JPH10246405A

JPH10246405A - 水管ボイラ

Info

Publication number: JPH10246405A
Application number: JP6215197A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Watanabe; 茂広渡辺; Noboru Takubo; 昇田窪; Kanta Kondo; 幹太近藤
Original assignee: MIURA KENKYUSHO KK; Miura Co Ltd
Current assignee: MIURA KENKYUSHO KK; Miura Co Ltd
Priority date: 1997-02-28
Filing date: 1997-02-28
Publication date: 1998-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】水管ボイラにおいて、低ＮＯx 化および低Ｃ
Ｏ化を図る。【解決手段】燃焼室９内に筒状の面燃焼バーナ１０を
配置し、前記燃焼室９内の燃焼反応中ガスの存在する領
域に複数の水管５を環状に配置して第一水管列６を形成
し、この第一水管列６の隣り合う水管５間に燃焼反応中
ガスの流通を許容する隙間１２を設け、前記第一水管列
６の周囲に燃焼を継続して行う領域１３を設けた構成で
ある。さらに、前記各水管５に接触した後の燃焼反応中
ガスの温度が、１４００℃以下となるように、前記複数
の水管５を燃焼室９に配置した構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、貫流ボイラ、自
然循環式水管ボイラ、強制循環式水管ボイラなどの水管
ボイラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水管ボイラは、水管によって缶体を構成
したボイラである。このような水管ボイラの缶体構造に
は、複数本の水管を環状に配列したものがある。この形
式の水管ボイラでは、環状の水管列で囲まれた円柱状の
空間を燃焼室としている。前記のような水管ボイラで
は、前記燃焼室内で主に輻射による伝熱が行われ、燃焼
室よりも下流側で主に対流によって伝熱が行われる。

【０００３】近年では、このような水管ボイラについて
も一層の低ＮＯx 化および低ＣＯ化が要望されている。
現状では、低ＮＯx 化については、既存の缶体に低ＮＯ
x バーナを取り付けたり、排ガス再循環装置を取り付け
ることによって対処しており、また低ＣＯ化について
は、燃焼装置の燃焼状態を調整することによって対処し
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、水管ボイラにおいて、一層の低ＮＯx 化
および低ＣＯ化を行うことである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記の課題
を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発
明は、燃焼室内に筒状の面燃焼バーナを配置し、前記燃
焼室内の燃焼反応中ガスの存在する領域に複数の水管を
環状に配置して第一水管列を形成し、この第一水管列の
隣り合う水管間に燃焼反応中ガスの流通を許容する隙間
を設け、前記第一水管列の周囲に燃焼反応を継続する領
域を設けた水管ボイラである。

【０００６】請求項２に記載の発明は、前記各水管に接
触した後の燃焼反応中ガスの温度が１４００℃以下とな
るように前記複数の水管を燃焼室に配置した水管ボイラ
である。

【０００７】請求項３に記載の発明は、前記第一水管列
が、２列以上の環状の水管列である水管ボイラである。

【０００８】請求項４に記載の発明は、前記第一水管列
の外側に、複数の熱回収水管を配置した水管ボイラであ
る。

【０００９】請求項５に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管のうちの一部の熱回収水管が密接して配置されて
いる水管ボイラである。

【００１０】請求項６に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管が、隣り合う熱回収水管間の隙間の幅Ｆが異なる
箇所を設けて配置されている水管ボイラである。

【００１１】請求項７に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管が、環状の第二水管列を形成している水管ボイラ
である。

【００１２】請求項８に記載の発明は、前記第二水管列
が、２列以上の環状の水管列である水管ボイラである。

【００１３】請求項９に記載の発明は、前記第二水管列
が、内側の列の一部にその内周側と外周側とを連通する
内列開口部を備えるとともに、外側の列の一部にその内
周側と外周側とを連通する外列開口部を備えており、前
記内列開口部と外列開口部とを前記第二水管列の周方向
にずらせた位置に配置してある水管ボイラである。

【００１４】

【発明の実施の形態】この発明は、多管式の水管ボイラ
として実施される。さらに、この発明の水管ボイラは、
蒸気ボイラや温水ボイラのほか、熱媒を加熱する熱媒ボ
イラなどとして適用される。

【００１５】まず、請求項１に記載の発明は、燃焼室内
に筒状の面燃焼バーナを配置し、前記燃焼室内の燃焼反
応中ガスの存在する領域（以下、燃焼反応領域という）
に複数の水管を環状に配置して第一水管列を形成し、こ
の第一水管列の隣り合う水管間に燃焼反応中ガスの流通
を許容する隙間を設けたものである。前記燃焼室とは、
その内側の一部または全部を燃焼反応を行わせる空間と
したものである。この燃焼室は、水管列で区画される場
合と、耐火物などで形成した外壁で区画される場合とが
ある。前記面燃焼バーナとは、その表面を覆うように燃
焼反応領域を形成するものである。前記筒状の面燃焼バ
ーナとは、その周囲に環状の燃焼反応領域を形成するも
のである。この面燃焼バーナにおいて、燃料および空気
を噴出し、燃焼反応領域を形成するための部材のこと
を、一般に保炎体といい、燃焼反応領域は、この保炎体
の形状に応じて形成される。前記燃焼反応中ガスとは、
燃焼室内において、燃焼反応を生じている最中の高温の
ガスをいう。前記燃焼反応領域としては、好ましくは燃
焼反応中ガスに火炎が生じている領域または燃焼反応中
ガスの温度が９００℃以上の高温の燃焼反応中ガスが存
在する領域とする。ここでいう火炎は、燃焼反応が活発
に行われている燃焼反応中ガスに生じる現象である。こ
の火炎は、目視できる場合もあるし、目視し難い場合や
目視できない場合もある。

【００１６】請求項１に記載の発明においては、前記の
ような燃焼反応領域に複数の水管を配置することによ
り、燃焼反応中ガスを前記複数の水管によって冷却して
温度を低下させ、サーマルＮＯx の生成を抑制する。こ
のとき、燃焼反応中ガスは、水管間の隙間を流れるか
ら、各水管のより多くの表面と接触するため、前記した
冷却によるＮＯx 低減の効果を向上する。この理由は、
ゼルドビッチ（Zeldovich）機構で説明されるように、
サーマルＮＯx は、燃焼反応の温度が高いほど、その生
成速度が著しく増えて生成量も増加するが、燃焼反応の
温度が低いほど、その生成速度が減って生成量が減少す
るためである。とくに燃焼反応の温度が１４００℃以下
の場合には、サーマルＮＯx の生成速度は著しく遅くな
る。

