JP3588600B2 - 蒸気噴射式シンブル管加湿器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高応答加湿システムにおいて蒸気噴射管(humidifying tube)を加湿蒸気ヘッダと容易に着脱交換することが可能であって加湿容量に応じて蒸気噴射管の数を調節することができると共に、蒸気噴射管の形状を新規にシンブル管型に設計して加湿システムの設置による流動圧力損失を減少させ、非常に均一な温度の蒸気を気流に供給して均一な温、湿度の気体流動状態を得ることができる加湿装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、各種実験装置や精密尖端製品の生産工程には変化範囲の極めて狭く厳しい湿度管理が要求される場合が多い。このような湿度管理には迅速な応答性と高い安定性が求められる。通常、加湿装置は加湿メカニズムによって蒸気噴射式、水噴霧式、気化式に分類するが、特に、精密産業分野に多く用いられる蒸気噴射式はその基本構造によって電熱式、電極式、赤外線式、過熱蒸気式に大別する。
【０００３】
加湿器において、加湿管は噴射蒸気の均一性及び外部空気との混合に大影響を与えると共に、全体加湿システムの吸収の長さと加湿装置の性能を左右するが、一般に、固定式多重流路急速加湿システムの加湿管は、単純な円管とすることにより、吸収の長さが長く且つ加湿性能が低いという問題点だけでなく、噴霧容量が固定されていて加湿容量の変化による蒸気噴霧量を調節し難いという短所がある。
【０００４】
また、従来の蒸気発生装置であるパン型蒸気発生装置（ｐａｎ ｔｙｐｅ ｓｔｅａｍ ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）は、加熱用ヒーターのみが水の中に浸かっている構造とされており、水を加熱させた後蒸気を発生させるまで非常に長い時間がかかるため、蒸気発生の要求に即刻的に応答できないという短所がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の固定式多重流路加湿システムの問題点を解決するためのもので、その目的はいろいろな幾何学的な形状変化を与え流動抵抗を減少させながら、多重流路から構成して気流ダクト内に均一に蒸気噴射ノズルを配置することにより吸収の長さを短くし且つ混合を促進することにより加湿性能を向上させると共に、蒸気噴射管を交換し得るようにした加湿器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、従来の多重管加湿器における加湿管が蒸気ヘッダへの固定式であるのに比べ、蒸気ヘッダに対しての着脱が可能であって、加湿量の範囲に応じて蒸気噴射管を交換することができると共に、１点支持ねじで各加湿管流路への蒸気量を調節することができる流動抵抗調節器を備え、噴射方向も任意に調節できるように構成し、必要な加湿量の範囲に応じて適切な蒸気噴射管で交換することもでき、蒸気噴射ノズルを無孔ノズル或いはねじに置き換えて蒸気噴出孔の数を調節することもでき、外部空気流動方向への蒸気噴射管投影断面積を小さくして流動抵抗を低減させながら、多重流路を作ってより均一な蒸気噴射ができるように構成し、また、蒸気噴射管の内部にＵ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物或いは０字形平断面を有する内部流路ガイド用挿入物を挿入して流路を迂回させ、蒸気噴射管流路内の流動中に一部加熱して外部空気の冷却による管内部蒸気の不均一な効果を補償することにより、蒸気噴射管としてのシンブル管の内部からより均一な状態の蒸気が噴出され得るように構成し、季節的な要因を含んで加湿負荷の変動が激しくて加湿負荷が極めて小さい場合には、蒸気を噴射する蒸気噴射管としてのシンブル管を円筒型プラグで簡単に交替することにより、蒸気噴射管の数を調節して加湿量を調節できるように構成した加湿装置を提供する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図に基づいて詳しく説明する。
【００１０】
本発明は、高応答加湿システムにおいて必要な加湿容量に応じて応用上の柔軟性を高めることができるように、蒸気噴射管１１３を、多重流路にモジュール化し、両側の蒸気ヘッダに対して着脱交換できるように締結手段を備える加湿器１を提供する。
【００１１】
前記加湿器１は、季節的な要因を含んで加湿負荷の変動が激しい場合、或いは加湿負荷が極めて小さい場合に、蒸気を噴射する蒸気噴射管１１３を円筒形プラグで簡単に交替することにより、蒸気噴射管１１３の数を調節して加湿量を調節するように構成した。
【００１２】
前記多重流路からなる蒸気噴射管１１３は、いろいろな幾何学的な形状変化を与え流動抵抗を減少させながら、気流ダクト内に均等に蒸気噴射孔を配置することにより吸収の長さを短くし、且つ混合を促進することにより加湿性能を向上させる構造である。
【００１３】
前記蒸気噴射管１１３に設けられる蒸気噴射ノズル１１６は、気流断面に均等に配置し且つ隣り合う蒸気噴射管１１３のものと互いにずれるように設置することにより、蒸気が外部空気流動断面に均等に噴射されよく混合されて一層均一な加湿状態を維持するように構成した。
【００１４】
