JP2009091386A - 革新的加熱媒体とその発生方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】新規加熱媒体、その発生方法及びその装置を提供する。
【解決手段】加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより得られる加熱媒体であって、１）高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体である、２）該加熱媒体は、前記加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持する、３）該加熱媒体を噴射するノズル近傍でマイナス電圧が測定される、ことを特徴とする高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体、その発生方法及び加熱装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、新規加熱媒体、その発生方法及びその装置に関するものであり、更に詳しくは、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体、該加熱媒体の発生方法及び加熱装置に関するものである。

本発明は、従来の飽和水蒸気、過熱水蒸気（ＳＨＳ）、気体水（ＡＱＧ）、気体水に熱水を噴射して形成させたハイブリッド型気体水（ｈＡＱＧ）とは別異の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体（以下、ｓＡＱＧと記載することがある。）に関する新技術を提供するものである。

一般に、加熱水蒸気を利用した加熱方法として、例えば、飽和水蒸気を用いたいわゆるスチーム加熱（蒸煮）、ボイラーから発生させた高圧水蒸気を用いた高圧水蒸気加熱が知られており、また、ボイラーから発生させた高圧水蒸気を更に高温に加熱して形成した高温高圧の過熱水蒸気（過熱蒸気）を用いた過熱水蒸気加熱が知られている。

これらのうち、上記スチーム加熱は、水を１００〜１２０℃程度に加熱して生成した水蒸気を加熱室内に充満させて、いわゆる「蒸し」により被処理材料を加熱処理する方法である。また、ボイラーの高圧水蒸気を用いた高圧水蒸気加熱は、加圧して高温化した飽和水蒸気を熱源に用いて被処理材料を加熱処理する方法である。

一方、上記過熱水蒸気加熱は、ボイラーから発生させた高圧水蒸気を更に加熱して１４０℃以上に高温化した、熱エネルギー的に準安定な過熱水蒸気を加熱室内に噴射し、充満させて、被処理材料を加熱処理する方法である。この方法では、過熱水蒸気による乾燥した高温高圧雰囲気が形成されるので、この加熱方法は、焼成に近い加熱手段として利用されている。

上記過熱水蒸気加熱は、高温高圧で、高カロリーで、しかも、熱エネルギー的に準安定な乾燥水蒸気を利用できるため、例えば、食品の加熱焼成手段、農畜産物系廃棄物の焼成手段、木材等の炭化手段、金属材料表面等の洗浄手段等として、広くその応用技術が提案されている（特許文献１〜５参照）。

しかしながら、この種の加熱方法では、例えば、高温高圧水蒸気を発生させるボイラー、及びボイラーからの高温高圧水蒸気を更に加熱する高温加熱手段が必要とされること、設備が大型になること、加熱室に高温高圧の過熱水蒸気を噴射するため、エネルギーロスが大きく、既存の焼成方法と比べて効率的でない。

そのため、一般的には、いわゆる通常の水蒸気加熱で十分な場合が多く、あえて過熱水蒸気加熱を利用する必要性が少ないこと、少量処理には不向きであること、焼成効果が未だ十分に検証されていないために実用化に距離があること、等の問題があり、しかも、それらの問題は、いまだ十分に解決されていない。

また、特に、食材・食品の加熱焼成手段としての従来の加熱方法、例えば、過熱蒸気、都市ガスやプロパンなどの各種ガスや、電気やガスをエネルギー源とする各種のヒーターを用いる直火加熱等においては、加熱によって食材・食品から副生する各種副生物、特に、油脂分と油煙及びその臭気、を適切にかつ合理的に処理する手段を欠いている。

そのため、加熱によって副生する各種副生物は、家庭用以外の業務用、例えば、食品加工産業や外食産業の厨房用等においては、環境負荷増大や職場環境の悪化に止まらず、生産性の低下を来たし、当該業界においては、その対策としての合理化投資負担の増大を余儀なくされ、これが、製品価格の上昇を招き、結局、そのコストアップ分は、消費者が負担するという事態が続いているのが実情である。

本発明者らは、上記従来の技術に鑑みて、上記通常の水蒸気加熱や上記過熱水蒸気加熱とは別異の、全く新しい水蒸気による加熱方式を開発すべく鋭意研究及び検討を積み重ねた結果、従来法では水の気体としての特性を必ずしも十分に活用していないこと、加熱室を水の気体で置換して、「気体水」雰囲気を形成することで水の気体としての特性を十分に活用できること、それにより、従来法とは本質的に異なる新しい気体水（ＡＱＧ）を利用した加熱方式を実現できること、を見出し、既に特許出願を行なっている（特許文献６）。

そして、本発明者らは、該気体水技術の更なる進化に取り組み、種々研究を積み重ねた結果、気体水に１００％湿り状態の水蒸気を噴射させることによって、この最後の障害を克服できることを見出し、従来の水蒸気加熱や過熱水蒸気加熱とは全く別異の、「気体水」に熱水を噴射して形成させた「ハイブリッド型気体水」（ｈＡＱＧ）による加熱副生物除害化加熱方法を開発し、既に特許出願を行っている（特許文献７）。

特開平０６−０９０６７７号公報 特開２００１−０６１６５５号公報 特開２００１−２１４１７７号公報 特開２００１−３２３０８５号公報 特開２００２−１９４３６２号公報 特開２００４−３５８２３６号公報 特開２００７−６４５６４号公報

本発明は、従来の飽和水蒸気、過熱水蒸気、気体水とは別異の新しい高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させる新しい加熱媒体発生方法を提供することを目的とするものである。また、本発明は、上記加熱媒体の高温微細水滴の量を制御する方法を提供することを目的とするものである。更に、本発明は、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させる手段として使用する加熱装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するための本発明は、以下の技術的手段から構成される。
（１）加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより得られる加熱媒体であって、１）高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体である、２）該加熱媒体は、前記加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持する、３）該加熱媒体を噴射するノズル近傍でマイナス電圧が測定される、ことを特徴とする高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持されたことを特徴とする加熱媒体。
（２）ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速（臨界状態）に維持することにより得られる、前記（１）の加熱媒体。
（３）水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定して成る、前記（１）又は（２）に記載の加熱媒体。
（４）供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量が制御されている、前記（１）又は（２）に記載の加熱媒体。
（５）加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより、ノズル近傍でマイナス電圧が測定される状態で、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させると共に、前記加熱室内に噴射することにより、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体で該加熱室を加熱し、該加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持することを特徴とする加熱媒体発生方法。
（６）ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速（臨界状態）に維持する、前記（５）に記載の加熱媒体発生方法。
（７）水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力並びに温度を測定し、水、水蒸気の流量及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定する、前記（５）に記載の加熱媒体発生方法。
（８）供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量を制御する、前記（５）に記載の加熱媒体発生方法。
（９）水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定することにより発生させる加熱媒体の高温微細水滴の量を制御することを特徴とする加熱媒体制御方法。
（１０）前記（５）から（８）のいずれかに記載の加熱媒体発生方法に使用する加熱装置であって、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させる手段と、前記水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、任意の比率での１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を供給する手段と、一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室と、該加熱室内に１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を噴射するノズルを備えた噴射手段と、前記加熱室内を加熱する加熱手段と、前記加熱室内雰囲気を湿度９９．０％以上且つ酸素濃度０．１％以下に維持した雰囲気下で１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体で充満させる前記加熱室内の雰囲気制御手段、の各々を具備することを特徴とする加熱装置。

