JP2000065301A - 清浄蒸気発生装置における蒸発器の洗浄時期検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軟水を用いる清浄蒸気発生装置において、蒸
発器の伝熱管に付着したスケールの洗浄時期を検出可能
にする。 【解決手段】 蒸発器２に設けた多数の伝熱管１６内に
供給される軟水を、加熱媒体の供給管１７から供給され
る通常の蒸気で加熱して清浄な蒸気を発生させる清浄蒸
気発生装置１において、上記供給管１７に加熱媒体の供
給圧を制御する圧力制御弁３４を設け、蒸発器２に、該
蒸発器における清浄蒸気の圧力を検出して、圧力制御弁
３４にその圧力を一定にするための圧力制御信号を出力
するとともに、その出力信号値が所定の設定値になった
ときに蒸発器２の洗浄信号を出力する圧力信号出力器３
６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、通常の工場蒸気を
加熱媒体として清浄で高品質な蒸気を発生させる清浄蒸
気発生装置において、その蒸発器の洗浄時期を検出する
ことができる蒸発器の洗浄時期検出装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】食品、医療、製薬、半導体、ファインケ
ミカル等の工場や研究所においては、不純物を含まない
清浄な蒸気を必要とする場合がある。しかしながら、通
常、工場や研究所に設置されているボイラは、ボイラに
供給する水自体が十分に清浄なものではなく、またボイ
ラ伝熱管の保護等のために、ボイラの給水中に各種の薬
品等を注入する。したがって、このボイラで発生した蒸
気を、食品や医療関係機器に直接接触させたり、或いは
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、及び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】このためには、通常の工場蒸気を加熱媒体
とし、この加熱媒体によって蒸発器に供給した純水を蒸
発させることにより、清浄で高品質な蒸気とすることが
できるが、純水は高価でランニングコストが高くなるた
めに、純水に比べて安価な軟水を使用することが考えら
れる。しかしながら、軟水処理装置で処理された軟水
は、軟水処理装置からリークする微量の硬度成分や軟水
処理装置では処理できないシリカ等が含まれているため
に、長時間使用するとスケールが発生して伝熱管の内面
に付着し、この付着量が多くなると、伝熱の効率が悪く
なって必要な熱量が伝わらないばかりでなく、スケール
の成分が清浄蒸気に混入する恐れがある。この問題を解
決するためには、伝熱の効率がある程度低下したときに
伝熱管を化学洗浄してスケールを除去すればよいが、伝
熱管の内面に付着したスケールの付着量や付着状態を、
蒸発器の外部から窺い知ることは困難である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記軟水を用いる清浄蒸気発生装置におい
て、伝熱管等に付着したスケールの洗浄時期を蒸発器外
において検出することができる蒸発器の洗浄時期検出装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の清浄蒸気発生装置における蒸発器の洗浄時
期検出装置は、蒸発器内に多数の伝熱管を設けてこれら
の伝熱管内に軟水を供給するとともに、これらの伝熱管
の周囲に供給管から加熱媒体として通常の蒸気を給排す
ることにより、上記伝熱管に供給される軟水を加熱して
清浄な蒸気を発生させる清浄蒸気発生装置であって、上
記供給管が、加熱媒体の供給圧を制御する圧力制御弁を
備え、上記蒸発器が、該蒸発器における清浄蒸気の圧力
を検出して上記圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保
持するための圧力制御信号を出力するとともに、その出
力信号値が所定の設定値になると蒸発器の洗浄信号を出
力する圧力信号出力器を備えていることを特徴としてい
る。

【０００６】また、同様の課題を解決するため、本発明
の清浄蒸気発生装置における蒸発器の洗浄時期検出装置
は、蒸発器内に多数の伝熱管を設けてこれらの伝熱管内
に軟水を供給するとともに、これらの伝熱管の周囲に供
給管から加熱媒体として通常の蒸気を給排することによ
り、上記伝熱管に供給される軟水を加熱して清浄蒸気を
発生させ、この清浄蒸気を分離器において水と分離する
清浄蒸気発生装置であって、上記供給管が、加熱媒体の
供給圧を制御する圧力制御弁を備え、上記分離器が、該
分離器における清浄蒸気の圧力を検出して上記圧力制御
弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持するための圧力制御信
号を出力するとともに、その出力信号値が所定の設定値
になると蒸発器の洗浄信号を出力する圧力信号出力器を
備えていることを特徴としている。

