JPH0730882B2 - 蒸発器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外熱式の蒸発器に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蒸発器は、例えば特許第１４８８
５５号に示されているように、筒状の燃焼室内に円周上
に配置された内側のパイプ群と、この内側のパイプ群と
の間に燃焼ガスが通る空間をあけて同様に円周上に配置
された外側のパイプ群とを有し、また上記燃焼室の上、
下にはそれぞれヘッダが連設してあり、下部のヘッダに
給水してから燃焼室の内側のパイプ群の内側で燃焼ガス
を発生させることにより、パイプ群中の水を加熱するよ
うになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のものの熱の
移動は燃焼室の内部の内炎から内側のパイプ群への放射
伝熱が主となっている。燃焼ガス中のＮｏｘを低減する
ためには、内炎を形成しない燃焼が要求されるが、この
場合、内炎からの放射熱が期待できないので、熱のパイ
プへの移動量が少なくなるという不具合がある。これを
解決するためには、パイプ群中にバッフルプレートを配
設して上記燃焼ガスをバッフルプレートにて仕切られた
通路を燃焼ガスを通せばよいが、上記従来の蒸発器のも
のにあってはバッフルプレートを入れることができなか
った。

【０００４】本発明は上記のことにかんがみなされたも
ので、熱効率、伝熱効率がよく、しかも小形に構成でき
るようにした蒸発器を提供することを目的とするもので
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る蒸発器は、下端を閉じ、上方を開放す
ると共に、側壁の上下に開口部を設けた外筒１と、この
外筒１の上端を閉じる第１チューブシート６と、開放端
を第１チューブシート６に貫通固着されて外筒１内に位
置する複数本の有底の第１チューブ７と、第１チューブ
シート６の上方に離間し、かつ上記第１チューブ７の開
放部全体をカバーする第２チューブシート１１と、上端
を上記第２チューブシート１１に貫通固着されて上記各
第１チューブ７内に挿入され、下端を第１チューブ７の
底部に対向した両端を開放した複数本の第２チューブ１
２と、下端を上記第２チューブシート１１に貫通固着
し、上端に気液分離器１４を設けた蒸気抜きパイプ１３
と、第２チューブシート１１の上方をカバーし、かつ蒸
気取出しパイプ１５ａを有する蓋体１５と、外筒１内に
位置して上記第１チューブ７が貫挿されて設けられ、外
筒１の上下の開口間を迷路構成とするバッフルプレート
２３ａ〜２３ｇとからなり、また上記第２チューブシー
ト１１の上側に液流入口２２を設けた構成となってい
る。

【０００６】

【作 用】外筒１の下側の開口部から流入した高温の
燃焼ガスはバッフルプレート２３ａ〜２３ｇによる迷路
によって外筒１内を長い距離にわたって、しかも高速度
で流れる。また第１チューブ７内の液体は、気液混合状
態となって早い速度で上昇し、また第１・第２チューブ
７，１２の間にサーモサイホン作用が働き、これにより
液体の循環が促進される。第２チューブシート１１の下
側から上昇してきた気液混合状態の蒸気から液体が分離
される。

【０００７】

【実 施 例】本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。図中１は上方を開放し、かつこの開放端にフランジ
２を固着した有底の外筒であり、この外筒１の底部に近
い側壁に入口３が、また開放端に近い側壁に出口４が設
けてある。またこの外筒１の側壁の全体及び入口、出口
３，４の筒部は中空に構成されていてこの側壁内にジャ
ケット５が設けてある。６は外筒１のフランジ２に気密
状に固着されて外筒１の開放端を閉じる第１チューブシ
ートであり、この第１チューブシート６に、一端を開放
した有底の複数本の第１チューブ７が、それぞれの開放
端側を気密状に貫通固着して設けてある。この各第１チ
ューブ７は上記第１チューブシート６をフランジ２に固
着することにより、外筒１内に、直角方向に隙間を有し
て挿入されるようになっている。

【０００８】上記第１チューブシート６の上面には上記
外筒１と略同径の補助筒８が外筒１と同心状に固着して
ある。この補助筒８は上端が開放され、かつこの開放端
にフランジ９が固着してある。またこの補助筒８の内面
にはリング状の支持台１０が固着されている。

