JP2002081602A - 蓄熱式クリーン蒸気発生方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的大きな負荷変動があっても、その変動
に応じた乾燥クリーン蒸気を発生させることが可能な蓄
熱式クリーン蒸気発生方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 高温高圧の清浄水を入れたクリーン蒸気
発生用圧力容器３の下部の導管２３から上記清浄水５を
導出し、それを加熱装置１においてボイラ２からの蒸気
で加熱して再び上記圧力容器３の水面下に蒸気として導
入する。その蒸気は、少なくとも水面に達するまでに水
と同化させて、該圧力容器３内の清浄水５に蓄熱し、負
荷が変動しても、その負荷に応じて上記圧力容器３内の
清浄水５を表面から静的に再蒸発させ、それによって得
られる乾燥したクリーン蒸気を、該圧力容器３内の気相
部分５から外部に導出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、負荷変動に対応し
て必要量の乾燥クリーン蒸気を発生できるようにした蓄
熱式クリーン蒸気発生方法及びその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多い。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
ラの伝熱管の保護等のために、ボイラの給水中に各種の
薬品等を注入している。したがって、このボイラで発生
した蒸気、特に同伴飛沫を含む蒸気を、食品や薬品、医
療関係機器に直接接触させ、あるいは作業空間の加湿に
使用したりすると、それが接触した食品や各種機器、あ
るいは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】そこで、従来は、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等
を蒸発させ、あるいは、蒸気発生装置の出力流路にデミ
スタを設けて同伴飛沫を分離除去することにより、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り、また、デミスタは負荷の変
動が大きい場合には同伴飛沫を十分に分離除去できなく
なる。

【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、比較的大きな負荷変動があっても、その変
動に応じた乾燥クリーン蒸気を発生させることが可能な
蓄熱式クリーン蒸気発生方法及びその装置を提供するこ
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
の本発明の蓄熱式クリーン蒸気発生方法は、高温高圧の
清浄水を入れたクリーン蒸気発生用圧力容器の下部から
上記清浄水を導出し、それを加熱装置において加熱して
再び上記圧力容器の水面下に蒸気として導入し、その蒸
気を少なくとも水面に達するまでに水と同化させて、該
圧力容器内の清浄水に蓄熱し、上記圧力容器内の清浄水
の表面から静的に再蒸発する乾燥したクリーン蒸気を該
圧力容器内の気相部分から外部に導出することを特徴と
するものである。

【０００６】本発明の蓄熱式クリーン蒸気発生方法にお
いては、上記加熱装置として、ボイラからの蒸気と圧力
容器の下部から導出した清浄水との熱交換を行う熱交換
器を用いることができる。また、圧力容器に入れる清浄
水の表面積を負荷変動の最大蒸気量を再蒸発させるに必
要な面積とすることにより、清浄水の表面から負荷に応
じた量のクリーン蒸気を発生させることができる。

【０００７】また、上記課題を解決するための本発明の
蓄熱式クリーン蒸気発生装置は、高温高圧の清浄水を入
れるクリーン蒸気発生用圧力容器の下部に、上記清浄水
を導出してそれを加熱装置に導く導管を接続すると共
に、該圧力容器に、上記加熱装置における加熱により発
生した蒸気を上記圧力容器の水面下に蒸気として導入す
る導管を設け、該導管の先端には噴出した蒸気を水面に
達するまでに水と同化させるためのノズルを設け、上記
圧力容器内の気相部分に、清浄水の表面から静的に再蒸
発した乾燥クリーン蒸気を外部に導出する出力配管の基
端を開口させたことを特徴とするものである。

【０００８】上記構成を有する蓄熱式クリーン蒸気発生
方法及びその装置においては、加熱装置において加熱蒸
発した蒸気を圧力容器に導入して、該容器中の清浄水中
に蓄熱し、その際、該容器に導入する蒸気を少なくとも
水面に達するまでに水と同化させるようにしているの
で、圧力容器内の水は全体的に対流状の流動を行うが、
水面に蒸気が泡として浮上することはなく、水面は常に
平静な状態に保持され、負荷に応じてその水面からの静
的な再蒸発により蒸気が送出される。そのため、送出さ
れる蒸気は乾いたクリーン蒸気であって、水中に異物が
ある場合でも飛沫同伴による異物を含まず、しかも、圧
力容器内の水の表面積から静的に蒸発できる範囲内であ
れば、負荷変動に応じた必要量の上記クリーン蒸気がが
送出される。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る蓄熱式クリー
ン蒸気発生装置の実施例を示している。以下において
は、この装置の構成及び作用を、当該装置によるクリー
ン蒸気発生方法と共に説明する。先ず、このクリーン蒸
気発生装置は、通常の工場蒸気等の加熱媒体、あるいは
その他の任意加熱手段を用いて純水等の清浄水を加熱
し、それにより清浄蒸気を発生させるところの加熱装置
１と、該加熱装置１において加熱された蒸気を清浄水中
に蓄え、それを用いてクリーン蒸気を発生させるクリー
ン蒸気発生用圧力容器３とを備えている。

