JP3045289B2 - 排気ガス廃熱回収用熱交換器 - Google Patents
排気ガス廃熱回収用熱交換器Info
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- JP3045289B2 JP3045289B2 JP10213802A JP21380298A JP3045289B2 JP 3045289 B2 JP3045289 B2 JP 3045289B2 JP 10213802 A JP10213802 A JP 10213802A JP 21380298 A JP21380298 A JP 21380298A JP 3045289 B2 JP3045289 B2 JP 3045289B2
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- Japan
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- exhaust gas
- water
- heat transfer
- heat exchanger
- heat
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- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、都市ガスを使用す
るボイラーから排出される多量の水分を含有した排気ガ
スから効率的に廃熱を回収するための廃熱回収用熱交換
器に関する。
るボイラーから排出される多量の水分を含有した排気ガ
スから効率的に廃熱を回収するための廃熱回収用熱交換
器に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来一
般に使われてきた熱交換器は、排気ガス中に塩素成分を
含有する酸性水分が存在すると、この酸性水分が熱交換
器の状態変化によって伝熱面で凝縮と乾燥による濃縮と
を繰り返して腐食現象を起こす問題があった。一方、従
来のボイラー排気ガスの廃熱回収用熱交換器において
も、排気ガス内に含有される腐食性の塩素成分が熱交換
器の伝熱面で凝縮して腐食現象を起こす問題があり、従
来使用されていたいずれの熱交換器も、都市ガスを使用
するボイラーに適用した場合には、排出ガス中に多量の
塩素成分と酸性水とが含まれているため、一般の鋼管は
勿論、ステンレス鋼管を使用した伝熱管であっても激し
い腐食現象が現れるという問題をかかえていた。
般に使われてきた熱交換器は、排気ガス中に塩素成分を
含有する酸性水分が存在すると、この酸性水分が熱交換
器の状態変化によって伝熱面で凝縮と乾燥による濃縮と
を繰り返して腐食現象を起こす問題があった。一方、従
来のボイラー排気ガスの廃熱回収用熱交換器において
も、排気ガス内に含有される腐食性の塩素成分が熱交換
器の伝熱面で凝縮して腐食現象を起こす問題があり、従
来使用されていたいずれの熱交換器も、都市ガスを使用
するボイラーに適用した場合には、排出ガス中に多量の
塩素成分と酸性水とが含まれているため、一般の鋼管は
勿論、ステンレス鋼管を使用した伝熱管であっても激し
い腐食現象が現れるという問題をかかえていた。
【０００３】また、従来の熱交換器の多くは、排気ガス
が伝熱管間を直接通過するように構成されていたために
伝熱面間の熱伝達係数が低く、熱交換効率を高めようと
すると熱交換器の伝熱面をより大きく形成せざるを得な
い課題を有していた。
が伝熱管間を直接通過するように構成されていたために
伝熱面間の熱伝達係数が低く、熱交換効率を高めようと
すると熱交換器の伝熱面をより大きく形成せざるを得な
い課題を有していた。
【０００４】そこで本発明は、上記従来の問題点を解決
すべく、伝熱面における熱伝達係数が高く、しかも排気
ガス中に塩素成分及び酸性水分が含まれていても伝熱管
の腐食現象が起きない廃熱回収用熱交換器を提供せんと
するものである。
すべく、伝熱面における熱伝達係数が高く、しかも排気
ガス中に塩素成分及び酸性水分が含まれていても伝熱管
の腐食現象が起きない廃熱回収用熱交換器を提供せんと
するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】かかる課題解決のための
廃熱回収用熱交換器は、排気ガス廃熱回収用熱交換器の
排気ガス流通経路において、多数の熱交換伝熱管を配設
した伝熱管層の上流に水溜まり層を配設し、排気ガスの
圧力によって前記水溜まり層の水を伝熱管層に流入させ
て熱交換伝熱管間において水が流動する水流動層をなす
ように形成してなる構成を特徴とする。
廃熱回収用熱交換器は、排気ガス廃熱回収用熱交換器の
排気ガス流通経路において、多数の熱交換伝熱管を配設
した伝熱管層の上流に水溜まり層を配設し、排気ガスの
圧力によって前記水溜まり層の水を伝熱管層に流入させ
て熱交換伝熱管間において水が流動する水流動層をなす
ように形成してなる構成を特徴とする。
【０００６】例えば、上部に煙道に通じる排気ガス排出
口を設け、内部に熱交換伝熱管とその下流に水滴除去層
を配設し、底面に多孔板を配設してなる胴体と、この胴
体と底部を連通し、側部に排気流入口を設けてなる外胴
体とからなる構成において、胴体及び外胴体の底層部に
水溜まり層を形成し、排気流入口から流入してきた排気
ガスによって水溜まり層の水を多孔板を介して熱交換伝
熱管間に押し上げて熱交換伝熱管間において水が流動す
る水流動層を形成するように構成することができる。上
記構成において、外胴体の底部連通部分を弧形状に形成
すれば、排気ガスによる水の押し上げをより効率的かつ
円滑に行うことができる。
口を設け、内部に熱交換伝熱管とその下流に水滴除去層
を配設し、底面に多孔板を配設してなる胴体と、この胴
体と底部を連通し、側部に排気流入口を設けてなる外胴
体とからなる構成において、胴体及び外胴体の底層部に
水溜まり層を形成し、排気流入口から流入してきた排気
ガスによって水溜まり層の水を多孔板を介して熱交換伝
熱管間に押し上げて熱交換伝熱管間において水が流動す
る水流動層を形成するように構成することができる。上
記構成において、外胴体の底部連通部分を弧形状に形成
すれば、排気ガスによる水の押し上げをより効率的かつ
円滑に行うことができる。
【０００７】このような構成を有する廃熱回収用熱交換
器によれば、熱交換器が作動している間は熱交換伝熱管
すなわち伝熱面を常に水で浸すことができるから、排気
ガス中に塩素成分及び酸性水分が含まれていても塩素成
分及び酸性水分の濃縮を防ぐことができ、伝熱管の腐食
現象を防止することができるから熱交換器の寿命を大き
く延長させることができる。更に、熱交換伝熱管の間で
水流動層を形成することによって、水流動層と熱交換伝
熱管との間の熱伝達係数を顕著に高めることができる。
しかも水流動層を通過する際に冷却され排気ガスに含ま
れていた水分は凝縮するから、排気ガスの顕熱ばかりか
多量の潜熱までも回収することができ、熱交換効率を顕
著に高くすることができる。これによって、伝熱面積を
大きくしなくても熱交換効率を高めることができるか
ら、熱交換器を小型化することができる。また、熱交換
伝熱管の材質においても、非経済的なピンチューブを使
用せずとも、通常のスチール鋼管を使用すれば充分とす
ることができる。
器によれば、熱交換器が作動している間は熱交換伝熱管
すなわち伝熱面を常に水で浸すことができるから、排気
ガス中に塩素成分及び酸性水分が含まれていても塩素成
分及び酸性水分の濃縮を防ぐことができ、伝熱管の腐食
現象を防止することができるから熱交換器の寿命を大き
く延長させることができる。更に、熱交換伝熱管の間で
水流動層を形成することによって、水流動層と熱交換伝
熱管との間の熱伝達係数を顕著に高めることができる。
しかも水流動層を通過する際に冷却され排気ガスに含ま
れていた水分は凝縮するから、排気ガスの顕熱ばかりか
多量の潜熱までも回収することができ、熱交換効率を顕
著に高くすることができる。これによって、伝熱面積を
大きくしなくても熱交換効率を高めることができるか
ら、熱交換器を小型化することができる。また、熱交換
伝熱管の材質においても、非経済的なピンチューブを使
用せずとも、通常のスチール鋼管を使用すれば充分とす
