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JPS63254348A - Fluid heating device - Google Patents

Fluid heating device

Info

Publication number
JPS63254348A
JPS63254348A JP62086927A JP8692787A JPS63254348A JP S63254348 A JPS63254348 A JP S63254348A JP 62086927 A JP62086927 A JP 62086927A JP 8692787 A JP8692787 A JP 8692787A JP S63254348 A JPS63254348 A JP S63254348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
burner plate
heat exchanger
plate
burner
radiator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP62086927A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Noriyuki Oda
紀之 織田
Ietomo Enami
江波 戸智
Yoshimasa Arai
新井 義正
Kozo Sakurai
桜井 耕三
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Gas Co Ltd
AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
Tokyo Gas Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Asahi Glass Co Ltd, Tokyo Gas Co Ltd filed Critical Asahi Glass Co Ltd
Priority to JP62086927A priority Critical patent/JPS63254348A/en
Publication of JPS63254348A publication Critical patent/JPS63254348A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Instantaneous Water Boilers, Portable Hot-Water Supply Apparatuses, And Control Of Portable Hot-Water Supply Apparatuses (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 「技術分野」 本発明は給湯器、風呂釜、温水ボイラなどに使用される
流体用加熱装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fluid heating device used in water heaters, bathtubs, hot water boilers, and the like.

「従来技術とその問題点」 従来、上記したような流体用加熱装置においては、バー
ナの下流の燃焼室にて燃料を燃焼させた後、燃焼ガスを
伝熱管群間に導き、主に対流熱伝達を利用して、伝熱管
内を流れる水などの流体を加熱するようになっていた。
"Prior art and its problems" Conventionally, in the above-mentioned fluid heating device, after fuel is combusted in a combustion chamber downstream of a burner, combustion gas is guided between a group of heat transfer tubes, and mainly convection heat is generated. Conduction was used to heat fluids such as water flowing inside heat transfer tubes.

近年、これらの流体用加熱装置を極力コンパクトにする
ため、燃焼室をできる限り小型化するとともに、それに
続く熱交換部の単位容積あたりの伝熱量を増加すること
が要請されている。
In recent years, in order to make these fluid heating devices as compact as possible, there has been a demand to reduce the size of the combustion chamber as much as possible and to increase the amount of heat transferred per unit volume of the heat exchange section that follows it.

そこで本発明者らは、先に特願昭80−223980に
おいて、燃焼手段の下流に順次第一伝熱管群1通気性輻
射体、第二伝熱管群を配置してなる流体用加熱装置を提
案した。この加熱装置は、燃焼ガスからの対流熱伝達を
主とするそれまでの技術に比べて、高温の固体輻射体か
らの輻射熱伝達をも併用することにより、きわめて高い
伝熱効率を得たもので、加熱装置全体のコンパクト化に
大きく寄与するものであった。
Therefore, the present inventors previously proposed in Japanese Patent Application No. 80-223980 a fluid heating device in which a first heat exchanger tube group 1 permeable radiator and a second heat exchanger tube group are sequentially arranged downstream of the combustion means. did. This heating device achieved extremely high heat transfer efficiency by also using radiant heat transfer from a high-temperature solid radiator, compared to previous technology that focused on convective heat transfer from combustion gas. This greatly contributed to making the entire heating device more compact.

しかし、こうした輻射体を用いる流体用加熱装置におい
ては、バーナプレートなどの燃焼手段にも苛酷な熱的条
件を強いるものであった。すなわち燃焼ガスによって高
温に加熱された輻射体は、第一伝熱管群に強力な輻射熱
を照射するのみならず、第一伝熱管群の間隙を通してそ
の上流に位置するバーナプレートなどの燃焼手段にも同
様に強力な輻射熱を照射する。
However, in such fluid heating devices using radiators, severe thermal conditions are also imposed on combustion means such as burner plates. In other words, the radiator heated to a high temperature by the combustion gas not only irradiates the first heat exchanger tube group with strong radiant heat, but also irradiates the combustion means such as the burner plate located upstream of the first heat exchanger tube group through the gap. It also emits powerful radiant heat.

しかもバーナプレートの下流面のうちで第一伝熱管群の
影になっている部分には輻射体からの輻射熱が照射され
ないうえに、冷たい被加熱流体が第一伝熱管群の管内を
流れているために、逆に第一伝熱管群によって輻射冷却
されることとなる。
Moreover, the part of the downstream surface of the burner plate that is in the shadow of the first heat exchanger tube group is not irradiated with radiant heat from the radiator, and the cold heated fluid flows inside the tubes of the first heat exchanger tube group. Therefore, radiation cooling is performed by the first heat exchanger tube group.

