JP2001041401A

JP2001041401A - 水管ボイラ

Info

Publication number: JP2001041401A
Application number: JP11218447A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Kayahara; 敏広茅原; Akinori Kawakami; 昭典川上; Takashi Morimatsu; 隆史森松; Koichi Wakae; 弘一若江; Kanta Kondo; 幹太近藤; Tomohiro Okubo; 智浩大久保; Osamu Tanaka; 収田中
Original assignee: Miura Co Ltd; Miura Institute of Research and Development Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd; Miura Institute of Research and Development Co Ltd
Priority date: 1999-08-02
Filing date: 1999-08-02
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】ガス通路に面する伝熱面を全体的に改善し
て，すなわち伝熱面構造を３段階とし、ボイラ効率のさ
らなる向上を図るとともに、缶体全体のスリム化を図
る。【解決手段】複数の水管３により構成され、第一開口
部５を備えた環状の第一水管列４と、複数の水管３によ
り構成され、第二開口部１０を備えた環状の第二水管列
９とからなり、前記第一水管列４の外側に前記第二水管
列９を配置するとともに、前記第一水管列４の内側に燃
焼室７を設け、前記両水管列４，９の間に前記第一開口
部５から前記第二開口部１０へ至るガス通路１２を形成
し、このガス通路１２に面する伝熱面をガスの流れに沿
って上流側から高温域伝熱面構造，中温域伝熱面構造お
よび低温域伝熱面構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、貫流ボイラ，自
然循環式水管ボイラ，強制循環式水管ボイラなどの水管
ボイラの缶体構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水管ボイラの缶体構造には、複数本の水
管を環状に配置して内側水管列を形成し、この内側水管
列の内側を燃焼室とし、前記内側水管列の外側にさらに
複数本の水管を環状に配置して外側水管列を形成し、両
水管列の間にガス通路を形成したものがある。前記燃焼
室内では主に輻射による伝熱が行われ、前記ガス通路で
は主に対流による伝熱が行われる。

【０００３】前記水管ボイラでは、ボイラ効率の向上を
図るために、前記水管に伝熱フィンを設けて伝熱面積を
増大させる対策が実施されている。具体的には、前記外
側水管列に設けた開口部近傍の所定本数の外側水管に全
周フィンを設けて、ボイラ効率の向上を図っているもの
がある（たとえば、特開平９−１３３３０１号公報参
照）。しかし、前記ガス通路に面している伝熱面のう
ち、前記外側水管列の一部の伝熱面構造しか改善がなさ
れていない。すなわち、前記伝熱面の構造が、前記外側
水管列の開口部近傍とそれより上流側の２段階に設定さ
れたものに過ぎない。しかも、前記全周フィンを設けた
水管は、前記全周フィンの焼損を防止するために、ガス
温度が所定温度以下に低下した領域に設けられるが、こ
の領域は、前記ガス通路全体からすると下流側のごく限
られた領域である。したがって、伝熱量の増加が充分に
図られたものとはなっていない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、ガス通路に面する伝熱面を全体的に改善
して，すなわち伝熱面構造を３段階とし、ボイラ効率の
さらなる向上を図るとともに、缶体全体のスリム化を図
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、複数の水管により構成され、第一開口部を備えた環
状の第一水管列と、複数の水管により構成され、第二開
口部を備えた環状の第二水管列とからなり、前記第一水
管列の外側に前記第二水管列を配置するとともに、前記
第一水管列の内側に燃焼室を設け、前記両水管列の間に
前記第一開口部から前記第二開口部へ至るガス通路を形
成し、このガス通路に面する伝熱面をガスの流れに沿っ
て上流側から高温域伝熱面構造，中温域伝熱面構造およ
び低温域伝熱面構造としたことを特徴としている。

