(57)【要約】【課題】過熱水蒸気利用炉の仕様に対して専用の断熱構造及び絶縁構造を設計する必要がなく、取り扱いが容易で、ユーザの利便性を向上した過熱水蒸気供給ユニットを提供する。【解決手段】過熱水蒸気利用炉ＴＣに取り付けられて炉内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ユニット１００であって、内部に流路が形成された導電性材料からなる流路形成体２と、流路形成体２の流路一端側に接続された第１の電極３と、流路形成体２の流路他端側に接続された第２の電極４と、流路形成体２及び各電極３、４を収容する筐体５と、筐体５に設けられて、外部電源Ｐが接続されるとともに各電極３、４が接続された電源接続部８と、筐体５に設けられて、流路に蒸気を導入する水蒸気導入部６と、筐体５に設けられて、流路から過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出部７と、筐体５の内部に設けられて、流路形成体２からの熱を遮断する断熱部材９とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱水蒸気利用炉に取り付けられて炉内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ユニットであって、
内部に流路が形成された導電性材料からなる流路形成体と、
前記流路形成体の流路一端側に接続された第１の電極と、
前記流路形成体の流路他端側に接続された第２の電極と、
前記流路形成体及び前記各電極を収容する筐体と、
前記筐体に設けられて、外部電源が接続されるとともに、前記各電極が接続された電源接続部と、
前記筐体に設けられて、前記流路に蒸気を導入する水蒸気導入部と、
前記筐体に設けられて、前記流路から過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出部と、
前記筐体の内部に設けられて、前記流路形成体からの熱を遮断する断熱部材とを具備する過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項２】
前記筐体は、前記過熱水蒸気利用炉に取り付けられる取付面部を有している、請求項１記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項３】
前記筐体は、前記過熱水蒸気利用炉に外付けされるものであり、
前記過熱水蒸気導出部は、前記取付面部に設けられている、請求項２記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項４】
前記過熱水蒸気導出部は、前記取付面部に複数設けられている、請求項３記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項５】
前記筐体は、前記取付面部とは異なる位置に形成された側壁部を有しており、前記側壁部に前記水蒸気導入部が設けられている、請求項２乃至４の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項６】
前記筐体は、前記取付面部とは異なる位置に形成されて、互いに対向する一対の側壁部を有しており、
前記一対の側壁部の一方に前記水蒸気導入部が設けられており、前記一対の側壁部の他方に前記過熱水蒸気導出部が設けられている、請求項２乃至５の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項７】
前記水蒸気導入部及び前記過熱水蒸気導出部は、絶縁材料を用いて構成されている、請求項１乃至６の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項８】
前記過熱水蒸気導出部は、別の過熱水蒸気供給ユニットの水蒸気導入部に接続可能に構成されている、請求項１乃至７の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項９】
前記筐体の内部に設けられて、前記流路形成体及び前記各電極と前記筐体とを互いに絶縁する絶縁部材をさらに備える、請求項１乃至８の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【請求項１０】
前記流路形成体は、直線状の流路を形成する複数の直線部と、これら直線部を直列的に順次接続する折返し部とを有する、請求項１乃至９の何れか一項に記載の過熱水蒸気供給ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱水蒸気利用炉に取り付けられて炉内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、過熱水蒸気利用炉に過熱水蒸気を供給するものとしては、特許文献１に示すように、導体管の両端部に接続された電極に電圧を印加して導体管を通電加熱し、当該導体管を流れる水蒸気を加熱して過熱水蒸気を生成するものがある。
