空間３３に吸い込まれる空気の流量及び速度は、ファン４３の稼動条件を調節して十分に制御することができるということはいうまでもない。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態に係る熱分解装置付きオーブン１０”の概略側断面図である。第３の実施形態に係る熱分解装置の構成は、第１の実施形態に係るオーブン１０とほとんど同様である。このため、以下、主として第１の実施形態と区別される第３の実施形態の特徴について説明する。

本体２６の側面の内部に、凝縮器５０と、吸入管５２と、排出管５４と、ファン４３”と、冷却ファン５６と、が設けられる。吸入管５２は、調理室壁２３の背面と凝縮器５０との間に連結され、調理室において発生された汚染物質を含む蒸気が凝縮器５０に流入する通路である。凝縮器５０においては、吸入管５２を介して流入した汚染物質を含む蒸気が凝縮器５０の内部を通過しつつ冷却されて水に変換される。凝縮器５０において生成された凝縮水は重力によって移動して外部に放出されるか、あるいは、本体２６の内部の容器に貯留されていて排出される。ファン４３”は、空気圧力差を発生して調理室２９の汚染物質を含む蒸気を凝縮器５０に流入させ、凝縮器５０において凝縮されていない蒸気及び汚染物質を燃焼空間３３に送る機能を行う。排出管５４は、凝縮器５０とファン４３”との間に連結された管であり、凝縮器５０において凝縮されていない蒸気及び汚染物質がファン４３”に移動する通路である。連結管４１”は、燃焼管３５とファン４３”を空気が流通可能に連結する管であり、ファン４３”から排気される未凝縮の蒸気及び汚染物質が燃焼空間３３に移動する通路である。連結管４１”は、燃焼管３５の途中部に連結された方が、効率よい熱分解が図れるので好適である。凝縮器５０の一方の側には、凝縮器５０の内部に流入した空気が凝縮されることを促すために、凝縮器に空気を吹き込んで冷却を行う冷却ファン５６が配設される。

以下、本発明の第３の実施形態に係るオーブン１０”の作動過程について詳述する。まず、加熱手段３０に電源が供給されると、加熱手段３０が熱を発して燃焼空間３３の温度が上昇する。加熱手段３０から発せられる熱は、燃焼管３５を介して調理室２９の中心部に輻射熱を提供して、食物が加熱され、汚染物質を含む蒸気が調理室２９に生成される。図７に矢印にて示すように、ファン４３”により発生される空気圧力差は、吸入管５２を介して調理室２９内の汚染物質を含む蒸気を凝縮器５０の内部に流入させて凝縮水に変換する。このとき、凝縮器５０に空気を吹き込んで冷却を行う冷却ファン５６によって水分の凝縮が促される。未凝縮の蒸気及び汚染物質は、排出管５４を介してファン４３”に流入し、さらに排出されて連結管４１”を介して燃焼空間３３に流入して熱分解される。浄化された空気は燃焼管３５の両末端の開口された空間に抜け出て調理室に排気される。調理室の内部空気を強制対流させるコンベクションチャンバー３２によって食物の加熱、および汚染物質を含む蒸気の生成がさらに促される。上述したように、本発明が、密閉状態で気体が循環するような構造を有するため、凝縮器５０及び加熱手段３０によって凝縮及び熱分解が繰り返し行われ、食物の調理が完了した後に電源を切って凝縮水を外部に放出することによりオーブン１０”の作動が終了する。

前記熱分解過程を調節するために、加熱手段３０とファン４３”の作動を調節可能なタイマー及び作動モードを選択可能な少なくとも１以上の調節手段を有する制御パネル２２が本体２６にさらに設けられる。

本発明の範囲は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、発明が属する技術分野において通常の知識を有する者によって種々に変更及び修正可能である。よって、本発明は特許請求の範囲によってのみ制限される。

１０、１０’、１０”：オーブン
２０：扉
２１：取っ手
２２：制御パネル
２３：調理室壁
２４：温度センサー
２５：ヒータ
２６：本体
２９：調理室
３０：加熱手段
３２：コンベクションチャンバー
３３：燃焼空間
３５：燃焼管
４０、４０’：送風部
４１、４１”：連結管
４２：ベンチュリー管
４３、４３”：ファン
４５：ノズル
４６：吸入口
５０：凝縮器
５２：吸入管
５４：排出管
５６：冷却ファン

Claims (7)

1. 調理室壁と扉とに囲まれた調理室と、
   調理室の内部に設けられ、熱を発熱する加熱手段と、
   加熱手段を取り囲み、中空が形成されている管であり、調理室及び送風部と空気が流動可能に連結された燃焼管と、
   加熱手段と燃焼管との間に形成された空間であって、汚染物質が加熱手段の熱によって熱分解される燃焼空間と、
   燃焼管と空気が流動可能に連結され、燃焼空間に調理室の空気を移動させるファンを有する送風部と、
   燃焼管と送風部との間に介装されて空気が流動可能に連結する連結管と、
   を備え、
   汚染物質は加熱手段によって７００℃以上に加熱された燃焼空間に少なくとも０．５秒以上溜まって熱分解され、
   前記調理室における前記加熱手段による調理中に、前記加熱手段の熱によってのみ前記燃焼空間内の前記汚染物質は熱分解されることを特徴とするオーブン。
2. 調理室の内部空気を強制的に対流させるコンベクションチャンバーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
3. 燃焼管が、内部に空間が形成されたチューブ状に両末端が開口された構造を有することを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
4. 送風部が、調理室内の圧力を大気圧よりも低く維持して、汚染物質の調理室外への拡散を防ぐことを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
5. 連結管が燃焼管の途中部に連結されていることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
6. 送風部がベンチュリー管をさらに備え、前記ベンチュリー管がファンの出口と連結管との間に介装されていることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。
7. 調理室の温度を感知する温度センサーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のオーブン。