JP7487432B1 - コンベクションオーブン - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータの特性を考慮しつつ、効果的に輻射加熱と対流加熱を行うことが可能なコンベクションオーブンを提供する。【解決手段】本発明のコンベクションオーブン１は、被加熱物を加熱する加熱室１２０と、加熱室１２０の両側壁に設けられた調理皿受け１３０と、加熱室１２０の天面壁を介して形成される送風機室１２１に配設される送風機１４０と、通電によって発熱する発熱体を備える複数の加熱部材１５０とを備え、加熱部材１５０が、上部ヒータ１５０Ａとして、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータ１５１Ａ、１５１Ｂ、及び、カーボンフィラメントをガラス菅で包囲することで形成され主に中赤外線を発するカーボンヒータ１５２Ａを含み、上部ヒータとして使用されるシーズヒータ１５１Ａが、送風口１２２から供給される空気を受けるよう配設され、下部ヒータ１５０Ｂとしてシーズヒータ１５１Ｂを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、コンベクションオーブンに関するものであり、特に、様々な調理モードに対応するため効果的に加熱調理を行う技術に関する。

コンベクションオーブンは、加熱室内において食パンやピザなどの被加熱物を載置する載置皿を備え、加熱室内における載置皿の上方及び下方に抵抗加熱によって熱を発生するヒータが配設され、ヒータからの輻射熱によって載置皿上の被加熱物が加熱調理される。また、送風機から加熱室内に吹き込まれる空気をヒータからの熱によって加熱して対流させることで、対流による均一な加熱を図る。

従来のコンベクションオーブンは、ヒータの表面が高温になるシーズヒータが多く用いられる。シーズヒータは通電によって発熱するニクロム線の周囲に絶縁体を介して金属製のパイプを包囲することで形成される。ニクロム線を包囲する金属製のパイプの熱伝達率が高いことから、空気流に熱を伝えやすく、コンベクションオーブンのための発熱体としてシーズヒータが多く用いられる。

ところで、シーズヒータは赤外線の中でも波長が大きいいわゆる遠赤外線を主に放射するヒータである。遠赤外線は、波長の小さな近赤外線や中赤外線と比して、物体の表面を効果的に加熱することができるものの、物体の内部にまで到達することができず、物体の内部までは加熱しにくいという性質がある。また、ヒータ自体の立ち上がりが悪く、立ち上がり速度が遅いという弱点がある。したがって、シーズヒータを用いてオーブン調理を行う場合には予熱に時間がかかる。さらに、通電電力に対する応答性も悪いため、シーズヒータを用いた発熱体は一般に制御性が良くない。

そのため、シーズヒータのみを用いたコンベクションオーブンで、チキンの丸焼きやグラタンあるいは焼き菓子など、じっくりと熱を加えていく調理を行う場合には、予熱及び焼き上がりに時間がかかるだけでなく、表面だけが焦げ内部には火が通らないという状態になり得る。

また、コンベクションオーブンにおいては、チキンの丸焼きやグラタンあるいは焼き菓子など、じっくりと熱を加えていく機能を求められる一方で、パンをトーストする機能やピザを焼くといった、比較的短時間で高温に加熱する機能も要求される。しかしながら、シーズヒータのみを用いたコンベクションオーブンでは、短時間で表面をパリっと焼き上げるような加熱調理を行うことは難しい。

このような状況に鑑み、様々な種別のヒータを用いてコンベクションオーブンを構成する技術が提案されている（特許文献１）。

特許文献１に記載のコンベクションオーブンは、加熱室を区画する天井壁近傍に遠赤外線を放出する第１のヒータと、後壁に対流加熱に寄与する第２のヒータを備える。遠赤外線を放射する第１のヒータと対流加熱に寄与する第２のヒータの組み合わせにより、効果的に加熱を行うものである。

しかしながら、特許文献１に開示されるようなコンベクションオーブンであっても、輻射による加熱は応答性の良くない遠赤外線を放射する第１のヒータに依存したものであり、短時間でトーストをパリっと焼き上げるような加熱調理を行うことは難しい。

