(57)【要約】【課題】水蒸気を加熱する手段を必要とせず、瞬時に水から高温水蒸気を製造できると共に、高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易な高温水蒸気製造装置を提供すること。【解決手段】高温水蒸気製造装置１００は、外側燃焼筒体１と該外側燃焼筒体１に内設される内側燃焼筒体１５を備え、不完全燃焼ガスを再燃焼して完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡと、該逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡに連設される連結部３０と、前記連結部３０に連設される、水の水供給手段４１を備えた高温水蒸気発生部４０と、該高温水蒸気発生部４０の横方向でかつ前記完全燃焼ガスの放出方向と直角方向に前記高温水蒸気発生部４０に連設される旋回流ガイド部材５２、６２を備えた高温水蒸気旋回部５０、６０とからなる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出口を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーと、該逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーに連設される連結部と、前記完全燃焼ガスの放出方向と同軸方向に前記連結部に連設される、水の水供給手段を備えた高温水蒸気発生部と、該高温水蒸気発生部の横方向でかつ前記完全燃焼ガスの放出方向と直角方向に前記高温水蒸気発生部に連設される少なくとも１の高温水蒸気旋回部とからなり、最端側に位置する前記高温水蒸気旋回部には、排出口が形成され、前記高温水蒸気発生部と前記高温水蒸気旋回部の間には連通箇所が形成され、前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が形成され、また２以上の高温水蒸気旋回部が形成される場合、隣り合う高温水蒸気旋回部の間には連通箇所が形成され、後方側の前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が設けられてなることを特徴とする高温水蒸気製造装置。
【請求項２】
連結部は、内周位置に中空部が形成され、高温水蒸気発生部の水供給手段から供給する水を予め前記中空部を循環させることを特徴とする請求項１に記載の高温水蒸気製造装置。
【請求項３】
連結部の前端部が、高温水蒸気発生部内に突出していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の高温水蒸気製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温水蒸気製造装置に関し、詳細には、瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易な高温水蒸気製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高温水蒸気は、有機物の分解、有機性廃棄物の炭化、殺菌、乾燥、食品残渣の処理、食品の加熱調理等に使用されており、更なる広汎な分野での使用が期待されている。従来、高温水蒸気は、常圧で発生させた水蒸気を加熱し製造されている（特許文献１〜３参照）。一方、本願の出願人は、バーナー内で気化した不完全燃焼ガスを再燃焼して着火直後の出口温度が１５００℃になる高温の完全燃焼ガスを放出する特殊なバーナーと蒸気発生手段とからなる、瞬時に水から高温水蒸気を製造できる装置を提案している（特許文献４参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−０７１４５２号公報
【特許文献２】特開２００６−０９２８３８号公報
【特許文献３】特開２００４−０６９１６８号公報
【特許文献４】特開２００５−１８０８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来の水蒸気を発生させ、該水蒸気を加熱し製造する高温水蒸気を製造する装置は、水蒸気を発生させる手段と水蒸気を加熱する手段が必要なため装置が複雑となり、また、高温水蒸気を瞬時に製造できないという問題があった。特許文献４に記載の発明は、水蒸気を加熱する手段を必要とせず、また、瞬時に水から高温水蒸気が製造できるので、上記のような問題は生じない。一方、高温水蒸気は、その使用目的により温度が異なるため、使用目的に応じて高温水蒸気の温度を変更しなければならない。
しかし、特許文献４に記載の発明において、高温水蒸気の温度の変更は、バーナーの燃料量の調整、水量の調整等が必要で、これらの調整は難しく、高温水蒸気の温度の変更は煩雑で困難を伴う作業が必要であった。
