(57)【要約】  混合プラズマ発生装置及び方法、そして、混合プラズマを利用した電熱調理装置が開示される。該電熱調理装置は内部に貯蔵された水を電気エネルギーで加熱して水蒸気を発生させる蒸発部と、該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、そして噴射ノズル周辺の絶縁体に配置され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を具備して、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。これによって、電気発熱方式を採用するがエネルギー密度が相対的に高い高温の混合プラズマを利用することにより熱伝達効率を高めることができるし、装置のサイズを小形化しても加熱時間を短縮させることができる。
2011513930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【請求項１７】
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。
【請求項１８】
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。
【請求項１９】
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。
【請求項２０】
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。
【請求項２１】
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。
【請求項２２】
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。
【請求項２３】
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。
【請求項２４】
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。
【請求項２５】
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。
【請求項２６】
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。
【請求項２７】
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。
【請求項２８】
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。
【請求項２９】
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。
【請求項３０】
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。
【請求項３１】
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。
【請求項３２】
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。
【請求項３３】
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。
【請求項３４】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ発生装置と方法に関するものであって、より詳しくは水蒸気を原料物質に利用して水素と酸素の混合プラズマを発生させる装置と方法に関するものである。さらに、その混合プラズマ発生装置を利用して生成した混合プラズマを熱エネルギー伝達媒介体に使用する電熱調理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
台所が居間と近いところに位置する住居環境が一般化になりながら殆どの家庭で調理用加熱器具として、ガス加熱器具を使用しており,  共同住宅の場合は特に、都市ガス加熱器具を広く使用している。反面に、電気を利用した調理用加熱器具は非常に制限的に使用されている。
【０００３】
ガス加熱器具はガスが燃焼しながら多量の気体を発生させるが、この気体は調理容器の外部表面に高い流速の流れを形成するようになり、熱伝達速度が単純対流に比べて多く増加するようになる。これにより、熱伝達効率が高く、加熱時間は短縮される。
【０００４】
例えば、都市ガスを使用するためには都市ガスの配管が必須的であり、配管のための施設費用は比較的に高い。ガス加熱器具の上のような長所にもかかわらず、熱併合発電所を通じた暖房用熱エネルギーの供給源が別にあるか中央集中式集団暖房施設が運営される場合には、調理用都市ガスの使用量が少ないため都市ガスの供給施設費用の経済性が合わない。このような理由で都市ガス供給者側で都市ガスの供給を拒否して使用希望者との紛争がたびたび発生している。このように炊事用にのみ都市ガスを使用する場合には、一旦都市ガスが供給されるとしても施設費の回収問題により都市ガス料金が非常に高く策定される。実際的な供給単価が暖房用使用者に比べて5倍以上の場合が発生している。
【０００５】
それにもかかわらず、電気を利用した調理用加熱器具が広く使用されない理由は、例えば、電気抵抗体の発熱エネルギーを利用する通常の調理用単純電熱器の場合、電気発熱体(電熱体）から調理容器に伝達される熱エネルギーの伝達効率が低いからである。すなわち、従来の調理用単純電熱器の場合、熱は電気発熱体から輻射または自然対流で伝達されるので、調理容器の外部表面における熱伝達係数が低い(すべての固体の外部表面には極めて薄い気体層が形成されるが、自然対流の場合は気体の流速が非常に低いので、あたかも断熱層のごとく作用する）、その結果、熱伝達効率が低く、加熱時間が長くかかり得るという問題点がある。
