(57)【要約】【課題】  煙管の清掃作業を容易にする。【解決手段】  ボイラ１は、水１０が貯留された缶体２と、缶体２内の下部寄り位置に配置された燃焼部３と、バーナ６と、缶体２内の上部寄り位置に配置された燃焼ガス集合部５と、上下に延びて燃焼部３と燃焼ガス集合部５に接続された複数の煙管４とを備える。燃焼ガス集合部５の天井壁部２５と、缶体２の上端壁１２との間で、且つ各煙管４の真上となる個所には、上下方向に延びる姿勢で配置されて燃焼ガス集合部５の天井壁部２５と缶体２の上端壁１２に接続された上部煙管８を備え、更に、上部煙管８の上端側の閉止状態と開放状態とを切り替える蓋９を備える。煙管４の清掃作業を行う場合は、上部煙管８の上端側の蓋９を開放状態とし、上部煙管８の上方から、上部煙管８を通して、その真下の煙管４に清掃具を挿入して、煙管４の内周面に付着した灰を清掃する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が貯留された缶体と、
前記缶体内の下部寄り位置に配置された燃焼部と、
前記燃焼部に装着されたバーナと、
前記缶体内の上部寄り位置に配置された燃焼ガス集合部と、
上下方向に延びて下端側が前記燃焼部に取り付けられ、上端側が前記燃焼ガス集合部に取り付けられた複数の煙管と、
前記燃焼ガス集合部の天井壁部と、前記缶体の上端壁との間で、且つ前記各煙管の真上となる個所に、上下方向に延びる姿勢で配置されて、下端側が前記燃焼ガス集合部の天井壁部に接続され、上端側が前記缶体の上端壁に接続された上部煙管と、
前記上部煙管の上端側の閉止状態と開放状態とを切り替える蓋と、を備えたこと
を特徴とするボイラ。
【請求項２】
前記上部煙管は、前記蓋による閉止状態のときに、該上部煙管の下部寄りに、前記燃焼ガス集合部から燃焼ガスが進入可能な領域が形成される構成を備えた
請求項１に記載のボイラ。
【請求項３】
前記上部煙管は、該上部煙管における周長と、前記蓋による閉止状態のときに該上部煙管の下部寄りにおける前記燃焼ガス集合部から燃焼ガスが進入可能な領域の高さとの積の値が、該上部煙管の断面形状の面積以上となる
請求項２に記載のボイラ。
【請求項４】
前記バーナは、バイオマス燃料を燃焼するバーナとした
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナで発生させる火炎を導入する燃焼部と、燃焼部に接続された煙管を備えたボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
温暖化などの気候変動に対する環境対策の一つとしては、化石燃料の使用量を削減して、二酸化炭素の排出量を削減する継続的な取り組みが求められている。
【０００３】
化石燃料の使用量の削減には、再生可能エネルギーである木質バイオマス、農業残さ、畜産残さなどの各種バイオマスについて、燃料としての利用拡大を図ることが有効である。
【０００４】
バイオマスの燃料としての利用については、たとえば、木質チップやパーム椰子残さなどを燃料として使用する大規模発電の計画が進んでいる。
【０００５】
これに対し、バイオマスの燃料としての更なる利用拡大を図るためには、バイオマスの燃料の利用を、大規模発電に比して、より小規模な装置にも適用することが望まれる。
【０００６】
バイオマスの燃料を使用する小規模な装置としては、熱利用装置である煙管式のボイラが従来提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００７】
このボイラは、水が貯留される缶体と、缶体の内部の下部寄り位置に配置された中空の燃焼部と、缶体の内部の上部寄り位置に配置された中空の燃焼ガス集合部と、上下方向に延びる姿勢で燃焼部と燃焼ガス集合部との間に配置されて、下端側が燃焼部に連通接続され、上端側が燃焼ガス集合部に連通接続された複数の煙管と、を備えた構成とされている。
【０００８】
燃焼部には、粉体のバイオマス燃料を使用するバーナが装着されている。燃焼ガス集合部の側壁部には、缶体の側壁を貫通して内外方向に延びる燃焼ガス排出ダクトの一端側が、燃焼ガス集合部の内部空間と連通するよう接続されている。
【０００９】
