JP5717776B2

JP5717776B2 - 熱交換器

Info

Publication number: JP5717776B2
Application number: JP2013020566A
Authority: JP
Inventors: 阿部　俊夫; 俊夫阿部; 弘幸阿部; 靖之小西
Original assignee: PUBLIC INTEREST INCORPORATED FOUNDATION HAKODATE REGIONAL INDUSTRY PROMOTION ORGANIZATION; Kohno Co Ltd
Current assignee: PUBLIC INTEREST INCORPORATED FOUNDATION HAKODATE REGIONAL INDUSTRY PROMOTION ORGANIZATION; Kohno Co Ltd
Priority date: 2013-02-05
Filing date: 2013-02-05
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2028-03-10
Also published as: JP2013137188A

Description

本発明は、加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備えた熱交換器であって、放熱用パネルのより均一な加熱が可能であり、放熱用パネルを効率良く加熱できる熱交換器に関する。

従来、電気ヒータ、灯油・重油あるいはガス燃料を燃焼させた燃焼排気を熱源とする加熱ヒータ、高温蒸気を熱源とする加熱ヒータなどを用い、常圧下あるいは減圧下において温水等の熱媒液を加熱する場合、熱交換装置内に加熱される熱媒液を配し、その熱媒液の中にヒータを埋没させる熱交換装置が構造的な簡便さなどの理由より産業的に多く用いられている。

このような熱交換装置において、最近ではヒータ能力をさらに向上させ、加熱速度の速い熱交換装置が求められている。このようにヒータ能力を向上させると、ヒータ表面部の熱媒液が局部的に高温に急速加熱され、ヒータ表面部近傍で沸騰し、この熱媒液の気泡の消滅に伴い高音の異常騒音を発生するという問題がより強く現われるようになった。これは、装置全体の発生騒音値を上昇させると共に、装置本体に微振動を与え、この振動による装置付属部品の機械的劣化が問題となっていた。

この問題の対応策として、熱媒液循環用ポンプを取り付け、加熱開始直後の熱媒液平均温度とヒータ表面熱媒液との温度差が大きい場合に、循環ポンプを用いて熱媒液を撹拌混合し、局部的な高温部の発生を抑制する手段も提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）。
また、伝熱管に膨張容積部及び小孔を設けて消音する熱交換器（特許文献３参照）、熱媒体液の流通路に邪魔板を設けて沸騰により生じた蒸気泡の流れと、蒸気の凝縮水の流れを制御して消音する装置（特許文献４参照）、缶体内に遮蔽板を設け、沸騰による熱媒体の衝撃波が缶体の側壁に直接衝突するのを防止する方法（特許文献５参照）が提案されている。

しかし、いずれも装置が複雑となり、メンテナンスの費用が増大するという問題があり、その効果も十分とは言えない。このため、これらの課題を解決する有効な手段が求められていた。このようなことから、本発明者らは加熱される熱媒液の中にヒータを配置すると共に、該加熱される熱媒液のヒータの周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填し、この成形体により熱媒液の対流移動と対流伝熱を抑制することにより、加熱開始直後よりヒータ近傍の熱媒温度とヒータ周囲の熱媒液温度との温度差を小さくする熱交換方法を提案した（特許文献６参照）。

これによって、蒸気発生部から発生する加熱時の異常騒音及び振動の発生の大部分を抑制することが可能となった。しかし、本熱交換方法は優れた方法ではあるが、さらに機能を改善することが必要となった。
その一は、放熱パネルに部分的に加熱がまだらになること、すなわち均一加熱性が十分でないことである。
その二は、加熱時の異常騒音及び振動の発生の多くは減少したが、定常的な運転時に依然として異常騒音及び振動の発生があることである。
放熱パネルは、加熱される熱媒液の蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を用い、放熱用パネルに蒸気を充満させ凝縮潜熱を放出させて加熱を行う仕組みになっているが、放熱用パネルの不均一な加熱を引き起こす原因は不明であり、また定常的な運転時の騒音及び振動の発生の原因も不明であり、それを防止する対策もなかった。
実開昭５７−１５０３０１号公報特開昭６０−１４４５０３号公報特開平９−１５９３７９号公報特開平８−１８９６０５号公報特開平８−２１９４０２号公報ＷＯ２００６／０１１２１２号公報

