JPH0676858B2 - 熱水製造装置 - Google Patents
熱水製造装置Info
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- JPH0676858B2 JPH0676858B2 JP1171334A JP17133489A JPH0676858B2 JP H0676858 B2 JPH0676858 B2 JP H0676858B2 JP 1171334 A JP1171334 A JP 1171334A JP 17133489 A JP17133489 A JP 17133489A JP H0676858 B2 JPH0676858 B2 JP H0676858B2
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- Japan
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- water
- tubes
- annular
- water flow
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
- F24H1/24—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water mantle surrounding the combustion chamber or chambers
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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- F24H1/40—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
- F24H1/403—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes the water tubes being arranged in one or more circles around the burner
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
- F24H1/48—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water
- F24H1/52—Water heaters for central heating incorporating heaters for domestic water incorporating heat exchangers for domestic water
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H2203/00—** to be deleted **
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- 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
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水ヒーター、風呂ヒーター、セントラルヒー
ティングボイラのような熱水製造装置に関する。
ティングボイラのような熱水製造装置に関する。
より特定的に言うならば、本発明は上記の応用分野の熱
水製造装置の中でも、加圧された燃料ガスと燃焼用空気
の供給を受けるバーナと、 加熱されるべき水の入口から加熱された水の出口までの
通水系で構成された熱交換器本体と、 燃焼用空気導入流路のほか燃焼ガスが通水系に接してそ
れに自らの熱を与えて自らは冷却されて排出されるまで
の燃焼ガス案内流路をも含んで成る通気系、を含む装置
に関している。
水製造装置の中でも、加圧された燃料ガスと燃焼用空気
の供給を受けるバーナと、 加熱されるべき水の入口から加熱された水の出口までの
通水系で構成された熱交換器本体と、 燃焼用空気導入流路のほか燃焼ガスが通水系に接してそ
れに自らの熱を与えて自らは冷却されて排出されるまで
の燃焼ガス案内流路をも含んで成る通気系、を含む装置
に関している。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、特には熱交換効率を向上させると共
に、要求される加熱性能に対しての装置寸法・重量を小
さくし、製作を簡単化し、寿命を長くすることを可能に
するような改善された上記種類の装置を提供することに
ある。
に、要求される加熱性能に対しての装置寸法・重量を小
さくし、製作を簡単化し、寿命を長くすることを可能に
するような改善された上記種類の装置を提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］ 上記目的のため、本発明による上記種類の熱水製造装置
においては、通水系は、軸線が垂直方向の円筒形環状領
域内に相互間に間隔をおいて平行に配置され各々が同軸
で平行に配置された２つのヘッダーリングの間に伸びて
いる真直で同径のチューブの列で構成されており、 燃焼用空気導入流路はチューブの列を包囲している環状
ジャケットを含んでおり、 燃焼ガス案内流路は、チューブの列が通っているところ
の中間環状流路と、底部におい中間環状流路の底部に続
いていて頂部では開口を形成している中央排気煙道とを
含んでおり、 バーナは、煙道の上方部分を包囲する環状流路の上端入
口部において環状に広がっていて、燃焼により発生され
る炎が下向きになるように配置されていることが特徴と
なっている。
においては、通水系は、軸線が垂直方向の円筒形環状領
域内に相互間に間隔をおいて平行に配置され各々が同軸
