JPS6217541A - 単管式蒸気暖房装置に用いられる輻射パネル型放熱器 - 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 蒸気発生器において発生させた熱媒蒸気を蒸気管を通し
て放熱器まで導き、この放熱器において室内空気に凝縮
熱を与えて暖房を行い、凝縮した熱媒液を放熱器内に設
けた凝縮液溜に一旦貯めておき、一定量の凝縮液が貯っ
た時に蒸気発生器の加熱を停止し、減圧状態となった蒸
気発生器へこの減圧を利用して凝縮液溜の中の熱媒液を
蒸ネ管を通して還流させた後再び蒸気発生器を加熱し。

蒸気の発生を行わせることを繰り返して暖房を行う単管
式蒸気暖房装置に用いられる放熱器に関するものである
。

・従来技術の問題点 第４図に従来技術による単管式蒸気暖房装置を示す、単
管式蒸気暖房装置は、蒸気発生器と放熱器それに蒸気発
生器と放熱器とを連結する蒸気管から構成される。蒸気
発生器ｌにおいて発生させられた熱媒蒸気は、蒸気管１
１を通して放熱器１２へ送られ、伝熱管１４において凝
縮し、凝縮熱を対流または輻射によって室内空気に与え
る。凝縮液は凝縮液管１９を通って凝縮液溜１６に送ら
れ、そこに貯えられる。凝縮液溜１６の中の凝縮熱媒液
２７の量が増加し、蒸気発生器ｌの缶体５の中の熱媒液
６の液面が下位液位センサ８の位置にくると、下位液位
センサからの信号によってガス調節弁３が閉じ、ガスバ
ーナ４の燃焼および缶体５における蒸気発生が停止され
る０缶体５およびその中の熱媒液６は煙道を通してのド
ラフト空気流によって冷却され、缶体５の中に残留して
いた熱媒蒸気７は凝縮し、缶体５の中は大気圧以下の減
圧状態となる。この減圧によって、放熱器１２の凝縮液
溜１６に貯えられていた凝縮熱媒液２７が蒸気管１１を
通って缶体５の中へ還流させられる０缶体５の中の熱媒
液６の液面が上位液位センサ９に達すると、ガスｙ４１
！ｉ弁３が開き、ガスバーナ４の燃焼が、再開始され、
蒸気の発生が再び行われるようになる。このようにして
、蒸気発生器における熱媒蒸気の発生と凝縮熱媒液の放
熱器から蒸気発生器への還流とを間欠的に交互に繰り返
すことによって暖房を行うのが単管式蒸気暖房装置であ
る。

上記の単管式蒸気暖房装置の動作説明から明らかなよう
に、単管式蒸気暖房装置に用いられる放熱器は、熱媒蒸
気を凝縮させ、その凝縮熱を室内空気に伝達するための
熱交換器と凝縮した熱媒液を一時貯えておく凝縮液溜と
を基本構成要素としている。

放熱器には自然対流式温風型、強制対流式温風型、輻射
放熱型などの種別があるが、これらの種別はその放熱器
が内蔵する熱交換器によって決まる。

自然対流式温風型あるいは強制対流温風型は、外表面に
フィンプレートを付けて放熱能力を高めた伝熱管を熱交
換器とし、伝熱管の中で熱媒蒸気を凝縮させ、外表面の
フィンプレートに室内空気を自然対流または送風ファン
を用いた強制対流によって流し、熱媒蒸気の凝縮熱を空
気に伝達する。この放熱器においては熱交換器の外形寸
法に関係なく大きな伝熱面を確保することができ、放熱
器自１体も不望になるところが特徴である。

これに対し、輻射型放熱器はやわらかな、快適な暖房感
が得られる放熱器であるが、所要の放熱能力を確保する
ためにはそれに見合った輻射面を必要とし、そのため温
風による放熱器に比して外形寸法が非常に大きくなり、
日本のような狭小な住宅においては設置場所が得られず
、実用に供しにくいという問題がある。

