JP2023037256A - Superheated steam generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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.
従来の過熱水蒸気生成装置としては、例えば特許文献1に示すように、水から水蒸気を生成する水蒸気生成部及び水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部を有するものが考えられている。この過熱水蒸気生成装置は、いわゆる変圧器方式のものであり、水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部それぞれが、脚鉄心の周囲に一次コイルである誘導コイルを巻回するとともに、当該一次コイルの内側又は外側に二次コイルである加熱用導体管を巻回した構成としてある。 As a conventional superheated steam generator, for example, as shown in Patent Document 1, one having a steam generator that generates steam from water and a superheated steam generator that generates superheated steam from steam is considered. This superheated steam generator is of a so-called transformer type, and each of the steam generator and the superheated steam generator winds an induction coil, which is a primary coil, around the leg iron core, and It has a configuration in which a heating conductor tube, which is a secondary coil, is wound around the outside.
しかしながら、上記の変圧器方式では、加熱用導体管の他に、一次コイル及び鉄心が必要となってしまい、部品点数が多いだけでなく、設置スペースが大きくなってしまう。また、過熱水蒸気生成装置の重量が大きくなることに加えて、製造コストも高くなってしまう。 However, the above transformer method requires a primary coil and an iron core in addition to the heating conductor tube, resulting in a large number of parts and a large installation space. Moreover, the weight of the superheated steam generator increases, and the manufacturing cost also increases.
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、過熱水蒸気生成装置の装置構成を簡略化するとともに小型化することをその主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and its main object is to simplify the configuration of the superheated steam generator and to reduce the size of the superheated steam generator.
すなわち本発明に係る過熱水蒸気生成装置は、螺旋状の第1導体管を通電加熱して水から水蒸気を生成する水蒸気生成部と、螺旋状の第2導体管を通電加熱して水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、水蒸気から水を分離する気水分離部とを備え、前記第1導体管及び前記第2導体管は、互いに同心状に配置されており、前記気水分離部は、前記第1導体管又は前記第2導体管の内側に配置されていることを特徴とする。 That is, the superheated steam generator according to the present invention includes a steam generator that electrically heats the first spiral conductor pipe to generate steam from water, and a second spiral conductor pipe that is electrically heated to generate superheated steam from steam. and a steam-water separator that separates water from steam, wherein the first conductor pipe and the second conductor pipe are arranged concentrically with each other, and the steam-water separator is arranged inside the first conductor tube or the second conductor tube.
このようなものであれば、螺旋状の第1導体管及び第2導体管を通電加熱して過熱水蒸気を生成するので、変圧器方式における一次コイル及び鉄心を不要にすることができる。これにより、過熱水蒸気生成装置の部品点数を削減して装置構成を簡略化することができる。また、一次コイル及び鉄心が不要なことから、過熱水蒸気生成装置を小型化することができ、設置スペースを小さくすることができる。その他、製造コストを削減することができるとともに、装置の重量を軽量化することができる。
特に本発明では、第1導体管及び第2導体管を互いに同心状に配置するとともに、気水分離部を第1導体管又は第2導体管の内側に配置しているので、過熱水蒸気生成装置をより一層小型化することができ、設置スペースを小さくすることができる。
With such a configuration, the first spiral conductor tube and the second conductor tube are electrically heated to generate superheated steam, so the primary coil and iron core in the transformer system can be eliminated. As a result, the number of parts of the superheated steam generator can be reduced and the device configuration can be simplified. Moreover, since the primary coil and the iron core are not required, the superheated steam generator can be downsized, and the installation space can be reduced. In addition, manufacturing costs can be reduced, and the weight of the device can be reduced.
In particular, in the present invention, the first conductor pipe and the second conductor pipe are arranged concentrically with each other, and the steam-water separator is arranged inside the first conductor pipe or the second conductor pipe. can be further miniaturized, and the installation space can be reduced.
