(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炉上部内面にルーフチューブが備えられ、火炉からの燃焼ガス流れに沿って横方向に順に前部蒸発管、過熱器、後部蒸発管を備え、前記過熱器の上方に空間部を有するボイラにおける燃焼ガス・ショートパス防止構造であって、
前記燃焼ガス流れの上流側の面を耐火材で被覆したメタルプレートからなり前記空間部の位置から前記ルーフチューブに至る仕切り板を、前記燃焼ガス流れ方向において前記空間部より上流側に吊り下げ金物で前記ルーフチューブに吊り下げるとともに、締結金物により前記前部蒸発管に取り付けてなり、
前記吊り下げ金物は、前記仕切り板の上端部と前記ルーフチューブとの間に所定の間隙を有するように取り付けられ、前記締結金物は、前記仕切り板の下端部と前記前部蒸発管とを固定して取り付けられていることを特徴とする燃焼ガス・ショートパス防止構造。
【請求項２】
請求項１に記載の燃焼ガス・ショートパス防止構造において、前記吊り下げ金物による吊り下げ箇所は一つの仕切り板に２か所、前記締結金物による取り付け箇所は一つの仕切り板に１か所としてなることを特徴とする燃焼ガス・ショートパス防止構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、過熱器の上方に空間部を有するボイラの燃焼ガス・ショートパス防止構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
火炉上面にルーフチューブが備えられ、火炉の燃焼ガス流れに沿って横方向に順に前部蒸発管、過熱器、後部蒸発管を備え、過熱器の上方に空間部を有するボイラの従来のものの例として、従来用いられている舶用ボイラの内部構造断面概要を図６、７に示し、説明する。
【０００３】
その一例として示すボイラ０１は、図６に示すように、バーナ２と、上部の内面にルーフチューブ３（通常、側面に至り、ウォールチューブをなす）が配設された火炉４を備え、バーナ２の燃焼ガスａの流れに沿って横方向に、ボイラチューブの一部を構成し蒸気ドラム５と前部蒸発管ヘッダ６との間に主に上下に配向された前部蒸発管７、過熱器８、ボイラチューブの主要部を構成し蒸気ドラム５と水ドラム９との間に主に上下に配向された後部蒸発管群１０を順次備えている。
【０００４】
バーナ２から供給された燃料が火炉４内で燃焼した燃焼ガスａは、火炉４から横方向に前部蒸発管７、過熱器８、後部蒸発管群１０を通過し、出口ダクト１１へと排出されるが、バーナ２からの燃焼ガスの一部ａ’が、過熱器８の上部の空間部１２をショートパスし、過熱器８を通らないため、空間部１２を仕切り板で塞ぐ必要がある。
【０００５】
過熱器８は下部の過熱器ヘッダ１３から上方に過熱管を延在させて構成されるが、前部蒸発管７と後部蒸発管群１０との間において、過熱管８の上方にある空間部１２は、修理のため過熱器８を上方へ引き抜く時のスペースで、燃焼ガスａ流れに対する障害物がないため、一部の燃焼ガスａ’は過熱器８を通らず後部蒸発管群１０へ容易に通り抜けてしまう。
【０００６】
したがって、一部の燃焼ガスａ’が通り抜ける分だけ過熱器８に作用する燃焼ガスａの量は減少し、過熱蒸気の温度が高温になり難いという問題があった。
【０００７】
そこで上記のような燃焼ガスのショートパスの対策としては従来、図２に示すように、空間部１２の前後の周辺部となる前部蒸気管７や後部蒸気管群１０の上流側の上方に、それぞれバッフルプレート１４、１５が取り付けられる場合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前部蒸発管７に取り付けたバッフルプレート１４は、その上方に火炉４の上部内面との間に隙間１６が残り易く、その隙間１６で前部蒸発管７の間を通過した一部の燃焼ガスａ”が、さらに後部蒸気管群１０に取り付けたバッフルプレート１５の下方を通過し過熱管８を通らないので、過熱器８に作用する燃焼ガスａが減少する問題を依然有していた。
【０００９】
また、上述のような従来のバッフルプレート１４、１５は、取り付け部の温度が１０００℃以上の高温であることから、耐熱性と、各部の熱伸び差を考慮する必要があり、そのための構造に課題を残していた。
【００１０】
そして、空間部１２において後部蒸気管群１０に取り付けるバッフルプレート１５は狭い場所にあるので、取り付け、固定が困難であった。
【００１１】