【０００６】請求項２に記載の発明は、前記高温域伝熱
面構造は、前記両水管列がフィン無し水管による水管壁
構造であり、前記中温域伝熱面構造は、少なくとも前記
第二水管列が片側フィン付水管による水管壁構造であ
り、前記低温域伝熱面構造は、前記第一水管列がフィン
無し水管による水管壁構造であり、前記第二水管列が全
周フィン付水管を互いに所定の間隔をおいて配置した構
造であることを特徴としている。

【０００７】請求項３に記載の発明は、前記高温域伝熱
面構造は、前記両水管列がフィン無し水管による水管壁
構造であり、前記中温域伝熱面構造は、少なくとも前記
第二水管列が片側フィン付水管による水管壁構造であ
り、前記低温域伝熱面構造は、前記第一水管列が片側フ
ィン付水管による水管壁構造であり、前記第二水管列が
全周フィン付水管を互いに所定の間隔をおいて配置した
構造であることを特徴としている。

【０００８】さらに、請求項４に記載の発明は、前記低
温域伝熱面構造を構成する前記片側フィン付水管が、そ
の軸方向に沿って延在した状態で設けられた第三伝熱フ
ィンをもって構成されており、この第三伝熱フィンが前
記全周フィン付水管間へ突出していることを特徴として
いる。

【０００９】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明する。この発明は、多管式の水管ボイラとし
て実施され、蒸気ボイラや温水ボイラのほか、熱媒を加
熱する熱媒ボイラなどに適用される。

【００１０】複数の水管により環状の第一水管列が形成
され、この第一水管列の内側に燃焼室が設けられてい
る。前記第一水管列の外側に、複数の水管により環状の
第二水管列が形成され、この第二水管列と前記第一水管
列との間にガス通路が設けられている。前記第一水管列
には第一開口部が設けられ、この第一開口部により前記
燃焼室と前記ガス通路とが連通している。前記第二水管
列には第二開口部が設けられ、この第二開口部により前
記ガス通路と煙道とが連通している。

【００１１】前記ガス通路は、ガスの流れに沿って上流
側から順に、ガス温度に応じて高温域，中温域および低
温域に区分され、前記ガス通路に面する伝熱面は、前記
各温度域に対応して高温域伝熱面構造，中温域伝熱面構
造および低温域伝熱面構造がそれぞれ設定されている。
これらの各伝熱面構造は、ガス温度に応じて、前記各水
管の熱負荷，前記ガス通路の流通抵抗，前記各水管に設
けた伝熱フィンの焼損等を考慮した上で最大の伝熱量を
得ることができるように、最適の伝熱面構造がそれぞれ
設定されている。すなわち、前記高温域伝熱面構造は、
前記両水管列が複数のフィン無し水管による水管壁構造
に設定され、前記中温域伝熱面構造は、少なくとも前記
第二水管列が複数の片側フィン付水管による水管壁構造
に設定され、前記低温域伝熱面構造は、前記第一水管列
が複数のフィン無し水管による水管壁構造に設定され、
前記第二水管列が複数の全周フィン付水管を互いに所定
の間隔をおいて配置した構造に設定されている。

【００１２】まず、前記高温域伝熱面構造について説明
する。前記高温域を流れるガスは比較的高温のため、前
記高温域伝熱面構造は、前記両水管列とも伝熱フィンを
設けないフィン無し水管とし、水管の熱負荷が高くなり
過ぎないようにしている。水管の熱負荷が高くなり過ぎ
ないため、スケールが付着しにくく、前記水管の焼損が
確実に防止される。

【００１３】つぎに、前記中温域伝熱面構造について説
明する。前記中温域は、前記高温域における伝熱により
ガス温度が低下し、それに伴う体積の減少によりガス流
速が低下し、その分伝熱量が減少する。そこで、前記中
温域伝熱面構造は、前記水管の片側（前記ガス通路側）
に伝熱フィンを設けて水管１本当たりの伝熱面積を増大
させ、伝熱量を増加させている。前記中温域伝熱面構造
は、少なくとも前記第二水管列が前記片側フィン付水管
で構成されるが、前記両水管列を前記片側フィン付水管
で構成すると、前記中温域における伝熱量がより増加す
る。

