(57)【要約】【課題】小型で高効率な純粋蒸気製造装置制御方法等を提供する。【解決手段】純粋蒸気を発生させる蒸発缶（１）と、発生した蒸気の圧力を測定する圧力センサー（Ｓ−１）と、加熱蒸気を供給する主蒸気管（４）と、この主蒸気管（４）上に設けられ前記圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて開度を調節できる第１の制御弁（Ｖ−１）と、蒸発缶（１）に供給水を供給する主配管２と、この主配管（２）上に設けられ開度を調節できる第２の制御弁（Ｖ−５）と、第１の制御弁（Ｖ−１）をの開度を制御する第１の制御手段（Ａ−１）と、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度を制御する第２の制御手段を備えた純粋蒸気発生装置において、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度が第１の制御弁（Ｖ−１）の開度と比例させるように第１及び第２の制御手段（Ａ−２）を連動させる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
純粋蒸気を発生させる蒸発缶（１）と、発生した蒸気の圧力を測定する圧力センサー（Ｓ−１）と、加熱蒸気を供給する主蒸気管（４）と、この主蒸気管（４）上に設けられ前記圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて開度を調節できる第１の制御弁（Ｖ−１）と、蒸発缶（１）に供給水を供給する主配管（２）と、この主配管（２）上に設けられ開度を調節できる第２の制御弁（Ｖ−５）と、第１の制御弁（Ｖ−１）の開度を制御する第１の制御手段（Ａ−１）と、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度を制御する第２の制御手段（Ａ−２）を備え、第１及び第２の制御手段が互いに連動して作動することを特徴とする純粋蒸気製造装置。
【請求項２】
第１の制御弁（Ｖ−１）と直列に第１の自動弁（Ｖ−２）を設け、一方で、第２の自動弁（Ｖ−３）と止弁（Ｖ−４）とを直列に接続して、これらを並列に接続した直並列回路を形成するとともに、第１及び第２の自動弁（Ｖ−２，Ｖ−３）を、前記第１の制御手段により制御されるようにしたことを特徴とする請求項１記載の純粋蒸気製造装置。
【請求項３】
蒸発缶（１）にレベルスイッチＬＳ（Ｓ−２）を設け、レベルスイッチが蒸発缶（１）内の水位の上昇を検知すると第２の制御弁（Ｖ−５）を閉じるように、第２の制御手段とレベルスイッチを電気的に接続してなることを特徴とする請求項１又は２記載の純粋蒸気製造装置。
【請求項４】
純粋蒸気を発生させる蒸発缶（１）と、発生した蒸気の圧力を測定する圧力センサー（Ｓ−１）と、加熱蒸気を供給する主蒸気管（４）と、この主蒸気管（４）上に設けられ前記圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて開度を調節できる第１の制御弁（Ｖ−１）と、蒸発缶（１）に供給水を供給する主配管２と、この主配管（２）上に設けられ開度を調節できる第２の制御弁（Ｖ−５）と、第１の制御弁（Ｖ−１）の開度を制御する第１の制御手段（Ａ−１）と、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度を制御する第２の制御手段を備えた純粋蒸気発生装置の制御方法であって、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度が第１の制御弁（Ｖ−１）の開度と比例させるように第１及び第２の制御手段（Ａ−２）を連動させことを特徴とする純粋蒸気製造装置の制御方法。
【請求項５】
前記第２の制御弁の開閉は、前記第１の制御弁の開閉より遅延して行われることを特徴とする請求項４記載の純粋蒸気製造装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はオートクレーブ装置（高圧蒸気滅菌装置）などに利用され、脱イオン水等の高純度水（供給水）から純粋蒸気を製造する装置、特に、供給水の供給量を制御し系外へのブロー水量を抑える技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
