JPH03110356A - ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はボイラに関し、特にこれに限定されるものでは
ないが、工業用、商業用および家庭用の湯沸かし器およ
びないしセントラルヒーティング装置に対するガス燃焼
形ボイラに関する。

〔従来の技術〕

建物の外側から普通に取り入れられた空気が、空気取入
れ通路、ガスバーナ、高温ガスによって加熱すべき水が
循環される静止形熱交換器および建物の外側に排気ガス
を排出する排気通路の順序で流れるようなガスボイラは
既によく知られている。

また排気ガスが熱交換器を通過するときに、排気ガスが
凝縮を許されるいわゆる凝縮ボイラも知られている。こ
の場合排気ガスから沢山の熱が回収されるので、ボイラ
の効率は著しく向上される。

しかし凝縮ボイラは多くの欠点を有している。総熱量（
即ち顕熱および潜熱）の大部分を回収するために、熱交
換器は排気ガス流路に沿って非常に広範囲に設けねばな
らず、また凝縮水を導き出すためにドレンを設けねばな
らず、凝縮水により生ずる腐食の問題は熱交換器特にそ
の凝縮が生ずる場所に使用される材料に制限を与える。

ボイラ自体の構造および製造の複雑さを別としても、と
レンの付設の必要性はボイラの据付を不便にし、厳しい
気候においてドレン内において凝縮水が凍結してしまう
ことがある。

凝縮ボイラの別の欠点は、所望の凝縮作用が約５４℃以
下の温度でしか生しないことであり、これは凝縮が熱交
換器において生ずるときには、ボイラに入る水の温度に
上限を与えることになる。

室内暖房に利用する場合、この水の非常に低い入口温度
は大形で高価なラジェータを使用しなげればならない。

一般的な凝縮ボイラの別の欠点は、寒い気候において排
気ガスが凝縮水滴に「白煙」を生しさせることであり、
これ自体は危険はないが、そのような白煙は無知な観察
者において大きな熱損失を生じているものと思われるの
で、商業上において好ましくはない。

ボイラの熱効率を向上するために、例えば英国特許出願
公告第２０３１５７２号公報において、復熱回転ホイー
ル（ヒートホイール）によって排気ガスから引き出した
熱で取り入れた空気を予熱することが知られている。し
かしここで提案されている物理的な配置構造は最近の条
件に通せず、所要空間がしばしば増大してしまう、その
ボイラを著しく軽量にすること、安価にすること、およ
び点検を容易にすることが重要である。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、上述したボイラを軽量化、低廉化およ
び点検の部品化がはかれるように形成することにある。

（課題を解決するための手段〕 本発明によればこの目的は、ボイラがその空気取入れ通
路と排気通路との間に互いに直列に接続されている第１
のプレナム室および第２のプレナム室を有するガス流路
を形成するハウジングを有しており、前記第１のプレナ
ム室および第２のプレナム室が互いに並置している部分
を有し、ボイラが前記ハウジングの中に回転形熱交換器
、バーナおよび静止形熱交換器を有しており、前記回転
形熱交換器が多数のガス通路を有し、その一部が第１の
プレナム室および第２のプレナム室を両者の間で熱伝達
するために交互に通過して動くように回転可能に配置さ
れ、前記ガス流路におけるガスの少なくとも一部が前記
第１のプレナム室および第２のプレナム室において前記
回転形熱交接器のガス通路を通して逆向きに通過させら
れ、バーナが前記回転形熱交換器の前記各部分の間にお
いてガス流路の中に配置され、静止形熱交換器が第２の
プレナム室に収納されたバーナと回転形熱交換器との間
においてガス流路の中に配置され加熱すべき流体が循環
されていることによって達成される。

〔発明の効果〕

かかる本発明に基づくボイラは単にボイラとして作用す
るために配置され、即ちたとえ非常に希な運転状態にお
いてしか凝縮は生じないがこの状態においても、静止形
熱交換器を貫流する流体だけに熱を供給するために配置
される。従って本発明のボイラはバーナからの顕熱だけ
を有効に利用し、回転形熱交換器において凝縮が生ずる
にも拘わらず、その材料を適当に選択することによって
、特に多孔質のセラミック材料を選択することによって
、回転形熱交換器が曝される化学的状態および熱的状態
に容易に耐えることができる。他方では静止形熱交接器
は、不凝縮モードで運転することだけが要求されている
ので、不凝縮ボイラに対して一般に使用されている非常
に安価な構造および材料で構成できる。

従って本発明によれば完全にあるいはほぼ完全に不凝縮
モードで運転するボイラが得られるが、本発明者は更に
このボイラを、はぼ完全にあるいは完全に凝縮ボイラと
して運転できるように配置し、これによって燃焼ガス内
の湿気の蒸発の際の潜熱を利用して熱効率を増大し、同
時に必要な場合に室内暖房に利用できる加熱済の空気を
供給することを提案する。

