JPH037684Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は船舶に使用されるコンポジツトボイラ
ーの伝熱面の改良に関するものである。

船舶で使用される補助ボイラーは船舶エンジン
の排ガスの保有する廃熱を利用するとともにエン
ジンの負荷の変動あるいは停止により排ガスの熱
量が不足したときは、その補助ボイラーに付属す
る燃焼装置にて追い焚きを行い、所要の蒸気量を
得るコンポジツトタイプが一般的である。

このコンポジツトタイプのボイラーとしては主
に図１に示すごとく中間水室を持つ構造あるいは
図２に示すごとく水管群に仕切壁を持つ構造のも
のが知られている。その中、中間水室を持つ構造
のコンポジツトボイラーは、上部管寄せ１と中間
管寄せ１７とを多数の水管１８で連結し、該水管
群をエンジン排ガスの伝熱面とするとともに、中
間管寄せ１７と下部管寄せ２とを多数の水管１９
で連結し、該水管群を下部水室に設けた燃焼室で
の燃焼ガスの伝熱面として構成されている。従つ
てこの構造のコンポジツトボイラーは中間管寄せ
を含むので、構造が複雑で高価となる上に設置空
間も大きくならざるを得ない。

一方、水管群に仕切壁を持つ構造のコンポジツ
トボイラーは上部管寄せ１と下部管寄せ２とを多
数の水管２０で連通し、各水管隙間をガス通路と
し、このガス通路を水平に仕切る仕切壁２１で２
分し、上部ガス通路に面する水管群をエンジン排
ガスの伝熱面として、又下部ガス通路に面する水
管群を燃焼ガスの伝熱面として機能するよう構成
されている。従つて、この構造のコンポジツトボ
イラーは構造が簡単で設置空間も小さくすること
ができるけれども、水管間のガス通路を仕切壁で
２分する構造であるので、製造時において仕切壁
と水管間をガス漏れを起こさないように気密に保
持することが困難である上に、不測の事態によ
り、水管が破損し交換を要する場合にはこの仕切
壁のため交換作業が困難で交換に長時間を要する
といつた欠点を持つている。

しかも、従来のコンポジツトタイプでは排ガス
あるいは燃焼ガスの逆流を防止するためそれぞれ
別個の排ガス煙道並びに燃焼ガス煙道を設ける必
要があり、設備費が高く、しかも設置空間も大き
くなるといつた欠点も持つている。

本考案は上記欠点を解消するとともに燃焼ガス
による伝熱効率を向上することを目的として、 蒸気室として機能する環状の上部管寄せ１と水
室として機能する筒状の下部管寄せ２とを所定の
間隔をおいて配置し、 それら両管寄せ１，２の間に、両管寄せ１，２
を連通し、伝熱面として機能する内側第１水管群
３、内側第２水管群４、外側水管群５、並びに中
間水管群１６を設け、 上記内側第１水管群３、内側第２水管群４、外
側水管群５の各々の水管を、互いに直接的又は、
ヒレにて間接的に連結して円環状の水管壁を形成
するとともに、これら各水管群３，４，５をこの
順に内方から外方に向けて配列し、 上記外側水管群５における径方向に対向する位
置の水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全
長にわたる２つの開口部６，７を設けることによ
つて、内側第２水管群４と外側水管群５との間に
両開口部６，７を連通する排ガス通路８を設け、 上部管寄せ１の中央部に燃焼装置１０を付設す
るとともに、上記両管寄せ１，２にて挟まれる内
側第１水管群３の内部を燃焼室９となし、 内側第１水管群３の開口部６に近い側の適当箇
所の水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全
長にわたつて開口する燃焼室出口１１を設ける一
方、内側第２水管群４の開口部７側の適当箇所の
水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全長に
わたつて開口する燃焼ガス流路出口１３を設け
て、内側第１水管群３と内側第２水管群４との間
の燃焼ガス流路１２によつて燃焼室出口１１と燃
焼ガス流路出口１３とを連通し、 上記両管寄せ１，２間に、両者を連通し、か
つ、伝熱面として機能するいま一つの水管群１４
を設け、 この水管群１４の各水管を互いに直接的又はヒ
レにて間接的に連結して、上記燃焼ガス流路出口
１３から開口部７に向かつて流路断面積が漸減
し、開口部７にて開口するノズル部１５を形成
し、 上記中間水管群１６を排ガス通路８中に任意間
隔に多数配置したことを特徴とするコンポジツト
ボイラーを提供するものである。

