JP2017067316A

JP2017067316A - 熱回収方法、及び熱回収装置

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Publication number: JP2017067316A
Application number: JP2015189997A
Authority: JP
Inventors: 良輔福田; Ryosuke Fukuda
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Current assignee: Individual
Priority date: 2015-09-28
Filing date: 2015-09-28
Publication date: 2017-04-06

Abstract

【課題】小容量なボイラであっても、簡単な構成でボイラ効率を高められる熱回収装置及び熱回収方法を提供する。【解決手段】熱回収装置１Ａは、給液管６から導入された液体熱媒体（水Ｌ）が充填される液体槽２Ａと、ボイラＢからの排気ガスＧを液体槽２Ａ内の液体熱媒体中に導入する導入管３Ａと、液体熱媒体中を通過した排気ガスＧを液体槽２Ａ外に排出する排気管４と、導入管３Ａから液体熱媒体を経て排気管４から液体槽２Ａ外に排気ガスＧが排出されるように、排気ガスＧの圧力を調整する圧力調整部５（ブロア５０，５２）と、排気ガスＧとの接触によって加熱された液体熱媒体を液体槽２Ａ外に排出する排液管７とを備える。排気ガスＧと液体熱媒体とを直接接触させるため、排気ガスＧが有する熱を液体熱媒体に効率よく伝達できる。【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラで発生した排気ガスから熱エネルギー（以下、単に熱と呼ぶことがある）を回収する熱回収装置及び熱回収方法に関する。特に、小容量なボイラであっても、簡単な構成でボイラ効率を高められる熱回収方法及び熱回収装置に関する。

熱交換装置の一つにボイラがある。ボイラは、燃料を燃焼させて得た熱をボイラ水（代表的には水）に伝えて、水を高温高圧の水蒸気や温水に状態変化させる。発生させた水蒸気や温水は、種々の用途に利用される。例えば、水蒸気はタービン発電、温水は暖房などに利用される。

ボイラは、煙管型、水管型と呼ばれるものが代表的である。煙管型ボイラは、水缶内に複数の鋼管といった金属管が配置され、各管に燃焼ガスが導入されて管周囲の水を加熱する。水管型ボイラは、燃焼室内に複数の水管が配置され、燃焼室内の燃焼ガスによって水管内の水を加熱する。いずれの形式も、水と燃焼ガスとは管材によって分離され、燃焼ガスから水への伝熱は、金属管や水管といった金属部材を介して行われる。つまり、密度の低いガスの顕熱を、金属部材を介して水に伝達する構成である。

一方、昨今、重視されてきた再生可能エネルギーの一つに、バイオマス発電がある。バイオマス発電は、燃料によって分類されており、例えば、林地残材などの木材を燃料とするボイラを用いた木質バイオマス発電がある。木質バイオマス発電には、木材を直接燃焼する蒸気タービン方式と、木質バイオマスからガスを発生させ、この木質バイオマスを起源とするガスを燃焼させるガスタービン方式（例えば、特許文献１）とがある。

特開２００４−０１１５７８号公報

ボイラには、ボイラ効率が高いことが望まれる。
ボイラ効率とは、ボイラに供給された燃料が完全燃焼することによって発生すべき熱量に対する水蒸気や温水を発生するために実際に用いられた熱量との比率である。ボイラ効率は、一般に、ボイラの容量が大きいほど高い傾向にある。例えば５ＭＷ程度以上といったＭＷ級の発電には、従来、発生蒸気量でいうと最高使用圧力が数ＭＰａ以上で、数１０ｔｏｎ／ｈ以上といった大容量のボイラを使用する。

上述の蒸気タービン方式の木質バイオマス発電に対して、水分量（含水率）が一定値以下の乾燥チップと、既知の蒸気タービン（軸流タービン）とを用いて効率よく発電するためには、発電容量が２ＭＷ〜５ＭＷ、又はそれ以上が望まれる。この発電容量に対応した蒸気タービンは非常に大きく、非常に大型のボイラが必要になる。この要求に対応した非常に大型の木質バイオマスボイラを併設したり、燃料となる木材を大量に確保して供給したりすることは容易ではなく、実現が難しい。そのため、木質バイオマス発電では、発電以外の効果、例えば温排水の活用や加工木材の端材処理といった効果を期待して、既知の蒸気タービン方式を用いる。小容量、例えば、０．５ＭＷ級以下の発電に対しては、近年、蒸気タービン方式よりもガスタービン方式を利用する傾向にある。但し、ガスタービン方式では、構造が複雑である、特別な操作条件が付加される、装置が高価である、などの様々な制限が未だ有り、開発要素が残る。

一方、近年検討されている「中山間地域での木質バイオマス発電」では、小容量のボイラを多数分散させて配置することが計画されている。ここでの使用が検討されるボイラの容量は、発電電力でいうと、１ＭＷ未満、特に５００ｋＷ程度以下、主として３００ｋＷ程度以下であり、発生蒸気量でいうと、最高使用圧力が１ＭＰａ以下で、３ｔｏｎ／ｈ〜１０ｔｏｎ／ｈ程度である。このような小容量のボイラは、上述の非常に大容量のボイラに比較してボイラ効率が低く、ボイラ効率の向上が望まれる。

ボイラ効率を高める方法の一つとして、例えば、液体熱媒体である水と燃焼温度との温度差を大きくすることが挙げられる。例えば、天然ガスを燃料とするガスボイラを用いたり、木質バイオマスボイラであれば乾燥チップを用いたりすれば、燃焼温度を高め易い。
しかし、上述の場合、地産資源の木質バイオマス材の代わりに化石燃料である天然ガスの入手が必要であったり、木材の乾燥設備などといった専用の設備や、専門知識を有する技術者などが必要な上に、これらの処理に時間がかかったりする。伐採直後の生木は、一般に水分が多く、含水率が３０質量％〜５０質量％程度である。天然乾燥された木材（以下、天然乾燥材と呼ぶ）では、含水率が３０質量％程度のものが多い。このような含水率が高い木材を燃焼させると、木材中の水分を気化するために水１ｇあたりに約２２６０Ｊ（５４０ｃａｌ）の熱量が利用される。その結果、燃焼温度を十分に高められない。燃焼温度を高めるために、伐採材を人工的に強制乾燥して、含水率を３０質量％未満、好ましくは１０質量％以下程度とする必要がある。以下、伐採材のうち、含水率が３０質量％〜５０質量％程度であるものを生木、天然乾燥によって含水率が３０％程度であるものを天然乾燥材と呼ぶ。

ボイラ効率を高める別の方法として、従来、エコノマイザーが知られている。エコノマイザーは、燃料を燃焼して生じた排気ガスをボイラ外に排出する煙道内に鋼管といった金属管を設置して、この管内に主として水を供給して予熱する給水加熱器である。
排気ガスの発生量が多い大容量のボイラでは、エコノマイザーの利用によって、ボイラ効率を高められる。しかし、上述のような小容量のボイラにエコノマイザーを付加しても、必ずしも効率が良いとはいえない。エコノマイザーによる水への伝熱も上記金属管を介して行われるからである。詳しくは、気体（排気ガス）⇒固体（鋼管など）⇒液体（水）という伝熱経路は、密度が相対的に非常に低い気体から密度が相対的に非常に高い固体に熱を伝えることになるため、固体に熱が伝わり難い。

以上のことから、上述のような小容量のボイラを用いて、１ＭＷ未満程度の発電などの仕事を行う場合に簡単な構成でありながら、ボイラ効率を向上できることが望まれる。
特に、伐採材などの木材を入手し易いものの、専用の設備の設置や専門技術者の配置などが難しい中山間地域、山林近くの小さな町村などで木質バイオマス発電を行う場合に、ボイラの燃料に、伐採直後の生木を実質的にそのまま（例えば含水率が４０質量％〜５０質量％程度の木材）、又は天然乾燥材（例えば含水率が３０質量％程度、好ましくは２０質量％程度の木材）、又はこれらを薪や一般的なチップにする程度の加工を行ったものなどを利用した場合でも、ボイラ効率を向上できることが望まれる。

近年、スクリュータービンなどと呼ばれる高効率で小容量の蒸気タービンが開発されてきている（例えば、特開２００９−２２８５６９号公報）。このような高効率で小容量の蒸気タービンに適した、高効率で小容量のボイラの実用化が期待される。

そこで、本発明の目的の一つは、小容量なボイラであっても、簡単な構成でボイラ効率を高められる熱回収方法、及び熱回収装置を提供することにある。

（１）本発明の熱回収方法は、ボイラからの排気ガスを液体熱媒体中に導入して通過させて、前記液体熱媒体を前記排気ガスによって直接加熱する。

上述の本発明の熱回収方法の実施には、例えば、以下の熱回収装置を利用できる。
（３）本発明の熱回収装置は、給液管から導入された液体熱媒体が充填される液体槽と、ボイラからの排気ガスを前記液体槽内の液体熱媒体中に導入する導入管と、前記液体熱媒体中を通過した前記排気ガスを前記液体槽外に排出する排気管と、前記導入管から前記液体熱媒体を経て前記排気管から前記液体槽外に前記排気ガスが排出されるように、前記排気ガスの圧力を調整する圧力調整部と、前記排気ガスとの接触によって加熱された前記液体熱媒体を前記液体槽外に排出する排液管とを備える。

上記の熱回収方法及び上記の熱回収装置は、排気ガスを通過させる液体熱媒体を煙道に備えるという簡単な構成でありながら、小容量のボイラであっても、ボイラ効率を高められる。大容量のボイラでは排気ガス量が多く、排気不良の防止の観点から、排気を促す煙道には排気ガスを気体の状態で存在させる必要がある。しかし、小容量のボイラでは排気ガス量が比較的少ないため、排気ガスを液体熱媒体に直接、かつ余す事無く導入しても排気不良による燃焼不良が実質的に生じず、ボイラの機能を十分に発揮できるからである。

実施形態１の熱回収装置の概略構成図である。実施形態２の熱回収装置の概略構成図である。実施形態３の熱回収装置の概略構成図である。実施形態４の熱回収装置の概略構成図である。実施形態５の熱回収装置に備える液体槽及びその近傍を示す概略構成図である。（Ａ）は、実施形態６の熱回収装置に備える液体槽及びその近傍を示す概略斜視図、（Ｂ）は概略上面図である。実施形態７の熱回収装置に備える液体槽及びその近傍を示す概略構成図である。実施形態８の熱回収装置に備える液体槽、導入管、排気管及びその近傍を示す概略構成図である。

上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置は、以下の知見に基づくものである。
ボイラで燃料を燃焼して生じる排気ガスの温度は比較的高い。例えば、２００℃〜５００℃程度である。このような高温の排気ガスは、十分に高い熱エネルギーを有するとはいえ、単に大気中に放出すればボイラ効率が低下する。燃料を木材とした場合のボイラ効率は、木材の材質やボイラの種類などにもよるものの、一般に５０％〜７５％程度であり、ボイラの発生熱量の２５％〜５０％程度を活用せずに大気中に放出していることになる。従って、ボイラからの排気ガスが有する熱を活用すれば、ボイラ効率を向上できる。

しかし、上述のような小容量のボイラでは、排気ガスの発生量も比較的少ないことから、排気ガスの排出に用いる金属管も比較的細い。そのため、排気ガスの熱の回収にあたり、排気ガスといった気体から金属管といった固体への熱伝達を行うと、金属管の表面積が小さい上に金属管を介した間接的な熱伝達であることから、熱伝達効率が悪く、熱回収量を高め難い。一方、排気ガスといった気体から水といった液体への熱伝達は、両者間に介在物が無く、かつ両者の混合によって両者が万遍なく接触できる上に、気体が液体中から排出されるまでの間、両者の接触を繰り返すため（接触し続けるため）、上述の固体への熱伝達に比較して熱伝達効率が良い。

そこで、上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置は、ボイラから生じる排気ガスが有する熱の回収を行うものであって、排気ガスを液体熱媒体に通過させて、排気ガスと液体熱媒体とを直接接触させる構成とする。（３）熱回収装置では、液体槽内に導入された排気ガスを除いて、液体槽内に気相を存在させず液体熱媒体を充填させて液相のみとすると共に、圧力調整部によって排気ガスの圧力が調整されることで、排気ガスは導入管から排気管に移動する途中で液体熱媒体と必ず接触する。特に、小容量のボイラでは、排気ガス量が比較的少なく、煙道中に液体槽を備えても、ボイラ本来の機能の低下を抑制でき、ボイラの機能を良好に発揮できる。

かつ、上記の構成は、気体（排気ガス）⇒液体（液体熱媒体）という伝熱経路とし、排気ガスと液体熱媒体との間に熱伝達部材とする金属部材といった固体を介在させず、排気ガスと液体熱媒体とを直接接触させて、排気ガスが有する熱を液体熱媒体に直接伝える。液体は、金属などの固体とは異なり流動性を有するために気体との接触面積を上記固体と比較して格段に大きくできる。その結果、液体熱媒体と、主として気泡となる排気ガスとの混合により排気ガスの熱を液体熱媒体に効率よく伝えられる。理想的には排気ガスが有する熱をほぼ１００％回収可能である。

上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置は、排気ガスを液体熱媒体に通過させるという非常に簡単な構成でありながら、上述の回収した熱量分だけ、ボイラの発生熱量に対して、実際に仕事に用いられた熱量を増大したことになり、ボイラ効率を向上できる。例えば、ボイラとして、発生蒸気量でいうと、最高使用圧力が１ＭＰａ以下で、３ｔｏｎ／ｈ〜１０ｔｏｎ／ｈ程度の小容量のものを利用したり、生木や天然乾燥材といった含水率が高い木材を直接燃焼する燃料に利用したりした場合などでも、（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置を利用することで、ボイラ効率を高められる。木質バイオマス発電などを行う場合には、システム全体として発電効率（＝発電電力エネルギー／燃料燃焼エネルギー）の向上を期待できる。

ボイラ効率の向上は、燃料の削減を期待できる上に、経済性の向上にも繋がる。特に、木質バイオマスボイラの燃焼燃料に生木や天然乾燥材を含むことは、人工的な強制乾燥といった燃料の前処理の軽減、好ましくは燃料の前処理を実質的に無くすことに繋がる。

上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置は、上述のように小容量のボイラの利用と、燃料となる木材の削減、生木や天然乾燥材を含む木材の使用や燃料とする木材の前処理の軽減や省略とを可能にする。このことから、燃料となる木材を十分に調達し難い地域や、乾燥専用の設備を構築し難い地域、専門知識を有する技術者が不足し易い地域、例えば、中山間地域、山林近くの小さな町村などであっても、原理的に取り扱い易く、非常に容易に用いることができる。かつ、コンパクトな（１）熱回収方法や（３）熱回収装置を利用することで、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などの実施を可能にすると期待される。

上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置は、木質バイオマス発電において、小容量のボイラを高効率で使用可能にする、更には直接燃焼させる燃料に生木や天然乾燥材を含む木材の使用を可能にする上に、燃料の木材使用量を低減できる点で社会的意義が高い。

