JP2021000592A - Water distribution device, water evaporation device, and water evaporation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は水分配器、ならびにこれを用いた水蒸発器および水蒸発システムに関する。 The present invention relates to a water distributor, and a water evaporator and a water evaporation system using the same.
従来、水蒸気を利用する各分野において、水を蒸発させる水蒸発器が利用されている。水蒸発器は熱源流体や電気ヒータ等で加熱された伝熱面に水を供給して蒸発させるが、伝熱面に対して水を分配する水分配器を備えた構成のものがある。この種の水蒸発器は、分配された水を加熱することによって効率良く水蒸気を生成することが可能である。このような原理を利用した装置の一例として、例えば特許文献１には、タンクの下部に貯留された水を汲み上げるための電力を少なくして、エネルギー効率を向上させた蒸気発生装置が開示されている。 Conventionally, a water evaporator that evaporates water has been used in various fields that utilize water vapor. A water evaporator supplies water to a heat transfer surface heated by a heat source fluid, an electric heater, or the like to evaporate the water, and some have a water distributor that distributes water to the heat transfer surface. This type of water evaporator can efficiently generate water vapor by heating the distributed water. As an example of an apparatus utilizing such a principle, for example, Patent Document 1 discloses a steam generator in which the electric power for pumping water stored in the lower part of a tank is reduced to improve energy efficiency. There is.
また、用途等によって要求される水蒸気の生成量や圧力は異なるので、水蒸発器はこのような要求に適合するように構成される。例えば水蒸発器に用いる水分配器としては、比較的大量の水蒸気生成が要求される場合には、加熱コア（水の加熱手段）へ水を噴射する水分配器が採用され、比較的少量の水蒸気生成で足りる場合には、加熱コアへ水を滴下する水分配器が採用される。なお、水分配器は水蒸発器に用いられるだけではなく、水の分配が必要となる様々な用途に利用することが可能である。 In addition, since the amount of water vapor generated and the pressure required differ depending on the application and the like, the water evaporator is configured to meet such requirements. For example, as a water distributor used for a water evaporator, when a relatively large amount of steam is required, a water distributor that injects water into a heating core (water heating means) is adopted, and a relatively small amount of steam is generated. If sufficient is sufficient, a water distributor that drops water onto the heating core is adopted. The water distributor is not only used for a water evaporator, but can also be used for various purposes that require distribution of water.
上述した水分配器の形態としては、水が供給される管の側壁に複数の孔を設けておき、この管を水平方向に配置したうえで、それぞれの孔から下向きに水を排出させる形態が挙げられる。しかし、水を噴射させるような場合であれば殆んど問題とはならないが、水を滴下させる場合には水の勢いが非常に弱いため、孔から出た水がその直下へ落ちずに、管の外側壁を伝って横へ移動するといった事態が生じ得る。そのため、所望の位置へ安定的に水を滴下させることが難しくなる虞がある。 As the form of the water distributor described above, there is a form in which a plurality of holes are provided on the side wall of a pipe to which water is supplied, the pipes are arranged in the horizontal direction, and water is discharged downward from each hole. Be done. However, if water is sprayed, it will not be a problem, but if water is dropped, the force of the water is very weak, so the water that comes out of the hole does not fall directly under it. A situation may occur in which the pipe moves laterally along the outer wall of the pipe. Therefore, it may be difficult to stably drop water at a desired position.
本発明は上記課題に鑑み、所望の位置へより安定的に水を滴下させることが可能となる水分配器ならびにこれを用いた水蒸発器および水蒸発システムの提供を目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a water distributor capable of dropping water to a desired position more stably, and a water evaporator and a water evaporation system using the water distributor.
本発明に係る水分配器は、主管と、前記主管の側壁から突出するように設けた複数の枝管と、を備え、前記主管に供給された水を、前記枝管それぞれの突出方向先端から吐出させる構成とする。本構成によれば、所望の位置へより安定的に水を滴下させることが可能となる。 The water distributor according to the present invention includes a main pipe and a plurality of branch pipes provided so as to protrude from the side wall of the main pipe, and discharges water supplied to the main pipe from the tip of each of the branch pipes in the protruding direction. The configuration is such that According to this configuration, it is possible to drop water more stably to a desired position.
また上記構成としてより具体的には、前記主管の外側に供給されたガスが、前記枝管それぞれの側壁外面に沿って前記突出方向へ流れるように構成したものとしてもよい。本構成によれば、吐出された水をより一層確実に、直下へ滴下させることが可能となる。 Further, more specifically, the gas supplied to the outside of the main pipe may be configured to flow in the protruding direction along the outer surface of the side wall of each of the branch pipes. According to this configuration, it is possible to more reliably drop the discharged water directly below.
