(57)【要約】【課題】  乾き度の高い良質な蒸気を短時間で効率良く発生させることが可能な蒸気発生装置を提供する。【解決手段】  蒸気発生装置１は、第１加熱手段Ａには顕熱分の熱量のみを、第２加熱手段Ｂには潜熱分の熱量のみを、それぞれ供給すれば良いので、効率良く蒸気を発生させることができる。また、第１加熱手段Ａにおいて加熱された水は、噴霧器１２によって第２加熱手段Ｂの蓄熱体３１全体に噴霧され、蓄熱体３１全体で加熱される。これにより、乾き度の高い良質な蒸気を短時間で効率良く発生できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品調理、食品加工、洗浄、乾燥、殺菌等に用いられる蒸気を生成する蒸気発生装置であって、
蒸気生成用の水を加熱する第１加熱手段と、
該第１加熱手段で加熱された水を噴霧する噴霧手段と、
該噴霧手段から噴霧された水を加熱して蒸気を生成する第２加熱手段とを有する
ことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
前記第１加熱手段は、蒸気生成用の水を貯留する筺体と、熱発生源の電気ヒータと、該電気ヒータを内蔵し該電気ヒータで発生した熱を蓄熱し該筺体内の水に伝達する蓄熱体とを有する
ことを特徴とする請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記第２加熱手段は、前記噴霧手段から噴霧された水を受容し生成された蒸気を蒸気出口に導く筺体と、熱発生源の電気ヒータと、該電気ヒータを内蔵し該電気ヒータで発生した熱を蓄熱し該噴霧手段から噴霧された水に伝達する蓄熱体とを有する
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
前記第２加熱手段の筺体内で生成された蒸気の流れを抑制しつつ、該蒸気を前記蒸気出口に導く邪魔板を有する
ことを特徴とする請求項３記載の蒸気発生装置。
【請求項５】
前記第１加熱手段の筺体内に水を供給する水供給手段と、該第１加熱手段の筺体内に貯留された水の水量を検知する水量検知手段と、該水量検知手段の検知水量に基づき該水供給手段を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項２乃至請求項４の何れか一項記載の蒸気発生装置。
【請求項６】
前記第１加熱手段で加熱した水を前記噴霧手段に供給する温水供給手段と、前記温水供給手段の供給圧力、流量等の出水特性を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の蒸気発生装置。
【請求項７】
前記第１加熱手段は、該第１加熱手段の筺体内の水の温度を検知する水温検知手段を有し、
前記第２加熱手段は、該第２加熱手段の蓄熱体の温度を検知する加熱温度検知手段を有し、
該水温検知手段及び該加熱温度検知手段からの検出信号に基づいて、該第１加熱手段と該第２加熱手段の各電気ヒータに電力を分配する電力分配制御手段を有する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の蒸気発生装置。
【請求項８】
前記第２加熱手段の筺体内の内部圧力を検知する圧力検知手段と、該第２加熱手段の蒸気温度を検知する蒸気温度検知手段と、該第２加熱手段の蒸気出口を開閉する弁機構と、該圧力検知手段及び該蒸気温度検知手段からの検知信号によって、該弁機構を制御する制御手段とを有する
ことを特徴とする請求項３乃至請求項７の何れか一項記載の蒸気発生装置。
【請求項９】
前記第１加熱手段及び前記第２加熱手段は、発生したドレンを排出するドレン排出手段を有する
ことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の蒸気発生装置。
【請求項１０】
前記蓄熱体は、アルミニウム、ステンレス、または銅のうち少なくとも一種類を含む
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品調理、食品加工、洗浄、乾燥、殺菌等に用いられる蒸気を生成する蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、高熱のスチームエネルギーを必要とする機械または装置に適宜使用可能な蒸気発生装置が知られている（例えば、特許文献１）。この蒸気発生装置５０は、図９に示すように、９０℃程度の熱を発生させる電気ヒータ及び温度感知センサを備えた第１容器（図示しない）と、１１０℃〜１２０℃程度の熱を発生させる電気ヒータ５１が装着され、一側に浮力具の作動を感知する水位感知装置を備えた第２容器５２と、１５０℃程度の熱を発生させることが可能な蒸気加熱装置５３を備えた第３容器５４とから構成されている。
