(57)【要約】【課題】蒸気をより効率的に発生させることのできる蒸発器を提供すること。【解決手段】蒸発器２１は、圧力容器と、圧力容器の内部に水平方向に延びると共に高さ方向に多段に配置され、熱源流体を流通させる複数のチューブ１０１からなるチューブ群１００と、チューブ群１００よりも上方に配置され、チューブ群１００に水を噴霧する噴霧ノズル２３と、を備え、チューブ群１００の一部のチューブ１０１は、チューブ１０１の下部面に設けられ、表面に付着した水をチューブ１０１の下部面において長さ方向に分散させるように誘導する噴霧水誘導部１０２を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器と、
前記圧力容器の内部に水平方向に延びると共に高さ方向に多段に配置され、熱源流体を流通させる複数のチューブからなるチューブ群と、
前記チューブ群よりも上方に配置され、前記チューブ群に水を噴霧する噴霧ノズルと、を備え、
前記チューブ群の一部のチューブは、該チューブの下部面に設けられ、表面に付着した水を該チューブの下部面において長さ方向に分散させるように誘導する噴霧水誘導部を備える蒸発器。
【請求項２】
前記噴霧水誘導部は、前記チューブの下部面に、長さ方向に所定間隔をあけて配置される板状部材により構成される請求項１に記載の蒸発器。
【請求項３】
前記板状部材は、前記チューブの下端面に、該チューブの長さ方向に沿って設けられる請求項２に記載の蒸発器。
【請求項４】
前記チューブ群は、複数のチューブユニットからなり、
複数の前記チューブユニットは、それぞれ、複数段複数列に配列された複数のチューブにより構成される請求項１〜３のいずれかに記載の蒸発器。
【請求項５】
前記複数のチューブユニットは、上段に配置される上段ユニットと、上段ユニットの下方に配置される下段ユニットと、を含み、
前記噴霧水誘導部は、少なくとも上段ユニットにおける最下段のチューブに設けられる請求項４に記載の蒸発器。
【請求項６】
前記チューブ群は、複数の前記チューブユニットのうちの隣り合う２つのチューブユニットを構成する複数のチューブのそれぞれが、Ｕ字状に湾曲されたＵ字管により構成される連結チューブユニットを含む請求項４又は５に記載の蒸発器。
【請求項７】
前記連結チューブユニットを構成する２つの前記チューブユニットが水平方向に並ぶように配置される請求項６に記載の蒸発器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気を発生させる蒸発器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、蒸気発生装置として、工場等で発生する廃熱のエネルギーを効率よく回収することを可能にするために、燃料を用いずに蒸気を発生させることができるエネルギー効率の高い蒸気発生装置が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、比較的低い温度の温水を熱源として蒸気を発生させることができる蒸気発生装置として、圧力容器と、その内部を貫通するように配置される複数のチューブとを備えるシェルアンドチューブ型の蒸発器を備える蒸気発生装置も提案されている。シェルアンドチューブ型の蒸発器によれば、例えば、ガスエンジンのジャケット冷却水（約９１℃）を熱源としてチューブに流通させると共に、圧力容器の内部において、約８２℃の水をチューブに噴霧することによって、ガスエンジンによって発電機を駆動させるのと同時に蒸気を発生させることが可能となる。この場合、チューブ表面に薄い液膜を形成させることで、チューブ内を流通する熱源と、噴霧される水の温度との差が約９℃と比較的小さくても、蒸気を発生させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−６２６６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このようなシェルアンドチューブ型の蒸発器において、効率的に蒸気を発生させるためには、タンクの内部に多くのチューブを配置して伝熱面積を増加させると共に、チューブの表面に均一に液膜を形成する必要がある。
