JP4954969B2 - High temperature steam production equipment - Google Patents
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Description
本発明は、高温水蒸気製造装置に関し、詳細には、瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易な高温水蒸気製造装置に関する。 The present invention relates to a high-temperature steam production apparatus, and more particularly to a high-temperature steam production apparatus that can instantly produce high-temperature steam from water and that is simple and easy to change the temperature of the high-temperature steam.
高温水蒸気は、有機物の分解、有機性廃棄物の炭化、殺菌、乾燥、食品残渣の処理、食品の加熱調理等に使用されており、更なる広汎な分野での使用が期待されている。従来、高温水蒸気は、常圧で発生させた水蒸気を加熱し製造されている(特許文献1〜3参照)。一方、本願の出願人は、バーナー内で気化した不完全燃焼ガスを再燃焼して着火直後の出口温度が1500℃になる高温の完全燃焼ガスを放出する特殊なバーナーと蒸気発生手段とからなる、瞬時に水から高温水蒸気を製造できる装置を提案している(特許文献4参照)。
High-temperature steam is used for decomposition of organic matter, carbonization of organic waste, sterilization, drying, treatment of food residues, cooking of food, etc., and is expected to be used in a wider range of fields. Conventionally, high-temperature steam is produced by heating steam generated at normal pressure (see
しかし、従来の水蒸気を発生させ、該水蒸気を加熱し製造する高温水蒸気を製造する装置は、水蒸気を発生させる手段と水蒸気を加熱する手段が必要なため装置が複雑となり、また、高温水蒸気を瞬時に製造できないという問題があった。特許文献4に記載の発明は、水蒸気を加熱する手段を必要とせず、また、瞬時に水から高温水蒸気が製造できるので、上記のような問題は生じない。一方、高温水蒸気は、その使用目的により温度が異なるため、使用目的に応じて高温水蒸気の温度を変更しなければならない。
しかし、特許文献4に記載の発明において、高温水蒸気の温度の変更は、バーナーの燃料量の調整、水量の調整等が必要で、これらの調整は難しく、高温水蒸気の温度の変更は煩雑で困難を伴う作業が必要であった。
However, the conventional apparatus for producing high-temperature steam that generates water vapor and heats the water vapor is complicated because it requires a means for generating water vapor and a means for heating the water vapor. There was a problem that could not be manufactured. The invention described in
However, in the invention described in
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、水蒸気を加熱する手段を必要とせず、瞬時に水から高温水蒸気を製造できると共に、高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易な高温水蒸気製造装置を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and does not require a means for heating water vapor, can produce high-temperature water vapor from water instantaneously, and can easily and easily change the temperature of the high-temperature water vapor. It is an issue to provide.
上記の課題を解決するための発明は、筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出口を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーと、該逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーに連設される連結部と、前記完全燃焼ガスの放出方向と同軸方向に前記連結部に連設される、水の水供給手段を備えた高温水蒸気発生部と、該高温水蒸気発生部の横方向でかつ前記完全燃焼ガスの放出方向と直角方向に前記高温水蒸気発生部に連設される2以上の高温水蒸気旋回部とからなり、最端側に位置する前記高温水蒸気旋回部には、排出口が形成され、前記高温水蒸気発生部と前記高温水蒸気旋回部の間には連通箇所が形成され、前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が形成され、また隣り合う高温水蒸気旋回部の間には着脱自在な締結具により取り付けられてなる連通箇所が形成され、後方側の前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が設けられてなることを特徴とする高温水蒸気製造装置を要旨とする。 An invention for solving the above-mentioned problems is that an inner combustion cylinder body is provided with a plurality of gas ejection holes on the peripheral surface of a cylindrical peripheral wall and covered with a cover plate provided with gas discharge ports around the front opening side. The peripheral edge of the rear opening side is joined to the front side wall plate having a cylindrical shape and having a gas discharge port around the front opening side, and to the inner surface of the rear side wall plate of the outer combustion cylinder that is closed by the rear side wall plate. The inner combustion cylinder is installed in the outer combustion cylinder, and an appropriate amount of fluid fuel and pressurized air are supplied and ignited in the inner combustion cylinder to burn and heat the inner combustion cylinder. Compressed air is supplied to the cylinder and heated to circulate, and the backfire