JP2013088030A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成でありながら、迅速に飽和蒸気を発生させることができる蒸気発生器を提供する。
【解決手段】バーナー２０の燃焼により発生する熱によって、容器２内に収容されている水Ｗを加熱して飽和蒸気Ｖを発生させる蒸気発生器１であって、容器２に、バーナー２０の燃焼により発生した燃焼ガスＥが流通する炉筒３と、炉筒３と熱的に接続された炉筒３の外周側に設けられた多孔質体９とを備え、多孔質体９は、水Ｗの浸透性を有するとともに、容器２に収容されている水Ｗの水面下から水面上にわたる状態で配設されて、多孔質体９に浸透した水Ｗを炉筒３からの伝熱によって加熱して飽和蒸気Ｖを発生させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、バーナーの燃焼により発生する熱によって、容器の内部に収容されている水を加熱して飽和蒸気を発生させる蒸気発生器に関する。

従来の蒸気発生器として、例えば、特許文献１には、水と電気ヒータが収納される筒状の収納部を、その管軸が水平となるように設置するとともに、飽和蒸気を発生させる筒状の缶体を、その缶体の管軸が収容部の管軸に対して垂直となるように、収容部外周面の一端部上方に連通状態で接続して、収容部と缶体とで略Ｌ字型の容器が構成された蒸気発生器が開示されている。

そして、収納部に収納される電気ヒータは、管状の収納部の管軸に沿う状態で設けられた長手の電気ヒータであり、この電気ヒータが設けられた収容部は、飽和蒸気を発生する水によって完全に満たされるとともに、その水は収容部の端部上方に連通状態で接続された缶体の内部下方の位置まで満たされる状態とされ、電気ヒータによって水が加熱されると、その缶体の内部の水面から飽和蒸気が発生する構成とされている。

このように、収納部と缶体とを接続して略Ｌ字型の容器を構成することによって、例えば、収容部をその管軸が鉛直となるように設置して、収容部と缶体とを縦に接続された容器で構成する場合に比べて、容器の高さ方向の長さを短くすることができるとされる。

特開２００４−５３１４６号公報

しかしながら、特許文献１に開示の蒸気発生器では、上述の如く、略Ｌ字型の容器で構成されているため、その容器の高さを低くすることができるものの、水平方向の長さが長くなるので、蒸気発生器をコンパクトに構成することができないという問題がある。
また、缶体内部の水面から十分な量の飽和蒸気を発生させるためには、容器に収容されている水の全量を電気ヒータによって加熱して昇温させることが必要となるが、その多量の水の昇温に時間を要するため、十分な量の飽和蒸気が発生する状態となるまでに長い時間を要するという問題がある。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、コンパクトな構成でありながら、迅速に飽和蒸気を発生させることができる蒸気発生器を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る蒸気発生器は、
バーナーの燃焼により発生する熱によって、容器に収容されている水を加熱して飽和蒸気を発生させる蒸気発生器であって、その特徴構成は、
前記容器は、前記バーナーの燃焼により発生した燃焼ガスが流通する炉筒と、前記炉筒と熱的に接続された状態で前記炉筒の外周側に設けられた多孔質体とを備え、前記多孔質体は、水の浸透性を有するとともに、前記容器に収容されている水の水面下から水面上にわたる状態で配設されて、前記多孔質体に浸透した水を前記炉筒からの伝熱によって加熱して飽和蒸気を発生させる点にある。

上記特徴構成によれば、バーナーの燃焼により発生した燃焼ガスが流通する炉筒と、炉筒と熱的に接続された状態で炉筒の外周側に設けられた多孔質体とを備えるので、バーナーの燃焼により生じる燃焼ガスの熱を、炉筒を介して、炉筒と熱的に接続された多孔質体に伝えることができる。
また、多孔質体は、水の浸透性を有するとともに、容器の内部に収容されている水の水面下から水面上にわたる状態で配設されているので、容器に収容されている水が多孔質体に形成される多数の細孔の内部に浸透可能とされるとともに、その多数の細孔によって大きな比表面積を有するので、
この大きな比表面積によって、水面下に位置する多孔質体の部位によって容器に収容されている水を効率よく加熱することができるとともに、水面下に位置する多孔質体の部位から浸透した水を効率よく加熱して、多孔質体から迅速に飽和蒸気を発生させることができる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記炉筒の軸方向の基端側に、前記バーナーが備えられ、前記バーナーは、円筒状に形成された燃焼室を有し、当該燃焼室の内周面の接線方向に向けて、空気と燃料ガスとの混合気を噴出させて又は空気と燃料ガスとを各別に噴出させて、管状火炎を形成する管状火炎バーナーとされている点にある。

