JP5876601B1 - Steam heating device - Google Patents
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Abstract
【課題】高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置を提供する。【解決手段】蒸気加熱装置7は、腐食性蒸気vが入口から出口に流通する流路を有し、腐食性蒸気が流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させる蒸気加熱部材70と、蒸気加熱部材を加熱する加熱部74と、加熱部によって加熱される蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、を備える。【選択図】図1A steam heating apparatus for heating corrosive steam having corrosivity at high temperature is provided. A steam heating device has a flow path through which corrosive steam v flows from an inlet to an outlet, and a steam heating member 70 that raises the temperature of the corrosive steam while the corrosive steam flows through the flow path. And a heating unit 74 that heats the steam heating member, and a temperature control unit that controls the temperature of the steam heating member heated by the heating unit. [Selection] Figure 1
Description
この発明は、腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置に関する。 The present invention relates to a steam heating apparatus that heats corrosive steam.
流体を加熱するための熱交換器として、グラファイトを用いたものが開示されている(特許文献1を参照)。また、湿式脱硫装置におけるガスガス熱交換器として、硫酸に対して耐食性を有するカーボンチューブを用いたものが開示されている(特許文献2を参照)。 As a heat exchanger for heating a fluid, one using graphite is disclosed (see Patent Document 1). Moreover, what uses the carbon tube which has corrosion resistance with respect to a sulfuric acid is disclosed as a gas gas heat exchanger in a wet desulfurization apparatus (refer patent document 2).
ところで、例えば、カルコパイライト型化合物半導体は、結晶質又は非晶質のシリコン(Si)系のものよりも高い光電変換効率を有するので、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池として有望視されている。カルコパイライト型化合物半導体の製造方法として、例えば、高温で腐食性を持ったセレン蒸気の雰囲気中で熱処理して製膜するセレン化法が検討されている。 By the way, for example, a chalcopyrite type compound semiconductor has a higher photoelectric conversion efficiency than a crystalline or amorphous silicon (Si) -based semiconductor, and thus is promising as a solar cell that converts sunlight into electric energy. Yes. As a method for producing a chalcopyrite type compound semiconductor, for example, a selenization method in which a film is formed by heat treatment in an atmosphere of selenium vapor corrosive at high temperatures has been studied.
特許文献1の熱交換アセンブリは、バッテリ酸(H2SO4)やアセトンのような無機酸や有機溶剤を処理できるようにフッ素ポリマーコーティングによりグラファイトと炭化珪素管との接合面が密封された構成を開示している。また、特許文献2のガスガス熱交換器は、水平に配置された複数の直管カーボンチューブ内を熱媒体(循環水)が左側から右側に流れることと右側から左側に流れることを交互に繰り返す低温伝熱部に接することにより湿式脱硫に適した温度まで排ガスを冷却することを開示する。 The heat exchange assembly of Patent Document 1 has a configuration in which the joint surface between the graphite and the silicon carbide tube is sealed with a fluorine polymer coating so that inorganic acids and organic solvents such as battery acid (H 2 SO 4 ) and acetone can be treated. Is disclosed. Moreover, the gas-gas heat exchanger of patent document 2 is a low temperature which alternately repeats that the heat medium (circulation water) flows from the left side to the right side and flows from the right side to the left side in a plurality of straight carbon tubes arranged horizontally. Disclosed is cooling the exhaust gas to a temperature suitable for wet desulfurization by contacting the heat transfer section.
しかしながら、従来技術の熱交換器は、いずれも、例えば、セレン蒸気のような、高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱するものではない。そして、本願の発明者は、例えば、セレン蒸気のような腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置の存在を承知していない。 However, none of the prior art heat exchangers heat corrosive steam that is corrosive at high temperatures, such as selenium vapor. And the inventor of this application is not aware of the existence of a steam heating apparatus that heats corrosive steam such as selenium steam.
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置を提供することである。 Therefore, the technical problem to be solved by the present invention is to provide a steam heating apparatus for heating corrosive steam having corrosive properties at high temperatures.
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の蒸気加熱装置が提供される。 In order to solve the above technical problem, according to the present invention, the following steam heating apparatus is provided.
