JP3889925B2 - 純粋蒸気発生装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本願発明は、医療現場及び製薬工場や食品工場等において使用される純粋蒸気発生装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
医療現場及び製薬工場や食品工場等においては、バクテリアエンドトキシンあるいはパイロジェンと呼ばれるバクテリアの死骸等の、不純物を含まない純粋蒸気の供給が要求されている。この純粋蒸気は、注射用蒸留水や滅菌用蒸気の製造用に使用される。
このため、純粋蒸気発生装置においては、供給水とその供給水から発生させた純粋蒸気の接触防止、飛沫同伴により不純物を含んだ水滴の共存防止、装置の安定稼働等が必要とされている。
【0003】
次に、純粋蒸気発生装置の構造について述べる。
この装置は大きく分けて加熱部分,蒸発部分,気液分離部分の3要素から構成されている。加熱部分は、供給水を熱源流体(熱源蒸気)により加熱させる部分である。加熱部分で加熱された供給水は、蒸気と水との気液混合相の状態となる。そして、蒸発部分に供給された気液混合相は、更に加熱されて蒸気となる。次に、気液分離部分を通すことにより、蒸気中の微細な水滴が除去されて純粋蒸気となるのである。
【0004】
純粋蒸気発生装置については、例えば特開2000−161602に開示されているものがある。これは図3に示すようなものである。
この装置においては、加熱部分である加熱管101,…,101と、蒸発部分である蒸発管102,…,102の各伝熱管が並列して、それぞれ上下管板103a,103bに設けられて閉鎖空間であるシェル103内に配位されている。
【0005】
次に、純粋蒸気発生のプロセスについて説明する。取水口105cから取り入れられた供給水は、供給水溜まり108を経由し、加熱管101,…,101内を上昇する。この上昇過程において、供給水は熱源蒸気供給口103dより供給される熱源蒸気により加熱されて、蒸気と水(液体)が混合した状態である気液混合相となる。気液混合相は加熱管101,…,101を上昇後、気液混合相分配室104を経由し、蒸発管102,…,102を下降する。この下降過程において、気液混合相は熱源蒸気により加熱されて蒸気となる。この蒸気が、気液分離部106を経由して、蒸気中の微細な水滴を除去され、蒸気取出口106aより純粋蒸気として取り出される。
【0006】
この時それぞれの伝熱管の温度分布は、加熱管下部101x,…,101xが最も低く、加熱部分から蒸発部分に到るにつれて温度が高くなり、蒸発管下部102y,…,102yが最も高い。この温度分布の差により、各伝熱管に膨張差が発生する。これにより、上下管板103a,103bと各伝熱管との接合部や上下管板103a,103b自体に応力が発生することとなる。この応力が繰り返し発生することにより、前記接合部に漏れが発生してしまうことが多々あった。
また、この構造では、蒸気流路109と供給水溜まり108とが蒸気流路壁109aのみで隔てられているにすぎないために、蒸発管102,…,102を通過して生成した蒸気が、蒸気よりも低温の供給水とこの部分において間接的に接触することにより冷却されてしまい、蒸気の一部が液化してしまうこともあった。そのために、気液分離部106に余分な負担がかかっていた。
その他実際の施工上の問題より、この蒸気流路109と供給水溜まり108との間がOリングによりシールされている場合、Oリングの劣化等により、供給水の一部が漏れて、蒸気と混ざってしまうことがあった。
