(57)【要約】 【課題】素管の外側表面に円盤状の差込フィンを多数段設置しているフィンチューブを用いる給水予熱装置において、各フィンを一定の間隔で設置することができるようにした給水予熱装置を提供する。【解決手段】 外側表面は平滑であって内部は空洞である素管３と、中心部に円形の開口部を設けた円盤状の差込フィン５からなり、多数の差込フィンを前記素管の端部から差し込み、差込フィンを素管に固定することによって形成したフィンチューブを持つ給水予熱装置であって、前記差込フィンは、素管長さ方向に対して垂直方向に延びる熱吸収面に、隣接する差込フィンとの間隔を定めるスペーサとしての役割を持つ突起体６を設けており、フィンチューブは、差込フィンを設置する場合に、前記突起体６が隣り合う差込フィン５と接触するようにして差込フィンの間隔を定める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面は平滑であって内部は空洞である素管と、中心部に円形の開口部を設けた円盤状の差込フィンからなり、多数の差込フィンを前記素管の端部から差し込み、差込フィンを素管に固定することによって形成したフィンチューブを持つ給水予熱装置であって、前記差込フィンは、素管長さ方向に対して垂直方向に延びる熱吸収面に、隣接する差込フィンとの間隔を定めるスペーサとしての役割を持つ突起体を設けており、フィンチューブは、差込フィンを設置する場合に、前記突起体が隣り合う差込フィンと接触するようにして差込フィンの間隔を定めるようにしていることを特徴とする給水予熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の給水予熱装置において、前記突起体は差込フィンの熱吸収面にプレス加工によって形成したディンプルであることを特徴とする給水予熱装置。
【請求項３】
請求項１に記載の給水予熱装置において、前記突起体は差込フィンの最外縁を折り曲げることによって形成したものであることを特徴とする給水予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素管の外側表面に多数段の差込フィンを設置することで伝熱量を増大しているフィンチューブを持った給水予熱装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
ボイラでは、ボイラ給水と燃焼排ガスの間で熱交換することによる給水予熱が広く行われている。給水予熱装置は、排ガス通路内に排ガス流とは交差する方向に延びる伝熱管を多数設置しておき、伝熱管内部にボイラ給水を通すことで、伝熱管周囲に流れる排ガスと伝熱管内を流れるボイラ給水の間で熱交換を行う。このような給水予熱装置での伝熱管は、一般的には端部同士を１８０°のＵベンド管でつなぐことで長い流路を形成しており、ボイラ給水は伝熱管による流路の一方の端部から他方の端部へ向けて、途中で何度も折り返しながら流れるようにしている。
【０００３】
給水予熱装置では、排ガス通路内の燃焼排ガスと、排ガス通路内に設けた伝熱管内を流れるボイラ給水との間で熱交換を行う熱交換器を設置しておき、排出する排ガスを利用してボイラ給水を予熱することで、ボイラの効率を向上させることができる。伝熱管が燃焼排ガスから吸収する熱量が多くなるほど給水の温度を上昇させることができ、ボイラの効率は向上する。
【０００４】
給水予熱装置の伝熱管は、実開平５−５２５６４号公報に記載があるように、熱吸収面積を大きくするためのフィンを付けたフィンチューブを使用し、伝熱量を増大させることが行われている。実開平５−５２５６４号公報に記載のフィンチューブでは、素管の外側表面に伝熱面積を拡大する熱吸収用フィンとして円盤状の差込フィンを多数段設置する。この差込フィンは、中心部分をバーリング加工し、開口部の周りに小幅な円筒状部分を形成しており、素管の外側表面と差込フィンの円筒状部分の間で周隅肉溶接もしくはプロジェクション溶接することで固定するようにしている。この場合、フィン中心開口部周りの円筒状部分でフィンと素管を接着させるものであるために、溶接が容易になるという効果があった。
【０００５】
