JPH1026302A - 蒸気発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 設置面積が小さく且つ保有液量の少ない蒸気
発生装置を提供する。 【解決手段】 蒸気発生装置としての高温再生器は、外
筒１、内筒２、流路３、気液分離部９等を有する。内筒
２は、燃焼室４を形成する直管から成る下方部分２ａ、
蛇腹管から成る上方部分２ｂ等を有する。流路３には、
冷媒を吸収した吸収液が流される。 【効果】 放射伝熱面を形成する下方部分と接触伝熱面
を形成する上方部分とを直線状に立設するので、設置ス
ペースが最小になる。内外管の間を液流路にするので、
液保有量が少なく、装置の費用が低減される。蛇腹管部
分で熱交換が促進され、必要な蒸発量は確保される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼室で燃料を燃
焼させてその発生熱によって液体から蒸気を発生させる
蒸気発生装置に関し、例えば吸収冷暖房機や吸収冷温水
機等の吸収冷凍サイクルを用いた装置の再生器として好
都合に利用される。

【０００２】

【従来の技術】蒸気発生装置としては、従来から各種の
形式・構造のものが知られており、これらが目的とする
用途に適合するように選択され使用されている。例えば
吸収冷温水機の再生器としては、従来、構造が簡単で比
較的小容量の蒸気発生装置である炉筒煙管式再生器が使
用されていた。しかし、炉筒煙管式再生器は比較的大き
な設置スペースを必要とする。そのため、上記の再生器
のように、蒸気発生装置が機械装置の一部分として使用
される場合等には、その機械装置の全体形状を大型化さ
せるという問題があった。又、炉筒煙管式再生器は煙管
ピッチの制約から保有液量が多くなる。そのため、取り
扱う液体が、例えば上記の吸収冷温水機に用いる吸収液
や、化学プラント等の特殊な液であって極めて高価なも
のである場合には、装置の全体的費用を増加させるとい
う問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術に於
ける上記問題を解決し、設置スペースが小さく且つ保有
液量が少なくても、所定の蒸発量が得られ、例えば吸収
冷暖房機の再生器のような小形化に最適な蒸気発生装置
を提供することを課題とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、請求項１の発明は、燃焼室で燃料を燃焼さ
せてその発生熱によって液体から蒸気を発生させる蒸気
発生装置において、上下方向に立設された外筒と、前記
外筒内に立設された内筒であって前記燃焼室を形成する
下方部分と燃焼ガスが上昇する上方部分とを備えた内筒
と、前記外筒と前記内筒との間の空間部で形成され前記
液体を流すための流路とを有することを特徴とする。

【０００５】請求項２の発明は、上記に加えて、少なく
とも前記上方部分の縦断面が凹凸状に形成された凹凸部
を有することを特徴とする。

【０００６】請求項３の発明は、上記に加えて、前記上
方部分の燃焼ガス流路を狭めるように前記上方部分の中
に筒状体を設けたことを特徴とする。

【０００７】請求項４の発明は、請求項１の発明の特徴
に加えて、前記液体は冷媒を吸収した吸収液であり前記
蒸気は前記冷媒が加熱によって分離蒸発された蒸気であ
ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明を適用した蒸気発生
装置である吸収冷暖房機の高温再生器の概略構造を示
す。高温再生器は、燃焼室で燃料を燃焼させてその発生
熱によって液体から蒸気を発生させる蒸気発生装置の一
例である。この場合には、液体は、例えばリチュウムブ
ロマイド水溶液から成る吸収冷凍サイクル用の吸収液で
あって冷媒を吸収した液である。又蒸気は、前記吸収液
が加熱されることによって蒸発した水蒸気である。