かかる構成としてあるボイラによれば、バーナでバイオマス燃料を燃焼させて発生させる燃焼ガスを、燃焼部から各煙管に分散させて流通させ、各煙管を通過した燃焼ガスを燃焼ガス集合部で集合させてから、燃焼ガス排出ダクトを通して排出することができる。これにより、ボイラでは、燃焼ガスの有する熱を、燃焼室の各壁面、各煙管の管壁、燃焼ガス集合部の各壁面を介して、缶体内に貯留された水と熱交換させることができて、缶体内の水を昇温させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１７−７８５５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、バイオマス燃料は、灰分を含んでおり、バイオマス燃料の燃焼により生ずる灰が、燃焼ガスが流通するボイラの煙管に付着することがある。農業残さや畜産残さをバイオマス燃料とする場合は、一般に、木質バイオマスを燃料とする場合に比して、燃料中に含まれる灰分が多い。そのため、ボイラでは、煙管に、灰の付着が生じやすくなる。
【００１２】
特に、畜産残さを原料とするバイオマス燃料は、バーナで燃焼させると、塩素や硫黄を含んだ低融点の灰が生じることがあり、この灰が煙管に付着しやすくなる。
【００１３】
煙管は、煙管の内周面に灰が付着し、付着した灰の量が増えるにしたがって、管内を流通する燃焼ガスと、管外の水との間での熱伝導の効率が低下する。
【００１４】
そのため、前記ボイラでは、定期的に、あるいは、設定された運転時間ごとに、煙管の内に付着した灰を除去する清掃作業が必要になる。特に、煙管の内周面に付着する灰の量が増える性状のバイオマス燃料を使用する場合は、煙管の清掃作業の頻度を高める必要がある。
【００１５】
特許文献１に示された従来のボイラについて、煙管の清掃を行う場合は、たとえば、ワイヤーなどの弾性変形可能な軸と、軸の先端側に取り付けられたブラシのような灰の掻き落とし具とを備えた清掃具を用意する。
【００１６】
煙管の清掃作業は、先ず、作業者が、燃焼部の側壁部に外部と連通するように設けられた図示しない点検口から、前記清掃具を燃焼部へ差し入れ、更に、燃焼部の天井壁部に開口している煙管の下端側開口から煙管の内部に、清掃具の先端側の掻き落とし部を挿入する。次いで、作業者は、清掃具の掻き落とし部を、煙管の長手方向に移動させることにより、煙管の内周面に付着している灰を掻き落として清掃する。
【００１７】
あるいは、作業者は、前記清掃具を、燃焼ガス排出ダクトを通して燃焼ガス集合部へ差し入れ、更に、燃焼ガス集合部の底壁部に開口している煙管の上端側開口から煙管の内部に、清掃具の掻き落とし部を挿入し、煙管の長手方向に移動させて清掃作業を行う。
【００１８】
しかし、これらの清掃作業では、作業者は、燃焼部や燃焼ガス集合部へ横方向から差し入れる清掃具の先端側を、上下に延びる煙管の開口部に挿入する必要があるため、煙管に清掃具の先端側を挿入する操作に手間と時間を要する、というのが実状である。
【００１９】
そのため、前記従来のボイラについては、各煙管の清掃作業をより容易に実施できるようにすることが望まれている。
【００２０】
そこで、本発明は、缶体内に燃焼部と燃焼ガス集合部との間に上下方向に延びる複数の煙管を備えたボイラについて、煙管に付着した灰の清掃作業をより容易に行うことができるボイラを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は、前記課題を解決するために、水が貯留された缶体と、前記缶体内の下部寄り位置に配置された燃焼部と、前記燃焼部に装着されたバーナと、前記缶体内の上部寄り位置に配置された燃焼ガス集合部と、上下方向に延びて下端側が前記燃焼部に取り付けられ、上端側が前記燃焼ガス集合部に取り付けられた複数の煙管と、前記燃焼ガス集合部の天井壁部と、前記缶体の上端壁との間で、且つ前記各煙管の真上となる個所に、上下方向に延びる姿勢で配置されて、下端側が前記燃焼ガス集合部の天井壁部に接続され、上端側が前記缶体の上端壁に接続された上部煙管と、前記上部煙管の上端側の閉止状態と開放状態とを切り替える蓋と、を備えた構成を有するボイラとする。
【００２２】
前記上部煙管は、前記蓋による閉止状態のときに、該上部煙管の下部寄りに、前記燃焼ガス集合部から燃焼ガスが進入可能な領域が形成される構成を備えた構成としてもよい。
【００２３】
前記上部煙管は、該上部煙管における周長と、前記蓋による閉止状態のときに該上部煙管の下部寄りにおける前記燃焼ガス集合部から燃焼ガスが進入可能な領域の高さとの積の値が、該上部煙管の断面形状の面積以上となる構成としてもよい。
【００２４】
前記バーナは、バイオマス燃料を燃焼するバーナとした構成としてもよい。
【発明の効果】
【００２５】