上記特徴構成によれば、バーナーは管状火炎を形成する管状火炎バーナーとされるので、円筒状に形成された燃焼室にて形成される管状火炎による燃焼により発生し、旋回状態にある高温の燃焼ガスが、旋回を妨げられることなく炉筒内に進入して、周方向に旋回しながら軸方向に流動する。従って、燃焼ガスと炉筒との熱交換を一般的な対向流又は並行流の熱伝達係数より大きな係数にて行なうことができ、その炉筒と熱的に接続される多孔質体によって効率よく水を加熱して飽和蒸気を発生させることができる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記炉筒は、当該炉筒の内部に前記炉筒の軸方向に沿って延びる内管が備えられた２重管構造とされ、前記容器内において発生した飽和蒸気を、前記内管に導入して流通させるとともに、前記炉筒と前記内管との間に形成される燃焼ガス流路において前記燃焼ガスを流動させて、前記内管に導入された飽和蒸気と前記燃焼ガスとの熱交換により過熱蒸気を発生させて、その過熱蒸気を前記内管から外部に排出させる点にある。

上記特徴構成によれば、炉筒は、炉筒の内部に内管が備えられた２重管構造とされ、容器内において発生した飽和蒸気を、内管内に導入して流通させるとともに、炉筒の内周面と内管の外周面とで形成される燃焼ガス流路において燃焼ガスを流動させることができる。これにより、炉筒と炉筒の外周側に設けられた多孔質体とを介して燃焼ガスと水との熱交換を行って、水を加熱して飽和蒸気を発生させることができるとともに、内管を介して燃焼ガスと飽和蒸気との熱交換を行って、飽和蒸気を加熱して過熱蒸気を発生させることができる。このように炉筒を２重管構造とすることで、炉筒において発生する熱によって飽和蒸気および過熱蒸気を同時に発生させることができ、装置をよりコンパクトに設計することが可能になるとともに、迅速に飽和蒸気および過熱蒸気を発生させることができる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記炉筒の軸方向の基端側に、前記バーナーが備えられ、前記バーナーは、円筒状に形成された燃焼室を有し、当該燃焼室の内周面の接線方向に向けて、空気と燃料ガスとの混合気を噴出させて又は空気と燃料ガスとを各別に噴出させて、管状火炎を形成する管状火炎バーナーとされ、
前記炉筒は、当該炉筒の内部に前記軸方向に沿って延びる内管が備えられた２重管構造とされ、前記容器内において発生した飽和蒸気を、前記内管に導入して流通させるとともに、前記炉筒と前記内管との間に形成される燃焼ガス流路において前記軸方向の基端側から先端側に前記燃焼ガスを流動させて、前記内管に導入された飽和蒸気と前記燃焼ガスとの熱交換により過熱蒸気を発生させて、その過熱蒸気を前記内管から外部に排出させ、
前記内管は前記軸方向の基端側において、前記管状火炎バーナーの前記燃焼室内を通過するとともに、当該燃焼室を前記軸方向の基端側に貫通させて設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、内管は軸方向の基端側において、管状火炎バーナーの前記燃焼室内を通過するとともに、燃焼室を軸方向の基端側に貫通させて設けられているので、内管内を流動する飽和蒸気は、燃焼室内を通過する際に最も高温の燃焼ガスと熱交換を行うことができる。従って、迅速に飽和蒸気を発生させることができるとともに、装置をよりコンパクトに設計することができる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記炉筒の外周面に前記多孔質体が一体的に形成され、前記炉筒は前記炉筒の軸方向を回転軸として回転可能に構成されるともに、当該炉筒の軸方向を水平方向として前記容器内に設置され、前記炉筒を回転させる回転駆動手段が備えられた点にある。