前記蒸気噴射管１１３は、蒸気ヘッダから各蒸気噴射管１１３の流路に流入される蒸気量を調節し得る流動抵抗調節器を備え、蒸気噴射管１１３の回転で蒸気噴射方向も任意に調節することができると共に、蒸気噴射ノズル１１６を無孔ノズル或いはねじに置き換えて蒸気噴出孔の数を調節することもできる構造とする。
【００１５】
前記蒸気噴射管１１３の構造は、外部空気流動方向への加湿管投影断面積を小さくして蒸気噴射管１１３による外部空気流動損失を最少化しながら蒸気噴射量を充分大きくするために、外部には平管状もしくは楕円管状とし、内部には蒸気が迂回し得るように流路を形成してなるシンブル管型蒸気噴射管１１３’の構造とする。
【００１６】
前記シンブル管型蒸気噴射管１１３’は、蒸気噴射管１１３の内部に、Ｕ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物或いは０字形平断面を有する内部流路ガイド用挿入物を挿入し、蒸気流路を迂回させて外部空気の冷却による内部蒸気の不均一効果を補償することにより、噴射される蒸気がほぼ均一な状態を維持して均一な加湿を可能としたシンブル管構造を取る。
【００１７】
前記シンブル管型蒸気噴射管１１３’を成す外部管は、殆ど外部主流動の流動抵抗を減少させうる形状とされているが、両端連結部分が円形とされており、上部ヘッダ及び下部ヘッダにフェルール（ｆｅｒｒｕｌｅ）１３１で締結されて漏洩が防止される蒸気噴射シンブル管の締結構造を取る。
【００１８】
前記蒸気噴射管１１３に装着される噴射ノズルは、外部空気によって供給される蒸気が冷却され凝縮が発生しても、重力によって凝縮水を下方に排出させ、凝縮液が蒸気と一緒に混ぜられて噴射されることを防止できるように、ノズルを蒸気噴射管１１３の内部に突出させたノズル構造、及び蒸気噴射管１１３においてノズルをボルト形状の密封体に置き換えることにより、蒸気噴出口の数を簡単に調節できるノズル構造とする。
【００１９】
前記蒸気ヘッダから蒸気噴射管１１３への流動抵抗を調節することにより均一な流量分配となるように、ヘッダ内への傾斜切断管の挿入の深さに変化を与えることができると共に、蒸気噴射管１１３の上流端が適当な切断角β（−６０°≦β≦＋６０°）で傾くように加工することにより、傾斜面の方向回転による、蒸気噴射管１１３の流入側から蒸気噴射管１１３内部への蒸気流入量を調節することができるようにした構造とする。
【００２０】
前記蒸気噴射管１１３の他端は、直角（９０°）に加工し、支持バッフル板１２３と開口度調節板１２４を挿入することにより、凝縮水と流出蒸気量の調節を容易にして、支持バッフル板１２３の形状と圧力降下に応じて噴射される蒸気の比率調節を可能とし、これにより経済的で多様な運転条件に対応できるようにした構造とする。
【００２１】
前記蒸気噴射ノズル孔は、適当な傾斜角β（−６０°≦β≦＋６０°）で傾くように加工し、シンブル管に弾塑性変形を用いた圧着ピン式、或いは丸頭プラスねじに孔を加工して作ったねじ式に設けられた蒸気噴射ノズル１１６構造とする。
【００２２】
本発明の加湿器１に蒸気を供給する高応答加湿システムの蒸気発生装置２は、ヒーターを水の中に浅く含浸させ、ヒーターの周りを多孔性金属や金属網、金属製フィンで取り囲み、この多孔性金属の上部を２／３以上充分に浸かるようにして、ヒーターに伝達される水のような液体が毛細管力によってポンピングされ、常に上部まで接水（ｗｅｔｔｉｎｇ）状態に維持されるだけでなく、ヒーターと液体との間に、フィンの役をする拡張された熱伝達面積を有し、加湿の応答性を高めることができるように長手方向に複数個の大きい隙間を設け、ヒーターによって発生した気泡の離脱と液体の流入を容易にした構造とし、加湿負荷の制御応答性を向上させるように構成する。
【００２３】
以下、本発明の実施例の構成及び作用を添付図に基づいて詳細に説明する。
【００２４】
図１は本発明の加湿器１に対する全体組立図である。図１に示すように、蒸気発生装置２からの蒸気は、蒸気供給用管１２５を介して蒸気供給圧力調節用バルブ１２７を通過した後、液体を分別する気水分離器１２８、加湿器１の上流ヘッダ１１１、多重流路からなる蒸気噴射管１１３を通して噴射される。噴射されていない残留液体成分の凝縮液は、下流ヘッダ１１２を介して戻ってくる循環過程を辿る。
【００２５】
前記圧力調節用バルブの両端には蒸気供給遮断用バルブ１２６が設けられており、非常時或いは修理時に蒸気の供給を遮断する。蒸気の供給端及び凝縮液の回収端側にはストレーナー１２９が設けられており、不純物を濾過する。それぞれのストレーナーの下端部には蒸気トラップ１３０が設けられており、必要に応じて凝縮水を排出する。
【００２６】
前記本発明の加湿器１の蒸気噴射管１１３は、既存の固定式多重流路急速加湿システムとは異なり、多重流路式蒸気噴射管１１３の着脱化を提案して需要による設計の柔軟性を向上させ、標準化されたヘッダによる多重流路設計を採用することにより、均一な加湿及び加湿負荷変動に対する負荷調節を可能として柔軟性を向上させることができるように構成した。
【００２７】
即ち、加湿器１の製作に際して、蒸気噴射管１１３をモジュール化し、多様な締結手段１１４（図２ａ）で上流ヘッダ１１１及び下流ヘッダ１１２に締結することにより、必要に応じて蒸気噴射管１１３を交換し或いは流路を成す蒸気噴射管１１３のモジュールを分離し、流路を塞ぐことにより、流路の数を容易に調節して蒸気の容量を調節することが可能な構造とし、加湿負荷の変動による負荷調節を可能とすることにより、応用上の柔軟性を高めることができる。
