JPH065561Y2 - 温水ボイラ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 産業上の利用分野 本考案は、温水ボイラに関する。

従来技術 従来から用いられている温水ボイラは貯湯槽と、貯湯槽
内部の水を加熱昇温する熱交換器とが別個に設置されて
いる。このような種類の温水ボイラは構成が大形となっ
てしまい、また貯湯槽と熱交換器との間で熱が失われる
など熱効率に制限があるという問題点があった。

このような問題点を解決するために貯湯槽と熱交換器と
を一体の構成とする温水ボイラが用いられるが、従来の
一体形温水ボイラでは熱交換器は貯湯槽内の下方にあ
り、また熱交換器を構成するコイルの軸線が貯湯槽の軸
線と平行である、いわゆる縦形の熱交換器が多く用いら
れていた。

このような種類の温水ボイラでは貯湯槽内の水は対流に
よって加熱され、したがって貯湯槽内の温度分布は極め
て複雑になり、貯湯槽内の温度制御が困難であるという
問題点があった。またこのような熱交換器はコイルの基
端部側から給水されており、螺旋状に巻回されたコイル
内をその軸線方向に進行して反転する燃焼排ガスによ
り、最も高温部分となるコイルの先端部分には加熱され
た温水が通過するなど、熱効率に制限があるという問題
があった。

考案が解決しようとする問題点 本考案の目的は、上述の問題点を解決し、熱効率が格段
に向上されるとともに、温度制御が容易な温水ボイラを
提供することである。

問題点を解決するための手段 本考案は、（ａ）軸線をほぼ水平方向とし、軸線方向先
端部の数本は間隔をあけて巻回し、その他は密に巻回し
た貫流コイルであって、 （ａ１）密に巻回した貫流コイルの半径方向外周側には
巻回方向に延びる旋回羽根と、 （ａ２）軸線方向先端側に水の供給口とを有する貫流コ
イルと、 （ｂ）貫流コイルの内部にあって、基端部側から軸線方
向の先端部に向けて燃焼するバーナと、（ｃ）基端部上
方に設けた排気筒とを含む横形の熱交換器を竪形の貯湯
槽内の上部に設けることを特徴とする温水ボイラであ
る。

作用 本考案の温水ボイラは、貫流コイルの軸線をほぼ水平方
向とする横形熱交換器を竪形の貯湯槽内の上部に設けて
いる。これによって貯湯槽内の水の温度は成層成分をな
し、貯湯槽内の水温制御は極めて容易となる。またこの
貫流コイルには、その軸線方向先端側から水を供給し、
軸線方向先端部の数本は間隔をあけて巻回し、それ以外
は密に巻回してあり、密に巻回した貫流コイルの半径方
向外周側には、間隔をあけて巻回方向に延びる旋回羽根
を設けている。これによって基部から先端部に向かう燃
焼ガスは、貫流コイル内を通り、貫流コイル先端部およ
び先端部付近の貫流コイルの間隙を通って反転し、貫流
コイルの外側を旋回羽根によって旋回しながら基端部に
導かれ、排気管から排出される。このため燃焼ガスの最
も高温となる貫流コイルの先端部付近で特に高効率に水
に熱を伝える。その後も旋回流によって貫流コイルと貯
湯槽内との水に効率よく熱を伝える。したがって水の加
熱昇温に関する熱効率が格段に向上される。

実施例 第１図は、本考案の一実施例の温水ボイラ１の縦断面図
である。第１図を参照して、温水ボイラ１について説明
する。温水ボイラ１は貯湯槽２を備えており、貯湯槽２
の軸線Ｂ１はほぼ鉛直上下方向に平行である。この貯湯
槽２の上部に、ほぼ水平方向に延びる横形の熱交換器３
が配置される。この熱交換器３は軸線Ｂ２がほぼ水平方
向である貫流コイル４を備えており、貫流コイル４の貯
湯槽２内にある部分は、たとえば円筒状の胴部５および
外方に向かって曲成された端板６によって覆われてい
る。

前記胴部５の基端部にはドレイン口２１と、後述するよ
うに燃焼室１３内を循環した燃焼排ガスが排出される排
気管２２が設けられる。

前記貫流コイル４の先端部には、この先端部から加熱さ
れる水を供給する給水管７が接続されており、この給水
管７の熱交換器３外方部分は水温検出器７７を有し、フ
ロースイッチ８、流量調節ダンパ９およびポンプ１０を
介して、温水ボイラ１の外部から水を供給する給水管１
１に接続されている。前記ポンプ１０は給水管１１と接
続されるとともに、貯湯槽２の底部付近と連通する揚水
管１２とも接続されている。

