JPS6015226B2 - 液体加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は燃焼ガスの昇降流動法を利用したボィラ等の
液体加熱装置に関するものである。

昇降流動法とは燃焼ガスが逆Ｕ字形状のガス流路内を流
れる際に燃焼ガスとガス流路を包囲する液体との間に熱
交換が行なわれ、その結果燃焼ガスの温度とその進行に
つれて次第に低下させ、ガス流路の下降部において降下
運動を起し易い状態にし、これによって通気力を高め、
炭酸ガスの排出と空気の供給とを順調にして燃焼効率を
高めることができる方法であって、まずこの方法につい
て説明する。第１図において逆Ｕ字形状のガス流路×内
に発生する通気力Ｐは、Ｐ＝日・△ｒ
……■ここで Ｐ：通気力（ｋ９／枕） Ｈ：ガス流路の高さ（ｍ） △ｒ：燃焼ガスの比重量の差（ｋ９／ で） ■式をＴｕ，Ｔｄを用いて事き変えると次のようになる
。

Ｐ＝日．Ｃ（古−王） ．・…・■ ここでＴｕ：上昇ガス流路内平均温度（Ｋ）Ｔｄ：降下
ガス流路内平均温度（Ｋ）Ｃ：定数（ｋ９Ｋ／で） ■式から判るように降下ガス室で熱交換をさせればさせ
るほど１ノＴｕに対し１／Ｔｄが大きな値となり、その
結果通気力Ｐが増大することがわかる。

以上のことから通気力は上昇ガス流路と降下ガス流路と
における密度差に大きく関係して両者の密度差が大きけ
れば大きいほどいいかえれば上昇ガス室と降下ガス室と
の温度差が大きくとればとるほど通気力を生じることが
わかる。従来前記のような昇降流動法を利用した液体加
熱装置としてはこの発明の発明者により既に提案されて
おり、この液体加熱装置１は第２図に示すように外機５
内に所望の間隔をおいて内鰹６を設置し、それらの中間
に燃焼ガス下降室９を設け、この下降室９の外側に外側
水室２を、またその内側には外側水茎２と上下部で運通
した内側水室７を設け、内機内に燃焼ガス上昇室８を設
け、両室８，９をそれらの上部における炎道１２によっ
て運通し、下降室９の一側下方に排気ロー０を設けると
ともに、水室２の下方一側に給水口１１を、また上方に
出湯口１３を設け、１４は内外水茎７，２を運速する水
管であり、３は加熱用バーナである。

このようなものは、前記のことから大きな通気力を持つ
ものであることがわかるが、一方で水室２中の水は、そ
の中に溶存する炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等が
水分の蒸発によって濃縮し、これらの物質は高温壁に温
水が触れる火室１７のすぐ上方の内緒６の壁部に図面に
示すようにスケール４となって付着する。

このためこの部分において熱交換が充分に行なわれずに
過熱焼損が起き易い。また水室７の上縁部１５及び下降
室９の下綾部１６は、ほぼ水平方向を向いていて、水の
上昇を妨げることとなるため、水から分離した空気が気
泡となって両緑部１５，１６に付着することにより酸素
濃淡電池という現象が生じてこの部分に腐食が起る。さ
らに熱交換が効率よくなされる結果、排ガスが低温とな
り、そのため低温排ガスが排煙口１０の近傍において結
覆し、この縞露の滞留によって該部分が腐食する等のこ
とが起る。このように従来の液体加熱装置は、各種の原
因により各部に焼損、腐食等をもたらし、そのため装置
が損壊して危険となったり、また長時間の使用に耐えに
くいというような欠点があった。

この発明は上記従来のもののもつ欠点を排除し、スケー
ルの付着を防止して加熱壁の過熱焼損を防止でき、また
水室内で発生する気泡が加熱壁に停滞しないようにして
気泡による加熱壁の腐食を防止でき、さらに排ガスの低
温化によってもたらされる結霧作用を防止して排煙口近
傍の腐食を防止できる液体加熱装置を提供することを目
的とする。この発明を図面に示す実施例を参照しながら
説明する。

第３〜９図に示すように２川ま液体加熱装置であって、
この液体加熱装置２川ま上部に出湯口２１と下部に一対
の給榎Ｅ口２２，２２′とを設けた円筒形状をなす外機
２３を具えていて、この外鍵２３の内部に内鰹２４を両
者間に間隙を構成するように配置して両躍壁間に８同部
水室２５を形成している。この内総２４は、円筒形状を
なす筒体の上下端部に中空の球形状をなし、かつその中
空の空間部の直径を筒体の直径よりも大きくした上・下
部拡大煙室２６，２７がそれぞれ形成されていて、外礎
２３と上・下部拡大煙室２６，２７との間には上部水室
２８と下部水室２９とがそれぞれ形成されている。上・
下部拡大煙室２６，２７は、外槌２３と内燃２４との間
の８同部水室２５内に配置された複数個の煙管３０によ
って相互に達通されており、煙管３川ま燃焼ガス下降室
３１を構成している。

