JPH04366353A - 燃焼型熱交換器 - Google Patents
燃焼型熱交換器Info
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- JPH04366353A JPH04366353A JP3140212A JP14021291A JPH04366353A JP H04366353 A JPH04366353 A JP H04366353A JP 3140212 A JP3140212 A JP 3140212A JP 14021291 A JP14021291 A JP 14021291A JP H04366353 A JPH04366353 A JP H04366353A
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- Japan
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- heat
- combustion
- heat exchanger
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- Withdrawn
Links
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/14—Thermal energy storage
Landscapes
- Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，温水ボイラや給湯器な
ど，燃焼器を有する熱交換器に適用される。
ど，燃焼器を有する熱交換器に適用される。
【０００２】
【従来の技術】従来の燃焼型熱交換器は，一般に燃焼バ
ーナとその燃焼バーナで発生する高温燃焼ガス通路に配
置された管群熱交換器とを備え，燃焼高温ガスによって
管群熱交換器管内の被加熱流体を加熱し，目的とする熱
交換を行なっていた。
ーナとその燃焼バーナで発生する高温燃焼ガス通路に配
置された管群熱交換器とを備え，燃焼高温ガスによって
管群熱交換器管内の被加熱流体を加熱し，目的とする熱
交換を行なっていた。
【０００３】図２はそのような従来の燃焼型熱交換器の
一例を示す系統図である。図中０１は燃焼器，０２は燃
焼型熱交換器ケース，０３は伝熱管をそれぞれ示す。ま
た，太い実線は燃料の流れ，細い鎖線は空気の流れ，細
い実線は被加熱流体の流れ，太い破線は燃焼高温ガスの
流れをそれぞれ示す。
一例を示す系統図である。図中０１は燃焼器，０２は燃
焼型熱交換器ケース，０３は伝熱管をそれぞれ示す。ま
た，太い実線は燃料の流れ，細い鎖線は空気の流れ，細
い実線は被加熱流体の流れ，太い破線は燃焼高温ガスの
流れをそれぞれ示す。
【０００４】燃焼器０１において燃料と空気の燃焼反応
により発生した燃焼高温ガスは，燃焼型熱交換器０２内
の燃焼器後流に配置された伝熱管０３の間を流れる。そ
の間に燃焼高温ガスの顕熱は伝熱管０３を通して伝熱管
内の被加熱流体に伝えられる。被加熱流体の加熱に使用
された以外の燃焼高温ガスの顕熱は，熱交換器系外へ持
ち出される。なお，この例では，燃焼が自然通風で行な
われているが，通風をファン等により強制的に行なう場
合もある。
により発生した燃焼高温ガスは，燃焼型熱交換器０２内
の燃焼器後流に配置された伝熱管０３の間を流れる。そ
の間に燃焼高温ガスの顕熱は伝熱管０３を通して伝熱管
内の被加熱流体に伝えられる。被加熱流体の加熱に使用
された以外の燃焼高温ガスの顕熱は，熱交換器系外へ持
ち出される。なお，この例では，燃焼が自然通風で行な
われているが，通風をファン等により強制的に行なう場
合もある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の燃焼型熱交
換器には，次のような解決すベき課題があった。すなわ
ち，燃焼高温ガスと伝熱管内の被加熱流体との間の熱交
換は，伝熱管内外のそれら流体間の熱伝達率により支配
されるが，これは作動状態により制限があるため，燃焼
高温ガスの顕熱を有利に利用できない。その結果として
，燃焼高温ガスは顕熱を熱交換器系外へ持ちだすので，
熱の有効利用率が低い。
換器には，次のような解決すベき課題があった。すなわ
ち，燃焼高温ガスと伝熱管内の被加熱流体との間の熱交
換は，伝熱管内外のそれら流体間の熱伝達率により支配
されるが，これは作動状態により制限があるため，燃焼
高温ガスの顕熱を有利に利用できない。その結果として
，燃焼高温ガスは顕熱を熱交換器系外へ持ちだすので，
熱の有効利用率が低い。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は，前記従来の課
題を解決するために，燃料を燃焼させるバーナと，同バ
ーナの燃焼ガス流内に配置された伝熱管群とを有する燃
