(57)【要約】  本発明は、液体を蒸気に変えるための装置であって、  −蒸発面と、  −液体入口と、  −蒸発面を加熱するための手段と、  −流れ制御器と、  −液体入口に注入される液体の流量を制御するように構成された制御ユニットと、  −蒸発面を含むチャンバーと、  −蒸発面上に配置された温度センサーと、を含む、装置に関する。制御ユニットは、流量及び温度センサーによって測定された温度に応じて、所定の制御法則に従って加熱するための手段の加熱電力を制御するように構成され、前記所定の制御法則は、各流量に対して、チャンバーの基準温度と測定温度との間の差に対して非線形に、かつ反比例して変化する。
2018535084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温蒸気電解槽のための、液体を蒸気に変えるための装置であって、
−蒸発面（１７）と、
−前記蒸発面（１７）に接続された液体入口（２）と、
−前記蒸発面（１７）を加熱するための手段（７）と、
−前記液体入口（２）のレベルに配置された流れ制御器（９）と、
−前記流れ制御器（９）によって前記液体入口（２）に注入される液体流量（ＤＬ）を制御するように構成された制御ユニットと、
を含み、
−前記装置はまた、
・前記蒸発面（１７）を含むチャンバー（６）であって、前記液体入口（２）及び蒸気出口（４）に接続された開口を有する、チャンバー（６）と、
・前記蒸発面（１７）上に配置された温度センサー（８）と、
を含み、
−前記制御ユニットは、流量（ＤＬ）及び前記温度センサー（８）によって測定された温度（Ｔ）に応じて、所定の制御法則に従って前記加熱するための手段（７）の加熱電力（Ｐ）を制御するように構成され、前記所定の制御法則は、各流量（ＤＬ）に対して、前記チャンバー（６）の基準温度（Ｔｒｅｆ）と前記温度センサー（８）によって測定された前記温度（Ｔ）との間の差に対して非線形に、かつ反比例して変化することを特徴とする、液体を蒸気に変えるための装置。
【請求項２】
前記温度センサー（８）は、前記液体入口（２）に接続された端部とは反対側の前記蒸発面（１７）の端部のレベルに配置されることを特徴とする、請求項１に記載の液体を蒸気に変えるための装置。
【請求項３】
前記蒸発面（１７）はらせん形状を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の液体を蒸気に変えるための装置。
【請求項４】
それはまた、囲い（６）内に現れるガス入口（１２）と、前記ガス入口（１２）のレベルに配置された第２流れ制御器（１１）とを含み、前記制御ユニットは、前記第１流れ制御器（９）の流量（ＤＬ）、前記第２流れ制御器（１１）の流量（Ｄｇ）、及び前記温度センサー（８）によって測定された温度（Ｔ）に応じて、所定の制御法則に従って前記加熱するための手段（７）の加熱電力（Ｐ）を制御するように構成されることを特徴とする、請求項１から３の何れか１項に記載の液体を蒸気に変えるための装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の液体を蒸気に変えるための装置の加熱電力（Ｐ）を制御する方法であって、
−流量設定ポイント（ＤＬ）がゼロである場合、前記加熱するための手段（７）の前記加熱電力（Ｐ）を制御して、前記基準温度（Ｔｒｅｆ）と実質的に等しい前記チャンバー（６）の温度（Ｔ）を得るステップと、
−前記流量設定ポイント（ＤＬ）がゼロでない場合、流量（ＤＬ）／係数（ＲＬ）に相当する理論的加熱電力（ＰＴ）を計算するステップと、
−前記温度センサー（８）によって測定された前記温度（Ｔ）に応じて、前記理論的加熱電力（ＰＴ）を補正するステップと、
−補正された前記理論的加熱電力を前記加熱するための手段（７）に印加するステップと、
を含むことを特徴とする、加熱電力を制御する方法。
【請求項６】
前記装置が、前記チャンバー（６）内に現れるガス入口（１２）と、前記ガス入口（１２）のレベルに配置された第２流れ制御器（１１）とを含む場合、前記理論的加熱電力（ＰＴ）の計算は、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×（流量（ＤＬ）／係数（ＲＬ）＋前記第２流れ制御器（１１）の流量（Ｄｇ）／第２係数（ＲＧ））に相当することを特徴とする、請求項５に記載の加熱電力を制御する方法。
