JPH0248817B2 - Sekigaisenkanetsuchorikiki - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は調理庫内に、ガス、石油の燃焼部を有
する調理機器に関するものである。 上記調理機器はエネルギーの消費量が多く、エ
ネルギーを節約する工夫がほとんどなされていな
い。オイルシヨツク以後、世界的にエネルギーの
節約時代にあたつて、省エネルギー型の調理機器
が強く要望されるようになつきた。本発明は上記
の点に着目し、排気ガスとして排出されるエネル
ギーを調理効果にすぐれた赤外線に波長変換し、
エネルギーの有効利用を行うとともに、安全か
つ、熱効率にすぐれた赤外線放射体を有する赤外
線加熱調理機器を提供するものである。 赤外線は波長が0.3〜0.8μmの可視光線に比較し
て、調理物によく吸収され、調理物の分子運動を
活発化させて、発熱させる効果が大きいので、加
熱調理に広く利用されている。 ところで調理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
吸収率をもち、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もつ。すな
わち調理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、調理物構成分子は振動し自己発熱を行うの
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利用効率が良好とな
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
図の吸収特性から見てもわかるように、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
ン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（゜
Ｋ）で表わされる。すな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
率をも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が大きな材料としては、セラ
ミツク材料あるいはカーボン等がよく知られてい
る。 本発明は、少なくとも表面が、赤外線放射率の
高い物質で構成され、かつ複数の透孔を有する赤
外線放射体を、調理庫の排気口側に設けることに
より、排気熱エネルギーロスの減少を図るととも
に、その排ガスエネルギーを加熱効果にすぐれた
赤外線に波長変換し、再び調理物に赤外線放射エ
ネルギーとして、照射し、エネルギーの利用効率
を高めようとするものである。 従来は排熱の利用についての考慮がまつたくな
されておらず、例えばガス調理器においては60％
以上の排熱が放出されており、その分だけエネル
ギーロスとなつていた。 以下に本発明を詳細に説明する。 第２図は本発明の一実施例を示すグリル付ガス
テーブルの概観図である。 １は煮たき等を行うコンロ部、２は調理庫４の
前面に設けたドア、３はバーナの点火、消火を行
うつまみである。 第３図は調理庫４内部の断面図である。 調理庫４の底部には水５を入れる容器６を設け
ている。７は調理物８をのせる焼網で、線材を加
工して構成されている。調理庫４の上部すなわち
天蓋面には、バーナ９で加熱され、調理物８の加
熱ムラをなくする意味で、均熱体１０が調理物８
に対向して設置されている。１１は赤外線放射体
で、多数の透孔を有する形状になつており、調理
庫４の排気口A′に、均熱体１０の透孔１０Ａを
通して直接調理物８に対向して設けられ、少なく
とも調理物８に対向した面が赤外線放射材料で構
成されている。１２は赤外線放射体１１の保護板
で、燃焼排ガスの排出口１３を有する。１４は外
装である。なお赤外線放射体１１は調理効果、エ
ネルギー効率の観点から、少なくとも200℃程度
に加熱される位置に設置されるのが好ましい。 次に各構成材料について具体的に説明する。 (A) 赤外線放射体１１の構成 赤外線放射体１１の代表的な形状は第４図、
第５図に示す構成となつている。それぞれ図中
のａ，ｂは斜視図、断面図を示す。 第４図は赤外線放射材料でハニカム状に成形
した構成の赤外線放射体１１であり、第５図は
多数のパンチング孔を有する板状体１５に赤外
