(57)【要約】【課題】ボイラ用熱交換装置とその熱交換装置を利用した加温システムを提供する。【解決手段】ボイラ用熱交換装置は、ボイラの排気口外側に取付け可能な基体と基体に取り付けられた媒体通路を備えるものであり、媒体通路内の媒体は排気口から排出される排熱により加温される。媒体通路に代えて伝熱体を設けてもよい。基体を筒状ケースとして排気口を設けてもよい。ボイラの熱利用加温システムは、基体がボイラの排気口外側に取り付けられ、媒体通路に農業用ハウス内外に配管される加温パイプが連結され、ボイラの排熱で加熱された媒体を加温パイプに送り出し、媒体通路に戻す循環装置を備えたものである。ボイラの排気口から排出された熱及びその熱で加熱された伝熱体からの熱をボイラの燃焼室の外周の気体通路に送る送出路や、熱を送出路に送り出す風を送る送風口を設けることもできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの排気口の外側に取付け可能な筒状の基体と、その基体に取り付けられた媒体通路とを備え、媒体通路内の媒体は基体を排気口の外側に取り付けると排気口から排出される排熱により加温されるようにしたことを特徴とするボイラ用熱交換装置。
【請求項２】
ボイラの排気口の外側に取付け可能な筒状の基体と、その基体に取り付けられた伝熱体を備え、伝熱体は基体を排気口の外側に取り付けると排気口から排出される排熱により加温されるようにしたことを特徴とするボイラ用熱交換装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のボイラ用熱交換装置において、基体が筒状ケースであり、その筒状ケースに排気口を設けたことを特徴とするボイラ用熱交換装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボイラ用熱交換装置の基体がボイラの排気口の外側に取り付けられ、前記ボイラ用熱交換装置の媒体通路に農業用ハウスの内部又は外部に配管される加温パイプが連結され、前記媒体通路に供給されてボイラの排気口からの熱で加熱された媒体を加温パイプに送り出し、その媒体を加温パイプから媒体通路に戻す循環装置を備えたことを特徴とするボイラの熱利用加温システム。
【請求項５】
請求項３記載のボイラ用熱交換装置の基体がボイラの排気口の外側に取り付けられ、ボイラの排気口から排出された熱及びその熱で加熱された伝熱体からの熱をボイラの燃焼室の外周の気体通路に送る送出路が設けられ、ボイラ用熱交換装置に前記熱を送出路に送り出す風を送るための送風口を設けたことを特徴とするボイラの熱利用加温システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、ボイラに連結可能なボイラ用熱交換装置とその熱交換装置を備えたボイラの熱利用加温システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
農業用ハウス内の加温にはボイラが用いられている。この種のボイラには縦型と横型がある。図７のボイラＡは横型であり、燃焼装置（バーナＪ）と燃焼室Ｂと排出室Ｃと煙突Ｄを備えている。燃焼室ＢはバーナＪの燃焼室であり、燃焼により過熱され、その外周を吸気口Ｆから吸引された空気により熱交換され、熱交換された空気を外部に放出する放出ダクトＨが設けられている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
煙突Ｄから排出される排熱は非常に高温であるにもかかわらず、そのまま外部に排出されて空中に廃棄されている。高温の排熱を外部に排出することはエネルギーの無駄であるのみならず、地球温暖化の一因ともなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本願発明は、前記諸問題を解決でき、且つ、ボイラの排熱を有効活用できるボイラ用熱交換装置とそれを装備したボイラの熱利用加温システムを提供するものである。
