JP2021177102A - Superheated steam generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成装置に関するものである。 The present invention relates to a superheated steam generator that heats steam to generate superheated steam.
近年、過熱水蒸気を用いて、被処理物の洗浄、乾燥又は殺菌を行う過熱水蒸気処理装置が考えられている(例えば特許文献1)。 In recent years, a superheated steam treatment apparatus that cleans, dries, or sterilizes an object to be treated using superheated steam has been considered (for example, Patent Document 1).
この過熱水蒸気生成装置は、水を加熱して飽和水蒸気を生成する飽和水蒸気生成部と、この飽和水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部とを備えている。また、過熱水蒸気生成装置としては、飽和水蒸気生成部を有さず、外部で生成された飽和水蒸気が供給されて過熱水蒸気を生成するものもある。 This superheated steam generator includes a saturated steam generator that heats water to generate saturated steam and a superheated steam generator that heats the saturated steam to generate superheated steam. Further, some superheated steam generators do not have a saturated steam generating unit and are supplied with externally generated saturated steam to generate superheated steam.
これらの過熱水蒸気生成装置では、例えば運転開始時のように過熱水蒸気生成部が100℃以下の温度である状態で水蒸気が供給されると、100℃以下の過熱水蒸気生成部において水蒸気が液化し、過熱水蒸気生成装置から水が導出されることになる。 In these superheated steam generators, when steam is supplied in a state where the superheated steam generator is at a temperature of 100 ° C. or lower, for example, at the start of operation, the steam is liquefied in the superheated steam generator at 100 ° C. or lower. Water will be derived from the superheated steam generator.
しかしながら、過熱水蒸気で熱処理される被処理物には、導出された水によって悪影響を受けてしまうものがある。 However, some objects to be heat-treated with superheated steam are adversely affected by the derived water.
そこで本発明は、上述した問題を解決すべくなされたものであり、過熱水蒸気生成装置から液化した水が導出されることを防止することをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its main object is to prevent liquefied water from being derived from the superheated steam generator.
すなわち本発明に係る過熱水蒸気生成装置は、導入ポート及び導出ポートを有する水蒸気収容部を加熱し、前記導入ポートから導入された水蒸気を加熱して前記導出ポートから過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気生成装置であって、前記導出ポートから前記水蒸気が液化した水が導出されることを防止する出水防止機構を備え、前記出水防止機構は、前記水蒸気収容部の温度を検出する温度センサと、前記水蒸気収容部の加熱を制御する制御装置とを有し、前記制御装置は、前記導入ポートに前記水蒸気が導入される前に、前記温度センサの検出温度が100℃以上となるように前記水蒸気収容部の加熱を制御することを特徴とする。 That is, the superheated steam generator according to the present invention is a superheated steam generator that heats a steam accommodating portion having an introduction port and a lead-out port, heats the steam introduced from the introduction port, and derives superheated steam from the lead-out port. It is provided with a water discharge prevention mechanism for preventing the water vapor liquefied from being drawn out from the outlet, and the water discharge prevention mechanism includes a temperature sensor for detecting the temperature of the water vapor accommodating portion and the water vapor accommodating portion. The control device has a control device for controlling the heating of the unit, and the control device of the water vapor accommodating unit so that the detection temperature of the temperature sensor becomes 100 ° C. or higher before the water vapor is introduced into the introduction port. It is characterized by controlling heating.
このような過熱水蒸気生成装置であれば、出水防止機構により水蒸気収容部の温度を100℃以上に加熱した後に、導入ポートに水蒸気が導入されるように構成しているので、導出ポートから水蒸気が液化した水が導出されることを防ぐことができる。その結果、過熱水蒸気を用いて熱処理される被処理物に対して、液化した水が与える悪影響を抑制することができる。 In such a superheated steam generator, the steam is introduced into the introduction port after the temperature of the steam storage portion is heated to 100 ° C. or higher by the water discharge prevention mechanism, so that steam is introduced from the outlet port. It is possible to prevent liquefied water from being derived. As a result, it is possible to suppress the adverse effect of liquefied water on the object to be heat-treated using superheated steam.
導出ポートから液化した水が導出されないようにするためには、少なくとも導出ポートの温度が100℃以上である必要がある。そのため、前記温度センサは、前記水蒸気収容部において前記導出ポート側に設けられていることが望ましい。 In order to prevent liquefied water from being derived from the outlet port, the temperature of the outlet port must be at least 100 ° C. or higher. Therefore, it is desirable that the temperature sensor is provided on the lead-out port side in the water vapor accommodating portion.