また上記構成としてより具体的には、前記ガスが供給されるガス供給管の内側に前記主管が配置され、前記ガス供給管の側壁における前記枝管それぞれに対応する位置に、開口が形成され、前記供給されたガスが、前記枝管と当該枝管に対応する前記開口の縁との隙間から流出するように構成したものとしてもよい。 More specifically, as the above configuration, the main pipe is arranged inside the gas supply pipe to which the gas is supplied, and an opening is formed at a position corresponding to each of the branch pipes on the side wall of the gas supply pipe. The supplied gas may be configured to flow out from the gap between the branch pipe and the edge of the opening corresponding to the branch pipe.
また上記構成としてより具体的には、前記枝管それぞれは、対応する前記開口に挿入されており、前記枝管それぞれの側壁の全周に亘って、対応する前記開口の縁との間に前記隙間が形成されている構成としてもよい。本構成によれば、当該隙間から流出するガスを、吐出された水に対し、滴下方向以外のあらゆる方向への移動を抑制するように作用させることが可能となる。 More specifically, as the above configuration, each of the branch pipes is inserted into the corresponding opening, and the branch pipe is inserted from the edge of the corresponding opening over the entire circumference of the side wall of each of the branch pipes. The configuration may be such that a gap is formed. According to this configuration, it is possible to make the gas flowing out from the gap act on the discharged water so as to suppress the movement in any direction other than the dropping direction.
また本発明に係る水蒸発器は、上記構成の水分配器と、前記水分配器から吐出された水を加熱して蒸発させる加熱コアと、を備えた構成とする。本構成によれば、上記構成の水分配器を利用して水蒸気を生成することが可能となる。 Further, the water evaporator according to the present invention has a configuration including a water distributor having the above configuration and a heating core for heating and evaporating the water discharged from the water distributor. According to this configuration, it is possible to generate water vapor by using the water distributor having the above configuration.
また本発明に係る水蒸発システムは、上記構成の水分配器と、前記水分配器から吐出された水を加熱して蒸発させる加熱コアと、前記主管に供給される水の圧力を調整する水圧調整手段と、を備え、前記水圧調整手段により、前記枝管それぞれの突出方向先端から水を液滴状に吐出させる構成とする。本構成によれば、主管に供給される水の圧力を調整し、加熱コアへ分配される水をより確実に液滴状とすることが可能となる。 Further, the water evaporation system according to the present invention includes a water distributor having the above configuration, a heating core that heats and evaporates water discharged from the water distributor, and a water pressure adjusting means for adjusting the pressure of water supplied to the main pipe. And, the water pressure adjusting means is configured to discharge water in the form of droplets from the tip of each of the branch pipes in the protruding direction. According to this configuration, the pressure of the water supplied to the main pipe can be adjusted, and the water distributed to the heating core can be more reliably formed into droplets.
本発明に係る水分配器によれば、所望の位置へより安定的に水を滴下させることが可能となる。 According to the water distributor according to the present invention, it is possible to drop water more stably to a desired position.
本発明の実施形態について、第１から第３の各実施形態を例に挙げ、各図面を参照しながら以下に説明する。なお以下の説明における上下、左右、および前後の各方向（互いに直交する方向）は、各図面に示すとおりである。これらの各方向は、上下方向が鉛直方向と略一致するように便宜的に定めたものに過ぎない。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the respective drawings, taking each of the first to third embodiments as an example. The vertical, horizontal, and front-back directions (directions orthogonal to each other) in the following description are as shown in the drawings. Each of these directions is merely defined for convenience so that the vertical direction substantially coincides with the vertical direction.
１．第１実施形態
まず第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る水分配器１の斜視図である。また図２は、水分配器１を左右に二等分する平面で切断した場合の水分配器１の断面図であり、図３は、図２に示す平面Ａ−Ａ（前後方向と直交する平面）で切断した場合の水分配器１の断面図である。
1. 1. First Embodiment First, the first embodiment will be described. FIG. 1 is a perspective view of the water distributor 1 according to the first embodiment. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view of the water distributor 1 when the water distributor 1 is cut by a plane that bisects the left and right sides, and FIG. 3 is a plane AA (a plane orthogonal to the front-rear direction) shown in FIG. It is sectional drawing of the water distributor 1 when it cut by.
水分配器１は、主管１１ａと複数の枝管１１ｂ（微細直管）を備えた水供給管１１として構成されている。主管１１ａは、前後へ伸びるように形成されている。複数の枝管１１ｂそれぞれは、主管１１ａの下側の側壁から下方へ突出するように設けられており、前後方向へ概ね一定の間隔で並ぶように配置されている。 The water distributor 1 is configured as a water supply pipe 11 including a main pipe 11a and a plurality of branch pipes 11b (fine straight pipes). The main pipe 11a is formed so as to extend back and forth. Each of the plurality of branch pipes 11b is provided so as to project downward from the lower side wall of the main pipe 11a, and is arranged so as to be arranged at substantially constant intervals in the front-rear direction.
各枝管１１ｂは上下に伸びる円筒状に形成されており、各枝管１１ｂの内部空間は主管１１ａの内部空間に連通している。本実施形態の例における各枝管１１ｂのサイズについては、長さ（上下方向寸法）が４mm、内径が１mm、外径が１．４mmとなっている。 Each branch pipe 11b is formed in a cylindrical shape extending vertically, and the internal space of each branch pipe 11b communicates with the internal space of the main pipe 11a. Regarding the size of each branch pipe 11b in the example of this embodiment, the length (vertical dimension) is 4 mm, the inner diameter is 1 mm, and the outer diameter is 1.4 mm.
