JP3196892U - マルチパス型多管式貫流ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱効率を維持しつつ、燃焼ガスの圧力損失を極小化でき、小型ボイラ等で使用できる燃料ガスの低圧供給を可能とするマルチパス型多管式貫流ボイラを提供する。【解決手段】環状の上部ヘッダー５と下部ヘッダー６の間に、多数の水管１ａ，４ａを相互に密閉状に連結して成る内側水管壁１及び外側水管壁４を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁１の内方に燃焼室２を形成するマルチパス型多管式貫流ボイラにおいて、前記内側水管壁１を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を開けて配設した複数の円弧状水管壁１′から構成すると共に、前記外側水管壁４を環状の水管壁から構成し、各円弧状水管壁１′の内壁面全域と外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の外壁面に対向していない部分の内壁面とで囲まれた空間を燃焼室２とし、更に、各円弧状水管壁１′の両端部と外側水管壁４との間に排ガス入口をそれぞれ形成すると共に、外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の円周方向中間部に対向する位置に排ガス出口をそれぞれ形成する。【選択図】図１

Description

本考案は、多数の水管から成る内側水管壁及び外側水管壁を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁の内方に燃焼室を形成すると共に、内側水管壁と外側水管壁との間に燃焼室に連通する排ガス通路を形成し、燃焼室から排ガス通路に導かれた排ガスを排ガス通路内で複数方向へ流し、接触伝熱部を構成する排ガス通路を通過させてから煙道へ排出するようにしたマルチパス型多管式貫流ボイラの改良に係り、特に、燃焼室の容積を大きくして輻射伝熱の面積を最大限に広げると共に、排ガス通路（接触伝熱部）における伝熱効率を維持しつつ、燃焼ガスの圧力損失を極小化でき、小型ボイラ等で使用できる燃料ガスの低圧供給を可能としたマルチパス型多管式貫流ボイラに関するものである。

従来、この種のマルチパス型多管式貫流ボイラとしては、例えば、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す構造のものや、図８に示す構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

即ち、前者のマルチパス型多管式貫流ボイラは、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示す如く、多数の水管２０ａを環状に配列し、隣接する水管２０ａ同士を帯板状のフィン部材２０ｂにより密閉状に連結して内方に円形の燃焼室２１を形成する環状の内側水管壁２０と、多数の水管２２ａを内側水管壁２０の外方位置に環状に配列し、隣接する水管２２ａ同士を帯板状のフィン部材２２ｂにより密閉状に連結して内側水管壁２０との間に環状の排ガス通路２３を形成する環状の外側水管壁２２と、両水管壁２０，２２の各水管２０ａ，２２ａの上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー２４及び下部ヘッダー２５と、燃焼室２１の上部に配設されたバーナ（図示省略）と、内側水管壁２０の直径方向の対向する位置に設けた一対の排ガス入口２６と、一対の排ガス入口２６を結ぶ方向と略直交して対向する位置で且つ外側水管壁２２に設けた一対の排ガス出口２７と、一対の排ガス出口２７を含む位置から外側水管壁２２を半環状に囲繞して外側水管壁２２との間に誘導通路２８を形成する外壁２９とを備えている。

このマルチパス型多管式貫流ボイラによれば、燃焼室２１内で発生した排ガスＧは、一対の排ガス入口２６からそれぞれ排ガス通路２３に流入し、ここで四方向に分かれて排ガス通路２３内を円周方向に略１／４周し、その間に排ガスＧの保有熱を対流伝熱（接触伝熱）により内側水管壁２０及び外側水管壁２２の各水管２０ａ，２２ａに熱を与えた後、二つの排ガス出口２７で合流し、誘導通路２８を通って煙道へ排出されるようになっている。

