JP3701202B2 - 少なくとも部分的に二重壁の蒸発タンクを有する蒸気発生装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸発タンクと少なくとも一つの加熱体を備えた蒸気発生装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
蒸気発生装置は、例えば空気の加湿に用いられ、部分的に水が充填された蒸発タンクを備えている。水は、例えば電極や電気抵抗等により加熱され蒸発するが、その過程において、無機塩が沈殿し、ブローダウンにより蒸発タンクより時々除去する必要がある。このため、水を加えたり、場合によっては、蒸発タンクの外側にあるフロートタンクのフロートにより水位をモニターする必要があるので、蒸発タンクには少なくとも一つの水路開口部が設けられ、これは蒸発タンクの底にしばしば取り付けられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特に、石灰濃度が非常に高い水が採用されると、石灰スケールが形成され、通常比較的小さく短期間でのクリーニングがしばしば要求される水路開口部が早期に閉塞するという大きい問題がある。水路開口部を大きくすると、ブローダウン量を時間的に制御することが殆どできず、蒸発タンク内の水がブローダウン後まもなく変動し始める危険性がある。
【０００４】
クリーニングの時間間隔をできるだけ長く維持するために、早期閉塞を防止する装置を備えた水路開口部を設ける試みがなされてきた。公知の装置では、例えば、適切に配置された複数の開口を有するスクリーンが使用され、下から開口を介して空気を強制的に送ることで、水路の開放を維持している。また、開口にある部品を移動させてクリーニングすることも知られている。しかしながら、提案された解決策は、あらゆる種類の水に対し、メンテナンスサイクルを満足に増大できるものではない。
【０００５】
ある種の水を使用すると、これまで公知の蒸気発生装置においては、石灰スケールが水路開口に早期に形成される。
【０００６】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、蒸発タンクと少なくとも一つの水路開口を有し、石灰スケールを形成することがない、あるいは、従来の蒸気発生装置の水路開口よりも遅く石灰スケールが形成される蒸気発生装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、独立請求項１に記載の本発明にかかる蒸気発生装置により達成される。好ましい実施の形態は従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明の本質は、蒸発タンクと少なくとも１つの加熱体を有する蒸気発生装置において、蒸発タンクが、外チャンバを区画する内壁と外壁を有し少なくとも部分的に二重壁設計であるという事実にある。内壁はタンク内部を外チャンバに連通する少なくとも一つの内部水路開口を有する一方、外壁は少なくとも一つの外部水路開口を有し、タンク内への水の供給及びタンク内から水の排出は、外部水路開口の少なくとも一つ、外チャンバ及び内部水路開口の少なくとも一つを介して行われる。
【０００９】
内部水路開口あるいは水路開口は、タンク内部に石灰を沈殿する温水に曝されており、あまりに早期に閉塞することがないように比較的大きい開口にするのがよい。外部から供給された水は、少なくとも一つの外部水路開口から外チャンバに流れ、そこから少なくとも一つの内部水路開口を介してタンク内に流れるが、この間、あまり加熱されないので、外チャンバには実際には石灰は沈殿しない。その結果、石灰は外部水路開口をあまり通過しないので、これらは小さい開口とすることができる。このようにすることで、その過程で、時々必要なブローダウンの制御に対し、あるいは、蒸発タンク内の水位の安定性に対しなんら譲歩することなく、蒸気発生装置のメンテナンスサイクルを増大することができる。
【００１０】
好ましい実施の形態においては、蒸発タンクは、底に開口部がある蒸発容器と、その下方に配置され充填口を有する交換可能な石灰容器とを備え、蒸発容器内に沈殿した石灰は蒸発容器の開口部と充填口を通過して石灰容器に導入される。こうすることで、蒸発容器の内部が石灰でいっぱいになることがなく、沈殿した石灰をかなり早期に除去する必要がない。さらに、石灰で完全に満たされる前に石灰容器を交換したり空にすると、特に石灰の除去が簡単になる。
【００１１】
蒸発タンクの二重壁部は、蒸発容器あるいは石灰容器のいずれか、又は、その両方にに取り付けることができる。
【００１２】