上記特徴構成によれば、炉筒の外周面に多孔質体が一体的に形成されているので、バーナーの燃焼により発生した熱を効率よく炉筒から多孔質体に伝えることができるので、多孔質体によって容器内の水をより高温に加熱することができるとともに、多孔質体に浸透した水をより迅速に加熱して飽和蒸気を発生させることができる。
また、炉筒は軸方向を水平方向として容器内に設置され、炉筒を回転させる回転駆動手段がその軸方向を回転軸として回転させるので、炉筒の回転に伴って、炉筒の外周面に一体的に形成された多孔質体が回転して、その多孔質体から容器に収容される水への伝熱が促進されるので、容器内に収容される水をより高温に加熱することができる。さらに、多孔質体の回転によって、多孔質体内により多くの水を浸透させることがきるので、より迅速に飽和蒸気を発生させることができる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記多孔質体が、塊状の金属、塊状のセラミックスまたはそれらの混合物の焼結体で形成されている点にある。

上記特徴構成によれば、多孔質体が、塊状（例えば球状）の金属、塊状のセラミックスまたはそれらの混合物の焼結体で形成されているので、多孔質体の内部の比表面積を大きく形成することができ、多孔質体の内部に浸透した水と効率よく熱交換をすることができる。これにより、迅速に飽和蒸気を発生させることができるとともに、装置をさらにコンパクトに構成することも可能となる。

本発明に係る蒸気発生器の更なる特徴構成は、
前記炉筒が、前記多孔質体を形成する材質と同一の材質によって、ガス透過性のない気密体として形成されている点にある。

上記特徴構成によれば、炉筒が、多孔質体を形成する材質と同一の材質とされるので、炉筒と多孔質体を一体形成することが容易となる。例えば、焼結などによって炉筒と多孔質体を一体形成する場合では、同一の材質であるので焼結が容易となるとともに、焼結による結合が強固となって焼結部において効率よく伝熱される。また、焼結後においては、同一の材質であるので熱膨張率が同一であり、炉筒と多孔質体の間に発生する熱応力を最小限に抑制することができ、装置の耐久性を向上させることができる。また、炉筒はガス透過性のない気密体として形成されているので、炉筒の内部を流動する燃焼ガスの容器内への流出を防止できるとともに、容器内に収容される水の炉筒内への流入を防止することができる。

本実施形態に係る蒸気発生器の横断面図。 蒸気発生器の縦断面図。 多孔質体の断面拡大図。 管状火炎バーナーの縦断面図。

本願発明に係る蒸気発生器の実施形態について図１および図２に基づいて説明する。図１に示すのは本実施形態に係る蒸気発生器１の横断面図であり、図２に示すのは本実施形態に係る蒸気発生器１の縦断面図である。この蒸気発生器１は管状火炎バーナー２０の燃焼により発生する熱によって、容器２に収容されている水Ｗを加熱して飽和蒸気Ｖを発生させる。この容器２には、管状火炎バーナー２０の燃焼により発生した燃焼ガスＥが流通する炉筒３と、炉筒３と熱的に接続された状態で炉筒３の外周側に設けられた多孔質体９とが備えられている。そして、多孔質体９は、水Ｗの浸透性を有するとともに、容器２に収容されている水Ｗの水面下から水面上にわたる状態で配設されて、多孔質体９に浸透した水Ｗを炉筒３からの伝熱によって加熱して飽和蒸気Ｖを発生させる構成とされる。

管状火炎バーナー２０は、中空の直方体形状とされた容器２の外側面に取り付けられている。そして、その管状火炎バーナー２０が取り付けられている容器２の側面（基端側側面２ａと呼ぶ）と、その基端側側面２ａと向かい合う容器２の側面（先端側側面２ｂと呼ぶ）との間において、容器２の内側を横断する状態で、炉筒３が設けられている。具体的には、管状火炎バーナー２０は、容器２の外側において、基端側側面２ａの略中心に取り付けられており、炉筒３は、基端側側面２ａにおいて、管状火炎バーナー２０と接続されるとともに、基端側側面２ａの略中心から先端側側面２ｂの略中心に向かって延びる状態で、容器２の内部を横断するように設けられている。

