JPH02115601A

JPH02115601A - 竪形丸罐水管式ボイラー

Info

Publication number: JPH02115601A
Application number: JP26166088A
Authority: JP
Inventors: Chin Hoai Tsuan; ツアン　チン　ホァイ
Original assignee: TSUAN RI CHON
Current assignee: TSUAN RI CHON
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-04-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は小型ボイラーに関し、殊に水管を斜行状に設け
た竪形丸罐水管式ポイう−に関する。

〔従来の技術〕

従来、蒸気の発生容量が比較的小さいボイラーとしては
、燃焼室又は煙道の周りを水室で囲んだ構造の簡単な竪
形丸罐式が一般的で、場所をとらないので広く採用され
ている。しかし、熱交換する面積が小さく熱効率は５０
％足らずと低（、蒸気量発生率は平均的に低く約０．４
トン／時しかない。また、たとえ煙道や煙管についての
改善により効率を向上させようとしても、竪形では水汽
部または水面付近を通るので、温度差が大きく腐蝕しや
すく、すすや水垢が付着しやすく、これの除去に手間が
余計にかかり、さらには界面において発生する汽泡の早
期解消にも良策が少ない。

他方、燃焼室の上下に水室を設け、垂直の水管により上
下水室を繋ぐ水管ボイラーがあり、大幅に熱効率及び蒸
気発注量の向上ができたが、バーナーの火焔が直接水管
に触れ、局部過熱を起こし易く水管の損傷を速め、水の
循環が理想とはまだ遠く、また、水垢が付き易くその除
去が必要となるものであった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこれら課題を解消しようとするもので、ボイラ
ーの熱損においてもっとも大きい排気ガスによる部分の
ロスの極力減少を図り、熱交換率を向上させることが出
来る竪形丸罐水管式ボイラーを提供しようとすることを
主なる目的とする。

本発明はまた、上記と共に水室の循環を良くし、界面に
おける汽泡を急速に移行させ、水垢が容易に付着し得な
いことにより、蒸気の発生率を向上させることができ、
管の過熱による焼損を減らして耐用寿命を延ばすことが
出来るボイラーも期待出来る。

〔課題を解決するための手段）上記の目的は、直立円筒状外筒と、その内部が煙道とさ
れる中空の略円錐台状をして前記外筒の底面側を除く内
部に、その上部が汽水室をも兼ね内筒内部に下方より連
通ずると共に、外部へ開口連通するバーナの焚き口を備
えた燃焼室空間をなす中空状炉部材とを備え、前記内筒
を、下方周辺部から上方部にかけて、前記煙道内を軸線
方向にぺｐ対し斜行し、水室の環状下部と上部とを互に連通ずる多
数本の水管をもうけ、上部の周壁面に、水室部を通って
外筒外部に取り付けた煙突へ連通ずる煙管を貫設させた
竪形丸罐水管式ボイラーによって達成される。

〔作　用〕

本発明の上記手段とする竪形丸罐水管式ボイラーの構成
によれば、径の大な外筒と、径やや小、かつ、僅かに円
錐台状にした内筒により２重構造にさせたことは、内筒
の上面部を境にして、下側の両壁面間には内筒を取り囲
む環状の水室を画し、上側の部分にはそれに続き、その
下方一部が水へ室ともなる水室を画することができ、内
筒の上面及び周面が全く水と接した熱交換の界面にムリ
、内筒の内腔を煙道にすると、内筒の外径が外筒内径に
近い程、前記界面面積を増やすことになる。

上記に加え、内筒に水管を下部から上面部に亘って煙道
内を斜行させ、水室の下側部分と内筒−上面部から上側
の部分とを連通させたことは、単なる垂直水管よりも煙
道内を通る部分を延長し、従って熱交換面もより広くす
ると共に、水室の下部環状部分と上部の水代部分間の水
循環をより速くするような対流促進作用が期待される。

