JPS59119133A - 温水ボイラ - Google Patents

温水ボイラ

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Publication number
JPS59119133A
JPS59119133A JP22687182A JP22687182A JPS59119133A JP S59119133 A JPS59119133 A JP S59119133A JP 22687182 A JP22687182 A JP 22687182A JP 22687182 A JP22687182 A JP 22687182A JP S59119133 A JPS59119133 A JP S59119133A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat exchanger
burner
fins
pitch
air
Prior art date
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Pending
Application number
JP22687182A
Other languages
English (en)
Inventor
Michiaki Matsumoto
松本 通顕
Sadao Mimori
三森 貞夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP22687182A priority Critical patent/JPS59119133A/ja
Publication of JPS59119133A publication Critical patent/JPS59119133A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/40Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes
    • F24H1/41Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with water tube or tubes in serpentine form
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/12Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element
    • F28F1/24Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely
    • F28F1/32Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element and extending transversely the means having portions engaging further tubular elements

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は家庭用の温水ボイラ(1関する。
〔従来技術〕
従来の代表的な家庭用の温水ボイラZ@1図の例で説明
下る。、1はブンゼンバーナで、一端(ニペンチュリ混
合管2、他端に炎口3ン有しており、ペンチ、す混合管
2(二はガスノズル4が対向し設置している。5は燃焼
室で、銅などの高熱伝導率を有する金属材料でできた胴
板6と、該胴板6に接合された冷却管7よりなっている
、燃焼室5の下端には炎口3が対向するようブンゼンバ
ーナlが設置されてお0、上端部には、銅などの高熱伝
導率を有する金属材料でできたフィン8ン接合した水1
9よりなる熱交換器10が設置され、排気口11に開口
している。水管9の一端は冷却管7に連通し、水入口1
2に連通している。他端は水出口13に連通している。
かかる構成でその動作ン説明すると、ブンゼンバーナl
(ニがスノズル4よりガスが供給される。
このとき、1次空気aが吸引され、ガスと混合され、炎
口3より流出し、火炎by影形成、周囲2流れる2次空
気Cと混合し燃焼室5内で燃焼する。
燃焼ガスは熱交換器10のフィン8の周囲を流れ、熱交
換し、排気口11より排出される。一方、水は水入口1
2から供給され、冷却管77曲り、胴板6ン冷却し、熱
交1隼器10ン通t)、加熱され、7J(出口13より
出湯される。
このとき、一般(−ブンゼンバーナ1に供給される1次
空気の空気比(1次空気断/理論空気量)は04〜0.
6程度で、残()が2次空気として供給され、総空気比
(総空気耐/理論空気獣)は15〜2.0で使用される
。火炎すと2次草気は拡散C二より混合り、燃焼する。
従って、火炎の長さが長くな−)、燃焼室50)高さが
200〜300 mm必要で一燃焼堅5の大きさが人き
くなる欠点があった、一般C二、この棟の温水ボイラの
燃焼室熱負荷は2〜3 X 1o6−4・mlである、
〔発明の目的〕 本発明は従来の温水ボイラに比べ小形、コンパクト化し
た温水ボイラを提供することζ二ある。
〔発明の概要〕
本発明は一総を電比1.3以丁で良好(二燃暁する全一
次式のバーナを備え、熱交換器の上流段のフィンチュー
ブのフィン聞の通路を大きくして燃焼ガスの冷却速用を
小さくし、COの排出濃度ン小さくシ1、空気比を小さ
くし、小形にできるようにしたものである。
以丁、本発明の一実施例を第2図〜第5図で説明する。
21はバーナ本体で、内部C二混合気室22を形成し、
混合通路23乞通じ、望気入ロ24C二開口している。
また、混合通路23(二対回し、ガスノズル25がネジ
などで、バーナ本体21(二固定されている。l昆合気
堅20)他端(−は多数の開口31暑有する混合気分配
板26.そのF爵にはディスタンスピース2フン介して
、多数の開口28を荷T6コージライト等を主成分とす
るセラミックθ)バーナ炎口板29を設け、押え板30
で1.?・ジなどでバーナ本体21に固定されている、
開口31は開口28に比べ太きく形成しており一開口3
1の穴径げ約6mm、開口28θ)穴径は約1師に形成
しているn開口28.31は千鳥状に配置されてい6゜
デスタンピース27の厚さは0〜1 mmが良い、O+
no+のときはデスタンピース27がない。熱交換器3
2は、銅などの高熱伝導率?有する金属材料でできたフ
ィン34.35ya=接合したフィン付チ1−ブ36.