次に、本発明について更に詳細に説明する。
本発明は、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより得られる加熱媒体であって、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体であり、該加熱媒体は、前記加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持し、該加熱媒体を噴射するノズル近傍でマイナス電圧が測定される、ことを特徴とする高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体である。

本発明では、ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速（臨界状態）に維持することにより得られること、水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、高温微細水滴設定して成ること、供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量が制御されていること、を好ましい実施の態様としている。

また、本発明は、上記加熱媒体を発生させる方法であって、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射すること、それに際し、ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速に維持することにより、そして、ノズル近傍でマイナス電圧が測定される状態で、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させると共に、前記加熱室内に噴射することにより、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体で該加熱室を加熱し、該加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持することを特徴とするものである。

本発明では、水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力並びに温度を測定し、水、水蒸気の流量及び混合比を調整すること、供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量を制御すること、を好ましい実施の態様としている。

更に、本発明は、上記の加熱媒体発生方法に使用する加熱装置であって、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させる手段と、前記水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、任意の比率での１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を供給する手段と、一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室と、該加熱室内に１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を噴射するノズルを備えた噴射手段と、前記加熱室内を加熱する加熱手段と、前記加熱室内雰囲気を湿度９９．０％以上且つ酸素濃度０．１％以下に維持した雰囲気下で１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体で充満させる前記加熱室内の雰囲気制御手段、の各々を具備することを特徴とするものである。

本発明では、ノズルから噴出する水蒸気の流速が亜音速の場合、過熱水蒸気が発生し、音速の場合（臨界状態）において、本発明の加熱媒体（これを、アクアガスと記載することがある。）が発生する。また、本発明では、加熱装置に供給する水量、ノズル内部圧力・温度の測定とノズル内圧・温度から、ノズルより噴出する水蒸気速度及び流量を算出することで、アクアガス状態を制御することが実現できる。

アクアガス発生状態においては、装置に供給した水量とノズルから噴出する水蒸気流量の差から、微細水滴流量が算出される（図３）。また、ノズル内圧を制御することにより、アクアガス中の微細水滴が制御される。ノズル内圧は供給水量で変化することから、ノズル内圧を測定し、供給水量を制御することにより、過熱水蒸気−アクアガスの加熱媒体の制御、また、アクアガス中の微細水滴量の制御を一貫して行うことが可能である。

具体的には、例えば、細管内部にて高圧（０．１５〜０．３０ＭＰａ）で水を沸騰させ（１２０〜１３５℃）、ノズルから水蒸気と微細水滴を噴出する。その場合、供給水量の変化によるノズル噴出流中の水−水蒸気比変化を測定する（図２）。

本発明では、ノズル内圧及び温度を測定することにより、ノズルから噴射する水蒸気流量を測定し、供給量と水蒸気流量の差から、微細水滴流量を計算することが可能である。ノズル内圧が約０．１９ＭＰａにて水蒸気噴流は音速（約４５０ｍ／ｓ）に達する。本発明により、アクアガスは、水蒸気噴量が音速の時に発生することが判明した。

本発明は、本発明者らが開発したアクアガスシステムを核とした食品等の被処理材料の加熱媒体及び加熱方法及びその装置を提供するものであり、アクアガスに含有される水滴量の測定方法に関するものである。また、本発明は、水滴量の測定方法を用いた水滴量の定量的制御及びそれによる過熱水蒸気、アクアガス、熱水付与方式アクアガスの３種の水蒸気加熱媒体の発生を制御する方法及びその装置を提供するものである。

本発明者らは、過熱水蒸気加熱技術を応用した高品質調理、食材加工システムとして、前述のように、これまでに、高圧下で水を沸騰させ、高温微細水滴と過熱水蒸気をノズルから混合して噴霧することにより発生させる、新規加熱媒体の発生方法とその装置を開発し、特許出願しており（特許文献６）、また、加熱対象・目的に応じた好適な加熱処理として、上記の新規加熱媒体以外に、飽和水蒸気、過熱水蒸気を同一の装置にて発生させる方法及び装置について、特許出願している（特許文献７）。

しかし、従来技術においては、経験的な手法から、飽和水蒸気、高温微細水滴と過熱水蒸気を混合した新規過熱媒体、過熱水蒸気の発生制御機構を設計する必要があり、これまで、装置構成・規模に依存しない一般化された制御手法は存在しなかった。また、新規加熱媒体中による加熱調理・殺菌の最適化には、混合する微細水滴の量を計測・制御する必要があると考えられるが、微細水滴の量を測定する手法としては、加熱媒体発生装置の熱収支から水のエンタルピーを計算する手法があるものの、実施するにあたっては、高精度多点熱流速測定を要し、これに要する基材費用は、最小規模の装置においても６０万円、大型の装置においては３００万円と見積もられており、実用的ではなく、また、他に適切な手法が存在しなかった。

本発明では、加熱装置に供給する水量、ノズル内部圧力・温度を測定し、ノズル口径、ノズル損失、ノズル内圧・温度よりノズルから噴出する水蒸気流速・流量を求める。水蒸気流速が音速である場合は、アクアガスが発生していることが判別可能である。ノズルから噴出する水蒸気の質量は、加熱装置に供給された水の質量に通常は一致し、本発明による装置においても、ノズル内圧が低く、水蒸気流速が亜音速である場合は、水蒸気流量と供給水量は一致する。

しかしながら、ノズル内圧が約１．９ＭＰａ以上になると水蒸気流が臨界に達し、音速になると、水蒸気流量は供給水量と比較して少なくなる現象が起こる。これは、水蒸気流速が音速に達すると水蒸気が流れにくくなり、加熱装置全体の熱収支経路に変化が起こり、ノズルから高温微細水滴が噴出するためである。