しかしながら、タンクの内部に多くのチューブを配置した場合、上段に配置されるチューブに比して下段に配置されるチューブには、噴霧された水が均等に降下しにくい。その結果、チューブの表面に好適に液膜を形成できず、蒸気を効率的に発生させることができない場合があった。
【０００６】
従って、本発明は、蒸気をより効率的に発生させることのできる蒸発器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、圧力容器と、前記圧力容器の内部に水平方向に延びると共に高さ方向に多段に配置され、熱源流体を流通させる複数のチューブからなるチューブ群と、前記チューブ群よりも上方に配置され、前記チューブ群に水を噴霧する噴霧ノズルと、を備え、前記チューブ群の一部のチューブは、該チューブの下部面に設けられ、表面に付着した水を該チューブの下部面において長さ方向に分散させるように誘導する噴霧水誘導部を備える蒸発器に関する。
【０００８】
また、前記噴霧水誘導部は、前記チューブの下部面に、長さ方向に所定間隔をあけて配置される板状部材により構成されることが好ましい。
【０００９】
また、前記板状部材は、前記チューブの下端面に、該チューブの長さ方向に沿って設けられることが好ましい。
【００１０】
また、前記チューブ群は、複数のチューブユニットからなり、複数の前記チューブユニットは、それぞれ、複数段複数列に配列された複数のチューブにより構成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記複数のチューブユニットは、上段に配置される上段ユニットと、上段ユニットの下方に配置される下段ユニットと、を含み、前記噴霧水誘導部は、少なくとも上段ユニットにおける最下段のチューブに設けられることが好ましい。
【００１２】
また、前記チューブ群は、複数の前記チューブユニットのうちの隣り合う２つのチューブユニットを構成する複数のチューブのそれぞれが、Ｕ字状に湾曲されたＵ字管により構成される連結チューブユニットを含むことが好ましい。
【００１３】
また、前記連結チューブユニットを構成する２つの前記チューブユニットが水平方向に並ぶように配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の蒸発器によれば、蒸気をより効率的に発生させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】蒸気発生装置の概略を示す図である。
【図２】第１実施形態に係る複数の蒸発タンクからなる缶体部を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る蒸発タンクの幅方向断面図であり、図２のＸ−Ｘ線断面を示す図である。
【図４】第１実施形態に係る蒸発タンクの奥行き方向断面図であり、図２のＹ−Ｙ線断面を示す図である。
【図５】図４のＡ部分を拡大して示す図である。
【図６】第２実施形態に係る複数の蒸発タンクからなる缶体部を示す斜視図である。
【図７】第２実施形態に係る蒸発タンクの幅方向断面図であり、図６のＸ−Ｘ線断面を示す図である。
【図８】第２実施形態に係る蒸発タンクの奥行き方向断面図であり、図６のＹ−Ｙ線断面を示す図である。
【図９】図８のＡ部分を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい各実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の蒸発器の一実施形態としての蒸気発生装置の概略を示す図である。
第１実施形態の蒸気発生装置１は、工場等において発生する廃温水等の比較的低温の熱源流体を利用して低圧の蒸気を発生させる。
【００１７】
