(57)【要約】【課題】熱機器本体部と燃焼装置の接合部から燃焼ガスが外部に漏れないようにした熱機器の接合構造を提供する。【解決手段】 燃焼室と燃焼装置３を持ったボイラや燃焼炉などの熱機器であって、燃焼室などからなる熱機器本体部と燃焼装置３は着脱可能なように接合しており、接合部の当たり面はロープパッキン等のシーリング材を挟み込んで接合することで、接合部から燃焼ガスが漏れ出ないようにしている熱機器において、前記接合部には、内側シーリング材５ａと外側シーリング材５ｂからなる２重環のシーリング材を挟み込み、２重のシーリング材と熱機器本体部及び燃焼装置３の当たり面で囲まれる密閉空間を設けてシール用気室としておき、前記シール用気室内に燃焼室内圧力よりも高圧の気体を供給する給気構造を設けたことを特徴とする熱機器の接合構造。【選択図】図３
2009180483.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室と燃焼装置を持ったボイラや燃焼炉などの熱機器であって、燃焼室などからなる熱機器本体部と燃焼装置は着脱可能なように接合しており、接合部の当たり面はロープパッキン等のシーリング材を挟み込んで接合することで、接合部から燃焼ガスが漏れ出ないようにしている熱機器において、  前記接合部には、内側シーリング材と外側シーリング材からなる２重環のシーリング材を挟み込み、２重のシーリング材と熱機器本体部及び燃焼装置の当たり面で囲まれる密閉空間を設けてシール用気室としておき、前記シール用気室内に燃焼室内圧力よりも高圧の気体を供給する給気構造を設けたことを特徴とする熱機器の接合構造。
【請求項２】
請求項１に記載の熱機器の接合構造において、前記シール用気室内に高圧の気体を供給する給気構造として、一端を燃焼装置の燃焼用空気流動部に接続し、他端をシール用気室に接続する空気供給用配管を設け、燃焼用空気の一部をシール用気室内に供給することを特徴とする熱機器の接合構造。
【請求項３】
請求項１に記載の熱機器の接合構造において、燃焼装置は周縁部にウインドボックスを設け、
熱機器本体部と接合する面は燃焼装置のウインドボックス部分の壁面としており、ウインドボックス壁面の前記シール用気室周壁を構成する部分に、ウインドボックス内とシール用気室内をつなぐ空気供給用開口部を設け、燃焼用空気の一部をシール用気室内に供給することを特徴とする熱機器の接合構造。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３に記載の発明において、シーリング材取付け位置にシーリング材を保持するための突起物を取り付けたことを特徴とする熱機器の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラや燃焼炉等の熱機器において、燃焼室などからなる本体部と燃焼装置を着脱できるように接合する接合構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラや燃焼炉等の熱機器では、使用開始後もメンテナンスなどを行う必要があるため、燃焼室などからなる本体部と燃焼装置は着脱が可能なように接合する。接合部での密閉が不十分であると、燃焼室内の熱が外部に逃げることで熱の損失が発生したり、燃焼排ガスがボイラ室に充満するなどの問題があるため、燃焼装置を取り付ける際には当たり面にシーリング材を挟むことで、燃焼ガスが燃焼室から外部に漏れないよう接合している。なお本明細書でのシーリング材とは、難燃性繊維等をロープ状に編んだロープパッキンや耐熱グランドパッキン、ガスケットなどを意味するものである。この取付け構造の一例を、図１及び図２（要部拡大図）を参照しながら説明する。図１は、燃焼室８などからなるボイラ本体４と燃焼装置３の概略を示した概略図、図２は図１のボイラ本体４の一部と燃焼装置３の部分を拡大した図である。図１のボイラは、環状に配置した水管７で囲まれている中央部に燃焼室８を設け、燃焼室８の上部に燃焼装置３を載せている。燃焼装置３は、送風機（図示せず）で空気を加圧して供給する燃焼用空気と、燃料用のノズル２から噴射する燃料を混合して燃焼するものであり、ボイラ本体４内に突出するように燃焼筒を設置し、燃焼室の上部から下向きに火炎を発生させる。燃焼装置３では燃焼用空気を整流するウインドボックス１を持っている。ウインドボックス１は円筒形の燃焼筒と同心であって、燃焼筒よりも径の大きな円筒形状の側壁で覆われた環状の空間であり、燃焼用空気はウインドボックスで整流した後に中央の燃焼筒内へ入る。燃焼装置３は、ウインドボックス１の底板部でボイラ本体４と接合する。燃焼装置３とボイラ本体４の接合部には、ロープパッキン等のシーリング材５を挟む。燃焼装置３の固定は、ウインドボックス１の周囲に付けたフランジとボイラ本体４の天板の間を取付けボルト６で締め付けることにより行う。
