特許 5876601 蒸気加熱装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】5876601

(24)【登録日】2016年1月29日

(45)【発行日】2016年3月2日

(54)【発明の名称】蒸気加熱装置

(51)【国際特許分類】

   F22G 1/16 20060101AFI20160218BHJP

   F22G 3/00 20060101ALI20160218BHJP

【ＦＩ】

   F22G1/16

   F22G3/00 Z

【請求項の数】3

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-44617(P2015-44617)

(22)【出願日】2015年3月6日

【審査請求日】2015年4月6日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000211123

【氏名又は名称】中外炉工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100084146

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 宏

(74)【代理人】

【識別番号】100118625

【弁理士】

【氏名又は名称】大畠 康

(74)【代理人】

【識別番号】100144200

【弁理士】

【氏名又は名称】奥西 祐之

(72)【発明者】

【氏名】北橋 邦寛

【審査官】 鈴木 貴雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−２２６９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２７５３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２０２４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２３２６０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２４０８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０７９７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０１４８７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｇ １／００ − ７／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ブロック体からなる蒸気加熱部材であって、該ブロック体の内部には、軸方向に延びる複数の流路が形成され、腐食性蒸気が前記流路を流通する間に前記腐食性蒸気の温度を上昇させる蒸気加熱部材と、
前記蒸気加熱部材を加熱する加熱部と、
前記加熱部によって加熱される前記蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングであって、前記入口側のフランジ部及び前記出口側のフランジ部のそれぞれがパッキンを介して入口側の取付板及び出口側の取付板に取り付けられるケーシングと、を備える、蒸気加熱装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記蒸気加熱部材が、円柱形状をしており、前記蒸気加熱部材が、
入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、
出口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、
前記出口側蒸気加熱端部から導入された添加ガスを加熱するために前記蒸気加熱部材に形成されて、入口側蒸気加熱端部において溝状に形成される第１入口側連絡流路と連通して添加ガス及び腐食性蒸気を合流させる添加ガス流路と、を備える、蒸気加熱装置。

【請求項3】

請求項１において、
前記蒸気加熱部材が、円柱形状をしており、前記蒸気加熱部材が、
入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、
出口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、
入口側で前記往流路と前記復流路とをつなぐ入口側連絡流路を有する入口側蒸気加熱端部と、
前記出口側蒸気加熱端部から導入された添加ガスを加熱するために前記蒸気加熱部材に形成されて、前記入口側蒸気加熱端部において溝状に形成される第１入口側連絡流路と連通して添加ガス及び腐食性蒸気を合流させる添加ガス流路と、を備える、蒸気加熱装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置に関する。

【背景技術】

【0002】

流体を加熱するための熱交換器として、グラファイトを用いたものが開示されている（特許文献１を参照）。また、湿式脱硫装置におけるガスガス熱交換器として、硫酸に対して耐食性を有するカーボンチューブを用いたものが開示されている（特許文献２を参照）。

【0003】

ところで、例えば、カルコパイライト型化合物半導体は、結晶質又は非晶質のシリコン（Ｓｉ）系のものよりも高い光電変換効率を有するので、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池として有望視されている。カルコパイライト型化合物半導体の製造方法として、例えば、高温で腐食性を持ったセレン蒸気の雰囲気中で熱処理して製膜するセレン化法が検討されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０９−７９７９１号公報

【特許文献2】特開平０９−１４８７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１の熱交換アセンブリは、バッテリ酸（Ｈ_２ＳＯ_４）やアセトンのような無機酸や有機溶剤を処理できるようにフッ素ポリマーコーティングによりグラファイトと炭化珪素管との接合面が密封された構成を開示している。また、特許文献２のガスガス熱交換器は、水平に配置された複数の直管カーボンチューブ内を熱媒体（循環水）が左側から右側に流れることと右側から左側に流れることを交互に繰り返す低温伝熱部に接することにより湿式脱硫に適した温度まで排ガスを冷却することを開示する。