【００１７】そして、請求項１に記載の発明は、前記第
一水管列の周囲に燃焼反応を継続して行う領域（以下、
燃焼反応継続領域という）を設けたものである。この燃
焼反応継続領域は、前記第一水管列内側での燃焼反応の
後、ＣＯやＨＣのような燃焼反応の中間生成物や燃料の
未燃分の燃焼反応が行われる領域である。この燃焼反応
継続領域には、前記隙間から燃焼反応中ガスが流入す
る。この燃焼反応継続領域には、水管のような熱を吸収
する部材がないため、燃焼反応中ガスは、温度をほとん
ど低下すること無く、前記中間生成物や前記未燃分の燃
焼反応が継続して行われながら燃焼反応継続領域を流通
する。この流通過程において、燃焼反応中ガスに残留す
るＣＯは、ＣＯ₂ に酸化されるため、ボイラからのＣＯ
の排出量が少なくなる。

【００１８】そして、請求項１に記載の発明は、面燃焼
バーナがその周囲に環状の燃焼反応領域を形成するもの
であり、複数の水管がこの燃焼反応領域に環状に配置さ
れたものであるから、燃焼反応中ガスは、前記各水管の
それぞれとほぼ均一に接触して伝熱を行う。そのため、
前記各水管の熱負荷がほぼ均一になり、さらに燃焼反応
中ガスはそれらの水管によって冷却されるため、ＮＯx
の低減作用も第一水管列の全周でほぼ均一に行われる。

【００１９】さらに、請求項１に記載の発明において、
前記筒状の面燃焼バーナは、前記保炎体を筒状に形成し
て構成するほか、複数の保炎体を環状に配置することに
より筒状に構成することもできる。複数の保炎体を環状
に配置する場合には、各保炎体間に隙間を設けることも
できる。この筒状とは、円筒形状や楕円筒形状のほか、
三角筒形状，四角筒形状あるいはそれ以上の多角筒形状
を含んでいる。さらに、この筒状には、断面星形形状の
ように周方向に凹凸を有する筒形状を含んでいる。さら
に、この筒状には、軸線方向に同じ形状のもののほか、
たとえばテーパー形状のものも含んでいる。さらに、燃
焼室内に設ける面燃焼バーナは、１個に限らず、複数の
面燃焼バーナを各保炎体が、環状に配置されるように設
ける。加えて、面燃焼バーナは、ラインバーナなどを密
接して配置することにより構成することもできる。

【００２０】さらに、請求項１に記載の発明では、複数
の水管を環状に配置して第一水管列を形成するが、この
環状配置としては、複数の水管を真円状に配置するほ
か、楕円状に配置することもできる。また、前記複数の
水管は、三角形，四角形あるいはそれ以上の多角形の形
状に配置することもできる。さらに、前記複数の水管を
環状に配置する際に、各水管の中心を結ぶ線が、凹凸を
形成するように配置することもできる。

【００２１】そして、請求項１に記載の発明では、隣り
合う水管間に燃焼反応中ガスの流通を許容する隙間を設
けてあるが、前記隙間は、この隙間を通過する燃焼反応
中ガスが、前記各水管によって冷却されても燃焼反応を
維持し得る幅Ｃを有するものである。この幅Ｃは少なく
とも１mmは必要である。また、前記隙間は、隣り合う水
管ごとに形成する必要はなく、たとえば所定本数の水管
を密接させて配置し、この密接させた水管のグループ間
に隙間を設けることもできる。さらに、この隙間は、す
べてを同じ幅Ｃにする必要はなく、複数の水管を、幅の
広い隙間と幅の狭い隙間ができるように、環状に配置す
ることもできる。

【００２２】請求項２に記載の発明は、前記各水管に接
触した後の燃焼反応中ガスの温度が１４００℃以下とな
るように、前記複数の水管を燃焼室に配置したものであ
る。この配置により、燃焼反応中ガスの温度が低下して
サーマルＮＯx の発生が少なくなり、したがってボイラ
の低ＮＯx 化を達成する。

【００２３】請求項３に記載の発明は、前記第一水管列
を、２列以上の環状の水管列としたもので、燃焼反応中
ガスとの伝熱量を増加できるため、燃焼反応中ガスの温
度をさらに下げることができ、サーマルＮＯx の発生量
が大幅に少なくなる。また、第一水管列を２列以上の環
状の水管列とすることにより、ボイラの効率が向上す
る。この場合、内側の列の隣り合う水管の間に、外側の
列の水管が位置するように配置するのが好ましい。

【００２４】請求項４に記載の発明は、前記第一水管列
の外側に、複数の熱回収水管を配置したものである。前
記第一水管列の外側の燃焼反応継続領域内では、燃焼反
応中ガスは、ＣＯの酸化反応のほか、燃焼反応の中間生
成物や燃料の未燃分の反応が継続しているため、熱を生
じている。そこで、前記各熱回収水管によって、これら
の熱を含めて、燃焼反応中ガスおよび燃焼反応の終了し
たガス（以下、燃焼反応終了ガスという）から熱回収を
行う。したがって、前記複数の熱回収水管によって熱の
有効利用が図れ、熱効率が向上する。

【００２５】請求項５に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管のうちの一部の熱回収水管を密接して配置したも
のである。この配置によると、前記各熱回収水管と燃焼
反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスとの接触状態を調整
して、伝熱量の調整を行うことができる。

【００２６】請求項６に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管を、隣り合う熱回収水管間の隙間の幅Ｆが異なる
箇所を設けて配置したものである。すなわち、前記複数
の熱回収水管を、幅の広い隙間と幅の狭い隙間ができる
ように、環状に配置したものである。この配置による
と、前記各熱回収水管と燃焼反応中ガスおよび燃焼反応
終了ガスとの接触状態を調整して、伝熱量の調整を行う
ことができる。

【００２７】請求項７に記載の発明は、前記複数の熱回
収水管を環状に配置して第二水管列を形成したものであ
る。第二水管列を環状に構成することによって、各熱回
収水管は、燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスとほ
ぼ均等に接触し、それらのガスからほぼ均等に熱回収を
行うことができる。

【００２８】請求項８に記載の発明は、前記第二水管列
を２列以上の環状の水管列としたもので、燃焼反応中ガ
スおよび燃焼反応終了ガスからの熱回収量をさらに増加
できるため、ボイラの効率が向上する。この場合、内側
の列の隣り合う熱回収水管間に、外側の列の水管が位置
するように配置するのが好ましい。

【００２９】請求項９に記載の発明は、前記第二水管列
を２列以上の環状の水管列とし、内側の列の一部に内周
側と外周側とを連通する内列開口部を設けるとともに、
外側の列の一部に内周側と外周側とを連通する外列開口
部を設け、前記内列開口部と前記外列開口部とを前記第
二水管列の周方向にずらせて配置したものである。この
構成によると、燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガス
を、内側の列と外側の列との間に導いて熱回収を行うこ
とができるため、接触伝熱面を広くとれ、第二水管列に
おける接触伝熱量が増加する。前記内列開口部および前
記外列開口部の数は、それぞれ１つに限らず、複数設け
ることもでき、さらに前記内列開口部と前記外列開口部
の数を異ならせて設けることもできる。

