熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置および蒸気ボイラー装置
【課題】効率を上げることで燃料の消費を抑えることが可能な熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置、蒸気ボイラー装置を提供する。
【解決手段】温風ボイラー装置１は、燃焼室３２にて発生する燃焼熱を、熱交換器３３により放熱させ、熱交換室Ｈ内の空気を暖気とした後に、排気ガスを排気室３４から排気ダクト８を介して大気に放出する一方、熱交換室Ｈの暖気を、送風機４により温風送出室３５から温風ダクト８を介してビニールハウスへ送風する。この温風ボイラー装置１には、熱交換室Ｈ内の空気を加熱する電熱ヒーター５が、送風機４の風下となる送風機４の直下に設けられている。
【解決手段】温風ボイラー装置１は、燃焼室３２にて発生する燃焼熱を、熱交換器３３により放熱させ、熱交換室Ｈ内の空気を暖気とした後に、排気ガスを排気室３４から排気ダクト８を介して大気に放出する一方、熱交換室Ｈの暖気を、送風機４により温風送出室３５から温風ダクト８を介してビニールハウスへ送風する。この温風ボイラー装置１には、熱交換室Ｈ内の空気を加熱する電熱ヒーター５が、送風機４の風下となる送風機４の直下に設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室で発生した高温の排気ガスを熱交換器で放熱させ、熱交換器により熱媒体を加熱する熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置および蒸気ボイラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
果物や花などを栽培するビニールハウス内の広範囲の空気を暖める暖房機として、または椎茸などの農作物を乾燥させるための乾燥機として、熱発生装置の一例である温風ボイラーが使用される。温風ボイラーは、燃焼室内で燃料を燃焼させ、発生した高温の排気ガスを熱交換器により放熱させ、この熱を送風機でハウス内まで送風するものである。熱交換器により熱を取り出された排気ガスは、そのまま大気へ放出される。
このような従来の温風ボイラーについて、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された排気熱を利用したボイラーは、焼却炉・陶器炉・溶鉱炉・ボイラー・エンジン・発電機から出る排気ガス中の熱エネルギーを温風ボイラーの熱源とするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３０６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来の温風ボイラーは、他の装置からの排熱を再利用することで熱効率を高めるものではあるが、最終的には排気ガスは大気へ放出される。通常、温風ボイラーは、バーナーからの熱の約７０％が排気ガスとして大気に放出されるので、無駄が多い。バーナーの燃料には重油が使われるが、資源の枯渇が心配されるだけでなく、燃料費高騰から運転コストの上昇が懸念される。
【０００５】
そこで本発明は、効率を上げることで燃料の消費を抑えることが可能な熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置および蒸気ボイラー装置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】
【０００６】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の熱媒体を加熱しながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出する熱発生装置において、前記熱交換室内の熱媒体を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする熱発生装置である。
【０００７】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の空気を暖気としながら、排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の暖気を、送風機により温風ダクトへ送風する温風ボイラー装置において、前記熱交換室内の空気を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温風ボイラー装置である。
【０００８】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を温水としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の温水を供給先へ供給する温水ボイラー装置において、前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温水ボイラー装置である。
【０００９】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を蒸気としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の蒸気を供給先へ供給する蒸気ボイラー装置において、前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする蒸気ボイラー装置である。
【００１０】
本発明は、燃焼室で発生した燃焼熱を熱交換器により熱交換室に放熱させることで熱交換室内の熱媒体を加熱するものである。排気ガスの熱は熱交換器で放熱させられるものの、大部分は高温の排気ガスとして大気へ放出させられる。そこで、燃焼室における燃焼の度合いを低下させると、燃焼室での燃焼に使用される燃料を節約することができる。しかし、燃焼の度合いを低下させると、熱媒体の加熱が不足するおそれがある。そこで、低下した熱量を補うために電気加熱装置で熱交換室内の熱媒体を加熱する。電気加熱装置は排気ガスを放出しないので、高温の排気ガスを利用できないままに大気へ放出されることで無駄となってしまうようなことがない。従って、電気加熱装置により熱交換室内の熱媒体を加熱することで、熱交換器を介さず直接熱媒体を加熱することができるので、加熱の効率を向上させることができる。電気加熱装置による熱交換室内の熱媒体の加熱は、熱交換室内で加熱したり、熱交換室へ熱媒体を導入する前に加熱したり、熱交換室で加熱された熱媒体を更に加熱したりすることができる。
【００１１】
この熱媒体は、温風ボイラー装置であれば空気であり、温水ボイラー装置であれば水や油、蒸気ボイラー装置では水とすることができる。
温風ボイラー装置では、熱交換室内の空気を熱交換器の放熱と共に電気加熱装置により加熱して暖気とし、この熱を送風機で風を送り、温風ダクトから取り出すことができる。
また、温水ボイラー装置では、熱交換室内の水を熱交換器の伝熱と共に電気加熱装置により加熱して温水とし供給先へ供給することができる。
更に、蒸気ボイラー装置では、熱交換室内の水を熱交換器の伝熱と共に電気加熱装置により加熱して蒸気とし供給先へ供給することができる。
従って、熱媒体を電気加熱装置で直接加熱することで、熱媒体に応じた様々なボイラー装置の熱効率の向上を図ることができる。
【００１２】
前記電気加熱装置は、前記送風機の風下となる位置に設けられているのが望ましい。送風機の風下に電気加熱装置が配置されていることで、送風機からの風を予め温風とすることができる。従って、交換器から放熱を過度に冷却することなく交換室内の空気を加熱することができる。
【００１３】
前記熱交換器と前記燃焼室とを囲うことで、前記熱交換器および前記燃焼室の周囲も熱交換室とするケーシングを備えると、熱交換室への熱交換を熱交換器からだけでなく燃焼室からも熱交換させることができるので、更に加熱の効率が向上する。
【００１４】
前記送風機が、前記ケーシングの前記熱交換器の位置と、前記燃焼室の位置との両方に設けられていると、熱交換器と燃焼室との両方から熱交換を促進させることができる。
【００１５】