【００２８】
前記蒸気噴射管１１３に挿入され、蒸気を噴射する蒸気噴射ノズル１１６は、蒸気噴射管１１３の内部に突出挿入されている。このように構成した理由は、供給蒸気の過熱度が充分に高くない場合或いは蒸気噴射管１１３の外部空気温度がかなり低い場合、蒸気噴射管１１３の外部空気によって供給される蒸気が冷却され凝縮が発生しても、重力によって凝縮水を下方に排出させ、凝縮液が蒸気と一緒に混ぜられて噴射されることを防止するために、ノズルを蒸気噴射管１１３の内部に突出させた構造とする。これにより、凝縮水の噴出を防止することができる。
【００２９】
図２ａは本発明の蒸気噴射管１１３が垂直に設置された時の組立平面図で、それぞれの蒸気噴射管１１３が上流ヘッダ１１１及び下流ヘッダ１１２に締結手段１１４によって締結されていることを示す。
【００３０】
図２ｂは本発明の蒸気噴射管１１３が水平に設置された時の組立正面図である。
【００３１】
図３は本発明による加湿ノズルの蒸気噴射管１１３における配置図である。図３に示すように、加湿量が多い場合、蒸気噴射ノズル１１６を、蒸気噴射管１１３の両側面に設置し且つ隣り合う蒸気噴射管１１３のものとずれるように設置することにより、蒸気が外部空気流動端面に均等に噴射されよく混合されて一層均一な加湿状態を維持するように構成する。
【００３２】
図４ａ乃至図６ｂはヘッダに蒸気噴射管１１３を連結する多様な締結手段１１４を示しているが、蒸気ヘッダから蒸気噴射管１１３への流動抵抗を調節することにより均一な流量分配となるように、傾斜切断した蒸気噴射管１１３の上流端である流動抵抗調節管１１５のヘッダ内部挿入の深さに変化を与えることができ、この流動抵抗調節管１１５は、適当な切断角β（−６０°≦β≦＋６０°）で傾くように加工することにより、流入側で傾斜面の方向を回転させ、流動抵抗による蒸気供給管内への蒸気流入量の調節を可能とした。
【００３３】
蒸気噴射管１１３の他方の下流端は、直角（９０°）に加工し、開口度調節板１２４及び支持バッフル板１２３を挿入することにより、凝縮水と流出蒸気量の調節を容易にした。
【００３４】
図４ａ及び図４ｂは、本発明の上流ヘッダ１１１と蒸気噴射管１１３とを溶接結合した場合の正面断面図及び側面断面図である。図４ａ及び図４ｂに示すように、上流ヘッダに挿入された蒸気噴射管１１３の上流端である流動抵抗調節管１１５を上流ヘッダ１１１に直接溶接結合して固定させ、この流動抵抗調節管１１５に蒸気噴射管１１３を挿入して締結する。前記締結手段１１４は流動抵抗調節管１１５の下部の周り側にねじ山を設け、蒸気噴射管固定用ナット１１９で結合させる。この際、締結された流動抵抗調節管１１５及び蒸気噴射管１１３との密封のために、流動抵抗調節管１１５の下端部を半径方向に傾くように加工した後、蒸気噴射管１１３に挿入されたフェルール１３１を押し込んでフェルール１３１に圧力を加えることによりフェルール１３１を変形させて密封させ、その後蒸気噴射管１１３の周りに嵌められた蒸気噴射管固定用ナット１１９を流動抵抗調節管１１５のねじ山に回転結合させる。
【００３５】
ここで、蒸気噴射管１１３の外径は流動抵抗調節管１１５の内径と同一或いはほぼ同一にする。
【００３６】
図５は本発明の上流ヘッダ１１１と蒸気噴射管１１３とを交換可能なねじ締結手段１１４で結合した場合の断面図及び詳細断面図を示す。図５に示すように、前記締結手段１１４は、上流ヘッダ１１１に挿入された流動抵抗調節管１１５を溶接方法によって固定させず、上流ヘッダ１１１にナットとの結合が可能なねじ山付きホールを加工し、前記ホールに、流動抵抗調節管１１５を取り囲みながら支持固定する流動抵抗調節管固定用ナット１１８を直接挿入させ、このナットの下部に蒸気噴射管１１３を、図４ａ及び図４ｂに示すような蒸気噴射管固定用ナット１１９を用いる締結手段１１４によって締結させて構成する。
【００３７】
前記上流ヘッダ１１１に直接挿入固定される流動抵抗調節管固定用ナット１１８は、外部の両端にねじ山が設けられた上部ナット部と下部ナット部から構成されており、内部に周り方向に係止突起が設けられ、上部側には流動抵抗調節管１１５の下部が係止され下部側には蒸気噴射管１１３が係止されるように構成されており、下端部が傾くように加工され、フェルール１３１を押し込んで密封させる。
【００３８】
前記係止突起によって流動抵抗調節管１１５は回転のみが可能で、下部側への長さ調整が不可能であるが、流動抵抗調節管の交換により上部側突出の高さの調節が可能である。
【００３９】
また、上部ナット部の一側面ではねじ山付きホールが加工され、頭部のないボルトが挿入され、これを使用して１点支持で流動調節管を固定させる。
【００４０】
前記ナットの構造は、上部ナット部の外径を下部ナット部の外径より大きくすることにより、下部ナット部には図４ａ及び図４ｂのような締結手段１１４のナットが結合される。
【００４１】
前記上部ナット部は上流ヘッダ１１１に螺合して固定する際、周りに突出した突起によって一定長さ以上挿入されないように構成される。
【００４２】
前記蒸気噴射管１１３及び流動抵抗調節管１１５の外径及び内径は同一の口径とする。
【００４３】
