(57)【要約】  【課題】  水の飽和温度を低下させず、水温を安定させて正確な露点温度を持つ飽和空気を発生させる。  【解決手段】  飽和空気発生装置は、飽和槽１に入れた水を加熱器２で飽和温度に加熱すると共に空気を入れてこれを水の中に分散させて水と接触させ、空気を飽和空気にして取り出すようにした装置で、予熱装置３を有する。予熱装置３は、通常空気を飽和槽に入れる前に、飽和水蒸気の潜熱分の熱量を供給して通常空気を加熱可能にする装置であり、予熱器３１、潜熱分に相当する電力を供給可能にする電力調整器３２、等で構成されている。  【選択図】        図１
2005118759.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に入れられた水を加熱手段で目的とする温度に加熱すると共に前記容器に気体を入れて該気体を前記水の中に分散させて前記水と接触させて前記気体を前記目的とする温度の飽和水蒸気含有気体にして前記容器から取り出すようにした飽和気体発生装置において、
前記気体を前記容器に入れる前に前記気体に前記飽和水蒸気の潜熱分までの熱量を供給して前記気体を前記目的とする温度より高い温度に加熱可能にする予熱手段を設けたことを特徴とする飽和気体発生装置。
【請求項２】
前記予熱手段は、前記気体を予熱する予熱器と、前記気体の流量を出力する流量出力手段と、該流量出力手段が出力した前記流量と前記目的とする温度とを取り入れて前記流量と前記温度とを含む条件から前記熱量を計算して該熱量から前記気体の予熱後の温度を計算する計算手段と、前記予熱後の温度を検出する温度センサと、該温度センサが検出した検出温度が前記計算手段が計算した前記予熱後の温度になるように前記予熱器の加熱量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に記載の飽和気体発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器に入れられた水を加熱手段で目的とする温度に加熱すると共に前記容器に気体を入れて該気体を前記水の中に分散させて前記水と接触させて前記気体を前記目的とする温度の飽和水蒸気含有気体にして前記容器から取り出すようにした飽和気体発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の飽和気体発生装置としては、例えば、６０℃の一定温度の水が入れられている恒温槽の水槽内に１段の飽和槽を入れると共に水槽内に熱交換器を入れ、供給する気体をまず熱交換器に通して水槽の水によって６０℃まで予熱し、飽和槽の上部に設けた温度検出用の熱接点によって上部の温度を検出してその温度が６０℃になるように制御されるヒータを飽和槽の下部に設置し、６０℃に加熱した気体を飽和槽の下部から入れて槽内の水と接触させつつ上昇させ、その過程で水から蒸発した水蒸気を取り入れて飽和空気にし、飽和槽の上部から目的とする６０℃の飽和空気を取り出すようにした飽和気体発生装置が示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平６−３４８１９号公報（第１図及び関連説明）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この従来例の装置では、気体を予熱して飽和槽に入れると共に飽和槽の上部温度を目的とする６０℃に制御することにより、ほぼ６０℃の露点を持つ飽和空気が得られたとされている。