このようにバーナプレートには輻射体から強力に輻射加
熱される部分と、第一伝熱管群から輻射冷却される部分
とが共存し、バーナプレート面内に複雑かつシャープな
熱応力分布が発生し、/クーナプレートの炎孔付近に大
きな応力集中をもたらし、ひいては炎孔付近から亀裂や
破損が生じはじめる。
In this way, there are parts of the burner plate that are strongly radiantly heated by the radiator and parts that are radiantly cooled from the first heat exchanger tube group, creating a complex and sharp distribution of thermal stress within the burner plate surface. , / This causes a large stress concentration near the flame hole of the Kuna plate, and as a result, cracks and damage begin to occur near the flame hole.

「発明の目的」 本発明はバーナプレートに前述のような熱応力分布の発
生するのを防止し、ないしは熱応力分布を緩和し、さら
に伝熱管群への伝熱効率の向上をはかった流体用加熱装
置を提供しようとするものである。
``Object of the Invention'' The present invention aims to prevent the occurrence of the above-mentioned thermal stress distribution in a burner plate, or to alleviate the thermal stress distribution, and to improve the heat transfer efficiency to a group of heat transfer tubes. The aim is to provide equipment.

「発明の概要」 本発明の流体用加熱装置は、全体として面状のバーナプ
レートと、バーナプレートの近接下流に配置された伝熱
管群と、伝熱管群の間隙に通気可能に設けられた輻射体
とを備え、バーナプレートの下流面には全体面に対して
傾斜した面を設けてなることを特徴とする。
"Summary of the Invention" The fluid heating device of the present invention includes a burner plate that is planar as a whole, a group of heat transfer tubes arranged adjacent to and downstream of the burner plate, and a radiation tube provided in a gap between the group of heat transfer tubes so as to be ventilated. The burner plate is characterized in that the downstream surface of the burner plate is provided with a surface that is inclined with respect to the overall surface.

「作 用」 輻射体からの輻射線は、全体として面状をなすバーナプ
レートの法線方向、すなわち、バーナプレートの全体面
に垂直な方向に最も強く照射される。バーナプレートに
照射された輻射線の一部はバーナプレートから再輻射さ
れるが、このとき、バーナプレートの下流面が従来のバ
ーナプレートのように全体面と平行にされていると、こ
の再輻射線も輻射体の元の位置に返され、輻射体とバー
ナプレートとの間で熱の授受を行なうこととなって、結
局は、バーナプレートが局部的に過熱されてしまう。
"Operation" The radiation from the radiator is most intensely irradiated in the normal direction of the burner plate, which has a planar shape as a whole, that is, in the direction perpendicular to the entire surface of the burner plate. A part of the radiation irradiated to the burner plate is re-radiated from the burner plate, but at this time, if the downstream surface of the burner plate is parallel to the overall surface like a conventional burner plate, this re-radiation The wire is also returned to its original position on the radiator, and heat is exchanged between the radiator and the burner plate, resulting in local overheating of the burner plate.

これに対し、本発明のように、バーナプレートの下流面
に全体面に対して傾斜した面を設けであると、まず第一
に、輻射体からの最も強い輻射線ハハーナプレートの傾
斜面で受けることとなり、垂直面に比べて緩和された輻
射熱として受けとめることができる。
On the other hand, if the downstream surface of the burner plate is provided with a surface that is inclined with respect to the overall surface, as in the present invention, first of all, the strongest radiation from the radiator occurs on the inclined surface of the burner plate. It can be received as radiant heat that is relaxed compared to vertical surfaces.

第二に、バーナプレートが受けとめた輻射熱の一部はバ
ーナプレートからの輻射線として放射されるが、放射の
方向は輻射体の元の位置へではなく、バーナプレート下
流面の傾斜角度に応じて偏寄した方向に強く返される。
Second, some of the radiant heat received by the burner plate is radiated as radiation from the burner plate, but the direction of radiation is not to the original position of the radiator, but according to the inclination angle of the downstream surface of the burner plate. It is strongly returned in the biased direction.

したがって、輻射体からの輻射線とバーナプレートから
の輻射線が、輻射体の特定位置とバーナプレートの特定
位置との間で相互に往復することがなく、バーナプレー
トの局部的過熱が防止される。
Therefore, the radiation from the radiator and the burner plate do not reciprocate between a specific position of the radiator and a specific position of the burner plate, preventing local overheating of the burner plate. .

