(57)【要約】【課題】湿り蒸気を製造するに際し、湿り蒸気にドレンが混じることに起因する、設備大型化や、均質な乾き度の湿り蒸気が得られないといった問題を解決する、湿り蒸気の製造装置を提供すること。【解決手段】湿り蒸気の製造装置において、上流側から供給される乾き蒸気に第一の液体を添加する第一の液体添加手段４と、前記第一の液体添加手段４の下流に位置し、前記蒸気中のドレンを除去するドレン除去手段５と、該ドレン除去手段５の下流に位置し、該ドレン除去手段５により得られたドレン除去済蒸気に第二の液体を添加する第二の液体添加手段８とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿り蒸気の製造装置において、上流側から供給される乾き蒸気に第一の液体を添加する第一の液体添加手段と、前記第一の液体添加手段の下流に位置し、前記蒸気中のドレンを除去するドレン除去手段と、該ドレン除去手段の下流に位置し、該ドレン除去手段により得られたドレン除去済蒸気に第二の液体を添加する第二の液体添加手段とを備えていることを特徴とする湿り蒸気の製造装置。
【請求項２】
前記第一の液体添加手段及び、前記第二の液体添加手段がスプレーノズルである請求項１に記載の湿り蒸気の製造装置。
【請求項３】
前記第二の液体添加手段は、該第二の液体添加手段により添加される液体の平均粒径が前記第一の液体添加手段により添加される液体の平均粒径よりも小さいように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の湿り蒸気の製造装置。
【請求項４】
前記第二の液体添加手段が、１０μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径の液体を添加する液体添加手段であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の湿り蒸気の製造装置。
【請求項５】
前記第二の液体添加手段の下流に位置し、流下する蒸気の乾き度を測定する乾き度測定手段と、蒸気の乾き度を調節する乾き度調節手段とを備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の湿り蒸気の製造装置。
【請求項６】
前記乾き度調節手段は、前記第二の液体添加手段を兼ねるものであることを特徴とする請求項５に記載の湿り蒸気の製造装置。
【請求項７】
上流側から供給される乾き蒸気に第一の液体を添加して過飽和蒸気とした後、下流において前記過飽和蒸気中のドレンを除去してドレン除去済蒸気としさらに下流において前記ドレン除去済蒸気に第二の液体を添加し湿り蒸気とすることを特徴とする湿り蒸気の製造方法。
【請求項８】
前記湿り蒸気の乾き度を測定し、この測定値に基づいて、前記ドレン除去済蒸気への液体添加量を調整することを特徴とする請求項７に記載の湿り蒸気の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は湿り蒸気の製造装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気を用いた加熱には主に飽和蒸気が用いられる。なかでも、食品の加熱等、被加熱物の湿度を保ちながら温度を上げたい様な場合、飽和蒸気から更に水分を含んだ湿り蒸気が用いられる。一方、蒸気の供給においては熱効率の観点から、飽和蒸気を更に過熱した乾き蒸気の状態で供給される。よって、蒸気を使用する場所において、乾き蒸気を減温し湿り蒸気とすることが行われる。この減温は熱交換器による冷却や、蒸気中への液体の添加等の方法で行われる（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
