JP7632920B2 - 過熱蒸気発生装置および加熱調理装置 - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、過熱蒸気発生装置および加熱調理装置に関する。

従来から、水から発生させたミストを加熱することによって過熱蒸気（過熱水蒸気ともいう）を発生させる過熱蒸気発生装置が知られている（例えば特許文献１参照）。このような構成であれば、例えば水を沸騰させて発生した水蒸気を加熱することによって過熱蒸気を発生させる構成に比べて、低エネルギーで過熱蒸気を発生させることができる。具体的には、この過熱蒸気発生装置では、水タンク内に備えられたミスト発生器によって発生したミストが、水タンクの上部開口部を通じて過熱部に移動し、この過熱部に備えられたヒータによって加熱されることで過熱蒸気が発生する。例えば、食材が配置された加熱室内に過熱蒸気を供給して食材に対して低酸素処理を施すことにより、食材の酸化を抑制することができる。

特開２００７－２０５７０５号公報

ミストは、あくまでも微粒子の液体であり、空気よりも重い。このため、ミスト発生器によるミストの発生量に対して、水タンクの上部開口部から過熱部に移動するミストの移動量が相対的に少なく、この結果、過熱部にて十分な量の過熱蒸気を発生させることができないおそれがある。十分な量の過熱蒸気を発生させることができなければ、例えば、加熱室への過熱蒸気の供給量の不足によって食材の酸化を抑制できない等の問題が生じる。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される過熱蒸気発生装置は、液体からミストを発生させるミスト発生部と、前記ミスト発生部によって発生したミストが流入する流入口側から、前記流入口よりも高い位置に位置する流出口側に向かって延びている上昇流路を有する流路部と、前記上昇流路内に、前記流入口から前記流出口に向かう上昇気流を発生させる気流発生部と、前記上昇流路内に配置され、前記上昇流路に流入するミストを加熱して過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生用ヒータと、を備える。

本過熱蒸気発生装置では、ミスト発生部によって発生したミストは、上昇流路内に生じる上昇気流によって上昇気流内を上昇しつつ、過熱蒸気発生用ヒータによって加熱されることにより過熱蒸気となる。すなわち、ミスト、および、ミストから発生した過熱蒸気（ミストの発生量、発熱温度や上昇気流の流速等の条件によって飽和水蒸気を含む場合もある）は、上昇流路内において、上昇気流によって重力に抗して上昇するため、比較的に高い濃度（密度）を保ったまま流出口側へと移動する。これにより、本過熱蒸気発生装置では、水平方向に延びる流路を移動するミストを加熱する構成に比べて、過熱蒸気の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

（２）上記過熱蒸気発生装置において、さらに、前記ミスト発生部によって発生したミストが供給される内部空間を有する収容部を備え、前記流路部は、前記内部空間に配置され、下側が前記内部空間に開口し、上側が前記収容部の外部に開口している内管を含んでおり、前記過熱蒸気発生用ヒータの少なくとも一部は、前記内管内に配置されており、前記気流発生部は、前記内部空間に配置され、前記内管の周囲を囲む外管であって、上側と下側との両方が前記内部空間に開口している外管を備え、前記過熱蒸気発生用ヒータの加熱による前記内管の内と外との温度差に起因する圧力差によって前記内管内に前記上昇気流を発生させる構成である構成としてもよい。本過熱蒸気発生装置では、過熱蒸気発生用ヒータの加熱による内管の内と外との温度差に起因する圧力差によって内管内に上昇気流が発生する。これにより、例えばエア等を上昇流路内に直接供給して上昇気流を発生させる構成に比べて、エア等による内管内の温度低下に起因するエネルギー損失を抑制しつつ、過熱蒸気の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

（３）上記過熱蒸気発生装置において、前記過熱蒸気発生用ヒータの少なくとも一部は、前記内管の軸方向に延びる棒状体であり、前記過熱蒸気発生用ヒータと前記内管の内壁との間には金属体が配置されている構成としてもよい。本過熱蒸気発生装置によれば、内管内（上昇流路内）において、上昇気流は、加熱された金属体に衝突しつつ更に上方へと流れる。このため、この上昇気流に含まれるミストや飽和水蒸気（湿り蒸気、乾き蒸気）は、加熱された金属体によって効率よく加熱されることにより、単位時間当たりの過熱蒸気の発生量をさらに向上させることができる。

（４）上記過熱蒸気発生装置において、前記過熱蒸気発生用ヒータの少なくともは、前記内管の前記下側から前記内管内に向かって伸びる棒状である構成としてもよい。この本過熱蒸気発生装置によれば、過熱蒸気発生用ヒータが内管の下側に位置していない構成に比べて、内管の下側に存在する多量のミストを加熱して過熱蒸気を発生させて内管内に効率よく引き込むことができる。

（５）上記過熱蒸気発生装置において、さらに、前記収容部の外部に配置された二次加熱部であって、前記内管に連通する伝達流路と、前記伝達流路から外部に開口する放出口とが形成された二次加熱部を備え、前記過熱蒸気発生用ヒータは、前記内管内に配置される一次加熱ヒータと、前記伝達流路に配置されるとともに発熱温度が前記一次加熱ヒータよりも低い二次加熱ヒータと、を含んでいる構成としてもよい。この本過熱蒸気発生装置によれば、過熱蒸気発生用ヒータが単一のヒータである構成に比べて、過熱蒸気の放出側の温度を低減させつつ、過熱蒸気の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

