JP2003322303A - 環状に配置した水管の裏側にガス流転進板を設けたボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 水管に対して交差方向に燃焼ガスを流した場
合に、水管裏側に燃焼ガスの滞留域が発生し、水管裏側
における熱吸収効率が低下することを防止する。 【解決手段】 中央に燃焼室１を設け、燃焼室周囲を多
数の垂直水管２、３で環状に取り囲んでおき、環状水管
列の隣り合う水管間にはすき間を開けておくことで、燃
焼室内で発生した高温の燃焼ガスを隣り合う水管のすき
間を通して周方向へ流し、水管を加熱するボイラにおい
て、燃焼室１を取り囲む水管２の燃焼室１に面していな
い裏側に、前後を円弧とし左右の側面を直線とした断面
扇紙型のガス流転進板４を上下に間隔を開けて多数段取
り付け、ガス流転進板４は一方の側面が前記水管間のす
き間へ突出する様に水管真裏からずらして設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、環状に配置した水管の
裏側にガス流転進板を設けたボイラに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数
の垂直水管で環状に取り囲んだ形状のボイラが広く普及
している。該ボイラでは、燃焼室内で火炎の燃焼を行う
ことで高温の燃焼ガスを発生し、燃焼室周囲を取り囲む
水管表面に燃焼ガスを接触させることで水管内の缶水を
加熱する。各水管は隣の水管と間隔を開けて配置してお
き、中央の燃焼室から各水管のすき間へ向けて燃焼ガス
を分散させて流すことで、特定の水管に加熱が集中する
ことなく周囲すべての水管に均等に加熱している。

【０００３】図５は、従来のボイラにおける横断面図、
図６は図５の一部を抜き出して拡大した燃焼ガス流動状
態説明図である。燃焼室周囲を２列の垂直水管列で取り
囲んでおり、内側水管２と外側水管３の２列の水管は、
すき間を開けて環状に配列している。燃焼室１からの燃
焼ガスは、内側水管間の各すき間を通して周方向へ流
れ、外側水管表面に衝突して外側水管の表面に沿って流
れる。外側水管列とボイラ周囲を取り囲む炉筒８の間に
はガス通路９を設けておき、水管を加熱し終わった燃焼
ガスはガス通路９で合流し、ガス通路９を通してボイラ
外へと排気する。燃焼室周囲に配置した水管に対し、交
差方向に燃焼ガスを流した場合、内側水管裏側の燃焼室
に面していない部分には略三角形の燃焼ガス滞留域が発
生することがある。この場合、燃焼ガスは滞留域の周囲
を流れ、滞留域部分では燃焼ガスの流れがないため、内
側水管裏側の滞留域に面している水管表面では熱の吸収
効率が低下することになる。

【０００４】

【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、水管に対して交差方向に燃焼ガスを流した
場合に、水管裏側に燃焼ガスの滞留域が発生し、水管裏
側における熱吸収効率が低下することを防止することに
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数の垂直水管
で環状に取り囲んでおき、環状水管列の隣り合う水管間
にはすき間を開けておくことで、燃焼室内で発生した高
温の燃焼ガスを隣り合う水管のすき間を通して周方向へ
流し、水管を加熱するボイラにおいて、燃焼室を取り囲
む水管の燃焼室に面していない裏側に、前後を円弧とし
左右の側面を直線とした断面扇紙型のガス流転進板を上
下に間隔を開けて多数段取り付け、ガス流転進板は一方
の側面が前記水管間のすき間へ突出する様に水管真裏か
らずらして設けることで、燃焼ガスの一部はガス流転進
板側面に衝突するようにしておき、ガス流転進板の側面
に衝突させる燃焼ガス流とガス流転進板のすき間を通過
させる燃焼ガス流に分散させて流すことを特徴とする。

【０００６】請求項２に記載の発明は、前記の環状に配
置した水管の裏側にガス流転進板を設けたボイラにおい
て、水管間のすき間に突出させているガス流転進板の側
面に衝突させたガス流の一部を、隣の水管に設けたガス
流転進板のもう一方の側面に衝突させることで、燃焼ガ
スの流れ方向を再度変更させる構成としたことを特徴と
する。