図５ａ及び図５ｂは本発明の上流ヘッダ１１１と蒸気噴射管１１３とを交換可能なねじ締結手段１１４で結合した場合の断面図及び詳細断面図である。図５ａ及び図５ｂに示すように、このような締結手段を使用することにより、図５のような構造で不可能であった流動抵抗調節管１１５の上下移動を可能にした。
【００４４】
前記締結手段は、上流ヘッダに挿入される図５ａの流動抵抗調節管固定用ナット１１８の構造が図５の流動抵抗調節管固定用ナット構造のうち上部ナット部のみがある構造であって、内部に係止突起がないため、流動抵抗調節管１１５を所望の高さだけ上下移動させ、ナットの一側に設けられたホールを介して頭部のないボルトを挿入させ、１点支持方式で固定させればよい。
【００４５】
また、流動抵抗調節管１１５及び蒸気噴射管１１３と同一の外径を有する連結管１１７が上部に位置した流動抵抗調節管１１５と下部に位置した蒸気噴射管１１３とを結合させ、内径部の成す空間部を介して流動抵抗調節管１１５の長さ拡張が可能である。
【００４６】
蒸気噴射管固定用ナット１１９の構造は、前記図５のような構造で結合される。
【００４７】
図５ｂの流動抵抗調節管固定用ナット１１８の構造は、図５ａに示されている流動抵抗調節管固定用ナット１１８とは異なり、上流ヘッダ１１１にナットが挿入されることを防止するための係止突起がなく、全周にねじ山が設けられており、下部の蒸気噴射管固定用ナット１１９に直接螺合するように構成される。したがって、ナット自体が上流ヘッダ１１１に挿入されることができ、ねじ山が結合される別途のナットによって固定される。
【００４８】
内部に挿入された流動抵抗調節管１１５は、上述のナットのように一側面にねじ山付きホールが設けられ、前記ホールに挿入される頭部のないボルトにより１点支持で流動抵抗調節管１１５の移動を防止する。
【００４９】
蒸気噴射管固定用ナット１１９の構造は前記図５のような構造で結合される。
【００５０】
図５ａ及び図５ｂにおいて、流動抵抗調節管１１５の下端部が傾くように加工され、フェルール１３１が挿入され密封される構造である。
【００５１】
図６は本発明の下流ヘッダと蒸気噴射管１１３とを交換可能なねじ締結手段１１４で結合した場合の結合断面図を示し、図６ａ及び図６ｂは支持バッフル板及び開口度調節板を示しているが、蒸気噴射管１１３の下流端を直角（９０°）に加工し、支持バッフル板１２３及び開口度調節板１２４を挿入することにより、凝縮水と流出蒸気量の調節を容易にした。
【００５２】
即ち、加湿効率（噴射蒸気量）の低下をもたらすことなく凝縮水の排出を容易にするため、蒸気噴射管１１３の下流側と下流側ヘッダとの間に凝縮水排出溝付き開口度調節板１２４と支持バッフル板１２３を順次設置して構成することにより、蒸気噴射管１１３に形成された凝縮水が下流ヘッダ側へ流れて開口度調節板１２４の排出溝と支持バッフル板１２３の排出溝とを通過した後、下方のヘッダに流れ込むようにする。この下流ヘッダ側における凝縮水溝は不必要な蒸気の浪費を抑制し、蒸発器が垂直のみならず水平に傾くように設けられている時にも、凝縮水の排出機能を効果的に行う。
【００５３】
前記締結手段１１４は、支持バッフル板１２３と開口度調節板１２４を固定するために、下流ヘッダ１１２に螺合する支持バッフル板及び開口度調節板固定用ナット１２０を下流ヘッダ１１２に挿入させるが、このような支持バッフル板及び開口度調節板固定用ナット１２０は、前述した流動抵抗調節管固定用ナット１１８と同様の構造をもって、外部側両端の周りにねじ山が設けられており、内部側には下部側の内径が小さくて蒸気噴射管１１３及び支持バッフル板１２３、そして開口度調節板１２４が係止されるように構成され、一側端部が傾くように加工され、ここにフェルール１３１を押し込んで密封させる。
【００５４】
下部側の蒸気噴射管固定用ナット１１９は上部側の構造と同一に構成される。
【００５５】
図６ａの支持バッフル板１２３及び図６ｂの開口度調節板１２４は必要に応じていろいろ組み合わせて使用する。
【００５６】
図示したように、季節的な要因を含んで加湿負荷の変動が激しい場合或いは加湿負荷が非常に小さい場合には、蒸気を噴射する蒸気噴射管１１３が挿入されるネット部に円筒形プラグで簡単に交替することにより、蒸気噴射管１１３の数を調節して加湿量を調節する。
【００５７】
図７ａ及び図７ｂは本発明に用いた低速及び高速蒸気噴射ノズル１１６と蒸気噴射管１１３との組立図である。図７ａ及び図７ｂに示すように、蒸気噴射ノズル孔は、適当な傾斜角β（−６０°≦β≦＋６０°）で傾くように加工され、弾塑性変形を用いた圧着ピン式（図７ａ）、或いは丸頭プラスねじに孔を加工して作ったねじ式（図７ｂ）とすることができる。
【００５８】
図８は本発明の上流ヘッダ１１１及び下流ヘッダ１１２とシンブル管型蒸気噴射管１１３’を交換可能なねじ締結手段で結合した場合の組立図である。図８に示すように、既存の蒸気噴射管を、外部空気流動に対する流動抵抗を減らすことが可能な平管や楕円形管などを含むいろいろな形状に設計し、この蒸気噴射管の内部にＵ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物１２１または０字形平断面を有する内部流路ガイド用挿入物１２２を挿入してシンブル管構造を形成することにより、外部空気によって不均一に冷却される蒸気が迂回経路で一部加熱され、シンブル管の内部から噴射される蒸気状態がほぼ均一な状態となるように蒸気流路を形成することにより、均一な加湿が可能である。
