(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するフィンチューブを容易に製造することができるようにしたフィンチューブを持つ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５を前記素管３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５は中心側端部に、素管の軸心を通る線に対して平行となる方向へ差込フィンの内側端部を折り曲げることによってスペーサー用絞り部１２を形成し、スペーサー用絞り部１２の先端部では軸心方向へ折り曲げてさらにその先で再度素管の軸心に対して平行となる方向に折り曲げることで２段階目の絞りである密着用絞り部１３を形成しているフィンチューブを持った給水予熱装置とする。【選択図】図１
2017207252.tif 000002
【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、前記差込フィンは中心側端部に、素管の軸心を通る線に対して平行となる方向へ差込フィンの内側端部を折り曲げることによってスペーサー用絞り部を形成し、スペーサー用絞り部の先端部では軸心方向へ折り曲げてさらにその先で再度素管の軸心に対して平行となる方向に折り曲げることで２段階目の絞りである密着用絞り部を形成しているフィンチューブを持った給水予熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の素管と差込フィンから形成したフィンチューブを持った給水予熱装置において、差込フィンの中心側開口部先端に設ける２段階の絞りは、スペーサー用絞り部とスペーサー用絞り部より径の小さな密着用絞り部からなり、２段階の絞りは、差込フィンを重ねた際には径の小さな密着用絞り部に径の大きなスペーサー用絞り部が被さる構成であって、隣り合う差込フィンの間隔は、スペーサー用絞り部によって定まるようにしているものであることを特徴とする素管と差込フィンからなるフィンチューブを持った給水予熱装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の素管と差込フィンからなるフィンチューブを持った給水予熱装置において、素管に所定数の差込フィンを差し込んだフィンチューブは、素管の両端で管径を拡大することで差込フィンが素管から抜けないようにしていることを特徴とする素管と差込フィンからな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、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、伝熱面積を大きくしたフィンチューブを使用し、熱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、図５に記載しているように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、中央を開口して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、フィン中央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。しかし、円盤状のフィンを１枚ずつ素管に挿入して全周溶接を繰り返すものであるため、このフィンチューブの製造は手間のかかるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【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】
【０００６】
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するフィンチューブを容易に製造することができるようにし、製造時間と製造コストを大幅に低減することができるようにしたフィンチューブを持つ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】
【０００７】
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、前記差込フィンは中心側の端部に、素管の軸心を通る線に対して平行となる方向へ差込フィンの内側端部を折り曲げることによってスペーサー用絞り部を形成し、スペーサー用絞り部の先端部では軸心方向へ折り曲げてさらにその先で再度素管の軸心に対して平行となる方向に折り曲げることで２段階目の絞りである密着用絞り部を形成しているフィンチューブを持った給水予熱装置である。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、前記の２段階の絞り部を持つフィンチューブを持った給水予熱装置において、差込フィンの中心側開口部先端に設ける２段階の絞りは、スペーサー用絞り部とスペーサー用絞り部より径の小さな密着用絞り部からなり、２段階の絞りは、差込フィンを重ねた際には径の小さな密着用絞り部に径の大きなスペーサー用絞り部が被さる構成であって、隣り合う差込フィンの間隔は、スペーサー用絞り部によって定まるようにしているものであることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載に発明は、前記の２段階の絞り部を持つフィンチューブを持った給水予熱装置において、素管に所定数の差込フィンを差し込んだフィンチューブは、素管の両端で管径を拡大することで差込フィンが素管から抜けないように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、溶接を行わなくても素管に差込フィンを固定することができ、素管と差込フィンの接合に要する時間を大幅に短縮することができて製造コストも削減でき、また溶接工程が省かれるため、溶接によるフィンの歪みや素管の熱影響を排除することもできる。
【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フィンチューブの一部を拡大した断面斜視図
【図３】本発明の一実施例におけるフィンチューブの一部を拡大した斜視図
【図４】本発明の一実施例における給水予熱装置のフロー図
【図５】従来の給水予熱装置におけるフィンチューブの一部断面正面図
【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は図１の一部を拡大した断面斜視図、図３は図１の一部を拡大した斜視図、図４は本発明の一実施例における給水予熱装置のフロー図である。
【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は側面に排ガス入口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。
【００１６】
排ガスが伝熱管を加熱することによって排ガスの温度が低下し、結露温度まで低下すると凝縮水が発生する。また、伝熱管に煤などが付着すると伝熱効率が低下するために伝熱管の洗浄を行うようにしている場合には、伝熱管の洗浄水が発生する。凝縮水や洗浄水は給水予熱装置７から排出する必要があるため、給水予熱装置７の底部にはドレン排出口６を設けておき、給水予熱装置７での排水はドレン排出口６から排出する。 
【００１７】
ここで設け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の中心側端部は、素管の軸心に対して平行な方向へ折り曲げることでスペーサー用絞り部１２を形成し、スペーサー用絞り部１２の先端部では軸心方向へ折り曲げている。さらにその先、つまり差込フィン５の中心軸側先端においては、再度素管の軸心とは平行な方向に折り曲げることで２段階目の絞りを形成し、差込フィン５の中心側先端に２段目の絞りである密着用絞り部１３を作っておく。
【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み、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、２枚目の差込フィンを１枚目に重ねると、２枚目のスペーサー用絞り部１２が１枚目の密着用絞り部１３の上に乗ることになり、２枚目の差込フィンが１枚目の差込フィン５の密着用絞り部１３を周囲から押さえつけることになる。このようにすることで、１枚目の差込フィン５と２枚目の差込フィン５がつながって素管３に接合されることになる。同様に３枚目の差込フィン５を素管３に差し込むと、３枚目のスペーサー用絞り部１２が２枚目の密着用絞り部１３の上に乗って、２枚目の差込フィン５を押さえつける。後から差し込む差込フィン５によって先に差し込んだ差込フィンを順次押さえつけることによって、各差込フィンを順次固定していく。また、各差込フィン５のスペーサー用絞り部１２は、差込フィン同士の間隔を定めるスペーサーとしての作用を持つ。スペーサー用絞り部１２があるために差込フィン５は一定の間隔で設置することができる。
【００１９】
差込フィン５の組み付けは、所定の枚数となるまで繰り返し行い、所定枚数の組み付けが終わると素管端部の径を拡大する拡管を行う。素管端部の径を内側から広げると、外径も拡大することになり、拡管は両端ともに行うことで、素管３に差し込んだ差込フィン５がずれないように固定しておく。差込フィン５を設置している素管３の両端で素管３を広げる操作を行うことで、差込フィン５は素管３に溶接していなくても素管３から抜けることはなくなる。このようにして素管３に差込フィンを差し込んだフィンチューブを製造し、このフィンチューブは端部をベンド管で連結することでボイラ給水を蛇行状に流す長い流路とする。
【００２０】
このフィンチューブでは、素管３と差込フィンの固定に溶接を使用していないため、溶接を行う場合に発生するフィンの歪みや素管３における熱影響を排除することができる。さらに溶接工程を不要にすることで、フィンチューブ製造時のリードタイム短縮や製造コストの削減を行うことができる。
【００２１】
なお、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】
【００２２】
１  ボイラ 
２  排ガス通路 
３  素管 
４  仕切板
５  差込フィン 
６  ドレン排出口 
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  スペーサー用絞り部
１３  密着用絞り部
【図１】
2017207252.tif 000003
【図２】
2017207252.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017207252.tif 000006
【図５】
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