貫流コイル４の基端部には、貫流コイル４において加熱
昇温された湯を貯湯槽２の上部から貯湯槽２へ貫流させ
る揚湯管２３が設けられる。揚湯管２３には、第２温度
検出手段である水温検出器７８が設けられ、また貯湯槽
２への連通部には受皿２４が設けられる。

またバーナ１９における燃焼を実現するための燃焼用空
気を供給する送風機２５が設けられる。

温水ボイラ１には、前記胴部５および端板６で囲まれる
燃焼室１３内での燃焼を実現するための燃料ガスを供給
するガス供給管１４が設けられている。ガス供給管１４
は、パイロットガス弁１５を介在するパイロット管路１
６およびガス弁１７を介在するガス管路１８にそれぞれ
並列に接続されている。

これらパイロット管路１６およびガス管路１８は、熱交
換器３の基端部、すなわち貫流コイル４の基端部に設け
られているバーナ１９に燃料ガスを供給する。パイロッ
ト管路１６は第１図に示す種火２０を実現する。

また貯湯槽２の頂部には給湯管２６が設けられ、また底
部には排水管２７が設けられる。

貯湯槽２の頂部には貯湯槽２内に貯留される湯の水位を
検出する水位感知器２８と水温検出器７９とが設けら
れ、貯湯槽２の側壁には上方から防蝕電極２９、半沸き
検出器３０、防蝕電極３１、全沸き検出器３２がそれぞ
れ設けられる。防蝕電極２９，３１は図示しない構成に
よってたとえば接地されており、貯湯槽２において発生
する静電気によって貯湯槽２などの金属体の腐食を防止
する機能を有している。

また半沸き検出器３０および全沸き検出器３２は、たと
えばそれぞれ同一の温度を検出するサーモスタットであ
り、本実施例の特徴である貯湯槽２の上方側からの成層
加熱によって、貯湯槽２の上方側から高温域境界が次第
に下降していく状態を検出する。このような検出域が貯
湯槽２の底部付近の全沸き検出器３２によって検知され
れば、貯湯槽２内全体において昇温が進行した状態を示
している。

第２図は、熱交換器３の縦断面図であり、第３図は第２
図の切断面線III−IIIから見た断面図である。第２図お
よび第３図を合わせて参照して、熱交換器３に関して詳
述する。貫流コイル４はその基端部側（第２図の左方
側）から先端部側（第２図右方側）に亘り、軸線Ｂ２と
角度θ１だけ傾斜し、先端部側の数本の貫流コイル４ａ
は、軸線方向にｄ１の間隔をあけるように巻回され、そ
の他の貫流コイル４ｂは軸線方向に密着して巻回され
る。またこの密着して巻回された貫流コイル４ｂの半径
方向外周部には貫流コイル４ｂの巻回方向に沿って延び
る複数の旋回羽根３３が設けられる。旋回羽根３３は巻
回方向長さＬ１と、巻回方向に沿う配列ピッチＬ２とを
有して配置される。この旋回羽根３３と熱交換器３の胴
部５との間には、長さｄ２の間隙が設けられる。

この温水ボイラ１には運転スイッチ３４および貯湯量切
換えスイッチ３５を含む操作盤３６が設けられており、
操作盤３６は接続ライン３７を介して制御板３８に接続
される。制御盤３８は各種の電子回路基盤（図示せず）
を含んで構成されており、その前面には湯温調節つまみ
３９や温水ボイラ１の各構成要素の異常状態を検出して
これを報知する異常表示ランプ４０が備えられる。

第１図〜第３図を参照して、温水ボイラ１の動作につい
て説明する。温水ボイラ１を用いるにあたっては、貯湯
槽２に給水管１１を介して熱交換器３が浸漬されるまで
注水する。この後、バーナ１９の点火に先立って小流量
の水を貫流コイル内に供給し、パイロットガス弁１５を
開放してパイロットバーナ２０を点火する。次にポンプ
１０によって通常の水量の水を貫流コイル４内に供給
し、ガス弁１７を開放してバーナ１９で燃焼を行う。

このとき燃焼室１３内の燃焼排ガスは、バーナ１９から
端板方向に向かい端板６に沿って矢符Ａ１方向に反転し
て貫流コイル４と胴部５との間を矢符Ａ２方向に沿って
流過する。このとき貫流コイル４には前述したように旋
回羽根３３が設けられており、したがって燃焼排ガスは
基本的に矢符Ａ２方向に流過するものの、旋回羽根３３
によって矢符Ａ３で示すように螺旋状に旋回しつつ流過
する。このとき水管７によって先端部から給水される貫
流コイル４の巻回方向は、前記燃焼排ガスの旋回方向Ａ
３と逆向きであるように、第３図矢符Ａ４方向となるよ
うに選ばれる。

