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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024002697
(43)【公開日】2024-01-11
(54)【発明の名称】耐火タイル及び燃焼炉
(51)【国際特許分類】
F22B 37/10 20060101AFI20231228BHJP
F23M 5/00 20060101ALI20231228BHJP
F23M 5/04 20060101ALI20231228BHJP
F23M 5/02 20060101ALI20231228BHJP
【ＦＩ】
F22B37/10 602B
F22B37/10 602D
F23M5/00 G
F23M5/04
F23M5/02
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022102052
(22)【出願日】2022-06-24
(71)【出願人】
【識別番号】391040711
【氏名又は名称】ＡＧＣセラミックス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】梅田 悟史
(57)【要約】
【課題】充填材の膨張時におけるタイルの迫り出しを抑制することができる耐火タイル及びこれを用いた燃焼炉を得る。
【解決手段】耐火タイル３０は、充填材４０を介在させてボイラー水管１８に取り付けられている。耐火タイル３０は、ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共にボイラー水管から突出した固定金具２１の先端部が挿嵌される第１縦溝５０を有している。第１縦溝５０は、延在方向の一端に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。そして、第１縦溝５０では、当該先端部を収容する内部空間Ｓ２が閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって先細りしている。
【選択図】図２
【解決手段】耐火タイル３０は、充填材４０を介在させてボイラー水管１８に取り付けられている。耐火タイル３０は、ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共にボイラー水管から突出した固定金具２１の先端部が挿嵌される第１縦溝５０を有している。第１縦溝５０は、延在方向の一端に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。そして、第１縦溝５０では、当該先端部を収容する内部空間Ｓ２が閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって先細りしている。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
充填材を介在させてボイラー水管に取り付けられる耐火タイルであって、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、耐火タイル。
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、耐火タイル。
【請求項2】
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝の深さ方向に対向して設けられる第１側面部と第２側面部とを有し、
前記第１側面部は前記先端部に対向して配置され、
タイルの背面側に配置される前記第２側面部が前記第１側面部に対して傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、請求項１に記載の耐火タイル。
前記第１側面部は前記先端部に対向して配置され、
タイルの背面側に配置される前記第２側面部が前記第１側面部に対して傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、請求項１に記載の耐火タイル。
【請求項3】
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝幅方向に対向して設けられる第３側面部と第４側面部とを有し、
前記第３側面部と前記第４側面部が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって互いに近付くように傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、請求項１又は請求項２に記載の耐火タイル。
前記第３側面部と前記第４側面部が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって互いに近付くように傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、請求項１又は請求項２に記載の耐火タイル。
【請求項4】
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部が収容される大径部と前記固定金具の基端部が収容される小径部とによってＴ字形状の開断面を構成しており、
前記第１縦溝の閉塞端部は、前記小径部において、タイルの背面側に向かって傾斜され、前記固定金具との間に所定の間隔を設けている、請求項１に記載の耐火タイル。
前記第１縦溝の閉塞端部は、前記小径部において、タイルの背面側に向かって傾斜され、前記固定金具との間に所定の間隔を設けている、請求項１に記載の耐火タイル。
