JP2003302001A - 水管に対し斜方向へ燃焼ガスを流動させるボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特定の水管に熱負荷が集中することを防ぎな
がら熱吸収量を増加してボイラの効率を向上させる。 【解決手段】 中心に燃焼室１、燃焼室１の周囲に内側
水管壁２と外側水管壁３、水管壁間に燃焼ガス通路６、
内側水管壁２の内側ヒレ４上部又は下部に燃焼室開口部
７、外側水管壁３の外側ヒレ５上部又は下部に煙道開口
部８を設けたボイラにおいて、燃焼室開口部７と煙道開
口部８は燃焼室１を中心として直径方向に略対向する位
置にそれぞれ複数個配置し、燃焼室開口部８を内側ヒレ
４下部に設ける場合は、煙道開口部８を外側ヒレ５上部
に設け、燃焼室開口部８を内側ヒレ４上部に設ける場合
は、煙道開口部８を外側ヒレ５下部に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水管に対し斜方向へ燃
焼ガスを流動させるボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】燃焼室の周囲を多数の水管で囲んでお
き、燃焼室内で火炎の燃焼を行うことで水管内の缶水を
加熱し、蒸気を発生させるボイラがある。このボイラ
は、まず燃焼室に面した水管を火炎の熱によって加熱
し、さらに燃焼によって発生した高温の燃焼ガスを水管
に接触させることによって水管を加熱する。燃焼室を取
り囲む水管列のうち隣り合う水管間をヒレでふさぎ、水
管の外側を燃焼ガス通路としておき、燃焼ガス通路に燃
焼ガスを通すことで、水管の燃焼室に面していない側で
も熱の吸収を行っている。

【０００３】燃焼室の周囲に内外２列の水管列を設ける
ボイラの場合は、内側水管間をふさぐ内側ヒレと外側水
管間をふさぐ外側ヒレを設けて内側水管壁と外側水管壁
を形成しておき、内外２列の水管壁で挟んだ空間を燃焼
ガス通路とする。内側ヒレの一部を開口することで燃焼
室と燃焼ガス通路を接続する燃焼室開口部を設け、外側
ヒレの一部を開口することで燃焼ガス通路と煙道を接続
する煙道開口部を設けておき、燃焼ガスは燃焼室開口
部、燃焼ガス通路、煙道開口部、煙道を通して排出す
る。

【０００４】燃焼ガス通路での燃焼ガスの流し方は、大
別すると２種類に分かれる。複数の内側ヒレの上部また
は下部に燃焼室開口部を設け、煙道開口部を燃焼室開口
部とは上下方向で逆側に設けた場合、燃焼ガスは燃焼ガ
ス通路を垂直方向に流れる。また、内側水管壁に水管間
の全長にわたって内側ヒレを設けない場所を１箇所だけ
設けて燃焼室開口部とし、煙道開口部を燃焼室開口部と
は燃焼室を挟んだ直径方向で対向する側に設けた場合、
燃焼ガスは燃焼ガス通路を水平方向に流れる。

【０００５】燃焼ガスを垂直方向に流す構成の場合、燃
焼ガスは複数の燃焼室開口部から分散して燃焼ガス通路
に入るため、特定の内側水管に熱負荷が集中することが
ないという反面、燃焼ガス通路で燃焼ガスが流れる距離
が短いため燃焼ガス通路での熱吸収量が少なくなる。逆
に、燃焼ガスを水平方向に流す構成とした場合、燃焼ガ
ス通路で燃焼ガスが流れる距離を長くすることができる
が、燃焼ガスは特定の内側水管間を通って燃焼ガス通路
に入るため、燃焼室開口部に面している水管に熱負荷が
集中することになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、特定の水管に熱負荷が集中することを防ぎ
ながら熱吸収量を増加してボイラの効率を向上させるこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、中心に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を内外２列の水
管列で取り囲み、内側水管列の隣り合う水管間は内側ヒ
レでふさぐことで内側水管壁とし、外側水管列の隣り合
う水管間は外側ヒレでふさぐことで外側水管壁として、
内側水管壁と外側水管壁で挟まれた空間を燃焼ガス通路
としておき、内側ヒレの上部又は下部の一部を開口した
燃焼室開口部を通して燃焼ガス通路へ燃焼ガスを送り、
燃焼ガス通路内で燃焼ガスを流すことで、燃焼ガス通路
に面している水管を加熱し、外側ヒレの上部又は下部の
一部を開口した煙道開口部を通して燃焼ガス通路から燃
焼ガスを排出しているボイラにおいて、燃焼室開口部と
煙道開口部は燃焼室を中心として直径方向に略対向する
位置にそれぞれ複数個配置し、燃焼室開口部を内側ヒレ
下部に設ける場合は、煙道開口部を外側ヒレ上部に設
け、燃焼室開口部を内側ヒレ上部に設ける場合は、煙道
開口部を外側ヒレ下部に設けることを特徴とする。