このことは本発明に基づいて、ボイラがその空気取入れ
通路と排気通路との間に互いに直列に接続されている第
１のプレナム室および！＠２のプレナム室を有するガス
流路を形成するハウジングを有しており、前記第１のプ
レナム室および第２のプレナム室が互いに並置している
部分を有し、ボイラが前記ハウジングの中に回転形熱交
換器、バーナおよび静止形熱交換器を有しており、前記
回転形熱交換器が多数のガス通路を有し、その一部が第
１のプレナム室および第２のプレナム室を両者の間で熱
伝達するために交互に通過して動くように回転可能に配
置され、前記ガス流路におけるガスの少なくとも一部が
前記第１のプレナム室および第２のプレナム室において
前記回転形熱交換器のガス通路を通して逆向きに通過さ
せられ、バーナが前記回転形熱交換器の前記各部分の間
においてガス流路の中に配置され、静止形熱交換器が第
２のプレナム室に収納されたバーナと回転形熱交換器と
の間においてガス流路の中に配置され加熱すべき流体が
循環されているボイラにおいて、回転形熱交換器によっ
て加熱された空気の一部をガス流路から除去するために
、バーナと第１のプレナム室に収納された回転形熱交換
器の部分との間におけるガス流路に導管が接続されてお
り、ボイラの運転において水蒸気が第２のプレナム室に
おける回転形熱交換器のガス通路において凝縮するが、
静止形熱交換器は不凝縮運転することによって達成され
る。

上述のことから分かるように、回転形熱交換器が本発明
に基づいてボイラ内に採用されている。

回転形熱交換器は、耐熱性および燃焼ガスによる熱衝撃
および腐食に対して強い性質を有し且つ燃焼ガス中の茎
気が凝縮できる性質を有する材料で作らねばならず、ま
たその材料は所望の吸湿性を有し、形成された凝縮水が
熱交換器から駆逐されるまで安全に保持できねばならな
い０本発明に基づいて、回転形勢交換器は、自動箪の排
気系統における触媒コンバータに対して既に商業的に使
用されているものと同じようなセラミンク材料で形成さ
れたガス通路を有している０本発明に基づくボイラの回
転形勢交換器において、セラミック材料内にあるガス通
路は熱交換器本体の片側から反対（１１１まで延びてお
り、従って熱交換器本体を貫通してガスを導ける。その
ガス通路は適当な断面形状例えば正方形、三角形あるい
は六角形の真っ直ぐな小孔の規則的なマトリックスで形
成され、代表的には１平方インチ当たりほぼ４００〜６
００個の密度（６０〜２００個／ｃｄ）を有している。

またスポンジ状の性質を有し不規則に連通している開放
孔を形成していて、その通路が曲がりくねっているよう
な材料も利用できる。そのような回転形勢交換器を簡単
に言い表すために、即ちセラミック材料から形成された
回転体を有することから、以下において［セラミック製
ヒートホイール」と呼ぶことにする。

本発明に基づくボイラにおいて回転形勢交換器は、静止
形熱交換器を通過するか越えてきた空気および燃焼ガス
から残留熱を回収し、この熱を第１のプレナム室を通過
する取入れ空気に伝達する働きをする。特にセラミック
製ヒートホイールを使用することによって、ボイラの総
残留熱のほとんど全部が回収され、これによって高いボ
イラ効率が得られ、これは普通の凝縮ボイラで一般的に
得られるボイラ効率に匹敵しそれ以上にもなる。

普通の凝縮ボイラと比較して、大気温度が低下したとき
にボイラの効率が増加する。

普通の凝縮ボイラと異なって、本発明に基づく凝縮ボイ
ラは凝縮水のドレンを必要としない、燃焼ガス内の水茎
気は、それが回転熱交換器を通過する際にその潜熱が回
収されるように凝縮する。

しかし凝縮水は回転熱交換器のガス通路内に小さな水滴
として形成され、これらの水滴はガス通路を通過する飽
和ガス流によって取り出され、ガス流によって排気通路
を通してボイラから運び出される。このようにして排気
ガスの温度は空気取入れ通路に入り込む空気の温度即ち
外気温度とほぼ同じ温度まで低下され、従って排気通路
から出るガス流が白煙をあげることはない。無白煙特性
は商業的な意味において非常に望ましいと考えられる。

好適には取り入れた冷たい空気の一部だけが回転熱交換
器によって予熱され、残りのほとんど加熱されない空気
は、熱絶縁材の必要性をなくすか減少し熱損失を低減す
るために、ボイラの壁を冷却するために使用される。

〔実施例〕

以下本発明に基づくボイラの二つの実施例を図面を参照
して詳細に説明する。

第１図におけるガス燃焼形ボイラは、家庭用の湯沸かし
器および又はセントラルヒーティング装置に使用される
。これはコンパクトで軽ｉｉ構造となっており、図示し
たように建物の外壁４０に据えつけられている。この説
明において外壁４０はボイラの後ろに位置しているもの
とする。ボイラは外側ケーシング５の内部に据えつけら
れているハウジング１００を存している。ハウジング１
００およびケーシング５は軽量構造で鋼板で作られてい
る。これらはボイラ内部に点検のために入り込めるよう
に着脱可能なパネルが設けられる。

