JP2002000464A - 電場発生電極と電場処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電場処理の影響を大きくできる電場発生電極
を提供する。 【解決手段】 高電圧を作用させる基礎電極２の外周に
第一の絶縁層３を形成し、この第一の絶縁層３に沿って
有限な端を持つ電気導体４を配置し、更にこの導体の表
面に第二の絶縁層５を形成した電場発生電極。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、てんぷらや肉の揚
げ玉等の揚げ物を調理する際に、電極をてんぷら油の内
部に浸漬し、このてんぷら油中に電場を発生させながら
食材を調理する方法や油と水との混合流体のような混合
流体を形成する際等に使用する電場発生電極と、これを
使用した電場処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】水やリンゴ等に高電圧の電場を作用させ
て殺菌作用を与えて保存性を高めたり、てんぷら油の内
部に配置した電極に高電圧を作用させることによって通
常のてんぷら油が加熱される温度より低温でも、油切れ
が良く、美味で保形性があり、更に、通常のてんぷら処
理に比較して、てんぷら油の寿命を数倍も延長させる方
法が提案されている。

【０００３】前記電場処理方法の利点は、１０〜２０ｋ
ｖの高電圧の電場内に水を置くと、その水の蒸発が活発
になり、また、この電場を取り去ると逆に蒸発速度が低
下する現象、芋等を電場処理した後に加熱調理するとβ
澱粉がα澱粉に変化するのを促進する現象、また、火焔
を電場内に置くと燃焼が加速される現象、更に微生物の
育成が電場処理によって抑制される現象等によるもので
あると考えられる。

【０００４】この電場を形成するためには、電場を有効
に作用させるために通常は裸の金属線や金属板を電極と
して使用しており、この電極に高電圧を作用させて電場
を発生させている。

【０００５】例えば、てんぷらを揚げるフライヤーの電
場処理の応用では、アースされたフライヤーの油槽中に
裸の金属板、あるいは金属線を電場発生用電極としてセ
ラミックや碍子等の絶縁物によってフライヤーの内面と
絶縁して配置し、更にこの電極と離間した上方に絶縁ネ
ットを張り、食材が電極に直接に触れないように離間し
ながら、前記電極に１０ｋｖ未満の電圧をかけて電場を
形成しててんぷら油を加熱しててんぷらを揚げるように
している。

【０００６】また、水や果物等に電場処理して水を蒸発
させたり、果物や水に菌の繁殖を抑制する処理を効率的
に行う場合には、被処理物から電極を２０〜５０ｍｍ程
度離し、その間に絶縁層として空気層を介在させて電場
処理を行っている。

【０００７】しかし、調理器具の一つであるフライヤー
等では作業上、食用油を入れた油槽の真上に電極を設置
することができないことから、てんぷら油等の食用油を
絶縁物とし、その中に電極を設置する構成を取らざるを
得ない。

【０００８】

【発明が解決すべき課題】このような構成の電場処理装
置においては、裸の電極が処理物であるてんぷら油等の
食用油と直接に接触することになるから、本来ならば漏
洩電流のみで良いはずの電流が１０〜１００ｍＡも流れ
ていることが確認されている。

【０００９】このように食用油中を電流が流れると、食
用油を絶縁破壊して油煙や電極への焦げ付きを生じ、そ
の結果、食用油を短時間に酸化・劣化させる欠点が発生
している。

【００１０】フライヤーへ電場処理を適用することによ
り、本来ならば食用油の寿命を延長することが期待され
ているが、条件によっては逆にその寿命を短縮させる状
態が発生しており、この電場処理を調理装置に大量に適
用するには至っていない。

【００１１】一方、電気ショックの問題も大きく、この
ショックを避けて安全性を高めるために裸の電極（電
線）に絶縁物を被覆する方法がある。しかし、この絶縁
被覆をすると絶縁物の厚さにもよるが、電極の周囲に発
生する電場エネルギーが、絶縁物の誘電分極によって弱
められる。そこで通常はこの弱まった電場エネルギーを
元の状態に戻すために、より大きな電圧が必要となる。

