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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-06
(45)【発行日】2022-09-14
(54)【発明の名称】付着物除去装置、及び付着物除去方法
(51)【国際特許分類】
F22B 37/48 20060101AFI20220907BHJP
F23J 3/00 20060101ALI20220907BHJP
F28G 7/00 20060101ALI20220907BHJP
【ＦＩ】
F22B37/48 Z
F23J3/00 Z
F28G7/00 A
【請求項の数】
5
(21)【出願番号】P 2021081533
(22)【出願日】2021-05-13
【審査請求日】2021-06-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000133032
【氏名又は名称】株式会社タクマ
(74)【代理人】
【識別番号】100141586
【弁理士】
【氏名又は名称】沖中 仁
(72)【発明者】
【氏名】田井 宏
【審査官】宮下 浩次
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／２２５９８４（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２２Ｂ ３７／４８
Ｆ２３Ｊ ３／００
Ｆ２８Ｇ ７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去装置であって、開口部を有する容器と、
前記開口部に対応して設けられ、前記容器内に通じる複数の噴射口部を有する蓋体と、
前記噴射口部を塞ぐ封止体と、
前記封止体を前記蓋体に着脱可能に固定する固定手段と、
を備え、
前記容器内の圧力を高めることで前記封止体を破壊して前記圧力波を発生させるように構成され、
前記蓋体は、対向配置される第一蓋体部、及び第二蓋体部を含み、
前記第一蓋体部と前記第二蓋体部とによって前記封止体を挟むように構成される付着物除去装置。
【請求項2】
前記噴射口部を通して前記容器内に通じるノズル体をさらに備える請求項１に記載の付着物除去装置。
【請求項3】
前記封止体は、シール層と形態維持層とを含む可燃性の積層体から構成される請求項１又は２に記載の付着物除去装置。
【請求項4】
前記噴射口部の開口面積（Ｓ１）と前記開口部の開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．３～０．７である請求項１～３の何れか一項に記載の付着物除去装置。
【請求項5】
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去方法であって、請求項１～４の何れか一項に記載の付着物除去装置を、対象物に対し圧力波を放出可能な状態に設置する設置工程と、
前記容器内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスを充填するガス充填工程と、
前記容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火する着火工程と、
を包含する付着物除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去装置、及び付着物除去方法に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、発電設備が併設された、廃棄物等の燃焼施設での発電量向上が重要となっている。燃焼施設での発電は、燃焼炉での廃棄物等の燃焼に伴い発生した高温の排ガスからボイラにて熱回収を行い、所定の温度、圧力の蒸気を生成してタービン発電機に導入することにより行われている。
【0003】
ボイラは、放射室と対流伝熱室とを有している。放射室には、放射伝熱管が放射伝熱面として配設され、対流伝熱室には、過熱器が対流伝熱面として配設されている。過熱器は、水平方向に伝熱管（過熱管）が複数配設された伝熱管群が高さ方向に複数段配設されて構成されている。
【0004】
燃焼炉からの排ガスには、腐食成分や、重金属類等を含むダストが含まれている。このため、運転経過に伴い、ボイラの放射伝熱面や、対流伝熱面における伝熱管に徐々にダストが付着、堆積し、熱回収性能の低下や、ガス流路の閉塞、伝熱管の腐食といった障害を招き、正常な運転の継続が困難な状態に陥ることがある。
【0005】
そこで、圧力波を利用して付着物を除去する付着物除去装置を用いて、伝熱管に付着したダストを除去することにより、ボイラの正常な運転を継続的に行うことを可能としている（例えば、特許文献１を参照）。
【0006】
特許文献１に係る付着物除去装置は、開口部を有する耐圧容器と、開口部を塞ぐ閉鎖体とを備え、供給ラインを介して耐圧容器内に供給された酸化剤を含むガス状の燃料の爆発によって圧力波を発生させるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】国際公開第２００７／０２８２６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１に係る付着物除去装置において、耐圧容器内への燃料の供給に伴って耐圧容器内の圧力が大きくなる。このとき、閉鎖体における耐圧容器の開口部に対応する部分の全体に耐圧容器内の圧力が作用する。このため、閉鎖体（封止体）の構成材料として、引張強度が低い材料を使用した場合、耐圧容器内への燃料の充填が完了する前に、封止体が破断してしまい、燃料を爆発させるまでに至らない虞がある。このような事態を回避するためには、封止体の構成材料として、一般的に引張強度が高い材料を使用する必要があるが、この場合、封止体の構成材料の選択の幅が狭くなる。
【0009】