本発明の過熱水蒸気生成装置は、前記導入ポート側に開閉電磁弁が設けられている構成とすることが考えられる。
この構成において自動的に出水防止機能が働くようにするためには、前記制御装置は、前記温度センサの検出温度が100℃以上となった場合に、前記開閉電磁弁を開放して、前記導入ポートに水蒸気を導入することが望ましい。また、飽和水蒸気生成装置と別々の装置構成の場合においても、過熱水蒸気生成装置が100℃以上になる前に水蒸気が導入されないように、過熱水蒸気生成装置の導入ポート側でコントロールすることができる。
It is conceivable that the superheated steam generator of the present invention has a configuration in which an on-off solenoid valve is provided on the introduction port side.
In order to automatically activate the water discharge prevention function in this configuration, the control device opens the on-off solenoid valve when the detection temperature of the temperature sensor reaches 100 ° C. or higher, and introduces the control device. It is desirable to introduce water vapor into the port. Further, even in the case of a device configuration separate from the saturated steam generator, it is possible to control on the introduction port side of the superheated steam generator so that steam is not introduced before the temperature of the superheated steam generator reaches 100 ° C. or higher.
過熱水蒸気生成装置のヒートショックを緩和するためには、前記開閉電磁弁は、電動比例弁であり、前記制御装置は、前記電動比例弁の弁開度が徐々に大きくするように開放することが望ましい。 In order to alleviate the heat shock of the superheated steam generator, the on-off solenoid valve is an electric proportional valve, and the control device may be opened so that the valve opening degree of the electric proportional valve is gradually increased. desirable.
また本発明の過熱水蒸気生成装置は、前記導出ポート側に設けられ、前記水蒸気が液化した水をトラップする導出側トラップ機構をさらに備えることが望ましい。
この構成であれば、過熱水蒸気生成装置から液化した水が導出されることをより一層防止することができる。
Further, it is desirable that the superheated steam generator of the present invention is provided on the lead-out port side and further includes a lead-out side trap mechanism for trapping the water in which the steam is liquefied.
With this configuration, it is possible to further prevent the liquefied water from being derived from the superheated steam generator.
さらに本発明に過熱水蒸気生成装置は、前記導入ポート側に設けられ、前記水蒸気が液化した水をトラップする導入側トラップ機構をさらに備えることが望ましい。
この構成であれば、過熱水蒸気生成装置に水蒸気が液化した水が導入されることを防止して、過熱水蒸気生成装置から液化した水が導出されることをより一層防止することができる。
Further, in the present invention, it is desirable that the superheated steam generator is further provided on the introduction port side and further includes an introduction side trap mechanism for trapping the water in which the steam is liquefied.
With this configuration, it is possible to prevent the liquefied water of steam from being introduced into the superheated steam generator, and further prevent the liquefied water from being derived from the superheated steam generator.
このように構成した本発明によれば、過熱水蒸気生成装置が出水防止機構を有するので、過熱水蒸気生成装置から液化した水が導出されることを防止することができる。 According to the present invention configured as described above, since the superheated steam generator has a water discharge prevention mechanism, it is possible to prevent liquefied water from being derived from the superheated steam generator.
以下に本発明に係る過熱水蒸気生成装置の一実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the superheated steam generator according to the present invention will be described with reference to the drawings.