前記燃焼室に燃焼炎を噴射するバーナーが設けられ、前記バーナーの熱出力の調整と前記電気加熱装置の調整を行う制御装置を備えていると、燃料のコストが高騰したときはバーナーの熱出力を低下させて電気加熱装置の加熱を増加するように調整したり、燃料のコストが低下したときはそれぞれに反対の調整を行ったりすることで、そのときの状況に応じた運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電気加熱装置により熱交換室内の空気を加熱することで、熱交換器を介さず直接温風ダクトへ送風機により送風する空気を加熱することができ、排気ガスとなって熱が無駄になることがないので、加熱の効率を向上させることができる。よって、本発明は効率を上げることで燃料の消費を抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る熱発生装置の一例である温風ボイラー装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の斜視図である。図２は、図１に示す温風ボイラー装置の長手方向に沿った垂直断面図である。図３は、図１に示す温風ボイラー装置の熱交換器部分の垂直断面図である。図４は、図１に示す温風ボイラー装置の制御装置を説明するための図である。
【００１８】
図１に示すように温風ボイラー装置１は、ビニールハウスで栽培される果実や花などを温風により暖房する暖房機として機能するもので、バーナー２と、装置本体３と、送風機４と、電熱ヒーター５と、制御装置６を備えている。
バーナー２は、図示しない燃料タンクに貯留された燃料により燃焼炎を噴射する燃焼装置である。本実施の形態１では、Ａ重油を燃料として燃焼するバーナー２を採用しているが、灯油を燃料とするものでもよい。
【００１９】
図２に示すように、装置本体３は、ケーシング３１と、燃焼室３２と、熱交換器３３と、排気室３４と、温風送出室３５とを備え、矩形状の枠台７１と４本の支持脚７２とで形成されたフレーム台７に支持されている。
【００２０】
ケーシング３１は、円筒形状に形成され、内部に燃焼室３２、熱交換器３３が収納され、一端側にバーナー２が設けられ、他端側に排気室３４が設けられている。ケーシング３１と燃焼室３２および熱交換器３３との間の空間が熱交換室Ｈとなる。ケーシング３１の上面の２箇所には、送風機４と電熱ヒーター５とが設けられている。この送風機４と電熱ヒーター５とは、燃焼室３２および熱交換器３３のそれぞれの位置に対応して、その上方に配置されている。
【００２１】
燃焼室３２は、ケーシング３１と軸心が同じ位置に形成された円筒形状であり、内部でバーナー２の燃焼炎が噴射される。
【００２２】
熱交換器３３は、一端側が燃焼室３２に連通し、他端側が排気室３４に連通する配管が複数本、円筒形の燃焼室３２の軸線を中心として同心円上に配置されている。熱交換器３３は、燃焼室３２に発生した排気ガスを排気室３４へ流す管路であると共に排気ガスが流れる際に排気ガスの熱を熱交換室Ｈへ放熱して熱交換室Ｈ内の空気を加熱する機能を備えている。
【００２３】
排気室３４は、複数本の熱交換器３３からの排気ガスを集約する円筒形の排気室本体３４ａと、排気室本体３４ａの上部に開設され、排気ダクト８の下端が接続された排気口３４ｂとを備えている。
【００２４】
温風送出室３５は、ケーシング３１の下部であって、熱交換器３３の下方の位置に設けられている。温風送出室３５は、バーナー２の方向と、排気室３４の方向の二つの方向に開設された吹出口３５ａのそれぞれに、ビニールハウスに温風を導入するためのビニール製の温風ダクト９が接続される。
【００２５】
送風機４は、ケーシング３１の上部であって、熱交換器３３の上方に位置する第１送風機４１と、燃焼室３２の上方に位置する第２送風機４２とを備えている。
電熱ヒーター５は、矩形状の支持枠（図示せず）内に棒状の電熱部（図示せず）が互いに平行となるように所定間隔ごとに配置された電気加熱装置の一例である。この電熱ヒーター５は、ケーシング３１の上部であって、送風機４の風下に位置させるために、送風機４の直下に設けられている。
【００２６】
制御装置６は、バーナー２が設けられたケーシング３１の一端側であって、バーナー２の上方に設けられている。この制御装置６は、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５の出力の調整を行う機能を備えている。
【００２７】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
まず、制御装置６を操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、暖房を行うために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６により予め出力が低く設定されている。
燃焼炎による燃焼熱は、燃焼室３２の内周壁面を加熱して燃焼室３２全体を温めることで、燃焼室３２の外周壁面へ伝熱する。燃焼室３２の外周壁面の温度が上昇することで、熱交換室Ｈ内の空気が加熱される。
【００２９】
排気ガスは、噴射された燃焼炎の勢いのままに燃焼室３２から熱交換器３３へ向かう。熱交換器３３では、排気ガスがそれぞれの管路を通過する際に管路を加熱する。熱交換器３３の管路が加熱されることで、管路の外周面から放熱して熱交換室Ｈの空気を暖気とする。
【００３０】
熱交換器３３を通過した排気ガスは、排気室３４の排気室本体３４ａにて集約され、上部に開設された排気口３４ｂから排気ダクト８を介して大気へ放出される。
【００３１】
熱交換室Ｈ内の暖気は、送風機４からの送風により、燃焼室３２では上から下へ外周壁面に沿って流れ、熱交換器３３では各管路の中央を通過したり、最も外側を通過したり、それぞれの間を通過したりして上から下へ流れる。
そして、熱交換室Ｈ内を上から下へ流れる暖気は、温風送出室３５へ流れ、温風ダクト９を介してビニールハウス（図示せず）へ送風され、ビニールハウス内を暖房する。
【００３２】
このとき、送風機４からの送風は、電熱ヒーター５の電熱部の間を通るときに加熱される。加熱された送風機４からの送風は、熱交換室Ｈ内の空気を予熱することで、出力を低く調整された、または小さい出力のバーナー２により不足する熱量を補うことができる。電熱ヒーター５は排気ガスを放出しないので熱交換室Ｈ内の空気を汚すことなく加熱することができる。
【００３３】
このように温風ボイラー装置１では、電熱ヒーター５により熱交換器３３を介さず直接温風ダクト９へ送風機４により送風する空気を加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８を介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、温風ボイラー装置１は、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。
【００３４】
また、ケーシング３１は、熱交換器３３だけでなく燃焼室３２の周囲も囲っているので、熱交換室Ｈへの熱交換を熱交換器３３からだけでなく燃焼室３２からも熱交換させることができる。従って、更に加熱の効率を向上させることができる。
【００３５】
そして、送風機４が、ケーシング３１の熱交換器３３の位置と、燃焼室３２の位置との両方に設けられ、電熱ヒーター５がそれぞれの送風機４の風下となる下方に配置されているので、電熱ヒーター５から予熱されて暖気となった空気が熱交換器３３と燃焼室３２との両方から更に熱交換されて、温度を効率よく上昇させることができる。
【００３６】
例えば、燃料のコストが高騰したときは、図４に示すように、制御装置６を操作して、バーナー２の熱出力を低下させて電熱ヒーター５の加熱を増加するように調整したり、燃料のコストが低下したときはそれぞれに反対の調整を行ったりすることで、そのときの状況に応じた運転を行うことができる。
【実施例】
【００３７】
まず、比較として、図１および図２に示すバーナー２として、１時間あたり２ガロン（約７．５７Ｌ）のＡ重油を燃焼するものを使用し、電熱ヒーター５を使用せず、２時間ほど温風ボイラー装置１を動作させた。
この２ガロン／ｈの燃焼力を有するバーナー２を使用した場合、１時間当たりの熱量は、Ａ重油の熱量は約１０，１６０ｋｃａｌ／Ｌ（約２，４１９ｋＪ／Ｌ）なので、約７．６Ｌ×１０，１６０Ｋｃａｌ／Ｌ＝約７７，２１６ｋｃａｌ（約１８，３８４ｋＪ）となる。このバーナー２を使用すると、外気温約２４℃で約５２℃の温風を生成することができた。
