JP3911108B2 - コンベクションオーブン - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食材などの被加熱物を加熱室内に収容して、雰囲気ガスの対流加熱によって調理するコンベクションオーブンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厨房などの調理室においては、加熱室内の主として空気および水蒸気などの雰囲気ガスをファンによって吸引し、前記加熱室に隣接して設けられる熱交換室内の熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを再び加熱室に供給して、加熱室内の被加熱物である食材を対流加熱するコンベクションオーブンが従来から用いられている。
【０００３】
前記ファンは、加熱室および熱交換室を含む庫内空間で雰囲気ガスを循環しながら加熱室内で対流させ、加熱室内の温度分布を均一化するとともに、食材表面の低温ガス膜層を剥離し、食材の表面に常に高温の雰囲気ガスが接触するようにして、食材を最適な環境下で加熱して、希望する焼き色、火のとおり加減および水分の含有状態などの仕上がりに調理することができるように構成されている。
【０００４】
前記コンベクションオーブンは、前記庫内空間を有するオーブン本体と、このオーブン本体の正面側で開閉自在な扉とから成る。前記オーブン本体の正面側から見て前記加熱室の一側方には、熱交換器である伝熱管と、加熱室内の雰囲気ガスを吸引して伝熱管と熱交換し、この熱交換によって昇温された雰囲気ガスを前記加熱室へ供給するファンとが設けられる。このファンは、サーボモータによって予め設定された一定の回転速度で回転駆動される。前記庫内空間は、バッフル板とも呼ばれる偏平な略四角形の隔壁によって、食材がホテルパンまたはトレーなどに乗載された状態で収容される加熱室と、前記伝熱管およびファンが設けられる熱交換室とに仕切られる。前記隔壁のほぼ中央部には、前記ファンの吸引口が形成される。またこの隔壁の４側縁辺を含む周縁部と庫室空間を規定する内面との間には、前記伝熱管との熱交換によって加熱された高温の雰囲気ガスが前記加熱室に向けて通過する給気口が形成される。
【０００５】
このようなコンベクションオーブンは、食材の加熱調理時において、前記ファンが回転駆動されると、加熱室内の雰囲気ガスが前記隔壁のほぼ中央部に形成される吸引口から吸引され、ファンの回転による遠心力の作用によって半径方向外方へ吹き出される。こうしてファンから吹き出された雰囲気ガスは、伝熱管との熱交換によって昇温され、前記給気口から加熱室内へ供給される。このようにして循環する高温の雰囲気ガスは、加熱室内の食材を加熱した後、再び隔壁の吸引口から熱交換室内へ吸引され、再び伝熱管との熱交換によって昇温され、加熱室内でいわば強制的に対流させて、加熱室内に上下に多段階に収容される複数の食材を効率よく加熱して調理することができるように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、ファンの回転速度が一定であるため、加熱室内に収容される各食材の形状が小さく、または個数が少なく、もしくはその双方である場合には、雰囲気ガスの食材によって奪われる吸収熱量が少なく、前記ファンによって熱交換室内に吸引される雰囲気ガスは、前記伝熱管との熱交換直後の雰囲気ガスに比べて温度がそれぼど低下していないにも拘わらず、前記一定の回転速度で回転するファンによって高温の雰囲気ガスが加熱室と熱交換室との間を循環される。また設定温度が１７０℃〜１８０℃以下の比較的低い温度に設定された場合であっても、前記ファンは１７０℃〜１８０℃を超える高温設定時の回転速度で回転する。このようなファンは、その消費電力がたとえば８００Ｗ程度と大きく、コンベクションオーブンの全消費電力の約８０％以上を占める。上記のように食材による吸収熱量が少なく、また加熱設定温度が低い場合、雰囲気ガスを高速で循環する必要がないにも拘わらず、ファンは常にフル回転で回転駆動されているため、無駄に電力を消費し、コンベクションオーブンの消費電力量が多く、経済性が劣るという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、消費電力量を低減して省エネルギ化を図り、経済性を向上することができるようにしたコンベクションオーブンを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記熱交換器に関して雰囲気ガスの流れ方向の上流側と下流側とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブンである。
【０００９】
本発明に従えば、熱源によって加熱される熱交換器に近接してファンが備えられ、このファンによって被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを強制的に対流させて、前記加熱室内の被加熱物が加熱される。このようなコンベクションオーブンにおいて、前記ファンに関して雰囲気ガスの流れ方向の上流側および下流側には、温度検出器がそれぞれ設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることによって、無駄な電力の消費を少なくして、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１０】
請求項２記載の本発明は、前記雰囲気ガスの流れ方向上流側に設けられる上流側温度検出器による検出温度の最小値と、前記雰囲気ガスの流れ方向下流側に設けられる下流側温度検出器による検出温度の最大値との温度差が、前記予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、前記各温度検出器によって検出される各検出温度として、雰囲気ガスの流れ方向上流側に設けられる上流側温度検出器による検出温度の最小値と、前記雰囲気ガスの流れ方向下流側に設けられる下流側温度検出器による検出温度の最大値とが用いられ、これらの検出温度の最大値と最小値との差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させるので、頻繁なファンの回転速度の低減が防がれ、これによって加熱室内の温度分布のばらつきを生じることなしに、無駄なファンの駆動を少なくして電力の消費量を削減し、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を前記低下させた状態よりもさらに低い第２の回転速度に低下させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を前記低下させた状態よりもさらに低い第２の回転速度に低下させるので、ファンの回転速度がより細かく制御され、電力の消費量をより一層少なくして、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させるので、被加熱物の加熱中に不所望な加熱室内の温度の低下が防がれ、加熱中の時間経過に伴う加熱室内の温度の大きな変動を防止し、無駄な電力の消費を少なくして、加熱室内の温度を被加熱物に応じて設定された設定温度付近に維持して、最適な庫内環境を実現することができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明は、熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記加熱室内の上部領域と下部領域とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が、予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブンである。
【００１７】