【００１０】上記加熱装置１として、図示の実施例で
は、ボイラ２からの一般蒸気と圧力容器３の下部から導
出した清浄水５との熱交換を行う熱交換器を用いてい
る。この加熱装置１は、缶胴１１内の加熱室１２に、上
下の管板１３，１４を貫いてそれらの間に取付けられた
多数の細径の伝熱管１５を収容し、上下の管板１３，１
４とそれらを覆う鏡板１７，１８との間に形成されて上
記伝熱管１５の端部が開口する空間２０，２１を、導管
２２，２３により上記圧力容器３に連通させている。ま
た、加熱室１２の上部には、伝熱管１５の周囲に加熱媒
体としてのボイラ２からの一般蒸気を供給する供給管２
５が、加熱室１２の下部には伝熱管１５内の水を加熱し
た後の加熱媒体を排出させる排出管２６がそれぞれ接続
され、該排出管２６にはスチームトラップ２７が設けら
れている。

【００１１】一方、高温高圧の清浄水５を入れた上記圧
力容器３は、その下部に、内部の清浄水を導出して上記
加熱装置１の下部空間２１に導く前記導管２３を接続す
ると共に、該加熱装置１における加熱により発生した蒸
気を、該加熱装置１の上部空間２０から、圧力容器３の
上部を経て該容器３内の水面下の複数のディスパージャ
３１に蒸気として導入する導管２２を備えている。この
清浄水５が収容される圧力容器３及びその清浄水５が加
熱装置１を循環して流れるクリーン側は、ステンレス鋼
などによって形成するのが望ましい。

【００１２】上記ディスパージャ３１は、導管２２を通
して導入された蒸気を、容器３内の水面下における導管
２３の接続部より上方位置において上向きに噴出させる
ノズル３２と、該ノズル３２の周囲における容器３内の
熱水の動きを案内するガイド筒３３とを備えている。導
管２２の先端に設けた上記ノズル３２は、そこから噴出
した蒸気が浮上して水面に達するまでに水と同化するよ
うに形成され、そのため、圧力容器３内の清浄水５が沸
騰状態のような泡立ちのある状態になることはなく、上
記ノズル３２からの蒸気の噴出により圧力容器３内では
全体的に対流状態に流動するが、水面は静的な状態に保
持される。そして、クリーン蒸気は圧力容器３内の清浄
水の表面から静的に再蒸発させるので、圧力容器３内の
清浄水の表面積を、負荷変動の最大蒸気量を再蒸発させ
るに必要な面積としておくことにより、負荷変動があっ
ても、清浄水の表面から負荷に応じた量の乾燥クリーン
蒸気を発生させることができる。

【００１３】上記圧力容器３には、該容器３内の清浄水
の表面から再蒸発した乾燥クリーン蒸気を外部に導出す
るため、該圧力容器３内の気相部分６に開口する集気部
３５を設け、この集気部３５にクリーン蒸気を外部に導
出する出力配管３６の基端を連結している。また、該出
力配管３６には、その出力圧を検出する圧力センサ３７
を設けると共に、該圧力センサ３７からの信号に基づい
て制御部３９により制御される圧力制御弁３８を配設し
ている。従って、上記出力配管３６からは常に一定の圧
力のクリーン蒸気が出力される。

【００１４】更に、上記圧力容器３には、定常的な運転
状態における水位の上限及び下限、並びに警戒下限を検
出する水位センサ４１，４２，４３を設け、該上限及び
下限の水位センサ４１，４２において検出した圧力容器
３内の上限及び下限の水位の信号、あるいは別途制御装
置からの給水制御指示に基づいて、給水源４５から給水
管４６を通して圧力容器３への純水等の清浄水の供給を
制御する給水弁４７を設け、また、上記警戒下限を検出
するセンサ４３はその出力に基づいて警報を発生する警
報機４８に接続している。なお、図中、５０は圧力容器
３の下部に設けた排出管、５１は圧力計、５２ははマン
ホールを示している。

【００１５】上記構成を有する蓄熱式クリーン蒸気発生
装置においては、高温高圧の清浄水５を入れたクリーン
蒸気発生用圧力容器３の下部に接続した導管２３から該
容器内部の清浄水５が導出され、それが、加熱装置１の
下部空間２１から伝熱管１５に流入し、加熱室１２の上
部から供給管２５を通して伝熱管１５の周囲に導入され
ているボイラ２からの一般蒸気で加熱され、その後、上
部空間２０、導管２２を通して再び上記圧力容器３の水
面下に蒸気として導入される。一方、加熱室１２におい
て伝熱管１５内の水を加熱した後のドレンは、排出管２
６を通して外部に排出される。