<1.装置構成>
本実施形態に係る過熱水蒸気生成装置100は、外部で生成された水蒸気を加熱して、100℃超(200℃〜2000℃)の過熱水蒸気を生成するものである。なお、外部で水蒸気を生成する装置(水蒸気生成装置)としては、水から水蒸気を生成できるものであればよく、各種ボイラーを用いることができる。
<1. Device configuration>
The
本実施形態の過熱水蒸気生成装置100は、図1に示すように、導入ポートP1から導入された水蒸気を誘導加熱して過熱水蒸気を生成し、当該過熱水蒸気を導出ポートP2から導出するものである。
As shown in FIG. 1, the
具体的にこの過熱水蒸気生成装置100は、図2及び図3に示すように、螺旋状に巻回された円筒状の導体管2を軸方向に短絡させて、当該導体管2の内側及び外側又はその一方に設けられた磁束発生機構3により誘導加熱して、導体管2を流れる水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成する。
Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, the
導体管2は、導入ポートP1及び導出ポートP2を有する水蒸気収容部である。この導体管2は、導電性を有する管を螺旋状に巻回することによって円筒状とされるとともに軸方向に短絡されたものであり、水蒸気が導入される導入ポートP1と過熱水蒸気を導出する導出ポートP2を有している。なお、導体管2に接続管を接続することにより、当該接続管が導入ポートP1を有する構成としても良いし、接続管が導出ポートP2を有する構成としても良い。また、導体管2の1巻に相当する巻回部分は互いに接触又は近接している。導体管2の材質としては、例えばオーステナイト系ステンレス鋼やインコネル合金を用いることができる。なお、導体管2の詳細な構成は後述する。
The
磁束発生機構3は、導体管2の内側及び外側に設けられて導体管2を誘導加熱するものであり、導体管2の内面及び外面に沿って設けられた誘導コイル31を有している。なお、磁束発生機構3は、図示しない鉄心等の磁路形成部材を有するものであっても良い。誘導コイル31には、商用周波数(50Hz又は60Hz)の交流電源により交流電圧が印加される。
The magnetic
このように構成された過熱水蒸気生成装置100では、誘導コイル31に50Hz又は60Hzの交流電圧を印加することによって、導体管2に誘導電流が流れて導体管2がジュール発熱する。そして、導体管2を流れる水蒸気が、導体管2の内面から熱を受けて加熱されて過熱水蒸気が生成される。
In the
そして、本実施形態の過熱水蒸気生成装置100では、図2及び図4に示すように、導体管2の導入ポートP1が導体管2の軸方向両端部に設けられるとともに、導体管2の導出ポートP2が導体管2の軸方向中央部に設けられている。本実施形態の導出ポートP2は、導体管2を軸方向に2等分した位置に設けられているがこれに限られない。
Then, in the
具体的に導体管2は、図4に示すように、軸方向中央部において2つの導体管要素21、22に分割されている。そして、各導体管要素21、22の軸方向外側端部21a、22aに導入ポートP1が設けられており、各導体管要素21、22の軸方向内側端部21b、22bに導出ポートP2が設けられている。これら2つの導体管要素21、22を軸方向に連続して配置することによって、導体管2の導入ポートP1が導体管2の軸方向両端部に設けられるとともに、導体管2の導出ポートP2が導体管2の軸方向中央部に設けられることになる。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
各導体管要素21、22の互いに隣接する巻回部分が例えば溶接により電気的に接続されるとともに、2つの導体管要素の互いに隣接する対向部分が電気的に接続されて、導体管全体として短絡回路が構成されている。これにより、導体管2は1ターンの二次コイルとなる。なお、本実施形態の各導体管要素21、22は互いに同じ巻回数であるが、これに限られない。
The winding portions of the
ここで2つの導体管要素21、22の対向部分において、導出ポートP2を除く部分が、周方向全体に亘って導電性を有する第1の接合要素(不図示)によって接合されている。この第1の接合要素は、溶接により形成されたものであっても良い。
Here, in the opposing portions of the two
本実施形態では、各導体管要素21、22の導出ポートP2は、図4に示すように、各導体管要素21、22の軸方向内側端部21b、22bを管直径の2倍の曲率半径で曲げて形成されている。ここでは、導出ポートP2は、各導体管要素21、22の巻回部分を径方向外側に折り曲げられることによって形成されている。
In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the lead-out port P2 of each
一方の導体管要素21の軸方向内側端部21bと他方の導体管要素22の軸方向内側端部22bとは、周方向において互いに相寄る構成であり、2つの導体管要素21、22の導出ポートP2は、互いに接触又は近接して設けられている。これら2つの導出ポートP2は、導電性を有する第2の接合要素23によって互いに電気的に接合されている。本実施形態では、2つの導出ポートP2の間に形成される空間を埋めるように第2の接合要素23により接合されている。第2の接合要素23は、導体管2と同材質又は概略同等物性である。
The axial
このように構成された導体管2に対して磁束発生機構3は、図1及び図2に示すように、導体管2の内側及び外側に設けられている。導体管2の外側(導出ポートP2の引き出し側)に設けられた磁束発生機構3xは、軸方向に分割されて導出ポートP2の上側と下側とにそれぞれ設けられている。また、導体管2の内側(導出ポートP2の引き出し側とは反対側)に設けられた磁束発生機構3yは、軸方向に分割されずに一体構造とされている。
With respect to the
<2.出水防止機構>
しかして、本実施形態の過熱水蒸気生成装置100は、図1に示すように、導出ポートP2から水蒸気が液化した水が導出されることを防止する出水防止機構4を備えている。
<2. Flood prevention mechanism >
As shown in FIG. 1, the
この出水防止機構4は、導体管2に設けられ、当該導体管2の温度を検出する温度センサ41と、当該温度センサ41の検出温度が100℃以上の設定温度となるように誘導加熱を制御する制御装置42とを有している。
The water discharge prevention mechanism 4 is provided on the