第三に、バーナプレートからの輻射線が強い方向には一
般に伝熱管群が位置しており、輻射体からの輻射線が直
接照射しない伝熱管群裏面をバーナプレートからの輻射
線によって照射加熱できることとなる。したがって輻射
体とバーナプレートとの間に位置する伝熱管群は両面か
らまんべんなく輻射加熱を受け、輻射熱伝達効率の向上
が図られるのみならず、これらの伝熱管群に作用する熱
応力も緩和され、それに伴なって、伝熱管群からバーナ
プレートへの輻射冷却も緩和されるので。
Thirdly, the heat transfer tube group is generally located in the direction where the radiation from the burner plate is strong, and the back side of the heat transfer tube group, which is not directly irradiated with the radiation from the radiator, can be irradiated and heated by the radiation from the burner plate. becomes. Therefore, the group of heat transfer tubes located between the radiator and the burner plate receives radiant heating evenly from both sides, which not only improves the efficiency of radiant heat transfer, but also alleviates the thermal stress acting on the group of heat transfer tubes. Along with this, radiation cooling from the heat transfer tube group to the burner plate is also relaxed.

バーナプレートにとっても局部加熱−局部冷却の度合が
大きく低下し、ひいてはバーナプレートに亀裂や破損、
あるいは熱損傷が発生するのを抑制ないしは防止できる
For the burner plate, the degree of local heating and local cooling is greatly reduced, which can lead to cracks and damage to the burner plate.
Alternatively, the occurrence of thermal damage can be suppressed or prevented.

「発明の具体的態様」 バーナプレートは全体として面状をなしていればよく、
好適には平板状のバーナプレートが採用されるが、全体
として大きくわん曲した曲面状のものでもよく、この場
合、燃焼ガスの下流方向に向かって凸面状でも凹面状で
もよい、高いバーナプレート面負荷、高い燃焼室負荷を
達成するには予混合型のバーナプレートが望ましいが、
拡散燃焼型のバーナプレートも採用可能である。
"Specific Embodiments of the Invention" The burner plate only needs to have a planar shape as a whole,
A flat burner plate is preferably used, but it may also be a curved surface with a large curve as a whole. In this case, the burner plate has a high surface that may be convex or concave toward the downstream direction of the combustion gas. Although a premixed burner plate is desirable to achieve high combustion chamber loads,
A diffuse combustion type burner plate can also be used.

バーナプレートの材質はコージライト質、アルミナ賀、
ムライト質なと各種のセラミックス製のもの、あるいは
ステンレス鋼などの金属材料製のものが採用できる。ま
た同種ないしは異種の材質を積層して形成したものでも
よい。
The material of the burner plate is cordierite, alumina,
It can be made of mullite, various types of ceramics, or metal materials such as stainless steel. Alternatively, it may be formed by laminating the same or different materials.

バーナプレート、の下流面に設ける傾斜面はバーナプレ
ート全体面に対する最大傾斜角度およびその最大傾斜角
度を示す方向が一定であってもよいが、一般には少なく
とも最大傾斜角度またはその方向のいずれかが一定でな
い方が好ましいと考えられる。
The inclined surface provided on the downstream surface of the burner plate may have a constant maximum inclination angle with respect to the entire surface of the burner plate and a constant direction indicating the maximum inclination angle, but generally at least either the maximum inclination angle or the direction thereof is constant. It is considered preferable not to do so.

具体例で説明すると、傾斜角度30度の左右対称な断面
鋸歯状の凸条または凹条をバーナプレート下流面に設け
たものは、最大傾斜角度およびそれを示す方向が一定と
なる。断面半円状ないしはかまぼこ状の凸条または凹条
をバーナプレート下流面に設けたものは、最大傾斜角度
は半円の周に沿って一定ではないが、最大傾斜角度を示
す方向は凸条または凹条の走行方向と直交して一定であ
る。底角一定の円錐状の突起または凹孔をバーナプレー
ト下流面に設けたものは、最大傾斜角度は一定であるが
最大傾斜角度を示す方向は円錐の頂点を中心に380度
変化しうる。
To explain this using a specific example, in a burner plate in which a protruding or grooved line having a symmetrical sawtooth cross section with an inclination angle of 30 degrees is provided on the downstream surface of the burner plate, the maximum inclination angle and the direction in which it is shown are constant. For burner plates with semicircular or semicylindrical protrusions or grooves on the downstream surface, the maximum inclination angle is not constant along the circumference of the semicircle, but the direction of the maximum inclination angle is the protrusion or groove. It is constant perpendicular to the running direction of the groove. When a conical protrusion or a concave hole with a constant base angle is provided on the downstream surface of the burner plate, the maximum inclination angle is constant, but the direction showing the maximum inclination angle can change 380 degrees around the apex of the cone.