【０００７】

【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は本発明を実施しているボイラの横断面
図、図２は本発明を実施しているボイラの縦断面図、図
３は図１の一部を拡大した燃焼ガス流動状況説明図、図
４はガス流転進板部分での燃焼ガス流動状況説明図であ
る。ボイラは中央に燃焼室１を設け、燃焼室１を取り囲
むように多数の垂直水管を配置する。水管は内側水管２
と外側水管３により、２列環状に設けており、隣り合う
水管間にはすき間を開けて配置している。内側水管２と
外側水管３は同じピッチ角であって内側水管２のすき間
を延長した線上に外側水管３が来るように、内側水管２
と外側水管３は互い違いに配置する。内側水管２及び外
側水管３は、上部を耐火材１１で埋めることで水管のす
き間をふさいでおり、下部は水管間にすき間を開けてお
くことで、内側水管２及び外側水管３に対して交差方向
に燃焼ガスが流れるようにしている。内側水管２の燃焼
室１に面していない側である水管裏側に、２本の円弧と
２本の直線からなる断面扇紙型のガス流転進板４を設け
る。外側水管３には周囲全面に伸びる熱吸収用フィン５
を多数段設けておき、外側水管３の外側に設けた炉筒８
と外側水管３の間をガス通路９とする。内側水管２及び
外側水管３部分を通過した燃焼ガスは、ガス通路９を通
して燃焼ガス出口１０へ送り、燃焼ガス出口１０から排
気する。

【０００８】ガス流転進板４は、図４に示した通り、幅
を持った円弧形の面である上面及び下面、内側水管２と
同心円の面である内面及び外面、長方形の面である左側
面６及び右側面７の６面からなる。図４は、内側水管２
の一部を抜き出したものであり、図の上部は内側水管２
を透過させることで、ガス流転進板４の形状を表してい
る。ガス流転進板４は、内面で内側水管２と接合してお
り、上下に一定の間隔を開けて多数段設ける。ガス流転
進板４は、各内側水管２の左側に設けている隣接内側水
管２とのすき間に左側面６が突出するように、内側水管
２の真裏から左側へ少しずらして設ける。

【０００９】燃焼室１内で火炎の燃焼を行うと、火炎の
熱が内側水管２の表側である燃焼室１に面している部分
を加熱し、さらに燃焼ガスが内側水管２に接することで
内側水管２の加熱を行う。内側水管２の上部では水管間
のすき間を耐火材１１で閉そくしているため、燃焼ガス
は燃焼室１の下部で周方向に設けている水管すき間へ向
けて分散して流れる。隣り合う内側水管のすき間は、上
下に長く幅の細いものであるため、燃焼ガスの流れも上
下に長く幅の細い流れとなって内側水管のすき間部分を
流れる。

【００１０】内側水管すき間部分には、左側面６を突き
出させるようにガス流転進板４を設けており、ガス流転
進板４は上下に間隔を開けて多数段設けているものであ
るため、内側水管のすき間を流れてきた燃焼ガスは、ガ
ス流転進板４の左側面６に衝突するものと、ガス流転進
板４上下のすき間に入るものに分かれる。ガス流転進板
４の左側面６に衝突した燃焼ガスは、流動方向が折り曲
げられて長方形の左側面６に沿って流れるため、燃焼ガ
スは左隣に設けている内側水管２の裏側へ向けて流れる
ことになる。ガス流転進板４の左側面６によって流れの
変わった燃焼ガスは、左隣の内側水管２裏面に沿って流
れ、内側水管２の裏面を加熱する。

【００１１】内側水管２の裏面に沿って流れている燃焼
ガスは、当該内側水管に設けているガス流転進板４のも
う一方の側面である右側面７に衝突すると、再び燃焼ガ
ス流動方向の変更が行われる。燃焼ガス流がガス流転進
板４の右側面７に衝突すると、ここでも燃焼ガスは右側
面７に沿って流れるために外側水管３へ向かう流れとな
り、燃焼ガスは外側水管３と接触することで外側水管３
を加熱する。

【００１２】また、ガス流転進板４のすき間部分へ入っ
た燃焼ガスは、ガス流転進板４の上面及び下面を加熱し
ながらガス流転進板４のすき間を通過し、その先にある
外側水管３へと向かう。ガス流転進板４のすき間を通り
ながらガス流転進板４を加熱した燃焼ガスも、外側水管
３に達すると外側水管３の表面を流れて外側水管３を加
熱する。外側水管３を加熱した後の燃焼ガスは、外側水
管３の外側に設けているガス通路９で合流し、ガス通路
９を通って燃焼ガス出口１０から取り出される。

