(57)【要約】本発明で提供する該蒸気発生器は、エネルギー装置からの直流電流を流すための回路と、該直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧し液体を気化させる噴霧器とを有し、ワイヤメッシュの抵抗値の放射黒体面積に対する比は２オーム／メートル２未満である。
2016532848.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー装置からの直流電流を流す回路と、
該直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、
液体を気化するために、該液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧する噴霧器と
を備え、
前記ワイヤメッシュ加熱素子の抵抗の、前記ワイヤメッシュ加熱素子の放射黒体面積に対する割合が２オーム／ｍ２未満であること
を特徴とする蒸気発生器。
【請求項２】
前記直流電流が、２４ボルト未満の電位を有する電源によって供給されること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項３】
前記ワイヤメッシュ加熱素子が、ハウジング内に配置された複数のワイヤメッシュ・セグメントを含むこと
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項４】
前記複数のワイヤメッシュ・セグメントの各々に対して電流の接続を繰り返し行うためのリレーと、
前記リレーの各々を制御する制御回路と、をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載の蒸気発生器。
【請求項５】
ユーザ入力、あるいは、気化した液体の存在を示す測定パラメータに応じたデューティー比で、オンとオフの切り替えを繰り返し行うことによって、前記複数のワイヤメッシュ・セグメントの各々に流す電流を制御する制御回路、をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載の放射オーブン。
【請求項６】
前記複数のワイヤメッシュ・セグメントの各々の電圧を変化させる電圧制御回路、をさらに備えること
を特徴とする請求項３に記載の蒸気発生器。
【請求項７】
前記複数のワイヤメッシュ・セグメントが、並列回路で直流電源に電気的に接続されること
を特徴とする請求項３に記載の蒸気発生器。
【請求項８】
液体温度信号を出力する温度センサと、
前記液体温度信号を感知し、かつ、前記液体温度信号が所望の温度未満の温度を示している時、前記直流電流を流す前記回路を作動させるコントローラと、
をさらに有すること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項９】
液流信号を出力する液流センサと、
前記液流信号を感知して、前記液流信号が、液体が流れていることを示している時、前記直流電流を流す前記回路を作動させるコントローラと、をさらに有すること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１０】
前記ワイヤメッシュ加熱素子が、直径が０．５ｍｍ未満、かつ、前記素線間の間隔が０．５ｍｍ未満である素線を含むワイヤメッシュ布を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１１】
前記素線が互いに交差し、かつ、交差箇所で電気的に短絡していること
を特徴とする請求項１０に記載の蒸気発生器。
【請求項１２】
前記ワイヤメッシュ加熱素子上に配置された、親水性コーティングをさらに備えること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１３】
前記ワイヤメッシュ加熱素子が、室温から約１４００度ケルビンまで１０．３秒未満で到達することが可能であること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１４】
前記ワイヤメッシュ加熱素子が部分的にまたは全体が多面体として成形されること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１５】
前記噴霧器は、複数の噴霧部と、複数の噴霧部の少なくとも一つは、複数のワイヤメッシュ・セグメントのうちの少なくとも一つに、その噴霧を向けて噴霧すること
を特徴とする請求項１４の蒸気発生器。
【請求項１６】
前記蒸気を受け取るための入口、及び圧力調整器を備えた圧力容器をさらに有すること
を特徴とする請求項１に記載の蒸気発生器。
【請求項１７】
直流電流を流す回路と、
該直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、
