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蒸気ボイラーシステム
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- 【要約】
【課題】簡単な構成でドレン水の回収が行えると共に給水タンク内全体の水の温度を略均一にすることができ、且つ、廉価な蒸気ボイラーシステムを提供する。
【解決手段】給水タンク１０からポンプ（ブースターポンプ１１）を介してボイラー１３に給水すると共に、当該ボイラー１３にて生成された蒸気を熱交換器１４に供給して利用し、この熱交換器１４からはスチームトラップ１５を介して給水タンク１０にドレン水を回収する蒸気ボイラーシステムにおいて、給水タンク１０内にインジェクション手段（吸引攪拌装置）１７を設ける。ポンプ（ブースターポンプ１１）からの吐出水の一部をインジェクション手段（吸引攪拌装置）１７から給水タンク１０内に吐出して吸引作用を生じさせる。インジェクション手段（吸引攪拌装置）１７の吸引作用によりスチームトラップ１５からのドレン水を給水タンク１０内に吸引する。
- 【特許請求の範囲】
【請求項１】
給水タンクからポンプを介してボイラーに給水すると共に、当該ボイラーにて生成された蒸気を熱交換器に供給して利用し、該熱交換器からはスチームトラップを介して前記給水タンクにドレン水を回収する蒸気ボイラーシステムにおいて、
前記給水タンク内にインジェクション手段を設け、前記ポンプからの吐出水の一部を前記インジェクション手段から前記給水タンク内に吐出して吸引作用を生じさせると共に、当該吸引作用により前記スチームトラップからのドレン水を前記給水タンク内に吸引することを特徴とする蒸気ボイラーシステム。
【請求項２】
前記ポンプとインジェクション手段間に、当該インジェクション手段側が順方向となる逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１の蒸気ボイラーシステム。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水タンクからポンプ及び給水ポンプを介してボイラーに給水すると共に、当該ボイラーにて生成された蒸気を熱交換器に供給して利用し、この熱交換器からはスチームトラップを介して給水タンクにドレン水を回収する蒸気ボイラーシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりこの種蒸気ボイラーシステムでは、ボイラーで発生させ熱交換器で熱交換などの仕事をさせた後の一部が凝縮液化した使用済み蒸気はまだ高い温度を有しているため大きなエネルギーが残存している。この高温の蒸気をそのまま廃棄してしまうとエネルギーの無駄になってしまう。そこで、ボイラーの燃費節約と給水する水の節約のため、熱交換器で仕事をさせた後の使用済の高温蒸気をスチームトラップで凝縮液化させ、この凝縮液化させた温度の高いドレン水を給水タンクに回収し再度使用する蒸気ボイラーシステムが種々提案されている。
【０００３】
次に、蒸気ボイラーシステムを図３に示している。この蒸気ボイラーシステムは、ブースターポンプ１１で給水タンク１０に貯留された水を吸引し圧力を加えて給水ポンプ１２に送り出している。この場合、前述した如く温度の高いドレン水が給水タンク１０に回収され、給水タンク１０内の水温が約＋６０℃を越えてしまうと給水ポンプ１２は空回りをしてしまい、給水タンク１０内の水を吸い込めなくなってしまう。このため、給水タンク１０の出口側にブースターポンプ１１を設けて水に圧力を加えて吐出し、給水ポンプ１２で給水タンク１０からの水を容易に吸い込めるようにしている。尚、給水タンク１０は軟水タンクとも言われており、この給水タンク１０には図示しないが水管３０、水道水を軟水にする軟水器を介して水道管に接続されている。
【０００４】
そして、給水ポンプ１２にて吸い込まれた水はボイラー１３で加熱され、高温蒸気となって暖房機などの熱交換器１４に流入する。熱交換器１４に流入した高温蒸気はそこで空気と熱交換して空気を暖める仕事を行う。仕事を行った後の蒸気は一部が凝縮液化した状態となってスチームトラップ１５に流入し、そこで更に残った蒸気が凝縮液化され貯留されたドレン水（この場合、ドレン水はまだ温度が高い）だけがドレン回収ポンプ１４０にて給水タンク１０に回収される。
