(57)【要約】      （修正有）【課題】加熱空間内からの蒸気の逃出を、より低減しつつ加熱空間内の蒸気の温度制御を高度化することによって、食品等の被加熱物の蒸気による加熱を、更に高効率且つ高精度に行うことを可能とする。【解決手段】被加熱物４を搬入出自在な入口と出口及び所望の容積と蒸気噴出口を有する蒸気供給手段１５が配置される加熱空間２と、この加熱空間内において被加熱物を所定の経路で搬送する搬送手段５とを備える蒸気加熱装置において、加熱空間に繋がっている無駄なスペースを極力無くし、加熱空間を被加熱物の加熱に必要不可欠且つ必要最低限の形状及び容積とするために無駄な空間を無くし、蒸気の逃出による流動を抑制する空間削減体によって、搬送手段を通って蒸気を垂直に上昇させ、被加熱物に蒸気を直接接触させて加熱を行い、高効率な加熱空間を形成する。【選択図】図１
2008161559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を搬入及び搬出し得る入口と出口及び所望の容積を有し、該被加熱物を加熱するための蒸気を供給する蒸気噴出口を備えた蒸気供給手段が配置される加熱空間と、この加熱空間内において被加熱物を所定の経路で搬送する搬送手段とを含み、該加熱空間内の蒸気が自由に逃出する空間を削減して蒸気の無駄な逃出を抑制しつつ、搬送手段を通って蒸気を垂直に上昇させて被加熱物の加熱を行うようにしたことを特徴とする蒸気による加熱方法。
【請求項２】
被加熱物の搬送に支障を来すことなく、加熱空間内を流動する蒸気の流れを遮ってその流れを抑制することにより、加熱空間内の蒸気圧の低下を抑制しつつ、被加熱物の加熱を行うようにしたことを特徴とする請求項１記載の蒸気による加熱方法。
【請求項３】
加熱空間の入口と出口に、加熱空間内に配置された蒸気噴出口と下部の大気中への開口とが高低差ｈを有している均圧スペースを連通し、該均圧スペース内における大気圧と蒸気圧との圧力の均衡により、大気中への蒸気の流出を抑制するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の蒸気による加熱方法。
【請求項４】
被加熱物を搬入及び搬出し得る入口と出口及び所望の容積を有し、該被加熱物を加熱するための蒸気を供給する蒸気噴出口を有する蒸気供給手段が配置される加熱空間と、この加熱空間内において、被加熱物を所定の経路で搬送し且蒸気がそこを通って垂直に上昇可能な搬送手段とを備え、蒸気によって被加熱物を加熱する蒸気加熱装置において、該加熱空間内の蒸気が自由に逃出する空間を削減して蒸気の無駄な逃出を抑制するために、加熱空間内にその長手方向に沿って延びる空間削減手段を設け、該空間削減手段により蒸気の自由な逃出を抑制し、加熱空間内を高効率な加熱空間としたことを特徴とする蒸気加熱装置。
【請求項５】
空間削減手段が、加熱空間の形状をその長手方向に沿って変形した構造からなり、蒸気が搬送手段を通って垂直に上昇して載置した被加熱物に向かうようにしたことを特徴とする請求項４記載の蒸気加熱装置。
【請求項６】
空間削減手段が、搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路の一部を経路に沿って連続的に絞った構造とし、蒸気が被加熱物の搬送方向に自由に逃出する空間を削減し、搬送手段を通って垂直に上昇して被加熱物に向かうようにしたことを特徴とする請求項４又は５記載の蒸気加熱装置。
【請求項７】
経路に沿って連続的に絞った構造が、加熱空間の横断面を略逆凸字形に絞った構造からなり、蒸気が搬送手段を通って垂直に上昇して被加熱物に向かうようにしたことを特徴とする請求項６記載の蒸気加熱装置。
【請求項８】
空間削減手段が、加熱空間内に配置され空間の長手方向に沿って延びる空間削減体からなり、該空間削減体を加熱空間内に配置して、加熱空間内の蒸気逃出スペースを削減し、蒸気が搬送手段を通って垂直に上昇して被加熱物に向かうようにしたことを特徴とする請求項４記載の蒸気加熱装置。
【請求項９】
空間削減体が、搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路内において、搬送手段と加熱空間の内側壁との間の側道に、該側道を閉塞するように配置される構造体からなり、蒸気が搬送手段を通って垂直に上昇して被加熱物に向かうようにしたことを特徴とする請求項８記載の蒸気加熱装置。
【請求項１０】
搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路内において、加熱空間をその搬送方向と直交する方向に仕切って区画することを特徴とする請求項４記載の蒸気加熱装置。
【請求項１１】
