(57)【要約】【課題】過熱蒸気を安定して発生させ、これにより過熱蒸気の安定供給、又は廃熱高温部材からの廃熱の安定除去ができるようにする。【解決手段】少なくとも周面の一部が多孔質材３で形成された蒸気流路２を高温部材１，４に備え、多孔質材３に液体を染み込ませて供給することにより液体を蒸気流路２内に蒸発させ、蒸発した蒸気を高温部材１，４により加熱して過熱蒸気を得る。【選択図】図３
2005351513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも周面の一部が多孔質材で形成された蒸気流路を高温部材に備え、前記多孔質材に液体を染み込ませて供給することにより液体を蒸気流路内に蒸発させ、蒸発した蒸気を前記高温部材により加熱して過熱蒸気を得ることを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項２】
前記高温部材が、加熱高温部材であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生方法。
【請求項３】
前記高温部材が、廃熱高温部材であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生方法。
【請求項４】
少なくとも周面の一部を多孔質材で形成して高温部材に備えた蒸気流路と、前記多孔質材に液体を染み込ませて供給する液供給部と、を備えたことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項５】
前記多孔質材が、蒸気流路の周面の一部に備えて前記液供給部に連通する多孔質液導入部と、前記蒸気流路の周面の他部に備えて前記多孔質液導入部と連通する多孔質蒸発部と、を有することを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生装置。
【請求項６】
前記蒸気流路が、高温部材表面に形成された溝流路と、該溝流路の開放部を覆うように高温部材に一体に設けた板状多孔質材と、により形成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の蒸気発生装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱蒸気発生方法及び装置に係わり、特に過熱蒸気を安定して発生させることができ、これによって過熱蒸気の安定供給、又は廃熱高温部材からの廃熱の安定除去ができるようにした蒸気発生方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液体を蒸発させて蒸気を製造する方法としては種々の方法が存在している。蒸気を製造する一般的な方法としては、液体を容器に収容して加熱する、或いは液体を配管内に流動させて加熱する等の方法が用いられている。又、蒸気を発生させる目的としては、使用目的に応じた蒸気を製造する場合と、液体を蒸発させる際の気化熱によって装置機器等の廃熱高温部材からの廃熱を除去して冷却を行う場合とがある。
【０００３】
しかし、前記一般的な蒸気発生方法によって得られる蒸気は通常飽和温度の蒸気であり、高温の蒸気を得るためには、先ず前記蒸気発生方法により液体を加熱して蒸気を生成させた後、この蒸気を高温に加熱することが必要である。
【０００４】
しかし、この方法では液体を蒸発させるための第１の加熱と、高温に加熱するための第２の加熱の２段階加熱が必要であるために装置構成が大型化する問題がある。
【０００５】
図７は従来から知られている蒸気発生装置の一例を示す断面図であり、この蒸気発生装置ａは、高温部材ｂ内部に、紙面に対して鉛直な方向に延びる微細な蒸気流路ｃを複数平行に形成し、各蒸気流路ｃに液体を供給して前記高温部材ｂにて加熱することにより、液体を蒸発させて蒸気を得るようにしている。図７の蒸気発生装置ａによれば、高温部材ｂに多数の微細な蒸気流路ｃを備えることができるので、液体を加熱するための表面積を増大させて蒸気を効率的に発生させることが可能である。
【０００６】
又、従来から知られている他の蒸気発生装置としては、改質器内で水素を回収する為に分解可能な炭化水素／混合材混合気を製造するための装置として、多孔質蒸発部材と、この多孔質蒸発部材に炭化水素を供給するための炭化水素供給ダクト装置と、混合気を形成するために提供された混合材の少なくとも一部を、蒸発部材を介して導くための混合材誘導装置とを備えた蒸発装置がある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−３５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記図７に示した従来の蒸気発生装置ａでは、液体を加熱するための表面積を増大させて蒸気の生成を効率良く行わせることはできるが、飽和蒸気温度以上の高温の過熱蒸気を安定して発生させることはできない。このため、過熱蒸気を得るためには、図７の蒸気発生装置ａによって生成した蒸気を、別個に設けた図示しない過熱装置によって高温に過熱する必要がある。
