(57)【要約】【課題】  短時間で多くの水蒸気を発生可能な蒸気発生器およびそれを搭載した加熱調理器を提供する。【解決手段】  本発明は、パイプ２内に圧着された、対向する少なくとも二つの面を持つＰＴＣ発熱素子１４と、当該ＰＴＣ発熱素子１４の一面およびその一面と対向する対向面にそれぞれ接触するように配置される複数の電極７ａ，７ｂを備え、少なくとも片方の電極部分を包み込むように配置された絶縁シート９と、好ましくはパイプ２に貼り付けられた放熱板３と、パイプ２の端面を封止する封止剤４からなり、これらを液体を湛える筐体１の内部に設置し、パイプ２露出面および放熱板３の露出面に水を直接接触させて蒸気を生成する構成の蒸気発生器１に関する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する少なくとも二つの面を持つＰＴＣ発熱素子と、当該ＰＴＣ発熱素子の一面およびその一面と対向する対向面にそれぞれ接触するように配置される複数の電極板とを備え、当該複数の電極板の内の一方を絶縁シートで覆ってあり片絶縁とすることで放熱性を向上させてあり、これらを内装したパイプ及びパイプに接着もしくはパイプから切り起こされた放熱板を、直接液体を湛える筐体内に納めることによって、水を接触させて蒸気を生成する構成であることを特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記パイプの両端面には、絶縁性樹脂または、キャップなどの防水処理が施されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記パイプの両端面には、絶縁性樹脂または、キャップなどの防水処理が施されてはいなくても、前記パイプの両端面を、液体を湛える筐体の外部に突出させることにより、防水性を確保していることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
前記パイプ及び前記放熱板の表面を、樹脂コーティングやアルマイト加工などによって、耐腐食性を施してある請求項１から請求項３に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
蒸気発生に留まらず、温水発生にも適用可能な請求項１から請求項４いずれかに記載のある蒸気発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ＰＴＣ発熱素子を発熱源として蒸気を発生させる蒸気発生器およびそれを搭載した加熱調理器に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、日本をはじめとする先進諸国において、動物性脂肪あるいは塩分の過剰摂取、運動不足およびストレス過多を原因とする生活習慣病が増加してきている。かかる状況の下、健康的な食生活が人々の関心を集めている。最近では、低カロリー、減塩およびビタミン等の栄養に富む料理方法の一つとして、過熱水蒸気を用いて食材を加熱する調理方法が注目を浴びている。【０００３】  同じ温度の水の熱量と空気の熱量とを比較すると、水の熱量の方が大きい。このため、空気と比べて、過熱水蒸気の方が食材を温めやすい。加えて、過熱水蒸気が食材に接すると、食材の表面に水滴が付くため、過熱水蒸気が水になるときに発生する凝縮熱が食材の温度を上げる速度を高めるのに寄与する。このような過熱水蒸気の性質によって、過熱水蒸気と接する食材の脂肪分を有効に低下させることができる。また、食材の表面に付いた水は余分な塩分を除去する働きがある。これは、食材の塩分を低下させるのに寄与する。さらに、過熱水蒸気は、庫内の酸素濃度を下げるため、ビタミンなどの栄養素の酸化を防止することができる。このような過熱水蒸気を用いて食材を調理する調理器は、例えば、特許文献１に開示されている。
