(57)【要約】【課題】汎用の小型給水ポンプなどを使用でき、蒸発管などの耐久性に優れた蒸気発生装置に関する。【解決手段】水を蓄えるタンク２と、該タンク２の水を連続的に送り出す給水ポンプ３と、該給水ポンプ３から送り出された水を加熱する燃焼室Ｆを有する蒸気発生機４と、この蒸気発生機４から取り出された蒸気から水を取り除く汽水分離器５とを含む蒸気発生装置１であって、前記蒸気発生機４は、前記水が供給される水供給口１３ｉを有するヘッダー１３と、該ヘッダー１３に接続されかつ前記水を燃焼室Ｆの周囲で螺旋状に移動させる複数本の管１４の並列体である並列管群５とを含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を蓄えるタンクと、該タンクの水を送り出す給水ポンプと、該給水ポンプから送り出された水を加熱する燃焼室を有する蒸気発生機と、この蒸気発生機で得られた汽水混合物から水を取り除く汽水分離器とを含む蒸気発生装置であって、
前記蒸気発生機は、ヘッダーと、該ヘッダーに接続されかつ前記水を前記燃焼室の周囲で螺旋状に移動させる複数本の管の並列体である並列管群とを含むことを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項２】
前記蒸気発生機は、上下にのびる略円筒状のケーシングの内部に、上下にのびるヘッダーが配されるとともに、
前記並列管群の各管は、前記燃焼室を囲むように湾曲して水平にのびる平面視略Ｃ字状で上下に隔設され、しかも
各管は、前記ヘッダーの一側部に接続されかつ該ヘッダーから前記水又は汽水混合物を受け取る入口端と、前記ヘッダーの他側部に接続されかつ該ヘッダーに前記水又は汽水混合物を返す出口端とを具え、かつ
前記ヘッダーの内部には、前記各管の前記出口端を、上側又は下側の他の並列された複数本の管の入口端に案内する仕切部材を具える請求項１記載の蒸気発生装置。
【請求項３】
前記ヘッダーは、前記給水ポンプからの水が供給される水供給口を有する第１ヘッダーを有し、
前記水供給口は、前記第１ヘッダーの底部側に設けられることにより、前記水は、前記並列管群を通って加温されつつ上部側に移動するとともに、
前記第１ヘッダーの上部には、並列管群を通った温水から分離したガスをヘッダー外部に逃す脱気口と、ガスが脱気された温水を第１ヘッダー外部に排出する温水出口とを具える請求項１又は２記載の蒸気発生装置。
【請求項４】
前記第１ヘッダーの前記温水出口には、前記並列管群の内側を螺旋状に下降しながらのびるモノチューブが接続されてなる請求項３に記載の蒸気発生装置。
【請求項５】
前記モノチューブは、隣接するチューブ同士を溶接した接触巻構造を有することにより、前記燃焼室は、モノチューブで囲まれる高温領域と、前記モノチューブの外側かつ前記並列管群を加熱する低温領域とに区分される請求項４記載の蒸気発生装置。
【請求項６】
前記ヘッダーは、前記第１ヘッダーの下部側に配された第２ヘッダーを有し、
該第２ヘッダーは、前記モノチューブの下端が接続される汽水混合物入口と、前記並列管群で加熱された汽水混合物を前記汽水分離器に送る汽水混合物出口とを有する請求項５記載の蒸気発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気発生装置に関し、詳しくは汎用かつ小型の低圧給水ポンプなどを使用し蒸発管のキャビテーションエロージョン及び管内の腐食ガスによる腐食などを効果的に防止できる蒸気発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
