JP3214931U - 真空式温水機 - Google Patents

Abstract

【課題】排ガス中の水分が凝縮し、結露し、送風機やバーナ等を腐食させるという問題を解決するため、排ガス再循環通路内に侵入した凝縮・結露した水を有効に除去することができる真空式温水機を提供する。【解決手段】バーナ２からの燃焼熱すなわち排ガスを火炉１６及び水管群１７で構成される伝熱部で周囲の熱媒水２１と熱交換する真空式温水機であって、真空式温水機本体１と、燃焼用空気通路１９と、伝熱部に横設された後部煙室１５と、これに連通する排ガス分岐通路１０と、これに連通する排ガス再循環通路５と、排ガス分岐通路に延設され排ガス再循環通路内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管１１と、送風機３とを備え、排ガス再循環通路５が排ガス分岐通路１０下部から送風機に向かい上り勾配となるよう燃焼用空気通路１９の中に配置されている。【選択図】図１

Description

本考案は、真空式温水機の排ガス再循環通路内に侵入した凝縮・結露した水を有効に除去することができる真空式温水機に関するものである。

燃焼装置を備えた真空式温水機では、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出を抑制するために、排ガス出口通路と燃焼用空気通路とを排ガス再循環通路で接続し、排ガスの一部を排ガス再循環通路に導いて燃焼用空気に混ぜる方法が採られている。しかしながら、この場合には、排ガス中の水分を除去することを考慮した構造にはなっていないため、排ガス中の水分が凝縮し、結露し、送風機やバーナ等を腐食させるという問題があった。近年、真空式温水機の高効率化が進み排ガス温度が低下したため、排ガス中の水分の凝縮・結露が助長され、その腐食の傾向は更に大きくなっている。

従来、ボイラ、真空式温水機等で排ガス再循環を行う場合は、ボイラ排ガス出口通路から排ガス再循環通路を分岐し、燃焼用空気通路（送風機の吸気口）に接続するだけで、排ガス中の水分を除去することを考慮した構造にはなっていないのが一般的である。

以下、図７乃至図９に、排ガス中の水分を除去することを考慮した構造にはなっていない従来の一般的な例を示す。図７乃至図９において、４０は煙道、４１は排ガス再循環通路、４２は送風機、４３はバーナであるが、この場合、排ガスは、煙道４０を通して外気中へ排出されるが、煙道４０の途中には排ガス再循環通路４１を接続しているため、煙道４０を通過する排ガスの一部は排ガス再循環通路４１へ送られ、送風機４２に送られる。そして、送風機４２は通過してきた排ガスと別に取り込んだ燃焼用空気とを混合したものをバーナ４３へ供給するものである。

このような従来の排ガス再循環通路４１の構造は、排ガス中の水分を除去することを考慮していないため、凝縮・結露した水が送風機、バーナ等に導かれる。この凝縮・結露した水は排ガス中の腐食成分を含むため、送風機、バーナ等の機器を著しく腐食させることになる。

これに対して、図１０及び図１１に示されるように凝縮・結露した水が排ガス再循環通路に侵入するのを防止する構造が考案されている。すなわち、図１０及び図１１において、５０は排ガスダクト、５１は開口部、５２はボイラ本体、５３は節炭器、５４はウインドボックス、５４ａはウインドボックス５４の流入口、４０は煙道、４２は送風機であるが、この場合、ボイラ本体５２のウインドボックス５４の流入口５４ａと節炭器５３の排ガスダクト５０とを送風機４２を備えた煙道４０で接続してなり、排ガスを前記節炭器５３から前記ボイラ本体５２に再循環させようとしたボイラにおいて、排ガスダクト５０の中程に設けられた開口部５１から排ガスを吸い込むようにして凝縮・結露した水が排ガス再循環通路に対応する煙道４０に侵入するのを防止するものである。

しかしながら、図１０及び図１１に示される考案においては、排ガス再循環通路に対応する煙道４０の中で凝縮・結露した水を除去することは考慮されていない。一方で近年、ボイラ等の高効率化が進み、排ガス温度が水の飽和温度近くまで低くなっているため、排ガス中の水分の凝縮・結露が助長される傾向がある。したがって、排ガス再循環通路の中で凝縮・結露した水を除去することを考慮する必要がある。

特開平１１−１４８６０６号公報 特開２００４−７７０８５号公報 特開平１１−１３２４０４号公報 実開平５−５２５０１号公報

本考案は、排ガス再循環通路の中で凝縮・結露した水を有効に除去し、排ガス中の水分量を減らすことにより、送風機やバーナ等の腐食を防止することができ、さらには、既設の真空式温水機がある場合、これに排ガス再循環通路を簡単に取り付けることができる真空式温水機を提供することを目的とするものである。