【0006】

しかしながら、従来技術の熱交換器は、いずれも、例えば、セレン蒸気のような、高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱するものではない。そして、本願の発明者は、例えば、セレン蒸気のような腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置の存在を承知していない。

【0007】

したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の蒸気加熱装置が提供される。

【0009】

すなわち、この発明に係る蒸気加熱装置は、
ブロック体からなる蒸気加熱部材であって、該ブロック体の内部には、軸方向に延びる複数の流路が形成され、腐食性蒸気が流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させる蒸気加熱部材と、
蒸気加熱部材を加熱する加熱部と、
加熱部によって加熱される蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、
前記蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングであって、前記入口側のフランジ部及び前記出口側のフランジ部のそれぞれがパッキンを介して入口側の取付板及び出口側の取付板に取り付けられるケーシングと、を備えることを特徴とする。

【0010】

この発明では、蒸気加熱部材のブロック体内部に形成された複数の流路を腐食性蒸気が流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させることができるので、腐食性蒸気を生成する蒸気化段階において、高温でより腐食性の高い腐食性蒸気を作り出す必要が無くなり、蒸気化装置を高温の腐食性蒸気に耐える構成にする必要がなくなり低コスト化を図ることができる。さらに、蒸気加熱部材を気密状態で収容するケーシングにより、蒸気加熱部材における流路を流れる腐食性蒸気の漏出を防止すること及び減圧を含む任意の圧力に保持することができる。

【0011】

蒸気加熱部材が、高温で腐食性を持った腐食性蒸気に対して耐食性を有する材料から構成されていることが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材の交換頻度が少なくなり、低コスト化を図ることができる。

【0012】

腐食性蒸気がセレン蒸気又は硫黄蒸気であり、蒸気加熱部材がカーボン製であることが好ましい。このようにすれば、高温で腐食性を持ったセレン蒸気又は硫黄蒸気を加熱することができる。また、カーボン製の蒸気加熱部材が加熱部で発生した熱を蓄熱するため、蒸気加熱部材内部の温度が下がりにくく、加熱に要する電力が少なくて済む。

【0013】

蒸気加熱部材が、入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、出口側で往流路と復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、を備えることが好ましい。このようにすれば、入口側に戻る往復の流路を備えるので、蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。

【0014】

蒸気加熱部材が、入口側から出口側に向かう往流路と、出口側から入口側に向かう復流路と、を有する蒸気加熱本体部と、出口側で往流路と復流路とをつなぐ出口側連絡流路を有する出口側蒸気加熱端部と、入口側で往流路と復流路とをつなぐ入口側連絡流路を有する入口側蒸気加熱端部と、を備えることが好ましい。このようにすれば、入口側から出口側に向かって少なくとも１回は往復する流路を備えるので、流路の全長を長くして熱交換面積を大きくしつつ蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。

【0015】

蒸気加熱部材において形成される前記往流路、復流路、出口側連絡流路及び入口側連絡流路のそれぞれの数を、ｈ、ｉ、ｊ及びｋとし、所望とする往流路の数をｎ（自然数）とするとき、ｈ＝ｎ、ｉ＝ｎ−１（出口が下流側のとき）又はｎ（出口が上流側のとき）、ｊ＝ｎ−１（出口が下流側のとき）又はｎ（出口が上流側のとき）、ｋ＝ｎ−１という関係を満たすことが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材が、入口側と出口側との間でｎ回又はｎ回半往復する流路を備えるので、流路の全長を長くして熱交換面積を大きくしつつ蒸気加熱部材をコンパクトにすることができる。

【0016】

蒸気加熱部材が、添加ガスを出口側から導入して往流路の入口側で合流させるように構成された添加ガス流路をさらに有することが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材がコンパクトになるとともに添加ガスを効果的に加熱することができる。