【０００５】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、水蒸気を加熱する手段を必要とせず、瞬時に水から高温水蒸気を製造できると共に、高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易な高温水蒸気製造装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための発明は、筒形周壁の周面に複数のガス噴出孔を穿設し、前方開口側を中心にガス吐出口を設けた蓋板により被蓋した内側燃焼筒体の後方開口側周縁を、筒形で前方開口側を中心にガス放出口を有する前方側壁板に、又後方開口側を後方側壁板により閉塞する外側燃焼筒体の後方側壁板内面に接合して、内側燃焼筒体を外側燃焼筒体に内設し、内側燃焼筒体内に適量の流体燃料と加圧空気を供給点火して燃焼させ内側燃焼筒体を加熱すると共に、後方より外側燃焼筒体内に加圧空気を供給し周回させて加熱し、内側燃焼筒体に設けたガス噴出孔及びガス吐出孔より外側燃焼筒体内に噴出する気化した不完全燃焼ガスを、周回する加熱ガスの逆火熱により再燃焼して反復周回させて更に内側燃焼筒体を加熱して熱気化を促進し、ガス放出口より外部に高温の完全燃焼ガスを放出する逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーと、該逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーに連設される連結部と、前記完全燃焼ガスの放出方向と同軸方向に前記連結部に連設される、水の水供給手段を備えた高温水蒸気発生部と、該高温水蒸気発生部の横方向でかつ前記完全燃焼ガスの放出方向と直角方向に前記高温水蒸気発生部に連設される少なくとも１の高温水蒸気旋回部とからなり、最端側に位置する前記高温水蒸気旋回部には、排出口が形成され、前記高温水蒸気発生部と前記高温水蒸気旋回部の間には連通箇所が形成され、前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が形成され、また２以上の高温水蒸気旋回部が形成される場合、隣り合う高温水蒸気旋回部の間には連通箇所が形成され、後方側の前記高温水蒸気旋回部の前記連通箇所に旋回流ガイド部材が設けられてなることを特徴とする高温水蒸気製造装置を要旨とする。
【０００７】
上記の構成の発明によれば、完全燃焼ガスにより瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、また高温水蒸気が旋回する高温水蒸気旋回部の数を増減させることにより高温水蒸気の温度の変更が簡単かつ容易になる。
【０００８】
上記の発明において、連結部は内周位置に中空部が形成され、高温水蒸気発生部の水供給手段から供給する水を予め前記中空部を循環させる構成としてもよい。この構成により、連結部の過熱を防止できる。
【０００９】
上記の発明において、連結部の前端部を高温水蒸気発生部内に突出する構成としてもよい。この構成により、高温水蒸気発生部内に注入される水が連結部に入り込むことを防止できる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の高温水蒸気製造装置は、瞬時に水から高温水蒸気を製造でき、また、水蒸気を加熱する手段を要せず、従来の水蒸気を加熱して高温水蒸気を製造する装置に比し簡単な構成とできる。さらに、高温水蒸気の温度を簡単かつ容易に変更できるので、高温水蒸気の使用目的に応じた使い勝手に優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の高温水蒸気製造装置１００を実施形態により図面を参照しながら説明する。図１は、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの縦断面図、図２は逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの連続稼働状態における説明図、図３は高温水蒸気製造装置１００の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ及び高温水蒸気発生部４０の内部を示す説明図、図４は高温水蒸気製造装置１００の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ、高温水蒸気発生部４０及び高温水蒸気旋回部５０、６０の内部を示す説明図、図５は高温水蒸気製造装置１００の旋回流ガイド部材５２、６２を示す説明図である。