以下、この考案を図面にもとづいて説明する。
図３は本考案における一実施例の縦断面図であ
り、図４は図３の−断面図である。図中の符
号１は蒸気室として機能する円環状に形成される
上部管寄せ、２は水室として機能する円筒状に形
成される下部管寄せであつて、これら上下管寄せ
１，２は後述する内側第１・２水管群３，４、外
側水管群５、水管群１４、中間水管群１６で連通
せしめられている。内側第１水管群３は互いに直
接的又は、ヒレを介して間接的に連結され、実質
上円環状の水管壁として上下管寄せを連通し、燃
焼ガスの伝熱面として機能する。内側第２水管群
４は上下管寄せを連通し、互いに直接的又はヒレ
（図示せず）を介して間接的に連結され前記内側
第１水管群４の外側に間隔をおいて同心円状に配
設されて実質上円環状の水管壁に形成され、この
円環状の内面が燃焼ガスの伝熱面として、又水管
壁の外壁面がエンジン排ガスの伝熱面として機能
する。外側水管群５は上下管寄せを連通し、互い
に直接的又はヒレ（図示せず）を介して間接的に
連結され、前記内側第２水管群の外側に同心円的
な円環状の水管壁に形成され、エンジン排ガスの
伝熱面として機能する。外側水管群５にはその水
管部分を適宜に取り除いた状態とすることにより
管の全長にわたる開口部６，７が径方向に互いに
対向する位置に設けられ、各開口部は内側第２水
管群と外側水管群との間に形成される環状の排ガ
ス通路８にて連通せしめられている。上部管寄せ
の内側には内側第１水管群で包囲して形成される
燃焼室９に開口する燃焼装置１０が設けられる。
この燃焼装置は蒸気圧力信号が設定値以下であれ
ば作動し、設定値以上であれば停止するように構
成されている。内側第１水管群と内側第２水管群
との間には円環状の燃焼ガス流路１２が形成され
てり、この燃焼ガス流路と燃焼室とを連通するた
め内側第１水管群３の開口部６に近い側の適当箇
所の水管部分を適宜に取り除いた状態とすること
により水管の全長にわたる開口部が設けられ燃焼
室出口１１として形成される。内側第２水管群４
の開口部７に近い側の部分にも、上述の要領にて
水管の全長にわたる開口部が設けられ燃焼ガス流
路出口１３として形成される。該燃焼ガス流路出
口１３に続き、開口部７に向かつて流路断面が漸
減するごとく、上部管寄せと下部管寄せとを連通
し、互いに直接的又はヒレを介して間接的に連結
された水管群１４にて形成され開口部７にて開口
するノズル部１５が設けられ、燃焼ガスと排ガス
とが同一の煙道（図示せず）に導かれるように構
成されている。これによつて燃焼装置１０が停止
し、エンジン排ガスにて、熱交換が行われる際に
は外側水管群とノズル部における水管群間のエン
ジン排ガス噴出流にてノズル部にいわゆるエゼク
タ効果を発生せしめ、燃焼室への排ガスの逆流を
防止し、又エンジン停止により燃焼ガスのみで熱
交換が行われる際にはノズル部からの燃焼ガスの
噴出流にて、外側水管群とノズル部における水管
群間にいわゆるエゼクタ効果を発生せしめ排ガス
通路側への燃焼ガスの逆流を防止する。排ガス通
路には上下管寄せを連通して、任意間隔に多数配
設され、エンジン排ガスの伝熱面として機能する
中間水管群１６が設けられる。