搬送手段が、蒸気を通過させ得るメッシュ状のベルトコンベアからなることを特徴とする請求項４，５，６，９又は１０のいずれかに記載の蒸気加熱装置。
【請求項１２】
中央部に被加熱物が通過し得る表裏に貫通した開口を有し、加熱空間を横断的に仕切る圧力遮断プレートにより、加熱空間をその搬送方向と直交する方向に区画し圧力の逃出を遮断するようにしたことを特徴とする請求項１０記載の蒸気加熱装置。
【請求項１３】
蒸気加熱装置が、被加熱物の搬入出自在な入口と出口及び所望の容積を有し、蒸気噴出口を有する蒸気加熱手段が配置される加熱空間を備え、該加熱空間に上部が連通し下部を大気中に開放し、前記蒸気噴出口と下部の開口とが高低差ｈをもって配設されてなる均圧スペースを備え、該均圧スペース内において蒸気圧と大気圧との圧力均衡を図り、蒸気の逃出を抑制するようにしたことを特徴とする請求項４乃至１１のいずれかに記載の蒸気加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大気圧近傍若しくはそれ以上の圧力の蒸気によって、食品その他の物品を加熱する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の水や蒸気による食品等の加熱には、被加熱物を水を収容した容器に入れてその外部から加熱して煮る間接的な加熱と、高温水を生成する場合のように蒸気を直接水と接触させて加熱したり、或いは蒸し器に被加熱物を収納し蒸気を接触させて加熱する直熱的な加熱方法が知られている。被加熱物と蒸気とを直接接触させる直接加熱は、一般には蒸しと称され、食品の場合澱粉質のアルファ化及びタンパク質の固化が大きな目的である。蒸しを行う方法としては、１回毎に被加熱物を入れ替えるバッチ式の非連続の加熱方式と、被加熱物をコンベア等を用いて連続的に送給しつつ加熱する連続加熱方式が知られている。バッチ式の加熱方式の場合、被加熱物を蒸し器に収納して密閉した容器内に蒸気を供給し、所定の温度になるまで加熱するが、蒸し器からの蒸気の逃出を避けることが出来なかった。
【０００３】
これに対して連続加熱方式では、所定圧力の飽和蒸気が供給されている蒸し器内に物品をコンベア等で連続的に送り込み、一定の長さの蒸し器内を通過する間に蒸気で物品を加熱する。このような連続的な加熱方式では、少なくとも蒸し器の入口と出口が大気中に開放され、器内の蒸気が逃出する構造となっているため、器内を例えば蒸す温度１００℃に維持するためには、１００℃以上例えば１０２℃乃至１０５℃の蒸気圧の供給が必要となる。かかる蒸気圧は大気圧より大きいため、器内からの蒸気の逃出が多くなり、多量の蒸気の無駄な消費を招来している。食品を蒸して澱粉質をアルファ化させることを目的とする場合、１００℃での加熱が必要であるが、蒸気の逃出を補って所定の加熱温度を得るには、多量の蒸気の連続的な供給が必要で、大きなエネルギー損失をもたらすことになる。又、蒸気の逃出は、器内の温度に変化をもたらすため、一定温度での加熱の障害となっている。
【０００４】
更に、被加熱物が移動する加熱容器内は、加熱のために飽和蒸気で充満させることが望ましいが、大気圧における空気と１００℃の飽和蒸気とを比較すると空気は蒸気の約２倍の重さがあるため、蒸し器内に供給された蒸気が、出入口から容易に器外に逃出し、逃出した蒸気に代わって器外から空気が流入し、器内の温度が一定せず加熱効率を低下させるという問題があった。
【０００５】
これらの問題に鑑み本発明者は、上記問題を解決するための技術として、加熱蒸気を供給する手段を配置した加熱空間と、この加熱空間に上部が連通し、下部が大気中に開放され、前記蒸気供給手段の蒸気噴出面と該下部の開口とを高低差ｈをもって配設される均圧スペースとを備え、飽和蒸気圧と空気圧を該均圧スペースの内部で均衡させ、蒸気と空気の圧力均衡状態によってもたらされる蒸気の逃出を抑制するためのバリヤを均圧スペース内に形成させ、該バリヤにより、均圧スペースの下部開口からの蒸気の逃出並びに空気の流入を抑止しつつ加熱空間内において加熱蒸気で被加熱物の加熱を行うように構成される加熱方法及び装置を提案し、特開２００４−１９５１９０号公報（特許文献１）で開示されている。
【０００６】
この特許文献１に開示されている技術によれば、無駄な蒸気の排出を抑制してエネルギーの消費効率を大幅に改善することを可能とすると共に、食品等の被加熱物を温度ムラを生ずることなく均一に加熱することを可能とするという点、大変優れている。しかしながら本発明者は、被加熱物の蒸気による加熱方法及び装置における更なるエネルギー効率の向上を目指して鋭意研究を重ねた結果、より一層のエネルギー効率の改善に成功し、本発明をするに至った。
【特許文献１】特開２００４−１９５１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
