JP2002168401A - 過熱蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造を備えた安全で安価な装置により
高温の過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置を提供す
る。 【解決手段】 炉体１１の内部に形成した加熱室１２に
水と水を加熱して得られた蒸気を流通させる伝熱管１３
を配置し、炉体１１に伝熱管１３を加熱する加熱手段１
４を設けた過熱蒸気発生装置１０であって、伝熱管１３
は、炉体１１の下部に設け給水ポンプ２５に連通する水
供給口２６と、炉体１１の上部に設けた蒸気排出口２７
と、水供給口２６と蒸気排出口２７との中間部に設けた
気水分離手段３１とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば木材、金
属、プラスチック、セラミックス等の乾燥ラインや食品
のベーキング炉等の水蒸気を用いた加熱設備に使用する
過熱蒸気発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、木材、金属、プラスチック、セラ
ミックス等の乾燥ラインや食品のベーキング炉等の水蒸
気を用いた加熱設備に使用する過熱蒸気発生装置は、例
えば特開平０９−１４０５７８号公報に開示されている
ように、蒸気発生装置を下方からバーナーによって加熱
して蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気配管によって燃焼
ガスを排出する煙道に設けた過熱器に導入し、燃焼ガス
の熱によって飽和蒸気を加熱して過熱蒸気を発生させて
いる。また、最近、水蒸気を用いた加熱設備では、加熱
効率を高め、加熱時間を短縮し、しかも加熱対象物の酸
化を防止するため、高温ガス中に含まれる気体となった
水分の衝突頻度が高い、例えば２００〜１０００℃の高
温の過熱蒸気が利用されるようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の方法では、バーナーによって発生した燃焼ガスが蒸
気発生装置によって熱が奪われた後に過熱器を加熱する
ので、過熱器を加熱する燃焼ガスの温度は蒸気発生装置
を加熱するときより低くなっており、過熱器で発生する
過熱蒸気の温度は１４０〜１５０℃程度となっている。
バーナーや過熱器の能力を大きくして過熱器で発生する
過熱蒸気の温度を高くなるようにしても、５００℃程度
に止まり、過熱蒸気発生装置の設備費が高くなると共
に、５００〜１０００℃の間の高温の過熱蒸気が得られ
ず、加熱設備の能力を十分発揮出来ないという問題があ
った。本発明はこのような事情に鑑みてなされたもの
で、簡単な構造を備えた安全で安価な装置により高温の
過熱蒸気を発生する過熱蒸気発生装置を提供することを
目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記目的に沿う本発明に
係る過熱蒸気発生装置は、炉体の内部に形成した加熱室
に水と水を加熱して得られた蒸気を流通させる伝熱管を
配置し、炉体に伝熱管を加熱する加熱手段を設けた過熱
蒸気発生装置であって、伝熱管は、炉体の下部に設け給
水ポンプに連通する水供給口と、炉体の上部に設けた蒸
気排出口と、水供給口と蒸気排出口との中間部に設けた
気水分離手段とを有する。これにより、炉体に設けられ
た加熱手段によって加熱された燃焼ガスは、気水分離手
段より下側の伝熱管を加熱する前に、直接、気水分離手
段より上側の伝熱管に通された蒸気を加熱して過熱蒸気
を発生することができる。したがって、気水分離手段か
ら下側の伝熱管に通された水を加熱した温度の下がった
燃焼ガスによって加熱されることがないので、伝熱管の
途中に気水分離手段を設けるだけの簡単な構造によっ
て、例えば２００〜１０００℃の高温の過熱蒸気を得る
ことができる。また、気水分離手段の水面の高さを検出
して、この水面の高さが所定の範囲を維持するように、
給水ポンプの給水量を制御することにより、安全に過熱
蒸気を発生させることができる。