【請求項5】
前記第１縦溝の前記開口端部に連続して設けられ、前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成される第２縦溝を有し、
前記第２縦溝は、タイルの板厚方向に沿って前記固定金具を挿入可能に構成され、当該第２縦溝を通過して前記固定金具が前記開口端部に案内される、請求項１に記載の耐火タイル。
前記第２縦溝は、タイルの板厚方向に沿って前記固定金具を挿入可能に構成され、当該第２縦溝を通過して前記固定金具が前記開口端部に案内される、請求項１に記載の耐火タイル。
【請求項6】
前記第２縦溝は、溝幅方向に対向して設けられた側面がタイルの背面側に向かって互いに離間するように傾斜されている、請求項５に記載の耐火タイル。
【請求項7】
耐火壁を用いて燃料を燃焼する燃焼室を形成する燃焼炉であって、
前記耐火壁は、ボイラー水管と、充填材を介在させて前記ボイラー水管に取り付けられる耐火タイルと、を有し、
前記耐火タイルは、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、燃焼炉。
前記耐火壁は、ボイラー水管と、充填材を介在させて前記ボイラー水管に取り付けられる耐火タイルと、を有し、
前記耐火タイルは、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、耐火タイル及び燃焼炉に関する。
【背景技術】
【0002】
ボイラー水管壁の耐火構造として、ボイラー水管の表面を耐火タイルで覆う構造が知られている。この耐火タイルは、ボイラー水管との間に形成される背面側の空間に充填材を介在させて、ボイラー水管に取り付けられている。
【0003】
また、ボイラー水管に耐火タイルを取り付ける方法として、耐火タイルの背面に設けた縦溝にボイラー水管から突出した固定金具を挿嵌して固定する方法が知られている（特許文献１及び２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平７－１９００３８号公報
【特許文献2】米国特許第５２４３８０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、上記のようなボイラー水管壁をゴミ焼却施設や汚泥ガス化施設などの燃焼炉に設ける場合、炉内に発生するガスによって固定金具が腐食する場合がある。この際、固定金具の腐食によって耐火タイルが炉内に迫り出すといった課題がある。
【0006】
本開示は上記課題に鑑みてなされたものであり、固定金具の腐食時におけるタイルの迫り出しを抑制することができる耐火タイル及びこれを用いた燃焼炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記課題を達成するための具体的手段は以下の通りである。
＜１＞
充填材を介在させてボイラー水管に取り付けられる耐火タイルであって、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、耐火タイル。
＜２＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部と第２側面部とを有し、
前記第１側面部は前記先端部に対向して配置され、
タイルの背面側に配置される前記第２側面部が前記第１側面部に対して傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜３＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝幅方向に対向して設けられた第３側面部と第４側面部とを有し、
前記第３側面部と前記第４側面部が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって互いに近付くように傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、＜１＞又は＜２＞に記載の耐火タイル。
＜４＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部が収容される大径部と前記固定金具の基端部が収容される小径部とによってＴ字形状の開断面を構成しており、
前記第１縦溝の閉塞端部は、前記小径部において、タイルの背面側に向かって傾斜され、前記固定金具との間に所定の間隔を設けている、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜５＞
前記第１縦溝の前記開口端部に連続して設けられ、前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成される第２縦溝を有し、
前記第２縦溝は、タイルの板厚方向に沿って前記固定金具を挿入可能に構成され、当該第２縦溝を通過して前記固定金具が前記開口端部に案内される、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜６＞
前記第２縦溝は、溝幅方向に対向して設けられた側面がタイルの背面側に向かって互いに離間するように傾斜されている、＜５＞に記載の耐火タイル。
＜７＞
耐火壁を用いて燃料を燃焼する燃焼室を形成する燃焼炉であって、
前記耐火壁は、ボイラー水管と、充填材を介在させて前記ボイラー水管に取り付けられる耐火タイルと、を有し、
前記耐火タイルは、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、燃焼炉。
