(57)【要約】【課題】吊下げ伝熱管の最内ループ管が変形しないで、燃焼ガスの偏流、吊下げ管どうしの接触部の漏洩事故といった不都合を生じないボイラ装置を提供する。【解決手段】多数本のループ管を並列に整列配置して構成される吊下げ伝熱管７において、前記整列配置したループ管のうちの少なくとも最も内側のループ管１０の下端部を整列配置した他のループ管群３，４から外側へ突出させて、当該他のループ管群３，４を挟み込むように屈曲して巻きチューブ部１０ａ，１０ｂを設けたことを特徴とする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数本のループ管を並列に整列配置して構成される吊下げ伝熱管において、前記整列配置したループ管のうちの少なくとも最も内側のループ管の下端部を整列配置した他のループ管群から外側へ突出させて、当該他のループ管群を挟み込むように屈曲して巻きチューブ部を設けたことを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項２】
請求項１記載の吊下げ伝熱管において、前記巻きチューブ部が外側に広がらないように前記整列配置したループ管群の上部に設けた押さえ込み管で押さえ込むことを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の吊下げ伝熱管において、前記巻きチューブ部が外側に広がらないように、対向する巻きチューブ部間を連結部材で連結したことを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項４】
請求項３記載の吊下げ伝熱管において、前記巻きチューブ部の間に配置された連結部材が巻きチューブ部よりも外側に突出しないことを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の吊下げ伝熱管において、前記連結部材が２つのＬ字状部材からなり、各Ｌ字状部材の基端部が対向する巻きチューブ部にそれぞれ固定され、Ｌ字状部材の先端部どうしが係合していることを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項６】
請求項１記載の吊下げ伝熱管において、前記巻きチューブ部と他のループ管群の少なくとも一方に磨耗防止のためのプロテクターが設置されていることを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項７】
請求項１記載の吊下げ伝熱管において、前記巻きチューブ部の上端部および下端部のうちの少なくとも一方の端部と他のループ管群の間に、干渉防止のためのクリアランスを設けたことを特徴とする吊下げ伝熱管。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の吊下げ伝熱管が、天井壁から火炉内に吊り下げられていることを特徴とするボイラ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ装置に係り、特に多数本のループ管を並列に整列配置して構成される吊下げ伝熱管の管列乱れを防止する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は、ボイラ装置全体の概略構成図である。ボイラ本体は、火炉壁１５、副側壁１６、ケージ壁１７、天井壁８及び炉内に配置された吊下げ伝熱管７等から主に構成される。前記火炉壁１５、副側壁１６、ケージ壁１７及び天井壁８で仕切られた空間にはボイラ運転中に高温の燃焼ガスが流れるため加熱部（炉内２４）と呼ばれ、天井壁８より上方のペントハウスケーシング１８で仕切られた空間部は非加熱部と呼ばれる。
【０００３】
ボイラ本体は、全てスリングボルト１９を介して上部のボイラ鉄骨２０で支持され、運転中は高温となるため、下方向（地面２１）に向かって伸びる構造になっている。
【０００４】
従来の吊下げ伝熱管の構造について、図９を用いて説明する。吊下げ伝熱管は、入口マニホールド１、複数本の入口管寄せ２、出口マニホールド６、複数本の出口管寄せ５、及びこれらの間をつなぐ多数本（２０本前後）の入口側、出口側吊下げ管３、４で構成されている。
【０００５】
多数本の入口、出口側吊下げ管３、４は全て同一平面に配列され、天井壁８より下側の炉内２４においてループを形成している。この伝熱管の内部には、入口マニホールド１から入口側吊下げ管３、出口側吊下げ管４を通って出口マニホールド６に向かって水や蒸気などの内部流体が流る。矢印２２はその内部流体の流れ方向を示している。
【０００６】
図に示すように天井壁８より下側の吊下げ管３，４は、加熱部である炉内２４に配置されている。そのため内部流体の温度、すなわち伝熱管の温度は、より長い間高温の燃焼ガスが流れる炉内２４（加熱部）に曝されている出口側吊下げ管４の方が入口側吊下げ管３より高くなる。
【０００７】
そのため出口側吊下げ管４の熱伸び量は、入口側吊下げ管３より大きくなり、その熱伸びによる変形２５は図１０に示すように入口側吊下げ管３の方に曲がる形状となる。この現象は最外ループ管９で最も顕著に表われ、内側のループ管になる程現れ難くなり、最内ループ管１０はどちらかというと下方向に伸びる変形２６となる。
【０００８】
従来の吊下げ伝熱管は、それを構成する全ての管が同一平面に配列されているため、特に最内ループ管１０が隣接管と干渉し、大きく面外に変形することがある。
【０００９】
伝熱管の構造などについては、例えば下記の特許文献１〜４などを挙げることができる。