【請求項７】
前記係数（ＲＬ）は、考慮される液体の蒸発潜熱及び蒸気の比熱容量に従って決定されることを特徴とする、請求項５又は６に記載の加熱電力を制御する方法。
【請求項８】
前記基準温度（Ｔｒｅｆ）は、前記液体を蒸気に変えるための装置の作動に対して選択された平均温度に相当し、前記基準温度（Ｔｒｅｆ）は、前記液体の蒸発温度（ＴＶＡＰ）よりも高いことを特徴とする、請求項５から７の何れか１項に記載の加熱電力を制御する方法。
【請求項９】
前記理論的加熱電力（ＰＴ）を補正するステップは、
−測定温度（Ｔ）が第１温度閾値（Ｔ１）より低い場合、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×第１係数（Ａ１）を加えることによって電力（Ｐ）を補正するステップであって、前記第１温度閾値（Ｔ１）は前記液体の蒸発温度（ＴＶＡＰ）と前記基準温度（Ｔｒｅｆ）との間で選択される、ステップと、
−測定温度（Ｔ）が第２温度閾値（Ｔ２）より低い場合、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×前記測定温度（Ｔ）と前記第２温度閾値（Ｔ２）との間の温度差×第２係数（Ａ２）を引くことによって電力（Ｐ）を補正するステップであって、前記第２温度閾値（Ｔ２）は前記基準温度（Ｔｒｅｆ）より高くなるように選択される、ステップと、
−測定温度（Ｔ）が前記第２温度閾値（Ｔ２）より高い場合、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×前記測定温度（Ｔ）と前記第２温度閾値（Ｔ２）との間の温度差×第３係数（Ａ３）を引くことによって電力（Ｐ）を補正するステップと、
−測定温度（Ｔ）が第３温度閾値（Ｔ３）より高い場合、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×第４係数（Ａ４）を引くことによって電力（Ｐ）を補正するステップであって、前記第３温度閾値（Ｔ３）は前記第２温度閾値（Ｔ２）より高くなるように選択される、ステップと、
を含むことを特徴とする、請求項５から８の何れか１項に記載の加熱電力を制御する方法。
【請求項１０】
前記理論的加熱電力（ＰＴ）を補正するステップは、測定温度（Ｔ）が第４温度閾値（Ｔ４）より高い場合、パーセンテージとしての前記加熱するための手段（７）の最大電力（ＰＭＡＸ）×第５係数（Ａ５）を引くことによって電力（Ｐ）を補正するステップであって、前記第４温度閾値（Ｔ４）は前記第３温度閾値（Ｔ３）より高くなるように選択される、ステップを含むことを特徴とする、請求項９に記載の加熱電力を制御する方法。
【請求項１１】
前記理論的加熱電力（ＰＴ）を補正するステップは、
−補正された電力（Ｐ）の値がゼロ未満である場合、その電力（Ｐ）をゼロに設定するステップと、
−補正された電力（Ｐ）の値が最大加熱電力よりも大きい場合、その電力（Ｐ）を最大加熱電力に設定するステップと、
を含むことを特徴とする、請求項９又は１０に記載の加熱電力を制御する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、蒸気発生器の分野に関し、特に、高温水蒸気電解槽（ＨＴＳＥ）に使用される蒸気発生器に関する。
【０００２】
本開示は、より具体的には、低蒸気流量、特に１０ｇ／ｈ〜１０ｋｇ／ｈの範囲の蒸気流量を特に供給し、一定圧力、特に大気圧又は数十ｂａｒ下で作動することができる、液体を蒸気に変えるための装置に関する。
【０００３】
本開示はまた、液体を蒸気に変えるための装置の加熱電力を制御する方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
