JPS61125591A - 蒸気式加熱装置における加熱用蒸気の循環装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ・産業上の利用分野 本発明は、蒸気の凝縮潜熱を利用して気体又は液体を加
熱すると共に循環ポンプを使用しないで凝縮した作動液
を蒸気発生器内に還液する方式を採用した蒸気式加熱装
置における加熱用蒸気（作動液）の循環装置に関するも
のである。

・従来例の構成とその問題点 第１図は、蒸気発生器Ｏｆを加熱器０５で加熱し発生す
る蒸気を放熱器０２で放熱凝縮させ、その凝縮液を放熱
器内０２に圧送されてくる蒸気圧により大気開放型の受
液槽０３に送液し、蒸気発生器０１の液位が低下したら
加熱器０５を停止し、冷却させて蒸気発生器０１内の圧
力を減圧させ、受液ｔｌＪＯａ内の凝縮液を逆止弁０４
から給水する従来例を示す。

第２図は第１図の従来例において均圧弁０７付の均圧管
０７′を設けると共に受液＋ｇ　。

３に大気開放弁０８を取り付けたもので、蒸気発生器Ｏ
１内の液位を低液位センサー０１３が検知したとき、前
記大気開放弁０８を閉じ、均圧弁０７を開いて受液［０
３と蒸気発生器０１内を同圧に変更し、この間圧作用に
基づく重力により逆止弁０４を介して受液槽０３内の凝
縮液を蒸気発生器Ｏ１内に落下させる従来例を示す。

ところで、上記第１．２図に示した従来例の蒸気発生１
１は、丸ボイラーに限られており、貫流ボイラーを使用
することは作動原理上できない。

このため、始動時においては、蒸気発生器０１内の凝縮
液を一旦１００℃以上に加熱しないと蒸気を発生しない
ため、容量が大きくなると特に立上りが悪い欠点がある
。又、凝縮液全体をこの始動時に加熱したり、停止時に
凝縮液の保有熱を放出するようにすると、熱効率も悪く
なる。

第３図はこの欠点を補う他の従来例を示す。

この装置において蒸気発生器０１を加熱器０５で加熱し
、発生する蒸気は均圧管０１１を介して給液槽０９に補
給され、かつ、放熱器０２に蒸気を圧送する。放熱凝縮
液は受液槽０３に送液される。給液槽０９の液位が低下
したら加熱器０５を停止し、給液槽０９を冷却減圧する
ことにより受液槽０３の凝縮液を逆止弁０４を介して給
液槽０９に落下還液するものである。しかしこの装置で
は給液槽０９の液温か沸点になっているか、又は均圧管
０１１の径が極めて大きい場合以外には蒸気発生器０１
の蒸気圧Ｐ１が給液槽０９の内圧Ｐ２よりも大きくなり
、水頭圧りよりもＰＩＰ２が大きくなるため、給水が停
止するばかりでなく蒸気発生器０１の加熱管内の水が給
水管０１０を逆流して給液槽０９に流入する。従ってこ
の装置では給液槽０９が沸点で作動することになり蒸気
発生器０１として丸ボイラーを使用する第１図、第２Ｆ
Ｉ！Ｊの装置と本質的には変わらない。

給液槽０９を貫流ボイラーである蒸気発生器に連結し、
正常な給水を維持するには給液槽０９の圧力Ｐ２が蒸気
発生器０１の蒸気圧力Ｐ、よりも高くすることが絶対条
件であり、第４図のような空気などの不凝縮ガスの給液
槽０９への封入が有効となる。すなわち第４図において
始動時大気圧程度の空気を給液槽０９の上部空間に封入
し、蒸気発生器Ｏ１を加熱器０５で加熱すると、発生蒸
気の一部は均圧管０１１を介して給液槽０９に流入する
。

流入した蒸気は封入されている空気を加温して給液槽０
９の上部空間の圧力を上昇させ、その結果Ｐ、がＰ、よ
り大になると蒸気発生器０１に給水管０１０を介して給
水される。

