JP2993423B2 - 熱機器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、熱機器本体に、
その内部の燃焼空間と外部とを遮断するパッキン部材を
介在させて、燃焼装置を取り付けてなる熱機器に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラや焼却炉等の熱機器においては、
燃焼装置によって熱機器本体内の燃焼空間内に発生させ
た高温ガスの熱を系外に逃がさずに有効に利用するため
と、高温ガスがこの燃焼空間から熱機器の外に漏れるの
を防止するために、熱機器本体と燃焼装置との接合面間
にパッキン部材を介在させてある。このようなパッキン
部材は、断熱材としても機能するが、熱機器本体と燃焼
装置との間においては、常時、高温のガス（以下、高温
ガスという。）に晒されるため、熱による劣化が早く進
行する。また、このような用途に用いられるパッキン部
材は、一般に、シール面との馴染み性が悪く、燃焼装置
の取付時には熱機器本体と燃焼機器の接合面間で強く挟
み込むことによって密着させているが、馴染んでくると
面圧が低下してしまう。すると、このパッキン部材と、
熱機器本体や燃焼装置との接合面から高温ガスが浸透し
ていき、この高温ガスの浸透によってパッキン部材がさ
らに劣化する。その結果、この隙間から、高温ガスがそ
のまま外部に流出する。このような高温ガスの流出は、
火災の原因や作業者の火傷等の原因になる恐れがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、燃焼装置を熱機器本体に取り付けるに際
して、両者間に介在させるパッキン部材の劣化を防止す
るとともに、このパッキン部材が劣化したとしても高温
ガスの熱機器外部への噴出を防止することのできる熱機
器を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、内部に燃焼
空間を形成し、この燃焼空間と連通する開口部を備えた
熱機器本体と、前記開口部に臨ませて取り付けられる燃
焼機器と、前記熱機器本体と前記燃焼装置との接合面間
であって前記開口部よりも外方位置に介在させたパッキ
ン部材とを備えた熱機器において、前記接合面間であっ
て前記パッキン部材の前記燃焼空間側の周面に沿って空
気導入領域を形成した接続した構成により、上述の課題
を解決するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明は、内部に燃焼空間を形
成し、この燃焼空間と連通する開口部を備えた熱機器本
体と、前記開口部に臨ませて取り付けられる燃焼機器
と、前記熱機器本体と前記燃焼装置との接合面間であっ
て前記開口部よりも外方位置に介在させたパッキン部材
とを備えるものにおいて適用される。そして、この発明
は、前記熱機器本体と前記燃焼装置の接合面間であって
前記パッキン部材の前記燃焼空間側の周面に沿って空気
導入領域を形成することによって実現される。すなわ
ち、前記接合面間において前記パッキン部材の内側に形
成した空気導入領域によって、前記燃焼空間からの高温
ガスの侵入と熱的影響を前記パッキン部材の手前で防止
するようにしたものである。

【０００６】ここで、この発明でいう熱機器とは、ボイ
ラや焼却炉等のように、内部に燃焼空間を備えた熱機器
本体に、この燃焼空間に臨ませて燃焼装置を取り付けた
もの全体を含む。前記熱機器本体は、前記熱機器がボイ
ラである場合には、一般に缶体と称される。ここで、前
記接合面とは、前記熱機器本体における前記燃焼装置の
取付箇所において、前記熱機器本体に前記燃焼装置を取
り付ける際に対面する面のことで、この発明において
は、前記接合面間にパッキン部材を介在させているた
め、前記接合面同士が接触しない場合を含んでいる。

【０００７】さらに、前記パッキン部材は、前記熱機器
本体と前記燃焼装置との接合面間に介在させて、高温ガ
スが熱機器外に漏れるのを防止するが、このような熱機
器に使用されるものであるから断熱材としても機能する
場合を含んでいる。前記パッキン部材の燃焼空間側の周
面に沿って形成する空気導入領域は、前記熱機器本体と
前記燃焼装置の接合面間において、前記パッキン部材の
内周側に位置するものである。したがって、前記空気導
入領域の外周側は前記パッキン部材の内周によって区画
される。すなわち、前記空気導入領域は、そこに供給さ
れる空気によって、前記パッキン部材の内側をさらにシ
ールするものであり、この空気が、前記熱機器本体と前
記燃焼装置との間から外部に漏れたとしても、前述した
ような熱の有効利用や、高温ガスの漏れを防止するとい
う効果を有する。したがって、前記空気導入領域の外周
側の境界は、前記接合面間において、前記パッキン部材
によって規定されるものであるが、前記空気導入領域の
内周側は、前記パッキン部材の内周囲に何らかの構成部
材を配置する等して明確に規定する必要はない。さら
に、この発明においては、前記空気導入領域に供給され
る空気の圧力を、前記燃焼空間内に形成される高温ガス
の圧力より高圧とする。これにより、前記熱機器本体と
前記燃焼装置との接合面間において、前記パッキン部材
との間に隙間が生じても、前記空気導入領域内のエア圧
によって高温ガスの流出を防止する。前記空気導入領域
への空気の供給は、燃焼装置に付属の燃焼用空気の供給
手段を利用する他、別個の空気供給手段を用いる。

