JP2003050026A - 水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法 - Google Patents
水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法Info
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- JP2003050026A JP2003050026A JP2001235243A JP2001235243A JP2003050026A JP 2003050026 A JP2003050026 A JP 2003050026A JP 2001235243 A JP2001235243 A JP 2001235243A JP 2001235243 A JP2001235243 A JP 2001235243A JP 2003050026 A JP2003050026 A JP 2003050026A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置を長寿命とすることができるとともに、
単位時間当たりの水蒸気発生量の調整範囲が広く、かつ
精度がよい水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整
方法を提供する。 【解決手段】 供給水の水量を調整可能に構成されてい
る水供給手段とを備えた水蒸気の発生装置において、供
給水を粒子状の噴霧水として噴射可能な噴霧ノズルを前
記水供給手段に取り付け、蒸発板にノズル口を向けて配
置してなる装置とし、この水蒸気の発生装置を用い、水
蒸気の発生時に、必要な水蒸気発生量に応じて、蒸発板
を加熱手段により加熱するとともに、噴霧水の水量を増
減して、単位時間当たりの水蒸気発生量を調整する。
単位時間当たりの水蒸気発生量の調整範囲が広く、かつ
精度がよい水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整
方法を提供する。 【解決手段】 供給水の水量を調整可能に構成されてい
る水供給手段とを備えた水蒸気の発生装置において、供
給水を粒子状の噴霧水として噴射可能な噴霧ノズルを前
記水供給手段に取り付け、蒸発板にノズル口を向けて配
置してなる装置とし、この水蒸気の発生装置を用い、水
蒸気の発生時に、必要な水蒸気発生量に応じて、蒸発板
を加熱手段により加熱するとともに、噴霧水の水量を増
減して、単位時間当たりの水蒸気発生量を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、熱処理炉
内の雰囲気ガスを加湿するために用いる水蒸気の発生装
置および水蒸気の発生量調整方法に関する。
内の雰囲気ガスを加湿するために用いる水蒸気の発生装
置および水蒸気の発生量調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱処理設備においては、普通、熱処理炉
で雰囲気ガスを使用して鋼板等の被処理材を処理してい
る。例えば、鋼板の種類によっては、所望の品質を得る
ために露点を調整された雰囲気ガス中で脱炭処理を行う
場合がある。脱炭は、雰囲気ガス中の水蒸気と鋼板中の
炭素分との間で、 Ｈ2 Ｏ ＋ Ｃ → Ｈ2 ＋ＣＯ の反応を行わせ、鋼板中の炭素分を減少させる処理であ
る。また、露点は、雰囲気ガス中の水蒸気が結露し始め
る温度であり、一般に、熱処理炉内の水蒸気量の管理
は、露点を調整することにより行っている。
で雰囲気ガスを使用して鋼板等の被処理材を処理してい
る。例えば、鋼板の種類によっては、所望の品質を得る
ために露点を調整された雰囲気ガス中で脱炭処理を行う
場合がある。脱炭は、雰囲気ガス中の水蒸気と鋼板中の
炭素分との間で、 Ｈ2 Ｏ ＋ Ｃ → Ｈ2 ＋ＣＯ の反応を行わせ、鋼板中の炭素分を減少させる処理であ
る。また、露点は、雰囲気ガス中の水蒸気が結露し始め
る温度であり、一般に、熱処理炉内の水蒸気量の管理
は、露点を調整することにより行っている。
【０００３】したがって、雰囲気ガスの露点制御を精度
よく行うためには、熱処理炉内の水蒸気量を高精度にコ
ントロールすることが重要である。例えば、特開平1-26
3216号公報には、図７に示す熱処理設備が開示されてい
る。図中、１７は熱処理炉、Ｓは被処理材である鋼板で
ある。また、２１は液相の水の供給配管、２２は乾燥し
た雰囲気ガスの供給配管である。３１、３２は流量制御
弁、３３、３４は流量計であり、５１、５２、５３は加