本発明では、加熱装置に供給する水量を制御することにより、ノズル内圧を適切な値に制御し、加熱媒体の発生制御を行う。また、アクアガス発生時には、供給水量と水蒸気流量の差から高温微細水滴量を得ることが可能である。アクアガス発生時には、ノズル内部の水及び水蒸気は飽和状態となっている。即ち、アクアガス中の高温微細水滴はノズル内圧のみ測定することにより得られる。

加熱装置への供給水量を通してノズル内圧を制御することにより、設定された微細水滴が発生する状態に加熱装置を制御することが可能である。本発明で確立された加熱媒体制御技術及びアクアガス中の微細水滴制御技術は、ノズル内圧を通した一元的な制御が可能であり、制御機構の単純化が容易である。また、本発明で確立された制御技術は、加熱装置の構成・規模に依存せず、一般化された制御装置を可能とするところに意義がある。

本発明の加熱装置は、加熱媒体発生方法に使用する加熱装置であって、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させる手段と、前記水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、任意の比率での１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を供給する手段と、一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室と、該加熱室内に１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を噴射するノズルを備えた噴射手段と、前記加熱室内を加熱する加熱手段と、前記加熱室内雰囲気を湿度９９．０％以上且つ酸素濃度０．１％以下に維持した雰囲気下で１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体で充満させる前記加熱室内の雰囲気制御手段、の各々を具備している。

本発明の加熱装置の一実施例を図３７〜３９に示す。図中、１は加熱室、２はドア部、３は操作パネル、４は水蒸気発生蓄熱パネル、５は循環ファン、６は排出口、７はポンプ、８は噴射ノズルヘッダー、９は噴射ノズル、１０は圧力計、１１は逆止弁、１２は大気開放管、１３は給水タンク、１４は圧力調整タンク、１５は加熱処理トレイ、である。

本発明では、上記のように、加熱室を所定の温度に加熱すると共に、該加熱室で本発明の加熱媒体を発生させ、該加熱室内の空気をｓＡＱＧで置換する。この場合、上記加熱媒体は、例えば、細管を通して所定の流速で送水された水を細管の外部からヒーターで加熱し、細管の端部に設けられたノズルを介して加熱室に導入することで生成される。上記加熱媒体は、ノズル内圧０．１９ＭＰａ以上に維持した状態で加熱された高温常圧の熱水とガス混合成分であり、被処理材料を高いエネルギー効率で加熱する作用を有する。加熱された水は、加熱室内にノズルを介して噴射される。加熱室内は常圧状態で所定の温度に加熱制御されており、噴射された水滴は気化して、加熱室内を微細水滴、水蒸気及び過熱水蒸気の混合状態にする。その際に、供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気雰囲気に一部微細水滴を混合させる状態を作り出すことができ、このような状態でスーパーアクアガスと呼ぶアクアガス（ｓＡＱＧ）を形成させる。

本発明では、給水タンクの水を給水ポンプで汲み上げ、細管からなる導管を通して水蒸気発生蓄熱パネルに供給し、加熱ヒーターにより、所定の温度に加熱し、そのまま、細管の先端に設置した水蒸気噴射ノズルから高速で加熱媒体を噴射させる。この場合、ノズルとしては、先端に微細噴射孔を形成してなる、水蒸気を微細化して噴出する機能を有するものであれば、適宜のものが用いられる。微細噴射孔の孔径、孔数、孔の穿設位置等は任意に設定できる。水蒸気噴射ノズルからの加熱媒体の噴射速度は、装置の大きさ、種類及び使用目的等に応じて、例えば、微細噴射孔の孔径、孔数等を変更することにより任意に設定することができる。

１．ｓＡＱＧと、ＡＱＧ及びｈＡＱＧとの区別性
本発明の加熱媒体（ｓＡＱＧ）と、気体水（ＡＱＧ）、ハイブリッド気体水（ｈＡＱＧ）とを対比すると、以下のように整理される。
１）電圧の測定結果
ｓＡＱＧでは、ノズル近傍で電圧発生が確認されたが、ＡＱＧ，ｈＡＱＧ何れからも有意な電圧発生を確認できなかった。

２）ノズル内圧と温度の測定（ｓＡＱＧ発生装置（実用機）とＡＱＧ（原型機）を並べて同時に操作をした結果、次のような区別性が見られた。尚、給水量は、ＡＱＧ １１５ＳＰＭ，ｈＡＱＧ １９０ＳＰＭ（以上は、既定の発生条件）、ｓＡＱＧ ３６０ＳＰＭとした。

（１）内圧
ｓＡＱＧでは、０．１９ＭＰａ以上の内圧発生を確認したが、ＡＱＧ及びｈＡＱＧの何れからも０．１９ＭＰａ以下の内圧しか測定できなかった。
（２）温度（ノズル近傍と庫内中央部）
ｓＡＱＧでは、中央部は、脈動曲線の下限が、１００℃以上を記録し、一方のＡＱＧ及びｈＡＱＧの何れも、その下限が１００℃を割った脈動曲線しか得られなかった。

３）食材加熱特性 極小粒の黒豆と大豆（納豆用原料加熱処理）
従来技術（圧力釜で蒸煮、レトルト加熱）では、歩留と食味性で課題を抱えており、これをｓＡＱＧ加熱でクリアーできることが分かった。

２．技術としてのｓＡＱＧの位置づけ
ノズル内圧０．１９ＭＰａ以上で発生させた「気・液混合高温流体」から形成される１００℃以上の「微細水滴・蒸気混合媒体」は、新規で独自の産業上の有用性を有する混合物質であると結論される。

３．ｓＡＱＧの学術的位置づけ
後記する試験例に基づいて、ｓＡＱＧは、ＡＱＧとは別異の加熱媒体であることが分かった。

本発明により、次のような効果が奏される。
（１）高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された新しい加熱媒体を提供することができる。
（２）上記高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させるための加熱媒体発生方法を提供することができる。
（３）上記高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させるための加熱装置を提供することができる。
（４）水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出することにより、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる１００℃以上の高温微細水滴の量を制御することができる加熱媒体制御方法を提供することができる。

次に、試験例及び実施例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の試験例及び実施例によって何ら限定されるものではない。

試験例１
図１に示したスーパーアクアガス加熱装置に水を毎秒０．０〜１．５ｇ供給し、ノズル内圧を１．０〜０．３５ＭＰａまで変化させ、沸騰状態の水及び／又は水蒸気を口径１．９ｍｍ、１．５ｍｍ及び１．３ｍｍのノズルから噴出させた。図２に示したように、通常はノズルから噴出する水蒸気の質量は加熱装置に供給された水の質量に一致し、本発明による装置においても、ノズル内圧が低く水蒸気流速が亜音速である場合は水蒸気流量と供給水量は一致する。

