(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ショットクリーニング用のショット球を気流搬送するショット球搬送装置と、前記ショ
ット球搬送装置と前記ボイラーを連結する配管であって、途中で分岐し、ショット球を射
出する先端開口部がボイラー内に各々導入されたショット球搬送管と、前記ショット球搬
送管の分岐点に配置され、前記分岐路の中からショット球を搬送する分岐路を選択切替す
る流路切替弁とを備え、前記ボイラー内にショット球を散布して伝熱管に付着したダスト
を除去するショットクリーニング用のショット球散布装置において、
前記流路切替弁が、
短円柱形状のケーシングと、
前記ケーシングの外周面に形成され、且つ、前記ケーシングの内周面よりも内側に延出
した管端部を有する供給口及び複数の排出口と、
前記供給口及び排出口の管端部との間に隙間を介在させた状態で前記複数の排出口の中
から選択した排出口と前記供給口とを連通状態にする、前記ケーシングの縦回転軸廻りに
回転可能な弁体と、を備えており、
前記供給口及び前記排出口の管端部の先端は、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に
沿ってＲ形状に形成されており、
前記供給口及び前記排出口の管端部の先端と僅かな隙間を介在させて対向する前記弁体
の先端部分も、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されている
ことを特徴とするショット球散布装置。
【請求項２】
前記ケーシングには、前記ケーシング内の圧力が少なくとも前記供給口との接続部分に
おける前記ショット球搬送管内の圧力よりも高くなるようにする加圧用管が接続されてお
り、
前記加圧用管を通じて、ショットクリーニング実行時に前記ショット球搬送装置におい
て搬送用気体発生装置からの搬送用気体の一部を直接導入することを特徴とする請求項１に記載のショット球散布装置。
【請求項３】
前記ボイラー内に各々導入された分岐路の先端開口部には、ショットクリーニング実行
時において前記流路切替弁によって搬送路に選択されなかったときに、その先端開口部を
閉止して前記ボイラーとの連通状態を遮断する開閉蓋式の遮断弁が設けられていることを
特徴とする請求項１又は２に記載のショット球搬送装置。
【請求項４】
前記請求項１〜３の何れか１項に記載のショット球散布装置を備えているボイラー。
【請求項５】
複数に分岐された分岐路の先端開口部がボイラー内に各々導入されたショット球搬送管
を通じてショット球を気流搬送し、前記ショット球搬送管の分岐点に配置された流路切替
弁によってショット球を搬送する分岐路を選択切替し、選択された分岐路の先端開口部か
らボイラー内にショット球を散布することで伝熱管に付着したダストを除去するショット
クリーニング用のショット球散布方法において、
短円柱形状のケーシングと、前記ケーシングの外周面に形成され、且つ、前記ケーシン
グの内周面よりも内側に延出した管端部を有する供給口及び複数の排出口と、前記供給口
及び排出口の管端部との間に隙間を介在させた状態で前記複数の排出口の中から選択され
た排出口と前記供給口とを連通状態にする前記ケーシングの縦回転軸廻りに回転可能な弁
体を備えた流路切替弁であって、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端は、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されており、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端と僅かな隙間を介在させて対向する前記弁体の先端部分も、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成された前記流路切替弁を用いて、ショット球を搬送する分岐路を選択切替することを特徴とするショット球散布方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばボイラー内に鋼球等のショット球を散布して伝熱管に付着したダストを除去するショットクリーニング用のショット球散布装置、ショット球散布方法、及びショット球散布装置を備えたボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラーは、蒸気を生成するための節炭器（エコノマイザー）、過熱器、蒸発器を備えている。図６は、底部側から高温のボイラーガス（例えば、燃焼室からの燃焼ガス）を導入して頂部側から排出するボイラー１のケーシング１ｄを示しており、ケーシング１ｄ内に過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ、節炭器１ａが配置されている。過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ及び節炭器１ａは、一般に、伝熱管式の熱交換器構造となっており、伝熱管内に通水される水をボイラーガスの熱で加熱して蒸気にする。
