(57)【要約】【課題】  熱交換効率が良く、効果的に高温の過熱蒸気を得ることができるとともに、簡単な構造で且つ小型化を実現することが可能な過熱蒸気発生装置並びにその装置を用いた過熱蒸気発生方法の提供を図る。【解決手段】  効果的に過熱蒸気Ｓ２を得るべく、空気Ａと燃焼用燃料Ｇとを混合し、該混合物を燃焼筒２０内における一平面２０ａの中央箇所に設けられた燃焼部２１にて燃焼し、該燃焼部２１の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴霧ノズル２２から高温蒸気Ｓ１を噴霧して燃焼熱により該高温蒸気Ｓ１を加熱することで過熱蒸気Ｓ２を得る。高温蒸気Ｓ１を噴霧する代わりに、加圧水Ｗを加圧水噴射ノズル２４から噴射する構成も可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
過熱蒸気を得るための装置であって、
送風管と、燃料管と、混合管と、蒸気管と、燃焼筒と、からなり、
送風管は、燃焼用燃料を燃焼させるために必要な空気を送風するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、
燃料管は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料を送出するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、
混合管は、空気と燃焼用燃料との混合物を燃焼筒へ送出するものであって、その一端は調整弁を介して送風管並びに燃料管に接続されるとともに、他端は燃焼筒における一平面中央箇所に接続され、
蒸気管は、高温蒸気を燃焼筒へ送出するものであって、燃焼筒における一平面周辺所定箇所に接続され、
燃焼筒は、過熱蒸気を得るためのものであって、混合管が接続された一平面中央箇所に対応する燃焼筒内に燃焼部を備えるとともに、該燃焼部の周縁所定箇所に少なくとも一以上の蒸気噴霧ノズルが備えられ、かつ、過熱蒸気を送出するための送出口を備えている、
ことを特徴とする過熱蒸気発生装置。
【請求項２】
過熱蒸気を得るための装置であって、
送風管と、燃料管と、混合管と、送水管と、燃焼筒と、からなり、
送風管は、燃焼用燃料を燃焼させるために必要な空気を送風するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、
燃料管は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料を送出するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、
混合管は、空気と燃焼用燃料との混合物を燃焼筒へ送出するものであって、その一端は調整弁を介して送風管並びに燃料管に接続されるとともに、他端は燃焼筒における一平面中央箇所に接続され、
送水管は、加圧水を燃焼筒へ送出するものであって、燃焼筒における一平面周辺所定箇所に接続され、
燃焼筒は、過熱蒸気を得るためのものであって、混合管が接続された一平面中央箇所に対応する燃焼筒内に燃焼部を備えるとともに、該燃焼部の周縁所定箇所に少なくとも一以上の加圧水噴射ノズルが備えられ、かつ、過熱蒸気を送出するための送出口を備えている、
ことを特徴とする過熱蒸気発生装置。
【請求項３】
前記過熱蒸気発生装置において、燃焼筒内に、旋回羽根が備えられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の過熱蒸気発生装置。
【請求項４】
過熱蒸気を得るための方法であって、
空気と気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料とを混合して燃焼筒内における一平面中央箇所に設けられた燃焼部にて燃焼し、該燃焼部の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴霧ノズルから高温蒸気を噴霧して燃焼熱により該高温蒸気を加熱することで過熱蒸気を得ることを特徴とする過熱蒸気の発生方法。
【請求項５】
過熱蒸気を得るための方法であって、
空気と気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料とを混合して燃焼筒内における一平面中央箇所に設けられた燃焼部にて燃焼し、該燃焼部の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴射ノズルから加圧水を噴射して燃焼熱により該加圧水を加熱することで過熱蒸気を得ることを特徴とする過熱蒸気の発生方法。
【請求項６】
