JP4873308B2 - Pure steam production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、医療機関、製薬及び食品製造等の分野で使用される高純度の蒸気製造装置に関するものである。 The present invention relates to a high-purity steam production apparatus used in fields such as medical institutions, pharmaceuticals, and food production.
この種の装置では、加熱器の機能を備えた加熱缶部と、蒸気を発生させる機能と気液分離機能とを備えた蒸発缶部とを備え、高純度蒸留水を加熱して蒸気を発生させ気液分離器により蒸気を取り出す仕組みを採用するものが一般的である。 This type of equipment has a heating can part that has the function of a heater, and an evaporator part that has a function for generating steam and a gas-liquid separation function, and generates steam by heating high-purity distilled water. In general, a system that uses a gas-liquid separator to extract steam is used.
従来、蒸気を発生させる部分は、加熱蒸気を缶内に充満させるようにした缶胴内に伝熱管を配置して伝熱管内に供給水(高純度蒸留水)を通過させ、伝熱管の周囲の熱源により過熱して蒸気を発生させている(例えば、特許文献1乃至3参照。)。
Conventionally, the steam generating part has been arranged around the heat transfer tube by arranging the heat transfer tube in the can body that is filled with the heated steam and allowing the supply water (high purity distilled water) to pass through the heat transfer tube. Is heated by a heat source to generate steam (see, for example,
しかし、従来の装置は、蒸気発生効率が低いため、十分な発生量を得るためには伝熱管の本数を多く加熱缶部を長大なものに構成する必要があった。 However, since the conventional apparatus has low steam generation efficiency, in order to obtain a sufficient generation amount, it is necessary to increase the number of heat transfer tubes and to make the heating can part long.
また、従来は缶体内に熱源としての加熱蒸気を充満させるため熱源の保有量が多く、そのため予熱に時間がかかり、反応速度が遅いという問題があつた。 Conventionally, the can body is filled with heated steam as a heat source, so the amount of the heat source is large, so that preheating takes time and the reaction rate is slow.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりもコンパクトで、伝熱管内の供給水(蒸気)の流速を上げることで蒸気発生効率の高い純粋蒸気製造装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to produce a pure steam that is more compact than the prior art and has high steam generation efficiency by increasing the flow rate of the feed water (steam) in the heat transfer tube. Is to provide.
上記の課題を解決するために、本発明に係る純粋蒸気製造装置は、加熱缶部と蒸発缶部とを備えた純粋蒸気製造装置であって、前記加熱缶部は、ストレート管で構成された複数本の一次伝熱管と、ストレート管で構成された1本又は複数本の二次伝熱管と、上部圧力室及び下部圧力室と、複数の電熱シーズヒータとを含み、前記一次伝熱管の一端はいずれも供給水を前記加熱缶部に取入れるための供給水取入口に接続されると共に前記下部圧力室に接続されており、前記一次伝熱管の他端はいずれも前記上部圧力室に接続されており、前記二次伝熱管の一端はいずれも前記上部圧力室に接続される一方でそれらの他端は前記下部圧力室を貫通して前記蒸発缶部に接続されており、前記複数の電熱シーズヒータは、いずれも前記一次伝熱管及び二次伝熱管のそれぞれに内装され前記伝熱管の管内壁と前記電熱シーズヒータ外面との間に狭い空隙が前記上部圧力室から前記下部圧力室まで上下に亘って設けられていると共に、その一端が前記上部圧力室を貫通して前記加熱缶部の上方に突出しその突出した上端部の夫々を各電源部への接続部となし、前記加熱缶部に取り入れた供給水を前記電熱シーズヒータにより加熱しながら前記空隙内を通過させて蒸気と液滴の混合状態にある気液2相流体を発生させ、前記伝熱管内で発生した蒸気の圧力により前記気液2相流体を前記伝熱管を通じて前記蒸発缶部に圧送するように構成され、前記二次伝熱管は前記加熱缶部の中心部に配置される一方、前記一次伝熱管は前記二次伝熱管の外側に配置されており、前記二次伝熱管は、前記一次伝熱管より少ない本数で構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a pure steam production apparatus according to the present invention is a pure steam production apparatus including a heating can part and an evaporation can part, and the heating can part is configured by a straight pipe. One end of the primary heat transfer tube, including a plurality of primary heat transfer tubes, one or a plurality of secondary heat transfer tubes formed of straight tubes, an upper pressure chamber and a lower pressure chamber, and a plurality of electric heat sheathed heaters Are