【０００６】
さらに、電熱体の表面で外部の空気層へ発散され得る熱発散速度の制限により、電熱体の単位長さ当り発熱できるエネルギーの制限があるので単位面積当り配置できる電熱線の長さには制限がある。これをワットー密度（Watt-Density）というが、普通空気の場合には2〜4W/cm２である。即ち、横と縦のサイズが10cm×10cmの電熱板では200〜400W程度までしか発熱することができない。これに従って、従来の調理用単純電熱器のような面積で1kＷ以上を発熱するように電熱体（電熱線）を配置すると、発生した熱が外部（空気）に十分に伝達できず、その一部は電熱体内部に蓄積され、電熱体が過熱され遂に電熱体が切れる現像が発生することもある。
【０００７】
従来の電熱調理器具の中にはインダクションクッカーという誘導電気を利用した調理器具もあるが、これまた調理容器の材質と下段部の形に制限があるので広く使用されていない。
【０００８】
一方、水を電気分解した水素と酸素の混合ガスを燃料に使用する加熱器具が開発されている。水素の燃焼によって発生する熱は
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℃
【０００９】
そして電気分解装置に高濃度のアルカリ水溶液を使用するので、これの管理がややこしく、分解された混合ガス（水素＋酸素）が燃焼ノズルに移動する 途中にたやすく発火されるので、逆火防止が非常にややこしいことがあり得るという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、水蒸気を原料物質に利用して、より経済的でエネルギー効率が高いながら、安全で、公害誘発物質を発生させない水素と酸素の混合プラズマ発生装置とこれを利用した混合プラズマ発生方法を提供することである。
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。
【００１１】
本発明の他の目的は、電源を始めとした加熱体の配置及び形状が相対的に自由になり得る混合プラズマを利用した電熱調理装置及びこれの方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、燃料の運搬、保管、使用及び逆火防止などの管理を容易にできる混合プラズマを利用した電熱調理装置及びこれの方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、安全に使用することができる混合プラズマを利用した電熱調理装置およびこれの方法を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、必要なシステムの構成及び燃料使用の費用が節減できる混合プラズマを利用した電熱調理装置及びこれの方法を提供することにある。
【００１５】
本発明のまた他の目的は、環境汚染を最少化し得る混合プラズマを利用した電熱調理装置及びこれの方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
前記のような目的を達成するための本発明の一側面によれば、少なくとも上部が開放された絶縁性チューブ； 前記絶縁性チューブ内部に配置され前記絶縁性チューブの開放された上部に向かって水蒸気を噴射する噴射ノズル；及び 前記絶縁性チューブに配置され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を具備することを特徴とする混合プラズマ発生装置が提供される。
【００１７】
前記放電部は、一構成例によれば、前記絶縁性チューブに巻かれて前記噴射されて出る水蒸気を取り囲む形態を成すコイル部; 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。
【００１８】
前記放電部は、他の構成例によれば、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。
【００１９】
前記混合プラズマ発生装置は、前記絶縁性チューブの内部に希釈用流体を加えて前記混合プラズマの温度を調節するため希釈流体供給部をさらに具備することが好ましい。これによって、混合プラズマの温度が度を過ぎて高くなるのを防止することができる。前記希釈用流体は水蒸気、空気、水の中いずれかの一つを利用することが好ましい。
【００２０】
前記混合プラズマ発生装置は、水を電気を利用して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が好ましい。この場合、前記混合プラズマ発生装置は前記蒸発部内部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が好ましい。前記制御手段は、一構成例によれば、前記蒸発部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へ排出するための排水部；前記蒸発部から排出された水を前記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。前記蒸発部は電気加熱方式で前記水を水蒸気に変換させる形態で構成できる。
【００２１】
前記混合プラズマ発生装置は、温度を適切に制御するために、混合プラズマ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混合プラズマ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の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が好ましい。