【００３０】

【実施例】以下、この発明を、多管式の貫流ボイラに適
用した第一実施例について図１および図２を参照しなが
ら説明する。図１は、この発明の第一実施例の縦断面の
説明図、図２は、図１のII−II線に沿う断面の説明図で
ある。

【００３１】図１および図２において、ボイラの缶体１
は、所定の距離を離して配置した上部管寄せ２および下
部管寄せ３を有している。前記上部管寄せ２および下部
管寄せ３の外周間には外壁４を配置している。

【００３２】前記上部管寄せ２と前記下部管寄せ３との
間には、複数（第一実施例では１０本）の水管５を環状
の配置してある。これらの水管５は、環状の第一水管列
６を構成している。さらに、前記上部管寄せ２と前記下
部管寄せ３との間であって、前記外壁４の内周側近くに
は、複数（第一実施例では３０本）の熱回収水管７を環
状に配置して、第二水管列８を形成している。この第二
水管列８は、前記第一水管列６とで二重の環状水管列を
構成している。さらに、前記各水管５および各熱回収水
管７は、その各端部を前記上部管寄せ２および下部管寄
せ３のそれぞれに接続してある。

【００３３】ボイラの燃焼室９は、前記上部管寄せ２お
よび前記下部管寄せ３と前記第二水管列８によって画成
されている。そして、この燃焼室９には、面燃焼バーナ
１０を前記上部管寄せ２の内方（中央部）から挿入して
取り付けてあり、この面燃焼バーナ１０の軸線１１と前
記第一水管列６の各水管５とは、ほぼ平行になってい
る。この面燃焼バーナ１０は、予混合気の噴出孔（図示
省略）をその周面に多数備えた円筒形状の保炎体１０ａ
と、予混合気の供給管を兼ねる支持部材６ｂとで構成し
てある。前記保炎体１０ａは、前記支持部材６ｂの下端
に接続された状態で前記燃焼室９内に位置している。

【００３４】さて、前記面燃焼バーナ１０によって、前
記燃焼室９内には、燃焼反応中ガスの存在する領域、す
なわち燃焼反応領域が形成されるが、この燃焼反応領域
の内の火炎の存在する領域（以下、火炎存在領域とい
う）に前記第一水管列６が位置している。また、この第
一水管列６は、前記各水管５に接触した後の燃焼反応中
ガスの温度が１４００℃以下となるように、燃焼反応領
域に配置してある。したがって、前記第一水管列６は、
前記保炎体１０ａに近接した状態で、かつ前記保炎体１
０ａを取り巻くように配置された状態となっている。さ
らに、前記第一水管列６において、各水管５間には、燃
焼反応中ガスの流通を許容する隙間１２が形成されてい
る。

【００３５】そして、前記第一水管列６と前記第二水管
列８との間には、ＣＯやＨＣのような燃焼反応の中間生
成物および燃料の未燃分の燃焼反応が行われる燃焼反応
継続領域１３を設けている。この燃焼反応継続領域１３
内には、前記水管５のような熱を吸収する部材は存在し
ない。

【００３６】前記第二水管列８において、隣り合う熱回
収水管７間の隙間（以下、第二隙間という）１４は狭
く、通常１〜４mmに設定してある。さらに。第二水管列
８の外周側においては、各熱回収水管７に伝熱ヒレ１５
を取り付けてある。

【００３７】さらに、前記外壁４には、排ガス出口１６
を設けてある。この排ガス出口１６は、前記外壁４と前
記第二水管列８との間の環状の排ガス流路１７と連通し
ている。

【００３８】以上の構成のボイラにおいて、前記面燃焼
バーナ１０を作動させると、前記燃焼室９内には燃焼反
応中ガスが発生する。この燃焼反応中ガスの燃焼反応の
初期においては、燃料の分解が行われ、この後分解した
燃料と酸素が活発に反応する。そして、つぎの段階で
は、この際の燃焼反応で生じたＣＯやＨＣのような燃焼
反応の中間生成物がさらに反応し、そして燃焼反応が終
わった燃焼反応終了ガスは、排ガスとして缶体１から排
出される。前記燃焼反応が活発に行われている領域で
は、通常火炎が生じる。

【００３９】前記燃焼反応中ガスは、前記保炎体１０ａ
の周面のほぼ全域においてほぼ均等に発生し、前記隙間
１２を介して前記燃焼反応継続領域１３内に流入する。
したがって、火炎は、図１および図２に示すように、燃
焼反応中ガスの流動に伴って前記第一水管列６の外側に
まで形成される。そのため、前記各水管５は、燃焼反応
領域中の火炎存在領域内に位置する。そして、この火炎
を生じている燃焼反応中ガスは、前記隙間１２を通過す
る際に前記各水管５内部の被加熱流体との間で熱交換を
行う。この火炎を生じている燃焼反応中ガスは、この熱
交換により急激に冷却されて温度が低下するため、サー
マルＮＯx の発生が抑制される。ここで、前記第一水管
列６は、前記保炎体１０ａを取り囲む環状の水管列であ
るから、前記各水管５には、火炎を生じている燃焼反応
中ガスがほぼ均等に接触するため、前記各水管５におけ
る熱負荷もほぼ均一になる。さらに、火炎を生じている
燃焼反応中ガスは、前記各水管５とほぼ均等に接触して
冷却されるため、前記各水管５によるＮＯx の低減作用
もほぼ均等になる。また、この結果、この燃焼反応中ガ
スにおいては、火炎の形成が少なくなる。

【００４０】そして、前記隙間１２を通過した燃焼反応
中ガスは、前記燃焼反応継続領域１３内を前記第二水管
列８に向けて流通する。この際、燃焼反応中ガスは、前
記第二水管列８に到達するまでは、前記水管５のような
熱交換を行う部材との接触が無く、温度はあまり低下し
ない。そのため、燃焼反応中ガスは、燃焼反応を継続し
ながら前記燃焼反応継続領域１３を流通し、その間にＣ
ＯからＣＯ₂ への酸化反応が促進される。このとき、前
記燃焼反応継続領域１３内では、前記酸化反応のほか、
前記中間生成物や前記未燃分などの酸化反応も行われ
る。

【００４１】そして、燃焼反応中ガスは、前記第二水管
列８に到達するまでに燃焼反応をほぼ終了した高温のガ
スとなり、前記第二隙間１４を通って排ガス流路１７に
流入する。この燃焼反応中ガスが第二隙間１４を通過す
る際には、伝熱ヒレ１５によってより多くの熱が各熱回
収水管７内の被加熱流体に伝熱される。そして、第二隙
間１４を通過し、排ガス流路１７に流入した燃焼反応終
了ガスは、第二水管列８の外側から各熱回収水管７内の
被加熱流体に伝熱を行った後、排ガス出口１６から排ガ
スとしてボイラ外に排出される。ここで、前記第二水管
列８は、複数の熱回収水管７からなる環状の水管列であ
るから、燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスは、各
熱回収水管７にほぼ均等に接触し、第二水管列８の全体
で、燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスからの熱回
収を行うため、第二水管列８においても各熱回収水管７
における熱負荷はほぼ均一になる。また、第一実施例
は、貫流ボイラであるため、被加熱流体が下部管寄せ３
から各水管５および各熱回収水管７内に供給され、これ
らの水管５および熱回収水管７内を加熱されながら上昇
し、上部管寄せ２から蒸気として取り出される。

