(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水蒸気生成用の水を毛細管作用によって外側面から吸水して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して過熱水蒸気を前記中空部内に発生させる過熱水蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記水を吸水する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸水した前記水が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の水を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱水蒸気発生装置。
【請求項２】
前記細孔から前記中空部に流出した過熱水蒸気を該中空部から多孔質体外に送出する過熱水蒸気送出手段が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項３】
前記発熱体は、間隔を隔てて前記内壁面に接触し又は近接する電熱線からなり、前記電熱線近傍の内壁面には、該電熱線の発熱によって表面が乾燥した乾燥帯域が形成され、湿潤な内壁面帯域が、前記乾燥帯域の間の前記内壁面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項４】
前記中空部は、円形断面を有し、前記発熱体は、前記中空部の内周面に接触し又は近接し且つ軸芯を該中空部の軸線方向に配向したコイル状電熱体からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項５】
前記第２多孔質体は、アルミナ質、ムライト質又は炭化珪素質のセラミックチューブからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項６】
前記第１多孔質体は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率、１０ｘ１０-6／℃以上の線膨張率、５０％を超える気孔率（空隙率）を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項７】
水蒸気生成用の水を毛細管作用によって外側面から吸水して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して過熱水蒸気を前記中空部内に発生させる過熱水蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記水を吸水する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸水した前記水が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の水を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有し、
前記第２多孔質体は更に、前記第１多孔質体の平均細孔径及び／又はモード径よりも小さい平均細孔径及び／又はモード径を有するとともに、前記第２多孔質体の細孔の最小径が前記第１多孔質体の細孔の最小径よりも小さく、前記第２多孔質体の細孔の最大径が前記第１多孔質体の細孔の最小径よりも大きく、しかも、前記第２多孔質体の細孔の最大径が前記第１多孔質体の細孔の最大径より小さい細孔径分布を有することを特徴とする過熱水蒸気発生装置。
【請求項８】
前記第１多孔質体は、陽イオン交換能を有し且つ耐熱性を有する多孔質の無機イオン交換体を少なくとも部分的に含むことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の過熱水蒸気発生装置。
【請求項９】
水蒸気生成用の水を多孔質体の毛細管作用によって吸水し且つ前記多孔質体の中空部の内壁面に供給し、該中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生方法において、
毛細管作用により外側面から前記水を吸水する前記第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴内又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを用い、該第２多孔質体の管内領域によって前記中空部を形成するとともに、前記第２多孔質体の外側に前記第１多孔質体を配置して、前記第１多孔質体が吸水した水を第１及び第２多孔質体の毛細管作用により前記中空部に向けて供給し、
５００℃以上の表面温度を有する前記発熱体の発熱によって前記第２多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生方法であり、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱水蒸気発生方法。
【請求項１０】
前記発熱体として、間隔を隔てて前記内壁面に接触し又は近接する電熱線を用い、前記電熱線の発熱によって該電熱線近傍の前記内壁面に乾燥帯域を形成するとともに、湿潤な内壁面帯域を前記乾燥帯域の間の前記内壁面に形成することを特徴とする請求項９に記載の過熱水蒸気発生方法。
【請求項１１】
前記内壁面と前記電熱線との接触部分の熱流束を１MW/m2以上に設定することを特徴とする請求項１０に記載の過熱水蒸気発生方法。
【請求項１２】
前記第１多孔質体を無機イオン交換体によって少なくとも部分的に構成し、前記無機イオン交換体によってスケール成分を除去した水を前記第２多孔質体の毛細管作用によって前記内壁面に供給することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の過熱水蒸気発生方法。
【請求項１３】
