温泉施設で使われるボイラーは、主に浴槽の温泉水や給湯用のお湯を加熱するための熱源設備です。
ただし、すべての温泉施設でボイラーが使われているわけではありません。
源泉温度が入浴に適した温度より低い場合や、浴槽のお湯が冷めないように温度を維持する場合などに、ボイラーやヒートポンプといった加熱設備が利用されます。
一方、源泉温度が十分に高く、そのまま浴槽へ供給できる施設では、浴槽の加温にボイラーを使用しないケースもあります。
また、温泉施設にボイラーが設置されていても、そのボイラーが温泉水そのものを直接加熱しているとは限りません。
熱交換器を介して温泉水を間接的に温めたり、シャワーやカランの給湯に使用したりする場合もあります。
そのため、温泉施設のボイラーを理解するときは、ボイラー単体ではなく、熱交換器や循環ポンプ、ろ過器、温度制御装置などを含めた設備全体を見ることが重要です。
ボイラーが温泉を加熱する基本的な仕組み
ボイラーの基本的な役割は、燃料や電気などのエネルギーを利用して熱をつくり、水や温水、場合によっては蒸気へ熱を与えることです。
温泉施設では、この熱を利用して源泉や浴槽水を入浴に適した温度まで加熱します。
ガスや灯油を燃焼させて熱をつくる
ガスボイラーや油焚きボイラーでは、都市ガス、LPガス、灯油、重油などの燃料を燃焼させます。
燃焼によって発生した熱をボイラー内部の水へ伝え、高温の温水や蒸気をつくる仕組みです。
基本的な流れを簡単に表すと、次のようになります。
ガス・灯油などの燃料
↓
バーナーで燃焼
↓
熱が発生
↓
ボイラー内部の水へ熱を伝える
↓
高温の温水や蒸気をつくるこうしてつくられた熱を利用して、温泉水や浴槽水を加熱します。
温泉を直接加熱する方式もある
温泉施設の加温方法には、ボイラーなどを使用して温泉水を直接加熱する方式があります。
この方式では、温泉水そのものを加熱設備へ送り、必要な温度まで高めます。
ただし、温泉にはさまざまな成分が含まれているため、泉質によっては配管や加熱設備の腐食、スケールの付着などが問題になることがあります。
そのため、施設や泉質によっては、温泉水をボイラーへ直接通さず、熱交換器を利用して間接的に加熱する方式が採用されます。
熱交換器を使って温泉を加熱する仕組み
温泉施設で使われる代表的な加温方法の一つが、ボイラーと熱交換器を組み合わせる方式です。
この方式では、ボイラーでつくった高温の温水などと温泉水を直接混ぜません。
熱交換器を介して、熱だけを温泉水へ移します。
ボイラー側と温泉側を分離して加熱する
熱交換器には、熱を与える側と熱を受け取る側があります。
例えば、次のような構成です。
【熱源側】
ボイラー
↓
高温の温水
↓
熱交換器
↓
温度が下がった温水
↓
ボイラーへ戻る
【温泉・浴槽側】
温泉水または浴槽循環水
↓
熱交換器
↓
熱を受け取る
↓
温度が上昇
↓
浴槽へ熱源側の温水と温泉水は、通常は金属板や管などによって隔てられています。
そのため、両方の水を混ぜることなく熱だけを移動させることができます。
プレート式熱交換器などが使われる
熱交換器にはさまざまな形式がありますが、プレート式熱交換器などが利用されることがあります。
プレート式熱交換器では、薄い金属板を何枚も重ね、その間に高温の温水と温めたい水を交互に流します。
高温側から低温側へ金属板を通して熱が移動するため、2種類の水が直接混ざらなくても温泉水を加熱できます。
ただし、どの種類の熱交換器を使用するかは施設によって異なります。
温泉の成分や腐食性、スケールの付きやすさ、必要な加熱能力、メンテナンス性などを考慮して設備が選定されます。
循環式の温泉では浴槽のお湯を繰り返し加温する
循環式または循環ろ過式の浴槽では、浴槽のお湯を一度設備側へ取り出し、ろ過や消毒、加温などを行ってから再び浴槽へ戻します。
そのため、ボイラーや熱交換器は循環設備の一部として使われることがあります。
循環式浴槽の基本的な構成
代表的な循環式浴槽では、次のような設備が組み合わされています。
- 集毛器
- 循環ポンプ
- ろ過器
- 消毒装置
- 加熱器や熱交換器
- 循環配管
- 温度センサー
- 制御装置
実際の配置や配管の順序は施設によって異なります。
そのため、必ず特定の順番で処理されるわけではありません。
大まかな仕組みとしては、次のように考えると分かりやすいでしょう。
浴槽
↓
循環配管
↓
集毛・ろ過・消毒など
↓
加温
↓
浴槽へ戻す集毛器で髪の毛などを取り除く