で平行に配置された２つのヘッダーリングの間に伸びて
いる真直で同径のチューブの列で構成されており、 燃焼用空気導入流路はチューブの列を包囲している環状
ジャケットを含んでおり、 燃焼ガス案内流路は、チューブの列が通っているところ
の中間環状流路と、底部におい中間環状流路の底部に続
いていて頂部では開口を形成している中央排気煙道とを
含んでおり、 バーナは、煙道の上方部分を包囲する環状流路の上端入
口部において環状に広がっていて、燃焼により発生され
る炎が下向きになるように配置されていることが特徴と
なっている。
望ましい実施態様においては、下記の事柄の１つおよび
／または他のものを具備している。
／または他のものを具備している。
１） 装置における熱交換器が、２つの互に独立の通水
系、すなわち衛生用水のための通水系と熱水のための通
水系で成っており、各通水系は、各々の真直なチューブ
の中の部位と各ヘッダーリングの中の部位を含み、いず
れの通水系でも他方の通水系に関係なく、各ヘッダーリ
ングの部位とそれに対するチューブの部位とが通水系毎
にシール性をもって接続されており、 ヘッダーリングはその内部において仕切られていて、そ
の仕切りのある場所は、各通水系において、ｎ個のチュ
ーブの部位で成る集合体が、偶数であるｐ個、望ましく
は６個または８個の、各々がn/p個のチューブ部位を含
む互に隣接するバンクに分割され、水がこれらの互に隣
接するバンクを、上向き流れと下向き流れを繰返しつつ
進行することとなるような場所であること。
系、すなわち衛生用水のための通水系と熱水のための通
水系で成っており、各通水系は、各々の真直なチューブ
の中の部位と各ヘッダーリングの中の部位を含み、いず
れの通水系でも他方の通水系に関係なく、各ヘッダーリ
ングの部位とそれに対するチューブの部位とが通水系毎
にシール性をもって接続されており、 ヘッダーリングはその内部において仕切られていて、そ
の仕切りのある場所は、各通水系において、ｎ個のチュ
ーブの部位で成る集合体が、偶数であるｐ個、望ましく
は６個または８個の、各々がn/p個のチューブ部位を含
む互に隣接するバンクに分割され、水がこれらの互に隣
接するバンクを、上向き流れと下向き流れを繰返しつつ
進行することとなるような場所であること。
２） 上記の装置において、真直なチューブが、断面形
が楕円形でその楕円の長軸が装置の軸線に対して半径方
向に伸びている第１のチューブと、断面形が円形で第１
のチューブの中央領域に収められていて第１のチューブ
の内面と接してい第２のチューブとで成る二重管であっ
て、このような構造にした各二重管の、衛生用水のため
の部位は第２のチューブの中のスペースであり、第１の
チューブの中のスペースで残っている部分が熱水用の部
位となっていること。
が楕円形でその楕円の長軸が装置の軸線に対して半径方
向に伸びている第１のチューブと、断面形が円形で第１
のチューブの中央領域に収められていて第１のチューブ
の内面と接してい第２のチューブとで成る二重管であっ
て、このような構造にした各二重管の、衛生用水のため
の部位は第２のチューブの中のスペースであり、第１の
チューブの中のスペースで残っている部分が熱水用の部
位となっていること。
３） チューブの後側面、すなわち高温ガスから遠い方
のチューブ表面の近傍において、高温ガスとこれらチュ
ーブの後側面との間の熱伝達を良くするような形状のデ
フレクタが設けられていること。
のチューブ表面の近傍において、高温ガスとこれらチュ
ーブの後側面との間の熱伝達を良くするような形状のデ
フレクタが設けられていること。
４） 高温ガスとチューブとの間の熱伝達を良くするた
めに、中間環状流路を横切るように配置されたバッフル
が設けられていること。
めに、中間環状流路を横切るように配置されたバッフル
が設けられていること。
５） 中間環状流路に含まれる上方の広くなった部分が
環状の燃焼室になっていること。
環状の燃焼室になっていること。
６） 環状ジャケットを通って来た燃焼用空気の全量が
バーナの（複数の）オリフィスを経て中間環状流路に入
るようになっていて、それらオリフィスの各々の中央に
燃料ガスが供給されること。
バーナの（複数の）オリフィスを経て中間環状流路に入
るようになっていて、それらオリフィスの各々の中央に
燃料ガスが供給されること。
７） 環状をなしたバーナでオリフィスを形成している
グリッドが、通水系の一部をなす上側ヘッダーリングの
上面のレベルに位置していること。
グリッドが、通水系の一部をなす上側ヘッダーリングの
上面のレベルに位置していること。
８） 中間環状流路の底部と煙道の底部との間をつなぐ
領域の下側を限定している壁が、凝縮液を集めるように
傾斜していて下方のドレイン接続口に接続されているこ
と。
領域の下側を限定している壁が、凝縮液を集めるように
傾斜していて下方のドレイン接続口に接続されているこ
と。
本発明は、以上のような主な構造上の要件のほか、同時
に用いられることが望ましいその他の要件をも含むもの
であって、それらについてはより詳しく後述する。
に用いられることが望ましいその他の要件をも含むもの
であって、それらについてはより詳しく後述する。
［実施例］ 次に、本発明による２つの実施例を図面を参照しつつ説
明するが、これは本発明の範囲を制限するものではな
い。
明するが、これは本発明の範囲を制限するものではな
い。
第１図と第２図に示されている装置は全体として円筒形
をなしていて垂直方向の軸線Ｘを有する。
をなしていて垂直方向の軸線Ｘを有する。
この装置は、加熱される通水系と、加圧された燃料ガス
の供給を受けるガスバーナート、通気系とを含んでい
て、その通気系は、燃焼用空気流路による上流側と下流
側、より明確に言うならば燃焼ガスによって加熱のため
の炎を生成するように燃焼用空気が燃料ガスと混合され
るバーナのレベルとの間に形成されている。
