JPH04268163A - 熱交換装置 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、石油ボイラー等に使用
される熱交換装置に関し、特に缶体内に形成した燃焼室
へ灯油等の液体燃料を噴出して燃焼させるバーナを備え
てなる熱交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の熱交換装置は、例えば、
特公昭６３−２６８２８号公報に開示されているように
、缶体内に形成した燃焼室に灯油等の液体燃料を噴出し
、この噴出した微粒子状の生燃料を直接燃焼させるガン
タイプバーナ等のバーナを、缶体の側部に備えている。 このバーナは、送風機より送り出された空気と、電磁ポ
ンプで加圧されて噴出ノズルから噴出された微粒子状の
生燃料との混合気を、点火プラグの放電火花にて着火し
、燃焼させるため、即点火が可能で点火待ち時間を要し
ないばかりでなく、高カロリー燃焼が可能である利点が
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来装置のものでは、冬季等における外気温の低下や
高地での使用等による酸素濃度の変化で、着火性が悪く
なり、混合気が燃焼しきれずに一酸化炭素やカーボンの
発生量が所定値以上に増加する欠点があった。特に、カ
ーボンは熱伝達面に付着して熱交換効率を低下させるも
のである。

【０００４】また、最近では、ガンタイプバーナの燃料
噴出方向の前方に気化促進装置を設けて、生燃料の一部
を気化させるようにしたバーナが開発されているが、こ
のものでは、構造が複雑化してコストアップを招くばか
りでなく、バーナの保守点検も繁雑になる欠点があった
。

【０００５】本発明は上述の実情に鑑みてなされたもの
であり、構造の複雑化を招くことなく、一酸化炭素、カ
ーボン等の発生を抑制できる熱交換装置の提供を目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、缶体と、この
缶体内に形成された燃焼室と、この燃焼室の底部に配さ
れた耐火性断熱材と、この耐火性断熱材と略平行に設け
られ、かつ、燃焼室に液体燃料を噴出して燃焼させるバ
ーナとを備えた熱交換装置において、前記耐火性断熱材
の表面温度が、バーナからの未燃燃料を再燃焼させる温
度になるように、バーナの取付位置が設定されている構
成である。

【０００７】

【作用】このように、耐火性断熱材と略平行に設けられ
たバーナの取付位置を、耐火性断熱材の表面温度が、バ
ーナからの未燃燃料を再燃焼させる温度になるように設
定したため、燃焼室の底部に配した耐火性断熱材はバー
ナの火炎で高温に維持される。そのため、バーナからの
未燃燃料は、高温に維持された耐火性断熱材の熱を受け
て再燃焼し、燃焼が促進され、構造が複雑にならずに一
酸化炭素、カーボン等の発生を抑制できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の熱交換装置を石油ボイラーに
適用した一実施例について図１ないし図３の図面を参照
して説明する。図１及び図２において、１は石油ボイラ
ーの缶体であり、この缶体１内には燃焼室２が形成され
るとともに、燃焼室２の周側部及び上部には水室３が形
成されている。前記水室３は連続波状のビード加工が施
された内胴４、外胴５、底板６、上板７及び水室３を貫
通する複数本（実施例では１８本）のパイプ状の煙管８
，８等から構成されるとともに、前記燃焼室２は内胴４
の内側に形成されている。

【０００９】前記煙管８，８は、下端が内胴４の上面部
に、かつ、上端が上板７にそれぞれ接続され、また、こ
れら煙管８，８内にはそれぞれバッフル板９，９が挿入
されている。１０は前記燃焼室２の底部に配された耐火
性断熱材であり、この耐火性断熱材１０はセラミックフ
ァイバーを主成分として作られ、内胴４の下端部と底板
６によって挟み持たれた状態で底板６上に付設されてい
る。

【００１０】前記缶体１の上部には消音装置１１が設け
られており、この消音装置１１は下面を開口したケース
１２と、略中央部に絞り筒１３を貫通保持してなり、ケ
ース１２内の中間部に配された平板状の仕切り板１４と
、この仕切り板１４に保持されるとともに絞り筒１３と
間隔を存し、かつ、絞り筒１３と対向してその上下にそ
れぞれ配置された複数の邪魔板１５，１６と、ケース１
２の上面部略中央部分に貫通状態で固定された排気筒１
７と、グラスウール等の消音材１８，１９とから構成さ
れている。

【００１１】前記ケース１２内には、仕切り板１４によ
って上下２段の排気ガス集合室２０，２１が形成され、
これら排気ガス集合室２０，２１の周壁となるケース１
２内面及び仕切り板１４の下面には、それぞれ前記した
消音材１８，１９が添設されている。２２は内胴４の周
壁と対向するように水室３の中間高さ位置に接続した給
水管、２３は水室３の上部に接続した給湯管、２４は水
室３の下端部に設けた排水口である。

【００１２】２５は前記耐火性断熱材１０と略平行に設
けられたガンタイプバーナであり、このバーナ２５は前
記燃焼室２に電磁ポンプ（図示せず）によって加圧され
た液体燃料を、図１中の一点鎖線アで示すように噴出ノ
ズル２６から末広がり状に噴出するとともに、送風機２
７からバーナ外筒２８内へ送り込まれた燃焼空気を噴出
燃料の周囲から噴出し、点火プラグ２９の火花で着火し
、燃焼室２内に火炎Ｆを形成して燃焼する。

