JP2000292008A - 液体の加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料を燃焼させる燃焼室の周囲に耐熱性に優
れた特殊構造のフィン付管を配置して、燃焼室よりの燃
焼ガス及び輻射熱でフィン付管内に供給される液体を加
熱する液体の加熱装置を提供する。 【解決手段】 円筒状のケーシング１内の軸心を中心と
する同一円周上に、少なくとも５００℃の雰囲気下にお
ける耐熱性を有しケーシング１の軸心側が狭幅でケーシ
ング１の軸心と反対側が広幅となる略台形状のフィン本
体が短い円管から成る固着部の一端に一体に形成されて
いるフィン2aが管本体2bの伝熱外周面に全長に亘って隙
間無く配置された状態で固着されているフィン付管２を
隣接するフィン付管２のフィン2a同士が近接する状態に
配置し、フィン付管２の一端部をケーシング１に固定し
た固定鏡板３に他端部をケーシング１に摺動自在な摺動
鏡板４に固定して形成したフィン付管２列のケーシング
１の軸心側を燃焼室５と成す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料を燃焼させる
燃焼室を備えた円筒状のケーシング内の軸心を中心とす
る同一円周上に耐熱性に優れた特殊構造のフィン付管を
配置し、燃焼室よりの燃焼ガス及び輻射熱でフィン付管
を加熱することによってこのフィン付管内に供給された
液体を加熱する液体の加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より熱交換器には、フィン付管が伝
熱面積を広くすることができて熱効率が向上するという
利点があるため、フィンが取り付けられたフィン付管を
多数配置したものが広く利用されていた。しかしなが
ら、このフィン付管はフィンを管本体の伝熱外周面に蝋
接などの手段によって固定したものであるため、耐熱性
の面で問題があり、フィン付管内を流動せしめられる液
体とフィン付管外の気体又は液体との温度が１００℃以
下のような低温である場合に限って使用されていたのが
現状である。

【０００３】このようなフィン付管の欠点を解消するた
めに、管本体の伝熱外周面にフィンを一体形成したフィ
ン付管も存在するが、このようなフィン付管のフィンは
その肉厚が薄いために耐熱性の点でフィン付管外の気体
又は液体の温度が燃料を燃焼せしめた直後の燃焼ガスの
ような高温である場合には使用ができないという欠点が
あった。これは、フィン付管をフィン付管内を流動せし
められる液体を加熱するために使用した装置としては、
例えばボイラの節炭器に利用されておりボイラ本体を加
熱した後の温度の低下した燃焼ガスがフィン付管の周囲
に供給されてボイラに供給する水を予熱するもの等の低
温となった廃熱を利用する場合にしか使用されていない
ことや、液体を積極的に加熱するためにフィン付管が配
設されている例としては例えば特開平10−220701号公報
に開示されているような装置しか存在していないことか
らも明らかである。

【０００４】即ち、この特開平10−220701号公報に開示
されている装置は、径の異なる円周上にそれぞれ環状に
内側水管列と外側水管列との２列の水管が配置されてお
り、中心部の燃焼室に面する隣接する内側水管間が内側
水管の長手方向の一端側の内側通煙口を形成する部分を
除いて閉塞されていると共に隣接する外側水管間がこの
内側通煙口より内側水管と外側水管との間に流入した燃
焼ガスを排出するために外側水管の長手方向の他端側の
外側通煙口を形成する部分を除いて閉塞されている多管
式貫流ボイラであって、内側水管と外側水管との間の燃
焼ガスの通路内における外側水管の燃焼ガス流の下流側
にフィンが取り付けられている構成である。