蒸気によって被加熱物を加熱する方法及び装置においては、必要最低限のエネルギー消費で安定した加熱を行えるようにすること、或いは、最短時間で加熱処理を完成させること、或いは、最小スペースにして必要量の加熱処理を行うことが出来るようにすることが重要となる。本発明は、これらの要求を、より高度に応えるべくなされたものであり、蒸気加熱処理効率を向上させることを意図するものである。すなわち、本発明の目的とするところは、加熱空間内からの蒸気の逃出を、より一層抑制しつつ加熱空間内の蒸気の温度制御をより高度化することによって、食品等の被加熱物の蒸気による加熱を、更に高効率且つ高精度に行うことが出来るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する第一の発明は、加熱方法に関するものであって、被加熱物を搬入及び搬出し得る入口と出口及び所望の容積を有し、該被加熱物を加熱するための蒸気を供給する蒸気噴出口を備えた蒸気供給手段が配置される加熱空間と、この加熱空間内において被加熱物を所定の経路で搬送する搬送手段とを含み、該加熱空間内の蒸気が自由に逃出する空間を削減し、蒸気を搬送手段を通って垂直に上昇させて、蒸気の無駄な逃出を抑制しつつ被加熱物の加熱を行うようにしたことを特徴とする。又、被加熱物の搬送に支障を来すことなく、加熱空間内を流動する蒸気の流れを遮ってその流れを抑制することにより、加熱空間内の蒸気圧の低下を抑制しつつ、被加熱物の加熱を行うようにし、加熱空間の入口と出口に、加熱空間内に配置された蒸気噴出口と下部の大気中への開口とが高低差ｈを有している均圧スペースを連通し、該均圧スペース内における圧力の均衡により、大気中への蒸気の流出を抑制するようにしたことを特徴とする。
【０００９】
第二の発明は、加熱装置に関するものであって、被加熱物を搬入及び搬出し得る入口と出口及び所望の容積を有し、該被加熱物を加熱するための蒸気を供給する蒸気噴出口を有する蒸気供給手段が配置される加熱空間と、この加熱空間内において被加熱物を所定の経路で搬送する搬送手段とを備え、蒸気によって被加熱物を加熱する蒸気加熱装置において、該加熱空間内の蒸気が自由に逃出する空間を削減し、搬送手段を通って蒸気を垂直に上昇させるようにすると共に、蒸気の無駄な逃出を抑制するために、加熱空間内にその長手方向に沿って延びる空間削減手段を設け、該空間削減手段により蒸気の自由な逃出を抑制し、加熱空間内を高効率な加熱空間としたことを特徴とする。
【００１０】
空間削減手段は、加熱空間の形状をその長手方向に沿って変形した構造であることを特徴とし、例えば搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路の一部を経路に沿って連続的に絞った構造、好ましくは加熱空間の横断面を略逆凸字形に絞った構造として、蒸気を搬送手段を通って垂直に上昇させると共に被加熱物の搬送方向への蒸気の自由な逃出空間を削減する。
【００１１】
又、空間削減手段は、加熱空間内に配置され空間の長手方向に沿って延びる空間削減体からなり、該空間削減体を加熱空間内に配置して、加熱空間内の蒸気逃出スペースを削減し、蒸気を垂直に上昇させるようにする。好ましくは搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路内において、搬送手段と加熱空間の内側壁との間の側道に、該側道を閉塞するように配置される構造体からなる。
【００１２】
更に、搬送手段によって搬送される被加熱物の入口側から出口側に至る経路内において、加熱空間をその搬送方向と直交する方向に仕切って区画することを特徴とし、好ましくは中央部に被加熱物が通過し得る表裏に貫通した開口を有し、加熱空間を横断的に仕切る圧力遮断プレートにより、加熱空間をその搬送方向と直交する方向に区画し圧力の逃出を遮断する。搬送手段は、例えばメッシュ状のコンベアベルトが好ましい。
【００１３】
蒸気加熱装置が、被加熱物の搬入出自在な入口と出口及び所望の容積を有し、蒸気噴出口を有する蒸気加熱手段が配置される加熱空間を備え、該加熱空間に上部が連通し下部を大気中に開放し、前記蒸気噴出口と下部の開口とが高低差ｈをもって配設されてなる均圧スペースを備え、該均圧スペース内において蒸気圧と大気圧との圧力均衡を図り、蒸気の逃出を抑制するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、加熱空間内からの蒸気の逃出を、より一層低減しつつ加熱空間内の蒸気の温度制御をより高度化し得るようにすることが出来、食品等の被加熱物の蒸気による加熱を、更に高効率且つ高精度に行うことが出来、澱粉質のアルファ化の進行を図ることが出来、蒸し上がり後の製品のふっくら感や増量感が向上する。加熱空間の形状及び容積を、空間削減手段によって削減することにより、蒸気を搬送手段を通って垂直に上昇させることが出来ると共に、蒸気の無駄な消費を省くことが可能となり、