【００３８】
次に、１時間あたり１．２５ガロン（約４．７３Ｌ）のＡ重油を燃焼するバーナー２に交換し、１２ｋｗの電熱ヒーター５を作動させた。
この１．２５ガロン／ｈの燃焼力を有するバーナー２を使用した場合では、１時間当たりの熱量は、約４．７３Ｌ×１０，１６０Ｋｃａｌ／Ｌ＝約４８，０５７Ｋｃａｌ（約１１，４４２ｋｊ）となる。また、１２ｋｗの電熱ヒーター５の熱量は、１２ｋｗ×約８６０ｋｃａｌ＝１６，３２０ｋｃａｌ（約３，８８６ｋＪ）であるので、合計の熱量は、約６４，３７９ｋｃａｌ（約１５，３２８ｋＪ）である。このバーナー２を使用し、電熱ヒーター５を作動させると、外気温約２４℃で、約５４℃の温風を生成することができた。
【００３９】
つまり、温風として外気温から約１８℃〜２０℃上昇させるのに、電熱ヒーター５を作動させない場合では、約７６，９１１ｋｃａｌが必要であるところ、電熱ヒーター５を作動させると約６４，３７９ｋｃａｌでよいことがわかる。これは、温風ボイラー装置１がバーナー２からの熱を排気ガスとして無駄に放出しているものの、約７６，９１１ｋｃａｌ−約６４，３７９ｋｃａｌ＝１２，５３２ｋｃａｌの熱量が、電熱ヒーター５により節約できることを示している。
【００４０】
例えば、Ａ重油が１リットル当たり１２０円とし、１ｋｗを１時間消費したときの電力料金を１２．５円とすると、温風ボイラー装置１では、Ａ重油の費用が約４．７３Ｌ×１２０円＝約５７０円、電力料金が１２ｋｗ×１２．５円＝１５０円となるので、合計で約７２０円である。電熱ヒーター５を作動させない場合では、約７．５７Ｌ×１２０円＝約９０８円となる。このようにコスト面で有利であることがわかる。これは、原油価格が高騰すればするほど顕著である。
【００４１】
なお、本実施の形態１では、燃焼室３２で燃料を燃やして加熱する燃焼装置として燃焼炎を噴射するバーナー２を採用しているが、固形燃料や液体燃料を燃焼室３２内に配置して、燃焼室３２内で燃焼させるようにしてもよい。
【００４２】
また、電熱ヒーター５を送風機４の直下に配置する以外に、熱交換器３３の下方に配置することができる。電熱ヒーター５を熱交換器３３の下方に配置すれば、電熱ヒーター５による暖気が上昇することで、熱交換器３３周辺の空気の加熱を促進することができる。
更に、電熱ヒーター５を吹出口３５ａに設けることもできる。こうすることで、暖気となった熱交換室Ｈの空気が、吹出口３５ａを通過する際に電熱ヒーター５によって、更に加熱される。
【００４３】
次に、実施の形態１に係る温風ボイラーの変形例について、図５に基づいて説明する。図５は、実施の形態１に係る温風ボイラーの変形例を示す概略図である。なお、図５においては、図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図５に示す変形例は、熱交換室Ｈ内の空気を加熱する電気加熱装置としてヒートポンプ装置を用いることを特徴としたものである。
ヒートポンプ装置５０は、冷媒を圧縮する圧縮機５１と、圧縮されることで温度が上昇した冷媒を放熱させる第１放熱器５２ａおよび第２放熱器５２ｂと、冷媒を一時的に貯留するタンク５３と、圧縮された冷媒を膨張させる膨張弁５４と、膨張して温度が低下した冷媒に外気から熱を取り入れる蒸発器５５と、これらに冷媒を循環させる循環管路５６とを備えている。
【００４５】
このように、電気加熱装置としてヒートポンプ装置５０を採用することで、電熱ヒーターで加熱するより、約３倍近くの効率を向上させることができる。また、蒸発器５５からの冷却熱を送風機により送風してやれば、蒸発器５５を冷房の冷却源としても機能させることができるので、更に省エネルギー化を図ることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る熱発生装置の一例である温水ボイラー装置を、図６に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の概略を示す図である。なお、図６においては、図１から図４と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように温水ボイラー装置１ｘは、温水を使用するプールや、工場、施設などに設置され、給湯器として機能するもので、バーナー２と、装置本体３ｘと、貯水槽１０と、電熱ヒーター５ｘと、制御装置６ｘとを備えている。図６においては、温水ボイラー装置１ｘは温水プールに温水を供給している。
【００４７】
装置本体３ｘは、ケーシング３１ｘと、燃焼室３２ｘと、熱交換器３３ｘと、排気室３４ｘとを備えている。
ケーシング３１ｘは、内部に燃焼室３２ｘ、熱交換器３３ｘが収納され、下部に位置する燃焼室３２ｘにバーナー２が設けられ、上部に排気室３４ｘが設けられている。ケーシング３１ｘと熱交換器３３ｘとの間の空間が熱交換室Ｈｘとなり、熱媒体である水が充填されている。
【００４８】
この装置本体３ｘには、循環管路１１が接続されている。循環管路１１は、装置本体３ｘから送水弁１１ａ、送水ポンプ１１ｂ、供給先となるプールＰ、送水ポンプ１１ｃ、貯水槽１０の順に配水管１１ｄにより接続されている。そして、貯水槽１０には、前述の電熱ヒーター５ｘが設けられている。電熱ヒーター５ｘは貯水槽１０内の水を加熱するために防水処理が施されている。制御装置６ｘは、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５ｘの出力の調整と、供給ポンプ１１ｂと送水ポンプ１１ｃとの始動および停止を行う機能を備えている。
【００４９】
以上のように構成された本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００５０】
まず、制御装置６ｘを操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２ｘ内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２ｘ内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、温水プールＰに温水を供給するために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６ｘにより予め出力が低く設定されている。
また、制御装置６ｘは電熱ヒーター５ｘに通電すると共に供給ポンプ１１ｂと送水ポンプ１１ｃとの始動を行う。
【００５１】
燃焼炎による燃焼熱は、熱交換器３３ｘにより熱交換室Ｈｘ内の水を加熱する。電熱ヒーター５ｘは、貯水槽１０に貯留された水を加熱する。これらの加熱により循環管路１１内を流れる水は、徐々に上昇して温水となる。熱交換器３３ｘの管路を通過した排気ガスは排気室３４ｘに集約され、排気ダクト８ｘを介して大気へ放出される。循環管路１１を流れる温水は、制御装置６ｘにより温度管理される。
【００５２】
このように温水ボイラー装置１ｘでは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｘへ送水される水を予め直接的に加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８ｘを介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、温水ボイラー装置１ｘは、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。
【００５３】
なお、本実施の形態２の温水ボイラー１ｘは、循環管路１１により温水が循環するので、貯留槽１０は装置本体３ｘの下流側に配置して、熱交換室Ｈｘ内で加熱された温水を更に電熱ヒーター５ｘにより加熱するようにしてもよい。更に、熱交換室Ｈｘ内で直接電熱ヒーター５ｘによる加熱を行ってもよい。
更に、温水ボイラー１ｘは、プールＰに温水を供給するために熱媒体として水を使用しているが、冷暖房などの熱源に使用する場合には油や他の熱媒体などを使用してもよい。
【００５４】
