(57)【要約】      （修正有）【課題】燃焼室の耐久性を確保し、効率的に温水を得ることができる温水ボイラーを提供する。【解決手段】バーナー２から噴射される燃料を燃焼させる燃焼室１と、燃焼室１の外周に配置されて燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、燃焼室１を耐腐食性金属で構成すると共に、燃焼室１の外側に熱伝導率の高い素材からなるフィン９を配設した。フィン９は、銅板をＶ字に屈曲させ、そのＶ字に屈曲した谷部に沿って棒状の止着片を配設した形状とし、その止着片と燃焼室１を溶着して固接する構成とした。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーから噴射される燃料を燃焼させる燃焼室と、燃焼室の外周に配置されて燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、
燃焼室を耐腐食製金属で構成し、
燃焼室の外縁に熱伝導効率の高い素材からなるフィンを配設したことを特徴とする温水ボイラー。
【請求項２】
燃焼室の外周に止着片を溶接し、その止着片を介してフィンを固接する構成とした請求項１記載の温水ボイラー。
【請求項３】
銅板をＶ字に屈曲させ、そのＶ字に屈曲した谷部に沿って棒状の止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成とした請求項１又は２記載の温水ボイラー。
【請求項４】
所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、そのＶ字の谷部に沿って止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成とした請求項１又は２記載の温水ボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温水ボイラーに関し、特に、燃焼室を耐圧性及び耐腐食性金属で構成して装置の耐久性を確保し、そして、燃焼室外周に熱伝導効率の優れた金属を配設して、効率的な温水効果を実現した温水ボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、工場等のプラント施設、商業施設、温浴施設等では、重油、灯油、ガス等を燃焼させて熱水を供給する給湯設備を備え、これら給湯設備のボイラーでは、燃料に空気を混合した混合燃料をバーナーから噴射して燃焼室に送り込み、燃焼室の熱によって水を加熱する構成となっている。
ボイラーによって加熱された温水は貯湯タンクに一旦貯えた後、必要に応じて、温水ポンプによって各所へ送り出される。
このような温水ボイラーに関する技術として、特開２００１−３０４６９５号公報、特開平１１−２４８２５０号公報記載の技術が知られている。
【特許文献１】特開２００１−３０４６９５号公報
【特許文献２】特開平１１−２４８２５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、燃焼排ガス中に含まれているＳＯ３は水蒸気(Ｈ２Ｏ) と反応して硫酸(Ｈ２ＳＯ４） となり、燃焼室を腐食させるおそれがある。このため、燃焼室は耐腐食性金属で構成するが、この耐腐食性金属は熱伝導効率が優れた素材で構成されるわけではない。
また、燃焼室が大型化すると強度確保の必要性から、熱伝導効率を犠牲にしなければならない場合もある。
本発明は係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、燃焼室を耐圧性及び耐腐食性金属で構成して装置の耐久性を確保し、そして、燃焼室外周に熱伝導効率の優れた金属を配設して、効率的な温水効果を実現した温水ボイラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するための手段として、請求項１記載の発明では、バーナーから噴射される燃料を燃焼させる燃焼室と、燃焼室の外周に配置されて燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、燃焼室を耐腐食製金属で構成し、燃焼室の外縁に熱伝導効率の高い素材からなるフィンを配設したことを特徴とする。
【０００５】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の温水ボイラーにおいて、燃焼室の外周に止着片を溶接し、その止着片を介してフィンを固接する構成とした。