（６）上記過熱蒸気発生装置において、前記ミスト発生部は、液体を収容するタンクと、前記タンクの液体内に配置された超音波振動子と、前記タンク内にエアを注入するとともにエアの風量を変更可能なエア注入部を備える構成としてもよい。この本過熱蒸気発生装置によれば、エア注入部からタンク内へのエアの風量を変更することによって過熱蒸気の単位時間当たりの発生量を調整することができる。

（７）上記加熱調理装置において、食材に加熱処理を施す加熱調理装置であって、請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の過熱蒸気発生装置と、前記過熱蒸気発生装置によって発生した過熱蒸気が供給される加熱室を有する調理部と、前記加熱室内に配置された食材を加熱する調理用ヒータと、を備える構成としてもよい。本加熱調理装置によれば、過熱蒸気発生装置から加熱室内に大量の過熱蒸気を供給して、過熱蒸気の濃度が高い雰囲気で食材に加熱処理を施すことができる。

（８）上記加熱調理装置において、前記過熱蒸気発生装置は、前記加熱室を構成する天井壁および側壁の少なくとも一方を含む対向壁に向けて過熱蒸気を出力する構成であり、前記対向壁の形状は、過熱蒸気を前記加熱室内に還流させる曲面形状である構成としてもよい。本加熱調理装置によれば、過熱蒸気による圧力が食材に付与されることを抑制しつつ、過熱蒸気の濃度が高い雰囲気で食材に加熱処理を施すことができる。

（９）上記加熱調理装置において、前記調理部は、前記加熱室が入口と出口とのそれぞれを介して外部に開口している構成であり、前記加熱調理装置は、さらに、前記入口から前記出口に向けて食材を搬送する搬送部を備える構成としてもよい。本加熱調理装置によれば、いわゆるトンネル式の加熱室を有する構成においても、過熱蒸気の濃度が高い雰囲気で食材に加熱処理を施すことができる。

実施形態における加熱調理装置１０の構成を概略的に示す斜視図 図１のＩＩ－ＩＩの位置における加熱調理装置１０の断面構成を示す説明図 過熱蒸気発生装置１００の構成を概略的に示す斜視図 過熱蒸気発生装置１００の上面構成を概略的に示す斜視図 図３のＶ－Ｖの位置における過熱蒸気発生装置１００の断面構成を示す説明図

Ａ．実施形態：
Ａ－１．加熱調理装置１０の基本構成：
図１は、実施形態における加熱調理装置１０の構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、図１のＩＩ－ＩＩの位置における加熱調理装置１０の断面構成を示す説明図である。図２には、加熱調理装置１０におけるＸ１部分が拡大して示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸方向は、加熱調理装置１０の上下方向であるとし、Ｙ軸方向は、後述の搬送部４０の搬送方向であるとし、Ｘ軸方向は、搬送幅方向であるとする。図３以降も同じである。

加熱調理装置１０は、入口３６と出口３７とが形成された加熱室Ｓ１内に過熱蒸気Ｇ３を供給して加熱室Ｓ１内を過熱蒸気Ｇ３の体積率が高い高濃度過熱蒸気雰囲気としつつ、加熱室Ｓ１内に順次搬送される大量の食材に加熱処理を施すための装置である。

図１および図２に示すように、加熱調理装置１０は、架台２０と、調理部３０と、搬送部４０と、制御部２２と、過熱蒸気発生装置１００と、を備える。

架台２０は、枠体２４と複数本の脚２５と棚板２６とを備える。枠体２４は、所定の水平方向（図１では搬送方向Ｙ）に延びている長方形状の枠体である。各脚２５は、枠体２４の各角部から下方に延びている。棚板２６は、水平方向に平行な矩形板状体であり、枠体２４よりも下方の位置において、複数の脚２５に固定されている。枠体２４と棚板２６との間に形成された設置用空間に制御部２２が配置されている。

調理部３０は、調理室カバー３２を備える。調理室カバー３２は、架台２０上に配置されている。調理室カバー３２の内部には、加熱室Ｓ１が形成されている。加熱室Ｓ１は、搬送方向Ｙの前後の両側が開口したトンネル式の炉である。

具体的には、調理室カバー３２は、天井壁３３と入口側壁３４と出口側壁３５とを有する。天井壁３３は、水平方向に平行であり、かつ、搬送方向Ｙに延びている長方形状の板状体であり、架台２０の枠体２４の上方に配置されている。入口側壁３４は、搬送方向入口側（図１ではＹ軸正方向側）において架台２０と天井壁３３との間に配置されている。入口側壁３４には、入口３６が形成されている（図２参照）。出口側壁３５は、搬送方向出口側（図１ではＹ軸負方向側）において架台２０と天井壁３３との間に配置されている。出口側壁３５には、出口３７が形成されている。これにより、調理部３０では、加熱室Ｓ１が入口３６と出口３７とのそれぞれを介して外部に開口している。