略水平あるいは外方に向かって傾斜した石灰沈殿面は、特に外壁の一部の内側により形成し、外チャンバ内に配置するのがよい。この石灰沈殿面は、少なくとも一つの内部水路開口から外チャンバに流れる石灰粒子や外部水路開口の前で外チャンバ内に放出された石灰を捕捉する。
【００１３】
本発明にかかる蒸気発生装置を、添付図を参照しながら、実施の形態を使用して以下に詳述する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１〜図３
図示された蒸気発生装置は、蒸発容器１と石灰容器４を有する蒸発タンクを備えている。蒸発容器１は、例えば抵抗加熱素子のような複数の加熱体２が固定されたカバー１５を有し、加熱体はタンク内部に突出している。ここでは、簡略化のため、抵抗加熱素子の一つが図示されている。蒸発容器１はその約２／３に水が充填されている。稼動中は、沸騰水のために、水位１０は一定ではない。
【００１５】
蒸発容器１は、外チャンバ１３が区画された内壁１１と外壁１２を有する二重壁設計となっており、底には開口部１４が設けられている。図示された実施形態では、外壁１２は実質的に円筒状で、その段部は石灰が沈殿する水平面１２３となっている。内壁１１の上部は同様に円筒状だが、下部は漏斗形をしており、沈殿して内壁１１あるいは加熱体２から砕け落ちた石灰が滑り落ちるようになっている。内壁１１と外壁１２の間隔は、上部では約１０ｍｍで、内壁１１の突起１１３と外側に折曲した上縁１１４により確保されている。下部では、石灰沈殿面１２３が内壁１１まで延在しているが、内壁１１には二つのくぼみ１１２が設けられていることから、石灰沈殿面１２３の縁部と内壁１１との間から水が流れる構成である。外チャンバ１３は、石灰沈殿面１２３の上下で内壁１１の周囲に連続した形状を有している。
【００１６】
蒸発タンクの内部は、内壁１１内の四つの内部水路開口１１１により外チャンバ１３と連通している。外壁１２には、石灰沈殿面１２３の下方に二つの外部水路開口１２１，１２２が設けられている。内部水路開口１１１は約３０mmの直径を有しているので、すべてが早期に閉塞することはない。外部水路開口１２１，１２２は約２０mmの直径を有しており、ブローダウン時に運ばれた石灰片を洗い流すことができる一方、蒸発タンク内の水がブローダウン後に変動し始める虞はない。
【００１７】
内壁１１の漏斗形の部位には、同様に漏斗形をした二つのくぼみ３２を有する絶縁インサート３が挿入されており、このくぼみ３２は内壁１１のくぼみ１１２に対応して設計されている。この絶縁インサート３は、石灰沈殿面１２３の領域における外チャンバ１３と外部水路開口１２１，１２２をタンク内部に対し熱絶縁するとともに、この領域における水温を５０℃以下に保持する。このため、図示された絶縁インサート３は、空気が充填されたキャビティ３１を有する水密空気部として設計されているが、キャビティを有し溶接された水密の数個のプラスチック注入部でも、キャビティを有し溶接された水密の数個の金属部でも、特にエラストマー製の肉厚部でも、ガス特に空気が充填されたプラスチック注入部でもよく、ある材料が区画されたものでもよい。
【００１８】
石灰沈殿面１２３の下方の外壁１２には、外壁１２の残りの部分に永久的に接続された連結スリーブ１２４が設けられており、環状シール１２５によりシールされている。蒸発容器１で沈殿し内壁１１あるいは加熱体２から砕け落ちた石灰が集積される充填口４１の付いた交換可能な石灰容器４が連結スリーブ１２４に取り付けられている。石灰容器４には二つの取っ手４２があり、これらは石灰容器４を取り付けるために、架台５から下方に延びる二つの保持部５１の２つの孔に係止されている。
【００１９】
水の供給排出装置７は水路開口１２１に接続されており、水位モニター装置８は水路開口１２２に接続されている。
【００２０】
水位モニター装置８には、外部水路開口１２２からフロート箱８２につながる水ライン８１と、フロート箱８２から蒸気ライン６につながる圧力バランスライン８４が設けられている。フロート箱８２にはフロート８３が配設されている。このフロートは水位１０の高さを示しており、フロート箱８２の内部は、水ライン８１と外部水路開口１２２と外チャンバ１３と内部水路開口１１１とを介して蒸発タンクの内部に連通しているので、フロート箱８２と蒸発タンクの水位は同じである。フロートの位置を電子的に記録して、水位１０を制御することができる。
【００２１】
水供給排出装置７には、外部水路開口１２１から上方が開口した入口容器７３につながる水ライン７１が設けられている。タンク内部から外部水路開口１２１と外チャンバ１３と内部水路開口１１１を介して水を汲み上げるポンプ７２が、水ライン７１に取り付けられている。バルブ７５付き水供給ライン７４が入口容器７３につながり、水出口ライン７６が入口容器７３から引き出されている。
