JP3042212U - 排熱利用式ボイラー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 排熱交換器により加熱した熱媒を放熱機器に
供給する場合に、熱媒の温度低下による排熱交換器内の
結露を防止し、また熱媒タンク内の熱媒を所望の温度範
囲内に可及的に維持して放熱機器を安定した温度で作動
させる。 【解決手段】 放熱機器Ａに熱媒を供給する燃焼式ボイ
ラー１の煙道に排熱交換器６が設けてあり、排熱交換器
６により加熱した熱媒は熱媒タンク１９に循環供給され
る。排熱交換器６には温度センサ２７が設けてあり、循
環ポンプ２６の作動を制御する。熱媒タンク１９には他
の放熱機器Ｂに熱媒を循環供給する供給配管２８、循環
ポンプ３０が接続してあり、循環ポンプ３０は熱媒タン
ク１９に設けた温度センサ３１により作動を制御する。
熱媒タンク１９内には伝熱管３３が設けてあり、燃焼式
ボイラー１の温水が循環供給するようになっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、排熱を利用する温水ボイラー装置に関し、特に排熱の熱量不足を補 うことができるようにした排熱利用式ボイラー装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、排熱利用式ボイラー装置として、例えば特開昭５６−１３８６４１号公 報、および実開昭６０−３５１５４号公報にその原理的な構造が開示されている 。また、実開昭６１−３４３１１号公報には熱交換器により生成した温水の一部 を還流させて排ガスの出口温度を制御することにより結露を防止するようにした 技術、更に実開平４−４６６６１号公報には予熱給水タンクの低温水を熱交換器 により加熱してボイラー本体に供給し、この間熱交換器の温度変化に応じて給水 ポンプを作動することにより結露を防止するようにした技術が開示されている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、一般に燃焼式ボイラーは約１０００〜１２００℃の温度で熱媒を加 熱しているので、生成された熱媒を放熱機器に直接循環供給する上での問題はな い。しかし、排熱交換器は約２００〜３００℃の温度で熱媒を生成しているため 、排熱交換器の熱媒を放熱機器に循環供給しようとしても、放熱機器で熱交換さ れて低温になった熱媒を更に排熱交換器で必要な温度に再度加熱することは不可 能であるし、低温熱媒により排熱交換器に結露が生じるという問題がある。この ため、従来技術の排熱交換器は生成した熱媒を燃焼式ボイラーに還流させること により排熱を回収するという構成になっており、排熱交換器により生成する熱媒 を直接放熱機器に使用できるようにした技術は、従来提供されていない。

【０００４】 本考案は上述した従来技術の諸欠点に鑑みなされたもので、排熱交換器により 加熱した熱媒を放熱機器に使用する場合に、熱媒の温度低下による排熱交換器内 の結露を防止することができ、また熱媒タンク内の熱媒を所望の温度範囲内に可 及的に維持することにより放熱機器を安定した温度で作動させることができるよ うにした排熱利用式ボイラー装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上述した課題を解決するために構成された本考案の手段は、放熱機器に熱媒を 供給する燃焼式ボイラーと、該燃焼式ボイラーの煙道に設けた排熱交換器と、該 排熱交換器から循環供給される熱媒を貯留し、他の放熱機器に当該熱媒を循環供 給する熱媒タンクと、前記排熱交換器と熱媒タンクとの間に設けられて熱媒を循 環させる循環ポンプと、前記排熱交換器から熱媒タンクに循環供給される熱媒の 温度を検知し、所定温度に上昇したときに前記循環ポンプを始動させて熱媒を該 熱媒タンクに供給し、所定温度に降下したときに該循環ポンプを停止させるため の温度センサと、前記熱媒タンクから循環ポンプを介して前記他の放熱機器に循 環供給される熱媒の温度を検知し、所定温度以上に上昇したときに該循環ポンプ を始動させて熱媒を該放熱機器に供給し、所定温度より降下したときに該循環ポ ンプを停止させる温度センサと、前記熱媒タンク内に設けられ、前記燃焼式ボイ ラーから放熱機器側に供給される熱媒の一部が循環供給される伝熱管とからなる 。

