JPS5941108B2 - ボイラ−の連続ブロ−装置に使用する仕切り板付筒コイル型熱交換器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラーのブロー水を冷却するのに使用され
るボイラーの連続ブロー装置用の熱交換器に関し、特に
熱交換器とポンプとが一体化された熱交換器に関する。

Ａ 先行技術 円筒コイル型熱交換器は、その構造及び製作が簡単なこ
とから、比較的小容量のものによく用いられている。

しかしこの型式は、容器内流体の流速が遅く、熱通過量
が低い欠点がある。

この為、第１図及び第２図に示すように、円筒コイル２
の中央部に仕切り板３を設けて、該円筒コイルに沿う流
体の流速を速め、熱通過率の向上を図る形式の円筒コイ
ル型熱交換器が開発されている。

この構造の熱交換器は、外筒１と仕切り板３との間に冷
却水を供給するポンプが連結される。

このポンプは、ボイラーのタンク水を吸入して熱交換器
に送り、熱交換器から再びボイラータンクに還水する。

即ち、ポンプによって、タンク水は熱交換器とタンクと
の間に循環される。

ところで、この循環用のポンプ、を運転するときに最も
注意しなければならないことは、いかなる場合でも、ポ
ンプを空転させないことである。

というのは、この種のポンプは、循環水で軸受けを冷却
するメカニカルシールが使用される為、例えば数十秒の
極めて短時間の空転で、必ずといってよい程メカニカル
シールが焼付を起こして水漏れを生ずるのである。

この為、いかなる悪条件下においても、ポンプの空転は
避けなければならない。

しかしながら実際には、ポンプの空転を皆無にすること
は不可能で、例えば一時的に何らかの原因で循環水が減
少したような場合、ポンプのメカニカルシールの破損は
避けられない。

特にタンク等に溜められた液体を閉回路内で循環させる
この種のポンプは、突発的な原因によって、一時的に空
転するのを皆無にはできず、メカニカルシールの焼損を
効果的に阻止できる方法が皆無であった。

熱交換槽にスクリュータイプの移送兼掻取攪拌羽根が設
けられた熱交換反応器は公知である。

（特公昭４９−１１６６０号公報）しかしながら、この
構造の熱交換器は、熱交換槽全体に液体を貯えず、上部
に空気を溜め、熱交換槽の上端中央から垂直に回転軸を
挿通している。

従って、回転軸の軸受が熱交換槽内の液体に冷却されず
、又、回転軸下端の攪拌羽根は、単に熱交換槽内で液体
を攪拌させて循環させるにすぎない為、熱交換槽内が特
別に加圧されない限り、回転軸の軸受は水密又は気密に
シールする必要がなかった。

ケーシングにポンプが一体化された熱交換器は開発され
ている。

（特公昭３６−２１６４６号、実公昭４６−３６３５４
号公報）熱交換器のケーシングにポンプが一体化され、
ポンプの吐出側が熱交換器のケーシングに連結されたも
のは、ポンプの吐出側圧力が熱交換器のケーシングに掛
る。

この為、ケーシングの耐圧を高く設計する必要がある。

ところで、ボイラーのブロー装置は、冷却水の流量を調
整して、ブロー水からの回収熱量を最も有効に利用する
必要がある。

冷却水流量が多すぎると、ボイラーのタンク内に貯えら
れた水を必要以上に攪拌してタンク内全体の水温が上昇
され、温度上昇が少なくなり、又、冷却水量が少ないと
、熱交換器自体の熱伝導量が減少する。

冷却水の流量は、冷却水路に接続された適量整整升で調
整できる。

この流量調整弁は、ポンプの吸入側、又は熱交換器の吐
出側に接続できる。

しかしながら、ポンプ吸入側に流量調整弁が接続される
と、開度によってポンプがキャビテーションを起こし、
流量調整がスムーズにできない。

又、流量調整弁が熱交換器の吐出側に接続されると、弁
を絞って流量を少なくしたときに、熱交換器に高い圧力
が掛り、熱交換器の耐圧を高く設計する必要がある。

Ｂ 目 的 本発明は、この欠点を除去すべく開発されたもので、本
発明の重要な目的は、冷却水の流量が最適値に調整でき
ると共に、冷却水の通路を形成する外筒と内筒の耐圧を
低く設計でき、又、ポンプのメカニカルシールの焼損が
効果的に防止され、ポンプの保守がいたって簡竿にでき
、更にポンプが熱交換器に一体化されているので、ポン
プと熱交換器との配管が不要で全体をコンパクトにして
安価にでき、更に、ポンプの圧力損失が少なくて小型の
ポンプで液体循環量を多くできるボイラーの装置に使用
する仕切り板付き筒コイル型熱交換器を提供するにある
。