前記過熱蒸気の発生方法において、過熱蒸気を燃焼筒内に設けられた旋回羽根を通過させることで、該過熱蒸気を均一攪拌するとともに流速低下を図ることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の過熱蒸気の発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過熱蒸気発生装置に関し、また、その装置を用いた過熱蒸気発生方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日における産業界の変移の中で、過熱蒸気の利用性が拡大している。
すなわち、かかる過熱蒸気は、排水汚染対策として、根菜類の上皮を過熱蒸気により過熱剥離して、水中に剥離物を流さず生ゴミとして回収するために利用されている。これによると、排水腐敗を防止でき、腐敗臭を抑制して汚染防止に資する効果がある。
【０００３】
また、過熱蒸気は、メタボリック対策として、食品材料の上に油を噴霧したあと、過熱蒸気を用いて表面をノンフライ加工食品とする際に利用されている。これによると、日常の食生活において、昨今問題視されている油類の過剰摂取を抑制でき、我々の健康面の向上に効果を発揮する。
【０００４】
さらに、過熱蒸気は、携帯電話や自動制御部品等の廃棄物に対し、一次処理の段階で過熱蒸気を用いて、不燃状態でレアメタル部品を分解し回収するのに利用されている。これにより、いわゆる「都市山」といわれる産業廃棄物の山の中から有効な資源を回収するのに際し、安全かつ迅速な産廃処理を可能ならしめる効果がある。
【０００５】
その他にも、過熱蒸気は、その蒸気熱により食品の殺菌に利用されたり、同様に土壌殺菌にも利用され、また、食肉の前処理として余剰脂分を除去する際にも利用されるなど、その利用価値、利用範囲は計り知れない。
【０００６】
ところで、かかる過熱蒸気を得るための従来の技術は、熱交換器によるものであった。すなわち、電熱や燃焼熱を利用し、その熱により水または蒸気の充填された加熱用容器を外部から加熱することで過熱蒸気を得ようとする、いわゆる間接加熱によるものであった。
かかる技術によると、加熱用容器を介して水または蒸気が加熱されるため、熱交換効率が悪く、加熱に要するエネルギーコストが嵩むという問題があった。また、加熱用容器の外部に熱源が必要であるため、装置・機械的に大型化してしまうという問題もあった。
【０００７】
かかる問題を解決すべく、特開２００４−１１９８０号公報（特許文献１）には、高温上記を直接過熱することで効率的に過熱蒸気を得ようとする技術が記載されている。具体的には、水を電気分解することで水素と酸素を得、その水素と酸素とを高温蒸気が流れる管内において燃焼させ、その燃焼熱による加熱を行って過熱蒸気を得る技術である。
【０００８】
かかる技術によると、高温蒸気を直接加熱することで、熱効率上効果的に過熱蒸気を得ることが可能であるようにみえる。しかしながら、水素と酸素の燃焼により水が発生し、該水も燃焼熱で加熱されて過熱蒸気の一部となることから、水の過熱蒸気化に燃焼熱エネルギーが奪われることとなり、結果的に熱効率が悪いこととなる。また、水を電気分解するための外部装置が必要であり、装置全体のコスト上昇につながってしまい、実用性に乏しい。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１１９８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、熱交換効率が良く、効果的に高温の過熱蒸気を得ることができるとともに、簡単な構造で且つ小型化を実現することが可能な過熱蒸気発生装置並びにその装置を用いた過熱蒸気発生方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するため、本発明は、過熱蒸気を得るための装置であって、送風管と、燃料管と、混合管と、蒸気管と、燃焼筒と、からなり、送風管は、燃焼用燃料を燃焼させるために必要な空気を送風するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、燃料管は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料を送出するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、混合管は、空気と気体燃料あるいは液体燃料との混合物を燃焼筒へ送出するものであって、その一端は調整弁を介して送風管並びに燃料管に接続されるとともに、他端は燃焼筒における一平面中央箇所に接続され、蒸気管は、高温蒸気を燃焼筒へ送出するものであって、燃焼筒における一平面周辺所定箇所に接続され、燃焼筒は、過熱蒸気を得るためのものであって、混合管が接続された一平面中央箇所に対応する燃焼筒内に燃焼部を備えるとともに、該燃焼部の周縁所定箇所に少なくとも一以上の蒸気噴霧ノズルが備えられ、かつ、過熱蒸気を送出するための送出口を備えている構成を採用している。