【０００８】請求項２に記載の発明は、前記の水管に対
し斜方向へ燃焼ガスを流動させるボイラにおいて、外側
水管壁のさらに外側に設けたボイラ外壁と外側水管壁の
間に煙道を設け、煙道開口部によって燃焼ガス通路と煙
道を接続しておき、煙道開口部とは燃焼室を中心として
直径方向に略対向する位置に当たる煙道部分にボイラ内
から燃焼ガスを排出する排気口を設けたことを特徴とす
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。図１から図４は本発明の第１の実施例に関す
るものである。図１はボイラの縦断面図、図２は図１の
Ａ−Ａ部分で切断したボイラの横断面図、図３は図１の
Ｂ−Ｂ部分で切断したボイラの横断面図、図４は環状に
設置している内側水管壁を平面状に展開した展開図であ
る。

【００１０】ボイラは中央に燃焼室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、上下の管
寄せ間を多数の水管で連結する。水管は、燃焼室周囲に
２列環状に設けており、隣り合う内側水管間を内側ヒレ
４によってふさぎ、隣り合う外側水管間を外側ヒレ５に
よってふさぐことで、内側水管壁２と外側水管壁３を形
成している。内側水管壁２と外側水管壁３で挟んだ断面
環状の空間を燃焼ガス通路６とし、外側水管壁３のさら
に外側にボイラ外壁１１を設けており、ボイラ本体の外
形は略円筒形としている。

【００１１】燃焼室１の周囲３６０度に設けている内側
水管壁２のうち、約１／４周分の内側水管壁２の内側ヒ
レ４下部に、燃焼室１と燃焼ガス通路６をつなぐ燃焼室
開口部７を設ける。燃焼室開口部７に対し、燃焼室１の
直径方向で対向する側に当たる外側水管壁３部分に、煙
道開口部８を設ける。煙道開口部８も３６０度設けてい
る外側水管壁３の約１／４周分にあたる外側ヒレ５上部
を開口したものであり、外側水管壁３のさらに外側に設
けた煙道１０と燃焼ガス通路６を煙道開口部８で接続す
る。煙道１０は、外側水管壁３とボイラ外壁１１の間で
あってボイラ周囲の約１／４周分設けており、煙道中央
の外側に排気口９を設け、排気口９の先に煙突を接続す
る。

【００１２】次に作用について説明する。燃焼室１内で
火炎の燃焼を行うと、火炎はまず燃焼室１に面している
内側水管壁２を加熱する。燃焼によって発生した高温の
燃焼ガスは、内側水管壁２の燃焼室１に面している側を
加熱後、複数設けている燃焼室開口部７に分散して燃焼
ガス通路６内へ入る。燃焼ガスは分散させて燃焼ガス通
路６内へ送り込むようにしているため、特定の水管に熱
負荷が集中することはなく、各燃焼室開口部７に面して
いる水管は平均的に加熱することができる。また、１箇
所の水管間に燃焼室開口部７を設けるのであれば、水管
間全長に渡って開口していなければ燃焼ガスの通過に必
要な開口面積を確保することができなかったが、燃焼室
開口部７を５箇所に分割しているために１箇所あたりの
開口部面積は小さくても燃焼ガスの通過に必要な面積を
確保でき、燃焼室開口部７は内側ヒレ４の一部（本実施
例では下部）のみとすることができる。なお、煙道開口
部８も燃焼室開口部７と同様に分割しているため、１箇
所当たりの開口部面積は小さくすることができ、煙道開
口部８は外側ヒレ５の上部のみとすることができる。

【００１３】燃焼室開口部７から燃焼ガス通路６内に入
った燃焼ガスは、煙道開口部８とは燃焼室１を挟んだ逆
側であって、上下方向も逆側に設けている煙道開口部８
へ向けて燃焼ガス通路６内を流れる。その際、燃焼ガス
は内側水管壁２と外側水管壁３の燃焼ガス通路６に面し
ている部分をそれぞれ加熱する。内側水管壁２と外側水
管壁３が取り込んだ熱は、水管内缶水の加熱に使用し、
缶水を加熱することで蒸気を発生する。

【００１４】燃焼室開口部７と煙道開口部８は、水平方
向と垂直方向で対極の位置に設けているため、燃焼ガス
は燃焼ガス通路６内で煙道開口部８へ向けて斜め方向に
流れる。燃焼ガスを垂直に流すのではなく斜め方向へ流
すことで、燃焼ガス通路６内を流れる燃焼ガスの流路長
さを長くすることができ、燃焼ガスが燃焼ガス通路を流
れる距離と時間を長くすることで、燃焼ガス通路部での
熱回収量を増加することができる。

