特開 2022-164197 水蒸気プラズマ生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022164197

(43)【公開日】2022-10-27

(54)【発明の名称】水蒸気プラズマ生成装置

(51)【国際特許分類】

   H05B 6/06 20060101AFI20221020BHJP

   A61L 2/14 20060101ALI20221020BHJP

   H05H 1/24 20060101ALI20221020BHJP

【ＦＩ】

H05B6/06 391

A61L2/14

H05H1/24

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021069535

(22)【出願日】2021-04-16

(71)【出願人】

【識別番号】519105762

【氏名又は名称】抗酸化食品株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】521161381

【氏名又は名称】鈴木 毅

(71)【出願人】

【識別番号】521165024

【氏名又は名称】北田 靖則

(74)【代理人】

【識別番号】110002446

【氏名又は名称】特許業務法人アイリンク国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 毅

【テーマコード（参考）】

2G084

3K059

4C058

【Ｆターム（参考）】

2G084AA25

2G084BB03

2G084CC13

2G084CC34

2G084DD03

2G084DD13

2G084FF32

3K059AA02

3K059AA08

3K059AB28

3K059AC69

3K059CD14

3K059CD37

4C058AA21

4C058BB06

4C058DD01

4C058DD04

4C058DD07

4C058EE26

4C058KK06

(57)【要約】

【課題】 安定して目的の殺菌効果を実現する水蒸気プラズマ生成装置を提供すること。
【解決手段】 水蒸気通路を有する導電性の被加熱体７と、被加熱体７に巻き回され、被加熱体を高周波誘導加熱するコイル９と、被加熱体７の水蒸気通路に水蒸気を供給するボイラー６と、コイル９に対して高周波電力を出力するインバータ１０と、ボイラー６から被加熱体７の水蒸気通路に供給される水蒸気流量を検出する流量検出手段１４と、水蒸気流量を制御する水蒸気流量制御部１３ａと、インバータ１０からの高周波出力を制御する高周波出力制御部１０ａとを備え、上記水蒸気流量制御バルブ１３，水蒸気流量制御部１３ａ及び上記高周波出力制御手段１０ａのいずれか一方もしくは双方が、流量検出手段１４の検出流量に応じて動作し、上記水蒸気流量及び上記高周波出力のいずれか一方もしくは双方を制御する。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

水蒸気通路を有する導電性の被加熱体と、
上記被加熱体に巻き回され、上記被加熱体を高周波誘導加熱するコイルと、
上記被加熱体の水蒸気通路に水蒸気を供給するボイラーと、
上記コイルに対して高周波電力を出力するインバータとを備え、
上記水蒸気通路の排出側に接続された処理室内の処理対象に向かって水蒸気プラズマを照射する水蒸気プラズマ生成装置であって、
上記ボイラーから上記被加熱体の水蒸気通路に供給される水蒸気流量を検出する流量検出手段と、
上記水蒸気流量を制御する水蒸気流量制御手段と、
上記インバータからの高周波出力を制御する高周波出力制御手段とを備え、
上記水蒸気流量制御手段及び上記高周波出力制御手段のいずれか一方もしくは双方が、上記水蒸気流量検出手段の検出流量に応じて動作し、上記水蒸気流量及び上記高周波出力のいずれか一方もしくは双方を制御する水蒸気プラズマ生成装置。

【請求項2】

上記水蒸気流量制御手段及び上記高周波出力制御手段は、上記流量検出手段の検出流量と予め設定した設定値との差分を基に上記水蒸気流量及び上記高周波出力を制御するとともに、上記高周波出力の制御の開始時から予め設定した時間経過後、当該制御を終了する請求項１に記載の水蒸気プラズマ生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、食品などの殺菌に用いる水蒸気プラズマ生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、食品や食品原料などを、その栄養価を損なわずに殺菌するために、水蒸気プラズマが用いられることがある。殺菌能力の高い水蒸気プラズマは、短時間の照射で目的の殺菌効果が得られるため、処理対象が高温に曝される時間を短くできるからである。
また、水蒸気プラズマを生成する装置として、例えば特許文献１に示すものが知られている。
この水蒸気プラズマ生成装置は、ボイラーから供給される水蒸気を、導電性の被加熱体に形成された水蒸気通路を通過させる過程で加熱し、水蒸気プラズマとして処理対象が供給される処理室内へ放出する装置である。