【０００８】

【実施例】以下、この発明に係る熱機器の具体的実施例
について、図１を参照しながら詳細に説明する。ここ
で、図１は、この発明に係る熱機器の一実施例を説明す
るための横断平面図である。また、図示する実施例にお
いて、熱機器は、水管ボイラを例示するものである。こ
の水管ボイラの缶体、すなわち、熱機器本体１は、その
内部の燃焼空間１９に多数の伝熱管２を配置したもの
で、これらの伝熱管２に対して、燃焼装置３からの高温
ガス（火炎、燃焼ガスを含む。）が接触する。前記熱機
器本体１は、前記燃焼装置３を取り付けるための第１接
合部材４を有しており、この第１接合部材４には、前記
燃焼装置３によって前記燃焼空間１９内に高温ガスを形
成させるための開口部５を形成してある。

【０００９】前記燃焼装置３は、この実施例では、予混
合式のガスバーナを例示してある。前記燃焼装置３は、
予混合気供給流路６の下流側にバーナエレメント７を備
え、このバーナエレメント７に形成した多数の予混合気
噴出孔（図示省略）から予混合気を噴出させて燃焼させ
るものである。この予混合気供給流路６は、筒形状のウ
インドボックス８によって画成されている。このウイン
ドボックス８の一側壁（以下では、底板部という）９の
下流側には、エレメント取付開口部１０を形成してあ
り、このエレメント取付開口部１０にバーナエレメント
７を取り付けてある。前記底板部９は、前記燃焼装置３
を前記熱機器１に取り付けるための第２接合部材９とし
ても機能するもので、この取り付けに際しては、後述す
るように、この第２接合部材９を前記第１接合部材４と
対面させた状態とする。

【００１０】前記バーナエレメント７は、支持枠１１を
介して前記エレメント取付開口部１０に取り付けてあ
る。すなわち、前記支持枠１１は、前記バーナエレメン
ト７を保持する枠状部分１２と、前記ウインドボックス
８に前記バーナエレメント７を固定するためのフランジ
状部分１３とを備えている。前記枠状部分１２の周囲に
は、前記バーナエレメント７と前記エレメント取付開口
部１０との間の密封と断熱を行なうための第１断熱材１
４を配置するが、この第１断熱材１４は、前記バーナエ
レメント７の表面と面一になるように配置してある。さ
らに、前記第１断熱材１４の外側には、断面略Ｌ字形の
保持部材１５を設け、前記第１断熱材１４を前記枠状部
分１２に対して所定の位置に保持・固定している。前記
保持部材１５の取り付けに際して、前記第１断熱材１４
と前記支持枠１１および前記保持部材１５とは、単に挟
み込みだけでなく接着材等を使って接着もしておく。以
上のようにして、前記第１断熱材１４を組み付けた前記
バーナエレメント７は、前記ウインドボックス８に取り
付けられるが、この際、前記バーナエレメント７は前記
ウインドボックス８の内側から、前記エレメント取付開
口部１０に挿入し、前記枠状部分１２を、前記エレメン
ト取付開口部１０から突出させた状態で組み付けられ
る。この組み付け状態では、前記ウインドボックス８の
外側に突出する前記支持枠１１の周囲は前記第１断熱材
１４で覆われ、さらにその外側が前記保持部材１５で覆
われた状態となる。さらに、前記燃焼装置３において
は、前記保持部材１５の周囲に、さらに第２断熱材２０
を配置してある。この第２断熱材２０は、前記第１断熱
材１４と同様に、前記バーナエレメント７の表面と面一
になるように配置している。前記第１断熱材１５および
前記第２断熱材２０は、後述するように、前記燃焼装置
３を、前記第１接合部材４の開口部５から前記熱機器本
体１内の燃焼空間１９に臨ませた状態で取り付ける際
に、前記燃焼装置３のバーナエレメント７の周囲と前記
第１接合部材４の開口部５との間の断熱と熱的遮蔽を主
に行うものである。ここで、前記バーナエレメント７の
構造は、たとえば、薄肉の平板と波板を交互に積層する
ことによって予混合気噴出孔を形成したものや、耐熱性
の平板状部材に多数の予混合気噴出孔を穿設したものを
用いることもできる。

