JPS5823558B2 - 温水ボイラ用熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、第１発明及び第２発明ともに、給湯管を備え
た貯湯タンクとこれよりも低位に位置するヘッダーとの
間に亘って、適宜勾配をつげて複数本の伝熱用フィンチ
ューブを並置状態で連通接続させ、もって、前記並列フ
ィンチューブ内に位置する水を燃焼ガスとの熱交換によ
って加熱することによって上昇力を与えて、その自然上
昇力により一定温度以上になった温水を貯湯タンク内に
集合させ、必要に応じて給湯管から出湯させるように構
成しである温水ボイラ用熱交換器に関し、本第１発明の
目的は、器内への給水手段に合理的な構成を採ることで
、過沸騰防止のために戻り管を設けるなどの特殊な構成
を省いて全体構造の簡単化を図るとともに、境膜伝熱係
数の増大化により全体としての熱効率向上を図ることが
できるようにする点にあり、本第２発明の目的は、上記
構成のものにおいて、出湯温度の安定化を簡単に達成で
きるようにする点にある。

詳述すると、従来のこの種の熱交換器においては、前記
の低位ヘッダーを給水ヘッダーにする、又は、前記の貯
湯タンクを給水ヘッダーにするかの何れかの給水手段が
採られていたが、このような従来のものでは、前記貯湯
タンク、低位ヘッダー、及び各フィンチューブから構成
される器内にほぼ満杯の低温水を供給した状態での加熱
作用時（給湯停止時）において、先ずフィンチューブ内
の低温水が沸上り、その沸上った温水が自然上昇力によ
り貯湯タンク側に流動しようとするが、−方貯湯タンク
内には低温水があって、それがフィンチューブ内を下降
流動しようとしており、その低温水下降の影響で沸上り
温水の上昇力が抑えられる格好となり、そのためフィン
チューブ内の沸上り温水が更に加熱されて突沸現象（過
沸騰現象）を生じる。

七Ｗ従来一般には、前記貯湯タンクと低位ヘッダーとの
間に亘って、フィンチューブ内の低温水の沸上り時に貯
湯タンク内の低温水を低位ヘッダー側に、前記沸上り温
水の自然上昇力による貯湯タンク側への流動を阻害しな
い状態で、又は、そのような流動阻害の非常に少ない状
態で下降流動させて前述の突沸現象を抑えるべく戻り管
と呼称されている所の、低温水下降流動管を連通接続さ
せていた。

この下降流動管の配設手段としては、前記フィンチュー
ブよりも受熱面積が小さくて内部水の沸上りが遅い管を
前記フィンチューブと並置して設ける手段と、バーナな
どの加熱源を避けて配管する手段とがあるが、何れにし
ても、突沸現象回避のだめの専用管であって、水加熱に
は直！接的に作用しない管であるから、管本数が多く、
全体構造が複雑大型化し易い割に、熱効率の面で不十分
なものであった。

かかる実情に鑑みて、既述の目的を達成すべくなされた
本第１発明に係る温水ボイラ用熱交換器シの特徴構成は
、前記貯湯タンク側に給水へラダーを設け、この給水ヘ
ッダーから突出させた前記フィンチューブの数よりも少
ない数の給水用ノズル様体を、それらに対応位置する前
記フィンチューブ内に、それらの先端開口部から又ラダ
ー側に向。

かつて給水すべく挿入位置させである点に存し、このよ
うな特徴構成による本発明の作用及び効果は次の通りで
ある。

つまり、複数本の伝熱用フィンチューブの全数のうちの
少数のフィンチューブ内に給水用ノズル様体を挿入位置
させることにより、給水停止、給湯停止状態での初期加
熱時においてそのノズル様体が挿入位置させられたフィ
ンチューブ内での加熱上昇力による温水の貯湯タンク内
への流動に、他のフィンチューブ内での温水の流動より
も遥かに大きな抵抗を与えて、全フィンチューブ内での
温水の加熱バランスに崩れを生起させ、もって、前記ノ
ズル様体が挿入位置させられたフィンチューブを既述の
突沸現象を回避する上で必要な下降流動管として働かせ
ることができる。

