JPH0454841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、垂直ガス煙道と、これから分岐する
少なくとも１つの横方向煙道とを有し、該ガス煙
道の境界壁と該横方向煙道の境界壁とがいずれ
も、気密に一緒に溶接される複数個の媒質担送管
で構成され、該垂直ガス煙道の該壁管はそのガス
煙道の長手方向に延在し、該垂直ガス煙道壁管の
うちの或るものは支持管として使用され、そして
その頂端部が支持棚に結合され、また該横方向煙
道の該壁管はその煙道の長手方向に延在し、そし
てその横方向煙道の上記分岐個所において横方向
煙道の各壁面から外方へ曲げられて管寄せに結合
される如き、特に蒸気発生器としての熱交換器に
関する。

(ロ) 従来の技術 上記のような型式の従来の熱交換器、特に蒸気
発生器においては、垂直ガス煙道の壁管は横方向
煙道の壁管から独立した状態にされている。２つ
の煙道の壁が合わさる個所においてそれらは溶接
される金属ストリツプによつて気密に結合され
る。この結合個所において垂直ガス煙道の壁の管
は外方へ曲げられて個別の管寄せに結合されそし
てそのガス煙道の支持管だけが横方向煙道の分岐
個所の開口を貫通し、垂直ガス煙道の最上区域の
懸架点まで連続して延ばされる。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 上記のような構造には下記のような短所があ
る。

横方向煙道分岐個所において垂直ガス煙道の壁
管が折られて管寄せの方へ延ばされる構造は複雑
且つ高価なものになり、また熱力学的にも悪い。
というのは、垂直ガス煙道の壁管の或るものが２
つの煙道内を流れるガスとの熱伝達プロセスから
除外され、従つてそれらの管内を流れる媒質の熱
吸収の分布が不均等になるからである。このた
め、垂直ガス煙道の曲げられた壁管から出る媒質
と、連続的な壁管から出る媒質との間に温度差が
生じるが、これら温度を均等にするための全体的
な混合は、場合によつては高価になる特殊な段階
によつてしか行うことができない。

溶接される金属ストリツプによる２つの煙道の
結合は困難な構造的問題を伴う。それぞれの煙道
に掛かる荷重が異なり、またその熱膨張率も異な
るから、上記のような結合は強度の維持が困難な
のである。更にその結合部分にノツチ個所と同様
な応力が生じることもある。

そこで本発明の目的は、上記型式の熱交換器に
おいて、横方向煙道分岐個所の結合構造を簡単に
することによつてその結合の強度がより容易に維
持され、また垂直ガス煙道壁管を流れる媒質の熱
吸収分布が均等にされるような熱交換器を提供す
ることにある。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記目的のために本発明によれば、本発明の冒
頭に記述の熱交換器において、該垂直ガス煙道の
該壁管のうちの該支持管として働かない管が、該
横方向煙道の分岐区域の外側において外方へ曲げ
られ、該横方向煙道の長手方向軸心に平行な複数
の垂直平面内のグループごとにまとめられ、各該
垂直平面のグループ内のそれら管はそこで連続し
たまま再度曲げられて該横方向煙道を貫通して延
び、該連続した管はこれらが該横方向煙道に入つ
ていく個所において該横方向煙道の壁に気密に溶
接され、そして、少なくとも、該横方向煙道の上
記分岐個所と、下から該横方向煙道へ延びる該壁
管が該垂直ガス煙道内で曲げられる個所との間
の、該垂直ガス煙道の壁部分が、該横方向煙道の
長手方向に延び且つ適当に曲げられる壁管によつ
て充たされる如く構成される。

(ホ) 作用及び効果 そのような構造にしたことによつて、垂直ガス
煙道の壁の外方へ曲げられる管は横方向煙道の内
部を通つて延び、そして垂直ガス煙道の他の壁管
と同じ管寄せに結合することができる。この結
果、垂直ガス煙道の全ての壁管が実質的に同じ長
さになり、そして同じガス流量を通すので、それ
ら管から出てくる媒質の温度は均等になる。垂直
ガス煙道から横方向煙道への移行部の構造は、そ
れら２つの煙道の壁の間に継目無し結合が行われ
るように改良され、そしてその継目無し結合はま
た横方向煙道の壁管の或るものを曲げて垂直ガス
煙道の壁の一部にすることによつて更に完全にな
る。これによつて２つの煙道間の結合強度は著し
く向上する。