高温水蒸気電解槽（ＨＴＳＥ）は、電気的に直列に接続され、それぞれが固体酸化物電解質膜を挟んだ２つの電極、すなわちカソード及びアノードから形成された電解セルの積層体に電流を印加することによって水蒸気から水素を発生させる電気化学装置である。通常、水蒸気は電気で駆動される各セルのカソードに導入され、水蒸気の電気化学還元反応は、結果としてカソードで水素を形成する。
【０００５】
一般に、電解槽の所定の作用点に対してそれに印加される電流が存在し、電解槽に導入される水蒸気又は蒸気の流れは、電解槽に印加される電流の強度に応じて計算される。電流強度は通常、電解槽の作用範囲の０〜１００％変動し得るため、発生する蒸気の流れはまた、容量の０〜１００％線形に変動できるべきであり、また蒸気のみで作られるべきである。
【０００６】
さらに、電解槽は、電流／ガス流の不均一性に対して非常に敏感なシステムであり、そのような不均一性は実際に、電解槽の早期老化を引き起こすことができる。例えば、蒸気流量がその設定ポイント値の付近で変動する場合、電解槽の作用点の不安定性が観察され得、結果としてセル電圧の変動をもたらし、それは早期老化の原因となる。蒸気流量のより悪くて強い変動は、結果として数十〜数百ｍｂａｒの圧力変動をもたらし、それはシールの損傷あるいは電気化学セルの割れをもたらすのに十分であり得る。従って、可能な限り均一で規則的な蒸気流量が望ましい。
【０００７】
蒸気発生装置は通常、液体の蒸発を生じさせるために、その上に堆積された液体を有する加熱蒸発面を含む。例えば、特許文献１には、アイロンがけを改善するために蒸気を発生させることができる洗濯用アイロンが記載されている。発生する蒸気の量は、加熱面上に堆積された液体の流量を調節することによって、経時的に調整することができる。
【０００８】
しかしながら、加熱面上での液体の流量の変動は、蒸気パフとも呼ばれる一時的過圧を誘発する。このような一時的過圧は、液体が加熱面の大部分、特に沸点より高い温度である領域を覆い、制御されていない局所的な蒸発を引き起こすという事実に起因する。そのような一時的過圧はまた、流量設定ポイントの変化に対応する一時的な局面にも現れる。
【０００９】
バッファー容積の追加は一時的過圧を制限する解決策であり得るが、この解決策は、特に大気圧よりも高い圧力で作動するように設計された蒸発器の場合、設定ポイントの変化に対する蒸気発生器の反応性を減少させ、蒸発器の複雑さを増大させるという欠点を有する。さらに、この解決策は過圧の振幅を減少させるが、それらを抑制するものではない。
【００１０】
本発明の技術的課題は、液体を蒸気に変えるための装置の一時的過圧を制限することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０００／２９７８７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本開示は、流量に応じて、かつ加熱面の温度に応じて加熱面の加熱電力を調節することによって、この技術的課題の解決を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この目的のために、第１態様によると、本発明は、高温蒸気電解槽のための、液体を蒸気に変えるための装置に関し、この装置は、
−蒸発面と、
−蒸発面に接続された液体入口と、
−蒸発面を加熱するための手段と、
−液体入口のレベルに配置された流れ制御器と、
−流れ制御器によって液体入口に注入される液体の流量を制御するように構成された制御ユニットと、
−蒸発面を含むチャンバーであって、液体入口及び蒸気出口に接続された開口を有する、チャンバーと、
−蒸発面上に配置された温度センサーと、
を含む。
【００１４】
制御ユニットは、流量及び温度センサーによって測定された温度に応じて、所定の制御法則に従って加熱手段の加熱電力を制御するように構成され、前記所定の制御法則は、各流量に対して、チャンバーの基準温度と温度センサーによって測定された温度との間の差に対して非線形に、かつ反比例して変化する。
【００１５】
本発明は従って、加熱面を含むチャンバーにおける流量及び残留温度に応じて、加熱面の温度を制御することを可能にする。従って、本発明は、液体の蒸発を可能にするために必要な電力に関して、加熱面の過熱又は過熱不足を回避し、故に一時的過圧を制限する。