【０００５】本発明に係る過熱蒸気発生装置において、
蒸気排出口付近には伝熱管を流通する蒸気の圧力を検出
する圧力検出手段と、蒸気の温度を検出する温度検出手
段とを設けてもよい。この場合、圧力検出手段と温度検
出手段とによって蒸気排出口における過熱蒸気の蒸気圧
と蒸気温度を検出し、それぞれの検出出力を加熱手段に
フィードバックして加熱手段から発生する熱量、例えば
加熱手段が蓄熱式バーナーで構成されている場合は燃料
量と燃焼用空気量を制御することにより、所定の蒸気圧
と蒸気温度、例えば蒸気圧が絶対圧力で２ｋｇ／ｃｍ
² 、蒸気温度が２００℃程度の低温から１０００℃程度
の高温まで広い温度範囲の過熱蒸気を得ることが可能と
なる。

【０００６】本発明に係る過熱蒸気発生装置において、
伝熱管の水供給口と蒸気排出口との間には、加熱室の側
壁に沿って配置された耐熱性特殊合金鋼からなる螺旋状
曲管が形成され、加熱手段は炉体の上部中央に設けら
れ、しかも加熱室内の燃焼ガスの熱を蓄熱体に伝達し、
蓄熱体から燃焼用空気に熱を伝達させる蓄熱式バーナー
からなり、加熱室の下部にはガス排出口が設けられ、ガ
ス排出口から燃焼ガスを蓄熱式バーナーの蓄熱体を収納
した蓄熱室に供給する送風機が設けられていてもよい。
この場合、炉体の上部中央に設けられた加熱手段によっ
て、伝熱管の水供給口と蒸気排出口との中間に形成され
た螺旋状曲管の上部が加熱されるので、螺旋状曲管の上
部を流れる過熱蒸気が更に高温に加熱され、容易に高温
の過熱蒸気を発生させることができる。しかも加熱手段
が蓄熱式バーナーからなるので、燃焼用空気が燃焼ガス
によって過熱され、効率よく高温の燃焼ガスを発生させ
ることによって伝熱管を加熱することができる。また、
螺旋状曲管に例えばニッケル、クロム、モリブデン等を
含むオーステナイト系の耐熱性特殊合金鋼を使用するこ
とにより、１０００℃程度の高温の過熱蒸気に十分耐え
ることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】続いて、添付した図面を参照しつ
つ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発
明の理解に供する。ここに、図１は本発明の第１の実施
の形態に係る過熱蒸気発生装置の構成図、図２（Ａ）、
（Ｂ）はそれぞれ同過熱蒸気発生装置に使用する蓄熱式
バーナーの平断面図、側断面図、図３は本発明の第２の
実施の形態に係る過熱蒸気発生装置の断面図、図４は本
発明の第３の実施の形態に係る過熱蒸気発生装置の断面
図、図５は本発明の第４の実施の形態に係る過熱蒸気発
生装置の断面図である。

【０００８】図１に示すように、本発明の第１の実施の
形態に係る過熱蒸気発生装置１０は、炉体１１の内部に
加熱室１２を形成し、加熱室１２の中には水とその水を
加熱して得られた蒸気を流通させる伝熱管１３を配置し
ている。また、炉体１１の上部中央には装着孔１１Ａを
設け、伝熱管１３を加熱する加熱手段の一例である蓄熱
式バーナー１４を装着孔１１Ａに装着している。蓄熱式
バーナー１４は、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、燃
料と燃焼用空気とを混合して噴射し、燃焼して火炎を発
生するノズル１５と、燃料を外部からノズル１５に供給
する燃料供給部１６と、燃焼用空気をノズル１５に導入
する空気導入口１７とを設けたバーナー本体１８を備え
ている。バーナー本体１８の周囲には燃焼用空気を外部
から取り入れる空気取入口１９と、空気取入口１９とは
異なる位置に設けられて加熱室１２の中の燃焼ガスを取
り入れるガス取入口２０と、燃焼ガスを排出するガス放
出口２１とを設けた蓄熱室２２を設けている。