【００１２】
先ず、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡについて説明する。なお、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡは、特許が付与されており、特許番号は特許第２８３８２４１である。図１に示すように、外側燃焼筒体１は筒形の周壁胴２と、下部に設けたダクト接続孔３に後方に向け突出して送風ダクト４を接続した後方側壁板５、及び中央部にガス放出口６を穿設し、該ガス放出口６に連通し前方に突出するガス放出筒７を接続した前方側壁板８とからなる。
【００１３】
前記の外側燃焼筒体１の周壁胴２より小径の筒状の周壁筒９は、周壁に複数のガス噴出孔１０・１０・・・を穿設すると共に、下側周壁前部に燃焼用給気孔１１・１１・・・を、又後部に点火用給気孔１２・１２・・・を穿設し、周壁筒９の前方開口側を、中心にガス吐出口１３を設けた蓋板１４により被蓋した内側燃焼筒体１５を構成し、周壁筒９の後端縁１６を外側燃焼筒体１の後方側壁板内壁面１７の中間上部に密着接合する。
【００１４】
内側燃焼筒体１５には、周壁筒９の下側周壁前部に設けた燃焼用給気孔１１・１１・・・を介して内側燃焼筒体１５に連通するように送風ダクト４より適寸法小径の給気管１８の前端周縁１９を接合し、該給気管１８の他端が送風ダクト４内に臨むように取り付け、又下側周壁後部に設けた点火用給気孔１２・１２・・・を介し内側燃焼筒体１５に連通するように給気管１８より適寸法小径の補助給気管２０の上端周縁２１を接合し、他端が給気管１８内に臨むように取り付けられる。
【００１５】
以上のように、給気管１８及び補助給気管２０を取り付け外側燃焼筒体１の後方側壁板内壁面１７に接合した内側燃焼筒体１５を、外側燃焼筒体１の周壁胴２の前方開口部をガス放出筒７を外方にして前方側壁板８により被蓋した該周壁胴２内に後方より挿入し、内側燃焼筒体１５の蓋板１４と外側燃焼筒体１の前方側壁板８間が適間隔ｔを隔てる状態で外側燃焼筒体１の周壁胴２の後端周縁と後方側壁板５の外周縁を密着接合して外側燃焼筒体１内に内側燃焼筒体１５を内設すると共に、内側燃焼筒体１５内に連通する燃料供給管２２と点火装置Ｓを設けて逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡを構成する。
【００１６】
次いで、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの作用を図２により説明する。
逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの送風ダクト４には送風ホース２３を介して空気圧と給気量の調節可能な加圧空気供給装置Ｄを、燃料供給管２２には燃料供給パイプ２４を介して供給量の調整可能な燃料供給装置Ｆを、又サーモスターター式点火装置Ｓ（同一出願人による特開平５−３９９２３号参照）の点火用燃料供給管２５には点火用燃料供給ホース２６を介して供給圧と供給量を調節可能な点火燃料用ポンプＰに連結すると共に、端子金具２７のリード線接続用端子部２８にはリード線２９を介して電源Ｅに接続する。
【００１７】
加圧空気供給装置Ｄを稼働して、適圧でかつ適量の加圧空気ａ（図中実線矢印で示す）を送風ダクト４に給気すれば、加圧空気ａは送風ダクト４と給気管１８間を通り外側燃焼筒体１内と、給気管１８及び補助給気管２０を通り燃料用給気孔１１・１１・・・及び点火用給気孔１２・１２・・・を介して内側燃焼筒体１５内に噴流する。燃料供給装置Ｆより燃料供給パイプ２４を経て、適量の流体燃料ｆ（図中点線矢印で示す）を内側燃焼筒体１５内に供給すれば、該燃料ｆは燃焼給気管１８及び補助給気管２０を通り燃焼用給気孔１１・１１・・・と点火用給気孔１２・１２・・・を経て内側燃焼筒体１５内に噴流する加圧空気ａにより乱流拡散されて霧状となり、点火用給気孔１２・１２・・・より流入する加圧空気ａの補給により着火を確実とする点火装置Ｓを作動して燃料ｆに点火し燃焼させれば、不完全燃焼ガスｇ（図中１点鎖線矢印で示す）は内側燃焼筒体１５を加熱すると共に内部の圧力を高めながら膨脹して、気化した状態で周壁筒９に設けたガス噴出孔１０・１０・・・及び蓋板１４に設けたガス吐出孔１３より外側燃焼筒体１内に噴出する。
【００１８】
送風ダクト４より外側燃焼筒体１内に給気される加圧空気ａにより該燃焼筒体１内の後部が減圧部となるので、加圧空気ａは内側燃焼筒体１５の外周に沿って逆流し、内側燃焼筒体１５より外側燃焼筒体１内に噴出する不完全燃焼ガスｇと混合し外側燃焼筒体１内を繰返し周回して高温のガスとなつて更に内側燃焼筒体１５を加熱して熱気化を促進し、周回する高温のガスの逆火熱により内側燃焼筒体１５より噴出する不完全燃焼ガスｇを高温の完全燃焼ガスＧ（図中２点鎖線矢印で示す）としてガス吐出筒７より外方に噴出する。