【０００５】
ドレン回収ポンプは、熱交換器１４から給水タンク１０までのドレン配管１５Ａの距離が長い場合、蒸気圧力が低下してドレン水を給水タンク１０まで押し戻せなくなってしまう場合があるため、ドレン配管１５Ａが長い場合でもドレン水を給水タンク１０に容易に戻せるようにスチームトラップ１５の下流側にドレン回収ポンプ１４０が設けられている。
【０００６】
前記、給水タンク１０内には攪拌装置１４２が設けられている。この攪拌装置１４２は、温度の高いドレン水が給水タンク１０に回収されると、給水タンク１０内の水はどうしても上部の温度が高く、下部は上部の温度より低くなってしまう。このため、攪拌装置１４２は、給水タンク１０内の水を攪拌できるように設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スチームトラップで凝縮液化したドレン水は温度が高く、このように温度の高いドレン水をドレン回収ポンプで回収すると、ドレン回収ポンプは高温のドレン水によって故障してしまう。このため、ドレン回収ポンプの修理、交換等を頻繁に行わなければならず、ドレン回収ポンプのメンテナンスが困難であった。
【０００８】
また、ドレン回収ポンプを設けるとドレン回収ポンプの設置場所が必要となる。このため、ドレン回収ポンプを設置するための格別な設置スペースを設けなければならない問題があった。
【０００９】
また、ドレン水を給水タンクに回収した場合、給水タンク内全体の水の温度を略均一にするため、給水タンク内に攪拌装置を設けなければならない。このため、蒸気ボイラーシステムのコストが高騰してしまう問題もあった。
【００１０】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、簡単な構成でドレン水の回収が行えると共に給水タンク内全体の水の温度を略均一にすることができ、且つ、廉価な蒸気ボイラーシステムを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の蒸気ボイラーシステムは、給水タンクからポンプを介してボイラーに給水すると共に、当該ボイラーにて生成された蒸気を熱交換器に供給して利用し、該熱交換器からはスチームトラップを介して給水タンクにドレン水を回収するものであって、給水タンク内にインジェクション手段を設け、ポンプからの吐出水の一部をインジェクション手段から給水タンク内に吐出して吸引作用を生じさせると共に、当該吸引作用によりスチームトラップからのドレン水を給水タンク内に吸引するようにしているので、例えば従来のようにスチームトラップの下流側にドレン回収ポンプを設けなくてもドレン水を給水タンク内に回収することができ、ドレン回収ポンプのメンテナンスも不要となる。
【００１２】
これにより、蒸気ボイラーシステムを構成する部品点数を削減することができるようになると共に配管の施工が簡単になり、蒸気ボイラーシステム全体をコンパクトにすることができるようになる。従って、従来のようにドレン回収ポンプを設置するための格別な設置スペースが不要となり、空いた設置スペースを他に有効に利用することが可能となると共に、蒸気ボイラーシステムの簡素化を図ることができ、総じて、蒸気ボイラーシステムを極めて廉価に製造することができるようになるものである。
【００１３】
特に、インジェクション手段を給水タンク内に内蔵しているので、例えば従来のように給水タンク内に攪拌装置を設けなくても、ブースターポンプで給水タンク内の水を循環させることができ、給水タンク内の水を容易に攪拌することが可能となる。これによ、給水タンク内の水全体の温度を略均一にすることができるようになると共に、１台のポンプで例えば従来のドレン回収ポンプ及び攪拌装置を兼ねることが可能となる。従って、蒸気ボイラーシステムの大幅な低コスト化を図ることができるようになるものである。
【００１４】