【０００９】蓄熱室２２の中にはバーナー本体１８の回
りを駆動モータ２３によって回転駆動される耐熱性の高
いセラミックスや耐熱鋼等からなり、ハニカム構造を備
えた蓄熱体２４を収納し、蓄熱体２４は燃焼用空気と燃
焼ガスが異なる位置を上下に通過するように蓄熱体２４
の中が複数の通過域に分割されている。そして、加熱室
１２内の燃焼ガスをガス取入口２０から蓄熱室２２内に
送り、燃焼ガスを蓄熱体２４の中を通してガス放出口２
１から外部に放出する。このとき、燃焼ガスの熱が蓄熱
体２４に伝達され、蓄熱体２４の高温（例えば５００℃
程度）に加熱された通過域が燃焼用空気の通過する位置
に回転して、燃焼用空気に蓄熱体２４の熱が伝達され、
例えば３００℃程度の温度に高められた燃焼用空気がバ
ーナー本体１８の空気導入口１７に導入されるようにし
ている。

【００１０】炉体１１の下部近傍には給水ポンプ２５を
設け、伝熱管１３の一方端は、炉体１１の下部を貫通し
て給水ポンプ２５に連通する水供給口２６が設けられて
いる。伝熱管１３の他方端は、炉体１１の上部を貫通し
て外部に蒸気排出口２７を設け、水供給口２６と蒸気排
出口２７との間には加熱室１２の側壁に沿って配置され
た耐熱性特殊合金鋼からなる螺旋状曲管２８が形成され
ている。螺旋状曲管２８の中間部には炉体１１の外部に
引き出された引出し管２９が設けられ、引出し管２９よ
り下部の螺旋状曲管２８には水蒸気管３０が形成されて
いる。引出し管２９は水面検出器３１の下部に連通さ
れ、水面検出器３１は螺旋状曲管２８内の水面の高さを
検出して水面検出信号を出力すると共に螺旋状曲管２８
の中の水と飽和蒸気とを分離する気水分離手段を形成し
ている。

【００１１】水面検出器３１の上部は引出し管２９Ａに
より、螺旋状曲管２８の上部に形成された過熱蒸気管３
２に連通されている。これにより、水面検出器３１より
上方の過熱蒸気管３２には水が上昇しないように給水ポ
ンプ２５を制御して、水面検出器３１で蒸気と水の分離
状態を形成し、螺旋状曲管２８が異常加熱されることを
防止している。蒸気排出口２７の付近には伝熱管１３を
流通する蒸気の圧力を検出して圧力検出信号を出力する
圧力検出手段３３と、蒸気の温度を検出して温度検出信
号を出力する温度検出手段３４と、蒸気量を調整する流
量調整弁３５と、所定蒸気圧に達したら自動的に開く自
動圧力調整弁３５Ａが設けられている。加熱室１２の下
部には、燃焼ガスを排出するガス排出口３６を設け、ガ
ス排出口３６から排出された燃焼ガスを吸引ダクト３７
を介して送風機３８によって吸引し、排出ダクト３９を
介して蓄熱式バーナー１４の蓄熱体２４を収納した蓄熱
室２２に供給するようにしている。

【００１２】炉体１１の近傍にはプログラマブルコント
ローラからなる運転制御手段４０が設けられ、水面検出
器３１からの水面検出信号を受けて、所定の水面高さを
維持するように給水ポンプ２５をフィードバック制御す
る給水制御器４１と、圧力検出手段３３からの圧力検出
信号と温度検出手段３４からの温度検出信号を受けて、
所定の温度と圧力を維持するように蓄熱式バーナー１４
の燃料供給量と燃焼用空気量とをフィードバック制御す
る過熱蒸気状態制御器４２と、過熱蒸気の使用状態に応
じて流量調整弁３５を制御する過熱蒸気出力制御器４３
とを備えている。なお、蓄熱式バーナー１４の燃焼用空
気量を制御する場合、所定の燃料供給量に対して送風機
３８の回転数を制御することによって所定の燃焼用空気
量を得ることができる。