【０００８】
即ち、図７の蒸気発生装置ａの高温部材ｂによって液体を加熱する場合、加熱温度（蒸気流路ｃの壁面温度）を高めていくと、図８に示す如く蒸気流路ｃ内に蒸気に囲まれた液体部分を生じる膜沸騰が行われるようになり、この膜沸騰加熱のために飽和蒸気温度にならずに蒸気発生装置ａの出口から液体が流出してしまう場合がある。
【０００９】
更に、図９は、図７の蒸気発生装置ａにおいて、使用液体にエタノールを用い、蒸気流路ｃの壁面温度を３００℃とした場合における沸騰状態を示したものであり、このように高温部材ｂによる加熱温度を３００℃に高めて過熱蒸気を発生させようとした場合には、蒸気流路ｃを流動する液体が蒸発時に膜沸騰状態と核沸騰状態とからなる沸騰状態の遷移による変動を不安定に繰り返し、このために蒸気発生装置ａ出口の蒸気温度及び蒸気流量が大きく変動する。従って、図７の蒸気発生装置ａでは、高温部材ｂを高温に加熱しても過熱蒸気を安定に生成して供給するようなことはできない。又、高温部材ｂが、発熱する装置機器自体か装置機器に取付けた廃熱高温部材である場合には廃熱高温部材の廃熱を安定して除熱することができない。
【００１０】
又、前記図８に示すような膜沸騰状態では、高温部材ｂの熱を液体に効果的に伝えられずに液体が蒸発し切れないことによって、高温部材ｂがバーンアウト（焼付き）を生じる可能性もある。又、前記沸騰状態の遷移による変動のために、蒸気発生装置ａが振動するといった問題もある。
【００１１】
又、前記特許文献１は、多孔質蒸発部材に炭化水素（ディーゼル燃料）を供給して蒸発させ、この炭化水素の蒸気を混合／燃焼室で混合材（空気）と混合させて燃焼させることを開示しているが、これは単に炭化水素を蒸発させて混合材（空気）と均一混合させることによって燃焼を良好に行わせることを目的としたものであり、過熱蒸気を安定して発生させるためのものではない。
【００１２】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、過熱蒸気を安定して発生させることができ、これによって過熱蒸気の安定供給、又は廃熱高温部材からの廃熱の安定除去ができるようにした蒸気発生方法及び装置を提供することを目的としてなしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、少なくとも周面の一部が多孔質材で形成された蒸気流路を高温部材に備え、前記多孔質材に液体を染み込ませて供給することにより液体を蒸気流路内に蒸発させ、蒸発した蒸気を前記高温部材により加熱して過熱蒸気を得ることを特徴とする蒸気発生方法である。
【００１４】
請求項２に係る発明は、前記高温部材が、加熱高温部材であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生方法である。
【００１５】
請求項３に係る発明は、前記高温部材が、廃熱高温部材であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生方法である。
【００１６】
請求項４に係る発明は、少なくとも周面の一部を多孔質材で形成して高温部材に備えた蒸気流路と、前記多孔質材に液体を染み込ませて供給する液供給部と、を備えたことを特徴とする蒸気発生装置である。
【００１７】
請求項５に係る発明は、前記多孔質材が、蒸気流路の周面の一部に備えて前記液供給部に連通する多孔質液導入部と、前記蒸気流路の周面の他部に備えて前記多孔質液導入部と連通する多孔質蒸発部と、を有することを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生装置である。
【００１８】
請求項６に係る発明は、前記蒸気流路が、高温部材表面に形成された溝流路と、該溝流路の開放部を覆うように高温部材に一体に設けた板状多孔質材と、により形成されたことを特徴とする請求項４又は５に記載の蒸気発生装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、多孔質材に染み込ませた液体は高温部材からの加熱によって蒸気流路に蒸発し、蒸気流路内は常に蒸気で満たされるようになるので、蒸気流路内の蒸気は高温部材による加熱により確実に高温に過熱され、よって過熱蒸気が安定して生成される効果がある。
【００２０】