この蒸気発生装置１は、図１〜図３に示すように、缶体部２と、缶体部２に設けられる蒸気導出部２４と、缶体部２の内部に配置されるチューブ群１００及び噴霧ノズル２３と、を備える。また、蒸気発生装置１は、温水供給ラインＬ１と、温水排出ラインＬ２と、蒸気導出ラインＬ３と、噴霧水ラインＬ４と、連続ブローラインＬ５と、濃縮ブローラインＬ６と、補給水ラインＬ７と、バイパスラインＬ８と、給水熱交換器３と、を備える。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
【００１８】
缶体部２は、複数の蒸発タンク２１と、１つの水ヘッダ２２と、水位センサ２７と、を備える。複数の蒸発タンク２１は、圧力容器の内部に複数のチューブ１０１を配置して構成され、それぞれ、蒸気を発生させる「蒸発器」として機能する。
水ヘッダ２２は、複数の蒸発タンク２１の下方に配置される。水ヘッダ２２は、蒸発タンク２１の内部で蒸気にならなかった水を貯留する。
【００１９】
水位センサ２７は、水ヘッダ２２の内部に貯留される水の水位を検出する。本実施形態では、水位センサ２７は、筒状の本体２７１と、この本体２７１の内部に配置される複数の電極棒２７２と、を備えるレベルスイッチとして構成されている。本体２７１は、水ヘッダ２２と同じ位の高さの位置に配置される。本体２７１の下端部は、後述の噴霧水ラインＬ４を介して水ヘッダ２２の下端部に接続される。また、本体２７１の上端部は、後述の蒸気導出ラインＬ３に接続される。これにより、筒状の本体２７１の内部の水位は、水ヘッダ２２の内部の水位と等しくなる。
【００２０】
蒸気導出部２４は、複数の蒸発タンク２１それぞれの上部に設けられる。この蒸気導出部２４は、蒸発タンク２１で生成された蒸気を導出する。
【００２１】
チューブ群１００は、複数のチューブ１０１により構成される。チューブ群１００を構成する複数のチューブ１０１は、蒸発タンク２１の内部に水平方向に延びて配置される。これらのチューブ１０１の内部には、熱源となる温水が流通する。
【００２２】
噴霧ノズル２３は、チューブ群１００の上方に配置される。この噴霧ノズル２３は、チューブ群１００に向けて水を噴霧する。
以上の缶体部２、蒸気導出部２４、チューブ群１００及び噴霧ノズル２３の具体的な構成については、後述する。
【００２３】
温水供給ラインＬ１は、チューブ群１００に熱源流体としての温水を供給する。温水供給ラインＬ１の上流側は、温水を供給する廃熱源に接続される。温水供給ラインＬ１の下流側は、チューブ群１００を構成する複数のチューブ１０１うちの一部のチューブ１０１の一端側に接続される。
【００２４】
温水排出ラインＬ２は、チューブ群１００を流通し、熱源として利用された温水を外部に排出する。温水排出ラインＬ２の上流側は、チューブ群１００を構成する複数のチューブ１０１うちの一部のチューブ１０１の他端側に接続される。
【００２５】
蒸気導出ラインＬ３は、蒸発タンク２１において発生した蒸気を導出する。蒸気導出ラインＬ３の上流側は、蒸気導出部２４に接続される。蒸気導出ラインＬ３の下流側は、エゼクタや蒸気圧縮機等（図示せず）に接続される。
【００２６】
噴霧水ラインＬ４は、水ヘッダ２２と、噴霧ノズル２３とを接続し、水ヘッダ２２に貯留された水を、噴霧水として噴霧ノズル２３に供給する。噴霧水ラインＬ４には、噴霧水ポンプ４１が配置されている。
噴霧水ポンプ４１は、水ヘッダ２２に貯留された水を噴霧ノズル２３まで汲み上げる。
【００２７】
連続ブローラインＬ５及び濃縮ブローラインＬ６は、噴霧水ラインＬ４から分岐する。連続ブローラインＬ５及び濃縮ブローラインＬ６は、水ヘッダ２２に貯留された水の一部を排水する。連続ブローラインＬ５及び濃縮ブローラインＬ６には、それぞれバルブ５１及びバルブ６１が配置される。本実施形態では、バルブ５１及びバルブ６１は、電磁弁により構成される。
【００２８】
補給水ラインＬ７は、水ヘッダ２２と、補給水を貯留している補給水タンク等（図示せず）と、を接続する。補給水ラインＬ７は、水ヘッダ２２に補給水を供給する。この補給水ラインＬ７には、補給水ポンプ７１及び逆止弁７２が配置される。
補給水ポンプ７１は、補給水タンク等から供給された補給水を昇圧して水ヘッダ２２の内部に供給する。逆止弁７２は、補給水ラインＬ７の上流側への補給水の逆流を遮断すると共に、所定の圧力以上の水圧を受けた場合に補給水ラインＬ７による水ヘッダ２２への補給水の供給を許容する。