また、給水しながらの給湯加熱時において、前記ノズル
様体が挿入位置させられたフィンチューブ内では、その
外周の水が沸上って自然に上昇しようとし、それに対向
しての給水により低温水がチューブ中心部を下降してい
わば向流の状態となってチューブ内で激しい乱流現象を
生起し、境膜伝熱係数の増大によって効率良い給水加熱
が行なわれ乍ら全体としては下降流となり、他方、ノズ
ル様体が挿入位置させられていない残りのフィンチュー
ブは加熱に伴なう自然上昇力により貯湯タンクを経て給
湯されるが、この際、加熱に伴なう自然上昇管として働
くフィンチューブの数が、ノズル様体を挿入位置させて
ないものだけになるから、その各自然上昇管として働く
フィンチューブ内の温水の上昇流速は、全てのフィンチ
ューブが上昇管として働く場合に比べて数段大きく、従
って、下向き給水形態を採用することに伴なう水の流速
低下による、給水管の挿入フィンチューブ側での熱伝達
効果の低下は、その給水管挿入フィンチューブ内での乱
流生起に伴なう境膜伝熱係数の増大と残りのフィンチュ
ーブ内での上昇流速の増大とによる熱伝達効果の上昇を
もって相殺しても十分に余りあるもので、全体として熱
伝達効果を著しく促進できる。

以上の作用から、本第１発明は、 ■ 伝熱用フィンチューブ以外の下降流動管を省略して
、全体構造の簡単化、コンパクト化、及び製作の容易化
を図れ、 ■ しかも、熱伝達効果の促進により熱効率の向上が図
れる、 といつだ効果を奏するに至った。

また、既述の目的を達成ナベ〈なされた本第２発明に係
る温水ボイラ用熱交換器の特徴構成は、前記貯湯タンク
側に給水ヘッダーを設け、この給水へラダーから突出さ
せた前記フィンチューブの数よりも少ない数の給水用ノ
ズル様体を、それらの先端開口部からヘッダー側に向か
って給水すべく前記フィンチューブ内に挿入位置させる
ととも［に、前記低位ヘッダーに燃焼制御により湯温を
自動調節するだめの感熱センサーを取付けである点に存
し、このような特徴構成による本第２発明の作用及び効
果は次の通りである。

つまり、本第２発明は、上記した本第１発明において開
発された温水ボイラ用熱交換器の有する作用及びそれに
伴なう効果を奏する上に、前記ノズル様体から給水され
、フィンチューブ内での乱流現象に伴なって効率良く加
熱された状態でそのフィンチューブ内を低位ヘッダー側
に下降流動してくる低温水（これは給水温よりも高く、
設定給湯温よりも低い）が中断される低位ヘッダーに感
熱センサーを取付けることにより例えば、従来一般のこ
の種の熱交換器が採用しているように貯湯タンク側に感
熱センサーを取付ける場合に比べて、。

器内残留水の温度変化を早く捕捉させてそれ以降の加熱
作用を設定湯温との関係に基づいて適正にコントロール
させることができる。

以上の温調作用によって、給湯温度の設定変更や給湯量
の変動に速やかに対応させて、湯温コントロール性能を
著しく高めることができ、もって、殊に小容量貯湯の場
合の欠点である出湯温度の変動を十分に減じて、安定し
だ湯温の給湯を図り得るに至った。

以下例示図に基づき、本発明構成の実施例を詳二述する
と第１図および第２図で示すように、給湯管１を備えた
ドラム状の貯湯タンク２とこれよりも低位側方部に位置
させた中継用ヘッダー３との間で、かつ、燃焼装置８の
上方部に亘って、複数本の伝熱用フィンチューブ４・・
・をその軸線方向に。

適宜勾配をつけて一平面内並置状態で連通接続させて構
成された温水ボイラ用熱交換器であって、前記貯湯タン
ク２内に給水管９を有する給水ヘッダー５を、その軸線
がタンク軸線と平行に姿勢する状態で挿設し、この給水
ヘッダー５の、前記並装置フィンチューブ４・・・の並
置方向両端におけるフィンチューブ４，４の軸線延長線
相当位置から連通突出させた細いパイプ製の二本の給水
用ノズル様体６，６を、第３図の如く、前記並置方向両
端のフィンチューブ４，４内の中央部に挿入位置さ。