【0003】

上記被加熱体には、コイルが巻き回され、このコイルにインバータによって高周波電力を供給し、電磁誘導によって被加熱体を加熱するようにしている。
また、被加熱体に形成された水蒸気通路は、ボイラーから処理室に向かって流路断面積が小さくなるように形成され、通過する水蒸気を高圧に保ち、熱と圧力とによって高温、例えば数百度以上の水蒸気プラズマが生成されるようにしている。
処理室には高温の水蒸気プラズマが供給されるため、処理室内の処理対象を瞬時に殺菌することができる。処理対象に、高温の水蒸気プラズマが照射される時間が短かければ、食品が熱で変質しにくく、味や栄養価が損なわれることがない。

【0004】

上記したように、処理対象を変質させずに殺菌するためには、短時間で殺菌効果のある水蒸気プラズマが、処理室に安定して供給されることが必要である。そこで、処理室の水蒸気プラズマの供給口付近に、温度センサを設け、その検出温度によって目的の水蒸気プラズマが供給されているか否かを確認し、処理対象の加熱温度を制御するようにしていた。具体的には、温度を検出し、その検出温度が処理対象に応じて設定された設定温度より低くなった場合にはインバータの高周波出力を上げ、設定温度より高くなった場合にはインバータの高周波出力を下げるようにしていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４８３８３６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記のように、従来の水蒸気プラズマ生成装置では、処理室に供給される水蒸気プラズマの温度を検出して、その検出値に応じてインバータの高周波出力を増減し、水蒸気プラズマの温度を制御するようにしていたが、水蒸気プラズマ温度が安定しにくく、均一な殺菌効果が得られないことがあった。
本願発明の目的は、安定して目的の殺菌効果を実現できる水蒸気プラズマ生成装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明は、水蒸気通路を有する導電性の被加熱体と、上記被加熱体に巻き回され、上記被加熱体を高周波誘導加熱するコイルと、上記被加熱体の水蒸気通路に水蒸気を供給するボイラーと、上記コイルに対して高周波電力を出力するインバータとを備え、上記水蒸気通路の排出側に接続された処理室内の処理対象に向かって水蒸気プラズマを照射する水蒸気プラズマ生成装置であって、上記ボイラーから上記被加熱体の水蒸気通路に供給される水蒸気流量を検出する流量検出手段と、上記水蒸気流量を制御する水蒸気流量制御手段と、上記インバータからの高周波出力を制御する高周波出力制御手段とを備え、上記水蒸気流量制御手段及び上記高周波出力制御手段のいずれか一方もしくは双方が、上記水蒸気流量検出手段の検出流量に応じて動作し、上記水蒸気流量及び上記高周波出力のいずれか一方もしくは双方を制御する。

【0008】

第２の発明は、上記水蒸気制御手段及び上記高周波制御手段は、上記流量検出手段の検出流量と予め設定した設定値との差分を基に上記水蒸気流量及び上記高周波出力を制御するとともに、上記高周波出力の制御の開始時から予め設定した時間経過後、当該制御を終了する。

【発明の効果】

【0009】

第１の発明によれば、特に水蒸気プラズマの温度変動の要因となるボイラーから放出される水蒸気流量の変動に応じて水蒸気流量または高周波出力を制御することで、被加熱体を通過する水蒸気の温度を制御できる。水蒸気流量が変動することで水蒸気の温度が変化するが、被加熱体より上流側で検出した水蒸気流量に応じて水蒸気流量や高周波出力を制御するので、被加熱体を通過して生成される水蒸気プラズマの温度を安定させやすい。
したがって、処理室に供給される水蒸気プラズマの温度や流量が安定し、水蒸気プラズマによる目的の殺菌効果を安定的に実現することができる。
特に、水蒸気流量と高周波出力とを同時に制御することで、より安定して水蒸気プラズマを生成させることができる。

【0010】

第２の発明によれば、より効果的に水蒸気流量と高周波出力とを同時に制御でき、より安定して水蒸気プラズマを生成させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、第１実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の概略図である。

【図2】図２は、第１実施形態の制御例を示したフローチャートである。

【図3】図３は、第２実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の概略図である。

【図4】図４は、第２実施形態の制御例を示したフローチャートである。

【図5】図５は、第３実施形態の制御例を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

［第１実施形態］
以下に、この発明の第１実施形態を説明する。図１は、この第１実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の概略図であり、図２は第１実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の制御例を示したフローチャートである。
第１実施形態の水蒸気プラズマ生成装置１は、図１に示すように、処理室２にホッパー３を介して投入される米糠などの粉末状の食品（処理対象）に照射して殺菌するための水蒸気プラズマを生成する装置である。処理室２の下方には殺菌処理済みの処理対象を回収する回収容器４が設けられている。

