(57)【要約】【課題】燃焼室１の周囲を取り囲むように水管２を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量をさらに増加させる。【解決手段】中央に燃焼室１を設け、燃焼室の周囲を多数の垂直な水管２で環状に取り囲み、環状水管列の外側を燃焼ガス通路９としておき、環状水管列の隣り合う水管間には水管すき間３を空けておくことで、燃焼室１内で発生した高温の燃焼ガスは、水管２の燃焼室１に面した部分を加熱した後に、多数の水管すき間３を通して燃焼ガス通路９へと流れ、燃焼ガス通路９の側からも水管２を加熱する構成としたボイラにおいて、水管２の燃焼ガス通路９に面した部分に、隣接する水管２の管壁とほぼ平行であって先端を隣接する水管の管壁に接近させたヒレ５を水管２のほぼ全長にわたって設置しており、前記ヒレ５には、隣接する水管２と向かい合った面に凹凸を設けており、凹凸によって燃焼ガス流に乱流を発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中央に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を多数の垂直な水管で環状に取り囲み、環状水管列の外側を燃焼ガス通路としておき、環状水管列の隣り合う水管間には水管すき間を空けておくことで、燃焼室内で発生した高温の燃焼ガスは、水管の燃焼室に面した部分を加熱した後に、多数の水管すき間を通して燃焼ガス通路へと流れ、燃焼ガス通路の側からも水管を加熱する構成としたボイラにおいて、水管の燃焼ガス通路に面した部分に、隣接する水管の管壁とほぼ平行であって先端を隣接する水管の管壁に接近させたヒレを水管のほぼ全長にわたって設置しており、前記ヒレには、隣接する水管と向かい合った面に凹凸を設けており、凹凸によって燃焼ガス流に乱流を発生させるものであることを特徴とするボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載のボイラにおいて、乱流を発生させるヒレは複数の丸棒を横に並べて溶接したものであり、丸棒同士の連結部の凹部と丸棒の弧の部分である凸部によって、ヒレに沿って流れる燃焼ガス流に乱流を発生させるものであることを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室の周囲を多数の垂直な水管で環状に取り囲んでおき、燃焼室内で燃焼を行うことによって水管の加熱を行うボイラであって、燃焼ガス流に乱流を発生させることで水管での熱の吸収量を増加させるボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲み、環状水管列の外側を燃焼ガス通路とした形状のボイラが知られている。前記ボイラでは、燃焼室内で火炎の燃焼を行うことで高温の燃焼ガスを発生し、燃焼室周囲を取り囲む水管表面に燃焼ガスを接触させることで水管内の缶水を加熱する。燃焼ガスはまず水管の燃焼室に面している部分を加熱し、次に燃焼ガス通路の側から水管を加熱する。各水管は隣の水管と間隔を空けて配置しておき、中央の燃焼室から各水管のすき間へ向けて燃焼ガスを分散させて流すことで、特定の水管に加熱が集中することなく水管を均等に加熱することができる。
【０００３】
この場合、水管の燃焼室に面している側では、火炎からの熱に加えて高温の燃焼ガスによる加熱が行われるために、水管を十分に加熱することができる。しかし、水管の燃焼ガス通路に面している部分では、温度の低下した燃焼ガスによる加熱しか行われないため、熱の吸収量は燃焼室側の面に比べて少なくなる。そのため、水管の熱吸収量を増加させるには、燃焼ガス通路に面している部分での熱吸収量をいかにして増加させるかがカギとなる。
【０００４】
実公昭５７−２４２号公報に記載の考案では、水管の燃焼ガス通路側に、水管のほぼ全長にわたるヒレを設け、ヒレは隣接する水管と接近せしめることで、熱効率を高めることの記載がある。燃焼室からの燃焼ガスは、このヒレによって流れが変えられ、燃焼ガスは水管表面に沿って流れるために、従来よりも高い熱伝達率が得られてボイラの熱効率を高めることができるというものである。このことによって、熱の伝達効率を向上させることができたが、更に熱伝達率を向上させることが望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭５７−２４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼室の周囲を取り囲むように水管を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量をさらに増加させることのできるボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、中央に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を多数の垂直な水管で環状に取り囲み、環状水管列の外側を燃焼ガス通路としておき、環状水管列の隣り合う水管間には水管すき間を空けておくことで、燃焼室内で発生した高温の燃焼ガスは、水管の燃焼室に面した部分を加熱した後に、多数の水管すき間を通して燃焼ガス通路へと流れ、燃焼ガス通路の側からも水管を加熱する構成としたボイラにおいて、水管の燃焼ガス通路に面した部分に、隣接する水管の