JPS5837407A

JPS5837407A - 高温エヤ−混合蒸気発生装置

Info

Publication number: JPS5837407A
Application number: JP13739281A
Authority: JP
Inventors: 北澤　幸男
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-08-31
Filing date: 1981-08-31
Publication date: 1983-03-04

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】この発明は、ボイラーに於て発生する湿り飽和蒸気り性
質を改質する高温エヤー混合蒸気発生装置に関する。

蒸気加熱器を装着しない通常の小型の標準ボイラーから
発生する蒸気は乾き度の悪い湿り飽和蒸気である。近時
の蒸気ボイラーは小型化され、缶体の保有水量が少く、
最も熱を必要とする高負荷時にキャリーオーバー現象が
発生しやすく、使用中の加熱機器人口では蒸気の乾き度
は一般的間、９〜０７となっており、ドレン分（水分）
を多く保有し、熱交換時に必要な潜熱量の少い湿り蒸気
を使用する結果として大きな熱損失となる。

このよう彦湿９飽和蒸気の保有熱量はその乾き度ｑ）に
よって左右される。ここに乾き度内とは湿り蒸気中の蒸
気（気体）の占める重量割合を示すものである。例えば
ヒーター又はスチームアイロンの如き加熱材器の熱交換
伝熱面体は、限定された供給蒸気を保有する容積と伝熱
面積によって形成されるものであるから、このような加
熱機器に水分の多い湿り飽和蒸気を供給すると、加熱機
器内で蒸気は潜熱をうばわれて凝結を開始した状態での
機器内の乾き度灼は０９〜０，７となっている。

すなわち、同量の一定の蒸気量を供給する時一定の機器
内容積中で蒸気の占める割合が小さくなり蒸気のみが保
有することのできる潜熱が・］Ｘさくなって、熱吸収利
用効率が大幅にダウンする。これを補うためには、より
多くの湿り蒸気量を供給するしかなく、ボイラーの蒸気
使用量が多くなり燃料Ｏロスに直結する欠点がある。

以上のように、一定の容積しか有さない伝熱面体では蒸
気の占める容積割合（ボイド率）が加熱機器の熱消費量
及び熱吸収有効率に決定的な影響を与えるものである。

又一方、湿り飽和蒸気の発生水分は加熱機器の熱交換伝
熱面に厚いドレン層を形成させる。

このドレン層は熱伝導率が極度に悪いため、機器の熱吸
収利用効率をいちぢるしく低下させる欠点がある。

この発明は、上記の欠点を解決するもので、その目的と
するところは、ボイラーの使用蒸気と別途に供給する圧
力エヤーを混合したる後、その混合蒸気をボイラーの排
熱を利用すべくボイラー排気筒に取付けられた加熱園内
で加熱することによって湿シ飽和蒸気の性質を改質せし
め、より高カロリーの乾燥エヤー混合加熱蒸気として各
加熱機器に供給することが出来、しかも、あらゆる種類
の蒸気ボイラーにもそれを改造することなく適用し得る
高温エヤー混合蒸気発生装置を提供することである。

以下、この発明を添付図面に示す実施例図に従って説明
する。

図において、蒸気ボイラー機体（ａ）は、断熱回外機体
（１）と、その内部火室（２）及び火室（２）の上部に
配設された上部ドラム（３）−とから主として構成され
ている。

火室（２）の内部には上方部に於て上部ドラム（３）の
下部に連結された複数の水管（４）が配設されている。

上部ドラム（３）下部と機外に設置されたホットウェル
タンク（５）とはボイラー給水ポンプ（６）を介して給
水管（７）で連結し、ボイラー給水ポンプ（６）によっ
て、ホット２エルタンク（５）内の温水を上部ドラム（
３）内の所定水位まで給水し貯水するようにしである。

外装体（１）の下部１端にオイルバーナー（８）を臨ま
せ、該オイルバーナー（８）の燃焼によって火室内を約
１２ＤＯ６Ｃに燃焼加熱される。

高温の燃焼ガスは火室（２）内に適当に設けられた火室
的邪魔板（９）によって矢印方向に流れる過程で、水管
（４）内の水及び上部ドラム（３）内の缶水は高温に加
熱され、連続的に循易し、上部ドラム（３）内の缶水は
加熱され、蒸発し、その上部の蒸気室１０）内で所定の
選定圧力（６−７ｋｍｒｎ”）とガる。この場合の飽和
蒸気温度は１６９．６℃である。

蒸気室（１０）の上部は主蒸気管（１１）に連結し、主
蒸気管（１１）は蒸気供給回路１１２）に連結している
。

−更に蒸気ボイラー（ａ）の外装体（１）の上部より延
出した排気筒（１３）の口部１１４）には断熱材により
なる加熱函（１５）の排気ガス供給口・１６）を合致さ
せて配置される。

加熱函（１５）の上方には排気ガス排出口面が開口され
ると共に、適宜に邪魔板（１８）が配置された加熱面内
部にその受熱面積を大きくするように混合蒸気加熱細管
（１９）が複数本蛇行させである。