しかしながら、ノズル内圧が約１．９ＭＰａ以上になると、水蒸気流が臨界に達し、音速になると、水蒸気流量は供給水量と比較して少なくなる現象が起こる（図２；ノズル口径１．９ｍｍ）。これは、水蒸気流速が音速に達すると水蒸気が流れにくくなり、加熱装置全体の熱収支経路に変化が起こり、ノズルから高温微細水滴が噴出するためである（図３）。

ノズルからの水蒸気噴流が亜音速となるノズル内圧（０．１９ＭＰａ以下）では、過熱水蒸気が得られ、また、水蒸気噴流が音速となるノズル内圧では、微細水滴含有量が計算可能なスーパーアクアガスが得られた（図３）。即ち、スーパーアクアガス発生（ノズル内圧０．１９ＭＰａ以上）時には、供給水量と水蒸気流量の差から高温微細水滴量を得ることが可能である。スーパーアクアガス発生時には、ノズル内部の水及び水蒸気は、飽和状態となっている。即ち、スーパーアクアガス中の高温微細水滴は、ノズル内圧のみ測定することにより得られる。

当該加熱装置に供給する水量を制御することにより、ノズル内圧を適切な値に制御し、加熱媒体の発生制御を行うことが可能となる。即ち、加熱装置への供給水量を通してノズル内圧を制御することにより、設定された微細水滴が発生する状態に加熱装置を制御することが可能である。

本発明で確立された加熱媒体制御技術及びスーパーアクアガス中の微細水滴制御技術は、ノズル内圧を通した一元的な制御が可能であり、制御機構の単純化が容易である。また、本制御技術は、加熱装置の構成・規模に依存せず一般化された制御を可能とするところに意義がある。

試験例２
（スーパーアクアガス発生の実証―微細水滴の可視化）
微細水滴の存在について検証するために、顕微鏡レンズ（Ｚ１６ＡＰＯ，Ｌｅｉｃａ ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ，Ｈｅｅｒｂｒｕｇｇ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を装着した高速度カメラ（ＦＡＳＴＣＡＭ−ＡＰＸ ２５０Ｋ，Ｐｈｏｔｒｏｎ ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｔｏｋｙｏ，Ｊａｐａｎ）を用いて、前記図１の装置のノズル出口を観察した。メタルハライドランプ（ＬＳ−Ｍ２１０， Ｓｕｍｉｔａ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｇｌａｓｓ，Ｉｎｃ．， Ｓａｉｔａｍａ，Ｊａｐａｎ）を用いて、ノズルの正面及び背面から投光した。ノズルにカメラのレンズが近接できるように、加熱チャンバ内に陥没した形状の窓を加熱チャンバに装着した。ノズルとカメラのレンズ間の距離は９７ｍｍとした。画像を毎秒１０００コマ、シャッター速度１／１０，０００秒にて撮影した。

ノズル内圧とノズルから噴霧される水の画像を図４に示す。ノズル内圧が低い場合は、水の噴霧は観察されなかった。ノズル内圧が上昇するに従って、ノズルからの水の噴霧が観察され、噴霧される水の量は増加した。高速度カメラによる水滴観察から、噴霧される水は、ノズル内壁に沿って流れており、水蒸気の流れにより加速され、微粒化されていると推察された。計算された水蒸気の流速は音速であるが、噴霧される水は、ノズル内を１０〜２０ｍ／ｓで流れていることが分かった。

試験例３
（ノズルから噴射される「微細水滴＋水蒸気」の混合流体の温度特性）
ノズルより噴射される流体温度の測定を目的として、距離による温度変化の特異性について、アクアガス原型機加熱室内に配備された噴射ノズル（φ１．６）の噴射方向に直線的に、Ｔ型熱電対素線φ０．２を１ｍｍ，１０ｍｍ，３５ｍｍ，６０ｍｍ，１１０ｍｍ，１６０ｍｍ，２１０ｍｍの位置に取付、噴射される「微細水滴＋水蒸気」の温度を測定した（図５）。

測定に用いた計測器は、ＫＥＹＥＮＣＥ 高機能デコーダＧＲ−３０００で測定周期を１００ｍｓｅｃとした。測定結果は、以下の通りである。
１）加熱室内は該混合流体で充満された均一的空間が形成されている。
２）ノズルからの距離又は噴射後の時間経過により、その空間温度が連続的に変化し、温度の極小点が必ず存在し、その温度幅は、１００℃前後である。
３）該極小点以前の混合流体の温度は、１００℃以上で、概ね１０５℃以下である。
４）極小点以降は、加熱室内中心部（１１０ｍｍ〜２１０ｍｍ）以遠においても、「混合流体」の混在が目視で確認される。

５）測定時間は、アクアガス発生ヒータパネルの構造上（加熱管がヘアピン状であるため、供給水量により蒸気噴射に脈動が発生する）加熱・加圧された流体が、加熱管ヘアピン部の圧力降下により断続的に噴射され、その周期は、約１０秒間隔であると同時に、噴射直後は、微細水滴量が増加して、１ｍｍ〜１１０ｍｍに取付けた測定センサーが、１００℃前後になる。これを経過すると、微細水滴量が減少して、水蒸気により温度の上昇が始まる。結果として、測定時間を３秒間とした。尚、温度チャートは、上記測定を連続して約３０分間実施した一部である（図６、７）。

試験例４
（スーパーアクアガスの加熱室内における、微細水滴量変化による温度変化）
供給水量を変化させることにより、加熱室内での微細水滴量の増減を制御する目的として、加熱室中央にＴ型熱電対素線φ０．２を取付け、噴射ノズル近傍温度の測定にシース熱電対Ｋ型（シース径０．５ｍｍ）を用いて、この時の噴射ノズル内圧力をＫＥＹＥＮＣＥ ＡＰ１３にて測定した（図８）。測定に用いた計測器は、ＫＥＹＥＮＣＥ 高機能デコーダＧＲ−３０００で測定周期を１００ｍｓｅｃとした。測定結果は、以下の通りである。

１）供給水量１７０ｍｌ／ｍｉｎ（２００ｓｐｍ）から連続的に３００ｍｌ／ｍｉｎ（３６０ｓｐｍ）に変化させ、電熱ヒータ容量を変化させ、制御した結果、供給水量増加に伴い、加熱室中央に設置した熱電対は、微細水滴の増加により、温度低下を検出し、３００ｍｌ／ｍｉｎでは、１０５℃付近を示した。

２）供給水量を１７０ｍｌ／ｍｉｎ，２１０ｍｌ／ｍｉｎ，２５０ｍｌ／ｍｉｎ，３００ｍｌ／ｍｉｎの各々で加熱室中央の温度変化を測定した結果、供給水量と電熱ヒータ容量の制御により、微細水滴量の変化とそれに伴う温度の設定が可能であることが判明した（図９〜１３）。