【０００６】 そして、前記排熱交換器を構成する伝熱筒内に螺旋状の伝熱板を設けることに より、伝熱面積を大きくして熱交換効率を高めることができる。

【０００７】 また、前記燃焼式ボイラーから前記伝熱管に供給される熱媒の管路に制御弁を 設けることにより、伝熱管への熱媒の供給を効率よく行なうことができる。

【０００８】 また、請求項１または２記載の燃焼式ボイラー、排熱交換器、熱媒タンク、各 配管および温度センサを筐体に収納してパッケージ型に構成してもよく、これに より設置作業を能率よく行なうことができるし、機器や配管を覆うので安全性に 優れている。

【０００９】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図面に基づき詳述する。図において１は例えば灯 油を燃料とする燃焼式ボイラーで、該燃焼式ボイラー１はボイラー本体１Ａと、 該ボイラー本体１Ａの排熱を外部に放出するための煙道１Ｂとから構成してある 。そして、燃焼式ボイラー１には家屋内に設置した放熱パネル等の放熱機器Ａ（ 但し、図示せず。）に熱媒、例えば温水を循環供給するための温水供給管２およ び温水戻り管３が接続してあり、温水供給管２には循環ポンプ４が設けてある。 また、温水供給管２の分岐管２Ａには膨張タンク５が設けてある。

【００１０】 ６は前記煙道１Ｂの途中に設けられ、燃焼式ボイラー１の排気熱によって水、 不凍液等の熱媒を加熱する排熱交換器である。該排熱交換器６は軸方向両端が開 口した中空筒状の外筒７と、該外筒７の軸方向両端に設けた一対の鏡板８、８と 、該一対の鏡板８、８に軸方向両端側が架設され、内部に螺旋状の誘導板９が挿 設された複数本の伝熱筒１０、１０、・・・と、該伝熱筒１０、１０、・・・の 端部を覆うように前記各鏡板７の外面に設けられ、煙道１Ｂと接続された接続筒 １１、１２と、下側の接続筒１１に設けられた結露排出管１３と、接続筒１１内 に設けられ、該結露排出管１３に連通する結露ガイド管１４Ａを有する結露受け 皿１４と、接続筒１１の内側下部に設けられた結露回収リング１５と、外筒７に 設けた熱媒流入口１６、熱媒流出口１７および水抜き口１８とから大略構成して ある。

【００１１】 次に、１９は前記排熱交換器６から供給される熱媒を貯留する熱媒タンクで、 該熱媒タンク１９は本実施の形態では断熱材により箱形に形成してあり、側板１ ９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに配管接続口２０、２０、・・・、液面計２１、温度計２ ２が夫々設けてある。なお、熱媒タンク１９は円筒状に形成してもよいものであ る。２３は該熱媒タンク１９の一の配管接続口２０と排熱交換器６の熱媒流出口 １７との間に接続された高温熱媒供給管、２４は熱媒タンク１９の他の配管接続 口２０と排熱交換器６の熱媒流入口１６との間に接続され、途中に逆止弁２５が 設けられた熱媒戻り管で、２６は前記逆止弁２５の下流側に位置して熱媒戻り管 ２４に設けられた熱媒循環ポンプである。２７は排熱交換器６に設けられ、後述 する制御盤３７を介して熱媒循環ポンプ２６と電気的に接続された温度センサを 示す。該温度センサ２７は排熱交換器６内の熱媒が約５０℃に達すると熱媒循環 ポンプ２６を始動させて排熱交換器６から熱媒タンク１９に高温の熱媒を供給し 、排熱交換器６内の熱媒温度が約４０℃にまで低下すると、熱媒循環ポンプ２６ の作動を停止するものである。

【００１２】 ２８は熱媒タンク１９と図示しない他の放熱機器Ｂ、例えばロードヒーティン グ装置或は床暖房装置との間で熱媒を循環させるための供給配管で、該供給配管 ２８は熱媒供給管と２８Ａと、戻り管２８Ｂとからなっており、熱媒供給管２８ Ａの途中には逆止弁２９と、他の熱媒循環ポンプ３０が設けてある。３１は熱媒 タンク１９に設けられ、制御盤３７を介して熱媒循環ポンプ３０と電気的に接続 された温度センサを示す。該温度センサ３１は熱媒タンク１９内の熱媒が約３５ 〜４０℃に達すると温水循環ポンプ３０が始動して熱媒を熱媒供給管と２８Ａに 供給して放熱機器Ｂを発熱させ、熱媒が２５℃にまで低下すると温水循環ポンプ ３０の作動は停止するようにしてある。