【０００５】しかしながらこの多管式貫流ボイラは、内
側水管の更に内側で燃料を燃焼する構成であるから、内
側水管は高温の燃焼ガス及び輻射熱により加熱されて内
側水管内に供給された水が加熱されるのであるが、この
内側水管には熱を効率良く吸収するためのフィンは取り
付けられておらず、内側水管内に供給された水を加熱し
て温度が低下し内側通煙口を通過した燃焼ガスが内側水
管と外側水管との間を流動する外側水管の前記燃焼ガス
流の下流側にだけフィンが取り付けられているだけであ
り、高温の燃焼ガスと直接接触する内側水管にフィンを
取り付けることができないことを示唆しているものであ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の欠点を解消し、円筒状のケーシング内の軸心側の燃
料を燃焼させる燃焼室の中心とする同一円周上に耐熱性
を有する特殊構造のフィン付管を配置して、燃焼室より
の燃焼ガス及び輻射熱でフィン付管を直接加熱すること
によってこのフィン付管内を通す液体を効率良く加熱す
ることができ、小型の装置であっても液体を所望の温度
に効率良く加熱することのできる液体の加熱装置を提供
することを課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる課
題を解決すべく鋭意検討した結果、円筒状のケーシング
内の軸心を中心とする同一円周上に、少なくとも５００
℃の雰囲気下における耐熱性を有しており該ケーシング
の軸心側が狭幅で且つ該ケーシングの軸心と反対側が広
幅となる略台形状のフィン本体が短い円管から成る固着
部の一端に一体に形成されているフィンが管本体の伝熱
外周面に全長に亘って隙間無く配置された状態で固着さ
れているフィン付管が隣接するフィン付管のフィン同士
が近接する状態に配置されており、該フィン付管のフィ
ンが固着されていない一端部が固定されている固定鏡板
がケーシングに固定されていると共にフィンが固着され
ていない他端部が固定されている摺動鏡板がケーシング
に摺動自在に設けられてフィン付管列が形成されてお
り、該フィン付管列のケーシングの軸心側が燃料を燃焼
せしめられる燃焼室を成しており、前記固定鏡板及び摺
動鏡板のケーシングの外側にフィン付管に液体を供給せ
しめる供給口及びフィン付管内に供給され加熱された液
体を排出せしめる排出口がそれぞれ設けられていれば、
前記課題を解決することができることを究明して本発明
を完成したのである。

【０００８】また、加熱される液体がフィン付管列の２
本以上のフィン付管内を漸次通るようにフィン付管の端
部同士を連通せしめる連通部が固定鏡板及び摺動鏡板の
ケーシングの外側に設けられていると、各フィン付管の
長さの短い小型の装置であっても液体の流路を実質的に
長くすることができ液体を所望の温度に加熱することが
できることも究明したのである。

【０００９】以下、図面により本発明に係る液体の加熱
装置について詳細に説明する。図１は本発明に係る液体
の加熱装置の１実施例を示す説明用斜視図、図２は図１
の中央横断面説明図、図３は図１の中央縦断面説明図、
図４は図３におけるＡ−Ａ線拡大端面図、図５はフィン
付管の構造を示す説明用斜視図、図６は本発明に係る液
体の加熱装置の設置例を示す説明図である。

【００１０】図面中、１は円筒状のケーシング、２はケ
ーシング１内の軸心を中心とする同一円周上に後述する
フィン2a同士が近接する状態に配置されているフィン付
管である。

【００１１】このフィン付管２は、図５に示す如くケー
シング１の軸心側が狭幅で且つケーシング１の軸心と反
対側が広幅となる略台形状のフィン本体2aaが短い円管
から成る固着部2abの一端に一体に形成されているフィ
ン2aが管本体2bの伝熱外周面に管本体2bの拡管によって
全長に亘って隙間無く配置された状態で固着されている
ものである。

【００１２】このフィン本体2aaが短い円管から成る固
着部2abの一端に一体に形成されているフィン2aは、後
述する燃焼室５で燃焼せしめられた燃料の燃焼ガス及び
輻射熱により高温の雰囲気下に曝されるので、少なくと
も５００℃の雰囲気下における耐熱性を有するように、
例えばステンレス鋼や耐熱鋼より成形されていて且つそ
の厚さも通常0.5〜４mm程度の厚い部材で構成されてい
る。

