JPH06300207A - 多管式貫流ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蒸発管群を流動する燃焼ガスの下流側の流速
を増加させることにより、蒸発管の下流側の伝熱効率を
高める。 【構成】 上部管寄と下部管寄を有した容器内の前記上
部管寄と下部管寄との間に多数の蒸発管４を配設して蒸
発管群５を構成し、容器の一側に表面燃焼バーナ８を配
設して、前記蒸発管群５に蒸発管４と交叉する方向に燃
焼ガス１２を流動させるようにしてある多管式貫流ボイ
ラにおいて、前記容器の形状を、表面燃焼バーナ８に近
い上流側に対して前記表面燃焼バーナ８から離反する下
流側の断面積が小さくなるようにした傾斜断面容器２３
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼ガスを蒸発管群に
流通させる形式の多管式貫流ボイラに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図３及び図４は、従来考えられている多
管式貫流ボイラの一例を示すもので、図中１は上部に上
部管寄２、下部に下部管寄３を有した長方形状の容器で
あり、該容器１の内部における前記上部管寄２と下部管
寄３との間には複数の蒸発管４を配設して蒸発管群５を
構成している。ここで、蒸発管４ａは容器１の長手方向
両側に配置された管であって、該蒸発管４ａ，４ａ相互
間を連結部材（フィン）６で連結することにより前記容
器１の側壁７を構成している。

【０００３】図中８は容器１の長手方向一端の前壁９に
設置した表面燃焼バーナであり、該表面燃焼バーナ８に
は燃焼空気に燃料ガスを混合した燃料混合ガス１０がダ
クト１１を介して供給されており、表面燃焼バーナ８で
燃焼した燃焼ガス１２は前記蒸発管群５と交叉するよう
に図中左上流から右下流に向かって流れ、容器１の他端
後壁１３の排ガス出口１４から外部に排出されるように
なっている。

【０００４】蒸発管４は、図４に示すように燃焼ガス１
２が各蒸発管４に均一に接して流動するように、左右方
向に一列に並べられた上流側の蒸発管４の間に下流側の
蒸発管４が位置するように千鳥状に規則正しく配置して
いる。

【０００５】水供給管１５から下部管寄３に供給されて
蒸発管群５の各蒸発管４に導入された水は、表面燃焼バ
ーナ８の燃焼による燃焼ガス１２によって加熱されて蒸
気となって上部管寄２に集められ、蒸気取出し管１６を
介して外部に取り出されて目的の場所に供給される。

【０００６】しかし上記従来の多管式貫流ボイラにおい
て表面燃焼バーナ８で燃焼した燃焼ガス１２は、図５に
温度曲線Ｔで示すように、表面燃焼バーナ８に近い上流
側では高温であるが蒸発管群５を通過する間に蒸発管４
によって冷却されることにより急激に温度が低下され、
このために下流側では温度の低下に伴って燃焼ガス１２
の体積が減少し、下流側の燃焼ガス１２の流速が急速に
低下することになる。

【０００７】従って、蒸発管群５の下流側における蒸発
管４は、本来燃焼ガス１２の温度が低いことによって伝
熱効率が低下している上に、燃焼ガス１２の流速が小さ
くなることによって更に伝熱効率が低下してしまい、よ
ってこの伝熱効率の低下分だけ蒸気の発生量が低減され
てしまう問題を有していた。

【０００８】また、伝熱効率が低いために、燃焼ガス１
２による蒸発管４の伝熱量（熱回収量）を上げようとす
る場合には、燃焼ガス１２の流通系路を直線状に長く設
計しなければならなくなり、よって装置全体が長大化
し、大きな設置スペースが必要となる問題を有する。

【０００９】このため、上記問題に対処する方式の一例
として実公平２−２８９０２号公報に示されているよう
なものが考えられている。

【００１０】この技術を図６を用いて説明すると、該容
器１の内部における前記上部管寄２と下部管寄３との間
に複数の蒸発管４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを配設して蒸発
管群５を構成している。ここで、蒸発管４ａは容器１の
長手方向両側に配置された管であって、該蒸発管４ａ，
４ａ相互間を連結部材（フィン）６で連結することによ
り、前記容器１の側壁７を構成している。