また、請求項２の発明の蒸気ボイラーシステムは、上記に加えて、ポンプとインジェクション手段間に、当該インジェクション手段側が順方向となる逆止弁を設けているので、スチームトラップから回収された高温のドレン水が直接ポンプ内に吸い込まれてしまうのを防止することができるようになる。これにより、給水タンク内の水をポンプで吸水することができないと言ったような不都合を確実に防止することが可能となる。従って、給水タンクから常に好適な温度の水をボイラに給水することができるようになり、ボイラーの燃費節約と給水する水の節約を行うことができるようになるものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の蒸気ボイラーシステムの説明図である。尚、各図において図３と同一符号で示すものは同一とする。図中１０は給水タンク（軟水タンクとも称す）で、この給水タンク１０には給水タンク１０内の水吸引し圧力を加えて吐出するブースターポンプ１１（本発明のポンプに相当）が配管接続されており、このブースターポンプ１１の出口側の給水配管１１Ａにはブースターポンプ１１から吐出された吐出水を吸引しボイラー１３へ供給する給水ポンプ１２を介してボイラー１３が接続されている。
【００１６】
そして、ボイラー１３には暖房機などの熱交換器１４が配管接続され、この熱交換器１４の出口側にはスチームトラップ１５が配管接続されている。該スチームトラップ１５は、熱交換器１４で仕事（例えば、熱交換器１４が暖房機の場合は熱交換により室内の空気を暖めるなどの仕事）をした後の高い温度の蒸気（この場合、蒸気の一部は凝縮液化されている）を凝縮液化させると共に、凝縮液化したドレン水を貯留させるためのものである。スチームトラップ１５の出口側にはドレン配管１５Ａが接続されており、このドレン配管１５Ａは後述する給水タンク１０内に設けられた吸引攪拌装置１７（本発明のインジェクション手段に相当）に接続されている。
【００１７】
該吸引攪拌装置１７は、図２に示す如き一方（図中左側）に主入水口１８、他方（図中右側）に放水口１９、主入水口１８と放水口１９との略中間の側面（図中上側）に復入水口２０が設けられている。この主入水口１８内には低圧発生部２１が形成されており、この低圧発生部２１は上流側（主入水口１８側）を大きく開口し下流側（放水口１９側）に行くに従って小さく絞られ先端にノズル部２１Ａが形成されている。
【００１８】
また、復入水口２０内には低圧室２０Ａが形成されており、前記低圧発生部２１先端に形成されたノズル部２１Ａは復入水口２０の略中央に位置している。即ち、低圧室２０Ａはノズル部２１Ａを略中心としてその周囲に形成されている。また、主入水口１８は低圧発生部２１、ノズル部２１Ａ及び低圧室２０Ａを介して放水口１９に連通すると共に、復入水口２０は低圧室２０Ａを介して放水口１９に連通している。
【００１９】
そして、該吸引攪拌装置１７は主入水口１８から水が流入すると、その水は低圧発生部２１を通過してノズル部２１Ａで絞られる。ノズル部２１Ａで絞られた水は低圧室２０Ａ内に勢いよく噴射され放水口１９から放出される（図中実線矢印）。係る低圧室２０Ａ内に水が勢いよく噴射されると、勢いよく噴射された水周囲は気圧が低下し、低圧室２０Ａ内は真空状態となる。これによって、低圧室２０Ａ内においては約２００〜３００ｍｍＨｇ以上の真空度が確保でき、復入水口２０にはドレン配管１５Ａを介してスチームトラップ１５からドレン水が吸引され、低圧室２０Ａ内に吸引されたドレン水は放水口１９から放出される（図中点線矢印）。
【００２０】
即ち、主入水口１８から流入した水がノズル部２１Ａにて絞られて低圧室２０Ａ内を勢いよく通過することにより低圧室２０Ａ内は真空状態となる。これによって、スチームトラップ１５で凝縮液化されたドレン水はドレン配管１５Ａを介して復入水口２０から低圧室２０Ａ内に吸引される。そして、主入水口１８から流入した水と低圧室２０Ａ内に吸い込まれたドレン水とが放水口１９から放出されることとなる。尚、ノズル部２１Ａにて絞られた水を噴射させて低圧室２０Ａ内を勢いよく通過させることにより低圧室２０Ａ内を真空にする技術は従来より衆知の技術であるため詳細な説明を省略する。
【００２１】
前記ブースターポンプ１１の出口側の給水配管１１Ａは二つに分かれて分岐しており、分岐した一方の給水配管１１Ａは給水ポンプ１２に接続されると共に、他方の給水配管１１Ａには吸引攪拌装置１７側が順方向となる逆止弁２２を介して主入水口１８に接続されている。該逆止弁２２は、ブースターポンプ１１から吐出された吐出水が吸引攪拌装置１７方向に流れ、逆方向には流れないように構成されている。
【００２２】