【００１５】その後、燃焼ガスは燃焼ガス通路６終端の
煙道開口部８を通って煙道１０に入り、排気口９へ向け
て流れる。排気口９の先には煙突（図示せず）を設けて
おり、燃焼ガスは煙突を通して大気中へ排気する。

【００１６】図５から図７は本発明の第２の実施例に関
するものである。図５はボイラの縦断面図、図６は図５
のＣ−Ｃ部分で切断したボイラの横断面図、図７は図５
のＤ−Ｄ部分で切断したボイラの横断面図である。基本
的な構造は第１の実施例と同じであり、第１の実施例で
は煙道１０はボイラ周囲の約１／４周分であって、煙道
開口部８のすぐ近くに排気口９を設けているのに対し、
第２の実施例では煙道１０を外側水管壁３の外側全体に
設け、排気口９は煙道開口部８とは燃焼室１を中心とし
て直径方向に対向する位置の下部に設けている点が相違
している。

【００１７】煙道開口部８と排気口９は、水平方向と垂
直方向で対極の位置に設けているため、燃焼ガス通路６
を通過して煙道１０内に入った燃焼ガスは、排気口９へ
向けて煙道１０内を斜め方向に流れる。燃焼ガスを斜め
方向へ流すことで、煙道１０内を流れる燃焼ガスの流路
長さを長くすることができ、外側水管壁３の外側面でも
熱の吸収を行うので、熱回収量を増加することができ
る。

【００１８】なお、実施例では燃焼室開口部７を下部と
して煙道開口部８を上部に設置しているが、燃焼室開口
部７を上部として煙道開口部８を下部に設置しても同じ
作用を得ることができ、燃焼ガス通路６での燃焼ガスは
斜め方向へ流れるために熱回収量を増加することができ
る。

【００１９】

【発明の効果】本発明を実施することで、特定の水管に
熱負荷が集中することを防ぎながら燃焼ガス通路におけ
る熱吸収量を増加することができ、ボイラの効率を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例のボイラ縦断面図

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図

【図３】 図１のＢ−Ｂ断面図

【図４】 本発明の第１実施例の内側水管壁を平面状に
展開した展開図

【図５】 本発明の第２実施例のボイラ縦断面図

【図６】 図５のＣ−Ｃ断面図

【図７】 図５のＤ−Ｄ断面図

【符号の説明】 １ 燃焼室 ２ 内側水管壁 ３ 外側水管壁 ４ 内側ヒレ ５ 外側ヒレ ６ 燃焼ガス通路 ７ 燃焼室開口部 ８ 煙道開口部 ９ 排気口 １０ 煙道 １１ ボイラ外壁

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中心に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を内
   外２列の水管列で取り囲み、内側水管列の隣り合う水管
   間は内側ヒレでふさぐことで内側水管壁とし、外側水管
   列の隣り合う水管間は外側ヒレでふさぐことで外側水管
   壁として、内側水管壁と外側水管壁で挟まれた空間を燃
   焼ガス通路としておき、内側ヒレの上部又は下部の一部
   を開口した燃焼室開口部を通して燃焼ガス通路へ燃焼ガ
   スを送り、燃焼ガス通路内で燃焼ガスを流すことで、燃
   焼ガス通路に面している水管を加熱し、外側ヒレの上部
   又は下部の一部を開口した煙道開口部を通して燃焼ガス
   通路から燃焼ガスを排出しているボイラにおいて、燃焼
   室開口部と煙道開口部は燃焼室を中心として直径方向に
   略対向する位置にそれぞれ複数個配置し、燃焼室開口部
   を内側ヒレ下部に設ける場合は、煙道開口部を外側ヒレ
   上部に設け、燃焼室開口部を内側ヒレ上部に設ける場合
   は、煙道開口部を外側ヒレ下部に設けることを特徴とす
   る水管に対し斜方向へ燃焼ガスを流動させるボイラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の水管に対し斜方向へ燃
   焼ガスを流動させるボイラにおいて、外側水管壁のさら
   に外側に設けたボイラ外壁と外側水管壁の間に煙道を設
   け、煙道開口部によって燃焼ガス通路と煙道を接続して
   おき、煙道開口部とは燃焼室を中心として直径方向に略
   対向する位置に当たる煙道部分にボイラ内から燃焼ガス
   を排出する排気口を設けたことを特徴とする水管に対し
   斜方向へ燃焼ガスを流動させるボイラ。