JPS59147902A - 液体状熱媒体を加熱するための装置 - 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】 産業上の利用分野： 本発明はクローズドザイクルの流体状熱媒体シ加熱する
ための装置に関する。更に詳細に述べると、本発明は液
化石油ガス等の低温流体を加熱し、それを液体からガス
状に変換させるための装置に関する。

従来技術： 過去において、低温流体は自然通風型輻射ヒーターを用
いて加熱されていた。このタイプのヒーターは、熱源が
輻射エネルギーの形体をとる場合には十分な熱伝達をう
ろことがむずかしいという欠点を有している。はとんど
の低温流体の処理において、プロセスパイプは氷点下以
下に下がり、且つ氷の層がパイプの表面上に形成される
。氷の熱伝導はきわめて低い。従って輻射ヒーターは現
在までのところ低温流体の加熱にはほとんど使われてい
ない。

燃焼により加熱された生成物を低温流体が循環するプロ
セスパイプ（通常はフィン付きパイプ）のパイプ群上に
流すことによって、熱を移動する対流型ヒーターが用い
られている。対流型ヒーターは通常、ファン再循環型、
ジェット再循環型。

又は空気過剰型のものが使われる。これらのタイプσ）
ヒーターは、輻射ヒーターに比べた有効であることが分
った。しかしながら、これらの型式のものは比較的高価
になるという欠点があった。

燃焼による高温生成物を水に通し、あわを形成するよう
にした水没型廃熱ヒーターも用いられてきた。こめヒー
ターでは、低温流体を循環させる熱交換パイプは水の中
に浸漬される。水没型廃熱ヒーターは２つの基本的な問
題を有している。即ち、（１）高温生成物と水とを直接
接触させるため、水が汚染され、水を酸化させてしまう
と〜・う点；そして、（２）燃焼が水頭即ち水の圧力に
打ち勝って行なわれなければならないため、このタイプ
のヒーターは通常他のタイプの加熱システムに比べて大
きな馬力のブローリーを必要とするという点である。

現在までのところ最も効率的な加熱器、すなわちヒータ
ーは、大水槽型間接ヒーターである。熱焼器は、水槽内
に浸漬されたパイプ内に燃焼ガスを送る。プロセスコイ
ルは、同じ大水槽内の燃焼パイプ上方に浸漬される。加
熱された水は頂部に移動し、且つ自然対流によって熱を
低温流体が循環するプロセスパイプに移動させるｇこの
タイプ０ヒーターは現在までのところ成功をおさめてい
るが、エネルギーの伝達効率の観点からみた場合、それ
ほど高くはなかった。実際のところ、典緘的なユニット
における熱効率は約７０係にすぎなかった。

従って、本発明の目的は、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の
低温流体を加熱するだめの改良されたヒーターを提供す
ることである。本発明は間接型水槽ヒーターの改良に関
するものであり、且つ燃焼ガスが燃焼パイプ内を通され
るため、水槽型ヒーターの利点をも有するものである。

プロセスコイル、即ち低温流体を通すプロセスパイプは
水槽内に浸漬され、且つ決して燃焼ガスに接触されるこ
とはないようになされている。さらに本発明は、従来の
システムに比べて熱効率の点においてすぐれており、そ
の値は９５％に達している。エネルギーコストの高騰及
び燃料保護力重要性が叫ばれてぃる現在においては、本
発明はエネルギー消費を飛躍的に減少することができる
という点において大きな意義を有する。

本発明の目的を更に特定すると、本発明は、熱伝達効率
、即ち熱効率が従来形式のヒーターに比べてきわめて改
善された液化石油ガス等の低温流体を加熱するための装
置を提供することにある。

発明の概要： 本発明によれば、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のクローズ
ドサイクルの液体状熱媒体を加熱するための装置が提供
される。

本発明装置は、水平なタンク等の密閉された槽の形体を
なす。燃焼器ハウジングがタンク内にその一端に連通ず
るように設けられている。水等の液体状熱伝達媒体がタ
ンク内の熱焼器ハウジングの周囲に充満せしめられてい
る。燃焼器は熱エネルギーを与えるために用いられ、燃
料入口と燃焼空気入口とを有している。燃焼器は、また
、タンクの端部壁に設けられた開口を通って燃焼器ハウ
ジンクツ内側に連通ずる火炎出口を有している。