なお、本実施の形態２に係る温水ボイラー装置１ｘにおいても、貯留槽１０に貯留された水を予熱する電気加熱装置として、電熱ヒーター５の代わりにヒートポンプ装置を採用することが可能である。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る熱発生装置の一例である蒸気ボイラー装置を、図７に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の概略を示す図である。図７においては、図１から図６と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように蒸気ボイラー装置１ｙは、工場や施設などに設置され、動力源として機能するもので、バーナー２と、装置本体３ｙと、貯水槽１０と、電熱ヒーター５ｘと、制御装置６ｙとを備えている。
【００５７】
装置本体３ｙは、ケーシング３１ｙと、燃焼室３２ｙと、熱交換器３３ｙとを備えている。
ケーシング３１ｙは、内部に燃焼室３２ｙ、熱交換器３３ｙが収納され、下部に位置する燃焼室３２ｙにバーナー２が設けられている。熱交換器３３ｙの上に熱交換室Ｈｙが設けられ、熱交換室Ｈｙには熱媒体である水が充填されている。
【００５８】
この装置本体３ｙには、熱交換室Ｈｙへ温水を供給するための貯水槽１０が配水管１２ａで接続されている。この配水管１２ａには送水用の送水ポンプ１２ｂが設けられている。そして、貯水槽１０には、実施の形態２と同様に電熱ヒーター５ｘが設けられている。
貯水槽１０には、減った水を補給するための供給管１２ｃが接続されている。
【００５９】
制御装置６ｙは、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５ｘの出力の調整と、送水ポンプ１２ｂの始動および停止を行う機能を備えている。
【００６０】
以上のように構成された本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００６１】
まず、制御装置６ｙを操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２ｙ内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２ｙ内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、蒸気を供給するために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６ｙにより予め出力が低く設定されている。また、制御装置６ｙは電熱ヒーター５ｘに通電する。
【００６２】
燃焼炎による燃焼熱は、熱交換器３３ｙにより熱交換室Ｈｙ内の水を加熱する。電熱ヒーター５ｘは、貯水槽１０に貯留された水を加熱する。これらの加熱により熱交換室Ｈｙ内の水は、徐々に上昇して温水から沸騰した状態となる。熱交換器３３ｙの管路を通過した排気ガスは排気ダクト８ｙを介して大気へ放出される。制御装置６ｙは、熱交換室Ｈｙの沸騰した水の量に応じて供給ポンプ１２ｂを作動させ、一定量を保持する。
【００６３】
このように蒸気ボイラー装置１ｙでは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｙへ送水される水を予め直接的に加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８ｙを介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、蒸気ボイラー装置１ｙは、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。本実施の形態３の蒸気ボイラー１ｙは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｙへ送水される水を予め加熱しているが、熱交換室Ｈｙ熱交換室Ｈｘ内で直接電熱ヒーター５ｘによる加熱を行ってもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置１ｙにおいても、貯留槽１０に貯留された水を予熱する電気加熱装置として、電熱ヒーター５の代わりにヒートポンプ装置を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、果物や花などを栽培するビニールハウス内の広範囲の空気を暖める暖房機として、または椎茸などの農作物を乾燥させるための乾燥機として使用される温風ボイラー装置、介護施設や病院などの施設に温水を供給するための給湯器として使用される温水ボイラー装置、または動力源として使用される蒸気を発生する蒸気ボイラー装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の斜視図である。
【図２】図１に示す温風ボイラー装置の長手方向に沿った垂直断面図である。
【図３】図１に示す温風ボイラー装置の熱交換器部分の垂直断面図である。
【図４】図１に示す温風ボイラー装置の制御装置を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の変形例を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 温風ボイラー装置
１ｘ 温水ボイラー装置
１ｙ 蒸気ボイラー装置
２ バーナー
３，３ｘ，３ｙ 装置本体
３１，３１ｘ ケーシング
３２，３２ｘ，３２ｙ 燃焼室
３３，３３ｘ，３３ｙ 熱交換器
３４，３４ｘ 排気室
３４ａ 排気室本体
３４ｂ 排気口
３５ 温風送出室
３５ａ 吹出口
４ 送風機
４１ 第１送風機
４２ 第２送風機
５，５ｘ 電熱ヒーター
６，６ｘ，６ｙ 制御装置
７ フレーム台
７１ 枠台
７２ 支持脚
８，８ｘ，８ｙ 排気ダクト
９ 温風ダクト
１０ 貯水槽
１１ 循環管路
１１ａ 送水弁
１１ｂ 送水ポンプ
１１ｃ 送水ポンプ
１１ｄ 配水管
Ｐ プール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室で発生した高温の排気ガスを熱交換器で放熱させ、熱交換器により熱媒体を加熱する熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置および蒸気ボイラー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
果物や花などを栽培するビニールハウス内の広範囲の空気を暖める暖房機として、または椎茸などの農作物を乾燥させるための乾燥機として、熱発生装置の一例である温風ボイラーが使用される。温風ボイラーは、燃焼室内で燃料を燃焼させ、発生した高温の排気ガスを熱交換器により放熱させ、この熱を送風機でハウス内まで送風するものである。熱交換器により熱を取り出された排気ガスは、そのまま大気へ放出される。
このような従来の温風ボイラーについて、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載された排気熱を利用したボイラーは、焼却炉・陶器炉・溶鉱炉・ボイラー・エンジン・発電機から出る排気ガス中の熱エネルギーを温風ボイラーの熱源とするものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１３０６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された従来の温風ボイラーは、他の装置からの排熱を再利用することで熱効率を高めるものではあるが、最終的には排気ガスは大気へ放出される。通常、温風ボイラーは、バーナーからの熱の約７０％が排気ガスとして大気に放出されるので、無駄が多い。バーナーの燃料には重油が使われるが、資源の枯渇が心配されるだけでなく、燃料費高騰から運転コストの上昇が懸念される。
【０００５】
そこで本発明は、効率を上げることで燃料の消費を抑えることが可能な熱発生装置、温風ボイラー装置、温水ボイラー装置および蒸気ボイラー装置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】