【０００３】
この過熱水蒸気生成装置は、過熱水蒸気利用炉の内部に導体管がむき出し状態で設置されており、その導体管に形成された過熱水蒸気導出口から炉内に過熱水蒸気を供給するように構成されている。
【０００４】
しかしながら、上記構成では、導体管が少なくとも過熱水蒸気利用炉の内部にむき出し状態で設置されているため、ユーザが過熱水蒸気利用炉内の被処理物を交換する場合や過熱水蒸気炉用炉内をメンテナンスする場合などに、導体管や電極に不意に触れてしまい、火傷、感電又はスパークの恐れがある。
【０００５】
また、上記の過熱水蒸気供給装置では、実用上、使用される過熱水蒸気利用炉と導体管との取り合いが決まってから、使用される過熱水蒸気利用炉専用の断熱構造や絶縁構造を設計する必要がある。使用される過熱水蒸気利用炉は、ユーザの仕様により決定されるため、それに対応する導体管の構成も個別に設計する必要がある。これらのことから、上記構成の過熱水蒸気生成装置は、取り扱いが容易ではなく、ユーザにとって不便なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−８３９１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、過熱水蒸気利用炉の仕様に対して専用の断熱構造及び絶縁構造を設計する必要がなく、取り扱いが容易で、ユーザの利便性を向上した過熱水蒸気供給ユニットを提供することをその主たる課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明に係る過熱水蒸気供給ユニットは、過熱水蒸気利用炉に取り付けられて炉内に過熱水蒸気を供給する過熱水蒸気供給ユニットであって、内部に流路が形成された導電性材料からなる流路形成体と、前記流路形成体の流路一端側に接続された第１の電極と、前記流路形成体の流路他端側に接続された第２の電極と、前記流路形成体及び前記各電極を収容する筐体と、前記筐体に設けられて、外部電源が接続されるとともに、前記各電極が接続された電源接続部と、前記筐体に設けられて、前記流路に蒸気を導入する水蒸気導入部と、前記筐体に設けられて、前記流路から過熱水蒸気を導出する過熱水蒸気導出部と、前記筐体の内部に設けられて、前記流路形成体からの熱を遮断する断熱部材とを具備することを特徴とする。
【０００９】
このような過熱水蒸気供給ユニットであれば、通電加熱により高温となる流路形成体及び各電極が筐体内に収容されているので、ユーザが流路形成体及び各電極に不意に触れる恐れがない。また、筐体の内部に断熱部材が設けられているので、ユーザが筐体に触れたとしても火傷の心配もない。さらに、流路形成体及び各電極が筐体内に収容されているので、筐体の内部で絶縁処理を行うことができ、流路形成体及び各電極に触れることによる感電、及び流路形成体又は電極からのスパークを防止することもできる。さらに、筐体によってユニット化されており、このユニットが過熱水蒸気利用炉に取り付けられるように構成されているので、過熱水蒸気利用炉の仕様に対して専用の断熱構造及び絶縁構造を設計する必要がなく、取り扱いが容易で、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００１０】
過熱水蒸気供給ユニットと過熱水蒸気利用炉との距離を可及的に小さくして、それらの間の配管を短くするためには、前記筐体は、前記過熱水蒸気利用炉に取り付けられる取付面部を有していることが望ましい。ここで、前記取付面部が過熱水蒸気利用炉の側壁に直接取り付けられることが望ましい。
【００１１】
過熱水蒸気供給ユニットと過熱水蒸気利用炉との間の配管を不要にするためには、前記筐体は、前記過熱水蒸気利用炉に外付けされるものであり、前記過熱水蒸気導出部は、前記取付面部に設けられていることが望ましい。この場合、過熱水蒸気利用炉におけるユニット装着部分には、過熱水蒸気供給ユニットの過熱水蒸気導出部に対応した過熱水蒸気通過部（開口部）が形成されている。
このように過熱水蒸気供給ユニットを過熱水蒸気利用炉に外付けする構成であれば、ユーザが過熱水蒸気利用炉の内部設計を過熱水蒸気供給ユニットのスペースを考慮することなく行うこともできる。
【００１２】
過熱水蒸気供給ユニットを過熱水蒸気利用炉に取り付けた状態で、できるだけ広範囲に効率的に過熱水蒸気を供給するためには、前記過熱水蒸気導出部は、前記取付面部に複数設けられていることが望ましい。
【００１３】
前記筐体は、前記取付面部とは異なる位置に形成された側壁部を有しており、前記側壁部に前記水蒸気導入部が設けられていることが望ましい。
