JPH03204503A

JPH03204503A - ボイラの水管伝熱面構造

Info

Publication number: JPH03204503A
Application number: JP34277289A
Authority: JP
Inventors: Okitsugu Obara; 小原　興亜
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1989-12-29
Filing date: 1989-12-29
Publication date: 1991-09-06
Anticipated expiration: 2010-09-06
Also published as: JPH0781686B2

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〕本発明はボイラの水管伝熱面構造に関するものである。

〔従来技術及び発明が解決しようとする課題〕第５図（
ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のボイラの水管伝熱面構造
を示す図である。同図において１は水管であり、３，４
は該水管１を複数本を密接させて並べたてなる水管列で
ある。

従来の水管伝熱面構造は、第５図（ａ）。

（ｂ）に示すように、燃焼ガス通路５は、互いに隣接し
た水管列３，４で構成されている。

上記水管伝熱面構造では、水管列３及び４の水管１と水
管１が隣接する部分は極めて鋭角な凹みとなり、水管列
３と水管列４の間を流れる燃焼ガスの主流６がこの凹み
に充分達することができないため、この部分は燃焼ガス
が渦を巻いたまま停滞する領域、所謂死水域７となる。

この死水域７にある水管１の伝熱面は燃焼ガスの主流６
からの熱の授受が悪く伝熱効率が悪いと共に、長期間の
使用においては、燃焼ガス中の煤及び天部等が堆積する
領域となるため、更に伝熱効率を悪化させていくという
欠点を有している。

このため、第６図（ａ）、（ｂ）に示すように、長方形
のフィン８で隣接する水管１と水管１を接合する所謂フ
ィン付伝熱面の構造をとるものもある。この場合、フィ
ン８の短辺を水管１と水管１の中心を結ぶ方向なるよう
に配置し、長辺を水管１の管軸方向になるように配置し
て接合している。しかしながら、この場合も下記のよう
な欠点があった。

■第５図に示すような鋭角の凹みはなくなるが、フィン
８の水管付根部にはやはり燃焼ガスの主流６が充分達し
得ない死水域９が存続し、伝熱効率を充分に改善するこ
とができない。また、このフィン８の短辺を増すことに
よって、死水域９の全伝熱面に対する割合を減少させる
ことができるが、一般に燃焼ガスは高温であるため、逆
にフィン８の温度上昇が激しく、これに基づく熱応力の
発生により、フィン８自身ないし、水管１の破損、亀裂
を招いてしまうため、効果的な伝熱効率の改善を成し得
ない。

■水管１相互の中心から中心までの距離がフィン８によ
って大きくなるため、同一本数の水管１を設置する占有
面積が大きくなり、ボイラが大型化してしまう。

■燃焼ガス通路５の断面に急激な縮小及び拡大が生じる
ため（図中、燃焼ガス通路の水平断面の寸法ＡとＢとの
落差が大きい）、圧力損失（流動抵抗）が大きい。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上記従来例
の欠点を除去し、死水域がなく且つ伝熱効率が良く、且
つボイラのφ型化に好適なボイラの水管伝熱面構造を提
供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するため本発明は、複数本の水管からな
る水管列を具備するボイラにおいて、長方形のフィンを
用意し、該フィンをその長辺が前記水管列の水管の管軸
に平行で且つ短辺が該隣り合う水管の中心を結ぶ線から
所定角ずらして、該フィンの長辺の一方を一方の水管面
に接合させて取付ると共に、長辺の他方を他方の水管面
に密接させるか又は接合することを特徴とする。

〔作用〕

水管伝熱面構造を上記の如く、フィンをその長辺が水管
の管軸に平行で且つ短辺が該隣り合う水管の中心を結ぶ
線から所定角ずらして傾斜させて配置するから、水管へ
の伝熱にとって有効性の低い死水域を完全に無くするこ
とができる。

また、フィンは水管の中心と中心を結ぶ線から所定角度
をもって傾斜いせて配置させるため、フィンの短辺が短
いもので死水域を無くすることができ、死水域を無くす
るため管のピッチを大きくする必要がない。