の供給を受けるガスバーナート、通気系とを含んでい
て、その通気系は、燃焼用空気流路による上流側と下流
側、より明確に言うならば燃焼ガスによって加熱のため
の炎を生成するように燃焼用空気が燃料ガスと混合され
るバーナのレベルとの間に形成されている。
通水系は下記のものを含んでいる。
１） 軸線Ｘを有する円筒形環状領域内に平行に配置さ
れて各々が下側ヘッダーリング２と上側ヘッダーリング
３の間に伸びている真直で同径のチューブ１のかご形の
列。
れて各々が下側ヘッダーリング２と上側ヘッダーリング
３の間に伸びている真直で同径のチューブ１のかご形の
列。
２） 下側ヘッダーリング２に場所Ａにおいて接続され
ている冷水入口管４。
ている冷水入口管４。
３） 上側ヘッダーリング３に場所Ｂにおいて接続され
ている熱水出口管５。
ている熱水出口管５。
接続の場所ＡおよびＢの、ヘッダーリング２および３の
各々における位置は、加熱される水のどの微小部分も、
かご形列のチューブ１のどれか１つを通るだけでなく、
ヘッダーリング２または３において少くとも半周を通過
することになるような位置になっている。
各々における位置は、加熱される水のどの微小部分も、
かご形列のチューブ１のどれか１つを通るだけでなく、
ヘッダーリング２または３において少くとも半周を通過
することになるような位置になっている。
このため、これらヘッダーリングの各々に、水の近廻り
をすることを防止するための半径方向の仕切り壁６を設
けることが望ましい。そして望ましいのは、２枚のこの
ような仕切り壁６の各々がそれぞれ２つのヘッダーリン
グ2,3の各々にあり、２つのそれらの場所が、１つの共
通の垂直面内で上下に揃う位置にあって、下側にある入
口接続場所Ａと上側にある出口接続場所Ｂとは、この垂
直面に対して相反する側にあるようにすることである。
をすることを防止するための半径方向の仕切り壁６を設
けることが望ましい。そして望ましいのは、２枚のこの
ような仕切り壁６の各々がそれぞれ２つのヘッダーリン
グ2,3の各々にあり、２つのそれらの場所が、１つの共
通の垂直面内で上下に揃う位置にあって、下側にある入
口接続場所Ａと上側にある出口接続場所Ｂとは、この垂
直面に対して相反する側にあるようにすることである。
各チューブ１の断面形は楕円形で、その楕円の長軸が軸
線Ｘに対して半径方向に伸びているのが望ましい。それ
は、このような形にすれば、チューブの変形に対して良
好な抵抗が与えられることと、チューブとそれらチュー
ブの間を流れるガスとの間の良好な熱伝達係数が得られ
ることの２つの利便があるからである。
線Ｘに対して半径方向に伸びているのが望ましい。それ
は、このような形にすれば、チューブの変形に対して良
好な抵抗が与えられることと、チューブとそれらチュー
ブの間を流れるガスとの間の良好な熱伝達係数が得られ
ることの２つの利便があるからである。
通気系の上流側は、チューブ１の列の外側を包囲してい
る二重壁を有する円筒形ジャケット７を含んでいる。
る二重壁を有する円筒形ジャケット７を含んでいる。
このジャケットの外側を限定しているのは装置のケーシ
ング８の円筒部81である。
ング８の円筒部81である。
ケーシング８はなお、円筒部81の延長部である２つの平
らで水平な部分82と83を底部と頂部で含んでおり、これ
らは装置の底部とふた板になっている。
らで水平な部分82と83を底部と頂部で含んでおり、これ
らは装置の底部とふた板になっている。
底板82には外気に連通している開口部25があって、これ
はジャケット７に入る燃焼用空気の取入口になってい
る。
はジャケット７に入る燃焼用空気の取入口になってい
る。
通気系の下流部分は次のものを含んでいる。
１） ジャケット７の内側にあってチューブ１が通って
いるところの中間環状流路９。
いるところの中間環状流路９。
２） 底部において環状流路９の底部とつながってお
り、上部は径が小さくなった円筒形のネック11となって
装置の上方で外にある排気管に接続されている中央煙道
10。
り、上部は径が小さくなった円筒形のネック11となって
装置の上方で外にある排気管に接続されている中央煙道
10。
中間環状流路９の底部と煙道10の底部をつないでいる領
域の下側を限定しているのは漏斗形の傾斜した壁12であ
って、これは凝縮液を集めて中央下端のドレン接続口13
に排出できるようになっている。
域の下側を限定しているのは漏斗形の傾斜した壁12であ
って、これは凝縮液を集めて中央下端のドレン接続口13
に排出できるようになっている。
バーナ14はネック11を包囲する環状のもので、下向きの
炎15を生成するようになっている。
炎15を生成するようになっている。
より詳しく言うならばこのバーナは、燃料ガスの供給を
受け、複数の分配ニードル管17に接続されているプレナ
ム室16を含んでいて、各ニードル管17は壁（グリッド）
19に形成されている孔（オリフィス）18の中央において
開口している。
受け、複数の分配ニードル管17に接続されているプレナ
ム室16を含んでいて、各ニードル管17は壁（グリッド）
19に形成されている孔（オリフィス）18の中央において
開口している。
この孔が形成されている壁19は、平らで水平なワッシャ
形のもので、ネック11とヘッダーリング３を横方向でつ
ないでいる。
形のもので、ネック11とヘッダーリング３を横方向でつ
ないでいる。
したがって、各々の孔18では、中央部に燃料ガスが供給
され、断面積の残りの部分にジャケット７から来る燃料
用空気が供給される。
され、断面積の残りの部分にジャケット７から来る燃料
用空気が供給される。
ニードル管17と孔18は、各孔18から下方に向けて送出さ
れる燃焼用空気と燃料との混合気が良好な燃焼を生むこ
とになるように（空気が少し過剰になるように）、様々
の寸法・形状が選ばれる。
れる燃焼用空気と燃料との混合気が良好な燃焼を生むこ
とになるように（空気が少し過剰になるように）、様々