【０００３】
この蒸気発生装置５０は、まず、第１容器と第２容器５２の内部にそれぞれ適当量の水を満たす。このとき、第１容器の内部においては、温度感知センサと１次加熱水供給管の上端側が浸されるまで水を満たす。また、第２容器５２の内部においては、水位感知装置の浮力具が最大に浮上するまで水を満たす。次いで、各電気ヒータを作動させて第１容器の内部の水は９０℃に至るまで、第２容器５２の内部の水は１１０℃〜１２０℃に至るまで加熱する。この状態になると、第２容器５２内の水は沸騰し、この際発生した湿り蒸気は通路を介して第３容器５４内に進入する。第３容器５４内に進入した水蒸気は、蒸気加熱装置５３により１５０℃程度の熱を有する高温の蒸気となる。これにより、第３容器５４の内部は圧力が上昇して、高温の蒸気が管体を通じて噴出され、必要なラインへ供給される。
【０００４】
一方、所定水位に貯水するまで缶体への給水をオン・オフ制御し、蒸気を発生しながら水位を上昇させることにより、蒸気発生までの時間を早くする蒸気発生装置が知られている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】実案第３０５４２５７号公報
【特許文献２】特開平５−１４１６０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の装置において、蒸気発生装置５０は、使用に際して、まず第１容器と第２容器５２の内部を水で満たす必要があり、続いて装置電源を投入してから第１容器と第２容器５２の水を加熱するため、蒸気の発生可能な状態にするまで、長時間を要するという問題点があった。
【０００６】
また、第３容器５４の内部に空気が混入している場合、蒸気と空気の混合気体が充満しているため、蒸気部分圧が低下する。つまり、蒸気温度が低下し、良質な蒸気を生成できなかった。同様に、特許文献２の装置においても、蒸気発生までの所要時間や生成蒸気の品質の面で問題が残されていた。
【０００７】
本発明は、上記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、乾き度の高い良質な蒸気を短時間で効率良く発生することが可能な蒸気発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の蒸気発生装置は、食品調理、食品加工、洗浄、乾燥、殺菌等に用いられる蒸気を生成する蒸気発生装置であって、蒸気生成用の水を加熱する第１加熱手段と、第１加熱手段で加熱された水を噴霧する噴霧手段と、噴霧手段から噴霧された水を加熱して蒸気を生成する第２加熱手段とを有する構成となっている。
【０００９】
請求項１の発明によれば、蒸気発生装置は、第１加熱手段によって予め加熱し温度の上昇した水を、噴霧手段によって第２加熱手段に向かって噴霧し、さらに加熱して蒸気を生成する。これにより、第２加熱手段は顕熱分の熱量をほとんど必要としないので、潜熱分の熱量だけを供給すれば足りる。また、噴霧手段によって噴霧された水は、第２加熱手段全体を用いて加熱されるので、蒸気を効率良く生成できる。
【００１０】
尚、請求項１に記載の蒸気発生装置において、第１加熱手段は、蒸気生成用の水を貯留する筺体と、熱発生源の電気ヒータと、電気ヒータを内蔵し電気ヒータで発生した熱を蓄熱し筺体内の水に伝達する蓄熱体とを有することが好ましい（請求項２）。これにより、電気ヒータを単体で使用する時と比べて蓄熱体の加熱面積は大きいので、短時間且つ容易に筺体内の水に熱を伝達し、加熱することができる。
【００１１】
また、請求項１又は請求項２に記載の蒸気発生装置において、第２加熱手段は、噴霧手段から噴霧された水を受容し生成された蒸気を蒸気出口に導く筺体と、熱発生源の電気ヒータと、電気ヒータを内蔵し電気ヒータで発生した熱を蓄熱し噴霧手段から噴霧された水に伝達する蓄熱体とを有することが好ましい（請求項３）。これにより、電気ヒータを単体で使用する時と比べて蓄熱体の加熱面積は大きいので、短時間且つ容易に噴霧手段から噴霧された水に熱を伝達し、蒸気を生成することができる。なお、請求項２又は請求項３記載の蓄熱体は、アルミニウム、ステンレス、または銅のうち少なくとも一種類を含むことが好ましい（請求項１０）。
【００１２】
また、請求項３記載の蒸気発生装置において、第２加熱手段の筺体内で生成された蒸気の流れを抑制しつつ、蒸気を蒸気出口に導く邪魔板を有する（請求項４）。これにより、請求項３の作用に加え、第２加熱手段の筺体内で生成された蒸気が徐々に蒸気出口に導かれ、蒸気内の気水分離が促進するので、乾き度の高い良質な蒸気を効率良く発生させて蒸気出口に噴出することができる。