本発明のボイラによれば、煙管に付着した灰の清掃作業を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】第１実施形態のボイラの概略切断側面図である。
【図２】図１のボイラの概略平面図である。
【図３】図１のボイラにおける上部煙管を拡大して示す図である。
【図４】図１のボイラにて煙管の清掃作業を行う状態を示す図である。
【図５】上部煙管の別の構成例を示す図である。
【図６】第２実施形態のボイラの概略切断側面図である。
【図７】図６のボイラの概略平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明のボイラについて、図面を参照して説明する。
【００２８】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態のボイラを示す概略切断側面図である。図２は、本実施形態のボイラの概略平面図である。図３は、本実施形態のボイラにおける上部煙管を拡大して示す切断側面図である。図４は、本実施形態のボイラにて、煙管の清掃作業を行う状態を示す概略切断側面図である。
【００２９】
本実施形態のボイラは、図１、図２に符号１で示すもので、缶体２と、燃焼部３と、複数の煙管４と、燃焼ガス集合部５と、燃焼部３に装着されたバーナ６と、燃焼部３の点検口７と、を備え、更に、上部煙管８および蓋９を備えた構成とされている。
【００３０】
缶体２は、加熱対象となる水１０を貯留する容器である。本実施形態では、缶体２は、たとえば、上下に延びる円筒状の側壁１１と、側壁１１の上端側を閉塞させる上端壁１２と、側壁の下端側を閉塞させる下端壁１３とを備えて、円柱形状の外形を有する容器とされている。なお、図示する便宜上、図１では、水１０にドットのハッチングを付してある（後述する図３、図４、図５、図６も同様）。
【００３１】
缶体２の上端側には、開放式の膨張タンク１４が、接続管１５を介して缶体２の内部と連通するように接続されている。膨張タンク１４には、缶体２に満たされた水１０の余剰分が常に貯留されている。
【００３２】
燃焼部３は、缶体２内の下部寄り位置に配置されている。
【００３３】
燃焼部３は、天井壁部１６と、底壁部１７と、側壁部１８とを備えて、内部に空間部を備えた構成とされている。
【００３４】
燃焼部３は、本実施形態では、側壁部１８が、缶体２の側壁１１の径寸法よりも小径の円筒形状とされている。本実施形態では、燃焼部３は、缶体２の下端壁１３から設定された寸法の隙間を隔てて上方となる位置に、缶体２と同心状に配置されている。
【００３５】
これにより、本実施形態のボイラ１は、缶体２の内部にて、燃焼部３の側壁部１８の外側と、底壁部１７の下方に、燃焼部３の天井壁部１６の上方の領域との間で水１０が流通可能な隙間を備えている。
【００３６】
なお、缶体２の内部にて、燃焼部３の側壁部１８の外側と、底壁部１７の下方に、前記したように水１０が流通可能な隙間を形成することができれば、燃焼部３は、前記した円柱形状以外の外形を備えていてもよく、また、燃焼部３は、缶体２の軸心から偏心した配置で設けられていてもよい。この際、燃焼部３の外形や配置は、燃焼ガス集合部５との接続に用いられる複数の煙管４が取り付け可能となる範囲内で自在に設定してよい。
【００３７】
燃焼部３は、側壁部１８の周方向の１個所に、外側から、缶体２の半径方向に沿う姿勢の筒状とされたバーナ取付部１９の軸心方向の一端側（図１では左端側）が、燃焼部３の内部空間と連通するように取り付けられている。バーナ取付部１９は、軸心方向の中間部が、缶体２の側壁１１に内外方向に貫通するように取り付けられていて、軸心方向の他端側（図１では右端側）は、缶体２の外側に配置されている。
【００３８】
バーナ取付部１９には、缶体２の外側から、バーナ６が、火炎噴出口２０が燃焼部３の内側に向く姿勢で挿入されている。この状態で、バーナ６は、バーナ取付部１９または缶体２に対して図示しない取付手段を介して取り付けられている。この取付手段は、バーナ６の交換時やメンテナンス時など、必要に応じてバーナ６を取り外すことができる形式のものとすることが好ましい。
【００３９】
バーナ６には、図示しないが、粉体のバイオマス燃料を供給する燃料供給部と、燃焼用の空気を供給する空気供給部が接続されている。
【００４０】
これにより、バーナ６は、バイオマス燃料の燃焼により発生する火炎２１を、火炎噴出口２０より噴出することができる。したがって、本実施形態のボイラ１は、バーナ６でバイオマス燃料を燃焼させて発生させる火炎２１を、高温の燃焼ガス２２と共に、燃焼部３の内部に横向きに吹き込むことができる。