一方、後者のマルチパス型多管式貫流ボイラは、図８に示す如く、多数の水管３０ａを環状に配列し、一部の隣接する水管３０ａ同士を帯板状のフィン部材３０ｂにより密閉状に連結すると共に、残りの水管３０ａを密接させて内方に円形の燃焼室３１を形成する環状の内側水管列３０と、多数の水管３２ａを内側水管壁３０の外方位置に半円状に配列し、隣接する水管３２ａ同士を帯板状のフィン部材３２ｂにより密閉状に連結して内側水管壁３０との間に円弧状の排ガス通路３３を形成する半円形状の外側水管壁３２と、両水管壁３０，３２の各水管３０ａ，３２ａの上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー及び下部ヘッダー（何れも図示省略）と、燃焼室３１の上部に配設されたバーナ（図示省略）と、外側水管壁３２の両端部位置で且つ内側水管壁３０の直径方向の対向する位置に設けた一対の排ガス入口３４と、外側水管壁３２の円周方向中央部に設けた排ガス出口３５とを備えている。

このマルチパス型多管式貫流ボイラによれば、燃焼室３１内で発生した排ガスＧは、一対の排ガス入口３４から排ガス通路３３に流入し、排ガス通路３３内を円周方向に略１／４周し、その間に排ガスの保有熱を対流伝熱（接触伝熱）により内側水管壁３０及び外側水管壁３２の各水管３０ａ，３２ａに熱を与えた後、二方向に分かれていた排ガスＧが排ガス出口３５で合流し、ここから煙道へ排出されるようになっている。

前記両マルチパス型多管式貫流ボイラは、何れも排ガス通路（接触伝熱部）において排ガスの通過流速を落とさずに、排ガス通路の数を増やしたり、或いは、排ガス通路の長さを短くすることによって、伝熱面性能を保持したまま、圧力損失を抑えるようにしていた。

ところで、小型ボイラの大容量化の要求に伴い、伝熱面積を増加させずに燃焼量（蒸発量）をあげる必要があり、この場合、従来の前記両マルチパス型多管式貫流ボイラにおいては、下記の（１）〜（３）に示すような問題点がある。
（１）円形の燃焼室２１，３１を水管２０ａ，３０ａとフィン部材２０ｂ，３０ｂから成 る環状の内側水管壁２０，３０で構成すると、燃焼室２１，３１の容積が小さ過ぎ、 単位容積当たりの燃焼量（炉負荷）が大きくなり、必要とされる燃焼量を燃焼室 ２１，３１内で燃やし切れず、ＣＯが発生し易いと言う問題がある。
（２）また、小容積の燃焼室２１，３１の少ない伝熱面積では、輻射伝熱による燃焼熱を 吸収し切れず、燃焼室２１，３１内の温度が上昇し、サーマルＮＯｘが発生し易いと 言う問題がある。
（３）更に、燃焼室２１，３１出口の排ガス温度が上昇し、排ガス通路２３，３３（接触 伝熱部）における排ガスＧの通過流速が増加するため、圧力損失が増大すると言う問 題がある。

特開２０００−１８５０２号公報

本考案は、このような問題点に鑑みて為されたものであり、その目的は、燃焼室の容積を大きくして輻射伝熱の面積を最大限に広げると共に、排ガス通路（接触伝熱部）における伝熱効率を維持しつつ、燃焼ガスの圧力損失を極小化でき、小型ボイラ等で使用できる燃料ガスの低圧供給を可能としたマルチパス型多管式貫流ボイラを提供することにある。

上記目的を達成するために、本考案の請求項１に係る考案は、環状の上部ヘッダーと下部ヘッダーの間に、多数の水管を相互に密閉状に連結して成る内側水管壁及び外側水管壁を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁の内方に燃焼室を形成すると共に、内側水管壁と外側水管壁との間に排ガス通路を形成し、内側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス入口から排ガス通路内に導かれた燃焼室内の排ガスを排ガス通路内で複数方向へ流し、外側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス出口から煙道へ排出するようにしたマルチパス型多管式貫流ボイラにおいて、前記内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した複数の円弧状水管壁から構成すると共に、前記外側水管壁を環状の水管壁から構成し、また、各円弧状水管壁の内壁面全域と外側水管壁の各円弧状水管壁の外壁面に対向していない部分の内壁面とで囲まれた空間を燃焼室とし、更に、各円弧状水管壁の両端部と外側水管壁との間に排ガス入口をそれぞれ形成すると共に、外側水管壁の各円弧状水管壁の円周方向中間部に対向する位置に排ガス出口をそれぞれ形成したことに特徴がある。

