JP7161366B2

JP7161366B2 - 小型貫流ボイラ

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Publication number: JP7161366B2
Application number: JP2018191535A
Authority: JP
Inventors: 智郎三浦; 裕人田中
Original assignee: 株式会社日本サーモエナー
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2022-10-26
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020060319A

Description

本発明は、複数の水管を円周状に配置して水管で囲まれた空間を燃焼室とした環状の水管列の上端部及び下端部に、環状の上部管寄せ及び下部管寄せをそれぞれ連通状に接続し、水管列の外側に筒状の煙室カバーを同心円状に配設して水管列と煙室カバーとの間に燃焼室に連通する環状の燃焼ガス流路を形成し、水管列の各水管の燃焼ガス流路に面した部分に複数の熱吸収用フィンを多段に設け、燃焼室内で発生した燃焼ガスを燃焼ガス流路に流した後、煙道から排出するようにした小型貫流ボイラの改良に係り、特に、複数の熱吸収用フィンに、環状の燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガスに旋回力（燃焼ガスが環状の燃焼ガス流路の円周方向に沿って流れる力）を与えるバッフルプレートを着脱自在に取り付けることができ、また、複数の熱吸収用フィンにバッフルプレートを取り付けることによって、各熱吸収用フィンの伝熱面を有効に利用できる旋回流（燃焼ガスの環状の燃焼ガス流路内での円周方向に沿う流れ）が簡単に得られると共に、バッフルプレートの取り付け枚数を変えることで、熱吸収量を簡単に調整することができるようにした小型貫流ボイラに関するものである。

従来、小型貫流ボイラ２０としては、例えば、図７～図９に示す構造のものが知られている。

即ち、前記小型貫流ボイラ２０は、図７～図９に示す如く、鉛直姿勢の複数の水管２１ａを円周状に配置し、水管２１ａで囲まれた空間を燃焼室２２とする環状の水管列２１と、水管列２１の隣り合う水管２１ａの間に気密状に取り付けられ、隣り合う水管２１ａの上端部間を除く部分を閉塞して水管２１ａの上端部間にスリット状の燃焼ガス出口２３を形成する閉塞用丸棒２４と、水管列２１の各水管２１ａ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管寄せ２５及び下部管寄せ２６と、水管列２１の外側を覆って水管列２１との間に燃焼室２２に連通する環状の燃焼ガス流路２７を形成する筒状の煙室カバー２８と、燃焼室２２の上部に配設したバーナ２９と、を備えている。

而して、前記小型貫流ボイラ２０によれば、バーナ２９の燃焼により発生した燃焼ガスＧは、燃焼室２２の下部で反転してリバース燃焼を行い、燃焼ガス出口２３から環状の燃焼ガス流路２７に流入し、燃焼ガス流路２７内を上側（上流）から下側（下流）へ向って流れた後、筒状の煙室カバー２８の下端部に接続した煙道３０から排出されるようになっている。

前記小型貫流ボイラ２０は、隣り合う水管２１ａ同士を閉塞用丸棒２４で気密状に接続しているため、小型貫流ボイラ２０の組立に手数と時間が掛かり、小型貫流ボイラ２０を安価に製造できないと言う問題がある。

図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０は、前記問題を解決する小型貫流ボイラ２０を示すものであり、水管列２１の各水管２１ａの上端部を水管列２１の外方へ向って所定角度θだけ傾斜させ、上部管寄せ２５に接続される各水管２１ａの上端部の水管取付ピッチ円直径Ｄ１と下部管寄せ２６に接続される各水管２１ａの下端部の水管取付ピッチ円直径Ｄ２をＤ１＞Ｄ２とし、隣り合う水管２１ａの間に上端部が下端部よりも広くなる縦長の逆三角形の燃焼ガス出口２３を形成したものである。この小型貫流ボイラ２０は、隣り合う水管２１ａの下端部同士が密接した状態となっている。

図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０は、隣り合う水管２１ａの間に取り付けられる閉塞用丸棒２４が不要となるため、構造がシンプルで組立が簡単になると共に、安価になると云う利点がある。

尚、図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０において、図７～図９に示す小型貫流ボイラ２０と同じ部材・部位には、同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

しかし、図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０は、水管列２１の全ての水管２１ａの上端部が外方へ傾斜しているので、燃焼ガス流路２７の上流側部分（上側部分）が狭くて圧力損失が大きく、燃焼ガス流路２７の下流側（下側）に行くに従って燃焼ガス流路２７が漸次広くなって圧力損失が小さくなるため、リバース燃焼後の燃焼ガスＧの流れがショートパスし易くなる（燃焼ガスＧが燃焼室２２の上部まで到達せず、燃焼ガス出口２３の低い部分から燃焼ガス流路２７に流れ出る）傾向になり、燃焼ガスＧからの熱の回収量が少なくなると言う問題がある。

