JPS6093242A - ガス燃焼による水加熱器 - Google Patents

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】 産業上の利用分野：　。

本発明は、カス燃焼による水加熱器（ｇａｓ−ｆｉｒｅ
ｄｗａｔｅｒ　ｌ＋ｅａｔｅｒ）に関するものであり、
さらに詳しくは、ガスバーナからの燃焼生成物と給水と
の直接接触によって熱交換が住じる形式の水加熱器に関
するものである。

従来の技術、発明が解決しようとする問題点：Ｊ：記形
式の一つの公知の水加熱器は、低い強度のリング形式の
ガスバーナを用い、その燃焼生成物は、水加熱器におけ
る環を通って上下に流れ、給水の高圧ジェットに直接接
触するものである。

この形式の水加熱器の欠点は、高が大きく、高価なこと
であり、また非常に低強度のバーナ万代と、大きくて複
雑な熱伝達部材と、複雑な高圧噴霧水汲み込み方式を用
いることであり、この汲み込み方式の水流量の範囲は小
さいものである。

上記形式の他の公知の水加熱器は、下向きに流れる給水
の小滴の通路に置かれた解放底の燃焼天Ｍ　（ｃａｎｏ
ｐｙ）中に水平に火を吹くバーナを用い、燃焼生成物の
ガスは、燃焼天蓋の底から出て、下向きに流れて水の小
滴に直接接触するものである。

この形式の水加熱器は、燃焼天蓋のための大きな上方表
面積に依存して、結構な熱交換器を提供し、そのために
天蓋の側部は、不充分なものである。

また、燃焼天蓋の上方表面は、水の小滴によってのみ冷
却されるので、この表面の高温度は、蒸気の生成物を生
じ、このことは、蒸気を再び凝縮するための大きな上方
の熱交換器の設備を必要とするごとになる。

公知の直接接触式の水加熱器は、また、大量の水の出口
の温度が上昇したとき、役に立つ熱入力源の増加率が、
大量の水を約８９℃水温の範囲まで蒸発するように、不
経済に用いられ、役に立つ熱のすべてが大量の水を蒸発
するのに用いられる点において、欠点がある。したがっ
て、水加熱効率は、零になるまで、次第に、下降する。

このことは、添イ」図面の第３図のグラフにおける曲線
へによって明らかに示されている。

エネルギの保全についての現下の強調に鑑み゛乙効率を
改善する成果のための水加熱装置の分野において、切望
されているニーズが存在することば、了解されるであろ
う。

発明の目的； 本発明の目的は、公知の加熱器における前述の欠点を克
服するために設計されたガス燃焼による：１ンパクトな
改良水加熱器をＩに供することである。

発明の構成、問題点を解決するための手段２本発明によ
れば、コンパクトなガス燃焼による水加熱器が４２供さ
れ、この水加熱器は、氷分布装置によって水流として供
給された水を集めるための溜めを形成するケーシングと
、上記溜めにおＬ）る水と熱交換するために高温の燃焼
カス生成物を受入れるように上記溜め内に置がれた熱交
換器と、−に配水分布装置に向ってガスをＩ（Ｌ出メー
るため６、二上記熱交換器からの出口と、上記水分布装
置から出る水とガスとの間に熱伝達をつくるために、上
記溜めと上記水分布装置との間に置かれた熱伝達装置と
、上記水分布装置の上方へ置かれた排気ガス出口と、よ
・シなる。

実施例： 本発明の実施例を添イ」図面を参照しての−・例によっ
て説明する。

図面の第１図を参照すると、水加熱器は、給水人口２と
高温水出口３とを有する外方ケーシング１よりなり、ケ
ーシングの内部は、入口２の直下の水分布板４が支持さ
れている上部と、−ヒ下に間隔を存している多数の穿口
板５が支持されている中間の直接熱伝達部と、上記ケー
シングの外側に支持され水浸チューブ７中に火を入れる
ように配置された高い強度の箱状のガスバーナ９からの
高温燃焼ガス生成物の通路のための出口８を有する燃焼
室の形状をもち、水に浸されているチヌ９−ブ熱交換器
７が置かれていて、高温水の溜め６を備えている′ド方
の間接°熱交換部と、を形成している。