すなわち、この発明に係る蒸気加熱装置は、
ブロック体からなる蒸気加熱部材であって、該ブロック体の内部には、軸方向に延びる複数の流路が形成され、腐食性蒸気が流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させる蒸気加熱部材と、
蒸気加熱部材を加熱する加熱部と、
加熱部によって加熱される蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングであって、前記入口側のフランジ部及び前記出口側のフランジ部のそれぞれがパッキンを介して入口側の取付板及び出口側の取付板に取り付けられるケーシングと、を備えることを特徴とする。
That is, the steam heating device according to the present invention is
A steam heating member comprising a block body, and a plurality of axially extending flow paths are formed inside the block body, and the temperature of the corrosive steam is increased while the corrosive steam flows through the flow path. A steam heating member;
A heating section for heating the steam heating member;
A temperature control unit for controlling the temperature of the steam heating member heated by the heating unit;
The steam heating member is accommodated in an airtight state under an atmospheric pressure or a reduced pressure, and has a flange portion on the inlet side and a flange portion on the outlet side at each of the inlet end portion and the outlet end portion, the casing including the inlet Each of the flange portion on the side and the flange portion on the outlet side includes a casing attached to the attachment plate on the inlet side and the attachment plate on the outlet side via packing .
この発明では、蒸気加熱部材のブロック体内部に形成された複数の流路を腐食性蒸気が流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させることができるので、腐食性蒸気を生成する蒸気化段階において、高温でより腐食性の高い腐食性蒸気を作り出す必要が無くなり、蒸気化装置を高温の腐食性蒸気に耐える構成にする必要がなくなり低コスト化を図ることができる。さらに、蒸気加熱部材を気密状態で収容するケーシングにより、蒸気加熱部材における流路を流れる腐食性蒸気の漏出を防止すること及び減圧を含む任意の圧力に保持することができる。
In the present invention, the temperature of the corrosive steam can be increased while the corrosive steam flows through the plurality of flow paths formed inside the block body of the steam heating member. Therefore, it is not necessary to produce corrosive steam that is more corrosive at high temperatures, and it is not necessary to configure the vaporizer to withstand high-temperature corrosive steam, thereby reducing costs. Furthermore, the casing that houses the steam heating member in an airtight state can prevent leakage of corrosive steam flowing through the flow path in the steam heating member and can be maintained at an arbitrary pressure including decompression.
蒸気加熱部材が、高温で腐食性を持った腐食性蒸気に対して耐食性を有する材料から構成されていることが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材の交換頻度が少なくなり、低コスト化を図ることができる。 The steam heating member is preferably made of a material having corrosion resistance against corrosive steam having corrosivity at high temperatures. In this way, the replacement frequency of the steam heating member is reduced, and the cost can be reduced.
腐食性蒸気がセレン蒸気又は硫黄蒸気であり、蒸気加熱部材がカーボン製であることが好ましい。このようにすれば、高温で腐食性を持ったセレン蒸気又は硫黄蒸気を加熱することができる。また、カーボン製の蒸気加熱部材が加熱部で発生した熱を蓄熱するため、蒸気加熱部材内部の温度が下がりにくく、加熱に要する電力が少なくて済む。 The corrosive vapor is preferably selenium vapor or sulfur vapor, and the vapor heating member is preferably made of carbon. In this way, selenium vapor or sulfur vapor that is corrosive at high temperatures can be heated. In addition, since the carbon steam heating member stores the heat generated in the heating section, the temperature inside the steam heating member is unlikely to decrease, and less power is required for heating.
蒸気加熱部材が、入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、出口側で往流路と復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、を備えることが好ましい。このようにすれば、入口側に戻る往復の流路を備えるので、蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。 The steam heating member connects the steam heating body having a forward flow path from the inlet side to the outlet side and a return flow path from the outlet side to the inlet side, and connects the forward flow path and the return flow path on the outlet side. It is preferable to include an outlet side steam heating end portion having an outlet side communication channel. In this way, since the reciprocating flow path returning to the inlet side is provided, the steam heating member can be made compact.