【００２２】
一方、前記目的を達成するための本発明の他の側面によれば、電熱調理装置において、内部に貯蔵された水を電気エネルギーで加熱して水蒸気を発生させる蒸発部；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；及び前記噴射ノズルの周辺の絶縁体に配置され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発生させ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が提供される。
【００２３】
前記電熱調理装置は前記混合プラズマの温度を調節するために前記混合プラズマに希釈用流体を加える希釈流体供給部を有する温度調節ユニットをさらに含むことが好ましい。ひいて、電熱調理装置は前記混合プラズマ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混合プラズマ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が好ましい。ここで、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利用することができる。
【００２４】
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が好ましい。この場合、電熱調理装置は、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が好ましい。
【００２５】
前記電熱調理装置はさらに、前記蒸発部内部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に前記排水部を制御する制御部をさらに具備することが好ましい。
【００２６】
前記電熱調理装置において、前記放電部は一構成例によれば、前記電熱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。前記放電部の他の構成例によれば、前記絶縁性チューブに巻かれて前記噴射されて出る水蒸気を取り囲む形態をなすコイル部；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。
【００２７】
前記電熱調理装置は使用者が使用時間を設定して動作時間が設定された使用時間を越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が好ましい。
【００２８】
一方、前記目的を達成するための本発明のまた他の側面によれば、水蒸気を噴射ノズルを通じて噴射する段階；及び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を具備することを特徴とする混合プラズマ発生方法が提供される。
【００２９】
前記混合プラズマ発生方法は、混合プラズマに希釈用流体を投入して前記混合プラズマの温度を望む範囲に調節する段階をさらに具備することが好ましい。 ここで、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を利用することができる。
【００３０】
前記混合プラズマ発生方法は、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、前記混合プラズマの温度が設定範囲を外れないようにするため、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さらに具備することが好ましい。
【００３１】
さらに、前記混合プラズマ発生方法は、水を電気で加熱して水蒸気に変換して前記混合プラズマ生成のための原料物質として供給する段階をさらに具備することが好ましい。さらには、前記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前記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が好ましい。さらには、前記混合プラズマ発生方法において、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で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さらに具備することが好ましい。そして、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、前記混合プラズマの温度が設定範囲を外れた場合、前記噴射ノズルに対する電気エネルギー供給を遮断する段階をさらに具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、電気発熱方式を採用するが、エネルギー密度が相対的に高い高温の混合プラズマを利用することにより熱伝達効率を高め、装置のサイズを小形化しても加熱時間を短縮させることができる。
【００３３】
さらに、混合プラズマを利用した電熱調理システムの電源を始めとした構成の配置及び形状が相対的に自由になり得る。
【００３４】
そして、相対的に危険なＬＰＧ、ＬＮＧ，灯油のような燃料を安全な水に代替することにより燃料の運搬、保管、使用及び逆火防止等の管理を容易にすることができる。
【００３５】
併せて、地震、火災などが発生した場合に、本発明の電熱調理システムは都市ガスを使用する場合に比べてガスの流出を最少化することにより、より安全である。
【００３６】
そして、本発明は、ガス配管などの施設を別途に設ける必要がないようにすることにより電熱調理システムの構成及び燃料使用の費用が節減され得る。
【００３７】
