JP2012205969A - Evaporator - Google Patents
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Abstract
Description
本件発明は、蒸発ガスを発生させる装置であって、特に燃料電池などに用いられる加湿装置の水蒸気発生装置として使用される蒸発装置である。 The present invention is an apparatus for generating evaporative gas, and in particular, an evaporating apparatus used as a water vapor generating apparatus of a humidifier used in a fuel cell or the like.
燃料電池は、燃料電池の種類によって燃料となるガスの改質が必要となる。一般的に燃料となるガスの主成分はメタンなどを含む都市ガスである。この燃料となるガスに水蒸気を反応させることで水素を生成させ改質し、燃料電池の燃料としている。 A fuel cell requires reforming of a gas serving as a fuel depending on the type of the fuel cell. In general, the main component of gas serving as fuel is city gas including methane. Hydrogen is produced and reformed by reacting water vapor with the fuel gas, and used as fuel for the fuel cell.
燃料となるガスの改質の他にも、燃料電池の高分子電解膜のイオン電導性を確保するために、燃料ガス中に水蒸気を含ませる場合がある。燃料となるガスの水素は、燃料電池中の水素極にて水素イオンとなった後、酸素極に移動する際に水分子を伴って膜中を移動する。このため、水素極は乾燥しやすくなり、内部抵抗が大きくなってしまう。このため、燃料となるガスに水蒸気を含ませる必要がある。 In addition to reforming the gas that serves as the fuel, water vapor may be included in the fuel gas in order to ensure the ionic conductivity of the polymer electrolyte membrane of the fuel cell. The hydrogen gas in the fuel becomes hydrogen ions at the hydrogen electrode in the fuel cell and then moves through the membrane with water molecules when moving to the oxygen electrode. For this reason, a hydrogen electrode becomes easy to dry and internal resistance will become large. For this reason, it is necessary to include water vapor in the fuel gas.
このように、燃料となるガス中に水分を含ませるのに必要なのが、水蒸気を発生させるための蒸発装置である。この蒸発装置としては、特許文献１や特許文献２に示すような蒸発ガスの発生装置が提案されている。 As described above, what is necessary for including moisture in the fuel gas is an evaporator for generating water vapor. As this evaporation apparatus, an evaporation gas generating apparatus as shown in Patent Document 1 and Patent Document 2 has been proposed.
特許文献１および特許文献２に示した蒸発装置では、大量の水などの液体を効率よく蒸発させることが可能である。しかし、発熱体の発熱容量に対して少量の液体を蒸発させる場合、液体が供給される発熱体上部のみで液体が蒸発する。このため、発熱体の下部は蒸発すべき液体が存在しないため、不必要に発熱し、また高温状態が続くこととなる。発熱体にとって、高温状態が続くことは、発熱体の寿命を大きく減らすこととなる。逆に、液体が少量の場合に、発熱体への電力供給を減らし、発熱量を減らすと、前記のような不必要な発熱や、高温状態が続くことは避けられるが、液体の供給開始から目標湿度が達成されるまでに時間がかかるという問題が発生する。 In the evaporation apparatuses shown in Patent Document 1 and Patent Document 2, it is possible to efficiently evaporate a large amount of liquid such as water. However, when a small amount of liquid is evaporated with respect to the heat generation capacity of the heating element, the liquid evaporates only at the upper part of the heating element to which the liquid is supplied. For this reason, since there is no liquid to evaporate in the lower part of the heating element, it generates heat unnecessarily, and a high temperature state continues. For a heating element, the continued high temperature condition greatly reduces the life of the heating element. Conversely, if the amount of liquid is small, reducing the amount of power supplied to the heating element and reducing the amount of heat generated can avoid unnecessary heat generation and high-temperature conditions as described above. There is a problem that it takes time until the target humidity is achieved.
そこで、本件発明では、上記問題を鑑み、以下の蒸発装置を提供する。すなわち第一の発明としては、本体容器と、本体容器内部に立設された第一円筒型発熱体と、前記第一円筒型発熱体の下部に連接し立設された第二円筒型発熱体と、前記第一円筒型発熱体の側面および上面を被覆する第一液体蒸発層と、前記第二円筒型発熱体の側面を被覆する第二液体蒸発層と、前記第一円筒型発熱体上面の第一液体蒸発層へ液体を供給する液体供給管と、本体容器内部へキャリアガスを供給するガス供給管と、前記液体が蒸発した蒸発物とキャリアガスの混合気体を本体容器外部へ排出する混合気体排出口と、前記第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量、および液体供給管の液体供給量、ガス供給管からのガス供給量の制御を行う制御部と、からなる蒸発装置を提供する。 In view of the above problems, the present invention provides the following evaporation apparatus. That is, as a first invention, a main body container, a first cylindrical heating element erected inside the main body container, and a second cylindrical heating element erected and connected to the lower part of the first cylindrical heating element A first liquid evaporation layer that covers the side surface and the upper surface of the first cylindrical heating element, a second liquid evaporation layer that covers the side surface of the second cylindrical heating element, and the upper surface of the first cylindrical heating element A liquid supply pipe for supplying a liquid to the first liquid evaporation layer, a gas supply pipe for supplying a carrier gas to the inside of the main body container, and a mixed gas of the evaporated material and the carrier gas evaporated from the liquid is discharged to the outside of the main body container. A control unit that controls the mixed gas discharge port, the heat generation amount of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, the liquid supply amount of the liquid supply pipe, and the gas supply amount from the gas supply pipe; An evaporation apparatus is provided.