【０００９】この高温再生器は、上下方向に立設された
外筒１と、この中に立設された内筒２と、これらの間の
空間部で形成され前記液体を流すための流路３とを有す
る。

【００１０】内筒２は、燃焼室４を形成する下方部分２
ａと燃焼ガスが上昇する上方部分２ｂとを備えている。
下方部分２ａは直管等で形成され、この部分には、バー
ナ部５、送風機６、燃料ガス入口７、吸収液入口８等が
設けられている。又、本例の蒸気発生器では、外筒１の
上に気液分離部９が設けられている。気液分離部９は、
エリミネータ９１、冷媒蒸気出口９２、吸収液出口９３
等を備えている。内筒２の最上部２ｃは気液分離部９内
を貫通し、その頂部は排ガス出口１０になっている。な
お、蒸気発生装置が装備される対象によっては、気液分
離部９を別の場所に置き、これと流路３とを配管で結合
するような構造を用いることもできる。一方、冷媒蒸気
出口９２と後述する低温再生器との間では、蒸気配管を
省略して低温再生器を気液分離器に直結するような構造
にすることも可能である。

【００１１】内筒２の上方部分２ｂは、縦断面が凹凸状
に形成された凹凸部としての蛇腹管部分になっている。
なお本例では、燃焼室のある下方部分２ａ及び煙道を形
成する最上部２ｃを直管で形成しているが、この部分も
蛇腹管にすることは可能である。又、上方部分２ｂにつ
いても、必ずしも全部を蛇腹管にしなくてもよい場合も
ある。なお、蛇腹管に代えて、直管にローラを圧接させ
て螺旋状に送り、管断面をコルゲート状に形成したロー
ラプレス加工による管を用いることも可能である。

【００１２】内管２の上方部分２ｂの中には、燃焼ガス
の流路を狭めるように、蛇腹管に対して適当な間隔を明
けて筒状体としての耐火挿入物１１が配置され、適当な
方法で固定されている。この間隔は、上昇する燃焼ガス
と流路内の液体との熱交換効率や圧損等を考慮して適当
な値に定められる。図示の例では、内外筒が円筒の場合
には耐火挿入物１１も円筒体である。但し、下方から上
方に行くに従って燃焼ガスの温度が下がってその比体積
が小さくなるので、耐火挿入物１１の直径を下方では小
さくし上方に行くに従って大きくし、燃焼ガスの流速が
ほぼ一定になるような構造にしてもよい。又、耐火挿入
物１１を蛇腹管で形成してもよい。

【００１３】なお、耐火挿入物１１を設けず、下方から
上方に行くに従って蛇腹管の断面積を漸減させ、常に一
定以上のガス流速にして乱流条件を確保し、熱交換を促
進させるような構造にすることも可能である。

【００１４】図２は、本発明を適用した高温再生器を装
着した吸収冷暖房機の構造の一例を示す。本例の吸収冷
暖房機５０は空冷式のもので、図１に示す高温再生器５
１と共に、その気液分離部９に直結されその発生蒸気を
直接蒸気ヘッダ部分に導入する低温再生器５２、冷房時
又は暖房時に冷媒を蒸発又は凝縮させる蒸発器５３、こ
れを介して冷暖房用の冷風又は温風を供給する冷温風フ
ァン５４、蒸発器で蒸発した冷媒又は凝縮した冷媒を吸
収液で吸収する吸収器５５、冷房運転において蒸発した
冷媒を凝縮させる凝縮器５６、このときに凝縮器５６及
び吸収器５５を冷却するように冷却用空気を送る冷却風
ファン５７、その他熱交換器、弁、計器、センサ、制御
盤等、種々の通常装備される附属機器を備えている。

【００１５】この装置では、高温再生器５１を直立形に
して冷却風ファン５７の片側に配置し、冷却風ファン５
７の上部には低温再生器５２を配置している。従って、
本発明の高温再生器を用いることにより、この部分の配
置が最大限に合理化されている。なお従来の装置のよう
に、高温再生器として炉筒煙管式再生器を用いるとすれ
ば、吸収冷暖房機の構造をこのように小形簡素化するこ
とは到底不可能である。なお、この例では空冷式の吸収
冷暖房機を示したが、水冷式のものに対しても本発明の
高温再生器が配置上有効であることに変わりはない。
又、吸収冷凍機等の他の吸収冷凍サイクルを用いた装置
に対しても同様である。