熱装置、５４はファンである。６１、６２、６３は温度
計、６４は圧力計である。
よく行うためには、熱処理炉内の水蒸気量を高精度にコ
ントロールすることが重要である。例えば、特開平1-26
3216号公報には、図７に示す熱処理設備が開示されてい
る。図中、１７は熱処理炉、Ｓは被処理材である鋼板で
ある。また、２１は液相の水の供給配管、２２は乾燥し
た雰囲気ガスの供給配管である。３１、３２は流量制御
弁、３３、３４は流量計であり、５１、５２、５３は加
熱装置、５４はファンである。６１、６２、６３は温度
計、６４は圧力計である。
【０００４】この熱処理設備では、まず、熱処理炉１７
において、必要な加湿雰囲気ガスの量および露点が決ま
り、次いで、２１に供給する水の量および２２に供給す
る乾燥雰囲気ガスの必要量が決定される。そして、供給
配管２１に供給された水は、流量制御弁３１、流量計３
３を経て、加熱装置５１において、その出口を通過する
水蒸気が乾燥雰囲気ガスの圧力に対応する飽和蒸気温度
以上の過熱蒸気となるように加熱制御装置４１を介して
加熱される。一方、供給配管２２に供給された乾燥雰囲
気ガスは、流量制御弁３２、流量計３４を経て、加熱装
置５２において、その出口における温度および流量によ
り露点温度以上となるように加熱制御装置４２を介して
加熱される。次いで、過熱蒸気と乾燥雰囲気ガスとが混
合されてなる加湿雰囲気ガスが加熱装置５３において、
その露点以上に加熱されて熱処理炉１７に供給される。
において、必要な加湿雰囲気ガスの量および露点が決ま
り、次いで、２１に供給する水の量および２２に供給す
る乾燥雰囲気ガスの必要量が決定される。そして、供給
配管２１に供給された水は、流量制御弁３１、流量計３
３を経て、加熱装置５１において、その出口を通過する
水蒸気が乾燥雰囲気ガスの圧力に対応する飽和蒸気温度
以上の過熱蒸気となるように加熱制御装置４１を介して
加熱される。一方、供給配管２２に供給された乾燥雰囲
気ガスは、流量制御弁３２、流量計３４を経て、加熱装
置５２において、その出口における温度および流量によ
り露点温度以上となるように加熱制御装置４２を介して
加熱される。次いで、過熱蒸気と乾燥雰囲気ガスとが混
合されてなる加湿雰囲気ガスが加熱装置５３において、
その露点以上に加熱されて熱処理炉１７に供給される。
【０００５】ここで、雰囲気ガスを、例えばＨ2 とＮ2
との混合ガスとすると、熱処理炉１７において、鋼板Ｓ
の脱炭を行うことができるのである。しかしながら、水
蒸気の発生装置である加熱装置５１には、次のような問
題があった。すなわち、従来の水蒸気の発生装置は、図
８に示すように、パン１００の底板をヒータ２００で加
熱し、加熱された底板に分岐管２１Ａから水滴を滴下
し、滴下した水滴を蒸発させて水蒸気Ｖを発生させる構
造であり、加熱されて高温となっている底板に噴霧ノズ
ルを用いず、水滴を滴下しているため、繰り返し局部的
に大きい熱応力が発生し、底板の変形が徐々に大きくな
ってしまう欠点があった。このため、変形した底板の凹
部に水たまりが生じて、単位時間当たりの水蒸気の発生
量が変化してしまうという不安定さがあった。
との混合ガスとすると、熱処理炉１７において、鋼板Ｓ
の脱炭を行うことができるのである。しかしながら、水
蒸気の発生装置である加熱装置５１には、次のような問
題があった。すなわち、従来の水蒸気の発生装置は、図
８に示すように、パン１００の底板をヒータ２００で加
熱し、加熱された底板に分岐管２１Ａから水滴を滴下
し、滴下した水滴を蒸発させて水蒸気Ｖを発生させる構
造であり、加熱されて高温となっている底板に噴霧ノズ
ルを用いず、水滴を滴下しているため、繰り返し局部的
に大きい熱応力が発生し、底板の変形が徐々に大きくな
ってしまう欠点があった。このため、変形した底板の凹
部に水たまりが生じて、単位時間当たりの水蒸気の発生
量が変化してしまうという不安定さがあった。
【０００６】また、上述した局部的な熱応力によるクラ
ックの発生や熱変形の増大により、水蒸気の発生装置の
寿命が短いという問題もあった。なお、図中、２１は水
蒸気Ｖとするための液相の水Ｗの供給配管であり、蒸発
した水蒸気Ｖは、接続管４を介して蒸気供給配管５に送
り出される。また、特開昭54-045605 号公報には、熱処
理設備において、雰囲気ガスを温水と接触させるととも
に、熱処理炉内の雰囲気ガスに含まれる水蒸気量を制御
するために、温水の温度を調整する方法が開示されてい
る。
ックの発生や熱変形の増大により、水蒸気の発生装置の
寿命が短いという問題もあった。なお、図中、２１は水
蒸気Ｖとするための液相の水Ｗの供給配管であり、蒸発
