JPH0894098A - 蒸気熱源熱交換器のドレン排出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、例えば外調機に用いられる蒸気熱
源熱交換器のドレン排出装置に関し、蒸気熱源熱交換器
の部分負荷運転でも、蒸気熱源熱交換器内にドレンを滞
留させることなく、蒸気コイルの後流側の空気分配の熱
量ムラ，結露の発生を防止するとともに蒸気コイルの内
部の水分の凍結による損傷を避けることを目的とする。 【構成】 ボイラと、ボイラに連結された蒸気配管と、
蒸気配管からの蒸気と空気の間で熱交換をする縦型の蒸
気コイルを有する蒸気熱源熱交換器と、蒸気熱源熱交換
器の底部に上端が連結されたドレン管と、蒸気熱源熱交
換器の底部よりもドレンの水面が最大許容ドレン流下高
の範囲内で下方に位置して配置され、ドレンの水面下に
ドレン管の下端が常時没入されているドレンタンクと、
ドレンタンクに接続され、ドレンを排出する還水管とを
備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば外調機に用いら
れる蒸気熱源熱交換器のドレン排出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】建物の室内を暖房するために、例えば外
調機が設置され、この外調機の熱交換器の一として熱源
に蒸気を用いる蒸気熱源熱交換器が用いられている。蒸
気熱源熱交換器においては、蒸気と空気の間で熱交換が
行なわれるが、内部にドレンが滞留しないことが要求さ
れている。

【０００３】図３，図４は外調機及びに外調機に設けら
れた蒸気熱源熱交換器の一例を示す。図３において、符
号１０１は外調機で、この外調機１０１は壁１０２に取
り付けられている。外調機１０１はケーシング１０３を
有し、ケーシング１０３の内３には、蒸気熱源熱交換器
１０４と冷凍サイクル系の一部である冷却コイル１０５
とが配置され、さらに、冷却コイル１０５の上流側に
は、フィルタ１０５Ａが配置され、蒸気熱源熱交換器１
０４の下流側には加湿器１０５Ｂ，送風機１０５Ｃが配
置されている。ケーシング１０３には吹出口１０３Ａと
吸込口１０３Ｂが形成されている。

【０００４】図４に示すように、上記の蒸気熱源熱交換
器１０４は、高温水循環装置１０６の一部として配置さ
れ、一対のサイドタンク１０７，１０８の間に配置され
た横型の蒸気コイル１０９を有している。

【０００５】蒸気熱源熱交換器１０４の一方のサイドタ
ンク１０７に蒸気配管１１０の一端が接続され、蒸気配
管１１０の他端にはボイラ１１１の上部が接続してい
る。ボイラ１１１の下部には還水管１１２が連結され、
還水管１１２には、給水ポンプ１１３Ａ及び還水タンク
１１３Ｂが装着されている。なお、蒸気配管１１０に
は、２方弁１１０Ａが装着されている。

【０００６】そして、蒸気熱源熱交換器１０４の他方の
サイドタンク１０８の下方側部に蒸気トラップ１１４が
連結されている。蒸気トラップ１１４は還水管１１２内
における蒸気と凝縮水とを分離し、該蒸気トラップ１１
４の下流側に凝縮水のみを通過させるためのものであ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の蒸気
熱源熱交換器１０４は、その制御特性上、部分負荷運転
になると、蒸気熱源熱交換器１０４内では、蒸気の凝縮
に対して蒸気の供給が間に合わず、蒸気熱源熱交換器１
０４の内部が大気圧より低圧になる。この低圧は４０℃
〜５０℃の空気加熱の場合、もし、ドレン滞留域が存在
しないと仮定すれば、大気圧よりも６５０ｍｍＨｇ（８
６６５９Ｐａ）程度低い値であり、通常能力の真空ポン
プでは排出不可能な低圧とされている。

【０００８】従って、蒸気熱源熱交換器１０４の部分負
荷運転時に、蒸気熱源熱交換器１０４の内部にドレン滞
留域が生じることになる。かかる横置型の蒸気熱源熱交
換器１０４では、蒸気熱源熱交換器１０４内のドレン
は、蒸気熱源熱交換器１０４の他方のタンク本体１０８
の底部１０８Ａ上及び蒸気コイル１０９の底部１０９Ａ
上に溜まることになる。そのため、蒸気熱源熱交換器１
０６の蒸気コイル１０９の有効伝熱面積が減少し、その
分、蒸気熱源熱交換器１０６の内部圧力が上昇した形で
均衡がとれ、熱交換が行なわれている。