また、仮に、対流加熱のためのヒータとして、立ち上がり時間が短く物体内部まで浸透しやすい近赤外線や中赤外線を放射するヒータを採用した場合、通電によって発熱するフィラメントが石英ガラスなどのガラス管によって包囲されているため、ガラス管表面温度が低く、また、ガラス管の熱伝達率が高くないため、フィラメントの発熱を効果的に対流熱に変換することができないという課題があった。

特開２０２２－０８８１３８号公報

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、ヒータの特性を考慮しつつ、効果的に輻射加熱と対流加熱を行うことが可能なコンベクションオーブンを提供することを目的とする。

本発明では、以下のような解決手段を提供する。

第１の特徴に係るコンベクションオーブンは、被加熱物を加熱する加熱室と、加熱室の両側壁に設けられ、被加熱物を載置するための調理皿を設置する調理皿受けと、加熱室の天面壁を介して形成される送風機室に配設され、天面壁に設けられた送風口から加熱室に向けて空気を供給する送風機と、通電によって発熱する発熱体を備える複数の加熱部材とを備え、加熱部材が、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータ、及び、カーボンフィラメントをガラス菅で包囲することで形成され主に中赤外線を発するカーボンヒータを含み、シーズヒータが、送風口から供給される空気を受けるよう配設される。

第１の特徴に係る発明によれば、加熱部材として遠赤外線を発するシーズヒータだけでなく、立ち上がり時間が短く物体内部まで浸透しやすい中赤外線を発するカーボンヒータを併用するため、予熱時間及び加熱時間を短くしつつも内部にまでしっかりと熱を加えることができる。また、熱伝達率が高い金属パイプにより包囲して形成されたシーズヒータを送風口から供給される空気を受けるよう配設するため、シーズヒータから発せられた熱を空気流に効果的に伝達することができ、大きな対流熱を発生させることができコンベクションオーブンとしての加熱性能を高めることができる。

第２の特徴に係る発明は、第１の特徴に係る発明であって、送風口が天面壁の中心側に密に設けられた複数の開口であるとともに、加熱部材が調理皿受けの上方に配設される上部ヒータを含み、上部ヒータとしてシーズヒータとカーボンヒータをそれぞれ複数本備え、カーボンヒータがシーズヒータよりも天面壁の端部側に配設される。

第２の特徴に係る発明によれば、送風口が天面壁の中心側に密に設けられた複数の開口であるため、加熱室に向けて略鉛直下方向きの空気流を発生させることができ、加熱室の上部に滞留しがちな高温の空気を加熱室内に均一に対流させることができる。また、カーボンヒータは衝撃に弱いガラス管で包囲されているものの、調理皿受けの上方に配設される上部ヒータとして用いられるため、物体などの接触により破損する危険を低減することができる。しかも、カーボンヒータはシーズヒータよりも天面壁の端部側に配設されるため、より物体などの接触の危険性は低い。さらに、天面壁の中心側に設けられた送風口から供給された空気を受けるように複数本のシーズヒータが配設され、シーズヒータよりも端部側に複数本のカーボンヒータが配設されるため、対流による加熱を行う場合には主にシーズヒータから発せられる熱を利用することになる。そして、輻射による加熱を行う場合には、天面壁の両端部側に設けられたカーボンヒータから調理皿全体に向けて輻射熱を放出することができ、均一な輻射加熱を行うことができる。

第３の特徴に係る発明は、第２の特徴に係る発明であって、送風口の略直下にシーズヒータを備える。

第３の特徴に係る発明によれば、シーズヒータが送風口の略直下に設けられるため、送風口から略鉛直下方に吹き込まれる空気にシーズヒータから発せられる熱を直接的に伝達することでき、少ない電力であっても、大きな対流熱を発生させることができる。

第４の特徴に係る発明は、第１から第３のいずれかに係る発明であって、調理皿受けの下方に配設される下部ヒータを含み、下部ヒータが、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータを含む。

第４の特徴に係る発明によれば、調理皿受けの下方に配設される下部ヒータを備えるため、加熱室の下部で発生させた熱を利用して効果的に熱を加えることができる。また、下部ヒータとして金属パイプで包囲されたシーズヒータを用いるため、物体の落下などによるヒータの損傷を防止することができる。