本発明は、上記の問題点に鑑み、加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備えた熱交換器において、放熱用パネルのより均一な加熱が可能であり、放熱用パネルを効率良く加熱できる熱交換器を得ることを課題とする。また、同時に加熱時の異常騒音及び振動の発生を効果的に抑制することができ、かつ低コストで製造が可能であり、メンテナンス費用も安価である熱交換器を提供するものである。

本発明者らは、放熱用パネルから蒸気発生部への復水させる復水管を工夫することにより、放熱用パネルをより均一に加熱することが可能であるとの知見を得た。本発明は、この知見の基づき、
１．加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備え、前記蒸気発生部の中に熱源を配置し、該熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填した熱交換器において、前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を、蒸気発生部の熱媒液面よりも下方に位置させて、放熱用パネルの均一加熱を図り、かつ蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり、３００，０００ｍｍ³以上とすることを特徴とする熱交換器を提供する。

また、本発明は、
２．加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備え、前記蒸気発生部の中に熱源を配置し、該熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填した熱交換器において、前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を、蒸気発生部の熱媒液面よりも下方に位置させると共に、蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小したオリフィスを設けて、放熱用パネルの均一加熱を図り、かつ蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり、３００，０００ｍｍ³以上とすることを特徴とする熱交換器を提供する。

さらに、本発明は、
３．蒸気発生部への放熱用パネルにおける復水管の接続位置を放熱用パネルの下端に位置させ、かつ蒸気導入管を蒸気発生部上端から放熱用パネルの上端に接続したことを特徴とする上記１又は２に記載の熱交換器。
４．前記耐熱材料製の成形体の充填面が、蒸気発生部の中に封入される熱媒液の液面より１０ｍｍ以上高いことを特徴とする上記１）〜３のいずれかに記載の熱交換器、を提供する。

本発明は、加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備えた熱交換器において、前記蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けること及び／又は前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることにより放熱用パネルの均一加熱が可能となり、放熱用パネルの加熱効率を上昇させることができるという著しい効果を有する。

また、同時に加熱される熱媒液の中に熱源（ヒータ）を配置すると共に、該加熱される熱媒液の熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填し、かつ蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり、３００，０００ｍｍ^３以上（上限は液面を下げていき、加熱体が露出する直前の空間容積）とすることにより、この成形体により熱媒液の対流移動と対流伝熱を抑制し、加熱開始直後より熱媒液中の熱源近傍の熱媒温度と熱源周囲の熱媒液温度との温度差を小さくすることができ、これによって蒸気発生部における加熱時の異常騒音及び振動の発生を効果的に抑制することができる効果を有する。
また、これは加熱時に放熱用パネルの両端に設けた蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーの両側に熱媒液が溜まり、蒸気の通過によって溜まった熱媒液が攪拌されることによって発生する騒音をなくすことができる効果を有する。

本発明の熱交換装置は、放熱用パネルの均一加熱を向上させるためには、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けること及び／又は復水管の接続位置を変えるだけでよく、必要に応じて、安価な耐熱材料製の成形体を熱源の周囲に充填する又は劣化した成形体を交換するだけでよいので、低コストで熱交換器の製造が可能であり、メンテナンス費用も安価であるという優れた効果を有する。

本願発明は、熱媒液中に耐熱材料製の成形体を充填することにより、熱媒液の対流移動と対流伝熱を抑制し、加熱開始直後よりヒータ近傍の熱媒液温度とヒータ周囲の熱媒液温度の温度差を小さくし、沸騰により生成した気泡の急激な気泡消滅を抑制することにより、異常騒音と振動の発生を抑制することができる。この技術は、本発明者らが先の発明（前記特許文献６参照）において提案したものであるが、本願発明はこれをさらに改善するものである。
本願発明の熱交換器において、放熱用パネルの加熱の不均一性は、放熱用パネルの両端に設けた蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーにそれぞれ連通する蒸気導入管及び復水管の双方から蒸気が導入されることが放熱用パネルの温度にばらつきを生ずる、すなわち放熱パネルを均一に加熱できない原因と考えられる。

これを解決するためには、必ず放熱用パネルの一端から蒸気を導入し、他端から復水させることが必要である。これを達成するために、一つの手段として、前記蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けて、復水管からパネルへの蒸気流入を制限し、復水のみの機能とするのが好適な結果をもたらす。
これは、復水管に流入する蒸気の蒸発面が、復水管のオリフィス断面にまで縮小されるために、復水管への逆流が防止でき、放熱用パネルへの蒸気流入が、ほぼ蒸気導入管のみから行われるからである。これによって、放熱用パネル温度の均一化を図ることができる。