このようなフィンチューブでは、熱吸収用フィンは狭い間隔で多数設置することにより熱吸収量を多くすることができる。そのためにはフィンは一定の間隔で設置する必要があるが、溶接時にフィンが傾くなどして、一定の間隔を保てないということがあった。フィンの間隔が不均一であると、各フィン間に流れる高温ガスの量に差が生じ、フィンの熱吸収量もばらついて、給水予熱装置での熱吸収量が低下することになっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平５−５２５６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、素管の外側表面に円盤状の差込フィンを多数段設置しているフィンチューブを用いる給水予熱装置において、各フィンを一定の間隔で設置することができるようにした給水予熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、外側表面は平滑であって内部は空洞である素管と、中心部に円形の開口部を設けた円盤状の差込フィンからなり、多数の差込フィンを前記素管の端部から差し込み、差込フィンを素管に固定することによって形成したフィンチューブを持つ給水予熱装置であって、前記差込フィンは、素管長さ方向に対して垂直方向に延びる熱吸収面に、隣接する差込フィンとの間隔を定めるスペーサとしての役割を持つ突起体を設けており、フィンチューブは、差込フィンを設置する場合に、前記突起体が隣り合う差込フィンと接触するようにして差込フィンの間隔を定めるようにしていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の給水予熱装置において、前記突起体は差込フィンの熱吸収面にプレス加工によって形成したディンプルであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の給水予熱装置において、前記突起体は差込フィンの最外縁を折り曲げることによって形成したものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を実施することにより、各フィンの間隔は一定とすることができ、各熱吸収用フィンで平均的に熱を吸収することによって熱吸収量を最大限に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例におけるフィンチューブの一部断面正面図
【図２】本発明の一実施例における１枚の熱吸収用フィンを抜き出した斜視図
【図３】本発明の一実施例における給水予熱装置のフロー図
【図４】本発明の一実施例における給水予熱装置の熱交換器部分正面図
【図５】本発明の一実施例における給水予熱装置の熱交換器部分側面図
【図６】本発明の他の実施例におけるフィンチューブの一部断面正面図
【図７】本発明の他の実施例における１枚の熱吸収用フィンを抜き出した斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している給水予熱装置のフィンチューブ部分での一部断面正面図、図２は熱吸収用フィンの斜視図、図３は給水予熱装置のフロー図、図４は給水予熱装置の熱交換器部分正面図、図５は給水予熱装置の熱交換器部分側面図、図６は本発明の他の実施例におけるフィンチューブの一部断面正面図、図７は本発明の他の実施例における熱吸収用フィンの斜視図である。
【００１４】
ボイラ１で発生した燃焼排ガスは、排ガス通路２を通して戸外へ排出するものであるが、排ガス通路２途中に給水予熱装置７を設けており、排ガスは給水予熱装置７を通した後に戸外へ排出する。給水予熱装置７は略直方体の形状をしており、給水予熱装置７の側面に排ガス入口８、上面に排ガス出口９を設けている。排ガス入口８は、給水予熱装置７の側面であるが上面に近い位置に設けており、排ガスは給水予熱装置内の上部に入る。
【００１５】
給水予熱装置内には、内部を排ガス入口８側と排ガス出口９側に分割する仕切板４を設置しておく。仕切板４は、上端側と左右の端部では給水予熱装置の排ガス流路壁面とつながり、下端側では給水予熱装置底面との間に隔たりを持ったものとしており、給水予熱装置内は仕切板４の下方以外で分断している。給水予熱装置内部は、仕切板によって２つの排ガス流路に分割した構成で、排ガス入口８側の流路は排ガス流下降流路１０、排ガス出口９側の流路は排ガス流上昇流路１１となる。排ガス流は排ガス流下降流路１０で下降し、仕切板４の下方でターンした後、排ガス流上昇流路１１で上昇流となる。そのため、排ガス入口８から給水予熱装置７内上部に入った排ガスは、給水予熱装置７内の伝熱管設置部を下向きに流れ、仕切板４の下方の空間でターンした後、そこから上方に向けて流れて排ガス出口９より排出される。
