JPH10246401A - 清浄蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 全体的に構成をコンパクト化し、しかも効率
的に熱交換できるようにした清浄蒸気発生装置を提供す
る。 【解決手段】 一般の蒸気を加熱用熱媒体として清浄水
の蒸気を発生させるための装置で、蒸発器１の缶１０内
に、上下方向に向く多数の細径の清浄水用伝熱管１６を
配設して、それらの伝熱管１６の周囲に上記加熱用熱媒
体を導入・排出する管１７，１８を連通させる。伝熱管
１６内で加熱された清浄水は、発生蒸気と共に上昇さ
せ、上部管板１４の上方から、伝熱管１６の中心部に設
けた降水管２２を通して下部管板の下方に導き、循環・
加熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般の工場蒸気等
を加熱用熱媒体として清浄で高品質な蒸気を発生させる
ための清浄蒸気発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の技術分野、例えば、食品、医療、
製薬、半導体、化学等の工場や研究所において、不純物
を含まない清浄な蒸気を必要とする場合は少なくない。
通常、一般の工場等に設置されているボイラでは、給水
自体が必ずしも十分に清浄なものではなく、缶の保護等
のために水中に各種薬剤等を混入させることもあり、そ
れにより発生した蒸気を食品や医療関係機器に直接接触
させたり、各種作業空間の加湿に使用したりすると、食
品や各種機器を汚染したり、クリーンルームその他の作
業環境を汚染することになる。

【０００３】このような問題に対処し、一般の工場蒸気
等を加熱源として清浄で高品質な蒸気を発生させるため
の清浄蒸気発生装置が従来から利用されている。この清
浄蒸気発生装置は、基本的には図１に示すものと同様な
構成を備えたものである。図１を参照してその構成の概
要を説明すると、当該清浄蒸気発生装置は、一般の工場
蒸気を加熱用熱媒体として純水等の清浄水を加熱・蒸発
させる蒸発器１と、その蒸発器１において清浄水を加熱
した後に排出される熱媒体により上記蒸発器１への給水
（清浄水）を予熱する予熱器２とを備えたものである。
上記蒸発器１としては、種々の構成を備えたものが知ら
れているが、例えば、工場蒸気が導入される缶内に、上
下部管板に両端を取付けて上下方向に向けた多数の細径
の伝熱管を配設して、それらの伝熱管の周囲に上記加熱
用熱媒体を導入し、伝熱管内を通して加熱された清浄水
を発生蒸気と共に上昇させ、上方に導出された清浄水を
蒸発器１の外側に設けた降水管を通して蒸発器の下部に
導くなどの手段により、給水を循環・加熱するようにし
たものが、給水の加熱・蒸発を効率的に行うために有効
である。

【０００４】しかるに、上述したような構成の清浄蒸気
発生装置では、蒸発器の外側に配設する降水管として、
通常、細径の伝熱管の断面積合計の数十％の断面積を有
するものが必要になり、そのため、比較的太い降水管を
蒸発器１に平行に配置する必要があり、これが、効率の
低下、装置の複雑・大型化を招く原因になっていた。ま
た、給水の水位を検出するための水位検出器を設けるに
際しても、蒸発器１の上下端間あるいは蒸発器の上部と
降水管との間にそれを設ける必要があり、構造が複雑化
すると同時に多数の管の存在により装置が繁雑化すると
いう問題もあった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の技術的課題
は、基本的には、全体的に構成をコンパクト化し、しか
も効率的に熱交換できるようにした清浄蒸気発生装置を
提供することにある。本発明の更に具体的な技術的課題
は、蒸発器の外側に降水管を並設することなく、それを
蒸発器内に収容することにより、簡単な構造で熱的損失
をも少なくした清浄蒸気発生装置を提供することにあ
る。本発明の他の技術的課題は、上記降水管を利用して
缶内へ給水する低温の清浄水によりサーモサイホン作用
を一層活発化できるようにした清浄蒸気発生装置を提供
することにある。本発明の他の技術的課題は、蒸発器へ
の水位検出器の取付けのために装置が大型化・繁雑化す
るのを抑止した清浄蒸気発生装置を提供することにあ
る。本発明の他の技術的課題は、予熱器により熱交換が
一層効率的に行われるように配慮した清浄蒸気発生装置
を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の清浄蒸気発生装置は、蒸発器の缶内において
一般の蒸気を加熱用熱媒体として清浄水の蒸気を発生さ
せるための清浄蒸気発生装置であって、上記缶内に、上
下部管板に両端を取付けた上下方向に向く多数の細径の
伝熱管を配設して、それらの伝熱管の周囲に上記加熱用
熱媒体を導入・排出する管を連通させると共に、上記伝
熱管内を通して加熱された清浄水を発生蒸気と共に上昇
させ、上部管板の上方空間に導出された清浄水を降水管
により下部管板の下部空間に導いて清浄水を循環・加熱
し、上部管板の上方空間から清浄蒸気を取り出すものに
おいて、上記降水管を缶内における伝熱管の間におい
て、上記上下管板間に取付けたことを特徴とするもので
ある。