なお、例えば、封止体の厚みを増すことによって封止体に作用する応力を抑えるようにすれば、封止体の構成材料として、一般的に引張強度が低い材料でも使用可能になる場合がある。しかしながら、封止体の厚みを増すと、耐圧容器に対し封止体を配設した状態を保持する手段が大型化し、引いては装置全体の大型化を招くことになる。
【0010】
この種の付着物除去装置では、装置全体が大型化した場合、装置の持ち運び時や、装置の取付作業時、封止体の交換作業時等におけるハンドリングが悪くなるため、付着物除去が必要なタイミングにおいて、付着物除去が必要な箇所に対し圧力波を放出可能な状態にすることが困難になる。
【0011】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、封止体の構成材料として使用可能な材料の選択の幅を広げることができるとともに、付着物除去が必要なタイミングにおいて、付着物除去が必要な箇所に対し圧力波を放出可能な状態に容易にすることができる付着物除去装置、及び付着物除去方法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】
【0012】
上記課題を解決するための本発明に係る付着物除去装置の特徴構成は、
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去装置であって、
開口部を有する容器と、
前記開口部に対応して設けられ、前記容器内に通じる複数の噴射口部を有する蓋体と、
前記噴射口部を塞ぐ封止体と、
前記封止体を着脱可能に固定する固定手段と、
を備え、
前記容器内の圧力を高めることで前記封止体を破壊して前記圧力波を発生させるように構成されることにある。
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去装置であって、
開口部を有する容器と、
前記開口部に対応して設けられ、前記容器内に通じる複数の噴射口部を有する蓋体と、
前記噴射口部を塞ぐ封止体と、
前記封止体を着脱可能に固定する固定手段と、
を備え、
前記容器内の圧力を高めることで前記封止体を破壊して前記圧力波を発生させるように構成されることにある。
【0013】
本構成の付着物除去装置によれば、開口部を有する容器と、容器の開口部に対応する蓋体とを備えている。蓋体は、容器内に通じる複数の噴射口部を有している。圧力波を発生させる前において、複数の噴射口部は、封止体によって塞がれている。本構成の付着物除去装置において、圧力波を発生させるにあたって、例えば、容器内に燃焼用ガスを供給したり、圧縮ガスを供給したりすると、容器内への燃焼用ガス等の供給に伴って容器内の圧力が大きくなる。このとき、封止体は、蓋体における複数の噴射口部の周りの部分に支持される。このため、封止体に対し圧力が作用する面積が小さくなり、封止体に作用する応力を抑制することができる。従って、封止体の構成材料として、一般的に引張強度が高い金属材料が使用可能であるのは勿論のこと、一般的に引張強度が低い非金属材料でも使用可能となり、封止体の構成材料として使用可能な材料の選択の幅を広げることができる。また、本構成の付着物除去装置によれば、上述したように、封止体に作用する応力を抑制することができるため、封止体の厚みが小さくて済み、封止体を固定する固定手段を小型化することができて、装置全体の小型化を図ることができる。さらに、封止体は、固定手段に対する所定の操作により、着脱可能である。このため、封止体を容易に交換することができる。このように、装置全体の小型化により可搬性に優れ、しかも封止体を容易に交換できるので、付着物除去が必要なタイミングにおいて、付着物除去が必要な箇所に対し圧力波を放出可能な状態に容易にすることができる。
【0014】
本発明に係る付着物除去装置において、
前記蓋体は、対向配置される第一蓋体部、及び第二蓋体部を含み、
前記第一蓋体部と前記第二蓋体部とによって前記封止体を挟むように構成されることが好ましい。
前記蓋体は、対向配置される第一蓋体部、及び第二蓋体部を含み、
前記第一蓋体部と前記第二蓋体部とによって前記封止体を挟むように構成されることが好ましい。
【0015】
本構成の付着物除去装置によれば、第一蓋体部における複数の噴射口部の周りの部分と、第二蓋体部における複数の噴射口部の周りの部分とによって封止体が挟まれる。これにより、第一蓋体部と第二蓋体部とによって封止体がより安定的に支持されることになる。従って、容器内への燃焼用ガス等の供給時において、封止体の局所的な変形をより確実に抑制することができ、封止体の構成材料として使用可能な材料の選択の幅をより広げることができるとともに、封止体の厚みをより小さくすることができる。
【0016】
本発明に係る付着物除去装置において、
前記噴射口部を通して前記容器内に通じるノズル体をさらに備えることが好ましい。
前記噴射口部を通して前記容器内に通じるノズル体をさらに備えることが好ましい。
【0017】
本構成の付着物除去装置によれば、複数の噴射口部を通して容器内に通じるノズル体により、複数の噴射口部を通して放出される圧力波の放出方向を、ノズル体の開口方向に確実に定めることができる。従って、付着物除去の対象物に対し、ノズル体の照準を合わせることによって、付着物をより確実に除去することができる。
【0018】
本発明に係る付着物除去装置において、
前記封止体は、シール層と形態維持層とを含む可燃性の積層体から構成されることが好ましい。
前記封止体は、シール層と形態維持層とを含む可燃性の積層体から構成されることが好ましい。
【0019】
