JPH10267203A - 液管対流式燃焼加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液体が局部的に過熱されないようにする。 【解決手段】 面状火炎形バーナ２Ａの火炎形成面とな
る多穴面状耐火ブロック７３側に立設する第１の液管群
５６Ａの液管５６は、複数列に渡って多穴面状耐火ブロ
ック７３と直交する方向に列設すると共に、同一列にお
ける液管同士の間隔より、液管列同士の間隔を拡大して
立設し、液管５６を１本も立設しない燃焼促進空間５２
Ａを介して第１の液管群５６Ａの下流側に立設する第２
の液管群５６Ｂの液管５６は、第１の液管群５６Ａにお
ける同一列液管同士の間隔と同程度離して千鳥状に立設
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、吸収冷凍機（吸収
冷温水機などと呼ばれているものを含む）における高温
再生器などの液体加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、図２に示す構成の吸収冷凍機が
周知である。図中、１はガス・灯油などの燃焼装置２を
備え、吸収液の稀液２２を加熱することによって冷媒蒸
気２４を発生させて中間液２３に濃縮する高温再生器、
３はこの高温再生器からの冷媒蒸気で中間液を加熱濃縮
して濃液にする低温再生器、４はこの低温再生器からの
冷媒蒸気を冷却して凝縮する凝縮器、５は冷媒散布器５
Ａから冷媒液を散布・滴下などして蒸発させる蒸発器、
６はこの蒸発器からの冷媒蒸気を前記低温再生器３から
の濃液に吸収させて器内を低圧に維持する吸収器、７お
よび８は低温および高温熱交換器であり、これらは吸収
液配管９〜１２、冷媒配管１３〜１６により接続され
て、冷媒と吸収液の循環サイクルを形成し、蒸発器５の
内部に設けた熱交換器１７から選択的に取り出す冷水ま
たは温水の何れかを、図示しない熱負荷に循環供給でき
るようになっている。

【０００３】なお、Ｐ１は吸収液配管９に設けられて吸
収器６から稀液を高温再生器１に供給するための吸収液
ポンプ、Ｐ２は冷媒配管１６に設けられて蒸発器５の底
部に溜った冷媒液を、上部に設置した冷媒散布器５Ａか
ら熱交換器１７上に散布させるための冷媒ポンプ、Ｖ１
およびＶ２は吸収液配管１１および冷媒配管１４に設け
られて、熱交換器１７から冷水を取り出すときに閉弁
し、温水を取り出すときに開弁する冷／暖切換用の開閉
弁である。

【０００４】また、１８は、熱交換器１７で冷却された
冷水または加熱された温水を、図示しない冷／暖房など
の熱負荷に循環供給するための冷温水配管であり、この
管の蒸発器入口側には冷温水ポンプＰ３が取り付けられ
ている。

【０００５】また、１９および２０は凝縮器４および吸
収器６の内部に設けられた冷却器であり、冷却水ポンプ
Ｐ４を有する冷却水配管２１により接続されて、図示し
ない冷却塔と吸収器６および凝縮器４との間を冷却水が
循環するように構成されている。

【０００６】上記構成の吸収冷凍機においては、冷水を
取り出して行う冷房運転時には冷媒および吸収液の循環
による吸収冷凍サイクルを行うことで、蒸発器５におけ
る冷媒の蒸発潜熱で熱交換器１７内の水を６〜８℃程度
に冷却して供給することができ、温水を取り出して行う
暖房運転時には冷却器１９・２０への冷却水の供給を停
止する一方で、開閉弁Ｖ１・Ｖ２を閉から開へ切り替え
ることで、高温の吸収液および冷媒蒸気が吸収液配管１
１・冷媒配管１３・１４を介して高温再生器１から吸収
器６・蒸発器５へ流入し、冷媒の凝縮潜熱と吸収液の顕
熱によって熱交換器１７で加熱された温水が供給され
る。

【０００７】そして、高温再生器１は、吸収冷凍機全体
に占める割合が、重量、体積共に大きいため、吸収冷凍
機全体の小型を図るためには、この高温再生器１の小型
化が必要不可欠である。また、高温再生器１における環
境面の問題として、燃焼時における低ＮＯｘ化の要求も
強くなってきている。

【０００８】しかし、特開昭６３−２９４４６７号公報
・特開平６−２２１７１８号公報などに開示された従来
の高温再生器１は、図４に示すような液管型ボイラ構造
となっていたので小型化するのが困難であった。

