JP4086186B2 - ボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−６５３０８号公報には、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、上下管寄せ間を環状に配置した２列の垂直水管で連結することで、水管によって囲まれている中央を燃焼室とするボイラが記載されている。このボイラの場合、燃焼室を取り囲む２列の水管は、隣り合うすきま部分に水管間を閉塞する閉塞用ヒレを設けておき、閉塞用ヒレで左右の水管をつなぐことで内外２列の水管壁とする。内側水管壁の内側を燃焼室、内外水管壁の間を燃焼ガス通路とし、内側水管壁の下端には開口部を設けることで、燃焼室と燃焼ガス通路をつなぐ通煙口を形成している。燃焼室で発生した燃焼ガスは水管壁に沿って下方へと流れ、次に通煙口を通ってその外側にある燃焼ガス通路へと出た後で反転し、燃焼ガス通路内を水管壁に沿って上方へと流れることになる。
【０００３】
このボイラでは、高温の燃焼ガスを水管壁に沿って流すことで、燃焼ガスの熱が水管に伝わり、さらに水管内の缶水を加熱するため、蒸気を発生することができる。この時、燃焼ガスは閉塞用ヒレの表面にも流れるため、燃焼ガスは閉塞用ヒレも加熱することになる。特に通煙口部分では燃焼ガスは高温であり、燃焼ガス流が反転することによって乱流を発生するため、閉塞用ヒレの先端部では他の部分に比べてより強く加熱されることになる。閉塞用ヒレは、温度が上昇すれば膨張するが、閉塞用ヒレの左右にはどちらにも水管があり、水管と閉塞用ヒレを固定しているため、閉塞用ヒレが膨張するとその分だけ水管を側面から圧迫するということになる。各水管は左右のそれぞれに閉塞用ヒレを接続しているため、閉塞用ヒレの温度上昇によって各水管は左右の両方から押されることになり、閉塞用ヒレからの力を受け続けていると、疲労によって水管の強度が低下することになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６５３０８号公報
【０００５】
【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、水管が閉塞用ヒレから受ける力を低減し、ボイラの耐久性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上下方向に伸びる多数の水管を列状に並べ、隣接する水管間には水管の上端又は下端以外の部分を閉塞する板状の閉塞用ヒレを設けることで水管壁を形成し、閉塞用ヒレによって閉塞しなかった水管壁の開口部を通煙口としておき、水管壁に沿って高温の燃焼ガスを流すことで水管内の缶水を加熱するボイラであって、燃焼ガスはまず水管壁の片方側面に沿って通煙口方向へ流れ、次に通煙口を通って水管壁の他方側面に入るとともに燃焼ガス流の流れ方向を反転し、最後に水管壁の他方側面に沿って前記通煙口から離れる方向へ流すボイラにおいて、水管を挟んで隣り合う閉塞用ヒレは、通煙口側先端が同じ高さ位置にならないように比較的長い閉塞用ヒレと比較的短い閉塞用ヒレを交互に配置することで、閉塞用ヒレの長さを異ならせたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記のボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造において、通煙口部に面している閉塞用ヒレの先端部には切り欠きを設けていることを特徴とする。
【０００８】
【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縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は閉塞用ヒレと内側水管の一部を抜き出した説明図である。缶体の上部には環状の上部管寄せ１、下部にも環状の下部管寄せ２を設け、上下の管寄せ間は環状に並んだ内側水管３と外側水管４で連結している。内側水管３と外側水管４は、内側通煙口５及び外側通煙口６を設けている水管端部以外の部分で、それぞれ隣接する水管の間を管軸方向に平行な閉塞用ヒレ８で閉塞する。内側水管３と外側水管４の間に燃焼ガス通路７、内側水管３で囲んでいるボイラ中心部分は燃焼室９であり、燃焼室９の上部にバーナ１０を設ける。
【０００９】
