JP5704493B2 - Heating medium - Google Patents
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Description
本発明は、新規加熱媒体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に関するものである。 The present invention relates to a novel heating medium, and more particularly to a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which high-temperature fine water droplets are mixed in a steam / superheated steam mixed gas.
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。 In the present invention, high-temperature fine water droplets different from conventional saturated water vapor, superheated water vapor (SHS), gaseous water (AQG), and hybrid type gaseous water (hAQG) formed by injecting hot water into gaseous water are water vapor. -It provides the new technique regarding the heating medium (henceforth sAQG) maintained at 100 degreeC or more mixed in the superheated steam mixed gas.
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。 In general, as a heating method using heated steam, for example, so-called steam heating (steaming) using saturated steam, high-pressure steam heating using high-pressure steam generated from a boiler is known, and also generated from a boiler. Superheated steam heating using high-temperature and high-pressure superheated steam (superheated steam) formed by further heating high-pressure steam to a higher temperature is known.
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。 Among these, the steam heating is a method of heating the material to be treated by so-called “steaming” by filling water vapor generated by heating water to about 100 to 120 ° C. into the heating chamber. Further, high-pressure steam heating using high-pressure steam of a boiler is a method in which a material to be treated is heat-treated using saturated steam that has been pressurized and heated to a heat source.
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。 On the other hand, the above-mentioned superheated steam heating is performed by further heating the high-pressure steam generated from the boiler to a temperature higher than 140 ° C., and injecting and filling the heat energy metastable superheated steam into the heating chamber. This is a method of heat-treating a material. In this method, since a dry high-temperature and high-pressure atmosphere is formed by superheated steam, this heating method is used as a heating means close to firing.
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）。 The above superheated steam heating can use dry steam that is high temperature and pressure, high calorie, and metastable in terms of thermal energy.For example, food heating and baking means, agricultural and livestock product waste baking means, wood, etc. The application technique is widely proposed as a carbonization means, a cleaning means for a metal material surface, etc. (see Patent Documents 1 to 5).
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。 However, this type of heating method requires, for example, a boiler that generates high-temperature and high-pressure steam, and high-temperature heating means that further heats the high-temperature and high-pressure steam from the boiler, increases the size of the facility, Since high-temperature and high-pressure superheated steam is injected, the energy loss is large and it is not efficient compared to existing firing methods.
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。 Therefore, in general, so-called normal steam heating is often sufficient, and there is little need to use superheated steam heating, it is not suitable for small-volume processing, and the firing effect is still fully verified. In other words, there are problems such as the fact that there is a distance in practical use, and these problems have not been sufficiently solved yet.
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。 In particular, conventional heating methods as means for heating and baking foods and foods, for example, direct heating using various gases such as superheated steam, city gas and propane, and various heaters using electricity or gas as an energy source, etc. However, it lacks means for appropriately and rationally treating various by-products by-produced from foods and foods by heating, in particular, fats and oils, oil smoke and their odors.
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。 As a result, various by-products produced as a by-product of heating are not limited to an increase in environmental burden or deterioration of the work environment, for business use other than household use, such as for food processing industry and restaurant industry kitchens. The industry has been forced to increase the burden of rationalization investment as a countermeasure, and this has led to an increase in product prices, and eventually the cost increase has been borne by consumers. Is the actual situation.
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）。 In view of the above-described conventional technology, the present inventors have conducted intensive research and investigations to develop a completely new steam heating method, which is different from the normal steam heating and the superheated steam heating. The method does not necessarily fully utilize the characteristics of water as a gas, and can fully utilize the characteristics of water as a gas by replacing the heating chamber with a gas of water and creating a “gas water” atmosphere. As a result, it has been found that a heating method using a new gaseous water (AQG) which is essentially different from the conventional method can be realized, and a patent application has already been filed (Patent Document 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）。 The inventors of the present invention have worked on further evolution of the gaseous water technology, and as a result of various researches, have found that the last obstacle can be overcome by injecting 100% wet water vapor into the gaseous water. Developed heating by-product detoxification heating method using “Hybrid Gas Water” (hAQG) formed by jetting hot water into “Gas Water”, completely different from conventional steam heating and superheated steam heating And patent applications have already been filed (Patent Document 7).
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、参考例として、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、また、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、更に、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可能とするものである。 An object of the present invention is to provide a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which new high-temperature fine water droplets different from conventional saturated steam, superheated steam, and gaseous water are mixed in the steam / superheated steam mixed gas. To do. Further, the present invention provides, as a reference example, a new heating medium generation method for generating a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which the high-temperature fine water droplets are mixed in a steam / superheated steam mixed gas, Providing a method for controlling the amount of high-temperature fine water droplets in the heating medium, and heating used as a means for generating a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which high-temperature fine water droplets are mixed in a steam / superheated steam mixed gas It is possible to provide a device.
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て準密閉状態にした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）ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、且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発生させた気・液混合流体から形成される１００℃以上の微細水滴・蒸気混合媒体であること、
２）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こと、
３）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％以下に維持すること、
４）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、
を特徴とする加熱媒体。
（２）細管内部にて０．１５〜０．３０ＭＰａの加圧下で水を１２０〜１３５℃に沸騰させて、水蒸気又は水蒸気と水の混合物を発生させて、これをノズル内圧０．１９ＭＰａ〜０．２ＭＰａの範囲で発生させた気・液混合流体から形成される１００℃以上の微細水滴・蒸気混合媒体である、前記（１）に記載の加熱媒体。
（３）加熱媒体を噴射するノズル近傍でマイナス０．１Ｖのマイナス電圧が測定される、気・液混合流体から形成される１００℃以上の微細水滴・蒸気混合媒体である、前記（１）に記載の加熱媒体。
The present invention for solving the above-described problems comprises the following technical means.