【０００６】
請求項３記載の発明では、請求項１又は２記載の温水ボイラーにおいて、銅板をＶ字に屈曲させ、そのＶ字に屈曲した谷部に沿って棒状の止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成とした。
【０００７】
請求項４記載の発明では、請求項１又は２記載の温水ボイラーにおいて、所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、そのＶ字の谷部に沿って止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成とした。
【発明の効果】
【０００８】
本発明では、前記構成を採用することにより、以下の効果が得られる。
請求項１記載の温水ボイラーにおいては、燃焼室を耐腐食製金属で構成するため、燃焼排ガス中のＳＯ３による硫酸(Ｈ２ＳＯ４）にも耐久性を有する。
燃焼室本体の熱伝導効率が低い場合でも、燃焼室の外縁に熱伝導効率の高い素材を配設することにより高い温水効率が得られる。
【０００９】
請求項２記載の温水ボイラーにおいては、燃焼室の外周に止着片を溶接し、その止着片を介してフィンを固接する構成としたので、燃焼室とフィンが溶着しにくい場合であっても、止着片に溶接強度の高い素材を使用することにより、フィンを確実に固定することができる。
【００１０】
請求項３記載の温水ボイラーにおいては、銅板をＶ字に屈曲させ、そのＶ字に屈曲した谷部に沿って棒状の止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成としたので確実に固定することができる。
【００１１】
請求項４記載の温水ボイラーにおいては、所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、そのＶ字の谷部に沿って止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成としたので、フィンの取付けが容易に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【実施例１】
【００１３】
第１実施例に係る温水ボイラーは図１〜図４に示すように、水平方向に載置された円筒形の燃焼室１と、燃焼室１の基端側から挿入されたバーナー２と、燃焼室１の下流側に連結された排気路３と、燃焼室１の上部及び外周に配置された貯水タンク４と、貯水タンク４へ水を供給する供給口５と、貯水タンク４の温水を各所へ送湯する送出口６を主要な構成としている。
本実施例の温水ボイラーは、貯水タンク４内の水温を検知して所定温度に維持する機能と、貯水タンク４の水量を検知して所定水位に維持する機能を備えている。
【００１４】
本実施例の燃焼室１は一例として内径６００ｍｍ、長さ１４１０ｍｍの円筒形の形状をなし、耐腐食性金属（ステンレス）によって構成されている。
燃焼室１の奥部上側には集煙室７が配置され、この集煙室７に排気路３が連結され、この排気路３は燃焼室上側を１８０°水平に折り返して通過し、その先端は上方に屈曲して煙突８が形成されている。
前記排気路３は下側に内径１００ｍｍ、長さ１０１．６ｍｍの排気路が２本、上側に内径９０ｍｍ、長さ１０１．６ｍｍの排気路が２本、合計４本の排気路から構成されている。
これら４本の排気路３により燃焼ガスの通気抵抗は低く抑えられ、燃焼ガスは燃焼気流により自然排気されるようになっている。
また、前記燃焼室１及び排気路３の外周にはフィン９が貯水タンク４内に突起して、熱交換効率を向上させている。
また、燃焼室１の奥部にはメンテナンス用の点検口１０が配置されている。
【００１５】
前記貯水タンク４は、燃焼室上部の上部タンク１１と、燃焼室１の外周に形成された貯水部１２から構成され、上部タンク１１は３００リットルの水を貯留する容積を備え、貯水部１２は１０００リットルの水を貯留する容積を備えている。
前記貯水部１２は燃焼室１の胴部外周及び筒端外周を取り巻いて配置された水の層であり、内部には多数のフィン９が配置されて、燃焼室１の熱がフィンを介して熱交換を受ける構成となっている。
また、上部タンク１１と貯水部１２は一連の連続流域として構成され、水が自由に流通する。
本実施例では、貯水部１２は燃焼室の外周に幅６０ｍｍの幅を確保して配置され、この部位に水が貯留すると、燃焼室は外周を幅６０ｍｍの水の壁で囲われた状態となる。
また、排気路３は燃焼室１の上部を通過しているが、燃焼室との間には間隔を有し、この間隔１３にも水が貯留されて、排気路３の外周も水で囲われた状態となっている。