主管１１ａは、前端が閉止された有底円筒状の管状体に、各枝管１１ｂを嵌め込むための複数の孔（枝管１１ｂの外径より僅かに大きい孔であり、例えば１．５mmの孔）を設けた構成となっている。これらの孔に各枝管１１ｂを嵌め込んだ上でろう付けすることにより、主管１１ａと各枝管１１ｂを完全に一体化させ、水供給管１１を形成することができる。 The main pipe 11a is a plurality of holes (slightly larger than the outer diameter of the branch pipe 11b, for example, 1.5 mm) for fitting each branch pipe 11b into a bottomed cylindrical tubular body whose front end is closed. It has a structure with holes). By fitting each branch pipe 11b into these holes and then brazing, the main pipe 11a and each branch pipe 11b can be completely integrated to form the water supply pipe 11.
水分配器１は、各枝管１１ｂの先端が鉛直下方を向くように支持固定され、水の供給を受けることができる状態で使用される。水分配器１は使用時において、図２に着色矢印で示すように、後方から主管１１ａの内部空間へ水が供給される。この供給された水は主管１１ａ内を前方へ移動し、更に各枝管１１ｂの内部空間へ進入して、図３に着色矢印で示すように、各枝管１１ｂの吐出口Ｅ（下側の端面の開口部）から下方へ吐出される。 The water distributor 1 is supported and fixed so that the tip of each branch pipe 11b faces vertically downward, and is used in a state where water can be supplied. When the water distributor 1 is in use, water is supplied from the rear to the internal space of the main pipe 11a as shown by the colored arrows in FIG. This supplied water moves forward in the main pipe 11a, further enters the internal space of each branch pipe 11b, and as shown by the colored arrow in FIG. 3, the discharge port E (lower side) of each branch pipe 11b. It is discharged downward from the opening on the end face).
ここで水の吐出形態についてより詳細に説明すると、枝管１１ｂの内径が十分に小さく設定されているため、主管１１ａに供給される水の圧力が適度であれば、各枝管１１ｂの吐出口Ｅから水が液滴状に吐出される。なお、吐出口Ｅから吐出される水滴のサイズおよび速度は、枝管１１ｂの内径と吐出圧によって変わるため、これらの値は水分配器１の仕様や用途等に応じて適切に設定されることが望ましい。 Here, the water discharge form will be described in more detail. Since the inner diameter of the branch pipe 11b is set sufficiently small, if the pressure of the water supplied to the main pipe 11a is appropriate, the discharge port of each branch pipe 11b Water is discharged from E in the form of droplets. Since the size and speed of the water droplets discharged from the discharge port E vary depending on the inner diameter of the branch pipe 11b and the discharge pressure, these values may be appropriately set according to the specifications and applications of the water distributor 1. desirable.
また水分配器１の構成は、供給された水を所望の位置へ安定的に分配することができるように配慮されている。すなわち、仮に、主管１１ａの側壁に孔を設けただけのものを吐出口Ｅとした場合には、吐出口Ｅから吐出された液滴状の水は主管の外側壁を伝って前後方向等に移動してしまい、吐出口Ｅの直下への水の滴下が阻害される虞がある。しかし本実施形態では、主管１１ａの側壁から下方へ突出させた枝管１１ｂの先端を吐出口Ｅとしたため、吐出口Ｅから吐出された液滴状の水は前後方向等には移動し難くなっており、その直下へ安定的に滴下させることが可能である。そのため水分配器１は、各吐出口Ｅから一滴ずつ水滴として滴下させるようにして、供給された水を所望の位置（各吐出口Ｅの直下）へ安定的に分配することが可能である。 Further, the configuration of the water distributor 1 is considered so that the supplied water can be stably distributed to a desired position. That is, if a discharge port E is provided with only a hole in the side wall of the main pipe 11a, the droplet-shaped water discharged from the discharge port E travels along the outer wall of the main pipe in the front-rear direction and the like. It may move and hinder the dropping of water directly below the discharge port E. However, in the present embodiment, since the tip of the branch pipe 11b protruding downward from the side wall of the main pipe 11a is the discharge port E, the droplet-shaped water discharged from the discharge port E is difficult to move in the front-rear direction or the like. It is possible to drop it stably just below it. Therefore, the water distributor 1 can stably distribute the supplied water to a desired position (immediately below each discharge port E) by dropping one drop at a time from each discharge port E as a water drop.
２．第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。なお以下の説明では、第１実施形態と異なる点の説明に重点をおき、第１実施形態と共通する点については説明を省略することがある。また、第１実施形態と第２実施形態において同じ符号が付された要素は、基本的に同等の要素であるとする。
2. 2. Second Embodiment Next, the second embodiment will be described. In the following description, emphasis will be placed on explanations of points different from those of the first embodiment, and explanations of points common to the first embodiment may be omitted. Further, it is assumed that the elements having the same reference numerals in the first embodiment and the second embodiment are basically equivalent elements.