内鍵２４内の下部拡大煙室２７の上方には下部が閉塞さ
れ、かつ上部が開口したキヤスタブルなどよりなる円筒
形状の耐火材３２によって火室３７が形成されており、
この火室３７と上部拡大煙室２６とは燃焼ガス上昇室３
３で連速されている。燃焼ガス上昇室３３の下方の火室
３７には、内外鰹２３，２４を貫通してバーナ挿入口３
６が設けられていて、そのバーナ挿入口３６内には適宜
の図示しない燃焼装置が挿入されることとなる。なお上
記実施例では、上・下部拡大煙室２６，２７を直線状の
煙管３０で連結したものを示しているが、これに限定さ
れるものではなく、煙管３０の入口部分および出口部分
の近傍を曲線状に形成して連結するようにしてもよい。
下部拡大煙室２７には横方向に排煙口３８、掃除口３９
および凝縮水逃がし管４０がそれぞれ設けられており、
また外曜２３の底部には着脱可能な蓋４１を具えた排泥
口４２が設けられていて、内外総２３，２４内に次積し
たスケールを敬出すようになっている。

この排泥口４２内および蓋４１を凝縮水逃がし管４０が
貫通して配置されている。なお前記外燈２３の下方に設
けた一対の給排水口２２Ｙ ２２′は、使用する場所に
より一方を閉塞して１個だけ使用するようにしても、ま
たは１個だけ設置してもよい。

また複数個の煙管３０‘ま内糟２４と同じ円状に配列し
たものについて示しているが、これに限定するものでは
なく、内鰹２４に対して偏心させて配置してもよく、さ
らに千鳥状に複数の煙管３０を配列してもよく、この場
合においても煙管３０と煙管３０との隙間Ｃを煙管３０
の直径とほぼ同じにするか、若しくはそれ以下にすれば
特に好適である。次に上記のものの作用について説明す
る。

このものは外蛾２３と内缶蟹２４とによって構成された
胸部水室２５および上・下部水室２８，２９内に給水口
２２より液体を充填して、火室３７に配置されたバーナ
挿入口３６に挿入された図示しない適宜の燃焼装置によ
って燃焼を行なう。

燃焼ガスは内鰭２４内に配置された火室３７より燃焼ガ
ス上昇室３３内を上昇し、火室３７の上部に設けた上部
拡大鰹室２６内に入り、その上部の内壁面に衝突してそ
の壁面に沿って方向を変えて煙管入口３４より複数個の
煙管３川こよって構成された燃焼ガス下降室３１内を下
降する。燃焼ガスは煙管出口３５よりその下方に設けた
下部拡大煙室２７内に入り、この下部拡大煙室２７にお
いて火室３７の底板４３からの車富射熱によって加熱さ
れて乾燥気となった後、下部拡大煙室２７の排煙口３８
から外部に排出される。燃焼ガスはその回転運動中に内
緒２４、煙管３０および上・下部拡大煙室２６，２７の
壁面において、水茎２５，２８および２９中の水と熱交
換を効率よく行なう。

そして、水室２５，２８および２９内の液体を加熱して
、煙管３０と内鰭２亀との中間の水室Ｒ，内の水を沸流
動によって対流上昇させｔ煙管３０と外蛾２３との間の
水室Ｒ２を対流下降させて、この内部の液体を自然対流
させながら均一に加熱し、迅速に熱湯を得るものである
。前記の際、火室３７で吹き上げられた高温の燃焼ガス
は広い面積をもつ上部拡大煙室２６の頂壁に衝突して方
向変換し、その際周囲の水との間で熱交換が行なわれ、
さらに、煙管３０内において降下する時に熱交換を行な
うことにより、煙管出口３５では充分なる低温ガスの状
態となって下分拡大煙室２７に排出される。このように
拡大煙室２７には低温ガスが充満し、火室３７はこの拡
大煙室２７よりも上部に位置しているために、火室３７
の下部は従来のもののように高温ガスの伝導を受けるこ
とがないので、スケールの付着を誘発する高温壁部が形
成される恐れが少ない。また、第７，８図に示すように
胴部水室２５の水室Ｒ，では内蛾２４と煙管３０とによ
る両面受熱であるのに対し、水室Ｒ２では煙管３０のみ
の片面受熱となり、水室Ｒ，の水は水室Ｒ２のそれに比
して高温となるため、前者では上昇し、後者では降下す
るという自己対流が生じるものであり、この自己対流に
よってスケールが壁面に付着し‘こくＬ、。

また水が第８図に示すように煙管３０と煙管３０との間
隙Ｃ中を自己対流により水室Ｒ２から水室Ｒ，へ流入す
る際に、スケールは煙管３０により水室Ｒ，への移行を
阻止され、その結果水室Ｒ２を水室２９の底部に向けて
沈降し、水室Ｒ，へは比較的スケールの少ない清浄水が
送られる。