また、煙道とは別々に分けてはいるが、互いに連通して
燃焼室を設けたことにより、燃焼室における火焔が直接
水管と接触することをなくすと共に、煙道を経由する間
に燃焼ガスが完全燃焼することを助け、燃焼効率の向上
にも寄与することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を添付図面にもとづいて説明する
。

本実施例の側断面図を示す第１図において、中空の直立
円筒状の外筒２と、上方に向けてテーパをもった中空円
錐台状の内筒ｌとの相互の内外面間に下部が円環状にな
っている水室２０を画する２重構造の鐘体ｌＯＯを形成
し、内筒ｌの内部には後述する煙道７が形成される。

外筒２の底面６の上方は、テーバの大きな中空円錐台状
炉部材３１により燃焼室３を形成している。燃焼室３は
、底部を炉部材３１の下端に突設された支持リング３２
に円板状炉床３０を載せてなり、上部は開口して内筒ｌ
内部の煙道７に連通し、炉部材３１の側部には、２重壁
を貫通して外部に開口したバーナーの焚き口４が設けら
れである。

上記煙道７は、底面となる内筒Ｉのリング状の下部エン
ドプレート１１が、内口縁を上記燃焼室３の炉部材３１
の上部開口と連接させ、かつ、周縁の複数箇所を支持片
ＩＯを介して該炉部材３１と結合させてなる。また内筒
ｌの上部から側方に２重壁を貫通して煙管１３が設けら
れ、外筒の周壁面に設けた煙突２３へ接続して煙道７を
大気と連通させている。

さらに、上記内筒１の下部エンドプレートｌｌは、本実
施例では周縁に沿って２重の円形に沿って夫々２４個の
管孔１４．１４．−−−−と１５＋１５合計４８個の管
孔が等間隔に穿設され、他方、内筒１の上端面部をなす
上部エンドプレー）１２は、前記４８個の管孔１４＋１
５と対応する４８個の管孔１６．１６．−−一と１７．
１７．−−−−−−〜が、周縁側から中心へ亘る多重の
同心円形配列（本実施例では４重円形配列）をして穿設
され、４８本の水管８．８゜が後述の如く斜行状（煙１
！７の軸線に対し５〜１５度）に両端部を、管寄ゼとし
ての上下部エンドプレー１−１２．１１に嵌合接続させ
、水室２０の上部と環状下部とを互いに連通している。

上記水管８の両エンドプレート１２．１１への接続は、
両エンドプレート１２，１１によって限定された距離間
にできる限り長い水管を取り付ける見地から、水管８の
取り付は本数、外径、並びに相互間隔に応じて互いに接
触しない限度に出来るだけ太き（傾斜させれば、特にど
のように配置するかを問わない。本実施例では、図示の
孔径（図では円管の外径に対応して円孔で示したが、実
際は斜めに嵌合できるよう、各傾斜角度に応じた楕円形
孔）にしてガスの流通性を酌量して、水管８の両端を嵌
合させる管孔の配置を、第２図に示すように、下部エン
ドプレー１１１は２４個ずつ２重円形配置とし、上部エ
ンドプレート１２においては、第３図が示すように外側
よりそれぞれ２４個、１２個、８個及び４個の４重円形
配置とし、上下部両エンドプレー１−１２．１１外側の
２４個の管孔１６と１４が各上下共に、２４時間表示時
計目盛りにもとすき位置を示すと、各１’（時）、２゛
２３°、２４°で対応し、下部エンドプレート１１の内
側２４個の管孔１５は、前記外側管孔１４とは交錯位置
のビ３０’　、２°３０°　−・−２３°３０２４’　
３０’　にて同心円配列をするのに対し、上部エンドプ
レー）１２の２項目１２個は外側の２４個と１個置きの
２°、４°、−・−−−２２°、２４°に対応し、同３
重目８個は、前記２重目とは交錯する位置の内の２個置
きに１個欠かした２３°　　ビ５°、７°、１１”　、
１３°、−−−−・配列にし、同４重目４個は、前記３
重目の各２個とは中間位置の６°、１２°、１８°、２
４°配列としている。