空気給排複合配管１が外壁４０を貫通して延びており、
この配管１は円筒形をしており内部隔壁２によって空気
取入れ通路３と排気通路４とに区画されているゆ配管１
の内（Ｉ１１端は外Ｃμｍケーシング５に接続され、空
気取入れ通路３は第１のプレナム室８の上端に通じてい
る。このプレナム室８は明らかなようにボイラに入る燃
焼用空気に対する予熱室を形成しており、更に排気通路
４はケーシング５とハウジング１００との間の排気室９
に連通している。第１のプレナム室８の下端は第２のプ
レナム室１０の下端に連通している。第２のプレナム室
１０は第１のプレナム室８に並置され、その上端が遠心
送風機６を介して排気室９に接続されている。

プレナム室８．１０は内部壁１１によらて分離され、セ
ラミンク製ヒートホイール（復熱回転ホィール）１２は
その内部９１１の上（１１１部分を通って延びており、
その半部がそれぞれ第１のプレナム室８および第２のプ
レナム室ＩＯの上側部分に位置されている。内部壁１１
はヒートホイール１２と交差する場所においてほぼその
直径線上を延びている。特に内部壁１１はヒートホイー
ル１２の下側に自由縁４２を有し、この自由縁４２はヒ
ートホイール１２のほぼ直径線上においてそれに対して
小さな隙間を形成している。自由縁４２は内部壁１１の
傾斜した平らな部分４４で形成されている。

ヒートホイール１２は円筒体であり、自動車の触媒コン
バータに使用されているようなセラミック母材で作られ
ている。その材料は珪酸塩鉱物（マグネシウム　アルミ
ナ　珪酸塩）で形成され、コーニング　グラス　ワーク
社で製造され商品名「形式４００Ｊで販売されている。

これは厚さ６０、　ＯＩＩｍであり、この厚みをＮＪＩ
する多数の断面矩形のガス通路を有しており、６２個／
ｃｓｌの小孔密度を有している。ヒートホイール１２は
中央の駆動軸１３に垂直軸心を中心に回転可能に支持さ
れている。駆動軸１３は減速歯車装置１４を介して電動
機１５の出力軸に連結されている。図示したように好適
には送ｆｆｉ機６およびヒートホイールＩ２は連動して
駆動される。

第２のプレナム室１０内には燃焼器ハウジング２０が支
持されており、このハウジング２０はブレナム室壁から
間隔を隔てられ、その上端はヒトホイール１２との間で
小さな隙間を形成している。燃焼器ハウジング２０は加
熱すべき水が循環される静止形勢交換器２２を収容して
いる。水を熱交換、Ｗ２２に供給しおよびそこから排出
するための水の給排接続管２３はボイラの後ろに設けら
れている。静止形勢交換器２２は普通に組み立てられ軽
晋構造をしており、水流に対するフィン付管を備えてい
る。

燃焼器ハウジング２０の下端は開いており、ガスバーナ
２５のすぐ上に位置され、また第２のプレナム室１０内
に投けられている。燃焼器ハウジング２０の上端はヒー
トホイールＩ２に向けて収斂しており、（外９４０に関
して）ヒートホイール１２の前面半部の半円領域に向け
て燃焼器ハウジング２０を通して燃焼ガスを上昇させる
ように形成され配置されている。その半円領域は、ヒー
トホイール】２の半円周およびそれを直径線的に横切っ
て延びる幅狭い環状＠域の中に置かれていル、平面的に
見てほぼ０字形をしているこの周辺環状領域の外面は、
ヒートホイール１２の下側において第２のプレナム室１
０の外ｆｉ１１壁および内部壁１１によって境界づけら
れている。この環状領域は上述した空気を冷却空気とし
てヒートホイール１２を通って上向きに導く作用をする
。

第１のプレナム室８内において空気通路におけるヒート
ホイール１２の下流側に、空気ガイド２８が配置されて
いる。この空気ガイド２８は、ヒートホイール１２を下
向きに通過した新鮮な空気を第１のプレナム室８内に集
め、この空気をバーナ２５の下側において第２のプレナ
ム室１０の下端に案内するように配置されている。空気
ガイド２８の出口端はバーナ２５によって占められる全
範囲にわたって空気を分配するように広げられている。

ヒートホイール１２に下側に小さな間隔を隔てて置かれ
た空気ガイド２８の入口端は、内部壁１１の自由端４２
に関して燃焼器ハウジング２０の上端の鏡像を形成する
ように形成され位置されている。従って！＠１のプレナ
ム室８の壁および内部壁１１によってほぼ０字形の第２
の環状領域を形成しており、この第２の環状領域は第１
の環状領域と同じ形状および寸法をしており、冷却空気
がヒートホイール１２を通って下向きに貫流できる。

通常のボイラ制御装置はケーシング５内において下側区
画室２９に収納されている。電動機】５は送風機６およ
びヒートホイール１２を駆動するために給電され、その
後でバーナ２５が点火される。送風機６は、空気取入れ
通路３、第１のプレナム室８、第２のプレナム室１０お
よび排気室９を通る流れを形成し、排気通路４を介して
排気させる。第２のプレナム室工０においてバーナ２５
からの高温空気および燃焼ガスは、静止形熱交換器２２
を１ＩＩｌｉｌ！Ｊシ、その熱のほとんどは熱交換器２
５の管内を循環される水に与えられる。