【００４１】
更に、燃焼部３は、側壁部１８の周方向の１個所であって、バーナ取付部１９およびバーナ６と干渉しない位置、たとえば、図１に示すように、バーナ取付部１９から周方向に１８０度離れた位置に、点検口７を備えている。
【００４２】
点検口７は、缶体２の半径方向に沿う姿勢の筒状とされていて、缶体２の軸心寄りの端部側（図１では右端側）が、燃焼部３の側壁部１８に、燃焼部３の内部空間と連通するように取り付けられている。点検口７は、軸心方向の中間部が、缶体２の側壁１１に内外方向に貫通するように取り付けられている。点検口７の軸心方向の他端側（図１では左端側）は、缶体２の外側に配置されていて、開閉可能な蓋２３を備えている。
【００４３】
これにより、本実施形態のボイラ１は、運転中は点検口７の蓋２３を閉じた状態としておき、運転停止時には、蓋２３を開けると、図示しない作業者が、缶体２の外部から点検口７を通して燃焼部３の内部の状態を点検する作業や、図４に示すように、燃焼部３の内部に溜まる灰２４を外部へ取り出す作業などの保守作業を行うことができる。
【００４４】
燃焼ガス集合部５は、図１に示すように、缶体２内の上部寄り位置に配置されている。
【００４５】
燃焼ガス集合部５は、天井壁部２５と、底壁部２６と、側壁部２７とを備えて、内部に空間部を備えた構成とされている。
【００４６】
燃焼ガス集合部５は、本実施形態では、側壁部２７が、缶体２の側壁１１の径寸法よりも小径の円筒形状とされていて、燃焼ガス集合部５の外形は、軸心方向としての上下方向の寸法が直径に比して小さい円柱形状とされている。本実施形態では、燃焼ガス集合部５は、缶体２の上端壁１２から設定された寸法の距離を隔てて下方となる位置に、缶体２と同心状に配置されている。
【００４７】
これにより、本実施形態のボイラ１は、缶体２の内部にて、燃焼ガス集合部５の側壁部２７の外側と、天井壁部２５の上方に、底壁部２６の下方の領域との間で水１０が流通可能な隙間を備えている。
【００４８】
なお、缶体２の内部にて、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５の上方と、側壁部２７の外側に、前記したように水１０が流通可能な隙間を形成することができれば、燃焼ガス集合部５は、前記した円柱形状以外の外形を備えていてもよく、また、燃焼ガス集合部５は、缶体２の軸心から偏心した配置で設けられていてもよい。この際、燃焼ガス集合部５の外形や配置は、燃焼部３との接続に用いられる複数の煙管４が取り付け可能となる範囲内で自在に設定してよい。
【００４９】
燃焼ガス集合部５は、側壁部２７の周方向の１個所に、外側から、缶体２の半径方向に沿って延びる姿勢の燃焼ガス排出ダクト２８の一端側（図１では左端側）が、燃焼ガス集合部５の内部空間と連通するように取り付けられている。燃焼ガス排出ダクト２８は、中間部が、缶体２の側壁１１に内外方向に貫通するように取り付けられていて、他端側（図１では右端側）が缶体２の外側に配置されている。
【００５０】
複数の煙管４は、燃焼部３と燃焼ガス集合部５との間に、上下方向に延びる姿勢で平行に配置されている。各煙管４の下端側は、燃焼部３の天井壁部１６に、燃焼部３の内部空間と連通する状態で取り付けられている。したがって、燃焼部３の天井壁部１６は、各煙管４の下端側の管寄せとしての機能を備えている。
【００５１】
一方、各煙管４の上端側は、燃焼ガス集合部５の底壁部２６に、燃焼ガス集合部５の内部空間と連通する状態で取り付けられている。したがって、燃焼ガス集合部５の底壁部２６は、各煙管４の上端側の管寄せとしての機能を備えている。
【００５２】
これにより、本実施形態のボイラ１は、バーナ６で発生させる燃焼ガス２２が燃焼部３の内部に吹き込まれると、燃焼ガス２２を、燃焼部３から各煙管４に分散して流入させて、各煙管４の内部を流通させることができる。その後、各煙管４を通過した燃焼ガス２２は、燃焼ガス集合部５にて集合させることができ、燃焼ガス集合部５に集合した燃焼ガス２２は、排ガス２２ａとして燃焼ガス集合部５から燃焼ガス排出ダクト２８を通して缶体２の外部へ排出することができる。
【００５３】
燃焼ガス排出ダクト２８の下流側には、図示しないが、サイクロンやバグフィルタなどの集じん装置、および、排ガス２２ａに含まれている成分のうち、大気中への放出が規制される成分の吸収や分解を行う装置などを適宜組み合わせた排ガス処理装置を接続して、排ガス２２ａの処理を行うようにすればよい。
【００５４】