【００１４】ここにおいて、前記中温域伝熱面構造にお
ける前記伝熱フィンは、前記水管の周壁から前記ガス通
路へ向けて突出する横ヒレ形状とし、平板状のフィン部
材をほぼ水平にかつ前記水管の軸方向に多段状に設けた
構成とする。前記伝熱フィンを横ヒレ形状にすると、ガ
スの流通抵抗が増大せず、圧力損失の少ない缶体構造と
することができる。また、前記伝熱フィンは、前記水管
の軸方向に亘って延在する縦ヒレ形状とすることもで
き、たとえば平板状，棒状あるいは断面略Ｌ字形状等の
フィン部材を前記水管の軸方向に沿って設けた構成とす
ることもできる。

【００１５】したがって、前記中温域伝熱面構造が、前
記片側フィン付水管で構成されているので、前記中温域
におけるガス温度の低下度合いが大きくなる。これによ
り、前記中温域の下流側におけるガス温度が、前記低温
域おける前記全周フィン付水管の伝熱フィンが焼損しな
い温度まで確実に低下する。また、ガス温度がより上流
位置で前記低温域の設定ガス温度まで低下するので、前
記中温域における水管本数を減らして、前記中温域にお
ける前記ガス通路の長さを短くすることができる。

【００１６】さらに、前記低温域伝熱面構造について説
明する。前記低温域は、前記中温域よりさらにガス温度
が低下しているため、前記低温域伝熱面構造は、前記第
二水管列を前記全周フィン付水管として、水管１本当た
りの伝熱面積をさらに増大させている。また、前記低温
域では、前記第二水管列が前記ガス通路内に挿入された
構成となり、ガスが前記第二水管列の内外両側を流れ、
水管の周壁全体にガスが接触して伝熱が行われることに
より、伝熱量が大幅に増加する。

【００１７】ここにおいて、前記全周フィン付水管の伝
熱フィンは、帯状のフィン部材を前記水管の周壁にスパ
イラル状に巻き付けた構成とする。また、前記伝熱フィ
ンは、複数の円板状のフィン部材をそれぞれ分離させて
前記水管の軸方向に多段状に設けた構成とすることもで
きる。さらに、前記伝熱フィンは、周方向に複数個に分
割したフィン部材を前記水管の軸方向に多段状に設けた
構成とすることもできる。

【００１８】また、前記低温域伝熱面構造を構成する前
記第一水管列は、前記フィン無し水管による水管壁構造
に代えて片側フィン付水管による水管壁構造とすること
もできる。この片側フィン付水管の伝熱フィンは、前記
縦ヒレ形状とし、たとえば平板状，棒状あるいは断面略
Ｌ字形状等のフィン部材を、前記水管の軸方向に沿って
延在した状態で設けた構成とする。前記伝熱フィンは、
前記第二水管列の前記全周フィン付水管間へ向けて突出
して設けられ、前記全周フィン付水管間にガスが滞留す
るのを防止する乱流促進部材としても作用する。また、
前記伝熱フィンは、前記横ヒレ形状とすることもでき、
平板状のフィン部材をほぼ水平にかつ前記水管の軸方向
に多段状に設けた構成とすることもできる。

【００１９】以上のように、前記３段階の伝熱面構造に
よれば、前記ガス通路に面する伝熱面構造を全体的に工
夫したものであり、前記ガス通路に面する伝熱面をガス
温度に応じて最適の伝熱面構造とすることができ、ボイ
ラ効率を格段に向上させることができる。また、前記中
温域伝熱面構造を設けることにより、ガス温度をより上
流位置で低下させることができ、伝熱量の増加に対して
効果の大きい前記低温域伝熱面構造をより上流位置を始
点として設けることができる。さらに、同じ蒸発量の缶
体と比較して、水管本数を減らすことができるので、缶
体の外径をより小さくしてスリムな缶体とすることがで
きる。