液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧し、該液体を気化する噴霧器と、
前記ワイヤメッシュ加熱素子に隣接して配置された噴霧受け面と
を有し、
前記ワイヤメッシュ加熱素子は前記噴霧器と前記噴霧受け面との間に配置されていること
を特徴とする蒸気発生器。
【請求項１８】
前記噴霧受け面がファイバ・グラスを含むこと
を特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生器。
【請求項１９】
前記噴霧受け面が親水性であること
を特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生器。
【請求項２０】
前記噴霧受け面が電気的絶縁部を含むこと
を特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生器。
【請求項２１】
前記ワイヤメッシュ加熱素子と前記噴霧受け面との間の平均距離が２ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生器。
【請求項２２】
前記ワイヤメッシュ加熱素子または前記噴霧受け面の一方または両方が、互いに対して移動可能であること
を特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生器。
【請求項２３】
直流電源と、
該直流電源からの直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、
液体を気化させるために該液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧するように構成された噴霧器と、
前記ワイヤメッシュ加熱素子に隣接して配置された噴霧受け面と
を有し、
前記ワイヤメッシュ加熱素子が、該噴霧器と該噴霧受け面との間に配置されること
を特徴とする蒸気発生器キット。
【請求項２４】
ハウジングをさらに有し、前記ワイヤメッシュ素子が該ハウジング内に配置されること
を特徴とする請求項２３に記載の蒸気発生器キット。
【請求項２５】
液体温度信号を出力する温度センサと、
該液体温度信号を感知し、かつ、該液体温度信号が所望の温度未満の温度を示している時、前記直流電流を流すために前記回路を作動させるコントローラと、を有すること
を特徴とする請求項２３に記載の蒸気発生器キット。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
２００８年１２月３０日に出願された、発明名称「ワイヤメッシュ熱放射素子および放射オーブンでの使用」の、米国特許出願番号１２／３４５９３９における開示は、目的を問わず参照によりその全体を引用することとする。
【０００２】
本発明の代表的な実施形態は、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器に関する。
【発明の概要】
【０００３】
種々の実施形態によると、エネルギー装置からの直流電流を流す回路と、該直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧し、該液体を気化する噴霧器とを備え、前記ワイヤメッシュ加熱素子の抵抗の、前記ワイヤメッシュ加熱素子の放射黒体の面積に対する割合が２オーム／ｍ２未満である蒸気発生器が提供される。
【０００４】
種々の実施形態によると、直流電流を流すように構成された回路と、該直流電流を受け取るように構成されたワイヤメッシュ加熱素子と、液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧し、該液体を気化するように構成された噴霧器とを有し、該ワイヤメッシュ加熱素子が液体または他の加熱負荷と接触していないときに、該ワイヤメッシュ加熱素子が室温から約１４００度ケルビンに１０．３秒未満で到達することが可能であるような、蒸気発生器が提供される。
【０００５】
種々の実施形態によると、直流電流を流す回路と、該直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧し、該液体を気化する噴霧器と、前記ワイヤメッシュ加熱素子に隣接して配置された噴霧受け面とを有し、前記ワイヤメッシュ加熱素子が前記噴霧器と前記噴霧受け面との間に配置される蒸気発生器が提供される。
【０００６】
例示の実施形態では、前記気化器は噴霧器を使用せずに蒸気を発生させることができる。例えば、水を、前記ワイヤメッシュ加熱素子に隣接するまたは前記ワイヤメッシュ加熱素子上の水路に沿って流すことによって蒸気を発生させる。例示の実施形態では、水はファイバ・グラスのメッシュにポンプで圧送することができる。