蒸気生成用の液体を毛細管作用によって外側面から吸液して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して過熱蒸気を前記中空部内に発生させる過熱蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記液体を吸液する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸液した前記液体が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の液体を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱蒸気発生装置。
【請求項１４】
蒸気生成用の液体を多孔質体の毛細管作用によって吸液し且つ前記多孔質体の中空部の内壁面に供給し、該中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生方法において、
毛細管作用により外側面から前記液体を吸液する前記第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴内又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを用い、該第２多孔質体の管内領域によって前記中空部を形成するとともに、前記第２多孔質体の外側に前記第１多孔質体を配置して、前記第１多孔質体が吸液した液体を第１及び第２多孔質体の毛細管作用により前記中空部に向けて供給し、
５００℃以上の表面温度を有する前記発熱体の発熱によって前記第２多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生方法であり、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱蒸気発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法に関するものであり、より詳細には、多孔質体の毛管給水作用と発熱体の加熱作用とを用いて極めて短時間に過熱水蒸気を発生させることができる過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
飽和水蒸気温度以上に加熱された過熱水蒸気が各種プラントのプロセスにおいて工業的に使用され、或いは、木材、食品、医療機材等の乾燥、加過熱、殺菌等の用途に使用されている。近年、このような過熱水蒸気を利用した家庭用調理器等が市場に普及しつつあり、過熱水蒸気の用途は、近年殊に拡大している。この種の家庭用調理器等では、水槽内の水に電熱ヒータを浸漬して水槽の水を加熱し、水の気化によって発生した水蒸気を再加熱することによって過熱水蒸気を発生させている。例えば、特開2004-186103号公報（特許文献１）には、水蒸気生成ヒータ及び水蒸気過熱ヒータを備えた調理器用の水蒸気発生装置が開示されている。この方式の装置では、水を気化して水蒸気を生成する水蒸気発生工程と、水蒸気を過熱する水蒸気過熱工程とからなる二段階の工程を段階的に実行する比較的複雑な装置構成が採用される。しかし、このような方法で過熱水蒸気を発生させる場合、装置構造が大型化するとともに、装置の起動から水蒸気発生までの予工程にかなりの時間が必要となる。このため、簡易な装置又は方法で迅速に過熱水蒸気を発生させることができる装置の開発が要望されている。
【０００３】
本発明者等は、複雑な装置構成を採用することなく、過熱水蒸気を迅速に発生させることができ、しかも、制御性及び応答性に優れた過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法を開発し、特願2007-15920号（特開2009-248042号公報（特許文献２）)において提案している。
【０００４】
図１１及び図１２は、特許文献２に記載された過熱水蒸気発生装置の構成を示す概略斜視図及び縦断面図である。
【０００５】
過熱水蒸気発生装置Ａは、多孔質体Ｂ、液槽Ｃ、過熱水蒸気送出管Ｄ及びコイル状発熱体Ｅを有する。発熱体Ｅは多孔質体Ｂの中空部Ｎに配置される。中空部Ｎは、円形断面の水蒸気流路を構成する。過熱水蒸気送出管Ｄの上流端が中空部Ｎの出口開口部に接続される。過熱水蒸気送出管Ｄの下流端は、外部装置（図示せず）に接続され、或いは、外部装置の内部領域に連通する。コイル状ニクロム線又はカンタル線等の電熱線からなる発熱体Ｅには、リード線Ｆが接続される。電圧計及び電流計を含む電気回路がリード線Ｆの端子に接続される。電気回路は交流電源に接続される。水質浄化装置Ｇが液槽Ｃと関連して過熱水蒸気発生装置Ａに設けられる。給水管Ｊが水質浄化装置Ｇの流入口に接続され、補給水供給管Ｋが水質浄化装置Ｇの流出口に接続される。
【０００６】
水質浄化装置Ｇは、浄化した水を液槽Ｃ内に供給する。多孔質体Ｂは液槽Ｃの液浴に少なくとも部分的に浸漬される。液浴の補給水Ｗは、多孔質体Ｂの毛細管現象によって多孔質体Ｂに吸水され、多孔質体Ｂ内を発熱体Ｅに向かって内方に流動する。発熱体Ｅに通電すると、発熱体Ｅの表面温度は５００℃以上の高温に加熱され、中空部Ｎの内周面細孔部に形成されるメニスカスの液膜部において急峻な水の蒸発が生じる。多孔質体Ｂとして、比較的低い熱伝導率の素材、例えば、耐火断熱レンガを採用することにより、多孔質体Ｂの放熱が抑制され、発熱体Ｅの発熱は、集中的且つ効果的に水を気化させるので、通電開始後に水の気化・過熱が開始するまでの時間を大幅に短縮できる。この構成の過熱水蒸気発生装置の試作機は、３００〜４００℃の過熱水蒸気を通電開始後の約１０秒経過時に発生させることが既に確認されており、従って、上記構成の過熱水蒸気発生装置によれば、極めて短時間且つ効率的に過熱水蒸気を生成することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開2004-186103号公報