(1) Heat obtained by boiling water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water and injecting this into a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path from the nozzle A medium,
1 ) Fine water droplet / steam mixing at 100 ° C. or higher formed from a gas / liquid mixed fluid generated by maintaining the nozzle internal pressure at 0.19 MPa or more and maintaining the nozzle jet steam velocity at the sonic velocity (critical state). Being a medium,
2) fine fine water droplets are heated medium which is maintained at 100 ° C. or higher were mixed in the steam superheated steam mixed gas,
3) heating medium, to maintain the heating chamber and the oxygen concentration of 0.1% or less in a humidity less than 99.0%,
4 ) A negative voltage is measured in the vicinity of the nozzle that injects the heating medium .
Pressurized heating medium you characterized.
(2) Water is boiled to 120 to 135 ° C. under a pressure of 0.15 to 0.30 MPa inside the narrow tube to generate water vapor or a mixture of water vapor and water, and this is used as a nozzle internal pressure of 0.19 MPa to 0. The heating medium according to (1) , wherein the heating medium is a fine water droplet / vapor mixed medium of 100 ° C. or higher formed from a gas / liquid mixed fluid generated in a range of 2 MPa .
(3) In the above (1 ), which is a fine water droplet / vapor mixed medium of 100 ° C. or higher formed from a gas / liquid mixed fluid, in which a negative voltage of minus 0.1 V is measured in the vicinity of the nozzle for injecting the heating medium The heating medium described.
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。
Next, the present invention will be described in more detail.
The present invention provides heating obtained by boiling water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water, and injecting the water into a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path. It is a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which high-temperature fine water droplets are mixed in a steam / superheated steam mixed gas, and the heating medium has a humidity of 99.0% or more and an oxygen concentration in the heating chamber. The temperature is maintained at 0.1% or less, and a negative voltage is measured in the vicinity of the nozzle for injecting the heating medium, and the high temperature fine water droplets are maintained at 100 ° C. or more mixed in the steam / superheated steam mixed gas. Heating medium.
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。 In the present invention, it is obtained by maintaining the nozzle internal pressure at 0.19 MPa or more and maintaining the nozzle jet steam flow velocity at the sonic velocity (critical state), in the vicinity of the nozzles at the water inlet and the pressurized boiling water outlet. Water and water vapor by measuring the pressure and temperature of water vapor, calculating the flow rate and mixing ratio of water and water vapor, setting high temperature fine water droplets, and adjusting the amount of water to be supplied. And the amount of high-temperature fine water droplets mixed into the steam / superheated steam mixed gas is controlled by controlling the pressure, the flow rate of water and steam, and the mixing ratio, as a preferred embodiment. Yes.
また、上記加熱媒体を発生させる方法は、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、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。 Further, the method for generating the heating medium is to boil water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water, which is placed in a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path from the nozzle. Injecting, maintaining the nozzle internal pressure at 0.19 MPa or more and maintaining the nozzle jet steam flow velocity at sonic speed, and in the state where a negative voltage is measured near the nozzle,・ A heating medium maintained at 100 ° C. or more mixed in the superheated steam mixed gas is generated and injected into the heating chamber, so that high-temperature fine water droplets are mixed at 100 ° C. or higher mixed in the steam / superheated steam mixed gas. The heating chamber is heated with a maintained heating medium, and the heating chamber is maintained at a humidity of 99.0% or more and an oxygen concentration of 0.1% or less.
上記方法では、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。 In the above method, the pressure and temperature of water and water vapor are measured in the vicinity of the nozzle at the water inlet and the pressurized boiling water outlet, the flow rate and mixing ratio of water and water vapor are adjusted, and the amount of water supplied is adjusted. By controlling the temperature and pressure of water and water vapor, and controlling the flow rate of water and water vapor, and the mixing ratio, the amount of high-temperature fine water droplets mixed in the water vapor / superheated water vapor mixed gas is controlled, Is a preferred embodiment.
更に、上記の加熱媒体発生方法に使用する加熱装置は、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。 Furthermore, the heating device used in the heating medium generation method described above calculates the means for boiling water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water, the flow rate of water and water vapor, and the mixing ratio. Means for supplying a heating medium in which high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or higher at an arbitrary ratio are mixed in the steam / superheated steam mixed gas, a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path, and the heating Injecting means provided with a nozzle for injecting a heating medium in which high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or higher are mixed in the steam / superheated steam mixed gas, heating means for heating the heating chamber, and the heating chamber atmosphere has a humidity of 99 Controlling the atmosphere in the heating chamber in which high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or higher are filled with a heating medium mixed in the steam / superheated steam mixed gas in an atmosphere maintained at 0.0% or more and an oxygen concentration of 0.1% or less. , It is characterized in that it comprises each.
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。 In the present invention, when the flow rate of water vapor ejected from the nozzle is subsonic, superheated water vapor is generated, and in the case of sonic speed (critical state), the heating medium of the present invention (this may be referred to as aqua gas). Will occur. Further, in the present invention, it is possible to control the aqua gas state by calculating the water vapor velocity and flow rate ejected from the nozzle from the amount of water supplied to the heating device, measurement of the nozzle internal pressure / temperature, and nozzle internal pressure / temperature. .
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。 In the aqua gas generation state, the fine water droplet flow rate is calculated from the difference between the amount of water supplied to the apparatus and the flow rate of water vapor ejected from the nozzle (FIG. 3). Moreover, fine water droplets in the aqua gas are controlled by controlling the nozzle internal pressure. Since the internal pressure of the nozzle changes with the amount of water supplied, the control of the heating medium of superheated steam-aqua gas and the control of the amount of fine water droplets in the aqua gas are performed consistently by measuring the internal pressure of the nozzle and controlling the amount of supplied water. It is possible.
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）。 Specifically, for example, water is boiled at a high pressure (0.15 to 0.30 MPa) inside the narrow tube (120 to 135 ° C.), and water vapor and fine water droplets are ejected from the nozzle. In that case, the water-steam ratio change in the nozzle jet flow due to the change in the amount of supplied water is measured (FIG. 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。 In the present invention, it is possible to measure the flow rate of water vapor ejected from the nozzle by measuring the internal pressure and temperature of the nozzle, and calculate the fine water droplet flow rate from the difference between the supply amount and the water vapor flow rate. When the internal pressure of the nozzle is about 0.19 MPa, the water vapor jet reaches the speed of sound (about 450 m / s). According to the present invention, it has been found that aqua gas is generated when the amount of water vapor is at the speed of sound.
