JP6678886B2

JP6678886B2 - 給水予熱装置の製造方法

Info

Publication number: JP6678886B2
Application number: JP2016105098A
Authority: JP
Inventors: 達彦亀山
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2016-05-26
Filing date: 2016-05-26
Publication date: 2020-04-15
Anticipated expiration: 2036-05-26
Also published as: JP2017211144A

Description

本発明は、多数のフィンチューブを連結することで構成する給水予熱装置の製造方法に関するものである。

特開平１０−９６５０４号公報や特開２０１３−１０８６４３号公報に記載があるように、ボイラでは、ボイラ給水と燃焼排ガスの間で熱交換することによる給水予熱が広く行われている。給水予熱装置は、排ガス通路内に排ガス流とは交差する方向に延びるフィンチューブを多数設置しておき、フィンチューブ内部にボイラ給水を通すことで、フィンチューブ周囲に流れる排ガスとフィンチューブ内を流れるボイラ給水の間で熱交換を行う。このような給水予熱装置でのフィンチューブは、一般的には端部同士を１８０°のＵ字ベンド管でつなぐことで長い流路を形成しており、ボイラ給水はフィンチューブによる流路の一方の端部から他方の端部へ向けて、途中で何度も折り返しながら流れるようにしている。

この給水予熱装置を組み立てる場合、複数本のフィンチューブをベンド管で連結する際には、熱交換器の管板及び筐体（ケーシング等）にフィンチューブを取り付けておき、フィンチューブ先端にベンド管を溶接するようにしている。組み立てでは、まず多数の穴を開けている管板を置き、管板の穴に全てのフィンチューブを差し込み、その端に管板誘導治具を差し込む。そして管板と上部管板および側板を組み立てて仮付け後、管板誘導治具は取り外す。次にフィンチューブ端部に１８０°のＵベンド管を溶接することによって行う。フィンチューブにＵ字ベンド管を接続する場合、先にフィンチューブの位置を固定させておく必要があり、そのためにフィンチューブと管板及び側板の組み立てを行う。また、このような製造時、治具を用いることによって製造の精度向上と時間短縮を行えるため、治具を使用して製造する。しかし、フィンチューブの長さや設置本数が機種毎に異なるという場合、治具は機種ごとに必要であり、機種に応じて治具を入れ替えながら製造することになる。また、溶接工程で当該ワークを取り扱う際にも、ワーク及び治具の総重量が重いことから扱いにくいという問題があった。

また、特開平１０−９６５０４号に記載の発明では、直管形状のフィンチューブを曲げ加工によって蛇行形状のフィンチューブにする製造方法が記載されている。この場合、直管状のフィンチューブに、フィン状部材を複数の群に分けて、各フィン状部材群間に所定の間隔をおいて固定しておき、フィン状部材の無い箇所を交互に逆方向に曲げ加工して、平面的に蛇行した形状のフィンチューブとしている。この場合は、ベント管を溶接する必要はなくなるが、フィン状部材を設置しているフィンチューブの曲げ加工を精度良く行わなければならず、容易に製造することができるものではなかった。

そのため、給水予熱装置の熱交換部における軽量化と製造の簡素化、また治具の共通化が望まれていた。

特開平１０−９６５０４号公報

本発明が解決しようとする課題は、フィンチューブを１８０°ベンド管で連結して構成する熱交換器からなる給水予熱装置において、簡素化による軽量化とコスト削減を行うことができ、さらに治具の共通化を図ることのできる給水予熱装置の製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路に設置した熱交換器によってボイラ給水の予熱を行うようにしている給水予熱装置を持ったボイラであって、熱交換器は多数のフィンチューブを設置し、フィンチューブの端部同士をＵ字ベンド管で連結するようにしている給水予熱装置において、前記フィンチューブのＵ字ベンド管による連結を行う場合、フィンチューブを支えるための溝を長手方向に一定間隔で設けた２本１対のフィン管用治具を用い、平行に配置したフィン管用治具の溝にフィンチューブをセットするとともに、フィンチューブのフィン管用治具の溝とは反対側には押さえ板を配置してフィン管用治具と押さえ板によってフィンチューブを挟み込むようにしておき、前記のフィン管用治具と押さえ板で挟み込んだフィンチューブは、所定段数重ねるようにしてフィンチューブの位置を固定し、その後にフィンチューブ端部をＵ字ベンド管で連結し、フィンチューブの連結完了後に前記の押さえ板とフィン管用治具をフィンチューブ群から抜き取るようにしていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の給水予熱装置の製造方法において、前記のフィン管用治具と押さえ板を積み重ねる面には長手方向に延びるレールを設置しておき、フィン管用治具を積み重ねる際にはレールをかみ合わせることで積み重ね時のずれを防止するようにしていることを特徴とする。