＜１＞
充填材を介在させてボイラー水管に取り付けられる耐火タイルであって、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、耐火タイル。
＜２＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部と第２側面部とを有し、
前記第１側面部は前記先端部に対向して配置され、
タイルの背面側に配置される前記第２側面部が前記第１側面部に対して傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜３＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部を挟んで溝幅方向に対向して設けられた第３側面部と第４側面部とを有し、
前記第３側面部と前記第４側面部が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって互いに近付くように傾斜して配置されることにより、前記先端部を収容する前記内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、＜１＞又は＜２＞に記載の耐火タイル。
＜４＞
前記第１縦溝は、前記固定金具の先端部が収容される大径部と前記固定金具の基端部が収容される小径部とによってＴ字形状の開断面を構成しており、
前記第１縦溝の閉塞端部は、前記小径部において、タイルの背面側に向かって傾斜され、前記固定金具との間に所定の間隔を設けている、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜５＞
前記第１縦溝の前記開口端部に連続して設けられ、前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成される第２縦溝を有し、
前記第２縦溝は、タイルの板厚方向に沿って前記固定金具を挿入可能に構成され、当該第２縦溝を通過して前記固定金具が前記開口端部に案内される、＜１＞に記載の耐火タイル。
＜６＞
前記第２縦溝は、溝幅方向に対向して設けられた側面がタイルの背面側に向かって互いに離間するように傾斜されている、＜５＞に記載の耐火タイル。
＜７＞
耐火壁を用いて燃料を燃焼する燃焼室を形成する燃焼炉であって、
前記耐火壁は、ボイラー水管と、充填材を介在させて前記ボイラー水管に取り付けられる耐火タイルと、を有し、
前記耐火タイルは、
前記ボイラー水管側に開口した開断面状に形成されると共に前記ボイラー水管から突出した固定金具の先端部が挿嵌される第１縦溝を有し、
前記第１縦溝は、延在方向の一端に設けられた開口端部から前記固定金具が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部が前記固定金具の先端部に当接して支持される構成とされ、当該先端部を収容する内部空間が前記閉塞端部から前記開口端部に向かって先細りしている、燃焼炉。
【発明の効果】
【0008】
本開示によれば、充填材の膨張時におけるタイルの迫り出しを抑制することができる耐火タイル及び燃焼炉が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】実施形態に係る耐火タイルを適用した燃焼炉を模式的に示す模式図である。
【図2】（Ａ）は、実施形態に係る燃焼炉の耐火壁の表面を示す正面図であり、（Ｂ）は耐火壁の縦断面である。
【図3】実施形態に係る耐火タイルを背面側から見た背面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本開示の実施形態に係る耐火タイル３０が適用された燃焼炉１０について図１～図７を参照して説明する。以下の説明において、「耐火タイルの背面」は、耐火タイルにおいて水管壁と対向する側面を示しており、「耐火タイルの表面」は、耐火タイルにおいて、燃焼炉の炉内に面した側面を示している。
【0011】
図１に示されるように、燃焼炉１０は、炉内の側面が耐火壁１２で構成された燃焼室１４を有している。耐火壁１２は、複数のボイラー水管１８を備える水管壁１６と、水管壁１６の表面を覆う複数の耐火タイル３０（図２参照）と、水管壁１６と耐火タイル３０との間に介在する充填材４０とを含んで構成される。燃焼炉１０は、燃焼室１４内で固形燃料を燃焼し、ボイラー水管１８内の水を蒸発させる。固形燃料としては、ゴミ等の廃棄物やバイオマス（木質燃料）、汚泥、化石燃料、ＲＰＦ（Refuse derived paper and plastics densified Fuel）等が挙げられる。ボイラー水管１８は、例えば、発電用タービンの駆動室と連通されることにより、蒸気の力でタービンを駆動させる。これにより、燃焼室１４の熱エネルギーを発電用の駆動エネルギーに変換する。
【0012】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示されるように、水管壁１６は、平行に延在する複数のボイラー水管１８を有している。複数のボイラー水管１８は、溶接された板状のフィン２０によって接続され、水管壁１６を形成している。
【0013】
ボイラー水管１８の延在方向は、特に限定されず、鉛直方向（ほぼ鉛直を含む）、鉛直方向に対して傾斜した方向、Ｒがついて曲がった方向（例えば円弧）などが挙げられる。ボイラー水管１８の延在方向は、水平方向も可能であるが、蒸気の流れる方向を考慮すると、鉛直方向や鉛直方向に対して傾斜した方向が好ましい。複数のボイラー水管１８は、互いに平行に延在する。
