JPH06415A - 蒸気用水及び水蒸気生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水蒸気生成時における脈動を防止して水蒸気
を安定に噴出できる水蒸気生成装置を提供すること。 【構成】 水蒸気生成装置で用いられる蒸気用水に、該
水と沸点が異なる相溶性の液剤を添加することで、水蒸
気生成時における脈動を防止して水蒸気を安定に噴出す
ることができ、また脈動に伴う騒音を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加湿機や２流体噴霧装
置等に有用な水蒸気生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３にはこの種従来の水蒸気生成装置の
一例を示してある。同図において１は貯液タンク、２は
給液パイプ、３はポンプ、４は気化器である。貯液タン
ク１には水道水等の蒸気用水Ｆが収容されており、該水
Ｆはポンプ３の作動により給液パイプ２を通じて気化器
４に送り込まれる。気化器４は、入口４ａ，出口４ｂ及
び横長の気化室４ｃを備えた金属製の気化器本体４ｄ
と、気化器本体４ｄに付設されたパネル状のヒ−タ４ｅ
と、気化室４ｃ内に配置された焼結金属等から成る多孔
性の気化素子４ｆとから構成されており、入口４ａには
給液パイプ２が、また出口４ｂには金属パイプ材から成
る噴出ノズル５が取り付けられている。

【０００３】上記装置では、気化器本体４ｄを水の瞬時
気化に適した温度、例えば２００℃に加熱した状態で、
ポンプ３を作動して貯液タンク１内の蒸気用水Ｆを給液
パイプ２を通じて気化室４ｃ内に送りこむことにより、
該水Ｆを加熱気化してその水蒸気を噴出ノズル５から噴
出させることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、水蒸気生成
時に気化室４ｃ内に送り込まれた蒸気用液体Ｆは、図４
に示すように入口から出口に向かって液相Ｓ１，気泡相
Ｓ２，スラグ相Ｓ３，蒸気相Ｓ４の順で変化し、最終的
に蒸気相Ｓ４の水蒸気が出口から送り出されるようにな
っている。

【０００５】しかし、蒸気用水Ｆとして水道水や精製水
等を使用した場合には、沸点が一定した単成分であるこ
とを原因として気泡相Ｓ２及びスラグ相Ｓ３が圧縮され
て遷移相が線境界傾向となるため液相Ｓ１の領域が図中
左方向に移動し、局所的な膜沸騰を生じ易くなる。この
結果、噴出水蒸気に圧力変動（脈動）を生じ、また脈動
に伴う騒音が発生する欠点がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、水蒸気生成時における脈
動を防止して水蒸気を安定に噴出できる水蒸気生成装置
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、請求項１では、ヒ−タを備えた気化器内に蒸気用水
を送りこむことで該水を加熱気化して水蒸気を生成する
水蒸気生成装置において、上記蒸気用水に、該水と沸点
が異なる相溶性の液剤を添加している。また、請求項２
では、請求項１の液剤としてアルコ−ルを用いている。

【０００８】

【作用】請求項１及び２に係る水蒸気生成装置では、水
と沸点が異なる相溶性の液剤を蒸気用水に添加すること
により、気化器内に水と液剤の夫々に対応する相変化を
形成することが可能であり、この結果、水の気泡相及び
スラグ相の圧縮が防止されて液相の領域が変動しにくく
なる。

【０００９】

【実施例】本発明は図３に例示した水蒸気生成装置にお
ける蒸気用水に改良を施したことを特徴とするものであ
り、装置構成には違いがないため実施例ではその説明を
省略する。

【００１０】以下に、本発明の一実施例を図１及び図２
を参照して説明する。本実施例は、水道水，精製水等か
ら成る蒸気用水にアルコ−ルの１種であるエタノ−ルを
添加したもので、図１にはエタノ−ル添加濃度に対する
水蒸気の圧力変動を、また図２にはエタノ−ル添加濃度
に対する気化液流量を夫々示してある。

【００１１】図１に示すように、気化器温度Ｔを２００
℃に設定して水蒸気生成を行なった場合には、エタノ−
ル無添加のときで噴出水蒸気に約０．５ｋｇｆ／ｃｍ²
の圧力変動幅を生じるものの、エタノ−ルの添加量を増
やしていくと４０ｗｔ％を越えるまでは圧力変動幅に減
少が現れる。この圧力変動幅は添加量が４０ｗｔ％を越
えると一旦増加し６０ｗｔ％を境界として再び減少す
る。

【００１２】上記圧力変動幅の減少は下記理由によると
考えられる。つまり、水と相溶性のエタノ−ルの沸点
（７８．３℃）が水の沸点（１００℃）よりも低いた
め、水蒸気生成時の気化室内には沸点が異なる両者夫々
に対応した相変化が形成され、詳しくは沸点が低いエタ
ノ−ルの液相が図４においてかなり右寄りに位置し、こ
れにより水の気泡相及びスラグ相の圧縮が防止されて各
相の境界が安定し液相の領域が変動しにくくなる。

