(57)【要約】  本発明は、簡単かつ効果的に高温腐食と低温腐食が防止されながら冷却が達成できる水冷式火格子に関する。本発明による水冷式火格子は、焼却炉の火格子であり、冷却水の流動を案内するための少なくとも一つの冷却水管；焼却対象物が置かれ、前記冷却水管を収容するための冷却水管収容部が形成された本体；前記冷却水管収容部に結合し、前記本体の温度により熱変形して前記冷却水管との熱抵抗を変化させることにより前記冷却水管への熱伝達を増減させる熱伝達調節部材を含む。
2009500590.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼却炉の火格子において、
冷却水の流動を案内するための少なくとも一つの冷却水管と、
焼却対象物が置かれ、前記冷却水管を収容するための冷却水管収容部が形成された本体と、
前記冷却水管収容部に固定され、前記本体の温度により熱変形して前記冷却水管との熱抵抗を変化させることにより前記冷却水管への熱伝達を増減させる熱伝達調節部材と、
を含む水冷式火格子。
【請求項２】
前記熱伝達調節部材は、前記冷却水管収容部の領域内の前記冷却水管を覆うように形成されたことを特徴とする請求項１に記載の水冷式火格子。
【請求項３】
前記冷却水管収容部が前記本体の表面に形成された溝であることを特徴とする請求項２に記載の水冷式火格子。
【請求項４】
前記冷却水管収容部が前記本体を貫通したボアであることを特徴とする請求項２に記載の水冷式火格子。
【請求項５】
常温で前記熱伝達調節部材と前記冷却水管との間に一定の間隙が形成されるように、これらの位置が設定されたことを特徴とする請求項１に記載の水冷式火格子。
【請求項６】
前記本体の温度が露点温度範囲以上の時、前記熱伝達調節部材が膨張して前記冷却水管と接触するように前記間隙が形成されたことを特徴とする請求項５に記載の水冷式火格子。
【請求項７】
前記熱伝達調節部材が前記本体の熱膨張係数より大きい金属からなることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の水冷式火格子。
【請求項８】
前記冷却水管は多数備えられ、
前記冷却水管を相互連通させ、冷却水の流入を案内するための第１配管と、前記冷却水管を通過した冷却水の流出を案内するための第２配管とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水冷式火格子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水冷式火格子に関し、より詳細には、高温腐食と低温腐食が防止されながら、冷却が達成できる構造を有し、廃棄物焼却炉等に用いられる水冷式火格子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、生活廃棄物または産業廃棄物を焼却するための焼却装置には、火格子式焼却装置、流動層式焼却装置、回転炉式焼却装置等がある。このうち火格子式焼却装置は、焼却炉内に多段に配置された火格子を備え、焼却対象廃棄物が火格子に沿って移動しながら焼却される構造であり、一般に用いられる焼却装置である。
【０００３】
焼却対象物が置かれ、焼却される火格子の寿命を延長させて不完全燃焼等による汚染物質の発生を低減するために火格子を冷却させる必要があり、通常空冷式と水冷式が用いられる。空冷式は、燃焼用空気を火格子下部で供給し、火格子を冷却しながら廃棄物を燃焼させる方式であり、水冷式は空冷式の最も大きな短所である高温腐食を防止するために冷却水管を設け、冷却水管の内部を流動する冷却水により火格子を冷却させる方式である。
【０００４】
日本公開特許公報第２０００−２４０９２６号は、前面部にＵ字状管路が備えられた水冷式火格子を記述している。また、大韓民国公開特許公報第２００２−００９１０２２号は、火格子の内部の隔板に沿って冷却水が循環して冷却する固定式水冷火格子を記述している。
【０００５】
ところが、このような従来の水冷式火格子では、焼却量が減少する焼却炉の部分負荷運転または焼却炉が停止する直前等、焼却炉の熱負荷が低くなると、冷却水が火格子を過度に冷却して火格子表面の温度が露点以下に低くなり、この時、燃焼ガスのうち腐食性分を含む物質が火格子表面上に凝結し、低温腐食が発生する問題がある。このような低温腐食により、火格子の維持保守費用が増え、公害物質発生の制御が妨げられる等、経済的費用が増える結果をもたらす。
【０００６】
