JP2010133680A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱時間の短縮、燃料消費量の低減及び排気ガスの排気温度の低下を図ることができる温水ボイラを提供する。
【解決手段】熱媒体を加熱するバーナ装置を設けた燃焼室を形成するとともに、この燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設した加熱装置において、前記煙道内にスパイラル状の伝熱体を配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱装置に関し、詳しくは施設園芸用ハウスや工場内の暖房、あるいは食品の乾燥などに用いることができる加熱装置に関する。

従来、施設園芸用ハウスや工場内を暖房するのには比較的小型の加熱装置が用いられており、一般に、かかる加熱装置として、バーナを用いて水や空気などの熱媒体を加熱する燃焼室を備えたものが用いられている。
このように、バーナを用いた燃焼熱によって熱源となる熱媒体を加熱するのであるが、本出願人は、効率よく熱媒体を加熱できるように、燃焼室を構成する壁体の外周面に放熱フィンを複数設けた加熱装置（温風送風機）を提案した（例えば、特許文献１を参照。）。

また、熱媒体の加熱効率をより向上させるために、燃焼後の排気ガスを利用することが考えられ、燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を缶体外部に伸延させたた煙道を熱媒体と接するように配設した構造も採用されている。このとき、この煙道の外壁にも上述したフィンを設けることで、さらなる効率化が図られてきた。
実用新案登録第３１３８７３０号

しかしながら、燃料費が高騰してきた昨今、市場からは、燃費を極力抑えることのできる、より経済性の高い加熱装置を求める声が強く、さらなる燃焼効率の向上が求められている。

そこで、本発明は、上記課題を解決することのできる加熱装置を提供することを目的としている。

（１）熱媒体を加熱するバーナ装置を設けた燃焼室を形成するとともに、この燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設した加熱装置において、前記煙道内にスパイラル状の伝熱体を配設した。

（２）上記（１）の加熱装置において、前記燃焼室及び煙道の外周面に複数の放熱フィンを設けたことを特徴とする。

（３）上記（１）又は（２）の加熱装置において、前記伝熱体を、前記煙道に対して着脱自在に取り付けたことを特徴とする。

（４）上記（１）〜（３）のいずれかの加熱装置において、前記燃焼室に点検口を設け、この点検口から前記伝熱体を出し入れ自在としたことを特徴とする。

本発明によれば、排気ガスが煙道を流れる間に、当該排気ガスの熱がスパイラル状に形成された伝熱体に伝わり、煙道全体が有する熱量が大きくなるため、結果的に排気ガスと熱媒体との間の熱交換率が著しく高まり、燃費を改善して経済性の高い加熱装置を実現することができる。

本実施形態に係る加熱装置は、熱媒体を加熱するバーナ装置を設けた燃焼室を形成するとともに、この燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設して、前記煙道内にスパイラル状の伝熱体を配設している。

また、前記バーナ装置には、吸気装置及び点火装置が設置されており、バーナ装置に付設された燃料噴射ノズルが燃焼室の一端から水平方向に挿入される構成としている。そして、燃料噴射ノズルの先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室内で混合燃料が燃焼して燃焼室外周の熱媒体が加熱される。

そして、燃焼室で発生した排気ガスは、前記煙道を通過して加熱装置の外部に排気されることになるが、本実施形態においては、前記煙道は前記熱媒体と接するように配設されているため、煙道外周の熱媒体も加熱されるとともに、さらに、煙道内にスパイラル状の伝熱体を配設することにより、排気ガスの熱を煙道に効果的に伝導させる構成としている。

すなわち、排気ガスが有する熱を、煙道を介して熱媒体に伝えるために、排気ガスを単に煙道内に滞留させただけでは、却って排気効率が低下して燃焼室の燃焼効率を低下させてしまう可能性がある。そこで、伝熱体をスパイラル形状とすることにより、排気ガスの排出には何ら支障なく、かつ、排気ガスが有する熱を効率良く熱媒体に伝えることを可能としている。

なお、このとき、前記燃焼室における前記燃料噴射ノズルの先端下方位置に、外気を導入する吸気孔を形成しておくこともできる。

すなわち、吸気孔を上述した位置に設けることで、燃料噴射ノズルからの噴射気流に引き寄せられて外気が吸気孔から導入され、別途、上述した燃料に燃焼に必要な空気を混合させるための吸気装置を設置することなく、噴射燃料の完全燃焼を促進することができる。
しかも、燃料噴射ノズルの先端側では、下方から気流が導入されることになるため、燃料噴射ノズルから噴射された噴霧燃料はその導入された外気により下方から吹き上げられるように流れることになり、燃焼する前に噴霧燃料が燃焼室底に落下することが防止され、より完全燃焼が促進されることになる。