の寸法・形状が選ばれる。
このタイプのバーナについては、本出願者によるフラン
ス特許出願8803618号に記載がある。
ス特許出願8803618号に記載がある。
下向きの炎15が生成されるところの環状の燃焼室20は、
中間環状流路９の上方の広がった部分、すなわち煙道の
ネック部11の下方部分を包囲している部分である。
中間環状流路９の上方の広がった部分、すなわち煙道の
ネック部11の下方部分を包囲している部分である。
この燃焼室で発生した熱がネック部11に過度に伝わらな
いように、上方の円筒形部分と下方の載頭円錐形の部分
を有して燃焼室をネック部から隔てている壁には、耐火
断熱性の被覆が施されている。
いように、上方の円筒形部分と下方の載頭円錐形の部分
を有して燃焼室をネック部から隔てている壁には、耐火
断熱性の被覆が施されている。
図面上で見られるその他のものに次のものがある。
１） 点火用電極（イグナイター）22。
２） イグナイター22の軸線Ｙの直径上反対側に位置し
ている火炎検知器23。
ている火炎検知器23。
３） 漏斗状底板12と下側ヘッダーリング２の間に挿入
されている環状のシール材24。
されている環状のシール材24。
装置の通水系および通気系を構成する種々の要素は、薄
いステンレス鋼板を折り曲げたり溶接したりして作られ
ているのが望ましい。
いステンレス鋼板を折り曲げたり溶接したりして作られ
ているのが望ましい。
上記の装置の動作は次のとおりである。
前提として、バーナで点火が行われて以後の正常運転状
態にあるものとするが、このような点火は周知の方法で
コントロールされる。つまりそれは、通水系１〜５の水
の流れによるか、または温度がしきい値を超えることに
よる。このコントロールの結果としてプレナム室への燃
料ガスの供給弁が開き、次には、孔18を通して送出され
た空気とガスの混合気に、火炎検知器23でコントロール
されているイグナイタ22で発生されるスパークによって
点火が行われる。
態にあるものとするが、このような点火は周知の方法で
コントロールされる。つまりそれは、通水系１〜５の水
の流れによるか、または温度がしきい値を超えることに
よる。このコントロールの結果としてプレナム室への燃
料ガスの供給弁が開き、次には、孔18を通して送出され
た空気とガスの混合気に、火炎検知器23でコントロール
されているイグナイタ22で発生されるスパークによって
点火が行われる。
加熱されるべき水は矢印Ｅの方向に流れる。
それは管４を経て下側ヘッダーリング２に先ず入る。
ここから水はチューブ１を経て、ヘッダーリング３に至
り、加熱された水は管５を通って装置を出る。
り、加熱された水は管５を通って装置を出る。
互に平行なチューブのすべてにおいて、流れる水の圧力
損失が同等にあると考えられるので、水の流れはすべて
のチューブ１に均等に分配される。そして、循環する水
量が増えるならば、これらすべてのチューブで同等に流
量が増える。
損失が同等にあると考えられるので、水の流れはすべて
のチューブ１に均等に分配される。そして、循環する水
量が増えるならば、これらすべてのチューブで同等に流
量が増える。
通気は矢印Ｇの方向に流れる。
外気が先ず装置の底部を開口25から導入され、ジャケッ
ト７を通って上昇する間に加熱されて数度温度が上昇
し、上側ヘッダーリング３に達したら方向を変え、バー
ナレベルに降下する。
ト７を通って上昇する間に加熱されて数度温度が上昇
し、上側ヘッダーリング３に達したら方向を変え、バー
ナレベルに降下する。
空気はそれから孔（オリフィス）18を通して送出される
が、ここでニードル管17を出た燃料ガスの噴流と合流す
る。
が、ここでニードル管17を出た燃料ガスの噴流と合流す
る。
このようにして送出された空気とガスの混合気が燃焼し
て燃焼室20の中で火炎15を生成する。
て燃焼室20の中で火炎15を生成する。
燃焼室20を出た極めて高温のガスは次にチューブ１を囲
んでそれに沿い、下向きに流れる。
んでそれに沿い、下向きに流れる。
これらチューブの下端部において、既に冷却された燃焼
ガスは下側ヘッダーリングに沿ったうえで再び方向を変
え、中央煙道10,11を経て上方に向けて逃げる。
ガスは下側ヘッダーリングに沿ったうえで再び方向を変
え、中央煙道10,11を経て上方に向けて逃げる。
第３図から第５図まで示されている熱水製造装置におい
ては、第１図と第２図の装置について上述したとおりの
数々の特徴があるので、図においては、対応する要素に
ついては前と同じ参照番号をつけてある。
ては、第１図と第２図の装置について上述したとおりの
数々の特徴があるので、図においては、対応する要素に
ついては前と同じ参照番号をつけてある。
この新型の装置がさきに説明したものと異っているのは
次の諸点においてである。
次の諸点においてである。
燃焼用空気は、外側の円筒形ジャケット７にその底部か
ら導入されるのではなく、ここでは、ジャケット７にそ
の頂部から導入される。つまりケーシングのふた板83の
上方への延長部になっていて中央煙道の上方部分11を間
隙を置いて包囲しているネック26があって、このネック
を通って外気がジャケットに導入される。
ら導入されるのではなく、ここでは、ジャケット７にそ
の頂部から導入される。つまりケーシングのふた板83の
上方への延長部になっていて中央煙道の上方部分11を間
隙を置いて包囲しているネック26があって、このネック
を通って外気がジャケットに導入される。
この空気はそれから、このジャケット７を頂部から底部
へと流れ、ジャケットの底部からケーシングの底板82の
中央にある孔を経てその孔の下にあるファン27によって
吸引され、このファンから管路28を経て環状バーナ14の
上側へと送られる。
へと流れ、ジャケットの底部からケーシングの底板82の
中央にある孔を経てその孔の下にあるファン27によって