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連するものであり、また、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に関連するものである。 The present invention provides a heating medium for a material to be processed such as food with the aqua gas system developed by the present inventors as the core, and relates to a method for measuring the amount of water droplets contained in the aqua gas. Also, it relates to a method and apparatus for controlling the generation of three types of steam heating media, namely, superheated steam, aqua gas, and hot water application type aqua gas by quantitative control of the amount of water drop using a method for measuring the amount of water droplets. is there.
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）。 As described above, as a high-quality cooking and food processing system using superheated steam heating technology, the present inventors have previously boiled water under high pressure and mixed high-temperature fine water droplets and superheated steam from a nozzle. A new heating medium generation method and apparatus for generating a new heating medium generated by spraying are developed and a patent application has been filed (Patent Document 6). As a suitable heat treatment according to the heating object and purpose, In addition to the heating medium, a patent application has been filed for a method and apparatus for generating saturated steam and superheated steam in the same apparatus (Patent Document 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。 However, in the prior art, it is necessary to design a saturated superheated steam, a new superheated medium that is a mixture of high-temperature fine water droplets and superheated steam, and a superheated steam generation control mechanism. There was no generalized control method that was independent. In addition, it is considered necessary to measure and control the amount of fine water droplets to be mixed in order to optimize cooking and sterilization by heating in a new heating medium. Although there is a method to calculate the enthalpy of water from the heat balance of the device, in order to implement it, high-precision multipoint heat flow rate measurement is required, and the base material cost required for this is 600,000 yen even in the smallest scale device, In a large apparatus, it is estimated to be 3 million yen, which is not practical and there is no other appropriate method.
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、本発明で用いる装置においても、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。 In the present invention, the amount of water supplied to the heating device, the internal pressure / temperature of the nozzle is measured, and the flow rate / flow rate of water vapor ejected from the nozzle is determined from the nozzle diameter, nozzle loss, and internal pressure / temperature of the nozzle. When the water vapor flow rate is sonic, it can be determined that aqua gas is generated. The mass of water vapor ejected from the nozzle usually matches the mass of water supplied to the heating device.In the device used in the present invention, when the nozzle internal pressure is low and the water vapor flow rate is subsonic, The amount of water supplied is the same.
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。 However, when the internal pressure of the nozzle reaches about 1.9 MPa or more, the water vapor flow reaches a critical level, and when the sound velocity is reached, a phenomenon occurs in which the water vapor flow rate becomes smaller than the supply water amount. This is because when the water vapor flow rate reaches the speed of sound, the water vapor becomes difficult to flow, the heat balance path of the entire heating device changes, and high temperature fine water droplets are ejected from the nozzle.
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。 In the present invention, by controlling the amount of water supplied to the heating device, the nozzle internal pressure is controlled to an appropriate value, and generation control of the heating medium is performed. Further, when aqua gas is generated, it is possible to obtain a high-temperature fine water droplet amount from the difference between the supply water amount and the water vapor flow rate. When aqua gas is generated, the water and water vapor inside the nozzle are saturated. That is, high-temperature fine water droplets in the aqua gas can be obtained by measuring only the nozzle internal pressure.
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。 By controlling the internal pressure of the nozzle through the amount of water supplied to the heating device, it is possible to control the heating device so that fine water droplets are set. The heating medium control technique established in the present invention and the fine water droplet control technique in the aqua gas can be unifiedly controlled through the nozzle internal pressure, and the control mechanism can be simplified easily. Further, the control technique established in the present invention is significant in that it enables a generalized control device without depending on the configuration and scale of the heating device.
加熱媒体発生方法に使用する加熱装置は、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。 The heating device used in the heating medium generating method is a means for boiling water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water, and calculating the flow rate and mixing ratio of the water and water vapor, and any A means for supplying a heating medium in which high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or more in a ratio are mixed in the steam / superheated steam mixed gas, a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path, and 100 ° C. in the heating chamber The injection means provided with the nozzle for injecting the heating medium in which the above high-temperature fine water droplets are mixed in the steam / superheated steam mixed gas, the heating means for heating the heating chamber, and the atmosphere in the heating chamber having a humidity of 99.0% or more Each of the atmosphere control means in the heating chamber is filled with a heating medium in which high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or higher are mixed in the steam / superheated steam mixed gas in an atmosphere maintained at an oxygen concentration of 0.1% or less. It is Bei.
本発明で用いる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。 One Example of the heating apparatus used by this invention is shown to FIGS. In the figure, 1 is a heating chamber, 2 is a door part, 3 is an operation panel, 4 is a steam generation heat storage panel, 5 is a circulation fan, 6 is a discharge port, 7 is a pump, 8 is an injection nozzle header, 9 is an injection nozzle, Reference numeral 10 is a pressure gauge, 11 is a check valve, 12 is an air release pipe, 13 is a water supply tank, 14 is a pressure adjustment tank, and 15 is a heat treatment tray.
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。 In the present invention, as described above, the heating chamber is heated to a predetermined temperature, the heating medium of the present invention is generated in the heating chamber, and the air in the heating chamber is replaced with sAQG. In this case, the heating medium is generated, for example, by heating water fed at a predetermined flow rate through a narrow tube from the outside of the narrow tube with a heater and introducing it into a heating chamber via a nozzle provided at the end of the narrow tube. Is done. The heating medium is a high-temperature and normal-pressure hot water and gas mixed component heated in a state where the nozzle internal pressure is maintained at 0.19 MPa or more, and has an action of heating the material to be treated with high energy efficiency. The heated water is injected into the heating chamber through a nozzle. The heating chamber is controlled to be heated to a predetermined temperature under normal pressure, and the jetted water droplets are vaporized to bring the heating chamber into a mixed state of fine water droplets, steam and superheated steam. At that time, by adjusting the amount of water to be supplied, the temperature and pressure of water and water vapor are controlled, and by controlling the flow rate and mixing ratio of water and water vapor, some fine water droplets are added to the water vapor atmosphere. A state of mixing can be created, and in such a state, aqua gas (sAQG) called super aqua gas is formed.