【００１２】本発明者の知見によると、前記のようなフ
ライヤーに電場を利用する場合は、以下の課題を解決し
なければならないことが分った。

【００１３】１）第一の課題は、食用油中に浸漬される
電極を絶縁して電気ショック等の危険を防止して安全性
を確保する必要がある。

【００１４】しかし、前記のように電極の絶縁被覆によ
り電場の効率が明確に低下するので、電圧を上げること
なく、電場をエネルギーの減少の防止できる構造を採用
する必要である。

【００１５】２）第二の課題は、特にフライヤーの場合
は、電場発生電極が高温に曝されるので、その高温にお
いても安全に電場を形成することができる電場発生電極
を製作する必要がある。

【００１６】３）第三の課題は、前記のように電場発生
電極の周囲に絶縁槽を形成すると電場効果が低下してい
くが、この電場効果が成るべく低下しない電場発生電極
を製作することが必要である。

【００１７】４）第四の課題は、食材等の被処理物に対
して、効率良く電場の影響を与えることができる電場電
極を提供する必要がある。

【００１８】例えば電子レンジは、電磁波により電場を
形成し、その中に食品等を配置して加熱する装置である
が、この装置は大電力を必要とする欠点がある。

【００１９】これに対して本発明に係る電極を使用した
電場処理は、電流を必要とせず、電圧だけを必要とする
と言う電力がゼロに近い状態において、電気の持つエネ
ルギーを利用することが可能な超省力型の電気エネルギ
ーの利用方法である。

【００２０】しかし、前記電磁波と違って高電圧で発生
する電場は移動することができないことから、この電場
の方より被処理物側に接近させざるを得ない。その意味
において何処にでも安全に適用でき、しかも、電場エネ
ルギーを低下させない電場発生電極を提供する必要があ
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、水や絶縁性の
油の内部に浸漬しても電場によるショックを発生させる
ことなく、また、低電圧でも必要とする電場を形成でき
る電場発生電極の構造と、その電場発生電極を使用した
電場処理方法を提供することを目的とするものである。

【００２２】前記目的を達成するための本発明に係る電
場発生電極は、次のように構成されている １）高電圧を作用させる基礎電極の外周に第一の絶縁層
を形成し、この第一の絶縁層に沿って有限な端を持つ電
気導体を配置し、更にこの電気導体の表面に第二の絶縁
層を形成したことを特徴としている。

【００２３】従って、高電圧を印加する基礎電極は、第
一の絶縁層と第二の絶縁層によって二重に絶縁される
が、これらの絶縁層の間に、前記基礎電極とは独立し、
かつ有限の長さを持つ電気導体を配置することにより、
絶縁層によって電場エネルギーが低下するのを補ぎない
増加させている。

【００２４】２）前記構成の電場発生電極において、第
一の絶縁層と第二の絶縁層を、電場を与える流体の温度
に耐える耐熱性絶縁材料で構成したことを特徴としてい
る。

【００２５】特に、フライヤーのように２００℃あるい
はそれ以上の高温の食用油の中に電場を形成する場合に
は、この高温に耐え、しかも、所定の絶縁性を安全に保
持しながら電場を効率的に形成することができる。

【００２６】絶縁材料は合成樹脂で形成される場合が多
いが、このような場合に耐熱性を有し、しかも有害物質
を食用油内に溶出させるおそれがない材料が必要であ
る。

【００２７】３）高電圧を作用させる基礎電極と電気導
体の両者を、可撓性の導電材料で構成することによって
電場発生電極を設置する場所に合わせて任意の形状とす
ることができ、使用上便利となる。

【００２８】４）高電圧を印加する電極の多くは電線の
ようなものであるが、その表面に第一の絶縁層と、金属
パイプないし金属網、あるいは金属コイル等の電気導体
と、更に第２の絶縁層を同心状に形成することを特徴と
している。

【００２９】５）また、高電圧を印加する基礎電極が板
状の場合は、中間層を形成する電気導体も板状である
が、用途によっては網状のものを使用することができ、
全体としてサンドイッチ状に形成されることになる。

