JP2936394B2 - 温水発生機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は温水発生機、より詳しく
はガスバーナを用いる無圧式または密閉式の温水発生機
のCOと NOxを抑制するように設計した燃焼室構造に関す
る。
はガスバーナを用いる無圧式または密閉式の温水発生機
のCOと NOxを抑制するように設計した燃焼室構造に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】COと NOxの抑制を目指すボイラの研究開
発は活発に行われその成果が発表されてきたが、本願発
明者らは特に下記に注目した。 田庄昇・中井哲志：新しい都市型エネルギーシステム
〔日本機械学会講演文集 No. 924-5, 36頁〕 植田芳治・唐景良・山本雅通・小林廣・石谷清幹：管巣
燃焼形ボイラの開発〔日本機械学会論文集 (Ｂ編) 59巻
561号 (1993-5), 305頁〕 特許出願公告平２−３５８８４号（発明の名称：COの発
生を抑制しながら高負荷燃焼により熱交換を行う方法及
びその装置, 出願人：東京瓦斯株式会社) 実用新案出願公告平４−２９２１７号（考案の名称：表
面燃焼バーナを用いたボイラー，出願人：三浦工業株式
会社） 特許出願公告平４−７０５２３号（発明の名称：水管式
ボイラとその燃焼方法，出願人：関西電力株式会社、株
式会社平川鉄工所）
発は活発に行われその成果が発表されてきたが、本願発
明者らは特に下記に注目した。 田庄昇・中井哲志：新しい都市型エネルギーシステム
〔日本機械学会講演文集 No. 924-5, 36頁〕 植田芳治・唐景良・山本雅通・小林廣・石谷清幹：管巣
燃焼形ボイラの開発〔日本機械学会論文集 (Ｂ編) 59巻
561号 (1993-5), 305頁〕 特許出願公告平２−３５８８４号（発明の名称：COの発
生を抑制しながら高負荷燃焼により熱交換を行う方法及
びその装置, 出願人：東京瓦斯株式会社) 実用新案出願公告平４−２９２１７号（考案の名称：表
面燃焼バーナを用いたボイラー，出願人：三浦工業株式
会社） 特許出願公告平４−７０５２３号（発明の名称：水管式
ボイラとその燃焼方法，出願人：関西電力株式会社、株
式会社平川鉄工所）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本願発明は、上記した
特公平２−３５８８４号に開示された断熱空間の理論を
具体化する温水発生機の燃焼室の構造に関する。ここで
同公報に掲げる図面の「第１図」を本願の図面の図１２
として複写すると、それは「・・・瞬間ガス湯沸器の要
部側断面」であり、同図に用いた符号と同じ符号を用い
同公報に記載のとおり説明すると、１は・・・ガスバー
ナ，２は内胴，３はフィン群，４はチューブ，５は断熱
空間，６は熱交換器である。特許請求の範囲の第１項に
は、「理論空気量以上の空気を予混合して得られた火焔
（燃焼ガス）の先端近傍に冷物体を置いて該火焔の温度
を約1000℃以上、約1500℃以下の温度に制御し、次にこ
の温度制御された火焔を断熱空間内に通し、次に熱交換
器に導いて熱交換を行なうことによりCOの発生を抑制し
ながら高負荷燃焼により熱交換を行なう方法」と記載さ
れている。本発明は上記方法に示される断熱空間部を採
り入れた燃焼室構造を提供することを目的とする。
特公平２−３５８８４号に開示された断熱空間の理論を
具体化する温水発生機の燃焼室の構造に関する。ここで
同公報に掲げる図面の「第１図」を本願の図面の図１２
として複写すると、それは「・・・瞬間ガス湯沸器の要
部側断面」であり、同図に用いた符号と同じ符号を用い
同公報に記載のとおり説明すると、１は・・・ガスバー
ナ，２は内胴，３はフィン群，４はチューブ，５は断熱
空間，６は熱交換器である。特許請求の範囲の第１項に
は、「理論空気量以上の空気を予混合して得られた火焔
（燃焼ガス）の先端近傍に冷物体を置いて該火焔の温度
を約1000℃以上、約1500℃以下の温度に制御し、次にこ
の温度制御された火焔を断熱空間内に通し、次に熱交換
器に導いて熱交換を行なうことによりCOの発生を抑制し
ながら高負荷燃焼により熱交換を行なう方法」と記載さ
れている。本発明は上記方法に示される断熱空間部を採
り入れた燃焼室構造を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、缶体１０の
垂直面の一方側にガスバーナ１１と他方側に燃焼ガス排
出口２３を設け、ガスバーナ１１の火炎１２発生端部１
１ａから第１水管１４の１〜２本分の間隔をおいた吸熱
部１８に缶体１０の上下方向に３本以上の第１水管１４
を三角配列に配置し、缶体の奥行き方向に見て吸熱部１
８に続けて第１水管１４のほぼ２本分の間隔の断熱空間
部１９を空け、それに続く熱交換部２０の前記燃焼ガス