【０００３】
ボイラの燃焼時には、ノズル２から噴射する燃料と、ウインドボックスで整流した燃焼用空気を燃焼室８内に供給し、燃焼室８で燃焼を行う。燃焼により燃焼室８には数ＫＰａ程度（ゲージ圧）の圧力が発生する。燃焼により発生した燃焼ガスは水管７内の水と熱交換を行い、排ガスとしてボイラ外に排出される。燃焼室８内の圧力は、大気圧よりも高くなるため、燃焼ガスがボイラ本体４と燃焼装置３の取付け隙間から外部へ漏れないように、シーリング材５を使用することで遮蔽している。しかし、次の原因などにより、シーリング材と当たり面の間に隙間が生じたり、シーリング材内部に隙間が生じることで、燃焼ガスが外部に漏れるおそれがあった。
１．燃焼発停のヒートサイクルによるシーリング材の変形、隙間
２．経年変化
３．ウインドボックスの取り外し・取り付けなどによるシーリング材の変形、隙間
４．ボイラ本体・ウインドボックスのシーリング材当たり面部分の歪み
５．取付けボルトの締め付け度合いのばらつき
【０００４】
また、シーリング構造としては特開平６−２４１６６３号公報に記載のよう、金属箔をシーリング部に接触させ、金属箔の弾性及び吸引圧又は押圧により金属箔が接触面に押しつけられることによってシーリングする構造などがあった。金属箔の構造は、接触面などの歪み・傷などにより微少な漏れが発生するおそれがあるなどの不具合があった。
【特許文献１】特開平６−２４１６６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、燃焼ガスが熱機器本体部と燃焼装置の接合部から外部へ漏れないようにした熱機器の接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の発明は、燃焼室と燃焼装置を持ったボイラや燃焼炉などの熱機器であって、燃焼室などからなる熱機器本体部と燃焼装置は着脱可能なように接合しており、接合部の当たり面はロープパッキン等のシーリング材を挟み込んで接合することで、接合部から燃焼ガスが漏れ出ないようにしている熱機器において、前記接合部には、内側シーリング材と外側シーリング材からなる２重環のシーリング材を挟み込み、２重のシーリング材と熱機器本体部及び燃焼装置の当たり面で囲まれる密閉空間を設けてシール用気室としておき、前記シール用気室内に燃焼室内圧力よりも高圧の気体を供給する給気構造を設けたことを特徴とする熱機器の接合構造である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の熱機器の接合構造において、前記シール用気室内に高圧の気体を供給する給気構造として、一端を燃焼装置の燃焼用空気流動部に接続し、他端をシール用気室に接続する空気供給用配管を設け、燃焼用空気の一部をシール用気室内に供給することを特徴とする熱機器の接合構造である。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の熱機器の接合構造において、燃焼装置は周縁部にウインドボックスを設け、熱機器本体部と接合する面は燃焼装置のウインドボックス部分の壁面としており、ウインドボックス壁面の前記シール用気室周壁を構成する部分に、ウインドボックス内とシール用気室内をつなぐ空気供給用開口部を設け、燃焼用空気の一部をシール用気室内に供給することを特徴とする熱機器の接合構造である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし請求項３に記載の発明において、シーリング材取付け位置にシーリング材を保持するための突起物を取り付けたことを特徴とする熱機器の接合構造。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１については、シール用気室内を燃焼室内圧力よりも高圧とするため、内外シーリング材の両方に隙間が生じたとしても、燃焼室の燃焼ガスが燃焼室より圧力の高いシール用気室内へ流れ出ることはできないため、燃焼ガスが熱機器本体部と燃焼装置の隙間を通して外部へ漏れ出ることはなくなる。