図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０は、図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０の問題を改善するものであり、水管列２１の各水管２１ａの上端部を一つ置き毎に水管列２１の外方へ向って所定角度θだけ傾斜させ、鉛直姿勢の水管２１ａと傾斜姿勢の水管２１ａを交互に配列して隣り合う水管２１ａの間に縦長の逆三角形の燃焼ガス出口２３を形成したものである。

図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０は、燃焼ガス流路２７の上流側部分が図１０及び図１１に示す小型貫流ボイラ２０の燃焼ガス流路２７の上流側部分よりも少しだけ広くなるため、圧力損失が小さくなって燃焼ガスＧがショートパスし難くなる。

尚、図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０において、図７～図９に示す小型貫流ボイラ２０と同じ部材・部位には、同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

図１４～図１８に示す小型貫流ボイラ２０は、図７～図９、図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０を更に高効率化するために、各水管２１ａの燃焼ガス流路２７の下流側部分に面した部分に熱吸収用フィン３１を多段に取り付けたものである。

即ち、図１４及び図１５に示す小型貫流ボイラ２０は、図７～図９に示す小型貫流ボイラ２０の各水管２１ａの燃焼ガス流路２７の下流側部分に面した部分に、水管２１ａの上下方向へ熱吸収用フィン３１を多段に取り付け、また、図１６～図１８に示す小型貫流ボイラ２０は、図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０の各水管２１ａの燃焼ガス流路２７の下流側部分に面した部分に、水管２１ａの上下方向へ熱吸収用フィン３１を多段に取り付けたものである。

図１６～図１８に示す小型貫流ボイラ２０は、水管列２１の各水管２１ａの上端部を一つ置き毎に水管列２１の外方へ向って所定角度θだけ傾斜させ、隣接する水管２１ａの間に取り付けられる閉塞用丸棒２４を省略するようにしているため、構造がシンプルで組立が簡単になると共に、安価になると云う利点がある反面、図１４及び図１５に示す小型貫流ボイラ２０よりも、燃焼ガス流路２７の面積が大きくなってしまうので、燃焼ガスＧが水管２１ａ及び熱吸収用フィン３１に沿って流れ難くなり、熱吸収が悪くなる。また、燃焼ガス流路２７の下流側に行くほど、燃焼ガス流路２７の面積が更に大きくなるので、熱吸収が更に悪化することになる。

尚、図１４～図１８に示す小型貫流ボイラ２０において、図７～図９、図１２及び図１３に示す小型貫流ボイラ２０と同じ部材・部位には、同一の参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。

また、水管に熱吸収用フィンを多段に設けた小型貫流ボイラとしては、図１４～図１８に示す小型貫流ボイラの他に、特開２００９－１９８１２６号公報（特許文献１参照）、特開平０２－０７５８０５号公報（特許文献２参照）、特開２０１３－０５７５０１号公報（特許文献３参照）及び特開２０１２－１６７８４８号公報（特許文献４参照）に記載されたものが知られている。

即ち、特許文献１の小型貫流ボイラ（多管式ボイラ）は、環状の燃焼ガス流路の下部に流路断面積を大きくした燃焼ガス流動用空間部を設け、燃焼ガス流動用空間部より上方では水管の燃焼ガス流路に面した部分に多数段の熱吸収用フィンを設けたものであり、燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガス流の片寄りを防止するようにしたものである。

しかし、特許文献１の小型貫流ボイラは、環状の燃焼ガス流路は燃焼ガスが旋回する構造となっておらず、燃焼室から出た燃焼ガスが環状の燃焼ガス流路内を水管に沿って流れるため、熱吸収用フィンの伝熱面を有効に利用できないと言う問題がある。

また、特許文献２及び特許文献３の小型貫流ボイラ（軸対称斜流式貫流ボイラー、ボイラ）は、水管の環状の燃焼ガス流路に面した部分に、熱吸収用フィンを水管の軸線に対して傾斜する姿勢で取り付け、燃焼ガスを環状の燃焼ガス流路内で旋回させるようにしたものである。

しかし、特許文献２及び特許文献３の小型貫流ボイラは、水管に取り付けた隣り合う熱吸収用フィン間の空間が大きいため、環状の燃焼ガス流路内の燃焼ガスの大半が隣り合う熱吸収用フィン間の空間を通過するため、燃焼ガス流路内で燃焼ガスの旋回流が発生し難く、熱吸収用フィンの伝熱面を有効に利用できないと言う問題がある。

