JPH0154611B2

JPH0154611B2 -

Info

Publication number: JPH0154611B2
Application number: JP56161655A
Authority: JP
Inventors: Tadami Suzuki; Atsushi Nishino; Masaki Ikeda; Yoshihiro Watanabe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1981-10-09
Filing date: 1981-10-09
Publication date: 1989-11-20
Also published as: JPS5862437A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はガス、電気、石油などの加熱により、
赤外線波長の熱線を放射する赤外線放射複合体
で、特に、ガステーブルグリル、ガスオーブンな
どの調理器具の加熱により赤外線を放射する赤外
線放射複合体に関するものである。赤外線は波長が0.3〜0.8μｍの可視光線に比較
して、被加熱体によく吸収され、被加熱体の分子
運動を活発化させて発熱させる効果が大きいの
で、暖房や乾燥などに広く利用されるようになつ
ている。熱エネルギーの伝達には伝導、対流、輻
射の三種類があることはよく知られている。従来、食物を調理する場合、ガス、石油、固形
炭などの燃焼炎の直火であぶる、ホツトプレート
などの熱板上で焼くなどの熱エネルギーを直接的
な熱伝導によつて加熱する手段、あるいはオーブ
ンなどのように庫内空気をあたためて、熱い空気
から調理物へ熱エネルギーの伝達、すなわち主に
対流にたよつている加熱手段がある。食物を構成する成分は水、たん白質、澱粉、脂
肪等よりなつており、それぞれの物質は第１図に
示すような吸収特性を示し、赤外線波長、特に
3μｍ以上の遠赤外線波長領域に大きな吸収率を
持ち、その吸収率に応じて赤外線エネルギーを吸
収して、熱に変換する性質を持つている。すなわ
ち食物をより効果的に加熱するには、構成成分の
吸収率に相当する波長の赤外線を外部から多量に
照射する必要がある。この遠赤外線の照射によ
り、被加熱体構成分子は振動して自己発熱するの
で、従来の伝導および対流の加熱法に比較する
と、熱効率およびエネルギー効率が良好となり、
省エネルギーの効果がある。特に調理物を効果的に加熱調理するには、第１
図の吸収特性からもわかるように、赤外加熱が良
好であり、調理物の吸収波長に相当する赤外線波
長を放射する加熱源が必要である。一般に物体から放射されるエネルギーＥはステ
フアン・ボルツマンの法則Ｅ＝εσT⁴ (1) （ただしε：放射率、σ：定数、Ｔ：温度（〓））で表される。すらわち物体の温度と物質の放射率
によつて定まるもので、赤外域に高い放射率を持
つ物質を適当な温度に加熱することにより、赤外
線放射源を実現することができる。１式においてεが大きい材料として、セラミツ
クス材料がよく知られている。本発明は、上記の観点から、少なくとも表面が
赤外線放射率の高い物質で構成されていることが
基本条件であるが、これだけでは充分な効果を発
揮することができない点を改善するものである。従来の赤外線放射体は、赤外線の放射形態とし
て、材料の耐熱許容範囲で材料そのものを直接加
熱して温度をできるだけ高めて通常800〜1000℃
の近赤外領域の赤外線を多量に放射する方式と、
放射体の温度を300〜500℃程度に設定して遠赤外
領域の赤外線を主に放射する方式の２種類があ
る。前者の方式は、基板そのものを800〜1000℃に
