JPH067001B2 - スチーム発生器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、瞬間スチーム発生器に関する。

本発明はボイラーを備えていない簡易型のガス発生器ユ
ニットであって、種々の用途に応じた多様な品質のスチ
ームを現場にて発生させることの出来る装置を提供する
ものである。

（解決すべき問題点） 例えば、本発明はプレストレッスド(prestressed)コン
クリートやプレキャスト(precast)コンクリートを硬化
させるのに適用することができ、ブロックやパイプ等の
コンクリート製品の標準的な硬化工程に適用出来る。コ
ンクリート製品の硬化中、コンクリート全体を均一な温
度に維持すると共に、コンクリート表面を湿り状態(moi
st)に維持することが望ましい。

コンクリートの硬化作用により発生する熱は、コンクリ
ート製品の内部程高くなる傾向にある。室内でコンクリ
ートブロック等の物品を積み重ね、その上からスチーム
を吹き付けると、ブロックを均一な硬化温度に維持する
こと及びコンクリート表面を湿った状態に維持すること
の２つの目的が同時に達成出来る。ブロックをこの要領
で硬化させることにより、これまで２８日間かけて硬化
させたコンクリートと同じ強度のコンクリートを24時間
以内に得ることが出来る。

瞬間スチーム発生器の場合、発生する一酸化炭素量は低
レベルにあることが要求される。スチーム発生器が密閉
室、例えばコンクリート製造プラント又は鉱坑の如き設
備又は施設の中で運転する場合、一酸化炭素含有量の許
容基準に適合させるため、一酸化炭素の発生量を少なく
することは、特に重要である。

本発明は、独特な構造の燃焼チャンバーを利用して水蒸
気を発生させるもので、燃焼チャンバーは周囲に設けた
ジャケットの中を流れる循環水によって冷却され、ジャ
ケットから出た水はチャンバーの一端部に設けたバーナ
の燃焼ガスによって蒸気化されるようにしている。本発
明の装置は、燃焼チャンバーを出ていく燃焼ガスの流れ
と逆方向に水スプレーを導入する点において、１９８０
年７月８日付にてワイアット氏に付与された米国特許第
４２１１０７１号に記載された装置とは相異する。

本発明の装置の場合、水スプレーを取り囲む領域で大き
な乱流(turbulence)を生じさせ、燃焼ガスによってスプ
レーを瞬間的に且つ十分に蒸気化するものである。

一方、従来のワイアット氏の装置の場合、水は燃焼チャ
ンバー周囲のジャケットを通って流れ、炎遮断シールド
の周囲に設けられた環状部を通じて排出される構造であ
る。従って、水は高温ガスと共に燃焼チャンバーの中を
同時に流れる。しかし、実際には、炎の周囲を水が同時
に流れると炎は不安定になり消えることもあることが判
った。その結果、発生器の設置場所の換気が悪い場合、
一酸化炭素量は許容レベルを遥かに越えてしまう。バー
ナの炎が届かない領域に水スプレーを吹き付けることに
より、炎が消えるという問題を解消させることが出来
る。燃焼チャンバーを水冷ジャケットにすることによ
り、チャンバーに耐火材料を敷設する必要がなくなるだ
けでなく、水を蒸気化させる際の予熱効果が追加的にも
たらされる。

（構成） 本発明に係るスチーム発生器は、燃焼チャンバーが水冷
ジャケットで囲まれ、該チャンバーはジャケットの中に
水を循環させるための入口と出口を備えている。燃焼チ
ャンバーは第１の端部と第２の端部を有しており、バー
ナは燃焼チャンバーの第１の端部に設けられる。圧縮空
気及び燃料をバーナに供給する手段が設けられ、バーナ
から燃焼チャンバーの第２の端部に向けて、炎を発生さ
せることが出来る。水スプレーノズルは燃焼チャンバー
の第２の端部に設けられ、バーナの炎とは距離を隔てて
いる。ノズルはジャケットの出口に接続されており、バ
ーナの炎から出てくる高温ガスの流れとは逆方向に水を
スプレー出来るようにしている。このようにして炎を消
さずに蒸気を確実に発生させることが出来る。発生した
蒸気を搬送するための排出管が燃焼室の第２の端部に接
続される。このように、本発明は、高温のガス流と反対
方向に水がスプレーされるように構成される。即ち、水
スプレーノズルは直接バーナに向かうように配置され
る。従来では、炎が消えないようにするために炎から遠
ざかる方向に水をスプレーすべきであると考えられてい
たが、本発明はこの考え方とは相反するものである。