【００１３】ここで、第１の実施の形態に係る過熱蒸気
発生装置１０によって過熱蒸気を発生させる動作を説明
する。まず、給水ポンプ２５により水面検出器３１の中
央付近まで水面が上がるように伝熱管１３に給水する。
次に、送風機３８を運転し、加熱室１２を介して燃焼用
空気を空気取入口１９から蓄熱式バーナー１４に送り込
むと共に燃料を燃料供給部１６から蓄熱式バーナー１４
に送り込み、ノズル１５で着火して火炎を放射させ、例
えば１５００〜２０００℃程度の燃焼ガスを発生させ
る。これにより、燃焼ガスは伝熱管１３の周囲を通って
伝熱管１３を加熱し、ガス排出口３６から吸引ダクト３
７を介して送風機３８に吸引され、更に、排出ダクト３
９を通って蓄熱式バーナー１４の蓄熱室２２に送られ
る。蓄熱室２２では駆動モータ２３によって蓄熱体２４
が回転され、燃焼ガスがハニカム状の蓄熱体２４の中を
通って燃焼ガスと蓄熱体２４の間で熱交換を行って蓄熱
体２４の温度を上昇させる。一方、空気取入口１９から
蓄熱室２２に供給された燃焼用空気は蓄熱体２４の温度
が上昇した部分を通過して温度が上昇し、ノズル１５に
送られて燃焼に利用される。

【００１４】水面検出器３１の中央付近まで伝熱管１３
に給水された水は、燃焼ガスによって加熱されて、螺旋
状曲管２８の引出し管２９より下方の水蒸気管３０で水
から飽和蒸気が発生し、水面検出器３１から引出し管２
９Ａを通り、引出し管２９Ａより上方の過熱蒸気管３２
で飽和蒸気が更に加熱されて過熱蒸気を発生する。過熱
蒸気が加熱されて圧力が所定圧力、例えば絶対圧力で
１．５〜２ｋｇ／ｃｍ² 程度に上昇すると自動圧力調整
弁３５Ａが開く。また、圧力検出手段３３からの圧力検
出信号と温度検出手段３４からの温度検出信号が過熱蒸
気状態制御器４２に入力され、所定の温度、例えば２０
０〜１０００℃と所定の圧力、例えば１．５〜２ｋｇ／
ｃｍ² になるように蓄熱式バーナー１４の燃料供給量と
燃焼用空気量とがフィードバック制御され、所定の温度
及び圧力になると過熱蒸気出力制御器４３によって流量
調整弁３５が開かれ、加熱設備に送られる。なお、過熱
蒸気の温度は過熱蒸気出力制御器４３によって、５００
〜１０００℃、６００〜１０００℃、７００〜１０００
℃等の温度範囲に制御することも可能である。

【００１５】このように、加熱室１２の上部に設けられ
た蓄熱式バーナー１４から発生した燃焼ガスは、直接、
気水分離手段を形成する水面検出器３１より上部の伝熱
管１３の過熱蒸気管３２に通された飽和蒸気を加熱して
過熱蒸気を発生することができる。したがって、水面検
出器３１から下部の水蒸気管３０に通された水を加熱し
て温度の下がった燃焼ガスによって加熱されることがな
いので、例えば２００〜１０００℃の高温の過熱蒸気を
容易に得ることができる。また、水面検出器３１の水面
の高さを検出して、この水面の高さが所定の範囲を維持
するように、給水ポンプ２５の給水量を制御することに
より、水蒸気管３０が異常加熱されることなく、安全に
過熱蒸気を発生させることができる。