した水蒸気Ｖは、接続管４を介して蒸気供給配管５に送
り出される。また、特開昭54-045605 号公報には、熱処
理設備において、雰囲気ガスを温水と接触させるととも
に、熱処理炉内の雰囲気ガスに含まれる水蒸気量を制御
するために、温水の温度を調整する方法が開示されてい
る。
【０００７】しかしながら、この雰囲気ガスを温水と接
触させ、かつ温水の温度を調整する方法は、単位時間当
たりの水蒸気の発生量が少なく、必要な水蒸気量を確保
するには長時間を要し、そのうえ、単位時間当たりの水
蒸気の発生量の調整範囲が狭いので、例えば、脱炭処理
を行う熱処理炉内の水蒸気量を精度よく管理できないと
いう問題があった。
触させ、かつ温水の温度を調整する方法は、単位時間当
たりの水蒸気の発生量が少なく、必要な水蒸気量を確保
するには長時間を要し、そのうえ、単位時間当たりの水
蒸気の発生量の調整範囲が狭いので、例えば、脱炭処理
を行う熱処理炉内の水蒸気量を精度よく管理できないと
いう問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、装置
を長寿命とすることができるとともに、単位時間当たり
の水蒸気発生量の調整範囲が広く、かつ精度がよい水蒸
気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法を提供する
ことにある。
は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、装置
を長寿命とすることができるとともに、単位時間当たり
の水蒸気発生量の調整範囲が広く、かつ精度がよい水蒸
気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法を提供する
ことにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意検討
した結果、水を微粒化し、かつ均一に噴射することがで
きる噴霧ノズルを用いることにより、上記の課題を解決
することができるとの知見を得て、本発明を完成させ
た。また、本発明の水蒸気の発生装置は、加熱可能とさ
れた蒸発板により、供給水を蒸発して水蒸気を発生さ
せ、該水蒸気を蒸気通路を介して送り出すように構成さ
れている水蒸気発生用容器と、前記蒸発板を加熱するた
めの加熱手段と、前記供給水の水量を調整可能に構成さ
れている水供給手段とを備えた水蒸気の発生装置におい
て、前記供給水を粒子状の噴霧水として噴射可能な噴霧
ノズルを前記水供給手段に取り付け、前記蒸発板にノズ
ル口を向けて配置してなることを特徴とする。その際、
前記噴霧ノズルを水滴の平均粒径が１０００μm 以下の
噴霧水を噴射可能なものとすることが好ましく、さら
に、前記水供給手段には、前記供給水を飽和温度以下に
加熱可能な加熱手段を設けてあることがより好ましい。
した結果、水を微粒化し、かつ均一に噴射することがで
きる噴霧ノズルを用いることにより、上記の課題を解決
することができるとの知見を得て、本発明を完成させ
た。また、本発明の水蒸気の発生装置は、加熱可能とさ
れた蒸発板により、供給水を蒸発して水蒸気を発生さ
せ、該水蒸気を蒸気通路を介して送り出すように構成さ
れている水蒸気発生用容器と、前記蒸発板を加熱するた
めの加熱手段と、前記供給水の水量を調整可能に構成さ
れている水供給手段とを備えた水蒸気の発生装置におい
て、前記供給水を粒子状の噴霧水として噴射可能な噴霧
ノズルを前記水供給手段に取り付け、前記蒸発板にノズ
ル口を向けて配置してなることを特徴とする。その際、
前記噴霧ノズルを水滴の平均粒径が１０００μm 以下の
噴霧水を噴射可能なものとすることが好ましく、さら
に、前記水供給手段には、前記供給水を飽和温度以下に
加熱可能な加熱手段を設けてあることがより好ましい。
【００１０】本発明の水蒸気の発生量調整方法は、上記
のいずれかに記載の水蒸気の発生装置を用い、水蒸気の
発生時に、必要な水蒸気発生量に応じて、前記蒸発板を
前記加熱手段により加熱するとともに、前記噴霧水の水
量を増減して、単位時間当たりの水蒸気発生量を調整す
ることを特徴とするを特徴とする。その際、前記供給水
を噴射する前に６０〜９５℃に加熱しておくことが好ま
しい。
のいずれかに記載の水蒸気の発生装置を用い、水蒸気の
発生時に、必要な水蒸気発生量に応じて、前記蒸発板を
前記加熱手段により加熱するとともに、前記噴霧水の水
量を増減して、単位時間当たりの水蒸気発生量を調整す
ることを特徴とするを特徴とする。その際、前記供給水
を噴射する前に６０〜９５℃に加熱しておくことが好ま