閉塞用ヒレ８は、長さを内側水管３の途中までとすることで下部の内側水管間は開口しており、開口部分が内側通煙口５となる。内側通煙口５は、燃焼室９と燃焼ガス通路７を接続するものであり、燃焼室９の全周にわたって設けている。外側水管４でも、閉塞用ヒレ８の長さを外側水管４の途中までとすることで、上部の外側水管間を開口して外側通煙口６としており、外側通煙口６は燃焼ガス通路７と煙道出口１２を接続している。
【００１０】
内側水管３の間をふさいでいる閉塞用ヒレ８は、内側水管３を挟んだ隣りの閉塞用ヒレ８とは下端位置が同じ高さ位置にならないように、隣の閉塞用ヒレ８とは長さを異ならせており、比較的長い閉塞用ヒレ８ａと比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを交互に配置している。さらに、閉塞用ヒレ８の内側通煙口側先端には、切り欠き１１を設けておく。
【００１１】
バーナ１０による燃焼を行うと、燃焼室９内には高温の燃焼ガスが発生する。燃焼室９と燃焼ガス通路７は、燃焼室９の下部に設けている内側通煙口５で接続しており、燃焼室９の出口は内側通煙口５のみであるため、燃焼室９内で発生した燃焼ガスは内側通煙口５のある燃焼室９の下方へ向かう。燃焼室９の下部に達した燃焼ガスは、放射状の流れとなって各内側通煙口５へ分散し、内側通煙口５を通過して燃焼ガス通路７内へ入る。外側通煙口６は外側水管４の上部に設けているため、燃焼ガスは燃焼ガス通路７内では上向きの流れとなり、燃焼ガス通路７に面している内側水管３及び外側水管４と熱交換しながら外側通煙口６へ向かう。その後温度の低下した燃焼ガス流は、外側通煙口６から煙道出口１２へと向かい、さらにボイラ外へと出ていく。
【００１２】
内側通煙口５部分における燃焼ガス流は高温であり、燃焼ガスが内側通煙口５部分で反転する際には乱流を発生するため、燃焼ガスは閉塞用ヒレ８の内側通煙口５に近い部分を非常に強く加熱することになる。その後、燃焼ガスの乱流効果は減少し、さらに燃焼ガスの温度も低下するため、閉塞用ヒレ８に対する加熱量は内側通煙口５から離れるに従って小さくなっていく。
【００１３】
閉塞用ヒレ８の内側通煙口側先端部分は強く加熱されるために非常に高温となり、内側通煙口先端部分を離れると加熱量が低下するため、閉塞用ヒレ８の温度は先端から離れるにつれて低くなる。閉塞用ヒレ８の下方は固定していないため、上下方向の膨張については閉塞用ヒレ８が他の部材に対して影響を及ぼすことはない。しかし、閉塞用ヒレ８の左右はそれぞれ内側水管３の側面に固定しているため、左右方向に膨張すると閉塞用ヒレ８が水管を圧迫することになる。閉塞用ヒレ８の熱による膨張は、温度が高くなるほど大きくなるため、閉塞用ヒレ８は先端では大きく膨張するが、閉塞用ヒレ８の上方に移るごとに膨張度は小さくなる。そのため、閉塞用ヒレ８が最も大きく膨張するのは閉塞用ヒレ８の先端部であり、閉塞用ヒレ先端部分において閉塞用ヒレ８から内側水管３へかかる力を低減することが重要となる。
【００１４】
比較的長い閉塞用ヒレ８ａと比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを交互に配置していると、各内側水管３では閉塞用ヒレ８から内側水管３に力がかかる位置が水管右側と水管左側でずれることになる。図３は、内側水管３、内側通煙口５、閉塞用ヒレ８の一部を抜き出したものであり、図３の中央に記載した内側水管３をサンプルとして説明する。中央に記載した内側水管３では、内側水管３の右側に比較的長い閉塞用ヒレ８ａ、内側水管３の左側に比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを設けている。この内側水管３では、比較的長い閉塞用ヒレ８ａの先端位置においては、水管右側の閉塞用ヒレから左方向に強い力が加わるが、同じ高さ位置の水管左側は空いているため、内側水管３は比較的長い閉塞用ヒレ８ａの先端位置で左方向へゆがむことで、閉塞用ヒレから内側水管３にかかる力を弱めることができる。同様に、内側水管３の比較的短い閉塞用ヒレ８ｂの先端位置においては、水管左側の閉塞用ヒレから右方向に強い力が加わるが、同じ高さ位置の水管右側に当たる閉塞用ヒレ８は、内側通煙口５側の先端から離れた位置であってこの位置における閉塞用ヒレ８の膨張量は少ないものであるため、内側水管３は比較的短い閉塞用ヒレ８の先端位置では右方向へゆがむことで、閉塞用ヒレから内側水管３にかかる力を弱めることができる。
【００１５】
また、各閉塞用ヒレ８の内側通煙口５側先端には切り欠き１１を設けているため、閉塞用ヒレ８の先端では横方向へ膨張する際に、切り欠き１１の開口部を狭める方向にも膨張する。切り欠き１１の側へ向けて膨張する分だけ、内側水管３側へ膨張する量が減少することになるため、このことによっても閉塞用ヒレ８から内側水管３にかかる力を弱めることができる。