また、前記燃焼室及び煙道の外周面に複数の放熱フィンを設けることもできる。

すなわち、燃焼室及び煙道が有する熱は、燃焼室及び煙道の外周面に設けられた複数の放熱フィンに伝導するため、周囲の熱媒体との伝熱面積が広がることになり、より効率良く周囲の熱媒体を加熱することが可能となる。

上記構成において、前記スパイラル状とした伝熱体は、前記煙道に対して着脱自在に取り付けることができる。

すなわち、加熱装置の使用時間が進むにつれて、伝熱体には経時的に煤などが付着して堆積していく。煤の付着量が多くなれば伝熱効率が低下するため、伝熱体を含めて煙道内のメンテナンスが必要になる。したがって、伝熱体は煙道内に固着させた構造ではなく、着脱可能な構造としておくことが望ましい。

そのために、前記燃焼室に点検口を設け、この点検口から前記伝熱体を出し入れ自在とするとよい。なお、点検口は、伝熱体の出し入れのみならず、燃焼室内のメンテナンスにも使用できるものがさらに望ましい。

以下、本発明の実施形態に係る加熱装置について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下では加熱装置を、熱媒体として水（以下「熱媒水Ｗ」という）を用いた温水ボイラとして説明する。また、加熱装置（温水ボイラ）は施設園芸用ハウスや工場内で好適に使用できるものであるが、暖房が必要な場所であれば如何なる場所にも設置できる。

図１は本発明の一実施形態に係る温水ボイラ１０（加熱装置）の内部構成を示す側断面図、図２は図１に示す温水ボイラ１０（加熱装置）のＡ−Ａ断面図である。

図示するように、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、内部に熱媒水Ｗを収容する缶体１を備えている。そして、この缶体１内に、バーナ装置３が臨設された耐熱性金属（例えば、ステンレス３０４）からなる燃焼室２を設けるとともに、この燃焼室２に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体１の外部に伸延させた煙道４を配設して、この燃焼室２及び煙道４と熱媒水Ｗとが接するように構成している。

燃焼室２は、水平方向を長手方向とする円筒形状としており、長手方向一側端壁２１にバーナ装置３、そして、その上部位置にメンテナンス用の第２点検口２５を設けている。また、長手方向の他側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けている。

バーナ装置３は、燃料噴射ノズル３１を備えており、この燃料噴射ノズル３１の先端が燃焼室２内に臨むように、燃焼室２の一側端壁２１から水平方向に挿入されている。
バーナ装置３には、吸気装置（図示せず）及び点火装置（図示せず）が付設されており、燃料噴射ノズル３１の先端から吸気装置により燃焼に充分な空気が混合された混合燃料が噴射され、噴射と同時に点火装置により混合燃料が点火されて、燃焼室２内で混合燃料が燃焼することとなる。

また、煙道４は２本配設されている。各煙道４は、それぞれ缶体１内において、熱媒水Ｗと接するように、燃焼室２の上方に所定間隔離隔した位置に配置され、上記燃焼室２と同様に水平方向を長手方向とする円筒形状としている。そして、かかる２本の煙道４は、点検口２３及び第２点検口２５と対向する位置で、燃焼室２の下流側上部と一端を連通連結するとともに、他端を、燃焼室２の一側端壁２１側から上方へ伸延して缶体１の外部と連通した煙突１２の基端と接続している。なお、本実施形態においては、煙道４と煙突１２とを別体として形成するようにしたが、例えば、煙道４と煙突１２とを別体とせずに、水平に伸延した煙道４の他端側を上方に略９０度屈曲させて煙突１２を形成してもよい。

また、缶体１の底壁１３には、熱媒水Ｗを循環させるための循環ポンプＰが中途に設けられた循環パイプ５の一端と、加熱された熱媒水Ｗを送湯する送湯パイプ８の一端とが連通連結されている。

なお、底壁１３の燃料噴射ノズル３１の先端直下位置に吸気孔１４を形成して、燃料噴射ノズル３１からの噴射気流に引き寄せられて外気が吸気孔から導入されるようにして、噴射燃料の完全燃焼を促進する構成としている。

