JP6452600B2 - Superheated steam generator - Google Patents
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Description
本発明は、水から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置に関するものである。 The present invention relates to a superheated steam generator that generates superheated steam from water.
近年、過熱水蒸気を用いて、被処理物の洗浄、乾燥又は殺菌を行う過熱水蒸気処理装置が考えられている(例えば特許文献1)。 In recent years, a superheated steam treatment apparatus for cleaning, drying or sterilizing an object to be treated using superheated steam has been considered (for example, Patent Document 1).
この過熱水蒸気処理装置としては、特許文献2に示すように、水から飽和水蒸気を生成する飽和水蒸気生成部と、当該飽和水蒸気生成部により生成された飽和水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、飽和水蒸気生成部の水蒸気を過熱水蒸気生成部に導入する接続管とを備えたものがある。 As this superheated steam treatment device, as shown in Patent Document 2, a saturated steam generation unit that generates saturated steam from water, and a superheated steam generation unit that generates superheated steam from the saturated steam generated by the saturated steam generation unit And a connecting pipe for introducing the water vapor of the saturated water vapor generating section into the superheated steam generating section.
しかしながら、飽和水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部を接続管で接続する構成では、当該接続管は誘導加熱されない部分となってしまう。そうすると、飽和水蒸気生成部から導出された水蒸気が接続管で液化してしまう恐れがある。この水が過熱水蒸気生成部の飽和水蒸気導入ポートに流入すると、過熱水蒸気導出ポートから出てしまう可能性がある。この水が被処理物に付着又は接触すると、被処理物の劣化等の不具合が生じてしまう場合がある。 However, in the configuration in which the saturated steam generation unit and the superheated steam generation unit are connected by a connection pipe, the connection pipe is a portion that is not induction-heated. If it does so, there exists a possibility that the water vapor | steam derived | led-out from the saturated water vapor | steam production | generation part may liquefy with a connection pipe. When this water flows into the saturated steam introduction port of the superheated steam generator, it may come out of the superheated steam outlet port. If this water adheres to or comes into contact with the object to be treated, there may be a case where problems such as deterioration of the object to be treated occur.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、水蒸気が液化した水が過熱水蒸気生成部に流入すること防ぐことをその主たる課題とするものである。 Then, this invention is made | formed to solve the said problem, and makes it the main subject to prevent that the water which liquefied water vapor | steam flows into a superheated steam production | generation part.
すなわち本発明に係る過熱水蒸気生成装置は、水から水蒸気を生成する水蒸気生成部と、水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、前記水蒸気生成部からの水蒸気を前記過熱水蒸気生成部に導入する接続管と、前記接続管において前記水蒸気が液化した水を貯留する貯留部とを備え、前記水蒸気生成部及び前記過熱水蒸気生成部が、円筒形状をなす導体加熱要素と、前記導体加熱要素の内側又は外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルの中心部に設けられた磁路用鉄心とを有し、前記水蒸気生成部の磁路用鉄心及び前記過熱水蒸気生成部の磁路用鉄心が、それら2つの磁路用鉄心に生じる磁束の共通の通路となる共通鉄心とともに三脚鉄心を構成しており、前記2つの磁路用鉄心及び前記共通鉄心が、平面視において三角形の頂点に位置するように配置されており、前記貯留部の一部又は全部が、前記水蒸気生成部の外面、前記過熱水蒸気生成部の外面及び前記共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されていることを特徴とする。 That is, the superheated steam generator according to the present invention introduces a steam generating unit that generates steam from water, a superheated steam generating unit that generates superheated steam from water vapor, and steam from the steam generating unit into the superheated steam generating unit. A connecting pipe that stores the water in which the water vapor is liquefied in the connecting pipe, the water vapor generating section and the superheated steam generating section having a cylindrical shape, and a conductor heating element An induction coil provided inside or outside and a magnetic path core provided in the center of the induction coil, and a magnetic path core of the water vapor generation unit and a magnetic path core of the superheated steam generation unit However, a tripod iron core is formed together with a common iron core that is a common path for magnetic flux generated in the two magnetic path iron cores, and the two magnetic path iron cores and the common iron core are three in a plan view. It is arranged so as to be located at the apex of the shape, and a part or all of the storage part is arranged in a space surrounded by the outer surface of the steam generation unit, the outer surface of the superheated steam generation unit, and the outer surface of the common iron core. It is characterized by.
このような過熱水蒸気生成装置であれば、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部を接続する接続管に貯留部を設けているので、接続管において液化した水が過熱水蒸気生成部に流入することを防ぐことができる。
ここで、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部を三脚鉄心を用いて構成することにより、過熱水蒸気生成装置をコンパクトにすることができる。また、三脚鉄心において2つの磁路用鉄心及び共通鉄心平面視において三角形の頂点に位置するように配置されているので、鉄心全体の幅方向の寸法を小さくすることができ、装置全体のコンパクト化及び省スペース化を図ることができる。
この鉄心構成では、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部の間にデットスペースが形成されてしまうが、本発明では、貯留部の一部又は全部が水蒸気生成部の外面、過熱水蒸気生成部の外面及び共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されているので、このデットスペースを利用することができる。これにより、装置全体のコンパクト化及び省スペース化を図ることができる。
In such a superheated steam generator, since the reservoir is provided in the connection pipe connecting the steam generator and the superheated steam generator, water liquefied in the connection pipe is prevented from flowing into the superheated steam generator. be able to.
Here, the superheated steam generator can be made compact by configuring the steam generator and the superheated steam generator using a tripod core. In addition, since the tripod core is arranged so that it is positioned at the apex of the triangle in the plan view of the two magnetic path cores and the common core, the overall width of the iron core can be reduced, and the overall device can be made compact. In addition, space saving can be achieved.
In this iron core configuration, a dead space is formed between the steam generation unit and the superheated steam generation unit, but in the present invention, part or all of the storage unit is the outer surface of the steam generation unit, the outer surface of the superheated steam generation unit, and Since it is arrange | positioned in the space enclosed by the outer surface of a common iron core, this dead space can be utilized. Thereby, the whole apparatus can be made compact and space-saving.
前記接続管の一部又は全部が、前記水蒸気生成部の外面、前記過熱水蒸気生成部の外面及び前記共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されていることが望ましい。
この構成であれば、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部の間に形成されるデットスペースを利用して両者を接続することができ、装置全体のコンパクト化及び省スペース化を図ることができる。
It is desirable that a part or all of the connecting pipe is disposed in a space surrounded by the outer surface of the water vapor generating unit, the outer surface of the superheated steam generating unit, and the outer surface of the common iron core.
If it is this structure, both can be connected using the dead space formed between a water vapor | steam production | generation part and a superheated steam production | generation part, and the whole apparatus can be reduced in size and space-saving.
前記接続管が、上向きに延びる上向き流路部を有し、前記貯留部が、前記上向き流路及び当該上向き流路の上流側の流路部を用いて構成されていることが望ましい。また、前記接続管が、下向きに延びる下向き流路部及び当該下向き流路に連通する上向き流路部を有し、前記貯留部が、前記下向き流路部及び前記上向き流路部を用いて構成されていることが望ましい。
この構成であれば、配管接続部の形状によって貯留部を形成することができ、装置構成を簡略化することができる。また、貯留部の内部空間を小さくして熱容量を小さくできるため、水蒸気を液化し難くすることができる。
It is desirable that the connection pipe has an upward flow path portion extending upward, and the storage section is configured using the upward flow path and a flow path section on the upstream side of the upward flow path. Further, the connecting pipe has a downward flow path portion extending downward and an upward flow path portion communicating with the downward flow path, and the storage portion includes the downward flow path portion and the upward flow path portion. It is desirable that
If it is this structure, a storage part can be formed with the shape of a piping connection part, and an apparatus structure can be simplified. Moreover, since the heat capacity can be reduced by reducing the internal space of the reservoir, it is possible to make it difficult to liquefy water vapor.
貯留部に溜まった水を簡単に排出できるようにするためには、前記貯留部に前記水蒸気が液化した水を排出する排出機構が設けられていることが望ましい。 In order to be able to easily discharge the water accumulated in the storage part, it is desirable that a discharge mechanism for discharging the water liquefied by the water vapor is provided in the storage part.
このように三脚鉄心を用いて水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部を構成する場合には、前記水蒸気生成部の誘導コイル及び前記過熱水蒸気生成部の誘導コイルが、三相交流電源からの三相交流を2つの単相交流に変換するスコット結線接続されていることが望ましい。 When the steam generating unit and the superheated steam generating unit are configured using the tripod iron core as described above, the induction coil of the steam generating unit and the induction coil of the superheated steam generating unit are connected to a three-phase AC power source from a three-phase AC power source. It is desirable that a Scott connection that converts the two into a single-phase alternating current is connected.
