JP2018134590A - 燃焼装置の煙管清掃構造、煙管清掃システム、煙管清掃構造付燃焼装置、煙管清掃構造付煙管、煙管清掃用具、および燃焼装置の煙管清掃方法 - Google Patents

Abstract

【課題】灰や塵埃の発生する燃焼装置の煙管を、労力をさほどかけずに、簡単に、かつ効率的に清掃することのできる燃焼装置の煙管清掃構造を提供する。【解決手段】燃焼装置の円筒状の煙管を清掃するための煙管清掃構造は、水平運動を上下運動に変換し清掃手段４が固定される回動子１と、回動子１に固定される、固定部２ならびに煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなる清掃手段４と、および回動子１を水平駆動する駆動手段５とからなり、フィン部は螺旋状の帯状体であり、その幅方向縁部が清掃対象の煙管内壁に接する仕様に形成される。【選択図】図１

Description

本発明は燃焼装置の煙管清掃構造、煙管清掃システム、煙管清掃構造付燃焼装置、煙管清掃構造付煙管、煙管清掃用具、および燃焼装置の煙管清掃方法に係り、特に、灰や塵埃の発生する燃焼装置の煙管を効果的に清掃することのできる、燃焼装置の煙管清掃構造等に関するものである。

出願人が開発したタイヤボイラーは、独自の燃焼方式により、従来は廃棄するだけであった使用済みタイヤを燃料とすることができる。しかもクリーンな燃焼により、可燃物のほとんどを灰とすることができる。このように灰や塵埃を生成する燃焼装置では、煙道（煙管）に付着した灰等が掃除されることにより、熱効率を良好に維持することができる。

さて、燃焼装置の煙管清掃技術に関連しては、従来複数の提案がなされている。たとえば後掲特許文献１には、サイクロンクリーナーの胴部、排煙管等、煙道管の内面に付着したすす、灰等の付着物を低労力かつ安全に行えるようにする装置として、焼却炉から排出される既燃ガスの流通する煙道管の端部に、既燃ガスの主流部から偏倚する収容部を設け、これに耐熱性の掻具を収容し、掻具に細長い作動体を連結するとともにこの作動体を煙道管の端部から外部に露出させ、作動体を煙道管の内方に向けて往復動させる駆動手段を設けた装置が開示されている。

また特許文献２には、煙道内壁付着物を効率よく除去するコンパクトな装置として、外管と内管とからなる二重管構造の煙道とし、内壁に波形の凹凸部を形成した内管を、外管に対して回動自在に支持させ、内管の外壁に設けた作動片をを挟んでノッカーとストッパを対向させて組み付けた構成が開示されている。そして、ノッカーの作動で作動片を介して内管を回動させ、その際に生ずる円周方向の衝撃力で内壁付着物を落下させる、としている。

特開平８−２８８５４号公報「焼却炉の煙道管部の清掃装置」 特開平１１−２２９５１号公報「煙道清掃装置」

さて、上述の通り、タイヤボイラーのように灰や塵埃を生成してそれが上方に吸い上げられる燃焼装置では、煙管に付着した灰・塵埃が除去されることで熱効率を良好に維持されるが、そのためには、これらを除去する作業、すなわち煙管の清掃が必要である。しかし清掃作業を手作業で行うことは相応の労力を要し、特に数十〜二百本もの煙管を有するタイヤボイラーなど、煙管を多く備える燃焼装置では、その労力の程はなおさらである。

そこで本発明が解決しようとする課題は、かかる従来技術の問題点をなくし、灰や塵埃の発生する燃焼装置の煙管を、労力をさほどかけずに、簡単に、かつ効率的に清掃することのできる、燃焼装置の煙管清掃構造等を提供することである。

本願発明者は上記課題について検討した結果、螺旋状の帯状体からなるフィンを煙管内で上下往復動させる構造を用いることによって解決できることを見出し、これに基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として本願で特許請求される発明、もしくは少なくとも開示される発明は、以下の通りである。

〔１〕 燃焼装置の円筒状の煙管を清掃する構造であって、水平運動を上下運動に変換し後記清掃手段が固定される回動子と、該回動子に固定される固定部ならびに煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなる清掃手段と、および該回動子を水平駆動する駆動手段とからなり、該フィン部は螺旋状の帯状体であることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃構造。
〔２〕 前記フィン部は、帯状体が長手方向を軸とする軸周りに捩じられた形態で螺旋状をなしていることを特徴とする、〔１〕に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
〔３〕 前記捩じれにより反復的に形成され得るひねり単位が一または複数形成されていることを特徴とする、〔２〕に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
〔４〕 前記ひねり単位は複数形成されており、前記フィン部の長さが下記（Ａ）式を満たすことを特徴とする、〔３〕に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
（Ａ）フィン部の長さ≦適用される煙管の清掃対象部位の長さ―ひねり単位
〔５〕 前記フィン部の幅方向縁部が、適用される煙管の内壁に接する仕様に形成されていることを特徴とする、〔１〕ないし〔４〕のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。