純粋蒸気製造装置は、プレヒーターで予備加熱した供給水を加熱缶に送り、ここで純粋蒸気を発生させ、純粋蒸気と液滴との気液混合状態で、蒸発缶に送り、次に、気液分離器（サイクロン等）に送られ、分離器の上部から、分離された純粋蒸気（ＰＳ：Ｐｕｒｅ　Ｓｔｅａｍ）がユースポイントへ供給され、一方分離された液滴は、蒸発缶の出口側から余剰水と共にブローラインを介して排気されるという構成が一般的である。加熱缶と蒸発缶と気液分離器とを一体化したようなものもある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
図２は、従来の技術について説明するための構成略図である。加熱缶を一体化して設けた蒸発缶５１に主配管５２が接続され、プレヒーター５３で予熱された供給水が導かれる。主蒸気管５４は熱源となる加熱蒸気を供給するラインであり、蒸発缶５１に接続されている。また、蒸発缶５１には蒸気出口管５５が接続され、その先には気液分離器５６が接続されている。
【０００４】
純粋蒸気（ＰＳ）は気液混合状態のまま、蒸気出口管５５を通って、気液分離器５６に導かれる。ここで、純粋蒸気と液滴とが分離され、純粋蒸気が蒸気供給ライン５７を通って各ユースポイントに送られる。
【０００５】
蒸発缶５１には、ブロー配管５８が接続され、ここから余剰の供給水が廃棄される。また、蒸発缶５１には、加熱蒸気を排出するための蒸気ドレン配管５９ａが接続され、スチームトラップ６０を介してつながっているプレヒーター５３で廃熱回収された後、蒸気は蒸気ドレン配管５９ｂから排出される。
【０００６】
純粋蒸気の供給量は、加熱蒸気の供給量を調整、具体的には、ＰＩＣ：圧力検知兼制御信号発生手段（Ａ−１）によって制御弁（Ｖ−１）の開度を調整して純粋蒸気発生に必要な量の加熱蒸気を供給することにより、制御可能である。
【０００７】
一方、蒸発缶の出口側から廃棄される不要な余剰水は、蒸発缶５１への供給水の供給量はレベルスイッチＬＳからの信号で開閉する自動弁（Ｖ−５）及び自動弁（Ｖ−６）により、加熱器の水位を一定に保つと共に供給水の中に含まれる不純物が濃縮されないように、供給水の供給量とブロー量とを制御することで、供給量が常に一定範囲内になるように制御されていた（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
このように、蒸気使用量に応じた供給水を補給することは装置全体としての熱効率を高め、有効に使用される蒸気の単価を抑える上で重要である。より具体的には、加熱蒸気の供給量の制御、及び、供給水の供給量の制御が重要である。
【０００９】
しかし、レベルスイッチＬＳによる制御のみでは、ブロー水として廃棄されるブロー水量は膨大な量であり、装置の熱効率を低下させ、蒸気の単価を上げる要因となっていた。
【００１０】
同様の課題を解決するための他の従来技術として、例えば、特許文献３には、加熱缶から蒸発缶への流路と加熱缶の入口側とを連通するバイパス路を設け、余剰水を循環使用して熱効率等を高める手段が開示されている。
【００１１】
【特許文献１】特開平１１−３２５４０１号公報（第３１段落及び第１図等参照）
【特許文献２】特開昭６１−５４２７３号公報（第１頁右欄乃至第２頁右下欄、第１図参照）
【特許文献３】特開２０００−１６１６０２号公報（第１３段落、第１図等参照）
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
純粋蒸気は貯蔵できず、使用時に必要量だけ純粋蒸気を発生させることが求められる。
【００１３】
しかし、上述のように、ユースポイントにおける純粋蒸気の使用量が大きく変動すると、供給水のブロー量が増大し、多くの純粋蒸留水が廃棄されてしまうが、上述した従来の方法では、制御の精度が悪く、さらなる改善が求められていた。
【００１４】