【００１３】
また、請求項２乃至請求項４の何れか一項記載の蒸気発生装置において、第１加熱手段の筺体内に水を供給する水供給手段と、第１加熱手段の筺体内に貯留された水の水量を検知する水量検知手段と、水量検知手段の検知水量に基づき水供給手段を制御する制御手段とを有しても良い（請求項５）。これにより、請求項２乃至請求項４の何れか一項の作用に加え、第１加熱手段の筺体内の水量を常時所望の水量に維持できるため、装置立ち上がり時や蒸気生成後等においても、第１加熱手段における空焚き等を防ぐことができ、安全性が向上し、また、蒸気生成サイクルの効率化を図ることができる。
【００１４】
また、請求項１乃至請求項５の何れか一項記載の蒸気発生装置において、第１加熱手段で加熱した水を噴霧手段に供給する温水供給手段と、温水供給手段の供給圧力、流量等の出水特性を制御する制御手段とを有しても良い（請求項６）。これにより、請求項１乃至請求項５の何れか一項の作用に加え、第１加熱手段から噴霧手段に供給される水の水量及び供給圧力等を制御できるので、噴霧手段から第２加熱手段の蓄熱体に向かって噴霧される水の噴射角や流量を任意に変更することができる。また、温水供給手段によって、第１加熱手段から噴霧手段に強制的に水を供給することができる。
【００１５】
また、請求項３乃至請求項６の何れか一項記載の蒸気発生装置において、第１加熱手段は、第１加熱手段の筺体内の水の温度を検知する水温検知手段を有し、第２加熱手段は、第２加熱手段の蓄熱体の温度を検知する加熱温度検知手段を有し、水温検知手段及び加熱温度検知手段からの検出信号に基づいて、第１加熱手段と第２加熱手段の各電気ヒータに電力を分配する電力分配制御手段を有しても良い（請求項７）。これにより、請求項３乃至請求項６の何れか一項の作用に加え、電力印加量が制限されているような場所（例えば１００Ｖの電源電圧しか使用できない場所等）において、各加熱手段の各電気ヒータが必要とする電力を適宜分配する。したがって、限られた電力印加量下でも、当該電力量に対応した蒸気を効率良く発生させることができる。また、加熱温度検知手段の検知温度に基づき、第２加熱手段の電気ヒータの温度を膜沸騰の起きにくい温度に制御することにより、第２加熱手段の熱伝達が効率良く行われ、蒸発効率を向上させることができる。
【００１６】
さらに、請求項３乃至請求項７の何れか一項記載の蒸気発生装置において、第２加熱手段の筺体内の内部圧力を検知する圧力検知手段と、第２加熱手段の蒸気温度を検知する蒸気温度検知手段と、第２加熱手段の蒸気出口を開閉する弁機構と、圧力検知手段及び蒸気温度検知手段からの検知信号によって、弁機構を制御する制御手段とを有しても良い（請求項８）。第２加熱手段において発生する蒸気の飽和蒸気温度は、第２加熱手段の筺体内の内部圧力によって一意的に決まる。即ち、第２加熱手段の筺体内の内部が空気を含まない場合の飽和蒸気温度を予め決定し、その飽和蒸気温度の値と蒸気温度検知手段で検知した蒸気温度の値が一致した場合には、第２加熱手段の筺体内の内部が空気を含まないこととなる。このような原理に基づき、まず圧力検知手段を用いて第２加熱手段の筺体内の内部圧力を検知し、飽和蒸気温度を決定する。そして、決定した飽和蒸気温度に対して、蒸気温度検知手段で検知した蒸気温度の値が低ければ、空気が混入しているということになる。この場合は、制御手段によって弁機構を動作させ、第２加熱手段の筺体内の内部から空気を排出する。したがって、請求項３乃至請求項７の何れか一項の作用に加え、空気による第２加熱手段の筺体内の内部温度の低下等の問題を解決できる上に、空気を含まない良質の蒸気を発生させることができる。
【００１７】
さらにその上、請求項１乃至請求項８の何れか一項記載の蒸気発生装置において、第１加熱手段及び第２加熱手段は、発生したドレンを排出するドレン排出手段を有しても良い（請求項９）。例えば、第２加熱手段が圧力検知手段及び蒸気温度検知手段を有する場合、圧力の低下及び蒸気の凝縮を確認してから、ドレン排出手段を動作させる。これにより、請求項１乃至請求項８の何れか一項の作用に加え、熱水の排出若しくは高温の蒸気の噴出を防止し、安全性を確保したドレン排出が行える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蒸気発生装置は、第１加熱手段には顕熱分の熱量のみを、第２加熱手段には潜熱分の熱量のみを、それぞれ各加熱手段に供給すれば良いので、効率良く蒸気を発生させる。