しい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は、本発明の方法に用いる一
例の水蒸気の発生装置を示す一部断面を含む模式図であ
って、図２は、図１に示す装置の要部断面図である。図
１中の１は、水蒸気発生用容器であり、この水蒸気発生
用容器１は、加熱可能とされた蒸発板を有し、該蒸発板
に供給される供給水Ｗを蒸発することにより水蒸気Ｖを
発生させ、該水蒸気Ｖを蒸気通路を介して送り出すよう
に構成されている。水供給手段６は、給水配管６Ａ、６
Ｂ、ポンプ６Ｃ、流量計６Ｄおよび流量調整弁６Ｅから
なり、流量計６Ｄを通過する水Ｗの量を流量調整弁６Ｅ
にフィードバックし、各水蒸気発生用容器１に供給され
る供給水量を調整可能に構成されているが、本発明で
は、この構成に限定されず、種々の構成とすることがで
きる。５Ａはドレン抜きである。
例の水蒸気の発生装置を示す一部断面を含む模式図であ
って、図２は、図１に示す装置の要部断面図である。図
１中の１は、水蒸気発生用容器であり、この水蒸気発生
用容器１は、加熱可能とされた蒸発板を有し、該蒸発板
に供給される供給水Ｗを蒸発することにより水蒸気Ｖを
発生させ、該水蒸気Ｖを蒸気通路を介して送り出すよう
に構成されている。水供給手段６は、給水配管６Ａ、６
Ｂ、ポンプ６Ｃ、流量計６Ｄおよび流量調整弁６Ｅから
なり、流量計６Ｄを通過する水Ｗの量を流量調整弁６Ｅ
にフィードバックし、各水蒸気発生用容器１に供給され
る供給水量を調整可能に構成されているが、本発明で
は、この構成に限定されず、種々の構成とすることがで
きる。５Ａはドレン抜きである。
【００１２】ここで、各水蒸気発生用容器１は、天板と
底板と側板とで囲まれた空間を有し、開口は接続管４へ
の連絡口と噴霧ノズル７のノズル口（図２参照）だけで
ある。この場合、図２に示すように蒸発板は、水蒸気発
生用容器１の底板１Ａであり、底板１Ａの下部に加熱手
段であるヒータ２が設けてある。本発明の一例の水蒸気
の発生装置において、図８に示した従来の水蒸気の発生
装置と異なる点は、噴霧ノズル７を配置したことであ
る。噴霧ノズル７は、給水配管６Ａ、６Ｂのそれぞれの
一端部に複数個取り付けてあり、蒸発板である底板１Ａ
にノズル口を向けて配置（図１、図２参照）してある。
底板と側板とで囲まれた空間を有し、開口は接続管４へ
の連絡口と噴霧ノズル７のノズル口（図２参照）だけで
ある。この場合、図２に示すように蒸発板は、水蒸気発
生用容器１の底板１Ａであり、底板１Ａの下部に加熱手
段であるヒータ２が設けてある。本発明の一例の水蒸気
の発生装置において、図８に示した従来の水蒸気の発生
装置と異なる点は、噴霧ノズル７を配置したことであ
る。噴霧ノズル７は、給水配管６Ａ、６Ｂのそれぞれの
一端部に複数個取り付けてあり、蒸発板である底板１Ａ
にノズル口を向けて配置（図１、図２参照）してある。
【００１３】噴霧ノズル７は、公知のノズルを使用する
ことにより、供給水Ｗを微粒化し、噴霧水として噴射す
ることが可能であり、噴霧水の水滴の平均粒子径を１０
００μm 以下として噴射できる噴霧ノズル７を用いるの
が、蒸発板における噴霧水の水量分布を均一にできるの
で好適である。次いで、水蒸気の発生量調整方法につい
て説明する。
ことにより、供給水Ｗを微粒化し、噴霧水として噴射す
ることが可能であり、噴霧水の水滴の平均粒子径を１０
００μm 以下として噴射できる噴霧ノズル７を用いるの
が、蒸発板における噴霧水の水量分布を均一にできるの
で好適である。次いで、水蒸気の発生量調整方法につい
て説明する。
【００１４】本発明の水蒸気の発生量調整方法は、上述
した水蒸気の発生装置を用い、必要な水蒸気発生量に応
じて、蒸発板を加熱手段であるヒータ２により加熱する
とともに、噴霧水の水量を増減して、単位時間当たりの
水蒸気発生量（kg／ｈ）を調整する。その場合、上述し
た水供給手段６により、供給水Ｗの水量（kg／ｈ）を調
節し、かつ必要な水蒸気発生量に応じてヒータ２のパワ
ーを調節する。
した水蒸気の発生装置を用い、必要な水蒸気発生量に応
じて、蒸発板を加熱手段であるヒータ２により加熱する
とともに、噴霧水の水量を増減して、単位時間当たりの
水蒸気発生量（kg／ｈ）を調整する。その場合、上述し
た水供給手段６により、供給水Ｗの水量（kg／ｈ）を調
節し、かつ必要な水蒸気発生量に応じてヒータ２のパワ
ーを調節する。
【００１５】その際、本発明の水蒸気の発生装置におい
ては、水量分布の均一な噴霧水を噴射するので、底板１
Ａの熱負荷が均一化され、装置を長期間使用しても、装
置の熱変形量やクラックの進展を抑制することができ