の入口部分に２本の対向する第１水管１４を吸熱部１８
の第１水管１４に平行に配置し、前記熱交換部２０の前
記奥行き方向に第１水管１４の外径のほぼ２倍の外径を
有するフィン１６ａ，１６ｂを付けた第１水管１４と同
じ長さの３本以上の第２水管１５ａ，１５ｂをフィン１
６ａ，１６ｂが互いに接触することなく配置し、熱交換
部２０の前記奥行き方向に見て最初の第２水管１５ａの
フィン１６ａの幅は他の２本の第２水管１５ｂのフィン
１６ｂのほぼ半分の幅よりも小に設定し、フィン１６
ａ，１６ｂの相互間の空間には缶体１０の中心線Ｍ−Ｍ
に向けＶ字型に突出する整流板１７を第２水管１５ａ，
１５ｂに平行に延在させ、缶体１０の上面と下面および
ガスバーナ１１取付口および燃焼ガス排出口を除く側面
にはそれぞれ水管部に近接した水室１３ａ，１３ｂ，１
３で囲み熱交換を高めることを特徴とする温水発生機を
提供することにより解決される。
垂直面の一方側にガスバーナ１１と他方側に燃焼ガス排
出口２３を設け、ガスバーナ１１の火炎１２発生端部１
１ａから第１水管１４の１〜２本分の間隔をおいた吸熱
部１８に缶体１０の上下方向に３本以上の第１水管１４
を三角配列に配置し、缶体の奥行き方向に見て吸熱部１
８に続けて第１水管１４のほぼ２本分の間隔の断熱空間
部１９を空け、それに続く熱交換部２０の前記燃焼ガス
の入口部分に２本の対向する第１水管１４を吸熱部１８
の第１水管１４に平行に配置し、前記熱交換部２０の前
記奥行き方向に第１水管１４の外径のほぼ２倍の外径を
有するフィン１６ａ，１６ｂを付けた第１水管１４と同
じ長さの３本以上の第２水管１５ａ，１５ｂをフィン１
６ａ，１６ｂが互いに接触することなく配置し、熱交換
部２０の前記奥行き方向に見て最初の第２水管１５ａの
フィン１６ａの幅は他の２本の第２水管１５ｂのフィン
１６ｂのほぼ半分の幅よりも小に設定し、フィン１６
ａ，１６ｂの相互間の空間には缶体１０の中心線Ｍ−Ｍ
に向けＶ字型に突出する整流板１７を第２水管１５ａ，
１５ｂに平行に延在させ、缶体１０の上面と下面および
ガスバーナ１１取付口および燃焼ガス排出口を除く側面
にはそれぞれ水管部に近接した水室１３ａ，１３ｂ，１
３で囲み熱交換を高めることを特徴とする温水発生機を
提供することにより解決される。
【０００５】
【作用】本発明において、断熱空間部の大きさ（距離）
は実機テストにより最適かつ最小空間の要件を満たすも
のとし、熱交換率を改良するために缶体10は水室13, 13
ａ, 13ｂで囲み、熱交換部20に配置する第１と第２水管
14, 15, 15ａにはフィン16ａ, 16ｂを付けて水管の単位
長さ当たりの伝熱面積を増大し、それによって缶体寸法
を小にし、さらに熱交換を良くするために整流板17を設
けて燃焼ガスの流れを制御し、第１水管14は火炎12に近
接して配置することにより火炎12の温度を下げて低 NOx
化を実現する。
は実機テストにより最適かつ最小空間の要件を満たすも
のとし、熱交換率を改良するために缶体10は水室13, 13
ａ, 13ｂで囲み、熱交換部20に配置する第１と第２水管
14, 15, 15ａにはフィン16ａ, 16ｂを付けて水管の単位
長さ当たりの伝熱面積を増大し、それによって缶体寸法
を小にし、さらに熱交換を良くするために整流板17を設
けて燃焼ガスの流れを制御し、第１水管14は火炎12に近
接して配置することにより火炎12の温度を下げて低 NOx
化を実現する。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を具体的に説明
する。図１と図２はそれぞれ本発明第１実施例の一部切
欠平面図と図１の中心線Ｍ−Ｍに沿う側断面図で、図
中、10は缶体で、それは図には直方体形状のものが示さ
れるが、缶体10は図示の形状に限定されず、例えば円筒
状のものであってもよい。11はガスバーナ, 12はガスバ
ーナ11が発生する火炎でそれは吸熱部18からは燃焼ガス
となって缶体10内を図１に見て左方向に進行する。13は
水室 (水冷壁) , 13ａと13ｂはそれぞれ上部水室と下部
水室, 14は例えば外径20mmの第１水管, 15ａと15ｂは燃
焼ガスの流れ方向に見て最初の１本の水管とそれに続く
２本の水管のそれぞれで、これらの各々は第１水管より
大きい例えば外径40mmの第２水管, 16ａと16ｂはそれぞ
れ第２水管15ａと15ｂに取り付けられた例えば幅 (断面
図で見るときは高さ) 10mmと20mmのフィン, 18は吸熱
部, 19は断熱空間部 (特公平２−３５８８４号の「断熱
空間５」に対応する。），20は熱交換部, 21は給水口,
22は出湯口, 23は燃焼ガス排出口, 30は大気開放口であ
る。図１には大気開放口30は省いて図示しない。
する。図１と図２はそれぞれ本発明第１実施例の一部切
欠平面図と図１の中心線Ｍ−Ｍに沿う側断面図で、図