又、圧力遮断プレートによって蒸気の逃出方向の流れを遮るようにしたことにより、蒸気を加熱空間内に留める能力を高めることが出来、より小さな蒸気噴射量にて加熱空間内を所定の蒸気圧に保持することが可能となり、エネルギー効率を向上させることが出来る。
【００１５】
これによって、加熱装置をより軽量小型化することが出来るようになると共に、加熱空間内の温度制御をより高精度に行うことが出来、均質な加熱を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
この発明の好ましい実施の形態を、以下に詳細に説明する。この発明は、加熱空間に被加熱物を搬入し、該加熱空間に供給される加熱蒸気で被加熱物の加熱を行うようにした加熱方法及び装置であって、被加熱物を搬入出自在な入口、出口及び所望の容積を有し、該被加熱物を加熱するための蒸気を供給する蒸気噴出口を有する蒸気供給手段が配置される加熱空間と、この加熱空間内において被加熱物を所定の経路で搬送する搬送手段とを含み、該加熱空間に繋がった無駄なスペースを極力無くすと共に、被加熱物の搬送は遮らずに装置内部の空間内を逃出方向に流動する蒸気の流れを遮ってその流れを抑制するようにして、蒸気を搬送手段を通って垂直に上昇させ、蒸気を被加熱物に直接接触させて加熱を行うようにしたことを特徴とする。
【００１７】
加熱空間は、好ましくは所望の容積を有する容器の形態をなしており、例えば、容器を所望の長さを有して水平に配置される断面、略逆凸字形をなす筒状の構造に形成し、該容器内を走行するベルトコンベアで被加熱物を搬送可能とした連続加熱方式に適する形態でが好ましい。
【００１８】
加熱空間には、該加熱空間に上部が連通し下部を大気中に開放し、蒸気噴出口と下部開口とが高低差（ｈ）をもって配設される均圧スペースを連通させることが出来る。この均圧スペースは、所定の高さを有する筒状の形態をなし、加熱空間が連続加熱方式に適する水平に配置され所望の長さを有する筒状の構造である場合、均圧スペースは、傾斜路の構造に構成するのが最も好ましいが、これに限らず、垂直に配置される通路の形態であっても良い。又、加熱空間も、水平方向に配置された筒状のものに限られるものではない。例えば、被加熱物を収納した箱状の加熱空間とし、被加熱物の加熱をバッチ方式で加熱する構造としても良いことは勿論である。この場合、均圧スペースは上端を加熱空間内に連通し、下端を高低差（ｈ）をもって配置したパイプ状の構造とする。
【００１９】
更に、加熱空間には、空気排出パイプを連結し、該空気排出パイプの下部開口端を少なくとも前記高低差（ｈ）と同じ高さに位置させて、加熱空間内に存在している空気及び被加熱物に随伴して流入してくる空気を該パイプより加熱空間外に排出させて、加熱空間内に空気溜りが出来るのを防止し、加熱空間内に温度ムラが発生しないようにしつつ被加熱物を加熱するようにしたことを特徴とする。
【００２０】
加熱空間は、被加熱物を加熱するのに不必要なスペースを極力無くした空間にすることが望ましく、蒸気が流動して逃出し得る無駄なスペースを極力無くすことを特徴とする。加熱空間及びこれに繋がった空間の無駄なスペースを無くす方法としては、加熱空間内を、被加熱物を搬送する搬送手段及び被加熱物が通過し得、被加熱物を加熱するのに十分な量の蒸気を充満させ得る形状及び容積に加熱空間を形成すると共に、被加熱物を搬送する搬送方向と直交する方向に加熱空間内を横断的に仕切って区画し、出入口方向における蒸気の必要以上の流動を堰き止めるように遮り、蒸気の逃出を抑止する。加熱空間の形状及び容積の規定は、所要の形状及び容積に形成するための構造体若しくは空間削減体によってなされる。構造的な加熱空間の形成は、予め加熱空間をなす容器の形状を永久的に変形させることによってなされるものであっても、或いは既設の容器形態の加熱空間をより高効率な加熱空間に改善すべく空間削減体を配置することによって加熱空間の形状や容積を改変したものであっても良い。
【００２１】