尚、熱用吸収用フィンを大きくすれば、隣り合う熱吸収用フィン間の空間が小さくなり、燃焼ガス流路内で燃焼ガスの旋回流が発生し易くなるが、熱吸収用フィンを大きくすると、燃焼ガスによって熱吸収用フィンが過熱され、熱応力により水管に亀裂が発生すると言う別の問題が発生することになる。

また、熱吸収用フィンの水管への取り付け角度を変えることよって、燃焼ガス流路内での燃焼ガスの旋回力を調整することができるが、熱吸収用フィンの角度を変えるためには、熱吸収用フィンの水管との溶着面形状を変え、熱吸収用フィンを水管に取り付けるための装置（フィン用プロジェクション溶接装置）を斜めフィン専用にカスタマイズする必要があり、非常に手間が掛かるうえ、コストの高騰を招くことになる。

更に、特許文献４の小型貫流ボイラは、環状の燃焼ガス流路内に螺旋状に形成したガス案内板を配設すると共に、ガス案内板に沿って熱吸収用フィンが設けられていない熱吸収用フィン欠落帯を設け、ガス案内板により燃焼ガスを環状の燃焼ガス流路内で旋回させるようにしたものである。

しかし、特許文献４の小型貫流ボイラは、ガス案内板の幅が環状の燃焼ガス流路の幅と同じに形成されていると共に、ガス案内板の外側縁及び内側縁に水管の外径に等しい半円状の切欠を水管のピッチに合わせて形成しているため、円周状に配置した水管の周りに螺旋状に形成したガス案内板を取り付けることは極めて困難である。

特開２００９－１９８１２６号公報特開平０２－０７５８０５号公報特開２０１３－０５７５０１号公報特開２０１２－１６７８４８号公報

本発明は、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、水管に上下方向へ多段に設けた熱吸収用フィンに、燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガスに旋回力を与えるバッフルプレートを簡単に着脱自在に取り付けることができ、また、複数の熱吸収用フィンにバッフルプレートを取り付けることによって、各熱吸収用フィンの伝熱面を有効に利用できる燃焼ガスの旋回流が簡単に得られると共に、バッフルプレートの取り付け枚数を変えることで、熱吸収量を簡単に調整することができるようにした小型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、本発明の請求項１に記載の小型貫流ボイラは、複数の水管を円周状に配置して水管で囲まれた空間を燃焼室とする環状の水管列と、水管列の各水管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管寄せ及び下部管寄せと、水管列の外側を覆って水管列との間に燃焼室に連通する環状の燃焼ガス流路を形成する筒状の煙室カバーと、燃焼室の上部に配設したバーナと、少なくとも燃焼ガス流路の下流側の水管の燃焼ガス流路に面した部分に上下方向へ多段に設けた複数の熱吸収用フィンと、を備えた小型貫流ボイラにおいて、前記熱吸収用フィンに、熱吸収用フィンの形状と隣り合う水管の熱吸収用フィンの上下方向の取付ピッチを利用して、燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガスに旋回力を与えるバッフルプレートを傾斜姿勢で着脱自在に取り付け、前記バッフルプレートは、弾性を有する金属板により平面形状が円弧状に形成されており、バッフルプレートの内側中央部には、熱吸収用フィンに交差する状態で抜き差し自在に嵌合される凹部が設けられ、また、バッフルプレートの両端部には、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンに押し当て固定されるガイド部がそれぞれ設けられていることに特徴がある。

本発明の請求項２に記載の小型貫流ボイラは、請求項１に記載の小型貫流ボイラにおいて、前記バッフルプレートは、バッフルプレートの内側中央部に形成した凹部が、熱吸収用フィンに交差する状態で嵌合係止され、また、バッフルプレートの両端部に形成したガイド部が、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンにバッフルプレート自体の弾性力により押し当てられた状態でそれぞれ弾性係止され、熱吸収用フィンに一方のガイド部が他方のガイド部より高くなる傾斜姿勢でもって取り付けられていることに特徴がある。

本発明の請求項３に記載の小型貫流ボイラは、請求項１又は請求項２に記載の小型貫流ボイラにおいて、前記バッフルプレートは、複数の熱吸収用フィンに水管の上下方向に所定のピッチで着脱自在に取り付けられていると共に、環状の燃焼ガス流路に円周方向に所定のピッチで配置されて熱吸収用フィンに着脱自在に取り付けられていることに特徴がある。