【００５９】
蒸気流路の方向は、前記支持バッフル板１２３及び開口度調節板１２４の終端で流動方向を変えた蒸気が、シンブル管型蒸気噴射管に設置されている蒸気噴射ノズルを介して噴出されることを可能とした。
【００６０】
シンブル管型蒸気噴射管１１３’の内部で凝縮された凝縮水は、重力によって下流側ヘッダに流れる。
【００６１】
支持バッフル板１２３及び開口度調節板１２４の形状組合で圧力降下により噴射される蒸気の比率調節を可能とすることにより、不必要な蒸気の浪費を防止して経済的で、多様な運転に対応することができるようにした。
【００６２】
蒸気噴射管をシンブル管型蒸気噴射管１１３’の構造ではない単一管構造にすると、蒸気噴射管１１３と外部空気の熱伝達によって内部の蒸気状態が不均一になり、これによる加湿器１の性能低下をもたらし、蒸気圧の変化で蒸気噴射量が不均一になることもある。
【００６３】
ここで、特に注目すべき事実は、大部分の外部管は外部の主流動の流動抵抗を減少させる形状とされているが、両端部は円形とされているため、上部ヘッダ及び下部ヘッダにフェルール嵌合されることにより漏洩を防止する構造を取っていることである。
【００６４】
図９は本発明のシンブル管及びノズルの組立断面図である。このような構造のシンブル管構造が図１０ａ乃至図１１に多様に示されている。
【００６５】
図１０ａ及び図１０ｂは本発明による装置の蒸気噴射管１１３の外形が平管、楕円管、菱形管などからなるシンブル管型蒸気噴射管を示しているが、内部にＵ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物１２１が挿入されて構成される。
【００６６】
前記挿入物は上端部が塞がっており、上流ヘッダから供給される蒸気が上部を介して直接噴射ノズルに供給されず、下部に下降して挿入物の開放部分を介してさらに上昇した後噴射ノズルを介して噴射される。
【００６７】
このように蒸気の流動方向を変えることにより、両側に噴射される蒸気状態の均一性を向上させようとしたものである。
【００６８】
図１１は０字形平断面を有する内部流路カイド用挿入物１２２が挿入された本発明による平管、楕円管、菱形管形のシンブル管型蒸気噴射管を示しているが、挿入物の上端部が塞がっており、上流ヘッダからの蒸気が上部を介して直接噴射ノズルに供給されず、下部に下降して挿入物の開放された部分を介して更に上昇した後噴射ノズルを介して噴射される。この際、上部を塞ぐ方法は、円筒管の上部に円板などを使用して溶接などの方法で付着して密封すればよい。それとも、図１１のｃのように内部挿入物の上部を別途の部材なしで平らにした後密封すれば、コストなどが少なくかかる。このように管の内部に小径管を挿入してシンブル管を作り、蒸気の流動方向を変えることにより、両側に噴射される蒸気状態の均一性を向上させようとしたものである。
【００６９】
図１２は本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示しているが、上部直径が小さく下部直径が大きい円錐台筒を挿入して、上部と下部を塞ぎ下部の一部を開放するが、塞がり部が傾いて加工される。
【００７０】
図１３ａ乃至図１４ｂは、本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示しているが、蒸気噴射管に挿入される内部挿入物を外部に突出するように加工し、蒸気噴射ノズルをこの内部挿入物のみに形成して、低コストで製作される構造を見せる。
【００７１】
図１２乃至図１４ｂは、管内部の一側面にのみ蒸気噴射ノズル１１６が設けられ、シンブル管型蒸気噴射管１１３’を作り、蒸気の流動方向を変えることにより、一側面に噴射される蒸気状態の均一性を向上させようとしたものである。
【００７２】
図１５ａ及び図１５ｂは高応答蒸気発生装置２を示しているが、蒸気加湿器１に蒸気を供給するように外部を取り囲んで下部の水を蓄えるケーシング２０１と、水を加熱するヒーター２０２と、水を供給するスプレーノズル２０３と、下部の水を排出する排水口２０４とからなる蒸気発生装置２において、必要な加湿負荷変動による応答性の高い高応答蒸気発生装置を構成するために、一般にパン(pan)式加湿器１に用いられる含浸形湿式ヒーターとは異なり、ヒーターの外部を長さの非常に短い多孔性媒質の金属構造や金属網、金属製フィンでヒーターを取り囲んでおり、単位体積当り熱伝達面積の非常に大きいアブソーバ(absorber)２０５で構成し、水位をヒーターと多孔性金属上端部との間に位置させた構造とする。
【００７３】
前記ヒーターを取り囲んでいるアブソーバを必要に応じてヒーターに多数個挿入させて構成する。
【００７４】
また、必要容量によって前記スプレーノズル、ヒーター、排水口などは並列に複数個使用してシステムを構成することができる。
【００７５】
前記アブソーバ２０５の断面形状は、円形または四角形などの様々な形状に変形構成することができる。
【００７６】
従って、液体が毛細管力によってポンピングされ、多孔性金属上端部は、常に接水状態（ｗｅｔｔｉｎｇ）に維持されるだけでなく、ヒーターと液体との間に広い熱伝達面積を有するようにする。
【００７７】