蒸気加熱部材が、入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、出口側で往流路と復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、入口側で往流路と復流路とをつなぐ入口側連絡流路を有する入口側蒸気加熱端部と、を備えることが好ましい。このようにすれば、入口側から出口側に向かって少なくとも1回は往復する流路を備えるので、流路の全長を長くして熱交換面積を大きくしつつ蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。 The steam heating member connects the steam heating body having a forward flow path from the inlet side to the outlet side and a return flow path from the outlet side to the inlet side, and connects the forward flow path and the return flow path on the outlet side. It is preferable to include an outlet-side steam heating end portion having an outlet-side communication channel, and an inlet-side steam heating end portion having an inlet-side communication channel that connects the forward channel and the return channel on the inlet side. In this way, since the flow path that reciprocates at least once from the inlet side toward the outlet side is provided, the steam heating member can be made compact while increasing the total length of the flow path and increasing the heat exchange area. it can.
蒸気加熱部材において形成される前記往流路、復流路、出口側連絡流路及び入口側連絡流路のそれぞれの数を、h、i、j及びkとし、所望とする往流路の数をn(自然数)とするとき、h=n、i=n−1(出口が下流側のとき)又はn(出口が上流側のとき)、j=n−1(出口が下流側のとき)又はn(出口が上流側のとき)、k=n−1という関係を満たすことが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材が、入口側と出口側との間でn回又はn回半往復する流路を備えるので、流路の全長を長くして熱交換面積を大きくしつつ蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。 The numbers of the forward flow path, the return flow path, the outlet side communication flow path, and the inlet side communication flow path formed in the steam heating member are h, i, j, and k, and the desired number of forward flow paths. Is n (natural number), h = n, i = n-1 (when the outlet is downstream) or n (when the outlet is upstream), j = n-1 (when the outlet is downstream) Alternatively, it is preferable that n (when the outlet is on the upstream side) or k = n−1 is satisfied. In this way, since the steam heating member includes a flow path that reciprocates n times or n times and a half times between the inlet side and the outlet side, the steam heating member increases the total length of the flow path and increases the heat exchange area. The heating member can be made compact.
蒸気加熱部材が、添加ガスを出口側から導入して往流路の入口側で合流させるように構成された添加ガス流路をさらに有することが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材がコンパクトになるとともに添加ガスを効果的に加熱することができる。 It is preferable that the steam heating member further includes an additive gas channel configured to introduce the additive gas from the outlet side and to merge the additive gas at the inlet side of the forward channel. If it does in this way, while a steam heating member becomes compact, additive gas can be heated effectively.
蒸気加熱部材が、円柱形状をしていることが好ましい。このようにすれば、流路が円周上に配置されて立体的にまとめられるので、薄い板状の直方体形状の蒸気加熱部材(図9に図示)よりもコンパクトになるとともに、蒸気加熱部材の外表面積が小さくなって放熱しにくくなるため、加熱効率が向上する。 It is preferable that the steam heating member has a cylindrical shape. In this way, since the flow paths are arranged on the circumference and are integrated in a three-dimensional manner, it is more compact than a thin plate-shaped rectangular parallelepiped-shaped steam heating member (shown in FIG. 9), and the steam heating member Since the outer surface area becomes smaller and it is difficult to dissipate heat, the heating efficiency is improved.
蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングをさらに備えることが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材における流路を流れる腐食性蒸気の漏出を防止すること及び減圧を含む任意の圧力に保持することができる。 It is preferable to further include a casing that houses the steam heating member in an airtight state under atmospheric pressure or reduced pressure, and has a flange portion on the inlet side and a flange portion on the outlet side at each of the inlet end portion and the outlet end portion. If it does in this way, leakage of corrosive vapor which flows through a channel in a steam heating member can be prevented, and it can hold at arbitrary pressures including decompression.
この発明の蒸気加熱装置では、蒸気加熱部材の流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させることによって、高温でより腐食性の高い腐食性蒸気を生成する蒸気化装置を高温の腐食性蒸気に耐える構成にする必要がなくなり低コスト化を図ることができる。 In the steam heating apparatus according to the present invention, the temperature of the corrosive steam is increased while flowing through the flow path of the steam heating member, whereby the steaming apparatus that generates corrosive steam that is more corrosive at a high temperature is prevented from being corroded at high temperature. This eliminates the need for a structure that can withstand chemical vapor, thereby reducing costs.