また、容器２の上面２ｃには、容器２内で発生した飽和蒸気Ｖを取り出すための飽和水蒸気取出口４と、容器２の圧力を計測する圧力計５と、容器２内の水位を計測する水位計６が設けられている。
一方、基端側側面２ａの下方には、容器２内に水Ｗを供給するための水供給口７が備えられる。そして、飽和水蒸気取出口４には蒸気開閉弁４ａが、水供給口７には水開閉弁７ａがそれぞれ設けられている。また、容器２には、図示しない過圧逃がし弁および燃焼ガスＥを発生させる管状火炎バーナー２０の取付部などが設けられている。そして、図示しない制御部によって水供給口７の水開閉弁７ａを開閉制御して、水位計６によって計測された水位を、予め設定した基準水位Ｗｓに維持されるように構成されている。ここで基準水位Ｗｓは、図２に示すように、管状の多孔質体９の断面視において、その直径の約１／３が水中に浸される状態となる水位に設定されている。

以下、図１および図２に基づいて炉筒３について詳細に説明する。
炉筒３はその基端側端部３ａを基端側側面２ａに設けられた基端側支持部材Ｂａに支持された状態で、管状火炎バーナー２０と接続するとともに、その先端側端部３ｂが先端側側面２ｂの略中心に設けられた先端側支持部材Ｂｂに支持されて、容器２内部を横断するとともに、容器２を貫通する状態で備えられている。
これにより、管状火炎バーナー２０において発生した燃焼ガスＥは、炉筒３の軸方向（図１中の左右方向）の基端側（図１中右側）から、軸方向の先端側（図１中左側）に流動して、炉筒３の先端側に設けられている排気口１３から排気されるように構成される。

また、炉筒３は、炉筒３の内部に炉筒３の軸方向に沿って延びる内管８が備えられた２重管構造とされ、容器２内において発生した飽和蒸気Ｖを、内管８の先端側から内管８内の内管内流路Ｒ２に導入して、先端側から基端側まで流通させるとともに、炉筒３の内周面３ｄと内管８の外周面との間に形成される環状の燃焼ガス流路Ｒ１において基端側から先端側に燃焼ガスＥを流動させて、内管８内の内管内流路Ｒ２に導入された飽和蒸気Ｖと燃焼ガスＥとを内管８の管壁を介して熱交換させることが可能に構成されている。これにより、内管内流路Ｒ２に導入された飽和蒸気Ｖから過熱蒸気Ｓを発生させることができ、発生した過熱蒸気Ｓは内管８の基端側の端部８ｂに設けられた排出口１１から外部に排出させるように構成されている。

容器２の内部空間Ｐと内管内流路Ｒ２とは、内管内流路Ｒ２の先端側において蒸気導入流路Ｒｖにより接続されており、蒸気導入流路Ｒｖを経由させて容器２の内部空間Ｐに存在する飽和蒸気Ｖを内管内流路Ｒ２に導入可能に構成されている。また、この蒸気導入流路Ｒｖには、導入開閉弁Ｒｖａが設けられており、飽和蒸気Ｖを内管内流路Ｒ２への導入を遮断することが可能に構成されている。

また、炉筒３および内管８は、それらの軸心が同心状に配置されて、炉筒３の内周面３ｄと内管８の外周面とで環状の燃焼ガス流路Ｒ１が形成されており、管状火炎バーナー２０の燃焼室２２と炉筒３の基端側で接続されて、管状火炎バーナー２０の燃焼により発生した燃焼ガスＥが導入されるとともに、燃焼ガスＥの排気口１３を炉筒３の先端側に有している。

炉筒３の内周面３ｄと管状火炎バーナー２０の円筒状に形成された燃焼室２２の内周面２２ａとが略面一に接続されており、内管８は基端側において、管状火炎バーナー２０の燃焼室２２内を通過するとともに、円筒状の燃焼室２２の軸方向に直交する燃焼室側壁２６に設けられた側面貫通孔２６ａを基端側に貫通させて設けられている。従って、内管８の基端側の端部８ａが、側面貫通孔２６ａに支持されるとともに、先端側は蒸気導入流路Ｒｖに接続されて固定支持されている。