本明細書において、鉛直（ほぼ鉛直）とは、好ましくは鉛直±１０°であり、より好ましくは鉛直±５°とする。
本明細書において、鉛直（ほぼ鉛直）とは、好ましくは鉛直±１０°であり、より好ましくは鉛直±５°とする。
【0014】
水管壁１６の表面（炉内側の面）には、ボイラー水管１８のフィン２０から炉内側へ突出する複数のスタッドボルト２２が溶接により取り付けられている。これらのスタッドボルト２２は、円板状のワッシャ２４が螺合することにより、先端側が鍔状に張り出したＴ字形状の固定金具２１を構成する。固定金具２１は、先端側のワッシャ２４が耐火タイル３０の後述する第１縦溝５０に挿嵌され、これにより、耐火タイル３０を支持する構成となっている。
【0015】
耐火タイル３０は、一例として、ＳｉＣ（炭化ケイ素）を主成分とする定型耐火物で構成されており、矩形板状に形成されている。熱伝導率の高いＳｉＣを主成分とすることにより、燃焼室１４で生じた熱エネルギーが耐火タイル３０を介してボイラー水管１８に高効率で伝達される。
【0016】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、耐火タイル３０は、ボイラー水管１８と対向する背面側に背面空間Ｓ１を形成した状態で固定金具２１に係止される。この背面空間Ｓ１には、充填材４０が充填される。充填材４０は、背面空間Ｓ１と耐火タイル３０の目地３１の間隙を隙間なく塞ぐ。これにより、燃焼室１４内で発生した熱が耐火タイル３０と充填材４０を介してボイラー水管１８に効率良く伝達される。また、充填材４０は、炉内に発生するガスがボイラー水管１８に到達することを抑制している。更に、充填材４０は、耐火タイル３０に形成された第１縦溝５０と第２縦溝６０の内部にも充填される。第１縦溝５０では、内部に収容された固定金具２１（スタッドボルト２２とワッシャ２４）が充填材４０によって封止される。
【0017】
充填材４０は、コンクリート等で構成することができ、好ましくは不定形耐火物等で構成できる。不定形耐火物としては、例えば、耐火キャスタブルが挙げられる。充填材４０は、好ましくは熱伝導率の高いＳｉＣを主成分とする耐火骨材を含む不定形耐火物で構成される。本実施形態では、一例として、ＳｉＣを主成分とする耐火骨材を含む耐火キャスタブルによって充填材４０が構成されている。
【0018】
耐火キャスタブルで構成された充填材４０は、耐火モルタル等に比べて混練時の水分量が少ないため、硬化後の気孔率（即ち、通気率と同義。）が低く、ガスの浸透を効果的に抑制することになる。これにより、耐火壁１２の耐ガス腐食性能を高めることができ、耐火壁１２の耐用期間を延ばすことができる。
【0019】
耐火壁１２の施工では、まず、複数の耐火タイル３０を対応する固定金具２１に挿嵌して水管壁１６の表面を覆うように配置した後、耐火タイル３０間の目地３１をセラミックペーパ等で塞いた状態にする。その後、充填材４０を耐火タイル３０の上方空間から背面空間Ｓ１に流し込むようにして充填する。
【0020】
（耐火タイルの形状）
次に、図３～図７を参照して、耐火タイル３０の形状及び構造的な特徴について詳細に説明する。以下の説明において、耐火タイル３０の上下方向は、ボイラー水管１８の延在方向に沿った上下方向と一致している。なお、「ボイラー水管の延在方向に沿った」とは、ボイラー水管の延在方向と厳密に平行である方向と、ボイラー水管の延在方向に対して傾斜した方向の両方を含む広い概念である。本実施形態では、ボイラー水管１８が鉛直方向（重力方向）に延在している場合を例として説明する。この場合において、耐火タイル３０の上下方向は、耐火壁１２の施工時における壁面の上下方向と一致している。即ち、以下の説明において、耐火タイル３０の下面側は、炉内の壁面に配置された状態で耐火タイル３０の底面側と一致する。
次に、図３～図７を参照して、耐火タイル３０の形状及び構造的な特徴について詳細に説明する。以下の説明において、耐火タイル３０の上下方向は、ボイラー水管１８の延在方向に沿った上下方向と一致している。なお、「ボイラー水管の延在方向に沿った」とは、ボイラー水管の延在方向と厳密に平行である方向と、ボイラー水管の延在方向に対して傾斜した方向の両方を含む広い概念である。本実施形態では、ボイラー水管１８が鉛直方向（重力方向）に延在している場合を例として説明する。この場合において、耐火タイル３０の上下方向は、耐火壁１２の施工時における壁面の上下方向と一致している。即ち、以下の説明において、耐火タイル３０の下面側は、炉内の壁面に配置された状態で耐火タイル３０の底面側と一致する。
【0021】
図３には、ボイラー水管１８と対向する耐火タイル３０の背面が示されている。この図に示されるように、耐火タイル３０の背面の中央部分には、第１縦溝５０と第２縦溝６０が上下方向に並んで配置されている。第１縦溝５０及び第２縦溝６０は、それぞれが耐火タイル３０の背面側に開口した開断面状に形成されており、耐火タイル３０の背面側から固定金具２１を挿入可能に構成されている。
【0022】
第１縦溝５０について説明する。図４には、上下方向と直交する方向に沿って切断した第１縦溝５０の横断面が示されている。この図に示すように、第１縦溝５０は、耐火タイル３０の表面側に形成される大径部５２と、大径部５２に対して耐火タイル３０の背面側に形成される小径部５４とによって、Ｔ字状の開断面を構成している。大径部５２の溝幅方向の寸法Ｄ１はワッシャ２４の外径と同等か大きく設定されている。小径部５４の溝幅方向の寸法Ｄ２は、スタッドボルト２２の外径と同等か大きく設定されている。
【0023】