温度センサ41は、導体管2において導出ポートP2側に設けられている。なお、温度センサ41を導出ポートP2側に設ける場合には、導出ポートP2が設けられた導体管2の延出部分(螺旋部分から延び出た部分)に設ける他、導出ポートP2に隣接する導体管2の螺旋部分(巻かれた部分)に設けても良いし、導出ポートP2に接続される接続管に設けても良い。
The
制御装置42は、CPU、メモリ、A/Dコンバータ、D/Aコンバータ等を備えたものであり、温度センサ41の検出温度に基づいて、導入ポートP1に水蒸気が導入される前に、温度センサ41の検出温度が100℃以上の設定温度となるように誘導加熱を制御する。なお、100℃以上の設定温度は、導体管2の全体が確実に100℃以上となるように設定されており、例えば150℃である。
The
ここで、出水防止機構4は、導入ポートP1側に設けられた開閉電磁弁43をさらに有している。なお、開閉電磁弁43を導入ポートP1側に設ける場合には、導入ポートP1が設けられた導体管2の延出部分(螺旋部分から延び出た部分)に設ける他、導入ポートP1に接続される接続管に設けても良い。
Here, the water discharge prevention mechanism 4 further has an on-off
そして、制御装置42は、図5に示すように、例えば停止状態から運転開始後において、温度センサ41の検出温度が100℃以上の設定温度となった場合に、開閉電磁弁43を自動的に開放して、導入ポートP1に水蒸気を導入する。本実施形態の開閉電磁弁43は、電動比例弁であり、制御装置42は電動比例弁43の弁開度が徐々に大きくするように開放する。
Then, as shown in FIG. 5, the
電動比例弁43の開閉時間(閉じた状態から開いた状態にするまでの時間)は、導入される水蒸気の温度と温度センサ41の検出温度との差などに基づいて、調整することができる。例えば、水蒸気の温度と検出温度との差が小さければヒートショックの影響は小さいので、開閉時間を短くすることが考えられ、それらの差が大きければヒートショックの影響も大きいので、開閉時間を長くすることが考えられる。
The opening / closing time (time from the closed state to the open state) of the electric
その他、本実施形態では、図1に示すように、導出ポートP2側に、水蒸気が液化した水をトラップする導出側トラップ機構5が設けられている。導出側トラップ機構5は、液化した水を貯留する貯留部51と、当該貯留部51に溜まった水を排出する排出部52とを有している。なお、導出側トラップ機構5を導出ポートP2側に設ける場合には、導出ポートP2が設けられた導体管2の延出部分(螺旋部分から延び出た部分)に設ける他、導出ポートP2に接続される接続管に設けても良い。ここで、導出側トラップ5は、過熱水蒸気生成装置100の過熱水蒸気導出口にできるだけ近い位置に設けることが望ましい。
In addition, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, a lead-out
また、導入ポートP1側に、水蒸気が液化した水をトラップする導入側トラップ機構6が設けられている。導入側トラップ機構6は、液化した水を貯留する貯留部61と、当該貯留部61に溜まった水を排出する排出部62とを有している。なお、導入側トラップ機構6を導入ポートP1側に設ける場合には、導入ポートP1が設けられた導体管2の延出部分(螺旋部分から延び出た部分)に設ける他、導入ポートP1に接続される接続管に設けても良い。ここで、導入側トラップ機構6は、導体管2の延出部分において螺旋部分にできるだけ近い位置に設けることが望ましい。
Further, an introduction
<3.本実施形態の効果>
このように構成された本実施形態に係る過熱水蒸気生成装置100によれば、出水防止機構4により導出ポートP2側の温度を100℃以上に加熱した後に、導入ポートP1に水蒸気が導入されるように構成しているので、導出ポートP2から水蒸気が液化した水が導出されることを防ぐことができる。その結果、過熱水蒸気を用いて熱処理される被処理物に対して、液化した水が与える悪影響を抑制することができる。
<3. Effect of this embodiment>
According to the
制御装置42は、温度センサ41の検出温度が100℃以上の設定温度となった場合に、開閉電磁弁43を開放して、導出ポートP1に水蒸気を導入するので、自動的に出水防止機能が働くようにできる。また、飽和水蒸気生成装置と別々の装置構成の場合において、過熱水蒸気生成装置が100℃以上になる前に水蒸気が導入されないように、過熱水蒸気生成装置の導入ポート側でコントロールすることができる。
When the detection temperature of the
導出ポートP2側に導出側トラップ機構5を設けているので、過熱水蒸気生成装置100から液化した水が導出されることをより一層防止することができる。また、導入ポートP1側に導入側トラップ機構6を設けているので、過熱水蒸気生成装置100に水蒸気が液化した水が導入されることを防止して、過熱水蒸気生成装置100から液化した水が導出されることをより一層防止することができる。
Since the lead-out
<4.その他の本実施形態の効果>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<4. Other effects of this embodiment>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態では、誘導加熱方式により導体管をジュール発熱させる構成であったが、直接通電加熱方式により導体管をジュール発熱させる構成であっても良い。また、導体管をジュール発熱させることなく、外部の熱源(例えばヒータ)により管を加熱することによって、当該管を流れる水蒸気を加熱する構成であっても良い。 For example, in the above-described embodiment, the conductor tube is joule-heated by the induction heating method, but the conductor tube may be joule-heated by the direct energization heating method. Further, the conductor tube may be configured to heat the water vapor flowing through the tube by heating the tube with an external heat source (for example, a heater) without generating Joule heat.