多管式の蒸気発生機として貫流ボイラーが知られている（例えば下記特許文献１参照）。図９に略して示されるように、貫流ボイラーａは、燃焼室Ｆの周りに１本の管を螺旋状に周回させたいわゆるモノチューブ構造の蒸発管ｂが採用される。このようなモノチューブ構造の蒸発管ｂは、場合によっては、全長２００ｍ以上になることがあり、当然、圧力損失も大きくなる。従って、従来の貫流ボイラーａの蒸発管ｂに連続給水するためには、小容量でありながら高圧力のプランジャーポンプを使わざるを得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−２０５００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プランジャーポンプは、吐出圧力の激しい変化、即ち脈動が生じる。このため、給水時の脈動に起因して蒸発管ｂ内でキャビテーションが生じる。そして、このキャビテーションによって生じた気泡が、給水の圧力の急激な変化によって高速で崩壊ないし振動し、それに伴って発生する衝撃圧力が蒸発管ｂを早期に損傷ないし腐食させるいわゆるキャビテーションエロージョンを発生させるという問題があった。
【０００５】
本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、蒸気発生機に、水が供給される水供給口を有するヘッダーと、該ヘッダーに接続されかつ前記水を燃焼室の周囲で螺旋状に移動させる複数本の蒸発管の並列体である並列管群とを設けることを基本として、圧力損失を低減し、例えばプランジャーポンプ以外の小型かつ小出力の給水ポンプの使用を可能としてキャビテーションエロージョンといった損傷を長期に亘って防止しうる耐久性に優れた蒸気発生装置を提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、水を蓄えるタンクと、該タンクの水を送り出す給水ポンプと、該給水ポンプから送り出された水を加熱する燃焼室を有する蒸気発生機と、この蒸気発生機で得られた汽水混合物から水を取り除く汽水分離器とを含む蒸気発生装置であって、前記蒸気発生機は、ヘッダーと、該ヘッダーに接続されかつ前記水を前記燃焼室の周囲で螺旋状に移動させる複数本の管の並列体である並列管群とを含むことを特徴とする蒸気発生装置である。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記蒸気発生機は、上下にのびる略円筒状のケーシングの内部に、上下にのびるヘッダーが配されるとともに、前記並列管群の各管は、前記燃焼室を囲むように湾曲して水平にのびる平面視略Ｃ字状で上下に隔設され、しかも各管は、前記ヘッダーの一側部に接続されかつ該ヘッダーから前記水又は汽水混合物を受け取る入口端と、前記ヘッダーの他側部に接続されかつ該ヘッダーに前記水又は汽水混合物を返す出口端とを具え、かつ  前記ヘッダーの内部には、前記各管の前記出口端を、上側又は下側の他の並列された複数本の管の入口端に案内する仕切部材を具える請求項１記載の蒸気発生装置である。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、前記ヘッダーは、前記給水ポンプからの水が供給される水供給口を有する第１ヘッダーを有し、前記水供給口は、前記第１ヘッダーの底部側に設けられることにより、前記水は、前記並列管群を通って加温されつつ上部側に移動するとともに、前記第１ヘッダーの上部には、並列管群を通った温水から分離したガスをヘッダー外部に逃す脱気口と、ガスが脱気された温水を第１ヘッダー外部に排出する温水出口とを具える請求項１又は２記載の蒸気発生装置である。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記第１ヘッダーの前記温水出口には、前記並列管群の内側を螺旋状に下降しながらのびるモノチューブが接続されてなる請求項３に記載の蒸気発生装置である。
【００１０】