図５には、上下方向に沿って切断した第１縦溝５０の縦断面が示されている。この図に示すように、第１縦溝５０は、耐火タイル３０の上下方向に沿って長尺に延在している。第１縦溝５０は、延在方向の下端に開口端部５０Ａを有し、延在方向の上端に閉塞端部５０Ｂを有している。かかる第１縦溝５０には、耐火タイル３０の底面側に向かって開口した開口端部５０Ａから固定金具２１が挿入される。固定金具２１は、基端部を構成するスタッドボルト２２部分が小径部５４に収容され、先端部を構成するワッシャ２４部分が大径部５２に収容される（図２（Ｂ）参照）。耐火タイル３０を下方にスライドさせるようにして固定金具２１を更に押し込めると、大径部５２の上端に設けられた閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。これにより、固定金具２１の先端部が第１縦溝５０の大径部５２に挿嵌される。
【0024】
図５に示すように、大径部５２は、溝の深さ方向に、第１側面部Ｍ１と第２側面部Ｍ２とが対向して設けられる。大径部５２に固定金具２１を収容した状態では、大径部５２において溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部Ｍ１と第２側面部Ｍ２とが固定金具２１の先端部を挟んで両側に配置される。第１側面部Ｍ１は、耐火タイル３０の上下方向（鉛直方向）沿って延在し、耐火タイル３０の炉内側の表面と略平行に延びる側面を構成している。この第１側面部Ｍ１は、固定金具２１の先端部と対向して配置されるため、固定金具２１の先端部を第１側面部Ｍ１に沿って位置合わせすることにより、燃焼炉１０内への耐火タイル３０の迫り出し量を簡単に調整することができる。
【0025】
一方、第２側面部Ｍ２は、第１側面部Ｍ１に対して固定金具２１の先端部を挟んで背面側に配置される。この第２側面部Ｍ２は、第１縦溝５０の閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かうにつれて第１側面部Ｍ１に近付く方向に傾斜している。これにより、大径部５２の内部空間Ｓ２は、上方側の閉塞端部５０Ｂから下方側の開口端部５０Ａに向かうにつれて先細りしている。
【0026】
また、図６に示すように、大径部５２は、溝幅方向に対向して設けられた第３側面部Ｍ３と第４側面部Ｍ４を有している。大径部５２に固定金具２１を収容した状態では、固定金具２１の先端部を挟んで両側に第３側面部Ｍ３と第４側面部Ｍ４が配置される。第３側面部Ｍ３と第４側面部Ｍ４は、上方側の閉塞端部５０Ｂから下方側の開口端部５０Ａに向かうにつれて互いに近づくように傾斜されている。
【0027】
即ち、本実施形態では、第１側面部Ｍ１、第２側面部Ｍ２、第３側面部Ｍ３及び第４側面部Ｍ４によって、下方側（耐火タイル３０の底面側）に向かって角錐台状に先細りした内部空間Ｓ２が形成されている。
本明細書における「先細り」とは、耐火タイル３０の上下方向（縦溝方向）と直交する方向に沿って切断した断面視において、開口端部５０Ａの溝の断面が、閉塞端部５０Ｂの溝の断面よりも小さくなる態様を意味する。溝の断面は、閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって側面部に多少の凹凸があることにより一部太くなる態様を除外しないが、徐々に細くなる態様の方が好ましい。また、溝の断面は、閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａにかけて溝幅方向の寸法及び溝幅方向と直交する方向（溝の深さ方向）の寸法の両方が狭くなっていくことで先細りすることが好ましいが、溝幅方向の寸法のみが先細りしてもよく、溝幅方向と直交する方向の寸法のみが先細りしてもよい。
本明細書における「先細り」とは、耐火タイル３０の上下方向（縦溝方向）と直交する方向に沿って切断した断面視において、開口端部５０Ａの溝の断面が、閉塞端部５０Ｂの溝の断面よりも小さくなる態様を意味する。溝の断面は、閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって側面部に多少の凹凸があることにより一部太くなる態様を除外しないが、徐々に細くなる態様の方が好ましい。また、溝の断面は、閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａにかけて溝幅方向の寸法及び溝幅方向と直交する方向（溝の深さ方向）の寸法の両方が狭くなっていくことで先細りすることが好ましいが、溝幅方向の寸法のみが先細りしてもよく、溝幅方向と直交する方向の寸法のみが先細りしてもよい。
【0028】
次に、図５及び図７を参照して第２縦溝６０について説明する。図５には、上下方向と直交する方向に沿って切断した第２縦溝６０の横断面が示されている。この図に示すように、第２縦溝６０は、耐火タイル３０の背面側（ボイラー水管１８側）に開口した矩形状の開断面を有している。
【0029】
図７に示すように、この第２縦溝６０は、第１縦溝５０の開口端部５０Ａに連続して設けられており、溝幅方向の寸法Ｄ３は第１縦溝５０の大径部５２と同等に設定されている。このため、この第２縦溝６０には、耐火タイル３０の背面側からタイルの板厚方向に沿って固定金具２１を挿入することができる。
【0030】
また、第２縦溝６０において、溝幅方向に対向する第５側面部Ｍ５及び第６側面部Ｍ６は、耐火タイル３０の背面側に向かって互いに離間するようにテーパ状に傾斜されている。この第５側面部Ｍ５及び第６側面部Ｍ６によって形成される勾配は必須ではないが、成形された耐火タイル３０から抜型を脱型する際に耐火タイル３０と抜型の側面との摩擦を低減させる点において好適である。第５側面部Ｍ５及び第６側面部Ｍ６は、平行に形成されてもよく、耐火タイル３０の表面側に向かって互いに離隔するようにテーパ状に傾斜していてもよい。