そして、内管８の燃焼室側壁２６を貫通した基端側の端部８ａには、飽和蒸気Ｖが加熱されて発生した過熱蒸気Ｓを排出する排出口１１が形成されている。
ここで、側面貫通孔２６ａには、環状の耐熱シール部材２５が設けられ、この耐熱シール部材２５によって、内管８が摺動可能に支持されている。これにより、燃焼ガスＥや燃焼室２２の燃焼によって内管８が加熱されて内管８に発生する熱膨張を許容することができる。

さらに、炉筒３は、その外周面３ｃに多孔質体９が一体的に形成されるとともに、炉筒３の軸方向を水平方向として、その軸方向を回転軸として回転可能に容器２内に配設され、容器２の外に設けられたモータ１０によって炉筒３を回転させるように構成されている。

具体的には、炉筒３はその基端側端部３ａが基端側側面２ａに設けられた基端側支持部材Ｂａに支持されるとともに、その先端側端部３ｂが先端側側面２ｂの略中心に設けられた先端側支持部材Ｂｂに支持されて、容器２を貫通する状態で容器２に備えられ、この基端側支持部材Ｂａおよび先端側支持部材Ｂｂによって、炉筒３が、容器２において回転可能に支持されている。
この基端側支持部材Ｂａおよび先端側支持部材Ｂｂは、燃焼ガスＥによって高温になる炉筒３の温度に対する耐熱性を有するとともに、飽和蒸気Ｖおよび水Ｗが容器２から漏れることを防止するシール性を有する、耐熱シール構造を有するベアリング等で構成されている。
また炉筒３の回転駆動力を発生するモータ１０は、容器２の外に設置されており、プーリ１０ａと炉筒３の先端側端部３ｂの外周面３ｃとの間に設けられた駆動力伝達ベルト１２によってモータ１０において発生した回転駆動力を炉筒３の外周部に伝達して炉筒３を回転させる。

次に、図３に基づいて多孔質体９について詳細に説明する。
上述の如く、炉筒３の外周面３ｃには多孔質体９が、その外周面３ｃと一体的に形成されている。本実施形態においては、多孔質体９は、その粒子系Ｃｄが約１２０μｍの銅球体Ｃを堆積させて焼結した焼結体で形成されている。そして、炉筒３は気密体である銅管で形成されて、その外周面３ｃと銅球体Ｃの焼結体である多孔質体９とが焼結されて一体的に形成されている（図１および図２参照）。

そして、図３に示すように、多孔質体９の内部には、多数の焼結した銅球体Ｃによって形成される隙間が連通細孔Ｈをなして、この連通細孔Ｈ内に、容器２内に収容された水Ｗが浸透している。また、この連通細孔Ｈの細孔断面積Ｈｄは、さまざまな細孔断面積Ｈｄを有する連通細孔Ｈが混在した状態となって形成されている。
特に、細孔断面積Ｈｄが小さい連通細孔Ｈにおいては、例えば、水Ｗが毛細管現象によって炉筒３の外周面３ｃに近接する位置まで多孔質体９の内部に浸透することができ、炉筒３は外周面３ｃ近傍において、水Ｗを効率よく加熱して飽和蒸気Ｖを発生させることができる。
一方、細孔断面積Ｈｄが大きい連通細孔Ｈにおいては、例えば、多孔質体９内において加熱されて発生した飽和蒸気Ｖを多孔質体９の外部へ容易に放出させることができるとともに、多孔質体９内に浸透して加熱されて水Ｗを、飽和蒸気Ｖとなる前に放出することで、容器２に収容される水Ｗを加熱することができる。

この多孔質体９の細孔断面積Ｈｄの平均細孔断面積については、例えば、焼結させる銅球体Ｃの粒子系Ｃｄや、焼結の際の焼結温度や焼結時間を変更することによって調整可能である。
そして、この多孔質体９の連通細孔Ｈの平均細孔断面積は、多孔質体９の材質、炉筒３に伝熱される熱量および飽和蒸気発生量などに基づいて、熱効率などの所定の条件を最適化するために適宜設定することができる。

