KR20160041002A

KR20160041002A - 과열 수증기 생성 장치

Info

Publication number: KR20160041002A
Application number: KR1020150138153A
Authority: KR
Inventors: 도루 도노무라; 야스히로 후지모토; 마사요시 기무라
Original assignee: 토쿠덴 가부시기가이샤
Priority date: 2014-10-06
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-04-15
Also published as: US10352554B2; HK1218152A1; JP6290063B2; TW201616059A; US20160097529A1; CN105485650B; KR102439675B1; CN204962695U; EP3006879A1; EP3006879B1; TWI675991B; CN105485650A; JP2016075426A

Abstract

본 발명은, 단시간에 과열 수증기를 생성할 수 있도록 하면서도, 에너지의 소비를 억제하는 것을 목적으로 한다. 구체적으로 본 발명은, 물을 유도 가열 또는 통전 가열하여 수증기를 생성하는 수증기 생성부(10)와, 수증기 생성부(10)에 의해 생성된 수증기가 공급되며, 해당 수증기를 유도 가열 또는 통전 가열하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성부(20)와, 수증기 생성부(10) 및 과열 수증기 생성부(20)의 사이에 마련되며, 과열 수증기 생성부(20)로의 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 개폐 밸브(40)를 구비하며, 개폐 밸브(40)가 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 것에 의해서, 수증기 생성부(10)가 수증기를 생성하고 있는 상태이며, 또한, 수증기의 공급이 정지되어 있는 상태인 대기 상태로부터, 수증기가 과열 수증기 생성부(20)에 공급되는 상태인 공급 상태로 전환되도록 했다.

Description

과열 수증기 생성 장치{SUPERHEATED STEAM GENERATOR}

본 발명은, 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성 장치에 관한 것이다.

이런 종류의 과열 수증기 생성 장치로서는, 예를 들면 특허 문헌 1에 나타내는 바와 같이, 물을 가열하여 포화 수증기를 생성하는 포화 수증기 생성부와, 이 포화 수증기를 가열하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성부를 구비하는 것이 있다.

이러한 과열 수증기 생성 장치에서 생성된 과열 수증기는, 예를 들면, 식품을 담기 전에 용기를 멸균 처리하거나, 음식점 등에서 식품을 가열 등을 하거나 하기 위해 이용되고 있다.

그런데, 종래의 과열 수증기 생성 장치에서는, 가열 수단으로서 비교적 효율이 좋은 유도(誘導) 가열 방식을 채용했다고 해도, 예를 들면, 상온의 물로부터 700℃의 과열 수증기를 생성하는데, 20분 정도의 시간을 필요로 한다. 환언하면, 과열 수증기를 사용하려고 하고나서 상술한 시간을 대기하지 않으면 과열 수증기를 생성하지 못하고, 그러면, 예를 들면 음식점 등에서는, 서비스의 제공 시간이 늦어져 버려, 고객의 만족을 얻을 수 없을 우려가 생긴다.

한편, 장치를 계속하여 운전시켜 과열 수증기를 계속 생성하면, 상술한 대기 시간은 생기지 않기는 하지만, 이것에 의해서는 과열 수증기를 필요로 하지 않은 동안에도 에너지를 쓸모 없이 계속 소비하게 되어, 바람직하지 않다.

특허 문헌 1 : 일본특허공개 제2006－226561호 공보

그래서 본 발명은, 상술한 문제를 해결하기 위해 이루어진 것이며, 과열 수증기를 단시간에 생성하면서도, 에너지의 소비를 억제하는 것을 그 주된 과제로 하는 것이다.

즉 본 발명에 관한 과열 수증기 생성 장치는, 물로부터 수증기를 생성하는 유도(誘導) 가열 방식 또는 통전(通電) 가열 방식의 수증기 생성부와, 상기 수증기 생성부에 의해 생성된 수증기가 공급되며, 해당 수증기로부터 과열 수증기를 생성하는 유도(誘導) 가열 방식 또는 통전(通電) 가열 방식의 과열 수증기 생성부와, 상기 수증기 생성부 및 상기 과열 수증기 생성부의 사이에 마련되며, 상기 과열 수증기 생성부로의 상기 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 전환 기구를 구비하며, 상기 전환 기구가 상기 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 것에 의해서, 상기 수증기 생성부가 수증기를 생성하고 있는 상태이며, 또한, 상기 수증기의 공급이 정지되어 있는 상태인 대기 상태로부터, 수증기가 상기 과열 수증기 생성부에 공급되는 상태인 공급 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 것이다.

