JPS5824A - 赤外線加熱調理機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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強く要望される
ようになりきた。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、脂肪等よりなりており、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
よ択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シ、
調理物の吸収波長に相自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はステファンボ
ルツマンの法則Ｅ＝εσＴ４・・・・・・（１）；Ｔｈ
りしε；放射率、σ；定数、Ｔ；温度（０Ｋ）で表わさ
れる。すなわち物体の温度と物質の放射率によりて定ま
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、セラミッ
ク材料あるいはカーボン等がよく知られている。

智′ 本発明は、少なくとも表面ｌ、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〜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りたくなされてお
らず、例えばガス調理器においては６゜チ以上の排熱が
放出されており、その分だけエネルギーロスとなりてい
た。

以下に本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すグリル付ガステープル
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、消火金石う一′：Ｉ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６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の上部には、バーナ９で加熱され、調
理物８の加熱ムラをなくす有する形状になっており、調
理庫４の排気口Ａ′に、均熱体１ｏ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。１
２は赤外線放射体１１の保獲板で、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１
１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。

（５）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６図に示
す構成となっている。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６図は多数のパンチング孔
を有する板状体１６に赤外線放射材料１４をコーティン
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の縮開孔面積排
熱の有効利用の目的で、前述の赤外線放射体１１を排気
口Ａ′に設置することが本発明の重要ポ件を満足しなけ
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と排ガスと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　燃焼特性に悪影響を及はさないこと。

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階度が決定される。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２２６℃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
と耘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弁える。

２の条件である赤外線を多量に放射させるファクターと
しては放射面積と、赤外線放射体１１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
アクプすると同時に、排ガスとの接触面積が大きくなシ
、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りて、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の縮開孔面積によりて
決定される。本発明者らは、これらの点に着目し、種々
検討を行った。

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、バーナ口径等によりて、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＋１．１４Ｘ　　　　　（Ｎｍ３．／　
ｍ３）　・（２）０ｏＯ とこで■：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りて異なる。例
えば、都市ガス６Ｂの場合、６．４Ｎｍ３／ｍ５　ＬＰ
ガスの場合、２６．７Ｎｍ　３７ｍ３であるＯ すなわち、都市ガス、ＬＰガスの燃料ガスを１ｍ６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ぽ標
準状態（圧カフ　６０ｔｔａｎＨｑ　、　Ｏ℃）におけ
る気体１　ｍ３０体積を示す。

ガステープ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、バーナ口径等によって異なり、通常
単位時間１秒当りに発生する燃焼ガス量は４００〜１０
００ｃｃ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
縮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の縮開孔面積の適
正条件を求めた。

第６図に、−Ｆ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・くンガス燃料
の消費量の異なるガステープルグリルの排気口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１１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。

これは排ガスの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２６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
ままでありた。その理由は排ガス量に対して縮開孔面積
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
ありた。

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、縮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
の縮開孔面積の比は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）Ｚン燃料
ガス消費量を変化させ、その時の調理庫１１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
ことは不可能でありたが、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５〜２６になるよう
に、排ガス発生量、赤外線放射体１１の縮開孔面積を任
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り
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。１ｏｏ′Ｃ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の含有水分量によって変化
する値であるが、赤外線の放射量によりても変化する値
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ャーになる。

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６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、２６以上では不完全燻焼により、調理途中で火
の立ち消えがおきたりして、調理は不可能でありた。

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５〜２６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。

（ｑ　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の総量孔面積は排ガス量／総開孔面積の値が６
〜２６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。

水硬性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図すの製造方法は赤外線放射材料と１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。

−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、ＣＭＣ１ゼラチン、アラビアゴム、フノリなどを
用いる０ 第６図に示したような赤外線放射体１１は多数その板状
体１６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ィング法としては第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、■ガラスフリット、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
、シリコン樹脂ス、アルキルシリケート、多価金属アル
コラードなどの有機バインダーと赤外線放射材料を混合
１分散させた泥しよう状物を塗布、乾燥、焼成などの焼
付は方法などがあり、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
により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の焼付は法においては、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２０〜１
ｏｏ部が好ましかった。

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りて完全にコーティングされ
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ンが入り、耐熱性、耐食
性、ヒートサイクル性の観点から問題があった〇 このような製造法で作られた赤外線放射体１１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。