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。 In the present invention, water in the water supply tank is pumped up by a water supply pump, supplied to a steam generation and heat storage panel through a conduit made of a thin tube, heated to a predetermined temperature by a heater, and directly from a steam injection nozzle installed at the tip of the thin tube. The heating medium is jetted at high speed. In this case, as the nozzle, an appropriate one is used as long as it has a function of forming a fine injection hole at the tip and making the water vapor fine and eject it. The diameter of the fine injection holes, the number of holes, the drilling position of the holes, and the like can be arbitrarily set. The injection speed of the heating medium from the water vapor injection nozzle can be arbitrarily set by changing the hole diameter, the number of holes, etc. of the fine injection holes, for example, according to the size, type and purpose of use of the apparatus.
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。
1. Distinguishing between sAQG and AQG and hAQG The heating medium (sAQG) of the present invention is compared with gaseous water (AQG) and hybrid gaseous water (hAQG).
1) Voltage measurement results In sAQG, voltage generation was confirmed near the nozzle, but no significant voltage generation could be confirmed from either AQG or hAQG.
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。 2) Measurement of nozzle internal pressure and temperature (SQG generator (practical machine) and AQG (prototype machine) were operated side by side, and as a result, the following distinctions were observed: The water supply amount was AQG 115 SPM, hAQG 190 SPM (the above is a predetermined generation condition) and sAQG 360 SPM.
（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。
(1) Internal pressure In sAQG, it was confirmed that an internal pressure of 0.19 MPa or more was generated, but only an internal pressure of 0.19 MPa or less could be measured from either AQG or hAQG.
(2) Temperature (near the nozzle and in the center of the cabinet)
In sAQG, the lower limit of the pulsation curve was recorded at 100 ° C. or more at the center, and only the pulsation curve with the lower limit of 100 ° C. was obtained for both AQG and hAQG.
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。
3) Food heating characteristics Ultra-small black beans and soybeans (raw heat treatment for natto)
The conventional technology (cooking in a pressure cooker, retort heating) has problems with yield and taste, and it has been found that this can be cleared by sAQG heating.
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。
2. Positioning of sAQG as a technology The “fine water droplet / vapor mixture medium” of 100 ° C. or higher formed from “gas / liquid mixed high-temperature fluid” generated at a nozzle internal pressure of 0.19 MPa or higher is a new and unique industrial utility It is concluded that this is a mixed substance with properties.
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。
3. Academic positioning of sAQG Based on the test examples described below, it was found that sAQG is a heating medium different from AQG.
本発明により、次のような効果が奏される。尚、以下の（２）〜（４）は、本発明の加熱媒体の発生方法及びその装置に付随する効果である。
（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可能となる。
（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可能となる。
（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可能となる。
The present invention has the following effects. The following (2) to (4) are effects accompanying the heating medium generation method and apparatus of the present invention.
(1) A new heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which high-temperature fine water droplets are mixed in a steam / superheated steam mixed gas can be provided.
(2) It is possible to provide a heating medium generating method for generating a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which the high-temperature fine water droplets are mixed in the steam / superheated steam mixed gas.
(3) It is possible to provide a heating apparatus for generating a heating medium maintained at 100 ° C. or higher in which the high-temperature fine water droplets are mixed in the steam / superheated steam mixed gas.
(4) In the vicinity of the nozzles at the water inlet and the pressurized boiling water outlet, the pressure and temperature of water and water vapor are measured, and the water and water vapor flow rate and the mixing ratio are calculated, whereby the water vapor / superheated water vapor mixed gas is obtained. It is possible to provide a heating medium control method capable of controlling the amount of high-temperature fine water droplets of 100 ° C. or higher mixed therein.
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。 Next, the present invention will be specifically described based on test examples and examples, but the present invention is not limited to the following test examples and examples.
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。
Test example 1
The super aqua gas heater shown in FIG. 1 is supplied with 0.0 to 1.5 g of water per second, the internal pressure of the nozzle is changed from 1.0 to 0.35 MPa, and the boiling water and / or water vapor has a diameter of 1.9 mm. , 1.5 mm and 1.3 mm nozzles. As shown in FIG. 2, the mass of water vapor normally ejected from the nozzle matches the mass of water supplied to the heating device, and even in the device according to the present invention, the nozzle internal pressure is low and the water vapor flow velocity is subsonic. The water vapor flow rate and the supply water amount are the same.
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）。 However, when the internal pressure of the nozzle becomes about 1.9 MPa or more, the water vapor flow reaches a critical level, and when the sonic speed is reached, a phenomenon occurs in which the water vapor flow rate becomes smaller than the supply water amount (FIG. 2; nozzle diameter 1.9 mm). This is because when the water vapor flow rate reaches the speed of sound, it becomes difficult for water vapor to flow, the heat balance path of the entire heating device changes, and high-temperature fine water droplets are ejected from the nozzle (FIG. 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。 At the nozzle internal pressure (0.19 MPa or less) at which the water vapor jet from the nozzle becomes subsonic, superheated water vapor is obtained, and at the nozzle internal pressure at which the water vapor jet becomes sonic, super aqua gas capable of calculating the fine water droplet content is obtained. (FIG. 3). That is, when super aqua gas is generated (nozzle internal pressure 0.19 MPa or more), it is possible to obtain a high-temperature fine water droplet amount from the difference between the supply water amount and the water vapor flow rate. When super aqua gas is generated, the water and water vapor inside the nozzle are saturated. That is, high-temperature fine water droplets in super aqua gas can be obtained by measuring only the nozzle internal pressure.
