JP2008531981A - 二重管を有する温水供給システム - Google Patents

Abstract

バーナーの燃焼熱によって加熱され、熱交換器の配管を流れる温水の熱エネルギーを、冷水が導入される内管に伝達することができる二重管を有する温水供給装置が開示される。この装置により、水分の凝縮を抑止して温水供給装置の各部品の腐食を抑止することができる。この温水供給装置は、熱を供給するためのバーナーと、冷水を供給するための給水管と、前記バーナーの燃焼熱を直接受けるための外管、および前記外管の中に形成された内管を含むことにより、前記給水管から導入された冷水が前記内管を通過する間に加熱されることを可能とする、二重管を有して形成された熱交換配管と、前記加熱された水を前記熱交換配管から出すための出水管とを備える。

Description

本発明は、二重管を有する温水供給装置に関し、より詳細には、給水管から導入された冷水または戻ってきた熱源水を予熱するための二重管を含み、これにより配管上で水の凝縮による配管の腐食を抑止する温水供給装置に関する。

一般に、ボイラの熱交換装置は、バーナーから生じた燃焼熱を吸収すべきものであり、水が流れる熱交換配管と燃焼熱を吸収するための熱伝達フィンを含み、燃焼熱を利用して水を加熱し温水を作ることができる。

図１は、従来のガス源ボイラの構造を示す概略図である。

熱交換装置１において、バーナー２０によって生じた熱エネルギーは、熱交換器１０に伝達されて熱交換器１０内で水を加熱する。加熱された水は、加熱が必要な場所に循環ポンプ（図示せず）によって強制的に供給されて熱エネルギーを伝達する。ここで、熱交換器１０に効率的に熱エネルギーを伝達するために送風機３０がバーナー２０の下部に設置されている。一方、排気ガスが煙管４０から放出される。

循環ポンプによって循環される温水は、その熱を加熱が必要な場所に伝達し、次いで比較的冷たい水に戻って熱交換器１の入口に導入される。このプロセスが繰り返されて熱源水が連続的に循環される。

上記の構造を有するボイラにおいて、ボイラの運転が停止状態でかなりの時間が経過した場合は、ボイラ中の全配管、熱交換器、ボイラから各部屋へ接続された配管、および部屋内に配置された配管は、それぞれ温度が低下した冷水で完全に満たされる。さらに、加熱用配管内の水温は、ボイラ周囲空気の温度と同じレベルに低下する。

加熱配管内の水温が低下した状態でボイラを運転する場合は、加熱配管内の冷水とバーナーの燃焼で加熱された空気との間に温度差が生じる。

このような温度差が、加熱配管内の水温が非常に低い冬に生じる場合は深刻である。大気中に含まれる水分は、熱交換器１０の配管の周囲面に凝結して凝縮水となる。

一方、加熱を必要とする場所に熱を伝達した後に戻る熱源水は、低下した温度を有している。従って、温度が低い熱源水が熱交換器内の配管を通過するときは、配管内の冷水と高温に加熱された大気との間の温度差によって、大気に含まれる水分が配管の周囲面に凝縮するようなる。

配管の周囲面に凝縮した水は、自然に蒸発する。しかし、温水供給装置においては、燃焼ガスが生成されて凝縮水と反応し、燃料油またはガスが燃焼室で燃焼している間に酸性凝縮水が生成される。

このような酸性凝縮水は、熱交換器のありとあらゆる金属製部品の腐食を加速させるので、熱交換器の寿命が短くなっている。

発明の開示
技術的課題
従って、本発明は、従来技術で生じている上記の問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、バーナーの燃焼熱で加熱された熱交換器内部の温水から、冷水が導入される内管へ、熱エネルギーを伝達することができる二重管を有する温水供給装置を提供することであり、これにより、水分の凝縮を抑止し、温水供給装置の各部品の腐食を防ぐことができる。

技術的解決
本発明の目的を達成するために、熱を供給するためのバーナーと、冷水を供給するための給水管と、前記バーナーの燃焼熱を直接受けるための外管、および前記外管の中に形成された内管を含むことにより、前記給水管から導入された冷水が前記内管を通過する間に加熱されることを可能とする、二重管を有して形成された熱交換配管と、前記加熱された水を前記熱交換配管から出すための出水管とを備える温水供給装置が提供される。

