(57)【要約】【課題】設置する際の配管の取り回しが容易であり、且つ、コンパクト化できるボイラを提供すること。【解決手段】燃料を燃焼させて液体を加熱することで蒸気を生成する缶体１０と、缶体１０に液体を供給する給水路２０と、缶体１０に燃焼用空気を供給する給気路３０と、缶体１０の側部に配置され缶体１０で発生した燃焼ガスを排出する排気路５０と、排気路５０に配置され、給水路２０を流通する液体と排気路５０を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行うエコノマイザ６０と、排気路５０におけるエコノマイザ６０よりも下流側に配置され、給気路３０を流通する燃焼用空気と排気路５０を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行うエアヒータ７０と、エアヒータ７０の近傍に配置され、給気路３０に燃焼用空気を送り込む送風機８０と、を備えるボイラ１。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて液体を加熱することで蒸気を生成する缶体と、
前記缶体に液体を供給する給水路と、
前記缶体に燃焼用空気を供給する給気路と、
前記缶体の側部に配置され該缶体で発生した燃焼ガスを排出する排気路と、
前記排気路に配置され、前記給水路を流通する液体と前記排気路を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う給水加熱器と、
前記排気路における前記給水加熱器よりも下流側に配置され、前記給気路を流通する燃焼用空気と前記排気路を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う空気加熱器と、
前記排気路の近傍に配置され、前記給気路に燃焼用空気を送り込む送風機と、を備えるボイラ。
【請求項２】
前記給水加熱器は、前記缶体の側方における下部に配置され、
前記空気加熱器は、前記給水加熱器の上方に配置され、
前記送風機は、前記給水加熱器の近傍に配置される請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記缶体は、円筒形状に構成され、
前記排気路は、前記缶体と前記送風機との間に配置される請求項２に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、缶体において燃料を燃焼させて発生させた燃焼ガスにより水を加熱することで蒸気を生成するボイラが知られている。このようなボイラでは、缶体に供給される水と、蒸気を生成するために用いられた後の燃焼ガスとの間で熱交換を行うエコノマイザを設けることにより、燃焼ガスから熱回収を行うことで熱効率を向上させている。また、ボイラの熱効率を更に向上させるために、エコノマイザに加えて、缶体に供給される燃焼用空気と燃焼ガスとの間で熱交換を行うエアヒータを更に備えたボイラも提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１で提案されたボイラでは、燃焼用空気を缶体に送り込む送風機の上流側にエアヒータを配置して、燃焼用空気と燃焼ガスとの熱交換を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１８１０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１で提案されたボイラでは、エアヒータが送風機よりも上流側の給気路に配置されているため、燃焼用空気が熱交換されてから缶体に供給されるまでの距離が長くなってしまう。このように、特許文献１で提案されたボイラでは、燃焼用空気を缶体に供給する給気路が長くなってしまうことから、ボイラの設置する際の配管の取り回しが複雑になり、ボイラをコンパクトに構成できない。