【0017】

蒸気加熱部材が、円柱形状をしていることが好ましい。このようにすれば、流路が円周上に配置されて立体的にまとめられるので、薄い板状の直方体形状の蒸気加熱部材（図９に図示）よりもコンパクトになるとともに、蒸気加熱部材の外表面積が小さくなって放熱しにくくなるため、加熱効率が向上する。

【0018】

蒸気加熱部材を大気圧下又は減圧下での気密状態で収容して、入口端部及び出口端部のそれぞれにおいて入口側のフランジ部及び出口側のフランジ部を有するケーシングをさらに備えることが好ましい。このようにすれば、蒸気加熱部材における流路を流れる腐食性蒸気の漏出を防止すること及び減圧を含む任意の圧力に保持することができる。

【発明の効果】

【0019】

この発明の蒸気加熱装置では、蒸気加熱部材の流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させることによって、高温でより腐食性の高い腐食性蒸気を生成する蒸気化装置を高温の腐食性蒸気に耐える構成にする必要がなくなり低コスト化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】蒸気加熱装置を上面から見た断面図である。

【図2】蒸気加熱装置を側面から見た断面図である。

【図3】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

【図4】蒸気加熱装置を入口側から出口側を見たときを模式的に説明する、図２のＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。

【図5】蒸気加熱装置を出口側から入口側を見たときを模式的に説明する、図２のＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図6】変形例に係る蒸気加熱装置を入口側から出口側を見たときを模式的に説明する図であって、図２に示した蒸気加熱装置を当該変形例に置き換えたときのＩＶ−ＩＶ矢視断面図である。

【図7】変形例に係る蒸気加熱装置を出口側から入口側を見たときを模式的に説明する図であって、図２に示した蒸気加熱装置を当該変形例に置き換えたときのＶ−Ｖ矢視断面図である。

【図8】さらなる変形例に係る蒸気加熱装置を模式的に説明する図である。（Ａ）は平面図であり、（Ｂ）は側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

一実施形態に係る蒸気加熱装置７を、図１乃至５を参照しながら詳細に説明する。

【0022】

蒸気加熱装置７は、後述する蒸気化装置５において液状物の蒸気化によって生成された高温で腐食性を持った腐食性蒸気（以下、腐食性蒸気ｖという。）を加熱するための装置であり、例えば、セレン（Ｓｅ）蒸気や硫黄（Ｓ）蒸気のような腐食性蒸気ｖを加熱するための装置である。セレン（Ｓｅ）蒸気や硫黄（Ｓ）蒸気のような腐食性蒸気ｖは、例えば、カルコパイライト型化合物半導体を製造するときに使用される。カルコパイライト型化合物半導体は、結晶質又は非晶質のシリコン（Ｓｉ）系のものよりも高い光電変換効率を有するので、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池として用いることが検討されている。

【0023】

カルコパイライト構造を有する化合物半導体（Ａｇ，Ｃｕ）（Ａｌ，Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２の中でも、特にＩ族原料に銅（Ｃｕ）、ＩＩＩ族原料にインジウム（Ｉｎ）およびガリウム（Ｇａ）、並びにＶＩ族原料に硫黄（Ｓ）およびセレン（Ｓｅ）を用いたいわゆるＣＩＧＳ化合物半導体と呼ばれるＣｕ（Ｉｎ，Ｇａ）（Ｓ，Ｓｅ）_２化合物半導体は、太陽電池の光吸収に理想的なバンドギャップを実現することができ、このようなＣＩＧＳ化合物半導体によるＣＩＳ系薄膜太陽電池は高い光電変換効率を備えている。

【0024】

ＣＩＳ系の薄膜を形成するには、成分元素の銅,インジウム,セレンをソースとして同時に蒸着する方法等がある。さらに、銅,インジウムを個別に成膜した積層膜をセレン化水素もしくはセレン蒸気の雰囲気中で熱処理して製膜することによりセレン化するというセレン化法が使用されている。

