(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蒸気に変換する第１熱交換部と、蒸気を過熱する第２熱交換部と、前記第１熱交換部と前記第２熱交換部との間に配置されて前記第１熱交換部により生成された蒸気を吸引して前記第２熱交換部に送出する送風装置とを備え、前記第１熱交換部は水導入口と蒸気発生口とを、前記送風装置は蒸気吸引口と蒸気送出口とを、前記第２熱交換部は蒸気導入口と過熱蒸気噴出口とを各々備え、前記蒸気送出口は前記蒸気導入口に連通され、前記蒸気吸引口と前記蒸気発生口との間に連接された密閉構造部を有し、前記第２熱交換部は前記過熱蒸気噴出口から過熱蒸気を被加熱物に噴出するように形成された囲繞壁で囲まれ、前記第１熱交換部、前記第２熱交換部、前記送風装置及び前記密閉構造部は相互に連結され一体化してあり、前記過熱蒸気噴出の噴出方向を特定可能にしてあり、被加熱物に過熱蒸気を噴出する加熱装置において、
前記密閉構造部に大気導入調整弁を備え、前記密閉構造部の内部圧が所定値以下の負圧となった場合に、前記大気導入調整弁から前記密閉構造部に大気を導入するようにしてあることを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過熱蒸気を被加熱物に噴出する加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
過熱蒸気を利用した加熱システムは、従来から工業分野において利用され、インスタントラーメンの乾燥、レトルト食品の加工等に利用されている。
【０００３】
その原理は、高速な凝縮熱伝達と酸素を含まない環境での強制対流伝熱に依存しており、速さが要求されかつ燃焼、焦げ等が起こってはならない加熱対象に広く利用できるものである。
【０００５】
過熱蒸気を民生用に利用したものとして、調理庫内に食品を置き、過熱蒸気発生器により発生した過熱蒸気を調理庫内に導入して調理庫の内部を過熱蒸気で満たすことにより、被加熱物の加熱調理をするものが知られている（例えば、特開２０００―１８４９６４号公報）が、調理庫が必要であり加熱調理装置として大きくなり、取り扱いが容易ではないという問題があった。
【０００６】
また、安価に高温度の過熱蒸気を得る方法として、第１加熱手段により蒸気を発生させ、第２加熱手段により蒸気を再加熱して過熱蒸気を得るようにした、加熱工程が２段階の加熱調理装置も提案されている（例えば、特開平２−１１９８１３号公報）が、蒸気自体の圧力を流動方向制御の駆動源としていることから、蒸気の流動方向の制御が困難であると共に加熱調理装置の構造が大きくなり、取り扱いが簡単ではないという問題があった。
【０００７】
また、調理以外の利用方法においても、概ね同様の状況にあり、加熱装置としての需要を喚起するに至っていないのが、現状である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従来の加熱装置では、調理庫等の蒸気噴出用の閉鎖された調理室が必要になり、加熱装置が大きくなり、利用場所を選べず、用途が限られる。また、蒸気の噴出方向を制御することが困難であり、利便性に欠ける等々の問題があった。
【００１２】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、密閉構造部に大気導入調整弁を備え、密閉構造部の内部圧が所定値以下の負圧となった場合に、前記大気導入調整弁から前記密閉構造部に大気を導入する構造とすることにより、自動的に蒸気中の酸素含有量を調整できる加熱装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の加熱装置は、水を蒸気に変換する第１熱交換部と、蒸気を過熱する第２熱交換部と、前記第１熱交換部と前記第２熱交換部との間に配置されて前記第１熱交換部により生成された蒸気を吸引して前記第２熱交換部に送出する送風装置とを備え、前記第１熱交換部は水導入口と蒸気発生口とを、前記送風装置は蒸気吸引口と蒸気送出口とを、前記第２熱交換部は蒸気導入口と過熱蒸気噴出口とを各々備え、前記蒸気送出口は前記蒸気導入口に連通され、前記蒸気吸引口と前記蒸気発生口との間に連接された密閉構造部を有し、前記第２熱交換部は前記過熱蒸気噴出口から過熱蒸気を被加熱物に噴出するように形成された囲繞壁で囲まれ、前記第１熱交換部、前記第２熱交換部、前記送風装置及び前記密閉構造部は相互に連結され一体化してあり、前記過熱蒸気噴出の噴出方向を特定可能にしてあり、被加熱物に過熱蒸気を噴出する加熱装置において、前記密閉構造部に大気導入調整弁を備え、前記密閉構造部の内部圧が所定値以下の負圧となった場合に、前記大気導入調整弁から前記密閉構造部に大気を導入するようにしてあることを特徴とする。