また請求項５記載の発明は、前記モノチューブは、隣接するチューブ同士を溶接した接触巻構造を有することにより、前記燃焼室は、モノチューブで囲まれる高温領域と、前記モノチューブの外側かつ前記並列管群を加熱する低温領域とに区分される請求項４記載の蒸気発生装置である。
【００１１】
また請求項６記載の発明は、前記ヘッダーは、前記第１ヘッダーの下部側に配された第２ヘッダーを有し、該第２ヘッダーは、前記モノチューブの下端が接続される汽水混合物入口と、前記並列管群で加熱された汽水混合物を前記汽水分離器に送る汽水混合物出口とを有する請求項５記載の蒸気発生装置である。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る蒸気発生装置では、水を蓄えるタンクと、該タンクの水を送り出す給水ポンプと、該給水ポンプから送り出された水を加熱する燃焼室を有する蒸気発生機と、この蒸気発生機で得られた汽水混合物から水を取り除く汽水分離器とを含むとともに、前記蒸気発生機は、水が供給される水供給口を有するヘッダーと、該ヘッダーに接続されかつ前記水を燃焼室の周囲で螺旋状に移動させる複数本の管の並列体である並列管群とを含む。
【００１３】
このように、給水ポンプからの水を、ヘッダーに供給し、そこから並列に接続された並列管群に流すことにより、伝熱管全体の圧力損失を、全体がモノチューブタイプからなる従来のものに比べて大幅に低減できる。従って、蒸気発生装置を構成する給水ポンプに、脈動の少ない小型かつ小出力の給水ポンプ、例えば汎用の渦巻き給水ポンプ等を利用でき、蒸発管のキャビテーションエロージョンや及び管内の腐食ガスによる腐食などを長期に亘って抑制できる。また、高圧のプランジャー給水ポンプの場合に必要となりがちな流量調節弁による給水量の制御等を不要にでき、構造を簡素化しうる。さらに、ヘッダーを介して水を並列された管に送ることができるため、各管での偏流を防止することもできる。
【００１４】
また、請求項２に係る発明では、並列管群の各蒸発管は、燃焼室を囲むように湾曲して水平にのびる平面視略Ｃ字状で上下に隔設される。しかも、ヘッダーの内部に仕切部材を配置することにより、簡単な構造でかつ安価に水を螺旋状に循環させる並列管群を構成できる。
【００１５】
また、請求項３に係る発明では、前記ヘッダーは、前記給水ポンプからの水が供給される水供給口を有する第１ヘッダーを有し、前記水供給口は、前記第１ヘッダーの底部側に設けられることにより、前記水は、前記並列管群を通って加温されつつ上部側に移動するとともに、前記第１ヘッダーの上部には、並列管群を通った温水から分離したガスをヘッダー外部に逃す脱気口と、ガスが脱気された温水を第１ヘッダー外部に排出する温水出口とを具える。従って、かかる発明によれば、第１ヘッダー及び並列管群が、給水された水を加温していわゆる節炭器として機能させ、効率の良い蒸気発生装置を提供できる。また、第１ヘッダー及びこれに接続されている並列管群は、水に溶存している酸素等の脱気をも行うことができる。従って、従来のように、蒸気発生機とは別に設けられていた脱気器や節炭器が不要となる。従って、脱気機能等を損なうことなしに装置全体を小型化できかつ安価に製造できる。
【００１６】
また請求項４記載の発明は、前記第１ヘッダーの前記温水出口には、前記並列管群の内側を螺旋状に下降しながらのびるモノチューブが接続されるため、第１ヘッダーで脱気すされた温水を燃焼室のより近くで効率良く加熱して蒸発させることができる。このように、本発明の蒸気発生装置では、一部にモノチューブを用いることもできる。
【００１７】
また請求項５記載の発明は、前記モノチューブは、隣接するチューブ同士を溶接した接触巻構造を有することにより、前記燃焼室は、モノチューブで囲まれる高温領域と、前記モノチューブの外側かつ前記並列管群を加熱する低温領域とに区分できる。従って、高温領域でモノチューブを効率よく加熱しうる。一方、第１ヘッダーの並列管群には、給水ポンプからの低温の水が供給されるため、低温領域においても十分にこの並列管群内を流れる水を加温でき、前述の脱気及び節炭機能を確保しうる。