線放射材料１４をコーテイングした構成の赤外
線放射体１１である。 (B) 排ガス量と赤外線放射体１１の総開孔面積排
熱の有効利用の目的で、前述の赤外線放射体１
１を排気口A′に設置することが本発明の重要
ポイントの一つであるが、その場合、調理効
果、省エネルギー特性、調理の高速性の観点か
ら次のような条件を満足しなければならない。 (1) 対流によるエネルギーロスを減少させ、テ
ーブルグリルの具備する調理庫４内最低温度
をクリアーすること。 (2) 赤外線放射体１１と排ガスの熱交換がスム
ーズに行われ、調理効果にすぐれた赤外線を
多量に放射すること。 (3) 燃焼特に悪影響を及ぼさないこと。 条件１はエネルギー効率、条件２はエネルギ
ー効率および調理特性、条件３は安全性等の観
点から重要である。 ここで、調理庫４内最低温度について述べ
る。テーブルグリルを用いて調理するものとし
ては、魚、肉、モモ肉などがあり、その種類、
大きさ等により必要な調理庫４内温度が決定さ
れる。本発明者らは調理物種類、大きさ等を
種々変化させて調理の検討を行い、テーブルグ
リルの最低必要な調理庫４内温度を求めた。 その温度は22℃である。この温度以上であれ
ば、調理物８の種類、大きさにかかわらず、少
なくとも焼くことが可能であることが判明し
た。 それぞれの条件を独立に考えた場合、 (1)の条件の対流によるエネルギーロスを減少
させるためには、燃焼排ガスの排出を極力押え
る。 (2)の条件である赤外線を多量に放射させるフ
アクターとしては放射面積と、赤外線放射体１
１の温度があるが、これらは赤外線放射体１１
の面積を増加させることにより実現できる。す
なわち、こうすると赤外線放射面積をアツプす
ると同時に、排ガスとの接触面積が大きくな
り、熱効率が向上するのである。 (3)の条件は調理庫１１内から、燃焼排ガスの
排出を十分行うことが必要である。排出が不十
分な場合、空気の供給が不十分となり不完全燃
焼を起す。 すなわち、これら３つの条件は互いに独立し
たものでなく、燃焼排ガスの排出量によつて、
大きく変化することが判明した。すなわちこの
燃焼排ガスの排出量は燃焼排ガスの発生量と赤
外線放射体１１の総開孔面積によつて決定され
る。本発明者らは、これらの点に着目し、種々
検討を行つた。 燃焼排ガスの発生量は燃料ガスの種類、燃料
ガスの圧力、バーナ形状、バーナ口径等によつ
て、異なる。 理論的な燃焼排ガスの発生量を以下に示す。 次のような計算式で燃焼ガス量を求めること
ができる。 Ｖ＝0.25＋1.14×Ｈ 1000（Ｎm³／m³） …(2) ここでＶ：理論燃焼ガス発生量、Ｈ：真発熱
量、この理論燃焼ガス発生量は燃料ガスの種類に
よつて異なる。例えば、都市ガス6Bの場合、
5.4Nm³／m³LPガスの場合、25.7Nm³／m³である。 すなわち、都市ガス、LPガスの燃料ガスを１
m³燃焼させた場合、発生する理論燃焼ガス量は、
それぞれ、5.4Nm³、25.7Nm³である。ここでＮm³
は標準状態（圧力760mmHg、０℃）における気体
１m³の体積を示す。 ガステーブルグリルのグリル燃焼ガスの発生量
は、燃料種類、バーナ形状、バーナ口径等によつ
て異なり、通常単位時間１秒当りに発生する燃焼
ガス量は400〜1000c.c.程度である。 本発明者らは、燃焼排ガス発生量と赤外線放射
体１１の総開孔面積を種々変化させて、調理庫４
内温度、赤外線放射効率の測定を行い、前述の３
条件にマツチングした燃焼排ガス発生量と赤外線
放射体１１の総開孔面積の適正条件を求めた。 第６図に、上記排ガス量／総開孔面積（単位を
同一とし、その絶対数を横軸に表わす）と調理庫
１１内温度の関係を示した。 すなわち、バーナ口径を変化させ、プロパンガ
ス燃料の消費量の異なるガステーブルグリルの排
気口A′に、開孔面積を種々変化させ、表面が少
なくとも赤外線材料で構成された赤外線放射体１
１を第３図のごとく設置して実験した。 図から明らかなように、排ガス量／総開孔面積
を大きくすると調理庫１１内温度が上昇して行
く。これは排ガスに対流エネルギーロスを減少さ
せた効果である。 しかしながら、排ガス量／総開孔面積が25以上
の場合、調理庫１１内温度が減少し始め、その値
が∞の時、すなわち開孔面積が０の時は、調理庫
１１内温度は常温のままであつた。その理由は排
ガス量に対して総開孔面積が小さいとき、不完全
燃焼を起し、発熱量が減少するものと考えられ
る。また、25以上では一酸化炭素やアルデヒドの