上記上部エンドプレート１２における管孔１６１７の配
置と、下部エンドプレー）１１における管孔１４，１．
５に対し、２４本の水管８両端は、外側の２４管孔１Ｇ
、１６．−＝・一対２４管孔１４，１４゜に嵌合連結す
るのであるが、各水管８が嵌合する管孔ベアーの位置関
係は、第４図上部エンドプレート１２の１°にある管孔
１６１（−点鎖線で示す）と下部エンドプレート１１の
一つ置きの３°の管孔１４．（実線で示す）とし、同様
に順に、１６、とＩ４い−・−１１６□、と１４１．１
６□４と１４□とさせている。

また、第５図に示すように、他の２４本の水管８が嵌合
する一点ＩＡ　６ｍで示した上部エンドプレート１２の
第２グループの管孔１７と、実線で示した下部エンドプ
レート１１の２乗口管孔１５．。

１５□、　１５．、１５４．１５ｓ、　１５ａ　とのベ
アー位置関係を述べると、上部エンドプレー′ト１２の
第２グループの管孔１７は、図中に参照として中心点Ｏ
より２直交座標軸を添えると分かり易いように、２重目
、３重目、４重目の管孔１７□１，１７゜、　１７□、
と１７：１．、１．１．２．１７４が互いに６個ずつ都
合４組の集まりとなり、１５□と１７□１．１５□と１
７□２、Ｉ５３と１７□：ｌ　、１５４とＩＬ、　、　
ｔ５．と１７３□、１５６と１７４の組合せに水管８の
両端を嵌合し、同じく他の３組も前記の要領で順に組合
せたベアーに嵌合し接続する。第１図では見易いように
一点鎖線のみにより水管８の位置を示し、第６図にその
要領の理解のための部分水管８の連結状態斜視図を示す
。

なお、上記実施例においては、水室２０内の上部及び下
部の清掃及び保守点検のため、それぞれ複数個の掃除孔
５、及びマンホール２２などを外筒２の適当箇所に、密
閉かつ開口可能に設けである。

また、上記上部エンドプレート１２は、上向きの凸面状
を例示したが、これは水管８が熱変化を受けて膨張収縮
した際の応力歪みによく対応できて好ましいが、平板に
より構成してもよい。

さらに、本実施例において、第１図に示すように、内筒
１の上部エンドプレート１２下方寄り−Ｆ端部には、水
平方向へ水室２０を突き抜は外筒２外部と煙道７を連通
させる円管１３を設け、その外端部を煙突２３に接続さ
せている。

他方、上記下部エンドプレート１１は、燃焼室との間を
画し、かつ連通させるため、中央部が開口せる円環状と
したが、本発明は本実施例に限定される事無く、第７図
ａ、ｂのように変化してもよい。

第７図ａでは、内筒１ａの下部を内向は湾曲させたのち
、炉部材３１ａの開口縁と一体連接し、燃焼室３ａの形
状を維持しつつ、この内筒１ａ下部に、２列に管孔１４
ａ、１５ａを穿設し、管孔１４３には下端部が外向は湾
曲形成された水管８ａを嵌合させてなる。

第７図すでは、内筒１ｂの下部は、外筒２の下端部に至
り径が拡大されて外筒２と内接し、底面６に当接させ、
前記拡径の近くめ内周に支持リング３２により炉床３０
を支持させ、これの近くにバーナの焚き口４を設けてい
る。水管下端が嵌合する管孔としては、内筒１ｂ下部に
上下２列の管孔１４ｂ、　１５ｂを穿設し、下端部が外
向は湾曲形成された水管８ａ、８ｂをそれぞれ嵌合させ
るようにしている。