【０００６】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の熱媒体を加熱しながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出する熱発生装置において、前記熱交換室内の熱媒体を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする熱発生装置である。
【０００７】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の空気を暖気としながら、排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の暖気を、送風機により温風ダクトへ送風する温風ボイラー装置において、前記熱交換室内の空気を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温風ボイラー装置である。
【０００８】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を温水としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の温水を供給先へ供給する温水ボイラー装置において、前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温水ボイラー装置である。
【０００９】
本発明は、燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を蒸気としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の蒸気を供給先へ供給する蒸気ボイラー装置において、前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする蒸気ボイラー装置である。
【００１０】
本発明は、燃焼室で発生した燃焼熱を熱交換器により熱交換室に放熱させることで熱交換室内の熱媒体を加熱するものである。排気ガスの熱は熱交換器で放熱させられるものの、大部分は高温の排気ガスとして大気へ放出させられる。そこで、燃焼室における燃焼の度合いを低下させると、燃焼室での燃焼に使用される燃料を節約することができる。しかし、燃焼の度合いを低下させると、熱媒体の加熱が不足するおそれがある。そこで、低下した熱量を補うために電気加熱装置で熱交換室内の熱媒体を加熱する。電気加熱装置は排気ガスを放出しないので、高温の排気ガスを利用できないままに大気へ放出されることで無駄となってしまうようなことがない。従って、電気加熱装置により熱交換室内の熱媒体を加熱することで、熱交換器を介さず直接熱媒体を加熱することができるので、加熱の効率を向上させることができる。電気加熱装置による熱交換室内の熱媒体の加熱は、熱交換室内で加熱したり、熱交換室へ熱媒体を導入する前に加熱したり、熱交換室で加熱された熱媒体を更に加熱したりすることができる。
【００１１】
この熱媒体は、温風ボイラー装置であれば空気であり、温水ボイラー装置であれば水や油、蒸気ボイラー装置では水とすることができる。
温風ボイラー装置では、熱交換室内の空気を熱交換器の放熱と共に電気加熱装置により加熱して暖気とし、この熱を送風機で風を送り、温風ダクトから取り出すことができる。
また、温水ボイラー装置では、熱交換室内の水を熱交換器の伝熱と共に電気加熱装置により加熱して温水とし供給先へ供給することができる。
更に、蒸気ボイラー装置では、熱交換室内の水を熱交換器の伝熱と共に電気加熱装置により加熱して蒸気とし供給先へ供給することができる。
従って、熱媒体を電気加熱装置で直接加熱することで、熱媒体に応じた様々なボイラー装置の熱効率の向上を図ることができる。
【００１２】
前記電気加熱装置は、前記送風機の風下となる位置に設けられているのが望ましい。送風機の風下に電気加熱装置が配置されていることで、送風機からの風を予め温風とすることができる。従って、交換器から放熱を過度に冷却することなく交換室内の空気を加熱することができる。
【００１３】
前記熱交換器と前記燃焼室とを囲うことで、前記熱交換器および前記燃焼室の周囲も熱交換室とするケーシングを備えると、熱交換室への熱交換を熱交換器からだけでなく燃焼室からも熱交換させることができるので、更に加熱の効率が向上する。
【００１４】
前記送風機が、前記ケーシングの前記熱交換器の位置と、前記燃焼室の位置との両方に設けられていると、熱交換器と燃焼室との両方から熱交換を促進させることができる。
【００１５】
前記燃焼室に燃焼炎を噴射するバーナーが設けられ、前記バーナーの熱出力の調整と前記電気加熱装置の調整を行う制御装置を備えていると、燃料のコストが高騰したときはバーナーの熱出力を低下させて電気加熱装置の加熱を増加するように調整したり、燃料のコストが低下したときはそれぞれに反対の調整を行ったりすることで、そのときの状況に応じた運転を行うことができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、電気加熱装置により熱交換室内の空気を加熱することで、熱交換器を介さず直接温風ダクトへ送風機により送風する空気を加熱することができ、排気ガスとなって熱が無駄になることがないので、加熱の効率を向上させることができる。よって、本発明は効率を上げることで燃料の消費を抑えることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る熱発生装置の一例である温風ボイラー装置を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の斜視図である。図２は、図１に示す温風ボイラー装置の長手方向に沿った垂直断面図である。図３は、図１に示す温風ボイラー装置の熱交換器部分の垂直断面図である。図４は、図１に示す温風ボイラー装置の制御装置を説明するための図である。
【００１８】
図１に示すように温風ボイラー装置１は、ビニールハウスで栽培される果実や花などを温風により暖房する暖房機として機能するもので、バーナー２と、装置本体３と、送風機４と、電熱ヒーター５と、制御装置６を備えている。
バーナー２は、図示しない燃料タンクに貯留された燃料により燃焼炎を噴射する燃焼装置である。本実施の形態１では、Ａ重油を燃料として燃焼するバーナー２を採用しているが、灯油を燃料とするものでもよい。
【００１９】
図２に示すように、装置本体３は、ケーシング３１と、燃焼室３２と、熱交換器３３と、排気室３４と、温風送出室３５とを備え、矩形状の枠台７１と４本の支持脚７２とで形成されたフレーム台７に支持されている。
【００２０】
ケーシング３１は、円筒形状に形成され、内部に燃焼室３２、熱交換器３３が収納され、一端側にバーナー２が設けられ、他端側に排気室３４が設けられている。ケーシング３１と燃焼室３２および熱交換器３３との間の空間が熱交換室Ｈとなる。ケーシング３１の上面の２箇所には、送風機４と電熱ヒーター５とが設けられている。この送風機４と電熱ヒーター５とは、燃焼室３２および熱交換器３３のそれぞれの位置に対応して、その上方に配置されている。
【００２１】
燃焼室３２は、ケーシング３１と軸心が同じ位置に形成された円筒形状であり、内部でバーナー２の燃焼炎が噴射される。
【００２２】
熱交換器３３は、一端側が燃焼室３２に連通し、他端側が排気室３４に連通する配管が複数本、円筒形の燃焼室３２の軸線を中心として同心円上に配置されている。熱交換器３３は、燃焼室３２に発生した排気ガスを排気室３４へ流す管路であると共に排気ガスが流れる際に排気ガスの熱を熱交換室Ｈへ放熱して熱交換室Ｈ内の空気を加熱する機能を備えている。
【００２３】
排気室３４は、複数本の熱交換器３３からの排気ガスを集約する円筒形の排気室本体３４ａと、排気室本体３４ａの上部に開設され、排気ダクト８の下端が接続された排気口３４ｂとを備えている。
【００２４】
温風送出室３５は、ケーシング３１の下部であって、熱交換器３３の下方の位置に設けられている。温風送出室３５は、バーナー２の方向と、排気室３４の方向の二つの方向に開設された吹出口３５ａのそれぞれに、ビニールハウスに温風を導入するためのビニール製の温風ダクト９が接続される。
【００２５】
送風機４は、ケーシング３１の上部であって、熱交換器３３の上方に位置する第１送風機４１と、燃焼室３２の上方に位置する第２送風機４２とを備えている。