ることができる。
【０００８】また、上記構成において、排気ガス流通経
路を２系統に分岐し、１系統に上記水流動層を形成し、
他の１系統を、前記１系統における水流動層下流に連結
することにより、水流動層を通過し冷却された排気ガス
に高温の排気ガスが合流するように構成することができ
る。例えば、外胴体の上部に排気ガス排出口に通じるバ
イパス管を連結し、排気流入口から外胴体内に流入して
きた排気ガスの一部をバイパス管を通じて排気ガス排出
口に誘導し、水流動層及び水滴除去層を通過してきた排
気ガスと合流させるように構成することができる。この
ように構成すれば、水流動層及び水滴除去層の通過によ
って水分及び熱を奪われ水分飽和状態となった排気ガス
に高温の排気ガスを合流させて水分飽和状態の排気ガス
を再加熱することができ、排気ガス排出口以後の煙道で
排気ガスの冷却による水分凝縮現象を防止することがで
きると共に、排気が円滑になるからボイラーの燃焼効率
を高めることができる。
路を２系統に分岐し、１系統に上記水流動層を形成し、
他の１系統を、前記１系統における水流動層下流に連結
することにより、水流動層を通過し冷却された排気ガス
に高温の排気ガスが合流するように構成することができ
る。例えば、外胴体の上部に排気ガス排出口に通じるバ
イパス管を連結し、排気流入口から外胴体内に流入して
きた排気ガスの一部をバイパス管を通じて排気ガス排出
口に誘導し、水流動層及び水滴除去層を通過してきた排
気ガスと合流させるように構成することができる。この
ように構成すれば、水流動層及び水滴除去層の通過によ
って水分及び熱を奪われ水分飽和状態となった排気ガス
に高温の排気ガスを合流させて水分飽和状態の排気ガス
を再加熱することができ、排気ガス排出口以後の煙道で
排気ガスの冷却による水分凝縮現象を防止することがで
きると共に、排気が円滑になるからボイラーの燃焼効率
を高めることができる。
【０００９】また、上記構成において、胴体側面に自動
調節バルブを設置した給水管と排水管とを連結し、流動
層の高さを一定に維持することができるように構成する
ことができる。このように構成すれば、より確実に伝熱
面を水に浸すことができるばかりか、必要以上の水を溜
めることがないから、熱交換効率を一層高め、かつ安定
させることができる。
調節バルブを設置した給水管と排水管とを連結し、流動
層の高さを一定に維持することができるように構成する
ことができる。このように構成すれば、より確実に伝熱
面を水に浸すことができるばかりか、必要以上の水を溜
めることがないから、熱交換効率を一層高め、かつ安定
させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面によって詳細に説明する。
面によって詳細に説明する。
【００１１】図１に示す廃熱回収用熱交換器は、四角胴
体１と外胴体１ａとから構成されており、四角胴体１
は、その上端部に煙道に通じる排気ガス排出口８を設
け、底部に多孔板３を配設し、内部上層部に水滴除去フ
ィルター４を配設し、内部下層部に複数の熱交換伝熱管
２、２・・を配設し、側面部の前記水滴除去フィルター
４と前記熱交換伝熱管２との中間位置に自動調節バルブ
７付き給水管７ａ及び排水管１０を連結して構成されて
いる。
体１と外胴体１ａとから構成されており、四角胴体１
は、その上端部に煙道に通じる排気ガス排出口８を設
け、底部に多孔板３を配設し、内部上層部に水滴除去フ
ィルター４を配設し、内部下層部に複数の熱交換伝熱管
２、２・・を配設し、側面部の前記水滴除去フィルター
４と前記熱交換伝熱管２との中間位置に自動調節バルブ
７付き給水管７ａ及び排水管１０を連結して構成されて
いる。
【００１２】外胴体１ａは、上記四角胴体１の少なくと
も底面を囲み、かつ四角胴体１の一側に排気ガス誘導通
路５を形成するように配設されており、この外胴体１ａ
の上端部は、上記排気ガス排出口８に連通するバイパス
管９を連結し、外胴体１ａの側面部には都市ガス使用の
ボイラーに通じる排気流入口６を設け、外胴体１ａの底
面１ｂは、排気ガス誘導通路５ａをなすように上記多孔
