JPH065122B2 - 蒸気式熱搬送手段に用いられる蒸気発生器 - Google Patents

蒸気式熱搬送手段に用いられる蒸気発生器

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JPH065122B2
JPH065122B2 JP59085537A JP8553784A JPH065122B2 JP H065122 B2 JPH065122 B2 JP H065122B2 JP 59085537 A JP59085537 A JP 59085537A JP 8553784 A JP8553784 A JP 8553784A JP H065122 B2 JPH065122 B2 JP H065122B2
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JP
Japan
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heat transfer
steam
steam generator
liquid
section
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JP59085537A
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敏明 大森
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Tokyo Gas Co Ltd
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Tokyo Gas Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 ・産業上の利用分野 本発明は、蒸気発生器により発生した飽和蒸気を蒸気管
を利用して放熱部まで導き、この放熱部で周囲の流体に
潜熱を与えて熱放出を行ない、凝縮した凝縮液を、一旦
貯液し、次に蒸気発生器の加熱を止めて蒸気発生器内を
真空状態に形成し、この真空作用を利用して前記凝縮液
を蒸気発生器内に還流させ、この繰り返しにより熱搬送
を行なう蒸気式搬送手段に用いられる蒸気発生器に関す
るものである。
・従来技術およびその問題点 従来一般に用いられている蒸気発生器はボイラー液面を
概略一定に保つように給水しながら蒸気を連続的に発生
するように設計されているが、発生した蒸気を放熱部に
搬送し、放熱部で潜熱を目的物に与えて凝縮した液を一
旦ためておき、蒸気発生器内の液量が減少した時に蒸気
の発生を停止し、蒸気発生器の内部に発生する真空によ
り放熱部に一旦ためられた凝縮液が蒸気発生器内に還流
して、液が満たされた後、再度蒸気を発生させることを
繰り返して熱エネルギを蒸気圧により目的地に搬送し、
次に蒸気発生器内に生ずる真空により凝縮液を蒸気発生
器内に還流させる方法(以下、間欠真空還液方法と呼
ぶ)に用いられる蒸気発生器は、蒸気発生器内の液量が
増減するために燃焼ガス流と液とが接する伝熱面積が変
化するという一般のボイラにはない現象が生ずる。
間欠真空還液方法に用いられる蒸気発生器として第1図
に示すようなやかん型のものが容易に考えられるが、熱
効率がたかだか50%程度と低くランニングコストの点
から問題がある。効率増加を図るために第2図に示すよ
うに蒸気発生器の底面06とバーナ04とで形成される
空間を燃焼室05とし、底面06を火炎から伝熱される
一次伝熱面として作用させ、また蒸気発生器の中心部に
設けた煙道010を燃焼ガスが通過する間に煙道壁07
を二次伝熱面として作用させるようにすると、満液状態
の時には高熱効率で飽和蒸気を発生するが、液量の減少
に伴ない液が接する伝熱面積が減少して、熱効率が低下
するばかりでなく、液との接触伝熱が行なわれない燃焼
ガス流の下流地点で、蒸気発生器自体が過熱されるため
に、バーナ04への燃料供給を停止しても蒸気発生器が
容易には冷却されず、真空発生が遅れて凝縮液の還流時
間が長くなるという大きな欠点があり、又、耐久性の点
からも問題がある。
・本発明の構成 本発明は上記欠点を除去するものであり、その構成は蒸
気発生器により発生した飽和蒸気を蒸気管を利用して放
熱部まで導き、この放熱部で周囲の流体に潜熱を与えて
熱放出を行ない、凝縮した凝縮液を、一旦貯液し、次に