【０００７】
種々の実施形態によると、直流電源と、該直流電源からの直流電流を受け取るワイヤメッシュ加熱素子と、液体を気化させるために該液体の微細な噴霧を該ワイヤメッシュ加熱素子に向けて噴霧するように構成された噴霧器と、前記ワイヤメッシュ加熱素子に隣接して配置された噴霧受け面とを有し、前記ワイヤメッシュ加熱素子が、該噴霧器と該噴霧受け面との間に配置される蒸気発生器キットが提供される。
【０００８】
例示の実施形態では、スプレー受け面は、ガラス繊維を含む。例示の実施形態では、スプレー受け面が親水性を有する。例示の実施形態では、スプレー受け面は、電気絶縁性を備えている。例示の実施形態では、ワイヤメッシュ加熱素子と噴霧受け面との間の平均距離は、１０ｍｍ以下、５ｍｍ以下、３ｍｍ以下、２ｍｍ以下、１ｍｍ以下、等である。例示の実施形態では、一つ又は複数のワイヤメッシュ加熱素子または噴霧受け面は、互いに対して移動可能である。
【０００９】
前記した概略的な記述および後記する詳細な記述はともに代表例であり、説明のためのものであり、特許請求の範囲についての詳細な説明を与えるものであることが理解されるべきである。他の特徴や態様は、以下の詳細な記述、図面、特許請求の範囲から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
添付した図面は、本明細書に含まれ、本願発明の理解に役立ち、本明細書と一体となって本明細書の一部を構成し、本願発明の実施形態を図解し、発明の詳細な説明とともに本願発明の原理を説明するものである。
【００１１】
全ての図面で、同じ符合は同じ要素を表す。図面は必ずしも縮尺通りではないことに留意されたい。前に述べた、および、その他の目的、態様、および利点は、実施形態に関する以降の詳細な説明から、以下の図面を参照してよりよく理解できる。
【００１２】
【図１】図１は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器の斜視図である。
【図２】図２は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器の側面図である。
【図３】図３は、例示の実施形態による、蒸気発生器のシステム図である。
【図４】図４は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器の側面図である。
【図５】図５は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気フロア消毒器の機能図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して本願発明についてより詳細に説明する。該添付図面は、本願発明の代表的な実施形態を示している。但し、本願発明は多くの異なる形態で実施することができ、本明細書に記述している実施形態に限定して解釈するべきではない。むしろ、これらの実施形態を提示することによって、本開示の内容を充実させ、当業者に対して本願発明の技術的範囲を伝えるものである。前記図面では、複数のレイヤ及び領域の大きさや相対的な大きさは、明確化のために強調されることがある。類似した参照番号は、類似した要素を表している。
【００１４】
ある要素が他の要素と「連結している」と表現されているときは、直接連結していてもよいし、介在する要素が存在していてもよいと理解することとする。
【００１５】
オーブン内部でニクロムの使用を考えると、ニクロムの抵抗特性だけでなく、ニクロムが熱くなった場合のニクロムの黒体放射を考慮することが重要である。
【００１６】
抵抗素子の一般的な特徴に関しては、抵抗は長さと抵抗率に比例し、かつ、導体の面積に反比例する。
【００１７】
【数１】
2016532848.tif 000003
【００１８】
ここでρは抵抗率であり、以下で求められる。
【００１９】
ρ＝１／σ。
【００２０】
Ｌは導体の長さであり、Ａは導体の断面積であり、Ｔは導体の温度であり、Ｔ０は基準温度（通常室内温度）であり、μ０は温度Ｔ０における抵抗率、ａは単位温度あたりの抵抗率の変化でありρ０に対する百分率で表される。ＬとＡは使用温度範囲で不変であると仮定する。また、ρ０とａは考慮対象の導体に依存する定数であることがわかる。ニクロムの場合、ρ０は２０℃での抵抗率であり、すなわち１．１０×１０−６、ａはａ＝０．０００４である。前記から、抵抗素子の半径を２倍にすると、抵抗は４分の１になり、その逆も成り立つ。
【００２１】
抵抗素子から放散されるパワーは、Ｉを電流、Ｒを単位がオームの抵抗、Ｖを抵抗素子両端の電圧とすれば、オームの法則からＶ＝ＩＲであるから、パワーＰは以下となる。
【００２２】
Ｐ＝Ｉ２Ｒ。
【００２３】