本発明は、過熱器の上方の空間部の燃焼ガス・ショートパスを防止し、従来のバッフルプレートの問題を解消し、取り付けが容易で、高温、熱膨張差にも対処可能な、ボイラの燃焼ガス・ショートパス防止構造を提供することを課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、その第１の手段として、火炉上部内面にルーフチューブが備えられ、火炉からの燃焼ガス流れに沿って横方向に順に前部蒸発管、過熱器、後部蒸発管を備え、前記過熱器の上方に空間部を有するボイラにおける燃焼ガス・ショートパス防止構造であって、前記燃焼ガス流れの上流側の面を耐火材で被覆したメタルプレートからなり前記空間部の位置から前記ルーフチューブに至る仕切り板を、前記燃焼ガス流れ方向において前記空間部より上流側に吊り下げ金物で前記ルーフチューブに吊り下げるとともに、締結金物により前記前部蒸発管に取り付けてなることを特徴とする燃焼ガス・ショートパス防止構造を提供する。
【００１３】
上記第１の手段によれば、仕切り板が過熱器の上方の空間部の位置から火炉の上部内面のルーフチューブに至る範囲で設けられ、メタルプレートの火炉側の面には耐火材が取り付けられるので高耐火性、耐熱性が得られることに加え、仕切り板の箇所では燃焼ガスが通過せず、全ての燃焼ガスが過熱器を通過する。また、仕切り板を、火炉に面した前部蒸発管とルーフチューブに、締結金物と吊り下げ金物とで取り付けるものであるため、取り付けが容易であり、ボイラの各部と仕切り板、耐火材との熱膨張差が生じても、熱膨張が吸収される。
【００１４】
（２）第２の手段としては、第１の手段の燃焼ガス・ショートパス防止構造において、前記吊り下げ金物は前記仕切り板を前記ルーフチューブに吊り下げた状態で同仕切り板の上端部と同ルーフチューブとの間に所定の間隙を有するように設定されてなることを特徴とする燃焼ガス・ショートパス防止構造を提供する。
【００１５】
第２の手段によれば、第１の手段の作用に加え、仕切り板がルーフチューブと間隙を残して吊り下げられるので、熱膨張の吸収がより確実になる。
【００１６】
（３）また、第３の手段として、第１の手段の燃焼ガス・ショートパス防止構造において、前記吊り下げ金物による吊り下げ箇所は一つの仕切り板に２か所、前記締結金物による取り付け箇所は一つの仕切り板に１か所としてなることを特徴とする燃焼ガス・ショートパス防止構造を提供する。
【００１７】
第３の手段によれば、第１の手段の作用に加え、仕切り板が３点支持されるため、取り付け箇所間の拘束が少なく、熱膨張による相互変形に追従し、拘束による応力の発生が防止され、また支持負荷に偏りを生じない。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１から図５に基づき、本発明の実施の一形態に係る燃焼ガス・ショートパス防止構造を説明する。図１は本実施の形態の燃焼ガス・ショートパス防止構造を備えた舶用ボイラの内部構造断面概要図であり、図２（ａ）は図１中Ａ部の拡大断面図、図２（ｂ）は同図（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視による断面図であり、図２（ａ）は同図（ｂ）中Ｃ−Ｃ矢視断面となる。また、図３は図２（ｂ）中Ｄ部の拡大説明図、図４（ａ）は図２（ｂ）中Ｅ部の拡大説明図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）中Ｆ−Ｆ矢視図である。また、図５は、仕切り板の取り付け構造の模式的説明図である。
【００１９】
本実施の形態の説明において、図６、図７において説明した従来のものと同じ部分には同じ符号を付して説明を省略し、従来のものと異なる点を主に以下説明する。
【００２０】
図１に示すように本実施の形態のボイラ１は、前部蒸発管７の燃焼ガスａの流れの上流側に、燃焼ガス・ショートパス防止のため過熱器８の上方の空間部１２の位置から火炉４の上部内面のルーフチューブ３に至る仕切り板２０を取り付けた燃焼ガス・ショートパス防止構造を有している点が図５に示す従来のボイラ０１と異なる。
【００２１】
図２に示すように、燃焼ガス・ショートパス防止構造を構成する仕切り板２０は、空間部１２の上流側において火炉４に面して複数枚が横並びに、空間部１２の位置から火炉４の上部内面に至るように、前部蒸発管７の上部に装備されるが、火炉４側が１０００℃以上の高温雰囲気であることから、耐熱性を考慮して仕切り板２０は、メタルプレート２１の火炉４側の耐火材取付面２１ａに耐火材２２を耐火材固定用アンカー２３によって全面取り付けている。
【００２２】
各仕切り板２０のメタルプレート２１には、上端に仕切り板固定用の吊り下げ金物２４が２か所、下部の略中央に固定金物２５が１か所、取り付けられている。
【００２３】
吊り下げ金物２４は、図３に示すように、逆Ｕ字型をなしており略水平ないし緩勾配に配置された火炉のルーフチューブ３を逆Ｕ字型の内側に挿通させて、仕切り板２０をルーフチューブ３に吊り下げている。