前記水蒸気生成部の導体加熱要素が、一端部に水を導入する水導入ポートが形成されて他端部に前記水蒸気を導出する水蒸気導出ポートが形成された螺旋状をなす中空導体管であり、前記過熱水蒸気生成部の導体加熱要素が、一端部に前記水蒸気を導入する水蒸気導入ポートが形成されて他端部に前記過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出ポートが形成された螺旋状をなす中空導体管であることが望ましい。
このように螺旋状をなす中空導体管を用いることにより、各生成部をコンパクトにしながらも流体(水又は水蒸気)と中空導体管との熱交換面積を大きくすることができる。
The conductor heating element of the water vapor generating part is a hollow conductor pipe having a spiral shape in which a water introduction port for introducing water is formed at one end and a water vapor outlet port for deriving the water vapor is formed at the other end. The conductor heating element of the superheated steam generator has a spiral hollow conductor in which a steam introduction port for introducing the steam is formed at one end and a superheated steam lead-out port for leading the superheated steam is formed at the other end A tube is desirable.
By using the spiral hollow conductor tube as described above, the heat exchange area between the fluid (water or water vapor) and the hollow conductor tube can be increased while making the generating parts compact.
前記過熱水蒸気生成部の過熱水蒸気導出ポートが形成された導出管部又は、前記過熱水蒸気導出ポートに接続された外部接続管に、前記水蒸気が液化した水を貯留する第2貯留部が設けられていることが望ましい。ここで、前記第2貯留部に前記水蒸気が液化した水を排出する第2排出機構が設けられていることが望ましい。
前記導出管部及びそれに接続される外部接続管は、誘導加熱されない部分であり、この部分での液化も問題となる。この部分に第2貯留部が設けられているので、過熱水蒸気生成部の過熱水蒸気導出ポートから、液化した水が出ることを防ぐことができる。
A second storage part for storing the water liquefied by the steam is provided in the outlet pipe part in which the superheated steam outlet port of the superheated steam generation part is formed or in the external connection pipe connected to the superheated steam outlet port. It is desirable. Here, it is desirable that a second discharge mechanism for discharging water in which the water vapor is liquefied is provided in the second storage section.
The lead-out pipe part and the external connection pipe connected to the lead-out pipe part are parts that are not induction-heated, and liquefaction in this part also becomes a problem. Since the 2nd storage part is provided in this part, it can prevent that the liquefied water comes out from the superheated steam extraction port of a superheated steam generation part.
水蒸気導出ポートから出る水蒸気の温度を検出する温度検出部が配置される空間と、前記貯留部の内部空間とが兼用されることが望ましい。また、前記過熱水蒸気導出ポートから出る過熱水蒸気の温度を検出する温度検出部が配置される空間と、前記第2貯留部の内部空間とが兼用されていることが望ましい。
このように温度検出部の配置空間と貯留部の内部空間とを兼用することによって、温度検出部用の専用空間を設ける必要が無く、温度検出部の配置空間を最小にすることができる。
It is desirable that the space in which the temperature detection unit for detecting the temperature of the water vapor coming out of the water vapor outlet port is disposed and the internal space of the storage unit are also used. Moreover, it is desirable that the space in which the temperature detection unit for detecting the temperature of the superheated steam exiting from the superheated steam deriving port is disposed and the internal space of the second storage unit.
Thus, by using the arrangement space of the temperature detection unit and the internal space of the storage unit, it is not necessary to provide a dedicated space for the temperature detection unit, and the arrangement space of the temperature detection unit can be minimized.
また、本発明に係る過熱水蒸気生成装置は、水から水蒸気を生成する水蒸気生成部と、水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、前記水蒸気生成部からの水蒸気を前記過熱水蒸気生成部に導入する接続管と、前記接続管に接続されて、前記水蒸気が液化した水を排出する排出機構とを備え、前記水蒸気生成部及び前記過熱水蒸気生成部が、円筒形状をなす導体加熱要素と、前記導体加熱要素の内側又は外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルの中心部に設けられた磁路用鉄心とを有し、前記水蒸気生成部の磁路用鉄心及び前記過熱水蒸気生成部の磁路用鉄心が、それら2つの磁路用鉄心に生じる磁束の共通の通路となる共通鉄心とともに三脚鉄心を構成しており、前記2つの磁路用鉄心及び前記共通鉄心が、平面視において三角形の頂点に位置するように配置されており、前記排出機構の一部又は全部が、前記水蒸気生成部の外面、前記過熱水蒸気生成部の外面及び前記共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されているものであっても良い。 The superheated steam generator according to the present invention includes a steam generator that generates steam from water, a superheated steam generator that generates superheated steam from steam, and steam from the steam generator to the superheated steam generator. A connecting pipe to be introduced; and a discharge mechanism that is connected to the connecting pipe and discharges water from which the water vapor has been liquefied, the water vapor generating section and the superheated steam generating section having a cylindrical shape, and a conductor heating element, An induction coil provided inside or outside the conductor heating element, and a magnetic path iron core provided at a central portion of the induction coil, the magnetic path iron core of the water vapor generating part and the superheated steam generating part Of the two magnetic path cores together with a common core that serves as a common path for magnetic flux generated in the two magnetic path cores, and the two magnetic path cores and the common core are in plan view. Oh And a part or all of the discharge mechanism is disposed in a space surrounded by the outer surface of the water vapor generating unit, the outer surface of the superheated steam generating unit, and the outer surface of the common iron core. It may be what is being done.
このように構成した本発明によれば、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部を接続する接続管に貯留部を設けているので、接続管において液化した水が過熱水蒸気生成部に流入することを防ぐことができる。 According to the present invention configured as described above, the storage section is provided in the connection pipe connecting the steam generation section and the superheated steam generation section, so that liquefied water in the connection pipe is prevented from flowing into the superheated steam generation section. be able to.
以下に本発明に係る過熱水蒸気生成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a superheated steam generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態に係る過熱水蒸気生成装置100は、水を加熱することにより過熱水蒸気を生成するものであり、図1に示すように、水を加熱して飽和水蒸気を生成する水蒸気生成部2(以下、飽和水蒸気生成部2という。)と、飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部3と、飽和水蒸気生成部2により生成された飽和水蒸気を過熱水蒸気生成部3に供給する水蒸気供給流路L2(以下、飽和水蒸気供給流路L2という。)とを備えている。 The superheated steam generator 100 according to the present embodiment generates superheated steam by heating water, and as shown in FIG. 1, a steam generator 2 (hereinafter referred to as “saturated steam”) that heats water and generates saturated steam. , Saturated steam generation unit 2), superheated steam generation unit 3 that heats saturated steam to generate superheated steam, and steam that supplies saturated steam generated by saturated steam generation unit 2 to superheated steam generation unit 3. And a supply flow path L2 (hereinafter referred to as a saturated water vapor supply flow path L2).
飽和水蒸気生成部2は、誘導加熱方式のものであり、水が導入される水導入ポート21及び飽和水蒸気を導出する飽和水蒸気導出ポート22を有する。なお、水導入ポートには、図示しないタンク等から飽和水蒸気生成部2に水を供給する水供給流路L1が接続されている。 The saturated water vapor generating unit 2 is of an induction heating type, and has a water introduction port 21 through which water is introduced and a saturated water vapor outlet port 22 through which saturated water vapor is derived. A water supply flow path L1 for supplying water from a tank or the like (not shown) to the saturated water vapor generating unit 2 is connected to the water introduction port.
この飽和水蒸気生成部2は、水導入ポート21及び飽和水蒸気導出ポート22を有する例えば螺旋状に形成された第1中空導体管2T(図2参照)と、当該第1中空導体管2Tの内側又は外側に配置されて第1中空導体管2Tを誘導加熱する第1誘導コイル(不図示)と、当該第1誘導コイルに交流電圧を印加する交流電源(不図示)とを備えたものであり、当該第1誘導コイルに交流電圧を印加することによって、第1中空導体管2Tに誘導電流を流すことによりジュール発熱させて、第1中空導体管2Tに導入された水を飽和水蒸気に状態変化させるものとすることが考えられる。 The saturated water vapor generating unit 2 includes, for example, a spiral first hollow conductor tube 2T (see FIG. 2) having a water introduction port 21 and a saturated water vapor outlet port 22, and the inside of the first hollow conductor tube 2T or A first induction coil (not shown) disposed on the outside for induction heating the first hollow conductor tube 2T, and an AC power supply (not shown) for applying an AC voltage to the first induction coil; By applying an AC voltage to the first induction coil, Joule heat is generated by flowing an induction current through the first hollow conductor tube 2T, and the state of the water introduced into the first hollow conductor tube 2T is changed to saturated water vapor. It can be considered.