蒸気発生器の加熱を止めて蒸気発生器内を真空状態に形
成し、この真空作用を利用して前記凝縮液を蒸気発生器
内に還流させ、この繰り返しにより熱搬送を行なう蒸気
式熱搬送手段に用いられる蒸気発生器において、燃料加
熱部の真上には一次伝熱部を形成し、更にこの一次伝熱
部の上に続いて燃焼ガスにより加熱される二次伝熱部を
形成すると共に二次伝熱部の上方に続いて一次伝熱部の
容積の10倍程度の容積をもつ液タンクを形成し、この
液タンクと一次伝熱部との間を降液管にて連結して成る
ものである。
上記のように構成すると、燃焼加熱部において発生した
燃焼熱の1/3〜1/2は一次伝熱部で吸収され、残り
は二次伝熱部で吸収される。この熱吸収により加熱され
た一、二次伝熱部内の熱媒は、飽和蒸気となって液タン
ク中に上昇し、更に蒸気管を通って放熱部に至り、ここ
で熱放出を行ない、凝縮する。凝縮した熱媒は一旦貯液
溜に溜めるか、給湯などの場合は給湯水の一部にする。
そして、加熱が継続し、飽和蒸気の発生が続いて蒸気発
生器内の液位が液タンクの底部に近くなると、加熱源を
止める。加熱源を止めると、一、二次伝熱部内には熱媒
が入っているが液タンク内の空間に残留していた飽和蒸
気は急激に器壁を介して冷却されることにより凝縮し、
液タンク内に真空がつくられる。この真空作用で先ほど
凝縮した熱媒は液タンク内に還流される。この繰り返し
により熱搬送が行なわれるものである。
なお、上記構成において、液タンク内と一、二次伝熱部
内の容量比は10:1程度が好ましいが、この比率は大
きさ等との関係からあまり接近しない方がよい。
・実施例 第3図は本発明の一実施例を示すものである。符号の1
はバーナ、3は一次伝熱部、2は前記バーナ1、一次伝
熱部3との間に設けられた燃焼室、9は燃焼排ガスの流
れる煙道でありその内部にはフィン8が取付けられてい
る。6は液タンクであり、前記一次伝熱部3との間は二
次伝熱部4と降液管5により連結されている。7は蒸気
出口である。
次に上記実施例の動作について説明する。
最初蒸気発生器の内部は液で満たされている。バーナ1
に燃料を供給すると燃料は燃焼室1で燃焼し、燃焼熱の
1/3〜1/2が一次伝熱部3において流体に伝熱され
る。燃焼ガスは燃焼室2の中心部より立ち上がった煙道
9に入り、周囲大気との比重量差に基づく浮力を受けて
上昇する。煙道9の二次伝熱部4を構成する部分にはフ
ィン8が取付けられており、煙道入口にて保有している
燃焼ガスの熱エネルギの1/2〜2/3を二次伝熱部4
内の流体に伝える。
流体は液が液タンク6に存在する限り液相で降液管5を
降下し、一次伝熱部で一部が気化して蒸気に変わり、さ
らに二次伝熱部で加熱されることにより気相の体積割合
(ボイド率)を高めて二次伝熱部内を液タンク6に向っ
て上昇する。流体の循環は降液管5と二次伝熱部4内の
流体の比重量差に基づいて起こるものであり、それらの
高さhと二次伝熱管4内の流体のボイド率とによりその
循環力が決まる。すなわち、hが大きければ降液管5と
二次伝熱部4内部の流体の重量差が増大して循環力が高
まり、また、バーナ1の燃焼量が増えると流体の蒸発が
促進されるためにボイド率が大きくなり、循環力が強ま
る。
蒸気割合の高まった二次伝熱部内の上昇流は液タンク6
に排出され、気液分離後、蒸気が蒸気出口7より図外の
蒸気導管で接続された放熱部に蒸気圧で搬送され凝縮潜
熱で与えた後、図外の凝縮液溜に一旦ためられる。
液タンク6と一次伝熱部3との容量比は10:1程度に
設計され、煙道9に接する液タンク6の内壁は高速で流
動する流体によって液膜が保持されるので器体が過熱さ
れることなく液タンク6内の液のほぼ全量が蒸気化して
排出されるまで安定的に飽和蒸気を発生することができ
る。
蒸気発生器の液タンク6内の液が蒸発してしまった時に
バーナ1を停止すると蒸気発生が止み、次に器壁が冷え
て内部に真空が生じて前記凝縮液溜に一旦ためられた作
動液が蒸気導管を通って蒸気発生器内を還流する。液タ
ンク6が液で満たされた後にバーナ1を着火すれば蒸気
の発生が再開する。このようにして蒸気の発生、搬送、
放熱、貯液、真空発生、還流という一連の動作を繰り返
して熱エネルギを蒸気の形で目的地に搬送する。
本実施例においては液タンクと伝熱部とを分け、これら
の間を流体が循環するような構成としたために蒸気発生
器の器体が過熱されることなく、蒸気発生器の全液量の