本考案の請求項２に係る考案は、環状の上部ヘッダーと下部ヘッダーの間に、多数の水管を相互に密閉状に連結して成る内側水管壁及び外側水管壁を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁の内方に燃焼室を形成すると共に、内側水管壁と外側水管壁との間に排ガス通路を形成し、内側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス入口から排ガス通路内に導かれた燃焼室内の排ガスを排ガス通路内で複数方向へ流し、外側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス出口から煙道へ排出するようにしたマルチパス型多管式貫流ボイラにおいて、前記内側水管壁を半円形状の水管壁から構成すると共に、前記外側水管壁を環状の水管壁から構成し、また、前記内側水管壁の内壁面全域と外側水管壁の内側水管壁の外壁面に対向していない部分の内壁面とで囲まれた空間を燃焼室とし、更に、内側水管壁の両端部と外側水管壁との間に排ガス入口をそれぞれ形成すると共に、外側水管壁の内側水管壁の円周方向中間部に対向する位置に排ガス出口を形成したことに特徴がある。

本考案の請求項３に係る考案は、請求項１に記載の考案において、内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した二つの円弧状水管壁から構成し、二つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、二つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことに特徴がある。

本考案の請求項４に係る考案は、請求項１に記載の考案において、内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した三つの円弧状水管壁から構成し、三つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、三つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことに特徴がある。

本考案の請求項５に係る考案は、請求項１に記載の考案において、内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した四つの円弧状水管壁から構成し、四つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、四つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことに特徴がある。

本考案の請求項６に係る考案は、請求項１、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の考案において、内側水管壁を構成する複数の円弧状水管壁を同一円周上又は略同一円周上に均等に配設すると共に、各円弧状水管壁の円周方向の長さを同じ長さ又は略同じ長さとしたことに特徴がある。

本考案の請求項７に係る考案は、請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載の考案において、内側水管壁の水管の一部又は全てをフィン付水管とし、また、外側水管壁の水管のうち、内側水管壁の外壁面に対向する水管の一部又は全てをフィン付水管としたことに特徴がある。

本発明のマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁を複数の円弧状水管壁又は半円形状の水管壁から構成し、内側水管壁の内壁面全域と外側水管壁の内壁面の一部とで囲まれた空間を燃焼室としているため、燃焼室の容積が大きくなって燃焼性が向上し、必要とされる燃焼量を燃焼室内で燃やし切れ、ＣＯ及びサーマルＮＯｘの発生を抑制することができる。

また、本発明のマルチパス型多管式貫流ボイラは、燃焼室の容積を大きくすることにより輻射伝熱面積が増え、輻射伝熱を最大限に生かせるため、燃焼室出口の排ガス温度が下がり、排ガス通路（接触伝熱部）における排ガスの圧力損失を抑えることができる。

更に、本発明のマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁を複数の円弧状水管壁から構成した場合、燃焼室出口の数が増えると共に、接触伝熱を行う排ガス通路の数も燃焼室出口の倍になるため、排ガスの圧力損失を更に抑えることができ、小型ボイラ等で使用できる燃料ガスの低圧供給が可能となる。

加えて、本発明のマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁を構成する複数の円弧状水管壁を同一円周上又は略同一円周上に均等に配設すると共に、各円弧状水管壁の円周方向の長さを同じ長さ又は略同じ長さとした場合、複数の燃焼室出口が均等に配置されることになり、火炎形状が燃焼室の半径方向へ均等化され、燃焼が安定することになる。

本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラの概略縦断面図である。 図１に示すマルチパス型多管式貫流ボイラの概略拡大横断面図である。 本考案の第２の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラの概略縦断面図である。 図３に示すマルチパス型多管式貫流ボイラの概略拡大横断面図である。 本考案の第３の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラの概略横断面図である。 本考案の第４の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラの概略横断面図である。 従来のマルチパス型多管式貫流ボイラを示し、（Ａ）は概略縦断面図、（Ｂ）は概略拡大横断面図である。 従来の他のマルチパス型多管式貫流ボイラの概略横断面図である。