第二の発明としては、前記制御部は、第一円筒型発熱体の発熱制御を行う第一制御手段と、第二円筒型発熱体の発熱制御を行う第二制御手段と、からなり、第一制御手段と第二制御手段は独立して制御可能な第一の発明に記載の蒸発装置を提供する。 As a second invention, the control unit comprises a first control means for performing heat generation control of the first cylindrical heating element, and a second control means for performing heat generation control of the second cylindrical heating element. The first control means and the second control means provide the evaporation apparatus according to the first invention which can be controlled independently.
第三の発明としては、前記第二制御手段は、液体供給管からの液体の供給量が、第一円筒型発熱体の発熱により十分に蒸発する量であった場合、温度維持のための発熱を行うよう第二円筒型発熱体を制御する第二の発明に記載の蒸発装置を提供する。 According to a third aspect of the present invention, when the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe is an amount that sufficiently evaporates due to heat generated by the first cylindrical heating element, the second control means generates heat for maintaining the temperature. The evaporation apparatus according to the second aspect of the present invention is provided to control the second cylindrical heating element so as to perform the above.
第四の発明としては、第二制御手段は、液体供給管からの液体の供給量が、第一円筒型発熱体の発熱により蒸発可能な量を超えて供給された場合、液体が蒸発するように発熱を行うよう第二円筒型発熱体を制御する第二の発明または第三の発明に記載の蒸発装置を提供する。 According to a fourth aspect of the invention, the second control means causes the liquid to evaporate when the supply amount of the liquid from the liquid supply pipe exceeds the amount that can be evaporated by the heat generation of the first cylindrical heating element. The evaporation apparatus according to the second or third aspect of the invention is provided for controlling the second cylindrical heating element so as to generate heat.
本件発明の蒸発装置のように、容器内部に立設された発熱体を、第一円筒型発熱体と第二円筒型発熱体の２つとし、これらを上下に連接して配置することで、液体の供給量が少ない場合でも、無駄に第二円筒型発熱体を発熱する必要が無く、不必要な高温状態となる必要がない。また、第二円筒型発熱体の高温状態を避けるために発熱量を小さくする必要もないため、液体の供給開始から目標湿度が達成されるまでの時間が長くなり、応答時間が長くなる恐れもなくなる。 Like the evaporation apparatus of the present invention, the heating element erected inside the container is the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, and these are arranged in a vertically connected manner, Even when the amount of liquid supplied is small, there is no need to heat the second cylindrical heating element unnecessarily, and there is no need to enter an unnecessary high temperature state. Moreover, since it is not necessary to reduce the calorific value in order to avoid the high temperature state of the second cylindrical heating element, the time from the start of liquid supply to the achievement of the target humidity is increased, and the response time may be increased. Disappear.
また、本件発明のように、第二制御手段が、液体供給管からの液体の供給量が第一円筒型発熱体の発熱により十分に蒸発する量であった場合、温度維持のための発熱を行うよう第二円筒型発熱体を制御することで、蒸発した液体が結露することを抑制することが可能である。 Further, as in the present invention, when the second control means has a liquid supply amount from the liquid supply pipe that is sufficiently evaporated by the heat generated by the first cylindrical heating element, the second control means generates heat for maintaining the temperature. By controlling the second cylindrical heating element so as to perform, it is possible to suppress condensation of the evaporated liquid.
以下、本件発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本件発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention should not be limited to these embodiments at all, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
実施形態１は主に請求項１、請求項２、請求項４などに関する。実施形態２は主に請求項３などに関する。
＜＜実施形態１＞＞
＜実施形態１ 概要＞
The first embodiment mainly relates to claims 1, 2, and 4. The second embodiment mainly relates to claim 3 and the like.
<< Embodiment 1 >>
<Overview of Embodiment 1>
本実施形態は、容器内部に立設された発熱体を、第一円筒型発熱体と第二円筒型発熱体の２つとすることで、蒸発するべき液体の供給量が多い場合であっても少ない場合であっても効率よく対応することが出来る蒸発装置である。
＜実施形態１ 構成＞
In the present embodiment, even if the amount of liquid to be evaporated is large, the two heating elements standing up in the container are the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element. It is an evaporator that can efficiently cope with even a small number of cases.