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、設置する際の配管の取り回しが容易であり、且つ、コンパクト化できるボイラを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、燃料を燃焼させて液体を加熱することで蒸気を生成する缶体と、前記缶体に液体を供給する給水路と、前記缶体に燃焼用空気を供給する給気路と、前記缶体の側部に配置され該缶体で発生した燃焼ガスを排出する排気路と、前記排気路に配置され、前記給水路を流通する液体と前記排気路を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う給水加熱器と、前記排気路における前記給水加熱器よりも下流側に配置され、前記給気路を流通する燃焼用空気と前記排気路を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う空気加熱器と、前記排気路の近傍に配置され、前記給気路に燃焼用空気を送り込む送風機と、を備えるボイラに関する。
【０００８】
また、前記給水加熱器は、前記缶体の側方における下部に配置され、前記空気加熱器は、前記給水加熱器の上方に配置され、前記送風機は、前記給水加熱器の近傍に配置されることが好ましい。
【０００９】
また、前記缶体は、円筒形状に構成され、前記排気路は、前記缶体と前記送風機との間に配置されることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、設置する際の配管の取り回しが容易であり、且つ、コンパクト化できるボイラを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るボイラの外観図であり、図１（ａ）は前記ボイラの正面図であり、図１（ｂ）は前記ボイラの右側面図であり、図１（ｃ）は前記ボイラの背面図であり、図１（ｄ）は前記ボイラの平面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るボイラにおける缶体部分の断面図であり、図（ｄ）のＡ−Ａ線断面を示す図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係るボイラの外観を模式的に示した図であり、図４（ａ）は前記ボイラの平面図であり、図４（ｂ）は前記ボイラの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１３】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係るボイラ１について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るボイラ１の外観図である。
ボイラ１は、図１に示すように、缶体１０と、缶体１０に液体を供給する給水路２０と、缶体１０に燃焼用空気を供給する給気路３０と、給気路３０に燃料ガスを供給するガス供給ライン４０（図２参照）と、缶体１０で発生した燃焼ガスを排出する排気路５０と、排気路５０に配置され、給水路２０を流通する液体と排気路５０を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行うエコノマイザ（本発明に係る給水加熱器）６０と、排気路５０に配置され、給気路３０を流通する燃焼用空気と排気路５０を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行うエアヒータ（本発明に係る空気加熱器）７０と、給気路３０に燃焼用空気を送り込む送風機８０と、を備える。
【００１４】
缶体１０は、燃料を燃焼させて液体を加熱することで蒸気を生成する。缶体１０は、図２及び図３に示すように、ボイラ筐体１１と、複数の水管１２と、連結壁１３と、下部ヘッダ１４と、上部ヘッダ１５と、バーナ１７と、を備える。
ボイラ筐体１１は、缶体１０の外形を構成し、平面視矩形形状の直方体状に形成される。このボイラ筐体１１の長手方向の一端側に位置する第１側面１１ａには、給気口１８が形成され、ボイラ筐体１１の長手方向の他端側に位置する第２側面１１ｂには、排気口１９が形成される。
【００１５】
給気口１８には、後述の給気路３０の先端部が接続される。排気口１９には、後述の排気路５０の基端部が接続される。
複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の内部に上下方向に延びて配置されるとともに、ボイラ筐体１１の長手方向及び幅方向に所定の間隔をあけて配置される。
