JPH024363Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は熱交換装置に関し、特にバーナの燃焼
排ガスとの間接熱交換により被加熱流体を加熱す
るようにした熱交換装置に関する。

従来では、燃焼排ガス流の途中に被加熱流体が
流通する伝熱管を配置し、伝熱管の管壁を介して
燃焼排ガスと被加熱流体との熱交換を達成してい
た。ところが、前記管壁と燃焼排ガスとの境膜伝
熱係数は比較的低いので、熱交換効率が優れてい
るとは言えなかつた。また伝熱管が局部的に過熱
されて焼損するおそれがあつた。

他の先行技術は、たとえば特開昭53−51550に
示されている排気利用ボイラである。この先行技
術では、外胴の上部に底板を設けて底板上にタン
クを形成し、この底板には多数の小孔を穿設し、
底板上に形成されたタンクには加熱すべき水を供
給する。水は、小孔から落下する。この外胴内
で、前記底板の下方には、バーナが収納された気
密の燃焼室が設けられ、燃焼室の上部には、底板
の下方で液位よりも上方で開口した排気筒が設け
られ、底板の近傍で底板の下方には排気口が形成
される。貯留されて燃焼室を浸漬する水は、ポン
プによつて底板上のタンクに循環される。

このような先行技術では、底板に穿設された小
孔から水が落下し、排気口からの燃焼ガスに接触
して加熱されるだけであるので、熱交換効率をさ
らに向上することが望まれる。

またこの先行技術では、底板に形成されている
小孔から下方に水が落下するだけであるので、そ
の水滴の粒径は大きく、または連続した流れとな
つており、したがつて燃焼ガスとの接触面積が小
さく、このことによつてもまた熱交換効率がさら
に向上することが望まれるところである。

さらにまたこの先行技術では、底板の小孔から
落下して加熱されて外胴に貯留される水の水面か
らは蒸発が生じ、したがつてその分だけ熱が持ち
去られることになる。したがつて、このことによ
つてまもた熱交換効率の向上が、もつと、望まれ
るところである。

本考案の目的は、熱交換効率を可及的に向上す
るとともに、焼損の恐れがないようにした熱交換
装置を提供することを目的とする。

本考案は、密閉ケーシング内の下部に、周縁部
とケーシング内面との間に流下間隙を形成して平
板状の蓋が設けられ、その蓋の下方には温水が貯
留される加熱槽が形成され、加熱槽内には被加熱
流体が流通する伝熱管を有する熱交換器が配置さ
れ、前記蓋よりも上方におけるケーシング内に
は、横方向に間隔をあけて配置され前記横方向に
沿つて交互にケーシング天井壁および蓋との間に
流通路を形成する複数の仕切板によつて、複数の
熱交換室が形成され、各熱交換室の上部には、ポ
ンプを備える循環管を介して前記加熱槽に連結さ
れ複数の噴霧ノズルを備えるヘツダが共通に設け
られ、噴霧ノズルは、ヘツダの上、下、および左
右の側部に形成されており、この噴霧ノズルから
被加熱流体が噴霧され、燃焼室を形成しかつ上部
には斜め下方に向けて開口した吹出し口を有する
燃焼器が前記横方向一方端の熱交換室内にに突入
して設けられ、前記燃焼室内には全一次空気式バ
ーナが内挿され、前記横方向他方端の熱交換室に
は排気管が接続されることを特徴とする熱交換装
置である。

好ましい実施態様では、前記燃焼器のケーシン
グから突出した部分の下部には燃焼室を大気に連
通する開口部が形成されることを特徴とする。

さらに好ましい実施態様では、前記加熱槽の下
部には、温水面よりも上方に延びる注水管が接続
され、その注水管の途中における前記加熱槽の温
水面に対応した位置にはオーバフロー管が接続さ
れることを特徴とする。