本発明による構造の他の利点は、両煙道結合部
が優れた曲げ可撓性を有するので、例えばそれら
煙道の熱膨張率の差または地震などによる変形が
容易に補償されることである。また別の利点とし
て煙道の断面形状を、例えば多角形あるいは円筒
形のようなあらゆる可能な形状にすることができ
る。更に、断面形状の違う２つの煙道の間の完全
な結合が可能である。

特許請求の範囲第２項の特徴によれば、横方向
煙道への移行部におけるガスの流れ抵抗が小さく
されるという本発明の１つの長所が得られる。

特許請求の範囲第４項による本発明の特徴は管
の配置を非常に簡単にし、容易に監視できるよう
にし、また熱応力の排除に寄与する。

対称性に関する特許請求の範囲第５項の特徴を
備えた実施例または別の点から熱交換器を簡単に
する。

特許請求の範囲第６項の特徴は横方向煙道の壁
の管通し点の構造を非常に簡単にする。

特許請求の範囲第７項の特徴は横方向煙道の壁
における管通しの他の型式の構造を示す。

特許請求の範囲第８項による２つの煙道の壁管
の設計は、横方向煙道壁と垂直ガス煙道壁との間
の結合を非常に良好且つ容易に監視できるものに
する。

(ヘ) 実施例 次に概略的な添付図面を参照して本発明の２つ
の実施例を説明する。

第１図に示されるように、六角形断面の垂直ガ
ス煙道１の頂端部近くから、矩形断面の水平横方
向煙道２が分岐する。これら２つの煙道１と２は
それぞれにスペース１３と２３を画成する。ガス
煙道１の境界壁１０は、複数個の垂直壁管１１を
ウエブ３によつて気密に一緒に溶接して構成され
る。ガス煙道１の周縁において等間隔で、壁管１
１の代りに支持管１２が配置される。これら支持
管は壁管と同じ直径にされよう。支持管１２を壁
管１１から区別するため、図中支持管１２は壁管
１１より太い線で示す。垂直ガス煙道１は支持管
１２によつて支持棚（図示せず）から懸架され
る。

横方向煙道２が垂直ガス煙道１から分岐する区
域において、支持管１２はスペース１３と２３と
が接合する所の開口を貫通して延びる。これに対
して壁管１１は横方向煙道２と交差する直前の個
所で壁１０から外方へ曲げられ、最初、短い水平
セクシヨンだけ横方向煙道２の長手方向軸心と平
行に延びる（第２図の部分１１′）。それら水平セ
クシヨンの短い距離は各管によつて異なる。管１
１はそれから再び水平方向に曲げられ（第２図の
部分１１″）、或る１つの垂直平面に達する。これ
ら垂直平面はそれぞれ、横方向煙道２を通過する
支持管１２の長手方向軸心を含み且つ横方向煙道
の長手方向軸心に平行に延在する平面である。各
支持管１２の各側に位置する壁管１１の約半分が
グループの形で、当該支持管１２と整合する該垂
直平面の所にまとめられる。管１１の部分１１″
が垂直平面に達した個所においてそれら管１１は
相互に等間隔で離間するように構成される。次い
でその個所においてそれら壁管１１は上方へ曲げ
られ、従つてそれら管１１はその個所から、それ
らの管の長手方向軸心が該垂直平面内に維持され
た状態で当該支持管１２に対し平行に垂直上方向
へ延びる（第２図の部分１１）。叙上の横方向
煙道２の底部に対する管１１の形状は、横方向煙
道の頂部に対する管１１の形状にも逆方向から同
様に適用される。

横方向煙道２を形成する４つの壁２０は、壁管
１１と同直径の壁管２１を同じくウエブ３３によ
つて気密に一緒に溶接して構成される。それら壁
管２１は横方向煙道２の長手方向軸心に平行に延
びる。２つの垂直壁２０の壁管２１は、垂直ガス
煙道１の壁１０と合わさる個所において外方向水
平方向に曲げられ、各壁２０ごとに設けられる垂
直管寄せ２５に結合される。それら垂直壁２０の
管２１はその曲げられる個所で、それぞれに対応
する壁１０へ気密に溶接される。