【００２９】
バイパスラインＬ８は、温水供給ラインＬ１と温水排出ラインＬ２とを接続し、温水供給ラインＬ１を流通する温水を、チューブ群１００を介さずに温水排出ラインＬ２にバイパスさせる。バイパスラインＬ８と温水供給ラインＬ１との接続部分には、三方弁８１が配置される。三方弁８１は、温水供給ラインＬ１を流通する温水の流路を、チューブ群１００側又はバイパスラインＬ８側に切り替える。
【００３０】
給水熱交換器３は、温水排出ラインＬ２を流通する温水と補給水ラインＬ７を流通する補給水との間で熱交換を行う。これにより、水ヘッダ２２に供給される補給水は、温水排出ラインＬ２を流通する温水により予熱される。
【００３１】
次に、缶体部２、蒸気導出部２４、チューブ群１００及び噴霧ノズル２３の構成につき、図２〜図５を参照しながら説明する。
図２は、本実施形態の缶体部２を示す斜視図である。図３は、図２のＸ−Ｘ線断面図において一つの蒸発タンク２１を示した図である。図４は、図２のＹ−Ｙ線断面図であり、一つの蒸発タンク２１を示した図である。図５は、図４のＡ部分を拡大して示す図である。
【００３２】
本実施形態では、缶体部２は、４つの蒸発タンク（蒸発器）２１と、１つの水ヘッダ２２と、を備える。
蒸発タンク２１は、図２及び図３に示すように、高さ方向ＨＤの長さ（高さ）及び幅方向ＷＤの長さ（幅）が奥行き方向ＬＤの長さ（奥行き）よりも短い直方体形状に形成される。複数の蒸発タンク２１は、幅方向ＷＤに連結される。
【００３３】
水ヘッダ２２は、蒸発タンク２１の奥行き方向ＬＤの中央領域の下方に配置される。本実施形態では、水ヘッダ２２は、複数の蒸発タンク２１の幅方向ＷＤに亘って延びる円筒形状に形成される。
【００３４】
以上の蒸発タンク２１と水ヘッダ２２とは、複数の配管２６を介して接続される。より具体的には、複数の配管２６の上端部は、それぞれ、複数の蒸発タンク２１の下面に接続される。また、複数の配管２６の下端部は、水ヘッダ２２の周面の上部に接続される。
【００３５】
蒸気導出部２４は、蒸発タンク２１の幅方向ＷＤの中央領域で、かつ、蒸発タンク２１の奥行き方向ＬＤの中央領域に設けられている。
【００３６】
チューブ群１００は、複数のチューブユニット１１０からなる。そして、複数のチューブユニット１１０は、それぞれ、蒸発タンク２１の奥行き方向ＬＤに延びると共に、複数段複数列に配列された複数のチューブ１０１により構成される。
【００３７】
チューブユニット１１０は、上段に配置される上段ユニット１１０ａと、上段ユニット１１０ａの下方に配置される下段ユニット１１０ｂと、を含む。本実施形態では、チューブ群１００は、３つの上段ユニット１１０ａと、３つの下段ユニット１１０ｂと、を有する。
また、図４に示すように、複数のチューブユニット１１０のうちの隣り合う２つのチューブユニット１１０（本実施形態では、上段ユニット１１０ａと、この上段ユニット１１０ａの下方に位置する下段ユニット１１０ｂ）は、複数のチューブ１０１がＵ字状に湾曲されたＵ字管により構成される連結チューブユニットとなっている。本実施形態では、チューブ群１００は、３組の連結チューブユニットにより構成される。
【００３８】
上段ユニット１１０ａと下段ユニット１１０ｂとの間の距離（上段ユニット１１０ａの最下段のチューブ１０１と下段ユニット１１０ｂの最上段のチューブ１０１との間の距離）は、チューブユニット１１０内において隣り合う２つのチューブ１０１の間の距離よりも長くなっている。また、幅方向ＷＤに隣り合う２つのチューブユニット１１０の間の距離も、チューブユニット１１０内において隣り合う２つのチューブ１０１の間の距離よりも長くなっている。
【００３９】
以上のチューブ群１００において、このチューブ群１００を構成する複数のチューブ１０１のうちの一部のチューブ１０１は、図３〜図５に示すように、噴霧水誘導部１０２を備える。噴霧水誘導部１０２は、チューブ１０１の下部面に設けられ、チューブ１０１の表面に付着した水をチューブ１０１の下部面において長さ方向に分散させるように誘導する。