【特許文献２】特開2009-248042号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように多孔質体を用いた過熱水蒸気発生装置においては、断熱性能が劣り、従って、高い熱伝導率を有する緻密な組織の多孔質体を用いた場合、発熱体が発熱した比較的多量の熱が多孔質体の外側に放熱してしまうので、発熱体は、水を効果的に気化・過熱し難く、従って、装置の熱効率、起動性、制御性及び応答性を所望の如く確保し難い。このため、このような過熱水蒸気発生装置では、多孔質体の毛細管作用を確保するのみならず、多孔質体の断熱性能（従って、低い熱伝導率）を確保することが求められる。しかしながら、十分な毛細管作用を発揮し、しかも、熱伝導率が低い多孔質体は、一般に硬度が低く、或いは、表面が比較的脆弱な性質を有するので、耐スポーリング性能（耐剥離性能）が一般に劣る。
【０００９】
これに対し、多孔質体に接触する発熱体は熱膨張・収縮挙動を繰り返するので、多孔質体の表面に対して繰り返し相対変位する。発熱体の外面は、このような相対変位により、多孔質体の中空部内壁面を擦過し、この結果、中空部内壁面の多孔質材料は、発熱体と中空部内壁面との摩擦接触により削られる状況が生じ易い。発熱体によって削られた微細な多孔質材料の粒体又は粉体が、過熱水蒸気とともに過熱水蒸気送出管に送出されると、多孔質体の微粉末等を不純物として含む過熱水蒸気が外部装置等に供給される結果を招くので、殊に食品、医療機材等の加熱、殺菌等の用途や、精密機械部品又は電子部品等の乾燥の用途においては、上記構成の過熱水蒸気発生装置を好適に使用し難い事情がある。
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、多孔質体の中空部に内装した発熱体によって過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法において、装置の熱効率、起動性、制御性及び応答性を損なうことなく、発熱体と多孔質体との摩擦接触により発生し得る微小粉体等が過熱水蒸気に含まれるのを確実に防止することができる過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記目的を達成すべく、水蒸気生成用の水を毛細管作用によって外側面から吸水して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して過熱水蒸気を前記中空部内に発生させる過熱水蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記水を吸水する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸水した前記水が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の水を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱水蒸気発生装置を提供する。
【００１２】
本発明は又、水蒸気生成用の水を毛細管作用によって外側面から吸水して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して過熱水蒸気を前記中空部内に発生させる過熱水蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記水を吸水する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸水した前記水が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の水を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有し、
前記第２多孔質体は更に、前記第１多孔質体の平均細孔径及び／又はモード径よりも小さい平均細孔径及び／又はモード径を有するとともに、前記第２多孔質体の細孔の最小径が前記第１多孔質体の細孔の最小径よりも小さく、前記第２多孔質体の細孔の最大径が前記第１多孔質体の細孔の最小径よりも大きく、しかも、前記第２多孔質体の細孔の最大径が前記第１多孔質体の細孔の最大径より小さい細孔径分布を有することを特徴とする過熱水蒸気発生装置を提供する。
他の観点より、本発明は更に、水蒸気生成用の水を多孔質体の毛細管作用によって吸水し且つ前記多孔質体の中空部の内壁面に供給し、該中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生方法において、
毛細管作用により外側面から前記水を吸水する前記第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴内又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを用い、該第２多孔質体の管内領域によって前記中空部を形成するとともに、前記第２多孔質体の外側に前記第１多孔質体を配置して、前記第１多孔質体が吸水した水を第１及び第２多孔質体の毛細管作用により前記中空部に向けて供給し、
５００℃以上の表面温度を有する前記発熱体の発熱によって前記第２多孔質体の細孔内で前記水を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生方法であり、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱水蒸気発生方法を提供する。
【００１３】
本発明は、耐スポーリング性及び熱伝導率が異なる異種多孔質体（第１及び第２多孔質体）を組み合わせてなる複合構造、或いは、二重管又は多重管構造の多孔質体によって過熱水蒸気発生装置の多孔質体を構成し、相対的に耐スポーリング性が優れ且つ相対的に熱伝導率が高い第２多孔質体（内側の多孔質体）によって上記中空部を形成するとともに、相対的に耐スポーリング性及び熱伝導率が低い第１多孔質体（外側の多孔質体）によって吸水及び断熱を行い、これにより、多孔質体全体の所望の吸水作用及び断熱性を確保するとともに、発熱体と多孔質体との摩擦接触により粉体等が発生するのを防止しようとしたものである。
【００１４】