請求項１に記載の真空式温水機は、バーナからの燃焼熱を火炉及び水管群で構成される伝熱部で周囲の熱媒水と熱交換する真空式温水機であって、真空式温水機本体と、燃焼用空気通路と、前記伝熱部に横設された後部煙室と、前記後部煙室に連通する排ガス分岐通路と、前記排ガス分岐通路に連通する排ガス再循環通路と、前記排ガス分岐通路に延設され前記排ガス再循環通路内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管と、前記燃焼用空気通路からの燃焼用空気と前記排ガス再循環通路からの排ガスとの混合ガスを前記バーナに供給する送風機とを備え、前記排ガス再循環通路が前記排ガス分岐通路下部から前記送風機に向かい上り勾配となるよう前記燃焼用空気通路の中に配置されたことを特徴とするものである。

請求項２に記載の真空式温水機は、請求項１に記載の真空式温水機において、前記真空式温水機がケーシングで覆われており、前記排ガス再循環通路が前記ケーシングの中に配置されたことを特徴とするものである。

請求項３に記載の真空式温水機は、請求項１又は請求項２記載の真空式温水機において、前記後部煙室に貫設され前記水管群を点検する点検口と、前記点検口の外側に配置された点検口用蓋を備え、前記点検口蓋に前記排ガス再循環通路に連通する排ガス分岐通路が形成されたことを特徴とするものである。

本考案に基づく真空式温水機は、前記排ガス再循環通路が前記排ガス分岐通路下部から前記送風機に向かい上り勾配となるよう前記燃焼用空気通路の中に配置されているため、排ガスは前記排ガス再循環通路を通過する際に、前記燃焼用空気通路を通過する空気によって冷却され凝縮水が発生する。そして、前記凝縮水は、前記排ガス再循環通路の勾配に沿って下方へと流れて、前記凝縮水排出管から排水される。

このように、排ガス中の水分を前記排ガス再循環通路の中で積極的に凝縮し、排出することにより、送風機、バーナ等に導かれる水分量を減らすことができる。これにより、送風機、バーナ等の腐食を防止できる。また、既設の真空式温水機に前記排ガス再循環通路を追加するだけで、本考案に係る真空式温水機を構成することができ、簡単な部品交換で排ガス再循環通路を構成できると共に、既設の真空式温水機と同一の据付面積に収めることができ、コンパクトに排ガス再循環通路を構成できる。

また、前記ケーシングの中に排ガス再循環通路が配置されているため、排ガス再循環通路を保温材等で覆うことなく火傷や放熱損失を防止できる。すなわち、排ガス再循環通路が露出していないため火傷の恐れがなく、放熱損失分の熱量も燃焼用空気に含まれて回収されるため無駄なく有効に活用できる。さらに、排ガス再循環通路の接続部等に不具合がある場合に排ガスが漏れることがあっても、前記ケーシングの中で漏れるため、安全上問題なく、漏れた排ガスは、燃焼用空気と共にバーナに供給される。また、真空式温水機全体としての外観デザインが美しく、低騒音化にも寄与するものである。

さらに、前記点検口用蓋に前記排ガス再循環通路に連通する排ガス分岐通路が形成されている、すなわち、前記点検口用蓋が、前記排ガス分岐通路を兼ね備えた構成としているため、少ない部品点数でコンパクトな構造とすることができる。

また、前記排ガス再循環通路内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管が、前記排ガス分岐通路に延設されているため、さらに少ない部品点数でさらにコンパクトな構造とすることができる。

本考案に係る真空式温水機の一実施形態の縦断正面図である。 図1の真空式温水機の右側面図である。 図1の真空式温水機をケーシングで覆った状態を示す正面図である。 図３の右側面図である。 図1の真空式温水機の要部分解斜視図である。 従来の一般的な高効率型の真空式温水機の縦断正面図である。 従来のボイラのフロー図である。 従来の他のボイラの縦断面の説明図である。 従来の他のボイラの縦断面の説明図である。 従来の他のボイラの斜視図である。 図１０のＡ−Ａ‘線断面図である。

以下、図面に基づいて本考案の一実施形態を説明する。
図１は、本考案に係る真空式温水機の縦断正面図である。図２は、図1の真空式温水機の右側面図である。図５は、図1の真空式温水機の要部分解斜視図である。

当該真空式温水機は、バーナ２からの燃焼熱、すなわち排ガスを火炉１６及び水管群１７で構成される伝熱部で周囲の熱媒水２１と熱交換し、前記熱交換により、熱媒水２１を加熱沸騰させて減圧蒸気室２２内に当該熱媒水２１の温度と同一温度の蒸気を発生させ、その蒸気が熱交換器２３の表面で凝縮することで、熱交換器２３内の給水を加熱し、温水を供給するようにしたものである。減圧蒸気室２２は、大気圧より低い減圧状態に維持されている。

