(57)【要約】  本発明の貫流ボイラーは、上側が開放されたハウジング１１１を形成し、ハウジング１１１の上側に結合されるカバー１１２を備えており、カバー１１２の中央に下向きにガイドパイプ１１３が形成されている本体１１０と、前記本体１１０の内部の下側に環状の水槽１２２を形成し、上側に蒸気供給室１２４を形成し、水槽１２２に複数個の水槽パイプ１２１を円弧状に垂直に設置し、水槽パイプ１２１の同一円弧状に低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を設置し、低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を蒸気ヒーティングパイプ１２６で連通させた蒸気供給部１２０と、前記本体１１０のカバー１１２に形成されているガイドパイプ１１３の内部に下向きにバーナー１３１を設置し、バーナー１３１の下側に燃焼室１３２を形成し、燃焼室１３２の上側でガイドパイプ１１３と水槽パイプ１２１に上部プレート１３６を結合させ、水槽１２２の上側に燃焼室１３２が形成されているヒーティング部１３０とで構成されている。このように、蒸気供給室の内部から発生した蒸気を燃焼室で再加熱し、蒸気の温度を大幅に上昇させることができるようにすることにより、熱効率及びエネルギー効率を向上させる効果がある。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫流ボイラーにおいて、
蒸気供給室１２４から発生した低温の蒸気を低温蒸気流入管１２５を介して燃焼室１３２に設置された蒸気ヒーティングパイプ１２６を通過させ、低温の蒸気を再加熱することによって、高温の蒸気を高温蒸気排出管１２７を通じて所望の温度の蒸気を供給できるように構成されていることを特徴とする貫流ボイラー。
【請求項２】
前記燃焼室１３２に誘導された低温の蒸気を加熱する蒸気ヒーティングパイプ１２６は、燃焼室１３２下部の内周面の縁に設置されることによって、加熱時に火炎の火花が直接接触しないように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貫流ボイラー。
【請求項３】
前記蒸気ヒーティングパイプ１２６は、コイル型、ループ型、またはこれらの混合型で形成されていることを特徴とする請求項２に記載の貫流ボイラー。
【請求項４】
前記低温蒸気排出管１２８と高温蒸気排出管１２７を連通させ、低温蒸気排出管１２８と高温蒸気排出管１２７のそれぞれに調節バルブ１２９を設置することによって、蒸気の温度を制御できるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貫流ボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫流ボイラーに関する。より詳細には、貫流ボイラーから発生する１次蒸気を燃焼室の内部に再循環させ、低い圧力でも高温の蒸気を得ることができるようにすることで、燃料を節約するとともに蒸気発生にかかる時間を短縮し、設備材料のコスト低減及び安全性を確保することができる貫流ボイラーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラー（Boiler）は、燃料と燃焼熱を水などに伝えて温度と圧力の高い蒸気を発生させる装置であって、火力発電所及び船舶などの蒸気機関、各種工場の作業用や暖房用の蒸気を供給するのに使用されている。
【０００３】
このようなボイラーは、その構造によって様々な種類が存在する。その中でも、強制循環式ボイラーに属する貫流ボイラー（Once-through boiler）は、水管及び長い管などを屈曲させて形成した管だけで構成されるボイラーであり、強制貫流ボイラーとも呼ばれ、長い管の一端から給水をポンプで押送し、途中で順次加熱、蒸発、過熱し、管の他端の最後まで過熱蒸気として送出される形式のボイラーを意味する。これは、高圧蒸気の発生に適し、特に、超臨界圧ボイラーである場合に有利な、強制循環式ボイラーの一種である。
【０００４】
最近では、自動制御の発達に伴い、取り扱いが容易であり、少用量でありながら効率が高く、高圧であるので蒸気の熱量が大きい。さらに、コンパクトであるので家庭用暖房、サウナ、病院建設現場など、家庭用及び産業用として広く使用されている。
【０００５】
また、貫流ボイラーは、外部に放出される燃焼ガス中の水蒸気を熱交換器と接触させて凝縮（コンデンス）させ、約１０％程度の潜熱をさらに回収することによって高効率を実現する装置である。
【０００６】
しかし、従来技術による貫流ボイラーでは、貫流ボイラーによって得られる蒸気の温度が１００℃未満で提供されているため、供給すべき暖房施設や蒸気施設まで到達する過程で蒸気の温度が低下し、家庭用や産業用で求められる基準値温度で効率よく供給することができないなど、熱効率が低下するという問題点があった。
【０００７】