【００１１】以上の構成の燃焼装置３は、前記バーナエ
レメント７を前記開口部５から前記燃焼空間１９に臨ま
せた状態で前記熱機器本体１に取り付ける。この際に
は、前 記第１接合部材４と、前記底板部９との間に前記
パッキン部材２３を介在させて取り付け、前記熱機器本
体１と前記燃焼装置３との間の密封と断熱を行なう。前
記パッキン部材２３は、前記第１接合部材４における開
口部５の周囲を取り巻くように配置されるもので、この
実施例においては前記底板部９の周囲に沿って取り付け
られており、したがって前記燃焼装置３を前記熱機器本
体１に取り付けた状態では、前記第１接合部材４の開口
部５周縁，前記底板部９のエレメント取付開口部１０周
縁の外側に位置している。前記パッキン部材２３は、前
述のように、燃焼による熱を系外に逃がさずに有効に利
用するために、また高温ガスが前記熱機器本体１外に漏
れるのを防止するためのものである。前記パッキン部材
２３は、この実施例では、前記燃焼装置３の底板部９側
に取り付けてあり、前記燃焼装置３の取り付け時に、前
記熱機器本体１側の前記第１接合部材４に密着する。

【００１２】さらに、前記パッキン部材２３の前記燃焼
空間１９側と通じる側の周面には、この面に沿って空気
導入領域２１を形成する。すなわち、前記熱機器本体１
の第１接合部材４と前記燃焼装置３の底板部９との間に
おいて、前記パッキン部材２３の内周側に前記空気導入
領域２１を形成する。この実施例においては、前記パッ
キン部材２３の内周側と、前記熱機器本体１の第１接合
部材４と、前記燃焼装置３の底板部９と、前記第２断熱
材２０とによって囲まれた空間が、前記空気導入領域２
１である。ここで、前記空気導入領域２１の外周側の境
界は、前記パッキン部材２３によって規定されるもので
あるが、前記空気導入領域２１の内周側の境界は、何ら
かの構成部材によって明確に規定する必要はない。

【００１３】前記空気導入領域２１には、空気導入流路
２２を接続してある。この空気導入流路２２は、前記ウ
インドボックス８における予混合気供給流路６の画成部
分よりも外側の位置において、前記ウインドボックス８
の底板部９を貫通させて形成してある。前記空気導入流
路２２は、１つとすることもできるが、好ましくは、前
記空気導入領域２１に沿って適宜の間隔で複数設ける。
さらに、前記ウインドボックス８の側板部１６には、所
定の隙間でもって隔壁２４を取り付けることによって、
前記空気供給経路２５を形成してあり、前記空気供給経
路２５に前記空気導入流路２２を連通させてある。前記
空気供給経路２５は、前記空気導入流路２２を介して前
記空気導入領域２１に空気を供給するためのもので、こ
の空気は、たとえば予混合気を形成する前の燃焼用空気
を導入する。前記空気導入流路２２から前記空気導入領
域２１内へ供給する空気は、前記空気導入領域２１内に
おいて、前記燃焼装置３によって前記燃焼空間１９内に
形成した高温ガスの圧力より高圧とする。すなわち、こ
の前記空気導入領域２１内への空気の供給圧力は、前記
熱機器本体１における炉圧より高圧とする。

【００１４】ここで、前記燃焼装置３の前記熱機器本体
１への取り付けに際しては、前記熱機器本体１の第１接
合部材４に所定個数のボルト３０を取り付け、これら各
ボルト３０のそれぞれに、押え具３１を挿入し、これら
の押え具３１を前記燃焼装置３の底板部９の周辺に当接
させた状態で前記各ボルト３０のそれぞれにナット３２
をねじ込むことによって行っている。ここで、図示する
実施例においては、前記各押え具３１と前記各ナット３
２との間にスプリングワッシャ等の弾性を有する弾性部
材３３を介在させ、前記パッキン部材２３および前記第
２断熱材２０の馴染み性の向上と、面圧の低下の調整を
行っている。