吸引され、このファンから管路28を経て環状バーナ14の
上側へと送られる。
凝縮液を集めるための底板29は、円錐形であることは前
と同じであるがここでは中央頂点が下向きではなく上向
きになっていて、集められた凝縮液は中心から外れた位
置にある孔30を通して排出される。
と同じであるがここでは中央頂点が下向きではなく上向
きになっていて、集められた凝縮液は中心から外れた位
置にある孔30を通して排出される。
水の燃料ガスのための接続部は、ここでは、装置の頂部
と底部に分散されているのではなく、すべて装置の底部
にあり、これにより、取付け・取外しが簡単化されてい
る。
と底部に分散されているのではなく、すべて装置の底部
にあり、これにより、取付け・取外しが簡単化されてい
る。
装置はまた、ここでは、水ヒーターとしての単一の通水
系でできているのではなく、熱水をラジエータを通して
流すセントラルヒーティングと衛生用水の加熱とを同時
に行えるような複合ボイラになっている。
系でできているのではなく、熱水をラジエータを通して
流すセントラルヒーティングと衛生用水の加熱とを同時
に行えるような複合ボイラになっている。
このために、この装置での熱交換器は２つの互に独立の
通水系を含んでいて、各通水系が各々の水のチューブ１
のある部位と、各ヘッダーリング2,3のある部位を含ん
でいる。
通水系を含んでいて、各通水系が各々の水のチューブ１
のある部位と、各ヘッダーリング2,3のある部位を含ん
でいる。
より明確に言うならば、ここでは各チューブ１は、前述
したような断面が楕円形の第１のチューブ11と、断面が
円形でチューブ11の中央部に収められていてチューブ11
の内面に接している第２のチューブ12で構成された二重
管になっている。
したような断面が楕円形の第１のチューブ11と、断面が
円形でチューブ11の中央部に収められていてチューブ11
の内面に接している第２のチューブ12で構成された二重
管になっている。
このような構成の二重管の各々の内部のスペースは２つ
の部分で成っていて、中央の円形断面のチューブ12の内
部は衛生用水が流れるためのスペースＳであり、残りの
部分、つまり楕円形断面のチューブ11の内部の、中央に
あるチューブ11の両側にある部分は熱水が流れるための
スペースＣである。
の部分で成っていて、中央の円形断面のチューブ12の内
部は衛生用水が流れるためのスペースＳであり、残りの
部分、つまり楕円形断面のチューブ11の内部の、中央に
あるチューブ11の両側にある部分は熱水が流れるための
スペースＣである。
さらに、ここではヘッダーリング2,3の各々が、２つの
リング要素つまり環状の半分体が垂直方向に相互に重な
り合ってできているダブルリングになっており、各通水
系は、他方の通水系に関係なく、各ダブルリングの半分
を含んで、それら半分のリングはチューブの対応する部
位ＳまたはＣにシール性をもって接続されている。
リング要素つまり環状の半分体が垂直方向に相互に重な
り合ってできているダブルリングになっており、各通水
系は、他方の通水系に関係なく、各ダブルリングの半分
を含んで、それら半分のリングはチューブの対応する部
位ＳまたはＣにシール性をもって接続されている。
以降の説明ではインデックスＳは衛生用水の系を示し、
インデックスＣは熱水の系を示す。
インデックスＣは熱水の系を示す。
したがって、図示の実施例では、下側ヘッダーリング２
の下側半分2Sと上側ヘッダーリング３の上側半分3Sが衛
生用水のためのものである一方、他の半分のリング2Cと
3Cは熱水のためのものである。
の下側半分2Sと上側ヘッダーリング３の上側半分3Sが衛
生用水のためのものである一方、他の半分のリング2Cと
3Cは熱水のためのものである。
さらに、円筒形環状領域の中で並んでいるｎ個のチュー
ブ部位ＳまたはＣは、ｐ個の互に隣接するそのチューブ
部位のバンクに分割されていて、それらバンクは次のよ
うになっている。
ブ部位ＳまたはＣは、ｐ個の互に隣接するそのチューブ
部位のバンクに分割されていて、それらバンクは次のよ
うになっている。
１） ｐは偶数であり、６または８であるのが望まし
い。
い。
２） 同じバンクの中ではすべてのチューブ部位の通る
水は同じ向きに流れ、それは上向きまたは下向きであ
る。
水は同じ向きに流れ、それは上向きまたは下向きであ
る。
３） 相隣る２つのバンクにおいては、２つの相隣るバ
ンクで、水の流れる方向は２つがそれぞれ反対である。
ンクで、水の流れる方向は２つがそれぞれ反対である。
このようになるための構造として、各ヘッダーリング要
素は、その円周上において、前述の仕切り壁６と同様の
直径方向の仕切り壁31,32によってp/2個の互に隣接する
同じ長さの部分に分割されており、下側ヘッダーリング
にある仕切り壁31の位置は、上側ヘンダーリングにある
仕切り壁32に対して、装置の軸線の回りで360゜/pだけ
角度がずれている。
素は、その円周上において、前述の仕切り壁６と同様の
直径方向の仕切り壁31,32によってp/2個の互に隣接する
同じ長さの部分に分割されており、下側ヘッダーリング
にある仕切り壁31の位置は、上側ヘンダーリングにある
仕切り壁32に対して、装置の軸線の回りで360゜/pだけ
角度がずれている。
第４図に上記のような仕切り壁の配置を衛生用水につい
て示している。１つのバンクの、下側で上流側の端33S
に入った冷水または比較的冷い水は、先ずは下側のヘッ
ダーリング2Sの１つの部分を占め、この第１のバンクの
n/p個の互に平行なチューブ部位Ｓを通って上昇し、対
応する上側ヘッダーリング3Sの一部分に入り、この上側
リングの部分を経て流れたうえで、第２のバンクの互に
平行なチューブ部位を下降する。このようにして進んで
経路の末端に到達した加熱された水は、最後のｐ番目の
バンクの、下側で下流側の端34Sから排出される。
て示している。１つのバンクの、下側で上流側の端33S