次に、図４に基づいて管状火炎バーナー２０について詳しく説明する。
図４は管状火炎バーナー２０の縦断面図を示すものである。炉筒３の基端側端部３ａに備えられた管状火炎バーナー２０は、円筒状に形成された燃焼室２２の内周面２２ａの接線方向に向けて、空気Ａと燃料ガスＦとの混合気Ｍを噴出させて又は空気Ａと燃料ガスＦとを各別に噴出させて、管状火炎を形成する管状火炎バーナー２０とされている。また、管状火炎バーナー２０の円筒状に形成された燃焼室２２と、２重管構造を成す炉筒３の軸心が一致するように炉筒３の基端側側面２ａに設けられている（図１参照）。

また、管状火炎バーナー２０には、空気導入口２１ａから空気Ａを受け入れる空気用受入空間２３ａと、燃料ガス導入口２１ｂから燃料ガスＦを受け入れる燃料ガス用受入空間２３ｂとから構成され、この空気用受入空間２３ａと燃料ガス用受入空間２３ｂとが、燃焼室２２を挟んでそれぞれ一対ずつ、燃焼室２２の周方向に交互に配設される状態で設けられている。そして、空気用受入空間２３ａから混合気噴出部２４ｃへ空気Ａを噴出する空気供給路２４ａと、その空気供給路２４ａの流路途中部分に燃料ガス用受入空間２３ｂから燃料ガスＦを供給する燃料ガス供給路２４ｂとが設けられている。

このように、空気供給路２４ａの流路途中に燃料ガス供給路２４ｂから燃料ガスＦを供給することにより、その流路途中において空気Ａと燃料ガスＦとの混合気Ｍが生成されて、混合気噴出部２４ｃから燃焼室２２の内周面２２ａの接線方向に向けて混合気Ｍを噴出させ、燃焼室２２内において同一回転方向に混合気Ｍを旋回させることができるように構成されている。

これにより、可燃限界内の適当な空気比に混合調整された混合気Ｍは、燃焼室２２内において中空円筒状のいわゆる管状火炎を形成する。管状火炎の火炎内側部分は、ほぼ燃焼反応を終えた高温の燃焼ガスＥであり、その燃焼ガスＥが、燃焼室２２を旋回しながら全体として燃焼室２２の軸方向に沿って、炉筒３側へ流動する。なお、この状態では、この燃焼室２２内の管状火炎による燃焼により混合気Ｍは燃焼室２２内でほぼ燃焼が完了し、燃焼室２２の炉筒３側の開口端部２２ｂから燃焼ガスＥが排出される。

また、空気用受入空間２３ａおよび燃料ガス用受入空間２３ｂにおいては燃焼前の温度が低い空気Ａおよび燃料ガスＦが存在することとなるため、空気Ａおよび燃料ガスＦによる燃焼室２２の内周面２２ａの温度上昇を抑制することができ、断熱火炎に近い火炎温度が実現される。なお、空気Ａを過剰に供給して希薄燃焼させれば、管状火炎の燃焼温度が抑制されて、ＮＯｘの発生が抑えられる。

管状火炎バーナー２０において燃焼を開始する際、管状火炎バーナー２０の着火は、図示しない火花放電等による着火手段により管状火炎バーナー２０への自動着火が可能に構成されている。また、着火後は図示しない火力調整手段により、燃料ガスＦおよび空気Ａの供給量が調整可能に構成されて、火力調整が可能となっている。火力調整は、燃焼ガスＥまたは過熱蒸気Ｓの温度を検出して、その検出温度に応じて火力の強さを調節して、所望の温度に燃焼ガスＥまたは過熱蒸気Ｓの温度を調整することができるように構成されている。