ここで、水導入ポート21は、第1中空導体管2Tの一端部に形成されており、飽和水蒸気導出ポート22は、第1中空導体管2Tの他端部に形成されている。つまり、第1中空導体管2Tの内部流路は、一端部の水導入ポート21から他端部の飽和水蒸気導出ポート22に至るまで1本の螺旋状の流路となる。そして、この第1中空導体管2Tは、その水導入ポート21が下部に位置し、飽和水蒸気導出ポート22が上部に位置するように配置される。より詳細には、第1中空導体管2Tは、その螺旋中心が鉛直方向に沿って配置されている。 Here, the water introduction port 21 is formed at one end of the first hollow conductor tube 2T, and the saturated water vapor outlet port 22 is formed at the other end of the first hollow conductor tube 2T. That is, the internal flow path of the first hollow conductor tube 2T is a single spiral flow path from the water introduction port 21 at one end to the saturated water vapor discharge port 22 at the other end. The first hollow conductor tube 2T is arranged such that the water introduction port 21 is located at the lower part and the saturated water vapor outlet port 22 is located at the upper part. In more detail, the spiral center of the first hollow conductor tube 2T is arranged along the vertical direction.
また、本実施形態では、第1中空導体管2Tの飽和水蒸気導出ポート22から導出される飽和水蒸気の温度を検出して、第1誘導コイルに印加する電圧をフォードバック制御することによって、第1中空導体管2Tの飽和水蒸気導出ポート22から導出される飽和水蒸気の温度を制御する。なお、飽和水蒸気の温度検出は、飽和水蒸気の温度を直接検出する方式と、第1中空導体管2Tの温度を検出することによって飽和水蒸気の温度を間接検出する方式とが考えられる。 In the present embodiment, the temperature of the saturated water vapor derived from the saturated water vapor deriving port 22 of the first hollow conductor tube 2T is detected, and the voltage applied to the first induction coil is controlled by the Ford back control. The temperature of the saturated water vapor derived from the saturated water vapor deriving port 22 of the hollow conductor tube 2T is controlled. In addition, the temperature detection of saturated water vapor includes a method of directly detecting the temperature of saturated water vapor and a method of indirectly detecting the temperature of saturated water vapor by detecting the temperature of the first hollow conductor tube 2T.
過熱水蒸気生成部3は、前記飽和水蒸気生成部2と同様、誘導加熱方式のものであり、飽和水蒸気が導入される飽和水蒸気導入ポート31及び過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出ポート32を有する。 The superheated steam generation unit 3 is of the induction heating type, similar to the saturated steam generation unit 2, and has a saturated steam introduction port 31 through which saturated steam is introduced and a superheated steam extraction port 32 through which superheated steam is derived.
この過熱水蒸気生成部3は、飽和水蒸気導入ポート31及び過熱水蒸気導出ポート32を有する例えば螺旋状の第2中空導体管3T(図2参照)と、当該第2中空導体管3Tの内側又は外側に配置されて第2中空導体管3Tを誘導加熱する第2誘導コイル(不図示)と、当該第2誘導コイルに交流電圧を印加する交流電源(不図示)とを備えたものであり、当該第2誘導コイルに交流電圧を印加することによって、第2中空導体管3Tに誘導電流を流すことによりジュール発熱させて、第2中空導体管3Tに導入された飽和水蒸気を過熱水蒸気に状態変化させるものとすることが考えられる。 The superheated steam generator 3 includes, for example, a spiral second hollow conductor tube 3T (see FIG. 2) having a saturated steam inlet port 31 and a superheated steam outlet port 32, and inside or outside the second hollow conductor tube 3T. A second induction coil (not shown) that is arranged to inductively heat the second hollow conductor tube 3T and an AC power source (not shown) that applies an AC voltage to the second induction coil. 2 By applying an alternating voltage to the induction coil, an induction current is caused to flow through the second hollow conductor tube 3T to cause Joule heat generation, and the state of the saturated water vapor introduced into the second hollow conductor tube 3T is changed to superheated water vapor. It can be considered.
ここで、飽和水蒸気導入ポート31は、第2中空導体管3Tの一端部に形成されており、過熱水蒸気導出ポート32は、第2中空導体管3Tの他端部に形成されている。つまり、第2中空導体管3Tの内部流路は、一端部の飽和水蒸気導入ポート31から他端部の過熱水蒸気導出ポート32に至るまで1本の螺旋状の流路となる。そして、この第2中空導体管3Tは、その飽和水蒸気導入ポート31が上部に位置し、過熱水蒸気導出ポート32が下部に位置するように配置される。これにより、飽和水蒸気生成部2の第1中空導体管2Tとの配管構成を簡単化し、その接続を容易にすることができる。 Here, the saturated water vapor introduction port 31 is formed at one end of the second hollow conductor tube 3T, and the superheated water vapor discharge port 32 is formed at the other end of the second hollow conductor tube 3T. That is, the internal flow path of the second hollow conductor tube 3T is a spiral flow path from the saturated water vapor introduction port 31 at one end to the superheated water vapor discharge port 32 at the other end. And this 2nd hollow conductor pipe | tube 3T is arrange | positioned so that the saturated water vapor | steam introduction port 31 may be located in the upper part, and the superheated water vapor | steam derivation | leading-out port 32 may be located in the lower part. Thereby, a piping structure with the 1st hollow conductor pipe | tube 2T of the saturated water vapor | steam production | generation part 2 can be simplified, and the connection can be made easy.
また、本実施形態では、第2中空導体管3Tの過熱水蒸気導出ポート32から導出される過熱水蒸気の温度を検出して、第2誘導コイルに印加する電圧をフォードバック制御することによって、第2中空導体管3Tの過熱水蒸気導出ポート32から導出される過熱水蒸気の温度を制御する。なお、過熱水蒸気の温度検出は、過熱水蒸気の温度を直接検出する方式と、第2中空導体管3Tの温度を検出することによって過熱水蒸気の温度を間接検出する方式とが考えられる。 In the present embodiment, the temperature of the superheated steam led out from the superheated steam lead-out port 32 of the second hollow conductor tube 3T is detected, and the voltage applied to the second induction coil is controlled by the Fordback control. The temperature of the superheated steam led out from the superheated steam lead port 32 of the hollow conductor tube 3T is controlled. In addition, the temperature detection of superheated steam can be considered as a method of directly detecting the temperature of superheated steam or a method of detecting the temperature of superheated steam indirectly by detecting the temperature of the second hollow conductor tube 3T.
また、誘導加熱方式の飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3では、印加する交流電圧の周波数を50Hz又は60Hzの商用周波数とすると、誘導電流の電流浸透度が深くなる。このため、第1、第2中空導体管2T、3Tの外面温度検出で内面温度検出と同等の値を得ることができ、間接検出であっても精度の高い蒸気温度検出が可能となる。 Further, in the saturated steam generation unit 2 and the superheated steam generation unit 3 of the induction heating method, when the frequency of the AC voltage to be applied is a commercial frequency of 50 Hz or 60 Hz, the current penetration degree of the induction current becomes deep. For this reason, it is possible to obtain the same value as the inner surface temperature detection by the outer surface temperature detection of the first and second hollow conductor tubes 2T and 3T, and it is possible to detect the steam temperature with high accuracy even by the indirect detection.
本実施形態では、図3及び図4に示すように、飽和水蒸気生成部2の第1誘導コイル2Cの中心部に第1磁路用鉄心101が設けられており、過熱水蒸気生成部3の第2誘導コイル3Cの中心部に第2磁路用鉄心102が設けられている。これにより、これにより第1、第2誘導コイル2C、3Cにより発生した磁束を効率良く循環させ、各中空導体管2T、3Tに磁束を効率良く導入させている。なお、図3及び図4には、各ポートは図示していない。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the first magnetic path iron core 101 is provided at the center of the first induction coil 2 </ b> C of the saturated water vapor generation unit 2, and the first of the superheated water vapor generation unit 3. A second magnetic path core 102 is provided at the center of the 2-inductive coil 3C. Thereby, the magnetic flux generated by the first and second induction coils 2C and 3C is circulated efficiently, and the magnetic flux is efficiently introduced into the hollow conductor tubes 2T and 3T. 3 and 4 do not show each port.
さらに、飽和水蒸気生成部2の第1磁路用鉄心101及び過熱水蒸気生成部3の第2磁路用鉄心102の他に、それら2つの磁路用鉄心101、102に生じる磁束の共通の通路になる共通鉄心103が設けられている。そして、この共通鉄心103及び前記2つの磁路用鉄心101、102の上下それぞれを継鉄心104、105により連結して、単一の三脚鉄心を構成している。この構成により、鉄心全体の寸法を小さくすることができ、ひいては、装置全体のコンパクト化を図ることができる。つまり、本実施形態の過熱水蒸気生成装置100は、単一の三脚鉄心を用いて飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3を構成している。 Further, in addition to the first magnetic path core 101 of the saturated water vapor generating section 2 and the second magnetic path core 102 of the superheated steam generating section 3, a common path of magnetic flux generated in the two magnetic path cores 101 and 102 is used. A common iron core 103 is provided. The upper and lower sides of the common core 103 and the two magnetic path cores 101 and 102 are connected by yokes 104 and 105 to form a single tripod core. With this configuration, it is possible to reduce the size of the entire iron core, and consequently to make the entire device compact. That is, the superheated steam generator 100 of this embodiment comprises the saturated steam generator 2 and the superheated steam generator 3 using a single tripod iron core.
