(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光波オーブンであって、
オーブンチャンバを含むハウジングと、
前記オーブンチャンバ内にある食品支持体と、
少なくとも一つの光波調理ランプであり、このランプが食品支持体の第１領域へ輻射エネルギを直接に指向させるように位置する第１の位置と、このランプが食品支持体の別の第２領域上へ輻射エネルギを指向させるように位置する第２位置との間で前記オーブンチャンバ内に可動に取り付けられた光波調理ランプと、
前記ランプを移動させて、前記食品支持体上の食品を前記輻射エネルギで第１の方向とこの第１の方向とは反対方向の第２の方向とへ走査させる走査機構と、
前記食品支持体の下方に位置した光波輻射吸収遮蔽体とを備え、この遮蔽体は前記ランプから射出された輻射を吸収し、且つ前記食品支持体の下側へ向かって熱を放射させる光波オーブン。
【請求項２】
請求項１の光波オーブンにおいて、前記ランプは、第２の位置にあるときは前記遮蔽体上へ輻射エネルギを指向させるように位置している光波オーブン。
【請求項３】
光波オーブンであって、
オーブンチャンバを含むハウジングと、
前記オーブンチャンバ内にある食品支持体と、
少なくとも一つの第１の光波調理ランプであり、この第１のランプが食品支持体の第１領域へ輻射エネルギを直接に指向させるように位置する第１の位置と、この第１のランプが食品支持体の別の第２領域上へ輻射エネルギを指向させるように位置する第２位置との間で可動に前記オーブンチャンバ内に前記食品支持体の上方に取り付けられた第１の光波調理ランプと、
少なくとも一つの第２の光波調理ランプであり、この第２のランプが食品支持体の第１領域へ輻射エネルギを直接に指向させるように位置する第１の位置と、この第２のランプが食品支持体の別の第２領域上へ輻射エネルギを指向させるように位置する第２位置との間で可動に前記オーブンチャンバ内に前記食品支持体の下方に取り付けられた第２の光波調理ランプと
第１のランプを移動させて前記食品支持体上の食品を前記輻射エネルギで走査させ、同時に第２のランプを移動させて前記食品支持体上の食品を前記輻射エネルギで走査させることにより、各々のランプが第１の方向へ食品の走査をなし、次いで第１の方向とは反対方向の第２の方向で食品の走査をなすようにさせる走査機構と、
前記食品支持体の下方に位置した光波輻射吸収遮蔽体とを備え、この遮蔽体は第２の光調理ランプから射出された輻射を吸収し、且つ前記食品支持体の下側へ向かって熱を放射させる光波オーブン。
【請求項４】
請求項３の光波オーブンにおいて、各々のランプは、反射体内に位置しており、この反射体は第１と第２の位置との間で前記各々のランプと共に可動である光波オーブン。
【請求項５】
請求項４の光波オーブンにおいて、前記反射体が横断面において楕円形状である光波オーブン。
【請求項６】
光波オーブンにおいて食品を調理する方法であり、
食品支持体と、
この食品支持体の上方に位置して該食品支持体上へ輻射エネルギを指向させるように位置した少なくとも一つの第１のランプと、前記食品支持体の下方に位置して前記食品支持体へ輻射エネルギを指向させるように位置した少なくとも一つの第２のランプとを有する光波オーブンを設ける段階と、
前記食品支持体上へ食品を位置決めする段階と、
第１と第２のランプを点灯させる段階と、
前記オーブン内で第１のランプを移動させて、第１のランプに輻射エネルギで食品を走査させ、同時に前記オーブン内で第２のランプを移動させて、第２のランプに輻射エネルギで食品を走査させる移動段階であり、この移動段階の間には各々のランプが第１の方向で食品の走査をなし、次いで第１の方向と反対方向の第２の方向で食品の走査をなし、その第１の方向へ移動する段階では第１のランプのみを点灯させ、且つ第２の方向へ移動する段階では第２のランプのみを点灯させる段階とを含む方法。
【請求項７】
光波オーブンにおいて食品を調理する方法であり、
食品支持体と、この食品支持体上へ輻射エネルギを指向させるように位置した少なくとも一つのランプとを有する光波オーブンを設ける段階と、
前記食品支持体上へ食品を位置決めする段階と、
前記ランプを点灯させる段階と、
前記オーブン内で前記ランプを移動させて、前記ランプに輻射エネルギで食品を第１の方向に走査させ、次いで食品を第１の方向とは反対方向の第２の方向で走査させる移動段階と、
前記移動段階を調理サイクルを通じて複数回反復する段階と、