即ち、本発明の上記構成によれば、各多孔質体（第１及び第２多孔質体）の毛細管作用を利用して中空部の内壁面に水蒸気生成用の水を供給することができ、しかも、内側の多孔質体（第２多孔質体）として、繰り返し熱衝撃性に強い物性の多孔質体を用いることにより、中空部内壁面の耐スポーリング性能（耐剥離性能）を向上し、発熱体と中空部内壁面との摩擦接触によって微細な多孔質材料の粒体又は粉体が中空部に発生するのを確実に防止することができる。また、第２多孔質体は、熱伝導率が相対的に低い第１多孔質体の内側に配置されるので、多孔質体全体の断熱性能を確保することができる。本発明者の実験によれば、このような複合構造の多孔質体を用いた過熱水蒸気発生装置は、単一構造の多孔質体を用いた過熱水蒸気発生装置と実質的に同一又は同等の熱効率、起動性、制御性及び応答性を発揮することができる。
【００１５】
また、本発明の概念は、過熱水蒸気の生成のみならず、多孔質体の毛細管現象によって吸い上げ可能な液体の気化及び過熱に適用し得る構成のものである。使用可能な液体として、各種液体燃料が挙げられる。
【００１６】
このような観点より、本発明は、蒸気生成用の液体を毛細管作用によって外側面から吸液して、中空部の内壁面に供給する多孔質体を有し、前記中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して過熱蒸気を前記中空部内に発生させる過熱蒸気発生装置において、
前記多孔質体は、毛細管作用によって外側面から前記液体を吸液する第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを有し、
前記第２多孔質体は、その管内領域によって前記中空部を形成し、前記第１多孔質体が吸液した前記液体が第１及び第２多孔質体の毛細管作用によって前記中空部に向けて供給されるように、前記第１多孔質体の内側に配置されており、
前記発熱体は、５００℃以上の表面温度を有し、その発熱によって前記第２多孔質体の細孔内の液体を気化させ且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させるように該中空部の内壁面に配置され、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱蒸気発生装置を提供する。
【００１７】
また、本発明は、蒸気生成用の液体を多孔質体の毛細管作用によって吸液し且つ前記多孔質体の中空部の内壁面に供給し、該中空部の内壁面に接触し又は近接し且つ該内壁面に沿って延びる発熱体によって前記多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生方法において、
毛細管作用により外側面から前記液体を吸液する前記第１多孔質体と、該第１多孔質体に形成された穴内又は中空域に挿入又は嵌入され、外側面を前記第１多孔質体の内側面に接触し又は近接して、前記第１多孔質体に囲まれた管体からなる第２多孔質体とを用い、該第２多孔質体の管内領域によって前記中空部を形成するとともに、前記第２多孔質体の外側に前記第１多孔質体を配置して、前記第１多孔質体が吸液した液体を第１及び第２多孔質体の毛細管作用により前記中空部に向けて供給し、
５００℃以上の表面温度を有する前記発熱体の発熱によって前記第２多孔質体の細孔内で前記液体を気化し且つ過熱して前記中空部内に過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生方法であり、
前記第２多孔質体は、前記第１多孔質体の耐スポーリング性及び熱伝導率よりも高い又は大きい耐スポーリング性及び熱伝導率を有するとともに、前記第１多孔質体の線膨張率及び気孔率よりも小さい線膨張率及び気孔率を有することを特徴とする過熱蒸気発生方法を提供する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法によれば、多孔質体の中空部に内装した発熱体によって過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法において、装置の熱効率、起動性、制御性及び応答性を損なうことなく、発熱体と多孔質体との摩擦接触により微小粉体等が発生するのを防止し、これにより、微小粉体等が過熱水蒸気に含まれるのを確実に防止することができる。
【００１９】
また、本発明の過熱蒸気発生装置及び過熱蒸気発生方法によれば、多孔質体の中空部に内装した発熱体によって過熱蒸気を生成する過熱蒸気発生装置及び過熱蒸気発生方法において、装置の熱効率、起動性、制御性及び応答性を損なうことなく、発熱体と多孔質体との摩擦接触により微小粉体等が発生するのを防止し、これにより、微小粉体等が過熱蒸気に含まれるのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明を適用した過熱水蒸気発生装置の好適な実施例を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＩ−Ｉ線における断面図である。
【図３】図３は、図１及び図２に示す過熱水蒸気発生装置の構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、気化・過熱装置の構成を示す斜視図である。
【図５】図５は、コイル状発熱体と多孔質体との関係を示す断面図である。
【図６】図６は、図５に示す"a"部分の拡大図である。
【図７】図７（Ａ）は、コイル状発熱体と中空部内壁面との接触部を示す拡大断面図であり、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、図７（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図８】図８は、図７（Ｂ）に示す"b"部分の拡大図である。
【図９】図９は、本発明の実施例に係る過熱水蒸気発生装置を備えた調理器の構成を示す概略断面図である。
【図１０】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）は、図９に示す過熱水蒸気発生装置を構成する気化・過熱装置の構造を示す平面図、正面図及び斜視図である。