【００１６】図３に示すように、本発明の第２の実施の
形態に係る過熱蒸気発生装置５０は、第１の実施の形態
に係る過熱蒸気発生装置１０で説明した伝熱管１３の螺
旋状曲管２８を、同心円状に配置された複数の螺旋状曲
管で形成したものである。なお、第１の実施の形態に係
る過熱蒸気発生装置１０と同じ構成要素については、同
一符号を付して説明する。すなわち、炉体１１の下部近
傍には給水ポンプ２５を設け、炉体１１内の加熱室１２
に設けた伝熱管５１は、加熱室１２の側壁に沿って配置
された耐熱性特殊合金鋼からなる螺旋状の水蒸気管５２
と、水蒸気管５２の内側に同心円状に配置された螺旋状
の過熱蒸気管５３とを設け、水蒸気管５２の下方端に
は、炉体１１の下部を貫通して給水ポンプ２５に連通す
る水供給口５４を設けている。水蒸気管５２の上方端は
引出し管５５に連通され、炉体１１の外部に設けられた
水面検出器３１の下部に連通されている。更に水面検出
器３１の上部が引出し管５６によって過熱蒸気管５３の
下端に連通され、過熱蒸気管５３の上端は加熱室１２の
上部から炉体１１の外部に引き出されて蒸気排出口５７
が設けられ、蒸気排出口５７の付近には圧力検出手段３
３、温度検出手段３４、流量調整弁３５及び自動圧力調
整弁３５Ａが設けられている。これにより、加熱室１２
の上部に設けられた蓄熱式バーナー１４のノズル１５か
ら発生する高温の燃焼ガスが水蒸気管５２の内側に配置
された過熱蒸気管５３の螺旋状の内側を通って、直接過
熱蒸気管５３を加熱するので、過熱蒸気管５３から急速
に過熱蒸気を発生させることができる。

【００１７】図４に示すように、本発明の第３の実施の
形態に係る過熱蒸気発生装置６０は、第２の実施の形態
に係る過熱蒸気発生装置５０で説明した伝熱管５１の水
蒸気管５２と過熱蒸気管５３との間に同心円状に耐熱性
材料からなる隔壁６１を設けたものである。なお、第２
の実施の形態に係る過熱蒸気発生装置５０と同じ構成要
素については、同一符号を付して説明する。すなわち、
炉体６２の加熱室６３上部から伝熱管５１（過熱蒸気管
５３）の下端まで延びる円筒状の隔壁６１を水蒸気管５
２と過熱蒸気管５３との間に設けている。水蒸気管５２
の上方の炉体６２にはガス排出口６４を設け、ガス排出
口６４は排出ダクト６５によって蓄熱式バーナー１４の
蓄熱室２２に連通されている。蓄熱式バーナー１４のガ
ス放出口２１には送風機３８が接続され、送風機３８に
よって蓄熱式バーナー１４の蓄熱室２２内を負圧にして
隔壁６１の外側の燃焼ガスを吸引する。これにより、蓄
熱式バーナー１４のノズル１５で発生した燃焼ガスは加
熱室６３の隔壁６１の内側を通って過熱蒸気管５３を加
熱させ、その後に隔壁６１の外側を通って水蒸気管５２
を加熱し、ガス排出口６４を通って排出ダクト６５から
蓄熱式バーナー１４の蓄熱室２２に送られる。したがっ
て、蓄熱式バーナー１４で発生したばかりの高温の燃焼
ガスが直接、過熱蒸気管５３を加熱するので、急速に効
率よく過熱蒸気を発生することができると共に、蓄熱式
バーナー１４に送られる燃焼ガスの通過経路を短くし、
過熱蒸気発生装置６０全体をコンパクトにまとめること
ができる。