【０００７】上記清浄蒸気発生装置の好ましい実施形態
においては、缶内へ清浄水を給水する給水管を降水管の
上端部に開口させ、あるいは、缶外において、上部管板
の上方空間に連通させた水位検出管と、缶壁を貫通して
降水管内に連通させた水位検出管との間に、水位検出器
が取付けられる。上記清浄蒸気発生装置においては、伝
熱管の周囲に導入して清浄水の加熱に供した加熱用熱媒
体を導入する予熱器を備え、それによって加熱された清
浄水を蒸発器の缶内に給水する給水管を備えたものとす
るのが望ましい。

【０００８】上記構成を有する清浄蒸気発生装置におい
ては、望ましくは予熱器において予熱された清浄水が、
降水管の上端部に開口させた給水管を通して蒸発器の缶
内に供給され、一般の工場蒸気等が清浄水の加熱用熱媒
体として伝熱管の周囲に導入される。給水された上記清
浄水は、缶内において既に加熱されている清浄水よりも
比重が大きいために降水管を下降し、一方、上下方向に
向く多数の伝熱管内の清浄水は、その外側から熱媒体に
より加熱され、比重が小さくなって発生蒸気と共に該管
内を上昇し、そのため、缶内の清浄水はサーモサイホン
作用により循環加熱される。

【０００９】この場合に、上記給水管による降水管の上
端部への低温清浄水の供給は、降水管内において下降流
を発生させてサーモサイホン作用を活発化するために非
常に有効であり、また、降水管を蒸発器の缶内に配設す
ることにより、それを缶外に配設する場合のように、断
熱材で被覆したりすることなく、簡単な構造で熱的損失
を少なくし、しかも、蒸発器の構成をその外側に降水管
を並設していない単純化されたものとすることができ
る。

【００１０】伝熱管の外側からの上記工場蒸気等による
加熱においては、凝縮伝熱により非常に高い伝熱性が得
られ、一方、伝熱管の内側においては上記加熱用熱媒体
により加熱された清浄水を発生蒸気と共に急上昇させる
ので、伝熱管の内面における伝熱性が高められ、しか
も、上記降水管を流下する給水及び循環水も缶内におい
てサーモサイホン作用を損なわない範囲内で加熱される
ので、効率的な熱交換を行うことが可能になる。また、
蒸発器において伝熱管の周囲に導入して清浄水の加熱に
供された加熱用熱媒体は、圧力を低下させることにより
蒸気として予熱器に供給し、そこでチューブ内を流れる
清浄水の予熱に供される。蒸発器には、これによって加
熱された清浄水が給水管を通して給水される。