<Configuration of Embodiment 1>
図１に本実施形態の蒸発装置の断面概念図を示した。本実施形態の蒸発装置は、本体容器（０１０１）と、本体容器内部に立設された第一円筒型発熱体（０１０２）と、前記第一円筒型発熱体の下部に連接し立設された第二円筒型発熱体（０１０３）と、前記第一円筒型発熱体の側面および上面を被覆する第一液体蒸発層（０１０４）と、前記第二円筒型発熱体の側面を被覆する第二液体蒸発層（０１０５）と、前記第一円筒型発熱体上面の第一液体蒸発層へ液体を供給する液体供給管（０１０６）と、本体容器内部へキャリアガスを供給するガス供給管（０１０７）と、前記液体が蒸発した蒸発物とキャリアガスの混合気体を本体容器外部へ排出する混合気体排出口（０１０８）と、前記第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱制御を行う制御部（０１０９）と、からなる。 FIG. 1 shows a conceptual cross-sectional view of the evaporator according to the present embodiment. The evaporation apparatus according to the present embodiment is connected to the main body container (0101), the first cylindrical heating element (0102) standing inside the main body container, and the lower part of the first cylindrical heating element. A second cylindrical heating element (0103), a first liquid evaporation layer (0104) covering the side and upper surfaces of the first cylindrical heating element, and a second liquid covering the side of the second cylindrical heating element An evaporation layer (0105), a liquid supply pipe (0106) for supplying liquid to the first liquid evaporation layer on the upper surface of the first cylindrical heating element, and a gas supply pipe (0107) for supplying carrier gas into the inside of the main body container , A mixed gas discharge port (0108) for discharging the mixed gas of the evaporated product and carrier gas evaporated from the liquid to the outside of the main body container, and a control for controlling the heat generation of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element Part (0109).
「本体容器」は、内部に円筒形発熱体を有する容器である。本体容器の形状は、内部に第一円筒形発熱体および第二円筒形発熱体を内包可能な形状であればよい。従って、円筒形であっても、直方体や円錐などの形状であってもよい。本実施形態の蒸発装置では、本体容器内部に後述する第一液体蒸発層および第二液体蒸発層にそれぞれ被覆された第一円筒型発熱体と第二円筒型発熱体を有している。そして液体供給管から供給された液体を、ガス供給管から供給されたキャリアガスとともに、本体容器外部へ混合気体排出口から排出する。また、本実施形態の蒸発装置において、本体容器内壁にて、蒸発した液体が冷やされて液化してしまう可能性がある。この場合には、本体容器外周に断熱材を設置したり、リボンヒーターなどの発熱体を巻くことで、保温や加熱を行い、本体容器内壁にて液化しない構造としてもよい。 The “main body container” is a container having a cylindrical heating element inside. The shape of the main body container may be a shape that can enclose the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element therein. Accordingly, it may be a cylindrical shape or a shape such as a rectangular parallelepiped or a cone. The evaporation apparatus according to the present embodiment includes a first cylindrical heating element and a second cylindrical heating element that are respectively covered with a first liquid evaporation layer and a second liquid evaporation layer, which will be described later, inside the main body container. Then, the liquid supplied from the liquid supply pipe is discharged from the mixed gas discharge port to the outside of the main body container together with the carrier gas supplied from the gas supply pipe. In the evaporation apparatus of the present embodiment, the evaporated liquid may be cooled and liquefied on the inner wall of the main body container. In this case, a heat insulating material may be installed on the outer periphery of the main body container, or a heating element such as a ribbon heater may be wound to keep the heat and heat, so that the structure does not liquefy on the inner wall of the main body container.
「第一円筒型発熱体」は、本体容器内部に立設され、後述する第二円筒型発熱体の上部に配置される。また、第一円筒型発熱体は第一液体蒸発層に覆われており、後述する液体供給管から供給される液体は、第一円筒型発熱体の上面の第一液体蒸発層に供給される。第一円筒型発熱体は、自身が発熱することで、第一液体蒸発層を加熱し、第一液体蒸発層に供給された液体を蒸発させる。また第一円筒型発熱体には電力を供給するためのリード線が取り付けられている。 The “first cylindrical heating element” is erected inside the main body container, and is disposed on the upper part of the second cylindrical heating element described later. The first cylindrical heating element is covered with the first liquid evaporation layer, and the liquid supplied from the liquid supply pipe described later is supplied to the first liquid evaporation layer on the upper surface of the first cylindrical heating element. . The first cylindrical heating element itself generates heat, thereby heating the first liquid evaporation layer and evaporating the liquid supplied to the first liquid evaporation layer. A lead wire for supplying power is attached to the first cylindrical heating element.
「第一液体蒸発層」は、第一円筒型発熱体の外上面と外側面を覆い、後述する液体供給管から供給された液体が第一円筒型発熱体の発熱により第一液体蒸発層上で蒸発する。第一円筒型発熱体の外上面側の第一液体蒸発層に供給された液体は、第一液体蒸発層の上部から下部方向へ重力に従い拡散する。拡散の途中で液体は第一円筒型発熱体の発熱により蒸発する。液体供給管から供給される液体の量が、第一円筒型発熱体の発熱により蒸発可能な液体の量を超えていた場合には、液体は、後述する第二液体蒸発層へ重力に従い拡散する。 The “first liquid evaporation layer” covers the outer upper surface and the outer surface of the first cylindrical heating element, and the liquid supplied from the liquid supply pipe described later is heated on the first liquid evaporation layer by the heat generation of the first cylindrical heating element. Evaporate at. The liquid supplied to the first liquid evaporation layer on the outer upper surface side of the first cylindrical heating element diffuses according to gravity from the upper part to the lower part of the first liquid evaporation layer. During the diffusion, the liquid evaporates due to the heat generated by the first cylindrical heating element. When the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe exceeds the amount of liquid that can be evaporated by the heat generation of the first cylindrical heating element, the liquid diffuses to the second liquid evaporation layer described later according to gravity. .