る。その結果、装置を長寿命とすることができる。その
うえ、本発明においては、熱変形量が抑制された底板１
Ａに噴霧水を供給するので、単位時間当たりの水蒸気発
生量（kg／ｈ）の調整範囲を広くした場合でも、底板１
Ａの凹部に水たまりが生じることもなく、単位時間当た
りの水蒸気発生量（kg／ｈ）を高精度に調節することが
できるのである。
ては、水量分布の均一な噴霧水を噴射するので、底板１
Ａの熱負荷が均一化され、装置を長期間使用しても、装
置の熱変形量やクラックの進展を抑制することができ
る。その結果、装置を長寿命とすることができる。その
うえ、本発明においては、熱変形量が抑制された底板１
Ａに噴霧水を供給するので、単位時間当たりの水蒸気発
生量（kg／ｈ）の調整範囲を広くした場合でも、底板１
Ａの凹部に水たまりが生じることもなく、単位時間当た
りの水蒸気発生量（kg／ｈ）を高精度に調節することが
できるのである。
【００１６】ところで、次に述べる実験結果から、本発
明の水蒸気の発生装置においては、単位時間当たりの水
蒸気発生量（kg／ｈ）、すなわち、水蒸気発生速度Ｘ
は、噴霧水の水滴の平均粒子径Ｄによっても変化するこ
とがわかった。噴霧水の水滴の平均粒子径Ｄ（μm ）と
水蒸気発生速度Ｘ（kg／ｈ）の関係は、上述した装置を
用い、噴霧ノズル７を変更することにより、噴霧水の水
滴の平均粒径Ｄを変えて調べた。
明の水蒸気の発生装置においては、単位時間当たりの水
蒸気発生量（kg／ｈ）、すなわち、水蒸気発生速度Ｘ
は、噴霧水の水滴の平均粒子径Ｄによっても変化するこ
とがわかった。噴霧水の水滴の平均粒子径Ｄ（μm ）と
水蒸気発生速度Ｘ（kg／ｈ）の関係は、上述した装置を
用い、噴霧ノズル７を変更することにより、噴霧水の水
滴の平均粒径Ｄを変えて調べた。
【００１７】その結果を図３に示す。ここで、水蒸気発
生速度の比Ｘ／Ｘ0 （−）は、平均粒径Ｄ（μm ）の場
合の水蒸気発生速度Ｘ（kg／ｈ）を平均粒径Ｄが２００
μm の場合の水蒸気発生速度Ｘ0 （kg／ｈ）で除した値
であり、水蒸気発生速度Ｘ、Ｘ0 は、本発明の装置にお
いて、（噴霧水を所定時間ｔ0 （ｓ）だけ噴射し、噴霧
開始時ｔ＝０（秒）から時刻ｔ（秒）＝ｔ0 の間に発生
した水蒸気の質量Ｍ（ｋｇ）を測定し、Ｍ／ｔ 0 により
算出したものである。発生した水蒸気は水蒸気供給配管
５の出口で測定した。なお、ヒータ２のパワーは一定と
し、噴霧水の温度は２０℃、噴霧水の水量はＦmax ＝６
０（kg／ｈ）仕様最大）、噴射時間ｔ0 ＝１８００秒と
した。
生速度の比Ｘ／Ｘ0 （−）は、平均粒径Ｄ（μm ）の場
合の水蒸気発生速度Ｘ（kg／ｈ）を平均粒径Ｄが２００
μm の場合の水蒸気発生速度Ｘ0 （kg／ｈ）で除した値
であり、水蒸気発生速度Ｘ、Ｘ0 は、本発明の装置にお
いて、（噴霧水を所定時間ｔ0 （ｓ）だけ噴射し、噴霧
開始時ｔ＝０（秒）から時刻ｔ（秒）＝ｔ0 の間に発生
した水蒸気の質量Ｍ（ｋｇ）を測定し、Ｍ／ｔ 0 により
算出したものである。発生した水蒸気は水蒸気供給配管
５の出口で測定した。なお、ヒータ２のパワーは一定と
し、噴霧水の温度は２０℃、噴霧水の水量はＦmax ＝６
０（kg／ｈ）仕様最大）、噴射時間ｔ0 ＝１８００秒と
した。
【００１８】図３に示す結果から、本発明の装置では、
噴霧水の水滴の平均粒径Ｄを８００μm 以下とすること
により、水蒸気発生速度を平均粒径Ｄが２００μm の場
合の１／４以上にすることができ、さらに、噴霧水の水
滴の平均粒径Ｄを４００μm以下とすることにより、水
蒸気発生速度を平均粒径Ｄが２００μm の場合の１／２
以上にすることができることがわかった。すなわち、噴
霧水の水滴の平均粒径Ｄが２００〜１０００μm の範囲
では、平均粒径Ｄを小さくすることにより、単位重量当
たりの表面積を大きくでき、熱の伝達がよくなって、水
蒸気発生速度、すなわち、単位時間当たりの水蒸気発生
量を増大きることがわかる。
噴霧水の水滴の平均粒径Ｄを８００μm 以下とすること
により、水蒸気発生速度を平均粒径Ｄが２００μm の場
合の１／４以上にすることができ、さらに、噴霧水の水
滴の平均粒径Ｄを４００μm以下とすることにより、水
蒸気発生速度を平均粒径Ｄが２００μm の場合の１／２
以上にすることができることがわかった。すなわち、噴
霧水の水滴の平均粒径Ｄが２００〜１０００μm の範囲
では、平均粒径Ｄを小さくすることにより、単位重量当
たりの表面積を大きくでき、熱の伝達がよくなって、水
蒸気発生速度、すなわち、単位時間当たりの水蒸気発生
量を増大きることがわかる。
【００１９】しかしながら、本発明の装置では、単位時
