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技術 熱吸収用フィンを付けたボイラ

出願人 株式会社サムソン
発明者 高畠重俊阿部博文
出願日 2005年12月13日 (14年7ヶ月経過) 出願番号 2005-358670
公開日 2007年6月28日 (13年1ヶ月経過) 公開番号 2007-163006
状態 拒絶査定
技術分野 蒸気ボイラの種類 蒸気ボイラの細部
主要キーワード 熱吸収面 周囲全周 フィン間距離 フィン側面 水管表面 熱吸収量 上向き流 燃焼ガス通路内
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2007年6月28日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (5)

課題

燃焼室1の周囲を取り囲むように水管2を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量を増加させる。

解決手段

中央に燃焼室1を設け、燃焼室1の周囲を多数の水管2で取り囲み水管列の外側を燃焼ガス通路9としておき、水管列の隣り合う水管間には水管すき間3を空けておくことで、燃焼室1内で発生した高温燃焼ガスを隣り合う水管間の水管すき間3を通して燃焼ガス通路9へ導き、燃焼ガス通路9内を流動する燃焼ガスによって水管2を加熱する構成としたボイラにおいて、燃焼室1を取り囲む水管の裏側面には、厚みを持っている熱吸収用フィン5を多数段設置しており、前記熱吸収用フィン5は、側面が各水管の左右にある水管すき間3へそれぞれ突出するように設置しておき、水管すき間3を挟んで隣り合っている隣の水管に設置している熱吸収用フィンとは高さ位置が互い違いとなるように、設置高さを異ならせる。

概要

背景

中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲み環状水管列の外側を燃焼ガス通路とした形状のボイラが広く普及している。該ボイラでは、燃焼室内で火炎燃焼を行うことで高温燃焼ガスを発生し、燃焼室周囲を取り囲む水管表面に燃焼ガスを接触させることで水管内缶水を加熱する。燃焼ガスはまず水管の燃焼室に面している部分を加熱し、次に燃焼ガス通路から水管を加熱する。各水管は隣の水管と間隔を空けて配置しておき、中央の燃焼室から各水管のすき間へ向けて燃焼ガスを分散させて流すことで、特定の水管に加熱が集中することなく水管を均等に加熱することができる。

この場合、水管の燃焼室に面している側では火炎からの輻射熱に加えて高温の燃焼ガスによる加熱が行われるが、水管の燃焼ガス通路に面している部分では、温度の低下した燃焼ガスによる加熱しか行われないため、熱の吸収量は燃焼室側の面に比べて少なくなる。そのため、水管の燃焼ガス通路に面している部分には熱吸収用フィンを設置しておき、熱吸収量を増加させることが行われている。

特開2003-322303号公報に記載の発明では、燃焼ガス通路側に設けるフィンは、一方の水管間すき間へフィン側面が突出するように、水管真裏からずらした位置に設置するようにしている。この場合、フィンの側面を水管すき間に突出させたことで、燃焼ガスの一部はフィンの厚み部分であるフィン側面に沿って流れるようになり、水管真裏の方向へ流れ込む燃焼ガスの流れができることになる。水管の燃焼ガス通路側にフィンを設け、さらに水管の真裏に燃焼ガスが導かれるようにすることで、水管の燃焼ガス通路側における熱の吸収量を増加させることができていたが、さらに水管の燃焼ガス通路側における熱吸収量を増加させることが求められていた。
特開2003−322303号公報

概要

燃焼室1の周囲を取り囲むように水管2を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量を増加させる。 中央に燃焼室1を設け、燃焼室1の周囲を多数の水管2で取り囲み、水管列の外側を燃焼ガス通路9としておき、水管列の隣り合う水管間には水管すき間3を空けておくことで、燃焼室1内で発生した高温の燃焼ガスを隣り合う水管間の水管すき間3を通して燃焼ガス通路9へ導き、燃焼ガス通路9内を流動する燃焼ガスによって水管2を加熱する構成としたボイラにおいて、燃焼室1を取り囲む水管の裏側面には、厚みを持っている熱吸収用フィン5を多数段設置しており、前記熱吸収用フィン5は、側面が各水管の左右にある水管すき間3へそれぞれ突出するように設置しておき、水管すき間3を挟んで隣り合っている隣の水管に設置している熱吸収用フィンとは高さ位置が互い違いとなるように、設置高さを異ならせる。