【特許文献１】実開昭５８−６６２０６号公報
【特許文献２】特開昭６０−１４０００２号公報
【特許文献３】特開昭６２−２４８９９６号公報
【特許文献４】特開平０８−２２６６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前述のように入口側吊下げ管３と出口側吊下げ管４の間で熱伸び差が生じ、入口側吊下げ管３の方に曲がる変形２５となり、一方、最内ループ管１０は下方向に伸びる変形２６となる場合、従来の吊下げ伝熱管はそれを構成する全てのループ管が同一平面に配列されているため、最内ループ管１０が隣接する管と干渉し、大きく面外に変形することがある。
【００１１】
さらに、この管列が乱れた状態でボイラの運転を継続した場合、燃焼ガスの偏流、吊下げ管どうしの接触部での内部流体の漏洩事故といった不都合を発生する可能性がある。
【００１２】
本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、吊下げ伝熱管の最内ループ管が変形しないで、燃焼ガスの偏流、吊下げ管どうしの接触部での漏洩事故といった不都合を生じない吊下げ伝熱管およびそれを用いたボイラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、多数本のループ管を並列に整列配置して構成される吊下げ伝熱管において、前記整列配置したループ管のうちの少なくとも最も内側のループ管の下端部を整列配置した他のループ管群から外側へ突出させて、当該他のループ管群を挟み込むように屈曲して巻きチューブ部を設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記巻きチューブ部が外側に広がらないように前記整列配置したループ管群の上部に設けた押さえ込み管で押さえ込むことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明の第３の手段は前記第１の手段または第２の手段において、前記巻きチューブ部が外側に広がらないように、対向する巻きチューブ部間を連結部材で連結したことを特徴とするものである。
【００１６】
本発明の第４の手段は前記第３の手段において、前記巻きチューブ部の間に配置された連結部材が巻きチューブ部よりも外側に突出しないことを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の第５の手段は前記第３の手段または第４の手段において、前記連結部材が２つのＬ字状部材からなり、各Ｌ字状部材の基端部が対向する巻きチューブ部にそれぞれ固定され、Ｌ字状部材の先端部どうしが係合していることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の第６の手段は前記第１の手段において、前記巻きチューブ部と他のループ管群の少なくとも一方に磨耗防止のためのプロテクターが設置されていることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の第７の手段は前記第１の手段において、前記巻きチューブ部の上端部および下端部のうちの少なくとも一方の端部と他のループ管群の間に、干渉防止のためのクリアランスを設けたことを特徴とするものである。
【００２０】
本発明の第８の手段は前記第１の手段ないし第７の手段のいずれかの吊下げ伝熱管が、天井壁から火炉内に吊り下げられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は前述のような構成になっており、ボイラ運転中の最内ループ管と他の入口、出口側吊下げ管双方の管前後方向の動きと缶上下方向の動き（図３参照）に対し管が干渉せず、従来のように最内ループ管が面外に大きく変形することが防止できる。
【００２２】
このとき、面外に変形させた最内ループ管どうしが広がらないように、その上部のガイド管（押さえ込み管）で押さえ込むか、あるいは（さらに）最内ループ管どうしを連結部材で連結すれば、管の整列効果が確実になり、長期の安定運用が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
入口側、出口側吊下げ管３、４に熱伸び差が生じて入口側吊下げ管３の方に曲がる変形２５となり、一方、最内ループ管１０は下方向に伸びる変形２６となる場合、従来の吊下げ伝熱管はそれを構成する全ての管が同一平面に配列されているため、最内ループ管１０が、隣接するループ管と干渉し、大きく面外に変形することがあった。
【００２４】
本発明は前述のように、整列配置したループ管のうちの少なくとも最も内側の
ループ管の下端部を整列配置した他のループ管群から外側へ突出させて、当該他のループ管群を挟み込むように屈曲して巻きチューブ部を設けた。
【００２５】
このことにより最内ループ管が下側に伸びる際に隣接ループ管とは干渉せず、
そのために面外に変形しなくなり、同一平面内に配列されている他のループ管の乱れ防止することができる。
【００２６】
次に本発明の実施形態を図とともに説明する。図１は実施形態に係る吊下げ伝
熱管の平面図、図２は図１Ａ部の拡大平面図、図３はそれの拡大側面図、図４は最内ループ管どうしの連結構造を示す拡大平面図、図５はそれの拡大側面図、図６は最内ループ管による吊下げ管の挟み込みを示す拡大平面図、図７はそれの拡大側面図である。
【００２７】
図１に示すように吊下げ伝熱管７は、入口マニホールド１、複数本の入口管寄せ２、出口マニホールド６、複数本の出口管寄せ５、及びこれらの間をつなぐ多数本（２０本前後）の入口側、出口側吊下げ管３、４で構成されている。