一実施形態に係る蒸気加熱装置7を、図1乃至5を参照しながら詳細に説明する。
A
蒸気加熱装置7は、後述する蒸気化装置5において液状物の蒸気化によって生成された高温で腐食性を持った腐食性蒸気(以下、腐食性蒸気vという。)を加熱するための装置であり、例えば、セレン(Se)蒸気や硫黄(S)蒸気のような腐食性蒸気vを加熱するための装置である。セレン(Se)蒸気や硫黄(S)蒸気のような腐食性蒸気vは、例えば、カルコパイライト型化合物半導体を製造するときに使用される。カルコパイライト型化合物半導体は、結晶質又は非晶質のシリコン(Si)系のものよりも高い光電変換効率を有するので、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池として用いることが検討されている。
The
カルコパイライト構造を有する化合物半導体(Ag,Cu)(Al,In,Ga)(S,Se)2の中でも、特にI族原料に銅(Cu)、III族原料にインジウム(In)およびガリウム(Ga)、並びにVI族原料に硫黄(S)およびセレン(Se)を用いたいわゆるCIGS化合物半導体と呼ばれるCu(In,Ga)(S,Se)2化合物半導体は、太陽電池の光吸収に理想的なバンドギャップを実現することができ、このようなCIGS化合物半導体によるCIS系薄膜太陽電池は高い光電変換効率を備えている。 Among the compound semiconductors (Ag, Cu) (Al, In, Ga) (S, Se) 2 having a chalcopyrite structure, in particular, copper (Cu) is used as a group I source, indium (In) and gallium (Ga) as a group III source. ), And a so-called CIGS compound semiconductor using sulfur (S) and selenium (Se) as a group VI material, a Cu (In, Ga) (S, Se) 2 compound semiconductor is ideal for light absorption of solar cells. A band gap can be realized, and a CIS thin film solar cell using such a CIGS compound semiconductor has high photoelectric conversion efficiency.
CIS系の薄膜を形成するには、成分元素の銅,インジウム,セレンをソースとして同時に蒸着する方法等がある。さらに、銅,インジウムを個別に成膜した積層膜をセレン化水素もしくはセレン蒸気の雰囲気中で熱処理して製膜することによりセレン化するというセレン化法が使用されている。 In order to form a CIS-based thin film, there is a method in which the component elements copper, indium, and selenium are simultaneously deposited as sources. Furthermore, a selenization method is used in which a laminated film in which copper and indium are individually formed is heat-treated in a hydrogen selenide or selenium vapor atmosphere to form a selenide film.
セレン化法のうち、セレン化水素を用いる方法は、セレン化水素が有毒であるため取り扱いが難しく、ガスの供給系や排気系に多額の安全対策費用をかける必要があり、製造設備が高コストになってしまう。他方、セレン化法のうち、セレン蒸気を用いる方法は、安全性が格段に改善されるが、セレン化水素を用いる方法と比べて光電変換効率が劣ると言われている。セレン蒸気同士が、多数結合して巨大な分子状集合体を形成しやすいため、銅やインジウムの膜の中への拡散性が芳しくないことが、光電変換効率を低下させることの一因と考えられている。 Of the selenization methods, the method using hydrogen selenide is difficult to handle because the hydrogen selenide is toxic, and it is necessary to spend a large amount of safety measures on the gas supply system and exhaust system. Become. On the other hand, among the selenization methods, the method using selenium vapor is significantly improved in safety, but it is said that the photoelectric conversion efficiency is inferior to the method using hydrogen selenide. Since selenium vapor is easily bonded to form a large molecular aggregate, the poor diffusivity of copper and indium into the film is considered to be one of the causes of reducing photoelectric conversion efficiency. It has been.
液状のセレン等を蒸気化する蒸気化装置5において、液状のセレンの加熱温度を上げることにより、巨大な分子状集合体の形成が起こりにくくなるようにも思われる。しかしながら、蒸気化装置5の加熱温度を上げると蒸気圧が上昇することでセレンの蒸発量が増えてセレン蒸気同士が会合して結合する機会が増えるため、巨大な分子状集合体の形成を抑制することにはなりにくい。また、加熱温度を上げるためには、蒸気化装置5における加熱部や断熱部を高温化に対応させる必要があるので、蒸気化装置5の大型化・高コスト化を招くという問題がある。 In the vaporization apparatus 5 for vaporizing liquid selenium or the like, it seems that the formation of a huge molecular aggregate is less likely to occur by increasing the heating temperature of liquid selenium. However, if the heating temperature of the vaporizer 5 is increased, the vapor pressure increases, so the amount of selenium vaporization increases, and the opportunity for the selenium vapors to associate and combine with each other increases, thereby suppressing the formation of huge molecular aggregates. It is difficult to do. Moreover, in order to raise heating temperature, since it is necessary to make the heating part and heat insulation part in the vaporization apparatus 5 respond | correspond to high temperature, there exists a problem that the enlargement and cost increase of the vaporization apparatus 5 are caused.