複数回の前記移動段階の複数回のうちの第１の回数の間に、食品の表面から表面水分の気化を誘導し、これに続いて、気化された表面水分が食品内部から補充されるように選択された第１の走査速度で前記移動段階を実行し、前記複数回の第２の回数の間に、食品の表面の焦げを誘導するように、第１走査速度より遅い第２の走査速度で前記移動段階を実行する方法。
【請求項８】
請求項７の方法において、前記ランプが複数の色温度で作動可能であり、前記方法は、調理期間中に少なくとも一回は前記ランプの色温度を変える段階を含む方法。
【請求項９】
光波オーブンにおいて食品を調理する方法であり、
食品支持体と、この食品支持体上へエネルギを指向させるように位置した少なくとも一つのランプと、前記食品支持体の下側の遮蔽体とを有する光波オーブンを設ける段階と、
前記食品支持体上へ食品を位置決めする段階と、
前記ランプを点灯させる段階と、
前記オーブン内で前記ランプを移動させて、前記ランプに輻射エネルギで食品を走査させる段階と、
前記ランプが前記遮蔽体へ輻射エネルギを指向させて、この遮蔽体を加熱する位置へ前記ランプを移動させる段階と、
前記遮蔽体から食品へ熱を放射させる段階とを含む方法。
【請求項１０】
光波オーブンにおいて食品を調理する方法であり、
食品支持体と、この食品支持体の上方に位置して該食品支持体上へ輻射エネルギを指向させるように位置した少なくとも一つの第１のランプと、前記食品支持体の下方に位置して前記食品支持体へ輻射エネルギを指向させるように位置した少なくとも一つの第２のランプと、前記食品支持体の下側で且つ第２のランプの上側の遮蔽体とを有する光波オーブンを設ける段階と、
前記食品支持体上に食品を位置決めする段階と、
第１と第２のランプを点灯させる段階と、
前記オーブン内で第１のランプを移動させて、第１のランプに食品を輻射エネルギで走査させ、同時に前記オーブン内で第２のランプを移動させて、第２のランプに食品を輻射エネルギで走査させる段階と、
第２のランプから前記遮蔽体へ輻射エネルギを指向させて、この遮蔽体を加熱する段階と、
前記遮蔽体から食品へ熱を放射させる段階とを含む方法。
【請求項１１】
光波オーブンにおいて食品を調理する方法であり、
食品支持体と、この食品支持体へ輻射エネルギを指向させる少なくとも一つのランプとを有する光波オーブンを設ける段階と、
前記食品支持体上へ食品を位置決めする段階と、
前記ランプを点灯させる段階と、
前記オーブン内で前記ランプを移動させて、前記ランプに輻射エネルギで食品を第１の方向に走査させ、次いで第１の方向と反対方向の第２の方向に食品を走査させる移動段階と、
前記移動段階を調理サイクルを通じて複数回反復する段階と、
複数回の前記移動段階の複数回のうちの第１の回数の間に、食品の表面から表面水分の気化を誘導し、これに続いて、気化された表面水分が食品内部から補充されるように選択された第１の走査速度で前記移動段階を連続的に途切れなく実行する段階とを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野
本発明はオーブン調理の分野に関する。特に本発明は、近可視域及び可視域の相当な部分を含む電磁スペクトルの輻射エネルギによる調理のための改良されたオーブン形態に関する。
【０００２】
発明の背景技術
食品を調理して焙焼（ベーキング）するオーブンは、数千年に亘って周知であり使用されている。基本的には、周知のオーブン形式は４種類の調理形態に分類できる。即ち伝導調理、対流調理、赤外線輻射調理、マイクロ波調理である。
【０００３】
調理と焙焼とには微妙な差異がある。調理は食品の加熱が要求されるだけである。パン、ケーキ、クラスト又はペストリなどの生地から製品を焙焼することは、製品全体の加熱のみならず、生地から所定の方式で水分を除去して、最終的な製品の適正な粘度と最終的に外側を焦がすことを達成する化学反応を必要とする。適正な結果のためには焙焼操作中にレシピに従うことが非常に重要である。従来のオーブンでは、温度を増大させることにより焙焼時間を削減させると、製品が損傷したり破壊されたりする。
【０００４】
一般に、食料品を短時間で高品質に調理又は焙焼しようとすると問題が生じる。伝導及び対流は必要な品質を与えるが、その両者共に本質的にエネルギ伝達が遅い。長波長赤外線輻射は迅速な加熱率を与えるが、大抵の食料品の表面領域のみを加熱するに留まり、内部への熱エネルギ伝達は遥かに遅い熱伝導によって行われる。更に、浅い加熱深さは、食品表面における高輻射パワーが燃焼した食品界面をもたらすので、熱エネルギが製品へ伝達される率を制限する。マイクロ波輻射は非常に迅速に深部まで行き渡って食品を加熱するが、焙焼の途中で表面近傍の水分が不足するので、程よく焦げが生じる前に加熱処理が停止してしまう。従ってマイクロ波オーブンは例えばパンのような良質な焙焼食料品を作ることができない。