中、10は缶体で、それは図には直方体形状のものが示さ
れるが、缶体10は図示の形状に限定されず、例えば円筒
状のものであってもよい。11はガスバーナ, 12はガスバ
ーナ11が発生する火炎でそれは吸熱部18からは燃焼ガス
となって缶体10内を図１に見て左方向に進行する。13は
水室 (水冷壁) , 13ａと13ｂはそれぞれ上部水室と下部
水室, 14は例えば外径20mmの第１水管, 15ａと15ｂは燃
焼ガスの流れ方向に見て最初の１本の水管とそれに続く
２本の水管のそれぞれで、これらの各々は第１水管より
大きい例えば外径40mmの第２水管, 16ａと16ｂはそれぞ
れ第２水管15ａと15ｂに取り付けられた例えば幅 (断面
図で見るときは高さ) 10mmと20mmのフィン, 18は吸熱
部, 19は断熱空間部 (特公平２−３５８８４号の「断熱
空間５」に対応する。），20は熱交換部, 21は給水口,
22は出湯口, 23は燃焼ガス排出口, 30は大気開放口であ
る。図１には大気開放口30は省いて図示しない。
【０００７】図２を参照すると、給水口21から矢印ｗ１
方向に供給され下部水室13ｂを通る水は第１水管14, 第
２水管15を上昇し上部水室13ａを経て燃焼ガスとの熱交
換によりほぼ80℃の湯となり出湯口22から矢印ｗ２で示
す如く外部へ供給される。大気開放口30を設けることに
より加熱される水は大気に開放されて無圧に、すなわち
大気圧に等しく保たれるので、図２に示される温水機は
無圧式温水機と呼称する。無圧式温水機は、「労働安全
衛生法施行令」の定める行政的規則が適用されない利点
がある。なお、出湯口には図示しないバルブが取り付け
られ、このバルブの開閉により自動的にガスバーナ11の
点火器がＯＮ，ＯＦＦし、バルブ開のとき点火器がＯＮ
になりバーナの燃焼が開始されて火炎12が形成される
が、かかる機構は知られたものであり、その詳細な説明
と図示は省略する。
方向に供給され下部水室13ｂを通る水は第１水管14, 第
２水管15を上昇し上部水室13ａを経て燃焼ガスとの熱交
換によりほぼ80℃の湯となり出湯口22から矢印ｗ２で示
す如く外部へ供給される。大気開放口30を設けることに
より加熱される水は大気に開放されて無圧に、すなわち
大気圧に等しく保たれるので、図２に示される温水機は
無圧式温水機と呼称する。無圧式温水機は、「労働安全
衛生法施行令」の定める行政的規則が適用されない利点
がある。なお、出湯口には図示しないバルブが取り付け
られ、このバルブの開閉により自動的にガスバーナ11の
点火器がＯＮ，ＯＦＦし、バルブ開のとき点火器がＯＮ
になりバーナの燃焼が開始されて火炎12が形成される
が、かかる機構は知られたものであり、その詳細な説明
と図示は省略する。
【０００８】ほぼ1800℃の高温であった燃焼ガスは水と
の熱交換によりほぼ 260℃以下の温度にまで降温し燃焼
ガス排出口23から矢印ｇで示されるように外部に排出さ
れる。
の熱交換によりほぼ 260℃以下の温度にまで降温し燃焼
ガス排出口23から矢印ｇで示されるように外部に排出さ
れる。
【０００９】火炎12の先端近くに、具体的にはガスバー
ナ11の火炎発生端部11ａからほぼ第１水管14の外径の１
〜２倍に等しい20〜40mmの空間を空けて、自然対流条件
下で突沸を生じない程度に細い３本の第１水管14を缶体
10の奥行き方向に垂直に三角配列に、すなわち、２本の
第１水管14は火炎発生端部11ａと水室13に近く、他の１
本は２本の水管の中間から火炎発生端部11ａを離れる方
向に立てて配置する。その理由は、燃焼ガスの通過断
面積を一定値以上確保しつつ通過抵抗を小さくして（フ
ァン) 動力効率を上げバーナの小型化を図り、方形配
列にすると燃焼室横幅が広くなり、かつ、燃焼ガスの流
れ方向下流の第１水管14表面全体に燃焼ガスが接触しな
い影の部分ができるからである。この第１水管14を配置
した部分はガスバーナ11が作る火炎12の例えば1800℃の
温度を1000℃〜1500℃までに下げる効果があり、吸熱部
18と呼称する。図１から理解できるように、吸熱部の幅
は第１水管14の外径のほぼ２倍の長さである。
ナ11の火炎発生端部11ａからほぼ第１水管14の外径の１
〜２倍に等しい20〜40mmの空間を空けて、自然対流条件
下で突沸を生じない程度に細い３本の第１水管14を缶体
10の奥行き方向に垂直に三角配列に、すなわち、２本の
第１水管14は火炎発生端部11ａと水室13に近く、他の１
本は２本の水管の中間から火炎発生端部11ａを離れる方
向に立てて配置する。その理由は、燃焼ガスの通過断
面積を一定値以上確保しつつ通過抵抗を小さくして（フ
ァン) 動力効率を上げバーナの小型化を図り、方形配
列にすると燃焼室横幅が広くなり、かつ、燃焼ガスの流
れ方向下流の第１水管14表面全体に燃焼ガスが接触しな
い影の部分ができるからである。この第１水管14を配置