次に、この構造では、加熱管101から気液混合相分配室104を経由して蒸発管102に至る経路において、バイパス経路等の緩衝手段が設けられていないために、装置内で圧力変動が発生した場合、影響を直接受けることとなる。具体的に述べると、106bから取り出される純粋蒸気の取り出し量が変動すると、その影響を直接受けるため、106での所望の圧力の蒸気を安定的に維持できなかったり、また、純粋蒸気を取り出さない時でも蒸気圧力を保持するために、常に供給水を送り、大量の水を106下部より廃棄するという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は前記の不具合を解決するために、次のことを課題とする。
第1の課題は、熱による膨張を吸収できる伝熱管を持つ純粋蒸気発生装置を提供することとする。
第2の課題は、第1の課題に加えて、加熱管及び蒸発管の下部や下部管板周辺について、水漏れや蒸気の一部が液化してしまうことを防止できる純粋蒸気発生装置を提供することとする。
第3の課題は、第1又は第2の課題に加えて、加熱管及び蒸発管の上部や上部管板周辺について、水漏れを防止できる純粋蒸気発生装置を提供することとする。
第4の課題は、第1から第3の課題に加えて、コンパクトに構成される純粋蒸気発生装置を提供することとする。
第5の課題は、第1から第4の課題に加えて、より熱効率及びエネルギ効率の良い純粋蒸気発生装置を提供することとする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本願第1の発明は、供給水を加熱して気液混合相を発生させる加熱管1と、この気液混合相を更に加熱して蒸気を発生させる蒸発管2,…,2と、熱交換空間であるシェル3と、シェル3の上部に配位された気液混合相分配室4とを備え、加熱管1と蒸発管2,…,2とがシェル3の内部に設けられ、加熱管1内にて熱交換されて発生した気液混合相が気液混合相分配室4で蒸発管2,…,2に流入し、シェル3内部にて蒸発管2,…,2内の気液混合相が熱交換されるようにした純粋蒸気発生装置において、シェル3は、上下方向に配位される筒状の側板3cとその上下端を閉鎖する上部管板3aと下部管板3bとを備え、加熱管1が上下方向に形成される螺旋状の管であり、加熱管基端部分1xが、シェル3の側板3cを貫通し、蒸発管末端部分2y,…,2yがシェル3の下部管板3bを貫通することにより、加熱管1と蒸発管2,…,2とが別流路を形成し、シェル3の下部に気液分離部6が配位され、蒸発管2,…,2内の蒸気が気液分離部6を通過し、蒸気中の微細な水滴が除去されるようにしたものであり、気液分離部6は、シェル3の下部管板3bとは間隔が保持された気液分離部管板6cを備え、シェル3の下部管板3bを貫通した蒸発管末端部2y,…,2yが気液分離部管板6cに接続されていることを特徴とする純粋蒸気発生装置を提供する。
なお、ここでの「基端」とは、各管内の流体の流れ方向を基準として上流側、「末端」は同じく下流側を示す。
【0009】
本願第1の発明にあっては、加熱管1が螺旋状であるため、加熱管1の温度変化による膨張は、加熱管1自体のコイルばねのような挙動により吸収することができ、膨張により発生する応力によって周囲に影響することがない。また、シェル3の下部に関して、加熱管1と蒸発管2,…,2が別流路を形成する構造となるため、従来のように、温度差に起因する各伝熱管の膨張差により、下部管板3bに応力が発生し引き起こされる水漏れが発生しない。しかも蒸気と供給水との間接接触により、蒸気が冷却されて一部が液化してしまうことが起こらない。
【0010】
また本願第2の発明は、供給水を加熱して気液混合相を発生させる加熱管1と、この気液混合相を更に加熱して蒸気を発生させる蒸発管2,…,2とから構成される純粋蒸気発生装置において、熱源流体との熱交換を行うことを目的として、熱交換空間であるシェル3が設けられ、加熱管1と蒸発管2,…,2とが、それぞれシェル3内部に設けられ、少なくとも加熱管1が螺旋管からなり、加熱管末端部分1yが、上下方向に配位される筒状の側板3cとその上下端を閉鎖する上部管板3aと下部管板3bとからなるシェル3の側板3cを貫通し、蒸発管基端部分2x,…,2xがシェル3の上部管板3aを貫通することにより、加熱管1と蒸発管2,…,2とが別流路を形成することを特徴とする純粋蒸気発生装置を提供する。