【０００９】すなわち、この場合の燃焼装置２は、燃料
ガス２５と空気２６との混合ガス２７を、ノズル７１の
先端側に設けた燃焼室５１で燃焼させるノズル形バーナ
であり、この燃焼により生成する火炎２８と高温の燃焼
ガス（図示せず）を、燃焼室５１と、この燃焼室５１の
下流側に連設する加熱室５２とを囲む容器５０の内壁５
４と、加熱室５２に立設された多数の液管５６とに与え
た後に排熱ガスとして排気口５３から排出するようにな
っている。

【００１０】そして、吸収器６から供給される吸収液の
稀液２２は、吸収液配管９から容器５０の内部に流入
し、水平下部連通部５７Ａ、すなわち内壁５４と外壁５
５との間の下部側隙間と、水平上部連通部５７Ｂ、すな
わち内壁５４と外壁５５との間の上部側隙間と、垂直側
方連通部５７Ｃ、すなわち内壁５４と外壁５５との間の
両側方隙間と、水平連通部５７Ａ・５７Ｂを連通してい
る前記多数の液管５６の内部とに貯留されて、容器内を
対流しながら火炎２８と燃焼ガスにより加熱され、水平
上部連通部５７Ｂの上方の気相部５９に蒸発した冷媒蒸
気２４を冷媒配管１３から吐出すると共に、冷媒蒸気２
４が蒸発して濃度の高くなった中間液２３を吸収液配管
１０に流出するようになっている。また、蒸発した直後
の冷媒蒸気２４には、飛沫状の吸収液成分が含まれてい
るので、迂回板６０で流出経路を迂回させることによっ
て、冷媒蒸気２４のみを冷媒配管１３に流出できるよう
にしている。

【００１１】したがって、上記構成の高温再生器１で
は、燃焼装置２がノズル形バーナであるため、火炎２８
が集中して長い形状にならざるを得ないこと、また、稀
液２２を流通する液管５６が火炎２８に直接接触するよ
うに構成したのでは、稀液２２が部分的に過熱されて結
晶化する、部材が腐食し易い、あるいは火炎が冷却され
て未燃焼ガスが残留してしまうなどの理由によって、加
熱室５２の前方に燃焼室５１を設ける必要があり、小型
化することが困難であった。

【００１２】なお、特開昭６３−２９４４６７号公報で
は、燃焼室５１と加熱室５２とが折り返し状に形成さ
れ、液管５６を折り返した側の経路に配置すると共に、
経路の後方に位置する液管５６には吸熱を向上させるた
めに、吸熱フィン５６Ｆを設ける構成が開示され、特開
平６−２２１７１８号公報では、液管５６を加熱室５２
の加熱経路に沿って長くした偏平状の液管にして形成す
ると共に、偏平状の液管５６の後方側に吸熱フィンを設
ける構成が開示されているが、何れも小型化を図る上で
顕著な効果を奏するには至っていない。

【００１３】一方、上記のような炉筒煙管方式あるいは
炉筒液管方式による小型化の限界を打ち破るものとし
て、ガス焚き加熱炉においては、燃焼室５１を設けず平
板燃焼面などを設ける炉筒レス管群方式が近年導入され
た。この炉筒レス管群方式は、図３に示したような面状
火炎形バーナ２Ａが生成する火炎２８および燃焼ガスを
図５に示すように加熱室５２に直接導くようにしたもの
であり、燃焼室を必要としないため小型化が劇的に図れ
るだけでなく、低ＮＯｘ化にも成功している。

【００１４】すなわち、面状火炎形バーナ２Ａにおいて
は、燃料ガスと燃焼に必要な酸素量を含む量の空気とが
混合された混合ガス２７が混合ガス室７２に供給され、
多穴面状耐火ブロック７３の導穴７４を通り抜けて燃焼
するように仕組まれており、平面状に分布する火炎２８
が外側の燃焼面７５に形成されるので、燃焼室５１が不
要となって高温再生器１の大幅な小型化が達成されてい
る。