過熱水蒸気生成部の具体的な配置の態様としては、前記第1導体管は、前記第2導体管に対して下側に配置されており、前記気水分離部は、前記第1導体管及び前記第2導体管の内側に配置されていることが望ましい。
気水分離部を第1導体管及び第2導体管の両方の内側に配置することで、過熱水蒸気生成装置を小型化しつつも気水分離部の容量を可及的に大きくすることができ、コンパクトな構成で確実に水を分離することができる。
As a specific arrangement mode of the superheated steam generator, the first conductor pipe is arranged below the second conductor pipe, and the steam-water separator is arranged between the first conductor pipe and the second conductor pipe. It is desirable to be arranged inside the second conductor tube.
By arranging the air-water separator inside both the first conductor pipe and the second conductor pipe, the capacity of the air-water separator can be increased as much as possible while downsizing the superheated steam generator, Water can be reliably separated with a compact configuration.
第1導体管及び第2導体管を通電加熱するための具体的な実施の態様としては、前記水蒸気生成部は、前記第1導体管に直流電力を供給する第1直流電源を有し、前記過熱水蒸気生成部は、前記第2導体管に直流電力を供給する第2直流電源を有することが望ましい。なお、第1直流電源及び第2直流電源を共通の直流電源としても良い。
このように第1導体管及び第2導体管を直流電源により通電加熱することにより、気水分離部が磁性材料を用いて構成されたものであっても誘導加熱される心配がない。これにより、第1導体管又は第2導体管の内側のスペースを有効活用して、過熱水蒸気生成装置を小型化することができる。
As a specific embodiment for electrically heating the first conductor pipe and the second conductor pipe, the steam generator has a first DC power supply that supplies DC power to the first conductor pipe, and the It is desirable that the superheated steam generator has a second DC power supply that supplies DC power to the second conductor pipe. Note that the first DC power supply and the second DC power supply may be a common DC power supply.
By energizing and heating the first conductor pipe and the second conductor pipe with the DC power source in this manner, there is no fear of being induction-heated even if the air-water separator is constructed using a magnetic material. As a result, the space inside the first conductor pipe or the second conductor pipe can be effectively used, and the superheated steam generator can be miniaturized.
水蒸気生成部及び過熱水蒸気生成部の具体的な制御の態様としては、前記水蒸気生成部は、所望の水蒸気量を得るための蒸発潜熱に基づく定電力制御により、前記第1導体管を通電加熱するものであり、前記過熱水蒸気生成部は、所望の過熱水蒸気温度にするための温度制御により、前記第2導体管を通電加熱するものであることが望ましい。この制御により、所望温度であり所望量の過熱水蒸気を生成することができる。ここで、蒸発潜熱に基づく定電力制御とは、水の蒸発潜熱の他に、水の顕熱、導体管の放熱等も考慮して定電力制御することを含む。 As a specific mode of control of the steam generating section and the superheated steam generating section, the steam generating section electrically heats the first conductor tube by constant power control based on latent heat of vaporization to obtain a desired amount of steam. It is preferable that the superheated steam generating section electrically heats the second conductor pipe by temperature control for achieving a desired superheated steam temperature. With this control, it is possible to generate a desired amount of superheated steam at a desired temperature. Here, the constant power control based on the latent heat of vaporization includes constant power control in consideration of the sensible heat of water, the heat radiation of the conductor pipe, etc., in addition to the latent heat of vaporization of water.
第1導入管に供給される水の供給量を自動的に供給するためには、前記第1導体管に供給する水の量を調整する調整バルブをさらに備えることが望ましい。 In order to automatically supply the amount of water supplied to the first introduction pipe, it is desirable to further include an adjustment valve for adjusting the amount of water supplied to the first conductor pipe.
装置の耐久性を向上するためには、前記第1導体管及び前記第2導体管は、ステンレス鋼又はニッケル基合金により形成されていることが望ましい。 In order to improve the durability of the device, it is desirable that the first conductor tube and the second conductor tube are made of stainless steel or a nickel-based alloy.
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の装置構成を簡略化するとともに小型化することができる。 According to the present invention configured in this way, the configuration of the superheated steam generator can be simplified and the size can be reduced.