heat of the heated gas that circulates the gasified incomplete combustion gas injected into the outer combustion cylinder from the gas injection hole and gas discharge hole provided in the inner combustion cylinder To re-burn and repeatedly circulate, further heat the inner combustion cylinder and heat vaporize An aerobic aerobic re-burning burner using a reverse-fired heat that promotes and discharges a high-temperature complete combustion gas to the outside from the gas discharge port; A high-temperature steam generating section provided with water supply means connected to the connecting section in the same direction as the discharge direction of the complete combustion gas, a lateral direction of the high-temperature steam generation section and the complete combustion gas consists of 2 or more high-temperature steam pivot portion provided continuously to said high-temperature steam generating unit in the release direction perpendicular to the direction, in the high-temperature steam pivot portion located on the outermost end side, the discharge port is formed, the high-temperature steam the between said generator high temperature steam turning unit communicating portion is formed, the high temperature steam swirling flow guide member to the communicating portion of the turning portion is formed, detachable between the high-temperature steam turning unit that fits Ri or next Mounted with flexible fasteners Comprising Te communicating portion is formed, and the gist of the high temperature steam production apparatus, wherein a swirl flow guide member to the communicating portion of the high temperature steam swivel part on the rear side thus provided.
上記の構成の発明によれば、完全燃焼ガスにより瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、また高温水蒸気が旋回する高温水蒸気旋回部の数を増減させることにより高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易になる。 According to the above-described configuration, high-temperature steam can be produced from water instantaneously with complete combustion gas, and the temperature of the high-temperature steam can be easily and easily changed by increasing or decreasing the number of high-temperature steam swirling parts around which the high-temperature steam swirls. become.
上記の発明において、連結部は内周位置に中空部が形成され、高温水蒸気発生部の水供給手段から供給する水を予め前記中空部を循環させる構成としてもよい。この構成により、連結部の過熱を防止できる。 In the above invention, the connecting portion may be configured such that a hollow portion is formed at an inner peripheral position, and water supplied from the water supply means of the high-temperature steam generating portion is circulated through the hollow portion in advance. With this configuration, overheating of the connecting portion can be prevented.
上記の発明において、連結部の前端部を高温水蒸気発生部内に突出する構成としてもよい。この構成により、高温水蒸気発生部内に注入される水が連結部に入り込むことを防止できる。 In the above invention, the front end portion of the connecting portion may be configured to protrude into the high temperature steam generating portion. With this configuration, it is possible to prevent water injected into the high-temperature steam generation part from entering the connection part.
本発明の高温水蒸気製造装置は、瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、また、水蒸気を加熱する手段を要せず、従来の水蒸気を加熱して高温水蒸気を製造する装置に比し簡単な構成とできる。さらに、高温水蒸気の温度を簡単かつ容易に変更できるので、高温水蒸気の使用目的に応じた使い勝手に優れている。 The high-temperature steam production apparatus according to the present invention can instantly produce high-temperature steam from water, and does not require a means for heating water vapor, and has a simpler structure than a conventional apparatus for producing high-temperature steam by heating water vapor. And can. Furthermore, since the temperature of the high-temperature steam can be changed easily and easily, it is excellent in usability according to the intended use of the high-temperature steam.