さらに、複数の内管が平行に配置され、かつ前記外管に挿入されている。

さらに、前記内管が、前記外管に所望の深さまで挿入されつつ、前記内管へ導入された冷水が、前記外管の側壁によって阻止されることにより、導入された方向とは反対の方向に流れる。

さらに、前記給水管が延びている、流路を提供するためのキャップが、第一および第二の熱交換配管の一端を閉鎖するために設置されている。

本発明によれば、前記内管で第一に加熱された水を第二に加熱するために、戻り配管が、燃焼室の外壁に接触しており、前記戻り配管で加熱された水を第三に加熱するために前記外管に接続されている。

有利な効果
本発明に従った二重管を有する温水供給装置において、熱交換器の入口ポートに設置された給水管に接続された第一の熱交換配管は、外管と内管を含む二重管を有して形成されており、入口管から導入された冷水を昇温させることで、凝縮水の生成とボイラの各部品の腐食を抑止することができる。

発明を実施するための最良の形態
以下では、本発明に従った温水供給装置の構成と動作を添付の図面を参照して説明する。

図２は、本発明の実施形態に従った熱交換器の概略図である。図３は、本発明の実施形態に従った二重管を示す概略図であり、図４は、本発明の別の実施形態に従った二重管を示す概略図である。

給水管１００は、熱交換装置の入口ポートに接続されており、加熱を必要とする場所で熱交換した後に戻ってきた熱源水か、温水を供給するための直接の水のいずれかがここから導入される。さらに、複数の熱交換配管を含む熱交換器１０がバーナーの上部に取り付けられており、熱交換器内で給水管１００から導入された熱源水または冷水にバーナーから熱エネルギーを伝達する。温水は、温水を必要とする場所へ唯一の出口管６０から供給される。

熱交換器１０は、順次配列された、第一の熱交換配管１１０、第二の熱交換配管１２０、および第三の熱交換配管１３０を含む複数の熱交換配管、ならびに熱伝達フィン１４０を備えている。

給水管１００から熱交換器へ導入された冷水は、再び第一の熱交換配管１１０へ導入される。第一の熱交換配管１１０は、バーナー２０から直接燃焼熱が伝達される外管１１０ａおよび外管１１０ａの中に設けられた内管１１０ｂを含む二重管を有して形成されている。

バーナー２０の燃焼熱によって加熱された外管１１０ａは、中に媒体として満たされた水を使用して熱を内管１１０ｂに伝達する。伝達された熱は、給水管１００から導入され内管１１０ｂの内部に満たされている冷水へ再度伝達されて冷水を加熱する。熱伝達が達成されると、外管１１０ａの周囲面で凝縮水の生成を防ぐことが可能である。

第一の熱交換配管１１０は、それぞれ外管１２０ａおよび１３０ａ、ならびに内管１２０ｂおよび１３０ｂを含む二重管を有して形成された、第二および第三の熱交換配管１２０および１３０に順次に接続される。

好ましくは、給水管１００は、キャップ２００から流路を形成するように延びて図２および３に示すように熱交換器１０に接続されている。この場合、第一および第二の熱交換配管１１０および１２０の一端は、キャップ２００でカバーされ、これにより、第一の熱交換配管１１０の流路から第二の熱交換配管１２０の流路が接続される。

給水管１００は、第一の熱交換配管１１０の内管１１０ｂへ接続されいる。内管１１０ｂは、図３に示すように外管１１０ａへ所望の深さまで挿入されている。

この場合、給水管１１０へ導入された冷水は、内管１１０ｂに沿って流れ、次いで第一の熱交換配管１１０の側壁１１１によって阻止されて、外管１１０ａに沿って反対方向に流れるようになる。

バーナーによって生成された燃焼熱は、第一の熱交換配管１１０の外管１１０ａの内部に満たされた水に第一に伝達され、そして熱は、外管１１０ａの中に満たされた水から、内管１１０ｂに導入された冷水に第二に伝達される。その結果、内管１１０ｂに導入された水の温度が上昇する。内管１１０ｂに導入された水が加熱されると、配管上で水分の凝縮を抑止することが可能となる。

第一の熱交換配管１１０およびキャップ２００を通過する熱源水は、第二および第三の熱交換配管１２０および１３０を介して順次流れる間に、加熱水または温水であるために熱エネルギーを吸収する。次いで、加熱水は、出水管６０から加熱を必要とする場所へ循環ポンプによって出される。