以下、図面によつて本考案の実施例を説明す
る。第１図は本考案の一実施例の全体縦断面図で
ある。この熱交換装置１において、燃焼室２で発
生した燃焼排ガスは、第１熱交換室３、第２熱交
換室４および第３熱交換室５を順次流過して排出
される。各熱交換室３，４，５においては、噴霧
ノズル６によつて微細な水滴が噴霧されており、
水滴は降下しながら燃焼排ガスとの接触によつて
加温され、加熱槽７に導入される。この加熱槽７
内において、熱交換器８内を流通する被加熱流体
たとえば水が間接加熱され、それによつて給湯や
暖房用の温水が得られる。

熱交換装置１の密閉ケーシング９は横方向に長
い函状であつて、ケーシング９内の下部には蓋１
０が固定的に設けられる。この蓋１０の周縁部と
ケーシング９の内面ととの間には、流下間隙１１
が形成される。またケーシング９内における蓋１
０の下方には加熱槽７が形成され、加熱槽７には
温水が貯留される。また加熱槽７内には伝熱管８
ａを有する熱交換器８が配置されており、この熱
交換器８の入口は図示しない水供給源に接続さ
れ、出口は給湯器や暖房器などに接続される。

ケーシング９内において、蓋１０よりも上方に
は、横方向に間隔をあけて複数（図示２つ）の仕
切板１２，１３が設けられる。これらの仕切板１
２，１３によつてケーシング９内の蓋１０よりも
上方には、複数（図示３つ）の第１、第２および
第３熱交換室３，４，５が形成される。しかも、
仕切板１２は蓋１０に立設されており、仕切板１
２の上端とケーシング天井壁９ａとの間には流通
路１４が形成される。また仕切板１３は前記天井
壁９ａから垂下されており、仕切板１３の下端と
蓋１０との間には、流通路１５が形成される。こ
のようにして第１熱交換室３および第２熱交換室
４は上方の流通路１４を介して相互に連通し、第
２熱交換室４および第３熱交換室５は下方の流通
路１５を介して相互に連通する。したがつて、燃
焼排ガスは、第１熱交換室３→第２熱交換室４→
第３熱交換室５へと上下にジグザグに流通する。

ケーシング９内の上部において、各熱交換室
３，４，５には共通のヘツダ１６が設けられ、こ
のヘツダ１６には、複数の噴霧ノズル６が、第２
図に明らかなようにヘツダ１６の上、下、および
左右の側部に形成される。ヘツダ１６には、ポン
プ１７を備える循環管１８の一端部が接続され
る。また循環管１８の他端部は加熱槽７に接続さ
れる。したがつてポンプ１７を駆動することによ
り、加熱槽７内の温水がヘツダ１６に供給され、
その温水が噴霧ノズル６により各熱交換室３，
４，５に噴霧される。

第２図は第１図の切断面線−から見た断面
図である。第１熱交換室３には燃焼室２を形成す
る燃焼器１９が設けられる。この燃焼器１９は、
第１熱交換室３内に突入される突入部２０と、ケ
ーシング９から外部に突出された突出部２１とか
ら成る。突入部２０は、上部が開放した断面略Ｕ
字状の箱体２２の上方を、カバー板２３および複
数の傾斜板２４で覆つて構成される。各傾斜板２
４は、箱体２２の両側部で外方に向うにつれて下
方に傾斜して上下に間隔をあけて設けられ、カバ
ー板２３は両側部の傾斜板２４の最上方を覆つて
設けられる。このようにしてカバー板２３および
傾斜板２４間、上下の傾斜板２４相互間、ならび
に箱体２２および傾斜板２４間には、斜め下方に
向けて開口した吹出し口２５がそれぞれ形成され
る。このような構成によれば、、燃焼室２内から
第１熱交換室３への燃焼排ガスの流通は許容され
るが、噴霧ノズル６からの水滴が燃焼室２内に侵
入することは阻止される。

突出部２１は密閉函状に構成されており、その
下部には燃焼室２を大気に連通するための開口部
２６が形成される。

燃焼器１９の燃焼室２内には、全一次空気式バ
ーナ２７が内挿される。この全一次空気式バーナ
２７は、耐熱材料から成る円筒の壁面に複数の火
炎孔２８を穿設して構成される。全一次空気式バ
ーナ２７には、破線矢符で示すようにガス燃焼と
燃焼用空気との混合ガスが供給される。この混合
ガスは各火炎孔２８から吹出されて燃焼し、それ
によつて各火炎孔２８において短い火炎が形成さ
れる。燃焼器１９内には点火器２９およびフレー
ムロツド３０が挿入される。