本発明に従えば、熱源によって加熱される熱交換器に近接してファンが備えられ、このファンによって被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを強制的に対流させて、前記加熱室内の被加熱物が加熱される。このようなコンベクションオーブンにおいて、加熱室の上部領域および下部領域に設けられる温度検出器による各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、ファンの回転速度を低下させることによって、加熱室内に収容される被加熱物の形状、収容位置および収容量などによって雰囲気ガスの円滑な流れが妨げられる領域が生じても、その流れが変化し、加熱室内に大きな温度のばらつきが生じることが防がれ、ファンを一定の回転速度で回転し続けた場合に比べて、無駄な電力の消費が低減されるとともに、収容された被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のコンベクションオーブン１の内部構造を示す一側方から見た断面図であり、図２は図１に示されるコンベクションオーブン１を正面側から見た断面図であり、図３はコンベクションオーブン１の外観を示す正面図であり、図４は図３の左側から見たコンベクションオーブン１の側面図であり、図５は図３の上方から見たコンベクションオーブン１の平面図である。厨房の床７に設置される基台８上には、本実施の形態のコンベクションオーブン１が載置される。このコンベクションオーブン１は、熱源であるガスバーナ２と、ガスバーナ２からの高温の排ガスが導かれて加熱され、大略的に四角形に屈曲した環状に形成される熱交換器である伝熱管３と、伝熱管３の内方のほぼ中央で伝熱管３に近接して外囲され、略水平な回転軸線まわりに回転自在に設けられるファン４とを備える。
【００１９】
このようなコンベクションオーブン１は、被加熱物である食材が収容される加熱室５内の雰囲気ガスを前記伝熱管３およびファン４が備えられる熱交換室６内に吸引して、前記伝熱管３と間接熱交換し、この間接熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室５に供給して、前記加熱室５に収容される食材をたとえば３０〜３００°Ｃの範囲で加熱温度を任意に設定して加熱することができる。前記ファン４は、サーボモータＭによって予め定める回転方向Ｇに回転駆動される。サーボモータＭは、後述する制御手段３１によって、回転速度（以下、回転数［ｒｐｍ］と同義とする）、回転方向、運転開始／停止動作が制御される。
【００２０】
前記コンベクションオーブン１は、基台８に載置され、前記加熱室５を有するオーブン本体９と、オーブン本体９の正面側で略鉛直な軸線まわりに矢符Ａ１，Ａ２方向に開閉自在に設けられる扉１０とを有する。扉１０の遊端部には、開閉用操作ハンドル１２が設けられ、この操作ハンドル１２を把持して、図３に示される鉛直下方に垂下した状態から矢符Ｂ１方向に角変位すると、扉１０のオーブン本体９に対するロック状態が解除され、扉１０を開いて加熱室５を開放し、食材をホテルパンまたはトレーなどに乗載して加熱室５に対して出入れすることができる。前記ホテルパンおよびトレーは、たとえばステンレス鋼から成る。また操作ハンドル１２を前記矢符Ｂ１方向に角変位させた状態から矢符Ｂ２方向に角変位することによって、扉１０をオーブン本体９に対してロック状態にして、加熱室５を気密に閉鎖することができる。
【００２１】
前記オーブン本体９の加熱室５の一側方、すなわち図２の左方には、前記伝熱管３およびファン４が設けられる熱交換室６が形成される。これらの加熱室５と熱交換室６とを含んで、庫内空間１１を形成する。加熱室５と熱交換室６とは、バッフル板とも呼ばれる隔壁１８によって仕切られている。この隔壁１８は、たとえばステンレス鋼板から成り、中央部には厚み方向に貫通する複数の透孔１９が相互に間隔をあけて設けられる吸引口２０が形成され、上部および下部は上下各一対の略Ｌ字状の取付片２５，２６によって天板１５および底板１７にそれぞれ取付けられている。隔壁１８の周縁部は、庫内空間１１を規定する内面から内側に退避して離間しており、前記隔壁１８の周縁部と前記内面との間には、ファン４の回転による遠心力の作用によって半径方向外方に吹き出され、伝熱管３と熱交換して昇温された高温の雰囲気ガスが熱交換室６から加熱室５に向かって通過する給気口２１が設けられる。
【００２２】
前記給気口２１は、隔壁１８の周方向全周にわたって形成されるので、加熱室５内に矢符Ｃで示されるように、外周領域から内周領域にまわり込む雰囲気ガスの対流を形成して、図示しない複数のホテルパンまたはトレーに乗載されて上下に多段階に収容された食材に接触させ、各食材の表面に生じる低温ガス膜層を剥離して、効率よく均一に加熱することができる。
【００２３】
伝熱管３は、その構成の一例として述べると、前記ガスバーナ２が接続され、略水平な軸線方向に延びる大径の燃焼管３ａ、燃焼管３ａの他端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる小径の第１伝熱管部分３ｂ、第１伝熱管部分３ｂの上端部に屈曲して連なり、略水平な軸線方向に延びる第２伝熱管部分３ｃ、第２伝熱管部分３ｃの一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って下方に延びる第３伝熱管部分３ｄ、第３伝熱管部分３ｄの下端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる第４伝熱管部分３ｅ、第４伝熱管部分３ｅの上端部に屈曲して連なり、略水平な軸線に沿って延びる第５伝熱管部分３ｆ、第５伝熱管部分３ｆの前記第１伝熱管部分３ｂ側の一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って下方に延びる第６伝熱管部分３ｇ、第６伝熱管部分３ｇの下端部に屈曲して連なり、略水平な軸線に沿って延びる第７伝熱管部分３ｈ、第７伝熱管部分３ｈの前記第３および第４伝熱管部分３ｄ，３ｅ側の一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる第８伝熱管部分３ｉ、第８伝熱管部分３ｉの上端部に屈曲して連なり、上方になるにつれて前記第１および第６伝熱管部分３ｂ，３ｇ側（図１の右側）に傾斜する第９伝熱管部分３ｊ、ならびに第９伝熱管部分３ｊの上端部に屈曲して連なり、前記第２および第５伝熱管部分３ｃ，３ｆよりも上方で略水平な軸線に沿って延びる第１０伝熱管部分３ｋを有する。
【００２４】
このような伝熱管３は、熱交換器用鋼管または加熱炉用鋼管によって実現される。前記ガスバーナ２は、天然ガスを燃料ガスとし、燃焼用空気と混合して燃焼するブンゼン式ガスバーナが用いられる。このガスバーナ２によって燃焼管３ａ内で発生した高温の燃焼ガスは、第１伝熱管部分３ｂの前記燃焼管３ａに連なる入口１３から供給され、第１０伝熱管部分３ｋの出口１４から排出され、伝熱管３が過熱される。
【００２５】
このようなコンベクションオーブン１には、前記伝熱管３に関して雰囲気ガスの流れ方向Ｃの上流側および下流側に、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６が設けられる。これらの第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６は、図１および図２において×印によって簡略化して示されている。第１温度検出器Ｓ１は、加熱室５に上方から臨む天板１５のほぼ中央に設けられ、第２温度検出器Ｓ２は、隔壁１８の前記吸引口２０とファン４の上部領域との間に設けられ、第３温度検出器Ｓ３は、熱交換室６内で天板１５近傍の上部領域に扉１０に近接して設けられる。また第４温度検出器Ｓ４は、熱交換室６内で底板１７近傍の下部領域に扉１０と対向する側板２４に近接して設けられ、第５温度検出器Ｓ５は、熱交換室５内で天板１５近傍の上部領域に前記側板２４に近傍して設けられ、第６温度検出器Ｓ６は、加熱室５に下方から臨む底板１７のほぼ中央に設けられる。
【００２６】
上記の第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６のうち、第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６は、加熱室５内の上部および下部の温度のばらつきを確認するための温度検出器として用いられ、第２温度検出器Ｓ２は雰囲気ガスの流れ方向Ｃの最も下流側の温度を検出するための下流側温度検出器として用いられ、第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５は、前記雰囲気ガスの流れ方向Ｃ上流側の前記伝熱管３との熱交換直後の高温の雰囲気ガスの温度を検出するための上流側温度検出器として用いられる。これらの第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６は、たとえば熱電対などの温度変化を電圧変化として検出する温度検出素子によって実現されてもよい。
【００２７】