空間削減体は、例えば、加熱空間内や加熱空間に繋がった空間内における蒸気の逃出方向の流路となり易い側道を埋めるべく形成されたものからなる。更に、加熱空間内における被加熱物の搬送方向に該加熱空間を仕切って区画し、出入口方向における蒸気の流動を遮るべく形成されたものによって構成し、熱容量が小さい部材とすることが好ましい。間仕切り状の圧力遮断プレートの具体的な形状の例としては、例えば、所定の厚さを有しその中央部が表裏に貫通し、搬送手段及び被加熱物を通過させ得る開口を有する形態に形成したものであっても良い。本発明の加熱装置では、このように形成された空間削減体及び圧力遮断プレートを、加熱空間或いは加熱空間に繋がった空間の適宜位置に配設することによってより高効率で良好な形態の加熱空間を得る。この加熱空間の一断面形状は、例えば略逆凸字形とすることが可能であり、このように加熱空間を形成するのに、加熱空間をなす容器を予め略逆凸字形としても良く、或いは、後付で空間削減体を配設して形成しても良いことは既に述べた通りである。
【００２２】
加熱空間に被加熱物を搬入出し得る入口と出口は、加熱空間をなす容器に形成される同一の開口であっても又は別々の開口であっても良い。該入口及び出口は、それぞれ搬送手段によって加熱空間内に搬送される被加熱物を通過させ得る形状及びサイズに構成され、好ましくは、加熱空間をなす容器の底部からも側壁からも天井からも間隔を存して形成される開口とし、蒸気の逃出を抑制する。
【００２３】
搬送手段は、加熱空間の入口側から出口に至る全経路にわたって被加熱物を全体にわたって均等に加熱しつつ搬送し得るものであれば特に限定されないが、ベルトコンベアを採用することが可能であり、被加熱物を載置するコンベアのベルト部分を例えばメッシュ状の構造物で構成し、被加熱物の表裏或いは側部若しくは内部を均等に加熱し易くすることが望ましい。
【００２４】
加熱空間内への加熱蒸気の供給は、該加熱空間内に一平面上に配置された複数の蒸気噴出口を介して蒸気を噴出させることでなされ、これによって加熱空間内にほぼ均等に蒸気を充満させ、加熱空間内の温度ムラを防止することが出来るが、勿論蒸気噴出口の配置方法等は一平面上の配置に限らず、任意の配置を取ることが可能である。高低差（ｈ）の上部を規定する蒸気供給手段は、加熱空間内の下部、上部或いは中間部のいずれの位置に配置しても良い。
【００２５】
尚、この明細書においてスペースとは、区画された一定の容積を有する空間又は隙間、或いは容器を意味する。
【００２６】
加熱空間に供給される蒸気は、飽和蒸気圧が最も好適であるが、例えばプラスチック繊維の整形・加硫処理、ゴム製品の低温成形・加硫処理若しくは染色工程の発色・捺染・線量の固着処理等の如き被加熱物の性状及び加熱条件によっては過熱蒸気を用いても良い。この発明は、これらの加熱処理に限られないことは勿論であり、食品の加熱・殺菌・加湿・解凍処理、製紙の表面加工処理・加熱・乾燥処理、印刷工程の伸縮調整・乾燥、医薬・バイオ産業における高湿反応・加熱、醸造産業の超高湿反応処理等加湿と加熱を同時に行う全ての装置に適用可能である。
【００２７】
高低差（ｈ）は、加熱空間に供給される蒸気の圧力と、加熱場（加熱空間と均圧スペースが配置された場所を意味する）の大気圧との圧力差に相当する。理論的には、加熱空間内の蒸気と大気圧の空気が、均圧スペース内において接触して圧力が均衡し、器内の蒸気の逃出が抑止されると共に器外からの空気の流入が阻止される。すなわち、加熱空間内の飽和蒸気は、均圧スペース内を流下し、一方開口から大気中の空気が均圧スペース内に入り込み、均圧スペース内において接触する。蒸気と空気の接触により、蒸気は流入した空気を加熱する。蒸気によって加熱され状態が変化した空気は、同時に水分を吸収して湿り空気へと変化する。蒸気によって変化した湿り空気は、開口部付近に存在して蒸気が開口から流出するのを抑止する作用を果たしている。つまり、この発明は、飽和蒸気による湿り空気の状態変化を利用し、蒸し器の均圧スペース内の高低差（ｈ）の位置に最適な形状の均圧部（スペース）を設置して、大気圧より高い圧力の飽和蒸気を加熱空間の開口部から外に逃出させないようにし、加熱空間内の温度を６０〜１２０℃に保持して加熱を行う。尚、解凍処理の場合は、温度をこれより低い温度、例えば３０℃近辺とする。
【００２８】
このようにして、水蒸気分圧が上昇した空気は、飽和蒸気に比して比重が約２倍近く大きいため、蒸気との接触部位から降下していくが、代わって新たな空気が上昇し蒸気と繰り返して連続的に接触する。すなわち均圧スペース内の飽和蒸気と器外の空気とが接触する境界部においては、蒸気と空気が混在して蒸気圧と大気圧がせめぎ合った状態にあり、蒸気が凝縮し外から流入した空気と入れ替わりが行われて、バリヤが形成される。このバリヤは、蒸気の逃出と加熱空間への空気の流入を抑止する作用を果たすことになる。この結果、器内の飽和蒸気が開口部から逃出することがなく、加熱空間内は大気圧近傍の定圧の飽和蒸気圧で満たされ、安定した加熱を達成することが出来る。しかも、この発明では、図１に示すように加熱空間の少なくとも出口と入口を圧力遮断プレート（９）で遮断することにより、出口と入口に連通する均圧スペース内に流入する蒸気量を低減させることが出来るため、高低差（ｈ）をより小さなものとすることが可能となり、装置全体をより小型化することが出来る。