上部煙管８は、本実施形態では、煙管４と同様の径を備えた管とされている。
【００５５】
上部煙管８は、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５と、缶体２の上端壁１２との間で、且つ各煙管４の真上となる個所に、それぞれ上下方向に延びる姿勢で複数配置されている。
【００５６】
各上部煙管８の下端側は、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５に、上側から、燃焼ガス集合部５の内部空間と連通するように取り付けられている。各上部煙管８の上端側は、缶体２の上端壁１２に、下側から、缶体２の外部に連通するように取り付けられている。
【００５７】
更に、各上部煙管８は、缶体２の上端壁１２に開口している各上部煙管８の上端側に、各上部煙管８が缶体２の外部に連通しない閉止状態と、缶体２の外部に連通する開放状態とを切り替える蓋９を備えた構成とされている。
【００５８】
蓋９は、本実施形態では、図３に示すように、上部煙管８の上端側の内径よりもやや小さい外径を備えて、上方から上部煙管８の上端側の内側に挿入可能な栓部２９と、栓部２９の上端側となる一端側に取り付けられて、上部煙管８の上端側の開口の周縁に係止されるフランジ部３０と、を備えた構成とされている。
【００５９】
更に、蓋９の栓部２９は、中空構造として、内部に断熱材として機能する空気層を備えた構成とされている。なお、栓部２９は、内部に空気の対流を阻害したり、空気層を複数段形成したりするための部材や構造を備えていてもよいことは勿論である。
【００６０】
これにより、本実施形態のボイラ１は、各上部煙管８の上端側に、個別の蓋９の栓部２９を挿入し、フランジ部３０を、各上部煙管８の上端側の周縁に係止させることで、各上部煙管８の上端側を、蓋９により閉止することができる。この際、蓋９は、必要に応じて、フランジ部３０を、上部煙管８の上端側の周縁に位置する缶体２の上端壁１２に、取り外し可能な図示しない固定手段で固定するようにしてもよい。
【００６１】
ところで、燃焼ガス集合部５は、天井壁部２５に複数の上部煙管８が連通接続された構成となっているため、天井壁部２５の外面にて、燃焼ガス集合部５の内側の燃焼ガス２２と、外側の水１０との熱交換に寄与する伝熱面積は、上部煙管８が接続されていない状態を仮想した天井壁部の伝熱面積に比して減少する。この際、天井壁部２５における伝熱面積は、１本の上部煙管８につき、上部煙管８の断面に相当する円の面積分ずつ、すなわち、上部煙管８の直径をＤ［ｍｍ］とすれば、π・Ｄ２／４［ｍｍ２］ずつ、欠損する。
【００６２】
そこで、本実施形態のボイラ１は、天井壁部２５に上部煙管８を接続することで生じる天井壁部２５の伝熱面積の減少を補うために、図３に示すように、各上部煙管８の上端側から蓋９の栓部２９が差し込まれて各上部煙管８の上端側が閉止された状態のときに、各上部煙管８の下部寄りに、燃焼ガス集合部５から燃焼ガス２２が進入可能な領域が形成される構成を備えている。これにより、本実施形態のボイラ１は、各上部煙管８の下部寄りの管壁を介して、上部煙管８の内側に進入した燃焼ガス２２と、外側の水１０との熱交換を行う構成とされている。
【００６３】
この際、図３に示すように、各上部煙管８にて、蓋９による閉止時にも燃焼ガス２２が進入可能な各上部煙管８の下部寄りの領域の高さ寸法をｈ［ｍｍ］とすると、１本の上部煙管８の外面にて、燃焼ガス２２と水１０との熱交換に寄与する伝熱面積は、π・Ｄ・ｈ［ｍｍ２］となる。
【００６４】
そのため、本実施形態のボイラ１は、たとえば、ｈ＝Ｄ／４に設定することが好ましい。この構成によれば、前記した燃焼ガス集合部５の天井壁部２５に上部煙管８を接続することで生じる天井壁部２５の伝熱面積の欠損分を、各上部煙管８で得られる伝熱面積により補填することができる。
【００６５】
更に、本実施形態のボイラ１は、ｈ＞Ｄ／４となるよう設定することが、より好ましい。この構成によれば、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５における伝熱面積と、各上部煙管８で得られる伝熱面積との和により、上部煙管８が接続されていない状態を仮想した天井壁部の伝熱面積よりも拡大された伝熱面積を得ることができる。
【００６６】