試験例５
アクアガスの発生条件から、アクアガスは、高圧で１００℃以上の温度で生成され、初期速度は音速でチャンバー内に排出されると推定される。この時、水分子は、大きなエネルギーにさらされ、ストレスがかり、分子構造になんらかの変化があると推定した。この状態で、分子が解離するだけのエネルギーが得られれば、水分子あるいは液滴は、電荷を持つことも考えられる。そこで、センサーとして同軸ケーブルをチャンバー内に設置して、電気的な計測が可能かどうか、実験を行った。同軸ケーブルの信号ケーブル部分の１ｃｍを剥離し、センサーとし、電圧検出は、キーエンス社製データーロガーを用いた。

アクアガス加熱原型機（図１４）の測定では、（1）噴射ノズルから１ｃｍでは、電圧はマイナスを示し、最大値はマイナス１．５Ｖであった。（2）噴射ノズルから３．５ｃｍ以上では、電圧はプラスを示し、距離に比例して、電圧は減少した。

アクアガス加熱原型機で測定（ノズル数 １の場合）した場合の測定方法と設定値を以下に示す。
１．測定方法
（電圧）
１）センサー：同軸ケーブル 先端１ｃｍの皮膜をとる。
２）測定周期：２ｍｓ
３）センサー位置：噴射ノズル先端部より、１０ｍｍ、３５ｍｍ、６０ｍｍ、１１０ｍｍ及び加熱室中央

２．設定
１）温度：１１５℃
２）供給水量：１３０ｓｐｍ（５５ｍｌ／ｍｉｎ）
３．ノズルと圧力
１）ノズル：１．６ｍｍ×１個
２）圧力：ノズル内圧力０．１９ＭＰａ
４．センサー位置模式図（図１４）

（1）噴射ノズルから１ｃｍでは、電圧はマイナスを示し、平均値でプラス０．３Ｖ、最大値はマイナス１．５Ｖを示す。（2）噴射ノズルから３．５ｃｍでは、電圧はプラスを示し、平均値でプラス０．１Ｖ、短時間では、プラス１Ｖ以上示す。（3）噴射ノズルから６．０ｃｍでは、電圧はプラスを示し、平均値でプラス０．０５Ｖ、短時間では、プラス０．３Ｖ以上を示す。
したがって、ノズル近傍１．０ｃｍでは、測定電圧はマイナスの値を示し、３．５ｃｍ以降は、電圧の極性は逆転しプラスになり、距離に比例して減少する（図１５〜１７）。

試験例６
試験例５と同様にして行った実用化モデル“ＡＱ−２５Ｇ−ＳＤ５”での測定では、（1）ノズル近傍で、電圧はマイナスを示し最大値はマイナス０．１Ｖであった。（2）加熱室中央では、ノイズレベルで電圧変化は検出されなかった。（3）飽和蒸気では、電圧変化はノズル近傍及び加熱室中央ともに検出されなかった。（4）加熱蒸気では、電圧変化はノズル近傍及び加熱室中央ともに検出されなかった。

実用化モデル“ＡＱ−２５Ｇ−ＳＤ５”で測定した場合の測定方法と設定値を以下に示す。
１．測定方法
１）電圧センサー：同軸ケーブル
２）温度センサー：Ｋ型シース熱電対φ０．５
３）圧力センサー：ＫＥＹＥＮＣＥ ＡＰ１３
４）測定装置：データーロガー ＫＥＹＥＮＣＥ ＮＲ−６００／測定周期：２ｍｓｅｃ、アナログユニット ＫＥＹＥＮＣＥ ＮＲ−ＨＡ０８
５）電圧センサー位置：噴射ノズル近傍部、加熱室中央部
６）温度センサー位置：噴射ノズル近傍部
７）圧力センサー位置：噴射ノズルヘッダー

２．設定
１）温度：１１５℃
２）給水量：３６０ｓｐｍ（３００ｍｌ／ｍｉｎ）、９５ｓｐｍ（８０ｍｌ／ｍｉｎ） 飽和蒸気、３０ｓｐｍ（３０ｍｌ／ｍｉｎ） 過熱蒸気
３）噴射ノズル：（１．０ｍｍ×３）×２
３．センサー位置模式図
使用装置：ＡＱ−２５Ｇ−ＳＤ５型（図１８）

（1）ノズル近傍で、電圧はマイナスを示し最大値はマイナス０．１Ｖであった（図１９〜２１）。（2）加熱室中央では、ノイズレベルで電圧変化は検出されなかった。（3）飽和蒸気では、電圧変化はノズル近傍及び加熱室中央ともに検出されなかった（図２２〜２４）。（4）加熱蒸気では、電圧変化はノズル近傍及び加熱室中央ともに検出されなかった（図２５〜２７）。尚、実用化モデルでの実験においても、ノズル近傍では、値は１／１０であるがマイナスの電圧を得ることができた。飽和蒸気及び過熱蒸気ではこの現象を見出すことはできなかった。この現象は、アクアガスに特徴的なものと推定される。

試験例７
アクアガス（供給水量４８ｍｌ／ｍｉｎ）及びハイブリッド型アクアガス（８０ｍｌ／ｍｉｎ）設定時のノズル近傍及び加熱室中央での電圧変化を測定した。測定方法と設定値を以下に示す。

１．測定方法
１）電圧センサー：同軸ケーブル
２）温度センサー：Ｋ型シース熱電対φ０．５
３）圧力センサー：ＫＥＹＥＮＣＥ ＡＰ１３
４）測定装置 ：ＫＥＹＥＮＣＥ ＮＲ−６００、アナログユニット ＫＥＹＥＮＣＥ ＮＲ−ＨＡ０８、温度ユニット ＫＥＹＥＮＣＥ ＮＲ−ＴＨ０８
５）電圧センサー位置：噴射ノズル近傍部及び加熱室中央部
６）温度センサー位置：噴射ノズル近傍部
７）圧力センサー位置：噴射ノズルヘッダー

２．設定
１）温度：１１５℃
２）給水量：１１５ｓｐｍ（５５ｍｌ／ｍｉｎ）及び１１５ｓｐｍから３２０ｓｐｍ（１３５ｍｌ／ｍｉｎ）へ移行
３．噴射ノズル：１．０ｍｍ×３
４．センサー位置模式図（図２８）