【００１８】図５に示すように、本発明の第４の実施の
形態に係る過熱蒸気発生装置７０は、第２の実施の形態
に係る過熱蒸気発生装置５０の蓄熱式バーナーを炉体の
上下２か所に配置し、交互に燃焼動作を行うものであ
る。なお、第２の実施の形態に係る過熱蒸気発生装置５
０と同じ構成要素については、同一符号を付して説明す
る。すなわち、炉体７１の上部及び下部にそれぞれ装着
孔７２、７３を設け、装着孔７２、７３にそれぞれ蓄熱
式バーナー７４、７５を互いに対向するように装着して
いる。また、装着孔７２、７３の周囲にはそれぞれガス
排出口７６、７７を設け、蓄熱式バーナー７４、７５の
蓄熱体２４を収納した蓄熱室２２（図２（Ａ）、（Ｂ）
参照）にそれぞれ連通されている。蓄熱式バーナー７
４、７５のガス放出口２１はそれぞれ排出ダクト７８、
７９を介して送風機８０の吸入口８１に連通され、吸入
口８１には切替えダンパー８２が設けられている。切替
えダンパー８２は、蓄熱式バーナー７４が運転されてい
るときには、排出ダクト７９と吸入口８１が連通し、蓄
熱式バーナー７５が運転されているときには、排出ダク
ト７８と吸入口８１が連通するように切り換えられるよ
うにしている。送風機８０の排出口には放出ダクト８３
が設けられている。

【００１９】蓄熱式バーナー７４、７５の動作を説明す
ると、送風機８０を回転させ、例えば炉体７１の上部に
設けた蓄熱式バーナー７４から燃焼ガスを発生させると
きには炉体７１の下部に設けた蓄熱式バーナー７５を停
止しておく。蓄熱式バーナー７４から発生した燃焼ガス
は、図５に実線で示すように、伝熱管５１を加熱して炉
体７１の下部に設けたガス排出口７７を通り、蓄熱式バ
ーナー７５の蓄熱室２２に導入されて蓄熱体２４を加熱
し、ガス放出口２１から排出ダクト７９を通り、切替え
ダンパー８２によって案内されて、送風機８０の吸入口
８１に達し、送風機８０によって放出ダクト８３から外
部に放出される。

【００２０】蓄熱式バーナー７４から発生した燃焼ガス
によって蓄熱式バーナー７５の蓄熱体２４の温度が所定
温度（例えば３００℃程度）に上昇すると、蓄熱式バー
ナー７４が停止され、蓄熱式バーナー７５が運転を開始
する。蓄熱式バーナー７５の燃焼用空気は、２点鎖線で
示すように、温度が上昇した蓄熱体２４によって加熱さ
れて燃料と共に燃焼し、燃焼ガスとなって加熱室７１Ａ
の中で伝熱管５１を加熱して炉体７１の上部に設けたガ
ス排出口７６を通る。更に、その燃焼ガスは蓄熱式バー
ナー７４の蓄熱室２２に導入されて、燃焼用空気によっ
て冷却された蓄熱体２４を加熱し、ガス放出口２１から
排出ダクト７８を通り、切替えダンパー８２によって案
内されて、送風機８０の吸入口８１に達し、送風機８０
によって放出ダクト８３から外部に放出される。次に、
燃焼用空気により蓄熱式バーナー７５内の蓄熱体２４の
温度が低下すると、蓄熱式バーナー７５が停止され、蓄
熱式バーナー７５の燃焼ガスによって所定温度に加熱さ
れた蓄熱体２４を持つ蓄熱式バーナー７４が運転を開始
する。以上の蓄熱式バーナー７４、７５が交互に運転す
る動作を繰り返して伝熱管５１を連続的に加熱する。こ
のように、蓄熱式バーナー７４と７５が互いに対向する
相手側の燃焼ガスによって燃焼用空気が加熱されるの
で、常に高温に維持された蓄熱体２４によって燃焼用空
気が加熱されるので、燃焼効率を高く維持することがで
きる。