【００１６】
前記フィン９は図５に示す断面Ｖ字形の銅板１４によって構成され、これらの銅板１４が燃焼室１及び排気路３の外周に多数取付けられている。
銅はその性質上、他の金属に比較して高い熱伝導効率を有しており、この銅板をステンレス製の燃焼室１あるいは排気路３に取付けることにより、燃焼ガスの熱が貯水タンクの水に効率よく伝達される。
前記Ｖ字形の銅板１４は厚さ１〜２ｍｍ、幅１００ｍｍ強の板金を中央から折り曲げて断面Ｖ字形状としたものである。折り曲げ角度は６０度、一辺の幅は５０ｍｍに形成されている。折り曲げ部の端面１５は平らに形成されており、この端面１５が燃焼室へ面合して密着し、この密着部を介して熱がフィン９に伝達される。
尚、Ｖ字形の銅板の長さは取付部位である燃焼室、排気炉の形状に応じて適宜設定されるが、予め１００ｍｍ、１５０ｍｍ、２００ｍｍ、３００ｍｍ、６００ｍｍの長さのものを形成しておく。
【００１７】
前記銅板１４の折り曲げ部には所定間隔で半円状に切り欠いた取付孔１６が形成されている。
この取付孔１６は銅板の谷部に沿って配設した止着棒１７（止着片）を燃焼室１の外周に取り付けるための孔である。
止着棒１７（止着片）は銅板の全長より数ｃｍ程度長い棒状金属であり、ステンレス等の金属から構成される。
銅板１４の取付に際しては、Ｖ字の端面１５を燃焼室または排気路の外周に面合させて、Ｖ字面が外側に向かって開いた状態とし、Ｖ字の谷に沿って止着棒１７をあてがう。
このとき、試着棒１７の両端が銅板の両端から突出するが、この突出部分を燃焼室の外周にろう付け溶接する。
銅板１４には取付孔１６が形成されているので、この取付孔を介して止着棒と燃焼室が面することとなるので、この対面部分をろう付け溶接する。
これにより、止着棒１７の両端及び取付孔１６部分が溶接されて止着棒が固定される。すなわち、銅板１４の谷部が止着棒１７と燃焼室１の間に挟まれて燃焼室１に固接されることになる。
同様にして多数の銅板１４が燃焼室１外周及び排気路３外周を取り巻いて取り付けられる。
【００１８】
止着棒１７の溶接においては、燃焼室１と接着性の良い素材を使用する。本実施例では燃焼室はステンレスで構成されているので、止着棒およびろう材１８はステンレスを使用する。
ステンレスと銅は異種金属であるため溶着が困難であるが、燃焼室１と同一金属のステンレスであれば溶着強度が確保される。
なお、燃焼室１が他の耐腐食性金属の場合には、止着棒１７及びろう材１８を燃焼室１と同一金属とする。
【００１９】
次に本発明の作用を説明する。
灯油、重油、軽油等の液体燃料を霧化して空気と混合し、圧力を掛けてバーナー２から噴射する。噴射すると同時に、点火装置によって燃焼し、火炎を形成する。
【００２０】
バーナー２の燃焼に伴って燃焼室外周の貯水部１２が加熱される。貯水部１２には多数のフィン９が設置されているので、効率的に熱交換が行われる。
加熱された水は浮力により貯水タンク４内を自然上昇する。ここで、循環装置により貯水部底の水が取水されて上部タンク１１へ送出されるため、加熱された水が流下して貯水部１２の下方に集約される。ボイラーが稼働した最初の時点では貯水部下方に温水が集約され、徐々に貯水タンク全体が温められることになる。
貯水タンク底面に形成された送出口６からは、集約された温水が優先的にパイプを経由して各所へ送湯される。
【００２１】
貯水タンクではフロートスイッチが水位低下を検知すると、その信号が水量制御部に伝達されて、水量制御部が新たな水の補充を行う。
温度センサが貯水タンクの水温が所定温度以上であることを検知すると、その信号が温度制御部に伝達され、温度制御部がバーナー２の稼働を停止させる。これにより、貯水タンクから送湯された水量は補充が行われて貯水タンク内の水量は一定の範囲内で確保され、貯水タンクの水温はバーナーの入切により自動的に制御される。
【００２２】
つまり、パイプから規定温度の送湯を開始すると、フロートスイッチが水位の低下を検知して上部タンク１１に水が補充され、貯水タンク４の水位レベルは一定に保たれる。仮に送出口６から１時間に５００リットル送湯されると、上部タンクには同量の５００リットルが補充される。
従来のボイラーでは、貯水タンクに水が補充されると、貯水タンク内の水温は規定温度より大幅に下がり、バーナーの燃焼は開始されて規定温度まで燃焼する。
本発明の温水ボイラーは、バーナー燃焼の輻射熱を最大限に得るために、装置の一番下部に燃焼室１を設置し、バーナーも燃焼室１下部に取り付けている。