以下、本発明の高温水蒸気製造装置100を実施形態により図面を参照しながら説明する。図1は、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの縦断面図、図2は逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの連続稼働状態における説明図、図3は高温水蒸気製造装置100の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーA及び高温水蒸気発生部40の内部を示す説明図、図4は高温水蒸気製造装置100の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーA、高温水蒸気発生部40及び高温水蒸気旋回部50、60の内部を示す説明図、図5は高温水蒸気製造装置100の旋回流ガイド部材52、62を示す説明図である。
Hereinafter, a high-temperature steam production apparatus 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an aerobic aerobic reburning burner A using backfired heat, FIG. 2 is an explanatory diagram of a continuous operation state of an aerobic aerobic reburning burner A using backfired heat, and FIG. FIG. 4 is an explanatory view showing the inside of the backfired aerobic aerobic reburning burner A and the high-
先ず、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAについて説明する。なお、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAは、特許が付与されており、特許番号は特許第2838241である。図1に示すように、外側燃焼筒体1は筒形の周壁胴2と、下部に設けたダクト接続孔3に後方に向け突出して送風ダクト4を接続した後方側壁板5、及び中央部にガス放出口6を穿設し、該ガス放出口6に連通し前方に突出するガス放出筒7を接続した前方側壁板8とからなる。
First, an aerothermal vaporization reburning burner A using backfire heat will be described. In addition, a patent is given and the patent number is patent No. 2838241 for the aerothermal vaporization reburning burner A using a backfired heat. As shown in FIG. 1, the
前記の外側燃焼筒体1の周壁胴2より小径の筒状の周壁筒9は、周壁に複数のガス噴出孔10・10・・・を穿設すると共に、下側周壁前部に燃焼用給気孔11・11・・・を、又後部に点火用給気孔12・12・・・を穿設し、周壁筒9の前方開口側を、中心にガス吐出口13を設けた蓋板14により被蓋した内側燃焼筒体15を構成し、周壁筒9の後端縁16を外側燃焼筒体1の後方側壁板内壁面17の中間上部に密着接合する。
The cylindrical
内側燃焼筒体15には、周壁筒9の下側周壁前部に設けた燃焼用給気孔11・11・・・を介して内側燃焼筒体15に連通するように送風ダクト4より適寸法小径の給気管18の前端周縁19を接合し、該給気管18の他端が送風ダクト4内に臨むように取り付け、又下側周壁後部に設けた点火用給気孔12・12・・・を介し内側燃焼筒体15に連通するように給気管18より適寸法小径の補助給気管20の上端周縁21を接合し、他端が給気管18内に臨むように取り付けられる。
The
以上のように、給気管18及び補助給気管20を取り付け外側燃焼筒体1の後方側壁板内壁面17に接合した内側燃焼筒体15を、外側燃焼筒体1の周壁胴2の前方開口部をガス放出筒7を外方にして前方側壁板8により被蓋した該周壁胴2内に後方より挿入し、内側燃焼筒体15の蓋板14と外側燃焼筒体1の前方側壁板8間が適間隔tを隔てる状態で外側燃焼筒体1の周壁胴2の後端周縁と後方側壁板5の外周縁を密着接合して外側燃焼筒体1内に内側燃焼筒体15を内設すると共に、内側燃焼筒体15内に連通する燃料供給管22と点火装置Sを設けて逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAを構成する。
As described above, the
次いで、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの作用を図2により説明する。
逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの送風ダクト4には送風ホース23を介して空気圧と給気量の調節可能な加圧空気供給装置Dを、燃料供給管22には燃料供給パイプ24を介して供給量の調整可能な燃料供給装置Fを、又サーモスターター式点火装置S(同一出願人による特開平5−39923号参照)の点火用燃料供給管25には点火用燃料供給ホース26を介して供給圧と供給量を調節可能な点火燃料用ポンプPに連結すると共に、端子金具27のリード線接続用端子部28にはリード線29を介して電源Eに接続する。
Next, the operation of the backfired aerobic aerobic reburning burner A will be described with reference to FIG.
