(57)【要約】  本発明は、図１に示す好適な実施例による、ボイラ用の熱保持・放熱装置を開示する。装置は、好ましくは、少なくとも一つの開端を有する円筒状形態で提供される。装置は、耐熱材料から製造される、熱保持材の設置を支持することができるフレームを備える。また、その設置を支持するフレームの側部に沿って延在する少なくとも２列の基部を有すると好ましい。熱保持材が、フレームの表面上に設置され、この材は、正方形状プレート又は湾曲状プレートの形態で設けられて、正方形状フレーム、多角形状フレーム又は円筒状形状フレームを形成する。プレートは、少なくとも１つの孔を有し、空気及び熱の換気のために空気が流通できるようパンチで孔を開ける必要がある。孔の大きさは、使用される燃料の種類に応じて変わる。熱伝導及び熱放射によって熱交換が行われる。熱放射が起こる表面は、熱の分配及び循環を確実にするために高さにより変化させてもよい。フレームの一端にあるプレートは、炎をフレームの側面に向けるために湾曲状又は直線状の外形を有する。これが、側面上での炎の循環及び熱の保持を確実にする。本発明は、熱保持材からの連続的な熱放射によって、性能を向上させる。
2014527150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱保持材（１１）と、
ボイラの所定の部分に沿って延在する、少なくとも３つの平面、又は円状表面によって境界付けられる硬い表面を有し、該表面が複数の熱保持材の設置を支持するとともに換気制御手段を取り付けられるように構成されたフレーム（２１）とを有する、ボイラ用熱交換器において、
前記熱保持材が、多孔質であり、ボイラに装着される前記フレーム（２１）の表面上において実質的に互いに隣接して位置付けられることを特徴とするボイラ用熱交換器。
【請求項２】
前記装置が、該装置をボイラに設置するための支持基部を備える、請求項１に記載のボイラ用熱交換器。
【請求項３】
多孔質の熱保持材が大きさに関して様々であり、異なる多孔率を有するように構成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記多孔質の熱保持材が主にセラミックからなり、正方形の又は湾曲したプレートの形態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記フレームが中空であり耐熱材料から作られる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記中空のフレームの複数の表面が、複数の熱保持材の設置を支持するために使用されることによって、互いに対して且つボイラに対して離間された２つ以上の表面の層を形成する、請求項１〜５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項７】
ボイラに最も近い層に位置付けられている前記多孔質の熱保持材の多孔率がその外側の層のものよりも高い、請求項６に記載のボイラ用熱交換器。
【請求項８】
前記フレームが、分解することができる複数のフレームを備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記装置が、前記フレームの一端に位置付けられて炎の方向を制御するためのプレートをさらに備える、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
前記装置が、横ボイラ又は立てボイラと共に使用することができる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１１】
熱保持材が、前記フレームの表面の一部として製造することができる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼システム、燃焼のための蓄熱及び放熱、又は、燃焼、蓄熱、及び放熱に関連する他のプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは現在、３つの形態の熱交換、すなわち、熱伝導、熱対流、及び熱放射のうちの一つ又はそれらの組み合わせを可能にするように設計されている。このうち、熱交換は、通常、６０％の割合で熱を交換することが可能であり、他の方法と比較して最も効率的であると考えられている。熱放射は、太陽放射により生じる熱の、空気、宇宙、地球の大気を介した、最終的には固体又は液体の形態の物質への伝達に類似している。