ここで、第一液体蒸発層を構成する材料について説明する。第一液体蒸発層は、液体を吸収し保水可能で、熱に強く熱伝導性の良い材料が望ましい。例えば、極細の金属繊維によって形成されたメタルファイバーや、耐熱性を有するアラミド繊維、ガラスウールなどである。特にメタルファイバーは保水性がよく、乾燥状態のメタルファイバーの単位重量当たり保持可能な水分量は、略３０％から略６０％程度である。 Here, the material which comprises a 1st liquid evaporation layer is demonstrated. The first liquid evaporation layer is preferably made of a material that can absorb water and retain water, and is strong against heat and has good thermal conductivity. For example, metal fibers formed from ultrafine metal fibers, aramid fibers having heat resistance, glass wool, and the like. In particular, the metal fiber has good water retention, and the amount of water that can be held per unit weight of the dried metal fiber is about 30% to about 60%.
「第二円筒型発熱体」は、本体容器内部の第一円筒型発熱体の下部に連接されて設置されている。また、第二円筒型発熱体は、外側面を第二液体蒸発層に覆われている。第二円筒型発熱体は、第一円筒型発熱体と同様に、自身が発熱することで、後述する第二液体蒸発層を加熱し、第二液体蒸発層に供給された液体を蒸発させる。なお、第二液体蒸発層に供給される液体は、第一液体蒸発層にて蒸発されなかった液体が、第二液体蒸発層に供給されて蒸発する。 The “second cylindrical heating element” is connected to the lower part of the first cylindrical heating element inside the main body container. The second cylindrical heating element has an outer surface covered with the second liquid evaporation layer. Similar to the first cylindrical heating element, the second cylindrical heating element heats itself to heat a second liquid evaporation layer described later and evaporate the liquid supplied to the second liquid evaporation layer. In addition, as for the liquid supplied to a 2nd liquid evaporation layer, the liquid which was not evaporated in a 1st liquid evaporation layer is supplied to a 2nd liquid evaporation layer, and evaporates.
「第二液体蒸発層」は、第二円筒型発熱体の外側面を覆い、後述する液体供給管から供給され、第一液体蒸発層にて蒸発しなかった液体を、第二円筒型発熱体の発熱により蒸発させる。第二液体蒸発層は、第一液体蒸発層と接触して配置され、この接触部分を介して、第一液体蒸発層にて蒸発されなかった液体が第二液体蒸発層に供給される。第二液体蒸発層に供給された液体は、重力により第二液体蒸発層の下部方向へ拡散する。 The “second liquid evaporating layer” covers the outer surface of the second cylindrical heating element and supplies the liquid that has been supplied from a liquid supply pipe, which will be described later, and has not evaporated in the first liquid evaporating layer, Evaporate due to the exotherm. The second liquid evaporation layer is disposed in contact with the first liquid evaporation layer, and the liquid that has not been evaporated in the first liquid evaporation layer is supplied to the second liquid evaporation layer through this contact portion. The liquid supplied to the second liquid evaporation layer diffuses in the lower direction of the second liquid evaporation layer by gravity.
ここで、第二液体蒸発層を構成する材料について説明する。第二液体蒸発層は、液体を吸収し保水可能で、熱に強く熱伝導性の良い材料が望ましい。例えば、極細の金属繊維によって形成されたメタルファイバーや、耐熱性を有するアラミド繊維、ガラスウールなどである。特にメタルファイバーは保水性がよく、その保水率は、略３０％から略６０％程度である。 Here, the material which comprises a 2nd liquid evaporation layer is demonstrated. The second liquid evaporation layer is preferably made of a material that can absorb water and retain water, and is strong against heat and has good thermal conductivity. For example, metal fibers formed from ultrafine metal fibers, aramid fibers having heat resistance, glass wool, and the like. In particular, metal fibers have good water retention, and the water retention is about 30% to about 60%.
「液体供給管」は、本体容器上部から第一円筒型発熱体の上面に接触する第一液体蒸発層へ液体を供給する。この液体供給管から供給される液体の量と前述した第一円筒形発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量を制御することで、蒸発する液体の量を制御することが可能である。また、第一円筒形発熱体および第二円筒型発熱体を被覆する第一液体蒸発層と第二液体蒸発層から蒸発可能な液体の量を超えないよう、第一円筒形発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量及び液体供給管から供給される液体の量を制御しなければならない。仮に、蒸発可能な液体の量を超えてしまうと、本体容器内部に液体が滞留してゆくこととなる。 The “liquid supply pipe” supplies liquid from the upper part of the main body container to the first liquid evaporation layer that contacts the upper surface of the first cylindrical heating element. By controlling the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe and the amount of heat generated by the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, the amount of liquid to be evaporated can be controlled. In addition, the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element and the second cylindrical heating element should not exceed the amount of liquid that can be evaporated from the first liquid evaporation layer and the second liquid evaporation layer. The amount of heat generated by the cylindrical heating element and the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe must be controlled. If the amount of liquid that can be evaporated is exceeded, the liquid stays inside the main body container.