【００１３】また、図２に示すように、上記同様の気化
器温度で水蒸気生成を行なった場合には、添加量の増加
に応じて気化液流量も徐々に増加する。これは、添加量
の増加に応じてエタノ−ルの物性が強く現れることが理
由として考えられる。

【００１４】上記の圧力変動幅の変位からすればエタノ
−ルを添加剤として用いる場合の最適な添加量は１０〜
４０ｗｔ％であり、また気化液流量を考慮すれば同範囲
の低い方の値が好ましく使用できる。

【００１５】このように本実施例では、水と沸点が異な
る相溶性のエタノ−ルを蒸気用水に添加することによ
り、水蒸気生成時における脈動を防止して水蒸気を安定
に噴出することができ、また脈動に伴う騒音を防止する
ことができる。

【００１６】また、エタノ−ル自体の殺菌・制菌作用に
よって、気化器及び貯液タンク内の細菌，ウィルス，カ
ビ等を死滅、またその繁殖を抑制して、蒸気用水の汚れ
や気化素子の目詰りも同時に防止できる利点がある。

【００１７】尚、添加剤として例示したエタノ−ルは、
水酸基を有する他のアルコ−ルや同特性の他の液剤で代
用することができる。

【００１８】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び２に
係る水蒸気生成装置によれば、水と沸点が異なる相溶性
の液剤を蒸気用水に添加することにより、水蒸気生成時
における脈動を防止して水蒸気を安定に噴出することが
でき、また脈動に伴う騒音を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エタノ−ル添加濃度に対する水蒸気の圧力変動
を示す図

【図２】エタノ−ル添加濃度に対する気化液流量を示す
図

【図３】従来の水蒸気生成装置の概略構成図

【図４】水蒸気生成時の相状態を示す図

【符号の説明】

Ｆ…蒸気用水、４…気化器、４ｅ…ヒ−タ。

【手続補正書】

【提出日】平成５年３月２４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正内容】

【書類名】 明細書

【発明の名称】 蒸気用水及び水蒸気生成装置

【特許請求の範囲】

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加湿機や２流体噴霧装
置等に有用な蒸気用水及び水蒸気生成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３にはこの種従来の水蒸気生成装置の
一例を示してある。同図において１は貯液タンク、２は
給液パイプ、３はポンプ、４は気化器である。

【０００３】貯液タンク１には水道水，精製水等の蒸気
用水Ｆが収容されており、該水Ｆはポンプ３の作動によ
り給液パイプ２を通じて気化器４に送り込まれる。気化
器４は、入口４ａ，出口４ｂ及び横長の気化室４ｃを備
えた金属製の気化器本体４ｄと、気化器本体４ｄに付設
されたパネル状のヒータ４ｅと、気化室４ｃ内に配置さ
れた焼結金属等から成る多孔性の気化素子４ｆとから構
成されており、入口４ａには給液パイプ２が、また出口
４ｂには金属パイプ材から成る噴出ノズル５が取り付け
られている。

【０００４】水蒸気生成の際、気化器本体４ｄはヒータ
４ｅによって水の瞬時気化に適した温度に加熱され、ま
た貯液タンク１内の蒸気用液体Ｆはポンプ３の作動によ
り給液パイプ２を通じて該気化器本体４ｄの気化室４ｃ
内に送り込まれる。

【０００５】気化室４ｃ内に送り込まれた蒸気用液体Ｆ
は、図４に示すように入口４ａから出口４ｂに向かって
液相Ｓ１，気泡相Ｓ２，遷移相Ｓ３，蒸気相Ｓ４の順で
変化し、最終的に蒸気相Ｓ４の水蒸気が出口４ｂから噴
出ノズル５を通じて噴出される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】蒸気用水Ｆとして一般
に使用される水道水，精製水等は単成分であり沸点が約
１００℃に定まっているため、水蒸気を連続して気化さ
せるには該沸点に見合った熱量が必要で、また沸点幅が
狭いことからシビアな温度管理が必要となる。

【０００７】また、上述の水蒸気生成装置に水道水，精
製水等を使用すると、気泡相Ｓ２及び遷移相Ｓ３が圧縮
されて遷移相Ｓ３が線境界傾向となるため液相Ｓ１の領
域が図中左方向に移動し、局所的な膜沸騰を生じ易くな
る。この結果、噴出水蒸気に圧力変動（脈動）を生じ、
また脈動に伴う騒音が発生する欠点がある。

【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、第１の目的とするところは、気化熱量を低減でき、
且つ温度管理が容易に行える蒸気用水を提供することに
ある。第２の目的とするところは、脈動を防止して水蒸
気を安定に噴出できる水蒸気生成装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の目的を達成するた
め、請求項１では水に該水と沸点が異なる相溶性の液剤
を添加して蒸気用水を形成している。また、請求項２で
は、請求項１の液剤として１種もしくは２種以上のアル
コールを用いている。