また、冷却水の過度な火格子冷却を防止するために、冷却水の流量や温度を制御する方法は、火格子表面の温度を適切な水準に制御することが現実的に困難なので、より簡単かつ効果的な方式で火格子を冷却させ、冷却性能を向上させる必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、前記のような問題を解決するために創案されたものであり、簡単かつ効果的な方式で冷却性能が改善された水冷式火格子を提供することにその目的がある。
【０００８】
また、本発明は高温腐食及び低温腐食を防止しながら、冷却が達成できる水冷式火格子を提供することにその目的がある。
【０００９】
前記のような目的及びその他の目的を達成するために、本発明の水冷式火格子は、焼却炉の火格子であり、冷却水の流動を案内するための少なくとも一つの冷却水管と、焼却対象物が置かれ、前記冷却水管を収容するための冷却水管収容部が形成された本体と、前記冷却水管収容部に固定され、前記本体の温度により熱変形し、前記冷却水管との熱抵抗を変化させることにより前記冷却水管への熱伝達を増減させる熱伝達調節部材を備える。
【００１０】
前記のような構成の水冷式火格子によると、火格子の本体と冷却水管との間の熱伝達は、本体に固定された熱伝達調節部材を媒介としてなされる。この時、本体に固定された熱伝達調節部材が本体の熱的状態に応じて膨張または収縮の熱変形をしながら冷却水管と接触するので、熱伝達調節部材により冷却水管が圧迫される程度が変わる。即ち、熱伝達調節部材と冷却水管との間の接触熱抵抗が本体が高温の場合は減少し、本体が低温の場合は増加し、これに対応して本体と冷却水管との間の熱伝達が高温で増加して低温で減少し、熱伝達調節部材は本体と冷却水管との間の熱伝達を増減させることができる。従って、本体の熱負荷が高い高温状態では、より多くの熱伝達がなされて本体の冷却性能が向上し、本体の熱負荷が低い低温状態では、熱伝達が減少して本体が冷却水により過冷される問題が回避される。
【００１１】
また、前記熱伝達調節部材は、前記冷却水管収容部の領域内の前記冷却水管を覆うように形成されることが望ましい。
【００１２】
この場合、本体を冷却するための冷却水管は冷却水管収容部に収容され、この冷却水管収容部に熱伝達調節部材が固定され、熱伝達調節部材が冷却水管収容部の領域内で冷却水管収容部に位置した冷却水管を覆うように形成されているので、熱伝達調節部材と冷却水管は冷却水管収容部の全領域に渡って接触することができる。
【００１３】
ここで、前記冷却水管収容部は前記本体の表面に形成された溝、または前記本体を貫通するボアであってもよい。
【００１４】
この場合、本体を冷却させるための冷却水管の配置のために、本体の下側表面に形成された溝または本体を貫通したボアが提供され、この溝またはボアに冷却水管が配置され、溝またはボアの壁に固定された熱伝達調節部材は、本体の熱的状態に応じて膨張または収縮の熱変形をする。溝またはボアに配置された熱伝達調節部材は溝またはボアの壁に密着固定されており、溝またはボアにより限定された領域内で収容された冷却水管を覆うように形成されている。
【００１５】
また、常温で前記熱伝達調節部材と前記冷却水管との間に一定の間隙が形成されるように、これらの位置が設定されることが望ましい。
【００１６】
この場合、間隙の存在により、特定温度を基準に熱伝達調節部材と冷却水管は互いに接触したり分離されることにより、自動的かつ機械的に熱伝達を遮断したり開始することができる。
【００１７】
また、前記本体の温度が露点温度範囲以上の時、前記熱伝達調節部材が膨張して前記冷却水管と接触するように前記間隙が形成されることが望ましい。
【００１８】
この場合、本体の温度が露点温度範囲以上の時、熱伝達調節部材が膨張して冷却水管と接触するように間隙を形成するので、本体の温度上昇時の露点温度範囲以上でのみ熱伝達調節部材と冷却水管が接触して熱伝達が開始され、本体の温度下降時の露点温度範囲下では、熱伝達調節部材と冷却水管は互いに分離されて熱伝達が遮断される。従って、本体が露点温度範囲下に過冷される問題が回避できる。
【００１９】
また、前記熱伝達調節部材は、前記本体の熱膨張係数より大きい金属からなることが望ましい。
【００２０】
この場合、金属からなる熱伝達調節部材は、本体の熱的状態に応じて熱変形するようになるが、本体が高温の場合は相対的に大きく膨張し、本体と冷却水管を圧迫して接触熱抵抗を減少させ、本体が低温の場合は相対的に少なく膨張し、本体と冷却水管を圧迫する程度が小さくなり、接触熱抵抗を増加させる。さらに、熱伝達調節部材の熱膨張係数が本体の熱膨張係数より大きいので、本体と冷却水管との間に配置された状態で本体の熱により膨張すると、本体と冷却水管をいずれも圧迫して接触熱抵抗を減少させることにより熱伝達をさらに増加させる。