図２は飽和蒸気の発生過程における圧力Ｐと体積Ｖの関係を示したものである。図中の点ｗは圧力Ｐ１の飽和液でその体積はｖ１’である。点Ｓは圧力Ｐ１のもとでの飽和蒸気を示し、その体積はｖ１’’となっている。今圧力Ｐを変化させたときのｗおよびＳの軌跡を画くと、各々ｖ’ｖ’’曲線が得られる。すなわちｖ’線を飽和液線、ｖ’’線を飽和蒸気線という。圧力が高くなるにつれて両曲線は接近し、圧力Ｐｋにおいて一点ｋで交わる。すなわち圧力Ｐｋのとき飽和液と飽和蒸気の体積は一致する。また図中のｖ’線とｖ’’線とで囲まれた中央域に記される点ｍで示される蒸気を、圧力Ｐ１のもとでの湿り蒸気といい、これに対して点Ｓよりも図の右側の領域に属する蒸気を乾き蒸気という。さらに乾き度ｘは図中点ｍについて下記のとおり求めることができる。
【０００４】
【数１】
2007093163.tif 000003
【０００５】
【数２】
2007093163.tif 000004
【特許文献１】特公平５−５５７６２号公報
【特許文献２】特許第２８７３６４０号公報
【特許文献３】実開昭５９−１７５８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の技術には次のような問題点があった。すなわち熱交換器を用いた減温では、熱交換機の配管内を流れる冷媒により熱交換機配管表面が冷却され、蒸気の一部が配管表面でドレン化するという課題があった。また乾き蒸気に液体を添加して減温する場合は、その液体が蒸気化して湿り蒸気が得られるのであるが、添加した液体が蒸気化するためには長大な配管長が必要であり、配管長が短いと、添加した液体は蒸気化しきらずドレンとなってしまう。また、配管長を長くとると放熱のため蒸気の一部が配管内壁面でドレン化してしまう。このように従来技術では湿り蒸気にドレンが混じるため、均質な乾き度の湿り蒸気を製造することが困難であった。
【０００７】
ドレンの問題に関しては、ドレン除去手段であるドレンセパレータの設置という対策が考えられるが、ドレンセパレータを設置したことで、ドレンのみならず、湿り蒸気の湿り分まで除去してしまい、ドレンセパレータ通過後の蒸気は飽和蒸気となってしまい、湿り蒸気の製造が困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の湿り蒸気製造装置は、上記課題を解決するため、次のような手段を採用する。すなわち、湿り蒸気の製造装置において、上流側から供給される乾き蒸気に第一の液体を添加する第一の液体添加手段と、前記第一の液体添加手段の下流に位置し、前記蒸気中のドレンを除去するドレン除去手段と、該ドレン除去手段の下流に位置し、該ドレン除去手段により得られたドレン除去済蒸気に第二の液体を添加する第二の液体添加手段とを備えていることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【０００９】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記第一の液体添加手段及び、前記第二の液体添加手段がスプレーノズルであることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記第二の液体添加手段は、該第二の液体添加手段により添加される液体の平均粒径が前記第一の液体添加により添加される液体の平均粒径よりも小さいように構成されていることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記第二の液体添加手段が、１０μｍ以上５０μｍ以下の平均粒径の液体を添加する液体添加手段であることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１２】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記第二の液体添加手段の下流に位置し、流下する蒸気の乾き度を測定する乾き度測定手段と、蒸気の乾き度を調節する乾き度調節手段とを備えていることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１３】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記乾き度調節手段は前記第二の液体添加手段を兼ねるものであることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１４】