次に、以上のような構造における作用を燃焼ガ
スの流れに基づいて説明する。ボイラーを作動せ
しめた際、船舶のエンジンが稼動しているときに
は、ボイラーの蒸気圧力が設定値になるまではエ
ンジンの排ガスと燃焼装置１０による燃焼ガスに
て加熱が行われて蒸気を発生し、蒸気圧が設定圧
に達すると燃焼装置を停止して排ガスのみの加熱
蒸発が行われる。負荷の増加あるいはエンジン排
ガス保有熱の低下により、蒸気圧が設定値以下と
なると燃焼装置が作動し再び、排ガスと燃焼ガス
による加熱蒸発が行われる。船舶のエンジンが停
止しているときは、蒸気圧力信号による制御にて
燃焼装置を稼動し、燃焼ガスのみの加熱蒸発が行
われる。このとき、エンジンの排ガスは外側水管
群の開口部６から流入する。この排ガスは排ガス
通路通過中に内側第２水管群４・外側水管群５、
中間水管群６、水管群１４と熱交換を行い排ガス
温度を低下して開口部７からボイラー系外に排出
される。このとき燃焼装置が停止し燃焼ガスによ
る熱交換が行われていない場合でもノズル部にお
いては、外側水管群５と水管群１６間からの排ガ
スの噴出によりいわゆるエゼクタ作用が働き排ガ
スが燃焼ガス流路１２を通つて燃焼室９に逆流す
ることはない。なお、排ガス通路８に面する各水
管内の水は加熱され蒸気となつて上部管寄せ１か
ら負荷（図示せず）に供給される。燃焼装置が作
動すると、燃焼室９で燃焼が行われる。燃焼室９
の燃焼ガスは内側第１水管群３に対し主として輻
射伝熱を行うことにより温度を低下して燃焼室出
口１１から燃焼ガス流路１２に至る。燃焼ガスは
燃焼ガス流路１２では主として対流伝熱により温
度をさらに低下して燃焼ガス流路出口１３よりノ
ズル部１５を通つてホイラー系外に排出される。
このときにエンジンが停止し排ガスによる熱交換
が行われていない場合でも、ノズル部１５からの
燃焼ガスの噴出流により外側水管群５と水管群１
４間の排ガス通路８出口にいわゆるエゼクタ作用
が働き、燃焼ガスが排ガス通路８に逆流すること
はない。従つて燃焼ガスが排ガス通路へ、あるい
は排ガスが燃焼室内へ流入することがなく、燃焼
ガスの流通経路と排ガスの流通経路とを完全に独
立して有効に利用することができるため、夫々の
熱源となるガスを有効に利用でき、特に、何れか
一方のガスを熱源とする場合の熱回収効率が向上
する。更に、両方のガスを熱源とする場合には、
燃焼ガスの噴出によるエゼクタ効果により、排ガ
スが燃焼ガスの伴流となつて開口部から排出され
るため、中間水管群等の配設によつて圧損の大き
い排ガス通路からの排ガスの排出が容易に行え
る。なお、燃焼ガス通路８に面する各水管内の水
は加熱されて蒸気となつて上部管寄せ１から負荷
に供給される。