The
加圧空気供給装置Dを稼働して、適圧でかつ適量の加圧空気a(図中実線矢印で示す)を送風ダクト4に給気すれば、加圧空気aは送風ダクト4と給気管18間を通り外側燃焼筒体1内と、給気管18及び補助給気管20を通り燃料用給気孔11・11・・・及び点火用給気孔12・12・・・を介して内側燃焼筒体15内に噴流する。燃料供給装置Fより燃料供給パイプ24を経て、適量の流体燃料f(図中点線矢印で示す)を内側燃焼筒体15内に供給すれば、該燃料fは燃焼給気管18及び補助給気管20を通り燃焼用給気孔11・11・・・と点火用給気孔12・12・・・を経て内側燃焼筒体15内に噴流する加圧空気aにより乱流拡散されて霧状となり、点火用給気孔12・12・・・より流入する加圧空気aの補給により着火を確実とする点火装置Sを作動して燃料fに点火し燃焼させれば、不完全燃焼ガスg(図中1点鎖線矢印で示す)は内側燃焼筒体15を加熱すると共に内部の圧力を高めながら膨脹して、気化した状態で周壁筒9に設けたガス噴出孔10・10・・・及び蓋板14に設けたガス吐出孔13より外側燃焼筒体1内に噴出する。
If the pressurized air supply device D is operated and an appropriate pressure and an appropriate amount of pressurized air a (indicated by a solid line arrow in the figure) is supplied to the
送風ダクト4より外側燃焼筒体1内に給気される加圧空気aにより該燃焼筒体1内の後部が減圧部となるので、加圧空気aは内側燃焼筒体15の外周に沿って逆流し、内側燃焼筒体15より外側燃焼筒体1内に噴出する不完全燃焼ガスgと混合し外側燃焼筒体1内を繰返し周回して高温のガスとなつて更に内側燃焼筒体15を加熱して熱気化を促進し、周回する高温のガスの逆火熱により内側燃焼筒体15より噴出する不完全燃焼ガスgを高温の完全燃焼ガスG(図中2点鎖線矢印で示す)としてガス吐出筒7より外方に噴出する。
Since the rear part in the
両端が開口した円筒体からなる連結部30は、上記の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAに連設される。すなわち、連結部30の一端は、取付板31が逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの周壁胴2の前端に形成されるフランジ2aに取り付けられ、連結部30の他端は高温水蒸気発生部40に取り付けられる。また、連結部30の前端部は、高温水蒸気発生部40内に突出する。連結部30の内周位置に中空部32が形成され、また下側と上側に水流入口33と水流出口34がそれぞれ形成されている。水量の調節が可能な図示しない水供給装置から供給される水が水流入口33から中空部32に流入し、流入した水は中空部32を循環して水流出口34から流出する。連結部30は、水が循環することにより冷却され、連結部30の過熱を防止できる。
The
両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気発生部40は、完全燃焼ガスGの放出方向と同軸方向に連結部30に連設される。高温水蒸気発生部40の上部には、水供給口41が形成され、該水供給口41は図示しない水供給パイプにより水流出口34と接続され、高温水蒸気発生部40内に霧状又は滴状に水を供給できるようになっている。
The high-temperature water
両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気旋回部50は、高温水蒸気発生部40の横方向でかつ完全燃焼ガスGの放出方向と直角方向に高温水蒸気発生部40に連設される。
すなわち、高温水蒸気旋回部50は、シール材55を介して、ボルト・ナット等の着脱自在な締結具56により高温水蒸気発生部40に取り付けられる。高温水蒸気発生部40と高温水蒸気旋回部50の間には、連通箇所42、51が複数形成される。高温水蒸気旋回部50の連通箇所51には、旋回流ガイド部材52が複数形成される。旋回流ガイド部材52は、図5に示すように、高温水蒸気旋回部50の内周に沿う両端が開口した筒状体からなり、一端は連通箇所51を覆う。
The high temperature water
That is, the high-temperature water
高温水蒸気旋回部50には、両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気旋回部60が連設される。すなわち、高温水蒸気旋回部60は、シール材65を介して、ボルト・ナット等の着脱自在な締結具66により高温水蒸気旋回部50に取り付けられる。高温水蒸気旋回部50、60の間には、連通箇所53、61が複数形成され、高温水蒸気旋回部60に旋回流ガイド部材62が複数形成される。また、高温水蒸気旋回部60には、排出口63が形成されている。
The high-temperature