尚、チューブ１０１の下部面とは、水平方向に延びるチューブ１０１を長さ方向に視た場合における上下方向の中央部よりも下方の領域（チューブ１０１の下半分の領域）を指す。
【００４０】
噴霧水誘導部１０２は、図５に示すように、チューブ１０１の下部面に、長さ方向に所定間隔をあけて配置される板状部材により構成される。より詳細には、板状部材は、チューブ１０１の下端面に、チューブ１０１の長さ方向に沿って設けられる。隣り合って設けられる２つの板状部材の間の長さＤ１は、板状部材の長さＤ２よりも短く設定される。板状部材は、例えば、チューブ１０１と同じ材料の金属部材により形成され、チューブ１０１に溶接等により接合されて取り付けられる。
【００４１】
本実施形態では、噴霧水誘導部１０２は、上段ユニット１１０ａにおける最下段のチューブ１０１に設けられる。より具体的には、チューブユニット１１０は、複数のチューブ１０１が千鳥配置となるように配置されており、噴霧水誘導部１０２は、千鳥配置を構成する各列の最下段のチューブ１０１に設けられる。
噴霧水誘導部１０２は、少なくとも上段ユニット１１０ａにおける最下段のチューブ１０１に設けられればよく、最下段のチューブ１０１以外のチューブ１０１に設けられていてもよい。
【００４２】
次に、チューブ群１００における温水の流れについて説明する。本実施形態では、チューブ群１００は、３組の連結チューブユニットにより構成される。そして、チューブ群１００と蒸発タンク２１とは、Ｕ字に形成されたチューブ１０１の両端部（つまり、Ｕ字部分とは反対側の端部）において、接合される。具体的には、チューブ１０１の先端部を蒸発タンク２１の端板（管板）の管穴に挿入して、シール溶接により漏れ止めする。
また、蒸発タンク２１におけるチューブ１０１が接合された側の端部には、温水供給ラインＬ１及び温水排出ラインＬ２が接続されるケース体２５が設けられる。このケース体２５は、チューブユニット１１０に対する分配ヘッダ又は集合ヘッダとして機能する。
【００４３】
温水供給ラインＬ１から供給される温水は、ケース体２５を経由してチューブ群１００に導入され、また、チューブ群１００を流れた温水は、ケース体２５を経由して温水排出ラインＬ２から排出される。
ケース体２５の内部には、上段ユニット１１０ａと下段ユニット１１０ｂとを区画する仕切りが設けられる。また、下段ユニット１１０ｂにおいては、温水供給ラインＬ１から温水が導入される下段ユニット１１０ｂと、その他の２つの下段ユニット１１０ｂとを区画する仕切りが設けられる。更に、上段ユニット１１０ａにおいては、温水排出ラインＬ２に接続される上段ユニット１１０ａと、その他の２つの上段ユニット１１０ａとを区画する仕切りが設けられる。
【００４４】
温水供給ラインＬ１から供給された温水は、図２に示すように、ケース体２５を通じて３つの下段ユニット１１０ｂのうちの１つの下段ユニット１１０ｂ（本実施形態では、図２及び図３に示す最も右側の下段ユニット１１０ｂ）に導入される。そして、下段ユニット１１０ｂに導入された温水は、下段ユニット１１０ｂを奥行方向ＬＤ奥側に流れた後、この下段ユニット１１０ｂと連結チューブユニットを構成する上段ユニット１１０ａを手前側に流れる。上段ユニット１１０ａを流れた温水は、次いで、ケース体２５を経由して隣り合う上段ユニット１１０ａ（図２及び図３に示す中央の上段ユニット１１０ａ）に導入される。そして、中央の上段ユニット１１０ａを流れた温水は、中央の下段ユニット１１０ｂを流れ、再びケース体２５を経由して中央の下段ユニット１１０ｂに隣り合う下段ユニット１１０ｂ（図２及び図３に示す最も左側の下段ユニット１１０ｂ）に導入される。そして、温水は、最も左側の下段ユニット１１０ｂ及び上段ユニット１１０ａを流れた後、ケース体２５及び温水排出ラインＬ２を通じて排出される。
【００４５】
噴霧ノズル２３は、蒸発タンク２１の幅方向ＷＤの中央領域に、蒸発タンク２１の奥行き方向ＬＤに所定の間隔をあけて複数配置されている。本実施形態においては、噴霧ノズル２３は、蒸気導出部２４の奥側及び手前側に２つ配置されている。噴霧ノズル２３の噴霧角は広角であり１８０°に近い。
【００４６】
本実施形態の蒸気発生装置１は、次のように動作する。