【０００７】上記圧力信号出力器は、清浄蒸気の圧力を
検出して圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持する
ための圧力制御信号を出力する第１の圧力信号出力器
と、それとは別体で、蒸発器内の加熱媒体の圧力が所定
の圧力になると蒸発器の洗浄信号を出力する第２の圧力
信号出力器とによって構成することができる。

【０００８】

【作用】蒸発器の多数の伝熱管内に軟水を供給するとと
もに、供給管から通常の工場蒸気を加熱媒体として伝熱
管の周囲に供給すると、伝熱管内を流れる軟水が上記加
熱媒体で加熱されて清浄な蒸気となり、この蒸気は蒸発
器から所望の箇所に導出される。スケールが発生して伝
熱管の内面に付着すると、伝熱管の伝熱効率が低下する
ために蒸発器または分離器における清浄蒸気の圧力が低
下するが、この蒸気圧の低下を検出した圧力信号出力器
が、清浄蒸気の圧力を一定に保持するように、圧力制御
弁の出力圧を大きくする信号を出力するので、蒸発器に
供給される加熱媒体の圧力が増加し、それに伴って蒸発
器に供給される熱量が増加して、蒸発器内の清浄蒸気の
圧力はほぼ一定の圧力に保たれる。

【０００９】伝熱管へのスケールの付着量が多くなっ
て、圧力信号出力器が圧力制御弁に出力する圧力制御信
号値が所定の設定値になると、圧力信号出力器が蒸発器
の洗浄信号を出力するので、この信号によって蒸発器の
洗浄時期がきたことを蒸発器外において知ることができ
る。

【００１０】圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持
するために出力される圧力制御信号の出力信号値、ある
いは加熱媒体の圧力で、上記洗浄信号を出力させるため
の設定値は、伝熱管を流れる水の軟質の度合いや、流
量、温度等に応じて適宜の値または圧力に設定すること
ができる。さらに、この洗浄信号は、ブザーの音やラン
プの点灯または点滅等の聴覚または視覚によって知覚で
きる信号に変換することができ、あるいは、自動洗浄装
置の起動の信号とすることもできる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の第１実施例の概略
構成を示し、この清浄蒸気発生装置１は通常の工場蒸気
を加熱媒体とし、軟水を加熱して清浄蒸気を発生させる
蒸発器２と、該蒸発器２に供給される軟水を予熱する予
熱器３とを備え、予熱器３には、蒸発器２において軟水
を加熱した後の加熱媒体が供給される。

【００１２】図２は上記蒸発器２の一例を示している。
この蒸発器２は、通常の工場蒸気が供給される缶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の両端に、上部管板
１４及び下部管板１５を取付けて、それらの管板間に、
該管板を貫いて上下方向に向く多数の細径の伝熱管１６
を配設し、これらの管板１４，１５により缶１０内を区
画している。これらの管板１４，１５に両端が取付けら
れた多数の細径の伝熱管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とを連通させるもの
であり、上下の管板１４，１５の間には、多数の伝熱管
１６の略中心部に位置させて、上下の空間２０，２１を
連通させる大径の降水管２２が取付けられている。

【００１３】図１及び図２に示すように、胴板１２の上
部に設けた接続口１７Ａには、ボイラ等の通常の蒸気源
に接続されて伝熱管１６の周囲にこの蒸気を供給する加
熱媒体の供給管１７が接続され、胴板１２の下部に設け
た接続口１８Ａには、伝熱管１６を加熱した後の加熱媒
体を排出させる排出管１８が接続されている。また、缶
１０に軟水を供給する給水管２４は、上胴板１１を通っ
て降水管２２の上端部に対向して開口する接続口２４Ａ
に接続している。さらに、上胴板１１内には、該上胴板
１１内に設けたデミスタ２５によって水滴が分離された
清浄蒸気を導出するための蒸気取出管２６の接続口２６
Ａが設けられている。また、下部鏡板１３には、必要に
応じてブロー水を排出するための排水管２７の接続口２
７Ａが設けられ、この排水管２７に、タイマＴＭによっ
て作動する電動機Ｍで駆動の排水弁２８が設けられてい
る。

【００１４】蒸発器２内の水位は、通常上部管板１４の
直上近くに位置させるが、その水位を検出するために、
上部管板１４上方の空間２０に連通させた水位検出管
と、胴板１２を貫通して降水管２２に連通させた水位検
出管とを取付けて、これらの水位検出管の間に、缶１０
外において水位検出器３０を取付けている。上記水位検
出器３０における符号ＨとＬは通常の水位の上限及び下
限を検出する水位スイッチ、符号ＨＨとＬＬは、水位の
異常な上限及び下限を検出する水位スイッチである。