板３の他側端部から一側に向かって下り傾斜した傾斜面
として形成され、その一側端部を角立つようにして側面
に形成して胴体１の底部と連通している。なお、この底
面１ｂの一側端部すなわち側面と底面１ｂとの連接部
は、図３のように弧形状に湾曲形成することもできる。
も底面を囲み、かつ四角胴体１の一側に排気ガス誘導通
路５を形成するように配設されており、この外胴体１ａ
の上端部は、上記排気ガス排出口８に連通するバイパス
管９を連結し、外胴体１ａの側面部には都市ガス使用の
ボイラーに通じる排気流入口６を設け、外胴体１ａの底
面１ｂは、排気ガス誘導通路５ａをなすように上記多孔
板３の他側端部から一側に向かって下り傾斜した傾斜面
として形成され、その一側端部を角立つようにして側面
に形成して胴体１の底部と連通している。なお、この底
面１ｂの一側端部すなわち側面と底面１ｂとの連接部
は、図３のように弧形状に湾曲形成することもできる。
【００１３】上記構成の廃熱回収用熱交換器において、
ボイラー稼動停止状態において給水管７ａを介して適当
量の水を四角胴体１に供給すると、多孔板３を介して排
気ガス誘導通路５，５ａと四角胴体１との底層部に水が
溜まり水溜まり層を形成する。この状態でボイラーを稼
動させると、水溜まり層の水は、排気流入口６を通じて
外胴体１ａ内に流入してきた排気ガスの圧力によって押
し上げられ、多孔板３を介して四角胴体１内部に流入し
熱交換伝熱管２、２・・の間で水流動層を形成する。こ
の時、給水管７ａに設置した自動調節バルブ７による給
水量の調整と、排水管１０における排水量の調整とによ
って水流動層の高さを常に一定に維持することができ
る。なお、図３のように四角外胴体１ａ側面と底面１ｂ
との連接部を弧形湾曲形成しておくと、排気ガス誘導通
路５内の水を効果的に四角胴体１内に流入させることが
できる。
ボイラー稼動停止状態において給水管７ａを介して適当
量の水を四角胴体１に供給すると、多孔板３を介して排
気ガス誘導通路５，５ａと四角胴体１との底層部に水が
溜まり水溜まり層を形成する。この状態でボイラーを稼
動させると、水溜まり層の水は、排気流入口６を通じて
外胴体１ａ内に流入してきた排気ガスの圧力によって押
し上げられ、多孔板３を介して四角胴体１内部に流入し
熱交換伝熱管２、２・・の間で水流動層を形成する。こ
の時、給水管７ａに設置した自動調節バルブ７による給
水量の調整と、排水管１０における排水量の調整とによ
って水流動層の高さを常に一定に維持することができ
る。なお、図３のように四角外胴体１ａ側面と底面１ｂ
との連接部を弧形湾曲形成しておくと、排気ガス誘導通
路５内の水を効果的に四角胴体１内に流入させることが
できる。
【００１４】このように、熱交換器が作動している間は
常に熱交換伝熱管２、２・・すなわち伝熱面を水で浸す
ことができるから、酸性水分の濃縮による伝熱管の腐食
現象を防止することができ熱交換器の寿命を大きく延長
させることができる。また、熱交換伝熱管２、２・・の
間で水流動層を形成することによって、水流動層と熱交
換伝熱管２との間の熱伝達係数が極めて高くなるから熱
伝達を顕著に促進することができる。
常に熱交換伝熱管２、２・・すなわち伝熱面を水で浸す
ことができるから、酸性水分の濃縮による伝熱管の腐食
現象を防止することができ熱交換器の寿命を大きく延長
させることができる。また、熱交換伝熱管２、２・・の
間で水流動層を形成することによって、水流動層と熱交
換伝熱管２との間の熱伝達係数が極めて高くなるから熱
伝達を顕著に促進することができる。
【００１５】次に、上記構成からなる廃熱回収用熱交換
器の動作を説明する。ボイラーを稼動させると、多量の
水分を含有した高温の排気ガスは、排気流入口６を通じ
て外胴体１ａ内に流入し、一部の排気ガスは排気ガス誘
導通路５，５ａを通じて上記の水流動層に到達し、この
水流動層で水と直接接触して急速な熱伝達により排気ガ
スと水流動層とは急速に熱平衡に達する。この過程で排
気ガスに含有された水分は水流動層で凝縮するから、水
流動層は排気ガスの顕熱と共に多量の潜熱まで効果的に
回収する。このように水流動層を通過することによって