図６は、コンベクションオーブン１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、前述のファン４はサーボモータＭの出力軸に直接固定されているものとし、ファン４の回転速度はサーボモータＭの出力軸の回転速度と同一であるものとして説明する。サーボモータＭは、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６からの各検出温度に基づいて運転開始／停止動作および回転速度制御手段３１によって制御される。この制御手段３１は、中央演算処理装置（略称ＣＰＵ）によって実現される制御回路３２と、この制御回路３２からの制御信号に応答して前記サーボモータＭを駆動する駆動回路３３と、オーブン本体９の扉１０の側方の正面壁２２に設けられ、加熱モード、温度、湿度および時間などの調理条件を入力して設定するための入力操作パネル２３とを含む。
【００２８】
前記入力操作パネル２３には、スチームの発生を伴わないオーブンモード、熱風の発生を伴わないスチームモードおよび熱風およびスチームの両者の発生を伴うコンビネーションモードなどの各種の運転モードを選択するための複数の設定モード選択キーと、この設定モード選択キーによって選択された設定モードにおける温度、湿度および時間などの設定値を設定するための置数ダイヤルつまみなどが設けられる。
【００２９】
前記制御回路３２は、下流側温度検出器である第２温度検出器Ｓ２の検出温度Ｔ２の最低温度Ｔｍｉｎと、上流側温度検出器である第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５の各検出温度Ｔ３〜Ｔ５のうちの最高温度Ｔｍａｘとの温度差ΔＴ１、
ΔＴ１ ＝ Ｔｍａｘ − Ｔｍｉｎ …（１）
を求め、この温度差ΔＴ１が予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、サーボモータＭの回転速度を低下させ、したがってファン４の回転速度を低下させる。前記予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１は、７〜２０°Ｃの範囲に選ばれ、好ましくは１０°Ｃに選ばれる。
【００３０】
前記制御回路３２はまた、加熱室５内の上部領域の温度Ｔ１を前記第１温度検出器Ｓ１によって検出し、下部領域の温度Ｔ６を第６温度検出器Ｓ６によって検出し、加熱室５内の上下の各領域間の温度差ΔＴ２、
ΔＴ２ ＝ │Ｔ１ − Ｔ６│ …（２）
が予め定める第２の設定温度差ΔＴａ２以下になったとき、サーボモータＭの回転速度、したがってファン４の回転速度を低下させる。前記設定温度差ΔＴａ２は、たとえば２０℃に選ばれる。
【００３１】
このように加熱室５内の上下の各領域の温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ２が予め定める設定温度差ΔＴａ２以下になったとき、ファン４の回転速度を低下させるので、加熱室５内へのホテルパンの収容位置およびその枚数ならびに食材の収容位置、その形状および収容量などの影響によって、加熱室５内の雰囲気ガスの円滑な流れが妨げられる領域が生じても、その流れを変化させて、加熱室５内に温度分布の大きなばらつきが生じることが防がれ、食材を均一に加熱することができる。
【００３２】
上記の第１の設定温度差ΔＴａ１によるサーボモータＭの制御は、一例として述べると、検出温度差ΔＴ１が設定温度差ΔＴａ１を超えているときには、最大回転速度Ｎｍａｘに設定されており、検出温度差ΔＴ１が入力操作パネル２３から入力して設定された第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、前記ファン４の回転速度を最高回転速度Ｎｍａｘよりも低い回転速度Ｎ１、
Ｎ１ ＝ Ｎｍａｘ／２ …（３）
に低下させる。またファン４の回転速度をＮ１に低下させたときから予め定める設定時間Ｗ内に、前記検出温度差ΔＴ１が前記予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１を超えたとき、前記ファン４の回転速度は、前記低い回転速度Ｎ１（＝Ｎｍａｘ／２）から元の回転速度Ｎｍａｘに上昇させる。
【００３３】
このような制御回路３２によってファン４の回転速度が制御されるので、庫内空間１１内の雰囲気ガスの循環・対流する速度および乱れの状態を変化させ、加熱室５に収容される食材に対する雰囲気ガスの接触する方向、強さおよび接触時間が変化して、その食材を最適な状態で加熱することができる。
【００３４】
図７は、制御手段３１の加熱調理時における制御動作を説明するためのフローチャートである。加熱調理が開始され、加熱室５には加熱されるべき食材がホテルパンまたはトレーなどに載置された状態で、上下に相互に間隔をあけて多段階に収容され、扉１０は閉じられ、加熱室５は閉鎖されている。この状態で、入力操作パネル２３によって、運転モード、温度、湿度および時間などが設定され、スタートスイッチ（図示せず）を押下して加熱が開始されると、ステップｎ１で、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６による庫内温度の検出値が、制御回路３２に時系列的に連続して、あるいは所定の時間間隔、たとえば０．３ｓｅｃ毎に入力されるとともに、ガスバーナ２の点火およびファン４の回転動作が開始され、加熱室５内の温度が前記入力操作パネル２３によって設定された温度に向かって上昇し、上下に多段階的に収容される各食材の加熱動作が開始される。
【００３５】
次に、ステップｎ２で、制御回路３２は、上記のように入力操作パネル２３によって設定された運転モード、温度、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６によって検出される各検出温度Ｔ１〜Ｔ６、および加熱室５内の湿度などの各種のデータに基づいて信号処理を行った後、第１の検出温度差ΔＴ１に基づいて前記ファン４の回転速度、したがってサーボモータＭの回転速度を制御する。
【００３６】
すなわち、前記制御回路３２は、第１の検出温度差ΔＴ１は、前述した式１によって、第２温度検出器Ｓ２による検出温度Ｔ２の最低温度Ｔｍｉｎと、第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５の各検出温度Ｔ３〜Ｔ５のうちの最高温度Ｔｍａｘとの差（＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）として求められる。
【００３７】
前記ステップｎ２において、上記の第１の検出温度差ΔＴ１が前記予め定める設定温度差ΔＴａ１を超えたときには、ステップｎ３へ移り、前記制御回路３２は、サーボモータＭの回転速度が最大回転速度Ｎｍａｘを保つように制御する。また上記の第１の検出温度差ΔＴ１が前記第１の設定温度差ΔＴａ１以下であれば、ステップｎ４へ移り、前記制御回路３２は、サーボモータＭの回転速度をＮ１に低下させる。このような制御回路３２による制御は、後述のステップｎ５で前記入力操作パネル２３によって設定された加熱時間が経過し、または手動によって停止スイッチが押圧操作されるまで繰り返され、上記のステップｎ２→ステップｎ３→ステップｎ５の第１の手順およびステップｎ２→ステップｎ４→ステップｎ５の第２の手順が繰り返されて食材が加熱される。
【００３８】
上記のステップｎ５で、予め設定された加熱時間が経過し、または手動停止スイッチが押圧操作されて停止信号が制御回路３２に入力されると、次のステップｎ６へ移り、制御回路３２はモータ停止信号を駆動回路３３に出力して、駆動回路３３からのサーボモータＭへの駆動電力の供給を停止させてファン４の回転を停止させるとともに、ガスバーナ２の燃焼を停止して、一連の加熱調理が終了する。
【００３９】
図８は、本件発明者による庫内温度の測定実験の温度測定位置を示す簡略化したコンベクションオーブン１の斜視図である。本件発明者は、上述した図１〜図７の実施の形態と同様なコンベクションオーブン１を用いて、図８の×印によって示されるように、前記第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６のうち、第１〜第３温度検出器Ｓ１〜Ｓ３および第６温度検出器Ｓ６を用いて、蒸気によって加熱するいわばむらし調理を行うスチーム加熱モード、高温雰囲気ガスによって加熱するオーブン加熱モード、および蒸気と高温雰囲気ガスとの併用によって加熱するコンビネーション加熱モードの３つの各モードに対して、被加熱物およびホテルパンを収容しない負荷なしの状態と、水１リットルおよびホテルパン６枚を収容した負荷ありの状態とについて、スチーム加熱モードでは７０°Ｃと１００°Ｃ、オーブン加熱モードでは、１７０°Ｃ，２５０°Ｃ，３００°Ｃ、コンビネーション加熱モードでは、１７０°Ｃ，２５０°Ｃ，３００°Ｃの各種の設定温度に対する庫内温度の測定実験を行った。その実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