37からなる。バーナ(−近い上流のフィン付チ、−ブ
36のフィンピッチは比較的大きく形成し、F流のフィ
ン付チ、−ブ37のフィンピンチは比較的小さく形成し
ている。さらに下流は排支口38(二開口している。
かかるm成でその動作を説明Tると、別に設けられた送
風機などから空気人口24(二燃暁空気が供給され、ガ
スノズル25からガス燃料が供給され、混合通路23で
混合され、混合気室22(二供給され、混合気分配板2
6、バーナ支口根29乞通過し、バーナ火目板29F流
に図θ)ような火炎dを形成下る。
このとき、バーナ炎口板29より流出Tる混合気Q)流
速は、上流の混合気分配板26で分配され、混合気分配
板26の開口310)直下流(二位置する開口28で流
速が早く、開口31−31間の下流に位置する開口28
では遅くなり、該流速の遅い部分の火炎は安定で、該火
炎が流速の早い部分の火炎乞保炎し、全体として安定な
火炎乞形成T6..燃焼ガスは熱交換器32のフィン3
4.35の周囲を流れ、フィン付チ1−ブ36.37内
乞1流れる水(二熱ン与え、冷却されてUト気ロ38よ
り排出される。
本発明で使用しているバーナは燻焼【二必非な全空気と
ガスが料をあらかじめ混合し、燃焼する全一次式θ)バ
ーナである、この種のバーナはあらがじめ空気とガスが
混合されているので火炎長さが短かく、燃焼室33の筒
さは低くて良く、小形コンパクト(−なる特長がある、
実施例ではさらに混合気分配板26で図の如く大火炎と
小火炎7作るようにしているり)で、高負荷で儀暁でき
、火炎長さが約50mm程度となり(例えば30,00
0 kcaL/)のとき)、燃ii g m負荷は2〜
3×107kCaI/h・m・で、第1図の従来例(二
比べ、sm室Q〕容fEfン約暑。に小形化できる。
燃焼ガス温度が旨ければフィン付チューブ36゜37の
部分の熱交換器の大きさン小さくできる。このためCt
lま総窄気比乞小さく丁れはよい。しかし総空気Z小さ
くして燃焼ガス/ML度乞高く下ると燃焼ガス中のCO
画濃度菖くなる。
第4図に、断熱燃焼温度における総空気比Nと燃焼ガス
中のCOの平衡濃度ン示す。N=1゜2〜1.3以下(
−なると急激にCO画濃度高(な/)、一般Cミこの種
の温水ボイラの排気ガス中の連層のCO画濃度0.05
%以下または、COをCO2で除した値CO/CO2=
 0.005以丁になるよう設定する。
楔1図の従来例では総空気比N=1.6〜2.0で使用
Tるため、COO>排出a1蔓は問題とならない。
しかし、燃焼ガス温度を置く下るため5二総空気比を1
.3以下(二設定したバーナを用いるとCOの平衡濃度
が高くなる。この平衡濃度の高いバーナC二連層の熱交
換器(第1図のよう(二上流段のフィンピッチが下流段
のフィンピッチと等しく、フィンピッチが小さいもの)
Z用いるとI’jト気ロコロ38υF出されるガスのC
O画濃度大きくなる。即ち、高゛温の燃焼ガス熱交換器
器で冷却される過程で、COは02により酸化され、C
O2に変化するが、冷却速度Vcが重工ぎるとCOは酸
化されないで排出されることになる、 熱交換器の燃焼ガス通路の相当直径’f Deとすると
、層流の場合、冷却速度■ccc1//l5e2の関係
があり、Deが小さくなるとVcは大となる。
熱交換器の燃焼ガス通路の相当直径Deケ変化した場合
の排出されるCO画濃度3pmvθ)比。、−実験結果
を第5図(二示す。燃料ガスはC3°HP−+総空気比
Nは1.1である。横軸はバーナ面より熱交換器θ)フ
ィン入口までの高さHである。これより庚がダ6以上で
あれば0ト出されるCO@pf−はイ氏(なることがわ
かる。
また、H,OR,C0,0などを含む素反応式(二よる
反応速IWの計算よI)、COの排出濃度!低くするた
めには、燻焼温度1.800〜2.000℃の高I@1
1の燃焼ガス2600〜900℃程度まで、冷却速度V
c = 50 deg/′rns Pl、 Fで冷却す
ることが必要であることがわかった、 コノことより、本発明では、憚焼ガス入口側のフィン付
チ、−ブ36のフィン形状は、相当直径De(@2因、
3図に示すm、/を使用すると、2×mxl/ (m+