【００１１】上記蒸発器において、清浄水の水位を検出
するためには、常識的には、蒸発器の上下端部間に水位
検出器を設けることになり、その場合には、水位検出器
を取付けるための検出管の取付けスペースを蒸発器の上
下両端部に確保するために蒸発器が長くなったり、水位
検出器を構成する検出管が蒸発器の略全長にわたって並
設されるなど、コンパクト化のための障害があるが、上
述したように、上部管板の上方空間に連通させた水位検
出管と缶壁を貫通して降水管内に連通させた水位検出管
との間に水位検出器を取付けると、蒸発器の缶を長くす
る必要がなく、水位検出器も必要な部分のみに取付ける
ことができるので、構造が単純化すると同時に、長い水
位検出器の存在による装置の繁雑化を避け、蒸発器を全
体的にコンパクト化することが可能になる。

【００１２】

【発明の実施の形態】図面は本発明に係る清浄蒸気発生
装置の実施例を示している。この清浄蒸気発生装置は、
基本的には、蒸発器の缶内において、一般の工場蒸気等
を加熱用熱媒体として、純水、その他各種フィルタ等に
よる不純物の除去により清浄化された水の蒸気を発生さ
せるためのものである。図１は、その装置全体の概要を
示すもので、工場蒸気等を加熱用熱媒体として純水等の
清浄水を加熱・蒸発させる蒸発器１と、その蒸発器１に
おいて清浄水を加熱した後に排出される上記熱媒体によ
り蒸発器１への給水（清浄水）を予熱する予熱器２とを
備えている。

【００１３】図２及び図３は、上記蒸発器１の構成の一
例を示している。この蒸発器１は、工場蒸気が導入され
る缶１０を、上胴板１１、胴板１２及び下部鏡板１３に
より構成し、胴板１２により形成される缶内に、上下部
管板１４，１５に両端を取付けて上下方向に向けた多数
の細径の伝熱管１６を配設して、上記管板１４，１５に
より缶１０内を区画させ、胴板１２には、ボイラ等の蒸
気源に接続して伝熱管１６の周囲に上記加熱用熱媒体を
導入するための管１７をその上部に連結すると共に、伝
熱管１６を加熱した後の熱媒体を排出させるための管１
８を下部に連結している。

【００１４】上下部管板１４，１５に両端を取付けられ
た上記多数の伝熱管１６は、上胴板１１内における上部
管板１４の上方の空間２０と、下部鏡板１３内における
下部管板１５の下方の空間２１を連通させるものであ
り、また、その上下部の管板１４，１５間には、多数の
伝熱管１６の略中心部に位置させて、上記上下の空間２
０，２１を連通させる降水管２２を取付けている。そし
て、缶１０内に清浄水を供給するための給水管２４は、
上胴板１１に取付けて上記降水管２２の上端部に開口さ
せている。また、上記上胴板１１内にはデミスタ２５を
設け、上胴板１１にはこのデミスタ２５により水滴を分
離された清浄蒸気を取り出すための蒸気取出管２６を連
結し、一方、下部鏡板１３にはブロー水の排出管２７を
連結している。

【００１５】蒸発器１内における水位は、通常、上部管
板１４の直上近辺に位置させるが、その水位を検出する
ために、上部管板１４の上方の空間２０に連通させた水
位検出管３１、及び胴板１２を貫通して降水管２２に連
通させた水位検出管３２を設け、これらの水位検出管３
１，３２の間に、缶１０外において水位検出器３３を取
付けるようにしている。なお、図１中において、３４ａ
及び３４ｂは通常の水位の上限及び下限を検出する水位
スイッチ、３５ａ及び３５ｂは、水位の異常な上限及び
下限を検出する水位スイッチを示している。

【００１６】また、図示の実施例では、降水管２２を胴
板１２内の中心付近において多数の伝熱管１６中に設け
ているが、水位検出管３１，３２との連結を容易にする
と同時に、水位連結管３１，３２の設置により缶１０内
に無駄なスペースが生じるのを抑制するため、降水管２
２を胴板１２内において中心から一方側（水位検出管３
１，３２の取付け側）に偏寄させて設けることもでき
る。なお、図１において、３６は圧力調整弁を示してい
る。

