JPS61161363A

JPS61161363A - 給水加熱器

Info

Publication number: JPS61161363A
Application number: JP60000410A
Authority: JP
Inventors: Shigetoshi Takasu; 高須　重利
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1985-01-08
Filing date: 1985-01-08
Publication date: 1986-07-22

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】産業上の利用分野この発明は給水加熱器、特にオリフィス付熱サイフオン
を伝熱素子とした給水加熱器に関する。

従来の技術管壁を隔ててＳＯＸを含む排ガスと水とを熱交換すると
、水側の熱伝達率が圧倒的に大きいので、管壁温度は水
の温度に近付く。このために、ＳＯｘ結露による低温腐
食や、煤塵の目詰りなど故障の原因になっている。単に
防食だけを防止するならば、鉛被覆管やガラス管をエレ
メントに採用すれば解決するが、ボイラー、焼却炉の排
ガス温度は一般に１８０・℃〜４５０℃であるところか
ら、鉛被覆管では耐熱性が劣り、ガラス管は熱ショック
に対する信頼性に欠ける。

明が解決しようとする問題点伝熱面の温度を制御できる給水加熱器にヒートパイプを
用いたものや熱媒循環式のものがあるが、いずれも高価
で短期償還を目的とする省エネルギー用熱交換器として
は適当ではない。

同　点　解決するための手段この発明は、ボイラーなどの排熱で給水を予熱する給水
加熱器であって、伝熱エレメントにオリフィス付開放型
熱サイフオンを採用し、その作動特性により排ガス中に
含まれる硫黄分などの結露温度以上に受熱伝熱面温度を
維持させ、硫酸腐食などによる装置の短命化を防止した
熱交換器である。

その構成は、給水タンクに供給される給水を、排ガスダ
ク１−に導かれる排ガスにより加熱する給水加熱器にお
いて、給水タンクと排ガスダクトとの隔板に、一端にオ
リフィスを設け＠端を密閉した管状体を、給水タンク側
に管状体のオリフィス側が突出し、密閉した端部が排ガ
スダクト内に突出するように多数配設した給水加熱器で
ある。

図面を参照して具体的に説明すると、第１図はこの発明
の給水加熱器に用いる開放型熱サイフオンの一興体例の
縦断面図であって、管状のコンテナー１の上端にはオリ
フィス１２を有するトップキャップ３を設け、下端には
エンドキャップ２を嵌装して封鎖し、コンテナー　１の
途中を隔板４に固定している。

第２図はこのような開放型熱サイフオン５を給水タンク
６と排ガスダクト　１との隔板４に設けた多数の取付孔
８に取付（プた給水加熱器の例であって、一部を截断し
て内部構造を示す斜視図である。給水タンク６には水Ｗ
が給水、入口９から供給され、必要に応じて給水出口１
０から流出するようになっている。

排ガスダクト　７には排ガスＧが矢印の方向に流れ、熱
サイフオン５を加熱する。熱サイフオン５に与えられた
熱エネルギーは熱サイフオンによって給水タンク６内に
突出した部分に運ばれ、給水タンク６内の水を加熱する
。

第３〜５図を参照して熱サイフオン５の作動原理を説明
すると、まず第３図に示したようにコンテナー１が排ガ
スの熱Ｈによって加熱されると内部の空気Ａが膨張し、
その一部はオリフィス１２から流出する。排ガスの温度
には変動があるので低温化したときに、空気の収縮にと
もなってオリフィス１２から給水タンクの水Ｗを内部の
圧力が均衡するまで吸引する。

つぎに第４図に示すように、コンテナー内の水は排ガス
の熱Ｈにより加熱される。水の熱容量が小さいので速や
かに沸騰し、蒸気■が噴出する。この時の沸点はオリフ
ィスによる差圧に加えて更に給水タンクの水圧があるた
めに常圧時の１００℃よりも高温側に移動する。

オリフィスによる差圧と水圧との合削とコンテナ１内の
蒸気圧との均衡が成立するところで第５図に示すような
定常的な伝熱系が成立する。

コンテナ１内の水は排ガスからの熱１」によって蒸発し
、蒸気■は低温（低圧）側である上部に流れ、給水タン
クに突出したコンテナー内ナ内壁を伝って自然落下し、
再び蒸発し、この循環系が構成される。こうして排ガス
側から給水タンク側への伝熱はコンテナ１内の水の蒸発
、凝縮により効率よく行なわれる。