また、これまでの輻射型放熱器では、その製作上に困難
さがあり、また、単管式蒸気暖房装置に用いた時には輻
射面の温度分布の不均一と凝縮熱媒液の還流に時間がか
かることも問題点であった。

これらの問題点を第４図に示す従来技術の実施例によっ
て説明する。

第４図において、１２は輻射型放熱器である。

この放熱器は第５図に示すように伝熱管１４は輻射板１
５に接着されている。蒸気管１１を通して蒸気発生器か
ら送られた熱媒蒸気は伝熱管１４の中を流れる間に輻射
板１５に凝縮熱を与えながら凝縮する。凝縮した熱媒液
は、凝縮液管１９を経て凝縮液溜１６に流れる。輻射板
１５は伝熱管１４から伝わった熱媒蒸気の凝縮熱を輻射
の形で室内に放出する。伝熱管と輻射板とは完全に接着
していないと伝熱管から輻射板への熱の伝導が阻害され
、輻射板からの放熱能力が低下してしまう。

しかし、大きな輻射板に長い伝熱管を完全に接着するこ
とは容易でない、単に密接しているだけでは不十分であ
り、溶接またはろう付けの工程が不可欠であり、それを
輻射板に熱によるゆがみや加工跡を残さずに実行しなけ
ればならない。

輻射板の材料として熱伝導のよい銅やアルミの板を使用
したとしても輻射板全面を同じ温度にすることはできず
、輻射板からの輻射が場所によって不均一となってしま
う、伝熱管が接着されている近くの輻射板表面と伝熱管
から離れたところの輻射板表面との温度差の外に、凝縮
液管近くで、管内が凝縮液で満たされた伝熱管の近くの
輻射板表面での温度低下もある。

凝縮液溜１６に貯えられていた凝縮熱媒液２７を蒸気発
生器へ還流する際には、熱媒液は凝縮液管１９から伝熱
管１４へ入り、それから蒸気管１１へ流れるが、伝熱管
１４部分での流れ抵抗のために還流速度が低下し、還流
に時間がかかるようになる。

小本発明の目的 本発明は、単管式蒸気暖房装置に用いられる輻射型放熱
器において、従来技術が持っている上記問題点を解決す
るために提案されるもので、構造簡単で製作容易であり
、かつ輻射面の温度分布が均一で還流時間の短い暖房性
能にすぐれた単管式暖房装置用輻射型放熱器を実現する
とともに、それを建築内装パネルおよび居室入口ドアに
組み込み、輻射型放熱器の設置場所選定の困難さも解消
できるようにすることが目的である。

拳本発明の構成 本発明は、上記目的を達成するために、単管式蒸気暖房
装置に用いられる放熱器について、第１に偏平な箱型熱
交換器を考案し、その箱の１つの偏平面を輻射放出に利
用するようにした。第２に、凝縮熱媒液を蒸気発生器へ
還流させる際には、凝縮熱媒液が熱交換器の中を通るこ
となく、直接蒸気管へ流れるところの熱媒液の還流流路
を考案した。第３に、本考案による放熱器が偏平である
ことから、これを建築内装パネルおよび居室入口ドアに
組み込むことを可能にしたことである。

金属製の偏平な箱を直立して熱交換器とする。

あらかじめ内部の空気を排除しておく、この箱の中へ熱
媒蒸気を流し込んでやると、熱媒蒸気は箱内壁面で凝縮
する。凝縮熱は箱の外表面から輻射および自然対流によ
ってその熱交換器の設置されている室内に放散される０
箱の内部においては熱媒液と熱媒蒸気とが共存している
一成分の系であるから、いたるところで温度は同一であ
る。