また、本発明の別の形態によれば、上流側から供給される乾き蒸気に第一の液体を添加して過飽和蒸気とした後、下流において前記過飽和蒸気中のドレンを除去してドレン除去済蒸気としさらに下流において前記ドレン除去済蒸気に第二の液体を添加し湿り蒸気とすることを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１５】
また、本発明の好ましい形態によれば、前記湿り蒸気の乾き度を測定し、この測定値に基づいて、前記ドレン除去済蒸気への液体添加量を調整することを特徴とする湿り蒸気の製造装置が提供される。
【００１６】
本発明において、「飽和蒸気」とは飽和蒸気線上の状態にある蒸気のことをいう。つまり、一定圧力下で液体を加熱していくと、飽和温度にて液体から気体へと相変化を始め、気液混合状態を経て、１００％気体へと相変化するが、この飽和温度にて１００％気体となった状態の蒸気が「飽和蒸気」である。
本発明において、「湿り蒸気」とは飽和蒸気中に飽和液を含有しているのに相当する状態の蒸気をいう。「過飽和蒸気」ともいう。また、飽和液とは飽和状態にある液体をいう。
【００１７】
本発明において「乾き蒸気」とは同圧の飽和蒸気に対し、より高い熱量を持つ蒸気を表し、飽和蒸気に更に熱を加えることや、飽和蒸気を膨張させることで生成できる。
【００１８】
本発明において、「乾き度」とは、蒸気１kgのうちの飽和蒸気ｘkgと、飽和液（１−ｘ）とに分けて考え、全質量１kgに対する飽和蒸気の割合ｘをこの蒸気の乾き度という。
【００１９】
乾き度の測定には絞り乾き度計などが用いられる。絞り乾き度計は、断熱容器の中で湿り蒸気を絞ることによって乾き蒸気に変え、その状態を測定してもとの乾き度を求めるものである。絞った後の乾き蒸気のエンタルピをｈ２とすると絞り過程は等エンタルピ過程であるから、次式が成り立つ。
【００２０】
【数３】
2007093163.tif 000005
【００２１】
したがって、絞り前後の温度と圧力から蒸気表でｈ',γ,ｈ2を求めると乾き度ｘが求まる。ここでｈ'は飽和蒸気のエンタルピ,γは蒸発潜熱である。
【００２２】
本発明において、「液体添加手段」とは、配管を流れる蒸気に液体を添加するために用いるポンプやノズルをいう。
【００２３】
本発明において、「ドレン」とは、配管内を通過する蒸気の一部が液化したものをいう。
【００２４】
本発明において、「ドレン除去手段」とは、蒸気中のドレンを低減する手段をいう。遠心力を利用して蒸気とドレンを分離するものや、蒸気とドレンの混合液を衝突板に衝突させてドレンをその衝突板に沿わせて滴下させることにより分離するドレンセパレータなどが好ましく用いられる。また、ドレンセパレータの構造の一例を図４に示す。蒸気とドレンが混在した状態１３でドレンセパレータに入る。ドレンセパレータ内にはフィルタエレメント１７がある。このとき、蒸気はフィルタエレメント１７を通過し、ドレンセパレータの出口１６に向かう。一方ドレンはフィルタエレメント１７に捕獲され、ドレンセパレータ底にドレン１４が溜まる。ドレンセパレータ底に溜まったドレン１４は、ドレンコック１５を外すことで、ドレンセパレータ外部に排出される。
【００２５】
本発明において、「液体の添加」とは、スプレーより液滴を噴霧することが好ましい。
【００２６】
本発明において、「スプレーノズル」とは、液体をスプレー状にして噴霧するノズルをいう。ノズル内で液体の噴流を衝突させ微粒化するものや、ノズル内に作った気体噴流に液体を添加し混合することで微粒化するものなどが好ましく用いられる。
【００２７】
本発明において、「乾き度測定手段」とは、蒸気の乾き度を測定するための手段をいう。絞り機構を用いて蒸気の乾き度を算出する絞り乾き度計などが用いられる。
【００２８】
本発明において、「乾き度調節手段」とは、乾き度測定手段によって測定された乾き度を元に、目的の乾き度を得るために液体添加量を調節する手段をいう。
【００２９】
本発明に用いる「ポンプ」は、添加する液体の量が上流から供給される乾き蒸気の量によって決まるため、吐出量の範囲が広く、連続して均等である遠心力ポンプ等が好ましく用いられる。
【００３０】