なお、上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置におけるボイラの燃料には、上述の木材の他、石油や石炭などの化石燃料、産業廃棄物なども利用できる。化石燃料を用いると、燃焼温度を高め易くボイラ効率を高め易い。但し、この場合、排気ガスと液体熱媒体とを接触させると、液体熱媒体が汚染される恐れがある。化石燃料では酸性液体が生じるために熱回収装置の構成部材や煙突などを腐食させる可能性があったり、石炭や産業廃棄物などでは異物が混入する恐れがあったりする。また、化石燃料は、中山間地域や山林などでは、搬送が必要な上に、環境保全の観点からは使用を制限することが好ましいと考えられる。従って、上述の（１）熱回収方法の実施、及び（３）熱回収装置の使用にあたり、ボイラは木質バイオマスボイラが好ましく、その燃料には倒木、伐採材、間伐材などの林地残材といった木材、つまり加工端材及び使用済み廃棄木材を除く木材であって、伐採したままの未加工の木材、いわば純木材を含むバイオマスが好ましい。

以下、上述の（１）熱回収方法及び（３）熱回収装置について、より具体的な形態を列記して説明する。

（２）上述の熱回収方法の一例として、上記液体熱媒体が水であり、上記ボイラの燃料に生木及び天然乾燥材の少なくとも一方を含む木材を用い、上記木材の燃焼で生じた水蒸気を上記液体熱媒体に混合させて、上記液体熱媒体を上記水蒸気によって直接加熱する形態が挙げられる。

上記形態は、高温の排気ガスの熱エネルギーに加えて、水蒸気が有する高温の顕熱エネルギーと、水蒸気が液体（水）に戻るときの大きな潜熱エネルギーとを利用して、液体槽内の液体熱媒体をより効率よく加熱でき、ボイラ効率をより向上し易い。詳しくは、上記形態は、液体熱媒体が水であれば水蒸気と容易に混合できるため、両者の温度差に基づく熱エネルギーに加えて、水蒸気が液化する際に水蒸気が有する大きな潜熱を液体熱媒体である水に効率よく伝えられる。また、上記形態は、水蒸気の発生によって排気ガスの温度が低い場合でも、排気ガスの顕熱と水蒸気の顕熱及び潜熱との双方によって液体熱媒体を加熱するため、液体熱媒体を良好に加熱できる。上記形態は、水蒸気の発生源をボイラの燃料に用いる生木や天然乾燥材とし、この水蒸気を、液体熱媒体を加熱する加熱源とみなすため、水蒸気の発生に熱量を用いて燃焼温度を高め難いことから燃焼燃料にすることが困難とされていた生木や天然乾燥材を積極的に利用できる。

また、液体熱媒体が水であれば、１．液体熱媒体の温度管理が容易である、２．任意の地域において入手し易い、３．自然環境に対して悪影響を実質的に与えない、などの点から利用し易い。液体熱媒体とする水は、水道水の他、川や池などの地表水や地下水などの原水（天然水）が挙げられる。中山間地域、山林などでは原水が豊富に存在することが多く、容易に入手できる。必要に応じて、水に腐食防止剤などを添加することができる。腐食防止剤などの添加剤は公知のものを利用できる。

上述の燃焼燃料に生木や天然乾燥材を含むことができる点、液体熱媒体を水とする点で、上記形態は、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電、特に中山間地域における小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などの実施に好適に利用できる。

（４）上述の熱回収装置の一例として、上記導入管内に上記液体熱媒体と同じ液体を噴霧する噴霧器を備え、上記噴霧器は、上記排気ガスとの接触によって加熱されて気化し、上記液体槽内の液体熱媒体との接触によって冷却されて液化する液滴を噴霧する形態が挙げられる。

上記形態は、液体熱媒体と同じ液体の液滴であって、以下の特定の大きさ及び量の液滴を噴霧する噴霧器を備える。この液滴は、液体槽に到達するまでの間に高温の排気ガスとの接触によって加熱されて気化温度を超え、大きな潜熱を吸収して気化し、排気ガスとの接触によって更に高温の気体になり得るものであり、かつ液体槽内に貯留される気化温度未満の低温の液体熱媒体との接触によって十分に冷却されて液化し得る程度のものである。上述の両者の接触によって、液体槽内の液体熱媒体に潜熱が伝達される。例えば、液体熱媒体及び液滴が水であれば、気化してできた水蒸気は、約２２６０Ｊ（５４０ｃａｌ）／１ｇの潜熱を液体熱媒体（水）に与える。この熱伝達は、同じ物質であって状態が異なる気体と液体との間で行われるため、熱伝達効率がよく、上記形態は、ボイラ効率をより高め易い。上記潜熱を利用することで、結果として、液体槽内の液体熱媒体は排気ガスの熱をより効率的に吸収できる。そのため、仮に液体熱媒体の量を少なくしても、排気ガスからの熱回収量を十分に確保できる。従って、上記形態は、例えば液体槽をより小型にできる。

（５）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽は、その内面における対向箇所に互いに噛み合うように立設される複数の板状の仕切り部、又は螺旋状の仕切り部を備える形態が挙げられる。

上記複数の板状の仕切り部や螺旋状の仕切り部は、上記排気ガスにおける上記液体熱媒体中の移動距離を増大する接触促進部として機能する。上記形態は、このような接触促進部を有することで、排気ガスと液体熱媒体とが十分に接触できるため、排気ガスの熱を液体熱媒体により多く伝達できて、ボイラ効率をより高め易い。

複数の板状の仕切り部を備える形態では、液体槽の内面のうち、対向配置される箇所、例えば底面部及び天面部や、一対の側面部などに板材を噛合うように立設することで容易に設けられて、構成が簡単である。上述の噴霧器を備える場合には、排気ガスに加えて、液滴が気化したガスと液体熱媒体とを十分に接触できる。後述の熱交換部を備える場合には、各板材の配置位置を調整することで、仕切り部と熱交換部とが干渉せずに液体槽内に双方を備えられる。

螺旋状の仕切り部を備える形態では、液体槽内に導入された排気ガスは、螺旋状の仕切りに部に沿って螺旋を描きながら排気管側に移動できる。そのため、排気ガスや上述の噴霧器を備える場合には気化したガスと、液体熱媒体とがより接触し易く、ボイラ効率をより一層高め易い。

（６）上述の熱回収装置の一例として、上記（５）で説明した接触促進部として、上記液体槽が上記複数の板状の仕切り部を備える場合に、各板状の仕切り部が上記液体槽の上方に向かって傾斜している形態が挙げられる。

上記形態は、上記複数の板状の仕切り部を備えるため、上述のように排気ガスと液体熱媒体とが十分に接触でき、排気ガスから液体熱媒体への伝熱量を十分に確保して、ボイラ効率をより高め易い。特に、上記形態は、各仕切り部が液体槽の上方に向いて傾斜しているため、排気ガスの気泡を、それ自身の浮力を利用して仕切り部に沿って上昇させ易い。従って、上記形態は、液体槽内における排気ガスの滞留を防止し易い上に、圧力調整部による圧力調整をより行い易い。

（７）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽は、その底面部側かつ上記ボイラに近い側に設けられた上記導入管の開口部と、その天面部側かつ上記ボイラから離れる側に設けられた上記排気管の開口部とを備える形態が挙げられる。
「液体槽の底面部側に設けられた導入管の開口部」とは、液体槽の底面部自体に開口するように設けられた場合、底面部に連続する側面部であって底面部の近傍に開口するように設けられた場合、導入管が液体槽内に挿入されて底面部に向かって開口するように設けられた場合などが挙げられる。
「液体槽の天面部側に設けられた排気管の開口部」とは、液体槽の天面部自体に開口するように設けられた場合、天面部に連続する側面部であって天面部の近傍に開口するように設けられた場合などが挙げられる。

上記形態は、上記（５），（６）で説明した接触促進部を備えていない場合でも、液体槽における排気ガスの導入側（導入管の開口部）と排気ガスの排出側（排気管の開口部）とが十分に離れているため、液体槽内に導入された排気ガスが液体熱媒体と十分に接触でき、排気ガスから液体熱媒体への伝熱量を十分に確保して、ボイラ効率を高め易い。上記接触促進部を備える場合には、排気ガスと液体熱媒体との接触距離がより長くなるため、上記伝熱量を増大できて、ボイラ効率を更に高め易い。

（８）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽は、その底面部よりもその側面部が長い縦長の縦置き槽である形態が挙げられる。

液体槽が縦長の容器であれば、液体槽内の貯留量を十分に確保できて上記気泡と液体熱媒体との接触距離を増大できる上に、液体槽の設置面積を小さくでき、小型な装置とすることができる。この液体槽を縦置きすると、液体熱媒体中に導入されて小さな気泡となって存在する排気ガスに作用する浮力を、排気ガスが液体槽内を底面部側（導入側）から天面部側（排気側）に移動すること（上昇すること）に利用できる。従って、上記形態は、排気ガスと液体熱媒体との接触を十分に行えて熱回収を良好に行えながら、排気ガスを液体槽から排出し易いため、液体槽内における排気ガスの滞留を防止できる上に、圧力調整部よる圧力調整を行い易い。上記（５）で説明した接触促進部を備えたり、上記（７）で説明したように排気ガスの導入側と排気側とを十分に離隔したりする場合には、排気ガスと液体熱媒体との接触距離をより増大できる上に、排気ガスの滞留もより防止し易い。上記（６）で説明した液体槽の上方に傾斜した複数の板状の仕切り部を備える場合には、上記接触距離の更なる増大、かつ液体槽の内面と仕切り部間に囲まれる空間における排気ガスの滞留防止を期待できる。

（９）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽は、その底面部側かつ上記ボイラに近い側に設けられた上記導入管の開口部と、その天面部側かつ上記ボイラから離れる側に設けられた上記排気管の開口部とを備え、上記底面部は、水平方向に対して、上記底面部における上記排気管の開口部に近い側の領域が上記導入管に近い側の領域よりも上方に位置するように傾斜して支持される形態が挙げられる。

上記形態は、上記（７）で説明したように、排気ガスの導入側と排気ガスの排出側とが十分に離れていることで、排気ガスから液体熱媒体への伝熱量が多く、ボイラ効率を高め易い。かつ、上記形態は、液体槽における排気ガスの導入側よりも排気ガスの排出側が高くなるように、液体槽の底面部が斜め上向きに配置される。このような上記形態は、排気ガスの気泡を、それ自身の浮力を利用して、天面部側に設けられた排気管の開口部に向かって上昇させ易く、液体槽内における排気ガスの滞留を防止できる上に、圧力調整部による圧力調整をより行い易い。

上記（９）の形態において、液体槽が上記（８）で説明した縦長の縦置き槽である場合には、排気ガスの気泡を更に上昇させ易い。上記（５）で説明した接触促進部を備えたり、上記（７）で説明したように排気ガスの導入側と排気側とを十分に離隔したりする場合には、排気ガスと液体熱媒体との接触距離を更に増大できる上に、排気ガスの滞留を更に防止し易い。上記（６）で説明した液体槽の上方に向かって傾斜した複数の板状の仕切り部を備える場合には、排気ガスの気泡を、それ自身の浮力を利用して仕切り部に沿って上昇させ易く、液体槽の内面と仕切り部間に囲まれる空間に排気ガスが滞留することを防止できる。また、これらの場合では、圧力調整部による圧力調整を更に行い易い。

（１０）上述の熱回収装置の一例として、上記圧力調整部は上記排気管に設けられるブロアを備え、上記導入管における上記液体槽よりも上流側と、上記排気管における上記ブロアよりも上流側及び下流側の少なくとも一方とを連結し、上記排気ガスを上記ブロアの上流及び下流の少なくとも一方に導入する分岐管を備える形態が挙げられる。

ブロアの上流側に分岐管を備える場合には、以下の理由によりブロアの腐食を防止できる。液体槽の下流に配置されるブロアは、排気ガスと共に液体槽からの液滴などを吸い込む恐れがある。この液滴などとの接触によってブロアが腐食する恐れがある。これに対し、この形態は、上記の分岐管からブロアの上流に高温の排気ガスを導入でき、この高温の排気ガスによって上記液滴などを高温ガスにできて、上記腐食を防止できる。上記（４）で説明した噴霧器を導入管に備える場合には、排気ガスと共に、噴霧された液体熱媒体に起因する低温ガスを上記ブロアが吸い込む可能性がある。導入管における噴霧器よりも上流側に上述の分岐管を備えることで、高温の排気ガスを液体槽の下流側のブロアに確実に供給できる。
ブロアの下流側に分岐管を備える場合には、排気ガスが水蒸気を含んでいても、水蒸気が冷却されて液化し、煙突から白煙が排出されることを防止できる。

（１１）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽は上記排気ガスの一つの気泡を複数に分割する気泡分割部材を備える形態が挙げられる。

上記形態は、液体槽内に配置された気泡分割部材によって排気ガスを一つの大きな塊ではなく複数の微細な気泡とすることができる。排気ガスの通過領域で気泡を分割可能である上記形態は、排気ガスが一つの大きな気泡となって液体熱媒体に接触することを防止できるため、排気ガスと液体熱媒体とがより接触し易く、ボイラ効率をより高められる。気泡分割部材の具体例及び液体槽への配置例などは後述する。

（１２）上述の熱回収装置の一例として、上記液体槽に配置されて、上記加熱された液体熱媒体によって加熱される別の液体熱媒体が流通される熱交換部を備える形態が挙げられる。

上記形態は、液体槽内の液体熱媒体を別の液体熱媒体の加熱に利用するため、別の液体熱媒体を別の仕事に利用できる。従って、上記形態は、これらの液体熱媒体による仕事の用途の自由度を高められる。また、例えば、液体槽内の液体熱媒体を別の液体熱媒体の加熱にのみ利用して、実質的に液体槽内の貯留量を変化させなければ、液体槽内の液体熱媒体の温度を一定に保持し易くなるため、別の液体熱媒体を所定の温度にし易くなる。従って、上記形態は、所定の温度に加熱した別の液体熱媒体を安定して仕事に利用できると期待される。

（１３）上述の熱回収装置において上記（１２）で説明した熱交換部の配置例として、上記熱交換部は、上記液体槽における上記排気管側に配置されて、上記別の液体熱媒体が導入される導入部と、上記液体槽における前記導入管側に配置されて、加熱された上記別の液体熱媒体を排出する排出部とを備える形態が挙げられる。

液体槽における排気ガスの導入管側には、液体槽内の液体熱媒体との温度差が比較的大きい高温の排気ガスが導入されるため、両者間で熱交換が十分に行われて、比較的高温の液体熱媒体が存在し易い。液体槽における排気ガスの排気管側には、熱交換によって温度が低下した排気ガスが存在し易く、この低温の排気ガスと液体熱媒体との温度差が小さいことで相対的に熱交換量が少なく、比較的低温の液体熱媒体が存在し易い。液体槽内の液体熱媒体には、このような温度分布が生じる場合がある。上記形態では、熱交換部が液体槽において相対的に低温である排気管側から、相対的に高温である導入管側に亘って配置される。この熱交換部内を通過する別の液体熱媒体の温度が液体槽における排気管側の液体熱媒体の温度よりも低温であれば、この別の液体熱媒体は、液体槽内の低温側から高温側に移動する際に液体槽内の液体熱媒体から熱を受け取って徐々に高温になりながら排出部から排出される。従って、上記形態は、別の液体熱媒体を良好に加熱でき、この別の液体熱媒体によって所望の仕事を行える。