循環している浴槽水には、髪の毛などの比較的大きな異物が混入することがあります。
こうした異物が循環ポンプやろ過設備へ入るのを防ぐために使用されるのが集毛器です。
集毛器で大きな異物を取り除いたうえで、浴槽水を次の設備へ送ります。
循環ポンプで浴槽水を動かす
循環ポンプは、浴槽水を循環配管の中で流すための設備です。
浴槽から吸い込んだお湯を、ろ過器や加熱設備などへ送り、再び浴槽へ戻します。
循環式浴槽では、循環ポンプが設備全体のお湯の流れを支える重要な役割を持っています。
ろ過器で浴槽水を清浄に保つ
ろ過器は、浴槽水に含まれる汚濁物質などを取り除くための設備です。
温浴施設では、砂ろ過方式など、施設の規模や設計に応じたろ過装置が使用されます。
ただし、ろ過器だけで衛生管理が完結するわけではありません。
循環式浴槽では、適切な消毒、浴槽の清掃、配管やろ過設備の管理、水質検査などを組み合わせて衛生状態を維持する必要があります。
熱交換器などで浴槽水を再加熱する
浴槽のお湯は、時間が経つにつれて周囲へ熱を放出します。
特に露天風呂では外気の影響を受けやすく、冬季などは温度が低下しやすくなります。
そこで、循環している浴槽水を熱交換器などへ通し、ボイラー側から熱を与えて再加熱します。
加温された浴槽水を再び浴槽へ戻すことで、入浴に適した温度を維持できます。
温度センサーと制御装置で浴槽温度を保つ
温泉施設では、スタッフが常にボイラーを手動で操作して浴槽温度を調整しているわけではありません。
一般的には、温度センサーや自動制御装置を利用して加熱量を調整します。
温度が下がると加熱量を増やす
温度センサーが浴槽水や循環水の温度を測定し、その情報を制御装置へ送ります。
温度が設定値より低くなると、制御装置が加熱系統を調整します。
設備によっては、ボイラーの運転状態を変更したり、熱交換器へ送る高温水の流量を増やしたりします。
設定温度に近づくと加熱量を抑える
浴槽水が設定温度付近まで温まると、必要以上に温度が上昇しないように加熱量を減らします。
例えば、次のような制御方法があります。
- ボイラーの燃焼量を調整する
- 熱交換器へ送る温水量を調整する
- 電動弁や三方弁を制御する
- 循環流量を調整する
実際の制御方法は、施設の設備構成によって異なります。
そのため、「浴槽温度が下がると必ずボイラーそのものがONになる」という単純な仕組みとは限りません。
温泉施設でボイラーが必要になる主な理由
ボイラーが必要になる理由は、源泉を温めるためだけではありません。
温泉施設ではさまざまな目的で熱が必要になります。
源泉温度が低い場合
温泉は、必ず入浴に適した40℃前後の温度で湧き出すわけではありません。
源泉温度が低い場合、そのままでは入浴に適さないため、ボイラーや熱交換器などを使用して加温します。
なお、日本の温泉は「25℃以上でなければ温泉ではない」というわけではありません。
温泉法では、一定以上の温度がある場合だけでなく、規定された成分を一定量以上含む場合にも温泉として扱われます。
そのため、25℃未満の源泉でも温泉に該当する場合があります。
浴槽の温度が下がるのを防ぐため
一度適温になった浴槽でも、お湯の温度は次第に低下します。
熱が失われる主な原因には、次のようなものがあります。
- 浴槽表面からの放熱
- 外気との温度差
- 配管からの放熱
- 浴室内の空気への放熱
- 新しい源泉や水の補給
- 入浴者の出入り
そのため、源泉温度が比較的高い施設でも、浴槽温度を一定に保つ目的で加温設備を使用する場合があります。
露天風呂の温度を維持するため
露天風呂は屋外にあるため、内湯よりも外気温や風の影響を受けやすい傾向があります。
特に冬季は浴槽表面から熱が逃げやすくなるため、継続的な加温が必要になる施設もあります。
源泉かけ流しでも加温する場合がある
「源泉かけ流し」と聞くと、源泉をそのまま何も加工せず浴槽へ入れているイメージを持つ人もいるでしょう。
しかし、源泉かけ流しと加温の有無は別の問題です。
かけ流しと非加温は同じ意味ではない
源泉温度が低い場合、入浴に適した温度まで加温してから浴槽へ供給し、使用したお湯を再利用せず排出することがあります。
このような方式では、加温を行っていても循環再利用をしていなければ、かけ流しとして扱われるケースがあります。
そのため、温泉施設のお湯の利用状況を判断するときは、単に「かけ流しかどうか」だけを見るのではなく、次の項目を分けて確認すると分かりやすくなります。
- 加温しているか
- 加水しているか
- 循環しているか