また、本実施形態に係る温水ボイラ１０は、後述する温度センサ１７により熱媒水Ｗの温度を検知して所定温度に維持する温度制御部（図示せず）と、熱媒水Ｗの水量を検知して所定水位に維持する水量制御部（図示せず）、各制御部と電気的に接続された操作パネル（図示せず）などを備えている。

上記構成の温水ボイラ１０が稼動して燃焼室２が加熱されると、缶体１に補充されている熱媒水Ｗのうち、まず燃焼室２の外周及び外周に複数列設された放熱フィン６と接触している熱媒水Ｗが熱交換により加熱される。そして、循環ポンプＰの作動により、燃焼室２の周辺の加熱された熱媒水Ｗが、循環パイプ５から吸い上げられることにより、燃焼室２の上方のまだ加熱されていない熱媒水Ｗが、燃焼室２の周辺、つまり、缶体１の下方に移動して加熱されることになる。一方、循環パイプ５から吸い上げられた熱媒水Ｗは、温水ボイラ１０の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充される。つまり、図２に示すように、温水ボイラ１０の稼働中は、缶体１に充填されている熱媒水Ｗは、上方から下方に循環しながら全体的に温められていくことになる。

このとき、図示するように、円筒形状の燃焼室２及び煙道４の外周には、放熱フィン６が、放射状に複数列設されており、かかる放熱フィン６を熱媒水Ｗと接触させることで熱交換効率を向上させている。

すなわち、本実施形態では、燃焼室２の周辺で熱媒水Ｗが熱交換されるだけではなく、燃焼室２の上部の煙道４を通過する燃焼室２からの排気ガスが有する熱も、煙道４を介して熱媒水Ｗに伝達される構成として、熱媒水Ｗの加熱効率を高めている。

しかも、煙道４の周辺の熱媒水Ｗは、上述した燃焼室２の外周の熱媒水Ｗと同様に、煙道４の外周及び外周に複数列設された放熱フィン６と接触することで、排気ガスが有する熱を効率よく熱媒水Ｗと熱交換して加熱することが可能となっている。

また、缶体１の水面１１にはフロートスイッチ１６が配置されて、このフロートスイッチ１６は前記水量制御部に接続されている。このフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部が循環ポンプＰを作動させて新たな熱媒水Ｗの補充を行う。

すなわち、本実施形態における循環ポンプＰは、水量制御部からの制御により、新たな熱媒水Ｗを供給口９から補充するための機能も備えたものである。このとき、循環ポンプＰによる熱媒水Ｗの循環は停止することになるが、この熱媒水Ｗの循環を作動させた状態で、同時に熱媒水Ｗの補充を行う構成とすることも可能である。

缶体１の上部には熱媒水Ｗの温度を計測するための温度センサ１７が配置されている。この温度センサ１７は温度制御部に接続されている。この温度センサ１７が熱媒水Ｗの温度が所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。なお、温度センサ１７の設定位置は、缶体１に補充された熱媒水Ｗの全体の温度を計測するために、上部の加熱された熱媒水Ｗの供給口９と下部の加熱部（つまり、燃焼室２及び煙道４）とのおよそ中間の位置として、上部から下部へ循環する熱媒水Ｗの、平均温度を計測するようにしている。

そして、缶体１の熱媒水Ｗの温度が所定温度以上になった場合は、缶体１の底壁１３に設けられた、加熱された熱媒水を送湯する送湯パイプ８から温水ボイラ１０の外部に供給されることになる。なお、本実施形態においては、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは、上述したように供給口９から新たに補充されて、缶体１内の熱媒水Ｗの量は常に一定の範囲内で確保され、缶体１内部の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御されている。

また、前記燃焼室２の基部にはバーナ装置３が配置され、このバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１が筒端中心の下側から燃焼室に挿入されている。この燃料噴射ノズル３１は水平方向に挿入され、燃料噴射ノズル３１からは燃料と空気を混合した液体燃料が噴射される。これらの液体燃料は重油、灯油、軽油等の液体化石燃料を使用することができ、液体燃料を、空気と混合して霧状とし、圧力を掛けて噴射する。なお、燃料噴射ノズル３１には点火装置も付加されており、燃料噴射ノズル３１から液体燃料が噴射されると同時に、自動的に点火装置が作動して、液体燃料は点火されることになる。