【００１３】 ３２は燃焼式ボイラー１の温水により熱媒タンク１９内の熱媒を加熱するため の補助加熱装置を示す。３３は該補助加熱装置３２を構成し、熱媒タンク１９に 内設した螺旋状の伝熱管で、該伝熱管３３の両端は熱媒タンク１９の配管接続口 ２０、２０に夫々連結してある。３４は伝熱管３３の一端側と温水供給管２との 間に接続された補助温水供給管で、該補助温水供給管３４の途中には電磁式制御 弁３５が設けてある。３６は伝熱管３３の他端側と温水戻り管３との間に接続さ れた補助温水戻り管である。

【００１４】 ここで、該電磁式制御弁３５は図示しない信号線を介して制御盤３７に接続し 、前述した温度センサ３１による熱媒の検知温度が例えば３０℃にまで降下した ときに制御盤３７からの信号により開弁し、例えば４０℃に上昇したときに閉弁 するように作動を制御することにより、燃焼式ボイラー１により生成する温水を 効率よく利用することができる。また、制御盤３７にＯＮ、ＯＦＦスイッチを設 けて主動で作動を制御するようにすることもできる。更に、他の放熱機器Ｂがロ ードヒーティング装置である場合には、屋外に降雪センサを設け、該降雪センサ からの降雪信号により制御盤３７を介して開弁動作を行なうように構成してもよ い。

【００１５】 更に、３７は制御盤を示し、該制御盤３７は電源スイッチを備えると共に、温 水循環ポンプ４、熱媒循環ポンプ２６、３０と導電線を介して、また温度センサ ２７、３１と信号線３８、３９を介して夫々接続されている。

【００１６】 ４０は上述した燃焼式ボイラー１、膨張タンク５、排熱交換器６、熱媒タンク １９およびこれら機器に接続された各種の配管２、３、２３、２４、２８、３４ 、３６を一体に収納した筐体で、該筐体４０の前面４０Ａに前記制御盤３７が設 けてあり、前板４０Ａ、後板４０Ｂには配管挿通穴４１、４１、・・・が形成し てある。また、天板４０Ｃには煙道１Ｂを挿通するための開口部（但し、図示せ ず。）が形成してある。このように、筐体４０内に機器類および配管を収納して パッケージ型排熱利用式ボイラー装置として構成することにより、設置工事の効 率化、外部に対する安全性の確保、美観の向上等を図ることができる。

【００１７】 本実施の形態は上述の構成からなっており、燃焼式ボイラー１により生成した 温水は温水供給管２から放熱機器Ａに送られ、温水戻り管３を介してリターンす る。また、燃焼式ボイラー１が作動することにより排気ガスは煙道１Ｂから外部 に排出されるが、排熱交換器６内を通過することにより、熱媒との間で熱交換が 行われる。熱媒が所定の温度、本実施の形態では約５０℃にまで上昇したことを 温度センサ２７が検知すると、熱媒循環ポンプ２６が始動して高温の熱媒が熱媒 タンク１９に供給され、滞留している熱媒に混合して熱媒全体の温度を上昇させ る。逆に、熱媒タンク１９内の熱媒の温度が低下し、この熱媒が排熱交換器６に 還流して排熱交換器６内が約４０℃にまで降下した場合には、温度センサ２７の 検知信号に基づいて熱媒循環ポンプ２６が停止し、排熱交換器６内の結露を防止 する。

【００１８】 他方、熱媒タンク１９内の熱媒の温度が所望温度である約３５〜４０℃にまで 上昇すると、温度センサ３１からの信号により熱媒循環ポンプ３０が始動し、供 給配管２８を介して他の放熱機器Ｂに熱媒が循環供給され、約２５℃にまで下降 すると熱媒循環ポンプ３０が停止する。この作動を繰り返すことにより、２４時 間路面を融雪し、或は床を暖房することができる。

【００１９】 上述の如く熱媒タンク１９内に排熱交換器６により加熱した熱媒を供給して放 熱機器Ｂへと循環供給しているが、例えばロードヒーティング装置の場合に外気 温が大幅に低下している場合には、排熱交換器６による加熱のみでは熱媒タンク １９内の熱媒の温度が不足し、熱媒循環ポンプ３０の停止時間が長くなるという 問題が生じる。しかし、本実施の形態では、燃焼式ボイラー１により生成した温 水の一部を熱媒タンク１９内の伝熱管３３に常時循環供給して熱媒を加熱するよ うにしたから、熱媒タンク１９内の熱媒は使用可能な温度域に保つことができる し、所望温度より低下した場合でも熱媒循環ポンプ３０の停止時間を短縮するこ とができ、一定した温度の熱媒を放熱機器Ｂに供給することができる。