【００１９】
両端が開口した円筒体からなる連結部３０は、上記の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡに連設される。すなわち、連結部３０の一端は、取付板３１が逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの周壁胴２の前端に形成されるフランジ２ａに取り付けられ、連結部３０の他端は高温水蒸気発生部４０に取り付けられる。また、連結部３０の前端部は、高温水蒸気発生部４０内に突出する。連結部３０の内周位置に中空部３２が形成され、また下側と上側に水流入口３３と水流出口３４がそれぞれ形成されている。水量の調節が可能な図示しない水供給装置から供給される水が水流入口３３から中空部３２に流入し、流入した水は中空部３２を循環して水流出口３４から流出する。連結部３０は、水が循環することにより冷却され、連結部３０の過熱を防止できる。
【００２０】
両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気発生部４０は、完全燃焼ガスＧの放出方向と同軸方向に連結部３０に連設される。高温水蒸気発生部４０の上部には、水供給口４１が形成され、該水供給口４１は図示しない水供給パイプにより水流出口３４と接続され、高温水蒸気発生部４０内に霧状又は滴状に水を供給できるようになっている。
【００２１】
両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気旋回部５０は、高温水蒸気発生部４０の横方向でかつ完全燃焼ガスＧの放出方向と直角方向に高温水蒸気発生部４０に連設される。
すなわち、高温水蒸気旋回部５０は、シール材５５を介して、ボルト・ナット等の着脱自在な締結具５６により高温水蒸気発生部４０に取り付けられる。高温水蒸気発生部４０と高温水蒸気旋回部５０の間には、連通箇所４２、５１が複数形成される。高温水蒸気旋回部５０の連通箇所５１には、旋回流ガイド部材５２が複数形成される。旋回流ガイド部材５２は、図５に示すように、高温水蒸気旋回部５０の内周に沿う両端が開口した筒状体からなり、一端は連通箇所５１を覆う。
【００２２】
高温水蒸気旋回部５０には、両端が閉蓋された円筒体からなる高温水蒸気旋回部６０が連設される。すなわち、高温水蒸気旋回部６０は、シール材６５を介して、ボルト・ナット等の着脱自在な締結具６６により高温水蒸気旋回部５０に取り付けられる。高温水蒸気旋回部５０、６０の間には、連通箇所５３、６１が複数形成され、高温水蒸気旋回部６０に旋回流ガイド部材６２が複数形成される。また、高温水蒸気旋回部６０には、排出口６３が形成されている。
【００２３】
次いで、上記のように構成される高温水蒸気製造装置１００の作用について説明する。
連結部３０を介して高温水蒸気発生部４０内に放出される完全燃焼ガスＧは、風速・風圧が極めて高く、図３で示す高温水蒸気発生部４０内を反時計回りに旋回し、水注入口４１から供給された水の一部は、瞬時に高温水蒸気となり旋回し、高温水蒸気とならなかった水は発生した高温水蒸気と完全燃焼ガスＧが混合した高温混合水蒸気と共に高温水蒸気発生部４０内を旋回する。この際、連結部３０の前端部が高温水蒸気発生部４０内に突出しているので、旋回する水が連結部３０内に入り込むことを防止できる。高温水蒸気旋回部５０は、高温水蒸気発生部４０の横方向でかつ完全燃焼ガスＧの放出方向と直角方向に連設される構成であるため、高温水蒸気発生部４０内に充満した高温混合水蒸気は、旋回する水と共に連通箇所４１、５１を通過して高温水蒸気旋回部５０内に流入する。流入した高温混合水蒸気と水は、連通箇所５１に形成された旋回流ガイド部材５２によりガイドされて高温水蒸気旋回部５０内を旋回し易くなり、旋回により水と高温混合水蒸気の接触する時間が長くなり、水の一部が高温水蒸気となる。さらに、高温水蒸気旋回部５０内に充満した高温混合水蒸気は、高温水蒸気とならなかった水と共に連通箇所５３、６１を通過して高温水蒸気旋回部６０内に流入し、連通箇所６１に形成された旋回流ガイド部材６２によりガイドされて高温水蒸気旋回部６０内を旋回し、高温水蒸気とならなかった水は高温水蒸気旋回部５０内と同様に高温水蒸気となり、排出口６３から排出される。
【００２４】