【００４２】以上の説明において、燃焼反応中ガスの流
れは、第一水管列６の径方向についてのものであるが、
第一水管列６の軸線方向については、燃焼反応中ガスが
保炎体１０ａの軸線１１方向にもほぼ均等に形成される
ため、サーマルＮＯx の低減作用は、第一水管列６の軸
線方向についてもほぼ均一に発揮される。

【００４３】つぎに、前記第一実施例の水管ボイラにつ
いて、さらに具体的に説明する。前記第一実施例の水管
ボイラは、蒸発量が毎時５００〜４０００kgの貫流ボイ
ラとして実施したものである。この第一実施例の貫流ボ
イラでは、水管５の外径Ｂを約６０mmとしている。通
常、貫流ボイラでは、２５〜８０mm程度の外径Ｂの水管
５を用いるが、水管ボイラ全般においては、２０〜１０
０mm程度の外径Ｂの水管５を用いる。

【００４４】そして、この第一実施例では、前記複数の
水管５を、真円状に配置する際のピッチ円の直径Ｄを約
３４４mmとしてある。このピッチ円の直径Ｄは、所定の
蒸発量を得るために必要な面燃焼バーナ１０の容量およ
びこの容量から決まる保炎体１０ａの寸法に基づくもの
である。このピッチ円の直径Ｄは、最低でも１００mmは
必要である。すなわち、このピッチ円の直径Ｄがこれ以
上小さいと第一水管列６の内周側に配置する保炎体１０
ａの寸法が小さいものとなり、所定の熱量を得るために
は、燃焼面負荷（保炎体１０ａの表面積当りの燃焼量）
が高くなりすぎるためである。一方、ピッチ円の直径Ｄ
が大きいと、燃焼反応中ガスを第一水管列６に接触させ
るためには前記保炎体１０ａが大形化し、重量もかなり
なものとなり、さらにこの保炎体１０ａに予混合気を供
給するための装置が大形化してしまう。そのため、ピッ
チ円の直径Ｄの上限値は、この点を考慮して決定する。
また、前記第一水管列６の内側に複数の保炎体１０ａを
配置する場合には、１つの保炎体１０ａを配置する場合
に比べて、ピッチ円の直径Ｄを大きくすることができる
が、この場合も含めて、ピッチ円の直径Ｄの上限値は、
必要とするボイラの蒸発量に応じて決定する。たとえ
ば、蒸発量が毎時４０００kgの水管ボイラでは、前記ピ
ッチ円の直径Ｄは、１０００mmが上限となる。

【００４５】さらに、第一実施例の水管ボイラでは、前
記保炎体１０ａの表面と第一水管列６との間隔Ｇを約５
０mmとしてあり、この間隔Ｇと前記水管５の外径Ｂとの
比Ｇ／Ｂを０．８としてある。この間隔Ｇは、少なくと
も、燃焼反応中ガスが前記各水管５に達するまでに燃焼
反応が終了しない寸法に設定する必要がある。また、こ
の間隔Ｇは、前記水管５の外径Ｂの５倍以下（この第一
実施例では３００mm以下）にまでの範囲で設定する。こ
の５倍以下という寸法は、以下の理由による。すなわ
ち、前記面燃焼バーナ１０においては、あらかじめ燃料
と空気とが混合された予混合気を燃焼させるものであ
り、前記保炎体１０ａの表面に近い箇所から燃焼反応を
開始する。そのため、前記保炎体１０ａの周囲に形成さ
れる燃焼反応領域には、前記保炎体１０ａから比較的近
い距離のところに高温の火炎形成領域が形成される。こ
の発明は、このような燃焼反応中ガスを冷却することに
よって、低ＮＯx 化を図るものであるから、特に火炎形
成領域を冷却するために前記間隔Ｇを前記外径Ｂの５倍
以下としている。

【００４６】さらに、この第一実施例では、第一水管列
６における隣り合う水管５の中心間距離Ａを約１０６mm
としてあり、この中心間距離Ａと前記水管５の外径Ｂと
の比Ａ／Ｂを１．８としている。また、前記隙間１２の
幅Ｃは、前記中心間距離Ａと前記外径Ｂとの差に等し
く、約４６mmである。また、第一実施例のように、各水
管５間に隙間１２を設ける場合、この隙間１２の幅Ｃ
は、燃焼反応中ガスが各水管５による冷却によって燃焼
反応が停止しないような値に設定する。この場合の隙間
１２の幅Ｃは、少なくとも１mmは必要である。したがっ
て、隣り合う水管５間に隙間１２を設ける場合、前記比
Ａ／Ｂは、１＜Ａ／Ｂ≦２に設定している。この比Ａ／
Ｂは、低ＮＯx 化の要求の度合に応じて変えることがで
きる。

【００４７】さらに、この第一実施例の面燃焼バーナ１
０は、空気比を１．２に設定して燃焼させており、この
場合の燃焼反応中ガスの最高温度は、ほぼ１８００℃で
ある。ここで、前記面燃焼バーナでは、一般に空気比を
１．１〜１．３の範囲に設定して燃焼させており、この
場合の燃焼反応中ガスの最高温度は、空気比が１．１〜
１．２の範囲でほぼ１８００℃であり、空気比が１．２
〜１．３の範囲でぼぼ１７００℃である。

【００４８】前記のように、水管５の中心間距離Ａや外
径Ｂなどを設定することにより、前記隙間１２を通過し
た時点での燃焼反応中ガスの温度は、前記水管５による
冷却によって、ほぼ１１００℃まで低下する。この温度
は、サーマルＮＯx の生成量が大幅に少なくなる温度
（ほぼ１４００℃）以下である。そのため、ＮＯx の排
出量の少ない水管ボイラとすることができる。ちなみ
に、第一実施例の水管ボイラのＮＯx の排出量は、Ｏ₂
０％換算で３０ppm 程度である。

【００４９】さらに、この温度は、ＣＯからＣＯ₂ への
酸化反応が活発に行われる温度（ほぼ８００℃）以上で
ある。そのため、燃焼反応中ガスが、燃焼反応継続領域
１３内を流通する際に、ＣＯからＣＯ₂ への酸化反応が
活発に行われることになり、ＣＯの排出量の少ない水管
ボイラとすることができる。

【００５０】以上のように、第一実施例のボイラにおい
ては、前記第一水管列６の隙間１２から流出した燃焼反
応中ガスの温度を、ほぼ１１００℃に制御しているが、
低ＮＯx 化および低ＣＯ化の要求の度合に応じて８００
〜１４００℃の範囲内に制御する。ここで、前記隙間１
２から流出する燃焼反応中ガスの温度は、低ＮＯx 化の
観点からはなるべく低い方が好ましく、低ＣＯ化の観点
からはなるべく高い方が好ましい。この観点から、前記
温度は９００〜１３００℃の範囲とするのが好ましい。