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。 By controlling the amount of water supplied to the heating device, it is possible to control the nozzle internal pressure to an appropriate value and to control the generation of the heating medium. That is, by controlling the nozzle internal pressure through the amount of water supplied to the heating device, it is possible to control the heating device so that the set fine water droplets are generated.
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。 The heating medium control technology established in the present invention and the fine water droplet control technology in the super aqua gas can be integratedly controlled through the nozzle internal pressure, and the control mechanism can be simplified easily. The present control technique is significant in that it enables generalized control without depending on the configuration and scale of the heating device.
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。
Test example 2
(Demonstration of super aqua gas generation-visualization of fine water droplets)
In order to verify the presence of fine water droplets, the apparatus of FIG. Nozzle outlet was observed. Using a metal halide lamp (LS-M210, Sumita Optical Glass, Inc., Saitama, Japan), light was projected from the front and back of the nozzle. A window recessed in the heating chamber was attached to the heating chamber so that the camera lens could be close to the nozzle. The distance between the nozzle and the camera lens was 97 mm. Images were taken at 1000 frames per second at a shutter speed of 1 / 10,000 seconds.
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。 The nozzle internal pressure and the image of water sprayed from the nozzle are shown in FIG. When the nozzle internal pressure was low, no water spray was observed. As the nozzle internal pressure increased, water spray from the nozzle was observed and the amount of water sprayed increased. From the water droplet observation with a high-speed camera, it was inferred that the sprayed water was flowing along the inner wall of the nozzle, accelerated by the flow of water vapor, and atomized. It was found that the calculated water vapor flow velocity was sound velocity, but the sprayed water was flowing in the nozzle at 10 to 20 m / s.
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）。
Test example 3
(Temperature characteristics of fluid mixture of “fine water droplets + water vapor” ejected from the nozzle)
For the purpose of measuring the temperature of the fluid ejected from the nozzle, regarding the peculiarity of the temperature change depending on the distance, the T-type thermocouple is linearly aligned with the ejection direction of the injection nozzle (φ1.6) arranged in the heating chamber of the Aqua gas prototype machine. The temperature of “fine water droplets + water vapor” injected and sprayed at positions of 1 mm, 10 mm, 35 mm, 60 mm, 110 mm, 160 mm, and 210 mm was measured (FIG. 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。
The measuring instrument used for the measurement was a KEYENCE high-function decoder GR-3000 with a measurement cycle of 100 msec. The measurement results are as follows.
1) A uniform space filled with the mixed fluid is formed in the heating chamber.
2) The space temperature continuously changes with the distance from the nozzle or the time elapsed after injection, and there is always a minimum temperature point, and the temperature range is around 100 ° C.
3) The temperature of the mixed fluid before the minimum point is 100 ° C. or higher and approximately 105 ° C. or lower.
4) After the minimum point, mixing of the “mixed fluid” is visually confirmed even beyond the center of the heating chamber (110 mm to 210 mm).
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）。 5) The measurement time is due to the structure of the aqua gas generator heater panel (the heating tube is hairpin-like, causing pulsation in steam injection due to the amount of supplied water). The period is about 10 seconds, and at the same time, immediately after the injection, the amount of fine water droplets increases and the measurement sensor attached to 1 mm to 110 mm reaches around 100 ° C. After this, the amount of fine water droplets decreases, and the temperature starts to rise due to water vapor. As a result, the measurement time was 3 seconds. The temperature chart is a part of the above measurement continuously performed for about 30 minutes (FIGS. 6 and 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。
Test example 4
(Temperature change due to changes in the amount of fine water droplets in the super aqua gas heating chamber)
In order to control the increase or decrease of the amount of fine water droplets in the heating chamber by changing the amount of water supplied, a T-type thermocouple strand φ0.2 is attached to the center of the heating chamber, and the sheath thermocouple K is used to measure the temperature near the injection nozzle. Using a mold (sheath diameter 0.5 mm), the pressure in the injection nozzle at this time was measured with KEYENCE AP13 (FIG. 8). The measuring instrument used for the measurement was a KEYENCE high-function decoder GR-3000 with a measurement cycle of 100 msec. The measurement results are as follows.
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。 1) As a result of continuously changing the amount of supplied water from 170 ml / min (200 spm) to 300 ml / min (360 spm) and changing the electric heater capacity, the thermocouple installed in the center of the heating chamber is The temperature drop was detected by the increase of fine water droplets, and at around 300 ml / min, the temperature was around 105 ° C.
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）。 2) As a result of measuring the temperature change at the center of the heating chamber at 170 ml / min, 210 ml / min, 250 ml / min, and 300 ml / min, the amount of fine water droplets can be controlled by controlling the amount of supplied water and the electric heater capacity. It has been found that the temperature can be set accordingly (FIGS. 9 to 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。
Test Example 5
From the generation conditions of the aqua gas, it is presumed that the aqua gas is generated at a high pressure at a temperature of 100 ° C. or higher, and the initial velocity is discharged into the chamber at the speed of sound. At this time, water molecules were exposed to large energy, stressed, and assumed that there was some change in the molecular structure. In this state, if energy sufficient to dissociate molecules is obtained, water molecules or droplets may be charged. Therefore, an experiment was conducted to determine whether electrical measurement is possible by installing a coaxial cable as a sensor in the chamber. 1 cm of the signal cable portion of the coaxial cable was peeled to form a sensor, and a voltage logger manufactured by Keyence Corporation was used for voltage detection.
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。 In the measurement of the Aqua gas heating prototype (FIG. 14), (1) At 1 cm from the injection nozzle, the voltage was negative and the maximum value was negative 1.5V. (2) Above 3.5 cm from the injection nozzle, the voltage was positive, and the voltage decreased in proportion to the distance.
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
The measurement method and set values when measured with the Aqua Gas heating prototype (when the number of nozzles is 1) are shown below.
1. Measurement method (voltage)
1) Sensor: Coaxial cable Take a film with a tip of 1 cm.