【００２１】以上、本発明を第１〜第４の実施の形態に
係る過熱蒸気発生装置について説明してきたが、本発明
は、何ら前記の実施の形態に記載の構成に限定されるも
のではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範
囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むも
のである。例えば、前記の実施の形態では加熱手段に蓄
熱式バーナーを用いた例について説明したが、加熱手段
は、蓄熱式以外のバーナーや電熱ヒーターで形成しても
よい。電熱ヒーターを用いる場合は、燃焼ガスが発生し
ないので、環境を汚染しないクリーンな過熱蒸気発生装
置を提供できる。なお、送風機によって加熱室の燃焼ガ
スを循環させることにより、伝熱効率を高めることがで
きる。また、給水ポンプによって伝熱管に給水する水
は、予め脱気器により溶存酸素、炭酸ガス等のガスを除
去することにより、伝熱管の腐食を防ぐと共に、過熱蒸
気によって過熱する対象物の酸化を防ぐことができる。

【００２２】また、別に飽和蒸気を発生させるボイラー
を備えている場合には、そのボイラーから、例えば圧力
が１０ｋｇ／ｃｍ² 、温度が１８０℃以下の飽和蒸気を
本発明の実施の形態に係る過熱蒸気発生装置の伝熱管に
導入して過熱蒸気を発生させることもできる。この場合
は気水分離手段を省略することができる。また、前記実
施の形態に係る過熱蒸気発生装置に用いた蓄熱式バーナ
ーは、蓄熱体を回転させる形式のものについて説明した
が、蓄熱体を固定式として、蓄熱体の一部を燃焼ガスに
よって加熱し、熱伝導により蓄熱体の他の部分を高温に
して、その高温部分で燃焼用空気を加熱するようにした
ものでもよい。また、蒸気排出口付近には過熱蒸気が所
定圧力、例えば２ｋｇ／ｃｍ² を超えたときに外部に過
熱蒸気を放出する安全弁を設けてもよい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１〜３記載の過熱蒸気発生装置に
おいては、炉体の内部に形成した加熱室に水と水を加熱
して得られた蒸気を流通させる伝熱管を配置し、炉体に
伝熱管を加熱する加熱手段を設け、伝熱管は、炉体の下
部に設け給水ポンプに連通する水供給口と、炉体の上部
に設けた蒸気排出口と、水供給口と蒸気排出口との中間
部に設けた気水分離手段とを有するので、加熱室には伝
熱管だけを配置した極めて簡単な構造の過熱蒸気発生装
置を安価に形成することができる。また、炉体に設けら
れた加熱手段によって加熱された燃焼ガスは、直接、気
水分離手段から上部の伝熱管に通された蒸気を加熱して
従来より高温の過熱蒸気を発生することができる。ま
た、気水分離手段の水面の高さを検出して、この水面の
高さが所定の範囲を維持するように、給水ポンプの給水
量を制御することにより、安全に過熱蒸気を発生させる
ことができる。

【００２４】特に、請求項２記載の過熱蒸気発生装置に
おいては、蒸気排出口付近には伝熱管を流通する蒸気の
圧力を検出する圧力検出手段と、蒸気の温度を検出する
温度検出手段とを設けているので、加熱手段から発生す
る熱量を制御することにより、所定の蒸気圧と蒸気温
度、例えば蒸気圧が絶対圧力で２ｋｇ／ｃｍ² 程度、蒸
気温度が２００℃程度の低温から１０００℃程度の高温
まで広い温度範囲の過熱蒸気を得ることが可能となる。

【００２５】請求項３記載の過熱蒸気発生装置において
は、伝熱管の水供給口と蒸気排出口との間には加熱室の
側壁に沿って配置された耐熱性特殊合金鋼からなる螺旋
状曲管が形成され、加熱手段は炉体の上部中央に設けら
れ、しかも加熱室内の燃焼ガスの熱を蓄熱体に伝達し、
蓄熱体から燃焼用空気に熱を伝達させる蓄熱式バーナー
からなり、加熱室の下部にはガス排出口が設けられ、ガ
ス排出口から燃焼ガスを蓄熱式バーナーの蓄熱体を収納
した蓄熱室に供給する送風機が設けられているので、螺
旋状曲管の上部を流れる過熱蒸気が更に高温に加熱さ
れ、容易に高温の過熱蒸気を発生させることができる。
しかも加熱手段が蓄熱式バーナーからなるので、効率よ
く高温の燃焼ガスによって伝熱管を加熱することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係る過熱蒸気発生
装置の構成図である。