次いで、加熱を必要とする場所で熱交換がなされて、冷水となった後、加熱水または温水は、再び給水管１００から熱交換器へ導入される。このようなサイクルが連続的に繰り返される。

このサイクルの完了後、ボイラの運転を停止すると、配管は冷水で満たされる。この状態でボイラの運転を再開すると、給水管１００から熱交換器へ導入された冷水は、外管１１０ａおよび内管１１０ｂを通過する間に加熱される。このようにして、加熱水は、凝縮水を生成することなく供給されることが可能である。

その一方で、給水管１００は、１つのみの配管で形成されてもよい。好ましくは、給水管１００は、図４に示すように複数の配管を含み、複数の給水管の場合は、熱伝達面積が広くなり、これにより熱伝達効率が増大する。

発明のモード
図５は、本発明の別の実施形態に従った温水供給装置を示す概略図である。

第一の熱交換配管１１０は、バーナー２０の燃焼熱によって直接加熱された外管１１０ａと外管１１０ａの中に取り付けられた内管１１０ｂを含む二重管を有して形成されている。

第一の熱交換配管１１０は、外管１２０ａおよび１３０ａ、ならびに内管１２０ｂおよび１３０ｂを含む、第二および第三の熱交換配管１２０および１３０に順次接続されている。

第三の熱交換配管１３０の内管１３０ｂは、燃焼室７０の外壁に接触してこれに巻かれた戻り配管１５０に接続されている。

温水供給装置の構成によれば、冷水は、最初は給水管１００から、第一、第二、および第三の熱交換配管１１０、１２０、および１３０の内管１１０ｂ、１２０ｂ、および１３０ｂに導入され、その後、外管１１０ａ、１２０ａ、および１３０ａの内部に満たされた温水によって加熱される。

内管１１０ｂ、１２０ｂ、および１３０ｂの中で第一に加熱された水は、戻り配管１５０を通過する間に第二に加熱される。戻り配管１５０は、燃焼室７０の周囲面に接触してこれに巻かれているため、燃焼室７０の熱が戻り配管１５０に伝達される。

戻り配管１５０の中で加熱された水は、第三の熱交換配管１３０の外管１３０ａ、第二の熱交換配管１２０の外管１２０ａ、および第一の熱交換配管１１０の外管１１０ａを順次通過しつつ第三に加熱される。

上記の工程の間に加熱された水は、出水管６０から供給されて、熱源水または温水として使用される。

さらに、上記の構成を有する本発明は、温水供給用装置に適用することができる。

産業上の利用可能性
上記のように、本発明は、温水を供給する装置のために適用することができ、入口管から導入された冷水を昇温させることにより、凝縮水の生成と温水供給装置の各部品の腐食を抑止することができる。

本発明の上記の他の目的、特徴、および長所は、次の詳細な説明とともに以下の添付の図面を考慮してより明らかとなろう。
通常のガスボイラの構造を示す概略図。 本発明の実施形態に従った熱交換器を示す概略図。 本発明の実施形態に従った二重管を示す概略図。 本発明の別の実施形態に従った二重管を示す概略図。 本発明の別の実施形態に従った温水供給装置を示す概略図。

Claims (5)

1. 熱を供給するためのバーナーと、冷水を供給するための給水管と、前記バーナーの燃焼熱を直接受けるための外管、および前記外管の中に形成された内管を含むことにより、前記給水管から導入された冷水が前記内管を通過する間に加熱されることを可能とする二重管を有して形成された熱交換配管と、前記加熱された水を前記熱交換配管から出すための出水管とを備える温水供給装置。
2. 複数の内管が平行に配置され、かつ前記外管に挿入されている、請求項１に記載の温水供給装置。
3. 前記内管が、前記外管に所望の深さまで挿入されつつ、前記内管へ導入された冷水が、前記外管の側壁によって阻止されていることにより、導入された方向とは反対の方向に流れる、請求項１または２に記載の温水供給装置。
4. 前記給水管が延びている、流路を提供するためのキャップが、第一および第二の熱交換配管の一端を閉鎖するために設置されている、請求項１または２に記載の温水供給装置。
5. 前記内管で第一に加熱された水を第二に加熱するために、戻り配管が、燃焼室の外壁に接触しており、前記戻り配管で加熱された水を第三に加熱するために前記外管に接続されている、請求項１に記載の温水供給装置。

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