また、第１加熱手段において加熱された水は、噴霧手段によって第２加熱手段全体に噴霧され、第２加熱手段全体で加熱されるため、乾き度の高い良質な蒸気を短時間で効率良く発生できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１乃至図７は本発明の第１実施形態を示すもので、図１は液状食品加熱装置の全体概略図、図２は第１実施形態に係る蒸気発生装置を示す概略断面図、図３は第１実施形態に係る蒸気発生装置の制御回路を示すブロック図、図４は第１実施形態に係る蒸気発生装置による蒸気吐出制御を示すフローチャート、図５は第１実施形態に係る蒸気発生装置による水量制御を示すフローチャート、図６は第１実施形態に係る蒸気発生装置による電力供給制御を示すフローチャート、図７は第１実施形態に係る第１加熱手段を示す概略図である。
【００２０】
まず、液状食品加熱装置の全体構造を図１を参照して説明する。液状食品加熱装置１０は、図１に示すように、給水弁２を設けた給水管３を介して、本発明の蒸気発生装置１と給水装置（例えば給水ポンプ４）とが接続されている。この給水ポンプ４は、水タンク１１と接続されている。また、蒸気供給弁５を設けた蒸気配管６を介して、蒸気発生装置１と蒸気噴出ノズル７とが接続されている。液状食品加熱装置１０は、蒸気発生装置１で生成した蒸気を、蒸気噴出ノズル７から液状食品８内に噴出させて加熱するものである。液状食品８とは、例えばミルク、コーヒー、具入りスープ等であり、容器９に入れられている。
【００２１】
以上のような液状食品加熱装置１０の構造は周知のものであり、本実施形態の特徴的構成は蒸気発生装置１の構造にある。この構造を主に図２を参照して説明する。
【００２２】
蒸気発生装置１は、図２に示すように、噴霧器１２を境として下段に第１加熱手段Ａを有し、上段に第２加熱手段Ｂを有している。また、蒸気発生装置１は、図３に示すように、蒸気発生装置１を制御するマイクロコンピューター（以下、マイコンという）４１を有している。
【００２３】
第１加熱手段Ａは、図２に示すように、筺体２２と、熱発生源となる電気ヒータ２０と、電気ヒータ２０を内蔵し電気ヒータ２０で発生した熱を蓄熱し筺体２２内の水に伝達する蓄熱体２１と、を有する。この電気ヒータ２０と蓄熱体２１の底面は、筺体２２の底板に固定されている。尚、蓄熱体２１は、熱容量の大きい材料で構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、ステンレス、または銅のうち、少なくとも１種類を含むことが好ましい。
【００２４】
また、蓄熱体２１と、筺体２２の上板及び側面２２ａ，２２ｂとの間は、所定の間隔に保たれ、水が貯められている。また、筺体２２の側板２２ｂ下方には給水ポンプ４が接続され、この給水ポンプ４によって、水タンク１０に貯水されている水が蓄熱体２１と、筺体２２の上板及び側面２２ａ，２２ｂとの間に送り込まれる。さらに、筺体２２の側板２２ａ寄りの底板には、ドレン排出手段２３が接続され、このドレン排出手段２３から筺体２２内で発生したドレンを排出する。
【００２５】
さらに、第１加熱手段Ａは、図３に示すように、筺体２２内の水の温度を検知する水温検知器（サーミスタ２４）を有する。また、第１加熱手段Ａは、図３に示すように、筺体２２内の水の液面レベルを検知する液面レベルセンサ２５を有する。
【００２６】
第２加熱手段Ｂは、図２に示すように、筺体３３と、熱発生源となる電気ヒータ３０と、電気ヒータ３０を内蔵し電気ヒータ３０で発生した熱を蓄熱する蓄熱体３１と、を有する。この電気ヒータ３０と蓄熱体３１は、筺体３３の側板３３ａの上下方向略中央に固定されている。尚、蓄熱体３１は、熱容量の大きい材料で構成されていることが好ましく、例えば、アルミニウム、ステンレス、または銅のうち、少なくとも１種類を含むことが好ましい。
【００２７】
また、筺体３３の底板中央には、噴霧器１２が接続され、この噴霧器１２から噴霧された水に蓄熱体３１から熱が伝達される。また、筺体３３の上板中央には、蒸気出口を開閉する蒸気供給弁５が接続されている。そして、筺体３３の上板と蓄熱体３１との間には、一端が筺体３３の側板３３ｂ上部に固定され、他端が斜め下方に向かう邪魔板３２が設けられている。この邪魔板３２によって、第２加熱手段Ｂにおいて生成された蒸気の気水分離を促進しながら徐々に蒸気供給弁５に導くことが可能となる。さらに、筺体３３の側板３３ａ寄りの底板には、ドレン排出手段３４が接続され、このドレン排出手段３４から筺体３３内で発生したドレンを排出する。
【００２８】
そして、筺体３３の側板３３ｂ、上板及び底板と、蓄熱体３１との間は、所定の間隔に保たれている。また、蓄熱体３１の一端側３１ａと筺体３３の側板３３ｂとの間の間隔を所定に保つことにより、蓄熱体３１と筺体３３の底板との間で生じた蒸気が蓄熱体３１と筺体３３の上板との間に向かうようになる。