【００２９】
以上説明した器内の飽和蒸気と器外の大気圧空気との接触部分は、理論的には高低差（ｈ）の内部において行われるので、開口を高低差（ｈ）の底位置に設定すれば良いことになる。しかしながら、実際の加熱場の大気圧の変動、空気中の含水率の変動等に起因して、蒸気と空気との接触位置が一定せず、接触領域も変動するため、接触部分を上下に幅をもって構成する必要があり、このため高低差（ｈ）よりも大きい幅をもって、均圧スペースの高さを決定しなければならない。
【００３０】
例えば、食品を１００℃で加熱するとした場合、実際には１５６ｋＰａの飽和蒸気を所定の加熱空間内に供給して加熱を行っている。この飽和蒸気１５６ｋＰａと加熱場の大気圧１０１．３ｋＰａとの差５４．７ｋＰａは、均圧スペースの直径を１００ｍｍとした場合、実験により高低差（ｈ）１．５ｍに相当することが確認出来たので、均圧スペースの下部開口を加熱空間から１．５ｍ下方に位置付ければ良いことになるが、実際には大気圧は常に変動していると共に、大気の含水率も変動しているので、境界部分における蒸気と空気の圧力も共に変動している。このため、これらの変動分を見込んで２〜３ｍの均圧スペースの高さが要求される。実際の均圧スペースの高さと断面積は、種々の条件設定に基づいて設計されることになる。尚、均圧スペース内における実際の蒸気と空気の接触領域は、該接触領域における温度が大きく変化しているので、外部から温度を測定すれば容易に接触領域を知ることが出来る。
【実施例１】
【００３１】
図１〜４を参照しつつこの発明を適用し、食品を加熱して澱粉質のアルファ化を達成するように構成される蒸気加熱装置である蒸し器（１）について説明する。本実施例の蒸し器（１）は、図１に示すように加熱空間（２）と、該加熱空間（２）の両端に、上部が連結された筒状の均圧スペース（３）と、それら一連の内部を適当な搬送時間をもって被加熱物（４）を搬送する搬送手段（５）とを備える。
【００３２】
加熱空間（２）と均圧スペース（３）は、一つの加熱場に配置されており、該加熱場はその高度に相当する大気圧下にある。均圧スペース（３）の下部には、加熱場の大気中に開放される開口（６）が形成され、一方の開口（６）は、被加熱物の入口であり、他方の開口（６）は出口になっている。加熱空間（２）と均圧スペース（３）の開口部は、少なくとも高低差（ｈ）をもって上下に配置される。高低差（ｈ）は、加熱空間（２）に供給される蒸気圧と加熱場の大気圧との圧力差を均衡させるものである。
【００３３】
当該発明を適用した本実施例においては、飽和水蒸気によって加熱され、状態が変化した蒸し器（１）内の空気は、同時に水分を吸収し湿り空気へと変化する。飽和水蒸気によって変化した湿り空気は、均圧スペース（３）の開口（６）付近に存在して蒸気が開口（６）から流出するのを抑止する作用を果たしている。すなわち、本実施例の蒸し器（１）は、飽和蒸気による湿り空気の状態変化を利用し、蒸し器（１）の均圧スペース（３）内の高低差（ｈ）の位置に最適な形状の均圧部を設置して、大気圧より高い圧力の飽和水蒸気を蒸し器（１）の開口（６）から外に逃出させないようにし、蒸し器（１）内の温度を６０〜１１０℃に保ちつつ被加熱物（４）の加熱を行うようにしたものである。
【００３４】
図示の構造において、加熱空間（２）は、水平方向に延びる筒状体（１１）に囲繞されて形成されており、その両端に前記均圧スペース（３）が連結されている。この均圧スペース（３）は、加熱空間（２）に連結された傾斜部分（７）と、該傾斜部分（７）の下端部から外方に向かって水平に延びる水平部分（８）を有し、所望の長さと内径を有する筒状炉型構造に形成されているが、下端の水平部分（８）は必ずしも必要なものではなく、傾斜部分（７）だけであっても、或いは、垂直な構造であっても良いことは勿論である。いずれにしても、それらの構造に適した搬送手段（５）によって、被加熱物（４）を入口から出口にわたって途中、加熱空間（２）を経由しつつ適当な搬送時間で搬送出来るように構成される。又、加熱空間（２）の開口部と、内部の所定の数カ所及び出口部には、圧力遮断プレート（９）が配設され、蒸気の逃出及び空気の流入を抑制するようになっている。
【００３５】
搬送手段（５）は、被加熱物（４）を本蒸気加熱装置である蒸し器（１）の入口から均圧スペース（３）、加熱空間（２）、均圧スペース（３）、出口に移動させるように配設されるものであって、ベルトコンベア状をなしている。ベルト（１０）部分は、メッシュ状の構造物から構成され、該メッシュ状構造物上に載置搬送される被加熱物（４）の底面や上面或いは側面や内部が均等に加熱され易いようになっている。
【００３６】