connected to a supply water inlet for taking supply water into the heating can part and connected to the lower pressure chamber, and the other end of the primary heat transfer tube is connected to the upper pressure chamber. One end of each of the secondary heat transfer tubes is connected to the upper pressure chamber, while the other end of the secondary heat transfer tube passes through the lower pressure chamber and is connected to the evaporator portion. All of the electric heat sheath heaters are the primary heat transfer tube and A narrow space is provided between the upper pressure chamber and the lower pressure chamber between the inner wall of each of the next heat transfer tubes and the inner wall of the heat transfer tube and the outer surface of the electric sheathed heater, and one end thereof is The upper pressure chamber penetrates through the upper can and protrudes upward from the heating can. Each protruding upper end serves as a connecting portion to each power source, and the water supplied to the heating can is heated by the electric sheathed heater. The gas-liquid two-phase fluid in a mixed state of steam and droplets is generated while passing through the gap, and the gas-liquid two-phase fluid is passed through the heat transfer tube by the pressure of the steam generated in the heat transfer tube. The secondary heat transfer tube is arranged at the central portion of the heating can portion, while the primary heat transfer tube is arranged outside the secondary heat transfer tube. The secondary heat transfer tube is the primary heat transfer Characterized in that it consists of fewer number.
上記の構成とすることにより従来は伝熱管内を通過する供給水を伝熱管の周囲の熱源により加熱していたために熱効率が悪かったのを伝熱管に内装した電熱シーズヒータによりダイレクトに且つ瞬時に加熱して蒸発させることにより伝熱管内の供給水(蒸気)の流速を上げることで蒸気発生効率を大巾に高めることができる。また、加熱缶の缶体内に熱源としての加熱蒸気を充満させる場合と比較して、予熱に要する時間が短縮される。 With the above configuration, the heat efficiency was poor because the supply water passing through the heat transfer tube was heated by the heat source around the heat transfer tube in the past, directly and instantaneously by the electric heat sheath heater built in the heat transfer tube. increasing the flow rate of feed water in the heat transfer tube (vapor) by evaporating heating and Ru can increase the steam generation efficiency by a large margin in. Moreover, the time required for preheating is shortened compared with the case where the heating steam as a heat source is filled in the can body of the heating can .
一次、二次伝熱管をこのような配置及び本数とすることにより、発生蒸気の圧力を中心部に集めて圧力をさらに高めることで流速を一層上げることができ、蒸気発生効率が飛躍的に増大する。 By arranging and arranging the primary and secondary heat transfer tubes in this way, the flow rate can be further increased by collecting the pressure of the generated steam at the center and further increasing the pressure, and the steam generation efficiency is dramatically increased. To do.
前記二次伝熱管は、前記一次伝熱管より大径の管で構成されていてもよい。 The secondary heat transfer tube may be a tube having a larger diameter than the primary heat transfer tube.
このように伝熱管のうち二次伝熱管を大径にすることで蒸発缶部の上部受入口と直接接続し、又は一体化することができ、機構の簡略化を図ることができる。 Thus, by making the secondary heat transfer tube out of the heat transfer tubes larger in diameter, it can be directly connected to or integrated with the upper receiving port of the evaporator portion, and the mechanism can be simplified.
