(57)【要約】 【課題】中央部分を円形に開口した円盤状の熱吸収用フィン５を直管６に差し込み、直管を拡管することでフィンを固定するようにしているフィンチューブ３を持った給水予熱装置７において、熱膨張によってフィンの内側径が拡大し、直管との間にすき間ができてフィンのズレや脱落が発生することを防止する。【解決手段】排ガス通路にフィンチューブ３を多段に設置し、フィンチューブ内にボイラ給水を流すことでボイラ給水を予熱する給水予熱装置７であって、前記フィンチューブ３は、中央部に円形の開口部を持った円盤である熱吸収用フィン５を直管６に差し込み、その後に直管６を拡管することで熱交換用フィン５が脱落しないようにしている給水予熱装置７において、前記熱吸収用フィン５の中央開口部に接している熱吸収用フィン内側面には、熱吸収用フィンが熱膨張した際に伸び分を吸収するスリット１４もしくは折り曲げ加工面１５を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスが流れる排ガス通路に燃焼排ガス流に対して交差するフィンチューブを多段に設置し、フィンチューブ内にボイラ給水を流すことで燃焼排ガスから熱を回収してボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置であって、前記フィンチューブは、中央部に円形の開口部を持った円盤である熱吸収用フィンを直管に差し込み、その後に直管を拡管することで熱交換用フィンが脱落しないようにしている給水予熱装置において、前記熱吸収用フィンの中央開口部に接している熱吸収用フィン内側面には、熱吸収用フィンが熱膨張した際に伸び分を吸収するスリットもしくは折り曲げ加工面を設置していることを特徴とするフィンチューブを持った給水予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に給水を通す直管と、前記直管に差し込むために中央部に円形の開口部を持った穴あき円盤状の熱吸収用フィンからなっ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、排ガス通路内に燃焼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燃焼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。給水予熱装置内を流れるボイラ給水は燃焼排ガスの熱を吸収することで温度を上昇し、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。
【０００３】
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、熱吸収量を大きくするための熱吸収用フィンを付けたフィンチューブを使用し、熱吸収用フィンで熱の吸収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、直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。この熱吸収用フィンは、中心部分には直管の外径にあわせて円形に開口した円盤であって、円形開口部はバーリング加工し、開口部の周りに小幅な円筒状部分を形成している。熱吸収用フィンの直管との固定は、直管の外側表面と熱吸収用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。この円筒部があると、隣り合う熱吸収用フィンの間隔を一定に保つためのスペーサとしての効果も得ることができる。
【０００４】
熱吸収用フィンは直管の軸に対して垂直な方向に広がる円盤形状であり、多段に設置している熱吸収用フィンの間にできる平行な熱吸収用フィンのすき間を燃焼排ガスが通り抜け、その際に燃焼排ガスが熱吸収用フィンを加熱する。熱吸収用フィンが吸収した熱は、直管内を流れるボイラ給水に伝わり、ボイラ給水の温度を上昇させる。
【０００５】
また、直管への熱吸収用フィンの固定は、直管を拡管することでも行ってもよい。直管に多数の熱吸収用フィンを差し込み後、直管のフィン装着部を拡管すると、溶接しなくてもフィンは脱落しなくなる。溶接を省くことで、リードタイムを短縮することができ、製造コストを削減することができる。そのため、拡管することで溶接せずにフィンを固定する方法が一部で試行的に検討されている。
【０００６】
しかし、内部に給水を通しており、熱は給水に吸収される直管部分に比べると、燃焼排ガスから熱を受けている熱吸収用フィン部分では、熱の影響をより強く受けることになる。直管に比べて加熱時に温度が高くなる熱吸収用フィンで熱膨張率が大きいと、熱膨張率の差によって直管の外径よりもフィンの内側での径の方が大きくなることがある。フィン内側径が大きくなって直管外表面との間にすき間ができることになると、溶接していない熱吸収用フィンは直管から抜け落ちてしまうことが考えられた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、中央部分を円形に開口した円盤状の熱吸収用フィンを直管に差し込み、直管を拡管することでフィンを固定するようにしているフィンチューブを持った給水予熱装置において、熱膨張によってフィンの内側径が拡大し、直管との間にすき間ができてフィンのズレや脱落が発生することを防止することのできるフィンチューブを持っ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】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、燃焼排ガスが流れる排ガス通路に燃焼排ガス流に対して交差するフィンチューブを多段に設置し、フィンチューブ内にボイラ給水を流すことで燃焼排ガスから熱を回収してボイラ給水を予熱するようにしている給水予熱装置であって、前記フィンチューブは、中央部に円形の開口部を持った円盤である熱吸収用フィンを直管に差し込み、その後に直管を拡管することで熱交換用フィンが脱落しないようにしている給水予熱装置において、前記熱吸収用フィンの中央開口部に接している熱吸収用フィン内側面には、熱吸収用フィンが熱膨張した際に伸び分を吸収するスリットもしくは折り曲げ加工面を設置していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明を実施することにより、給水予熱装置のフィンチューブが、直管に熱吸収用フィンを差し込み、直管を拡管することでフィンを固定するようにしたものであっても、フィンの熱膨張によってフィンにズレや脱落が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施例における給水予熱装置のフロー図