又発生蒸気は放熱器０２に圧送され、放熱凝縮液は受液
槽０３に送液される。その後給液槽０９の液位が低下し
たら加熱器０５を停止し給液槽０９を冷却、減圧させる
ことにより逆止弁０４を介して受液槽０３の凝縮液を給
／＋！槽０９に落下還流させ、高液位になった時点で加
熱器０５を再び着火させる。その後も給液槽０９の上部
空間に封入された空気の効果で、蒸気発生器０１への給
水と蒸気の発生が保証され、このよう動作がくり返し行
われる。しかしこの装置の場合、サイクル数が増加する
につれて、空気の量が不足し、作動性能が低下するため
空気圧縮機０１２等で空気を補給する必要がある。

・本発明の目的 本発明は上記従来例の各種方式の総ての欠点を排除し、
ポンプ等の電動機器を使用することなく蒸気を自然循環
させ熱の人出量の制御を自由に行うこのできる蒸気式加
熱装置における加熱用蒸気の循環装置を提案するのが目
的である。

本発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために、加熱源を付冗し
た蒸気発生器と蒸気発生器で発生した蒸気を導いて気体
又は液体に凝縮潜熱を与える熱交換器と、その熱交換器
内で凝縮した凝縮液体を熱交換器内に圧送されてくる蒸
気圧により大気開放型の受液槽内に還液する還液管と、
前記受液槽とは凝縮液送出管を介して接続しており、か
つ蒸気発生器とは凝縮液供給管及び均圧管で結ばれた給
液槽とからなる加熱用蒸気の循環装置において、受液槽
内に空気吸入管を設置し、受液槽内の凝縮液を給液槽に
凝縮液送出管を介して落下還液させる際に、空気吸入管
を介して給液槽に空気を吸引し、保持させる構造をした
蒸気式加熱装置における加熱用蒸気の循環装置を提案す
るものである。

上記のように、受液槽内の凝縮液を給液槽内に落下させ
る際に、給液槽内に空気を吸引すると、給液槽内上部空
間は空気によって満たされる。このため、蒸気発生器の
始動時にるので、蒸気発生器から発生した蒸気或いは凝
縮液が給液槽内に逆流したりしないと共に、加熱対象凝
縮液は蒸気発生器内のみとなる。

したがって、蒸気発生器内の容量を小さくすることによ
り立上りを早めることができると共に無駄な放熱も少な
くなり、熱効率の向上を期待することができるのである
。

・実施例 以下本発明の実施例を図に基づき詳記する。

第５図において１は給液槽、２は受液槽、３は蒸気発生
器であり、給液槽ｌと蒸気発生は蒸気管（蒸気導管）で
あり、加熱器４の熱エネルギーを受けて蒸気発生器３で
発生した蒸気を熱交換器５に送出するものであり、熱交
換器で生成する凝縮液は凝縮液戻り管９を介して受液槽
２に送液される。受液槽２の上部には大気開放管１６が
取り付けである。又、受液槽２内であって、受液槽２の
底部に取り付けられた凝縮液送出管１０の入口には、上
端を受液槽２内の上部空気層に開口した空気吸入管１２
が接続しである。１２ａは前記空気吸入管１２の一部に
開孔した凝縮液流入口（通液孔）にして、この凝縮液流
入口１２ａの面積は空気流入管１２の断面積よりも小さ
く設定しである。

１１は給液槽ｌ内であって、凝縮液送出管１０の下端開
口部に取り付けられたフロート弁にして、給液槽ｌ内の
液位が高液位となったとき及び内圧により凝縮液送出管
１２の出口を閉塞してしまうものである。