【０００３】
しかしながら、工業的用途に適応させたボイラの場合、依然として、熱交換器の性能を向上させて必要な燃料の量を低減できるように、ボイラをさらに発展させる必要がある。その発展とともに、ボイラの使用によって生じる汚染を低減させる必要もある。熱交換を可能にするように設計された現在のボイラを、水の熱交換及び燃焼用の燃料の低減、並びに、ボイラ内で起こる燃焼からの汚染の最少化における有効性に関して向上させる工業的必要性及び要求がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、熱保持材と、ボイラの少なくとも所定の部分を被覆するフレームとからなる、ボイラ用の熱保持・放熱装置を提供することである。フレームは、好ましくは、円筒状円形状又は多角形状である。フレームの表面は、上記熱保持材の設置をするように構成されている。装置は、装置の性能を向上・管理するための換気制御機構をさらに含む。
【０００５】
上記フレームは、互いに接続された複数の小フレームを備えてもよい。この小フレームは、個々の場合に応じて異なることがあるボイラの大きさを収容するためにフレーム全体の大きさを調節できるよう、接続を解除することができる。これは、有効性を向上し設置し易さを提供するとともに、適用するボイラの形状及び大きさのばらつきによって生じる可能性のある何らかの損傷を避けるためのものである。
【０００６】
装置は、好ましくはプレートの形態の複数の熱保持材がフレームの表面上に近接して配置されていることを特徴とする。フレームはさらに、立てボイラ又は横ボイラと共に設置することができる。
【０００７】
一態様において、熱保持材の表面の多孔率は様々であってもよい。材の形状も、三角形状プレート、長方形状プレート、多角形状プレート、湾曲形状プレート及び円筒形状プレートを含む幾つかの形態で設けることができる。そしてこのプレートを、８００℃までの温度で使用可能な耐熱材料から作られるフレームと共に設置することができる。フレームは、複数の接続された表面の層を有してもよい。多層表面に対して、熱保持材の設置及び配置を可能にし、各層間において所望のレベルの適切な熱交換を実現するために、各層間に空間が設けられる。また、ボイラに近い層に位置付けられている熱保持材の多孔率がその他の層のものよりも高いと好ましい。
【０００８】
他の態様において、熱保持材及びフレームは、熱保持材を後でフレームに設置することを避けるために、フレームの表面の一部として一緒に製造することができる。
【０００９】
他の態様において、フレームは、炎の方向及び対応する空気の循環を制御するために、一端にプレートを含むように構成される。これは、バーナからの熱がフレーム全体に亘って循環、分配されるのを確実にするためのものである。またフレームは、ボイラを支持する基部に組み付けることができる。
【００１０】
上述の特徴を有する、ボイラ用の熱保持・放熱装置によって、効率的な熱交換、並びに、燃焼用の燃料及びエネルギーの有効的な使用が可能になる。またこの装置は、ボイラの特徴に応じた設置し易さを提供し、熱が煙管へと分配される前に熱を保持するための空間を増大させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】煙管ボイラ内の燃焼室又は大型煙管における設置位置、及び、水管ボイラ又は貫流ボイラにおける設置位置を説明する。
【図２】層を重ね合わせる場合における熱保持プレートの重ね合わせを説明する。
【図３】支持フレームに組み付けられたときの熱保持プレートの組み付けパターン及び形状を説明する。
【図４】連続する短いフレームに分割された熱保持プレート用支持フレームの特徴を説明する。
【図５】熱保持材を一緒に組み付け、取り付けるものを説明する。
【図６】フレーム及び熱保持材を一体として製造及び設置した場合の本発明の構造を説明する。
【実施例】
【００１２】
好適な実施例を図１に示す。ここでは、運転に熱を必要とするボイラ又は他の装置の大型煙管又は燃焼室（２）の出口に設置されている。全体的な特徴は、以下を備える円筒状管である。
・同じ耐熱性を有する耐熱材料から製造された熱保持材（１１）を支持する構造体又はフレーム（２１）。支持体を収容しボイラに設置するための２列の基部がフレームの一方側に設けられる。
・プレートの形態の熱保持材（１１）が円筒の表面に設置される。この熱保持材は、対流又は放射の形態の熱交換のために空気及び熱を換気することが可能な熱保持材である。これらのプレートは、正方形状、湾曲形状、及び円筒形状で設けることができる。
