JPH047484Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は温水暖房機や給湯器として用いられ
る真空温水ボイラーに関するものである。

［従来の技術］ 従来の真空温水ボイラーは第３図、第４図に示
すように、バーナー１が燃焼する炉筒２、燃焼ガ
スが通過する煙管３より成る炉筒煙管式の形式が
用いられ、炉筒２、煙管３の上方には減圧蒸気室
５が一体に形成され、減圧蒸気室５の底面には、
腐蝕抑制剤、不凍液、塩類などの水溶液が添加さ
れた封入水の水面４が形成され、減圧蒸気室５の
室内は真空弁９から真空ポンプによつて空気が吸
引されて水の蒸気圧に保たれるように密閉されて
おり、給湯用、暖房用、風呂の追い焚き用等の温
水を取出す複数のコイル６……が室内に納装され
ている。

この真空温水ボイラーにおいて、バーナー１を
燃焼させると、煙管３によつて封入水が加熱沸騰
されて減圧蒸気室５内の水蒸気圧が上昇し、コイ
ル６内に負荷があればコイル６表面で水蒸気は凝
縮してコイル６内部の流通水を加熱し、コイル６
から温水が供給されるようになる。この時の凝縮
温度と蒸気圧との関係は、75℃で約260mmHg、
100℃で760mmHgであつて、大気圧より低圧で使
用することができるので安全性の高いものであ
る。

［考案が解決しようとする問題点］ しかし、炉筒煙管式の真空温水ボイラーは、煙
管３内を燃焼ガスは通過して減圧蒸気室５に水を
封入する構成上、封入水量が比較的多量に必要と
されるとともに、封入水を加熱するための熱交換
を行う伝熱面積を大きく設定することができない
ので、バーナーが点火されてコイルから温水が供
給されるまでの起動時間が長く、特に、給湯用
や、風呂の追い焚き用など、すぐに温水が得られ
る瞬間式が望まれるものには好ましいものではな
かつた。

［問題点を解決するための手段］ この考案は、上記の問題点を解決するために、
ガスまたは石油を燃料とするバーナーによつて加
熱される熱交換器をフイン付水管とし、温水を取
出すコイルを室内に納装した減圧蒸気室を熱交換
器の上方に設け、熱交換器と減圧蒸気室との間を
周回する水管路内を熱サイフオン作用によつて封
入水が強制循環するように構成し、水管路の熱交
換器への入口側で、フイン付水管と同程度か少々
高い程度の高さ位置に、水管路の管断面積に比較
して十分な断面積を有する水溜を設け、封入水の
水面を水溜内に形成して真空温水ボイラーを構成
するものである。

以下に、図面の実施例について、構成、作用を
具体的に説明する。

［実施例］ 第１図に示す真空温水ボイラーにおいて、ガス
または石油を燃料とするバーナー１１によつて加
熱される熱交換器１３はフイン付水管１５を設け
て形成され、フイン付水管１５の上流の予熱水管
１２が巻装されている。熱交換器１３の上方に減
圧蒸気室１６が設けられ、フイン付水管１５から
減圧蒸気室１６内へ至る揚水管２０の開口端に気
液分離器２１が設置されており、給湯用、暖房
用、風呂の追い焚き用等の温水を取出す複数のコ
イル１７……が減圧蒸気室１６の室内に納装され
ている。減圧蒸気室１６から上記予熱水管１２へ
至る排水管１８が設けられ、予熱水管１２、フイ
ン付水管１５、揚水管２０、排水管１８によつ
て、熱交換器１３と減圧蒸気室１６との間を周回
する水管路が形成されており、排水管１８には水
溜２２が設けられ、予熱水管１２へ供給される封
入水の水面１４が水溜２２内に形成されている。

かかる真空温水ボイラーにおいて、コイル１７
に負荷を生じてバーナー１１が点火されると、熱
交換器１３が加熱されてフイン付水管１５内で沸
騰が生じ、封入水は気液二相の状態で揚水管２０
を上昇して気液分離器２１で蒸気と水とに分離さ
れ、蒸気は負荷のあるコイル１７表面で凝縮して
コイル１７内部の水を加熱して水滴となり、気液
分離器２１で分離された水とともに排水管１８か
ら水溜２２へ排水され、かかる熱サイフオン作用
によつて封入水の強制循環が繰返される。

