(57)【要約】【課題】要求に即応して水蒸気を効率良く生産するための蒸気送出システムを提供する。【解決手段】蒸発室の圧力を減圧するとき満足な容積の水を満足な温度で蒸発室内に保持することにより、氷を形成することなく低圧水蒸気を生産する。
2005501214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低温水蒸気送出システムであって、
少なくとも最少閾値容積の液状水を収容するのに適する蒸発室と、
蒸発室に流入する液状水の流量を調節するのに適する第１制御弁と、
蒸発室内の液状水の水面を感知するのに適する液面センサと、
蒸発室内の液状水の温度に影響を与えるのに適するヒータと、
蒸発室内の液状水の温度を感知するのに適する温度センサと、
第１制御弁と液面センサとの間の連通と、ヒータと温度センサとの間の連通とを円滑にして、少なくとも最少閾値容積の液状水を最低閾値温度以上に保ち、蒸発室内の圧力が約７６０トル未満に低下するとき、固形水を生じることなく蒸発室内に水蒸気が生成されるようにするのに適する制御システムと、
を含むシステム。
【請求項２】
液面センサの一部が、液面に接触するのに適する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
温度センサが、液状水に接触するのに適する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
温度センサが、サーミスタ含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
ヒータが、蒸発室の一部に接触する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
蒸発室が上部と、底部と、４つの壁とを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
ヒータが、蒸発室の上部と、底部と、４つの壁とのそれぞれの一部に接触する、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
液面センサが、蒸発室上部にある開口部を通じて蒸発室内に伸びる、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
液面センサが、蒸発室上部に対して約４５度の角度で蒸発室内に伸びる、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
制御システムが、液面センサを第１制御弁に対してと、温度センサをヒータに対してと、を電気接続する回路板を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
蒸発室から出口ラインに至る蒸気流を調節するのに適する蒸気流量計測装置を更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
蒸気流量計測装置が、
蒸発室から出口ラインに至る水蒸気の流量を制御するのに適する第２制御弁と、
第１端を第２制御弁に、第２端を出口ラインに固定する導管であって、水蒸気を蒸発室から出口ラインに対し送出するのに適する導管と、
導管に固定される圧力センサであって、出口ラインに対する蒸気流を調節するため第２制御弁と連通するのに適する圧力センサと、
を含む、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
ヒータが、蒸発室と蒸気流計測装置との各々に接触する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
最少閾値容積が、少なくとも約０．５リットルである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
最低閾値温度が約１７℃と約３０℃との間である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
蒸発室内の圧力が１００トル未満に降下するとき、固形水を生成することなく蒸発室内に水蒸気が生成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
外部システムに対し低温水蒸気を送出する方法であって、