そこで、蒸気化装置5で生成されたセレン蒸気をさらに加熱して、巨大な分子状集合体となったセレン蒸気を小さなサイズのものに分解(クラッキング)して改質することが検討されており、蒸気加熱装置7は例えば当該用途に用いることができる。
Therefore, it has been studied that the selenium vapor generated in the vaporizer 5 is further heated to decompose (crack) the selenium vapor that has become a large molecular aggregate into a small size for reforming. The
蒸気加熱装置7を以下に詳細に説明する。図1は、蒸気加熱装置7を上面から見た断面図であり、図2は、蒸気加熱装置7を側面から見た断面図である。
The
蒸気加熱部材70は、蒸気加熱本体部71と、入口側蒸気加熱端部72と、出口側蒸気加熱端部73と、温度制御部と、を有し、腐食性蒸気vに対して耐食性を持ったカーボン材料から構成されている。蒸気加熱本体部71は、円柱形状のブロック体であり、軸方向に延びる複数の流路を内部に有する。蒸気加熱本体部71は、図8に示すような薄い板状の直方体形状とすることもできるが、円柱形状をした蒸気加熱本体部71は、薄い板状の直方体形状をしている場合よりも、コンパクトになるとともに、蒸気加熱部材70の外表面積が小さくなって放熱しにくくなるため、蒸気加熱本体部71の加熱効率がアップする。入口側蒸気加熱端部72は、円板状のブロック体であり、蒸気加熱本体部71の入口側に当接配置される。入口側蒸気加熱端部72は、蒸気加熱本体部71の流路を連絡させるための溝状の連絡流路を蒸気加熱本体部71の入口側端面と対向する側に有する。出口側蒸気加熱端部73は、円板状のブロック体であり、蒸気加熱本体部71の出口側に当接配置される。出口側蒸気加熱端部73は、蒸気加熱本体部71の流路を連絡させるための溝状の連絡流路を蒸気加熱本体部71の出口側端面と対向する側に有する。蒸気加熱部材70は、断熱材83,84を介して、ケーシング78の円筒状の管状部78Aの中に大気圧下又は減圧下での気密状態で収容される。ケーシング78は、耐熱耐食性材料(例えば、石英ガラスや耐熱耐食性ステンレス鋼)からなる。ケーシング78は、入口端部において入口側のフランジ部78Bと、出口端部において出口側のフランジ部78Bと、を有する。
The
ケーシング78の外周には、セラミックファイバーヒータからなる加熱部74が配設されている。ケーシング78における入口側のフランジ部78B及び出口側のフランジ部78Bで囲まれる空間においては、加熱部74を囲むように加熱部74の外周と入口側端部と出口側端部には、それぞれ、断熱材75が配設されている。加熱部74の温度は、熱電対85によって測定される。
A
入口側の取付板88の出口側の面とケーシング78のフランジ部78Bとの間にパッキン79を介在させるとともに、出口側の取付板88の入口側の面とケーシング78のフランジ部78Bとの間にパッキン79を介在させた状態で、入口側の取付板88及び出口側の取付板88を複数の長ボルト89で固定することで、系内を真空にも耐えうる気密性の構造としている。入口側の取付板88の取付穴には、入口管81が挿通されており、入口管81の端部が入口側蒸気加熱端部72の接続穴に接続されている。また、出口側の取付板88の取付穴には、出口管82が挿通されており、出口管82の端部が出口側蒸気加熱端部73の接続穴に接続されている。また、入口管81及び出口管82の内側には、耐食のため、カーボン製のパイプが挿入されている。
A packing 79 is interposed between the outlet side surface of the inlet
また、図1に示すように、添加ガス導入管87が添加ガス流路71Gに接続されている。図2に示すように、蒸気加熱部材70の温度を測定する熱電対85が熱電対挿通穴85Aに挿入されている。加熱部74によって加熱される蒸気加熱部材70の温度が温度制御部(不図示)によって制御され、蒸気加熱部材70の温度は、例えば、500℃乃至600℃となるように制御される。
Further, as shown in FIG. 1, an additive
次に、図3乃至5を参照しながら、蒸気加熱部材70における流路を説明する。
Next, the flow path in the
図3は、図2のIII−III矢視断面図である。図4は、図2のIV−IVの位置で出口側蒸気加熱端部73の方向に蒸気加熱本体部71を見たときの模式的断面図である。図5は、図2のV−Vの位置で入口側蒸気加熱端部72の方向に蒸気加熱本体部71を見たときの模式的断面図である。
3 is a cross-sectional view taken along arrow III-III in FIG. 4 is a schematic cross-sectional view when the steam heating
図3において、蒸気加熱本体部71の中心部に第1往流路71Aが、第1往流路71Aの斜め上方に第1復流路71B,第2往流路71Cが、第1往流路71Aの斜め下方に第2復流路71Dが、第1往流路71Aの下方に第3往流路71Eが、それぞれ配置されている。第1復流路71B,第2往流路71C,第2復流路71D,第3往流路71Eのそれぞれは、円柱形状の蒸気加熱本体部71の第1往流路71Aを中心にした略円周上に配置され、蒸気加熱本体部71の外周を取り囲む加熱部74の近傍に位置している。第1往流路71Aの上方には熱電対挿通穴85Aが配置され、第1往流路71Aの横には添加ガス流路71Gが配置されている。第1往流路71Aが入口管81の入口流路81Aと連通し、第3往流路71Eが出口管82の出口流路82Aと連通している。
In FIG. 3, the first