【００２２】
ブローダウン中、蒸発タンクから流れ出た水は、タンク内部から内部水路開口１１１を介して外チャンバ１３を通過し、そこから外部水路開口１２１を介して水供給排出装置７に流れる。内部水路開口１１１から外チャンバ１３に流れ込む石灰沈殿物や石灰片はすべて石灰沈殿面１２３上に蓄積される。したがって、実際には外部水路開口１２１，１２２に流れ込む石灰はなく、その直径は比較的小さいにもかかわらず閉塞することはない。
【００２３】
稼動中蒸発する水を補充するために、水ライン７１と外部水路開口１２１と外チャンバ１３と内部水路開口１１１を介して、水の静水頭の圧力によりタンク内の水は増加する。この増加した水は、外チャンバ１３内で約５０℃の石灰沈殿温度以上には加熱されないので、石灰がそこに発生することはない。
【００２４】
図面上での曖昧さを避けるために、図面で使用されているが、明細書で説明されていない符号については、他の図面で用いた同符号についての説明を参照されたし。
【００２５】
図４及び図５
図４に示された蒸気発生装置は、図１に示されたものと同様に構成されているが、内壁１１と外壁１２との間に、タンク内部に対し外チャンバ１３を熱絶縁するために一つの内部水路開口１１１につき一つの絶縁部９を備えている。絶縁部９はそれぞれ対応する内部水路開口１１１から下方に向かって漏斗形の絶縁インサート３の上縁のレベルの少し下まで延びている。これらは、石灰沈殿面１２３の上方の外チャンバ１３をタンク内部に対し熱絶縁している。このため、図示された絶縁部９は、空気が充填されたキャビティ９１を有する水密空気部として形成されているが、キャビティを有し溶接された水密の数個のプラスチック注入部でも、キャビティを有し溶接された水密の数個の金属部でも、特にエラストマー製の肉厚部でも、ガス特に空気が充填されたプラスチック注入部でもよく、ある材料が区画されたものでもよい。これには、対応する内部水路開口１１１に向かって延びる固定部９２と、内壁１１に対応するように曲がったシェル部９３が設けられている。
【００２６】
本発明にかかる蒸気発生装置は、さらに設計変更が可能であるが、次のような変更も考えられる。
【００２７】
・タンク内部に対する外チャンバ１３の熱絶縁のため、別体の絶縁インサート３を設ける代わりに、所望の領域において、例えばキャビティ、肉厚形状、及び／又は適当な材料を採用することにより内壁１１をより良好に絶縁する形状にすることもできる。
【００２８】
・石灰沈殿面１２３の下方に配置する代わりに、外部水路開口１２１，１２２を石灰沈殿面１２３の領域に配置することもできる。
【００２９】
・一つの内部水路開口１１１につき一つの絶縁部９を設ける代わりに、内壁１１の周囲に延在する単一の絶縁部を設けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明にかかる蒸気発生装置の部分断面概略図を示している。
【図２】 図１の蒸気発生装置の一部の部分断面斜視図を示している。
【図３】 図１の蒸気発生装置の絶縁インサートの部分断面斜視図を示している。
【図４】 図１と同様ではあるが別の絶縁部を有する本発明にかかる蒸気発生装置の一部を示している。
【図５】 図４の蒸気発生装置の絶縁部の斜視図を示している。

Claims (20)

1. 蒸発タンク（１，４）と少なくとも１つの加熱体（２）を有する蒸気発生装置であって、
   蒸発タンク（１，４）は、外チャンバ（１３）を区画する内壁（１１）と外壁（１２）を有し少なくとも部分的に二重壁設計であり、上記内壁（１１）はタンク内部を外チャンバ（１３）に連通する少なくとも一つの内部水路開口（１１１）を有する一方、上記外壁（１２）は水ライン（７１）に接続可能な少なくとも一つの外部水路開口（１２１，１２２）を有し、タンク内への水の供給及びタンク内からの水の排出は、外部水路開口（１２１，１２２）の少なくとも一つ、外チャンバ（１３）及び内部水路開口（１１１）の少なくとも一つを介して行われることを特徴とする蒸気発生装置。
2. 上記内壁（１１）と外壁（１２）との間隔は３〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装置。
3. 上記内壁（１１）と外壁（１２）との間隔は１０ mm であることを特徴とする請求項２に記載の蒸気発生装置。