搬送部４０は、加熱室Ｓ１を貫通するように設けられ、複数の食材（図示しない）を入口３６から出口３７に向けて順次搬送するコンベア装置である。搬送部４０は、駆動部４４と従動部４６とベルト４８とを備える（図１参照）。駆動部４４は、出口３７側に配置され、駆動ローラおよびモータを有する。従動部４６は、入口３６側に配置され、従動ローラを有する。ベルト４８は、例えば金属製（ステンレス製等）のメッシュ材によって構成されたエンドレス（無端）の網ベルトであり、駆動ローラと従動ローラとの間に架設されている。搬送部４０が起動されると、ベルト４８上に配置された複数の食材が入口３６を介して加熱室Ｓ１内に搬入され、加熱室Ｓ１内を所定の速度で移動し、出口３７を介して外部に搬出される。

加熱室Ｓ１は、搬送方向Ｙに並ぶ複数のゾーン（例えば４つのゾーン）に分けられており、各ゾーンには、上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とが設けられている。上側ヒータ１６４は、ベルト４８（搬送部４０）の上側に配置されており、下側ヒータ１６６は、ベルト４８の下側に配置されている。本実施形態では、ゾーン毎に、そのゾーンに設けられた上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６との温度制御を個別に行うことができる。また、ゾーンごとに過熱蒸気発生装置１００が設けられている。上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とは、特許請求の範囲における調理用ヒータの一例である。

Ａ－２．過熱蒸気発生装置１００の構成：
図３は、過熱蒸気発生装置１００の構成を概略的に示す斜視図であり、図４は、過熱蒸気発生装置１００の上面構成を概略的に示す斜視図である。図４には、過熱蒸気発生装置１００におけるＸ２部分が拡大して示されている。図５は、図３のＶ－Ｖの位置における過熱蒸気発生装置１００の断面構成を示す説明図である。

図３から図５に示すように、過熱蒸気発生装置１００は、ミスト発生部１１０と、ミスト加熱部１２０と、二次加熱部１３０と、を備える。

ミスト発生部１１０は、液体Ｗ（例えば水）からミストＧ１を発生されるための装置である。ミストＧ１は、霧状の液体（飛沫）であり、例えば、大気中に浮遊する直径１０μｍ以下の液体の微粒子とすることができる。ミスト発生部１１０は、タンク１１２と、超音波振動子１１４と、風量ファン１１６と、を備える。タンク１１２は、内部に貯留室Ｓ２が形成されており、その貯留室Ｓ２に液体Ｗが貯留される（図３および図５参照）。超音波振動子１１４は、タンク１１２内に収容された液体Ｗ中に配置されており、超音波振動子１１４を振動させることにより、液体ＷからミストＧ１が発生する（図５参照）。本実施形態では、図３および図４に示すように、タンク１１２（貯留室Ｓ２）は、上下方向視で、所定方向（図１では搬送方向Ｙ）に長い箱体であり、タンク１１２内には、搬送方向Ｙに並ぶように２つの超音波振動子１１４が配置されている。

タンク１１２の上部には、ミスト出口１１３が形成されており、タンク１１２内で発生したミストＧ１は、ミスト出口１１３を介してタンク１１２の外部に排出される。なお、タンク１１２内における液体Ｗの上の空間は、発生したミストＧ１が充満する程度の比較的に小さい体積を有する。風量ファン１１６は、例えばタンク１１２の側壁に設けられており、タンク１１２における液体Ｗの上の空間内にエアＦ１（外気）を注入する（図５参照）。風量ファン１１６は、例えばシロッコファンである。風量ファン１１６のファンの回転速度（風量）は、上述の制御部２２によって制御可能とされており、ファンの回転速度が変更されることにより、単位時間当たりにタンク１１２内に注入されるエアＦ１の量（以下、「エア風量」という）が変更される。エア風量が多いほど、単位時間当たりにタンク１１２からミスト加熱部１２０側に放出されるミストＧ１の量が多くなる。

ミスト加熱部１２０は、ミスト滞留部１２１と、二重管１５０と、ミスト加熱用ヒータ１６０と、を備える。ミスト滞留部１２１は、内部に滞留室Ｓ３が形成されている。ミスト滞留部１２１は、例えば断熱性の材料により形成されている。滞留室Ｓ３の底面には、ミスト供給口１２２が形成されており、ミスト供給口１２２は、連結管１４０を介してタンク１１２のミスト出口１１３に連通している。このため、ミスト発生部１１０により発生したミストＧ１は、滞留室Ｓ３に供給され、滞留室Ｓ３内で滞留（対流）する。本実施形態では、図４に示すように、ミスト滞留部１２１（滞留室Ｓ３）は、上下方向Ｚ視で、タンク１１２よりも搬送方向Ｙの幅が狭く、かつ、搬送幅方向Ｘに長い箱体であり、２つの超音波振動子１１４に対して中央に位置するように配置されている。このような構成により、２つの超音波振動子１１４のそれぞれによって発生した略同量のミストＧ１が、連結管１４０を介して集められて滞留室Ｓ３内へと供給される。ミスト滞留部１２１は、特許請求の範囲における収容部の一例であり、滞留室Ｓ３は、特許請求の範囲における内部空間の一例である。