【００１３】３はフィン付管２のフィン2aが固着されて
いない一端部が固定されておりケーシング１の一端部に
固定されている固定鏡板、４はフィン付管２のフィン2a
が固着されていない他端部が固定されておりケーシング
１の他端部に摺動自在に設けられている摺動鏡板であ
り、フィン付管２はその両端部がこれら固定鏡板３と摺
動鏡板４とに固定されているが、フィン付管２が加熱さ
れて膨張して長手方向の摺動鏡板４に固定されている端
部側に生じた伸びは摺動鏡板４がケーシング１内を摺動
することにより吸収される。

【００１４】５はフィン付管２列のケーシング１の軸心
側の空間であって燃料を燃焼せしめられる燃焼室であ
り、図示した実施例ではバーナ5aがこの燃焼室５内に臨
ませた状態に設置されていて、燃料を燃焼せしめた高温
の燃焼ガスとバーナ5aよりの火炎の輻射熱とによりフィ
ン付管２が加熱される。

【００１５】６は固定鏡板３及び／又は摺動鏡板４のケ
ーシング１の外側に設けられていてフィン付管２に加熱
される液体を供給せしめる供給口、７は固定鏡板３及び
／又は摺動鏡板４のケーシング１の外側に設けられてい
てフィン付管２内に供給され加熱された液体を排出せし
める排出口であり、ケーシング１の一端側に供給口６が
設けられていると共に他端側に排出口７が設けられてい
る態様や、ケーシング１の一端側に供給口６と排出口７
とが設けられている態様がある。

【００１６】前者の態様は、加熱される液体が１本のフ
ィン付管２内を通るように構成されている場合や、フィ
ン付管２列の奇数本のフィン付管２内を通るように図４
に示す如くフィン付管２の端部同士を連通せしめる連通
部８が設けられている場合であり、例えば供給口６が設
けられている側で供給口６が設けられていない各フィン
付管２の隣接する端部同士を連通部８で連通し、また排
出口７が設けられている側で排出口７が設けられていな
い各フィン付管２の隣接する端部同士を連通部８で連通
させると、供給口６に接続された管路か又は排出口７に
接続された管路かのいずれか一方に液体を強制的に送り
込むか又は液体を強制的に排出せしめるポンプ10等を備
えさせることによって加熱すべき液体を総ての各フィン
付管２内を循環して通過させて加熱することができるの
で、ケーシング１が小さくても加熱すべき液体を高温に
加熱することができるのである。

【００１７】後者の態様は、加熱される液体がフィン付
管２列の偶数本のフィン付管２内を通るようにフィン付
管２の端部同士を連通せしめる連通部８が設けられてい
る場合であり、ケーシング１の一方の端部側に供給口６
と排出口７とが設けられるので、供給口６及び排出口７
が設けられる端部側の固定鏡板３又は摺動鏡板４に、例
えば供給口６及び排出口７が設けられていない各フィン
付管２の隣接する端部同士を連通部８で連通し、また供
給口６及び排出口７が設けられていない側では各フィン
付管２の隣接する端部同士を連通部８で連通させると、
供給口６に接続された管路か又は排出口７に接続された
管路かのいずれか一方に液体を強制的に送り込むか又は
液体を強制的に排出せしめるポンプ10等を備えさせるこ
とによって図８に示す如く加熱すべき液体を総ての各フ
ィン付管２内を循環して通過させて加熱することができ
るので、ケーシング１が小さくても加熱すべき液体を高
温に加熱することができるのである。

【００１８】即ち、加熱される液体が少なくとも２本以
上のフィン付管２内を通るようにフィン付管２の端部同
士を連通せしめる連通部８が設けられている構成である
ことが、液体の流路を長くすることができ各フィン付管
２の長さが短く構成されている小型の装置であっても所
望の温度に加熱することができて好ましいのである。