이러한 과열 수증기 생성 장치라면, 수증기 생성부가, 공급 상태로 전환되기 전의 대기 상태에서 미리 수증기를 생성하고 있으므로, 과열 수증기를 생성하는 시간 중, 물로부터 수증기를 생성할 때까지의 시간을 단축할 수 있어, 종래에 비해 단시간에 과열 수증기를 생성하는 것이 가능해진다.

보다 구체적으로, 예를 들면 700℃의 과열 수증기를 생성하는 경우를 설명한다. 이 경우, 상온의 물로부터 130℃의 포화 수증기를 생성하는 열량이, 700℃의 과열 수증기를 생성하는 열량 전체의 2/3을 차지하고 있다. 이것에 의해, 상술한 과열 수증기 생성 장치라면, 대기 상태에서 수증기 생성부에 130℃의 포화 수증기를 생성시켜 두는 것이 가능하고, 이 대기 상태로부터 공급 상태로 전환됨으로써, 몇 초 내지 몇 분 정도로 700℃의 과열 수증기를 생성할 수 있다.

또, 대기 상태에서는, 수증기의 공급이 정지되어 있으므로, 수증기 생성부가 수증기를 계속 생성할 필요는 없어, 대기 상태에서 소비되는 에너지를 억제함으로써, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

또, 에너지 절약화를 도모한 다음에, 대기 상태에서 소비되는 에너지로서는, 예를 들면, 수증기 생성부나 과열 수증기 생성부로부터의 방열을 보충하도록, 이들의 수증기 생성부나 과열 수증기 생성부에 부여되는 상기 방열분(分)의 열량 등을 들 수 있다.

여기서, 수증기 생성부에 의해 생성된 수증기가, 고온 상태로 대기시켜져 있는 과열 수증기 생성부에 급증하여 또한 대량으로 흘러 들어가면, 과열 수증기 생성부는, 히트 쇼크(heat shock)를 받아 손상하거나 수명이 저하할 우려가 있다.

그래서, 상기 전환 기구가 개폐 밸브이고, 상기 개폐 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하여, 상기 밸브 제어부가, 상기 개폐 밸브를 닫혀 있는 상태로부터 소정의 밸브 개도(開度)까지 서서히 열기 시작함으로써, 상기 대기 상태로부터 상기 공급 상태로 전환되는 것이 바람직하다.

이것이라면, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 시점으로부터, 수증기가 과열 수증기 생성부로 서서히 공급되므로, 상술한 바와 같이, 급증한 또한 대량의 수증기가 과열 수증기 생성부로 흘러 들어가는 것에 의한 히트 쇼크를 경감할 수 있다.

상기 전환 기구는, 상기 수증기 생성부와 상기 과열 수증기 생성부와의 사이에 마련된 조압(調壓, 압력 조절) 밸브이고, 상기 조압 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하며, 상기 밸브 제어부가, 상기 조압 밸브를 제어하는 것에 의해, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환됨과 아울러, 상기 과열 수증기 생성부에 공급되는 수증기의 압력을 조정하는 것이 바람직하다.

이것이라면, 과열 수증기 생성부에 공급되는 수증기의 압력을 영으로 하면 대기 상태가 되고, 이 대기 상태로부터 상기 압력을 서서히 올리기 시작함으로써 공급 상태로 전환된다. 이것으로부터, 조압 밸브는, 상술한 개폐 밸브로서의 기능을 발휘하면서도, 수증기의 압력을 조정할 수 있어, 1개의 밸브에 개폐와 조압의 기능을 갖게 할 수 있다.

상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도 및 상기 수증기 생성부의 가열 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 구비하며, 상기 온도 제어부는, 상기 대기 상태에서, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도를, 상기 수증기 생성부의 가열 온도 보다도 높은 온도로 제어하고 있는 것이 바람직하다.

또, 여기서 말하는 가열 온도란, 예를 들면, 유체가 흐르는 가열 도체관 등을 유도 가열 또는 통전 가열하는 가열 수단의 설정 온도나, 상기 가열 도체관 그 자체의 온도 등이다.

이것이라면, 수증기 생성부에 의해 생성된 수증기는, 과열 수증기 생성부에 공급되자마자 가열되므로, 보다 단시간에 과열 수증기를 생성시킬 수 있다.