【００３０】前記３）のように、基礎電極を電線のよう
に細線を集合させた線条材料で形成し、更にその外方に
第一の絶縁層を介して配置される電気導体を軟質あるい
は常温で変形が可能な金属パイプあるいはパイプ状の網
状体やコイル状に形成した場合は、電場発生電極を直線
状のままで使用できることは勿論、電場を発生させる形
状や面積に応じて、これを曲げて必要とする形状に電場
を発生させることができる。

【００３１】６）そして本発明に係る電場処理方法は、
１ｋｖ以上の高電圧線の片側をアースとし、他方を前記
電場発生電極線を構成している基礎電極に連結し、他方
をアースを取ってある器具に連結し、この器具中に電場
を発生させて電場処理を行うことを特徴としている。

【００３２】例えば、フライヤーの場合は、食用油の中
に配設した電極に高電圧を印加することによって電場を
良好に形成しながら、これを食材に作用させて揚げ物処
理を行うことができるのである。

【００３３】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して本発明の実施
の形態について説明する。 （実施例１）第一の実施例に係る電場発生電極１は断面
が円形のケーブル状のもので、図１のように電場を作用
させる空間に合わせて屈曲した形状に形成し、そしてそ
の断面構造は図２に示すように構成している。

【００３４】即ち、この電場発生電極１は、中心部を形
成し、高電圧を印加する基礎電極２と、これの上に同心
状に形成した第一の絶縁層３と、この第一の絶縁層３の
上に同心状に形成されたパイプ状の電気導体４と、更に
この電気導体４の表面を覆うように形成した第二の絶縁
層５で構成している。

【００３５】第一の絶縁層３と第二の絶縁層４を構成す
る絶縁材料は、この電場発生電極１を食品の加工に使用
する場合は、食品衛生上安全な材料としては、フッ素樹
脂、シリコーン樹脂のような柔軟な材料が使用できる。
また、用途によっては絶縁層として電場発生電極１の形
状に合わせた形状のセラミックスを使用することができ
る。

【００３６】セラミックスは、最も高温時における絶縁
が優れているが、脆くて加工性に問題があるので、板材
ないし単なる棒材等の簡単な構造の場合に使用できる。

【００３７】図３に示すフライヤー１０に、本発明に係
る電場発生電極１ａを使用する場合は、ステンレス製の
油槽１１に電場発生電極１ａを絶縁物からなる支持体１
２を介して支持しているが、この電極１ａを構成する図
２に示す基礎電極２は、電気的な損失を考慮して銅線を
使用している。

【００３８】また、この電極２の周囲に第一の絶縁層３
を介して設けられる金属製パイプからなる電気導体４
は、銅管あるいはステンレス管を使用するのが良い。１
３は高圧トランスで、これの二次側１３ａの一方の配線
１４は電場発生電極１ａに接続し、他方の配線１５はア
ースされる。また、前記油槽１１もアース線１６でアー
スされている。

【００３９】また、１８は電気絶縁性材料からなる網状
体で、食材が沈んで電場発生電極に接触して電場の発生
を妨げたりすることがないように必要に応じて設けるも
のである。

【００４０】そしてこの油槽１１の内部に食材１９（被
処理物：てんぷら材料、コロッケ材料、トンカツ肉等）
を供給し、前記電場発生電極１ａから発生する電場Ｄの
エネルギーの影響を食材１９に与えながら加熱処理して
揚げ物を加工する。

【００４１】なお、図２に示す基礎電極２に銅線を使用
し、その表面に第一の絶縁層３としてフッ素樹脂やシリ
コーン樹脂で被覆したものは、通常Ｃ種絶縁線として容
易に入手可能であるのでこれを使用するのが良い。ま
た、食品衛生上安全なフッ素樹脂やシリコーン樹脂で被
覆した電線を使用するだけで、一応、２００℃、２０ｋ
ｖ未満の高温雰囲気中で高電圧を印加することができ
る。

