JP3110091U - ブラウンガスを利用した産業用ボイラー - Google Patents

Abstract

【課題】 環境汚染を防止して、少ない燃料費で最大の効率を得ることができるようにするブラウンガスを利用した産業用ボイラーを提供しようとすること。
【解決手段】 このために本考案はボイラーの燃焼室にブラウンガス専用バーナーを追加で装着して、前記ブラウンガス専用バーナーで発生されたブラウンガス火炎によって燃焼室内部に具備された発熱体を直接加熱するようにして、前記発熱体を着火、燃焼させてその熱でボイラーを駆動する。
【選択図】 図２

Description

本考案は産業用ボイラーに関することで、特にブラウンガスバーナーが追加装着されて前記ブラウンガスバーナーによる火炎が内部に具備された発熱体を着火、燃焼させる高効率の産業用ボイラーに関することである。

ボイラーは水を暖めて暖房にするとか、温水で使うためのもので、従来のボイラーの基本的な構造は大体図１に図示したところのようである。

図１は従来ボイラーの概略的な断面図である。

図１を参照すれば、従来のボイラー（１００）は本体（１０）内部下側にバーナー（２０）を具備する燃焼室（１２）を形成して、前記バーナー（２０）の火炎（Ａ）によって燃焼室（１２）を加熱して、前記加熱された排気ガスが暖房水貯蔵空間（１６）を上下に多数個貫通する排気管（１３）を通過しながら暖房水（Ｃ）を暖めた後、本体（１０）の上部に形成された排気室（１４）を経て排気口（１５）に抜け出る構造を持つ。

このような一般的な構造は産業用ボイラーにも適用されて、産業用ボイラーの場合その大きさが家庭用に比べてかなり大きく、ボイラーに使用されるバーナー又は大型バーナーを使用する。

ここで、一般的に前記産業用大型バーナーはガスや空気を排気ガスの熱で予熱する場合が多い。この時重油、燈油等を燃焼させることをオイルバーナーと言って、圧縮空気や高圧水蒸気等で油を霧のように噴き出す一種の噴霧器のような役目をする。

このようにバーナーを通じて噴かれ出る燃料は点火プラグ等のような点火手段によって着火され高い温度の火炎を生成するようになって、このような高い温度の火炎は前記ボイラーの燃焼室（１２）を加熱するようになる。

しかし、前記バーナーに使用される燃料において一般的に多く使われるバンカー−Ｃ油はますます深刻になる環境公害によってその使用を規制していて、油よりは公害が少ないガス燃料を勧めているが、ガス燃料は価格が高いため使用を憚っている実情である。

特に産業現場で使われるボイラーは大容量であるために燃料費用がたくさん発生するしかなくてこれによるコストアップで競争力が落ちている。

従って代替エネルギーの重要性が強調されてきて太陽熱、風力、地熱等の代替エネルギー開発に莫大な投資をしてきたことも事実であるが、まだこれと言う進展がなくやっと補助暖房手段に止まっている実情なので大容量を必要とする産業用で使うことができる代替エネルギーはないと言っても過言ではないだろう。

これを克服するための方法としてブラウンガスを利用するのが最近になって脚光を浴びている。

前記ブラウンガスは水の電気分解によって得られる気体として水素と酸素の含量比が２：１である混合気体である。通常水を電気分解すれば陰極では水素が得られて、陽極では酸素が得られるのに、これらガスを分離採集しないでまとめて集めることがブラウンガスである。

ブラウンガスは一般的な気体とは違い燃焼の時凝爆（implosion）現象を誘発する独特の性質を持つ。すなわち、燃焼の時爆発（explosion）現象を現わさないで、むしろ火炎が内部に集まって来ながら焦点を形成して周辺を真空化する。

すなわち、ブラウンガスの炎は凝爆（implosion）状態が続いていることであり、これに従って前記ブラウンガスの炎はピンポイント火炎を形成して炎の形態が長く形成されて蓄熱は少ないがピンポイント部分では耐熱材であるセラミックも溶かしてしまうので火炎ドリルリングができる位の非常に強い火力を誇示する。