本願第2の発明にあっては、加熱管1が螺旋状であるため、加熱管1の温度変化による膨張は、加熱管1自体のコイルばねのような挙動により吸収することができ、膨張により発生する応力によって周囲に影響することがない。また、シェル3の上部に関して、加熱管1と蒸発管2,…,2が別流路を形成する構造となるため、従来のように、温度差に起因する各伝熱管の膨張差により、上部管板3aに応力が発生することを防止でき、この応力に起因する水漏れの発生を防止できる。
【0011】
また本願第3の発明は、上下方向に配位される筒状の側板3cとその上下端を閉鎖する上部管板3aと下部管板3bとからなる、閉鎖された熱交換空間であるシェル3と、シェル3内に上下方向に配位された、螺旋状に延びる加熱管1と、シェル3内に上下方向に配位された、直管状に延びる蒸発管2,…,2と、シェル3の外部であり、かつ上部に配位された閉鎖空間である気液混合相分配室4と、シェル3の外部に配位され、加熱管末端部分1yと気液混合相分配室4を連結する連結配管5aと、シェル3の外部に配位され、加熱管基端部分1xと加熱管末端部分1yとを連結するバイパス管5bと、シェル3の外部であり、かつ下部に配位された気液分離部6とからなり、蒸発管2,…,2は加熱管1の螺旋内部に配位され、加熱管基端部分1xは側板3cの下部を貫通し、加熱管末端部分1yは側板3cの上部を貫通し、蒸発管基端部分2x,…,2xは上部管板3aを貫通し、蒸発管末端部分2y,…,2yは下部管板3bを貫通し、気液混合相分配室4は、シェル3の上部管板3aとは間隔が保持されて設けられた気液混合相分配室管板4aを有し、上部管板3aを貫通した蒸発管基端部分2x,…,2xがシェル3の、気液混合相分配室管板4aに接続されており、気液分離部6は、シェル3の下部管板3bとは間隔が保持された気液分離部管板6cを備え、シェル3の下部管板3bを貫通した蒸発管末端部2y,…,2yが気液分離部管板6cに接続されていることを特徴とする純粋蒸気発生装置を提供する。
これにより、本願第1及び第2の発明について述べたことに加えて、コンパクトな構成の純粋蒸気発生装置を提供することができる。
【0012】
また、本願第4の発明は、熱交換後の熱源流体の余熱を利用することにより、加熱前の供給水に対して、予熱をなすことを特徴とする、請求項1から3に記載の純粋蒸気発生装置を提供する。
これにより、熱源流体の持つ熱を無駄なく利用することができ、より熱効率及びエネルギ効率の良い純粋蒸気発生装置を提供することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づいて、本願発明の実施の一形態について説明する。
図1は、本願発明の実施の形態に係る純粋蒸気発生装置の構造説明図である。
【0014】
この純粋蒸気発生装置は、大きく分けて加熱管1,蒸発管2,…2,シェル3,気液混合相分配室4,配管5,気液分離部6から構成されている。各構成要素は、それぞれを分離して設けて配管等で接続しても良いが、本願実施形態においては、各構成要素を上下方向に積層した、外観一体の装置としている。なお、材質はステンレス鋼等耐蝕性を有するものが用いられている。また、必要に応じて保温材が装置の外部に配位されている。
【0015】
シェル3は、上下方向に配位される筒状の側板3cとその上下端を閉鎖する上部管板3aと下部管板3bとからなる、配管貫通部分等の所定部分以外が閉鎖された中空略円筒形のものである。本願の実施形態においては、形状を略円筒形としたが、これに限定されるものでなく、使用目的や熱源蒸気の圧力に応じて多角形断面の筒状体や球体としても良い。