【００１８】
また請求項６記載の発明は、前記ヘッダーは、前記第１ヘッダーの下部側に配された第２ヘッダーを有し、該第２ヘッダーは、前記モノチューブの下端が接続される汽水混合物入口と、前記並列管群で加熱された汽水混合物を前記汽水分離器に送る汽水混合物出口とを有する。従って、請求項６の発明によれば、第２ヘッダーに接続された並列管群は、モノチューブから送られる汽水混合物をさらに加熱する蒸発管として機能しうる。また、第２ヘッダーに接続された並列管群は、第１ヘッダー同様、汽水混合物を分割して流すことにより、流動損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態の蒸気発生装置の全体系統図である。
【図２】そのＡ−Ａ拡大断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図３のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】ヘッダーの部分斜視図である。
【図６】ヘッダーの上部の部分断面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の他の実施形態の並列管群を示す正面図、（ｂ）はそのＤ−Ｄ断面図である。
【図８】他の実施形態の蒸気発生装置の全体系統図である。
【図９】従来の貫流ボイラーの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態の蒸気発生装置１の全体系統図を示す。図において、蒸気発生装置１は、水を蓄えるタンク２と、該タンク２の水を送り出す給水ポンプ３と、該給水ポンプ３から送り出された水を加熱して蒸気を生成する蒸気発生機４と、この蒸気発生機４で得られた汽水混合物から飽和水を分離して取り除く汽水分離器５とを含んで構成される。
【００２１】
本実施形態において、前記タンク２には軟水が蓄えられる。該軟水は、タンクに付設された軟水化装置（図示省略）によって得られる。このような軟水は、蒸気発生機４の内部に配された蒸発管の内側面へのスケール付着を抑制するのに役立つ。
【００２２】
前記給水ポンプ３は、タンク２内の軟水を蒸気発生機４に連続して供給する。これにより、蒸気発生機４に水（又は加熱による汽水混合物）を強制的に循環させることができる。給水ポンプ３からは、例えば蒸気発生機４での水の蒸発量に基づいた量の水が蒸気発生機４に供給される。
【００２３】
本実施形態において、前記給水ポンプ３には、プランジャーポンプを使用する必要がなく、例えば汎用の渦巻きポンプ等が使用できる。これは、後述するが、並列された管１４からなる並列管群１５を用いたことによる圧力損失の低減によるものである。よって、本実施形態では、従来の貫流ボイラーのように、給水時の大きな圧力変動（脈動）が抑制され、安定した圧力で給水を行うことができる。また、これは、蒸気発生機４の蒸発管のキャビテーションエロージョンを防止するのにも役立つ。
【００２４】
前記蒸気発生機４は、例えば、立形の多管式の貫流ボイラーであって、本実施形態では、軸方向を垂直とした略円筒状で形成されている。
【００２５】
蒸気発生機４は、鋼板からなるケーシング７を有する。本実施形態のケーシング７は、最上部に配される上部風箱７ａと、最下部に配され床面に設置される底部７ｃと、これらの間を継ぐ略円筒状の本体部７ｂとの３分割構造をなす。ただし、ケーシング７の形状や分割構造は任意に変更できるのは言うまでもない。
【００２６】