【００１６】
なお、外側通煙口６部分では燃焼ガス温度が低くなっているため、閉塞用ヒレ８に対する加熱量は少なくなる。そのため、外側通煙口６部分では閉塞用ヒレ８の先端位置をずらしたり、閉塞用ヒレ８に切り欠き１１を入れる必要はない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、閉塞用ヒレから水管にかかる力を低減することができ、水管に対する力の低減によって水管の耐久性が向上するため、ボイラの寿命を長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縦断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図
【図３】 閉塞用ヒレと水管の一部を抜き出した説明図
【符号の説明】
１ 上部管寄せ
２ 下部管寄せ
３ 内側水管
４ 外側水管
５ 内側通煙口
６ 外側通煙口
７ 燃焼ガス通路
８ 閉塞用ヒレ
９ 燃焼室
１０ バーナ
１１ 切り欠き
１２ 煙道出口
【産業上の利用分野】
本発明はボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特開２０００−６５３０８号公報には、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、上下管寄せ間を環状に配置した２列の垂直水管で連結することで、水管によって囲まれている中央を燃焼室とするボイラが記載されている。このボイラの場合、燃焼室を取り囲む２列の水管は、隣り合うすきま部分に水管間を閉塞する閉塞用ヒレを設けておき、閉塞用ヒレで左右の水管をつなぐことで内外２列の水管壁とする。内側水管壁の内側を燃焼室、内外水管壁の間を燃焼ガス通路とし、内側水管壁の下端には開口部を設けることで、燃焼室と燃焼ガス通路をつなぐ通煙口を形成している。燃焼室で発生した燃焼ガスは水管壁に沿って下方へと流れ、次に通煙口を通ってその外側にある燃焼ガス通路へと出た後で反転し、燃焼ガス通路内を水管壁に沿って上方へと流れることになる。
【０００３】
このボイラでは、高温の燃焼ガスを水管壁に沿って流すことで、燃焼ガスの熱が水管に伝わり、さらに水管内の缶水を加熱するため、蒸気を発生することができる。この時、燃焼ガスは閉塞用ヒレの表面にも流れるため、燃焼ガスは閉塞用ヒレも加熱することになる。特に通煙口部分では燃焼ガスは高温であり、燃焼ガス流が反転することによって乱流を発生するため、閉塞用ヒレの先端部では他の部分に比べてより強く加熱されることになる。閉塞用ヒレは、温度が上昇すれば膨張するが、閉塞用ヒレの左右にはどちらにも水管があり、水管と閉塞用ヒレを固定しているため、閉塞用ヒレが膨張するとその分だけ水管を側面から圧迫するということになる。各水管は左右のそれぞれに閉塞用ヒレを接続しているため、閉塞用ヒレの温度上昇によって各水管は左右の両方から押されることになり、閉塞用ヒレからの力を受け続けていると、疲労によって水管の強度が低下することになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−６５３０８号公報
【０００５】
【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、水管が閉塞用ヒレから受ける力を低減し、ボイラの耐久性を向上することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上下方向に伸びる多数の水管を列状に並べ、隣接する水管間には水管の上端又は下端以外の部分を閉塞する板状の閉塞用ヒレを設けることで水管壁を形成し、閉塞用ヒレによって閉塞しなかった水管壁の開口部を通煙口としておき、水管壁に沿って高温の燃焼ガスを流すことで水管内の缶水を加熱するボイラであって、燃焼ガスはまず水管壁の片方側面に沿って通煙口方向へ流れ、次に通煙口を通って水管壁の他方側面に入るとともに燃焼ガス流の流れ方向を反転し、最後に水管壁の他方側面に沿って前記通煙口から離れる方向へ流すボイラにおいて、水管を挟んで隣り合う閉塞用ヒレは、通煙口側先端が同じ高さ位置にならないように比較的長い閉塞用ヒレと比較的短い閉塞用ヒレを交互に配置することで、閉塞用ヒレの長さを異ならせたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記のボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造において、通煙口部に面している閉塞用ヒレの先端部には切り欠きを設けていることを特徴とする。