本実施形態では、複数の水管１２は、ボイラ筐体１１の長手方向に延びる側部に沿って配置される外側水管群１２ａと、ボイラ筐体１１の幅方向の中央部に、長手方向に沿って配置される中央水管群１２ｂと、外側水管群１２ａと中央水管群１２ｂとの間に配置される中間水管群１２ｃと、に分類される。
【００１６】
連結壁１３は、外側水管群１２ａにおいて隣り合って配置される水管１２同士を連結する。
下部ヘッダ１４は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、ボイラ筐体１１の下部に配置される。下部ヘッダ１４には、複数の水管１２の下端部が接続される。下部ヘッダ１４には、水が供給され、この下部ヘッダ１４から複数の水管１２に水が供給される。
【００１７】
上部ヘッダ１５は、平面視矩形形状の直方体状の容器によって構成され、ボイラ筐体１１の上部に配置される。上部ヘッダ１５には、複数の水管１２の上端部が接続される。上部ヘッダ１５には、複数の水管１２において生成された蒸気が集められる。上部ヘッダ１５に集められた蒸気は、蒸気導出管１６（図１参照）を介して外部に導出される。
バーナ１７は、給気口１８に配置される。
【００１８】
給水路２０は、缶水となる液体を流通させる水路であり、缶体１０の下部ヘッダ１４（図２参照）に液体を供給する。給水路２０は、図１（ｂ）に示すように、缶体１０の排気側の側面に沿って下方に延びる部分を有する。
【００１９】
給気路３０は、下流側の端部が給気口１８に接続される。給気路３０は、後述する送風機８０から送り込まれた燃焼用空気を缶体１０に供給する。
給気路３０は、図１に示すように、上向き給気路部３１と、第１水平給気路部３２と、第１下向き給気路部３３と、第２水平給気路部３４と、第２下向き給気路部３５と、を有する。
【００２０】
上向き給気路部３１は、図１（ｃ）に示すように、後述する送風機８０との接続部分から上方に延びる。
第１水平給気路部３２は、図１（ｃ）及び（ｄ）に示すように、上向き給気路部３１の上端に接続され水平方向に延びる。
第１下向き給気路部３３は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すように、第１水平給気路部３２の先端部から下方に延びる。
【００２１】
第２水平給気路部３４は、図１（ｂ）に示すように、第１下向き給気路部３５の先端部から缶体１０の上方を略水平方向に延びる。
第２下向き給気路部３５は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、第２水平給気路部３４の先端部から、缶体１０の第１側面１１ａに沿って下方に延び、給気口１８に接続される。
【００２２】
以上の給気路３０によれば、送風機８０から送り出された燃焼用空気は、図１に示すように、上向き給気路部３１を上方に向かって流通した後、第１水平給気路部３２を水平方向に流通してから第１下向き給気路部３３を下方に向かって流通し、続いて第２水平給気路部３４を水平方向に流通し、最後に第２下向き給気路部３５を下方に向かって流通することで缶体１０に供給される。また、第２下向き給気路部３５において、後述するガス供給ライン４０から燃料ガスが供給され、燃料ガスと燃焼用空気とが混合される。
【００２３】
ガス供給ライン４０は、第２下向き給気路部３５に接続される。このガス供給ライン４０には、調整弁４１と、複数のノズル４２が設けられる。
調整弁４１は、給気路３０に供給される燃料ガスの流通量を調整する。複数のノズル４２は、ガス供給ライン４０の先端部に配置され、給気路３０に燃料ガスを噴出する。複数のノズル４２の先端側は、上方に向かって、つまり、給気路３０における燃焼用空気の流通方向に対向する方向に延びている（図２参照）。
【００２４】
排気路５０は、缶体１０の第２側面１１ｂ側に配置される（図２参照）。排気路５０は、缶体１０（ボイラ筐体１１）の第２側面１１ｂに接続される。排気路５０は、缶体１０の内部で混合ガスが燃焼して生じた燃焼ガスを排出する。排気路５０は、第２側面１１ｂに沿って上方に延びる上向き排気路部５１を有する。
以上の排気路５０によれば、缶体１０から排出された燃焼ガスは、図１に示すように、上向き排気路部５１を上方に向かって流通して排出される。
【００２５】