天蓋そらせ器（ｃａｎｏｐｙ　ｄｅｆｌｅｃｔｏｒ）　
１１は、水に浸されているチューブ出Ｄ　８上方に設Ｌ
Ｊられ、霧止めパッド（ｄｅｍｉｓｔｅｒ　ｐａｄ＞　
１２は、加熱器の頂部における生成ガス排気出口１３に
設けられ、引き出される水分子を除（ようになっている
。

水分者Ｉ仮４は、はぼ等間隔の多数の開口１４を有する
狭い金属器の形状をもっていて、開口の各々は、直立リ
ムで形成されている。このようにして、入口２からの給
水は、リム付きの開口１４の周りの？Ｐ＋に集められ、
開口を通ってダム（ｉｖｅｉｒ）状の伏！ルでリムの上
方に、結局、こぼれ、その全区域にわたって、水の水滴
の均一に分布されたシャワーずなわら水流が生じる。

穿口板５は、はぼ等間隔の多数の孔１５を形成した節、
０４．で平らな金属板でもよく、上記孔】５を通って分
布板からの給水が通過する。

その代りに、これらの穿口板５ば、分布板４と似たもの
に構成してもよい。

仮４および５δこおけるＥ口の数および大きさは、加熱
器の容積、水流量、バーナの流量、必要な効率などを含
む多数の設計要因に依存するが、各板における開［」の
合計全面積は、板の全面積の１０％ないし５０％であり
、好ましくは、約３０％である。

水加熱器の作動において、高い強度の箱形のガスバーナ
９は、水に浸されている管状熱交換器７中に高温のガス
燃焼生成物が吹き込み、この熱交換器は、バーナからの
高温のガス燃焼生成物から周りの水溜め６へ、かなりの
量の有力な熱を間接的に交換するように設計されている
。ガスは、、１００ないし８００℃の比較的に低い温度
で管７から出て出口８を通る。天１１１は、落下する水
から、出口を遮蔽し、生成ガスの上向き分布を助りる。

次いで、これらの高温のガスは、上向きに移行し、穿口
板５および分布板４の開口を通過し、反対流方向におい
て、水の小滴のジャワずなわぢ流れと直接熱交換接触す
る。そのときまでに、生成ガスは、加熱器の上部の頂部
に達し、有用な熱の大部分は、取り去られ、生成ガスは
、給水入１」温度板」二のわずかな■で、出口８から出
る。補給または再循環される水は、入口２を通って加熱
器の頂部に導入され、分布板４における開口１４を通過
する。次いで、中間部の直接接触部の穿［」板５におけ
る開口１５を通って下方に通過し、次いで、水に浸っ−
といる管７によって温度が上昇された下部に４）５す、
その後に、出Ｌ−１３から一靜要のノ、：めに引き出さ
れる。

第］　［’、］に示し、かつ上述した水加熱器は、工業
的および商業的の目的のために適当なものであり、例え
ば、清浄および洗濯の目的のための高温水をつくる。例
えば、工業部門におい°ζは、製造後または製造中の鋼
板などを清浄するだめの高温水をつくるのに用いること
ができ、繊維１業においては、一般の洗濯および清浄の
ために用いられる。

商業部門においては、洗濯層および水泳プールに用いて
、必要な加熱水を掃出することができる。

第２図を参照すると、同じ部分は、第１図にｊ′ノける
符号と回し符号を付りである。図示されている水加熱器
は、家庭用加熱のために設計され、家庭用の目的例えば
洗濯のため′およＱ・室内空間加熱のための高温水を提
供するものである。

加熱器は、下方の給水管１（ｉおよζトー１一方の給水
管１７よりなり、下方の管１Ｇは、比中を的に冷たい溜
め水のための出１」としての役目をもち、上方の督１７
ば、水分布装置１８への給水人Ｌｆとじての役目をもっ
ている。下方の管１６は、混合用力゛１９に達し、この
弁の中では、比較的に冷たい溜め水が、室内空間加熱用
装置からの戻り水と混合することができ、戻り水は、弁
１９に達する戻り水管２０によって、送られる。弁１９
からは、溜め戻り管２１および上方給水管１７がふかれ
ている。弁１９は、必要ならば別の加熱のためにに方の
管１７中に水を放出するか、または溜め６へ戻すための
管２１中へかの、〜どぢらかに設定され、弁１９ば、室
および高温水の温度に応答する適当な恒温制御器（図示
されていない）によって制御される。ポンプ２２は、弁
１９から水分布装置１８へ氷を汲み込む役目をする。