【００１６】
流量変化の局面がまた、一時的過圧を回避するために予期される。制御法則に対して反比例する非線形変化は、低流量において、基準温度を超えて加熱面を合理的に過熱することによる流量の増加を予期することを可能にする。反対に、高流量において、制御法則の変化は、加熱面の加熱電力を基準温度未満に合理的に低下させることによる流量の低下を予期することを可能にする。
【００１７】
加熱面の制御はまた、低平均温度、すなわち液体沸点を１００℃程度超える温度での作動を可能にし、それは熱損失を制限する。
【００１８】
さらに、この装置は単一の温度センサーを必要とするため、実施が特に簡単である。好ましくは、温度センサーは、液体入口に接続された端部とは反対側の蒸発面の端部のレベルに配置される。「蒸発面の端部」は、液体入口に接続された端部とは反対側の端部から開始して、蒸発面の１／３の長さまでずっと延びる蒸発面の部分を意味する。液体入口とは反対側に温度センサーを配置することにより、センサーと液体との相互作用を制限することができる。
【００１９】
一実施形態によると、装置はまた、チャンバー内に現れるガス入口と、ガス入口のレベルに配置された第２流れ制御器とを含み、制御ユニットは、第１流れ制御器の流量、第２流れ制御器の流量、及び温度センサーによって測定された温度に応じて、所定の制御法則に従って加熱手段の加熱電力を制御するように構成される。この実施形態は、液体の蒸発をガスと組み合わせて制御された濃度を有するガス状混合物を形成することを可能にする。変形例として、装置は、本発明を変更することなく、複数のガス入口を含むことができる。
【００２０】
第２態様によると、本発明は、本発明の第１態様による装置の加熱電力を制御する方法に関し、本方法は、
−流量設定ポイントがゼロである場合、加熱手段の加熱電力を制御して、基準温度と実質的に等しいチャンバー温度を得るステップと、
−流量設定ポイントがゼロでない場合、流量／係数に相当する理論的加熱電力を計算するステップと、
−温度センサーによって測定された温度に応じて、理論的加熱電力を補正するステップと、
−補正された理論的加熱電力を加熱手段に印加するステップと、
を含む。
【００２１】
加熱面に印加される理論的加熱電力により、実用上加熱面の長さ全体に液体を分配することができるが、これは、特に流量設定ポイントの変化において適切な作動を得るには十分ではない。実際に、低流量では、基準温度を超えて加熱面を合理的に過熱することによる流量の増加を予期すべきである。反対に、低流量では、加熱面が大きい長さにわたって液体で覆われているため、基準温度に加熱面全体を維持することはもはや不可能である。しかしながら、この場合、単に気化が非常に乏しい領域であるチャンバーの裏側に液体が到達するリスクがあると、多大な電力を印加する必要があるかもしれない。本発明は従って、気化される各液体流に対して、測定温度に応じて加熱面に印加される電力の補正を定義することを含む。
【００２２】
一実施形態によると、装置がチャンバー内に現れるガス入口と、ガス入口のレベルに配置された第２流れ制御器とを含む場合、理論的加熱電力の計算は、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×（流量／係数＋第２流れ制御器の流量／第２係数）に相当する。この実施形態は、加熱されるガスの流量／考慮されるガスの比熱容量を考慮に入れた第２係数の寄与を加えることを可能にする。好ましくは、第１係数は、考慮される液体の蒸発潜熱及び蒸気の比熱容量に従って決定され、次いで、熱損失を考慮に入れるために実験的試験によって改良される。
【００２３】
一実施形態によると、基準温度は、液体を蒸気に変えるための装置の作動に対して選択された平均温度に相当し、液体の蒸発温度よりも高い。
【００２４】
一実施形態によると、理論的加熱電力を補正するステップは、
−測定温度が第１温度閾値より低い場合、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×第１係数を加えることによって電力を補正するステップであって、第１温度閾値は液体の蒸発温度と基準温度との間で選択される、ステップと、