加熱槽７の下部には、加熱槽７内の温水面ｌよ
りも上方に延びる注水管３１が接続される。また
注水管３１の途中において前記温水面ｌに対応す
る位置には、オーバフロー管３２が接続される。

なお、第３熱交換室５には、排気管３３が接続
されており、この排気管３３は誘引送風機（図示
せず）に接続されるか、あるいは大気に開放され
る。

このように構成された熱交換装置１において、
被加熱流体を加熱するにあたつては、全一次空気
式バーナ２７を着火するとともに、ポンプ１７を
駆動して噴霧ノズル６６から水滴を噴霧する。燃
焼室２で発生した燃焼排ガスは、第１熱交換室３
→第２熱交換室４→第３熱交換室５と順次流過す
るが、その間に霧状となつた水滴に直接接触す
る。そのため水滴は直接接触により加熱される
が、霧状とされていることにより水滴の表面積は
大となつている。したがつて、燃焼排ガスと水滴
とが効率良く熱交換する。しかも燃焼排ガスは仕
切板１２，１３によつて上下にジグザグに流通す
るので水滴との接触時間が大となり、それによつ
ても熱交換効率が向上する。加熱された水滴は各
熱交換室３，４，５内を降下して流入間隙１１か
ら加熱槽７内に導かれ、このようにして加熱槽７
内の温水が加熱される。

加熱槽７内の熱交換器８に加熱すべき被加熱流
体を流通することにより、伝熱管８ａ内の被加熱
流体は加熱槽７内の温水と間接熱交換して加熱さ
れる。この際、伝熱管８ａの管壁と温水との境膜
伝熱係数は、ガスとの伝熱に比べて高いので、被
加熱流体は効率良く加熱される。また伝熱管８ａ
が高温度の燃焼排ガスに接触することがないの
で、伝熱管８ａが焼損するおそれはない。

噴霧ノズル６から噴霧される水滴の径および噴
霧量は、燃焼排ガスとの接触によつて蒸発してし
まわないように選ばなければならない。また燃焼
器１９の突入部２０の外表面を水滴によつて常に
濡れた状態にしておくことにより、突入部２０を
構成する材料を比較的低級の材料とすることが可
能であり、このことはまた仕切板１２，１３やケ
ーシング９についても同様である。

加熱槽７内に貯留された温水は、蓋１０によつ
て覆われているので、消火時において自然蒸発す
ることが極力防止される。また消火時において
は、各熱交換室３，４，５内が水蒸気で充満する
ことが予想される。しかし燃焼器１９に開口部２
６が設けられているので、排気管３３からの強制
誘引あるいは自然通風によつて開口部２６から大
気を吸引することにより、燃焼室２内に水蒸気が
侵入することが防止される。そのため、水蒸気が
全一次空気式バーナ２７の外表面に結露すること
が防止され、したがつて全一次空気式バーナ２７
の再着火が容易となる。

加熱槽７内には、温水面ｌの低下に応じて注水
管３１から注水されるが、温水面ｌを検出する液
面計（図示せず）を設け、温水面ｌが設定レベル
よりも低下したときに自動的に注水するように構
成してもよい。なお、燃焼排ガス中の水分が凝縮
して加熱槽７の温水量が増加するときには、オー
バフロー管３２からオーバフローするので、温水
面ｌは一定に保たれる。

なお、ケーシング９を横方向に長くして仕切板
１２，１３を省略することにより、燃焼排ガスと
水滴との接触時間を大とすることも考えられる
が、水滴が直ちに落下してしまうので熱交換効率
が劣り、したがつて得策とは言えない。

上述のごとく本考案によれば、熱交換効率が向
上するとともに、焼損のおそれがない熱交換装置
が得られる。しかも、加熱槽の上方を蓋で覆つた
ので、消火時における蒸発が極力抑えられ、水の
消費量が抑えられる。

