JP2000513428A - 蒸気発生器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 加熱本体（１３）を内蔵する型式の蒸気発生器であって、該本体に熱を供給する手段（１９）と、蒸発させるべき水を供給する接続部（３）を有する少なくとも１つの内部キャビティ（１５）と、蒸気に変換された水に対する出口（２）とが設けられた蒸気発生器が提供され、水を供給する蒸気発生器の接続部（３）がキャビティ（１５）の底部に設けられ、該蒸気発生器には、接続部（３）を介して水を供給し且つ排出することも許容する制御システム（４乃至１２）が設けられ、該制御システムは、水の流勤方向に関係なく水に対して一定の供給圧力を保ち得るようにされている。

Description

【発明の詳細な説明】 蒸気発生器 今日、蒸気は、多くの異なる過程にて使用されている。この蒸気は、互いに相 違する性質を有する異なる型式の蒸気発生器内にて発生される。 このように、ある型式の蒸気発生器は、連続的な蒸気発生能力を有する一方、 他の型式のものは、断続的な蒸気発生能力を有している。電気的加熱により、又 は油の燃焼により、若しくはその他のエネルギ源の支援を受けて加熱を行うこと ができる。蒸気発生器がその意図された特定の用途のため、また、予想される寿 命を考慮して、その寸法は更に相違し、また、その蒸気発生器を製造する材料も 相違したものとなる。 主としてオートクレーブ用に意図されたかかる蒸気発生器の一型式において、 内部キャビティを有するアルミニウム製の本体が使用される。このアルミニウム 製本体は加熱され、そうすると、水を本体内のキャビティに噴霧して、その水が 本体と接触するときに蒸発させる。 この解決策の欠点は、蒸気の圧力が噴霧される水量によって制御されることで ある。キャビティ内に過度に多くの水が噴霧されるならば、圧力は過度に高圧と なる。かかる場合、全ての水が直ちに蒸発することはできず、水はキャビティ内 に残りそして後沸騰するから、本体の温度はあまり降下させることができない。 これを防止するためには、本体は堅牢に製造しなければならない。同時に、この 解決策は、蒸気発生器が噴霧ノズルを備え、高圧水への接続部を有することを必 要とする。 別の解決策において、高温度まで加熱され、これにより、エネルギの貯蔵のた めに水が使用される水容器が使用される。より高温の水はより高圧を提供するか ら、かかる蒸気発生器用の水容器は、高圧に耐え得るように製造しなければなら ない。更に、供給された蒸気は高圧及び高温であり、このことは、使用箇所にて 制御の技術的問題を招来する可能性があるということは欠点である。 より初期の別の解決策において、直接的な電気による蒸気の発生は電極によっ て行われ、これによって、蒸気発生器内の水位によって、又は付与された電流に よって蒸気の発生を制御することができる。 この解決策の欠点は、エネルギの貯蔵が蒸気の形態においてのみ行われること と、脱イオン水は過度に低い導電率を有するから、この脱イオン水を使用するこ とができないこととである。 スウェーデン国特許Ｃ−161.717号には、内部キャビティを有する加熱エレメ ントを備える蒸気発生器が記載されており、その内部キャビティには、キャビテ ィ内に配置され且つ内部加熱コイルが設けられたコイルに上方から水が供給され 、容器の底部の上方の短い距離に配置された狭小な水出口と、上方部分に設けら れた、過熱された蒸気用の出口とを備えている。この容器の設計のため、水の流 量の制御は困難となり、また、これと同時に、この蒸気発生器は水を加熱する必 要性のため、かなり大量の熱を供給することを必要とする結果、その水を蒸発さ せ、更に、発生した蒸気を過熱することになる。 本発明の目的は、極めて小型のオートクレーブに対し蒸気を提供することを目 的とし、このため、小型で且つ軽量であると同時に、限られた電気的接続効果で 瞬間的に多量に排出する能力を有する、蒸気発生器を提供することである。蒸気 が主としてその内部で使用されるオートクレーブは、それ自体、極めて小型であ るから、蒸気発生器は、常時、正確な蒸気圧力を提供し得るものである。 最後に、この蒸気発生器は、純水と用いて作動するであろうし、更に、安価に 製造し得るものであろう。 こうした特性は、請求の範囲に記載した特徴が付与された蒸気発生器により実 現される。 以下に、添付図面に図示した１つの実施の形態に開して、本発明を説明する。 図１は、本発明による蒸気発生器と、該蒸気発生器に水を供給すべく該発生器 に接続された構成要素との回路図である。 図２は、図３の線Ｂ−Ｂに沿った当該蒸気発生器の断面図である。 図３は、図２の線Ａ−Ａに沿った本発明の蒸気発生器の縦断面図である。 図４は、図３の線Ｃ−Ｃに沿った縦断面図である。 図１には、ブロックとして示した蒸気発生チャンバ１３を有する蒸気発生器１ が概略図で示してあり、このチャンバには蒸気出口２が設けられている。