【００１５】なお、多穴面状耐火ブロック７３は、厚板
状の耐火材料、例えばセラミックやメタルファイバーな
どに図のような多数の微細な導穴７４を設けたものを主
体として形成されている。また、７６は点火用の小型バ
ーナであり、２８ａはこの点火用小型バーナが形成する
火炎である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記面状火炎
形バーナを燃焼装置として備えた液管対流式の高温再生
器においては、腐食性の強い吸収液を加熱して冷媒を蒸
発分離するため、吸収液の温度が上がり過ぎないように
しなければならない（高温再生器において冷媒蒸気が発
生する温度は１６０℃程度であり、２００℃を越えると
腐食性が急増する）が、液管が千鳥状に密に立設されて
いるので、火炎は液管の間を縫って下流側に至ることが
困難である。このため、バーナに面している液管は、バ
ーナ側が特に火炎による加熱を受けて液温が２００℃を
越えるので、炉材の耐食性が局部的に著しく低下すると
云った問題点があり、この点の解決が課題となってい
た。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した従来技
術の課題を解決するためになされたもので、上下に形成
した水平連通部同士を連通して対流を可能にする多数本
の液管が互いに離間して立設された加熱室に臨んで面状
火炎形バーナが横向きに設置され、この面状火炎形バー
ナが生成する高温の燃焼ガスが加熱室を通過し、主に液
管壁を介して炉内の液体を加熱するように構成した液管
対流式燃焼加熱炉において、

【００１８】複数列に渡って液管を面状火炎形バーナの
火炎形成面と直交する方向に列設すると共に、同一列に
おける液管同士の間隔より、液管列同士の間隔を拡大し
て形成する第１の液管群と、この第１の液管群の下流側
に液管を千鳥状に配設すると共に、液管同士の間隙を第
１の液管群における同一列液管同士の間隔と同程度かそ
れ以下の間隙に形成する第２の液管群とを設けるように
した第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉と、

【００１９】前記第１の構成の液管対流式燃焼加熱炉に
おいて、第１の液管群と第２の液管群との間に、液管を
立設しない燃焼促進空間を設けるようにした第２の構成
の液管対流式燃焼加熱炉と、を提供することにより、前
記従来技術の課題を解決するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、図１に基づいて本発明の一
実施形態を説明する。なお、理解を容易にするため、こ
の図においても前記図２〜図５において説明した部分と
同様の機能を有する部分には、同一の符号を付した。

【００２１】加熱室５２の液管５６は、液管５６が全く
立設されていない燃焼促進空間５２Ａの上流側と下流
側、すなわち火炎２８を形成する多穴面状耐火ブロック
７３の側に位置する第１の液管群５６Ａと、排気口５３
の側に位置する第２の液管群５６Ｂとに分けて立設され
ている。

【００２２】第１の液管群５６Ａの液管５６は、面状火
炎形バーナ２Ａの火炎形成面となる多穴面状耐火ブロッ
ク７３の表面と直交する方向に、複数、例えば３列それ
ぞれに３本が列設されている。

【００２３】そして、加熱効率を高めるために、同一列
における液管５６同士の間隔は、例えば１０ｍｍ程度に
狭められているが、多穴面状耐火ブロック７３の表面に
形成される火炎２８が下流側にも拡がって形成されるよ
うに、内壁５４との間隙と、液管列同士の間隔は広く、
例えば前記間隙の５倍程度、すなわち５０ｍｍ程度に広
げられている。なお、液管５６の外径は、この場合５０
ｍｍ程度である。

【００２４】一方、第２の液管群５６Ｂの液管５６は千
鳥状に、且つ、互いに接近、例えば１０ｍｍ程度の間隙
を有して立設されており、この部分を通過する燃焼ガス
と液管５６内の稀液２２との熱交換の効率改善が図られ
ている。

【００２５】上記構成の高温再生器１においては、面状
火炎形バーナ２Ａの多穴面状耐火ブロック７３によって
形成される火炎２８は、内壁５４と併設した液管列の間
と、３列に列設された液管列同士の間に形成されるの
で、各列の先頭、すなわち多穴面状耐火ブロック７３に
面した３本の液管５６だけでなく、２番目、３番目に位
置する液管５６においても、それぞれの多穴面状耐火ブ
ロック７３側に火炎２８が直接当たってその熱を与え
る。

【００２６】また、各列先頭と、２番目に位置する液管
５６は、多穴面状耐火ブロック７３とは反対側の面に、
火炎２８の温度が最も高い先端部分からの輻射熱を受け
て加熱されるので、特定の小数の液管５６内にある稀液
２２が過熱状態になって材料の耐食性が問題になると云
った不都合は解消される。