【００１５】上記蒸発器２においては、予熱器３におい
て予熱された軟水が、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、加熱媒体とし
ての工場蒸気が、供給管１７を通って伝熱管１６の周囲
に供給される。降水管２２に供給された軟水は、缶１０
内において既に加熱されている軟水よりも比重が大きい
ために、降水管２２内を下降して下部管板１５下方の空
間２１に流出し、一方、多数の伝熱管１６内の軟水は加
熱媒体により加熱され、比重が小さくなって発生蒸気と
ともに伝熱管１６内を上昇し、上部管板１４上方の空間
２０に導出される。したがって、缶１０内の軟水は伝熱
管１６内での上昇と降水管２２内での下降とを繰り返
し、缶１０内の水はサーモサイホン作用により循環加熱
され、上方の空間２０に設けたデミスタ２５において水
滴が分離された清浄蒸気は蒸気取出管２６から取り出さ
れる。

【００１６】加熱媒体の供給管１７には、電動機Ｍによ
って出力圧が制御される圧力制御弁３４が設けられ、一
方、上記空間２０には、該空間２０における清浄蒸気の
圧力を検出して圧力信号を出力する圧力センサ３５が設
けられている。そして、圧力制御弁３４の開度は、圧力
センサ３５が検出した圧力信号に応じて圧力信号出力器
３６から圧力制御弁３４に出力される圧力制御信号によ
って制御される。この圧力信号出力器３６は、空間２０
の清浄蒸気の圧力が低下すると、圧力制御弁３４の開度
を大きくして蒸発器２に供給される加熱媒体の圧力を上
昇させる信号を出力し、それによって、清浄蒸気の圧力
を一定の設定値に保持するものである。

【００１７】上記予熱器３は、蒸発器２に供給する軟水
を、蒸発器２において軟水を加熱した後の加熱媒体によ
って加熱するもので、器体４０内に螺旋状のチューブ４
１を収容し、チューブ４１の一端は軟水源に連通する流
入管４２に接続され、他端は降水管２２の上方に開口す
る上記給水管２４に接続されている。また、器体４０の
上部に蒸発器２内の軟水を加熱した後の加熱媒体の排出
管１８が接続され、下部に螺旋状のチューブ４１を通る
軟水の加熱により凝縮した凝縮水等を排出する排出管４
３が接続されている。上記予熱器３においては、器体４
０内が大気圧に近い圧力に設定されているので、蒸発器
２において軟水を加熱した後の加熱媒体が、圧力を低下
させることにより再び蒸気として器体４０内に導入さ
れ、チューブ４１内を流れる軟水の予熱が効果的に行わ
れる。

【００１８】図１中の符号３１は、水位スイッチＨＨと
ＬＬの出力信号によって加熱媒体の流量を調節する電動
機駆動の流量調節弁で、圧力制御弁３４より蒸気源側の
供給管１７に設けられている。また、符号３２は、水位
スイッチＨとＬの出力信号によって軟水の流量を調節す
る電動機駆動の流量調節弁で、流入管４２に設けられて
いる。

【００１９】上記清浄蒸気発生装置１では、長時間運転
すると、蒸発器２に供給される軟水によってスケールが
生じて伝熱管１６の内面に付着する。伝熱管１６の内面
にスケールが付着すると、伝熱管１６の周囲を流れる加
熱媒体から伝熱管１６の内側を流れる軟水への伝熱効率
が低下するために、加熱媒体の供給圧力が一定であれ
ば、空間２０における清浄蒸気の圧力が低下する。しか
しながら、この蒸気圧の低下を検出した圧力センサ３５
により、圧力信号出力器３６が圧力制御信号を出力し、
清浄蒸気の圧力が一定の設定値になるように圧力制御弁
３４の開度を大きくするので、蒸発器２に供給する加熱
媒体の圧力が上昇して、蒸発器２に供給される加熱媒体
の熱量が増加し、伝熱効率の低下による清浄蒸気圧の低
下が防止されて、清浄蒸気の圧力はほぼ一定に保たれ
る。

【００２０】伝熱管１６内面へのスケールの付着量が多
くなるにしたがって、圧力信号出力器３６が出力する圧
力制御信号によって圧力制御弁３４の出力圧も大きくな
るが、その出力信号値が予め定めた所定の設定値になる
と、圧力信号出力器３６が洗浄信号を出力するので、こ
れによって蒸発器２の伝熱管１６の洗浄時期がきたこと
を知ることができる。この場合、圧力信号出力器３６が
出力する洗浄信号によってブザーを鳴らしたり、或いは
ランプを点灯または点滅させることができる。このよう
にすると、清浄蒸気発生装置１の設置場所から離れた場
所において、蒸発器２の洗浄時期を知ることができる。