バーナ２５の燃焼ガスは、そのｇＢの大部分を熱交換器
２２に伝達して排出された後、ヒートホイール１２に導
かれ、上述したように第２のプレナム室１０内における
ヒートホイール１２の半円領域を通される。ヒートホイ
ール１２は燃焼ガスから残留顕熱のほとんど全部を取り
出し、従ってその燃焼ガスの温度は空気取入れ通路３を
通して流入する新鮮な空気の温度とほぼ同じになる。排
気ガスから回収された熱は燃焼用空気を予熱する。

その燃焼用空気は第１のプレナム室８内においてヒート
ホイール１２の半円領域を通過する新鮮な空気によって
形成され、燃焼用空気ガイド２８によって集められる。

ヒートホイール１２の環状領域を介してボイラを通過す
る新鮮な空気は十分に加熱されず、この低温の空気は、
ボイラの加熱される想れの部品を熱から保護する絶縁バ
リヤを形成し、この絶縁バリヤは熱絶縁材がない場合で
もボイラのハウジング１００からの熱損失を低減する。

このようにして低温空気流は第１のプレナム室８内にお
いて空気ガイド２８を取り囲み、もう−度ヒートホイー
ル１２を通過する前に第２のプレナム室１０の内側壁面
を低温に維持するためにその壁面に沿って流れる。更に
低温空気の一部は燃焼器ハウジング２０に流入しその内
側面に沿って流れ、この表面も低温状態に維持する。

ヒートホイール１２の直径線領域を通過する低温空気は
内部壁１１を冷却するだけでなく、燃焼器ハウジング２
０の隣接部分および空気ガイド２日も冷却し、またヒー
トホイール１２の駆動軸１３も冷却する。従ってヒート
ホイールエ２に対して耐熱性の軸受を不要にできる。

第１のプレナム室８を通過する新鮮な空気によって運ば
れヒートホイール１２の表面あるいは排気ガス通路の上
端に残されたダスト粒子や別の汚れは、第２のプレナム
室ｌＯを逆向きに通過するガスおよび小さな凝縮水滴に
よって連続的に運び出される。またヒートホイール１２
のガス通路に深く侵入した汚れは、そこにおける高温に
よって焼却される。従ってヒートホイール１２は本質的
に自己洗浄作用を有する。

熱回収作用を行うために、ヒートホイール１２は代表的
には３０ｒｐｍの速度で回転される。燃焼器ハウジング
２０からヒートホイール１２に流入する高温燃焼ガスは
、ヒートホイール１２を上向きに短い一定した時間で通
過する。ヒートホイール１２の上側にある内部壁１１の
部分４６は、ヒートホイール１２が内部壁部分４６をｉ
！遇する前に、第２のプレナム室１０における上向きの
冷却空気流によってすべての燃焼ガスがヒートホイール
１２から駆逐されることを保証するように位置されてい
る。もし必要があるときには、内部壁１１の上側部分４
６はヒートホイール１２の回転方向に内部壁１１の下側
部分に対して遅らせて位置される。更に第１のプレナム
室８内のヒートホイール１２の上流側における圧力は、
第２のプレナム室ＩＯ内のヒートホイール１２の下流側
における圧力よりも大きく、従ってヒートホイール１２
と内部壁上側部分４６との間の小さな隙間（図示せず）
を通るガス流は、ヒートホイール１２の上側面に沿って
燃焼ガスを連行させて第１のプレナム室８に流入するこ
とを防止する。従ってヒートホイール１２によって第２
のプレナム室１０から第１のプレナム室８に運ばれるガ
スは、燃焼によって汚れていない新鮮な空気から成って
いることが分かる。上述の説明から明らかなように、第
１図におけるボイラは単純な軽量構造をしており経済的
に製造でき、高いバーナ効率を有している。

更に排気通路４と空気取入れ通路３を規定する配管１は
長さを広い範囲で選択でき、例えば２１１の長さにでき
、ボイラの性能に影響を与えることなしに種々の方向に
延ばせる。

第２図にはセラミック製ヒートホイールを持ったボイラ
の第２の実施例が示されている０図示されているように
、ボイラは床置式であり、空気取入れ配管５１と排気配
管５２は同軸二重管として形成され、排気配管５２が内
側に設けられ、この二重管は建物の外壁を水平に貫通し
てボイラの後方に延びている。ボイラは外側ケーシング
５３および外側シェル５４を有し、これらの間に空気流
入プレナム室５５が形成されている。このプレナム室５
５はほぼ平らで垂直の隔壁５６によって後方区画室５５
Ａおよび前方区画室５５Ｂに分割されている。隔壁５６
は外側シェル５４とケーシング５３との間においてボイ
ラの上側および両側では全面的に延びているが、ケーシ
ング５３の底の近くで終えている。空気取入れ配管５１
は区画室５５Ａの上側部分に連通しており、区画室５５
Ｂの上側部分は外＋Ｉ’ｌシェル５４に設けられた送風
機５８の入口に連通している。外側シェル５４はもう一
つのプレナム室を形成しており、このプレナム室の上端
に入口と出口を有している。この入口には送風ｔｌａ５
８がプレナム室に空気を供給するために接続されており
、出口には排気通路５２が接続されている。