蒸発室内の液状水の水面を感知して、蒸発室に対する液状水の流量を調節することにより、少なくとも最少閾値容積の液状水を蒸発室内に実質的に維持するステップと、
蒸発室内の液状水の温度を感知して、蒸発室内の水に対し十分な量の熱を与えることにより、液状水の容器を最低閾値温度以上に実質的に維持するステップと、
蒸発室内の圧力を、固形水を生じることなく約７６０トル未満に下げるステップと、
水蒸気を生成するため、液状水の温度を制御するステップと、
外部システムに対する水蒸気を調節するステップと、
の各ステップを含む方法。
【請求項１８】
少なくとも最低閾値容積の水を維持するステップが、水の容積を少なくとも約０．５リットルに維持するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
水を最低閾値温度以上に維持するステップが、水温を少なくとも約１７℃と３０℃との間に維持するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
少なくとも最少閾値容積の水を維持するステップが、蒸発室内の水面を制御システムに通知するステップと、蒸発室に流入する液状水の流量を調節することを第１制御弁に対して命令するステップとを更に含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】
液状水を液状水の最低閾値温度以上に維持するステップが、水温を制御システムに通知するステップと、水温を調節することをヒータに命令するステップとを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
蒸発室内の圧力を下げるステップが、蒸発室に対しポンプを使用することにより圧力を下げるステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２３】
水蒸気を生成するため、水の温度を制御するステップが、水蒸気を生成するため、水を約１００℃未満に加熱するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
液状水の温度を制御するステップが、水蒸気を生成するため、水を約３０℃と６０℃との間の温度に加熱するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２５】
水蒸気を生成するため、水温を制御するステップが、水を約３５℃と４５℃との間の温度に加熱するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２６】
水蒸気の送出を調節するステップが、約１０００標準立方センチメートル毎分の最大流量を維持するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２７】
水蒸気の送出を調節するステップが、約５００標準立方センチメートル毎分と１０００標準立方センチメートル毎分との間の流量を維持するステップを含む、請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
環境に健全な方法で有害化学薬品副産物を廃棄するため安全な化合物に転換することをはじめとする各種用途で用いるため、正確に制御される質量流量と圧力で蒸気を送出するための効果的で効率的な蒸気送出システムを設計し構築する試みに多大の努力が払われて来た。例えば、ＣＦ４及びＣ２Ｆ６などのペルフルオロカーボン（ＰＦＣ）を特定の半導体製造方法で用いる場合、当該製造方法廃水中のＰＦＣ副産物が地球大気上のオゾン保護層の劣化要因となるので、それが放出される前に処理しなければならない。当該ＰＦＣ副産物の水蒸気を用いるプラズマ反応は、ＰＦＣを、無害なので放出することの出来るフッ化水素（ＨＦ）、炭酸ガス（ＣＯ２）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ）に転換するので、ＰＦＣ廃棄物問題取扱の魅力的な方法である。当該反応である水蒸気は、比較的標準圧の状態で作用する約１００℃以上の水蒸気を作る在来水蒸気送出システムを用いて作られる。このようなシステムを用いて作る水蒸気が、蒸気送出システムにポンプを装着することにより、広くプラズマ反応室に送出される。
【背景技術】
【０００２】