電池のような定電圧電源と抵抗素子の場合、抵抗素子を流れる電流はその抵抗の関数となり、前記でＲを代入し、オームの法則を用いると、（式２）のようになる。
【００２４】
【数２】
2016532848.tif 000004
【００２５】
ニクロム線のような抵抗素子の場合、抵抗素子内部で発生する熱は輻射により放散し抵抗素子全体が冷える。
【００２６】
ここで、抵抗素子の黒体特性を考える。抵抗素子が黒体としてふるまうと仮定すると、シュテファン−ボルツマンの式により輻射により放散されるパワーは、次のようになる。
【００２７】
【数３】
2016532848.tif 000005
【００２８】
さらに、幅射強度が最も高くなる波長λはウィーンの法則によって与えられ次のとおりとなる。
【数４】
2016532848.tif 000006
ここで、σはシュテファンーボルツマン定数であり、５．６７０×１０−８Ｗ・ｍ−２・Ｋ−４である。ｂはウィーンの変位定数であり、２．８９７×１０−３ｍ・Ｋである。
【００２９】
調理用オーブンのような応用では、効率を最大とするため好ましい稼働時の波長である２ミクロン（２×１０−６ｍ）を必要とし、抵抗素子の温度はウィーンの法則に基づけば１４００Ｋすなわち１１２７℃に近くなるはずである。シュテファンーボルツマンの式から、２つの加熱側面を有する小型オーブンには約４×０．２５ｍ×０．２５ｍすなわち約０．２５ｍ２の稼働表面積があり、このオーブンのＷは２０，０００ワットに近くなるはずである。
【００３０】
安全で高出力のトースタまたはオーブンの場合、２４ボルト未満の低電圧でシステムが稼働する必要がある。したがって、稼働温度で効率が１００％ならば、（式２）で２０，０００Ｗとすれば、素子の抵抗は約０．０４１オームとなる。稼働温度を室温まで下げると（１４００Ｋから２９３Ｋ）、抵抗素子の抵抗率は（式１）に基づき約１．４４分の１に低下するので、室温での抵抗が０．０２８４オームの素子が必要になる。
【００３１】
ここで、抵抗素子の抵抗と抵抗素子の黒体としての特性の関係について考える。
【００３２】
ヒータの黒体放射面積に対する同じヒー夕の抵抗の比率はオーブンの設計における重要な制約条件になる。本明細書では、この比率をデ・ルーカ素子比と呼ぶ。０．２５平方メートルの面積範囲において波長２ミクロンで稼働する食物用の理想的なオーブンの場合、（室温での）デ・ルーカ素子比が０．１１３７（オーム／ｍ２（０．０２８４オーム／０．２５ｍ２））。デ・ルーカ素子比は、素子材料の抵抗と輻射表面積にのみ依存し、システムが稼働する電圧とは無関係である。さらに、抵抗線に関して言えば、抵抗線の長さはこの比率を変化させない。
【００３３】
表１はいくつかの市販のニクロム線のサイズのメートル当たりの抵抗およびこれらの素子のデ・ルーカ素子比を表にしたものである。これらのニクロム線のデ・ルーカ素子比が、オーブンが１４００Ｋ、２４Ｖおよび０．２５ｍ２の条件で稼働するのに必要な０．１１３７よりもはるかに大きいことは重要である。単一の抵抗線を用いてその両端に電圧をかけることでは、パワーの要件を達成することができないのは明らかである。
【００３４】
一方、１２０Ｖの１５００Ｗで稼働し、０．３３８ｍ２の範囲で５００Ｋとなる家庭用のポップアップ・トースタのデ・ルーカ素子比は、３５．５が必要である。したがって、０．００１ｍの半径の１ｍのニクロム線の両端に１２０Ｖをかければ十分に条件を満たす。
【００３５】
【表１】
2016532848.tif 000007
【００３６】
０．１１３７に近いデ・ルーカ素子比にするには、低い抵抗または大きい表面積が必要なことは明らかである。
【００３７】
０．１１３７というデ・ルーカ素子比を満たす一つの方法は、半径２ｃｍの大きい素子を用いることである。このような素子の問題は、素子の固有の熱容量に関するものである。表１からわかるように、室温から１４００Ｋまで温度上昇させるのに６５．４秒かかり、０．３６ｋＷＨのエネルギーが必要である。
【００３８】
前述の計算は、熱エネルギーを、単位量が質量である比熱容量に関係づける式から得られる。
【００３９】
△Ｑ＝ｍｃ△Ｔ
【００４０】
ここで△Ｑは抵抗線に与えられた、または抵抗線から奪われた熱エネルギー（ここで、Ｐ×時間＝△Ｑ）であり、ｍは抵抗線の質量であり、ｃは比熱容量であり、△Ｔは最終温度から初期温度を引いた温度変化である。
【００４１】
したがって、素子を加熱するのに必要な時間は異常に長く、調理時間を短くする目標を達成できない。
【００４２】
抵抗を低くする別の方法は、複数の抵抗体を平行に配置することである。キルヒホッフの法則により、平行に配置された複数の抵抗体の集合抵抗が推計される。
【数５】
2016532848.tif 000008
【００４３】