次いで、上記のように構成される高温水蒸気製造装置100の作用について説明する。
連結部30を介して高温水蒸気発生部40内に放出される完全燃焼ガスGは、風速・風圧が極めて高く、図3で示す高温水蒸気発生部40内を反時計回りに旋回し、水注入口41から供給された水の一部は、瞬時に高温水蒸気となり旋回し、高温水蒸気とならなかった水は発生した高温水蒸気と完全燃焼ガスGが混合した高温混合水蒸気と共に高温水蒸気発生部40内を旋回する。この際、連結部30の前端部が高温水蒸気発生部40内に突出しているので、旋回する水が連結部30内に入り込むことを防止できる。高温水蒸気旋回部50は、高温水蒸気発生部40の横方向でかつ完全燃焼ガスGの放出方向と直角方向に連設される構成であるため、高温水蒸気発生部40内に充満した高温混合水蒸気は、旋回する水と共に連通箇所41、51を通過して高温水蒸気旋回部50内に流入する。流入した高温混合水蒸気と水は、連通箇所51に形成された旋回流ガイド部材52によりガイドされて高温水蒸気旋回部50内を旋回し易くなり、旋回により水と高温混合水蒸気の接触する時間が長くなり、水の一部が高温水蒸気となる。さらに、高温水蒸気旋回部50内に充満した高温混合水蒸気は、高温水蒸気とならなかった水と共に連通箇所53、61を通過して高温水蒸気旋回部60内に流入し、連通箇所61に形成された旋回流ガイド部材62によりガイドされて高温水蒸気旋回部60内を旋回し、高温水蒸気とならなかった水は高温水蒸気旋回部50内と同様に高温水蒸気となり、排出口63から排出される。
Next, the operation of the high-temperature steam production apparatus 100 configured as described above will be described.
The complete combustion gas G released into the high-temperature
以上の通り、本発明の高温水蒸気製造装置100は、高温水蒸気旋回部50、60が高温水蒸気発生部40の横方向でかつ完全燃焼ガスGの放出方向と直角方向に連設され、また旋回流ガイド部材52、62が形成される構成により、高温混合水蒸気と高温水蒸気とならなった水を旋回させ、水と高温混合水蒸気とが接触する時間を長くできるので、効率的に汽水分離を行いながら大容量の水から大容量の高温水蒸気を製造できる。これに対し、高温水蒸気旋回部50、60を完全高温ガスGの放出方向と同軸方向に高温水蒸気発生部40に連設する構成にすると、完全燃焼ガスGは図3で示す高温水蒸気発生部40内を反時計回りに旋回するので、旋回流ガイド部材52、62を形成しても、高温混合水蒸気は水と共に高温水蒸気旋回部50、60内で十分旋回することなくを抜け出てしまい、水と高温混合水蒸気の接触する時間を長くすることができない。そのため、汽水分離が不十分となるばかりか、大容量の水から大容量の高温水蒸気を製造することができない。
As described above, in the high-temperature steam production apparatus 100 of the present invention, the high-temperature
図3、4に示す、高温水蒸気製造装置100により製造される高温水蒸気の温度を測定したところ、高温水蒸気発生部40内の高温水蒸気は800〜1200℃、高温水蒸気旋回部50内の高温水蒸気は600〜800℃、高温水蒸気旋回部60内の高温水蒸気は400〜600℃であった。このように、本発明の高温水蒸気製造装置100は、高温水蒸気旋回部50、60の着脱が容易であるため、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーAの燃料量、水量を調整することなく、高温水蒸気旋回部の数を増減することにより、排出される高温水蒸気の温度を簡単かつ容易に変更できる。実際、本発明の高温水蒸気製造装置100を用いて木材を乾燥するため、2つの高温水蒸気旋回部50、60とすることにより木材の乾燥に好適な温度を容易に設定できた。
When the temperature of the high temperature steam produced by the high temperature steam production apparatus 100 shown in FIGS. 3 and 4 is measured, the high temperature steam in the high
1 外側燃焼筒体
2 周壁胴
5 後方側壁板
6 ガス放出口
7 ガス放出筒
8 前方側壁板
9 周壁筒
10 ガス噴出孔
13 ガス吐出孔
14 蓋板
15 内側燃焼筒体
A 逆火熱利用有酸素気化再燃焼式バーナー
30 連結部
32 中空部
33 水流入口
34 水流出口
40 高温水蒸気発生部
41 水注入口
42、51、53、61 連通箇所
50、60 高温水蒸気旋回部
52、62 旋回流ガイド部材
63 排出口
100 高温水蒸気製造装置
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