상기 온도 제어부는, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도를, 상기 대기 상태에서는 상기 과열 수증기 생성부의 온도에 근거하여 제어하고, 상기 공급 상태에서는 상기 과열 수증기의 온도에 근거하여 제어하는 것이 바람직하다.

이것이라면, 과열 수증기 생성부에 수증기가 존재하지 않는 대기 상태에서도, 과열 수증기 생성부의 온도를 소망의 온도로 유지할 수 있다. 게다가, 공급 상태에서는 과열 수증기의 온도에 근거하여 과열 수증기 생성부의 가열 온도를 제어하므로, 확실히 소망의 온도의 과열 수증기를 생성할 수 있다.

상기 온도 제어부는, 상기 대기 상태로부터 상기 공급 상태로 전환된 시점으로부터 소정 시간 경과 후에, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도의 제어에 이용하는 온도를, 과열 수증기 생성부의 온도로부터 과열 수증기의 온도로 전환하는 것이 바람직하다.

이것이라면, 공급 상태에서 과열 수증기가 생성되는 타이밍에 맞추어, 과열 수증기 생성부의 가열 온도의 제어에 이용하는 온도를, 과열 수증기 생성부의 온도로부터 과열 수증기의 온도로 전환할 수 있다.

여기서, 공급 상태에서의 과열 수증기 생성부는, 과열 수증기를 소망의 온도로 하기 위해, 다량의 전력이 공급되어 고온으로 유지되어 있다. 이것으로부터, 과열 수증기 생성부가 고온인 상태인 채로, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환되어 버리면, 과열 수증기 생성부는, 대기 상태에서의 설정 온도 보다도 고온에 이르러 버려, 공급 상태에서 장치의 사양 최고 온도 부근에서 가동하고 있던 경우에는, 장치가 손상할 우려도 있다.

그래서, 상기 공급 상태로부터 상기 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해진 시점으로부터, 소정 시간 경과 후에, 상기 과열 수증기 생성부로의 수증기의 공급이 정지되도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이것이라면, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해진 시점으로부터, 소정 시간은, 과열 수증기 생성부에 비해 저온인 수증기를 과열 수증기 생성부에 공급할 수 있어, 과열 수증기 생성부를 냉각할 수 있다. 이것에 의해, 과열 수증기 생성부를 대기 상태에서의 설정 온도까지 냉각하여, 장치의 손상 등을 막을 수 있다.

이와 같이 구성한 본 발명에 의하면, 필요하게 되고나서 단시간에 과열 수증기를 생성할 수 있고, 대기 상태에서의 에너지의 소비를 억제할 수 있다.

도 1은 본 실시 형태의 과열 수증기 생성 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.
도 2는 본 실시 형태의 제어 장치를 기능적으로 나타내는 기능 블록도.
도 3은 본 실시 형태의 개폐 밸브 제어부에 의한 개폐 밸브의 제어를 나타내는 그래프.
도 4는 그 외의 실시 형태에 있어서의 과열 수증기 생성 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 도면.

이하에 본 발명에 관한 과열 수증기 생성 장치의 일 실시 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

본 실시 형태에 관한 과열 수증기 생성 장치(100)는, 유체를 가열하는 것에 의해 과열 수증기를 생성하는 것이며, 도 1에 나타내는 바와 같이, 물을 가열하여 수증기를 생성하는 수증기 생성부(10)와, 수증기를 가열하여 과열 수증기를 생성하는 과열 수증기 생성부(20)와, 수증기 생성부(10) 및 과열 수증기 생성부(20)를 접속하고, 수증기 생성부(10)로부터 과열 수증기 생성부(20)에 수증기를 공급하는 공급 유로(L)를 구비하고 있다.

수증기 생성부(10)는, 물을 가열하여 소정 온도의 포화 수증기를 생성하는 것이며, 제1 가열 수단(11)과, 제1 가열 수단(11)에 의해 가열되는 제1 가열 요소(12)를 가지고 있다. 여기에서는, 제1 가열 요소(12)는, 유체 도입 포트(12a) 및 유체 도출 포트(12b)를 가지는 가열 도체관이며, 유체 도입 포트(12a)로부터 물이 도입되어, 유체 도출 포트(12b)로부터 포화 수증기가 도출되는 것이다.