一次、二次の伝熱管に内装された各電熱シーズヒータを個別にオン、オフ制御するように制御部に接続されていてもよい。 You may connect to the control part so that each electrothermal sheathed heater built in the primary and secondary heat exchanger tubes may be individually turned on and off .
上記構成とすることにより、加熱缶部における蒸気発生を最適の管理の下に自動制御することが可能である。 With the above-described configuration, it is possible to automatically control the generation of steam in the heating can part under optimum management.
本発明に係る純粋蒸気製造装置は、多数の細管よりなる一次、二次の伝熱管に各管毎に電熱シーズヒータを内装することにより伝熱管内を流れる供給水が直に電熱シーズヒータに触れて瞬時に加熱蒸発させるため、急速に圧力を高めて供給水(蒸気)の流速を上げ、これにより熱効率を著しく高めることができる。 In the pure steam production apparatus according to the present invention, the supply water flowing in the heat transfer tube directly touches the electric heat sheath heater by installing an electric heat sheath heater in each of the primary and secondary heat transfer tubes composed of a large number of thin tubes. Therefore, the pressure can be increased rapidly to increase the flow rate of the feed water (steam), thereby significantly increasing the thermal efficiency.
また、本発明では加熱缶部に缶胴のような缶体を必要としないため構成が簡単で装置全体の軽量化、低コスト化を図ることができる。さらに缶体に保有水を溜めるような従来の方式に比べ予熱時間を大巾に短縮することができる。 Further, in the present invention, since the heating can portion does not require a can body such as a can body, the structure is simple and the entire apparatus can be reduced in weight and cost. Furthermore, the preheating time can be greatly shortened as compared with the conventional method in which retained water is stored in the can body.
また、一次、二次の伝熱管に挿入した電熱シーズヒータは個々に又は任意にオン、オフして自動制御し又は比例制御することが可能である。 Moreover, the electrothermal sheathed heaters inserted into the primary and secondary heat transfer tubes can be automatically controlled or proportionally controlled by turning them on and off individually or arbitrarily.
以下、図1乃至図5を参照して本発明の実施例について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
純粋蒸気製造装置とは、高純度蒸留水を供給水として、これを加熱手段により加熱し、高純度(純粋)蒸気を発生させる装置である。 The pure steam production apparatus is an apparatus that generates high purity (pure) steam by using high-purity distilled water as supply water and heating it with heating means.
始めに、本発明に係る純粋蒸気製造装置のシステム図について説明する。図5は、その一例を示している。 First, a system diagram of a pure steam production apparatus according to the present invention will be described. FIG. 5 shows an example.
図5に示すように、蒸気製造装置50の加熱缶部10に供給水供給ライン51が接続され、ここから高純度蒸留水がプレヒータ53を経て供給される。
As shown in FIG. 5, a supply
図1は、本発明の純粋蒸気製造装置50の全体を示した外観図で、図2はその縦断側面図である。
FIG. 1 is an external view showing the entire pure