図４は、第２実施形態に係る水分配器１ａの斜視図である。なお図４では、水分配器１ａの内部の概略構成を点線で示している。また図５は、水分配器１ａを左右に二等分する平面で切断した場合の水分配器１ａの断面図であり、図６は、図５に示す平面Ａ−Ａ（前後方向と直交する平面）で切断した場合の水分配器１ａの断面図である。 FIG. 4 is a perspective view of the water distributor 1a according to the second embodiment. In FIG. 4, the schematic configuration inside the water distributor 1a is shown by a dotted line. Further, FIG. 5 is a cross-sectional view of the water distributor 1a when the water distributor 1a is cut by a plane that bisects the left and right sides, and FIG. 6 is a plane AA (a plane orthogonal to the front-rear direction) shown in FIG. It is sectional drawing of the water distributor 1a when it cut by.
水分配器１ａは、ガス供給管１２と、その内部に配置された水供給管１１を備える。なお、水供給管１１の構成は第１実施形態の場合と同様であり、主管１１ａと複数の枝管１１ｂを備えている。第２実施形態における水供給管１１は、水分配器１ａの構成要素の一つとして機能する。 The water distributor 1a includes a gas supply pipe 12 and a water supply pipe 11 arranged inside the gas supply pipe 12. The structure of the water supply pipe 11 is the same as that of the first embodiment, and includes a main pipe 11a and a plurality of branch pipes 11b. The water supply pipe 11 in the second embodiment functions as one of the components of the water distributor 1a.
ガス供給管１２は、前端が閉止された有底円筒状の管状体に、各枝管１１ｂを通すことができる複数の開口孔１２ａ（枝管１１ｂの外径よりも少しだけサイズの大きい孔）を設けたものである。複数の開口孔１２ａそれぞれは、ガス供給管１２の側壁における枝管１１ｂそれぞれに対応する位置に形成されている。 The gas supply pipe 12 has a plurality of opening holes 12a (holes slightly larger in size than the outer diameter of the branch pipe 11b) through which each branch pipe 11b can pass through a bottomed cylindrical tubular body whose front end is closed. Is provided. Each of the plurality of opening holes 12a is formed at a position corresponding to each of the branch pipes 11b on the side wall of the gas supply pipe 12.
ガス供給管１２の内径は、少なくとも主管１１ａの外径よりも大きく、ガス供給管１２の内部へ水供給管１１を挿入できる程度に設定されている。水供給管１１を後側からガス供給管１２の内部へ挿入し、更に各枝管１１ｂを開口孔１２ａに挿入した状態で水供給管１１をガス供給管１２に固定することで、水分配器１ａを形成することができる。 The inner diameter of the gas supply pipe 12 is at least larger than the outer diameter of the main pipe 11a, and is set so that the water supply pipe 11 can be inserted into the gas supply pipe 12. The water supply pipe 11 is inserted into the gas supply pipe 12 from the rear side, and the water supply pipe 11 is fixed to the gas supply pipe 12 with each branch pipe 11b inserted into the opening hole 12a, whereby the water distributor 1a Can be formed.
本実施形態の例では、水供給管１１の前端の外壁は、ガス供給管１２の前端の内壁に固定されている。また水供給管１１は、主管１１ａの中心軸とガス供給管１２の中心軸が一致するように配置されている。このように配置された状態において、各枝管１１ｂの下側の端面は、ガス供給管１２の外周壁の最下部と上下方向位置が概ね一致し、上下に伸びる各枝管１１ｂの中心軸と各開口孔１２ａの中心軸も概ね一致する。これにより、各枝管１１ｂの外周壁の全周に亘って、枝管１１ｂと当該枝管１１ｂに対応する開口孔１２ａの縁との隙間Ｓ（リング状の空間）が形成されている。 In the example of this embodiment, the outer wall of the front end of the water supply pipe 11 is fixed to the inner wall of the front end of the gas supply pipe 12. Further, the water supply pipe 11 is arranged so that the central axis of the main pipe 11a and the central axis of the gas supply pipe 12 coincide with each other. In the state of being arranged in this way, the lower end surface of each branch pipe 11b is substantially aligned with the lowermost portion of the outer peripheral wall of the gas supply pipe 12 in the vertical direction, and is aligned with the central axis of each branch pipe 11b extending vertically. The central axes of the opening holes 12a are also substantially the same. As a result, a gap S (ring-shaped space) between the branch pipe 11b and the edge of the opening hole 12a corresponding to the branch pipe 11b is formed over the entire circumference of the outer peripheral wall of each branch pipe 11b.
