JPH09105501A - ボイラ水管のフィン形状 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水管軸と平行に燃焼ガスを流動させるボイラ
において、燃焼ガスの流れを妨げることなく熱吸収効率
を向上させることのできるフィン形状を開発する。 【構成】 上部管寄せ７と下部管寄せ９の間を連結する
多数の水管１によって形成され、水管軸と平行に燃焼ガ
スを流動させる燃焼ガス通路６を設け、水管の燃焼ガス
通路側表面に熱吸収用のフィンを設けるボイラにおい
て、水管１に燃焼ガス通路６に向けて水管軸に対し垂直
で放射状に突起させた四角柱形状のフィン１２を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、燃焼ガスを水管軸と平
行に流動させることで水管を加熱するボイラに使用する
水管のフィン形状に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水管軸に対し平行となる燃焼ガス通路を
水管に沿って形成しておき、水管の長さ方向に燃焼ガス
を流動させることで水管を加熱する構成のボイラが広く
使用されている。また、水管の熱吸収効量を向上させる
ために水管に熱吸収用のための薄い板からなるフィンを
付けることがよく行われている。このとき、熱吸収用の
フィンによって燃焼ガスの流れが妨げられてはならない
ため、フィンは燃焼ガス流動方向に平行となるように設
けられ、上記ボイラのように燃焼ガスを水管軸に平行に
流動する場合、フィンは水管の長さ方向に長く形成され
る。フィンを設けることで伝熱面積を増加することがで
き、水管への熱吸収量を増加することができるが、接続
が簡単で燃焼ガスの流れが妨げられることなく、従来よ
りも水管の熱吸収効率を向上させることのできるフィン
形状が望まれていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、水管軸と平行に燃焼ガスを流動させるボイ
ラにおいて、燃焼ガスの流れを妨げることなく熱吸収効
率を向上させることのできるフィン形状を開発すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上部管寄せと下部管寄せ
の間を連結する多数の水管によって形成され、水管軸と
平行に燃焼ガスを流動させる燃焼ガス通路を設け、水管
の燃焼ガス通路側表面に熱吸収用のフィンを設けるボイ
ラにおいて、内径を水管外周径の大きさに開口したリン
グの外周壁部分に放射状に延びる四角柱形状のフィンを
設けた形状としておき、リング開口部に水管を貫通させ
てリングを固定することで、水管に燃焼ガス通路に向け
て水管軸に対し垂直で放射状に突起させた四角柱形状の
フィンを設ける。

【０００５】

【作用】四角柱形状のフィンを燃焼ガス通路に設けた場
合、燃焼ガス流はまずフィンの正面に衝突し、フィンの
側面に沿って流れてフィンの背面へ回り込む流れとな
り、フィンの背面側で渦を形成する。四角柱形状のフィ
ンによって燃焼ガスに乱流を発生させることでフィン側
面と背面から多くの熱を吸収して熱吸収量を増加させて
おり、燃焼ガスの流れに対する抵抗をあまり増やさずに
熱吸収量を増加することができる。フィンの大きさは、
幅が広すぎると燃焼ガスの流れに対する抵抗が大きくな
り、狭すぎると良好な乱流が形成されなくなってしま
い、燃焼ガス流に垂直となる面のフィン幅をＡ、燃焼ガ
ス流に平行となる面のフィン幅をＢとしたとき、Ａおよ
びＢの値を、０．３＜Ｂ／Ａ＜０．９でかつ、２mm≦Ａ
≦６mm、１mm≦Ｂ≦４mmとすると熱吸収効率が高く且つ
燃焼ガス流への抵抗が小さくなり、特にＢ／Ａの値を
０．６程度としたときに最も効率が良くなる。また、リ
ングの外周壁部分に四角柱形状のフィンを設けた形状と
しておけば、リングを固定するだけで水管にフィンを形
成することができ、容易に製作することができる。

