(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スチーム発生装置において、 
軸方向の両側が開放されており、所定の直径と長さを持つ円筒部と、前記円筒部材の軸方向両側に形成された鍔部と、を含む気化炉ハウジングと、
前記気化炉ハウジングにおけるそれぞれの鍔部と結合する上部フランジおよび下部フランジと、
軸方向の両側が開放された円筒形状を呈し、前記気化炉ハウジングの円筒部の内側にスパイラル状路を介して収納される気化炉と、
前記気化炉内部を一定温度に加熱するように配置される少なくとも一つ以上の発熱部材と、
前記上部フランジの中心部に配置され、被処理液の注入部とソレノイドバルブとを含む噴射ノズルと、
前記下部フランジに取り付けられ、前記気化炉内で発生したスチームを前記スパイラル状路に導くための部材であって、前記気化炉内部と連結するスチーム流入口と、前記スパイラル状路と連結するスチーム流出口と、前記スチーム流入口と前記スチーム流出口とを連結するスチーム路と、を含むスチームソケットと、
前記下部フランジと前記スチームソケットの双方を貫通する汚水排出口と、
を有し、
前記気化炉の内外周面及び前記気化路ハウジングの内周面には、遠赤外線塗料を含む表面処理が施されていることを特徴とするスチーム発生装置。
【請求項２】
請求項１に記載のスチーム発生装置において、
前記スパイラル状路が、前記気化炉の外壁に形成されたスパイラル溝であることを特徴とするスチーム発生装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のスチーム発生装置において
前記スパイラル状路が、前記気化炉ハウジングの内壁に形成されたスパイラル溝であることを特徴とするスチーム発生装置。
【請求項４】
請求項１に記載のスチーム発生装置において、 
前記スパイラル状路が前記スチームが前記気化炉に沿って巻いて上昇して外部に流出されるようにスパイラル形状の部材を備えることを特徴とするスチーム発生装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスチーム発生装置において、
前記被処理液が、海水と熱触媒剤とを含むことを特徴とするスチーム発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、スチーム発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、スチームや温水を生成させるためには、石油、ガス、電気または各種再生エネルギーなどの燃焼方法を用いることが知られている。このような方法は、水を温める過程における熱の損失と燃焼の過程で発生する環境汚染源が問題とされている。また、海水を淡水化させるためには海水を加熱させてスチームを生成し、そのスチームから淡水を抽出する方法として特許文献１に記載された多段蒸発法による海水淡水化設備の蒸発器が知られている。【０００３】  特許文献１に記載された海水淡水化設備の蒸発器は、多段蒸発法による蒸発器として、蒸発室を２部分に分け、第１隔膜及びチューブバンドルを２部分に分ける第２隔膜を含め、上記第２隔膜は蒸気が流入される側のチューブバンドルの幅が蒸気が流出されるチューブバンドルの幅より広く形成されて蒸発器の大きさを増加させることなく、段の数を増加させることにより蒸発器の効率を向上させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】大韓民国登録特許番号第１０−０７４９２２３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  このように構成される海水淡水化設備の蒸発器は、外部エネルギーを持続的に使用し、海水を加熱させ続けているので性能が優れているとは言えず、エネルギーを多く消耗することから経済的とは言えないという問題があった。【０００６】  したがって、本発明は上記の従来技術の問題点を解決する為になされたものであって、化石燃料を燃焼せず、例えば常温の海水を用いて気化炉から蒸気が発生する装置及びスチーム生成方法を提供することを目的とする。【０００７】
また、本発明の他の目的は、気化炉の外壁に形成されたスパイラル溝によって、気化炉内部の加熱が行われることで、熱効率が優れたスチーム発生装置を提供することにある。