燃料噴射ノズル３１の噴射孔の下方には、燃焼室２及び缶体１を貫通して温水ボイラ１０の外部に通じる吸気孔１４が形成されており、バーナ装置３が稼働すると、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引され、この吸引流により吸気孔１４から外気が吸入されることにより、外気が火炎を下から吹き上げるように燃焼空気と合流するため、噴霧燃料は、下から吹き上げられて燃焼室２内に広がり、燃料が未燃焼のまま落下するのを防止して、噴霧燃料を完全燃焼させる構成としている。しかし、この吸気孔１４は特になくても構わない。

なお、吸気孔１４を形成する場合は、バーナ装置３の燃料噴射ノズル３１は、燃焼室２の内径の４分の１の高さから挿入され、燃焼室内には十数ｃｍの燃料噴射ノズルを突起させて、燃料噴射ノズルの噴射孔の直下に吸気孔１４を１個形成するとよい。なお、この場合は、吸気孔１４の位置、大きさ・形状はバーナ装置３の出力にも関係するが、噴霧燃料を下から吹き上げられるように作用する部位であれば任意であり、噴射火炎の基部または噴射火炎の中央部分に相当する位置の直下に形成することも可能である。

そして、燃焼ガスは燃焼室２の奥に接続された２本の煙道４を通過して燃焼気流に流されて煙突１２から温水ボイラ１０の外部に、排気ガスとして自然排気される。

上述した構成の温水ボイラ１０において、本実施形態での特徴的な構成は、図示するように煙道４の内部にスパイラル状の伝熱体７をさらに配設したことにある。

つまり、本実施形態においては、燃焼室２から煙道４を通過して煙突１２から温水ボイラ１０の外部へ排出される排気ガスが有する熱を、より効率よく煙道４の外周及び外周に複数列設された放熱フィン６へ伝導して、効率よく熱媒水Ｗと熱交換できるようにするために、煙道４の内部にスパイラル状の伝熱体７を配設している。

すなわち、本実施形態における伝熱体７は、熱伝導効率の高い素材で形成されたスパイラル状の羽根部７ａを有し、燃焼室２から排出される排気ガスは、この羽根部７ａと衝突して通過速度が減衰され、渦巻き状に回転しながら通過することになる。これにより、排気ガスが有する熱量が効率よく羽根部７ａに伝導される構成としている。なお、この伝熱体７の羽根部７ａの形状等は、排気ガスの通過速度が著しく減衰しないように設計されている。すなわち、通過速度が減衰することで、燃焼室２において不完全燃焼が発生しないようにしている。

こうして、伝熱体７の羽根部７ａに蓄えられた熱量は、さらに、羽根部７ａに外接する煙道４の外周及び外周に複数列設された放熱フィン６に伝えられて、煙道４の外周の熱媒水Ｗと熱交換されることとなる。

ここで、図２を用いて、温水ボイラ１０の缶体１における熱媒水Ｗの流れについてさらに詳述する。

図示するように、本実施形態においては、燃焼室２及び煙道４の外周に、放熱フィン６が所定間隔（例えば、２０ｍｍ間隔）で放射状に複数列設されている。そして、缶体１における熱媒水Ｗは、前述したように、循環ポンプＰの作動により、循環パイプ５から吸い上げられて供給口９から再度缶体１に補充されるので、缶体１の上方から下方に循環することになる。

このとき、燃焼室２の外周を下方に循環しようとする熱媒水Ｗは、燃焼室２の周面に密接された複数の放熱フィン６に衝突して遮られ、放熱フィン６の間に一定量の熱媒水Ｗが淀み熱水の層が作られる。そして、この熱水の層に妨げられ、水温の低い熱媒水Ｗが直接燃焼室２に触れにくくなり、水温の低い熱媒水Ｗと熱水の層とは、徐々に熱交換しながら入れ替わる。これにより、燃焼室２の外周の熱媒水Ｗの急激な温度変化を押さえることができ、燃焼室２の素材として用いられた耐熱性金属（例えば、ステンレス３０４）の極端な膨張収縮による破損を防ぐことができる。

さらに、燃焼室２の外周の熱媒水Ｗの急激な温度低下を防ぐことで、燃焼室２の耐熱性金属の素材として、例えば、ステンレス３０４を用いた場合は、このステンレス３０４の特性である良保温性を活用することができ、熱伝達率も向上するため、燃焼室２の外周の熱媒水Ｗを効率良く加熱することが可能となる。

