過熱水蒸気とは？熱放射性ガス

過熱水蒸気とは？熱放射性ガス
（１）水の状態と過熱水蒸気について
（水）
（水+蒸発）
（過熱水蒸気）
水蒸気
飽和水
蒸発
過熱度
100℃
飽和蒸気
0℃
419.1KJ
（100kcal）
2,256.9KJ
（539.1kcal）
419.1Mpa
（100.1℃）
KJ/㎏
kcal/㎏
2676Mpa
（639.2℃）
100℃で蒸発した飽和水蒸気を常圧のまま
温度（℃）
100
160
240
300
400
容積（?/㎏）
1,729 2,025 2,406 2,691 3,164
熱量（kcal/㎏） 638.9 667.9 705.7 734.3 782.8
更に高温度に加熱した無色透明のＨ
2Ｏガス
過熱度＝過熱蒸気温度−飽和蒸気温度
過熱水蒸気による加熱パワーの特長
過熱水蒸気による加熱パワーの特長
熱風加熱
過熱水蒸気
過熱水蒸気
(0.48cal/g/℃)
放射率：0.22
輻射伝熱対流伝熱
凝縮水
(539cal/g)
凝縮伝熱
加熱空気（熱風）
(0.24cal/g/℃)
放射率：0
対流伝熱
空気がないから、これらの熱を直接伝えることがポイントとなる
過熱水蒸気の熱効率特性（Ｉ−１．（２）無酸素、対流、放射、凝縮の
複合伝熱(3つのパワー）、正確な制御性がある、常圧下で可能
過熱水蒸気の歴史
• 過熱水蒸気そのものの発見は、Ｈａｕｓｂｒａ
ｎｄ，Ｅ．1912年、ＤｒｙｉｎｇｂｙＭｅａｎｓｏｆ
ＡｉｒａｎｄＳｔｅａｍ．
• Lane A.M and S.Stern. Application of
Superheated Vapor Atmospheres to drying.,
Mechanical Engineering, 78, 423, 1956.
• 第34回Ｉｎｔ．Ｃｏｎｆ．Ｅｎｖｉｒｏｎ．Ｓｙｓｔｅｍｓ．，
ＵＳＡ，2004-01-2354(論文番号）閉鎖系
での過熱水蒸気の多目的利用
共同研究開発のきっかけ
大阪府立大学
環境浄化技術のひとつとして
過熱水蒸気を研究
シャープ
環境、健康に貢献できる商品開発
・業務用過熱水蒸気調理器に注目
・家庭用調理機として利用を検討
過熱水蒸気技術を加熱、調理へ応用
新規な出口で両方のマッチングが可能で、産学連携のモデルとなった。
エネルギー・環境総合フォーラム2005
過熱水蒸気で実用化してきたもの
用途
内容および研究形態
適用温度と用いた特徴
脱臭処理
悪臭ガスの分解
200−900 度
（醤油粕）
Ａ，Ｂ，Ｃ
食品残渣および廃棄物の乾
500−800 度
食品残渣処理
燥･炭化（企業との共同研究）Ａ，Ｂ，Ｃ
調理器
有機性廃棄物処理
用途別炭化
有害物質の分解
有害物質の抽出除去
小型･家庭用調理器開発
250−300 度
（企業との共同研究）
Ａ，Ｂ
有機性廃棄物の乾燥･減容処
400−600 度
理（企業との共同研究）
Ｂ，Ｃ
廃木材･竹の炭化、燃料への
300−800 度
転用
Ａ，Ｃ
ダイオキシン類の分解（企業
400−500 度
との共同研究）
Ａ，Ｄ
土壌中のダイオキシンの抽
200−400 度
出、青果物からの農薬除去
Ｄ
（企業との共同研究）
殺菌
米糠等の資源化有効化のた
130−300 度
めの殺菌（企業との共同研
究）
青果物の安全･安心ロジステ
140−230 度
ィクスのための殺菌（企業と
前処理･工程改変
の共同研究）
Ａ，Ｂ，Ｄ
剪定枝などの殺菌と生物変
100−160 度
換促進（企業との共同研究）Ｂ，Ｄ
加工法
ロープ熱加工による品質向
それぞれの融点より 10 度低
上（企業との共同研究）
い温度を採用
Ｂ，Ｄ，Ｅ
A:無酸素
Ｂ：対流･放射･凝縮の複合伝熱
Ｃ：過熱度
Ｄ：制御性
Ｅ：常圧下利用
過熱水蒸気の作り方
間接加熱法
直接（電気）加熱方式
①オイル燃焼法
②ガス燃焼法
シャープ方式
ヒーターの表面積を大きくする
小型化
熱媒体（ＰＣＭなど）、圧縮方式、高温
廃熱利用、その他については省略
高効率
制御容易
Ｉ−3
過熱水蒸気発生装置全体
写真ーＢ
殺菌、焙煎
写真−Ｃ
抽出、分解
写真−Ｄ
炭化、分解
写真−Ａ全体
健康・おいしさを基本にした高品位調理メカニズム
高温部分での低酸素、無
酸素条件による
ビタミンCの分解抑制や
不飽和脂肪酸の酸化抑制
脱油：過熱水蒸気の誘電率
の低下よる油脂の溶かしこ
みと凝縮熱による食品中の