図2に示すように、この装置は加熱缶部10と蒸発缶部20とから構成される。加熱缶部10は本体ケース10aにストレート往復型の一次、二次伝熱管2、3を設け、各伝熱管内に電熱シーズヒータ(2a、3a)を設けたものからなる。熱源となる電熱シーズヒータが伝熱管2、3内に直接組込まれることにより、高温蒸気を缶胴内に充満させるような缶胴式のものは不要である。
As shown in FIG. 2, this apparatus includes a heating can unit 10 and an
ストレート往復型の一次、二次伝熱管2、3の各上端口は、隔板10dで仕切られた圧力室10eに開口している。中心部の二次伝熱管3の下端口は、蒸発缶部の上部受入口4に開口している。図2に示すように、二次伝熱管3の下端を下方へ延出して延出部を上部受入口4とすることもできる。
The upper and lower ends of the straight reciprocating primary and secondary
一次伝熱管2の各下端口は隔板10fで仕切られた下部の圧力室10gに開口している。
Each lower end opening of the primary
一次、二次の各伝熱管2、3に内装された電熱シーズヒータ2a、3aの上端部は隔板10hを貫通して外部へ突出させている。この各突出部を夫々各別に電源への接続部となしている。
The upper end portions of the electric heat sheathed
伝熱管2、3内にはシーズヒータ2a、3aが挿入されているので、夫々の管内壁とシーズヒータ外面との間に環状の空隙が上下に亘って構成されている。この環状の空隙が供給水の通路となる。
Since the
蒸発缶部20は、図2に示すように円筒状の缶胴ケース20aをアウターケースにして、その内部に同心に円筒部5と、環状の隔壁12及び外周にサイクロン外筒13と一体に設けたものからなる。円筒部5の下端口5aは缶胴ケース20aの底部との間に下端膨張室6となる空間を形成している。
As shown in FIG. 2, the
図3は、図2加熱缶部10の上部のA−A面で切断した切断図である。図3に示すように、供給水を上部の圧力室10eに圧送するための一次側の伝熱管2は、最外周に8本とそのすぐ内側に4本設けられている。また下降側の二次伝熱管3は中心部に1本設けている。1本の場合は一次伝熱管より太い径の管を用い下部を延出して受入口4と一体に形成する。2〜3本の場合は別体に構成した受入口4に上方より挿入したものとする。
3 is a cross-sectional view taken along the AA plane at the top of the heating can 10 in FIG. As shown in FIG. 3, eight primary side
図4に示すように、伝熱管2、3の各管内に挿入したシーズヒータ2a、3aは上端を管端口より突出させて固定し管内壁との間に供給水の通路となるようにスペーサを介装して環状の空隙が管内の全長に形成されている。
As shown in FIG. 4, the
図5は本発明の一実施例を示す純粋蒸気製造装置のシステム図で、52は供給水圧送用のポンプであり、プレヒーター53を通して加熱缶部10に供給される。54は制御盤、55は各電熱シーズヒータ2a、3aをマルチ的にオン、オフ制御するための比例制御装置で、56は流量計、57は圧力センサーである。
FIG. 5 is a system diagram of a pure steam production apparatus showing an embodiment of the present invention.
[作用]
電熱シーズヒータ2a、3aを加熱した状態で供給水を加熱缶部10の下部の供給水取入口1より供給すると、この供給水は下部の圧力室10gより一次伝熱管2の下端口より管内壁とシーズヒータ2aとの間の空隙を通って上昇し上部の圧力室10eに至る。この時供給水は管内において直接電熱シーズヒータの外面に接触するため急激に加熱されて蒸気となり、その上狭い空隙を通過することで圧力が高められる。さらに上部の圧力室10eから中心部にある二次伝熱管3を通って蒸発缶部20の円筒部5の上部受入口4に送入される。この為供給水は伝熱管2、3を通過する間に所定の高温度に加熱されて蒸気となり、さらにその圧力で蒸気と飽和水の気液2相流体で円筒部5内へ圧送され下端口5aより膨張室6を経て環状室7を上昇し圧力を高めながらサイクロン8により中心内方へ向う旋回流となってサイクロン室11、隔壁12の内側の通路を上昇し分離室14より取出口9へ送出されるものであって、このような流れの間に最終的に液滴が分離除去されて高純度の純粋蒸気が得られるものである。
[Action]
When supply water is supplied from the
本実施例では、加熱缶部と蒸発缶部が一体化した構成を例示したが、本発明の最大の特徴部分は、蒸気発生部分を担う伝熱管の構成にあり、その他の部分については従来の技術を適用することができる。 In the present embodiment, the configuration in which the heating can portion and the evaporator portion are integrated is exemplified, but the most characteristic part of the present invention is the configuration of the heat transfer tube that bears the steam generating portion, and the other portions are the conventional ones. Technology can be applied.