側板3cには加熱管1が、上部管板3aと下部管板3bには蒸発管2が貫通し、シェル3内部の空間に加熱管1及び蒸発管2が配位されている。加熱管1と蒸発管2がシェル3の異なる部分を貫通しているため、別流路が形成されており、交差汚染の危険が無く、また蒸気と供給水の間接接触により、蒸気が冷却されて一部が液化してしまうことも防止することができる。
また、シェル3の上部には、フランジ等の配管接続手段を持つ熱源蒸気供給口3dが、下部には同様に廃蒸気・ドレン排出口3eが設けられている。
また、加熱管1,蒸発管2,…,2がシェル3を貫通する部分では、各伝熱管が拡管あるいは溶接,ろう付け等の手段により取付けられており、熱源蒸気供給口3dからシェル3内部に供給される熱源蒸気がシェル3外部に漏れないようにされている。
【0016】
加熱管1は上下方向に形成される螺旋状の管であり、シェル3内部に配位されている。本願の実施形態においては、加熱管1を螺旋の持つ径が同一に形成されたものとしているが、これに限定されるものではなく、他の実施例として図2に示しているように、異径の螺旋を持つ複数の管を組み合わせたものとしたり、あるいは同一径の螺旋を持つ管を積層した多条管としたり、位置により螺旋の持つ径を変化させたものとしても良い。また、配管径,管厚は設計条件を考慮の上、所定のものとする。
加熱管1は螺旋状であるため、加熱管1自体がコイルばねのように伸縮可能である。よって、温度差起因の管の膨張を吸収でき、管の膨張による応力発生の周囲への影響を抑止することができる。
加熱管基端部1xはシェル3の側板3cの下部を貫通して流入口がシェル3外部に設けられており、同じように加熱管末端部1yはシェル3の側板3cの上部を貫通して流出口がシェル3外部に設けられており、それぞれ配管5に接続されている。なお、加熱管1内の流れの方向は下から上に向けてのものである。
【0017】
加熱管1内の状態について、供給水は、顕熱加熱部分で単一相で沸点まで加熱され、沸点に達した後では、蒸発部分で供給水の一部が沸騰蒸発し、供給水は蒸気,水の二相流である気液混合相となる。通常この気液混合相は、下部より、気泡流,塊状流,環状流,噴霧流に分類される。これらの状態により、微少点での温度,圧力等の状態およびエアーリフト効果の効率差が生ずる。すなわち、加熱管1の底部から流入した供給水は、加熱管1内部を上昇するに従って、その圧力が減少し、温度は上昇する。これにエアーリフト作用が手伝ってサーモサイフォン効果が発生する。このサーモサイフォン効果を効率良く制御するためには、加熱管1内部の圧力損失を制御することが、有効で実用的である。
従来のように、加熱管が直管の場合、圧力損失を制御することが現実的に不可能で、加熱管1内部における気液混合相において、噴霧流領域の発生が大きく、熱交換率の低下が問題となっていた。これに対して、本願発明の場合は、加熱管1が螺旋状であるため、その螺旋管の巻きピッチや管径等を有効に設定すれば、加熱管1における圧力損失を容易に制御でき、サーモサイフォン効果も効率良く利用でき、効率の良い熱交換がなされる。
【0018】
蒸発管2,…,2は複数の直管であり、加熱管1とともにシェル3内に上下方向に並列に配位されている。本願実施形態においては、加熱管1の螺旋の内部を通るように蒸発管2,…,2が配位されているが、これに限定されるものではなく、例えば、加熱管1の螺旋の外部に配位するものとしても良い。また、配管径,管厚は設計条件を考慮の上、所定のものとする。