【００２１】
また、前記冷却水管は多数備えられ、前記冷却水管を相互連通させ、冷却水の流入を案内するための第１配管と、前記冷却水管を通過する冷却水の流出を案内するための第２配管がさらに備えられることが望ましい。
【００２２】
この場合、火格子内に給水される冷却水は、多数の冷却水管に同時に供給されて排出されるので、単一の冷却水管が火格子全体に渡って通過する形態に比べて冷却効率が向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下では、添付された図面を参照し、本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子について、本発明の水冷式火格子が火格子式焼却炉に採用された例を挙げて詳細に説明する。本願で、火格子または本体の高温と低温はそれぞれ火格子または本体の熱負荷が高い状態と熱負荷が低い状態を意味するものとして用いられる。
【００２４】
図１は、本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子が採用された焼却炉の概略的な構成を示す。図１に例示した焼却炉（１）は家庭用または産業用廃棄物を焼却するための火格子式焼却炉の一例であり、説明の便宜のために焼却炉の細部構成要素のうち一部は省略されている。
【００２５】
図１に例示した通り、廃棄物が焼却炉（１）内に搬送されたり投入されると、廃棄物は多段形態で構成された火格子（１００）を順次通過しながら燃焼室（２）内で焼却された後、焼却炉の下側に設けられた焼却灰の排出部を通じて排出される。各火格子間の廃棄物移送は、油圧装置（４）により駆動されるプッシャ（pusher）（３）によりなされる。
【００２６】
火格子は、焼却炉の燃焼室内で廃棄物が置かれ、焼却を容易にする機能を遂行する。従って、火格子は焼却時に発生する燃焼ガスの高温と腐食に耐えなければならず、廃棄物の移送時に発生することがある摩耗にも耐えなければならないので、強度が高く耐食性に優れた金属からなる。火格子は、火格子式焼却炉の核心設備であり、焼却炉燃焼室内の燃焼温度を高め、火格子の保護のために適切に冷却される必要がある。
【００２７】
特に、廃棄物燃焼時に発生する燃焼ガスのうちＨＣＬ，ＳＯｘ等の腐食性ガスにより火格子が腐食する可能性があり、このような腐食は約３５０℃以上で発生する高温腐食と約１５０℃以下で発生する低温腐食に区分できる。即ち、金属の表面での腐食速度は１５０℃乃至３３０℃の範囲で最も遅いことが知られているので、火格子の保護のために高温腐食と低温腐食を防止すると同時に火格子を冷却させる必要がある。本発明によると、冷却水管の内部を流れる冷却水を通じて火格子を冷却させながら、高温腐食と低温腐食を防止することができる水冷式火格子が提供される。
【００２８】
図２乃至図４を参照し、本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子についてより詳細に説明する。図２は本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子の分解斜視図であり、図３は図２の水冷式火格子の部分側面図であり、図４は低温腐食を防止するための構成を有する図２の水冷式火格子の部分側面図である。これらの図面で用いられた同一の参照符号は、同一の構成要素を指す。
【００２９】
図２を参照すると、本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子（１００）は、火格子を冷却させる冷却水の流動を案内するための冷却水管（１２０）と、冷却水管（１２０）を収容するための冷却水管収容部（１１５）が形成されており、焼却対象物が置かれて焼却がなされる本体（１１０）と、冷却水管収容部（１１５）に固定され、本体（１１０）の熱的状態に応じて膨張または収縮の熱変形をする熱伝達調節部材（１３０）を備える。
【００３０】
本体（１１０）の上側表面上に焼却対象物、例えば家庭または産業廃棄物（図示せず）が置かれて焼却がなされる。焼却対象物の円滑な焼却のために、本体（１１０）にはその下側と上側を貫通して形成された多数の燃焼ガス通路（１１６）が提供できる。本体（１１０）は耐食性が強く、強度が高い金属からなり、鋳造加工により製造できる。
【００３１】
