JP2004293879A - Steam producing device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、医療機関、製薬及び食品製造等の分野で使用される高純度の蒸気製造装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
この種の装置では、加熱器の機能を備えた加熱缶部と、蒸気を発生させる機能と気液分離機能とを備えた蒸発缶部とを備え、高純度蒸留水を加熱して蒸気を発生させ気液分離器により蒸気を取り出す仕組みを採用するものが一般的である。
【0003】
従来、蒸気を発生させる部分は、まっすぐな長細いチューブ(ストレート管)の内部に高純度蒸留水を通過させ、チューブの周囲に配置した熱源により加熱して蒸気を発生させている(例えば、特許文献1、特許文献2参照。)。
【0004】
【特許文献1】
特開2000−161602号公報(第5、第12乃至15段落、第1図)
【特許文献2】
特開2002ー162001号公報(第18段落、第1図乃至第3図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の装置は蒸気発生効率が低いため、十分な発生量を得るためには加熱缶部を非常に長くしなければならなかった。
【0006】
また、従来の装置では、蒸気を発生させる伝熱管(蒸発管)がストレート管であったため、伸縮が殆ど不可能であるために強度的に弱く、破損しやすかった。
【0007】
なお、特許文献2の第18段落には、螺旋管からなる蒸発缶でもよい旨記載されているが、具体的な構造は図示されておらず、かつ、本発明者の実験によると、全てが螺旋管(スパイラル管)では効率よい流下液膜が形成されず、蒸気発生効率が低いことが明らかとなった。
【0008】
さらに、この装置は内部で蒸気圧を発生させるために蒸気発生部である伝熱管内に高圧力がかかるため、法令で定められた規格を遵守するためには、高圧力容器の指定を受けなければならず、そのために多くのコストと検査等の労力が必要であった。
【0009】
上記に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりもコンパクトで、内部に高圧力がかかっても十分な強度を備えている蒸気発生装置を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明に係る蒸気製造装置は、高純度蒸留水または高純度蒸気を製造する装置であって、加熱器の機能を備えた加熱缶部10と、蒸気を発生させる機能と気液分離機能とを備えた蒸発缶部20とを含んでおり、前記加熱缶部10は供給水取入口1から取入れた供給水を伝熱管2、3を通して加熱し発生蒸気の圧力で蒸気と液滴の混合状態にして蒸発缶部20の上部受入口4に圧送する構成とされ、蒸気伝熱管2、3の一部にコイル状の部分(スパイラル管)を含んでいることを特徴とする。
【0011】
このように従来ストレート管で構成されていたために破損しやすかった伝熱管の少なくとも一部にコイル状の部分(スパイラル管)を含むことにより、伸縮に対する強度が増大し、法令(例えば、労働安全衛生法施行令など)で定められた高圧力容器の指定対象外となり、基準に合格するための検査を受ける必要がなくなる。これは装置を製造するメーカのみならず、装置を購入して保守管理するユーザーにとっても大きな利点である。
【0012】
特に、この装置では、上部受入口4側に接続された伝熱管3は、該伝熱管3の中間部よりも上方にスパイラル部31が設けられていると共に、その他はストレート管32、33で構成されることが好ましい。
【0013】
伝熱管3をこのような形状にすると装置が従来よりもコンパクトになると共に、蒸気発生効率が飛躍的に増大する。
【0014】
また、伝熱管3の外側に位置する伝熱管2を、夫々の両端部がストレート管で構成されると共に、加熱蒸気入口10bと同出口10cの少なくとも一部がストレート管部に臨むように構成されていることが好ましい。
【0015】
このように伝熱管2のうちストレート管で公正された部分に加熱蒸気の出入口10b、10cが臨むように構成されていると、加熱蒸気が効率よく伝熱管内に熱を伝えるため、蒸気発生効率が高められる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図1乃至図5に基づいて説明する。蒸気製造装置とは、高純度蒸留水を供給水として、これを加熱手段により加熱し、高純度蒸気を発生させる装置である。
【0017】
はじめに、本発明に係る蒸気製造装置のシステム図について説明する。図5は、その一例を示したものである。
【0018】
図5に示すように、蒸気製造装置50の加熱缶部10に加熱蒸気供給ライン51が接続され、ここから高温に加熱された蒸気が導入される。また、蒸気製造装置50の蒸発缶部20に供給水供給ライン52が接続され、ここから高純度蒸留水が供給される。
【0019】
なお、供給水(高純度蒸留水)はあらかじめプレヒーター53や脱気缶54などを経て導入されるようにするのが一般的である。各配管の接続については設計に応じて種々の形態が考えられる。
【0020】