煙道は、燃焼器ハウジングの燃焼器とは反対側の端部に
連結されている。煙道は、燃焼器ノ・ウジング内からタ
ンクの密閉された開口を通ってのびており、それにより
排気を大気に排出する。液体状熱媒体型熱交換器が水槽
内の燃焼器ハウジングの外側に支持され、且つ密閉され
た開口を通ってタンク内に連通している。液化石油ガス
等の加熱されるべき液体状被加熱媒体は、熱交換器を通
って移動せしめられる。燃焼器ハウジング内の燃焼熱は
、熱媒体である水に伝達され、更にそれにより熱媒体で
ある水の中に位置決めされた熱交換器に伝達される。ユ
ニットの熱効率を向上するためには、即ちできるだけ多
くの燃焼熱を抽出するためには、液体移動型の熱交換器
が燃焼器ハウジング内の煙道の正面に位置決めされてい
る。液体移動型の熱交換器は多数の熱移動パイプを含ん
でいる。

タンク内の液体状熱媒体すなわち水は、これら熱移動パ
イプ内を通って循環せしめられ、従って、液体移動型熱
交換器を通る燃焼ガスの燃焼熱はぬき出される。

実施例： 以下、図面を用いて本発明にかかる低温流体加熱装置に
ついて詳細に説明する。

第１図〜第６図を参照すると、本発明に係る加熱装置の
好ましい実施例が図示されている。加熱装置は、密封さ
れたタンク１０を含んでいる。図示されたタンク１０は
水平に置かれたシリンダー形状を有している。即ちタン
ク１ｏはその軸が水平を向くようにして部材１２上に支
持されている。

タンク１０は端部壁１０Ａ及び１０Ｂを有している。第
１の端部壁１０Ａ上には、空気人口１６及び燃料入口１
８を有する燃焼器１４が支持されている。開口１０Ｃが
゛タンク１０に設けられている。

燃焼器１４内で燃料とガスとが混合され、燃焼ガスはタ
ンク１０の内部に送り出される。タンク１゜内に燃焼器
ハウジング２ｏが位置決めされている。

燃焼器ハウジング２０はシリンダー形状を有しており、
且つタンク１ｏの端部壁１０″Ａと共通の端部壁２ＯＡ
を有している。燃焼器ハウジングの反対側の端部壁２０
Ｂの位置には、煙道チャンバー２２に連通ずる開口２０
Ｃが設けられている。煙道チャンバーには、“タンク１
０の開口１０Ｄを通って密封貫通してのびる煙道２４が
連結されている。燃焼器１４からの燃焼熱は、燃焼器ハ
ウジング２０の内部を加熱し、そして燃焼ガスは煙道チ
ャンバー２２を通って煙道２４、更に大気に排出される
。

ループ状フィン付きパイプの形体をなす液体移動型熱交
換器２６が、煙道チャンバー２２内に位置決めされてい
る。燃焼器ハウジング２ｏの上方には、水平な有孔散布
パイプ２８が位置決めされている。散布パイプ２８は、
液体移動型熱交換器２６に直列に連結されている。

タンク１０の内側には、水の如き熱交換媒体３゜が充満
せしめられている。燃料の燃焼から最大の熱を抜き出す
ために、水がタンク１ｏの下端に連結されたパイプを通
って抜き出され、且っポンプ３４によって、流体移動型
熱交換器２６に連結されたパイプ６６を通って循環せし
められる。循環せしめられた水は、熱交換器２６を通っ
て、散布パイプ２８の孔を通って排出せしめられる。