以下、本考案の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１及び図２は本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラを示し、当該マルチパス型多管式貫流ボイラは、同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔で配設した二つの円弧状水管壁１′から成る内側水管壁１と、内側水管壁１の外方位置に同心円状又は略同心円状に配設され、内側水管壁１の内壁面との間で燃焼室２を形成すると共に、内側水管壁１の外壁面との間で複数の円弧状の排ガス通路３を形成する外側水管壁４と、両水管壁１，４の上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６と、燃焼室２の上部に配設されたバーナ７と、各円弧状水管壁１′の両端部と外側水管壁４との間にそれぞれ形成した四つの排ガス入口８と、外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の円周方向中間部に対向する位置にそれぞれ形成した二つの排ガス出口９と、二つの排ガス出口９を含む位置から外側水管壁４を半環状に囲繞して各排ガス通路３及び煙道にそれぞれ連通する半円状の誘導通路１０を形成する中空構造の外壁１１等を備えており、４パス型の多管式貫流ボイラに構成されている。

尚、図１において、１２は気水分離器、１３は連絡管、１４は戻り管、１５は水位制御筒、１６は上部連絡管、１７は下部連絡管、１８は給水管、１９は耐火物である。

前記内側水管壁１は、同一円周上又は略同一円周上に均等に配設した二つの円弧状水管壁１′から構成されており、二つの円弧状水管壁１′の内壁面と後述する外側水管壁４の内壁面の一部とで燃焼室２を形成するようになっている。

また、各円弧状水管壁１′は、多数の水管１ａを円弧状に並列配列し、両端部分に位置する複数の水管１ａを気密状に密接させると共に、残りの水管１ａ同士を上下方向に延びる帯板状のフィン部材１ｂで密閉状に連結することにより構成されている。

更に、各円弧状水管壁１′の円周方向の長さは、同じ長さに設定されていると共に、二つの円弧状水管壁１′を同一円上で繋げたときには、半円形状になるように設定されている。

前記外側水管壁４は、多数の水管４ａを環状に並列配置して隣接する水管４ａ同士を上下方向に延びる帯板状のフィン部材４ｂで密閉状に連結することにより環状の水管壁から構成されている。

また、外側水管壁４は、内側水管壁１の外方位置に内側水管壁１と同心円状又は略同心円状に配置されており、内側水管壁１を構成する二つの円弧状水管壁１′の内壁面全域と外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の外壁面に対向していない部分の内壁面とで燃焼室２を形成すると共に、各円弧状水管壁１′の外壁面と外側水管壁４の各円弧状水管壁１′に対向する部分の内壁面とで四つの円弧状の排ガス通路３を形成するようになっている。

そして、前記内側水管壁１を構成する二つの円弧状水管壁１′の両端部と外側水管壁４との間には、燃焼室２内の排ガスＧを各排ガス通路３に導く四つの排ガス入口８が水管１ａ，４ａの略全長に亘って形成されており、前記四つの排ガス入口８は、燃焼室２内の排ガスＧを四方向に分けて排ガス通路３へ流すようになっている。

また、前記外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の円周方向中間部に対向する位置には、排ガス通路３を流れて来た排ガスＧを誘導通路１０へ導く二つの排ガス出口９が水管４ａの略全長に亘って形成されており、当該二つの排ガス出口９は、各排ガス通路３内を二方向から流れて来た排ガスＧをここで合流させてから誘導通路１０へ導けるようになっている。

更に、前記内側水管壁１及び外側水管壁４においては、内側水管壁１を構成する二つの円弧状水管壁１′の水管１ａの一部又は全てをフィン付水管とし、また、外側水管壁４の水管のうち、二つの円弧状水管壁１′の外壁面に対向する水管４ａの一部又は全てをフィン付水管とし、排ガス通路３（接触伝熱部）における接触伝熱の促進を図っている。

この実施形態においては、排ガス通路３を流れる排ガスＧが低温になる領域（排ガス通路３の下流側領域）にある複数本の水管１ａ，４ａをフィン付水管としている。このフィン付水管には、水管１ａ，４ａに複数枚の円弧状フィンを取り付けたものが使用されている。その他、通過する燃焼ガス温度に応じて、水管１ａ，４ａに複数枚の縦長の帯状フィンを取り付けたもの、水管１ａ，４ａに複数枚の環状フィンを取り付けたもの、水管１ａ，４ａに複数本のスタッドフィンを取り付けたものが使用されている（図示省略）。