【００２０】

【実施例】以下、この発明を多管式の貫流ボイラに適用
した実施例について、図面を参照しながら説明する。

【００２１】まず、図１および図２に示す第一実施例に
ついて説明する。図１は、この発明の第一実施例におけ
る縦断面説明図であり、図２は、図１のII−II線に沿う
横断面説明図である。

【００２２】最初にボイラの缶体構成について説明する
と、ボイラの缶体は、所定の距離を離して配置された上
部管寄せ１および下部管寄せ２を備えている。これらの
上部管寄せ１および下部管寄せ２の間には、複数の水管
３，３，…が環状に配置されている。これらの各水管３
は、水管壁構造をした環状の第一水管列４を形成し、前
記各水管３の上下端部は、前記上部管寄せ１および前記
下部管寄せ２にそれぞれ接続されている。前記第一水管
列４は、その一部に第一開口部５を備えている。前記各
水管３は、前記第一開口部５を除いて、密接された状態
または第一縦ヒレ部材６，６，…によりそれぞれ連結さ
れている。

【００２３】前記第一水管列４の内側には、燃焼室７が
設けられている。この燃焼室７の上方には、バーナ８が
取り付けられている。このバーナ８は、前記上部管寄せ
１の内方中央部から前記燃焼室７へ向けて挿入されてい
る。また、前記バーナ８は、送風機（図示省略）を備え
ている。

【００２４】前記第一水管列４の外側には、複数の水管
３，３，…が環状に配置されている。これらの各水管３
は、環状の第二水管列９を形成し、前記各水管３の上下
端部は、前記上部管寄せ１および前記下部管寄せ２にそ
れぞれ接続されている。前記第二水管列９は、その一部
に第二開口部１０を備えている。この第二開口部１０
は、前記第一水管列４の前記第一開口部５に対して約１
８０度反対側に設けられている。前記各水管３間には、
前記第二開口部１０および前記第二開口部１０から所定
距離上流側の範囲を除いて、第二縦ヒレ部材１１，１
１，…が設けられ、前記各水管３は前記各第二縦ヒレ部
材１１でそれぞれ連結されている。前記第一水管列４の
各水管３と前記第二水管列９の各水管３とは、周方向に
ほぼ半ピッチずつずらした状態で配置されている。

【００２５】前記第一水管列４と前記第二水管列９との
間には、前記第一開口部５から前記第二開口部１０へ至
るガス通路１２，１２が設けられている。この両ガス通
路１２は、前記第一開口部５を介して前記燃焼室７と連
通し、前記第二開口部１０を介して煙道１３と連通して
いる。したがって、前記燃焼室７を出たガスは、前記第
一開口部５で分岐して前記両ガス通路１２へそれぞれ流
入し、前記第二開口部１０において合流して前記煙道１
３へ流入するようになっている。

【００２６】さて、前記缶体構成において、前記ガス通
路１２を流れるガスの温度は、前記両水管列４，９への
伝熱により下流側へ向かうにしたがって低下していく。
そこで、この第一実施例においては、ガス温度の低下の
度合いに応じて、前記ガス通路１２に面する前記両水管
列４，９によって構成される伝熱面構造を、高温域伝熱
面構造，中温域伝熱面構造および低温域伝熱面構造の３
段階とし、つぎのように設定している。なお、以下の説
明においては、前記両ガス通路１２は、前記第一開口部
５から前記第二開口部１０へ至る通路としてほぼ対称と
なっているので、一方の前記ガス通路１２について説明
する。

【００２７】まず、高温域伝熱面構造について説明す
る。前記第一開口部５から前記ガス通路１２へ流入した
ガスの温度は、約１３００℃である。ガス温度が約９０
０℃〜約１３００℃の高温域においては、前記両水管列
４，９は、複数のフィン無し水管Ａ，Ａ，…による水管
壁構造となっている。前記フィン無し水管Ａは、伝熱フ
ィンを設けない構成となっており、前記水管３の熱負荷
が高くなり過ぎないようになっている。また、伝熱フィ
ンを設けない代わりに、前記ガス通路１２の幅を若干狭
めて流路断面積を小さくすることによりガス流速を増加
させ、前記水管３の過熱が生じない熱負荷の範囲内で伝
熱量の増加を図る構成とすることができる。