−測定温度が第２温度閾値より低い場合、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×測定温度と第２温度閾値との間の温度差×第２係数を引くことによって電力を補正するステップであって、第２温度閾値は基準温度より高くなるように選択される、ステップと、
−測定温度が第２温度閾値より高い場合、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×測定温度と第２温度閾値との間の温度差×第３係数を引くことによって電力を補正するステップと、
−測定温度が第３温度閾値より高い場合、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×第４係数を引くことによって電力を補正するステップであって、第３温度閾値は第２温度閾値より高くなるように選択される、ステップと、
を含む。
【００２５】
この実施形態は、少なくとも基準温度に等しい温度で作動チャンバーを制御し、蒸気濃縮のリスクを回避することを可能にする。その制御は、基準温度に装置の作動温度を集めることを可能にし、ここで、作動温度は第１温度閾値と第３温度閾値との間の範囲を有する。提供されたアルゴリズムは、測定温度による流量の変化への自己適合を可能にし、それは装置使用の履歴を反映する。実際に、実用上は、測定温度はその前の瞬間に蒸発した液体量に反比例する。
【００２６】
一実施形態によると、理論的加熱電力を補正するステップは、測定温度が第４温度閾値より高い場合、パーセンテージとしての加熱手段の最大電力×第５係数を引くことによって電力を補正するステップであって、第４温度閾値は第３温度閾値より高くなるように選択される、ステップを含む。
【００２７】
第４温度閾値は、作動温度の範囲の上限レベルにおいて、温度制限効果を強調することを可能にする。
【００２８】
一実施形態によると、理論的加熱電力を補正するステップは、
−補正された電力値がゼロ未満である場合、その電力をゼロに設定するステップと、
−補正された電力値が最大加熱電力よりも大きい場合、その電力を最大加熱電力に設定するステップと、
を含む。
【００２９】
この実施形態により、加熱面に印加される電力設定ポイントを制限することができる。
【００３０】
本発明は、単に添付図面と関連する例として提供された以下の説明を読むことで、より良く理解されるだろう。ここで、同一の参照符号は、同一又は類似の要素を指す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態による液体を蒸気に変えるための装置を簡略化して示す図である。
【図２】本発明の第１実施形態による図１の装置の温度に従う加熱面の電力の制御法則である。
【図３】本発明の一実施形態による図１の装置の加熱面の電力を制御するステップを示すフローチャートである。
【図４】本発明の第２実施形態による図１の装置の温度に従う加熱面の電力の４つの制御法則を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１は、蒸気出口４と、それ自体液体入口１から供給される第１の従来型流れ制御器９に結合された液体入口２とを備えるチャンバー６を含む、液体を蒸気に変えるための装置を示す。第１流れ制御器９は、例えば熱質量流又はコリオリ制御器などの市販の制御器であってもよい。チャンバー６は、液体の蒸気への転化を保証する異なる要素、特に、例えば円形の断面を有し、加熱面７を使用してその中に挿入される蒸発面１７としてワイヤ電気加熱抵抗器を有するらせん状構造物３を含む。らせん状構造物３の下部には、電気抵抗器に接触して温度センサー８が設けられている。冷スポットを回避するために、蒸気発生器の壁には断熱ジャケット５が配置されている。好ましくは、ジャケット５は、液体の沸点よりもはるかに高い温度に維持される。
【００３３】
図１の非限定的な例において、ガスライン１０によって駆動されるガス流制御器１１は、入口１２によって蒸気発生器に接続され、ガス状混合物の形成を可能にする。