エコノマイザ６０は、排気路５０における、缶体１０（ボイラ筐体１１）の第２側面１１ｂ側の下部に配置される。エコノマイザ６０は、給水路２０を流通する水と、排気路５０（上向き排気路部５１）を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う。
より具体的には、エコノマイザ６０は、給水路２０を上方から下方に流通する水と、上向き排気路部５１を下方から上方に流通する燃焼ガスと間で熱交換を行うことで水を加熱する。
【００２６】
エアヒータ７０は、排気路５０におけるエコノマイザ６０の下流に配置される。より具体的には、エアヒータ７０は、図１に示すように、エコノマイザ６０の上方における第１下向き給気路部３３及び上向き排気路部５１が位置する部分に配置される。エアヒータ７０は、給気路３０を流通する燃焼用空気と、排気路５０（上向き排気路部５１）を流通する燃焼ガスとの間で熱交換を行う。
より詳しくは、エアヒータ７０は、第１下向き給気路部３３を上方から下方に流通する燃焼用空気と、上向き排気路部５１を下方から上方に流通する燃焼ガスと間で熱交換を行うことで燃焼用空気を加熱する。
【００２７】
送風機８０は、排気路５０の近傍に配置される。より具体的には、送風機８０は、図１に示すように、排気路５０の左側の側方の下部であって、ボイラ１の左側の側方の下部に配置される。送風機８０は、給気路３０の上流側の端部に接続される。送風機８０は、エアホイール羽根を有する。
エアホイール羽根は、送風機８０の内部に配置される。このエアホイール羽根が回転することで、燃焼用空気が送風機８０に引き込まれて、後述の給気路３０に送り込まれる。
【００２８】
次に、ボイラ１の動作について説明する。
ボイラ１は、送風機８０によって燃焼用空気を引き込むとともに、給気路３０に送り出す。
給気路３０では送風機８０から送り出された燃焼用空気は、上向き給気路部３１を上方に向かって流通する。上向き給気路部３１を通過した燃焼用空気は、第１水平給気路部３２を流通した後に、第１下向き給気路部３３を流通する。
【００２９】
第１下向き給気路部３３を流通する燃焼用空気は、エアヒータ７０において、缶体１０から排出され、排気路５０を流通する燃焼ガスとの間で熱交換されることによって加温される。ここで、上記のように、送風機８０は、排気路５０の近傍に配置されるので、送風機８０と排気路５０に配置されるエアヒータ７０との距離が短くなる。従って、ボイラ１では、給気路３０における送風機８０からエアヒータ７０までの経路（上向き給気路部３１、第１水平給気路部３２）を長く構成する必要がない。
なお、缶体１０から排出された燃焼ガスは、エアヒータ７０における熱交換（２回目の熱交換）の前に、エコノマイザ６０において、給水路２０を流通し、缶体１０に供給される水と熱交換（１回目の熱交換）される。
【００３０】
そして、エアヒータ７０を流通しての燃焼ガスとの間で熱交換を行った後の燃焼用空気は、第２水平給気路部３４を流通し、続いて、第２下向き給気路部３５を流通する。
【００３１】
第２下向き給気路部３５では、ガス供給ライン４０及びガス供給ライン４０の先端部に設けられた複数のノズル４２を通じて燃料ガスが供給され、燃料ガスと燃焼用空気が混合される。
燃料ガスと燃焼用空気が混合した混合ガスは給気口１８を通じて缶体１０の内部に供給される。
【００３２】
缶体１０では、混合ガスがバーナ１７により噴射されて燃焼される。この混合ガスの燃焼によって、上述した給水路２０から供給される、缶体１０の内部に配置された水管内の水（缶水）が沸騰して蒸気を生成する。水管内で生成した蒸気は、上部ヘッダ１５に貯留された後、蒸気導出管１６を介して外部に導出される。
【００３３】
一方、缶体１０内のガス流動空間において混合ガスが燃焼することによって生成した燃焼ガスは、排気口１９から排気路５０に排出される。排気路５０から排出される燃焼ガスは、上述した１回目の熱交換及び２回目の熱交換に供された後に外部に排出される（図１（ｂ）参照）。
【００３４】
本発明の第１実施形態に係るボイラ１は、以下のような効果を奏する。
（１）ボイラ１において、缶体１０の近傍に排気路５０を配置し、排気路５０の近傍に給気路３０に燃焼用空気を送り込む送風機８０を配置した。これにより、送風機８０から、排気路５０に配置されるエアヒータ７０までの距離を短くすることができる。従って、本実施形態に係るボイラ１は、設置する際の配管の取り回しが容易であり、コンパクトに設置することが可能になる。