【0013】

また、上記水蒸気プラズマ生成装置１は、特許文献１に記載された従来のプラズマ生成装置と同様に、供給された水蒸気を水蒸気プラズマとして放出する加熱部５と、この加熱部５に供給される水蒸気を生成するボイラー６とを備えている。
上記加熱部５は、図示していない水蒸気通路が形成された導電性を有する被加熱体７の周囲に断熱材８を介してコイル９が巻きつけられ、このコイル９は、当該コイル９に高周波電力を供給するインバータ１０が接続されている。このインバータ１０には、その高周波出力を制御するための高周波出力制御部１０ａが備わっている。

【0014】

上記被加熱体７は水蒸気通路を構成する複数の貫通孔を備えた複数の円盤部材で構成されている。各円盤部材は、水蒸気の流れを基準に上流から下流に向かい並んで配置されている。そして、各円盤部材は、形成された貫通孔の数が異なり、水蒸気の流れを基準に上流から下流に向かって円盤部材に形成された貫通孔の数が少なくなるように組合わされている。これにより、水蒸気通路を通過する水蒸気が高圧になるようにしている（特許文献１参照）。
なお、上記コイル９は中空の導線で形成され、内部に、チラー装置１１から冷却水を供給することによって、コイル９の温度上昇を抑え、結果として電磁誘導による被加熱体の温度の安定化を図るようにしている。

【0015】

ボイラー６と加熱部５とは配管１２で接続されているが、この配管１２には、配管１２を通過して加熱部５内に供給される水蒸気の流量を制御するための水蒸気流量制御バルブ１３と、配管１２内の水蒸気流量を検出する流量検出手段である流量計１４とが設けられている。流量計１４は、水蒸気流量制御バルブ１３の下流側に配置されている。流量計１４は、その検出値に応じた検出信号を、上記インバータ１０の高周波出力制御部１０ａに対して出力する。

【0016】

また、水蒸気流量制御バルブ１３は、その開度を制御する水蒸気流量制御部１３ａを備えている。
さらに、処理対象が供給される処理室２には、その内部温度を検出する温度計１５が設けられている。

【0017】

［作用・効果等］
上記のように構成された水蒸気プラズマ生成装置を用いて、処理室２内の処理対象に水蒸気プラズマを照射する際には、ボイラー６で生成された水蒸気の配管１２における水蒸気流量に応じて、インバータ１０の高周波出力を制御して、被加熱体の温度を制御し、水蒸気プラズマの温度を制御する。この第１実施形態では、高周波出力制御部１０ａが、上記流量計１４の検出流量に応じて動作し、インバータ１０の高周波出力を制御する高周波出力制御手段である。上記高周波出力制御部１０ａによる高周波出力の制御を、図２に示すフローチャートにしたがって説明する。

【0018】

まず、処理対象が決定したら、その種類と処理室２への供給速度等に応じて、ボイラー６から加熱部５へ供給する水蒸気流量が設定流量（予め設定した設定値）Ａになるように水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御するとともに、高周波出力制御部１０ａによってインバータ１０の高周波出力を設定出力Ｗ１に制御する（ステップＳ１）。これら設定流量Ａと設定出力Ｗ１とは、処理対象の種類及び処理量等に応じて、殺菌に必要な水蒸気プラズマ量と必要な温度とを基に予め決定された値である。

【0019】

ステップＳ２では、流量計１４が水蒸気流量を検出し、その検出流量Ｆ１に対応する検出信号をインバータ１０の高周波出力制御部１０ａへ送信する。
ステップＳ３で、検出流量Ｆ１と上記設定流量Ａとを対比し、検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多い場合にはステップＳ４に進み、高周波出力制御部１０ａは、高周波出力Ｗを上昇させてからステップＳ８へ進む。例えば、ステップＳ４では、高周波出力制御部１０ａは、検出流量Ｆ１と設定流量Ａの差分（Ｆ１－Ａ）に応じて高周波出力Ｗを増加させる。ステップＳ３で検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多い場合には（Ｆ１＞Ａ）、加熱部５に供給されて加熱される水蒸気流量が設定流量Ａより多くなるため、生成される水蒸気プラズマの温度が目的より低くなることが想定される。したがって、ステップＳ４では高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを増加させて温度低下を抑えるようにする。