図4において、出口側蒸気加熱端部73には、第1往流路71Aと第1復流路71Bとをつなぐ第1出口側連絡流路73A、及び、第2往流路71Cと第2復流路71Dとをつなぐ第2出口側連絡流路73Bが溝状で形成されている。図5において、入口側蒸気加熱端部72には、第1往流路71Aと添加ガス流路71Gとをつなぐ第1入口側連絡流路72A、第1復流路71Bと第2往流路71Cとをつなぐ第2入口側連絡流路72B、及び、第2復流路71Dと第3往流路71Eとをつなぐ第3入口側連絡流路72Cが溝状で形成されている。図1,2において、その左側がガス流れ方向の上流側であって流路の入口が位置するとともに、その右側がガス流れ方向の下流側であって流路の出口が位置している。
In FIG. 4, the outlet-side
図3乃至5に示した流路によれば、入口管81の入口流路81Aからの腐食性蒸気vは、添加ガス流路71Gからの添加ガスと第1入口側連絡流路72Aで合流したあと、第1往流路71Aを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気vは、第1出口側連絡流路73Aを介して第1復流路71Bを入口側に向けて流れたあと、第2入口側連絡流路72Bを介して第2往流路71Cを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気vは、第2出口側連絡流路73Bを介して第2復流路71Dを入口側に向けて流れたあと、第3入口側連絡流路72Cを介して第3往流路71Eを出口側に向けて流れる。そして、第3往流路71Eからの腐食性蒸気vは、出口管82の出口流路82Aを流れる。
3 to 5, the corrosive vapor v from the
図3乃至5に示した蒸気加熱部材70においては、第1往流路71Aや第1復流路71B等によって蒸気加熱本体部71の中を軸方向に2回半往復する流路が形成されている。したがって、当該蒸気加熱部材70によれば、蒸気加熱部材70における流路の全長を長くし、いずれの流路も加熱部74の近傍に配置されているので腐食性蒸気vを十分に加熱しつつ、蒸気加熱部材70をコンパクトにすることができる。
In the
図6及び7を参照しながら、変形例に係る蒸気加熱装置7を説明する。該変形例は、上述した実施形態との比較で、蒸気加熱部材70における流路の構成が相違している。なお、図6及び7における断面位置は、それぞれ、図4及び5における断面位置と実質的に同じである。
A
図6において、出口側蒸気加熱端部73には、第1往流路71Aと第3復流路71Fとをつなぐ第4出口側連絡流路73Dが溝状で形成されている。図7において、入口側蒸気加熱端部72には、第1往流路71Aと添加ガス流路71Gとをつなぐ第1入口側連絡流路72Aが溝状で形成されている。
In FIG. 6, the outlet side steam
図6,7に示した流路によれば、入口管81の入口流路81Aからの腐食性蒸気vは、添加ガス流路71Gからの添加ガスと第1入口側連絡流路72Aで合流したあと、第1往流路71Aを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気vは、第4出口側連絡流路73Dを介して第3復流路71Fを入口側に向けて流れる。そして、第3復流路71Fからの腐食性蒸気vは、入口側に設けられた出口管82の出口流路82Aを流れる。したがって、図1,2の蒸気加熱装置7において、図の左側が、ガス流れ方向の上流側であり、流路の入口及び出口の両方ともがガス流れ方向の上流側に位置している。
6 and 7, the corrosive vapor v from the
図6,7に示した流路によれば、入口管81の入口流路81Aからの腐食性蒸気vは、添加ガス流路71Gからの添加ガスと第1入口側連絡流路72Aで合流したあと、第1往流路71Aを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気vは、第4出口側連絡流路73Dを介して第3復流路71Fを入口側に向けて流れる。そして、第3復流路71Fからの腐食性蒸気vは、入口側に設けられた出口管82の出口流路82Aを流れる。
6 and 7, the corrosive vapor v from the
図6,7に示した蒸気加熱部材70においては、第1往流路71A及び第3復流路71Fによって蒸気加熱本体部71の中を軸方向に1回往復する流路が形成されている。したがって、蒸気加熱部材70における流路の全長を長くして腐食性蒸気vを十分に加熱しつつ、蒸気加熱部材70をコンパクトにすることができる。
In the
上述した実施形態及び変形例では、蒸気加熱部材70における流路の具体例を説明したが、一般化すると次のようになる。すなわち、蒸気加熱部材70において形成される往流路、復流路、出口側連絡流路及び入口側連絡流路のそれぞれの数を、h、i、j及びkとし、所望とする往流路の数をn(自然数)とするとき、
h=n、
i=n−1(出口が下流側のとき)又はn(出口が上流側のとき)、
j=n−1(出口が下流側のとき)又はn(出口が上流側のとき)、
k=n−1という関係を満たす。
In the embodiment and the modification described above, specific examples of the flow path in the
h = n,
i = n-1 (when the outlet is downstream) or n (when the outlet is upstream),
j = n-1 (when the outlet is downstream) or n (when the outlet is upstream),
The relationship k = n−1 is satisfied.