なお、図3及び図4では、平面視においてそれぞれの鉄心101〜103が三角形の頂点に位置するように配置され、継鉄心104、105が、平面視において共通鉄心103を屈折点として折れ曲がっている。これにより、2つの磁路用鉄心101、102間の距離を小さくして、鉄心全体の幅方向の寸法を小さくし、省スペース化を図ることができる。 3 and 4, the iron cores 101 to 103 are arranged so as to be located at the apexes of the triangle in plan view, and the yoke cores 104 and 105 are bent with the common iron core 103 as the refracting point in plan view. . Thereby, the distance between the two iron cores 101 and 102 for magnetic paths can be made small, the dimension of the whole iron core in the width direction can be made small, and space saving can be achieved.
さらに、本実施形態では、飽和水蒸気生成部2の第1誘導コイル2C及び過熱水蒸気生成部3の第2誘導コイル3Cは、三相交流電源からの三相交流を2つの単相交流に変換するスコット結線接続されている(図5参照)。つまり、本実施形態の過熱水蒸気生成装置100は、単一の三脚鉄心を有するスコット結線変圧器を有する構成となる。スコット結線変圧器は、主座変圧器とT座変圧器とからなるところ、飽和水蒸気生成部2に対応する部分が主座変圧器となり、過熱水蒸気生成部3に対応する部分がT座変圧器となる。 Further, in the present embodiment, the first induction coil 2C of the saturated steam generation unit 2 and the second induction coil 3C of the superheated steam generation unit 3 convert a three-phase AC from a three-phase AC power source into two single-phase ACs. Scott connection is connected (see FIG. 5). That is, the superheated steam generator 100 of the present embodiment has a configuration including a Scott connection transformer having a single tripod core. The Scott connection transformer is composed of a main seat transformer and a T seat transformer. The portion corresponding to the saturated steam generating unit 2 is a main seat transformer, and the portion corresponding to the superheated steam generating unit 3 is a T seat transformer. It becomes.
また、図5に示すように、主座変圧器の入力側の2相のうち一方に、電圧又は電流を制御する第1制御機器10が設けられている。なお、図5では、主座変圧器の入力側のV相に第1制御機器10であるサイリスタ等の半導体制御素子を設けている。また、T座変圧器の入力側である1次コイル(第2誘導コイル3C)の一端側(T座1次コイルのU相側又は中点O側)に、電圧又は電流を制御する第2制御機器11が設けられている。この第2制御機器11も、前記第1制御機器10と同様、サイリスタ等の半導体制御素子を用いたものである。そして、制御装置6が、前記第1制御機器10及び前記第2制御機器11を制御することによって、主座変圧器の一次コイル(第1誘導コイル2C)に印加する電圧とT座変圧器の一次コイル(第2誘導コイル3C)に印加する電圧とを個別に制御するように構成されている。 Moreover, as shown in FIG. 5, the 1st control apparatus 10 which controls a voltage or an electric current is provided in one of the two phases of the input side of a main transformer. In FIG. 5, a semiconductor control element such as a thyristor that is the first control device 10 is provided in the V phase on the input side of the main transformer. Further, a second voltage or current is controlled to one end side (the U phase side or the middle point O side of the T seat primary coil) of the primary coil (second induction coil 3C) which is the input side of the T seat transformer. A control device 11 is provided. Similarly to the first control device 10, the second control device 11 also uses a semiconductor control element such as a thyristor. And the control apparatus 6 controls the said 1st control apparatus 10 and the said 2nd control apparatus 11, and the voltage applied to the primary coil (1st induction coil 2C) of a main transformer and the T seat transformer The voltage applied to the primary coil (second induction coil 3C) is individually controlled.
飽和水蒸気供給流路L2は、一端部が飽和水蒸気生成部2の飽和水蒸気導出ポート22に接続され、他端部が過熱水蒸気生成部3の過熱水蒸気導入ポート31に接続されたものであり、例えば接続管9により構成されている。具体的に飽和水蒸気供給流路L2は、飽和水蒸気生成部2の上部に位置する飽和水蒸気導出ポート22と、過熱水蒸気生成部3の上部に位置する飽和水蒸気導入ポート31とを接続する。 The saturated steam supply flow path L2 has one end connected to the saturated steam deriving port 22 of the saturated steam generating unit 2 and the other end connected to the superheated steam introducing port 31 of the superheated steam generating unit 3, for example, The connecting pipe 9 is used. Specifically, the saturated steam supply flow path L <b> 2 connects the saturated steam outlet port 22 located above the saturated steam generator 2 and the saturated steam introduction port 31 located above the superheated steam generator 3.
この接続管9は、その一部又は全部が、飽和水蒸気生成部2の外面(具体的には外側周面)、過熱水蒸気生成部3の外面(具体的には外側周面)及び共通鉄心103の外面(具体的には外側周面)に取り囲まれる空間Sに配置されている。具体的に接続管9は、第1磁路用鉄心101に巻回された第1誘導コイル2C及び第1中空導体管2Tと第2磁路用鉄心102に巻回された第2誘導コイル3C及び第2中空導体管3Tとの間に形成される空間Sに配置されて、飽和水蒸気導出ポート22と飽和水蒸気導入ポート31とを接続している。ここで空間Sは、平面視において飽和水蒸気生成部2の外側周面と過熱水蒸気生成部3の外側周面との共通接線L1よりも共通鉄心103側に形成される空間である。なお、共通接線L1は、第1誘導コイル2C及び第1中空導体管2Tの外側周面と、第2誘導コイル3C及び第2中空導体管3Tの外側周面とに接する直線である。また、空間Sは、正面視において上継鉄心104の上面及び下継鉄心105の下面の間に形成される空間である。これならば、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3の間に形成されるデットスペースを利用して両者を接続することができ、小型化を妨げることが無い。 A part or all of the connection pipe 9 includes an outer surface (specifically, an outer peripheral surface) of the saturated steam generating unit 2, an outer surface (specifically, an outer peripheral surface) of the superheated steam generating unit 3, and a common iron core 103. Is disposed in a space S surrounded by the outer surface (specifically, the outer peripheral surface). Specifically, the connection tube 9 includes a first induction coil 2 </ b> C wound around the first magnetic path core 101 and a second induction coil 3 </ b> C wound around the first hollow conductor tube 2 </ b> T and the second magnetic path core 102. And the saturated water vapor outlet port 22 and the saturated water vapor inlet port 31 are connected to each other in a space S formed between the second hollow conductor tube 3T. Here, the space S is a space formed closer to the common iron core 103 than the common tangent L1 between the outer peripheral surface of the saturated steam generating unit 2 and the outer peripheral surface of the superheated steam generating unit 3 in plan view. The common tangent L1 is a straight line that contacts the outer peripheral surfaces of the first induction coil 2C and the first hollow conductor tube 2T and the outer peripheral surfaces of the second induction coil 3C and the second hollow conductor tube 3T. The space S is a space formed between the upper surface of the upper core 104 and the lower surface of the lower core 105 in a front view. If it is this, both can be connected using the dead space formed between the saturated steam generation part 2 and the superheated steam generation part 3, and size reduction is not prevented.
また、接続管9には、水蒸気が液化した水を貯留する貯留部8及び当該貯留部8に溜まった水を外部に排出する排出機構7が設けられている。 Further, the connecting pipe 9 is provided with a storage part 8 for storing water in which water vapor is liquefied and a discharge mechanism 7 for discharging the water stored in the storage part 8 to the outside.
貯留部8は、水を貯留する貯留空間を形成するものであり、本実施形態では接続管9の配管形状によって形成されている。具体的に接続管9は、下向きに延びる下向き流路部9aと、上向きに延びる上向き流路部9bとそれら流路部9a、9bを連通させる底流路部9cとを有している。そして、貯留部8は、この下向き流路9a、上向き流路9b及び底流路部9cを用いて構成されている。なお、底流路部9cを有することなく、下向き流路部9a及び上向き流路部9bが直接接続される配管形状によって貯留部8が構成されるものであっても良い。このように貯留部8を配管形状によって形成することで装置構成を簡略化している。また、貯留部8の内部空間を小さくして熱容量を小さくできるため、水蒸気を液化し難くすることができる。この貯留部8は、接側管9において、飽和水蒸気導出ポート22よりも飽和水蒸気導入ポート31側に設けることが望ましい。 The storage part 8 forms the storage space which stores water, and is formed by the piping shape of the connection pipe 9 in this embodiment. Specifically, the connecting pipe 9 includes a downward flow path portion 9a extending downward, an upward flow path portion 9b extending upward, and a bottom flow path portion 9c that communicates the flow path portions 9a and 9b. And the storage part 8 is comprised using this downward flow path 9a, the upward flow path 9b, and the bottom flow path part 9c. In addition, the storage part 8 may be comprised by the piping shape to which the downward flow path part 9a and the upward flow path part 9b are directly connected, without having the bottom flow path part 9c. Thus, the apparatus structure is simplified by forming the storage part 8 with a pipe shape. Moreover, since the heat capacity can be reduced by reducing the internal space of the reservoir 8, it is possible to make it difficult to liquefy the water vapor. The reservoir 8 is preferably provided on the side of the saturated water vapor inlet port 31 with respect to the saturated water vapor outlet port 22 in the contact pipe 9.