１３は給液槽１内に取り付けた液位検知手段にして、高
液位で加熱器４の遮断弁１５をＯＮに、低液位でＯＦＦ
に自動制御する。

次に上記実施例の動作について説明する。

先ず給液槽１の液位が液位検知手段１３の高液位と低液
位の中間にある場合、ガスしゃ断弁１５は開の状態であ
り、加熱器４の燃焼により蒸気発生器３は熱エネルギー
を受は蒸気を発生し、発生した蒸気は蒸気管７により放
熱器５に圧送される。放熱器５での放熱により生成した
凝縮液は凝縮液戻り管９を介して受液槽２に返送される
。蒸気発生器３で発生した蒸気は又均圧管８を介して給
液槽１の上部空間に流入し、前回の落下還液の際、吸入
・保持された不凝縮ガス（空気）を加温し、一部は液面
上で凝縮し液面上に高温度層とを形成する。このときの
給液槽１の上部空間の圧力は加温された空気の分圧と流
入する蒸気が程する分圧の和となり、その圧力は蒸気発
生器３の蒸気圧と均圧となる。この圧力により大気解放
されている受液槽２の圧力と給液槽１との差圧が生じフ
ロート弁１１は閉止方向に押圧される。又給液槽１内の
液体は沸点に達することなく、蒸気発生器３への給水が
保証され、給水管６を介して蒸気発生器３に給水される
。

給液槽１の液位は蒸気発生器３の継続運転に伴ない低下
し、液位検知手段１３により低液位を検知され、その信
号がガスしゃ新井１５に送られ、ガスしゃ新井１５を閉
にし、加熱器４の燃焼を停止する。加熱器４の停止によ
り蒸気発生器３への熱エネルギーの供給が止まり、均圧
管８を介しての給液槽１の上部空間への蒸気の流入が止
まり、気相部の空気の加熱が止まり、空気の圧縮現象が
生じる。

そのため、給液槽１が負圧になり、受液槽２の圧力（大
気圧）と等しくなった時点で給液槽１内のフロート弁１
１が受液槽２の凝縮液へノド圧で開になる。このとき受
液槽２内に設置した空気吸入管１２内に存在する凝縮液
が落下還流する。この最初に落下還流した凝縮液の量は
給液槽１の液位検知手段１３の高液位に達する量より少
ないため、高液位に達するまで空気吸入管１２の通液孔
１２ａから落下する凝縮液とともに空気を吸引し凝縮液
送出管１０を介して給液槽１の上部空間に空気を吸入・
保持することになる。このようにして給液槽ｌの液位が
高液位に達したら、液位検知手段１３により高液位が検
知され、その信号がガスしゃ新井１５に送られガスしゃ
新井１５が開になり、加熱器４が再度燃焼を始める。こ
のときの給液槽ｌの上部空間は、空気（不凝縮ガス）が
保持された状態であり、蒸気発生器３からの蒸気が再度
、均圧管８を介して流入し、空気を加温して、蒸気発生
器３の蒸気圧力と均圧になり１、フロート弁１１をシー
ト側に押圧し、蒸気発生器３への給水を保証する。

これら一連の動作によりポンプを使用することなく、貫
流型の蒸気発生器に給水し、蒸気及び凝縮液を自然循環
させることができる。

第６図は受液槽２と給液槽１及び凝縮液送出管１０、フ
ロート弁１１、空気吸入管１２の作用関係を図示するも
ので、（１）は給液槽ｌ内の液位が下り、加熱器４が止
められて減圧する寸前を示し、（２）は液圧によりフロ
ート弁１１が開放し、空気吸入管１２を介して空気が給
液槽ｌ内に流入すると同時に、凝縮液流入口１２ａを介
して受液槽２内の凝縮液が流下している状態を示し、（
３）は給液槽ｌ内の液位が高液位となってフロート弁１
１が閉じた状態を示す。

本図の作動は給液槽１内の圧力が冷却等により受液槽２
内の圧力にほぼ近似したときに受液槽２内の凝縮液ヘッ
ドによりフロートバルブが落下開放し、空気吸入管１２
内のたまり凝縮液のみ短時間のうちに給液槽１に落下し
、その後の凝縮液流入口１２ａからの流入量が少量にな
るため、受液槽２と吸液槽１の気相部分が連通し空気が
給液槽ｌに流入する。