本構成の付着物除去装置によれば、封止体は、シール層と形態維持層とを含む積層体から構成される。このような構成により、容器内への燃焼用ガス等の供給に伴って容器内の圧力が大きくなっても、シール層によって燃焼用ガス等の漏れを確実に防ぐことができるとともに、シール層の変形を形態維持層によって抑えてシール層としての機能を維持することができる。従って、容器内への燃焼用ガス等の充填時に複数の噴射口部を封止体によって漏れなく確実に塞ぐことができる。また、上記の積層体は、可燃性の材料から構成されている。これにより、例えば、付着物除去装置がボイラに付設されている場合、圧力波の発生時に破壊された封止体の破片は、ボイラ内の熱によって燃焼される。従って、破壊された封止体の破片からボイラの伝熱管群を保護するプロテクタ等が不要になるとともに、圧力波によってボイラの伝熱管群から除去された付着物の回収ラインに、破壊された封止体の破片が混入するのを未然に防ぐことができる。
【0020】
本発明に係る付着物除去装置において、
前記噴射口部の開口面積（Ｓ１）と前記開口部の開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．３～０．７であることが好ましい。
前記噴射口部の開口面積（Ｓ１）と前記開口部の開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．３～０．７であることが好ましい。
【0021】
本構成の付着物除去装置によれば、蓋体に設けられた複数の噴射口部の開口面積（Ｓ１）と、容器に設けられた開口部の開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）が、０．３～０．７とされている。これにより、付着物を除去するのに必要な圧力波の威力を確保しつつ、封止体に作用する応力を確実に抑制することができる。
【0022】
次に、上記課題を解決するための本発明に係る付着物除去方法の特徴構成は、
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去方法であって、
上記の何れか一つの付着物除去装置を、対象物に対し圧力波を放出可能な状態に設置する設置工程と、
前記容器内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスを充填するガス充填工程と、
前記容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火する着火工程と、
を包含することにある。
対象物に付着した付着物を圧力波を利用して除去する付着物除去方法であって、
上記の何れか一つの付着物除去装置を、対象物に対し圧力波を放出可能な状態に設置する設置工程と、
前記容器内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスを充填するガス充填工程と、
前記容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火する着火工程と、
を包含することにある。
【0023】
本構成の付着物除去方法によれば、対象物に対し圧力波を放出可能な状態に設置され（設置工程）、容器内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスが充填され（ガス充填工程）、容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火される（着火工程）。着火工程により容器内の混合ガスが発火すると、容器の内部で燃焼・爆発が起こり、容器の内部の圧力が急激に高まり、圧力に耐えきれなくなった封止体が破壊される。封止体が破壊されると、蓋体の複数の噴射口部から一気に高圧の気体が噴出することによって圧力が急激に開放される。圧力の急激な開放の結果、圧力波が発生し、圧力波による風圧、振動により、対象物に付着した付着物が除去される。本構成の付着物除去方法において用いられる付着物除去装置は、装置全体の小型化により可搬性に優れ、しかも封止体を容易に交換できる。従って、本構成の付着物除去方法によれば、付着物除去が必要なタイミングにおいて、付着物除去が必要な箇所に対し圧力波を放出可能な状態に設置する設置工程を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態では、付着物除去の対象物が、ボイラの伝熱管であり、伝熱管に付着したダストを除去する装置、及び方法を例に挙げて説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態や図面に記載される構成に限定されることは意図しない。
【0026】
＜全体説明＞
図１は、本発明の一実施形態に係る付着物除去装置２０が伝熱管４に対し圧力波を放出可能な状態でボイラ１に設置された状態図である。図１に示すように、付着物除去装置２０は、ボイラ１の排ガス流路２を構成する側壁３の外側に配置されている。排ガス流路２には、水平方向に配列される複数の伝熱管４をボイラ１の上下方向に複数段設けてなる複数の伝熱管群５，６が配設されている（図１では２つの伝熱管群５，６のみ図示する。）。伝熱管群５，６を構成する伝熱管４が、付着物（ダスト）が付着した対象物となる。上側の伝熱管群５と下側の伝熱管群６との間には、所定広さの空間が設けられ、この空間に連通状態で側壁３に接続される導管としての接続ダクト１５が側壁３から外側に突設されている。接続ダクト１５は、側壁３から外側に突出する筒状の本体部１５ａと、本体部１５ａの突出側端部に一体的に設けられた外向きのダクトフランジ部１５ｂとにより構成されている。
図１は、本発明の一実施形態に係る付着物除去装置２０が伝熱管４に対し圧力波を放出可能な状態でボイラ１に設置された状態図である。図１に示すように、付着物除去装置２０は、ボイラ１の排ガス流路２を構成する側壁３の外側に配置されている。排ガス流路２には、水平方向に配列される複数の伝熱管４をボイラ１の上下方向に複数段設けてなる複数の伝熱管群５，６が配設されている（図１では２つの伝熱管群５，６のみ図示する。）。伝熱管群５，６を構成する伝熱管４が、付着物（ダスト）が付着した対象物となる。上側の伝熱管群５と下側の伝熱管群６との間には、所定広さの空間が設けられ、この空間に連通状態で側壁３に接続される導管としての接続ダクト１５が側壁３から外側に突設されている。接続ダクト１５は、側壁３から外側に突出する筒状の本体部１５ａと、本体部１５ａの突出側端部に一体的に設けられた外向きのダクトフランジ部１５ｂとにより構成されている。