本発明の請求項４に記載の小型貫流ボイラは、請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の小型貫流ボイラにおいて、前記バッフルプレートは、その外周縁が煙室カバーの内周面に当接し、煙室カバーにより適正な位置に保持固定されていることに特徴がある。

本発明の小型貫流ボイラは、各水管に上下方向へ多段に設けた熱吸収用フィンに、熱吸収用フィンの形状と隣り合う水管の熱吸収用フィンの上下方向の取付ピッチを利用して、環状の燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガスに旋回力を与えるバッフルプレートを傾斜姿勢で着脱自在に取り付ける構成としているため、従来の小型貫流ボイラのように、燃焼ガスを旋回させるガス案内板を溶接により水管等に固着する必要もなく、環状の燃焼ガス流路内の燃焼ガスに旋回力を与えるバッフルプレートを熱吸収用フィンに簡単且つ容易に取り付けることができると共に、バッフルプレートにより熱吸収用フィンの伝熱面を有効に利用できる燃焼ガスの旋回流が簡単に得られる。

また、本発明の小型貫流ボイラは、バッフルプレートが、弾性を有する金属板により平面形状が円弧状に形成されおり、バッフルプレートの内側中央部には、熱吸収用フィンに交差する状態で抜き差し自在に嵌合される凹部が設けられ、また、バッフルプレートの両端部には、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンに押し当て固定されるガイド部がそれぞれ設けられているため、バッフルプレートの凹部が、熱吸収用フィンに交差する状態で嵌合係止され、また、バッフルプレートの両端部のガイド部が、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンにバッフルプレート自体の弾性力により押し当てられた状態でそれぞれ弾性係止されることになる。
その結果、本発明の小型貫流ボイラは、バッフルプレートがそれ自体の弾性力により熱吸収用フィンに比較的強固に取り付けられることになり、熱吸収用フィンから脱落するのを防止することができ、燃焼ガスに旋回流を確実且つ良好に与えることができる。

更に、本発明の小型貫流ボイラは、バッフルプレートが、複数の熱吸収用フィンに水管の上下方向に所定のピッチで着脱自在に取り付けられていると共に、環状の燃焼ガス流路に円周方向に所定のピッチで配置されて熱吸収用フィンに着脱自在に取り付けられているため、バッフルプレートの上下方向の取り付け枚数やバッフルプレートの円周方向の取り付け枚数を変えることで、熱吸収量を簡単に調整することができる。

更に、本発明の小型貫流ボイラは、バッフルプレートの外周縁が煙室カバーの内周面に当接し、バッフルプレートが煙室カバーにより適正な位置に保持固定されているため、バッフルプレートが熱吸収用フィンに対してずれたり、落下したりするのを確実に防止することができる。

本発明の一実施形態に係る小型貫流ボイラの概略縦断面図である。図１のＡ－Ａ線拡大断面図である。水管列の水管に取り付けた熱吸収用フィンにバッフルプレートを上下方向へ一定のピッチで取り付けた状態の水管列の一部分を示す正面図である。図２の一点鎖線円で囲んだ部分の拡大図である。バッフルプレートの拡大平面図である。熱吸収用フィンに取り付けたバッフルプレートの上下方向の取付ピッチを変えた状態の水管列の一部分を示す正面図である。従来の小型貫流ボイラの一例を示す縦断面図である。図７のＢ－Ｂ線断面図である。図８の一点鎖線円で囲んだ部分の拡大図である。従来の小型貫流ボイラの他の例を示す縦断面図である。図１０のＣ－Ｃ線断面図である。従来の小型貫流ボイラの更に他の例を示す縦断面図である。図１２のＤ－Ｄ線断面図である。従来の小型貫流ボイラの更に他の例を示す縦断面図である。図１４のＥ－Ｅ線断面図である。従来の小型貫流ボイラの更に他の例を示す縦断面図である。図１６のＦ－Ｆ線断面図である。図１７の一点鎖線円で囲んだ部分の拡大図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１～図４は本発明の一実施形態に係る小型貫流ボイラ１を示し、当該小型貫流ボイラ１は、金属製の複数の水管２ａを円周状に配置して水管２ａで囲まれた空間を燃焼室３とする環状の水管列２と、水管列２の各水管２ａの上端部及び下端部にそれぞれ連通状に接続された金属製の環状の上部管寄せ４及び下部管寄せ５と、水管列２の外側を覆って水管列２との間に燃焼室３に連通する環状の燃焼ガス流路６を形成する金属製の筒状の煙室カバー７と、燃焼室３の上部に配設したバーナ８と、少なくとも燃焼ガス流路６の下流側の水管２ａの燃焼ガス流路６に面した部分に上下方向へ多段に設けた複数の熱吸収用フィン９と、熱吸収用フィン９に着脱自在に取り付けられ、燃焼ガス流路６内を流れる燃焼ガスＧに旋回力を与える金属製のバッフルプレート１０と、を備えている。