【００４１】
上記の表１から明らかなように、各モードに拘わらず設定温度が高くなるほど第１，第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６のうちの最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎとの差ΔＴ１は大きくなる。各モードにおいて、最高回転速度Ｎｍａｘでファン４を回転したときの温度差ΔＴ１Nmaxと、Ｎｍａｘ／２でファン４を回転したときの温度差ΔＴ１Nmax/2とを比較して、ΔＴ１Nmax/2／ΔＴ１Nmax/2を求めると、表１の「倍率」の欄に記載するとおりである。これらの「倍率」の値について、「負荷なし」の場合と「負荷あり」の場合とを比較すると、「負荷あり」の場合は、水１リットルと６枚のホテルパンとによる熱吸収があるにも拘わらず、「負荷なし」の場合とほとんど変わらず、負荷があってもファン４の回転速度を低下させることによって、温度差がＮｍａｘ時の温度差に比べてむやみに大きくなることが抑制されていることが判る。
【００４２】
図９は、本件発明者の実験による庫内温度分布を計測したときの第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ１と、第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３の温度差ΔＴ２との関係を示すグラフである。第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６は、加熱室５内における上部領域と下部領域との温度を示し、また第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３は雰囲気ガスの流れ方向Ｃの上流側領域の温度と下流側領域の温度とを示す。前記加熱室５内の上下の各領域間の温度差、すなわち前記第２の温度差ΔＴａ２を、加熱されるべき食材に応じて選択的に決定し得るとき、この第２の温度差ΔＴａ２に対応する第１の温度差ΔＴａ１を図９から推定することができる。一例として述べると、第２の温度差ΔＴａ２が２０°Ｃ程度が好ましい食材を加熱しようとする場合、同図から前記制御回路３２に設定されるべき第１の温度差ΔＴａ１は、約７°Ｃである。
【００４３】
本発明の実施の他の形態として、上記の制御回路３２において、上記の第１の温度差ΔＴ１に基づいてサーボモータＭの回転速度をＮｍａｘからＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）に低下させた状態であっても、第２の検出温度差ΔＴ２が第２の設定温度差ΔＴａ２を超えると、加熱室５内の上下の各領域間の温度差が過大であるとして、サーボモータＭの回転速度をＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）から元の最大回転速度Ｎｍａｘに戻し、加熱室５内の温度分布の大きなばらつきの発生を抑制し、食材の配置位置および大きさに拘わらず均一に加熱することができるように構成されてもよい。
【００４４】
本発明の実施のさらに他の形態として、下流側温度検出器としての第２温度検出器Ｓ２および上流側温度検出器としての第３温度検出器Ｓ３によって検出される各検出温度Ｔ２，Ｔ３間の前記第１の検出温度差ΔＴ１が、予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、前記ファン４の回転速度をＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）に低下させた状態が予め定める設定時間Ｗ、たとえばＷ＝１０ｓｅｃにわたって継続したとき、前記ファン４の回転速度を前記Ｎ１（＝Ｎｍａｘ／２）よりもさらに低い第２の回転速度Ｎ２、たとえばＮ２＝Ｎｍａｘ／３に低下させるようにしてもよい。これによって、前記サーボモータＭによる電力の消費量を、より一層少なくすることができる。
【００４５】
本発明の実施のさらに他の形態として、前記第１の検出温度差ΔＴ１をたとえば７°Ｃ、１０°Ｃ、１４°Ｃ、１７°Ｃ、２０°Ｃと多段階的に設定し、これに対応して回転速度を、Ｎｍａｘ・４／５、Ｎｍａｘ・３／４、Ｎｍａｘ・３／４、Ｎｍａｘ／２に多段階的に変化させるように、前記制御手段３１によって制御するようにしてもよい。これによって、前記サーボモータＭによる電力の消費量を、さらに少なくすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることによって、無駄な電力の消費を少なくして、省エネルギ化を図ることができる。
【００４７】
請求項２記載の本発明によれば、検出温度の最大値と最小値との差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させるので、頻繁なファンの回転速度の低減が防がれ、これによって加熱室内の温度分布のばらつきを生じることなしに、無駄なファンの駆動を少なくして電力消費量を低減し、省エネルギ化を図ることができる。
【００４８】
請求項３記載の本発明によれば、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を第２の回転速度に低下させるので、ファンよる無駄な電力の消費をより一層少なくすることができ、電力消費量を低減して省エネルギ化を図ることができる。
【００４９】
請求項４記載の本発明によれば、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させるので、被加熱物の加熱中に不所望な加熱室内の温度の低下が防がれ、時間経過に伴う温度分布のばらつきを防止することができる。
【００５０】
請求項５記載の本発明によれば、加熱室の上部領域の温度と下部領域の温度との温度差が設定温度差以下になったときにファンの回転速度を低下させるので、被加熱物の形状、位置および収容量に拘らず加熱室内の温度分布のばらつきが抑制され、無駄な電力の消費が低減されるとともに、被加熱物を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のコンベクションオーブン１の内部構造を示す一側方から見た断面図である。
【図２】図１に示されるコンベクションオーブン１を正面側から見た断面図である。
【図３】コンベクションオーブン１の外観を示す正面図である。
【図４】図３の右側から見たコンベクションオーブン１の側面図である。
【図５】図３の上方からみたコンベクションオーブン１の平面図である。
【図６】コンベクションオーブン１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図７】制御手段３１の加熱調理時における制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本件発明者による庫内温度の測定実験の温度測定位置を示す簡略化したコンベクションオーブン１の斜視図である。
【図９】本件発明者による庫内温度分布の実験結果である第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ１と、第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３の温度差ΔＴ２との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ コンベクションオーブン
２ ガスバーナ
３ 伝熱管
４ ファン
５ 加熱室
６ 熱交換器
９ オーブン本体
１０ 扉
１１ 庫内空間
１５ 天板
１７ 底板
２０ 吸引口
２１ 給気口
２３ 入力操作パネル
３１ 制御手段
３２ 制御回路
３３ 駆動回路
Ｓ１〜Ｓ６ 温度検出器
【発明の属する技術分野】
本発明は、食材などの被加熱物を加熱室内に収容して、雰囲気ガスの対流加熱によって調理するコンベクションオーブンの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
厨房などの調理室においては、加熱室内の主として空気および水蒸気などの雰囲気ガスをファンによって吸引し、前記加熱室に隣接して設けられる熱交換室内の熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを再び加熱室に供給して、加熱室内の被加熱物である食材を対流加熱するコンベクションオーブンが従来から用いられている。
【０００３】