しかしながら、飽和槽に入ったときの気体の温度が６０℃であっても、その温度で水から蒸発した水蒸気を取り入れることになるので、水が水蒸気の蒸発潜熱を放出することになってその水温が低下するため、下部の水が６０℃より高くなっていてある程度の蒸発潜熱を放出可能になっているとしても、下部水温の低下が避けられず水温が変動するので、飽和空気を取り出す位置になる上部水温も不安定になり、正確な露点温度の飽和気体が得られないという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、従来技術における上記問題を解決し、精度の良い露点温度の飽和気体が得られる飽和気体発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は上記課題を解決するために、請求項１の発明は、容器に入れられた水を加熱手段で目的とする温度に加熱すると共に前記容器に気体を入れて該気体を前記水の中に分散させて前記水と接触させて前記気体を前記目的とする温度の飽和水蒸気含有気体にして前記容器から取り出すようにした飽和気体発生装置において、
前記気体を前記容器に入れる前に前記気体に前記飽和水蒸気の潜熱分までの熱量を供給して前記気体を前記目的とする温度より高い温度に加熱可能にする予熱手段を設けたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２の発明は、上記に加えて、前記予熱手段は、前記気体を予熱する予熱器と、前記気体の流量を出力する流量出力手段と、該流量出力手段が出力した前記流量と前記目的とする温度とを取り入れて前記流量と前記温度とを含む条件から前記熱量を計算して該熱量から前記気体の予熱後の温度を計算する計算手段と、前記予熱後の温度を検出する温度センサと、該温度センサが検出した検出温度が前記計算手段が計算した前記予熱後の温度になるように前記予熱器の加熱量を制御する制御手段と，を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上の如く本発明によれば、請求項１の発明においては、予熱手段を設けて、目的とする温度の飽和水蒸気含有気体にされるもとになる気体として例えば通常空気を容器に入れる前に、通常空気に飽和水蒸気の潜熱分までの熱量を供給して前記気体を前記目的とする温度より高い温度に加熱可能にするので、人の操作又は自動運転によって予熱手段を作動させることにより、目的とする温度が例えば５０℃程度までの温度のときには、潜熱分程度の熱量で通常空気を目的とする温度より十分高い温度まで予熱してから容器に入れ、これを水の中に分散させ、水と接触させた後容器から取り出すことができる。
【０００８】
この場合、飽和水蒸気の潜熱分はその全熱量の大部分を占めるので、この熱量を供給されて予熱された通常空気は、目的とする温度である飽和水蒸気の温度まで加熱されている飽和水よりも相当程度高い温度まで上昇した昇温空気になる。そして、このような昇温空気が飽和水と接触すると、飽和水の一部分が蒸発するときに、温度の高い昇温空気から飽和水の方に蒸発のための潜熱が供給される。その結果、加熱された水の一部分が蒸発するときにその周辺の飽和水が潜熱分という大きな熱量を失うことがなくなり、飽和水の急激な温度低下が防止され、加熱手段で飽和温度にされる飽和水の温度が乱されることなく維持される。その結果、生成される飽和空気の露点温度を目的とする温度に精度良く維持することができる。
【０００９】
なお、通常空気を顕熱分程度の熱量分だけ予熱するので、通常空気を取り入れたときの温度から目的とする温度まで昇温させるための顕熱量が必要になるが、この熱量は潜熱量に較べて十分小さいので、水温への影響が僅かであると共に、この程度の熱量は必要になる過程で加熱手段から供給されるので、結局前記の如く水温の乱れが防止される。一方、このような顕熱分が存在するので、加熱手段の低負荷が確保されて温度の制御性が良くなり、水の加熱温度も良好に維持される。
【００１０】
又、容器内に昇温空気が入れられるため、この温度の高い空気が水と接触することによって水を容易に蒸発させ、飽和空気に近い状態に早く到達することができる。即ち、空気と水との温度差によって水を蒸発させることになるので、水の蒸発を促進させて、早く確実に飽和空気に到達させることができる。その結果、この点でも、飽和空気の温度条件の精度を良くする作用効果が生ずる。
【００１１】