まず、廃熱源から熱源となる例えば９０℃程度の温水が、温水供給ラインＬ１を通じてチューブ群１００（チューブ１０１）に供給される。チューブ群１００に供給された温水は、蒸発タンク２１の内部を流通する。
一方、蒸発タンク２１の内部においては、噴霧ノズル２３からチューブ群１００に向けて、噴霧水が噴霧される。また、蒸発タンク２１の内部は、負圧（例えば、−０．０４３ＭＰａＧ）に維持されている。これにより、チューブ１０１を流通する温水は、噴霧水によって熱を奪われて８５℃程度まで降温し、温水排出ラインＬ２を通じて排出される。
【００４７】
また、温水が流通するチューブ１０１には、噴霧ノズル２３から８０℃程度の水が噴霧されることで、表面に薄い液膜が形成される。このように、負圧に維持された状態において、チューブ１０１の表面に薄い液膜が形成されることによって、チューブ１０１内を流通する温水と、噴霧ノズル２３によって噴霧される水との温度差が比較的小さい場合（例えば、約９℃）であっても効率的に蒸気を発生させることが可能になる。
【００４８】
ここで、蒸発タンク２１の内部に多くのチューブ１０１が配置された場合、上段に配置されるチューブ１０１に比して下段に配置されるチューブ１０１には、噴霧された水が均等に降下しにくくなってしまう。噴霧された水が均一に降下しないと、下段に配置されたチューブ１０１の表面に好適に液膜を形成できず、蒸気を効率的に発生させることができなくなる。特に、本実施形態では、上段ユニット１１０ａと下段ユニット１１０ｂとの間に所定の間隔が生じており、このように、上下方向に隣り合って配置されるチューブ１０１同士の距離が大きくなると、噴霧された水が均一に降下しにくくなる。
【００４９】
そこで、本実施形態では、上段ユニット１１０ａにおける最下段のチューブ１０１を、チューブ１０１の下部面に設けられ、表面に付着した水をチューブの下部面において長さ方向に分散させるように誘導する噴霧水誘導部１０２を含んで構成した。これにより、噴霧水誘導部１０２を有するチューブ１０１においては、当該チューブ１０１の表面に付着した水を、下部面において長さ方向に分散するように誘導できるので、当該チューブ１０１から下方に滴下される液滴を、チューブ１０１の長さ方向に分散した状態で滴下させることができる。よって、噴霧水誘導部１０２を有するチューブ１０１の下方に配置された下段ユニット１１０ｂの最上段に配置されたチューブ１０１に対して、長さ方向に分散された状態で均等に液滴が滴下されるので、この下方に配置されたチューブの表面に満遍なく液膜が形成される。
【００５０】
蒸発タンク２１の内部で発生した蒸気は、蒸気導出部２４から導出され、蒸気導出ラインＬ３を通じてエゼクタや蒸気圧縮機等に供給される。
蒸発タンク２１の内部で蒸気にならなかった水は、水ヘッダ２２に貯留される。水ヘッダ２２に貯留された水は、噴霧水ラインＬ４を通じて、噴霧水ポンプ４１によって噴霧ノズル２３まで汲み上げられ、再びチューブ１０１に噴霧される。
【００５１】
連続ブローラインＬ５及び濃縮ブローラインＬ６は、水ヘッダ２２に貯留されたボイラ水を排水する。連続ブローラインＬ５は、バルブ５１を所定の閉弁時間と開弁時間で繰り返し開閉することによって、補給水量に対して一定割合のボイラ水を常に排出する。濃縮ブローラインＬ６は、水ヘッダ２２に貯留されたボイラ水の濃縮度を電気伝導率センサ（図示せず）により監視し、上限濃縮度を超えた場合にバルブ６１を開放し、下限濃縮度未満になった場合にバルブ６１を閉鎖する。
【００５２】
噴霧水ラインＬ４と水ヘッダ２２との間を循環する水が少なくなった場合（水位センサ２７で検出される水位が所定の水位を下回った場合）には、補給水ラインＬ７から水ヘッダ２２に補給水が補給される。給水タンク等から送られる補給水は、例えば、約２０℃である。補給水ラインＬ７から送られる低温の補給水は、給水熱交換器３において、温水排出ラインＬ２を流通する温水との熱交換により予熱され、例えば、約４０℃へ昇温される。
【００５３】
以上説明した本実施形態の蒸気発生装置１によれば、以下のような効果を奏する。
【００５４】