【0020】

一方、ステップＳ３で、検出流量Ｆ１が設定流量Ａ以下だった場合には（Ｆ１≦Ａ）、ステップＳ５に進み、さらに検出流量Ｆ１が設定流量Ａより少なければ（Ｆ１＜Ａ）、ステップＳ６へ進み、高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを減少させてからステップＳ８に進む。例えば、ステップＳ６では、高周波出力制御部１０ａは、検出流量Ｆ１と設定流量Ａの差分（Ａ－Ｆ１）に応じて高周波出力Ｗを減少させる。ステップＳ４で検出流量Ｆ１が設定流量Ａより少ない場合には、加熱部５に供給されて加熱される水蒸気流量が設定流量Ａより少なくなるため、生成される水蒸気プラズマの温度が目的より高くなることが想定される。したがって、ステップＳ６では高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを減少させて高温になり過ぎることを防止する。

【0021】

また、ステップＳ５で検出流量Ｆ１が設定流量Ａと同じ（Ｆ１＝Ａ）だった場合、ステップＳ７へ進み、高周波出力制御部１０ａは高周波出力Ｗを設定出力Ｗ１にしてからステップＳ８へ進む。ステップＳ５で検出流量Ｆ１が設定流量Ａと同じということは、検出流量Ｆ１が設定流量Ａということなので、ステップＳ７では高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを設定出力Ｗ１に制御して、生成される水蒸気プラズマを目的の温度に保つようにする。

【0022】

ステップＳ８で、処理の終了指令が入力されれば処理を終了し、終了指令の入力がなければステップＳ２に戻り、終了指令が入力されるまで、ステップＳ２からステップＳ８までを繰り返す。上記終了指令とは、インバータ１０の高周波出力制御部１０ａまたはインバータ１０の動作を停止させるオフ信号で、作業員が手動でスイッチを操作してもよいし、処理対象の回収完了などを検出して、高周波出力制御部１０ａに終了指令が自動的に入力されるようにしてもよい。

【0023】

なお、ステップＳ３～ステップＳ７は、検出流量Ｆ１が設定流量Ａに対して多いか、少ないか、あるいは等しいかを区別し、それに応じて高周波出力Ｗを制御するステップであればよく、その順序などは図２に示す通りでなくてもよい。
また、上記ステップＳ４やステップＳ６では、高周波出力の増減幅ΔＷを予め設定しておき、高周波出力制御部１０ａがその増減幅ΔＷ分だけ、高周波出力Ｗを増減させるようにしてもよい。
上記のようにこの第１実施形態は、加熱部５または被加熱体７の上流側で検出される水蒸気流量の変化に応じて、インバータ１０の高周波出力を制御し、生成される水蒸気プラズマの温度を目的の温度に保つようにしている。

【0024】

加熱部５で加熱され生成される水蒸気プラズマの温度は、加熱部５に供給される水蒸気の流量とインバータ１０の高周波出力の両方に応じて変化するが、一般にボイラーの構造等の理由からボイラー６から放出される水蒸気流量は変動しやすく、水蒸気プラズマ温度に対するその影響が大きい。そこで、この第１実施形態では、温度の大きな変動要因となる水蒸気流量に着目し、加熱部５の上流側で検出した水蒸気流量の変化に応じて高周波出力を制御することで、加熱部５で生成される水蒸気プラズマの温度を安定させるようにしている。

【0025】

その結果、処理室２内の処理対象に対し、常時安定した温度の水蒸気プラズマを照射でき、均一な殺菌処理を確実に実現できるようになる。
また、上記温度計１５によって処理室２内の温度を検知すれば、処理室２へ水蒸気プラズマが正常に供給されているか否かを監視することができる。

【0026】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態を説明する。図３は、この第２実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の概略図であり、図４は第２実施形態の水蒸気プラズマ生成装置の制御例を示したフローチャートである。
図３に示す第２実施形態の水蒸気プラズマ生成装置２０は、図１に示す第１実施形態と同様に、供給された水蒸気を高温の水蒸気プラズマとして処理室２に供給する加熱部５と、ボイラー６と、インバータ１０と、チラー装置１１とを備えている。図３において、図１と同じ符号を付した構成要素は、第１実施形態と同様に機能する。