【００５１】さらに、この第一実施例では、前記第一水
管列６と前記第二水管列８との径方向の間隔Ｅを、前記
燃焼反応継続領域１３の幅として設定してある。前記間
隔Ｅは、約８４mmであり、前記水管５の外径Ｂの１．４
倍である。このように、前記第一水管列６と前記第二水
管列８との径方向の間隔Ｅを設定することにより、前記
燃焼反応継続領域１３内における燃焼反応中ガスの滞留
時間を約４７ミリ秒に調整してある。この場合におい
て、ＣＯの排出量は、１５ppm 程度である。すなわち、
前記酸化反応を確実に生じさせるためには、燃焼反応中
ガスの温度を、ある温度（ほぼ８００℃）以上に保つと
同時に、一定以上の反応時間が必要である。この反応時
間は、燃焼反応中ガスの温度が高いほど短く、逆に低い
ほど長く必要である。そこで、前記第一水管列６の隙間
１２から流出する燃焼反応中ガスの温度に応じて前記間
隔Ｅの設定値を変更し、前記燃焼反応継続領域１３内に
おける燃焼反応中ガスの滞留時間を調整する。また、前
記第一水管列６における隙間１２の個数や幅Ｃに応じ
て、第一水管列６と第二水管列８との径方向の間隔Ｅを
変更する。この滞留時間の下限は、１〜１０ミリ秒の範
囲から選択する。そのため、前記第一水管列６と前記第
二水管列８との間の間隔Ｅは、前記水管５の外径Ｂの
０．５倍程度が下限となる。また、前記滞留時間は、長
めに設定するのが低ＣＯ化の点で有利であるが、低ＣＯ
化やボイラの小型化の要求の度合に応じて決定する。こ
の場合、前記間隔Ｅの上限は、水管５の外径Ｂの６倍程
度が好適である。

【００５２】さて、以上説明した第一実施例では、燃焼
室９内の燃焼反応領域に、複数の水管５をほぼ真円状
に，かつほぼ等間隔で配置したものであるが、この第一
実施例における水管５の配置は、そのような配置に限る
ものではなく、たとえば図３〜図５に示すような環状の
配置とすることもできる。ここで、以下の各実施例の説
明では、前記第一実施例と同様の構成部材には、同一の
参照番号を附してその詳細説明を省略する。また、図３
〜図５においては、第一水管列６だけを図示し、他の構
成の図示を省略している。

【００５３】まず、図３に示す第二実施例の水管ボイラ
は、複数の水管５を環状に配置する際に、隣り合う水管
５の中心を結ぶ線（図３の一点鎖線）が、凹凸を形成す
るように配置したものである。この第二実施例では、各
水管５は、隣り合う水管５に対して第一水管列６の中心
方向あるいは放射方向にずらせた配置となっている。こ
の配置によると、各水管５を真円状に配置する場合に比
べて本数を増やすことができる。この第二実施例では、
各水管５を交互に内側と外側にずらせて配置している
が、実施に応じて複数本ずつ交互にずらせて配置するこ
ともできる。

【００５４】つぎに、図４に示す第三実施例の水管ボイ
ラは、複数の水管５を真円状に配置したものであるが、
複数の水管５のうちの一部の水管５を密接して配置した
ものである。この第三実施例では、複数の水管５を、所
定本数ごと（図４では３本ごと）のグループ１８とし、
このグループ１８を複数グループ（図４では５グルー
プ）配置して第一水管列６を構成している。前記各グル
ープ１８内では、各水管５を隙間なく密着状態で配置し
てある。したがって、各グループ１８内では、前記比Ａ
／Ｂは１となっている。そして、前記隙間１２は、各グ
ループ１８間に形成してある。この隙間１２を挟んで隣
り合う水管５間の中心間距離Ａと前記水管５の外径Ｂと
の比Ａ／Ｂは、２．０となっている。すなわち、第三実
施例においては、前記比Ａ／Ｂは、１≦Ａ／Ｂ≦２であ
る。このように、複数の水管５のうちの一部の水管５を
密接して配置すると、第一水管列６に形成する前記隙間
１２の数を調整することができ、また各グループ１８間
における隙間１２の幅Ｃも調整することができる。その
ため、第一水管列６の内側から隙間１２までの燃焼反応
中ガスの流れを燃焼装置１０の特性に合わせて制御し
て、前記第一水管列６と燃焼反応中ガスとの接触時間を
調整でき、さらに前記各水管５による熱回収量や、前記
隙間１２を通過した後の燃焼反応中ガスの温度を調整で
きる。この第三実施例においては、各グループ１８にお
ける水管５の本数を同じにしているが、実施に応じて、
各グループ１８における水管５の本数を異ならせること
も好適である。

【００５５】つぎに、図５に示す第四実施例の水管ボイ
ラは、複数の水管５を複数列の環状に配置したものの一
例で、この第四実施例では、２列の環状に配置してあ
る。この第四実施例において、各水管５の中心間距離Ａ
は、つぎのように設定してある。まず、内側の列の各水
管５については、その列内の隣り合う水管５同士の中心
間距離Ａと水管５の外径Ｂとの比Ａ／Ｂを１．３に設定
してある。外側の列の各水管５については、内側の列の
各水管５との間で、隣り合う水管５の中心間距離Ａと水
管５の外径Ｂとの比Ａ／Ｂを１．３に設定してある。さ
らに、この第四実施例では、内側の列の隣り合う水管５
の間に、外側の列の水管５を位置させてある。したがっ
て、第一水管列６は、その周方向に複数の水管５が千鳥
状に配列された状態となっている。このような水管５の
配置によると、燃焼反応中ガスからの熱回収量を多くで
きるから、燃焼反応中ガスを十分に冷却できる。また、
このように熱回収量を多くできるから、大容量の面燃焼
バーナ１０を用いることができる。ここで、この第四実
施例では、複数の水管５を２列の環状に配置してある
が、実施に応じて、３列あるいはそれ以上の複数列に配
置することも好適である。

【００５６】以上の第一〜第四実施例においては、前記
隙間１２は、すべて同じ幅Ｃとしているが、実施に応じ
て、隙間１２の幅Ｃが異なる箇所が形成されるように水
管５を配置することもできる。

【００５７】以上の第一〜第四実施例では、垂直な複数
の水管５を環状に配置して、ほぼ円筒形状の第一水管列
６を構成したものである。しかし、この発明では、各水
管５は、垂直な水管に限るものではなく、図６〜図８に
示すような構成とすることもできる。ここで、以下の各
実施例の説明では、前記第一〜第四実施例と同様の構成
部材には、同一の参照番号を附してその詳細説明を省略
する。また、第五〜第七実施例において、第二水管列８
は、前記第一実施例と同様に、複数の垂直な熱回収水管
７を第一水管列６を取り囲むように環状に配置し、筒形
状としたものである。