本発明を実施することによって、給水予熱装置自体の簡素化による軽量化とコスト削減を行うことができ、さらに治具の簡素化と共通化を行うことができる。

本発明の一実施例の給水予熱装置の断面図本発明の一実施例の給水予熱装置の製造工程説明図１本発明の一実施例の給水予熱装置の製造工程説明図２組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の斜視図組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の正面図組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の側面図

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給水予熱装置の断面図、図２と図３は本発明の一実施例の給水予熱装置の製造工程説明図、図４は組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の斜視図、図５は組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の正面図、図６は組み立てた給水予熱装置の熱交換器部分の側面図である。

ボイラ１で発生した燃焼排ガスは、排ガス通路２を通して戸外へ排出するものであるが、排ガス通路２途中に給水予熱装置７を設けており、排ガスは給水予熱装置７を通した後に戸外へ排出する。給水予熱装置７は略直方体の形状をしており、給水予熱装置７は側面に排ガス入口８、上面に排ガス出口９を設けている。排ガス入口８は、給水予熱装置７の側面であるが上面に近い位置に設けており、排ガスは給水予熱装置内の上部に入る。

給水予熱装置内には、内部を排ガス入口８側と排ガス出口９側に分割する仕切板４を設置しておく。仕切板４は、上端側と左右の端部では給水予熱装置の排ガス流路壁面とつながり、下端側では給水予熱装置底面との間に隔たりを持ったものとしており、給水予熱装置内は仕切板４の下方以外で分断している。給水予熱装置内部は、仕切板によって２つの排ガス流路に分割した構成で、排ガス入口８側の流路は排ガス流下降流路１０、排ガス出口９側の流路は排ガス流上昇流路１１となる。排ガス流は排ガス流下降流路１０で下降し、仕切板４の下方でターンした後、排ガス流上昇流路１１で上昇流となる。

排ガス流下降流路１０内には水平方向に伸びる多数のフィンチューブ３からなる熱交換器を設置する。フィンチューブ３は、素管表面に全周の熱吸収用フィンを設置したものであり、熱吸収用フィンを設置することで伝熱面積が大きくなるため、熱吸収量を大きくすることができる。給水予熱装置７内の各フィンチューブ３は、端部を連結することで蛇行する長い給水流路を形成するようにしており、給水予熱装置内への給水は、フィンチューブ群の最下段のフィンチューブ３より行う。給水予熱装置内での給水は、最下段のフィンチューブ３から順次通り、加熱されながら最上段のフィンチューブ３まで達する。予熱を行った給水は、給水予熱装置より取り出して、ボイラ１内へ供給する。伝熱面積を大きくしたフィンチューブ３では、燃焼排ガスが熱吸収用フィンの表面に沿って流れる際に燃焼排ガスから熱を吸収する。排ガス流下降流路１０内にはフィンチューブ３による熱交換器を設置しており、フィンチューブ３内には温度の低いボイラ給水が流れるため、最初高温であった排ガスは、フィンチューブ３を加熱するにつれて温度を低下させていく。替わりにフィンチューブ３内を流れる給水は温度を上昇させていく。

フィンチューブ３による熱交換器を組み立てる際、熱交換器が縦長形状となる場合、つまりフィンチューブ３の配置が列数より段数の方が大きくなる場合は、９０°回転させて寝かした状態で組み立てる。図１での熱交換器は、３列６段のフィンチューブ３を設置するものであって、縦長形状になるものであるため、横に寝かした状態に組み立てる。

フィンチューブ３による熱交換器の製造では、フィンチューブ３を等間隔に配置するためのフィン管用治具１２を使用する。このフィン管用治具１２は、フィンチューブ３を支えるためのＶ字状又は半円状の溝を掘った２本１対の支持金具であって、溝は長手方向に一定間隔で配置している。使用するフィンチューブ３の長さに対応する位置に２本のフィン管用治具１２を平行に置き、フィン管用治具の溝は上向きとしてこの溝にフィンチューブ３の端部に近い素管部分をセットする。このとき、フィンチューブ３の長さにあわせて２本のフィン管用治具１２の間隔を調節するものであるため、機種によるフィンチューブ長さの違いに対応することができる。また、フィン管用治具にセットする本数を調節することで熱交換器のフィンチューブ３の段数を調節することができる。