そのため、貫流ボイラーはより高温の蒸気を得るために、ドラムの内部の圧力を上昇させることになるが、このとき、ドラムの内部の圧力が高くなったり、内部に設置された水管の耐圧強度が高くなることによって、貫流ボイラー稼動時の安全性が損なわれるなど、安全事故の危険性があるという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、貫流ボイラーの蒸気供給室の内部から発生する蒸気を燃焼室で再加熱し、蒸気の温度を大幅に上昇させることができるようにすることによって、熱効率及びエネルギー効率を向上させた貫流ボイラーを提供することである。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、高温の蒸気を発生させるために、既存の水槽パイプを使って簡単に高温の蒸気を提供できるようにすることによって、貫流ボイラーの製造コスト及び材料費用を低減することができる貫流ボイラーを提供することである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、ドラムの内部の圧力を高くしなくても、安全に高温の蒸気を提供できるようにすることによって、安定性を確保することができる貫流ボイラーを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するためになされた本発明による貫流ボイラーは、初めに発生する蒸気を再び燃焼室に誘導し再加熱することによって、高温の蒸気を得ることができるようにし、低温蒸気排出管と高温蒸気排出管を連通させてそれを制御することで、所望の温度の蒸気を得ることができるように構成することをその技術的構成の基本特徴とする。
【００１２】
ここで、燃焼室に誘導し再加熱する蒸気ヒーティングパイプは、燃焼室の下部の内周面に設置するようにすることで、加熱時に火炎の火花が直接接触しないようにする。なお、蒸気ヒーティングパイプは、コイル型、ループ型またはこれらの混合型で形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以下のような効果を有する。
【００１４】
第１に、本発明は、貫流ボイラーの燃焼室の内部から発生する蒸気を再加熱し、蒸気の温度を大幅に上昇させることができるようにすることで、熱効率及びエネルギー効率を向上させるという効果がある。
【００１５】
第２に、高温の蒸気を発生させるために、既存の水槽パイプを使って簡単に高温の蒸気を提供することができるので、貫流ボイラーの製造コスト及び材料費用を低減することができるという効果がある。
【００１６】
第３に、ドラムの内部の圧力を高くしなくても、安全に高温の蒸気を提供することができるので、安定性を確保できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の目的、特徴及び効果は、添付図面を参照して実施形態を説明することによって明らかに理解できるであろう。以下、添付した図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の貫流ボイラーを示す斜視図であり、図２は、本発明の貫流ボイラーを示す断面図であり、図３は、本発明の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図であり、図４は、本発明の他の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図であり、図５は、本発明のまた他の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図である。
【００１９】
図１乃至図５に示すように、本発明の貫流ボイラー１００は、上側が開放されたハウジング１１１を形成し、ハウジング１１１の上側に結合されるカバー１１２を備えており、カバー１１２の中央に下向きにガイドパイプ１１３が形成されている本体１１０と、前記本体１１０の内部の下側に環状の水槽１２２を形成し、上側に蒸気供給室１２４を形成し、水槽１２２に複数個の水槽パイプ１２１を円弧状に垂直に設置し、水槽パイプ１２１の同一円弧状に低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を設置し、低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を蒸気ヒーティングパイプ１２６で連通させた蒸気供給部１２０と、前記本体１１０のカバー１１２に形成されているガイドパイプ１１３の内部に下向きにバーナー１３１を設置し、バーナー１３１の下側に燃焼室１３２を形成し、燃焼室１３２の上側でガイドパイプ１１３と水槽パイプ１２１に上部プレート１３６を結合させ、水槽１２２の上側に燃焼室１３２が形成されているヒーティング部１３０とで構成されている。
【００２０】
前記本体１１０は、内周面に断熱材１１４を付着し、断熱効果を極大化する。
【００２１】
前記蒸気供給部１２０は、水槽パイプ１２１の同一円弧状に下端が塞がっている低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を設置し、低温蒸気流入管１２５と高温蒸気流入管１２７を蒸気ヒーティングパイプ１２６で連通させるが、蒸気ヒーティングパイプ１２６をコイル形状に形成し、燃焼室１３２の縁に設置することによって、バーナー１３１の火炎の火花が直接接触しないようにすることが好ましい。
【００２２】
なお、蒸気ヒーティングパイプ１２６を燃焼室１３２の下部側に設置することで、火炎の火花の最も幅の広い中心部を避けるようにし、火炎の火花が直接接触しないようにすることが好ましい。