【０００９】こうした状態でも、熱交換量的には満足す
るものではあるが、蒸気コイル１０９の有効伝熱面積が
少ないことから、熱交換量が少なく、空気の温度変化を
変化させようとしても、制御性が悪いものとされる。

【００１０】また、外調機１０１では、空気の温度ムラ
が生じ、蒸気コイル１０９の後流側の空気分配の熱量ム
ラ，加湿の過飽和による結露が発生するという問題があ
った。

【００１１】なお、厳寒時には、蒸気コイル１０９がそ
の内部に滞留したドレン水の凍結により損傷を受ける一
因ともなっている。本発明は、上述の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的は、蒸気熱源熱交換器
の部分負荷運転でも、蒸気熱源熱交換器内にドレンを滞
留させることなく、蒸気コイルの後流側の空気分配の熱
量ムラ，結露の発生を防止するとともに蒸気コイルの内
部の水分の凍結による損傷を避けることができる暖房用
空調装置を提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
ボイラと、ボイラに連結された蒸気配管と、蒸気配管か
らの蒸気と空気の間で熱交換をする縦型の蒸気コイルを
有する蒸気熱源熱交換器と、蒸気熱源熱交換器の底部に
上端が連結されたドレン管と、蒸気熱源熱交換器の底部
よりもドレンの水面が最大許容ドレン流下高の範囲内で
下方に位置して配置され、ドレンの水面下にドレン管の
下端が常時没入されているドレンタンクと、ドレンタン
クに接続され、ドレンを排出する還水管とを備えている
ことを特徴とする。

【００１３】請求項２記載の発明は、請求項１記載の蒸
気熱源熱交換器のドレン排出装置において、ドレンタン
ク内のドレンの水面は蒸気熱源熱交換器の底部よりも１
０ｍ程度下方に位置していることを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明において、蒸気熱源熱交換
器の底部よりもドレンの水面が最大許容ドレン流下高の
範囲内で下方に位置していることから、蒸気熱源熱交換
器の内部の圧力とドレン管におけるドレン流下高のドレ
ンの圧力の和が、ドレンタンク内のドレンの水面を押圧
する大気圧と釣り合い、蒸気熱源熱交換器の内部の圧力
は大気圧より低圧になっている。

【００１５】蒸気熱源熱交換器の蒸気コイル内でドレン
が溜まると、蒸気コイル内の圧力が高くなり、蒸気コイ
ル内のドレンが、ドレン管に流れ出される。従って、蒸
気熱源熱交換器の蒸気コイル内で凝縮して生じたドレン
は、内部に滞留することなく、ドレン管を介してドレン
タンクに流れ落ちる。

【００１６】なお、ドレンタンクのドレンの水面下にド
レン管の下端が常時没入されているので、ドレン管内と
ドレンタンク内はドレンを介して連通している。請求項
２記載の発明において、ドレンタンク内のドレンの水面
は蒸気熱源熱交換器の底部よりも１０ｍ程度下方に位置
しているので、蒸気熱源熱交換器の内部をほぼ真空に近
い圧力にし、蒸気熱源熱交換器の蒸気コイル内からのド
レンの排出を確実にできる。

【００１７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明する。図１，図２は本発明の実施例に係わる蒸気熱源
熱交換器のドレン排出装置を示す。

【００１８】図２において、符号１は外調機で、この外
調機１は壁２に取り付けられている。外調機１はケーシ
ング３を有し、ケーシング３の内部には、蒸気熱源熱交
換器４と冷凍サイクル系の一部である冷却コイル５とが
配置され、さらに、冷却コイル５の上流側には、フィル
タ５Ａが配置され、蒸気熱源熱交換器４の下流側には加
湿器５Ｂ，送風機５Ｃが配置されている。ケーシング３
には吹出口３Ａと吸込口３Ｂが形成されている。

【００１９】図１に示すように、上記の蒸気熱源熱交換
器４は、高温水循環装置６の一部として構成され、上部
タンク部７と下部タンク部８の間に配置された縦型の複
数の蒸気コイル９を有している。