【００１１】側壁７内に配設されている蒸発管４ｂ，４
ｃ，４ｄは、前記燃焼ガス１２の流れ方向に沿って、伝
熱面積が小さいものから分割フィン１７，スパイラルフ
ィン１７’などを備えることによって伝熱面積を大きく
したものを順次配列して、各蒸発管４ｂ，４ｃ，４ｄに
おける伝熱量が上流側から下流側まで、できるだけ均等
になるようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図６に
示した多管式貫流ボイラでは、燃焼ガス１２の流れに沿
って各蒸発管４ｂ，４ｃ，４ｄの伝熱面積をフィン１
７，１７’などにて変化させることにより各蒸発管４
ｂ，４ｃ，４ｄの伝熱量の均等化を図って多管式貫流ボ
イラ全体の伝熱効率を向上させようとしているが、前記
したように各蒸発管４ｂ，４ｃ，４ｄの構成を変えるこ
とによって伝熱量を均等化することは技術的に非常に困
難であり、且つ前記したように容器１の下流側を流動す
る燃焼ガス１２は温度が低く、しかも流速が小さくなっ
ているので、前記蒸発管４ｂ，４ｃ，４ｄの構成を変え
ることのみで伝熱量を高めるには限度があり、よって十
分な伝熱効率を得ることができず、またフィン１７，１
７’等を備えた蒸発管４ｃ，４ｄの製造には非常に手間
が掛かり、装置全体が高価なものとなる問題がある。

【００１３】本発明は上述の実情に鑑み、蒸発管群を流
動する燃焼ガスの流速を下流側で増加させることによ
り、蒸発管群の下流側の蒸発管の伝熱効率を高めるよう
にした多管式貫流ボイラを提供することを目的としたも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、上部管寄と下
部管寄を有した容器内の前記上部管寄と下部管寄との間
に多数の蒸発管を配設して蒸発管群を構成し、容器の一
側に表面燃焼バーナを配設して、前記蒸発管群に蒸発管
と交叉する方向に燃焼ガスを流動させるようにしてある
多管式貫流ボイラにおいて、前記容器の形状を、表面燃
焼バーナに近い上流側に対して前記表面燃焼バーナから
離反する下流側の断面積が小さくなるようにした傾斜断
面容器とした多管式貫流ボイラ、に係るものである。

【００１５】

【作用】本発明では、流路断面積が上流側から下流側に
向かって減少するようにした傾斜断面容器としているの
で、傾斜断面容器内を流動する燃焼ガスの下流側の流速
を増加させることができ、これにより蒸発管群における
下流側の蒸発管の伝熱効率が簡単な構成で容易に高めら
れる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて
説明する。

【００１７】図１は図３及び図４に示した従来の構成に
適用した本発明の一実施例を示すもので、図中図３及び
図４と同一或いは実質的に同一のものには同一の符号を
付すことによって説明の重複を避ける。

【００１８】図１に示すように、図３及び図４に示した
蒸発管群５のうち、表面燃焼バーナ８の出側（上流側）
の数列の蒸発管４はそのままにして大断面積部１８と
し、該大断面積部１８の下流側に両側の蒸発管４を所要
数取り除くことにより中断面積部１９とし、更に該中断
面積部１９の下流側に更に両側の蒸発管４を所要数取り
除くことにより小断面積部２０とし、前記各断面積部１
８，１９，２０における左右両側の蒸発管４ａ，４ａ相
互を連結部材６で接続すると共に各断面積部１８，１
９，２０の形状変化部を傾斜連結部材２１で接続した曲
面側壁２２，２２を設けることにより、流路断面積が下
流側に向かって段階的に先細り形状となった傾斜断面容
器２３を構成する。該傾斜断面容器２３内に配設される
蒸発管群５の蒸発管４は、図４と同様に単純管形状有
し、千鳥状に均等配列されている。

【００１９】また、前記中断面積部１９及び小断面積部
２０の断面積は、その内部を流れる燃焼ガス１２の流速
が大断面積部１８内を流れる流速と略同等となるような
大きさに設定している。更に、前記傾斜断面容器２３の
上部に設ける上部管寄２、及び下部に設ける下部管寄３
（図３参照）は、前記傾斜断面容器２３に一致した形状
とすることができ、その他の構成は図３及び図４と同一
とすることができる。

【００２０】上記図１に示した実施例では、大断面積部
１８、中断面積部１９、小断面積部２０を有した傾斜断
面容器２３を構成して、燃焼ガス１２の流路断面積が上
流側から下流側に向かって段階的に減少されるようにし
ているので、傾斜断面容器２３内を流動する燃焼ガス１
２の下流側の流速が増加されるようになり、従って従来
伝熱効率が低かった蒸発管群５における下流側の蒸発管
４の伝熱効率が大幅に高められるようになる。