このように最大傾斜角度もしくはその方向が一定でない
と、輻射線がほぼ平行に入射してもバーナプレートから
の輻射線の方向は種々に変化し。
If the maximum inclination angle or its direction is not constant as described above, the direction of the radiation from the burner plate will vary even if the radiation is incident almost parallel.

伝熱管裏面のバーナプレートからの輻射線による加熱あ
るいは伝熱管からのバーナプレートの輻射冷却が、局所
化することを避けられる。
Localized heating by radiation from the burner plate on the back side of the heat exchanger tube or radiation cooling of the burner plate from the heat exchanger tube can be avoided.

バーナプレート下流面に設ける凸条、凹条、突起または
凹孔などの反復単位は、一般にはその下流に位置する伝
熱管の配置ピッチと同程度以下であるのがよく、上記配
置ピッチの数分の一程度が特に好ましいが、数十分の一
程度でもよい、またこうした凸条、凹条、突起または凹
孔などの配列方向は一方向に限る必要はなく、バーナプ
レート全体面内で直交する二方向、または60度ずつの
角度をなす三方向などに沿って配列してあってもよい、
配列方向が直線状に限られず、曲線状でもよいことはい
うまでもない、また、これらの配列方向と伝熱管の走行
方向とは、平行ないしは垂直であってもよいが、これに
限られずに適宜に選択できる。
The repeating units such as protrusions, grooves, protrusions, or recesses provided on the downstream surface of the burner plate should generally have a pitch that is equal to or less than the pitch of the heat exchanger tubes located downstream, and should be several minutes smaller than the pitch of the heat exchanger tubes located downstream. It is particularly preferable that the arrangement direction is about 1 degree, but it may be about a few tenths of an inch.Also, the direction in which these protrusions, grooves, protrusions, or holes are arranged does not have to be limited to one direction, but is orthogonal within the entire surface of the burner plate. They may be arranged along two directions, or three directions forming an angle of 60 degrees, etc.
It goes without saying that the arrangement direction is not limited to a straight line, but may be curved, and these arrangement directions and the running direction of the heat exchanger tubes may be parallel or perpendicular, but are not limited to this. You can choose as appropriate.

バーナプレート下流面に傾斜面を設ける好ましい態様は
、貫通孔を有する板状のバーナプレート本体の下流面に
、金網などの網状体を配設するものである。こうした網
状体は素線断面が円形であり、素線がその走行方向に沿
って波状に走行し、さらに素線が複数方向に走行してい
ることなどが相まって、きわめて変化に富んだ傾斜面を
備えるバーナプレート下流面が形成できる。
A preferred embodiment of providing an inclined surface on the downstream surface of the burner plate is to arrange a net-like body such as a wire mesh on the downstream surface of a plate-shaped burner plate main body having a through hole. In such a network, the strands have a circular cross section, the strands run in a wavy manner along the running direction, and the strands run in multiple directions, resulting in an extremely varied slope surface. A downstream surface of the burner plate can be formed.

バーナプレート本体の下流面に網状体などの傾斜面を有
する面状体を配設するにあたっては、接着、溶着、溶接
など適宜な手法でバーナプレート本体と面状体とを一体
化することが挙げられる。
When arranging a planar body having an inclined surface such as a net-like body on the downstream surface of the burner plate main body, it is recommended to integrate the burner plate main body and the planar body by an appropriate method such as adhesion, welding, or welding. It will be done.

しかし両者の一体化は必須ではなく、例えば平板状のバ
ーナプレート本体にごく近接しているが離れている下流
に面状体を張架しても・よい、この場合、面状体は伝熱
管よりは上流に位置せしめられるとともに、バーナプレ
ート本体と面状体とが離れすぎて火炎が不安定とならぬ
ように留意する必要がある。
However, it is not necessary to integrate the two; for example, a planar body may be suspended downstream of the flat burner plate body, which is very close to but separate from the heat transfer tube. At the same time, care must be taken to ensure that the burner plate body and the planar body are not too far apart and the flame becomes unstable.

バーナプレートの下流面に傾斜面を形成するには、上記
の他に、バーナプレートを波板状としたり、バーナプレ
ート下流面に塊状物1粒状物、繊維状物を吹きつけたり
することもできる。
In order to form an inclined surface on the downstream surface of the burner plate, in addition to the above, it is also possible to make the burner plate into a corrugated plate shape, or to spray a lump or a fibrous material onto the downstream surface of the burner plate.