【０００３】
ボイラーガスは、ダスト（例えば、飛灰など）を同伴しているため、伝熱管のガス側伝熱面にダストが付着すると熱交換効率が低下する。過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ、節炭器１ａの熱交換効率が低下すると、結果としてボイラー効率が低下してしまう。そのため、伝熱管に付着したダストを除去する方法が従来より検討されている。ダストを除去する方法としては、蒸気や圧縮空気などの流体を噴射して伝熱管表面に付着しているダストを吹き飛ばすスートブロワー方式が知られている。しかし、スートブロワー方式の場合、流体が消費されることによるコストの増加があり、また蒸気を使用した場合はボイラー１の蒸気回収率を低下させることになる。
【０００４】
本発明者らは、スートブロワー方式に代わる新たなダスト除去方法として、特許文献１に開示されているようなショットクリーニング方式のダスト除去方法を具現化するに至っている。特許文献１に開示されているダスト除去方法は、ショット球である鋼球をケーシング１ｄの上部から散布し、自由落下する鋼球を伝熱管に衝突させることでダストを振い落とす方法である。鋼球は、ケーシング１ｄの底部から回収して再使用する。
【０００５】
ショット球散布装置の構成について、図６を参照しながら説明する。ショット球である鋼球１００は、鋼球タンク２内に貯留されており、ロータリーフィーダー２１等の切出装置によって定量的に切出される。ロータリーフィーダー２１で切出した鋼球１００は、鋼球搬送管２２内に供給され、搬送用気体発生装置としてのブロワー２３から管内に吹き込まれる搬送用気体（例えば高圧空気）によって加速されて鋼球搬送管２２内を流れ、ボイラー１まで搬送される。符号２３ａは、ブロワー２３が起動したときに開く遮断弁である。
【０００６】
鋼球搬送管２２の先端から射出された鋼球１００は、衝突板２４に当たって分散し、ボイラー１のケーシング１ｄ内に均一に散布される。鋼球１００は、ケーシング１ｄ内を自由落下していき、伝熱管に衝突してダストを振い落す。ケーシング１ｄの底部まで落下した鋼球１００とダストは、案内シュート２５を介して鋼球回収装置２６に回収される。そして、鋼球１００とダストは、鋼球回収装置２６において、粉状のダスト、鋼球１００、塊状になっているダストに分離され、鋼球１００は鋼球タンク２に戻される。粉状のダストは、ダスト粉切出用ロータリバルブ２７を介してダスト輸送管２８内に供給されて回収される。一方、塊状のダストは、塊状物切出用二重弁２９を介してダスト輸送管２８内に供給されて回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１２７９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に開示されているショット球散布装置は、ボイラー１への散布位置が一か所である。ボイラー１内に鋼球１００を均一に散布するためには、散布位置を複数設定した方が好ましい場合がある。しかしながら、搬送用気流を発生させるブロワー２３は、鋼球１００を流すために３０ＫＷ以上もの動力を使用する大型タイプであるため、散布位置の数だけブロワー２３を設置するのは経済的でない。従って、鋼球搬送管２２を途中で分岐し、分岐させた搬送管の先端をボイラー１の異なる位置に導入すると共に、分岐点に配置した流路切替弁で鋼球１００の搬送経路を選択切替するのが望ましい。
【０００９】
本発明者らは、流路切替弁として図７に示すような三方弁を検討した。三方弁は、ケーシング３１に供給ノズル３２及び第１排出ノズル３３並びに第２排出ノズル３４が形成されており、ケーシング３１内に弁体としてのベント管３５を回転自在に配置した構成となっている。この三方弁は、ベント管３５の回転動作によって何れか一方の排出ノズル３３（３４）のみを搬送路に選択する。より詳しくは、図７は、供給ノズル３２と第１排出ノズル３３とが連通状態になるようにベント管３５が位置され、第１排出ノズル３３側を搬送路に選択した状態を示している。一方、第２排出ノズル３４側を搬送路に切り替える際にはベント管３５をケーシング３１の縦回転軸Ｑ（紙面に直交する方向の回転軸）廻りに約１２０度回転させて、図７において供給ノズル３２側に位置しているベント管３５の管端が第２排出ノズル３４側に位置し、第１排出ノズル３３側に位置しているベント管３５の管端が供給ノズル３２側に位置するようにする。