該蒸気 発生チャンバ１３の下方部分には、一定の圧力を保つタンク５から導管４を介し て水を供給し、また、戻しタンク６に排水する接続部３が設けられている。 導管４には、作動弁７が設けられている。また、該作動弁と直列に配置された 絞り部分７ａを備える一方、その内部に配置された逆止弁９を有する戻し導管８ が導管４に接続されて、絞り部分７ａ及び作動弁７を跨いで架橋している。この ようにして形成された流量の制御は、好ましくは一定の流量の制御である。一方 、一定の圧力を保つタンク５は圧力センサ１０に、及び弁により制御される水接 続部１１に接続されている。圧力を保つタンク５には、そのタンク内の圧力及び 蒸気発生チャンバへの水の供給を制御する弁装置１２が設けられている。 図２乃至図４には、概略図的で且つ接続部及び加熱手段が除かれた当該蒸気発 生チャンバが、異なる断面図で示してある。 このように、図２には、蒸気発生器１で蒸気発生チャンバとして機能する加熱 本体１３を、図３の線Ｂ−Ｂに沿った断面図で示してある一方、図３には、図２ の線Ａ−Ａに沿った縦断面図が示してあり、また、図４には、図３の線Ｃ−Ｃに 沿った断面図が示してある。 図示した実施の形態において、加熱本体１３は、好ましくはアルミニウム又は 同様の熱伝導性質を有する別の材料で出来た押出し成形プロファイル１４から成 っている。図示した非限定的な実施の形態において、中央の位置に配置され、略 鍵穴の形状をした蒸気発生チャンバ１５が該プロファイルを貫通して長手方向に 伸長している。該蒸気発生チャンバは、入口接続部３に連通する下方部分１６と 、略垂直に配置されたスロット状の狭小な部分１７と、蒸気出口２が接続された 上方のより大型の部分１８とを備えている。また、図示しない電気式投入ヒータ を受け入れ、又は加熱媒体の貫流を許容する通路１９も該プロファイルを貫通し て更に伸長している。図示した実施の形態において、加熱チャンバは、好ましく ははんだ付けし、好ましくは押出し成形した切妻壁状部分（gable）２０ａ、２ ０ｂにより切妻壁状部分にて閉じられる。図示した実施の形態（図４の参照符号 ２０ａ）において、該切妻壁状部分には、加熱目的のための通路１９に対応する 通路１９ａが設けられている。反対側の切妻壁状部分２０ｂにおいて、蒸気出口 ２に対する開口部がさらに設けられている。該加熱本体は、はんだ付けによっ て相互に接続されることが好ましい部品から更に成るようにすることができる。 蒸気発生チャンバ１５の内部には、インサート２１が設けられており、該イン サートにより、下方部分１６の底部は水に対する中央入口及び出口３に向けた方 向に傾斜している。 作動時、アルミニウム等で製造された加熱本体１３を最初にエネルギを貯蔵し 得るように水の蒸発温度よりも高い温度まで加熱する。 正確な温度に達したとき、弁７の制御の下、蒸気発生チャンバ内の下方部分１ ６の底部から接続部３を通じて水が導入される。この水は、スロット状の部分１ ７を通って上方に上昇し、その水は、主として、スロットの側部と接触すること により蒸発される。 スロット壁は熱いので、いわゆるライデンフロスト効果によって熱伝導が妨げ られる虞れがあるが、これは、２つの異なる方法にて防止することができる。こ の目的のため、スロット壁には、毛細管効果を有し且つ当該加熱本体１３の材料 よりも熱伝導率が小さい被覆を施すことができる。これにより、水が被覆面上に 気体膜を形成することはないが、水は毛細管作用によって金属へ導かれることが できる。スロットの中心線に向けて内方に突き出す、図示しない隆起或いは突起 を壁に設けることにより同一の効果が得られる。該隆起は、該隆起の頂部及び底 部にて異なる速度にて冷却される。この理由のため、頂部と底部との間には、蒸 発に適した温度を有する位置が常に存在する。垂直面にて蒸発が行われると、熱 伝導を低下させる気体膜はより容易に分解される。 加熱本体１３に対して使用されるアルミニウムのような材料は熱伝導性が優れ ているため、加熱本体内に蓄えられたエネルギは水を極めて迅速に蒸気に変換す ることができる。蒸気発生器が過負荷となり、これにより、冷却し、その結果、 水が蒸気出口２を通って蒸気発生器１から出ることがないことを確実にするため 、スロット状の分１７内の水位を制御する。水が許容される最高水位に達したと きに、入口弁７を閉じる。この管理は、スロットの領域内の温度を測定すること により実行することができる。温度が再度、所望の値まで上昇し、このため、水 がスロット内で低下したとき、弁７を再度、開く。 蒸気発生器には、弁７と、絞り部分７ａと、逆止弁９との協働により、水が所 定の水圧にて供給され、また、また圧力チャンバ５から加圧するこにより、その 蒸気圧が維持される。蒸気の消費量が蒸気発生器の能力を上廻る限り、その蒸気 の消費量が蒸気発生チャンバ内の水位を制御することになる。 