に入った冷水または比較的冷い水は、先ずは下側のヘッ
ダーリング2Sの１つの部分を占め、この第１のバンクの
n/p個の互に平行なチューブ部位Ｓを通って上昇し、対
応する上側ヘッダーリング3Sの一部分に入り、この上側
リングの部分を経て流れたうえで、第２のバンクの互に
平行なチューブ部位を下降する。このようにして進んで
経路の末端に到達した加熱された水は、最後のｐ番目の
バンクの、下側で下流側の端34Sから排出される。
このように次々に上向きと下向きになった経路による波
形の水の流れ方にすると、第１図での流れ方に比べて流
速が大きくなるので有利である。流速はパラメータｐの
値に比例して大きくなるが、この大きな流速は、チュー
ブにおける境界相の生成を阻止するので、高温ガスとこ
れらチューブとの間の熱伝達係数を良くすることにな
る。
形の水の流れ方にすると、第１図での流れ方に比べて流
速が大きくなるので有利である。流速はパラメータｐの
値に比例して大きくなるが、この大きな流速は、チュー
ブにおける境界相の生成を阻止するので、高温ガスとこ
れらチューブとの間の熱伝達係数を良くすることにな
る。
全く満足すべき結果を与えた１つの実施例では、パラメ
ータｎとｐの値はそれぞれ56と８で、各バンクは７本の
チューブで成っていた。
ータｎとｐの値はそれぞれ56と８で、各バンクは７本の
チューブで成っていた。
衛生用水の流れと熱水の流れのそれぞれが上述のように
波形の流れになるように構成されている。
波形の流れになるように構成されている。
これら２つの流れは互に独立であるから、各流れについ
て、流れ方向、そしてまた冷水または比較的冷い水の入
口と熱水の出口の角度位置、さらには各バンクに含まれ
るチューブ部位の数さえもが勝手に決められる。
て、流れ方向、そしてまた冷水または比較的冷い水の入
口と熱水の出口の角度位置、さらには各バンクに含まれ
るチューブ部位の数さえもが勝手に決められる。
例として第５図の場合について言うと、次のように選定
がなされている。
がなされている。
１） 両方の通水形でｐの値は同じ。
２） 両方の通水系の流れは一貫して反対方向の関係に
ある（ヘッダーリングにおいてもチューブにおいて
も）。
ある（ヘッダーリングにおいてもチューブにおいて
も）。
３） チューブが並んでいる円筒形環状領域の、直径上
相反する側にそれぞれの通水系の入口があり、それらの
出口も同様位置にある。
相反する側にそれぞれの通水系の入口があり、それらの
出口も同様位置にある。
４） 衛生用水と熱水の両通水系における31Sと31C,ま
たは32Sと32Cといった、同じヘッダーリング（ダフルリ
ング）２または３に属する仕切り壁は同じ角度位置にあ
る。ただし、通水系の端にある仕切り壁は例外で、それ
は当然のことである。
たは32Sと32Cといった、同じヘッダーリング（ダフルリ
ング）２または３に属する仕切り壁は同じ角度位置にあ
る。ただし、通水系の端にある仕切り壁は例外で、それ
は当然のことである。
当然のことであるが、熱交換器の効率を良くするため
に、衛生用水が流れるときには必ず、他方の系の熱水が
流れるようにする手段が設けられている。
に、衛生用水が流れるときには必ず、他方の系の熱水が
流れるようにする手段が設けられている。
高温ガスとチューブとの間の熱伝達を良くするために、
なお、その高温ガスの流れを適当に偏向させるバッフル
および／またはデフレクタを設けることが有利である。
なお、その高温ガスの流れを適当に偏向させるバッフル
および／またはデフレクタを設けることが有利である。
有利なバッフルの１例は、チューブが貫通する孔を有し
て中間環状流路９の中に設けられた金属のディスク35,3
6であって、それらバッフルのうちの上方のもの35は、
ガスを半径方向外側に向けるように、中央煙道10を限定
している隔壁から支持されているが、他方、つまり下側
のディスク36は、ガスを半径方向内側に向けるように、
外周部にあるジャケット７の内側を限定している隔壁か
ら支持されている。ガスはなお、中間環状流路９の底部
においては下側ヘッダーリング２を巡るように再び半径
方向外側に向けられている。
て中間環状流路９の中に設けられた金属のディスク35,3
6であって、それらバッフルのうちの上方のもの35は、
ガスを半径方向外側に向けるように、中央煙道10を限定
している隔壁から支持されているが、他方、つまり下側
のディスク36は、ガスを半径方向内側に向けるように、
外周部にあるジャケット７の内側を限定している隔壁か
ら支持されている。ガスはなお、中間環状流路９の底部
においては下側ヘッダーリング２を巡るように再び半径
方向外側に向けられている。
デフレクタは、チューブの後側、つまりこれらチューブ
の間を半径方向に通過した高温ガスの終端と同一の側の
チューブ表面の近傍に設けられた縦断面形状のスクリー
ン37（第２図参照）によって形成されている。
の間を半径方向に通過した高温ガスの終端と同一の側の
チューブ表面の近傍に設けられた縦断面形状のスクリー
ン37（第２図参照）によって形成されている。
これらスクリーン37の縦断面形状は、上記の高温ガスを
上記のチューブ後面の方に送ってそのガスの速度を高め
るような形状になっている。
上記のチューブ後面の方に送ってそのガスの速度を高め
るような形状になっている。
さらに上記のスクリーンには、ガスの流路が作られるよ
うに孔371が作られている。
うに孔371が作られている。
デフレクタ37は、バッフル36の上に載って横方向ではチ
ューブに当って支えられていてよい。
ューブに当って支えられていてよい。
また、デフレクタは、チューブとチューブの間に曲った
部分だけで成っていてもよく、この場合は、それら個々
の部分が少くとも軸方向の両端で、連続したストリップ
によって結合されていればよい。
部分だけで成っていてもよく、この場合は、それら個々
の部分が少くとも軸方向の両端で、連続したストリップ