「ガス供給管」は、本体容器内部へキャリアガスとなる気体を供給する。ガス供給管は、本体容器上部に設け、上部から内部へキャリアガスを供給するのが一般的である。仮に、後述する混合気体排出口が本体容器の下部に配置され、ガス供給管も本体容器の下部に配置された場合、本体容器内にて蒸発した液体が、キャリアガスにより混合気体排出口から排出されず、滞留してしまう恐れもある。従って、ガス供給管の取り付け位置は、混合気体排出口の位置などとの関係に基づいて決定される。 The “gas supply pipe” supplies a gas serving as a carrier gas into the main body container. Generally, the gas supply pipe is provided at the upper part of the main body container, and the carrier gas is supplied from the upper part to the inside. If the mixed gas discharge port, which will be described later, is arranged at the lower part of the main body container and the gas supply pipe is also arranged at the lower part of the main body container, the liquid evaporated in the main body container is discharged from the mixed gas discharge port by the carrier gas. There is a risk that it will not stay. Therefore, the attachment position of the gas supply pipe is determined based on the relationship with the position of the mixed gas discharge port and the like.
「混合気体排出口」は、キャリアガスである気体と、液体供給管から供給された液体が第一円筒形発熱体および第二円筒型発熱体の発熱によって第一液体蒸発層および第二液体蒸発層で蒸発した蒸発物とが混合された混合気体を、本体容器内部から外部へ排出する口である。本体容器における混合気体排出口の配置位置は、先に述べたようにガス供給管の取り付け位置との関係によって決定されるものである。 The “mixed gas discharge port” is configured such that the gas that is the carrier gas and the liquid supplied from the liquid supply pipe are heated by the first liquid evaporation layer and the second liquid evaporation by the heat generation of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element. This is a port for discharging the mixed gas mixed with the evaporated material evaporated in the layer from the inside of the main body container to the outside. The arrangement position of the mixed gas discharge port in the main body container is determined by the relationship with the attachment position of the gas supply pipe as described above.
「制御部」は、前記第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量、および液体供給管の液体供給量、ガス供給管からのガス供給量の制御を行う。前述のように、液体を過剰に供給すると、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量では、供給される液体を十分蒸発させることが出来ない場合がある。また、液体供給量と第一円筒型発熱体及び第二円筒型発熱体の発熱量、キャリアガスの流量等を制御することで、混合気体の温度や湿度、露点などを制御することが可能である。また、制御部は、混合気体の状態を収集するために、混合気体排出口近傍に設置された露点や湿度センサなどと接続され情報を収集するように構成してもよい。これらの収集した情報を元に、前述の液体供給量およびキャリアガス供給量の制御や、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量の調整を行う。 The “control unit” controls the heat generation amounts of the first and second cylindrical heating elements, the liquid supply amount of the liquid supply pipe, and the gas supply amount from the gas supply pipe. As described above, when the liquid is supplied excessively, the supplied liquid may not be sufficiently evaporated with the calorific values of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element. It is also possible to control the temperature, humidity, dew point, etc. of the mixed gas by controlling the liquid supply amount, the heating amount of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, the flow rate of the carrier gas, etc. is there. Further, the control unit may be configured to collect information by being connected to a dew point, a humidity sensor, or the like installed in the vicinity of the mixed gas outlet in order to collect the mixed gas state. Based on the collected information, the liquid supply amount and the carrier gas supply amount are controlled, and the heat generation amounts of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element are adjusted.
より具体的には、制御部は液体供給管へ液体を供給するための液体供給ポンプの制御や、ガス供給管へキャリアガスを供給するためのキャリアガス供給ポンプの制御をおこなう。尚、キャリアガス供給ポンプは、流量調節バルブや、マスフローコントローラなどであってもよい。 More specifically, the control unit controls a liquid supply pump for supplying liquid to the liquid supply pipe and a carrier gas supply pump for supplying carrier gas to the gas supply pipe. The carrier gas supply pump may be a flow rate adjustment valve, a mass flow controller, or the like.
また、本実施形態の制御部は、図２に示すように、図１に示した本体容器（０２０１）と、第一円筒型発熱体（０２０２）と、第二円筒型発熱体（０２０３）と、第一液体蒸発層（０２０４）と、第二液体蒸発層（０２０５）と、液体供給管（０２０６）と、ガス供給管（０２０７）と、混合気体排出口（０２０８）と、制御部（０２０９）と、からなる蒸発装置の制御部に、第一円筒型発熱体の発熱制御を行う第一制御手段（０２１０）と、第二円筒型発熱体の発熱制御を行う第二制御手段（０２１１）と、を設け、第一制御手段と第二制御手段は、それぞれ独立して第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体を制御可能な構成としてもよい。 Further, as shown in FIG. 2, the control unit of the present embodiment includes a main body container (0201), a first cylindrical heating element (0202), a second cylindrical heating element (0203) shown in FIG. The first liquid evaporation layer (0204), the second liquid evaporation layer (0205), the liquid supply pipe (0206), the gas supply pipe (0207), the mixed gas discharge port (0208), and the control unit (0209) The first control means (0210) for controlling the heat generation of the first cylindrical heating element and the second control means (0211) for controlling the heat generation of the second cylindrical heating element. The first control means and the second control means may be configured to control the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element independently of each other.