この構成であれば、過熱水蒸気供給ユニットを過熱水蒸気利用炉に取り付けた状態で、水蒸気導入部に接続される水蒸気導入配管を無理なく接続することができる。また、水蒸気導入部に接続される水蒸気導入配管が、過熱水蒸気供給ユニットを過熱水蒸気利用炉に取り付ける際に邪魔になることがない。
【００１４】
前記筐体は、前記取付面部とは異なる位置に形成されて、互いに対向する一対の側壁部を有しており、前記一対の側壁部の一方に前記水蒸気導入部が設けられており、前記一対の側壁部の他方に前記過熱水蒸気導出部が設けられていることが望ましい。
この構成であれば、取付面部に水蒸気導入部及び過熱水蒸気導出部を設ける構成に比べて取付面部の構成を簡単にすることができ、また、水蒸気導入部及び過熱水蒸気導出部を設ける側壁が異なるので、各側壁の構成も簡単にすることができる。
【００１５】
水蒸気導入部及び過熱水蒸気導出部は、筐体から外部に晒されており、ユーザが触れて感電してしまう恐れがある。このため、前記水蒸気導入部及び前記過熱水蒸気導出部は、絶縁材料を用いて構成されていることが望ましい。
【００１６】
前記過熱水蒸気導出部は、別の過熱水蒸気供給ユニットの水蒸気導入部に接続可能に構成されていることが望ましい。具体的に水蒸気導入部及び過熱水蒸気導出部は、絶縁フランジを用いて構成されていることが望ましい。
この構成であれば、使用する過熱水蒸気利用炉のサイズや、過熱水蒸気の利用用途に合わせて、複数の過熱水蒸気供給ユニットを簡単に接続して組み合わせて用いることができる。
【００１７】
ユーザが筐体に触れることによる感電を好適に防止するためには、前記筐体の内部に設けられて、前記流路形成体及び前記各電極と前記筐体とを互いに絶縁する絶縁部材をさらに備えることが望ましい。
【００１８】
前記流路形成体は、直線状の流路を形成する複数の直線部と、これら直線部を直列的に順次接続する折返し部とを有することが望ましい。
この構成であれば、筐体内における流路を長くすることができ、過熱水蒸気の生成量を増大することができる。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成した本発明によれば、過熱水蒸気利用炉の仕様に対して専用の断熱構造及び絶縁構造を設計する必要がなく、取り扱いが容易で、ユーザの利便性を向上した過熱水蒸気供給ユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の過熱水蒸気供給ユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図２】第１実施形態の過熱水蒸気供給ユニットを２つ接続した状態を示す模式図である。
【図３】第２実施形態の過熱水蒸気供給ユニットの構成を模式的に示す断面図である。
【図４】変形実施形態の過熱水蒸気供給ユニットを２つ接続した状態を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
＜第１実施形態＞
第１実施形態に係る過熱水蒸気供給ユニット１００は、過熱水蒸気利用炉ＴＣに取り付けられて炉内に過熱水蒸気を供給するものである。
【００２２】
具体的に過熱水蒸気供給ユニット１００は、図１に示すように、内部に流路が形成された導電性材料からなる流路形成体２と、流路形成体２の流路一端側に接続された第１の電極３と、流路形成体２の流路他端側に接続された第２の電極４と、流路形成体２及び前記各電極３、４を収容する筐体５とを備えている。
【００２３】
流路形成体２は、例えば円筒状をなす導体管から構成されており、直線状の流路を形成する複数（図１では３つ）の直線部２ａと、これら直線部２ａを直列的に順次接続する折返し部２ｂとを有している。折返し部２ｂは、直線部２ａがそれぞれ互いに略平行になるように、コの字状又はＵ字状に構成されている。これにより、流路形成体２は、１又は複数回往復した流路を形成している。
【００２４】
ここで、直線部２ａの配置構成としては、直線部２ａがそれぞれ互いに略平行になっているものであれば良く、同一平面状に等間隔に配置されているものでも良いし、３つの直線部２ａを三角形の頂点に位置するように配置されたものであっても良い。その他、流路形成体２の直線部２ａの数は３個に限定されず、３個以外の複数であっても良い。
【００２５】
そして、流路形成体２の一端部２ｍには外部の水蒸気生成部（不図示）から供給される水蒸気（飽和水蒸気又は過熱水蒸気）を導入するための水蒸気導入部６が形成されている。また、流路形成体２の他端部２ｎには流路形成体２により生成された過熱水蒸気を外部に導出するための過熱水蒸気導出部７が形成されている。
【００２６】
また、流路形成体２の一端部２ｍには、第１の電極３が接続されている。また、流路形成体２の他端部２ｎには、第２の電極４が接続されている。第２の電極４は、流路形成体２の直線部２ａに沿って流路一端側（一端部２ｍ）に向かって延び設けられている。
【００２７】