・熱保持材の層の数は、熱交換プロセスにおける性能を増大させるために、図２に示すように１つ又は複数とすることができる。層の数は、ボイラに使用される管（２）及びバーナ（８）の大きさに応じて変更してもよい。
・ボイラに最も近い熱保持材（１１）は、バーナ（８）よりもわずかに大きく、ボイラの煙管又は燃焼室（２）の長さに沿って分配されている。熱は、第１の最も内側の層（１１）に蓄積し、その後、対流及び放射によって、外側の層である第２の層に伝達される。その続く層は、熱をその他の外方の層へとさらに伝達する。従って、熱は、燃焼室全体に亘って分配され、そしてその熱は、図１及び２に示すように、連続的な熱交換のために煙管（２）及び煙管（３）の壁に循環・伝達される。
・空気が、煙管（２）の前部を流通して熱を煙管（３）に向けて伝達する。このような空気は、スタックからの空気、又は、他のソースすなわち図１に示すようなエアブロワ（４，５）からの空気とすることができる。
・フレームは、熱による材料の膨張からの損傷を防止するために、一連の短いフレームに分割させることができる。この小さいフレームは、ボイラの煙管（２）の大きさに応じた使用に必要な所望の長さが得られるまで組み付けることができる。熱保持材は、図４及び図５に示すように搭載することができる。
・円筒形状の一端に位置付けられたプレートは（もしあれば）、炎を円筒の側面に向けることによって、側面に沿って炎を循環させるとともに放射による連続的な熱交換が可能となるように、炎の方向を制御するために使用される。
【００１３】
あるいは、熱保持材の設置のためのフレームは、三角形状、円筒形状、又は多角形状とすることができる。
【００１４】
本発明の他の形態において、熱保持材は、図６に示すようにフレームの表面の一部として製造することができる。
【００１５】
本発明は、熱放射の形態のより良好な熱交換及び熱損失の低減によって、燃料源の使用を効果的に低減することができる。これは、安定した燃焼室の製造及び燃焼室内の温度の安定化につながり、それによってあらゆる変化を防止できる。
【００１６】
本発明が、特に本明細書内で図示及び説明してきたものに限定されないことは、当業者により理解されよう。むしろ、本発明の範囲は、本明細書で説明した特徴のコンビネーション及びサブコンビネーションの両方、並びに、先行技術にはないが上記説明を読めば当業者が想到するであろうその変形及び変更を包含する。
【図２】
2014527150.tif 000003
【図３】
2014527150.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図１】
2014527150.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年4月21日(2014.4.21)
【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】
熱保持材（１１）と、
ボイラの所定の部分に沿って延在させることのできる、少なくとも３つの平面、又は円状表面によって境界付けられる硬い表面を有し、該表面が複数の熱保持材の設置を支持するとともに換気制御手段を取り付けられるように構成された、耐熱材料から作られる中空のフレーム（２１）とを有する、ボイラ用熱交換器において、
前記熱保持材が、多孔質であり、ボイラに装着される前記フレーム（２１）の表面上において実質的に互いに隣接して位置付けられることを特徴とするボイラ用熱交換器。
【請求項２】
前記装置が、該装置をボイラに設置するための支持基部を備える、請求項１に記載のボイラ用熱交換器。
【請求項３】
多孔質の熱保持材が大きさに関して様々であり、異なる多孔率を有するように構成されている、請求項１又は２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記多孔質の熱保持材が主にセラミックからなり、正方形の又は湾曲したプレートの形態である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記中空のフレームの複数の表面が、複数の熱保持材の設置を支持するために使用されることによって、互いに対して且つボイラに対して離間された２つ以上の表面の層を形成する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項６】