本発明において、第一第二の液体添加に用いる「液体」とは、アルコール、工業用水、または純水等が好ましく用いられる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明の湿り蒸気の製造装置によれば、均質な湿り蒸気を製造することが可能となり、また設備の小型化が可能となる。すなわち、第一の液体添加手段の下流に設置したドレンセパレータにより、添加した液体は蒸気化させる必要がなくなり、従来より配管長の短い設備を用いることができる。また、液体の添加を２段階に分け、ドレンセパレータを通過した安定した飽和蒸気に必要最小限の湿り分を加えることにより、ドレンの少ない均質な湿り蒸気を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、本発明の最良の実施形態の例について、図１を参照しながら説明する。図１は、湿り蒸気の製造装置のフロー図である。
【００３３】
湿り蒸気の製造装置は、乾き蒸気の吸入口１と、乾き蒸気を冷却すべく液体を添加する第一の液体添加手段４である、一段目ポンプ２および一段目スプレーノズル３と、液体添加後の蒸気とドレンを分離するためのドレンセパレータ５と、ドレンセパレータ通過後の飽和蒸気に湿り分を与えるために用いる第二の液体添加手段８である、二段目ポンプ６および二段目スプレーノズル７と、湿り蒸気供給口９と、製造された湿り蒸気の乾き度を測定するための絞り乾き度計１０と、絞り乾き度計の測定値を元に第二の液体添加手段８での液体添加量を調整する乾き度制御手段１１と、流量調整弁１２とで構成される。
【００３４】
次に、この湿り蒸気製造装置の動作を説明する。
【００３５】
蒸気の吸入口１から供給された乾き蒸気に、第一の液体添加手段４により液体を添加する。このとき第一の液体添加に用いる液量は、供給された乾き蒸気の温度を飽和蒸気を十分に超えて過飽和蒸気となるだけの液量でよい。第一の液体添加に用いる液量ＭＰＷ１(m3/hr)は次式で算出することができる。但し、乾き蒸気の定圧比熱をＣｐ(Kcal/℃kg)、乾き蒸気質量流量ＭＭＳ (kg/hr)、過熱により上昇した温度ＴＭＳ(℃)、添加する液体の比熱ＣＰＷ(Kcal/℃kg)、加熱により上昇した液温ＴＰＷ１(℃)とする。
【００３６】
【数４】
2007093163.tif 000006
【００３７】
これにより、蒸気流量に応じて液体の添加量を加減することで蒸気流量の多寡に関わらず乾き蒸気を飽和温度まで冷却できる。
【００３８】
通常の潜熱を用いた減温では添加した液体が蒸発するまでの時間が必要であり、よって長大な配管長が必要であるが、上式に示すように本発明では顕熱を用いた減温であるため、充分な流量の液体を添加することにより短時間で飽和蒸気を得ることができる。よって、配管長を短くすることができる。ただし、多量の液体を用いて蒸気を冷却すると、その液体の多くがドレンとなる。そこで、次にドレンセパレータ５を用い蒸気とドレンを分離する。ドレンセパレータ５は液体と気体の比重差を利用して気体のみを通過させるものであり、ドレンセパレータ５に飽和蒸気と飽和水が混合したものを通過させた直後の蒸気はおおむね飽和蒸気となる。
【００３９】
次に第二の液体添加手段８により、湿り分に必要な液量を添加する。ここで、第二の液体添加手段８によって添加する液体は、第一の液体添加手段で添加する液体の液滴の平均粒径より小さな平均粒径で添加することが好ましい。第一の液体添加では蒸気を冷却するのに充分な流量が必要であり、液滴の平均粒径は小さくする必要はない。一方第二の液体添加では効率的に蒸気に湿り分を与えることが必要なため、添加する液滴の平均粒径は小さい方がよい。例えば、第二の液滴の平均粒径に対して第一の液滴の平均粒径は、２倍〜２０倍程度が好ましい。
また添加した水が蒸気化するために必要な配管長は、噴霧する水滴の粒径平均半径の２乗に比例することからも、第二の液体添加では粒径平均半径が小さい方が効率よく湿り分を与えることができる。具体的には５０μｍ以下の大きさが好ましく、また３０μｍ以下の液滴であれば更に好ましい。また、平均粒径が１０μｍ以下の液滴の製造を効率的に行うことが容易でないため、液滴の粒径は１０μｍ以上が好ましい。このように微小な液滴を添加することにより、効率的に蒸気に湿り分を与えることができ、発生するドレン量を従来よりも減少させることができ、ドレンの少ない均質な湿り蒸気を製造することができる。