した部分はガスバーナ11が作る火炎12の例えば1800℃の
温度を1000℃〜1500℃までに下げる効果があり、吸熱部
18と呼称する。図１から理解できるように、吸熱部の幅
は第１水管14の外径のほぼ２倍の長さである。
【００１０】燃焼ガスの進行方向にみて吸熱部18の下流
に特公平２−３５８８４号に開示された断熱空間部19の
空間を空ける。断熱空間部19の幅はほぼ第１水管14の２
本分の幅としたが状況によりそれより大にしてもよい。
断熱空間部19を設けることにより燃焼ガスに存在する人
体に有害なCO (一酸化炭素) を CO2 (二酸化炭素) に酸
化する作用が促進される。
に特公平２−３５８８４号に開示された断熱空間部19の
空間を空ける。断熱空間部19の幅はほぼ第１水管14の２
本分の幅としたが状況によりそれより大にしてもよい。
断熱空間部19を設けることにより燃焼ガスに存在する人
体に有害なCO (一酸化炭素) を CO2 (二酸化炭素) に酸
化する作用が促進される。
【００１１】燃焼ガスの進行方向にみて断熱空間部の下
流の熱交換部20の入口部分の水室13に近いところに２本
の第１水管14を図示の如く対向させて配置した。その目
的は、燃焼ガスの温度をさらに下げて第２水管15ａ, 15
ｂのフィン16ａ, 16ｂの熱劣化を確実に防止するにあ
る。
流の熱交換部20の入口部分の水室13に近いところに２本
の第１水管14を図示の如く対向させて配置した。その目
的は、燃焼ガスの温度をさらに下げて第２水管15ａ, 15
ｂのフィン16ａ, 16ｂの熱劣化を確実に防止するにあ
る。
【００１２】前記した２本の第１水管14に続いてフィン
16ａ, 16ｂ付きの第２水管15ａと15ｂを配置し、図示の
実施例でそれらの外径はそれぞれ約40mmに設定した。燃
焼ガスの流れ方向に最初の第２水管15ａに付けたフィン
16ａの幅は約10mmよりも小に、またそれに続く２本の第
２水管15ｂのフィン16ｂの幅は約20mmに設定した。この
ように設計する理由は、図に見て最も右の第２水管15ａ
のフィン16ａは、1000℃〜1500℃の範囲にまで降温され
た高温の燃焼ガスに触れた場合、その縁部分は真っ赤に
焼け熱劣化が激しいからである。それ故に、この最初の
第２水管15ａのフィン16ａは他のフィン16ｂよりも幅
(または高さ) を小に設定し、第２水管15ａのフィン16
ａの先端部分の温度を低下させる。
16ａ, 16ｂ付きの第２水管15ａと15ｂを配置し、図示の
実施例でそれらの外径はそれぞれ約40mmに設定した。燃
焼ガスの流れ方向に最初の第２水管15ａに付けたフィン
16ａの幅は約10mmよりも小に、またそれに続く２本の第
２水管15ｂのフィン16ｂの幅は約20mmに設定した。この
ように設計する理由は、図に見て最も右の第２水管15ａ
のフィン16ａは、1000℃〜1500℃の範囲にまで降温され
た高温の燃焼ガスに触れた場合、その縁部分は真っ赤に
焼け熱劣化が激しいからである。それ故に、この最初の
第２水管15ａのフィン16ａは他のフィン16ｂよりも幅
(または高さ) を小に設定し、第２水管15ａのフィン16
ａの先端部分の温度を低下させる。
【００１３】フィン16ａ, 16ｂは、第２水管15ａ, 15ｂ
の伝熱面積を大にし熱効率を高める目的で設けるのであ
り、温水発生機をなるべくコンパクト (小型) なものに
するために水管を数多く設ける代わりにフィンを付けて
水管の伝熱効率を高める。フィンを設けることにより水
管の熱効率はフィンのない場合に比べ約 1.2〜2.0 倍高
められる。フィン16ａ, 16ｂの縁部にのこ歯切欠き（セ
レーション, serration ) を形成して燃焼ガスの高温に
よる応力歪を緩和した。
の伝熱面積を大にし熱効率を高める目的で設けるのであ
り、温水発生機をなるべくコンパクト (小型) なものに
するために水管を数多く設ける代わりにフィンを付けて
水管の伝熱効率を高める。フィンを設けることにより水
管の熱効率はフィンのない場合に比べ約 1.2〜2.0 倍高
められる。フィン16ａ, 16ｂの縁部にのこ歯切欠き（セ
レーション, serration ) を形成して燃焼ガスの高温に
よる応力歪を緩和した。
【００１４】第１実施例ではさらに図示の如く第２水管
15ａと15ｂ, 15ｂと15ｂの間に山形鋼 (アングル) の整
流板17を第２水管15ａと15ｂの全長に沿って配置する。
整流板17は、燃焼ガスの流れを第２水管15ａ, 15ｂ全体
に接触するよう整え、燃焼ガスの直進を妨げて第２水管
15ａ, 15ｂをより効率よく加熱する、すなわち熱交換の
効率を向上する。
15ａと15ｂ, 15ｂと15ｂの間に山形鋼 (アングル) の整
流板17を第２水管15ａと15ｂの全長に沿って配置する。
整流板17は、燃焼ガスの流れを第２水管15ａ, 15ｂ全体