この状況は、前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることによっても達成できる。すなわち、蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることによって、蒸発面が復水管の蒸気発生部への接続位置よりも上方になり、復水管に流入する蒸気の蒸発面が復水管の断面にまで縮小されるため、復水管を経由した放熱用パネルへの蒸気侵入が無くなるからである。
これによっても同様に、放熱用パネルの均一加熱が可能となり、放熱用パネルの加熱効率を上昇させることができるという効果を有する。

蒸気発生部への復水管の接続位置を蒸気発生部の下端にもってくることにより、内圧はさらに向上する。また、上記復水管の断面を縮小するオリフィスを設けることと蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることとを同時に併用できることは言うまでもない。これによって、急速な復水又は復水のばらつきがなくなり、また放熱用パネル内の蒸気の滞留時間をより長くすることが可能となり、温度均一加熱効果を向上させることができる。
前記蒸気発生部への放熱用パネルにおける復水管の接続位置を放熱用パネルの下端に位置させること及び前記蒸気導入管を蒸気発生部上端から放熱用パネルの上端に接続すること自体は、従来と同様であるが、本願発明はこれらを包含するものである。

前記定常的な運転時に、依然として異常騒音及び振動の発生があることの問題を鋭意検討した結果、加熱時に放熱用パネルの両端に設けた蒸気導入側ヘッダー及び復水側ヘッダーに熱媒液が溜まることがあり、蒸気の通過の際に、この溜まった熱媒液が攪拌され、騒音を生じる原因と考えられた。
これは、騒音を生じる現象は、熱媒液の沸騰に伴って生じる気泡によって熱媒液面が上昇し、蒸気発生部上面を超え、蒸気導入側、復水側のヘッダーに達するために起こると考えられる。この結果、熱媒液の蒸発はヘッダー内の液面から行われることになり、液中から上昇してくる気泡が熱媒液を攪拌し、騒音を発生すると考えられる。
これを解消するためには、加熱中の熱媒液面が蒸気発生部上面を超えないよう、液面上の空隙を確保すればよいことになる。本願請求項６及び段落［００１０］に記載する発明は、これを解決するために行われたものである。

次に、本発明を図に基づいて、さらに具体的に説明する。
図１は、従来の熱交換器（本発明者等による先の発明）の概略説明図である。直方体状の熱交換器に熱源２（例えば電気ヒータ）を配置し、熱交換器に水等の熱媒液４を入れると共に、熱媒液４内には耐熱材料製の球状等の成形体１０を充填したものである。熱媒液の加熱用の熱源２は、熱電対等の熱媒液温度センサーの信号により制御される。
この耐熱性の成形体１０を熱媒液中に充填することにより、対流運動を抑制することができる。すなわち、熱源２で加熱された熱媒液４は、周囲にはあまり拡散せず、温度上昇による密度の低下により、上方のみにゆっくりと移動する。

熱源２近傍で生成した熱媒液４の気泡は、浮力により上方に移動するが、熱媒液４に急激な温度変化（低温の熱媒液に急激に接しない）が無いため、徐々に小さくなり消滅する。このため、熱源２近傍で生成した熱媒液４の気泡は急激に消滅することが無く、気泡の急激な消滅に伴う異常騒音及び振動の発生を効果的に抑制出来る。符合１は放熱用パネル、符号３は熱交換部、符号５は蒸気発生部、符号６は蒸気導入管、符号７は蒸気導入側ヘッダー、符号８は復水側ヘッダー、符号９は復水管をそれぞれ示す。

図１に示す熱交換器では、上記の通り、熱交換器の加熱開始初期における気泡の急激な消滅に伴う異常騒音及び振動の発生を効果的に抑制出来るが、放熱用パネルが均一に発熱しないという問題を生じた。この模式図を図２に示す。
図２の無地及び薄い色の斜線部は温度低下部分を示す。これは発熱面に無駄があり、効率が悪くなるという問題となる。この原因は、上記の通り、放熱用パネルの両端に設けた蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーにそれぞれ連通する蒸気導入管及び復水管の双方から蒸気が導入されるためである。

