JP2954766B2 - 水管ボイラ - Google Patents

水管ボイラ

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JP2954766B2 JP30988591A JP30988591A JP2954766B2 JP 2954766 B2 JP2954766 B2 JP 2954766B2 JP 30988591 A JP30988591 A JP 30988591A JP 30988591 A JP30988591 A JP 30988591A JP 2954766 B2 JP2954766 B2 JP 2954766B2
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與四郎 竹村
眞 井戸口
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Ebara Research Co Ltd
Nippon Thermoener Co Ltd
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Ebara Research Co Ltd
Ebara Boiler Co Ltd
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水管ボイラに係り、特に
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】従来から、上下管寄せまたは上下胴を多
数の水管で連結し、内外環状水管壁として配列し両水管
壁の間に燃焼ガス通路を形成し、内側水管壁に管の全長
にわたる開口部を設けて燃焼室と燃焼ガス通路とを連通
させ、外側水管壁に管の全長にわたる開口部を設けて燃
焼ガス通路と煙道とを連通させた水管ボイラは知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た構成を有する水管ボイラにおいては、使用される水管
が素管である場合には熱効率の点で改善の余地があり、
また、水管に多数のヒレやスタッド等を取り付けて熱効
率を改善した例では製造上の制約や通風抵抗等の問題が
あった。
【0004】本発明は前述した点に鑑みてなされたもの
で、その目的とする処は、熱効率の向上を図り、製造上
の制約が少ない水管ボイラを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の水管ボイラは、上部管寄せ又は上部胴およ
び下部管寄せ又は下部胴をともに環状に形成し、これら
上下管寄せ又は上下胴を多数の内側水管及び外側水管に
よって連通し、これら内側水管を密接しまたはヒレによ
って連結して環状水管壁として配列するとともに、これ
ら外側水管を密接しまたはヒレによって連結して環状水
管壁として配列し、前記内側水管の水管壁と前記外側水
管の水管壁との間に燃焼ガス通路を形成し、該燃焼ガス
通路に面した内側水管又は外側水管のいずれか一方また
は双方に断面形状が山形のヒレを前記燃焼ガス通路内に
突出するように管長手方向に取り付けてジグザグ通路を
構成し、前記内側水管の環状水管壁内に燃焼室を形成す
るとともに、内側水管の水管壁に開口部を設けて燃焼室
と燃焼ガス通路とを連通させ、前記外側水管の水管壁に
開口部を設けて燃焼ガス通路と煙道とを連通させたこと
を特徴とするものである。
【0006】
【作用】前述した構成からなる本発明によれば、山形の
ヒレおよび/または内外水管列により形成された流路は
ガス流れに対して水管単位ピッチ角行程内の流路幅の増
減を極力少なくして、流路を直角に近い形で連続的に方
向変換させ、即ち、ジグザグ流路を構成することができ
る。燃焼ガスはこの流路に案内されて、内側水管の側面
および/または内側水管に取り付けた山形のヒレの一辺
に衝突した後、略直角に方向を転換し、次に、外側水管
の側面および/または外側水管に取り付けた山形のヒレ
の一辺に衝突する。これを順次内外列水管で繰り返し、
煙道へ向かう。これにより従来、流れの停滞域となり渦
等が発生して伝熱への寄与が低い内外列水管の側面部表
面が山形のヒレによりガス流れに直交する伝熱面に変化
し、この領域に乱流熱伝達を強制的に発生させて熱効率
の改善を図ることができる。また、流路幅の増減を少な
くして流路の方向変換を行うことから、流れの停滞域ま
たは渦等の発生による通風損失抵抗を少なくすることが
できる。