〔６〕 前記駆動手段は少なくとも連結ロッドからなり、前記回動子は該連結ロッドに連結していて水平駆動を受ける可動部と、該可動部の水平運動により上下運動する二の腕部と、該両腕部の間の中心部とを備えて形成され、該各腕部に前記清掃手段が固定されることを特徴とする、〔１〕ないし〔５〕のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
〔７〕 前記駆動手段による前記回動子の水平運動が別の一以上の回動子に伝動され、該回動子に固定された複数の前記清掃手段が同時に上下駆動されることを特徴とする、〔１〕ないし〔６〕のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
〔８〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の煙管清掃構造が複数用いられてなる煙管清掃システムであって、前記駆動手段による前記回動子の水平運動が別の一以上の回動子に伝動され、該回動子に固定された各清掃手段が同時に上下駆動されることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃システム。
〔９〕 前記駆動手段が手動式、自動式、または自動制御式のいずれかであることを特徴とする、〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
〔１０〕 前記駆動手段が手動式、自動式、または自動制御式のいずれかであることを特徴とする、〔８〕に記載の燃焼装置の煙管清掃システム。

〔１１〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の煙管清掃構造、または〔８〕ないし〔１０〕のいずれかに記載の煙管清掃システムを備えていることを特徴とする、煙管清掃構造付燃焼装置。
〔１２〕 下記（Ｂ）のいずれかであることを特徴とする、〔１１〕に記載の煙管清掃構造付燃焼装置。
（Ｂ）タイヤボイラー、焼却炉、灰や塵埃を生成する燃焼装置
〔１３〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の煙管清掃構造、または〔８〕ないし〔１０〕のいずれかに記載の煙管清掃システムを備えていることを特徴とする、煙管清掃構造付煙管。
〔１４〕 〔１〕ないし〔７〕のいずれかに記載の煙管清掃構造、または〔８〕ないし〔１０〕のいずれかに記載の煙管清掃システムを用いて行うことを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃方法。
〔１５〕 前記清掃手段を１ひねり単位分（「１ピッチ」ともいう）作動させることで煙管の清掃がなされることを特徴とする、〔１４〕に記載の燃焼装置の煙管清掃方法。
〔１６〕 燃焼装置の円筒状の煙管を清掃する用具であって、煙管内を移動せしめる駆動を受ける受動部と、該受動部と一体に設けられていて煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなり、該フィン部は螺旋状の帯状体であることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃用具。

本発明の燃焼装置の煙管清掃構造、煙管清掃システム、煙管清掃構造付燃焼装置、煙管清掃構造付煙管、煙管清掃用具、および燃焼装置の煙管清掃方法は上述のように構成されるため、これらによれば、灰や塵埃の発生する燃焼装置の煙管を、労力をさほどかけずに、簡単に、かつ効率的に清掃することができる。また、それにより、熱効率を向上させることができ、燃焼装置の熱効率を良好な状態に容易に保持することができる。また、煙管を多数備える燃焼装置においては、必要な清掃を同時に、かつ短時間で行うことができる。

また、本発明の燃焼装置の煙管清掃構造等における駆動手段が自動式の場合は、特に簡単な操作によって迅速な煙管清掃を行うことができる。一方、駆動手段が手動式の場合は、装置構造をより簡素にすることができる。また、本発明の鉛管清掃構造等は、その清掃手段を１ひねり単位（１ピッチ）分だけ上下動させるだけで煙管全体の清掃、すなわち灰や塵埃の除去を行うことができ、極めて小さな作動、作動範囲しか要さないため、装置の耐久性にも優れる。

本発明の燃焼装置の煙管清掃構造実施例の要部説明図である。 図１に示す実施例の動作説明図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図である。 本実施例の作動による煙管内における清掃作用を示す説明図である。