二重管１５０は、滞留室Ｓ３内において上下方向Ｚに延びるように配置されている。上下方向Ｚ視で、二重管１５０は、ミスト供給口１２２とは異なる位置に配置されている（図３および図４参照）。二重管１５０は、外管１５２と内管１５４とを備える二重管構造を有する。外管１５２は、上下方向に直線状に延びる管状体である。外管１５２の形状は、円筒状であるが、角筒状などでもよい。外管１５２の上端は、滞留室Ｓ３の天井壁よりも下方の位置で滞留室Ｓ３内に開口している（図３および図５参照）。外管１５２の下端部の外周面には、ミスト導入口１５６が開口形成されている。ミスト導入口１５６は、外管１５２の下端部の外周面のうち、ミスト供給口１２２側に形成されている。外管１５２の下端部の外周面のうち、ミスト供給口１２２とは反対側は、滞留室Ｓ３の底面まで延びており開口していない。このため、ミスト出口１１３に供給されたミストＧ１は、ミスト導入口１５６を介して二重管１５０内に効率よく流入する。

内管１５４は、上下方向に直線状に延びる管状体である。内管１５４の形状は、円筒状であるが、角筒状などでもよい。内管１５４は、外管１５２の内周側において、外管１５２と同軸上に配置されている。外管１５２と内管１５４との間には、外管１５２の下端側から上端側まで連通するサブ流路Ｒ２が形成されている。内管１５４の上端は、滞留室Ｓ３の天井壁を貫通してミスト滞留部１２１の外部に突出している。なお、内管１５４の外周面と滞留室Ｓ３との天井面との間は密閉されている。内管１５４の下端は、外管１５２のミスト導入口１５６よりも上方に位置している。内管１５４は、特許請求の範囲における流路部の一例であり、内管１５４の下端開口は、特許請求の範囲における流入口の一例であり、内管１５４の上端開口は、特許請求の範囲における流出口の一例である。なお、外管１５２と内管１５４とは、例えば金属（ステンレス等）によって形成されている。

ミスト加熱用ヒータ１６０は、内管１５４の内周側の空間（以下、「上昇流路Ｓ４」という）に配置されている。ミスト加熱用ヒータ１６０は、上下方向Ｚ（内管１５４の軸方向）に延びる棒状の発熱体であり、ミスト加熱用ヒータ１６０の外径は、内管１５４の内径よりも小さい。このため、内管１５４の内壁とミスト加熱用ヒータ１６０との間には、外管１５２の下端側から上端側まで連通するメイン流路Ｒ１が形成されている。ミスト加熱用ヒータ１６０は、内管１５４の下側から内管１５４内に向かって延びている。具体的には、ミスト加熱用ヒータ１６０は、ミスト導入口１５６から露出する位置まで延びている。さらに、ミスト加熱用ヒータ１６０は、滞留室Ｓ３の底面まで延びている。なお、ミスト加熱用ヒータ１６０の上端の位置は、外管１５２の上端の位置よりも低い。外管１５２とミスト加熱用ヒータ１６０とは、特許請求の範囲における気流発生部の一例であり、ミスト加熱用ヒータ１６０は、特許請求の範囲における一次加熱ヒータの一例である。

内管１５４の内壁とミスト加熱用ヒータ１６０の外周面との間には、金属体が配置されている。金属体の上下方向Ｚの長さは、ミスト加熱用ヒータ１６０の上下方向Ｚの長さより短い。金属体は、例えば伝熱性の高い金属により形成された金属の塊である。具体的には、金属体は、複数の金属球１７０である。複数の金属球１７０は、ミスト加熱用ヒータ１６０の周囲を囲むように周方向に離間しつつ配列されている。各金属球１７０は、メイン流路Ｒ１内に球状の表面を露出させつつ支持部材（図示しない）により支持されている。各金属球１７０は、少なくとも、内管１５４の流入口側の表面が露出していることが好ましい。金属球１７０の形状は、球状に限らず、例えば円柱状などでもよく、要するに球面または曲面を有する形状でもよい。

二次加熱部１３０は、ミスト滞留部１２１の外部に配置されている。二次加熱部１３０は、伝熱部３１２と、二次加熱ヒータ１６２と、を備える。伝熱部３１２は、全体として搬送幅方向Ｘに延びており、内部に伝達流路Ｓ５が形成された筒状である。伝熱部３１２の基端側は、内管１５４の上端に連結管１４２を介して連結されており、伝熱部３１２の先端側は、調理部３０の加熱室Ｓ１内に配置されている（図２参照）。伝熱部３１２の先端側は、加熱室Ｓ１を形成する天井壁３８側に曲げられており、伝熱部３１２の先端面には、伝達流路Ｓ５から加熱室Ｓ１に開口する放出口１３３が、天井壁３８に向けて開口している。