【０００５】
本願発明のボイラ用熱交換装置は、請求項１記載のように、ボイラの排気口の外側に取付け可能な筒状の基体と、その基体に取り付けられた媒体通路とを備え、媒体通路内の媒体は基体を排気口の外側に取り付けると排気口から排出される排熱により加温されるようにしたものである。
【０００６】
本願発明のボイラ用熱交換装置は、請求項２記載のように、ボイラの排気口の外側に取付け可能な筒状の基体と、その基体に取り付けられた伝熱体を備え、伝熱体は基体を排気口の外側に取り付けると排気口から排出される排熱により加温されるようにしたものである。
【０００７】
本願発明のボイラ用熱交換装置は、請求項３記載のように、請求項１又は請求項２記載のボイラ用熱交換装置において、基体が筒状ケースであり、その筒状ケースに排気口を設けたものである。
【０００８】
本願発明のボイラの熱利用加温システムは、請求項４記載のように、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のボイラ用熱交換装置の基体がボイラの排気口の外側に取り付けられ、前記ボイラ用熱交換装置の媒体通路に農業用ハウスの内部又は外部に配管される加温パイプが連結され、前記媒体通路に供給されてボイラの排気口からの熱で加熱された媒体を加温パイプに送り出し、その媒体を加温パイプから媒体通路に戻す循環装置を備えたものである。
【０００９】
本願発明のボイラの熱利用加温システムは、請求項３記載のボイラ用熱交換装置の基体がボイラの排気口の外側に取り付けられ、ボイラの排気口から排出された熱及びその熱で加熱された伝熱体からの熱をボイラの燃焼室の外周の気体通路に送る送出路が設けられ、ボイラ用熱交換装置に前記熱を送出路に送り出す風を送るための送風口を設けたものである。
【発明の効果】
【００１０】
本願発明のボイラ用熱交換装置には次のような効果がある。
（１）従来は外部に排出されていたボイラの排熱を有効利用でき、ボイラから農業用ハウス外に排出される熱温度が下がるので地球温暖化対策の一助となる。
（２）燃焼室の延長線上終端側にある排出室又は燃焼室に取り付けられるので、ボイラの燃焼室内の熱を同一軸線上で回収することができ、熱回収効率が良い。
（３）既存のボイラの排出室又は燃焼室に脱着可能であるため、既存のボイラをそのまま使用でき、取り付け作業も容易である。
【００１１】
本願発明のボイラの熱利用加温システムには次のような効果がある。
（１）農業用ハウス内をボイラ本体での加温の他に、ボイラ用熱交換装置で回収されたボイラの熱によっても加温できるのでボイラの熱を有効活用できる。
（２）ボイラからの熱回収効率の良い熱交換装置が使用されるので農業用ハウス内の加温効率も向上する。
（３）従来熱交換を行っていなかった部分で熱交換された（加温された）媒体を農業用ハウス内に循環させるシステムであるので、排熱を有効利用でき、無駄がない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】媒体通路の全部をケース内に配管させた場合のボイラ用熱交換装置と、それを取り付けたボイラの熱利用加温システムの一例を示す説明図。
【図２】本願発明のボイラ用熱交換装置をボイラの燃焼室に取り付けた場合の一例を示す説明図。
【図３】媒体通路の一部をケース外に突出させた場合のボイラ用熱交換装置の説明図。
【図４】媒体通路を板状の基体に取付けた場合のボイラ用熱交換装置の説明図。
【図５】（ａ）は伝熱体の一部をケース外に突出して設けた場合のボイラ用熱交換装置と、それを取り付けたボイラの熱利用加温システムの一例を示す説明図、（ｂ）は送出路から送り込まれた空気の流れを示すボイラ燃焼室の断面説明図。
【図６】縦型のボイラに本願発明のボイラ用熱交換装置を取付けた場合の一例を示す説明図。
【図７】従来のボイラの一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（ボイラ用熱交換装置の実施形態１）
