(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄積するタンクと、
前記水を供給する給水ポンプと、
前記給水ポンプの下流側に設けられ、前記給水ポンプの給水により前記水を1〜５気圧の所定の値に保つリリーフ弁と、
前記リリーフ弁の下流側に接続され、前記加圧水を加熱する電磁誘導加熱部と、
前記電磁誘導加熱部の通路に接続してあり前記通路をノズルまたは前記タンクに接続する３方バルブとを備え、前記ノズルは前記通路に圧力を貯留するように所定の開度に絞った構成を備えるとともに、前記３方バルブとタンクの間には前記ノズルの開度と同程度の開度に絞った絞り弁を設けたことを特徴とする高温加圧熱水発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として洗浄、殺菌、調理等の用途に使用される高温加圧熱水発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば食品の加熱による加工調理の単位操作において、１００℃以上の加熱に際し、エネルギーを多量に供給できる加圧高温熱水の利用が知られている。従来の加圧高温熱水器は、食品の加工室に内蔵された圧力センサーと、流量センサーと、湿度センサーと、温度センサーと、各センサーに連動して配設したそれぞれの圧力調整器と、流量調整器と、湿度調整器と、温度調整器とを備えており、食品の加工室内温度以上に加熱された加圧熱水を加工室に供給するようになっている（特開平１１─８９７２２）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の加圧高温熱水器は、高温水の排出による管内圧力の低下とそれを補充する給水に伴う高温水の温度低下に対して、瞬時にこれを所定温度まで回復させる即応性のある熱効率の良い加熱ができないという問題があった。
【０００４】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加熱部の圧力を任意に調整できると共に、即応性があり、熱効率の良い加熱ができる高温加圧熱水発生装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、水を蓄積するタンクと、前記水を供給する給水ポンプと、前記給水ポンプの下流側に設けられ、前記給水ポンプの給水により前記水を1〜５気圧の所定の値に保つリリーフ弁と、前記リリーフ弁の下流側に接続され、前記加圧水を加熱する電磁誘導加熱部と、前記電磁誘導加熱部の通路に接続してあり前記通路をノズルまたは前記タンクに接続する３方バルブとを備え、前記ノズルは前記通路に圧力を貯留するように所定の開度に絞った構成を備えるとともに、前記３方バルブとタンクの間には前記ノズルの開度と同程度の開度に絞った絞り弁を設けたことを特徴とする。これにより、加圧水の温度を圧力に応じた飽和液体温度以下の範囲で任意に調整できる。即ち、正確に温度制御された高温水を、必要な量だけ安定して供給できるため、洗浄、殺菌、調理などの各操作に応じて、また、各操作の処理プロセスに応じて、高温水の温度と量を適宜調整できる。このように、加圧水を加熱することにより、即応性があり、熱効率の良い加熱ができるため、調理時間の短縮や殺菌効率の向上、糊化度の向上などが図られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図１を参照しつつ説明する。図１は、高温加圧熱水発生装置１の機器構成図である。高温加圧熱水発生装置１は、タンク２と、給水ポンプ３と、リリーフ弁４と、電磁誘導加熱装置５と、安全弁１３と、３方バルブ（切換手段）１８とを有しており、高温加圧熱水を発生させるようになっている。
【０００７】
タンク２は、給水ポンプ３を介して電磁誘導加熱装置５の通路に接続されており、被加熱物である水を蓄積するようになっている。このタンク２には、水位センサー６が設けられており、タンク２内の水位を検知するようになっている。また、タンク２の上流側には、図示されない給水源が接続されている。給水源は、水位センサー６の検知信号に基づいてバルブ７が開くと、タンク２内に給水するようになっている。
【０００８】
給水ポンプ３は、タンク２の下流側にバルブ８を介して設けられており、タンク２内の水を給水することにより、所定の開度に絞られたノズル９との間で１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所定の水圧をかけるようになっている。これにより、電磁誘導加熱装置５の通路１４に、所定量の加圧水が供給されるようになる。また、タンク２、バルブ８、給水ポンプ３は、リリーフ弁４を介してループ状に接続されており、リリーフ弁４から出た加圧水がタンク２に戻るようになっている。
【０００９】
リリーフ弁４は、給水ポンプ３の下流側に接続されており、給水ポンプ３の給水による水が所定圧力以上に加圧されると、加圧水をタンク２に逃がして、給水ポンプ３からノズル９間の水を１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所定の水圧を保つようになっている。また、リリーフ弁４の下流側には、圧力検出器１０が接続されており、給水ポンプ３からノズル９間の水圧を検出するようになっている。