2) Measurement cycle: 2ms
3) Sensor position: 10mm, 35mm, 60mm, 110mm from the nozzle tip and the center of the heating chamber
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）
2. Setting 1) Temperature: 115 ° C
2) Amount of supplied water: 130 spm (55 ml / min)
3. Nozzle and pressure 1) Nozzle: 1.6 mm × 1 piece 2) Pressure: Nozzle pressure 0.19 MPa
4). Sensor position schematic diagram (Fig. 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）。
(1) At 1 cm from the injection nozzle, the voltage is minus, the average value is plus 0.3 V, and the maximum value is minus 1.5 V. (2) At 3.5 cm from the injection nozzle, the voltage is positive, with an average value of plus 0.1 V, and for a short time, plus 1 V or more. (3) At 6.0 cm from the injection nozzle, the voltage is positive, the average value is positive 0.05 V, and the short time is positive 0.3 V or more.
Therefore, the measured voltage shows a negative value at 1.0 cm in the vicinity of the nozzle, and after 3.5 cm, the polarity of the voltage is reversed and becomes positive, and decreases in proportion to the distance (FIGS. 15 to 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。
Test Example 6
In the measurement with the practical model “AQ-25G-SD5” performed in the same manner as in Test Example 5, (1) the voltage was negative and the maximum value was negative 0.1 V near the nozzle. (2) No voltage change was detected at the noise level in the center of the heating chamber. (3) With saturated steam, no voltage change was detected in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber. (4) With heated steam, no voltage change was detected in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber.
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
The measurement method and set values when measured with the practical model “AQ-25G-SD5” are shown below.
1. Measurement method 1) Voltage sensor: Coaxial cable 2) Temperature sensor: K-type sheathed thermocouple φ0.5
3) Pressure sensor: KEYENCE AP13
4) Measuring device: Data logger KEYENCE NR-600 / Measurement period: 2 msec, analog unit KEYENCE NR-HA08
5) Voltage sensor position: injection nozzle vicinity, heating chamber center 6) Temperature sensor position: injection nozzle vicinity 7) Pressure sensor position: injection nozzle header
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）
2. Setting 1) Temperature: 115 ° C
2) Water supply amount: 360 spm (300 ml / min), 95 spm (80 ml / min) Saturated steam, 30 spm (30 ml / min) Superheated steam 3) Injection nozzle: (1.0 mm × 3) × 2
3. Sensor position schematic drawing device: AQ-25G-SD5 type (FIG. 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。 (1) In the vicinity of the nozzle, the voltage was negative and the maximum value was negative 0.1 V (FIGS. 19 to 21). (2) No voltage change was detected at the noise level in the center of the heating chamber. (3) With saturated steam, no voltage change was detected in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber (FIGS. 22 to 24). (4) With heated steam, no voltage change was detected in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber (FIGS. 25-27). In the experiment using the practical model, a negative voltage was obtained in the vicinity of the nozzle, although the value was 1/10. This phenomenon could not be found in saturated steam and superheated steam. This phenomenon is presumed to be characteristic of aquagas.
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。
Test Example 7
The change in voltage in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber was measured when aqua gas (feed water amount 48 ml / min) and hybrid aqua gas (80 ml / min) were set. The measurement method and set values are shown below.
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
1. Measurement method 1) Voltage sensor: Coaxial cable 2) Temperature sensor: K-type sheathed thermocouple φ0.5
3) Pressure sensor: KEYENCE AP13
4) Measuring device: KEYENCE NR-600, analog unit KEYENCE NR-HA08, temperature unit KEYENCE NR-TH08
5) Voltage sensor position: injection nozzle vicinity and heating chamber center 6) Temperature sensor position: injection nozzle vicinity 7) Pressure sensor position: injection nozzle header
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）
2. Setting 1) Temperature: 115 ° C
2) Water supply amount: 115 spm (55 ml / min) and transition from 115 spm to 320 spm (135 ml / min) Injection nozzle: 1.0mm x 3
4). Sensor position schematic diagram (Fig. 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）。 (1) With AQG (aqua gas) with a supply water amount of 48 ml / min, no voltage change was observed in the vicinity of the nozzle and in the center of the heating chamber (FIG. 29). (2) In hAQG (hybrid aqua gas) with a supply water amount of 80 ml / min, a weak positive voltage was observed near the nozzle, but no voltage change was observed in the center of the heating chamber (FIG. 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）。
Test Example 8
(Differences between Aqua Gas (rAQG, hAQG) and Super Aqua Gas)
A comparison was made between aqua gas (rAQG, hAQG) and super aqua gas as the hybrid type gas water with respect to the temperature in the vicinity of the injection nozzle and the pressure in the injection nozzle, and measurement was performed in order to clarify the difference. The measuring instrument used was a sheath thermocouple K type (sheath diameter 0.5 mm) for measuring the temperature near the injection nozzle, and KEYENCE AP13 was used for measuring the pressure in the injection nozzle at this time. The measurement cycle was measured with the KEYENCE high function decoder GR-3000. Was measured at 100 msec. The measurement results are as follows (FIGS. 31 to 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。 (1) Nozzle pressure: Aqua gas (rAQG, hAQG) was 0.15 MPa (maximum 0.17 MPa), whereas super aqua gas was 0.2 MPa. (2) Nozzle temperature: Aqua gas (rAQG, hAQG) was 98 ° C. to 102 ° C., whereas Super Aqua gas was 100 ° C. or higher.
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。
Test Example 9
37 to 39, the temperature in the chamber, the temperature in the vicinity of the injection nozzle, the pressure in the injection nozzle, and the control temperature were measured in the super aqua gas generation process. The result is shown in FIG.
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。 The difference between the device of the present invention and the conventional device (aqua gas) is that the steam generation heat storage panel is constructed by consolidating the conventional structure on one side, and the same panel is also installed on the opposite side. This is because the water supply amount was increased by individually attaching a pump for supplying water to the panel and by improving the contact ratio between the heater and the conduit in the steam generation and storage panel. In addition, the pressure adjustment tank was installed for the purpose of improving the recovery performance of the heating chamber state in response to the outflow of steam in the heating chamber when opening and closing the door.