電熱ヒーター５は、矩形状の支持枠（図示せず）内に棒状の電熱部（図示せず）が互いに平行となるように所定間隔ごとに配置された電気加熱装置の一例である。この電熱ヒーター５は、ケーシング３１の上部であって、送風機４の風下に位置させるために、送風機４の直下に設けられている。
【００２６】
制御装置６は、バーナー２が設けられたケーシング３１の一端側であって、バーナー２の上方に設けられている。この制御装置６は、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５の出力の調整を行う機能を備えている。
【００２７】
以上のように構成された本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００２８】
まず、制御装置６を操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、暖房を行うために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６により予め出力が低く設定されている。
燃焼炎による燃焼熱は、燃焼室３２の内周壁面を加熱して燃焼室３２全体を温めることで、燃焼室３２の外周壁面へ伝熱する。燃焼室３２の外周壁面の温度が上昇することで、熱交換室Ｈ内の空気が加熱される。
【００２９】
排気ガスは、噴射された燃焼炎の勢いのままに燃焼室３２から熱交換器３３へ向かう。熱交換器３３では、排気ガスがそれぞれの管路を通過する際に管路を加熱する。熱交換器３３の管路が加熱されることで、管路の外周面から放熱して熱交換室Ｈの空気を暖気とする。
【００３０】
熱交換器３３を通過した排気ガスは、排気室３４の排気室本体３４ａにて集約され、上部に開設された排気口３４ｂから排気ダクト８を介して大気へ放出される。
【００３１】
熱交換室Ｈ内の暖気は、送風機４からの送風により、燃焼室３２では上から下へ外周壁面に沿って流れ、熱交換器３３では各管路の中央を通過したり、最も外側を通過したり、それぞれの間を通過したりして上から下へ流れる。
そして、熱交換室Ｈ内を上から下へ流れる暖気は、温風送出室３５へ流れ、温風ダクト９を介してビニールハウス（図示せず）へ送風され、ビニールハウス内を暖房する。
【００３２】
このとき、送風機４からの送風は、電熱ヒーター５の電熱部の間を通るときに加熱される。加熱された送風機４からの送風は、熱交換室Ｈ内の空気を予熱することで、出力を低く調整された、または小さい出力のバーナー２により不足する熱量を補うことができる。電熱ヒーター５は排気ガスを放出しないので熱交換室Ｈ内の空気を汚すことなく加熱することができる。
【００３３】
このように温風ボイラー装置１では、電熱ヒーター５により熱交換器３３を介さず直接温風ダクト９へ送風機４により送風する空気を加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８を介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、温風ボイラー装置１は、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。
【００３４】
また、ケーシング３１は、熱交換器３３だけでなく燃焼室３２の周囲も囲っているので、熱交換室Ｈへの熱交換を熱交換器３３からだけでなく燃焼室３２からも熱交換させることができる。従って、更に加熱の効率を向上させることができる。
【００３５】
そして、送風機４が、ケーシング３１の熱交換器３３の位置と、燃焼室３２の位置との両方に設けられ、電熱ヒーター５がそれぞれの送風機４の風下となる下方に配置されているので、電熱ヒーター５から予熱されて暖気となった空気が熱交換器３３と燃焼室３２との両方から更に熱交換されて、温度を効率よく上昇させることができる。
【００３６】
例えば、燃料のコストが高騰したときは、図４に示すように、制御装置６を操作して、バーナー２の熱出力を低下させて電熱ヒーター５の加熱を増加するように調整したり、燃料のコストが低下したときはそれぞれに反対の調整を行ったりすることで、そのときの状況に応じた運転を行うことができる。
【実施例】
【００３７】
まず、比較として、図１および図２に示すバーナー２として、１時間あたり２ガロン（約７．５７Ｌ）のＡ重油を燃焼するものを使用し、電熱ヒーター５を使用せず、２時間ほど温風ボイラー装置１を動作させた。
この２ガロン／ｈの燃焼力を有するバーナー２を使用した場合、１時間当たりの熱量は、Ａ重油の熱量は約１０，１６０ｋｃａｌ／Ｌ（約２，４１９ｋＪ／Ｌ）なので、約７．６Ｌ×１０，１６０Ｋｃａｌ／Ｌ＝約７７，２１６ｋｃａｌ（約１８，３８４ｋＪ）となる。このバーナー２を使用すると、外気温約２４℃で約５２℃の温風を生成することができた。
【００３８】
次に、１時間あたり１．２５ガロン（約４．７３Ｌ）のＡ重油を燃焼するバーナー２に交換し、１２ｋｗの電熱ヒーター５を作動させた。
この１．２５ガロン／ｈの燃焼力を有するバーナー２を使用した場合では、１時間当たりの熱量は、約４．７３Ｌ×１０，１６０Ｋｃａｌ／Ｌ＝約４８，０５７Ｋｃａｌ（約１１，４４２ｋｊ）となる。また、１２ｋｗの電熱ヒーター５の熱量は、１２ｋｗ×約８６０ｋｃａｌ＝１６，３２０ｋｃａｌ（約３，８８６ｋＪ）であるので、合計の熱量は、約６４，３７９ｋｃａｌ（約１５，３２８ｋＪ）である。このバーナー２を使用し、電熱ヒーター５を作動させると、外気温約２４℃で、約５４℃の温風を生成することができた。
【００３９】
つまり、温風として外気温から約１８℃〜２０℃上昇させるのに、電熱ヒーター５を作動させない場合では、約７６，９１１ｋｃａｌが必要であるところ、電熱ヒーター５を作動させると約６４，３７９ｋｃａｌでよいことがわかる。これは、温風ボイラー装置１がバーナー２からの熱を排気ガスとして無駄に放出しているものの、約７６，９１１ｋｃａｌ−約６４，３７９ｋｃａｌ＝１２，５３２ｋｃａｌの熱量が、電熱ヒーター５により節約できることを示している。
【００４０】
例えば、Ａ重油が１リットル当たり１２０円とし、１ｋｗを１時間消費したときの電力料金を１２．５円とすると、温風ボイラー装置１では、Ａ重油の費用が約４．７３Ｌ×１２０円＝約５７０円、電力料金が１２ｋｗ×１２．５円＝１５０円となるので、合計で約７２０円である。電熱ヒーター５を作動させない場合では、約７．５７Ｌ×１２０円＝約９０８円となる。このようにコスト面で有利であることがわかる。これは、原油価格が高騰すればするほど顕著である。
【００４１】
なお、本実施の形態１では、燃焼室３２で燃料を燃やして加熱する燃焼装置として燃焼炎を噴射するバーナー２を採用しているが、固形燃料や液体燃料を燃焼室３２内に配置して、燃焼室３２内で燃焼させるようにしてもよい。
【００４２】
また、電熱ヒーター５を送風機４の直下に配置する以外に、熱交換器３３の下方に配置することができる。電熱ヒーター５を熱交換器３３の下方に配置すれば、電熱ヒーター５による暖気が上昇することで、熱交換器３３周辺の空気の加熱を促進することができる。
更に、電熱ヒーター５を吹出口３５ａに設けることもできる。こうすることで、暖気となった熱交換室Ｈの空気が、吹出口３５ａを通過する際に電熱ヒーター５によって、更に加熱される。
【００４３】
次に、実施の形態１に係る温風ボイラーの変形例について、図５に基づいて説明する。図５は、実施の形態１に係る温風ボイラーの変形例を示す概略図である。なお、図５においては、図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図５に示す変形例は、熱交換室Ｈ内の空気を加熱する電気加熱装置としてヒートポンプ装置を用いることを特徴としたものである。
ヒートポンプ装置５０は、冷媒を圧縮する圧縮機５１と、圧縮されることで温度が上昇した冷媒を放熱させる第１放熱器５２ａおよび第２放熱器５２ｂと、冷媒を一時的に貯留するタンク５３と、圧縮された冷媒を膨張させる膨張弁５４と、膨張して温度が低下した冷媒に外気から熱を取り入れる蒸発器５５と、これらに冷媒を循環させる循環管路５６とを備えている。
【００４５】
このように、電気加熱装置としてヒートポンプ装置５０を採用することで、電熱ヒーターで加熱するより、約３倍近くの効率を向上させることができる。また、蒸発器５５からの冷却熱を送風機により送風してやれば、蒸発器５５を冷房の冷却源としても機能させることができるので、更に省エネルギー化を図ることができる。