（1）供給水量４８ｍｌ／ｍｉｎのＡＱＧ（アクアガス）では、ノズル近傍及び加熱室中央での電圧変化は見られなかった（図２９）。（2）供給水量８０ｍｌ／ｍｉｎのｈＡＱＧ（ハイブリッド型アクアガス）では、ノズル近傍で弱いプラスの電圧を観測しているが、加熱室中央での電圧変化は見られなかった（図３０）。

試験例８
（アクアガス（ｒＡＱＧ，ｈＡＱＧ）とスーパーアクアガスとの相違点）
気体水とハイブリッド型気体水としてのアクアガス（ｒＡＱＧ，ｈＡＱＧ）とスーパーアクアガスを、噴射ノズル近傍温度と噴射ノズル内圧力に付いて比較を行い、その違いを明らかにする目的で測定を行った。使用した計測器は、噴射ノズル近傍温度の測定にシース熱電対Ｋ型（シース径０．５ｍｍ）、この時の噴射ノズル内圧力の測定にＫＥＹＥＮＣＥ ＡＰ１３を用いＫＥＹＥＮＣＥ 高機能デコーダＧＲ−３０００で測定周期を１００ｍｓｅｃとして測定した。測定結果は、以下の通りである（図３１〜３６）。

（1）ノズル内圧力 ：アクアガス（ｒＡＱＧ，ｈＡＱＧ）は、いずれも０．１５ＭＰａ（最大０．１７ＭＰａ）であるのに対し、スーパーアクアガスは０．２ＭＰａであった。（2）ノズル近傍温度：アクアガス（ｒＡＱＧ，ｈＡＱＧ）は、いずれも９８℃から１０２℃であるのに対し、スーパーアクアガスは、１００℃以上であった。

試験例９
図３７〜３９に示す本実施例の加熱装置を用いて、スーパーアクアガス生成過程におけるチャンバー内の温度、噴射ノズル近傍温度、噴射ノズル内圧力、制御温度を測定した。その結果を図４０に示す。

本発明の装置と従来装置（アクアガス）との相違点は、水蒸気発生蓄熱パネルを従来構造の物を片面に集約して構成して、且つ同様のパネルを反対面にも設置して、各々のパネルへ給水するポンプを個別に取付けたことと、水蒸気発生蓄熱パネル内の加熱ヒータと導管との接触率の向上により、給水量の増加を行ったことである。また、圧力調整タンクは、トビラ開閉時の加熱室内蒸気流出に対応して、加熱室内状態の回復性能向上の目的で設置した。

圧力計は、噴射ノズル内圧力を検出する目的で設置し、実測値からその圧力差（約０．０２５ＭＰａ）をプラスして設定されていて、ノズル内圧力が０．１９ＭＰａ以上で検出して、制御温度との一致により定常状態の表示を行った。噴射ノズルは、ノズルヘッダーに複数個取付けられ、ノズル内圧力の測定よりその数量を決定してあり、各水蒸気発生蓄熱パネルに口径１．０ｍｍを３個取付けた。また、本装置では、供給水の加熱は行っていない。パネル数を集約した以外は、基本的には、従来方法と違いはない。スーパーアクアガスの発生試験で、温度センサーを加熱室中央部と噴射ノズル近傍及び制御センサー同位置に設置し、噴射ノズル内圧力を同時に測定した結果（図４０）から、ノズル内圧力が亜臨界状態（０．１９ＭＰａ）付近から、加熱室中央部及び噴射ノズル近傍温度が連続して１００℃以上に安定する。

スーパーアクアガス加熱の効能―食材の加熱速度（その１）を水道水（食材の最も単純化モデルとして使用）を用いて測定した。
試験条件は下記の通りである。
１）供試「水道水」の処理
北海道北斗市清水川株式会社タイヨー製作所工場内の北斗市営水道を、先ず、３０分間放水後、２５リットルのポリタンクに２０リットル注水して密栓して５時間静置して使用した。

２）加熱用容器
直径１４５ｍｍのガラスシャーレを使用した。
３）被加熱「水道水」の取り扱い
上記シャーレに１００ｇ（液深６ｍｍ）を秤量し、特製のトレーに載せてスーパーアクアガス加熱装置内にセットした。
４）被加熱「水道水」の芯温（シャーレの中心部；半径点の深さ３ｍｍ）測定方法
上記特製トレー上で専用の熱電対支持装置をセットして、手動でセンサー（ＯＫＡＺＡＫＩシース熱電対Ｋ型シース径０．５ｍｍ）を水道水入りシャーレ中心部に固定して自動計測した。

５）スーパーアクアガス加熱装置
試験例９のものを使用した。尚、温度・時間記録は、既設のＫＥＹＥＮＣＥ社製ＰＣリンク型高機能レコーダーＧＲ−３０００を使用した。
６）加熱終了後の処置
芯温９５℃到達後、直ちに、予め同一トレー上に準備し、加熱済みのシャーレ蓋を被せてトレーから取り出して重量を測定した。これをクリーンベンチ内に静置・放冷後、無菌容器に取り密栓した。

７）加熱媒体の調製条件
（１）スーパーアクアガス（ｓＡＱＧ）
給水量は、毎分３６０ストローク（３００ｇ／分）にセットした。
（２）過熱蒸気（ＳＨＳ）
上記装置で、１６０℃過熱蒸気発生モードで発生させて使用した。
（３）飽和蒸気
上記装置で、１００℃飽和蒸気発生モードで発生させて使用した。
８）媒体毎の加熱試験回数
各々３回繰り返し実施した。

以上の条件で各々の加熱速度比較試験を実施した。その結果を図４１に示した。その結果、ｓＡＱＧの加熱速度は、ＳＨＳとは３倍強、飽和蒸気対比で２倍以上という、極めて顕著に大きいことが判明した。また、歩留は、重量増加率として、ｓＡＱＧ＞飽和蒸気＞＞ＳＨＳの順であった。これらの１００％を超える歩留は、各媒体の加熱初期凝縮水量として説明される。

次に、スーパーアクアガス加熱の効能―食材の加熱速度（その１―２）を水道水（食材の最も単純化モデルとして使用）を用いて測定した。試験条件とその操作は下記の通りである。
１）供試「水道水」の処理
北海道北斗市清水川株式会社タイヨー製作所工場内の北斗市営水道を、先ず、３０分間放水後、２５リットルのポリタンクに２０リットル注水して密栓して５時間静置して使用した。

２）加熱用容器
直径１４５ｍｍのガラスシャーレを使用した。
３）被加熱「水道水」の取り扱い
上記シャーレに１００ｇ（液深６ｍｍ）を秤量し、特製のトレーに載せてスーパーアクアガス加熱装置内にセットした。
４）被加熱「水道水」の芯温（シャーレの中心部；半径点の深さ３ｍｍ）測定方法
上記特製トレー上で専用の熱電対支持装置をセットして、手動でセンサー（ＯＫＡＺＡＫＩシース熱電対Ｋ型シース径０．５ｍｍ）を水道水入りシャーレ中心部に固定して自動計測した。