このプレナム室の上端はカバ一部材１０３によって形成
され、このカバ一部材１０３の上に送風ｖ＆５８が取り
つけられ、排気配管５２が接続されている。カバ一部材
１０３は外側シェル５４の天井を形成し、鋳造金属構造
物である。セラミック製ヒートホイール７０はカバ一部
材１０３の内部に収容され、軸８２によって垂直軸心を
中心に回転可能に設けられている。その軸８２はカバ一
部材１０３を貫通して延びており、駆動電動機７１はカ
バ一部材１０３の上に位置されている。カバ一部材１０
３にある軸受（図示せず）が軸８３を回転可能に支持し
ている。カバ一部材１０３は周囲スカート部材１０２を
有し、このスカート部材１０２はヒートホイール７０を
取り囲み、外側シェル５４の上縁に気密に接続されてい
る。

ヒートホイール７０の下側におけるプレナム室の内部に
、静止形熱交換器６５が支持されており、この熱交換器
６５を通して水管６７．６８からの加熱すべき水が循環
される。熱交換器６５は普通の鋳鉄構造物であり、内部
通路が形成されており、その内部通路を通して加熱ガス
が水管６７．６１３からの水に対してクロスフローで上
向きに流れる。

熱交換器６５はヒートホイール７０の下側に間隔を隔て
て設けられている。熱交換器６５とヒートホイール７０
との間の隙間は、熱交換器６５に設けられているフード
６０が橋渡ししており、このフード６０の上側自由縁８
４は後述するようにヒートホイール７０の下側に接近し
て位置している。

熱交換器６５は水管６７．６８の下側にその外側囲いを
下側に延長するスカート部材１，２０を有している。ス
カート部材１２０は熱交換器６５と一体に形成されてい
るか組立構造物となっている。

スカート部材１２０は下側が開いており、その中にガス
バーナ６４が設けられており、そこには普通の方式で導
入管１２１を通してガスが供給される。必要な場合には
、耐熱材料層１４０がバーナ６４の上側においてスカー
ト部材１２０に対する絶縁被覆層として設けられる。

スカート部材１２０、熱交換器６４の外側囲い、フード
６０およびカバ一部材１０３は、−緒に上述したプレナ
ム室を、互いに並置された第１のプレナム室６１と第２
のプレナム室６２に分割している。セラミック製ヒート
ホイール７０が回転するとき、そのガス通路はそれらの
プレナム室６１゜６２を交互に通過する。バーナ６４お
よび熱交換器６５は第２のプレナム室６２に組み合わさ
れている。プレナム室は内＋Ｉ’ｌシェルフ２によって
更に分割されている。この内側シェルフ２は外側シェル
５４と共にボイラの二重壁を形成し、両者の間に通路７
３を形成している。ヒートホイール７０の周辺領域から
通路７３を通して入り込む空気は、ボイラの前面の外側
シェル５４の内側面に沿って下向きに流れ、外側シェル
５４の底の内側面に沿って横向きに流れ、そしてボイラ
の後方において外側シェル５４の内側面に沿って上向き
に流れ、もう−度ヒートホイール７０の周辺領域を通し
て流れ出る。ボイラハウジングのαり面は外側シェル５
４だけで形成されており、この領域における冷却は流入
プレナム室５５に沿って流れる空気によって行われる。

第１図の実施例において、冷却空気および加熱済の燃焼
用空気は、二つのブレナム室８．ＩＯが出会うボイラの
底において互いに分離されていない、しかしボイラを適
当に設計することによってその領域における空気流はほ
ぼＪ−を成しており、冷却空気と燃焼用空気の混合は生
じない、しかし第２の実施例において、冷却空気通路７
３はヒートホイール７０によって加熱されてバーナ６４
に対する燃焼用空気を形成する空気から完全に分離され
ている。

第２の実施例におけるヒートホイール７０は、第１図に
おける実施例のヒートホイールと同じ構造および同じ作
用を有している。静止形勢交換器６５を通過してその熱
のほとんどを熱交換器６５に放出した高温ガスは、フー
ド６０によってヒートホイール７０の半円領域を通して
導かれ、その残留熱を放出する。この熱は第１のプレナ
ム室６１を通る空気流に伝達される。

フード６０の上側自由縁８４は、燃焼ガスが通過するヒ
ートホイール７０の相応した半円形領域を規定するため
に、平面的に見てほぼ０字形をしている。フード６００
円弧部分は冷却空気通路７３の内側周辺の一部を形成し
ている。このフード６０の円弧部分の両端は傾斜した平
らな部分１６０によって接続されており、上側自由縁８
４の一部を形成する平らな部分１６０の上縁は、ヒート
ホイール７０のほぼ直径線上を延びているが、駆動軸８
２およびヒートホイール７０の軸受よりボイラの後ろの
方にずれている。従ってヒートホイール７０の軸８２お
よび軸受は、送風機５日からカバ一部材１０３によって
ヒートホイール７０の上側面に導かれている低温の新鮮
な空気の流れの・中に位置されている。またカバ一部材
１０３はヒートホイール７０からの燃焼ガスを排気通路
５２に導く作用をする。