水分と熱を奪われ水分飽和状態とされた排気ガスは、次
に水滴除去フィルター４を通過して更に水分を除去さ
れ、そして排気ガス排出口８に流入する。
器の動作を説明する。ボイラーを稼動させると、多量の
水分を含有した高温の排気ガスは、排気流入口６を通じ
て外胴体１ａ内に流入し、一部の排気ガスは排気ガス誘
導通路５，５ａを通じて上記の水流動層に到達し、この
水流動層で水と直接接触して急速な熱伝達により排気ガ
スと水流動層とは急速に熱平衡に達する。この過程で排
気ガスに含有された水分は水流動層で凝縮するから、水
流動層は排気ガスの顕熱と共に多量の潜熱まで効果的に
回収する。このように水流動層を通過することによって
水分と熱を奪われ水分飽和状態とされた排気ガスは、次
に水滴除去フィルター４を通過して更に水分を除去さ
れ、そして排気ガス排出口８に流入する。
【００１６】他方、排気流入口６を通じて外胴体１ａ内
に流入した残りの排気ガス、すなわち高温の排気ガスの
一部はバイパス管９を通じて排気ガス排出口８に流入
し、ここで水流動層及び水滴除去フィルター４を通過し
て水分飽和状態とされた上記排気ガスと合流する。した
がって、水分飽和状態の排気ガスは再加熱され、排気ガ
ス排出口８以後の煙道では排気ガスの冷却による水分の
凝縮現象を防止することができる。
に流入した残りの排気ガス、すなわち高温の排気ガスの
一部はバイパス管９を通じて排気ガス排出口８に流入
し、ここで水流動層及び水滴除去フィルター４を通過し
て水分飽和状態とされた上記排気ガスと合流する。した
がって、水分飽和状態の排気ガスは再加熱され、排気ガ
ス排出口８以後の煙道では排気ガスの冷却による水分の
凝縮現象を防止することができる。
【図１】本発明の一実施例としての廃熱回収用熱交換器
の一例を示す縦断面図である。
の一例を示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１の廃熱回収用熱交換器の変形例を示す要部
断面図である。
断面図である。
１ 四角胴体 １ａ 四角外胴体 １ｂ 底面 ２ 熱交換伝熱管 ３ 多孔板 ４ 水滴除去フィルター ５、５ａ 排気ガス誘導通路 ６ 排気流入口 ７ 自動調節バルブ ７ａ 給水管 ８ 排気ガス排出口 ９ バイパス管 １０ 排水管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キョン ビン チョイ 大韓民国 ダエジェオン−シ，ユ−スン −ク，ウレ−ン−ドン，99，ハンビツア パート128−505号 (72)発明者 ヤン ジン ハ 大韓民国 ダエジェオン−シ，ユ−スン −ク，ウレ−ン−ドン，99，ハンビツア パート102−1603号 (72)発明者 キ ホゥ パク 大韓民国 ダエジェオン−シ，ユ−スン −ク，ウレ−ン−ドン，99，ハンビツア パート126−305号 (72)発明者 チャン ボォ コゥ 大韓民国 ダエジェオン−シ，ユ−スン −ク，ウレ−ン−ドン，99，ハンビツア パート129−301号 (72)発明者 ジョオン ガム キム 大韓民国 ダエジェオン−シ，ユ−スン −ク，ウォンナェ−ドン，383，ジンジ ャンアパート105−307号 (56)参考文献 特開 昭60−243442（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F24H 1/14
Claims (5)
- 【請求項１】 排気ガス廃熱回収用熱交換器の排気ガス
流通経路において、多数の熱交換伝熱管を配設した伝熱
管層の上流に水溜まり層を配設し、排気ガスの圧力によ
って前記水溜まり層の水を伝熱管層に流入させて熱交換
伝熱管間において水が流動する水流動層をなすように形
成すると共に、 排気ガス流通経路を２系統に分岐し、１系統に上記水流
動層を形成し、他の１系統を、前記１系統における水流
動層下流に連結することにより、水流動層を通過し冷却
された排気ガスに高温の排気ガスが合流するように構成
してなる 排気ガス廃熱回収用熱交換器。 - 【請求項２】 上部に煙道に通じる排気ガス排出口を設
け、内部に熱交換伝熱管とその下流に水滴除去層を配設
し、底面に多孔板を配設してなる胴体と、この胴体と底