又、前記ブラウンガスの炎は原子と分子状態の水素と酸素が反応する独特の性格を持っている。水素原子と酸素原子は加熱対象物質の原子核の中に浸透されるので水素と酸素によって熱核反応して加熱される物質は空気の中でガスが自然に燃焼する時の炎よりずっと熱い炎によって加熱される結果になる。

又、熱線が外部に放出されなくて輻射熱によるエネルギー損失がないので優秀なエネルギー効率を持って、それ自体に酸素を含んでいるので燃焼の時別途の酸素供給が不必要で、燃焼生成水として水だけを生成するので公害汚染問題がない。

このような独特な特性を持っているブラウンガスは一番よく燃える燃料である水素と酸素で構成されているのでこれを利用するバーナーの場合その効率及び費用面で大きい利得を得ることができるのである。

それによって前記ブラウンガスを利用したバーナーが採用された産業用ボイラーもやはり高い効率を得ることができるようになるのである。

しかし、従来の場合このような前記ブラウンガスを利用した産業用ボイラーが開発されていないことが現実である。

又、従来のボイラーはガスバーナーで発生される火炎によって燃焼室を加熱して、前記加熱された排気ガスによってボイラーを駆動させることや、ブラウンガスの場合前に説明したところのようにブラウンガスの炎は凝爆（implosion）状態が続いていることで蓄熱が少なくてブラウンガス自体だけではボイラーを駆動することができないという問題がある。

本考案はブラウンガス専用バーナーを追加で装着して、前記ブラウンガス専用バーナーで発生されたブラウンガス火炎によって燃焼室内部に具備された発熱体を直接加熱するようにして、前記発熱体を着火、燃焼させてその熱でボイラーを駆動することで、環境汚染を防止して、少ない燃料費で最大の効率を得ることができるようにするブラウンガスを利用した産業用ボイラーを提供することにその目的がある。

前記目的を果たすために本考案によるブラウンガスを利用した産業用ボイラー（industrial boiler using brown gas）は、本体内部中央に第１バーナー及び第２バーナーを具備する燃焼室と;前記燃焼室内部に具備されて前記第１及び第２バーナーの火炎によって加熱される発熱体と;前記燃焼室の外側で前記燃焼室を幾重にも重ねて取り囲む多数の暖房管コイル管が含まれて構成されることを特徴とする。

ここで、前記第１バーナーはオイルバーナーで、前記第２バーナーはブラウンガス専用バーナーであることを特徴とする。

このような本考案によると、ブラウンガスバーナーを追加で装着して、これを通じてオイルバーナーによる不完全燃焼を完全燃焼に変換させることで、環境汚染を基本的に起こさないのみならず、前記ブラウンガスバーナーから生成される火炎によって着火、燃焼される発熱体がとても高い発熱量を発生させるのでボイラーの効率を極大化できるという長所がある。

以下、添付された図面を参照して本考案による実施例を詳細に説明するようにする。

図２は本考案の一実施例によるブラウンガスを利用した産業用ボイラーの概略的な側断面図で、図３は本考案の一実施例によるブラウンガスを利用した産業用ボイラーの概略的な正断面図である。

図２及び図３を参照すれば、本考案によるブラウンガスを利用した産業用ボイラーは円筒状本体（２００）内部中央に第１バーナー（２２０）及び第２バーナー（２３０）を具備する燃焼室（２１０）が形成されていて、前記燃焼室（２１０）内部には前記第１及び第２バーナーの火炎によって加熱される発熱体（２１２）が具備されて、前記燃焼室（２１０）の外側では前記燃焼室を幾重にも重ねて取り囲む多数の暖房管コイル（２５０）すなわち、図示されたところのように第１、２、３暖房管コイル（２５２、２５４、２５６）が具備されている。