【００２８】つぎに、中温域伝熱面構造について説明す
る。ガス温度が約５００℃〜約９００℃の中温域におい
ては、前記両水管列４，９は、複数の片側フィン付水管
Ｂ，Ｂ，…による水管壁構造となっている。前記片側フ
ィン付水管Ｂは、前記水管３の片側（前記ガス通路１２
側）に横ヒレ形状の多数の第一伝熱フィン１４，１４，
…が多段状に設けられている。ガス温度が低下すると、
体積が減少してガス流速も低下するが、前記片側フィン
付水管Ｂとすることにより、水管１本当たりの伝熱面積
が増大し伝熱量が増加する。

【００２９】ここにおいて、前記第一伝熱フィン１４
は、前記水管３の周壁から前記ガス通路１２へ向けて突
出する横ヒレ形状でかつほぼ水平に設けられているの
で、ガスの流通抵抗の増大が抑えられる。加えて、前記
中温域は、ガス温度が約９００℃以下となっているの
で、前記第一伝熱フィン１４が焼損することがなく、ま
た前記片側フィン付水管Ｂの熱負荷が高くなり過ぎるこ
ともない。

【００３０】また、前記各第一伝熱フィン１４の取付け
ピッチは、上流側の水管３ほど大きく下流側の水管３ほ
ど小さくして，すなわち下流側ほどその取付け枚数を多
くして、ガスの流れに沿って伝熱面積が順次増加するよ
うに設定し、前記各水管３の熱負荷の均等化を図ること
もできる。前記伝熱面積を順次増加させる構成は、前記
各第一伝熱フィン１４における前記水管３の周壁からの
突出高さを下流側ほど高くした構成により実施すること
もできる。さらに、前記取付けピッチの調節および前記
突出高さの調節は、両方組み合わせて実施することもで
きる。

【００３１】さらに、低温域伝熱面構造について説明す
る。ガス温度が約５００℃以下の低温域においては、前
記第一水管列４は、複数のフィン無し水管Ａ，Ａ，…に
よる水管壁構造となっており、前記第二水管列９は、複
数の全周フィン付水管Ｃ，Ｃ，…を互いに所定の間隔を
おいて配置した構造になっている。前記全周フィン付水
管Ｃは、第二伝熱フィン１５として、帯状のフィン部材
が前記水管３の周壁にスパイラル状に巻き付けられてい
る。前記第二水管列９の内外両側をガスが流れ、前記全
周フィン付水管Ｃの外周全体にガスが接触して伝熱が行
われるようになっている。

【００３２】ここにおいて、前記全周フィン付水管Ｃ
は、その内側となる前記第一水管列４側が前記第一水管
列４の前記フィン無し水管Ａにほぼ接触した状態で配置
されており、また前記第一水管列４と反対側となる前記
全周フィン付水管Ｃの外側には、ガス通路壁として機能
する円弧状のガイド部材１６がほぼ密着した状態で配置
されている。このガイド部材１６は、前記低温域伝熱面
構造を構成する部分の隔壁として配置されるもので、そ
の上流側端部は、前記中温域伝熱面構造を構成する前記
第二水管列９の最下流側に位置する水管に連結されてお
り、またその下流側端部は、前記第二開口部１０の一側
を画成する端部となっている。また、前記ガイド部材１
６は、ガスを前記各全周フィン付水管Ｃに沿うように流
すとともに、前記各全周フィン付水管Ｃとの間隔を狭め
てガス流速を高めることにより伝熱量を増加させる働き
をなす。