【０００５】
輻射調理法は、輻射と食品分子との相互作用によって分類できる。例えば、調理に使用する波長領域の最も長い波長から述べると、マイクロ波領域での加熱の殆どは、輻射エネルギが双極性水分子と結合して、それらを回転させることにより生じる。水分子の間の粘着結合が回転エネルギを熱エネルギに変換することにより食品が加熱される。波長を短くしていき、長波長領域の赤外線になると、分子及びそれを構成する原子が、明確な励起帯域の共振エネルギを吸収することが知られている。これは主として振動エネルギ吸収過程である。スペクトルの近可視域においては、吸収の主要な部分は振動モードに対する高周波結合に起因する。可視域における主な吸収機構は、原子に結合されて分子を構成する電子の励起である。これらの干渉はスペクトルの可視帯域で容易に認められ、ここでそれらの干渉は「色」吸収と称されている。最後に、紫外線では、波長が充分に短いので、輻射のエネルギは電子をそれが構成する原子から実際に離すのに充分であり、それによりイオン化状態を形成して化学結合を被る。この短波長は、殺菌技術では使用が見られるが、食品の加熱における使用はおそらく僅かである。というのは、その短波長は化学反応を促進して、食物分子を破壊するためである。
【０００６】
光波オーブンは通常のオーブンよりも非常に短時間に食品を調理及び焙焼する能力がある。この調理速度は、使用される波長及び出力レベルの範囲に起因する。
【０００７】
典型的に、可視域（．３９乃至．７７μｍ）及び近可視域（．７７乃至１．４μｍ）における波長は、殆どの食品において、かなり深い浸透性を有する。この浸透性の範囲は、主に水の吸収特性により定められる。水についての浸透性特性は、可視域における１．４μｍにて約３０メートルから約１ｃｍへ変動する。幾つかの他の要因がこの基本的な吸収特性を変動させる。可視域における電子吸収（色吸収）は浸透を実質的に減少させ、一方、食料製品内の散乱は深浸透の領域を通じて強い要因となる。測定は、スペクトルの可視域及び近可視域における光についての典型的な平均浸透距離は、肉についての２―４ｍｍから、焙焼食品及び脱脂ミルクのような液体についての１０ｍｍ程度の深さへ変動する。
【０００８】
この深浸透領域は、光波オーブンに見られる早い調理時間をもたらす。エネルギが食品の表面近傍のかなり厚い領域に蓄えられるので、食品の表面温度を過熱することなく、光波オーブンにおける食品へ入射する輻射出力密度を増加させることを可能とする。従って可視及び近可視域における輻射は、外面が褐色になることに大きく貢献することはない。
【０００９】
１．４μｍの上の領域（赤外域）において、浸透距離は１ｍｍの分数に劇的に減少し、特定の吸収ピークは１００μｍ（ヒトの毛髪の太さ）まで下がる。この領域での出力が、このような小さな深さにおいて吸収され、温度が迅速に上昇して、水を追い払って外皮を形成する。蒸発して表面を冷却する水がなければ、温度は３００°Ｆに迅速に上昇する。これは褐色化反応(Maillard反応)が開始されるおおよその温度である。温度が迅速に４００°Ｆより上に上げられるにつれて、表面が燃焼し始める点に達する。
【００１０】
深い浸透波長（．３９乃至１．４μｍ）と浅い浸透波長（１．４μｍ以上）との間の平衡は、光波オーブンにおいて食品の表面における出力密度を増大し、短波長で食品を迅速に調理して、長い赤外線で食品を褐色に調理して、高品質の食料産品を生成する。
【００１１】
通常のオーブンは輻射エネルギがより短い波長成分を有していない。結果的な浅い浸透は、このようなオーブンにおいて輻射パワーを増大することは、食料品表面を迅速に加熱するのみであり、その内部が暖まる前に食品を早々に褐色にするだけである。
【００１２】
通常のオーブンは高々約０．３Ｗ／ｃｍ２（即ち４００°Ｆ）の輻射出力密度で操作される。通常のオーブンの調理速度は単純に調理温度を上げるだけでは速めることができない。といのは、高められた調理温度が水を食品から駆逐して、食品内部が適正温度へ上がる前に食品表面が褐色になって焦げてしまうためである。それとは対照的に、光波オーブンは可視域、近可視域、赤外域の約０．８乃至５Ｗ／ｃｍ２から操作され、非常に早められた調理速度をもたらす。
【００１３】