【００１６】このような吸収冷暖房機に装備される本発
明の高温再生器は次のような作用をなす。図２に示す吸
収器５５において冷媒を吸収して低濃度になった吸収液
は、図示しないポンプや熱交換器を介して低温再生器５
２に導入され、この中で加熱され、吸収した冷媒の一部
分を蒸発させる。蒸発した冷媒蒸気は凝縮器５４に導入
される。一部分の冷媒を蒸発させて中間濃度になった吸
収液は、図示しないポンプや熱交換器等を介して図１に
示す高温再生器の吸収液入口８から流路３内に導入され
る。

【００１７】流路３内に導入された中間濃度の吸収液
は、燃焼室４のある下方部分２ａでは放射伝熱によって
燃焼熱を吸収し、蛇腹管になっている上方部分２ｂでは
接触伝熱によって燃焼ガスと熱交換し、吸収していた冷
媒を蒸発させて高濃度の液になる。この場合、蛇腹管部
分では、接触伝熱面積が拡大されていること、蛇腹管形
状によって燃焼ガスの流れが乱流になり、ガス側の伝熱
効率が大幅に向上すること、吸収液側でも、蛇腹管によ
って乱流が起こり、且つ流路３が狭いために、十分な伝
熱促進が図られること、等により、高温再生器が小形化
されているにもかかわらず、吸収液が燃焼ガスから効率
よく吸熱し、吸収していた冷媒を十分蒸発させる。

【００１８】一方、流路３は二重管構造によって狭いス
ペースに形成されているので、従来の炉筒煙管式再生器
に較べて保有液量が大幅に少なく、ほぼ６０％程度であ
る。従って、本発明の高温再生器を吸収冷暖房機に適用
すれば、極めて高価な吸収液を節約することができ、装
置の全体的費用の低減が図られる。なお、前述の如く、
内管２の下方部分２ａを上方部分２ｂから連続した蛇腹
管にすることも可能であるが、下方部分２ａが主として
放射伝熱面であることと液保有量を低減させるため、図
１の例では直管にしている。

【００１９】流路３内を上昇した吸収液は、気液分離部
９に至り、冷媒液を蒸発させて高濃度の液となって吸収
液出口９３から送り出される。この吸収液は、図示しな
い熱交換器等を経由して吸収器５５に送られ、蒸発器５
３で蒸発した冷媒蒸気を吸収する。

【００２０】気液分離部９内でエリミネータ９１を介し
て分離された冷媒蒸気は、前述のように隣接した低温再
生器５２の入口側ヘッダ部分に流入し、吸収液を加熱し
た後液化し、凝縮器５６を経て蒸発器５３内に導入され
る。

【００２１】吸収冷暖房機では、冷温風ファン５４が蒸
発器５３を通過する風を送り、冷房時には、その風が凝
縮器５６で凝縮した冷媒液を蒸発させ、その潜熱によっ
て冷却されて冷房用の冷風となる。また暖房時には、高
温再生器５１で発生させた冷媒蒸気が低温再生器５２及
び図示しない電磁弁を経て蒸発器５３に流入し、冷温風
ファン５４で送られる風が冷媒蒸気を凝縮させ、その潜
熱によって加熱されて暖房用の温風になる。このように
して冷暖房運転が行われる。

【００２２】以上のような高温再生器によれば、燃焼室
部分を形成する放射伝熱面とその上方部分の接触伝熱面
とを一直線上に延設することにより、構造を小形簡素化
し、設置スペースを最小にすることができる。その結
果、高温再生器を装備した吸収冷暖房機の全体構造をコ
ンパクトにまとめることができる。また、このような構
造の簡素化により、高温再生器を量産に適したものにす
ることができる。

【００２３】なお以上では、内筒２において燃焼ガスが
上昇する上方部分２ｂを蛇腹管等の凹凸状断面を持つ管
にすると共に、その中に耐火挿入物１１を配設し、上方
部分２ｂを拡大された面積を持つ接触伝熱面にした例を
示したが、配置上等である程度高さの高くなることが許
容されるような場合には、内筒２を凹凸状断面にしたり
その中に耐火挿入物を配設することなく、内外筒を単な
る二重管構造にして形状を簡素化してもよい。この場合
には、内筒２も放射伝熱面になる。