また、フィンは燃焼ガスの主流近傍に配置きれる形で主
流を乱す作用も奏するから、燃焼ガスの主流からの伝熱
授受が旺盛となり、伝熱効果を向上させる作用も奏する
。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基ついて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のボイラの水管
伝熱面構造を示す図である。図示するように、燃焼ガス
通路５は水管列３と水管列４で形成されている。１０は
細長い長方形のフィンであり、該フィン１０はその長辺
が水管列３，４の互い隣り合う水管１の管軸に平行で、
且つ短辺が一方の水管の中心Ｏに向かうように、長辺の
一方を当該水管１の管面に溶接等で接合し、長辺の他方
を他方の水管１の管面に密接さている。この場合、フィ
ン１０の方向は隣接する水管１の中心を結ぶ線（方向）
Ｐより所定角（角度θ）ずらして（傾斜させて）密接さ
せている。また、この密接にかえ溶接等で接合してもよ
い。

水管列３と水管列４との間の水管１の配列は第１図（ａ
）に示すように平行に並べて配置してもよく、また同図
（ｂ）に示すように千鳥状に配置してもよい。

水管伝熱面構造を上記構成とするとにより、フィン１０
は隣接する水管１の中心を結ぶ線！より所定角（角度θ
）ずらして、即ち、傾斜させて配置されるから、フィン
１０の短辺が短いもので水管への伝熱にとって有効性の
低い、第５図や第６図に示すような死水域７や死水域９
を完全に無くすることができる。従って、死水域を無く
するため水管列３，４の水管１の管のピッチを大きくす
る必要がない。

また、フィン１０は燃焼ガスの主流６の近傍に配置され
る形で、燃焼ガスの主流６を乱す作用も奏するから、燃
焼ガスの主流６からの伝熱授受が旺盛となり伝熱効率を
向上させる作用も奏する。

また、燃焼ガス通路５０通路断面に第６図に示すような
急激な縮小拡大がない（第１図の断面寸法ＡとＢの落差
と、第６間断面寸法ＡとＢの落差の違いに注目）。

なお、上記実施例では、フィン１０を第２図（ｂ）に示
すように、短辺が隣接する一方の水管１の中心０に向か
うように、長辺の一方を当該水管１の管面に溶接等で接
合し、長辺の他方を他方の水管１の接線面に密接又は溶
接等で接合する場合を示したが、フィン１０の取付けは
これに限定されるものではなく、第２図（ａ）に示すよ
うに、長辺の他方を他方の水管１の接線面以外の管面に
密接又は溶接等で接合してもよい、更に、第２図（Ｃ）
に示すように隣接するの中心を結ぶ線から所定角ずらし
た線上で、長辺の一方を一方の水管１の接線面以外の面
に溶接等で接合し、長辺の他方を他方の水管１の接線面
以外の面に密接又は溶接等で接合してもよい。

要はフィン１０はその長辺が水管列の互い隣り合う水管
の管軸に平行で且つ短辺が該隣り合う水管の中心を結ぶ
線から所定角ずらして傾斜させて、該フィンの長辺の一
辺を一方の水管面に接合させて取付ると共に、長辺の他
方を他方の水管面に密接させるか又は接合すればよい。

第３図は本発明の水管伝熱面構造を具備するボイラの概
略構造を示す図である。同図（ａ）は縦断面図、同図（
ｂ）は平断面図である。図示するように、ボイラは水管
を環状に配列した内列水管２２と、該内列水管２２の外
側に同じく水管を環状に配列した外列水管２３とを具備
し、これら内列水管２２及び外列水管２３を煙室カバー
３１で覆った構造である。内列水管２２と外列水管２３
の上下端は管寄２１，２１に接続されている。内列水管
２２の内部は燃焼室２９になっており、該燃焼室２９の
上部にはバーナ２４が配置されている。燃焼室２９内で
燃焼した燃焼ガス６は内列水管２２と外列水管２３の間
の内列ガス通路２７を通り、更に外列水管２３と煙室カ
バー３１の間の外列ガス通路２８を通って、煙突口３０
にり排出される。

内列ガス通路２７を形成する内列水管２２と外列水管２
３のそれぞれ互いに隣接する水管と水管の間には、第２
図（ｂ）に示すようなフィンの短辺が隣接する水管の一
方の中心に向かうように、一方の長辺を一方の水管面に
溶接等で接合し、他方の長辺を他方の水管の接線面に密
接又は溶接等で接合しているフィン２５ａ、２５ｂ、２
５ｃが設けられている。即ち、フィン２５ａは内列水管
２２の外周側の水管面と水管面に設けられており、フィ
ン２５ｂは外列水管２３の内周側の水管面と水管面に設
けられ、フィン２５ｃは外列水管２３の外周側の水管面
と水管面に設けられている。内列水管２２の水管は互い
に密着され、外側に上記フィン２５ａを設けることによ
り死水域を無くし、外列水管２３には内列ガス通路２７
に面する内側に上記フィン２５ｂを設け、外列ガス通路
２８に面する外側に上記フィン２５ｃを設けて死水域を
無くしている。