本体（１１０）に冷却水管（１２０）が配置されるようにする多数の冷却水管収容部（１１５）が本体（１１０）に提供され、この実施の形態での冷却水管収容部は本体（１１０）の下側表面上に形成された溝（１１５）である。溝（１１５）は凹んだ形状、例えば円弧状の断面を有し、本体（１１０）の下側表面上に本体（１１０）を横切る方向に一直線に形成されている。変形例として、単一の冷却水管が蛇行状に湾曲して本体（１１０）に設けられる場合、溝も冷却水管の蛇行状に対応して本体（１１０）の下側表面上に形成できる。また、溝（１１５）は本体（１１０）の側面周りに形成されることができ、この場合、冷却水管（１２０）も本体（１１０）の側面を回るように配置できる。
【００３２】
本体（１１０）を冷却させる冷却水が流動する冷却水管（１２０）が溝（１１５）のそれぞれに配置される。説明の便宜のために、冷却水管（１２０）はその管路全体で本体（１１０）付近の部分のみが切断された形態として示されている。示された冷却水管（１２０）は互いに繋がり、単一の管路を成すこともあり、あるいは冷却水が流入または流出する他の配管に連結されることができる。また、示されてはいないが、冷却水管（１２０）はその一部が本体（１１０）に結合し、これらの相互間の位置が変わらないように固定されることもあり、冷却水管の全体管路が焼却炉の任意の部分に結合し、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との相互間の位置が変わらないように設けられることができる。図２に示された溝（１１５）と冷却水管（１２０）の個数は、単に例示的なものであり、溝（１１５）と冷却水管（１２０）の個数は焼却炉の大きさと備えられる水冷式火格子の設計寸法により多様である。
【００３３】
このように溝（１１５）内に配置された冷却水管（１２０）を通じて冷却水が流動して本体（１１０）を冷却させ、このような冷却水は、例えば冷却水冷却装置、集水槽、冷却水ポンプ、分配管、冷却水管等で構成できる冷却水循環システム（図示せず）を循環する。
【００３４】
前記で言及した通り、焼却炉の燃焼室（２）内での高温の燃焼ガスによる腐食を防止して本体（１１０）を保護するために、本発明の水冷式火格子（１００）は熱伝達調節部材（１３０）を媒介として本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達を実行し、冷却水管（１２０）の内部を流れる冷却水により本体（１１０）を冷却させる。従って、本体（１１０）が高温で加熱されないで冷却されるので、高温腐食が防止されながら本体（１１０）が冷却されることができる。
【００３５】
しかし、焼却炉が部分負荷で運転されるために、焼却量が減少したり焼却炉の運行停止直前等、焼却炉の熱負荷が低くなる場合は、本体（１１０）の温度は低くなる。冷却水管（１２０）の内部を流れる冷却水は約７０℃に加熱された状態で循環すると知られているので、焼却炉の熱負荷が低くなる時、本体（１１０）の表面が冷却水管（１２０）の内部を流れる冷却水の温度まで冷却されることができる本体の過冷現象が起こることがある。
【００３６】
焼却炉内での燃焼ガスに含まれた水分が任意の表面に凝結する露点温度は、約１３０℃乃至１５０℃の範囲内にあると知られている（以下、このような温度範囲を“露点温度範囲”という）。従って、焼却炉の熱負荷が低くなり、本体（１１０）が低温状態になると、冷却水により本体（１１０）が過冷され、本体（１１０）の表面温度が露点温度範囲下に落ちることがある。この場合、焼却時に発生する燃焼ガス内では、水蒸気と腐食性ガス成分が含まれるので、このような腐食性ガス成分が水蒸気に含まれて本体（１１０）の表面上で凝結し、本体（１１０）の表面を腐食させるようになる。従って、焼却炉の熱負荷が低い本体（１１０）の低温状況では、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達を減少させることにより本体（１１０）の冷却を少なくし、本体（１１０）が露点温度範囲下に過冷されない構造を採択する場合、低温腐食を防止しながらも本体（１１０）の効率的な冷却を達成することができる。
【００３７】
一般に、２つの物体間に熱伝達が起こる場合、熱伝達を妨害する熱抵抗が存在する。特に、２つの物体が互いに接触する場合、実際に接触する２つの物体の境界面は、理想的な平坦でなく、視覚的に観測され難い表面粗さを有するので、このような２つの物体が直接接触すると、熱伝導が不良な多数の微細空気の隙間が存在するようになり熱伝達を妨害する、いわゆる接触熱抵抗が存在する。このような接触熱抵抗は、接触面が平坦かつ滑らかであったり、接触面が互いに強く密着するほど小さくなると知られている。本発明者は、このような点に着眼し、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間に熱伝達を媒介すると同時に、接触熱抵抗を変化させることにより熱伝達を増減させる熱伝達調節部材（１３０）を構想した。