請求項２については、燃焼用空気の圧力は、燃焼室内圧力よりも高圧であるため、燃焼装置内の燃焼用空気の一部をシール用気室へ供給するようにしておけば、シール用気室内の圧力を燃焼室の圧力よりも高圧とすることができる。
請求項３については、ウインドボックス底部に空気供給用開口部を設けることにより、シール用気室への空気供給を簡単で安価な構造で実現できる。
請求項４については、シーリング材がずれなくなることで、燃焼装置着脱時の作業性が向上するとともに、ずれによりシール用気室への空気供給用の開口部を塞ぐことが起こらなくなるため、作業性や信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例を図３〜図８を参照しながら説明する。図３は、本願発明を実施している実施例１を説明するためのものであり、燃焼室８などからなるボイラ本体４の一部と燃焼装置３の一部を抜き出した縦断面図、図４は、ロープパッキン等のシーリング材５ａ、５ｂを取り付けたウインドボックス１を下方より見た図である。燃焼装置３は、ボイラ本体４の上部に、ボイラ本体４とは着脱ができるように取り付ける。燃焼装置３は、送風機（図示せず）で加圧した燃焼用空気と、燃料用のノズル２から噴射する燃料を混合して燃焼するものである。燃焼装置３には、ボイラ本体４内に突出する円筒形状の燃焼筒を持ち、燃焼筒内にノズル２を配置しており、ボイラ上部の燃焼装置３から燃焼室へ向けて下向きに火炎を発生させる。燃焼装置３では、燃焼筒の周囲にウインドボックス１を設け、ウインドボックス１で燃焼用空気を整流する。ウインドボックス１の側面は円筒形の燃焼筒と同心であって、燃焼筒よりも径の大きな円筒形状としている。ウインドボックス１の下部には、ウインドボックス底面を延長する形のフランジを設けており、フランジとボイラ本体４と接合するようにしている。フランジには取付けボルト用穴１０を開けており、燃焼装置３の固定は、燃焼装置のフランジとボイラ体４の穴に取付けボルト６を差し込み、取付けボルトを締め付けることにより行う。燃焼装置３とボイラ本体４の接合面には、２重のシーリング材を挟み込んでおく。２重のシーリング材は同心の環状であって、内側のものを内側シーリング材５ａ、外側のものを外側シーリング材５ｂとする。シーリング材は厚みを持ったものであるため、取付けボルト６を締め付けることで燃焼装置３とボイラ本体４を接合した場合、燃焼装置３とボイラ本体４の間はシーリング材で密封することになり、燃焼装置３とボイラ本体４は直接には接触しない。内側シーリング材５ａと外側シーリング材５ｂの間には、燃焼装置のフランジ底面、ボイラ本体４の天面、内側シーリング材５ａ、外側シーリング材５ｂで囲まれた密閉空間ができ、この空間をシール用気室としておく。
【００１２】
図３において、燃焼装置のフランジには、シール用気室に空気供給するための空気供給用開口部９を設けておく。図では空気供給用開口部９のみを記載しているが、実際には空気供給用開口部９だけでなく、シール用気室内へ高圧の気体を供給する給気構造を設ける。給気構造は、空気を加圧して供給する給気ポンプと、給気ポンプからの加圧空気を送る空気供給配管によって構成することができる。給気ポンプはボイラ燃焼時の燃焼室内圧力よりも高い圧力の空気を供給するものとし、空気供給配管は空気供給用開口部９と給気ポンプに接続する。ボイラの運転中には、空気供給用開口部９から高圧の気体を供給することで、シール用気室内を燃焼室より高い圧力に維持する。シール用気室は本来は密封された空間であり、燃焼室内の燃焼ガスが内側シーリング材５ａを越えてシール用気室内へ入ることはないが、シールが破られた場合であってもシール用気室内の圧力をボイラ本体４の燃焼室の圧力以上にしているため、燃焼室内の燃焼ガスがシール用気室内に入ることはできず、燃焼室内の燃焼ガスが燃焼装置３の接合部から漏れるということはなくなる。また、シール用気室へは空気ではなく窒素を供給する方がよい場合には、給気ポンプに代えて窒素ボンベを接続する。窒素ボンベを接続することで、シール用気室へ窒素のみを供給することができる。図４では空気供給用開口部９を２個設けているが、空気供給をボンベなどの空気供給装置と配管などで行う場合は１個の方が望ましい。ただし、シーリング材の変形が大きくなり、空気供給用開口部が塞がれ、空気供給が全周に行き渡らなくなることに対しては空気供給用開口部９は複数個の方が望ましい。
【００１３】