【０００８】  本発明のもう一つの目的は、スチームを提供するとともに、副産物としてミネラルなどの肥料成分を得られるスチーム発生装置に関するもので、気化過程で生成された反応物質を肥料や土地改良剤として、使用することが出来る肥料成分を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係るスチーム発生装置は、スチーム発生装置において、軸方向の両側が開放されており、所定の直径と長さを持つ円筒部と、前記円筒部材の軸方向両側に形成された鍔部と、を含む気化炉ハウジングと、前記気化炉ハウジングにおけるそれぞれの鍔部と結合する上部フランジおよび下部フランジと、軸方向の両側が開放された円筒形状を呈し、前記気化炉ハウジングの円筒部の内側にスパイラル状路を介して収納される気化炉と、前記気化炉内部を一定温度に加熱するように配置される少なくとも一つ以上の発熱部材と、前記上部フランジの中心部に配置され、被処理液の注入部とソレノイドバルブとを含む噴射ノズルと、前記下部フランジに取り付けられ、前記気化炉内で発生したスチームを前記スパイラル状路に導くための部材であって、前記気化炉内部と連結するスチーム流入口と、前記スパイラル状路と連結するスチーム流出口と、前記スチーム流入口と前記スチーム流出口とを連結するスチーム路と、を含むスチームソケットと、前記下部フランジと前記スチームソケットの双方を貫通する汚水排出口と、を有し、前記気化炉の内外周面及び前記気化路ハウジングの内周面には、遠赤外線塗料を含む表面処理が施されていることを特徴とする。
【００１０】  また、本発明に係るスチーム発生装置において、前記スパイラル状路が、前記気化炉の外壁に形成されたスパイラル溝であると好適である。【００１１】  また、本発明に係るスチーム発生装置において、前記スパイラル状路が、前記気化炉ハウジングの内壁に形成されたスパイラル溝であると好適である。【００１２】  また、本発明に係るスチーム発生装置において、前記スパイラル状路が前記スチームが前記気化炉に沿って巻いて上昇して外部に流出されるようにスパイラル形状の部材を備えると好適である。【００１３】  また、本発明に係るスチーム発生装置において、前記被処理液が、海水と熱触媒剤とを含むと好適である。【００１５】  上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴のサブコンビネーションもまた発明となりうる。
【発明の効果】
【００１６】  本発明に係るスチーム発生装置は、気化炉の予熱のために最小限の外部エネルギーだけを使って、短時間で持続的にスチームを生成することができる。【００１７】  また、本発明に係るスチーム発生装置は、スチームが被処理液によって生成されることで、より容易にスチームが生成されていることに加え、化学燃料などの燃料の燃焼と二次加熱がなくスチームが生成されることにより、大気汚染がない経済性が優れたスチーム発生装置を提供することができる。【００１８】  また、本発明に係るスチーム発生装置は、スチームの発生時に気化過程から生成された反応物質でミネラルなどの肥料成分や土地改良剤に使用できる肥料成分を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ベースと下部フランジと気化炉とスチームソケットと気化炉ハウジングと鍔部と上部フランジと噴射ノズルとソレノイドバルブと流出口とチェックバルブを備えるスチーム発生装置の一部構成部品を概略的に見せた断面図。
【図２】本発明の実施形態に係るスチーム発生装置の一部の構成部品を概略的に見せた斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係るスチーム発生装置の分解された一部の構成部品を抜粋し拡大した斜視図。
【図４】気化炉の外壁にスパイラル溝が形成された状態の一部の構成部品を抜粋し拡大した斜視図。
【図５】スチームソケットの下側を抜粋し拡大した斜視図。
【図６】スチームソケットの上側を抜粋し拡大した斜視図。
【図７】従来の多段蒸発法による海水淡水化設備の蒸発器の概略を説明するための断面図。
【発明を実施する為の形態】
【００２０】  以下、本発明の実施するための好適な実施形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の実施形態は、各請求項にかかる発明を限定するものではなく、また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２１】  図１は、ベースと下部フランジと気化炉とスチームソケットと気化炉ハウジングと鍔部と上部フランジと噴射ノズルとソレノイドバルブと流出口とチェックバルブを備えるスチーム発生装置の一部構成部品を概略的に見せた断面図であり、図２は、本発明の実施形態に係るスチーム発生装置の一部の構成部品を概略的に見せた斜視図であり、図３は、本発明の実施形態に係るスチーム発生装置の分解された一部の構成部品を抜粋し拡大した斜視図であり、図４は、気化炉の外壁にスパイラル溝が形成された状態の一部の構成部品を抜粋し拡大した斜視図であり、図５は、スチームソケットの下側を抜粋し拡大した斜視図であり、図６は、スチームソケットの上側を抜粋し拡大した斜視図であり、図７は、従来の多段蒸発法による海水淡水化設備の蒸発器の概略を説明するための断面図である。