不均一発熱を解決するための具体的方策の一つを図３に示す。図３は、加熱される熱媒液４の蒸気発生部５、放熱用パネル１、蒸気発生部５から放熱用パネル１へ蒸気を導入する蒸気導入管６及び放熱用パネル１から蒸気発生部５へ復水させる復水管９を備えた熱交換器において、前記加熱される熱媒液４を導入した蒸気発生部５の中に熱源（ヒータ）２を配置すると共に、前記蒸気発生部５への復水管９の途中に、復水管９の断面を縮小するオリフィス１１を設けたものである。
これによって、復水管に流入する蒸気の流路が、復水管のオリフィス断面にまで縮小されるために、復水管への逆流が防止でき、放熱用パネルへの蒸気流入が、ほぼ蒸気導入管のみから行われるからである。復水管から放熱用パネルへの蒸気流入を制限することにより、放熱用パネルを均一に加熱できる。

図４は、本発明の他の例であり、加熱される熱媒液４の蒸気発生部５、放熱用パネル１、蒸気発生部５から放熱用パネル１へ蒸気を導入する蒸気導入管６及び放熱用パネル１から蒸気発生部５へ復水させる復水管９を備えた熱交換器において、前記加熱される熱媒液４を導入した熱源（ヒータ）２ヒータを配置すると共に、前記放熱用パネル１から蒸気発生部５への復水管９の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させた熱交換器である。
蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることによって、蒸発面が復水管の位置よりも上方になり、復水管に流入する蒸気の蒸発面が復水管の断面にまで縮小されるため、復水管を経由した放熱用パネルへの蒸気侵入が無くなるからである。これによっても同様に、放熱用パネルの均一加熱が可能となり、放熱用パネルの加熱効率を上昇させることができるという効果を有する。

放熱用パネルの均一加熱が得られていることを図５に示す。放熱用パネルの加熱には、まだら模様がなくなり、均一加熱されていることが理解できる。本願発明においては、復水管９の断面を縮小するオリフィス１１を設けること又は蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることの、一方の条件で、均一加熱が可能であるが、これを併用することもできる。併用した場合には、放熱用パネルの温度のばらつきが減少し、均一加熱が、より容易となる効果を有する。この放熱用パネルの温度のばらつきが減少し、均一加熱がより容易となることから、熱交換器として有益である。

一方、図１に示す従来の熱交換器では、上記に説明したように、加熱時に蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーの両側に熱媒液が溜まることがあり、蒸気の通過によって溜まった熱媒液が攪拌され、騒音を生じることがある。
これを解決するために、図３の形態において、復水管９の断面を縮小するオリフィス１１を設けた。これにより、放熱用パネルの温度のばらつきを減少させると同時に、熱交換器の騒音や振動を同時に抑制できる効果を有する。なお、図示の通り、蒸気発生部の形状は円筒形、矩形を問わない。

また、熱媒液面上方の空間を１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり３００，０００ｍｍ^３以上を確保することが、特に有効である。これによって、蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーの両側に熱媒液が溜まることがなくなり、より効果的に、騒音レベルを４０ｄＢ（Ａ）以下に抑えることが可能となった。前記熱媒液面上方の空間の上限は、液面を下げていき、加熱体が露出する直前の空間容積とする。
図６に、図３の条件である復水管９の断面を縮小するオリフィス１１を設け、蒸気発生部の形状を円筒形１種類、矩形２種類とした場合、騒音レベルが４０ｄＢ（Ａ）以下になった時の液面上方空間の容積を求めた実験結果である。

同様に、図４の形態において、熱媒液面上方の空間を１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり３００，０００ｍｍ^３以上を確保することによって蒸気導入側ヘッダー、復水側ヘッダーの両側に熱媒液が溜まることがなくなり、より効果的に騒音レベルを４０ｄＢ（Ａ）以下に抑えることが可能となった。その実験結果を図７に示す。図示の通り、蒸気発生部の形状は円筒形、矩形を問わない。
すなわち、図４の条件である放熱用パネル１から蒸気発生部５への復水管９の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させた場合であり、放熱用パネルの温度のばらつきを減少させると同時に、熱交換器の騒音や振動を同時に抑制できる効果を有する。

また、前記耐熱材料製の成形体の充填面を、全ての実験条件の場合において、蒸気発生部の中に封入される熱媒液の液面より、１０ｍｍ高く設定することが、特に有効である。図６、図７に示した実験結果においても、異常騒音抑制が、より効果的であることが分かる。それは、成形体の充填面と熱媒液面が一致している場合、熱媒液が加熱時に気泡を生じることによって液面が上昇すると、成形体の充填層を超えるため、気泡の消滅に伴う異常騒音が発生する原因となるからである。