【００１６】導管２２を通して圧力容器３に還流した蒸
気は、圧力容器３内の水面下に配設されているディスパ
ージャ３１のガイド筒３３内のノズル３２から上向きに
噴出し、その際、ノズル３２の周囲のガイド筒３３内に
おける熱水を巻き込んで上昇させるので、圧力容器３内
では清浄水５が全体的として対流状態に流動し、それに
より清浄水全体の温度の均一化が図られるが、ノズル３
２から噴出した蒸気はそれが浮上して水面に達するまで
に水と同化し、そのため、圧力容器３内の清浄水５が沸
騰状態のような泡立ちのある状態になることはなく、水
面は静的な状態に保持されたまま、還流した蒸気の熱が
該圧力容器３内の清浄水５中に蓄えられる。そして、負
荷に応じて、圧力容器３内の清浄水５の表面から乾燥し
たクリーン蒸気が静的に再蒸発することになる。そのた
め、常に乾燥クリーン蒸気を得るためには、圧力容器３
内の清浄水の表面積を、負荷変動の最大蒸気量を再蒸発
させるに必要な面積としておくのが有効であり、それに
より、蒸気最大蒸気量の範囲内で負荷変動があっても、
清浄水の表面から負荷に応じた量の乾燥クリーン蒸気を
発生させることができる。

【００１７】上記清浄水の表面から静的に再蒸発した乾
燥クリーン蒸気は、該圧力容器３内の気相部分６に開口
する集気部３５から出力配管３６を通して外部に導出さ
れ、その際、圧力センサ３７からの信号に基づいて制御
部３９により圧力制御弁３８が制御され、上記出力配管
３６からは常に一定の圧力の乾燥クリーン蒸気が出力さ
れる。

【００１８】このように、上記圧力容器３においては、
内部の清浄水５の表面から乾燥したクリーン蒸気を静的
に再蒸発させるようにしているので、送出される蒸気は
常に乾いたクリーン蒸気であって、水中に異物がある場
合でも飛沫同伴による異物を含まず、しかも、圧力容器
３内の清浄水の表面から静的に蒸発できる範囲内であれ
ば、負荷変動に応じた必要量の上記クリーン蒸気を送出
することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上に詳述した本発明の蓄熱式クリーン
蒸気発生方法及びその装置によれば、比較的大きな負荷
変動があっても、その変動に応じた乾燥クリーン蒸気を
発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱式クリーン蒸気発生装置の構
成図である。

【符号の説明】

１ 加熱装置 ２ ボイラ ３ 圧力容器 ５ 清浄水 ６ 気相部分 ２２，２３ 導管 ３２ ノズル ３６ 出力配管

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高温高圧の清浄水を入れたクリーン蒸気発
   生用圧力容器の下部から上記清浄水を導出し、それを加
   熱装置において加熱して再び上記圧力容器の水面下に蒸
   気として導入し、その蒸気を少なくとも水面に達するま
   でに水と同化させて、該圧力容器内の清浄水に蓄熱し、 上記圧力容器内の清浄水の表面から静的に再蒸発する乾
   燥したクリーン蒸気を該圧力容器内の気相部分から外部
   に導出する、ことを特徴とする蓄熱式クリーン蒸気発生
   方法。
2. 【請求項２】加熱装置として、ボイラからの蒸気と圧力
   容器の下部から導出した清浄水との熱交換を行う熱交換
   器を用いる、ことを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式
   クリーン蒸気発生方法。
3. 【請求項３】圧力容器に入れる清浄水の表面積を、負荷
   変動の最大蒸気量を再蒸発させるに必要な面積とし、清
   浄水の表面から負荷に応じた量のクリーン蒸気を発生さ
   せる、ことを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱
   式クリーン蒸気発生方法。
4. 【請求項４】高温高圧の清浄水を入れるクリーン蒸気発
   生用圧力容器の下部に、上記清浄水を導出してそれを加
   熱装置に導く導管を接続すると共に、該圧力容器に、上
   記加熱装置における加熱により発生した蒸気を上記圧力
   容器の水面下に蒸気として導入する導管を設け、該導管
   の先端には噴出した蒸気を水面に達するまでに水と同化
   させるためのノズルを設け、 上記圧力容器内の気相部分に、清浄水の表面から静的に
   再蒸発した乾燥クリーン蒸気を外部に導出する出力配管
   の基端を開口させた、ことを特徴とする蓄熱式クリーン
   蒸気発生装置。