JPH07109317B2 - 温水ボイラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は温水ボイラに関するものである。

（従来の技術およびその問題点） 例えば第２図（ａ）に示すように、タンクａ内に熱交換
器ｂを設けて、対流により水温を上昇させるようにした
従来の温水ボイラでは、運転スタート時はタンクａ内の
温度差は大きいが、温度上昇に伴い、その差は次第に無
くなる。従ってガスバーナｃの排気ガスの温度を、タン
クａ内の使用温水温度よりも低下させることは理論上不
可能である。この為、排気温度は例えば約200℃〜300℃
となってしまい、熱効率は約90％が上限とされている。
かかる熱効率を向上させるべく、例えば第２図（ｂ）に
示すように、タンクａと別体に排気ガスの潜熱回収用熱
交換器ｄを設置したものもあるが、かかる構成では熱交
換器ｄと共に、回収された熱による給水加熱管ｅと別体
として必要であるため、小型化を図るのが難かしいとい
う問題点がある。

本発明はこれらの問題点を解決すると共に、必要湯量に
応じた運転制御を良好に行なえるようにすることを目的
とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明を実施例に対応する第１図に基づいて説明する
と、本発明は、ボイラタンク１内の上部に第１の熱交換
器２を設けて第１の対流域Ｕを構成すると共に、該第１
の熱交換器２から所定距離隔てた下部に仕切３を介して
第２の熱交換器を設けて第２の対流域Ｌと、その上方の
中間域Ｍを構成し、前記第２の対流域Ｌの対流水の流出
側から前記第１の対流域Ｕに、前記中間域Ｍとは仕切ら
れた対流水流出経路５を構成すると共に、該第２の対流
域Ｌの対流水の流入側ｉに前記中間域Ｍとの連通部６を
構成し、またバーナ７から前記第１の熱交換器２に至
り、そして該第１の熱交換器２から前記対流水流出経路
５を経て前記第２の熱交換器４に至ると共に、該第２の
熱交換器４から前記流入側ｉを経てボイラタンク１外に
至る排気熱交換経路８を構成し、前記ボイラタンク１の
上部に出湯口９及び前記流入側ｉの適所に給水口10を設
けると共に、前記中間域Ｍの適所に制御用温度センサ11
を設置したものである。

（作用） 以上の構成に於いて、バーナ７からの高温の排気ガス
は、排気熱交換経路８を通って、まず第１の熱交換器２
に至り、ここでタンク１内の水と熱交換する。かかる熱
交換により加温された水は上昇して、第１の対流域Ｕに
図中の矢印で示すような高温対流が形成され、こうして
この第１の対流域Ｕ内の湯温が上昇していく。

次に、第１の熱交換器２に於いて放熱して温度の低下し
た排ガスは、続いて排気熱交換経路８を通って、前記対
流水流出経路５を経て第２の熱交換器４に至り、ここで
熱交換した後、排気口12からタンク１外に排気される。
第２の熱交換器４により加温された第２の対流域Ｌ内の
水は図中の矢印で示すように対流水流出経路５を経て、
第１の対流域Ｕ内に流出すると共に、中間域Ｍ内下部の
水が連通部６から第２の対流域Ｌ内に流入し、こうして
低温対流が形成されて排気ガスの熱量を回収する。

このように第２の対流域Ｌ内の水が、中間域Ｍとは仕切
られた対流水流出経路５を経て第１の対流域Ｕ内に流出
すると共に、中間域Ｍ内下部の水が連通部６から第２の
対流域Ｌ内に流入するので、中間域Ｍ内の水は、上部か
ら下部へ、湯と水の境界層を保持しつつ下降しながら次
第に沸き上がっていく。従って、この中間域Ｍ内の水の
温度分布により、沸き上り湯量を知ることができ、該中
間域Ｍの適所に制御用温度センサ11を設置することによ
り、必要湯量に応じた運転制御を良好に行なうことがで
きる。

しかして、タンク１の上部の出湯口９から湯を取り出し
て使用すると、流出した湯の分量の冷水が給水口10から
タンク１内に流入する。給水口10は第２の対流域Ｌの流
入側ｉの適所に設けているので、流入した冷水は第２の
対流域Ｌ内に供給され、この第２の対流域Ｌ内を低温度
にするので、前述した通り第１の熱交換器２に於いて放
熱して温度が低下した排気ガスでも、第２の熱交換器４
に於いて効率的に熱交換することができる。こうして第
２の熱交換器４に於いて排気ガスの温度を露点温度以下
に低下させることが可能となり、排気ガス中の顕熱のみ
ならず潜熱をも水に回収し、以って100％近い熱効率を
得ることが出来るのである。