せて、これらノズル様体６，６から器内給水を行なうべ
く構成するとともに、前記低位の中継用ヘッダー３の内
周壁で前記のうちの一つのノズル様体６に対向する箇所
近く、具体的には、そのノズル様体６の軸芯延長線近く
のヘッダ−３内周壁部に、湯温自動調節のだめの感熱セ
ンサー７を取付け、このセンサー７によって器内の湯温
か設定温になったとき、前記燃焼装置８への燃料供給路
１０中に介装した電磁弁１１を自動的、かつ、可逆的に
閉動させるような燃焼制御機構を構成させたものである
。

次にその作動を説明すると、給湯作用停止時給水なしの
時）は、並置フィンチューブ４・・・内のうち、並置方
向両端を除くものの内部水が燃焼ガスとの熱交換によっ
て加熱されて沸上って自然上昇力によりチューブ４・・
・内をタンク２側に向かって上昇流動するとともに、並
置方両端のフィンチューブ４，４内の水はノズル様体６
，６の存在により上昇力が抑えられ、前記フィンチュー
ブ４・・・の自然上昇力とのバランスの崩れによってヘ
ッダー３側に向かって下降流動するといった具合に、器
内水が各チューブ４・・・内において対流しながら順次
加熱されて行く。

そして、ヘッダー３内での湯温か設定温に達すると、セ
ンサー７が作動して燃焼装置８が自動停止する。

そして、給水しながらの給湯作用時には、前記ノズル様
体６，６からフィンチューブ４，４１：？供給された低
温水が加熱によって自然上昇力がかわった高温水とぶつ
かって乱流を生起して加熱されるものの、前記したバラ
ンスの崩れと給水の噴射エネルギーにてチューブ４，４
内を下降しながら加熱される。

一方このとき他のフィンチューブ４・・・内の水は加熱
による自然上昇力により急速に上昇しながら加熱されて
タンク２に至り給湯管１から出湯されるに至るのである
。

尚、上記実施例では、フィンチューブ４・・・を一つの
平面内に並置したものを示すが、第４図および第５図で
示すようにフィンチューブ４・・・を上下二段でかつ、
千鳥状に並列配置するも良く、この場合、ノズル様体６
は上部のフィンチューブ４内に挿入させることが望捷し
い。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る温水ボイラ用熱交換器の実施例を示
し、第１図は概略斜視図、第２図は縦断側面図、第３図
は第２図■−■線での縦断正面図、第４図は別の実施例
を示す縦断側面図、第５図は第４図における■−■線で
の縦断正面図である。 ； １・・・・・・給湯管、２・・・・・・貯湯タンク
、３・・・・・・ヘッダー、４・・・・・・伝熱用フィ
ンチューブ、５・・・・・・給水ヘッダー、６・・・・
・・給水用ノズル様体、７・・・・・・感熱センサー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 給湯管１を備えた貯湯タンク２とこれよりも低位に
   位置するヘッダー３との間に亘って、適宜勾配をつげて
   複数本の伝熱用フィンチューブ４・・・を並置状態で連
   通接続させて構成された温水ボイラ用熱交換器であって
   、前記貯湯タンク２側に給水ヘッダー５を設け、この給
   水ヘッダー５から突出させた前記フィンチューブ４・・
   ・の数よりも少ない数の給水用ノズル様体６を、それら
   に対応位置する前記フィンチューブ４内に、それらの先
   端開口部からヘッダー３側に向って給水すべく挿入位置
   させであることを特徴とする温水ボイラ用熱交換器。 ２ 給湯管１を備えた貯湯タンク２とこれよりも低位に
   位置するヘッダー３との間に亘って、複数本の伝熱用フ
   ィンチューブ４・・・を適宜勾配をつげて並置状態で連
   通接続して構成された温水ボイラ用熱交換器であって、
   前記貯湯タンク２側に給水ヘッダー５を設け、この給水
   ヘッダー５から突出させた前記フィンチューブ４・・・
   の数よりも少ない数の給水用ノズル様体６を、それちの
   先端開口部からヘッダー３側に向かって給水すべく前記
   フィンチューブ４内に挿入位置させるとともに、前記低
   位へヘッダー３に燃焼制御により湯温を自動調節するだ
   めの感熱センサ・−７を取付けであることを特徴とする
   温水ボイラー用熱交換器。