以下に本発明に係る過熱水蒸気生成装置100の一実施形態について図面を参照して説明する。
An embodiment of a
<1.装置構成>
本実施形態に係る過熱水蒸気生成装置100は、水を加熱することにより過熱水蒸気を生成するものであり、図1及び図2に示すように、水から水蒸気を生成する水蒸気生成部2と、水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部3と、水蒸気から水を分離する気水分離部4と、水蒸気生成部2及び気水分離部4を接続する第1接続配管5と、気水分離部4及び過熱水蒸気生成部3を接続する第2接続配管6とを備えている。
<1. Device configuration>
The
<2.水蒸気生成部2>
水蒸気生成部2は、螺旋状の第1導体管21を通電加熱して水から水蒸気を生成するものである。
<2.
The
具体的に水蒸気生成部2は、螺旋状の第1導体管21と、当該第1導体管21に直流電力を供給する第1直流電源22と、第1直流電源22を制御する第1制御機器23とを有している。
Specifically, the
螺旋状の第1導体管21は、ステンレス鋼又はニッケル基合金により形成されている。この第1導体管21は、所定回数巻回されて構成されており、水が導入される導入ポートP1が下側に位置し、水蒸気を導出する導出ポートP2が上側に位置するように構成されている。ここで、導入ポートP1又はその近傍には、第1導体管21に供給する水を調整するための流量調整バルブ7が設けられている。
The helical
また、第1導体管21において、流量調整バルブ7よりも下流側であって、第1導体管21の螺旋の巻き始め部分には、直流電力を供給するための電極8aが設けられている。また、第1導体管21の螺旋の巻き終わり部分には、直流電力を供給するための電極8bが設けられている。第1導体管21の導出ポートP2には、第1接続配管5の一端部が接続されており、当該第1接続配管5の他端部は気水分離部4に接続されている。
Further, in the
さらに、第1制御機器23は、所望の水蒸気量を得るための蒸発潜熱に基づく定電力制御により、第1導体管21を通電加熱するものである。具体的に第1制御機器23は、供給される直流電力を調整する電力調整器231と、供給される直流電力を測定する電力測定部232と、当該電力測定部232の測定電力と所定の一定電力とを比較して電力調整器231を制御する第1制御部233とを有している。本実施形態では、蒸発潜熱に基づく定電力制御として、水の蒸発潜熱の他に、水の顕熱、導体管の放熱等も考慮して定電力制御している。なお、電力調整器231は、半導体素子(例えばトランジスタやサイリスタ等)を用いたものであっても良いし、半導体素子以外の例えばマグネットリレーを用いたものであっても良い。また、電力測定部232は、電圧計及び電流計により構成することができる。また、所定の一定電力は、所望の水蒸気量を得るための蒸発潜熱に基づいて設定される。
Further, the
<3.過熱水蒸気生成部3>
過熱水蒸気生成部3は、螺旋状の第2導体管31を通電加熱して水蒸気から過熱水蒸気を生成するものである。
<3.