第２図は、この考案の真空温水ボイラーの熱サ
イフオン作用による水の循環を水管路をＵ字管と
して簡単に模式化した原理図で、ρは封入水の比
重、ρ′は気液二相の平均見掛け比重、ｈは水面１
４から予熱水管１２までの水柱高さ、h′は減圧蒸
気室１６から予熱水管１２までの高さで、循環の
駆動力ｐは通過抵抗を無視して考えると、ｐ＝ρ
×ｈ−ρ′×h′となる。このとき加熱量を増加する
と、フイン付水管１５に対する熱流束が増加して
管内の沸騰の状態は、核沸騰域から、環状に
液膜があり中央部を蒸気が流れる状態となり、
壁面から液膜がなくなり噴霧状態となつて水管の
壁温が急上昇した状態となつて、加熱もしくは空
焚きが生じる。したがつて、加熱量に対して水の
循環量が十分なの状態が望ましく、そのために
は、水溜２２を適宜の高さ位置｛フイン付水管１
５と同程度か少々高い程度｝に設けて水柱高さｈ
を保証し、予熱水管１２の管断面積に比較して水
溜２２の断面積を大きくして水柱高さｈの変動を
押え、安定した駆動力ｐが得られるように構成す
ることが必要である。ここで、負荷が大きくなれ
ばコイル１７の凝縮量が増大して水面１４が低下
することになるが、加熱量が増加すると気泡量も
増加して平均見掛け比重ρ′が低下するので駆動力
ｐを増大するように作用することとなり、水溜２
２によつて負荷と加熱量の変化に均衡を保つこと
により安定した駆動力ｐが得られる。

また、空焚防止スイツチをフイン付水管１５の
出口壁に取付ける等の安全機構を設置して、異常
加熱や空焚が生じたときにはバーナー１１を消火
するように配慮し、バーナー１１の制御は負荷に
対してon−off制御の形式ではなく、負荷の変化
に対してバーナー１１の能力を可変する比例制御
が温水温度の変動が少なくて好ましい。

［効果］ この考案の特徴的な効果は次の諸点である。

この考案は、バーナーによつて加熱される熱交
換器をフイン付水管とし、熱交換器と減圧蒸気室
との間を周回する水管路内を熱サイフオン作用に
よつて封入水が強制循環するように構成し、水管
内を封入水が通過して加熱される水管式に熱交換
器を構成し、かつ、熱交換器への入口側で、フイ
ン付水管と同程度か少々高い程度の高さ位置に水
溜を設け、封入水の水面を水溜内に形成して構成
したので水管内に封入する水量は極めて少量で足
りるとともに、多数のフインによつて熱交換器の
伝熱面積を飛躍的に大きく設定することができる
ようになり、コイルから温水が供給されるように
なるまでの起動時間を大幅に短縮することがで
き、瞬間式の給湯も行い得るものである。

また、水溜は、水管路の管断面積に比較して十
分な断面積を有するように形成したので水面の高
さの変動が抑制され、安定した熱サイフオン作用
が実現されるとともに、フインによる伝熱面積の
増大化によつて熱交換器を極めて小型に設計する
ことが許容され、熱交換器の熱効率の向上が計ら
れて小型の高熱流束機器が得られるものである。

また、この考案の熱交換器の構成をこのまま用
いることによつて、吸収冷凍機の再生器の加熱に
使用することも可能であるなどの効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例の側面断面図、第２
図はこの考案の原理図、第３図は従来品の側面断
面図、第４図は従来品の正面断面図である。 １１……バーナー、１３……熱交換器、１５…
…フイン付水管、１６……減圧蒸気室、１７……
コイル、２２……水溜。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. ガスまたは石油を燃料とするバーナーによつて
   加熱される熱交換器をフイン付水管とし、温水を
   取出すコイルを室内に納装した減圧蒸気室を熱交
   換器の上方に設け、熱交換器と減圧蒸気室との間
   を周回する水管路内を熱サイフオン作用によつて
   封入水が強制循環するように構成し、水管路の熱
   交換器への入口側で、フイン付水管と同程度か
   少々高い程度の高さ位置に、水管路の管断面積に
   比較して十分な断面積を有する水溜を設け、封入
   水の水面を水溜内に形成したことを特徴とする真
   空温水ボイラー。