【図１１】図１１は、従来技術に係る過熱水蒸気発生装置の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１２は、図１１に示す過熱水蒸気発生装置の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の好適な実施形態によれば、上記第２多孔質体の外側面は、第１多孔質体が吸水又は吸液した水又は液体を第２多孔質体の毛細管作用によって上記内壁面に供給するように、第１多孔質体の内側面に接触し又は近接しており、上記中空部に生成した過熱水蒸気又は過熱蒸気を中空部から多孔質体外に送出する過熱水蒸気送出手段又は過熱蒸気送出手段が、過熱水蒸気発生装置又は過熱蒸気発生装置に設けられる。
【００２２】
好ましくは、上記発熱体は、間隔を隔てて上記中空部の内壁面に接触し又は近接する電熱線からなり、電熱線近傍の内壁面には、電熱線の熱によって表面が乾燥した乾燥帯域が間隔を隔てて形成されるとともに、湿潤な内壁面帯域が、乾燥帯域の間に形成される。更に好ましくは、上記中空部は、円形断面を有し、上記発熱体は、中空部の内周面に接触し又は近接し且つ軸芯を中空部の軸線方向に配向したコイル状電熱体からなる。好ましくは、内壁面と電熱体との接触部分の熱流束は、1MW/m2以上に設定される。
【００２３】
本発明の更に好適な実施形態によれば、上記第２多孔質体は、上記第１多孔質体の穴又は中空部内に挿入又は嵌入されたアルミナ質、ムライト質又は炭化珪素質のセラミックチューブからなる。好ましくは、第１多孔質体は、０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下の熱伝導率、１０ｘ１０-6／℃以上の線膨張率、そして、５０％を超える気孔率（空隙率）を有する耐火断熱レンガ等の多孔質体からなり、第２多孔質体は、第１多孔質体に比べて熱伝導率が大きく、線膨張率が小さく、そして、気孔率が小さい（例えば、気孔率５０％以下の）比較的高強度のセラミックチューブからなる。例えば、第２多孔質体を構成するセラミックチューブは、第１多孔質体を構成する耐火断熱レンガに比べて１０倍以上の熱伝導率及び３０倍以上の圧縮強度を有する。なお、耐スポーリング性能は、一般に、熱伝導率が大きいほど高く、線膨張率が小さいほど高く、気孔率が小さいほど高く、そして、圧縮強度が大きいほど高い。耐火断熱レンガの耐スポーリング性能の試験方法は、「JIS R 2657 耐火煉瓦及び耐火断熱れんがのスポーリング試験方法」に規定されている。
【００２４】
好ましくは、第２多孔質体は、第１多孔質体の平均細孔径及び／又はモード径よりも小さい平均細孔径及び／又はモード径を有するとともに、第２多孔質体の細孔の最小径が第１多孔質体の細孔の最小径よりも小さく、第２多孔質体の細孔の最大径が第１多孔質体の細孔の最小径よりも大きく、しかも、第２多孔質体の細孔の最大径が第１多孔質体の細孔の最大径より小さい細孔径分布を有する。例えば、第１多孔質体は、５μm以上の平均細孔径を有し、第２多孔質体は、５μm未満の平均細孔径を有する。
【００２５】
本発明の或る好適な実施形態において、上記第１多孔質体は、陽イオン交換能を有し且つ耐熱性を有する多孔質の無機イオン交換体を少なくとも部分的に含む。第１多孔質体を少なくとも部分的に構成する無機イオン交換体は、第１多孔質体が吸水した水に含まれるスケール成分を除去する。無機イオン交換体のスケール除去作用により浄化された水は、上記第２多孔質体の毛細管作用によって中空部の内壁面に供給される。無機イオン交換体として、天然又は合成のゼオライトを主成分とする多孔質の成形体を好適に使用し得る。このような構成によれば、第２多孔質体の細孔出口部におけるスケール析出や、これに伴う細孔の閉塞を防止し、第２多孔質体の交換頻度を低減することができる。
【実施例１】
【００２６】
図１は、本発明を適用した過熱水蒸気発生装置の好適な実施例を示す縦断面図であり、図２は、図１のＩ−Ｉ線における断面図である。また、図３は、過熱水蒸気発生装置の構成を示す斜視図であり、図４は、気化・過熱装置の構成を示す斜視図である。
【００２７】
過熱水蒸気発生装置１は、金属製又はプラッチック製のケーシング２と、ケーシング２の端壁２１から外方に延びる過熱水蒸気給送管３と、ケーシング２内に収容された気化・過熱装置４と、気化・過熱装置４に補給水を供給するための給水装置５とから構成される。
【００２８】
ケーシング２は、全体的に直方体形状を有する函体又は容器からなり、前後の端壁２１、２２、頂壁２３、底壁２４および左右の側壁２５、２６を有する。ケーシング２の端壁２１には、一対の円形開口部２０が形成される。開口部２０は、例えば、10mmの直径を有する。ケーシング２の頂壁２３には、開口部２８を備えた隆起部２７が形成される。開口部２８には、給水装置５を構成する樹脂製の給水用ボトル５１が挿入される。ケーシング２は、例えば、幅100mm×高さ60mm×長さ140mmの外形寸法を有する（高さは、隆起部２７の高さを除く）。なお、ケーシング２は、必ずしも直方体の形態、或いは、直方体を組合わせた形態を有する筐体又は容器でなくとも良く、気化・過熱装置４を収容可能な任意の形態の筐体又は容器をケーシング２として使用し得る。
【００２９】
過熱水蒸気給送管３は、全体的に下方に湾曲した真円形断面の金属製管体からなる。過熱水蒸気給送管３の上流端３１は、端壁２１と接触することなくケーシング２の円形開口部２０を貫通し、後述する内管４１の下流側（吐出側）端部に接続される。過熱水蒸気給送管３の下流端３２は、調理器等の外部装置（図示せず）に接続され、或いは、外部装置の内部領域に開放される。過熱水蒸気給送管３は、気化・過熱装置４が生成した過熱水蒸気Ｓを外部装置に送出する。
【００３０】
気化・過熱装置４は、ケーシング２内に配置された多孔質体４０と、多孔質体４０内に配置された多孔質の内管４１と、内管４１の管内領域に配置されたコイル状発熱体４２とから構成される。多孔質体４０及び内管４１は、多数の連通空隙を有するセラミックス成形体からなり、耐熱性及び電気絶縁性を有する。なお、多孔質体４０は、前述の第１多孔質体を構成し、内管４１は、前述の第２多孔質体を構成する。
【００３１】