【０００８】
【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縦断面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は閉塞用ヒレと内側水管の一部を抜き出した説明図である。缶体の上部には環状の上部管寄せ１、下部にも環状の下部管寄せ２を設け、上下の管寄せ間は環状に並んだ内側水管３と外側水管４で連結している。内側水管３と外側水管４は、内側通煙口５及び外側通煙口６を設けている水管端部以外の部分で、それぞれ隣接する水管の間を管軸方向に平行な閉塞用ヒレ８で閉塞する。内側水管３と外側水管４の間に燃焼ガス通路７、内側水管３で囲んでいるボイラ中心部分は燃焼室９であり、燃焼室９の上部にバーナ１０を設ける。
【０００９】
閉塞用ヒレ８は、長さを内側水管３の途中までとすることで下部の内側水管間は開口しており、開口部分が内側通煙口５となる。内側通煙口５は、燃焼室９と燃焼ガス通路７を接続するものであり、燃焼室９の全周にわたって設けている。外側水管４でも、閉塞用ヒレ８の長さを外側水管４の途中までとすることで、上部の外側水管間を開口して外側通煙口６としており、外側通煙口６は燃焼ガス通路７と煙道出口１２を接続している。
【００１０】
内側水管３の間をふさいでいる閉塞用ヒレ８は、内側水管３を挟んだ隣りの閉塞用ヒレ８とは下端位置が同じ高さ位置にならないように、隣の閉塞用ヒレ８とは長さを異ならせており、比較的長い閉塞用ヒレ８ａと比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを交互に配置している。さらに、閉塞用ヒレ８の内側通煙口側先端には、切り欠き１１を設けておく。
【００１１】
バーナ１０による燃焼を行うと、燃焼室９内には高温の燃焼ガスが発生する。燃焼室９と燃焼ガス通路７は、燃焼室９の下部に設けている内側通煙口５で接続しており、燃焼室９の出口は内側通煙口５のみであるため、燃焼室９内で発生した燃焼ガスは内側通煙口５のある燃焼室９の下方へ向かう。燃焼室９の下部に達した燃焼ガスは、放射状の流れとなって各内側通煙口５へ分散し、内側通煙口５を通過して燃焼ガス通路７内へ入る。外側通煙口６は外側水管４の上部に設けているため、燃焼ガスは燃焼ガス通路７内では上向きの流れとなり、燃焼ガス通路７に面している内側水管３及び外側水管４と熱交換しながら外側通煙口６へ向かう。その後温度の低下した燃焼ガス流は、外側通煙口６から煙道出口１２へと向かい、さらにボイラ外へと出ていく。
【００１２】
内側通煙口５部分における燃焼ガス流は高温であり、燃焼ガスが内側通煙口５部分で反転する際には乱流を発生するため、燃焼ガスは閉塞用ヒレ８の内側通煙口５に近い部分を非常に強く加熱することになる。その後、燃焼ガスの乱流効果は減少し、さらに燃焼ガスの温度も低下するため、閉塞用ヒレ８に対する加熱量は内側通煙口５から離れるに従って小さくなっていく。
【００１３】
閉塞用ヒレ８の内側通煙口側先端部分は強く加熱されるために非常に高温となり、内側通煙口先端部分を離れると加熱量が低下するため、閉塞用ヒレ８の温度は先端から離れるにつれて低くなる。閉塞用ヒレ８の下方は固定していないため、上下方向の膨張については閉塞用ヒレ８が他の部材に対して影響を及ぼすことはない。しかし、閉塞用ヒレ８の左右はそれぞれ内側水管３の側面に固定しているため、左右方向に膨張すると閉塞用ヒレ８が水管を圧迫することになる。閉塞用ヒレ８の熱による膨張は、温度が高くなるほど大きくなるため、閉塞用ヒレ８は先端では大きく膨張するが、閉塞用ヒレ８の上方に移るごとに膨張度は小さくなる。そのため、閉塞用ヒレ８が最も大きく膨張するのは閉塞用ヒレ８の先端部であり、閉塞用ヒレ先端部分において閉塞用ヒレ８から内側水管３へかかる力を低減することが重要となる。
【００１４】