本考案は以上のように構成され、中間管寄せや
仕切壁を設けない構造であるので、製造が容易と
なり、コンパクトで低コストのコンポジツトボイ
ラーとすることができる上に、内側第１，２水管
群は円環状に配した構造であるので燃焼ガス流路
における燃焼ガス流速を最適に設計することが容
易で低温燃焼ガス流域における熱効率を向上する
ことができる。更に、本考案は、燃焼ガス並びに
排ガスを、ノズル部を介して開口部から系外に排
出するようにしてあるため、何れか一方のガスを
熱源として用いる場合、対応するノズル部から噴
出するガスのいわゆるエゼクタ効果により他方の
ガス通路への逆流を防止することができ、特に、
デイーゼルエンジン等からの排ガスを熱源とする
場合、排ガスの脈動によつてこの排ガスが燃焼ガ
ス流路内に逆流するのを防止でき、これにより、
燃焼ガスの流通経路と排ガスの流通経路とを完全
に独立して有効に利用することができ、熱回収効
率が向上する。更に、両方のガスを熱源とする場
合には、燃焼ガスの噴出によるエゼクタ効果によ
り、排ガスが燃焼ガスの伴流となつて開口部から
排出されるため、中間水管群等の配設によつて圧
損の大きい排ガス通路からの排ガスの排出が容易
に行える。又、不測の事態によりメイン熱交換部
である排ガス熱交換部の水管が破損した場合に
も、排ガス熱交換部には水管群をよぎる仕切壁が
設けられていないので、容易に短時間で水管を交
換することができる。しかも、本構造では中間水
室をもたない上にエンジンの排ガス並びに燃焼ガ
スの煙道を共通化することができるので、ボイラ
ー設置空間を小さくすることができ、設備費も大
幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

図１は従来のコンポジツトボイラー縦断面図、
図２は従来の他のコンポジツトボイラーの縦断面
図、図３は本考案における一実施例の縦断面図、
図４は図３の−断面図である。 １……上部管寄せ、２……下部管寄せ、３……
内側第１水管群３、４……内側第２水管群、５…
…外側水管群、６……開口部、７……開口部、８
……排ガス通路、９……燃焼室、１０……燃焼装
置、１１……燃焼室出口、１２……燃焼ガス流
路、１３……燃焼ガス流路出口、１４……水管
群、１５……ノズル部、１６……中間水管群、１
７……中間管寄せ、１８……水管、１９……仕切
壁、２０……水管、２１……仕切壁。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 蒸気室として機能する環状の上部管寄せ１と水
   室として機能する筒状の下部管寄せ２とを所定の
   間隔をおいて配置し、 それら両管寄せ１，２の間に、両管寄せ１，２
   を連通し、伝熱面として機能する内側第１水管群
   ３、内側第２水管群４、外側水管群５、並びに中
   間水管群１６を設け、 上記内側第１水管群３、内側第２水管群４、外
   側水管群５の各々の水管を、互いに直接的又は、
   ヒレにて間接的に連結して円環状の水管壁を形成
   するとともに、これら各水管群３，４，５をこの
   順に内方から外方に向けて配列し、 上記外側水管群５における径方向に対向する位
   置の水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全
   長にわたる２つの開口部６，７を設けることによ
   つて、内側第２水管群４と外側水管群５との間に
   両開口部６，７を連通する排ガス通路８を設け、 上部管寄せ１の中央部に燃焼装置１０を付設す
   るとともに、上記両管寄せ１，２にて挟まれる内
   側第１水管群３の内部を燃焼室９となし、 内側第１水管群３の開口部６に近い側の適当箇
   所の水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全
   長にわたつて開口する燃焼室出口１１を設ける一
   方、内側第２水管群４の開口部７側の適当箇所の
   水管部分を適宜に取り除いて実質上水管の全長に
   わたつて開口する燃焼ガス流路出口１３を設け
   て、内側第１水管群３と内側第２水管群４との間
   の燃焼ガス流路１２によつて燃焼室出口１１と燃
   焼ガス流路出口１３とを連通し、 上記両管寄せ１，２間に、両者を連通し、か
   つ、伝熱面として機能するいま一つの水管群１４
   を設け、 この水管群１４の各水管を互いに直接的又はヒ
   レにて間接的に連結して、上記燃焼ガス流路出口
   １３から開口部７に向かつて流路断面積が漸減
   し、開口部７にて開口するノズル部１５を形成
   し、 上記中間水管群１６を排ガス通路８中に任意間
   隔に多数配置したことを特徴とするコンポジツト
   ボイラー。