に接触するよう整え、燃焼ガスの直進を妨げて第２水管
15ａ, 15ｂをより効率よく加熱する、すなわち熱交換の
効率を向上する。
【００１５】小型の限られた寸法の中でさらに大きな伝
熱面積をとるために、缶体の上下方向の両側面および上
下面をそれぞれ水室13および上部水室13ａと下部水室13
ｂで囲み、それにより水の加熱効率が高められる構造と
した。
熱面積をとるために、缶体の上下方向の両側面および上
下面をそれぞれ水室13および上部水室13ａと下部水室13
ｂで囲み、それにより水の加熱効率が高められる構造と
した。
【００１６】図３は図２の実施例に対応する密閉形の温
水発生機を示し、図１と図２に示した部分と同じ部分は
同じ符号で示す。この実施例には図２の大気開放口が設
けられていないので、缶体10内の湯の圧力は大気圧より
大になる。
水発生機を示し、図１と図２に示した部分と同じ部分は
同じ符号で示す。この実施例には図２の大気開放口が設
けられていないので、缶体10内の湯の圧力は大気圧より
大になる。
【００１７】第１実施例の変形例は図１に類似の図４の
一部切欠平面図に示すように図１の熱交換部20の入口部
分にある２本の第１水管14を吸熱部18に移しそこに方形
配置の４本の第１水管14の中心部分に１本の第１水管14
を配置し、それによって低 NOx化の効果が得られた。な
お、図４において図１に示す部分と同じ部分は同一符号
で表示した。図４に示す構造は無圧式または密閉式温水
機のいずれにも利用可能である。
一部切欠平面図に示すように図１の熱交換部20の入口部
分にある２本の第１水管14を吸熱部18に移しそこに方形
配置の４本の第１水管14の中心部分に１本の第１水管14
を配置し、それによって低 NOx化の効果が得られた。な
お、図４において図１に示す部分と同じ部分は同一符号
で表示した。図４に示す構造は無圧式または密閉式温水
機のいずれにも利用可能である。
【００１８】図３の例は図５の側断面図に示すように変
形できる。この変形例では図１〜図４に示した部分と同
じ部分は同一符号で示し、第２水管15ａと15ｂは第１水
管14よりも長く形成し第１水管14よりも上方に高く延在
させ、他方第１水管14の上方の上部水室13ａは下方に拡
大して貯湯室13ｃを形成し、それにより上部水室全体の
容量を大にし貯湯量を増やす。第１水管14は貯湯室13ｃ
内に延在させ完全に水没させ空焚きを防止する。缶体10
の奥行き寸法は第１実施例のそれと変わらないものの、
第２水管15ａを長くした分だけ伝熱面積が増大する効果
が得られる。図５の温水発生機は大気開放式であるが、
大気開放口30を設けないで図６に示す密閉式温水発生機
に変形可能である。
形できる。この変形例では図１〜図４に示した部分と同
じ部分は同一符号で示し、第２水管15ａと15ｂは第１水
管14よりも長く形成し第１水管14よりも上方に高く延在
させ、他方第１水管14の上方の上部水室13ａは下方に拡
大して貯湯室13ｃを形成し、それにより上部水室全体の
容量を大にし貯湯量を増やす。第１水管14は貯湯室13ｃ
内に延在させ完全に水没させ空焚きを防止する。缶体10
の奥行き寸法は第１実施例のそれと変わらないものの、
第２水管15ａを長くした分だけ伝熱面積が増大する効果
が得られる。図５の温水発生機は大気開放式であるが、
大気開放口30を設けないで図６に示す密閉式温水発生機
に変形可能である。
【００１９】本発明の第２実施例は図７の一部切欠平面
図に示され、図中、図１〜図６に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示する。この実施例では、整流板17を配
置する代わりに水室13の第２水管15ａ，15ｂに面する側
面から第２水管15ａ，15ｂ相互間の空間にＶ字型に突出
する隆起部13ｄを形成する。熱交換部20の入口の第２水
管15ａのガスバーナ11寄りの位置には第１水管14を配置
しない代わりに隆起部13ｄを設け、第１実施例では図に
見て最も右の第２水管15ａの上流に第１水管14を５本配
置したのに対し第１水管14は火炎12近傍に３本だけ図１
の配置と同様に配置した。隆起部13ｄは伝熱面となり熱
交換効率を向上するとともに、特にガスバーナ11に近い
第２水管15ａのフィン16ａの熱劣化を防ぐことが確認さ
れた。第２実施例は大気開放式の温水発生機にもまたは
密閉式温水発生機にも利用可能である。
図に示され、図中、図１〜図６に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示する。この実施例では、整流板17を配
置する代わりに水室13の第２水管15ａ，15ｂに面する側
面から第２水管15ａ，15ｂ相互間の空間にＶ字型に突出
する隆起部13ｄを形成する。熱交換部20の入口の第２水
管15ａのガスバーナ11寄りの位置には第１水管14を配置
しない代わりに隆起部13ｄを設け、第１実施例では図に