【００４０】
また、本発明の湿り蒸気製造装置は、蒸気流量が５００kg/hr以上の場合により好適に用いられる。つまり、蒸気流量が多くなるとそれだけ冷却に必要な液体の添加量も多くなり、微細な液滴を噴霧するノズルでは流量が足りなくなるためである。よって、第一の液体添加にて充分な量の液体添加を行い、蒸気を飽和蒸気まで冷却し、次に第二の液体添加にて微細な噴霧により湿り分を付与する。
【００４１】
また、製造する湿り蒸気の乾き度を制御するために、第二の液体添加手段８の下流で、湿り蒸気の乾き度を測定する乾き度測定手段１０を設置し、乾き度測定手段の測定値をもとに制御手段１１にて、流量調節弁１２を調節し、前記第二の液体添加手段８での液体添加量を調整して湿り蒸気の乾き度を制御する。また、蒸気に湿り分を付与しているのは、第二の液体添加である。つまり、乾き度を調節するには第二の液体添加量を直接調節するのが効率的である。そのため、前記乾き度調節手段においては、第二の液体添加手段を兼ねるものが好ましい。
【実施例】
【００４２】
（実施例１）
図１に示す湿り蒸気の製造装置を用いて、湿り蒸気の製造を行ったので、その一例を以下に示す。また、製造する湿り蒸気の乾き度は０．９８５を目標とした。なお、湿り蒸気の製造にあたっての諸条件は以下の通りである。
【００４３】
乾き蒸気は、流入量１０００kg/hr、温度１７５℃とする。配管径は外径２７．２ｍｍ（２０Ａ）、配管材質はステンレススチールのＳＵＳ３０４、配管長は乾き蒸気の吸入口から第一の水添加手段までが０．５ｍ、第一の水添加手段からドレンセパレータまでが０．５ｍ、ドレンセパレータから第二の水添加手段までが０．５ｍ、第二の水添加手段から乾き度計までが０．５ｍ、乾き度計から湿り蒸気供給口までが０．１ｍとする。また、配管を包む断熱材は、ポリエチレンフォームを使用する。乾き度計には絞り乾き度計を用いる。また、ドレンセパレータの除去能力は３００kg/hrのものを用いる。
【００４４】
スプレーノズルは図５のように配管の底側に、乾き蒸気が流れる主配管に対して垂直に設置し、ノズルの突き出し長さは５ｍｍとした。また、水の添加は第一第二の水添加とも連続で行い、水の添加方向はノズルの向きと同様に、主配管に対して垂直方向に添加した。蒸気に添加する液体は第一および第二添加ともに電気伝導率５０μＳ/ｃｍ程度の純水を用いて、添加する水の温度は２５℃、ドレン温度は１００℃である。また第一の水添加後の蒸気は１６０℃、圧力を０．５５ＭＰaで制御する。また、第一の水添加には噴霧時の水滴の平均粒径が１００μｍとなるスプレーノズルを使用し、第二の水添加には噴霧時の水滴の平均粒径が５０μｍとなるスプレーノズルを使用する（製造メーカー：霧のいけうち、型番：1/4MKB 80 063 S303-RW
）。尚、添加する水滴の平均粒径の測定には液浸法やレーザー法がある。液浸法とは、シリコンオイルを厚めに塗布したプレートグラス上に霧を受け止め、拡大写真を撮影し、できあがった写真からサイズごとに粒子数をカウントする方法である。また、水滴の平均粒子径は一般的に液滴の平均粒径の算出に用いられるザウター平均により算出した値を採用した。ザウター平均とは、計測した液滴の体積の総和と表面積の総和の比を求めた式である。従ってザウター平均径のことを体面積平均とも呼び、次式で表される。
【００４５】
【数５】
2007093163.tif 000007
【００４６】
尚、ｎi，ｄiは液滴サイズがグループ化された場合のグループi中の液滴数と液滴径を表す。ｎi= 1とすれば，グループ化せず，個々の液滴を扱うことになる。
【００４７】
今回は液浸法により第一第二の水添加に使用するスプレーノズルの噴霧時の水滴の平均粒径を測定し、ザウター平均の値を算出した結果から、それぞれ１００μｍ、５０μｍであることを確認した。
【００４８】