一方、目的とする温度が６０℃程度を超えると、空気の含有する飽和水蒸気量が急激に多くなるので、多量になった飽和水蒸気量の潜熱分を予熱手段のみによって供給しようとすると、その熱量が多大になって気体の予熱温度が高くなり過ぎ、予熱手段が大型化したり気体の高温化により装置の取扱性が悪くなる等の問題が生ずるため、予熱手段では潜熱量より少ない熱量で気体を加熱することになる。
【００１２】
しかしこの場合にも、気体を目的とする温度より相当程度高温にすることになるので、前記の如く、容器に入れられた水の蒸発を促進し、気体を速く飽和気体に到達させ、容器内での気液接触時間を短縮し、容器を小型化することができる。
【００１３】
請求項２の発明においては、気体の流量を出力する流量出力手段と、これが出力した流量と目的とする温度とを取り入れてこれらを含む条件から熱量を計算してその熱量から気体の予熱後の温度を計算する計算手段と、予熱後の温度を検出する温度センサと、その検出温度が計算した予熱後の温度になるように予熱器の加熱量を制御する制御手段とを設けるので、昇温空気の温度管理によって飽和水に自動的に潜熱量を供給することができる。その結果、飽和気体発生装置の運転操作を容易にして省力化を図ることができる。又、昇温空気の温度管理により、温度の異常な上昇を防止することが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明を適用した飽和気体発生装置としての飽和空気発生装置の構成例を示す。
飽和空気発生装置は、容器である飽和槽１に入れた水を加熱手段である加熱器２で目的とする温度である飽和温度ｔ2 に加熱すると共に、飽和槽１にその底部である底１１から気体としての空気を入れてこれを水の中に分散させて水と接触させ、空気を前記温度ｔ2 の飽和水蒸気含有気体である温度ｔ2 の飽和空気Ａ2 にして、飽和槽１の上部としての上端板１２から出口管１３により取り出すようにした装置である。この飽和空気発生装置には、予熱手段としての予熱装置３が設けられている。
【００１５】
予熱装置３は、空気として装置の外から取り入れる温度ｔ1 の通常空気Ａ1 を飽和槽１に入れる前に、通常空気Ａ1 に温度ｔ2 の飽和空気の飽和水蒸気の潜熱ｒで構成される潜熱分Ｒまでの熱量として潜熱分Ｒを供給して、通常空気Ａ1 をｔ2 より高い温度に加熱可能にする装置であり、本例では、通常空気Ａ1 を予熱する予熱器３１、これに前記潜熱分Ｒに相当する電力
Ｗ＝Ｒ−−−−−−（１）
を供給可能な電力調整器３２、等で構成されている。（１）式において、Ｗの単位はワット（ｗ）で、Ｒの単位はジュール／秒（Ｊ／ｓ）である。
【００１６】
このような飽和空気発生装置は、通常の構成部分として、微細メッシュになっているフィルタ１４、水補給管１５及び給水弁１６、水面センサ１７、このセンサ信号によって水面をレベルＬの近傍の範囲に維持するように給水弁１６を制御する水位制御器１８、温度センサ２１及びその検出温度が前記ｔ2 になるように加熱器２を制御する温度調整器２２、水面から発生する気泡を消滅させるための破泡メッシュ１９、等を備えている。
【００１７】
予熱装置３の電力調整器３２は操作盤４に設けられていて、人が操作することにより、予熱器３１に供給する電力を調整できるようになっている。又本例では、必要なだけ飽和空気を製造するために、通常空気Ａ1 の流量として本例では質量流量Ｇを調整可能な調整弁５及びその操作器５１を設けている。調整弁５は原料となる通常空気を供給する空気供給管６に設けられ、操作器５１は操作盤４に設けられている。
【００１８】
図２は通常空気Ａ1 及び飽和空気Ａ2 の流量及び保有熱量の構成を示す。
図においてｇ1 、ｇ2 、ｈ1 、ｈ2 、ｈｗ、ｒ、ｈａ1 、ｈａ2 、δｈ1 、及びδｈａ1 はそれぞれ、Ａ1 及びＡ2 の水蒸気流量、それぞれの水蒸気の全熱量、飽和槽１内の飽和水の熱量、ｈ2 のうちの潜熱、Ａ1 及びＡ2 の乾燥空気の熱量、Ａ1 の水蒸気の吸熱量、及び乾燥空気の吸熱量である。
【００１９】
