(57)【要約】【課題】外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室内の急激な圧力の上昇を抑制することが可能なボイラを提供すること。【解決手段】燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、前記ボイラ本体で燃料が燃焼されて発生した燃焼ガスを排出する排気筒と、前記排気筒に連通して設けられ該排気筒の内部の圧力変化を抑制するレギュレータと、を備えるボイラ。前記レギュレータは、前記排気筒に連通する本体部と、前記本体部に取り付けられ且つ前記排気筒の内部の圧力変化に応じて変形する変形部材と、を備えることが好ましい。【選択図】図２Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、
前記ボイラ本体で燃料が燃焼されて発生した燃焼ガスを排出する排気筒と、
前記排気筒に連通して設けられ該排気筒の内部の圧力変化を抑制するレギュレータと、を備えるボイラ。
【請求項２】
前記レギュレータは、
前記排気筒に連通する本体部と、
前記本体部に取り付けられ且つ前記排気筒の内部の圧力変化に応じて変形する変形部材と、を備える請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記変形部材は、耐熱性樹脂により構成される請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記排気筒の外部から内部への流体の流通を許容し、該排気筒の内部から外部への流体の流通を制限する逆止弁を更に備える請求項１から３のいずれかに記載のボイラ。
【請求項５】
前記レギュレータの内部の体積は、前記排気筒における前記燃焼ガスの０．０５〜２秒間分の体積流量に相当する請求項１から４のいずれかに記載のボイラ。
【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、燃焼室において燃料を燃焼させて発生させた燃焼ガスにより給水を加熱するボイラが知られている。このようなボイラにおいては、燃焼ガスは、排気筒を通じて外部へ排出される。
【０００３】
ところで、ボイラの備える排気筒内の圧力が急激に低下した場合には、燃焼室内の圧力も低下してしまうので、燃焼室内における燃料の燃焼が不安定になってしまう場合がある。一方、ボイラの起動時において、燃焼室（排気筒）内の圧力が急激に上昇した場合には燃焼室内の燃料に着火ができない場合がある。
【０００４】
このような排気筒の内部の急激な圧力変化によるトラブルを防ぐために、排気筒の内部と外部との間の流体の流通を許容するレギュレータを排気筒に設ける場合がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６１９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
排気筒の内部と外部との間の流体の流通を許容するレギュレータは、排気筒内の圧力が急激に低下した場合には、排気筒の外部から内部に流体を流入させ、排気筒内の圧力が急激に上昇した場合には、排気筒の内部から外部に流体を流出させる。
従って、排気筒の内部と外部との間の流体の流通を許容するレギュレータを備えるボイラにおいて、排気筒内の圧力が急激に上昇すると、レギュレータの構造によっては排気筒内の燃焼ガスが外部に漏出してしまう場合がある。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室内の急激な圧力の上昇を抑制することが可能な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】
【０００８】
本発明は、燃料を燃焼させて給水を加熱するボイラ本体と、前記ボイラ本体で燃料が燃焼されて発生した燃焼ガスを排出する排気筒と、前記排気筒に連通して設けられ該排気筒の内部の圧力変化を抑制するレギュレータと、を備えるボイラに関する。
【０００９】
また、前記レギュレータは、前記排気筒に連通する本体部と、前記本体部に取り付けられ且つ前記排気筒の内部の圧力変化に応じて変形する変形部材と、を備えることが好ましい。
【００１０】
また、前記変形部材は、耐熱性樹脂により構成されることが好ましい。
【００１１】
また、前記排気筒の外部から内部への流体の流通を許容し、該排気筒の内部から外部への流体の流通を制限する逆止弁を更に備えることが好ましい。
【００１２】
