(57)【要約】【課題】  断熱材の劣化や破損による特定連結部材の熱的変形および燃焼ガス漏れを防止すること。【解決手段】  内側水管３Ａ群の途中に形成された空間部１２に配置される触媒５と備え、空間部１２に対応して位置し外側水管３Ｂを省いて形成した特定連結部材９Ａに形成した開口部１３を介して、触媒５を空間部１２に挿脱自在に配置した燃焼装置において、  特定連結部材９Ａの内面が断熱材１５で覆われるとともに、触媒５が断熱材１５を介して特定連結部材９Ａに取り付けられ、特定連結部材９Ａの温度を検出する温度センサ１５の検出信号に基づき、断熱材１５の異常を判定し報知する制御器６を備えた。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部管寄せおよび下部管寄せ間に多数の内側水管からなる内側水管群を配置し、前記内側水管群の両側部に多数の外側水管を連結部材で連結して構成した一対の水管壁を設け、前記両水管壁と前記上部管寄せおよび前記下管寄せとの間にバーナからの燃焼ガスが流通する燃焼ガス通路を形成した缶体と、前記内側水管群の途中に形成された空間部に配置されるＣＯ酸化触媒とを備え、前記水管壁の前記空間部に対応して位置し前記外側水管を省いて形成した特定連結部材に開口部を設け、前記ＣＯ酸化触媒を、前記開口部を介して前記空間部に挿脱自在に配置した燃焼装置において、
前記特定連結部材の内面が断熱材で覆われるとともに、前記ＣＯ酸化触媒が前記断熱材を介して前記特定連結部材に取り付けられ、
前記特定連結部材の温度を検出する温度センサと、
前記温度センサの検出信号に基づき、前記断熱材の異常を判定し報知する制御器とを備えたことを特徴とする燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水管群の途中に形成された空間部に配置されるＣＯ酸化触媒を水管壁の開口部から挿脱自在とした燃焼装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の燃焼装置は、特許文献１にて知られている。この特許文献１においては、ＣＯ酸化触媒を水管壁の水管が無い連結部材（特定連結部材）から取り出すように構成しているので、特定連結部材が高温（約350〜700℃程度）の燃焼ガスに晒される。その結果、特定連結粒材が熱により変形し、開口部からＣＯを含んだ燃焼ガスが洩れる虞がある。
【０００３】
この課題を解決するために、特定連結部材の内側に断熱材を貼ることが考えられるが、断熱材も高温の燃焼ガスにより劣化したり、何かしらの外因により破損する可能性がある。外因とは、触媒等の体積変化（熱膨張）によってかかる応力などである。また破損は、剥離や亀裂をいう。この劣化や破損により、特定連結部材の熱的変形および燃焼ガス洩れが生ずる虞がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１７４７６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明が解決しようとする課題は、断熱材の劣化や破損（以下、劣化等という。）による特定連結部材の熱的変形および燃焼ガス洩れを防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、上部管寄せおよび下部管寄せ間に多数の内側水管からなる内側水管群を配置し、前記内側水管群の両側部に多数の外側水管を連結部材で連結して構成した一対の水管壁を設け、前記両水管壁と前記上部管寄せおよび前記下管寄せとの間にバーナからの燃焼ガスが流通する燃焼ガス通路を形成した缶体と、前記内側水管群の途中に形成された空間部に配置されるＣＯ酸化触媒とを備え、前記水管壁の前記空間部に対応して位置し前記外側水管を省いて形成した特定連結部材に開口部を設け、前記ＣＯ酸化触媒を、前記開口部を介して前記空間部に挿脱自在に配置した燃焼装置において、前記特定連結部材の内面が断熱材で覆われるとともに、前記ＣＯ酸化触媒が前記断熱材を介して前記特定連結部材に取り付けられ、前記特定連結部材の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出信号に基づき、前記断熱材の異常を判定し報知する制御器とを備えたことを特徴としている。