ここで、貯留部8は、接続管9により構成されているので接続管9と同様に、その一部又は全部が、飽和水蒸気生成部2の外面、過熱水蒸気生成部3の外面及び共通鉄心103の外面に取り囲まれる空間Sに配置される。これならば、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3の間に形成されるデットスペースを利用して貯留部8を配置することができ、小型化を妨げることが無い。 Here, since the storage unit 8 includes the connection pipe 9, a part or all of the storage unit 8, like the connection pipe 9, includes the outer surface of the saturated steam generation unit 2, the outer surface of the superheated steam generation unit 3, and the common iron core 103. It is arranged in a space S surrounded by the outer surface of. If it is this, the storage part 8 can be arrange | positioned using the dead space formed between the saturated steam generation part 2 and the superheated steam generation part 3, and size reduction is not prevented.
排出機構7は、貯留部8の底部に接続された排出流路71と、当該排出流路71に設けられた開閉弁72とを有する。排出流路71は、貯留部8を構成する底流路部92に接続されている。本実施形態では、貯留部8の底部に設けられた排出機構7も、接続管9及び貯留部8と同様に、その一部又は全部が、飽和水蒸気生成部2の外面、過熱水蒸気生成部3の外面及び共通鉄心103の外面に取り囲まれる空間Sに配置される。これならば、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3の間に形成されるデットスペースを利用して排出機構7を配置することができ、小型化を妨げることが無い。 The discharge mechanism 7 includes a discharge channel 71 connected to the bottom of the storage unit 8 and an opening / closing valve 72 provided in the discharge channel 71. The discharge flow channel 71 is connected to the bottom flow channel portion 92 that constitutes the storage portion 8. In the present embodiment, the discharge mechanism 7 provided at the bottom of the storage unit 8 also has a part or all of the outer surface of the saturated steam generation unit 2, the superheated steam generation unit 3, similarly to the connecting pipe 9 and the storage unit 8. And the space S surrounded by the outer surface of the common iron core 103. If it is this, the discharge mechanism 7 can be arrange | positioned using the dead space formed between the saturated steam generation part 2 and the superheated steam generation part 3, and size reduction is not prevented.
さらに、飽和水蒸気供給流路L2には、過熱水蒸気生成部3に供給される飽和水蒸気の流量を調整する水蒸気流量調整部4(以下、飽和水蒸気流量調整部4という。)が設けられている。本実施形態の飽和水蒸気流量調整部4は、流量調整弁であり、接続管9において貯留部8よりも上流側に設けられている。なお、流量調整弁4は、後述する制御装置6により制御信号が入力されて、その弁開度が制御される。その他、飽和水蒸気供給流路L2に流量計を設けても良い。 Furthermore, the saturated steam supply flow path L2 is provided with a steam flow rate adjusting unit 4 (hereinafter referred to as a saturated steam flow rate adjusting unit 4) that adjusts the flow rate of saturated steam supplied to the superheated steam generating unit 3. The saturated water vapor flow rate adjustment unit 4 according to the present embodiment is a flow rate adjustment valve, and is provided upstream of the storage unit 8 in the connection pipe 9. The flow rate adjusting valve 4 receives a control signal from a control device 6 described later, and its valve opening degree is controlled. In addition, a flow meter may be provided in the saturated water vapor supply channel L2.
そして、本実施形態では、過熱水蒸気生成部3により生成された過熱水蒸気は、被処理物Wを処理する処理部5に供給される。 In this embodiment, the superheated steam generated by the superheated steam generation unit 3 is supplied to the processing unit 5 that processes the workpiece W.
処理部5は、過熱水蒸気又は他の気体によって被処理物Wを熱処理(例えば洗浄、乾燥、焼成又は殺菌)するものであり、被処理物Wを収容するとともに、密閉空間又は略密閉空間を形成する被処理物収容部51と、当該被処理物収容部51に設けられ、過熱水蒸気が導入される過熱水蒸気導入ポート52と、被処理物収容部51で生じたドレン水を排出するドレン排出ポート53と、被処理物収容部51を通過した利用済み蒸気又は他の気体を排出する排出ポート54とを有している。処理部5の過熱水蒸気導入ポート52は、過熱水蒸気供給流路L3により過熱水蒸気生成部3の過熱水蒸気導出ポート32に接続されている。この過熱水蒸気供給流路L3は、例えば外部接続管10により構成されている。なお、ドレン排出ポート53及び排出ポート54に接続された流路には開閉弁が設けられている。 The processing unit 5 heat-treats the workpiece W with superheated steam or other gas (for example, cleaning, drying, firing or sterilization), and accommodates the workpiece W and forms a sealed space or a substantially sealed space. To be processed, a superheated steam introduction port 52 for introducing superheated steam, and a drain discharge port for discharging drain water generated in the to-be-processed container 51 53 and a discharge port 54 for discharging the used steam or other gas that has passed through the workpiece container 51. The superheated steam introduction port 52 of the processing unit 5 is connected to the superheated steam deriving port 32 of the superheated steam generation unit 3 through a superheated steam supply channel L3. The superheated steam supply flow path L3 is constituted by, for example, an external connection pipe 10. An opening / closing valve is provided in the flow path connected to the drain discharge port 53 and the discharge port 54.
この制御装置6は、物理的にはCPU、メモリ、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ等を備えたものであり、機能的には、図6に示すように、飽和水蒸気生成部2の加熱温度(以下、第1加熱温度という。)を制御する第1加熱温度制御部61と、過熱水蒸気生成部3の加熱温度(以下、第2加熱温度という。)を制御する第2加熱温度制御部62と、流量調整弁4を制御する流量調整弁制御部63とを有するものである。なお、制御装置6と、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3等の各部との間は接続されているが、図1では、その接続についての記載は省略してある。 This control device 6 physically includes a CPU, a memory, an A / D converter, a D / A converter, etc., and functionally, as shown in FIG. 6, the saturated steam generator 2 is heated. A first heating temperature control unit 61 that controls the temperature (hereinafter referred to as the first heating temperature) and a second heating temperature control unit that controls the heating temperature of the superheated steam generation unit 3 (hereinafter referred to as the second heating temperature). 62 and a flow rate adjustment valve control unit 63 that controls the flow rate adjustment valve 4. In addition, although the control apparatus 6 and each part, such as the saturated water vapor | steam production | generation part 2 and the superheated steam production | generation part 3, are connected, the description about the connection is abbreviate | omitted in FIG.
以下、各部の説明を兼ねて、本実施形態の過熱水蒸気生成装置100の動作について図7を参照して説明する。
まず、ユーザが過熱水蒸気生成装置100を動作させると、例えば図示しないタンク内の水が給水ポンプ等により飽和水蒸気生成部2に供給される。
Hereinafter, the operation of the superheated steam generator 100 of this embodiment will be described with reference to FIG.
First, when the user operates the superheated steam generator 100, for example, water in a tank (not shown) is supplied to the saturated steam generator 2 by a feed water pump or the like.
このとき、第1加熱温度制御部61は、飽和水蒸気生成部2で生成される飽和水蒸気が所定温度となるように、第1加熱温度を制御しており、本実施形態では、飽和水蒸気生成部2の中空導体管2Tの温度を前記第1加熱温度としている。 At this time, the first heating temperature control unit 61 controls the first heating temperature so that the saturated water vapor generated by the saturated water vapor generation unit 2 has a predetermined temperature, and in this embodiment, the saturated water vapor generation unit The temperature of the second hollow conductor tube 2T is the first heating temperature.
具体的にこの第1加熱温度制御部61は、飽和水蒸気生成部2の中空導体管2T又は飽和水蒸気供給流路L2に設けられた第1温度センサT1からの測定値を取得し、この測定値に基づいて、飽和水蒸気生成部2の第1誘導コイル2Cに印加される交流電圧の大きさを制御し、第1加熱温度を例えば100〜140℃に制御している。 Specifically, the first heating temperature control unit 61 acquires a measured value from the first temperature sensor T1 provided in the hollow conductor tube 2T or the saturated steam supply flow path L2 of the saturated steam generating unit 2, and this measured value. Based on the above, the magnitude of the AC voltage applied to the first induction coil 2C of the saturated water vapor generating unit 2 is controlled, and the first heating temperature is controlled to 100 to 140 ° C., for example.