【００３８】
本発明の加熱装置は、前記密閉構造部に大気導入調整弁を備え、前記密閉構造部の内部圧が所定値以下となった場合に、前記大気導入調整弁から前記密閉構造部に大気を導入する構造とすることにより、自動的に蒸気中の酸素含有量を制御するようにできる。尚、送風装置の送風量を制御することにより、前記密閉構造部の内部の圧力を制御して、蒸気中の酸素含有量を調整できる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る加熱装置の全体構成を示す概略組立図である。図において、１は本発明に係る加熱装置であり、第１熱交換部２、第２熱交換部３および送風装置４を備えている。第１熱交換部２は水あるいは温水を１００℃あるいはそれ以上の温度の蒸気に変換し、第２熱交換部３は前記変換された蒸気を更に加熱し、例えば２００℃の高温蒸気、いわゆる過熱蒸気を得るものである。送風装置４は第１熱交換部２と第２熱交換部３との中簡に配置され、第１熱交換部２で発生した蒸気を吸引すると共に第２熱交換部３に送出するものである。これら第１熱交換部２、第２熱交換部３および送風装置４は相互に連結されて一体化され、加熱装置基台部５に装着されている。加熱装置基台部５は更に保持部６、制御回路部７、および貯水容器８を備えている。リンク機構９は、保持部６と連係して水の導入制御、加熱装置の動作制御等をするための操作部で、リンク回転軸９ａを回転軸として、回転自在とされ、利用者の手による操作により加熱装置の動作を制御できるようにされている。
【００４９】
熱交換部は第１熱交換部２および第２熱交換部３に分離して配置されている。これにより、利用者が手で保持する保持部６の近くに比較的温度の低い第１熱交換部２を配置でき、また、保持部６から離れた箇所に第２熱交換部３を配置できるから、使用時の安全性を確保できる。
【００５０】
第１熱交換部２は、その中心に外径１２ｍｍ程度の円筒型をした電熱ヒータであるシーズヒータ１０およびシーズヒータ１０の周囲にコイル状に巻かれたステンレス管で構成された熱交換用水管路１１を備え、熱交換用水管路１１は更に、水導入口２ａおよび蒸気発生口２ｂとを備え、水導入口２ａから導入した水を蒸気に変換し、蒸気発生口２ｂから蒸気を発生する機能を果たしている。シーズヒータ１０は、上記機能を有するものであれば、他の形態のヒータであっても良いが、シーズヒータ等の電熱ヒータとすることにより、第１熱交換部２の小型化と安全性の確保が可能となる。
【００５１】
送風装置４は、第１熱交換部２により発生された蒸気を吸引する蒸気吸引口４ａ、蒸気を送出する蒸気送出口４ｂおよび吸引送出の駆動扇となる送風羽根４ｃを備え、更に蒸気吸引口４ａは外気を遮断すると共に蒸気発生口２ｂと連接してなる密閉構造部１５を備えている。送風羽根４ｃは、駆動部１６により駆動される。
【００５２】
第２熱交換部３は、蒸気送出口４ｂから送出された蒸気を導入する蒸気導入口３ａ、過熱蒸気を噴出する過熱蒸気噴出口３ｂおよび１００℃程度の蒸気を２００〜３００℃程度の高温の蒸気、いわゆる過熱蒸気に変換するニクロム線等の電熱ヒータで構成される昇温ヒータ３ｃを備え、これらは周囲を囲繞壁２０により囲繞されている。囲繞壁２０は、ノズル構造に形成され、蒸気導入口３ａから蒸気の供給を受け、入り口側の広い蒸気導入口３ａに対し反対側に配置され狭い開口部形状とされている過熱蒸気噴出口３ｂから過熱蒸気を噴出するので、蒸気速度は加速され、より効果的に被加熱物に過熱蒸気を噴出できる。尚、過熱蒸気噴出口３ｂの開口部の形状を円形として、その直径をφｄとして示している。昇温ヒータ３ｃは、上記機能を有するものであれば、他の形態のヒータであっても良いが、ニクロム線等の電熱ヒータとすることにより、第２熱交換部３の小型化と安全性の確保が可能となる。
【００５３】
密閉構造部１５は、密閉構造であり、いわゆるケーシングとなっているから、蒸気発生口２ｂからの蒸気は全て送風装置４に吸引され、送風装置４は第２熱交換部３に蒸気のみを送出できる構造にされている。更に、密閉構造部１５は囲繞壁２０に連通し、蒸気漏れを防止する構造にされている。