上述した実施形態では、所望とする往流路の数nが3であって出口がガス流れ方向の下流側にあるので、h=3,i=2,j=2,k=2となる。また、上述した変形例では、所望とする往流路の数nが1であって出口がガス流れ方向の上流側にあるので、h=1,i=1,j=1,k=0となる。 In the above-described embodiment, since the desired number n of the forward flow paths is 3 and the outlet is on the downstream side in the gas flow direction, h = 3, i = 2, j = 2, and k = 2. In the above-described modification, since the desired number n of the forward flow paths is 1 and the outlet is on the upstream side in the gas flow direction, h = 1, i = 1, j = 1, and k = 0. Become.
なお、この発明の理解を容易にするために、具体的な構成や数字を用いて説明したが、この発明は、上述した各実施形態の具体的な構成や数字に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない範囲で考えられる各種の変形例を含むことができる。例えば、上述した実施形態及び変形例では、蒸気加熱本体部71が、円柱形状のブロック体であってその内部に軸方向に延びる複数の流路を有する構成であるが、内部に流路を有する円管を複数個結束した構成とすることもできる。また、蒸気加熱部材70は、カーボン製であることを例示したが、腐食性蒸気vの種類に応じて、高温での腐食性蒸気vに対して耐食性を有する適宜の材料を用いることができる。また、蒸気加熱部材70は、円柱形状だけではなく、他の形状(例えば、図8に示すような薄い板状の直方体形状)とすることもできる。
In order to facilitate understanding of the present invention, the description has been made using specific configurations and numbers, but the present invention is not limited to the specific configurations and numbers of the above-described embodiments, Various modifications that can be considered without departing from the scope of the claims can be included. For example, in the embodiment and the modification described above, the steam heating
化合物半導体のうち太陽電池を製造するときに使用される蒸気加熱装置7を例示したが、蒸気加熱装置7は当該用途に限定されるものではない。蒸気加熱装置7は、太陽電池以外の半導体にも使用可能であることは言うまでも無く、さらに、例えば、鋼板への蒸着メッキ層を形成することにも使用することができる。また、腐食性蒸気vとして、金属のセレン(Se)蒸気又は非金属の硫黄(S)蒸気を例示したが、それ以外の腐食性蒸気にも適用することができる。
Although the
7 蒸気加熱装置
70 蒸気加熱部材
71 蒸気加熱本体部
71A 第1往流路
71B 第1復流路
71C 第2往流路
71D 第2復流路
71E 第3往流路
71F 第3復流路
71G 添加ガス流路
72 入口側蒸気加熱端部
72A 第1入口側連絡流路
72B 第2入口側連絡流路
72C 第3入口側連絡流路
73 出口側蒸気加熱端部
73A 第1出口側連絡流路
73B 第2出口側連絡流路
73D 第4出口側連絡流路
74 加熱部
75 断熱材
78 ケーシング
78A 管状部
78B フランジ部
79 パッキン
81 入口管
81A 入口流路
82 出口管
82A 出口流路
83,84 断熱材
85 熱電対
85A 熱電対挿通穴
87 添加ガス導入管
88 取付板
89 長ボルト
v 腐食性蒸気
7
Claims (3)
前記蒸気加熱部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部によって加熱される前記蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングであって、前記入口側のフランジ部及び前記出口側のフランジ部のそれぞれがパッキンを介して入口側の取付板及び出口側の取付板に取り付けられるケーシングと、を備える、蒸気加熱装置。 A steam heating member comprising a block body, wherein a plurality of axially extending flow paths are formed inside the block body, and the temperature of the corrosive steam is controlled while the corrosive steam flows through the flow path. A steam heating member to be raised;
A heating unit for heating the steam heating member;
A temperature control unit for controlling the temperature of the steam heating member heated by the heating unit;