【００４２】本発明に係る電場発生電極１ａは、この電
場Ｄのエネルギーの減少を防止する手段を適用したもの
であって、そのために基礎電極２の周囲に設けられた第
一の絶縁層３の周囲に、電気的に閉じた導体として有限
な端を持つパイプ状の電気導体４を配置している。

【００４３】電場Ｄの中では、物質は電場Ｄによる静電
誘導により物質内部でプラスとマイナスの分極が起こ
る。特に電子が容易に動くことのできる電気導体４で
は、この作用が顕著で、基礎電極２で発生した電場Ｄに
よる静電誘導により静電気を帯びた状態となり、新たな
電場が発生する。

【００４４】更に、この電圧が高く電場エネルギーが大
きい場合、特に電場の向きが激しく変わる交流の電場内
において、自由電子を持つ電気導体４では静電誘導によ
る分極が激しく変化するだけではなく、自由電子の静か
な放出が発生する。この自由電子の放出は、絶縁物３に
より弱められた電場Ｄの減少分を補うことができる重要
な要素である。

【００４５】この電気導体４は、基礎電極２から電気的
に独立した状態にすることが重要であり、また、その長
さは有限、例えば食用油に浸漬される長さである。つま
り、電場処理に必要な部分の長さあれば良いのである。

【００４６】従って、その電気導体４中からの電荷の放
出と電場Ｄにより、食用油１７とその中の食材１９に対
して安全に電場エネルギーの作用を及ぼすことができる
のである。

【００４７】しかし、電気導体４からの電荷の放出が激
しく、放電と言う形で発生するような時は、基礎電極２
を被覆した意味がなくなるので、電気導体４からの静電
気による急激な放電を防ぐためにこの電気導体４を絶縁
する必要がある。その意味において第二の絶縁層５を必
要とするのである。

【００４８】なお、食用油を処理する場合の電場発生電
極は、食品衛生上の観点から電気導体４にはＳＵＳ３０
４を使用するのが良い。そして、このＳＵＳ３０４から
なる電気導体４を、図２に示すように第二の絶縁層５で
絶縁するためにはフッ素樹脂より柔らかくて被覆が容易
なことと共に帯電列で上位に位置し、相手に電価を与え
やすいことから、シリコーン樹脂を使用するのが良い。

【００４９】また、電気導体４の外周に配置される第二
の絶縁層５は、電気ショックを与えるような急激な放電
を起こさない範囲で、できる限り薄く構成することによ
って電場エネルギーの不必要な低下を防止しながら、食
材１９に対して電場Ｄエネルギーの影響を有効に与えな
がらこの食材１９を美味に揚げることができ、その上、
基礎電極２に高電圧を印加した状態でも素手で、電気シ
ョックなしにこの電極に触ることができる。 （比較実施例１）本発明の電場発生電極の効果を調べる
ために、図１及び図２に示す構造でジグザグ状に形成し
た本発明に係る電場発生電極１を使用し、油槽に新しい
食用油（サラダ油）７００ｇと水１００ｇを入れ、常温
において９ｋｖの交流電圧を印加した。

【００５０】また、比較例として、基礎電極２と第一の
絶縁層３とからなる電極（通常の電線）を本発明に係る
電場発生電極１と同一長さで、同一形状に成形した比較
電極を別の油槽に入れ、前記と同様に常温において９ｋ
ｖの交流電圧を印加して電場Ｄの影響の違いを観察し
た。

【００５１】その結果、本発明に係る電場発生電極１で
は、電圧をかけた瞬間から下に沈んでいた水が油の中に
入り込んで混合が開始され、ほぼ３０分で完全に油と水
が混合された乳化物を形成した。