【０００９】１１は上記補助筒８の支持台１０に支持さ
れる第２チューブシートである。この第２チューブシー
ト１１には上記支持台１０に支持された状態で上記第１
チューブシート６に固着された各第１チューブ７内に挿
入される複数本の第２チューブ１２の一端部が固着され
ている。この第２チューブ１２の下端は第１チューブ７
の底部に開放され、上端は第２チューブシート１１の上
側に開放されている。またこの第２チューブ１２は第１
チューブ７より十分小径となっており、両チューブ間に
ドーナツ状の空間が構成されるようになっている。上記
第２チューブシート１１には複数本の蒸気抜きパイプ１
３が下端を第２チューブシート１１の下側に開放して固
着してある。この各蒸気抜きパイプ１３の上端には山形
に形成され、かつ下側を開放した気液分離器１４が設け
てある。

【００１０】１５は上記補助筒８の上側を覆う蓋体であ
り、この蓋体１５は蒸気補助筒８のフランジ９に気密状
に固着されている。またこの蓋体１５の上部に蒸気取出
しパイプ１５ａが設けてある。

【００１１】上記外筒１のジャケット５の上下には出口
１６、入口１７が設けてあり、また補助筒８の側壁で、
かつ第２チューブシート１１の上下には同様に出口１
８、入口１９が設けてある。そして上記補助筒８側の出
口１８とジャケット５側の入口１７とが、またジャケッ
ト５側の出口１６と補助筒８側の入口１９とがそれぞれ
チューブ２０，２１にて接続されている。また上記補助
筒８の側壁で、かつこれに設けた出口１８より上側に液
流入口２２が設けてある。

【００１２】上記外筒１内には、外筒１の入口３から出
口４に至る迷路を構成する複数個のバッフルプレート２
３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ，２３
ｇがこの外筒１内に挿入される第１チューブ７を貫通さ
せて設けられている。各バッフルプレート２３ａ〜２３
ｇのうち、中間に位置するバッフルプレート２３ｂ〜２
３ｆはその一部に切欠き２４があり、かつこの切欠き２
４の位置を互いに反対側にずらせてあり、この切欠き２
４により上下方向に迷路が構成されている。一方上下両
端に位置するバッフルプレート２３ａ，２３ｇはその外
周の全縁が外筒１の内面に接触しており、かつ上記入口
３から出口４に至る通路の外側、すなわち、外筒１の入
口３より底側及び出口４より上側に位置されている。

【００１３】上記各バッフルプレート２３ａ〜２３ｇは
図３に示すようになっていて、基板２５と、この基板２
５を包む布２６とからなっている。上記基板２５には上
記第１チューブ７と連結棒２７が貫通する穴２８，２９
が上記両部材のそれぞれの径より大径にあけられてい
る。そしてこの基板２５を包む布２６は上記各穴２８，
２９及び外周縁で耳部３０を有して縫着してあり、この
各耳部３０が第１チューブ７、連結棒１５の外面、及び
外筒１の内面に弾性的に接触されるようになっている。
３１は上記各バッフルプレートの間に上記連結棒２７に
嵌合して介装されるスペーサである。上記連結棒２７の
一端は第１チューブシート６に固着した止め金３２にナ
ット３３にて固着されており、またこの連結棒２７の他
端には同様にナットが固着してあり、このナットにてバ
ッフルプレートが抜け出るのを防止している。

【００１４】上記バッフルプレート２３ａ〜２３ｇを構
成する基板２５、布２６、連結棒２７及びスペーサ３１
はそれぞれセラミックで構成されている。上記各バッフ
ルプレートの外縁で、外筒１の内面に接触する部分は上
記したように布２６による耳部３０にて弾性接触させて
もよいが、図４に示すように、炭化硅素繊維３４を布２
６で包んで構成した縁部材３５をバッフルプレートの縁
部に縫着し、この縁部材３５を外筒１の内面に接触させ
てもよい。

【００１５】上記構成において、蒸発させようとする液
体は補助筒８に設けた液流入口２２より供給し、常時第
２チューブシート１１の上側に少し溜る程度に入れる。
この状態で上記液体は、第１、第２チューブシート６，
１１の間、第１、第２チューブ７，１２及びシャケット
５内に充満される。上記状態で、加熱用の燃焼ガスを外
筒１の入口３より供給する。かくすると、燃焼ガスがバ
ッフルプレートによる迷路を通って出口４より排出する
間に外筒１の内面及び第１チューブ７の外面が加熱され
る。