【0007】また、山形のヒレによって覆われた水管の
表面は燃焼ガス通路の陰の部分となり熱伝熱上の寄与は
非常に低い。山形のヒレの両端を水管と一体溶着するこ
とにより、この部分を燃焼ガスから隔離することがで
き、したがって、伝熱面積から除外することができる。
即ち、山形のヒレの陰になり伝熱に寄与しない水管表面
を伝熱面積から除外することにより、熱伝達上有効な面
だけで伝熱面積を構成することができ、限られた伝熱面
積での熱伝達の向上を図ることができる。
【0008】
【実施例】以下、本発明に係る水管ボイラの実施例を図
1乃至図3を参照して説明する。上部管寄せ(または上
部胴)1および下部管寄せ(または下部胴)2がともに
環状に形成され、これら上下管寄せ(または上下胴)
1,2は多数の内側水管3で連結されている。これら内
側水管3はヒレ14によって連結され、環状水管壁とし
て配列されている。また、上下管寄せ(または上下胴)
1,2は多数の外側水管4で連結されている。これら、
外側水管4はヒレ15によって連結され、環状水管壁と
して配列されている。内側水管3の水管壁と外側水管4
の水管壁との間に燃焼ガス通路5が形成され、外側水管
壁の外側にケーシング6を設けガスタイト構造になって
おり、ケーシング6の外側には断熱材7が設けてある。
【0009】また、内側水管3の環状水管壁内には燃焼
室8が形成されている。そして、上部管寄せ(または上
部胴)1の内側に燃焼装置9が設けられている。内側水
管3の水管壁には、水管の全長にわたり開口部10が設
けられ、燃焼室8と燃焼ガス通路5とが連通されてい
る。外側水管4の水管壁に水管の全長にわたる開口部1
1が設けられ、煙道12と燃焼ガス通路5とが連通され
ている。
【0010】内側水管3と外側水管4とは周方向に略半
ピッチ角ずつずらして配列され、燃焼ガス通路5に面し
た内側水管3および外側水管4に水管の全長にわたり山
形のヒレ13を設けてある。なお、山形のヒレ13は内
側水管3又は外側水管4のいずれか一方に設けても良
い。
【0011】図4は本発明の水管ボイラの他の実施例を
示す。図4に示す実施例においては、相隣接する内側水
管3が互いに密接して配列されている。その他の構成は
図2に示す実施例と同様である。なお、図2及び図4に
示す実施例において、外側水管を内側水管よりも大径と
して外側水管4を互いに密接して配列しても良い。
【0012】図5に示す実施例は内側水管3および外側
水管4の管長手方向の一部に山形ヒレを取り付けた別の
実施例である。本実施例においては、燃焼ガス通路5に
面した内側水管3に断面形状が山形のヒレ13を水管の
全長の一部に取り付け、燃焼ガス通路5に面した外側水
管4に断面形状が山形のヒレ13を、前記内側水管3の
ヒレなし部に相当する長さにわたり取り付けている。そ
の他の構成は上述した実施例と同様である。
【0013】次に、前述のように構成された図1乃至図
5に示す水管ボイラの作用を説明する。燃焼装置9で発
生した燃焼ガスは燃焼室8から開口部10に向かい、こ
こで分岐し、燃焼ガス通路5を内外水管3,4および/
または山形のヒレ13に案内されて管長手方向に対して
直角に流れ、開口部11で合流し、煙道12から外部に
排出される。
【0014】しかして、山形のヒレ13および/または
内外水管列により形成された流路はガス流れに対して水
管単位ピッチ角行程内の流路幅の増減を極力少なくし
て、流路を直角に近い形で連続的に方向変換させ、即
ち、ジグザグ流路を構成することができる。燃焼ガスは
この流路に案内されて、内側水管3の側面および/また
は内側水管3に取り付けた山形のヒレ13の一辺に衝突
した後、略直角に方向を転換し、次に、外側水管4の側
面および/または外側水管4に取り付けた山形のヒレ1
3の一辺に衝突する。これを順次内外列水管で繰り返
し、煙道12へ向かう。これにより従来、流れの停滞域
となり渦等が発生して伝熱への寄与が低い内外列水管の
側面部表面が山形のヒレ13によりガス流れに直交する
伝熱面に変化し、この領域に乱流熱伝達を強制的に発生
させて熱効率の改善を図るものである。
【0015】また、内外水管3,4及び山形のヒレ13
により形成された流路は略一定の流路幅を有しており、
即ち、流路幅の増減を少なくして流路の方向変換を行う
ことから、流れの停滞域または渦等の発生による通風損
失抵抗を少なくすることができる。さらに、山形のヒレ
13によって覆われた内外水管3,4の表面は燃焼ガス
通路の陰の部分となり熱伝達上の寄与は非常に低い。山