【００３８】
高温の本体（１１０）とこれを冷却するための冷却水が流動する冷却水管（１２０）との間の熱伝達は、熱伝達調節部材（１３０）を通じてなされる。熱伝達調節部材（１３０）は、例えば銅またはアルミニウムのような熱膨張係数または線膨張係数が高く、熱伝導性が良好な金属材料またはこのような金属材料を含む合金からなる。また、熱伝達調節部材（１３０）は本体（１１０）に固定され、本体（１１０）の熱的状態に応じて膨張または収縮の熱変形をして冷却水管（１２０）と相互作用するので、本体（１１０）を成す金属の熱膨張係数より大きい熱膨張係数を有することが望ましい。
【００３９】
本実施の形態での熱伝達調節部材（１３０）は図２で明確に示した通り、半円形断面の長い板状の部材である。本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達を熱伝達調節部材（１３０）が確実に保障しなければならないので、熱伝達調節部材（１３０）は本体（１１０）に形成された溝（１１５）にしっかり結合し、冷却水管（１２０）と確実な接触を成すように形成されなければならない。従って、熱伝達調節部材（１３０）は溝（１１５）の領域内で溝（１１５）に配置される冷却水管（１２０）を全体的に覆うように形成されなければならないことが理解できる。
【００４０】
図３を参照し、熱伝達調節部材（１３０）についてより詳細に説明する。本発明による水冷式火格子（１００）に備えられた熱伝達調節部材（１３０）は、本体（１１０）（詳細には、溝（１１５）の壁面）にその一部または全部が結合して本体（１１０）と固定されている。従って、熱伝達調節部材（１３０）は溝（１１５）を通じて本体（１１０）の熱的状態に応じて膨張または収縮の熱変形をする。本体（１１０）が高温の時（焼却炉の熱負荷が高い時）、熱伝達調節部材（１３０）は大きく膨張する。このような熱伝達調節部材（１３０）の熱膨張は、本体（１１０）の温度に比例して生じる。前記で言及した通り、本体（１１０）と冷却水管（１２０）が相互間の位置が変わらないように設けられていることから、これらの間に介在した熱伝達調節部材（１３０）の膨張は、本体（１１０）に基づいて冷却水管（１２０）を圧迫するようになり、このような圧迫は熱伝達調節部材（１３０）の長さに従って溝（１１５）に配置された冷却水管（１２０）の領域に対して全体的に発生する。図３に示した双方向矢印は、熱伝達調節部材（１３０）の膨張または収縮方向を示す。
【００４１】
従って、熱伝達調節部材（１３０）の膨張により熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）は互いに対して加圧されてより一層密着するので、前記で説明した通りこれらの間の接触熱抵抗が減少する。ここで、熱伝達調節部材（１３０）の膨張は本体（１１０）の温度が上昇するに伴いその程度が大きくなるので、接触熱抵抗も本体（１１０）の温度上昇程度に対応して減少し、結局本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が本体（１１０）の温度上昇程度に対応して増加する。従って、本体（１１０）の温度が上昇することにより、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が温度上昇程度に対応して増加する。
【００４２】
焼却炉の熱負荷が高い本体（１１０）の高温状態では、熱伝達調節部材（１３０）の膨張による熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間の接触熱抵抗の減少で、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達は、熱伝達調節部材（１３０）なしにこれらが直接接触する時に比べて増加するようになるので、水冷式火格子（１００）の冷却性能が向上する。
【００４３】
一方、焼却炉の熱負荷が低い状況、即ち高温状態の本体（１１０）が低温状態に温度が低くなったり、本体（１１０）が低温状態で焼却が行われる時、熱伝達調節部材（１３０）は高温状態に比べて収縮の熱変形をしたり、または相対的に少なく膨張する。この場合、熱伝達調節部材（１３０）が冷却水管（１２０）を圧迫する程度は高温に比べて小さくなり、熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との接触熱抵抗はそれだけ大きくなり、結局これらの間の熱伝達は、本体（１１０）の熱負荷が高い高温状態に比べて減少する。