前記ケーシング７の上部風箱７ａには、その中央部に、下方の燃焼室Ｆに向けて燃焼炎を吹き出すバーナーＢを含む燃焼装置が取り付けられる。また、バーナーＢの周囲には、燃焼室Ｆの上部を覆うようにロックウール等からなる断熱材ｆ１が配される。これにより、蒸気発生機４の運転時には、燃焼室Ｆは高温に保たれる。
【００２７】
図２には、図１のＡ−Ａ断面図が示される。図２に示されるように、前記ケーシング７の本体部７ｂの内側には、該本体部７ｂと略同心で略円筒状をなす外壁部８が固着される。
【００２８】
前記外壁部８は、底部７ｃの底板部７ｅまでのびている。これにより、ケーシング７内の内部には、外壁部８で囲まれて軸方向を上下とする略円筒状の燃焼室Ｆが区画される。
【００２９】
また、本実施形態では、外壁部８の外側に、該外壁部８の外面を覆うように内に寄せてロックウール等の断熱材ｆ２が配される。断熱材ｆ２とケーシング７の本体部７ｂとの間は、周方向にのびる空気室Ｒ１が形成された、空気断熱とされている。また、底板部７ｅの底部は、断熱材ｆ３で断熱されるとともに、さらにその下部側には空気室Ｒ２を利用した空気断熱がなされている。
【００３０】
燃焼室Ｆの底部に形成された前記空気室Ｒ２には、空気の入口Ｅが円周方向に例えば４ケ所設けられる。この入口Ｅから空気室Ｒ２に進入した空気は、断熱材ｆ３の下面を冷却した後、底板部７ｅに設けた透孔（図示せず）を通ってケーシング７の本体部７ｂの側面の空気室Ｒ１に立ち上り、ケーシング７の本体部７ｂを冷却しつつ上昇する。そして、最終的には、上部風箱７ａに流入し、燃焼用送風機（図示省略）に吸入されて燃料とともに燃焼に使用される。
【００３１】
さらに、蒸気発生機４には、ヘッダー１３と、該ヘッダー１３に接続された複数本の管１４の並列体である並列管群１５とを含む。また、並列管群１５の内側には、１本の管が螺旋状に下降しながらのびるモノチューブ３３が設けられている。
【００３２】
本実施形態のモノチューブ３３は、上下に隣接するチューブ同士を密に巻き付けかつ互いに溶接した接触巻構造を有する。また、モノチューブ３３の下端は、ケーシング７の底板部７ｅに達することなくその上部で終端している。
【００３３】
このようなモノチューブ３３は、燃焼室Ｆ内において、実質的に円筒状の仕切部材として機能する。これにより、燃焼室Ｆは、モノチューブ３３で囲まれる相対的に高温のガスが流される高温領域１０と、前記モノチューブ３３の外側かつ前記並列管群１４を加熱する相対的に低温の低温領域１１とに区分される。また、バーナーＢからモノチューブ３３内を通って下方に達した高温の燃焼ガスは、モノチューブ３３の下端と底板部７ｅとの隙間から前記低温領域１１に流れ込み、ケーシング７の本体部７ｂの上部に設けられたガス排気口１２から外部へと排出される。なお、低温領域１１は、高温領域１０に比して相対的に容積が小さく形成されるので、燃焼ガスの上昇流速を高め、並列管群１５と効率良く熱交換するのに役立つ。
【００３４】
前記ヘッダー１３は、図２〜５に示されるように、断面略矩形の角筒状をなし、前記外壁部８の一部を切り欠くことにより形成された縦空間に配置されて上下にのびている。また、本実施形態のヘッダー１３は、低温領域１１の円周方向を遮る向きにのびて互いに対向する第１の側壁部１３ａ、第２側壁部１３ｂと、それらの内周側を継ぐ第３側壁部１３ｃと、前記第１の側壁部１３ａ及び第２側壁部１３ｂの外周側を継ぐ第４側壁部１３ｄとを有し、上下端は閉塞されている。
【００３５】
また、本実施形態のヘッダー１３は、図１に示されるように、上部側の第１ヘッダー１３Ａと、その下部に設けられた第２ヘッダー１３Ｂとから構成され、全体としてケーシング７の本体部７ｂと略等しい長さで上下にのびている。
【００３６】
前記第１ヘッダー１３Ａには、図１、図３に示されるように、前記給水ポンプ３から軟水が供給される水供給口１３ｉが形成されている。前記水供給口１３ｉは、前記第１ヘッダーの底部側に設けられる。