（作用効果） 実際のところ、バーナ炎から出る燃焼ガスの方向に向け
て水を直接スプレーすれば蒸気発生率は極めて向上する
ことが判った。これは、水スプレーと高温の排出ガス流
との乱流が促進されるため、熱の水スプレーへの伝達が
瞬間的に行なわれて蒸気を発生させるものと考えられ
る。更に又、本発明の装置によって蒸気を発生させた場
合、蒸気発生圧力を従来装置よりも遥かに高くしても炎
が消えないことは驚くべきことである。これは、水スプ
レーをバーナの炎からは距離が離れた領域に吹き付けて
いるからであって、水スプレーによってバーナの燃焼工
程を妨げないためである。燃料は、本発明の水スプレー
による悪影響を受けることなく燃焼するため、装置に取
り付けられたバーナが発生する一酸化炭素は十分低いレ
ベルであり、密閉された作業領域で使用するのに適して
いる。

（実施例） 本発明の望ましい実施例を図面を参照しながら以下に説
明する。

尚、実施例では天然ガス又はプロパンガス用バーナに適
した構造を示しているが、当該分野の専門家であれば、
空気供給手段と燃料供給手段に適当な変更を加えること
によりオイルバーナに適した構造とすることも出来るこ
とは理解されるべきである。

本発明のスチーム発生器は、燃焼チャンバー(10)の一端
にバーナ(11)、他端に水スプレーノズル(12)を設けてい
る。チャンバー(10)には水ジャケット(15)（第２図参
照）が配備され、該ジャケットにはチャンバー(10)の下
端部近傍にジャケット入口(16)、チャンバー(10)の上部
即ちバーナ端部の近傍にジャケット出口(17)を備えてい
る。水はジャケット(15)の中を循環し、その循環速度は
水入口ライン(20)の中に設けられた水圧制御器(19)によ
ってコントロールされる。ジャケット(15)を出た水はジ
ャケット出口(17)及び配管(22)を通って水スプレーノズ
ル(12)に送られる。ノズル(12)はスチーム出口ライン又
は排出管(24)の内部に設けられる。燃焼チャンバー(10)
は、チャンバー(10)の空間内でバーナ(11)の炎によって
燃料が完全燃焼出来る大きさに形成する。第２図に示す
ように、チャンバー(10)の上部ゾーン(26)にてバーナ(1
1)の最大能力で燃料を燃焼させたとき、高温燃焼排ガス
のためのゾーン(25)を燃焼チャンバー(10)の下部に設け
ることが望ましい。

バーナ(11)はオイルバーナでもよいが、空気と天然ガス
又はプロパンガスのような圧縮気体燃料混合物を燃焼さ
せるバーナが望ましい。後者の場合、バーナ(11)には導
入管(30)が設けられる。導入管(30)は圧縮空気用の大径
の空気管(31)を備え、該大径空気管の中に小径の燃料管
(32)が接合される。空気管(31)と燃料管(32)の接合部(3
3)はベンチュリ管(35)のすぐ上流にある。気体燃料混合
物はベンチュリ管(35)の中を通って、十分に混合され、
バーナヘッド(11)にて均一な燃焼が行なわれ、熱出力(h
eat output)をうまくコントロールすることが出来る。

フィルター(40)を通って引き込まれた空気は、ブロワー
(41)又はその他公知の圧縮手段を通過させることによっ
て加圧され、空気導入管(31)に供給される。空気導入管
(31)内の圧力は適当な空圧弁(42)を用いて調節され、燃
料管(32)内の圧力は従来の燃料弁(43)によって制御する
ことが出来る。弁(42)(43)を調節することによって、燃
料混合物の圧力及び組成を必要に応じて変えることが出
来る。

バーナ(11)への点火は、バーナ(11)のヘツド部近傍に設
けたパイロット(49)を用いて都合よく行なうことが出来
る。パイロット(49)へは、メインの燃料管(32)と空気導
入管(31)に夫々連繋した供給ライン(50)(51)を通じて燃
料混合物が送られる。供給ライン(50)(51)は夫々、弁(4
2)(43)の上流位置で空気管(31)及び燃料管(32)から分岐
する。供給ライン(50)(51)には更に弁(53)(54)が夫々設
けられ、所望圧力の燃焼ガス混合物がパイロット(49)に
供給されるようにしている。

当該分野の専門家であれば、異なる種類のバーナを用い
ても本発明を達成できることは理解されるであろう。本
発明に係る装置によって発生したスチームはバーナ(11)
の排出ガスに含まれるから、バーナ(11)によって発生す
る一酸化炭素量が低レベルにあることを要求される用途
に特に望ましい。本発明装置を用いると、スチームを発
生させる間、バーナ(11)の一酸化炭素レベルは低く維持
される。これは、ノズル(12)から水を炎に向けてスプレ
ーしても炎が消えることはないからである。更に又、燃
料供給手段及び空気供給手段の説明は単なる例示であっ
て、使用するバーナの種類に応じて変えることが出来
る。当該分野の専門家であれば中央コントロール手段を
用い、燃料、空気及び水の流量及び相対圧力を調和させ
た総合的なシステムに出来ることは明白であろう。