また、前記レギュレータの内部の体積は、前記排気筒における前記燃焼ガスの０．０５〜２秒間分の体積流量に相当することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室内の急激な圧力の上昇を抑制することが可能なボイラを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るボイラを示す図である。
【図２Ａ】上記実施形態に係るボイラの備える排気筒の一部及びレギュレータを示す斜視図である。
【図２Ｂ】図２Ａにおけるレギュレータの形状が変化した状態を示す図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係るボイラを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳しく説明する。
【００１６】
＜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を示す図である。ボイラ１は、燃料として油を用いる、いわゆる油焚きボイラであって、図１に示すように、ボイラ本体２と、排気筒３と、レギュレータ４と、逆止弁５と、を備える。
【００１７】
ボイラ本体２は、燃料を燃焼させて加熱する。ボイラ本体２は、缶体２０と、バーナ２４と、を備える。また、缶体２０は、複数の水管２１と、下部管寄せ２２と、上部管寄せ２３と、を備える。そして、缶体２０の内部には、燃焼室２５及び燃焼ガス通路２６が形成される。缶体２０は、円筒形状に構成され、ボイラ本体２の外形の主要部を構成する。この缶体２０は、高さ方向が鉛直方向に沿うように配置される。缶体２０の周面の上部には、開口２０１が形成されている。
【００１８】
複数の水管２１は、ボイラ本体２の内部に上下方向に延びて配置される。複数の水管２１は、図１に示すように、内側水管群２１１と、この内側水管群２１１の外側に配置される外側水管群２１２と、を構成する。内側水管群２１１は、複数の水管２１が缶体２０の中心軸と同軸となるように環状に配置されて構成される。本実施形態では、内側水管群２１１は、缶体２０における開口２０１が形成された側と反対側に位置する部分を除いて、隣り合って配置される水管２１同士が当接して配置される。
外側水管群２１２は、複数の水管２１が缶体２０の中心軸と同軸となるように、環状に配置されて構成される。また、外側水管群２１２は、内側水管群２１１との間に所定の空間が形成されるように配置される。
【００１９】
下部管寄せ２２は、ボイラ本体２の内部における下部に配置される。この下部管寄せ２２は、環状の容器により構成される。下部管寄せ２２には、複数の水管２１（内側水管群２１１及び外側水管群２１２）の下端部が連結される。
上部管寄せ２３は、ボイラ本体２の内部における上部に配置される。この上部管寄せ２３は、環状の容器により構成される。上部管寄せ２３には、複数の水管２１（内側水管群２１１及び外側水管群２１２）の上端部が連結される。
【００２０】
バーナ２４は、缶体２０の上面の中央部に配置される。バーナ２４は、燃料噴射ノズル（図示せず）を含んで構成される。バーナ２４は、燃料噴射ノズルから燃料を缶体２０の内部に向けて噴射するとともに、空気を缶体２０の内部に供給して、燃料を燃焼させる。
【００２１】
燃焼室２５は、図１に示すように、内側水管群２１１に囲まれた空間により構成される。換言すれば、内側水管群２１１（複数の水管２１）は、燃焼室２５を囲むように環状に配置されている。この燃焼室２５では、バーナ２４の燃料噴射ノズルから噴射された燃料が燃焼され、燃焼ガスが発生する。
燃焼ガス通路２６は、図１に示すように、内側水管群２１１の外側と外側水管群２１２の内面との間の空間により構成される。この燃焼ガス通路２６には、燃焼室２５で発生した燃焼ガスが流通する。
【００２２】
排気筒３は、図１に示すように、筒状に構成され且つ排気路３０を形成する。排気筒３は、図１に示すように、基端側がボイラ本体２（缶体２０）の側面側上部に連結される。より具体的には、排気筒３は、基端側が開口２０１を塞ぐように缶体２０に連結される。排気筒３は、基端側に略９０度屈曲した屈曲部３１を有する。排気筒３は、開口２０１から水平方向に延びて屈曲部３１において上方に向かって屈曲し、更に屈曲部３１から図示しない上方の先端側まで延びて配置される。排気筒３は、ボイラ本体２で燃料（液体の燃料）が燃焼されることで発生した燃焼ガスを図示しない先端側から外部に排出する。また、開口２０１の近傍であり且つ排気筒３の屈曲部３１よりも二次側の側面には、開口３２，３３が形成される。
【００２３】