高品質の調理及び焙焼のために、出願人は入射輻射エネルギの深い浸透と表面加熱部分との間の良好な平衡比は５０：５０、即ち出力（．３９μｍ乃至１．４μｍ／出力（１．４μｍ以上）は１にほぼ等しいことを発見した。この値よりも高い比を用いることができ、そして特に厚い食品を調理することにおいて有用であるが、これらの高い比率を持っている輻射源を得るのは困難であり費用がかかる。迅速な調理は１よりも実質的に低い比で達成され得る。これは出願人によれば、殆どの食品については比を少なくとも０．６まで下げて、また薄い食品と、肉のような大きな水部分を有する食品とについてはより低い比率で、改善された調理及び焙焼を達成できることが示された。
【００１４】
黒体輻射源が輻射出力を供給するために使われるなら、出力比は効率的な色温度、ピーク強度、可視光成分百分率に置き換えることができる。例えば、約１の出力比を得るために、対応する黒体が．９６６μｍのピーク強度、．３９乃至．７７μｍの全可視範囲における輻射の１２％で３０００°Ｋを有することが計算できる。タングステン・ハロゲン・クォーツ球は、黒体輻射曲線に相当に近似して従うスペクトル特性を有する。商業的に入手可能なタングステン・ハロゲン球が３４００°Ｋの高い色温度を有効に使用している。残念ながら、このような光源の寿命は高い色温度において著しく短くなる（３４００°Ｋを越える温度においては、光源の寿命は一般に１００時間に満たない）。球の寿命と調理速度との良好な妥協は、タングステン・ハロゲン球を約２９００乃至３０００°Ｋで操作することで獲得できると決定されていた。球の色温度が低下するにつれて、且つより浅い赤外線浸透が生成されると、調理及び焙焼速度は調理済み食品の品質を減じる。殆どの食品については、約２５００°Ｋへ下げる利点を認識できる速度（約１．２μｍにおける黒体ピーク、約５．５％の可視成分）がある。２１００°Ｋの領域において、速度利点は、試験済みの事実上全ての食品について消失する。
【００１５】
商業的に入手可能な光波オーブンに一般に関連してもたらされる改善された調理速度及び高品質の調理の特性を示す家庭向き光波オーブンに対する要請がある。このようなオーブンの多様な形態は、例えばカウンタートップオーブン、壁組込み型(built-in wall oven)、クッキングレンジ内オーブン、レンジ上設置型オーブン(over-the-range oven)などの様々な形態に製造することを可能にせねばならない。
【００１６】
殆どのアプリケーションのためには、このようなオーブンは、平均的なキッチンで利用可能な電力、即ち２４０Ｖ、５０Ａから低くとも１２０Ｖ、１５Ａで作動せねばならない。
【００１７】
最後に、このようなオーブンは、現在利用可能な他の調理機器と競い合える価格で提供する必要がある。
【００１８】
発明の概要
本発明の目的は、標準的なキッチン１２０ＶＡＣ、１５アンペア電力アウトレットから低くとも１５００Ｗの電力を用いる商業的に入手可能なタングステン・ハロゲン・クォーツ・ランプで作動する光波オーブンを与え、且つ従来の熱オーブンよりも早く食品を調理するオーブンキャビティ内のパワー密度を与えることである。
【００１９】
本発明の他の目的はオーブン効率を改良して、住宅内の場所で利用可能な少量の電力で他の光波オーブン形態よりも一層効率的に早く調理できる手段を与えることである。
【００２０】
本発明の他の目的は、構成をできる限り単純化して光波技術のコストを低減可能とし、より遅い従来の調理機器と競い合える価格設定を可能とする光波オーブンを与えることである。
【００２１】
本発明の他の目的は光波オーブン内における均一な調理を与えることである。
【００２２】
本発明の他の目的は、今のところ許容されている光波オーブン設計を上回る焦げ（ブローイング）特性を改良する手段を与えることである。
【００２３】
本発明の目的は、様々な食品及び食品の様々な表面の調理、パリパリ(crisp)化、グリル、解凍、暖め、及び焙焼の様々なモードを与えることである。
【００２４】
本発明の他の目的は、タングステン・ランプのフィラメントの点灯特性に関連した流入電流に起因する住宅配線におけるフリッカー誘導を減少させる。
【００２５】
本発明は光波オーブンであり、このオーブンはオーブンチャンバと、このオーブンチャンバ内の食品支持体と、この食品支持体の第１領域上へ輻射エネルギを指向させるようにランプが位置する第１位置と食品支持体の別の第２領域上へ輻射エネルギを指向させるようにランプが位置する第２位置との間でオーブンチャンバ内に可動に取り付けられた光波調理ランプとを含む。このランプは点灯して食品を調理するように食品を好ましくは複数回横断して走査をなす。
【００２６】
好適実施形態の詳細な説明