【００１０】第２の目的を達成するため、請求項２で
は、ヒータを備えた気化器内に蒸気用水を送り込むこと
で該水を加熱気化して水蒸気を生成する水蒸気生成装置
において、蒸気用水として請求項１または２記載のもの
を使用している。

【００１１】

【作用】請求項１及び２記載の蒸気用水は、水と添加液
剤の夫々に対応した相変化が得られ、両者固有の沸点を
境とした広い温度幅での気化が可能となる。

【００１２】請求項３記載の水蒸気生成装置では、蒸気
用水に水と添加液剤の夫々に対応した相変化が得られる
ことから、気泡相及び遷移相の圧縮が防止されて液相の
領域が変動しにくくなる。

【００１３】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の一実
施例を説明する。図１，図２は水道水，精製水等の水に
アルコールの１種であるエタノールを添加して得られた
蒸気用水の実験データを示すもので、図１にはエタノー
ル添加濃度に対する水蒸気の圧力変動を、また図２には
エタノール添加濃度に対する気化液流量を夫々示してあ
る。尚、実験には図３に示した従来同様の水蒸気生成装
置を使用した。

【００１４】図１に示すように、気化器温度Ｔを２００
℃に設定して水蒸気生成を行った場合、エタノール無添
加のときで噴出水蒸気に約０．５ｋｇｆ／ｃｍ² の圧力
変動幅を生じるものの、エタノールの添加量を増やして
いくと４０ｗｔ％を越えるまでは圧力変動幅に減少が現
れる。この圧力変動幅はエタノール添加量が４０ｗｔ％
を越えると一旦増加し６０ｗｔ％を境界として再び減少
する。

【００１５】上記の圧力変動幅の減少は下記理由による
と考えられる。つまり、水と相溶性を持つエタノールの
沸点（７８．３℃）が水の沸点（１００℃）よりも低い
ため、該蒸気用水には両者夫々に対応した相変化が得ら
れ、両者固有の沸点を境とした広い温度幅での気化が可
能となる。従って、沸点が低いエタノールの液相が図４
においてかなり右寄りに位置し、これにより水の気泡相
及び遷移相の圧縮が防止されて各相の境界が安定し液相
の領域が変動しにくくなる。

【００１６】また、図２に示すように、上記同様の気化
器温度で水蒸気生成を行った場合には、エタノール添加
量の増加に応じて気化液流量も徐々に増加する。これは
添加量の増加に応じ蒸気用水にエタノールの物性が強く
現れることが理由として考えられる。

【００１７】圧力変動幅の観点から言えばエタノールを
添加剤として用いる場合の最適な添加量は１０〜４０ｗ
ｔ％であり、気化液流量を考慮すれば同範囲でも低い方
の値が好ましい。

【００１８】このように、水道水，精製水等の水に該水
と沸点が異なる相溶性のエタノールを添加すると、両者
固有の沸点を境とした広い温度幅での気化が可能とな
り、気化熱量を低減でき、且つ温度管理が極めて容易に
なる。

【００１９】また、水蒸気生成装置における気化器内で
の脈動を防止して水蒸気を安定して噴出させることがで
き、また脈動に伴う騒音を防止することができる。

【００２０】更に、エタノール自体が持つ殺菌，制菌作
用により蒸気用水または貯液タンク内の細菌，ウィル
ス，カビ等を死滅、またはその繁殖を抑制し、蒸気用水
の汚れや気化素子の目詰まり等を防止できる利点があ
る。

【００２１】尚、添加剤としてはエタノール以外のアル
コール、例えばプロパノール，ブタノール等を用いても
よく、必要に応じて２種以上添加してもよい。また、ア
ルコール添加水に水及びアルコールと相溶性があり、且
つ沸点が異なる他の液剤、例えば酢酸エチル，酢酸メチ
ル等を添加してもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び２記
載の蒸気用水によれば、両者固有の沸点を境とした広い
温度幅での気化が可能となり、気化熱量を低減でき、且
つ温度管理が極めて容易になる。

【００２３】また、請求項３記載の水蒸気生成装置によ
れば、気化器内での脈動を防止して水蒸気を安定して噴
出させることができ、また脈動に伴う騒音を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エタノール添加濃度に対する水蒸気の圧力変動
を示す図

【図２】エタノール添加濃度に対する気化液流量を示す
図

【図３】従来の水蒸気生成装置の概略構成図

【図４】水蒸気生成時の相状態を示す図

【符号の説明】 Ｆ…蒸気用水、４…気化器、４ｅ…ヒータ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヒ−タを備えた気化器内に蒸気用水を送
   りこむことで該水を加熱気化して水蒸気を生成する水蒸
   気生成装置において、 上記蒸気用水に、該水と沸点が異なる相溶性の液剤を添
   加した、 ことを特徴とする水蒸気生成装置。
2. 【請求項２】 上記液剤がアルコ−ルから成る、ことを
   特徴とする請求項１記載の水蒸気生成装置。