【００２８】
多数本の入口、出口側吊下げ管３、４は最内ループ管１０を除いて他のループ管は同一平面に配列され、天井壁８より下側の炉内２４に吊下げられている（図８参照）。この伝熱管の内部には、入口マニホールド１から入口側吊下げ管３、出口側吊下げ管４を通って出口マニホールド６に向かって水や水蒸気などの内部流体が流る。
【００２９】
図２ないし図７に示すように、多数本の管で構成される吊下げ伝熱管７のうちの最内ループ管１０の下端部を面外（外側）に突出変形させ、そのループ位置を最外ループ管９より下方向になるようにして、隣接する管群、すなわち入口、出口側吊下げ管３、４を挟み込むように屈曲して巻きチューブ部１０ａ，１０ｂを設ける。
【００３０】
このとき巻きチューブ部１０ａ，１０ｂどうしが外側に広がらないように、そ
の上部をガイド管（押さえ込み管）２３で押さえ込む構造とするか、ガイド管（押さえ込み管）２３の効果が小さい場合、さらに巻きチューブ部１０ａ，１０ｂどうしを連結部材２７ａ，２７ｂで連結する。
【００３１】
図４と図５は、この広がり防止構造を示す図である。連結部材２７ａ，２７ｂはＬ型鋼などのＬ字状部材からなり、連結部材２７ａ，２７ｂの基端部はそれぞれ対向している巻きチューブ部１０ａ，１０ｂの内側の周面に溶接２８され、連結部材２７ａ，２７ｂの先端部どうしが互いに係合している。図４に示すように連結部材２７ｂを間に挟んで連結部材２７ａと反対側には抜け止め部材２９が溶接２８されて、連結部材２７ａと連結部材２７ｂの係合が外れないようになっている。なお、連結部材２７ａと連結部材２７ｂは、巻きチューブ部１０ａ，１０ｂの軸方向に沿ってスライド可能である。
【００３２】
このことにより、最内ループ管１０が下側に伸びる際、隣接するループ管と干渉せず、面外に変形しなくなり、同一平面内に配列されている管の乱れを防止することができる。
【００３３】
図４に示すように連結部材２７ａ，２７ｂは巻きチューブ部１０ａと巻きチューブ部１０ｂの間にあり、係合した部分の連結部材２７ａ，２７ｂの厚さは巻きチューブ部１０ａ，１０ｂの外径以下に設計され、連結部材２７ａ，２７ｂがほとんど巻きチューブ部１０ａ，１０ｂよりも外側に突出しないようになっている。巻きチューブ部１０ａ，１０ｂよりも外側に突出した部分が多く存在すると、その突出部分に燃焼灰などが堆積するという不都合が生じる。
【００３４】
最内ループ管１０の面外への変形量は、吊下げ伝熱管７を構成する管外径分とし、この最内ループ管１０の面外変形部１１において、最内ループ管１０と他の入口側、出口側吊下げ管３、４は接触している。この接触部には図６と図７に示すように、摩耗防止のため最内ループ管１０（巻きチューブ部１０ａ，１０ｂ）と入口、出口側吊下げ管３、４の双方にプロテクター１２を設置する。
【００３５】
また、最内ループ管１０の面外変形部１１（すなわち巻きチューブ部１０ａ，１０ｂ  図３参照）の上端部と下端部は、他の入口、出口側吊下げ管３、４との間にクリアランス３０，３０を設け、双方の缶前後方向の動き１３（図２参照）と缶上下方向の動き１４（図３参照）に対し、ループ管が干渉しないようにしている。
【００３６】
前記実施形態では最内ループ管１０のみを屈曲して巻きチューブ部１０ａ，１０ｂを設けたが、最内ループ管とその外側に配置されている次のループ管の２本を共に屈曲して巻きチューブ部を設けることも可能である。
【００３７】
前記実施形態では図８における火炉壁１５の上部に配置される吊下げ伝熱管７に適用する場合を示しているが、火炉壁１５の上部以外に配置される他の吊下げ伝熱管３１にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態に係る吊下げ伝熱管の平面図である。
【図２】図１Ａ部の拡大平面図である。
【図３】図１Ａ部の拡大側面図である。
【図４】最内ループ管どうしの連結構造を示す拡大平面図である。
【図５】最内ループ管どうしの連結構造を示す拡大側面図である。
【図６】最内ループ管による吊下げ管の挟み込みを示す拡大平面図である。
【図７】最内ループ管による吊下げ管の挟み込みを示す拡大側面図である。
【図８】ボイラ装置の全体の概略構成図である。
【図９】従来の吊下げ伝熱管の平面図である。
【図１０】従来の吊下げ伝熱管の熱伸びによる変形を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：入口マニホールド、２：入口管寄せ、３：入口側吊下げ管、４：出口側吊下げ管、５：出口管寄せ、６：出口マニホールド、７：伝熱管吊下げ伝熱管、８：天井壁、９：最外ループ管、１０：最内ループ管、１０ａ，１０ｂ：巻きチューブ部、１１：最内ループ管の面外変形部、１２：プロテクター、１３：缶前後方向の動き、１４：缶上下方向の動き、１５：火炉壁、１６：副側壁、１７：ケージ壁、１８：ペントハウスケーシング、１９：スリングボルト、２０：ボイラ鉄骨、２１：地面、２２：内部流体の流れ、２３：ガイド管（押さえ込み管）、２４：炉内（加熱部）、２５：外側ループの熱伸びによる変形、２６：内側ループの熱伸びによる変形、２７，２７ａ，２７ｂ：連結部材、２８：溶接、２９：抜け止め部材、３０：クリアランス、３１：他の吊下げ伝熱管。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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