【図２】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での側面図
【図３】本発明の一実施例における伝熱管の熱吸収用フィンの差し込み状況を示した一部断面側面図
【図４】本発明の一実施例で使用する熱吸収用フィンの斜視図
【図５】本発明の他の実施例で使用する熱吸収用フィンの斜視図
【図６】本発明で使用する熱吸収用フィンのバリエーション例の説明図
【図７】従来の給水予熱装置で使用していた熱吸収用フィンの斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における給水予熱装置のフロー図、図２は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での側面図、図３は本発明の一実施例における伝熱管の熱吸収用フィンの差し込み状況を示した一部断面側面図、図４は本発明の一実施例で使用する熱吸収用フィンの斜視図、図５は本発明の他の実施例で使用する熱吸収用フィンの斜視図、図６は本発明で使用する熱吸収用フィンのバリエーション説明図である。また図７は従来の給水予熱装置で使用していた熱吸収用フィンの斜視図である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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３を多数設ける。フィンチューブ３の配列は碁盤目配列としており、図では４列のフィンチューブを６段設置することで２４本のフィンチューブ３を設置している。フィンチューブの端部では、左右の隣もしくは上下の隣との間を１８０°のＵベンド管１２でつなぐことで長い流路を形成している。ボイラの給水配管１３は、給水予熱装置７の手前で分岐してフィンチューブ最下段の２本に接続しており、給水配管１３から給水予熱装置７に入ったボイラ給水は、２系統に分岐してフィンチューブ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上段へと流れ、最上段の２本のフィンチューブ３から取り出してボイラ１へ供給する。給水予熱装置７内を流れるボイラ給水は、燃焼排ガスの熱を吸収することで温度を上昇し、フィンチューブ３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。
【００１６】
ここで設置しているフィンチューブ３は、直管６の表面に多数の熱吸収用フィン５を取り付けるようにしている。熱吸収用フィン５は円盤状の薄板であって熱吸収用フィン５の中心部には、熱吸収用フィン５を直管６に差し込んで接合するために直管外径にあわせた穴を開口している。熱吸収用フィン５の中心開口部周りは、バーリング加工をすることによって直管の軸心に対して平行な方向へ折り曲げた円筒部を設けている。熱吸収用フィン５の直管６への取り付けは、多数の熱吸収用フィン５の開口部を直管６に差し込み、その後に直管６の径を拡大する。熱吸収用フィン５の内径は直管６の外径より僅かに大きなものであって、直管６を拡管した場合にも熱吸収用フィン５の内側が崩れない強度を有するものとしておく。直管６を拡管することで熱吸収用フィン５の内径が直管６と強く押し合うようにすると、直管６に設置した熱吸収用フィン５がずれなくなる。
【００１７】
図４に記載している熱吸収用フィンは、円盤の中心に円盤と同軸とした円形の開口部を持ち、中央開口部から周方向に延びるスリット１４を９０°間隔で４カ所に設けている。スリット１４の奥端にはスリット幅より大きな径の穴を開けることで、スリット１４の幅が伸縮した場合にスリットを延長させる方向へのひびが発生することを防止するようにしている。スリット１４を設けていると、熱吸収用フィン５が熱によって膨張した際に、フィンの中央開口部側ではスリット１４の幅を狭める方向に膨張することができるため、中央開口部の径が拡大することは防止される。スリットの形状は、図４に記載しているように熱吸収用フィン中央開口部から周方向に長くしているものの方が熱膨張をより大きく吸収することができるが、熱膨張が小さいものであれば図６に記載しているように熱吸収用フィン中央開口部に接する箇所に半円状のスリット１４を設けたものであってもよい。
【００１８】
また、図５に記載しているように、熱吸収用フィン５の中央開口部に近い部分には、スリット１４を設ける替わりに板面を波状に折り曲げる加工を行うようにしてもよい。図５の場合、中央開口部の周囲にあたる熱吸収用フィン５の面には折り曲げ加工面１５を形成している。折り曲げ加工面１５を持った熱吸収用フィン５では、熱によって膨張する場合に折り曲げた波形状の高さ方向に膨張することができ、このことによって熱吸収用フィン５内側での周方向への膨張は吸収される。このように熱吸収用フィンの中央開口部に近い部分を折り曲げ加工面とすることによっても、中央開口部の径が拡大することを防止することができる。
【００１９】
熱吸収用フィン５の温度が上昇した場合でも熱吸収用フィン５の径が拡大することがなくなると、直管６と熱吸収用フィン５の間ですき間が開くようなことはなくなり、熱吸収用フィン５の位置がズレたり、熱吸収用フィン５が直管６から脱落するといったことを防止することができる。
【００２０】
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】
【００２１】
１  ボイラ 
２  排ガス通路 
３  フィンチューブ 
４  仕切板
５  熱吸収用フィン 
６  直管 
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  Ｕベンド管
１３  給水配管
１４  スリット
１５  折り曲げ加工面
【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】
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【図６】
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【図７】
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