【００１０】
電磁誘導加熱装置５は、チェックバルブ１１を介して給水ポンプ３の下流側に接続されている。このチェックバルブ１１は、電磁誘導加熱装置５により加熱された加圧熱水がリリーフ弁４を介してタンク２に流れ込まないように給水ポンプ３及びリリーフ弁４の下流側に設けられている。
【００１１】
電磁誘導加熱装置５の通路１４の先には、３方バルブ１８を介してノズル９が設けられている。ノズル９は、給水ポンプ３により給水された水が給水ポンプ３とノズル９との間で１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所定の圧力に加圧されるように、所定の開度に絞られている。また、ノズル９の付近には、温度センサー１２が設けられている。温度センサー１２は、電磁誘導加熱装置５の高周波電源１５（図２参照）に接続されており、高温加圧熱水の温度を検出するようになっている。
【００１２】
安全弁１３は、電磁誘導加熱装置５の通路１４の下流側が所定の圧力以上になると、水蒸気をタンク２へ逃がす弁であり、電磁誘導加熱装置５と３方バルブ１８との間に接続されている。また、安全弁１３は、タンク２、バルブ８、給水ポンプ３、チェックバルブ１１、電磁誘導加熱装置５とループ状に接続されている。安全弁１３は、安全弁１３ａ、１３ｂが並列に接続されて構成されているが、これに限られず、一つでも良い。
【００１３】
３方バルブ１８は、高温加圧熱水の進路をタンク２側又はノズル９側に切り換えるバルブであり、電磁誘導加熱装置５と安全弁１３との接続部１９の下流側に接続されている。また、３方バルブ１８は、タンク２、バルブ８、給水ポンプ３、チェックバルブ１１、電磁誘導加熱装置５とループ状に接続されており、タンク２側に切り換えると電磁誘導加熱装置５から出た高温加圧熱水をタンク２に戻し、ノズル９側に切り換えると、所望のタイミングでノズル９に高温加圧熱水を供給するようになっている。この３方バルブとタンク２の間には、図示されない絞り弁が設けられている。この絞り弁は、ノズル９と同様に、給水ポンプ３により給水された水が給水ポンプ３と絞り弁との間で１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所定の圧力に加圧されるように、所定の開度に絞られている。これにより、３方バルブ１８をタンク２側又はノズル９側のいずれの方に切り換えても、給水ポンプ３の下流側では、加圧水は１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所定の圧力に加圧される。
【００１４】
次に、実施形態の電磁誘導加熱装置５の詳細を説明する。図２に示すように、電磁誘導加熱装置５は、加圧水の通路部材１４、高周波電源１５、発熱体１６、コイル１７等で構成されている。通路部材１４は、非磁性体で耐熱性に優れたセラミックス製のパイプで、その内孔が加圧水の通路となる。この通路部材１４は、例えば、窒化珪素で形成されている。コイル１７は、通路部材１４の外周に巻かれている。
【００１５】
発熱体１６は、図３に示すように、例えば、ジグザグの山型に折り曲げられた第１金属板３１と平らな金属板３２とを交互に積層し、全体として円筒状の積層体に形成したものであり、各金属板３１、３２の材質としては、ＳＵＳ４４７Ｊ１の如きマルテンサイト系ステンレスが用いられる。
【００１６】
発熱体１６は、図４に示すように、第１金属板３１の山（又は谷）３３を中心軸３４に対して角度αだけ傾くように配設し、第２金属板３２を挟んで隣り合う第１金属板３１の山（又は谷）３３は交差するように配設されている。そして、隣り合う第１金属板３１における山（又は谷）３３の交差点において、第１金属板３１と第２金属板３２とがスポット溶接で溶着され、電気的に導通可能に接合されている。
【００１７】
これで、最外周の第１金属板３１と第２金属板３２との間には、角度αだけ傾いた第１小流路３５が形成され、次の第２金属板３２と第１金属板３１との間は、角度−αだけ傾いた第２小流路３６が形成され、この第１小流路３５と第２小流路３６は角度２×αで交差している。又第１金属板３１や第２金属板３２には、加圧水の乱流を生じさせるための第３小流路としての孔３７が形成されている。更に、第１金属板３１や第２金属板３２の表面は平滑でなく、梨地加工又はエンボス加工によって微小な凹凸３８が施されている。この凹凸３８は山（又は谷）３３の高さと比較して無視できる程度に小さい（図４参照）。
【００１８】
この発熱体１６を通路部材１４に挿入し、コイル１７に高周波電流を流して、発熱体１６に高周波磁界を作用させると、磁力線を横切るように斜めに配置された第１金属板３１と第２金属板３２の全体に渦電流が生じ、発熱体１６が発熱する。このときの温度分布は、第１金属板３１と第２金属板３２の長手方向に伸びた目玉型となり、外周辺部より中心部の方が発熱し、中央部を流れようとする加圧水の加熱に有利になっている。又発熱体１６は、各金属板３１、３２を形成するＳＵＳ４４７Ｊ１等の磁気特性（キューリ点）で決まる温度（６００℃程度）まで発熱することが可能となる。
【００１９】