【００２２】  図１及び図２に示すように、本実施形態に係るスチーム発生装置は、ベース１０に下部フランジ３２が固定され、固定された下部フランジ３２に外部と気密に維持されるように図示しないガスケットとスチームソケット４１と気化炉１１と気化炉ハウジング２１の下側の鍔部２３が固定されている。気化炉ハウジングの上側の鍔部２２には外部と気密に維持されるように図示しないガスケットと上部フランジ３１が結合して固定され、固定された上部フランジ３１にはチェックバルブ１５を有する流出口１４とソレノイドバルブ１３を有する噴射ノズル１２が固定されている。
【００２３】  図３に示すように、本実施形態に係るスチーム発生装置は、発熱部材としてのヒーター６１とベース１０と下部フランジ３２とガスケット５１，５２，５３とスチームソケット４１と気化炉１１と鍔部２２，２３が形成された気化炉ハウジング２１と上部フランジ３１とソレノイドバルブ１３とを備えている。ヒーター６１は、スチームソケット４１を貫通して気化炉１１の壁部に挿入されている。
【００２４】  図４に示すように、気化炉１１の外壁には、気化炉１１の内部の温度が下がらず、設定温度が維持されるようにスチームが気化炉１１を巻いて流出されるようにスパイラル状路としてのスパイラル溝１７が形成されている。
【００２５】
図５及び図６に示すように、スチームソケット４１には、スチーム路４２とスチーム流入口４３とスチーム流出口４４と汚水排出口４５とヒーター固定具４６が形成されており、スチーム流入口４３及び汚水排出口４５は気化炉１１の内部と連通しており、スチーム流出口４４は気化炉１１の外壁に形成されたスパイラル溝１７に連通している。また、スチーム流入口４３とスチーム流出口４４はスチーム路４２を介して互いに連続しており、スチーム路４２の概略中央部分には汚水排出口４５が形成されている。
【００２６】  本発明による図示した図面によって、より詳細に説明すると、図１に示した通り、本実施形態に係るスチーム発生装置は、軸方向の両側の上部と下部が開放された所定の直径と長さを持つ円筒形の気化炉１１を備え、気化炉の円筒外壁には、図４に図示した通り、スパイラル溝１７が形成され、図５及び６に図示した通り、スチーム路４２とスチーム流入口４３とスチーム流出口４４が形成されたスチームソケット４１が気化炉１１の下部に固定して結合され、気化炉１１は気化炉ハウジング２１とフランジ３１，３２に取り付けられたガスケット５１，５２，５３により気密に維持される。気化した被処理液(図示ない)が排出されるスチーム排出路が構成され、それによってスチーム生成が連続して、スチーム流路に沿ってスチームが排出できるように分裂炉内部を加熱させるためのヒーター６１が含まれて構成される。
【００２７】  本実施形態に係る被処理液は海水及び有・無機塩類と熱触媒剤と熱安定剤の混合で構成された水溶性物質であり、所定の設定温度以下で熱安定性が維持され、設定温度以上で気化が促進されるように構成されて、温度によって選択的に気化されるように構成されるのが望ましいが、海水及び有・無機塩類と熱触媒剤を同時に気化炉１１の内部に噴射してスチームを発生させるように構成されることもある。
【００２８】  本実施形態に係るスチーム発生装置の気化炉１１は海水の腐食促進性と高温での耐久性を持つ材質で構成するのが望ましい。
【００２９】  また、本実施形態に係るスチーム発生装置のヒーター６１は海水による腐食促進性に耐久性を持つと共に、熱の伝導性が優秀な材質で構成するのが望ましい。なお、ヒーター６１は図示しない温度制御装置によって制御されることが好ましく、気化炉１１の内部の温度が設定された温度に到達すればヒーター６１の電源供給が遮断されるように構成するのが望ましい。
【００３０】  本実施形態に係るスチーム発生装置の一つの実施例として、より詳細に説明すると、本実施形態に係るスチーム発生装置のヒーター６１に電源が供給されて気化炉１１の内部が設定温度である例えば１２０℃に到達すると、図示しない制御部によって、ヒーター６１の電源供給が遮断される。また、同時にソレノイドバルブ１３に電源が供給されて、被処理液がソレノイドバルブ１３と噴射ノズル１２によって気化炉１１の内部に高圧噴射される。
【００３１】
従って、噴射された被処理液がヒーター６１によって予熱された気化炉１１の熱触媒反応によって自己加熱気化しスチームとして生成される。このように、熱触媒で自己加熱気化されたスチームがスチームソケット４１のスチーム流入口４３に流入されてスチーム路４２を経由してスチーム流出口４４に流出され、流出されたスチームはスパイラル溝１７を通じて気化炉１１の外壁を巻いて上昇されながら気化炉１１の設定温度が維持されるように気化炉の加熱が維持されている。
【００３２】  本実施形態に係る被処理液の望ましい構成は、海水３０％以上、有・無機塩類化合物３０％以上、過酸化水素水、熱触媒剤及び熱安定剤が含まれて構成されると好適である。