本発明によれば、ヒータの特性を考慮しつつ、効果的に輻射加熱と対流加熱を行うことが可能なコンベクションオーブンを提供することができる。

図１は、本発明に係るコンベクションオーブンの前方から見た斜視図である。図１（ａ）は斜め下方から見た状態を、図１（ｂ）は斜め上方から見た状態を示す。 図２は、本発明に係るコンベクションオーブンの正面方向から見た斜視図である。図２（ａ）は斜め上方から見た状態を、図２（ｂ）は斜め下方から見た状態を示す。 図３は、図２（ｂ）におけるＡ－Ａ断面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。

図１～図３を用いて、本実施形態に係るコンベクションオーブン１の全体構成について説明する。

図１は、本発明に係るコンベクションオーブンの前方から見た斜視図である。図１（ａ）は斜め下方から見た状態を、図１（ｂ）は斜め上方から見た状態を示す。図２は、本発明に係るコンベクションオーブンの正面方向から見た斜視図である。図２（ａ）は斜め上方から見た状態を、図２（ｂ）は斜め下方から見た状態を示す。図３は、図２（ｂ）におけるＡ－Ａ断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係るコンベクションオーブン１は、コンベクションオーブン本体１１０と、加熱室１２０と、調理皿受け１３０と、送風機１４０と、ヒータ１５０と、操作部１６０と、図示しない制御部によって構成される。

コンベクションオーブン本体１１０は、略直方体形状に形成され、内部に加熱室１２０を画定する。コンベクションオーブン本体１１０の前面には被加熱物の出し入れ口となる前面開口が設けられており、前面開口は扉体１１１によって開閉可能に覆われる。

加熱室１２０は、図示しない調理皿に載置した被加熱物をヒータ１５０及び送風機１４０を用いて加熱するものであり、略直方体形状を呈する。加熱室１２０はその上端を画定する略矩形状の天面壁１２１を備え、天面壁１２１には後述する送風機１４０からの空気流を加熱室１２０内に供給するための送風口１２２が設けられる。送風口１２２は、略矩形状に形成された天面壁１２１の中心側が密になるよう、同心円状に設けられた複数の開口である。

調理皿受け１３０は、被加熱物を載置するための図示しない調理皿を設置するためのものであり、本実施形態においては、左右の壁部における所定の高さにおいて前後方向に形成される段部によって構成される。すなわち、図示しない調理皿は、扉体１１１を開放した状態において、調理皿受け１３０に沿って前後方向にスライドさせることによって加熱室１２０に着脱される。なお、本実施形態においては、調理皿受け１３０は複数の高さに設けられており、被加熱物の大きさや操作部１６０で設定される調理モードに応じて、調理皿を設置する高さを変更できるようになっている。

送風機１４０は、加熱室１２０内において被加熱物を対流加熱するための空気流を発生させるものであり、図３に示すように、加熱室１２０を構成する天面壁１２１の上方に形成される送風機室１４１に設置される。送風機１４０の回転軸は略鉛直方向に延設されており、図示しないモータによって回転軸が駆動されることにより空気流が発生する。天面壁１２１には送風口１２２が設けられており、送風機１４１によって発生せしめた空気流は、送風口１２２から加熱室１２０に向けて略鉛直下方に流下するようになっている。

加熱部材１５０は、輻射熱及び対流熱を発生させるための加熱要素であり、通電によって発熱する発熱体を備える。本実施形態におけるコンベクションオーブン１は複数の種類の加熱部材１５０を備えており、加熱室１２０の上部、すなわち調理皿受け１３０の上方には上部ヒータ１５０Ａを、加熱室１２０の下部、すなわち調理皿受け１３０の下方には下部ヒータ１５０Ｂを加熱部材１５０として備える。