【0027】

ただし、この第２実施形態では、水蒸気流量制御バルブ１３の水蒸気流量制御部１３ａが、外部から入力される信号に応じて水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御する機能を有する。水蒸気流量制御部１３ａには流量計１４の検出信号を入力する信号線が接続され、水蒸気流量制御部１３ａは、流量計１４の検出信号に応じて水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御している。一方、この第２実施形態では、流量計１４の検出信号がインバータ１０の高周波出力制御部１０ａには入力されない。すなわち、インバータ１０の高周波出力制御部１０ａが流量計１４の検出信号を基に高周波出力Ｗを制御するようなことはしていない。その他の構成は、第１，第２実施形態とも同じである。

【0028】

［作用・効果等］
第２実施形態では、流量計１４で検出される水蒸気流量に基づいて、水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御する。水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御することで、水蒸気流量が制御され、処理室２に供給する水蒸気プラズマを安定させるようにしている。
この第２実施形態では、上記水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御する水蒸気流量制御部１３ａが、流量計１４の検出流量に応じて動作し、水蒸気流量を制御する水蒸気流量制御手段である。

【0029】

第２実施形態における、水蒸気流量の制御を、図４に示すフローチャートにしたがって説明する。
この第２実施形態でも、ステップＳ１１では、処理対象の種類と処理室２への供給速度等に応じて、ボイラー６から加熱部５へ供給する水蒸気流量と、インバータ１０の高周波出力とを、それぞれ設定流量Ａ、設定出力Ｗ１に制御する。これら設定流量Ａと設定出力Ｗ１とは、処理対象の種類及び処理量等に応じて、殺菌に必要な水蒸気プラズマ量と必要な温度とを基に予め決定された値である。

【0030】

ステップＳ１２では、流量計１４が水蒸気流量を検出し、その検出流量Ｆ１に対応した検出信号を水蒸気流量制御バルブ１３の水蒸気流量制御部１３ａへ送信する。
ステップＳ１３で、水蒸気流量制御部１３ａは、検出流量Ｆ１と上記設定流量Ａとを対比し、検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多い場合にはステップＳ１４に進み、水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量制御バルブ１３の開度を小さくして流量を減少させてからステップＳ１７へ進む。例えば、ステップＳ１４では、水蒸気流量制御部１３ａは、検出流量Ｆ１と設定流量Ａの差分（Ｆ１－Ａ）に応じて水蒸気流量制御バルブ１３の開度を小さくする。ステップＳ１３で検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多い場合には、生成される水蒸気プラズマの温度が目的より低くなることが想定される。したがって、ステップＳ１４では水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量Ｆを減少させて水蒸気プラズマの温度低下を抑えるようにする。

【0031】

一方、ステップＳ１３で、検出流量Ｆ１が設定流量Ａ以下だった場合にはステップＳ１５へ進み、さらに検出流量Ｆ１が設定流量Ａより小さければステップＳ１６へ進んで水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量制御バルブ１３の開度を大きくなるように制御して水蒸気流量Ｆを増加させてからステップＳ１７に進む。例えば、ステップＳ１６では、水蒸気流量制御部１３ａは、検出流量Ｆ１と設定流量Ａの差分（Ａ－Ｆ１）に応じて水蒸気流量制御バルブ１３の開度を大きくする。ステップＳ１５で検出流量Ｆ１が設定流量Ａより小さい場合には、加熱部５に供給される水蒸気流量が設定流量Ａより少ないため、生成される水蒸気プラズマの温度が目的より高くなることが想定される。したがって、ステップＳ１６では水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量Ｆを増加させ、水蒸気プラズマが高温になり過ぎることを防止している。

【0032】

また、ステップＳ１５で検出流量Ｆ１と設定流量Ａとが等しい場合には、水蒸気流量制御部１３ａは特別な制御をせず、ステップＳ１２へ戻る。つまり、設定流量Ａを維持し、水蒸気プラズマを目的の温度に保つようにしている。

【0033】

ステップＳ１７では、処理の終了指令が入力されれば処理を終了し、終了指令がなければステップＳ１２に戻り、終了指令が入力されるまで、ステップＳ１２からステップＳ１７までを繰り返す。上記終了指令とは、上記第１実施形態の場合と同じである。