前記ファンは、加熱室および熱交換室を含む庫内空間で雰囲気ガスを循環しながら加熱室内で対流させ、加熱室内の温度分布を均一化するとともに、食材表面の低温ガス膜層を剥離し、食材の表面に常に高温の雰囲気ガスが接触するようにして、食材を最適な環境下で加熱して、希望する焼き色、火のとおり加減および水分の含有状態などの仕上がりに調理することができるように構成されている。
【０００４】
前記コンベクションオーブンは、前記庫内空間を有するオーブン本体と、このオーブン本体の正面側で開閉自在な扉とから成る。前記オーブン本体の正面側から見て前記加熱室の一側方には、熱交換器である伝熱管と、加熱室内の雰囲気ガスを吸引して伝熱管と熱交換し、この熱交換によって昇温された雰囲気ガスを前記加熱室へ供給するファンとが設けられる。このファンは、サーボモータによって予め設定された一定の回転速度で回転駆動される。前記庫内空間は、バッフル板とも呼ばれる偏平な略四角形の隔壁によって、食材がホテルパンまたはトレーなどに乗載された状態で収容される加熱室と、前記伝熱管およびファンが設けられる熱交換室とに仕切られる。前記隔壁のほぼ中央部には、前記ファンの吸引口が形成される。またこの隔壁の４側縁辺を含む周縁部と庫室空間を規定する内面との間には、前記伝熱管との熱交換によって加熱された高温の雰囲気ガスが前記加熱室に向けて通過する給気口が形成される。
【０００５】
このようなコンベクションオーブンは、食材の加熱調理時において、前記ファンが回転駆動されると、加熱室内の雰囲気ガスが前記隔壁のほぼ中央部に形成される吸引口から吸引され、ファンの回転による遠心力の作用によって半径方向外方へ吹き出される。こうしてファンから吹き出された雰囲気ガスは、伝熱管との熱交換によって昇温され、前記給気口から加熱室内へ供給される。このようにして循環する高温の雰囲気ガスは、加熱室内の食材を加熱した後、再び隔壁の吸引口から熱交換室内へ吸引され、再び伝熱管との熱交換によって昇温され、加熱室内でいわば強制的に対流させて、加熱室内に上下に多段階に収容される複数の食材を効率よく加熱して調理することができるように構成されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、ファンの回転速度が一定であるため、加熱室内に収容される各食材の形状が小さく、または個数が少なく、もしくはその双方である場合には、雰囲気ガスの食材によって奪われる吸収熱量が少なく、前記ファンによって熱交換室内に吸引される雰囲気ガスは、前記伝熱管との熱交換直後の雰囲気ガスに比べて温度がそれぼど低下していないにも拘わらず、前記一定の回転速度で回転するファンによって高温の雰囲気ガスが加熱室と熱交換室との間を循環される。また設定温度が１７０℃〜１８０℃以下の比較的低い温度に設定された場合であっても、前記ファンは１７０℃〜１８０℃を超える高温設定時の回転速度で回転する。このようなファンは、その消費電力がたとえば８００Ｗ程度と大きく、コンベクションオーブンの全消費電力の約８０％以上を占める。上記のように食材による吸収熱量が少なく、また加熱設定温度が低い場合、雰囲気ガスを高速で循環する必要がないにも拘わらず、ファンは常にフル回転で回転駆動されているため、無駄に電力を消費し、コンベクションオーブンの消費電力量が多く、経済性が劣るという問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、消費電力量を低減して省エネルギ化を図り、経済性を向上することができるようにしたコンベクションオーブンを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の本発明は、熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記熱交換器に関して雰囲気ガスの流れ方向の上流側と下流側とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブンである。
【０００９】
本発明に従えば、熱源によって加熱される熱交換器に近接してファンが備えられ、このファンによって被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを強制的に対流させて、前記加熱室内の被加熱物が加熱される。このようなコンベクションオーブンにおいて、前記ファンに関して雰囲気ガスの流れ方向の上流側および下流側には、温度検出器がそれぞれ設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることによって、無駄な電力の消費を少なくして、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１０】
請求項２記載の本発明は、前記雰囲気ガスの流れ方向上流側に設けられる上流側温度検出器による検出温度の最小値と、前記雰囲気ガスの流れ方向下流側に設けられる下流側温度検出器による検出温度の最大値との温度差が、前記予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とする。
【００１１】
本発明に従えば、前記各温度検出器によって検出される各検出温度として、雰囲気ガスの流れ方向上流側に設けられる上流側温度検出器による検出温度の最小値と、前記雰囲気ガスの流れ方向下流側に設けられる下流側温度検出器による検出温度の最大値とが用いられ、これらの検出温度の最大値と最小値との差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させるので、頻繁なファンの回転速度の低減が防がれ、これによって加熱室内の温度分布のばらつきを生じることなしに、無駄なファンの駆動を少なくして電力の消費量を削減し、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１２】
請求項３記載の本発明は、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を前記低下させた状態よりもさらに低い第２の回転速度に低下させることを特徴とする。
【００１３】
本発明に従えば、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を前記低下させた状態よりもさらに低い第２の回転速度に低下させるので、ファンの回転速度がより細かく制御され、電力の消費量をより一層少なくして、省エネルギ化を図り、経済性が向上される。
【００１４】
請求項４記載の本発明は、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に従えば、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させるので、被加熱物の加熱中に不所望な加熱室内の温度の低下が防がれ、加熱中の時間経過に伴う加熱室内の温度の大きな変動を防止し、無駄な電力の消費を少なくして、加熱室内の温度を被加熱物に応じて設定された設定温度付近に維持して、最適な庫内環境を実現することができる。
【００１６】
請求項５記載の本発明は、熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記加熱室内の上部領域と下部領域とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が、予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブンである。
【００１７】
本発明に従えば、熱源によって加熱される熱交換器に近接してファンが備えられ、このファンによって被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを強制的に対流させて、前記加熱室内の被加熱物が加熱される。このようなコンベクションオーブンにおいて、加熱室の上部領域および下部領域に設けられる温度検出器による各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、ファンの回転速度を低下させることによって、加熱室内に収容される被加熱物の形状、収容位置および収容量などによって雰囲気ガスの円滑な流れが妨げられる領域が生じても、その流れが変化し、加熱室内に大きな温度のばらつきが生じることが防がれ、ファンを一定の回転速度で回転し続けた場合に比べて、無駄な電力の消費が低減されるとともに、収容された被加熱物を均一に加熱することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態のコンベクションオーブン１の内部構造を示す一側方から見た断面図であり、図２は図１に示されるコンベクションオーブン１を正面側から見た断面図であり、図３はコンベクションオーブン１の外観を示す正面図であり、図４は図３の左側から見たコンベクションオーブン１の側面図であり、図５は図３の上方から見たコンベクションオーブン１の平面図である。厨房の床７に設置される基台８上には、本実施の形態のコンベクションオーブン１が載置される。このコンベクションオーブン１は、熱源であるガスバーナ２と、ガスバーナ２からの高温の排ガスが導かれて加熱され、大略的に四角形に屈曲した環状に形成される熱交換器である伝熱管３と、伝熱管３の内方のほぼ中央で伝熱管３に近接して外囲され、略水平な回転軸線まわりに回転自在に設けられるファン４とを備える。