（１４）上述の熱回収装置において上記（１３）で説明した上記熱交換部を流通する別の液体熱媒体の具体例として、上記ボイラに用いるボイラ水を上記別の液体熱媒体とし、上記導入部は上記ボイラ水が仕事を行う第一仕事部に接続されて、仕事を行った上記ボイラ水が導入され、上記排出部は上記ボイラに接続されて、加熱された上記別の液体熱媒体を前記ボイラに供給する形態が挙げられる。

上記形態は、熱交換部にボイラ水を流通させて、熱交換部で予熱してボイラに供給する構成であり、ボイラからの排気ガスの熱をボイラが仕事の対象とする第一仕事部に利用しており、ボイラ効率を一層高められる。また、上記形態は、予熱を行うことで、ボイラが蒸気などの生成に必要な燃料を削減できる。更に、上記形態では、ボイラ水を循環使用できる。この場合、給水設備からボイラにボイラ水を随時供給する場合に比較して、ボイラ水の節約が可能であると共に、ボイラ水の供給に伴う異物等の混入を防止し易い。上記予熱温度は、ボイラ水の気化温度未満とすることが挙げられる。この場合、液体槽内の液体熱媒体の最高温度部分、例えば熱交換部の排出部近傍において、ボイラ水が液体状態となるように、液体槽内の液体熱媒体の温度を調整し、ボイラ水を液体状態で熱交換部から排出する。熱交換部のボイラ水及び液体槽内の液体熱媒体の双方が水であれば、予熱温度及び液体槽内の水温はいずれも、気化温度未満（１００℃未満）とするとよい。予熱温度をボイラ水の気化温度未満とすることで、液体槽内の液体熱媒体の温度が高くなり過ぎないように、貯留量を少なくする、即ち液体槽を小型にしたり、燃料を削減したりすることができる。液体槽の小型化によって、圧力調整部として能力が小さい小型のものなどを利用できる。燃料が少なくてもよいことから、上記形態は、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などに好適に利用できる。

（１５）上述の熱回収装置の一例として、上記給液管と上記排液管とが上記加熱された液体熱媒体が仕事を行う第二仕事部を介して接続されており、上記液体熱媒体が循環使用される形態が挙げられる。

上記形態は、液体槽内の液体熱媒体を循環使用可能な仕事に利用できる。また、上記形態は、液体熱媒体を循環使用するため、仕事後の液体熱媒体の排熱をも利用できる上に、液体熱媒体を随時供給する場合に比較して、液体熱媒体の節約が可能であると共に、液体熱媒体に異物等が混入し難い。液体槽内の液体熱媒体の貯留量を一定に保持できる場合には、液体熱媒体の温度管理を行い易い。

（１６）上述の熱回収装置の一例として、上記液体熱媒体が水であり、上記ボイラは燃料に生木及び天然乾燥材の少なくとも一方を含む木材が用いられる木質バイオマスボイラである形態が挙げられる。

上記形態は、上述のように生木や天然乾燥材の燃焼によって生じる水蒸気を液体槽内の液体熱媒体である水への加熱源に利用でき、ボイラ効率の低下をより防止し易く、ボイラ効率に優れる上に、生木や天然乾燥材を燃料に活用できる点で上述のように社会的意義が高い。また、上述のように液体熱媒体が水であり、木材に含まれる液体も水であるため利用し易いことから、上記形態は、上述のように中山間地域における小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などの実施に好適に利用できる。

以下、本発明の熱回収方法の実施に使用する本発明の熱回収装置のより具体的な形態を図に基づいて説明する。各図において、同一符号は同一名称物を示す。
図１〜図８はいずれも分かり易いように概念的に示し、各構成要素の大きさ、大小関係などは実際と異なる場合がある。
また、以下の実施形態では、ボイラＢに用いられる液体熱媒体（ボイラ水）を水として説明する。

［実施形態１］
図１を参照して、実施形態１の熱回収装置１Ａを説明する。
（全体構成）
熱回収装置１Ａは、ボイラＢからの排気ガスＧが有する熱を回収する装置である。
ボイラＢ（内部構成は図示せず）は、燃料を燃焼して生じた熱によって水を加熱して水蒸気Ｓや温水を生成し、この水蒸気Ｓや温水を第一仕事部１００で仕事に利用する。燃焼によって生じた排気ガスＧは、煙道（図示せず）に導入し、煙道の終端である煙突（図示せず）から排出する。
図１〜図４では、第一仕事部１００として発電機を例示する。発電機は、例えば、スクリュータービンと呼ばれる雄雌一対のスクリューローターを主体とする容積型膨張機を備えるもの（例えば、特開２００９−２２８５６９号公報参照）が挙げられる。このような発電機であれば、小容量で小型なボイラＢを用いて、例えば５００ｋＷ以下といった小容量の発電を行う場合でも高効率な発電を行える。このようなボイラＢに対して熱回収装置１Ａを用いることで、ボイラ効率を高められる。温水を利用する第一仕事部１００には、例えば、暖房設備や給湯設備などが挙げられる。ボイラＢは、公知のものを利用できる。

熱回収装置１Ａは、ボイラＢの煙道に設けられて、ボイラＢからの排気ガスＧの熱を回収し、熱が奪われて低温となった排気ガスＧを煙突から排出する。ボイラＢと、煙突との間は、後述の液体槽２Ａを設置可能な程度に十分に離隔されている。

詳しくは、熱回収装置１Ａは、ボイラＢからの排気ガスＧを液体熱媒体（ここでは水Ｌ）中に導入して通過させて、液体熱媒体を排気ガスＧによって直接加熱するものであり、液体熱媒体が充填される液体槽２Ａと、液体熱媒体（水Ｌ）中を通過するように排気ガスＧの圧力を調整する圧力調整部５とを備える点を特徴の一つとする。より具体的には、熱回収装置１Ａは、液体槽２Ａと、ボイラＢからの排気ガスＧを液体槽２Ａ内の液体熱媒体中に導入する導入管３Ａと、液体槽２Ａに接続されて、液体熱媒体中を通過した排気ガスＧを液体槽２Ａ外に排出する排気管４と、ボイラＢ及び排気管４の少なくとも一方に設けられて排気ガスＧの圧力を調整する圧力調整部５（ここでは導入側のブロア５０，排出側のブロア５２）と、液体槽２Ａに液体熱媒体を導入する給液管６と、排気ガスＧとの接触によって加熱された液体熱媒体（ここでは温水）を仕事に利用するために液体槽２Ａ外に排出する排液管７とを備える。
以下、熱回収装置１Ａの各構成要素をより詳細に説明する。
また、本例、及び後述する実施形態２〜８などでは、液体槽２Ａに充填される液体熱媒体を水Ｌとして説明する。

（液体槽）
液体槽２Ａは、給液管６から導入された液体熱媒体である水Ｌが貯留される容器であり、任意の形状、任意の設置形態のものが利用できる。図１では、対向配置される底面部２０と天面部２２と、対向配置される側面部２４，２６とを備える直方体状の容器を例示するが、有底円筒状などとすることができる。直方体状の容器は安定性に優れ、設置し易い。有底円筒状の容器は、排気ガスＧが容器全体を均一的に流動し易く、角部などに溜まるといった不具合を防止し易い。

また、図１では、液体槽２Ａが、側面部２４，２６よりも底面部２０及び天面部２２が長い横長の容器であって、横長に設置する横置き槽である場合を例示する。横置き槽は、その高さがある程度低い容器にできるため、水頭Ｈに基づく水の圧力（水頭圧力）を小さくできて排気ガスＧを液体槽２Ａ外に排出し易い。そのため、圧力調整部５による排気ガスＧの圧力調整を行い易い。また、横置き槽は、その容量（＝液体熱媒体の貯留量）を大きく確保できて、排気ガスＧからの熱回収量を多くできる。
その他、液体槽２Ａは、底面部２０よりも側面部２４，２６が長い縦長の容器であって、縦長に設置する縦置き槽とすることもできる（後述する実施形態５参照）。又は、液体槽２Ａは、排気ガスＧの導入側が低く、排気側が高くなるように底面部２０及び天面部２２に傾斜を設けることができる（後述する実施形態６，７参照）。これらの形態は、液体槽２Ａ中で排気ガスＧをそれ自身に作用する浮力によって排気管４に導き易い。

液体槽２Ａ内には、液体槽２Ａ内に導入された排気ガスＧを除いて気相を介することなく液体熱媒体（水Ｌ）が充填されて、実質的に液相のみとする。気相は排気ガスＧに対する流通抵抗が液体熱媒体よりも小さいため、仮に液体槽２Ａ内の天面部２２側に連続した気相が存在すると、液体槽２Ａ内に導入した排気ガスＧは上記の気相部分を通過して排気管４に直行し易い。従って、液体槽２Ａ内の気相の存在は排気ガスＧの排出に効果的である反面、排気ガスＧから水Ｌへの伝熱量が極めて少ない又は、排気ガスＧからの熱回収が実質的に行われず、ボイラ効率を十分に向上できない。そのため、排気ガスＧの導入前の液体槽２Ａ内には、気相を有さず液体熱媒体（水Ｌ）のみが充填されていることが重要である。

液体槽２Ａ内に上述のように気相を設けないため、液体槽２Ａの容積は、実質的に水Ｌの貯留量といえる。水Ｌの貯留量が所望の量となるように、ボイラＢの容量、燃料の材質（発生熱量）などに応じて液体槽２Ａの容積を選択するとよい。
特に、液体槽２Ａに貯留される水Ｌが排気ガスＧによって加熱されて温度が高くなっても、水Ｌ（温水）が液体状態を維持でき、気化しない温度（ここでは１００℃未満）となるように、液体槽２Ａの容積を選択することが好ましい。液体槽２Ａの容積の調整に代えて、又は調整に合わせて、燃料の削減によっても、水Ｌの気化を防止することができる。例えば、液体槽２Ａが小さくて水Ｌの貯留量が少ない場合、水Ｌが十分に加熱されて温度が上昇し易いことから、燃料を削減すると、液体槽２Ａの小型化と、燃料の削減とが行える。又は、後述するブロア５０，５２として、能力が小さい小型のものを利用できる。液体槽２Ａの容積、ボイラＢの燃料の使用量、ブロア５０，５２の能力などは、ボイラＢの能力や、水Ｌにおける排気ガスＧからの熱回収能力などを考慮して設計することができる。

（導入管）
導入管３Ａは、一端がボイラＢ本体に接続され、他端が液体槽２Ａ内に挿入されて、ボイラＢで発生した排気ガスＧを液体槽２Ａ内の液体熱媒体である水Ｌに導入する部材である。この例の導入管３Ａは、ボイラＢから上方に延びる上向きの縦管と、この縦管に直交方向（図１では右方向）に延びる外側横管と、この外側横管に直交すると共に上向きの縦管に並列され、液体槽２Ａの天面部２２（図１ではボイラＢに近い左側の領域）を貫通し、液体槽２Ａ内に収納され、底面部２０に向かって下方に延びる下向きの内側縦管とを備える。下向きの内側縦管の端部が底面部２０近傍に配置される。導入管３Ａは、排気ガスＧを上向きの縦管に沿って上方に導き、外側横管を経た後、下向きの縦管に沿って下方に導く形状である。更に、この例の導入管３Ａは、下向きの内側縦管の端部にＬ字状のエルボ管を介して接続されて、液体槽２Ａ内に配置されるガイド管３０を備える。

ガイド管３０は、液体槽２Ａの底面部２０に近い側（図１では下方）においてボイラＢに近い側（以下、ボイラＢ側と呼ぶことがある。図１では左側）から、ボイラＢから離れる側（ここでは煙突側、図１では右側）に配置される。このガイド管３０は、水平方向に沿って配置される横管であり、その外周面に排気ガスＧを排出する複数の貫通孔が設けられている。ボイラＢの非運転時（停止時）、ガイド管３０内は、貫通孔から浸入した水Ｌが充填され、導入管３Ａの内側縦管内に水Ｌの液面が存在する。ボイラＢの運転時、圧力調整部５によって排気ガスＧの圧力が調整されることで、ガイド管３０における貫通孔の形成箇所のうち、導入管３Ａに最も近い箇所までは排気ガスＧが十分に充填される。

ガイド管３０に案内された排気ガスＧは、各貫通孔から気泡となって排出される。この気泡は水Ｌよりも軽いため、各気泡に作用する浮力と圧力調整部５による圧力調整とによって、天面部２２側（上方）に向かい、最終的に排気管４から液体槽２Ａ外に排出される。排気ガスＧの気泡は、排気管４から排出されるまでの間に水Ｌ中を通過することで水Ｌと接触し、水Ｌに熱を伝達する。

ガイド管３０の形状は適宜選択できる。図１の例では、直線的な形状としているが、波型などの曲線的な形状としてもよい。直線的なガイド管３０は単純な形状で形成し易い上に、排気ガスＧがガイド管３０内を通過し易い。波型やクランク形状などの凹凸形状のガイド管３０であれば、液体槽２Ａ内におけるガイド管３０の存在空間が大きくなり、排気ガスＧの気泡が液体槽２Ａ内を均一的に存在し易くなり、液体槽２Ａ内の水Ｌの温度を全体的に高め易いと考えられる。

ガイド管３０の貫通孔の個数、大きさは、排気ガスＧの圧力調整の作業性、装置の設置空間の大きさ、ボイラ効率などを考慮して選択するとよい。
ガイド管３０の貫通孔が小さ過ぎたり、個数が少な過ぎたりすると排気ガスＧが排出され難くなり、排気ガスＧの流動抵抗が高くなる。そのため、排気ガスＧの導入圧力（押込圧力）をより大きくする、つまり導入側のブロア５０の圧力を大きくする、又は排気ガスＧの排出圧力（引込圧力）をより小さくする、つまり排出側のブロア５２の圧力を小さくする必要がある。水頭Ｈ（ここではガイド管３０における液体槽２Ａの底面部２０に近い面と、排気管４内の水Ｌの液面までの距離）をより大きくしてもよいが、この場合、圧力調整部５の大型化を含めて装置の大型化を招く。
一方、貫通孔が大き過ぎると、大きな気泡ができて、水Ｌと排気ガスＧとの接触面積が低下する。貫通孔が多過ぎると、排気ガスＧがガイド管３０におけるボイラＢから離れる側の端部にまで到達できず、液体槽２Ａ内の水ＬをボイラＢ側から煙突側に亘って万遍なく加熱することが難しい。ひいてはボイラ効率の向上効果が小さくなる。

ここで、液体槽２Ａ内の水Ｌは、排気ガスＧとの温度差が大きいほど熱交換を行い易いため、熱交換状態（熱吸収状態）によっては、液体槽２Ａ内に温度分布が生じ得る。ガイド管３０を用いると、高温の排気ガスＧに接触する水Ｌが比較的多くなり易い。そのため、液体槽２Ａ内の水Ｌの温度差が小さく、均一的な温度にし易い。導入する排気ガスＧの温度や液体槽２Ａ内の水Ｌの貯留量、排気ガスＧと水Ｌとの接触距離などによっては、液体槽２Ａ内の水Ｌにおける排気ガスＧの排出部分及びその近傍が高温になり得るものの、液体槽２Ａ内の全体でみれば温度差が小さく、均一的な温度にし易い。