과열 수증기 생성부(20)는, 포화 수증기를 가열하여 소정 온도의 과열 수증기를 생성하는 것이며, 제2 가열 수단(21)과, 제2 가열 수단(21)에 의해 가열되는 제2 가열 요소(22)를 가지고 있다. 여기에서는, 제2 가열 요소(22)는, 제1 가열 요소(12)와 동일한 가열 도체관이며, 유체 도입 포트(22a) 및 유체 도출 포트(22b)를 가지고, 유체 도입 포트(22a)로부터 상기 수증기 생성부(10)에 의해 생성된 포화 수증기가 도입되어, 유체 도출 포트(22b)로부터 과열 수증기가 도출되는 것이다.

제1 및 제2 가열 수단(11, 21)은, 유도 가열 방식에 의해 각 가열 요소(12, 22)를 가열하는 것이며, 각 가열 요소(12, 22)의 주위에 마련된 유도 코일과, 유도 코일에 교류 전압을 인가하는 전원을 구비하고 있다. 여기에서는, 유도 코일의 중심부에 자로(磁路)용 철심이 마련되어 있으며, 이것에 의해 유도 코일에 의해 발생한 자속(磁束)을 효율 좋게 순환시킴으로써, 각 가열 요소(12, 22)에 자속을 효율 좋게 도입시킬 수 있다. 보다 구체적으로는, 상기 2개의 자로용 철심에 생기는 자속의 공통의 통로가 되는 공통 철심이 마련되어 있고, 이 공통 철심 및 상기 2개의 자로용 철심의 상하 각각을 이음 철심이 연결하고 있다. 이 구성에 의해, 철심 전체의 치수를 작게 할 수 있고, 나아가서는, 장치 전체의 컴팩트화를 도모할 수 있다.

공급 유로(L)는, 일단이 제1 가열 요소(12)의 유체 도출 포트(12b)에 접속됨과 아울러, 타단이 제2 가열 요소(22)의 유체 도입 포트(22a)에 접속되어 있어, 수증기 생성부(10)에 의해 생성된 포화 수증기를 과열 수증기 생성부(20)에 공급하는 것이다. 본 실시 형태에서는, 공급 유로(L)에 감압 밸브 등의 조압(調壓) 밸브(30)가 마련되어 있으며, 포화 수증기를 소정 온도 또는 소정 압력으로 과열 수증기 생성부(20)에 공급할 수 있도록 구성되어 있다.

그리고, 본 실시 형태의 과열 수증기 생성 장치(100)는, 수증기 생성부(10)와 과열 수증기 생성부(20)와의 사이에 마련되며, 과열 수증기 생성부(20)로의 포화 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 전환 기구를 더 구비하고 있다.

상기 전환 기구는, 여기에서는, 상술한 공급 유로(L)에 마련되며, 포화 수증기를 해당 공급 유로(L)를 통하여 과열 수증기 생성부(20)에 흘리거나 또는 그 흐름을 멈추게 하는 것이며, 구체적으로는 조압 밸브(30)보다도 하류측(과열 수증기 생성부(20)측)에 마련된 예를 들면 전자 밸브 등의 개폐 밸브(40)이다.

본 실시 형태의 과열 수증기 생성 장치(100)는, 상기 개폐 밸브(40)가 닫힘 상태와 열림 상태로 전환됨으로써, 수증기 생성부(10)가 포화 수증기를 생성하고 있는 상태이며, 또한, 그 포화 수증기의 공급이 정지되어 있는 상태인 대기 상태와, 포화 수증기가 과열 수증기 생성부(20)에 공급되는 공급 상태로 전환되도록 구성되어 있다.

여기서, 상기 과열 수증기 생성 장치(100)는, 상술한 각 가열 수단(11, 12)및 각 밸브(30, 40)를 제어하는 제어 장치(50)를 더 구비하고 있다.

이 제어 장치(50)는, 물리적으로는 CPU, 메모리, A/D 컨버터, D/A 컨버터 등을 구비한 것이며, 기능적으로는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 수증기 생성부(10)의 가열 온도(이하, '제1 가열 온도'라고도 함)를 제어하는 제1 가열 온도 제어부(51)와, 과열 수증기 생성부(20)의 가열 온도(이하, '제2 가열 온도'라고도 함)를 제어하는 제2 가열 온도 제어부(52)와, 조압 밸브(30)를 제어하는 조압 밸브 제어부(53)와, 개폐 밸브(40)를 제어하는 개폐 밸브 제어부(54)를 가지는 것이다.