ボイラに最も近い層に位置付けられている前記多孔質の熱保持材の多孔率がその外側の層のものよりも高い、請求項５に記載のボイラ用熱交換器。
【請求項７】
前記フレームが、分解することができる複数のフレームを備える、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項８】
前記装置が、前記フレームの一端に位置付けられて炎の方向を制御するためのプレートをさらに備える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項９】
前記装置が、横ボイラ又は立てボイラと共に使用することができる、請求項１〜８のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項１０】
熱保持材が、前記フレームの表面の一部として製造することができる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼システム、燃焼のための蓄熱及び放熱、又は、燃焼、蓄熱、及び放熱に関連する他のプロセスに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは現在、３つの形態の熱交換、すなわち、熱伝導、熱対流、及び熱放射のうちの一つ又はそれらの組み合わせを可能にするように設計されている。このうち、熱交換は、通常、６０％の割合で熱を交換することが可能であり、他の方法と比較して最も効率的であると考えられている。熱放射は、太陽放射により生じる熱の、空気、宇宙、地球の大気を介した、最終的には固体又は液体の形態の物質への伝達に類似している。
【０００３】
しかしながら、工業的用途に適応させたボイラの場合、依然として、熱交換器の性能を向上させて必要な燃料の量を低減できるように、ボイラをさらに発展させる必要がある。その発展とともに、ボイラの使用によって生じる汚染を低減させる必要もある。熱交換を可能にするように設計された現在のボイラを、水の熱交換及び燃焼用の燃料の低減、並びに、ボイラ内で起こる燃焼からの汚染の最少化における有効性に関して向上させる工業的必要性及び要求がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の目的は、熱保持材と、ボイラの少なくとも所定の部分を被覆するフレームとからなる、ボイラ用の熱保持・放熱装置を提供することである。フレームは、好ましくは、円筒状円形状又は多角形状である。フレームの表面は、上記熱保持材の設置をするように構成されている。装置は、装置の性能を向上・管理するための換気制御機構をさらに含む。
【０００５】
上記フレームは、互いに接続された複数の小フレームを備えてもよい。この小フレームは、個々の場合に応じて異なることがあるボイラの大きさを収容するためにフレーム全体の大きさを調節できるよう、接続を解除することができる。これは、有効性を向上し設置し易さを提供するとともに、適用するボイラの形状及び大きさのばらつきによって生じる可能性のある何らかの損傷を避けるためのものである。
【０００６】
装置は、好ましくはプレートの形態の複数の熱保持材がフレームの表面上に近接して配置されていることを特徴とする。フレームはさらに、立てボイラ又は横ボイラと共に設置することができる。
【０００７】
一態様において、熱保持材の表面の多孔率は様々であってもよい。材の形状も、三角形状プレート、長方形状プレート、多角形状プレート、湾曲形状プレート及び円筒形状プレートを含む幾つかの形態で設けることができる。そしてこのプレートを、８００℃までの温度で使用可能な耐熱材料から作られるフレームと共に設置することができる。フレームは、複数の接続された表面の層を有してもよい。多層表面に対して、熱保持材の設置及び配置を可能にし、各層間において所望のレベルの適切な熱交換を実現するために、各層間に空間が設けられる。また、ボイラに近い層に位置付けられている熱保持材の多孔率がその他の層のものよりも高いと好ましい。
【０００８】
他の態様において、熱保持材及びフレームは、熱保持材を後でフレームに設置することを避けるために、フレームの表面の一部として一緒に製造することができる。
【０００９】
他の態様において、フレームは、炎の方向及び対応する空気の循環を制御するために、一端にプレートを含むように構成される。これは、バーナからの熱がフレーム全体に亘って循環、分配されるのを確実にするためのものである。またフレームは、ボイラを支持する基部に組み付けることができる。