【００１５】以上の構成において、熱機器の運転時、す
なわち燃焼装置３の動作時には、空気導入流路２２から
空気導入領域２１に空気が導入されている。この状態で
は、パッキン部材２３や第２断熱材２０は、熱機器本体
１と前記燃焼装置３との間の密封と断熱を行なっている
が、前記パッキン部材２３や前記第２断熱材２０の馴染
みによる面圧の低下等により、前記第２断熱材２０と前
記熱機器本体１の第１接合部材４や前記燃焼装置３の底
板部９との間に隙間が生じたとする。この場合、従来の
ものでは、前記第２断熱材２０自体の隙間や、前記第２
断熱材２０と前記底板部９との接触面、前記パッキン部
材２３と前記第１接合部材４や前記底板部９との接触面
から高温ガスが浸透していく。この高温ガスの浸透によ
って、前記パッキン部材２３の劣化が促進され、前記パ
ッキン部材２３と前記第１接合部材４や前記底板部９と
の接触面に生じた隙間から、高温ガスがそのまま外部に
流出する等、火災の原因や作業者の火傷の原因になる恐
れがある。しかし、前記パッキン部材２３の劣化により
それらの接触面に隙間が生じても、前記空気導入領域２
１内に供給される空気によって、それらの接触面に生じ
た隙間から前記空気導入領域２１への高温ガスの浸透を
抑制し、また前記パッキン部材２３の冷却を行なうた
め、前記パッキン部材２３の劣化を抑制できる。しか
も、前記空気導入領域２１に、前記空気導入流路２２か
ら供給される空気は、前記第２断熱材２０の部分におい
て、燃焼空間１９内の高温ガスの圧力より高く設定して
あるため、前記パッキン部材２３の劣化により隙間が生
じても、この隙間からは空気が噴出するのみであり、前
記空気導入領域２１内のエア圧によって高温ガスの流出
を防止することができる。

【００１６】ここで、以上の実施例においては、前記空
気導入領域２１への空気の供給は、前記燃焼装置３の燃
焼用空気の供給経路から分岐させることによって、燃焼
用空気の供給手段（すなわち、送風機）からの空気を利
用しているが、この送風機とは別個に送風機やコンプレ
ッサー等の空気供給手段を設けてることもできる。さら
に、以上の説明における燃焼装置３は、前記バーナエレ
メント７と前記ウインドボックス８、前記ウインドボッ
クス８と前記熱機器本体１との間に、第１断熱材１４お
よび第２断熱材２０を介在させることにより、修理点検
時の各部材の着脱性、密閉性等、作業性を考慮したもの
であるが、このような着脱が不要な、または殆ど無いよ
うな燃焼装置においては、必ずしも第１断熱材１４およ
び第２断熱材２０を積層状態となるように設ける必要は
なく、前記バーナエレメント７の支持枠１１の周囲、前
記熱機器本体１と前記燃焼装置３との間に、一体的な断
熱材を設けたものとすることもできる。この場合、上述
の実施例に比べ、前記保持部材１５を省略することがで
き、より一層の構造の簡素化が可能である。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る熱
機器によれば、燃焼装置と熱機器本体との接合面間にパ
ッキン部材を介在させ、このパッキン部材の燃焼空間側
の周面に沿って空気導入領域を形成し、この空気導入領
域に導入した空気により、燃焼空間からの高温ガスの熱
的影響を遮断し、同時にパッキン部材の冷却を行なうこ
とができるから、パッキン部材の焼損や、経時的な劣化
を防止し、面圧の低下を抑制し、パッキン部材の長寿命
化も図れる。さらに、空気導入領域に導入する空気の圧
力を、燃焼空間内の圧力より高く設定し、パッキン部材
の内周に作用する高温ガスよりも若干高い圧力の空気を
前記空気導入領域に供給することにより、パッキン部材
が劣化して熱機器本体や燃焼機器との間に隙間が生じて
も、この隙間からは、この空気が熱機器本体外に流出す
るのみであり、高温ガスの流出による種々の問題を解決
することができ、高い安全性を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る熱機器の一実施例を説明するた
めの横断平面図である。

【符号の説明】

１ 熱機器本体 ３ 燃焼装置 ４ 第１接合部材 ９ 第２接合部材 １９ 燃焼空間 ２１ 空気導入領域 ２３ パッキン部材

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に燃焼空間１９を形成し、この燃焼
   空間１９と連通する開口部５を備えた熱機器本体１と、
   前記開口部５に臨ませて取り付けられる前記燃焼機器３
   と、前記熱機器本体１と前記燃焼装置３との接合面間で
   あって前記開口部５よりも外方位置に介在させたパッキ
   ン部材２３とを備えた熱機器において、前記接合面間で
   あって前記パッキン部材２３の前記燃焼空間１９側の周
   面に沿って空気導入領域２１を形成したことを特徴とす
   る熱機器。
2. 【請求項２】 前記空気導入領域２１内の圧力を、前記
   燃焼空間１９内の圧力よりも高く設定したことを特徴と
   する請求項１記載の熱機器。