이하, 각 부의 설명을 겸하여, 본 실시 형태의 과열 수증기 생성 장치(100)의 동작에 대해 설명한다.

먼저, 유저가 과열 수증기 생성 장치(100)를 동작시키면, 예를 들면 도시하지 않은 탱크 내의 물이 수증기 생성부(10)에 공급된다.

이 때, 제1 가열 온도 제어부(51)는, 수증기 생성부(10)에서 생성되는 포화 수증기가 소정 온도가 되도록, 제1 가열 온도를 제어하고 있으며, 본 실시 형태에서는, 제1 가열 요소(12)의 온도를 상기 제1 가열 온도로 하고 있다.

구체적으로 이 제1 가열 온도 제어부(51)는, 제1 가열 요소(12)에 마련된 제1 온도 센서(T1) 또는 공급 유로(L)에 마련된 제4 온도 센서(T4)로부터의 측정값을 취득하고, 이 측정값에 근거하여, 제1 가열 수단(11)의 유도 코일에 인가되는 교류 전압의 크기를 제어하여, 제1 가열 온도를 예를 들면 100~140℃로 제어하고 있다.

또, 상기 제1 온도 센서(T1)는, 그 측정값을 보다 포화 수증기의 온도에 근접시키도록, 제1 가열 요소(12)의 상부나 유체 도출 포트(12b) 또는 그 근방에 마련되어 있는 것이 바람직하다.

또, 조압 밸브 제어부(53)는, 조압 밸브(30)의 밸브 개도를 소정 개도로 제어하여, 수증기 생성부(10)에 의해 생성되는 포화 수증기를 소정 온도 또는 소정 압력이 되도록 하고 있다. 여기에서는, 공급 유로(L) 내에 마련된 도시하지 않은 압력 센서로부터의 측정값을 취득하고, 이 측정값에 근거하여, 조압 밸브(30)를 상기 소정 개도로 제어하도록 구성되어 있다. 이것에 의해, 포화 수증기는, 조압 밸브(30)의 하류측(과열 수증기 생성부(20)측)에서 일정한 압력으로 유지된다.

그리고, 상술한 바와 같이, 수증기 생성부(10)가 포화 수증기를 생성하고 있는 상태에서, 개폐 밸브 제어부(54)는, 개폐 밸브(40)를 그 밸브 개도가 제로인 상태, 즉 닫힘 상태로 제어하고 있다. 이것에 의해, 과열 수증기 생성 장치(100)는, 수증기 생성부(10)가 포화 수증기를 생성하고 있는 상태이며, 또한, 그 포화 수증기의 공급이 정지되어 있는 상태인 대기 상태가 된다.

이 대기 상태에서, 제2 가열 온도 제어부(52)는, 제2 가열 온도를 제1 가열 온도보다 높은 온도로 제어하고 있으며, 본 실시 형태에서는, 제2 가열 요소(22)의 온도를 상기 제2 가열 온도로서 제어하도록 구성되어 있다.

구체적으로 이 제2 가열 온도 제어부(52)는, 대기 상태에서, 제2 가열 요소(22)에 마련된 제2 온도 센서(T2)로부터의 측정값을 취득하고, 이 측정값에 근거하여, 제2 가열 수단(21)의 유도 코일에 인가되는 교류 전압의 크기를 제어하고 있다. 이것에 의해, 제2 가열 온도는, 과열 수증기 생성부(20)에서 생성하는 과열 수증기의 설정 온도 또는 그 전후의 온도로 제어되어 있으며, 여기에서는, 예를 들면 200~1200℃로 제어되어 있다.

상술한 대기 상태에서, 유저가, 외부로부터 예를 들면 입력 수단 등을 이용하여 전환 신호를 입력하면, 이 전환 신호를 상기 개폐 밸브 제어부(54)가 취득하여, 개폐 밸브(40)를 닫힘 상태로부터 열림 상태로 전환한다. 이것에 의해, 과열 수증기 생성 장치(100)는, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환되어, 포화 수증기가 과열 수증기 생성부(20)로 공급되기 시작한다.