【００５８】まず、図６に示す第五実施例の水管ボイラ
は、水管５を傾斜管としたものである。この第五実施例
における水管５は、その上端側を缶体１の外側に向けて
傾斜させたもので、この傾斜状態の複数の水管５を環状
に配置することによって、下方側ほど狭まる先細り形状
の第一水管列６を形成している。また、この第五実施例
では、保炎体１０ａの形状を、前記第一水管列６に合わ
せて先細りのテーパー形状とすることにより、前記保炎
体１０ａ表面と前記第一水管列６との間隔Ｇを、前記保
炎体１０ａの軸線１１方向においてほぼ均一に設定して
いる。そして、この保炎体１０ａと前記第一水管列６と
を近接状態で配置することにより、この保炎体１０ａか
らの燃焼反応中ガスを第一水管列６によってほぼ均等に
冷却し、サーマルＮＯx の生成を抑制する。

【００５９】さらに、前記保炎体１０ａをこのように先
細りのテーパー形状とすると、予混合気は上流側の太い
側から下流側の細い側に流れる際に、内部の予混合気の
速度低下を防止できるため、前記保炎体１０ａからの予
混合気の噴出速度をその軸線１１方向にほぼ均一にで
き、安定した燃焼状態を得ることができる。さらに、こ
の第五実施例のように、第一水管列６の配置に合わせて
前記保炎体１０ａをテーパ形状とすると、前記面燃焼バ
ーナ１０の取付位置を上下方向に移動することにより、
前記保炎体１０ａ表面と第一水管列６との間隔Ｇを適宜
に調整できる。このことにより、前記保炎体１０ａから
の燃焼反応中ガスの形成状態や温度分布に応じて、燃焼
反応中ガスと第一水管列６との接触状態を適切な状態に
調整できる。さらに、この第五実施例では、第一水管列
６は、下部管寄せ３側よりも上部管寄せ２側が広くなっ
ており、面燃焼バーナ１０は、この上部管寄せ２側から
燃焼室９内に挿入している。そのため、保炎体１０ａに
大口径のものを用いることができる。

【００６０】つぎに、図７に示す第六実施例の水管ボイ
ラは、水管５を曲げ管としたものである。この第六実施
例における水管５は、その中ほどに折り曲げ部を形成
し、上半部分を缶体１の外側に向けて傾斜させ、下半部
分を垂直としたものである。この第六実施例において
は、保炎体１０ａの形状を円筒形状としてある。この構
成では、各水管５の下半部分の位置が、上部管寄せ２に
おける各水管５の接続位置よりも、保炎体１０ａの表面
に近付いている。そのため、各水管５と燃焼反応中ガス
との接触が良好になって、各水管５による燃焼反応中ガ
スの冷却効果を高めることができ、低ＮＯx 化に貢献す
る。さらに、この第六実施例では、上部管寄せ２と各水
管５および各熱回収水管７との接続位置を変更すること
なく、水管５の形状の変更だけで、各水管５の下半部分
を燃焼反応領域の火炎存在領域内に位置させるととも
に、前記各水管５の下半部分における燃焼反応継続領域
１３の幅Ｅを所望の寸法に設定することができる。

【００６１】つぎに、図８に示す第七実施例の水管ボイ
ラは、水管５を、上下２箇所に折り曲げ部を形成した曲
げ管としたものである。この第七実施例における水管５
は、水管５の上部および下部を缶体１の外側に向けて傾
斜させたものである。この第七実施例においては、保炎
体１０ａの形状を円筒形状としてある。この構成では、
各水管５の中ほどの部分の位置が、上下の管寄せ２，３
における各水管５の接続位置よりも、前記保炎体１０ａ
の表面に近付いている。そのため、各水管５と燃焼反応
中ガスとの接触が良好になって、各水管５による燃焼反
応中ガスの冷却効果を高めることができ、低ＮＯx 化に
貢献する。さらに、この第七実施例では、上下の管寄せ
２，３における各水管５および各熱回収水管７の接続位
置を変更することなく、各水管５の形状の変更だけで、
各水管５の中ほどの部分を燃焼反応領域内に位置させる
とともに、前記各水管の中ほどの部分における燃焼反応
継続領域１３の幅Ｅを所望の寸法に設定できる。

【００６２】ここで、前記第六および第七実施例におい
ては、前記水管５を１箇所あるいは２箇所の折り曲げ部
を有する曲げ管としているが、折り曲げ部の代わりに湾
曲部を有するものも使用できる。また、前記曲げ管は、
折り曲げ部あるいは湾曲部のうちの一方のみ有するもの
も、両方を有するものも使用できる。さらに、前記曲げ
管は、折り曲げ部あるいは湾曲部が１箇所のものに限ら
ない。また、前記曲げ管は、全体が湾曲している場合を
含む。

【００６３】さらに、以上の第一〜第七実施例は、第一
水管列６を構成する水管５を垂直管，傾斜管あるいは曲
げ管としてあるが、この発明では、水管５のすべてを同
じ種類のものとする必要はなく、二種類あるいはそれ以
上の種類の水管５を組み合わせて使用することができ
る。また、水管５には、外周面や内周面に適宜の形状の
溝や伝熱フィンを付加して伝熱性能を向上させたものを
用いることもできる。また、前記水管５は、すべてが同
じ外径である必要はなく、一部の水管５に、外径の異な
るものを用いることもできる。さらに、第一水管列６
を、２列以上の環状に配置したものでは、実施に応じて
内側の列と外側の列とで水管５の本数を異ならせて配置
することもできる。前述のように、この発明に係る水管
ボイラにおいては、この発明の技術思想を逸脱しない範
囲で前記複数の水管５の配置形状を種々変更可能である
が、前記面燃焼バーナ１０の出力や燃焼反応中ガスの形
成状態に応じて、燃焼反応中ガスが第一水管列６の各水
管５に均一に接触するように前記複数の水管５を配置す
るのが望ましい。また、第一実施例では、前記第一水管
列６と前記第二水管列８との間の環状の燃焼反応継続領
域１３には、水管を配置していないが、この発明に係る
水管ボイラにおいては、この発明の技術思想を逸脱しな
い範囲で、この燃焼反応継続領域１３に所定数の水管を
配置することもできる。

【００６４】さらに、前記第一実施例および第五〜第七
実施例では、複数の熱回収水管７をほぼ等間隔で，かつ
ほぼ真円状に配置して、１列の環状の第二水管列８を形
成したものであるが、この発明における各熱回収水管７
の配置は、以上の各実施例の配置に限るものではなく、
たとえば図９〜図１１に示すような構成とすることもで
きる。ここで、以下の第八〜第十実施例の説明では、前
記第一〜第七実施例と同様の構成部材には、同一の参照
番号を附してその詳細説明を省略する。また、図９〜図
１１においては、第一水管列６と第二水管列８だけを示
し、他の構成を省略している。