ひいては、一酸化炭素及び二酸化炭素のような環境ガスの発生を最少化することにより環境汚染を最少化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施例による混合プラズマを利用した電熱調理装置の機能的な構成を図示したブロック図である。
【図２】図1の電熱調理装置において温度制御に関連された流れ図である。
【図３】図1の蒸発部に貯蔵された水の電解質濃度を制御するための流れ図である。
【図４】図１の噴射ノズル部の一例を示した構成図である。
【図５】図1の噴射ノズル部の他の例を示した構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下では添付図面を参照して本発明に対し詳しく説明する。
【００４０】
調理用加熱装置が電気をエネルギー源に使用する構成であれば、供給設備費が追加に発生しないので非常に経済的である。さらに、使用中に温室ガスも発生しないし、熱エネルギー変換率も非常に高い。ただ、被加熱体に対する熱伝達効率を高めることができれば錦上添花である。
【００４１】
熱伝達効率を高める方法は、早い速度の高温流体を調理器具と同じ被加熱体の外部表面に流れるようにすることである。このようにすることにより、調理器具の外部表面に薄い停滞層（この停滞層は熱伝達効率が低いので断熱剤に作用するので熱伝達効率を落とす主原因である）の形成が妨げられ熱伝達効率が高めるようにするものである。
【００４２】
これのために、早く流動する状態のエネルギー伝達媒体が必要である。このような流体状態の媒体としては水蒸気または空気が安全で公害が発生しないので最も適合な物質である(既存の燃焼用ガスであるメタンやプロパンガスは水蒸気や二酸化炭素がエネルギー伝達媒体の役割をする。しかし、二酸化炭素は温室効果の主犯である）。しかし、水蒸気や空気は単位流量に載せて運搬できるエネルギーの量が少ないため伝達できるエネルギーの量が少ないため、それ自体としては調理用加熱源に使用するのに適合でない。これらの物質をプラズマ状態に変換させてエネルギー伝達媒体に使用すれば熱伝達効率を高めることができる。例えば、電気を利用して水蒸気を高温の混合プラズマ(水素イオンと酸素イオンのプラズマ)状態に分解して、これをエネルギー伝達媒体に使用すれば、調理容器の形や材質に関係なく高い熱伝達効率を得ることができる。
【００４３】
‘混合プラズマ’の温度が普通6,000℃以上であるので、調理容器に接触するエネルギー伝達媒体である流体のエネルギー密度が高い。さらに、流体が直接調理容器の表面を通過するので熱伝達効率が高い。水を電気分解して得る水素と酸素‘混合気体’を燃やす場合、それの火芯の温度は1,000〜1,500℃程度にエネルギー密度が低い。即ち、混合プラズマは水素と酸素の混合気体に比べて4倍以上のエネルギー密度を提供する。これは都市ガスまたはプロパンガスのエネルギー密度より高いか似ている程度である。加熱装置のサイズを小形化しても加熱時間を短縮させることができる。
【００４４】
本発明は混合プラズマのような高温の流体を被加熱体を加熱する熱源即ち、エネルギー伝達媒体に利用する。混合プラズマを生成するための好ましき原料物質に水（水蒸気）を利用する。水に電気エネルギーを加えれば水素と酸素に分解されこれらの混合プラズマ雰囲気が作られる。該水素プラズマと酸素プラズマの混合プラズマ流体は高い熱力学的エネルギーを有し,これが本発明による調理装置で被加熱体に熱エネルギーを伝達する。この混合プラズマは発生器具の構造等によってその温度が度を過ぎて高いこともある。その場合には混合プラズマに希釈用気体（例；水蒸気または空気）を供給して混合することにより温度を適合に低めた後、調理用容器に熱を伝達するように構成することもできる。
【００４５】
図1はこのような基本概念に基づいて常圧で高温の流体即ち、‘混合プラズマ’を発生するための装置である電熱調理装置100の構成を例示的に図示する。
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。
【００４６】
先ず、プラズマ発生ユニット120を説明する。プラズマ発生ユニット120は原料物質である水蒸気状態の水に電気エネルギーを加えて水素と酸素の混合プラズマを発生させ、これを媒介体にして被加熱体にエネルギーを伝達する。プラズマ発生ユニット120は、図1に示されたように、電源部130と、給水部140と、蒸発部150と、プラズマ生成部165を含む。
【００４７】
混合プラズマを発生させるため気体状態の水(即ち、水蒸気)が必要である。水蒸気を電熱調理装置100外部から提供を受けることもできるが、水を水蒸気に変換させる水蒸気発生手段を具備することがより好ましい。
【００４８】
図1には水蒸気発生手段の構成例が示されている。水蒸気発生手段は蒸発部150を含む。よく知られているように、水を水蒸気に作る方法には温度を高める方法（‘加熱方式’）と圧力を低める方法(‘減圧方式’）がある。いずれの方法でも本発明に適用することができるが、圧力を調節することよりは温度を高める方法がはるかに簡単で費用が少なく要し経済的である。例えば、加熱方式の場合、電気加熱方式が簡便である。電気加熱方式には多様な種類がある。抵抗体に電流を通じたとき発生するジュール熱を利用して加熱する抵抗加熱方式、交流磁気場内に置かれた導体に発生するヒステリシス損と渦流損を利用して該導体を直接加熱する誘導加熱方式(高周波加熱がこれに属する)、水にマイクロウエーブを加えて水分子を振動させ蒸気を発生させるマイクロウエーブ加熱方式等が本発明に適用され得る。その他にも、アーク加熱方式、誘電加熱方式、赤外線加熱方式、電子ビームまたはレーザービーム加熱方式も適用が可能である。これらの加熱方式はよく知られた技術であるので、ここでは詳しい説明は省略する。
【００４９】
