(57)【要約】【課題】  内外２列の水管列間に設けた燃焼ガス通路に燃焼ガスを垂直方向へ流動させる構成の多管式貫流ボイラにおいて、炉圧が低い場合であっても熱吸収量を多くし、ボイラの効率を向上する。【解決手段】  上部に上部管寄せ１、下部にも下部管寄せ２を設け、上下管寄せ間を内外２列の多数の水管で連結し、各水管列での隣接する水管間は一部を除いて閉塞用フィン８で閉塞することで、内側水管列と外側水管列の間に燃焼ガス通路７を設けておき、燃焼ガス通路７では垂直方向へ燃焼ガスを流動させる構成とした多管式貫流ボイラにおいて、内側水管３及び外側水管４の前記燃焼ガス通路７に面した部分に、燃焼ガス流に対して交差するように熱吸収用フィン１１を多数段設けておき、内側水管側に設ける個々の熱吸収用フィン１１と外側水管側に設ける個々の熱吸収用フィン１１とでは、同じ高さ位置にならないようにずらして設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部に環状の上部管寄せ、下部にも環状の下部管寄せを設け、上下管寄せ間を内外２列の多数の水管で連結し、各水管列での隣接する水管間は一部を除いて閉塞用フィンで閉塞することで、内側水管列と外側水管列の間に燃焼ガス通路を設けておき、燃焼ガス通路では垂直方向へ燃焼ガスを流動させる構成とした多管式貫流ボイラにおいて、内側水管及び外側水管の前記燃焼ガス通路に面した部分に、燃焼ガス流に対して交差するように熱吸収用フィンを多数段設けておき、内側水管側に設ける個々の熱吸収用フィンと外側水管側に設ける個々の熱吸収用フィンとでは、同じ高さ位置にならないようにずらして設置したことを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラにおいて、内外水管の少なくとも一方の水管に接続する熱吸収用フィンは、他方側水管列の閉塞用フィン方向へ突出するツノ部を設けることで拡大した伝熱面を持たせることを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラにおいて、内外水管の少なくとも一方の水管に接続する熱吸収用フィンは、略五角形の小型フィン３枚で１段分の熱吸収用フィンを形成するようにしたことを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内側水管列と外側水管列の間に設けた燃焼ガス通路内で燃焼ガスを垂直方向に流動させる多管式貫流ボイラであって、燃焼ガス通路には燃焼ガス流に対して交差するように熱吸収用フィンを設けているボイラに関するものである。  
【背景技術】
【０００２】
上部に環状の上部管寄せ、下部にも環状の下部管寄せを設け、上下管寄せ間を内外２列の多数の水管で連結し、各水管列での隣接する水管の間を水管端部を除いて閉塞することで、内側水管列と外側水管列の間に燃焼ガス通路を設けるようにした多管式貫流ボイラが知られている。この場合、燃焼ガス通路は内側水管端部に設けた内側通煙口によってボイラ中心部の燃焼室と接続し、内側通煙口と管軸方向反対側の外側水管端部に設けた外側通煙口によって煙道と接続しておき、燃焼ガス通路では垂直方向に燃焼ガスを流動させることで燃焼ガスの熱を水管に伝達する。
【０００３】
特開２０００−３２９３０５号公報では、前記燃焼ガス通路に面している内側水管表面及び外側水管表面に、燃焼ガス流に対して交差するように熱吸収用フィンを多数段設け、該熱吸収用フィンは内側水管と外側水管でそれぞれ同じ高さ位置に設けることで、熱吸収用フィンによる燃焼ガス通路断面積の縮小部を多数段設けて熱吸収量を増加している。この場合、燃焼ガスの流速が十分に速いボイラであれば、燃焼ガスが燃焼ガス通路縮小部を通過する際に圧力差が発生し、燃焼ガスは圧力差によってフィンの根元まで入るため、熱吸収量が大きくなるという効果を得ることができる。しかし、炉圧を低くすることで燃焼ガスの流速が低くなっているボイラの場合、縮小部を設けていても通路縮小による圧力損失は小さいため、フィン根元側への燃焼ガスの流れが少なくなり、熱吸収量が減少することになっていた。