二次加熱ヒータ１６２は、伝熱部３１２の伝達流路Ｓ５内に配置されている。二次加熱ヒータ１６２は、搬送幅方向Ｘに延びる棒状の発熱体であり、二次加熱ヒータ１６２の外径は、伝熱部３１２の内径よりも小さい。このため、伝熱部３１２の内壁と二次加熱ヒータ１６２との間には、二次加熱ヒータ１６２の基端側から先端側まで連通する流路が形成されている。ミスト加熱用ヒータ１６０と二次加熱ヒータ１６２とは、特許請求の範囲における加熱蒸気発生用ヒータの一例である。

なお、過熱蒸気発生装置１００には、３つの固定部材１０１が設けられており、ミスト発生部１１０とミスト加熱部１２０とは、加熱室Ｓ１の外部（搬送幅方向Ｘの一方側）において、固定部材１０１を介して架台２０および調理部３０に対して固定されている。

図２に示すように、伝熱部３１２の放出口１３３が向けられた天井壁３８の形状は、過熱蒸気Ｇ３を加熱室Ｓ１内に還流させる曲面形状である。具体的には、天井壁３８には、水平方向（例えば搬送方向Ｙ）視で、下方に開口した円弧形状の表面を有する均熱板３９が設けられている。均熱板３９の表面は、鏡面加工されている。

Ａ－３．加熱調理装置１０の動作：
加熱調理装置１０が起動されると、制御部２２が加熱調理装置１０の各部の制御を行う。例えば、過熱蒸気発生装置１００は、過熱蒸気Ｇ３を調理部３０の加熱室Ｓ１に発生させる。具体的には、図５に示すように、超音波振動子１１４の振動によってタンク１１２内に貯留された液体ＷからミストＧ１が発生する。液体ＷおよびミストＧ１の温度は、例えば３０℃以上、４０℃以下である。制御部２２は、超音波振動子１１４の振動周波数を変更することにより、ミストＧ１の単位時間当たりの発生量を調整することができる。発生したミストＧ１は、タンク１１２の貯留室Ｓ２における液体Ｗの上の空間に充満しつつ、連結管１４０を介してミスト加熱部１２０の滞留室Ｓ３内に移動する。

タンク１１２に設けられた風量ファン１１６によって貯留室Ｓ２内に注入されるエアＦ１は、貯留室Ｓ２内で対流しつつ、連結管１４０を介して滞留室Ｓ３に流れ込む気流を発生させる。貯留室Ｓ２内に発生したミストＧ１は、エアＦ１の気流によって滞留室Ｓ３へと効率よく流れ込む。ここで、連結管１４０内の流路断面（ＸＹ断面積）は、貯留室Ｓ２のＸＹ断面積と滞留室Ｓ３のＸＹ断面積とのいずれよりも狭い。このように、貯留室Ｓ２と滞留室Ｓ３との間に流路面積を狭める連結管１４０が設けられていることにより、滞留室Ｓ３で加熱された後述の準過熱蒸気Ｇ２が貯留室Ｓ２に逆流することが抑制される。これにより、例えば、逆流した準過熱蒸気Ｇ２によってタンク１１２内の液体Ｗの温度が上昇して超音波振動子１１４が故障することを抑制することができる。

滞留室Ｓ３に流れ込んだミストＧ１は、滞留室Ｓ３内で対流（滞留）する。滞留室Ｓ３内で対流するミストＧ１は、二重管１５０の内管１５４内に発生する上昇気流Ｆ２によってメイン流路Ｒ１内に引き込まれつつミスト加熱用ヒータ１６０によって加熱されることにより、準過熱蒸気Ｇ２が発生する。準過熱蒸気Ｇ２は、過熱蒸気の体積率が後述の過熱蒸気Ｇ３に比べて低く、飽和蒸気（湿り蒸気、渇き蒸気）やミストＧ１も多く含む。ミスト加熱用ヒータ１６０の発熱温度は、例えば４５０℃以上、５５０℃以下の温度であり、準過熱蒸気Ｇ２の温度は、例えば１００℃以上、２００℃以下である。

具体的には、ミスト加熱用ヒータ１６０を発熱させると、内管１５４の上昇流路Ｓ４内において、ミスト加熱用ヒータ１６０の周囲のメイン流路Ｒ１と、メイン流路Ｒ１（ミスト加熱用ヒータ１６０）より上側の空間との間の温度差に起因する圧力差によって上昇気流Ｆ２が発生する。

また、内管１５４の周囲が外管１５２に囲まれることによってサブ流路Ｒ２が形成されており、これにより、上昇気流Ｆ２の勢いがさらに強くなっている。この要因は定かでないが、次のようなことが考えられる。すなわち、内管１５４の内周側のメイン流路Ｒ１と外周側のサブ流路Ｒ２とで温度差が生じ、その温度差に起因して圧力差が生じる。相対的に圧力が高いメイン流路Ｒ１においてベンチュリ効果が生じることによって、上昇気流Ｆ２の勢いが強まると考えられる。

二重管１５０の内管１５４内に上昇気流Ｆ２が発生すると、滞留室Ｓ３内において特にミストＧ１の密度が高い底面付近に滞留するミストＧ１がミスト導入口１５６からメイン流路Ｒ１内に引き込まれる。引き込まれたミストＧ１は、ミスト加熱用ヒータ１６０によって加熱されて準過熱蒸気Ｇ２が発生する。準過熱蒸気Ｇ２は、上昇気流Ｆ２によって重力に抗して上昇するため、比較的に高い濃度（密度 単位体積当たりの準過熱蒸気Ｇ２の体積率）を保ったまま二次加熱部１３０側に移動する。

