JPS6346314A - 過給ボイラ−の構造 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 この発明は、過給ボイラーの構造に関する。

（ロ）　従来の技術 従来、排気タービンでブロワ−を駆動するようにしたタ
ーボチャージャーにて、ボイラーへの過給気を行い、高
圧の燃焼ガスを発生させて、輻射率を高め、かつ、同ガ
スの流速を高めて熱伝達率を高めることにより、ボイラ
ーの小形化、高効率化を図ったものがあり、過去に舶用
として、ベロツクスポイラ−、フォスターボイラー等の
名称で製造され、我が国においても船研式等のものが製
造されていた。

（ハ）　発明が解決しようとする問題点しかしながら、
これらは、大型の始動用ブースターファンを要し、当時
のターボチャージャーは低速であったため充分に小形化
することができず、また、耐久性、保守、取扱い、構造
、価格等の面で問題があった。

ところが、最近では、自動車等のエンジン用としてセラ
ミックス等の新素材及びフローティング軸受等を用いた
小型で高速のターボチャージャーが製造されるようにな
り、このターボチャージャーを用いた過給ボイラーが考
えられたが、始動の際、ブースターファンから同ボイラ
ーへの給気を、従来構造と同様にターボチャージャーの
ブロワ−を経由して行う時は、ブロワ−が小型であるた
め内部通路が狭小で抵抗が大きく圧損が大きいため、藁
圧高出力のブースターファンを必要とする欠点があった
。

（ニ）　問題点を解決するための手段 この発明では、排気タービンにてブロワ−を駆動して過
給気を行うべく構成したターボチャージャーを装備した
過給ボイラーにおいて、始動用のブースターファンと同
ボイラーの燃焼室との間に、ターボチャージャーのブロ
ワ−を介在させた間接給気ダクトと、ブースターファン
を直接燃焼室に連通させた直接給気ダク１−との二通り
の給気ダクトを併設し給気ダクトには逆止弁等の止弁を
設けたことを特徴とする過給ボイラーのｇｉ造を提供せ
んとするものである。

（ポ）　作用・効果 この発明によれば、始動の際、ブースターファンからの
給気を、直接空気ダクトを介して、同ボイラーの給気口
に送入することを可能とした構造であるから、ブロワ−
での圧損がなく、小型、低出力のブースターファンでも
過給ボイラーの始動を行うことができ、しかも、この始
動時の運転は、殆ど通常の非過給ボイラーと同様の運転
状態であるため、取扱いが容易であり、また、ボイラー
が正規の過給運転になるまでの立上り時間も短縮される
という効果を奏する。

（へ）　実施例 この発明の実施例を図面にもとづき詳説すれば、（Ａ）
は過給ボイラーを示し、同ボイラー（Ａ）は、ボイラ一
本体（Ｂ）と、ターボチャージャー（Ｃ）、燃料袋ｆｆ
（ｐ）及び始動用のブースターファン（Ｅ）によって構
成されている。

ボイラ一本体（Ｂ）は、缶体（１）の内部に燃焼室（２
）を設けて、同燃焼室（２）の一端を缶体（１）の外部
に臨ませ、同端部に主バーナ−（３）を配設して燃料袋
ｒ！ｔ（Ｄ）と接続し、同バーナー（３）と対向した燃
焼室（２）の内側壁に、」三方に立ち上った煙道（４）
の下端を連通させ、同上端に細管多数を水平に並設して
構成した第一次伝熱管（５）の一端を連通させ、同他端
を缶体（１）の外部に配設した補助燃焼室（６）を介し
てターボチャージャ−（Ｃ）の排気タービン（７）に連
通させている。

また、排気タービン（７）は、缶体（１）の内部上方に
配設した分配管（８）と連通しており、同分配管（８）
は略Ｕ字形状に形成した細管多数よりなる第二次伝熱管
（９）の一端と連通し、他端を排気管く１０）と連通さ
せている。

なお、（１１）は燃焼室（２）、分配管（８）、排気管
（１０）笠を取付けたフランジを示す。

ターボチャージャー（Ｃ）は、輻流型の排気タービン（
７）、同タービン（７）とシャフト（１２）で連結した
遠心型のブロワ−（１３）及び排気タービン（７）とブ
ロワ−（１３）とを一体に被包した外殻（１４）で構成
されており、定格で約４５００ｍｍＡｑの吐出圧を有し
ている。