尚、図１において、１１は上部管寄せ４及び下部管寄せ５と各水管２ａの上端部及び下端部を保護する耐火物である。

前記環状の水管列２は、図１及び図２に示す如く、複数の水管２ａを鉛直姿勢で且つ水管２ａの下端部外周面が接触する状態で円周状に配置すると共に、各水管２ａの上端部を一つ置き毎に水管列２の外方へ向って所定角度θだけ傾斜させ、鉛直姿勢の水管２ａと傾斜姿勢の水管２ａを交互に配列した格好になっており、隣り合う水管２ａの間に、図３に示す如く、上端部が下端部よりも広くなる縦長の逆三角形の燃焼ガス出口１２を形成し、また、複数の水管２ａで囲まれた空間を燃焼室３としたものである。

前記上部管寄せ４及び下部管寄せ５は、図１に示す如く、断面形状が矩形の中空構造の環状に形成されており、両管寄せ４，５には、水管列２の各水管２ａ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。

尚、図示していないが、上部管寄せ４には、蒸気管及び気水分離器等が接続され、また、下部管寄せ５には、気水分離器からの戻り管、給水管及び給水ポンプ等が接続されている。

前記煙室カバー７は、図１及び図２に示す如く、環状の水管列２の外径よりも大きい筒状に形成されており、水管列２の外側位置に水管列２と同心円状に配置され、水管列２との間に環状の燃焼ガス流路６を形成するようになっている。この燃焼ガス流路６は、水管列２の水管２ａ間に形成した燃焼ガス出口１２により燃焼室３に連通するようになっている。

また、煙室カバー７の下端部には、燃焼ガス流路６の下端部（燃焼ガス流路６の下流側端部）に連通する煙道１３が接続されている。

前記バーナ８は、図１に示す如く、燃焼室３の上部に配設されており、燃焼室３に燃料と燃焼用空気を吹き込んで燃焼ガスＧを生成するものである。この燃焼ガスＧ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。

前記熱吸収用フィン９は、図１～図４に示す如く、鋼板等の金属板により適宜の形状に形成されており、燃焼ガスＧの温度が低下する燃焼ガス流路６の下流側の各水管２ａの燃焼ガス流路６に面した部分に、上下方向へ一定の取付ピッチＰで多段状に設けられている。

前記バッフルプレート１０は、各水管２ａに上下方向へ多段に設けた熱吸収用フィン９の伝熱面を有効に利用できるように、燃焼ガス流路６内を流れる燃焼ガスＧに旋回力（燃焼ガスＧが環状の燃焼ガス流路６内を円周方向に沿って流れる力）を与えるものであり、熱吸収用フィン９の形状と隣り合う水管２ａの熱吸収用フィン９の上下方向の取付ピッチＰ等を利用して、熱吸収用フィン９に着脱自在に取り付けられている。

即ち、バッフルプレート１０は、弾性を有する鋼板等の金属板により平面形状が円弧状に形成されており、図４及び図５に示す如く、バッフルプレート１０の内側中央部には、熱吸収用フィン９に交差する状態で抜き差し自在に嵌合される凹部１０ａが設けられ、また、バッフルプレート１０の両端部には、隣り合う水管２ａの少なくとも１ピッチＰ上下にずらした熱吸収用フィン９に弾性的に押し当て固定されるガイド部１０ｂがそれぞれ設けられている。

このバッフルプレート１０の全体形状及び大きさ、凹部１０ａの形状及び大きさ、ガイド部１０ｂの形状及び大きさ等は、熱吸収用フィン９の形状、厚さ及び大きさ、バッフルプレート１０の熱吸収用フィン９への取付角度、熱吸収用フィン９の上下方向の取付ピッチＰ等により決定される。

尚、バッフルプレート１０の中央部の奥行き方向（図５に示すバッフルプレート１０の上下方向）の長さＬ１は、図４に示すように凹部１０ａを熱吸収用フィン９の幅方向（図４に示す熱吸収用フィン９の左右方向）の中心位置に交差する状態で嵌合し、且つバッフルプレート１０の外周縁部１０ｄを筒状の煙室カバー７の内周面に当接させたときに、凹部１０ａに隣接する内周縁部１０ｃが水管２ａの外周面に当たらないように設定されている。