一方、一端にコンプレッサー（２０）のようなエヤー圧
送装置を設けたエヤー圧送回路（２１）が配設され、こ
のエヤー圧送回路１２１）と、前記蒸気供給回路（１２
）との各他端を吸引混合器（支）に連結しである。

吸引混合器ツと混合蒸気加熱細管（１９）とは連結管１
２３）を介して通じている。吸引混合器吸）内で蒸気と
エヤーとが混合した混合気体は加熱函（１５）の下方よ
り連結管（２３）を通り混合蒸気加熱細管（１９）の通
過中に加熱され、加熱された混合蒸気は加熱函の上方で
混合蒸気加熱細管（１９）に連結された供給配管（例よ
り各所のヒーター又はスチームアイロンの如き加熱機器
（図示を略す）に供給される。

蒸気供給回路（功及びエヤー圧送回路（２１）には、そ
れぞれ蒸気及びエヤーの圧力、温度等の計測及び調整し
得るようにしである。即ち、蒸気供給回路（１２）の側
には、蒸気流れ方向順に主蒸気弁（２５）、蒸気圧力調
整弁（２））、湿り蒸気圧力計万、入口逆上弁（支））
入口圧力計□□□）及び入口温度計・加）が適所に装着
さ汽又エヤー圧送回路罪の側には、エヤーの流れ方向順
に空気圧力調整弁（３１）、逆上弁（３２）、圧送空気
入口圧力計（３３）及び圧送空気人口温度計（例、及び
入口用逆止弁（３５）等がそれぞれ適所に装着されてい
る。

上記吸引混合器（２２）に蒸気及び圧力エヤーを供給す
るにあたり、蒸気は蒸気圧力調整弁□□□）によって５
ｋＶイの圧力で１５８°Ｃの加熱蒸気を吸引混合器■に
給気させ、一方エヤーはコンプレッサー（２０）の作動
圧力範囲６〜７神／セのエヤー元圧力を空気圧力調整弁
ｆ３１）　Ｋよって常に４．２ｋｆ／ｍ”の圧力で圧送
するようにしである。上記のように吸引混合器（２２）
はそれに給気された蒸気より低い圧力のエヤーを吸引し
、混合し、これをただちに連結管！２３）により加熱面
Ｊ１５）内に配管された混合蒸気加熱管（１９）に送る
。

加熱面（１５）内の温度はボイラーの排熱により約２６
０゜Ｃ程度に加熱されているので、混合気体中のエヤ一
温度もその程度まで加熱されることになる。

吸引混合器（２２）内に於て、２種の気体即ち、過熱蒸
気と加熱エヤーの圧力と温度が同温、同圧となって混合
されるため両気体のもつ運動エネルギー（２ｅ−ｍｕｃ＋　／２ｇ　）は常に等しく、又それぞれの
気体は膨張の際外部仕事と熱の出入をしないのでその運
動エネルギーを保存し、且つ異種の気体の混合でも相互
に衝突し合うことによって運動エネルギーを均等に分配
するので、例え、分子の重さが異っても上記運動エネル
ギーｅ＝ｍｕｅ／２ｇの値はどの種類についても保存さ
れることになる（ダルトンの法則）。即ち、本発明に即
して云えば、スチームアイロンの如き加熱機器における
混合蒸気の使用温度は混合時の温度に等しいということ
になる。又吸引混合器１塑によって加熱蒸気圧力（５）
ｃｔ／ｎｌ’）とそれより低いエヤー圧力（４，２神／
♂）とが吸引混合されると、エヤー圧送回路１２１）に
おける吸引混合器（３１）側のエヤー圧力は加熱蒸気の
圧力（５ｋｇ／ｎ？）と同圧となることが入口圧力計（
３３）により実験的にも確認出来たものである。従って
、加熱機器内で熱交換中において混合蒸気の蒸気分は潜
熱を奪われ飽和水（ドレン水）の保有熱量（顕熱）が残
る。

高温の加熱空気はそれが高温であればあるほどそれが有
する保有温度と熱量によってよシ多くの凝縮中の水分を
気泡状に吸着する特性を有し飽和水の保有熱量（顕熱）
をその加熱機器の熱吸収利用範囲まで有効に熱吸収を促
進させることになる。

混合蒸気を給気したとき、加熱機器内で熱交換が効率よ
く達成されていることは、例、えば、スチームドレンの
排出状態からも明らかである。即ち、供給圧力　　Ｐｗ
　＝　５　ｋｇ　／　ｒｒ！供給蒸気量（１時間あたり
）　１１００ｋｆ／Ｈ上記の条件で、スーパーマイザー
の出口温度で２００’Ｃの過熱蒸気のみを供給配管（θ
に給気した時２．５ｋｇ／　ｒｆｌｌの背圧が発生し、
排出されるスチームドレンの温度は１３８°Ｃであシ、
このスチームドレンを未処理のま＼ホットウェルタンク
（５）に供給した時タンク内の温度は９８’Ｃに上昇し
、自己蒸発現象が生じた。−力木発明の混合蒸気を上記
と同一条件のもとて供給配管（財）に給気したとき、ス
チームドレン圧力はＯｋｇ／ｍであり、スチームドレン
の温度は９４°Ｃであった。