食材の表面を通過する少なくとも一つ以上の管状タングステン・ハロゲン・ランプを走査させる手段を与えることにより、基本的に輻射エネルギで食品を色付けする非常に単純で高価な形式の光波オーブンを製造できることが判明している。更に、改善された焦げ(browning)特性及び高い効率は、新規な集束反射体アセンブリを有する各走査ランプを与えることからもたらされる。エネルギ密度ひいては調理率をランプ強度の制御によるのみならず、オーブン内の様々な位置における走査の相対速度の制御によっても変化させられる方法が発見されている。この発見によれば、調理サイクル中のランプの点灯及び消灯の回数が低減され、ひいては関連するフリッカー（即ち機器の起動に応答する家庭内のランプの減光）が減少して事実上排除される。可変走査率は、焙焼、グリル、暖め、解凍及びパリパリ化を含む調理の様々なモードを規定するように用いることができる。
【００２７】
本明細書に説明する発明は、管状タングステン・ハロゲン・ランプが一定速度で食材をゆっくりと走査して通過するならば、食材はランプフィラメント長よりも僅かに大きな幅に均一な方式で加熱されるという知見によりもたらされた。更に重要なことには、食品上にランプを通過させる振る舞いは、食品を加熱して表面の水を若干除去するが、ランプが特定の場所で停止しないので、次の走査の前に水が表面化からの補給により補充されることが判明している。従って食品表面には常に水の新たな供給があり、高い気化熱を有するこの水は、食材の表面を加熱及び焦げから有効に保護する。この知見に基づいて、食品加熱の効果は、走査ビームを食品表面における実質的に高いパワー密度を得るように走査ビームを集束させることにより改善できることが判明した。色温度約２８００°乃至３０００°Ｋのランプを用いると、均一な強度を有するオーブン及び意図された効果を、光波エネルギにより全ての形式の食材を深く迅速に加熱するように構成できることが判明している。
【００２８】
本発明の走査光波オーブンは図１Ａ及び図１Ｂに図示されている。この光波オーブン１は、ハウジング２、扉３、制御パネル４、オーブンキャビティ５、上部ランプアセンブリ６、下部ランプアセンブリ７、電子制御器８及び走査機構９を含む。
【００２９】
ハウジング２は側壁１０、上部壁１７、底壁１４を含む。扉３は側壁１０の一つに回動自在に取り付けられている。制御パネル４は光波オーブン１を制御するための幾つかの操作キー１４と、オーブンの操作モードを表示するディスプレイ１８とを包含する。
【００３０】
オーブンキャビティ５は、Ｕ形状内室側壁１２と、この側壁１２の上端における上端ランプアセンブリ６と、側壁１２の上端における上端ランプアセンブリ７と、扉３とにより規定されている。
【００３１】
ランプ４６は上部ランプアセンブリ６内に位置し、ランプ５６は下部ランプアセンブリ７内に収容されている。ランプ４６は所定位置に保持されて、二つの上部ソケット６１及び６２を通じて電気的に接続されて、またランプ５６は下部ソケット７１及び７２を通じて接続されている。
【００３２】
上部ランプアセンブリ６は、調理キャビティ５の上部における上部ランプ遮蔽体６５により、はね汁や調理汁から保護されている。この遮蔽体は上部ランプ４６からの光を透過させるように透明であり、破損に抗する高い強度と、割れを伴わずに温度勾配に抗することを可能にする小さな温度膨張係数とを有する。パイレックスガラス状材料及びPyroceram状ガラスセラミック製品が本願において用いられている。
【００３３】
同様な方式で、下部ランプアセンブリ７が、オーブンキャビティ５の底部において同様な遮蔽体７５によって、はね汁や脂から保護されている。しかしながら、オーブン操作のモードに応じて、この遮蔽体は上部ガラスのような低温度係数ガラスまたはガラスセラミック、或いはアルミニウム又は鋼のような高い熱伝導率を有する金属遮蔽体から制作できる。
【００３４】
電子制御器８は走査機構９を制御する。走査機構９は、電子制御器８から直接に制御されたモータ３１と、駆動シャフト３３（図１Ａ）と、二つの走査ランプ機構、即ち上部ランプアセンブリ６内に位置する上部走査ランプ機構３４及び下部ランプアセンブリ７内に位置する下部走査ランプ機構３５とを含む。
【００３５】
モータシャフト３２及び駆動シャフト３３は、ベルトプーリー４１及び４２と歯付ベルト４３の支援により―体的に回転するように接続されている。
【００３６】