【００１０】
上述の特徴を有する、ボイラ用の熱保持・放熱装置によって、効率的な熱交換、並びに、燃焼用の燃料及びエネルギーの有効的な使用が可能になる。またこの装置は、ボイラの特徴に応じた設置し易さを提供し、熱が煙管へと分配される前に熱を保持するための空間を増大させる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】煙管ボイラ内の燃焼室又は大型煙管における設置位置、及び、水管ボイラ又は貫流ボイラにおける設置位置を説明する。
【図２】層を重ね合わせる場合における蓄熱／放熱プレートの重ね合わせを説明する。
【図３】支持フレームに組み付けられたときの蓄熱／放熱プレートの組み付けパターン及び形状を説明する。
【図４】連続する短いフレームに分割された蓄熱／放熱プレート用支持フレームの特徴を説明する。
【図５】蓄熱／放熱材を一緒に組み付け、取り付けるものを説明する。
【図６】フレーム及び蓄熱／放熱材を一体として製造及び設置した場合の本発明の構造を説明する。
【実施例】
【００１２】
好適な実施例を図１に示す。ここでは、運転に熱を必要とするボイラ又は他の装置の大型煙管又は燃焼室（２）の出口に設置されている。全体的な特徴は、以下を備える円筒状管である。
・同じ耐熱性を有する耐熱材料から製造された熱保持材（１１）を支持する構造体又はフレーム（２１）。支持体を収容しボイラに設置するための２列の基部がフレームの一方側に設けられる。
・プレートの形態の熱保持材（１１）が円筒の表面に設置される。この熱保持材は、対流又は放射の形態の熱交換のために空気及び熱を換気することが可能な熱保持材である。これらのプレートは、正方形状、湾曲形状、及び円筒形状で設けることができる。
・蓄熱／放熱材の層の数は、熱交換プロセスにおける性能を増大させるために、図２に示すように１つ又は複数とすることができる。層の数は、ボイラに使用される管（２）及びバーナ（８）の大きさに応じて変更してもよい。
・ボイラに最も近い熱保持材（１１）は、バーナ（８）よりもわずかに大きく、ボイラの煙管又は燃焼室（２）の長さに沿って分配されている。熱は、第１の最も内側の層（１１）に蓄積し、その後、対流及び放射によって、外側の層である第２の層に伝達される。その続く層は、熱をその他の外方の層へとさらに伝達する。従って、熱は、燃焼室全体に亘って分配され、そしてその熱は、図１及び２に示すように、連続的な熱交換のために煙管（２）及び煙管（３）の壁に循環・伝達される。
・空気が、煙管（２）の前部を流通して熱を煙管（３）に向けて伝達する。このような空気は、スタックからの空気、又は、他のソースすなわち図１に示すようなエアブロワ（４，５）からの空気とすることができる。
・フレームは、熱による材料の膨張からの損傷を防止するために、一連の短いフレームに分割させることができる。この小さいフレームは、ボイラの煙管（２）の大きさに応じた使用に必要な所望の長さが得られるまで組み付けることができる。熱保持材は、図４及び図５に示すように搭載することができる。
・円筒形状の一端に位置付けられたプレートは（もしあれば）、炎を円筒の側面に向けることによって、側面に沿って炎を循環させるとともに放射による連続的な熱交換が可能となるように、炎の方向を制御するために使用される。
【００１３】
あるいは、熱保持材の設置のためのフレームは、三角形状、円筒形状、又は多角形状とすることができる。
【００１４】
本発明の他の形態において、熱保持材は、図６に示すようにフレームの表面の一部として製造することができる。
【００１５】
本発明は、熱放射の形態のより良好な熱交換及び熱損失の低減によって、燃料源の使用を効果的に低減することができる。これは、安定した燃焼室の製造及び燃焼室内の温度の安定化につながり、それによってあらゆる変化を防止できる。
【００１６】
従って、熱交換器の様々な実施例についての上述の説明は、例示の目的のためのものである。当業者であれば、本発明の基本的な特徴から逸脱することなく本明細書に具体的に記載されたものとは異なる形で本発明が実施できることは理解されよう。従って、本実施例は、全ての点において限定的なものではなく例示的なものとして考慮されるものであり、添付の特許請求の範囲の意味及び均等性の内において考えられる全ての変更は、本発明に包含されるものとして意図される。
【国際調査報告】
2014527150.tif 000009
2014527150.tif 000010
2014527150.tif 000011