さらに微少間隙Ｃを通過して水室Ｒ・に入ったスケール
は、下部拡大煙室２７の上部に沈横する。このようにス
ケールの付着によって過熱焼損を起す恐れのある高温部
にはスケールが次積することなく、逆にスケールが枕積
する部分はいずれも低温部であることから、スケールの
付着による局部的な過熱焼損が起る恐れはない。つぎに
上・下部拡大煙室２６，２７は球面形状となっていて、
加熱された液体はその表面に沿って円滑に上昇し、それ
から分離した気泡は上・下部拡大煙室２６，２７に付着
することがなくて、気泡の付着による酸素濃淡電池によ
って腐食損傷を起し水洩れするのを防止することができ
る。

つぎに火室底板４３から出る鍵射熱によって煙管出口３
５から下部拡大煙室２７に排出される排ガスを加熱し、
排ガスを乾燥気として排気させることにより、低温排ガ
スによる排煙口３８近傍における結露発生を防止し、さ
らに燃焼器の作動停止等により発生する縞霧は、下部拡
大煙室２７の下底中央に取付けたドレン抜きパイプ４０
１こよって外部に排出されるので、結霧はどの部分にも
付着し、又は滞留することがなくて、そのために起る腐
食の発生を防止することができる。上記実施例は単なる
一例にすぎず、各部材につき同一機能をもつ他の部材に
代えても差支えないことは言うまでもない。

この発明は上記のように、煙管と内蟻壁との間の水室で
は水が上昇し、煙管と外曜壁との間の水室では水が下降
するという自己対流が発生する結果、スケールはその流
れによって比較的温度の高い内髭壁、上部拡大煙室壁お
よび煙管壁に付着しにくくくしかも沈降するスケールは
低温部に沈鏡することとなり、したがってスケールの付
着による各壁部の過熱焼損を防止できる。

また、下室の上下に位置する拡大煙室は、その形状が球
状となっていて、加熱される液体はその表面に沿って円
滑に上昇して、その上昇が妨げられることがないため、
それから分離した空気が気泡となって、その外周に付着
することがなく、したがって酸素濃淡電池によって腐食
損傷を起すことがない。

さらに下部拡大煙室に排出される排ガスは火室底板から
出る頚射熱によって加熱されるので、排ガスは乾燥気と
して排気させられ、したがって排煙口近傍における結露
の発生を防止できて腐食することがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は昇降流動法の原理を示す説明図、第２図は従来
の液体加熱装置の縦断正面図、第３図はこの発明による
一実施例の一部切欠した正面図、第４図は第３図のＷ−
Ｗ線における横断平面図、第５図は第３図のＶ−Ｖ線に
おける横断平面図、第６図は第３図のの−の線における
横断平面図、第７図は第３図の下方部分の拡大縦断正面
図、第８図は第７図の風一肌線における横断平面図、第
９図は第３図の上方部分の一部を示す拡大説明図である
。 ２０・・・・・・液体加熱装置、２１・・…・出湯口、
２２…・・・給排水口、２３・・・・・・外糟、２４…
・・・内鰹、２５・・・・・・桐部水室、２６・・・・
・・上部拡大煙室、２７・・・・・・下部拡大煙室、２
８・…・・上部水室、２９…・・・下部水室、３０……
煙管、３１…・・・燃焼ガス下降室、３２・・・・・・
耐火材、３３・・・・・・燃焼ガス上昇室、３４・・・
・・・煙管入口、３５・・・・・・煙管出口、３６・・
・・・・バーナ挿入口、３７…・・・火室、３８・・・
・・・排煙口、３９・・・・・・掃除口、４０・・・・
・・凝縮水逃がし管、４１……蓋、４２・・・・・・雛
泥口、４３…・・・火室底板。 第１図第４図 第５図 第６図 第２図 第３図 蕪フ図 策８図 第９図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 円筒形状をなし、下部に給水口を上部に出湯口を設
   けた外罐内に、円筒形状をなす筒体の上下部に筒体の横
   断面積に比して著しく横断面積を大きくした球形状の拡
   大煙室をそれぞれ設けた内罐を両者間に間隙を構成する
   ように設置して、その間隙により水室を構成し、前記下
   部拡大煙室の上方において筒体を閉塞して火室を形成す
   るとともに両内外罐を貫通して火室に開口する燃焼装置
   の挿入口を設け、前記火室の上方にこれに連通し、かつ
   上部拡大煙室に連通した燃焼ガス上昇室を形成し、前記
   上下部拡大煙室を前記外罐と内罐との間の水室を貫通す
   る複数個の煙管によつて相互に連通して燃焼ガス下降室
   を構成し、前記下部拡大煙室に排煙口を設けたことを特
   徴とする液体加熱装置。