比較的長い閉塞用ヒレ８ａと比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを交互に配置していると、各内側水管３では閉塞用ヒレ８から内側水管３に力がかかる位置が水管右側と水管左側でずれることになる。図３は、内側水管３、内側通煙口５、閉塞用ヒレ８の一部を抜き出したものであり、図３の中央に記載した内側水管３をサンプルとして説明する。中央に記載した内側水管３では、内側水管３の右側に比較的長い閉塞用ヒレ８ａ、内側水管３の左側に比較的短い閉塞用ヒレ８ｂを設けている。この内側水管３では、比較的長い閉塞用ヒレ８ａの先端位置においては、水管右側の閉塞用ヒレから左方向に強い力が加わるが、同じ高さ位置の水管左側は空いているため、内側水管３は比較的長い閉塞用ヒレ８ａの先端位置で左方向へゆがむことで、閉塞用ヒレから内側水管３にかかる力を弱めることができる。同様に、内側水管３の比較的短い閉塞用ヒレ８ｂの先端位置においては、水管左側の閉塞用ヒレから右方向に強い力が加わるが、同じ高さ位置の水管右側に当たる閉塞用ヒレ８は、内側通煙口５側の先端から離れた位置であってこの位置における閉塞用ヒレ８の膨張量は少ないものであるため、内側水管３は比較的短い閉塞用ヒレ８の先端位置では右方向へゆがむことで、閉塞用ヒレから内側水管３にかかる力を弱めることができる。
【００１５】
また、各閉塞用ヒレ８の内側通煙口５側先端には切り欠き１１を設けているため、閉塞用ヒレ８の先端では横方向へ膨張する際に、切り欠き１１の開口部を狭める方向にも膨張する。切り欠き１１の側へ向けて膨張する分だけ、内側水管３側へ膨張する量が減少することになるため、このことによっても閉塞用ヒレ８から内側水管３にかかる力を弱めることができる。
【００１６】
なお、外側通煙口６部分では燃焼ガス温度が低くなっているため、閉塞用ヒレ８に対する加熱量は少なくなる。そのため、外側通煙口６部分では閉塞用ヒレ８の先端位置をずらしたり、閉塞用ヒレ８に切り欠き１１を入れる必要はない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明を実施することによって、閉塞用ヒレから水管にかかる力を低減することができ、水管に対する力の低減によって水管の耐久性が向上するため、ボイラの寿命を長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縦断面図
【図２】 図１のＡ−Ａ断面図
【図３】 閉塞用ヒレと水管の一部を抜き出した説明図
【符号の説明】
１ 上部管寄せ
２ 下部管寄せ
３ 内側水管
４ 外側水管
５ 内側通煙口
６ 外側通煙口
７ 燃焼ガス通路
８ 閉塞用ヒレ
９ 燃焼室
１０ バーナ
１１ 切り欠き
１２ 煙道出口
Claims (2)
- 上下方向に伸びる多数の水管を列状に並べ、隣接する水管間には水管の上端又は下端以外の部分を閉塞する板状の閉塞用ヒレを設けることで水管壁を形成し、閉塞用ヒレによって閉塞しなかった水管壁の開口部を通煙口としておき、水管壁に沿って高温の燃焼ガスを流すことで水管内の缶水を加熱するボイラであって、燃焼ガスはまず水管壁の片方側面に沿って通煙口方向へ流れ、次に通煙口を通って水管壁の他方側面に入るとともに燃焼ガス流の流れ方向を反転し、最後に水管壁の他方側面に沿って前記通煙口から離れる方向へ流すボイラにおいて、水管を挟んで隣り合う閉塞用ヒレは、通煙口側先端が同じ高さ位置にならないように比較的長い閉塞用ヒレと比較的短い閉塞用ヒレを交互に配置することで、閉塞用ヒレの長さを異ならせたことを特徴とするボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造。
- 請求項１に記載のボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造において、通煙口部に面している閉塞用ヒレの先端部には切り欠きを設けていることを特徴とするボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造。
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| JP2003011655A JP4086186B2 (ja) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | ボイラの水管壁における水管間閉塞用ヒレ構造 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004225944A JP2004225944A (ja) | 2004-08-12 |
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2003
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