本願発明のボイラ用熱交換装置の第１の実施形態を図１に基づいて説明する。図示した熱交換装置１はボイラＡの燃焼室Ｂの延長線上終端側に取り付けて、燃焼室Ｂと排出室Ｃの双方又はいずれか一方内の熱を利用して熱交換するものである。
【００１４】
前記熱交換装置１は、図１に示すように、ボイラＡの燃焼室Ｂの排出室Ｃの内径と略同程度の内径の円筒状のケース２内に媒体通路（熱交換用パイプ３）が収容されている。ケース２の軸方向一端にはリング状の連結鍔４があり、その連結鍔４を前記排出室Ｃの鍔Ｅに突き合せてボルトやナット等の連結具で取付け可能としてあり、この取付けによりケース２の内部空間２ａがボイラＡの排出室Ｃと連通して、燃焼室Ｂ内の熱が排出室Ｃを通過してケース２内に送り込まれるようにしてある。ケース２の軸方向他端は円板状の蓋５で閉塞されており、熱交換用パイプ３の導入端部３ａと排出端部３ｂが蓋５の外側に突出している。前記排出室Ｃには既存の煙突Ｄが、ケース２には排気筒６が設けられている。ケース２、熱交換用パイプ３、連結鍔４、蓋５、排気筒６の材質はボイラＡの燃焼室Ｂと同程度の耐熱性及び強度を備えるものであることが好ましく、例えば金属、セラミックといった材質製とすることができる。本実施形態では、ケース２が円筒状の場合を例として説明しているが、ケース２は角筒状など円筒状以外の形状であってもよい。この場合、蓋５の形状はケース２の形状に適した形状の板材とすることが好ましい。また、熱交換用パイプ３の導入端部３ａと排出端部３ｂは蓋５ではなくケース２の外側に突出させることもできる。メンテナンスを容易にするため、ケース２にケース２内に溜まった排水などを外部に排出するためのドレン１４を設け、蓋５にケース２内を掃除する際に利用可能な掃除窓１５を設けることができる。
【００１５】
前記排気筒６は熱交換装置１から出る排熱を農業用ハウスの外部に排出するためのものであり、その一端側が熱交換装置１のケース２に連通され、他端が農業用ハウスの外部に突設され、ケース２内の排熱が外部に排出されるようにしてある。排気に含まれる二酸化炭素は栽培する植物の生育の一助になるため、使用する燃料によっては、人体や植物(栽培物)に悪影響を及ぼさない範囲内で、排気筒６の一端を農業用ハウス内に引き込んで、熱交換装置１から出る排熱及び有用なガスを農業用ハウス内に排出することもできる。
【００１６】
熱交換用パイプ３はボイラＡから排出される熱を利用して熱交換するためのものであり、図1に示すように、蛇行させた丸パイプがケース２内に配管され、その先端部に設けられた導入端部３ａと排出端部３ｂを、ケース２を閉塞する蓋５の外側に突出させ、媒体供給パイプ１１ａと加温用パイプ１１ｂに連結できるようにしてある。熱交換用パイプ３は他の形状とすることもできる。
【００１７】
（ボイラ用熱交換装置の実施形態２）
本願発明のボイラ用熱交換装置の第２の実施形態を図２に基づいて説明する。この実施形態のボイラ用熱交換装置１の基本構造は実施形態１と同様である。異なるのは、ボイラ用熱交換装置１の取付け位置である。この実施形態では、ボイラＡの燃焼室Ｂに連結固定されている排出室Ｃを一旦取り外し、その部分に本願発明のボイラ用熱交換装置１を取り付け、そのボイラ用熱交換装置１のさらに外側に取外した排出室Ｃを取り付けてある。排出室Ｃの外側には蓋５を取付け、ケース２の開口部を閉塞してある。蓋５には貫通孔が形成され、熱交換用パイプ３の導入端部３ａ及び排出端部３ｂをケース２の外側に貫通させられるようにしてある。ボイラＡから取り外した排出室Ｃを取り付ける代わりに、ボイラ用熱交換装置１に蓋５を直接取り付けることもできる。本実施形態のように排出室Ｃ内に相当する部分（ケース２）に熱交換用パイプ３を配管する場合、ボイラＡの排気抵抗が変化する可能性があるため、排気抵抗を考慮してその構造を設計する必要がある。
【００１８】
（ボイラ用熱交換装置の実施形態３）