また、バッフルプレート１０の凹部１０ａの幅Ｗは、凹部１０ａを鉛直姿勢の水管２ａに設けた熱吸収用フィン９の幅方向（図４に示す熱吸収用フィン９の左右方向）の中心位置に交差する状態で嵌合したときに、バッフルプレート１０の両端部に形成したガイド部１０ｂがそれぞれ隣り合う傾斜姿勢の水管２ａの１ピッチＰ上下にずらした熱吸収用フィン９に押し当て固定されるように設定されている。例えば、バッフルプレート１０の凹部１０ａをバッフルプレート１０の右側端部が左側端部よりも高くなる姿勢で鉛直姿勢の水管２ａに設けた熱吸収用フィン９の幅方向の中心位置に交差する状態で嵌合したときに、バッフルプレート１０の右側のガイド部１０ｂが隣り合う傾斜姿勢の水管２ａの１ピッチＰ上側の熱吸収用フィン９の下面に弾性的に当接し、また、バッフルプレート１０の左側のガイド部１０ｂが隣り合う傾斜姿勢の水管２ａの１ピッチＰ下側の熱吸収用フィン９の下面（又は熱吸収用フィン９の上面）に弾性的に当接するようになっている（図２～図４参照）。

更に、バッフルプレート１０の両端部に形成したガイド部１０ｂは、図５に示す如く、バッフルプレート１０の両端部内周縁にバッフルプレート１０の幅方向（図４及び図５に示すバッフルプレート１０の上下方向）に沿って切欠部１０ｅを設けることにより形成されており、弾性力を有する帯状を呈している。このガイド部１０ｂの長さＬ２は、図４に示すようにバッフルプレート１０の凹部１０ａを熱吸収用フィン９の幅方向（図４に示す熱吸収用フィン９の左右方向）の中心位置に交差する状態で嵌合し、且つバッフルプレート１０の外周縁部１０ｄを筒状の煙室カバー７の内周面に当接させたときに、隣接する左右の傾斜姿勢の水管２ａに設けた熱吸収用フィン９（１ピッチＰ上側の熱吸収用フィン９と１ピッチＰ下側の熱吸収用フィン９）に確実に引っ掛かり、且つガイド部１０ｂの先端が傾斜姿勢の水管２ａの外周面に当たらないように設定されている。

更に、バッフルプレート１０は、その外周縁部１０ｄが筒状の煙室カバー７の内周面に面接触状態で当接する円弧状に形成されており、熱吸収用フィン９に取り付けられて筒状の煙室カバー７で水管列２を覆ったときに、バッフルプレート１０の外周縁が煙室カバー７の内周面に当接し、煙室カバー７により適正な位置に保持固定されるようになっている（図４参照）。

而して、上述したバッフルプレート１０は、その凹部１０ａを水管２ａに設けた所望の熱吸収用フィン９の幅方向の中心位置に交差する状態で嵌合し、右側のガイド部１０ｂを隣り合う水管２ａ（凹部１０ａに対向する水管２ａの右側の水管２ａ）の１ピッチＰ上側へずれた熱吸収用フィン９の下端面に弾性的に当接させると共に、左側のガイド部１０ｂを隣り合う水管２ａ（凹部１０ａに対向する水管２ａの左側の水管２ａ）の１ピッチＰ下側へずれた熱吸収用フィン９の下端面に弾性的に当接させることによって、熱吸収用フィン９に着脱自在に取り付けられる（図２～図４参照）。

また、バッフルプレート１０は、熱吸収用フィン９に取り付けた後、水管列２の外側を筒状の煙室カバー７で覆い、バッフルプレート１０の外周縁部１０ｄを煙室カバー７で水管列２側へ押え込むことによって、適正な位置で保持固定される。

更に、バッフルプレート１０は、複数の熱吸収用フィン９に水管２ａの上下方向に所定のピッチで着脱自在に取り付けられていると共に、環状の燃焼ガス流路６に円周方向に所定のピッチで配置されて熱吸収用フィン９に着脱自在に取り付けられている。

本実施形態においては、バッフルプレート１０は、水管２ａの熱吸収用フィン９に上下方向へ一定のピッチで４枚取り付けられている。また、バッフルプレート１０は、環状の燃焼ガス流路６に円周方向に一定のピッチで１３枚配置されており、各バッフルプレート１０の中央部が鉛直姿勢の水管２ａにそれぞれ取り付けられている。従って、環状の燃焼ガス流路６内には、環状に配置されたバッフルプレート１０が上下方向に亘って四段に配置された格好になっている。尚、各段のバッフルプレート１０は、それぞれ同一平面上に配置されている。