【００１０】
一般的に使用される弁は、弁体とケーシングとの間をポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などを用いた樹脂系シール材によってシールするが、一般的に粉粒体の場合には、弁体であるベント管３５と各ノズル３２，３３，３４との接合部にスリーブ３６を押し付けたメタルタッチ方式のシール構造とする。
【００１１】
この場合、搬送路を切替えるためにベント管３５を回転させるとメタルタッチの部分が接触摺動するため強い切替駆動力を必要とする。さらに、鋼球衝突によりメタルタッチシートの部分に打ち傷が発生するとシール性が悪化し、さらに変形が進むと弁体であるベント管３５の回転動作に支障をきたす場合がある。また、シール性が悪化すると、ベント管３５とケーシング３１との間に鋼球１００と共に随伴されてくるダストが侵入し、回転動作不良を加速させて開閉不良となる場合がある。
【００１２】
さらに、本発明者らは、ショット球搬送用の流路切替弁として、例えば特開平５−２０９６９１号に開示されているような粉体搬送用切替弁の適用可能性を検討した。しかしながら、この切替弁は、弁内に摺動する部分（シールパッキン）があるため、この摺動する部分に鋼球１００が衝突して変形が生じた場合、弁体の回転動作に支障をきたす場合がある。さらに、方向切替管とケーシング内周面との間に隙間が形成されるようにしているが、鋼球１００が衝突した影響でケーシング内周面に変形（例えば、凹凸）が生じると方向切替弁が回転できなくなる場合がある。そのため、この弁は粉体用としては適用できるが、鋼球１００などの高強度で粒径の大きいショット球の搬送用としては適用することができない。
【００１３】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、例えば鋼球等のショット球のボイラー内の散布位置を選択切替可能にするために、ショット球搬送経路を複数に分岐し、分岐点に流路切替弁を配置した構成において、ショット球が衝突することに起因する動作不良の発生を抑えることのできる流路切替弁を備えたショット球散布装置及びショット球散布方法並びにボイラーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）ショットクリーニング用のショット球を気流搬送するショット球搬送装置と、前記ショット球搬送装置と前記ボイラーを連結する配管であって、途中で分岐し、ショット球を射出する先端開口部がボイラー内に各々導入されたショット球搬送管と、前記ショット球搬送管の分岐点に配置され、前記分岐路の中からショット球を搬送する分岐路を選択切替する流路切替弁とを備え、前記ボイラー内にショット球を散布して伝熱管に付着したダストを除去するショットクリーニング用のショット球散布装置において、前記流路切替弁が、短円柱形状のケーシングと、前記ケーシングの外周面に形成され、且つ、前記ケーシングの内周面よりも内側に延出した管端部を有する供給口及び複数の排出口と、前記供給口及び排出口の管端部との間に隙間を介在させた状態で前記複数の排出口の中から選択した排出口と前記供給口とを連通状態にする、前記ケーシングの縦回転軸廻りに回転可能な弁体と、を備えており、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端は、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されており、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端と僅かな隙間を介在させて対向する前記弁体の先端部分も、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されていることを特徴とするショット球散布装置。
（２）前記ケーシングには、前記ケーシング内の圧力が少なくとも前記供給口との接続部分における前記ショット球搬送管内の圧力よりも高くなるようにする加圧用管が接続されており、前記加圧用管を通じて、ショットクリーニング実行時に前記ショット球搬送装置において搬送用気体発生装置からの搬送用気体の一部を直接導入することを特徴とする前記（１）に記載のショット球散布装置。
（３）前記ボイラー内に各々導入された分岐路の先端開口部には、ショットクリーニング実行時において前記流路切替弁によって搬送路に選択されなかったときに、その先端開口部を閉止して前記ボイラーとの連通状態を遮断する開閉蓋式の遮断弁が設けられていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のショット球搬送装置。
