JP2002327930A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、水の補給頻度を低減できる蒸
気発生装置を提供する。 【解決手段】 蒸気発生装置１は、蒸気発生器３と凝縮
水タンク５を主に備える。凝縮水タンク５の上部はエア
を大気に抜くエア抜き弁３３を備えたエア抜き管２７が
接続している。また、蒸気発生器３の上部と凝縮水タン
ク５の上部は、均圧弁３５を備えた均圧管２９で接続さ
れており、凝縮水タンク５の下部と蒸気発生器３の下部
は、電磁弁２１を備えた環水管１９で接続されている。
電磁弁２１は凝縮水タンク５から蒸気発生器３への一方
向の通水を行う。大気に開放したホットウェルを備えて
いないため、蒸気の漏れを低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スチーム暖房器等
に使用される蒸気発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の蒸気発生装置の構成を説
明するための配管接続図である。この蒸気発生装置５１
は、ケーシング６１内に配置された蒸気発生器５３と、
ホットウェル５５と、給水槽５７とから主に構成され
る。蒸気発生装置５１は往き管路と戻り管路で放熱器５
９と接続している。

【０００３】蒸気発生器５３の下方にはバーナ６３が配
置されている。バーナ６３には電磁弁６７を備えたガス
供給管６５を通してガスが供給される。バーナ６３から
の火炎と燃焼ガスによって蒸気発生器５３が加熱され
る。蒸気発生器５３の上部には蒸気ヘッダ６９が設けら
れている。蒸気ヘッダ６９は蒸気管７１と連通してい
る。蒸気管７１は放熱器５９への往き管路を構成してい
る。蒸気管７１は放熱器５９内の放熱チューブ７３の一
端に接続している。放熱チューブ７３は放熱器５９内を
蛇行するように設置されており、放熱チューブ７３の外
側には多数の放熱フィン７５が設けられている。放熱チ
ューブ７３の他の端部は凝縮水管７９に接続している。
凝縮水管７９は、放熱器５９から蒸気発生器装置５１へ
の戻り管路を構成し、逆止弁８１を介してケーシング６
１内のホットウェル５５の底部に接続されている。

【０００４】ホットウェル５５は上部が開放されており
（開放部５５ａ）、大気と連通している。この開放部５
５ａから環水管８３が挿入されている。環水管８３は一
端がホットウェル５５内の底面近くまで達しており、他
の端部はホットウェル５５から上方へ延びている。ホッ
トウェル５５の上方に延びた環水管８３の部分には逆止
弁８５が設けられている、同弁８５の先では、環水管８
４は２つに分岐している。分岐した一方はバイパス管路
８７となって、電磁弁８９を介して蒸気発生器５３の蒸
気ヘッダ６９に連通している。他方８８は給水槽５７の
上部に連通している。給水槽５７の底部には、給水管９
１が接続されている。同給水管９１の先端は、逆止弁９
３を介して、蒸気発生器５３の側壁に接続されている。

【０００５】給水管９１の途中に備えられた逆止弁９３
の上流と下流には温度センサ９５、９７が備えられてい
る。これらの温度センサ９５、９７からの出力はコント
ローラ（図示されず）に送られる。コントローラはま
た、バイパス管８７の電磁弁８９の制御も行う。

【０００６】ガスバーナ６３には点火装置（図示され
ず）が備えられており、ガス供給管を通して送られた燃
焼用ガスに点火して燃焼させ、炎を形成する。この炎及
び燃焼ガスにより蒸気発生器５３内の水が加熱されて蒸
気が発生する。蒸気は蒸気ヘッダ６９から蒸気管７１を
通って放熱器５９に送られ、放熱チューブ７３内を流れ
ながら放熱する。放熱により蒸気は凝縮されて水に相変
化し、この水（凝縮水）は凝縮水管７９を通ってホット
ウェル５５に送られる。凝縮水のホットウェル５５から
凝縮水管７９への逆流は逆止弁８１で防がれている。凝
縮水は、ホットウェル５５から環水管８３を通って給水
槽５７に送られ、さらに給水管９１を通って蒸気発生器
５３に戻る。なお、給水槽５７からホットウェル５５へ
の逆流、蒸気発生器５３から給水槽５７への逆流も、各
々逆止弁８５、９３で防がれている。このように、水は
蒸気発生器５３、放熱器５９、ホットウェル５５、給水
槽５７を、順に相変化しながら循環する。

【０００７】蒸気発生装置５１の運転中は、蒸気発生器
５３が加熱されて蒸気が発生するため、蒸気発生器５３
内の水の量は減少する。そして、蒸気発生器５３内の水
位が、蒸気発生器５３と給水管９１の接続口の上端位置
（Ｂレベル）から下方の位置（Ｃレベル）まで減少する
と、給水管９１内にも蒸気が入る。この蒸気は高温（１
００℃越え）であるため、逆止弁下流側の温度センサ９
７で検出される管内の温度が、管内に水が存在する場合
（蒸気発生器５３の水位が高い場合）よりも上昇する。