間当たりの水蒸気発生量の調整を噴霧ノズル７を変更
し、噴霧水の水滴の平均粒径Ｄを変えることにより行う
のは現実的でないので、上述したように、本発明の水蒸
気の発生量調整方法では、必要な水蒸気発生量に応じ
て、蒸発板を加熱手段であるヒータ２により加熱すると
ともに、噴霧水の水量を増減して、単位時間当たりの水
蒸気発生量（kg／ｈ）を調整するようにしている。
間当たりの水蒸気発生量の調整を噴霧ノズル７を変更
し、噴霧水の水滴の平均粒径Ｄを変えることにより行う
のは現実的でないので、上述したように、本発明の水蒸
気の発生量調整方法では、必要な水蒸気発生量に応じ
て、蒸発板を加熱手段であるヒータ２により加熱すると
ともに、噴霧水の水量を増減して、単位時間当たりの水
蒸気発生量（kg／ｈ）を調整するようにしている。
【００２０】また、本発明の方法に用いる水蒸気の発生
装置においては、図４に示すように、供給水Ｗを飽和温
度（沸点）以下に加熱可能な加熱手段を設けて、水蒸気
の発生時に、供給水Ｗの温度を予め６０〜９５℃に加熱
しておくことが好ましい。供給水Ｗの温度を予め６０〜
９５℃に加熱しておくことが好ましい理由は、供給水Ｗ
の温度が６０℃未満の場合、水蒸気発生速度である単位
時間当たりの水蒸気発生量（kg／ｈ）を増大する効果が
不十分であり、供給水Ｗの温度が９５℃を超える場合、
配管内で水蒸気が多量に発生して、噴霧水の水量分布に
ムラが発生することがあるからである。
装置においては、図４に示すように、供給水Ｗを飽和温
度（沸点）以下に加熱可能な加熱手段を設けて、水蒸気
の発生時に、供給水Ｗの温度を予め６０〜９５℃に加熱
しておくことが好ましい。供給水Ｗの温度を予め６０〜
９５℃に加熱しておくことが好ましい理由は、供給水Ｗ
の温度が６０℃未満の場合、水蒸気発生速度である単位
時間当たりの水蒸気発生量（kg／ｈ）を増大する効果が
不十分であり、供給水Ｗの温度が９５℃を超える場合、
配管内で水蒸気が多量に発生して、噴霧水の水量分布に
ムラが発生することがあるからである。
【００２１】図５には、図４に示した装置を用いて、上
述したようにして水蒸気発生速度の比Ｘ／Ｘ0 を調べた
結果を示した。なお、加熱手段８は、図４に示す配置位
置に代えて、給水配管６Ａ、６Ｂに分岐する前の配管と
流量調整弁６Ｅとの間に設けるようにしてもよい。加熱
手段８としては、配管の周囲に巻いたヒータとすること
ができる。
述したようにして水蒸気発生速度の比Ｘ／Ｘ0 を調べた
結果を示した。なお、加熱手段８は、図４に示す配置位
置に代えて、給水配管６Ａ、６Ｂに分岐する前の配管と
流量調整弁６Ｅとの間に設けるようにしてもよい。加熱
手段８としては、配管の周囲に巻いたヒータとすること
ができる。
【００２２】以上の説明において、水蒸気の発生装置と
しては、蒸発板を底板とした水蒸気発生用容器１を用い
ているが、本発明の装置はこれに限定されず、図６に示
すような蒸発板を側板とした水蒸気発生用容器１’とし
てもよい。この水蒸気発生用容器１’は、上に向かうほ
ど開口面積が広くなるように傾けた側板、天板および底
板とで空間を囲んだ外形が倒立円錐台状であり、ヒータ
２は、側板の周囲を加熱可能なように設けてある。噴霧
ノズル７は、ノズル口の中央から噴射される噴霧水の軌
跡が側板の法線Ｎに対してαだけ傾斜するように、給水
配管６Ａ’に取り付けてある。図６に示した例では、ノ
ズルから噴霧される噴霧水の噴射方向と水蒸気の発生方
向とが対向することがないので、水蒸気発生量をさらに
精度よく制御することができる。この場合、噴霧ノズル
７としては、ホロコーンノズルを用いることができる。
しては、蒸発板を底板とした水蒸気発生用容器１を用い
ているが、本発明の装置はこれに限定されず、図６に示
すような蒸発板を側板とした水蒸気発生用容器１’とし
てもよい。この水蒸気発生用容器１’は、上に向かうほ
ど開口面積が広くなるように傾けた側板、天板および底
板とで空間を囲んだ外形が倒立円錐台状であり、ヒータ
２は、側板の周囲を加熱可能なように設けてある。噴霧
ノズル７は、ノズル口の中央から噴射される噴霧水の軌
跡が側板の法線Ｎに対してαだけ傾斜するように、給水
配管６Ａ’に取り付けてある。図６に示した例では、ノ
ズルから噴霧される噴霧水の噴射方向と水蒸気の発生方
向とが対向することがないので、水蒸気発生量をさらに
精度よく制御することができる。この場合、噴霧ノズル
７としては、ホロコーンノズルを用いることができる。
【００２３】
【実施例】図１、図２に示した水蒸気の発生装置を、図
７に示した熱処理炉１７を有するプロセスラインに適用
し、熱処理炉１７内の水蒸気量をコントロールして発明