また、ヒーターから発生した熱の伝達効率を高めて加湿の応答性を高めることもできるように、長手方向に多数の隙間をもっており、ヒーターによって生成された気泡の離脱を容易にした構造とされており、加熱負荷の制御応答性を向上させる構造を取っている。
【００７８】
本発明は上述した特定の好ましい実施例に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を外れることなく当該発明の属する技術分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形実施が可能なのはもちろん、そのような変更は特許請求の範囲記載の範疇内にある。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明した本発明の蒸気噴射式多重流路シンブル管加湿器及び急速蒸気発生システムは、加湿負荷量によって蒸気噴射管（シンブル管型蒸気噴射管）の数を調節することにより大範囲の加湿量を調節することができ、蒸気噴射管（シンブル管型蒸気噴射管）に設置されたノズルの数を調節することにより小範囲内の加湿量を調節することができ、加湿管内に設けられた挿入物による噴射蒸気状態の均一化による均一加湿が可能であって、クリーンルームのみならず半導体工程用加湿装置に採用されて活用されることができるため、吸収の長さの縮小及び加湿効率の向上によって生産性も高めることができる。
【００８０】
更に、加湿が必要であれば、直ちに高応答で蒸気発生器から蒸気を供給することができるという長所がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加湿器に対する全体組立図である。
【図２ａ】本発明の蒸気噴射管が垂直に設置された時の組立平面図である。
【図２ｂ】本発明の蒸気噴射管が水平に設置された時の組立正面図である。
【図３】本発明の加湿ノズルの蒸気噴射管の配置図である。
【図４ａ】本発明の上流ヘッダと蒸気噴射管とを溶接結合した場合の正断面図である。
【図４ｂ】本発明の上流ヘッダと蒸気噴射管とを溶接結合した場合の側断面図である。
【図５】本発明の上流ヘッダと蒸気噴射管とを交換可能なねじ締結手段によって結合した場合の断面図及び詳細断面図である。
【図５ａ】本発明の上流ヘッダと蒸気噴射管とを交換可能なねじ締結手段によって結合した場合の断面図である。
【図５ｂ】本発明の上流ヘッダと蒸気噴射管とを交換可能なねじ締結手段によって結合した場合の詳細断面図である。
【図６】本発明の下流ヘッダと蒸気噴射管とを交換可能なねじ締結手段によって結合した場合の断面図及び結合詳細図である。
【図６ａ】支持バッフル板を示す断面図である。
【図６ｂ】開口度調節板を示す断面図である。
【図７ａ】本発明に使用した低速及び高速蒸気噴射用ノズルと蒸気噴射管との組立図である。
【図７ｂ】本発明に使用した低速及び高速蒸気噴射用ノズルと蒸気噴射管との組立図である。
【図８】本発明の上流ヘッダ及び下流ヘッダとシンブル管型蒸気噴射管とを交換可能なねじ締結手段によって結合した場合の組立図である。
【図９】本発明のシンブル管型蒸気噴射管及びノズルの組立断面図である。
【図１０ａ】本発明による装置の平管、楕円管、菱形管などのシンブル管型蒸気噴射管を示す断面図である。
【図１０ｂ】前記多様な蒸気噴射管に挿入されるＵ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物を示す断面図である。
【図１１】０字形平断面を有する内部流路ガイド用挿入物が挿入された本発明の平管、楕円管、菱形管形状のシンブル管型蒸気噴射管を示す図である。
【図１２】本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示す図である。
【図１３ａ】本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示す図である。
【図１３ｂ】本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示す図である。
【図１４ａ】本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示す図である。
【図１４ｂ】本発明に用いられる、流動圧力損失が少なく且つ交換可能なシンブル管型蒸気噴射管の内部構造を示す図である。
【図１５ａ】高応答蒸気発生装置を示す図である。
【図１５ｂ】高応答蒸気発生装置を示す図である。

Claims (21)

1. 高応答加湿システムにおいて、
   高応答加湿システムで必要な加湿容量に応じて応用上の柔軟性を高めることができるように多数の蒸気噴射管（１１３）をモジュール化して多重流路で構成し、前記蒸気噴射管（１１３）と両側の上流ヘッダ（１１１）及び下流ヘッダ（１１２）とを着脱用締結手段で結合して、加湿容量に応じて流路を開閉し得るように構成したことを特徴とする蒸気噴射式シンブル管加湿器。
2. 前記蒸気噴射管（１１３）の断面を平管、楕円管、菱形管などのいろいろな幾何学的な形状として、気流による流動抵抗を減らすように加工し、気流ダクト内に均一に蒸気噴射ノズル（１１６）を配置したことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