多孔質体４０は、例えば、幅90mm×高さ50mm×長さ90mmの寸法を有する。多孔質体４０は、例えば、市販の耐火断熱レンガ（イソライト工業株式会社製品、型式Ｂ５、主成分：SiO2 ５５％、 Al2O3 ４１％、熱伝導率：０．３３ [W／(m・K)]）からなり、平均細孔径＝９μm、モード径＝９０．６μm、空隙率＝６２．３％、嵩比重約０．８、圧縮強度約１．７MPaの諸物性を有する。一対の貫通穴４３が多孔質体４０に穿設される。貫通穴４３は、全長に亘って均一な真円形断面を有し、貫通穴４３の直径は、円形開口部２０の直径よりも僅かに大さい直径を有する。貫通穴４３の直径は、例えば、１２．５mmに設定される。
【００３２】
変形例として、陽イオン交換能を有し且つ耐熱性を有する多孔質の無機イオン交換体を多孔質体４０として用い、或いは、このような多孔質の無機イオン交換体によって多孔質体４０を部分的に構成しても良い。殊に、本発明においては、後述するように細孔径が比較的小さい緻密な多孔質体を内管４１として用いるので、内管４１に供給される水に含まれるスケール成分（カルシウム、マグネシウム等の化合物）を除去することは、スケール成分の析出によって内管４１の細孔が閉塞するのを防止するとともに、内管４１の寿命を延ばす上で有効な手段である。例えば、天然又は合成のゼオライトを主成分とする多孔質の成形体を多孔質体４０として用い、多孔質体４０の細孔を流通する水に含まれるスケール成分をイオン交換により除去し、これにより、内管４１の細孔出口部におけるスケール析出と、これに伴う細孔の閉塞とを防止して、内管４１の交換頻度を低減することができる。
【００３３】
図２に示すように、内管４１は、全長に亘って均一な断面を有する円筒体からなる。内管４１として、肉厚２mm、内径８．８mm、外径１２．５mm、全長７２mm、平均細孔径＝３μmのアルミナ質セラミックチューブを好適に使用し得る。内管４１は又、多孔質体４０のモード径よりも小さいモード径を有する。なお、内管４１の全細孔が多孔質体４０の細孔よりも小さい細孔径を有すると、吸水時における水の流動抵抗が内管４１において増大し、多孔質体４０及び内管４１の毛細管作用が低下する。このため、内管４１は、内管４１の細孔の最小径が多孔質体４０の細孔の最小径よりも小さく、内管４１の細孔の最大径が多孔質体４０の細孔の最小径よりも大きく、しかも、内管４１の細孔の最大径が多孔質体４０の細孔の最大径より小さい細孔径分布を有する。
【００３４】
内管４１は、真円形断面の中空部７を有し、中空部７は、過熱水蒸気給送管３の管内領域と連通する。例えば、内管４１を構成するアルミナ質セラミックチューブは、粒子（骨材）４０〜４５vol％、結合剤１０〜１５vol％、気孔３０〜５０vol％の容積比率を有し、熱膨張率７〜８（10-6／℃）、熱伝導率４〜５kcal／mhr℃（4.6〜5.8 [W／(m・K)]）、抗張力（引張強度）１５０〜２００kg／cm2（１５〜２０ＭＰａ）、抗折力（曲げ強度）３００〜５００kg／cm2（２９〜４９ＭＰａ）、抗圧力（圧縮強度）７００〜１０００kg／cm2（６９〜９８ＭＰａ）、嵩比重２．０〜２．４の諸物性を有する。内管４１として、同等の平均細孔径、モード径及び物性を有するムライト質セラミックチューブ（但し、熱膨張率４〜５（10-6／℃）、嵩比重１．７〜２．０）、或いは、炭化珪素質セラミックチューブ（但し、熱膨張率４〜５（10-6／℃）、熱伝導度７〜８kcal／mhr℃、嵩比重１．６〜１．９）等を使用しても良い。このようなセラミックチューブは、多孔質体４０の熱伝導率の１０倍以上の熱伝導率を有し、多孔質体４０の圧縮強度の４０倍以上の圧縮強度を有する。内管４１を構成するセラミックチューブとして、上水等の水処理用濾過材として市場で入手可能な円筒状濾過材を用いても良い。また、内管４１として、透水性を有する砥石を用いることも可能である。
【００３５】
図１に示すように、セラミック製プラグ４４が、給水装置５の側から多孔質体４０の貫通穴４３内に挿入される。プラグ４４は、給水装置５の側において中空部７内に嵌入し、中空部７の上流側開口端を閉塞する。他方、開口部２０の側に位置する中空部７の下流側開口部は、過熱水蒸気給送管３の管内流路と連通する。内管４１の外径は、開口部２０の直径よりも大きく、内管４１の端面４５は、断熱材（図示せず）を介してケーシングの端壁２１に保持される。
【００３６】
図５は、コイル状発熱体４２と内管４１及び多孔質体４０との関係を示す断面図である。
【００３７】
図５に示すように、コイル状発熱体４２は、概ね全周に亘って内管４１の内壁面４６に接し又は密着した円形断面のコイル状ニクロム線又はカンタル線からなり、通電時に発熱する。例えば、発熱体４２は、直径ｄ（Ｌ１）＝0.35mmの電熱線（ニクロム線又はカンタル線）からなり、内壁面４６に沿って螺旋状に配置され、内壁面４６に密接する。発熱体４２のピッチ間隔は、約2.5mmに設定され、カンタル線の巻数は、軸線方向の長さ約７０mmあたり２５〜３０巻程度に設定される。
【００３８】
図１及び図３に示すように、リード線６１が発熱体４２の各端部に夫々接続される。各リード線６１は、電源スイッチ６０の給電側端子（図示せず）に接続される。電源スイッチ６０は、手指にて操作可能な手動操作式ＯＮ−ＯＦＦスイッチ、或いは、遠隔操作式のＯＮ−ＯＦＦスイッチからなる。電源スイッチ６０の電源側端子（図示せず）は、一対のリード線６２を介して電気回路６に接続される。電気回路６は、電圧計及び電流計を備えるとともに、交流電源(AC100V)に接続される。所望により、電源スイッチ６０を電源コード等によって交流電源に直に接続して良く、或いは、交流電源の電圧を降下させる電圧調整器等を電気回路６に組み込んでも良い。電気回路６は、電源スイッチ６０のＯＮ作動により交流電圧を発熱体４２に印加し、発熱体４２を発熱させる。
【００３９】
図１に示すように、給水装置５は、補給水Ｗを収容可能な樹脂製の給水用ボトル５１と、ボトル５１の給水ポート部分５２に接続された自動給水弁装置５３と、弁装置５３から流出した補給水Ｗを吸水する樹脂製の耐熱スポンジ５４とから構成される。耐熱スポンジ５４は、連続気泡構造を有する。弁装置５３は、耐熱スポンジ５４の吸水状態を検知して自動的に給水ポート部分５２を開放し、ボトル５１内の補給水Ｗを耐熱スポンジ５４に流出させる。ボトル５１内の補給水Ｗが減少した場合には、ボトル５１を開口部２８から上方に引き抜いた後、満水状態の他のボトル５１を開口部２８内に挿入し、或いは、ボトル５１内に補給水Ｗを再充填して開口部２８に再び挿入し、給水ポート部分５２を弁装置５３に連結すれば良い。