直接加熱するので、エネルギーの消費量が多く、
エネルギーの利用効率が悪い。すなわち、基板の
加熱に要するエネルギーに対して、対流で放熱逸
散するエネルギーの比率が増大し、エネルギーの
損失が大きくなる。また、近赤外領域の波長を主
に放射するので、被加熱物への熱の浸透が悪く、
表面を焦がすだけで内部加熱が不充分である。ま
た、エネルギー消費量を少なくしようとすれば、
放射面積が小さくなり、均一加熱ができないなど
の問題を有する。後者の方式は、基板の加熱に必要なエネルギー
量が少なく、エネルギーの利用効率も高く、遠赤
外領域の波長を主に放射するので、被加熱物への
熱の浸透性に優れる。しかし、遠赤外線は食品、
人体などによく吸収されるが、表面を焦がす作用
に乏しく、調理機器などの加熱源として利用する
と、調理物が蒸し焼きの状態になり、表面に焦げ
が付きにくい。本発明は上記の点に着目し、近赤外領域の波長
と遠赤外領域の波長を適度に調和させて、調理物
に適した赤外線を放射する赤外線放射複合体を提
供しようとするものである。すなわち、熱源によ
り加熱される基板に凸部を設けて、凸部の温度を
高くして近赤外領域の波長を放射させ、平面部は
温度を低く押えて遠赤外領域の波長を放射するよ
うに構成した赤外線放射複合体を提供するもので
ある。以下、本発明の詳細について説明する。本発明の赤外線放射複合体は、他の熱源により
加熱されて赤外線を放射する基板に凸部を設ける
ことが基本的な形態であり、シユバンクバーナの
ようにそれ自体が燃焼器として用いられるものと
は本質的に異なる。つまり本発明の赤外線放射複
合体は、バーナなどの燃焼器とは分離して設けら
れるものであり、複合体を加熱する他の熱源が必
ず必要である。したがつて本発明の赤外線放射複
合体は加熱手段が具備されて始めてその効力を発
揮するものである。第２〜４図に本発明の赤外線放射複合体の基本
的な形態を示す。第２図は一実施例を示す全体の
概略図、第３図は第２図−′線断面図である。
この例は金属基板を用いたもので、金属平板１に
凸部２をプレスにて形成したものである。この基
板にホウロウ等の耐熱、耐食性の高い表面処理を
施し、その表面に赤外線放射材料を担持させて赤
外線放射複合体が構成される。第４図は赤外線放
射材料をプレス成形にて凸部２を一体に設け、焼
結等の手段により所定の形状に製作したものであ
る。凸部の形状は図に示すような半球状の他に、
ピラミツド状、台形状、円錐状、円柱状や三角
錐、などの多角形の形状などの種々の変形が可能
である。次に本発明の赤外線放射複合体の製造法につい
て説明する。 (A) 金属基板を用いる場合 (イ) 基材赤外線放射複合体を構成する基材は、アル
ミニウムダイキヤスト、鋳物、アルミナイズ
ド鋼、低炭素鋼、ホウロウ用鋼板、ニツケル
クロス鋼、鉄クロム、ニツケル−クロム−ア
ルミ鋼、あるいはステンレス鋼などが使用さ
れ、その選択にあたつては使用条件、使用温
度、経済性、基材の形状、加工性より決定さ
れる。 (ロ) 素材加工使用条件を勘案して凸部の形状、放射面の
面積を決定し、プレス成形、ダイキヤスト等
で所望の形状に形成する。 (ハ) ホウロウ加工第５図に代表的なホウロウ加工工程図を示
す。 (a) 素材の前処理条件金属に輸送中または貯蔵中のさび止めの
ため、また成形工程で塗られた油や金属の
酸化物はホウロウの前に除いておく必要が
ある。この素材の前処理工程はホウロウ層
の密着強度に大きな影響を与える。素材に
適した前処理をする必要がある。 (b) ホウロウフリツト素材の種類が決定されれば、素材の熱膨
脹率、軟化点、変態温度等を勘案し、素材
に適した物理的性質（熱膨脹率、軟化温度