【００２３】
この場合、燃焼室１３２の下部側の３８％以下とすることが好ましい。
【００２４】
ここで、蒸気ヒーティングパイプ１２６は、コイル型やループ型またはこれらの混合型などで形成することができる。
【００２５】
また、蒸気ヒーティングパイプ１２６は、下部側に低温蒸気流入管１２５を連通させ、上部側に高温蒸気排出管１２７を連通させることによって、最後まで最高の状態のヒーティング蒸気を供給できるようにすることが好ましい。
【００２６】
一方、蒸気供給部１２０の水槽パイプ１２１の上端に蒸気供給室１２４を形成し、カバー１１２に低温蒸気排出管１２８を結合することで、水槽パイプ１２１からヒーティングされた低温の蒸気を供給できるようにする。
【００２７】
また、低温蒸気排出管１２８と高温蒸気排出管１２７を連通させ、その上、低温蒸気排出管１２８と高温蒸気排出管１２７のそれぞれに調節バルブ１２９を設置することによって、蒸気の温度を制御できるようにすることが好ましい。
【００２８】
また、水槽１２２に調節バルブ１２９が備えられた原水供給管１２３を連通させることによって、水槽パイプ１２２の水量を常に一定に維持することができるようにする。
【００２９】
前記ヒーティング部１３０において、水槽１２２の下部に排気室１３４を設置し、水槽１２２を貫通する複数個の排気通路１３３を形成し、燃焼室１３２と排気室１３４を連通させ、さらに、排気室１３４の一側に排気管１３５を結合することによって、排ガスを円滑に排出することができるようにする。
【００３０】
次に、このような本発明の作用を説明する。
【００３１】
まず、原水供給管１２３を介して水槽に原水を供給し、複数個の水槽パイプ１２１に原水が適正量供給されるようにする。このような状態でバーナー１３１を点火して燃焼室１３２の内部を加熱すると、水槽パイプ１２１及び水槽１２２に熱が伝導され、水槽パイプ１２１と水槽１２２に充填された原水を加熱する。ここで、水槽パイプ１２１の内部に充填された原水は、気化して蒸気供給室１２４の内部に充満し、圧力が相対的に低い低温蒸気排出管１２８を介して１００℃以下の蒸気を外部に供給するようになる。
【００３２】
また、６００℃程度の高温の蒸気を外部に供給する場合には、低温蒸気排出管１２８に設置された調節バルブ１３９を閉鎖すると同時に、高温蒸気排出管１２７に設置された調節バルブ１３９を開放し、気化された蒸気が低温蒸気流入管１２５に誘導される。次いで、低温蒸気誘導管１２５に誘導された低温の蒸気は、燃焼室１３２に設置された蒸気ヒーティングパイプ１２６を通過して再ヒーティングされ、蒸気が高温化し、高温蒸気排出管１２７を介して外部に供給されるようになる。
【００３３】
また、１００℃〜６００℃の範囲の蒸気を外部に供給する場合、バーナー１３１の燃料噴射量を調節するか、低温蒸気排出管１２８に設置された調節バルブ１３９と、高温蒸気排出管１２７に設置された調節バルブ１３９の開放の程度を調節することにより、前述のような蒸気の循環によって低温蒸気と高温蒸気が混合されて外部に供給される。
【００３４】
このような方法で高温の蒸気を得ることで、圧力の大きな変化を招くことなく、安全に蒸気を供給することができるので、燃料節約、時間短縮、設備材料のコスト低減、かつ貫流ボイラー１００の稼動時の安定性を確保することができる。
【００３５】
さらに、蒸気の温度を弾力的に変化させることができるので、産業用として使用されるとき多様な業種に応じて所望の温度の蒸気を容易に供給することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
以上のように、本発明によれば、貫流ボイラーの燃焼室の内部から発生する蒸気を再加熱し、蒸気の温度を大幅に上昇させることができるようにすることで、熱効率及びエネルギー効率を向上させることができるという効果がある。
【００３７】
また、本発明によれば、高温の蒸気を発生させる際に、既存の水槽パイプを使って容易に高温の蒸気を提供することができるので、貫流ボイラーの製造費用及び材料費用を節減できるという効果がある。
【００３８】
同時に、ドラムの内部の圧力を高くしなくても、安全に高温の蒸気を提供することができるので、安定性を確保できるという効果がある。
【００３９】
尚、本発明は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に置換、変形及び変更が可能であり、前記実施形態及び図面に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の貫流ボイラーを示す斜視図。
【図２】本発明の貫流ボイラーを示す断面図。
【図３】本発明の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図。
【図４】本発明の他の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図。
【図５】本発明のまた他の蒸気ヒーティングパイプを示す断面図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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