【００２４】又以上では、高温再生器５１の発生蒸気で
低温再生器５２の吸収液を加熱する方式で２種類の再生
器を有する二重効用型について説明したが、再生器が１
種類の一重効用型の装置の再生器としても本発明を有効
に利用できることは言うまでもない。又、本発明はこれ
らに限られず、例えば水から水蒸気を発生させる蒸気ボ
イラであって機械装置等の狭いスペースに装備されるも
のや、化学プラントに用いられる蒸発濃縮装置等にも適
用できるものである。

【００２５】

【発明の効果】以上の如く本発明によれば、請求項１の
発明においては、上下方向に立設された外筒内に燃焼室
を形成する下方部分と燃焼ガスが上昇する上方部分とを
備えた内筒を設けているので、蒸気発生器が上下方向に
一直線状になり、構造を小形簡素化し、設置面積を最小
にすることができる。そして、内外管の間を液体流路に
するので、従来の炉筒煙管式構造のものに較べて、液体
保有量を大幅に減少させることができる。その結果、蒸
気発生装置が高価な液体に用いられる場合に、装置の全
体的費用の低減を図ることができる。

【００２６】請求項２の発明においては、上記に加え
て、少なくとも上方部分に凹凸状の縦断面を持つ凹凸部
を設けるので、凹凸部による乱流効果と伝熱面拡大効果
とにより、大きさの割に大きな蒸発能力を得ることがで
きる。

【００２７】請求項３の発明においては、上記に加え
て、上方部分の中に燃焼ガス流路を狭めるように筒状体
を配設するので、燃焼ガスの流速が速くなってガス流れ
の乱れが大きくなり、熱交換器性能を一層向上させるこ
とができる。

【００２８】請求項４の発明においては、蒸気発生装置
が吸収冷凍サイクル用の冷媒を吸収した吸収液を扱うの
で、蒸気発生装置を吸収冷暖房機等の吸収冷凍サイクル
を用いた装置の再生器に利用することができる。その結
果、そのような装置の小スペース化及び保有液量の少量
化によるコスト低減の効果が一層顕著になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した蒸気発生装置の一例である高
温再生器の断面図である。

【図２】上記高温再生器を装備した吸収冷暖房機の概略
構造の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 外筒 ２ 内筒 ２ａ 下方部分 ２ｂ 上方部分（凹凸部） ３ 流路 ４ 燃焼室 １１ 耐火挿入物（筒状体） ５１ 高温再生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 修 滋賀県草津市青地町1000番地 川重冷熱工 業株式会社内 (72)発明者 関川 敦司 東京都港区海岸一丁目５番20号東京瓦斯株 式会社内 (72)発明者 川上 隆一郎 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 清水 敏春 愛知県東海市新宝町507−２東邦瓦斯株式 会社内 (72)発明者 大岡 憲司 東京都港区浜松町２丁目４番１号 川崎重 工業株式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼室で燃料を燃焼させてその発生熱に
   よって液体から蒸気を発生させる蒸気発生装置におい
   て、 上下方向に立設された外筒と、前記外筒内に立設された
   内筒であって前記燃焼室を形成する下方部分と燃焼ガス
   が上昇する上方部分とを備えた内筒と、前記外筒と前記
   内筒との間の空間部で形成され前記液体を流すための流
   路とを有することを特徴とする蒸気発生装置。
2. 【請求項２】 少なくとも前記上方部分の縦断面が凹凸
   状に形成された凹凸部を有することを特徴とする蒸気発
   生装置。
3. 【請求項３】 前記上方部分の燃焼ガス流路を狭めるよ
   うに前記上方部分の中に筒状体を設けたことを特徴とす
   る請求項２に記載の蒸気発生装置。
4. 【請求項４】 前記液体は冷媒を吸収した吸収液であり
   前記蒸気は前記冷媒が加熱によって分離蒸発された蒸気
   であることを特徴とする請求項１に記載の蒸気発生装
   置。