本発明における輻射体として好適なのは、輻射体自身が
通気性を有するものである。このような通気性輻射体の
典型例は板面の表裏に貫通する多数の平行なセルを有す
るセラミックス製ハニカム板である。この場合、セル断
面形状は正方形、六角形、三角形など適宜に選択でき、
さらには波板同士、または波板と平板とを多数積層して
形成されたようなものでもよい、このようなハニカム板
は通気抵抗が小さく、かつ、機械的強度も優れていて好
ましい。
A suitable radiator in the present invention is one in which the radiator itself has air permeability. A typical example of such a breathable radiator is a ceramic honeycomb plate having a large number of parallel cells penetrating the front and back sides of the plate. In this case, the cell cross-sectional shape can be selected as appropriate, such as square, hexagon, or triangle.
Furthermore, it may be formed by laminating a large number of corrugated plates or a large number of corrugated plates and flat plates.Such a honeycomb plate is preferable because it has low ventilation resistance and excellent mechanical strength.

通気性輻射体の別の例には「セラフオーム」などの商品
名で市販されているセラミックス製三次元網状体、連通
気泡体、網状物積層体、焼結金属体などが挙げられる。
Other examples of air-permeable radiators include three-dimensional ceramic nets, open-cell foams, laminates of nets, and sintered metal bodies commercially available under trade names such as "Cerafoam."

またリジッドなものに限定する必要はなく、所要の耐熱
性を備える可撓性織布体、可撓性編布体などでもよい。
Furthermore, it is not necessary to limit the material to a rigid material, and a flexible woven material, a flexible knitted material, etc. having the required heat resistance may be used.

輻射体自身が非通気性であっても全体として輻射体層の
近傍を、特には輻射体層の両面間を貫流して燃焼ガスが
通気可能となるように設けられていてもよい、このよう
な例には、所定の通気間隙を隔てて多数本のセラミック
ス棒状体を燃焼ガス流れ方向に直交するように、かつ、
全体として面状をなすように配設したもの、あるいは多
数枚のセラミックス細幅板をルーバ状に配設したものな
どが挙げられる。
Even if the radiator itself is non-breathable, it may be provided so that the combustion gas can pass through the vicinity of the radiator layer as a whole, particularly between both surfaces of the radiator layer. For example, a large number of ceramic rod-shaped bodies are arranged perpendicularly to the flow direction of the combustion gas with a predetermined ventilation gap, and
Examples include those arranged so as to form a planar shape as a whole, and those arranged in a louver shape with a large number of narrow ceramic plates.

輻射体は高温で効果的に輻射熱を発生させうるように、
炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、コージラ
イト、ムライト、スボジュメン、チタン酸アルミニウム
などが好ましい材質として挙げられ、特に高耐熱、高強
度、高熱伝導性のセラミックス、例えば炭化ケイ素、窒
化ケイ素、窒化アルミニウムといったセラミックスが好
適である。温度条件などによっては耐熱鋼などの金属材
料製でもよい。
Radiators can effectively generate radiant heat at high temperatures.
Preferred materials include silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, cordierite, mullite, subodumene, and aluminum titanate. In particular, ceramics with high heat resistance, high strength, and high thermal conductivity, such as silicon carbide, silicon nitride, and aluminum nitride, are preferred. Ceramics are preferred. Depending on the temperature conditions, it may be made of a metal material such as heat-resistant steel.

「発明の実施例」 以下に実施例の図面を参照しながら本発明の詳細な説明
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
"Embodiments of the Invention" The present invention will be described in detail below with reference to drawings of embodiments, but the present invention is not limited to the following embodiments.

第1図および第2図に示す流体用加熱装置lOはL方が
図示せぬ排気口に接続されたケーシング11で全体が囲
まれており、ケーシング11の下方には混合室12を介
してファンケーシング13が接続されている。ファンケ
ーシング13には空気を送るためのファン14と燃料ガ
スを供給するためのノズル15が設けられ、混合室12
内で燃料ガスと空気との予混合気が作られる。
The fluid heating device lO shown in FIGS. 1 and 2 is entirely surrounded by a casing 11 whose L side is connected to an exhaust port (not shown), and a fan is provided below the casing 11 via a mixing chamber 12. A casing 13 is connected. The fan casing 13 is provided with a fan 14 for sending air and a nozzle 15 for supplying fuel gas.
A premixture of fuel gas and air is created within the tank.

混合室12の上縁部には全体として平面状をなすバーナ
プレート18が横架されて混合室12と燃焼室25とを
区画している。バーナブレー)1Bはコージライト質セ
ラミックスからなり、多数の炎孔が上下面間を貫通して
いる。
A burner plate 18 having a generally planar shape is horizontally suspended at the upper edge of the mixing chamber 12 to partition the mixing chamber 12 and the combustion chamber 25 . Burner Brake) 1B is made of cordierite ceramics and has many flame holes penetrating between the upper and lower surfaces.