目的

本発明が解決しようとする課題は、燃焼室の周囲を取り囲むように水管を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量を増加させることのできるボイラを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

中央に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲み環状水管列の外側を燃焼ガス通路としておき、環状水管列の隣り合う水管間には水管すき間を空けておくことで、燃焼室内で発生した高温燃焼ガスを隣り合う水管間の水管すき間を通して燃焼ガス通路へ導き、燃焼ガス通路内流動する燃焼ガスによって水管を加熱する構成としたボイラにおいて、燃焼室を取り囲む水管の燃焼ガス通路側面には、厚みを持っている熱吸収用フィンを多数段設置しており、前記熱吸収用フィンは、側面が各水管の左右にある水管すき間へそれぞれ突出するように設置しておき、水管すき間を挟んで隣り合っている隣の水管に設置している熱吸収用フィンとは高さ位置が互い違いとなるように、設置高さを異ならせていることを特徴とする熱吸収用フィンを付けたボイラ。

請求項2

請求項1に記載の熱吸収用フィンを付けたボイラにおいて、水管の燃焼室に対して真裏となる部分には、燃焼ガスを縦方向に流すための燃焼ガス流動用開口部を設けていることを特徴とする熱吸収用フィンを付けたボイラ。

技術分野

0001

本発明は、燃焼室の周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲んでおき、燃焼室内で燃焼を行うことによって水管の加熱を行うボイラであって、水管表面に設置した熱吸収用フィンによって熱の吸収量を増加するボイラに関するものである。

背景技術

0002

中央に燃焼室を設け、燃焼室周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲み環状水管列の外側を燃焼ガス通路とした形状のボイラが広く普及している。該ボイラでは、燃焼室内で火炎の燃焼を行うことで高温燃焼ガスを発生し、燃焼室周囲を取り囲む水管表面に燃焼ガスを接触させることで水管内缶水を加熱する。燃焼ガスはまず水管の燃焼室に面している部分を加熱し、次に燃焼ガス通路から水管を加熱する。各水管は隣の水管と間隔を空けて配置しておき、中央の燃焼室から各水管のすき間へ向けて燃焼ガスを分散させて流すことで、特定の水管に加熱が集中することなく水管を均等に加熱することができる。

0003

この場合、水管の燃焼室に面している側では火炎からの輻射熱に加えて高温の燃焼ガスによる加熱が行われるが、水管の燃焼ガス通路に面している部分では、温度の低下した燃焼ガスによる加熱しか行われないため、熱の吸収量は燃焼室側の面に比べて少なくなる。そのため、水管の燃焼ガス通路に面している部分には熱吸収用フィンを設置しておき、熱吸収量を増加させることが行われている。

0004

特開2003-322303号公報に記載の発明では、燃焼ガス通路側に設けるフィンは、一方の水管間すき間へフィン側面が突出するように、水管真裏からずらした位置に設置するようにしている。この場合、フィンの側面を水管すき間に突出させたことで、燃焼ガスの一部はフィンの厚み部分であるフィン側面に沿って流れるようになり、水管真裏の方向へ流れ込む燃焼ガスの流れができることになる。水管の燃焼ガス通路側にフィンを設け、さらに水管の真裏に燃焼ガスが導かれるようにすることで、水管の燃焼ガス通路側における熱の吸収量を増加させることができていたが、さらに水管の燃焼ガス通路側における熱吸収量を増加させることが求められていた。
特開2003−322303号公報

発明が解決しようとする課題

0005

本発明が解決しようとする課題は、燃焼室の周囲を取り囲むように水管を配置した構成のボイラにおいて、燃焼室に面していない水管裏側における熱吸収量を増加させることのできるボイラを提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

請求項1に記載の発明は、中央に燃焼室を設け、燃焼室の周囲を多数の垂直水管で環状に取り囲み、環状水管列の外側を燃焼ガス通路としておき、環状水管列の隣り合う水管間には水管すき間を空けておくことで、燃焼室内で発生した高温の燃焼ガスを隣り合う水管間の水管すき間を通して燃焼ガス通路へ導き、燃焼ガス通路内流動する燃焼ガスによって水管を加熱する構成としたボイラにおいて、燃焼室を取り囲む水管の燃焼ガス通路側面には、厚みを持っている熱吸収用フィンを多数段設置しており、前記熱吸収用フィンは、側面が各水管の左右にある水管すき間へそれぞれ突出するように設置しておき、水管すき間を挟んで隣り合っている隣の水管に設置している熱吸収用フィンとは高さ位置が互い違いとなるように、設置高さを異ならせていることを特徴とする。