以下、図面により本発明を詳細に説明する。なお図示するのは本発明の実施例であるが、本発明がかかる実施例に限定されるものではない。
図１は、本発明の燃焼装置の煙管清掃構造実施例の要部説明図である。また、図２は図１に示す実施例の動作説明図、図３ａ〜３ｇは、図１に係る清掃手段の正六面図および斜視図、図４は本実施例の作動による煙管内における清掃作用を示す説明図である。これらに例示するように本煙管清掃構造は、燃焼装置の円筒状の煙管８０（図４）を清掃するための構造であって、水平運動を上下運動に変換し後記清掃手段４が固定される回動子１と、回動子１に固定される、固定部２ならびに煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部３からなる清掃手段４と、および回動子１を水平往復駆動する駆動手段５とからなり、フィン部３は螺旋状の帯状体であることを、主たる構成とする。なお、フィン部３の幅方向縁部は、本煙管清掃構造が適用される煙管８０の内壁に接する（「内接」、当接」ともいう）仕様に形成されていることとする。

駆動手段５は少なくとも連結ロッド５１から構成される。つまり、連結ロッド５１のみが駆動手段５そのものであってもよいし、一方、駆動手段５は連結ロッド５１とその他の要素からなる構成であってもよい。前者の場合は、人力（手動）で連結ロッド５１を水平運動させる方式とすることができる。一方、後者の場合は、連結ロッド５１を水平運動させるための装置（モータ等）を用いた駆動方式とすることができ、これはさらに、コンピュータ等の制御手段を用いた自動制御方式としてもよい。

また、図１に示すように本発明煙管清掃構造に係る回動子１は、駆動手段５の連結ロッド５１に連結していて水平駆動を受ける可動部１１と、可動部１１の水平運動により上下運動する二の腕部１２、１２と、両腕部１２、１２の間の中心部１３とを備えて形成される。そして、各腕部１２、１２に清掃手段４がその固定部において固定される。図では、右側の腕部１２に清掃手段４が固定されることを示しているが、もちろん、左側の腕部１２にも固定され得る。基本的には両腕部１２、１２にそれぞれ清掃手段４を固定して用いることができる。

主に図２により、本発明煙管清掃構造の作用を説明する。
駆動手段５が駆動されると、回動子１の可動部１１に連結されている連結ロッド５１の水平運動Ｈを受けてこれに連結されている回動子１の可動部１１が水平運動し、可動部１１の水平運動は回動Ｒを介して、二の腕部１２、１２の上下運動Ｖに変換される。両腕部１２、１２は互いに逆向きに上下動する。それにより、固定部２によって各腕部１２に固定されている清掃手段４は、互いに逆向きに上下動し、各フィン部３は煙管８０内を上下動する。螺旋状の帯状体であるフィン部３は、その上下動によって、煙管８０内壁に当接する幅方向縁部が内壁の付着物（灰や塵埃）を掻き落とし、除去する。すなわち、煙管８０の清掃がなされる。

本発明煙管清掃構造のフィン部３は、図３ａ〜３ｇに示すように特徴的な形態を有する。すなわち、帯状体が長手方向を軸とする軸周りに捩じられた形態で螺旋状をなしている形態である。フィン部３が、煙管内壁に内接した状態での上下動や、煙管内の熱によって変形しない材質・仕様により形成されていることはいうまでもない。また、フィン部３には、前記捩じれにより反復的に形成され得るひねり単位３３が一または複数形成されているものとする。ひねり単位３３は、図３ａ等に図示するように一のみではなく複数形成されていることが望ましい。

フィン部３のひねり単位３３は、その両側方向縁部でもって煙管８０内壁の全周（３６０°）に亘る内接がなされる。したがって、清掃手段４を下か上に１ひねり単位分移動させると、１ひねり単位分の長さに亘って、煙管８０内壁全周における掻き落とし作用がなされる。ひねり単位３３がｎ個設けられることで、１ひねり単位分の上下動により、ひねり単位ｎ個分の長さに亘る掻き落とし作用がなされることになる。

なお、１ひねり単位の長さは、図示する例に限定されず適宜に設計可能である。たとえば、１ひねり単位（１ピッチ）を９０〜１００ｍｍとしてもよい。かかる仕様は、たとえば出願人により従来から提供されているタイヤボイラーの煙管清掃用として適する仕様である。清掃手段４を１ひねり単位（１ピッチ）分＝９０〜１００ｍｍだけ上か下に移動させるだけで煙管全体の清掃、すなわち灰や塵埃の除去を行うことができ、極めて小さな作動、作動範囲しか要さない。

図４により、本実施例煙管清掃構造の作動による煙管内における清掃作用を説明する。（ａ）を清掃手段４の標準位置（高さ）であるとすると、これを上に移動させれば（ｂ）、下に移動させれば（ｄ）となる。（ａ）から上行して（ｂ）、そこから下行して（ｃ）、（ｄ）、そして上行して標準位置（ａ）に戻る、というサイクルで、清掃手段４を上下動させてもよい。しかし、（ｂ）の上行が冗長であれば、（ａ）（または（ｃ）、（ｅ））と（ｄ）との間を往復するサイクルで駆動することとしても、もちろんよい。