従って、前記高温部材が加熱高温部材である場合には、過熱蒸気を安定に生成して供給することが可能となり、又、前記高温部材が廃熱高温部材である場合には、廃熱高温部材の廃熱を安定して効果的に除去できる効果がある。
【００２１】
蒸気流路の周面の一部に備えて液供給部に連通する多孔質液導入部と、蒸気流路の周面の他部に備えて前記多孔質液導入部と連通する多孔質蒸発部とを有する構成では、蒸気流路の全周面から蒸発が行われて蒸気の生成が安定する効果がある。
【００２２】
蒸気流路を、高温部材表面に形成した溝流路と、該溝流路の開放部を覆うように高温部材に一体に設けた板状多孔質材とにより形成した構成では、簡単な構成にて各蒸気流路に対する液体の供給が可能になり、更に多数の微細な蒸気流路を備えることにより蒸気を加熱するための表面積を増大して過熱蒸気の生成を高効率で行える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００２４】
図１〜図３は本発明の蒸気発生装置の形態の一例を示すもので、図１は本発明の蒸気発生装置を組み立てる状態を示す斜視図、図２は図１の蒸気発生装置が組み立てられた状態を示す斜視図、図３は図２をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断して見た断面図である。
【００２５】
図１〜図３に示す如く、蒸気発生装置２０は、上面に蒸気流路を形成するための複数の溝流路２ａを備えた下側の高温部材１と、前記各溝流路２ａの上部を覆うように設けられる板状多孔質材３（多孔質材）と、該板状多孔質材３を挟んで前記下側の高温部材１上に一体に固定するようにした上側の高温部材４とから主に構成されている。
【００２６】
尚、図１、図３に示す蒸気発生装置２０は、前記高温部材１，４を、電気加熱装置５或いは燃焼式等のその他の加熱装置を備えて加熱するようにした加熱高温部材６とした場合を示しており、従ってこの蒸気発生装置２０は過熱蒸気を生成させて所定の目的場所に過熱蒸気を供給するための装置として用いられる。
【００２７】
前記溝流路２ａは、下側の高温部材１の長手方向両端部近傍に形成した一方のヘッダ溝部７と他方のヘッダ溝部８と間に複数形成されている。又、前記板状多孔質材３は、前記ヘッダ溝部７，８を除く溝流路２ａの上部の開放部を覆うようになっており、従って図３に示す如く溝流路２ａと板状多孔質材３とにより蒸気流路２が形成されている。そして、板状多孔質材３の外周には図３に示す如く下側の高温部材１と上側の高温部材４との間をシールするシール部材９が設けられている。
【００２８】
前記上側の高温部材４の長手方向一端部近傍には、前記板状多孔質材３の一端部に液体を染み込ませて供給するための液供給部としての液供給口１０が設けてあり、一方、上側の高温部材４の長手方向他端部近傍には、前記他方のヘッダ溝部８に連通する過熱蒸気取出口１１が設けられている。
【００２９】
前記板状多孔質材３は、液体を染み込ませて拡散させることにより液体を各蒸気流路２に供給することができ、且つ下側の高温部材１及び上側の高温部材４の加熱温度の影響を受けることがなければ材質に制限されることはなく、例えば、焼結金属等の焼結体、プレス加工された焼結ワイヤ、織材又は編み材、不織材、紡績糸、フォームセラミック（foam ceramic）、格子構造材等から形成することができる。
【００３０】
図４は、蒸気発生装置２０の他の例を示したもので、この蒸気発生装置２０は、前記高温部材１，４に図１に示す電気加熱装置５のような加熱装置を備えておらず、前記高温部材１，４を、発熱する装置機器１２に固定するか又は装置機器１２の一部を構成するようにした廃熱高温部材１３とした場合を示しており、従ってこの蒸気発生装置２０は過熱蒸気を生成させて廃熱高温部材１３の廃熱を除熱するための装置として用いられる。その他の構成については図１の場合と同様である。
【００３１】
図５は本発明の蒸気発生装置２０の更に他の例を示すもので、前記板状多孔質材３を、蒸気流路２の周面の一部を形成するように図３の板状多孔質材３と同様に設けて図１、図４の液供給口１０（液供給部）に連通するようにした多孔質液導入部１４とし、又、前記蒸気流路２の周面の他部に、前記多孔質液導入部１４と連通するようにした多孔質蒸発部１５を形成している。このとき、前記多孔質蒸発部１５は、溝流路２ａの壁面に陽極酸化或いは多孔質コーティング等の表面処理を施すことによって形成することができる。
【００３２】
以下に、上記形態の作用を説明する。
【００３３】
図１〜図３の蒸気発生装置２０において過熱蒸気を生成する際には、液供給口１０から液体を供給すると共に、前記高温部材１，４に備えた電気加熱装置５等の加熱装置によって高温部材１，４を加熱する。