これら在来水蒸気送出システムの使用には、若干の欠点がある。第１に、在来システムは１グラムの水の気化に約４０ワットの電力を必要とする。したがって、水を大規模で気化させるのに必要なエネルギーが、製造方法に膨大な費用をかける。
更に、蒸気流量、蒸気再凝結、蒸気圧制御などを計測することに伴う多数の問題があって、これらが蒸気送出システムの費用を増加させる。
【０００３】
ＣＦＣ廃水転換などのような用途に使用される一般的な水蒸気送出システムは、ＰＦＣ副産物と反応して転換するため水をほとんど瞬時に気化するのに必要な熱を伝達するのに十分な面積を有する極めて熱い加熱板を多数装備する蒸発室を有する。ＰＦＣ反応室に対する所望の水蒸気送出量で気化するため丁度十分な水を与えるため、液体計量装置を経由して液状の水を適切な流量で蒸発室内に送る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のシステムの使用には各種の欠点がある。第１に、室内に流入する水を殆ど瞬時に気化させるため、加熱板を極めて高い温度に維持しなければならない。これには十分なエネルギーが必要で、それが製造原価を増加する結果となる。
【０００５】
第２に、極めて熱い面上で瞬時に近い気化をさせるのに必要な高水温が、システムの構成部品全体を通じて腐食の影響を増加し、それが修理及び交換の費用を増加する結果となる。第３に、蒸発室から出る蒸気流量を計測する代わりに蒸発室内に流入する液体流量を計測するので、高圧／高温にばらつきがあることと気化が不規則なために蒸発室から出る蒸気流量が変動して不安定になる。
【０００６】
更に、この蒸気送出システムは、構成部品全体を通じて高温に維持し、蒸気圧が流路内で、再凝結を生じることのあるクール・スポットには絶対に暴露されないようにする必要がある。その上更に、高温システムは、システム運転者に対し安全に関する潜在的な危険性を突きつける。
【０００７】
代替水蒸気送出システムは、要求に即応して蒸気を供給するのに十分な高温まで大量の水を加熱するため水蒸発室を、蒸気又は気体質量流量コントローラ（ＭＦＣ）との組合せで、蒸気供給ラインに使用し、蒸発室からＰＦＣプラズマ炉に流出することの出来る蒸気量を計測する。この型のシステムは、前述のシステムの欠点を幾つかは克服するけれども、システム全体（比較的大量の脱イオン（ＤＩ）水を含む）を連続的に高温（９０℃と１４０℃との間など）に維持することが必要で、これが熱費用を押し上げ、当該システムに携わる作業員に安全面の不安を引き起こす。加えて、ＤＩ水を高温に保つため必要な持続時間もまた、ＤＩ水の腐食特性を、システムの構成部品に悪影響を与えるに十分な高レベルまで、著しく増加する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１実施例において、本発明は、蒸発室、第１制御弁、液面センサ、ヒータ、温度センサ及び、温度及び／又は容量制御システムを含む低温蒸気送出システムを含む。蒸発室は、少なくとも最低閾値容積の液状水を維持できるように適応させる。第１制御弁は、蒸発室に流入する液状水の流量を調節する。液面センサは、蒸発室内の液面を感知する。ヒータは、蒸発室内の液状水の温度に影響を及ぼす。温度センサは、蒸発室内の液状水の温度を感知する。制御システムは、少なくとも最低閾値容積の液状水を、蒸発室内気圧が約７６０トル以下に降下するとき、蒸発室内に固形水を生じることなく水蒸気が生成されるよう、最低閾値温度以上に保つため、第１制御弁、液面センサ、ヒータと温度センサとの間の連通を円滑にする。
【０００９】
別の実施例において、本発明は、外部システムに水蒸気を送出する方法を提供する。蒸発室内の液面を感知し蒸発室内への水の流量を調節することにより少なくとも閾値容積の液状水を蒸発室内に維持する。蒸発室内の水温感知し、蒸発室へ十分に熱を供給することにより、蒸発室内の液状水温を最低閾値温度以上に維持する。次いで、少なくとも最低水容量閾値と最低閾値温度以上を実質的に維持しながら、蒸発室の気圧を約７６０トル以下に下げて、固形水を生じることなく約１００℃以下の水蒸気を生成する。次いで、外部需要源に対する水蒸気の送出を調節する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明による蒸気送出システム１０を、図１、２、及び３で示す。一般的に、蒸気送出システム１０は、蒸発室３０と流量計測装置５０を含む。蒸発室３０は、入口ライン４０を受け入れる入口ライン口３１、蒸発室３０から水蒸気が流出することの出来る第１流出口３４、液面センサ４１を受け入れる第１開口部３２、及び温度センサ４６を受け入れる第２開口部３３を有する。