ボイラが運転されるとき、送風機５８およびヒートホイ
ール７０の電動機が給電され、それからボイラが点火さ
れる。ボイラを通るガス流は図中において矢印で示され
ている。送風機５８は流入ブレナム室５５に僅かな吸込
み作用を住しさせ、周辺の空気を空気取入れ配管５工を
通して引き入れ、後方区！ｉ室５５Ａを通して下降させ
、それから前方区画室５５Ｂを通して上昇させ、冷却空
気流は外側ケーシング５３およびシェル５４を冷却する
。プレナム室内の低い圧力は、燃焼ガスが建物の内部に
漏洩することを阻止する。

送風機５８は空気を第１のプレナム室６１内に収納され
たヒートホイール７０の一部を下向きに通過させる。主
空気流は第２のプレナム室６２の下端に供給され、この
プレナム室６２においてガスバーナ６４からの高温空気
および燃焼ガスは、静止形勢交換器６５の上まで上昇し
、その熱のほとんどを熱交換器６５を通して循環する水
に放出する。ガスが第２のプレナム室６２においてヒー
トホイール７０を通過したとき、この温度は低下し、ヒ
ートホイール７０によって取り出された熱は、上述した
ように第１のプレナム室６１を通して流れる空気を予熱
する。更に排気配管５２と空気取入れ配管５１とが同心
的に配置されていることにより、これらの配管５１．５
２間においても熱の回収が行われる。

なお流入ブレナム室５５を通る新鮮な空気流は、外側ケ
ーシング５３の表面および（外側シェル５４によって形
成された）ボイラハウジングの外側に沿ってこれらを冷
却するために流れる。更に（バーナ６４をバイパスする
）通路７３における第２の空気流は外側シェル５４を冷
却するだけでなく内側ハウジング７２も冷却する。従っ
てこの冷却空気は、熱絶縁材なしでもボイラの壁を非常
に低温状態に維持し、建物の内部への熱損失を最小にす
る。

第１図および第２図を参照して述べたようなボイラにお
いて、第１のプレナム室および第２のプレナム室は、ガ
スバーナの性能に対して好適であり、二つのプレナム室
を通るガス流が同じであるようにボイラを通して直列な
流路で配置されている。かかる配置によれば、非常に希
な運転状態を除いて凝縮は住じない、従ってボイラは不
凝縮モードで運転し、しかもヒートホイールの熱回収効
果により良好な熱効率で運転する。凝縮はヒートホイー
ル１２．７０の表面において専ら生じ、静止形勢交換器
２６．６５においては生ぜず、従ってこれらの熱交換器
２６．６５は、不凝縮ボイラの熱交換器に対して一般に
使用されている非常に安価な構造および材料で作れる。

第１図および第２図に示したボイラの熱効率の一層の増
大は、第１のプレナム室を通る新鮮な空気の流量を、バ
ーナを経由して第２のプレナム室を通過する流量に比べ
て増加することによって行える。このことは第１図にお
いて導管９０によって行われ、この導管９０はボイラの
底において空気ガイド２８に接続されており、導管９０
を通して加熱法の空気が希望に応じてボイラから放出さ
れる。導管９０を通る空気流は螺形弁９１によって制御
され、更に送風機６の速度が、螺形弁９１の開放に伴っ
て低速から高速にさせるために、図示していない手段に
よって適切に制御される。このようにしてバーナ２５は
連続して最適な効率で運転でき、一方では加熱法の新鮮
な制御可能な空気流は、必要に応じて導管９０から室内
暖房用に利用できる。ある運転状態に対して特に暑い気
候においては、加熱法の空気は室内暖房に使用するより
も放出する（あるいは螺形弁９１を閉鎖する）ことが有
利であり、この場合のために建物の外部に導管９０を接
続する適当な手段を設ける。

第３図は、第２図におけるボイラの新鮮な空気の放出方
式を示している。４管９０’はボイラの底において内側
ハウジング７２に接続されており、ボイラの前面に加熱
法の新鮮な空気を導（ように配置されている０手動制御
可能なフラッパ形弁９２は希望に応じて制御して空気流
を放出することができる。フラッパ形弁９２は第１図に
おける螺形弁９１と同じ作用を行い、送風機５８の電動
機を最適なバーナ効率を維持するために低速と高速との
間で制御する制御器と連動されている。

燃焼ガスに比べてヒートホイールを通過する新鮮な空気
を増加することによって、ボイラから導管９０．９０’
を介しての加熱法空気の放出は、第１図および第３図の
ボイラを本質的に凝縮モードで運転することを可能にす
る。その凝縮はヒートホイールに限定され、ヒートホイ
ールのガス通路において非常に小さな水滴が形成される
だけであり、これは排気ガスによって目に見えずに駆逐
される。これによって燃焼ガスのすべての顕熱およびｆ
ａｐは、導管９０．９０’から放出される新鮮な空気に
伝達されるか、あるいは静止形熱交換器２２．６５から
の加熱された水に伝達され、従ってボイラから出る排気
ガスの温度は、ボイラの周囲における新鮮な空気の温度
とほとんど同じとなり、非常に寒い気イ喋においても排
気ガスの「白煙」は全くあるいはほとんど生じない。