（４）前記（１）〜（３）の何れか１項に記載のショット球散布装置を備えているボイラー。
（５）複数に分岐された分岐路の先端開口部がボイラー内に各々導入されたショット球搬送管を通じてショット球を気流搬送し、前記ショット球搬送管の分岐点に配置された流路切替弁によってショット球を搬送する分岐路を選択切替し、選択された分岐路の先端開口部からボイラー内にショット球を散布することで伝熱管に付着したダストを除去するショットクリーニング用のショット球散布方法において、
短円柱形状のケーシングと、前記ケーシングの外周面に形成され、且つ、前記ケーシングの内周面よりも内側に延出した管端部を有する供給口及び複数の排出口と、前記供給口及び排出口の管端部との間に隙間を介在させた状態で前記複数の排出口の中から選択された排出口と前記供給口とを連通状態にする前記ケーシングの縦回転軸廻りに回転可能な弁体を備えた流路切替弁であって、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端は、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されており、前記供給口及び前記排出口の管端部の先端と僅かな隙間を介在させて対向する前記弁体の先端部分も、前記弁体の回転軸を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成された前記流路切替弁を用いて、ショット球を搬送する分岐路を選択切替することを特徴とするショット球散布方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のショットクリーニング用のショット球散布装置によれば、短円柱形状のケーシングに形成される供給口及び複数の排出口がケーシング内周面よりも内側に延出した管端部を有する構造とし、前記ケーシングの縦回転軸廻りに回転可能な弁体が、前記供給口及び排出口の管端部との間に隙間を介在させた状態で回転し、前記複数の排出口の中から選択された排出口と前記供給口とを前記隙間を介在させた状態で連通状態にする流路切替弁を採用したことにより、前記隙間を設けたことによって摺動する部分がなくなり、多少の打ち傷ができても弁体の回転に支障が生じない。特に、ケーシング内周面よりも内側に延出した管端部を形成しているので、前記隙間以外の領域については弁体とケーシング内周面との間の離間距離が大きくなっている。従って、ケーシング内に侵入したダストが存在しても弁体が回転することに支障が生じない。
【００１６】
さらに、本発明によれば、好ましくは前記ケーシング内の圧力が少なくとも前記供給口との接続部分における前記ショット球搬送管内の圧力よりも高くなるようにケーシング内を加圧する加圧用管をケーシングに接続し、ショットクリーニング実行時に前記ショット球搬送装置が発生させる搬送用気体の一部を、前記加圧用管を通じて導入することにより、より確実に、弁体とケーシングとの間にショット球と共に随伴されてくるダストがケーシング内に侵入するのを抑制し、ダストの侵入に起因する動作不良の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるショット球散布装置を備えたショットクリーニングシステムの全体構成図である
【図２】上記ショット球散布装置の流路切替弁を示す上面図である。
【図３】上記ショット球散布装置の流路切替弁を示す水平断面図である。
【図４】上記ショット球散布装置の流路切替弁を示す縦断面図である。
【図５】上記ショット球散布装置の管路遮断弁を示す図である。
【図６】従来のショットクリーニングシステムの全体構成図である
【図７】従来の流路切替弁の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好ましい実施形態に従うショットクリーニング用のショット球散布装置について、鋼球を散布する鋼球散布装置を一例に挙げて詳しく説明する。勿論、セラッミック球などの鋼球以外のショット球を散布する装置として使用することができる。さらに、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
【００１９】
図１は、ショットクリーニングシステムの全体構成図である。従来の構成と同じ構成については、同じ符号を付すことによって詳しい説明を省略する。本実施形態のショットクリーニングシステムは、鋼球搬送管２２が途中で分岐しており、分岐点に流路切替弁４が設けられている。さらに、分岐された鋼球搬送管２２（２２ａ，２２ｂ）は、ボイラー１のケーシング１ｄの上部にそれぞれ接続されており、各分岐路２２ａ，２２ｂの吐出口の部分に管路遮断弁５（５ａ、５ｂ）が設けられている。なお、図１では、鋼球搬送管２２を２本に分岐した構成を示しているが、３本以上に分岐する場合は、分岐路をさらに２本に分岐し、その分岐点にさらに流路切替弁４を設けるようにする。配置する流路切替弁４の姿勢は特に制限されることはなく、縦置き又は横置きとすることができる。