タンク１０の内側の上方部分には、液体状熱媒体型熱交
換器６８が位置決めされている。図示された実施例にお
いては、液体状熱媒体型熱交換器ろ８は、タンク１０の
端部壁１０Ｂを貫通してのびる水平方向に配置されたフ
ィン付きパイプ４０の形体を有している。前述した如く
、液化石油ガス（ＬＰＧ）等の低温流体の如き加熱され
るべき液体状被加熱媒体は、フィン付きパイプ４０の全
長にわたって通過し、タンク１０の外に出る。加熱され
るべき液体は、常に液体状熱媒体熱交換器３８内に閉じ
込められ、この液体状被加熱媒体がタンク１０内の熱伝
達媒体６０に接触することはない。このように、燃焼器
ハウジング２０内に閉じ込められた燃焼ガスと液体状熱
媒体型熱交換器３８との間に接触はおこらない。燃焼器
ハウジング２０内の燃焼から液体状熱媒体型熱交換器６
８への熱伝導のすべては、前述した如（水の形体をとっ
た熱伝達媒体３０を介して行なわれる。熱伝達媒体３０
は、燃焼器ハウジング２０．煙道チャンバー２２及び煙
道２４の広い領域にわたる接触によって加熱せしめられ
る。加熱器）・ウジフグ２０内で吸収されなかった燃焼
熱は全て燃焼ガスが液体移動型熱交換器２６を通って煙
道２４へ移動する時、液体移動型熱交換器２６により熱
交換せしめられる。これはユニットの熱効率を飛躍的に
増加させるものである。実際的には、熱効率は９５チま
で達成された。

液体状熱媒体型熱交換器６８を介して、燃焼熱から低温
流体への熱伝達は、熱伝達を向上せしめるため、ポンプ
３４によって水を循環させ、液体移動型熱交換器２６か
ら熱を抽出し、散布パイプ２８から排出させることによ
って行なわれる。このように、水を循環させ有孔散布パ
イプから排出させることによって、液体状熱媒体型熱交
換器６８の周囲に乱流をおこさせる。更に適当な操作パ
ラメーターを用いて、ポンプ６４によって循環せしめら
れる熱伝達媒体６０、即ち水の量を制御し、それによっ
て液体移動型熱交換器２６内において、水が少なくとも
部分的に蒸気に変換されるようにすることもできる。こ
の蒸気は、有孔散布ノくイブ２８から排出される。これ
は更に、液体状熱媒体型熱交換器３８の周囲の水を攪拌
し、液体状熱媒体からフィン付きパイプ４０内を流れる
低温流体への熱伝達効率を増加させる。液化石油ガス等
の低温液体は、それが熱交換３８を通る時、熱を吸収し
、液体からガスへ変換せしめられる。ユニットからはガ
スが排出され、従って極低温で貯蔵する必要がなくなっ
たガス状の燃料として使用することができる。従って上
述した本発明の目的を達成する加熱装置は、燃料の燃焼
から低温流体への熱伝達効率が極めて向上してなる低温
流体加熱手段を提供する。更に本発明に係る加熱装置は
、液体状の熱伝達媒体３０を介して熱伝達の全てを行な
うという利点を有している。燃焼による生成物と熱伝達
媒体６０との接触は全（な（、従って、汚染されたりす
ることがなく、且つ置換や化学的処理を行なう必要もな
い。

第４図及び第５図を参照すると、本発明に係る他の実施
例が図示されている。本実施例は、液体移動型熱交換器
の配置が違っている点を除けば、第１図〜第６図に図示
された実施例と基本的に同一である。本実施例において
は、第１の実施例における如くポンプを使用していたの
と相違して、熱伝達媒体３０は、自然対流によって液体
移動型熱交換器２６Ａを通る流れが引きおこされる。こ
のため、液体移動型熱交換器２６Ａは、煙道チャンバー
２２内を垂直方向に配置された多数のフィン付きパイプ
４２の形体をとっている。各フィン付きパイプ４２は開
口を介して煙道チャンバーの頂部及び底部に連通してい
る。従って、熱伝達媒体６０は、フィン付きパイプ４２
を通って上方に自由に通過することができる。燃焼ガス
が、熱交換器２．６Ａ及びフィン付きパイプ４２を通過
して流れる時、この熱はその中にある水に伝達され、そ
れにより加熱された水は上昇し、自然対流を引きおこす
ようになされている。

更に他の実施例として、ポンプ６４がらの出口バイブ３
（Ｓ’Ａを散布パイプ２８Ａに直接連結することもでき
る。ポンプ６４は、タンク１ｏの内側から熱伝達媒体を
循環させ、それを液体状熱媒体型熱交換器６８の下方に
排出する。これは熱伝達媒体の攪拌を増長させ、熱交換
器６８内を流れる低温流体への熱伝達効率を向上せしめ
る。