【００２０】 なお、本実施の形態では単管式熱交換器を用いたが、例えば業務用の大型ボイ ラー装置にあっては、伝熱筒の外周に通水コイルを巻装した二管式熱交換器を用 いてもよいものである。

【００２１】

【考案の効果】

本考案は以上詳述した如く構成したから、下記の諸効果を奏する。 （１）排熱交換器に温度センサを設け、排熱交換器により生成した熱媒の温度が 所望温度より低下した場合には、循環ポンプの作動を停止するようにしたから、 排熱交換器内の結露を防止することができる。 （２）排熱交換器により生成した熱媒を貯留する熱媒タンク内に伝熱管を設け、 燃焼式ボイラーにより生成した熱媒を伝熱管を介して熱媒タンク内の熱媒を加熱 するようにしたから、放熱機器に一定した温度の熱媒を供給することができる。 （３）排熱交換器を構成する伝熱筒内に螺旋状の伝熱板を設けて伝熱面積を拡大 することにより、伝熱筒への伝熱効率を高めることができ、排熱交換器の立上り を早めることができる。 （４）筐体内に機器類および配管を収納してパッケージ型排熱利用式ボイラー装 置として構成することにより、設置工事の効率化を図ることができるし、高熱機 器や配管等を外部から遮断するので安全な装置として使用することができ、また 美観の向上も図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施の形態に係る排熱利用式ボイラー
装置の全体構成図である。

【図２】排熱利用式ボイラー装置を構成する排熱交換器
を一部を破断にして示す縦断面図である。

【図３】図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ矢示方向拡大断面図で
ある。

【図４】排熱利用式ボイラー装置を構成する熱媒タンク
を一部を破断にして示す斜視図である。

【符号の説明】

１ 燃焼式ボイラー １Ｂ 煙道 ２ 温水供給管 ６ 排熱交換器 １９ 熱媒タンク ２６、３０ 循環ポンプ ２７、３１ 温度センサ ３３ 伝熱管 ３５ 電磁式制御弁 ４０ 筐体

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【手続補正書】

【提出日】平成９年５月２日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項４

【補正方法】変更

【補正内容】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 田村 悦夫 北海道札幌市白石区中央１条７丁目２番９ 号

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 放熱機器に熱媒を供給する燃焼式ボイラ
   ーと、該燃焼式ボイラーの煙道に設けた排熱交換器と、
   該排熱交換器から循環供給される熱媒を貯留し、他の放
   熱機器に当該熱媒を循環供給する熱媒タンクと、前記排
   熱交換器と熱媒タンクとの間に設けられて熱媒を循環さ
   せる循環ポンプと、前記排熱交換器から熱媒タンクに循
   環供給される熱媒の温度を検知し、所定温度に上昇した
   ときに前記循環ポンプを始動させて熱媒を該熱媒タンク
   に供給し、所定温度に降下したときに該循環ポンプを停
   止させるための温度センサと、前記熱媒タンクから循環
   ポンプを介して前記他の放熱機器に循環供給される熱媒
   の温度を検知し、所定温度以上に上昇したときに該循環
   ポンプを始動させて熱媒を該放熱機器に供給し、所定温
   度より降下したときに該循環ポンプを停止させる温度セ
   ンサと、前記熱媒タンク内に設けられ、前記燃焼式ボイ
   ラーから放熱機器側に供給される熱媒の一部が循環供給
   される伝熱管とから構成してなる排熱利用式ボイラー装
   置。
2. 【請求項２】 前記排熱交換器を構成する伝熱筒内に螺
   旋状の伝熱板を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   排熱利用式ボイラー装置。
3. 【請求項３】 前記燃焼式ボイラーから前記伝熱管に供
   給される熱媒の管路に制御弁を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の排熱利用式ボイラー装置。
4. 【請求項４】 請求項１または２記載の燃焼式ボイラ
   ー、排熱交換器、熱媒タンク、各配管および温度センサ
   を筐体に収納してパッケージ型に構成したことを特徴と
   する排熱利用式ボイラー装置。