【００２０】
流路切替弁４は、図２〜図４に示すように、弁本体部をなす短円柱状のケーシング４１と、ケーシング４１内で回転可能な弁体をなすベント管４２を備えている。ケーシング４１は、例えば円筒状部材４１ａの両端開口部を、円盤状のケーシング蓋４１ｂで塞いでフランジ同士をボルト４１ｃ等で固定することによって形成する。ケーシング４１の側周面には、フランジ部を有するノズル形式の３つの開口部（４３、４４、４５）が互いに周方向に位相をずらして形成（例えば、１２０度間隔）されており、鋼球１００が侵入する供給口、鋼球１００が排出される第１排出口及び第２排出口を構成している。図示は省略しているが、ブロワー２３からの鋼球搬送管２２は供給ノズル４３に接続され、鋼球搬送管２２の２本の分岐路２２ａ、２２ｂは第１排出ノズル４４と第２排出ノズル４５にそれぞれ接続されている。なお、供給口（４３）、第１排出口（４４）及び第２排出口（４５）はフランジを有するノズル形式でなくともよく、ねじ込み形式などに適宜変形することができる。
【００２１】
弁体をなすベント管４２は、ケーシング４１の中央に位置する縦回転軸Ｑ（紙面に直交する方向の回転軸）廻りに回転可能なように、ケーシング４１内に納められている。ベント管４２には、その曲がり面に直交する方向に延びるトラニオン軸４６が取り付けられている。トラニオン軸４６の両端は、上下のケーシング蓋４１ｂの中央にそれぞれ形成されている開口穴を貫通し、例えばベアリング等の軸受装置４６ａによって回転自在に支持されている。トラニオン軸４６が貫通する開口穴は、例えばグランドパッキン等のシール部材４６ｂによって封止されている。トラニオン軸４６の一方の端部には、回転レバー４７が設けられており、回転レバー４７を回動させる駆動シリンダー４８がさらに連結されている。従って、駆動シリンダー４８を駆動させてそのシリンダーロッドを伸長及び後退させることにより、回転レバー４７がトラニオン軸４６を回転させ、ベント管４２がトラニオン軸４６を回転軸にして回動する構成となっている。
【００２２】
流路切替弁４は、ベント管４２の回転により第１排出ノズル４４又は第２排出ノズル４５の何れか一方を搬送路に選択する。図３は、供給ノズル４３と第２排出ノズル４５とが連通状態になるようにベント管４２の周方向における開口部の位相が位置決めされている。すなわち、第２排出ノズル４５側（ＯＵＴ２）を搬送路に選択した状態を示している。ベント管４２を回転させたときに第２排出ノズル４５の開口部とベント管４２の開口部とが丁度対向した位置で停止するように、ケーシング４１内にはストッパー４９ｂが設けられている。同様に、第１排出ノズル４４の開口部とベント管４２の開口部とが丁度対向した位置で停止するようにストッパー４９ａが設けられている。
【００２３】
一方、第１排出ノズル４４側（ＯＵＴ１）に搬送路に切り替える際には、駆動シリンダー４８を駆動して、トラニオン軸４６を回転軸としてベント管４２を反時計廻りに１２０度回転させて、図３において供給ノズル４３側に位置しているベント管４２の管端が第２排出ノズル４５側に位置し、図３において第１排出ノズル４４側に位置しているベント管４２の管端が供給ノズル４３側に位置するようにする。ベント管４２は、ストッパー４９ａによって動作が規制され、第１排出ノズル４４の開口部とベント管４２の開口部とが丁度対向した位置で停止する。流路切替時のベント管４２の回転角は、図３に示す開き角度αの場合は１８０度−（α／２）となる（図２参照）。開き角度αが１２０度より小さい場合は回転レバー４７の動作角度（１８０度−（α／２））が大きくなり回転レバー方式では動作が難しくなる。そのため、駆動シリンダー４８を回転用アクチュエーターに替えトラニオン軸４６に直結する方式も選択し得る。
【００２４】
供給ノズル４３、第１排出ノズル４４及び第２排出ノズル４５は、その先端の部分がケーシング４１の内周面よりも内側に延出した管端部４３ａ、４４ａ、４５ａを有する。管端部４３ａ、４４ａ、４５ａは、ベント管４２の縦回転軸Ｑに向かって延出している。さらに、管端部４３ａ、４４ａ、４５ａは、ベント管４２の端部との間に僅かな隙間（例えば、０．２〜１．０ｍｍのギャップδ）が形成される位置まで延出している。より好ましくは、この管端部４３ａ、４４ａ、４５ａ以外でのベント管４２とケーシング４１内周面との隙間が、前記ギャップδの１０倍以上となる位置まで延出させる。一例としては、１０〜１５ｍｍ延出させる。従って、ベント管４２は、流路切替動作をする際に摺動する部分がなく、最もケーシング４１の内周面に接近するギャップδ以外のところではケーシング４１の内周面からの離間距離を大きくしているためダスト等がケーシング４１内に存在しても直ちに回転障害とはならない。