【００３３】  また、本実施形態に係る気化炉の適当な構成は、耐腐食性が優秀なＳＵＳ３１６素材で構成されると好適であり、気化炉内部の表面は遠赤外線塗料を含む表面処理が施されていると好適である。遠赤外線塗料は、遠赤外線放射性充填剤の橄欖石を２０〜３０質量%、バインダー３０〜４０質量%、溶媒剤１０〜２０質量%、硬化剤２０〜３０質量%を含む遠赤外線放射組成物で構成されたコーティング剤でコーティングして、被処理液の気化を促進し、熱伝導率を高めることで高効率気化炉を構成している。
【００３４】  本明細書における「コーティング」とは、物体の表面に目的とする物質を貼り付けることで、上記の物体が持つ固有の性質以外の他の性質を包含するよう活用され、本発明の目的上、コーティングされる素材が遠赤外線を放射する性質をさらに含むよう構成されている。
【００３５】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料は、遠赤外線放射剤である橄欖石は総質量に対して、２０〜３０質量%に含まれることが望ましく、橄欖石が２０質量%未満または３０質量%を超えて含まれる場合には目的の遠赤外線放射効率を示すことができなくて望ましくない。また、本実施形態に係る遠赤外線塗料に含有されるバインダーはコーティング剤総質量について３０〜４０質量%に含まれることが望ましく、バインダーの含有量が３０質量%未満の場合、目的とする水準の十分な熱伝導率の効果を発揮することができず、４０質量%を超えて含まれる場合には、これ以上熱伝導率向上の効果を期待しにくいと共に、経済的な点で問題になる可能性があり望ましくない。
【００３６】  また、本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有されるバインダーはシリカまたはアルミナで構成されると好適であり、望ましくは、シリカを使うのが熱伝導率を高めることができるため、シリカで構成されるのが望ましい。しかし、バインダーの組成は、これに制限されておらず、熱の伝導率を高める組成物は全部含まれて、構成される事が出来る。
【００３７】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有されるシリカの粒子の大きさは２０〜５０ｎｍであると好適であるが、これに制限されることはない。シリカの粒子の大きさが２０ｎｍ未満または５０ｎｍを超えて形成される場合には、金属コーティング面の超微細気孔まで浸透して、コーティング面との固い結束力が与えられず、外部の刺激によって簡単に剥離する恐れがあり、望ましくない。
【００３８】  また、本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有されるシリカ粒子は水に溶解された形になることもあるが、望ましくは固形分含量が２０〜４０質量%になるように溶解された形態であるのが粘度を適切にコントロールできるが、これに制限されることはない。
【００３９】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有される溶媒はコーティング剤総質量について、１０〜２０質量%含まれることが望ましく、溶媒が１０質量%未満または２０質量%を超えて含まれる場合には、コーティング剤の組成物が十分に混合されなかったり、望む物性が得られなかったりして、望ましい構成にはなれない。
【００４０】  また、本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有される溶媒の構成はエチルアルコール、メチルアルコール、イソプロピルアルコール、ベンジルアルコールの中から選択される１種以上にて構成されることが望ましいが、必ずこれに制限されることではない。
【００４１】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有される硬化剤はコーティング剤用の組成物総質量について、硬化剤を２０〜３０質量%含有することが望ましく、上記、硬化剤の含有量が２０質量%未満の場合、十分な硬化効果を発揮することができず、３０質量%を超える場合には、コーティングの組成物の物性が阻害されることがある。
【００４２】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料に含有される硬化剤ではシラン系の化合物を使用するのが熱伝導率を高めることができる。ここで、上記シラン系化合物の具体的な種類を特別制限してはいないが、例えば、メチルトリメトキシシラン、トリエトキシメチルシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、トリメトキシフェニルシラン、トリエトキシフェニルシラン、ジメトキシジメチルシラン、ジエトキシジメチルシラン、ジメトキシジフェニルシラン、ジエトキシジフェニルシラン、オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル及びジメトキシメチルフェニルシランの中から１種にて具備されて構成され、より望ましいのは、メチルトリメトキシシラン（ＭＴＭＳ）またはオルトケイ酸テトラメチル（ＴＭＯＳ）にて構成されるのが望ましい。
