JPH0742901A - プロモータを持つ立型煙水管ボイラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】従来の立水管ボイラでは、水管の内側列で燃焼
室の水冷壁を、外側列で蒸発管を構成し、内外列の水管
の間を燃焼ガスの通路としているが、燃焼ガスが偏流す
るので有効でない伝熱面が多く、外側列の水管を燃焼ガ
スに対し気密壁にするとその外側は伝熱面にならない
し、気密にせず外側に耐火材壁を設けると構造的に弱い
欠点がある。本発明は、燃焼ガスの偏流をなくし、無効
伝熱面を少なくし、耐火材壁をなくして、コンパクト・
堅牢・構造簡単なボイラを提供することを目的とする。 【構成】上記水管の中に上下の管寄を貫通する煙管を入
れ、燃焼ガスの通路とし、煙管内に伝熱プロモータを入
れ、燃焼ガスの通路を１回流とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は燃焼ガスの偏流をなく
すことによって伝熱面の有効利用を図り、伝熱プロモー
タによって燃焼ガスが煙管内を１回流れるだけで排ガス
として十分に低い温度になることにより構造を簡略化し
た立型煙水管ボイラに関する。

【０００２】

【従来の技術】上下に環状の管寄を設け、これを水管
（普通、直管）で連絡し、このようにして環状に並んだ
水管の、環状の内側の列で燃焼室の水冷壁を、環状の外
側の列で蒸発管または降水管を、構成し、この内外列の
水管の間を燃焼ガスの通路とする、立型水管ボイラは公
知である。

【０００３】従来のこのボイラの燃焼ガスの通路は、燃
焼室を流下して来た燃焼ガスが上記燃焼室水冷壁をなす
水管の下部に水管と水管の間に設けた隙間から円周に均
一に上記燃焼ガスの通路へ流れるようにか、環状に並ん
だ水冷壁の全高にわたり水管と水管の間に設けた隙間か
ら全高に均一に上記燃焼ガスの通路へ流れるようにか、
造られている。しかし、この均一化の願いは、燃焼室に
おける火炎および燃焼ガスの偏流やボイラ出口における
煙突あるいは煙道の偏在による偏流によって、達成され
ない。したがって、燃焼ガスの偏流によって伝熱面が有
効に使われないので、その分、伝熱面積を増やして置か
なければならないと言う欠点がある。

【０００４】また、従来の立型水管ボイラでは、燃焼ガ
ス通路の外側にある上記蒸発管の列は水管同志を密着さ
せるか、ヒレによって気密にした壁を造り、燃焼ガスが
ボイラの外に洩れるのを防いでいるのが普通であるが、
このように、水管で壁を造ると、その外側は燃焼ガスに
触れないので、有効な伝熱面にならない。そこで、蒸発
管の外側に耐火材の壁を設けて、燃焼ガスがボイラの外
に洩れるのを防いでいるものがある。これによると、蒸
発管は全面が伝熱面になって無駄がなくなるが、この耐
火材の壁は構造的に弱いので破損し易い。

【０００５】これに対し、炉筒煙管ボイラでは、炉筒を
出た燃焼ガスは煙管に均一に流れ、偏流することがな
い。これは煙管における燃焼ガス通路が明確で、圧力損
失が大きいため、煙管前後の流れ（燃焼室の火炎および
燃焼ガスの偏流、煙道における燃焼ガスの偏流）の影響
を受けないからである。しかし、炉筒煙管ボイラは据付
け面積が大きく、水・蒸気部の容積が大きいので、万一
破裂すると大きな被害をもたらす欠点がある。

【０００６】また、従来の立型水管ボイラに、水管の内
に両端が曲がった煙管を挿入し、下端を水管の下部に、
上端を水管の上部に接続し、燃焼室を出て来た燃焼ガス
がこの煙管に水管の下部から入り、水管の上部の煙管か
ら出るものがあり、このボイラでは、燃焼ガスは煙管を
出た後水管の外側を流下するようになっており、水管の
外側を水管に直角に流れて来た燃焼ガスがこの流下する
燃焼ガスの流れを攪拌して、伝熱を促進するとしてい
る。

【０００７】また、水管の内に下端が曲がった煙管を挿
入し、下端を下管寄の側壁に、上端を上管寄の上端に接
続し、燃焼室を出て来た燃焼ガスがこの煙管の下部から
入り、煙管の上部から出るものがある。このボイラで
も、燃焼ガスは煙管を出た後水管の外側を流下するよう
になっている。