又図４のように、発熱体１６内で交差する第１小流路３５と第２小流路３６で周辺と中央部との流体の拡散が行われ、加えて第３小流路となる孔３７の存在によって、第１小流路３５と第２小流路３６間の厚み方向の拡散も行われる。従って、各小流路３５、３６、３７によって発熱体１６の全体にわたる流体のマクロ的な拡散、放散、揮散が生じると共に、表面の微小な凹凸３８によってミクロ的な拡散、放散、揮散も生じる。この結果、発熱体１６を通過する加圧水は略均一な流れになって、第１金属板３１及び第２金属板３２と加圧水との均一な接触機会が与えられ、均一な加熱が確保される。
【００２０】
尚、電磁誘導加熱装置は、電磁誘導加熱装置５のように非磁性体で形成されたセラミックス製のパイプを用いたものに限られず、加圧水が通過するための流路が形成された金属製の発熱体を直接加熱するものであってもよい。この場合、金属製の発熱体は、パイプ状のものや、貫通する複数の流路を備える柱状のもの等があり、通路部材１４に相当するように加圧水の通路を形成する。
【００２１】
上記の構成に基づいて、実施形態に係る高温加圧熱水発生装置１の動作を説明する。高温加圧熱水発生装置１が待機状態にあるときは、図１に示すように、３方バルブ１８がタンク２側に切り換えられる。次に、バルブ８を開けて給水ポンプ３によりタンク２内の水を電磁誘導加熱装置５の通路１４へ供給する。３方バルブ１８とタンク２の間に設けられた図示されない絞り弁は、所定の開度に絞られているため、供給された水は、給水ポンプ３から絞り弁の間で１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所望の圧力に加圧される。給水ポンプ３の給水により給水ポンプ３から絞り弁間の水圧が所望の圧力を越えると、リリーフ弁４が働き、余分な加圧水がタンク２へ戻るため、給水ポンプ３から絞り弁間の水圧は、所望の圧力に保たれる。そして、所望の圧力に保たれた加圧水は、電磁誘導加熱装置５の通路１４内で高温に発熱した発熱体１６により所望の温度に加熱され、タンク２へ戻る。このように、待機状態の場合には、高温加圧熱水は、タンク２、バルブ８、給水ポンプ３、チェックバルブ１１、電磁誘導加熱装置５、３方バルブ１８、タンク２間を循環する。
【００２２】
高温加圧熱水発生装置１が通常の運転状態にあるときは、図１に示すように、３方バルブ１８がノズル９側に切り換えられる。次に、バルブ８を開けて給水ポンプ３によりタンク２内の水を電磁誘導加熱装置５の通路１４へ供給する。ノズル９は所定の開度に絞られているため、供給された水は、給水ポンプ３からノズル９の間で１．０１３×１０5 〜５．０６５×１０5 Ｐａ（１〜５気圧）の所望の圧力に加圧される。給水ポンプ３の給水により給水ポンプ３からノズル９間の水圧が所望の圧力を越えると、リリーフ弁４が働き、余分な加圧水がタンク２へ戻るため、給水ポンプ３からノズル９間の水圧は、所望の圧力に保たれる。そして、所望の圧力に保たれた加圧水は、電磁誘導加熱装置５の通路１４内で高温に発熱した発熱体１６により所望の温度に加熱され、ノズル９へ向かう。
【００２３】
このように、電磁誘導加熱装置５の通路１４内には加圧水が流れるので、加圧水は、水蒸気にならず、圧力に応じて１００℃〜１５０℃程度までの所望の温度まで昇温される。また、高周波電源１５は、ノズル９に設けられた温度センサー１２から高温加圧熱水の温度を取り込んで、加圧水を所望の温度まで昇温させるように発熱体１６の温度を制御する。また、発熱体１６の温度が上昇し、電磁誘導加熱装置５の通路１４内で高温加圧熱水が水蒸気になった場合でも、安全弁１３ａ、１３ｂにより水蒸気をタンク２へ逃がすため、電磁誘導加熱装置５の下流側を所定圧力に保つことができる。
【００２４】
給水ポンプ３がタンク２内の水を電磁誘導加熱装置５の通路１４に送り、タンク２内の水位が一定値まで下がると、水位センサー６からの水位情報に基づいてバルブ７が開き、図示されない給水源から給水され、タンク２内が一定の水位に保たれる。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１記載の発明は、加圧水の温度を圧力に応じた飽和液体温度以下の範囲で任意に調整できる。即ち、正確に温度制御された高温水を、必要な量だけ安定して供給できるため、洗浄、殺菌、調理などの各操作に応じて、また、各操作の処理プロセスに応じて、高温水の温度と量を適宜調整できる。このように、加圧水を加熱することにより、即応性があり、熱効率の良い加熱ができるため、調理時間の短縮や殺菌効率の向上、糊化度の向上などが図られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】高温加圧熱水発生装置を説明する図である。
【図２】電磁誘導加熱装置を説明する図である。
【図３】発熱体を説明する図である。
【図４】発熱体を説明する図である。
【符号の説明】
１、高温加圧熱水発生装置
２、タンク
３、給水ポンプ
４、リリーフ弁
５、電磁誘導加熱装置
６、水位センサー
１３、安全弁
１８、３方バルブ（切換手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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