【００１２】
また、本発明は、過熱蒸気を得るための装置であって、送風管と、燃料管と、混合管と、送水管と、燃焼筒と、からなり、送風管は、燃焼用燃料を燃焼させるために必要な空気を送風するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、燃料管は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料を送出するものであって、調整弁を介して混合管に接続され、混合管は、空気と気体燃料あるいは液体燃料との混合物を燃焼筒へ送出するものであって、その一端は調整弁を介して送風管並びに燃料管に接続されるとともに、他端は燃焼筒における一平面中央箇所に接続され、送水管は、加圧水を燃焼筒へ送出するものであって、燃焼筒における一平面周辺所定箇所に接続され、燃焼筒は、過熱蒸気を得るためのものであって、混合管が接続された一平面中央箇所に対応する燃焼筒内に燃焼部を備えるとともに、該燃焼部の周縁所定箇所に少なくとも一以上の加圧水噴射ノズルが備えられ、かつ、過熱蒸気を送出するための送出口を備えている構成を採用することも可能である。
【００１３】
さらに、本発明は、前記過熱蒸気発生装置において、燃焼筒内に、旋回羽根が備えられている構成を採用し得る。
【００１４】
またさらに、本発明は、上記の過熱蒸気発生装置を用いて過熱蒸気を得るための方法であって、空気と気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料とを混合して燃焼筒内における一平面中央箇所に設けられた燃焼部にて燃焼し、該燃焼部の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴霧ノズルから高温蒸気を噴霧して燃焼熱により該高温蒸気を加熱することで過熱蒸気を得る方法を採用する。
【００１５】
そしてまた、本発明は、上記の過熱蒸気発生装置を用いて過熱蒸気を得るための方法であって、空気と気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料とを混合して燃焼筒内における一平面中央箇所に設けられた燃焼部にて燃焼し、該燃焼部の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴射ノズルから加圧水を噴射して燃焼熱により該加圧水を加熱することで過熱蒸気を得る方法を採用し得る。
【００１６】
そしてさらに、本発明は、前記過熱蒸気の発生方法において、過熱蒸気を燃焼筒内に設けられた旋回羽根を通過させることで、該過熱蒸気を均一攪拌するとともに流速低下を図る方法を採用することも可能である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明にかかる過熱蒸気発生装置によれば、直接的に蒸気あるいは水を加熱する構造を採用することで、熱交換効率を飛躍的に向上させることができるとともに、燃焼筒内に熱源を備えることで、簡単な構造で且つ小型化を実現することができるという優れた効果を奏するものである。
【００１８】
また、本発明にかかる過熱蒸気の発生方法によれば、直接的に蒸気あるいは水を加熱する方法を採用することで、効果的に高温の過熱蒸気を得ることが可能となる効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明における過熱蒸気発生装置の実施例を示す説明図である。
【図２】図１におけるＡＡ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２０】
以下、本発明にかかる過熱蒸気発生装置１の一実施例並びにその装置を用いた過熱蒸気発生方法の実施形態を、図面に基づき説明する。
【００２１】
図１は、本実施例にかかる過熱蒸気発生装置１を示す説明図であり、図２は、図１におけるＡＡ断面図である。すなわち、該過熱蒸気発生装置１は、図面に示すように、送風管２と、燃料管５と、混合管９と、蒸気管１０と、燃焼筒２０と、から構成されている。
【００２２】
送風管２は、燃焼用燃料Ｇを燃焼させるために必要な空気Ａを送風するためのものであって、その一端は、調整弁８を介して混合管６に接続されている。また、該送風管２の他端には、空気Ａを送風するための送風機３が備えられ、さらに、送風管２の中間所定位置には、空気Ａの送風を制御するための調整弁４が備えられている。