ガイド管３０を省略することもできる。この場合、導入管３Ａの内側縦管の一端の開口部全体を排気ガスＧの排出口とすることが挙げられる（図２〜図８参照）。この場合、液体槽２Ａ内に貯留される液体熱媒体(水Ｌ)の対流によって、より均一的な温度になるまでの間に、液体槽２Ａ内の液体熱媒体（水Ｌ）における導入管３Ａの一端の開口部に近い領域（例えばボイラＢ側かつ底面部２０側）が高温、この開口部から離れる領域（例えば排気管４側かつ天面部２２側）が低温といった温度差が大きい温度分布を生じ得る。このような温度差が大きい温度分布を有する液体熱媒体を利用する用途などに応じて、ガイド管の有無、形状を選択するとよい。

（排気管）
排気管４は、一端が液体槽２Ａに接続され、他端が煙突（図示せず）などの煙道に接続され、液体槽２Ａ内の液体熱媒体である水Ｌを経た排気ガスＧを他端から排出する部材である。この例の排気管４の一端は、液体槽２Ａの天面部２２におけるボイラＢから離れる側（煙突側）を貫通し、天面部２２に開口する。そのため、この例の液体槽２Ａは、天面部２２におけるボイラＢに近い側に設けられた導入管３Ａの貫通部と、天面部２２におけるボイラＢから離れる側に設けられた排気管４の開口部とを備える。排気管４内には、液体槽２Ａの水Ｌが浸入して、排気管４における液体槽２Ａの天面部２２よりも上方に突設される部分に水Ｌの液面が存在する。

（圧力調整部）
排気ガスＧが、導入管３Ａから液体槽２Ａ内の液体熱媒体（水Ｌ）を経て、液体槽２Ａ内で滞留などせずに支障なく排気管４から液体槽２Ａ外に排出され、最終的に煙突から大気中に流れるためには、排気ガスＧが水Ｌによって押し戻される圧力、具体的には水頭Ｈに基づく水の圧力（水頭圧力）よりも大きな圧力を有する必要がある。この排気ガスＧの圧力調整のために、熱回収装置１Ａは圧力調整部５として、ブロア又はファンを備える。
１．ボイラＢにブロア（又はファン）５０を取り付けて燃焼ガスを加圧すること、２．排気管４にブロア（又はファン）５２を取り付けて排気ガスを吸い込み、水Ｌに対して負圧にすること、３．これらの双方を行うこと、から選択される一つを、常時、又は運転状態に応じて行うとよい。図１では、ボイラＢにブロア５０が取り付けられ、排気管４にブロア５２が取り付けられた状態を例示する。
圧力調整部５によって、排気ガスＧの導入側の圧力と排気側の圧力との差が水頭Ｈに基づく水頭圧力を超える大きさとなるようにブロア５０，５２の出力などを調整するとよい。具体的な大きさは、（Ｈ／１０）ＭＰａ程度以上、定量的には０．０５ＭＰａ程度以上が挙げられる。
排気管４に液面計１１０を備え、液体槽２Ａにおける水頭圧力Ｈの基準となる面（位置）に水圧計１１２を備えると、水頭Ｈを正確に把握して、圧力調整を行い易い。
排気ガスＧが、液体槽２Ａ内の水Ｌを通過して排気管４を経て煙突から排出されるように圧力調整部５を調整することで、上述のようにボイラＢの運転時にはガイド管３０内に排気ガスＧが充填される。ガイド管３０の貫通孔から排気ガスＧが気泡となって液体槽２Ａ内に排出されて水Ｌと混合される。

（給液管及び排液管）
液体槽２Ａには、液体熱媒体である水Ｌを液体槽２Ａに導入する給液管６と、排気ガスＧによって所定の温度に加熱された水Ｌ（温水）を排出する排液管７とが接続される。
給液管６及び排液管７の接続位置は適宜選択できる。例えば、図１に示すように、液体槽２Ａの底面部２０側であって、導入管３Ａの取付側（この例ではボイラＢ側）に給液管６を接続し、排気管４の取付側（この例では煙突側）に排液管７を接続することが挙げられる。この場合、液体槽２Ａ内における排気ガスＧの流れ方向（導入管３Ａ側から排気管４側に向かう方向）と、液体槽２Ａ内における水Ｌの流れ方向（給液管６側から排液管７側に向かう方向）とが同じになり、水Ｌの流れが排気ガスＧの流れを乱し難い。また、液体槽２Ａ内における導入管３Ａの近傍に高温の排気ガスＧを導入し、かつこの導入管３Ａの近傍に低温の水Ｌを導入すると、高温の排気ガスＧと低温の水Ｌとの間で温度差が大きく、熱交換を良好に行える。この熱交換によって排気ガスＧの温度が低下し、液体槽２Ａ内を移動する水Ｌの温度はある一定の温度に上昇する。
上述のように水Ｌの流れ方向と排気ガスＧの流れ方向とを等しくすることで、ブロア５０，５２の能力が比較的小さい場合などであっても、液体槽２Ａ内における排気ガスＧの流れが上述の液体槽２Ａ内における水Ｌの流れに妨げられず、排気ガスＧを良好に排出できる。
なお、圧力調整部５による圧力調整で排気ガスＧを液体槽２Ａから十分に排出できれば、排気ガスＧの流れ方向と水Ｌの流れ方向とを異ならせる（例えば逆方向とする）こともできる。

排液管７にはバルブ７０が設けられており、加熱された水Ｌ（温水）を所望の仕事に利用する場合には、バルブ７０が開かれて、排液管７は加熱された水Ｌ（温水）を排出する。仕事に利用しない場合にはバルブ７０が閉じられる。
加熱された水Ｌ（温水）を仕事に利用すると、液体槽２Ａ内の水Ｌが減り、所定の水頭Ｈを維持できなくなる。給液管６は、仕事に使用した分や蒸発による減少分などの水Ｌを液体槽２Ａに追加、供給する。給液管６には、ポンプ６０が設けられており、液体槽２Ａに供給する水Ｌは、ポンプ６０によって圧送される。給液作業は、液面計１１０，水圧計１１２によって液体槽２Ａ内の貯留量、水圧を確認しながら行うとよい。この水Ｌには、水道水の他、原水を利用できる。

（その他の構成）
その他、排気ガスＧに有害物質や異物などの不純物が含まれている場合がある。この不純物は、排気ガスＧが液体槽２Ａ内の水Ｌに接触することで排気ガスＧから除去され、水Ｌに含まれて水Ｌよりも重いものは、その自重によって液体槽２Ａの底面部２０に沈殿する。この沈殿物を除去し易いように、異物排出部１３０（図２，図３参照）を設けることができる。図２，図３では、底面部２０に設けられ、中央部が下方に向かって先細ったすり鉢状の部材を異物排出部１３０として例示する。異物排出部１３０にはバルブ１３２を設けておくと、所望の時期に沈殿物などの異物の除去を行える。底面部２０は、図３に示すように網目状やすのこ状などとすると、水Ｌと沈殿物などの異物とを分離し易い。

異物排出部１３０の設置に代えて、例えば、排気管４などにバグフィルター（図示せず）を設けることができる。排気ガスＧは液体槽２Ａ内の水Ｌを通過することで冷却されて温度が下がるため、排気ガスＧによってバグフィルターが熱損傷し難い。そのため、別途、水冷塔などを設ける必要もない。異物排出部１３０やバグフィルターは、その他の実施形態においても備えることができる。

なお、導入管３Ａ、排気管４、給液管６、排液管７といった各種の配管の構成材料には、液体熱媒体である水Ｌに対する耐食性及び耐熱性に優れるもの、更に導入管３Ａでは高温（例えば２００℃〜５００℃程度）の排気ガスＧに対する耐熱性を有するものが利用できる。代表的な構成材料として、鋼などの金属が挙げられる。その他の構成材料として、耐熱性に優れる樹脂などが挙げられる。熱回収装置１Ａの構成要素のうち、高温部の構成要素であって液体槽２Ａ及び上記各種の配管以外の構成材料として煉瓦などの耐熱材、低温部の構成要素の構成材料として樹脂などが挙げられる。

（ボイラ）
ボイラＢは、煙管型、水管型、その他公知の種々の形式のものが利用できる。特に、燃料に木材を利用し、木材を直接燃焼する木質バイオマスボイラであれば、木材を入手し易い中山間地域、山林などでも、実施形態１の熱回収装置１Ａを構築し易く好ましい。ボイラＢを、発生蒸気の最高使用圧力が１ＭＰａ以下で、発生蒸気量が３ｔｏｎ／ｈ〜１０ｔｏｎ／ｈ程度のボイラや、発電電力が１ＭＷ未満、特に５００ｋＷ程度以下、更に３００ｋＷ程度以下の発電用ボイラといった小容量の木質バイオマスボイラとすれば、燃料使用量が多大である大容量のボイラを利用し難い地域、例えば中山間地域、山林近くの小さな町村であっても、実施形態１の熱回収装置１Ａを構築し易く好ましい。

燃料とする木材は、倒木、伐採材、間伐材などの林地残材が挙げられる。いわゆる純木であると、燃焼によって有害物質などが生じなくて好ましい。特に、人工的に強制乾燥を行っておらず含水率が高いもの、具体的には含水率が１０質量％超、２０質量％超、更には３０質量％以上５０質量％以下程度である生木及び天然乾燥材の少なくとも一方を含む木材を燃料に用いると、燃料に必要な加工・処理を低減できる。例えば、生木などの木材を適当な大きさに切断して薪とする程度の加工でもよい。更に切断してチップとすると、天然乾燥でも含水率を低減して燃焼し易くなり、ボイラ効率の向上に寄与する。生木や天然乾燥材の薪、チップ、乾燥チップなどを混合して用いてもよい。混合割合を調整することで、燃焼温度などを調整できる。

含水率が高い木材である生木や天然乾燥材を用いた効果を説明する。
木質バイオマスボイラは、上述のように木材中の水分の気化に熱量が使用されることを低減するために、通常、含水率が３０質量％未満の木材のみを燃料に用いる。熱回収装置１Ａを利用すれば、木材中の水分が蒸発してできた水蒸気を液体槽２Ａ内の水Ｌへの伝熱材に利用して熱回収を行える。そのため、含水率が３０質量％未満となるように人工的に乾燥させた木材しか燃料に利用できなかった木質バイオマスボイラに対して、熱回収装置１Ａを用いれば、含水率が３０質量％以上である木材を、例えば燃料使用量の３０質量％以上、更には４０質量％以上、更には半分以上含むことができる。含水率が高い木材を多く利用できることで燃料の確保が容易になる点は、化石燃料の確保などが難しいとされる中山間地域における小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電に対して大きな利点と考えられる。

（効果）
実施形態１の熱回収装置１Ａは、ボイラＢからの排気ガスＧが通過する煙道に液体熱媒体である水Ｌが充填された液体槽２Ａを備え、排気ガスＧと水Ｌとを直接接触させ、両者を混合できる。この接触・混合によって、排気ガスＧが有する熱を水Ｌに伝達して、例えば２００℃〜５００℃程度といった高温の排気ガスＧが有する熱を回収する。排気ガスＧといった気体と水Ｌといった液体との接触による熱伝達は、比重及び密度が小さい気体と、金属などの固体との面接触による熱伝達に比較して、熱伝達効率がよい。また、水Ｌといった液体は、金属といった固体よりも流動性に優れるために、排気ガスＧと水Ｌとが接触して混合され易い。ひいては、熱回収装置１Ａは、排気ガスＧの熱を水Ｌに効率よく伝達でき、理想的には排気ガスの熱をほぼ１００％回収可能である。従って、熱回収装置１Ａは、煙道に液体槽２Ａ（水槽）を備えるという非常に簡単な構成でありながら、排気ガスの熱を大気中に廃棄せず水Ｌに回収させて、この熱を活用できるため、ボイラ効率を向上できる。特に、熱回収装置１Ａは、排気ガスＧを大気中に放出するという機構の観点から、排気ガスＧが比較的少ない上述の小容量のボイラに組み合わせることで排気ガスＧが有する熱の利用率を高められて、ボイラ効率の向上に寄与することができる。

また、ボイラＢを木質バイオマスボイラとし、燃料に生木や天然乾燥材といった含水率が高い木材を人工的な乾燥等せずに直接燃焼する場合、木材中の水分が気化して水蒸気（ガス）が生じる。この水蒸気も、ガイド管３０によって液体槽２Ａ内に運ばれて、排気ガスＧと共に水Ｌに接触し得る。上記水蒸気は顕熱と大きな潜熱とを有するため、水Ｌに混合させることで、排気ガスＧの顕熱と、上記水蒸気の顕熱及び潜熱とによって水Ｌを直接加熱できる。特に、水蒸気と水Ｌとは状態が異なるだけで同種の物質であって混合し易いことから、水蒸気が有する顕熱及び潜熱を水Ｌに効率よく伝達できる。実施形態１の熱回収装置１Ａは、燃料に生木や天然乾燥材を用いて直接燃焼する場合でも上記燃焼に用いた熱量を、水Ｌによって回収できるため、ボイラ効率を向上できる。生木や天然乾燥材を燃料に利用できれば、人工的な強制乾燥などの前処理を省略できる又は強制乾燥の時間を短縮できるなど、強制乾燥の前処理を軽減できる。

ボイラ効率の向上によって、燃料とする木材を削減できる。特に、燃料に生木を利用すれば、燃料とする木材の加工・処理の作業負担の軽減を期待できる。そのため、木質バイオマスボイラと熱回収装置１Ａとを組み合わせ、更に燃焼燃料に生木や天然乾燥材を含む木材を利用することで、例えば、中山間地域、山林近くの小さな町村などであっても、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などを実施できると期待される。

更に、本例の熱回収装置１Ａは、液体槽２Ａに、貫通孔を有するガイド管３０を配置するという非常に簡単な構成でありながら、液体槽２Ａ内の水Ｌに排気ガスＧを十分に接触させられて、排気ガスＧの熱を水Ｌに良好に伝達できる。液体槽２Ａにおける排気ガスＧの導入側（ここでは底面部２０側）と排気ガスＧの排出側（ここでは天面部２２側）とが十分に離れていることからも、排気ガスＧと水Ｌとが十分に接触できる。

本例の熱回収装置１Ａ及び後述する実施形態２〜８などでは、液体熱媒体として水Ｌを用いるため、液体槽２Ａ内の水温管理を行い易い、液体熱媒体の入手が容易である、自然環境に対して優しい点から好ましい。

［実施形態２］
図２を参照して、実施形態２の熱回収装置１Ｂを説明する。
実施形態２の熱回収装置１Ｂの基本的構成は、実施形態１の熱回収装置１Ａと同様であり、液体槽２Ｂと、導入管３Ｂと、排気管４と、圧力調整部５（ブロア５０，５２）と、給液管６及び排液管７とを備え、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体である水ＬをボイラＢからの排気ガスＧによって直接加熱する。実施形態２の熱回収装置１Ｂは、導入管３Ｂ内に噴霧器３２０を備える点、ガイド管３０を備えておらず、液体槽２Ｂに接触促進部８を備える点が、実施形態１との主要な相違点である。以下、上記相違点を中心に説明し、実施形態１と重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。後述するように、噴霧器３２０は、接触促進部８の有無に関係なく備えることができる。