蒸気の排出が減少し又は完全に遮断されたならば、そのときの作用圧力のため 、水は接続部３、戻しタンク６、導管４及び通常は開いている弁７を介して圧力 を保つタンク５に戻される。蒸気発生チャンバの底部は、インサート２１が存在 するため、出口３に向けて傾斜している結果、全部の水は、完全に流れ出て、空 所等に留まることはない。弁７を閉じた場合であっても、蒸気発生チャンバ内の 水は導管８及び逆止弁９を介して排出される。 遮断された蒸気発生器が乾いているということは、腐食の虞れを軽減すること になる。 本発明は、図面に図示し且つ該図面に関して説明した実施の形態にのみ限定さ れるものではなく、請求の範囲に記載した範囲内で変形例及び改変例が可能であ る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ， ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，Ｆ Ｉ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ， ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，Ｍ Ｘ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ， ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．加熱本体（１３）を備えた型式の蒸気発生器であって、該本体が、該本体 に熱を供給する手段（１９）と、蒸発させるぺき水を供給する接続部（３）が設 けられた少なくとも１つの内部キャビティ（１５）と、蒸気に変換された水のた めの出口（２）とを備えている蒸気発生器において、 水を供給する蒸気発生器の接続部（３）がキャビティ（１５）の底部に設けら れ、該蒸気発生器には、接続部（３）を介して水を供給し且つ水を排出すること も許容し、水の流動方向に関係なく水に対して一定の供給圧力を保ち得るように された制御システム（４乃至１２）が設けられることを特徴とする蒸気発生器。 ２．請求項１に記載の蒸気発生器において、 制御システムが加熱本体に設けられた水の出口（３）から該加熱本体の内部キ ャビティ（１５）への水の供給の流れを制御する手段（７、７ａ、９）を備えて いることを特徴とする蒸気発生器。 ３．請求項１又は２に記載の蒸気発生器において、 出口（３）には、制御システム（４乃至１２）が止められたとき、加熱本体の キャビティ（１５）から排液する排液弁（９）が設けられることを特徴とする蒸 気発生器。 ４．請求項１乃至３の何れかに記載の蒸気発生器において、 加熱本体のキャビティ（１５）が出口接続部（３）に向けて傾斜する底部（２ １）を有することを特徴とする蒸気発生器。 ５．請求項１に記載の蒸気発生器において、 加熱本体のキャビティ（１５）が略垂直面を有する部分（１７）を備え、加熱 本体と水との間にて該部分を介して蒸発のための実質的な熱伝導が為されること を特徴とする蒸気発生器。 ６．請求項５に記載の蒸気発生器において、 加熱本体のキャビティ（１５）が、蒸発が為される箇所である、部分（１６、 １７）において加熱本体の容積と比較して、極めて小さい容積を有し、蒸発のた め少量の水のみが加熱されればよく、これにより、出口を介してチャンバから出 るであろう加熱後の戻り水の量が少量となるようにしたことを特徴とする蒸気発 生器。 ７．請求項５又は６に記載の蒸気発生器において、 加熱本体の少なくとも主要な蒸気発生部分（１７）における表面が、加熱本体 の材料よりも熱伝導率が小さい多孔性被覆を有することを特徴とする蒸気発生器 。 ８．請求項５乃至７の何れかに記載の蒸気発生器において、 加熱本体のキャビティ（１５）の壁には、少なくとも蒸発が為される部分（１ ７）において、内方に突き出す隆起が設けられており、該隆起は、該隆起の頂部 及び底部が異なる状態にて冷却されることにより、水を蒸発させるのに適した領 域を常に提供し得るようにされることを特徴とする蒸気発生器。 ９．請求項１乃至８の何れかに記載の蒸気発生器において、 キャビティの蒸発部分（１７）の壁の温度を管理する手段が、該キャビティ内 の水位を判断し得るように接続部（３）の付近に配置されることを特徴とする蒸 気発生器。 １０．請求項１乃至９の何れかに記載の蒸気発生器において、 加熱本体のキャビティ（１５）からの出口（３）への接続部にて、キャビティ から流れ出る加熱水を蓄え得るようにされた容積を有する戻しタンク（６）が設 けられることを特徴とする蒸気発生器。 １１．請求項１乃至１０の何れかに記載の蒸気発生器において、 加熱本体（１３）が押出し成形されることを特徴とする蒸気発生器。 １２．請求項１乃至１１の何れかに記載の蒸気発生器において、 加熱本体（１３）が、はんだ付けにより相互に接続された部分（２０ａ、２０ ｂ）を有することを特徴とする蒸気発生器。