なお、本実施形態のボイラ１は、前記したように、ｈ≧Ｄ／４に設定することが好ましいが、ｈ＞０であれば、各上部煙管８で、燃焼ガス２２と水１０との熱交換に寄与する伝熱面積を得ることができる。そのため、本実施形態のボイラ１は、この条件であっても、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５に各上部煙管８が接続されることで生じる天井壁部２５における伝熱面積の減少を、多少なりとも補うことができる。
【００６７】
以上の構成としてある本実施形態のボイラ１は、運転する場合は、各上部煙管８を各蓋９により閉止させた状態とする。
【００６８】
この状態で、本実施形態のボイラ１は、バーナ６でバイオマス燃料の燃焼を開始して運転を行うことにより、燃焼ガス２２が流通する燃焼部３の天井壁部１６、底壁部１７、側壁部１８と、各煙管４の管壁と、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５、底壁部２６、側壁部２７と、各上部煙管８の管壁とを介して、燃焼ガス２２と、缶体２に貯留されている水１０との熱交換を行って、水１０を昇温させることができる。
【００６９】
したがって、本実施形態のボイラ１は、昇温した水１０、すなわち温水を生成することができる。よって、本実施形態のボイラ１は、生成した温水を、缶体２に接続された図示しない供給ラインを通して、温水の需要部や、熱の需要部へ供給することができる。温水を温水の需要部へ供給した場合は、本実施形態のボイラ１は、缶体２に新たな水１０を供給して、温水の生成と、温水の需要部への供給とを、継続して行うことができる。
【００７０】
一方、温水を熱の需要部へ熱源として供給した場合は、熱利用に供された後の温度低下した温水または水を、図示しない戻しラインを通して缶体２に戻して、温水の生成に再利用するようにすればよい。
【００７１】
また、本実施形態のボイラ１は、温水の需要部への温水の供給と、熱需要部への熱源としての温水の供給とを平行して行ってもよいことは勿論である。
【００７２】
また、本実施形態のボイラ１は、運転停止時に各煙管４の清掃作業を行う場合は、図４に示すように、各上部煙管８から各蓋９を取り外すことで、各上部煙管８の上端側を、外部に連通させることができる。この際、各上部煙管８は、各煙管４の真上に位置するように設けてあるので、図示しない作業者が、一方向に延びる軸１０１の先端側にブラシのような灰の掻き落とし具１０２を備えた清掃具１００を、図４に示すように各上部煙管８に上方から挿入し、真下に下降させることで、清掃具１００の掻き落とし具１０２を、各上部煙管８の真下に位置する各煙管４にも上端側から挿入することができる。
【００７３】
よって、この状態で、作業者は、清掃具１００の軸１０１を昇降させる操作や、軸１０１を回転させる操作を行うことで、各煙管４に上端側から挿入した掻き落とし具１０２を、各煙管４内で動かして、各煙管４の内周面に付着した灰２４を、清掃具１００の掻き落とし具１０２で掻き落として清掃することができる。
【００７４】
このようにして、各煙管４の内周面から掻き落とされた灰２４は、燃焼部３に落下して、清掃対象とされた各煙管４の下方に堆積する。
【００７５】
ところで、従来のボイラでは、点検口あるいはバーナ取付け部から燃焼部へ差し入れた清掃具や、燃焼ガス排出ダクトより燃焼ガス集合部へ差し入れた清掃具を、煙管の内部に挿入していたため、清掃具は、煙管の下端側開口または上端側開口と対応する位置で軸が屈曲した状態となる。弾性変形可能な軸を備えた清掃具であっても狭い空間の中で水平方向から鉛直法に伸びる煙管内に小さな曲率で先端部を挿入することは困難である。挿入できた場合でも、清掃具は、水平にかけた力と軸が屈曲した状態から伸びようとする復元力とによって、掻き落とし具が、煙管の内周面における点検口や燃焼ガス排出ダクトから離れる側の壁面に、偏って押し付けられて、煙管内を長手方向に進ませることが難しかった。また、煙管の清掃作業の際、煙管の内周面における灰の清掃状況を確認するためには、ファイバースコープなどの器具を用いる必要がある。
【００７６】
これに対し、本実施形態のボイラ１は、各上部煙管８と各煙管４が上下に揃う構成としてあるため、清掃具１００の掻き落とし具１０２を各上部煙管８を通して、その下方の各煙管４に挿入するときに、軸１０１を屈曲させる必要はない。天井が低いなどの設置場所の条件によって軸１０１を屈曲させる必要があったとしても、機外の空間で大きな曲率をとることが可能であり水平方向から垂直方向への力の変換も容易となる。よって、本実施形態のボイラ１は、清掃具１００を用いて、各煙管４の内周面の周方向に均等な清掃作業を容易に行うことができる。
【００７７】