【0027】
＜圧力砲の構成＞
付着物除去装置２０は、圧力砲２５を備えている。圧力砲２５は、主として、容器３０、及びノズル体５０、並びに容器３０とノズル体５０との間に介在される封止体８０により構成されている。
付着物除去装置２０は、圧力砲２５を備えている。圧力砲２５は、主として、容器３０、及びノズル体５０、並びに容器３０とノズル体５０との間に介在される封止体８０により構成されている。
【0028】
＜容器＞
図２（ａ）は、図１のＸ部拡大縦断面図である。図２（ａ）に示すように、容器３０は、小径円筒状部３１と、側壁３に向かう方向（前方）に進むに従って徐々に縮径するような円錐台筒状部３２と、小径円筒状部３１よりも口径が大きい大径円筒状部３３とを有している。容器３０においては、前方（図２（ａ）の右側から左側に向う方向）に向かって大径円筒状部３３、円錐台筒状部３２、及び小径円筒状部３１がこの記載順に配されている。これら筒状部３１，３２，３３は、互いの軸線（管軸）を一致させた状態で一体的に連設されている。ここで、小径円筒状部３１の前端側には、円板状の容器側端板部３５が一体的に設けられている。なお、以下の説明において、管軸方向とは、特に断りのない限り、容器３０の軸線（管軸）が延びる方向のことである。
図２（ａ）は、図１のＸ部拡大縦断面図である。図２（ａ）に示すように、容器３０は、小径円筒状部３１と、側壁３に向かう方向（前方）に進むに従って徐々に縮径するような円錐台筒状部３２と、小径円筒状部３１よりも口径が大きい大径円筒状部３３とを有している。容器３０においては、前方（図２（ａ）の右側から左側に向う方向）に向かって大径円筒状部３３、円錐台筒状部３２、及び小径円筒状部３１がこの記載順に配されている。これら筒状部３１，３２，３３は、互いの軸線（管軸）を一致させた状態で一体的に連設されている。ここで、小径円筒状部３１の前端側には、円板状の容器側端板部３５が一体的に設けられている。なお、以下の説明において、管軸方向とは、特に断りのない限り、容器３０の軸線（管軸）が延びる方向のことである。
【0029】
図２（ｂ）は、図１のＹ部拡大縦断面図である。大径円筒状部３３の後端側は、端壁部４０によって閉鎖されている。端壁部４０には、プラグ保護部材４１を介してグロープラグ４２が取り付けられている。このような構成において、グロープラグ４２に通電することにより、容器３０の内部に供給・充填された後述する燃焼用ガス（メタンガスと酸素ガスとの混合ガス）を発火させることができる。また、燃焼用ガスの燃焼・爆発に伴い生じた圧力波の殆どは、プラグ保護部材４１によって遮られるので、グロープラグ４２を保護することができ、グロープラグ４２の寿命を大幅に延ばすことができる。さらに、端壁部４０には、管接続具４３が容器３０の内部に連通状態で取り付けられている。
【0030】
＜ノズル体＞
図２（ａ）に示すように、ノズル体５０は、小径円筒状部５１と、前方に進むに従って徐々に拡径するような逆円錐台筒状部５２と、小径円筒状部５１よりも口径が大きい大径円筒状部５３とを有している。ノズル体５０においては、前方に向かって小径円筒状部５１、逆円錐台筒状部５２、及び大径円筒状部５３がこの記載順に配されている。これら筒状部５１，５２，５３は、互いの軸線（管軸）を一致させた状態で一体的に連設されている。
図２（ａ）に示すように、ノズル体５０は、小径円筒状部５１と、前方に進むに従って徐々に拡径するような逆円錐台筒状部５２と、小径円筒状部５１よりも口径が大きい大径円筒状部５３とを有している。ノズル体５０においては、前方に向かって小径円筒状部５１、逆円錐台筒状部５２、及び大径円筒状部５３がこの記載順に配されている。これら筒状部５１，５２，５３は、互いの軸線（管軸）を一致させた状態で一体的に連設されている。
【0031】
ノズル体５０において、小径円筒状部５１の後端側には、容器側端板部３５と略同じ面積を有する大きさの円板状のノズル側端板部５５が一体的に設けられている。小径円筒状部５１には、その外周面から外向きに張り出すような中間フランジ部６５が逆円錐台筒状部５２の近傍に位置するように一体的に設けられている。ノズル側端板部５５と中間フランジ部６５との間には、複数（本例では４枚）の板状の補強リブ７１が、小径円筒状部５１の周方向に等角度毎（本例では９０°毎）に配されている。補強リブ７１は、小径円筒状部５１の外周面、ノズル側端板部５５、及び中間フランジ部６５に一体的に接合されている。
【0032】
小径円筒状部５１の外周面側には、小径円筒状部５１の管軸と直交する方向に延在する円筒状部材から構成される吹出管６３が、小径円筒状部５１の内部に連通状態で付設されている。吹出管６３は、小径円筒状部５１の前後方向中間位置において、一端側が小径円筒状部５１の外周面に接合されている。吹出管６３の他端部には、図示されない配管や、流量制御弁等を介して圧縮ガス供給源と接続されている。吹出管６３は、圧力波放出口である後述する複数の噴射口部３７，５７に向かって飛来するダスト等を含む飛来物に対して、圧縮ガス供給源からのパージガス（例えば、圧縮空気等）を吹き出してその飛来物をバージするバージ手段として機能する。
【0033】
図３（ａ）は、図２（ａ）のＡ－Ａ線矢視図であり、図３（ｂ）は、図２（ａ）のＢ－Ｂ線矢視図であり、図３（ｃ）は、図２（ａ）のＣ－Ｃ線矢視図であり、図３（ｄ）は、図２（ａ）のＤ－Ｄ線矢視図である。図３（ａ）に示すように、容器側端板部３５は、中央の所定直径の円領域内に形成される蓋体部３５ａ（以下、「第一蓋体部３５ａ」と称する。）と、第一蓋体部３５ａの外周側に一体的に形成される容器側フランジ部３５ｂとを有している。図３（ｂ）に示すように、ノズル側端板部５５は、中央の所定直径の円領域内に形成される蓋体部５５ａ（以下、「第二蓋体部５５ａ」と称する。）と、第二蓋体部５５ａの外周側に一体的に形成されるノズル側フランジ部５５ｂとを有している。