これは、加熱蒸気の供給量の制御と、供給水の供給量の制御とが、それぞれ独立して行われた為である。すなわち、ＰＩＣによる加熱蒸気供給量の制御と、レベルスイッチによるブロー水量の制御が、独立して行われていたため、余剰の供給水がブロー水として廃棄される量が多かったためと考えられる。
【００１５】
本発明は、上記に鑑み、純粋蒸気発生量と比例した供給水を精度良く供給できるようにして、ブロー量を少なくすることを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る純粋蒸気製造装置は、純粋蒸気を発生させる蒸発缶１と、発生した蒸気の圧力を測定する圧力センサー（Ｓ−１）と、加熱蒸気を供給する主蒸気管４と、この主蒸気管４上に設けられ前記圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて開度を調節できる第１の制御弁（Ｖ−１）と、蒸発缶１に供給水を供給する主配管２と、この主配管２上に設けられ開度を調節できる第２の制御弁（Ｖ−５）と、第１の制御弁（Ｖ−１）の開度を制御する第１の制御手段（Ａ−１）と、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度を制御する第２の制御手段（Ａ−２）を備え、第１及び第２の制御手段が互いに連動して作動することを特徴とする。
【００１７】
このような構成によると、第２の制御手段が供給水の供給量を正確に制御できるため、純粋蒸気発生量に比例した供給水を供給できる。
【００１８】
また、第１の制御弁（Ｖ−１）と直列に第１の自動弁（Ｖ−２）を設け、一方で、第２の自動弁（Ｖ−３）と止弁（Ｖ−４）とを直列に接続して、これらを並列に接続した直並列回路を形成するとともに、第１及び第２の自動弁（Ｖ−２，Ｖ−３）を、前記第１の制御手段により制御されるように構成してもよい。
【００１９】
このようにすると、蒸気発生量の変動幅が大きくても、スムーズに純粋蒸気の発生量と供給水の供給量とを比例させることができる。
【００２０】
また、蒸発缶１にレベルスイッチＬＳ（Ｓ−２）を設け、レベルスイッチが蒸発缶１内の水位の上昇を検知すると第２の制御弁（Ｖ−５）を閉じるように、第２の制御手段とレベルスイッチを電気的に接続していてもよい。
【００２１】
このようにすると、必要時のみ供給水を供給するため、ブロー水量が抑えられ、蒸気の製造コストを抑えられる。
【００２２】
本発明に係る純粋蒸気製造装置の制御方法は、純粋蒸気を発生させる蒸発缶１と、発生した蒸気の圧力を測定する圧力センサー（Ｓ−１）と、加熱蒸気を供給する主蒸気管４と、この主蒸気管４上に設けられ前記圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて開度を調節できる第１の制御弁（Ｖ−１）と、蒸発缶１に供給水を供給する主配管２と、この主配管２上に設けられ開度を調節できる第２の制御弁（Ｖ−５）と、第１の制御弁（Ｖ−１）の開度を制御する第１の制御手段（Ａ−１）と、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度を制御する第２の制御手段を備えた純粋蒸気発生装置の制御方法であって、第２の制御弁（Ｖ−５）の開度が第１の制御弁（Ｖ−１）の開度と比例させるように第１及び第２の制御手段（Ａ−２）を連動させことを特徴とする。
【００２３】
このようにすると、蒸気発生量が増減しても、供給水の供給量が必要量のみとなり、ブロー水量を大幅に低減することができる。
【発明の実施の形態】
（基本構成）
図１は、本発明の基本的構成について説明するための構成略図である。加熱缶を一体化して設けた蒸発缶１に主配管２が接続され、プレヒーター３で予熱された供給水が導かれる。主蒸気管４は加熱蒸気を供給するラインであり、蒸発缶１に接続されている。また、蒸発缶１には蒸気出口管５が接続され、その先には気液分離器６が接続されている。
【００２４】
純粋蒸気（ＰＳ）となり液混合状態のまま、蒸気出口管５を通って、気液分離器６に導かれる。ここで、純粋蒸気と液滴とが分離され、純粋蒸気が蒸気供給ライン７を通って各ユースポイントに送られる。なお、液滴はブロー配管（不図示）を通って排出される。
【００２５】