【００１３】ガス流転進板４の左側面６で左隣に設けて
いる内側水管裏側へ向かう燃焼ガスの流れを形作ったこ
とで、内側水管２の裏側で燃焼ガスの滞留域が発生する
ことがなくなり、内側水管２の裏側で吸収する熱量が多
くなるため、熱吸収効率が高くなる。また、ガス流転進
板４は上下に間隔を開けて多数段設けているため、燃焼
ガスはガス流転進板４の側面で進路を変更するものと、
ガス流転進板４の間を直進するものに分かれる。燃焼ガ
スの流れをすべて内側水管２の裏側に変更したのでは、
図３における外側水管３の右側表面へ流れる燃焼ガス量
が少なくなるため、外側水管３での熱吸収量が少なくな
ってしまう。しかし、ガス流転進板４で燃焼ガスを分散
させ、一部の燃焼ガスはガス流転進板上下のすき間を通
して外側水管３へ送ることで、内側水管２と外側水管３
の両方で熱を効率よく吸収することができる。

【００１４】なお、本実施例ではガス流転進板４を外側
水管３の真裏から左側にずらし、まずガス流転進板４の
左側面６でガス流動方向を変更し、その後に右側面７で
再度ガス流動方向を変更するようにしているが、ガス流
転進板４を外側水管３の真裏から右側にずらしても同じ
作用を得ることができる。ガス流転進板４を右側にずら
せば、燃焼ガスはまずガス流転進板４の右側面７と衝突
し、右側の内側水管２裏側への流れとなる。内側水管２
の裏側を流れている燃焼ガスは、ガス流転進板４のもう
一方の側面である左側面６と衝突することで再び流れの
向きが変えられ、外側水管３へと向かう流れとなる。

【００１５】

【発明の効果】本発明を実施することで、環状に配置し
た水管に対して交差方向に燃焼ガスを流すボイラであっ
ても、水管裏側に燃焼ガスの滞留域が発生することはな
く、熱吸収効率を高くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を実施しているボイラの横断面図

【図２】 本発明を実施しているボイラの縦断面図

【図３】 図１の一部を拡大した燃焼ガス流動状況説明
図

【図４】 ガス流転進板部分での燃焼ガス流動状況説明
図

【図５】 従来のボイラにおける横断面図

【図６】 図５一部を抜き出した燃焼ガス流動状況説明
図

【符号の説明】 １ 燃焼室 ２ 内側水管 ３ 外側水管 ４ ガス流転進板 ５ 熱吸収用フィン ６ 左側面 ７ 右側面 ８ 炉筒 ９ ガス通路 １０ 燃焼ガス出口 １１ 耐火材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数
   の垂直水管で環状に取り囲んでおき、環状水管列の隣り
   合う水管間にはすき間を開けておくことで、燃焼室内で
   発生した高温の燃焼ガスを隣り合う水管のすき間を通し
   て周方向へ流し、水管を加熱するボイラにおいて、燃焼
   室を取り囲む水管の燃焼室に面していない裏側に、前後
   を円弧とし左右の側面を直線とした断面扇紙型のガス流
   転進板を上下に間隔を開けて多数段取り付け、ガス流転
   進板は一方の側面が前記水管間のすき間へ突出する様に
   水管真裏からずらして設けることで、燃焼ガスの一部は
   ガス流転進板側面に衝突するようにしておき、ガス流転
   進板の側面に衝突させる燃焼ガス流とガス流転進板のす
   き間を通過させる燃焼ガス流に分散させて流すことを特
   徴とする環状に配置した水管の裏側にガス流転進板を設
   けたボイラ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の環状に配置した水管の
   裏側にガス流転進板を設けたボイラにおいて、水管間の
   すき間に突出させているガス流転進板の側面に衝突させ
   たガス流の一部を、隣の水管に設けたガス流転進板のも
   う一方の側面に衝突させることで、燃焼ガスの流れ方向
   を再度変更させる構成とした環状に配置した水管の裏側
   にガス流転進板を設けたボイラ。