The
具体的に過熱水蒸気生成部3は、螺旋状の第2導体管31と、当該第2導体管31に直流電力を供給する第2直流電源32と、第2直流電源32を制御する第2制御機器33とを有している。
Specifically, the superheated
螺旋状の第2導体管31は、ステンレス鋼又はニッケル基合金により形成されている。この第2導体管31は、所定回数巻回されて構成されており、水蒸気が導入される導入ポートP3が上側に位置し、過熱水蒸気を導出する導出ポートP4が下側に位置するように構成されている。
The spiral
また、第2導体管31において、螺旋の巻き始め部分には、直流電力を供給するための電極9aが設けられている。また、第2導体管31の螺旋の巻き終わり部分には、直流電力を供給するための電極9bが設けられている。第2導体管31の導入ポートP3には、第2接続配管6の一端部が接続されており、当該第2接続配管6の他端部は気水分離部4に接続されている。
Further, in the
さらに、第2制御機器33は、所望の過熱水蒸気温度にするための温度制御により、第2導体管31を通電加熱するものである。具体的に第2制御機器33は、供給される直流電力を調整する電力調整器331と、生成された過熱水蒸気の温度を測定する例えば熱電対等の温度計332と、当該温度計332の測定温度と所定の設定温度とを比較して電力調整器331を制御する第2制御部333とを有している。なお、電力調整器331は、半導体素子(例えばトランジスタやサイリスタ等)を用いたものであっても良いし、半導体素子以外の例えばマグネットリレーを用いたものであっても良い。また、温度計332は、第2導体管31から分岐した分岐管311(図1参照)に挿通して設けられている。
Furthermore, the
<4.各部の配置態様>
上記の過熱水蒸気生成装置100において、第1導体管21及び第2導体管31は、図1、図3及び図4に示すように、互いに同心状に配置されており、気水分離部4は、第1導体管21又は第2導体管31の内側に配置されている。本実施形態では、気水分離部4は、気水を分離する円筒状容器を有しており、第1導体管21及び第2導体管31に対して同心状に配置されている。
<4. Arrangement mode of each part>
In the above
具体的には、第1導体管21は、第2導体管31に対して下側に離れて配置されており(図1参照)、気水分離部4は、第1導体管21及び第2導体管31の内側において各導体管21、31から離れて配置されている(図3、図4参照)。また、第1導体管21の導出ポートP2に接続された第1接続配管5は、第1導体管21及び第2導体管31の間において気水分離部4に接続されている(図1参照)。さらに、第2導体管31の導入ポートP3に接続される第2接続配管6は、気水分離部4の上部に接続されている(図1参照)。なお、気水分離部4の底部には、気水分離部4で分離されたドレン水を外部に排出するためのドレン排出部10が接続されている。
Specifically, the
その他、図1、図3及び図4に示すように、第1導体管21に接続された電極8a、8bは、第1導体管21に対して上下方向(軸方向)に延びるように接続されている。また、第2導体管31に接続された電極9a、9bは、第2導体管31に対して上下方向(軸方向)に延びるように接続されている。この構成により、電極8a、8b、9a、9bを側方に伸ばした場合に比べて、過熱水蒸気生成装置100の設置スペースを小型化することができる。
In addition, as shown in FIGS. 1, 3 and 4, the
<5.過熱水蒸気生成装置100の動作>
次に、過熱水蒸気生成装置100の動作について簡単に説明する。
<5. Operation of
Next, the operation of the
まず流量調整バルブ7を開けて第1導体管21に所定量の水が供給される。また、水蒸気生成部2の第1制御機器23は、電力調整器231を制御して、所望の水蒸気量を得るための蒸発潜熱に基づく定電力制御により、第1導体管21を通電加熱する。なお、水蒸気生成部2による第1導体管21の通電加熱と同時に、過熱水蒸気生成部3は、第2導体管31の通電加熱を開始する。
First, a predetermined amount of water is supplied to the
そして、水蒸気生成部2の第1導体管21により生成された水蒸気は、第1接続配管を流れて気水分離部4に導入される。この気水分離部4において、水蒸気と水とが分離される。気水分離部4で分離されたドレン水は、ドレン排出部10を介して外部に排出される。
The steam generated by the
また、気水分離部4において、水が分離された水蒸気(乾き蒸気)は、第2接続配管6を流れて過熱水蒸気生成部3の第2導体管31に導入される。ここで、過熱水蒸気生成部3の第2制御機器33は、電力調整器331を制御して、所望の過熱水蒸気温度にするための温度制御により、第2導体管31を通電加熱する。これにより、第2導体管31の導出ポートP4からは、所望温度であり所望量の過熱水蒸気が導出される。
The steam (dry steam) from which water is separated in the steam-
<6.本実施形態の効果>
このように構成した過熱水蒸気生成装置100によれば、螺旋状の第1導体管21及び第2導体管31を通電加熱して過熱水蒸気を生成するので、変圧器方式における一次コイル及び鉄心を不要にすることができる。これにより、過熱水蒸気生成装置100の部品点数を削減して装置構成を簡略化することができる。また、一次コイル及び鉄心が不要なことから、過熱水蒸気生成装置100を小型化することができ、設置スペースを小さくすることができる。その他、製造コストを削減することができるとともに、装置の重量を軽量化することができる。
<6. Effect of the present embodiment>
According to the
特に本実施形態では、第1導体管21及び第2導体管31を互いに同心状に配置するとともに、気水分離部4を第1導体管21又は第2導体管31の内側に配置しているので、過熱水蒸気生成装置100をより一層小型化することができ、設置スペースを小さくすることができる。
Particularly in this embodiment, the