可燃成分の発生が著しく、安全性の面で問題があ
つた。 なお、排ガス量／総開孔面積が５以下の場合、
すなわち排ガス量に対して、総開孔面積が著しく
大きい場合、テーブルグリルが具備していなけれ
ばならない調理庫１１内最低温度より低くなり、
条件１を満足せず、不適である。 すなわち、以上の理由から排ガス量と赤外線放
射体１１の総開孔面積の比は５〜25にする必要が
ある。 第７図に現行品および本発明実施例品のプロパ
ン燃料ガス消費量を変化させ、その時の調理庫１
１内温度の測定した結果を示す。現行グリルの場
合、調理に必要な最低調理庫１１内温度の関係か
ら、燃料消費量を少くすることは不可能であつた
が、本発明の実施例の赤外線放射体１１を排気口
A′に設けることにより、燃料消費量の少ないも
のでも使用することが可能となり、省エネルギー
効果が確認された。 以上から、排ガス量／総開孔面積が５〜25にな
るように、排ガス発生量、赤外線放射体１１の総
開孔面積を任意に選定することにより、排気熱エ
ネルギーロスの減少を図ることができ、省エネル
ギーが達成された。 次に本実施例の重要ポイントの一つである排ガ
スによつて熱交換を受けた赤外線放射体１１の赤
外線放射効果について述べる。 第８図は代表的調理物の調理時間に対する、調
理物８の表面温度の昇温曲線を示す。100℃まで
は直線的に増加するが、100℃付近で一定時間を
経過し、再び温度が増加し、調理が完了する。こ
の一定値を示す理由は調理物８表面の水分が蒸発
するまでの潜熱に相当するエネルギーの供給に要
する時間である。この時間ｔは調理物８の含有水
分量によつて変化する値であるが、赤外線の放射
量によつても変化する値である。すなわち、前述
したように、水は特定波長の赤外線をよく吸収す
る。この波長の赤外線を大量に放射すれば、時間
ｔを短縮することができる。この時間ｔは赤外線
放射効果のメジヤーになる。 第９図は、本発明実施例の赤外線放射体１１を
設けたテーブルグリルを用いて、含有水分量一定
の調理物８を調理した時の時間ｔと排ガス量／総
開孔面積の関係を示した。なお参考のために、現
行グリルを用いた時の時間ｔを破線で示した。排
ガス量／総開孔面積が５以下の時は、前述に示し
たように、調理に必要な調理庫内最低温度よりも
低いため、調理物８は脱水のみが激しく起こり、
コゲがつかないなどの調理特性としては悪い範囲
である。また、25以上では不完全燃焼により、調
理途中で火の立ち消えがおきたりして、調理は不
可能であつた。 第９図からも明らかなように本発明実施例は現
行グリルに比して、時間ｔが短く、赤外線放射効
果がすぐれていることがわかる。この赤外線放射
効果により、調理時間の短縮化、および省エネル
ギー化が達成できた。 以上のように排ガス量／総開孔面積を５〜25に
し、少なくとも表面が赤外線放射材料で構成され
た赤外線放射体を排ガスの排気口A′に設けるこ
とにより、対流によるエネルギーロスの減少、調
理特性にすぐれた赤外線の放射を行い、燃焼特
性、調理特性を損うことなく、省エネルギー化、
調理効率等の改善を行うことができる。 (C) 赤外線放射体１１の製造方法 テーブルグリルの燃料消費量が決定されれ
ば、排ガス発生量は前述の(2)式から求めること
ができ、赤外線放射体１１の総開孔面積は排ガ
ス量／総開孔面積の値が５〜25の範囲で、任意
に変化することができ、加工性、量産性、コス
トの観点を十分考慮の上、決定することができ
る。 第４図に示したような赤外線放射体１１の代
表的な製造工程図を第１０図ａ，ｂに示す。 第１０図ａの製造方法は赤外線放射材料と水
硬性無機結合材を乾式混合し、滴量の水を加え
て混練した後、成形、養生硬化、乾燥を行うも
のである。 水硬生無機結合材としては石コウ、プラスタ
ー、ポルトランドセメント、アルミナセメント
などを用いる。 第１０図ｂの製造方法は赤外線放射材料と一
次バインダーを混練した後、成形、乾燥、焼結
を行うものである。一次バインダーとしては一
般的に用いられているものでよく、CMC、ゼ
ラチン、アラビアゴム、フノリなどを用いる。 第５図に示したような赤外線放射体１１は多
数のパンチング孔を有する板状体１５に赤外線
放射材料１４をコーテイングした構成になつて
おり、その板状体１５としては金属基板あるい
はホーロー加工基板などがもちいられている。
その板状体１５の材質は、耐食性、耐熱性、コ
スト等の観点を考慮して選定される。またその