第一制御手段と第二制御手段を設けることで、独立して第一円筒型発熱体と第二円筒型発熱体を制御可能となり、例えば、液体供給管から供給される液体供給量が少量であり、第一円筒型発熱体の発熱量で十分に蒸発可能な量であった場合には、第一円筒型発熱体のみを発熱させ、第二円筒型発熱体を発熱しないように制御してもよい。このようにすることで、消費電力を低く抑えることが可能である。また、前述のように液体供給量が少ない場合、第一円筒形発熱体の発熱で十分に液体が蒸発すると、第二円筒型発熱体は、蒸発すべき液体を蒸発させないため、異常な高温状態、つまり空炊きのような状態が続くことになる。しかし、第一制御手段および第二制御手段を設け、独立して制御することで、第二円筒型発熱体を無駄な高温状態に維持する必要が無くなり、第二円筒型発熱体の製品劣化を抑えることも可能である。 By providing the first control means and the second control means, the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element can be controlled independently. For example, the liquid supply amount supplied from the liquid supply pipe is small. Yes, if the amount of heat generated by the first cylindrical heating element is sufficient to evaporate, control the first cylindrical heating element to generate heat and the second cylindrical heating element not to generate heat. Also good. In this way, power consumption can be kept low. In addition, when the liquid supply amount is small as described above, if the liquid sufficiently evaporates due to the heat generated by the first cylindrical heating element, the second cylindrical heating element does not evaporate the liquid to be evaporated. In other words, the state of empty cooking will continue. However, by providing the first control means and the second control means and controlling them independently, there is no need to maintain the second cylindrical heating element in a useless high temperature state, and the product deterioration of the second cylindrical heating element is eliminated. It can also be suppressed.
この制御部の制御は、予め所定の値を使用者が入力することで制御するように構成してもよいし、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体や第一液体蒸発層および第二液体蒸発層などに例えば温度センサのようなセンサを設け、これらのセンサからの情報に基づき、制御部が制御するように構成してもよい。例えば、第二円筒型発熱体の上部近傍の温度が異常に高温だった場合には、第一円筒型発熱体で十分に液体が蒸発されていることが推測されるため、第二円筒型発熱体の発熱を停止するように制御してもよい。また、第一円筒型発熱体の下部近傍の温度が低くなった場合には、第一円筒型発熱体の発熱のみでは、十分に液体を蒸発することができない可能性があるため、第二円筒型発熱体が液体蒸発のための発熱を開始するように構成してもよい。 The control of the control unit may be configured to be controlled by a user inputting a predetermined value in advance, or the first cylindrical heating element, the second cylindrical heating element, the first liquid evaporation layer, For example, a sensor such as a temperature sensor may be provided in the second liquid evaporation layer, and the control unit may be configured to control based on information from these sensors. For example, if the temperature near the upper part of the second cylindrical heating element is abnormally high, it is assumed that the liquid is sufficiently evaporated in the first cylindrical heating element. You may control so that the heat_generation | fever of a body may be stopped. In addition, when the temperature in the vicinity of the lower portion of the first cylindrical heating element becomes low, there is a possibility that the liquid cannot be sufficiently evaporated only by the heat generation of the first cylindrical heating element. The mold heating element may be configured to start heat generation for liquid evaporation.
また、図３に本実施形態の制御部をハードウエアとして実現した際の構成の一例を示す概略図を示した。本実施形態の蒸発装置の制御部は、図３にしめしたように、各種演算処理を行うＣＰＵ（０３０１）や主メモリ（０３０２）、また各種処理や判断を行うプログラムや、場合によっては制御履歴などを記憶保持するハードディスクやフラッシュメモリなどの記憶装置（０３０３）や、ユーザーに対して温度情報等の様々な情報を報知するためのディスプレイやモニタ用ＬＥＤ（０３０４）やスピーカ（０３０５）、第一円筒型発熱体（０３０６）および第二円筒型発熱体（０３０７）や液体供給管へ液体を供給する液体供給ポンプ（０３０８）、ガス供給管へガスを供給するキャリアガス供給ポンプ（０３０９）、湿度や露点等の混合気体に関する情報を収集する各種センサ（０３１０）と接続し、発熱体への電力供給の制御や、各ポンプの制御を行うための通信等を行うためのインターフェイス（０３１１）や、ユーザーからの操作を受け付ける操作キー（０３１２）などを備えている。そしてそれらがシステムバスやデータ通信経路（０３１３）によって相互に接続され、情報の送受信や処理を行う。また、主メモリは、各種処理を行うプログラムをＣＰＵに実行させるために読み込ますと同時にそのプログラムの作業領域でもあるワーク領域を提供する。また、この主メモリや記憶装置にはそれぞれ複数のメモリアドレスが割り当てられており、ＣＰＵで実行されるプログラムは、そのメモリアドレスを特定しアクセスすることで相互にデータのやりとり行い、処理を行うことが可能となっている。 FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a configuration when the control unit of the present embodiment is realized as hardware. As shown in FIG. 3, the control unit of the evaporation apparatus of the present embodiment includes a CPU (0301) and a main memory (0302) that perform various arithmetic processes, a program that performs various processes and determinations, and a control history depending on circumstances. A storage device (0303) such as a hard disk or a flash memory, a display for notifying the user of various information such as temperature information, a monitor LED (0304), a speaker (0305), the first Cylindrical heating element (0306), second cylindrical heating element (0307), liquid supply pump (0308) for supplying liquid to the liquid supply pipe, carrier gas supply pump (0309) for supplying gas to the gas supply pipe, humidity It is connected to various sensors (0310) that collect information on gas mixtures such as the dew point and the control of power supply to the heating element, And interface (0311) for carrying out communication and the like for carrying out control, and a like operation key for receiving an operation from the user (0312). These are connected to each other by a system bus or a data communication path (0313) to perform transmission / reception and processing of information. The main memory provides a work area that is a work area for the program at the same time that the program for performing various processes is read for the CPU to execute. In addition, a plurality of memory addresses are assigned to the main memory and the storage device, respectively, and a program executed by the CPU performs data exchange and processing by specifying and accessing the memory address. Is possible.