水分配器１ａは、各枝管１１ｂの先端が鉛直下方を向くように支持固定され、水およびガスの供給を受けることが可能な状態で使用される。水分配器１ａは使用時において、図５に着色矢印で示すように、後方から主管１１ａの内部空間へ水が供給される。この供給された水は主管１１ａ内を前方へ移動し、更に各枝管１１ｂの内部空間へ進入して、図６に着色矢印で示すように、各枝管１１ｂの吐出口Ｅから下方へ吐出される。 The water distributor 1a is supported and fixed so that the tip of each branch pipe 11b faces vertically downward, and is used in a state where water and gas can be supplied. When the water distributor 1a is in use, water is supplied from the rear to the internal space of the main pipe 11a as shown by the colored arrows in FIG. The supplied water moves forward in the main pipe 11a, further enters the internal space of each branch pipe 11b, and is discharged downward from the discharge port E of each branch pipe 11b as shown by a colored arrow in FIG. Will be done.
また上記の水の供給と並行して、図５に白抜き矢印で示すように、後方からガス供給管１２と主管１１ａの間の空間へガスが供給される。この供給されたガスは、当該空間内を前方へ移動して、図６に白抜き矢印で示すように、枝管１１ｂごとに形成された隙間Ｓから下方へ流出する。 Further, in parallel with the above water supply, gas is supplied from the rear to the space between the gas supply pipe 12 and the main pipe 11a as shown by a white arrow in FIG. The supplied gas moves forward in the space and flows downward from the gap S formed for each branch pipe 11b as shown by a white arrow in FIG.
ここで、水の吐出およびガスの流出の形態についてより詳細に説明する。まず水の吐出については、第１実施形態の場合と同様に、枝管１１ｂの内径が十分に小さく設定されているため、主管１１ａに供給される水の圧力が適度であれば、各枝管１１ｂの吐出口Ｅから水が液滴状に吐出される。また、主管１１ａの側壁から下方へ突出させた枝管１１ｂの先端を吐出口Ｅとしたため、吐出口Ｅから吐出された液滴状の水は前後方向等には移動し難くなっており、その直下へ安定的に滴下させることが可能である。 Here, the forms of water discharge and gas outflow will be described in more detail. First, regarding the discharge of water, since the inner diameter of the branch pipe 11b is set sufficiently small as in the case of the first embodiment, if the pressure of the water supplied to the main pipe 11a is appropriate, each branch pipe is used. Water is discharged in the form of droplets from the discharge port E of 11b. Further, since the tip of the branch pipe 11b protruding downward from the side wall of the main pipe 11a is used as the discharge port E, the droplet-shaped water discharged from the discharge port E is difficult to move in the front-rear direction and the like. It is possible to drop it directly underneath in a stable manner.
またガスの流出については、水分配器１ａに供給されたガスは各隙間Ｓから流出し、枝管１１ｂそれぞれの側壁外面に沿って下方（枝管１１ｂの突出方向）へ流れるようになっている。このように各隙間Ｓから流出するガスは、吐出口Ｅから吐出される水のごく近傍で下方へ流れるため、仮に何らかの原因により当該水が横に移動しようとした場合であっても、この動きを抑制して下方への滴下を促すように作用する。 Regarding the outflow of gas, the gas supplied to the water distributor 1a flows out from each gap S and flows downward (in the protruding direction of the branch pipe 11b) along the outer surface of each side wall of the branch pipe 11b. In this way, the gas flowing out from each gap S flows downward in the immediate vicinity of the water discharged from the discharge port E, so even if the water tries to move laterally for some reason, this movement It acts to suppress and promote downward dropping.
そのため当該水をより一層確実に、吐出口Ｅの直下へ滴下させることが可能となる。特に本実施形態では、各枝管１１ｂの外周壁の全周に亘って隙間Ｓが形成されているため、隙間Ｓから下方へ流出するガスは吐出された水に対して、下向き以外のあらゆる方向への移動を抑制するように作用する。 Therefore, the water can be more reliably dropped directly below the discharge port E. In particular, in the present embodiment, since the gap S is formed over the entire circumference of the outer peripheral wall of each branch pipe 11b, the gas flowing downward from the gap S is directed in all directions other than downward with respect to the discharged water. It acts to suppress the movement to.
なお既に説明したとおり、水分配器１ａは、ガス供給管１２の内側に主管１１ａが配置され、供給されたガスが各枝管１１ｂに対応した隙間Ｓから流出するように構成されている。そのため水分配器１ａは、比較的簡易な構成により、主管１１ａの外側に供給されたガスを、枝管１１ｂそれぞれの側壁外面に沿って下方へ流すことが可能となっている。 As described above, the water distributor 1a is configured such that the main pipe 11a is arranged inside the gas supply pipe 12 and the supplied gas flows out from the gap S corresponding to each branch pipe 11b. Therefore, the water distributor 1a has a relatively simple structure, so that the gas supplied to the outside of the main pipe 11a can flow downward along the outer side wall surface of each of the branch pipes 11b.