また、前記実施形態の温度センサ41は、導出ポートP2側に設けられているが、導体管2の温度が検出できる位置であれば、何れの位置であっても良い。
Further, although the
さらに、前記実施形態の電磁開閉弁は、過熱水蒸気生成装置に設けられているが、過熱水蒸気生成装置に水蒸気を供給する水蒸気生成装置の導出側に設けられたものであっても良い。 Further, although the electromagnetic on-off valve of the above embodiment is provided in the superheated steam generator, it may be provided on the lead-out side of the steam generator that supplies steam to the superheated steam generator.
その上、導体管の構成は、前記実施形態に限られず、1本の導体管を螺旋状に巻回して構成したものであっても良い。 Moreover, the structure of the conductor tube is not limited to the above-described embodiment, and may be a structure in which one conductor tube is spirally wound.
前記実施形態の水蒸気収容部は、導体管を用いて構成されているが、水蒸気を収容する容器であっても良い。 Although the water vapor accommodating portion of the above embodiment is configured by using a conductor pipe, it may be a container for accommodating water vapor.
また、過熱水蒸気生成装置が前記実施形態の構成に加えて、水を加熱して水蒸気を生成する水蒸気生成部を有していても良い。 Further, in addition to the configuration of the above embodiment, the superheated steam generator may have a steam generator that heats water to generate steam.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
100・・・過熱水蒸気生成装置
P1 ・・・導入ポート
P2 ・・・導出ポート
2 ・・・導体管
4 ・・・出水防止機構
41 ・・・温度センサ
42 ・・・制御装置
43 ・・・開閉電磁弁(電動比例弁)
5 ・・・導出側トラップ機構
6 ・・・導入側トラップ機構
100 ・ ・ ・ Superheated steam generator P1 ・ ・ ・ Introduction port P2 ・ ・ ・
5 ・ ・ ・ Derivation
Claims (6)
前記導出ポートから前記水蒸気が液化した水が導出されることを防止する出水防止機構を備え、
前記出水防止機構は、前記水蒸気収容部の温度を検出する温度センサと、前記水蒸気収容部の加熱を制御する制御装置とを有し、
前記制御装置は、前記導入ポートに前記水蒸気が導入される前に、前記温度センサの検出温度が100℃以上となるように前記水蒸気収容部の加熱を制御する、過熱水蒸気生成装置。 A superheated steam generator that heats a steam accommodating portion having an introduction port and an outlet port, heats steam introduced from the introduction port, and derives superheated steam from the outlet port.
A water discharge prevention mechanism for preventing the liquefied water of the water vapor from being drawn out from the outlet is provided.
The water discharge prevention mechanism includes a temperature sensor that detects the temperature of the water vapor accommodating portion and a control device that controls heating of the water vapor accommodating portion.
The control device is a superheated steam generator that controls heating of the steam accommodating portion so that the detection temperature of the temperature sensor becomes 100 ° C. or higher before the steam is introduced into the introduction port.
前記制御装置は、前記温度センサの検出温度が100℃以上となった場合に、前記開閉電磁弁を開放する、請求項1又は2に記載の過熱水蒸気生成装置。 An on-off solenoid valve is provided on the introduction port side.
The superheated steam generator according to claim 1 or 2, wherein the control device opens the on-off solenoid valve when the detection temperature of the temperature sensor becomes 100 ° C. or higher.
前記制御装置は、前記電動比例弁の弁開度が徐々に大きくするように開放する、請求項3に記載の過熱水蒸気生成装置。 The on-off solenoid valve is an electric proportional valve.
The superheated steam generating device according to claim 3, wherein the control device is opened so that the valve opening degree of the electric proportional valve is gradually increased.
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