（導入管）
実施形態２の熱回収装置１Ｂに備える導入管３Ｂは、その中間部に噴霧器３２０が設けられた噴霧室３２を備える。噴霧器３２０は、液体槽２Ｂに貯留される液体熱媒体（水Ｌ）と同じ液体（この例では水）が導入されて、噴霧室３２内に噴霧する。
噴霧室３２に噴霧された液滴（この例では水滴）が所定の大きさ及び所定の量であれば、導入管３Ｂに導入される高温の排気ガスＧに接触することで気化温度を超えて気化し、蒸気（この例では水蒸気Ｓ_４）を生成できる。液滴が気化する際に周囲の排気ガスＧの熱を奪い、この熱を有する水蒸気Ｓ_４は、更に排気ガスＧからの熱を得て高温になりながら、排気ガスＧと共に導入管３Ｂを経て液体槽２Ｂに到達し、水Ｌに接触すると冷却されて、気化温度未満（ここでは沸点未満）の低温である水Ｌで冷却され、気化温度以下になると液化する。このとき、水蒸気Ｓ_４の顕熱と共に大きな潜熱が水蒸気Ｓ_４の周囲の水Ｌに伝達される。水蒸気Ｓ_４は、水Ｌと同じ物質であるため水Ｌと混合し易く、この熱伝達を良好に行える。

噴霧器３２０は、排気ガスＧとの接触によって加熱されて気化し、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体（水Ｌ）との接触によって冷却されて液化するように、液滴の大きさ及び噴霧量を調整して、液滴（この例では水）を噴霧する。このような噴霧器３２０には、所定の大きさの液滴、所定の量の噴霧が可能な適宜なものを利用できる。運転開始時、又は終了時、運転条件の変更時などに、噴霧器３２０で噴出された液滴がそのまま、噴霧室３２内に残留することが考えられる。そこで、例えば、図２に示すように導入管３Ｂのうち、噴霧室３２の底面を形成する部分（外側横管）を、ボイラＢ側（図２では左側）から液体槽２Ｂ側（同右側）に向かって下方に下がるように傾斜させることが挙げられる。こうすることで、滴下した液体がボイラＢ側に流出せず、液体槽２Ｂに確実に流れる。
後述する図８に示すように、噴霧室３２の底面部分を上述のように傾斜させず、水平方向に沿って配置することもできる。この場合、構成が簡単である。

噴霧器３２０が噴霧する液体熱媒体は、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体と同じ物質であることから、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体の一部を噴霧器３２０に供給する構成、即ち噴霧器３２０と液体槽２Ｂとの間で液体熱媒体を循環供給する構成とすることもできる。この場合、液体槽２Ｂの水Ｌの貯留量を一定に保持し易い。本例のように液体槽２Ｂ内の水Ｌの貯留量を別途制御する場合には、上述の循環供給とはせずに噴霧用の液体熱媒体を別途供給できる。

（液体槽）
実施形態２の熱回収装置１Ｂに備える液体槽２Ｂは、その内面において対向配置される底面部２０及び天面部２２と、両部２０，２２の間に設けられる複数の板状の仕切り部とを備える直方体状の密閉容器である。天面部２２におけるボイラＢ側に導入管３Ｂの一部（内側縦管）が挿通固定され、煙突側に排気管４の一端部が接続されて開口し、実施形態１と同様に、排気ガスＧを除いて気相を介することなく水Ｌが充填される。この例の液体槽２Ｂは、その底面部２０自体に開口すると共にボイラＢに近い側に設けられた導入管３Ｂの開口部と、その天面部２２自体に開口すると共にボイラＢから離れる側に設けられた排気管４の開口部とを備える。

（接触促進部）
接触促進部８は、液体槽２Ｂに備えられて、排気ガスＧにおける液体熱媒体（水Ｌ）中の移動距離を増大するためのものである。この例の接触促進部８は、液体槽２Ｂの底面部２０と天面部２２とに互いに噛み合うように立設される複数の板状の仕切り部８０，８２で構成される。この例の各仕切り部８０，８２は鉄製の板材で構成される。
底面部２０には、下側の仕切り部８０を構成する板材が、ボイラＢ側から煙突側に向かって所定の間隔をあけて立設される。立設された各板材は、天面部２２に接しない大きさである。その他、板材を天面部２２から吊り下げて、底板面２０から立設された状態とすることができる。
天面部２２には、上側の仕切り部８２を構成する板材が、ボイラＢ側から煙突側に向かって所定の間隔をあけて、かつ、下側の仕切り部８０，８０間に介在するように立設される。立設された各板材は、底面部２０に接しない大きさである。また、この例では、仕切り部８２の端部は、導入管３Ｂの一端よりも上方に位置し、排気ガスＧは、より底面部２０側に導入される。
仕切り部８０，８２が設けられた液体槽２Ｂの内部空間は、ボイラＢ側から煙突側に向かって上下に蛇行するように仕切られる。排気ガスＧや噴霧室３２で生成された水蒸気Ｓ_４は、排気ガスＧや水蒸気Ｓ_４が水Ｌよりも比重が小さく軽いことを利用して、図２の点線黒矢印で示すように、液体槽２Ｂの底面部２０側に配置された導入管３Ｂの一端側の開口部から導入されると、両仕切り部８０，８２に挟まれつつ、下側の仕切り部８０に沿って液体槽２Ｂの天面部２２側に向かう。次に、両仕切り部８０，８２に挟まれつつ、上側の仕切り部８２に沿って液体槽２Ｂの底面部２０側に向かう。排気ガスＧや水蒸気Ｓ_４はこのような上下移動を繰り返しながら水Ｌに接触し、液体槽２Ｂ内をボイラＢ側から煙突側に移動する。複数の仕切り部８０，８２は、このように排気ガスＧなどの移動距離を効果的に長くして、水Ｌとの接触を十分に行わせる。

仕切り部８０，８２を構成する板材の大きさ、配置位置、個数などは適宜選択できる。例えば、排気ガスＧを排出する液体槽２Ｂの煙突側には、天面部２２に固定された排気管４に排気ガスＧを誘導し易いように、排気ガスＧを天面部２２側に促す上側の仕切り部８２を設けることが挙げられる。又は、排気ガスＧや水蒸気Ｓ_４の気泡が天面部２２側に滞留し難いように、液体槽２Ｂにおける最も導入管３Ｂに近い側に下側の仕切り部８０を設けることが挙げられる。仕切り部８０，８２の個数を多くすれば、排気ガスＧなどの移動距離をより長くし易い。この場合、流通抵抗が大きくなるため、圧力調整部５を適宜調整するとよい。

ブロア５０及びブロア５２の少なくとも一方における排気ガスＧ及び水蒸気Ｓ_４の混合ガスの排気力や吸引力が、排気ガスＧにおける液体熱媒体（水Ｌ）に対する浮力に対して、不適切なほどに小さい場合、液体槽２Ｂ内に導入した排気ガスＧは、液体槽２Ｂの内面（特に天面部２２）と仕切り部８０，８２間に形成される空間に気相として滞留し得る。排気ガスＧの滞留によって、排気ガスＧと液体熱媒体（水Ｌ）との接触による熱伝達が大きく阻害され得る。このような恐れがある場合には、例えば、１．ブロア５０の排気力、ブロア５２の吸引力を増大する、２．仕切り部８０，８２の個数を低減する、３．液体槽の配置形態を変更する（後述の実施形態５など）、などの対策を行うことが挙げられる。

（効果）
実施形態２の熱回収装置１Ｂは、実施形態１と同様に、煙道に液体槽２Ｂ（水槽）を備えるという非常に簡単な構成でありながら、排気ガスＧと水Ｌとを直接接触させて排気ガスＧの熱を回収することで、ボイラ効率を向上できる。

特に、実施形態２の熱回収装置１Ｂは、液体熱媒体（水Ｌ）と同じ液体（水）を噴霧する噴霧器３２０を導入管３Ｂに備えて、この液体を、ボイラＢから排出されたばかりで高温である排気ガスＧによって気化して蒸気（水蒸気Ｓ_４）を生成し、更に高温の排気ガスＧによって高温の蒸気にし、この蒸気（水蒸気Ｓ_４）を排気ガスＧと共に液体槽２Ｂに導入する。蒸気（水蒸気Ｓ_４）は、液体槽２Ｂの水Ｌで気化温度未満に冷却されて液化すると水Ｌと良好に混合できる上に、顕熱及び大きな潜熱を水Ｌに付与する。実施形態２の回収装置１Ｂは、水Ｌと混合し易い水蒸気Ｓ_４を積極的に生成して排気ガスＧの熱を吸収し、この水蒸気Ｓ_４の顕熱及び潜熱を水Ｌの加熱源に利用することで、排気ガスＧが有する熱をより容易に、かつ無駄なくに液体槽２Ｂの水Ｌに与えられる。そのため、熱回収装置１Ｂは、例えば液体槽２Ｂの小容量化を可能にしつつ、ボイラ効率をより向上し易い。

この例では、水蒸気Ｓ_４が冷却されて液化した水と、液体槽２Ｂ内の水Ｌとが混合し易く、水Ｌへの熱伝達を良好に行えることからも、ボイラ効率を向上し易い。また、この例では、噴霧器３２０を用いるため、燃料に生木や天然乾燥材を用いて燃焼させて、生木や天然乾燥材から水蒸気Ｓ_４を発生させる場合に比較して、水蒸気量を一定量に保持し易い。その結果、水Ｌの温度調整を行い易い。
実施形態１で説明したように燃料に生木や天然乾燥材を用いて燃焼させる場合に噴霧器３２０を備えて、最適な水蒸気量を調整することも勿論できる。以下の実施形態についても同様である。

更に、実施形態２の熱回収装置１Ｂは、接触促進部８として複数の板状の仕切り部８０，８２を備えるため、液体槽２Ｂ内に導入された排気ガスＧは、液体槽２Ｂ内に充填される水Ｌと万遍なく接触し易い。従って、熱回収装置１Ｂは、液体槽２Ｂに複数の板状の仕切り部８０，８２を配置するといった簡単な構成でありながら、排気ガスＧから水Ｌへの熱伝達を良好に行えて、ボイラ効率をより向上し易い。液体槽２Ｂにおける排気ガスＧの導入側（ここでは底面部２０側かつボイラＢに近い側）と排気ガスＧの排出側（ここでは天面部２２側かつボイラＢから離れる側）とが十分に離れていることからも、排気ガスＧと水Ｌとが十分に接触できる。

ボイラ効率の更なる向上によって、実施形態２の熱回収装置１Ｂは、燃料の更なる削減、燃料とする木材の加工・処理の作業負担の更なる軽減と共に小型化も期待できる。そのため、木質バイオマスボイラと熱回収装置１Ｂとを組み合わせることで、例えば、中山間地域、山林近くの小さな町村などであっても、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電であって、小容量でも効率の良い発電などを実施し易いと期待される。

［実施形態３］
図３を参照して、実施形態３の熱回収装置１Ｃを説明する。
実施形態３の熱回収装置１Ｃの基本的構成は、実施形態１の熱回収装置１Ａと同様であり、液体槽２Ｂと、導入管３Ａと、排気管４と、圧力調整部５（ブロア５０，５２）と、給液管６及び排液管７とを備え、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体である水ＬをボイラＢからの排気ガスＧによって直接加熱する。この例の熱回収装置１Ｃは、実施形態２と同様に接触促進部８として複数の板状の仕切り部８０，８２を備える。実施形態３の熱回収装置１Ｃは、液体槽２Ｂ内の水Ｌが循環使用される点が、実施形態１，２との主要な相違点である。以下、相違点を中心に説明し、実施形態１，２と重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。

（循環経路）
実施形態３の熱回収装置１Ｃでは、液体熱媒体である水Ｌを液体槽２Ｂに導入する給液管６と、液体槽２Ｂから加熱された水Ｌ（温水）を排出する排液管７とが加熱された水Ｌ（温水）が仕事を行う第二仕事部１０２を介して接続されている。液体槽２Ｂと給液管６及び排液管７と第二仕事部１０２とで、水Ｌが流通する経路を実質的に閉じられた経路とする。
排液管７を経て第二仕事部１０２に導入された加熱された水Ｌは、第二仕事部１０２で仕事を行うことで温度が低下する。この低温の水Ｌを給液管６から液体槽２Ｂに戻すことで、排気ガスＧによって再度加熱でき、加熱された水Ｌを第二仕事部１０２に供給できる。

この例では、実施形態１，２と同様に給液管６を液体槽２Ｂにおける導入管３Ａ側、排液管７を排気管４側に設けて、液体槽２Ｂ内を流れる液体熱媒体（水Ｌ）の流れ方向と、液体槽２Ｂ内における排気ガスＧの流れ方向とを同一にし、排気ガスＧの流れが水Ｌによって阻害されることを防止する。このような配管の配置によって、排液管７から排出される水Ｌ（温水）の温度がある程度低くなる場合がある。そこで、排出される水Ｌ（温水）の温度が所望の値となるように、排気ガスＧの温度、液体槽２Ｂの容量などを調整するとよい。圧力調整部５による圧力が大きく、かつ循環使用される水Ｌの流速が遅いなどして、排気ガスＧの流れが水Ｌの流れによって阻害され難い場合には、図３に示す例とは逆に、給液管６を液体槽２Ｂにおける排気管４側、排液管７を導入管３Ａ側に配置することができる。

（効果）
実施形態３の熱回収装置１Ｃは、実施形態１と同様に、煙道に液体槽２Ｂ（水槽）を備えるという非常に簡単な構成でありながら、排気ガスＧと水Ｌとを直接接触させて排気ガスＧの熱を回収することで、ボイラ効率を向上できる。

特に、実施形態３の熱回収装置１Ｃは、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体（水Ｌ）を循環利用するため、１．排気ガスＧに加熱された水Ｌが仕事をした後の排熱をも利用できる、２．仕事に利用して不足した水Ｌを随時供給する場合と比較して、水Ｌへの異物の混入などを低減し易い、３．液体熱媒体（水Ｌ）を節約できる。上述のように水Ｌの流通経路を閉じた経路とし、かつ仕事の前後で水量が実質的に変化しない場合には、液体槽２Ｂ内の貯留量を一定に保持し易いため、水Ｌの温度管理が行い易く、水Ｌを所定の温度に維持し易い。また、上述のように閉じた経路とし、液体槽２Ｂに接触促進部８を備える場合には排気ガスＧと水Ｌとの接触を十分に行えることから、水Ｌの温度を高め易いと期待される。