バーナプレート16の下面は平面状であり、/< −ナ
プレート1Bの上面は多数の錐面状突起17が形成され
、したがって多数の傾斜面を有する。炎孔の配置と錐面
状突起17の配置は対応していてもさしつかえないが、
一般には炎孔の配置のピッチと錐面状突起17の配置の
ピッチを変えて、両者の配置が非対応となるようにする
のが好ましい。
The lower surface of the burner plate 16 is planar, and the upper surface of the burner plate 1B has a large number of conical projections 17 and thus has a large number of inclined surfaces. Although the arrangement of the flame holes and the arrangement of the conical projections 17 may correspond,
Generally, it is preferable to change the pitch of the arrangement of the flame holes and the pitch of the arrangement of the conical projections 17 so that the two arrangements do not correspond.

バーナプレート16に近接した上方には複数本の伝熱管
18が相互に平行に横架されて第一伝熱管群18を構成
している。第一伝熱管群19のと方にも複数本の伝熱管
20が相互に平行に、かつ、断面千鳥配置となるように
横架されて第二伝熱管群21を構成している。第一伝熱
管群19と第二伝熱管群21との間隙には、板面の表裏
間を貫通する多数のセルを有する炭化ケイ素セラミック
ス製のハニカム板22がバーナプレート16と平行に横
架されている。
A plurality of heat exchanger tubes 18 are suspended horizontally in parallel to each other above the burner plate 16 to form a first heat exchanger tube group 18 . On both sides of the first heat exchanger tube group 19, a plurality of heat exchanger tubes 20 are horizontally hung parallel to each other and in a staggered cross-sectional arrangement to form a second heat exchanger tube group 21. In the gap between the first heat exchanger tube group 19 and the second heat exchanger tube group 21, a honeycomb plate 22 made of silicon carbide ceramics having a large number of cells penetrating between the front and back of the plate surface is horizontally suspended parallel to the burner plate 16. ing.

この実施例ではバーナプレート16トハニカム板22の
間に位置する伝熱管18はその外周にフィンを有しない
ペアチューブ型とされているが、必要に応じフィンつき
チューブ型としてもよく、その場合にはフィン高さのそ
れほど高くないローフイン型とするのがよい。また、ハ
ニカム板22の上方に位置する複数の伝熱管20は共通
の平板フィン23を貫通して、全体としてプレートフィ
ンチューブを構成している。平板フィン23の外形は各
伝熱管2゜からのフィン高さがほぼ等しくなるような円
弧状をなし、隣りあう円弧間は滑らかな曲線状となるよ
うに形成されている。なお、この実施例のような平板フ
ィン23に代えて、より単純な断面四角形の平板フィン
であってもよく、また各伝熱管20ごとにそれぞれ独立
したフィンを有するフィンつきチューブ型としてもよい
In this embodiment, the heat exchanger tubes 18 located between the burner plate 16 and the honeycomb plate 22 are of a pair tube type without fins on the outer periphery, but they may be of a finned tube type if necessary. It is best to use a loaf-in type with a not so high fin height. Moreover, the plurality of heat exchanger tubes 20 located above the honeycomb plate 22 pass through a common flat plate fin 23, and constitute a plate fin tube as a whole. The outer shape of the flat plate fins 23 is formed into an arc shape so that the height of the fins from each heat exchanger tube 2° is approximately equal, and the spaces between adjacent arcs are formed into a smooth curve. Note that, instead of the flat fins 23 as in this embodiment, flat fins having a simpler square cross section may be used, or each heat transfer tube 20 may be of a finned tube type having independent fins.

伝熱管群18内で各伝熱管18はケーシング11の外側
で図示を略した接続管によってシリーズに連結されてい
る。伝熱管群21内の各伝熱管20も同様にしてシリー
ズに連結され、さらに伝熱管群18と伝熱管群21とも
同様にシリーズに連結され、全体として一木の流路とさ
れて内部を水などの低温の被加熱流体が流される。
In the heat exchanger tube group 18, the heat exchanger tubes 18 are connected in series on the outside of the casing 11 by connecting tubes (not shown). Each heat exchanger tube 20 in the heat exchanger tube group 21 is connected in series in the same way, and furthermore, the heat exchanger tube group 18 and the heat exchanger tube group 21 are also connected in the same way in series, and the whole is made into a single flow path and the inside is water-filled. A low-temperature heated fluid such as

これらの伝熱管ないしはフィンの材質は、熱伝導率の高
い銅製とするのが好適であるが、アルミニウム、アルミ
ニウム合金、ステンレス鋼などの他の金属材料でもよく
、さらには反応焼結炭化ケイ素に代表される高熱伝導性
かつ高耐食性のセラミックスも採用できる。
The material of these heat transfer tubes or fins is preferably copper, which has high thermal conductivity, but other metal materials such as aluminum, aluminum alloy, and stainless steel may also be used, and furthermore, reaction sintered silicon carbide is a typical material. Ceramics with high thermal conductivity and high corrosion resistance can also be used.