【００１１】
液面センサ４１は、第１開口部３２を通って、蒸発室３０の中に下向きに伸びるよう挿入される。液面センサ４１は、任意の在来液面感知装置でよい。図示実施例において、液面センサ４１は、蒸発室３０の上部３７に対し４５度の角度の方向を向く。これにより、水蒸気送出システム１０を、ほぼ水平又は垂直の方向いずれかで作動させることが出来る。
【００１２】
図４で示す実施例において、液面センサ４１は、軸ケーシング４４及び浮き４２を有する。浮き４２は、軸ケーシング４４に沿って動くのに適応し、蒸発室３０の中で液状水２０全体に広がるように適応させる。浮き４２の中には、少なくとも１つの磁石４３が垂直に置かれ、しかも液面センサ４１の軸ケーシング４４と必ず平行に並ぶ。軸ケーシング４４の中には、リード・スイッチ４５があり、これは、液面線２８が水蒸気送出システム１０の確実な作動により満足な水準以上にあるときは磁気的に開くが、液面線２８が十分な水準に達しないときは閉じる。
【００１３】
液面センサ４１は、入口ライン４０に装着される流量制御弁３９と連通するのに適応させる。流量制御弁３９は、液状水の蒸発室３０に対する流入量を調節するのに適応させる。液面センサ４１は、液状水が所望水準未満に低下したことを感知すると、入口ライン４０を開く信号を流量制御弁３９に送る。液状水面が所望水準に達すると、液面センサ４１は、入口ライン４０を閉じる信号を流量制御弁に送る。
【００１４】
液面センサ４１と流量制御弁３９は、第１プリント回路（ＰＣ）基板７５及び／又は第２ＰＣ基板８０を経由して連通する。信号処理及び制御回路を有する各基板は、システム流量計測装置５０に取付けられる。
【００１５】
温度センサ４６は、蒸発室３０の中に下向きに伸びるよう、第２開口部３３を通って挿入される。温度センサ４６は、感知管内部に置かれるサーミスタなど、任意の在来温度感知装置でよい。ヒータ制御に関するサーミスタその他の温度センサの用法は、当業者に公知である。
【００１６】
温度センサ４６は、液状水２２の温度を最低閾値温度以上に保つため必要なとき、蒸発室３０を加熱するヒータ８５と連通するように適合させる。温度センサ４６とヒータ８５もまた、第１プリント回路（ＰＣ）基板７５及び／又は第２ＰＣ基盤８０を経由して連通する。
【００１７】
ヒータ８５は、少なくとも部分的に蒸発室３０を囲み、また少なくとも部分的に計測装置５０をも囲む。一実施例（示さず）において、ヒータ８５は、蒸発室の底部３５の部分と４つの壁３６を囲み、また少なくとも部分的に上部３７をもまた囲む。ヒータ８５はまた、接続される流量計測装置５０を部分的に、少なくとも蒸発室３０の壁３６から上向きに伸びるとき、と同時に比例制御弁６０と圧力センサ６４との間の流量計測装置５０の上部５８の上で、囲む。加えて、ヒータ８５は圧力センサ６４の一部を囲む。
【００１８】
本発明の一実施例において、ヒータ８５は、５００グラムの蒸発室３０内の液状水２０のため、僅か約４２Ｗの出力のみを必要とする。この要件は、諸元が幅約７インチ、奥行き約３インチ、高さ約７インチである蒸気送出システム１０の物理構造に基づく。蒸気送出システム１０はさらに、加熱のため負荷サイクル約５０％の維持が必要なので、ヒータ８５には１００Ｗヒータが適切である。ヒータ８５は一実施例において、約１．０から約２．０Ｗ／ｉｎ２の範囲のワット密度を有し、約１２０から２０８Ｖの範囲でヒータ８５に対し送電する交流電源（示さず）により電力が供給される。
【００１９】
流量計測装置５０は、比例制御弁６０、圧力センサ６４、及び蒸気導管５４を含む。比例制御弁６０は、蒸発室３０の第１流出口３４に適合する第１空洞５１の中に蒸気流入口５２を含み、水蒸気を蒸発室３０から流量計測装置５０に移送することを可能にする。比例制御弁６０はさらに、水蒸気が弁６０から蒸気導管５４に対して流出することの出来る第２流出口５３を含む。蒸気導管５４は制御弁６０につながっており、比例制御弁６０の第２流出口５３からの排出に続く水蒸気の通路を設ける。蒸気導管５４は、水蒸気がその中を流れて移送空洞５６まで達する制限口５５を有する。第１及び第２流出口３４、５３、蒸気流入口５２及び制限口５５がそれぞれのオリフィスをまたいで塞流を作る。これらオリフィスにおける気体流量は、オリフィスの断面積とオリフィスの上流の圧力に概ね比例するが、オリフィスの下流の圧力には無関係である。移送空洞５６には出口５７があり、それを通って水蒸気が流量計測装置５０から流出する。