加熱空間（２）は、所定の被加熱物（４）を加熱するには少し大きめの断面積を有する方形状の筒状体（１１）によって囲繞されてなる。この筒状体（１１）は、水平方向に延び、所望の加熱時間を得るに十分な長さを有し、その両端がそれぞれ均圧スペース（３）に連結された構成となっている。この筒状体（１１）の内部には、その内部の高さとほぼ同等で、所望の長さを有し、背面部分が中空で、該筒状体（１１）の内壁と合わせて該中空部（１２）を囲繞して所望の容積を占有して密閉するように形成された箱状をなす空間削減体（１３ａ）が、該筒状体（１１）の内部において加熱空間（２）に繋がっている余分なスペースを該加熱空間（２）から隔絶して、筒状体（１１）内の無駄なスペースを無くすために該筒状体（１１）内部の両サイドに複数配列されて固設されている。
【００３７】
該空間削減体（１３ａ）の外形の一平面上には、高さ方向のほぼ中央、搬送手段（５）のメッシュ状ベルト（１０）の幅方向の両下端部に位置するよう、筒状体（１１）の中心に向かって突出した板状の凸条部（１４）が形成され、該筒状体（１１）内において上下方向に流動する蒸気がメッシュ状ベルト（１０）を通って垂直に上昇し、ベルト上に載置されている被加熱物（４）に直接接触して加熱するように構成されている。この空間削減体（１３ａ）の配設によって、配設前には、蒸気の逃出の流路となっていた筒状体（１１）内部の側道を無くすと共に、加熱空間（２）に繋がった不必要な容積を無くすことが出来、加熱空間（２）の内部を同等レベルの蒸気供給にして、より高い蒸気圧に保持しつつより高い温度に保持することが可能となる。すなわち、より低いレベルでの蒸気供給にして必要な蒸気圧及び温度状態を得ることが可能となる。
【００３８】
前記筒状体（１１）の内部の両サイドに配設される空間削減体（１３ａ）の間には、加熱空間（２）を囲繞する筒状体（１１）の長手方向を、搬送手段（５）によって搬送される被加熱物が通過し得るように、複数の空間に仕切って区画する板状の部材からなる間仕切り状をなす圧力遮断プレート（１３ｂ）が配設されている。圧力遮断プレートで、入口から出口に至る空間を横断方向に仕切ることによって、蒸気の逃出方向の流れが遮られ、堰き止められた様になって、蒸気が各区画内に停滞させられるので、蒸気の逃出量を大幅に低減することが出来、更に、加熱空間（２）の内部を同等レベルの蒸気供給にしてより高い蒸気圧に保持しつつより高い温度に保持することが可能となる。つまり、これらの空間削減体（１３ａ）と圧力遮断プレート（１３ｂ）は、加熱空間（２）を囲繞する筒状体（１１）の内部に、その内部の不必要なスペースを無くしつつ、逃出方向の蒸気流を低減させ、それによって、より低いレベルでの蒸気供給にして必要な蒸気圧及び温度状態を得ることを可能とし、エネルギー効率を改善すると共に、より小さな装置や設置スペースで同等以上の加熱処理が可能となり、被加熱物（４）の加熱効率を向上させるという効果がもたらされる。
【００３９】
該筒状体（１１）の底面のほぼ中央には、飽和蒸気を噴出する多数の噴出口を備えた蒸気供給手段（１５）が配設され、該蒸気供給手段（１５）には、外部から蒸気を送給するための蒸気供給管（１６）が連結されている。加熱空間（２）内に蒸気を供給するための多数の蒸気噴出口を有する蒸気供給手段（１５）は、該多数の蒸気噴出口が加熱空間（２）の底面全体をほぼ均等に被覆するように一つの水平面上に可能な限り均等な間隔で配列された構造となっている。このため、噴出した飽和蒸気は、加熱空間（２）の下部から加熱空間（２）の全水平面にほぼ均一に噴出し、加熱空間（２）内を均一な温度にする。
【００４０】
又、加熱空間（２）内には、空気排出パイプ（１７）の上端が接続されている。この空気排出パイプ（１７）の下端は、上記高低差（ｈ）より、少なくとも下方に位置付けられる。加熱空間（２）内に存在する空気並びにベルトコンベアで搬入される被加熱物（４）に随伴して流入してくる空気は、飽和蒸気に押されて空気排出パイプ（１７）から排出される。空気排出パイプ（１７）内では、飽和蒸気圧と大気圧が均衡する位置で、均圧スペース（３）内と同様の現象が起こり、空気が加熱空間（２）に流入することが抑止され、空気溜りによる温度ムラの発生を防止出来る。斯かる空気の排出は圧力差で達成されるので、空気排出弁や温調弁等の使用は不要である。
【００４１】
本装置による被加熱物（４）の加熱は、先ず、食品等の被加熱物（４）が、メッシュ状ベルト式の搬送手段（５）のベルト（１０）に載置されて入口から蒸し器（１）内に送り込まれる。被加熱物（４）は、水平に延びた均圧スペース（３）を通過して傾斜した均圧スペース（３）内を上昇し、加熱空間（２）内を通過する。この間に、加熱空間（２）に満たされている大気圧近傍の飽和蒸気により１００℃近傍で加熱が行われ、食品のアルファ化が達成される。この際、加熱空間（２）内に充満されている蒸気は、加熱空間（２）に繋がった無駄なスペースが殆どなく、更に、逃出し難くなるように区画化されている各加熱空間（２）内に留められるために逃出が抑制され、エネルギーの無駄な消費が抑えられる。