【0031】
上記構成の耐火タイル３０を水管壁１６に取り付けるには、耐火タイル３０の背面の第２縦溝６０を通って第１縦溝５０の開口端部５０Ａに固定金具２１を案内した後、固定金具２１に対して耐火タイル３０を下方側にスライドさせる。これにより、第１縦溝５０内の上方側に固定金具２１が挿し込まれ、第１縦溝５０の閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。
【0032】
その後、耐火タイル３０の上方側の空間から背面空間Ｓ１に充填材４０を流し込むと、流し込まれた充填材４０の一部が第１縦溝５０及び第２縦溝６０の内部に充填されて固定金具２１が封止される。
【0033】
ここで、図５に示すように、第１縦溝５０の閉塞端部５０Ｂは、小径部５４内の側面Ｍ７が耐火タイル３０の背面側に向かって傾斜している。これにより、閉塞端部５０Ｂと固定金具２１との間に所定の間隔が設けられ、充填材４０と共に第１縦溝５０に入り込んだ気泡が小径部５４の閉塞端部５０Ｂに沿って溝の外へ抜け易くなる。第１縦溝５０内に気泡が残留しないことにより、充填材４０による固定金具２１のキャッピング性を高めることができる。
【0034】
図３に戻り、耐火タイル３０の背面には、複数の凹部３８が形成されている。この凹部３８は、対向して配置されるボイラー水管１８の外周に沿って円弧状に窪んでいる。凹部３８の最深部には、ボイラー水管１８側に突出した複数の突起部３９が一体に設けられており、突起部３９がボイラー水管１８の外周面に当接する。これにより、耐火タイル３０の背面とボイラー水管１８の外周との間の間隔を一定に保ち、背面空間Ｓ１を形成している。本実施形態では、耐火タイル３０の背面中央に形成された第１縦溝５０及び第２縦溝６０の両側に凹部３８がそれぞれ形成されている。
【0035】
また、耐火タイル３０の背面には、上端側の角部を面取りして形成した第１傾斜面Ｆ１と下端側の角部を面取りして形成した第２傾斜面Ｆ２が形成されている。これらの第１傾斜面Ｆ１及び第２傾斜面Ｆ２は、複数の凹部３８と繋がって形成されており、耐火タイル３０の背面空間Ｓ１に流し込まれた充填材４０を耐火タイル３０の背面空間Ｓ１全体に均一に広めることができる。これにより、充填材４０の充填圧力による曲げ応力の負荷を小さくすることができる。
【0036】
なお、本実施形態（図３）では、耐火タイル３０の背面に凹部３８が２つ（２本）形成される例を示しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、耐火タイル３０に凹部３８が３つ以上形成され、３本以上のボイラー水管１８と対向してもよい。この場合、第１縦溝５０及び第２縦溝６０は１つ以上形成されていればよい。例えば、耐火タイルの背面が３本のボイラー水管１８と対向し、耐火タイル３０にボイラー水管１８の外周に沿う凹部３８が３つある場合、２つの凹部３８に挟まれた一般面（平面部）が２箇所に形成される。かかる構成では、２箇所の一般面のそれぞれに第１縦溝５０及び第２縦溝６０が形成されてもよく、２箇所の一般面のうちの１つに第１縦溝５０及び第２縦溝６０が形成されていてもよい。全ての凹部３８と凹部３８の間に第１縦溝５０及び第２縦溝６０が形成されていれば、耐火タイルをバランスよく施工できる。全ての凹部と凹部の間でなく、適宜第１縦溝５０及び第２縦溝６０が形成されていれば、水管壁に溶接されるスタッドボルトとスタッドボルトに螺合するワッシャが少なくなり、施工コストを削減できる。
【0037】
（作用並びに効果）
以上説明したように、上記実施形態の耐火タイル３０は、ボイラー水管１８側に開口した開断面状に形成される第１縦溝５０を有し、ボイラー水管１８から突出した固定金具２１の先端部が第１縦溝５０に挿嵌される構成となっている。この第１縦溝５０は、延在方向の一端に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。第１縦溝５０内では、耐火タイル３０の背面空間Ｓ１に流し込まれた充填材４０の一部が流れ込み、固定金具２１を封止する。
以上説明したように、上記実施形態の耐火タイル３０は、ボイラー水管１８側に開口した開断面状に形成される第１縦溝５０を有し、ボイラー水管１８から突出した固定金具２１の先端部が第１縦溝５０に挿嵌される構成となっている。この第１縦溝５０は、延在方向の一端に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿通され、延在方向の他端に設けられた閉塞端部５０Ｂが固定金具２１の先端部に当接して支持される。第１縦溝５０内では、耐火タイル３０の背面空間Ｓ１に流し込まれた充填材４０の一部が流れ込み、固定金具２１を封止する。
【0038】
ここで、第１縦溝５０では、固定金具２１の先端部を収容する内部空間Ｓ２が閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって先細りしている。これにより、固定金具２１の先端部の腐食によりボイラー水管１８に対する耐火タイル３０の固定強度が低下した場合であっても、充填材４０が第１縦溝５０に引っ掛かることで、耐火タイル３０が炉内に迫り出すことを抑制することができる。
【0039】
これにより、ゴミ焼却施設や汚泥ガス化施設などの燃焼炉１０において、炉内に発生するガスによって固定金具２１が腐食した場合でも、耐火タイル３０が炉内に迫り出すことを抑制することができる。
【0040】