이 때, 개폐 밸브 제어부(54)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 개폐 밸브(40)를 서서히 열어, 그 밸브 개도가 제로로부터 소정 개도까지 서서히 크게 되도록 제어한다. 이것에 의해, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 전환 시점으로부터 개폐 밸브(40)의 밸브 개도가 소정 개도에 도달할 때까지는, 포화 수증기의 공급량이 서서히 증가하는 초기 운전이 되고, 밸브 개도가 소정 개도에 도달한 시점으로부터는, 포화 수증기의 공급량이 일정하게 되는 정상 운전이 된다.

또, 본 실시 형태에서는, 상기 제2 가열 온도 제어부(52)는, 상기 전환 시점으로부터 소정 시간은, 상술한 바와 같이 상기 제2 온도 센서(T2)의 측정값에 근거하여 제2 가열 온도를 제어하고 있다. 한편, 이 제2 가열 온도 제어부(52)는, 상기 소정 시간이 경과한 시점으로부터는, 과열 수증기의 온도에 근거하여 제2 가열 온도를 제어하도록 구성되어 있다.

이 제어를 위한 구체적인 실시 형태를 설명하면, 예를 들면 유체 도출 포트(22b)나 그 근방에, 해당 유체 도출 포트(22b)로부터 도출되는 과열 수증기의 온도를 측정하는 제3 온도 센서(T3)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 제2 가열 온도 제어부(52)는, 상기 소정 시간이 경과한 시점으로부터는, 상기 제3 온도 센서(T3)의 측정값을 취득하고, 이 측정값에 근거하여, 제2 가열 온도를 제어하도록 구성되어 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 상기 소정 시간은, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 전환 시점으로부터, 제2 가열 요소(22)의 유체 도출 포트(22b)로부터 과열 수증기가 도출될 때까지의 시간으로 설정되어 있다.

다음으로, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환되는 동작에 대해 설명한다.

본 실시 형태의 과열 수증기 생성 장치(100)는, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해진 시점으로부터, 소정 시간 경과 후에, 과열 수증기 생성부(20)로의 포화 수증기의 공급이 정지되도록 구성되어 있다.

여기서, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환하기 위한 조작이란, 예를 들면 유저가, 외부로부터 입력 수단 등을 이용하여 전환 신호를 입력하는 것이나, 공급 상태가 소정 시간 경과한 것을 나타내는 소정 시간 경과 신호를 타이머 등이 출력하는 것 등이다.

보다 상세하게 본 실시 형태에서는, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해지면, 상술한 개폐 밸브 제어부(54)는, 예를 들면 상기 전환 신호나 상기 소정 시간 경과 신호 등을 취득하며, 취득한 시점으로부터 소정 시간은, 개폐 밸브(40)를 열림 상태인 채로 한다. 이것에 의해, 상기 소정 시간에, 수증기 생성부(10)로부터 과열 수증기 생성부(20)로 포화 수증기가 공급된다.

그리고, 상기 소정 시간이 경과하면, 개폐 밸브 제어부(54)는, 개폐 밸브(40)를 열림 상태로부터 닫힘 상태로 전환하고, 이것에 의해, 과열 수증기 생성 장치(100)는, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환된다.

이와 같이 구성된 본 실시 형태에 관한 과열 수증기 생성 장치(100)에 의하면, 수증기 생성부(10)가, 대기 상태에서 미리 수증기를 생성하고 있으므로, 물로부터 과열 수증기를 생성하는 시간 중, 물로부터 수증기를 생성할 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 이것에 의해, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환됨으로써, 종래에 비해 단시간에 과열 수증기를 생성하는 것이 가능해진다.

또, 대기 상태에서는, 수증기의 공급이 정지되어 있으므로, 수증기 생성부(10)가 수증기를 계속 생성할 필요는 없어, 대기 상태에서 소비되는 에너지를 억제할 수 있다.

또, 대기 상태에서 에너지가 소비되는 요인으로서는, 예를 들면 수증기 생성부(10)나 과열 수증기 생성부(20)로부터 예를 들면 단열재를 통하여 방열하는 열량을 보충하도록, 그 열량분의 에너지를 수증기 생성부(10)나 과열 수증기 생성부(20)에 부여하는 것 등을 들 수 있다.

게다가, 대기 상태에서, 제2 가열 온도가, 과열 수증기 생성부(20)에 의해 생성되는 과열 수증기의 온도 또는 그 전후의 온도로 제어되고 있으므로, 포화 수증기가 과열 수증기 생성부(20)에 공급되면, 포화 수증기는 곧바로 가열되기 시작한다. 이것에 의해, 과열 수증기를 생성하는 시간을 보다 짧게 하는 것이 가능해진다.