蒸発管基端部2x,…,2xは上部管板3aを貫通しており、気液混合相分配室4に接続されている。また同じように、蒸発管末端部2y,…,2yは下部管板3bを貫通しており、気液分離部6に接続されている。なお、蒸発管2,…,2の流れの方向は上から下に向けてのものである。
また、蒸発管は直管に限定されるものではなく、効率良く流下液膜が形成されるものであれば、螺旋管としても良い。
【0019】
気液混合相分配室4は、シェル3の外部であり、かつ上部に配位されるものである。これは所定の体積を持つ閉鎖空間である。本願実施形態においては気液混合相分配室管板4aと本体部4bとからなる外観略半球状のものである。
また、気液混合相分配室管板4aには所定本数の蒸発管基端部2x,…,2xが接続されている。この気液混合相分配室管板4aは、シェル3の上部管板3aとは所定の間隔が保持されている。つまり、二重管板となっている。また、気液混合相分配室4の上部には連結配管5aが接続されている。
気液混合相分配室4の形態や、配管接続方法は、ここに述べたものに限定されるものではなく、例えば円筒形や断面多角形のものとしたり、連結配管5aを横から接続するものとしても良く、また二重管板を単一管板にするなど適宜変更して実施できる。
【0020】
配管5は、連結配管5a,バイパス管5b,取水口5c,分岐管5e,5fから構成されている。配管5の外部には、必要により保温材が配位されている。
連結配管5aは、加熱管1を通過する際に生成された気液混合相を気液混合相分配室4に送るものであり、シェル3外部に配位され、分岐管5fを介して加熱管末端部1yと気液混合相分配室4を連結しているものである。
バイパス管5bは装置内の圧力調整用のもので、分岐管5e,5fを介して加熱管基端部1xと加熱管末端部1yを連結しているものである。バイパスの機能については後述する。なお、バイパス管5bの途中には、逆止弁5dが配位されている。
取水口5cは装置外部の配管に接続される部分であり、フランジ等の配管接続手段が設けられている。
言い換えれば、配管5は、取水口5cから気液混合相分配室4へ向かう配管が主管として配位されており、その途中から分岐管5e,5fが分岐している。
なお、各管の管径は、設計条件を考慮の上、所定のものとする。
【0021】
気液分離部6は、シェル3下部に配位されるものであり、構造は従来から使用されているものと同様である。
気液分離部6の内部には、邪魔板6aが数重に設けられており、迷路状の空間を形成している。蒸発管2から送出される蒸気に含まれる微細な水滴を、この迷路状の空間を通すことにより捕集することで除去し、純粋蒸気とする。生成された純粋蒸気は、蒸気取出口6bより装置外に取り出される。
蒸気取出口6bは、装置外部の配管に接続される部分であり、フランジ等の接続手段が設けられている。
また、気液分離部管板6cには所定本数の蒸発管末端部2y,…,2yが接続されている。この気液分離部管板6cは、シェル3の下部管板3bとは所定の間隔が保持されている。つまり、二重管板となっている。
【0022】
次に、この純粋蒸気発生装置内部における純粋蒸気生成のプロセスについて述べる。
まず、取水口5cから取り入れられた供給水は、加熱管基端部分1xへ向けて供給される。そして供給水は、下部に位置する加熱管基端部分1xから上部に位置する加熱管末端部分1yに向けて螺旋状に上昇する。加熱管1内を上昇中に、熱源蒸気供給口3dからシェル3の内部に供給される熱源蒸気(熱源流体)と熱交換が行われ、蒸気と水(液体)が混合した状態である気液混合相となる。この気液混合相は、加熱管末端部分1yから連結配管5aを経由し、気液混合相分配室4で所定本数に分岐して、蒸発管2,…,2に流入する。蒸発管2,…,2に流入した気液混合相は、上部から下部へ向けて下降するが、その際に再びシェル3内部にて熱源蒸気と熱交換され、蒸気に変化する。なおこの時、蒸発管2内での気液混合相のうち水は、蒸発管2の管内壁に対して流下液膜を形成し、この流下液膜が管内を下降するにつれ蒸発することで蒸気となる。次にこの蒸気が気液分離部6を通過し、蒸気中の微細な水滴を除去されて、蒸気取出口6aより純粋蒸気として取り出される。