上部走査ランプ機構３４は二つのプーリーを利用する。第１プーリー８１は駆動シャフト３３の上部近傍に取り付けられ、第２プーリー８２はベアリングブロック８４内のシャフト８３へ取り付けられている。上部走査ランプ機構３４は、ランプ反射体４５及びタングステン・ハロゲン・ランプ４６のみならず、二つのプーリー８１及び８２を接続するベルト８５、ランプ取り付け具４４、エンドローラベアリング８７、ベアリングガイド８８を更に含む。ベルト８５はランプ取り付け具４４の一端に取り付けられ、ローラーベアリング８７はランプ取り付け具４４の他端に取り付けられて、ベアリングガイド８８内で転動して、ランプ４６及びその反射体４５をオーブンの上部を左右に横断して滑らかに走査させることを可能とする。
【００３７】
上部ランプ４６の運動の包絡線は二つのマイクロスイッチ４７及び４８により制御され、これらは上部ランプ走査機構３４の動作により起動される。電子制御器８は、スイッチ４７又は４８の何れかが起動されたときモータ３１を反転させるので、キャビティ５内に位置する食品８０上の線形率での走査が制御される。
【００３８】
下部走査ランプ機構３５は二つのプーリー、即ち駆動シャフト３３の底部近傍に取り付けられた一方のプーリー９１と、ベアリングブロック９４内のシャフト９３へ取り付けられた他方のプーリー９２とを利用する。下部走査ランプ機構３５は、ランプ反射体５５及びタングステン・ハロゲン・ランプ５６の他に、二つのプーリー９１及び９２を接続するベルト９５、ランプ取り付け具５４、エンドローラーベアリング９７、ベアリングガイド９８を更に含む。ベルト９５はランプ取り付け具５４の一端に取り付けられ、一方、ローラーベアリング９７はランプ取り付け具５４の他端及びベアリングガイド９８内のロールへ取り付けられて、ランプ５６及びその反射体５５がオーブンの底部を横断して左右に滑らかに走査するようにされている。
【００３９】
電子制御器８、ランプ４６、５６及びそれらのソケット６１、６２、７１、７２は、ハウジング２の背面に取り付けられたファン１５の支援により冷却される。
【００４０】
本発明のオーブンの操作は以下のように説明できる。適切な容器内の食材８０は底部遮蔽体７５の上部におけるオーブンキャビティ５内に位置している。実際に、従来の熱オーブンで使用できる任意の容器を本実施形態に使用できる。一実施例においては、オーブンキャビティ５は概ね高さ８インチ（約２０．３ｃｍ）、幅１５．５インチ（約３９．４ｃｍ）、奥行き１４．５インチ（約３６．８ｃｍ）深さであり、１２インチ（約３０．５ｃｍ）径ピザ皿又は標準的な９インチ（約２２．９ｃｍ）×１３インチ（約３３ｃｍ）焙焼皿を容易に収容できる。U形状キャビティ壁１２はランプの全スペクトラムの殆どを高反射する材料からなる。この特性は、二次光線を食品へ戻して、その食品で吸収されて熱を生成するように反射させることによりオーブンの全効率を改良させる。最大壁反射率のためには、壁材料についての良好な選択がMaterial Sciences Corporation (MSC)により製造されているSpecular+であることが判明している。この材料は基本的に銀めっき鋼であり、プラスチックフィルムで保護されている。銀は、考えられる全ての金属反射体の中でも最も高い反射率を有する。磨き上げられたアルミニウムは他の良好な反射体であるが、その全反射率はMSC材料よりも若干劣る。この好適キャビティ壁１２形態は、清掃を容易にして且つオーブン効率を高めるように隅部が大きな曲率で曲げられたU字形状である。
【００４１】
調理操作は電子制御器８により開始され、この電子制御器８は上部及び下部ランプ４６、５６の何れか（又は幾つかの例では双方）を照明させ、これらが食品表面上を通過する走査を開始させ、食品をその上下から加熱する。１２０V操作のための好適実施形態のランプは、１５００W乃至２０００W管状タングステンハロゲンクォーツランプであり、これらは通常は色温度２９００−３０００°Ｋで作動する。有益な光波調理は約２５００°Ｋへ下げた色温度で維持できる。標準的温度作動におけるランプ寿命は２０００時間を越える。
【００４２】
各ランプは反射体４５、５５により部分的に囲まれている。反射体は高研磨アルミニウムからなり、楕円横断面を有する線形反射体へ形成されている。この反射体の形状は図２に示されている。楕円反射体は、平均的な食材８０の上部（下部遮蔽体７５の上部の約１インチ（約２．５４ｃｍ）上方）において上部ランプ４５から射出された光１６を集束させるように形成されている。
【００４３】
発明者は光波オーブンにおける楕円集束構造の使用の予期された効果を発見している。光輻射の集束は食品表面における光強度を増大させ、ひいてはより多くの水を表面から駆逐する。表面の水の除去率が食品内部からの水の補給率よりも高ければ、表面の水は除去される。表面の水の蒸発冷却効果を伴わなければ、表面温度は表面が焦げるまで上昇する。