なお、前記第1温度センサT1は、その測定値をより飽和水蒸気の温度に近づけるべく、飽和水蒸気生成部2の中空導体管2Tの下流側や飽和水蒸気導出ポート22又はその近傍に設けられていることが好ましい。ここで、第1温度センサT1が設置される空間と、貯留部8の内部空間とを兼用することが望ましい。 The first temperature sensor T1 is provided on the downstream side of the hollow conductor tube 2T of the saturated water vapor generation unit 2, the saturated water vapor outlet port 22 or in the vicinity thereof, in order to bring the measured value closer to the temperature of the saturated water vapor. It is preferable. Here, it is desirable to use both the space in which the first temperature sensor T <b> 1 is installed and the internal space of the storage unit 8.
そして、飽和水蒸気生成部2が飽和水蒸気を生成している状態において、第1流量調整弁制御部63は、第1流量調整弁4をその弁開度がゼロの状態、つまり閉状態に制御している。これにより、過熱水蒸気生成装置100は、飽和水蒸気生成部2が飽和水蒸気を生成している状態であり、かつ、その飽和水蒸気の供給が停止されている状態である待機状態となる。 Then, in a state where the saturated water vapor generating unit 2 is generating saturated water vapor, the first flow rate adjusting valve control unit 63 controls the first flow rate adjusting valve 4 so that the valve opening degree is zero, that is, the closed state. ing. As a result, the superheated steam generator 100 is in a standby state in which the saturated steam generator 2 is generating saturated steam and the supply of the saturated steam is stopped.
この待機状態において、第2加熱温度制御部62は、第2加熱温度を第1加熱温度より高い温度に制御しており、本実施形態では、第2中空導体管3Tの温度を前記第2加熱温度としている。 In this standby state, the second heating temperature control unit 62 controls the second heating temperature to be higher than the first heating temperature, and in this embodiment, the temperature of the second hollow conductor tube 3T is set to the second heating temperature. It is temperature.
具体的にこの第2加熱温度制御部62は、待機状態において、第2中空導体管3Tに設けられた第2温度センサT2からの測定値を取得し、この測定値に基づき、第2誘導コイル3Cに印加される交流電圧の大きさを制御している。これにより、第2加熱温度は、過熱水蒸気生成部3で生成する過熱水蒸気の設定温度又はその前後の温度に制御されており、ここでは、例えば200〜1200℃に制御されている。つまり、この待機状態において、過熱水蒸気生成部3は100℃以上に制御されている。 Specifically, the second heating temperature control unit 62 acquires a measured value from the second temperature sensor T2 provided in the second hollow conductor tube 3T in the standby state, and based on the measured value, the second induction coil The magnitude of the AC voltage applied to 3C is controlled. Thereby, 2nd heating temperature is controlled by the setting temperature of the superheated steam produced | generated in the superheated steam production | generation part 3, or the temperature before and behind that, for example, is controlled to 200-1200 degreeC here. That is, in this standby state, the superheated steam generator 3 is controlled to 100 ° C. or higher.
上述した待機状態において、ユーザが例えば入力手段等を用いて切替信号を入力すると、この切替信号を流量調整弁制御部63が取得し、流量調整弁4を閉状態から開状態に切り替える。これにより、過熱水蒸気生成装置100は、待機状態から供給状態に切り替わり、飽和水蒸気が過熱水蒸気生成部3へ供給され始める。なお、第2温度センサT2からの測定値が100℃以上になった場合に、第2加熱温度制御部62から切替信号を流量調整弁制御部63に送信するようにしても良い。このように、流量調整弁4及び流量調整弁制御部63により、過熱水蒸気生成部3を100℃以上に加熱した後に飽和水蒸気を過熱水蒸気生成部3に導入させる制御機構が構成される。 In the standby state described above, when the user inputs a switching signal using, for example, an input unit, the flow rate adjusting valve control unit 63 acquires this switching signal, and switches the flow rate adjusting valve 4 from the closed state to the open state. Thereby, the superheated steam generator 100 is switched from the standby state to the supply state, and saturated steam is started to be supplied to the superheated steam generator 3. Note that when the measured value from the second temperature sensor T2 is 100 ° C. or higher, a switching signal may be transmitted from the second heating temperature control unit 62 to the flow rate adjustment valve control unit 63. As described above, the flow rate adjusting valve 4 and the flow rate adjusting valve control unit 63 constitute a control mechanism that introduces saturated steam into the superheated steam generation unit 3 after heating the superheated steam generation unit 3 to 100 ° C. or higher.
このとき、流量調整弁制御部63は、図7に示すように、流量調整弁4を徐々に開いて、その弁開度がゼロから所定開度まで徐々に大きくなるように制御する。これにより、待機状態から供給状態に切り替わった切替時点から流量調整弁4の弁開度が所定開度に到るまでは、飽和水蒸気の供給量が徐々に増加する初期運転となり、弁開度が所定開度に到った時点からは、飽和水蒸気の供給量が一定となる定常運転となる。 At this time, as shown in FIG. 7, the flow rate adjusting valve control unit 63 gradually opens the flow rate adjusting valve 4 and controls the valve opening degree to gradually increase from zero to a predetermined opening degree. Thus, from the switching time point when the standby state is switched to the supply state until the valve opening degree of the flow rate adjustment valve 4 reaches a predetermined opening degree, the initial operation in which the supply amount of saturated steam gradually increases is performed. From the point of time when the predetermined opening degree is reached, steady operation is performed in which the supply amount of saturated water vapor is constant.
なお、本実施形態では、前記第2加熱温度制御部62は、前記切替時点から所定時間は、上述したように第2導体管の入り口側に設けられた第2温度センサT2の測定値に基づき第2加熱温度を制御している。一方、この第2加熱温度制御部62は、前記所定時間が経過した時点からは、過熱水蒸気の温度に基づき第2加熱温度を制御するように構成されている。 In the present embodiment, the second heating temperature control unit 62 is based on the measured value of the second temperature sensor T2 provided on the inlet side of the second conductor tube as described above for a predetermined time from the switching time. The second heating temperature is controlled. On the other hand, the second heating temperature control unit 62 is configured to control the second heating temperature based on the temperature of the superheated steam after the predetermined time has elapsed.
この制御のための具体的な実施態様を説明すると、例えば過熱水蒸気導出ポート32やその近傍に、当該過熱水蒸気導出ポート32から導出される過熱水蒸気の温度を測定する第3温度センサT3が設けられている。そして、前記第2加熱温度制御部62は、前記所定時間が経過した時点からは、前記第3温度センサT3の測定値を取得し、この測定値に基づいて、第2加熱温度を制御するように構成されている。 A specific embodiment for this control will be described. For example, a third temperature sensor T3 for measuring the temperature of the superheated steam led out from the superheated steam lead-out port 32 is provided at or near the superheated steam lead-out port 32. ing. And the said 2nd heating temperature control part 62 acquires the measured value of the said 3rd temperature sensor T3 from the time of the said predetermined time, and controls the 2nd heating temperature based on this measured value It is configured.
ここで、本実施形態では、前記所定時間は、待機状態から供給状態に切り替わった切替時点から、第2中空導体管3Tの過熱水蒸気導出ポート32から過熱水蒸気が導出されるまでの時間に設定されている。 Here, in the present embodiment, the predetermined time is set to a time from when switching from the standby state to the supply state until superheated steam is derived from the superheated steam deriving port 32 of the second hollow conductor tube 3T. ing.
次に、供給状態から待機状態に切り替える動作について説明する。
本実施形態の過熱水蒸気生成装置100は、供給状態から待機状態に切り替えるための操作が行われた時点から、所定時間経過後に、過熱水蒸気生成部3への飽和水蒸気の供給が停止されるように構成されている。
ここで、供給状態から待機状態に切り替えるための操作とは、例えばユーザが、外部から入力手段等を用いて切替信号を入力することや、供給状態が所定時間経過したことを示す所定時間経過信号をタイマー等が出力することなどである。
Next, an operation for switching from the supply state to the standby state will be described.
The superheated steam generation device 100 of the present embodiment is configured so that the supply of saturated steam to the superheated steam generation unit 3 is stopped after a predetermined time has elapsed since the operation for switching from the supply state to the standby state has been performed. It is configured.
Here, the operation for switching from the supply state to the standby state is, for example, that the user inputs a switching signal from the outside using an input means or the like, or a predetermined time elapsed signal indicating that the supply state has elapsed for a predetermined time. Is output by a timer or the like.
