JPS6047491B2 - 赤外線加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は赤外線加熱装置の熱源として、Ｎ。

Ｏ。もしくは５１０２の少なくとも一方を主成分とする
セラミック素子と熱放射スペクトルの異なるＳｉＣを主
成分とするセラミック素子あるいは表面を酸化させた耐
熱性金属とを隣接して配置させた放射体をガスバーナー
又は電熱ヒーター等で加熱することによつて、被加熱物
の分光特性に応じた波長分布の赤外線を強力に放射させ
る効率の良い赤外線加熱装置を提供するものである。一
般に被加熱物を赤外線加熱する場合、赤外領域における
被加熱物の分光特性の影響は極めて大きい。

生の魚肉（あじ）の身の分光特性および加熱による分光
特性の変化を研究した結果、次の様なことが判明した。
生の魚肉（あじ）の身の反射スペクトルイと透過スペク
トルロを第１図に示す。

測定は１５μｍの赤外域まで測定可能な分光光度計を用
いて行なつた。第１図から解る様に、魚肉は０．４μｍ
〜２．５μｍの波長の可視光もしくは赤外線を反射した
り、透過する量が多く、吸収しにくい。それに対して、
２．５μｍよりも長い波長の赤外線では反射や透過する
ものはほとんど無く魚肉に充分吸収され熱エネルギーに
変換されて、魚肉の加熱に対して有効に使われると考え
られる。さらにこの魚肉を加熱していくと、魚肉中の蛋
白質が熱変性を生じると共に、水分が徐々に減少し、赤
外線分光特性も変化する。第２図に魚肉（あじ）の身の
分光透過率による変化を示す。加熱するにしたがつてａ
からｂ、ｃ、ｄ、ｅと徐々に０．９μｍ〜１．５μ几の
近赤外の領域において透過率が減少していくのが認めら
れる。また第３図に魚肉（あじ）の身の分光反射率の加
熱による変化を示す。加熱するにしたがつて、ａからｂ
、ｃと除々に０．９μｍ〜１．５μｍの近赤外の領域に
おいて反射率が増加するのが認められる。従つて魚肉の
加熱調理に際しては、これ等の分光スペクトル及び加熱
に伴う分光スペクトル変化に対応した波長の放射エネル
ギーを魚肉に与える）事が肝要で、それによつて加熱効
果を高めることができると共に水分の過度の損失を防ぎ
、適度に焼き上げられた美味な魚肉を食卓に供すること
が可能となる。

即ち魚肉の加熱に際しては魚肉の吸収率の大き５い２．
５μｍ以上の長波長の赤外線が有効であるが加熱の初期
で魚肉が未だ生又は生に近い時には、０９μ几〜１．５
μｍの近赤外線は魚肉の反射率が比較的小なるため魚肉
表面より内部へよく入りこみしかも、この波長領域の近
赤外線は比較的魚肉の透過率が大きく厚い魚肉中へも良
く浸透していくので魚肉を内部から加熱するのに極めて
有効である。

即ち０．９μｍ〜１．５μｍの近赤外線は加熱の初期に
、魚肉の吸収率の大きい２．５μｍ以上の赤外線による
加熱効果を倍加することとなる。加熱していくと、魚肉
の内部温度が上昇し、蛋白質の熱変性が生じ始めると前
述の如く魚肉表面の０．９μｍ〜１．５μｍの近赤外線
に対する反射率が増大し、また透過率が減少するので、
放射エネルギーは内部に浸透しにくくなる。一方、２．
５μｍよりも長い波長の赤外線は、魚肉の蛋白質の熱変
性が生じても依然として魚肉に良く吸収されるので、魚
肉の表面近傍ては、温度がやや急に上昇し、蛋白質の熱
変性が進むことによつて魚肉内部の水分の移動が抑制さ
れ、魚肉表面よりの過度の水分蒸発が防止されることが
判明した。魚（あじ）のみならず、小麦粉２００Ｖと水
２００ｙをこねたケーキのタネについても、同様の結果
を得た。