【００１９】
このようなコンベクションオーブン１は、被加熱物である食材が収容される加熱室５内の雰囲気ガスを前記伝熱管３およびファン４が備えられる熱交換室６内に吸引して、前記伝熱管３と間接熱交換し、この間接熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室５に供給して、前記加熱室５に収容される食材をたとえば３０〜３００°Ｃの範囲で加熱温度を任意に設定して加熱することができる。前記ファン４は、サーボモータＭによって予め定める回転方向Ｇに回転駆動される。サーボモータＭは、後述する制御手段３１によって、回転速度（以下、回転数［ｒｐｍ］と同義とする）、回転方向、運転開始／停止動作が制御される。
【００２０】
前記コンベクションオーブン１は、基台８に載置され、前記加熱室５を有するオーブン本体９と、オーブン本体９の正面側で略鉛直な軸線まわりに矢符Ａ１，Ａ２方向に開閉自在に設けられる扉１０とを有する。扉１０の遊端部には、開閉用操作ハンドル１２が設けられ、この操作ハンドル１２を把持して、図３に示される鉛直下方に垂下した状態から矢符Ｂ１方向に角変位すると、扉１０のオーブン本体９に対するロック状態が解除され、扉１０を開いて加熱室５を開放し、食材をホテルパンまたはトレーなどに乗載して加熱室５に対して出入れすることができる。前記ホテルパンおよびトレーは、たとえばステンレス鋼から成る。また操作ハンドル１２を前記矢符Ｂ１方向に角変位させた状態から矢符Ｂ２方向に角変位することによって、扉１０をオーブン本体９に対してロック状態にして、加熱室５を気密に閉鎖することができる。
【００２１】
前記オーブン本体９の加熱室５の一側方、すなわち図２の左方には、前記伝熱管３およびファン４が設けられる熱交換室６が形成される。これらの加熱室５と熱交換室６とを含んで、庫内空間１１を形成する。加熱室５と熱交換室６とは、バッフル板とも呼ばれる隔壁１８によって仕切られている。この隔壁１８は、たとえばステンレス鋼板から成り、中央部には厚み方向に貫通する複数の透孔１９が相互に間隔をあけて設けられる吸引口２０が形成され、上部および下部は上下各一対の略Ｌ字状の取付片２５，２６によって天板１５および底板１７にそれぞれ取付けられている。隔壁１８の周縁部は、庫内空間１１を規定する内面から内側に退避して離間しており、前記隔壁１８の周縁部と前記内面との間には、ファン４の回転による遠心力の作用によって半径方向外方に吹き出され、伝熱管３と熱交換して昇温された高温の雰囲気ガスが熱交換室６から加熱室５に向かって通過する給気口２１が設けられる。
【００２２】
前記給気口２１は、隔壁１８の周方向全周にわたって形成されるので、加熱室５内に矢符Ｃで示されるように、外周領域から内周領域にまわり込む雰囲気ガスの対流を形成して、図示しない複数のホテルパンまたはトレーに乗載されて上下に多段階に収容された食材に接触させ、各食材の表面に生じる低温ガス膜層を剥離して、効率よく均一に加熱することができる。
【００２３】
伝熱管３は、その構成の一例として述べると、前記ガスバーナ２が接続され、略水平な軸線方向に延びる大径の燃焼管３ａ、燃焼管３ａの他端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる小径の第１伝熱管部分３ｂ、第１伝熱管部分３ｂの上端部に屈曲して連なり、略水平な軸線方向に延びる第２伝熱管部分３ｃ、第２伝熱管部分３ｃの一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って下方に延びる第３伝熱管部分３ｄ、第３伝熱管部分３ｄの下端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる第４伝熱管部分３ｅ、第４伝熱管部分３ｅの上端部に屈曲して連なり、略水平な軸線に沿って延びる第５伝熱管部分３ｆ、第５伝熱管部分３ｆの前記第１伝熱管部分３ｂ側の一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って下方に延びる第６伝熱管部分３ｇ、第６伝熱管部分３ｇの下端部に屈曲して連なり、略水平な軸線に沿って延びる第７伝熱管部分３ｈ、第７伝熱管部分３ｈの前記第３および第４伝熱管部分３ｄ，３ｅ側の一端部に屈曲して連なり、略鉛直な軸線に沿って上方に延びる第８伝熱管部分３ｉ、第８伝熱管部分３ｉの上端部に屈曲して連なり、上方になるにつれて前記第１および第６伝熱管部分３ｂ，３ｇ側（図１の右側）に傾斜する第９伝熱管部分３ｊ、ならびに第９伝熱管部分３ｊの上端部に屈曲して連なり、前記第２および第５伝熱管部分３ｃ，３ｆよりも上方で略水平な軸線に沿って延びる第１０伝熱管部分３ｋを有する。
【００２４】
このような伝熱管３は、熱交換器用鋼管または加熱炉用鋼管によって実現される。前記ガスバーナ２は、天然ガスを燃料ガスとし、燃焼用空気と混合して燃焼するブンゼン式ガスバーナが用いられる。このガスバーナ２によって燃焼管３ａ内で発生した高温の燃焼ガスは、第１伝熱管部分３ｂの前記燃焼管３ａに連なる入口１３から供給され、第１０伝熱管部分３ｋの出口１４から排出され、伝熱管３が過熱される。
【００２５】
このようなコンベクションオーブン１には、前記伝熱管３に関して雰囲気ガスの流れ方向Ｃの上流側および下流側に、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６が設けられる。これらの第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６は、図１および図２において×印によって簡略化して示されている。第１温度検出器Ｓ１は、加熱室５に上方から臨む天板１５のほぼ中央に設けられ、第２温度検出器Ｓ２は、隔壁１８の前記吸引口２０とファン４の上部領域との間に設けられ、第３温度検出器Ｓ３は、熱交換室６内で天板１５近傍の上部領域に扉１０に近接して設けられる。また第４温度検出器Ｓ４は、熱交換室６内で底板１７近傍の下部領域に扉１０と対向する側板２４に近接して設けられ、第５温度検出器Ｓ５は、熱交換室５内で天板１５近傍の上部領域に前記側板２４に近傍して設けられ、第６温度検出器Ｓ６は、加熱室５に下方から臨む底板１７のほぼ中央に設けられる。
【００２６】
上記の第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６のうち、第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６は、加熱室５内の上部および下部の温度のばらつきを確認するための温度検出器として用いられ、第２温度検出器Ｓ２は雰囲気ガスの流れ方向Ｃの最も下流側の温度を検出するための下流側温度検出器として用いられ、第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５は、前記雰囲気ガスの流れ方向Ｃ上流側の前記伝熱管３との熱交換直後の高温の雰囲気ガスの温度を検出するための上流側温度検出器として用いられる。これらの第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６は、たとえば熱電対などの温度変化を電圧変化として検出する温度検出素子によって実現されてもよい。
【００２７】
図６は、コンベクションオーブン１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。なお、以下の説明において、前述のファン４はサーボモータＭの出力軸に直接固定されているものとし、ファン４の回転速度はサーボモータＭの出力軸の回転速度と同一であるものとして説明する。サーボモータＭは、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６からの各検出温度に基づいて運転開始／停止動作および回転速度制御手段３１によって制御される。この制御手段３１は、中央演算処理装置（略称ＣＰＵ）によって実現される制御回路３２と、この制御回路３２からの制御信号に応答して前記サーボモータＭを駆動する駆動回路３３と、オーブン本体９の扉１０の側方の正面壁２２に設けられ、加熱モード、温度、湿度および時間などの調理条件を入力して設定するための入力操作パネル２３とを含む。