【0034】

また、ステップＳ１３～ステップＳ１６は、検出流量Ｆ１が設定流量Ａに対して大きいか、小さいか、あるいは等しいかを区別し、それに応じて水蒸気流量Ｆを制御するステップであればよく、その順序などは図４に限定されない。
また、上記ステップＳ１４やステップＳ１６では、水蒸気流量の増減幅ΔＦを予め設定しておき、その増減幅ΔＦ分の水蒸気流量Ｆが増減されるように、水蒸気流量制御部１３ａが、水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御するようにしてもよいし、設定流量Ａに一気に近づけるように水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御して水蒸気流量Ｆを増減するようにしてもよい。

【0035】

上記のようにこの第２実施形態は、水蒸気流量の変化に応じて、水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御して水蒸気流量Ｆを制御し、生成される水蒸気プラズマの温度を目的温度に保つようにしている。
加熱部５で生成される水蒸気プラズマの温度は、加熱部５に供給される水蒸気の流量とインバータ１０の高周波出力の両方に応じて変化するが、この第２実施形態では、インバータ１０の高周波出力は、第１実施形態のように流量計１４の検出信号を基に制御するようなことはしていない。

【0036】

第２実施形態は、ボイラー６から放出される水蒸気流量は変動しやすく、インバータ１０が、設定された出力値を安定して出力できる装置である場合に、特に有効に機能し、一定の温度と一定の量の水蒸気プラズマを生成できる。その結果、処理室２内の処理対象に対し、常時安定した温度と量の水蒸気プラズマを照射でき、均一な殺菌処理が確実にできる。
また、上記温度計１５によって処理室２内の温度を検知すれば、処理室２へ水蒸気プラズマが正常に供給されているか否かを監視することができる。

【0037】

［第３実施形態］
図５を用いて、第３実施形態を説明する。図５は、第３実施形態の制御例を示したフローチャートである。
第３実施形態の水蒸気プラズマ装置は、図示していないが、図１に示した第１実施形態の水蒸気プラズマ生成装置１の水蒸気流量制御バルブ１３の水蒸気流量制御部１３ａに、図３の第２実施形態と同様に、流量計１４の検出信号が入力されるようにしている。つまり、第３実施形態は、水蒸気の検出流量に応じて動作する水蒸気流量制御手段と、水蒸気の検出流量に応じて動作してインバータの高周波出力を制御する高周波出力制御手段とを備えている。
その他は、第１実施形態と同様の構成である。したがって、上記第１実施形態と同様の構成要素には、図１と同じ符号を用い、以下の説明にも図１を参照する。

【0038】

［作用・効果等］
この第３実施形態は、ボイラー６から放出される水蒸気の配管１２における検出流量に応じて、水蒸気流量制御バルブ１３の開度及び、インバータ１０の高周波出力を制御するものである。これらの制御を図５のフローチャートにしたがって説明する。

【0039】

まず、ステップＳ２１で、上記他の実施形態と同様に、水蒸気流量Ｆと高周波出力Ｗとが、処理対象の種類と量に応じた設定流量Ａと設定出力Ｗ１とに設定される。
ステップＳ２２で流量計１４が配管１２の水蒸気流量を検出し、その検出信号が水蒸気流量制御バルブ１３の水蒸気流量制御部１３ａとインバータ１０の高周波出力制御部１０ａに入力される。
ステップＳ２３で、上記水蒸気流量制御部１３ａ及び高周波出力制御部１０ａに入力された検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多ければステップＳ２４に進み、検出流量Ｆ１が設定流量Ａ以下ならステップＳ２７に進む。

【0040】

ステップＳ２４では水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御して水蒸気流量Ｆを減少させ、ステップＳ２５で高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを増加させる。
上記ステップＳ２３からステップＳ２４に進むのは、検出流量Ｆ１が設定流量Ａより多い場合なので、加熱部５から放出される水蒸気プラズマの温度が低くなると想定されるが、ステップＳ２４で水蒸気流量Ｆを減少させるとともにステップＳ２５で高周波出力Ｗを増加させることで、水蒸気プラズマの温度を速やかに上昇させることができる。

【0041】

その後、ステップＳ２６で高周波出力Ｗを、ステップＳ２５で増加させる前（元）の出力値に戻してステップＳ３２に進む。ここで、高周波出力制御部１０ａは、高周波出力Ｗの増加を開始させた時点から予め設定した時間経過後、高周波出力Ｗを前（元）の出力値に戻す。これにより、ステップＳ２４，Ｓ２５によって水蒸気プラズマの温度が急上昇しても上がり過ぎることを防止できる。