なお、熱源蒸気供給口3dから供給される熱源流体は、本願実施形態においては蒸気としているが、これに限定されるものでなく、高温のガスや液体を利用するものとしても良い。
【0023】
ここで、純粋蒸気の装置外への取り出しがされなかった場合について説明する。この場合、出口が塞がれた形になるため、蒸発管2内の背圧により加熱管1からの気液混合相は自然に逆止弁5dを通りバイパス管5bに流入する。また、加熱管1内の供給水は、気液混合相部分の密度差に基づいて自然にサーモサイフォンが発生し、サーモサイフォン式リボイラが形成される。
これらは、純粋蒸気の装置外への取り出し量に応じて、自然に制御され、純粋蒸気使用量が減少すればバイパス循環量が増加し、純粋蒸気使用量が増加すれば、バイパス循環量は減少する。
これにより、純粋蒸気の装置外への取り出し量が変動しても、常に蒸発管2,…,2へ供給する気液混合流は維持されるため、安定した純粋蒸気をいつでも効率良く供給することができる。
【0024】
本願発明に係る実施の形態は、これまでに説明したものに限定されず、種々に変更して実施可能である。その一例が図2に示すものである。
これは、加熱管11,12を二重にシェル3内部に形成するものであり、それに応じて配管15は2方向に形成されている。なお、加熱管11,12の形状は他に、同一径の螺旋管を組み合わせた多条管等各種の形状にて実施可能である。
【0025】
また、この実施形態はそれに加えて、廃蒸気・ドレン排出部3eから排出される、廃蒸気及びドレン水の持つ余熱を利用して、加熱前の供給水に対して予熱を行うための熱交換器7を設けたものである。この熱交換器7は、この実施の形態においては特開2000−345030にその構造が開示されているものであり、供給水の流路である螺旋管7bと廃蒸気及びドレン水の流路である熱媒流通空間7eがそれぞれ内部に形成されており、効率良く熱交換がなされるものである。
熱交換器7は、上下方向に配位される内外二重の中空円筒と、その上下端であり内外筒間が閉鎖された形状であるケーシング7gと、ケーシング7gの内部に配位される螺旋管7bとからなり、気液分離部6の外部に配位されている。螺旋管7bの両端はケーシング7gを貫通しており、ケーシング7gの外部下側に流入口7aが、外部上側に流出口7cがそれぞれ設けられている。また、ケーシング7gと螺旋管7bの間の螺旋状空間が熱媒流通空間7eであり、ケーシング7gの外部上側に熱媒流入口7dと、外部下側に熱媒流出口7fがそれぞれ設けられている。
供給水は流入口7aを通り螺旋管7bに送られる。一方廃蒸気及びドレン水は、熱媒流入口7dを通り熱媒流通空間7eに送られる。それにより、熱交換器7内部で前記両者が間接的に接触し、熱交換が行われる。そして熱交換後、供給水は流出口7cから配管15gへ導かれ、廃蒸気及びドレン水は熱媒流出口7fから排出される。
熱交換器7を設けることにより、加熱前の供給水に予熱をなすことができる。そのため、廃蒸気及びドレン水の持つ余熱を有効に利用することができ、装置全体の熱効率を向上させることができる。
なお、熱交換器7についても、この方式のものに限定されるものではなく、例えば二重管式熱交換器等を用いても良い。
【0026】
さらに、図2に示すように、気液分離部6について、次のように変更して実施できる。
前述の第1の実施の形態において説明した通り、気液分離部6は、蒸発管2,…,2から送出される蒸気に含まれる微細な水滴を、捕集して除去するものであるが、捕集された水は、ドレン61から排出される。この変更例では、ドレン61から排出される水を、再度、供給水として再利用して、流入口7aから螺旋管7b内に送ることにより、系外への排出量を減らすようにしたものである。