０　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。

（温度範囲：常温〜８０Ｃ）Ｃ） 本実施例に用いられる赤外線放射材料としては、例えば
、Ａｔ２０３、Ｔ　１０２、ｂ　ｉＯ２、Ｚ　ｒ　Ｏ２
、ＭｉｑＯ。

ＣａＯ１Ｃｒ２０３、Ｎ　ｉ　０１Ｃｏｏ、Ｆｅ　　Ｏ
ＭｎＯ２など２３翫 の群から選ばれる金属酸化物およびＡｔ２０３・Ｔ　１
０２．２Ａｔ２ｏ３・３Ｓｉｏ２、ｚｒｏ２・ｃａｏな
どの混合酸化物あるいはＭ　ｑ　Ａ　ｌ　２０４、Ｍ　
ｇ　Ｚ　ｒ　Ｏ３、ＣａＺｒＯ２などの複合酸化物また
はＳｉＣ，ＴｉＣ，Ｃｒ　　Ｃａ　　２１ ＺｒＣなどノ炭化物、オヨびＢＮＸＴ　ｉ　Ｎ、　Ｓ　
ｉ　Ｎ。

ＣｒＮ　などの窒化物およびグラファイト、カーボン、
炭素繊維などの炭素質などが有効である。

以下余白 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欄は試験を行っ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６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。Ｎ００１は都市
ガスを燃料とした現行品である。ＮＯ，２〜Ｎ００７は
本発明実施例品を具現化したガステープルグリルである
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、Ｓ
　ｉＯ２、Ａｔ２ｏ３、Ｍ　ｎ　Ｏ２、Ｆｅ２Ｑ３を、
結合材としてアルミナセメントラ用い、第１０図ａの製
造法で得を赤外線放射体１１を設置したガステ−プルグ
リルである。

Ｎｏ、　３は同じく第４図の構成で、赤外線放射材料ト
シテ、Ａｔ２ｏ３、ＭｇＯ，ＴｉＯ２を用い、第１０図
すの製造法で得た赤外線放射体１１を設置したガステー
プルグリルである。

Ｎｏ、４およびＮ０８６はｇ５図の構成でそれぞれＳＵ
Ｓ上およびホーロー加工基板上に赤外線放射材料である
Ａｔ２ｏ３・Ｔ　１０２　　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プルグリルであ
る。

Ｎｏ、ｅは第６図の構成でホーロー加工基板上に、Ａ　
Ｚ　ＯＳ　ｉＯ２とガラスフリットの泥しよう物２　３
＋ を塗布、焼付を行り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。

Ｎ００７は第６図の構成でシリコーン系塗料にグラファ
イトを混合し、塗料化し、スプレーガンで塗布後、乾燥
、焼成を行り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
たガステープルグリルは現行品に比べ鐙・チの省エネル
ギーの達成と赤外線放射効果として６６％向上した。

ここではガステープ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プ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は成型によりて作られた赤外線放射体の斜視図と断面
図、第６図ａ、ｂはコーティング法によって作られた赤
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和尚するエ
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
ィ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。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第７
図 フ’ｎハ１ンうＮ嚢１１　（ｋｇ／ｈ）第８図 桿理蒔開 第９図 １１目・・ス量／右Ｇ月り孔葡」負 第１ 第１０図 （山） １図 （ｂ）（Ｃ）（ｄ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）燃焼部を有する調理庫と、との誘調理庫の排気口
   に、この調理庫内の調理物に直接対向させて装着した赤
   外線放射体とを備え、上記赤外線放射体に複数の排気孔
   を設けるとともに、複数の排気孔の総開口面積Ｃ大きさ
   の絶対値をＡ、上記調理庫内で１秒間の間に生じる排気
   ガス量の絶対値をＢとした際比Ｋを６〜２６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カーボンを露出させたこと
   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）赤外線放射体の表面にＡ４　Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ。 Ｍｇ、Ｃａ、Ｏｒ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｍｎ　の少なく
   とも一つの金属酸化物、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。 （４）金属酸化物、複合酸化物、炭化物、窒化物の同〒
   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。 （６）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。 （６）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。 （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。 ザ （８）赤外線放射は、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。