【００５２】これに対して電気導体４と絶縁層５を有し
ない単なる電線である比較電極では、油と水の混合物が
形成されるのに１８０分もの長時間を必要とした。

【００５３】前記比較実施例１から判断できることは、
本発明に係る電場発生電極１を使用して電場処理を行っ
た場合、本発明の電場発生電極の方が油槽の底に沈んで
いる水と油のクラスターの細分化と混合による乳化物の
形成速度が、約６倍であることが確認できた。つまり、
本発明に係る電場発生電極を使用した電場処理は、水と
油との混合を短時間に行うことができる。 （比較実施例２）次に、前記比較実施例１で使用した２
種類の電極を使用し、新しい食用油（サラダ油）７００
ｇを２つの油槽にそれぞれ入れ、そしてこれを１８０℃
に加熱した後、前記電極に９ｋｖの交流電圧を印加す
る。そしてこの状態において、加熱されている油の表面
に水を噴霧してその水の蒸発の状態を観察した。

【００５４】その結果、本発明の電場発生電極を使用し
た場合は、電圧をかけて３０分後から食用油の中から泡
の状態が変化し、細かい白い泡が激しく沸き立ち始め
た。これに対して電気導体４と絶縁層５を有しない通常
の電線である比較電極では、油温が常温の場合と同様
に、前記のような泡立ちの変化は６０分経過しても認め
られなかった。

【００５５】前記比較実施例２より、比較実施例１に記
載した常温における実験と同様に、本発明に係る電場発
生電極１により水と油のクラスターの細分化され、そし
て加熱時においては、水の蒸発が激しいものとなること
が分かった。

【００５６】次に電圧を下げながら加熱された油の表面
に水の噴霧しながら、その油の内部に発生する泡の状態
を観察した結果、比較電極においては８ｋｖ以上の交流
を印加した場合の水の蒸発に伴う泡立ちよりも、本発明
に係る電場発生電極１を使用し、これに２ｋｖの交流電
圧を印加した方が激しい泡立ちとなることが確認でき
た。即ち、本発明に係る電場発生電極１は、単なる電線
状の電極を使用した場合に比較してかなり低電圧におい
ても優れた水の蒸発作用が得られることが証明された。 （実施例２）本発明に係る電場発生電極が食用油の酸化
に及ぼす影響を調べるために、図１及び図２に示す電場
発生電極を配置した油槽に１５リットルの食用油（サラ
ダ油）を入れ、この油を１８０℃に加熱した。次に、こ
の加熱された油の表面に水を1,000ｍｌ／ｈの割合で噴
霧して油を積極的に酸化させた。

【００５７】その結果、通常では油を廃棄する目安とし
ている酸化値（ＡＶ値）が２．０になるまでの時間が、
電場処理なしの場合では３３時間であったが、本発明に
係る電場発生電極を使用し、これに６ｋｖの交流電圧を
印加して電場処理をした場合は、１７２時間で使用限界
の酸化値となり、本発明に係る電場発生電極を使用する
と、電場処理しない場合に比較して、食用油を約５倍の
寿命に延長できることを確認できた。

【００５８】次に、実際の食材への電場処理の効果を確
認するために、図１〜図３に示した電場発生電極１を使
用して、６ｋｖの直流電圧を印加して電場Ｄのエネルギ
ーを与えながらコロッケを揚げたところ、通常では油温
が１８０℃でなければ形を保って揚げることができない
コロッケが、それよりも３０℃も低温の１５０℃で揚げ
ることができた。更に本発明によるコロッケは、通常の
コロッケに比較してカリットして油っぽさがなく、しか
も中身の具もジューシーな感じで揚げることができ、美
味なものとすることができた。

【００５９】前記実施例より、本発明に係る電場発生電
極１を使用すると、低電圧においても高電圧を印加した
場合と同様に、良好な電場処理によって油の寿命を延長
しながら揚げ物を加工でき、しかも、従来の方法による
揚げ物よりも美味を揚げ物を加工することができるので
ある。

【００６０】本発明は特に、基礎電極２上に被覆した第
一の絶縁層３によって電場エネルギーが弱められるのを
防止する手段を適用したものであって、前記基礎電極２
の周囲に設けた第一の絶縁層３の周囲に、電気的に閉じ
た導体である、有限な端を持つパイプ状の電気導体４を
配置したことを特徴としている。