【００３７】
また、前記管１４は、図２ないし３に示されるように、外壁部８の外側、即ち、低温領域１１を円周方向に湾曲してのびている。また、本実施形態の各管１４は、連続した円形ではなく、両端に、入口端１４ｉと、出口端１４ｏとを有して水平にのびる平面視略Ｃ字状をなす。そして、各管１４は、実施的に同一形状をなす複数本がヘッダー１３に上下に隔設されている。本実施形態では、上下に並ぶ６本の管１４が、同時に並列して水が流れる一つの並列管群１５として構成されている。
【００３８】
前記各管１４の入口端１４ｉとは、ヘッダー１３から水を受け取る開口を意味する。また、各管１４の出口端１４ｏとは、第１ヘッダー１３Ａに水を供給する開口を意味する。さらに、各管１４の入口端１４ｉは、第１ヘッダー１３Ａの第１側壁部１３ａを貫通してヘッダー内部で開口するように、第１側壁部１３ａに溶接にて固着されている。他方、各管１４の出口端１４ｏは、第１ヘッダー１３Ａの第２側壁部１３ｂを貫通してヘッダー内部で開口するように、第２側壁部１３ｂに溶接にて固着されている。
【００３９】
また、図３〜図５に良く表されるように、第１ヘッダー１３Ａには、仕切部材１７が設けられる。本実施形態の仕切部材１７は、第１ヘッダー１３Ａの第３側壁部１３ｃと第４側壁部１３ｄとの間に跨って配されており、上端が第１側壁部１３ａに固着されるとともに、下端が第２側壁部１３ｂに固着されている。つまり、仕切部材１７は、第１ヘッダー１３Ａ内で向き合う管１４の入口端１４ｉと出口端１４ｏとの間を仕切り、２つの水室に分離させている。
【００４０】
さらに具体的について述べると、本実施形態の仕切部材１７は、第１ヘッダー１３Ａの第１側壁部１３ａ及び第２側壁部１３ｂの略中間位置を上下にのびる中片１７ｂと、その上部に一体に連なって第１側壁部１３ａ側に斜めにのびかつ第１側壁部１３ａに溶接にて固着される上片１７ａと、前記中片１７ｂの下部に連なって第２側壁部１３ｂ側に斜めにのびかつ該第２側壁部１３ｂに溶接にて固着される下片１７ｃとを含んで構成されている。そして、本実施形態では、このような仕切部材１７が、並置された管１４の６本毎に隔設されている。
【００４１】
また、前記水供給口１３ｉは、図３に示されるように、最下部の仕切部材１７の第１側壁部１３ａ側の水室に接続されている。
【００４２】
従って、給水ポンプ３により、水供給口１３ｉに供給された軟水は、仕切部材１７によって最下部の６本の管１４からなる並列管群１５の各入口端１４ｉにそれぞれ並列入力され、燃焼室Ｆの低温領域１１（その中でも最も低温）で熱エネルギーを受けながらその周りをほぼ水平に１周する。しかる後、並列管群１５の各管１４の出口端１４ｏから再び第１ヘッダー１３Ａ内へと戻される。また、出口端１４ｏから第１ヘッダー１３Ａ内に戻された水は、仕切部材１７の第２側壁部１３ｂの面によって本実施形態では上部へと案内され、先の並列管群１５の上部に設けられた別の６本の並列管群１５の各管１４の入口端１４ｉへと順次供給される。
【００４３】
そして、本実施形態の蒸気発生機４では、上述のような作用を繰り返しながら、第１ヘッダー１３Ａの水供給口１３ｉに供給された水は、燃焼室Ｆの低温領域１１の最終段において熱エネルギーを受けながらその周囲を並列に螺旋状かつ上部側へと移動することができる。なお、給水された水は比較的低温であるあるため、第１ヘッダー１３Ａに接続された並列管群１５は、低温領域１１でも効果的に熱吸収をし、内部の水を十分に加熱することができる。
【００４４】
このような構成によれば、管全体をモノチューブタイプとしたものに比して大幅に圧力損失を低減できる。従って、前記のように、給水ポンプ３に、脈動の少ない小型かつ小出力の給水ポンプ、例えば汎用の渦巻き給水ポンプを利用し、管１４のキャビテーションエロージョンなどを長期に亘って抑制できる。また、ヘッダー１３を介して水を並列された蒸発管に送ることができるため、各管１４での偏流などを防止することもできる。