【００２１】図３は本発明の第２実施例を示し、この清
浄蒸気発生装置５０は、蒸発器５１及び分離器５２と、
予熱器５３とを備えている。上記蒸発器５１は、上下の
鏡板６１，６２及びこれらの鏡板の対向する開口を閉鎖
する上下の管板６３，６４と、これらの管板６３，６４
間の加熱室６５とを備え、加熱室６５の上下の鏡板６
１，６２と上下の管板６３，６４との間には、若干の間
隙が設けられている。また、中間部分が加熱室６５を通
る多数の細径の伝熱管１６の端部が、上部管板６３と下
部管板６４に取付けられている。

【００２２】加熱室６５の上部には伝熱管１６の周囲に
加熱媒体を供給する供給管１７が、加熱室６５の下部に
は伝熱管１６内の軟水を加熱した後の加熱媒体を排出さ
せる排出管１８が、それぞれ接続されている。また、上
部鏡板６１と上部管板６３とで区画された空間６８は気
液取出管６９によって分離器５２の下部に接続され、下
部鏡板６２と下部管板６４とで区画された空間７０に
は、タイマＴＭによって作動する電動機駆動の排水弁２
８を設けた排水管２７が接続されている。

【００２３】分離器５２は、気液取出管６９から供給さ
れた清浄蒸気と水滴を分離するデミスタ７２を備え、デ
ミスタ７２上方の空間７３には、清浄蒸気を取出すため
の蒸気取出管２６が接続されている。また上記空間７３
には、該空間７３における清浄蒸気の圧力を検出して、
圧力信号出力器３６に信号を出力する圧力センサ３５が
取付けられている。上記デミスタ７２下方の空間７４
は、予熱器５３によって予熱された軟水が供給される供
給管７５が接続され、空間７４の最下部に、蒸発器５１
の下方の空間７０に軟水を供給する給水管２４が接続さ
れている。

【００２４】上記予熱器５３は、器体７７内に設けた加
熱管７８の一端が流入管４２によって軟水源に、他端が
上記供給管７５によって分離器５２の下方空間７４に、
それぞれ接続されている。また、器体７７の上部には、
蒸発器５１において軟水を加熱した後の加熱媒体を供給
する上記排出管１８が接続され、器体７７の下部には、
予熱器５３において凝縮された加熱媒体の凝縮水をドレ
ンとして排出する排出管７９が接続されている。

【００２５】工場蒸気等の加熱媒体が供給される上記供
給管１７には、圧力制御弁３４が設けられている。この
圧力制御弁３４の開度は、第１実施例と同様に、圧力セ
ンサ３５が検出した分離器５２の空間７３における清浄
蒸気の圧力信号に応じて圧力信号出力器３６から出力さ
れる圧力制御信号によって制御される。

【００２６】上記第２実施例における清浄蒸気発生装置
５０の作用は、清浄蒸気と水が分離器５２において分離
されること、及び予熱器５３で予熱された軟水が分離器
５２の空間７４に供給されて、分離器５２において清浄
蒸気と分離された水とともに蒸発器５１に供給されるこ
と以外は、第１実施例と実質的に同じである。したがっ
てそれらについての詳細な説明は省略する。なお、この
第２実施例では、上下の管板６２，６３と加熱室６５の
上下の鏡板との間に若干の間隙を設けているので、何ら
かの原因によって加熱室６５における伝熱管１６の貫通
部から加熱媒体がリークしても、この加熱媒体が空間７
３，７４中の清浄蒸気や軟水に混入しないので、加熱媒
体のリークによる清浄蒸気の汚染を防止することができ
る。

【００２７】図４は本発明の第３実施例を示している。
この第３実施例は、第１実施例における圧力信号出力器
３６を、清浄蒸気の圧力を検出して圧力制御弁３４に清
浄蒸気の圧力を一定に保持するための圧力制御信号を出
力する第１の圧力信号出力器８２と、それとは別体で、
蒸発器２内の加熱媒体の圧力が所定の圧力になったとき
に蒸発器の洗浄信号を出力する第２の圧力信号出力器８
３とによって構成したものである。すなわち、この第３
実施例の清浄蒸気発生装置８１においては、蒸発器２
に、該蒸発器２の空間２０の清浄蒸気の圧力を検出する
圧力センサ３５と第１の圧力信号出力器８２とを備える
とともに、蒸発器２の胴板１２に、該蒸発器２内の加熱
媒体の圧力が所定の設定圧になったときに蒸発器２の洗
浄信号を出力する第２の圧力信号出力器８３を備えてい
る。