より詳細に本実施形態では、供給状態から待機状態に切り替えるための操作が行われると、上述した流量調整弁制御部63が、例えば前記切替信号や前記所定時間経過信号などを取得し、取得した時点から所定時間は、流量調整弁4を開状態のままにする。これにより、前記所定時間において、飽和水蒸気生成部2から過熱水蒸気生成部20へ飽和水蒸気が供給される。前記所定時間において、飽和水蒸気生成部2から過熱水蒸気生成部3へ飽和水蒸気が供給され、高温となっている過熱水蒸気生成部3は飽和水蒸気により冷却される。これにより、過熱水蒸気生成部3を待機状態における設定温度まで冷却して、過熱水蒸気生成装置100の損傷などを防ぐことができる。 More specifically, in the present embodiment, when an operation for switching from the supply state to the standby state is performed, the above-described flow rate adjustment valve control unit 63 acquires, for example, the switching signal or the predetermined time elapsed signal. The flow rate adjustment valve 4 is left open for a predetermined time from the time. Thereby, saturated steam is supplied from the saturated steam generator 2 to the superheated steam generator 20 during the predetermined time. In the predetermined time, saturated steam is supplied from the saturated steam generating unit 2 to the superheated steam generating unit 3, and the high temperature superheated steam generating unit 3 is cooled by the saturated steam. Thereby, the superheated steam generator 3 can be cooled to the set temperature in the standby state, and damage to the superheated steam generator 100 can be prevented.
このように構成した過熱水蒸気生成装置100によれば、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3を接続する接続管9に貯留部8を設けているので、接続管9において液化した水が過熱水蒸気生成部3に流入することを防ぐことができる。
ここで、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3を三脚鉄心を用いて構成することにより、過熱水蒸気生成装置100をコンパクトにすることができる。また、三脚鉄心において2つの磁路用鉄心101、102及び共通鉄心103が平面視において三角形の頂点に位置するように配置されているので、鉄心全体の幅方向の寸法を小さくすることができ、装置全体のコンパクト化及び省スペース化を図ることができる。
この鉄心構成では、飽和水蒸気生成部2及び過熱水蒸気生成部3の間にデットスペースが形成されてしまうが、貯留部8の一部又は全部が飽和水蒸気生成部2の外面、過熱水蒸気生成部3の外面及び共通鉄心103の外面に取り囲まれる空間Sに配置されているので、このデットスペースを利用することができる。これにより、装置全体のコンパクト化及び省スペース化を図ることができる。
According to the superheated steam generator 100 configured as described above, since the storage section 8 is provided in the connection pipe 9 that connects the saturated steam generation section 2 and the superheated steam generation section 3, the water liquefied in the connection pipe 9 is superheated. It can prevent flowing into the water vapor generation unit 3.
Here, the superheated steam generator 100 can be made compact by configuring the saturated steam generator 2 and the superheated steam generator 3 using a tripod iron core. In addition, since the two magnetic path cores 101 and 102 and the common core 103 are arranged at the apex of the triangle in plan view in the tripod core, the dimension in the width direction of the entire core can be reduced. The entire device can be made compact and space-saving.
In this iron core configuration, a dead space is formed between the saturated steam generating unit 2 and the superheated steam generating unit 3, but part or all of the storage unit 8 is the outer surface of the saturated steam generating unit 2, the superheated steam generating unit 3. This dead space can be used because it is disposed in the space S surrounded by the outer surface of the common iron core 103 and the outer surface of the common iron core 103. Thereby, the whole apparatus can be made compact and space-saving.
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
例えば、前記実施形態では、過熱水蒸気生成部3は、前段に設けられた飽和水蒸気生成部2により生成された飽和水蒸気を受け取る構成としているが、飽和水蒸気生成部2が飽和水蒸気をそれ以上に加熱して過熱水蒸気を生成するものの場合には、過熱水蒸気を受け取り、受け取った過熱水蒸気をさらに加熱して、処理部5に供給する所望温度の過熱水蒸気を生成する構成としても良い。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, in the above-described embodiment, the superheated steam generation unit 3 is configured to receive the saturated steam generated by the saturated steam generation unit 2 provided in the previous stage, but the saturated steam generation unit 2 heats the saturated steam further. When the superheated steam is generated, the superheated steam is received, and the received superheated steam is further heated to generate superheated steam having a desired temperature to be supplied to the processing unit 5.
また、前記何れかの中空導体管2T、3Tに前記接続管9としての機能を一体的に設けることにより、飽和水蒸気生成部2の飽和水蒸気導出ポート22と過熱水蒸気生成部3の過熱水蒸気導入ポート31とを例えば絶縁性を有する継手を介して接続するようにしても良い。 Further, by providing the function as the connecting pipe 9 in any one of the hollow conductor tubes 2T and 3T, the saturated steam deriving port 22 of the saturated steam generating unit 2 and the superheated steam introducing port of the superheated steam generating unit 3 are provided. 31 may be connected via, for example, an insulating joint.
前記実施形態の貯留部8を接続管9の配管形状によって構成する場合、接続管9が飽和水蒸気導入ポート31よりも低い流路部を有するものであれば、当該低い流路部が貯留部8として機能することになる。 In the case where the reservoir 8 of the embodiment is configured by the pipe shape of the connecting pipe 9, if the connecting pipe 9 has a lower flow path than the saturated water vapor introduction port 31, the lower flow path is the reservoir 8. Will function as.
また、貯留部8は、接続管9とは別の貯留容器を用いて構成し、当該貯留容器を接続管9に接続又は組み込むようにしても良い。 The storage unit 8 may be configured using a storage container different from the connection pipe 9, and the storage container may be connected to or incorporated in the connection pipe 9.
前記実施形態では、貯留部8に排出機構7を接続する構成であったが、貯留部8を設けることなく、接続管9に直接排出機構7を接続する構成であっても良い。この場合、当該排出機構7の排出流路71において、開閉弁72の上流側の空間が貯留部8として機能することになる。また、貯留部8のみを設けたものであっても良い。 In the above-described embodiment, the discharge mechanism 7 is connected to the storage unit 8. However, the discharge mechanism 7 may be directly connected to the connecting pipe 9 without providing the storage unit 8. In this case, in the discharge flow path 71 of the discharge mechanism 7, the space upstream of the on-off valve 72 functions as the storage unit 8. Further, only the storage unit 8 may be provided.
また、図8及び図9に示すように、過熱水蒸気生成部3の過熱水蒸気導出ポート32が形成された導出管部又は、過熱水蒸気導出ポート32に接続された外部接続管10に、排出機構7又は貯留部8を設けても良い。なお、図8及び図9では、外部接続管10に、排出機構7及び貯留部8を設けた場合を示している。また、図8及び図9では、飽和水蒸気導入ポート31が下部に位置し、過熱水蒸気導出ポート32が上部に位置する過熱水蒸気生成部を示している。
ここで、図8では、過熱水蒸気導出ポート32から出る過熱水蒸気の温度を検出する第3温度センサT3を貯留部8の内部空間に設けることにより、第3温度センサT3が配置される空間と、貯留部8の内部空間とを兼用している。これにより、第3温度センサT3用の専用空間を設ける必要が無く、第3温度センサT3の配置空間を最小にすることができる。
また、図8では、飽和水蒸気供給流路L2(接続管9)に流量調整弁4を設けているので、前記実施形態の制御を行うためには、第1温度センサT1を流量調整弁4の上流側に設ける必要がある。一方、図9では、飽和水蒸気供給流路L2(接続管9)に流量調整弁4を設けない構成であり、第1温度センサT1を飽和水蒸気供給流路L2(接続管9)に設けた貯留部8の内部空間に設けることにより、第1温度センサT1が配置される空間と、貯留部8の内部空間とを兼用することができる。これにより、第1温度センサT1用の専用空間を設ける必要が無く、第1温度センサT1の配置空間を最小にすることができる。
Further, as shown in FIGS. 8 and 9, the discharge mechanism 7 is connected to the outlet pipe portion in which the superheated steam outlet port 32 of the superheated steam generator 3 is formed or the external connection pipe 10 connected to the superheated steam outlet port 32. Or you may provide the storage part 8. FIG. 8 and 9 show the case where the external connection pipe 10 is provided with the discharge mechanism 7 and the storage portion 8. FIG. 8 and 9 show a superheated steam generation unit in which the saturated steam introduction port 31 is located in the lower part and the superheated steam outlet port 32 is located in the upper part.
Here, in FIG. 8, by providing a third temperature sensor T3 for detecting the temperature of the superheated steam exiting from the superheated steam deriving port 32 in the internal space of the storage unit 8, a space in which the third temperature sensor T3 is disposed, The internal space of the storage unit 8 is also used. Thereby, it is not necessary to provide a dedicated space for the third temperature sensor T3, and the arrangement space for the third temperature sensor T3 can be minimized.
Further, in FIG. 8, the flow rate adjusting valve 4 is provided in the saturated water vapor supply flow path L <b> 2 (connecting pipe 9). It is necessary to provide it upstream. On the other hand, FIG. 9 shows a configuration in which the flow rate adjusting valve 4 is not provided in the saturated water vapor supply flow path L2 (connection pipe 9), and the first temperature sensor T1 is provided in the saturation water vapor supply flow path L2 (connection pipe 9). By providing in the internal space of the part 8, the space in which the first temperature sensor T1 is arranged and the internal space of the storage part 8 can be used together. Thereby, it is not necessary to provide a dedicated space for the first temperature sensor T1, and the arrangement space for the first temperature sensor T1 can be minimized.