/)c等(、イa) Y 6 mm以上トシタ。
しかし、層lAtの場合、熱伝達率α−11/Deであ
り、珈を大きくTると、αが小さくなり熱交換器かが大
形となく)。そこで上流段θ)フィン付チ、−ブ36で
燃焼ガス乞600〜900℃に冷却し、F置設のフィン
付チ、−ブ37のフィンピッチは小さくし、■ン小さく
Tることにより、F置設の熱伝達率αを増加し、熱交換
器の小形化ンはかっている。
上流段のフィン付チー−ブ36のフィンピッチを下流段
のフィン寸チ、−ブ37のフィンピッチの如く小さくす
るとCOの琲出濃以が丙くなる。このとき上流段のフィ
ンピッチを変えないとTれば燃焼室3317) 、所さ
ン制くしなければならず、熱交換器の小形化は計れない
本発明ニよレバ、燃L9tr k 30.000kca
l/h o)温水ボイラの燃焼室乞食む熱交換器の容偵
は、本発明の場合、従来のもの≦1比べ1/3〜115
(二できた。
なお、IJJZ図1,3図の例では大小のフィン34゜
35でフィン付チ、−ブ36.’ 37Y形成し、大き
いフィン34を共用して形1戊しているが、フィン付チ
−ブ36.37を別々C二股けても良い。また、弔2図
3図の例ではフィン付チ、−ブ36.37のフィンピッ
チは整数倍になっているが、前記のように、フィン付チ
、−ブ36.37Y別々(−形成し、フィンピッチZ整
数倍(二しなくても良い、また、燃焼¥33の周囲の胴
板C二水管Z設けてもよい、またF向き燃焼するバーナ
にも用いることができる。またバーナの空気比は燃焼範
囲が1.3以Fであれば通盾の空気比が1.3以上でも
よい。
〔発明の効果〕
以上〇)ようC二、本発明(−よれば、燃焼に必要な全
空気量とガス状燃料乞あらかじめ混合し、空気比1.3
以Fで燃1尭するバーナと、高熱伝導率ン有する金属材
料よりなる少なくとも2棟のフィン間隔乞有するフィン
付チューブでできた熱交換器2有し、燃焼ガスが通過す
るフィン間の通路の相当直径Z、vに尭ガス入口側では
6 mm l R上とし、その後流では、これ以丁とな
るよう形成したので、小形でコンパクトな温水ボイラを
提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の温水ボイラの縦断面図、第2図は本発明
の一実施例の縦断面図で、第3図は第2図のA−A断1
111図、第4図は断P撚焼温度(二おける燃焼ガス中
のCOの化学平衡濃度を示す図、第5図は本発明の熱交
換器の溶焼ガス通路相当直径Deを変化した場合のCO
の排出濃ザとC02の/Ia度の比CO//cO2の関
係を示す図である。 29・・・バーナ火口板34・・・フィン36・・・フ
ィン付チューブ 37・・・フィン付チ、−ブ ′1′1図 才2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 燃焼(二必要な全空気とガス状燃料ンあらかじめ混
    合し、窄気比1.3以下で燃焼するバーナと。 高熱伝導率Z有する金属材料よりなる少なくとも2種の
    フィン付チ、−ブでできた熱交換器?有し。 燃焼ガスが通過するフィン間の通路の相当直径暑、燃焼
    ガス入口側では6 mmグ以上とし、その後流では、こ
    れ以Fとなるよう形成したことを特徴とする温水ボイラ
    。 2、特許請求の範囲第1項において、フィン間のガス通
    路の相当直径?、燃焼ガス人口側では6mmダ以上とし
    、その後流の燃焼ガス温度が600〜900℃となる位
    置で、これ以下となるよう形成した温水ボイラ。
JP22687182A 1982-12-27 1982-12-27 温水ボイラ Pending JPS59119133A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008026021A1 (en) * 2006-08-29 2008-03-06 Erdem Hueseyin Heating system

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