【0025】

セレン化法のうち、セレン化水素を用いる方法は、セレン化水素が有毒であるため取り扱いが難しく、ガスの供給系や排気系に多額の安全対策費用をかける必要があり、製造設備が高コストになってしまう。他方、セレン化法のうち、セレン蒸気を用いる方法は、安全性が格段に改善されるが、セレン化水素を用いる方法と比べて光電変換効率が劣ると言われている。セレン蒸気同士が、多数結合して巨大な分子状集合体を形成しやすいため、銅やインジウムの膜の中への拡散性が芳しくないことが、光電変換効率を低下させることの一因と考えられている。

【0026】

液状のセレン等を蒸気化する蒸気化装置５において、液状のセレンの加熱温度を上げることにより、巨大な分子状集合体の形成が起こりにくくなるようにも思われる。しかしながら、蒸気化装置５の加熱温度を上げると蒸気圧が上昇することでセレンの蒸発量が増えてセレン蒸気同士が会合して結合する機会が増えるため、巨大な分子状集合体の形成を抑制することにはなりにくい。また、加熱温度を上げるためには、蒸気化装置５における加熱部や断熱部を高温化に対応させる必要があるので、蒸気化装置５の大型化・高コスト化を招くという問題がある。

【0027】

そこで、蒸気化装置５で生成されたセレン蒸気をさらに加熱して、巨大な分子状集合体となったセレン蒸気を小さなサイズのものに分解（クラッキング）して改質することが検討されており、蒸気加熱装置７は例えば当該用途に用いることができる。

【0028】

蒸気加熱装置７を以下に詳細に説明する。図１は、蒸気加熱装置７を上面から見た断面図であり、図２は、蒸気加熱装置７を側面から見た断面図である。

【0029】

蒸気加熱部材７０は、蒸気加熱本体部７１と、入口側蒸気加熱端部７２と、出口側蒸気加熱端部７３と、温度制御部と、を有し、腐食性蒸気ｖに対して耐食性を持ったカーボン材料から構成されている。蒸気加熱本体部７１は、円柱形状のブロック体であり、軸方向に延びる複数の流路を内部に有する。蒸気加熱本体部７１は、図８に示すような薄い板状の直方体形状とすることもできるが、円柱形状をした蒸気加熱本体部７１は、薄い板状の直方体形状をしている場合よりも、コンパクトになるとともに、蒸気加熱部材７０の外表面積が小さくなって放熱しにくくなるため、蒸気加熱本体部７１の加熱効率がアップする。入口側蒸気加熱端部７２は、円板状のブロック体であり、蒸気加熱本体部７１の入口側に当接配置される。入口側蒸気加熱端部７２は、蒸気加熱本体部７１の流路を連絡させるための溝状の連絡流路を蒸気加熱本体部７１の入口側端面と対向する側に有する。出口側蒸気加熱端部７３は、円板状のブロック体であり、蒸気加熱本体部７１の出口側に当接配置される。出口側蒸気加熱端部７３は、蒸気加熱本体部７１の流路を連絡させるための溝状の連絡流路を蒸気加熱本体部７１の出口側端面と対向する側に有する。蒸気加熱部材７０は、断熱材８３，８４を介して、ケーシング７８の円筒状の管状部７８Ａの中に大気圧下又は減圧下での気密状態で収容される。ケーシング７８は、耐熱耐食性材料（例えば、石英ガラスや耐熱耐食性ステンレス鋼）からなる。ケーシング７８は、入口端部において入口側のフランジ部７８Ｂと、出口端部において出口側のフランジ部７８Ｂと、を有する。

【0030】

ケーシング７８の外周には、セラミックファイバーヒータからなる加熱部７４が配設されている。ケーシング７８における入口側のフランジ部７８Ｂ及び出口側のフランジ部７８Ｂで囲まれる空間においては、加熱部７４を囲むように加熱部７４の外周と入口側端部と出口側端部には、それぞれ、断熱材７５が配設されている。加熱部７４の温度は、熱電対８５によって測定される。