特に本考案では、ケーシング９内には、複数の
仕切板１２，１３が設けられ、この仕切板１２，
１３は横方向（第１図の左右方向）に間隔をあけ
て配置され、前記横方向に沿つて交互にケーシン
グ天井壁および蓋との間に流通路を形成し、こう
して複数の熱交換室を形成している。したがつて
全一次空気式バーナからの燃焼ガスの経路が長く
なり、そのため被加熱流体との接触が良好にな
る。これによつて熱交換効率が向上される。この
バーナは、ケーシング９の横方向一方端（第１図
の右方端）の熱交換室に突入して設けられてお
り、横方向他方端（第１図の左方端）の熱交換室
には排気管３３が接続されており、燃焼ガスは仕
切板１２，１３によつて仕切られた複数の熱交換
室を上下にジグザグに通過する。

また本考案では、噴霧ノズルは、ヘツダの上、
下、および左右の側部に形成されており、しかも
この噴霧ノズルから被加熱流体が噴霧され、した
がつて被加熱流体は小滴で熱交換室に上方から供
給される。このことによつて燃焼ガスと被加熱流
体との接触面積を向上し、このことによつてもま
た熱交換効率の向上を図ることができる。

さらにまた本考案では、温水が貯留される加熱
槽上には蓋が設けられている。そのため貯留され
ている温水が蒸発することが可及的に抑制され
る。これによつて温水から熱が持ち去られること
を抑制することができる。このことによつてもま
た、熱交換効率の向上を図ることができる。この
ようにして本考案では、先行技術に比べて格段の
熱交換効率の向上を図ることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の全体縦断面図、第
２図は第１図の切断面線−から見た断面図で
ある。 １……熱交換装置、２……燃焼室、３……第１
熱交換室、４……第２熱交換室、５……第３熱交
換室、６……噴霧ノズル、７……加熱槽、８……
熱交換器、８ａ……伝熱管、９……ケーシング、
１０……蓋、１１……流下間隙、１２，１３……
仕切板、１４，１５……流通路、１６……ヘツ
ダ、１７……ポンプ、１８……循環管、１９……
燃焼器、２０……突入部、２１……突出部、２５
……吹出し口、２６……開口部、２７……全一次
空気式バーナ、３１……注水管、３２……オーバ
フロー管、３３……排気管。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 密閉ケーシング内の下部に、周縁部とケーシ
   ング内面との間に流下間隙を形成して平板状の
   蓋が設けられ、その蓋の下方には温水が貯留さ
   れる加熱槽が形成され、加熱槽内には被加熱流
   体が流通する伝熱管を有する熱交換器が配置さ
   れ、前記蓋よりも上方におけるケーシング内に
   は、横方向に間隔をあけて配置され前記横方向
   に沿つて交互にケーシング天井壁および蓋との
   間に流通路を形成する複数の仕切板によつて、
   複数の熱交換室が形成され、各熱交換室の上部
   には、ポンプを備える循環管を介して前記加熱
   槽に連結され複数の噴霧ノズルを備えるヘツダ
   が共通に設けられ、噴霧ノズルは、ヘツダの
   上、下、および左右の側部に形成されており、
   この噴霧ノズルから被加熱流体が噴霧され、燃
   焼室を形成しかつ上部には斜め下方に向けて開
   口した吹出し口を有する燃焼器が前記横方向一
   方端の熱交換室内に突入して設けられ、前記燃
   焼室内には全一次空気式バーナが内挿され、前
   記横方向他方端の熱交換室には排気管が接続さ
   れることを特徴とする熱交換装置。 (2) 前記燃焼器のケーシングから突出した部分の
   下部には燃焼室を大気に連通する開口部が形成
   されることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項記載の熱交換装置。 (3) 前記加熱槽の下部には、温水面よりも上方に
   延びる注水管が接続され、その注水管の途中に
   おける前記加熱槽の温水面に対応した位置には
   オーバフロー管が接続されることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項または第２項記
   載の熱交換装置。