によって結合されていればよい。
第３図において、装置の底部に集められている次のもの
がある。
がある。
１） 衛生用水と熱水の入口接続部33S,33Cと、衛生用
水と熱水の出口接続部34S,34C。
水と熱水の出口接続部34S,34C。
２） 凝縮液排出口30の下方への延長部である接続部3
8。
8。
３） 制御メンバー40を経てプレナム室16に供給される
燃料ガスの取入れのための管39。
燃料ガスの取入れのための管39。
上記のどの実施例によっても、またどの実施例が採用さ
れても、その熱水製造装置は最終的に、以上の説明で十
分に明らかな構造と動作が得られる。
れても、その熱水製造装置は最終的に、以上の説明で十
分に明らかな構造と動作が得られる。
この装置は従来公知の装置に比べて数々の利点を有する
が、特に言えば下記の利点がある。
が、特に言えば下記の利点がある。
１） 熱交換効率が極めて高い。
２） 装置の製作が特に簡単である。
３） 装置の大きさが小さいと共に、強度が大で寿命が
長い。
長い。
自明であり、また上記からも帰結されることであるが、
本発明は、特定の場合を示したその実施のモードや実施
例に限定されるものではなく、それらのすべての変形を
含むものである。
本発明は、特定の場合を示したその実施のモードや実施
例に限定されるものではなく、それらのすべての変形を
含むものである。
第１図と第２図は本発明による熱水製造装置のそれぞれ
第２図のＩ−Ｉ面の縦断面図と第１図のII−II面の横断
面図、第３図は本発明による装置の１つの変形を、第１
図と同様の縦断面で、しかし、さらに少さく略図式に示
した図、第４図と第５図は、第３図の装置の中での水の
流れに関しての説明図である。 １……チューブ、2,3……ヘッダーリング、７……環状
ジャケット（空気の）、９……中間環状流路（燃焼ガス
の）、10……中央煙道、11……中央煙道の上部、12……
下側壁（燃焼ガス領域の）、13……ドレイン接続口、14
……バーナ、15……火炎、18……オリフィス（バーナ
の）、19……グリッド（バーナの）、20……燃焼室、29
……下側壁（燃焼ガス領域の）、30……ドレン接続口、
31,32……ヘッダーリング内の仕切り壁、36,36……バッ
フル、37……デフレクタ。
第２図のＩ−Ｉ面の縦断面図と第１図のII−II面の横断
面図、第３図は本発明による装置の１つの変形を、第１
図と同様の縦断面で、しかし、さらに少さく略図式に示
した図、第４図と第５図は、第３図の装置の中での水の
流れに関しての説明図である。 １……チューブ、2,3……ヘッダーリング、７……環状
ジャケット（空気の）、９……中間環状流路（燃焼ガス
の）、10……中央煙道、11……中央煙道の上部、12……
下側壁（燃焼ガス領域の）、13……ドレイン接続口、14
……バーナ、15……火炎、18……オリフィス（バーナ
の）、19……グリッド（バーナの）、20……燃焼室、29
……下側壁（燃焼ガス領域の）、30……ドレン接続口、
31,32……ヘッダーリング内の仕切り壁、36,36……バッ
フル、37……デフレクタ。
Claims (9)
- 【請求項１】加圧された燃料ガスと燃焼用空気の供給を
受けるバーナと、加熱されるべき水の入口から加熱され
た水の出口までの通水系で構成された熱交換器本体と、
燃焼用空気導入流路のほか燃焼ガスが通水系に接してそ
れに自らの熱を与えて自らは冷却されて排出されるまで
の燃焼ガス案内流路をも含んで成る通気系とを含む熱水
製造装置において、 通水系は、軸線が垂直方向の円筒形環状領域内に相互間
に間隔をおいて平行に配置され各々が同軸で平行に配置
された２つのヘッダーリング（2,3）の間を伸びている
真直で同径のチューブ（１）の列で構成されており、 燃焼用空気導入流路はチューブの列を包囲している環状
ジャケット（７）を含んでおり、 燃焼ガス案内流路は、チューブの列がその中を通ってい
る中間環状流路（９）を形成し、中間環状流路の底部
が、頂部で開口している中央排気煙道（10,11）の底部
に続いており、 バーナ（14）は、煙道の上部部分（11）を包囲する環状
流路の上端入口部において環状に広がっていて、燃焼に
より発生される炎（15）が下向きになるように配置され
ていることを特徴とする装置。 - 【請求項２】前記熱交換器が２つの互に独立の通水系、
すなわち衛生用水のための通水系と熱水のための通水系
で成っており、各通水系は、各々の真直なチューブの中
の部位（ＳとＣ）と、各ヘッダーリング中の部位（2S,3
Sと2C,3C）を含み、いずれの通水系でも他方の通水系に
関係なく、各ヘッダーリングの部位とそれに対応するチ
ューブの部位とがシールされて接続されており、 ヘッダーリングはその閉部において仕切られていて、そ
の仕切りのある場所（31S,31C,32S,32C）は、各通水系
において、ｎ個のチューブ部位で成る集合体が、偶数で
あるｐ個の、各々がn/p個のチューブ部位を含む互に隣
接するバンクに分割され、水がこれらの互に隣接するバ
ンクを、上向き流れと下向き流れを繰返しつつ進行する
こととなるような場所である、請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】真直なチューブ（１）が、断面形が楕円形
でその楕円の長軸が装置の軸線（Ｘ）に対して半径方向
に伸びている第１のチューブ（11）と、断面形が円形で
第１のチューブの中央領域に収められていて第１のチュ
ーブの内面と接している第２のチューブ（12）とで成る
二重管であって、このような構造にした各二重管の、衛
生用水のための部位は第２のチューブの中のスペース
（Ｓ）であり、第１のチューブの中のスペースで残って
いる部分（Ｃ）が熱水用の部位である、請求項２に記載
の装置。 - 【請求項４】チューブの後側面、すなわち高温ガスから
遠い方のチューブ表面の近傍に、高温ガスとこれらチュ