このようにして貫流コイル４で加熱された温水は、揚湯
管２３から貯湯槽２の上部に受皿２４を介して供給さ
れ、同時に熱交換器３近傍の水が加熱昇温し、また揚水
管１２、ポンプ１０、流量調節ダンパ９およびフロース
イッチ８などを介して、貯湯槽２の底部の水が貫流コイ
ル４内に供給される。このような処理を施すことによっ
て、貯湯槽２内において加熱昇温された温水の高温領域
が次第に下降し、たとえば半沸き検出器３０に引続いて
全沸き検出器３２を作動させる。すなわち貯湯槽２内に
おいて、温度分布は貯湯槽２の軸線方向に沿う成層分布
をなし、このような貯湯槽２の熱制御が格段に容易とな
る。

このような温水ボイラ１において、第２図に示したよう
に貫流コイル４の先端部には軸線方向間隔ｄ１が設けら
れている。これにより燃焼室１３内で最も高温である貫
流コイル４の先端部付近で、貫流コイル４が加熱による
膨張または冷却による収縮を行なう場合でも、その変位
量は周方向または半径方向に任意に逃げることができる
ため、熱疲労の発生を極力抑えることができる。また貫
流コイル４ｂの先端部付近は貯湯槽２の底部からの水が
直接供給される部分であり、したがって前記間隙ｄ１を
設けることにより、伝熱面積を大きくすることができ、
熱効率を向上することができる。

また前回羽根３３と胴部５との間の間隙ｄ２を設けるこ
とにより、温水ボイラ１において比較的疲労が速い貫流
コイル４の補修作業を行なう際に、貫流コイル４を胴部
５から着脱する操作が格段に容易となる。

以上述べたように、本実施例の温水ボイラ１は熱効率が
格段に向上されるとともにその熱制御は極めて容易とな
る。

効果 以上のように本考案に従えば、横形熱交換器を縦形の貯
湯槽内の上部に設けているので、貯湯槽内の水の温度は
成層分布をなし、貯湯槽内の水温制御は極めて容易とな
る。また熱交換器内には、軸線をほぼ水平方向とする貫
流コイルが設けられ、その軸線方向先端側から水を供給
し、貫流コイルの先端部の数本は間隔をあけて巻回さ
れ、それ以外は密に巻回されているので、貫流コイル内
で基端部から噴出燃焼し、その先端部付近で反転する燃
焼ガスは、その最高温度になる先端付近で貫流コイルと
最もよく接して特に高効率に管内の水に熱を伝える。さ
らに密に巻回した貫流コイルの半径方向側には、間隙を
あけて巻回方向に延びる旋回羽根が設けてあるので、先
端部付近で反転した燃焼ガスは、貫流コイルの外側を旋
回しながら基端部に導かれ効率よく貫流コイルを外側か
ら加熱するとともに貯湯槽を内側から加熱する。これら
によって水の加熱昇温に関する熱効率が格段に向上され
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の温水ボイラ１の断面図、第
２図は熱交換器３の縦断面図、第３図は第２図の切断面
線III−IIIから見た断面図である。 １…温水ボイラ、２…貯湯槽、３…熱交換器、４…貫流
コイル、５…胴部、９…流量調節ダンパ、１０…ポン
プ、１２…揚水管、１３…燃焼室、２３…揚湯管

フロントページの続き (72)考案者 小原 敏道 大阪府大阪市東区平野町５丁目１番地 大 阪瓦斯株式会社内 (72)考案者 張篭 謙二 兵庫県神戸市兵庫区本町２丁目３番11号 株式会社藤製作所内 (56)参考文献 実開 昭51−21174（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭49−25051（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭40−20544（ＪＰ，Ｙ１) 実公 昭55−21002（ＪＰ，Ｙ２)

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）軸線をほぼ水平方向とし、軸線方向
   先端部の数本は間隔をあけて巻回し、その他は密に巻回
   した貫流コイルであって、 （ａ１）密に巻回した貫流コイルの半径方向外周側には
   巻回方向に延びる旋回羽根と、 （ａ２）軸線方向先端側に水の供給口とを有する貫流コ
   イルと、 （ｂ）貫流コイルの内部にあって、基端部側から軸線方
   向の先端部に向けて燃焼するバーナと、 （ｃ）基端部上方に設けた排気筒とを含む横形の熱交換
   器を竪形の貯湯槽内の上部に設けることを特徴とする温
   水ボイラ。