【００２９】
さらに、第２加熱手段Ｂは、図３に示すように、蓄熱体３１の温度を検知する加熱温度検知器３５と、筺体３３内の圧力を検知する圧力検知器３６と、筺体３３内の蒸気温度を検知する蒸気温度検知器３７と、を有する。蒸気供給弁５は、制御手段（図示しない）により、圧力検知器３６と蒸気温度検知器３７からの検知信号によって制御されている。
【００３０】
第１加熱手段Ａと第２加熱手段Ｂとの間には、図２に示すように、噴霧器１２と、第１加熱手段Ａで加熱した水を噴霧器１２に供給する温水ポンプ３８とを有する。この温水ポンプ３８は第１加熱手段Ａで加熱した水を噴霧器１２に供給し、噴霧器１２は供給された水を蓄熱体３１全体に向かって扇状に噴霧する。このとき、温水ポンプ３８は、制御手段（図示しない）により、温水ポンプ３８の供給圧力、流量等の出水特性が制御されている。
【００３１】
マイコン４１は、図３に示すように、ＣＰＵ４２とメモリ４３とを備えている。このＣＰＵ４２には、サーミスタ２４の計測信号、液面レベルセンサ２５の計測信号、加熱温度検知器３５の計測信号、圧力検知器３６の計測信号、蒸気温度検知器３７の計測信号、及び起動スイッチ４４からの起動信号が入力され、各制御信号に基づき給水ポンプ４、蒸気供給弁５、電気ヒータ２０，３０を制御するようになっている。また、メモリ４３には、筺体２２内の水の最高設定液面レベルＬＨ、筺体２２内の水の最低設定液面レベルＬＬ、最大電力印加量Ｐや筺体３３内の圧力に応じた複数の飽和蒸気温度Ｔ等の各種情報が格納されている。
【００３２】
これらＣＰＵ４２とメモリ４３とを備えているマイコン４１は、図４に示すように、まず第１加熱手段Ａ内の水量を制御する構成となっている。
【００３３】
以下、第１加熱手段Ａによる水量制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。即ち、マイコン４１には、筺体２２内の水の最高設定液面レベルＬＨと、筺体２２内の水の最低設定液面レベルＬＬに関する情報が格納されている（Ｓ１）。
【００３４】
まず、最初は第１加熱手段Ａ内に水が貯留されていないので、液面レベルセンサ２５によって、筺体２２内の水の液面レベルＬが最低設定液面レベルＬＬよりも低いと判断される（Ｓ２）。そして、給水ポンプ４によって水の供給が開始され（Ｓ３）、ステップＳ３の後、筺体２２内の水の液面レベルＬが最高設定液面レベルＬＨに達したか否かを判断する（Ｓ４）。達していれば筺体２２内への水の供給を停止し（Ｓ５）、水量制御処理を終了する。また、筺体２２内の水の液面レベルＬが最高設定液面レベルＬＨに達していなければ、ステップＳ３に戻って給水ポンプ４によって筺体２２内に水を供給する。この水量制御処理により、筺体２２内の水量を常時所望の水量に維持できる。
【００３５】
次に、ＣＰＵ４２とメモリ４３とを備えているマイコン４１は、図５に示すように、蒸気発生装置１の蒸気吐出を制御する構成となっている。この蒸気発生装置１の蒸気吐出制御は、空気抜き処理、水量制御処理、そして電力分配制御処理の３つの処理から構成される。
【００３６】
以下、本実施形態の特徴的構成である蒸気発生装置１の蒸気吐出制御を図５のフローチャートに基づいて説明する。
【００３７】
まず、蒸気発生装置１の蒸気吐出制御のひとつである空気抜き処理を説明する。即ち、マイコン４１には、最大電力印加量Ｐと筺体３３内の圧力に応じた複数の飽和蒸気温度Ｔが入力され（Ｓ６）、起動スイッチ４４がオンしたか否かをマイコン４１が常時監視している（待機状態）（Ｓ７）。起動スイッチ４４がオンしたとマイコン４１が判断したときは、電気ヒータ３０に電力が印加され（Ｓ８）、電気ヒータ３０の加熱を開始する。そして、温水ポンプ３８によって第１加熱手段Ａで加熱された水を噴霧器１２に供給し、噴霧器１２から所定量の加熱された水を蓄熱体３１全体に向かって扇状に噴霧する（Ｓ９）。その後、圧力検知器３６を用いて筺体３３内の内部圧力の測定を開始する（Ｓ１０）。
【００３８】
ここで、筺体３３内の内部圧力を測定することによって、筺体３３内部の空気の有無を調べる。つまり、まず、筺体３３の内部に空気が含まない場合の内部圧力に対する蒸気の飽和蒸気温度Ｔを決定する。そして、その飽和蒸気温度Ｔの値と蒸気温度検知器３７で検知した蒸気温度Ｔ１の値が一致した場合に、筺体３３内の内部が空気を含まないことが判明するという原理である。
【００３９】