【０００８】この温度センサ９７で検出された温度が所
定の温度（一例７０℃）に上昇すると、コントローラは
電磁弁８９を開くように制御し、バイパス管路８７が開
く。すると給水槽５７内に蒸気の圧力がかかり、給水槽
５７上部の圧力と蒸気発生器５３上部の圧力が同じにな
る。こうなると、給水槽５７内の水はそれ自身のヘッド
で下に流れ、給水管９１及び逆止弁９３を通って蒸気発
生器５３に流下する。この結果、蒸気発生器５３内の水
位は所定位置（Ａレベル）に回復する。

【０００９】また、バイパス管路８７が開いたことによ
り給水槽５７にも蒸気が流入し、給水管９１の逆止弁上
流の温度センサ９５で検出される管内の温度が上昇す
る。この温度が所定の温度（一例８０℃）まで上昇する
と電磁弁８９を閉じる。すると、給水槽５７への蒸気供
給が断たれるとともに既存の蒸気は冷えて、復水するた
め給水槽５７内が減圧状態となる。そうすると、ホット
ウェル５５内の凝縮水が、大気に押されて環水管８３を
通って給水槽５７に流入する。ホットウェル５５は大気
に開放されているので、ホットウェ５５ル内の凝縮水の
減少にともなって、外気が引きこまれ、内部は大気圧に
維持される。

【００１０】このように、蒸気発生器５３内の水位は、
高水位（Ａレベル、蒸気発生器内の水位が蒸気発生器５
３と給水管９１の接続口の上端より十分上方の位置）と
低水位（Ｃレベル、同接続口の上端以下の位置）間に保
持され、蒸気を連続的に発生させることができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述の蒸気発
生装置は、大気中に開放したホットウェル５５を使用し
ているため、ここから大気中へ蒸気が逃げ、水の量が徐
々に減少していく。このため、例えば放熱器が暖房器の
場合、暖房器使用季節中に数回水を補給する必要があっ
た。また、３つの主構成要素を有するため、装置全体が
大型化し、構造が複雑であった。

【００１２】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、構造が簡単で、水の補給頻度を低減できる
蒸気発生装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の態様の蒸気発生
装置は、 蒸気発生器と、 該蒸気発生器の加熱手段
と、 前記蒸気発生器からの蒸気を蒸気使用機器に送る
蒸気管と、 前記蒸気使用機器からの凝縮水及び蒸気を
受ける凝縮水管と、 該凝縮水管の接続された凝縮水タ
ンクと、 該凝縮水タンクの上部のエアを大気に抜くエ
ア抜き弁と、 前記蒸気発生器の上部と前記凝縮水タン
クの上部とをつなぐ均圧管と、 該均圧管に配置された
均圧弁と、 前記凝縮水タンクの下部と前記蒸気発生器
の下部とをつなぐ環水管と、 該環水管に配置された、
前記凝縮水タンクから前記蒸気発生器への一方向の通水
を行う環水弁と、 前記凝縮水タンクへの給水手段と、
を具備することを特徴とする。大気に開放したホットウ
ェルを備えていないため、蒸気の漏れが低減できる。ま
た、主構成要素は蒸気発生器と凝縮水タンクであるた
め、装置を小型化でき、構造が簡易になる。

【００１４】本発明においては、 前記エア抜き弁を、
前記蒸気発生装置の運転開始時と終了時の所定時間のみ
開くことが好ましい。蒸気発生装置内の水はエア抜き弁
を介してのみ大気と連通している。蒸気発生装置の系内
の圧力を調整する必要のある運転開始時と終了時にのみ
エア抜き弁を開くため、系内が大気に開放されている時
間が短く、蒸気の漏れを減らすことができる。

【００１５】本発明においては、 前記蒸気発生器に温
度センサが付設されており、 該蒸気発生装置の運転終
了後に、該温度センサで検出された温度が第１温度Ｔ１
に低下したときに前記エア抜き弁を開き、 さらに、第
１温度より低い第２温度Ｔ２に低下したときに前記エア
抜き弁を閉じることが好ましい。また、 前記凝縮水タ
ンクに温度センサが付設されており、 前記蒸気発生装
置の運転開始時に、前記エア抜き弁を開き、 運転開始
後、前記凝縮水タンク内の凝縮水の温度が第３温度Ｔ３
に上昇したときに前記エア抜き弁を閉じることが好まし
い。運転終了時及び開始時に、自動的にエア抜きを行う
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係る蒸気発生装置の
構造を説明する図である。蒸気発生装置１は、ケーシン
グ（図示されず）内に配置された蒸気発生器３と凝縮水
タンク５から主に構成される。蒸気発生装置３は往き管
路及び戻り管路で放熱器（図示されず）に接続してい
る。