すなわち、前記燃焼室（２１０）内に具備された前記発熱体（２１２）が着火、燃焼されて発生される高温の熱が前記燃焼室（２１０）を幾重にも重ねて取り囲む多数の暖房管コイル（２５０）を暖める役目をして、これを通じて前記暖房管コイル内部の暖房水が暖められて、前記発熱体（２１２）の燃焼によって発生されたガスは前記本体一側上部に具備された排気口（２６０）を通じて抜け出る。

又、前記本体（２００）はそのハウジング内部面全体を取り囲む形態で暖房水臨時貯蔵部（２０２）が具備されているし、前記暖房水臨時貯蔵部（２０２）の下側一端に暖房水流入口（２０４）が具備されている。

又、前記暖房水臨時貯蔵部（２０４）の上側一端に具備された暖房水排出口（２０６）は暖房水貯蔵タンク（２４０）と下側（２４４）と連結されていて、前記暖房水貯蔵タンク（２４０）の上側（２４２）は前記燃焼室（２１０）を取り囲む多数の暖房管コイルの中で燃焼室に接して取り囲む第１暖房管コイル（２５２）と連結されるように構成される。

又、前記第１暖房管コイル（２５２）の外側では第２暖房管コイル（２５４）が前記第１暖房管コイル（２５２）を取り囲んでいて、第３暖房管コイル（２５６）は前記第２暖房管コイル外側に具備されて第２暖房管コイル（２５４）を取り囲んでいる。

この時、前記第１暖房管コイル（２５２）の一側は第２暖房管コイル（２５４）の一側と連結（２７１）されていて、前記第２暖房管コイル（２５４）の一側は前記第３暖房管コイル（２５６）の一側と連結（２７３）され、前記第３暖房管コイル（２５６）の他側は前記本体外部に突出されて高温で暖められた暖房水を外部に送る暖房水排出口（２７５）と連結されている。

従って、前記暖房水流入口（２０４）を通じて外部から供給される暖房水は前記本体の臨時貯蔵部（２０２）から満たされて、前記臨時貯蔵部（２０２）に暖房水がいっぱいに満たされれば前記暖房水は貯蔵タンク（２４０）に満たされるようになって、前記タンクに暖房水がいっぱいに満たされれば、前記貯蔵タンクと連結された前記第１暖房管コイル（２５２）に暖房水が供給されて満たされて、これは又前記第２暖房管コイル（２５４）及び第３暖房管コイル（２５６）に供給されて満たされるようになる。

前に説明したところのように前記多数の暖房管コイル（２５０）は前記燃焼室（２１０）を取り囲む形態で構成されているために前記暖房管コイル（２５０）に供給される暖房水は前記燃焼室（２１０）で発生される高温の熱によって暖められるようになって、前記暖められた暖房水は前記第３暖房管コイル（２５６）の終端と連結された暖房水排出口（２７５）を通じて外部に排出される。

すなわち、前記のように構成された産業用ボイラーは第１及び第２バーナー（２２０、２３０）で発生される火炎によって前記発熱体（２１２）が超高温で加熱、着火されて燃焼されることによって高い熱を発生させるようになって、これは前記燃焼室（２１０）を取り囲む形態で具備された多数の暖房管コイルを通過しながらその内部に充満する暖房水を暖めるようになるのである。

ここで、前記燃焼室に具備される第１バーナー（２２０）は一般的に使用されるオイルバーナーを使用して、前記第２バーナー（２３０）はブラウンガス専用バーナーを使用するのが望ましい。

この時、前記ブラウンガス専用バーナー（２３０）にブラウンガスを供給するブラウンガス発生部（２３４）が具備されて、前記ブラウンガス専用バーナー（２３０）とブラウンガス発生部（２３４）はガス供給路を通じて連結されて、前記ガス供給路の一側にはソレノイドバルブ（２３２）が設置されてガスの供給及び遮断が自動的に成り立つ。
又、前記ブラウンガス専用バーナー（２３０）は本出願人が出願した‘ブラウンガス専用バーナー（出願番号:２０―２００３-０００４１７２）'で使うことができるし、前記ブラウンガス発生部（２３４）は本出願人が出願した‘ブラウンガス発生装置（出願番号：１０-２００２-０００６１４６）'で使用することができる。