【００４４】
この効果はオーブンの調理モードの制御に用いられている。早い走査時間は、食材表面における集束されたランプ強度の存在する時間が最小になり、表面の水の内部補給が表面の焦げを止めることを意味する。他方、遅い走査時間は長い存在時間を有するので、表面の水の損失が表面の焦げを開始する。全ての場合において、食品へ与えられた全放射エネルギは同じである。この現象は、静止輻射源を有する他の光波オーブンでは利用できない独立した焦げ／深い浸透制御（走査率）を可能とする。焦げが遅延したときは、輻射エネルギは食品への深い浸透を続ける。
【００４５】
操作の一般的手段として、上部及び下部ランプ４６、５６は一方のランプのみが一時に照明するように一体的に走査される。当然に、調理アプリケーションによっては二つのランプを同時に作動させることも有益であろう。上部ランプ取り付け具４４がマイクロスイッチ４７、４８に会うと、電子制御器８がモータ３１の回転を逆転して、反対方向への走査が開始される。このとき、電子制御器８は、所望の調理モードに応じて二つのランプのオン／オフ特性を変えることができる。例えば「調理モード」においては、出力は上部ランプと下部ランプとの間で変えることができ、１回のサイクルで食品の上部を調理し、戻りサイクルでは食品の下部を調理する。更なる例としては、下部ランプ５６を連続的にオンにして、且つ上部ランプ４６をオフにすることにより、食品を保持するグリル皿を専ら底側から加熱して「グリルモード」でグリルを達成し得る。代替的に、改善されて持続されたブローイング（焦げ）及びパリパリ化のために「焦げモード」を設けてもよく、ここでは上部ランプ４６の走査は連続的に起動するが、底部ランプ５６はオフに留まる。
【００４６】
調理はこの方式で（制御パネルキー１４でプリセットされた）所定時間が経過するまで続き、電子制御器８がオーブンをオフにする。代替的に食品８０は扉３における窓１１を介して視認できるので、食品８０が所望の仕上がりまで調理されたことを視認したときに、オーブンを手動で切ることができる。本実施形態は、プリセットタイムの残り時間が３０秒以内であるときにユーザーに通知するので、ユーザーは調理の最終段階を見て、オーブンを最適時間で止めることができる。
【００４７】
窓１１は視認のために入射光の約０．１％を透過させる高反射材料から形成されている。このフィルタリングはオーブン内の強烈な光からユーザーの目を保護する。このような材料は、二つのプラスチックシートの間に包含された薄い銀フィルムとしてMaterial Sciences Corporation(MSC)から入手可能である。
【００４８】
上記に説明された好適実施形態においては、所望の走査率は線形であり、ランプの下側の領域は走査で均一に照明される。走査距離は約１３インチ（約３３．０ｃｍ）であり、１５００Wランプのランプフィラメント長さは約８インチ（約２０．３ｃｍ）である。これらのパラメータは約９インチ（約２２．９ｃｍ）×１４インチ（約３５．６ｃｍ）（１２６in２（約３２０．０ｃｍ２））の有益な均一の照明領域を与える。より大きな領域は、より長いフィラメントを有する高ワット管により達成されるか、或いは交互の走査の間にフィラメント方向においてランプをオフセットさせるように走査に二次的な機械的動作を加えることにより達成される。この実施形態においては、走査機構は１３インチ（約３３．０ｃｍ）の走査距離について約５−３０秒からの走査率範囲の能力があるが、他の走査率も利用可能であろう。走査が起こる率は電子制御器により指示され、実行すべき調理操作に応じて決定される。例えば、上述したように、早い操作率は、焦げを伴わずに深い浸透調理をなすように調理サイクルの初期期間に利用できる。その後、制御器は食品表面を焦がす目的で緩慢な走査率を支持する。
【００４９】
第２の実施形態においては、オーブンの底部上の透明遮蔽体７５は、下部ランプからの輻射エネルギを吸収して熱に変換する金属板に置き換えられている。この金属板は伝導により食品へエネルギを転送するホットプレートとして働く。この実施形態は、比較的に高価な遮蔽体（ガラスセラミック材料）を安価な金属遮蔽体に置き換えることにより光波オーブンのコストを削減する。更なる利点として、この実施形態は、遮蔽体が様々な調理容器を支持するのに使用された際に、遮蔽体が損傷する度合いを削減する。金属板の機能は、その底部が下部ランプ５６からのエネルギの最大量を吸収するように黒化しても、上部が中間反射率を有する材料で被覆されていれば改善されることも判明している。金属遮蔽体の上部の反射率は重要である。というのは上部ランプからの照明はプレートを加熱するのに用いられてはならず、むしろプレートからの散乱光が様々な角度から食品へ入射して、これを均一に加熱するのを支援するためである。均一な加熱のための良好な反射率の値は、タングステン・ハロゲン・ランプのスペクトル全体に亘って測定して約５０％であることが判明している。