【００２５】
供給ノズル４３、第１排出ノズル４４及び第２排出ノズル４５の管端部４３ａ、４４ａ、４５ａの先端は、ベント管４２が回動するケーシング４１の縦回転軸Ｑ（すなわち、トラニオン軸の軸芯）を中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されている。さらに、ベント管４２の両端部も、同様に回転軸Ｑを中心とする仮想円に沿ってＲ形状に形成されている。ベント管４２側の仮想円は、ノズル４３、４４、４５側の仮想円よりもギャップδの分だけ半径が小さい。
【００２６】
また、ケーシング４１には、ベント管４２内及びノズル４３、４４、４５内の流路形成領域を除いたケーシング内部領域の圧力を調整するために、加圧用の気体を導入する開口孔６が形成されている。この開口孔６には、図１に示す加圧用管６１の一端が接続されており、加圧用管６１の他端は、鋼球搬送管２２のブロワー２３の吐出管直後の位置に接続されている。好ましくは、ロータリーフィーダー２１よりもブロワー２３寄りの位置である。従って、ショットクリーニングを実行するためにブロワー２３を起動させると、加圧用管６１を通じて高圧の気体がケーシング４１内に導入される。ロータリーフィーダー２１よりも下流側は、鋼球１００を搬送するために圧力損失が大きい。従って、ブロワー２３寄りの位置から分岐させた加圧用管６１を通じて搬送用気体の一部を加圧用気体として直接導入することにより、この加圧用気体の圧力は、少なくとも供給ノズル４３の入口部分における鋼球搬送管２２内の圧力よりも高い。従って、ケーシング４１内の圧力を流路形成領域よりも高くすることができ、圧力差によって搬送時ギャップδからダストがケーシング４１内に侵入しないようにしている。
【００２７】
ベント管４２及び第１排出ノズル４４及び第２排出ノズル４５は、耐摩耗性を考慮し、焼き入れ用合金鋼鋼管（ＳＣＭ）を使用することが望まれ、またベント管４２は熱間曲げ加工して製作し、焼き入れを行うのが望ましい。ケーシング４１内の状態は、ケーシング内点検窓４１ｄで目視点検が可能なようにしている。
【００２８】
続いて、図５を参照しながら管路遮断弁５について説明する。管路遮断弁５は、弁体５１、弁体５１を支持するシリンダーロッド５２、シリンダーロッド５２を伸長及び後退並びに回転させるロータリーシリンダー５３を備えており、これらによって開閉蓋式の弁を構成している。弁体５１は、ボイラー１内に導入された鋼球搬送管２２の各吐出口（２２ａ，２２ｂ）と対向するように配置されており、吐出口に蓋をする位置（すなわち、弁を閉止した状態）と、横移動によって吐出口から離れた位置５１ａを経由し、さらに回転することによって鋼球１００の射出領域から退避した位置５１ｂ（すなわち、弁を開いた状態）との間を移動することが可能になっている。鋼球１００の射出領域とは、吐出口からとび出す鋼球群の進路領域を意味する。
【００２９】
弁体５１は、例えば板状の部材であり、図５（ｂ）に示すように平面形状が円形であって鋼球搬送管２２の吐出口を塞ぐ大きさのシール面の領域を有し、このシール面の領域から延出した部分にシリンダーロッド５２の先端が固定接続されている。弁体２１の平面形状は限定されることはなく、矩形状や楕円状などの種々の形状にすることもできる。さらに、必ずしも板状でなくともよい。弁体５１は、例えば炭素鋼やステンレス鋼などの金属材料で形成されている。また、鋼球搬送管２２は、例えば炭素鋼鋼管などの金属材料で形成されており、従って弁体５１と鋼球搬送管２２の接合部はメタルタッチとなる。
【００３０】
シリンダーロッド５２は、鋼球搬送管２２と平行に延びるようにして鋼球搬送管２２の上部側の位置に配置されている。従って、シリンダーロッド５２を後退させると弁体５１が鋼球搬送管２２の吐出口に向かう方向に移動し、反対にシリンダーロッド５２を伸長させると弁体５１が鋼球搬送管２２の吐出口から離れる方向に移動する。さらに、弁体５１が鋼球搬送管２２の吐出口から離れた状態でシリンダーロッド５２を回転させると弁体５１がシリンダーロッド５２を回転軸にして回転する。図５（ｂ）には一例として弁体５１を９０度回転させた状態を示しているが、鋼球１００が衝突しない角度まで回転させる。
【００３１】
シリンダーロッド５２の後端は、ロータリーシリンダー５３が接続されている。ロータリーシリンダー５３は、一例として鋼球搬送管２２上に固定配置することができる。ロータリーシリンダー５３は、その駆動動作によってシリンダーロッド５２を伸長及び後退、並びに回転させる。このようなロータリーシリンダー５３は、例えば電動式或いは流体圧駆動式のアクチュエーターによって実用化されている。