本願発明のボイラ用熱交換装置の第３の実施形態を図３に基づいて説明する。この実施形態のボイラ用熱交換装置１の基本構造は実施形態１と同様である。異なるのは、ケース２の長さを実施形態１の場合よりも短くして、熱交換用パイプ３の半分程度がケース２内に、他の部分がケース２の外に突出するように配管したことである。この場合は、ケース２の連結鍔４をボイラＡの排出室Ｃの鍔Ｅに取り付けると熱交換用パイプ３の前記突出部分がボイラＡの排出室Ｃ内に配管される。これにより熱交換装置１の小型化を図ることができる。熱交換用パイプ３はその総延長を長くできる形状であればこれ以外の形状、例えばコイル状に巻いたものとすることもできる。コイル状にする場合、径の大きなコイルの内側に径の小さなコイルを配管して二重あるいは三重といったように多重配管することもできる。この場合も、前記実施形態２と同様、排気抵抗を考慮してその構造を設計することが好ましい。
【００１９】
（ボイラ用熱交換装置の実施形態４）
本願発明のボイラ用熱交換装置の第４の実施形態を図４に基づいて説明する。図４の熱交換装置１は、ボイラＡの延長線上終端側にある排出室Ｃに取り付けて、燃焼室Ｂ、排出室Ｃ内の熱を利用して熱交換するものである。その基本構造は実施形態１と同様であり、異なるのは、熱交換用パイプ３をケース２内に配管せずに平板状の基板７に取り付けた点である。基板７には蛇行させた熱交換用パイプ３が装備され、その導入端部３ａと排出端部３ｂが基板７の外側面に突出して取り付けられており、基板７をボイラＡの排出室Ｃの鍔Ｅに取り付けると、熱交換用パイプ３がボイラＡの排出室Ｃ内に収容されて、燃焼室Ｂの熱によって排出室Ｃ内の熱交換用パイプ３内を流れる媒体が加温されるようにしてある。この実施形態の場合も、前記実施形態２、３と同様、排気抵抗を考慮してその構造を設計することが好ましい。
【００２０】
（ボイラ用熱交換装置の実施形態５）
本願発明のボイラ用熱交換装置の第５の実施形態を図５（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。図５（ａ）の熱交換装置１は実施形態１の熱交換用パイプ３の代わりに、ケース２内に複数枚の板状の伝熱体（放熱器：ヒートシンク）８を取り付けて、伝熱体８の一部をケース２の外に突出させたものである。この熱交換装置１はケース２をボイラＡの燃焼室Ｂの延長線上終端側の排出室Ｃの鍔Ｅに取付けると、前記伝熱体８の突出した部分がボイラＡの排出室Ｃ内に収容されて、排出室Ｃ内の熱がケース２内に伝熱されるようにしたものである。この実施形態の場合も、前記実施形態２〜４と同様、排気抵抗を考慮してその構造を設計することが好ましい。
【００２１】
図５（ａ）の複数枚の伝熱体８は一定間隔で、且つ、夫々が平行又はほぼ平行となるように配列して設けてあるが、伝熱体８の厚さ、長さ、数、配列間隔、配列位置、向き等は熱交換装置１の大きさ（サイズ）に合わせて任意に選択することができる。伝熱体８は熱伝導が可能であれば丸棒状、角棒状、パイプ状といった他の形状とすることもできる。
【００２２】
図５（ａ）のケース２の外周面には排気口９が開口されており、ケース２内に放出された熱及び伝熱体８によりケース２内に伝導された熱が外部に放出されるようにしてある。前記排気口９にはケース２内の排熱を所望方向に導くための送出路１０を取り付け可能としてある。排気口９はケース２の外周面以外に設けることもでき、例えば、ケース２の側面に設けることができる。ケース２の排気口９と反対側に送風口１３が設けられている。この送風口１３に、ファン等の送風機１２から風を送るとケース２内の熱が排気口９に送り出されるようにしてある。この送風機１２は送出路１０ではなく、熱交換装置１に設けることもできる。この実施形態ではケース２が円筒状であるが、ケース２は角筒状とすることもできる。
【００２３】