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係る熱発生装置の一例である温水ボイラー装置を、図６に基づいて説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の概略を示す図である。なお、図６においては、図１から図４と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように温水ボイラー装置１ｘは、温水を使用するプールや、工場、施設などに設置され、給湯器として機能するもので、バーナー２と、装置本体３ｘと、貯水槽１０と、電熱ヒーター５ｘと、制御装置６ｘとを備えている。図６においては、温水ボイラー装置１ｘは温水プールに温水を供給している。
【００４７】
装置本体３ｘは、ケーシング３１ｘと、燃焼室３２ｘと、熱交換器３３ｘと、排気室３４ｘとを備えている。
ケーシング３１ｘは、内部に燃焼室３２ｘ、熱交換器３３ｘが収納され、下部に位置する燃焼室３２ｘにバーナー２が設けられ、上部に排気室３４ｘが設けられている。ケーシング３１ｘと熱交換器３３ｘとの間の空間が熱交換室Ｈｘとなり、熱媒体である水が充填されている。
【００４８】
この装置本体３ｘには、循環管路１１が接続されている。循環管路１１は、装置本体３ｘから送水弁１１ａ、送水ポンプ１１ｂ、供給先となるプールＰ、送水ポンプ１１ｃ、貯水槽１０の順に配水管１１ｄにより接続されている。そして、貯水槽１０には、前述の電熱ヒーター５ｘが設けられている。電熱ヒーター５ｘは貯水槽１０内の水を加熱するために防水処理が施されている。制御装置６ｘは、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５ｘの出力の調整と、供給ポンプ１１ｂと送水ポンプ１１ｃとの始動および停止を行う機能を備えている。
【００４９】
以上のように構成された本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００５０】
まず、制御装置６ｘを操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２ｘ内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２ｘ内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、温水プールＰに温水を供給するために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６ｘにより予め出力が低く設定されている。
また、制御装置６ｘは電熱ヒーター５ｘに通電すると共に供給ポンプ１１ｂと送水ポンプ１１ｃとの始動を行う。
【００５１】
燃焼炎による燃焼熱は、熱交換器３３ｘにより熱交換室Ｈｘ内の水を加熱する。電熱ヒーター５ｘは、貯水槽１０に貯留された水を加熱する。これらの加熱により循環管路１１内を流れる水は、徐々に上昇して温水となる。熱交換器３３ｘの管路を通過した排気ガスは排気室３４ｘに集約され、排気ダクト８ｘを介して大気へ放出される。循環管路１１を流れる温水は、制御装置６ｘにより温度管理される。
【００５２】
このように温水ボイラー装置１ｘでは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｘへ送水される水を予め直接的に加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８ｘを介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、温水ボイラー装置１ｘは、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。
【００５３】
なお、本実施の形態２の温水ボイラー１ｘは、循環管路１１により温水が循環するので、貯留槽１０は装置本体３ｘの下流側に配置して、熱交換室Ｈｘ内で加熱された温水を更に電熱ヒーター５ｘにより加熱するようにしてもよい。更に、熱交換室Ｈｘ内で直接電熱ヒーター５ｘによる加熱を行ってもよい。
更に、温水ボイラー１ｘは、プールＰに温水を供給するために熱媒体として水を使用しているが、冷暖房などの熱源に使用する場合には油や他の熱媒体などを使用してもよい。
【００５４】
なお、本実施の形態２に係る温水ボイラー装置１ｘにおいても、貯留槽１０に貯留された水を予熱する電気加熱装置として、電熱ヒーター５の代わりにヒートポンプ装置を採用することが可能である。
【００５５】
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係る熱発生装置の一例である蒸気ボイラー装置を、図７に基づいて説明する。図７は、本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の概略を示す図である。図７においては、図１から図６と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。
【００５６】
図７に示すように蒸気ボイラー装置１ｙは、工場や施設などに設置され、動力源として機能するもので、バーナー２と、装置本体３ｙと、貯水槽１０と、電熱ヒーター５ｘと、制御装置６ｙとを備えている。
【００５７】
装置本体３ｙは、ケーシング３１ｙと、燃焼室３２ｙと、熱交換器３３ｙとを備えている。
ケーシング３１ｙは、内部に燃焼室３２ｙ、熱交換器３３ｙが収納され、下部に位置する燃焼室３２ｙにバーナー２が設けられている。熱交換器３３ｙの上に熱交換室Ｈｙが設けられ、熱交換室Ｈｙには熱媒体である水が充填されている。
【００５８】
この装置本体３ｙには、熱交換室Ｈｙへ温水を供給するための貯水槽１０が配水管１２ａで接続されている。この配水管１２ａには送水用の送水ポンプ１２ｂが設けられている。そして、貯水槽１０には、実施の形態２と同様に電熱ヒーター５ｘが設けられている。
貯水槽１０には、減った水を補給するための供給管１２ｃが接続されている。
【００５９】
制御装置６ｙは、バーナー２の始動および停止や、出力の調整と、電熱ヒーター５ｘの出力の調整と、送水ポンプ１２ｂの始動および停止を行う機能を備えている。
【００６０】
以上のように構成された本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の動作と使用状態を図面に基づいて説明する。
【００６１】
まず、制御装置６ｙを操作してバーナー２を点火する。燃焼室３２ｙ内に噴射された燃焼炎は、燃焼室３２ｙ内の空気を加熱すると共に、高温の排気ガスを発生する。バーナー２は、蒸気を供給するために必要とされる熱量を発生するものより小さい出力の仕様のものを準備するか、制御装置６ｙにより予め出力が低く設定されている。また、制御装置６ｙは電熱ヒーター５ｘに通電する。
【００６２】
燃焼炎による燃焼熱は、熱交換器３３ｙにより熱交換室Ｈｙ内の水を加熱する。電熱ヒーター５ｘは、貯水槽１０に貯留された水を加熱する。これらの加熱により熱交換室Ｈｙ内の水は、徐々に上昇して温水から沸騰した状態となる。熱交換器３３ｙの管路を通過した排気ガスは排気ダクト８ｙを介して大気へ放出される。制御装置６ｙは、熱交換室Ｈｙの沸騰した水の量に応じて供給ポンプ１２ｂを作動させ、一定量を保持する。
【００６３】
このように蒸気ボイラー装置１ｙでは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｙへ送水される水を予め直接的に加熱することで、バーナー２で同じ熱量を得るときと比べて、排気ガスが排気ダクト８ｙを介して大気へ放出されて燃焼熱の大部分が無駄になってしまうより効率的である。従って、蒸気ボイラー装置１ｙは、加熱の効率を向上させることができるので、燃料の消費を抑えることが可能である。本実施の形態３の蒸気ボイラー１ｙは、電熱ヒーター５ｘにより熱交換室Ｈｙへ送水される水を予め加熱しているが、熱交換室Ｈｙ熱交換室Ｈｘ内で直接電熱ヒーター５ｘによる加熱を行ってもよい。
【００６４】