例１とし、図６に示した水蒸気の発生装置を適用して水
蒸気量をコントロールして発明例２とした。
７に示した熱処理炉１７を有するプロセスラインに適用
し、熱処理炉１７内の水蒸気量をコントロールして発明
例１とし、図６に示した水蒸気の発生装置を適用して水
蒸気量をコントロールして発明例２とした。
【００２４】その際、水蒸気の発生装置で発生させた水
蒸気と雰囲気ガスとを混合させ、混合した水蒸気を含む
雰囲気ガスを熱処理炉１７に供給可能に構成した。ま
た、熱処理炉１７内の必要な水蒸気の量（kg）に応じて
単位時間当たりの水蒸気発生量（kg／ｈ）を求め、噴霧
水の水量（kg／ｈ）を演算し、かつ水供給手段を制御す
る演算・制御装置を追加して配置し、熱処理炉１７内の
水蒸気量をコントロールするように構成した。
蒸気と雰囲気ガスとを混合させ、混合した水蒸気を含む
雰囲気ガスを熱処理炉１７に供給可能に構成した。ま
た、熱処理炉１７内の必要な水蒸気の量（kg）に応じて
単位時間当たりの水蒸気発生量（kg／ｈ）を求め、噴霧
水の水量（kg／ｈ）を演算し、かつ水供給手段を制御す
る演算・制御装置を追加して配置し、熱処理炉１７内の
水蒸気量をコントロールするように構成した。
【００２５】なお、熱処理炉１７において、炉温を８０
０℃、雰囲気ガスをＨ2 とＮ2 との混合ガスとし、目標
露点を４０℃として鋼板Ｓの脱炭を行った。その結果、
発明例１においては、熱処理炉１７内での雰囲気ガスの
露点のばらつきは定常状態で±１℃以内であり、また、
発明例２においては±０．８℃以内であり、従来よりば
らつきが減少した。また、発明例１および２の水蒸気の
発生装置の水蒸気発生用容器における最大温度差はとも
に５０℃であり、水蒸気の発生装置の寿命が１０年と推
定でき、長寿命とすることができた。
０℃、雰囲気ガスをＨ2 とＮ2 との混合ガスとし、目標
露点を４０℃として鋼板Ｓの脱炭を行った。その結果、
発明例１においては、熱処理炉１７内での雰囲気ガスの
露点のばらつきは定常状態で±１℃以内であり、また、
発明例２においては±０．８℃以内であり、従来よりば
らつきが減少した。また、発明例１および２の水蒸気の
発生装置の水蒸気発生用容器における最大温度差はとも
に５０℃であり、水蒸気の発生装置の寿命が１０年と推
定でき、長寿命とすることができた。
【００２６】なお、従来の水蒸気の発生装置を用い場
合、熱処理炉１７内での雰囲気ガスの露点のばらつきは
±３℃であり、水蒸気発生用容器における最大温度差は
１５０℃であり、水蒸気の発生装置の寿命は１年であっ
た。
合、熱処理炉１７内での雰囲気ガスの露点のばらつきは
±３℃であり、水蒸気発生用容器における最大温度差は
１５０℃であり、水蒸気の発生装置の寿命は１年であっ
た。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、装置を長寿命とするこ
とができるとともに、単位時間当たりの水蒸気発生量の
調整範囲を広くし、かつ精度を良好にすることができ
る。その結果、本発明を熱処理設備に適用した場合、熱
処理炉内での雰囲気ガスの露点を高精度に調整すること
ができる。
とができるとともに、単位時間当たりの水蒸気発生量の
調整範囲を広くし、かつ精度を良好にすることができ
る。その結果、本発明を熱処理設備に適用した場合、熱
処理炉内での雰囲気ガスの露点を高精度に調整すること
ができる。
【図１】本発明の一例の水蒸気の発生装置を示す模式図
である。
である。
【図２】図１に示す装置の要部断面図である。
【図３】図１に示す装置の作用を示すグラフである。
【図４】本発明の好適な水蒸気の発生装置を示す模式図
である。
である。
【図５】図４に示す装置の作用を示すグラフである。
【図６】本発明の他の水蒸気の発生装置を示す模式図で
ある。
ある。
【図７】従来の水蒸気の発生装置を熱処理炉に適用した
場合の構成図である。
場合の構成図である。
【図８】従来の水蒸気の発生装置を示す模式図である。
Ｗ 供給水
Ｖ 水蒸気
１、１’ 水蒸気発生用容器
１Ａ 底板（蒸発板）
２、８ ヒータ（加熱手段）
４ 接続管
５ 水蒸気供給配管
５Ａ ドレン抜き
６ 水供給手段
６Ａ、６Ｂ、６Ａ’給水配管
６Ｃ ポンプ
６Ｄ 流量計
６Ｅ 流量調整弁
７ 噴霧ノズル
２１、２２ 供給配管
２１Ａ 分岐管
３１、３２ 流量制御弁
３３、３４ 流量計
５１、５２、５３ 加熱装置
５４ ファン
６１、６２、６３ 温度計
６４ 圧力計
Ｓ 鋼板
１７ 熱処理炉
１００ パン
２００ ヒータ
Claims (5)
- 【請求項１】 加熱可能とされた蒸発板により、供給水
を蒸発して水蒸気を発生させ、該水蒸気を蒸気通路を介