図２Ａは、排気筒３の一部及びレギュレータ４を示す斜視図である。
レギュレータ４は、図１及び図２Ａに示すように、排気筒３に連結され、排気筒３の内部の圧力変化を抑制する。レギュレータ４は、本体部４１と、環状部材４２と、変形部材４３と、を備える。
【００２４】
本体部４１は、基端側が開口３２を塞ぐように排気筒３に接続されて、開口３２を介して排気筒３と連通する。本体部４１は、先端側に形成されたフランジ４１１を有する。
環状部材４２は、フランジ４１１に対応する大きさ及び形状の部材である。環状部材４２は、締結部材４４によってフランジ４１１に固定される。
【００２５】
変形部材４３は、柔らかいシート状に形成され、フランジ４１１及び環状部材４２によって周縁部が挟持されることで本体部４１に取り付けられる。変形部材４３は、排気筒３の内部の圧力変化に応じて変形する。変形部材４３は、耐熱性樹脂により構成される。具体的には、変形部材４３は、ポリアミド合成繊維の中で耐熱性及び伸縮性に優れた材料により構成されることが好ましい。
レギュレータ４の内部空間は、排気筒３の内部とは連通するが、外部とは連通しない。
【００２６】
逆止弁５は、開口３３の排気路３０側に配置される板状部材５１と、板状部材５１を排気筒３の内側に取り付けるヒンジ５２と、を有する。
板状部材５１は、図２に示すように、排気筒３の内側の形状に沿って湾曲している。板状部材５１は、開口３３よりも大きい。従って、板状部材５１は、排気筒３の外側に開くことが制限される。
ヒンジ５２は、板状部材５１の上側の端部に取り付けられており、通常は板状部材５１を開口３３が閉じられる方向に付勢する。ヒンジ５２は、板状部材５１が排気筒３の内側に開くことを許容する。
逆止弁５は、このような構造によって、排気筒３の外部から内部（排気路３０）への流体の流通を許容し、排気筒３の内部（排気路３０）から外部への流体の流通を制限することができる。
【００２７】
続いて、ボイラ１の動作について説明する。
ボイラ１では、まず、燃焼室２５において燃料が燃焼される。ここで、燃焼室２５における燃料の燃焼に伴い、燃焼ガスが発生する。次いで、燃焼室２５において発生した燃焼ガスは、燃焼室２５を囲むように配置された複数の水管２１（内側水管群２１１）の内部を流通する水を加熱する。次いで、燃焼ガスは、燃焼室２５から燃焼ガス通路２６を通り、更に複数の水管２１（内側水管群２１１及び外側水管群２１２）の内部を流通する水を加熱する。そして、燃焼ガス通路２６を通った燃焼ガスは、開口２０１を通過して排気筒３に移動する。
【００２８】
ここで、レギュレータ４によって、排気筒３の内部の圧力変化が抑制される。図２Ｂは、レギュレータ４の機能について説明するための図であり、図２Ａにおけるレギュレータ４（変形部材４３）の形状が変化した状態を示す図である。
通常、ボイラは、着火時に燃焼室２５内の圧力が上昇しやすい。ボイラ１は、燃焼室２５内の圧力が上昇し、それに伴って排気筒３の内部の圧力が上昇した場合には、レギュレータ４の外部よりも内部の圧力が高くなるので、図２Ｂに示すように、変形部材４３が外側に膨出する。このように、変形部材４３が外側に膨出することで、排気筒３及び燃焼室２５の内部の圧力変化が抑制される。
【００２９】
なお、複数の水管２１の内部には、複数の水管２１の下部に配置された下部管寄せ２２から水が供給される。そして、複数の水管２１の内部において加熱された水は、上部管寄せ２３から温水供給管（図示せず）に供給される。
【００３０】
以上説明した、本実施形態の第１実施形態に係るボイラ１によれば以下の効果（１）〜（４）が奏される。
【００３１】
（１）上記実施形態では、ボイラ１が、排気筒３に連通して設けられ排気筒３の内部の圧力変化を抑制するレギュレータ４を備えるものとした。
これにより、排気筒３と連通するレギュレータ４が、燃焼室２５と連通する排気筒３の内部の圧力変化を抑制するので、外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室２５内の急激な圧力の上昇を抑制することができる。
【００３２】
（２）また、上記実施形態では、レギュレータ４が、排気筒３に連通する本体部４１と、本体部４１に取り付けられ且つ排気筒３の内部の圧力変化に応じて変形する変形部材４３と、を備えるものとした。
これにより、燃焼室２５内の圧力が上昇し、それに伴って排気筒３の内部の圧力が上昇した場合には、レギュレータ４の外部よりも内部の圧力が高くなるので、変形部材４３が外側に膨出する（図２Ｂ）。変形部材４３が外側に膨出することにより、排気筒３及び燃焼室２５の内部の圧力変化が抑制される。従って、上記実施形態によれば、外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室２５内の急激な圧力の上昇を効果的に抑制することができる。