【００４５】
図６には、第１ヘッダー１３の上部側の部分断面図が示される。本実施形態の第１ヘッダー１３には、温水出口２５と、並列管群１５を通った汽水混合物中のガスをヘッダー外部に逃す脱気口１８とがその上部側に形成されている。
【００４６】
この実施形態では、第１ヘッダー１３Ａの上部に、ガイド片１９ないし２２によってジグザグ状の屈曲路２３が形成されている。そして、この屈曲路２３の下位側に温水出口２５が、また、屈曲路２３の上位側に脱気口１８がそれぞれ形成されている。
【００４７】
給水に含まれている溶存酸素及び腐食性ガスは、温度上昇に比例して許容濃度が減少する。通常、温度約１００℃で０に近くなるが、これを迅速に脱気して並列管群１５から追い出すことが重要になる。そのためには、本実施形態のように、第１ヘッダー１３Ａ内に上述のような屈曲路２３を設けて、前記モノチューブ３３に入る温水時（蒸気発生前）に完全に脱気することにより、高温領域１０で高温の燃焼ガスと接触するモノチューブ３３の腐食を防止するのが特に好ましい。
【００４８】
他方、屈曲路２３を通ったガスＧの一部乃至主要部は、温水出口２５よりも上部に設けられた脱気口１８からヘッダー１３の外部に案内される。即ち、温水は、第１ヘッダー１３Ａ内の前記屈曲路２３を通過する課程で、ガイド片１９ないし２２によってジグザグに方向変換し、その遠心力によって溶存したガスＧを脱気口１８より効率良く排出させることができる。従って、本実施形態では約９５〜１００℃程度の高温の温水のみを温水出口２５から排出できる。このように、本実施形態の第１ヘッダー１３Ａは、いわゆる脱気器及び節炭機の機能を兼備するものである。
【００４９】
なお、上述のようなガス抜きを作用を高めるために、上部側のガイド片２１及び／又は２２は、例えばガスＧが通過可能な多数の小孔が形成されたいわゆるパンチングメタル又は網板等から形成されるのが良い。また、前記脱気口１８には、図１に示されるように、空気のみを通過させる自動空気抜き弁２７を設けておくことが望ましい。
【００５０】
第１ヘッダー１３Ａの給水出口３７には、燃焼室Ｆ内を螺旋状に下降しながらのびる前記モノチューブ３３が接続されている。
【００５１】
前記モノチューブ３３は、例えばケーシング７の上部に吊り具４０を介して吊下げ保持される。従って、第１ヘッダー１３Ａを通り加熱かつ脱気された温水は、最も高温の燃焼ガスと接触するモノチューブ３３を通ってさらに加熱される。
【００５２】
モノチューブ３３は、燃焼室Ｆの燃焼ガスの放射熱及び燃焼室Ｆの下部でＵターンして上昇した燃焼ガスの流動による接触伝熱によって、効率良く熱を吸収する蒸発管となる。また、燃焼室Ｆ内は加圧燃焼とされるとともに、この最内側のモノチューブ３３は前述のように接触巻の螺旋管とされる。これにより、燃焼ガスは、低温領域１１側（煙道側）に漏れない構造としている。従って、バーナーＢからの高温の燃焼ガスは、その全量が底板部７ｅまで到達して低温領域１１へとＵターンし、モノチューブ３３に効率良く接触して該モノチューブ３３によって熱吸収される。モノチューブ３３内では、温水の一部は蒸気化して汽水混合物となる。
【００５３】
なお、もし、燃焼ガスがモノチューブ３３間から漏れた場合、モノチューブ３３は熱を十分に吸収できなくなり、かつ、排ガス温度が高くなるなど効率を低下させるため、好ましくない。従って、本実施形態では、モノチューブ３３の隣接する管間は、ガスがショートパスしないように、例えば螺旋状に沿ったシール溶接とされる。
【００５４】
前記モノチューブ３３の下端は、第２ヘッダー１３Ｂの低位側に設けられた第２の汽水混合物口３４に接続されている。従って、モノチューブ３３によって得られた汽水混合物は、第１ヘッダー１３Ａの下側に設けられた第２ヘッダー１３Ｂの低位側に供給される。なお第２ヘッダー１３Ｂも第１ヘッダー１３Ａと同様の構造を具える。