【0034】
＜蓋体＞
図２（ａ）に示すように、付着物除去装置２０においては、容器３０の実質的な開口部である小径円筒状部３１の開口部３１ａに対応して設けられる蓋体７５が、第一蓋体部３５ａと第二蓋体部５５ａとにより構成されている。
図２（ａ）に示すように、付着物除去装置２０においては、容器３０の実質的な開口部である小径円筒状部３１の開口部３１ａに対応して設けられる蓋体７５が、第一蓋体部３５ａと第二蓋体部５５ａとにより構成されている。
【0035】
＜第一蓋体部＞
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、第一蓋体部３５ａは、容器３０の小径円筒状部３１の開口端を塞ぐように、小径円筒状部３１の開口部３１ａに対応して設けられている。第一蓋体部３５ａは、容器３０内に通じる複数（本例では１９個）の噴射口部３７を有している。複数の噴射口部３７のそれぞれは、第一蓋体部３５ａを貫通する断面円形の丸孔状に形成されている。
図２（ａ）及び図３（ａ）に示すように、第一蓋体部３５ａは、容器３０の小径円筒状部３１の開口端を塞ぐように、小径円筒状部３１の開口部３１ａに対応して設けられている。第一蓋体部３５ａは、容器３０内に通じる複数（本例では１９個）の噴射口部３７を有している。複数の噴射口部３７のそれぞれは、第一蓋体部３５ａを貫通する断面円形の丸孔状に形成されている。
【0036】
図３（ａ）に示すように、第一蓋体部３５ａの前面には、複数の噴射口部３７の全てを円環状に取り囲むように形成されるＯリング溝３８が形成されている。Ｏリング溝３８には、Ｏリング４５が嵌着されている。
【0037】
＜第二蓋体部＞
図２（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第二蓋体部５５ａは、ノズル体５０の小径円筒状部５１の開口端を塞ぐように、小径円筒状部５１の開口部５１ａに対応して設けられている。第二蓋体部５５ａは、第一蓋体部３５ａと同様に、複数（本例では１９個）の噴射口部５７を有している。第一蓋体部３５ａに設けられる複数の噴射口部３７と第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部５７とは、管軸方向（前後方向）で見たときに互いに重なるように配置されている。従って、第一蓋体部３５ａ、及び第二蓋体部５５ａにそれぞれ設けられる複数の噴射口部３７，５７は、容器３０の内部に通じている。
図２（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、第二蓋体部５５ａは、ノズル体５０の小径円筒状部５１の開口端を塞ぐように、小径円筒状部５１の開口部５１ａに対応して設けられている。第二蓋体部５５ａは、第一蓋体部３５ａと同様に、複数（本例では１９個）の噴射口部５７を有している。第一蓋体部３５ａに設けられる複数の噴射口部３７と第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部５７とは、管軸方向（前後方向）で見たときに互いに重なるように配置されている。従って、第一蓋体部３５ａ、及び第二蓋体部５５ａにそれぞれ設けられる複数の噴射口部３７，５７は、容器３０の内部に通じている。
【0038】
本実施形態の付着物除去装置２０においては、第一蓋体部３５ａにおける複数の噴射口部３７の周りの部分と、第二蓋体部５５ａにおける複数の噴射口部５７の周りの部分とによって封止体８０が挟まれる。これにより、封止体８０がより安定的に支持されることになる。従って、容器３０内への燃焼用ガスの供給時において、封止体８０の局所的な変形をより確実に抑制することができる。こうして、封止体８０の構成材料として使用可能な材料の選択の幅をより広げることができるとともに、封止体８０の厚みをより小さくすることができる。
【0039】
＜複数の噴射口部の配置＞
図４は、第一蓋体部３５ａ、及び第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部３７，５７の配置説明図である。図４に示すように、複数の噴射口部３７は、同心円状に規則的に並ぶように配置されている。すなわち、第一蓋体部３５ａには、中央に１個の噴射口部３７が配置され、この中央に配置された噴射口部３７の周りに、６個の噴射口部３７が等角度毎（６０°毎）に各々の噴射口部３７の中心をその中央に配置された噴射口部３７の中心を基準とする第一ピッチ円直径Ｄ１の円周ＣＲ１上に一致させるように配置され、さらに、それら６個の噴射口部３７の周りに、１２個の噴射口部３７が等角度毎（３０°毎）に各々の噴射口部３７の中心をその中央に配置された噴射口部３７の中心を基準とする第二ピッチ円直径Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２）の円周ＣＲ２上に一致させるように配置されている。第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部５７の配置についても、第一蓋体部３５ａに設けられる複数の噴射口部３７の配置と同様である。
図４は、第一蓋体部３５ａ、及び第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部３７，５７の配置説明図である。図４に示すように、複数の噴射口部３７は、同心円状に規則的に並ぶように配置されている。すなわち、第一蓋体部３５ａには、中央に１個の噴射口部３７が配置され、この中央に配置された噴射口部３７の周りに、６個の噴射口部３７が等角度毎（６０°毎）に各々の噴射口部３７の中心をその中央に配置された噴射口部３７の中心を基準とする第一ピッチ円直径Ｄ１の円周ＣＲ１上に一致させるように配置され、さらに、それら６個の噴射口部３７の周りに、１２個の噴射口部３７が等角度毎（３０°毎）に各々の噴射口部３７の中心をその中央に配置された噴射口部３７の中心を基準とする第二ピッチ円直径Ｄ２（Ｄ１＜Ｄ２）の円周ＣＲ２上に一致させるように配置されている。第二蓋体部５５ａに設けられる複数の噴射口部５７の配置についても、第一蓋体部３５ａに設けられる複数の噴射口部３７の配置と同様である。