- ろ過しているか
- 消毒しているか
温泉施設では、こうした温泉の利用状況が掲示されていることがあります。
温泉水ならではの腐食やスケール対策も重要
温泉設備が一般的な給湯設備と異なる点の一つが、温泉に含まれる成分への対応です。
温泉には泉質によってさまざまな成分が含まれているため、配管や熱交換器などに影響を与える場合があります。
温泉成分によって設備が腐食することがある
温泉の化学的性質によっては、金属製の配管や熱交換器が腐食しやすくなる場合があります。
そのため、泉質や温度、設備条件に応じて適切な材質を選ぶことが重要です。
温泉水と接触する部分には、耐食性を考慮した材質が採用されることがあります。
スケールが熱交換器や配管に付着することがある
温泉成分が配管や熱交換器内部に析出し、固形物として付着する現象を一般にスケールと呼びます。
スケールが蓄積すると、配管内部が狭くなったり、熱交換器の熱伝達性能が低下したりする可能性があります。
そのため、温泉施設では定期的な点検や洗浄、設備のメンテナンスが重要になります。
ボイラー以外の熱源を使う温泉施設もある
温泉施設のお湯を加熱する熱源は、必ずしもボイラーだけではありません。
施設規模やエネルギーコスト、源泉温度などに応じてさまざまな設備が採用されます。
ガスボイラー
都市ガスやLPガスを燃焼させて熱をつくる設備です。
浴槽加温だけでなく、シャワーやカランの給湯などにも使用できます。
油焚きボイラー
灯油や重油などを燃料として使用するボイラーです。
燃焼によって発生した熱を利用して温水や蒸気をつくります。
電気式の加熱設備
電気ヒーターなどを利用して水を加熱する設備です。
燃焼を伴わないため、ガスや灯油を燃やすボイラーとは仕組みが異なります。
ヒートポンプ
ヒートポンプは、空気などの周囲に存在する熱を取り込み、その熱を高い温度へ移動させて給湯などに利用する設備です。
エネルギー効率を考慮し、ヒートポンプとボイラーを組み合わせる施設もあります。
シャワーやカランのお湯にもボイラーが使われる
温泉施設に設置されているボイラーは、浴槽の温泉水だけに使われているとは限りません。
シャワーやカラン、厨房などへ供給する給湯用のお湯をつくる目的でも使用されます。
浴槽加温と給湯は別系統になっていることもある
例えば、浴槽加温については次のような設備構成があります。
源泉または浴槽循環水
↓
熱交換器
↓
加温
↓
浴槽一方、シャワーやカランは次のような系統になる場合があります。
水道水
↓
ボイラー・給湯設備
↓
温水
↓
シャワー・カラン同じボイラーから両方へ熱を供給する施設もあれば、それぞれ別の熱源設備を使用する施設もあります。
そのため、温泉施設に大きなボイラーが設置されていても、それだけで「源泉をボイラーで直接沸かしている」と判断することはできません。
温泉施設のボイラー設備を簡単な図で見る
ボイラーと熱交換器を使って循環式浴槽を加温する代表的な構成を、簡単に表すと次のようになります。
【熱源側】
ガス・灯油など
↓
ボイラー
↓
高温の温水
↓
熱交換器
↓
ボイラーへ戻る
【浴槽側】
浴槽
↓
循環配管
↓
集毛器
↓
循環ポンプ
↓
ろ過・消毒など
↓
熱交換器
↓
加温された浴槽水
↓
浴槽へ戻るこれはあくまで代表的なイメージです。
実際には、設備の種類や配置、消毒装置の位置、熱交換器の形式などは施設によって異なります。
温泉施設のボイラーは設備全体の一部として理解することが重要
温泉施設で使われるボイラーは、単純に「温泉を沸かすための機械」と考えるよりも、施設全体へ熱を供給する設備の一つとして理解すると分かりやすくなります。
代表的な熱交換方式では、ボイラーでつくった熱を熱交換器へ送り、その熱を利用して源泉や浴槽循環水を加温します。
さらに、循環式浴槽では、循環ポンプ、ろ過器、消毒設備、温度センサー、制御装置などが連携して浴槽のお湯を管理します。
一方で、施設によっては温泉を直接加温する場合もあり、ヒートポンプなどボイラー以外の熱源を利用することもあります。
そのため、「温泉施設ではすべて同じ方法でお湯を沸かしている」と考えるのは正確ではありません。
温泉施設の仕組みを詳しく知りたい場合は、源泉温度だけでなく、加温の有無、循環・ろ過の有無、使用している熱源設備などを確認すると、その施設がどのように浴槽温度を維持しているのかをより正確に理解できます。
以上、温泉施設で使われるボイラーの仕組みについてでした。
最後までお読みいただき、ありがとうございました。