【００４２】
加熱空間（２）において均等に加熱された被加熱物（４）は、他方の均圧スペース（３）内を降下してその水平部を通過してその先端の出口から搬出されて全処理が達せられる。この装置は、既設の蒸気加熱装置の加熱空間（２）を囲繞する筒状体（１１）を改良して処理効率を向上させる場合に適するものであり、装置全体を新設する必要がなく、このため設置期間の短縮化や低コスト化を実現しつつ高効率な処理能力の加熱装置を得ることが出来るというメリットがある。ただし、本実施例における蒸気加熱装置においては、加熱空間（２）に均圧スペース（３）が連結されて構成されているが、この均圧スペース（３）は必ずしも必要なものではなく、又、本発明の主旨を逸脱しない範囲で装置の構成は様々に変えることが出来る。
【実施例２】
【００４３】
次に、本発明を適用してなる蒸し器（１０１）の一変形を示す。本実施例の蒸気加熱装置である蒸し器（１０１）は、既設の蒸気加熱装置の改良に適する実施例１の装置に対し、蒸気加熱装置そのものを新設する場合に適するものであるが、加熱空間（１０２）を囲繞する筒状体（１１１）以外、装置全体の基本構成は、実施例１の場合と同様であるので、以下重複する部分は省略し、図５のみを用いて説明する。
【００４４】
図５に示すように、本実施例の蒸し器（１０１）における加熱空間（１０２）を囲繞する筒状体（１１１）は、断面形状が略逆凸字形をなし、予め、蒸気の逃出路となる側道を無くす形状に構成されている。又、筒状体（１１１）は、被加熱物の搬送方向に複数連結して全体として所望の長さの加熱空間（１０２）が得られるように構成され、各筒状体（１１１）の間には、搬送手段（１０５）によって搬送される被加熱物が通過し得るように仕切って区画化する板状の部材からなる間仕切り状の圧力遮断プレートが配置され、加熱空間を複数に区画化し得るように構成されている。つまり、本実施例における筒状体（１１１）は、加熱空間（１０２）をより効率的な加熱領域とすべく、加熱空間（１０２）の形状を高効率化するための筒状体を構造的に予め変形させた構成になっている。
【００４５】
筒状体（１１１）は、加熱空間（１０２）内の不必要なスペースが削減され、逃出方向の蒸気の流動を低減させ、それによって、より低いレベルでの蒸気供給にして必要な蒸気圧及び温度状態を得ることを可能とし、エネルギー効率を改善すると共に、より小さな装置や設置スペースで同等以上の加熱処理が可能となり、被加熱物の加熱効率を向上させるという効果がもたらされるように構成されている。
【００４６】
この筒状体（１１１）の下部の方形領域には、多数の蒸気噴出口を有する蒸気供給手段（１１５）が配設され、その上部に形成されている加熱空間（１０２）に飽和蒸気を均一に充満させることが出来るように構成されている。該蒸気供給手段（１１５）には、外部から蒸気を送給するための蒸気供給管（１１６）が連結されている。
【００４７】
ベルトコンベア状の搬送手段（１０５）の幅方向の両下端部には、蒸気噴出口から噴出した蒸気がコンベアのベルトの中央領域を上方に通過するように両サイドを塞ぐ蓋板（１１４）が配置され、極力蒸気の無駄を無くすように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明にかかる一実施例の蒸気加熱装置の全体像を示す側方から見た模式図
【図２】同装置の筒状体の内部構成を示す模式図
【図３】同装置の筒状体の内部に配置される空間削減体の構成図
【図４】同装置の筒状体の内部の側方に配置される空間削減体とコンベアの配置関係を示す模式図
【図５】別の実施例の蒸気加熱装置の構成を示す加熱空間周辺の断面図
【符号の説明】
【００４９】
（１）蒸し器
（２）加熱空間
（３）均圧スペース
（４）被加熱物
（５）搬送手段
（６）開口
（７）傾斜部分
（８）水平部分
（９）圧力遮断プレート
（１０）ベルト
（１１）筒状体
（１２）中空部
（１３ａ）空間削減体
（１３ｂ）圧力遮断プレート
（１４）凸条部
（１５）蒸気供給手段
（１６）蒸気供給管
（１７）空気排出パイプ
（１０１）蒸し器
（１０２）加熱空間
（１０５）搬送手段
（１１１）筒状体
（１１４）蓋板
（１１５）蒸気供給手段
（１１６）蒸気供給管
【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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