魚やケーキのタネだけで無く、広く水分を多量に含む被
加熱物に共通の事と考えられる。従来の赤外線加熱装置
の一例として家庭用のガスグリルがある。ガスバーナー
によつて金属板を高温に加熱させて、それから放射する
赤外線て食，品を加熱する方法と、シユバンクバーナー
で赤外線を放射させて食品を加熱する方法が一般に広く
用いられている。しかし、これ等から放射されている赤
外線の波長分布を測定しても主波長が２〜３μｍである
。第４図イにステンレス金網を放射！体とした赤外線グ
リルでの波長分布、口にシユバンクバーナーを放射体と
した赤外線グリルでの波長分布を示す。水分を多量に含
む被加熱物によく吸収されると考えられる２．５μｍよ
りも長い波長の赤外線が少なくまた、加熱初期に効果の
ある３０．９〜１．５μｍの近赤外線も少なく、加熱効
率が悪い。本発明は現在良く使われている熱源であるガ
スあるいは電熱ヒーターを用いて被加熱物の分光特性に
応じて効率的に被加熱物を加熱する事のでき４る新しい
赤外線加熱装置を提供するものてある。

以下本発明の詳細な説明て、実施例と共に説明する。ま
ず第一に、水分を多く含む被加熱物が良く吸収すると考
えられる２．５μｍ以上の波長の赤外線をより多く放射
する放射体を操索したところ、一般に金属に較べてセラ
ミックが、長波長の赤外線を放射する事は知られている
が、ＴｌＯ２、ＺｒＯ２、ＢＮｌ等のセラミックのうち
特にＡｌ．Ｏ３、ＳｉＯ２の少なくとも一方を主成分と
するセラミック素子が放射体として優れている事を見い
だした。

５００℃では表面酸化させたステンレス鋼の全放射エネ
ルギーが７８％でしかないのに対してＡＩ２Ｏ３フもし
くはＳｉＯ２の少なくとも一方を主成分とするセラミッ
ク素子は９２〜９４％も２．５μｍ以上の波長の放射エ
ネルギーが全放射エネルギー中に含まれている事が解つ
た。

第二に、被加熱物が加熱初期によく透過し、内・部から
加熱できる、０．９μｍ〜１．５μｍの近赤外線を多量
に放射せしめる材料として、グラファイト、タングステ
ン、アルミニウム、鉄、銀、ステンレス鋼などが知られ
ている。

その中でも、特にＳｉＣあるいは表面を酸化させたステ
ンレス鋼に代”表される耐熱性金属が優れている。した
がつて、Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｉＯ２の少なくとも一方
を主成分とするセラミック素子とＳｌＣを主成分とする
セラミック素子あるいは表面を酸化させた耐熱性金属を
隣接させて配置させた放射体をガスバーナーあるいは電
熱ヒーターで加熱すると、被加熱物の分光特性およびそ
の変化に丁度対応した波長の赤外線が放射され、効率的
に加熱が行なわれる。

第５図、第６図に放射体の構成の一例を示す。

第５図の様に、ステンレス鋼等の耐熱性に優れた材料か
ら構成される支持枠１に支持枠止めの突起２とバイブを
保持する爪３を多数設ける。一つの支持枠にＡｌ。Ｏ３
もしくはＳｉＯ２の少なくとも一方を主成分とするバイ
ブ状のセラミック素子４を挿入し、他の支持枠にＳｉＣ
を主成分とするバイブ状のセラミック素子４″を同様に
挿入する。この二つの支持枠を重ね合わせて両端にある
支持体枠止めの突起２を折り曲げて放射体５を構成する
。第７図は本発明の一応用構成例を断面で示す。第８図
は側面の断面図てある。ガスはバイブ６で導かれバーナ
７の炎口８で燃焼する燃焼完了した高温ガスは、上部の
発熱体５を加熱する発熱体５に組込まれたセラミック素
子４および４″よりの放射を下面の受皿９に内蔵された
金網１０へ行なう。