焼型熱交換器において，上記伝熱管群の管外空間部に，
鉱物質から成る０．１ μｍ以下の微粒子を空隙率０．
３ ないし０．７ で充填したことを特徴とする燃焼型
熱交換器を提案するものである。
題を解決するために，燃料を燃焼させるバーナと，同バ
ーナの燃焼ガス流内に配置された伝熱管群とを有する燃
焼型熱交換器において，上記伝熱管群の管外空間部に，
鉱物質から成る０．１ μｍ以下の微粒子を空隙率０．
３ ないし０．７ で充填したことを特徴とする燃焼型
熱交換器を提案するものである。
【０００７】
【作用】バーナで発生した燃焼高温ガスは，伝熱管群の
管外空間部へ至り，ここに充填された鉱物質の微粒子の
間隙へ流れて行く。この過程において燃焼高温ガスの顕
熱は充填された微粒子へ移動し，微粒子と接触する熱交
換器伝熱管を介して伝熱管内の被加熱流体へ伝達され，
被加熱流体を目的とする温度に加熱する。一方，燃焼高
温ガスの顕熱は，充填された微粒子を加熱して，微粒子
充填層に蓄熱される。
管外空間部へ至り，ここに充填された鉱物質の微粒子の
間隙へ流れて行く。この過程において燃焼高温ガスの顕
熱は充填された微粒子へ移動し，微粒子と接触する熱交
換器伝熱管を介して伝熱管内の被加熱流体へ伝達され，
被加熱流体を目的とする温度に加熱する。一方，燃焼高
温ガスの顕熱は，充填された微粒子を加熱して，微粒子
充填層に蓄熱される。
【０００８】本発明ではまた，上記微粒子の粒度を０．
１ μｍ以下としたので，その充填層は加熱しやすく，
冷めにくい。また，微粒子充填の空隙率を０．３ ない
し０．７としたので，蓄熱容量が確保されて，しかも圧
損は小さい。
１ μｍ以下としたので，その充填層は加熱しやすく，
冷めにくい。また，微粒子充填の空隙率を０．３ ない
し０．７としたので，蓄熱容量が確保されて，しかも圧
損は小さい。
【０００９】
【実施例】図１は本発明の一実施例を示す系統図である
。この図において，１１は燃焼器，１２は燃焼型熱交換
器ケース，１３は伝熱管群，１４ａ，１４ｂは伝熱管群
１３の上方および下方を仕切るポーラスな耐熱板，１５
は耐熱板１４ａ，１４ｂで仕切られた空間に充填された
鉱物質超微粒子をそれぞれ示す。また太い実線は燃料の
流れ，一点鎖線は空気の流れ，細い実線は伝熱管内を流
れる被加熱流体の流れ，太い破線は燃焼高温ガス排気の
流れをそれぞれ示す。
。この図において，１１は燃焼器，１２は燃焼型熱交換
器ケース，１３は伝熱管群，１４ａ，１４ｂは伝熱管群
１３の上方および下方を仕切るポーラスな耐熱板，１５
は耐熱板１４ａ，１４ｂで仕切られた空間に充填された
鉱物質超微粒子をそれぞれ示す。また太い実線は燃料の
流れ，一点鎖線は空気の流れ，細い実線は伝熱管内を流
れる被加熱流体の流れ，太い破線は燃焼高温ガス排気の
流れをそれぞれ示す。
【００１０】燃焼器１１において燃料と空気の反応によ
り発生した燃焼高温ガスは，ポーラス耐熱板１４ａを通
り，伝熱管群１３の管外周辺空間部に充填された超微粒
子１５の層を通過する。この時，伝熱管１３内の被加熱
流体の加熱と超微粒子層の加熱を合わせて行なう。燃焼
ガスはその後，ポーラス耐熱板１４ｂを通り，後流へと
流れ排気される。
り発生した燃焼高温ガスは，ポーラス耐熱板１４ａを通
り，伝熱管群１３の管外周辺空間部に充填された超微粒
子１５の層を通過する。この時，伝熱管１３内の被加熱
流体の加熱と超微粒子層の加熱を合わせて行なう。燃焼
ガスはその後，ポーラス耐熱板１４ｂを通り，後流へと
流れ排気される。
【００１１】本実施例では，超微粒子１５で充填された
層内に伝熱管群１３が配置されているので，燃焼器１１
で発生した燃焼高温ガスの顕熱は，燃焼器の燃焼中に被
加熱流体の加熱と超微粒子充填層の加熱（蓄熱）に使用
される。そして，燃焼停止中は，超微粒子充填層内に蓄
熱された熱により被加熱流体を加熱することができる。
層内に伝熱管群１３が配置されているので，燃焼器１１
で発生した燃焼高温ガスの顕熱は，燃焼器の燃焼中に被
加熱流体の加熱と超微粒子充填層の加熱（蓄熱）に使用
される。そして，燃焼停止中は，超微粒子充填層内に蓄
熱された熱により被加熱流体を加熱することができる。
【００１２】伝熱管群１３の周囲に充填される鉱物質超
微粒子としては，熱的にも化学的にも安定な，例えばシ
リカ，アルミナ等の均一酸化物や，上記鉱物質を主成分
とし，不純物が１０％以下の混合酸化鉱物質を使用する
。これらは，１０００℃以上の耐熱性があり，充填層に
おいて高温度までの蓄熱ができる。上記のような物質を
粒度０．１ μｍ以下の球形微粒子として使用する。 ０．１μｍ以下の球形微粒子から成る充填層は，均一に
加熱しやすく，また一旦加熱すれば冷めにくい。したが
ってまた，燃焼中においては，伝熱管内の被加熱流体へ
の伝熱が促進され，また超微粒子充填層が速やかに加熱
される。
微粒子としては，熱的にも化学的にも安定な，例えばシ