また、ひねり単位３３との関係で、フィン部３の長さを（Ａ）式のように規定するものとすることもできる。

（Ａ）フィン部の長さ≦適用される煙管の清掃対象部位の長さ―ひねり単位

すなわち、フィン部３３の長さを、煙管８０中の清掃対象部位長さから１ひねり単位分減算した長さとした場合に、１ひねり単位分の上下動のみによって清掃対象領域全てを処理することができる。フィン部３３はそれより短くてもよいが、その場合には清掃対象部位の一部が清掃されないこととなる。もっともその場合は、上下動駆動する範囲を１ひねり単位より長い長さにすればよい。なお上式（ａ）の規定は必要的ではなく、任意であり、当該式を外れる範囲が本発明の範囲外となるものではない。

回動子１は要するに、駆動手段５による水平駆動を媒介して清掃手段４における上下運動に変換する機能を果たせばよいのであり、そうである限り、ここまで説明した形態・仕様には限定されない。

また、清掃手段４中、特に固定部２には強度が求められる。そこで、固定部２とフィン部３の厚さを変え、前者をより厚く、後者をより薄くする仕様とすることが望ましい。たとえば、鉄鋼製で固定部２を２５ｍｍ厚、フィン部３を０．８〜１．０ｍｍ厚とする、等である。しかしながら、固定部２、フィン部３を同じ厚さにすることも、本発明からは排除されない。また、固定部２とフィン部３は最初から一体に形成してもよいし、各部材を後から接続して形成してもよい。

本発明煙管清掃構造は、その清掃手段４のフィン部３が清掃対象であるところの煙管８０に挿入された状態でセットされ、煙管８０外にある駆動手段５により駆動されて用いられる。上述の通り、手動式の場合は連結ロッド５１自体が駆動手段５であり、人力でこれが水平駆動される。一方、モータ等の駆動装置を用いた自動式の場合は、駆動装置の運転により連結ロッド５１が水平駆動される。さらにコンピュータ等の制御手段を用いた自動運転制御方式とすることができることも、上述の通りである。また、水平駆動の回数は１回、または２回以上であり、限定されない。

なお、特に図示はしないが、 駆動手段５による回動子１の水平運動が、別の一以上の回動子１、１、・・・に伝動され、別の回動子１、１、・・・にそれぞれ固定された清掃手段４、４、・・・が同時に上下駆動される構成の、燃焼装置の煙管清掃構造もまた、本発明の範囲内である。この場合、単一の駆動手段５を駆動することによって、複数の清掃手段４、４、・・・を同時に上下駆動することができ、複数の煙管清掃作業を同時に行うことができる。

各図で説明した本発明煙管清掃構造実施例では、一つの回動子１に二つの清掃手段４、４を固定することが可能であるため、同時に二本の煙管８０、８０を清掃することができる。したがって、同時駆動される回動子１がｎ個あれば、２ｎ本の煙管８０を処理できる。なお、同時清掃対象の煙管８０が奇数本の場合は、清掃手段４を一つのみ固定した回動子１が生じる。なお、出願人が提供するタイヤボイラーでは５０〜２００本の煙管を備えた仕様があり得るが、２００本程度であっても、同時駆動は全く問題なく可能である。

また、図示しないが、駆動手段を備えたものであるところの煙管清掃構造を複数用いてなる煙管清掃システムも、本発明の範囲内である。同システムを構成する各煙管清掃構造には駆動手段があるが、各回動子間が連結されていることにより、いずれか一の駆動手段を作用させることによって、全清掃手段が同時に上下駆動される構成とすることができる。駆動手段は、手動式、駆動装置を用いた自動式、あるいはまたコンピュータ等の制御手段を用いた自動制御式のいずれであってもよい。

また、以上説明した煙管清掃構造、もしくは煙管清掃システムを備えているタイヤボイラー、焼却炉、その他灰や塵埃を生成する燃焼装置、さらには煙管清掃構造付煙管も、本発明の範囲内である。さらに、本発明煙管清掃構造または煙管清掃システムを用いて行う煙管清掃方法も、本発明の範囲内である。本煙管清掃方法では特に、清掃手段を１ひねり単位分（１ピッチ）作動させることで、煙管の清掃を行うことができる。