The steam heating member is accommodated in an airtight state under an atmospheric pressure or a reduced pressure, and has a flange portion on the inlet side and a flange portion on the outlet side at each of the inlet end portion and the outlet end portion, the casing including the inlet And a casing attached to an inlet side mounting plate and an outlet side mounting plate via packing, respectively .
前記蒸気加熱部材が、円柱形状をしており、前記蒸気加熱部材が、
入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、
出口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、
前記出口側蒸気加熱端部から導入された添加ガスを加熱するために前記蒸気加熱部材に形成されて、入口側蒸気加熱端部において溝状に形成される第1入口側連絡流路と連通して添加ガス及び腐食性蒸気を合流させる添加ガス流路と、を備える、蒸気加熱装置。 Oite to claim 1,
The steam heating member has a cylindrical shape, and the steam heating member is
A steam heating body having a forward flow path from the inlet side to the outlet side, and a return flow path from the outlet side to the inlet side;
An outlet-side steam heating end portion having an outlet-side connecting flow path connecting the forward flow path and the return flow path on the outlet side;
It is formed in the steam heating member to heat the additive gas introduced from the outlet side steam heating end, and communicates with a first inlet side communication channel formed in a groove shape at the inlet side steam heating end. And an additive gas flow path for joining the additive gas and the corrosive steam .
前記蒸気加熱部材が、円柱形状をしており、前記蒸気加熱部材が、
入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、
出口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、
入口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ入口側連絡流路を有する入口側蒸気加熱端部と、
前記出口側蒸気加熱端部から導入された添加ガスを加熱するために前記蒸気加熱部材に形成されて、前記入口側蒸気加熱端部において溝状に形成される第1入口側連絡流路と連通して添加ガス及び腐食性蒸気を合流させる添加ガス流路と、を備える、蒸気加熱装置。 Oite to claim 1,
The steam heating member has a cylindrical shape, and the steam heating member is
A steam heating body having a forward flow path from the inlet side to the outlet side, and a return flow path from the outlet side to the inlet side;
An outlet-side steam heating end portion having an outlet-side connecting flow path connecting the forward flow path and the return flow path on the outlet side;
An inlet-side steam heating end portion having an inlet-side connecting flow path connecting the forward flow path and the return flow path on the inlet side;
Communicating with a first inlet side communication channel formed in the steam heating member to heat the additive gas introduced from the outlet side steam heating end and formed in a groove shape at the inlet side steam heating end And an additive gas flow path for joining the additive gas and the corrosive steam .
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