具体的に、本実施形態の一例では、第１縦溝５０は、固定金具２１の先端部が収容される大径部５２と固定金具２１の基端部が収容される小径部５４とによってＴ字形状の開断面を構成している。
【0041】
固定金具２１の先端部が収容される大径部５２では、固定金具２１の先端部を挟んで溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部Ｍ１と第２側面部Ｍ２とを有している。大径部５２の内部空間Ｓ２は、固定金具２１の先端部に対向して配置される第１側面部Ｍ１に対し、第２側面部Ｍ２が傾斜して配置されることにより先細りしている。これにより、上述のように、タイルの迫り出しを抑制することができる。また、水管壁１６に耐火タイル３０を取り付ける際には、固定金具２１の先端部を第１側面部Ｍ１に沿って位置合わせすることにより、燃焼炉１０内への耐火タイル３０の迫り出し量を簡単に調整することができる。
【0042】
更に、大径部５２では、固定金具２１の先端部を挟んで溝幅方向に対向して設けられた第３側面部Ｍ３と第４側面部Ｍ４とが互いに近付くように傾斜して配置されている。これによっても、大径部５２の内部空間Ｓ２が閉塞端部５０Ｂから開口端部５０Ａに向かって先細りしている。即ち、本実施形態では、第１側面部Ｍ１、第２側面部Ｍ２、第３側面部及び第４側面部Ｍ４によって大径部５２の内部空間Ｓ２が角錐台状に先細りしている。これにより、耐火タイル３０が充填材４０に強固に引っかかり、耐火タイル３０の迫り出しをより一層効果的に抑制している。
【0043】
第１縦溝５０の閉塞端部５０Ｂは、小径部５４において、タイルの背面側に向かって傾斜され、固定金具２１との間に所定の間隔を設けている。これにより、充填材４０と共に第１縦溝５０に入り込んだ気泡が小径部５４の閉塞端部５０Ｂに沿って第１縦溝５０の外部に抜け易くなり、充填材４０による固定金具２１のキャッピング性を良好にすることができる。
【0044】
耐火タイル３０は、第１縦溝５０の開口端部５０Ａに連続して設けられ、ボイラー水管１８側に開口した開断面状に形成される第２縦溝６０を有している。第２縦溝６０は、タイルの板厚方向に沿って固定金具２１を挿入可能に構成され、当該第２縦溝６０を通過して固定金具２１が第１縦溝５０の開口端部５０Ａに案内される。即ち、本実施形態では、第１縦溝５０の開口端部５０Ａが耐火タイル３０の外周端から離間したタイル中央部に配置されている。作業者は、ボイラー水管１８から突出した固定金具２１を耐火タイル３０の中央部から挿入し、第１縦溝５０に沿って耐火タイル３０を下方側にスライドさせて取り付けることができる。従って、固定金具を挿嵌させるための縦溝が耐火タイルの外周端部まで延在されている構成と比較して、固定金具を挿嵌させるための耐火タイル３０の移動量（スライド量）を小さくすることができる。これにより、耐火タイル３０の取付位置の上方側にタイルの移動量を確保するための作業空間が少ない箇所においても、タイルの取り付けや交換等の作業を行うことができる。
【0045】
また、第２縦溝６０は、溝幅方向に対向して設けられた第４側面部Ｍ４と第５側面部Ｍ５がタイルの背面側に向かって互いに離間するように傾斜されている。これにより、成形された耐火タイル３０から抜型を脱型する際に耐火タイル３０と抜型の側面との摩擦を低減させることができる。
[補足説明]
[補足説明]
【0046】
上記実施形態及び各変形例の構成は、本発明の要旨を変更又は逸脱しない範囲で適宜組み合わせが可能である。
【0047】
また、上記実施形態及び各変形例では、充填材４０が耐火キャスタブルで構成される例について説明したが、これに限らない。充填材４０は、コンクリートで構成することができる。
【0048】
また、本発明に係る第１縦溝において、「Ｔ字形状」とは、角部が完全な直角をなす場合に限らず、角部にＲ状の加工がなされている場合も含む広い概念である。
【0049】
（第１縦溝の第１の変形例）
また、上記実施形態では、第１縦溝５０をＴ字形状の開断面として構成したがこれに限らない。矩形状や台形状の開断面でもよい。一例として、第１の変形例に係る第１縦溝７０について図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して説明する。なお、各図において、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
また、上記実施形態では、第１縦溝５０をＴ字形状の開断面として構成したがこれに限らない。矩形状や台形状の開断面でもよい。一例として、第１の変形例に係る第１縦溝７０について図８（Ａ）及び図８（Ｂ）を参照して説明する。なお、各図において、上記実施形態と同一の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
【0050】
図８（Ａ）は、耐火タイル３０の横断面を示す断面図である。図８（Ａ）に示すように、第１縦溝７０は、耐火タイル３０の背面空間Ｓ１側に開口した台形状の開断面を有している。この開断面では、開口部の溝幅方向の寸法Ｄ４が、溝の最深部の溝幅方向の寸法Ｄ５よりも小さく設定されている。即ち、第１縦溝７０の溝幅が、最深部から開口部に向かって小さくなっている。これにより、第１縦溝７０に充填材４０が充填されると、内部空間Ｓ２は、固定金具２１の先端部が収容される最深部において充填材４０の厚みが増し、先端部のキャッピング性能に優れる。その一方で、開口部に向かって溝幅を小さくすることにより、固定金具２１の基端部側（スタッドボルト２２）の収容位置を安定させることができるため、施工性に優れる。
【0051】