また、煙道４の外周に設けられている複数の放熱フィン６においても、上述した燃焼室２の外周の放熱フィン６と同様な効果が生じるため、煙道４の素材として、例えば、ステンレス３０４を用いた場合は、上述したステンレス３０４の特性を生かして、煙道４の外周の熱媒水Ｗを効率よく加熱することが可能となる。

また、図３に示すように、本実施形態においては、前述したように、側端壁２２の上部位置にはメンテナンス用の点検口２３を設けられ、この点検口２３にビス２４ａ、２４ａで取り付けられている点検カバー２４を外すことにより、伝熱体７を外部に取り出すことを可能としている。

これにより、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行なえるようにして、排気ガスの通過により煙道４及び伝熱体７に付着した液体燃料の燃焼により生じる煤等を除去することにより、煙道４を自然排気される排気ガスの通過を一定の速度に保つことができ、燃焼室２内での噴霧燃料の不完全燃焼を防止することが可能となる。なお、本実施形態においては、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃を容易に行えるように、点検口２３を設けたが、この点検口２３は、燃焼室２の内部に付着した煤等を除去するための清掃口として用いることもできる。

また、本実施形態における伝熱体７には、図示するようにその中心軸の両端に引き出し部７ｂ、７ｂが設けられ、この引き出し部７ｂ、７ｂを引っ張ることにより煙道４からの抜き出しを容易としている。

さらに、本実施形態においては、側端壁２１の点検口２３に対向する位置にも第２点検口２５が設けられている。そして、点検口２３と同様に、この第２点検口２５にビス２６ａ、２６ａで取り付けられている第２点検カバー２６を外すことにより、第２点検口２５側からも、伝熱体７を外部に取り出すことを可能として、温水ボイラ１０の設置状況に応じて、煙道４及び伝熱体７のメンテナンスや清掃が容易に行なえるようにしている。

ここで、図４、図５及び図６を用いて、本発明の特徴である煙道４に伝熱体７を設置した場合と、伝熱体７を設置しなかった場合との、熱媒水Ｗが所定温度（例えば、２５度）に加熱されるまでに要した、経過時間、燃料消費量、排気ガスの排気温度の変化を比較して説明する。図４は、煙道４に伝熱体７を設置した場合と設置しなかった場合との温水ボイラ１０の構成を示す簡略図である。図５は、煙道４に伝熱体７を設置しなかった場合の熱媒水Ｗが所定温度（例えば、２５度）に加熱されるまでに要した、経過時間、燃料消費量、排気ガスの排気温度の変化を示す表である。図６は、煙道４に伝熱体７を設置した場合の熱媒水Ｗが所定温度（例えば、２５度）に加熱されるまでに要した、経過時間、燃料消費量、排気ガスの排気温度の変化を示す表である。

図４（ａ）は、煙道４に伝熱体７を設置していない場合の温水ボイラ１０の構成を示す簡略図であり、図４（ｂ）は、煙道４に伝熱体７を設置した場合の温水ボイラ１０の構成を示す簡略図である。なお、伝熱体７の設置又は非設置以外の他の温水ボイラ１０の構成は全く同一としている。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）における簡略図では、上述してきた本実施形態における温水ボイラ１０の主構成以外は省略して記載している。

さらに、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す温水ボイラ１０の稼動条件も同一条件としている。具体的に説明すると、燃料としては重油を用い、バーナ装置３の出力も同一にして、温水ボイラ１０を稼動させた場合の燃焼室２の内部温度はおよそ800℃に保たれるようにしている。そして、加温される熱媒水Ｗとして、例えば、同量の水道水が温水ボイラ１０の缶体１に補充されている。

そして、缶体１に補充された熱媒水Ｗの温度は温度センサ１７で計測し、最終的に温水ボイラ１０の外部に排気される排気ガスの排気温度は煙突１２に付設された排気温度センサ１８で計測している。

図５に示す表１は、煙道４に伝熱体７を設置していない場合の測定データ推移表であり、図６に示す表２は、煙道４に伝熱体７を設置した場合の測定データの推移表である。以下、温水ボイラ１０を稼動させてからの経過時間（分）、燃料消費量（リットル）、排気ガスの排気温度（℃）及び熱媒水Ｗの温度（℃）の４項目の測定データに基づいて、煙道４に伝熱体７を設置することによる効果を説明する。