加えて、以上説明した煙管清掃構造等の構成要素であるところの清掃手段４自体もまた、独立して本発明の範囲内である。すなわち清掃手段４は、燃焼装置の円筒状の煙管を清掃する用具であって、煙管内を移動せしめる駆動を受ける受動部（固定部）と、受動部と一体に設けられていて煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなり、フィン部は螺旋状の帯状体である煙管清掃用具として、駆動手段や回動子の有無に関わらず、これを独立して煙管清掃用として用いるものとすることも可能である。

本発明の燃焼装置の煙管清掃構造、煙管清掃システム、煙管清掃構造付燃焼装置、煙管清掃構造付煙管、煙管清掃用具、および燃焼装置の煙管清掃方法によれば、灰や塵埃の発生する燃焼装置の煙管を、労力をさほどかけずに、簡単に、かつ効率的に清掃することができる。また、それにより、燃焼装置の熱効率を良好な状態に容易に保持することができる。したがって、燃焼装置製造、使用分野、および関連する全分野において、産業上利用性が高い発明である。

１…回動子
２…固定部（受動部）
３…フィン部
４…清掃手段（煙管清掃用具）
５…駆動手段
３３…ひねり単位
５１…連結ロッド
８０…煙管
Ｈ…水平運動
Ｒ…回動
Ｖ…上下運動

Claims (16)

1. 燃焼装置の円筒状の煙管を清掃する構造であって、水平運動を上下運動に変換し後記清掃手段が固定される回動子と、該回動子に固定される固定部ならびに煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなる清掃手段と、および該回動子を水平駆動する駆動手段とからなり、該フィン部は螺旋状の帯状体であることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃構造。
2. 前記フィン部は、帯状体が長手方向を軸とする軸周りに捩じられた形態で螺旋状をなしていることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
3. 前記捩じれにより反復的に形成され得るひねり単位が一または複数形成されていることを特徴とする、請求項２に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
4. 前記ひねり単位は複数形成されており、前記フィン部の長さが下記（Ａ）式を満たすことを特徴とする、請求項３に記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
   （Ａ）フィン部の長さ≦適用される煙管の清掃対象部位の長さ―ひねり単位
5. 前記フィン部の幅方向縁部が、適用される煙管の内壁に接する仕様に形成されていることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
6. 前記駆動手段は少なくとも連結ロッドからなり、前記回動子は該連結ロッドに連結していて水平駆動を受ける可動部と、該可動部の水平運動により上下運動する二の腕部と、該両腕部の間の中心部とを備えて形成され、該各腕部に前記清掃手段が固定されることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
7. 前記駆動手段による前記回動子の水平運動が別の一以上の回動子に伝動され、該回動子に固定された複数の前記清掃手段が同時に上下駆動されることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
8. 請求項１ないし７のいずれかに記載の煙管清掃構造が複数用いられてなる煙管清掃システムであって、前記駆動手段による前記回動子の水平運動が別の一以上の回動子に伝動され、該回動子に固定された各清掃手段が同時に上下駆動されることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃システム。
9. 前記駆動手段が手動式、自動式、または自動制御式のいずれかであることを特徴とする、請求項１ないし７のいずれかに記載の燃焼装置の煙管清掃構造。
10. 前記駆動手段が手動式、自動式、または自動制御式のいずれかであることを特徴とする、請求項８に記載の燃焼装置の煙管清掃システム。
11. 請求項１ないし７のいずれかに記載の煙管清掃構造、または請求項８ないし１０のいずれかに記載の煙管清掃システムを備えていることを特徴とする、煙管清掃構造付燃焼装置。
12. 下記（Ｂ）のいずれかであることを特徴とする、請求項１１に記載の煙管清掃構造付燃焼装置。
    （Ｂ）タイヤボイラー、焼却炉、灰や塵埃を生成する燃焼装置
13. 請求項１ないし７のいずれかに記載の煙管清掃構造、または請求項８ないし１０のいずれかに記載の煙管清掃システムを備えていることを特徴とする、煙管清掃構造付煙管。
14. 請求項１ないし７のいずれかに記載の煙管清掃構造、または請求項８ないし１０のいずれかに記載の煙管清掃システムを用いて行うことを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃方法。
15. 前記清掃手段を１ひねり単位分（「１ピッチ」ともいう）作動させることで煙管の清掃がなされることを特徴とする、請求項１４に記載の燃焼装置の煙管清掃方法。
16. 燃焼装置の円筒状の煙管を清掃する用具であって、煙管内を移動せしめる駆動を受ける受動部と、該受動部と一体に設けられていて煙管内壁の付着物を掻き落とすフィン部からなり、該フィン部は螺旋状の帯状体であることを特徴とする、燃焼装置の煙管清掃用具。