JP2011513930A - 混合プラズマ発生装置及び方法、並びに混合プラズマを利用した電熱調理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
H2+O2→H2O+241,518 J/mole であり、
これを空気で燃焼された後の燃焼ガス体積に対するエネルギー密度に換算すれば次の通りである。
H2の場合 → 241,518 J/5=48,304 J/mole
よって到達できる燃焼ガスの最高温度は次の通りである。
H2の場合 → 1,500℃
本発明の他の目的は、従来のガス式加熱方式や電気式加熱方式よりはるかに熱伝達効率が高く、加熱時間を短縮させることができる混合プラズマをエネルギー伝達媒体に使用する電熱調理方法とこれのための電熱調理装置を提供することにある。
この電熱調理装置100は流体が噴射される噴射ノズルを設置して、高温の流体が例えばナベ、フライパン、釜等のような被加熱体に直接接触することにより、熱伝達係数が大きくなり、よって熱伝達効率が高くなるようにする方式で構成される。これのために、電熱調理装置100は混合プラズマを生成して被加熱体を加熱するための手段としてプラズマ発生ユニット120を有する。さらに、電熱調理装置100は入力ユニット110と、感知ユニット170と、温度調節ユニット180と、制御ユニット190を含むことができる。
h = 熱伝達係数(cal/m2・℃・sec)
Vg = 気体の速度 (m/sec)
Cp = 気体の比熱 (cal/kg・℃)
G = 気体の質量フラックス(kg/m2・sec)
De = 気体流路の相当直径 (equivalent diameter(m))
μ= 気体の粘度 (N・sec/m2)
ρ = 気体の密度 (kg/m3)
先ず、使用者が入力ユニット110を通じて蒸発部150内部で維持されるべき電気伝導度の範囲を入力すれば、該データは制御ユニット190の貯蔵部191に伝達され貯蔵される(S200)。
Claims (34)
- 所定方向に水蒸気を噴射する噴射ノズル;
前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気に強い電気エネルギーを加え
前記水蒸気を放電させて水素プラズマと酸素プラズマの混合プラズマに変換されるようにする放電部;及び
放電によって生成された前記混合プラズマに温度降下のための希釈用流体を投入して前記混合プラズマ自体の温度を望む温度に調節する希釈流体供給部を具備することを特徴とする混合プラズマ発生装置。 - 前記放電部は、前記噴射ノズルを内部に含む絶縁性チューブ;前記絶縁性チューブを媒介に巻かれて前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気を取り囲むコイル部;及び前記コイル部に高周波電源を供給して前記水蒸気から高周波誘導放電が起こるようにすることにより前記水蒸気が前記混合プラズマに変換されるようにする電源部を具備することを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記放電部は、前記噴射ノズルを内部に含む絶縁性チューブ;前記絶縁性チューブの互いに異なる所に配置された第1放電電極と第2放電電極;及び前記第1放電電極と第2放電電極に直流または交流電源を供給して放電を起こし、その放電によって前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気からアーク放電が起こって前記水蒸気が前記混合プラズマに変換されるようにする電源部を具備することを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記希釈流体供給部は、前記希釈用流体のソースから前記噴射ノズルの前方部位まで延長され前記混合プラズマに直接前記希釈用流体を投入する希釈流体供給管を含むことを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記希釈用流体は水蒸気、空気、水の中いずれかの一つであることを 特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 水を水蒸気に変換して前記噴射ノズルに提供する蒸発部をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記希釈流体供給部は前記希釈用流体を前記混合プラズマの流れ方向に下流側に投入することを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記蒸発部内部水の電気伝導度を感知する電気伝導度センサー;及び前記電気伝導度センサーで感知された情報に基づいて前記蒸発部に貯蔵された水に含有された電解質の濃度が所定値を超えないように制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項6に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記制御手段は前記蒸発部内部に貯蔵された水の中で水蒸気化されていない濃縮水を外部に排出するための排水部;前記蒸発部から排出された水を蒸発部に補充するための給水部;前記蒸発部の水位を感知する水位感知センサー;及び前記水位感知センサーが提供する水位情報に基づいて前記給水部の給水を制御する制御部を具備することを特徴とする請求項8に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度を感知する温度センサー;及び前記温度センサーが感知した温度に基づいて、 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度が設定範囲を外れないようにするために、前記放電部が前記水蒸気に加える前記電気エネルギーの強さ、前記噴射ノズルから噴射されて出る前記水蒸気の量、前記
希釈用流体の投入量中少なくともいずれかの一つを調節するための制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。 - 電熱調理装置において、
内部に貯蔵された水を水蒸気に変換させる蒸発部;
前記蒸発部から前記水蒸気の供給を受けて噴射する噴射ノズル;
前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気に強い電気エネルギーを加えて前記水蒸気を放電させて水素プラズマと酸素プラズマの混合プラズマに変換されるようにする放電部;及び
放電によって生成された前記混合プラズマに温度降下のための希釈用流体を投入して前記混合プラズマ自体の温度を望む温度に調節する希釈流体供給部を具備して、