等）およびホウロウ焼成温度を有するフリ
ツト組成を選ぶ必要がある。第１表に代表的な素材およびそのフリツ
トの熱膨脹率を示す。

【表】素材とホウロウ層の熱膨脹率の違いによ
る、ホウロウ面の熱衝撃による剥離を防止
するために、素材に適した熱膨脹率を有す
るフリツトを選択する必要がある。 (c) ホウロウスリツプの調整工程フリツトの種類が決定されれば、フリツ
トの他にミル添加剤、マツト形成物、界面
活性剤、水などを必要に応じ適量を混合
し、ボールミル等を用いて、泥状物（スリ
ツプ）にする。 (d) 塗布、乾燥、焼成工程調製されたスリツプを素材に塗布する方
法は、通常スプレー法あるいはデイツプ法
であるが、刷毛塗り法、バーコート法でも
可能である。乾燥工程は風乾もしくは50〜150℃の乾
燥炉を用いて実施し、塗布面を乾燥させ
る。次いで焼成する。焼成は所定の温度に設
定されたバツチ炉あるいは連続炉で行う。 (e) ホウロウ面の表面粗さ通常、金属素材にセラミツクを溶射する
場合、素材と被膜の密着強度は機械的な投
錨効果が主であるため、ブラスチングなど
の表面拡大化処理により、金属素材面の粗
面化を行う必要がある。通常金属素材にセラミツクを溶射する場
合、密着強度を考慮して、素材面の粗さは
タリサーフ表面粗さ計での表面中心線平均
粗さRaで４〜15μｍの範囲が適している。それに対し、本発明のホウロウ面にセラ
ミツクを溶射する場合、ホウロウ面の粗さ
は中心線平均粗さRaで１〜15μｍの範囲が
適用できる。その理由は、投錨効果の他
に、高温のセラミツク溶融粒子がぶつかる
ことにより、局部的にホウロウ面が加熱さ
れ、局部的にガラス半溶融状態となり、セ
ラミツク粒子とガラス質が化学的に結合
し、密着強度の強いものが得られるからで
ある。従つてRaが1μｍでも可能となる。
しかし、15μｍを越えるとホウロウ層のひ
ずみが大きくなり、“つまとび”などの現
象が発生して強度的に問題がある。第２表に各種表面粗度の金属及びホウロ
ウ面にセラミツク溶射したときの密着強度
の比較を示す。密着強度の評価はガムテー
プ剥離試験で行い、〇印は溶射層の剥離が
まつたく見られない状態、△印は一部剥離
が見られる状態、×印は完全に剥離した状
態を示す。

【表】第３表からホウロウ面の表面粗度Raは
1.0〜15μｍが有効であることがわかる。 (f) ホウロウ面の表面粗度の具現化ホウロウ面を所望の表面粗度にする方法
としては次のようなものがある。１機械的方法（サンドブラステイング、
サンドペーパー等でこする方法等）２化学的方法（エツチング処理等）３スリツプによる調製（スリツプ粒度、
ミル添加剤、マツト形成剤の添加量およ
び粒度、焼成温度および時間等のコント
ロール）以上の方法はいづれの場合も、本発明に
有効である。 (ニ) 赤外線放射層の形成赤外線放射層の形成方法としては、ホウロ
ウ層だけでも赤外線放射層として用いること
ができるが、放射効率と耐熱性とを向上させ
ようとすれば、表面を粗面化する方法、ある
いはホウロウフリツトの中に赤外線放射材料
を添加する方法などが効果的である。その
他、赤外線放射材料を溶射により担持する方
法がある。溶射方法としてはアーク溶射、炎
溶射、などがあるが、本発明の目的にはプラ
ズマ溶射が好ましい。プラズマ溶射によれ
ば、ホウロウ素材と溶射粉末とは冶金結合的
に密着し、強い結合層が得られ、熱サイクル
や厳しい使用環境条件に耐えるが、プラズマ
溶射以外では結合力が弱い。プラズマ溶射条
件は、アルゴンガス、アルゴン−水素または
アルゴン−ヘリウムガス系が好ましく、特に
アルゴン−ヘリウムガス系が良好な結果が得
られ、また溶射条件は二次側出力条件が直流
30V以上、電流600A以上が好ましい。この