【００２８】
前記入力操作パネル２３には、スチームの発生を伴わないオーブンモード、熱風の発生を伴わないスチームモードおよび熱風およびスチームの両者の発生を伴うコンビネーションモードなどの各種の運転モードを選択するための複数の設定モード選択キーと、この設定モード選択キーによって選択された設定モードにおける温度、湿度および時間などの設定値を設定するための置数ダイヤルつまみなどが設けられる。
【００２９】
前記制御回路３２は、下流側温度検出器である第２温度検出器Ｓ２の検出温度Ｔ２の最低温度Ｔｍｉｎと、上流側温度検出器である第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５の各検出温度Ｔ３〜Ｔ５のうちの最高温度Ｔｍａｘとの温度差ΔＴ１、
ΔＴ１ ＝ Ｔｍａｘ − Ｔｍｉｎ …（１）
を求め、この温度差ΔＴ１が予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、サーボモータＭの回転速度を低下させ、したがってファン４の回転速度を低下させる。前記予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１は、７〜２０°Ｃの範囲に選ばれ、好ましくは１０°Ｃに選ばれる。
【００３０】
前記制御回路３２はまた、加熱室５内の上部領域の温度Ｔ１を前記第１温度検出器Ｓ１によって検出し、下部領域の温度Ｔ６を第６温度検出器Ｓ６によって検出し、加熱室５内の上下の各領域間の温度差ΔＴ２、
ΔＴ２ ＝ │Ｔ１ − Ｔ６│ …（２）
が予め定める第２の設定温度差ΔＴａ２以下になったとき、サーボモータＭの回転速度、したがってファン４の回転速度を低下させる。前記設定温度差ΔＴａ２は、たとえば２０℃に選ばれる。
【００３１】
このように加熱室５内の上下の各領域の温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ２が予め定める設定温度差ΔＴａ２以下になったとき、ファン４の回転速度を低下させるので、加熱室５内へのホテルパンの収容位置およびその枚数ならびに食材の収容位置、その形状および収容量などの影響によって、加熱室５内の雰囲気ガスの円滑な流れが妨げられる領域が生じても、その流れを変化させて、加熱室５内に温度分布の大きなばらつきが生じることが防がれ、食材を均一に加熱することができる。
【００３２】
上記の第１の設定温度差ΔＴａ１によるサーボモータＭの制御は、一例として述べると、検出温度差ΔＴ１が設定温度差ΔＴａ１を超えているときには、最大回転速度Ｎｍａｘに設定されており、検出温度差ΔＴ１が入力操作パネル２３から入力して設定された第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、前記ファン４の回転速度を最高回転速度Ｎｍａｘよりも低い回転速度Ｎ１、
Ｎ１ ＝ Ｎｍａｘ／２ …（３）
に低下させる。またファン４の回転速度をＮ１に低下させたときから予め定める設定時間Ｗ内に、前記検出温度差ΔＴ１が前記予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１を超えたとき、前記ファン４の回転速度は、前記低い回転速度Ｎ１（＝Ｎｍａｘ／２）から元の回転速度Ｎｍａｘに上昇させる。
【００３３】
このような制御回路３２によってファン４の回転速度が制御されるので、庫内空間１１内の雰囲気ガスの循環・対流する速度および乱れの状態を変化させ、加熱室５に収容される食材に対する雰囲気ガスの接触する方向、強さおよび接触時間が変化して、その食材を最適な状態で加熱することができる。
【００３４】
図７は、制御手段３１の加熱調理時における制御動作を説明するためのフローチャートである。加熱調理が開始され、加熱室５には加熱されるべき食材がホテルパンまたはトレーなどに載置された状態で、上下に相互に間隔をあけて多段階に収容され、扉１０は閉じられ、加熱室５は閉鎖されている。この状態で、入力操作パネル２３によって、運転モード、温度、湿度および時間などが設定され、スタートスイッチ（図示せず）を押下して加熱が開始されると、ステップｎ１で、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６による庫内温度の検出値が、制御回路３２に時系列的に連続して、あるいは所定の時間間隔、たとえば０．３ｓｅｃ毎に入力されるとともに、ガスバーナ２の点火およびファン４の回転動作が開始され、加熱室５内の温度が前記入力操作パネル２３によって設定された温度に向かって上昇し、上下に多段階的に収容される各食材の加熱動作が開始される。
【００３５】
次に、ステップｎ２で、制御回路３２は、上記のように入力操作パネル２３によって設定された運転モード、温度、第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６によって検出される各検出温度Ｔ１〜Ｔ６、および加熱室５内の湿度などの各種のデータに基づいて信号処理を行った後、第１の検出温度差ΔＴ１に基づいて前記ファン４の回転速度、したがってサーボモータＭの回転速度を制御する。
【００３６】
すなわち、前記制御回路３２は、第１の検出温度差ΔＴ１は、前述した式１によって、第２温度検出器Ｓ２による検出温度Ｔ２の最低温度Ｔｍｉｎと、第３〜第５温度検出器Ｓ３〜Ｓ５の各検出温度Ｔ３〜Ｔ５のうちの最高温度Ｔｍａｘとの差（＝Ｔｍａｘ−Ｔｍｉｎ）として求められる。
【００３７】
前記ステップｎ２において、上記の第１の検出温度差ΔＴ１が前記予め定める設定温度差ΔＴａ１を超えたときには、ステップｎ３へ移り、前記制御回路３２は、サーボモータＭの回転速度が最大回転速度Ｎｍａｘを保つように制御する。また上記の第１の検出温度差ΔＴ１が前記第１の設定温度差ΔＴａ１以下であれば、ステップｎ４へ移り、前記制御回路３２は、サーボモータＭの回転速度をＮ１に低下させる。このような制御回路３２による制御は、後述のステップｎ５で前記入力操作パネル２３によって設定された加熱時間が経過し、または手動によって停止スイッチが押圧操作されるまで繰り返され、上記のステップｎ２→ステップｎ３→ステップｎ５の第１の手順およびステップｎ２→ステップｎ４→ステップｎ５の第２の手順が繰り返されて食材が加熱される。
【００３８】
上記のステップｎ５で、予め設定された加熱時間が経過し、または手動停止スイッチが押圧操作されて停止信号が制御回路３２に入力されると、次のステップｎ６へ移り、制御回路３２はモータ停止信号を駆動回路３３に出力して、駆動回路３３からのサーボモータＭへの駆動電力の供給を停止させてファン４の回転を停止させるとともに、ガスバーナ２の燃焼を停止して、一連の加熱調理が終了する。
【００３９】
図８は、本件発明者による庫内温度の測定実験の温度測定位置を示す簡略化したコンベクションオーブン１の斜視図である。本件発明者は、上述した図１〜図７の実施の形態と同様なコンベクションオーブン１を用いて、図８の×印によって示されるように、前記第１〜第６温度検出器Ｓ１〜Ｓ６のうち、第１〜第３温度検出器Ｓ１〜Ｓ３および第６温度検出器Ｓ６を用いて、蒸気によって加熱するいわばむらし調理を行うスチーム加熱モード、高温雰囲気ガスによって加熱するオーブン加熱モード、および蒸気と高温雰囲気ガスとの併用によって加熱するコンビネーション加熱モードの３つの各モードに対して、被加熱物およびホテルパンを収容しない負荷なしの状態と、水１リットルおよびホテルパン６枚を収容した負荷ありの状態とについて、スチーム加熱モードでは７０°Ｃと１００°Ｃ、オーブン加熱モードでは、１７０°Ｃ，２５０°Ｃ，３００°Ｃ、コンビネーション加熱モードでは、１７０°Ｃ，２５０°Ｃ，３００°Ｃの各種の設定温度に対する庫内温度の測定実験を行った。その実験結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
上記の表１から明らかなように、各モードに拘わらず設定温度が高くなるほど第１，第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６のうちの最高温度Ｔｍａｘと最低温度Ｔｍｉｎとの差ΔＴ１は大きくなる。各モードにおいて、最高回転速度Ｎｍａｘでファン４を回転したときの温度差ΔＴ１Nmaxと、Ｎｍａｘ／２でファン４を回転したときの温度差ΔＴ１Nmax/2とを比較して、ΔＴ１Nmax/2／ΔＴ１Nmax/2を求めると、表１の「倍率」の欄に記載するとおりである。これらの「倍率」の値について、「負荷なし」の場合と「負荷あり」の場合とを比較すると、「負荷あり」の場合は、水１リットルと６枚のホテルパンとによる熱吸収があるにも拘わらず、「負荷なし」の場合とほとんど変わらず、負荷があってもファン４の回転速度を低下させることによって、温度差がＮｍａｘ時の温度差に比べてむやみに大きくなることが抑制されていることが判る。