以上のことから明らかなように、通常の凝縮ボイラに比
べて第１図から第３図を参照して述べたボイラは、排気
ガスが白煙なしに排出され、洗浄に対する要求が全くあ
るいはほとんど無く、静止形熱交換器あるいは排気通路
のいずれにおいても水の付着による腐食の問題がほとん
ど無いという利点を有する。またこれらのボイラはコン
パクトであり、非常に軽量であり、単純な構造をしてお
り、安価に製造でき、更に点検のためにボイラ内部に入
り込めるように着脱可能あるいは分離可能なパネルをハ
ウジングに容易に設けることができス 上述した本発明の実施例は、熱伝達体（ヒートホイール
本体）が珪酸塩鉱物を母材として形成されている回転混
熱交換器を採用しているが、セラミック材などのような
別の熱伝達材料も利用できる。もし凝縮が生ずる場合に
は吸湿性材料も使用でき、更に高温および熱衝撃に対す
る対抗性と耐腐食性とを兼ね備えた材料も使用できる。

加熱法の新鮮な空気を放出して室内暖房用に利用するこ
とが考慮されている場合に、排気ガスがヒートホイール
において新鮮な空気の中に漏れないようにすることが非
常に重要である。第２図および第３図のボイラの場合、
第１図におけるボイラのように、必要に応じて補助的な
隔壁を設けることができる。燃焼ガスが新鮮な空気側に
横切る前に燃焼ガスがヒートホイールのガス通路から駆
逐されるようにするために、新鮮な空気はフード６０の
上縁８４によって境界づけられた領域を取り囲む環状領
域を介してヒートホイールを遺り排気ガスによって加熱
されない、上述したようにいずれの実施例においても送
風機は、新鮮な空気流に燃焼ガスが漏洩することを防止
するために新鮮な空気（Ｉ＋に高い圧力を与える。更に
ヒートホイールは鋳造構造物の円形ハウジング部材の中
に密接して配置され、このハウジング部材はその内周面
に環状溝が機械加工して設けられ、これによってハウジ
ング部材はヒートホイール円周にラビリンスシールを形
成し、ヒートホイールを軸方向に漏洩することを防止す
る。またその環状溝は高い圧力の新鮮な空気がヒートホ
イールのまわりを燃焼ガス側に向かって排気ガスと逆方
向に通過することを可能にする。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づくボイラの垂直断面図、第２図は
本発明に基づくボイラの異なった実施例の垂直断面図、
第３図は加熱済の新鮮な空気を室内暖房用に放出する装
置を備えた第２図におけるボイラの異なった実施例の部
分断面図である。 ３　　空気取入れ通路 ４　　排気通路 送風機 第１のプレナム室 第２のプレナム室 ヒートホイール（回転形熱交換器） 電動機 燃焼器ハウジング 空気ガイド バーナ 空気取入れ通路 排気通路 ハウジング 流入ブレナム室 送風機 第１のプレナム室 第２のプレナム室 バーナ 熱交接器 ヒートホイール 導管 螺形弁 ００ ハウジング 出垣人代通人 佐 務 雄 Ｆ／ａ、　７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ボイラがその空気取入れ通路（３、５１）と排気通
   路（４、５２）との間に互いに直列に接続されている第
   １のプレナム室（８、６１）および第２のプレナム室（
   １０、６２）を有するガス流路を形成するハウジング（
   １００、５４）を有しており、前記第１のプレナム室お
   よび第２のプレナム室が互いに並置している部分を有し
   、ボイラが前記ハウジングの中に回転形熱交換器（１２
   、７０）、バーナ（２５、６４）および静止形熱交換器
   （２２、６５）を有しており、前記回転形熱交換器が多
   数のガス通路を有し、その一部が第１のプレナム室およ
   び第２のプレナム室を両者の間で熱伝達するために交互
   に通過して動くように回転可能に配置され、前記ガス流
   路におけるガスの少なくとも一部が前記第１のプレナム
   室および第２のプレナム室において前記回転形熱交換器
   のガス通路を通して逆向きに通過させられ、バーナ（２
   ５、６４）が前記回転形熱交換器の前記各部分の間にお
   いてガス流路の中に配置され、静止形熱交換器（２２、
   ６５）が第２のプレナム室に収納されたバーナと回転形
   熱交換器との間においてガス流路に配置され加熱すべき
   流体が循環されていることを特徴とするボイラ。 ２、回転形熱交換器（１２、７０）の前記各部分間にお
   いてガス流路内を通過するガス流を、燃焼用空気流と冷
   却用空気流とに分割するための手段（２８、７２）が設
   けられており、回転形熱交換器が燃焼用空気流だけを加
   熱するために配置され、冷却用空気流がハウジングの壁
   に沿ってこれを冷却するために流れるように導かれてい
   ることを特徴とする請求項１記載のボイラ。 ３、ボイラハウジングの中にこれと隙間を形成してバー
   ナに対する燃焼器ハウジング（２０）が配置され、燃焼
   用空気流が燃焼器ハウジングを通して流され、冷却用空
   気流が前記隙間を通して流されることを特徴とする請求
   項２記載のボイラ。 ４、冷却用空気流の一部が燃焼器ハウジング（２０）の
   内側面に沿ってこれを冷却するために流されることを特
   徴とする請求項３記載のボイラ。 ５、燃焼器ハウジングを通過するガス流および隙間を通