油の融解、さらに粘度の低
下により食品の表面に染み
出し、凝縮水と融合して、
油敵となり落下あるいは洗
い落とされる。
塩表面への凝縮水の付着、
これにより表面にある塩分
の洗い流し、塩分濃度が生
じる。さらに加熱による食
品のより、拡散速度の上昇
により、内から外への塩分
の移動が起り、凝縮水の滴
りにより塩分が除去
II−１
高品位に仕上がる
高品位に仕上がる
・表面はパリット、内部はジューシーに仕上がる
＋
−
０食品の水分変化量
スチーム
過熱水蒸気凝縮
熱風加熱
凝縮
復元
乾燥
乾燥
表面
内部
内部
表面
内部
太線：食品表
面
破線：食品内
部
スチーム
内外とも
ベタツキ
過熱水蒸気
表面ﾊﾟﾘｯ
中部ｼﾞｭｰｼｰ
表面
加熱時間
熱風加熱
内外とも
乾燥しすぎ
・内部の細胞組織が崩れ難い
鶏肉の組織写真（表面から5ｍｍ程度内部の部分）
過熱水蒸気加熱
加熱前
(生)
筋原繊維は
分解してい
るが、構造
は保持して
いる。
500n
m
500n
m
筋原繊維
熱風加熱
細胞液
グリコー
ゲン
500n
m
アクチン･ミオシン(蛋白質)
筋原繊維が
分解し凝集
して、構造
が完全に破
壊されてい
る。
撮影：花市電子顕微鏡技術
研究所
過熱水蒸気の今後の展開
• 低温部分：食品・野菜の殺菌、果実の剥離、
果実の表面殺菌・鮮度保持、食品加工プロ
セス、閉鎖系(宇宙空間など)の総合利用、
調理への安全・安心、LOHAS、おいしさ、ス
ローフーズへの利用
• 中温部分：有害物質の抽出、分解
• 高温部分：脱臭、機能性炭化、新素材開発
• 発熱体の開発、過熱水蒸気の性質(特化）
大学側から見た産学連携の現
状と今後の課題
• 大学の現状：運営から経営への切替ある
いは大学の役割の交替ができていない
• 大学教育の変革：基礎と応用の連携、自
己のアイデアをロジカルに、人の話をコン
パクト化(100字にまとめる）、リーダーシッ
プの涵養
• 3つのきょうそうの導入：民(競争）、学(協創
知識から智恵への変換)、官(協奏：コンダ
クターとしての役割）
技術シーズの概要：温故知新
• 常圧でどこでも使える •
• 使用した過熱水蒸気 •
は水に戻る
• 水に戻った状態で不 •
純物を除くか、あるい
は途中で除く
• 過熱水蒸気の中で分 •
解できる
資源循環型である
過熱水蒸気をいかに
効率的に作るか
過熱水蒸気を以下に
効率的に利用できる
か
再生可能エネルギー
を利用すれば、環境
負荷は限りなく小さい
産学協同成果：家庭用調理器ウォターオーブン｢ヘルシオ」
の商品開発
過熱水蒸気の特性を利用した健康調理技術と技術のイビ
デンス実証と究極のものづくり
調理における加熱方法の特色
一般(直接）加熱
調理
電子レンジ（誘電加熱）
水蒸気
直接(外部と内部）
食品
火力(熱源）：ガ
ス、電機(ヒー
ター)、炭、蒔き
直接加熱‐焼く間
接加熱‐鍋、釜、Ｉ
Ｈ加熱
電機（マイクロウエー
ブ（2,450Mhz)
P=E2・f・tanδε
直接自己発熱、
加熱ムラ（こげ、
炭化、燃焼）
食品（誘電体)も性質(電磁波
受けて発熱)を利用するので
不均一、導電性の容器は使
用不可
歩留まり低い
アルミホイル使用不可
酸素あり
過熱水蒸気（誘導加熱）
酸素あり
3つの力を持つ放射性ガス：
凝縮伝熱、対流伝熱、輻射伝
熱
電子レンジと直接加熱効果を
持つ
無(低）酸素、高品位、健康、
歩留まり効果（大）
国・自治体の研究開発支援制度の
活用：産学新しいビジネスチャンス
LOHAS（
Lifestyles of
Health and
Sustainabilityの
略）とは、健康と
環境を志向する
新しいライフスタイ
ル
•
•
ポール・レイ博士は、1986年から15年
間にわたり15万人を対象に調査をし
た結果、全米の大人の26％（5000万
人）が、ある明確な志向を持った層で
あることを発見。それは、40年前には
ほとんど見られなかった新しい価値
観、世界観、ライフスタイル
オーガニック食品、代替医療、ハーブ、
ヨガ、太極拳、メディテーション、エコ
ロジカルな住宅や製品、ガーデニン
グなど、LOHASに関連するさまざま
な産業は全米で2268億ドル（2000年
度）という巨大な市場

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