また本実施形態では、ガスの流路（ガス供給管１２と主管１１ａの間の空間）は主管１１ａの外壁の全周を覆うように設けられている。そのため、例えば水分配器１ａの外部が非常に高温となっていても、比較的低温であるガスが主管１１ａ内の水の温度上昇を効率良く抑えるように作用し、主管１１ａ内で水が沸騰することを防ぐことが可能である。 Further, in the present embodiment, the gas flow path (the space between the gas supply pipe 12 and the main pipe 11a) is provided so as to cover the entire circumference of the outer wall of the main pipe 11a. Therefore, for example, even if the outside of the water distributor 1a is extremely hot, the gas having a relatively low temperature acts to efficiently suppress the temperature rise of the water in the main pipe 11a, and the water boils in the main pipe 11a. It is possible to prevent that.
３．第３実施形態
次に第３実施形態について説明する。なお以下の説明では、第２実施形態と異なる点の説明に重点をおき、第２実施形態と共通する点については説明を省略することがある。また、第２実施形態と第３実施形態において同じ符号が付された要素は、基本的に同等の要素であるとする。
3. 3. Third Embodiment Next, the third embodiment will be described. In the following description, emphasis will be placed on the explanation of the points different from the second embodiment, and the description of the points common to the second embodiment may be omitted. Further, it is assumed that the elements having the same reference numerals in the second embodiment and the third embodiment are basically equivalent elements.
図７は、第３実施形態に係る水蒸発器Ｘの模式的な構成図である。本図に示すように水蒸発器Ｘは、水分配器１ａ、供給ユニット２、加熱コア３、および外壁４を備えている。なお本実施形態の水蒸発器Ｘでは、第２実施形態の水分配器１ａが採用されているが、その代わりに第１実施形態の水分配器１を採用することも可能である。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of the water evaporator X according to the third embodiment. As shown in this figure, the water evaporator X includes a water distributor 1a, a supply unit 2, a heating core 3, and an outer wall 4. In the water evaporator X of the present embodiment, the water distributor 1a of the second embodiment is adopted, but it is also possible to adopt the water distributor 1 of the first embodiment instead.
供給ユニット２は、水分配器１ａの後側に配置されており、各吐出口Ｅが鉛直下方を向くように水分配器１ａを支持するとともに、外部から受ける水およびガスを水分配器１ａへ供給する。供給ユニット２は、外部から受けた水を主管１１ａの内部空間へ供給するとともに、外部から受けたガスをガス供給管１２と主管１１ａの間の空間へ供給する。 The supply unit 2 is arranged on the rear side of the water distributor 1a, supports the water distributor 1a so that each discharge port E faces vertically downward, and supplies water and gas received from the outside to the water distributor 1a. The supply unit 2 supplies water received from the outside to the internal space of the main pipe 11a, and supplies gas received from the outside to the space between the gas supply pipe 12 and the main pipe 11a.
加熱コア３は、水分配器１ａの下方に配置されており、水分配器１ａの各吐出口Ｅから吐出される液滴状の水を加熱して蒸発させ、水蒸気を生成する。本実施形態では一例として、加熱コア３は水平に拡がるように寝かせて配置された上向きのプレート状に形成されている。この形態の加熱コア３（面状ヒータ等）によれば、プレートの上側に分配された水を加熱して蒸発させることが可能である。この際、水分配器１ａの各吐出口Ｅは概ね等間隔で並ぶように配置されているため、加熱コア３へ殆ど偏りなく均一に水を分配して、効率良く水蒸気を生成することが可能である。 The heating core 3 is arranged below the water distributor 1a, and heats and evaporates the droplet-shaped water discharged from each discharge port E of the water distributor 1a to generate water vapor. In the present embodiment, as an example, the heating core 3 is formed in the shape of an upward plate arranged so as to spread horizontally. According to the heating core 3 (plane heater or the like) of this form, the water distributed on the upper side of the plate can be heated and evaporated. At this time, since the discharge ports E of the water distributor 1a are arranged so as to be arranged at substantially equal intervals, it is possible to distribute water uniformly to the heating core 3 with almost no bias and efficiently generate water vapor. is there.
なお、本発明の趣旨を逸脱しない限り、加熱コア３の具体的形態は特に限定されない。加熱コア３についての具体的形態の他の例としては、マルチチューブ型の熱交換器である形態（例えば、特開2014-062663号公報の図３等を参照）、プレートフィン型の熱交換器である形態（例えば、特開2003-336802号公報の図２等を参照）、マルチプレート型の熱交換器である形態（例えば、特開昭62-202994号公報の第１図等を参照）などが挙げられる。 The specific form of the heating core 3 is not particularly limited as long as it does not deviate from the gist of the present invention. Other specific examples of the heating core 3 include a multi-tube heat exchanger (see, for example, FIG. 3 of JP-A-2014-062663) and a plate fin heat exchanger. (For example, see FIG. 2 of JP-A-2003-336802), a form of a multi-plate heat exchanger (see, for example, Fig. 1 of JP-A-62-202994). And so on.