比例制御装置55は図5に示すシステム回路に組込まれ、サイリスタによる制御又はマグネットによる制御とし、圧力センサー57によりユースポイントへのクリーンスチーム(純粋蒸気)の圧力の高低をキャッチして調節計により圧力が高いときは下げ、低いときは上げるように自動調節するものである。
The
1 供給水取入口
2、3 伝熱管
2a、3a 電熱シーズヒータ
4 上部受入口
10 加熱缶部
20 蒸発缶部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記加熱缶部は、
ストレート管で構成された複数本の一次伝熱管と、ストレート管で構成された1本又は複数本の二次伝熱管と、上部圧力室及び下部圧力室と、複数の電熱シーズヒータとを含み、
前記一次伝熱管の一端はいずれも供給水を前記加熱缶部に取入れるための供給水取入口に接続されると共に前記下部圧力室に接続されており、
前記一次伝熱管の他端はいずれも前記上部圧力室に接続されており、
前記二次伝熱管の一端はいずれも前記上部圧力室に接続される一方でそれらの他端は前記下部圧力室を貫通して前記蒸発缶部に接続されており、
前記複数の電熱シーズヒータは、いずれも前記一次伝熱管及び二次伝熱管のそれぞれに内装され前記伝熱管の管内壁と前記電熱シーズヒータ外面との間に狭い空隙が前記上部圧力室から前記下部圧力室まで上下に亘って設けられていると共に、その一端が前記上部圧力室を貫通して前記加熱缶部の上方に突出しその突出した上端部の夫々を各電源部への接続部となし、
前記加熱缶部に取り入れた供給水を前記電熱シーズヒータにより加熱しながら前記空隙内を通過させて蒸気と液滴の混合状態にある気液2相流体を発生させ、前記伝熱管内で発生した蒸気の圧力により前記気液2相流体を前記伝熱管を通じて前記蒸発缶部に圧送するように構成され、
前記二次伝熱管は前記加熱缶部の中心部に配置される一方、前記一次伝熱管は前記二次伝熱管の外側に配置されており、
前記二次伝熱管は、前記一次伝熱管より少ない本数で構成されていることを特徴とする純粋蒸気製造装置。 A pure steam production apparatus having a heating can part and an evaporation can part,
The heating can part is
A plurality of primary heat transfer tubes composed of straight tubes, one or a plurality of secondary heat transfer tubes composed of straight tubes, an upper pressure chamber and a lower pressure chamber, and a plurality of electric heat sheathed heaters,
One end of the primary heat transfer tube is connected to a supply water inlet for taking supply water into the heating can part and to the lower pressure chamber,
The other end of the primary heat transfer tube is connected to the upper pressure chamber,
One end of the secondary heat transfer tube is connected to the upper pressure chamber, while the other end of the secondary heat transfer tube penetrates the lower pressure chamber and is connected to the evaporator portion.
Each of the plurality of electric heat sheathed heaters is provided in each of the primary heat transfer tube and the secondary heat transfer tube, and a narrow gap is formed between the inner wall of the heat transfer tube and the outer surface of the electric heat sheathed heater from the upper pressure chamber to the lower portion. It is provided over the pressure chamber up and down, one end of the upper pressure chamber penetrates the upper portion of the heating can and the upper end of the projection is connected to each power supply,
The supply water taken into the heating can is heated by the electric heat sheath heater while passing through the gap to generate a gas-liquid two-phase fluid in a mixed state of steam and droplets, and generated in the heat transfer tube. The gas-liquid two-phase fluid is configured to be pumped to the evaporator portion through the heat transfer tube by the pressure of steam ,
The secondary heat transfer tube is disposed at the center of the heating can part, while the primary heat transfer tube is disposed outside the secondary heat transfer tube,
The said secondary heat exchanger tube is comprised with the number fewer than the said primary heat exchanger tube, The pure steam manufacturing apparatus characterized by the above-mentioned .
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