【００２１】上記した傾斜断面容器２３は簡単な構成で
容易に実施することができ、従って図６に示したように
蒸発管群５における下流側の伝熱量を高めるために蒸発
管４ｂ，４ｃ，４ｄの形状を種々変更する方式に比し
て、容易且つ安価に伝熱効率の向上を図り得る。

【００２２】図２は本発明の他の実施例を示したもの
で、左右の蒸発管４ａ，４ａ同士を連結部材６で連結し
て構成する側壁を、表面燃焼バーナ８が設けられる前壁
９からから排ガス出口１４が形成される後壁１３に向か
って互いの間隔が狭くなるようにテーパ状としたテーパ
側壁２４を形成することにより、連続した先細り形状の
傾斜断面容器２５を構成している。

【００２３】また、前記傾斜断面容器２５内に備える蒸
発管２６を、上流側から下流側に向かって左右方向の相
互間隔が徐々に小さくなるように配設して、配設密度が
下流側に向かって増加するようにした蒸発管群５を構成
している。

【００２４】この時、テーパ側壁２４，２４のテーパ角
度及び各蒸発管２６の左右の間隔は、その内部を流れる
燃焼ガス１２の流速が例えば上流側から下流側まで均等
化されるように設定する。

【００２５】上記図２に示した実施例では、テーパ側壁
２４，２４を備えた傾斜断面容器２５を構成し、且つ蒸
発管２６の左右方向相互間隔が下流側ほど小さくなるよ
うに配設して、上流側から下流側に向かって流路断面積
が連続的に減少されるようにしているので、傾斜断面容
器２５内を流動する燃焼ガス１２の下流側の流速が増加
されるようになり、従って従来伝熱効率が低かった下流
側の蒸発管２６の伝熱効率が大幅に高められるようにな
る。また上記図２の構成においても、傾斜断面容器２５
は簡単な構成で容易に実施することができ、従って図６
に示したように蒸発管群５の下流側の伝熱量を高めるた
めに蒸発管４ｂ，４ｃ，４ｄの形状を種々変更する方式
に比して、容易且つ安価に伝熱効率の向上を図り得る。

【００２６】また、図１及び図２の実施例において、蒸
発管群５における下流側の蒸発管に、図６に示したフィ
ン１７，１７’と同等或いはそれより簡単な形状のもの
を適用することによって、蒸発管群５の下流側の蒸発管
の伝熱効率を更に増加させるようにすることもできる。

【００２７】なお、本発明の多管式貫流ボイラは上述の
実施例のみに限定されるものではなく、傾斜断面容器の
形状及び蒸発管群の各蒸発管の配置構成等は種々変更し
得ること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更を加え得ること等は勿論である。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、傾斜断面容器を構成す
るようにして、流路断面積を上流側から下流側に向かっ
て減少させるようにしたので、傾斜断面容器内を流動す
る燃焼ガスの下流側の流速を増加させて、下流側の蒸発
管の伝熱効率を大幅に高めることができ、よって多管式
貫流ボイラ全体の伝熱量を増大させることができる。

【００２９】傾斜断面容器は簡単な構成で容易に実施す
ることができ、従って蒸発管の伝熱量を高めるために蒸
発管の形状を種々変更する方式に比して、非常に容易且
つ安価に実施できる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の多管式貫流ボイラの一実施例を示す横
断平面図である。

【図２】本発明の多管式貫流ボイラの他の実施例を示す
横断平面図である。

【図３】従来の多管式貫流ボイラの一例を示す側面図で
ある。

【図４】図３をＩＶ−ＩＶから見た横断平面図である。

【図５】図３の多管式貫流ボイラの容器内部位置と燃焼
ガス温度との関係を示す温度曲線図である。

【図６】従来の多管式貫流ボイラの他の例を示す横断平
面図である。

【符号の説明】

２ 上部管寄 ３ 下部管寄 ４ 蒸発管 ５ 蒸発管群 ８ 表面燃焼バーナ １２ 燃焼ガス ２３ 傾斜断面容器 ２５ 傾斜断面容器 ２６ 蒸発管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部管寄と下部管寄を有した容器内の前
   記上部管寄と下部管寄との間に多数の蒸発管を配設して
   蒸発管群を構成し、容器の一側に表面燃焼バーナを配設
   して、前記蒸発管群に蒸発管と交叉する方向に燃焼ガス
   を流動させるようにしてある多管式貫流ボイラにおい
   て、前記容器の形状を、表面燃焼バーナに近い上流側に
   対して前記表面燃焼バーナから離反する下流側の断面積
   が小さくなるようにした傾斜断面容器としたことを特徴
   とする多管式貫流ボイラ。