【００２３】
燃料管５は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料Ｇを送出するためのものであって、その一端は、調整弁８を介して混合管９に接続されている。また、該燃料管５の他端には、燃焼用燃料Ｇとして気体燃料あるいは液体燃料が入れられた燃料タンク６に接続され、さらに、燃料管５の中間所定位置には、燃焼用燃料Ｇの送出を制御するための調整弁７が備えられている。
【００２４】
混合管は９、空気Ａと燃焼用燃料Ｇとの混合物を燃焼筒２０へ送出するためのものであって、その一端は、上記の通り、調整弁８を介して送風管２並びに燃料管５に接続されるとともに、他端は、燃焼筒２０における一平面２０ａの中央箇所に接続されている。
【００２５】
蒸気管１０は、高温蒸気Ｓ１を燃焼筒２０へ送出するものであって、その一端は、燃焼筒２０における一平面２０ａの周辺所定箇所に接続されている。また、該蒸気管１０の他端は、高温蒸気発生部１１に接続され、さらに、蒸気管１０の中間所定位置には、高温蒸気Ｓ１の送出を制御するための調整弁１２が備えられている。
【００２６】
燃焼筒２０は、過熱蒸気Ｓ２を得るためのものであって、混合管９が接続された一平面２０ａの中央箇所に対応する燃焼筒２０内には、燃焼部２１が備えられているとともに、該燃焼部２１の周縁所定箇所には、少なくとも一以上の蒸気噴霧ノズル２２が備えられている。また、該燃焼筒２０には、過熱蒸気Ｓ２を送出するための送出口２３が備えられている。そしてまた、図面に示すように、該燃焼筒２０内には、旋回羽根２５が備えられている。
【００２７】
本発明にかかる過熱蒸気発生装置１は、以上の構成となっており、以下、該装置を使用して過熱蒸気Ｓ２を得るための方法について説明する。
【００２８】
すなわち、本発明にかかる過熱蒸気Ｓ２を得るための方法は、以下の工程を経ることにより行われる。
（１）送風管２を介して送風された空気Ａと、燃料タンク６から燃料管５を介して送出された気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料Ｇとを、調整弁８を介して適宜混合して混合物を得る。このとき、空気Ａの送風制御や燃焼用燃料Ｇの送出制御については、送風管２・燃料管５に夫々備えられた調整弁４，７によって行う。なお、当該方法に使用する燃焼用燃料Ｇについては、特に限定はないが、例えば天然ガス等の気体燃料や、灯油などの液体燃料が考えられる。
【００２９】
（２）蒸気管１０内から送出された高温蒸気Ｓ１が、燃焼筒２０における一平面２０ａの周辺所定箇所に送られる。このとき、高温蒸気Ｓ１の送出制御については、蒸気管１０に備えられた調整弁１２によって行う。
【００３０】
（３）上記（１）で得られた混合物は、混合管９内を送出され、燃焼筒２０における一平面２０ａの中央箇所に送られる。
【００３１】
（４）燃焼筒２０内における一平面２０ａの中央箇所に設けられた燃焼部２１において、送られた混合物の燃焼が行われると同時に、該燃焼部２１の周縁に設けられた少なくとも一以上の噴霧ノズル２２から、高温蒸気Ｓ１を噴霧する。
【００３２】
以上の工程を経ることにより、混合物を燃焼して得られる燃焼熱により、高温蒸気Ｓ１が加熱され、その結果、過熱蒸気Ｓ２を得ることができる。
【００３３】
なお、得られた過熱上記Ｓ２については、燃焼筒２０における送出口２３から外部へ送出される。
このとき、燃焼筒２０内にて旋回羽根２５を通過させることにより、過熱蒸気Ｓ２を均一攪拌するとともに、流速低下を図ることが可能となる。
【実施例２】
【００３４】
次に、本発明にかかる過熱蒸気発生装置１の他の実施例並びにその装置を用いた過熱蒸気発生方法の実施形態について、図面に基づき説明する。
【００３５】
図１は、本実施例にかかる過熱蒸気発生装置１を示す説明図であり、図２は、図１におけるＡＡ断面図である。すなわち、該過熱蒸気発生装置１は、図面に示すように、送風管２と、燃料管５と、混合管９と、送水管１４と、燃焼筒２０と、から構成されている。
【００３６】
送風管２は、燃焼用燃料Ｇを燃焼させるために必要な空気Ａを送風するためのものであって、その一端は、調整弁８を介して混合管６に接続されている。また、該送風管２の他端には、空気Ａを送風するための送風機３が備えられ、さらに、送風管２の中間所定位置には、空気Ａの送風を制御するための調整弁４が備えられている。
【００３７】