【００１７】蒸気発生器３の下方にはガスバーナ７が配
置されている。ガスバーナ７には電磁弁９を備えたガス
供給管１１が接続しており、点火装置（図示されず）が
備えられている。ガス供給管１１を通して供給された燃
焼用ガスは点火装置で点火されて燃焼し、炎を形成す
る。この炎及び燃焼ガスにより蒸気発生器３が加熱され
て蒸気が発生する。

【００１８】蒸気発生器３の上部には蒸気ヘッダ１３が
設けられている。蒸気ヘッダ１３は蒸気管１５と連通
し、放熱器への往き管路を構成する。放熱器からの戻り
管路は凝縮水管１７により構成される。凝縮水管１７は
凝縮水タンク５の上部に接続している。蒸気発生器３の
底部と凝縮水タンク５の底部は、環水管１９で電磁弁２
１を介して連通している。なお、電磁弁２１の代わりに
逆止弁（凝縮水タンク５→蒸気発生器３への流れのみ許
す）を用いてもよい。

【００１９】凝縮水タンク５には、給水源から引かれた
給水管２３が、電磁弁２５を介して接続している。ま
た、凝縮水タンク５の上部には、管３１が接続してお
り、同管３１は途中でエア抜き管２７とバイパス管２９
に分岐している。エア抜き管２７は、エア抜き弁３３を
介して末端が大気に開放されている。バイパス管２９
は、均圧弁３５を介して蒸気発生器３の蒸気ヘッダ１３
に連通している。

【００２０】蒸気発生器３及び凝縮水タンク５には温度
センサ３７、３９が備えられている。また、凝縮水タン
ク５には水位センサ４１が備えられている。温度センサ
３７、３９及び水位センサ４１で検出された温度や水位
はコントローラ４３に送られる。コントローラ４３は、
電磁弁９、２１、２５やエア抜き弁３３、均圧弁３５の
制御も行う。

【００２１】この蒸気発生装置の動作を説明する。運転
開始時は、蒸気発生器３内の水位と凝縮水タンク５内の
水位は等しく、全ての弁は閉じられている。蒸気発生装
置１が運転を開始すると、蒸気発生器３内の水が加熱さ
れて蒸気が発生する。蒸気は蒸気ヘッダ１３から蒸気管
１５を通って放熱器（図示されず）に送られ、放熱器で
放熱して凝縮され、水（凝縮水）に相変化する。この凝
縮水は、戻りの凝縮水管１７を通って凝縮水タンク５に
流入する。この結果、凝縮水タンク５中の水位は、蒸気
発生器３中の水位より高くなる。

【００２２】蒸気発生装置１の運転中は、蒸気発生器３
内の圧力が、凝縮水タンク５内の圧力より高くなる。こ
こで、水位センサ４１で検出される凝縮水タンク５中の
水位が所定の水位まで上昇すると、コントローラ４３は
バイパス管２９の均圧弁３５を開くよう制御する。する
と、蒸気発生器３と凝縮水タンク５が連通し、内部の気
圧差がなくなる。そして、コントローラ４３は環水管１
９の電磁弁２１を開くよう制御し、電磁弁２１が開かれ
ると、水位の高くなっている凝縮水タンク５中の水は、
環水管１９を通って凝縮水タンク５から蒸気発生器３に
流入する。

【００２３】凝縮水タンク５中の水位が所定の水位に下
降すると、コントローラ４３は均圧弁３５と電磁弁２１
を閉じ、凝縮水タンク５から蒸気発生器３への水の流入
を停止するよう制御する。蒸気発生装置１の作動中は、
これらの操作が繰り返される。なお、均圧弁３５や電磁
弁２１の開閉は、凝縮水タンク５内の水位の変化に基づ
いて行ったが、コントローラ４３にタイマを設けて、こ
のタイマ４３でカウントされる時間で制御してもよい。

【００２４】上述のように、蒸気発生装置１の運転開始
時は、全ての弁が閉じられた状態であるため、蒸気発生
装置の系は閉じられている。この状態で蒸気発生器３を
運転すると、蒸気の発生により、系内の気圧が上昇す
る。このときの圧力を逃がすために、運転開始後の所定
時間内はエア抜き弁３３を開く。また、運転終了時は、
系内は蒸気の発生により高温となっているのが運転終了
後は装置全体が冷却され、内部の蒸気は凝縮されて水に
相変化する。すると系内は負圧になる。このような状態
が続くと、系内の弁等の部品に負担がかかり、部品の寿
命が短くなるおそれがある。そこでエア抜き弁３３を所
定時間開いて大気中から空気を取り入れ、系内を大気圧
に戻す。