この構造によって、貯水タンク６上部より冷水を補充しても、送出口から出る水温は一時的に低下するが、所定時間経過後は安定した高温を維持する。
その原因は、燃焼室１周辺の水温が高熱になるが、貯水タンク４内を流下する冷水がその高温水とモミ合って下る間に加熱され、設定温度より上昇すると見られる。従って、大型の瞬間湯沸かし器と似た現象が生じることになる。
【００２３】
図６は従来例に係る温水ボイラーとの温水効率の比較を示す図である。
図６は、オリンピア製：１７．１リットル／ｍｉｎのバーナーによる貯水容量１３００リットルの貯水タンクの水温の上昇推移を表している。
従来例の温水ボイラーでは水温２６℃の冷水が３５分で７９℃に達したのに対し、本実施例の温水ボイラーでは水温２７．３℃の冷水がバーナー点火後、２３分で８１．６℃に達している。
図の推移グラフでは本実施例の温水ボイラーの温度上昇グラフの勾配が従来例に比較して急勾配であることが示され、温度上昇効率が優れていることが確認された。
【００２４】
また、図７は本実施例の温水ボイラー稼働時の水温変化を示している。
バーナーはオリンピア製：１７．１リットル／ｍｉｎのバーナーを使用した。
図７に示すとおり、貯水容量１３００リットルの貯水タンクの水温が、バーナー点火２９分後に水温８０℃に上昇し、３５分後に水温９０℃に達している。
水温が９０℃に達した時点で、貯水タンクの下部より１６６リットル／ｍｉｎの温水を送出すると共に、貯水タンク上部より同量の冷水の補充を行ったところ、６０分以後には、水温４７．６℃で安定温度となった。
本実施例の温水ボイラーでは、１６６リットル／ｍｉｎの温水を常時供給可能であることが確認された。
【実施例２】
【００２５】
次に、図８は第２実施例に係る温水ボイラーである。
第１実施例では、Ｖ字形の銅板１４を燃焼室１外周及び排気路３外周に個々に取り付ける構成としたが、第２実施例では図８に示すようにＶ字形に折れ曲がった波状銅板２０を一連として取り付ける構成である。
フィンを構成する波状銅板２０は、所定長の幅広の銅板を所定間隔で交互に折り曲げて谷部と山部が交互に連続する波状としたものである。
この谷部と山部の大きさは、取付ける使用する燃焼室等の大きさによって適宜設定されるが、一例として角度６０度、一辺の幅５０ｍｍとする。
波状の銅板の谷部に相当する部位には第１実施例と同様に所定間隔で取付孔１６が形成されており、それぞれの谷に沿って配設された止着棒１７の両端及び取付孔１６に位置する部位を燃焼室１にろう付け溶接することにより、銅板が燃焼室外周に固定される。
排気炉３は燃焼室１に比べて径が小さいため、一枚の波板を巻回して配設することができる。
第２実施例の銅板では、１本ごとに個別にフィンを取り付けるのにくらべてフィン取付時の位置決めの手間が削減され、効率的な取付けが可能となる。
【００２６】
以上、実施例を説明したが、本発明の具体的な構成は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、ステンレスの他周知の耐腐食性金属を使用する構成でもよい。
本発明で使用する熱伝導効率の高い素材としては銀、銅が挙げられるが、さらに熱伝導効率の優れた合金等を使用する場合であっても本発明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】温水ボイラーの概略断面図である。
【図２】フィンの配設状態を示す側面図である。
【図３】フィンの配設状態を示す背面図である。
【図４】フィンの配設状態を示す正面図である。
【図５】フィンの取付構造を示す斜視図である。
【図６】従来例との温水効率の比較を示す図である。
【図７】温水ボイラーの稼働時における温水の温度変化を示す図である。
【図８】第２実施例に係るフィンの取付方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  燃焼室
２  バーナー
３  排気路
４  貯水タンク
５  供給口
６  送出口
７  集煙室
８  煙突
９  フィン
１０  点検口
１１  上部タンク
１２  貯水部
１３  間隔
１４  銅板
１５  端面
１６  取付孔
１７  止着棒
１８  ろう材
２０  波状銅板
【図１】
2010078237.tif 000003
【図２】
2010078237.tif 000004
【図３】
2010078237.tif 000005
【図４】
2010078237.tif 000006
【図５】