前記上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６は、断面形状が矩形の中空構造の環状に形成されており、両ヘッダー５，６には、内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａの上端部及び下端部がそれぞれ連通状に接続されている。

前記バーナ７は、燃焼室２の上部に配設されており、燃焼室２に燃料と燃焼用空気を吹き込んで燃焼ガスを生成するものである。この燃焼ガスの流量、温度及び圧力は、ボイラ圧力状態により制御される燃料流量に対応して変動する。この燃焼ガスの流量、温度及び圧力は、ボイラ圧力状態により制御される燃料流量に対応して変動する。

以上のように構成されたマルチパス型多管式貫流ボイラによれば、バーナ７の燃焼により発生した燃焼室２内の排ガスＧは、四方向に分かれて四つの排ガス入口８から円弧状の排ガス通路３に流入し、排ガス通路３内を円周方向に略１／８周し、その間に排ガスＧの保有熱を対流伝熱（接触伝熱）により内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａに熱を与えて排ガスＧ温度を低下させた後、各排ガス通路３で二方向に分かれていた排ガスＧが排ガス出口９で合流し、ここから誘導通路１０を経て煙道へ排出されるようになっている。

前記マルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁１の内壁面と外側水管壁４の内壁面の一部とで燃焼室２を形成しているため、従来のように環状の内側水管壁２０，３０により形成した燃焼室２１ね３１に比較して燃焼室２の容積が大きくなって燃焼性が向上し、必要とされる燃焼量を燃焼室２内で燃やし切れ、ＣＯ及びサーマルＮＯｘの発生を抑制することができる。

また、このマルチパス型多管式貫流ボイラは、燃焼室２の容積を大きくすることにより輻射伝熱面積が増え、輻射伝熱を最大限に生かせるため、燃焼室２出口（排ガス出口９）の排ガスＧ温度が下がり、排ガス通路３（接触伝熱部）における排ガスＧの圧力損失を抑えることができる。

更に、このマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁１を複数の円弧状水管壁１′から構成しているため、燃焼室２出口（排ガス出口９）の数が増えると共に、接触伝熱を行う排ガス通路３の数も燃焼室２出口（排ガス出口９）の倍になるため、排ガスＧの圧力損失を更に抑えることができ、小型ボイラ等で使用できる燃料ガスの低圧供給が可能となる。

加えて、このマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁１を構成する二つの円弧状水管壁１′を同一円周上又は略同一円周上に均等に配設すると共に、各円弧状水管壁１′の円周方向の長さを同じ長さ又は略同じ長さとしているため、複数の燃焼室２出口（排ガス出口９）が均等に配置されることになり、火炎形状が燃焼室２の半径方向へ均等化され、燃焼が安定することになる。

下記の表１は、図７に示す従来のマルチパス型多管式貫流ボイラと、図８に示す従来のマルチパス型多管式貫流ボイラと、本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラとをそれぞれ同じ条件化で運転し、燃焼室２出口（排ガス出口９）の排ガスＧの温度、排ガスＧの圧力損失、ＣＯ発生量、サーマルＮＯｘ発生量等を測定した実験結果を示すものである。

表１からも明らかなように、本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラは、従来の二つのマルチパス型多管式貫流ボイラに比較して燃焼室２出口（排ガス出口９）の排ガスＧの温度を下げることができると共に、排ガスＧの圧力損失を抑えることができ、また、ＣＯ及びサーマルＮＯｘの発生量を抑制することができることが判明した。

図３及び図４は本考案の第２の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラを示し、当該マルチパス型多管式貫流ボイラは、半円形状の内側水管壁１と、内側水管壁１の外方位置に同心円状又は略同心円状に配設され、内側水管壁１の内壁面との間で燃焼室２を形成すると共に、内側水管壁１の外壁面との間で半円状の排ガス通路３を形成する外側水管壁４と、両水管壁１，４の上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６と、燃焼室２の上部に配設されたバーナ７と、内側水管壁１の両端部と外側水管壁４との間にそれぞれ形成した二つの排ガス入口８と、外側水管壁４の内側水管壁１の円周方向中間部に対向する位置に形成した排ガス出口９等を備えており、２パス型の多管式貫流ボイラに構成されている。