管壁とほぼ平行であって先端を隣接する水管の管壁に接近させたヒレを水管のほぼ全長にわたって設置しており、前記ヒレには、隣接する水管と向かい合った面に凹凸を設けており、凹凸によって燃焼ガス流に乱流を発生させるものであることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記のボイラにおいて、乱流を発生させるヒレは複数の丸棒を横に並べて溶接したものであり、丸棒同士の連結部の凹部と丸棒の弧の部分である凸部によって、ヒレに沿って流れる燃焼ガス流に乱流を発生させるものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明を実施することで、水管の隙間を流れてきた燃焼ガスは、燃焼ガス通路で水管の表面に沿って流れることになるため、燃焼ガス通路部分における熱吸収量は増加する。このとき、燃焼ガスの流れを変えるヒレは、隣接する水管と向かい合う面に凹部を設けている乱流促進効果を持ったヒレであり、燃焼ガスはヒレの凹部によって乱流を発生する。燃焼ガス流に乱流があると、燃焼ガスから水管への伝熱効率が向上するためにボイラの効率をさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明を実施しているボイラの横断面図
【図２】本発明を実施しているボイラの縦断面図
【図３】図１の一部を拡大した燃焼ガス流動状況説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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ボイラの横断面図、図２は本発明を実施しているボイラの縦断面図、図３は図１の一部を取り出して拡大した燃焼ガス流動状況説明図である。
【００１２】
ボイラは中央に燃焼室１を設け、燃焼室の上部に下向きに火炎を発生する燃焼装置を取り付ける。中央の燃焼室１を取り囲むように多数の垂直な水管２を環状に配置しており、隣り合う水管間にはそれぞれ水管すき間３を空けている。環状水管列の外側には炉筒８を設置しておき、水管２と炉筒８の間にできる空間を燃焼ガス通路９としている。炉筒８の下部には、燃焼ガス通路９内を流れてきた燃焼ガスをボイラ外へ排出するための燃焼ガス出口１０を空けており、燃焼ガス出口１０に燃焼排ガスの排出を行う排気筒７を接続している。各水管すき間３のすぐ外側には、一方の水管（図１では燃焼ガス流動方向に対して右側となる水管）に、隣接する水管の管壁とほぼ平行であって、先端を隣接する水管の管壁に接近させるように傾斜させたヒレ５を、水管のほぼ全長にわたって設ける。
【００１３】
このヒレ５は、２本の丸棒４を横に並べて溶接することで連結したものであり、丸棒を連結しているために連結部には垂直方向に長く延びる凹部６が作られている。ヒレ５には、隣接する水管と向かい合った面に、垂直方向に長く延びる凹部６が作られており、その左右（燃焼ガス流を基準とすれば凹部６の前後）には丸棒の弧の部分である凸部があるため、水管すき間３を通り抜けた燃焼ガスがヒレ５の表面に沿って流れると、ヒレの表面に形成されている凹凸の部分で乱流が発生することになる。なお、丸棒４を連結して溶接する場合、丸棒４の連結部は燃焼ガス通路９の側で溶接を行うこととし、水管すき間側の丸棒連結部では、溶接によって凹部６が埋まってしまうということがないようにしておく。
【００１４】
燃焼室１内で火炎の燃焼を行うと、火炎からの熱が水管２の表側である燃焼室１に面している部分を加熱し、さらに高温の燃焼ガスが水管２に接することで水管２の加熱を行う。水管２は水管すき間３を空けて設置しているため、燃焼室１内の燃焼ガスは水管すき間３へ向かう。水管すき間３は、燃焼室１の周囲全周の水管間に開けており、水管のすき間は上下に長く幅の細いものであるため、燃焼室１から燃焼ガスは放射状に広がる多数の細い流れとなり、水管すき間３部分を流れていく。
【００１５】
水管すき間３を流れてきた燃焼ガスの進路上には、丸棒４によるヒレ５を設けているため、水管すき間３部分を流れてきた燃焼ガスはヒレ５の表面に衝突し、ヒレ５に沿って流れる。燃焼ガス流は、ヒレ表面に沿って流れていくことで、それまでの流れ方向からずれることになり、隣に設置している水管の真裏部分に燃焼ガスが達するようにヒレ５には角度をつけて設置しておくことで、ヒレ表面に沿って流れていく燃焼ガス流は、水管すき間３を挟んで隣に設置している水管の裏側へ向かう流れとなる。
【００１６】
ヒレ５の燃焼ガスが流れる表面には凹部６を設けており、ヒレ表面に沿って流れている燃焼ガス流は、ヒレ表面に設けている凹部６の影響で乱流を発生する。そのため、乱流を持った燃焼ガス流が水管裏側へと流れることになり、乱流を持った燃焼ガス流は水管２に対する伝熱効率が高くなるため、燃焼ガスは水管２を効率よく加熱することができる。燃焼ガスはその後、燃焼ガス通路９を流れ燃焼ガス出口１０へ達し、排気筒７を通して戸外へ排出される。
【符号の説明】
【００１７】
１  燃焼室
２  水管
３  水管すき間
４  丸棒
５  ヒレ
６  凹部
７  排気筒
８  炉筒
９  燃焼ガス通路
１０  燃焼ガス出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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