また、ボイラ１は、コンパクトに設置できるので、エアヒータ７０で加熱した後の燃焼用空気や燃焼ガスの熱の損失が少ない。
【００３５】
（２）エコノマイザ６０を、缶体１０の側方において上下に延びる排気路５０の下部に配置した。また、エアヒータ７０を、エコノマイザ６０の上方に配置し、送風機８０を、エコノマイザ６０の近傍に配置した。ボイラ１は、エコノマイザとエアヒータを両方備えるが、このような配置によって、コンパクト化することが可能になる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るボイラ１Ａついて説明する。
なお、第２実施形態に係るボイラ１Ａについては、第１実施形態に係るボイラ１を異なる構成について説明し、同様の構成については説明を省略する。
図４は、本発明の第２実施形態に係るボイラ１の外観を模式的に示した図であり、図４（ａ）は前記ボイラの平面図であり、図４（ｂ）は前記ボイラの正面図である。
【００３７】
第２実施形態のボイラ１Ａは、主として、缶体１０Ａの形状及び排気路５０Ａの形状において第１実施形態と異なる。
缶体１０Ａは、図４に示すように、円筒形状に構成されている。そして、排気路５０Ａは缶体１０Ａと送風機８０Ａとの間に配置される。つまり、缶体１０Ａと、排気路５０Ａと、送風機８０Ａとは、ボイラ１Ａの平面視において直線上に配置されているので、給気路３０Ａを長く構成することなく配置することが可能である（図４（ａ）参照）。
【００３８】
排気路５０Ａは、下向き排気路部５２Ａと、上向き排気路部５１Ａと、を有する。
排気路５０Ａによれば、缶体１０Ａから排出された燃焼ガスは、図４（ｂ）に示すように、下向き排気路部５２Ａを下方に向かって流通した後に、上向き排気路部５１Ａを上方に向かって流通して排出される。
エコノマイザ６０Ａは、排気路５０Ａにおける、下向き排気路部５２Ａの位置する部分に配置される。
【００３９】
第２実施形態において、排気路５０Ａに排出された燃焼ガスは、図４（ｂ）に示すように、エコノマイザ６０Ａを下方に向かって流通する。エコノマイザ６０Ａでは、下向き排気路部５２Ａを流通する燃焼ガスと、給水路２０Ａを流通する水との間で１回目の熱交換が行われる。そして、エコノマイザ６０Ａを流通して１回目の熱交換を行った燃焼ガスは、上向き排気路部５１Ａを上方に向かって流通する途中でエアヒータ７０Ａを流通する。エアヒータ７０Ａでは、上向き排気路部５１Ａを流通する燃焼ガスと、給気路３０Ａ（第１下向き給気路部３３Ａ）を流通する燃焼用空気との間で２回目の熱交換が行われる。
そして、エアヒータ７０Ａを流通して２回目の熱交換を行った後の燃焼ガスは、上向き排気路部５１Ａを流通して排出される。
【００４０】
本発明の第２実施形態に係るボイラ１Ａによれば、上述した（１）及び（２）に加えて以下のような効果を奏する。
（３）缶体１０Ａを、円筒形状に構成し、排気路５０Ａを、缶体１０Ａと送風機８０Ａとの間に配置した。つまり、缶体１０Ａと、排気路５０Ａと、送風機８０Ａとを、ボイラ１Ａの平面視において直線上に配置した。これにより、送風機８０Ａから缶体１０Ａに向かう経路の途中で、給気路３０Ａと排気路５０Ａとを交差させられる。従って、送風機８０Ａから缶体１０Ａに燃焼用空気を送り込む給気路３０Ａを長く構成することなくエアヒータ７０Ａを配置することが可能になることから、ボイラ１Ａをコンパクト化できる。
【００４１】
以上、本発明のボイラの好ましい各実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１，１Ａ…ボイラ
１０，１０Ａ…缶体
２０，２０Ａ…給水路
３０，３０Ａ…給気路
５０，５０Ａ…排気路
６０，６０Ａ…エコノマイザ（給水加熱器）
７０，７０Ａ…エアヒータ（空気加熱器）
８０，８０Ａ…送風機
【図１】
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【図２】
2015017777.tif 000004
【図３】
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【図４】
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