次の表２は、表１中の各素子を用いて、導体を並列に配置する場合にデ・ルーカ素子比を０．１１３７とするのに必要な導体数を表にしたものである。これらの素子を表面全体にわたって均等に配置、分散させるのは極めて難しく、製造するのは非常に困難であることは明らかである。また、半径が０．０００２メートルより大きい複数の素子を用いる場合、その複数の素子の合計重量を室温から１４００Ｋまで２０ｋＷの電力で加熱するのに要する時間は、調理時間が数秒であることからすると長すぎることがわかる。
【００４４】
【表２】
2016532848.tif 000009
【００４５】
要するに、以下の発明では抵抗メッシュ素子を用いることにより、高出力オーブンを作製することができる。熱幅射する表面の面積だけでなく、メッシュの厚さも改良することにより、所望の波長を出力するようにヒータ素子が設計されている。ヒータは、容易にオ一ブンに組み入れることができる単一のユニットのメッシュからなり、（おおよそ数秒程度未満の）極めて早い加熱を可能にするように質量が小さくされている。
【００４６】
具体的には、１４００Ｋで稼働する高速応答（２秒未満）のオーブンの用途に適したデ・ルーカ素子比になるように、ワイヤメッシュ布のデザインは調整されている。
【００４７】
代表的な実施形態によれば、応答が早いオーブンを稼働させるためのメッシュのデザインは、素線の直径が０．３ｍｍで、素線間の間隔が０．３ｍｍで、稼働電圧が２４Ｖのニクロム線ワイヤメッシュからなる。
【００４８】
最も好ましいメッシュのデザインを考えると、素子の抵抗だけでなく、以下の項目の関数として、黒体放射の面積を評価することが重要である。
（１）  メッシュの単位面積あたりの素線の数
（２）  メッシュ素線の半径
（３）  メッシュ素線の材料
（４）  素線間での幅射妨害の可能性
【００４９】
ワイヤメッシュ・ヒータを有する蒸気発生器について述べる。該蒸気発生器では、加熱される液体が、ワイヤメッシュを形成するワイヤに噴霧される。該液体は、前記ワイヤに接触するとき、フラッシュ蒸発またはフラッシュ蒸気化し、液体がワイヤメッシュに噴霧され続ける間、絶え間なく生成され続けるることができる。幾つかの実施形態では、本発明の蒸気発生器は、使用または消費する場所の近くにまたは隣接して配置することができる。
【００５０】
さまざまな量の蒸気を生成することができる多様な実施形態を提供することができる。幾つかの実施形態では、複数の蒸気発生器を直列に並んだ導管の形で配置できる。幾つかの実施形態では、複数の蒸気発生器を並列に並んだ導管の形で配置できる。幾つかの実施形態では、複数の噴霧器を使用することができる。代表的な実施形態では、前記液体は水を含んでもよい。
【００５１】
幾つかの実施形態では、ワイヤメッシュ加熱素子は複数のワイヤメッシュ・セグメントを有することができる。各ワイヤメッシュ・セグメントは、加熱強度及び又は加熱時間を個別に制御できる。この実施形態では、高流速で加熱できるという利点がある。さらに、各ワイヤメッシュ・セグメントの加熱特性を最適にカスタマイズすることができる。このカスタマイズは、蒸気発生器のハードウェアを再構成することなく達成することができる。
【００５２】
幾つかの実施形態では、噴霧する液体の流速を一定にしている。加熱される液体が前方に流れながら、ワイヤメッシュ加熱素子が液体を加熱することができる。ワイヤメッシュ素子は、流れが検出されたとき既に作動していても良いし、流れが検出されたときに作動しても良い。液体が流れていないとき、ワイヤメッシュ素子は停止することができる。液体が流れるとき、該液体はワイヤメッシュ素子に噴霧され、加熱される。幾つかの実施形態では、ワイヤの空間を形成する素線間の隙間を被覆することができる。このように、ワイヤメッシュ加熱素子が多孔性でないとき、液体がワイヤメッシュ加熱素子の表面に沿って流れる。
【００５３】
いくつかの実施形態では、ワイヤメッシュ素子は、ニクロムの加熱素子を含む。
【００５４】
いくつかの実施形態では、ワイヤメッシュ・ヒータを集積して、または一体構造として形成することができる。前記導管は、業界標準の雄または雌の継手を含むことができる。この場合、本ヒータは、配管、例えば、家庭用の配管内に配置することができる。
【００５５】
前記ヒータは漏止継手または漏止接続金具を有することができる。該ワイヤメッシュ加熱素子と接続された電導線を、漏止継手を通して前記導管から外に出すことができる。幾つかの実施形態では、赤外線輻射を反射するための遮蔽を、ワイヤメッシュ・ヒータが配置されたヒータの内表面に備えることができる。
【００５６】
前記ヒータは、１つまたは複数の温度センサを有することができる。いくつかの実施形態では、温度センサを、蒸気またはスチーム搬送用導管内の液体メッシュ・ヒータの下流に配置することができる。該温度センサは、液体排出口に配置することができる。例示の実施形態では、該温度センサは、赤外線センサやカメラ付き温度センサとすることができる。