【0031】

入口側の取付板８８の出口側の面とケーシング７８のフランジ部７８Ｂとの間にパッキン７９を介在させるとともに、出口側の取付板８８の入口側の面とケーシング７８のフランジ部７８Ｂとの間にパッキン７９を介在させた状態で、入口側の取付板８８及び出口側の取付板８８を複数の長ボルト８９で固定することで、系内を真空にも耐えうる気密性の構造としている。入口側の取付板８８の取付穴には、入口管８１が挿通されており、入口管８１の端部が入口側蒸気加熱端部７２の接続穴に接続されている。また、出口側の取付板８８の取付穴には、出口管８２が挿通されており、出口管８２の端部が出口側蒸気加熱端部７３の接続穴に接続されている。また、入口管８１及び出口管８２の内側には、耐食のため、カーボン製のパイプが挿入されている。

【0032】

また、図１に示すように、添加ガス導入管８７が添加ガス流路７１Ｇに接続されている。図２に示すように、蒸気加熱部材７０の温度を測定する熱電対８５が熱電対挿通穴８５Ａに挿入されている。加熱部７４によって加熱される蒸気加熱部材７０の温度が温度制御部（不図示）によって制御され、蒸気加熱部材７０の温度は、例えば、５００℃乃至６００℃となるように制御される。

【0033】

次に、図３乃至５を参照しながら、蒸気加熱部材７０における流路を説明する。

【0034】

図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。図４は、図２のＩＶ−ＩＶの位置で出口側蒸気加熱端部７３の方向に蒸気加熱本体部７１を見たときの模式的断面図である。図５は、図２のＶ−Ｖの位置で入口側蒸気加熱端部７２の方向に蒸気加熱本体部７１を見たときの模式的断面図である。

【0035】

図３において、蒸気加熱本体部７１の中心部に第１往流路７１Ａが、第１往流路７１Ａの斜め上方に第１復流路７１Ｂ，第２往流路７１Ｃが、第１往流路７１Ａの斜め下方に第２復流路７１Ｄが、第１往流路７１Ａの下方に第３往流路７１Ｅが、それぞれ配置されている。第１復流路７１Ｂ，第２往流路７１Ｃ，第２復流路７１Ｄ，第３往流路７１Ｅのそれぞれは、円柱形状の蒸気加熱本体部７１の第１往流路７１Ａを中心にした略円周上に配置され、蒸気加熱本体部７１の外周を取り囲む加熱部７４の近傍に位置している。第１往流路７１Ａの上方には熱電対挿通穴８５Ａが配置され、第１往流路７１Ａの横には添加ガス流路７１Ｇが配置されている。第１往流路７１Ａが入口管８１の入口流路８１Ａと連通し、第３往流路７１Ｅが出口管８２の出口流路８２Ａと連通している。

【0036】

図４において、出口側蒸気加熱端部７３には、第１往流路７１Ａと第１復流路７１Ｂとをつなぐ第１出口側連絡流路７３Ａ、及び、第２往流路７１Ｃと第２復流路７１Ｄとをつなぐ第２出口側連絡流路７３Ｂが溝状で形成されている。図５において、入口側蒸気加熱端部７２には、第１往流路７１Ａと添加ガス流路７１Ｇとをつなぐ第１入口側連絡流路７２Ａ、第１復流路７１Ｂと第２往流路７１Ｃとをつなぐ第２入口側連絡流路７２Ｂ、及び、第２復流路７１Ｄと第３往流路７１Ｅとをつなぐ第３入口側連絡流路７２Ｃが溝状で形成されている。図１，２において、その左側がガス流れ方向の上流側であって流路の入口が位置するとともに、その右側がガス流れ方向の下流側であって流路の出口が位置している。