この場合、空気吸入管１２を使用せず立管を用い、凝縮
液送出管からの凝縮液の落下エネルギーを利用し大気部
からエジェクター効果で空気を給液槽ｌに吸引する方法
も効果が得られる。

又受液槽２内に空気吸入管１２と前記立管を別置し、受
液槽２内の凝縮液を給液槽ｌに凝縮液送出管１０を介し
て落下還流し、給液槽への空気の吸入を空気吸入管１２
だけから行なわせることも可能になる。

あるいは、給液槽１の冷却等により受液槽２内の圧力と
近似し、受液槽２内の凝縮液ヘッドでフロートバルブが
落下開放し、凝縮液送出管１０を介して落下透液する際
、給液槽１が負圧傾向になることを利用して真空調節弁
等を介して空気を吸引することも可能である。

第７図は受液槽２から給液槽ｌに凝縮液を落下還流させ
、空気を給液４６１内に吸入させる他の実施例を示す。

均圧管８に均圧しゃ新井１７を挿入し、給液槽１内の液
位検知手段１３の低液位検知により均圧しゃ新井１７を
閉にし、高液位検知により開にするようにした構成であ
るとともに給液槽ｌと蒸気発生器３を介在する凝縮液供
給管６には蒸気発生器３の方向のみに流れる作用を持つ
逆止弁１４が取付けである。給液槽１からの蒸気発生器
３への給水により液位検知手段１３が低液位を検知する
と均圧しゃ新井１７が閉になるよう信号を送る。均圧し
ゃ新井１７の閉により蒸気発生器３からの給液槽ｌへの
蒸気の流入がとまり、この結果、封入空気への加温が止
まり、合わせて給液槽１の外部への放熱により負圧傾向
となり、給液槽ｌの圧力と受液槽２の圧力（大気圧）と
同圧になった時点で給液槽１内のフロート弁１１が受液
４４Ｉ２内の凝縮液ヘッド圧で開になる。このとき凝縮
液と空気が空気吸入管１２、凝縮液送出管１０を介して
給液槽１に落下還流し、高液位の検知により均圧しゃ新
井１７が開になり、フロート弁１１が押圧されて閉にな
り、蒸気発生器３への給液が保証さεｉ常の運転を行な
う、この実施例では前記実施例と異なり加熱器４は連続
して運転をしている。

第８図は均圧管８からの給液槽１への蒸気の流入及び加
熱器４の運転を停止することなく受液槽２から給液槽ｌ
に凝縮液を落下還流させる実施例である。給液４１！１
内の液位検知手段１３の低液位検知により給量液槽連通
弁１９を開にし大気開放しゃ新井１８を閉にする。この
とき給液槽１の圧力は給量液槽連通弁１９を介して受液
槽２に逃げ、大気開放しゃ新井１８が閉の状態であるた
め、給量液槽ｌ、２は均圧となり、受液槽２内の凝縮液
のヘッド圧により給液槽１内のフロート弁ｌ工が下方に
押し下げられる。フロート弁１１の開により受液槽ｌの
凝縮液は空気吸入管１２、凝縮液送出管ｌＯを介して落
下還液し、その時空気が吸入されて、給液槽１に保持さ
れる。この動作による給液槽１の液位が高液位に達し、
高液位を検知すると給量液槽連通弁１９が閉になり、大
気開放弁１８が開になり受液槽２内の圧力を大気圧に開
放し、以後通常の運転を継続する。