以上のように構成された小型貫流ボイラ１によれば、バーナ８の燃焼により発生した燃焼ガスＧは、燃焼室３の下部で反転してリバース燃焼を行い、燃焼ガス出口１２から環状の燃焼ガス流路６の上流側部分（燃焼ガス流路６の上部）に流入する。

燃焼ガス流路６の上流側部分に流入した燃焼ガスＧは、燃焼ガス流路６内を水管列２の長手方向に沿って上側から下側へ流れ、燃焼ガスＧの大部分が複数のバッフルプレート１０に衝突して水管列２の円周方向に向きを変え、環状の燃焼ガス流路６内を均一に旋回しながら、熱吸収用フィン９の伝熱面（熱吸収用フィン９の上面及び下面）に沿って流れ、燃焼ガス流路６内を下流側（燃焼ガス流路６の下部）へ流れて行く。

環状の燃焼ガス流路６内を流れる燃焼ガスＧは、複数の水管２ａ及び熱吸収用フィン９により十分に熱吸収された後、煙道１３から排出される。

上述した小型貫流ボイラ１は、水管２ａに多段に設けた熱吸収用フィン９に、熱吸収用フィン９の形状と隣り合う水管２ａの熱吸収用フィン９の上下方向の取付ピッチＰ等を利用して、環状の燃焼ガス流路６内を流れる燃焼ガスＧに旋回力を与えるバッフルプレート１０を着脱自在に取り付ける構成としているため、従来の小型貫流ボイラのように、燃焼ガスを旋回させるガス案内板を溶接により水管等に固着する必要もなく、環状の燃焼ガス流路６内の燃焼ガスＧに旋回力を与えるバッフルプレート１０を熱吸収用フィン９に簡単且つ容易に取り付けることができると共に、バッフルプレート１０により熱吸収用フィン９の伝熱面を有効に利用できる旋回流が簡単に得られる。

また、前記小型貫流ボイラ１は、バッフルプレート１０を弾性を有する金属板により形成し、バッフルプレート１０をその弾性力を利用して熱吸収用フィン９に取り付けているため、バッフルプレート１０が熱吸収用フィン９から脱落するのを防止することができ、燃焼ガスＧに旋回流を確実且つ良好に与えることができる。

更に、前記小型貫流ボイラ１は、バッフルプレート１０が、複数の熱吸収用フィン９に水管２ａの上下方向に所定のピッチで着脱自在に取り付けられていると共に、環状の燃焼ガス流路６に円周方向に所定のピッチで配置されて熱吸収用フィン９に着脱自在に取り付けられているため、バッフルプレート１０の上下方向の取り付け枚数やバッフルプレート１０の円周方向の取り付け枚数を変えることで、熱吸収量を簡単に調整することができる。

更に、前記小型貫流ボイラ１は、バッフルプレート１０の外周縁が煙室カバー７の内周面に当接し、バッフルプレート１０が煙室カバー７により水管２ａ側へ押圧されて適正な位置に保持固定されているため、バッフルプレート１０が熱吸収用フィン９に対してずれたり、落下したりするのを確実に防止することができる。

下記の表１は、発生熱量が３１３ｋＷの小型貫流ボイラ１に本願発明を適用した場合（バッフルプレート１０を設けた本願発明の小型貫流ボイラ１）と本願発明を適用しない場合（バッフルプレート１０がない従来の小型貫流ボイラ）の試験データを示すものである。

表１からも明らかなように、バッフルプレート１０を取り付けた本願発明の小型貫流ボイラ１は、バッフルプレート１０を取り付けていない従来の小型貫流ボイラに比較して熱吸収量が増えてボイラ効率が高くなることが判る。

ところで、バッフルプレート１０を取り付けると、炉圧が上昇してバーナ８の送風機能力により適正な燃焼ができなくなる場合もあるため、この場合には、ボイラ効率と炉圧のバランスを見て、バッフルプレート１０の枚数を選定すれば良い。

尚、上記の実施形態においては、バッフルプレート１０の上下方向の取り付け枚数を４枚としているが、バッフルプレート１０の上下方向の取り付け枚数は、上記の実施形態のものに限定されるものではなく、燃焼ガス流路６を流れる燃焼ガスＧに旋回流を与えることができれば、如何なる枚数であっても良い。

また、上記の実施形態においては、バッフルプレート１０の上下方向の取付ピッチを一定としたが、他の実施形態においては、図６に示す如く、バッフルプレート１０の上下方向の取付ピッチを燃焼ガスＧの温度が低くなる燃焼ガス流路６の下流側に行く程、狭くして熱吸収量が均一になるように調整しても良い。