【特許文献１】特開２００６−０８７６４１号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  ところで、上述のような水蒸気によって食材を調理する調理器に搭載される蒸気発生器には、多くの種類がある。その一例を図６、図７および図８に示す。図６、図７および図８は、それぞれ、蒸気発生器の斜視図、図６のＢ−Ｂ線断面図および図６の領域Ｃ部分における垂直方向の断面図を示す。【０００５】  図６に示すように、蒸気発生器５０は、円柱形状の金属容器５１の上面外周にリング形状の鍔５２を有する。金属容器５１の上面であって鍔５２の内側には、蒸気発生器５０の内部方向に窪む凹部５３が形成されている。金属容器５１の下面には、絶縁材料がら成る円柱形状の凸部５４が突出して設けられている。金属容器５１内の電極間に電圧を印加するため、通電用のワイヤー５５，５５が当該電極から凸部５４を介して金属容器５１の外へと延出されている。【０００６】  図７および図８示すように、金属容器５１の内部には、４枚のＰＴＣ（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）発熱素子５６が、金属容器５１の中央を取り囲むように略９０度間隔で平面上に敷設されている。各ＰＴＣ発熱素子５６は、その上下両面側から板状の電極５７，５７で挟まれている。電極５７，５７で挟まれた各ＰＴＣ発熱素子５６は、電極５７ごとその周囲を絶縁シート（例えば、ポリイミド製のフィルムから成るシート）５８にて覆われ、さらにその外側を金属容器５１で覆われている。各ＰＴＣ発熱素子５６は、電極５７，５７の間に電圧を印加すると徐々に温度上昇するが、キュリー点以上の温度になると急激に抵抗が増加し、それによって自己温度制御機能を発揮する定温発熱体である。各ＰＴＣ発熱素子５６の熱は、電極５７，５７と金属容器５１との導通を防止する絶縁シート５８を介して、金属容器５１に伝えられる。このため、暖められた金属容器５１の凹部５３に水を注入すると、その水が加熱され水蒸気が発生する。【０００７】  しかし、上述の蒸気発生器５０の金属容器５１に接する水が水蒸気になるまでの速度をさらに上げて、より短時間で大量の水蒸気を発生させる要望が高まっている。【０００８】  本発明は、かかる要望に応えるべくなされたものであって、短時間で多くの水蒸気を発生可能な蒸気発生器およびそれを搭載した加熱調理器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  上記目的を達成するために、本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ＰＴＣ発熱素子から容器に熱が伝わるまでの間に熱量のロスが多いことが原因で、水蒸気を高速で生成するのが難しいということがわかった。この原因を除去すべく、本発明者らは、ＰＴＣ発熱素子から水の接する部分までの介在物を低減して、水蒸気の生成速度を著しく高めることに成功した。具体的には、次のような手段により、目的を達成するに至った。【００１０】  すなわち、本発明は、対向する少なくとも二つの面を持つＰＴＣ発熱素子と、当該ＰＴＣ発熱素子の一面およびその一面と対向する対向面にそれぞれ接触するように配置される複数の電極を備え、それら一方の電極を包む絶縁シートで電気的片絶縁を施してあり、更にそれらがパイプ内に内装され、パイプが納められた筐体に水を湛え、パイプに直接、または複数のパイプ間に接着された放熱板に直接水を接触させて蒸気を生成する構成をもつ蒸気発生器である。【００１１】  また、本発明は、前記ＰＴＣ発熱素子と、前記電極、前記絶縁シートを収容し両端部を通じてのみ外部と連通可能な中空部と、前記中空部内に配置されて前記電極部材に接続されたケーブルと、パイプ端面の空間および端面とケーブルの隙間を塞ぐ、電気絶縁性および防水性を有する封止材と、を備えたことを特徴としている。【００１２】  本発明の、絶縁防水型蒸気発生器は、電気絶縁性および防水性に優れているので、液体に接する環境下で用いても漏電することなく安全である。