また、気水分離部4を第1導体管21及び第2導体管31の両方の内側に配置することで、過熱水蒸気生成装置100を小型化しつつも気水分離部4の容量を可及的に大きくすることができ、コンパクトな構成で確実に水を分離することができる。
In addition, by arranging the air-
さらに、第1導体管21及び第2導体管31を直流電源22、32により通電加熱することにより、気水分離部4が磁性材料を用いて構成されたものであっても誘導加熱される心配がない。これにより、第1導体管21又は第2導体管31の内側のスペースを有効活用して、過熱水蒸気生成装置100を小型化することができる。
Furthermore, by heating the
<7.その他の変形実施形態>
例えば、前記実施形態では、第1導体管21及び第2導体管31を上下に配置する構成の他に、第1導体管21及び第2導体管31を同心円状に配置しても良い。例えば、第1導体管21を外側に配置し、第2導体管31を内側に配置しても良いし、その逆の配置としても良い。
<7. Other modified embodiments>
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施形態の気水分離部4は、第1導体管21及び第2導体管31の両方の内側に配置されているが、第1導体管21又は第2導体管31のいずれか一方の内側に配置された構成でも良い。
In addition, although the air-
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 embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
100・・・過熱水蒸気生成装置
2 ・・・水蒸気生成部
21 ・・・第1導体管
22 ・・・第1直流電源
3 ・・・過熱水蒸気生成部
31 ・・・第2導体管
32 ・・・第2直流電源
4 ・・・気水分離部
5 ・・・第1流路配管
6 ・・・第2流路配管
7 ・・・流量調整バルブ
10 ・・・ドレン排出部
REFERENCE SIGNS
Claims (6)
螺旋状の第2導体管を通電加熱して水蒸気から過熱水蒸気を生成する過熱水蒸気生成部と、
水蒸気から水を分離する気水分離部とを備え、
前記第1導体管及び前記第2導体管は、互いに同心状に配置されており、
前記気水分離部は、前記第1導体管又は前記第2導体管の内側に配置されている、過熱水蒸気生成装置。 a steam generator that energizes and heats the spiral first conductor pipe to generate steam from water;
a superheated steam generator that energizes and heats the spiral second conductor pipe to generate superheated steam from steam;
and a steam-water separation unit that separates water from steam,
The first conductor tube and the second conductor tube are arranged concentrically with each other,
The superheated steam generator, wherein the steam separator is arranged inside the first conductor pipe or the second conductor pipe.
前記気水分離部は、前記第1導体管及び前記第2導体管の内側に配置されている、請求項1に記載の過熱水蒸気生成装置。 The first conductor tube is arranged below the second conductor tube,
The superheated steam generator according to claim 1, wherein the steam separator is arranged inside the first conductor pipe and the second conductor pipe.
前記過熱水蒸気生成部は、前記第2導体管に直流電力を供給する第2直流電源を有する、請求項1又は2に記載の過熱水蒸気生成装置。 The water vapor generator has a first DC power supply that supplies DC power to the first conductor pipe,
The superheated steam generator according to claim 1 or 2, wherein the superheated steam generator has a second DC power supply that supplies DC power to the second conductor pipe.
前記過熱水蒸気生成部は、所望の過熱水蒸気温度にするための温度制御により、前記第2導体管を通電加熱するものである、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の過熱水蒸気生成装置。 The water vapor generation unit electrically heats the first conductor tube by constant power control based on latent heat of vaporization for obtaining a desired amount of water vapor,
The superheated steam generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the superheated steam generator electrically heats the second conductor pipe by temperature control for achieving a desired superheated steam temperature. .
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