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。 The pressure gauge is installed for the purpose of detecting the pressure in the injection nozzle, is set by adding the pressure difference (about 0.025 MPa) from the actual measurement value, and the pressure in the nozzle is detected at 0.19 MPa or more, The steady state was displayed by matching the control temperature. A plurality of injection nozzles are attached to the nozzle header, and the number of the injection nozzles is determined by measuring the pressure in the nozzle. Three 1.0 mm diameter nozzles are attached to each water vapor generation heat storage panel. In addition, the apparatus does not heat the supplied water. There is basically no difference from the conventional method except that the number of panels is consolidated. In the super aqua gas generation test, the temperature sensor was installed near the center of the heating chamber, in the vicinity of the injection nozzle and at the same position as the control sensor, and the pressure in the injection nozzle was measured simultaneously (FIG. 40). From around 0.19 MPa), the temperature in the center of the heating chamber and the vicinity of the injection nozzle are continuously stabilized at 100 ° C. or higher.
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。
Efficacy of Super Aqua Gas Heating-Food Heating Rate (Part 1) was measured using tap water (used as the most simplified model of food).
The test conditions are as follows.
1) Treatment of the test “tap water” Hokuto municipal water supply in the factory of Taiyo Seisakugawa Co., Ltd., Hokuto, Hokkaido First, after 30 minutes of water discharge, 20 liters of water is poured into a 25 liter plastic tank and sealed for 5 hours. Used.
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。
2) Container for heating A glass petri dish having a diameter of 145 mm was used.
3) Handling of heated “tap water” 100 g (liquid depth 6 mm) was weighed in the petri dish and placed on a special tray and set in a super aqua gas heater.
4) Measuring method of core temperature of heated “tap water” (center of petri dish; depth of radius 3 mm) A dedicated thermocouple support device is set on the special tray, and a sensor (OKAZAKI sheathed thermocouple) is manually set. K-type sheath diameter 0.5 mm) was fixed to the center of a petri dish containing tap water and automatically measured.
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。
5) Super aqua gas heating apparatus The thing of the test example 9 was used. For temperature and time recording, an existing PC link type high-performance recorder GR-3000 manufactured by KEYENCE was used.
6) Treatment after completion of heating Immediately after reaching the core temperature of 95 ° C., it was prepared in advance on the same tray, covered with a heated petri dish lid, taken out from the tray, and weighed. This was left standing in a clean bench and allowed to cool, and then sealed in a sterile container and sealed.
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。
7) Heating medium preparation conditions (1) Super aqua gas (sAQG)
The amount of water supply was set to 360 strokes per minute (300 g / min).
(2) Superheated steam (SHS)
The above apparatus was used by generating in a 160 ° C. superheated steam generation mode.
(3) Saturated steam It was generated and used in the above apparatus in a 100 ° C. saturated steam generation mode.
8) Number of heating tests for each medium Repeated 3 times each.
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。 Each heating rate comparison test was implemented on the above conditions. The results are shown in FIG. As a result, it was found that the heating rate of sAQG was extremely remarkably large, being slightly more than 3 times that of SHS and more than 2 times that of saturated steam. The yield was in the order of sAQG> saturated steam >> SHS as the rate of weight increase. These yields exceeding 100% are explained as the amount of heated initial condensed water of each medium.
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。
Next, the effectiveness of super aqua gas heating-the heating rate of ingredients (1-2) was measured using tap water (used as the most simplified model of ingredients). The test conditions and the operation are as follows.
1) Treatment of the test “tap water” Hokuto municipal water supply in the factory of Taiyo Seisakugawa Co., Ltd., Hokuto, Hokkaido First, after 30 minutes of water discharge, 20 liters of water is poured into a 25 liter plastic tank and sealed for 5 hours. Used.
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。
2) Container for heating A glass petri dish having a diameter of 145 mm was used.
3) Handling of heated “tap water” 100 g (liquid depth 6 mm) was weighed in the petri dish and placed on a special tray and set in a super aqua gas heater.
4) Measuring method of core temperature of heated “tap water” (center of petri dish; depth of radius 3 mm) A dedicated thermocouple support device is set on the special tray, and a sensor (OKAZAKI sheathed thermocouple) is manually set. K-type sheath diameter 0.5 mm) was fixed to the center of a petri dish containing tap water and automatically measured.
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。
5) Super aqua gas heating apparatus The thing of the test example 9 was used. For temperature and time recording, an existing PC link type high-performance recorder GR-3000 manufactured by KEYENCE was used.
6) Treatment after completion of heating Immediately after reaching the core temperature of 95 ° C., it was prepared in advance on the same tray, covered with a heated petri dish lid, taken out from the tray, and weighed.
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。
7) Heating medium preparation conditions (1) Super aqua gas The water supply rate was set at 200 (170 g / min), 250 (210 g / min), 300 (250 g / min) and 360 strokes (300 g / min) per minute.
8) Number of heating tests Repeated 3 times each.
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。 Each heating rate comparison test was implemented on the above conditions. The results are shown in FIG. As a result, it was found that the tap water heating rate of sAQG depending on the amount of water supply increases as the amount of water supply increases. Moreover, the yield was the order of the amount of water supply as a weight increase rate. These yields exceeding 100% are explained as the amount of heated initial condensed water of each medium.
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。
Efficacy of Super Aqua Gas Heating-Heating rate comparison of foods using 900ml / kg of hand-drawn "raw milk" from local (Yamakawa milk, Onuma Nanae-cho, Kameda-gun) Carried out.
The test conditions are as follows.
1) Treatment of the test “raw milk” Two samples were left in a constant temperature / humidity chamber at 35 ° C./95% RH for 5 hours and then mixed and used.
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。
2) Container for heating A glass petri dish having a diameter of 145 mm was used.
3) Heated “raw milk”
100 g (liquid depth 6 mm) was weighed in the petri dish, placed on a special tray, and set in a super aqua gas heater.