図示の如く、水蒸気流量ｇ1 と乾燥空気流量（Ｇ−ｇ1 ）とを含む流量Ｇの通常空気Ａ1 は、飽和槽１内で流量ｇ2 の水蒸気が加えられて流量（Ｇ＋ｇ2 ）の飽和空気Ａ2 になる。熱量としては、Ａ1 は、これに温度ｔ2 、流量ｇ2 の水蒸気が加えられると共に、ｔ1 からｔ2 まで昇温し、Ｑ1 だけ熱量の増加したＡ2 になる。
【００２０】
この熱量Ｑ1 は、図示の如く、
Ｑ1 ＝ｇ2 ｒ＋ｇ2 ｈｗ＋ｇ1 δｈ1 ＋（Ｇ−ｇ1 ）δｈａ1 −−(2) 
である。この中で
ｇ2 ｒ＝Ｒ−−−−（３）
は前記潜熱分Ｒに相当し、後述する如くＱ1 のうちの大部分を占める。本例では前記の如くこのＲ＝ｇ2 ｒからなる熱量を予熱装置３によって通常空気Ａ1 に供給可能にする。
【００２１】
Ｒ＝ｇ2 ｒを求めるためには、Ｇと湿り空気線図等からｇ1 、ｇ2 を求めると共に、飽和蒸気表又は線図からｒを得る。ｇ1 、ｇ2 については、Ａ1 及びＡ2 の空気の絶対湿度をそれぞれｘ1 及びｘ2 とすると、それらが、
ｇ1 ＝ｘ1 （Ｇ−ｇ1 ）
ｇ1 ＋ｇ2 ＝ｘ2 （Ｇ−ｇ1 ）
の関係になっていて、これらの式から、
ｇ2 ＝Ｇ（ｘ2 −ｘ1 ）／（１＋ｘ1 ）−−−−（４）
が得られる。
【００２２】
この場合、通常空気Ａ1 が例えば温度２０℃、相対湿度５０％程度の通常の外気であり、そのｘ1 がｘ2 に対して十分小さければ、これを省略するかもしくは簡略化して、
ｇ2 ≒Ｇｘ2 −−−−（５）
ｇ2 ≒ＫＧｘ2 −−−−（５）´
として簡単に求めることができる。Ｋは０．９程度にされる。この場合のＲ≒Ｇｒｘ2 もしくはＲ≒ＫＧｒｘ2 は、潜熱分Ｒに近い範囲内の熱量ということになる。
【００２３】
以上により、電力調整器３２で通常空気Ａ1 に供給する潜熱分Ｒに相当する電力Ｗを、
Ｗ＝Ｒ＝Ｇｒ（ｘ2 −ｘ1 ）／（１＋ｘ1 ）−−−（６）
又は、
Ｗ≒Ｇｘ2 ｒ  もしくは  Ｗ≒ＫＧｘ2 ｒ−−−（７）
として定めることができる。ここで、Ｇは操作器５１を操作するときにその目盛りから分かり、ｒ及びｘ2 は、飽和空気Ａ2 の温度ｔ2 であり加熱器２を制御する温度調整器２２の設定温度ｔ2 から得られる。又、ｘ1 は、通常空気Ａ1 の温度ｔ1 及び相対湿度ψ1 を測定することにより、もしくは直接絶対湿度ｘ1 を測定することによって得られる。
【００２４】
この場合、飽和空気発生装置の実際の使用においては、上記Ｇ、ｔ2 、又は必要に応じてｔ1 及びψ1 もしくはｘ1 をパラメータとしてＷを求めた表やカープを予め作成しておき、それらを見てＷを定め、電力調整器３２を計算したＷに合わせて運転することになる。なお、制御装置及びＧ、ｔ1 、ｔ2 等の検出器を設けて、検出データからＷを計算させ、電力調整器３２の出力が計算したＷになるように自動運転させることも可能である。
【００２５】
以上のような飽和空気発生装置は次のように運転され、その作用効果を発揮する。
飽和槽１には水が入れられていて、水位制御器１８で水位がＬになるように調整されている。又、温度調整器２２により、飽和槽１の上部の温度が目的とする飽和空気の温度ｔ2 として例えばｔ2 ＝５０℃になるように調整されている。空気供給管６の空気流量を調整するための調整弁５は、操作盤４に設けられている操作器５１により、目的とする流量として例えばＧ＝１３ｇ／min の湿り空気を流すように調整されている。
【００２６】
この状態で空気供給管６から例えば温度２０℃、相対湿度５０％程度の原料となる通常空気Ａ1 が供給され、予熱装置３の電力調整器３２で予熱器３１に電力Ｗが供給され、Ａ1 が潜熱分Ｒの供給を受けて加熱される。このときのＷは、上記ｔ2 ＝５０℃及びＧ＝１３ｇ／min からｘ1 を含む式（６）によって計算された値又は式（７）によって概算された値にされる。
【００２７】
このＷは、前記の如く表等で与えられているが、これを上記のＧ、ｔ1 、ｔ2 等の条件の一例から計算すると、Ｇ＝１３ｇ／min ＝０．２１７ｇ／ｓ、ｘ2 ＝０．０８６ｇ／ｇＤＡ、ｒ＝２３８３Ｊ／ｇ、ｘ1 ＝０．００８ｇ／ｇＤＡから、式（６）により、Ｒ＝４０．０Ｊ／ｓ、Ｗ＝４０．０ｗ、式（７）により、Ｒ＝４４．４７Ｊ／ｓ、Ｗ＝４４．４７ｗ、又は、Ｒ＝４４．４７×０．９＝４０．０Ｊ／ｓ、Ｗ＝４０．０ｗ、として得ることができる。