【0037】

図３乃至５に示した流路によれば、入口管８１の入口流路８１Ａからの腐食性蒸気ｖは、添加ガス流路７１Ｇからの添加ガスと第１入口側連絡流路７２Ａで合流したあと、第１往流路７１Ａを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気ｖは、第１出口側連絡流路７３Ａを介して第１復流路７１Ｂを入口側に向けて流れたあと、第２入口側連絡流路７２Ｂを介して第２往流路７１Ｃを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気ｖは、第２出口側連絡流路７３Ｂを介して第２復流路７１Ｄを入口側に向けて流れたあと、第３入口側連絡流路７２Ｃを介して第３往流路７１Ｅを出口側に向けて流れる。そして、第３往流路７１Ｅからの腐食性蒸気ｖは、出口管８２の出口流路８２Ａを流れる。

【0038】

図３乃至５に示した蒸気加熱部材７０においては、第１往流路７１Ａや第１復流路７１Ｂ等によって蒸気加熱本体部７１の中を軸方向に２回半往復する流路が形成されている。したがって、当該蒸気加熱部材７０によれば、蒸気加熱部材７０における流路の全長を長くし、いずれの流路も加熱部７４の近傍に配置されているので腐食性蒸気ｖを十分に加熱しつつ、蒸気加熱部材７０をコンパクトにすることができる。

【0039】

図６及び７を参照しながら、変形例に係る蒸気加熱装置７を説明する。該変形例は、上述した実施形態との比較で、蒸気加熱部材７０における流路の構成が相違している。なお、図６及び７における断面位置は、それぞれ、図４及び５における断面位置と実質的に同じである。

【0040】

図６において、出口側蒸気加熱端部７３には、第１往流路７１Ａと第３復流路７１Ｆとをつなぐ第４出口側連絡流路７３Ｄが溝状で形成されている。図７において、入口側蒸気加熱端部７２には、第１往流路７１Ａと添加ガス流路７１Ｇとをつなぐ第１入口側連絡流路７２Ａが溝状で形成されている。

【0041】

図６，７に示した流路によれば、入口管８１の入口流路８１Ａからの腐食性蒸気ｖは、添加ガス流路７１Ｇからの添加ガスと第１入口側連絡流路７２Ａで合流したあと、第１往流路７１Ａを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気ｖは、第４出口側連絡流路７３Ｄを介して第３復流路７１Ｆを入口側に向けて流れる。そして、第３復流路７１Ｆからの腐食性蒸気ｖは、入口側に設けられた出口管８２の出口流路８２Ａを流れる。したがって、図１，２の蒸気加熱装置７において、図の左側が、ガス流れ方向の上流側であり、流路の入口及び出口の両方ともがガス流れ方向の上流側に位置している。

【0042】

図６，７に示した流路によれば、入口管８１の入口流路８１Ａからの腐食性蒸気ｖは、添加ガス流路７１Ｇからの添加ガスと第１入口側連絡流路７２Ａで合流したあと、第１往流路７１Ａを出口側に向けて流れる。腐食性蒸気ｖは、第４出口側連絡流路７３Ｄを介して第３復流路７１Ｆを入口側に向けて流れる。そして、第３復流路７１Ｆからの腐食性蒸気ｖは、入口側に設けられた出口管８２の出口流路８２Ａを流れる。

【0043】

図６，７に示した蒸気加熱部材７０においては、第１往流路７１Ａ及び第３復流路７１Ｆによって蒸気加熱本体部７１の中を軸方向に１回往復する流路が形成されている。したがって、蒸気加熱部材７０における流路の全長を長くして腐食性蒸気ｖを十分に加熱しつつ、蒸気加熱部材７０をコンパクトにすることができる。