従って、この箱すなわち熱交換器の外表面は均一温度に
保たれ、輻射も均一な強さで放出される。

これが本発明の１つの特長であり、輻射型放熱器に最適
な特性を備えた熱交換器が発明されたことになる。熱交
換器の温度は熱交換器へ導入する熱媒蒸気の量と室内へ
放散される熱量とのバランスで決まるので、熱交換器内
の凝縮熱媒液温度を凝縮温度検知サーモによって検知し
、このサーモからの信号によって熱交換器へ入る蒸気量
を調節することによって熱交換器の温度すなわち熱媒蒸
気の凝縮温度を制御する。

熱交換器で凝縮した熱媒液は凝縮液溜に一時貯えられ、
一定量に達すると蒸気管を通して蒸気発生器へ還流させ
られる。この場合、熱交換器は凝縮液溜と同程度あるい
はそれ以上の内部容積を有するので、熱交換器を通して
凝縮熱媒液を還流することは事実上不可能である。この
ため熱交換器を通らずに還流される凝縮熱媒液の流路を
構成することが箱型熱交換器をそのねらいどうり機能さ
せるために不可欠である。ただし、暖房時に熱媒蒸気が
この波路を通って凝縮液溜に流れ込んではならないので
、暖房時には蒸気発生器からの熱媒蒸気を熱交換器へ送
り、還流時には熱交換器への通路を閉じて熱媒液を凝縮
液溜から蒸気発生器へ通じた蒸気管へ流すことを自動的
に切替えて行う機構を備えなければならない０本発明に
おいては、これを２つの逆止弁あるいは補助凝縮液溜に
おける水封によって実現した。

蒸気管を通して蒸気発生器から送られてきた熱媒蒸気は
、逆止弁あるいは補助凝縮液溜の水封によって阻止され
凝縮液溜へは流れないで、もっばら熱交換器へ流れる。

一方凝縮熱媒液が蒸気発生器へ還流する際には、蒸気管
と熱交換器との間は遮断され、蒸気管は凝縮液溜に通じ
るようになり、凝縮熱媒液が蒸気発生器の減圧によって
吸引されるようになる。熱交換器を経由しないで凝縮熱
媒液の還流が行われるので、還流がすみやかに短時間で
終了する。

本発明における熱交換器と凝縮液溜とは単なる箱であり
、熱交換器は輻射放出のための表面積が確保されること
が条件で、容積、形状は問わない。また、凝縮液溜は必
要とする貯液容量が確保されればその形はどのようにし
てもよい、従ッて、熱交換器を偏平な箱型とし、それに
合わせた形に凝縮液溜をするのが実用するための１つの
形となる。そこで、本発明においては、熱交換器と凝縮
液溜とを偏平にし、これを内装パネルあるいはドアに形
成することを提案する。これによって放熱器は建築部材
の中にあらかじめ組み込まれ、設置場所の選定に苦しむ
ことがなくなり、輻射型放熱器の使用を拡大することが
できる。

・実施例 第１図に本発明の一実施例を示す。

ｌは蒸気発生器であり、１２が放熱器である。

蒸気発生器１と放熱器１２とは蒸気管１１で結ばれてい
る。蒸気発生器１はガスバーナ４と缶体５とから構成さ
れる。

ガスバーナ４へはガス供給管２およびガス調節弁３を介
して燃料ガスが供給される０缶体５には缶体内の熱媒液
６の液面を検出してガス調節弁３に開閉を指令する下位
液位センサ８、および上位液。

位センサ９が取り付けられている。

熱交換器１３は金属製の偏平な箱であって、偏平な面の
１つまたは２つを輻射放出面としている０箱の上部に蒸
気入管１８および空気抜き弁２８が取り付けられている
０箱の下面からは凝縮液管１９が出ている０箱の下部に
は凝縮温度検知サーモ２２が取り付けられている。

凝縮液溜１６の中には熱交換器１３からの凝縮液管１９
がその底面近くまで入っている。上部には通気管２９が
取り付けられている。凝縮液溜１６の底部には透液管２
０が接続されている。