0007

請求項2に記載の発明は、前記の熱吸収用フィンを付けたボイラにおいて、水管の燃焼室に対して真裏となる部分には、燃焼ガスを縦方向に流すための燃焼ガス流動用開口部を設けていることを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明を実施することで、各水管の燃焼ガス通路側では、水管の左右にある両方の水管すき間からそれぞれ水管真裏方向へ流れる燃焼ガス流ができ、燃焼ガス流は熱吸収用フィンと水管表面に沿って流れることになるため、燃焼ガス通路部分における熱吸収量を増加することができる。また、水管の真裏部分に燃焼ガス流動用開口部を設けていることで、水管真裏方向へ燃焼ガスが流れやすくなり、燃焼ガスが燃焼ガス流動用開口部を流れることでも熱の吸収量が多くなるため、水管の燃焼ガス通路側における熱吸収量を増加させることができる。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明を実施しているボイラの横断面図、図2は本発明を実施しているボイラの縦断面図、図3は本発明での要部を取り出した燃焼ガス流動状況説明図、図4は他の実施例における燃焼ガス流動状況説明図である。

0010

ボイラは中央に燃焼室1を設け、燃焼室1を取り囲むように多数の垂直な水管2を環状に配置しており、隣り合う水管間にはそれぞれ水管すき間3を空けている。水管すき間3は、水管の上部から半分程度までは丸棒溶接することで塞いでおり、実際に燃焼ガスが流れることのできる水管すき間3は燃焼室1の下部のみとしている。環状水管列の外側には炉筒8を設置しておき、水管2と炉筒8の間にできる空間を燃焼ガス通路9としている。炉筒8の上部には、燃焼ガス通路9内を流れてきた燃焼ガスをボイラ外へ排出するための燃焼ガス出口10を空けており、燃焼ガス出口10に排気筒7を接続するようにしている。

0011

水管2の燃焼ガス通路9側の面には、水管2の外面から垂直方向に延びる熱吸収用フィン5を多数段設置しておく。熱吸収用フィン5は厚みを持った板形状をしており、熱吸収用フィン5の広い面が水平方向に延びるように設置する。実際には厚みが4mm程度、根元部から先端までの長さの最大値が11mm程度の熱吸収用フィン5を使用し、熱吸収用フィンのピッチは12mm程度(フィン間距離は約8mm)とした。熱吸収用フィン5は、左右に設置している水管とのすき間部分にも突出するように設置しておき、水管すき間3部分を流れてきた燃焼ガス流が、熱吸収用フィン5の厚みによってできているフィン側面6によって流動方向が変化するようにしておく。熱吸収用フィンの側面は左右両方の水管すき間3に突出させておく必要があるが、1枚の熱吸収用フィン5によって左右の水管すき間3の両方へ突出するものであっても、分割した熱吸収用フィン5によって左右にある水管すき間3のそれぞれへ突出させるものであってもよい。しかし、燃焼室に対して真裏となる部分に燃焼ガス流動用の開口部を設けておくことで、熱の吸収量を増加させることができるため、熱吸収用フィン5は各水管表面に2列ずつ設置し、2列の熱吸収用フィン間には燃焼ガスを流動させるための燃焼ガス流動用開口部4を空けておく方がより好ましいものとなる。

0012

2列の熱吸収用フィン5は、同じ高さ位置に並べて設置しても、互い違いとなるようにずらして設置しても良いが、水管すき間3を挟んで隣り合う熱吸収用フィン5とは、設置高さが異なるようにしておく。つまり、図3に記載しているように、2列の熱吸収用フィンを同じ高さ位置に設置する場合には、熱吸収用フィン5の設置を開始する高さ位置の異なる2種類の水管を用意しておく。この場合、隣り合う水管で熱吸収用フィン5の開始高さ位置が異なるように2種類の水管を交互に配置することで、水管すき間3を挟んで隣り合う熱吸収用フィン5の高さ位置は半ピッチずつずれるようにする。また、図4に記載しているように、2列の熱吸収用フィンでは設置高さ位置を半ピッチずらしておいてもよい。この場合には、右列の熱吸収用フィンは右隣水管での左列の熱吸収用フィンと近接し、左列の熱吸収用フィンは左隣水管での右列の熱吸収用フィンに近接するため、この場合も水管すき間3を挟んで隣り合う熱吸収用フィン5の高さ位置は半ピッチずつずれることになる。