4. 蒸発タンクは、底に開口部（１４）がある蒸発容器（１）と、その下方に配置され充填口（４１）を有する交換可能な石灰容器（４）とを備え、蒸発容器（１）内に沈殿した石灰は蒸発容器の開口部（１４）と充填口（４１）を通過して石灰容器（４）に導入されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
5. 蒸発タンクの二重壁部は蒸発容器（１）に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸気発生装置。
6. 外部水路開口のある蒸発タンクの二重壁部は石灰容器（４）に配置されていることを特徴とする請求項４あるいは５に記載の蒸気発生装置。
7. 外部水路開口（１２１，１２２）の領域において、この領域の水温が６０℃以下となるように、外チャンバ（１３）がタンク内部に対し熱絶縁されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
8. 外部水路開口（１２１，１２２）の領域において、この領域の水温が５０℃以下となるように、外チャンバ（１３）がタンク内部に対し熱絶縁されていることを特徴とする請求項７に記載の蒸気発生装置。
9. タンク内部に対する外チャンバ（１３）の熱絶縁は、絶縁インサート（３）により行われることを特徴とする請求項７あるいは８に記載の蒸気発生装置。
10. 上記絶縁インサート（３）は、
    （ａ）キャビティを有する水密空気部、
    （ｂ）キャビティを有し溶接された水密の数個のプラスチック注入部、
    （ｃ）キャビティを有し溶接された水密の数個の金属部、
    （ｄ）エラストマー製の肉厚部、
    （ｅ）ガスが充填されたプラスチック注入部、あるいは、
    （ｆ）ある材料が区画されたもの、
    であることを特徴とする請求項９に記載の蒸気発生装置。
11. 内壁（１１）の下部は漏斗形設計であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
12. 上記絶縁インサート（３）は漏斗形設計であることを特徴とする請求項９あるいは１０に記載の蒸気発生装置。
13. 略水平あるいは外方に向かって傾斜した石灰沈殿面（１２３）が、外チャンバ（１３）内に配置されていることを特徴とする請求項９，１０及び１２のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
14. 略水平あるいは外方に向かって傾斜した石灰沈殿面（１２３）が、外壁（１２）の一部の内側により形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の蒸気発生装置。
15. 外チャンバ（１３）は石灰沈殿面（１２３）の下方の内壁（１１） の周囲に連続しており、外部水路開口（１２１，１２２）はこの領域に配置されていることを特徴とする請求項１３あるいは１４に記載の蒸気発生装置。
16. 石灰沈殿面（１２３）は内壁（１１）まで達しており、内壁（１１）と絶縁インサート（３）には、石灰沈殿面（１２３）の縁部と内壁（１１）との間を水が通過できるように、少なくとも一つのくぼみ（３２，１１２）が設けられていることを特徴とする請求項１３乃至１５のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
17. タンク内部に対する外チャンバ（１３）の熱絶縁のため、少なくとも一つの絶縁部（９）が内壁（１１）と外壁（１２）との間に配置されており、絶縁部（９）は内部水路開口（１１１）から下方に延びていることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
18. 上記少なくとも一つの絶縁部（９）は、
    （ａ）キャビティを有する水密空気部、
    （ｂ）キャビティを有し溶接された水密の数個のプラスチック注入部、
    （ｃ）キャビティを有し溶接された水密の数個の金属部、
    （ｄ）エラストマー製の肉厚部、
    （ｅ）ガスが充填されたプラスチック注入部、あるいは、
    （ｆ）ある材料が区画されたもの、
    であることを特徴とする請求項１７に記載の蒸気発生装置。
19. 内部水路開口（１１１）が１０〜５０ｍｍの直径を有し、外部水路開口（１２１，１２２）が１０〜４０ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれか１項に記載の蒸気発生装置。
20. 内部水路開口（１１１）が２０〜４０ｍｍの直径を有し、外部水路開口（１２１，１２２）が１５〜２５ｍｍの直径を有することを特徴とする請求項１９に記載の蒸気発生装置。

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