二次加熱部１３０側に移動した準過熱蒸気Ｇ２は、伝達流路Ｓ５を移動しつつ二次加熱ヒータ１６２に加熱されることにより、過熱蒸気Ｇ３が発生する。過熱蒸気Ｇ３は、過熱蒸気の体積率が準過熱蒸気Ｇ２に比べて高く、飽和蒸気（湿り蒸気、渇き蒸気）やミストＧ１をほとんど含まない。二次加熱ヒータ１６２の発熱温度は、ミスト加熱用ヒータ１６０の発熱温度よりも低く、例えば３５０℃以上、４５０℃以下であり、過熱蒸気Ｇ３の温度は、３３０℃以上、３７０℃以下である。二次加熱ヒータ１６２の発熱温度を極力低くすることにより、二次加熱ヒータ１６２によって加熱室Ｓ１内の食材が焼かれることを抑制することができる。

発生した過熱蒸気Ｇ３は、伝熱部３１２の放出口１３３から天井壁３８に向けて放出され、均熱板３９によって還流し、滞留室Ｓ３内において均一に充満する。ここで、上述したように、加熱室Ｓ１は、入口３６と出口３７とを介して外部に開口したトンネル式の炉であり、加熱室Ｓ１内に供給された過熱蒸気Ｇ３は、外部に流れ出る。しかし、過熱蒸気発生装置１００において過熱蒸気Ｇ３の単位時間当たりの発生量が多いため、加熱室Ｓ１内を過熱蒸気の体積率が高い高濃度過熱蒸気雰囲気に維持することができる。また、過熱蒸気Ｇ３が直接食材に向けて噴射されないので、過熱蒸気Ｇ３による圧力が食材に直接付与されることを抑制することができる。

搬送部４０を起動させて、ベルト４８上に食材を順次配置し、上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とを発熱させる。すると、複数の食材は、高濃度過熱蒸気雰囲気の加熱室Ｓ１に順次搬送されつつ、上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とによって加熱されて焼かれる。高濃度過熱蒸気雰囲気下では、多量の過熱蒸気Ｇ３が食材の表面に付着するとともに食材の内部に浸透しやすい。このため、食材の表面および食材内部が低酸素状態で加熱されることとなり、その結果、食材の酸化を抑制しつつ食材の表面から内部まで全体を均一に焼くことができる。

また、上述したように、制御部２２は、各ヒータ１６０，１６２，１６４，１６６の温度制御やオンオフ制御、風量ファン１１６の風量制御、超音波振動子１１４の振動周波数制御を実行可能に構成されている。このため、例えばヒータ１６０，１６２の温度制御と風量ファン１１６の風量制御と超音波振動子１１４の振動周波数制御との少なくとも１つを変更するように制御することにより、ミストＧ１の単位時間当たりの発生量、準過熱蒸気Ｇ２や過熱蒸気Ｇ３における過熱蒸気の割合等を調整することができる。これにより、加熱室Ｓ１におけるミストＧ１の発生量を所望の量に調整することができる。さらに、制御部２２は、各ヒータ１６０，１６２，１６４，１６６の温度制御やオンオフ制御、風量ファン１１６の風量制御、超音波振動子１１４の振動周波数制御を、ゾーンごとに個別に実行可能である。このため、ゾーンごとに各ヒータの加熱温度やオンオフ、過熱蒸気量等を切り替えることができる。

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の過熱蒸気発生装置１００では、ミスト発生部１１０によって発生したミストＧ１は、上昇流路Ｓ４内に生じる上昇気流Ｆ２によって上昇流路Ｓ４内を上昇しつつ、ミスト加熱用ヒータ１６０によって加熱されることにより準過熱蒸気Ｇ２となる。すなわち、準過熱蒸気Ｇ２は、上昇流路Ｓ４内において、上昇気流Ｆ２によって重力に抗して上昇するため、比較的に高い濃度（密度）を保ったまま流出口側へと移動する。これにより、本実施形態では、水平方向に延びる流路を移動するミストを加熱する構成に比べて、過熱蒸気Ｇ３（準過熱蒸気Ｇ２）の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

本実施形態では、ミスト加熱用ヒータ１６０の加熱による内管１５４の内と外との温度差に起因する圧力差によって内管１５４内に上昇気流Ｆ２が発生する。これにより、例えばエア等を上昇流路内に直接供給して上昇気流を発生させる構成に比べて、エア等による内管１５４内の温度低下に起因するエネルギー損失を抑制しつつ、過熱蒸気Ｇ３（準過熱蒸気Ｇ２）の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