【００２８】上記第３実施例は、第１実施例と同様に、
伝熱管１６にスケールが付着すると圧力制御弁３４の開
度が大きくなって、蒸発器２に供給される加熱媒体の圧
力が上昇する。そして、蒸発器２の加熱媒体の圧力が予
め定めた圧力になると、その圧力を検出した第２の圧力
信号出力器８３が蒸発器２の洗浄信号を出力する。第３
実施例の他の構成及び作用は第１実施例と同じであるか
ら、図の主要な同一の箇所に同一の符号を付して、詳細
な説明は省略する。

【００２９】なお、煩雑を避けるために図示を省略して
いるが、第２実施例の清浄蒸気発生装置においても、圧
力信号出力器３６に代えて第１の圧力信号出力器８２
を、蒸発器５１の加熱室６５に第２の圧力信号出力器８
３を、それぞれ設けることができる。

【００３０】

【発明の効果】本発明における清浄蒸気発生装置は、蒸
発器または分離器における清浄蒸気の圧力を検出し、こ
の圧力により圧力制御弁の開度を制御して蒸発器に供給
する加熱媒体の圧力を調節するので、軟水によってスケ
ールが伝熱管に付着しても、加熱媒体の圧力増加によっ
て清浄蒸気の圧力をほぼ一定にすることができる。

【００３１】また、圧力制御弁の出力圧を制御する圧力
信号出力器の圧力制御信号値が所定の設定値になると該
圧力信号出力器が蒸発器の洗浄信号を出力し、或いは蒸
発器内の加熱媒体の圧力が所定の圧力になると、この圧
力を検出した圧力信号出力器が洗浄信号を出力するの
で、いずれの場合であっても蒸発器の洗浄時期を知るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の概略構成図である。

【図２】同じく蒸発器の断面図である。

【図３】第２実施例の概略構成図である。

【図４】第３実施例の概略構成図である。

【符号の説明】

１，５０，８１ 蒸気発生装置 ２，５１ 蒸発器 １６ 伝熱管 １７ 供給管 １８ 排出管 ３４ 圧力制御弁 ３６，８２，８３ 圧力信号出力器 ５２ 分離器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】蒸発器内に多数の伝熱管を設けてこれらの
   伝熱管内に軟水を供給するとともに、これらの伝熱管の
   周囲に供給管から加熱媒体として通常の蒸気を給排する
   ことにより、上記伝熱管に供給される軟水を加熱して清
   浄な蒸気を発生させる清浄蒸気発生装置であって、 上記供給管が、加熱媒体の供給圧を制御する圧力制御弁
   を備え、 上記蒸発器が、該蒸発器における清浄蒸気の圧力を検出
   して上記圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持する
   ための圧力制御信号を出力するとともに、その出力信号
   値が所定の設定値になると蒸発器の洗浄信号を出力する
   圧力信号出力器を備えている、ことを特徴とする清浄蒸
   気発生装置における蒸発器の洗浄時期検出装置。
2. 【請求項２】蒸発器内に多数の伝熱管を設けてこれらの
   伝熱管内に軟水を供給するとともに、これらの伝熱管の
   周囲に供給管から加熱媒体として通常の蒸気を給排する
   ことにより、上記伝熱管に供給される軟水を加熱して清
   浄蒸気を発生させ、この清浄蒸気を分離器において水と
   分離する清浄蒸気発生装置であって、 上記供給管が、加熱媒体の供給圧を制御する圧力制御弁
   を備え、 上記分離器が、該分離器における清浄蒸気の圧力を検出
   して上記圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持する
   ための圧力制御信号を出力するとともに、その出力信号
   値が所定の設定値になると蒸発器の洗浄信号を出力する
   圧力信号出力器を備えている、ことを特徴とする清浄蒸
   気発生装置における蒸発器の洗浄時期検出装置。
3. 【請求項３】圧力信号出力器を、清浄蒸気の圧力を検出
   して圧力制御弁に清浄蒸気の圧力を一定に保持するため
   の圧力制御信号を出力する第１の圧力信号出力器と、そ
   れとは別体で、蒸発器内の加熱媒体の圧力が所定の圧力
   になると蒸発器の洗浄信号を出力する第２の圧力信号出
   力器とによって構成した、ことを特徴とする請求項１ま
   たは請求項２に記載した清浄蒸気発生装置における蒸発
   器の洗浄時期検出装置。