ＣＰＵは、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体や液体供給ポンプ、キャリアガス供給ポンプの制御を行ったり、制御のためのプログラムを主メモリに展開したりする。ＣＰＵは、展開されたプログラムに基づき、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の温度や、本体容器内部の温度、混合気体排出口での温度や湿度、露点等の情報を収支し、適正な温度や湿度、露点を制御するための各種演算行う。演算結果は一時的に主メモリ上に保存されたりする。この際演算結果を記憶装置に保存するように設定してもよい。また、ＣＰＵは、収集した各種情報を、記憶装置に逐次保存するように設定してもよい。ＣＰＵは、展開されたプログラムに従い、演算結果に基づいて、インターフェイスを介して、第二円筒型発熱体や液体供給ポンプ、キャリアガス供給ポンプの制御を行う。 The CPU controls the first cylindrical heating element, the second cylindrical heating element, the liquid supply pump, and the carrier gas supply pump, and develops a control program in the main memory. Based on the developed program, the CPU balances information such as the temperature of the first and second cylindrical heating elements, the temperature inside the main body container, the temperature and humidity at the gas mixture outlet, and the dew point. Perform various calculations to control proper temperature, humidity, and dew point. The calculation result is temporarily stored in the main memory. At this time, the calculation result may be set to be stored in the storage device. Further, the CPU may be set to sequentially save the collected various information in the storage device. The CPU controls the second cylindrical heating element, the liquid supply pump, and the carrier gas supply pump via the interface based on the calculation result according to the developed program.
尚、実施形態の蒸発装置において、本体内部に供給される液体および気体は、特に限定していない。例えば、供給される気体が空気で、液体を水としてもよいし、液体をメタノールなどのアルコール類や炭化水素類などとしてもよい。供給される気体が空気で液体が水の場合は、いわゆる加湿器として機能する。
＜実施形態１ 効果＞
In the evaporation apparatus of the embodiment, the liquid and gas supplied to the inside of the main body are not particularly limited. For example, the supplied gas may be air and the liquid may be water, or the liquid may be alcohols such as methanol, hydrocarbons, or the like. When the supplied gas is air and the liquid is water, it functions as a so-called humidifier.
<Embodiment 1 effect>
本実施形態の蒸発装置のように、容器内部に立設された発熱体を、第一円筒型発熱体と第二円筒型発熱体の２つとし、これらを上下に連接して配置することで、液体の供給量が少ない場合でも、無駄に第二円筒型発熱体を発熱する必要が無く、不必要な高温状態となる必要がない。また、第二円筒型発熱体の高温状態を避けるために発熱量を小さくする必要もないため、液体の供給開始から目標湿度が達成されるまでに時間が長くなり、応答時間が長くなる恐れもなくなる。
＜＜実施形態２＞＞
＜実施形態２ 概要＞
Like the evaporation apparatus of the present embodiment, the heating element erected inside the container is divided into two parts, the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, and these are connected in the vertical direction. Even when the liquid supply amount is small, it is not necessary to heat the second cylindrical heating element unnecessarily, and it is not necessary to be in an unnecessary high temperature state. In addition, since it is not necessary to reduce the heat generation amount in order to avoid the high temperature state of the second cylindrical heating element, it takes a long time from the start of the supply of liquid until the target humidity is achieved, and the response time may be prolonged. Disappear.
<< Embodiment 2 >>
<Overview of Embodiment 2>
本実施形態は、液体供給管からの液体供給量が、第一円筒型発熱体の発熱により十分に蒸発可能であった場合に、第二円筒型発熱体が完全に停止せずに温度維持のための発熱を行うことを特徴とした蒸発装置である。
＜実施形態２ 構成＞
In the present embodiment, when the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe can be sufficiently evaporated by the heat generation of the first cylindrical heating element, the temperature of the second cylindrical heating element is maintained without stopping completely. It is an evaporator characterized by performing heat generation for the purpose.
<Configuration of Embodiment 2>
本実施形態の蒸発装置は、実施形態１にさらに、第二制御手段が、液体供給管からの液体の供給量が、第一円筒型発熱体の発熱により十分に蒸発する量であった場合、温度維持のための発熱を行うよう第二円筒型発熱体を制御する。 In the evaporation apparatus of the present embodiment, in addition to the first embodiment, when the second control unit is such that the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe is sufficiently evaporated by the heat generated by the first cylindrical heating element, The second cylindrical heating element is controlled to generate heat for maintaining the temperature.