図１（ａ）及び図２（ａ）に示すように、上部ヒータ１５０Ａは、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータ１５１Ａ、及び、カーボンフィラメントをガラス菅で包囲することで形成され主に中赤外線を発するカーボンヒータ１５２Ａを含む。上部ヒータ１５０Ａを構成するシーズヒータ１５１Ａは、送風口１２２から供給される空気を受けるよう、送風口１２２の直下において幅方向に沿って配設される。また、シーズヒータ１５１Ａの周囲に反射板などは設けず、ヒータ表面が空気を受けて直接的に熱伝達を行うことができるようになっている。上部ヒータ１５０Ａを構成するカーボンヒータ１５２Ａは、シーズヒータ１５１Ａよりも送風口１２２から離れた位置において幅方向に沿って配設される。図３に示すように、本実施形態においては、上部ヒータ１５０Ａは２本のシーズヒータ１５１Ａ及び２本のカーボンヒータ１５２Ａによって構成されており、２本のシーズヒータ１５１Ａは送風口１２２の直下でかつ加熱室１２０の前後方向において中心側に、２本のカーボンヒータ１５２Ａはシーズヒータ１５１Ａよりも前後方向において加熱室１２０の端部側に配設される。

一般に、シーズヒータは、発熱体であるニクロム線を金属パイプで包囲して形成され、主に遠赤外線を発する。遠赤外線は物体内に浸透しにくく、ごく表面（０．１～０．２ｍｍ）の加熱のみ行われる。ヒータ部の最高温度は６００～８００℃であり、放射熱密度は約５Ｗ／ｃｍ２とエネルギ密度は低い。また、立ち上がりに数分程度の時間がかかり、通電に対する応答性は低い。このような特性を有するため、シーズヒータは表面を炙るのに適しているが、被加熱物内部にまで熱が伝わりにくく、大きな被加熱物をじっくり加熱するのには向かない。

一方、カーボンヒータは、発熱体であるカーボンフィラメントを不活性ガスなどの絶縁体とともに石英ガラス菅で包囲して形成され、主に中赤外線を発する。中赤外線は物体内部まで浸透しやすく、塊状の被加熱物、特に、水分を多く含んだ被加熱物の内部の加熱に適している。ヒータ部の最高温度は９００～１，１００℃であり、放射熱密度は約１４Ｗ／ｃｍ２とエネルギ密度が高い。立ち上がりが数秒程度と短く、通電に対する応答性も優れており、温度制御しやすい。

本実施形態においては、上部ヒータ１５０Ａとして、シーズヒータ１５１Ａ及びカーボンヒータ１５２Ａを併用する。

また、図１（ｂ）及び図２（ｂ）に示すように、下部ヒータ１５０Ｂは、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータ１５１Ｂを含む。図３に示すように、下部ヒータ１５０Ｂを構成するシーズヒータ１５１Ｂは、加熱室１２０の底壁部近傍において、幅方向に沿って２本配設される。

操作部１６０は、コンベクションオーブン本体１１０における前面上部に形成され、加熱時間や調理モードを操作して設定するためのツマミによって構成される。

このように構成されたコンベクションオーブン１によると、加熱部材１５０として遠赤外線を発するシーズヒータ１５１Ａ、１５２Ａだけでなく、立ち上がり時間が短く物体内部まで浸透しやすい中赤外線を発するカーボンヒータ１５１Ｂを併用するため、予熱時間及び加熱時間を短くしつつも内部にまでしっかりと熱を加えることができる。また、シーズヒータとカーボンヒータを併用するため、幅広い波長の赤外線を同時に放射することができ、炙り調理などに理想とされる炭火焼きの赤外線波長を再現することができ、これにより、被加熱物の食味を向上させることができる。

また、熱伝達率が高い金属パイプにより包囲して形成されたシーズヒータ１５１Ａを送風口１２２から供給される空気を受けるよう配設するため、シーズヒータ１５１Ａから発せられた熱を空気流に効果的に伝達することができ、大きな対流熱を発生させることができコンベクションオーブン１としての加熱性能を高めることができる。

送風口１２２が天面壁の中心側に密に設けられた複数の開口であるため、加熱室１２０に向けて略鉛直下方向きの空気流を発生させることができ、加熱室１２０の上部に滞留しがちな高温の空気を加熱室１２０内に均一に対流させることができる。また、カーボンヒータ１５２Ａは衝撃に弱いガラス管で包囲されているものの、調理皿受け１３０の上方に配設される上部ヒータ１５０Ａとして用いられるため、物体などの接触により破損する危険を低減することができる。