以下に本発明装置の作動を説明する。The operation of the device of the present invention will be explained below.

ノズル15からの燃料ガスとファン14からの空気との
予混合気は、バーナプレート16の炎孔を通過して燃焼
室25に供給され、バーナプレート1Bの上面に面状の
火炎を形成し、1500〜1650℃といった高温の燃
焼ガスとなる。
A premixture of fuel gas from the nozzle 15 and air from the fan 14 passes through the flame hole of the burner plate 16 and is supplied to the combustion chamber 25, forming a planar flame on the upper surface of the burner plate 1B, This results in high-temperature combustion gas of 1,500 to 1,650°C.

この燃焼ガスは第一伝熱管群18の配置域に導かれ、対
流熱伝達によって伝熱管18を加熱する。やや温度の低
下した燃焼ガスは/Xニカム板22内を流れ、このハニ
カム板22をも加熱して白熱させる。
This combustion gas is guided to the area where the first heat exchanger tube group 18 is arranged, and heats the heat exchanger tubes 18 by convection heat transfer. The combustion gas whose temperature has decreased slightly flows through the /X honeycomb plate 22 and heats this honeycomb plate 22 as well, making it incandescent.

白熱したハニカム板22からは主に上流方向に輻射線が
照射される。第3図に示すように、この輻射!!(同図
で矢線にて示す)により伝熱管18は主に下流側から強
く輻射加熱を受ける。ノ\ニカム板22からの輻射線は
伝熱管18の間隙を通ってバーナプレート16にも帯状
に強く照射されるが、錐面状突起17の傾斜面から、受
けとった輻射熱の少なからざる一部が放射され、このバ
ーナプレート16からの輻射線によって、伝熱管18は
上流側からも輻射加熱される。
Radiation is emitted from the incandescent honeycomb plate 22 mainly in the upstream direction. As shown in Figure 3, this radiation! ! (indicated by arrows in the figure), the heat exchanger tube 18 receives strong radiant heating mainly from the downstream side. The radiation from the nicum plate 22 passes through the gap between the heat transfer tubes 18 and is strongly irradiated onto the burner plate 16 in a band-like manner, but a considerable portion of the radiant heat received from the inclined surface of the conical projection 17 is The heat exchanger tubes 18 are also radiantly heated from the upstream side by the radiation from the burner plate 16.

かくして伝熱管18はそのほぼ全周方向からまんべんな
く加熱され、バーナプレート下流面が全体面と平行であ
るために主として下流側のみから加熱される場合に比べ
て、加熱効率が向丘し、伝熱管長さの削減や被加熱流体
の加熱温度上昇をもたらす。
In this way, the heat exchanger tube 18 is heated evenly from almost its entire circumference, and since the downstream surface of the burner plate is parallel to the entire surface, the heating efficiency is improved compared to a case where the heat exchanger tube 18 is heated only from the downstream side, and the length of the heat exchanger tube is increased. This results in a reduction in heat and an increase in the heating temperature of the heated fluid.

さらに伝熱管18に作用する熱膨張差も緩和されて伝熱
管18やケーシング11の耐久性が向上し、また、バー
ナプレート1Bの温度分布も緩和されて、これの亀裂、
破損、熱損傷が防止ないしは抑制される。
Furthermore, the difference in thermal expansion acting on the heat exchanger tubes 18 is alleviated, improving the durability of the heat exchanger tubes 18 and the casing 11, and the temperature distribution of the burner plate 1B is also alleviated, so that cracks and
Breakage and thermal damage are prevented or suppressed.

燃焼ガスの温度はハニカム板22を通過する間に例えば
100〜150℃程度低下するが、まだ例えば800℃
というた高温であり、このガスは第二伝熱管群21の配
置域を通過して伝熱管20を加熱する。
The temperature of the combustion gas decreases by, for example, 100 to 150°C while passing through the honeycomb plate 22, but it still remains at a temperature of, for example, 800°C.
This gas passes through the region where the second heat exchanger tube group 21 is arranged and heats the heat exchanger tubes 20 .

伝熱管20ないしは平板フィン23は、ハニカム板22
からも輻射加熱される。かくして第一伝熱管群18とり
だされる。
The heat exchanger tube 20 or the flat plate fin 23 is a honeycomb plate 22
It is also radiantly heated. In this way, the first heat exchanger tube group 18 is taken out.