形状としてはパンチング形状の他に、ラス網
状、コイル状などの形状も有効である。 赤外線放射材料のコーテイング法としては第
１１図ａ〜ｄに示すように、金属基板あるい
はホーロー加工基板上に赤外線放射材料１４を
ガス溶射あるいはプラズマ溶射などの溶射技術
を用いる方法、ガラスフリツト、水ガラス、
アルカリシリケート、コロイダルシリカ、重リ
ン酸金属塩などの無機バインダーあるいはシリ
コン樹脂、シリコンワニス、アルキルシリケー
ト、多価金属アルコラートなどの有機バインダ
ーと赤外線放射材料を混合、分散させた泥しよ
う状物を塗布、乾燥、焼成などの焼付け方法な
どがあり、いずれの場合も有効であるが、耐熱
性、耐食性、ヒートサイクル性などの観点から
溶射法あるいは無機バインダー法がすぐれてい
る。 さらに、本実施例の赤外線放射体１１の構成
要件としては、少なくとも表面に赤外線放射材
料が露出していなければならない。その理由を
述べると、赤外線放射体１１の赤外線放射特性
はこの放射体１１表面の物質の放射率によつて
決定されるもので、赤外線放射材料が少なくと
も、表面に露出する必要がある。その意味にお
いて、第１０図ａ，ｂおよび第１１図ａ，ｂで
方法で得られた赤外線放射体１１は前述の構成
要件を満足する。しかしながら、第１１図ｃ，
ｄの焼付け法においては、赤外線放射材料とバ
インダーの組成比を十分注意して決定しなけれ
ばならない。本発明者らが検討した結果、バイ
ンダー量が100部に対して、赤外線放射材料は
20〜100部が好ましかつた。その理由は赤外線
放射材料20部以下において、赤外線放射材料は
バインダーによつて完全にコーテイングされて
しまい、赤外線放射効果を減衰させてしまう。
また逆に100部以上では塗膜にキレツが入り、
耐熱性、耐食性、ヒートサイクル性の観点から
問題があつた。 このような製造法で作られた赤外線放射体１
１を排気口A′側に設けることにより、排気熱
エネルギーロスの減少を図り、その排ガスエネ
ルギーを調理効果にすぐれた赤外線に波長変換
し、再び調理物８に赤外線放射エネルギーとし
て照射するものである。 ここで、言うまでもなく赤外線放射材料の露
出した面は調理物１１に直接対向させるように
設置しなければならない。 (D) 赤外線放射材料 赤外線放射体１１の赤外線放射特性はこの放
射体１１の表面の物質の放射率に決定されるの
は前述の通りである。すなわち赤外線放射材料
の選定は重要な問題である。 下記第１表に各種物質の全放射率を示す。

【表】

【表】 本実施例に用いられる赤外線放射材料として
は、例えば、Al₂O₃、TiO₂、SiO₂、ZrO₂、
MgO、CaO、Cr₂O₃、NiO、CoO、Fe₂O₃、
MnO₂などの群から選ばれる金属酸化物および
Al₂O₃・TiO₂、2Al₂O₃・3SiO₂、ZrO₂・CaOな
どの混合酸化物あるいはMgAl₂O₄、MgZrO₃、
CaZrO₂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などの窒化物およびグラフアイト、
カーボン、炭素繊維などの炭素質などが有効で
ある。

【表】 上記第２表は前述したような製造法で作られ
た赤外線放射体１１を排気口A′に設置し、調
理特性、赤外線放射効果の評価を行い、現行品
と比較した結果を示したものである。 この第２表のＡ欄は試験を行つたテーブルグ
リルの種類およびその燃料消費量を、Ｂ欄は放
射体の構成およびその製造法を、Ｃ欄はアジ４
匹を焼き上げるに要する時間、エネルギー量お
よび省エネルギー指数を、Ｄ欄は厚さ１cm、重
量300ｇの牛肉片を５分間調理し、その時の熱
の浸透深さおよびその指数を示す。No.１は都市
ガスを燃料とした現行品である。No.２〜No.７は
本発明実施例品を具現化したガステーブルグリ
ルであるが、実験条件を単純化するために、調
理庫４内温度を現行品の庫内温度と同一にし
た。そのために燃料消費量を低下させて実験に
供した。 No.２は第４図の構成で、赤外線放射材料とし
て、SiO₂、Al₂O₃、MnO₂、Fe₂O₃を、結合材
としてアルミナセメントを用い、第１０図ａの
製造法で得た赤外線放射体１１を設置したガス
テーブルグリルである。 No.３は同じく第４図の構成で、赤外線放射材
料として、Al₂O₃、MgO、TiO₂を用い、第１
０ｂ図の製造法で得た赤外線放射体１１を設置
したガステーブルグリルである。 No.４およびNo.５は第５図の構成でそれぞれ