【００５４】
送風装置４の強制送風機能および囲繞壁２０の囲繞形状により、加熱された過熱蒸気は過熱蒸気噴出口３ｂから被加熱物に向けて噴出される。囲繞壁２０は、その外壁を断熱特性の良い材料により構成して、外部への熱放出を極力防止し、熱効率の向上と利用者への影響の低減を図るようにされる。また、必要に応じ温度表示機能を有する材料を周囲に設けて、使用者の注意を促すようにすることも可能である。あるいは、赤外線ヒータを設け、赤熱させることで、視覚に訴えて注意を促すようにすることもできる。
【００６２】
貯水容器８には、漏水防止のために逆止弁付きの貯水容器蓋８ａが備えられている。尚、貯水容器８を給水管路に変えて、該給水管路を水道に直接接続して使用するようにしても良い。貯水容器８または前記給水管路は駆動部保護体１７（図３参照）に接する構造として、駆動部１６の冷却手段として用いれば、駆動部１６の動作をより安定したものにできる。
【００６３】
密閉構造部１５には、大気導入調整弁２１が備えられ、必要に応じ、大気の導入が可能なように構成されている。大気導入調整弁２１が開いていれば、大気が導入され、蒸気に酸素を含有させることができる。大気導入調整弁２１が閉じていれば、蒸気に大気は導入されず、無酸素状態となっているが、大気の導入により酸素の導入を行うことができ、被加熱物に意図的に焦げ目を付けたい場合等有酸素加熱の効果の利用ができる。
【００６４】
大気導入調整弁２１は、密閉構造部１５の内部圧が所定値以下の負圧になった場合に、大気を導入する構成としても良い。送風羽根４ｃの回転数を上昇するように制御することにより、密閉構造部１５の内部圧を所定値以下の負圧にし、大気の導入つまり酸素の導入を行うことができる。
【００６５】
主スイッチ２３およびマイクロスイッチ２４が、配線２５を介して、制御回路部７に接続され、第１熱交換部２、第２熱交換部３および送風装置４への電力供給を制御している。尚、外部商用電源からの受電のための配線コードの図示は省略する。主スイッチ２３は保持部６の近くに配置して、操作の容易性を確保している。使用時には、まず主スイッチ２３がオン操作される。これにより、制御回路部７により予熱モードの設定がされ、シーズヒータ１０への通電が開始され、第１熱交換部２を予め、例えば９０℃程度の所定の温度まで予熱する（予熱モード）。その後、リンク機構９が保持部６と共に把持され、操作されると、マイクロスイッチ２４をオン操作する。
【００６６】
マイクロスイッチ２４がオンにされると、第１熱交換部２への水の供給に併せて、水の導入による温度の低下を防止するために、制御回路部７の動作により、シーズヒータ１０への通電量が増大され、予熱モードから加熱モードに切り替えられる。これと同時に、昇温ヒータ３ｃ、駆動部１６にも通電が開始され、加熱装置１は動作状態になる。
【００６７】
図２は、第１熱交換部２およびリンク機構の機能を説明する部分拡大説明図である。図１と同一部分には、同一符号を付し、説明は省略する。リンク機構９の水導入口２ａ側の先端部には、水路開閉弁９ｃを設け、弁の開閉機構により、水導入口２ａへの水の供給を制御するから、加熱装置１が稼動していないときの水漏れを防止できる。リンク機構９が、利用者の操作により、リンク回転方向９ｂの方向に回転されると、水導入口２ａの先端を塞いでいた水路開閉弁９ｃが開き、貯水容器８の中の水が熱交換用水管路１１に流入し、熱交換用水管路１１の中を流れる間に、シーズヒータ１０により加熱され、蒸気となる。発生した蒸気は蒸気発生口２ｂから蒸気吸引口４ａに放出され、吸引される。
【００６８】
水路開閉弁９ｃの開閉制御とシーズヒータ１０および昇温ヒータ３ｃのオンオフ制御とを、マイクロスイッチ２４および制御回路部７を介して、同期させれば、加熱装置１の操作性と安全性をより向上させることができる。更に、リンク機構９の回転を２段階にして、リンク機構９を軽く把持したときは、第１熱交換部２に通電し、リンク機構９を強く把持したときは、更に第２熱交換部３にも通電するようにすることもできる。
【００６９】
蒸気発生口２ｂの周辺に近接して配置した感熱要素の感熱結果に基づいて水路開閉弁９ｃの開閉制御を行うようにしても良い。これにより操作性と安全性を更に向上させることができる。感熱要素としては、例えば、サーミスタのような感温素子、バイメタル、形状記憶合金、その他の熱変形を伴う材料を利用できる。この際、感知した温度差あるいは変形量に応じて、第１熱交換部２への通電と第２熱交換部３、送風装置４への通電とに時間差を設けても良い。