溜め６を再び満たずための冷水は、溜めの底の近くに置
かれた給水管２３によって供給される。

家庭用のための高温水は、溜め６の頂部近（に置かれた
管２４によっ°ζ、引き出される。

室内空間加熱のための高温流氷は、溜め６の頂部近くの
管２４の下に置かれた管２５によって引き出される。

熱交換器２６υコ、開放下方端２８を有する中空ハウジ
ング２７と、ハウジング２７の頂部から、１−向きに延
ひている数個（図示されたものでは４１円）の煙管２９
とよりなる。溜め６は、熱交換器２Ｇとケーシングｌと
の間に形成され、その目的のために、ハウジング２７の
下方端２８は、ケーシング１の底３０に密封取付けられ
、したがって底３０は、溜め６の底を形成している。

ガスバーナ３１は、ハウジング２７内に置かれ、かつハ
ウジングを水平に横切って延び、ハウジングは、バーナ
３１から出る高温生成ガスのための燃焼室を形成してい
る。

燃焼のための空気は、ハウジング２７の下端から引き込
まれ、ケーシング１は、４つの足３２（し１には２つだ
けが示されている）によって、地面から離れて支持され
、ハウジング２７中に空気の入ることができるようにな
っている。

使用時には、煙管２９の各々ば溜め６における水の通常
の上方レベルの上方に達している。水の上方・レベルは
、管２９の口の下に置かれたレベル制御スイッチ（図示
されていない）によって設定される。スイッチは、弁を
制御し、この弁は、溜６への給水の供給を制御し、給水
は、溜め６１〜供給され、水が家庭用のために引き出さ
れたときに、溜めを再び満たす。

各煙管２９は、天蓋そらせ器３３を０１１１え、板５か
ら排出される水を、そらせるようになっている。

水分布装置１８は、ケーシングを横切って延びている管
よりなり、最下部に開口３４を備え、ごれらの開口を通
って水が放出されて板５への流水となる。

排気ガス出口１３は、ファン３５を備え、加熱器からの
消費ガスの引き出しを助けているようになっている。

第３図を参照しての第１図に示されたものに従っての代
表的ガス燃焼水加熱器の試験にＡ月ノる運転データは、
下記のとおりであった。

ガス流量　１０．８イ／ｌぼ 水の流ＩＩ　２０．２　（１／ｍｉｎ 水入口温度　１３．０　’Ｃ 水出Ｌ’Ｊ温度　８７．５　’Ｃ 排出煙道ガス温度　３０．０　℃ これは、煙道カスおよび水１１！、度変化の全体の発熱
量を基礎として９０％以上の全加熱器効率に相当し、第
３図のグラフにお＆Ｊるほぼ水Ｘ１′の曲線１３に２１
ゲζ表現され、公知の直接接触の水加熱器の運転効率（
例えばグラフにおりる曲線Ａにょゲζ表現されている）
に反していることを表示し一〇いて、本発明による加熱
器の全効率は、水出［了１温度が上昇すると、減小する
だりである。

発明の効果： 本発明による水加熱器は、加熱器の下方部においてコン
パクトな形式の熱交換器を用いるごとによって、最初に
述べた欠点を克服する。このことは、水へ与えられるべ
き熱の割合を、大きくすることができ、したがって、中
間の直接接触部の必要な大きさを、かなり小さくするこ
とができる。

この装置は、斬新なものであり、任意の他の公知の加熱
器には使用されてない。

主な利点すなわち効果は、下記のとおりである。

（１）加熱器は、直接接触のみで行なわれるものよりも
、効率の損失なしで、高い水温を得ることができる。高
い温度におけるエネルギ効率は、直接の水ガス接触装置
に続く直接の水浸加熱器の結合によって可能になる。

（２）千カ管出ロ温度に導く高熱伝導率は、より小さい
直接接触部を、もたらし、したがって、一層コンパクト
な加熱器となる。

（３）水が次第に加熱され゛ζ加熱器を通過するとき、
大量の蒸気が発生しないので、むしろ、蒸発されかつ再
び凝１宿される。

（４）広井範囲の水の流量および温度が得られる。

このことは、溜めにおける水の滞在時間が水流量を変化
させることによって容易に変更することができるからで
ある。公知の装置においては、滞在時間は、特別の噴霧
およびまたは重力による水供給量によって一定である。