【0040】
＜複数の噴射口部と容器の開口部との開口面積比＞
本実施形態において、複数（１９個）の噴射口部３７の全ての開口面積を合計した開口面積（Ｓ１）と、容器３０の小径円筒状部３１の開口部３１ａの開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）は、０．３～０．７であることが好ましく、より好ましくは、０．４～０．６である。これにより、付着物を除去するのに必要な圧力波の威力を確保しつつ、封止体８０に作用する応力を確実に抑制することができる。なお、比（Ｓ１／Ｓ２）が０．３未満である場合、付着物を除去するのに必要な圧力波の威力を確保するのが難しくなる。比（Ｓ１／Ｓ２）が０．７を超える場合、封止体８０に作用する応力を十分に抑制することができず、容器３０内への燃焼用ガスの充填が完了する前に封止体８０が破断する虞がある。なお、複数（１９個）の噴射口部５７の全ての開口面積を合計した開口面積（Ｓ１１）と、ノズル体５０の小径円筒状部５１の開口部５１ａの開口面積（Ｓ１２）との比（Ｓ１１／Ｓ１２）とについても、前記の比（Ｓ１／Ｓ２）と同様に、０．３～０．７であることが好ましく、より好ましくは、０．４～０．６である。
本実施形態において、複数（１９個）の噴射口部３７の全ての開口面積を合計した開口面積（Ｓ１）と、容器３０の小径円筒状部３１の開口部３１ａの開口面積（Ｓ２）との比（Ｓ１／Ｓ２）は、０．３～０．７であることが好ましく、より好ましくは、０．４～０．６である。これにより、付着物を除去するのに必要な圧力波の威力を確保しつつ、封止体８０に作用する応力を確実に抑制することができる。なお、比（Ｓ１／Ｓ２）が０．３未満である場合、付着物を除去するのに必要な圧力波の威力を確保するのが難しくなる。比（Ｓ１／Ｓ２）が０．７を超える場合、封止体８０に作用する応力を十分に抑制することができず、容器３０内への燃焼用ガスの充填が完了する前に封止体８０が破断する虞がある。なお、複数（１９個）の噴射口部５７の全ての開口面積を合計した開口面積（Ｓ１１）と、ノズル体５０の小径円筒状部５１の開口部５１ａの開口面積（Ｓ１２）との比（Ｓ１１／Ｓ１２）とについても、前記の比（Ｓ１／Ｓ２）と同様に、０．３～０．７であることが好ましく、より好ましくは、０．４～０．６である。
【0041】
図３（ａ）に示すように、容器側端板部３５における容器側フランジ部３５ｂには、複数（本例では８個）のボルト挿通孔４７が周方向に等角度毎（４５°毎）に配置されるように形成されている。図３（ｂ）に示すように、ノズル側端板部５５におけるノズル側フランジ部５５ｂには、容器側フランジ部３５ｂに形成されたそれぞれのボルト挿通孔４７に対応するように、ボルト挿通孔６７が形成されている。図３（ｃ）に示すように、接続ダクト１５におけるダクトフランジ部１５ｂには、複数（本例では８個）のボルト挿通孔１７が周方向に等角度毎（４５°毎）に配置されるように形成されている。図３（ｄ）に示すように、中間フランジ部６５には、ダクトフランジ部１５ｂに形成されたそれぞれのボルト挿通孔１７に対応するように、ボルト挿通孔７７が形成されている。
【0042】
＜封止体＞
図５は、封止体８０を示し、（ａ）は図２（ａ）のＥ－Ｅ線矢視から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、封止体８０は、容器側端板部３５、及びノズル側端板部５５と略同じ面積を有する大きさで所定厚みに成形された円板状体からなるものであり、第一蓋体部３５ａに設けられた複数の噴射口部３７、及び第二蓋体部５５ａに設けられた複数の噴射口部５７を塞ぐことができる。封止体８０の外周縁近傍には、容器側フランジ部３５ｂ（ノズル側フランジ部５５ｂ）に形成されたそれぞれのボルト挿通孔４７（ボルト挿通孔６７）に対応するように、ボルト挿通孔８７が形成されている。
図５は、封止体８０を示し、（ａ）は図２（ａ）のＥ－Ｅ線矢視から見た正面図、（ｂ）は（ａ）のＦ－Ｆ線断面図である。図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、封止体８０は、容器側端板部３５、及びノズル側端板部５５と略同じ面積を有する大きさで所定厚みに成形された円板状体からなるものであり、第一蓋体部３５ａに設けられた複数の噴射口部３７、及び第二蓋体部５５ａに設けられた複数の噴射口部５７を塞ぐことができる。封止体８０の外周縁近傍には、容器側フランジ部３５ｂ（ノズル側フランジ部５５ｂ）に形成されたそれぞれのボルト挿通孔４７（ボルト挿通孔６７）に対応するように、ボルト挿通孔８７が形成されている。
【0043】
図５（ｂ）における部分拡大図に示すように、封止体８０は、シール層８０ａと形態維持層８０ｂとを有し、これらシール層８０ａ、及び形態維持層８０ｂが当該封止体８０の厚み方向に積層されて構成されている。シール層８０ａは、容器３０内への燃焼用ガスの供給に伴って容器３０内の圧力が大きくなっても、燃焼用ガスが漏れないように気密性を持たせるための層であり、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂材料により製造されたシートからなる。形態維持層８０ｂは、シール層８０ａに隣接する位置に、当該シール層８０ａの形態を維持するために設けられる層であり、例えば、紙や不織布等により製造されたシートからなる。封止体８０は、例えば、紙や不織布等よりなるシートと、熱可塑性樹脂によりなるシートとを、一対のピンチロールで熱を加えながら挟み付けて一体的に接合して製造される。
【0044】