そして、真空式温水機本体１と、燃焼用空気通路１９と、火炉１６及び水管群１７で構成される伝熱部に横設された後部煙室１５と、これに連通する排ガス分岐通路１０と、これに連通する排ガス再循環通路５と、前記排ガス分岐通路１０に延設され前記排ガス再循環通路５内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管１１と、送風機３とを備え、前記排ガス再循環通路５が前記排ガス分岐通路１０下部から前記送風機３に向かい上り勾配となるよう送風機吸気サイレンサ４に接続された状態で、前記燃焼用空気通路１９の中に配置されている。また、後部煙室１５の上部にこれに連通する排ガス出口通路７が配置され、排ガス出口通路７の先端に排ガス出口２０が形成されている。

なお、送風機３を配置する都合上、当該真空式温水機には、脚１４が取り付けられているため、真空式温水機本体１と、床面との間には空間ができる。この空間が前記燃焼用空気通路１９を形成するものである。また、前記後部煙室１５を貫通するように、前記水管群１７を点検する点検口９が設けられており、前記点検口９の外側には点検口用蓋８が配置され、前記点検口用蓋８の下部に前記排ガス再循環通路５に連通する前記排ガス分岐通路１０が突設形成されている。そして、前記排ガス分岐通路１０に前記排ガス再循環通路５内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管１１が延設されている。

水管群１７は定期的に点検・清掃が必要なため、後部煙室１５を貫通するように設けられた点検口９を利用して、前記水管群１７を定期的に点検し清掃するものである。

当該真空式温水機においては、バーナ２による燃焼を行い、発生した燃焼熱、すなわち排ガスを火炉１６及び複数の水管群１７で構成される伝熱部で周囲の熱媒水と熱交換を行う。その後、排ガスは、排ガス出口通路７を通過して、排ガス出口２０から外気中に排出されるものである。

ここで、排ガスの一部は、前記点検口用蓋８の下部に突設形成された前記排ガス分岐通路１０から前記排ガス再循環通路５に導かれる。前記排ガス再循環通路５に導かれる排ガス量は排ガス再循環ダンパ６の開き角度により調整される。そして、前記排ガス再循環通路５を通過した排ガスは、燃焼用空気吸込み口１８から取り込まれた燃焼用空気と送風機３で混合されバーナ２へ供給され、バーナ２により燃焼される。

ここで、前記排ガス再循環通路５が、前記燃焼用空気通路１９の中に配置されているため、排ガスは前記排ガス再循環通路５を通過する際に、前記燃焼用空気通路１９を通過する空気によって冷却され前記排ガス再循環通路５内で凝縮され凝縮水が発生する。そして、前記排ガス再循環通路５が前記排ガス分岐通路１０下部から前記送風機３に向かい上り勾配であるため、前記凝縮水は、上り勾配の逆方向に沿って下方へと流れて、前記凝縮水排出管１１から排水される。

このように、排ガス中の水分を前記排ガス再循環通路５内で積極的に凝縮し、排出することで、送風機３、バーナ２等に導かれる排ガス中の水分量を削減することにより、送風機３、バーナ２等の腐食を防止できるものである。本実施形態では、前記排ガス再循環通路５の勾配は１／１００としているがこれには限られない。

また、図６は、従来の一般的な高効率型の真空式温水機であり、前記排ガス再循環通路５を備えていないものである。

図１と図６を比較すれば分かるように、既設の真空式温水機、例えば図６に示される真空式温水機に前記排ガス再循環通路５を追加するだけで、本考案に係る真空式温水機を構成することができ、簡単な部品交換で排ガス再循環通路５を構成できると共に、既設の真空式温水機と同一の据付面積に収めることができ、コンパクトに排ガス再循環通路５を構成できる。

さらに、前記点検口用蓋８の下部に前記排ガス再循環通路５に連通する排ガス分岐通路１０が突設形成されている、すなわち、前記点検口用蓋８が、前記排ガス分岐通路１０を兼ね備えた構成としているため、少ない部品点数でコンパクトな構造とすることができる。
また、前記排ガス再循環通路５内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管１１が、前記排ガス分岐通路１０に延設されているため、さらに少ない部品点数でさらにコンパクトな構造とすることができる。

図３は、本考案に係る真空式温水機の変形例を示す正面図であり、図３の下部破線で示される部分は、ケーシング１２の中が透けて見えると仮定した仮想部分である。図４は、図３の真空式温水機の右側面図である。図３及び図４に示されるように、当該真空式温水機は、ケーシング１２に覆われている。