【0042】

一方、検出流量Ｆ１が設定流量Ａより少ない場合には、ステップＳ２７からステップＳ２８に進み、水蒸気流量制御部１３ａが水蒸気流量制御バルブ１３の開度を制御して水蒸気流量Ｆを増加させる。さらに、ステップＳ２９で高周波出力制御部１０ａがインバータの高周波出力Ｗを減少させる。これによって、水蒸気流量Ｆが設定流量Ａよりも少なくて高くなり過ぎた水蒸気プラズマ温度を、速やかに下げることができる。

【0043】

その後、ステップＳ３０で高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを、ステップＳ２９で低下させる前（元）の出力値に戻してステップＳ３２へ進む。ここで、高周波出力制御部１０ａは、高周波出力Ｗを低下開始させた時点から予め設定した時間経過後、前（元）の出力値に戻す。これにより、ステップＳ２８，Ｓ２９によって水蒸気プラズマの温度が急降下しても下がり過ぎることを防止できる。

【0044】

また、検出流量Ｆ１と設定流量Ａとが等しい場合には、ステップＳ２７からステップＳ３１に進み、高周波出力制御部１０ａが高周波出力Ｗを設定出力Ｗ１にしてステップＳ３２へ進む。
そして、ステップＳ３２で、終了指令が入力されるまで、ステップＳ２２へ戻り、ステップＳ２２～ステップＳ３１までの処理を繰り返す。

【0045】

なお、ステップＳ２４やステップＳ２８で増減する水蒸気流量の増減幅ΔＦを、予め設定しておいてもよいし、検出流量Ｆ１が設定流量Ａになるまで増減させてもよい。
ステップＳ２５やステップＳ２９で、増減させる高周波出力Ｗの増減幅ΔＷも予め設定しておけばよい。

【0046】

この第３実施形態では、ボイラー６から放出される水蒸気流量の変動によって水蒸気プラズマ温度が上下した場合、水蒸気流量Ｆと高周波出力Ｗの両方を制御することで、水蒸気プラズマ温度を速やかに目的の温度に戻すことができる。その結果、処理室２内の処理対象に対し、常時安定した温度の水蒸気プラズマを照射でき、均一な殺菌処理ができる。
また、上記温度計１５によって処理室２内の温度を検知すれば、処理室２へ水蒸気プラズマが正常に供給されているか否かを監視することもできる。

【0047】

なお、上記第１～第３実施形態では、水蒸気流量を制御する水蒸気流量制御手段として、水蒸気流量制御バルブ１３及び水蒸気流量制御部１３ａを例にしているが、水蒸気流量制御手段はバルブの開度制御に限らない。例えば、ボイラー６のパワーを制御し、生成される水蒸気流量を制御することもできる。

【0048】

また、処理室２に供給される水蒸気プラズマの温度は、水蒸気流量Ｆ及び高周波出力Ｗだけでなく、装置の設置環境の影響も受ける。例えば、環境温度に応じて、水蒸気流量や高周波出力を制御するようにしてもよい。

【0049】

さらに、処理室２へ供給される水蒸気プラズマの量や温度を安定させたとしても、処理室２に供給される被処理対象の量や特性に偏りがあれば、均一な処理が難しい場合もある。例えば、処理室２への処理対象の投入速度が一定でなかったり、処理対象の含水量などが部分的に異なっていたりした場合には、均一な処理ができない可能性がある。
このように処理対象が不均一な場合には、処理中の処理室２内の温度も変動するので、上記温度計１５によって検出された処理室２内の温度変化を、上記水蒸気流量制御部１３ａや高周波出力制御部１０ａにフィードバックして、水蒸気流量や高周波出力を制御するようにしてもよい。

【産業上の利用可能性】

【0050】

短時間での殺菌処理に有用である。

【符号の説明】

【0051】

１，２０ 水蒸気プラズマ生成装置
２ 処理室
５ 加熱部
６ ボイラー
７ 被加熱体
９ コイル
１０ インバータ
１０ａ （高周波出力制御手段）高周波出力制御部
１３ 水蒸気流量制御バルブ
１３ａ （水蒸気流量制御手段）水蒸気流量制御部
１４ （流量検出手段）流量計

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】