【特許文献１】特開２０００−３２９３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、内外２列の水管列間に設けた燃焼ガス通路に燃焼ガスを垂直方向へ流動させる構成の多管式貫流ボイラにおいて、炉圧が低い場合であっても熱吸収量を多くし、ボイラの効率を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１に記載の発明は、上部に環状の上部管寄せ、下部にも環状の下部管寄せを設け、上下管寄せ間を内外２列の多数の水管で連結し、各水管列での隣接する水管間は一部を除いて閉塞用フィンで閉塞することで、内側水管列と外側水管列の間に燃焼ガス通路を設けておき、燃焼ガス通路では垂直方向へ燃焼ガスを流動させる構成とした多管式貫流ボイラにおいて、内側水管及び外側水管の前記燃焼ガス通路に面した部分に、燃焼ガス流に対して交差するように熱吸収用フィンを多数段設けておき、内側水管側に設ける個々の熱吸収用フィンと外側水管側に設ける個々の熱吸収用フィンとでは、同じ高さ位置にならないようにずらして設置したことを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記の燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラにおいて、内外水管の少なくとも一方の水管に接続する熱吸収用フィンは、他方側水管列の閉塞用フィン方向へ突出するツノ部を設けることで拡大した伝熱面を持たせることを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、前記の燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラにおいて、内外水管の少なくとも一方の水管に接続する熱吸収用フィンは、略五角形の小型フィン３枚で１段分の熱吸収用フィンを形成するようにしたことを特徴とする燃焼ガス流に対し交差する熱吸収用フィンを持ったボイラである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明を実施することにより、ボイラの熱吸収量が多くなり、ボイラの効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施したボイラの縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は本発明における燃焼ガス通路部分での燃焼ガス流の説明図、図４は第２の実施例におけるボイラの横断面図である。なお、図５は従来の場合におけるボイラの横断面図、図６は従来の場合における燃焼ガス通路部分での燃焼ガス流の説明図である。
【００１０】
まず、図１に基づいてボイラの構造を説明する。
缶体の上部には環状の上部管寄せ１、下部にも環状の下部管寄せ２を設けておき、上下の管寄せ間は、環状に並んだ多数の内側水管３と外側水管４で連結している。内側水管３と外側水管４は、内側通煙口５及び外側通煙口６を設ける水管端部以外の部分で、それぞれの隣接する水管の間を管軸方向に平行な閉塞用フィン８で閉塞しており、内側水管３と外側水管４の間には燃焼ガス通路７を設けておく。内側水管３で囲まれているボイラ中心部分は燃焼室９であり、燃焼室９上部にバーナ１０を設ける。
【００１１】
内側水管下部には、閉塞用フィン８を設けていない内側通煙口５を燃焼室９の周囲全体に設けておく。内側通煙口５によって燃焼室９と燃焼ガス通路７を接続し、燃焼室９で発生した燃焼ガスは内側通煙口５を通して燃焼ガス通路７に入る。外側水管上部にも閉塞用フィン８を設けていない外側通煙口６を設けておき、燃焼ガス通路７を通り抜けた燃焼ガスは、外側通煙口６を通してボイラの周方向に取り出し、その後に燃焼排ガスとしてボイラ外へ排気するようにしている。そのため、燃焼ガス通路７では燃焼ガスは上向きの流れとなる。
【００１２】
内側水管３と外側水管４の燃焼ガス通路に面した表面には、熱吸収用フィン１１を熱吸収面が燃焼ガス流に対して交差するように多数段設けておく。内側水管３に接続する熱吸収用フィン１１は、図２に記載しているように略五角形の小型フィン１２を同一高さ位置に３枚並べて設置することで形成している。３枚の小型フィン１２はすきまを開けて設置しているが、同一高さに設けているため、３枚の小型フィン１２で１段の熱吸収用フィンになる。中央に位置している小型フィン１２の頂角は、外側の閉塞用フィン８方向へ突出するツノ部１３を持つことになり、３枚の小型フィン１２による熱吸収用フィン１１は閉塞用フィン８方向へ伝熱面を拡大することになる。外側水管４に接続する熱吸収用フィン１１は扇紙形のフィンとしており、内側水管３と外側水管４は半ピッチずつずらして設けているため、内側水管３の熱吸収用フィン１１と外側水管４の熱吸収用フィン１１の間には、断面が波型の細い流路ができている。