そして、管状火炎バーナー２０が着火されて燃焼が開始されると、上述の如く、燃焼室２２に管状火炎が形成されるとともに燃焼ガスＥが炉筒３の燃焼ガス流路Ｒ１に導入される。燃焼ガス流路Ｒ１に導入した燃焼ガスＥは、炉筒３および多孔質体９を介して、多孔質体９に浸透した水Ｗおよび容器２の収容される水Ｗと熱交換するとともに、容器２内において飽和蒸気Ｖを発生させることができる。
一方、その発生した飽和蒸気Ｖを、導入開閉弁Ｒｖａを開状態として、蒸気導入流路Ｒｖを経由させて内管８の内管内流路Ｒ２に導入することで、燃焼ガス流路Ｒ１に導入した燃焼ガスＥは、内管８を介して、内管内流路Ｒ２を流通する飽和蒸気Ｖと熱交換して過熱蒸気Ｓを発生させる。そして、熱交換を行なって低温となった燃焼ガスＥが炉筒３の先端側端部３ｂに形成された排気口１３から排気される。
なお、容器２内において発生した飽和蒸気Ｖは、飽和水蒸気取出口４から取り出すことができ、内管内流路Ｒ２において発生した過熱蒸気Ｓは排出口１１から取り出すことができる。過熱蒸気Ｓは、例えば、温度３００℃〜５００℃の範囲で調節されて、コンベアオーブンなどのスチーム調理器に供給することができる。
〔別実施形態〕
（Ａ）上記実施形態においては、容器２は中空の直方体形状とされたが、これに限らず、容器２を横置きの円筒形状としてもよい。さらに、基端側側面２ａおよび先端側側面２ｂは平板状とされているが、容器２内の圧力が高圧となる場合は、基端側側面２ａおよび先端側側面２ｂが半球状に成形された耐圧容器としてもよい。

（Ｂ）容器２の外周壁に断熱材等を設けて断熱処理がなされていてもよい。

（Ｃ）蒸気導入流路Ｒｖの外周壁に断熱材等を設けて断熱処理がなされていてもよい。

（Ｄ）上記実施形態においては、管状火炎を形成して燃焼する管状火炎バーナー２０としたが、これに限らず、直進火炎を形成して燃焼する直進火炎バーナー、または、旋回火炎を形成して燃焼する旋回火炎バーナーとしてもよい。

（Ｅ）上記実施形態においては、容器２の基端側側面２ａに燃焼ガスＥを発生させるためのバーナーを設ける構造としたが、これに限らず、炉筒３の内部にバーナーが設置されていてもよい。さらに、燃焼ガスＥを発生するバーナーを、容器２と別体で設けて、炉筒３の基端側端部３ａに燃焼ガスＥを導入するように構成されていてもよい。

（Ｆ）上記実施形態においては、炉筒３は回転可能に容器２に支持されていたが、これに限らず、炉筒３が容器２に固定された状態で設けられていてもよい。

（Ｇ）上記実施形態においては、多孔質体９は銅球体Ｃの焼結体によって構成されたが、これに限らず、多孔質体９は球形の金属、球形のセラミックスまたはそれらの混合物の焼結体で構成されても構わない。

（Ｈ）上記実施形態においては、炉筒３の内周面３ｄおよび外周面３ｃは、凹凸のない構成としたが、炉筒３の内周面３ｄに熱伝導率の良好な材料で作成された伝熱用フィンを複数設けて、燃焼ガス流路Ｒ１における電熱面積を拡大してもよい。また、炉筒３の外周面３ｃに熱伝導率の良好な材料で作成された伝熱用フィンを複数設けて、多孔質体９との間の電熱面積を拡大してもよい。

（Ｉ）上記実施形態においては、内管８の内周面および外周面は、凹凸のない構成としたが、内管８の内周面に熱伝導率の良好な材料で作成された伝熱用フィンを複数設けて、内管内流路Ｒ２における電熱面積を拡大してもよい。また、内管８の外周面に熱伝導率の良好な材料で作成された伝熱用フィンを複数設けて、燃焼ガス流路Ｒ１における電熱面積を拡大してもよい。

（Ｊ）上記実施形態においては、蒸気導入流路Ｒｖが容器２の外部に配設されたが、これに限らず、蒸気導入流路Ｒｖを容器２の内部に設けてもかまわない。これにより、蒸気導入流路Ｒｖの表面からの放熱により、蒸気導入流路Ｒｖを流通する飽和蒸気Ｖの温度低下を防止することができる。