はじめに乾き蒸気の吸入口１から供給された乾き蒸気に第一の液体添加手段４で水をスプレー添加する。今回の第一の水添加量は１１０kg/hrである。第一の水添加後、上記ドレンセパレータ５を通過し、通過直後の蒸気は飽和蒸気となる。このとき、ドレンセパレータ５から約１１０kg/hrのドレンが排出される。次に飽和蒸気に第二の水添加を行う。今回は１０kg/hrの水をスプレー添加し、飽和蒸気に湿り分を与える。これにより、製造される湿り蒸気の乾き度は０．９８３〜０．９８７となる。また第二の水添加において、水添加量を６kg/hrとすると、乾き度は０．９８８〜０．９９３となる。このように第二の水添加量を調節することで、乾き度を制御できる。また、製造する湿り蒸気の乾き度を制御するために、第二の水添加後に絞り乾き度計１０を設置し、製造した湿り蒸気の乾き度を測定する。絞り乾き度計の測定値を元に、第二の水添加量を制御することで、目的の乾き度の湿り蒸気を製造できる。
（実施例２）
実施例１と同条件で、第二の水添加手段において、添加される水滴の平均粒径が１５０μｍであるスプレーノズルを用いて湿り蒸気の製造を行った。目標の乾き度は０．９８５とした。添加する水滴の平均粒径が実施例１より大きくなった分、蒸気化しきらず、第２の水添加量が１０kg/hrの時、乾き度計の測定結果は０．９９０であった。そこで、第二の水添加手段から乾き度計までの配管長を４．５ｍにして湿り蒸気の製造を行ったところ、乾き度０．９７８〜０．９９３の湿り蒸気が得られた。
（比較例１）
実施例１と同条件で、ドレンセパレータを設置せず、また第二の水添加を行わず、第一の水添加のみを行い、水の添加量を１２０kg/hrとして湿り蒸気の製造を行った。目標の乾き度は０．９８５とした。しかし、添加した水が蒸気化しきらず、乾き度は１であった。そこで、一段目水添加手段から乾き度計までの配管長を５．５ｍにして湿り蒸気の製造を１０回行ったところ、得られた乾き度は０．９６〜１の範囲でばらついた。
（比較例２）
実施例１と同条件で配管長は実施例１のものと同じとし、第二の水添加を行わず、第一の水添加のみを行い、水の添加量を１２０kg/hrとして湿り蒸気の製造を行った。目標の乾き度は０．９８５とした。しかし、添加した水がドレンセパレータから排出され、得られた湿り蒸気の乾き度は１であった。そこでドレンセパレータの除去能力３００kg/hrに対して３１０kg/hrを第一の水の添加量として湿り蒸気の製造を１０回行ったところ、乾き度は０．９６〜１の範囲でばらついた。
【００４９】
表１は実施例１、実施例２、比較例１と比較例２によって得られた湿り蒸気の乾き度の再現性を示したものである。それぞれの例について、１０回ずつ湿り蒸気の製造を行い、得られた乾き度の平均値および、標準偏差を示した。
【００５０】
【表１】
2007093163.tif 000008
【００５１】
表１から、実施例１により得られた湿り蒸気が最も均質である。
【００５２】
比較例１の従来の一段添加のみでの湿り蒸気の製造では、平均値は実施例１とほぼ同じであるものの、得られた乾き度が０．９６〜１の範囲となり、標準偏差が０．０１４とバラツキの大きい蒸気が得られた。これは、比較例１では水添加手段の下流にドレンセパレータが設置されていないため、添加した水量のうち、乾き蒸気の減温に使われた水１１０kg/hrが配管中に残り、蒸気の余分な湿り分となったり配管内でドレンとして溜まったりするため蒸気の状態が安定しないためである。
比較例２では、ドレンセパレータが一段目に添加した水を排出してしまうため乾き蒸気に湿り分を付与することができない。そのため、湿り蒸気を製造するために、ドレンセパレータの除去能力以上の水量を添加する必要があり、添加する水量が多くなる。加えて、湿り蒸気の湿り分はドレンセパレータを溢れた水量であるため、湿り分となる水量が安定しない。結果的に、平均値は実施例１とほぼ同じであるものの、製造された湿り蒸気の乾き度は標準偏差が０．０１３とバラツキが生じた。
【００５３】