水蒸発器Ｘにおいてどの形態の加熱コア３を採用するかについては、水蒸発器Ｘの用途等に応じて適切に決定されることが望ましい。なお、水蒸発器Ｘに設けられている水分配器１ａは、既に説明したとおり、液滴状の水を所望の位置へ安定的に滴下することができる。そのため水蒸発器Ｘにおいては、チューブ表面やフィン表面などの所定位置への高精度な水の分配が必要となる形態の加熱コア３であっても、問題なく採用することが可能である。 It is desirable that the form of the heating core 3 to be adopted in the water evaporator X is appropriately determined according to the application of the water evaporator X and the like. As described above, the water distributor 1a provided in the water evaporator X can stably drop the droplet-shaped water to a desired position. Therefore, in the water evaporator X, even a heating core 3 in a form that requires highly accurate distribution of water to a predetermined position such as a tube surface or a fin surface can be adopted without any problem.
外壁４は、供給ユニット２の壁とともに、水分配器１ａおよび加熱コア３を内包する略閉空間を形成する。また外壁４の一部（本実施形態の例では上側の略中央部）には、加熱コア３により生成された水蒸気を外部へ取り出すための取出口４ａが形成されている。但し取出口４ａを形成する位置は、水蒸気が取出し可能であれば特に限定されない。 The outer wall 4 and the wall of the supply unit 2 form a substantially closed space containing the water distributor 1a and the heating core 3. Further, an outlet 4a for taking out the water vapor generated by the heating core 3 to the outside is formed in a part of the outer wall 4 (in the example of the present embodiment, the substantially central portion on the upper side). However, the position where the outlet 4a is formed is not particularly limited as long as water vapor can be taken out.
図８は、水蒸発器Ｘを備えた水蒸発システムＹの機能的構成のブロック図である。本図に示すように水蒸発システムＹは、制御部３１、ガス供給部３２、水供給部３３、加熱部３４、および水圧調整部３５を有する。 FIG. 8 is a block diagram of the functional configuration of the water evaporation system Y including the water evaporator X. As shown in this figure, the water evaporation system Y has a control unit 31, a gas supply unit 32, a water supply unit 33, a heating unit 34, and a water pressure adjusting unit 35.
制御部３１は、水蒸発器Ｘが適切に動作するように各機能部３２〜３５を制御する。すなわち制御部３１は、水蒸気生成の開始や停止などの要求（例えば、使用者によるスイッチ操作等）を受けるようになっており、当該要求に従って水蒸気が適切に生成されるように各機能部３２〜３５を制御する。 The control unit 31 controls each of the functional units 32 to 35 so that the water evaporator X operates appropriately. That is, the control unit 31 receives a request for starting or stopping water vapor generation (for example, a switch operation by the user), and each functional unit 32 to appropriately generate water vapor according to the request. Control 35.
ガス供給部３２および水供給部３３は、供給ユニット２によって実現される。ガス供給部３２は、水蒸気を生成する際に、外部から受けたガスを水分配器１ａへ供給する。一方で水供給部３３は、水蒸気を生成する際に、外部から受けた水を水分配器１ａへ供給する。 The gas supply unit 32 and the water supply unit 33 are realized by the supply unit 2. The gas supply unit 32 supplies the gas received from the outside to the water distributor 1a when generating water vapor. On the other hand, the water supply unit 33 supplies water received from the outside to the water distributor 1a when generating water vapor.
加熱部３４は、加熱コア３によって実現され、水蒸気を生成する際に、水を蒸発させることができる程度に高温となる。水圧調整部３５は、例えば供給ユニット２内に設けられた不図示のバルブ等（水圧調整手段）によって実現され、制御部からの指示に応じて、水分配器１ａ（主管１１ａ）に供給される水の圧力を調整する。 The heating unit 34 is realized by the heating core 3 and becomes high enough to evaporate water when steam is generated. The water pressure adjusting unit 35 is realized by, for example, a valve (water pressure adjusting means) (not shown) provided in the supply unit 2, and water is supplied to the water distributor 1a (main pipe 11a) in response to an instruction from the control unit. Adjust the pressure of.
水蒸発システムＹでは、当該水の圧力は水圧調整部３５によって、水分配器１ａの各吐出口Ｅから水を液滴状に吐出させることができる範囲内で調整される。そのため、加熱コア３へ分配される水を確実に液滴状とすることが可能となっている。なお、当該範囲内において、水滴を小さくしたり滴下速度を上げたりする場合には、その分だけ当該圧力が高くなるように調整され、逆に水滴を大きくしたり滴下速度を下げたりする場合には、その分だけ当該圧力が低くなるように調整されるようにしても良い。 In the water evaporation system Y, the pressure of the water is adjusted by the water pressure adjusting unit 35 within a range in which water can be discharged in the form of droplets from each discharge port E of the water distributor 1a. Therefore, it is possible to surely make the water distributed to the heating core 3 into droplets. In addition, when the water droplet is made smaller or the dropping speed is increased within the range, the pressure is adjusted to be increased by that amount, and conversely, when the water droplet is made larger or the dropping speed is decreased. May be adjusted so that the pressure is lowered by that amount.