【００１７】上記構成の蒸発器１においては、予熱器２
において予熱された清浄水が、降水管２２の上端部に開
口させた給水管２４を通して缶１０内に供給され、蒸気
源から管１７を通して工場蒸気等が清浄水の加熱用熱媒
体として伝熱管１６の周囲に導入される。給水された上
記清浄水は、缶１０内において既に加熱されている清浄
水よりも比重が大きいために、降水管２２を下降して下
部管板１５の下方の空間２１に至り、一方、多数の伝熱
管１６内の清浄水は、その外側から熱媒体により加熱さ
れ、比重が小さくなって発生蒸気と共に該管１６内を上
昇し、上部管板１４の上方の空間２０に導出される。従
って、缶内の清浄水は伝熱管１６内での上昇と降水管２
２内で下降を繰り返し、結果的に、缶１０内の清浄水は
サーモサイホン作用により循環・加熱され、清浄蒸気が
上部管板１４の上方の空間２０からデミスタ２５及び蒸
気取出管２６を介して取出される。

【００１８】この場合に、上記給水管２４による降水管
２２の上端部への低温清浄水の供給は、降水管２２内に
おいて下降流を発生させてサーモサイホン作用を活発化
するために非常に有効であり、また、降水管２２を蒸発
器１の缶１０内に配設することにより、それを缶外に配
設する場合のように、断熱材で被覆したりすることな
く、簡単な構造で熱的損失を少なくし、しかも、缶１０
が若干大径化されるにしても、蒸発器１の構成をその外
側に降水管２２を並設していない単純化されたものとす
ることができる。特に、上述したような構成の蒸発器１
では、降水管２２として、細径の伝熱管１６の断面積合
計の４０％前後の断面積を有する比較的太いものが必要
になり、これを缶外に独立の管として配設すると、断熱
層を含めて相当に大径のものになるが、それを缶１０内
に収容すると、わずかな径の増大で済ませることができ
る。

【００１９】また、伝熱管１６の外面側からの工場蒸気
による加熱においては、非常に高い伝熱性が得られ、一
方、伝熱管１６の内側においては上記加熱用熱媒体によ
り加熱された清浄水を発生蒸気と共に急上昇させるの
で、伝熱管内面に対してその内部を流れる清浄水の速度
が大きく、そのため、伝熱管１６の内外面における伝熱
性が高められ、しかも、上記降水管２２を流下する給水
及び循環水も缶内においてサーモサイホン作用を損なわ
ない範囲内で加熱されるので、効率的な熱交換を行うこ
とが可能になる。

【００２０】上記蒸発器１において、清浄水の水位を検
出するため、蒸発器１の上下端部間に水位検出器３３を
設けると、水位検出器３３を取付けるための水位検出管
の取付けスペースを蒸発器１の上下両端部に確保する必
要があるため、蒸発器１が長くなり、また水位検出器を
構成する管が蒸発器１の略全長にわたって並設されるな
ど、コンパクト化のために障害になるが、上述したよう
に、上部管板１１の上方の空間２０に連通させた水位検
出管３１と、胴板１２を貫通して降水管２２内に連通さ
せた水位検出管３２との間に、水位検出器３３を取付け
ると、蒸発器１の缶１０を長くする必要がなく、水位検
出器３３も必要な部分のみに取付けることができるの
で、構造が単純化すると同時に、長い水位検出器の存在
による装置の繁雑化を避け、蒸発器１を全体的にコンパ
クト化することが可能になる。