スチームは、水スプレーノズル(12)からの水スプレーと
バーナ(11)からの高温の燃焼ガスを、燃焼チャンバー(1
0)の下端部の位置で混合させることによって発生する。
水スプレーノズル(12)から、バーナ(11)の排出ガスに向
けて吹き付けることによって、水はガス流との間で激し
く攪拌されて乱流となり、十分に混合されるため、水は
瞬間的に蒸気化する。燃焼チャンバー(10)及びスチーム
出口ライン(24)の中にバッフルを設けることにより、乱
流及び混合状態を変えることが出来る。スチーム出口ラ
イン(24)から出てくるスチームの量は、バーナ(11)の出
力及び水スプレーノズル(12)の出力を調節することによ
って決めることが出来る。バーナ(11)とスプレーノズル
(12)の相対的な圧力は、バーナ(11)から出た高温排出ガ
スと水が接触した時に蒸発するように調節しなければな
らない。本発明を用いた場合、比較的低圧、例えば５〜
20psiのスチームが発生し、この水蒸気の殆んどが、燃
焼チャンバー(10)の下端部とスチーム出口ライン(24)と
の間の出口ネック部(59)の中で発生する。

前述した本発明の原理を利用することにより、これまで
の直火型発生装置よりも遥かに高い圧力のスチームを発
生させることが出来る。前述した望ましい実施例の開示
は、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲をこれ等
実施例に限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の発生器の一部分解、一部破断して示す
斜面図、及び第２図は燃焼チャンバー及び関連要素の縦
断面図である。 (10)…燃焼チャンバー、(11)…バーナ (12)…水スプレーノズル、(15)…水ジャケット (24)…スチーム排出管、(31)…空気供給管 (32)…燃料供給管 (50)…空気供給ライン (51)…燃料供給ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】循環水入口部及び循環水出口部を備えて
   水を循環できるようにした水ジャケット並びに第１及び
   第２の端部を有する燃焼チャンバーと、 燃焼チャンバーの第１の端部に設けたバーナと、 バーナから燃焼チャンバーの第２の端部に向かう炎を発
   生させるため、圧縮空気と燃料をバーナに供給する手段
   と、 循環水出口部に接続され、炎を消さずにスチームを発生
   出来るようにするために、バーナの炎から離れるように
   燃焼チャンバーの第２の端部に配置され、バーナの炎か
   ら出た高温ガスの流れ方向と逆の方向に水をスプレー出
   来るようにした水スプレーノズルと、 燃焼チャンバーの第２の端部に接続され、発生したスチ
   ームを搬送するための排出管と、 から構成されることを特徴とするスチーム発生器。 燃焼チャンバーの第１の端部に配備され、バーナのパ
   イロット炎を供給するためのパイロットを備えている特
   許請求の範囲第１項に記載の発生器。 空気と燃料をバーナに供給する手段は、大気中の空気
   を圧縮するためのブロワーと、該ブロワー及びバーナの
   間に接続された空気供給管と、該空気供給管に接続され
   た燃料供給管とを備えている特許請求の範囲第１項に記
   載の発生器。 燃焼チャンバーの第１の端部に設けられ、バーナのパ
   イロット炎を供給するためのパイロットと、空気供給管
   をパイロットに接続するための空気供給ラインと、燃料
   供給管をパイロットに接続する燃料供給ラインとを有し
   ている特許請求の範囲第３項に記載の発生器。 空気供給管、燃料供給管、空気供給ライン及び燃料供
   給ラインは、各々がコントロール弁を備えており、空気
   供給管のコントロール弁は、圧縮空気供給ラインの接続
   部から下流側に、燃料供給管のコントロール弁は燃料供
   給ラインの接続部から下流側に、夫々配備されている特
   許請求の範囲第４項に記載の発生器。 水ジャケットの水入口部は燃焼チャンバーの第２の端
   部の近傍に設けられ、水ジャケットの水出口部は燃焼チ
   ャンバーの第１の端部の近傍に設けられ、水ジャケット
   の中の水は燃焼チャンバー内の高温ガスの流れとは逆方
   向を流れるようにしている特許請求の範囲第１項に記載
   の発生器。 水スプレーノズルは燃焼チャンバーの第２の端部に設
   けた排出管の中に配備される特許請求の範囲第１項に記
   載の発生器。 スプレーノズルは燃焼チャンバーの第２の端部の排出
   管の中に配備され、スプレーノズルから高温ガスの流れ
   と反対方向に向けて吹き付けた水を高温ガスと接触させ
   ることにより排出管の中で略全ての水が蒸気化出来るよ
   うな構造としている特許請求の範囲第１項に記載の発生
   器。