【００６１】このように電気導体４を基礎電極２上に第
一の絶縁層３を介して配設することにより、中心部の基
礎電極２に直流あるいは交流の高電圧を印加したことに
伴う電場が、第一の絶縁層３で減少した分を補うことが
できる。

【００６２】この電気導体４は、基礎電極２から電気的
に独立した状態にすることが重要である。また、その長
さは有限、例えば食用油に浸漬される長さである。

【００６３】従って、この電気導体４中の電荷の放出に
よるマイナスイオン化の影響を与えてこの電気導体４に
より食用油１７中に食材１９に電場エネルギーの影響を
与えることができる程度の電場Ｄを形成することができ
るのである。

【００６４】電場処理をしながら揚げ物を加工する工程
において電場発生電極１ａに印加する高電圧としては、
直流の場合よりも交流の方が電場処理効果があり、その
電圧は２０ｋｖ未満で良い。そして食用油１７の温度
は、通常の揚げ物加工の場合の１８０℃前後に比較し、
これより遙かに低温の１５０℃前後に保持されており、
この温度差により食材の高温における変質や味の低下を
防ぐことができる。

【００６５】

【発明の効果】本発明は、高電圧を作用させる基礎電極
の外周に第一の絶縁層を形成し、この第一の絶縁層に沿
って有限な端を持つ電気導体を配置し、更にこの導体の
表面に第二の絶縁層を形成した電場発生電極と、この電
場発生電極の基礎電極をアースを取ってある器具に連結
して電場エネルギーの影響を食材に与えながら処理する
方法を提供するものであり、次の効果を奏することがで
きる。

【００６６】高電圧を印加する基礎電極を第一の絶縁層
で被うことによって電場の影響が低下するが、この基礎
電極に沿って電気導体を配置することによって、電場の
影響が低下することを防止し、優れた電場処理を行うこ
とができる。

【００６７】特に、食用油中に本発明に係る電場発生電
極を配置して電場の影響を与えながら揚げ物を処理する
と、通常の揚げ物処理の場合よりも低温で処理すること
ができ、更に食用油の寿命を従来の方法に比較して５倍
以上は延長することができ、安価に揚げ物の調理でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る電場発生電極を破断
して示す斜視図である。

【図２】図１に示した電場発生電極の断面図である。

【図３】本発明に係る電場発生電極を使用した揚げ物調
理器具の説明図である。

【符号の簡単な説明】

１，１ａ 電場発生電極 ２ 基礎電極 ３
第一の絶縁層 ４ 電気導体 ５ 第二の絶縁層 １１ 油槽 １２ 支持体 １３ 高圧トラン
ス １４，１５ 配線 １７ 食用油 １８ 網状
体 １９ 食材

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高電圧を作用させる基礎電極の外周に第
   一の絶縁層を形成し、この第一の絶縁層に沿って有限な
   端を持つ電気導体を配置し、更にこの導体の表面に第二
   の絶縁層を形成した電場発生電極。
2. 【請求項２】 第一の絶縁層と第二の絶縁層を、電場を
   与える流体の温度に耐える耐熱性絶縁材料で構成した請
   求項１記載の電場発生電極。
3. 【請求項３】 高電圧を作用させる基礎電極と電気導体
   とを可撓性の導電材料で構成した請求項１記載の電場発
   生電極。
4. 【請求項４】 前記電気導体を、基礎電極を中心とする
   同心円状の金属管で構成した請求項１記載の電場発生電
   極。
5. 【請求項５】 前記基礎電極に沿って第１の絶縁層を介
   して形成する電気導体を金属板で構成し、この電気導体
   の表面に第２の絶縁層を形成した請求項１記載の電場発
   生電極。
6. 【請求項６】 １ｋｖ以上の高電圧線の片側をアースと
   し、他方を前記電場発生電極の基礎電極に連結し、この
   基礎電極をアースを取ってある器具に連結し、前記電極
   に高電圧を印加してこの器具中に電場を発生させ、この
   電場の影響を受ける位置に食品を接近させて電場処理を
   行う電場処理方法。