すなわち、本考案は前記第１バーナー（２２０）を通じて出力される火炎を熱源で使用するだけでなく、前記第２バーナー（２３０）を通じて出力されるブラウンガス火炎を第２の熱源で使用することをその特徴とする。

又、前記ブラウンガス専用バーナー（２３０）で発生された火炎自体は熱源で使用することに限界があるので、本考案の場合前記火炎によって加熱されて着火及び燃焼され超高温を発熱するようにする発熱体（２１２）が前記燃焼室内に具備されることを特徴とする。

この時、前記発熱体（２１２）は前記本体外部に具備された発熱体注入口（未図示）を通じて供給され、発熱体が燃焼されて焼滅すれば前記発熱体注入口を通じて新しい発熱体で入れ替るようになる。

このように第１バーナー（２２０）外にブラウンガス専用バーナーである第２バーナー（２３０）が追加具備されるために前記第１バーナー（２２０）で発生される不完全燃焼を完全燃焼に変換させて、超高温でだけ着火、燃焼され高い発熱量を発生させる発熱体（２１２）を燃焼させることができるようになってボイラーの効率を極大化させることができるようになるのである。

従来ボイラーの概略的な断面図である。 本考案の一実施例によるブラウンガスを利用した産業用ボイラーの概略的な側断面図である。 本考案の一実施例によるブラウンガスを利用した産業用ボイラーの概略的な正断面図である。

符号の説明

２００：本体
２０２：暖房水臨時貯蔵部
２１０：燃焼室
２１２：発熱体
２２０：第１バーナー
２３０：第２バーナー
２４０：貯蔵タンク
２５０：暖房管コイル
２６０：排気口

Claims (7)

1. 本体内部中央に第１バーナー及び第２バーナーを具備する燃焼室と;
   前記燃焼室内部に具備されて前記第１及び第２バーナーの火炎によって加熱される発熱体と;
   前記燃焼室の外側で前記燃焼室を取り囲む複数の暖房管コイルが含まれて構成されることを特徴とするブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
2. 前記第１バーナーはオイルバーナーで、前記第２バーナーはブラウンガス専用バーナーであることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
3. 前記本体にはそのハウジング内部面全体を取り囲む形態で暖房水臨時貯蔵部が具備されて、前記暖房水臨時貯蔵部の下側一端に暖房水流入口が具備されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
4. 前記暖房水臨時貯蔵部の上側一端に具備された暖房水排出口は暖房水貯蔵タンクと下側とが連結されて、前記暖房水貯蔵タンクの上側は前記燃焼室を取り囲む多数の暖房管コイルの中で燃焼室に接して取り囲む第１暖房管コイルと連結されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
5. 前記多数の暖房管コイルにおいて、前記第１暖房管コイルの外側で第２暖房管コイルが前記第１暖房管コイルを取り囲むように構成されて、第３暖房管コイルは前記第２暖房管コイルを取り囲むように構成されることを特徴とする請求項１に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
6. 前記第１暖房管コイルの一側は第２暖房管コイルの一側と連結されていて、前記第２暖房管コイルの一側は前記第３暖房管コイルの一側と連結され、前記第３暖房管コイルの他側は前記本体外部に突出されて高温で暖められた暖房水を外部に送る暖房水排出口と連結されることを特徴とする請求項５に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。
7. 前記第２バーナーで生成されるブラウンガス火炎は前記第１バーナーで発生される不完全燃焼を完全燃焼に変換させると同時に発熱体を加熱させることを特徴とする請求項２に記載のブラウンガスを利用した産業用ボイラー。

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