【０００８】これらのボイラには次の欠点がある。即
ち、 水管の内に下端または上・下端が曲がった煙管を挿入
するのは構造・工作が複雑である。 煙管の上部では燃焼ガスの温度はまだ高く、燃焼ガス
の通路に接する外壁は水冷でないからこれが焼損する。 煙管が曲管であるため、掃除がし難い。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の立型水管ボイラの欠点、即ち燃焼ガスの偏流の大き
いことと、炉筒煙管ボイラの欠点、即ち水容量の大きい
ことをなくし、立型水管ボイラの長所、即ち水容積の少
ないことと、炉筒煙管ボイラの長所、即ち偏流の少ない
ことを組合わせて、偏流が少なく、水容積の少ない立型
水管ボイラを得ることであり、更に構造が簡単な立型水
管ボイラを得ることである。これによって伝熱面積の無
駄がなく、外壁の焼損がなく、小型の立型水管ボイラが
得られる。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来の立型水
管ボイラの水管の内に煙管を挿入し、これを燃焼ガスの
通路にすることによって、立型水管ボイラの燃焼ガスの
偏流をなくすとともに、この煙管に伝熱プロモータを設
けることにより燃焼ガスを１回流として、構造を簡略化
し、燃焼ガス通路を造るために伝熱面積としては有効で
ない水管を廃止し、立型水管ボイラであるため水容量が
少いことを利用して、両者の欠点を解消しながら両者の
長所を利用するものである。

【００１１】伝熱プロモータには種々なものがあるが、
伝熱量の増加が大きく、通風抵抗の増加の少ない、スワ
ールテープと螺旋状突起押出し管を考える。

【００１２】

【作用】本発明の立型煙水管ボイラでは燃焼室を出た燃
焼ガスは水管内に設けられた煙管に入るが、煙管の通路
面積は比較的小さいので燃焼ガスの偏流は少なくなる。
煙管内にはスワールテープが設けられるか、煙管が螺旋
状突起押出し管となっているので、燃焼ガスの煙管への
熱伝達率が２倍程度になり、煙管内を１回通過するだけ
で排ガスとして十分低い温度まで冷却される。このため
本発明の立型煙水管ボイラは、燃焼ガスを２回流にした
場合の複雑な構造・無駄な水管・水管をなくしたときの
弱い外壁などがなくなり、構造簡単・小型・堅牢にな
る。

【００１３】

【実施例】図１は本特許の１実施例の詳細である。図の
ように、環状の管寄１，２を上下に設け、水管３を管寄
１の下端と管寄２の上端の間に設け、この水管の内に煙
管４を挿入し、この煙管の上下を管寄１の上端と管寄２
の下端に取り付ける。この水管を環状に配置して燃焼室
５の水冷壁とする。この燃焼室の上部にバーナ６を上管
寄と同心に設け、下管寄の下側に上記煙管に通じる燃焼
ガスの通路７を設け、上管寄の上に煙突に通じる煙室８
を設ける。このボイラではボイラ水を自然循環させるた
め降水管９を水管３の外側に設ける。煙管内に図２に示
すスワールテープ１１を入れると、管内の燃焼ガスから
煙管への熱伝達係数が促進され、燃焼ガスの通路を上向
き１回流としても燃焼ガスの温度が十分に下がり、ボイ
ラ排ガスとできるようになるので、ボイラがコンパクト
になる。

【００１４】さらに、このスワールテープは図示しない
装置によってボイラの上から回転することができ、ま
た、上下に動かすことができるようにすることができ、
これによって煙管内に着いたススや灰を除くことができ
る。

【００１５】また、上記煙管を、図３のように、螺旋状
突起押出し管（外部から加工して内部に螺旋状突起を押
出した管）１２とすると、管内の燃焼ガスから煙管への
熱伝達係数が促進され、これによって燃焼ガスがこの煙
管を上向きに１回流れるだけで燃焼ガスの温度が十分に
下がり、ボイラ排ガスとできるようになるのでボイラが
コンパクトになる。

【００１６】この煙管は、図示しないが、煙管の上部に
洗浄水の入口を、下部（炉底）に排水孔を設けて水洗で
きるようにすると、これによって煙管内に着いたススや
灰を除くことができる。

【００１７】スワールテープと螺旋状突起押出し管とで
は数値に若干差異があるが、伝熱プロモータを入れる
と、燃焼ガスから煙管への熱伝達係数は、煙管の本数が
伝熱プロモータを入れない場合と同じとすると４倍程度
になり、通風抵抗は６倍程度になるので、煙管の本数を
熱伝達係数が２倍程度になるように増すと、通風抵抗も
煙管の長さが短くなるためもあり、２倍程度になる。立
型煙水管ボイラの煙管部の通風抵抗はもともと小さいの
で２倍程度増加しても差し支えない。

【００１８】図４は本特許の他の実施例の詳細である。
図のように、環状の管寄１，２を上下に設け、水管１０
を管寄１の下端と管寄２の上端の間に設け、この水管を
環状に配置して燃焼室５の水冷壁とする。また、水管３
を管寄１の下端と管寄２の上端の間に設け、この水管の
内に煙管４を挿入し、この煙管の上下を管寄１の上端と
管寄２の下端に取り付ける。この水管３を環状に配置し
て煙管４を燃焼ガスの通路とする。また、この燃焼室の
上部にバーナ６を上管寄と同心に設け、下管寄の下側に
上記煙管に通じる燃焼ガスの通路７を設け、上管寄の上
に煙突に通じる煙室８を設ける。このボイラではボイラ
水を自然循環させるため降水管９を水管３の外側に設け
る。煙管にはスワールテープを挿入するか、煙管を螺旋
状突起押出し管として熱伝達係数を増加させ、これによ
って煙管内の燃焼ガスを１回流にする。