【００３４】
制御ユニットは、図示されていないが、第１制御器９、第２制御器１１、温度センサー８、及び電気抵抗器に接続され、第１制御器９の流量ＤＬ、第２制御器の流量Ｄｇ、及び電気抵抗器の加熱電力Ｐを制御する。電気抵抗器の加熱電力Ｐは、流量ＤＬ及びＤｇと、温度センサー８によって測定された温度Ｔとに応じて、制御法則に従って制御される。
【００３５】
図２は、温度Ｔに応じた、２つの特定の流量ＤＬ及びＤｇに対する電力Ｐのそのような制御法則を示す。制御法則は基準温度Ｔｒｅｆを中心とし、基準温度Ｔｒｅｆと測定温度Ｔとの間の差に対して非線形的に、かつ反比例して変化する。電力Ｐは、ゼロワットと加熱面７の最大電力ＰＭＡＸとの間で示される。理論電力ＰＴは、流量ＤＬ及びＤｇが低い場合は制御法則の部分２０に位置し、流量の増加を予期できるが、なぜならシステムはＴｒｅｆより高い温度で作動しているからである。反対に、部分２１は、流量ＤＬ及びＤｇが非常に大きい場合の理論電力ＰＴを示し、同時にこれらの流量の減少を予期できるが、なぜならシステムはＴｒｅｆより低い温度で作動しているからである。
【００３６】
図３は、比較、加算、減算、又は乗算などの非常に単純な関数で実施される電力Ｐを制御する方法のフローチャートを示す。フローチャートは、加熱面７に印加される電力Ｐの値をもたらす試験及び計算の自動ループを示す。
【００３７】
第１ステップ３０において、発生器が液体を気化しない場合、すなわち流れ制御器９がゼロ設定ポイントを有する場合、電力Ｐは、ヒーターケーブルを基準温度Ｔｒｅｆに維持するように適合される。この制御は、閾値又はＰＩＤ型の従来の制御によって実行され得る。
【００３８】
ステップ３１において、発生器が液体を気化する場合、すなわち液体流れ制御器９がゼロより大きい設定ポイントを有する場合、理論電力ＰＴは、以下の式：
ＰＴ＝ＰＭＡＸ／１００・（ＤＬ／ＲＬ＋ＤＧ／ＲＧ）
に従って、気化される液体の流量ＤＬ、並びに考慮される液体の蒸発潜熱及び蒸気の比熱容量を考慮に入れた係数ＲＬに従って、また、加熱されるガスの流量ＤＧ／考慮されるガスの比熱容量を考慮に入れた係数ＲＧの寄与に従って計算される。
【００３９】
ヒーターケーブルに印加される電力Ｐは従って、この理論値ＰＴで初期化され、温度Ｔに応じて次のステップで適合される。
Ｐ＝ＰＴ
【００４０】
ステップ３２において、測定温度Ｔは、液体の蒸発温度Ｔｖａｐと基準温度Ｔｒｅｆとの間で選択された第１温度閾値Ｔ１と比較される。測定温度Ｔが第１温度閾値Ｔ１よりも低い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＜Ｔ１  →  Ｐ＝Ｐ＋Ａ１・ＰＭＡＸ／１００
に従って、１より大きい正の係数Ａ１だけ増加する。
【００４１】
ステップ３３において、測定温度Ｔは、基準温度Ｔｒｅｆより大きい第２温度閾値Ｔ２と比較される。測定温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２よりも低い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＜Ｔ２  →  Ｐ＝Ｐ−Ａ２・（Ｔ−Ｔ２）・ＰＭＡＸ／１００
に従って、１より小さい正の係数Ａ２だけ増加する。
【００４２】
ステップ３４において、測定温度Ｔは第２温度閾値Ｔ２と比較される。測定温度Ｔが第２温度閾値Ｔ２よりも高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞Ｔ２  →  Ｐ＝Ｐ−Ａ３・（Ｔ−Ｔ２）・ＰＭＡＸ／１００
に従って、１より小さい正の係数Ａ３だけ線形に減少する。
【００４３】
ステップ３５において、測定温度Ｔは、第２温度閾値Ｔ２より高い第３温度閾値Ｔ３と比較される。測定温度Ｔが第３温度閾値Ｔ３より高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞Ｔ３  →  Ｐ＝Ｐ−Ａ４・ＰＭＡＸ／１００
に従って、１より大きい正の係数Ａ４だけ減少する。
【００４４】