90%程度まで蒸気化して排出させることが可能とな
り、熱効率の向上も図れた。
第5図は前記第一の実施例の主要構成部の配置を変え
て、個々に分離可能としたものである。符号の11はバ
ーナ、12は燃焼室、13は周囲にフィンが取付けられ
た一次伝熱部、14は周囲に縦フィン18が取付けられ
た二次伝熱部であり、前記一次伝熱部13の出口と液タ
ンク16上部との間に設置されている。15は液タンク
16と前記一次伝熱部13とを接続する降液管であり、
17は液タンク16の頂部に設けられた蒸気出口であ
る。19は一次伝熱部を通過した燃焼ガスが二次伝熱部
を経て外部に排出するように設けた煙道である。
第2の実施例の動作は第1の実施例の動作と同じであ
り、一次伝熱部で流体の一部が蒸発し、次いで二次伝熱
部において流体のボイド率が増加することにより発生す
る、降液管15と二次伝熱部として作用する垂直管14
の内部流体の重量差に基づいて流体の循環が行なわれる
ものである。
また、第6図に示す第3の実施例は一次伝熱部23を縦
管の最下部に設け、これに合わせてバーナを横向きに燃
焼させるようにしたものである。
第2、第3の実施例においては、蒸気発生器の主要構成
部が分離されて配設されているために蒸気発生器の分解
掃除が容易となる。
・本発明の効果 本発明の上記のような構成であり、以下に示す効果が得
られるものである。
燃焼ガスと蒸気発生器内流体とが接触する伝熱面積を
大きくすることができるので熱効率が増加する。
熱媒が蒸気発生器の伝熱部を高速で流動するために熱
伝達率が増加する。
一次および二次伝熱部において、燃焼熱の80%程度
が流体に伝えられ、かつ液タンク内は流体の高速流動の
ために液膜が保持されているので蒸気発生器体が過熱さ
れることがなく、従って飽和蒸気を安定して発生するこ
とができる。
液タンクは加熱停止により急激に冷却するので、短時
間に真空となり、還液時間が短縮する。
【図面の簡単な説明】
第1図は一般的な蒸気発生器の断面図、第2図は一次と
二次の伝熱面を有する蒸気発生器の断面図、第3図は本
発明に係る蒸気発生器の一実施例を示す断面図、第4図
はA−A線断面図、第5、6図は他の実施例図である。 1……バーナ、2……燃焼室、3……一次伝熱部、4…
…二次伝熱部、5……降液管、6……液タンク、7……
蒸気出口、8……フィン、9……煙道。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】蒸気発生器により発生した飽和蒸気を蒸気
    管を利用して放熱部まで導き、この放熱部で周囲の流体
    に潜熱を与えて熱放出を行ない、凝縮した凝縮液を、一
    旦貯液し、次に蒸気発生器の加熱を止めて蒸気発生器内
    を真空状態に形成し、この真空作用を利用して前記凝縮
    液を蒸気発生器内に還流させ、この繰り返しにより熱搬
    送を行なう蒸気式熱搬送手段に用いられる蒸気発生器に
    おいて、燃焼加熱部の真上には一次伝熱部を形成し、更
    にこの一次伝熱部の上に続いて燃焼ガスにより加熱され
    る二次伝熱部を形成すると共に二次伝熱部の上方に続い
    て一次伝熱部の容積の10倍程度の容積をもつ液タンク
    を形成し、この液タンクと一次伝熱部との間を降液管に
    て連結して成る蒸気式熱搬送手段に用いられる蒸気発生
    器。
JP59085537A 1984-04-27 1984-04-27 蒸気式熱搬送手段に用いられる蒸気発生器 Expired - Lifetime JPH065122B2 (ja)

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JPS60228802A JPS60228802A (ja) 1985-11-14
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JP2727278B2 (ja) * 1992-06-30 1998-03-11 東京瓦斯株式会社 吸収冷凍機用発生器

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6312292Y2 (ja) * 1980-06-30 1988-04-08

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