【００４０】
図２に示すように、耐熱スポンジ５４は、ケーシング２の内面と多孔質体４０の外面との間の領域に充填される。耐熱スポンジ５４に浸透した補給水Ｗは、多孔質体４０の外面全域にゆきわたる。多数の連通空隙を有する多孔質体４０は、毛細管現象によって耐熱スポンジ５４から吸水する。多孔質体４０に吸水された水Ｗは、図２及び図５に矢印で示すように中空部７に向かって流動する。
【００４１】
図６は、図５に示す"a"部分の拡大図である。図６には、連通空隙によって多孔質体４０及び内管４１の内部に形成される多数の細孔４７、４８が、模式的に示されている。
【００４２】
内管４１も又、多数の連通空隙を有するセラミックス成形体からなり、耐熱性及び電気絶縁性を有する。前述のとおり、内管４１の平均細孔径及びモード径は夫々、多孔質体４０の平均細孔径及びモード径よりも小さい。内管４１の外周面及び貫通孔４３の内周面は、微細な不陸又は凹凸によって部分的に接触するとともに、毛管作用を維持する５μｍ程度の微小間隙を少なくとも部分的に形成する。所望により、このような微小間隙を内管４１の全外周に亘って均等に形成しても良い。
【００４３】
多孔質体４０及び内管４１の細孔４７、４８は、直列に連通し、或いは、多孔質体４０と内管４１との境界部分（微小間隙）に形成される液膜を介して連通する。多孔質体４０の毛細管現象によって細孔４７に吸い上げられた水Ｗは、内管４１の毛細管現象によって細孔４８に更に吸い上げられる。
【００４４】
図７（Ａ）は、コイル状発熱体４２と内管４１の内壁面４６との接触部を示す拡大断面図であり、図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）は、図７（Ａ）の部分拡大断面図である。また、図８は、図７（Ｂ）に示す"b"部分の拡大図である。
【００４５】
図８に示すように、細孔４８内の水は、開口部４９において表面張力により湾曲し、メニスカスＭを形成する。メニスカスＭは、薄い水膜として開口部４９の全周に形成される。発熱体４２に通電すると、発熱体４２の表面温度は、500℃以上、例えば、700℃に達する。発熱体４２から内管４８に熱伝導した発熱体４２の熱Ｈは、メニスカスＭの水に伝熱し、メニスカスＭの水を加熱する。メニスカスＭの水は又、発熱体４２の輻射熱によっても加熱される。メニスカスＭは、細孔４８の出口の縁部に位置する微小質量の水又は薄い水膜であることから、熱容量が極めて小さく、従って、メニスカスＭの水は、発熱体４２の熱によって瞬時に気化する。メニスカスＭの水の気化によって細孔４８内に発生した水蒸気Ｓは、発熱体４２の表面に沿って流動し、発熱体４２の表面と熱交換し、発熱体４２の熱を更に受熱する。中空部７内の水蒸気Ｓは、図７（Ａ）及び図５に示すように中空部７内を流動し、前述の如く、過熱水蒸気給送管３（図１）に流出する。
【００４６】
図８に示すように、水Ｗの気化が開始すると、発熱体４２と接触した内壁面４６及びその近傍では、細孔４８内に蒸気層が形成されるとともに、内壁面４６の局部的な乾燥が生じる。発熱体４２の近傍の細孔４８内において、水Ｗの液面は、図７（Ｃ）に示すように、細孔４８の出口開口（開口部４９）から細孔４８内に後退する。この結果、発熱体４２の発熱は、細孔４８内に生成した水蒸気Ｓを過熱する。即ち、細孔４８内に発生した水蒸気Ｓは、細孔４８から流出する際、そして、中空部７内を流動する際、発熱体４２の近傍を流動し、発熱体４２の熱放射作用と、発熱体４２の表面近傍の領域における対流伝熱作用とによって急激に過熱される。かくして、過熱水蒸気が中空部７に生成し、過熱水蒸気給送管３（図１）に流出する。
【００４７】
図７に示すように、内壁面４６には、乾燥した発熱体４２近傍の内壁面帯域αと、湿潤な発熱体４２間の内壁面帯域βとが、内壁面４６の局部加熱によって形成される。間隔を隔てて乾燥帯域（帯域α）を形成することにより、発熱体４２近傍への三次元的な水Ｗの移動が生じるので、内管４８の全体的な乾燥が防止され、水Ｗが毛管作用によって円滑に発熱体４２の近傍に補給される。
【００４８】
図９は、上記構成の過熱水蒸気発生装置１を用いた調理器の概略断面図であり、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）及び図１０（Ｃ）は、図９に示す過熱水蒸気発生装置１を構成する気化・過熱装置４の構造を示す平面図、正面図及び斜視図である。なお、図９及び図１０において、図１〜図８に示す各構成要素又は構成部材と同一又は同等の構成要素又は構成部材については、同一の参照符号が付されている。
【００４９】
調理器７０は、凝縮水を受ける露受けトレイ７１と、多数の開口部を有する水切りトレイ７２と、透明又は半透明のドーム状カバー７３と、カバー７３の頂面に配置された過熱水蒸気発生ユニット７５とを有する。過熱水蒸気発生ユニット７５のハウジング７６内には、過熱水蒸気発生装置１が収容される。調理すべき食品Ｑ等は、水切りトレイ７２上に配置される。過熱水蒸気発生装置１は補機８０に接続される。補機８０は、過熱水蒸気発生装置１の作動を制御する制御ユニット８１と、過熱水蒸気発生装置１に蒸留水等の水Ｗを供給する給水ユニット８２とから構成される。
【００５０】
過熱水蒸気発生装置１は、気化・過熱装置４を収容したケーシング２を備える。ケーシング２の下部領域は、補給水Ｗを貯留可能な液槽を構成し、気化・過熱装置４の多孔質体４０は、少なくとも部分的に水Ｗの液浴に浸漬される。給水ユニット８２の給水管８３がケーシング２に連結され、給水管８３の吐出口がケーシング２内に開口する。給水ユニット８２は給水ポンプ８４を備え、吸水ポンプ８４の吐出口が給水管８３の上流端に接続される。フロートスイッチ等の水位計８５がケーシング２内に配設される。水位計８５は、ケーシング２内に貯留された補給水Ｗの水位を検出する。水位計８５の検出値は、制御信号線８６を介して制御ユニット８１の検出部（図示せず）に入力される。また、過熱水蒸気発生装置１は、過熱水蒸気給送管３が吐出する過熱水蒸気の温度を検出するための熱電対等の水蒸気温度検出器８７を備える。水蒸気温度検出器８７の検出値は、制御信号線８８を介して制御ユニット８１の検出部に入力される。