封止体は、シール層８０ａ側を第一蓋体部３５ａに接触させ、形態維持層８０ｂ側を第二蓋体部５５ａに接触させるように、第一蓋体部３５ａと第二蓋体部５５ａとの間に、管軸方向に板面を向けた状態で配されている。こうして、容器３０内への燃焼用ガスの供給に伴って容器３０内の圧力が大きくなっても、シール層８０ａによって燃焼用ガスの漏れを確実に防ぐことができるとともに、シール層８０ａの変形を形態維持層８０ｂによって抑えてシール層８０ａとしての機能を維持することができる。従って、容器３０内への燃焼用ガスの充填時に複数の噴射口部３７，５７を封止体によって確実に塞ぐことができる。また、封止体８０は、可燃性の材料から構成されている。これにより、圧力波の発生時に破壊されてボイラ１内に向って吹き飛ばされた封止体８０の破片は、ボイラ１内の熱によって燃焼される。従って、圧力波の発生時に破壊されてボイラ１内に向って吹き飛ばされた封止体８０の破片からボイラ１の伝熱管群５，６を保護するプロテクタ等が不要になるとともに、圧力波によってボイラの伝熱管群５，６から除去された付着物の回収ラインに、封止体８０の破片が混入するのを未然に防ぐことができる。
【0045】
図２（ａ）に示すように、封止体８０は、容器側端板部３５とノズル側端板部５５との間に介在されている。容器側端板部３５、ノズル側端板部５５、及び封止体８０は、相互のボルト挿通孔４７，６７，８７（図３（ａ）及び（ｂ）、並びに図５参照）の前後方向視の位置が一致された状態とされている。そして、容器側端板部３５、ノズル側端板部５５、及び封止体８０は、相互のボルト挿通孔４７，６７，８７に挿通されるボルト９１と、ボルト９１の螺子軸に螺合されるナット９２との締め付けによって締結されている。ボルト９１、及びナット９２は、容器３０とノズル体５０とを封止体８０を挟んだ状態で締結する締結手段として機能する。
【0046】
＜固定手段＞
図２（ａ）において、ボルト９１、及びナット９２を締め付けた場合、その締付力に応じた挟持力で封止体８０を容器側端板部３５（第一蓋体部３５ａ）とノズル側端板部５５（第二蓋体部３ｂ）とによって挟んだ状態に固定することができる。ボルト９１、及びナット９２の締め付けを解除して容器側端板部３５とノズル側端板部５５とからボルトを取り外した場合、容器側端板部３５とノズル側端板部５５との間から封止体８０を離脱させることができる。従って、容器側端板部３５、ノズル側端板部５５、ボルト９１、及びナット９２は、封止体８０を着脱可能に固定する固定手段として機能する。
図２（ａ）において、ボルト９１、及びナット９２を締め付けた場合、その締付力に応じた挟持力で封止体８０を容器側端板部３５（第一蓋体部３５ａ）とノズル側端板部５５（第二蓋体部３ｂ）とによって挟んだ状態に固定することができる。ボルト９１、及びナット９２の締め付けを解除して容器側端板部３５とノズル側端板部５５とからボルトを取り外した場合、容器側端板部３５とノズル側端板部５５との間から封止体８０を離脱させることができる。従って、容器側端板部３５、ノズル側端板部５５、ボルト９１、及びナット９２は、封止体８０を着脱可能に固定する固定手段として機能する。
【0047】
図２（ａ）においては、接続ダクト１５、及び中間フランジ部６５が、相互のボルト挿通孔１７，７７（図３（ｃ）及び（ｄ）参照）の前後方向視の位置が一致された状態で、相互のボルト挿通孔１７，７７に挿通されるボルト９３と、ボルト９３の螺子軸に螺合されるナット９４との締め付けによって締結されている。ボルト９３、及びナット９４は、ノズル体５０と接続ダクト１５とを締結する締結手段として機能する。
【0048】
＜ガス供給手段＞
図６は、本発明の一実施形態に係る付着物除去装置２０に装備されるガス供給手段１００、及び制御系の概略構成を説明する模式図である。図６に示すように、付着物除去装置２０は、燃焼に必要な可燃性ガスや酸化剤ガス等の燃焼用ガスを容器３０に対し供給・充填するガス供給手段１００をさらに備えている。ガス供給手段１００は、高圧可燃性ガスボンベ１１０、高圧酸化剤ガスボンベ１２０、及びバルブユニット１３０を備えている。
図６は、本発明の一実施形態に係る付着物除去装置２０に装備されるガス供給手段１００、及び制御系の概略構成を説明する模式図である。図６に示すように、付着物除去装置２０は、燃焼に必要な可燃性ガスや酸化剤ガス等の燃焼用ガスを容器３０に対し供給・充填するガス供給手段１００をさらに備えている。ガス供給手段１００は、高圧可燃性ガスボンベ１１０、高圧酸化剤ガスボンベ１２０、及びバルブユニット１３０を備えている。
【0049】
図６に示す高圧可燃性ガスボンベ１１０は、例えば、耐圧容器内に可燃性ガスを高圧（例えば、１４．７ＭＰａ）で封入してなるガスボンベが挙げられ、可燃性ガス供給源として機能する。高圧可燃性ガスボンベ１１０には、減圧弁１１１が付設されている。高圧可燃性ガスボンベ１１０内に封入されている可燃性ガスは、減圧弁１１１により、例えば、０．９ＭＰａに減圧される。高圧可燃性ガスボンベ１１０に封入される可燃性ガスとしては、例えば、メタンガス、水素ガス等が挙げられる（本例ではメタンガス）。以下においては、高圧可燃性ガスボンベ１１０を、「メタンボンベ１１０」と称する。
【0050】
図６に示す高圧酸化剤ガスボンベ１２０は、例えば、耐圧容器内に酸化剤ガスを高圧（例えば、１４．７ＭＰａ）で封入してなるガスボンベが挙げられ、酸化剤ガス供給源として機能する。高圧酸化剤ガスボンベ１２０には、減圧弁１２１が付設されている。高圧酸化剤ガスボンベ１２０内に封入されている酸化剤ガスは、減圧弁１２１により、例えば、０．９ＭＰａに減圧される。高圧酸化剤ガスボンベ１２０に封入される酸化剤ガスとしては、例えば、酸素ガス、空気等が挙げられる（本例では酸素ガス）。以下においては、高圧酸化剤ガスボンベ１２０を、「酸素ボンベ１２０」と称する。
【0051】
なお、メタンボンベ１１０、及び酸素ボンベ１２０は、並立した状態でボンベ運搬台車３００に載置されており（図１参照）、ボンベ運搬台車３００により、容易に移動させることができる。