尚、図３において、１２は気水分離器、１３は連絡管、１４は戻り管、１５は水位制御筒、１６は上部連絡管、１７は下部連絡管、１８は給水管、１９は耐火物である。

前記内側水管壁１は、多数の水管１ａを半円状に並列配列し、両端部分に位置する複数の水管１ａを密接させると共に、残りの隣接する水管１ａ同士を上下方向に延びる帯板状のフィン部材１ｂで密閉状に連結することにより半円形状の水管壁に構成されており、その内壁面と後述する外側水管壁４の内壁面の一部とで燃焼室２を形成するようになっている。

前記外側水管壁４は、多数の水管４ａを環状に並列配置して隣接する水管４ａ同士を上下方向に延びる帯板状のフィン部材４ｂで密閉状に連結することにより環状の水管壁に構成されている。

この外側水管壁４は、内側水管壁１の外方位置に内側水管壁１と同心円状又は略同心円状に配置されており、内側水管壁１の内壁面全域と外側水管壁４の内側水管壁１の外壁面に対向していない部分の内壁面とで燃焼室２を形成すると共に、内側水管壁１の外壁面と外側水管壁４の内側水管壁１に対向する部分の内壁面とで半円状の排ガス通路３を形成するようになっている。

そして、前記内側水管壁１の両端部と外側水管壁４との間には、燃焼室２内の排ガスＧを排ガス通路３に導く排ガス入口８が水管１ａ，４ａの略全長に亘ってそれぞれ形成されており、当該二つの排ガス入口８は、燃焼室２内の排ガスＧを二方向に分けて排ガス通路３へ流すようになっている。

また、前記外側水管壁４の内側水管壁１の円周方向中間部に対向する位置には、排ガス通路３を流れて来た排ガスＧを煙道へ流す排ガス出口９が水管４ａの略全長に亘って形成されており、当該排ガス出口９は、排ガス通路３内を二方向から流れて来た排ガスＧをここで合流させてから煙道へ排出させるようになっている。

更に、前記内側水管壁１及び外側水管壁４においては、内側水管壁１の水管１ａの一部又は全てをフィン付水管とし、また、外側水管壁４の水管４ａのうち、内側水管壁１の外壁面に対向する水管４ａの一部又は全てをフィン付水管とし、排ガス通路３（接触伝熱部）における接触伝熱の促進を図っている。

この実施形態においては、排ガス通路３を流れる排ガスＧが低温になる領域（排ガス通路３の下流側領域）にある複数本の水管１ａ，４ａをフィン付水管としている。このフィン付水管には、水管１ａ，４ａに複数枚の円弧状フィンを取り付けたものが使用されている。その他、通過する燃焼ガスの温度に応じて、水管１ａ，４ａに複数枚の縦長の帯状フィンを取り付けたもの、水管１ａ，４ａに複数枚の環状フィンを取り付けたもの、水管１ａ，４ａに複数本のスタッドフィンを取り付けたものが使用されている（図示省略）。

前記上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６は、断面形状が矩形の中空構造の環状に形成されており、両ヘッダー５，６には、内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａの上端部及び下端部がそれぞれ連通状に接続されている。

前記バーナ７は、燃焼室２の上部に配設されており、燃焼室２に燃料と燃焼用空気を吹き込んで燃焼ガスを生成するものである。この燃焼ガスの流量、温度及び圧力は、ボイラ圧力状態により制御される燃料流量に対応して変動する。

以上のように構成されたマルチパス型多管式貫流ボイラによれば、バーナ７の燃焼により発生した燃焼室２内の排ガスＧは、二方向に分かれて二つの排ガス入口８から半円状の排ガス通路３に流入し、排ガス通路３内を円周方向に略１／４周し、その間に排ガスＧの保有熱を対流伝熱（接触伝熱）により内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａに熱を与えて排ガスＧ温度を低下させた後、二方向に分かれていた排ガスＧが排ガス出口９で合流し、ここから煙道へ排出されるようになっている。