【００７０】
図３は、送風装置４の機能を説明する部分拡大説明図である。図１と同一部分には、同一符号を付し、説明は省略する。蒸気吸引口４ａは、密閉構造体からなる密閉構造部１５を有し、密閉構造部１５は蒸気発生口２ｂと連接して蒸気発生口２ｂからの蒸気を外部に漏らすことなく全て吸引する構造となっている。密閉構造部１５は、その外側に延長され送風羽根４ｃ、蒸気送出口４ｂおよび囲繞壁２０と連接することにより蒸気の漏れを確実に防止する構造になっている。また、囲繞壁２０の反対側へも延長され、加熱装置基台部５に係止されている。
【００７１】
密閉構造部１５の外部であって、囲繞壁２０とは反対側の位置に駆動部１６が配置されている。駆動部１６は、密閉構造部１５の外部に配置されているから、密閉構造部１５に吸引された蒸気の温度と湿度による影響を回避でき、加熱装置１の安定性を確保できる。駆動部１６は、その周囲を放熱特性を向上するための構造体である熱伝導性の良い駆動部保護体１７により周囲を囲まれ、駆動部保護体１７は貯水容器８と近接して配置する構造になっているから、駆動部保護体１７による冷却効率を向上でき、駆動部１６を構成するモータの回転時の廃熱を冷却手段としての貯水容器８に対してすることができ、モータの過熱を防止できる。駆動部１６は、駆動伝達軸１８により送風羽根４ｃに連結され、送風羽根４ｃを駆動するが、駆動伝達軸１８は、駆動部１６から送風羽根４ｃへの駆動力の伝達作用に加え、耐熱性と断熱性に優れた材料を使用することで、蒸気吸引口４ａにおける蒸気からの駆動部１６への熱伝導に対する断熱作用をさせ、送風装置４の安定性を更に確保できる。尚、通常は、貯水容器８には水を貯水するが、温水を貯水する場合でも、貯水容器８の温度は、蒸気吸引口４ａの温度に比べ相対的には低いことから、冷却効果が期待できる。
【００７２】
密閉構造部１５には、大気導入調整弁２１が備えられ、必要に応じ、大気の導入が可能なように構成されている。大気の導入は酸素の含有量を調整、増加でき、被加熱物に焦げ目を付けたい場合等に利用ができる。大気導入調整弁２１は、更に、圧力調整弁にして、密閉構造部１５の内部圧が所定値以下になった場合に、大気を導入する構成としても良い。送風羽根４ｃの回転数を制御することにより、密閉構造部１５の内部圧を負圧にすることができるから、送風羽根４ｃの回転数を制御して内部圧を所定値以下にし、大気導入つまり酸素導入を制御することができる。
【００７３】
【発明の効果】
本発明によれば、密閉構造部に大気導入調整弁を備え、大気導入調整弁の調整により、大気の導入量を調整ができるようにしたので、過熱蒸気に含有する酸素量を調整することができ、例えば、冷凍庫から取り出した１人前の冷凍ステーキを皿あるいは鉄板上におき、本加熱装置で過熱蒸気を噴出して解凍し、また、冷凍餃子、シュウマイ等を必要人数分調理したり、冷凍グラタンを数分加熱し、その後、外気を導入して意図的に焦げ目を付けて、風味あるいは食感を良くしたりすることができる加熱装置を提供できる。蒸気を過熱することで、より高温で、かつ酸素含有量の少ない過熱蒸気（熱風）を生成でき、しっとりした食感を損なわない加熱調理が可能な加熱装置を提供できる。また、加熱調理器に限らず、加熱殺菌器、加熱乾燥機としての利用も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る加熱装置の全体構成を示す概略組立図である。
【図２】  第１熱交換部およびリンク機構の機能を説明する部分拡大説明図である。
【図３】  送風装置の機能を説明する部分拡大説明図である。
【符号の説明】
１  加熱装置
２  第１熱交換部
２ａ  水導入口
２ｂ  蒸気発生口
３  第２熱交換部
３ａ  蒸気導入口
３ｂ  過熱蒸気噴出口
３ｃ  昇温ヒータ
４  送風装置
４ａ  蒸気吸引口
４ｂ  蒸気送出口
４ｃ  送風羽根
５  加熱装置基台部
６  保持部
７  制御回路部
８  貯水容器
９  リンク機構
１１  熱交換用水管路
１５  密閉構造部
１６  駆動部
２０  囲繞壁
【図１】
0003753630.tif 000002
【図２】
0003753630.tif 000003
【図３】
0003753630.tif 000004