第９図は給液槽１内にボールタップ２０及びボールタッ
プ２０と連動する通気管２１を設置し、給液槽１内の低
液位をボールタップ２０で検知し、通気管２１により給
液槽ｌ内気相部のガスを大気に開放する。このとき給水
管６に設置した逆上弁１４の働きで蒸気発生器３での蒸
気の発生による逆押し現象で正じる給液槽１の液位の上
下変動を妨ぎ、通気管２１によるガス抜きを保証する０
通気管２１によるガス抜きにより、給水槽１の圧力は大
気圧となり受液槽２と均圧（大気圧）となる、均圧にな
った時点で受液槽２内凝縮液のヘッド圧で給液槽１のフ
ロート弁１１を下方に押し下げ、凝縮液は空気吸入管１
２、凝縮液送出管１０を介して落下還液し、その際空気
が吸入されて、給液槽ｌに保持される。受液槽２からの
凝縮液の給液槽ｌへの落下還液によりフロート弁１１が
浮上し、又均圧管８からの蒸気流入により給液槽１内の
圧力が上昇し、フロート弁１１を押圧し、以後通常の運
転を継続する。

本発明の効果 本発明は以上のように、受液槽２内の凝縮液を給液槽ｌ
内に落下させる際に、給液槽ｌ内に空気を吸引して給液
槽ｌ向上部空間に空気を充満させるようにしたので、給
液槽１内と蒸気発生器３内とを均圧管８を介して常に同
圧に維持することがきる。

このため、蒸気発生器３の容量を小さくなして貫流ボイ
ラーのように構成しても、始動時に凝縮液或いは蒸気が
受液［１側に逆流することはなく、蒸発量に見合う量の
液が凝縮液供給管６を介して供給され、この供給量に見
合う蒸気が給液槽ｌ向上部空間に送られるのみとなる。

よって、次のような効果を期待できる。

１、蒸気発生器３としての質流ボイラーを使用できるの
で起動時の立上がりがよく熱効率がよい。

２、給液槽１の温度を沸点より低温で駆動できるので熱
ロスが少ない。

３、給液槽１の不凝縮ガスの加温圧縮力を利用るので、
低温での蒸気圧送が可能になる。

４、ポンプ等の電動機器を使用しないため、圧送電力が
不要となり、又騒音等の問題もなくなる。

５、ポンプ等の回転機器を使用しないため、故障が小な
く、メンテナンスも不要となる。

【図面の簡単な説明】

第１，２．３，４図は従来の蒸気式加熱装置を示す説明
図、＄５図は本発明に係る蒸気式加熱装置の説明図、第
６図は給液槽と受液槽の断面図及び空気吸入管とフロー
ト弁の作用説明図、第７．８．９図は他の実施例図であ
る。 １　　給液槽 ２　　受液槽 ３　　蒸気発生器 ４　　加熱器 ５　　熱交換器（放熱器） ６　　凝縮液供給管（給水管） ７　　蒸気管 ８　　均圧管 ９　　凝縮液戻り管 １０　　凝縮液送出管 １１　　フロート弁 １２　　空気吸入管 １２ａ　　空気吸入管通液孔（流入口）１３　　液位検
知手段 １４　　逆止弁 １５　　ガスし牟新井 １６　　大気開放弁 Ｉ７　　均圧し◆新井 １８　　大気開放しゃ新井 １９　　給量液槽連通弁 ２０　　ポールタップ ２１　　通気管 第１図 第２図 第３図 手続補正書　（自発） 昭和６０年５月３１日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 加熱源を付属した蒸気発生器と蒸気発生器 で発生した蒸気を導いて気体又は液体に凝縮潜熱を与え
   る熱交換器と、その熱交換器内で凝縮した凝縮液体を熱
   交換器内に圧送されてくる蒸気圧により大気開放型の受
   液槽内に還液する還液管と、前記受液槽とは凝縮液送出
   管を介して接続しており、かつ蒸気発生器とは凝縮液供
   給管及び均圧管で結ばれた給液槽とからなる加熱用蒸気
   の循環装置において、受液槽内に空気吸入管を設置し、
   受液槽内の凝縮液を給液槽に凝縮液送出管を介して落下
   還液させる際に、空気吸入管を介して給液槽に空気を吸
   引し、保持させる構造をした蒸気式加熱装置における加
   熱用蒸気の循環装置