【００２０】
作動に当たっては、ほぼ室温の液状水２０が、流量制御弁３９を通る入口ライン４０から、入口３１を通って蒸発室３０に入る。蒸発室３０の第１領域２４が液状水２０で満たされる。蒸発室３０の第２領域２６は液状水２０を含まない。２つの領域２４、２６は、液面線２８により分離される。この液面線は、どの時点でも、蒸発室３０の中の液状水２０の容積の深さｄとして定義される。領域２４と２６の容積の和は、蒸発室の全容積に等しい。
【００２１】
外部動力源（示さず）が、蒸発室３０を少なくとも部分的に囲み、流量計測装置５０をもまた少なくとも部分的に囲むヒータ８５を通じて、蒸発室３０に対し熱を送る。ヒータ８５を通じる加熱は、蒸発室３０の底部３５、四つの壁３６、及び任意選択で上部３７を通じて行われ、蒸発室３０の中に温度勾配を生じるよう行われる。蒸発室３０に送られる熱が、蒸発室内の液状水２０の温度（及び蒸気圧）を維持する。
【００２２】
ヒータ８５が蒸発室３０を加熱し続けるとき、蒸発室３０の中の液状水２０の温度は、初期の室温約２０乃至２５℃から、その相が液相から気相に変わり始める温度まで増加する。蒸発室３０の中で水蒸気２２が形成され始めるとき、蒸発室３０の中のその位置は、蒸発室３０の中に液状水２０を含まないで残る空間が定める初期容積を有する第２領域２６まで制限される。第２領域２２の初期容積と初期圧力は、システム起動準備完了時の蒸発室３０の中の液状水２０の容積と同時に、液状水２０の温度に左右される。
【００２３】
本発明の実施例は、在来システムより少ない全体加熱エネルギーを使用して蒸気を生産しながら、要求に即応する水蒸気送出を提供する。これは、蒸発室内液状水の容積と温度を迅速且つ正確に感知し操作して、概ね１００℃未満の温度で水蒸気を生産することにより達成される。
【００２４】
図５は、水が固体、液体、又は気体で存在する条件と同時に（ほぼ定常容積と仮定して）水の状態に変化を引き起こす温度と圧力の条件を示す。線ＯＣは、水に対しての水蒸気圧の曲線を表す。線ＯＣに沿う点はいずれも、液体と気体が平衡して存在することの出来る温度と圧力の組を示す。３つの曲線が交叉する点Ｏは、水の３重点をあらわす。この点があらわす条件の下では、固体、液体、及び気体が平衡して共存することが出来る。点Ｄは、水が約１００℃で沸騰する正常大気状態（７６０トル）の下での平衡点をあらわす。本発明は、ＯＣに沿って、１００℃未満の温度で水蒸気を生産するが、点Ｏか、もしくはそれより下では固形水を形成しない能力がある。
【００２５】
初期起動時点において、この蒸気送出システム１０は、少なくとも最低閾値容積でヒータ８５により最低閾値温度を越えて維持される液状水の容量２０を、蒸発室３０の中に備え、要求に即応して水蒸気を提供する。一実施例において、起動時の最低閾値容積は約５００ｇで、起動時の最低閾値温度はほぼ１７℃と３０℃との間である。起動点を図５に点１で示す。点１において、液状水の温度はほぼ室温、即ち２０乃至２５℃で、第２領域２６の圧力は約７６０トルである。
【００２６】
水蒸気送出システム１０のスイッチを入れると、ＰＦＣプラズマ反応システムに水蒸気を送出するため使用されるポンプなどの下流ポンプ（示さず）が、蒸発室３０の中の圧力をほぼ瞬時に大気圧以下に下げる。蒸発室３０の中の圧力が降下するので、蒸発室３０の中の温度が最低閾値温度未満に下がり始め、図５の線ＯＣがあらわす条件が点１から左に、３重点Ｏに向かって動き始める。しかし、水蒸気送出システム１０のスイッチを入れるとき、液状水２０の最低閾値容積（即ち約５００ｇ）が最低閾値温度である限り、圧力の瞬時降下は、蒸発室１０の中に氷の形成を生じないので、水蒸気送出システム１０の凍結は阻止される。
【００２７】
温度が最低閾値温度未満に降下すると直ちに、ヒータ８５を通じて蒸発室３０には瞬間的に熱が加えられ、内部温度がＯＣ曲線に沿う３重点Ｏまで降下するのを阻止する。起動条件が満足される限り、液状水２０の温度は、ヒータ８５を通じる加熱を通じて急速に増加し、条件の組はＯＣ線に沿って右に戻って動き始め、作動条件は、図５の状態図上で範囲２の中にある点であらわされる３５から４５℃の温度範囲に安定する。このようにして、在来システムのように１００℃以上ではなく３５から４５℃の温度範囲で、水蒸気が作成される。