   過するガス流が、第２のプレナム室において回転形熱交
   換器の各領域を通過するように導かれていることを特徴
   とする請求項３又は４記載のボイラ。 ６、燃焼器ハウジング（２０）を通過するガス流が回転
   形熱交換器の中間領域に導かれ、隙間を通過するガス流
   が回転形熱交換器の中心および周辺領域に導かれている
   ことを特徴とする請求項５記載のボイラ。 ７、ガス流を分割する手段が、回転形熱交換器からの加
   熱済の空気を第１のプレナム室に集めるためおよびこの
   加熱済の空気を冷却用空気流で取り囲まれたバーナ（２
   ５）の方に配送するために配置されたガイド（２８）か
   ら成っていることを特徴とする請求項２ないし６のいず
   れか１つに記載のボイラ。 ８、前記流路を通るガス流を発生させるための送風機（
   ６、５８）を有していることを特徴とする請求項１ない
   し７のいずれか１つに記載のボイラ。 ９、送風機（６）が第２のプレナム室（１０）の下流に
   位置されていることを特徴とする請求項８記載のボイラ
   。 １０、駆動装置が回転形熱交換器（１２）および送風機
   （６）の両方を駆動する電動機（１５）を有しているこ
   とを特徴とする請求項８又は９記載のボイラ。 １１、送風機（５８）が第１のプレナム室（６１）の上
   流側に位置され且つ流入プレナム室（５５）の下流側に
   位置され、この流入プレナム室（５５）が空気取入れ通
   路（５１）と第１のプレナム室との間に位置され、第１
   のプレナム室および第２のプレナム室を熱伝導的な関係
   において取り囲んでいることを特徴とする請求項８記載
   のボイラ。 １２、バーナと第１のプレナム室に収納された回転形熱
   交換器の部分との間におけるガス流路に、回転形熱交換
   器によって加熱された空気の一部をガス流路から除去で
   きる導管（９０、９０′）が接続されていることを特徴
   とする請求項１ないし１１のいずれか１つに記載のボイ
   ラ。 １３、ボイラがその空気取入れ通路（３、５１）と排気
   通路（４、５２）との間に互いに直列に接続されている
   第１のプレナム室（８、６１）および第２のプレナム室
   （１０、６２）を有するガス流路を形成するハウジング
   （１００、５４）を有しており、前記第１のプレナム室
   および第２のプレナム室が互いに並置している部分を有
   し、ボイラが前記ハウジングの中に回転形熱交換器（１
   ２、７０）、バーナ（２５、６４）および静止形熱交換
   器（２２、６５）を有しており、前記回転形熱交換器が
   多数のガス通路を有し、その一部が第１のプレナム室お
   よび第２のプレナム室を両者の間で熱伝達するために交
   互に通過して動くように回転可能に配置され、前記ガス
   流路におけるガスの少なくとも一部が前記第１のプレナ
   ム室および第２のプレナム室において前記回転形熱交換
   器のガス通路を通して逆向きに通過させられ、バーナ（
   ２５、６４）が前記回転形熱交換器の前記各部分の間に
   おいてガス流路の中に配置され、静止形熱交換器（２２
   、６５）が第２のプレナム室に収納されたバーナと回転
   形熱交換器との間においてガス流路の中に配置され加熱
   すべき流体が循環されているボイラにおいて、 回転形熱交換器によって加熱された空気の一部をガス流
   路から除去するために、バーナと第１のプレナム室に収
   納された回転形熱交換器の部分との間におけるガス流路
   に導管が接続されており、ボイラの運転において水蒸気
   が第２のプレナム室における回転形熱交換器のガス通路
   において凝縮するが、静止形熱交換器は不凝縮運転する
   ことを特徴とするボイラ。 １４、回転形熱交換器（１２、７０）が、多数の小孔を
   有するセラミック材料で形成された熱交換材料を有して
   いることを特徴とする請求項１ないし１３のいずれか１
   つに記載のボイラ。 １５、セラミック材料が珪酸塩鉱物であることを特徴と
   する請求項１４記載のボイラ。 １６、セラミック材料が回転可能な円板として形成され
   、セラミック材料が円板を軸方向に貫通して真っ直ぐに
   延びる多数の小孔を有していることを特徴とする請求項
   １４又は１５記載のボイラ。 １７、小孔が（円板の横断面積において）少なくとも６
   ０個／ｃｍ＾２の密度で設けられていることを特徴とす
   る請求項１６記載のボイラ。 １８、セラミック材料が回転可能な円板として形成され
   、セラミック材料がスポンジ状の性質を有し、セラミッ
   ク材料の小孔が曲がりくねっており、円板の両側面の間
   を軸方向に貫通して延びるガス通路を有していることを
   特徴とする請求項１４又は１５記載のボイラ。 １９、導管（９０、９０′）の弁（９１、９２）および
   この弁の開放に応じて第１のプレナム室を通るガス流を
   制御する手段を有し、第１のプレナム室を通るガス流が
   弁の開放により低い値から高い値に増加できることを特
   徴とする請求項１２又は１３記載のボイラ。２０、導管
   （９０、９０′）が除去された加熱済の空気を室内暖房
   用に導くか導き得るように配置されていることを特徴と
   する請求項１２、１３ないし１９項のいずれか１つに記
   載のボイラ。