従って、前記耐熱材料製の成形体の充填面を、蒸気発生部の中に封入される熱媒液の液面より１０ｍｍ以上高くすることが望ましい。この場合、上限は成形体が蒸気発生部内部に満たされた場合、すなわち液面から蒸気発生部上面までの距離である。

本発明は、加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備え、前記蒸気発生部の中に熱源を配置し、該熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填した熱交換器において、前記蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けること及び／又は前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させることにより放熱用パネルの均一加熱が可能となり、放熱用パネルの加熱効率を上昇させることができるという著しい効果を有する。
また、蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり３００，０００ｍｍ^３以上とすることにより、熱交換器の運転時の振動又は騒音を、特に抑制できる著しい効果を有する。その上限は、液面を下げていき、加熱体が露出する直前の空間容積である。

このように本願発明は、復水管の途中に、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けること及び／又は前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させるという簡単な設計変更だけで、放熱用パネルの均一加熱が可能となり、低コストで、静寂性が高く、メンテナンス費用も安価である熱交換器を提供することができる。
以上から、電気ヒータによる加熱、灯油・重油あるいはガス燃料を燃焼させた燃焼排気を熱源とする加熱ヒータ、高温蒸気を熱源とするヒータ等を用いた熱交換装置の放熱用パネルの均一加熱に極めて有用である。

従来の直方体状の熱交換装置に電気ヒータを配置し、熱交換装置内部に水等の熱媒液を入れると共に、熱媒液内には耐熱材料製の球状等の成形体を充填した熱交換器の一例を示す説明図である。放熱用パネルが均一に発熱しないという発熱面の温度低下部分を示す図である。蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小するオリフィスを設けた本発明の熱交換器の例を示す図である。放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させた本発明の熱交換器の例を示す図である。放熱用パネルが均一に発熱している発熱面を示す図である。復水管９の断面を縮小するオリフィス１１を設け、蒸気発生部の形状を円筒形１種類、矩形２種類とした場合、騒音レベルが４０ｄB（Ａ）以下になった時の液面上方空間の容積を求めた実験結果である。放熱用パネル１から蒸気発生部５への復水管９の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させ、蒸気発生部の形状を円筒形１種類、矩形２種類とした場合、騒音レベルが４０ｄB（Ａ）以下になった時の液面上方空間の容積を求めた実験結果である。放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を熱媒液面よりも下方に位置させ、かつ復水管の断面を縮小するオリフィスを設けた本発明の熱交換器の例を示す図である。

１：放熱用パネル
２：熱源
３：熱交換部
４：熱媒液
５：蒸気発生部
６：蒸気導入管
７：蒸気導入側ヘッダー
８：復水側ヘッダー
９：復水管
１０：充填材
１１：オリフィス

Claims

加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備え、前記蒸気発生部の中に熱源を配置し、該熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填した熱交換器において、前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を、蒸気発生部の熱媒液面よりも下方に位置させて、放熱用パネルの均一加熱を図り、かつ蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり、３００，０００ｍｍ³以上とすることを特徴とする熱交換器。
加熱される熱媒液の蒸気発生部、放熱用パネル、蒸気発生部から放熱用パネルへ蒸気を導入する蒸気導入管及び放熱用パネルから蒸気発生部へ復水させる復水管を備え、前記蒸気発生部の中に熱源を配置し、該熱源の周囲に、熱媒液の流通間隙ができる複数の耐熱材料製の成形体を充填した熱交換器において、前記放熱用パネルから蒸気発生部への復水管の接続位置を、蒸気発生部の熱媒液面よりも下方に位置させると共に、蒸気発生部への復水管の途中に、復水管の断面を縮小したオリフィスを設けて、放熱用パネルの均一加熱を図り、かつ蒸気発生部内において、内部に封入される熱媒液の液面から上方の空間の容積を、加熱能力１０００ｋｃａｌ／ｈ当たり、３００，０００ｍｍ³以上とすることを特徴とする熱交換器。
蒸気発生部への放熱用パネルにおける復水管の接続位置を放熱用パネルの下端に位置させ、かつ蒸気導入管を蒸気発生部上端から放熱用パネルの上端に接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の熱交換器。
前記耐熱材料製の成形体の充填面が、蒸気発生部の中に封入される熱媒液の液面より１０ｍｍ以上高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の熱交換器。