【００３２】
ボイラー１の側壁は、稼働時と停止時の温度差に起因して熱膨張するため、管路遮断弁５の構成要素をボイラー１の側壁に固定配置するのは好ましくない。従って、本例では、ケーシング１ｄの側壁にフランジ付きのノズル１ｆを設け、ノズル１ｆの開口部を通じて鋼球搬送管２２の先端をボイラー１内に導入している。そして鋼球搬送管２２の外周面に、ノズル１ｆの開口部を塞ぐことのできる円形の板状部材２２ｃを固定配置し、ボイラー１の熱膨張分を吸収するためのフレキシブルな継手５４を挟んで円形の板状部材２２ｃとノズル１ｆのフランジとをボルト等で固定している。フレキシブルな継手５４は、例えばジャバラ状の継手を用いることができる。
【００３３】
シリンダーロッド５２は、円形の板状部材２２ｃに形成した開口穴を貫通しており、グランドパッキン等のシール部材５５によって開口穴を封止している。また、ボイラー１のケーシング１ｄの外表面及び円形の板状部材２２ｃの表面は、保温材１ｅで覆われている。
【００３４】
さらに、ボイラー１のケーシング１ｄ内には、鋼球搬送管２２の吐出口と対向する位置に衝突板２４が配置されている。衝突板２４は、射出方向と直交する水平回転軸２４ａを支軸にして回転可能となっており、水平回転軸２４ａの端部に接続した回転駆動装置（不図示）によって任意の角度θに回転させた状態に静止させることができる。衝突板２４は、水平方向に射出される鋼球１００を衝突させて分散させものであり、角度θを変えることで下方への鋼球１００の分散状態を調節し、これにより鋼球１００の散布状態を平準化する。さらに、衝突面の形状を変えることにより、分散性を向上させることができる。
【００３５】
鋼球搬送管２２は、既述したように、途中で分岐して各分岐路２２ａ，２２ｂの先端がボイラー１のケーシング１ｄの上部に導入されている。管路遮断弁５は、ケーシング１ｄ内における各分岐路２２ａ，２２ｂの先端に設けられている。さらに、流路切替弁４で鋼球１００を流す流路を選択することによって、ボイラー１への鋼球１００の射出場所を切り替えることができるようになっている。そして、鋼球１００を散布する流路に選択された分岐路２２ａ（２２ｂ）の管路遮断弁５のみ弁を開くようにする。すなわち、選択されなかった分岐路２２ｂ（２２ａ）の管路遮断弁５については弁を閉じた状態を維持して、ボイラー１と遮断状態を維持する。
【００３６】
上述の装置の作用について説明する。ショットクリーニングを実行する際には、まず、鋼球１００の搬送路を選択するために、流路切替弁４のベント管４２を回転させて第１排出ノズル４４又は第２排出ノズル４５のいずれか一方が連通状態になるようにする。その一方で、流路に選択された方の管路遮断弁５の弁を開き、流路に選択されなかった方の管路遮断弁５は弁を閉止した状態を維持する。
【００３７】
続いて、ブロワー２３を起動すると共にブロワー吐出口の弁２３ａを開いて、鋼球搬送管２２に搬送用空気を供給する。搬送用気体発生装置としてのブロワー２３が起動されると、加圧用管６１を通じて高圧空気の一部がケーシング４１内に直接導入される。さらに、ロータリーフィーダー２１を起動して鋼球タンク２から鋼球１００を定量的に切出し、鋼球搬送管２２内に供給する。本例では、一例としてショット球搬送装置がブロワー２３、ロータリーフィーダー２１及び鋼球タンク２を含む構成を例示しているが、これらの構成に限定されることはない。鋼球１００は、搬送用空気の高速気流（例えば４０〜５０ｍ／ｓ）によって鋼球搬送管２２内を流れ、ボイラー１のケーシング１ｄ内に導入されている吐出口から射出される。鋼球１００は平均粒径が６〜１０ｍｍ程度のものを使用し、搬送媒体として空気を使用し、固気比２〜３ｋｇ／ｋｇで、管内空気流速は４０〜５０ｍ／ｓとする。鋼球１００のサイズを変更する場合には、鋼球サイズに比例して空気流速を上げる必要がある。
【００３８】
ケーシング１ｄの上部に射出された鋼球１００は、衝突板２４に当たって分散し、下方に向かって落下する。そして、過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ及び節炭器１ａの伝熱管に衝突してダストを振い落とす。ケーシング１ｄの底部まで落下した鋼球１００とダストは、案内シュート２５を介して鋼球回収装置２６に回収される。そして、鋼球１００とダストは、鋼球回収装置２６において、粉状のダスト、鋼球、塊状になっているダストに分離され、鋼球１００は鋼球タンク２に戻されて循環使用される。
【００３９】