ーブの後側面との間の熱伝達を良くするような形状のデ
フレクタ（37）が設けられている、請求項２に記載の装
置。 - 【請求項５】高温ガスとチューブとの間の熱伝達を良く
するために、中間環状流路（９）を横切るように配置さ
れたバッフル（35,36）が設けられている、請求項１に
記載の装置。 - 【請求項６】中間環状流路（９）に含まれる上方の広く
なった部分が環状の燃焼室（20）である、請求項１記載
の装置。 - 【請求項７】環状ジャケット（７）を通って来た燃焼用
空気の全量がバーナの複数のオリフィス（18）を経て中
間環状流路に入るようになっていて、それらオリフィス
の各々の中央に燃料ガスが供給される、請求項１に記載
の装置。 - 【請求項８】環状をなしたバーナ（14）でオリフィス
（18）を形成しているグリッド（19）が、通水系の一部
をなす上側ヘッダーリング（３）の上面のレベルに位置
している、請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】中間環状流路（９）の底部と煙道（10）の
底部との間をつなぐ領域の下側を限定している壁（12,1
9）が、凝縮液を集めるように傾斜していて下方のドレ
イン接続口（13,30）に接続されている、請求項１に記
載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR88/09090 | 1988-07-05 | ||
| FR8809090A FR2634006B1 (fr) | 1988-07-05 | 1988-07-05 | Perfectionnements aux appareils de production d'eau chaude |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0264352A JPH0264352A (ja) | 1990-03-05 |
| JPH0676858B2 true JPH0676858B2 (ja) | 1994-09-28 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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| Country | Link |
|---|---|
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| EP (1) | EP0350388B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0676858B2 (ja) |
| KR (1) | KR900002039A (ja) |
| CN (1) | CN1039478A (ja) |
| AT (1) | ATE74195T1 (ja) |
| AU (1) | AU625175B2 (ja) |
| BR (1) | BR8903289A (ja) |
| CA (1) | CA1319575C (ja) |
| DE (1) | DE68901070D1 (ja) |
| DK (1) | DK330489A (ja) |
| ES (1) | ES2030287T3 (ja) |
| FR (1) | FR2634006B1 (ja) |
| GR (1) | GR3004151T3 (ja) |
| MA (1) | MA21587A1 (ja) |
| TN (1) | TNSN89070A1 (ja) |
| TR (1) | TR24810A (ja) |
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| FR2753527B3 (fr) | 1996-09-18 | 1998-11-06 | Chaffoteaux Et Maury | Echangeur de chaleur gaz-liquide, et appareil de production d'eau chaude comprenant un tel echangeur de chaleur |
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| RU2625367C1 (ru) * | 2016-05-05 | 2017-07-13 | Акционерное Общество 'Центргазсервис' | Водогрейный котел |
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| CN109028561B (zh) * | 2018-06-28 | 2021-04-09 | 广东艾欣能能源科技有限责任公司 | 一种占用空间小的多燃点锅炉 |
| RU2725918C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2020-07-07 | Общество с ограниченной ответственностью "ГЕФФЕН" | Водогрейный котел |
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-
1988
- 1988-07-05 FR FR8809090A patent/FR2634006B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1989
- 1989-06-29 US US07/373,196 patent/US4909191A/en not_active Expired - Fee Related
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