前記実施形態はボイラＡが横型の場合であるが、ボイラＡは図６に示すような縦型であってもよい。図６中、Ｉは流体経路、Ｐはポンプである。本願発明の熱交換装置１は縦型のボイラなど各種ボイラに連結することもできる。この場合も、熱交換装置１をボイラＡの燃焼室Ｂ又は排出室Ｃの上方（ボイラの燃焼室の延長線上終端側）に連結することができる。
【００２４】
（本願発明のボイラの熱利用加温システムの実施形態１）
本願発明のボイラの熱利用加温システムに使用する熱交換装置は、図１〜６に記載するいずれであってもよいが、この実施形態では図１の熱交換装置を使用する場合を一例として説明する。この加温システムは横型のボイラＡの排出室Ｃに本願発明の熱交換装置１を連結したものであり、ボイラＡの排出室Ｃの蓋を取り外してから、排出室Ｃの鍔Ｅとケース２の連結鍔４を突き合せて両者をボルト・ナットなどの連結具で連結固定して排出室Ｃ内とケース２内を連通させる。
【００２５】
熱交換装置１の熱交換用パイプ３の導入端部３ａに媒体供給パイプ１１ａを、導入端部３ａに加温用パイプ１１ｂを連結し、媒体供給パイプ１１ａと加温用パイプ１１ｂのいずれか一方に送風機１２を連結して、熱交換用パイプ３に媒体（例えば、水、湯、空気等）を供給して、熱交換用パイプ３内の媒体（例えば、湯、温風）を循環できるようにしてある。加温用パイプ１１ｂは農業用ハウスの内部又は外部に加温した温水や温風などを供給するための流路であり、媒体が温水の場合は農業用ハウス内の土壌付近に配管することも、土壌内に埋設配管することもでき、媒体が温風の場合はハウス内空間に配管することもできる。また、栽培ベッドや栽培用ベンチの加温に用いることもできる。加温用パイプ１１ｂは農業用ハウスの外部に導出して他に利用することもできる。
【００２６】
（本願発明のボイラの熱利用加温システムの実施形態２）
本願発明のボイラの熱利用加温システムの実施形態の一例を図５に基づいて説明する。この加温システムは横型のボイラＡの排出室Ｃに熱交換装置１を連結したものであり、排出室Ｃの鍔Ｅとケース２の連結鍔４を突き合せて両者をボルト・ナットなどの連結具で連結固定したものである。
【００２７】
前記熱交換装置１の排気口９には、ケース２内の排熱を外部に送り出すための送出路１０を連結してあり、この送出路１０の他端はボイラＡの吸気口Ｆに連結接続されている。このように連結接続することで、従来、ボイラＡの排出室Ｃから外部に放出されていた排熱を再度ボイラＡ内の燃焼室Ｂの外周の空間部Ｇ（図５（ｂ））に送り込んで農業用ハウス内の加温に利用することができる。送出路１０はボイラＡの吸気口Ｆに導入せず農業用ハウス内に引き出して農業用ハウス内を加温できるようにすることもできる（図５（ａ）の仮想線）。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本願発明の熱交換装置を取り付ければ、温風を生成するボイラで温湯を、温湯を生成するボイラで温風を生成するといった、本来の装置にない機能を付加することが出来る。
【符号の説明】
【００２９】
１      熱交換装置
２      ケース
２ａ    内部空間
３      熱交換用パイプ
３ａ    導入端部
３ｂ    排出端部
４      連結鍔
５      蓋
６      排気筒
７      基板
８      伝熱体
９      排気口
１０    送出路
１１ａ  媒体供給パイプ
１１ｂ  加温用パイプ
１２    送風機
１３    送風口
１４    ドレン
１５    掃除窓
Ａ      ボイラ
Ｂ      燃焼室
Ｃ      排出室
Ｄ      煙突
Ｅ      鍔
Ｆ      吸気口
Ｇ      空間部
Ｈ      放出ダクト
Ｉ      流体経路
Ｊ      バーナ
Ｐ      ポンプ
【図１】
2011089653.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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