【００４４】
焼却炉の熱負荷が低い本体（１１０）の低温状態では、熱伝達調節部材（１３０）は相対的に少なく膨張したり高温状態に比べて収縮する。従って、熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間の密着程度は、本体（１１０）の高温状態に比べて弱くなり、それにより熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間の接触熱抵抗が大きくなり、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達は本体（１１０）の高温状態と比較して減少する。従って、本体（１１０）の温度が低くなるほど本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が減少するので、本体（１１０）が冷却水の温度まで過冷される問題が回避できる。
【００４５】
一方、本体（１１０）が過冷されて発生する火格子の低温腐食を本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の接触を遮断することによりさらに確実に防止することができる。図４は焼却が起こらない常温での水冷式火格子（１００）の構成を示す。図４を参照すると、常温で熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間に一定で微細な間隙（Ｇ）が形成されるように冷却水管（１２０）が本体に設けられている。
【００４６】
このように構成された火格子（１００）に焼却作業が開始されると、本体（１１０）の温度が上昇し、これに対応して熱伝達調節部材（１３０）が膨張の熱変形をする。本体（１１０）の温度が増加することにより熱伝達調節部材（１３０）の膨張程度が大きくなり、結局は熱伝達調節部材（１３０）は間隙（Ｇ）を越えて冷却水管（１２０）に接触するようになる。この時から本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が開始され、本体（１１０）の冷却がなされる。その後、本体（１１０）の温度が引き続き上昇することにより、熱伝達調節部材（１３０）の膨張程度もより大きくなり、前記で記述した通り本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達がより増加することができる。
【００４７】
これとは反対に、高温状態で本体（１１０）の温度が低くなると、熱伝達調節部材（１３０）は相対的に少なく膨張したり高温状態に比べて次第に収縮するようになり、一定時点に到達すると冷却水管（１２０）との接触が解除され、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が遮断される。
【００４８】
熱伝達調節部材（１３０）が冷却水管（１３０）と接触したり分離される時点を本体（１１０）の表面温度が前記露点温度範囲以上に上昇する時点と一致するように設定する場合、本体（１１０）が露点温度範囲下に過冷される問題が回避できる。即ち、熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間に形成された間隙（Ｇ）を本体（１１０）が露点温度範囲以上に加熱される時、熱伝達調節部材（１３０）が膨張して冷却水管（１２０）に接触するように設定すると、前記で言及した問題が回避できる。
【００４９】
詳細に説明すると、本体（１１０）が常温から露点温度範囲を通り、それ以上の高温に加熱される場合、常温から露点温度範囲までは、本体（１１０）と冷却水管（１２０）は間隙（Ｇ）により互いに接触しなくなり熱伝達がなされないので、本体（１１０）は冷却水により冷却されない。そして、焼却炉の熱負荷が低くなり本体（１１０）が高温状態から低温状態に遷移する時、冷却水管（１２０）と接触して熱伝達を媒介した熱伝達調節部材（１３０）は、本体（１１０）の露点温度範囲の直上で冷却水管（１２０）と分離され、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が遮断され、本体（１１０）は露点温度下に過冷されない。従って、本体（１１０）の露点温度範囲の直上で熱伝達調節部材（１３０）は冷却水管（１２０）と接触または分離するようになり、火格子（１００）の低温腐食を自動的かつ機械的に防止することができる。
【００５０】