【００５７】
温度センサからの温度信号を読み取るコントローラを備えることができる。該コントローラは、蒸気の温度および／または量の制限を、例えば、直流電源、又は加熱される液体の圧送に使用する任意のポンプを作動したり停止したりすることにより行うことができる。
【００５８】
前記ヒータは、液流センサを備えることができる。該液流センサは、流れがあるとき直流電源を作動することができる。幾つかの実施形態では、該液流センサは液体の流れがあるか否かの信号をコントローラに送る。
【００５９】
前記導管は、液体の流れの方向を示すラベルを有することができる。
【００６０】
液体加熱素子に通電するための低電圧直流電源を備えることができる。低電圧の代表的な例として、６ボルト（Ｖ）、１２Ｖ、１８Ｖ、２４Ｖ等がある。直流電源は、大電流電源にすることができる。いくつかの実施形態では、該直流電源は、必要な電流を提供するために、電池のようなエネルギー貯蔵装置を有することができる。
【００６１】
蒸気発生器キットは、噴霧器と、ワイヤメッシュ加熱素子と、該ワイヤメッシュ加熱素子に接続される直流電源とを含むことができる。該キットは、ヒータの外表面に配置された断熱材を含むことができる。該キットはコントローラを含むことができる。該キットは、液流センサを含むことができる。該キットは、温度センサを含むことができる。
【００６２】
図１は、様々な実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器の斜視図示す。図２は、様々な実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気発生器の側面図である。
【００６３】
蒸気発生器１００は、ハウジング１０２を有する。ハウジング１０２は、液体出口１０４と、蒸気出口１１８と、液体入口１１０を提供することができる。ハウジング１０２は、電流をワイヤメッシュ加熱素子１１４に供給するための配線１０６と１０８のためのインレットを提供することができる。該ワイヤメッシュ加熱素子１１４は、ハウジング１０２内に配置することができる。液体入口１１０は、液体噴霧器１１２に接続することができる。いくつかの実施形態では、噴霧受け面１１６を、噴霧器１１２の反対側のワイヤメッシュ加熱素子１１４に隣接して配置することができる。いくつかの実施形態では、該噴霧受け面１１６は、ハウジング１０２の壁を含むことができる。
【００６４】
ワイヤ１０６及びｌ０８は、ワイヤメッシュ素子１１４に接続することができる。ワイヤメッシュ加熱素子１１４は、ハウジング１０２内に、例えば、足台や脚部等の上に固定することができる。例示の実施形態では、ワイヤ１０６及び１０８は、可撓性があってもよく、容器中に一体化されてもよく、ワイヤ１０６及び１０８に沿って適切な導電性を確保するために、カバーを閉じる際に一緒に圧搾されるヒンジを含んでもよい。
【００６５】
ハウジング１０２は、熱的に絶縁することができる。ハウジング１０２は、耐高温性の材料にすることができる。
【００６６】
液体出口１０４はドレインであってもよい。該液体出口は、噴霧器１１０の噴霧口の下に配置することができる。液体出口１０４は、ワイヤメッシュ加熱素子１１４の下に配置することができ、その場合、ワイヤメッシュ加熱素子１１０は加熱される液体の下に浸漬されないようにする。液体出口１０４は一方向弁（図示せず）に接続することができ、これによって液体の液体出口１０４からハウジング１０２への流入を防止できる。液体出口１０４は、当業者には周知の配管器具（図示せず）に接続することができる。
【００６７】
図２に示すように、蒸気出口１１８は、ワイヤメッシュ素子１１４の上方に配置することができる。蒸気出口１１８は、一つ以上の圧力調整器（図示せず）、一方向弁（図示せず）、または、当技術分野では周知の他の配管設備器具に接続することができる。
【００６８】
液体入口１１０は噴霧器１１２に接続することができる。噴霧器１１２は、液体を非常に微細な粒子または液滴に霧化または変換することができる。霧化された液体噴霧は、ワイヤメッシュ加熱素子１１４の平坦面に接するように配向することができる。該噴霧は、上方に向けて、図１および図２に示すように、ワイヤメッシュ加熱素子１１４の下側の面に接することができる。例示の実施形態では、噴霧器１１２によって生成された噴霧は、下向き、横向き、または角度付けして、ワイヤメッシュ加熱素子１１４の１つ又は複数の面に接するようにすることができる。噴霧器１１２は複数の噴霧部を有することができ、各噴霧部の噴霧がワイヤメッシュ加熱素子１１４の一部分へ向かうようにすることができる。
【００６９】