詳しくは、ドレン61からは、逆止弁62から流入口7aに接続されるものと、系外へ排出される濃縮水排水用開閉弁64に接続される配管7hを設ける。開閉弁63は系内へ導入する供給水用弁である。そして、ドレン61には、水位を関知するレベルスイッチ65を設ける。ドレン61の水位が一定以上となった場合には、レベルスイッチ65が感知して、開閉弁63が閉じる。これにより、供給元からの供給水が停止し、ドレン61内の水が、逆止弁62から流入口7aへ流入して、再利用される。なお、濃縮水排水用弁64からごく僅かな濃縮排水が、純粋蒸気の多少に関係せず、安定的に排出される。また、純粋蒸気が使用されない場合は、排出する必要も無い。
なお、ドレン61には必要に応じて液溜まり66を設けても良い。これにより極めて僅かな保有水を保ち、そのことにより瞬時に立ち上げ可能な、かつ系外への排出量が少ない、安定して、小型でエネルギ効率や熱交換効率の高い装置を提供できる。
また、この気液分離部6のドレン61の再利用の構造は、第1の実施の形態においても、同様に採用し得る。
【0027】
【発明の効果】
本願第1発明の効果としては、加熱管を螺旋状とすることにより、加熱管がコイルばねのように伸縮可能であるため、熱による管の膨張による応力発生の影響を抑止することができる。これにより、労働省ボイラー及び圧力容器構造規則に則った安全性の向上ができる。また、加熱管及び蒸発管の下部や下部管板周辺について、供給水と純粋蒸気が完全に別流路を形成するため、交差汚染の危険が無く、また蒸気の冷却による液化も防止することができる。よって、バクテリアエンドトキシンあるいはパイロジェンと呼ばれるバクテリアの死骸等の、不純物を含まない純粋蒸気の供給が可能となる。
本願第2の発明の効果としては、加熱管を螺旋状とすることにより、加熱管がコイルばねのように伸縮可能であるため、熱による管の膨張による応力発生の影響を抑止することができる。これにより、労働省ボイラー及び圧力容器構造規則に則った安全性の向上ができる。また、加熱管及び蒸発管の上部や上部管板周辺について、供給水と純粋蒸気が完全に別流路を形成するため、交差汚染の危険が無いものとすることができる。
本願第3の発明の効果としては、第1及び第2の発明と同様の効果に加えて、コンパクトに構成される純粋蒸気発生装置を提供することができる。
本願第4の発明の効果としては、第1から第3の発明の効果に加えて、より熱効率及びエネルギ効率の良い純粋蒸気発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願発明の実施の形態に係る純粋蒸気発生装置の構造説明図である。
【図2】本願発明の他の実施の形態に係る純粋蒸気発生装置の構造説明図である。
【図3】従来の純粋蒸気発生装置の一例を示す構造説明図である。
【符号の説明】
1 加熱管
1x 加熱管基端部分
1y 加熱管末端部分
2 蒸発管
2x 蒸発管基端部分
2y 蒸発管末端部分
3 シェル
3a 上部管板
3b 下部管板
3c 側板
4 気液混合相分配室
5a 連結配管
5b バイパス管
6 気液分離部
Claims (4)
- 供給水を加熱して気液混合相を発生させる加熱管(1)と、
この気液混合相を更に加熱して蒸気を発生させる蒸発管(2,…,2)と、
熱交換空間であるシェル(3)と、
シェル(3)の上部に配位された気液混合相分配室(4)とを備え、
加熱管(1)と蒸発管(2,…,2)とがシェル(3)の内部に設けられ、
加熱管(1)内にて熱交換されて発生した気液混合相が気液混合相分配室(4)で蒸発管(2,…,2)に流入し、シェル(3)内部にて蒸発管(2,…,2)内の気液混合相が熱交換されるようにした純粋蒸気発生装置において、