この熱サイフオン５の伝熱面の形状について説明をする
と、コンテナー１の外面にはフィンを設けて入熱を容易
にすることができ、コンテナー内面には溝（ｇｒｏｏｖ
ｅ）を設け、伝熱による内部昇温を助けると共に定常作
動時における液還流の均一化を図ることができる。

エンドキャップ２の取付は、ねじ込み嵌合による交換型
、溶接による固定型のいずれでもよい。

オリフィス１２およびトップキャップ３の形状は第６図
−ａ〜「に示すように種々の形状のものが用いられ、オ
リフィス１２の内径、ノズルの長さは任意に選択できる
。

トップキャップ３の長さは第７図−ａおよびｂに示すよ
うに給水側への伝熱面積に応じて決定される。例えば排
ガスＧの温度が常時低温度であればトップキャップ３の
長さβは小さく、排ガスの温度が高温度ｐあればβを大
にするようにして、定常作動時の伝熱機を変え、排ガス
Ｇに接する伝熱面の温度を調節することができる。

コンテナー　１の取付姿勢はオリフィス１２を上部にし
た垂直から水平までの角度で取付が可能であり、コンテ
ナー　１の形状は直管でなく、曲管、湾曲管であっても
差し支えない。

給水タンク６の他の形状として給水タンク内に単数また
は複数の伝熱コイルを設り、給水を介してこれらの伝熱
コイル内の液体を加熱するようにすることもできる。

以上説明したこの発明の給水加熱器の作用には下記の特
徴がみられる。

１）熱サイフオン５内の保有水量が少ないので昇温が速
く、運転開始時に排ガスに接する伝熱面が低温にさらさ
れる時間が短い。

２）伝熱作動が定常化したとき、伝熱管内にはオリフィ
スによる差圧と給水タンク水位による圧力が加わるため
に、管内の水の沸騰点が高温側に移動し、排ガスに接す
る伝熱温度がよりａＳに維持される。

３）熱サイフオン５の出口にオリフィスがあるために、
伝熱の初動時にコンテナー１内は突沸状態になり、気泡
１１の発生、上昇のため充分攪拌されるとともに水の一
部が管外に噴出するのでコンテナー１の内壁が自動的に
洗浄され、水垢などの付着、堆積が少ない。

４）オリフィス付トツブキ１シップ３を任意の長さくＩ
ｔ）に選定できるので伝熱量の調節が可能であると共に
排ガスに接する伝熱面（入熱部）の温１ｍ節が可能であ
る。

発明の詳細な説明したように、この発明の給水加熱器に用いる熱サ
イフオンは伝熱面の低温腐食を防止すると共に、その内
部の汚れが少ないので長期にわたり初期性能を維持し、
したがって、装置の寿命が長いという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に用いる開放型熱サイフオンの一興体
例の縦断面図、第２図はこの発明の給水加熱器の一興体例の一部載断斜
視図、第３図ないし第５図は第１図に示した開放型熱リイフＡ
ンの作動説明図、第６図はこの発明に用いる開放型熱ナイ°７オンの他の
具体例のトップキャップ部分の縦断面図、第７図ａおよびｂは、トップキャップの長さと入熱の大
きさの関係を示す説明図である。１・・・コンテナー、２・・・エンドキャップ、３・・
・トップキャップ、４・・・隔板、５・・・熱サイフオ
ン、６・・・給水タンク、７・・・排ガスダクト、８・
・・取付孔、９・・・給水入口、１０・・・給水出口、
１１・・・気泡、１２・・・オリフィス、Ｇ・・・排ガ
ス、Ｗ・・・水、１」・・・熱、■・・・水蒸気、 ℃・・・トップキャップの長さ。

Claims

【特許請求の範囲】給水タンクに供給される給水を排ガスダクトに導かれる排ガスにより加熱する給水加熱器において
、給水タンクと排ガスダクトとの隔板に、一端にオリフ
ィスを設け他端を密閉した管状体を、給水タンク側に管
状体のオリフィス側が突出し、密閉した端部が排ガスダ
クト内に突出するように多数配設したことを特徴とする
給水加熱器。