【００３３】前記低温域においては、ガスが前記第二水
管列９の内外両側を流れるので、前記全周フィン付水管
Ｃの伝熱面を有効に作用させることができるとともに、
ガスの流通抵抗を低く抑えることができる。加えて、前
記低温域は、ガス温度が約５００℃以下となっているの
で、前記第二伝熱フィン１５や前記ガイド部材１６の焼
損が防止される。すなわち、前記第二伝熱フィン１５
は、前記中温域の前記第一伝熱フィン１４より厚みが薄
く形成されており、また前記ガイド部材１６は、前記水
管３のように冷却媒体となる水との接触がないため、ガ
ス温度が高いと焼損しやすいが、前記低温域のガス温度
は、前記中温域における伝熱により約５００℃以下に低
下しているので、焼損が確実に防止される。さらに、前
記全周フィン付水管Ｃの熱負荷が高くなり過ぎることも
ない。

【００３４】また、前記第二伝熱フィン１５の巻付けピ
ッチは、各水管３とも同じにすることもできるし、下流
側の水管３ほど小さくして伝熱面積を順次増加させた構
成にすることもできる。伝熱面積を順次増加させると、
前記各全周フィン付水管Ｃの熱負荷の均等化を図ること
ができる。

【００３５】ところで、この第一実施例においては、前
記第二開口部１０のほぼ中央部に、ガス案内用水管１７
を設けている。このガス案内用水管１７は、ガスを最下
流位置，すなわち前記第二開口部１０の両側に位置する
２本の前記全周フィン付水管Ｃ，Ｃに沿って案内しなが
ら前記煙道１３へ導く働きをなす。前記ガス案内用水管
１７を設けることにより、最下流位置に位置する前記両
全周フィン付水管Ｃ，Ｃにおける伝熱を効果的に行うこ
とができるとともに、前記ガス案内用水管１７自体も熱
を回収する作用をなし、伝熱量が増加する。この第一実
施例においては、前記ガス案内用水管１７に前記第二伝
熱フィン１５が設けられている。

【００３６】前記第二水管列９の外側には、断熱材１８
が設けられ、さらにその外側に、缶体カバー１９が設け
られている。

【００３７】以上の構成の貫流ボイラにおいて、その作
用を説明する。前記バーナ８を作動させると、前記燃焼
室７内で燃焼反応が行われ、燃焼反応がほぼ完了した高
温のガスが、前記第一開口部５を通って前記ガス通路１
２へ流入する。前記ガス通路１２へ流入したガスは、二
方向に分かれて前記ガス通路１２を流れる。ガスが前記
ガス通路１２を流れる際、ガスの熱が前記各水管３内の
被加熱流体に伝えられ、ガスの温度は下流側へ行くほど
低下する。前記第二開口部１０で合流したガスは、前記
煙道１３から排ガスとして外部へ排出される。そして、
前記各水管３内の被加熱流体は、加熱されながら上昇
し、前記上部管寄せ１から蒸気として取り出される。

【００３８】前記ガス通路１２に面する前記両水管列
４，９の伝熱面構造を前記３段階の伝熱面構造とするこ
とにより、伝熱量が増加し、ボイラ効率が格段に向上す
る。特に、前記中温域および前記低温域の伝熱量が大幅
に増加する。しかも、全体的にガスの流通抵抗を増大さ
せることなく、かつ前記水管の熱負荷が高くなり過ぎな
いようにしつつ、ボイラ効率を向上させることができ
る。ガスの流通抵抗が増大しないため、能力の比較的小
さい送風機を使用することができ、また水管の熱負荷が
高くなり過ぎないため、スケールが付着しにくく前記水
管の焼損を確実に防止することができる。

【００３９】ここで、前記中温域伝熱面構造を設けるこ
とによる効果について、さらに詳細に説明する。前記中
温域伝熱面構造を設けることにより、ガス温度をより上
流位置で約５００℃まで低下させることができ、伝熱量
の増加に対して効果の大きい前記低温域伝熱面構造をよ
り上流位置を始点として設けることができる。これは、
前記中温域伝熱面構造による伝熱量の増加と相俟って、
さらなる伝熱量の増加に頗る効果的である。