なお、本実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置１ｙにおいても、貯留槽１０に貯留された水を予熱する電気加熱装置として、電熱ヒーター５の代わりにヒートポンプ装置を採用することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、果物や花などを栽培するビニールハウス内の広範囲の空気を暖める暖房機として、または椎茸などの農作物を乾燥させるための乾燥機として使用される温風ボイラー装置、介護施設や病院などの施設に温水を供給するための給湯器として使用される温水ボイラー装置、または動力源として使用される蒸気を発生する蒸気ボイラー装置に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の斜視図である。
【図２】図１に示す温風ボイラー装置の長手方向に沿った垂直断面図である。
【図３】図１に示す温風ボイラー装置の熱交換器部分の垂直断面図である。
【図４】図１に示す温風ボイラー装置の制御装置を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る温風ボイラー装置の変形例を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る温水ボイラー装置の概略を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る蒸気ボイラー装置の概略を示す図である。
【符号の説明】
【００６７】
１ 温風ボイラー装置
１ｘ 温水ボイラー装置
１ｙ 蒸気ボイラー装置
２ バーナー
３，３ｘ，３ｙ 装置本体
３１，３１ｘ ケーシング
３２，３２ｘ，３２ｙ 燃焼室
３３，３３ｘ，３３ｙ 熱交換器
３４，３４ｘ 排気室
３４ａ 排気室本体
３４ｂ 排気口
３５ 温風送出室
３５ａ 吹出口
４ 送風機
４１ 第１送風機
４２ 第２送風機
５，５ｘ 電熱ヒーター
６，６ｘ，６ｙ 制御装置
７ フレーム台
７１ 枠台
７２ 支持脚
８，８ｘ，８ｙ 排気ダクト
９ 温風ダクト
１０ 貯水槽
１１ 循環管路
１１ａ 送水弁
１１ｂ 送水ポンプ
１１ｃ 送水ポンプ
１１ｄ 配水管
Ｐ プール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の熱媒体を加熱しながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出する熱発生装置において、
前記熱交換室内の熱媒体を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする熱発生装置。
【請求項２】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の空気を暖気としながら、排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の暖気を、送風機により温風ダクトへ送風する温風ボイラー装置において、
前記熱交換室内の空気を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温風ボイラー装置。
【請求項３】
前記電気加熱装置は、前記送風機の風下となる位置に設けられている請求項２記載の温風ボイラー装置。
【請求項４】
前記熱交換器と前記燃焼室とを囲うことで、前記熱交換器および前記燃焼室の周囲も熱交換室とするケーシングを備えた請求項２または３記載の温風ボイラー装置。
【請求項５】
前記送風機は、前記ケーシングの前記熱交換器の位置と、前記燃焼室の位置との両方に設けられている請求項４記載の温風ボイラー装置。
【請求項６】
前記燃焼室に燃焼炎を噴射するバーナーが設けられ、
前記バーナーの熱出力の調整と、前記電熱ヒーターの調整を行う制御装置を備えた請求項２から５のいずれかの項に記載の温風ボイラー装置。
【請求項７】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を温水としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の温水を供給先へ供給する温水ボイラー装置において、
前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温水ボイラー装置。
【請求項８】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を蒸気としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の蒸気を供給先へ供給する蒸気ボイラー装置において、
前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする蒸気ボイラー装置。
【請求項１】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の熱媒体を加熱しながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出する熱発生装置において、
前記熱交換室内の熱媒体を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする熱発生装置。
【請求項２】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて熱交換室内の空気を暖気としながら、排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の暖気を、送風機により温風ダクトへ送風する温風ボイラー装置において、
前記熱交換室内の空気を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温風ボイラー装置。
【請求項３】
前記電気加熱装置は、前記送風機の風下となる位置に設けられている請求項２記載の温風ボイラー装置。
【請求項４】
前記熱交換器と前記燃焼室とを囲うことで、前記熱交換器および前記燃焼室の周囲も熱交換室とするケーシングを備えた請求項２または３記載の温風ボイラー装置。
【請求項５】
前記送風機は、前記ケーシングの前記熱交換器の位置と、前記燃焼室の位置との両方に設けられている請求項４記載の温風ボイラー装置。
【請求項６】
前記燃焼室に燃焼炎を噴射するバーナーが設けられ、
前記バーナーの熱出力の調整と、前記電熱ヒーターの調整を行う制御装置を備えた請求項２から５のいずれかの項に記載の温風ボイラー装置。
【請求項７】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を温水としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の温水を供給先へ供給する温水ボイラー装置において、
前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする温水ボイラー装置。
【請求項８】
燃焼室にて発生する燃焼熱を、熱交換器により放熱させて、熱交換室内の水を蒸気としながら、前記燃焼室からの排気ガスを大気に放出し、前記熱交換室の蒸気を供給先へ供給する蒸気ボイラー装置において、
前記熱交換室内の水を加熱する電気加熱装置を備えたことを特徴とする蒸気ボイラー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−１２７５７５（Ｐ２０１０−１２７５７５Ａ）
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３０５１３７（Ｐ２００８−３０５１３７）
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（５９７１４４９８９）
【出願人】（５００５３８５７５）
【出願人】（３９１０４３５０５）アイスマン株式会社 (13)
【公開日】平成２２年６月１０日（２０１０．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１１月２８日（２００８．１１．２８）
【出願人】（５９７１４４９８９）
【出願人】（５００５３８５７５）
【出願人】（３９１０４３５０５）アイスマン株式会社 (13)
[ Back to top ]