形のヒレ13の両端を水管と一体溶着することにより、
この部分を燃焼ガスから隔離することができ、したがっ
て、伝熱面積から除外することができる。即ち、山形の
ヒレ13の陰になり、伝熱に寄与しない水管表面を伝熱
面積から除外することにより、熱伝達上有効な面だけで
伝熱面積を構成することができ、限られた伝熱面積での
熱伝達の向上を図ることができる。なお、山形のヒレ1
3の両端を水管3,4と一体溶着すれば、ヒレ13の熱
応力緩和に役立つ。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、内
外水管列および山形のヒレによって流路の方向が連続的
に変化するジグザク状の流路を形成したため、従来、流
れの停滞域となり渦等が発生して伝熱への寄与が低い内
外列水管の側面部表面が山形のヒレによりガス流れに直
交する伝熱面に変化し、この領域に乱流熱伝達を強制的
に発生させて熱効率の改善を図ることができる。しか
も、本発明によれば、水管の長手方向にヒレを取り付け
るだけで構成できるため製造上の制約を受けることが極
めて少ない。
【0017】また、本発明によれば、流路幅の増減を少
なくして流路の方向変換を行うことから、流れの停滞域
または渦等の発生による通風損失抵抗を少なくすること
ができる。
【0018】さらに本発明によれば、山形のヒレの陰に
なり伝熱に寄与しない水管表面を伝熱面積から除外する
ことにより、熱伝達上有効な面だけで伝熱面積を構成す
ることができ、限られた伝熱面積での熱伝達の向上を図
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る水管ボイラの一実施例を示す縦断
面図。
【図2】本発明に係る水管ボイラの一実施例を示す横断
面図。
【図3】本発明に係る水管ボイラの一実施例における水
管及び山形ヒレの断面図。
【図4】本発明に係る水管ボイラの他の実施例を示す横
断面図。
【図5】本発明に係る水管ボイラの更に他の実施例を示
す縦断面図。
【符号の説明】
1 上部管寄せ又は上部胴 2 下部管寄せ又は下部胴 3 内側水管 4 外側水管 5 燃焼ガス通路 6 ケーシング 7 断熱材 8 燃焼室 9 燃焼装置 10 開口部 11 開口部 12 煙道 13 山形のヒレ 14 ヒレ 15 ヒレ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 平1−151004(JP,U) 実開 昭61−186908(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F22B 21/06 F22B 37/10 601

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上部管寄せ又は上部胴および下部管寄せ
    又は下部胴をともに環状に形成し、これら上下管寄せ又
    は上下胴を多数の内側水管及び外側水管によって連通
    し、これら内側水管を密接しまたはヒレによって連結し
    て環状水管壁として配列するとともに、これら外側水管
    を密接しまたはヒレによって連結して環状水管壁として
    配列し、前記内側水管の水管壁と前記外側水管の水管壁
    との間に燃焼ガス通路を形成し、該燃焼ガス通路に面し
    た内側水管又は外側水管のいずれか一方または双方に断
    面形状が山形のヒレを前記燃焼ガス通路内に突出するよ
    うに管長手方向に取り付けてジグザグ通路を構成し、前
    記内側水管の環状水管壁内に燃焼室を形成するととも
    に、内側水管の水管壁に開口部を設けて燃焼室と燃焼ガ
    ス通路とを連通させ、前記外側水管の水管壁に開口部を
    設けて燃焼ガス通路と煙道とを連通させたことを特徴と
    する水管ボイラ。
  2. 【請求項2】 燃焼ガス通路に面した内側水管又は外側
    水管のいずれか一方または双方に断面形状が山形のヒレ
    を水管の全長にわたり取り付けたことを特徴とする請求
    項1記載の水管ボイラ。
  3. 【請求項3】 燃焼ガス通路に面した内側水管に断面形
    状が山形のヒレを水管の全長の一部に取り付け、燃焼ガ
    ス通路に面した外側水管に断面形状が山形のヒレを、前
    記内側水管のヒレなし部に相当する長さにわたり取り付
    けたことを特徴とする請求項1記載の水管ボイラ。
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