SUS上およびホーロー加工基板上に赤外線放
射材料であるAl₂O₃・TiO₂をプラズマ溶射して
形成した赤外線放射体１１を設置したガステー
ブルグリルである。 No.６は第５図の構成でホーロー加工基板上
に、Al₂O₃、SiO₂とガラスフリツトの泥しよう
物を塗布、焼付を行つて得た赤外線放射体１１
を設置したテーブルグリルである。 No.７は第５図の構成でシリコーン系塗料にグ
ラフアイトを混合し、塗料化し、スプレーガン
で塗布後、乾燥、焼成を行つて得た放射体を設
置したテーブルグリルである。 以上の結果から、明らかなように本実施例品
を具現化したガステーブルグリルは現行品に比
べ40％の省エネルギーの達成と赤外線放射効果
として66％向上した。 ここではガステーブルグリルについて述べて
来たが、他の加熱調理機器にも応用可能であ
る。 以上詳述したように、本発明の赤外線加熱調理
機器はエネルギーの利用効率を高めた省エネルギ
ー効果と、調理特性、調理高速性などにすぐれた
ものとなる。

【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図は本発明の一実施例をガステーブルに適用
した斜視図、第３図は同要部の断面図、第４図
ａ，ｂは成型によつて作られた赤外線放射体の斜
視図と断面図、第５図ａ，ｂはコーテイング法に
よつて作られた赤外線放射体の斜視図と断面図、
第６図は調理庫内温度と排ガス量／総開孔面積の
関係を示す図、第７図は調理庫内温度と燃料消費
量の関係を示す図、第８図は調理物の昇温特性を
示す図、第９図は水分蒸発潜熱に相当するエネル
ギーの供給を要する時間ｔと排ガス量／総開孔面
積の関係を示す図、第１０図ａ，ｂは成型法によ
る赤外線放射体の製造方法を示す図、第１１図ａ
〜ｄはコーテイング法による赤外線放射体の製造
方法を示す図である。 ４……調理庫、８……調理物、９……バーナ
（燃焼部）、１１……赤外線放射体、A′……排気
口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部に配置した調理物載置台を有する調理庫
   と、前記調理庫内における前記載置台との対向す
   る天蓋面中央部に装着したセラミツク基材からな
   る赤外線放射体と、前記赤外線放射体と重ならな
   い位置関係で前記対向面に固定した均熱体と、前
   記均熱体を加熱するバーナを具備し、前記バーナ
   の排気ガスを通過させる複数の排気孔を前記赤外
   線放射体に設け、前記複数個の排気孔の総面積
   Ａ、前記調理庫で１秒間に生じる排気ガス量Ｂと
   した際Ｂ／Ａを５〜25としたことを特徴とする赤
   外線加熱調理機器。 ２ 赤外線放射体の表面にAl，Ti，Si，Zr，
   Mg，Ca，Cr，Ni，Co，Fe，Mnの少なくとも
   １つの金属酸化物、複合酸化物、炭化物、あるい
   は窒化物を露出させたことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の赤外線加熱調理機器。 ３ 金属酸化物、複合酸化物、炭化物、窒化物の
   同一物同志、あるいは異種同志の混合物を赤外線
   放射体の表面に露出させたことを特徴とする特許
   請求の範囲第３項に記載の赤外線加熱調理機器。 ４ 赤外線放射体は、赤外線放射材料を水硬性無
   機結合材で結合固化させて形成したことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれか一
   つに記載の赤外線加熱調理機器。 ５ 赤外線放射体は、赤外線放射材料を焼結させ
   て形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項〜第３項のいずれか一つに記載の赤外線加熱調
   理機器。 ６ 赤外線放射体は多数の透孔を有する板状体
   に、赤外線放射材料を溶射して形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第３項のいずれ
   か一つに記載の赤外線加熱調理機器。 ７ 赤外線放射体は、多数の透孔を有する板状体
   に、赤外線放射材料を無機接着剤または有機接着
   剤で接着させて形成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第３項のいずれか一つに記載の
   赤外線加熱調理機器。