蒸発缶１には、ブロー配管８が接続され、ここから余剰の供給水を廃棄される。また、蒸発缶１には、加熱蒸気を排出するための蒸気ドレン配管９ａが接続され、スチームトラップ１０を介してプレヒーター３で廃熱回収された後、蒸気ドレン配管９ｂから排出される。
【００２６】
本発明では、加熱蒸気側は、主蒸気管４に設けてあった制御弁（Ｖ−１）に加えて、自動弁（Ｖ−２，Ｖ−３）及び停止弁（Ｖ−４）を図１のように設け、さらに、供給水側は、主配管２に電動弁（Ｖ−５）を設け、これらの弁の開閉を２つの調節計（Ａ−１，Ａ−２）で比例制御するようにした。
【００２７】
（制御基本）
圧力センサー（Ｓ−１）の信号に応じて調節計（Ａ−１）で制御弁（Ｖ−１）、及び自動弁（Ｖ−２，Ｖ−３）により加熱蒸気供給量を制御する。なお、制御弁は開度を調節できる弁であり、自動弁は高速で開閉できるエアー弁を用いている。
【００２８】
（１）発生量の制御
純粋蒸気発生量は圧力センサー（Ｓ−１）により常にモニターしておき、使用量に応じて制御弁（Ｖ−１）、自動弁（Ｖ−２，Ｖ−３）を開閉する。具体的には、表１のような動作をすることが考えられる。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
また、自動弁（Ｖ−３）を開く時は、制御弁（Ｖ−１）を緊急に閉にしてから制御を開始することが好ましい。逆に、自動弁（Ｖ−３）を閉じる時は、制御弁（Ｖ−１）を緊急に開にしてから制御を開始することが好ましい。主蒸気管４の急激な圧力変化を避けるためである。
【００３１】
さらに、発生量最大値に制御弁の開度が８０％以上となるように止弁（Ｖ−４）で調節することが好ましい。また、蒸気ドレン配管及びドレンの１５％をオリフィスで抜くとよい。
【００３２】
（２）供給量の制御
本発明では、調節計（Ａ−１）と（Ａ−２）とを連動させることで、蒸発缶に接続される供給水の供給量を制御する電動弁：電動式制御弁（Ｖ−５）の開度を、加熱蒸気の供給量を制御する加熱蒸気用制御弁（Ｖ−１）の開度と比例させるようにしている。なお、このとき、流量計（Ｓ−３）で供給量を計測しつつこれをモニターするようなシステムとしてもよい。
【００３３】
この場合、加熱蒸気用制御弁（Ｖ−１）と電動弁（Ｖ−５）の開度を比例させる際には、遅延タイマーを設けて、遅延させるとよい。このようにすると、より一層精度良く純粋蒸気発生量とブロー水量とが比例するようになる。この遅延時間はシステムにより個別具体的に適宜調整すればよい。
【００３４】
次に、「比例」させる割合について具体的に説明する。試作した装置の場合、自動弁（Ｖ−３）閉時、制御弁（Ｖ−１）開度０％〜８０％に対し、電動弁（Ｖ−５）の開度を０〜４０％とする。また、止弁（Ｖ−４）開時、制御弁（Ｖ−１）の開度０％〜８０％に対し、電動弁（Ｖ−５）は４０〜８０％とする。また、蒸発缶にレベルスイッチ（Ｓ−２）を設けておき、水位を検知して電動弁（Ｖ−５）の開閉動作を行うようにしておくとよい。
【００３５】
本実施形態では、蒸発缶と加熱缶が一体化した構成を例示したが、これに限らず、蒸発缶と加熱缶とが別々の筐体であって配管で接続された構成であっても同様である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明に係る純粋蒸気製造装置及びその制御方法によると、純粋蒸気発生量に比例した供給水を供給し、ブロー水量を少なくすることができる。
【００３７】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術について説明するための構成略図である。
【図２】本発明について説明するための構成略図である。
【符号の説明】
１　蒸発缶
２　主配管２
３　プレヒーター
４　主蒸気管
５　蒸気出口管
６　気液分離器
７　蒸気供給ライン
８　ブロー配管
９ａ，９ｂ　蒸気ドレン配管
１０　スチームトラップ
【図１】
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【図２】
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