５）スーパーアクアガス加熱装置
試験例９のものを使用した。尚、温度・時間記録は、既設のＫＥＹＥＮＣＥ社製ＰＣリンク型高機能レコーダーＧＲ−３０００を使用した。
６）加熱終了後の処置
芯温９５℃到達後、直ちに、予め同一トレー上に準備し、加熱済みのシャーレ蓋を被せてトレーから取り出して重量を測定した。

７）加熱媒体の調製条件
（１）スーパーアクアガス
給水量は、毎分２００（１７０ｇ／分）、２５０（２１０ｇ／分）、３００（２５０ｇ／分）及び３６０ストローク（３００ｇ／分）にセットした。
８）加熱試験回数
各々３回繰り返し実施した。

以上の条件で各々の加熱速度比較試験を実施した。その結果を図４２に示した。その結果、給水量によるｓＡＱＧの水道水加熱速度は、給水量が増えるほど大きくなることが判明した。また、歩留は、重量増加率として、給水量の多さの順であった。これらの１００％を超える歩留は、各媒体の加熱初期凝縮水量として説明される。

スーパーアクアガス加熱の効能―食材の加熱速度を地場（亀田郡七飯町大沼の山川牛乳）産の手絞り「生牛乳」９００ｍｌ／壜を用いて、前記水の加熱試験に倣って加熱速度比較試験を実施した。
試験条件は下記の通りである。
１）供試「生牛乳」の処理
２本を３５℃／９５％ＲＨの恒温・恒湿庫で５時間静置後に合一混合して使用した。

２）加熱用容器
直径１４５ｍｍのガラスシャーレを使用した。
３）被加熱「生牛乳」
上記シャーレに１００ｇ（液深６ｍｍ）を秤量し、特製のトレーに載せてスーパーアクアガス加熱装置内にセットした。
４）被加熱「生牛乳」の芯温（シャーレの中心部；半径点の深さ３ｍｍ）測定方法
上記特製トレー上で専用の熱電対支持装置をセットして、手動でセンサー（ＯＫＡＺＡＫＩシース熱電対Ｋ型シース径０．５ｍｍ）を生牛乳入りシャーレ中心部に固定して自動計測した。

５）スーパーアクアガス加熱装置
前記のものを使用した。尚、温度・時間記録は、既設のＫＥＹＥＮＣＥ社製ＰＣリンク型高機能レコーダーＧＲ−３０００を使用した。
６）加熱終了後の処置
芯温９５℃到達後、直ちに、予め同一トレー上に準備し、加熱済みのシャーレ蓋を被せてトレーから取り出して重量を測定した。これをクリーンベンチ内に静置・放冷後、無菌容器に取り密栓した。

７）加熱媒体の調製条件
（１）スーパーアクアガス（ｓＡＱＧ）
給水量は、毎分３００ストローク（３６０ｇ／分）にセットした。
（２）過熱蒸気（ＳＨＳ）
上記装置で、１６０℃過熱蒸気発生モードで発生させて使用した。
（３）飽和蒸気
上記装置で、１００℃飽和蒸気発生モードで発生させて使用した。
８）媒体毎の加熱試験回数
各々３回繰り返し実施した。

以上の条件で各々の加熱速度比較試験を実施した。その結果を図４３に示した。その結果、ｓＡＱＧの加熱速度は、ＳＨＳと飽和蒸気対比で３倍以上という、極めて顕著に大きいことが判明した。また、歩留は、重量増加率として、ｓＡＱＧ＞飽和蒸気＞＞ＳＨＳの順であった。これらの１００％を超える歩留は、各媒体の加熱初期凝縮水量として説明される。

（スーパーアクアガスの効能―殺菌効果）
上記実施例２の「生牛乳」の加熱速度比較試験で調製した３種加熱媒体加熱処理「生牛乳」を検体、未加熱「生牛乳」を対照として、一般生菌数測定試験を実施した。その結果を表１に示した。その結果、スーパーアクアガス加熱は、過熱蒸気と飽和蒸気対比で、実に３倍以上の殺菌効果を有することが実証された。即ち、加熱時間が１／３弱にも拘わらず、過熱蒸気及び飽和蒸気加熱に勝るとも劣らない殺菌効果を示した。

（豆類のスーパーアクアガスとアクアガスでの同一時間の対比加熱試験）
納豆用大豆を用いて、スーパーアクアガスとアクアガスでの比較加熱試験を行い、歩留と官能性評価の比較を実施した。各設定条件は、スーパーアクアガスが制御温度１１５℃、供給水量３００ｍｌ／ｍｉｎ（３６０ｓｐｍ）、アクアガスが制御温度１１５℃、供給水量８５ｍｌ／ｍｉｎ（１１５ｓｐｍ）として、ＫＥＹＥＮＣＥ高機能デコーダーＧＲ−３０００型を使用して、ＯＫＡＺＡＫＩシース熱電対Ｋ型シース径０．５ｍｍにて大豆芯温の測定を行った。測定結果は以下の通りである（表２、３）。

１）黒豆小粒大豆
（１）浸漬：常温３倍水で１６時間
（２）加熱時間：２時間
（３）結果：スーパーアクアガスでは歩留の有意性が確認できた。また、色調及び官能性においても良好であった（図４４）。

２）極小粒大豆
（１）浸漬：常温３倍水で１６時間
（２）加熱時間：２時間
（３）結果：スーパーアクアガスでは歩留の有意性が確認できた（表４、５）。また、色調及び官能性においても良好であった（図４５）。

３）ひきわり大豆
（１）浸漬：常温３倍水で３時間
（２）加熱時間：１時間
（３）結果：スーパーアクアガスでは歩留の有意性が確認できた（表６）。また、色調及び官能性においても良好であった（表７、図４６）。
４）従来加熱技術である圧力釜処理に対する、スーパーアクアガス処理「極小粒大豆」の色調は顕著に優れた結果となった（図４７）。

以下に、まとめとして代表的な加熱媒体の比較を示す。

以上詳述したように、本発明は、加熱媒体とその発生方法及び装置に係るものであり、本発明による加熱媒体制御手段及び微細水滴量制御手段を搭載した加熱装置は、食品加工産業、外食・中食産業における食品調理・殺菌処理システムとして好適に利用することができる。また、本発明の加熱媒体は、農産物のみならず、畜産・水産・林産まで広範囲な応用を可能とし、一般産業資材加熱処理や脱脂防錆処理への応用、医療現場における加熱処理など広範囲の産業分野での応用が期待されるものとして有用である。