して送り出すように構成されている水蒸気発生用容器
と、前記蒸発板を加熱するための加熱手段と、前記供給
水の水量を調整可能に構成されている水供給手段とを備
えた水蒸気の発生装置において、前記供給水を粒子状の
噴霧水として噴射可能な噴霧ノズルを前記水供給手段に
取り付け、前記蒸発板にノズル口を向けて配置してなる
ことを特徴とする水蒸気の発生装置。 - 【請求項２】 前記噴霧ノズルを水滴の平均粒径が１０
００μm 以下の噴霧水を噴射可能なものとすることを特
徴とする請求項１に記載の水蒸気の発生装置。 - 【請求項３】 前記水供給手段に前記供給水を飽和温度
以下に加熱可能な加熱手段を設けてあることを特徴とす
る請求項１または２に記載の水蒸気の発生装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の水蒸気
の発生装置を用い、水蒸気の発生時に、必要な水蒸気発
生量に応じて、前記蒸発板を前記加熱手段により加熱す
るとともに、前記噴霧水の水量を増減して、単位時間当
たりの水蒸気発生量を調整することを特徴とする水蒸気
の発生量調整方法。 - 【請求項５】 前記供給水を噴射する前に６０〜９５℃
に加熱しておくことを特徴とする請求項４に記載の水蒸
気の発生量調整方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235243A JP3893914B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001235243A JP3893914B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003050026A true JP2003050026A (ja) | 2003-02-21 |
| JP3893914B2 JP3893914B2 (ja) | 2007-03-14 |
Family
ID=19066723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001235243A Expired - Fee Related JP3893914B2 (ja) | 2001-08-02 | 2001-08-02 | 水蒸気の発生装置および水蒸気の発生量調整方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3893914B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004579B1 (ko) * | 2008-07-02 | 2010-12-30 | (주)부성 | 식품숙성 및 제빵용 스팀발생장치 |
| JP2011131141A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Noritz Corp | 蒸発装置及びこれを用いた燃料電池システム |
| CN110051102A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-07-26 | 安徽玉杉光电科技有限公司 | 一种深紫外led灭菌补水喷雾装置 |
-
2001
- 2001-08-02 JP JP2001235243A patent/JP3893914B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101004579B1 (ko) * | 2008-07-02 | 2010-12-30 | (주)부성 | 식품숙성 및 제빵용 스팀발생장치 |
| JP2011131141A (ja) * | 2009-12-22 | 2011-07-07 | Noritz Corp | 蒸発装置及びこれを用いた燃料電池システム |
| CN110051102A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-07-26 | 安徽玉杉光电科技有限公司 | 一种深紫外led灭菌补水喷雾装置 |
| CN110051102B (zh) * | 2019-05-17 | 2024-01-30 | 安徽玉杉光电科技有限公司 | 一种深紫外led灭菌补水喷雾装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3893914B2 (ja) | 2007-03-14 |
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