又受皿はガイド１１と奥のストッパー１２により囲まれ
熱の外部への放散を防いでいる。前面は受皿９と連結し
たガラス扉１３とそれに設置した取手１４により庫内よ
りの出し入れを自在にしている。発熱体を加熱した燃焼
ガスは、上部カバー１５に設けられた排気口１６を出て
外装ケース１７の上部に開孔した排気口１８より外部へ
でる。

外装ケースは脚１９により設置面より若干の間隙を設け
て床面の温度が上昇しない様にしている。なお燃焼に必
要な空気は外装ケース１７の下面に設けた空気口２１よ
り流入する。金網１０上に被加熱物を置き、ガスバーナ
７で放射体４を加熱させ、Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｌＯ２
のいずれか一方を主成分とするセラミック素子４からは
長波長の赤外線を放射せしめ、ＳｌＣを主成分とするセ
ラミック素子４″からは短波長の赤外線を放射せしめて
効率的に加熱を行なう。

次に発熱体の具体例について説明する。

実施例１ 第９図、第１０図の様に、ステンレス鋼で赤外線放射面
２２を構成し、さらにその長辺方向の先端をセラミック
素子径にあわせて切りかき、折り曲げてセラミック素子
２３の保持枠とする。

セラミック素子として、ＡＩ２Ｏ３もしくはＳｉＯ２の
少なくとも一方を主成分とするセラミックバイブを挿入
し、赤外線放射面２２の短辺側をストッパー２４て固定
して赤外線放射体２５を構成する。この赤外線放射体て
第７図、第８図の様な赤外線加熱装置を構成した。

ステンレス鋼の面と、Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｊＯ２の少
なくとも一方を主成分とするセラミック素子をガスバー
ナで同時に加熱する事によつて長波長の赤外線と短波長
の赤外線を多量に放射して、効率的に加熱ができる。魚
（あじ）２匹を金網上に置いて加熱したところ、従来の
シユバンクバーナーを使用した赤外線ガスグリルで１紛
かかつて焼けたものが、同じガス消費量で１２分で魚が
焼けた。

小麦粉２００ｙと水２００ｙをねり合わせたものを金網
上に設けたステンレス製の角皿に流しこんで加熱した。

ステンレスの金網のみを放射体とした従来品の赤外線ガ
スグリルでは、４分たつてこげめがつき始めたのに対し
て、本発明の実施例では２分３叱２でこげめがつき始め
、４分で表面がすつか黒くなつてしまつた。加熱後５分
たつたものを取りだすと従来品はまだ下層まで火が充分
通つていなかつたのに対して、本発明の実施例では、充
分下層まで火が通つていた。実施例２ 第１１図、第１２図に示す様にＡｌ２Ｏ３もしくはＳｉ
Ｏ２のいずれか一方を主成分とするセラミックのプレー
ト２６の上に、ステンレス鋼等の耐熱金属で構成された
ホルダー２７に、ＳｊＣを主成分とするセラミックプレ
ートを挿入したものをひつかけて、赤外線放射面に二種
のセラミックが交互に並んで放射体を構成する。

この放射体で実施例１と同様に第７図、第８図に示す様
な赤外線加熱装置を構成した。

Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｉＯ２の少なくとも一方を主成分
とするセラミックプレートと、ＳｉＣを主成分とするセ
ラミックプレートをガスバーナで同時に加熱する事によ
つて、長波長の赤外線と短波長の赤外線を多量に放射し
て効率的に加熱ができる。実施例で、マクロの切身（厚
み３０１ＷＬ）を加熱したところ４分間で下まで完全に
火が通つた。

一方ステンレス銅の金網を放射体とした従来品のガスグ
リルでは、４分間たつてもまだまぐろの切身の下部に火
が通つていない部分が残つていた。実施例３第１３図の
様にＡｌ。