上記した本発明にかかる各実施例は、燃焼器ノ・ウジフ
グ２０内の燃焼ガスから有効熱を最大限に引き出すこと
によって極めて高い熱効率を達成するものである。残存
する熱のほとんどの部分が、液体移動型熱交換器２６又
は２６Ａによって抜き出され、熱伝達媒体３０に移動せ
しめられる。

本発明は、添付図面を参照しである程度特定して説明し
てきたが、本発明の精神を逸脱することなく種々の修正
又は変更が可能であることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るクローズドサイクルの液体状熱媒
体を加熱するための装置の縦断面図である。 第２図は、第１図の２−２線にそってとった横断面図で
ある。 第６図は、第１図の６−６線にそってとった横断面図で
ある。 第４図は、液体移動型熱交゛換器が自然対流を用いた本
発明に係るクローズドサイクルの液体状熱媒体を加熱す
るための装置の他の実施例の縦断面図である。そして、 第５図は第４図の５−５線にそってとった横断面図であ
る。 １０・・・タンク　　　　　　１０Ａ、１０Ｂ・・・端
部壁１０Ｃ・・・開口　　　　　　１２・・・支持部材
１４・・・燃焼器　　　　　　１６・・・空気入口１８
・・・燃料人口　　　　　２０・・・燃焼器ノ・ウジン
グ２２・・・煙道チャンバー　　２４・・・煙道２６・
・・液体移動型熱交換器　２８・・・有孔散布バイブロ
０・・・熱伝達媒体　　　　ろ４・・・ポンプ６８・・
・液体状熱媒体型熱交換器 （外４名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）クローズドサイクルの液体状熱交換媒体を加熱す
   るための装置であって、 その内部に液体状熱交換媒体を有する密閉されたタンク
   ； 上記タンク内で少なくともそのほとんどの部分が上記液
   体状熱交換媒体に浸漬された燃焼器ノ・ウジング； 燃料入口、燃焼空気入口及び上記燃焼器ノ・ウジングの
   内側に連通ずる火炎出口を有する燃焼器；上記火炎出口
   から間隔をあけられた位置で上記燃焼器ハウジングに連
   結され、上記タンク壁を貫通して、密封してのびており
   、且つ大気に連通ずる煙道； 上記タンク壁を密封貫通してのびる入口及び出口バイブ
   を含む、上記タンクの上方部分内であって、上記燃焼器
   ハウジングの外部に支持された少なくとも１本の細長い
   水平パイプからなる液体状熱媒体型熱交換器； 上記燃焼器ハウジング内の上記熱焼器火炎出口と上記煙
   道との間に設けられ、少なくとも上記熱焼器ハウジング
   壁を密封貫通する入口及び出口を有し、且つその中を通
   って液体状熱交換媒体を循環させるための手段を含んで
   なる液体移動型熱交換器； 上記タンクに連通ずる入口と出口とを有するポンプ；そ
   して、 上記ポンプからの液体状熱交換媒体の流れを受は入れ、
   且つ排出するように連結された少なくとも１本の細長い
   水平な有孔パイプからなる、上記、液体状熱媒体型熱交
   換器の下側（（、且つそれに隣接して平行に位置決めさ
   れた散布パイプ；を含んでなる装置。 （２、特許請求の範囲第１項に記載の装置において、上
   記液体状熱媒体型熱交換器が細長い水平なフィン付きパ
   イプであるようになされてなる装置。 （３）　　特許請求の範囲第１項に記載の装置において
   、上記燃焼器ハウジングが、１端に上記燃焼器出口を有
   し、そして、その他端にそこからのびる煙道チャンバー
   を有する水平方向に配置されたタンクからなり、上記煙
   道チャ／バーに連結され、且つ上記液体移動型熱交換器
   が上記煙道チャンバー内に位置決めされるようになされ
   てなる装置。 （４）特許請求の範囲第３項に記載の装置において、上
   記液体移動型熱交換器が、上記煙道チャンバー内に位置
   決めされた多数のパイプからなり、各パイプは、液体状
   熱交換媒体に連通ずる下側入口開口と上側出口開口を有
   するようになされてなる装置。 （５）特許請求の範囲第１項に記載の装置にお℃・て、
   上記液体移動型熱交換器が、垂直方向の多数のパイプか
   らなり、各パイプが上記開口を通って上記煙道チャンバ
   ーに連通する下側入口端部と上側出口端部を有するよう
   になされてなる装置。