【００１６】上記第１チューブ７の外側からの加熱によ
り液体は第１チューブ７の内面において気液混合状態と
なって順次上昇し、第１、第２チューブシート６，１１
の間より気液混合状態で蒸気抜きパイプ１３を通り、気
液分離器１４により液は第２チューブシート１１の上面
に、蒸気は蓋体１５内に抜け、さらにここから外部へ導
出される。

【００１７】上記第１チューブ７の内面部分の液体が気
液混合状態で上昇することにより、第１チューブ７と第
２チューブ１２との間でサーモサイホン作用が働き、第
２チューブシート１１の上側の液体が順次第１チューブ
７に供給される。上記サーモサイホン作用時において、
第１チューブ７の断面形状がドーナツ状でその断面積が
円形である場合より小さく、その容積が小さいことによ
り、この第１チューブ７内の液体の単位容積当たりの受
熱量が大きくなり、この部分での気化がはげしく行なわ
れる。このため第１チューブ７を上昇する気液混合体の
上昇速度は早く、従って第１チューブ７内での伝熱係数
が大きい。

【００１８】一方外筒１のジャケット５内の液体もその
内側から加熱されて、気液混合状態となって第１チュー
ブシート６の上側に上昇し、ここから気液混合状態で蒸
気抜きパイプ１３を通って抜け出される。なおこのジャ
ケット５はなくてもよい。

【００１９】第１チューブシート６と第２チューブシー
ト１１との間より蒸気が蒸気抜きパイプ１３を通って抜
け出る際に、この蒸気に混入した液体は気液分離器１４
にて分離され、液体は第２チューブシート１１上に落下
される。

【００２０】

【発明の効果】本発明は上記のようになるから、外筒１
の下側の開口部から流入した高温の燃焼ガスはバッフル
プレート２３ａ〜２３ｇによる迷路によって外筒１内を
長い距離にわたって、しかも高速度で通ることにより熱
効率がよい。また第１チューブ７内の液体は気液混合状
態となって早い速度で上昇することにより、この第１チ
ューブ７内での伝熱係数を大きくすることができる。さ
らに第１チューブ７内に第２チューブ１２を挿入し、こ
の第２チューブ１２の上端を液体供給側に開口したこと
により、上記第１、第２チューブ７，１２間にサーモサ
イホン作用が働き、液体の循環を特別の装置を用いるこ
となく良くすることができる。そしてさらに第２チュー
ブシート１１に設けた蒸気抜きパイプ１３の上端に気液
分離器１４を設けたことにより、第２チューブシート１
１の下側から上昇してきた気液混合状態の蒸気から液体
を効率よく分離でき、蓋体１５の蒸気取出しパイプ１５
ａよりは乾いた蒸気だけを取出すことができる。そして
上記作用効果を総合した結果、熱効率がよく、また小形
にした蒸発器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】要部を示す縦断正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。

【図３】バッフルプレートの構成を示す断面図である。

【図４】バッフルプレートの他の実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】１…外筒、５…ジャケット、６，１１…
チューブシート、７，１２…チューブ、１３…蒸気抜き
パイプ、１４…気液分離器、１５…蓋体、１６…蒸気取
出しパイプ、２３ａ〜２３ｇ…バッフルプレート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下端を閉じ、上方を開放すると共に、側
   壁の上下に開口部を設けた外筒１と、この外筒１の上端
   を閉じる第１チューブシート６と、開放端を第１チュー
   ブシート６に貫通固着されて外筒１内に位置する複数本
   の有底の第１チューブ７と、第１チューブシート６の上
   方に離間し、かつ上記第１チューブ７の開放部全体をカ
   バーする第２チューブシート１１と、上端を上記第２チ
   ューブシート１１に貫通固着されて上記各第１チューブ
   ７内に挿入され、下端を第１チューブ７の底部に対向し
   た両端を開放した複数本の第２チューブ１２と、下端を
   上記第２チューブシート１１に貫通固着し、上端に気液
   分離器１４を設けた蒸気抜きパイプ１３と、第２チュー
   ブシート１１の上方をカバーし、かつ蒸気取出しパイプ
   １５ａを有する蓋体１５と、外筒１内に位置して上記第
   １チューブ７が貫挿されて設けられ、外筒１の上下の開
   口間を迷路構成とするバッフルプレート２３ａ〜２３ｇ
   とからなり、また上記第２チューブシート１１の上側に
   液流入口２２を設けたことを特徴とする蒸発器。