【００２５】次に、上述のエア抜き操作を説明する。図
２は、図１の蒸気発生装置のエア抜き操作を示すフロー
チャートである。蒸気発生装置の運転が開始されると、
Ｓ１で蒸気発生器が運転を開始し、同時にＳ２で、エア
抜き弁３３が開く。この操作により、初期に発生した蒸
気によって上昇した系内の圧力を逃がす。Ｓ３で、凝縮
水タンク５に備えられた温度センサ３９の検出値を管理
し、温度が例えば８０℃に上昇すると、定常的な運転状
態に入ったと判断して、Ｓ４でエア抜き弁３３を閉じ
る。この状態（系内が閉状態）で蒸気発生器３を運転す
る。

【００２６】Ｓ５で蒸気発生器３の運転が停止される
と、Ｓ６で、蒸気発生器３に備えられた温度センサ３７
の検出値を管理する。この温度が、例えば８０℃（蒸気
発生中は１００℃）に低下すると、Ｓ７でエア抜き弁３
３を開く。この操作により、蒸気の凝縮による系内の負
圧を大気圧に戻すことができる。さらに、Ｓ８で、この
温度が５０℃（＜８０℃）に低下すると、Ｓ９でエア抜
き弁３３を閉じる。

【００２７】上述の操作では、エア抜き弁３３が開かれ
て系が大気に開放している時間は、１回の動作が数分程
度と短い。このため、蒸気の逃げが少なく、系内の水の
量が減少しにくく、水の補給回数を減らすことができ
る。また、系への給水管理は、凝縮水タンク５に設けら
れた水位センサ４１で行う。つまり、凝縮水タンク５と
蒸気発生器３内の水位が同じに維持された状態で、凝縮
水タンク５の水が所定の水位以下になると、凝縮水タン
ク５の電磁弁２５を開いて所定の水位になるまで給水す
る。なお、電磁弁２５は手動弁でもよい。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、主構成要素が蒸気発生装置と凝縮水タンクで
あるため、蒸気発生装置の構造を簡易にすることができ
る。また、系が大気に開放されている時間を短くしてい
るので、水の補給頻度を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る蒸気発生装置の構造
を説明する図である。

【図２】図１の蒸気発生装置のエア抜き操作を示すフロ
ーチャートである。

【図３】従来の蒸気発生装置の構成を説明するための配
管接続図である。

【符号の説明】

１ 蒸気発生装置 ３ 蒸気発生器 ５ 凝縮水タンク ７ ガスバーナ ９ 電磁弁 １１ ガス供給管 １３ 蒸気ヘッダ １５ 蒸気管 １７ 凝縮水管 １９ 環水管 ２１ 電磁弁 ２３ 給水管 ２５ 電磁弁 ２７ エア抜き管 ２９ バイパス管 ３１ 管 ３３ エア抜き弁 ３５ 均圧弁 ３７、３９ 温度センサ ４１ 水位センサ ４３ コントローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気発生器と、 該蒸気発生器の加熱手段と、 前記蒸気発生器からの蒸気を蒸気使用機器に送る蒸気管
   と、 前記蒸気使用機器からの凝縮水及び蒸気を受ける凝縮水
   管と、 該凝縮水管の接続された凝縮水タンクと、 該凝縮水タンクの上部のエアを大気に抜くエア抜き弁
   と、 前記蒸気発生器の上部と前記凝縮水タンクの上部とをつ
   なぐ均圧管と、 該均圧管に配置された均圧弁と、 前記凝縮水タンクの下部と前記蒸気発生器の下部とをつ
   なぐ環水管と、 該環水管に配置された、前記凝縮水タンクから前記蒸気
   発生器への一方向の通水を行う環水弁と、 前記凝縮水タンクへの給水手段と、を具備することを特
   徴とする蒸気発生装置。
2. 【請求項２】 前記エア抜き弁を、前記蒸気発生装置の
   運転開始時と終了時の所定時間のみ開くことを特徴とす
   る請求項１記載の蒸気発生装置。
3. 【請求項３】 前記蒸気発生器に温度センサが付設され
   ており、 該蒸気発生装置の運転終了後に、該温度センサで検出さ
   れた温度が第１温度Ｔ１に低下したときに前記エア抜き
   弁を開き、 さらに、第１温度より低い第２温度Ｔ２に低下したとき
   に前記エア抜き弁を閉じることを特徴とする請求項１又
   は２記載の蒸気発生装置。
4. 【請求項４】 前記凝縮水タンクに温度センサが付設さ
   れており、 前記蒸気発生装置の運転開始時に、前記エア抜き弁を開
   き、 運転開始後、前記凝縮水タンク内の凝縮水の温度が第３
   温度Ｔ３に上昇したときに前記エア抜き弁を閉じること
   を特徴とする請求項１、２又は３いずれか１項記載の蒸
   気発生装置。