【００２７】さらに、火炎２８によって生成された高温
の燃焼ガスは、上下の水平連通部５７Ａ・５７Ｂ（図４
参照）・垂直側方連通部５７Ｃ内の稀液２２と、第１の
液管群５６Ａの液管５６内の稀液２２とに放熱して速や
かにその温度を低下させるため、廃ガス中のＮＯ_X が顕
著に減少する。

【００２８】しかも、ＮＯ_X 削減に効果がある温度まで
冷却された燃焼ガスは、液管５６が１本も立設されてい
ない燃焼促進空間５２Ａを通過するので、この部分では
燃焼ガスの温度は低下し難く、ここを通過する際に燃焼
反応が進んで廃ガス中のＣＯガス濃度も低下する。

【００２９】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではないので、特許請求の範囲に記載の趣旨から逸
脱しない範囲で各種の変形実施が可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明による液管
対流式燃焼加熱炉においては、炉内に収納した液体が局
部的に過熱状態になることがないので、吸収冷凍機の高
温再生器などに適用し、冷媒を蒸発分離する場合にも、
腐食性の吸収液が過熱されることがなく、したがって耐
食性が問題になると云った不都合が解消される。

【００３１】第２の発明の加熱炉においては、ＮＯ_X が
生成しない程度に温度が低下した燃焼ガスは、放熱を抑
制するために液管を設けていない燃焼促進空間を通過す
るので、この部分で燃焼が促進されて廃ガス中のＣＯ濃
度も低下する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態を横断面で示す説明図である。

【図２】吸収冷凍機の説明図である。

【図３】加熱装置の説明図である。

【図４】従来技術を示す説明図であり、（ａ）は縦断面
図、（ｂ）は横断面図、（ｃ）は縦断側面図である。

【図５】従来技術を横断面によって示す説明図である。

【符号の説明】

１ 高温再生器 ２ 燃焼装置 ２Ａ 面状火炎形バーナ ３ 低温再生器 ４ 凝縮器 ５ 蒸発器 ６ 吸収器 ７ 低温熱交換器 ８ 高温熱交換器 ９〜１２ 吸収液配管 １３〜１６ 冷媒配管 １７ 熱交換器 １８ 冷温水配管 １９・２０ 冷却器 ２１ 冷却水配管 ２２ 稀液 ２３ 中間液 ２４ 冷媒蒸気 ２５ 燃料ガス ２６ 空気 ２７ 混合ガス ２８・２８ａ 火炎 ５０ 容器 ５１ 燃焼室 ５２ 加熱室 ５２Ａ 燃焼促進空間 ５３ 排気口 ５４ 内壁 ５５ 外壁 ５６ 液管 ５６Ａ 第１の液管群 ５６Ｂ 第２の液管群 ５７Ａ 水平下部連通部 ５７Ｂ 水平上部連通部 ５７Ｃ 垂直側方連通部 ５９ 気相部 ６０ 迂回板 ７１ ノズル ７２ 混合ガス室 ７３ 多穴面状耐火ブロック ７４ 導穴 ７５ 燃焼面 ７６ 点火用小型バーナ Ｐ１ 吸収液ポンプ Ｐ２ 冷媒ポンプ Ｐ３ 冷温水ポンプ Ｐ４ 冷却水ポンプ Ｖ１・Ｖ２ 開閉弁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下に形成した水平連通部同士を連通し
   て対流を可能にする多数本の液管が互いに離間して立設
   された加熱室に臨んで面状火炎形バーナが横向きに設置
   され、この面状火炎形バーナが生成する高温の燃焼ガス
   が加熱室を通過し、主に液管壁を介して炉内の液体を加
   熱するように構成した液管対流式燃焼加熱炉であって、 複数列に渡って液管を面状火炎形バーナの火炎形成面と
   直交する方向に列設すると共に、同一列における液管同
   士の間隔より、液管列同士の間隔を拡大して形成する第
   １の液管群と、この第１の液管群の下流側に液管を千鳥
   状に配設すると共に、液管同士の間隙を第１の液管群に
   おける同一列液管同士の間隔と同程度かそれ以下の間隙
   に形成する第２の液管群とを設けたことを特徴とする液
   管対流式燃焼加熱炉。
2. 【請求項２】 第１の液管群と第２の液管群との間に、
   液管を立設しない燃焼促進空間を設けたことを特徴とす
   る請求項１記載の液管対流式燃焼加熱炉。