akiraaniの日記： 画期的なオーブン思いついた(実現可能とは言ってない) 10
日記 by
akiraani
オーブンの予熱ってめんどくさい。中を温めても、開けた時にもたもたしてると熱が逃げてしまうし、一気に加熱する方法があればいいのに、とレシピを見ていて思ったのだけど、それを実現する手段を思いついた。
名付けて「断熱圧縮オーブン」
説明しよう。断熱圧縮とは熱の移動を遮断した状態で気体を圧縮する動作のことである。
気体の質量と熱量が変わらない場合、中の温度は圧力に比例するため、熱を遮断して中の気体を圧縮すると圧力に比例して温度が上がる。(参考：ボイル＝シャルルの法則)
この原理を利用して、火種を作るファイヤーピストンという器具が実際に存在する。
これをもっと大型のオーブンサイズで作れば、一瞬で温度の上がるオーブンが理論上実現できる。
具体的には、煙突のついたかまどのような形状の完全密封オーブンを用意し、煙突(ピストン)内にぴったりはまる錘か何かを落として中の空気を急激圧縮すれば、一瞬で温度を上げることができる。
ついでに言えば、中は高温高圧になるので、いわば圧力鍋状態。素早く食材の中央まで熱を通すことができるので、ふっくら仕上がるだろう。
完璧なオーブンといえるだろう、不可能だという点に目をつぶれば。
＃同じ原理で急速冷凍も可能
オーブン調理の定番 (スコア:1)
パンやらパイ包みやらの膨れる料理は加圧したらペチャンコになりますね。
ざっぱに計算 (スコア:1)
庫内を室温（≒300K）から200℃（≒470K）まで上げるとすると、おおむね3分の1くらいに圧縮する必要があり、圧力は温度上昇分も含めておよそ5気圧になる。
圧力鍋よりだいぶ高めだけど、ポンプで押し込めばまぁ上げられないこともなさそう。
ピストン押し下げるなら、庫内寸法を幅400㎜×奥行300㎜×高さ250㎜の30Lとして天面（0.12㎡）をそのまま押すなら約60kN、6トンくらいの錘で50㎝くらいストロークさせないといけないのでどこのプレス機だよ。
Re: (スコア:0)
この計算で温まったのは空気だけですので、
30Lの空気（40g、1J/gK）が200℃→100℃になる4000Jが
水13gに移動すると室温から100℃になります。
圧力が下がる分もう少し熱量を稼げるのかもしれないけど
クッキー1枚が生焼けになるくらいでしょうかね。
Re:ざっぱに計算 (スコア:1)
加熱を全部断熱圧縮に頼る必要はないでしょ。
えーとここは (スコア:1)
「やるねぇ、さすがだねぇ、天才だねぇ」って言うところかな？
おもしろネタありがとうございます。 (スコア:0)
ちょっと考察してみました
オーブンを開けると高熱の圧縮空気で大惨事
↓
圧縮層とオーブン内を分離
↓
オーブン外壁を半球系にし外部から圧縮加熱
↓
外壁は早々に温度上昇するがオーブン内が常圧じゃ内部温度上昇がイマイチ
↓
やはりオーブン内でどうにかする
↓
オーブン内へ通常加熱とともに圧縮加熱し温度を維持しつつ徐々に減圧なら安全
※調理中も再圧縮だとパイなど膨らませるものが膨らまないため再加圧はなし
強度と耐用年数の安全マージンをどのくらい取れるかによりますが
実現不可能とまでは言えないかも
エネルギ効率は悪そうですが。。。
先に減圧してからじゃ駄目ですか (スコア:0)
1気圧から圧力掛けるのではなくて、先に減圧しておいて、
その時点で通常温度にしておいて、もとの気圧まで戻す、
では駄目でしょうか。
Re:先に減圧してからじゃ駄目ですか (スコア:1)
だめですね。熱量が足りなくなりそう。
極端に真空を断熱圧縮するって考えるとわかると思います。
そりゃ瞬間丸コゲ装置になるだろう (スコア:0)
圧縮空気なので酸素もその分多量。高温+可燃物なので、自然発火しちゃう。
日記にもかかれてるファイヤーピストンでファイヤーdeath。
ユーチューバーとかやるかも知れんね。
コストを度外視するなら、窒素か二酸化炭素が妥当。後者なら食べ物の水分とで酸性に持って行く上になんらかの反応も期待出来そう。
余熱は空気を温めるモノ？ (スコア:0)
比熱を考えると、窒素 4.86cal/(molK) 、酸素 4.98cal/(molK) なら空気の比熱はだいたい 5(4.884)cal/(molK) だから、オーブン内の空気の量を 1mol(約 22.4L) とすれば、空気の温度差を 200K としたとき、 40cal で十分ってことになりますね。
熱量を考えると窯の空気なんか大したことなくて、窯の内壁や焼き皿(網？)などを温めるほうがかなり大きな熱量を必要とするように思えます。断熱圧縮してもオーブン内の空気の温度は上がりますが、内壁とかはその熱が拡散しないとダメそうな気がします。
ってことは余熱って、空気を温めるのではなく、機材（窯の中の固体）を温めるためでは？だから機材が冷えなければ、別にオーブン内の熱い空気が全部逃げても大した問題ないと思いますが、どんなもんでしょうか。