【００１３】  また、本発明は、さらに、前記絶縁シートで一方の前記電極板のみを包むだけでなく、両極の電極板を発熱体を包むようにして、両絶縁型の絶縁防水型蒸気発生器としてもよい。【００１４】  また、本発明は、さらに前記パイプの両端を、液体を湛える筐体の外部に突出させることにより、液体がパイプの内部に入らないような構造とした絶縁型蒸気発生器としてもよい。【００１５】  また、本発明は、さらにパイプ外部に接着、もしくはパイプから切り起こされた放熱板を省いて、パイプのみを放熱部としてもよい。【００１６】  また、本発明は、さらにパイプとパイプの間だけでなく、パイプの外側にも接着、もしくはパイプから切り起こされた放熱板を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１７】  本発明によれば、短時間で多くの水蒸気を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  次に、本発明の蒸気発生器およびそれを搭載した加熱調理器の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。【００１９】１．蒸気発生器
実施の形態
図１は、蒸気発生器の好適な実施形態の斜視図である。図２は、図１に示す蒸気発生器を上方から見た平面図である。【００２０】  図１および図２に示すように、実施の形態に係る蒸気発生器は、液体を湛える筐体１を備える。筐体１は上方に開口部６を有する。ただし、筐体１は、角型以外の形状（例えば、円筒型）の筐体を用いてもよい。筐体１の内部には、ＰＴＣ発熱素子と、それに接着された電極板と、少なくとも一方の電極を包む絶縁シートとを内装したパイプ２と、パイプ２に張り合わされた、もしくはパイプ２から切り起こされた放熱板３が配置されている。【００２１】  パイプ２および放熱板３は、放熱性に優れるアルミニウムから成るが、アルミニウム以外の金属、例えばステンレススチールや銅から成るものでも良い。また、表面に防触処理を施した金属を用いてもよい。【００２２】  図３は、図１に示す蒸気発生器の幅方向略中央を長さ方向と平行に紙面上下方向で切断したときのＡ−Ａ’線断面図である。【００２３】  筐体１の内部には、パイプ２と、それらに挟まれる形で放熱板３が配置されている。パイプ２の内部には、ＰＴＣ発熱素子８と、それを挟み込む形で電極板７ａ、７ｂが配置されている。また、絶縁シート９が電極板７ｂを囲むように配置されていることから、片絶縁の効果がある。電極板７ａは絶縁シート９に囲まれてはおらず、直接熱がパイプ２に伝わるように放熱効果を促進させている。また、対向するように配置された絶縁シートに囲まれていない、２本のパイプ２の間に、放熱板３を接着することにより、より一層の放熱効果を促進させている。【００２４】  電気的に絶縁されていない電極板７ａ、７ａ’は省略されて、ＰＴＣ発熱素子８を直接パイプ２の内面に接触させてもよい。【００２５】  各ＰＴＣ発熱素子８は、ペロブスカイト型強誘電体であるチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）を主成分とし、Ｐｂ、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂｉ、Ｎａ等の元素を添加してＢａ２＋を当該元素のいずれか少なくとも一つの元素にて置換させることにより、キュリー温度（Ｔｃ）を上昇させて動作温度を上げたセラミックス発熱素子である。以下に、ＰｂによってＢａの一部を置換した組成を持つＰＴＣ発熱素子８の製造方法の一例を示す。【００２６】  ＢａＣＯ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２およびＳｉＯ２の各原料粉末を、（Ｂａ０．７０Ｐｂ０．３０）ＴｉＯ３となるように調整し、ボールミルにて１５時間の湿式粉砕・混合を行う。