【００４０】そして、前記中温域伝熱面構造を設けるこ
とにより、前記中温域における前記ガス通路１２の長さ
を短くすることができ、その分、前記水管３の本数を減
らすことができる。したがって、缶体の外径を小さくし
てスリムな缶体とすることができ、省スペース化を図る
ことができる。

【００４１】ところで、前記伝熱面構造によれば、缶体
の外壁の温度を低く抑えることもできる。すなわち、ガ
ス温度が相対的に高い前記高温域および前記中温域で
は、前記第二水管列９を水管壁構造としているため、前
記第二水管列９の外側は比較的低温となっている。ま
た、前記低温域においては、ガス温度が低下しているた
め、前記ガイド部材１６の外側は比較的低温になってい
る。したがって、前記伝熱面構造によれば、前記ガイド
部材１６および前記断熱材１８として比較的耐熱性の低
いものを用いることができるとともに、前記断熱材１８
を厚くする必要がなく、缶体の外径を小さくすることが
できる。

【００４２】つぎに、図３に示す第二実施例について説
明する。ここにおいて、前記第一実施例と同様の構成部
材には同一の参照番号を付して、その詳細説明を省略す
る。さて、この第二実施例においては、ガイド部材１６
が、全周フィン付水管Ｃの外周に沿って凹凸状に形成さ
れている。前記ガイド部材１６を凹凸状に形成すること
により、ガス流速が増加し、またガスが前記全周フィン
付水管Ｃの外周全体とより密に接触して、伝熱量がさら
に増加する。

【００４３】つぎに、図４に示す第三実施例について説
明する。ここにおいても、前記各実施例と同様の構成部
材には同一の参照番号を付して、その詳細説明を省略す
る。さて、この第三実施例においては、前記第二実施例
の凹凸状のガイド部材１６に加えて、低温域の第一水管
列４に第三伝熱フィン２０が設けられている。この第三
伝熱フィン２０は、平板状のフィン部材が前記第一水管
列４の水管３の周壁にその軸方向に沿って延在した状態
で設けられ、その先端部が第二水管列９の全周フィン付
水管Ｃ間へ向けて突出している。

【００４４】前記第三伝熱フィン２０を設けることによ
り、前記全周フィン付水管Ｃ間にガスが滞留するのを、
より効果的に防止することができる。また、前記第三伝
熱フィン２０は、ガス通路１２の半径方向の幅を広げる
ことなく、前記第一水管列４の水管３に前記第二水管列
９の全周フィン付水管Ｃを接触させた状態で設けること
ができ、ガス流速の維持および缶体のスリム化の点でも
効果的である。

【００４５】さらに、図５に示す第四実施例について説
明する。ここにおいても、前記各実施例と同様の構成部
材には同一の参照番号を付して、その詳細説明を省略す
る。さて、この第四実施例においては、低温域の第一水
管列４に第四伝熱フィン２１が設けられている。この第
四伝熱フィン２１は、中温域における第一伝熱フィン１
４と同様に、横ヒレ形状とし、平板状のフィン部材がほ
ぼ水平にかつ水管３の軸方向に多段状に設けられてい
る。前記第四伝熱フィン２１は、前記第一伝熱フィン１
４より前記水管３の周方向に広がり、１枚当たりの伝熱
面積が大きくなっている。

【００４６】以上の前記各実施例は、前記ガス通路１２
において、前記第一開口部５から流入したガスが二方向
に分かれて流れ、前記第二開口部１０で合流する，いわ
ゆるオメガフローの缶体について説明したが、この発明
は、たとえば実開平７−１２７０１号公報に記載されて
いるように、前記第一開口部５から流入したガスが一方
向に前記ガス通路１２をほぼ一周するように流れる，い
わゆる「の」の字フローの缶体にも適用することができ
る。また、この発明は、たとえば特開平１０−２６３０
３号公報に記載されているように、前記第一開口部５を
前記第一水管列４に周方向にほぼ等分に複数個設け、こ
れら各第一開口部５に対応させて前記ガス通路１２を複
数のブロックに分割した構成の缶体にも適用することが
できる。