見て最も右の第２水管15ａの上流に第１水管14を５本配
置したのに対し第１水管14は火炎12近傍に３本だけ図１
の配置と同様に配置した。隆起部13ｄは伝熱面となり熱
交換効率を向上するとともに、特にガスバーナ11に近い
第２水管15ａのフィン16ａの熱劣化を防ぐことが確認さ
れた。第２実施例は大気開放式の温水発生機にもまたは
密閉式温水発生機にも利用可能である。
【００２０】本発明の第３実施例は図８の側断面図に示
され、同図において図１〜図７に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示する。この実施例では、熱交換器25と
循環ポンプ29とを使用する。上部水室13ａの出湯口22´
から出される高温湯 (80℃)は矢印ｗ２´方向にパイプ2
4を通って熱交換器25に供給され、そこで送られてきた
高温湯は給水口26から矢印ｗと破線で示される如く矢印
方向に供給される水と熱交換し、この水は燃焼室内を循
環する湯とは異なる湯となって出湯口27から矢印ｗ３で
示される如く外部に供給され、パイプ24を通ってきた高
温湯は熱交換により低温湯となってパイプ28, 循環ポン
プ29を経て矢印ｗ１´で示す如く給水口21から下部水室
13ｂへ供給され、以後、符号ｃを付けた白抜矢印で示す
如く上部水室13ａに至る。このような強制循環は循環ポ
ンプ29の働きによる。
され、同図において図１〜図７に示した部分と同じ部分
は同一符号で表示する。この実施例では、熱交換器25と
循環ポンプ29とを使用する。上部水室13ａの出湯口22´
から出される高温湯 (80℃)は矢印ｗ２´方向にパイプ2
4を通って熱交換器25に供給され、そこで送られてきた
高温湯は給水口26から矢印ｗと破線で示される如く矢印
方向に供給される水と熱交換し、この水は燃焼室内を循
環する湯とは異なる湯となって出湯口27から矢印ｗ３で
示される如く外部に供給され、パイプ24を通ってきた高
温湯は熱交換により低温湯となってパイプ28, 循環ポン
プ29を経て矢印ｗ１´で示す如く給水口21から下部水室
13ｂへ供給され、以後、符号ｃを付けた白抜矢印で示す
如く上部水室13ａに至る。このような強制循環は循環ポ
ンプ29の働きによる。
【００２１】図８の実施例は図９に示されるように大気
開放口30を設けない密閉式温水発生機に変更可能であ
る。なお、図９において図１〜図８に示した部分と同じ
部分は同じ符号で示した。
開放口30を設けない密閉式温水発生機に変更可能であ
る。なお、図９において図１〜図８に示した部分と同じ
部分は同じ符号で示した。
【００２２】本発明第４実施例は図６に類似の図１０の
側断面図に示され、同図中、図１〜図９に示した部分と
同じ部分は同一符号で表示する。この実施例では、第２
水管15ａ，15ｂを第１水管14よりはより長く形成する一
方で、図４の貯湯室13ｃの上方部分を拡大して上部蒸気
室13ｅとし、さらに大気開放口30は設けない。従ってこ
の実施例の適用においては「労働安全衛生法施行令」の
定める蒸気ボイラに関する規制に服する。ガスバーナ11
に近い３本の第１水管14は空焚き防止のため貯湯室13ｃ
内に延在し、第１水管14の上方部分は完全に水没する。
上部蒸気室13ｅで作られた蒸気は蒸気出口22ａから矢印
ｖ方向に外部へ供給される。
側断面図に示され、同図中、図１〜図９に示した部分と
同じ部分は同一符号で表示する。この実施例では、第２
水管15ａ，15ｂを第１水管14よりはより長く形成する一
方で、図４の貯湯室13ｃの上方部分を拡大して上部蒸気
室13ｅとし、さらに大気開放口30は設けない。従ってこ
の実施例の適用においては「労働安全衛生法施行令」の
定める蒸気ボイラに関する規制に服する。ガスバーナ11
に近い３本の第１水管14は空焚き防止のため貯湯室13ｃ
内に延在し、第１水管14の上方部分は完全に水没する。
上部蒸気室13ｅで作られた蒸気は蒸気出口22ａから矢印
ｖ方向に外部へ供給される。
【００２３】図１１は本発明の O2 対 NOx、CO特性を示
す燃焼排ガス分析の線図であり、左縦軸は NOx濃度を p
pmで、右縦軸はCO濃度を ppmで示し、横軸は燃焼排ガス
中の残存酸素濃度O2 (％) を示す。 NOx濃度は酸素濃度
を０％換算して表すものでそれは下記の数式１で示すよ
うに計算する。
す燃焼排ガス分析の線図であり、左縦軸は NOx濃度を p
pmで、右縦軸はCO濃度を ppmで示し、横軸は燃焼排ガス
中の残存酸素濃度O2 (％) を示す。 NOx濃度は酸素濃度
を０％換算して表すものでそれは下記の数式１で示すよ
うに計算する。
【００２４】
【数１】NOx濃度〔 02 ＝０％換算値〕（ppm)＝実測 NO
x濃度（ppm)×２１／（２１−実測酸素濃度（％））
x濃度（ppm)×２１／（２１−実測酸素濃度（％））