まず、煙道４に伝熱体７を設置していない場合の推移表である表１では、温水ボイラ１０を稼動させてから、熱媒水Ｗが所定温度（25℃）上昇するまで、言い換えると、温水ボイラ１０の稼動開始時の熱媒水Ｗの温度（つまり、28℃）から、加熱されて所定温度（つまり、28℃＋25℃＝53℃）になるまでは、温水ボイラ１０の稼動開始からの経過時間は65分、燃料消費量は24リットル、排気ガスの排気温度は403℃という測定データか記録されている。

一方、煙道４に伝熱体７を設置した場合の推移表である表２では、温水ボイラ１０を稼動させてから、熱媒水Ｗが所定温度（25℃）上昇するまで、言い換えると、温水ボイラ１０の稼動開始時の熱媒水Ｗの温度（つまり、34℃）から、加熱されて所定温度（つまり、34℃＋25℃＝59℃）になるまでは、温水ボイラ１０の稼動開始からの経過時間は57分、燃料消費量は20リットル、排気ガスの排気温度は305℃というデータが記録されている。

この表１及び表２の測定データ、つまり、煙道４に伝熱体７を設置していない場合と設置した場合との各項目の測定データを比較すると、煙道４に伝熱体７を設置した場合の方が、「熱媒水Ｗが所定温度までに要する経過時間が8分（65分―57分＝8分）の短縮、燃料消費量が４リットル（24リットル−20リットル＝4リットル）の減少、排気ガスの排気温度が約100℃低下」という結果が得られた。

すなわち、図５（表１）と図６（表２）との測定データからも明らかなように、本実施形態における特徴である煙道４に伝熱体７を設置することで、所定（例えば、水道水）の熱媒水Ｗの温度を25℃上昇するように加熱するのに要した経過時間は8分の短縮でき、燃料消費量は４リットルの節約、そして、排気ガスの排気温度は平均して約100℃低下することになる。

つまり、煙道４にスパイラル状に形成した伝熱体７を設置することで、煙道４を通過する排気ガスの熱量が、効率よく伝熱体７に伝導して煙道４の周囲の熱媒水Ｗの加熱に利用されて、温水ボイラ１０の稼動時間の短縮や燃料消費量を節約することが可能となるのである。

さらに、煙突１２から最終的に温水ボイラ１０の外部に排出される排気ガスの排気温度も、煙道４に設置された伝熱体７にその熱量を伝導することで約100℃も低下する。これにより、昨今地球環境の温暖化が問題視される中で、温暖化対策にも繋がることになり、地球環境にも配慮した温水ボイラ１０を提供することができる。

上述してきた構成からなる本実施形態における温水ボイラ１０が稼動すると、灯油、重油、軽油等の液体燃料を霧化して空気と混合し、圧力を掛けてバーナ装置３の燃料噴射ノズル３１から噴射する。噴射すると同時に、点火装置によって燃焼し、火炎を形成する。ここで、燃焼室２には吸気孔１４が形成されているので、燃焼空気の噴流に周囲の気体が吸引される作用により外気が流入する。そして、噴霧燃料は吸気流によって下から吹き上げるように燃焼室内に広がり、未燃焼のまま落下することが防止され完全燃焼される。

燃焼室２における液体燃料の燃焼に伴って燃焼室２外周の熱媒水Ｗが加熱される。燃焼室２の外周には多数の放熱フィン６が設置されているので、効率的に熱交換が行われる。そして、加熱された熱媒水Ｗは循環ポンプＰにより缶体１の底壁１３に設けられた循環パイプ５から取水されて缶体１の上部に設けられた供給口９から再度缶体１に補充されるため、加熱された熱媒水Ｗは流下して缶体１の底壁１３に集約される。

つまり、温水ボイラ１０が稼働した最初の時点では缶体１下方に温水が集約され、循環ポンプＰの動作により、缶体１の上方から下方に循環しながら、徐々に缶体１全体の熱媒水Ｗが温められることになる。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定の温度になったことが検知されると、缶体１の底壁１３に形成された送湯パイプ８からは、集約された熱媒水Ｗが優先的に各所へ送湯される。