条件以下では熱サイクル使用の調理環境条件
下で溶射層の寿命が短くなる。また溶射層の
厚みは10〜200μｍが適している。次に本発明で用いられる赤外線放射材料につい
てのべる。赤外線放射材料としてはAl、Ti、Si、Zr、
Mg、Ca、Cr、Ni、Fe、Coなどの群から選ばれ
る金属の酸化物、それらの混合酸化物、または複
合酸化物、および炭化物または窒化物の一種以上
で構成される。これらは少なくとも赤外線放射複
合体の放射面に露出して担持される。具体的な材
料としては、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂、
MgO、CaO、Cr₂O₃、NiO、CoOなどの金属酸化
物、Al₂O₃・TiO₂、2Al₂O₃・3SiO₂、ZrO₂・
CaO、ZrO₂・Y₂O₃などの混合酸化物、あるいは
MgAl₂O₃、MgZrO₃、CaZrO₃などの複合酸化物、
またはSiC、TiC、Cr₃C₂、ZrCなどの炭化物、お
よびBN、TiN、SiN、CrNなどの窒化物が有効
である。本発明の赤外線放射複合体は、金属を素地と
し、これにホウロウ層を形成した構成であるた
め、従来のシユバンクバーナに比べて、均熱性速
熱性等に優れたものであるる。次に本発明の具体的な実施例についてのべる。第７図は本発明を適用したグリル付ガステーブ
ルの外観図である。３は煮たき等を行うコンロ
部、４はグリル部、５はバーナの点火、消火を行
うつまみである。第８図は赤外線放射複合体を有するグリル内部
の断面図である。調理庫６の底部には水７を入れ
る容器８を設けている。９は調理物１０をのせる
焼網で、線材を並べて構成されている。調理庫６
の上部には、ガスバーナ１１で加熱され、調理物
１０に適した赤外線を放射するように構成された
赤外線放射複合体１２が配設されている。１３は
排ガスのエネルギーを回収する蓄熱体で、多数の
透孔を有する。１４は蓄熱体１３の保護板で、燃
焼排ガスの通気口１５を有する。１６は外装であ
る。次に各構成要件についてのべる。実施例では、第８図に示しているように、熱源
にガスバーナ１１を用いて実験した。ガスバーナ
の構造は第９図に示すように、ブンゼン方式のバ
ーナで、パイプ状の管体１７に炎口１８を一列に
多数設けている。ガスと一次空気を矢印１９の方
向から導入し、炎口１８の外側で二次空気が供給
され、矢印２０の方向にブンゼン炎が形成され
る。炎口１８の大きさはブンゼン炎が帯状に均一
に形成されるように調整されている。ブンゼンバーナの特徴は、燃焼量の調節範囲が
シユバンクバーナに比して非常に広いこと、及び
構造が簡単で安価であり、火炎長を長くできるこ
とである。ガスバーナ１１と赤外線放射複合体の位置関係
は、少なくとも赤外線放射複合体の凸部側にガス
バーナの火炎が対向している構成で、赤外線放射
複合体の放射面に熱を均一に供給するようにガス
バーナが配設されている。本実施例では直線状の
ガスバーナについてのべたが、赤外線放射複合体
の放射面に熱を均一に供給するものであれば、ガ
ス、電気、石油に関係なく、どのような形式、形
状の熱源であつても熱源として使用可能である。赤外線放射複合体は前述したように、基板に凸
部を設けて放射面を形成することが基本的な条件
である。熱源により加熱される放射面に凸部を設
けることは、第２図に示したように放射面に平面
部と凸部２があることを意味する。したがつてこ
の放射面に熱を均一に供給しても凸部と平面部と
の間に温度差が生じる。つまり凸部の温度が高
く、平面部の温度が低くなる。このことは凸部か
ら近赤外領域の波長を多く放射し、平面部からは
遠赤外領域の波長を多く放射することを意味す