スーパーアクアガスの発生とその装置を示す。 供給水量の変化によるノズル・噴流中の水−水蒸気比変化を示す。 ノズル内圧と水−水蒸気比の関係を示す。 ３種口径ノズル別の内圧とノズルから噴霧される水滴の画像を示す。 加熱室内に設置した、噴射ノズル直線上の温度センサーを示す。 噴射ノズルからの直線上の連続温度チャートを示す。 噴射ノズルからの直線上の一周期の温度チャートを示す。 スーパーアクアガス実用化モデルＡＱ−２５Ｇ−ＳＤ５型に設置した温度センサーを示す。 供給水量の連続変化による温度チャートと噴射ノズル内圧の変化を示す。 供給水量１７０ｍｌ／ｍｉｎ（２００ｓｐｍ）での温度チャートと噴射ノズル内圧力を示す。 供給水量２１０ｍｌ／ｍｉｎ（２５０ｓｐｍ）での温度チャートと噴射ノズル内圧力を示す。 供給水量２５０ｍｌ／ｍｉｎ（３００ｓｐｍ）での温度チャートと噴射ノズル内圧力を示す。 供給水量３００ｍｌ／ｍｉｎ（３６０ｓｐｍ）での温度チャートと噴射ノズル内圧力を示す。 アクアガス加熱原型機を示す。 噴射ノズルからの直線上の電圧変化チャート１０、３０ｍｍを示す。 噴射ノズルからの直線上の電圧変化チャート６０ｍｍを示す。 噴射ノズルからの直線上の電圧変化チャート１１０ｍｍを示す。 センサー位置模式図を示す。 ３００ｍｌ／ｍｉｎにおける温度チャートを示す。 ３００ｍｌ／ｍｉｎにおける電圧チャートを示す。 ３００ｍｌ／ｍｉｎにおける圧力チャートを示す。 ８０ｍｌ／ｍｉｎにおける温度チャートを示す。 ８０ｍｌ／ｍｉｎにおける電圧チャートを示す。 ８０ｍｌ／ｍｉｎにおける圧力チャートを示す。 ３０ｍｌ／ｍｉｎにおける温度チャートを示す。 ３０ｍｌ／ｍｉｎにおける電圧チャートを示す。 ３０ｍｌ／ｍｉｎにおける圧力チャートを示す。 アクアガス加熱原型機を示す。 アクアガス（ＡＱＧ）の電圧測定試験結果を示す。 ハイブリッド型アクアガスの電圧測定試験結果を示す。 アクアガス（ｒＡＱＧ）ノズル近傍温度チャートを示す。 アクアガス（ｒＡＱＧ）ノズル近傍内圧力チャートを示す。 アクアガス（ｈＡＱＧ）ノズル近傍温度チャートを示す。 アクアガス（ｈＡＱＧ）ノズル近傍内圧力チャートを示す。 スーパーアクアガス（ｓＡＱＧ）ノズル近傍温度チャートを示す。 スーパーアクアガス（ｓＡＱＧ）ノズル近傍内圧力チャートを示す。 本発明の装置の一実施例の正面図を示す。 本発明の装置の一実施例の側面図を示す。 水蒸気発生蓄熱パネルの一例の概念図を示す。 スーパーアクアガス生成過程における各温度、内圧力の測定結果を示す。 ３種加熱媒体による水道水加熱速度の対比試験結果を示す。 ｓＡＱＧの給水量による水道水の加熱速度の変化を示す。 ３種加熱媒体の生牛乳に対する加熱速度の比較試験結果を示す。 加熱処理後の黒豆小粒大豆の比較を示す。 加熱処理後の極小粒大豆の比較を示す。 加熱後のひきわり大豆の比較を示す。 従来技術に対する優位性（色調）を示す。

符号の説明

（図３７〜３９の符号）
１ 加熱室
２ ドア部
３ 操作パネル
４ 水蒸気発生蓄熱パネル
５ 循環ファン
６ 排出口
７ ポンプ
８ 噴射ノズルヘッダー
９ 噴射ノズル
１０ 圧力計
１１ 逆止弁
１２ 大気開放管
１３ 給水タンク
１４ 圧力調整タンク
１５ 加熱処理トレイ

Claims (10)

1. 加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより得られる加熱媒体であって、１）高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体である、２）該加熱媒体は、前記加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持する、３）該加熱媒体を噴射するノズル近傍でマイナス電圧が測定される、ことを特徴とする高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持されたことを特徴とする加熱媒体。
2. ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速（臨界状態）に維持することにより得られる、請求項１に記載の加熱媒体。
3. 水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定して成る、請求項１又は２に記載の加熱媒体。
4. 供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量が制御されている、請求項１又は２に記載の加熱媒体。
5. 加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズルから一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室内に噴射することにより、ノズル近傍でマイナス電圧が測定される状態で、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体を発生させると共に、前記加熱室内に噴射することにより、高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した１００℃以上に維持された加熱媒体で該加熱室を加熱し、該加熱室内を湿度９９．０％以上で且つ酸素濃度０．１％以下に維持することを特徴とする加熱媒体発生方法。
6. ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、かつノズル噴出蒸気流速を音速（臨界状態）に維持する、請求項５に記載の加熱媒体発生方法。
7. 水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力並びに温度を測定し、水、水蒸気の流量及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定する、請求項５に記載の加熱媒体発生方法。
8. 供給する水の量を調節することにより、水及び水蒸気の温度、及び圧力を制御し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を制御することで、水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混入させる高温微細水滴の量を制御する、請求項５に記載の加熱媒体発生方法。
9. 水注入口及び加圧沸騰水出口のノズル付近において、水及び水蒸気の圧力、及び温度を測定し、水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、高温微細水滴量を設定することにより発生させる加熱媒体の高温微細水滴の量を制御することを特徴とする加熱媒体制御方法。
10. 請求項５から８のいずれかに記載の加熱媒体発生方法に使用する加熱装置であって、加圧下で水を沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させる手段と、前記水及び水蒸気の流量、及び混合比を算出して、任意の比率での１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を供給する手段と、一部排出経路を設けた準密閉状態の加熱室と、該加熱室内に１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体を噴射するノズルを備えた噴射手段と、前記加熱室内を加熱する加熱手段と、前記加熱室内雰囲気を湿度９９．０％以上且つ酸素濃度０．１％以下に維持した雰囲気下で１００℃以上の高温微細水滴が水蒸気・過熱水蒸気混合気体中に混在した加熱媒体で充満させる前記加熱室内の雰囲気制御手段、の各々を具備することを特徴とする加熱装置。