以上説明したように、コンパクトな構成でありながら、迅速に飽和蒸気を発生させることができる蒸気発生器を提供することができる。

１ 蒸気発生器
２ 容器
３ 炉筒
３ｃ 外周面（外周側）
３ｄ 内周面
８ 内管
９ 多孔質体
１０ モータ（回転駆動手段）
２０ 管状火炎バーナー
２２ 燃焼室
２２ａ 内周面
Ａ 空気
Ｃ 銅球体（球形の金属）
Ｅ 燃焼ガス
Ｆ 燃料ガス
Ｍ 混合気
Ｒ１ 燃焼ガス流路
Ｓ 過熱蒸気
Ｖ 飽和蒸気
Ｗ 水

Claims (7)

1. バーナーの燃焼により発生する熱によって、容器に収容されている水を加熱して飽和蒸気を発生させる蒸気発生器であって、
   前記容器は、前記バーナーの燃焼により発生した燃焼ガスが流通する炉筒と、前記炉筒と熱的に接続された状態で前記炉筒の外周側に設けられた多孔質体とを備え、前記多孔質体は、水の浸透性を有するとともに、前記容器に収容されている水の水面下から水面上にわたる状態で配設されて、前記多孔質体に浸透した水を前記炉筒からの伝熱によって加熱して飽和蒸気を発生させる蒸気発生器。
2. 前記炉筒の軸方向の基端側に、前記バーナーが備えられ、前記バーナーは、円筒状に形成された燃焼室を有し、当該燃焼室の内周面の接線方向に向けて、空気と燃料ガスとの混合気を噴出させて又は空気と燃料ガスとを各別に噴出させて、管状火炎を形成する管状火炎バーナーとされている請求項１に記載の蒸気発生器。
3. 前記炉筒は、当該炉筒の内部に前記炉筒の軸方向に沿って延びる内管が備えられた２重管構造とされ、前記容器内において発生した飽和蒸気を、前記内管に導入して流通させるとともに、前記炉筒と前記内管との間に形成される燃焼ガス流路において前記燃焼ガスを流動させて、前記内管に導入された飽和蒸気と前記燃焼ガスとの熱交換により過熱蒸気を発生させて、その過熱蒸気を前記内管から外部に排出させる請求項１または２に記載の蒸気発生器。
4. 前記炉筒の軸方向の基端側に、前記バーナーが備えられ、前記バーナーは、円筒状に形成された燃焼室を有し、当該燃焼室の内周面の接線方向に向けて、空気と燃料ガスとの混合気を噴出させて又は空気と燃料ガスとを各別に噴出させて、管状火炎を形成する管状火炎バーナーとされ、
   前記炉筒は、当該炉筒の内部に前記軸方向に沿って延びる内管が備えられた２重管構造とされ、前記容器内において発生した飽和蒸気を、前記内管に導入して流通させるとともに、前記炉筒と前記内管との間に形成される燃焼ガス流路において前記軸方向の基端側から先端側に前記燃焼ガスを流動させて、前記内管に導入された飽和蒸気と前記燃焼ガスとの熱交換により過熱蒸気を発生させて、その過熱蒸気を前記内管から外部に排出させ、
   前記内管は前記軸方向の基端側において、前記管状火炎バーナーの前記燃焼室内を通過するとともに、当該燃焼室を前記軸方向の基端側に貫通させて設けられている請求項１に記載の蒸気発生器。
5. 前記炉筒の外周面に前記多孔質体が一体的に形成され、前記炉筒は前記炉筒の軸方向を回転軸として回転可能に構成されるともに、当該炉筒の軸方向を水平方向として前記容器内に設置され、前記炉筒を回転させる回転駆動手段が備えられた請求項１から４の何れか一項に記載の蒸気発生器。
6. 前記多孔質体が、塊状の金属、塊状のセラミックスまたはそれらの混合物の焼結体で形成されている請求項１から５の何れか一項に記載の蒸気発生器。
7. 前記炉筒が、前記多孔質体を形成する材質と同一の材質によって、ガス透過性のない気密体として形成されている請求項１から６の何れか一項に記載の蒸気発生器。

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