【００２０】蒸気熱源熱交換器４の上部タンク部７に蒸
気配管１０の一端が接続され、蒸気配管１０の他端には
ボイラ１１の上部が接続している。ボイラ１１の下部に
は還水管１２が連結され、還水管１２には、給水ポンプ
１３Ａ及び還水タンク１３Ｂが装着されている。なお、
蒸気配管１０には、２方弁１０Ａが装着されている。

【００２１】そして、蒸気熱源熱交換器４の下部タンク
部８の底部８Ａにドレン管１４の上端１４Ａが連結され
ている。蒸気熱源熱交換器４の底部８Ａよりもドレンの
水面１５Ａが最大許容ドレン流下高の範囲内で下方に位
置してドレンタンク１５が配置され、ドレンタンク１５
内のドレンの水面１５Ａ下にドレン管１４の下端１４Ｂ
が常時没入されている。最大許容ドレン流下高とは、ド
レンタンク１５内のドレンの水面１５Ａから蒸気熱源熱
交換器４の蒸気コイル９内のドレンの水面９Ａまでの高
さで、ドレン管１４内にドレン流が形成可能な最大高さ
をいう。そして、ドレンタンク１５内のドレンの水面１
５Ａは蒸気熱源熱交換器４の底部８Ａよりも１０ｍ程度
下方に位置している。

【００２２】次に、本実施例の作用を説明する。当該高
温水循環装置６の通常運転時には２方弁１０Ａが開かれ
ている。蒸気熱源熱交換器４の底部８Ａよりもドレンタ
ンク１５内のドレンの水面１５Ａが最大許容ドレン流下
高の範囲内で下方に位置していることから、蒸気熱源熱
交換器４の内部の圧力とドレン管１４におけるドレン流
下高のドレンの圧力の和が、ドレンタンク１５内のドレ
ンの水面１５Ａを押圧する大気圧と釣り合い、蒸気熱源
熱交換器４の内部の圧力は大気圧より低圧く、真空に近
くなっている。

【００２３】従って、蒸気熱源熱交換器４の蒸気コイル
９内にドレンが溜まると、蒸気コイル９内のドレンはド
レン管１４内に流し出される。常時、ドレンがドレン管
１４を介してドレンタンク１５に流れる。即ち、蒸気コ
イル９内のドレンは蒸気コイル９内からドレンタンク１
５内に排出されつつ流れる。

【００２４】図２の外調機１の吸込口３Ｂには、外気が
吸い込まれ、この外気は、蒸気熱源熱交換器４における
蒸気の凝縮により熱交換されて熱を与えられ、温度上昇
し、温風となり、外調機１の吹出口３Ａから室内に吹き
出される。同時に、外気の冷却により、蒸気の一部は凝
縮され気液流体となる。気液流体とは蒸気とドレン（凝
縮水）が混在したものである。なお、蒸気はボイラ１１
から蒸気配管１０を通って蒸気熱源熱交換器４に導かれ
ている。

【００２５】気液流体は、ドレン管１４を通ってドレン
タンク１５に導かれる。蒸気熱源熱交換器４内で発生し
たドレンはドレンタンク１５に溜められる。さらに、ド
レンはドレンタンク１５→還水管１２→還水タンク１３
Ｂ→給水ポンプ１３Ａ→ボイラ１１の順序で、ボイラ１
１に至り、ボイラ１１で蒸気となる。このようにして、
ドレン（蒸気）は高温水循環装置６を循環する。

【００２６】なお、ドレンタンク１５内のドレンが切れ
ることのないようにドレン管１４の下端１４Ｂが水面１
５Ａ下に没入するようにされる。以上の如き構成によれ
ば、ドレンタンク１５は、蒸気熱源熱交換器４の底部８
Ａよりもドレンの水面１５Ａが最大許容ドレン流下高の
範囲内で下方に位置して配置され、ドレンの水面１５Ａ
下にドレン管１４の下端１４Ｂが常時没入されているの
で、蒸気熱源熱交換器４の蒸気コイル９内に凝縮したド
レンを、内部に滞留させることなく、ドレン管１４を介
してドレンタンク１５に流れ落とすことができる。

【００２７】これにより、ドレンを蒸気熱源熱交換器４
の蒸気コイル９からドレンタンク１５内に引き込むこと
ができ、蒸気熱源熱交換器４内にドレンが滞留すること
を防止できる。