【００２５】上記の数式１において、O2＝０％換算値と
は、残存O2が燃料中のＮ分および燃焼空気中のＮ分と反
応し完全にO2＝０％となったときの値を意味する。図１
１中、本発明第１実施例と従来機のそれぞれにおける N
Ox値は中空矩形と黒ぬり矩形で、また本発明第１実施例
と従来機のそれぞれにおけるCO値はそれぞれ中空三角と
黒ぬり三角で示した。図から、残留O2が１〜２％のとき
は別として、通常の燃焼状態を表示する残留O2が４〜８
％の範囲内では本発明実施例はCOとNOx を著しく抑制し
たことが理解されよう。
は、残存O2が燃料中のＮ分および燃焼空気中のＮ分と反
応し完全にO2＝０％となったときの値を意味する。図１
１中、本発明第１実施例と従来機のそれぞれにおける N
Ox値は中空矩形と黒ぬり矩形で、また本発明第１実施例
と従来機のそれぞれにおけるCO値はそれぞれ中空三角と
黒ぬり三角で示した。図から、残留O2が１〜２％のとき
は別として、通常の燃焼状態を表示する残留O2が４〜８
％の範囲内では本発明実施例はCOとNOx を著しく抑制し
たことが理解されよう。
【００２６】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
とガスを使用する温水機は従来例に比べ容積が１／３と
小型コンパクトに仕上げられ、軽量ではあるが出力は大
で、それの搬入, 据付け工事が簡単になることに加え、
低 NOxを達成して環境汚染を防止し、また低COであるた
め人体に対する危険が防止される効果を達成した。
とガスを使用する温水機は従来例に比べ容積が１／３と
小型コンパクトに仕上げられ、軽量ではあるが出力は大
で、それの搬入, 据付け工事が簡単になることに加え、
低 NOxを達成して環境汚染を防止し、また低COであるた
め人体に対する危険が防止される効果を達成した。
【図１】本発明第１実施例である無圧式温水発生機の一
部切欠平面図である。
部切欠平面図である。
【図２】図１の第１実施例である無圧式温水発生機の中
心線Ｍ−Ｍに沿う側断面図である。
心線Ｍ−Ｍに沿う側断面図である。
【図３】図２に類似の密閉式温水発生機の側断面図であ
る。
る。
【図４】図１の実施例の変形例の一部切欠平面図であ
る。
る。
【図５】図２の実施例の他の変形例の側断面図である。
【図６】図５の例に類似の密閉式温水発生機の側断面図
である。
である。
【図７】本発明第２実施例の一部切欠平面図である。
【図８】本発明第３実施例の無圧式温水発生機の側断面
図である。
図である。
【図９】図８の実施例に類似の密閉式温水発生機の側断
面図である。
面図である。
【図１０】本発明第４実施例である密閉式蒸気発生機の
側断面図である。
側断面図である。
【図１１】本発明のO2対 NOx、CO特性を示す燃焼排ガス
分析の線図である。
分析の線図である。
【図１２】断熱空間部を示す従来例の断面図である。
10 缶体 11 ガスバーナ 11ａ 火炎発生端部 12 火炎 13 水室 13ａ 上部水室 13ｂ 下部水室 13ｃ 貯湯室 13ｄ 隆起部 13ｅ 上部蒸気室 14 第１水管 15ａ, 15ｂ 第２水管 (フィン付水管) 16ａ, 16ｂ フィン 17 整流板 18 吸熱部 19 断熱空間部 20 熱交換部 21, 21´ 給水口 22, 22´ 出湯口 22ａ 蒸気出口 23 燃焼ガス排出口 24 パイプ 25 熱交換器 26 給水口 27 出湯口 28 パイプ 29 循環ポンプ 30 大気開放口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24H 1/44 F22B 7/06
Claims (8)
- 【請求項１】 缶体（１０）の垂直面の一方側にガスバ
ーナ（１１）と他方側に燃焼ガス排出口（２３）を設
け、 ガスバーナ（１１）の火炎（１２）発生端部（１１ａ）
から第１水管（１４）の１〜２本分の間隔をおいた吸熱
部（１８）に缶体（１０）の上下方向に３本以上の第１
水管（１４）を三角配列に配置し、 缶体の奥行き方向に見て吸熱部（１８）に続けて第１水
管（１４）のほぼ２本分の間隔の断熱空間部（１９）を
空け、それに続く熱交換部（２０）の前記燃焼ガスの入
口部分に２本の対向する第１水管（１４）を吸熱部（１
８）の第１水管（１４）に平行に配置し、 前記熱交換部（２０）の前記奥行き方向に第１水管（１
４）の外径のほぼ２倍の外径を有するフィン（１６ａ，
１６ｂ）を付けた第１水管（１４）と同じ長さの３本以
上の第２水管（１５ａ，１５ｂ）をフィン（１６ａ，１
６ｂ）が互いに接触することなく配置し、 熱交換部（２０）の前記奥行き方向に見て最初の第２水
管（１５ａ）のフィン（１６ａ）の幅は他の２本の第２
水管（１５ｂ）のフィン（１６ｂ）のほぼ半分の幅より
も小に設定し、 フィン（１６ａ，１６ｂ）の相互間の空間には缶体（１
０）の中心線（Ｍ−Ｍ）に向けＶ字型に突出する整流板