（実施例） 図示の実施例に於いて、給水口10は、第２の対流域Ｌの
流入側ｉに於いて、該第２の対流域Ｌの外側に構成して
いるが、場合によっては内側に構成したり、複数個所に
構成することもできる。また第２の熱交換器４は、排気
ガスの流通方向を、冷水の流入方向と対向するように構
成しており、このように排気ガスが排気口12方向に移動
する程、より低温の水と熱交換する構成とすることによ
り、熱交換を効率的に行なうことができる。また対流水
流出経路５には、図示例に於いては、ポンプ13を設けた
経路5aと連通部14とを設けているが、該対流水流出経路
５の構成は適宜である。次に、制御用温度センサ11は、
図示例に於いては、中間域Ｍの高さ方向に複数設置して
いる。前述した通り、中間域Ｍ内の水は、上部から下部
へ、湯と水の境界層を保持しつつ下降しながら次第に沸
き上っていくので、これら複数の温度センサ11a,11b,11
cを必要湯量に応じて選択し、即ち必要湯量が多い場合
には、より下側の温度センサを、逆に必要湯量が少ない
場合にはより上側の温度センサを選択して運転制御を行
なうことにより、必要湯量に良好に相応した運転制御を
行なうことができる。尚、第２の対流域Ｌを構成する仕
切３や対流水流出経路５の仕切３′の具体的構成や、連
通部６等の具体的構成は、前述した作用を奏する限りは
適宜である。更に図に示す実施例に於いて、符号15は暖
房または給湯用の還り管であるが、この還り管15は用途
に応じて適宜に構成するものである。

（発明の効果） 本発明は、以上の通りボイラタンク内の上下に、中間域
を隔てて、温度レベルの異なる対流域を人為的に構成し
て夫々に熱交換器を設けると共に、排気ガスを通す排気
熱交換経路を、温度レベルの高い上部対流域の熱交換器
から温度レベルの低い下部対流域に至るように構成した
ので、排気ガス中の熱量を、顕熱のみならず潜熱をも回
収することができ、以って100％近い熱効率を得ること
ができると共に、前記温度レベルの異なる対流域を、ボ
イラタンク内に一体に構成したので、容易に小型化を図
れるという効果がある。殊に本発明は、前述した通り上
下の対流域間に、上部から下部へ、湯と水の境界層を保
持しつつ下降しながら次第に沸き上がっていく、中間域
を構成して、この中間域に制御用温度センサを設置した
ので、必要湯量に応じた運転制御を容易に、良好に行な
うことができ、この点からも熱効率の向上を図れるとい
う効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成及び作用を示す模式的説明図であ
り、また第２図（ａ），（ｂ）は従来例の模式的説明図
である。 符号１……ボイラタンク、２……第１の熱交換器、3,
3′……仕切、４……第２の熱交換器、5,5a……対流水
流出経路、６……連通部、７……バーナ、８……排気熱
交換経路、９……出湯口、10……給水口、11a,11b,11c,
11n……制御用温度センサ、12……排気口、13……ポン
プ、14……連通部、15……還り管、Ｕ……第１の対流
域、Ｍ……中間域、Ｌ……第２の対流域、ｉ……流入
側。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−58037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−58040（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−105049（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラタンク内の上部に第１の熱交換器を
   設けて第１の対流域を構成すると共に、該第１の熱交換
   器から所定距離隔てた下部に仕切を介して第２の熱交換
   器を設けて第２の対流域と、その上方の中間域を構成
   し、前記第２の対流域の対流水の流出側から前記第１の
   対流域に、前記中間域とは仕切られた対流水流出経路を
   構成すると共に、該第２の対流域の対流水の流入側に前
   記中間域との連通部を構成し、またバーナから前記第１
   の熱交換器に至り、そして該第１の熱交換器から前記対
   流水流出経路を経て前記第２の熱交換器に至ると共に、
   該第２の熱交換器から前記流入側を経てボイラタンク外
   に至る排気熱交換経路を構成し、前記ボイラタンクの上
   部に出湯口及び前記流入側の適所に給水口を設けると共
   に、前記中間域の適所に制御用温度センサを設置したこ
   とを特徴とする温水ボイラ。
2. 【請求項２】制御用温度センサは、中間域の高さ方向に
   複数設置したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の温水ボイラ。