筐体５は、例えば直方体形状をなすものであり、例えば耐食性に優れたステンレス製のものである。筐体５は、過熱水蒸気利用炉ＴＣに取り付けられる取付面部５１を有している。本実施形態の取付面部５１は、筐体５の長手方向一端側の側壁（左側壁）５ａである。そして、筐体５は、この取付面部５１を介して過熱水蒸気利用炉ＴＣの側壁部ＴＣａに直接取り付けられている。取付構造としては、筐体５に設けられた取付フランジ（不図示）を介してねじ固定するものであっても良いし、別体の取付部材（不図示）により固定するものであっても良い。
【００２８】
この筐体５の取付面部５１には、流路形成体２の他端部２ｎに形成された過熱水蒸気導出部７が設けられている。また、過熱水蒸気利用炉ＴＣの側壁ＴＣａにおけるユニット装着部分には、取付面部５１の過熱水蒸気導出部７に対応した過熱水蒸気通過部（開口部）ＴＣ１が形成されている。また、筐体５の取付面部５１に対向する側壁（長手方向他端側の右側壁）５ｂには、流路形成体２の一端部２ｍに形成された水蒸気導入部６が設けられている。なお、本実施形態の場合、水蒸気導入部６が設けられる側壁は、取付面部５１が設定された側壁以外の側壁であればいずれの側壁であっても良い。
【００２９】
なお、水蒸気導入部６及び過熱水蒸気導出部７は、絶縁材料を用いて構成されている。具体的に水蒸気導入部６及び過熱水蒸気導出部７は、絶縁フランジ６Ｆ、７Ｆを用いて構成されている。これにより、図２に示すように、別の過熱水蒸気供給ユニット１００と接続可能となる。つまり、１つの過熱水蒸気供給ユニット１００の過熱水蒸気導出部７が別の過熱水蒸気供給ユニット１００の水蒸気導入部６に直接接続される、又は、別部材の連結配管を介して接続される。
【００３０】
さらに筐体５の側壁（下側壁）５ｃには、第１の電極３及び第２の電極４が電気的に接続された電源接続部８が設けられている。この電源接続部８は端子台であり、単相交流電源である外部電源Ｐのリード線Ｌが接続される。電源接続部８は、筐体５を過熱水蒸気利用炉ＴＣに取り付ける際に邪魔とならない位置に設けられている。なお、外部電源Ｐは、過熱水蒸気供給ユニット１００から導出される過熱水蒸気の温度が所定温度となるように図示しない制御部により電力制御される。なお、過熱水蒸気の温度は、例えば過熱水蒸気導出部７又はその近傍に設けられた温度センサ（不図示）により検出される。
【００３１】
しかして、本実施形態の過熱水蒸気供給ユニット１００は、筐体５の内部に設けられて、流路形成体２からの熱を遮断する断熱部材９と、筐体５の内部に設けられて、流路形成体２及び各電極３、４と筐体５とを互いに絶縁する絶縁部材１０とを備えている。
【００３２】
断熱部材９は、筐体５の内面に沿って設けられており、流路形成体２及び各電極３、４の周囲を覆うように設けられている。断熱部材９としては、例えば、ケイ酸カルシウムを主成分とした断熱板や、セラミックファイバー、アルミナファイバー等を原料とするブランケット状断熱材等が考えられる。
【００３３】
絶縁部材１０は、断熱部材９と同様に、筐体５の内面に沿って設けられており、流路形成体２及び各電極３、４の周囲を覆うように設けられている。絶縁部材１０としては、例えば、マイカや耐熱シリカクロス等が考えられる。ここで、断熱部材９及び絶縁部材１０を、断熱性及び絶縁性を有する、例えば電気絶縁断熱板等の単一の部材を用いて構成すれば、筐体５の内部構成を簡単化することができる。その他、絶縁部材１０は、流路形成体２の外側周面を覆うように流路形成体２の外側周面に巻回する等により設けても良い。
【００３４】
＜第１実施形態の効果＞
このように構成した過熱水蒸気供給ユニット１００によれば、通電加熱により高温となる流路形成体２及び各電極３、４が筐体５内に収容されているので、ユーザが流路形成体２及び各電極３、４に不意に触れる恐れがない。また、筐体５の内部に断熱部材９及び絶縁部材１０が設けられているので、ユーザが筐体５に触れたとしても火傷及び感電の心配がなく、流路形成体２又は電極３、４からのスパークも防止することができる。さらに、筐体５によってユニット化されており、このユニット１００が過熱水蒸気利用炉ＴＣに取り付けられるように構成されているので、過熱水蒸気利用炉ＴＣの仕様に対して専用の断熱構造及び絶縁構造を設計する必要がなく、取り扱いが容易で、ユーザの利便性を向上させることができる。
【００３５】
その他、外部電源Ｐから単相交流電圧を電極３、４を介して流路形成体２に印加すると、各直線部２ａに流れる電流の向き及び第２の電極４に流れる電流の向きが逆向きとなる。そうすると、それぞれの電流により発生する磁束が打ち消し合い、流路形成体２に発生するインピーダンスが低減されて回路力率を改善することができる。したがって、過熱水蒸気供給ユニット１００の設備効率を向上させることができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る過熱水蒸気供給ユニット１００について、図３を参照して説明する。