【００１９】９は燃焼室５で燃料を燃焼せしめられた燃
焼ガスがフィン付管２を加熱して、温度の低下した排ガ
スとなって排気せしめる排気口であり、図示した実施例
ではケーシング１の側面に設けられている。

【００２０】このように構成されている本発明に係る液
体の加熱装置によって液体を加熱するには、フィン付管
２列のケーシング１の軸心側の燃焼室５で燃料を燃焼さ
せてこの燃料の燃焼ガス及び火炎の輻射熱により加熱さ
れた各フィン付管２に液体を供給し加熱する。

【００２１】このように本発明に係る液体の加熱装置に
おいては、フィン付管２がケーシング１の軸心側の燃焼
室５で燃焼させた燃料の燃焼ガス及び火炎の輻射熱によ
り直接加熱されるが、フィン付管２は耐熱製材料で構成
されている略台形状のフィン本体2aaが短い円管から成
る固着部2abの一端に一体に形成されているフィン2aが
管本体2bの伝熱外周面に全長に亘って隙間無く配置され
た状態で固着されている構造で少なくとも５００℃の雰
囲気下における耐熱性を有しているので、フィン2aが焼
損や溶損するような現象は発生しない。

【００２２】また、各フィン付管２は、加熱され熱膨張
によってその長手方向に伸びを生じるのであるが、一端
部を固定鏡板３にまた他端部を摺動鏡板４にそれぞれ固
定されているので、フィン付管２に生じた伸びはこの伸
びに応じて摺動鏡板４がケーシング１内を摺動すること
によって吸収されて熱応力の発生が防止される。

【００２３】また、各フィン付管２がケーシング１の軸
心を中心とする同一円周上に配置されフィン付管２列が
形成されているので、各フィン付管２が高温の燃焼ガス
及び火炎の輻射熱により略均一に加熱される。更に、フ
ィン付管２のフィン2aは、ケーシング１の軸心側、即ち
燃焼室５に面する高温側が狭幅で且つケーシング１の軸
心と反対側、即ち燃焼室５と反対側の低温側が広幅とな
る略台形状に形成されていて低温側におけるフィン2aの
伝熱面積が広いので、低温側からも熱量を効率良く吸収
して管本体2bに供給された液体を加熱することができ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上に詳述した如く本発明に係る液体の
加熱装置は、円筒状のケーシング内の軸心を中心とする
同一円周上に、少なくとも５００℃の雰囲気下における
耐熱性を有しており該ケーシングの軸心側が狭幅で且つ
該ケーシングの軸心と反対側が広幅となる略台形状のフ
ィン本体が短い円管から成る固着部の一端に一体に形成
されているフィンが管本体の伝熱外周面に全長に亘って
隙間無く配置された状態で固着されているフィン付管が
隣接するフィン付管のフィン同士が近接する状態に配置
されており、該フィン付管のフィンが固着されていない
一端部が固定されている固定鏡板がケーシングに固定さ
れていると共にフィンが固着されていない他端部が固定
されている摺動鏡板がケーシングに摺動自在に設けられ
てフィン付管列が形成されており、該フィン付管列のケ
ーシングの軸心側が燃料を燃焼せしめられる燃焼室を成
しており、前記固定鏡板及び摺動鏡板のケーシングの外
側にフィン付管に液体を供給せしめる供給口及びフィン
付管内に供給され加熱された液体を排出せしめる排出口
がそれぞれ設けられているので、燃焼室の周囲に配置さ
れたフィン付管が燃料を燃焼させた火炎の輻射熱及び高
温の燃焼ガスにより直接加熱されるだけでなく、フィン
が略台形状に形成されていて燃焼室と反対側の低温側が
広幅であるからこの低温側における熱量を効率良く吸収
することができ熱効率が非常に優れていて、長さの短い
フィン付管を配置された小型とすることができる。