したがって、ケーシング燃焼用空気口１３から入ってきた燃焼用空気は、前記燃焼用空気通路１９を通過して、燃焼用空気吸込み口１８から取り込まれて前記排ガス再循環通路５を通過した排ガスと送風機３で合流され混合されてバーナ２へ供給される。なお、図３中の白矢印は、前記燃焼用空気通路１９における、燃焼用空気の流れを示しており、黒矢印は、前記排ガス再循環通路５における排ガスの流れを示すものである。

このように、前記ケーシング１２の中に排ガス再循環通路５が配置されているため、排ガス再循環通路５を保温材等で覆うことなく火傷や放熱損失を防止できる。すなわち、排ガス再循環通路５が露出していないため火傷の恐れがなく、放熱損失分の熱量も前記燃焼用空気通路１９において燃焼用空気に含まれて回収され、燃焼用空気吸込み口１８から取り込まれて無駄なく有効に活用できる。

さらに、排ガス再循環通路５の接続部等に不具合がある場合に排ガスが漏れることがあっても、前記ケーシング１２の中で漏れるため、安全上問題なく、漏れた排ガスは、燃焼用空気と共にバーナ２に供給される。また、真空式温水機全体としての外観デザインが美しく、低騒音化にも寄与するものである。

ここで、本考案に係る真空式温水機は、排ガスが送風機３に到達するまでに、排ガスが前記排ガス再循環通路５を通過する際に、前記排ガス再循環通路５内で排ガス中の水分を凝縮させ、その凝縮水を排水させることで送風機３の内部等の腐食を防止するものであるが、この場合の排ガス温度、燃焼用空気の温度、相対湿度等の状態を以下説明する。

排ガス入口すなわち、排ガス分岐通路１０における排ガス温度は例えば８０℃であり、ここから徐々に下がって行き、それに伴い相対湿度は徐々に上がって行き、例えば、排ガス温度が５０℃（都市ガス１３Ａの場合は５０〜５５℃）になった場合に相対湿度が１００％になる場合について説明する。排ガスは、排ガス再循環通路５を通過する場合には、燃焼用空気通路１９を通過する燃焼用空気と熱交換することにより、排ガス温度は、徐々に下がって行く。

一方、ケーシング燃焼用空気口１３から入ってきた燃焼用空気の温度は、例えば２０℃であり、燃焼用空気が燃焼用空気通路１９を通過する際に、排ガス再循環通路５と熱交換することにより、燃焼用空気の温度は徐々に上がって行き、燃焼用空気吸込み口１８すなわち、送風機３の入口で排ガス再循環通路５を通過してきた排ガスと合流し混合されることにより、燃焼用空気の温度と排ガスの温度とは、同一温度となる。この場合、送風機３の入口に到達するまでに、排ガスが前記排ガス再循環通路５を通過する際に、排ガス再循環通路５内での凝縮により、排ガス中の水分量が減っているため、燃焼用空気と排ガスとの混合ガスの相対湿度が下がる。

なお、本考案は、真空式温水機に係るものであるが、ボイラ等にも本考案と同様な技術思想を応用することができる。

１ 真空式温水機本体
２ バーナ
３ 送風機
４ 送風機吸気サイレンサ
５ 排ガス再循環通路
６ 排ガス再循環ダンパ
７ 排ガス出口通路
８ 点検口用蓋
９ 点検口
１０ 排ガス分岐通路
１１ 凝縮水排出管
１２ ケーシング
１３ ケーシング燃焼用空気口
１４ 脚
１５ 後部煙室
１６ 火炉
１７ 水管群
１８ 燃焼用空気吸込み口
１９ 燃焼用空気通路
２０ 排ガス出口
２１ 熱媒水
２２ 減圧蒸気室
２３ 熱交換器

Claims (3)

1. バーナからの燃焼熱を火炉及び水管群で構成される伝熱部で周囲の熱媒水と熱交換する真空式温水機であって、真空式温水機本体と、燃焼用空気通路と、前記伝熱部に横設された後部煙室と、前記後部煙室に連通する排ガス分岐通路と、前記排ガス分岐通路に連通する排ガス再循環通路と、前記排ガス分岐通路に延設され前記排ガス再循環通路内で凝縮された凝縮水を排水する凝縮水排出管と、前記燃焼用空気通路からの燃焼用空気と前記排ガス再循環通路からの排ガスとの混合ガスを前記バーナに供給する送風機と、を備え、前記排ガス再循環通路が前記排ガス分岐通路下部から前記送風機に向かい上り勾配となるよう前記燃焼用空気通路の中に配置されたことを特徴とする真空式温水機。
2. 前記真空式温水機がケーシングで覆われており、前記排ガス再循環通路が前記ケーシングの中に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の真空式温水機。
3. 前記真空式温水機が、前記後部煙室に貫設され前記水管群を点検する点検口と、前記点検口の外側に配置された点検口用蓋を備え、前記点検口蓋に前記排ガス再循環通路に連通する排ガス分岐通路が形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の真空式温水機。