前記実施形態の各生成部は、円筒状の導体加熱要素として螺旋状の中空導体管を用いたものであったが、例えば、図10に示すように、内部に螺旋状の内部流路が形成された円筒形状をなす導体加熱要素であっても良いし、内部に円筒状の内部空間が形成された円筒状をなす導体加熱要素であっても良い。 Each generation unit of the above embodiment uses a spiral hollow conductor tube as a cylindrical conductor heating element. For example, as shown in FIG. 10, a spiral internal flow path is formed inside. It may be a conductor heating element having a cylindrical shape, or a conductor heating element having a cylindrical shape in which a cylindrical inner space is formed.
前記実施形態では、過熱水蒸気生成部3が100℃になる前から、飽和水蒸気生成部2により飽和水蒸気を生成し、流量調整弁4の開閉を切り替えることによって、100℃以上となった過熱水蒸気生成部に飽和水蒸気を導入させているが、この制御方式に限られない。例えば、まず過熱水蒸気生成部3のみに電力供給を開始して、過熱水蒸気生成部3を100℃以上にし、その後、飽和水蒸気生成部への電力供給を開始して飽和水蒸気を生成するようにしても良い。 In the above embodiment, before the superheated steam generating unit 3 reaches 100 ° C., the saturated steam generating unit 2 generates saturated steam, and switching the opening / closing of the flow rate adjustment valve 4, thereby generating superheated steam that has become 100 ° C. or higher. Although saturated water vapor is introduced into the part, the present invention is not limited to this control method. For example, first, power supply is started only to the superheated steam generation unit 3, the superheated steam generation unit 3 is set to 100 ° C. or higher, and then power supply to the saturated steam generation unit is started to generate saturated steam. Also good.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100・・・過熱水蒸気生成装置
2 ・・・飽和水蒸気生成部(水蒸気生成部)
21 ・・・水導入ポート
22 ・・・飽和水蒸気導出ポート
3 ・・・過熱水蒸気生成部
31 ・・・飽和水蒸気導入ポート
32 ・・・過熱水蒸気導出ポート
2T ・・・第1中空導体管
3T ・・・第2中空導体管
2C ・・・第1誘導コイル
101・・・第1磁路用鉄心
3C ・・・第2誘導コイル
102・・・第2磁路用鉄心
103・・・共通鉄心
4 ・・・流量調整弁(切替部)
6 ・・・制御装置
63 ・・・流量調整弁制御部
7 ・・・排出機構
8 ・・・貯留部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Superheated steam generator 2 ... Saturated steam generation part (steam generation part)
21 ... Water introduction port 22 ... Saturated steam outlet port 3 ... Superheated steam generator 31 ... Saturated steam inlet port 32 ... Superheated steam outlet port 2T ... First hollow conductor tube 3T 2nd hollow conductor tube 2C ... 1st induction coil 101 ... 1st magnetic path core 3C ... 2nd induction coil 102 ... 2nd magnetic path core 103 ... Common core 4 ... Flow rate adjustment valve (switching part)
6 ... Control device 63 ... Flow rate adjusting valve control unit 7 ... Discharge mechanism 8 ... Storage unit
Claims (11)
水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、
前記水蒸気生成部からの水蒸気を前記過熱水蒸気生成部に導入する接続管と、
前記接続管において前記水蒸気が液化した水を貯留する貯留部とを備え、
前記水蒸気生成部及び前記過熱水蒸気生成部が、円筒形状をなす導体加熱要素と、前記導体加熱要素の内側又は外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルの中心部に設けられた磁路用鉄心とを有し、
前記水蒸気生成部の磁路用鉄心及び前記過熱水蒸気生成部の磁路用鉄心が、それら2つの磁路用鉄心に生じる磁束の共通の通路となる共通鉄心とともに三脚鉄心を構成しており、
前記2つの磁路用鉄心及び前記共通鉄心が、平面視において三角形の頂点に位置するように配置されており、
前記貯留部の一部又は全部が、前記水蒸気生成部の外面、前記過熱水蒸気生成部の外面及び前記共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されている過熱水蒸気生成装置。 A water vapor generating part for generating water vapor from water;
A superheated steam generator that generates superheated steam from steam;
A connecting pipe for introducing water vapor from the water vapor generating section into the superheated steam generating section;
A storage section for storing water in which the water vapor is liquefied in the connection pipe;
The steam generating section and the superheated steam generating section are a conductor heating element having a cylindrical shape, an induction coil provided inside or outside the conductor heating element, and a magnetic path provided in the center of the induction coil With an iron core,
The iron core for the magnetic path of the water vapor generating section and the iron core for the magnetic path of the superheated steam generating section constitute a tripod iron core together with a common iron core serving as a common path for magnetic flux generated in the two magnetic path iron cores,
The two magnetic path iron cores and the common iron core are arranged so as to be located at the vertices of a triangle in plan view,
A superheated steam generating device in which a part or all of the storage unit is disposed in a space surrounded by an outer surface of the steam generating unit, an outer surface of the superheated steam generating unit, and an outer surface of the common iron core.
前記貯留部が、前記上向き流路部及び当該上向き流路部の上流側の流路部を用いて構成されている請求項1又は2記載の過熱水蒸気生成装置。 The connecting pipe has an upward flow path portion extending upward;
The superheated steam generation device according to claim 1 or 2, wherein the storage unit is configured using the upward flow path part and a flow path part upstream of the upward flow path part .
前記貯留部が、前記下向き流路部及び前記上向き流路部を用いて構成されている請求項1又は2記載の過熱水蒸気生成装置。 It said connection tube has a upward flow path portion communicating with the downward flow path portion and the downward flow path portion extending downwardly,
The superheated steam generator according to claim 1 or 2, wherein the storage section is configured using the downward flow path section and the upward flow path section.
前記過熱水蒸気生成部の導体加熱要素が、一端部に前記水蒸気を導入する水蒸気導入ポートが形成されて他端部に前記過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出ポートが形成された螺旋状をなす中空導体管である請求項1乃至6の何れか一項に記載の過熱水蒸気生成装置。 The conductor heating element of the water vapor generating part is a hollow conductor pipe having a spiral shape in which a water introduction port for introducing water is formed at one end and a water vapor outlet port for deriving the water vapor is formed at the other end.
The conductor heating element of the superheated steam generator has a spiral hollow conductor in which a steam introduction port for introducing the steam is formed at one end and a superheated steam lead-out port for leading the superheated steam is formed at the other end The superheated steam generator according to any one of claims 1 to 6, wherein the superheated steam generator is a pipe.
水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、
前記水蒸気生成部からの水蒸気を前記過熱水蒸気生成部に導入する接続管と、
前記接続管に接続されて、前記水蒸気が液化した水を排出する排出機構とを備え、
前記水蒸気生成部及び前記過熱水蒸気生成部が、円筒形状をなす導体加熱要素と、前記導体加熱要素の内側又は外側に設けられた誘導コイルと、前記誘導コイルの中心部に設けられた磁路用鉄心とを有し、
前記水蒸気生成部の磁路用鉄心及び前記過熱水蒸気生成部の磁路用鉄心が、それら2つの磁路用鉄心に生じる磁束の共通の通路となる共通鉄心とともに三脚鉄心を構成しており、
前記2つの磁路用鉄心及び前記共通鉄心が、平面視において三角形の頂点に位置するように配置されており、
前記排出機構の一部又は全部が、前記水蒸気生成部の外面、前記過熱水蒸気生成部の外面及び前記共通鉄心の外面に取り囲まれる空間に配置されている過熱水蒸気生成装置。
A water vapor generating part for generating water vapor from water;
A superheated steam generator that generates superheated steam from steam;
A connecting pipe for introducing water vapor from the water vapor generating section into the superheated steam generating section;
A discharge mechanism connected to the connection pipe and discharging water liquefied by the water vapor;
The steam generating section and the superheated steam generating section are a conductor heating element having a cylindrical shape, an induction coil provided inside or outside the conductor heating element, and a magnetic path provided in the center of the induction coil With an iron core,
The iron core for the magnetic path of the water vapor generating section and the iron core for the magnetic path of the superheated steam generating section constitute a tripod iron core together with a common iron core serving as a common path for magnetic flux generated in the two magnetic path iron cores,
The two magnetic path iron cores and the common iron core are arranged so as to be located at the vertices of a triangle in plan view,
A superheated steam generating device in which a part or all of the discharge mechanism is disposed in a space surrounded by an outer surface of the steam generating unit, an outer surface of the superheated steam generating unit, and an outer surface of the common iron core.
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