【００６５】まず、図９に示す第八実施例の第二水管列
８は、複数の熱回収水管７を真円状に配置して構成した
ものであるが、複数の熱回収水管７の内の一部の熱回収
水管７を密接して配置したものである。この第八実施例
では、複数の熱回収水管７を、所定本数ごと（図９では
６本ごと）のグループ２４とし、このグループ２４を複
数グループ（図９では４グループ）配置して第二水管列
８を構成している。前記各グループ２４内では、各熱回
収水管７を隙間なく密接した状態で配置してあり、前記
第二隙間１４は各グループ２４間に形成してある。この
構成によると、前記隙間１２を通過した燃焼反応中ガス
は、前記熱回収水管７の各グループ２４の内周側に沿っ
て流れた後、第二隙間１４に流出する。このように複数
の熱回収水管７のうちの一部の熱回収水管７を密接して
配置すると、第二水管列８に形成する第二隙間１４の数
を調整することができ、また各グループ２４間における
第二隙間１４の幅Ｆも調整することができる。そのた
め、第二水管列８の内側から第二隙間１４までの燃焼反
応中ガスおよび燃焼反応終了ガスの流れを制御し、熱回
収水管７による熱回収量や、第二隙間１４通過後の燃焼
反応終了ガスの温度を調整できる。この第八実施例にお
いては、各グループ２４における熱回収水管７の本数を
同じにしているが、実施に応じて、各グループ２４にお
ける熱回収水管７の本数を異ならせることも好適であ
る。

【００６６】さらに、この第八実施例では、第一水管列
６も第二水管列８と同様に、複数の水管５を、所定本数
ごと（図９では３本ごと）を密着させて配置したグルー
プ１８を形成し、このグループ１８を複数グループ（図
９では４グループ）配置して、各グループ１８間に隙間
１２を形成している。そして、これらの隙間１２のそれ
ぞれを前記熱回収水管７の各グループ２４と対面させて
ある。この第八実施例において、前記中心間距離Ａと前
記外径Ｂとの比Ａ／Ｂは、各グループ１８内では１とな
っており、前記隙間１２を挟んで隣り合う水管５間にお
いては、２．０となっている。また、前記燃焼反応継続
領域１３の幅Ｅと前記水管５の外径Ｂとの比Ｅ／Ｂは、
０．８となっている。このように、第一水管列６におけ
る隙間１２を部分的に形成するとともに、第二水管列８
における第二隙間１４を部分的に形成し、これらの隙間
１２と第二隙間１４とが、第一水管列６および第二水管
列８の放射方向に重ならないように配置すると、前記燃
焼反応中ガスの前記隙間１２から第二隙間１４に至るま
での流路を長く設定でき、燃焼反応継続領域１３におけ
る滞留時間が長くなる。したがって、前記酸化反応が確
実に行われることになり、さらに第二水管列８における
接触伝熱量の増加に貢献する。

【００６７】つぎに、図１０に示す第九実施例の第二水
管列８は、各熱回収水管７を多列の環状に配置して構成
したものである。この第九実施例の第二水管列８は、各
熱回収水管７を２列の環状に配置してある。この第二水
管列８は、内側の列の隣り合う熱回収水管７の間に外側
の列の熱回収水管７を配置することにより、第二水管列
８の周方向に複数の熱回収水管７を千鳥状に配列してあ
る。このような熱回収水管７の配置により、第二水管列
８における燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスから
の熱回収量を多く設定できる。ここで、第九実施例にお
いて、第一水管列６における前記中心間距離Ａと前記外
径Ｂとの比Ａ／Ｂは、１．４であり、また、前記燃焼反
応継続領域１３の幅Ｅと前記水管５の外径Ｂとの比Ｅ／
Ｂは、１．２となっている。

【００６８】つぎに、図１１に示す第十実施例の第二水
管列８は、複数の熱回収水管７を２列の環状水管列とし
て配置したものである。前記第二水管列８の内側の列に
おいて、隣り合う熱回収水管７同士の隙間は、平板状の
内列フィン部材１９で塞いである。そして、前記内側の
列の周方向の一部には、この内側の列の内周側と外周側
を連通する内列開口部２０を形成してある。前記第二水
管列８の外側の列においては、隣り合う熱回収水管７同
士の隙間は、平板状の外列フィン部材２１で塞いであ
る。そして、前記外側の列の周方向の一部には、この外
側の列の内周側と外周側を連通する外列開口部２２を形
成してある。そして、高温のガスが、前記内列開口部２
０から外列開口部２２に直接出ないように、前記内列開
口部２０と外列開口部２２とは前記第二水管列８の周方
向にずらせて配置してある。この第十実施例において
は、前記外列開口部２２は、前記内列開口部２０に対
し、ほぼ１８０°位相をずらして配置されている。さら
に、前記第二水管列８における内側の列と外側の列との
間には、内列開口部２０と外列開口部２２とを連通する
環状のガス流路２３が形成される。ここで、前記内列開
口部２０および外列開口部２２の形成は、該当箇所の熱
回収水管７，内列フィン部材１９あるいは外列フィン部
材２１を省略することによって行う。ここで、第十実施
例において、第一水管列６における前記中心間距離Ａと
前記外径Ｂとの比Ａ／Ｂは、１．４であり、また、前記
燃焼反応継続領域１３の幅Ｅと前記水管５の外径Ｂとの
比Ｅ／Ｂは、１．２となっている。

【００６９】この第十実施例においては、第一水管列６
の隙間１２から流出した燃焼反応中ガスは、第二水管列
８に到達するまでに燃焼反応をほぼ終了し、火炎が消失
した高温のガスとなり、前記第二水管列８の内側の列を
周方向に沿って流れた後、前記内列開口部２０に流入す
る。そして、前記内列開口部２０からガス流路２３内に
流入した燃焼反応中ガスおよび燃焼反応終了ガスは、互
いに逆向きに２方向に分かれてガス流路２３内を流通
し、前記外列開口部２２で合流する。この間に、燃焼反
応終了ガスは、ガス流路２３に面する各熱回収水管７と
の熱回収を行う。すなわち、この第十実施例のように、
略Ｃ字状に配置した水管列を互いに逆向きにして２重に
組み合せた構成とすることにより、接触伝熱面を広くと
れ、第二水管列８における接触伝熱量が増加する。

【００７０】この第十実施例において、前記第二水管列
８の内側の列と外側の列は、ほぼ同心状の配置としてあ
るが、偏心して配置することもできる。この場合の偏心
方向は、前記外列開口部２２側において、内側の列と外
側の列との径方向の間隔が小さくなるように偏心させる
のが好ましい。この理由は、つぎのとおりである。すな
わち、前記ガス流路２３を通過する燃焼反応終了ガスの
温度は、第二水管列８との伝熱により外列開口部２２に
近いほど低下する。そのため、内側の列と外側の列との
径方向の間隔を狭めることにより、燃焼反応終了ガスの
流速を高め、接触伝熱量を増加できるからである。