ここで、「異常」とは、前記特定連結部材の異常温度上昇に結びつく、劣化等を意味する。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、前記断熱材の劣化等が生ずると前記特定連結部材の温度が上昇し、その温度上昇を前記温度センサが検出して、前記断熱材の異常を判定して報知するので、その報知に基づき前記断熱材の交換を行うことができる。その結果、断熱材の劣化等による特定連結部材の熱的変形と、その変形および前記断熱材の劣化等による燃焼ガス洩れを防止することができるという効果を奏する。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、断熱材の劣化等による特定連結部材の熱的変形および燃焼ガス洩れ
を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施例１の燃焼装置を側面から見た概略構成図である。
【図２】図１のII−II線の要部断面による説明図である。
【図３】同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明の実施の形態は、ＣＯ酸化触媒（以下、単に触媒という。）を備えるボイラなどの燃焼装置に実施される。
【００１１】
この実施の形態の燃焼装置は、缶体と触媒とを備えている。前記缶体は、上部管寄せおよび下部管寄せ間に多数の内側水管からなる内側水管群を配置し、前記内側水管群の両側部に多数の外側水管を連結部材で連結して構成した一対の水管壁を設け、前記両水管壁と前記上部管寄せおよび前記下管寄せとの間にバーナからの燃焼ガスが流通する燃焼ガス通路を形成している。
【００１２】
前記触媒は、前記内側水管群の途中に形成された空間部に配置され、前記水管壁の前記空間部に対応して位置し前記外側水管を省いて形成した特定連結部材に設けた開口部を介して前記空間部に挿脱自在に配置される。
【００１３】
この実施の形態は、構造的特徴として、前記特定連結部材の内面が断熱材で覆われるとともに、前記触媒が前記断熱材を介して前記特定連結部材に取り付けられるという構成を備えている。前記特定連結部材は、前記開口部を覆う蓋部材と、前記蓋部材以外の部分を構成し、前記蓋部材を取り付けるための連結部材とから構成されている。
【００１４】
前記断熱材は、高温の燃焼ガスに晒され、所定の燃焼装置の運転時間が経過すると劣化したり、何かしらの外因により破損する可能性がある。この劣化や破損（以下、劣化等という。）により、断熱性能が低下し、前記特定連結部材の温度が上昇してゆく。それ故、この実施の形態は、制御的特徴として、制御器により、前記特定連結部材の温度を検出する温度センサと、前記温度センサの検出信号に基づき、予め記憶した制御手順に基づき、前記断熱材の劣化等の異常を判定し報知するという構成を備えている。
【００１５】
この実施の形態によれば、前記特定連結部材の温度上昇を前記温度センサが検出し、その検出値を入力した前記制御器は、前記制御手順に基づき、前記断熱材の劣化等を判定するとともに、その劣化等の異常を報知する。この報知により、メンテナンス員は、劣化等を生じた断熱材を交換して、つぎの燃焼運転に備える。こうして、前記断熱材の劣化等に伴う前記特定連結部材の変形とこの変形等に伴う燃焼ガス洩れを未然に防止することができる。
【００１６】
この実施の形態においては、好ましくは、前記温度センサは、前記開口部を覆う蓋部材の温度を検出する第一温度センサと、前記蓋部材の周辺の前記特定連結部材の温度を検出する第二温度センサとを含んで構成することができる。また、前記第二温度センサは、燃焼ガスの流れ方向に対して上流側の前記開口部周辺の温度を検出するように構成することができる。
【００１７】