【００５５】
この汽水混合物は、第２ヘッダー１３Ｂに接続された並列管群１５で最終加熱されて乾き度を高めつつ、上位側へと流れ、第２ヘッダー１３Ｂの上位側に設けられた第２汽水混合物出口３８から外部の汽水分離器５へと供給される。
【００５６】
図１に示した汽水分離器５は、例えばサイクロン式であって、蒸気発生機４で得られた汽水混合物を旋回させ、水分と蒸気とに分離させる。そして、蒸気は、内筒を上昇して主蒸気弁２９からユーザーに供給しうる。また、汽水分離器５で分離された水分（飽和水）は、スチームトラップ３０によってタンク２内へと戻される。従って、タンク２の温度は、飽和水量によって上昇する。
【００５７】
また、汽水分離器５の底部には、給水エゼクタ３１が接続される。この給水エゼクタ３１は、給水ポンプ３の流動圧力によって飽和水を誘導し、給水とともに蒸気発生機４へ給水する。このような給水方法によって、スチームトラップ３０からの還流量を絞り、高温の給水を蒸気発生機４に供給することができる。これは、給水ポンプ３の入口温度の低下と併せて、給水ポンプ３の給水量の小量化と吸い込み能力ＮＰＳＨ（Net Positive Suction Head）の向上を図ることができ、省エネ及び省力化を図るのに有効である。
【００５８】
以上のように構成された蒸気発生装置１では、ヘッダー１３に接続された並列管群１５と、モノチューブ３３とを組み合わせたことにより、燃焼室Ｆの燃焼ガスを効率的に使用できる。即ち、高温領域１０ではモノチューブ３３で燃焼ガスの温度を下げ、その後、低温領域１１側では並列管群１５で燃焼ガスの温度を下げることができる点で好ましい。
【００５９】
図７（ａ）、（ｂ）には、本発明の他の実施形態が示される。
この実施形態では、５本の管１４を１セットとして並列管群１５を構成している。また、並列管群１５を構成する各管１４も、平面視略Ｃ字状をなすが、この例では、外径Ｄ２が小さい第１管１４Ｓと、外径Ｄ１が大きい第２管１４Ｌとを交互に上下に並べて構成されている。このように、第１管１４Ｓと第２管１４Ｌとを千鳥状に配置することにより、管数を増し伝熱面積を多くすることができる。従って、このような構成は、蒸発量が大きい大型の蒸気発生器に好適に利用できる。また、千鳥状に管１４を配置することにより、ヘッダー１３への溶接が容易となり、生産性も向上する。
【００６０】
図８には、さらに本発明の他の実施形態が示される。
この実施形態の蒸気発生機４では、図１の実施形態とはモノチューブ３３が設けられていない点で異なる。また、燃焼室Ｆを高温領域１０と低温領域１１とに区分する円筒状の内壁部９がモノチューブ３３の代わりに設けられている。
【００６１】
本実施形態では、第１ヘッダー１３Ａの低位側には水供給口１３ｉが、また上位側には第１給水出口３７がそれぞれ設けられる。そして、第１ヘッダー１３Ａの第１給水出口３７は、第２ヘッダー１３Ｂの上部側に設けられた第２の汽水混合物口３４に接続される。そして、第２ヘッダー１３Ｂの下部側に設けられた第２汽水混合物出口３８から汽水分離器へと送られる。このように、蒸気発生機４は、構造を簡素化することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１  蒸気発生装置
２  タンク
３  給水ポンプ
４  蒸気発生機
５  汽水分離器
１３  ヘッダー
１３Ａ  第１ヘッダー
１３Ｂ  第２ヘッダー
１３ｉ  水供給口
１４  管
１５  並列管群
１６  仕切部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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