【００２５】そして、一端部を固定鏡板にまた他端部を
摺動鏡板にそれぞれ支持されているフィン付管に伸びが
生じると、この伸びに応じて摺動鏡板がケーシング内を
摺動し、熱応力の発生が防止され耐久性に優れている。

【００２６】また、加熱される液体がフィン付管列の２
本以上のフィン付管内を漸次通るようにフィン付管の端
部同士を連通せしめる連通部が設けられていると、液体
の流路を長くすことができ、各フィン付管の長さを更に
短く構成されている小型の装置であっても液体を所望の
温度に加熱することができる。

【００２７】このように種々の効果を奏する本発明に係
る液体の加熱装置は、その工業的価値の非常に大きなも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る液体の加熱装置の１実施例を示す
説明用斜視図である。

【図２】図１の中央横断面説明図である。

【図３】図１の中央縦断面説明図である。

【図４】図３におけるＡ−Ａ線拡大端面図である。

【図５】フィン付管の構造を示す説明用斜視図である。

【図６】本発明に係る液体の加熱装置の設置例を示す説
明図である。

【符号の説明】 １ ケーシング ２ フィン付管 2a フィン 2aa フィン本体 2ab 固着部 2b 管本体 ３ 固定鏡板 ４ 摺動鏡板 ５ 燃焼室 5a バーナ ６ 供給口 ７ 排出口 ８ 連通部 ９ 排気口 10 ポンプ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１１年４月８日（１９９９．４．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】

【発明の実施の形態】 以下、図面により本発明に係る液
体の加熱装置について詳細に説明する。図１は本発明に
係る液体の加熱装置の１実施例を示す説明用斜視図、図
２は図１の中央横断面説明図、図３は図１の中央縦断面
説明図、図４は図３におけるＡ−Ａ線拡大端面図、図５
はフィン付管の構造を示す説明用斜視図、図６は本発明
に係る液体の加熱装置の設置例を示す説明図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 芳伴 長野県長野市吉田４−14−８ 株式会社前 田鉄工所内 (72)発明者 金内 進 東京都足立区千住曙町35−１ 株式会社前 田鉄工所内 (72)発明者 前田 博 東京都足立区千住曙町35−１ 株式会社前 田鉄工所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状のケーシング(１)内の軸心を中心
   とする同一円周上に、少なくとも５００℃の雰囲気下に
   おける耐熱性を有しており該ケーシング(１)の軸心側が
   狭幅で且つ該ケーシング(１)の軸心と反対側が広幅とな
   る略台形状のフィン本体(2aa)が短い円管から成る固着
   部(2ab)の一端に一体に形成されているフィン(2a)が管
   本体(2b)の伝熱外周面に全長に亘って隙間無く配置され
   た状態で固着されているフィン付管(２)が隣接するフィ
   ン付管(２)のフィン(2a)同士が近接する状態に配置され
   ており、該フィン付管(２)のフィン(2a)が固着されてい
   ない一端部が固定されている固定鏡板(３)がケーシング
   (１)に固定されていると共にフィン(2a)が固着されてい
   ない他端部が固定されている摺動鏡板(４)がケーシング
   (１)に摺動自在に設けられてフィン付管(２)列が形成さ
   れており、該フィン付管(２)列のケーシング(１)の軸心
   側が燃料を燃焼せしめられる燃焼室(５)を成しており、
   前記固定鏡板(３)及び／又は摺動鏡板(４)のケーシング
   (１)の外側にフィン付管(２)に液体を供給せしめる供給
   口(６)及びフィン付管(２)内に供給され加熱された液体
   を排出せしめる排出口(７)がそれぞれ設けられているこ
   とを特徴とする液体の加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱される液体がフィン付管(２)列にお
   ける２本以上のフィン付管(２)内を漸次通るようにフィ
   ン付管(２)の端部同士を連通せしめる連通部(８)が固定
   鏡板(３)及び／又は摺動鏡板(４)のケーシング(１)の外
   側に設けられている請求項１に記載の液体の加熱装置。