る。本発明者の実験によれば、赤外線放射複合体
の放射面に凸部を点在させることにより、エネル
ギーの利用効率、焼けむら、熱の浸透性などの調
理特性、調理時間、油煙の除去などを大巾に改善
することができた。本発明者はさらに、放射面に点在する凸部の総
面積と放射面積の比率を種々変化させて、適正な
分布状態を検討した結果、凸部の投影面積が放射
面積の20〜80％の範囲が調理特性の改善に効果が
あることを見出した。凸部の面積が放射面積の20
％未満では近赤外領域の波長の放射が少なく、80
％を越えると遠赤外領域の波長の放射が少なく、
いずれの場合も調理特性を満足させることができ
なかつた。なお、凸部の温度は600〜900℃、平面
部の温度は400〜600℃の範囲に入るように加熱
し、凸部と平面部の平均温度が100〜300℃の範囲
になるように構成した場合に、調理特性の改善、
省エネルギー、調理時間の短縮などの効果が顕著
に表れた。次に凸部に透孔を設けた赤外線放射複合体につ
いてのべる。第１０〜１２図に凸部に透孔を設けた赤外線放
射複合体の実施例を示す。第１０〜１１図は金属
基板の場合、第１２図は赤外線放射材料を主に使
用した場合で、いずれも凸部２に透孔２１を設け
たものである。このような形態にすると、ガスバ
ーナなどで加熱した場合、凸部の透孔を熱気流が
通過するので、凸部の温度を高めることができ
る。したがつて、凸部の温度と平面部の温度差を
大きくできるので、凸部の数を減らすことがで
き、投入エネルギーが減少できる。しかし、透孔
の１個当りの面積が0.785〜3.14mm²の範囲でない
と効果はない。以上のように、本発明の赤外線放射複合体は、
別個に設けた熱源によつて加熱される赤外線放射
材料を有した平面部に、多数の凸部を設けて赤外
線放射面としたものであり、熱源で加熱される凸
部と平面部とでは温度差があり、高温の凸部から
は主に近赤外領域の波長が、凸部よりも低温の平
面部からは主遠赤外領域の波長が同時に放射され
るので、調理特性、調理時間を大巾に改善するこ
とができるとともに、省エネルギーも達成でき
る。さらに凸部に透孔を設けると、エネルギーの
使用を減少させることができる。また従来のよう
に、近赤外領域の波長を放射する放射源と遠赤外
領域の放射源を別々に設けることなく、１枚の放
射面で両方の領域の波長を調和させて放射できる
ので、被加熱物を均一に加熱することができる。
したがつて本発明の赤外線放射複合体は、特に調
理器などの加熱源として用いると非常に有効であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は各種物質の赤外線吸収特性を示す図、
第２図は本発明の赤外線放射複合体の基本的な形
態を示す外観図、第３図は第２図−′線断面
図、第４図は他の例を示す断面図、第５図及び第
６図は本発明の赤外線放射複合体の製造工程の例
を示す図、第７図は本発明の赤外線放射複合体を
用いたグリル付ガステーブルの外観図、第８図は
同要部の拡大断面図、第９図はそのバーナの斜視
図、第１０図は凸部に透孔を有する赤外線放射複
合体の実施例を示す外観図、第１１図は第１０図
XI−XI′断面図、第１２図は他の例の断面図であ
る。２……凸部、２１……透孔。

Claims

【特許請求の範囲】１別個に設けた熱源によつて加熱される赤外線
放射材料を有した金属を素地とし、これにホウロ
ウ層を形成して成るホウロウ基材の平面部に、透
孔を有した多数の凸部を設けて赤外線放射面とし
たことを特徴とする赤外線放射複合体。２前記凸部の投影面積が、放射面積の20〜80％
である特許請求の範囲第１項または第２項記載の
赤外線放射複合体。