【００７１】さらに、第二水管列８の構成は、以上の第
八〜第十実施例のような構成に限らない。これらの第二
水管列８の構成を適宜組み合せたり、隣り合う熱回収水
管７間の第二隙間１４の幅Ｆを変更したりして、熱回収
量の増加を図ることができる。たとえば、第八〜第十実
施例では、前記第二隙間１４をすべて同じ幅Ｆとしてい
るが、実施に応じて、前記第二隙間１４の幅Ｆが異なる
箇所が形成されるように前記各熱回収水管７を配置する
こともできる。

【００７２】また、前記第二水管列８を多列の環状とす
る場合には、これらがすべて同軸状あるいは同心円状の
配置となっている必要はない。さらに、この第二水管列
８は、前記第一水管列６と同軸状あるいは同心円状とす
る必要はなく、偏心させて配置することもできる。たと
えば、前記第十実施例のような第一水管列６と第二水管
列８を備えたものでは、第一水管列６と第二水管列８と
の間の放射方向の間隔を前記内列開口部２０に近付くほ
ど狭くなるように、前記第一水管列６と第二水管列８を
配置する。この配置によると、前記内列開口部２０から
遠い側の隙間１２ほど第二水管列８との間隔が広く、こ
の隙間１２を通過する燃焼反応中ガスの圧力損失が小さ
くなる。そのため、燃焼反応中ガスは、前記内列開口部
２０から遠い側の隙間１２からも第一水管列６の外側に
流出しやすくなり、前記第一水管列６の隙間１２から均
等に燃焼反応中ガスを流出させることができる。

【００７３】さらに、以上の各実施例では、隣り合う水
管５の中心間距離Ａと前記水管５の外径Ｂとの比Ａ／Ｂ
を、１≦Ａ／Ｂ≦２としているが、この発明に係る水管
ボイラにおいては、低ＮＯx 化の要求の度合に応じて、
前記比Ａ／Ｂを、１≦Ａ／Ｂ≦３とすることができる。
さらに、前記比Ａ／Ｂを、１≦Ａ／Ｂ≦５の範囲で選択
することができる。さらに、この発明に係る水管ボイラ
において、前記燃焼反応継続領域１３の幅Ｅと前記水管
５の外径Ｂとの比Ｅ／Ｂは、０．５≦Ｅ／Ｂ≦６が好適
であるが、低ＣＯ化の要求の度合に応じて、１≦Ｅ／Ｂ
≦１５の範囲で選択することができる。

【００７４】さらに、この発明に係る水管ボイラは、面
燃焼バーナ１０を上部管寄せ２側から挿入して取り付け
たもの限るものではなく、下部管寄せ３側から挿入して
取り付けたものを含む。さらに、この面燃焼バーナ１０
は、気体燃料を燃焼させるものに限るものではなく、液
体燃料を気化させたものを前記保炎体１０ａに供給して
燃焼させるものを含む。

【００７５】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、前述
のような構成の缶体と面燃焼バーナとを用いることによ
って一層の低ＮＯx 化および低ＣＯ化を達成し、環境問
題に対応したクリーンな排ガスの水管ボイラを提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例の縦断面の説明図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う断面の説明図である。

【図３】この発明の第二実施例の説明図で、水管の環状
配置例を概略的に示す説明図である。

【図４】この発明の第三実施例の説明図で、水管の環状
配置例を概略的に示す説明図である。

【図５】この発明の第四実施例の説明図で、水管の環状
配置例を概略的に示す説明図である。

【図６】この発明の第五実施例の説明図で、水管の形状
の例を概略的に示す説明図である。

【図７】この発明の第六実施例の説明図で、水管の形状
の例を概略的に示す説明図である。

【図８】この発明の第七実施例の説明図で、水管の形状
の例を概略的に示す説明図であ。

【図９】この発明の第八実施例の説明図で、熱回収水管
の配置例を概略的に示す説明図である。

【図１０】この発明の第九実施例の説明図で、熱回収水
管の配置例を概略的に示す説明図である。

【図１１】この発明の第十実施例の説明図で、熱回収水
管の配置例を概略的に示す説明図である。

【符号の説明】

１缶体２上部管寄せ３下部管寄せ４外壁５水管６第一水管列７熱回収水管８第二水管列９燃焼室１０面燃焼バーナ１０ａ保炎体１１軸線１２隙間１３燃焼反応継続領域１４第二隙間Ａ隣り合う水管の中心間の距離Ｂ水管の外径Ｃ隙間の幅Ｅ燃焼反応継続領域の幅Ｆ隣り合う熱回収水管の隙間の幅Ｇ面燃焼バーナの保炎体の表面と第一水管列との間
隔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近藤幹太愛媛県松山市堀江町７番地株式会社三浦研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼室９内に筒状の面燃焼バーナ１０を
配置し、前記燃焼室９内の燃焼反応中ガスの存在する領
域に複数の水管５を環状に配置して第一水管列６を形成
し、この第一水管列６の隣り合う水管５間に燃焼反応中
ガスの流通を許容する隙間１２を設け、前記第一水管列
６の周囲に燃焼反応を継続する領域１３を設けたことを
特徴とする水管ボイラ。
【請求項２】前記各水管５に接触した後の燃焼反応中
ガスの温度が１４００℃以下となるように前記複数の水
管５を燃焼室９に配置したことを特徴とする請求項１に
記載の水管ボイラ。
【請求項３】前記第一水管列６が２列以上の環状の水
管列であることを特徴とする請求項１または請求項２に
記載の水管ボイラ。
【請求項４】前記第一水管列６の外側に、複数の熱回
収水管７を配置したことを特徴とする請求項１乃至請求
項３のいずれかに記載の水管ボイラ。
【請求項５】前記複数の熱回収水管７のうちの一部の
熱回収水管７が密接して配置されていることを特徴とす
る請求項４に記載の水管ボイラ。
【請求項６】前記複数の熱回収水管７が、隣り合う熱
回収水管７間の隙間１４の幅Ｆが異なる箇所を設けて配
置されていることを特徴とする請求項４または請求項５
に記載の水管ボイラ。
【請求項７】前記複数の熱回収水管７が、環状の第二
水管列８を形成していることを特徴とする請求項４乃至
請求項６のいずれかに記載の水管ボイラ。
【請求項８】前記第二水管列８が２列以上の環状の水
管列であることを特徴とする請求項７に記載の水管ボイ
ラ。
【請求項９】前記第二水管列８が、内側の列の一部に
その内周側と外周側とを連通する内列開口部２０を備え
るとともに、外側の列の一部にその内周側と外周側とを
連通する外列開口部２２を備えており、前記内列開口部
２０と外列開口部２２とを前記第二水管列８の周方向に
ずらせた位置に配置してあることを特徴とする請求項８
に記載の水管ボイラ。