ステップ３６において、測定温度Ｔは、第３温度閾値Ｔ３より高い第４温度閾値Ｔ４と比較される。測定温度Ｔが第４温度閾値Ｔ４より高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞Ｔ４  →  Ｐ＝Ｐ−Ａ５・ＰＭＡＸ／１００
に従って、１より大きい正の係数Ａ５だけ減少する。
【００４５】
ステップ３７及び３８は、電力Ｐの値を制限することができる。上記計算の結果がゼロより小さい値Ｐを提供する場合、Ｐはゼロに設定される。上記計算の結果がＰＭＡＸより大きい値Ｐを提供する場合、ＰはＰＭＡＸに設定される。最終的に、ステップ３９において、電力設定ポイントＰが加熱面７に印加され、その後、試験ループが再度始めから開始される。
【００４６】
図４は、ガス供給物を水素及び窒素と一体化する、水を蒸気に変えるための装置の特定のケースを示す。最大水流量は６，４００ｇ／ｈであり、水素の最大流量は５００ｌ／ｈであり、窒素の最大流量は１，０００ｌ／ｈである。加熱抵抗器の最大電力ＰＭＡＸは、６，０００Ｗである。好ましくは、基準温度Ｔｒｅｆは、１５０℃〜２５０℃の範囲である。図４の例では、基準温度Ｔｒｅｆは２００℃、すなわち水の沸点より１００℃高く設定される。
【００４７】
ステップ３０において、発生器が液体を気化しない場合、すなわち流れ制御器９がゼロ設定ポイントを有する場合、電力Ｐは、ヒーターケーブルを基準温度Ｔｒｅｆ、すなわち２００℃に維持するように適合される。
【００４８】
ステップ３１において、発生器が液体を気化する場合、すなわち流れ制御器９がゼロより大きい設定ポイントを有する場合、理論電力ＰＴは、以下の式：
ＰＴ＝ＰＭＡＸ／１００・（ＤＨ２Ｏ／８０＋ＤＨ２／５００＋ＤＮ２／５００）
に従って、気化される水の流量（ＤＨ２Ｏ（ｇ／ｈ））、水素の流量（ＤＨ２（ｌ／ｈ））、及び窒素の流量（ＤＮ２（ｌ／ｈ））に応じて計算される。
【００４９】
数値８０及び５００は計算によって決定され、次いで実験的試験によって検証及び改良されている：
・流量ＤＨ２Ｏがｇ／ｈであると分かると、比ＤＨ２Ｏ／８０は、１ｇ／ｈの水を気化するのに必要な総電力ＰＭＡＸのパーセンテージ、すなわち流量Ｄ０＝１ｇ／ｈ＝２．７８．１０−７ｋｇ／ｓの水を２０から１００℃まで加熱するのに必要な電力Ｐ１（１）、蒸発のためのＰ２（２）、及び発生した蒸気を１００から２００℃まで加熱するためのＰ３（３）に相当する。
（１）Ｐ１＝Ｄ０．Ｃｐｗａｔｅｒ．（２０−１００）＝０．０９３Ｗ  ここで、Ｃｐｗａｔｅｒ＝４，１９５Ｊ／（ｋｇ．Ｋ）
（２）Ｐ２＝Ｄ０．ＣＬｖａｐｏｒ＝０．６２７Ｗ  ここで、ＣＬｖａｐｏｒ＝２．２６．１０６Ｊ／ｋｇ
（３）Ｐ３＝Ｄ０．Ｃｐｖａｐｏｒ．（１００−１００）＝０．０５６Ｗ  ここで、Ｃｐｖａｐｏｒ＝２，０３０Ｊ／（ｋｇ．Ｋ）
理論比は故に、ＰＭＡＸ／１００／（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）＝７７．２である。
この理論比は、熱損失を考慮に入れておらず、実験的に検証されるべきであり、制御アルゴリズムで値８０の選択につながっている。
・流量ＤＨ２がｌ／ｈであると分かると、比ＤＨ２／５００は、１ｌ／ｈの水素を加熱するのに必要な総電力ＰＭＡＸのパーセンテージ、すなわち流量ＤＨ２＝１ｌ／ｈ＝２．７８．１０−４ｌ／ｓの水素を２０から２００℃まで加熱するのに必要な電力ＰＨ２に相当する。
ＰＨ２＝ＤＨ２．ＣｐＨ２．（２０−２００）＝０．０３５Ｗ  ここで、ＣｐＨ２＝１．２７Ｊ／（ｌ．Ｋ）
理論比は故に、ＰＭＡＸ／１００／ＰＨ２＝１，６９５である。
この理論比は、熱損失を考慮に入れておらず、実験的に検証されるべきであり、制御アルゴリズムで値５００の選択につながっている。
・Ｎ２ガスに対して同種類の計算が実施される。流量ＤＮ２がｌ／ｈであると分かると、比ＤＮ２／５００は、１ｌ／ｈの窒素を加熱するのに必要な総電力ＰＭＡＸのパーセンテージ、すなわち流れＤＮ２＝１ｌ／ｈ＝２．７８．１０−４ｌ／ｓの窒素を２０から２００℃まで加熱するのに必要な電力ＰＮ２に相当する。
ＰＮ２＝ＤＮ２．ＣｐＮ２．（２０−２００）＝０．０３６Ｗ  ここで、ＣｐＮ２＝１．２８Ｊ／（ｌ．Ｋ）