0013

燃焼室1内で火炎の燃焼を行うと、火炎からの輻射熱が水管2の表側である燃焼室1に面している部分を加熱し、さらに高温の燃焼ガスが水管2に接することで水管2の加熱を行う。水管2の上部では水管間のすき間を閉塞部材閉塞しているため、燃焼ガスは燃焼室1の下部で周方向に設けている水管すき間3へ向かう。水管すき間3は、燃焼室1の周囲全周の水管間に開いているため、燃焼ガスは水管すき間3へ向けて放射状に流れる。水管のすき間は上下に長く幅の細いものであるため、燃焼ガスの流れも上下に長く幅の細い流れとなって水管のすき間部分を流れる。

0014

水管すき間部分には熱吸収用フィン5の側面を突出させているため、水管すき間部分を流れてきた燃焼ガスの一部は熱吸収用フィン5の厚み部分であるフィン側面6に衝突し、フィン側面6に沿って流れる。燃焼ガス流は、フィン側面6に沿って流れていくことで、それまでの流れ方向からずれることになる。フィン側面6はフィン側面6の延長線上に、隣に設置している水管の真裏部分が来るように設置しておくことで、フィン側面に沿って流れていく燃焼ガス流は、水管すき間3を挟んで隣に設置している水管の裏側へ向かう流となる。隣の水管における熱吸収用フィン5の設置高さは、燃焼ガス流の流動方向を変更させた熱吸収用フィン5とは半ピッチ分ずらして設けているため、隣の水管裏側へ向かって流れている燃焼ガス流は、熱吸収用フィン5の間部分を流れていく。このとき、燃焼ガスは水管裏側の表面と熱吸収用フィン5の熱吸収面に沿って流れることになるため、燃焼ガスは水管2及び熱吸収用フィン5を効率よく加熱することができる。

0015

そして、水管2の燃焼室1に対して真裏となる部分には、燃焼ガス流動用開口部4を設けているため、燃焼ガスは水管真裏の燃焼ガス流動用開口部4を目指して流れることになる。燃焼ガス通路9は上部に燃焼ガス出口10を設けているため、燃焼ガス通路9内での燃焼ガス流は上向きに流れることになるが、熱吸収用フィン5を設けている部分は抵抗となって流れにくくなり、熱吸収用フィン5のない部分に多く流れることになる。水管2の真裏部分に燃焼ガス流動用開口部4を設けていると、燃焼ガスは燃焼ガス流動用開口部4の部分を通って上向きに流れることになるため、燃焼ガスは燃焼ガス流動用開口部4へと向かう。燃焼ガス流動用開口部4に達した燃焼ガス流は、その後上向きの流れとなり、燃焼ガス出口10を目指して流れる。この時、燃焼ガスは水管表面に沿って流れることになり、燃焼ガスは水管に近い部分を流れる方が熱の伝達効率が向上するため、このことによっても熱吸収量を増加させることができる。水管を十分に加熱することで温度の低下した燃焼ガスは、燃焼ガス出口10を通してボイラ内から取り出され、排気筒7を通して排出される。

0016

各水管2では、それぞれの左右に設けている隣の水管から水管真裏の方向へ向けて燃焼ガスが流れてくることになり、水管左右の両方から水管真裏方向へ流れる燃焼ガスによって効率よく加熱される。さらに燃焼ガス流動用開口部4を水管表面に沿って上向き流れる燃焼ガスによっても効率よく加熱されるため、水管にて吸収することのできる熱量が増加する。そのため、本発明を実施することでボイラの効率を向上させることができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明を実施しているボイラの横断面図
本発明を実施しているボイラの縦断面図
一実施例における燃焼ガス流動状況説明図
他の実施例における燃焼ガス流動状況説明図

符号の説明

0018

1燃焼室
2水管
3水管すき間
4燃焼ガス流動用開口部
5熱吸収用フィン
6フィン側面
7排気筒
8炉筒
9燃焼ガス通路
10 燃焼ガス出口

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