蒸発器（蒸発タンク２１）は、圧力容器と、その内部に多段に配置され、熱源流体を流通させる複数のチューブ１０１からなるチューブ群１００と、チューブ群１００に水を噴霧する噴霧ノズル２３と、一部のチューブ１０１の下部面に設けられ、表面に付着した水をチューブ１０１の下部面おいて長さ方向に分散させるように誘導する噴霧水誘導部１０２と、を含んで構成される。これにより、噴霧水誘導部１０２を有するチューブ１０１においては、当該チューブ１０１の表面に付着した水は、下部面において長さ方向に分散するように誘導され、当該チューブ１０１から下方に滴下される液滴は、チューブ１０１の長さ方向に分散した状態で滴下される。よって、噴霧水誘導部１０２を有するチューブ１０１の下方に配置されたチューブ１０１に対して、長さ方向に分散された状態で均等に液滴が滴下されるので、この下方に配置されたチューブ１０１の表面に満遍なく液膜が形成される。その結果、シェルアンドチューブ型の蒸発器における蒸気の生成効率をより向上させることができる。
【００５５】
噴霧水誘導部１０２は、チューブ１０１の下部面に、長さ方向に所定間隔をあけて配置される板状部材により構成される。これにより、チューブ１０１の表面に付着した水は、下部面において板状部材に誘導されるので、所定間隔をあけて配置された板状部材の間隔で液滴を滴下させることができる。
【００５６】
板状部材は、チューブ１０１の下端面に、チューブ１０１の長さ方向に沿うように配置される。これにより、チューブ１０１の下端面でチューブ１０１に付着した水が誘導されて液滴が形成されるので、噴霧水誘導部１０２を有するチューブ１０１における液膜の形成の阻害を防止することができる。
【００５７】
隣り合って設けられる２つの板状部材の間の長さＤ１は、板状部材の長さＤ２よりも短く設定される。これにより、板状部材に誘導された水は、２つの板状部材の間の隙間部分に誘導されて液滴が形成される。よって、チューブ１０１の長さ方向に所定間隔をあけて配置される板状部材間の隙間部分から液滴が滴下されるので、下方に配置されたチューブ１０１の表面に満遍なく液膜を形成させることができる。
【００５８】
噴霧水誘導部１０２は、少なくとも上段ユニット１１０ａにおける最下段のチューブ１０１に配置される。これにより、上下方向に隣り合うチューブ１０１間の距離が大きくなる上段ユニット１１０ａと下段ユニット１１０ｂとの間において、上段ユニットの最下段のチューブから長さ方向に分散された状態で液滴が滴下される。よって、液滴の滴下位置に隔たりが生じやすい下段ユニット１１０ｂの最上段のチューブ１０１に対して均等に液滴が滴下されるので、蒸発器における蒸気の生成効率を更に向上させることができる。
【００５９】
チューブ群１００は、Ｕ字状に湾曲されたＵ字管により構成される連結チューブユニットを含んで構成される。これにより、チューブ群１００と蒸発タンク２１とは、蒸発タンク２１の一端側の一箇所（一端面）のみにおいて接合することで、チューブ群１００が蒸発タンク２１の内部に配置される。よって、チューブ１０１と蒸発タンク２１の熱収縮率の違いに起因する、蒸気発生装置１の起動・停止に伴う温度変化によるチューブ１０１と蒸発タンク２１との接合部への熱影響が低減され、蒸発器の長寿命化を図ることができる。
【００６０】
次に、本発明の第２実施形態に係る蒸気発生装置１Ａにつき、図６〜図９を参照しながら説明する。第２実施形態の蒸気発生装置１Ａにおいて、蒸発器（蒸発タンク２１）は、チューブ群１００Ａを構成するチューブユニット１１０の配置、及び噴霧水誘導部１０２Ａの形状において、第１実施形態と異なる。尚、第２実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
【００６１】
第２実施形態では、図６〜図８に示すように、連結チューブユニットを構成する２つのチューブユニット１１０Ａは、水平方向に並ぶように配置される。より具体的には、第２実施形態では、２つのチューブユニット１１０Ａが水平方向に並ぶように配置された連結チューブユニットが高さ方向ＨＤに３段配置される。即ち、第２実施形態では、チューブ群１００Ａは、上段ユニット１１０Ａａと、中段ユニット１１０Ａｃと、下段ユニット１１０Ａｂと、を含む。また、噴霧水誘導部１０２Ａは、上段ユニット１１０Ａａの最下段のチューブ１０１、及び中段ユニット１１０Ａｃの最下段のチューブ１０１に設けられる。