理論比は故に、ＰＭＡＸ／１００／ＰＮ２＝１，６８５である。
この理論比は、熱損失を考慮に入れておらず、実験的に検証されるべきであり、制御アルゴリズムで値５００の選択につながっている。
【００５０】
ステップ３２において、測定温度Ｔは、１５０℃に選択された第１温度閾値Ｔ１と比較される。測定温度Ｔが１５０℃よりも低い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＜１５０℃  →  Ｐ＝Ｐ＋１５・ＰＭＡＸ／１００
に従って、値１５に相当する係数Ａ１だけ減少する。
【００５１】
この１５％の増加は、蒸気発生器の能力試験の間に実験的に決定された。同じことが、係数Ａ２、Ａ３、Ａ４及びＡ５に対しても行われた。
【００５２】
ステップ３３において、測定温度Ｔは、２５０℃に選択された第２温度閾値Ｔ２と比較される。測定温度Ｔが２５０℃よりも低い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＜２５０℃  →  Ｐ＝Ｐ−０，１５・（Ｔ−２５０）・ＰＭＡＸ／１００
に従って、値０．１５に相当する係数Ａ２だけ線形に減少する。
【００５３】
ステップ３４において、測定温度Ｔは第２温度閾値Ｔ２と比較される。測定温度Ｔが２５０℃よりも高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞２５０℃  →  Ｐ＝Ｐ−０，３・（Ｔ−２５０）・ＰＭＡＸ／１００
に従って、値０．３に相当する係数Ａ３だけ線形に減少する。
【００５４】
ステップ３５において、測定温度Ｔは、３００℃に選択された第３温度閾値Ｔ３と比較される。測定温度Ｔが３００℃よりも高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞３００℃  →  Ｐ＝Ｐ−５・ＰＭＡＸ／１００
に従って、値５に相当する係数Ａ４だけ、すなわち５％減少する。
【００５５】
ステップ３６において、測定温度Ｔは、３１０℃に選択された第４温度閾値Ｔ４と比較される。測定温度Ｔが３１０℃よりも高い場合、電力Ｐは、以下の式：
Ｔ＞３１０℃  →  Ｐ＝Ｐ−５・ＰＭＡＸ／１００
に従って、値５に相当する係数Ａ５だけ、すなわち５％減少する。
【００５６】
変形例として、温度閾値及び係数の値は、本発明を変更することなく変えることができる。例えば、第１温度閾値Ｔ１は、１４０℃〜１７５℃の範囲であり得る。第２温度閾値Ｔ２は、２２０℃〜２８０℃の範囲であり得る。第３温度閾値Ｔ３は、２８０℃〜３５０℃の範囲であり得る。第４温度閾値Ｔ４は、３００℃〜３５０℃の範囲であり得る。係数Ａ１、Ａ２及びＡ３は、１．０５〜１０の範囲であり得る。係数Ａ４及びＡ５は、０．１〜１の範囲であり得る。
【００５７】
図４は、製造範囲全体を網羅する典型的な製造値、１００ｇ／ｈ、２，０００ｇ／ｈ、４，０００ｇ／ｈ及び６，０００ｇ／ｈに対応する、測定温度Ｔに対する電力Ｐの変動を示す。理論電力ＰＴは、低い流量（１００ｇ／ｈ、２，０００ｇ／ｈ）で基準温度（２００℃）より上に位置し、高い流量（４，０００ｇ／ｈ及び６，０００ｇ／ｈ）でこの温度より下に位置する。
【００５８】
例えば図４に示すような本発明で実施された試験は、一定流量において長い作動時間にわたる安定な制御を可能にし、かつ蒸気を使用して下流の設備に悪影響を及ぼし得る過圧を作り出すことなく顕著な流量変化を可能にすることで、完全に十分に証明された。
【符号の説明】
【００５９】
１      液体入口
２      液体入口
３      らせん状構造物
４      蒸気出口
５      断熱ジャケット
６      チャンバー
７      加熱面
８      温度センサー
９      第１の従来型流れ制御器
１０    ガスライン
１１    第２流れ制御器
１２    ガス入口
１７    蒸発面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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