ミスト加熱用ヒータ１６０は、内管１５４の軸方向に延びる棒状体であり、ミスト加熱用ヒータ１６０と内管１５４の内壁との間には金属球１７０が配置されている。内管１５４内（上昇流路Ｓ４内）において、上昇気流Ｆ２は、加熱された金属球１７０に衝突しつつ更に上方へと流れる。このため、この上昇気流Ｆ２に含まれる準過熱蒸気Ｇ２は、加熱された金属球１７０によって効率よく加熱されることにより、過熱蒸気Ｇ３（準過熱蒸気Ｇ２）の単位時間当たりの発生量をさらに向上させることができる。また、金属球１７０を設けることにより、ミスト加熱用ヒータ１６０の上下方向Ｚの長さを短くしつつ、ミストＧ１を効果的に加熱して準過熱蒸気Ｇ２を発生させることができる。

ミスト加熱用ヒータ１６０は、内管１５４の下側から内管１５４内に向かって伸びる棒状である。これにより、ミスト加熱用ヒータ１６０が内管１５４の下側に位置していない構成に比べて、内管１５４の下側に存在する多量のミストＧ１を加熱して準過熱蒸気Ｇ２を発生させて内管１５４内に効率よく引き込むことができる。

過熱蒸気発生用ヒータとして、ミスト加熱用ヒータ１６０と、発熱温度がミスト加熱用ヒータ１６０よりも低い二次加熱ヒータ１６２とを備え、多段階加熱によってミストＧ１から過熱蒸気Ｇ３を発生させる。これにより、過熱蒸気発生用ヒータが単一のヒータである構成に比べて、過熱蒸気Ｇ３の放出側の温度を低減させつつ、過熱蒸気Ｇ３の単位時間当たりの発生量を向上させることができる。

風量ファン１１６からタンク１１２内へのエアＦ１の単位時間当たりの風量を変更することによって過熱蒸気Ｇ３の単位時間当たりの発生量を調整することができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における加熱調理装置１０や過熱蒸気発生装置１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、流路部（上昇流路）として、上下方向Ｚに延びる内管１５４（上昇流路Ｓ４）を例示したが、上下方向Ｚに対して傾斜した斜め方向に延びる内管でもよい。また、流路部（上昇流路）は、直線状に限らず、曲線状でもよい。また、流路部は、上昇流路の両側の少なくとも一方に水平方向に延びる部分を有していてもよい。要するに、流路部は、ミストが流入する流入口側から、流入口よりも高い位置に位置する流出口側に向かって延びている上昇流路を有する構成であればよい。

上記実施形態では、加熱室として、入口３６と出口３７とを介して外部に開口するトンネル式の加熱室Ｓ１を例示したが、入口３６と出口３７との少なくとも一方を有しない構成でもよい。また、加熱室は、複数の３つ以上の開口部を有する構成でもよい。

上記実施形態では、加熱調理装置１０の加熱室Ｓ１は、複数のゾーンに分けられており、各ゾーンに過熱蒸気発生装置１００とヒータ１６４，１６６とが配置された構成であったが、加熱室Ｓ１が複数のゾーンに分けられておらず、過熱蒸気発生装置１００とヒータ１６４，１６６とを１ずつ備える構成でもよい。また、上記実施形態では、調理用ヒータとして、上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とを例示したが、上側ヒータ１６４と下側ヒータ１６６とのいずれか一方だけを備える構成でもよい。

上記実施形態では、タンク１１２の貯留室Ｓ２とミスト滞留部１２１の滞留室Ｓ３とが、相対的に流路断面が小さい連結管１４０を介して連結された構成であったが、貯留室Ｓ２と滞留室Ｓ３とが、連結管１４０を介さずに一体化された構成でもよい。また、上記実施形態では、タンク１１２がミスト滞留部１２１の下方位置する構成であったが、これに限らず、例えば、タンク１１２がミスト滞留部１２１の側方に位置する構成でもよい。

上記実施形態では、エア注入部として、シロッコファンを例示したが、プロペラファンなど、他の風量ファンでもよい。また、エアを噴出するとともに、噴出量を調整可能な調整弁を有するエアタンクがタンク１１２に接続された構成などでもよい。また、ミスト発生部１１０は、風量ファン１１６を備えない構成でもよい。また、ミスト発生部１１０は、１つまたは３つ以上の超音波振動子１１４を備える構成でもよい。

上記実施形態では二重管１５０は、上下方向Ｚ視でミスト供給口１２２とは異なる位置に配置されている（図４参照）。これにより、ミスト発生部１１０から流れ込むエアＦ１の勢いをミスト加熱部１２０の滞留室Ｓ３内において抑制しつつミストＧ１を十分に滞留させることにより、多くのミストＧ１を二重管１５０に引き込むことができる。ただし、上記実施形態において、二重管１５０は、上下方向Ｚ視でミスト供給口１２２とは同じ位置に配置された構成でもよい。

上記実施形態において、外管１５２を備えない構成でもよい。このような構成でも、ミスト加熱用ヒータ１６０の発熱による内管１５４の内外の温度差や風量ファン１１６からのエアＦ１によって内管１５４内に上昇気流を発生させることができる。このとき、風量ファン１１６は、特許請求の範囲における気流発生部の一例である。また、気流発生部は、例えば内管１５４の流路断面を部分的に狭くすることによって内管１５４内に上昇気流を発生させる構成でもよい。