水蒸発システムＹによれば、水蒸発器Ｘの取出口４ａから安定的に水蒸気を得ることが可能となる。水蒸発器Ｘは、水蒸気が役立つ様々な用途に利用することが可能であり、一例としては調理用、各種の加工用、加湿用、或いは空調用の各種熱源機として利用できる他、燃料電池システムの水蒸発器として利用することも可能である。なお、水分配器１ａの隙間Ｓから流出させるガスとしては、水蒸気を熱源利用するケースでは、窒素ガス等の不活性ガスや空気を用いることができる。また、用途に応じた他の気体を用いて良い。例えば、燃料電池システムにおける水・燃料蒸発混合器として利用する場合には、当該ガスとして燃料ガスを用いることにより、取出口４ａから水蒸気と燃料ガスの混合気体を得ることが可能となる。 According to the water evaporation system Y, it is possible to stably obtain water vapor from the outlet 4a of the water evaporator X. The water evaporator X can be used for various purposes in which water vapor is useful, for example, it can be used as various heat source machines for cooking, various processing, humidification, or air conditioning, and a fuel cell system. It can also be used as a water evaporator. As the gas flowing out from the gap S of the water distributor 1a, an inert gas such as nitrogen gas or air can be used in the case where water vapor is used as a heat source. Further, another gas may be used depending on the intended use. For example, when used as a water / fuel evaporation mixer in a fuel cell system, by using a fuel gas as the gas, it is possible to obtain a mixed gas of water vapor and a fuel gas from the outlet 4a.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の構成は上記実施形態に限られず、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the configuration of the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. That is, it should be considered that the above embodiment is an example in all respects and is not restrictive. The technical scope of the present invention is shown not by the description of the above embodiment but by the scope of claims, and it is understood that the meaning equivalent to the scope of claims and all modifications belonging to the scope are included. Should be.
本発明は、例えば水蒸気を生成する水蒸発システム等に利用可能である。 The present invention can be used, for example, in a water evaporation system that produces water vapor.
１、１ａ 水分配器
１１ 水供給管
１１ａ 主管
１１ｂ 枝管
１２ ガス供給管
１２ａ 開口孔
２ 供給ユニット
３ 加熱コア
４ 外壁
４ａ 取出口
３１ 制御部
３２ ガス供給部
３３ 水供給部
３４ 加熱部
３５ 水圧調整部
Ｅ 吐出口
Ｓ 隙間
Ｘ 水蒸発器
Ｙ 水蒸発システム
1, 1a Water distributor 11 Water supply pipe 11a Main pipe 11b Branch pipe 12 Gas supply pipe 12a Opening hole 2 Supply unit 3 Heating core 4 Outer wall 4a Outlet 31 Control unit 32 Gas supply unit 33 Water supply unit 34 Heating unit 35 Water pressure adjustment unit E Discharge port S Gap X Water evaporator Y Water evaporation system
Claims (6)
前記主管に供給された水を、前記枝管それぞれの突出方向先端から吐出させることを特徴とする水分配器。 A main pipe and a plurality of branch pipes provided so as to project from the side wall of the main pipe are provided.
A water distributor characterized in that water supplied to the main pipe is discharged from the tip of each of the branch pipes in the protruding direction.
前記ガス供給管の側壁における前記枝管それぞれに対応する位置に、開口が形成され、
前記供給されたガスが、前記枝管と当該枝管に対応する前記開口の縁との隙間から流出するように構成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水分配器。 The main pipe is arranged inside the gas supply pipe to which the gas is supplied.
An opening is formed at a position corresponding to each of the branch pipes on the side wall of the gas supply pipe.
The water distributor according to claim 1 or 2, wherein the supplied gas is configured to flow out from a gap between the branch pipe and the edge of the opening corresponding to the branch pipe.
前記枝管それぞれの側壁の全周に亘って、対応する前記開口の縁との間に前記隙間が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の水分配器。 Each of the branch tubes is inserted into the corresponding opening.
The water distributor according to claim 3, wherein the gap is formed between the side wall of each branch pipe and the edge of the corresponding opening.
前記水分配器から吐出された水を加熱して蒸発させる加熱コアと、を備えたことを特徴とする水蒸発器。 The water distributor according to any one of claims 1 to 4,
A water evaporator comprising a heating core that heats and evaporates the water discharged from the water distributor.
前記水分配器から吐出された水を加熱して蒸発させる加熱コアと、
前記主管に供給される水の圧力を調整する水圧調整手段と、を備え、
前記水圧調整手段により、前記枝管それぞれの突出方向先端から水を液滴状に吐出させることを特徴とする水蒸発システム。
The water distributor according to any one of claims 1 to 4,
A heating core that heats and evaporates the water discharged from the water distributor,
A water pressure adjusting means for adjusting the pressure of water supplied to the main pipe is provided.
A water evaporation system characterized in that water is discharged in the form of droplets from the tip of each of the branch pipes in the protruding direction by the water pressure adjusting means.
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-
2019
- 2019-06-20 JP JP2019114537A patent/JP2021000592A/en active Pending
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