逆止弁２２は、ブースターポンプ１１が停止した際ドレン配管１５Ａから温度の高いドレン水が直接給水ポンプ１２に供給されて、給水ポンプ１２が空回りをしないように設けられている。そして、給水タンク１０には水管３０を介して水道水を軟水にする軟水器（図示せず）に接続され、軟水器は水道管（図示せず）に接続されている。また、給水タンク１０内には図示しないが水位調整装置が設けられており、給水タンク１０内の水位が予め設定された水位より低下したならば軟水器から給水タンク１０内に軟水を供給し、水位が所定水位まで上昇したら補給水を停止する構成になっている。
【００２３】
そして、ボイラー１３が運転されると、予めブースターポンプ１１、給水ポンプ１２によってボイラー１３内に供給された水は、そこで加熱され高温の蒸気となって配管から熱交換器１４へ送られる。そこで、熱交換器１４で熱を奪われ仕事を行った蒸気は冷却して一部凝縮液化してスチームトラップ１５内に流入する。
【００２４】
一方、ブースターポンプ１１から吐出された水の一部は分岐して給水配管１１Ａから逆止弁２２、ストップ弁２３を経て給水タンク１０内の吸引攪拌装置１７に流入する。吸引攪拌装置１７に流入した水はそこで絞られて低圧室２０Ａ内に噴射されることにより、低圧室２０Ａは真空状態になる。低圧室２０Ａ内が真空状態となるとスチームトラップ１５に貯留されたドレン水はドレン配管１５Ａから吸引攪拌装置１７に流入し、給水タンク１０内に回収される。
【００２５】
係る、ブースターポンプ１１は給水タンク１０内の水を吸引し、吸引攪拌装置１７の放水口１９から放出させることにより、給水タンク１０内の水は循環する。この循環が繰り返されることにより、給水タンク１０内下部の水は上部に供給され、給水タンク１０内の水は攪拌されることとなる。これにより、スチームトラップ１５に貯留された温度の高いドレン水が給水タンク１０内上部に回収された場合でも、給水タンク１０内の水全体の温度を略均一にすることができるようになる。
【００２６】
また、スチームトラップ１５に貯留された温度の高いドレン水を給水タンク１０内に回収することにより、給水タンク１０内の水の温度を暖め、ボイラー１３に給水しているので、ボイラー１３の大幅な燃費節約と、給水する水を大幅に節約することができるようになる。
【００２７】
このように、本発明の蒸気ボイラーシステムは、給水タンク１０内に吸引攪拌装置１７を設け、ブースターポンプ１１からの吐出水の一部を吸引攪拌装置１７から給水タンク１０内に吐出して吸引作用を生じさせ、この吸引攪拌装置１７の吸引作用によりスチームトラップ１５からのドレン水を給水タンク１０内に回収するようにしているので、従来のようにスチームトラップ１５の下流側にドレン回収ポンプを設けなくてもドレン水を給水タンク１０内に回収することができ、ドレン回収ポンプのメンテナンスも不要となる。これにより、部品点数を削減することができて蒸気ボイラーシステムの簡素化を図ることができ、極めて蒸気ボイラーシステムを廉価に製造することができるようになる。
【００２８】
特に、吸引攪拌装置１７を給水タンク１０内に内蔵しているので、従来のように給水タンク１０内に攪拌装置を設けなくても、ブースターポンプ１１で給水タンク１０内の水を循環させることができて、給水タンク１０内の水を攪拌することができる。これによ、給水タンク１０内の水全体の温度を略均一にすることができるようになると共に、１台のブースターポンプ１１で従来のドレン回収ポンプ及び攪拌装置を兼ねることができ、蒸気ボイラーシステムの大幅な低コスト化を図ることができるようになる。
【００２９】
また、ブースターポンプ１１と吸引攪拌装置１７間に、吸引攪拌装置１７側が順方向となる逆止弁２２を設けているので、スチームトラップ１５から回収された高温のドレン水が直接ブースターポンプ１１内に吸い込まれてしまうのを防止することができるようになる。これにより、給水タンク１０内の水を給水ポンプ１２にて吸水できないと言ったような不都合を確実に防止することができるようになる。
【００３０】
尚、実施例ではポンプをブースターポンプ１１とし、このブースターポンプ１１の下流側に接続した給水配管１１Ａを分岐し、分岐した給水配管１１Ａを吸引攪拌装置１７の主入水口１８に接続したが、吸引攪拌装置１７の主入水口１８を給水ポンプ１２の下流側に接続しても差し支えない。この場合、給水ポンプ１２の下流側の配管を分岐し、分岐した配管に逆止弁２２、ストップ弁２３を介して吸引攪拌装置１７の主入水口１８に接続すればよい。但し、この場合は、給水タンク１０とボイラー１３間の距離が短くブースターポンプ１１を設けてない場合であるものとする。