前記混合プラズマを調理容器に対するエネルギー伝達媒体に使用することを特徴とする混合プラズマを利用した電熱調理装置。 - 前記希釈流体供給部は、前記希釈用流体のソースから前記噴射ノズルの前方部位まで延長され前記混合プラズマに直接前記希釈用流体を投入する希釈流体供給管を含むことを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度を感知する温度センサー;及び、前記温度センサーから感知された温度に基づいて前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度が設定範囲を外れないように前記温度調節ユニットを制御する制御ユニットをさらに含むことを 特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記希釈用流体は水、水蒸気及び空気の中少なくともいずれかの一つを含むことを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記蒸発部は内部に貯蔵された水の中で水蒸気化されない濃縮水を外部に排出するための排水部を含むことを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記蒸発部から排出された水を補充するための給水部; 前記蒸発部の水位を感知する水位感知センサー;及び前記水位感知センサーが提供する水位情報に基づいて前記給水部の給水を制御する制御部をさらに具備することを特徴とする請求項11または15に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記蒸発部内部水の電気伝導度を感知する電気伝導度センサー; 及び前記電気伝導度センサーが感知した値に基づいて前記蒸発部に貯蔵された水に含有された電解質の濃度が所定値を超えないように前記蒸発部内の濃縮水を排出するため前記排水部を制御する制御部をさらに具備することを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記放電部は、前記噴射ノズルを内部に含む絶縁性チューブ;前記絶縁性チューブの互いに異なる所に配置された第1放電電極と第2放電電極;及び前記第1放電電極と第2放電電極に直流または交流電源を供給して放電を起こし,
該放電によって前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気からアーク放電が起こって前記水蒸気が前記混合プラズマに変換されるようにする電源部を具備することを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。 - 前記放電部は、前記噴射ノズルを内部に含む絶縁性チューブ;前記絶縁性チューブを媒介に巻かれて前記噴射ノズルから噴射されて出る水蒸気を取り囲むコイル部;及び前記コイル部に高周波電源を供給して前記水蒸気から高周波誘導放電が起こるようにすることにより、前記水蒸気が前記混合プラズマに変換されるようにする電源部を具備することを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記電熱調理装置の使用時間を設定して動作時間が設定された使用時間を超えれば自動に電源が遮断されるようにするタイマー(timer)をさらに具備することを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度を感知する温度センサー;及び前記温度センサーで感知された温度が設定された範囲を外れると前記放電部に対する電源供給を遮断する制御ユニットをさらに含むことすることを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 水蒸気を噴射ノズルを介して噴射する段階;
前記噴射ノズルから噴射される水蒸気に強い電気エネルギーを加えて前記水蒸気を放電させて水素プラズマと酸素プラズマの混合プラズマに変換されるようにする段階;及び
温度降下のための希釈用流体を放電によって生成された前記混合プラズマに投入して前記混合プラズマ自体の温度を望む温度に調節する段階を具備することを特徴とする混合プラズマ発生方法。 - 前記混合プラズマに投入される前記希釈用流体は前記混合プラズマの流れ方向に下流側に投入されることを特徴とする請求項22に記載の混合プラズマ発生方法。
- 前記希釈用流体は水蒸気、水、空気の中少なくともいずれかの一つであることを特徴とする請求項22に記載の混合プラズマ発生方法。
- 前記混合プラズマの温度を調節する段階は、
前記混合プラズマの温度を感知する段階;及び
感知された温度に基づいて、前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度が設定範囲を外れないようにするために、前記水蒸気に加えられる前記電気エネルギーの強さ、前記噴射ノズルから噴射されて出る前記水蒸気の量、前記希釈用流体の投入量の中少なくともいずれかの一つを調節する段階を具備することを特徴とする請求項22に記載の混合プラズマ発生方法。 - 水を水蒸気に変換して前記混合プラズマの生成のための原料物質に供給する段階をさらに具備することを特徴とする請求項22に記載の混合プラズマ発生方法。
- 前記水を蒸発部に盛って加熱しながら前記蒸発部内部の電気伝導度を感知する段階;及び感知された前記電気伝導度に基づいて蒸発部に貯蔵された水に含有された電解質の濃度を所定値を超えないように制御する段階をさらに具備することを特徴とする請求項26に記載の混合プラズマ発生方法。
- 前記電解質濃度制御段階は前記蒸発部に貯蔵された水に含有された電解質の濃度が前記所定値を超えれば、前記蒸発部内部に貯蔵された水の中から水蒸気化されない濃縮水を外部に排出する段階;及び前記蒸発部に水を補充する段階を含むことを特徴とする請求項27に記載の混合プラズマ発生方法。
- 前記混合プラズマの温度を感知する段階;及び
感知された温度が設定範囲を外れた場合、前記混合プラズマの生成のため供給される電源を遮断する段階をさらに具備することを特徴とする請求項22に記載の混合プラズマ発生方法。 - 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度を感知する温度センサー;及び前記温度センサーで感知された温度に基づいて前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または前記混合流体の温度が設定範囲を外れないように前記希釈流体供給管を通じて投入される前記希釈用流体の投入量を調節する希釈流体調節部をさらに具備することを特徴とする請求項4に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記混合プラズマの中前記希釈用流体が投入された地点から流れ方向に下流側には完全なプラズマ状態でなく高温のガス状態であるかまたは高温のガスとプラズマの混合流体の状態であることを特徴とする請求項1に記載の混合プラズマ発生装置。
- 前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または混合流体の温度を感知する温度センサー;及び前記温度センサーで感知された温度に基づいて前記希釈用流体が混入された混合プラズマ及び/または前記混合流体の温度が設定範囲を外れないように前記希釈流体供給管を通じて投入される前記希釈用流体の投入量を調節する希釈流体調節部をさらに具備することを特徴とする請求項12に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記希釈流体供給部は前記希釈用流体を前記混合プラズマの流れ方向に下流側に投入することを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
- 前記混合プラズマの中前記希釈用流体が投入された地点から流れ方向に下流側には完全なプラズマ状態でなく高温のガス状態であるかまたは高温のガスとプラズマの混合流体の状態であることを特徴とする請求項11に記載の混合プラズマを利用した電熱調理装置。
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