（５）中間直接接触部作動で、または、この作動なしで
、水浸加熱器のガス燃焼を選択したことは、効率におい
て大きな損失がない。この特徴は、補給水が連続的に常
に要求されない広範囲の応用において加熱器を設置でき
ることである。

（６）加Ｊ１されまた番、１複雑な水噴四装置を必要と
しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による水加熱器の概略断面図であり、 第２図は、本発明による水加熱器の別の実施例の概略断
面図であり、 第３図は、水温度に対する水加熱効率を示すグラフであ
って、へ曲線は、代表的な公知の直接接触に水加熱器に
ついてのものであり、ＢＩＩＩ４．５１は、本発明の実
施例による水加熱器についてのものである。 ■・・・ゲージング、２・・・入［１，４・・・氷分布
装置（水分布板）、６・・・溜め、７・・・熱交換器、
８・・・生成ガス出口、１３・・抽気用１１・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　溜めを形成しているゲージングと、」皿回溜め
   は、この溜めの上方に置かれた水分布装置によって水流
   として供給された水を集めるためのものであることと、 上記水分布装置へ水を供給するための入口と、上記溜め
   における水と熱交換するために高温の燃焼生成ガスを受
   入れるように上記溜め内に置かれた熱交換器と、 上記熱交換器から上記水分布装置に向ってガスを吐出す
   るための出口と、 上記水分布装置から出る水とガスとの間に熱伝達を行な
   うために上記溜めと上記水分布装置との間に置かれた熱
   伝達装置と、 上記水分布装置の上方に置かれた排気ガス出口と、 よりなるコンパクトなガス燃焼による水加熱器。 （２）上記熱交換器は、管状燃焼室の形状を有し、上記
   ケーシングの外側にガスバーナが取付りられ、このガス
   バーナは、上記燃焼室中に高温の燃焼生成ガスを吹き込
   むように配置されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第（１１項記載の水加熱器。 （３）上記熱交換器は、上記ケーシングを横切って延び
   ており、 上記生成ガスの出口は、その上方に、そらせ器が支持さ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲（２）項記載
   の水加熱器。 ＋４１　」皿回熱交換器は、ガスバーナを覆って、燃焼
   室を形成し、 上記ガスバーナは、上記燃焼室中へ高温の燃焼生成ガス
   を吹き込むように配置されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（１１項記載の水加熱器。 （５）上記生成ガスの出口は、上記溜めを通って上記熱
   交換器から上向きに延びている多数の管よりなり、上記
   管の各々は、その上方に、そらせ器が支持されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第（５）記載の水加熱器
   。 （６）　上記熱交換器は、上下に重ねられ上記ケーシン
   グを横切って延びていて所定の数と大きさの開口を形成
   した多数の穿目板よりなることを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項ないし第（５）項のうちのいずれか１項
   に記載の水加熱器。 （７）上記の所定の数と大きさの開口は、各穿口仮にお
   ける上記開口の合計全面積が上記穿目板の全面積の１０
   ％ないし５０％になるようなものであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（６）項に記載の水加熱器。 （８）上記間［］の各々は、直立リムで形成されている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（６）項または第（
   ７）項に記載の水加熱器。 （９）上記水分布装置は、上記給水入口の下で」皿回ケ
   ーシングを横切って延びている板で形成され、上記水分
   布装置は、これに形成された所定の数と大きさの開口を
   有することを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ない
   し第（８）項のうちのいずれか１つの項に記載の水加熱
   器。 ００１　１記載分布装置は、上記給水入口の千で上記ケ
   ーシングを横切って延びている管よりなり、上記管は、
   これに形成された所定の数と大きさの開口を有すること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１１項ないし第（８）
   項のうちのいずれか１つの項に記載の水加熱器。 （１１）上記バーナは、高い強度の箱形のバーナである
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（］）項ないし第Ｇ
   Ｏ）項のうちのいずれか１つの項゛に記載の水加熱器。 （１２）上記排出ガス出口は、霧止め装置を備えている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項ないし第（
   １１）項のうらのいずれか１つの項に記載の水加熱器。 （１３）第１図または第２図のどちらかを参照して図示
   しかつ説明したように作動するように構成されたコンパ
   クトなガス燃焼による水加熱器。