【００３４】
液供給口１０から供給される液体は、板状多孔質材３に染み込んで拡散される。このとき、高温部材１，４が加熱されて板状多孔質材３も加熱されているので、液体は板状多孔質材３の表面から蒸気流路２内に蒸発して蒸気流路２内を満たすようになる。このとき、各蒸気流路２は両端のヘッダ溝部７，８で連通しているので、各蒸気流路２における蒸気濃度は均一に保持されるようになる。
【００３５】
蒸気流路２内の蒸気は溝流路２ａの壁面によって直接加熱されるため、蒸気を高温に加熱することができる。
【００３６】
図６は、図１〜図３の蒸気発生装置２０において、使用液体にエタノールを用い、蒸気流路２の壁面温度を３００℃とした場合における沸騰状態を示したものであり、前記したように蒸気流路２内が蒸気のみにて満たされていることにより、高温部材１，４による加熱温度を高めても、安定した過熱蒸気温度が維持されるようになる。
【００３７】
従って、過熱蒸気取出口１１からは温度と流量が安定した高温の過熱蒸気を取出すことができ、よって所定の目的場所に過熱蒸気を安定供給することができる。
【００３８】
図４の蒸気発生装置２０では、高温部材１，４を、発熱する装置機器１２に固定されるか又は装置機器１２の一部を構成するようにした廃熱高温部材１３としているので、液供給口１０から液体を供給すると、液体は板状多孔質材３に染み込んで拡散され、蒸気流路２に蒸発して蒸気流路２を満たすようになり廃熱高温部材１３によって加熱される。このとき、蒸気は高熱流速熱伝達にて廃熱高温部材１３から熱を奪い、これにより廃熱高温部材１３の廃熱は効果的に除去され、又、自身は過熱蒸気となって取出される。
【００３９】
上記したように、前記蒸気発生装置２０の高温部材１，４が加熱高温部材６である場合には、安定した過熱蒸気の生成・供給が可能となり、又、前記高温部材１，４が廃熱高温部材１３である場合には、廃熱高温部材１３の廃熱の除去を安定して行うことができる。
【００４０】
又、上記において、図５に示した如く、蒸気流路２の周面の一部に設けて前記液供給口１０に連通する多孔質液導入部１４と、前記蒸気流路２の周面の他部に設けて前記多孔質液導入部１４と連通する多孔質蒸発部１５とを備えるようにすると、蒸気流路２の全面から蒸発が行われて蒸気の生成が促進されるようになる。
【００４１】
前記蒸気流路２を、高温部材１の表面に形成した溝流路２ａと該溝流路２ａの開放部を覆うように高温部材１表面に一体に設けた板状多孔質材３とにより形成すると、簡単な構成にて各蒸気流路２に対する液体の供給が可能になり、更に多数の微細な蒸気流路２を備えることにより蒸気を加熱するための表面積を増大して過熱蒸気の生成を高効率で行えるようになる。
【００４２】
なお、本発明の蒸気発生方法及び装置は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の蒸気発生装置を組み立てる状態を示す斜視図である。
【図２】図１の蒸気発生装置が組み立てられた状態を示す斜視図である。
【図３】図２をＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿って切断して見た断面図である。
【図４】本発明の蒸気発生装置の他の例の組み立てる状態を示す斜視図である。
【図５】本発明の蒸気発生装置における蒸気流路の構成の他の例を示す断面図である。
【図６】図１の蒸気発生装置において過熱蒸気を生成する際の温度の線図である。
【図７】従来から知られている蒸気発生装置の一例を示す断面図である。
【図８】図７の蒸気発生装置により膜沸騰が生じる状態を示す概略説明図である。
【図９】図７の蒸気発生装置において過熱蒸気を生成しようとした際の沸騰状態の変動を示す線図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  高温部材
２  蒸気流路
２ａ        溝流路
３  板状多孔質材（多孔質材）
４  高温部材
６  加熱高温部材
１０  液供給口（液供給部）
１３  廃熱高温部材
１４  多孔質液導入部
１５  多孔質蒸発部
２０  蒸気発生装置
【図１】
2005351513.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2005351513.tif 000006
【図５】
2005351513.tif 000007
【図６】
2005351513.tif 000008
【図７】
2005351513.tif 000009
【図８】
2005351513.tif 000010
【図９】
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