図1は、本発明に係る蒸気製造装置50の一実施例を示す全体構造の縦断側面図を示したものである。図1に示すように、この装置は加熱缶部10と蒸発缶部20とから構成される。加熱缶部10は、本体ケース10aの外面に熱源を取入れる加熱蒸気入口10bと同出口10cが上下に開設され、本体ケースの中空内部にコイル状のスパイラル管を一部に含んでなる一次、二次の伝熱管2、3が設けたものからなる。
【0021】
この一次、二次伝熱管2、3の各上端口は、隔板10dで仕切られた圧力室10eに開口している。中心部にある二次伝熱管3bの下端口は、蒸発缶20の上部受入口4に開口し、他方、一次伝熱管2aの下端口は加熱缶部10の下部室14に開口しここから供給水が流入される。
【0022】
蒸発缶部20は、図1に示すように円筒状の缶胴ケース20aをアウターケースにして、その内部に同心に円筒部5と、環状の隔壁12及びその外周サイクロン外筒13とを一体に設けたものからなる。円筒部5は上部端壁15に吊持状に支持されてその上部受入口4に伝熱管3の下端口が開口するように臨ませている。円筒部5の下端口5aは缶胴ケース20aの底部との間に下部膨張室6となる空間を形成している。
【0023】
図2(a)は、図1の加熱缶部20の上部のA−A面で切断した断面図を示している。供給水を圧力室10eに圧送するための伝熱管2は最外周に8本(2a)とそのすぐ内側に4本(2b)設けられている。また、圧力室10eに圧送された供給水を流下するための伝熱管3は、加熱缶の最内周に4本設けられている。
【0024】
サイクロン8は図2(b)に示すようにサイクロン外筒13の上部の外周面に中心方向に向かって旋回流が生じるように接線方向に切設した複数の窓孔8aと奥に向かう程細巾の通路8bを形成するように区切られたガイド小片8cとで形成され、円周等間隔に3乃至4箇所設けるものとする。
【0025】
図3(a)は、最内周に設けられた二次伝熱管3の側面図を示している。この図のように、上方の一部がスパイラル管31を含み、その他はストレート管32、33で構成される。なお、既述のように、図1では1本しか示されていないが、この実施例では4本を組み合わせて設けられている。
【0026】
図3(b)は、最外周の伝熱管よりも内側に設けられた一次伝熱管2bを側面図を示している。この図のように、上部及び下部がストレート管22b、23bで構成され、中央部は同一径のスパイラル管21bで構成されている。
【0027】
図3(c)は、最外周に設けられた一次伝熱管2aの側面図を示している。この図のように、一次伝熱管2aは、上部及び下部がストレート管22a、23aで構成され、中央部は一次伝熱管2bの外周とほぼ同径の内周を有する同一径のスパイラル管21aで構成される。
【0028】
なお、図1及び図2に例示するように、全ての伝熱管(2a、2b、3)は、同形同大のそれぞれが互いの隙間に入り込むように配置し、コイルの中心軸に対し対称となるように均一に設けられることが好ましい。図4はそれぞれの伝熱管(2a、2b、3)の1本を端部からみた正面図を示したものである。これを円周方向に互いにずらしながら配置していくと1本分の伝熱管が占める容積内に同形同大の複数のコイルを収納することができるため、コンパクトに構成できると共に温度分布が均一となる。
【0029】
【作用】
熱源としての加熱蒸気を加熱蒸気入口10bより加熱缶部10内に送り込むと、蒸気は缶内に充満して同出口10cより流出するからこの加熱蒸気の送入及び流出の加減により缶内を所定の温度に保ち、伝熱管2、3を加熱する。
【0030】
この状態で供給水を供給水入口1より供給すると、この供給水は一次伝熱管2を通って圧力室(上部室)10eに至り、さらにこの圧力室10eから中心部にある二次伝熱管2を通って蒸発缶部20の円筒部5の上部受入口4に送入される。この為供給水は伝熱管2、3を通過する間に所定の高温度に加熱されて蒸気となり、さらにその圧力で蒸気と飽和水の気液2相流体で円筒部5へ圧送され下端口より膨張室6を経て環状室7を上昇し圧力を高めながらサイクロン8により中心内方へ向かう旋回流となってサイクロン室11、及び隔壁12の内側の圧力路15を上昇し分離室14より取出口9へ送出されるものであって、このような流れの間に最終的に液滴が分離除去されて高純度の蒸気が得られるものである。
【0031】
上述のように、圧力室10eに圧送された供給水は最内周にある二次伝熱管3を通って流下するが、供給水が伝熱管3の上方に設けられたスパイラル管31を通過する際、流速が制限されて遅くなるため、管内壁を均一に薄い水膜が覆い、流下液膜(いわゆる「ぬれ壁」)を形成する。そのまま、水膜は重力によって内壁面を流下するが、この時、周囲の加熱蒸気により熱せられて高純度の蒸気が発生する。
【0032】
なお、厳密に言うと、スパイラル管31を通過した直後は表面状態は荒れているため、均一な水膜が管内を一様に覆っていないが、その後ストレート管内を重力によって流下するにつれて整流され、より一層蒸発しやすい状態となる。この意味において、スパイラル管は少なくとも真ん中辺りよりも上方の一部にあればよく、その他の部分32、33はむしろストレート管であることが好ましい。
【0033】