Ｃ構成 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図に本発明の実施例に係る熱交換器の具体例が示さ
れている。

第３図に示す熱交換器は、外筒１内に仕切り板である内
筒４が同軸に配設され、内筒４と外筒１との間に冷却水
の通路が形成されてこの通路内に円筒コイル２が配設さ
れ、内筒４から流入した冷却水が内筒４から、内筒４と
外筒１との間に流入されるもので、外筒１の一端（第３
図に於て右端）が、翼車１１と翼車のケーシング１９と
モータ１４とからなる渦巻式のポンプユニットで閉塞さ
れており、内筒４の一端（第３図において左端）が液体
の流入口である突出口１０に連通され、他端（第３図に
おいて右端）は多少細く絞られて翼車１１の先端が回転
自在になるべく隙間なく挿入され、翼車１１の外周は外
筒１内に連通され、冷却水は冷却水調整弁１５を通って
、内筒４と外筒１との間に攪拌されて加圧流入されるよ
うに構成され、翼車１１は、モータ軸１６の先端に固定
され、モータ軸１６はメカニカルシールである封水装置
１５で水密構造に回転自在に支承されている。

流量調整弁１３は、第３図に示すように、ポンプの吐出
側と外筒１内の冷却水の通路との間に配設され、外筒１
に一体的に固定されている。

第３図において、円筒コイル２は、内筒４と外筒１との
間に螺旋状に巻かれて配設され、両端が水密に外筒外に
貫通されて、ブ節−水入口１７と、ブロー水出口１８と
なる。

以下、第３図に示す熱交換器が、ボイラーのタンクに連
結されて、タンク内の液体を冷却媒体として用いるとき
の該熱交換器の運転状態を述べる。

該熱交換器がタンク下部に位置する場合には、タンク下
部の冷液を内筒４の突出口１０から導き入れ、該内筒４
内を通りポンプと流量調整９Ｐ１３とを経て円筒コイル
２の外側に沿って流れ、熱交換を終って外筒１の開放口
５からタンク９へ還流させれば、加熱された液体は対流
に依りタンク９の上部へ向い上昇する。

このような冷却媒体の流れに依り熱交換が進行する。

ボイラーのタンク水で、ボイラーのブロー廃液を冷却す
る状態が、第４図に示されている。

ところで、ボイラーにとって連続ブロー装置は、その機
能からして、保缶、熱効率の向上、ブロー廃液対策上必
要不可欠なものであるが、その蒸発量が数トン未満のも
のでは、ボイラ一本体に比較して価格上高価なものとな
り設置されていない場合が多い。

しかし最近のように、エネルギーコストが高くなり、ま
た公害対策を厳しく施行する必要が生じてくるとこれら
の小容量ボイラーにも連続ブロー装置が設置せられねば
ならず、従って低価格高性能なものが望まれる訳である
。

そこで、本発明に係る熱交換器は、給水タンクあるいは
原水タンク等と接続し、該タンク内の水を冷却水として
利用し、これによってブロー水の熱を有効に回収する。

第４図に示す連続ブロー装置では、ボイラーＢから出た
ブロー水は、ブロー水入口１７から熱交換器Ａに入り、
円筒コイル２で冷却せられて、ブロー水出口１８を出、
ブロー流量調整弁１２に依りその流量が調整せられて、
流量計Ｆ、温度計Ｔを経て排出せられる。

一方冷却水としては、該熱交換器Ａがタンク９に接続さ
れているので、該タンク９内に蓄積されているボイラー
給水を用いる。

即ち、第４図に明らかな如く、ブロー水を冷却するに要
する冷却水は、ボイラーへの給水方式に関係なく該熱交
換器Ａに内蔵されたポンプに依りタンク９から常に充分
な量が流れており従ってブロー水をその量のいかんにか
かわらず常に冷却できる状態にあり、ボイラーにとって
最良の連続ブローを為し得る。