3. 前記蒸気噴射ノズル（１１６）は、気流断面に均等に配置し、隣り合う蒸気噴射管（１１３）のものとずれるように設置して、蒸気が外部空気の流動断面に均一に噴射されよく混合されるように構成したことを特徴とする請求項２記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
4. 前記蒸気噴射ノズルの孔を傾斜角β（−６０°≦β≦＋６０°）で傾くように加工したことを特徴とする請求項２記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
5. 前記噴射ノズルは、蒸気噴射管（１１３）に弾塑性変形を用いた圧着ピン式、或いは丸頭プラスねじに孔を加工して作ったねじ式のいずれかを選択して使用することを特徴とする請求項２記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
6. 前記噴射ノズルは、蒸気噴射管（１１３）の外部空気によって供給される蒸気が冷却され凝縮が発生しても、重力によって凝縮水を下方に排出させ、凝縮液が蒸気と一緒に混ぜられて噴射されることを防止するように、ノズルを蒸気噴射管（１１３）の内部に突出させて構成したことを特徴とする請求項２記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
7. 前記蒸気噴射管（１１３）は、上部に、両側端の上流ヘッダ（１１１）及び下流ヘッダ（１１２）に突出し、各蒸気噴射管（１１３）の流路に流入される蒸気量を調節し得るようにした流動抵抗調節管（１１５）を含み、蒸気噴射管（１１３）の回転によって蒸気噴射方向も任意に調節することができ、蒸気噴射ノズル（１１６）の蒸気噴出孔の数も調節することができるように構成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
8. 前記蒸気噴射管（１１３）に設けられた噴射ノズルを分離してボルト形状の密封体に置き換えることにより、蒸気噴出口の数を調節することができるようにしたことを特徴とする請求項７記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
9. 前記蒸気噴射管（１１３）の流動調節管は、蒸気ヘッダから蒸気噴射管（１１３）への流動抵抗を調節することにより均一な流量分配となるように、上下移動によって上流ヘッダ（１１１）内への挿入深さに変化を与えるように構成し、上部を傾くように切断加工することにより、傾斜面の方向回転による蒸気噴射管（１１３）の流入側から蒸気噴射管（１１３）内部への蒸気流入量の調節を可能としたことを特徴とする請求項７記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
10. 前記流動調節管の上部切断角は、β（−６０°≦β≦＋６０°）であることを特徴とする請求項９記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
11. 前記蒸気噴射管（１１３）の下流ヘッダ（１１２）と結合する方の端は直角（９０°）に加工し、この部分に支持バッフル板（１２３）と開口調節板（１２４）を挿入することにより、凝縮水と流出蒸気量の調節を容易にして、多数の穿孔ホールが設けられた支持バッフル板（１２３）及び開口度調節板（１２４）の形状組合で圧力降下に応じて噴射される蒸気の比率を調節するように構成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
12. 蒸気噴射管（１１３）と上流ヘッダ（１１１）との締結手段（１１４）は、下部の外周縁にねじ山が設けられた流動抵抗調節管（１１５）を上流ヘッダ（１１１）に直接溶接結合して固定させ、この流動抵抗調節管（１１５）に蒸気噴射管（１１３）を挿入し、流動抵抗調節管（１１５）の下端部に半径方向に傾くように加工された部分にフェルール（１３１）を結合させて密封させた後、蒸気噴射管（１１３）の外周に嵌められた蒸気噴射管固定用ナット（１１９）によって流動抵抗調節管（１１５）のねじ山に回転結合させたことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
13. 前記蒸気噴射管（１１３）と上流ヘッダ（１１１）との締結手段（１１４）は、
    上流ヘッダ（１１１）にねじ山付きホールを加工し、前記ホールに流動抵抗調節管（１１５）を取り囲みながら支持固定する流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）を直接挿入させ、このナットの下部に蒸気噴射管（１１３）を挿入させた後、蒸気噴射管固定用ナット（１１９）で結合させるが、
    前記流動抵抗調節管固定用ナットの構造は、外部両端にねじ山が設けられた上部ナット部と下部ナット部から構成し、内部に外周方向に係止突起を形成し、この上部ナット部の一側面にねじ山が設けられたホールを加工し、頭部のないボルトが挿入されて１点支持するように形成され、周り方向に上流ヘッダ（１１１）への挿入防止用突出顎を形成し、下端部を半径方向に傾くように加工してフェルール（１３１）を結合した構造であることを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