【００１３】
また、図３に記載しているように、内側水管３に設ける個々の熱吸収用フィン１１と、外側水管４に設ける個々の熱吸収用フィン１１では、設置している高さ位置を異ならせており、互いに他方側熱吸収用フィン１１のすきま部分に熱吸収用フィン１１が位置するようにほぼ半ピッチ分ずらして設けておく。
【００１４】
バーナ１０を燃焼させて火炎を発生すると、燃焼室９内で高温の燃焼ガスが発生し、燃焼ガスは最初に内側水管３の燃焼室９側の面を加熱する。続いて燃焼ガスは内側通煙口５から燃焼ガス通路７内へ入り、内側通煙口５部分でターンして燃焼ガス通路７内を上方向へ向けて流れる。
【００１５】
燃焼ガス流が熱吸収用フィン１１を設けている部分に達すると、燃焼ガスは熱吸収用フィン１１の表面に沿って流れることになり、熱吸収用フィン１１を加熱する。従来例である図６に記載したように、内側水管３と外側水管４で同じ高さ位置に熱吸収用フィン１１を設置していた場合、燃焼ガスは熱吸収用フィン１１のすきま部分をほぼ直線状に流れ、熱吸収用フィン１１の根元側へ流れる燃焼ガス量は少なくなることがあった。しかし、図３に記載しているように、内側水管３と外側水管４で熱吸収用フィン１１の高さ位置をずらしておけば、燃焼ガス流は熱吸収用フィン１１に衝突するごとに他方の水管へ向かう流れができる。そのため燃焼ガス流は、次の段の熱吸収用フィン１１では、熱吸収用フィン下面に斜め方向に衝突し、熱吸収用フィン１１の根元側へ向かうことになるため、熱の吸収量を大きくすることができる。
【００１６】
また、従来は図５に記載しているように、内側水管３の熱吸収用フィン先端と外側水管４の閉塞用フィン８との間には略台形の比較的大きな流路ができていた。しかし、内側水管３の熱吸収用フィン１１には、外側水管４の閉塞用フィン８へ向けて突出したツノ部１３を設けているため、熱吸収用フィン１１と閉塞用フィン８の間にできる空間の面積が狭まることになる。燃焼ガスを広い通路部分に集合させて流した場合、燃焼ガス流の中心部分には熱吸収用フィン１１と熱交換することなく流れる燃焼ガスが存在することになり、熱の吸収効率が低下することになっていた。熱吸収用フィン１１にツノ部１３を設けて最も広くなっていた流路を狭くしたことで、伝熱に寄与しない燃焼ガス量を少なくすることができ、熱吸収量を増加することができる。
【００１７】
さらに小型フィン１２の間に設けているすきまは燃焼ガスの流路となり、燃焼ガス通路７は多数の流路に分割しているため、燃焼ガス流は多数の流路に分散して流れることになる。新たに細い流路を複数設けておけば、燃焼ガスはより多くに分散して流れることになり、熱吸収用フィン１１の伝熱に寄与する燃焼ガスの割合が多くなるため、熱の吸収効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例のボイラ縦断面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明における燃焼ガス通路部分での燃焼ガス流の説明図
【図４】第２の実施例におけるボイラの横断面図
【図５】従来の場合におけるボイラの横断面図
【図６】従来の場合における燃焼ガス通路部分での燃焼ガス流の説明図
【符号の説明】
【００１９】
１  上部管寄せ
２  下部管寄せ
３  内側水管
４  外側水管
５  内側通煙口
６  外側通煙口
７  燃焼ガス通路
８  閉塞用フィン
９  燃焼室
１０  バーナ
１１  熱吸収用フィン
１２  小型フィン
１３  ツノ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2005164119.tif 000006
【図５】
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【図６】
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