なおこのとき、冷却水流量調整弁１３でもって、冷却水
対ブロー水比を５倍程度に調節して熱交換器を用いると
、ブロー率がボイラー蒸発量の５％である時にはボイラ
ー給水の２５％でブロー水が完全に冷却せられることに
なり、このことはボイラーの負荷変動に依りボイラー給
水量が変化しても、タンク容量に余裕があるので冷却効
果にはほとんど影響なくブロー水を冷却できることを意
味し、更には又、該連続ブロー装置では冷却水水頭を、
その循環に、必要にしてかつ充分な値に可及的小さくで
きるので熱交換器をボイラーと給水ポンプとの間に配置
する等の方式に比してその構造を低圧小型なものとなし
得る。

Ｄ効果 本発明に係るボイラーのブロー装置に使用する仕切り板
付熱交換器は、外筒の一端がポンプユニットで閉塞され
ると共に、ポンプの吐出側と、冷却水の通路との間に流
量調整弁が配設されており、ポンプから圧送される冷却
水は、流量調整弁を通った後冷却水の通路に流入される
。

従って、流量調整弁を絞って冷却水の流量を調整するこ
とにより、冷却水は減圧されて冷却水の通路に流入され
る。

渦巻ポンプは、流量調整弁を絞って流量を減少すること
によって吐出側の圧力がしだいに高くなる。

流量調整弁が冷却水通路の出口側に連結されたものは、
ポンプ吐出側の高圧力が冷却水の通路に直接作用する。

この為、この構造のものは、冷却水通路の対圧を高く設
計する必要がある。

これに対し、本発明のボイラーの連続ブロー用熱交換器
は、前述の独特の構造により、流量調整弁を絞っても冷
却水通路に高い圧力が作用せず、冷却水通路の耐圧を低
く設計できる。

又、流量調整弁が外筒と一体化される為、配管が簡単に
操作に便利な特長も実現される。

更に、本発明に係るボイラーの連続ブロー装置に使用す
る仕切り板付き筒コイル型熱交換器は、外筒内に配設さ
れた仕切り板が円筒状に形成されると共に外筒の一端が
渦巻ポンプであるポンプユニットで閉塞されておって、
ポンプの翼車が外筒内に送り込まれる多量の冷却水によ
り直接冷却され、ポンプが吸入側から一時的に空気を吸
い込んでも直ちにポンプが空転状態とならず、循環ポン
プの最大の欠点であったメカニカルシール部分の焼損を
極力減少できる卓効を奏し、循環ポンプの運転および取
り扱いが相当に簡素化されて水漏れを相当に防止できる
効果がある。

更に又、流量調整弁が外筒と一体化されることに加えて
、ポンプと熱交換器とが一体化されるので、ポンプと熱
交換器とを接続する配管が全く必要でなくなるのでそれ
らを別個に設置する場合に比して、装置が非常に小さく
まとまり、かつコストの低減を図ることができ、また配
管に伴い生ずる圧力損失を無くすることができるので、
ポンプを有効に利用できるという付随的な効果も備える
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の筒コイル型熱交換器の縦断面図、第２図
は他の形状の熱交換器の縦断面図、第３図は本発明の実
施例を示す仕切り板付き筒コイル型熱交換器の縦断面図
、第４図は配管系統図である。 １・・・外筒、２・・・円筒コイル、３・・・仕切り板
、４・・・内筒、５・・・開放口、９・・・タンク、１
０・・・突出口、１１・・・翼車、１２・・・ブロー流
量調整弁、１３・・・冷却水流量調整弁、１４・・・モ
ータ、１５・・・封水装置、１６・・・モータ軸、１７
・・・ブロー水入口、１８・・・ブロー水出口、Ｂ・・
・ボイラ、Ｐ・・・給水ポンプ、Ｔｋ・・・タンク、Ｐ
・・・ポンプ、Ｆ・・・流量計、Ｔ・・・温度計、１９
・・・ケーシング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 同軸に配設されて間に冷却の通路が形成された外筒
   と内筒と、この内外筒間の通路に配設された螺旋状の熱
   交換コイルと、前記冷却水の通路に冷却水を送り込むポ
   ンプユニットとからなるボイラーの連続ブロー装置に使
   用される仕切り板付き筒コイル型熱交換器に於て、外筒
   の一端が渦巻ポンプであるポンプユニットで閉塞される
   と共に、このポンプユニットの吐出側は、外筒に一体的
   に固定された冷却水流量調整弁を介して外筒内の冷却水
   の通路に連通されており、ポンプユニットが送り出す冷
   却水が、冷却水流量調整弁を通って冷却水の通路に送り
   込まれるように構成されたことを特徴とするボイラーの
   連続ブロー装置に使用する仕切り板付き筒コイル型熱交
   換器。