２つの水平壁２０の壁管２１は、垂直ガス煙道
１の壁１０と合わさる個所において曲げられ、そ
してこの曲げ部（第２図の部分２１′）は、これ
が整合する垂直壁１０内の管１１が曲げられる個
所の近くまで、垂直方向に延びる。２つの水平壁
２０のウエブ３３もガス煙道１の垂直壁１０に継
目無しに連続的に接続される。ウエブ幅は、壁１
０の面が壁管２１の長手方向軸心に対し直角にな
る個所では同じであり、２つの壁１０の面が壁管
２１の長手方向軸心に対し直角以外の角度になる
個所ではより狭くなる。水平壁２０からのウエブ
３３は、管１１が曲げられる個所において、垂直
壁１０からのウエブ３に気密に溶接される。管１
１が曲げられる個所からウエブ幅の約半分の距離
の所で、壁管２１の垂直部分２１′が外方へ曲げ
られ、壁管１１の部分１１′に平行に延びて上側
と下側の水平管寄せ２４に結合される。こうして
部分２１′とこれらの間のウエブ３３とは、管１
１の曲げ個所と横方向煙道２の分岐個所との間の
壁１０の部分を充たす。このような垂直ガス煙道
１と横方向煙道２との間の移行部または結合部の
構造は垂直壁１０と水平壁２０との間のその結合
の強度を優れたものにする。垂直ガス煙道１の壁
管１１の垂直部分１１は中断することなく横方
向煙道２の２つの水平壁２０を貫通して延びる。
それら管部分１１のグループが壁２０を貫通す
る個所は、壁２０の壁管２１の間のウエブ３３の
所である。その貫通個所において部分１１はウ
エブ３３に気密に溶接される。部分１１は支持
管１２に整合されるから、支持管１２の方へ延び
る水平壁２０の管２１が真直ぐであればそれらの
部分１１とぶつかつてしまう。これを避けるた
め支持管１２へ延びる壁管２１は部分１１の貫
通個所を迂回するようにされる。それらの壁管
（その１つが第２図に２１″で示される）も水平壁
２０の外へ曲げられ、それから支持管１２に、即
ち垂直ガス煙道１の外側に当たつてその支持管と
平行に延び、次の曲げ部に至る。この曲げ部から
管寄せ２４まで延びる間に管２１″は再び垂直部
分１１を迂回する。

ガス煙道１と２に対してぶつかるガスの流れは
流れ方向に関係なく実質的に乱されない。またス
ペース２３を貫通して延びる管は全て流れの方向
に並べて置かれるから、それら管により起こされ
るガス流の乱れはいずれにしろ支持管による乱れ
と実質的に同じであり、そしてそのような流れの
乱れはもちろん無視し得る程度のものでしかな
い。壁管がガス煙道の外側に置かれ、従つて煙道
内を流れるガスとの熱交換に携わらない距離は、
それら管が横方向煙道２内を通る間にガス流に浸
漬され、従つてそれら管の全周面が熱交換に係わ
りを持つ距離によつて完全に補償される（それら
管が壁１０の所に設置されていたのであれば、管
の周面の一部分しか熱交換に携わらない）。

第３図から第６図において、横方向煙道の分岐
個所の各側における垂直ガス煙道の壁管１１は交
互に、第３図と第６図に示される垂直方向に異な
る２つの平面ＢとＣにおいて曲げられる。横方向
煙道の２つの水平壁２０の壁管２１の部分２１′
も交互に、その分岐個所の各側において、第３図
と第６図に示される垂直方向に異なる２つの平面
ＤとＥにおいて、垂直ガス煙道の壁１０の外方へ
曲げられる。第４図は第２図よりも明瞭に、支持
管１２と整合する壁管２１″が、これの個所を通
る部分１１をいかに迂回するかを示す。管２
１″は平面ＤとＥの外側の管寄せ２４に結合され
る。第３図から第６図までに示される実施例はウ
エブ表面が過大になるのを防ぎ、従つて大きい熱
応力の掛かるのを防ぐ。

ここに記述してきた実施例の変化形として、横
方向煙道２の頂部水平壁２０を上方へ曲げずに、
連続して真直ぐ延ばして垂直ガス煙道１の頂端部
を形成するようにしてもよい。この場合、壁管１
１の垂直部分１１は横方向煙道２から出た後で
垂直ガス煙道１の壁１０に戻されず、横方向煙道
を通らない他の壁管１１と同じ管寄せに直接結合
される。