【００２８】
又、別の温度条件をｔ2 ＝２７℃（３００°Ｋ）とすれば、Ｇ＝０．２１７ｇ／ｓ、ｘ2 ＝０．０２７ｇ／ｇＤＡ、ｒ＝２３００KJ/kg 、ｘ1 ＝０．００８kg／kgＤＡから、式（６）により、Ｒ＝９．４１Ｊ／ｓ、Ｗ＝９．４１ｗ、式（７）により、Ｒ＝１３．５Ｊ／ｓ、Ｗ＝１３．５ｗ、もしくは、Ｒ＝１３．５×０．９＝１２．１Ｊ／ｓ、Ｗ＝１２．１ｗ、として得ることができる。
【００２９】
このような電力が供給されるように電力調整された予熱器３１を通常空気Ａ1 が通過すると、Ａ1 に上記の電力Ｗによって潜熱分Ｒが与えられてＡ1 が昇温し、温度ｔ3 の昇温空気Ａ3 になる。このときのｔ3 は、
ｔ3 ＝（Ｒ／ＧＣｐ）＋ｔ1 −−−−（８）
により計算される。Ｃｐは昇温過程における空気の平均的定圧比熱であり、約１Ｊ／ｇ・℃である。従って、前記Ｒ、Ｇ、及びｔ1 から、ｔ3 は、式（６）又は（７）により、ｔ2 ＝５０℃では、ｔ3 ＝２０４℃又は２２５℃もしくは２０４℃で、ｔ2 ＝２７℃では、ｔ3 ＝６３．４又は８２．２℃もしくは８５．８℃、となる。
【００３０】
このように十分高い温度ｔ3 に加熱された昇温空気Ａ3 が飽和槽１の底１１からｔ2 ＝５０℃の水中に放出されると、温度ｔ3 の空気が水と接触してその一部分を蒸発させて水蒸気として取り込むと共に水との比重差によって上昇し、微細メッシュになっているフィルタ１４によって微小気泡に分断され、更に水と熱交換して水を蒸発させつつ浮上する。しかし、昇温空気Ａ3 は潜熱分Ｒの熱量を与えられているだけであるため、式（２）におけるＲ＝ｇ2 ｒ以外の部分の熱量を水を介して加熱器２から取り入れて、最終的に、５０℃の乾燥空気成分と５０℃の飽和水蒸気成分との混合ガスからなる飽和空気Ａ2 の気泡になり、破泡メッシュ１９で破泡されてミスト分を除去された後、完全な飽和空気Ａ2 となって出口管１３から取り出される。
【００３１】
このような飽和空気の生成過程において、昇温空気Ａ3 が潜熱分Ｒを保有する温度になっているため、飽和槽１内の飽和水は、その一部分を蒸発させるために必要になる潜熱分である大きな熱量を失うことがなく、温度２０℃の通常空気Ａ1 を温度５０℃まで昇温させるための顕熱分だけを通常空気Ａ1 に与えればよいので、水の急激な温度低下が防止される。本例では、このように水温を低下させることになる熱量ΔＱは、式（２）によれば、Ｑ1 のうちのＲ及びｇ2 ｈｗ以外の部分の熱量からなり、約６．５Ｊ／ｓになる。この熱量はＲの１５％程度であるため、水温低下が十分抑制されている。その結果、急激な水温低下の影響による水温の制御乱れがなくなるので、生成される飽和空気の温度条件である露点温度を精度良く５０℃に維持することができる。
【００３２】
又、飽和槽１内に昇温空気Ａ3 が入れられるため、この温度の高い空気が水と接触することによって水を容易に蒸発させ、飽和空気に近い状態に早く到達させることができる。即ち、従来の装置のように、５０℃まで加熱しただけの空気を飽和槽の５０℃の水中に入れ、飽和水に囲われた低湿空気の気泡中の水蒸気の分圧と飽和水蒸気の分圧との差のみによって水から水蒸気を発生させる場合には、低湿空気を飽和空気に到達させるために微細な気泡にしてこれを長い時間十分に水と接触させる必要があるが、本発明を適用すれば、上記の分圧差に加えて、空気と水との温度差によっても水を蒸発させることになるので、水の蒸発を大幅に促進させ、早く確実に飽和空気に到達させることができる。
【００３３】
図３は、以上のような導入空気の飽和槽内における温度及び湿度の変化状態を模擬的に示す。図において、実線は、本発明を適用して導入空気に潜熱分までの熱量を供給して飽和温度ｔ2 より十分高い温度に予熱した場合を示し、二点鎖線は、仮に図１に示す構造の同じ寸法の飽和槽１を使用して従来技術のように導入空気を飽和温度ｔ2 まで予熱した場合を示す。