【００３１】
また、ブースターポンプ１１の下流側の給水配管１１Ａを分岐して、その分岐した給水配管１１Ａを吸引攪拌装置１７の主入水口１８に接続したが、吸引攪拌装置１７の接続はこれに限らず、給水タンク１０内に図示しない攪拌ポンプを設け、この攪拌ポンプの下流側に吸引攪拌装置１７の主入水口１８を接続するようにしても差し支えない。この場合、逆止弁２２、ストップ弁２３などが不要となり、コストを低減させることが可能となる。
【００３２】
また、蒸気ボイラーシステムで発生させた蒸気を熱交換器１４に使用したが、蒸気ボイラーシステムで発生させた蒸気は熱交換器１４だけでなく、食品加工、合成化学等のその他の産業分野の蒸気ボイラーシステムに本発明を適用しても差し支えない。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明によれば、蒸気ボイラーシステムは、給水タンクからポンプを介してボイラーに給水すると共に、当該ボイラーにて生成された蒸気を熱交換器に供給して利用し、該熱交換器からはスチームトラップを介して給水タンクにドレン水を回収するものであって、給水タンク内にインジェクション手段を設け、ポンプからの吐出水の一部をインジェクション手段から給水タンク内に吐出して吸引作用を生じさせると共に、当該吸引作用によりスチームトラップからのドレン水を給水タンク内に吸引するようにしているので、例えば従来のようにスチームトラップの下流側にドレン回収ポンプを設けなくてもドレン水を給水タンク内に回収することができ、ドレン回収ポンプのメンテナンスも不要となる。
【００３４】
これにより、蒸気ボイラーシステムを構成する部品点数を削減することができるようになると共に配管の施工が簡単になり、蒸気ボイラーシステム全体をコンパクトにすることができるようになる。従って、従来のようにドレン回収ポンプを設置するための格別な設置スペースが不要となり、空いた設置スペースを他に有効に利用することが可能となると共に、蒸気ボイラーシステムの簡素化を図ることができ、総じて、蒸気ボイラーシステムを極めて廉価に製造することができるようになるものである。
【００３５】
特に、インジェクション手段を給水タンク内に内蔵しているので、例えば従来のように給水タンク内に攪拌装置を設けなくても、ブースターポンプで給水タンク１０内の水を循環させることができて、給水タンク内の水を攪拌することが可能となる。これによ、給水タンク内の水全体の温度を略均一にすることができるようになると共に、１台のポンプで例えば従来のドレン回収ポンプ及び攪拌装置を兼ねることが可能となる。従って、蒸気ボイラーシステムの大幅な低コスト化を図ることができるようになるものである。
【００３６】
また、請求項２の発明によれば、上記に加えて、ポンプとインジェクション手段間に、当該インジェクション手段側が順方向となる逆止弁を設けているので、スチームトラップから回収された高温のドレン水が直接ポンプ内に吸い込まれてしまうのを防止することができるようになる。これにより、給水タンク内の水をポンプで吸水することができないと言ったような不都合を確実に防止することが可能となる。従って、給水タンクから常に好適な温度の水をボイラに給水することができるようになり、ボイラーの燃費節約と給水する水の節約を行うことができるようになるものである。
- 【公開番号】特開２００４−７７０５０（Ｐ２００４−７７０５０Ａ）
【公開日】平成１６年３月１１日（２００４．３．１１）
【発明の名称】蒸気ボイラーシステム
【発明者】
【氏名】新納 敏夫
【氏名】石川 美義
- 【出願番号】特願２００２−２３９３０７（Ｐ２００２−２３９３０７）
【出願日】平成１４年８月２０日（２００２．８．２０）
【出願人】
【識別番号】５９４０９４８０３
【氏名又は名称】岡田冷熱機工株式会社
- 【代理人】
【識別番号】１０００９８３６１
【弁理士】
【氏名又は名称】雨笠 敬
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