燃料装置（Ｄ）は、燃料ポンプ（１５）からの燃料油を
、電磁弁（１６）及び燃料調整弁（１７）を介して主バ
ーナーく３）に供給するように構成されている。

始動用のブースターファン（Ｅ）は、約２００〜４００
　ｍ　ｍ　Ａ　ｑの吐出圧を有しており、吐出口（１８
）には、ターボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）
と連通した間接給気ダクト（１９）と、燃焼室（２）の
主バーナ−（３）の逓信の給気口（２０）に直接連通し
た直接給気ダクト（２１）の両方のダクト＜１９＞（２
１）が連通しており、直接給気ダクト（２１）の中途部
には、ブースターファン（Ｅ）から給気口（２０）の方
向にのみ空気が流通可能の逆止弁（２２）を介設してお
り、同ダクト（２１）の逆止弁（２２）と給気口（２０
）との中間に、ブロワ−（１３）の吐出口（２３）から
の過給ダクト（２４）が連通している。　また、始動補
助装置として補助燃焼室（６）に、補助バーナー（２５
）が配設されており、同バーナー（２５）には、燃料ポ
ンプ（１５）からの燃料を電磁弁（２６）及び燃料調整
弁（２７）を介して供給すると共に、補助燃焼室（６）
には、中途部に電磁弁（２８）を介設した補助ダクト（
２９）及び過給ダクト（２４）を介して直接給気ダクト
（２１）と連通している。

更に、燃焼室（２）の上部と、補助燃焼室（６）とは、
中途に電動弁（３０）を介設したバイパスダクト（３１
）を介して連通させている。

この発明の実施例は上記のように構成されており、まず
過給ボイラー（Ａ）の定格運転状態について説明すると
、燃焼室（２）の給気口（２０）にはターボチャージャ
ー（Ｃ）のブロワ−（１３）から約４５００ｍｍＡｑに
加圧された空気が送入され、主バーナ−（３）には電磁
弁（１６）及び燃料調整弁（１７）で制御された燃料ポ
ンプ（１５）からの燃料が供給されて燃焼が行われ高温
の燃焼ガスが発生しており、同ガスからの放射により燃
焼室（２）の壁体を介して缶体（１）内のボイラー水を
加熱する。

そして、燃焼ガスは煙道（４）を経由して一次伝熱管（
５）でボイラー水を加熱して補助燃焼室（６）に専かれ
、同室（６）からターボチャージャー（Ｃ）の排気ター
ビン（７）を駆動して、再び缶体（１）内部の二次伝熱
管（９）を通過する間にボイラー水との熱交換を行い排
気管（１０）を介して外部に排出される。

上記の定格運転中の過給ボイラー（Ａ）は、制御装置（
図示せず）によって、熱負荷に応じて燃料調整弁（１７
）を自動制御して、安定した運転状態を持続するもので
ある。

すなわち、熱負荷が増大すると、主バーナ−（３）への
燃料供給量を増加させ、燃料が増加すると排気タービン
（７）の入口温度が上昇してターボチャージャー（Ｃ）
の出力が増大してブロワ−（１３）の過給圧が上がり過
給ボイラー（Ａ＞の熱出力が増大することになる。従っ
て、要求熱負荷に対応するための制御を燃料調整弁（１
７）のみの制御で行うことができ、制御装置を簡易化す
ることが可能である。

特に、過給ボイラー（Ａ）は、０〜約４５００ｍｍＡｑ
の過給圧の間で稼動するものであるから、極めて広い範
囲の熱負荷のもとで、平均して高い熱効率を維持するこ
とができ、熱負荷の変動が多い使用状況に遠し、更に広
い範囲の熱負荷に一機種の過給ボイラー（Ａ）で対応で
きるという利点を有する。

かかる過給ボイラー（Ａ）の始動に際し、先ずブースタ
ーファン（Ｅ）を作動させて、燃焼室（２）内に給気す
るのであるが、同ファン（Ｅ）の吐出口（１８）にはタ
ーボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）を経由して
給気口（２０）に送られるものと、逆止弁（２２）を経
由して直接給気口（２０）に送られるものとがあり、逆
止弁（２２）は流通抵抗が小さいので、少ない圧損で給
気口（２０）に給気が行われることになる。

次いで、燃料袋ｆｆ（Ｄ）を作動させて主バーナ−（３
）燃料を供給し、電極等を用いて点火すると、燃焼ガス
は、燃焼室（２）から煙道（４）−成仏熱管（５）、の
ヘッダー（６）を経てターボチャージャー（Ｃ）の排気
タービン（７）に専大され、同タービン（７）を回転さ
せた後、分配管（８）、二次伝熱管（９）を経由して排
気管（１０）から外部に排出される。