この原理に基づき、ステップＳ１０において、検知した筺体３３内部の圧力に対する飽和蒸気温度Ｔを決定する。そして、飽和蒸気温度Ｔと蒸気温度Ｔ１の値が一致すれば（Ｓ１１）、筺体３３内部には空気が含まれていないことが判明するので、蒸気供給弁５を閉じる（Ｓ１２）。このとき、決定した飽和蒸気温度Ｔと蒸気温度Ｔ１の値が不一致であれば、決定した飽和蒸気温度Ｔと蒸気温度検知器３７で検知した蒸気温度Ｔ１の値が一致するまで、蒸気供給弁５を開き、筺体３３内の空気を抜く（Ｓ１３）。これにより、空気を含まない良質の蒸気を発生させることができる。また、筺体３３内部には空気が含まれていないので、筺体３３内部に蒸気と空気の混合気体が充満することにより蒸気部分圧が低下してしまうことが防止される。これにより、蒸気温度が低下し、良質な蒸気を生成できない等の問題を解決できる。
【００４０】
次に、蒸気発生装置１の蒸気吐出制御のひとつである水量制御処理（Ｓ１４）を行う。そこで、第１加熱手段Ａによる水量制御処理を図４のフローチャートに基づいて説明する。即ち、マイコン４１には、筺体２２内の水の最高設定液面レベルＬＨと、筺体２２内の水の最低設定液面レベルＬＬに関する情報が格納されている（Ｓ１）。
【００４１】
まず、液面レベルセンサ２５によって、筺体２２内の水の液面レベルＬが最低設定液面レベルＬＬよりも低いか否かを判断する（Ｓ２）。筺体２２内の水の液面レベルＬが最低設定液面レベルＬＬよりも低い又は同一であれば、給水ポンプ４によって水の供給を開始し（Ｓ３）、筺体２２内の水量を増やす。また、筺体２２内の液面レベルＬが最低設定液面レベルＬＬよりも高ければ、ステップＳ２に戻る。ステップＳ３の後は、筺体２２内の水の液面レベルＬが最高設定液面レベルＬＨよりも高いか否かを判断する（Ｓ４）。筺体２２内の水の液面レベルＬが最高設定液面レベルＬＨよりも高い又は同一であれば、筺体２２内への水の供給を停止し（Ｓ５）、水量制御処理を終了する。また、筺体２２内の水の液面レベルＬが最高設定液面レベルＬＨよりも低ければ、ステップＳ３に戻って給水ポンプ４によって筺体２２内に水を供給する。この水量制御処理により、筺体２２内の水量を常時所望の水量に維持できる。
【００４２】
そして、蒸気発生装置１の蒸気吐出制御のひとつである電力分配制御処理（Ｓ１５）を行う。そこで、電力分配制御処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。即ち、マイコン４１には、筺体２２内の水の設定温度ｔと、蓄熱体３１の設定温度Ｔ２と、及び電気ヒータ２０，３０に設定した最大電力印加量Ｐが入力され（Ｓ１６）、水量制御処理（Ｓ１４）が終了する状態になるまで待機する。
【００４３】
水量制御処理（Ｓ１４）が終了した状態であるとマイコン４１が判断したときは、サーミスタ２４によって測定された筺体２２内の水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達したか否かを判断する（Ｓ１７）。このとき、水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達していれば、加熱温度検知器３５によって蓄熱体３１の温度Ｔｂを測定する。そして、蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に達したか否かを判断する（Ｓ１８）。
【００４４】
水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達し、且つ蓄熱体３１の温度Ｔｂも蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に達していれば、電力分配制御処理を終了する。このとき、各加熱手段Ａ，Ｂには電力印加を行わない。
【００４５】
また、水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達し、且つ蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に未到達であれば、電気ヒータ３０のみに電力を印加し（Ｓ１９）、ステップＳ１８に戻る。尚、この蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に到達するまでに必要な熱量Ｑ２は、下記の式（１）に示される。ここで、式（１）に示すｃ２は蓄熱体３１（金属）の比熱であり、Ｇ２は蓄熱体３１（金属）の質量である。
【００４６】
Ｑ２＝ｃ２×Ｇ２×（Ｔ２−Ｔｂ）  …（１）
また、ステップＳ１７にて、筺体２２内の水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達していなければ、加熱温度検知器３５によって測定された蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に達したか否かを判断する（Ｓ２０）。