例えば、抵抗加熱方式で蒸発部150を構成する場合、例えば大略50〜500ccの容量を有する水を盛った蒸発室154の底に抵抗体を埋立て、その抵抗体に電流を流して水を加熱して水蒸気を発生させる。蒸発室154には蒸気供給管155が連結され各噴射ノズル部160まで延長される。そして、該蒸気供給管155には蒸気排出バルブ152が設置される。使用者が各噴射ノズル部160に供給される水蒸気量が調節されるように入力ユニット110を通じて制御ユニット190に指示を下すと、制御ユニット190が蒸気排出バルブ152を制御して各噴射ノズル部160に供給される水蒸気量を調節することができる。しかし、本発明のまた他の実施例として、噴射ノズル部160に供給される水蒸気量が容易に調節できれば蒸気排出バルブ152を設けなくても構わないこともある。蒸発室154には液位調整器、水流入流量調節部、発生された水蒸気排出量調節部等が付加されることもある。
【００５０】
蒸発室154に貯蔵された水は加熱蒸発されて水蒸気化され、発生された水蒸気は蒸気供給管155を通じて各噴射ノズル部160に供給される。水蒸気を発生させるための蒸発用電気供給は蒸発部150の内部または外部で行われることもある。
【００５１】
水蒸気発生手段は蒸発部150に必要な量の水を安定的に供給するための給水部140をさらに含ませることができる。調理装置100が動作中の間には蒸発部150から水の消費が引き続き生ずるので水が減る量ほど連続的に或いは断続的に蒸発部150に供給される必要がある。水蒸気発生に必要な水は使用者が直接蒸発室154に供給することもあるが、蒸発室154に連結された給水部140を別途に設けて、該給水部140から水が一定な圧力(大略1ｋＰa以上の圧力)で供給されるようにする構成によっても可能である。給水部140は例えば、上水道管のような給水設備(未図示)に連結され蒸発部150に水を供給する形態で構成され得る。給水部140は図1に例示されたように、蒸発部150と連結された給水管142に設置される給水バルブ141を含むことができる。このような構成を取れば、使用者が蒸発部150に供給される給水量が調節されるように入力ユニット110を通じて制御ユニット190に命令すれば、制御ユニット190が給水バルブ141を制御して蒸発部150に供給される給水量を調節することができる。
【００５２】
蒸発部150に供給された水の中で電解質を除いた純粋な水だけを蒸発する。故に、蒸発部150で長時間蒸発されないで残留する水(濃縮水)は多量の電解質を含有しているので排出しないと、該電解質が電気分解用電極や蒸発部室内に析出され蒸発部150の性能低下の原因となる。故に、蒸発部150内に存在する水の少なくとも一部を液体状態で外部へ排出しながら新たな新鮮な水に交換して該水から電解質が析出されるのを防止することが好ましい。排出水量を決定(調節)するにおいて、蒸発部150及び/または噴射ノズル部160の電気伝導度(電気抵抗の逆数)を測定し、これが所定の限界値を外れないように自動制御して電解質の濃度を制御する。水における電気伝導現像は電解質が電離されたイオンの濃度(ノルマル濃度)に比例するので電気伝導度を制御することにより電解質の濃度を制御することができる。このようにすることにより、電解質が蒸発部150及び/または噴射ノズル部160に析出されるのを防止することができる。
【００５３】
その理由を説明すれば、蒸発部150と関連して、供給水量(Ｆ)、供給水の電解質の濃度(ＣＦ)，蒸発水(または分解水)量（Ｖ）、蒸発水(または分解水)の電解質の濃度(ＣＦ)，排出水量(Ｄ)、排出水の電解質の濃度(ＣＤ)の間には、次のような式が成立する。さらに、蒸発部150の電解質の濃度(ＣＣ)は位置に関係なく殆ど均一であるので、排出水の電解質の濃度(ＣＤ)と同じである。故に、これらの間には次のような物質収支(Mass Balance)式が成立する。
【数１】
2011513930.tif 000003
上の式でＲは排出割合(供給水の中で排出水の割合)である。
【００５４】
ところが、純粋な水だけ蒸発されるか分解されるので蒸発または分解される流れには電解質が含まれない。即ち、ＣＶ＝０である。
従って、上の式(1)は次のようになり得る。
【数２】
2011513930.tif 000004
【００５５】
上の式(2)によれば、蒸発部150の電解質の濃度は排出割合に反比例する。即ち、排出しないと R=0であり、CCは  無限大になり電解質がすべて蒸発部150に累積され析出される。
【００５６】
蒸発部150内の電解質累積を防止するために、水蒸気発生手段は排水部151をさらに含むことが好ましい。排水部151は蒸発部の内部に貯蔵された水の中で水蒸気化されない水(濃縮水)が外部に排出されるように蒸発部150の少なくとも一部に設ける。当然に給水部140は蒸発部150が排出した水の量を補充するための給水をする必要があり、このような給水の制御は制御ユニット190と水位感知センサー(後述する)によって行われることができる。例えば、図1に示したように、排水部151は蒸発部150に連結された配水管の形態で構成され、該配水管には排水バルブ151aが設けられるのが好ましい。該排水バルブ151aは蒸発部150に貯蔵された水に含有された電解質の濃度を調節するように制御ユニット190によって制御できる形態に構成されることが好ましい。
【００５７】
このような構成によれば、蒸発部150に貯蔵された水の中にある電解質が電源部130の電極または蒸発部150の内部に析出され, これらの性能が低下されるのを防止することができる。即ち、水における電気伝導現像は電解質が電離されたイオンの濃度(ノルマル濃度)に比例するので、図３に示したように、電気伝導度を制御することにより電解質の濃度を制御することができる。
【００５８】