【0044】

上述した実施形態及び変形例では、蒸気加熱部材７０における流路の具体例を説明したが、一般化すると次のようになる。すなわち、蒸気加熱部材７０において形成される往流路、復流路、出口側連絡流路及び入口側連絡流路のそれぞれの数を、ｈ、ｉ、ｊ及びｋとし、所望とする往流路の数をｎ（自然数）とするとき、
ｈ＝ｎ、
ｉ＝ｎ−１（出口が下流側のとき）又はｎ（出口が上流側のとき）、
ｊ＝ｎ−１（出口が下流側のとき）又はｎ（出口が上流側のとき）、
ｋ＝ｎ−１という関係を満たす。

【0045】

上述した実施形態では、所望とする往流路の数ｎが３であって出口がガス流れ方向の下流側にあるので、ｈ＝３，ｉ＝２，ｊ＝２，ｋ＝２となる。また、上述した変形例では、所望とする往流路の数ｎが１であって出口がガス流れ方向の上流側にあるので、ｈ＝１，ｉ＝１，ｊ＝１，ｋ＝０となる。

【0046】

なお、この発明の理解を容易にするために、具体的な構成や数字を用いて説明したが、この発明は、上述した各実施形態の具体的な構成や数字に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない範囲で考えられる各種の変形例を含むことができる。例えば、上述した実施形態及び変形例では、蒸気加熱本体部７１が、円柱形状のブロック体であってその内部に軸方向に延びる複数の流路を有する構成であるが、内部に流路を有する円管を複数個結束した構成とすることもできる。また、蒸気加熱部材７０は、カーボン製であることを例示したが、腐食性蒸気ｖの種類に応じて、高温での腐食性蒸気ｖに対して耐食性を有する適宜の材料を用いることができる。また、蒸気加熱部材７０は、円柱形状だけではなく、他の形状（例えば、図８に示すような薄い板状の直方体形状）とすることもできる。

【0047】

化合物半導体のうち太陽電池を製造するときに使用される蒸気加熱装置７を例示したが、蒸気加熱装置７は当該用途に限定されるものではない。蒸気加熱装置７は、太陽電池以外の半導体にも使用可能であることは言うまでも無く、さらに、例えば、鋼板への蒸着メッキ層を形成することにも使用することができる。また、腐食性蒸気ｖとして、金属のセレン（Ｓｅ）蒸気又は非金属の硫黄（Ｓ）蒸気を例示したが、それ以外の腐食性蒸気にも適用することができる。

【符号の説明】

【0048】

７ 蒸気加熱装置
７０ 蒸気加熱部材
７１ 蒸気加熱本体部
７１Ａ 第１往流路
７１Ｂ 第１復流路
７１Ｃ 第２往流路
７１Ｄ 第２復流路
７１Ｅ 第３往流路
７１Ｆ 第３復流路
７１Ｇ 添加ガス流路
７２ 入口側蒸気加熱端部
７２Ａ 第１入口側連絡流路
７２Ｂ 第２入口側連絡流路
７２Ｃ 第３入口側連絡流路
７３ 出口側蒸気加熱端部
７３Ａ 第１出口側連絡流路
７３Ｂ 第２出口側連絡流路
７３Ｄ 第４出口側連絡流路
７４ 加熱部
７５ 断熱材
７８ ケーシング
７８Ａ 管状部
７８Ｂ フランジ部
７９ パッキン
８１ 入口管
８１Ａ 入口流路
８２ 出口管
８２Ａ 出口流路
８３，８４ 断熱材
８５ 熱電対
８５Ａ 熱電対挿通穴
８７ 添加ガス導入管
８８ 取付板
８９ 長ボルト
ｖ 腐食性蒸気

【要約】

【課題】高温で腐食性を持った腐食性蒸気を加熱する蒸気加熱装置を提供する。
【解決手段】蒸気加熱装置７は、腐食性蒸気ｖが入口から出口に流通する流路を有し、腐食性蒸気が流路を流通する間に腐食性蒸気の温度を上昇させる蒸気加熱部材７０と、蒸気加熱部材を加熱する加熱部７４と、加熱部によって加熱される蒸気加熱部材の温度を制御する温度制御部と、を備える。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】