4) Measuring method of core temperature of heated “raw milk” (center of petri dish; depth of radius 3 mm) A dedicated thermocouple support device is set on the special tray, and the sensor (OKAZI sheath thermocouple is manually operated) A K-type sheath diameter of 0.5 mm) was fixed to a petri dish containing raw milk and automatically measured.
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。
5) Super aqua gas heating device The above-mentioned one was used. For temperature and time recording, an existing PC link type high-performance recorder GR-3000 manufactured by KEYENCE was used.
6) Treatment after completion of heating Immediately after reaching the core temperature of 95 ° C., it was prepared in advance on the same tray, covered with a heated petri dish lid, taken out from the tray, and weighed. This was left standing in a clean bench and allowed to cool, and then sealed in a sterile container and sealed.
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。
7) Heating medium preparation conditions (1) Super aqua gas (sAQG)
The amount of water supply was set at 300 strokes per minute (360 g / min).
(2) Superheated steam (SHS)
The above apparatus was used by generating in a 160 ° C. superheated steam generation mode.
(3) Saturated steam It was generated and used in the above apparatus in a 100 ° C. saturated steam generation mode.
8) Number of heating tests for each medium Repeated 3 times each.
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。 Each heating rate comparison test was implemented on the above conditions. The results are shown in FIG. As a result, it was found that the heating rate of sAQG was extremely remarkably large, that is, 3 times or more compared with SHS and saturated steam. The yield was in the order of sAQG> saturated steam >> SHS as the rate of weight increase. These yields exceeding 100% are explained as the amount of heated initial condensed water of each medium.
（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。
(Effectiveness of super aqua gas-bactericidal effect)
A test for measuring the number of general viable bacteria was carried out using the three types of heating medium heating treatment “raw milk” prepared in the heating rate comparison test of “raw milk” in Example 2 as a specimen and unheated “raw milk” as controls. The results are shown in Table 1. As a result, it was demonstrated that super aqua gas heating has a sterilization effect that is more than three times that of superheated steam and saturated steam. That is, although the heating time was a little less than 1/3, the bactericidal effect was not inferior to superheated steam and saturated steam heating.
（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）。
(Comparison heating test of beans with super aqua gas and aqua gas at the same time)
Using soybean for natto, a comparative heating test was conducted with Super Aqua Gas and Aqua Gas, and the yield and sensory evaluation were compared. Each setting condition uses a KEYENCE high-function decoder GR-3000 with a control temperature of 115 ° C. for super aqua gas and a supply water amount of 300 ml / min (360 spm), aqua gas at a control temperature of 115 ° C. and a water supply amount of 85 ml / min (115 spm). The soybean core temperature was measured with an OKAZAKI sheath thermocouple K-type sheath diameter of 0.5 mm. The measurement results are as follows (Tables 2 and 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）。
1) Black soybean small soybean (1) Immersion: 16 hours with normal temperature 3 times water (2) Heating time: 2 hours (3) Result: Super aqua gas confirmed the significance of yield. Further, the color tone and functionality were also good (FIG. 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）。
2) Very small soybean (1) Immersion: 16 hours with normal temperature 3 times water (2) Heating time: 2 hours (3) Result: Super aqua gas confirmed the significance of yield (Tables 4 and 5). Further, the color tone and functionality were also good (FIG. 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）。
3) Pickled soybean (1) Immersion: 3 hours with normal temperature 3 times water (2) Heating time: 1 hour (3) Result: Super aqua gas confirmed the significance of yield (Table 6). Further, the color tone and functionality were also good (Table 7, FIG. 46).
4) The color tone of the super aqua gas treatment “ultra-small soybean” compared to the pressure cooker, which is a conventional heating technique, was remarkably excellent (FIG. 47).
以下に、まとめとして代表的な加熱媒体の比較を示す。 Below, the comparison of a typical heating medium is shown as a summary.
以上詳述したように、本発明は、加熱媒体に係るものであり、本発明で用い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。 As described above in detail, the present invention relates to a heating medium, and the heating device equipped with the heating medium control means and the fine water droplet amount control means used in the present invention is used in the food processing industry, the restaurant / meal food industry. It can be suitably used as a food cooking / sterilization treatment system. In addition, the heating medium of the present invention enables a wide range of applications not only for agricultural products but also for livestock, fisheries and forestry, for a wide range of industries such as heat treatment for general industrial materials, degreasing and rust prevention treatment, and heat treatment in medical settings. This is useful for applications in the field.
（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
(Reference numerals in FIGS. 37 to 39)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Heating chamber 2 Door part 3 Operation panel 4 Steam generation | occurrence | production thermal storage panel 5 Circulation fan 6 Outlet 7 Pump 8 Injection nozzle header 9 Injection nozzle 10 Pressure gauge 11 Check valve 12 Atmospheric release pipe 13 Water supply tank 14 Pressure adjustment tank 15 Heat processing tray
Claims (3)
１）ノズル内圧を０．１９ＭＰａ以上に維持し、且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発生させた気・液混合流体から形成される１００℃以上の微細水滴・蒸気混合媒体であること、
２）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こと、
３）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％以下に維持すること、
４）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、
を特徴とする加熱媒体。 It is a heating medium obtained by boiling water under pressure to generate water vapor or a mixture of water vapor and water and injecting this into a semi-sealed heating chamber provided with a partial discharge path from the nozzle. And
1 ) Fine water droplet / steam mixing at 100 ° C. or higher formed from a gas / liquid mixed fluid generated by maintaining the nozzle internal pressure at 0.19 MPa or more and maintaining the nozzle jet steam velocity at the sonic velocity (critical state). Being a medium,
2) fine fine water droplets are heated medium which is maintained at 100 ° C. or higher were mixed in the steam superheated steam mixed gas,
3) heating medium, to maintain the heating chamber and the oxygen concentration of 0.1% or less in a humidity less than 99.0%,
4 ) A negative voltage is measured in the vicinity of the nozzle that injects the heating medium .
Pressurized heating medium you characterized.
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