図８（Ｂ）は、耐火タイル３０の背面図である。この図に示すように、上記第１縦溝７０は、耐火タイル３０の背面側から見ると、延在方向の一端に開口端部７０Ａを有するスリット状をなしており、閉塞端部７０Ｂから開口端部７０Ａに向かって溝幅（スリット幅）が細くなるように設定されている。即ち第１縦溝７０は、溝幅方向に対向して設けられる第３側面部Ｍ３と第４側面部Ｍ４が、閉塞端部７０Ｂから開口端部７０Ａに向かって互いに近付くように傾斜して配置されている。これにより、第１縦溝７０の内部空間Ｓ２は、閉塞端部７０Ｂから開口端部７０Ａに向かって先細りしており、これにより、第１の変形例においても、固定金具２１の腐食時におけるタイルの迫り出しを抑制することができるという上記実施形態と同様の効果を奏することができる。なお、上記第１の変形例では、第１縦溝７０の横断面を台形状の開断面としたが、矩形状の開断面としてもよい。
【0052】
（第１縦溝の第２の変形例）
また、上記実施形態では、耐火タイル３０に第１縦溝５０と第２縦溝６０の両方が設けられる構成としたが、これに限らない。図９に示す第２の変形例のように、第２縦溝６０を省略してもよい。第２の変形例では、第１縦溝５０が耐火タイル３０の中央部から底面に相当する外周端部まで延在している。即ち、上記実施形態の第２縦溝６０が省略されている。かかる構成では、耐火タイル３０の外周端部に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿入される。
また、上記実施形態では、耐火タイル３０に第１縦溝５０と第２縦溝６０の両方が設けられる構成としたが、これに限らない。図９に示す第２の変形例のように、第２縦溝６０を省略してもよい。第２の変形例では、第１縦溝５０が耐火タイル３０の中央部から底面に相当する外周端部まで延在している。即ち、上記実施形態の第２縦溝６０が省略されている。かかる構成では、耐火タイル３０の外周端部に設けられた開口端部５０Ａから固定金具２１が挿入される。
【0053】
（第１縦溝の第３の変形例）
また、上記実施形態では、第１側面部Ｍ１に対して第２側面部Ｍ２が傾斜されている構成としたが、これに限らない。図１０に示す第３の変形例のように、第１側面部Ｍ１に対して第２側面部Ｍ２が互いに傾斜されている構成でもよい。第３の変形例に係る第１縦溝８０は、上記実施形態の第１縦溝５０と同様に、Ｔ字形状の開断面を有する。第１縦溝８０は、固定金具２１の先端部が収容される大径部８２と、固定金具２１の基端部が収容される小径部８４を有している。また、大径部８２において、溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部Ｍ１と第２側面部Ｍ２が第１縦溝８０の閉塞端部８０Ｂから開口端部８０Ａに向かって互いに近づくように傾斜されている。これにより、大径部８２の内部空間Ｓ２が、閉塞端部８０Ｂから開口端部８０Ａに向かって先細りしている。
また、上記実施形態では、第１側面部Ｍ１に対して第２側面部Ｍ２が傾斜されている構成としたが、これに限らない。図１０に示す第３の変形例のように、第１側面部Ｍ１に対して第２側面部Ｍ２が互いに傾斜されている構成でもよい。第３の変形例に係る第１縦溝８０は、上記実施形態の第１縦溝５０と同様に、Ｔ字形状の開断面を有する。第１縦溝８０は、固定金具２１の先端部が収容される大径部８２と、固定金具２１の基端部が収容される小径部８４を有している。また、大径部８２において、溝の深さ方向に対向して設けられた第１側面部Ｍ１と第２側面部Ｍ２が第１縦溝８０の閉塞端部８０Ｂから開口端部８０Ａに向かって互いに近づくように傾斜されている。これにより、大径部８２の内部空間Ｓ２が、閉塞端部８０Ｂから開口端部８０Ａに向かって先細りしている。
【0054】
また、上記実施形態では、第１側面部Ｍ１、第２側面部Ｍ２、第３側面部Ｍ３及び第４側面部Ｍ４によって内部空間Ｓ２が角錐台状に先細りした構成についてとしたが、これに限らない。第２側面部Ｍ２、第３側面部及び第４側面部のうち、一つ以上の側面部を傾斜させればよい。
【0055】
上記実施形態では、固定金具がスタッドボルトとワッシャによって構成される例について説明したが、これに限らない。スタッドボルトの先端部にナットを螺合させて固定部材を構成してもよい。六角ボルトのように頭付きのボルトによって固定金具を構成してもよい。
【符号の説明】
【0056】
１０ 燃焼炉
１８ ボイラー水管
２１ 固定金具
２２ スタッドボルト（固定金具の基端部）
２４ ワッシャ（固定金具の先端部）
３０ 耐火タイル
４０ 充填材
５０ 第１縦溝
５０Ａ 開口端部
５０Ｂ 閉塞端部
５２ 大径部
５４ 小径部
６０ 第２縦溝
７０ 第１縦溝
７０Ａ 開口端部
７０Ｂ 閉塞端部
８０ 第２縦溝
８０Ａ 開口端部
８０Ｂ 閉塞端部
８２ 大径部
８４ 小径部
Ｍ１ 第１側面部
Ｍ２ 第２側面部
Ｍ３ 第３側面部
Ｍ４ 第４側面部
Ｓ１ 背面空間
Ｓ２ 内部空間
１８ ボイラー水管
２１ 固定金具
２２ スタッドボルト（固定金具の基端部）
２４ ワッシャ（固定金具の先端部）
３０ 耐火タイル
４０ 充填材
５０ 第１縦溝
５０Ａ 開口端部
５０Ｂ 閉塞端部
５２ 大径部
５４ 小径部
６０ 第２縦溝
７０ 第１縦溝
７０Ａ 開口端部
７０Ｂ 閉塞端部
８０ 第２縦溝
８０Ａ 開口端部
８０Ｂ 閉塞端部
８２ 大径部
８４ 小径部
Ｍ１ 第１側面部
Ｍ２ 第２側面部
Ｍ３ 第３側面部
Ｍ４ 第４側面部
Ｓ１ 背面空間
Ｓ２ 内部空間
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