2010078237.tif 000007
【図６】
2010078237.tif 000008
【図７】
2010078237.tif 000009
【図８】
2010078237.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月8日(2009.4.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナーから噴射される燃料を燃焼させるステンレス製の燃焼室と、燃焼室の外周に配置された銅製フィンと、燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、
前記フィンをＶ字に屈曲した銅板によって構成し、銅板の折り曲げ部に所定間隔で切り欠いた取付孔を形成し、
前記フィンのＶ字に屈曲した谷部に沿ってステンレス製の止着棒を配設し、取付孔を介して止着棒と燃焼室が対面した部分を溶接し、銅板の谷部を止着棒と燃焼室の間に挟んでＶ字の折り曲げ部の端面を燃焼室の外周に密着して取り付ける構成とした温水ボイラー。
【請求項２】
バーナーから噴射される燃料を燃焼させるステンレス製の燃焼室と、燃焼室の外周に配置された銅製フィンと、燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、
フィンを所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、銅板の折り曲げ部に所定間隔で切り欠いた取付孔を形成し、そのＶ字の谷部に沿ってステンレス製の止着棒を配設し、取付孔を介して止着棒と燃焼室が対面した部分を溶接し、銅板の谷部を止着棒と燃焼室の間に挟んでＶ字の折り曲げ部の端面を燃焼室の外周に密着して取り付ける構成とした温水ボイラー。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
前記目的を達成するための手段として、請求項１記載の温水ボイラーでは、バーナーから噴射される燃料を燃焼させるステンレス製の燃焼室と、燃焼室の外周に配置された銅製フィンと、燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、
前記フィンをＶ字に屈曲した銅板によって構成し、銅板の折り曲げ部に所定間隔で切り欠いた取付孔を形成し、前記フィンのＶ字に屈曲した谷部に沿ってステンレス製の止着棒を配設し、取付孔を介して止着棒と燃焼室が対面した部分を溶接し、銅板の谷部を止着棒と燃焼室の間に挟んでＶ字の折り曲げ部の端面を燃焼室の外周に密着して取り付ける構成とした。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
請求項２記載の発明では、バーナーから噴射される燃料を燃焼させるステンレス製の燃焼室と、燃焼室の外周に配置された銅製フィンと、燃焼室の熱によって加熱される貯水タンクとを備えた温水ボイラーであって、フィンを所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、銅板の折り曲げ部に所定間隔で切り欠いた取付孔を形成し、そのＶ字の谷部に沿ってステンレス製の止着棒を配設し、取付孔を介して止着棒と燃焼室が対面した部分を溶接し、銅板の谷部を止着棒と燃焼室の間に挟んでＶ字の折り曲げ部の端面を燃焼室の外周に密着して取り付ける構成とした。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の温水ボイラーにおいては、燃焼室の外周に止着片を溶接し、その止着片を介してフィンを固接する構成としたので、燃焼室とフィンが溶着しにくい場合であっても、止着片に溶接強度の高い素材を使用することにより、フィンを確実に固定することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の温水ボイラーにおいては、銅板をＶ字に屈曲させ、そのＶ字に屈曲した谷部に沿って棒状の止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成としたので確実に固定することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の温水ボイラーにおいては、所定幅の銅板を連続してＶ字に屈曲させて波状とし、そのＶ字の谷部に沿って止着片を配設し、その止着片と燃焼室を溶着して、フィンを固接する構成としたので、フィンの取付けが容易に行われる。