要するに、本体（１１０）が低温状態から高温状態になるほど、熱伝達調節部材（１３０）の膨張による接触熱抵抗の減少及び熱伝達の増加により本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が増加し、本体（１１０）と冷却水管（１２０）が直接接触し、本体（１１０）を冷却させるのに比べて冷却性能が向上する。また、本体（１１０）が高温状態から低温状態になるほど、熱伝達調節部材（１３０）の収縮（詳細には、本体（１１０）の高温状態より少ない膨張）による接触熱抵抗の増加及び熱伝達の減少により本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達が減少し、本体（１１０）の過冷問題が回避できる。
【００５１】
また、熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間に本体（１１０）が露点温度範囲の直上の時、熱伝達調節部材（１３０）が膨張する程度に該当する間隙（Ｇ）を形成すると、本体（１１０）と冷却水管（１２０）との間の熱伝達を再開したり遮断させることにより本体（１１０）の過冷を自動的かつ機械的に防止することができる。結局、熱伝達調節部材（１３０）と冷却水管（１２０）との間に形成された間隙（Ｇ）により本体（１１０）は露点温度範囲下では冷却水管（１２０）と熱伝達を引き起こさない。
【００５２】
図５乃至図７は、本発明の他の望ましい実施の形態による水冷式火格子（２００）を示す。この実施の形態において、冷却水管（２２０）が配置される冷却水管収容部（２１５）は、本体（２１０）を貫通したボアで構成され、これに対応して熱伝達調節部材（２３０）が変形された構成を有するという点を除いては、図２乃至図４を参照して説明した水冷式火格子（１００）と同一の構成なので、互いに相違する点についてのみ説明する。
【００５３】
図５に明確に示した通り、冷却水管（２２０）は本体（２１０）を貫通したボア（２１５）内に配置される。従って、図２乃至図４を参照して説明した実施の形態とは異なり、この実施の形態での冷却水管（２２０）は本体（２１０）内側に完全に埋設されている。
【００５４】
このように本体（２１０）を貫通したボア（２１５）内に冷却水管（２２０）が設けられるので、本体（２１０）と冷却水管（２２０）との間に配置される熱伝達調節部材（２３０）は長い管状の形態を取ることが望ましい。熱伝達調節部材（２３０）が冷却水管（２２０）を完全に覆っているので、本体（２１０）と冷却水管（２２０）との間の熱伝達量は、前記で説明した水冷式火格子（１００）に比べて向上することができる。
【００５５】
熱伝達調節部材（２３０）は、本体（２１０）（詳細には、本体（２１０）を貫通するボア（２１５）の壁面）に固定されており、内部を貫通する冷却水管（２２０）と接触して膨張または収縮の熱変形により冷却水管（２２０）に対する圧迫程度を異にして冷却水管（２３０）との接触熱抵抗を変化させる。この実施の形態での熱伝達調節部材（２３０）の膨張及び収縮方向は、熱伝達調節部材（２３０）と管状を成していることから、図６に双方向矢印で示した通り、半径方向または直径方向に生じる。熱伝達調節部材（２３０）の膨張または収縮の熱変形のメカニズムは、図２乃至図４を参照して説明した実施の形態と同一なので、これに関する詳細な説明は省略する。
【００５６】
この実施の形態による水冷式火格子（２００）も図７に示した通り熱伝達調節部材（２３０）と冷却水管（２２０）との間に間隙（Ｇ’）が形成されるように構成できる。熱伝達調節部材（２３０）がボア（２１５）に固定された状態で熱伝達調節部材（２３０）を貫通し、冷却水管（２２０）を配置すると同時に冷却水管（２２０）と熱伝達調節部材（２３０）が互いに接触しないように維持した後、冷却水管（２２０）を固定させ、間隙（Ｇ’）を形成する。前記で記述した通り、間隙（Ｇ’）の距離は本体（２１０）の温度が露点温度範囲の直上の時に熱伝達調節部材（２３０）が膨張し、冷却水管（２３０）に接触するように設定される。従って、本体（２１０）は露点温度範囲下では、冷却水管（２３０）と熱伝達を引き起こさず、本体（２１０）が露点温度範囲下に過冷され、低温腐食が発生する問題が回避できる。
【００５７】
一方、前記で説明した熱伝達調節部材（１３０，２３０）は、単一の部材が溝（１１５）またはボア（２１５）内で冷却水管（１３０，２３０）と確実な接触を成すように構成されているが、熱伝達調節部材の形態が単一の部材として半円形断面の板状形態または管状形態に限定されるのではない。本体と冷却水管との間に熱伝達調節部材を配置する場合、溝（１１５）またはボア（２１５）の長さと類似の長さの長い細片形態の熱伝達調節部材を多数設け、溝（１１５）またはボア（２１５）に多数の熱伝達調節部材を設けることができることが理解される。