また、噴霧ノズル２３は、水平方向に並んで配置される２つのチューブユニット１１０Ａそれぞれの上方に配置される。
【００６２】
第２実施形態では、図９に示すように、噴霧水誘導部１０２Ａは、ピン状部材により構成され、チューブ１０１の下端面に、チューブ１０１の長さ方向に沿って所定間隔をあけて設けられる。
【００６３】
次に、第２実施形態の蒸発タンク２１における温水の流れについて説明する。温水供給ラインＬ１から供給された温水は、図６に示すように、ケース体２５を通じて下段ユニット１１０Ａｂのうちの一方（本実施形態では、図６及び図７に示す右側の下段ユニット１１０Ａｂ）に導入される。ここで、第２実施形態では、２つの下段ユニット１１０Ａｂ、２つの中段ユニット１１０Ａｃ及び２つの上段ユニット１１０Ａａは、それぞれ、連結チューブユニットにより構成される。そのため、温水は、下段ユニット１１０Ａｂ、中段ユニット１１０Ａｃ、上段ユニット１１０Ａａの順に流れ、温水排出ラインＬ２から排出される。
【００６４】
以上説明した第２実施形態の蒸発器（蒸発タンク２１）によれば、第１実施形態と同様の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。
【００６５】
連結チューブユニットを構成する２つのチューブユニット１１０Ａは、水平方向に並ぶように配置される。これにより、１つの連結チューブユニットを上段に配置すると共に、もう１つの連結チューブユニットを下段に配置し、これら２つの連結チューブユニットを接続することで、温水を、下段の連結チューブユニットを流通させた後に上段の連結チューブユニットに流通させることができる。ここで、チューブ１０１の表面に形成される液膜は、蒸発タンク２１の下段のチューブ１０１ほど薄くなる傾向にあるため、チューブ１０１の表面の液膜の薄い下段においてより高温の温水を流通させて液膜の水との熱交換を行わせることで、蒸発器全体の蒸気の生成効率が向上する。
【００６６】
以上、本発明の蒸発器（蒸発タンク２１）の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、第１実施形態では、隣り合って設けられる２つの板状部材の間の長さＬ１を、板状部材の長さＬ２よりも短く設定したが、これに限らない。板状部材の配置間隔は適宜設定できる。例えば、第１実施形態のように、板状部材の配置間隔Ｌ１を板状部材の長さＬ２よりも小さく設定した場合には、隣り合う板状部材の間に水を誘導して液滴を形成できる。また、板状部材の配置間隔Ｌ１を板状部材の長さＬ２よりも大きく設定した場合には、板状部材に液滴を形成できる。
【００６７】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、噴霧水誘導部１０２，１０２Ａを、チューブ１０１の下端面に設けたが、これに限らない。即ち、噴霧水誘導部を、下端面を含むチューブの下部面に、周方向に延びるリブ状に設けてもよく、また、螺旋状に延びるように設けてもよい。
【００６８】
また、第１実施形態及び第２実施形態では、缶体部２を蒸発タンク２１及び水ヘッダ２２の２つの容器を含んで構成したが、これに限らない。即ち、蒸発器と水ヘッダを一つの容器により構成してもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１，１Ａ  蒸気発生装置
２１  蒸発タンク（蒸発器，圧力容器）
２３  噴霧ノズル
１００，１００Ａ  チューブ群
１０１  チューブ
１０２，１０２Ａ  噴霧水誘導部
１１０，１１０Ａ  チューブユニット
１１０ａ，１１０Ａａ  上段ユニット
１１０ｂ，１１０Ａｂ  下段ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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