これらに対して、実施例１の場合では、乾き度が０．９８３〜０．９８７で標準偏差が０．００１とバラツキの小さい蒸気を得ることができる。乾き蒸気の減温に使用するために第一の水添加により添加された水は、ドレンセパレータによりそのほとんどが配管外に排出される。そのためドレンセパレータ通過直後に配管内に残るドレン量は０．５kg/hr程度となり、蒸気の余分な湿り分になることも少なく、従来よりも配管内に溜まるドレン量を格段に減少させることが可能となる。また、第二の水添加により、目的の乾き度を得るために必要最小の水量を添加するため、安定した湿り蒸気が得られる。
【００５４】
また、比較例１の一段添加のみの湿り蒸気の製造において、比較例１は添加した水１２０kg/hrが全て蒸気化するには、水添加手段から乾き度計までに６．０ｍもの配管長が必要である。一方、実施例１の場合、ドレンセパレータを第一の水添加手段の下流に設置したことで、一段目に添加した水１１０kg/hrが蒸気化する必要がなくなるため、第一の水添加手段からドレンセパレータまでの配管長が蒸気を減温させるための必要配管長の０．５ｍで済む。また、ドレンセパレータから第二の水添加手段までの配管長０．５ｍと二段目の水添加による水の蒸気化に必要な配管長０．５ｍを足しても、第一の水添加手段から乾き度計までの配管長が１．５ｍとなり、第一の水添加手段から乾き度計までが１．５ｍとなる。
【００５５】
また、実施例１では、第一の水添加において、噴霧する水滴の平均粒径は１００μｍで噴霧している。これは、第一の水添加の役割は乾き蒸気の減温であり、添加した水が蒸気化する必要がないため、添加する水滴の平均粒径を小さくする必要がないためである。
【００５６】
一方、第二の水添加については、添加した水が蒸気化する必要があるため、添加する水滴の平均粒径が大切となる。図３は添加する水滴の平均粒径に対する添加した水が蒸気化するために必要な配管長との関係を示したものである。実施例１において、第二の水添加手段により添加する水滴の平均粒径を１５０μｍとした場合は、図３より第二の水添加以降の配管長は４．５ｍとなる。すなわち、実施例１において第二の水添加手段により添加する水滴の平均粒径を５０μｍとした場合と比べると配管長が４ｍも長くなることになる。配管長が長くなると、一度蒸気化した水分がドレン化するなど、湿り蒸気の乾き度が不安定になるため、実施例１と比べて得られた乾き度のバラツキが大きくなり、均質な湿り蒸気が得られないことになる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明は、食品の加熱等、被加熱物の湿度を保ちながら温度を上げるために用いられることに限らず、生産ラインにおいて乾き蒸気から均質な湿り蒸気を得る場合などにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施形態における、湿り蒸気供給装置のフロー図である。
【図２】飽和蒸気の発生過程におけるＰ、Ｖの関係を示す図である。
【図３】添加する水滴の平均粒径と添加した水滴が蒸気化するために必要な配管長との関係を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態における、ドレンセパレータの構造を示す図である。
【図５】本発明の一実施形態における、ノズルの設置位置を示す図である。
【符号の説明】
【００５９】
１：乾き蒸気の吸入口
２：一段目ポンプ
３：一段目スプレーノズル
４：第一の液体添加手段
５：ドレンセパレータ
６：二段目ポンプ
７：二段目スプレーノズル
８：第二の液体添加手段
９：湿り蒸気供給口
１０：絞り乾き度計  
１１：乾き度制御手段
１２：流量調節弁
１３：飽和蒸気とドレン
１４：ドレン
１５：ドレンコック
１６：ドレンセパレータの出口
１７：フィルタエレメント
１８：主配管
１９：飽和蒸気
２０：スプレーノズル
２１：液滴
２２：スプレーノズルの突き出し長さ
Ｐ：圧力
Ｖ：体積
ｖ’：飽和液線
ｖ”：飽和蒸気線
ｋ：臨界点
ｗ：圧力Ｐ１における飽和液
ｖ１’：飽和液ｗの体積
Ｓ：圧力Ｐ１における飽和蒸気
ｖ１”：飽和蒸気Ｓの体積
ｍ：圧力Ｐ１における湿り蒸気
ｖｍ１：湿り蒸気ｍの体積
【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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