水Ｌが蒸発などして減少した場合には、適宜、水Ｌを追加供給するとよい。例えば、給液管６に三方弁６２などを設けておき、必要に応じて、水Ｌを給液管６に供給するとよい。低温である仕事後の水Ｌに、新たな水Ｌを追加供給する構成とすることで、排気ガスＧで加熱した水Ｌの温度を維持し易く、仕事に良好に利用できる。
燃料に含水量が多い木材を用いて生じた水蒸気や、噴霧器３２０を備える場合に生成した水蒸気などによって、液体槽２Ｂ内の水Ｌの貯留量や圧力が所定値を超える場合などでは、適宜、液体槽２Ｂ内の水Ｌを排出するとよい。この水Ｌの排出は、液面計１１０や水圧計１１２などで液体槽２Ｂ内の水Ｌの貯留量や圧力を確認しながら行うことが好ましい。異物排出部１３０のバルブ１３２を開くことで、水Ｌの排出を行うこともできる。

その他、以下の場合には、液体槽２Ｂの容量を調整したり、接触促進部８の大きさや個数、配置位置などを調整したりするとよい。
１．排液管７から所定の流量で排出する水Ｌの温度が所定の温度を満たさない場合。例えば高過ぎる場合、更には気化温度を超えて気化し得る場合。
２．液体槽２Ｂ内の水Ｌの貯留量が少ない場合。
３．排気管４から排出される排気ガスＧの温度が高過ぎる場合。

［実施形態４］
図４を参照して、実施形態４の熱回収装置１Ｄを説明する。
実施形態４の熱回収装置１Ｄの基本的構成は、実施形態１の熱回収装置１Ａと同様であり、液体槽２Ｂと、導入管３Ａと、排気管４と、圧力調整部５（ブロア５０，５２）と、給液管６及び排液管７とを備え、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体である水ＬをボイラＢからの排気ガスＧによって直接加熱する。実施形態４の熱回収装置１Ｄは、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体である水Ｌとは別の液体熱媒体が流通される熱交換部９を液体槽２Ｂに備え、この別の液体熱媒体が液体槽２Ｂ内で排気ガスＧによって加熱された水Ｌ（温水）によって加熱される点、ボイラＢに用いるボイラ水を上記別の液体熱媒体とする点が、実施形態１〜３との主要な相違点である。この例の熱回収装置１Ｄは、実施形態２と同様に接触促進部８として複数の板状の仕切り部８０，８２を備え、実施形態３と同様に水Ｌを循環使用する。以下、相違点を中心に説明し、実施形態１〜３と重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。なお、図４では、熱交換部９を備えると共に、給液管６及び排液管７と第二仕事部１０２とを含む循環経路を備える場合を示すが、熱交換部９を備え、かつ上記循環経路を備えていない形態とすることができる。

（熱交換部）
熱交換部９は、液体槽２Ｂ内に配置されて液体熱媒体である水Ｌに周囲を覆われる配管である。熱交換部９の内部には、所望の仕事に利用する液体熱媒体が流通され、この液体熱媒体は、液体槽２Ｂ内に充填されて排気ガスＧによって加熱された水Ｌ（温水）によって主として加熱される。熱交換部９は液体槽２Ｂ内に配置されるため、液体槽２Ｂ内に導入された排気ガスＧ自体によって加熱されることも勿論許容する。熱交換部９内の液体熱媒体は、仕事の用途に応じて適宜選択できる。例えば、水などとすると、水Ｌ（温水）に加熱されることで、温水を形成でき、この温水によって所望の仕事を行える。

熱交換部９を構成する配管は、液体槽２Ｂ内の水Ｌと接触面積が大きくなるように設けることが好ましい。例えば、図４に示すように、液体槽２Ｂ内を蛇行して配置されるように、クランク状（本例）や波型といった凹凸形状の配管とすることができる。その他、螺旋状に巻回したコイル状の配管などが挙げられる。この例の液体槽２Ｂは、複数の板状の仕切り部８０，８２を備えて、その内部空間が上述のように蛇行するように区画されている。この蛇行空間に沿って、クランク状の配管を配置することで、熱交換部９は、液体槽２Ｂ内での排気ガスＧの流通を阻害し難いと考えられる。

熱交換部９を構成する配管には、フィン（図示せず）などを設けて、水Ｌとの接触面積を大きくすると、内部の液体熱媒体（ボイラ水）をより効率よく加熱できて好ましい。

導入される別の液体熱媒体が排気管４側の水Ｌよりも低温であれば、熱交換部９は、液体槽２Ｂにおける排気管４側（煙突側）に設けられて、別の液体熱媒体（本例ではボイラ水）が導入される導入部９０と、液体槽２Ｂにおける導入管３Ａ側（ボイラＢ側）に設けられて、加熱された別の液体熱媒体（ボイラ水）を排出する排出部９２とを備えることが好ましい。この場合、比較的低温である別の液体熱媒体が導入される熱交換部９の導入部９０は、上述のように液体槽２Ｂにおいて比較的低温側である排気管４側に配置され、排出部９２は、比較的高温側である導入管３Ａ側に配置されることになる。この配置によって、別の液体熱媒体は、排気管４側の導入部９０から導入管３Ａ側の排出部９２に向かって流動する間に、液体槽２Ｂ内の水Ｌから熱を順次受け取れ、熱伝達が効率よく行われる。そして、排出部９２から、最高温度になった別の液体熱媒体を排出できる。図４に示す例では、水Ｌの給液管６及び熱交換部９の排出部９２が液体槽２ＢのボイラＢ側に接続され、水Ｌの排液管７及び熱交換部９の導入部９０が液体槽２ＢのボイラＢから離れる側（煙突側）に接続される例を示す。

導入される別の液体熱媒体が排気管４側の水Ｌよりも高温であれば（低温低圧の蒸気を含んでいてもよい）、導入管３Ａ側に熱交換部９の導入部９０、排気管４側に排出部９２を配置することで、排気ガスＧに加えて、熱交換部９内の別の液体熱媒体によって水Ｌを効率よく加熱できる。

別の液体熱媒体には種々のものが利用できる。この例では、ボイラ水を別の液体熱媒体とし、熱交換部９ではボイラ水を予熱する。特にボイラ水を原水などの水とすると、入手が容易で利用し易い上に、予熱温度の最高温度を液体槽２Ｂ内の液体熱媒体である水Ｌの液体可能の最高温度である１００℃近くにすることができる。熱交換部９の容量（この例ではボイラ水の充填量）や水Ｌの貯留量、排気ガスＧからの加熱状態などによって予熱温度が１００℃以上になる恐れがある場合には、以下の対応を行うとよい。例えば、燃料を削減したり燃料に生木や天然乾燥材を用いたりして燃焼温度を低下させたり、上述の噴霧器３２０を備える場合には噴霧量を増やしたり、別の液体熱媒体の流量を増加させたり、液体槽２Ｂの容量を大きくしたりすることなどが挙げられる。予熱温度が低過ぎる場合には、上述の対応の逆を行うとよい。排気ガスＧの温度が高く、排気ガスＧが十分な熱を有する限り、液体槽２Ｂの容積を大きくして水Ｌの貯留量を大きくすると、排気ガスＧの熱回収の効率が良く好ましい。

更に、この例の熱交換部９の導入部９０は、ボイラ水が仕事を行う第一仕事部１００に接続されて、仕事を行って蒸気が液化したボイラ水や温度が低くなったボイラ水が導入されると共に、排出部９２は、ボイラＢに接続されて、液体槽２Ｂの水Ｌによって加熱されたボイラ水（予熱されたボイラ水）をボイラＢに供給する。この例の熱回収装置１Ｄでは、図４に示すように熱交換部９と、ボイラＢと、第一仕事部１００との間を適宜配管などで接続して、ボイラ水が流通する経路を実質的に閉じられた経路とし、ボイラ水を循環使用する。また、上述のようにボイラ水の予熱を行う。
排出部９２にはバルブ９４を設けておき、必要量のボイラ水（特に予熱されたもの）がボイラＢに供給されるようにすることができる。

（効果）
実施形態４の熱回収装置１Ｄは、実施形態１と同様に、煙道に液体槽２Ｂ（水槽）を備えるという非常に簡単な構成でありながら、排気ガスＧと水Ｌとを直接接触させて排気ガスＧの熱を回収することで、ボイラ効率を向上できる。

更に、実施形態４の熱回収装置１Ｄは、液体槽２Ｂ内に熱交換部９を備えて、熱交換部９内にボイラ水を流通させ、水Ｌによってボイラ水を予熱してボイラＢ自身に供給するため、ボイラＢの発生熱量に対して仕事に用いた熱量を効果的に増大でき、ボイラ効率をより一層高められる。更に、この例の熱回収装置１Ｄでは、以下の点からもボイラ効率を高め易く、燃料の更なる削減、燃料とする木材の加工・処理の作業負担の更なる軽減が期待できる。
１．導入するボイラ水の温度が排気管４側の水Ｌよりも低温である場合に、液体槽２Ｂにおける低温側（排気管４側）から高温側（導入管３Ａ側）にボイラ水を流通させるため、液体槽２Ｂ内の水Ｌによるボイラ水の予熱を効率よく行える。
２．ボイラ水を循環使用して、仕事後のボイラ水の排熱を利用するため、予熱温度を高め易い上に、ボイラＢで所定の蒸気や温水などを生成し易い。
３．液体槽２Ｂ内の水Ｌを循環使用するため、水Ｌの温度を管理し易く、予熱温度を所望の温度に精度よく調整できる。

この例の熱回収装置１Ｄは、液体（水Ｌ）⇒固体（熱交換部９）⇒液体（熱交換部９内の液体熱媒体）という伝熱経路を構築できる。ここで、公知の予熱技術であるエコノマイザー等では、上述のように伝熱経路が気体（排気ガス）⇒固体（鋼管など）⇒液体（水）である。液体と気体とでは、比重差及び比熱差が非常に大きく、同じ体積で保有する熱量は液体の方が気体に比較して極めて大きい。そのため、従来のエコノマイザー等において、排気ガスが鋼管に付与する熱量よりも、熱回収装置１Ｄにおいて、液体槽２Ｂ内の水Ｌが熱交換部９を構成する配管に付与する熱量の方が遥かに大きい。このような熱回収装置１Ｄは、従来のエコノマイザー等を用いた場合の問題、具体的には熱回収の効率を十分に向上できない上に、排気ガスと鋼管表面との接触による熱伝達効率が悪いことによって装置の大型化を招くという問題を解決でき、高効率な熱回収を行える上に、簡単な構成でコンパクトな装置とすることができる。

熱回収装置１Ｄと木質バイオマスボイラとの組み合わせは、上述のように小容量のボイラであってもボイラ効率を向上できるため、経済的な観点からも商業化を可能にし得る。例えば、従来、実現が困難であると考えられていた５００ｋＷ以下の小容量の火力蒸気発電、なかでも小容量の木質バイオマス蒸気発電が可能になると期待される。また、中山間地域、山林近くの小さな町村などであっても、上述の小容量及び分散・多数配置型の木質バイオマス発電などを実施し易いと期待される。

以下、図５〜図７を参照して、実施形態５〜７の熱回収装置１Ｅ〜１Ｇを説明する。図５〜図７は、液体槽２Ｅ〜２Ｇ及びその近傍を抜粋して示し、ボイラＢなどを省略する。
実施形態５〜７の熱回収装置１Ｅ〜１Ｇの基本的構成は、実施形態２の熱回収装置１Ｂと同様であり、液体槽２Ｅ〜２Ｇと、導入管３Ａと、排気管４と、圧力調整部５（ブロア５２のみ図示）と、給液管６及び排液管７（図５〜図７では図示せず）とを備え、液体槽２Ｅ〜２Ｇ内の液体熱媒体である水ＬをボイラＢからの排気ガスＧによって直接加熱する。液体槽２Ｅ〜２Ｇは、接触促進部８として板状の仕切り部８０，８２を備える。実施形態５〜７の熱回収装置１Ｅ〜１Ｇにおける実施形態２との主な相違点は、液体槽２Ｅ〜２Ｇの配置状態及び接触促進部８の配置状態にある。
ここで、気体の密度は液体に比較して非常に小さいため、気体が液体中を気泡の状態で存在すると、各気泡には大きな浮力が働く。実施形態５〜７は、この浮力を、排気ガスＧにおける液体槽２Ｅ〜２Ｇ内に充填された液体熱媒体（ここでは水Ｌ）中の移動を容易にすることに利用する。以下、この相違点を中心に説明し、実施形態２などと重複する構成及び効果は詳細な説明を省略する。

［実施形態５］
図５に示す実施形態５の熱回収装置１Ｅは、液体槽２Ｅとして、その底面部２０よりもその側面部２４，２６が長い縦長のものであって、縦置きされるものを備える。この例の液体槽２Ｅは、底面部２０及び天面部２２と、対向する側面部２４，２６とを備える概ね直方体状の容器である。液体槽２Ｅの底面部２０側に導入管３Ａが接続され、天面部２２に排気管４が接続され、液体槽２Ｅは、その底面部２０側かつボイラＢに近い側に設けられた導入管３Ａの開口部と、その天面部２２側に設けられた排気管４の開口部とを備える。図５では、導入管３Ａが下向きから横向き（水平方向）に屈曲した形状であり、液体槽２Ｅの側面部２４であって底面部２０の近くに開口するように液体槽２Ｅに接続される例を示す。また、天面部２２は、水平方向に平行な面ではなく、排気管４との接続箇所が最も高い傾斜面（図５では左上がりの傾斜面）で構成される例を示す。両面部２０，２２の形状は適宜変更できる。例えば、天面部２２を底面部２０と同様に、水平方向に平行な平面とすることもできる。
底面部２０側から天面部２２に向かって排気ガスＧが移動できるように、水頭Ｈに基づく水頭圧力を超えるように圧力調整機部５によって、圧力調整を行う。

（接触促進部の配置状態）
液体槽２Ｅの内面における各側面部２４，２６に互いに噛み合うように複数の板状の仕切り部８０，８２が立設されている。この例の各板状の仕切り部８０，８２は、その端部が液体槽２Ｅの上方に向かって傾斜している。より具体的には、各仕切り部８０，８２における各側面部２４，２６との固定端よりも自由端が水平方向に対して上方に位置するように傾斜している。各仕切り部８０，８２における水平方向に対する傾斜角度θ_２は、例えば、５°以上４５°以下が挙げられる。図５に示す傾斜角度θ_２は例示であり、上述の範囲で適宜選択できる（後述する図６，７に示す実施形態６，７についても同様である）。傾斜角度θ_２が大きいほど、仕切り部８０，８２に沿って気泡が上方に誘導され易いため、傾斜角度θ_２を１０°以上、更に１５°以上とすることができる。４５°超、更に６０°以上とすることもできるが傾斜角度θ_２が大き過ぎると、液体槽２Ｅの高さを大きくする必要があり、大型化を招くことから、４５°以下が好ましく、傾斜角度θ_２を３０°以下、更に１０°以下とすることができる。