【００４７】
水の温度ｔａが水の設定温度ｔに未到達で、且つ蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に達していれば、電気ヒータ２０のみに電力を印加し（Ｓ２１）、水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達したか否かを判断する（Ｓ２２）。このとき、水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達していれば、電力分配制御処理を終了する。尚、この筺体２２内の水の温度ｔａが水の設定温度ｔに到達するまでに必要な熱量Ｑ１は、下記の式（２）に示される。ここで、式（２）に示すｃ１は筺体２２内の水の比熱であり、Ｇ１は筺体２２内の水の質量である。
【００４８】
Ｑ１＝ｃ１×Ｇ１×（ｔ−ｔａ）    …（２）
また、ステップＳ２２にて、筺体２２内の水の温度ｔａが水の設定温度ｔに達していなければ、ステップＳ２１に戻る。
【００４９】
さらに、ステップＳ２０にて、水の温度ｔａが水の設定温度ｔに未到達で、且つ蓄熱体３１の温度Ｔｂが蓄熱体３１の設定温度Ｔ２に未到達であれば、電気ヒータ２０，３０の両方に電力を印加し（Ｓ２３）、ステップＳ１７に戻る。
【００５０】
ここで、上述した式（１），（２）より、各電気ヒータ２０，３０に供給する電力を示す式を式（３），（４）に示す。尚、Ｐは最大電力印加量を、Ｐ１は電気ヒータ２０に供給すべき電力印加量を、Ｐ２は電気ヒータ３０に供給すべき電力印加量をそれぞれ示す。
【００５１】
Ｐ１＝Ｑ１×Ｐ／（Ｑ１＋Ｑ２）  …（３）
Ｐ２＝Ｐ−Ｐ１  …（４）
以上のように構成された蒸気発生装置１の作用について説明する。
【００５２】
蒸気発生装置１は、まず、図４に示すような水量制御処理によって、第１加熱手段Ａの筺体２２内に水を供給する。次に、第１加熱手段Ａの電気ヒータ２０を内蔵した蓄熱体２１によって予め加熱し温度の上昇した水を、噴霧器１２によって蓄熱体３１全体に向かって扇状に噴霧する。そして、蓄熱体３１によって、噴霧された水をさらに加熱して蒸気を生成する。このとき、邪魔板３２と蓄熱体３１上面との間を通過する蒸気は、蓄熱体３１からの熱でさらに良質な蒸気となる。また、邪魔板３２による気水分離によって水になったものは、蓄熱体３１上面に落ち再び加熱されるため、蓄熱体３１上面で再び蒸気となる。生成した蒸気は、蒸気供給弁５を設けた蒸気配管６を介して、蒸気噴出ノズル７からから液状食品８内に噴出し、液状食品８が加熱される。そして、筺体２２及び筺体３３内に残存するドレンは、ドレン排出手段２３，３４によって排出される。
【００５３】
このとき、第２加熱手段Ｂは顕熱分の熱量をほとんど必要としないので、潜熱分の熱量だけを供給すれば良い。そして、噴霧器１２によって噴霧された水は、蓄熱体３１全体を用いて加熱される。また、蒸気生成時において、蒸気発生装置１は、マイコン４１によって常時蒸気吐出が制御されている。
【００５４】
本実施形態の蒸気発生装置１によれば、第１加熱手段Ａには顕熱分の熱量のみを、第２加熱手段Ｂには潜熱分の熱量のみを、それぞれ供給すれば良いので、ランニングコストを低下させることができる。また、第１加熱手段Ａにおいて加熱された水は、噴霧器１２によって第２加熱手段Ｂの蓄熱体３１全体に噴霧され、蓄熱体３１全体で加熱される。これにより、乾き度の高い良質な蒸気を短時間で効率良く発生できる。
【００５５】
また、第１加熱手段Ａは、熱発生源の電気ヒータ２０と、電気ヒータ２０を内蔵し電気ヒータ２０で発生した熱を蓄熱し筺体２２内の水に伝達する蓄熱体２１とを有する。これにより、電気ヒータ２０を単体で使用する時と比べて、蓄熱体２１の加熱面積は大きいので、短時間且つ容易に筺体２２内の水を加熱し、蒸気を生成することができる。
【００５６】
また、第２加熱手段Ｂは、熱発生源の電気ヒータ３０と、電気ヒータ３０を内蔵し電気ヒータ３０で発生した熱を蓄熱し噴霧器１２から噴霧された水に伝達する蓄熱体３１とを有する。これにより、電気ヒータ３０を単体で使用する時と比べて、蓄熱体３１の加熱面積は大きいので、短時間且つ容易に噴霧器１２から噴霧された水を加熱し、蒸気を生成することができる。
【００５７】
また、邪魔板３２によって、図２の破線矢印に示すように、第２加熱手段Ｂで生成された蒸気が徐々に蒸気出口を開閉する蒸気供給弁５に導かれ、蒸気内の気水分離が促進する。これにより、乾き度の高い良質な蒸気を効率良く発生させて蒸気供給弁５に噴出することができる。