【００３４】
図示の如く、本発明を適用すると、導入空気温度と飽和温度ｔ2 との間に相当の温度差があるため、上記のように分圧差に加えて水を直接加熱蒸発させる効果が生じて、導入空気の飽和度が速く上昇するため、最終的に飽和槽１の出口では飽和度１００％の飽和空気に到達するが、従来技術を適用したときには、導入空気の加熱までは必要でないとしても、分圧差のみによって水蒸気が供給されるため、湿度上昇が遅く図１のような小形の同じ大きさの飽和槽では最終的に飽和度が１００％に到達しないことになる。
【００３５】
又、導入空気は水を蒸発させて飽和度を上げて行くので、導入空気の気泡の周辺にあって蒸発潜熱を供給する水の部分が温度を下げて水蒸気を供給するため、導入空気も飽和温度ｔ2 より僅かに温度降下するが、本発明を適用した場合には、温度降下量が微小であると共に温度降下する時期も遅れるため、この点でも飽和空気への到達が促進される。
【００３６】
一方、通常空気Ａ1 に予熱器３１で潜熱分Ｒを与える場合でも、顕熱分が前記の如く１５％程度存在するため、加熱器２はこの熱量に飽和槽１の放熱量を加えた熱量を供給することになるので、加熱器２の負荷が十分確保され、その制御性は良好に維持される。その結果、このような点でも、生成される飽和空気の温度条件の精度を良くすることができる。
【００３７】
図４は本発明を適用した飽和空気発生装置の他の例を示す。
本例の装置では、予熱手段である予熱装置３が、気体を予熱する前記予熱器３１、気体の流量Ｇを出力する流量出力手段として本例では質量流量の調整弁５を操作する前記操作器５１及びその流量出力部５２、この出力部５２が出力した流量Ｇと目的とする温度ｔ2 とを取り入れてＧとｔ2 とを含む条件から熱量である潜熱分Ｒを計算してＲから気体である通常空気Ａ1 の予熱後の温度ｔ3 を計算する計算手段としての計算部３３、温度ｔ3 を検出する温度センサ３４、温度センサ３４で検出した検出温度ｔ3 ｐが計算部３３が計算した予熱後の温度である予熱後設定温度ｔ3 ｓになるように予熱器３１の加熱量としての電力Ｗを制御する制御手段としての前記電力調整器３２の電力設定部３２ａ、等で構成されている。
【００３８】
操作器５１は、調整弁５に開度信号を与えて、その信号に対応して調整弁５を通過する空気流量を定めるようになっている。その中に組み込まれている流量出力部５２は，この開度信号によって対応する空気流量を計算部３３に出力する。生成させようとする飽和空気の目的とする温度ｔ2 は、通常、変更可能な設定温度として操作盤４に設定部４１を設けてここで設定されるので、計算部３３に取り入れる温度ｔ2 は設定部４１から送信される。
【００３９】
計算部３３では、Ｇとｔ2 とを含む条件からＲ及びｔ3 を計算するが、この計算はこれまで説明したような方法で行われる。この場合、Ｇとｔ2 から得られるｘ2 だけで式（６）又は（７）によりＲを計算してもよい。又、通常空気Ａ1 の温度及び湿度条件は通常Ｒ及びｔ3 の計算に大きな影響を及ぼさないので、これを例えば前記の如く温度２０℃、相対湿度５０％のように一定の値として計算部３３に予め入力しておき、Ｇ、ｔ2 にこのＡ1 の条件を加えて式（６）でＲを計算し、式（８）でｔ3 を計算するようにしてもよい。又、通常ｔ1 及びψは測定されるので、その測定値を入力するようにしてもよい。なお、計算部３３は、このような計算をするための飽和蒸気表や湿り空気線図の必要データ部分を保有するように構成されている。
【００４０】
このような図４の飽和空気発生装置によれば、自動的に潜熱量を供給できるので、図１の装置に較べて、運転操作が容易になって省力化を図ることができる。又、予熱空気Ａ3 の予熱温度を制御するので、温度の異常な上昇を防止することが可能になる。なお、計算部３３でＲから電力Ｗまでを計算し、前記の如くその電力を供給又は制御するようにしてもよく、その場合でも運転操作を容易にすることができる。
【００４１】
図５は飽和空気の温度に対する絶対湿度ｘ2 の変化状態を示す。