【００５８】
図８は、本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子と配管構造を示した斜視図である。本体（１１０）の内部を通過する冷却水流動のための構成であり、単一の管路を形成して冷却水が一側入口で流入し、他側出口で流出する構成が一般に採用できるが、本発明による水冷式火格子（１００）での冷却水は本体（１１０）の平面内で互いに併行するように配置された多数の冷却水管（１２０）にそれぞれ流入して流出する、いわゆる並列式に供給される。
【００５９】
このために、図８に示された通り、本発明による水冷式火格子（１００）は、本体（１１０）の両側に備えられ、多数の冷却水管（１２０）を互いに連通させ、冷却水の流入及び流出を案内するための第１及び第２配管（１２１，１２２）をさらに備える。即ち、これらの配管（１２１，１２２）のそれぞれは、本体（１１０）の一側縁部から併行するように引き出された多数の冷却水管（１２０）の端部を連結し、この配管のうち第１配管（１２１）は冷却水の流入管として機能し、第２配管（１２２）は冷却水流出管として機能する。一方、これとは反対に、第１配管（１２１）が冷却水流出管として機能し、第２配管（１２２）が冷却水の流入管として機能することもできる。
【００６０】
このような構成によると、冷却水が併行するように配置された多数の冷却水管（１２０）を通じて本体（１１０）の内部に同時に流入及び流出するので、水冷式火格子（１００）の冷却性能がより向上することができる。即ち、単一の冷却水管が火格子の全体に渡って通るように構成すると、管路の長さが長くなり流出口側に行くほど冷却水の温度が高くなり、冷却性能が落ちる問題があり得るが、図８に示された通り、本体（１１０）を通る冷却水管（１２０）を互いに並んで配置し、一つの流入管（１２１または１２２）から多数の冷却水管（１２０）に分岐する一種のマニホールド形態で構成して冷却水を供給することにより、冷却水が流動する管路の長さが短縮され、本体（１１０）の冷却性能がより向上することができる。このようなマニホールド形態で冷却水管の管路を構成することは、図５乃至図７を参照して説明した水冷式火格子（２００）にも適用できることは当然である。
【００６１】
本発明は前記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲で請求する本発明の要旨を逸脱することなく当該発明の属する分野で通常の知識を有する者であれば誰でも多様な変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
前記で説明した通り、本発明による水冷式火格子によると、本体の熱的状況に応じて膨張及び収縮する熱伝達調節部材により、水冷式火格子の冷却性能が向上し、水冷式火格子が過冷される問題が回避され、熱伝達調節部材と冷却水管との間に形成された間隙により、本体が露点温度範囲下に冷却される問題が回避される。
【００６３】
従って、このような効果により高温腐食だけでなく低温腐食にも対処して冷却が達成できる水冷式火格子を得ることができるようになり、火格子の維持保守費用が節減でき、焼却炉運営が安定する。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子が採用される焼却炉の構成を示した概略図である。
【図２】本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子の分解斜視図である。
【図３】図２の水冷式火格子の部分側面図である。
【図４】低温腐食を防止するための構成を有する図２の水冷式火格子の部分側面図。
【図５】本発明の他の望ましい実施の形態による水冷式火格子の分解斜視図。
【図６】図５の水冷式火格子の部分側面図。
【図７】低温腐食を防止するための構成を有する図５の水冷式火格子の部分側面図。
【図８】本発明の望ましい実施の形態による水冷式火格子と配管構造を示した斜視図。
【図１】
2009500590.tif 000003
【図２】
2009500590.tif 000004
【図３】
2009500590.tif 000005
【図４】
2009500590.tif 000006
【図５】
2009500590.tif 000007
【図６】
2009500590.tif 000008
【図７】
2009500590.tif 000009
【図８】
2009500590.tif 000010
【国際調査報告】
2009500590.tif 000011
2009500590.tif 000012