所定の時間、例えば５〜１０分程度が経過すると、ショットクリーニングを停止する。停止の手順は、まず、ロータリーフィーダー２１の切出しを停止し、鋼球１００が鋼球搬送管２２の管内から排出されるよう搬送用空気の供給を継続する。そして一定の時間が経過すると、ブロワー２３を停止すると共にブロワー吐出口の弁２３ａを閉止する。続いて、管路遮断弁５を閉止してボイラー１との連通状態を遮断する。このような一連のショットクリーニング動作は、例えば１時間に５〜１０分程度の間隔で間欠的に行われる。
【００４０】
流路切替弁４による搬送路の選択切替は、上述の停止作業が完了した後に行う。特に、鋼球搬送管２２の管内に残った鋼球１００が落下してきてケーシング４１やベント管４２に衝突しないように、鋼球搬送管２２の管内から鋼球１００が排出された後に行う。選択切替は、上述したようにベント管４２を回転させることによって行う。流路の選択切替を実行するタイミングは、一流路のショットクリーニング動作終了後に一旦停止して次のショット動作開始時に行う。
【００４１】
伝熱管に付着したダストの除去は、鋼球１００の落下衝突力を利用しているため、付着ダストの固着力が高い場合は衝突力を上げるために鋼球１００のサイズを大きくする。鋼球搬送管２２の口径は、例えば１００〜１５０ｍｍ程度とすることができ、鋼球１００の搬送流量を４０〜８０ｋｇ／ｍｉｎとすることができる。ショットクリーニングの実行時間及び実行する間隔については、ボイラー１のサイズに応じて適宜決定する。
【００４２】
以上のことから、本実施形態によれば、各ノズル４３、４４、４５とベント管４２との間にギャップδを設けたことによって弁体であるベント管４２が動作する際に摺動する部分がなくなる。従って、多少の打ち傷ができてもベント管４２の回転に支障が生じない。また、摺動する部分がないのでベント管４２を回転させる際の摩擦抵抗も少ないという利点もある。さらに、特に各ノズル４３、４４、４５がケーシング４１の内周面よりも内側に延出した管端部４３ａ、４４ａ、４５ａを有しているので、最もケーシング４１の内周面と接近するギャップδ以外の領域についてはベント管４２とケーシング４１の内周面との間の離間距離が大きい。従って、ケーシング４１内に多少のダスト侵入があってもベント管４２の回転動作に支障が生じない。
【００４３】
ギャップδは、好ましくは０．２〜１．０ｍｍ程度である。このギャップδ部分ではケーシング４１に導入した圧力調整用の気体が鋼球搬送管２２にリークする形となるが、ギャップδを小さくすると、ギャップδの部分で鋼球衝突によって発生する打ち傷が障害となって回転動作に支障が出るおそれがある。またギャップδを大きくすると気体のリーク量が増加し、その分、弁の下流側における鋼球搬送管２２の流量が増加して圧力損失が大きくなる。従って、ギャップδの部分は、好ましくは０．２〜１．０ｍｍであれば打ち傷による影響をなくし、リーク量も搬送用気体の流量に対し数パーセント以下になり圧力損失は特に問題にならない。
【００４４】
さらに、本実施形態によれば、ギャップδは管路とケーシング４１との密閉性をなくすことになるが、ブロワー２３の吐出口直後から分岐させた加圧用管６１を通じてケーシング４１内に搬送用気体の一部を鋼球搬送管路２２に導入される上流側から直接導入する構成としたことにより、ギャップδから鋼球１００に随伴されてくるダストがケーシング４１内に侵入するのを抑制することができる。すなわち、ショットクリーニング実行中は、ブロワー２３より直接ケーシング４１内を加圧し、鋼球１００に随伴するダストがケーシング４１内に侵入、堆積するのを防止する。これは、共通のブロワー２３を気体発生源としても、本流の鋼球搬送管２２は鋼球１００を送るための圧力損失が大きいため、ブロワー２３の吐出口に直結された加圧用管６１からの気体の方が流路切替弁４に導入したときの圧力が高いことを利用したものである。
【符号の説明】
【００４５】
１      ボイラー
１ａ    ボイラー節炭器
１ｂ    ボイラー蒸発器
１ｃ    ボイラー過熱器
２      鋼球タンク
２１    ロータリーフィーダー
２２    鋼球搬送管
２２ａ  流路選択後の一方の鋼球搬送管
２２ｂ  流路選択後の他方の鋼球搬送管
２３    ブロワー
２５    案内シュート
２６    鋼球回収装置
４      流路切替弁
４１    ケーシング
４２    ベント管
４３    供給ノズル
４４    第１排出ノズル
４５    第２排出ノズル
４３ａ  供給ノズルの延出した管端部
４４ａ  第１排出ノズルの延出した管端部
４５ａ  第２排出ノズルの延出した管端部
５      管路遮断弁
６１    加圧用管
δ      ギャップ
【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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