한편, 제2 가열 온도가 포화 수증기의 온도에 비해 충분히 높기 때문에, 대량의 포화 수증기가 급격하게 과열 수증기 생성부(20)에 흘러 들어가면, 과열 수증기 생성부(20)에는 히트 쇼크가 생겨 버린다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에 관한 과열 수증기 생성 장치(100)에 의하면, 개폐 밸브(40)가, 그 밸브 개도가 제로인 상태로부터 소정 개도까지 서서히 열리도록 제어되고 있으므로, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 시점으로부터, 수증기가 과열 수증기 생성부(20)로 서서히 공급된다. 이것에 의해, 단시간에 과열 수증기를 생성시키면서도, 상술한 히트 쇼크를 경감할 수 있다.

여기서, 본 실시 형태의 제2 가열 온도 제어부(52)는, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 시점으로부터 과열 수증기가 도출될 때까지의 소정 시간은, 제2 온도 센서(T2)의 측정값에 근거하여 제2 가열 온도를 제어하고 있다. 또, 상기 소정 시간이 경과한 시점으로부터는, 제3 온도 센서(T3)의 측정값에 근거하여, 제2 가열 온도를 제어하고 있다.

이것에 의해, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환된 시점으로부터, 과열 수증기가 생성될 때까지 시간차가 생기는 바, 본 실시 형태의 제2 가열 온도 제어부(52)는, 상기 시간차에 대응하여 제2 가열 온도를 정밀도 좋게 제어할 수 있다.

게다가, 조압 밸브(30)가, 과열 수증기 생성부(20)에 공급되는 포화 수증기를 소정 압력으로 조압하고 있으므로, 공급 상태에서, 포화 수증기를 안정적으로 과열 수증기 생성부(20)에 공급할 수 있다. 이것에 의해, 과열 수증기 생성부(20)의 유체 도출 포트로부터 도출되는 과열 수증기도 안정된 유량이 되고, 나아가서는, 유저가 과열 수증기를 안정적으로 사용할 수 있다.

게다가, 공급 상태로부터 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해진 시점으로부터, 소정 시간은, 수증기 생성부(10)로부터 과열 수증기 생성부(20)에 포화 수증기가 공급되므로, 공급 상태에서 고온으로 유지되어 있는 과열 수증기 생성부(20)를 냉각하고 나서, 대기 상태로 전환할 수 있다. 이것에 의해, 과열 수증기 생성부(20)를 대기 상태에서의 설정 온도까지 냉각하여, 과열 수증기 생성 장치(100)의 손상 등을 막을 수 있다.

또, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.

예를 들면, 상기 실시 형태에서는, 각 가열 수단이 유도 가열 방식에 의해 각 가열 요소(要素)를 가열하도록 구성되어 있었지만, 각 가열 수단은, 통전 가열 방식에 의해 각 가열 요소를 가열하도록 구성해도 좋다.

또, 상기 실시 형태의 수증기 생성부는, 물을 가열하여 포화 수증기를 생성하는 것이었지만, 포화 수증기 보다 약간 높은 온도의 과열 수증기를 생성하는 것이라도 좋다.

이 경우, 과열 수증기 생성부는, 수증기 생성부에 의해 생성된 포화 수증기 보다도 약간 높은 온도의 과열 수증기를 더 가열하여, 소정의 온도의 과열 수증기를 생성하도록 구성되어 있으면 좋다.

게다가, 상기 실시 형태의 제1 및 제2 가열 온도 제어부는, 제1 및 제2 가열 요소의 온도를 제1 및 제2 가열 온도로서 제어하는 것이었지만, 예를 들면, 제1 및 제2 가열 수단에 외부로부터 입력되는 설정 온도 등을 제1 및 제2 가열 온도로서 제어하도록 해도 괜찮다.

게다가, 상기 실시 형태의 조압 밸브 제어부는, 포화 수증기가 소정 압력이 되도록, 조압 밸브의 밸브 개도를 소정 개도로 제어하도록 구성되어 있었지만, 예를 들면 포화 수증기의 온도가 소정 온도가 되도록, 조압 밸브의 밸브 개도를 소정 개도로 제어하도록 구성되어 있어도 좋다.