【００４７】

【発明の効果】この発明によれば、ガス通路に面する伝
熱面構造を全体的に工夫して、３段階の伝熱面構造とす
ることにより、ガス温度に応じて最適の伝熱面構造とす
ることができ、ボイラ効率を格段に向上させることがで
きる。また、高温域伝熱面構造と低温域伝熱面構造との
間に中温域伝熱面構造を設けることにより、ガス温度を
より上流位置で低下させることができ、伝熱量の増加に
対して効果の大きい低温域伝熱面構造をより上流位置を
始点として設けることができる。さらに、同じ蒸発量の
缶体と比較して、水管本数を減らすことができるので、
缶体の外径をより小さくしてスリムな缶体とすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明における第一実施例の縦断面説明図で
ある。

【図２】図１のII−II線に沿う横断面説明図である。

【図３】この発明における第二実施例の横断面説明図で
ある。

【図４】この発明における第三実施例の横断面説明図で
ある。

【図５】この発明における第四実施例の横断面説明図で
ある。

【符号の説明】

３水管４第一水管列５第一開口部７燃焼室９第二水管列１０第二開口部１２ガス通路２０第三伝熱フィンＡフィン無し水管Ｂ片側フィン付水管Ｃ全周フィン付水管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者森松隆史愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内 (72)発明者若江弘一愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内 (72)発明者近藤幹太愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内 (72)発明者大久保智浩愛媛県松山市堀江町７番地三浦工業株式会社内 (72)発明者田中収愛媛県松山市堀江町７番地株式会社三浦研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の水管３により構成され、第一開口
部５を備えた環状の第一水管列４と、複数の水管３によ
り構成され、第二開口部１０を備えた環状の第二水管列
９とからなり、前記第一水管列４の外側に前記第二水管
列９を配置するとともに、前記第一水管列４の内側に燃
焼室７を設け、前記両水管列４，９の間に前記第一開口
部５から前記第二開口部１０へ至るガス通路１２を形成
し、このガス通路１２に面する伝熱面をガスの流れに沿
って上流側から高温域伝熱面構造，中温域伝熱面構造お
よび低温域伝熱面構造としたことを特徴とする水管ボイ
ラ。
【請求項２】前記高温域伝熱面構造は、前記両水管列
４，９がフィン無し水管Ａによる水管壁構造であり、前
記中温域伝熱面構造は、少なくとも前記第二水管列９が
片側フィン付水管Ｂによる水管壁構造であり、前記低温
域伝熱面構造は、前記第一水管列４がフィン無し水管Ａ
による水管壁構造であり、前記第二水管列９が全周フィ
ン付水管Ｃを互いに所定の間隔をおいて配置した構造で
あることを特徴とする請求項１に記載の水管ボイラ。
【請求項３】前記高温域伝熱面構造は、前記両水管列
４，９がフィン無し水管Ａによる水管壁構造であり、前
記中温域伝熱面構造は、少なくとも前記第二水管列９が
片側フィン付水管Ｂによる水管壁構造であり、前記低温
域伝熱面構造は、前記第一水管列４が片側フィン付水管
Ｂによる水管壁構造であり、前記第二水管列９が全周フ
ィン付水管Ｃを互いに所定の間隔をおいて配置した構造
であることを特徴とする請求項１に記載の水管ボイラ。
【請求項４】前記低温域伝熱面構造を構成する前記片
側フィン付水管Ｂが、その軸方向に沿って延在した状態
で設けられた第三伝熱フィン２０をもって構成されてお
り、この第三伝熱フィン２０が前記全周フィン付水管Ｃ
間へ突出していることを特徴とする請求項３に記載の水
管ボイラ。