【００５０】
他の実施形態においては、下部ランプ走査機構３５が完全に廃されている。これは製造コストの更なる節約を与える。この実施形態においては、遮蔽体７５も金属プレートであるが、上面の反射率が減少されているので、上部ランプからの吸収が増大する。上部ランプ４６は連続的にオンに留まり、走査の終端近傍においてはプレート７５を加熱し、走査の中間においては食品８０を直接に加熱する。従って食品の上部（食品における直接光吸収）と下部（支持遮蔽体からの伝導加熱）との双方の加熱が単一のランプのみで達成される。
【００５１】
この実施形態は、スキャナーを電子制御器からの交信に応じて様々な率で動作可能にすることにより更に改善される。従って走査は下部遮蔽体プレート７５の各縁近傍で停止するように制御でき、食品を直接照明することなくプレートのみを過熱して、食材８０を（走査率に応じて）深加熱即ち焦がすように食品を制御された率で横断するように作動する。下部遮蔽体プレートの温度は、プレートの下側の熱電対又はサーミスタ１３により監視でき、最適調理のために一定プレート温度を維持するように電子制御器８へフィードバック信号を返信させることができる。
【００５２】
本実施形態においては、単独のランプが調理サイクルの開始において起動するのみであり、次いで調理サイクル全体に亘って一定強度を保つことを維持する。調理、焙焼、解凍、暖め、パリパリ化、グリルの様々なモードはランプ位置決めと率の制御により完全に達成される。この実施形態においては、インラッシュ電流とそれに付随して配線へ戻るフリッカーはない。これは照明のためのパワーが全調理サイクルの間に一定であるためです。
【００５３】
上述の実施形態における走査型光波オーブンによる実験的テストでは、このオーブン形態の調理性能が他の光波オーブン形態により勝ることが示された。照明は非常に均一であるので、均一に焦げた製品をもたらし、またオーブン調理は非常に早いので、食品を水気があって美味なままにする。図３における表は走査型光波オーブンで調理された食品の例を列記している。時間は全く早く、通常は従来の熱オーブン調理の時間の半分であることに留意されたい。更に、この表は、このオーブン形態で成功裏に調理可能な食品の広いスペクトルを示している。
【００５４】
調理サイクルの様々な部分の間にランプの色温度を変えて、ひいては調理サイクルの任意の部分にて射出された赤外輻射の割合を増加させることも本発明の目的の範囲内である。
【００５５】
本発明のオーブンは他の調理源と共に共同的に用いてもよい。例えば本発明のオーブンはマイクロ波輻射源を含んでもよい。このようなオーブンは、ローストビーフのような厚くて高密な高吸収食材を調理するのに理想的である。マイクロ波輻射が肉の内部部分を調理するのに用いられ、本発明の赤外及び可視光輻射が外側部分を調理する。
【００５６】
本発明は上述及び図示の実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。例えば食品を走査通過する様々な本数（１又は２以上）のランプを使用して、より広い領域の均一性を達成するか、或いはステッピングモータを用いて所定の回数のステップの計数の後に走査を反転させることによりマイクロスイッチで制御された走査パターンを廃することも本発明の目的の範囲内である。ランプ４６は少なくとも１つ以上の付加的なランプを備えてもよく、この付加的なランプは、ランプ４６と共に走査をなすか、或いはランプ４６の走査の間にオーブン内で静止状態に留まる。同様な配置構成を代替的に下部ランプ５６を用いて構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１Ａは本発明の光波オーブンの側断面図であり、図１Ｂは本発明の光波オーブンの上断面図である。
【図２】  図２は本発明の反射体アセンブリの側断面図である。
【図３】  図３は本発明の原理を用いたオーブンにおいて調理された食品の例をそれらに対応する調理時間と共に表記した表である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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