（効果）
上述のように上方に傾斜した仕切り部８０，８２を備える縦置き槽を液体槽２Ｅとする実施形態５の熱回収装置１Ｅは、導入管３Ａから液体槽２Ｅに排気ガスＧが導入されると、排気ガスＧの気泡は、液体熱媒体である水Ｌと混合しながら、圧力調整部５による強制的な圧力と、各気泡自身の浮力との合力によって液体槽２Ｅ内を上昇する。上昇した気泡は、一方の側面部（ここでは、導入管３Ａに近い側の側面部２４）から立設される最下方の仕切り部８２に到達すると、この仕切り部８２の上向きの傾斜に沿って、仕切り部８２の固定端側から自由端側に移動して、上昇する。この上昇した気泡は、次に、他方の側面部（ここでは導入管３から離れる側の側面部２６）から立設される下方の仕切り部８０に到達すると、この仕切り部８０の上向きの傾斜に沿って固定端側から自由端側に移動して上昇する。上述の仕切り部８０，８２の傾斜に沿った上昇を繰り返して、排気ガスＧの気泡は最終的に排気管４から排出される。この例では、上述のように天面部２２を仕切り部８０と同様に傾斜させていることで、排気ガスＧの気泡は、天面部２２の内面の傾斜に沿って排気管４側に移動して排気管４に向かって上昇し易い。

上述のようにして、熱回収装置１Ｅでは、圧力調整部５の圧力不足や排気ガスＧの気泡自身の浮力によって液体槽２Ｅ内の一部に滞留し得るという問題が実質的に生じず、排気ガスＧと液体熱媒体（水Ｌ）との熱交換を十分に行える。特に、液体槽２Ｅを縦置き槽とするため、液体槽２Ｅ内の貯留量を十分に確保できて、排気ガスＧの気泡と液体熱媒体（水Ｌ）との接触距離を増大できつつ、液体槽２Ｅの設置面積を小さくできる。排気ガスＧの気泡は傾斜した仕切り部８０，８２に沿って移動できるために、液体熱媒体との接触距離を更に増大でき、排気ガスＧからの伝熱量を更に多くできる。液体槽２Ｅにおける排気ガスＧの導入側（ここでは底面部２０側）と排気ガスＧの排出側（ここでは天面部２２側）とが十分に離れていることからも、排気ガスＧと水Ｌとが十分に接触できる。実施形態５の熱回収装置１Ｅは、実施形態２に対して、液体槽２Ｅの配置状態と仕切り部８０，８２の配置状態とを変更することで容易に構築できながら、ボイラ効率を更に向上できる。また、熱回収装置１Ｅは、排気ガスＧの気泡に作用する浮力を排気ガスＧにおける液体槽２Ｅ内の移動に利用するため、圧力調整部５による圧力調整を行い易く、作業性にも優れる。

［実施形態６］
図６（Ａ）は、実施形態６の熱回収装置１Ｆに備える液体槽２Ｆを設置面（図６（Ａ）ではハッチングを付して示す）に配置した状態を模式的に示す斜視図であり、図６（Ｂ）は、液体槽２Ｆにおいて天面部２２を省略した状態の上面図である。
図６に示す実施形態６の熱回収装置１Ｆは、水平面に対して、導入管３Ａ側が低く、排気管４側が高くなるように傾斜して配置される液体槽２Ｆを備える。詳しくは、液体槽２Ｆは、実施形態１の液体槽２Ａと同様に、対向配置される底面部２０及び天面部２２と、対向配置される側面部２４，２６とを備える直方体状の容器である。この例では、液体槽２Ｆの天面部２２においてボイラＢ側（図６では左側）の領域を貫通し、底面部２０に向かって開口するように導入管３Ａが接続され、天面部２２におけるボイラＢから離れる側（同右側、煙突側）に排気管４が接続される。つまり、液体槽２Ｆは、その底面部２０自体に開口すると共にボイラＢに近い側に設けられた導入管３Ａの開口部と、その天面部２２自体に開口すると共にボイラＢから離れる側に設けられた排気管４の開口部とを備える。そして、液体槽２Ｆは、図６（Ａ）に示すように、底面部２０における排気管４の開口部に近い側（図６では右側）の領域が導入管３Ａに近い側（同左側）の領域よりも上方に位置するように、底面部２０が水平方向に対して傾斜して支持される。

（液体槽の配置状態）
液体槽２Ｆは、上述のように排気ガスＧを導入する導入管３Ａの開口部が下方、排気ガスＧを排出する排気管４の開口部が上方に位置するように傾斜して配置される。液体槽２Ｆにおける水平面に対する傾斜角度θ_１は、例えば、１０°以上４５°以下が挙げられる。図６に示す傾斜角度θ_１は例示であり、上述の範囲で適宜選択できる（後述する図７に示す実施形態７でも同様である）。傾斜角度θ_１が大きいほど、導入管３Ａの開口部から排出された排気ガスＧの気泡が上昇し易いことから、傾斜角度θ_１を１０°以上、更に１５°以上とすることができる。４５°超とすることもできるが傾斜角度θ_１が大き過ぎると、液体槽２Ｆの安定性を低下させ得ることから、４５°以下が好ましく、傾斜角度θ_１を３０°以下、更に１０°以下とすることができる。このような傾斜配置は、例えば、液体槽２Ｆを水平に配置して（図１〜図４参照）、傾斜角度θ_１が所定の角度となるように液体槽２Ｆの排気管４側を持ち上げ、この所定の角度を維持するように液体槽２Ｆの排気管４側に支持台や固定具（いずれも図示せず）などを配置するとよい。

（接触促進部の配置状態）
更に、この例の液体槽２Ｆは、その内面における対向する側面部２４，２６に互いに噛み合うように複数の板状の仕切り部８０，８２が立設されている。各板状の仕切り部８０，８２は、図２に示すように液体槽２Ｂの内面に直交するように立設することができるが、この例では、液体槽２Ｆの上方に向かって傾斜している。より具体的には、各仕切り部８０，８２における側面部２４，２６の内面に直交する方向（図６（Ｂ）では上下方向）に対して、各側面部２４，２６との固定端よりも自由端が上方に向かって傾斜している。各仕切り部８０，８２において、側面部２４，２６の直交方向に対する傾斜角度θ_２は、例えば、１０°以上３０°以下が挙げられる。傾斜角度θ_２は、実施形態５と同様に、大きいほど仕切り部８０，８２に沿って排気ガスＧの気泡が上方に誘導され易いため、傾斜角度θ_２を１５°以上、更に２０°以上とすることができる。傾斜角度θ_２を１０°未満、更に５°以下とすることもできる。３０°超、更には４５°以上とすることができるが傾斜角度θ_２が大き過ぎると、液体槽２Ｆの大型化を招くため、３０°以下が好ましく、傾斜角度θ_２を２５°以下、更に２０°以下とすることができる。
導入管３Ａ側から排気管４側に向かって排気ガスＧが移動できるように、水頭Ｈに基づく水頭圧力を超えるように圧力調整機部５によって圧力調整を行う。

（効果）
上述のように導入管３Ａ側が下方になり、排気管４側が上方になるように傾斜配置される液体槽２Ｆを備える実施形態６の熱回収装置１Ｆは、導入管３Ａから液体槽２Ｆに排気ガスＧが導入されると、排気ガスＧの気泡は、液体熱媒体である水Ｌと混合しながら、圧力調整部５による強制的な圧力と各気泡自身の浮力との合力によって液体槽２Ｆ内を上昇して、排気管４側に向かう。この例では、実施形態５と同様に、自由端が上方（ここでは排気管４側でもある）に向かって傾斜した仕切り部８０，８２を備えるため、仕切り部８０，８２に沿って、排気ガスＧが排気管４側に移動して上昇し易い。このような実施形態６の熱回収装置１Ｆでは、実施形態５と同様に、液体槽２Ｆ内の一部に排気ガスＧが実質的に滞留せず、排気ガスＧと液体熱媒体（水Ｌ）との熱交換を十分に行える。かつ、上述の特定の傾斜した仕切り部８０，８２を備えることに加えて、液体槽２Ｆにおける排気ガスＧの導入側（ここでは底面部２０側かつボイラＢに近い側）と排気ガスＧの排出側（ここでは天面部２２側かつボイラＢから離れる側）とが十分に離れており、排気ガスＧと水Ｌとの接触距離を更に増大できる。従って、熱回収装置１Ｆは、実施形態２に対して、液体槽２Ｆの配置状態と仕切り部８０，８２の配置状態とを変更することで容易に構築できながら、ボイラ効率を更に向上できる。また、熱回収装置１Ｆは、排気ガスＧの気泡に作用する浮力を排気ガスＧにおける液体槽２Ｆ内の移動に利用するため、圧力調整部５による圧力調整を行い易く、作業性にも優れる。更に、縦置き槽を備える上述の実施形態５では、排気ガスＧの気泡に作用する浮力を最も有効に活用できて、排気ガスＧの流れ易さに優れるものの、圧力調整部５の能力に関与する水頭Ｈが大きくなる傾向にある。これに対して、実施形態６の熱回収装置１Ｆでは水頭Ｈを小さくできるため、圧力調整部５の能力が小さくてよく、圧力調整部５を小型化し易い。

［実施形態７］
図７に示す実施形態７の熱回収装置１Ｇは、実施形態６と同様に、水平面に対して、導入管３Ａ側が低く、排気管４側が高くなるように傾斜して配置される液体槽２Ｇを備える。液体槽２Ｇは、実施形態２と同様に、液体槽２Ｇの内面における対向する底面部２０，天面部２２に互いに噛み合うように複数の板状の仕切り部８０，８２が立設され、実施形態５と同様に、各仕切り部８０，８２は、液体槽２Ｇの上方に向かって傾斜している。より具体的には、各仕切り部８０，８２は、底面部２０，天面部２２との固定端よりも自由端が上述のように上方に位置する排気管４側に向かって傾斜している。液体槽２Ｇは、対向配置される底面部２０及び天面部２２と、対向配置される側面部２４，２６とを備え、図７に示すように側面視平行四辺形状の角柱容器である。この例では、液体槽２Ｇの底面部２０側かつボイラＢ側（図７では左側に示す一方の側面部２４であって底面部２０の近傍）に導入管３Ａが接続され、天面部２２におけるボイラＢから離れる側（図７では右側、煙突側）に排気管４が接続される。つまり、液体槽２Ｇは、その側面部２４における底面部２０側かつボイラＢに近い側に設けられた導入管３Ａの開口部と、その天面部２２自体に開口すると共にボイラＢから離れる側に設けられた排気管４の開口部とを備える。そして、液体槽２Ｇは、その底面部２０が水平方向に対して底面部２０における排気管４の開口部に近い側（図７では右側）の領域が導入管３Ａに近い側（同左側）の領域よりも上方に位置するように傾斜して支持される。また、液体槽２Ｇは、側面部２４，２６ではなく、底面部２０と天面部２２とに板状の仕切り部８０，８２が立設され、各仕切り部８０，８２における自由端側が上方（排気管４側）に向かって傾斜している。

（液体槽及び接触促進部の配置状態）
実施形態６で説明したように、傾斜角度θ_１は、例えば１０°以上４５°以下が挙げられる。所定の傾斜角度θ_１を維持できるように支持台（図示せず）などによって液体槽２Ｇを支持するとよい。
各仕切り部８０，８２における水平方向に対する傾斜角度θ_２は、例えば５°以上３０°以下が挙げられる。
導入管３Ａ側から排気管４側に向かって排気ガスＧが移動できるように、水頭Ｈに基づく水頭圧力を超えるように圧力調整機部５によって、圧力調整を行う。

（効果）
実施形態７の熱回収装置１Ｇは、実施形態６と同様に導入管３Ａ側が下方になり、排気管４側が上方になるように傾斜配置される液体槽２Ｇを備えると共に、液体槽２Ｇにおける排気ガスＧの導入側と排出側とが十分に離れており、かつ実施形態５と同様に自由端が液体槽２Ｇの上方（ここでは排気管４側でもある）に向かって傾斜した仕切り部８０，８２を備える。そのため、実施形態７の熱回収装置１Ｇは、実施形態５，６と同様に、排気ガスＧが排気管４側に上昇し易く、液体槽２Ｇ内の一部に排気ガスＧが実質的に滞留しない上に、排気ガスＧと液体熱媒体（水Ｌ）との接触距離を十分に確保して熱交換を効率よく行える。特に、液体槽２Ｇを側面視平行四辺形状とすることで、液体槽２Ｇにおける排気管４側の近傍の角部に排気ガスＧの気泡が集まり易い。従って、熱回収装置１Ｇは、実施形態２に対して、液体槽２Ｇの配置状態及び形状と仕切り部８０，８２の配置状態とを変更することで容易に構築できながら、ボイラ効率を更に向上できる。また、熱回収装置１Ｇは、排気ガスＧの気泡に作用する浮力を排気ガスＧにおける液体槽２Ｇ内の移動に利用するため、圧力調整部５による圧力調整を行い易く、作業性にも優れる。更に、熱回収装置１Ｇは上述の実施形態６と同様に、縦置き槽を備える実施形態５に比較して水頭Ｈを小さくできるため圧力調整部５の小型化を図ることができる。

［実施形態８］
図８に示す実施形態８の熱回収装置１Ｈは、圧力調整部５として、排気管４に設けられるブロア５２を備え、このブロア５２の腐食を防止する構成を有する。具体的には、導入管３Ｂにおける液体槽２Ｂよりも上流側と、排気管４におけるブロア５２よりも上流側とを連結し、ボイラＢ（図示せず）から排出された高温の排気ガスＧをブロア５２の上流に導入する分岐管３５，４５を備える。

図８では、実施形態２で説明した導入管３Ｂに噴霧室３２を備える場合を例示する。導入管３Ｂにおける噴霧室３２よりも上流側にガス分岐管３５が接続される。排気管４におけるブロア５２よりも上流側、かつ液体槽２Ｂよりも下流側であって液面よりも下流側に上流側分岐管４５が接続される。これら両分岐管３５，４５が接続されて、連続した排気ガスＧの流路を形成する。上流側分岐管４５には、バルブ４５０を備える。

（分岐管の作用）
液体槽２Ｂに導入された排気ガスＧが液体槽２Ｂから排出されるとき、排気ガスＧと共に、液体槽２Ｂ内の液体熱媒体の液滴（ここでは水滴）や液体熱媒体（水Ｌ）から生じる低温水蒸気などが排出され得る。この例のように噴霧室３２を備える場合には、噴霧室３２で生成した液体熱媒体の高温ガス（ここでは高温水蒸気）が冷却されるものの液化せずに液体槽２Ｂ内を気体として通過した低温ガス（ここでは低温水蒸気）を含み得る。これら液滴や低温水蒸気が排気ガスＧと共にブロア５２に吸い込まれると、ブロア５２で冷却され、低温水蒸気は液化する。これらの液体によってブロア５２が濡れて腐食する恐れがある。これに対し、実施形態８の熱回収装置１Ｈは、バルブ４５０を適宜開くことで、ガス分岐管３５から上流側分岐管４５を経てブロア５２の上流に、ボイラＢから排出された高温の排気ガスＧを導入できる。この高温の排気ガスＧによって上述の液滴や低温水蒸気を高温ガス（ここでは高温水蒸気）にすることができる。そのため、熱回収装置１Ｈは、上述のブロア５２の腐食を効果的に防止できる。特に噴霧室３２を備えて高温ガスを積極的に形成する場合などには、上述のように排気管４から低温ガスが排出され得るものの、分岐管３５，４５を備えて、高温の排気ガスＧを導入する構成とすることで、ブロア５２の腐食を防止できる。