以上の通り、本発明の高温水蒸気製造装置１００は、高温水蒸気旋回部５０、６０が高温水蒸気発生部４０の横方向でかつ完全燃焼ガスＧの放出方向と直角方向に連設され、また旋回流ガイド部材５２、６２が形成される構成により、高温混合水蒸気と高温水蒸気とならなった水を旋回させ、水と高温混合水蒸気とが接触する時間を長くできるので、効率的に汽水分離を行いながら大容量の水から大容量の高温水蒸気を製造できる。これに対し、高温水蒸気旋回部５０、６０を完全高温ガスＧの放出方向と同軸方向に高温水蒸気発生部４０に連設する構成にすると、完全燃焼ガスＧは図３で示す高温水蒸気発生部４０内を反時計回りに旋回するので、旋回流ガイド部材５２、６２を形成しても、高温混合水蒸気は水と共に高温水蒸気旋回部５０、６０内で十分旋回することなくを抜け出てしまい、水と高温混合水蒸気の接触する時間を長くすることができない。そのため、汽水分離が不十分となるばかりか、大容量の水から大容量の高温水蒸気を製造することができない。
【００２５】
図３、４に示す、高温水蒸気製造装置１００により製造される高温水蒸気の温度を測定したところ、高温水蒸気発生部４０内の高温水蒸気は８００〜１２００℃、高温水蒸気旋回部５０内の高温水蒸気は６００〜８００℃、高温水蒸気旋回部６０内の高温水蒸気は４００〜６００℃であった。このように、本発明の高温水蒸気製造装置１００は、高温水蒸気旋回部５０、６０の着脱が容易であるため、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの燃料量、水量を調整することなく、高温水蒸気旋回部の数を増減することにより、排出される高温水蒸気の温度を簡単かつ容易に変更できる。実際、本発明の高温水蒸気製造装置１００を用いて木材を乾燥するため、２つの高温水蒸気旋回部５０、６０とすることにより木材の乾燥に好適な温度を容易に設定できた。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本実施形態に係る高温水蒸気製造装置の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの縦断面図である。
【図２】本実施形態に係る高温水蒸気製造装置の逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡの連続稼働状態における説明図である。
【図３】本実施形態に係る高温水蒸気製造装置を正面視した、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ及び高温水蒸気発生部の内部を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る高温水蒸気製造装置の平面視した、逆火熱利用有酸素熱気化再燃焼式バーナーＡ、高温水蒸気発生部及び高温水蒸気旋回部の内部を示す説明図である。
【図５】本実施形態に係る高温水蒸気製造装置の旋回流ガイド部材を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１                        外側燃焼筒体
２                        周壁胴
５                        後方側壁板
６                        ガス放出口
７                        ガス放出筒
８                        前方側壁板
９                        周壁筒
１０                      ガス噴出孔
１３                      ガス吐出孔
１４                      蓋板
１５                      内側燃焼筒体
Ａ                        逆火熱利用有酸素気化再燃焼式バーナー
３０                      連結部
３２                      中空部
３３                      水流入口
３４                      水流出口
４０                      高温水蒸気発生部
４１                      水注入口
４２、５１、５３、６１    連通箇所
５０、６０                高温水蒸気旋回部
５２、６２                旋回流ガイド部材
６３                      排出口
１００                    高温水蒸気製造装置
【図１】
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【図２】
2010139126.tif 000004
【図３】
2010139126.tif 000005
【図４】
2010139126.tif 000006
【図５】
2010139126.tif 000007