ここで、この実施の形態をさらに説明する。前記缶体の連結部材は、隣接する一対の前記外側水管の間を接続し塞ぐヒレ状の部材であり、前記特定連結部材は、他の連結部材と比較して、燃焼ガスの流れ方向の幅を長く形成することで、見かけ上、水管を省いたように見えるので「水管を省いて形成した特定連結部材」と表現している。
【００１８】
この特定連結部材に形成した開口部を通して、前記触媒が着脱される。このため、前記開口部は、その横幅が前記触媒の横幅より広く形成され、縦幅（高さ）が前記触媒の着脱を容易にする長さに設定される。
【００１９】
前記触媒は、少なくともＣＯを酸化する機能を有するが、ＣＯの酸化に加えて、ＣＯによるＮＯxを還元する機能を有するものとすることができる。この触媒は、好ましくは、高さ方向に複数のユニットに分割される。この場合、このユニットを上下に積み重ねることで、前記燃焼ガス通路の高さ方向のほぼ全域に亘り設けられることになる。前記各ユニットの高さは、前記開口部の高さより低く形成され、前記各ユニットの燃焼ガス流れ方向の幅は、前記開口部の燃焼ガス流れ方向の幅よりも短く形成することで、前記各ユニットを、前記開口部を通して着脱できるように構成している。また、各ユニットの前記燃焼ガス通路の燃焼ガスの流れと横に交差する方向の幅は、前記断熱材の厚みを含めて前記燃焼ガス通路を遮ることができる長さに設定される。
【００２０】
前記特定連結部材の内側に装着される断熱材の材質は、例えばアルミナシリカ系繊維とするが、これに限定されるものではない。この断熱材は、前記蓋部材の内側に位置する第一断熱材と、前記開口部の周辺に装着される第二断熱材とから構成される。前記第一断熱材は、好ましくは、前記蓋部材の内側に接着されるが、前記触媒の端面に接着することができる。
【００２１】
前記第一断熱材は、好ましくは、燃焼ガス通路側の面に前記触媒の端部を保持する凹部を形成する。これにより、第一断熱材を前記触媒の保持部材を兼用することができる。前記触媒の他方の端部は、前記特定連結部材を形成した水管壁と対向するもう一つの水他の水管壁によって保持される。この保持のために、他の水管壁には、上下方向に延びる一対の保持部材を設けることができる。なお、前記触媒の他方の端部と他の水管壁との間には、他の水管壁において水管を省いていないので、断熱材を介する必要はない。
【００２２】
前記温度センサは、サーミスタまたは熱電対を用いることができる。また、温度センサは、前述のように前記第一温度センサと前記第二温度センサを含むが、各温度センサの取り付け位置は、予め実験・シミュレーションにより劣化の早い部分を選んで数を限定して取り付ける。
【００２３】
前記制御器の制御手順には、燃焼運転を制御する燃焼制御手順（第一制御手順）と、前記断熱材の異常判定および報知手順（第二制御手順）とを含んで構成される。前記第二制御手順に含まれる異常判定手順は、前記温度センサからの信号を入力して、断熱材が劣化等を生じた，すなわち断熱材の異常と判定する手順である。この異常判定手順は、好ましくは、予め実験により劣化等判定の基準となる温度（設定値）を定め、前記温度センサの検出値が前記設定値を超えると、前記断熱材が劣化等を生じたと判定するように構成することができる。しかしながら、前記温度センサの検出値の変化のパターンから劣化等を判定したり、燃焼時間との関係で劣化等を判定するように構成することができる。
【００２４】
前記第二制御手順に含まれる劣化等報知手順は、前記劣化等が判定されたとき、前記制御器に接続される報知器により、劣化等の異常を報知するものである。報知の手段としては、視覚によるものだけでなく、聴覚によるものを含む。また、報知は、燃焼装置に付属の報知器に対する報知だけでなく、燃焼装置の管理装置への報知を含む。
【実施例１】
【００２５】
この発明の実施例１の燃焼装置としてのボイラ１を図面に従い説明する。図１は、この発明の実施例１のボイラ１を側面から見た概略構成図であり、図２は、図１のII−II線の
要部断面による説明図であり、図３は、同実施例１の制御手順を説明するフローチャート図である。図１の点線矢示および図２の実線矢示は、それぞれ燃焼ガスの流れを示す。