フィン管用治具１２の溝に必要数のフィンチューブ３を並べると、次に押さえ板１３のセットを行う。押さえ板１３も、フィンチューブ３を支えるための２本１対の支持具であるが、前記のフィン管用治具１２とは違ってフィンチューブ３を乗せ置く溝は掘っておらず、上下の面は平らとしている。また、押さえ板１３とフィン管用治具１２が重なる部分では、長手方向に延びるレールを設け、両者がレールでかみ合わさるようにしておいてもよい。図では押さえ板１３の上面に凸形状のレールを設置し、フィン管用治具１２の下面には凹形状のレールを設置して両者をかみ合わせるようにしている。レールを設置することで組み立て時のずれを無くすことができる。ただし、押さえ板１３は横方向にスライドさせて抜き出すことができるようにする必要があり、そのためにレールは縦方向に延びるものとしておく。

２本の押さえ板１３は、フィン管用治具１２に重ねるようにして、フィンチューブ端部の上側に乗せ置き、さらにその上に２段目のフィン管用治具１２を乗せ置く。２段目のフィン管用治具１２にも１段目と同様にフィンチューブ３をセットして、その上に２段目の押さえ板１３を乗せ置く。このフィンチューブ３と治具による段は、熱交換器でのフィンチューブの列数分繰り返す。熱交換器でのフィンチューブの列数は機種毎に異なることがあるが、フィンチューブ３を設置する段数を調節することで多種類の熱交換器に対応することができる。実施例ではフィンチューブ３は３列であるために、３段積み上げるようにしている。そして必要段数分を積み上げた状態でクランプなどを使用して上下方向に締め付け、フィンチューブ３の位置を固定する。

次にフィンチューブ３の端部同士をＵ字ベンド管６によって連結する。溶接する際にはフィンチューブ端部が上になっている方が作業し易い場合には、溶接する側のフィンチューブ端部が上側に来るようにフィン管用治具ごと９０°回転させてもよい。フィン管用治具１２は上下方向に締め付けて固定しているものであるため、回転させてもフィンチューブ３のピッチは固定されている。

その後、フィンチューブ端部にＵ字ベンド管６を順次溶接していく。一方の面でＵ字ベンド管６の溶接が終了すると、さらにフィン管用治具を１８０°回転させて反対側のフィンチューブ端部でもＵ字ベンド管６を溶接する。

溶接終了後、クランプを外して押さえ板１３を取り外す。押さえ板１３は上下面が平らであるため、横方向にスライドさせて抜き出すことができる。押さえ板１３を取り外すことでフィン管用治具１２をずらすことができるようになり、フィン管用治具１２も取り外すことで熱交換器部分のみが残る。

完成した熱交換器は管板及び筐体が省かれているために製品は軽量化することができ、シンプルで低コストとなる。また、フィンチューブの長さに応じて平行に設置するフィン管用治具１２の間隔を調節し、熱交換器のフィンチューブ段数に応じて１段のフィン管用治具１２にセットするフィンチューブの本数を調節し、熱交換器のフィンチューブ列数に応じてフィン管用治具１２の積み上げ段数を調節することができるため、治具の共通化を図ることができる。

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

１ボイラ
２排ガス通路
３フィンチューブ
４仕切板
５熱吸収用フィン
６Ｕ字ベンド管
７給水予熱装置
８排ガス入口
９排ガス出口
１０排ガス流下降流路
１１排ガス流上昇流路
１２フィン管用治具
１３押さえ板

Claims

ボイラから排出される排ガスを通す排ガス通路に設置した熱交換器によってボイラ給水の予熱を行うようにしている給水予熱装置を持ったボイラであって、熱交換器は多数のフィンチューブを設置し、フィンチューブの端部同士をＵ字ベンド管で連結するようにしている給水予熱装置において、前記フィンチューブのＵ字ベンド管による連結を行う場合、フィンチューブを支えるための溝を長手方向に一定間隔で設けた２本１対のフィン管用治具を用い、平行に配置したフィン管用治具の溝にフィンチューブをセットするとともに、フィンチューブのフィン管用治具の溝とは反対側には押さえ板を配置してフィン管用治具と押さえ板によってフィンチューブを挟み込むようにしておき、前記のフィン管用治具と押さえ板で挟み込んだフィンチューブは、所定段数重ねるようにしてフィンチューブの位置を固定し、その後にフィンチューブ端部をＵ字ベンド管で連結し、フィンチューブの連結完了後に前記の押さえ板とフィン管用治具をフィンチューブ群から抜き取るようにしていることを特徴とする給水予熱装置の製造方法。
請求項１に記載の給水予熱装置の製造方法において、前記のフィン管用治具と押さえ板を積み重ねる面には長手方向に延びるレールを設置しておき、フィン管用治具を積み重ねる際にはレールをかみ合わせることで積み重ね時のずれを防止するようにしていることを特徴とする給水予熱装置の製造方法。