シェル(3)は、上下方向に配位される筒状の側板(3c)とその上下端を閉鎖する上部管板(3a)と下部管板(3b)とを備え、
加熱管(1)が上下方向に形成される螺旋状の管であり、
加熱管基端部分(1x)が、シェル(3)の側板(3c)を貫通し、蒸発管末端部分(2y,…,2y)がシェル(3)の下部管板(3b)を貫通することにより、加熱管(1)と蒸発管(2,…,2)とが別流路を形成するものであり、
シェル(3)の下部に気液分離部(6)が配位され、蒸発管(2,…,2)内の蒸気が気液分離部(6)を通過し、蒸気中の微細な水滴が除去されるようにしたものであり、気液分離部(6)は、シェル(3)の下部管板(3b)とは間隔が保持された気液分離部管板(6c)を備え、シェル(3)の下部管板(3b)を貫通した蒸発管末端部(2y,…,2y)が気液分離部管板(6c)に接続されていることを特徴とする純粋蒸気発生装置。 - 供給水を加熱して気液混合相を発生させる加熱管(1)と、この気液混合相を更に加熱して蒸気を発生させる蒸発管(2,…,2)とから構成される純粋蒸気発生装置において、
熱源流体との熱交換を行うことを目的として、熱交換空間であるシェル(3)が設けられ、
加熱管(1)と蒸発管(2,…,2)とが、それぞれシェル(3)内部に設けられ、少なくとも加熱管(1)が螺旋管からなり、
加熱管末端部分(1y)が、上下方向に配位される筒状の側板(3c)とその上下端を閉鎖する上部管板(3a)と下部管板(3b)とからなるシェル(3)の側板(3c)を貫通し、蒸発管基端部分(2x,…,2x)がシェル(3)の上部管板(3a)を貫通することにより、加熱管(1)と蒸発管(2,…,2)とが別流路を形成することを特徴とする純粋蒸気発生装置。 - 上下方向に配位される筒状の側板(3c)とその上下端を閉鎖する上部管板(3a)と下部管板(3b)とからなる、閉鎖された熱交換空間であるシェル(3)と、
シェル(3)内に上下方向に配位された、螺旋状に延びる加熱管(1)と、シェル(3)内に上下方向に配位された、直管状に延びる蒸発管(2,…,2)と、
シェル(3)の外部であり、かつ上部に配位された閉鎖空間である気液混合相分配室(4)と、
シェル(3)の外部に配位され、加熱管末端部分(1y)と気液混合相分配室(4)を連結する連結配管(5a)と、
シェル(3)の外部に配位され、加熱管基端部分(1x)と加熱管末端部分(1y)とを連結するバイパス管(5b)と、
シェル(3)の外部であり、かつ下部に配位された気液分離部(6)とからなり、
蒸発管(2,…,2)は加熱管(1)の螺旋内部に配位され、
加熱管基端部分(1x)は側板(3c)の下部を貫通し、
加熱管末端部分(1y)は側板(3c)の上部を貫通し、
蒸発管基端部分(2x,…,2x)は上部管板(3a)を貫通し、
蒸発管末端部分(2y,…,2y)は下部管板(3b)を貫通し、
気液混合相分配室(4)は、シェル(3)の上部管板(3a)とは間隔が保持されて設けられた気液混合相分配室管板(4a)を有し、上部管板(3a)を貫通した蒸発管基端部分(2x,…,2x)がシェル(3)の、気液混合相分配室管板(4a)に接続されており、
気液分離部(6)は、シェル(3)の下部管板(3b)とは間隔が保持された気液分離部管板(6c)を備え、シェル(3)の下部管板(3b)を貫通した蒸発管末端部(2y,…,2y)が気液分離部管板(6c)に接続されていることを特徴とする純粋蒸気発生装置。 - 熱交換後の熱源流体の余熱を利用することにより、加熱前の供給水に対して、予熱をなすことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の純粋蒸気発生装置。
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