一方、プラズマ生成部165は一つ以上の噴射ノズル部160を含む。調理容器の底面を一様に加熱できるようにするために、噴射ノズル部160の個数は大略3つ以上にして等距離に離隔配置することが好ましい。これらの各噴射ノズル部160では蒸発部15から供給される水蒸気が噴射され、該噴射された水蒸気に電気エネルギーが加えられ水素と酸素の混合プラズマに変換される。噴射ノズル部160から発生された該混合プラズマは高温の流体として、噴射ノズル部160の上に位置する被加熱体を加熱するようになる。特に、該混合プラズマは例えばなべのような被加熱体の外部表面を比較的早い速度で流れるので被加熱体の外部表面には断熱層が殆ど形成されない。
【００５９】
固体の表面を流れる気体の熱伝達係数(ｈ)は気体の速度が増加するほど大きくなる(ｈは大略0.8昇に比例する。下の式（3)参照）。
【数３】
2011513930.tif 000005
ここで、
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)
【００６０】
従って、本発明に従って、噴射ノズル160から高速に噴射される高温の(加熱された、または燃焼する)気体によって調理容器に熱を伝達する場合の熱伝達効率は、従来の電熱調理器具におけるように気体の流速が遅い場合の熱伝達効率に比べて非常に高くなる。
【００６１】
混合プラズマを発生させる方法には高周波誘導放電を利用する方法と直流または交流のアーク放電を利用する方法がある。噴射ノズル部160の構成も、どのような方法で混合プラズマを発生させるかに従って異なる。しかしながら、水蒸気を原料物質に利用する以上、各噴射ノズル部160は蒸気供給管155を通じて蒸発部150に連結され、蒸発部150から供給される水蒸気がその内部に投入される必要がある。
【００６２】
図４は高周波誘導放電のための噴射ノズル部160-1の具体的な構成を例示する。噴射ノズル部161-1は少なくとも一つの噴射ノズル161と、該噴射ノズル161から所定の離隔空間を形成し、その周囲を取り囲むチューブ162、そして該チューブ162の側壁に少なくとも数回以上巻かれたインダクション・コイル131を含む。そして、噴射ノズル161はチューブ162内側まで延長された蒸気供給管155の末端に連結される。チューブ162は発生したプラズマ流体167が排出できるように上部が開放される。インダクション・コイル131は結果的に噴射ノズル161とそれから噴射される水蒸気の流れを環形に取り囲むようになる。チューブ162は例えば石英やセラミックのような絶縁体で作ることが好ましい。インダクション・コイル131にはインピーダンス整合回路を通じて例えば、100khz-100Mhz範囲の高周波電源132が連結される。
【００６３】
このような構成によれば、インダクション・コイル131に高周波電流が流れると同じ周波数に変化する時変磁界が垂直方向に誘導され、これによって該磁界を取り囲む方位角方向に時変電界が誘起される。該誘導電界は噴射ノズル部160-1の内部に噴射された水蒸気の絶縁を破壊させながらインダクション・コイル131の電流とは反対方向の円形電流を駆動して該水蒸気内で放電を起こしながら熱プラズマを生成する。プラズマの高い電気伝導度と高周波磁気場による表皮効果(skin effect)のために、誘導された電界分布と結果的に表れるオミック抵抗加熱によるプラズマ167の温度分布は尖頭値がチューブ162の中心軸から若干外れチューブ162の壁側にかたよった半径方向分布を有し、環断面皮(annular shell)形態の炎を表すようになる。このような高周波誘導放電は無電極形放電である。
【００６４】
次に, 図5は直流または交流のアーク放電を利用する噴射ノズル部160-2の構成を例示的に示す。噴射ノズル部160-2はチューブ162の下部と上部に下部電極136と上部電極135が設けられる。該下部電極136と上部電極135には直流または交流電源138が印加される。また、噴射ノズル部162-2はチューブ162の内側まで延長された蒸気供給管155の末端に連結された噴射ノズル161を含む。
【００６５】
このような構成によれば、噴射ノズル部160-2は電極135, 136間の直流また交流アーク放電によって噴射ノズル161から噴射されて出る水蒸気を水素と酸素の混合プラズマ167に変換させる。
【００６６】
電源部130は、図1に示されたように、例えば、入力ユニット110、感知ユニット170、制御ユニット190、プラズマ発生ユニット120のような電熱調理装置100の各構成部に必要な電源を供給する。蒸発部150が電気を利用して水を加熱する場合、電源部130は蒸発部150に電源を供給しなければならない。また、電源部130は前でも説明したように水蒸気を混合プラズマに変換するための噴射ノズル部160にも加熱方式に従って高周波電源132や直流または交流電源138を供給する。使用者は入力ユニット110を通じて電力量を調節することもできる。このように電熱調理装置100が使用するエネルギー源を電気にすれば、ガスをエネルギー源に使用する方式（ガス配管等の施設を別途に設置しなければならないので、供給設備を具備するための付帯費用を要する）に比して構成及び燃料使用の費用が節減され得る。
【００６７】
一方、入力ユニット110は使用者インターフェース手段であって、表示部111と指示部112を含む。指示部112は  調理装置100の動作に関する指示（例：調理方法、動作モード等）を下すか調理装置100の加熱温度、動作時間、蒸発部150の内部で維持されるべき電気伝導度(電気抵抗の逆数)の範囲等に関する目標値等を設定、その他使用者指示を下達することができる使用者入力手段を具備する。表示部111は調理装置100の動作や状態等に関連された内容やメッセージ、例えば、調理装置100の使用温度の範囲、電気伝導度の範囲及び現在の電力量、電気使用量等を表示するためのデイスプレーを具備する。該入力ユニット110は使用者が下した指示内容や設定値等を制御ユニット190に伝達する。これによって、使用者は多様な調理方法を選び変更することができ、電気の使用量と費用を実時間で確認できるようになり、電気料金を節約することができる。