14. 前記蒸気噴射管（１１３）と上流ヘッダ（１１１）との締結手段（１１４）は、
    上流ヘッダ（１１１）にねじ山付きホールを加工し、前記ホールに流動抵抗調節管（１１５）を取り囲みながら支持固定する流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）を直接挿入させ、このナットの下部に結合する流動抵抗調節管（１１５）及び蒸気噴射管（１１３）と同一の外径を有する流動抵抗調節管（１１５）の挿入深さ調節用連結管（１１７）を用いて流動抵抗調節管（１１５）及び蒸気噴射管（１１３）を結合させた後、前記連結管（１１７）を蒸気噴射管固定用ナット（１１９）で結合させるが、
    前記流動抵抗調節管固定用ナットの構造は、内周の上端にねじ山が設けられ、ねじ山の下に周り方向に係止突起が設けられ、一側面にねじ山が設けられたホールを加工し、頭部のないボルトが挿入されて１点支持するように形成され、下端部を傾くように加工してフェルール（１３１）を結合した構造であることを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
15. 前記蒸気噴射管（１１３）と上流ヘッダ（１１１）との締結手段（１１４）は、
    上流ヘッダ（１１１）にねじ山付きホールを加工し、前記ホールに流動抵抗調節管（１１５）を取り囲みながら支持固定する流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）を直接挿入させた後、この流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）を更に外部の固定ナット（１１８ａ）を用いて上流ヘッダ（１１１）に固定し、この流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）の下部に蒸気噴射管（１１３）を挿入させた後、蒸気噴射管固定用ナット（１１９）で結合させるが、
    前記流動抵抗調節管固定用ナットの構造は、内周全体にねじ山が設けられており、中央の両側面にレンチ使用のための座溝（１１８ｂ）が設けられ、一側面にねじ山が設けられたホールを加工して頭部のないボルトが挿入され１点支持するように形成し、下端部が傾くように加工してフェルール（１３１）を装着した構造であることを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
16. 前記蒸気噴射管（１１３）と下流ヘッダ（１１２）との締結手段（１１４）は、
    下流ヘッダ（１１２）にねじ山付きホールを加工し、前記ホールに支持バッフル板及び開口度調節板固定用ナット（１２０）を直接挿入結合させ、更に支持バッフル板、開口度調節板及び蒸気噴射管（１１３）を挿入し、支持バッフル板及び開口度調節板固定用ナット（１２０）の外部に流動抵抗調節管固定用ナット（１１８）を結合させるが、
    支持バッフル板及び開口度調節板固定用ナット（１２０）の構造は、外周両端にねじ山が設けられており、内部側には下部側の内径が小さくて蒸気噴射管（１１３）、支持バッフル板（１２３）及び開口度調節板（１２４）が係止されるようにした構造であることを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
17. 前記加湿容量に応じて流路を開閉する際に、蒸気噴射管（１１３）と結合する両側の上流ヘッダ（１１１）及び下流ヘッダ（１１２）を円筒形プラグで結合して蒸気噴射管（１１３）の数を調節するように構成したことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
18. 前記蒸気噴射管（１１３）はその内部に蒸気が迂回し得る流路を形成したシンブル管型蒸気噴射管（１１３’）としたことを特徴とする請求項１記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
19. 前記シンブル管型蒸気噴射管（１１３’）の構造は、蒸気噴射管（１１３）の内部にＵ字形側断面を有する流路ガイド用挿入物（１２１）及び０字形平断面を有する内部支持挿入物（１２２）を挿入して流路を形成し、外部空気冷却による内部蒸気の不均一効果を補償することにより、噴射される蒸気がほぼ均一な状態を維持するように構成したことを特徴とする請求項１８記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
20. 前記シンブル管型蒸気噴射管（１１３’）の外部管構造は、外部主流動の流動抵抗を減少し得る断面形状を平管、楕円管、菱形管などのいろいろ幾何学的な形状とし、両端部分を円形断面として、上部ヘッダ及び下部ヘッダにフェルール（１３１）が締結され漏洩が防止されるようにした締結構造であることを特徴とする請求項１８記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。
21. 前記シンブル管型蒸気噴射管（１１３’）の構造は、内部流路ガイド用挿入物を外部に一部突出して加工し、蒸気噴射ノズルをこの内部挿入物の一側に形成したことを特徴とする請求項１８記載の蒸気噴射式シンブル管加湿器。

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