そして、時間の経過と共に、排気タービン（７）に導入
される燃焼ガスの温度が次第に上昇して所定温度に達す
ると、ターボチャージャー（Ｃ）が高回転となり、過給
圧がブースターファン（Ｅ）の吐出圧を超えると、逆止
弁（２２）が自動的に閉鎖して、同ファン（Ｅ）からの
給気はターボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）を
経由して行われブースターファン（Ｅ）を停止しても、
同チャージャー（Ｃ）は自刃で空気を吸入し過給状態が
持続される。

上記のように、排気タービン（７）の入口温度が所定温
度に達すると、ターボチャージャー（Ｃ）を装備した過
給ボイラー（Ａ）は自立運転状態となり始動が完了した
ことになる。

ここで始動補助装置について説明すると、同装置は、遵
給ボイラー　（Ａ）の始動開始から完了までの時間の短
縮と、始動を確実に行わせるための装置で、前記した補
助燃焼室（６）と燃焼室（２）とを連通させｆニバイパ
スダクト（３１）及び、補助燃焼室（６）中に配設した
補助バーナー（２５）と、同燃焼室（６）に連通した補
助ダクト（２９）との組合わせとを、単独又は複合して
用いることで短時間で確実な始動を行わせるものである
。

すなわち、始動の際、主バーナ−（３）燃焼開始時に、
バイパスダクト（３１）の中途に設けた電動弁（３０）
を開放することで、補助燃焼室（６）には、−人伝熱管
（５）で冷却された燃焼ガスではなく、主バーナ−（３
）における燃焼直後の高温の燃焼ガスが導かれ、補助燃
焼室（６）と連通した排気タービン（７）の入口の温度
な急速に昇温させてターボチャージャー（Ｃ）の自立を
早めるものである。

補助バーナー　（２５）と補助ダクｌ−＜２９）とは、
始動時に、補助ダクト（２９）中途の電磁弁（２８）を
開放して補助燃焼室（６）にブースターファン（Ｅ）か
らの給気を行い、補助バーナー（２５）に燃料を送入点
火して、この燃焼ガスで排気タービン（７）の入口温度
を上昇させてターボチャ・−ジャー（Ｃ）の自立を促進
するものである。

上記のようにして過給ボイラー（Ａ）の始動が行われる
のであるが、本発明の過給ボイラーの構造においては、
ブースターファン（Ｅ）からの給気は通路が狭小なター
ボチャージャー（Ｃ）のブロワ−（１３）を経由せず、
直接燃焼室（２）に送風されるので圧損がなく、始動を
行うのに小型、低出力のブースターファン（Ｅ）で充分
であり、装置全体の小型化及び価格の引き下げかり能に
なり、同ファン（Ｅ）から直接燃焼室（２）に給気され
ることから、主バーナ−（３）の点火に際し、通常の無
過給ボイラーと同様の手順でよいなめ取扱いが簡易であ
り、始動から定格運転までの所要時間を短縮できるとい
う効果がある。

また、実験により、低騒音、省電力が可能であることが
実証されている。更に０Ｎ−ＯＦＦ制御も可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明構造を有する過給ボイラーの断面側面
図。 第２図は、第１図Ｉ−Ｉ断面図。 （Ａ）　：過給ボイラー （Ｃ）　：ターボチャージャー （Ｅ）ニブ−スターファン 〈２〉：燃焼室 （７）：排気タービン （１３）ニブロワー （１９）：間接給気ダクト （２１）：直接給気ダクト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）排気タービン（７）にてブロワー（１３）を駆動し
   て過給気を行うべく構成したターボチャージャー（Ｃ）
   を装備した過給ボイラー（Ａ）において、始動用のブー
   スターファン（Ｅ）と同ボイラー（Ａ）の燃焼室（２）
   との間に、ターボチャージャー（Ｃ）のブロワー（１３
   ）を介在させた間接給気ダクト（１９）と、ブースター
   ファン（Ｅ）を直接燃焼室（２）に連通させた直接給気
   ダクト（２１）との二通りの給気ダクト（１９）（２１
   ）を併設し、給気ダクト（２１）には逆止弁等の止弁（
   ２２）を設けたことを特徴とする過給ボイラーの構造。