Ｏ３もしくはＳｌＯ２の少なくとも一方を主成分とする
角柱状のセラミック多孔体２９を赤外線放射面を酸化さ
せたステンレス鋼材３０に加工した溝に挿入して、耐熱
性金属を加工ａしたストッパー３１でセラミック多孔体
を保持して、放射体３２を構成する。これを電熱ヒータ
ー３３の上に機械的に固定して赤外線加熱装置を構成し
た。この装置を、従来シーズヒーターを用いているオー
プンに使用したところ、従来よりも早く魚が焼けた。上
記実施例からも明らかな様に、本発明の赤外線加熱装置
は、Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｌＯ２の少なくとも一方を主
成分とするセラミック素子からは２．５μｍ以上の遠赤
外線を多量に放射する事ができ、そフの上に、他のＳｉ
Ｃを主成分とするセラミック素子あるいは、表面を酸化
させた耐熱性金属からなる赤外線放射素子から０．９μ
ｍ〜１．５μｍの近赤外線も多量に放射できる。

水分を多量に含む被加熱物を効率的に加熱して加熱装置
の省エネルギー化にも寄与することができると共に食品
調理の際には表面からの過度の水分の損失を防ぐことが
でき調理効果をも高める事ができるという大きな特徴を
持つている。

【図面の簡単な説明】

第１図は魚（あじ）の身の反射スベクトルイおよび透過
スベクトルロを示す図、第２図および第３図は各々魚（
あじ）の身の透過スペクトルおよび反射スペクトルの加
熱による変化を示す図、第４図は従来の赤外線グリルの
放射波長分布を示す図、第５図は本発明の赤外線加熱装
置における一実施例の放射体の構成要素の斜視図、第６
図Ａ，ｂ，ｃは同放射体の正面図、側面図、側面図、第
７図および第８図は本発明の赤外線加熱装置の異なる実
施例の断面図、第９図は本発明の赤外線加熱装置におけ
る異なる実施例の放射体の構成要素の斜視図、第１０図
Ａ，ｂ，ｃは同放射体の構成を示す側面図、側面図、正
面図、第１１図Ｄ，ｂは本発明の赤外線加熱装置におけ
る異なる実施例の放射体の構成要素の側面図、正面図、
第１２図，は同放射体の構成を示す図、第１３図は本発
明の異なる実施例の赤外線加熱装置の構成図である。 １・・・・・・支持枠、２・・・・・・支持枠止め、３
・・・・・・爪、４，４″・・・・・・セラミック素子
、５・・・・・放射体、７・・・・バーナー、９・・・
・・・受皿、１０・・・・・・金網、１１・・・・ガイ
ド、１２・・・・・・受皿ストッパー、１５・・上部カ
バー、１６・・・・・・上部カバー排気口、１７・・・
・・外装ケース、１８・・・・・・外装ケース排気口、
１９・・・・脚、２０・・・・・・空気口、６・・・・
・・バイブ、８・・・炎口、２２・ ・・赤外線放射面
（ステンレスＷ４）、２３・・・・・セラミックバイブ
、２４・ ・・ストッパー、２５・・・・赤外線放射体
、２６・・・・・・Ａｌ２Ｏ３もしくはＳｉＯ２のいず
れか一方を主成分とするセラミックプレート、２７・・
・・ホルダー、２８・ＳｉＯ２を主成分とするセラミッ
クプレート、２９・・・・Ａｌ２Ｏ３もしくはＳＩＯ２
のいずれか一方を主成分とする角柱状のセラミック多孔
体、３０・・・・・・赤外線放射面を酸化させたステン
レス鋼の赤外線放射体、３１・・・・・ストッパー、３
２・・・・・赤外線放射体、３３・・・・・・電熱ヒー
ター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ Ａｌ＿２Ｏ＿３もしくはＳｉＯ＿２の少なくとも一
   方を主成分とするセラミック素子と、ＳｉＣを主成分と
   するセラミック素子あるいは表面を酸化させた耐熱性金
   属を隣接させて配置させた放射体と、前記放射体を加熱
   する手段を具備することを特徴とする赤外線加熱装置。