なお、上記構造のボイラにおいて、外列ガス通路２８は
第１図（ｂ）における片一方の伝熱面を平板（実施例で
は円筒状）としているがこれでもよい。

また、伝熱向上と低圧損を適度に必要とするならば、第
３図（Ｃ）の如く、一方の水管列（外列水管２３）を第
６図に示すフィン伝熱面として併用してもよい。また、
第３Ｓ（ｄ）の如く、外列ス　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　均水管２３の宅ンを同図（ｂ）
の外列水管２３のｔンと反対方向に傾斜させてもよい。

第４図は本発明の水管伝熱面構造を具備するボイラの概
略構造を示す図で、同図（ａ）は縦断面図、同図（ｂ）
は平断面図である。図示するように、ボイラは水管を密
着させて環状に配列した水管列４２と、この水管列４２
を煙室カバー５１で覆った構造である。水管列４２上下
端は管寄４１．４１に接続されている。水管列４２の内
部は燃焼室４９になっており、該燃焼室４９の上部には
バーナ４４が配置されている。燃焼室４９内で燃焼した
燃焼ガス４６は水管列４２と煙室カバー５１の間のガス
通路４７を通り、煙突口５０より排出される。

水管列４２の隣接する水管と水管の間には、第２図（ｂ
）に示すようなフィンの短辺が隣接する水管の一方の中
心に向かうように、一方の長辺を水管面に溶接等で接合
し、他方の長辺を他方の水管の接線面に密接又は溶接等
で接合しているフィン４５が設けられている。これによ
り、ガス通路４７に死水域を無くすることができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、フィンをその長辺
が水管列の互い隣り合う水管の管軸に平行で且つ短辺が
該隣り合う水管の中心を結ぶ線から所定角ずらして、フ
ィンの長辺の一方を一方の水管面に接合許せて取付ると
共に、長辺の他辺を他方の水管面に密接させるか又は接
合するので下記のような優れた効果が得られる。

（１）死水域を無くすことができると同時に、高性能伝
熱面となるので、伝熱効率が著しく向上する。

（２）燃焼ガスの通路断面に急激な縮小拡大を発生しな
いので、極めて低圧損な伝熱面を構成できる。

（３）水管を密接させて配置できるので、極めてコンバ
クな装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明のボイラの水管
伝熱面構造を示す図、第２図（ａ）。（ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ本発明の水管のフィンの取り
付は構造を示す図、第３図は本発明の水管伝熱面構造を
具備するボイラの概略構造を示す図は本発明の水管伝熱
面構造を具備するボイラの概略構造を示す図で、同図（
ａ）は縦断面図、同図（ｂ）は平断面図、第５図（ａ）
、（ｂ）はそれぞれ従来のボイラの水管伝熱面構造を示
す図、第６図（ａ）、（ｂ）はそれぞれ従来のボイラの
水管伝熱面構造を示す図である。図中、１・・・・水管、３，４・・・・水管列、５・・
・・燃焼ガス通路、６・・・・燃焼ガスの主流、１０・
・・・フィン、２１・・・・管寄、２２・・・・内列水
管、２３・・・・外列水管、２４・・・・バーナ、２５
ａ、２５ｂ、２５ｃ・・・・フィン、２６・・・・燃焼
ガス、２７・・・・内列ガス通路、２８・・・・外列ガ
ス通路、２９・・・・燃焼室、３０・・・・煙突口、３
１・・・・煙室カバー　４１・・・・管寄、４２・・・
・水管列、４４・・・・バーナ、４５・・・・フィン、
４６・・・・燃焼カス、４７・・・・ガス通路、４９・
・・・燃焼室、５０・・・・煙突口、５１・・・・煙室
カバー

Claims

【特許請求の範囲】複数本の水管からなる水管列を具備するボイラにおいて
、長方形のフィンを用意し、該フィンをその長辺が前記水
管列の水管の管軸に平行で且つ短辺が該隣り合う水管の
中心を結ぶ線から所定角ずらして、該フィンの長辺の一
方を一方の水管面に接合させて取付ると共に、長辺の他
辺を他方の水管面に密接させるか又は接合することを特
徴とするボイラの水管伝熱面構造。