しかも、カーボンヒータ１５２Ａはシーズヒータ１５１Ａよりも天面壁の端部側に配設されるため、より物体などの接触の危険性は低い。さらに、天面壁の中心側に設けられた送風口１２２から供給された空気を受けるように複数本のシーズヒータ１５１Ａが配設され、シーズヒータ１５１Ａよりも端部側に複数本のカーボンヒータ１５２Ａが配設されるため、対流による加熱を行う場合には主にシーズヒータ１５１Ａから発せられる熱を利用することになる。そして、輻射による加熱を行う場合には、天面壁の両端部側に設けられたカーボンヒータ１５２Ａから調理皿全体に向けて輻射熱を放出することができ、均一な輻射加熱を行うことができる。

また、シーズヒータ１５１Ａが送風口１２２の略直下に設けられるため、送風口１２２から略鉛直下方に吹き込まれる空気にシーズヒータ１５１Ａから発せられる熱を直接的に伝達することでき、少ない電力であっても、大きな対流熱を発生させることができる。

さらに、調理皿受け１３０の下方に配設される下部ヒータ１５０Ｂを備えるため、加熱室１２０の下部で発生させた熱を利用して効果的に熱を加えることができる。また、下部ヒータ１５０Ｂとして金属パイプで包囲されたシーズヒータ１５１Ｂを用いるため、物体の落下などがあってもヒータが損傷しにくく、安全に使用を継続することができる。特に、上部ヒータ１５０Ａとして配設するシーズヒータ１５１Ａと下部ヒータ１５０Ｂとして配設するシーズヒータ１５１Ｂを併用することで、多機能オーブン低温調理時の制御が容易となる。

上記のような構成のコンベクションオーブン１を用いて、例えばパンをトーストする場合、パンの内部に熱を加えることは必要ではあるものの、主に表面に焼目を付けるための加熱が必要となる。その場合、シーズヒータ１５１Ａ、１５１Ｂによる加熱が適しているが、シーズヒータ１５１Ａ、１５１Ｂは立ち上がりに時間がかかるため、シーズヒータ１５１Ａ、１５１Ｂのみによる加熱では調理に時間がかかってしまう。そのため、カーボンヒータ１５１Ｂとシーズヒータ１５１Ａ、１５１Ｂを併用し、短時間で加熱が完了し、しかも表面に程よい焼目を付けることが可能な加熱調理が必要となる。

なお、本実施形態においては、カーボンヒータ１５２Ａを上部ヒータ１５０Ａとしてシーズヒータ１５１Ａと同等の高さに配設する構成としたが、これに限ったものではなく、輻射による効果的な加熱を実施できるものであれば、他の高さに配設するものであってもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述したこれらの実施形態に限るものではない。また、本発明の実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

また、上記した実施の形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。

この発明のコンベクションオーブンは、食パンなどの被加熱物を加熱調理する加熱調理器において有用である。

１ コンベクションオーブン
１１０ コンベクションオーブン本体
１２０ 加熱室
１３０ 調理皿受け
１４０ 送風機
１５０ 加熱部材
１５０Ａ 上部ヒータ
１５１Ａ シーズヒータ
１５１Ｂ カーボンヒータ
１５０Ｂ 下部ヒータ
１５１Ｂ シーズヒータ
１６０ 操作部

Claims (2)

1. 被加熱物を加熱する加熱室と、
   前記加熱室の両側壁に設けられ、前記被加熱物を載置するための調理皿を設置する調理皿受けと、
   前記加熱室の天面壁を介して形成される送風機室に配設され、前記天面壁に設けられた送風口から前記加熱室に向けて空気を供給する送風機と、
   通電によって発熱する発熱体を備える複数の加熱部材とを備え、
   前記加熱部材が、前記調理皿受けの上方に配設される上部ヒータとして、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータ、及び、カーボンフィラメントをガラス菅で包囲することで形成され主に中赤外線を発するカーボンヒータを含み、
   前記上部ヒータとして使用されるシーズヒータが、前記送風口から供給される空気を受けるよう配設され、
   前記加熱部材が、前記調理皿受けの下方に配設される下部ヒータとして、ニクロム線を金属パイプで包囲することで形成され主に遠赤外線を発するシーズヒータを含む、
   コンベクションオーブン。
2. 前記送風口の略直下に前記シーズヒータを備える、
   請求項１に記載のコンベクションオーブン。