【図２】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ同過熱蒸気発生装置
に使用する蓄熱式バーナーの平断面図、側断面図であ
る。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る過熱蒸気発生
装置の断面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係る過熱蒸気発生
装置の断面図である。

【図５】本発明の第４の実施の形態に係る過熱蒸気発生
装置の断面図である。

【符号の説明】

１０：過熱蒸気発生装置、１１：炉体、１１Ａ：装着
孔、１２：加熱室、１３：伝熱管、１４：蓄熱式バーナ
ー、１５：ノズル、１６：燃料供給部、１７：空気導入
口、１８：バーナー本体、１９：空気取入口、２０：ガ
ス取入口、２１：ガス放出口、２２：蓄熱室、２３：駆
動モータ、２４：蓄熱体、２５：給水ポンプ、２６：水
供給口、２７：蒸気排出口、２８：螺旋状曲管、２９：
引出し管、２９Ａ：引出し管、３０：水蒸気管、３１：
水面検出器、３２：過熱蒸気管、３３：圧力検出手段、
３４：温度検出手段、３５：流量調整弁、３５Ａ：自動
圧力調整弁、３６：ガス排出口、３７：吸引ダクト、３
８：送風機、３９：排出ダクト、４０：運転制御手段、
４１：給水制御器、４２：過熱蒸気状態制御器、４３：
過熱蒸気出力制御器、５０：過熱蒸気発生装置、５１：
伝熱管、５２：水蒸気管、５３：過熱蒸気管、５４：水
供給口、５５、５６：引出し管、５７：蒸気排出口、６
０：過熱蒸気発生装置、６１：隔壁、６２：炉体、６
３：加熱室、６４：ガス排出口、６５：排出ダクト、７
０：過熱蒸気発生装置、７１：炉体、７１Ａ：加熱室、
７２、７３：装着孔、７４、７５：蓄熱式バーナー、７
６、７７ガス排出口、７８、７９：排出ダクト、８０：
送風機、８１：吸入口、８２：切替えダンパー、８３：
放出ダクト

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉体の内部に形成した加熱室に水と該水
   を加熱して得られた蒸気を流通させる伝熱管を配置し、
   前記炉体に前記伝熱管を加熱する加熱手段を設けた過熱
   蒸気発生装置であって、前記伝熱管は、前記炉体の下部
   に設け給水ポンプに連通する水供給口と、前記炉体の上
   部に設けた蒸気排出口と、前記水供給口と蒸気排出口と
   の中間部に設けた気水分離手段とを有することを特徴と
   する過熱蒸気発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の過熱蒸気発生装置におい
   て、前記蒸気排出口付近には前記伝熱管を流通する蒸気
   の圧力を検出する圧力検出手段と、前記蒸気の温度を検
   出する温度検出手段とが設けられていることを特徴とす
   る過熱蒸気発生装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の過熱蒸気発生装置
   において、前記伝熱管の水供給口と蒸気排出口との間に
   は、前記加熱室の側壁に沿って配置された耐熱性特殊合
   金鋼からなる螺旋状曲管が形成され、前記加熱手段は前
   記炉体の上部中央に設けられ、しかも前記加熱室内の燃
   焼ガスの熱を蓄熱体に伝達し、該蓄熱体から燃焼用空気
   に熱を伝達させる蓄熱式バーナーからなり、前記加熱室
   の下部にはガス排出口が設けられ、該ガス排出口から前
   記燃焼ガスを前記蓄熱式バーナーの蓄熱体を収納した蓄
   熱室に供給する送風機が設けられていることを特徴とす
   る過熱蒸気発生装置。