ワイヤメッシュ加熱素子１１４は、平面状に配置することができる。例示の実施形態では、ワイヤメッシュ加熱素子１１４は、部分的にまたは全体を多面体として成形することができる。典型的な多面体形状としては、立方体、球、角錐、円錐、円柱、等が挙げられる。複数の噴霧部を有する噴霧器１１２は、多面体形状のワイヤメッシュ加熱素子１１４内に配置することができる。例示の実施形態では、噴霧器１１２は、多面体形状ワイヤメッシュ加熱素子１１４なしで、または多面体形状ワイヤメッシュ加熱素子１１４の外側に配置された複数の噴霧部を有することができる。例示の実施形態では、噴霧器１１２は、多面体状ワイヤメッシュ加熱素子１１４の内側に、または多面体状ワイヤメッシュ加熱素子１１４なしで配置することができる。様々な構成において、噴霧器１１２の複数の噴霧部は、各噴霧部から出た噴霧を、多面体状ワイヤメッシュ加熱素子１１４の一つの面に向けることができる。例示の実施形態では、多面体形状のワイヤメッシュ加熱素子１１４の一つの面は、噴霧器１１２に含まれる１つまたは複数の噴霧部と噴霧受け面１１６との間に配置することができる。
【００７０】
例示的な実施形態では、ワイヤメッシュ加熱素子１１４は、互いに平行に配置された複数のワイヤメッシュ加熱セグメントを含むことができ、噴霧器１１２は、噴霧を複数の平行なワイヤメッシュ加熱セグメントを通過するように配向することができる。
【００７１】
噴霧受け面１１６は、金属、ファイバ・グラス等の耐高温性の材料から作ることができる。
【００７２】
図３は、例示の実施形態による、蒸気発生器のシステム図を示す。
【００７３】
液体加熱システム３００は、蒸気発生器３０２、コントローラ３０４、蒸気出口３０６、及び液体入口３１０を有することができる。液体加熱システム３００は、必要に応じて液体出口３０８、ポンプ３１２、液体濾過システム３１４、及び液体供給口３１６を有することができる。コントローラ３０４は、温度センサ（図示せず）から信号を受信できる。該温度センサは、蒸気発生器３０２の下流、例えば、蒸気出口３０６の近くに配置することができる。該温度センサは、加熱された液体の蒸気または液体の温度を計測することができる。コントローラ３０４は、加熱された液体の最大温度を設定することができる入力部を有することができる。該入力部は、例えば、ダイアル、ノブ、あるいは当該技術分野で周知の他の手段を有することができる。コントローラ３０４は、前記温度センサからの温度信号を感知して、最大温度入力に基づいて、蒸気発生器３０２に含まれるワイヤメッシュ加熱素子を制御することができる。いくつかの実施形態では、コントローラ３０４は、蒸気発生器３０２のワイヤメッシュ加熱素子と、直流電源（図示せず）との間の電気的接続を、温度が最高温度未満である場合に有効にすることができる。いくつかの実施形態では、コントローラ３０４は、蒸気発生器３０２のワイヤメッシュ加熱素子と電源との間の電気的接続を、温度が最高温度以上である場合に遮断することができる。例示の実施形態では、該ワイヤメッシュ加熱素子への電力は、液媒内に配置された構成要素を通して供給することができる。
【００７４】
コントローラ３０４は、液流センサ（図示せず）からの信号を受信することができる。液流センサは、蒸気発生器３０２の上流に配置することができる。該液流センサは、液体、例えば、液体入口３１０に入ってくる加熱されていない液体の流量を計測できる。コントローラ３０２は、該液流センサからの信号を感知し、液流を感知したとき電源との電気的接続を有効にすることによって、蒸気発生器３０２を制御することができる。幾つかの実施形態では、コントローラ３０４は、該電源と蒸気発生器３０２のワイヤメッシュ加熱素子との電気的接続を遮断することができる。
【００７５】
図４は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する液体スチーマの側面図を示す。
【００７６】
ウオーター・スチーマ４００は、エネルギー貯蔵装置４０２、電力源に接続するための充電器４０４、貯水槽４１０、および、スチーム４２６を生成するために水を貯水槽４１０から汲み上げて１つまたは複数の噴霧器４２４を介して、ワイヤメッシュ加熱素子４１４へ送るポンプ４０８を有することができる。エネルギー貯蔵装置４０２を格納する区画はスチーマ４００の底部に配置することができる。貯水槽４１０はスチーマ４００の底部またはその近くに配置することができる。スチーマ４００は、スイッチ４１２、例えば、プログラマブルスイッチを有し、ワイヤメッシュ加熱素子４１４に供給される電力を制御することができる。該スイッチ４１２は、ユーザが操作して、種々の設定、例えば、タイマー、スチーム・サイクル、暖気維持サイクル、等を制御することができる。ワイヤメッシュ加熱素子４１４は、容器４３０に配置された断熱面４０６上に配置することができる。断熱表面４０６を形成する代表的な材料の例としては、例えば、ガラスまたはファイバ・グラスが挙げられる。噴霧器４２４は、微細な噴霧、例えば、微粒化噴霧をワイヤメッシュ加熱素子４１４に向けて噴霧することができる。スチーマ４００の作動により生成された蒸気４２６は上昇し、多孔板４１６、例えば、鋼製トレイを通過して、負荷４２２の加熱、調理等を行う。負荷４２２には、液体または固体両方の食品を含むことができる。スチーマ４００が有する容器４３０は、カバー４２０で閉じることができる。例示の実施形態では、カバー４２０は通気孔４１８を有してもよい。通気孔４１８は、スチーム４２６の圧力を調節することができる。