【００５８】
また、蒸気発生装置１の水量制御処理により、蒸気発生装置１の立ち上がり時や蒸気生成時等において、第１加熱手段Ａの空焚き等を防ぐことができ、安全性が向上し、また、蒸気生成サイクルの効率化を図ることができる。
【００５９】
また、蒸気発生装置１は温水ポンプ３８を有することにより、第１加熱手段Ａから噴霧器１２に供給される水の水量及び供給圧力等を制御できる。これにより、噴霧器１２から第２加熱手段Ｂの蓄熱体３１に向かって噴霧される水の噴射角や流量を任意に変更することができる。また、温水ポンプ３８によって、第１加熱手段Ａから噴霧器１２に強制的に水を供給することができる。
【００６０】
さらに、従来のボイラー内に水を貯めておくような貯水型蒸気発生装置においては、装置動作終了後にボイラー内の圧力及びボイラー内の多量の水の温度が不明のまま、蒸気の排出及び排水を行う必要があった。このような貯水型蒸気発生装置は、ボイラー内が高圧又は高温の状態の場合に蒸気の排出及び排水を行う場合において、安全性に欠けていた。そこで、本実施形態の蒸気発生装置１によれば、第１加熱手段Ａ及び第２加熱手段Ｂは、発生したドレンを排出するドレン排出手段２３，３４を有する。これにより、第２加熱手段Ｂが圧力検知器３６及び蒸気温度検知器３７を有するので、圧力の低下及び蒸気の凝縮を確認してから、ドレン排出手段２３，３４を動作させる。したがって、本実施形態の蒸気発生装置１は、熱水の排出若しくは高温の蒸気の噴出を防止し、安全性を確保したドレン排出を行うことができる。
【００６１】
また、電力分配制御処理を行うことによって、電力印加量が制限されているような場所（例えば１００Ｖの電源電圧しか使用できない場所等）において、各加熱手段Ａ，Ｂの電気ヒータ２０，３０に必要な電力を適宜分配することできる。したがって、限られた電力印加量の条件下においても、当該電力量に対応した蒸気を効率良く発生させることができる。また、加熱温度検知器３５の検知温度に基づき、電気ヒータ３０の温度を膜沸騰の起きにくい温度に制御することにより、第２加熱手段Ｂの熱伝達が効率良く行われ、蒸発効率を向上させることができる。
【００６２】
尚、本実施形態の第１加熱手段Ａは、電気ヒータ２０を内蔵する蓄熱体２１の一端面と、第１加熱手段Ａの筺体２２内に供給された水とが接触して加熱するようにしたが、これに限られない。例えば、図７に示す第１加熱手段Ａ’のように、電気ヒータ２０を内蔵する蓄熱体２１の内部に供給手段２２から供給した水が送り込まれる構造であっても良い。これにより、供給手段２２から供給した水の加熱時間の短縮が可能なので、ランニングコストを低下させることができる。
【００６３】
また、噴霧器１２は、筺体３３の底板中央に接続されているが、これに限られず、蓄熱体３１全体に噴霧できる位置であれば良い。同様に、蒸気供給弁５は、筺体３３の上板中央に接続されているが、これに限られない。邪魔板３２によって、第２加熱手段Ｂで生成された蒸気が徐々に誘導されて、蒸気供給弁５に蒸気を供給できる位置であれば良い。
【００６４】
さらに、邪魔板３２の形状は、一端が筺体３３の側板３３ｂ上部に固定され、他端が斜め下方に向かっていた。しかしながら、第２加熱手段Ｂにおいて生成された蒸気の気水分離を促進しながら徐々に蒸気供給弁５に導くことが可能な形状であればこれに限られない。例えば、図８に示す邪魔板３９のように、筺体３３の上板の中央に一端が固定され、他端が二方向に斜め下方に向かう形状であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る液状食品加熱装置の全体概略図
【図２】第１実施形態に係る蒸気発生装置を示す概略断面図
【図３】第１実施形態に係る蒸気発生装置の制御回路を示すブロック図
【図４】第１実施形態に係る蒸気発生装置による蒸気吐出制御を示すフローチャート
【図５】第１実施形態に係る蒸気発生装置による水量制御を示すフローチャート
【図６】第１実施形態に係る蒸気発生装置による電力供給制御を示すフローチャート
【図７】第１実施形態に係る第１加熱手段を示す概略図
【図８】第１実施形態に係る第２加熱手段を示す概略図
【図９】本発明の従来例に係る斜視図
【符号の説明】
【００６６】
１…蒸気発生装置、５…蒸気供給弁、１２…噴霧手段、２０，３０…電気ヒータ、２１，３１…蓄熱体、３８…温水ポンプ、２３，３４…ドレン排出手段、３２…邪魔板。
【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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