横方向煙道２のための支柱は図示されていない
が、例えば支持棚に固定される支持フレームによ
つて作られよう。

第１図に示される実施例と異なるものとして、
横方向煙道の両垂直壁２０は、その煙道の長手方
向に延びる管でなく、長手方向に対し横方向に延
びる管を備えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は垂直ガス煙道と水平横方向煙道とで構
成される本発明による熱交換器の斜視図、第２図
は第１図のＡ個所の拡大詳細斜視図、第３図は第
１図と第２図の実施例の本発明の変化形を示す図
面、第４図、第５図、第６図は第３図の−，
−，−による断面図である。 １…垂直ガス煙道、２…横方向煙道、３，３３
…ウエブ、１０，２０…煙道壁、１１…垂直壁
管、１２…支持管、１３，２３…煙道スペース、
２４…管寄せ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 垂直ガス煙道１と、該垂直ガス煙道１から分
   岐する少なくとも１つの横方向煙道２とを有し、
   前記垂直煙道１と横方向煙道２の境界壁１０，２
   ０が媒体が流れそれぞれ気密に一体に溶接された
   壁管１１，１２，２１で構成され、前記垂直煙道
   １の壁管１１，１２は該煙道の長手方向に延びる
   と共にこれ等の壁管１１，１２のうちの或るもの
   は支持管１２として使用されてその頂端部におい
   て支持構造体に結合され、一方横方向煙道２の壁
   管２１は該煙道の長手方向に延びると共に上記分
   岐個所において横方向煙道の壁面から外方へ曲げ
   られて管寄せ２４，２５まで延びるように構成さ
   れた特に蒸気発生器としての熱交換器において、
   前記支持管１２として作用しない垂直煙道壁管１
   １は前記横方向煙道２の分岐個所近くにおいて横
   方向煙道２の外側で外方に曲げられ各グループご
   とに該横方向煙道の長手方向軸心に平行な各垂直
   平面まで延び該垂直平面内でこの平面に導かれた
   グループの管１１は再度曲げられて横方向煙道
   を貫通して更に延び、前記更に延びた管１１は
   それ等の貫通個所において前記横方向煙道の境界
   壁２０に気密に溶接され、前記垂直煙道１と横方
   向煙道２の結合点と横方向煙道２に向つて上方に
   延びる壁管１１が垂直煙道１の境界壁１０から曲
   げられる個所との間の垂直煙道１の少なくとも壁
   部分が、横方向煙道２の曲げ個所まで長手方向に
   延びその個所で垂直下方に曲げられる横方向煙道
   の壁管によつて充たされることを特徴とする熱交
   換器。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の熱交換器におい
   て、前記各垂直平面は前記横方向煙道２の分岐個
   所を通つて延びる支持管１２と整合するように配
   置されることを特徴とする熱交換器。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載の熱
   交換器において、前記垂直平面内で更に延びる管
   １１は垂直方向に延びることを特徴とする熱交
   換器。 ４ 特許請求の範囲第１項から第３項までのいづ
   れか一項に記載の熱交換器において、前記垂直煙
   道の壁管１１が曲げられる個所は好ましくは前記
   横方向煙道２の両側において少くとも２つの垂直
   レベルＢ，Ｃに交互に置かれ、そしてそれ等の管
   １１′，１１″はこれ等が曲げられる個所から当該
   垂直平面まで事実上水平に延び、また前記垂直煙
   道１の壁部分を充たす横方向煙道の管２１′は管
   寄せ２４まで延びる部分で事実上水平に延びてい
   ることを特徴とする熱交換器。 ５ 特許請求の範囲第１項から第４項までのいづ
   れか一項に記載の熱交換器において、グループと
   して１つの垂直平面まで延びる垂直煙道壁管１
   １′，１１″の数は該垂直平面の両側において実質
   的に等しいことを特徴とする熱交換器。 ６ 壁管１１，２１の間に溶接されたウエブ３，
   ３３を有する特許請求の範囲第１項から第５項ま
   でのいづれか一項に記載の熱交換器において、前
   記垂直平面内を更に延びる管１１はウエブ３３
   の範囲内で横方向煙道の境界壁２０を貫通するこ
   とを特徴とする熱交換器。 ７ 特許請求の範囲第１項から第５項のいづれか
   一項に記載の熱交換器において、前記垂直平面内
   を更に延びる管１１のグループに輻奏する横方
   向煙道壁管２１は横方向煙道２のそれぞれの壁面
   に留まつたまま前記管１１のグループを迂回す
   るように曲げられることを特徴とする熱交換器。 ８ 特許請求の範囲第１項から第６項のいづれか
   一項に記載の熱交換器において、支持管１２とし
   て作用しない垂直煙道壁管１１と横方向煙道壁管
   ２１は同じ外径を有し、前記垂直煙道１の壁部分
   を充たす横方向煙道壁管の垂直行路２１′におけ
   る長手方向軸心は垂直煙道壁管１１の長手方向軸
   心と一致していることを特徴とする熱交換器。