【００２６】
（実施例１の構成）
まず、実施例１のボイラ１について説明する。このボイラ１は、バーナ２と、このバーナ２にて生成される燃焼ガスの吸熱を行う水管群３を含む缶体４と、ＣＯ酸化触媒（以下、単に触媒と称する。）５と、バーナ２の燃焼制御など制御を行う制御器６とを主要部として備えている。
【００２７】
缶体４は、上部管寄せ７および下部管寄せ８を備え、図２に示すように、この両管寄せ間に水管群３の一部を構成する複数の内側水管３Ａ，３Ａ，…を配置している。そして、缶体４の長手方向の両側部に外側水管３Ｂ，３Ｂ，…を連結部材９，９，…で連結して構成した一対の第一水管壁１０Ａおよび第二水管壁１０Ｂを設けている。この両水管壁１０Ａ，１０Ｂと上部管寄せ７および下管寄せ８との間には、バーナ２からの燃焼ガスがほぼ直線的に流通する燃焼ガス通路１１を形成している。燃焼ガス通路１１の一端にはバーナ２を設けている。
【００２８】
また、内側水管３Ａ群の途中に触媒５を配置するための空間１２が形成され、ここに触媒５が配置されている。そして、空間１２における燃焼ガス通路１１の断面は触媒５が配置されることにより、燃焼ガス通路１１が触媒５の上流側と下流側とで区切られて、燃焼ガスのすべてが触媒５通過し、触媒５を通過しない燃焼ガスがボイラ１の外部に漏出するのを抑制する構成とされている。
【００２９】
触媒５は、特許文献１の図２に示すように、厚さ方向に複数の通気孔が形成された矩形平板状の基材（図示省略）の表面に、触媒活性材料として、例えば白金が担持されて構成されており、燃焼ガスに含まれるＣＯを酸化してＣＯ２とすることでＣＯを除去するものである。
【００３０】
次に、触媒５の着脱の構成について説明する。缶体４の第一水管壁１０Ａには、空間１２に対応する部分の連結部材（特定連結部材）９Ａに、第一水管壁１０Ａから缶体４内部に貫通する開口部１３が形成されている。そして、この開口部１３を介して缶体４内の空間１２に触媒５が挿脱自在に配置されている。
【００３１】
また、開口部１３には、蓋部材１４を多数の螺子１５,１５，・・・により着脱自在に取り付けている。この蓋部材１４によって開口部１３が閉塞されるようになっている。
【００３２】
触媒５は、高さ方向に複数のユニット５Ａ，５Ａ，５Ａに分割されている。この各ユニット５Ａを上下に積み重ねることで、燃焼ガス通路１１の高さ方向のほぼ全域に亘り、触媒５が設けられることになる。各ユニット５Ａの高さは、開口部１３の高さ方向の幅より低く形成され、燃焼ガスの流れ方向の幅は、開口部１３の燃焼ガスの流れ方向の幅より短くすることで、各ユニット５Ａが開口部１３を通して着脱できるように構成している。また、各ユニット５Ａの燃焼ガス通路１１の燃焼ガスの流れと横に交差する方向の幅は、後記第一断熱材１５Ａの厚みを含めて燃焼ガス通路１１を遮ることができる長さに設定される。
【００３３】
特定連結部材９Ａの内側に装着される断熱材１５は、アルミナシリカ系繊維から形成され、蓋部材１４の内側に位置する第一断熱材１５Ａと、開口部１３の周辺に装着される第二断熱材１５Ｂとから構成される。第一断熱材１５Ａは、蓋部材１４の内側に接着剤や止め具により接着されている。
【００３４】
第一断熱材１５Ａは、燃焼ガス通路１１の空間１２側の面に触媒５の端部を保持する凹部１６を形成することで、第一断熱材１５Ａを触媒５の保持部材として兼用させている。触媒５の他方の端部は、第二水管壁１０Ｂの外側水管３Ｂ，３Ｂによって保持される。そして、外側水管３Ｂ，３Ｂには、上下方向に延びる一対の金属製の保持部材１７，１７を設けている。この保持部材１７，１７の燃焼ガス流れ方向の間隔は、触媒５の加熱による膨張を吸収できる寸法に設定している。触媒５の燃焼ガスの流れ方向と水平に交差する方向の熱膨張は、第一断熱材１５Ａにより吸収するように構成している。なお、触媒５の他方の端部と第二水管壁１０Ｂとの間には、断熱材を介在させていない。これは、第二水管壁１Ｂ側は外側水管３Ｂ，３Ｂを省いていないので、断熱材を介在させる必要がないからである。