次に、湿式粉砕・混合後のスラリーに、ＰＶＡ等に代表されるバインダー（スラリーに対して約１重量％）を加えて、造粒する。次に、造粒後の顆粒を約１ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力を加えて金型成形を行い、角板形状（あるいは円板形状）の成形体を作製する。次に、電気炉に成形体を入れて、約１０００〜１２５０℃にて約１時間保持する条件で焼成し、焼結体を作製する。最後に、得られた焼結体に対して切断、研削等の加工を施し、所望形状のＰＴＣ発熱素子８を得る。【００２７】  上記の製造方法において、ＰｂＯとＢａＣＯ３との混合比を変化させ、ＢａとＰｂのモル比を所望のモル比とする（ＢａｘＰｂ１−ｘ）ＴｉＯ３（ここで、０＜Ｘ＜１）を製造することができる。また、ＢａＣＯ３、ＰｂＯ、ＴｉＯ２およ��ＳｉＯ２は、必須の原料粉末ではなく、例えば、別の原料粉末としてＳｂ２Ｏ３粉末をさらに加え、あるいはＳｉＯ２粉末の代わりにホウケイ酸鉛ガラスの粉末を加えることもできる。さらに、スラリーに加えるバインダの種類および添加量、造粒条件、成形の種類およびその条件、焼結方法およびその条件についても、適宜変更することができる。例えば、焼成温度を低くあるいは焼成時間を短くすることにより、焼結密度をわずかに低くして、ポーラスな焼結体を製造することもできる。焼結体中に多くのポア（空孔）を分散させることにより、ヒートショックに対する耐性の高いＰＴＣ発熱素子８を得ることができる。【００２８】  蒸気発生器の電極板７ａ、７ｂ、に電源を接続すると、電極板７ａ、ＰＴＣ発熱素子８および電極板７ｂに電流が流れる。この結果、ＰＴＣ発熱素子８の温度が上昇し、温度がＴｃ以上になると急激に抵抗が増加し、ＰＴＣ発熱素子８は、ほぼ一定温度で発熱する。パイプ及び放熱板全体が、直接筐体に貯めた水に触れることで、水蒸気の生成速度をより大きくすることができる。【００２９】  次に、蒸気発生器の好適な製造方法について説明する。【００３０】  ＰＴＣ発熱素子１４において電極板７ａ及び７ｂと接触する上下両面にアルミニウムを溶射して薄膜１６を形成する。【００３１】  次に、絶縁性の接着剤（例えば、シリコーン系接着剤）を電極板７ａ及び７ｂそれぞれの片面に薄く塗布し、絶縁性の接着剤が塗布された電極板７ａの上にＰＴＣ発熱素子１４を配置し、その上からもう一方の絶縁性の接着剤が塗布された電極板７ｂを、ＰＴＣ発熱素子１４を挟み、強く押し付ける。その際、ＰＴＣ発熱素子１４の上下面に形成された薄膜１６の凹凸部分の突部が接着剤の層を突き抜けて電極板７ａ、７ｂに接触する。これにより、ＰＴＣ発熱素子１４と電極板７ａ、７ｂが電気的に接触する。ただし、絶縁性の接着剤に代えて、導電性の接着剤を用いてもよい。【００３２】  次に、電極板７ｂを覆うように絶縁シート９を配置し、これらをパイプ２の内部に挿入し、パイプ２にプレス機で圧力を加え、押しつぶすことで、ＰＴＣ発熱素子１４、電極板７ａ及び７ｂ、パイプ２、絶縁シート９を密着させる。電極板７ａ及び７ｂに取り付けられたワイヤー５に電流を流すことで、ＰＴＣ発熱素子１４が発熱し、絶縁性の接着剤は硬化する。【００３３】  次に、パイプ２を２本作製し、その側面に絶縁性の接着剤を薄く塗布する。接着剤が塗布された面同士で、放熱板３を挟み込み圧力を加える。ワイヤー５に電流を流すことで、ＰＴＣ発熱素子１４が発熱し、絶縁性の接着剤が硬化することにより、パイプ２と放熱板３は接着される。ただし、放熱板は出力が十分に得られる状態ならば必ずしも必要ではなく、パイプのみでもよい。【００３４】  次に、パイプ２の端面を電気的絶縁性のある樹脂や、キャップで封止を施し、パイプ２内部は電極板７ａおよび７ｂに接続されたワイヤー５によってのみ、電気的に外部との接続が可能な絶縁防水型ＰＴＣ発熱器が出来上がる。【００３５】  次に、前記絶縁防水型ＰＴＣ発熱器を図１に開示するように、液体を湛える筐体１の内部に取り付けることによって、絶縁防水型蒸気発生器が完成する。