リカ，アルミナ等の均一酸化物や，上記鉱物質を主成分
とし，不純物が１０％以下の混合酸化鉱物質を使用する
。これらは，１０００℃以上の耐熱性があり，充填層に
おいて高温度までの蓄熱ができる。上記のような物質を
粒度０．１ μｍ以下の球形微粒子として使用する。 ０．１μｍ以下の球形微粒子から成る充填層は，均一に
加熱しやすく，また一旦加熱すれば冷めにくい。したが
ってまた，燃焼中においては，伝熱管内の被加熱流体へ
の伝熱が促進され，また超微粒子充填層が速やかに加熱
される。
【００１３】上記ポーラスな耐熱板１４ａ，１４ｂで仕
切られた空間部の超微粒子１５の充填空隙率は，蓄熱容
量と通気抵抗の両者の関係から，０．３ ないし０．７
の範囲とする。すなわち，空隙率０．３ 以下では蓄
熱容量が小さくなり過ぎ，反対に０．７ 以上では高温
燃焼ガスの通気抵抗（圧損）が大きくなり過ぎるからで
ある。
切られた空間部の超微粒子１５の充填空隙率は，蓄熱容
量と通気抵抗の両者の関係から，０．３ ないし０．７
の範囲とする。すなわち，空隙率０．３ 以下では蓄
熱容量が小さくなり過ぎ，反対に０．７ 以上では高温
燃焼ガスの通気抵抗（圧損）が大きくなり過ぎるからで
ある。
【００１４】なお，上記実施例では，燃焼を自然通風で
行なう場合について説明したが，燃焼器と熱交換器で構
成される燃焼型熱交換器であれば，通風をファン等によ
り強制的に行なう場合にも，本発明が適用できる。
行なう場合について説明したが，燃焼器と熱交換器で構
成される燃焼型熱交換器であれば，通風をファン等によ
り強制的に行なう場合にも，本発明が適用できる。
【００１５】
【発明の効果】本発明により下記の効果が得られる。
１） 超微粒子充填層内に伝熱管群を配置されている
ので，燃焼高温ガスと伝熱管内の被加熱流体との間の伝
熱が促進される。 ２） 燃焼中は伝熱管内被加熱流体の加熱と超微粒子
充填層の加熱（蓄熱）が行なわれる。一方，燃焼停止中
は超微粒子充填層に蓄熱された顕熱により，被加熱流体
を加熱する。したがって，バーナで発生した燃焼高温ガ
スの顕熱が有効に利用される。
ので，燃焼高温ガスと伝熱管内の被加熱流体との間の伝
熱が促進される。 ２） 燃焼中は伝熱管内被加熱流体の加熱と超微粒子
充填層の加熱（蓄熱）が行なわれる。一方，燃焼停止中
は超微粒子充填層に蓄熱された顕熱により，被加熱流体
を加熱する。したがって，バーナで発生した燃焼高温ガ
スの顕熱が有効に利用される。
【図１】図１は本発明の一実施例に係る燃焼型熱交換器
を示す系統図である。
を示す系統図である。
【図２】図２は従来の燃焼型熱交換器の一例を示す系統
図である。
図である。
０１，１１ 燃焼器
０２，１２ 燃焼型熱交換器ケース０３，１３
伝熱管（群） １４ａ，１４ｂ ポーラスな耐熱板１５
鉱物質超微粒子
伝熱管（群） １４ａ，１４ｂ ポーラスな耐熱板１５
鉱物質超微粒子
Claims (1)
- 【請求項１】 燃料を燃焼させるバーナと，同バーナ
の燃焼ガス流内に配置された伝熱管群とを有する燃焼型
熱交換器において，上記伝熱管群の管外空間部に，鉱物
質から成る０．１ μｍ以下の微粒子を空隙率０．３
ないし０．７ で充填したことを特徴とする燃焼型熱交
換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3140212A JPH04366353A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 燃焼型熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3140212A JPH04366353A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 燃焼型熱交換器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04366353A true JPH04366353A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15263530
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3140212A Withdrawn JPH04366353A (ja) | 1991-06-12 | 1991-06-12 | 燃焼型熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04366353A (ja) |
-
1991
- 1991-06-12 JP JP3140212A patent/JPH04366353A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19980903 |