【００４２】
図９は、本件発明者の実験による庫内温度分布を計測したときの第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ１と、第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３の温度差ΔＴ２との関係を示すグラフである。第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６は、加熱室５内における上部領域と下部領域との温度を示し、また第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３は雰囲気ガスの流れ方向Ｃの上流側領域の温度と下流側領域の温度とを示す。前記加熱室５内の上下の各領域間の温度差、すなわち前記第２の温度差ΔＴａ２を、加熱されるべき食材に応じて選択的に決定し得るとき、この第２の温度差ΔＴａ２に対応する第１の温度差ΔＴａ１を図９から推定することができる。一例として述べると、第２の温度差ΔＴａ２が２０°Ｃ程度が好ましい食材を加熱しようとする場合、同図から前記制御回路３２に設定されるべき第１の温度差ΔＴａ１は、約７°Ｃである。
【００４３】
本発明の実施の他の形態として、上記の制御回路３２において、上記の第１の温度差ΔＴ１に基づいてサーボモータＭの回転速度をＮｍａｘからＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）に低下させた状態であっても、第２の検出温度差ΔＴ２が第２の設定温度差ΔＴａ２を超えると、加熱室５内の上下の各領域間の温度差が過大であるとして、サーボモータＭの回転速度をＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）から元の最大回転速度Ｎｍａｘに戻し、加熱室５内の温度分布の大きなばらつきの発生を抑制し、食材の配置位置および大きさに拘わらず均一に加熱することができるように構成されてもよい。
【００４４】
本発明の実施のさらに他の形態として、下流側温度検出器としての第２温度検出器Ｓ２および上流側温度検出器としての第３温度検出器Ｓ３によって検出される各検出温度Ｔ２，Ｔ３間の前記第１の検出温度差ΔＴ１が、予め定める第１の設定温度差ΔＴａ１以下になったとき、前記ファン４の回転速度をＮ１（＝Ｎｍａｘ／２）に低下させた状態が予め定める設定時間Ｗ、たとえばＷ＝１０ｓｅｃにわたって継続したとき、前記ファン４の回転速度を前記Ｎ１（＝Ｎｍａｘ／２）よりもさらに低い第２の回転速度Ｎ２、たとえばＮ２＝Ｎｍａｘ／３に低下させるようにしてもよい。これによって、前記サーボモータＭによる電力の消費量を、より一層少なくすることができる。
【００４５】
本発明の実施のさらに他の形態として、前記第１の検出温度差ΔＴ１をたとえば７°Ｃ、１０°Ｃ、１４°Ｃ、１７°Ｃ、２０°Ｃと多段階的に設定し、これに対応して回転速度を、Ｎｍａｘ・４／５、Ｎｍａｘ・３／４、Ｎｍａｘ・３／４、Ｎｍａｘ／２に多段階的に変化させるように、前記制御手段３１によって制御するようにしてもよい。これによって、前記サーボモータＭによる電力の消費量を、さらに少なくすることができる。
【００４６】
【発明の効果】
請求項１記載の本発明によれば、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることによって、無駄な電力の消費を少なくして、省エネルギ化を図ることができる。
【００４７】
請求項２記載の本発明によれば、検出温度の最大値と最小値との差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させるので、頻繁なファンの回転速度の低減が防がれ、これによって加熱室内の温度分布のばらつきを生じることなしに、無駄なファンの駆動を少なくして電力消費量を低減し、省エネルギ化を図ることができる。
【００４８】
請求項３記載の本発明によれば、前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を第２の回転速度に低下させるので、ファンよる無駄な電力の消費をより一層少なくすることができ、電力消費量を低減して省エネルギ化を図ることができる。
【００４９】
請求項４記載の本発明によれば、前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させるので、被加熱物の加熱中に不所望な加熱室内の温度の低下が防がれ、時間経過に伴う温度分布のばらつきを防止することができる。
【００５０】
請求項５記載の本発明によれば、加熱室の上部領域の温度と下部領域の温度との温度差が設定温度差以下になったときにファンの回転速度を低下させるので、被加熱物の形状、位置および収容量に拘らず加熱室内の温度分布のばらつきが抑制され、無駄な電力の消費が低減されるとともに、被加熱物を均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態のコンベクションオーブン１の内部構造を示す一側方から見た断面図である。
【図２】図１に示されるコンベクションオーブン１を正面側から見た断面図である。
【図３】コンベクションオーブン１の外観を示す正面図である。
【図４】図３の右側から見たコンベクションオーブン１の側面図である。
【図５】図３の上方からみたコンベクションオーブン１の平面図である。
【図６】コンベクションオーブン１の概略的な電気的構成を示すブロック図である。
【図７】制御手段３１の加熱調理時における制御動作を説明するためのフローチャートである。
【図８】本件発明者による庫内温度の測定実験の温度測定位置を示す簡略化したコンベクションオーブン１の斜視図である。
【図９】本件発明者による庫内温度分布の実験結果である第１および第６温度検出器Ｓ１，Ｓ６の各検出温度Ｔ１，Ｔ６の温度差ΔＴ１と、第２および第３温度検出器Ｓ２，Ｓ３の各検出温度Ｔ２，Ｔ３の温度差ΔＴ２との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ コンベクションオーブン
２ ガスバーナ
３ 伝熱管
４ ファン
５ 加熱室
６ 熱交換器
９ オーブン本体
１０ 扉
１１ 庫内空間
１５ 天板
１７ 底板
２０ 吸引口
２１ 給気口
２３ 入力操作パネル
３１ 制御手段
３２ 制御回路
３３ 駆動回路
Ｓ１〜Ｓ６ 温度検出器
Claims (5)
- 熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記熱交換器に関して雰囲気ガスの流れ方向の上流側と下流側とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブン。 - 前記雰囲気ガスの流れ方向上流側に設けられる上流側温度検出器による検出温度の最小値と、前記雰囲気ガスの流れ方向下流側に設けられる下流側温度検出器による検出温度の最大値との温度差が、前記予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とする請求項１記載のコンベクションオーブン。
- 前記ファンの回転速度を低下させた状態が予め定める設定時間にわたって継続したとき、前記ファンの回転速度を前記低下させた状態よりもさらに低い第２の回転速度に低下させることを特徴とする請求項１または２記載のコンベクションオーブン。
- 前記予め定める設定時間内に各温度検出器による検出温度の温度差が前記予め定める設定温度差を超えたとき、前記ファンの回転速度を上昇させることを特徴とする請求項２または３記載のコンベクションオーブン。
- 熱源と、熱源によって加熱される熱交換器と、熱交換器に近接して設けられるファンとを備え、被加熱物が収容される加熱室内の雰囲気ガスを前記ファンによって前記熱交換器およびファンが備えられる熱交換室内に吸引して前記熱交換器と熱交換し、この熱交換によって昇温された高温の雰囲気ガスを前記加熱室に供給して、前記加熱室に収容される被加熱物を加熱するコンベクションオーブンにおいて、
前記加熱室内の上部領域と下部領域とに温度検出器が設けられ、各温度検出器によって検出される各検出温度の温度差が、予め定める設定温度差以下になったとき、前記ファンの回転速度を低下させることを特徴とするコンベクションオーブン。
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