【００５１】
過熱水蒸気発生装置１の発熱体４２には、一対の給電線９０が接続される。給電線９０は、制御ユニット８１の駆動部（図示せず）に接続される。制御ユニット８１は、発熱体４２に印加すべき電圧を水位計８５及び水蒸気温度検出器８７の検出値に基づいて設定する制御部（図示せず）を備えるとともに、過熱水蒸気発生装置１の空焚きを防止する漏電ブレーカー等の安全装置（図示せず）を備える。制御ユニット８１は、電源コード９１等によって交流電源に接続され、制御部によって設定された電圧を発熱体４２に印加するとともに、水位計８５の検出値に基づいて給水ポンプ８４を作動させ、ケーシング２の液槽に補給水Ｗを適宜供給する。
【００５２】
図１０に示すように、過熱水蒸気発生装置１は、８本の過熱水蒸気給送管３を備える。発熱体４２を内装した４本の内管４１が、多孔質体４０の貫通穴内に配置され、過熱水蒸気給送管３は、内管４１の両端部に連結される。図９に示すように、過熱水蒸気給送管３は、カバー７３を貫通して調理領域７７に開口し、過熱水蒸気発生装置１は、前述の如く、発熱体４２の発熱に応答して過熱水蒸気Ｓを調理領域７７に供給する。
【００５３】
図９に示す如く、制御ユニット８１は、過熱水蒸気Ｓの温度及び供給量を手動設定するための手動操作部８９を備える。運転モード切換スイッチ（図示せず）が手動操作部８９に更に配設される。運転モード切換スイッチは、過熱水蒸気Ｓの温度及び供給量を上記制御部によって自動制御する自動制御モードと、手動設定の設定温度及び設定供給量に基づいて過熱水蒸気Ｓを調理領域７７に供給する手動設定モードとに過熱水蒸気発生装置１の運転を切換える
【００５４】
制御ユニット８１は、自動設定又は手動設定された過熱水蒸気Ｓの温度及び供給量に基づいて発熱体４２の電圧を制御し、或いは、複数の発熱体４２を台数制御し、これにより、調理領域７７に供給される過熱水蒸気Ｓを制御する。このように構成された調理器７０の試作機においては、３００〜４００℃の過熱水蒸気が起動後の約１０秒経過時に調理領域７７に供給され、従って、極めて短時間且つ効率的に調理を開始することが可能である。しかも、内管４１を備えた過熱水蒸気発生装置１が調理領域７７に供給する過熱水蒸気Ｓは、微細な多孔質材料の粒体又は粉体等を含まず、従って、不純物を含まない清浄な過熱水蒸気Ｓを調理領域７７に継続的に供給することができる。
【００５５】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。
【００５６】
例えば、多孔質体の素材及び空隙率、多孔質体及び内管の細孔径、中空部の断面寸法、貫通穴又は中空部の箇所数等は、本発明の目的に従って適宜設計変更することができる。
【００５７】
また、上記実施例においては、第１多孔質体（多孔質体４０）は、第２多孔質体（内管４１）の外面を完全に囲むように構成されているが、第１多孔質体は、吸水経路を十分に確保できる限りにおいて、必ずしも第２多孔質体の外面を完全に囲むことを要しない。同じく、前述の実施例においては、耐熱スポンジが第１多孔質体（多孔質体４０）の外面を完全に囲んでいるが、耐熱スポンジは、吸水経路を十分に確保できる限りにおいて、必ずしも第２多孔質体の外面を完全に囲むことを要しない。
【００５８】
更に、上記実施例においては、二重構造の多孔質体を用いているが、更に多くの異種多孔質体によって多孔質体全体を構成することも可能である。
【００５９】
また、上記実施例においては、第１多孔質体（多孔質体４０）の内側面と第２多孔質体（内管４１）の外側面とは、接触し又は近接しており、各多孔質体の細孔は、第１及び第２多孔質体の境界部分（微小間隙）に形成される液膜を介して流体連通し、第１多孔質体の毛細管現象によって吸い上げられた水は、第２多孔質体の毛細管現象によって更に吸い上げられる。しかしながら、第１多孔質体（多孔質体４０）の内側面と第２多孔質体（内管４１）の外側面とを離間させ、第１及び第２多孔質体との間に水蒸気又は蒸気の流動域を形成しても良い。この場合、水又は液体は、発熱体の発熱を第２多孔質体（内管４１）の外面の輻射熱として受熱するとともに、流動域の対流伝熱作用により受熱し、第１多孔質体（多孔質体４０）の内側面において気化し、第１多孔質体の細孔から流動域に流出する。流動域の水蒸気又は蒸気は、第２多孔質体（内管４１）の細孔を介して第２多孔質体の中空部に流入し、第２多孔質体との伝熱接触により過熱される。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、過熱水蒸気を利用する各種の機器において採用可能な小型且つ安価な構造を有し、しかも、極めて迅速に過熱水蒸気を発生させる過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法が提供される。殊に、本発明の過熱水蒸気発生装置及び過熱水蒸気発生方法は、家庭用調理器、蒸し器、殺菌消毒器、乾燥機等の如く、過熱水蒸気を利用した家庭用又は産業用の機器において好適に使用し得る。このような機器に本発明を適用した場合、本発明は、過熱水蒸気発生機構の小型化及び低価格化を可能にするので、極めて有利である。また、本発明の構成は、液体燃料等を気化させて過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生手段に応用することができるので、その実用的効果は顕著である。
【符号の説明】
【００６１】
１  過熱水蒸気発生装置
２  ケーシング
３  過熱水蒸気給送管
４  気化・過熱装置
５  給水装置
６  電気回路
７  中空部
４０  多孔質体（第１多孔質体）
４１  内管（第２多孔質体）
４２  コイル状発熱体
４３  貫通穴
４４  セラミック製プラグ
４６  内壁面
４７、４８  細孔
６０  電源スイッチ
７０  調理器
８０  補機
Ｗ  補給水
Ｍ  メニスカス
Ｓ  過熱水蒸気
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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