なお、実施例では、最外周の一次伝熱管2aは8本、その内側の一次伝熱管2bは4本設けられているが、複数設けている点が重要でありその本数については当業者の設計事項である。このようにスパイラル管を複数本用いると多くの供給水を低い流速で圧力室10eまで圧送することができるため、蒸気発生効率が高められると共に安定して蒸気を発生させることができる。
【0034】
さらに、この実施例のようにスパイラル管とストレート缶とを組み合わせた伝熱管3は、伸縮に対する自由度が大きいため、従来の蒸気製造装置よりも機械的強度が大きい。通常、伝熱管3の内部では大量の蒸気が発生して高圧力がかかるため、労働安全衛生法施行令などで定められた高圧力容器の指定対象となるが、本装置の場合、装置の大きさなど一定の条件をクリアすることにより指定対象外となり、基準に合格するための検査を受ける必要がなくなる。これは装置を製造するメーカのみならず、装置を購入して保守管理するユーザーにとっても大きな利点となる。
【0035】
本実施形態では、蒸発缶と加熱缶が一体化した構成を例示したが、本発明の最大の特徴部分は蒸気発生部分を担う伝熱管の形状にあり、その他の部分については従来の技術を適用することができる。例えば、蒸発缶部と加熱缶部とが別々の筐体で両者が配管で接続された構成であってもよい。
【0036】
【発明の効果】
本発明に係る蒸気製造装置は従来装置よりも蒸気発生効率が高く、コンパクトでしかも機械的強度が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す蒸気製造装置の全体構造の縦断側面図である。
【図2】図1におけるA−A線、B−B線矢視図の拡大した横断平面図である。
【図3】図1におけるそれぞれの伝熱管1本を表わす側面図である。
【図4】図1におけるそれぞれの伝熱管の端部を表わす正面図である。
【図5】本発明の一実施例を示す蒸気製造装置のシステム図である。
【符号の説明】
1 供給水取入口
2、3 伝熱管
4 上部受入口
5 円筒部
6 膨張室
7 環状室
8 サイクロン
9 取出口
10 加熱缶部
11 サイクロン室
12 隔壁
13 サイクロン外筒
14 下部室
20 蒸発缶部
50 蒸気製造装置
51 加熱蒸気供給ライン
52 供給水供給ライン
53 プレヒーター
54 脱気缶[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a high-purity steam production apparatus used in fields such as medical institutions, pharmaceuticals, and food production.
[0002]
[Prior art]
This type of device includes a heating can unit having the function of a heater, and an evaporating can unit having a function of generating steam and a gas-liquid separation function, and generates steam by heating high-purity distilled water. It is common to employ a mechanism for extracting steam by a gas-liquid separator.
[0003]
Conventionally, high-purity distilled water is passed through a straight and long narrow tube (straight tube) to generate steam by heating with a heat source placed around the tube (for example, see
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-161602 (5th, 12th to 15th paragraphs, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP-A-2002-162001 (
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional apparatus has low steam generation efficiency, the heating can part had to be very long in order to obtain a sufficient amount of generated steam.
[0006]
Further, in the conventional apparatus, since the heat transfer tube (evaporation tube) for generating steam is a straight tube, expansion and contraction is almost impossible, so that it is weak in strength and easily broken.