【００４３】  本実施形態に係るスチーム発生装置に用いられる遠赤外線塗料によるコーティング方法を具体的に説明すると、橄欖石をパウダーに加工する段階；溶媒剤とバインダーを添加して攪拌する段階；攪拌された助成物に硬化剤を添加して、攪拌および熟成する段階を含む製造工程により、遠赤外線放射塗料が製造される。この遠赤外線塗料によるコーティングの一つの実施例で、具体的に説明すると、表面処理の結合力を高めるために、表面処理を施す素材の表面をサンディングして、サンディングした素材を洗浄乾燥して、コーティング剤を素材にスプレーした後自然乾燥して、乾燥された素材は、高熱炉で７５０℃の高熱にて熱融着されてコーティングされる。
【００４４】  また、本実施形態に係るスチーム発生装置のスチーム発生過程で付随的に得られる生成反応物質は酸素、水素、炭素、窒素、ナトリウム、 カルシウム、カリウム、マグネシウム、マンガン、リン、珪素、硼素、硫黄、塩素、フッ素、亜鉛、コバルト、ニッケル、鉄、アルミニウム、砒素などがある。
【００４５】  本実施形態に係るスチーム発生装置の気化炉１１の洗浄は、洗浄水供給手段を持つ高圧ノズルを上部フランジ３１に気化炉１１の内部と連通されるように取り付け、洗浄水が気化炉１１の内部に高圧噴射されるよう装着される。洗浄された汚水は汚水排出口４５を通じて外部に排出されるように具備して構成される。このとき、気化炉１１内に噴射された洗浄水は、スチーム路４２を介してスチーム流出口４４からスパイラル溝１７も洗浄する。
【００４６】  したがって、気化炉１１のスチーム生成過程で、生成されたタールや熱触媒過程で誘発された異物質の除去は、洗浄過程の実施によって継続的に使用できるように具備され構成されている。
【００４７】  また、気化炉１１の洗浄手段が洗浄水噴射高圧ノズル(図示ない)と汚水排出口４５で構成されるのが望ましいが、本発明が明示した以外の流路に変更されるとか、逆洗浄の方法に具備されて構成される事もある。さらに、上述した実施形態では、気化炉１１の外壁にスパイラル溝１７を形成した場合について説明を行ったが、スパイラル溝は気化炉ハウジング２１の内壁面に形成してもよく、また、気化炉１１と気化炉ハウジング２１の間にスパイラル形状の部材を介在させてスパイラル路を形成しても構わない。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれうることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【００４８】
１０：ベース                        １１：気化炉
１２：噴射ノズル                    １３：ソレノイドバルブ
１４：流出口                        １５：チェックバルブ
１６：排出口用プラグ                １７：スパイラル溝
２１：気化炉ハウジング              ２２：上部鍔部
２３：下部鍔部                      ３１：上部フランジ
３２：下部フランジ                  ４１：スチームソケット
４２：スチーム路                    ４３：スチーム流入口
４４：スチーム流出口                ４５：汚水排出口
４６：ヒーター固定具                ５１：ガスケット
６１：ヒーター
【要約】  本発明は被処理液が安定剤と触媒剤によって、特定の温度以下で熱触媒反応が統制され、特定の温度以上で熱触媒反応が加速して瞬間的にスチームが発生される装置に関するものである。  スチーム発生装置において、円筒部と、前記円筒部の軸方向両側に形成された鍔部（２２，２３）と、を含む気化炉ハウジング（２１）と、前記鍔部と結合する上部フランジ（３１）および下部フランジ（３２）と、円筒形状を呈し、前記気化炉ハウジングの円筒部の内側にスパイラル状路（１７）を介して収納される気化炉（１１）と、前記気化炉内部を加熱する発熱部材（６１）と、前記上部フランジの中心部に配置され、被処理液の注入部とソレノイドバルブ（１３）とを含む噴射ノズル（１２）と、前記下部フランジに取り付けられ、前記気化炉内部と連結するスチーム流入口（４３）と、前記スパイラル状路と連結するスチーム流出口（４４）と、前記スチーム流入口と前記スチーム流出口とを連結するスチーム路（４２）と、を含むスチームソケット（４１）と、前記下部フランジと前記スチームソケットの双方を貫通する汚水排出口（４５）と、を有する。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006823331.tif 000008