【０００６】

【実施例】本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１は本発明のフィンを付けた水管の一部分を切り取っ
た概要図であり、図２は本発明を使用したボイラの横断
面図、図３は本発明を使用したボイラの縦断面図であ
る。水管１は環状の上部管寄せ７と下部管寄せ８に接続
され、燃焼室４を囲むように環状に並べられており、半
ピッチづつずらした内側水管列２と外側水管列３が形成
されている。内側水管列２と外側水管列３はそれぞれの
隣接する水管の間を管軸方向に平行な閉塞用フィン５で
閉塞しており、内側水管列２と外側水管列３の間には燃
焼ガス通路６が形成される。内側水管列２上部には閉塞
用フィン５を無くした内側通煙口９によって燃焼室４と
燃焼ガス通路６が連通され、外側水管列３下部の閉塞用
フィン５を無くした外側通煙口１０によって燃焼ガスを
排出する煙道１１と燃焼ガス通路６が連通される。外側
水管列３の水管１に設けるフィンは、燃焼ガス通路６内
となる外周壁部分に四角柱形状のフィン１２を放射状に
設け、内径が水管外周径の大きさよりもわずかに大きく
開口したリングの様な形状としておき、開口部に水管１
を貫通させて多数のリングを水管に溶接しておく。フィ
ン１２は、燃焼ガス流に垂直となる面のフィン幅Ａを５
mm、燃焼ガス流と平行となる面のフィン幅Ｂを３．２mm
としておく。

【０００７】燃焼室４上部に設けた燃焼装置１３によっ
て燃焼を行うと、燃焼装置１３からの火炎は水管１の燃
焼室４に面した側を加熱するとともに、高温の燃焼ガス
を発生させる。燃焼ガスは内側通煙口９より燃焼ガス通
路６内へ導入され、燃焼ガス通路６内を上部から下部へ
向けて流動する。燃焼ガス通路６内には水管に接続され
たフィン１２が多数設けられており、流動している燃焼
ガスはまず四角柱形状のフィン上面側である正面に衝突
し、フィン１２の２つの側面に分かれ側面に沿って流
れ、フィン１２の背面に回り込み、背面部分で渦を形成
する。この場合、フィン正面よりもフィン側面・背面の
方がより多くの熱が吸収される。フィンの幅を５mmと
３．２mmとした場合、燃焼ガス流への抵抗と乱流による
熱吸収のバランスが最も良くなり、燃焼ガス流の流れを
妨げることなく、熱吸収を効率よく行うことができる。
水管を加熱することで水管内の水が加熱されると、水は
蒸気となって蒸気配管（図示せず）より取り出される。
水管１を加熱することで温度の低下した燃焼ガスは排ガ
スとなり、外側通煙口１０を通って煙道１１へ送られ、
排気される。

【０００８】

【発明の効果】本発明を実施することで、燃焼ガス流の
流れを妨げることなく水管への熱吸収量を増大させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のフィンを付けた水管の概要
図

【図２】本発明の一実施例のボイラの横断面図

【図３】本発明の一実施例のボイラの縦断面図

【符号の説明】

１ 水管 ２ 内側水管列 ３ 外側水管列 ４ 燃焼室 ５ 閉塞用フィン ６ 燃焼ガス通路 ７ 上部管寄せ ８ 下部管寄せ ９ 内側通煙口 １０ 外側通煙口 １１ 煙道 １２ フィン １３ 燃焼装置 Ａ 燃焼ガス流に垂直となる面のフィン幅 Ｂ 燃焼ガス流と平行となる面のフィン幅

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部管寄せと下部管寄せの間を連結する
   多数の水管によって形成され、水管軸と平行に燃焼ガス
   を流動させる燃焼ガス通路を設け、水管の燃焼ガス通路
   側表面に熱吸収用のフィンを設けるボイラにおいて、水
   管より燃焼ガス通路へ向けて水管軸に対し垂直で放射状
   に突起させた四角柱形状のフィンを設けることを特徴と
   するボイラ水管のフィン形状。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のボイラ水管のフィン形
   状において、四角柱形状のフィンの燃焼ガス流に垂直と
   なる面のフィン幅をＡ、燃焼ガス流と平行となる面のフ
   ィン幅をＢとしたとき、ＡおよびＢの値を、０．３＜Ｂ
   ／Ａ＜０．９でかつ、２mm≦Ａ≦６mm、１mm≦Ｂ≦４mm
   としたことを特徴とするボイラ水管のフィン形状。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の四角柱形状のフィン
   を、内径がほぼ水管外周径の大きさになるように開口し
   たリングの外周壁部分に放射状に設けておき、リング開
   口部に水管を貫通させてリングを固定することで水管に
   フィンを設ける構成としたボイラ水管のフィン形状。