更に、本実施形態のボイラ１は、各上部煙管８と、各煙管４とが上下方向に揃う配置とされているため、作業者は、各上部煙管８の上端側から、各上部煙管８を通して、その下方の煙管４の内周面における灰２４の付着状況や、清掃後の状態を目視により容易に確認することができる。
【００７８】
したがって、本実施形態のボイラ１は、各煙管４に付着する灰２４の清掃作業を、従来のボイラに比して、より容易に行うことができる。
【００７９】
以上により、本実施形態のボイラ１は、バイオマスを原料とする燃料を使用する場合、特に、農業残さや畜産残さを原料とするバイオマス燃料を使用する場合に、好適なものとすることができる。
【００８０】
また、本実施形態のボイラ１は、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５に各上部煙管８を取り付けることで生じる天井壁部２５における伝熱面積の低下分を、各上部煙管８で得る伝熱面積で補うことができるので、従来のボイラと比較して熱効率が低下する可能性は、低減あるいは回避することができる。
【００８１】
作業者は、各煙管４の清掃作業を行った後は、点検口７の蓋２３を取り外してから、各煙管４から掻き落とされて、燃焼部３に落下した灰２４を、燃焼部３から点検口７を通して外部に取り出して、燃焼部３の清掃作業を行うようにすればよい。
【００８２】
その後、作業者は、各上部煙管８の上端側を各蓋９により閉止し、点検口７の蓋２３を閉めることで、本実施形態のボイラ１を運転可能な状態に復帰させる。
【００８３】
［第１実施形態の応用例］
図５は、第１実施形態の応用例として、上部煙管の別の構成例を示すもので、図５（ａ）は、上部煙管の切断側面図、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【００８４】
なお、図５（ａ）（ｂ）において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
本応用例における上部煙管は、図５（ａ）（ｂ）に符号８ａで示すもので、隣接する２本の煙管４の真上となる位置に跨る配置の長円形の断面形状を備えている。
【００８６】
また、蓋９ａは、図５（ａ）に示すように、上方から上部煙管８ａの上端側の内側に挿入可能な栓部２９ａと、栓部２９ａの上端側となる一端側に取り付けられて、上部煙管８ａの上端側の開口の周縁に係止されるフランジ部３０ａと、を備えた構成とされている。
【００８７】
本応用例の構成では、図５（ｂ）に示すように、隣接する煙管４の中心間距離が、Ｌ［ｍｍ］である場合、燃焼ガス集合部５の天井壁部２５の外面にて、燃焼ガス２２と水１０との熱交換に寄与する伝熱面積は、１本の上部煙管８ａにつき、（π・Ｄ２／４＋Ｌ・Ｄ）［ｍｍ２］ずつ、欠損する。
【００８８】
よって、この場合は、図５（ａ）に示すように、各上部煙管８ａにて、蓋９ａによる閉止時にも燃焼ガス２２が進入可能な各上部煙管８ａの下部寄りの領域の高さ寸法をｈ［ｍｍ］とすると、１本の上部煙管８ａの外面にて、燃焼ガス２２と水１０との熱交換に寄与する伝熱面積は、（π・Ｄ・ｈ＋２Ｌ・ｈ）［ｍｍ２］となる。
【００８９】
そのため、本応用例の場合は、たとえば、ｈ＝（π・Ｄ２／４＋Ｌ・Ｄ）／（π・Ｄ＋２Ｌ）に設定することが好ましく、ｈ＞（π・Ｄ２／４＋Ｌ・Ｄ）／（π・Ｄ＋２Ｌ）に設定することがより好ましい。これらの構成が好ましい理由は、第１実施形態の場合と同様に、前者の構成では、天井壁部２５の伝熱面積の欠損分を補填でき、後者の構成では、上部煙管８ａが接続されていない状態を仮想した天井壁部の伝熱面積よりも拡大された伝熱面積を得ることができるためである。
【００９０】
なお、本応用の場合も、ｈ＞０であればよく、この場合も、各上部煙管８ａで、燃焼ガス２２と水１０との熱交換に寄与する伝熱面積を得ることができる。
【００９１】
以上の構成としてある本応用例の上部煙管８ａを備えたボイラ１によっても、第１実施形態と同様に使用して同様の効果を得ることができる。
【００９２】
なお、本開示のボイラは、図示しないが、上部煙管が、互いに接近して配置された２本以上の複数本の煙管４の真上となる位置に跨る形状で設けられた構成としてもよい。
【００９３】
この場合、各上部煙管は、蓋による閉止時にも燃焼ガスが進入可能な下部寄りの領域を備える構成とすればよい。
【００９４】
また、上部煙管の周長と、各上部煙管にて、蓋による閉止時にも燃焼ガスが進入可能な各上部煙管の下部寄りの領域の高さ寸法ｈとの積の値が、上部煙管の断面の形状の面積と等しいか、または、上部煙管の断面の形状の面積以上となるように、ｈの値を設定することが好ましい。