이 경우의 조압 밸브 제어부는, 제1 온도 센서(T1)의 측정값을 포화 수증기의 온도로서 취득하도록 해도 좋고, 도 4에 나타내는 바와 같이, 공급 유로(L)에 마련된 제4 온도 센서(T4)의 측정값을 포화 수증기의 온도로서 취득하도록 해도 좋다.

게다가, 상기 실시 형태에서는, 제어 장치(50)가, 조압 밸브(30)와 개폐 밸브(40)를 각각 제어하도록 구성되어 있었지만, 도 4에 나타내는 바와 같이, 예를 들면 조압 밸브(30)에 개폐 밸브(40)로서의 기능을 발휘시키도록 하여, 제어 장치(50)가, 조압 밸브(30)를 제어하도록 해도 좋다.

구체적인 제어 내용으로서는, 제어 장치(50)가, 조압 밸브(30)를 제어하여, 수증기 생성부(10)로부터 과열 수증기 생성부(20)에 공급되는 포화 수증기의 압력을 서서히 올림으로써, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환되는 제어를 들 수 있다.

상술한 구성에 의하면, 조압 밸브(30)가, 개폐와 조압의 기능을 가지므로, 공급 유로(L)에 마련하는 밸브를 1개로 할 수 있어, 코스트 저감이 가능해진다.

그 외, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.

100 - 과열 수증기 생성 장치
10 - 수증기 생성부
11 - 제1 가열 수단
12 - 제1 가열 요소
20 - 과열 수증기 생성부
21 - 제2 가열 수단
22 - 제2 가열 요소
L - 공급 유로
30 - 조압 밸브
40 - 개폐 밸브
50 - 제어 장치

Claims

물로부터 수증기를 생성하는 유도(誘導) 가열 방식 또는 통전(通電) 가열 방식의 수증기 생성부와,
상기 수증기 생성부에 의해 생성된 수증기가 공급되며, 해당 수증기로부터 과열 수증기를 생성하는 유도(誘導) 가열 방식 또는 통전(通電) 가열 방식의 과열 수증기 생성부와,
상기 수증기 생성부 및 상기 과열 수증기 생성부의 사이에 마련되며, 상기 과열 수증기 생성부로의 상기 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 전환 기구를 구비하며,
상기 전환 기구가 상기 수증기의 공급 또는 그 정지를 전환하는 것에 의해서, 상기 수증기 생성부가 수증기를 생성하고 있는 상태이며, 또한, 상기 수증기의 공급이 정지되어 있는 상태인 대기 상태로부터, 수증기가 상기 과열 수증기 생성부에 공급되는 상태인 공급 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전환 기구는 개폐 밸브이고,
상기 개폐 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하며,
상기 밸브 제어부가, 상기 개폐 밸브를 닫혀 있는 상태로부터 소정의 밸브 개도(開度)까지 서서히 열기 시작함으로써, 상기 대기 상태로부터 상기 공급 상태로 전환되는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 전환 기구는, 상기 수증기 생성부와 상기 과열 수증기 생성부와의 사이에 마련된 조압(調壓) 밸브이고,
상기 조압 밸브를 제어하는 밸브 제어부를 더 구비하며,
상기 밸브 제어부가, 상기 조압 밸브를 제어하는 것에 의해, 대기 상태로부터 공급 상태로 전환됨과 아울러, 상기 과열 수증기 생성부에 공급되는 수증기의 압력을 조정하는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도 및 상기 수증기 생성부의 가열 온도를 제어하는 온도 제어부를 더 구비하며,
상기 온도 제어부는, 상기 대기 상태에서, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도를, 상기 수증기 생성부의 가열 온도 보다도 높은 온도로 제어하고 있는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도를, 상기 대기 상태에서는 상기 과열 수증기 생성부의 온도에 근거하여 제어하고, 상기 공급 상태에서는 상기 과열 수증기의 온도에 근거하여 제어하는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 4에 있어서,
상기 온도 제어부는, 상기 대기 상태로부터 상기 공급 상태로 전환된 시점으로부터 소정 시간 경과 후에, 상기 과열 수증기 생성부의 가열 온도의 제어에 이용하는 온도를, 과열 수증기 생성부의 온도로부터 과열 수증기의 온도로 전환하는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 공급 상태로부터 상기 대기 상태로 전환하기 위한 조작이 행해진 시점으로부터, 소정 시간 경과 후에, 상기 과열 수증기 생성부로의 수증기의 공급이 정지되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 과열 수증기 생성 장치.