蒸気管１１は蒸気流量調節弁２３の下流で２流路に分岐
し、一方は逆止弁２４を介して蒸気入管１８に至り、他
方は逆止弁２５を介して透液管２０に至る。

次にこの実施例の動作について説明する。

ガス調節弁３を開弁し、ガスバーナ４に燃料ガスを供給
し、それを燃焼させる０缶体５の中の熱媒液６は蒸気７
となり、蒸気管１１を通して放熱器１２へ送られる。放
熱器１２へ到達した熱媒蒸気は蒸気流量調節弁２３、逆
止弁２４および蒸気入管１８を経て熱交換器１３へ入る
。この際、逆上弁２５があるので熱媒蒸気が透液管２０
を通って凝縮液溜１６に入ることはない。

熱交換器１３に入った熱媒蒸気２６は熱交換器の内壁面
で凝縮し、凝縮熱媒液２７となる。凝縮熱は熱交換器の
外表面から輻射となって放熱器が設置されている室内へ
放散されるとともに一部は熱交換器の外周を流れる室内
空気に対流伝熱される。凝縮温度検知サーモ２２によっ
て凝縮熱媒液の温度を検知して、この温度すなわち熱交
換器温度が望ましい温度になるよう蒸気流量調節弁２３
を自動調節する。

凝縮熱媒液２７は凝縮液管１９を通って凝縮液溜１６に
落下し、そこに一時貯えられる。凝縮液溜１６の中の凝
縮熱媒液２７の量が増加し、蒸気発生器１の缶体５の中
の熱媒液６の液面が下位液位センサ８に達するとガス調
節弁３が閉弁し、ガス、＜−す４の燃焼が停止し、蒸気
発生が中断される。缶体５およびその中の熱媒液６が煙
道を流れるドラフト空気流によって冷却され、缶体５の
中に残留していた熱媒蒸気７が凝縮し、缶体５の中が大
気圧以下の減圧状態となる。この減圧に吸引されて放熱
器１２の凝縮液溜１６の中に貯えられていた凝縮熱媒液
２７が透液管２０および蒸気管１１を通って蒸気発生器
１の缶体５の中へ還流する。この時、逆止弁２４の働き
によって蒸気入管１８とは遮断されているので、凝縮熱
媒液の還流はすみやかに行われ、短時間で完了する。

缶体５の中の熱媒液６の液面が上位液位センサ９に達す
るとガス調節弁３が開弁し、ガスバーナ４の燃焼が再開
され、缶体５での蒸気発生も再開される。

このようにして、蒸気発生器における熱媒蒸気の発生、
放熱器における熱媒蒸気のａｍ−熱放散と凝縮熱媒液の
放熱器から蒸気発生器への還流とを繰り返して暖房が継
続して行われる。

本実施例においては蒸気管１１と熱交換器１３への蒸気
入管１８との間に逆止弁２４を、また、蒸気管１１と凝
縮液溜１６とを連結している透液管２ｏには逆止弁２５
を設けたことにより、［Ｎ時にはもっばら熱交換器へ熱
媒蒸気が流れ、凝縮熱媒液の蒸気発生器への還流時には
、熱交換器を経ないで凝縮液溜から蒸気管へ直接凝縮熱
媒液が流れる。かくして熱媒液の還流と熱交換器の形状
とは全く無関係となり、熱交換器に内容積を持った箱型
熱交換器を採用することが可能となり、構造簡単で製作
容易な輻射型放熱器が実現し、本発明の目的が達せられ
る。

次に別の実施例を第３図に示す０本実施例においては、
補助凝縮液溜１７を設けたところか赴唱の要点である。

蒸気管１１は、蒸気流量調節弁２３を介して補助凝縮液
溜１７の底面近くに至る。補助凝縮液溜１７の頂部と熱
交換器１３とは蒸気入管１８によって連結されている。

補助凝縮液溜１７と凝縮液溜１６とはその互いの底部を
通液管２１によって連結されている。

蒸気発生器ｌから蒸気管１１を通して送られてきた熱媒
蒸気は蒸気流量調節弁２３を経て補助凝縮液溜１７に入
り、ここで凝縮熱媒液の水封を破った後蒸気入管１８を
通って熱交換器１３へ流れる。この時、補助凝縮液溜１
７と凝縮液溜１６とは通液管２１において液對されてい
るので、熱媒蒸気が直接凝縮液溜１６へ流れ込むことは
ない。