したがって、水温はシステム起動後間もなく瞬間的に最低閾値未満に降下することがあるけれども、ヒータが急速に温度を上昇させるので、水が十分に最低閾値容積及び温度以上に維持される。
【００２８】
前述から明らかなように、本発明の１つの特徴は、システム１０が、液状水容積と液状水温度を急速に調節して、固形水を形成することなく低温水蒸気を、要求に即応して殆ど瞬時に作成する能力を有することである。
【００２９】
蒸発室３０の内部に少なくとも最低閾値の液状水２０を維持するため、液面センサ４１が液状水２０の深さｄを監視し、適切な制御回路と共に、流量制御弁３９に対する、入口ライン４０を通じる液体流の流量を増加または減少かのいずれかの信号を作成する。
【００３０】
既述のように、液面センサの一実施例はリード・スイッチ４５を組込む。リード・スイッチ４５が開くと、制御回路が流量制御弁３９に対する信号を作成して、入口ライン４０を通じる液状水２０の流れを止める。液面線２８が所望容積未満に降下すると、浮き４２が蒸発室３０の中で落下して、磁石４３がリード・スイッチ４５に十分近くなりこれを閉じることが出来るので、流量制御弁３９に対する信号を作成し、入口ライン４０を通じる液状水２０の流れが入口ライン口３１を通じて蒸発室３０にもう一度入ることが出来るようにして、蒸発室３０の中の液状水の最適深さｄを再度達成する。本発明の一実施例においては、液面センサ４１が液面線２８を監視し、その関連回路の制御を通じて液面をほぼ１／１６インチに制御することが出来る。別の液面センサと適切な液体流量制御用コントローラの使用は、当業者には公知なので、本発明を理解するためこれ以上の説明は不要であろう。
【００３１】
蒸発室３０の中の液状水２０の容積を、流量制御弁３９と連通する液面センサ４１により制御する一方で、液状水２０の温度もまた調節して、蒸発室３０の中で液状水２０と水蒸気２２との間の平衡条件が維持されるのを確実にする。温度センサ４６が、蒸発室３０の中の温度を監視して、適切な制御回路と共に、温度コントローラに対する信号を作成して、熱の電源を入れる。
こうして、液状水２０の温度が最低閾値温度未満に低下すると、温度センサ４６がヒータ８５と連通して蒸発室３０に対し急速に追加の熱を与える。
【００３２】
蒸発室３０の中で実質的に定常に維持される液状水２０の容積を用い、これもまた作動サイクル中実質的に定常に維持される蒸発室３０の中の温度と圧力を用いて、第２領域２６の中に生成される水蒸気２２は蒸発室３０から流出し、第１流出口３４を通って流量計測装置５０に流入し、ここで送出下流のためその流量が計測される。水蒸気２２は、蒸発室３０の流出口３４に整合する蒸気入口５２を通って比例制御弁の第１空洞５１に入る。比例制御弁６０から下流方向に置かれる圧力センサ６４と直列の比例制御弁６０は、水蒸気２２の流量が制御され確実で正確な方法で下流に送出されることを確実にする。
【００３３】
計測過程が始まるのは、蒸発室３０の中の水蒸気２２が、流量計測装置５０の中の比例制御弁６０を上向きに第２流出口５３を露出するのに十分な距離で曲げる最低閾値圧力に達するときである。比例制御弁６０が上向きに曲がる姿勢にある間に、水蒸気２２は第１空洞５１から下流に流れて流量計測装置５０の導管５４に入る。
導管５４は、最初の径は小さく続いて圧力センサ６４の直下で大きい径に開く流路輪郭を有する。水蒸気２２の流量は、圧力センサ６４で測定する通りの圧力により支配される。確実で正確な水蒸気流を下流に送出するためには、水蒸気２２の圧力、したがって流量を導管５４の中で監視して制御しなければならない。圧力センサ６４を用いて導管５４の中の圧力を監視し、適切な制御回路と共に、比例制御弁６０に対する信号を発生して水蒸気２２の流量を増加又は減少する。圧力センサは、送出される水蒸気２２の流量を有効に感知し制御する限り、絶対容量圧力計など任意の在来圧力感知装置でよい。圧力センサの確度は水蒸気流量の確度に影響する。
【００３４】
本発明の一実施例においては、絶対容量圧力計圧力センサ６４を用いて第２空洞５４の中で測定するままの圧力を監視し、水蒸気２２が比例制御弁６０を出るときの流量を制御する。絶対容量圧力計圧力センサ６４は、簡単で耐久性があり極めて正確なので、本発明において使用される。
【００３５】