缶体１ではフロートスイッチ１６が水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達され、水量制御部により、缶体１の上部に設けられた供給口９から新たな熱媒水Ｗの補充を行う。そして、缶体１に設けられた温度センサ１７により熱媒水Ｗが所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナ装置３の稼働を停止させる。このようにして、缶体１から送湯された分の熱媒水Ｗは補充が行われ、さらに、缶体１内の熱媒水Ｗの量は一定の範囲内で確保されるとともに、缶体１の熱媒水Ｗの温度はバーナ装置３の入切により自動的に制御される。

つまり、送湯パイプ８から規定温度の熱媒水Ｗを送湯すると、フロートスイッチ１６が水位の低下を検知して、送湯した量に相当する量の熱媒水Ｗが缶体１に補充され、缶体１の熱媒水Ｗの量は一定に保たれる。仮に送湯パイプ８から１時間に５００リットル送湯されると、缶体１の上部に設けられた供給口９から同量の５００リットルが補充される。

すなわち、本実施形態における温水ボイラ１０では、缶体１に熱媒水Ｗが補充されると、缶体１内の熱媒水Ｗの温度は規定温度より大幅に下がるため、バーナ装置３の燃焼を再開させて規定温度まで加熱している。そして、バーナ燃焼の輻射熱を最大限に得るために、燃焼室２の外周に放熱フィン６を複数設置して熱媒水Ｗを加熱するとともに、燃焼室２の上部に設置した煙道４の外周にも燃焼室２と同様の放熱フィン６を複数設置して、煙道４を自然排気される排気ガスの熱量も熱媒水Ｗの加熱に利用している。

さらに、本実施形態においては、煙道４にスパイラル状に形成した伝熱体７を設置することで、煙道４を通過する排気ガスの熱量が、効率よく伝熱体７に伝導して煙道４の周囲の熱媒水Ｗの加熱に利用されるようにしている。

そして、温水ボイラ１０の一番下部に燃焼室２を設置し、バーナ装置３も燃焼室２下部に設置するとともに、燃焼室２の下方、缶体１の底壁１３に送湯パイプ８を取り付けている。

この構造によって、缶体１の上部に設けられた供給口９より、新たな熱媒水Ｗを補充しても、送湯パイプ８周辺の熱媒水Ｗの温度低下を防ぎ、また、缶体１に補充されている熱媒水Ｗの加熱時間も短縮できるようにしている。

なお、本実施形態においては、熱媒体として水（熱媒水Ｗ）を加熱する温水ボイラ１０を用いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、熱媒体として空気を加熱する温風送風機等に適用することも可能である。

また、本実施形態における燃焼室２及び煙道４に設置される複数の放熱フィン６は、その設置間隔、形状、個数及び熱媒体に接触する面積（つまり、長さ）等は、加熱装置の出力、さらに設置される燃焼室２及び煙道４のサイズに応じて適宜変更可能である。

以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。

本発明の一実施形態の温水ボイラの側面の概略断面図である。 本発明の一実施形態の温水ボイラの正面の概略断面図である。 本発明の一実施形態の温水ボイラから伝熱体７を取り出す構成を示す概略断面図である。 本発明の一実施形態の温水ボイラの稼動条件の違いを説明するための概略断面図である。 本発明の一実施形態の温水ボイラによる各種測定データを説明する測定データ表である。 本発明の一実施形態の温水ボイラによる各種測定データを説明する測定データ表である。

符号の説明

１ 缶体
２ 燃焼室
３ バーナ装置
４ 煙道
５ 循環パイプ
６ 放熱フィン
７ 伝熱体
８ 送湯パイプ
９ 供給口
１０ 温水ボイラ
１２ 煙突
３１ 燃料噴射ノズル
１４ 吸気孔
１７ 温度センサ
２３ 点検口
３１ 燃料噴射ノズル

Claims (4)

1. 熱媒体を加熱するバーナ装置を設けた燃焼室を形成するとともに、この燃焼室に一端を連通連結する一方、他端を当該缶体外部に伸延させた煙道を前記熱媒体と接するように配設した加熱装置において、
   前記煙道内にスパイラル状の伝熱体を配設したことを特徴とする加熱装置。
2. 前記燃焼室及び煙道の外周面に複数の放熱フィンを設けたことを特徴とする請求項１記載の加熱装置。
3. 前記伝熱体を、前記煙道に対して着脱自在に取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記燃焼室に点検口を設け、この点検口から前記伝熱体を出し入れ自在としたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱装置。

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