（その他の分岐管）
上述の分岐管３５，４５を備えることに加えて、又は上流側分岐管４５を備えずに、図８に示すように導入管３Ｂにおける液体槽２Ｂよりも上流側と、排気管４におけるブロア５２よりも下流側とを連結し、ボイラＢから排出された高温の排気ガスＧをブロア５２の下流に導入する分岐管３５，４７を備えることができる。排気管４におけるブロア５２よりも下流側に下流側分岐管４７の一端が接続され、他端がガス分岐管３５に接続され、両分岐管３５，４７によって連続した排気ガスＧの流路を形成する。下流側分岐管４７には、バルブ４７０を備える。

煙突から排出される排気ガスＧが水蒸気を含む場合、煙突外の外気（冷気）で冷却されて水蒸気が液化して、煙突から排出されるガスが白煙となり得る。環境問題などの観点から、上記白煙の排出が好ましくない場合がある。これに対し、分岐管３５，４７を備えて、バルブ４７０を適宜開くことで、ガス分岐管３５から下流側分岐管４７を経てブロア５２の下流に、ボイラＢから排出された高温の排気ガスＧを導入できる。この高温の排気ガスＧによって、ブロア５２を経たガスの温度を上昇できるため、上述の白煙問題を解消できる。噴霧室３２を備えて水蒸気を積極的に形成する場合に熱回収装置１Ｈの運転条件などによってはブロア５２の下流に水蒸気が排出される可能性があるものの、水蒸気が排出される場合であっても分岐管３５，４７を備えて、高温のガスＧを導入して煙突から排出されるガスの温度調整を行う構成とすることで、白煙化を防止できる。

上述の液滴などの高温ガス化、煙突から排出されるガスの温度調整などに使用する高温の排気ガスＧの量は、排気ガスＧからの熱回収を考慮すると、可及的に少ないことが望まれる。そのため、バルブ４５０，４７０によって、分岐管３５，４５，４７への排気ガスＧの導入量を調整して、高温の排気ガスＧの過度な使用を制限することが好ましい。

［変形例］
上述の実施形態１〜８において、以下の変更が可能である。
（１）実施形態２で説明した噴霧器３２を実施形態１，３〜７に備えることができる。この場合、排気ガスＧの熱と共に、水蒸気Ｓ_４の顕熱及び潜熱を効率よく回収して、ボイラ効率をより向上できる。この場合に、更に、実施形態８で説明したガス分岐管３５と、上流側分岐管４５及び下流側分岐管４７の少なくとも一方とを実施形態１，３〜７に備えることができる。
（２）実施形態３，４で説明した液体槽内の液体熱媒体を循環利用する構成を実施形態１，２，５〜８に備えることができる。又は、実施形態３，４を、上記液体槽内の液体熱媒体を循環利用する構成とせず、液体熱媒体の供給と排出とを適宜行う構成とすることができる。
（３）実施形態４で説明した熱交換部９を、接触促進部８を有さない実施形態１、又は傾斜した複数の板状の仕切り部８０，８２を備える実施形態５〜７に備えることができる。後者の場合、熱交換部９には、仕切り板部８０，８２間に形成される空間に配置可能な配管、又は仕切り板部８０，８２の傾斜に対応した形状を有する配管などを利用できる。
（４）実施形態４で説明した熱交換部９を流通させる液体熱媒体をボイラ水以外とすること、熱交換部９によるボイラ水の予熱を行うがボイラ水を循環使用しないこと、及び水Ｌを循環使用しないことの少なくとも一つを満たす構成とすることができる。
（５）排気管４における液体槽との接続箇所を、液体槽に向かって開口径が大きくなるテーパ形状とすることができる。この場合、液体槽からの排気ガスＧの気泡を効率よく排気管４に集められて、排気ガスＧを排出し易い。
（６）実施形態５で説明した縦置き槽を、実施形態６，７で説明した底面部２２を傾斜して支持されるものとすることができる。この場合、排気ガスの気泡を更に上昇させ易い。

（７）実施形態２，５〜７で説明した複数の板状の仕切り部８０，８２に代えて、螺旋状の仕切り部（図示せず）とすることができる。
螺旋状の仕切り部は、例えば、軸部に螺旋状の羽部を設けたものや、帯板材を螺旋状に巻回したものなどが利用できる。螺旋状の仕切り部は液体槽２Ａ，２Ｂ，２Ｅ〜２Ｇ（以下、液体槽２と呼ぶ）内において、導入管３Ａ，３Ｂ側（ボイラＢ側）から排気管４側（煙突側）に亘って配置される程度の大きさを有すると、排気ガスＧにおける水Ｌ中の移動距離を十分に増大できて好ましい。
螺旋状の仕切り部を配置することで、液体槽２内の内部空間は、螺旋状に仕切られて、排気ガスＧは、液体槽２の導入管３Ａ，３Ｂ側から排気管４側に向かって、螺旋を描くように移動する。そのため、排気ガスＧは液体槽２が小さい場合でも液体槽２内を万遍なく流動し易く、排気ガスＧにおける水Ｌ中の移動距離を増大し易い。螺旋のピッチは適宜選択することができ、小さくする場合には接触距離を増大し易く、大きくする場合には圧力調整を行い易い。

接触促進部８として、螺旋状の仕切り部を備える形態は、上述のように排気ガスＧにおける水Ｌ中の移動距離を良好に増大できるため、排気ガスＧと水Ｌとをより一層接触させられて、排気ガスＧから水Ｌへの熱伝達を良好に行える。実施形態２で説明した導入管３Ｂに噴霧器３２０を備える場合には、噴霧室３２で生成された水蒸気Ｓ_４（気化したガス）と、液体槽２内の水Ｌとを混合でき、水蒸気Ｓ_４から水Ｌへの熱伝達も良好に行える。

実施形態５〜７で説明したように、液体槽の上方に向かうように上記羽部などを設けることができる。この場合、上述のように排気ガスＧの気泡と液体槽内の液体熱媒体との接触距離を更に増大できる上に、圧力調整部５による圧力調整を行い易い。

（８）実施形態１〜７において、液体槽内に排気ガスの一つの気泡を複数に分割する気泡分割部材を備えることができる。
液体槽における気泡が溜まり易い箇所では、複数の小さな気泡が結合して大きな気泡となることで、液体熱媒体との接触面積が低下する。液体槽の適宜な位置に気泡分割部材を備えることで、大きな気泡を複数の小さな気泡に分割でき、排気ガスＧにおける液体熱媒体との接触面積の増大、排気ガスＧの流動性の向上などを図ることができる。

気泡分割部材は、板状材、筒状材、柱状材などの種々のものが利用できる。板状材は、開気孔を有する多孔質体、メッシュ材、複数の小さな貫通孔が設けられたパンチングメタルなどが挙げられる。筒状材は、上述の板状材を筒状に丸めたもの、ハニカム構造材のような複数の細い筒材が集合されたものなどが挙げられる。柱状材は、多孔質体が挙げられる。これらの少なくとも１種を液体槽に備えることができる。特に、多孔質体は、複数の微細な気泡を形成できる上に、多孔質体を抜けた気泡が液体槽中に分散し易いため、複数の気泡が結合して大きな気泡になり難く好ましい。
気孔率（多孔質体）、メッシュの大きさ（メッシュ材）、開口径（多孔質体、パンチングメタル、ハニカム構造材など）は、排気ガスＧの排出量、液体槽内における排気ガスＧの流速、圧力調整部５の能力などに応じて選択することができる。

液体槽に一つだけでなく、複数の気泡分割部材を備えると、液体槽内に流動する排気ガスを複数の小さな気泡の状態とすることができて好ましい。複数の気泡分割部材を備える場合に、例えばメッシュ材のメッシュ位置をずらして積層したり、ハニカム構造材の開口位置をずらして積層したりするなどすれば、多孔質体と同様に複数の微細な気泡を形成し易い上に微細な気泡を維持し易い。

気泡分割部材の配置箇所、配置形態は、適宜選択できる。
例えば、実施形態１で説明したガイド管３０に代えて多孔質体の柱状材を配置したり、メッシュ材の筒状材としたりすることが挙げられる。又はガイド管３０の外周に多孔質体やメッシュ材の板材を巻き付けることが挙げられる。
又は、実施形態２〜８で説明した板状の仕切り部８０，８２を備える形態では、仕切り部８０，８２の一部又は全部に気泡分割部材を備えて、仕切り部８０，８２と一体化された複合形態、仕切り部８０，８２と気泡分割部材とが独立した独立形態とすることができる。
複合形態では、例えば、仕切り部８０，８２を形成する板材の端部に板状の気泡分割部材を取り付けた複合板材とすることが挙げられる。この場合、気泡が仕切り部８０，８２を乗り越える箇所及びその近傍に気泡分割部材を備えることができる。
独立形態では、例えば、隣り合う仕切り部８０，８２間に架け渡すように板状の気泡分割部材などを配置させたり、隣り合う仕切り部８０，８２間にこれら仕切り部８０，８２に並列するように板状の気泡分割部材などを配置させたりすることが挙げられる。又は、複数の板状の気泡分割部材を、液体槽の天面部から所定の間隔で固定したり、吊り下げたりして、液体槽の内部空間における所定の位置に配置させることが挙げられる。

（９）実施形態８で説明した分岐管３５，４５，４７を備える場合に排気ガスＧを、液体槽を介在せずに排出させることができる。
例えば、ボイラＢの運転初期、運転から停止への切替時期、その他ボイラＢの燃焼のみを実施したい場合などでは、排気ガスＧを液体槽に導入せず、そのまま排出させることが望まれることがある。また、ブロア５２を介さずに排出させることもある。このような場合、導入管３Ｂにおける噴霧室３２よりも上流側であって、分岐管３５との結合部分の近傍などにバルブを設けておき、このバルブの開閉によって、排気ガスＧが液体槽に導入されないようにする（液体槽を切り離すことができるようにする）とよい。

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

本発明の熱回収装置及び熱回収方法は、ボイラからの排気ガスが有する熱の回収に利用できる。特に、本発明の熱回収装置及び熱回収方法は、小容量なボイラ、例えば、木材を直接燃焼して、木質バイオマス発電などに用いられる木質バイオマスボイラなどに利用できる。とりわけ、本発明の熱回収装置及び熱回収方法は、発電容量が５００ｋＷ以下の小容量の木質バイオマス発電に用いられる木質バイオマスボイラに好適に利用できる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ熱回収装置
ＢボイラＬ水（液体熱媒体）Ｓ，Ｓ_４水蒸気Ｇ排気ガスＨ水頭
２Ａ，２Ｂ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ液体槽
３Ａ，３Ｂ導入管４排気管５圧力調整部６給液管
７排液管８接触促進部９熱交換部
２０底面部２２天面部２４，２６側面部
３０ガイド管３２噴霧室３２０噴霧器
３５ガス分岐管４５上流側分岐管４７下流側分岐管
４５０，４７０バルブ
５０，５２ブロア６０ポンプ６２三方弁７０バルブ
８０，８２仕切り部
９０導入部９２排出部９４バルブ
１００第一仕事部１０２第二仕事部
１１０液面計１１２水圧計１３０異物排出部１３２バルブ

Claims

ボイラからの排気ガスを液体熱媒体内に導入して通過させて、前記液体熱媒体を前記排気ガスによって直接加熱する熱回収方法。
前記液体熱媒体は、水であり、
前記ボイラの燃料に生木及び天然乾燥材の少なくとも一方を含む木材を用い、
前記木材の燃焼で生じた水蒸気を前記液体熱媒体に混合させて、前記液体熱媒体を前記水蒸気によって直接加熱する請求項１に記載の熱回収方法。
給液管から導入された液体熱媒体が充填される液体槽と、
ボイラからの排気ガスを前記液体槽内の液体熱媒体中に導入する導入管と、
前記液体熱媒体中を通過した前記排気ガスを前記液体槽外に排出する排気管と、
前記導入管から前記液体熱媒体を経て前記排気管から前記液体槽外に前記排気ガスが排出されるように、前記排気ガスの圧力を調整する圧力調整部と、
前記排気ガスとの接触によって加熱された前記液体熱媒体を前記液体槽外に排出する排液管とを備える熱回収装置。
前記導入管内に前記液体熱媒体と同じ液体を噴霧する噴霧器を備え、
前記噴霧器は、前記排気ガスとの接触によって加熱されて気化し、前記液体槽内の液体熱媒体との接触によって冷却されて液化する液滴を噴霧する請求項３に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、その内面における対向箇所に互いに噛み合うように立設される複数の板状の仕切り部、又は螺旋状の仕切り部を備える請求項３又は請求項４に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、前記複数の板状の仕切り部を備え、
各板状の仕切り部は、前記液体槽の上方に向かって傾斜している請求項５に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、その底面部側かつ前記ボイラに近い側に設けられた前記導入管の開口部と、その天面部側かつ前記ボイラから離れる側に設けられた前記排気管の開口部とを備える請求項３〜請求項６のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、その底面部よりもその側面部が長い縦長の縦置き槽である請求項３〜請求項７のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、その底面部側かつ前記ボイラに近い側に設けられた前記導入管の開口部と、その天面部側かつ前記ボイラから離れる側に設けられた前記排気管の開口部とを備え、
前記底面部は、水平方向に対して、前記底面部における前記排気管の開口部に近い側の領域が前記導入管に近い側の領域よりも上方に位置するように傾斜して支持される請求項３〜請求項８のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記圧力調整部は、前記排気管に設けられるブロアを備え、
前記導入管における前記液体槽よりも上流側と、前記排気管における前記ブロアよりも上流側及び下流側の少なくとも一方とを連結し、前記排気ガスを前記ブロアの上流及び下流側の少なくとも一方に導入する分岐管を備える請求項３〜請求項９のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記液体槽は、前記排気ガスの一つの気泡を複数に分割する気泡分割部材を備える請求項３〜請求項１０のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記液体槽に配置されて、前記加熱された液体熱媒体によって加熱される別の液体熱媒体が流通される熱交換部を備える請求項３〜請求項１１のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記熱交換部は、前記液体槽における前記排気管側に配置されて、前記別の液体熱媒体が導入される導入部と、前記液体槽における前記導入管側に配置されて、加熱された前記別の液体熱媒体を排出する排出部とを備える請求項１２に記載の熱回収装置。
前記ボイラに用いるボイラ水を前記別の液体熱媒体とし、
前記導入部は、前記ボイラ水が仕事を行う第一仕事部に接続されて、仕事を行った前記ボイラ水が導入され、
前記排出部は、前記ボイラに接続されて、加熱された前記別の液体熱媒体を前記ボイラに供給する請求項１３に記載の熱回収装置。
前記給液管と前記排液管とは、前記加熱された液体熱媒体が仕事を行う第二仕事部を介して接続されており、
前記液体熱媒体が循環使用される請求項３〜請求項１４のいずれか１項に記載の熱回収装置。
前記液体熱媒体は、水であり、
前記ボイラは、燃料に生木及び天然乾燥材の少なくとも一方を含む木材が用いられる木質バイオマスボイラである請求項３〜請求項１５のいずれか１項に記載の熱回収装置。