上述した第２の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラも、第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。

図５は本考案の第３の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラを示し、当該マルチパス型多管式貫流ボイラは、同一円周上又は略同一円周上に均等に配設した三つの円弧状水管壁１′から成る内側水管壁１と、内側水管壁１の外方位置に同心円状又は略同心円状に配設され、内側水管壁１の内壁面との間で燃焼室２を形成すると共に、内側水管壁１の外壁面との間で複数の円弧状の排ガス通路３を形成する外側水管壁４と、両水管壁１，４の上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６（図示省略）と、燃焼室２の上部に配設されたバーナ（図示省略）と、各円弧状水管壁１′の両端部と外側水管壁４との間にそれぞれ形成した六つの排ガス入口８と、外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の円周方向中間部に対向する位置にそれぞれ形成した三つの排ガス出口９と、外側水管壁４を同心円状に囲繞して外側水管壁４との間に環状の誘導通路１０を形成する外壁１１等を備えており、６パス型の多管式貫流ボイラに構成されている。

前記内側水管壁１を構成する三つの円弧状水管壁１′は、同一円周上又は略同一円周上に均等に配設されており、各円弧状水管壁１′の円周方向の長さは、全て同じ長さに設定されていると共に、三つの円弧状水管壁１′を同一円上で繋げたときには、半円形状になるように設定されている。

このマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁１を三つの円弧状水管壁１′から構成し、排ガス入口８、排ガス出口９及び排ガス通路３の数等を変えたこと以外は、本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図２に示す多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した第３の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラも、第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。特に、このマルチパス型多管式貫流ボイラは、排ガス通路３の数が多くて排ガス通路３の長さも短いので、排ガスＧの圧力損失をより低く抑えることができる。

図６は本考案の第４の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラを示し、当該マルチパス型多管式貫流ボイラは、同一円周上又は略同一円周上に均等に配設した四つの円弧状水管壁１′から成る内側水管壁１と、内側水管壁１の外方位置に同心円状又は略同心円状に配設され、内側水管壁１の内壁面との間で燃焼室２を形成すると共に、内側水管壁１の外壁面との間で複数の円弧状の排ガス通路３を形成する外側水管壁４と、両水管壁１，４の上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された環状の上部ヘッダー５及び下部ヘッダー６（図示省略）と、燃焼室２の上部に配設されたバーナ（図示省略）と、各円弧状水管壁１′の両端部と外側水管壁４との間にそれぞれ形成した八つの排ガス入口８と、外側水管壁４の各円弧状水管壁１′の円周方向中間部に対向する位置にそれぞれ形成した四つの排ガス出口９と、外側水管壁４を同心円状に囲繞して外側水管壁４との間に環状の誘導通路１０を形成する外壁１１等を備えており、８パス型の多管式貫流ボイラに構成されている。

前記内側水管壁１を構成する四つの円弧状水管壁１′は、同一円周上又は略同一円周上に均等に配設されており、各円弧状水管壁１′の円周方向の長さは、全て同じ長さに設定されていると共に、四つの円弧状水管壁１′を同一円上で繋げたときには、半円形状になるように設定されている。

このマルチパス型多管式貫流ボイラは、内側水管壁１を四つの円弧状水管壁１′から構成し、排ガス入口８、排ガス出口９及び排ガス通路３の数等を変えたこと以外は、本考案の第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラと同様構造に構成されており、図２に示す多管式貫流ボイラと同じ部位・部材には同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した第４の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラも、第１の実施形態に係るマルチパス型多管式貫流ボイラと同様の作用効果を奏することができる。特に、このマルチパス型多管式貫流ボイラは、排ガス通路３の数が多くて排ガス通路３の長さも短いので、排ガスＧの圧力損失をより低く抑えることができる。

尚、上記の各実施形態においては、排ガス通路３を形成する内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａの一部をフィン付水管としたが、他の実施形態においては、排ガス通路３を形成する内側水管壁１及び外側水管壁４の各水管１ａ，４ａの全てをフィン付水管としても良い。

また、上記の各実施形態においては、内側水管壁１を半円形状の水管壁又は二つ〜四つの円弧状水管壁１′から構成したが、他の実施形態においては、内側水管壁１を五つ以上の円弧状水管壁１′から構成するようにしても良い。