【００３３】
（３）また、上記実施形態では、変形部材４３を耐熱性樹脂により構成した。
これにより、排気筒３を流通する高温の流体によって、変形部材４３が損傷し難くなる。
【００３４】
（４）また、上記実施形態では、ボイラ１が、排気筒３の外部から内部への流体の流通を許容し、排気筒３の内部から外部への流体の流通を制限する逆止弁５を更に備えるものとした。
これにより、排気筒３内の圧力が急激に低下した場合には、逆止弁５によって排気筒の外部から内部に流体を流入させることができる。従って、上記実施形態においては、外部に燃焼ガスを漏出させることなく燃焼室内の急激な圧力の上昇を抑制することが可能な上に、燃焼室内の急激な圧力の低下を効果的に抑制することができる。
【００３５】
＜第２実施形態＞
続いて、本発明の第２実施形態に係るボイラ１Ａについて説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係るボイラ１Ａを示す図である。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と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。第１実施形態に係るボイラ１と第２実施形態に係るボイラ１Ａとでは、レギュレータの構造が異なる。
【００３６】
ボイラ１Ａの備えるレギュレータ４Ａは、図３に示すように、開口３２Ａを塞ぐように排気筒３Ａに接続されて、開口３２Ａを介して排気筒３Ａと連通する箱状部材である。レギュレータ４Ａの内部の体積は、特に限定されない。レギュレータ４Ａの内部の体積は、例えば、排気路３０Ａにおける燃焼ガスの０．０５〜２秒間分の体積流量に相当する体積である。なお、ここで、排気路３０Ａにおける燃焼ガスの体積流量とは、ボイラ１Ａが通常運転をしている状態において、排気路３０Ａの開口３２Ａが形成されている箇所での燃焼ガス温度が２５０℃である場合の、当該箇所における体積流量である。
【００３７】
このようなボイラ１Ａにおいては、レギュレータ４Ａの内部空間が緩衝空間となり、排気筒３Ａの内部の圧力変化が抑制される。従って、本実施形態の第２実施形態に係るボイラ１Ａによれば、上記効果（１）及び（４）が奏される。更に、ボイラ１Ａによれば、以下の効果（５）が奏される。
【００３８】
（５）上記実施形態では、レギュレータ４Ａの内部の体積を、排気筒３Ａにおける燃焼ガスの０．０５〜２秒間分の体積流量に相当する体積とした。
レギュレータ４Ａの内部の体積を、０．０５秒未満の時間分の燃焼ガスの体積流量に相当する大きさにすると、レギュレータ４Ａの内部の体積が狭いことから、燃焼室２５Ａ内の急激な圧力の上昇を抑制するのが難しくなる傾向にある。一方、レギュレータ４Ａの内部の体積を、２秒を超える時間分の燃焼ガスの体積流量に相当する大きさにすると、レギュレータ４Ａが大きくなることから、ボイラ１Ａをコンパクト化するのが難しくなる傾向にある。従って、レギュレータ４Ａの内部の体積を、上記範囲内とすることで、ボイラ１Ａを大きくし過ぎることなく、効果的に燃焼室２５Ａ内の急激な圧力の上昇を抑制することができる。
【００３９】
なお、本発明は上記第１実施形態及び第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
上記第１実施形態においては、変形部材４３として、レギュレータの内部の圧力の上昇により外側に膨出する耐熱性樹脂を用いたが、本発明はこれに限定されない。例えば、金属、樹脂又は布によって構成され且つ例えば蛇腹構造のような内部の体積を変更可能な構造を備えた変形部材を用いることで、排気筒３の内部の圧力変化を抑制してもよい。
上記第１実施形態及び第２実施形態においては、ボイラ１，１Ａを油焚きボイラとしたが本発明はこれに限定されず、ボイラの燃料はガスであってもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１，１Ａ…ボイラ
２，２Ａ…ボイラ本体
３，３Ａ…排気筒
４，４Ａ…レギュレータ
４１，４１Ａ…本体部
４３，４３Ａ…変形部材
５，５Ａ…逆止弁
【図１】
2016145663.tif 000003
【図２Ａ】
2016145663.tif 000004
【図２Ｂ】
2016145663.tif 000005
【図３】
2016145663.tif 000006