[0007]
In addition, in the 18th paragraph of
[0008]
In addition, since this device generates high steam pressure inside the heat transfer tube, which is the steam generation section, high pressure is applied.In order to comply with the standards stipulated by laws and regulations, a high pressure vessel must be specified. This requires a lot of cost and labor such as inspection.
[0009]
In view of the above, it is an object of the present invention to provide a steam generator which is more compact than before and has sufficient strength even when high pressure is applied to the inside.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, a steam production device according to the present invention is a device for producing high-purity distilled water or high-purity steam, and includes a heating can unit 10 having a function of a heater, and a steam generation unit. The heating can
[0011]
By including a coil-shaped portion (spiral tube) in at least a part of the heat transfer tube, which has conventionally been formed of a straight tube and thus easily broken, the strength against expansion and contraction is increased, and laws and regulations (eg, occupational health and safety) Exemption from high-pressure vessels specified by the law, etc.), eliminating the need to undergo inspections to pass the standards. This is a great advantage not only for the manufacturer of the device, but also for the user who purchases and maintains the device.
[0012]
In particular, in this device, the
[0013]
When the
[0014]
Further, the
[0015]
If the entrance and
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. The steam producing apparatus is an apparatus that generates high-purity steam by using high-purity distilled water as supply water and heating the same by a heating unit.
[0017]
First, a system diagram of a steam production device according to the present invention will be described. FIG. 5 shows an example.
[0018]
As shown in FIG. 5, a heating
[0019]
It is general that the supply water (high-purity distilled water) is introduced in advance through a
[0020]
FIG. 1 is a longitudinal sectional side view of an entire structure showing an embodiment of a steam producing apparatus 50 according to the present invention. As shown in FIG. 1, the apparatus includes a heating can
[0021]
The upper end of each of the primary and secondary
[0022]
As shown in FIG. 1, the evaporating
[0023]
FIG. 2A is a cross-sectional view taken along the AA plane of the upper portion of the heating can
[0024]
As shown in FIG. 2B, the
[0025]
FIG. 3A shows a side view of the secondary
[0026]
FIG. 3B is a side view of the primary
[0027]
FIG. 3C shows a side view of the primary
[0028]
As illustrated in FIGS. 1 and 2, all the heat transfer tubes (2 a, 2 b, 3) are arranged so that each of the same shape and the same size enters into the gap between them, and are symmetric with respect to the center axis of the coil. It is preferable that they are provided uniformly so that FIG. 4 shows a front view of one of the heat transfer tubes (2a, 2b, 3) viewed from the end. If these coils are arranged while being shifted from each other in the circumferential direction, a plurality of coils of the same shape and the same size can be accommodated in the volume occupied by one heat transfer tube. It becomes.
[0029]
[Action]
When heating steam as a heat source is sent into the heating can
[0030]
When supply water is supplied from the
[0031]
As described above, the supply water pumped to the
[0032]
Strictly speaking, immediately after passing through the
[0033]
In the embodiment, eight outermost primary
[0034]
Further, since the
[0035]
In the present embodiment, the configuration in which the evaporator and the heating can are integrated has been exemplified, but the most characteristic feature of the present invention is the shape of the heat transfer tube that serves as the steam generating portion, and the other portions apply the conventional technology. can do. For example, a configuration may be adopted in which the evaporating can section and the heating can section are separate casings and both are connected by piping.
[0036]
【The invention's effect】
The steam production apparatus according to the present invention has higher steam generation efficiency than the conventional apparatus, is compact, and has high mechanical strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional side view of the entire structure of a steam producing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional plan view taken along line AA and line BB in FIG.
FIG. 3 is a side view showing one heat transfer tube in FIG. 1;
FIG. 4 is a front view showing an end of each heat transfer tube in FIG. 1;
FIG. 5 is a system diagram of a steam production apparatus showing one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
Priority Applications (1)
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JP2003085363A JP4104065B2 (en) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | Steam production equipment |
Applications Claiming Priority (1)
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JP2003085363A JP4104065B2 (en) | 2003-03-26 | 2003-03-26 | Steam production equipment |
Publications (2)
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JP4104065B2 JP4104065B2 (en) | 2008-06-18 |
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Family Applications (1)
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2003
- 2003-03-26 JP JP2003085363A patent/JP4104065B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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