（１７）を第２水管（１５ａ，１５ｂ）に平行に延在さ
せ、 缶体（１０）の上面と下面およびガスバーナ（１１）取
付口および燃焼ガス排出口を除く側面にはそれぞれ水管
部に近接した水室（１３ａ，１３ｂ，１３）で囲み熱交
換を高めることを特徴とする温水発生機。 - 【請求項２】 吸熱部(18)に４本の第１水管(14)を方形
にまたその中心部分に１本の第１水管(14)を配置して成
る請求項１記載の温水発生機。 - 【請求項３】 第２水管 (15ａ) を火炎発生端部（11
ａ）に近い３本の第１水管(14)よりもより長く形成して
該第１水管(14)上方に上部水室 (13ａ) を拡げて貯湯室
(13ｃ) を設け、第１水管(14)は貯湯室 (13ｃ) 内に延
在して完全に水没させて成ることを特徴とする請求項１
記載の温水発生機。 - 【請求項４】 整流板（１７）は設けず、熱交換部（２
０）の燃焼ガス入口部分と第２水管（１５ａ，１５ｂ）
の相互間の位置に缶体（１０）の中心線（Ｍ−Ｍ）に向
けＶ字型に突出する隆起部（１３ｄ）を水室（１３）に
設けて成る請求項１記載の温水発生機。 - 【請求項５】 上部水室 (13ａ) の出湯口 (22´) をパ
イプ(24)にて熱交換器(25)の入口端に連結し、熱交換器
(25)の出口端はパイプ(28)にて循環ポンプ(29)に連結
し、循環ポンプ(29)は下部水室 (13ｂ) の給水口(21)に
連結し、熱交換器(25)において出湯口 (22´) から供給
される湯は熱交換器(25)の給水口(26)から供給される水
と熱交換し、この熱交換により作られた湯は熱交換器(2
5)の出湯口(27)から出湯される請求項１記載の温水発生
機。 - 【請求項６】 該温水発生機は無圧式のものである請求
項１，２，３，４および５記載の温水発生機。 - 【請求項７】 該温水発生機は密閉式のものである請求
項１，２，３，４および５記載の温水発生機。 - 【請求項８】 第２水管（１５ａ）を火炎発生端部（１
１ａ）に近い３本の第１水管（１４）よりもより長く形
成し、該第１水管（１４）上方に上部水室（１３ａ）を
拡げて貯湯室（１３ｃ）を設け、第１水管（１４）は貯
湯室（１３ｃ）内に延在して完全に水没させて成り、第
１水管（１４）よりも長く形成した第２水管（１５ａ）
は貯湯室（１３ｃ）の上方に設けた上部蒸気室（１３
ｅ）内に延在し、上部蒸気室（１３ｅ）内で作られた蒸
気は上部蒸気室の蒸気出口（２２ａ）から外部へ供給さ
れる請求項３記載の密閉式の温水発生機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4962496A JP2936394B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 温水発生機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4962496A JP2936394B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 温水発生機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09222264A JPH09222264A (ja) | 1997-08-26 |
| JP2936394B2 true JP2936394B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=12836394
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4962496A Expired - Fee Related JP2936394B2 (ja) | 1996-02-14 | 1996-02-14 | 温水発生機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936394B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002267103A (ja) * | 2001-03-12 | 2002-09-18 | Showa Mfg Co Ltd | ボイラの煙管構造 |
| JP5635371B2 (ja) * | 2010-11-08 | 2014-12-03 | 株式会社日本サーモエナー | 真空式温水機 |
-
1996
- 1996-02-14 JP JP4962496A patent/JP2936394B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09222264A (ja) | 1997-08-26 |
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