上記変形例の中、前者は、下部エンドプレート１１が省
けることを除けば、上記実施例と些程違わないが、後者
の場合は、前記実施例の炉部材３Ｉにより構成される燃
焼室３と煙道７との境をなす下部エンドプレート１１の
ない煙道７ａになり、支持片１０も不要となり、構成が
大幅に簡略化される長所がある反面、水管８ｂが直接火
焔に触れられる可能外大となる欠点もある。

なお、上記いずれの変形例も、各水管８，８ａ。

８ｂそれぞれの上端と上部エンドプレート１２との接続
は、上記実施例の場合と変わらないのでその説明は省略
する。

上記本発明のボイラー実施例の運転は、水室２０内の水
量を常に少なくとも、各水管８　（８ａ、　８ｂ）が上
端を開口させている上部エンドプレート１２を越える第
１図に点線して示したレベルを維持させ、バーナの焚き
口４より燃料混合ガスを吹き込み、燃焼室３内にて燃焼
させ、これにより発生した高温燃焼ガスは上方に続く煙
道７へ流動させ、煙道７をなす内筒ｌの内表面及び多数
の水管８　（８ａ、８ｂ）の外表面と接触し、熱交換を
したのち、排気ガスはさらに煙突２３と繋がる煙管１３
へ誘導され、水室２０の水中を通る煙管１３の内周面と
接触することにより、排気中の残留熱量を可能な限り水
室２０中の水へ移行し得るようにして行なわれる。

〔発明の効果〕

上記本発明にがかる竪形丸罐水管式ボイラーは、その特
徴として、煙道となる内筒を、周りに水室の下部が竪に
円環状に取り囲むよう、外筒と２重構造をなすと共に、
煙道内には多数の水管を各上下方向に斜行かつ互いによ
じれた円錐形配列になるように取り付けられたので、内
筒よりなる煙道と水室間の接触界面並びに煙道内に斜行
して取り付けた多数の水管の表面面積が大幅に増え、従
って煙道内を流れる燃焼ガスとの熱交換を容易にし、大
幅に効率が向上され、蒸気発生量を増やすことができる
。

なお、排気を外部へ導く煙管を、水室を水面より下方か
ら通り抜けるように設けたので、その際にも、元来はそ
のまま排出されていたガス中の残留熱を、煙管周壁面に
熱交換させることにより、一部を回収することもでき、
熱効率の向上に寄与している。また、煙管を水面下に没
するようにさせると、水中と水面を横切る場合のように
、大きな温度差に起因する煙管の腐蝕こう進、耐・用寿
命の短縮が減少される。

そして、水管を煙道内に円錐形状に配列して斜行させ、
管の両端は上記水室の環状をした下部と上方八木部に臨
んで開口するようにしたことにより、水室の水位を常に
水管上端より上方に維持させれば、水管の最も大量に熱
交換がなされる中下部と下端部の水に大きな密度の差を
きたし、上昇作用が生じて環状の水室下部の水を水管内
へ流れ込ませ、急速な水の対流をもたらすため、より一
層熱交換率が向上される。水の良好な循環は、たとえ水
管に偶に局部過熱が起きて大量の水蒸気気泡が発生した
としても、斜行水管なので迅速に上昇して管を傷めず、
水垢も付着し難い。気泡は水管の上端を出て水室上部に
きて、水面レベル付近で十分に蒸気と水に分離すること
ができる。