図５は本願発明の実施例２に関するものであり、図３を一部変更したものである。図５の基本的な構成は実施例１と同じものであり、実施例１と同じ部分については説明を省略する。図５の場合、ウインドボックス１に接続した空気供給配管１１を設けている。空気供給配管１１の他端は空気供給用開口部に接続することで、燃焼に使用するために加圧した燃焼用空気の一部をシール用気室へ送気するようにしている。燃焼用空気の圧力は燃焼室圧力よりも高いため、燃焼用空気を送り込んだシール用気室内の圧力は燃焼室の圧力よりも高くなる。シール用気室内の圧力を燃焼室内の圧力より高くしておくと、燃焼室内の燃焼ガスがシール用気室内に入ることはできないため、シーリング材の劣化等によって隙間が生じても、燃焼室内の燃焼ガスが燃焼装置３とボイラ本体４の接合部から漏れることはなくなる。また、シール用気室内の圧力を高めるための高圧の気体として燃焼用空気を使用するため、シール用気室供給用の給気ポンプを設ける必要はない。
【００１４】
図６は本願発明の実施例３に関するものであり、図３を一部変更したものである。図６の基本的な構成は実施例１と同じものであり、実施例１と同じ部分については説明を省略する。図６の場合、ウインドボックス１の径が外側シーリング材５ｂよりも大きくなっており、シール用気室部分の燃焼装置底面はウインドボックス１の底面になっている。ここでは、ウインドボックス底板のシール用気室直上に当たる部分に、ウインドボックス底板を貫通する空気供給用開口部９を設けることにより、ウインドボックス１内を流れる燃焼用空気の一部をウインドボックス１からシール用気室内へ直接供給するものである。燃焼用空気を送り込んだシール用気室内の圧力は燃焼室の圧力よりも高くなるため、燃焼室内の燃焼ガスが燃焼装置３とボイラ本体４の接合部から漏れることはなくなる。また、燃焼用空気はウインドボックス１からシール用気室へ直接供給しているため、図５の実施例２に示している空気供給用配管は不要であり、安価な構造で実現できる。
【００１５】
図７と図８は本願発明の実施例４に関するものである。図７は、ボイラ本体４の一部と燃焼装置３の一部であるウインドボックスのさらに一部を抜き出した拡大図、図８は、内側シーリング材５ａ、外側シーリング材５ｂを取り付けたウインドボックスを下方より見た図である。実施例４に記載の発明は、シーリング材が横にずれないようにするため、シーリング材を取り付ける位置にシーリング材を保持するための突起物１２を取り付けるものである。突起物１２は、丸棒や平板を溶接したものなどで、内側シーリング材５ａ及び外側シーリング材５ｂのそれぞれを挟むように２列ずつ設けておく。突起物１２は、図８に示すように連続で全周に取り付けてもよいし、一定長さの丸棒や平板を適当な間隔で点線のよう取り付けても良い。突起物１２は、シーリング材がずれることを防止できる大きさとするが、シーリング材より小さなものとし、ウインドボックス１の底面に固定しておく。シール用気室へ高圧の気体を供給するようにしている場合、シーリング材が横に大きくずれてしまい、空気供給用開口部を閉塞することになると、シール用気室内の圧力を高めることができなくなるという問題が発生する。しかし、突起物１２を設けておき、シーリング材がずれないようにしておくことで、空気供給用開口部が閉塞されることは起きなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】従来のボイラ図面である。
【図２】図１の要部の拡大図である。
【図３】この発明の実施例１である。
【図４】この発明の実施例で、ウインドボックスにシーリング材を取り付け、下部から見た図である。
【図５】この発明の実施例２である。
【図６】この発明の実施例３である。
【図７】この発明の実施例４である。
【図８】この発明の実施例４である。
【符号の説明】
【００１７】
１    ウインドボックス
２    ノズル
３    燃焼装置
４    ボイラ本体
５    シーリング材
５ａ  内側シーリング材
５ｂ  外側シーリング材
６    取付けボルト
７    水管
８    燃焼室
９    空気供給用開口部
１０    取付けボルト用穴
１１    空気供給用配管
１２    ガイド
【図１】
2009180483.tif 000003
【図２】
2009180483.tif 000004
【図３】
2009180483.tif 000005
【図４】
2009180483.tif 000006
【図５】
2009180483.tif 000007
【図６】
2009180483.tif 000008
【図７】
2009180483.tif 000009
【図８】
2009180483.tif 000010