上記実施形態において、二次加熱部１３０の伝熱部３１２の側壁に１または複数の放出口が形成された構成でもよい。また、伝熱部３１２の放出口１３３が、加熱室Ｓ１を構成する側壁に向けて開口し、その側壁に均熱板３９が形成された構成でもよい。また、伝熱部３１２の放出口１３３が食材（搬送部４０）に向けられた構成でもよい。

上記実施形態では、過熱蒸気発生用ヒータとして、２本のヒータ（ミスト加熱用ヒータ１６０、二次加熱ヒータ１６２）を備え、これら２本のヒータによって２段階で加熱することよりミストＧ１から過熱蒸気Ｇ３を発生させたが、これに限らず、複数本（３本以上）のヒータによって複数段階で加熱することよりミストＧ１から過熱蒸気Ｇ３を発生させてもよい。また、例えば過熱蒸気発生用ヒータを単一のヒータとし、この単一のヒータの加熱によってミストＧ１から過熱蒸気Ｇ３を発生させる構成でもよい。例えば上記実施形態において二次加熱部１３０を備えない構成とし、ミスト加熱用ヒータ１６０の発熱によってミストＧ１から過熱蒸気Ｇ３を発生させてもよい。

上記実施形態における各部材の材料は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

上記実施形態において、例えばタンク１１２内に塩素を貯留し、制御部２２の制御により、各ヒータ１６０，１６２，１６４，１６６をオフにした状態でミスト発生部１１０を稼働させることにより、塩素のミストを加熱室Ｓ１に供給して殺菌処理を施すことができる。

１０：加熱調理装置 ２０：架台 ２２：制御部 ２４：枠体 ２５：脚 ２６：棚板 ３０：調理部 ３２：調理室カバー ３３，３８：天井壁 ３４：入口側壁 ３５：出口側壁 ３６：入口 ３７：出口 ３９：均熱板 ４０：搬送部 ４４：駆動部 ４６：従動部 ４８：ベルト １００：過熱蒸気発生装置 １０１：固定部材 １１０：ミスト発生部 １１２：タンク １１３：ミスト出口 １１４：超音波振動子 １１６：風量ファン １２０：ミスト加熱部 １２１：ミスト滞留部 １２２：ミスト供給口 １３０：二次加熱部 １３３：放出口 １４０，１４２：連結管 １５０：二重管 １５２：外管 １５４：内管 １５６：ミスト導入口 １６０：ミスト加熱用ヒータ １６２：二次加熱ヒータ １６４：上側ヒータ １６６：下側ヒータ １７０：金属球 ３１２：伝熱部 Ｆ１：エア Ｆ２：上昇気流 Ｇ１：ミスト Ｇ２：準過熱蒸気 Ｇ３：過熱蒸気 Ｒ１：メイン流路 Ｒ２：サブ流路 Ｓ１：加熱室 Ｓ２：貯留室 Ｓ３：滞留室 Ｓ４：上昇流路 Ｓ５：伝達流路 Ｗ：液体

Claims (5)

1. 液体からミストを発生させるミスト発生部と、
   前記ミスト発生部によって発生したミストが流入する流入口側から、前記流入口よりも高い位置に位置する流出口側に向かって延びている上昇流路を有する流路部と、
   前記上昇流路内に、前記流入口から前記流出口に向かう上昇気流を発生させる気流発生部と、
   前記上昇流路内に配置され、前記上昇流路に流入するミストを加熱するヒータと、
   制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記ヒータをオンして前記上昇流路に流入するミストを加熱して過熱蒸気を発生させるオン制御と、
   前記ヒータをオフして前記上昇流路に流入するミストを加熱せずに、前記流出口からミストだけを流出させるオフ制御と、
   前記ヒータの加熱温度を変更し、前記流出口から流出する上昇気流における過熱蒸気とミストとの含有割合を調整する温度制御と、
   のうち、の少なくとも２つの制御を選択的に実行可能に構成されている、
   過熱蒸気発生装置。
2. 請求項１に記載の過熱蒸気発生装置であって、
   前記ミスト発生部は、液体を収容するタンクと、前記タンクの液体内に配置された超音波振動子と、前記タンク内にエアを注入するとともにエアの風量を変更可能なエア注入部を備える、
   過熱蒸気発生装置。
3. 食材に加熱処理を施す加熱調理装置であって、
   請求項１または請求項２に記載の過熱蒸気発生装置と、
   前記過熱蒸気発生装置によって発生した過熱蒸気が供給される加熱室を有する調理部と、
   前記加熱室内に配置された食材を加熱する調理用ヒータと、
   を備える、
   加熱調理装置。
4. 請求項３に記載の加熱調理装置であって、
   前記過熱蒸気発生装置は、前記加熱室を構成する天井壁および側壁の少なくとも一方を含む対向壁に向けて過熱蒸気を出力する構成であり、
   前記対向壁の形状は、過熱蒸気を前記加熱室内に還流させる曲面形状である、
   加熱調理装置。
5. 請求項３または請求項４に記載の加熱調理装置であって、
   前記調理部は、前記加熱室が入口と出口とのそれぞれを介して外部に開口している構成であり、
   前記加熱調理装置は、さらに、前記入口から前記出口に向けて食材を搬送する搬送部を備える、
   加熱調理装置。

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