実施形態１に説明したように、第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体は、それぞれ第一制御手段と第二制御手段によってそれぞれ個別に制御することが可能である。このため、第一円筒型発熱体にて十分に蒸発可能な液体の量が液体供給管から供給されている場合には、第二円筒型発熱体は、液体を蒸発させるために発熱する必要はない。しかし、かりに第二円筒型発熱体が全く発熱しない状態となると、第二円筒型発熱体は冷却してしまい、第一円筒型発熱体の発熱により蒸発した液体が、冷却された第二円筒型発熱体の周囲に結露してしまう可能性等がある。これを防ぐために、本実施形態の蒸発装置では、第二円筒型発熱体は、第一円筒型発熱体によって蒸発された液体が結露しないように、温度維持をするための発熱を行う。第二円筒型発熱体が、温度維持のために発熱を行うことで、蒸発した液体が結露することを抑制することが可能である。
＜実施形態２ 効果＞
As described in the first embodiment, the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element can be individually controlled by the first control means and the second control means, respectively. For this reason, when the amount of liquid that can be sufficiently evaporated by the first cylindrical heating element is supplied from the liquid supply pipe, the second cylindrical heating element needs to generate heat in order to evaporate the liquid. Absent. However, when the second cylindrical heating element does not generate any heat, the second cylindrical heating element cools, and the liquid evaporated by the heat generated by the first cylindrical heating element is cooled. There is a possibility of condensation around the heating element. In order to prevent this, in the evaporation apparatus of the present embodiment, the second cylindrical heating element generates heat for maintaining the temperature so that the liquid evaporated by the first cylindrical heating element is not condensed. When the second cylindrical heating element generates heat to maintain the temperature, it is possible to suppress condensation of the evaporated liquid.
<Embodiment 2 Effect>
本実施形態のように、第二制御手段が、液体供給管からの液体の供給量が第一円筒型発熱体の発熱により十分に蒸発する量であった場合、温度維持のための発熱を行うよう第二円筒型発熱体を制御することで、蒸発した液体が結露することを抑制することが可能である。 As in the present embodiment, the second control means generates heat for maintaining the temperature when the amount of liquid supplied from the liquid supply pipe is a sufficient amount to evaporate due to the heat generated by the first cylindrical heating element. By controlling the second cylindrical heating element, it is possible to suppress condensation of the evaporated liquid.
０１０１ ０２０１ 本体容器
０１０２ ０２０２ 第一円筒型発熱体
０１０３ ０２０３ 第二円筒型発熱体
０１０４ ０２０４ 第一液体蒸発層
０１０５ ０２０５ 第二液体蒸発層
０１０６ ０２０６ 液体供給管
０１０７ ０２０７ ガス供給管
０１０８ ０２０８ 混合気体排出口
０１０９ ０２０９ 制御部
０２１０ 第一制御手段
０２１１ 第二制御手段
0101 0201 Main body container 0102 0202 First cylindrical heating element 0103 0203 Second cylindrical heating element 0104 0204 First liquid evaporation layer 0105 0205 Second liquid evaporation layer 0106 0206 Liquid supply pipe 0107 0207 Gas supply pipe 0108 0208 Mixed gas outlet 0109 0209 control unit 0210 first control unit 0212 second control unit
Claims (4)
本体容器内部に立設された第一円筒型発熱体と、
前記第一円筒型発熱体の下部に連接し立設された第二円筒型発熱体と、
前記第一円筒型発熱体の側面および上面を被覆する第一液体蒸発層と、
前記第二円筒型発熱体の側面を被覆する第二液体蒸発層と、
前記第一円筒型発熱体上面の第一液体蒸発層へ液体を供給する液体供給管と、
本体容器内部へキャリアガスを供給するガス供給管と、
前記液体が蒸発した蒸発物とキャリアガスの混合気体を本体容器外部へ排出する混合気体排出口と、
前記第一円筒型発熱体および第二円筒型発熱体の発熱量、および液体供給管の液体供給量、ガス供給管からのガス供給量の制御を行う制御部と、
からなる蒸発装置。 A body container;
A first cylindrical heating element erected inside the main body container;
A second cylindrical heating element connected and erected to a lower portion of the first cylindrical heating element;
A first liquid evaporation layer covering a side surface and an upper surface of the first cylindrical heating element;
A second liquid evaporation layer covering a side surface of the second cylindrical heating element;
A liquid supply pipe for supplying a liquid to the first liquid evaporation layer on the upper surface of the first cylindrical heating element;
A gas supply pipe for supplying a carrier gas into the main body container;
A mixed gas discharge port for discharging a mixed gas of the evaporated product and the carrier gas to the outside of the main body container;
A control unit for controlling the heat generation amount of the first cylindrical heating element and the second cylindrical heating element, the liquid supply amount of the liquid supply pipe, and the gas supply amount from the gas supply pipe;
An evaporation device comprising:
第一円筒型発熱体の発熱制御を行う第一制御手段と、
第二円筒型発熱体の発熱制御を行う第二制御手段と、
からなり、
第一制御手段と第二制御手段は独立して制御可能な請求項１に記載の蒸発装置。 The controller is
First control means for controlling the heat generation of the first cylindrical heating element;
Second control means for controlling the heat generation of the second cylindrical heating element;
Consists of
The evaporation apparatus according to claim 1, wherein the first control means and the second control means can be controlled independently.
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Citations (4)
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