【００１３】また、上述のバーナ２５は耐火性断熱材１
０の表面温度がバーナ２５からの未燃燃料を再燃焼させ
る温度（自然発火温度）に維持されるようにその取付位
置が設定されている。即ち、噴出ノズル２６の中心線イ
と前記耐火性断熱材１０との距離ａを約５０〜８０ｍｍ
（実施例では約６０ｍｍ）に設定している。

【００１４】図２中の３０は天板３１、側板３２及び置
台３３等によって構成された石油ボイラーの外装体であ
り、前記缶体１は置台３３上に固定されて外装体３０内
に収容されている。

【００１５】上記構成において、バーナ２５が燃焼を開
始すると、図２に示すように燃焼室２の内底部付近に火
炎Ｆが形成され、その燃焼ガスは燃焼室２を上昇しなが
ら内胴４を加熱した後、煙管８，８を通り、水室３に貯
溜された水と熱交換して、その水を加熱する。そして、
煙管８，８から流出した燃焼排ガスは、消音装置１１内
を通過する際に燃焼振動音が減衰され、その後、排気筒
１７より排出される。

【００１６】本実施例によれば、前記バーナ２５の噴出
ノズル２６の中心線イと前記耐火性断熱材１０との距離
ａが約６０ｍｍに設定されているので、バーナ２５の燃
焼により耐火性断熱材１０の表面温度は約７００〜８０
０℃まで上昇し、その高温状態が維持され、図１に示す
ように、耐火性断熱材１０の輻射熱による再燃可能温度
領域ウが耐火性断熱材１０上に形成される。

【００１７】一般に、外気温がマイナス温度に低下して
、同体積当りの燃焼空気の酸素濃度が通常温度（約２０
℃）よりも増加した場合には、過剰空気となって燃料の
着火性が悪くなり、特に粒子径の大きな飛散燃料の一部
は燃焼しきれず、排ガス中の一酸化炭素やカーボン等の
発生量が大幅に増加する。

【００１８】ところで、本発明の石油ボイラーでは、粒
子径が大きく燃焼しきれない未燃燃料を、耐火性断熱材
１０の輻射熱による約６００〜８００℃の再燃可能温度
領域ウで再燃焼させることができるため、外気温がマイ
ナス温度に低下した場合でも、燃焼反応を促進でき、排
ガス中の一酸化炭素やカーボンの発生を抑制し、従来の
ようにバーナの燃料噴出方向の前方に気化促進装置を取
り付ける等の構造の複雑化を招くことなく、長期間にわ
たって高い熱交換効率を維持できるとともに、極力、清
浄な排ガスを排出できる。

【００１９】図３は、噴出ノズル２６の中心線イから耐
火性断熱材１０までの距離ａとバーナ２５の空燃比変化
幅の変化特性を示すものであり、この図から明らかなよ
うに、排ガス中のＣＯを２００ＰＰＭ以下、ＳＳＮｏ（
カーボン含有度数）を１以下の良好な基準燃焼状態を維
持するために、前述の距離ａが１１５ｍｍの時には、空
気量に対する燃料量をマイナス側に１４％、プラス側に
１８％しか変化させることができないのに対し、本実施
例のように前述の距離ａが６０ｍｍの時には、マイナス
側に１９％、プラス側には２５％も変化させることがで
きる。

【００２０】このことから、バーナ２５をできる限り耐
火性断熱材１０に近づけることにより、電磁ポンプの燃
料供給量のバラツキ、送風機２７の空気供給量のバラツ
キ、或いは給気温度の変化に対して、バーナの燃焼特性
を良好に保てるということがわかる。

【００２１】また、上述の実施例では、給水管２２を煙
管８，８の下端が結合された内胴４上面部よりも下の外
胴５に接続し、水室３へ供給される水がビード加工を施
した内胴４の周面に当るようにしているので、給水管の
出口より流出する水は内胴４の外周面に沿って拡散し、
そのため、水室３の湯温の均一化を促進でき、給水口近
傍に邪魔板等を設けることなく、出湯特性を高めること
ができるものである。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上のように構成された熱交換
装置であり、燃焼室底部の耐火性断熱材と略平行とした
バーナの取付位置を、耐火性断熱材の表面温度がバーナ
からの未燃燃料を再燃焼させる温度になるように設定し
たことにより、燃焼熱によって耐火性断熱材が高温に維
持され、この耐火性断熱材からの熱を利用して燃焼を促
進でき、構造の複雑化を招くことなく、長期間にわたり
高い熱交換効率を維持でき、極力、清浄な排ガスを排出
させることができるなど、安価で、かつ、燃焼安定性の
高い高性能な熱交換装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による熱交換装置の一実施例を示す石油
ボイラーの要部拡大断面図である。

【図２】同じく石油ボイラーの全体構成の断面図である
。

【図３】噴出ノズルの中心線から耐火性断熱材までの距
離とバーナの空燃比変化幅の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１　　缶体 ２　　燃焼室 １０　　耐火性断熱材 ２５　　バーナ（ガンタイプバーナ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　缶体と、この缶体内に形成された燃焼
   室と、この燃焼室の底部に配された耐火性断熱材と、こ
   の耐火性断熱材と略平行に設けられ、かつ、燃焼室に液
   体燃料を噴出して燃焼させるバーナとを備えた熱交換装
   置において、前記耐火性断熱材の表面温度が、バーナか
   らの未燃燃料を再燃焼させる温度になるように、バーナ
   の取付位置が設定されていることを特徴とする熱交換装
   置。