【００２４】
吊り下げ金物２４は、吊り下げた状態で、仕切り板２０の上端とルーフチューブ３の間には、図中ｄの間隙が残るように設定される。
【００２５】
固定金物２５は、図４に示すように、メタルプレート２１の火炉４側の面にコの字型断面の背側を突出させて取り付けられたブラケットをなしており、上下方向に配置された前部蒸発管７を内側に挿通させたＵ字型のＵボルト２６が締結され、仕切り板２０を前部蒸発管７に取り付けている。したがって、固定金物２５とＵボルト２６とが、仕切り板２０の締結金物として機能する。
【００２６】
また、図２（ｂ）に示すように本実施の形態においては、複数の仕切り板２０はそれぞれ、吊り下げ金物２４による吊り下げ箇所が２つ、固定金物２５とＵボルト２６による取り付け箇所が１つあり、３点支持で取り付けられる。
【００２７】
また、図１には図示省略したが、通常、前部蒸発管７は図２（ａ）に示すように燃焼ガス流れの上流側の上流側前部蒸発管７ａと、下流側の下流側前部蒸発管７ｂとが前後並んで配置されるので、図４に示すように、上流側前部蒸発管７ａがＵボルト２６の内側に通され、下流側前部蒸発管７ｂはその下流側でメタルプレート２１に設けられた上下方向のスリット２０ａに沿って配置される。
【００２８】
その状態は模式的に図５に示すとおりである。すなわち、上流側前部蒸発管７ａは固定金物２５に締結したＵボルト２６の内側を挿通し、メタルプレート２１のスリット２０ａの上端を通り燃焼ガス流れの下流側へ向けられる。下流側前部蒸発管７ｂはスリット２０ａに沿って配置され、固定金物２５のコの字断面の内側からスリット２０ａを通り燃焼ガス流れの下流側へ向けられる。
【００２９】
なお、メタルプレート２１の上端に取り付けられた吊り下げ金物２４は、前述のようにルーフチューブ３を、その下端が仕切り板２０の上端と所定の間隙ｄを残すように挿通させて、仕切り板２０をルーフチューブ３に吊り下げている。
【００３０】
また、図５において、メタルプレート２１の耐火材取付面２１ａは、耐火材固定用アンカー２３と耐火材２２を取り付けない状態で示されているが、耐火材２２が耐火材取付面２１ａの全面を覆うように取り付けられる。
【００３１】
本実施の形態の燃焼ガス・ショートパス防止構造においては、以上のような構造のため、仕切り板２０は過熱器８の上部の狭い空間部１２に設ける必要がなく、火炉４に面した前部蒸発管７とルーフチューブに取り付けるものであるため、取り付け、メンテナンスが容易であり、仕切り板２０のメタルプレート２１の火炉４側の面に耐火材２２を取り付けているので、耐火性、耐熱性が高いものとなる。
【００３２】
また、仕切り板２０の取付けは完全固定とせず、その上端で吊下げ金物２４によりルーフチューブ３に吊り下げられ、仕切り板２０の下部はＵボルト２６と固定用金物２５で前部蒸発管７に取り付けられるので、ボイラ１の各部と仕切り板２０、耐火材２２との熱膨張差が生じても、熱膨張が吸収される。
【００３３】
また、吊り下げ部においてルーフチューブ３と間隙ｄを残してあるので、間隙ｄにより熱膨張の吸収がより確実となる。しかも３点支持であるため取り付け箇所間の拘束が少なく、熱膨張による相互変形に追従し、拘束による応力の発生が防止され、支持負荷に偏りを生じない。
【００３４】
仕切り板２０は、過熱器８の上方の空間部１２の位置から火炉４の上部内面のルーフチューブ３に至る範囲で設けられ、上流側前部蒸発管７ａと下流側前部蒸発管７ｂは仕切り板２０のスリット２０ａに沿って位置し、スリット２０ａ間は仕切り板２０のメタルプレート２１としており、さらに、メタルプレート２１の火炉４側の面には上流側前部蒸発管７ａと下流側前部蒸発管７ｂも含め覆う耐火材２２が取り付けられるので高耐火性、耐熱性が得られることに加え、仕切り板２０の箇所では、燃焼ガスが通過しない。
【００３５】
したがって全ての燃焼ガスａは、仕切り板２０の下端より下部で前部蒸発管７を通過するため、全量がその下流側の過熱器８を通過しボイラ１の高温燃焼ガス流動の安定化が図られ且つ、過熱器８に作用する燃焼ガスａが減少することが防止され、有効に過熱蒸気を発生することができるものとなる。
【００３６】
以上本発明の実施の形態を説明したが、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてもよいことは言うまでもない。
【００３７】
例えば、吊り下げ金物２４は上述の様な逆Ｕ字型に限られるものではなく、仕切り板２０をルーフチューブ３に容易に吊り下げられるものであれば態様が異なるものであってよい。
【００３８】