【００９５】
［第２実施形態］
図６は、第２実施形態のボイラを示す概略切断側面図である。図７は、本実施形態のボイラの概略平面図である。
【００９６】
なお、図６、図７において、第１実施形態と同一のものには同一符号を付して、その説明を省略する。
【００９７】
本実施形態のボイラ１Ａは、第１実施形態のボイラ１と同様の構成において、缶体２内で生成させる昇温した水１０としての温水を、温水の需要部や熱の需要部へ直接供給する構成に代えて、缶体２内に、図示しない熱媒を流通させる熱交換器３１を備えた構成としたものである。
【００９８】
したがって、本実施形態のボイラ１Ａは、熱交換器３１で缶体２内の水１０との熱交換により昇温する熱媒を、外部の熱需要部や、昇温した熱媒の需要部へ供給する方式のボイラとなっている。
【００９９】
なお、昇温した熱媒を外部の熱需要部へ熱源として供給した場合は、熱利用に供された後の温度低下した熱媒を、熱交換器３１へ戻して再利用するようにすればよい。
【０１００】
また、熱媒は、水であってもよく、熱媒が水の場合は、本実施形態のボイラ１Ａは、外部の温水の需要部に、昇温した熱媒としての温水を供給することができる。
【０１０１】
ところで、本実施形態のボイラ１Ａは、缶体２内に熱交換器３１を設けることに伴い、第１実施形態のボイラ１に比して、熱交換器３１と干渉する配置の煙管４を間引いた構成とされている。
【０１０２】
そのため、本実施形態のボイラ１Ａでは、缶体２の上端壁１２は、缶体２内の熱交換器３１の上方となる領域が、煙管４の真上に配置された上部煙管８がない領域となる。よって本実施形態のボイラ１Ａは、缶体２の上端壁１２の上側に、開放式の膨張タンク１４ａが直に取り付けられた構成とされている。
【０１０３】
以上の構成としてある本実施形態のボイラ１Ａは、運転すると、熱交換器３１で昇温させた熱媒そのもの、あるいは、昇温した熱媒が有する熱を、外部へ供給することができる。
【０１０４】
更に、本実施形態のボイラ１Ａは、第１実施形態と同様の手順により、各煙管４の清掃作業を行うことができて、同様の効果を得ることができる。
【０１０５】
なお、本開示のボイラは、前記各実施形態および応用例にのみ限定されるものではない。
【０１０６】
ボイラ１，１Ａは、缶体２、燃焼部３、煙管４、燃焼ガス集合部５、バーナ６、点検口７、上部煙管８，８ａ、および、その他の各構成要素の形状とサイズ、および、各構成要素同士のサイズの比は、図示するための便宜上のもので、実際の形状とサイズ、サイズの比を反映したものではない。
【０１０７】
煙管４および上部煙管８の数は、図示した以外の数に自在に変更してもよい。
【０１０８】
上部煙管８，８ａに備える蓋９，９ａは、ボイラ運転中は、上部煙管８，８ａの上端側を閉止状態とし、煙管４の清掃作業時は、上部煙管８，８ａの上端側を外部に連通する開放状態とすることができれば、図示した以外の形式の蓋としてもよい。また、蓋が、自身で断熱構造を備えない場合は、蓋の上側を断熱材で覆う構成としてもよい。更に、蓋は、複数の上部煙管８，８ａの閉止状態と開放状態とを一度に切り替える形式の蓋としてもよい。
【０１０９】
第２実施形態において、第１実施形態の応用例の構成を採用してもよい。
【０１１０】
ボイラ１，１Ａは、各部の温度変化に伴う寸法の変化を吸収して過大な応力集中が生じないようにするための図示しない手段を適宜備えた構成としてよい。
【０１１１】
缶体２の側壁１１、燃焼部３の側壁部１８、燃焼ガス集合部５の側壁部２７は、水圧やその他の圧力をできるだけ平均化するという観点から考えると、円筒形状としてあることが好ましいが、それぞれ円筒形状以外の任意の形状としてもよい。
【０１１２】
バーナ６は、バイオマス燃料を燃焼するものとすることが好ましいが、バイオマス燃料以外の燃料を燃焼させるバーナ６であってもよい。
【０１１３】
その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【０１１４】
２  缶体
３  燃焼部
４  煙管
５  燃焼ガス集合部
６  バーナ
８，８ａ  上部煙管
９，９ａ  蓋
１０  水
１２  上端壁
２２  燃焼ガス
２５  天井壁部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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