湾曲量を検出し測定するには、歪みゲージ、光学的、及び当業者に公知の別の方法など、多数の方法がある。容量圧力計センサ６４の場合は、壁又はダイヤフラム（不図示）の湾曲を、壁又はダイヤフラム（不図示）と隣接の金属板（不図示）との間の容量を検出することにより測定する。公知のように、金属壁（不図示）と板（不図示）など、２つの金属板は、誘電体又は空間により離れているとき、誘電体又は空間をまたいでそれらの間に電圧を掛けるとき、容量Ｃを有する。センサ制御回路（不図示）を用いて容量Ｃ及び容量Ｃの変化を測定する方法もまた当業者に公知であり、当該容量圧力計６４は当業者に公知で容易に入手することが出来る。容量圧力計及び別の圧力（又は温度）センサを、比例（又は別の種類の）制御弁のため使用することもまた、当業者には公知である。
【００３６】
水蒸気２２は、第２空洞５４を通り圧力センサ６４が監視し、比例制御弁６０が制御する通りの計測済み流量で流れるので、その圧力は、流量計測装置５０に入る時のものより小さく、したたがってその流速も遅い。第２空洞内の圧力は、第２空洞内の体積が比較的大きいとの事実のため起こる減少で、約３０トルとなり水蒸気２２は膨張する。流れを下り続けて、水蒸気２２は、ノズルと同様の効果を有し塞流状態を作る制限開口部５５を通って移動する。制限開口部５５は、下流圧力を約１０トルまで下げることにより水蒸気２２の流量をさらに制御するのに役立つ。制限開口部５５を通過する水蒸気２２は移送空洞５６に入り、次いで流出口５７を通って出て、出口ライン７０に入る。これが制御済み水蒸気をＰＦＣ反応室（不図示）に移送する。
【００３７】
蒸発室３０及び流量計測装置５０は、ＰＦＣ反応システム内でそれらに課せられる真空状態に耐えるのに十分な厚さのステンレス鋼から作る。チタニウム又はそのような別の金属もまた利用して、水によって生じる腐食に対し十分耐久性のある材料を調達する。ステンレス鋼はまた、起動時にヒータ８５が加える熱が蒸発室３０の中に急速に温度勾配を作ることが出来るような熱保持力と伝導性の点でも適切である。水蒸気２２が再凝結すると、流量パターンの振動又は揺動を生じ、これが送出される産物の信頼性を減少するので、蒸発室３０と流量計測装置５０の中の熱保持力は重要である。
【００３８】
一実施例において、システム１０は、オペレーティング・サイクルの間１０００Ｓｃｃｍ（標準立方センチメートル）の水蒸気最大流量を維持する。この流量を達成するためには、蒸発室３０の温度は約３５℃から約４５℃までの範囲で、蒸発室３０の最適圧力は約４０トルから約７５トルの範囲である。流量計測装置５０の第２空洞５４の最適圧力は約３０トルで、移送空洞５６と排出ライン７０の最適圧力は約１０トルである。これらの温度・圧力条件は、下表の純水に関する蒸気圧データから導出される。
【表１】
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表１．純水に関する蒸気圧データ
【００３９】
例
図６に示すように、蒸気送出システム１０の実施例は、定常状態水蒸気圧閾値を達成し、安定で予測可能な水蒸気圧力流量を格別迅速に達成することが出来る。図６は、水蒸気送出システム１０が１０分以内に約５２トルの安定水蒸気圧力レベル９８に達し、記録される（６時間を超える）周期全体の間のずれは最低限であることを示す。さらに、図６は、水蒸気送出システム１０が１時間以内に約６８２標準立方センチ毎秒（Ｓｃｃｍ）の安定水蒸気送出流量９９に達し、記録される周期全体の間のずれは最低限であることを示す。
【００４０】
本発明の精神又は範囲を逸脱することなく変更及び変形をおこなうことができるので、本発明は上述の細目全部に限定されると解釈されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】蒸気送出システムの斜視図である。
【図２】図１の蒸気送出システムの前面図である。
【図３】図１の蒸気送出システムを背後から見たときの断面図である。
【図４】液面センサの断面図である。
【図５】水に関する状態図を示すグラフである。
【図６】システムの実施例が始動に際して生じる水蒸気圧（トル）と水蒸気流量（Ｓｃｃｍ）を時間（分）の関数として描画して示すグラフである。
【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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