【００３７】
第２実施形態に係る過熱水蒸気供給ユニット１００は、前記第１実施形態とは流路形成体２の構成、及び筐体５の取付面部５１の位置が異なる。
【００３８】
具体的に流路形成体２は、例えば円筒状をなす導体管から構成されており、直線状の流路を形成する複数（図３では４つ）の直線部２ａと、これら直線部２ａを直列的に順次接続する折返し部２ｂとを有している。折返し部２ｂは、直線部２ａがそれぞれ互いに略平行になるように、コの字状又はＵ字状に構成されている。
【００３９】
そして、この流路形成体２の他端部２ｎは閉塞されており、少なくとも最下流側の直線部２ａ（２ａｘ）に過熱水蒸気導出部７となる複数の流体噴出孔が形成されている。この複数の流体噴出孔は、最下流側の直線部２ａｘにおいて長手方向の略全体に形成されているが、長手方向の一部、例えば最下流側の直線部２ａｘの長手方向中央部から他端部に形成しても良い。このように流路形成体２は、上流側に１つの水蒸気導入部６を有し、その下流側に複数の過熱水蒸気導出部７を有する構成としてある。なお、流体噴出孔に流体噴出ノズルを設けて過熱水蒸気導出部７を構成しても良い。
【００４０】
また、流路形成体２の一端部２ｍ及び他端部２ｎはともに、筐体５の長手方向一端側に位置するように構成されている。これにより、流路形成体２に接続される第１の電極３及び第２の電極４の両方が長手方向一端側に位置する構成となり、筐体５内部の構成を簡単にすることができる。ここで、電源接続部８を、筐体５の長手方向一端側に設けることにより、第１の電極３及び第２の電極４の構成をより一層簡単にすることができる。なお、電源接続部８は、筐体５の長手方向に沿った長手側壁（上側壁）５ｄに設けられている。
【００４１】
筐体５の取付面部５１は、筐体５の長手方向に沿った長手側壁（下側壁）５ｃに設定されている。この取付面部５１には、長手方向に沿って複数の過熱水蒸気導出部７が設けられている。また、図４に示すように、過熱水蒸気利用炉ＴＣの側壁ＴＣａにおけるユニット装着部分には、取付面部５１の過熱水蒸気導出部７に対応した過熱水蒸気通過部（開口部）ＴＣ１が形成されている。なお、本実施形態の断熱部材９及び絶縁部材１０は、筐体の内部において、下側壁５ｃ以外の側壁の内面に配置される構成とされているが、下側壁５ｃの内面にも配置しても良い。
【００４２】
＜第２実施形態の効果＞
このように構成した過熱水蒸気供給ユニット１００によれば、前記第１実施形態の効果に加えて、筐体５の取付面部５１に複数の過熱水蒸気導出部７を設けているので、１つの過熱水蒸気供給ユニットにより広い範囲に効率的に過熱水蒸気を供給することができる。
【００４３】
＜その他の変形実施形態＞
なお、本発明は前記各実施形態に限られるものではない。
【００４４】
例えば、前記第２実施形態の過熱水蒸気供給ユニット１００を別の過熱水蒸気供給ユニット１００に接続可能に構成しても良い。この場合、流路形成体２は、図４に示すように、直線部２ａ又は折返し部２ｂから分岐して、別の過熱水蒸気供給ユニット１００の水蒸気導入部６に接続される接続部１１を有する分岐流路部２ｃを有する。この接続部１１は、絶縁フランジにより構成されている。なお、この構成の過熱水蒸気供給ユニット１００を単体で用いる場合には、分岐流路部２ｃを閉塞して用いる。
【００４５】
また、前記各実施形態の流路形成体２は、１本の流路を形成するものであったが、途中で複数の分岐流路に分岐するものであっても良い。この場合、各分岐流路に過熱水蒸気導出部を設ける構成とすることが考えられる。
【００４６】
さらに、１つの筐体５の内部に複数の流路形成体２を収容する構成としても良い。
【００４７】
さらに、前記実施形態の過熱水蒸気供給ユニット１００は、流路形成体に単相交流圧を印加する構成であったが、流路形成体に三相交流電圧を印加する構成であっても良い。具体的には、３つの電極を流路形成体に流路方向に沿った異なる位置に設けて、それら３つの電極にＵ相、Ｖ相及びＷ相を接続することが考えられる。
【００４８】
その他、本発明は前記各実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４９】
１００・・・過熱水蒸気供給ユニット
ＴＣ・・・過熱水蒸気利用炉
２・・・流路形成体
２ａ・・・直線部
２ｂ・・・折返し部
３・・・第１の電極
４・・・第２の電極
５・・・筐体
５１・・・取付面部
６・・・水蒸気導入部
７・・・過熱水蒸気導出部
８・・・電源接続部
Ｐ・・・外部電源
９・・・断熱部材
１０・・・絶縁部材
６Ｆ、７Ｆ・・・絶縁フランジ
【図１】
2018009764.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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