【００３６】  このような蒸気発��器において、ＰＴＣ発熱素子１４の上下両面に電圧を印加した状態で筺体１に水を供給すると、水は、主として、パイプ２の露出面、放熱板３の露出面に接触して瞬時に水蒸気になる。【００３７】  図１に開示するような絶縁防水型蒸気発生器はパイプ２全体が筺体１内部に収められた構造になっているが、パイプ２の両端面を、液体を湛える筐体１の外部に出すことによって、電気的絶縁性のある樹脂や、キャップで封止を施さなくても、防水性を確保することができる。【００３８】    図１に開示するような絶縁防水型蒸気発生器を用いることにより、液体を瞬時に温水に変える液体加熱器としても利用できる。【００３９】２．加熱料理器
図５は、蒸気発生器を搭載した加熱料理器の好適な実施の形態の概略構成図である。【００４０】  実施の形態に係る加熱調理器４０は、その内部に、調理対象の食材４２を載せるトレー４１と、蒸気発生器１と、蒸気発生器１に水を供給するための水供給部４３と、水供給部４３から蒸気発生器１に水を注入するための注入管４４を備える。蒸気発生器１の上方には、食材４２に向けて水蒸気を噴射する噴射器４５が備えられている。【００４１】  調理条件をセットして加熱料理器４０の調理開始スイッチをオンにすると、水供給部４３内の水は、矢印４６に示すように注入管４４を通って、蒸気発生器１に供給される。蒸気発生器１内にて発生した水蒸気は、点線矢印４７に示すように、噴射器４５により食材４２に噴射される。この結果、食材４２が加熱調理される。【００４２】  以上、蒸気発生器およびそれを搭載した加熱調理器の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、種々の変形を施して実施することができる。
【実施例】
【００４３】  次に、本発明の実施例について説明する。【００４４】１．評価対象物
（１）実施例１
長さ２４ｍｍ×幅１４．５ｍｍ×厚さ２．５ｍｍ、約２４０℃にて一定加熱可能な角板形状のＰｂ置換型のチタン酸バリウム焼結体（Ｂａ０．７０Ｐｂ０．３０）ＴｉＯ３（以後、「ＰＴＣ発熱素子」という。）を４枚用意し、その最も広い２つの対向面（２４ｍｍ×１４．５ｍｍの面）に対してアルミニウムの溶射を施し、アルミニウム薄膜を形成した。次に、板厚０．３ｍｍのアルミニウム電極板を２枚用意し、それぞれの板の片面に絶縁性の接着剤を薄く塗布し、絶縁性接着剤でＰＴＣ発熱素子を挟み込むように圧力を掛け、電極板に接続されたワイヤーに電圧をかけることにより、絶縁性接着剤を硬化させた。さらに、図３に開示するように、１方の電極板上に絶縁シートを配置し、これをパイプ内に挿入し、パイプに圧力を加えることで全体を密着させた。こうして作製された２本のパイプの間に、放熱板を接着した。最後に、各パイプの両端面をシリコーン樹脂で封止し、パイプの外部にはワイヤーのみが突出している防水型ヒータが完成した。このヒータを、液体を湛える筐体内に納めることで、評価対象の蒸気発生器（実施例１）の作製を完了した。【００４５】（２）比較例１
実施例１において用意したＰＴＣ発熱素子を４個用意し、各ＰＴＣ発熱素子の最も広い２つの対向面に対してアルミニウムの溶射を施し、アルミニウム薄膜を形成した。続いて、各ＰＴＣ発熱素子の最も広い２つの面とほぼ同じ形状で同じ面積のアルミニウム製の板状電極を２枚用意し、各ＰＴＣ発熱素子との接着面に絶縁性のシリコーン系接着剤を薄く塗布して、各ＰＴＣ発熱素子の対向する２つの面から板状電極で挟むように、２枚の板状電極を各ＰＴＣ発熱素子に接着した。次に、各ＰＴＣ発熱素子に接着した２枚の板状電極に通電用のワイヤーを延ばし、ワイヤーを外に露出させて、２枚の板状電極に挟まれた状態の各ＰＴＣ発熱素子の周囲をポリイミド製のフィルムでそれぞれ覆った。次に、直径６０ｍｍ×高さ１０ｍｍのアルミニウム製の容器（図６、図７および図８に示す形態を有する容器）を用意し、その中にポリイミド製のフィルムで覆った状態の板状電極付きのＰＴＣ発熱素子を４個封入した。容器は、ポリイミド製のフィルムで覆ったものの形状が隙間なく容器の内部に接するように設計した。通電用のコードは、容器の下部から、絶縁材料から成る円柱形状の凸部を通して外部に引き出した。こうして、評価比較対象の蒸気発生器（比較例１）の作製を完了した。【００４６】２．特性評価方法