第4図、第5図、第6図は本発明のそれぞれ異なる別の
実施例を示すが、さきの実施例と実質的に同一の部分に
は同じ符号を付して説明を略す。
FIGS. 4, 5, and 6 show different embodiments of the present invention, and portions that are substantially the same as those in the previous embodiments are designated by the same reference numerals, and a description thereof will be omitted.

第4図の例では、バーナプレートがステンレス鋼製の平
板状バーナプレート本体leaと、その下流面にスポッ
ト溶接されたステンレス鋼製の金網113bとから構成
されている。バーナプレート本体leaには多数の炎孔
が貫通するように形成されており、金網18bの素線ピ
ッチとバーナプレート本体teaの炎孔ピッチとは一致
しないように選択されている。このため、バーナプレー
トの下流面には事実上ランダムな傾斜面が設けられてい
る。
In the example shown in FIG. 4, the burner plate is composed of a flat burner plate main body lea made of stainless steel and a wire mesh 113b made of stainless steel spot-welded to the downstream surface thereof. A large number of flame holes are formed so as to pass through the burner plate body lea, and the wire pitch of the wire mesh 18b is selected so as not to match the flame hole pitch of the burner plate body tea. For this reason, the downstream face of the burner plate is provided with a virtually random slope.

第5図の例は、輻射体として/Xニカム板22の代りに
板状のセラミックス製三次元網状体22aを用いた他は
第4図の例と同じである。
The example shown in FIG. 5 is the same as the example shown in FIG. 4, except that a plate-shaped ceramic three-dimensional mesh body 22a is used instead of the /X nicum plate 22 as the radiator.

第6図の例では、バーナプレー) 18cは多数の炎孔
を有する波板でできており、輻射体としては複数本のセ
ラミックス製中実丸棒22bが二段に千鳥配置されてい
る。
In the example shown in FIG. 6, the burner plate 18c is made of a corrugated plate having a large number of flame holes, and as a radiator, a plurality of ceramic solid round rods 22b are arranged in two stages in a staggered manner.

「発明の効果」 以上説明したように、本発明ではバーナプレートの下流
面には全体面に対して傾斜した面を設けたので、伝熱管
への伝熱効率が向上し、バーナプレートの局部加熱・局
部冷却の度合が緩和され、バーナプレートに亀裂、破損
、熱損傷などの発生するのを防止ないしは抑制できる。
"Effects of the Invention" As explained above, in the present invention, since the downstream surface of the burner plate is provided with a surface that is inclined with respect to the overall surface, the efficiency of heat transfer to the heat transfer tube is improved, and the local heating and The degree of local cooling is reduced, and the occurrence of cracks, breakage, thermal damage, etc. in the burner plate can be prevented or suppressed.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明による流体用加熱装置の一実施例の断面
図、第2図は第1図における■−■線に沿った断面図、
第3図は第1図の要部を拡大して示す説明図、第4図、
第5図および第6図は本発明による流体用加熱装置のそ
れぞれ異なる別の実施例の要部断面図である。 11:ケーシング、lB:バーナプレート。 18.20:伝熱管、22:ハニカム板。
FIG. 1 is a sectional view of an embodiment of a fluid heating device according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view taken along the line ■-■ in FIG. 1,
Figure 3 is an explanatory diagram showing the main parts of Figure 1 in an enlarged manner; Figure 4;
5 and 6 are sectional views of essential parts of different embodiments of the fluid heating device according to the present invention. 11: casing, lB: burner plate. 18.20: Heat exchanger tube, 22: Honeycomb plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、全体として面状のバーナプレートと、バーナプレー
トの近接下流に配置された伝熱管群と、伝熱管群の間隙
に通気可能に設けられた輻射体とを備え、バーナプレー
トの下流面には全体面に対して傾斜した面を設けてなる
ことを特徴とする流体用加熱装置。
1. Equipped with a generally planar burner plate, a group of heat exchanger tubes disposed adjacent to and downstream of the burner plate, and a radiator provided in a gap between the group of heat exchanger tubes to allow ventilation, and a radiator is provided on the downstream surface of the burner plate. A fluid heating device characterized by having a surface inclined with respect to the entire surface.
JP62086927A 1987-04-10 1987-04-10 Fluid heating device Pending JPS63254348A (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6110403B2 (en) * 1979-10-26 1986-03-29 Toyoda Chuo Kenkyusho Kk
JPS61295432A (en) * 1985-06-21 1986-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd Range

Patent Citations (2)

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