【００２８】従って、蒸気熱源熱交換器４の部分負荷運
転時に、蒸気熱源熱交換器４内が低圧になっても、蒸気
熱源熱交換器４の内部にドレン滞留域が発生することを
防止できる。この結果、蒸気熱源熱交換器４の蒸気コイ
ル９の有効伝熱面積を減少させることなく、熱交換量を
確保し、空気の温度変化の制御性を良くできる。

【００２９】また、蒸気熱源熱交換器４の出口の空気温
度分布を一様にして空気の温度ムラを生じさせることな
く、蒸気コイル９の後流側の空気分配の熱量ムラ，加湿
の過飽和による結露を少なくできる。

【００３０】さらに、厳寒時には、蒸気熱源熱交換器４
内ではドレンが滞留しないので、蒸気コイル９の内部の
水分の凍結による損傷を避けることできる。なお、本実
施例においては、還水管１２内のドレンはボイラ１１に
戻るようになっているが、還水管１２から外部に捨てる
こともできる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、ドレンタンクは、蒸気熱源熱交換器の底部
よりもドレンの水面が最大許容ドレン流下高の範囲内で
下方に位置して配置され、ドレンの水面下にドレン管の
下端が常時没入されているので、蒸気熱源熱交換器の蒸
気コイル内に凝縮したドレンを、内部に滞留させること
なく、ドレン管を介してドレンタンクに流れ落とすこと
ができる。

【００３２】これにより、ドレンを蒸気熱源熱交換器の
蒸気コイルからドレンタンク内に引き込むことができ、
蒸気熱源熱交換器内にドレンが滞留することを防止でき
る。従って、蒸気熱源熱交換器の部分負荷運転時に、蒸
気熱源熱交換器内が低圧になっても、蒸気熱源熱交換器
の内部にドレン滞留域が発生することを防止できる。こ
の結果、蒸気熱源熱交換器の蒸気コイルの有効伝熱面積
を減少させることなく、熱交換量を確保し、空気の温度
変化の制御性を良くできる。

【００３３】また、蒸気熱源熱交換器の出口の空気温度
分布を一様にして空気の温度ムラを生じさせることな
く、蒸気コイルの後流側の空気分配の熱量ムラ，加湿の
過飽和による結露を少なくできる。

【００３４】さらに、厳寒時には、蒸気熱源熱交換器内
ではドレンが滞留しないので、蒸気コイルの内部の水分
の凍結による損傷を避けることできる効果を奏する。請
求項２記載の発明によれば、ドレンタンク内のドレンの
水面は蒸気熱源熱交換器の底部よりも１０ｍ程度下方に
位置しているので、蒸気熱源熱交換器の内部をほぼ真空
に近い圧力にし、蒸気熱源熱交換器の蒸気コイル内から
のドレンの排出を確実にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる蒸気熱源熱交換器のド
レン排出装置の構成図である。

【図２】同蒸気熱源熱交換器を設けた外調機の構成図で
ある。

【図３】従来における外調機の構成図である。

【図４】従来における蒸気熱源熱交換器のドレン排出装
置の構成図である。

【符号の説明】

４ 蒸気熱源熱交換器 ８Ａ 底部 ９ 蒸気コイル １０ 蒸気配管 １１ ボイラ １２ 還水管 １４ ドレン管 １４Ａ 上端 １４Ｂ 下端 １５ ドレンタンク １５Ａ 水面

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラと、 ボイラに連結された蒸気配管と、 蒸気配管からの蒸気と空気の間で熱交換をする縦型の蒸
   気コイルを有する蒸気熱源熱交換器と、 蒸気熱源熱交換器の底部に上端が連結されたドレン管
   と、 蒸気熱源熱交換器の底部よりもドレンの水面が最大許容
   ドレン流下高の範囲内で下方に位置して配置され、ドレ
   ンの水面下にドレン管の下端が常時没入されているドレ
   ンタンクと、 ドレンタンクに接続され、ドレンを排出する還水管とを
   備えていることを特徴とする蒸気熱源熱交換器のドレン
   排出装置。
2. 【請求項２】 ドレンタンク内のドレンの水面は蒸気熱
   源熱交換器の底部よりも１０ｍ程度下方に位置している
   ことを特徴とする請求項１記載の蒸気熱源熱交換器のド
   レン排出装置。