更に、本発明は、上記の実施形態に限定解釈されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

１は内側水管壁
１′は円弧状水管壁
１ａは水管
１ｂはフィン部材
２は燃焼室
３は排ガス通路
４は外側水管壁
４ａは水管
４ｂはフィン部材
５は上部ヘッダー
６は下部ヘッダー
７はバーナ
８は排ガス入口
９は排ガス出口
１０は誘導通路
１１は外壁
１２は気水分離器
１３は連絡管
１４は戻り管
１５は水位制御筒
１６は上部連絡管
１７は下部連絡管
１８は給水管
１９は耐火物
Ｇは排ガス

Claims (7)

1. 環状の上部ヘッダーと下部ヘッダーの間に、多数の水管を相互に密閉状に連結して成る内側水管壁及び外側水管壁を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁の内方に燃焼室を形成すると共に、内側水管壁と外側水管壁との間に排ガス通路を形成し、内側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス入口から排ガス通路内に導かれた燃焼室内の排ガスを排ガス通路内で複数方向へ流し、外側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス出口から煙道へ排出するようにしたマルチパス型多管式貫流ボイラにおいて、前記内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を開けて配設した複数の円弧状水管壁から構成すると共に、前記外側水管壁を環状の水管壁から構成し、また、各円弧状水管壁の内壁面全域と外側水管壁の各円弧状水管壁の外壁面に対向していない部分の内壁面とで囲まれた空間を燃焼室とし、更に、各円弧状水管壁の両端部と外側水管壁との間に排ガス入口をそれぞれ形成すると共に、外側水管壁の各円弧状水管壁の円周方向中間部に対向する位置に排ガス出口をそれぞれ形成したことを特徴とするマルチパス型多管式貫流ボイラ。
2. 環状の上部ヘッダーと下部ヘッダーの間に、多数の水管を相互に密閉状に連結して成る内側水管壁及び外側水管壁を同心円状又は略同心円状に配設し、内側水管壁の内方に燃焼室を形成すると共に、内側水管壁と外側水管壁との間に排ガス通路を形成し、内側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス入口から排ガス通路内に導かれた燃焼室内の排ガスを排ガス通路内で複数方向へ流し、外側水管壁に形成した一つ又は複数の排ガス出口から煙道へ排出するようにしたマルチパス型多管式貫流ボイラにおいて、前記内側水管壁を半円形状の水管壁から構成すると共に、前記外側水管壁を環状の水管壁から構成し、また、前記内側水管壁の内壁面全域と外側水管壁の内側水管壁の外壁面に対向していない部分の内壁面とで囲まれた空間を燃焼室とし、更に、内側水管壁の両端部と外側水管壁との間に排ガス入口をそれぞれ形成すると共に、外側水管壁の内側水管壁の円周方向中間部に対向する位置に排ガス出口を形成したことを特徴とするマルチパス型多管式貫流ボイラ。
3. 内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した二つの円弧状水管壁から構成し、二つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、二つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチパス型多管式貫流ボイラ。
4. 内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した三つの円弧状水管壁から構成し、三つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、三つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチパス型多管式貫流ボイラ。
5. 内側水管壁を同一円周上又は略同一円周上に所定の間隔を空けて配設した四つの円弧状水管壁から構成し、四つの円弧状水管壁の円周方向の長さは、四つの円弧状水管壁を同一円周上で繋げたときに半円形状になるように設定したことを特徴とする請求項１に記載のマルチパス型多管式貫流ボイラ。
6. 内側水管壁を構成する複数の円弧状水管壁を同一円周上又は略同一円周上に均等に配設すると共に、各円弧状水管壁の円周方向の長さを同じ長さ又は略同じ長さとしたことを特徴とする請求項１、請求項３、請求項４又は請求項５に記載のマルチパス型多管式貫流ボイラ。
7. 内側水管壁の水管の一部又は全てをフィン付水管とし、また、外側水管壁の水管のうち、内側水管壁の外壁面に対向する水管の一部又は全てをフィン付水管としたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６に記載のマルチパス型多管式貫流ボイラ。

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