一方、凝縮液溜１６の中の凝縮熱媒液２７を蒸気発生器
へ還流させる時には補助凝縮液溜１７の底面近くまで蒸
気管１１の先端が達しているので、凝縮熱媒液２７は熱
交換器１３を通ることなく、通液管２１を通って補助凝
縮液溜１７へ流れ、蒸気管１１へ還流する。かくして、
本実施例においても、箱型熱交換器の使用が可能となり
、本発明の目的が達せられる。

拳本発明の効果 本発明は上記のような構成であり、以下に示す効果があ
る。

（１）構造簡単で、製作の容易な輻射パネル型放熱器が
実現された。

（２）　　輻射面の温度分布が均一で、輻射ムラのない
輻射パネルである。

（３）熱交換器を通らないで熱媒液が還流されるので、
透液時間が短い。

（０偏平な薄型放熱器であるので建物内装パネルやドア
の形にしたり、これらに組み込むことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る放熱器の一実施例を用いた単管式
暖房装置の説明図、第２図はＡ−Ａ線断面図、第３図は
別の本発明による放熱器の実施例についての説明図、第
４図は従来技術による放熱器を用いた単管式蒸気暖房装
置の説明図、第５図はＢ−Ｂ線断面図である。 ｌ・・・・・・蒸気発生器、２・・・・・・ガス供給管
、３・・・・・・ガス調節弁、４・・・・・・ガスバー
ナ、５・・・・・・缶体、６・・・・・・熱媒液、７・
・・・・・熱媒蒸気、８・・・・・・下位液位センサ、
９・・・・・・上位液位センサ、１０・・・・・・空気
抜き弁、１１・・・・・・蒸気管、１２・・・・・・放
熱器、１３・・・・・・箱型熱交換器、１４・・・・・
・伝熱管、１５・・・・・・輻射板、１６・・・・・・
凝縮液溜、１７・・・・・・補助凝縮液溜、１８・・・
・・・蒸気入管、１９・・・・・・凝縮液管、２０・・
・・・・透液管、２１・・・・・・通液管、２２・・・
・・・凝縮温度検知サーモ、２３・・・・・・蒸気流量
調節弁、２４・・・・・・蒸気入管逆止弁、２５・・・
・・・通液管逆止弁、２６・・・・・・熱媒蒸気、２７
・・・・・・凝縮熱媒液、２８・・・・・・空気抜き弁
、２９・・・・・・通気管。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）蒸気発生器において発生させた熱媒蒸気を蒸気管
   を通して放熱器へ送り、この放熱器において室内空気に
   凝縮熱を与えて暖房を行い、凝縮した熱媒液を放熱器内
   の凝縮液溜に一時貯めておき、一定量の凝縮液が貯まっ
   た時に蒸気発生器の加熱を停止し、減圧状態となった蒸
   気発生器へこの減圧によって凝縮液溜の中の熱媒液を蒸
   気管を通して還流させた後再び蒸気発生器を加熱し、蒸
   気の発生を行わせることを繰り返して暖房を行う単管式
   蒸気暖房装置に用いられる放熱器において、熱媒蒸気を
   凝縮させ、その凝縮熱を輻射によって室内へ放出するた
   めの熱交換器を偏平箱型に形成し、凝縮液溜と蒸気管と
   を熱交換器をバイパスする還液管により連結して成る流
   路切替機構を備えたところの単管式蒸気暖房装置に用い
   られる輻射パネル型放熱器。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載の単管式蒸気暖房装置
   に用いられる放熱器において、これを建築内装パネルま
   たは、室内入口ドアの形に形成したところの単管式暖房
   装置に用いられる輻射パネル型放熱器。