【００３５】
特定連結部材９Ａの外側表面には、サーミスタからなる３個の第一温度センサ１８Ａおよび１個の第二温度センサ１８Ｂを取り付けている。第一温度センサ１８Ａは、蓋部材１４の温度を検出する機能を有する。第二温度センサ１８Ｂは、蓋部材１４の周辺の特定連結部材９Ａの温度を直接的に検出する機能を有する。そして、第二温度センサ１８Ｂは、燃焼ガスの流れ方向に対して上流側（図１で左側）の開口部１３周辺の温度を検出するように取り付けている。温度センサ１５Ａ，１５Ｂの数および取付け位置は、この実施例１に限定されない。
【００３６】
制御器６の制御手順には、燃焼運転を制御する燃焼制御手順（第一制御手順）と、断熱材１５Ａ，１５Ｂの異常判定および報知手順（第二制御手順）とを含んで構成されている。
【００３７】
第二制御手順に含まれる異常判定手順は、第一温度センサ１８Ａおよび第二温度センサ１８Ｂからの信号を入力して、断熱材１５が劣化等を生じたと判定する手順であり、図３に示すように、予め実験により劣化等判定の基準となる温度（設定値）を定め、第一温度センサ１８Ａおよび第二温度センサ１８Ｂの検出値が設定値を超えると、断熱材１５が劣化等を生じたと判定するように構成している。制御器６には、劣化等の異常を報知する報知器としての表示器１９が接続されている。なお、前記設定温度は、必要に応じて温度センサ毎に異ならせることもできる。
【００３８】
（実施例１の動作）
つぎに、実施例１の動作を図３に基づき説明する。今、バーナ２の燃焼運転が行われているものとする。ボイラ１の運転時間が長時間となると、断熱材１５ａ，１５Ｂの劣化等が生じる。この劣化等が生じると、それに伴い特定連結部材９Ａの表面温度が上昇する。制御器６は、処理ステップＳ１（以下、処理ステップＳＮは、単にＳＮと称する。）で、温度センサ１８Ａ，１８Ｂの検出値が設定値以上かどうかを判定する。設定値以上が検出されると、Ｓ２へ移行して、制御器６は、表示器１９にて、断熱材５の劣化等の異常が生じたことおよび交換を報知する。
【００３９】
この報知に基づき、メンテナンス員は、ボイラ１の運転を停止して、螺子１５，１５，・・・を緩め、蓋部材１４を外して、触媒５を開口部１３から取り出す。そして、断熱材１５Ａ，１５Ｂを新しいものに交換する。
【００４０】
断熱材１５Ａ，１５Ｂの劣化等が生ずると、特定連結部材９Ａの熱的な変形を生じ、これに伴い燃焼ガスの洩れを生ずる虞があるが、この実施例１によれば、前記熱的変形および燃焼ガスの洩れを未然に防止することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１                    ボイラ（燃焼装置）
２                    バーナ
３                    水管群
３Ａ                    内側水管
３Ｂ                    外側水管
４                    缶体
５                    ＣＯ酸化触媒
６                    制御器
７                    上部管寄せ
８                    下部管寄せ
９                    連結部材
９Ａ                    特定連結部材
１０Ａ                    第一水管壁（水管壁）
１１                    燃焼ガス通路
１２                    空間
１３                    開口部
１４                    蓋部材
１５                    断熱材
１８Ａ                    第一温度センサ
１８Ｂ                    第二温度センサ
【図１】
2012193932.tif 000003
【図２】
2012193932.tif 000004
【図３】
2012193932.tif 000005