こノ排出スチームドレンを前記と同様に未処理のま５ホ
ツトウエルタンク（５）に放出したとき、ホットウェル
タンク内の温度は８５°Ｃであった。

以上のように、混合過熱蒸気を給気した時は、加熱機器
内での熱交換が充分達成され、混合蒸気自体によって加
熱機器の吸収有効利用効率を高水準に維持できることが
判明する。又スチームドレンが１００°Ｃ以下で回収さ
れるため、ドレン回収時の熱損失を最小限にすることが
出来る。

又加熱エヤーのみを供給配管に送気した場合、加熱機器
に到着するまでに急速にその温度が低下傾向を示すが、
湿り飽和蒸気と加熱エヤーとの混合気体の状態で加熱機
器に供給することによって高温空気の温度はほとんど低
下させることはない。

この発明は、上述のようにボイラーの主蒸気管に通じた
蒸気供給回路と、一端にエヤー圧送装置を設けてなるエ
ヤー圧送回路とを−の混合器に連結すると共に、１側に
排気ガス供給口を、他側に排気ガス排出口（１りを開設
してなる断熱性加熱函を蒸気ボイラーの排出口上部に設
置し、この断熱性加熱函の内部の加熱室内に設置した混
合蒸気加熱管の一端を上記混合器と連結し、且つ混合蒸
気加熱管の他端を供給配管に連結しであるので、ボイラ
ーにおいて発生する湿り飽オロ蒸気を改質せしめてより
高カロリー乾燃混合蒸気にして各加熱機器にその混合蒸
気を供給し得ること、そしてこの混合蒸気は、湿り飽和
蒸気の湿９度に比例した量だけ高温加熱空気を補給され
、発生蒸気中に気体が占める割合を高めること、即ちボ
イラー機体外でボイラー機能に開光なく発生蒸気の乾き
度を高めるのと同効結果を得ると同時に蒸気流速を大幅
に加速され蒸気供給配管中のドレンの発生量も減少させ
ること、更には、この混合蒸気は加熱機器の伝熱面体で
の気体（蒸気と高温空気）の占める容積割合（ボイド率
）を高めて加熱機器内での飽和水分（ドレン分）を大幅
に減少させ、より多くの供給熱量を加熱機器の伝熱面体
に与えることが出来る。その際、伝熱面体のドレン層の
形成も最小とすることが出来るため加熱機器の熱吸収有
効利用効率を大幅に向上させ、より少い消費熱量で足り
従って燃料費を大幅に節減でき、しかも、混合蒸気にて
供給を受けて熱交換した加熱機器から１００・Ｃ以下の
スチームドレンを排出すること、又ボイラーの排気口の
上部に設置し得るため既存の蒸気ボイラーを改なするこ
となく、機種を問わずいかかも蒸気ボイラー機外エヤー
加熱装置を取付けるため、外函内のエヤー加熱径路の受
熱面積を場合により任意に大きく出来ること。しかも炉
内より低温の排熱利用であるため、エヤー加熱径路が熱
による損傷を少くでき、従って高温エヤー混合蒸気発生
装置自体の耐久性をも高めることが出来ムレかも排熱利
用であるため高温混合蒸気を得るための別設の費用は全
く不用である。又運転初動時に混合蒸気を給気する前に
、配管中及び加熱機器内の残留ドレン分を排、Ｊするた
めに高温加熱エヤーの契を供給配管に圧送することによ
って蒸気始動供給時の熱ロスを減少又はウォーターハン
マ等の原因を完全に除去できる等の優れた効果を有して
いる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すもので、第１図は、使
用状態断面図、である。（ａ）・・・蒸気ボイラー　　（１１）・・・主蒸気管
（１５）・・・断熱性加熱面　　（１５）・・・排ガス
供給口（１７）・・・排ガス排出口　　側・・・蒸気加
熱管（２０）・・・コンプレッサー　　（２１）・・・
エヤー圧送回路１２２）・・・吸引混合器　　　（財）
・・・供、拾配管以上特許出願べ　　北ン叩　幸男（他２名）１、Ｅ−一　□・　ｉ：”１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　ボイラーの主蒸気管に通じた蒸気供給回路排
気ガス供給口を、他側に排気ガス排出口１１７）を開設
してなる断熱性加熱函を蒸気ボイラーの排出口上部に設
置し、この断熱性加熱函の内一部の加熱室内に設置した
混合蒸気加熱管の一端を上記混合器と連結し、且つ混合
蒸気加熱管の他端を供給配管に連結したことを特徴とす
る高温エヤー混合蒸気発生装置。
（２）混合蒸気加熱管は受熱面、債を大きくした複数、
り細管である上記特許請求の範囲第１項記載の高温エヤ
ー混合蒸気発生装置。