また、固定金物２５とＵボルト２６の組み合わせによる締結金物は、Ｕボルトを用いることに限られず、前部蒸発管７を挿通し仕切り板２０を前部蒸発管７に締結する構造であれば、板状、棒状、ワイヤ状等適宜の部材を用いて構成してもよい。
【００３９】
【発明の効果】
（１）請求項１の発明によれば、燃焼ガス・ショートパス防止構造を、火炉上部内面にルーフチューブが備えられ、火炉からの燃焼ガス流れに沿って横方向に順に前部蒸発管、過熱器、後部蒸発管を備え、前記過熱器の上方に空間部を有するボイラにおける燃焼ガス・ショートパス防止構造であって、前記燃焼ガス流れの上流側の面を耐火材で被覆したメタルプレートからなり前記空間部の位置から前記ルーフチューブに至る仕切り板を、前記燃焼ガス流れ方向において前記空間部より上流側に吊り下げ金物で前記ルーフチューブに吊り下げるとともに、締結金物により前記前部蒸発管に取り付けてなるように構成したので、仕切り板が過熱器の上方の空間部の位置から火炉の上部内面のルーフチューブに至る範囲で設けられ、メタルプレートの火炉側の面には耐火材が取り付けられるため、高耐火性、耐熱性が得られることに加え、仕切り板の箇所では燃焼ガスが通過せず、全ての燃焼ガスが過熱器を通過し有効に過熱蒸気を発生することができる。また、仕切り板を、火炉に面した前部蒸発管とルーフチューブに、締結金物と吊り下げ金物とで取り付けるものであるため、取り付け、メンテナンスが容易となり、ボイラの各部と仕切り板、耐火材との熱膨張差が生じても、熱膨張が吸収されるものとなる。
【００４０】
（２）請求項２の発明によれば、請求項１に記載の燃焼ガス・ショートパス防止構造において、前記吊り下げ金物は前記仕切り板を前記ルーフチューブに吊り下げた状態で同仕切り板の上端部と同ルーフチューブとの間に所定の間隙を有するように設定されてなるように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、仕切り板がルーフチューブと間隙を残して吊り下げられるので、熱膨張の吸収がより確実になる。
【００４１】
（３）請求項３の発明によれば、請求項１に記載の燃焼ガス・ショートパス防止構造において、前記吊り下げ金物による吊り下げ箇所は一つの仕切り板に２か所、前記締結金物による取り付け箇所は一つの仕切り板に１か所としてなるように構成したので、請求項１の発明の効果に加え、仕切り板が３点支持されるため、取り付け箇所間の拘束が少なく、熱膨張による相互変形に追従し、拘束による応力の発生が防止され、また支持負荷に偏りを生じない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る燃焼ガス・ショートパス防止構造を備えた舶用ボイラの内部構造断面概要図である。
【図２】（ａ）は図１中Ａ部の拡大断面図、（ｂ）は（ａ）中Ｂ−Ｂ矢視による断面図であり、（ａ）は（ｂ）中Ｃ−Ｃ矢視断面である。
【図３】図２（ｂ）中Ｄ部の拡大説明図である。
【図４】（ａ）は図２（ｂ）中Ｅ部の拡大説明図であり、（ｂ）は（ａ）中Ｆ−Ｆ矢視図である。
【図５】本実施の形態の燃焼ガス・ショートパス防止構造の仕切り板の取り付けの模式的説明図である。
【図６】従来の舶用ボイラの内部構造断面概要図である。
【図７】従来の舶用ボイラの内部構造断面概要図であり、従来の燃焼ガスのショートパスの対策の説明図である。
【符号の説明】
１                  ボイラ
２                  バーナ
３                  ルーフチューブ
４                  火炉
５                  蒸気ドラム
６                  前部蒸発管ヘッダ
７                  前部蒸発管
８                  過熱器
９                  水ドラム
１０                後部蒸発管群
１１                出口ダクト
１２                空間部
１３                過熱器ヘッダ
２０                仕切り板
２０ａ              スリット
２１                メタルプレート
２１ａ              耐火材取付面
２２                耐火材
２３                アンカー
２４                吊り下げ金物
２５                固定金物
２６                Ｕボルト
【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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