部を連通し、側部に排気流入口を設けてなる外胴体とか
らなる構成において、 胴体及び外胴体の底層部に水溜まり層を形成し、排気流
入口から流入してきた排気ガスによって水溜まり層の水
を多孔板を介して熱交換伝熱管間に押し上げて熱交換伝
熱管間において水が流動する水流動層を形成するように
構成してなる排気ガス廃熱回収用熱交換器。 - 【請求項３】 外胴体の底部連通部分を弧形状に形成し
てなる請求項２に記載の排気ガス廃熱回収用熱交換器。 - 【請求項４】 外胴体の上部に排気ガス排出口に通じる
バイパス管を連結し、排気流入口から外胴体内に流入し
てきた排気ガスの一部をバイパス管を通じて排気ガス排
出口に誘導し、水流動層及び水滴除去層を通過してきた
排気ガスと合流させるように構成してなる請求項２又は
３に記載の排気ガス廃熱回収用熱交換器。 - 【請求項５】 胴体側面に自動調節バルブを備えた給水
管と排水管とを連結し、流動層の高さを一定に維持する
ことができるように構成してなる請求項２〜４のいずれ
かに記載の排気ガス廃熱回収用熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213802A JP3045289B2 (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 排気ガス廃熱回収用熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10213802A JP3045289B2 (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 排気ガス廃熱回収用熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000046413A JP2000046413A (ja) | 2000-02-18 |
| JP3045289B2 true JP3045289B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16645298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10213802A Expired - Lifetime JP3045289B2 (ja) | 1998-07-29 | 1998-07-29 | 排気ガス廃熱回収用熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3045289B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100500697B1 (ko) * | 2002-10-21 | 2005-07-12 | 한국에너지기술연구원 | 다단계 열회수형 물유동층 열교환기 |
| KR101393380B1 (ko) | 2014-03-06 | 2014-05-09 | 김정섭 | 배기가스의 폐열을 이용한 난방용 온풍기 |
| CN104523144B (zh) * | 2014-12-11 | 2017-02-22 | 天津大学 | 具有烟气余热回收功能的整体式豆浆炉 |
| CN105115150A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-12-02 | 徐平 | 一种燃气发生装置 |
| CN107638768A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-01-30 | 许陈菲 | 一种煤炭燃烧废气处理排气管 |
-
1998
- 1998-07-29 JP JP10213802A patent/JP3045289B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000046413A (ja) | 2000-02-18 |
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