【００６８】
噴射ノズル部160をどんな方式で構成しても、プラズマ生成部165で作られる混合プラズマは大略6,000℃〜10,000℃程度の高温の流体である。このような高温の混合プラズマを熱伝達流体にすぐ使用することは度を過ぎた高い温度のため被加熱体である調理器具の損傷、変形等のおそれがある。そこで混合プラズマをそのまま使用せず希釈用流体を一緒に使用することが好ましい。
【００６９】
希釈用流体としては例えば水、水蒸気及び空気のような物質を利用することができる。空気はありふれ、これをただで利用することができるという点で有利であるが、自体に含まれた窒素のため高温の混合プラズマと接触時酸化窒素(NOｘ)が発生され得る短所がある。このような短所を避けるには、水(液体状態)または水蒸気を希釈用流体に使用することが好ましい。
【００７０】
電熱調理装置100はこのように高温の混合プラズマ167に希釈用気体を投入してプラズマ167の温度を望む水準に調節する温度調節ユニット180をさらに具備することができる。温度調節ユニット180は図１に例示されたように、噴射ノズル部160-1または160-2内部にまで延長され混合プラズマに希釈用流体を投入する希釈流体供給管181を含む。希釈流体供給管181は図示されたように、各々の噴射ノズル部160を向かって延長されたパイプの形態で設けられ混合プラズマに希釈用流体を供給する。希釈流体供給管181は希釈用流体の投入を調節するため希釈用気体供給管181に希釈調節バルブ182をさらに設置することが好ましい。制御ユニット190は希釈調節バルブ182を制御して混合プラズマを通じて被加熱体に伝達される熱が調節されるようにすることができる。即ち、温度センサー171の感知温度に基づいて、制御ユニット190が希釈調節バルブ182の開閉を制御することにより混合プラズマを通じて伝達される熱が調節されることができる。このような温度調節機能によって、過熱防止の目的を超えて、使用者は多用な調理方法を選択し変更することもできる。
【００７１】
他の方案として、水蒸気を希釈用流体(気体)に使用することができる。これのため、温度調節ユニット180と蒸発部150から噴射ノズル部160-1または160-2の内部まで別途の希釈用水蒸気供給管(非図示)を連結し、該希釈用水蒸気供給管に調節バルブ(非図示)を設置する構成にすることもできる。この場合、温度調節ユニット180を別途に設けないで制御ユニット190が電源部130や蒸気排出バルブ152を直接制御して混合プラズマの温度が使用者が設定した温度範囲以内で維持されるように調節することもできる。
【００７２】
希釈用流体として水を使用するとしても、混合プラズマに接触されると瞬間的に気化して水蒸気化されるため希釈用流体として水を使用することが却って好ましいことがある。この場合、図1に示されたように、給水部140から蒸発部150に供給される水の一部を温度調節ユニット180にバイパスさせることもできるし、図示されていないが、蒸発部150に貯蔵された水の一部を温度調節ユニット180にバイパスさせることもできる。
【００７３】
希釈用流体は混合プラズマの上部(下流)側に投入することが好ましい。その場合、希釈用流体が混入されていない混合プラズマの下部(上流)側は依然として高温(5,000ないし6,000℃以上)の混合プラズマ状態を維持する。しかしながら、希釈用流体と混合される地点の上方には完全なプラズマでない、‘高温のガス’と‘プラズマ’の混合物または、‘高温のガス’状態(前記混合物または前記高温のガスの温度は希釈用流体をどれほど混入させるかによって決定されるので、必要に従って広い範囲の温度を得ることができる長所がある。)となる。
【００７４】
給水部140から蒸発部150に供給される水の一部は、図示されていないが、別に噴射ノズル部160を向かってバイパス(bypass)させ電熱調理装置100の過熱を防止することもできる。調理装置100の過熱を防止するための方法としては意外にも調理装置100の使用時間を設定して時間が超えれば自動に電源が遮断されるタイマー(timer)を設置することもできる。これに従って、使用者の不注意による火災発生を予防することができる。
【００７５】
感知ユニット170は、図1に示しされたように、混合プラズマの温度を感知する温度センサー171と、蒸発部150内部の水の電気伝導度を感知する電気伝導度センサー172を含むことが好ましい。ひいては、感知ユニット170は蒸発部150に貯蔵された水の水位を感知する水位感知センサー(未図示)をさらに含むことが好ましい。これに従って、蒸発部150に貯蔵された水の量が設定された範囲を外れるようになれば、制御ユニット190は給水部140及び/または給水バルブ141を制御して蒸発部150に水を追加に供給されるようにするか供給を中断させることができる。
【００７６】
制御ユニット190は、図１に示されたように、使用者が下した指示や設定に関連されたデータなど各種データや必要なプログラムの貯蔵、プロセッサーのデータ処理のための空間等を提供する貯蔵部191と、使用者の指示と設定値、感知ユニット170が提供する検出データ等に基づいて調理装置100の各構成部110、120、130、170、180の動作を制御する演算制御部192を含む。例えば、演算制御部192は貯蔵部191に予め貯蔵されている調理装置100の使用温度の範囲や蒸発部150内部で維持されるべき電気伝導度の範囲を読んでくる。そして、温度センサー171でら感知された情報に基づいて温度調節ユニット180を制御し、電気伝導度センサー172で感知された情報に基づいて蒸発部150に貯蔵された水に含有された電解質の濃度が制御されるように排水部151を制御する。演算制御部192は、混合プラズマの温度を制御するための他の方法であって、電源部130を直接制御することもできる。この場合、演算制御部192は電源部130から供給される電源の電圧、電流または電源が印加される時間を直接制御して目標とする混合プラズマの温度を維持するようにすることができる。