【００１９】図２はスワールテープの拡大図、図３は螺
旋状突起押出し管の拡大図である。

【００２０】

【発明の効果】本発明のボイラは従来の立水管ボイラに
対し、本発明のボイラの構造によって、燃焼ガスは煙管
の内側を通るため燃焼ガスの偏流は殆ど完全になくな
り、無駄な伝熱面がなくなる。また、伝熱プロモータの
設置によって煙管、したがってボイラの寸法が極端に小
さくなり、燃焼ガスが１回流で良くなるので、構造が簡
単になる。また、従来の立水管ボイラと同様に、水・蒸
気は比較的小径の水管１０および降水管９と水管３、お
よび比較的内容積の小さい上下管寄の中にあるので保有
水量が極めて少なく、万一破裂しても爆発力は小さく、
安全であるが、さらに、水管３の内に煙管を挿入したた
め、および伝熱プロモータの設置により伝熱面積、した
がってボイラが小型化しているため保有水量は更に少な
く、安全である。なお、本発明の立煙管ボイラを含め、
従来の立水管ボイラでは、気水分離は管寄１の内で行わ
れるが、管寄１の内容積が小さく、気水分離が充分に行
えない場合には、別に気水分離器を設ける。この場合に
は、水はこの気水分離器の下部にも溜るが、この量も少
ないので、安全性は損なわれない。

【００２１】また、本発明のボイラは従来の立煙水管ボ
イラに対し、次の長所を有する。即ち、 煙管が直管であるため、構造・工作が簡単である。 伝熱プロモータの採用により燃焼ガス通路が１回流と
なり、ボイラ構造が簡単・コンパクトになる。 燃焼ガスは接触伝熱面では煙管の内だけを通り、水管
の外側を通らないので完全・容易に掃除が出来る。 煙管内に入れられたスワールテープは回転・上下動可
能のため煙管内の掃除が簡単かつ完全にできる。螺旋状
突起押出し管の場合は水洗とするが、煙管は直管である
ため洗浄は簡単・確実である。

【００２２】このように、本発明の立型煙水管ボイラは
従来の類似の煙水管ボイラとは異なり、直煙管・伝熱プ
ロモータの使用により、１回流としたため構造が簡単、
かつ堅牢で、伝熱面の無駄がなく、スワールテープによ
って掃除が容易、直管のため水洗が完全などの長所があ
り、従来の立型煙水管ボイラの欠点、即ち、２回流のた
め構造が複雑になり、伝熱面が無駄となる、煙管が曲管
のため燃焼ガス側の掃除が困難など、を完全に克服して
いる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例を示す断面図である。

【図２】図１のボイラの煙管にスワールテープを挿入し
た例である。

【図３】図１のボイラの煙管を螺旋状突起押出し管とし
た例である。

【図４】本発明の他の実施例を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 上管寄 ２ 下管寄 ３ 水管 ４ 煙管 ５ 燃焼室 ６ バーナ ７ 燃焼ガス通路 ８ 煙室 ９ 降水管 １０ 水管 １１ スワールテープ １２ 螺旋状突起押出し管

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状の管寄を上下に設け、水管を上管寄の
   下端と下管寄の上端の間に設け、この水管の内に上管寄
   の上端と下管寄の下端の間に設けた煙管を挿入し、この
   水管を環状に配置して燃焼室水冷壁となし、この燃焼室
   の上部に上管寄と同心にバーナを設け、下管寄の下側に
   上記煙管に通じる燃焼ガスの通路を設け、上管寄の上に
   煙突に通じる煙室を設けること、および水管内に挿入し
   た上記煙管内に伝熱プロモータとしてスワールテープを
   入れて該煙管の伝熱を促進し、これによって燃焼ガスが
   該煙管を１回流れるだけで該燃焼ガスの温度が十分に下
   がり、ボイラ排ガスとなし得るようにしたことをを特徴
   とする立型煙水管ボイラ。
2. 【請求項２】請求項１のボイラにおいて煙管内にスワー
   ルテープを入れる代わりに水管内に挿入した上記煙管を
   伝熱プロモータの１種である螺旋状突起押出し管（外部
   から加工して内部に螺旋状突起を押出した管）として該
   煙管の伝熱を促進し、これによって燃焼ガスが該煙管を
   １回流れるだけで該燃焼ガスの温度が十分に下がり、ボ
   イラ排ガスとなし得るようにしたことを特徴とする立型
   煙水管ボイラ。