【００７７】
本明細書に記載されている代表的な実施形態によると、本発明のスチーマは、コーヒー・メーカー、パスタ・メーカー等、さまざまな食品の加熱、水等の液体の蒸留等に使用することができる。典型的な実施形態によると、該スチーマは、その用途に合わせて大きさを調整することができる。用途としては、例えば、家庭用スチーマ、消毒用機械、工業用規模のスチーマ等、における使用がある。
【００７８】
図５は、例示の実施形態による、ワイヤメッシュ加熱素子を有する蒸気フロア消毒器の機能図を示す。スチーマ５００は、ハウジング５２０、エネルギー貯蔵装置５０２、貯水槽（図示せず）、ポンプ（図示せず）、および、ワイヤメッシュ加熱素子５１４を有する。噴霧器５１２は、ポンプから供給された水を、微細な噴霧として、ワイヤメッシュ加熱素子５１４上に向けて噴霧することができる。ワイヤメッシュ加熱素子５１４は、噴霧器５１２と断熱性の面５１６との間に配置することができる。断熱性の表面５１６は、噴霧受け面を形成することができる。スチーマ５００の本体５２０は、１つまたは複数のハンドル５０４を有し、車輪５０６上のスチーマ５００を押し進めることができる。ワイヤメッシュ加熱素子５１４を使用して生成された蒸気は、スチーマ５００の本体５２０を出て、一つ又は複数の出口孔５０８を通り、スチーム５１０になる。
【００７９】
本開示によると、所定の抵抗を有するワイヤメッシュ素子を用いて、高出力の蒸気発生器を作製することができる。該加熱素子は、熱輻射する表面の面積だけでなく、メッシュの厚さも調整することによって、所望の波長を出力することができる。
前記ヒータは液体ヒータ／ウォーター・ヒータに組み込まれて軽量化されたメッシュを備え、非常に高速に（数秒程度未満で）加熱することができる。
【００８０】
ワイヤメッシュ加熱素子は、交互に交差させた横ワイヤと縦ワイヤとを有することができる。節となるワイヤの交差部分は電気的に短絡するように形成できる。このワイヤメッシュは、電気的に絶縁される必要はない。幾つかの実施形態においては、ワイヤメッシュに電気的な絶縁体を備えることもできる。ワイヤメッシュは、ニクロム合金を含むこともできる。例示の実施形態では、該ワイヤメッシュは、シートを穿孔して形成することができる。
【００８１】
幾つかの実施形態では、該ワイヤメッシュは、親水性の皮膜を備え、加熱された水がワイヤメッシュから容易に離れて移動できるようにすることができる。高速応答の蒸気発生器を扱うメッシュの設計事項には、素線の直径が０．３ｍｍ、素線間の間隔が０．３ｍｍ、稼働電圧が２４Ｖであるニクロム線に関する設計事項を含むことができる。
幾つかの実施形態において、ワイヤメッシュの素線の直径は、例えば、１．５ｍｍ未満、１ｍｍ、０．７ｍｍ未満、０．５ｍｍ未満、０．３ｍｍ未満、０．１ｍｍ未満等に設定できる。
【００８２】
ワイヤメッシュには、例えば、加熱用途で高速応答作動できるように調整されたワイヤメッシュ布がある。例えば、該ワイヤメッシュは１４００Ｋ以上で動作できる。幾つかの実施形態においては、該ワイヤメッシュは、例えば、１０秒未満内、５秒未満内、２秒未満内、等で所定の高温に達することができる。
【００８３】
ＤＣ電源は、例えば、４８Ｖ以下、２４Ｖ以下、１２Ｖ以下、６Ｖ以下、等で動作できる。
【００８４】
ワイヤメッシュの長さＬは、例えば、２００ｍｍ未満、１５０ｍｍ未満、１００ｍｍ未満、５０ｍｍ未満、等にできる。
【００８５】
本明細書中で紹介した実施例では、実現可能性のある具体的な実装例を説明することを意図している。これらの実施例は、主に当業者を対象として説明を意図したものということを理解されたい。本明細書中のグラフは例として提示したものである。本発明の技術的思想から逸脱しない範囲内で、本明細書中のグラフおよび処理を変更することができる。例えば、いくつかの場合では、方法のステップまたは処理は、異なる順序で実行することができるし、操作を追加、削除または変更することが可能である。 
【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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【国際調査報告】
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