【００７７】
その他にも、電熱調理装置100は調理容器を安置させるための下敷き(非図示)をさらに具備することが好ましい。該下敷きは調理容器の底面と噴射ノズル部160の上面が直接当たらず若干離隔されるようにする構造が好ましい。さらに、洗浄が容易であるように脱付着が可能な構造が好ましい。
【００７８】
次に、電熱調理装置100で混合プラズマを生成する過程を図1及び図2を参照して説明する。先ず、使用者が電源部130に電源を印加すると、電源部130は調理装置100自体に電源を供給して入力ユニット110の表示部111に現在調理装置100の状態を表示し、入力ユニット110、蒸発部150、感知ユニット170及び制御ユニット190を作動させる。
【００７９】
次に、感知ユニット170の水位感知センサーによって蒸発部150に貯蔵された水の量が設定された範囲を外れたものと判断されれば、制御ユニット190は蒸発部150に水が追加に供給されるように給水部140の給水バルブ141を開放するか蒸発部150に、もう、これ以上の水の供給が中断されるように給水バルブ141を閉鎖する。
【００８０】
使用者が入力ユニット110を通じて調理装置100の調理方法、調理時間、使用温度等のような動作条件を入力すると、その値は制御ユニット190の貯蔵部191に貯蔵される(S100)。この値等は以後の動作制御の基準に作用する。
【００８１】
蒸発部150では水を加熱させ水蒸気を発生させる(S110) 。その発生された水蒸気は噴射ノズル部160に供給され、噴射ノズル161を通じて噴射される(S120)。
【００８２】
噴射ノズル部160の上部には強いエネルギーが加えられている状態であるので、噴射ノズル部160を通じて噴射される水蒸気はさらに加熱され水素と酸素の混合プラズマに変換される(S130)。
【００８３】
感知ユニット170の温度センサー171は噴射ノズル部160で発生された混合プラズマの温度を感知する(S140)。
【００８４】
制御ユニット190の演算制御部192は温度センサー171が感知した温度が設定された範囲以内であるか否かを判断する(S150)。段階150で感知された温度が設定された範囲以内のものと判断されれば、別途の温度制御を行なわない。
【００８５】
しかしながら、感知された温度が設定された範囲を外れたものと判断される場合、制御ユニット190は混合プラズマの温度を調節するための制御を行う。即ち、混合プラズマの温度が前記設定温度範囲より高温の場合、制御調節ユニット190は温度調節ユニット180を制御して、混合プラズマに希釈用流体をさらに投入させるし、反対に前記設定温度範囲より低温の場合、蒸発部150から噴射ノズル部160に供給する水蒸気の量を増すか噴射ノズル部160に供給する電気エネルギーを高める等のような制御を行う(S160)。
【００８６】
一方、制御ユニット190は感知ユニット170に混合プラズマの上層部の高温ガスの温度を感知するように要請し、感知された温度に基づいて混合プラズマの上層部の高温ガスの温度が設定範囲を外れた場合、混合プラズマの生成を中断して被加熱体(調理器具)の過熱を防止するようにするために電源部130を制御して電源投入を遮断させることもある。
【００８７】
このような適切な温度制御を通じて混合プラズマの高温により調理容器が損傷変形されない。本発明はさらに、電気発熱方式を採用するがエネルギー密度が相対的に高い高温の混合プラズマを電気エネルギーの伝達媒体に利用することにより熱伝達効率を高めることができ、調理装置のサイズを小形化しても加熱時間を短縮させることができる。
【００８８】
一方、蒸発部150に貯蔵された水の電解質濃度を制御する過程を図1及び図3を参照して説明すれば次の通りである。
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)。
【００８９】
次に、感知ユニット170の電気伝導度センサー172は蒸発部150内部の電気伝導度を感知する(S210)。
【００９０】
制御ユニット190は電気伝導度センサー172によって感知された電気伝導度が設定範囲以内であるか否かを判断する(S220)。 
【００９１】
段階S220で感知された電気伝導度が設定された範囲を超えたものに判断される場合、制御ユニット190は排水バルブ151aを開放して蒸発部150の内部に貯蔵された水を外部に排出する(S230)。この場合給水バルブ141をさらに開放して給水量を増す必要がある場合もあるだろう。段階(S220)で感知された電気伝導度が設定された範囲以内のものに判断されば、制御段階はジャンプして終了する。
【００９２】
これに従って、蒸発部150に貯蔵された水の中に含有されていた電解質が電源部130の電極または蒸発部150の内部に析出されないので調理装置100の性能が低下されるのを防ぐことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９３】
本発明はプラズマ生成を必要とする分野に広く適用され得る。例えば、上で実施例で提示した混合プラズマを利用して電熱調理器具を作ることばかりでなく家庭用や工業用に使用される種々な加熱装置を構成するのにも利用することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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