燃料管５は、気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料Ｇを送出するためのものであって、その一端は、調整弁８を介して混合管９に接続されている。また、該燃料管５の他端には、燃焼用燃料Ｇとして気体燃料あるいは液体燃料が入れられた燃料タンク６に接続され、さらに、燃料管５の中間所定位置には、燃焼用燃料Ｇの送出を制御するための調整弁７が備えられている。
【００３８】
混合管は９、空気Ａと燃焼用燃料Ｇとの混合物を燃焼筒２０へ送出するためのものであって、その一端は、上記の通り、調整弁８を介して送風管２並びに燃料管５に接続されるとともに、他端は、燃焼筒２０における一平面２０ａの中央箇所に接続されている。
【００３９】
送水管１４は、加圧水Ｗを燃焼筒２０へ送出するものであって、その一端は、燃焼筒２０における一平面２０ａの周辺所定箇所に接続されている。また、該送水管１４の他端は、加圧水発生部１５に接続され、さらに、送水管１４の中間所定位置には、加圧水Ｗの送水を制御するための調整弁１６が備えられている。
【００４０】
燃焼筒２０は、過熱蒸気Ｓ２を得るためのものであって、混合管９が接続された一平面２０ａの中央箇所に対応する燃焼筒２０内には、燃焼部２１が備えられているとともに、該燃焼部２１の周縁所定箇所には、少なくとも一以上の加圧水噴射ノズル２４が備えられている。また、該燃焼筒２０には、過熱蒸気Ｓ２を送出するための送出口２３が備えられている。そしてまた、図面に示すように、該燃焼筒２０内には、旋回羽根２５が備えられている。
【００４１】
本発明にかかる過熱蒸気発生装置１は、以上の構成となっており、以下、該装置を使用して過熱蒸気Ｓ２を得るための方法について説明する。
【００４２】
すなわち、本発明にかかる過熱蒸気Ｓ２を得るための方法は、以下の工程を経ることにより行われる。
（１）送風管２を介して送風された空気Ａと、燃料タンク６から燃料管５を介して送出された気体燃料あるいは液体燃料からなる燃焼用燃料Ｇとを、調整弁８を介して適宜混合して混合物を得る。このとき、空気Ａの送風制御や燃焼用燃料Ｇの送出制御については、送風管２・燃料管５に夫々備えられた調整弁４，７によって行う。なお、当該方法に使用する燃焼用燃料Ｇについては、特に限定はないが、例えば天然ガス等の気体燃料や、灯油などの液体燃料が考えられる。
【００４３】
（２）加圧水発生部１５から送水管１４を介して送水された加圧水Ｗが、燃焼筒２０における一平面２０ａの周辺所定箇所に送られる。このとき、加圧水Ｗの送水制御については、送水管１４に備えられた調整弁１６によって行う。
【００４４】
（３）上記（１）で得られた混合物は、混合管９内を送出され、燃焼筒２０における一平面２０ａの中央箇所に送られる。
【００４５】
（４）燃焼筒２０内における一平面２０ａの中央箇所に設けられた燃焼部２１において、送られた混合物の燃焼が行われると同時に、該燃焼部２１の周縁に設けられた少なくとも一以上の加圧水噴射ノズル２４から、加圧水Ｗを噴射する。
【００４６】
以上の工程を経ることにより、混合物を燃焼して得られる燃焼熱により、加圧水Ｗが加熱され、その結果、過熱蒸気Ｓ２を得ることができる。
【００４７】
なお、得られた過熱上記Ｓ２については、燃焼筒２０における送出口２３から外部へ送出される。
このとき、燃焼筒２０内にて旋回羽根２５を通過させることにより、過熱蒸気Ｓ２を均一攪拌するとともに、流速低下を図ることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、直接的に蒸気あるいは水を加熱する構造を採用することで、熱交換効率を飛躍的に向上させることができ、また、燃焼筒２０内に熱源を備えることで、簡単な構造で且つ小型化を実現することができ、さらには、直接的に蒸気あるいは水を加熱する方法を採用することで、効果的に高温の過熱蒸気を得ることが可能となるという、従来にはない優れた効果を奏するものであり、その利用価値は限りなく、本発明の産業上の利用可能性は非常に大きいといえる。
【符号の説明】
【００４９】
１    過熱蒸気発生装置
２    送風管
３    送風機
４    調整弁
５    燃料管
６    燃料タンク
７    調整弁
８    調整弁
９    混合管
１０    蒸気管
１１    高温蒸気発生部
１２    調整弁
１４    送水管
１５    加圧水発生部
１６    調整弁
２０    燃焼筒
２０ａ  一平面
２１    燃焼部
２２    噴霧ノズル
２３    送出口
２４    加圧水噴射ノズル
２５    旋回羽根
Ａ    空気
Ｇ    燃焼用燃料
Ｓ１  高温蒸気
Ｓ２  過熱蒸気
Ｗ    加圧水
【図１】
2011047625.tif 000003
【図２】
2011047625.tif 000004