更に、上記の実施形態においては、バッフルプレート１０の凹部１０ａを水管列２の鉛直姿勢の各水管２ａに設けた熱吸収用フィン９にそれぞれ取り付け、バッフルプレート１０のガイド部１０ｂを傾斜姿勢の水管２ａに設けた熱吸収用フィン９にそれぞれ弾性係止するようにしたが、他の実施形態においては、バッフルプレート１０の凹部１０ａを水管列２の傾斜姿勢の各水管２ａに設けた熱吸収用フィン９にそれぞれ取り付け、バッフルプレート１０のガイド部１０ｂを鉛直姿勢の水管２ａに設けた熱吸収用フィン９にそれぞれ取り付けるようにしても良い。この場合には、バッフルプレート１０の全体の平面形状を燃焼ガス流路６の横断面の形状に合わせて変える必要がある。

更に、上記の実施形態においては、バッフルプレート１０を環状の燃焼ガス流路６に円周方向に一定のピッチで１３枚配置するようにしたが、バッフルプレート１０の円周方向の取り付け枚数は、上記の実施形態のものに限定されるものではなく、燃焼ガス流路６を流れる燃焼ガスＧに旋回流を与えることができれば、如何なる枚数であっても良い。バッフルプレート１０の円周方向の取り付け枚数を減らせば、燃焼ガスＧの旋回力が落ちて熱吸収量が減少することになる。従って、バッフルプレート１０の円周方向の取り付け枚数を調整することによっても、熱吸収量を調整することができる。

更に、上記の実施形態においては、鉛直姿勢の水管２ａと傾斜姿勢の水管２ａを交互に並べた水管列２の熱吸収用フィン９にバッフルプレート１０を取り付けるようにしたが、他の実施形態においては、図７～図１８に示す水管列２の熱吸収用フィン９にバッフルプレート１０を取り付けるようにしても良く、或いは、図示していないが、複数の水管２ａを円周状に配置し、隣接する水管２ａ同士を上下方向に延びる帯板状のフィン部材で密閉状に連結することにより形成した水管列２の熱吸収用フィン９にバッフルプレート１０を取り付けるようにしても良い。

１は小型貫流ボイラ
２は水管列
２ａは水管
３は燃焼室
４は上部管寄せ
５は下部管寄せ
６は燃焼ガス流路
７は煙室カバー
８はバーナ
９は熱吸収用フィン
１０はバッフルプレート
１０ａは凹部
１０ｂはガイド部
Ｇは燃焼ガス
Ｐは熱吸収用フィンの取付ピッチ

Claims

複数の水管を円周状に配置して水管で囲まれた空間を燃焼室とする環状の水管列と、水管列の各水管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管寄せ及び下部管寄せと、水管列の外側を覆って水管列との間に燃焼室に連通する環状の燃焼ガス流路を形成する筒状の煙室カバーと、燃焼室の上部に配設したバーナと、少なくとも燃焼ガス流路の下流側の水管の燃焼ガス流路に面した部分に上下方向へ多段に設けた複数の熱吸収用フィンと、を備えた小型貫流ボイラにおいて、前記熱吸収用フィンに、熱吸収用フィンの形状と隣り合う水管の熱吸収用フィンの上下方向の取付ピッチを利用して、燃焼ガス流路内を流れる燃焼ガスに旋回力を与えるバッフルプレートを傾斜姿勢で着脱自在に取り付け、前記バッフルプレートは、弾性を有する金属板により平面形状が円弧状に形成されており、バッフルプレートの内側中央部には、熱吸収用フィンに交差する状態で抜き差し自在に嵌合される凹部が設けられ、また、バッフルプレートの両端部には、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンに押し当て固定されるガイド部がそれぞれ設けられていることを特徴とする小型貫流ボイラ。
前記バッフルプレートは、バッフルプレートの内側中央部に形成した凹部が、熱吸収用フィンに交差する状態で嵌合係止され、また、バッフルプレートの両端部に形成したガイド部が、隣り合う水管の少なくとも１ピッチ上下にずらした熱吸収用フィンにバッフルプレート自体の弾性力により押し当てられた状態でそれぞれ弾性係止され、熱吸収用フィンに一方のガイド部が他方のガイド部より高くなる傾斜姿勢でもって取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の小型貫流ボイラ。
前記バッフルプレートは、複数の熱吸収用フィンに水管の上下方向に所定のピッチで着脱自在に取り付けられていると共に、環状の燃焼ガス流路に円周方向に所定のピッチで配置されて熱吸収用フィンに着脱自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の小型貫流ボイラ。
前記バッフルプレートは、その外周縁が煙室カバーの内周面に当接し、煙室カバーにより適正な位置に保持固定されていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３の何れかに記載の小型貫流ボイラ。