【００１６】
排ガス流下降流路１０内には水平方向に伸びるフィンチューブを多数設ける。フィンチューブは、素管３表面に全周の熱吸収用フィンを設置している。素管３に熱吸収用フィンを設置することで伝熱面積が大きくなり、熱吸収量を大きくすることができる。給水予熱装置７内の各伝熱管は、端部を連結することで蛇行する長い給水流路を形成しており、給水予熱装置内への給水は、伝熱管群の最下段の伝熱管より行う。給水予熱装置内での給水は下部の伝熱管から順次通り、加熱されながら最上段の伝熱管まで達する。予熱を行った給水は、給水予熱装置より取り出して、ボイラ１内へ供給する。伝熱面積を大きくしたフィンチューブでは、燃焼排ガスが差込フィン５の表面に沿って流れる際に燃焼排ガスから熱を吸収する。排ガス流下降流路１０内には伝熱管を多数設置しており、伝熱管内には温度の低いボイラ給水が流れるため、最初高温であった排ガスは、伝熱管を加熱するにつれて温度を低下させていく。替わりに伝熱管内を流れる給水は温度を上昇させていく。
【００１７】
ここで設置しているフィンチューブは、素管３の表面に多数の差込フィン５を取り付けたものであり、差込フィン５は薄い円盤であって差込フィン５の中心部には、差込フィン５を素管３に差し込んで接合するために素管外径にあわせた穴を開口している。差込フィン５の中心の穴の周りは、バーリング加工をすることによって素管の軸心に対して平行な方向へ折り曲げた円筒部１２を設けている。また、差込フィン５の熱吸収面表面に数カ所の突起体６を設ける。突起体６の高さは、差込フィン５を設置する間隔と同じになるように設定しており、バーリング加工によって形成した円筒部とも同じ高さとしておくことが好ましい。実施例の図では突起体は９０°間隔で差込フィンの熱吸収面を４等分する位置に設けている。
【００１８】
差込フィン５の素管への接合は、差込フィン５の中心に開口している穴を素管３に差し込むことで行う。差込フィン５を素管３に差し込む場合、１枚目の差込フィン５を素管３の所定位置まで差し込む。２枚目の差込フィン５は、１枚目の差込フィン５に接触する位置まで差し込む。この時、１枚目の差込フィンと２枚目の差込フィンの間隔は、突起体６の高さ分となる。また、突起体６は分散させて複数設置しておき、各突起体６で差込フィンの間隔を定めるようにすることで、差込フィン５の間隔は一定となり、各差込フィンを平行に設置することができる。
【００１９】
なお、突起体６の加工は、センター部のバーリング加工と同様にプレス加工で行え、突起体加工とバーリング加工はワンショットで加工することができる。そのため、バーリング加工を行っていた差込フィンに突起体加工を追加することは、加工時間と加工コストをアップさせることなく行うことができる。
【００２０】
また、突起体６はバーリング加工した円筒部１２とは逆の方向に突出させてもよい。図６は突起体６と円筒部１２の突出方向を逆にした場合のものである。突起体６は隣り合う差込フィン５の間隔を定めるものである。全ての差込フィン５において突起体６の突出方向が同じであれば、突出方向は円筒部１２と同じであっても、逆側であっても、スペーサとしては同じ作用を得ることができる。
【００２１】
そして突起体６の形状も、フィンの途中にディンプルを設けるものに限られない。突起体６は、図６と図７に記載しているように差込フィン５の最外縁部分を折り曲げるものであってもよい。
【００２２】
上記構成とすることにより、フィンピッチを均一化したフィンチューブを簡単・安価に製造することができ、給水予熱装置での熱吸収効率を向上させることができる。
【００２３】
また、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 
【符号の説明】
【００２４】
１  ボイラ 
２  排ガス通路 
３  素管 
４  仕切板
５  差込フィン 
６  突起体 
７  給水予熱装置
８  排ガス入口
９  排ガス出口 
１０  排ガス流下降流路
１１  排ガス流上昇流路
１２  円筒部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2018021697.tif 000007
【図６】
2018021697.tif 000008
【図７】
2018021697.tif 000009