【００２１】図４は、上記蒸発器１に供給する給水を予
熱する予熱器２の構成例を示している。この予熱器２
は、図１からわかるように、前記蒸発器１における伝熱
管の周囲に導入して清浄水の加熱に供した加熱用熱媒体
が導入され、それにより清浄水を加熱して蒸発器１に給
水するものである。その構成を具体的に説明すると、こ
の予熱器２においては、器体４０内に螺旋状のチューブ
４１を収容し、その一端の流入管４３を清浄水の供給源
に接続すると共に、その他端を前記蒸発器１の給水管２
４に接続する予熱給水管４４とし、また、上記器体４０
には、蒸発器１の伝熱管１６を加熱して管１８から排出
される熱媒体を導入するための流入管４５を接続すると
共に、螺旋状のチューブ４１内の清浄水を加熱して凝縮
した凝縮水等を排出する排出管４６を連結している。

【００２２】この予熱器２においては、給水源からチュ
ーブ４１に清浄水が供給され、また器体４０内が大気圧
に近い圧力に設定され、従って、蒸発器１において伝熱
管１６の周囲に導入して清浄水の加熱に供された熱媒体
が、圧力を低下させることにより再び蒸気として器体４
０内に導入されるので、チューブ４１内を流れる清浄水
の予熱が効率的に行われる。蒸発器１の給水管２４に
は、この予熱器２によって加熱された清浄水が予熱給水
管４４を通して給水される。

【００２３】

【発明の効果】以上に詳述した本発明によれば、従来の
清浄蒸気発生装置のように、蒸発器の外側に降水管を並
設することなく、それを蒸発器内に収容することによっ
て、簡単な構造で熱的損失を少なくできるばかりでな
く、上記降水管を利用して缶内へ給水する低温の清浄水
によりサーモサイホン作用を一層活発化することがで
き、また、蒸発器への水位検出器の取付けのために装置
が大型化・繁雑化するのを抑止し、その結果、全体的に
構成をコンパクト化し、しかも効率的に熱交換できるよ
うにした清浄蒸気発生装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る清浄蒸気発生装置の実施例の全体
的な構成の概要を示す構成図である。

【図２】上記実施例における蒸発器の縦断面図である。

【図３】上記実施例における蒸発器の横断面図である。

【図４】上記実施例における予熱器の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 蒸発器 ２ 予熱器 １０ 缶 １４ 上部管板 １５ 下部管板 １６ 伝熱管 １７，１８ 管 ２０，２１ 空間 ２２ 降水管 ２４ 給水管 ２５ デミスタ ２６ 蒸気取出管 ３１，３２ 水位検出管 ３３ 水位検出器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器の缶内において一般の蒸気を加熱用
   熱媒体として清浄水の蒸気を発生させるための清浄蒸気
   発生装置であって、 上記缶内に、上下部管板に両端を取付けた上下方向に向
   く多数の細径の伝熱管を配設して、それらの伝熱管の周
   囲に上記加熱用熱媒体を導入・排出する管を連通させる
   と共に、上記伝熱管内を通して加熱された清浄水を発生
   蒸気と共に上昇させ、上部管板の上方空間に導出された
   清浄水を降水管により下部管板の下部空間に導いて清浄
   水を循環・加熱し、上部管板の上方空間から清浄蒸気を
   取り出すものにおいて、 上記降水管を缶内における伝熱管の間において、上記上
   下管板間に取付けた、ことを特徴とする清浄蒸気発生装
   置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の清浄蒸気発生装置におい
   て、 缶内へ清浄水を給水する給水管を降水管の上端部に開口
   させた、ことを特徴とする清浄蒸気発生装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の清浄蒸気
   発生装置において、 缶外において、上部管板の上方空間に連通させた水位検
   出管と、缶壁を貫通して降水管内に連通させた水位検出
   管との間に、水位検出器を取付けた、ことを特徴とする
   清浄蒸気発生装置。
4. 【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
   の清浄蒸気発生装置において、 伝熱管の周囲に導入して清浄水の加熱に供した加熱用熱
   媒体を導入する予熱器を備え、それによって加熱された
   清浄水を蒸発器の缶内に給水する給水管を備えた、こと
   を特徴とする清浄蒸気発生装置。