その他、本発明において、燃焼室を煙管から分けて設け
、かつ水管を円錐台形荷配列して取り付ければ、直接火
焔が本管に触れることを減少させる一方、燃焼ガスが煙
管下部で十分に燃焼する空間を与えることになり、燃料
消費量を減らし、ここでの生成熱量は直ちに周りを囲む
水管に吸収される。他方、特に燃焼室を別個にせずに煙
管と一体化させた場合は、内筒をやや長めにし、焚き口
を水管から離すようにすればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかる竪形丸罐水管式ボイラーの１実
施例の部分略示した側断面図、第２図は同図中の下部エ
ンドプレート１１の管孔配列を示すための部分平面図、
第３図は同上部エンドプレート１２の管孔配列を示すた
めの部分平面図、第４図は前２図における外周側管孔（
１６と１４）の水管の上下両端に嵌合されるペアー組合
せ説明図、第５図は同前内側管孔（１５と１７）の水管
の上下両端に嵌合されるペアー組合せ説明図、第６図は
前記上下部エンドプレート１２．１１に前記のペアー組
合せで管孔に取り付けられた状態を説明のための一部分
水管立体図、第７図ａ、ｂは、内筒下部付近の構成変形
例を示した部分側断面図である。符号の説明１・・・内筒、　　　　　　２・・・外筒、３・・・燃
焼室、　　　　　　４・・・焚き口、７・・・煙道、　
　　　　　８．８ａ、８ｂ・・・水管、１１・・・下部
エンドプレート、１２・・・上部エンドプレート、１３・・・煙管、１４
、１４ａ、　１４ｂ、　１５．１５ａ、　１５ｂ、　１
６．１７＝管孔、２０・・・水室、　　　　　２３・・
・煙突。第１図第２図第７図す第７図ユ

Claims

【特許請求の範囲】１、直立円筒状外筒（２）と、その内部が煙道（７）と
される中空の略円錐台状をし、前記外筒の底面側を除く
内部にその上部が汽水室をも兼ねる水室（２０）を画す
る２重構造となるように設けた内筒（１）と、前記外筒
内下部に、その上面部は開口して前記内筒内部に下方よ
り連通すると共に、外部へ開口連通するバーナの焚き口
（４）をそなえた燃焼室（３）としての空間をなす中空
状炉部材（３１）とを備え、前記内筒を、下方周辺部か
ら上方部にかけて前記煙道内を軸線方向に対し斜行し、
水室の環状下部と上部とを互に連通する多数本の水管（
８、８ａ、８ｂ）を設け、上部の周壁面に、水室を通っ
て外筒外部に取り付けた煙突（２３）へ連通する煙管（
１３）を貫設してなる竪形丸罐水管式ボイラー。２、上記水管を、煙道においてその本数と、外径と、隣
接水管との間隔に応じた互いに接触しなく、かつ、燃焼
火災に直接触れられない限度の最大角度に斜行させてな
る請求項１に記載のボイラー。３、上記内筒への水管の取り付けを、各水管の上端部は
、内筒上面部の多数の管孔（１６、１７）が開けられて
ある円板状上部エンドプレート（１２）の、該管孔に嵌
合し、各水管の下端部は、内筒底面部のその周縁部に沿
って円形配列をして前記上部エンドプレートと同数の管
孔（１４、１５）が開けられてある円環状下部エンドプ
レート（１１）の、該管孔に嵌合して接続するようにし
た請求項１に記載のボイラー。４、上記内筒への水管の取り付けを、内筒の内周面下部
に上部エンドプレートと同数の管孔（１４ａ、１５ａ）
を開け、各水管（８ａ）は下端部が内筒の外周方向へ湾
曲され、この水管下端部を前記内筒の円周面下部の管孔
へ嵌合させて接続するようにした請求項３に記載のボイ
ラー。５、上記内筒の下部エンドプレートには、管孔が周縁に
沿って２重の円形配列となるように開けられ、かつ上部
エンドプレートには、管孔が周縁部から中心部にわたっ
て多重の円形配列をするように開けられ、上記水管はそ
れぞれ、下端を前記下部エンドプレートの管孔に、そし
て上端を前記上部エンドプレートの管孔に、内筒中心部
に複数水管が斜行することによって互いによじれた円錐
形となるような配置に取り付けてなる請求項３に記載の
ボイラー。６、上記煙管を、水室の水中に没する位置を水平方向に
横切るように設けた請求項１に記載のボイラー。