図示の如く、飽和空気の温度が５０℃〜６０℃程度を超えるとｘ2 が急激に大きくなる。そして、前式（５）、（５）´、（７）に示すように、ｘ2 はほぼ潜熱分Ｒに対応した値になるので、上記飽和温度を超えるとＲの値が大きくなり過ぎて、そのＲで空気を予熱すると、昇温空気の温度ｔ3 が異常に高くなる。例えばｔ2 が８０℃になると、ｔ3 が１０００℃を超えるようになり、予熱器３１が大型化したり、飽和槽１に入る空気の高温化によって装置の取扱性が悪くなる等の問題が生ずる。
【００４２】
従って、飽和温度ｔ2 が６０℃程度を超えるような条件で使用することがある飽和空気発生装置では、潜熱分Ｒ以下の熱量で空気を予熱することになる。即ち、例えば、予熱器３１の最大能力をｔ2 が６０℃のときのＲまで熱交換可能なものにして、ｔ2 が８０℃のような飽和空気Ａ2 を作るようなときには、通常空気Ａ1 を予熱器３１の最大予熱能力で予熱する。
【００４３】
しかし、通常空気Ａ1 をこのようにＲ以下の熱量で予熱する場合でも、飽和槽１内において、水の潜熱負担率を低減すると共に、顕熱負荷をマイナスにして加熱器２での熱交換性を良くし、前記の如く従来の装置よりも水の蒸発を大幅に促進させ、加熱器２を小容量のものにすると共に、飽和槽１の熱交換距離を短くしてその小型化を図ることができる。なお、例えば飽和温度ｔ2 が５０℃程度の場合でも、ｔ2 より高い所定の温度として、潜熱負荷を低減させ顕熱負荷を負にすることによる効果が得られる程度の温度で、潜熱分Ｒで加熱したときのｔ3 よりは低いが、通常空気Ａ1 を１００℃〜１５０℃程度の中間温度ｔ3 ´に予熱することも可能である。その場合でも、従来の装置よりも小形で露点精度の良い飽和空気を得ることができる。
【００４４】
なお以上では、飽和気体発生装置が飽和空気を発生させる場合について説明したが、本発明は、必要に応じて、例えば窒素のような不活性ガスや他の気体を飽和水蒸気を含有した飽和気体にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、正確な露点温度の飽和空気を生成させる技術に関し、特に、湿度センサ校正用等に用いられ分流法、２温度法、２圧力法もしくは２温度２圧力法によって精密湿度条件を実現する精密湿度発生装置として、又、燃料電池駆動装置や試験装置に使用される燃料ガスや酸化剤ガスの加湿装置として好都合に利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明を適用した飽和空気発生装置の全体構成の一例を示す説明図である。
【図２】通常空気及び飽和空気の流量及び保有熱量の状態を示す説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は導入空気の温度及び湿度の変化状態を示す曲線図である。
【図４】本発明を適用した飽和空気発生装置の他の例を示す説明図である。
【図５】飽和空気の温度と絶対湿度との関係を示す曲線図である。
【符号の説明】
【００４７】
１              飽和槽（容器）
２              加熱器（加熱手段）
３              予熱装置（予熱手段）
３１            予熱器（予熱器、予熱手段）
３２            電力調整器（制御手段、予熱手段）
３２ａ          電力設定部（制御手段、予熱手段）
３３            計算部（計算手段、予熱手段）
３４            温度センサ（温度センサ、予熱手段）
５１            操作器（流量出力手段、予熱手段）
５２            流量出力部（流量出力手段、予熱手段）
【図１】
2005118759.tif 000003
【図２】
2005118759.tif 000004
【図３】
2005118759.tif 000005
【図４】
2005118759.tif 000006
【図５】
2005118759.tif 000007