実施例１に示す蒸気発生器の４枚の通電板および比較例１に示す蒸気発生器の通電用のワイヤーにＡＣ１０４Ｖを印加して、各蒸気発生器内の各ＰＴＣ発熱素子を加熱した。通電と同時に、実施例１に示す蒸気発生器の筐体および比較例１に示す蒸気発生器の上面の凹部に、それぞれ、２０℃の水１５ｃｃを入れた注射筒から各５ｃｃを注いだ。その後、５秒毎に水を５ｃｃずつ２回注入し、通電開始から、合計１５ｃｃの水が完全に蒸発するまでの時間を測定した。また、評価中、各蒸気発生器に電流・電圧計をそれぞれ接続し、それぞれの電流値と電圧値を測定した。電流値は、安定した電流値で決定した。【００４７】３．評価結果
表１に、実施例１および比較例１の評価条件と評価結果を示す。【００４８】
【表１】
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【００４９】  表１に示す結果から明らかなように、実施例１に示す蒸気発生器は、比較例１に示す蒸気発生器に比べて、電流値が大きく（比較例１：０．９１Ａ、実施例１：７．２Ａ）、注いだ水が完全に蒸発するまでの時間が約７倍短かった（比較例１：４７８秒、実施例１：７２秒）。この結果より、実施例１に示す蒸気発生器の方が、蒸気を極めて短時間で発生させることができると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】  本発明の蒸気発生器は、一例として、食材を水蒸気によって加熱するのに利用可能である。【００５１】  瞬時での蒸気発生のみでなく、瞬時での温水発生にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】  図１は、蒸気発生器の好適な実施形態の斜視図である。
【図２】  図２は、図１に示す蒸気発生器を上方から見た平面図である。
【図３】  図３は、図１に示す蒸気発生器の幅方向略中央を長さ方向と直角に紙面上下方向で切断したときのＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】  図４は、図３に示すＰＴＣ発熱素子の拡大斜視図である。
【図５】  図５は、蒸気発生器を搭載した加熱料理器の好適な実施の形態の概略構成図である。
【図６】  図６は、本発明との比較対象となる蒸気発生器の斜視図である。
【図７】  図７は、図６に示す蒸気発生器のＢ−Ｂ線断面図である。
【図８】  図８は、図６に示す蒸気発生器の領域Ｃ部分における垂直方向の断面図を示す。
【符号の説明】
【００５３】１      蒸気発生器およびその筐体
２      アルミパイプ
３      放熱板
４      封止剤
５      ワイヤー
６      開口面
７ａ    電極板
７ｂ    電極板
８      ＰＴＣ発熱素子
９      絶縁シート
１４    ＰＴＣ発熱素子
１６ａ  アルミ溶射膜
１０    角型容器（容器の一例、一方の電極を兼ねる）
１０ａ  開口部
１３    板状電極（電極の一例）
１４    ＰＴＣ発熱素子
４０    加熱調理器
４２    食材
４３    水供給部
５０    従来型蒸気発生器
５１    ステンレス製円筒型筐体
５２    放熱面
５３    放熱面
５４    シリコンキャップ
５５    ワイヤー
５６    ＰＴＣ発熱素子
５７    電極板
５８    絶縁シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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