【0052】
図６に示すバルブユニット１３０は、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、ガス主塞止弁１３３、三方継手１３４、及び圧力計１３５を備えている。ここで、三方継手１３４は、相互に連通状態で三方に突出形成される第一継手部１３４ａ、第二継手部１３４ｂ、及び第三継手部１３４ｃを有している。バルブユニット１３０は、持ち運び可能な収納ケース３１０内に収納されている（図１参照）。
【0053】
図６において、メタンボンベ１１０に付設される減圧弁１１１とメタンガス供給弁１３１とは、第一メタンガス供給管１４１によって接続されている。メタンガス供給弁１３１と三方継手１３４の第一継手部１３４ａとは、第二メタンガス供給管１４２によって接続されている。一方、酸素ボンベ１２０に付設される減圧弁１２１と酸素ガス供給弁１３２とは、第一酸素ガス供給管１５１によって接続されている。酸素ガス供給弁１３２と三方継手１３４の第二継手部１３４ｂとは、第二酸素ガス供給管１５２によって接続されている。
【0054】
三方継手１３４の第三継手部１３４ｃとガス主塞止弁１３３とは、第一供給主管１６１によって接続されている。第一供給主管１６１には、圧力計１３５が圧力検出可能に接続されている。ガス主塞止弁１３３と容器３０に取り付けられた管接続具４３とは、第二供給主管１６２によって接続されている。
【0055】
＜制御装置＞
図６に示すように、付着物除去装置２０は、装置全体を制御可能なマイクロコンピュータを主体に構成される制御装置２００をさらに備えている。制御装置２００は、圧力計１３５からの計測値を読み込み、所定プログラムを実行することにより、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３の開閉動作、及び弁開度を制御したり、グロープラグ４２への通電を制御したりする。制御装置２００は、持ち運び可能な収納ケース３２０内に収納されている（図１参照）。
図６に示すように、付着物除去装置２０は、装置全体を制御可能なマイクロコンピュータを主体に構成される制御装置２００をさらに備えている。制御装置２００は、圧力計１３５からの計測値を読み込み、所定プログラムを実行することにより、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３の開閉動作、及び弁開度を制御したり、グロープラグ４２への通電を制御したりする。制御装置２００は、持ち運び可能な収納ケース３２０内に収納されている（図１参照）。
【0056】
図１に示すように、制御装置２００とバルブユニット１３０とは、ケーブル２１０によって接続されている。制御装置２００とグロープラグ４２とは、ケーブル２２０によって接続されている。
【0057】
図６に示すように、付着物除去装置２０において、ガス供給手段１００は、燃焼用ガス（メタンガス、酸素ガス）を容器３０に供給するための燃焼用ガス供給管路（供給管１４１，１４２，１５１，１５２、供給主管１６１，１６２）と、この燃焼用ガス供給管路におけるガス流れの上流側及び下流側にそれぞれ介設される上流側開閉弁（メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２）、及び下流側開閉弁（ガス主塞止弁１３３）と、その燃焼用ガス供給管路における上流側開閉弁と下流側開閉弁との間に接続される圧力計１３５とを備える。
【0058】
そして、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３を制御する制御装置２００は、下流側開閉弁（ガス主塞止弁１３３）を開いた状態として、上流側開閉弁（メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２）が閉じている状態のときの圧力計１３５により計測される圧力値が目標値に近づくように、上流側開閉弁を開閉し、容器３０内に供給された燃焼用ガスの燃焼時に、下流側開閉弁を閉じた状態とするようにメタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３を制御する。
【0059】
【0060】
図７（ａ）は、ボイラ１の近傍に圧力砲２５を運んだ状態図である。伝熱管４に付着したダストの除去が必要なタイミングにおいて、図７（ａ）に示すように、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に対応して設けられた接続ダクト１５の近傍位置に、予め組み立てた圧力砲２５を、例えば、台車４００を用いて運ぶ。
【0061】
図７（ｂ）は、ボイラ１に圧力砲２５を差し込む直前の状態図である。また、図７（ｃ）は、ボイラ１に圧力砲２５を差し込んだ状態図である。図７（ａ）において接続ダクト１５の開口を塞いでいる閉塞板１６を取り外した後、図７（ｂ）～（ｃ）に示すように、接続ダクト１５の内部に、ノズル体５０の大径円筒状部５３を差し込み、ノズル体５０の中間フランジ部６５が接続ダクト１５のダクトフランジ部１５ｂに突き当たるまで、圧力砲２５を前方に押し進める。
【0062】
図７（ｄ）は、ボイラ１に圧力砲２５を締結した状態図である。図７（ｄ）に示すように、ダクトフランジ部１５ｂに中間フランジ部６５を突き合せ、且つダクトフランジ部１５ｂ、及び中間フランジ部６５における相互のボルト挿通孔１７，７７（図３（ｃ）及び（ｄ）参照）の前後方向視の位置を一致させた後、相互のボルト挿通孔１７，７７にボルト９３を挿通し、ボルト９３の螺子軸に螺合させたナット９４を締め付けて、接続ダクトと圧力砲２５とを締結する。こうして、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に圧力砲２５を取り付けることができる。
【0063】
なお、上記の圧力砲２５の取付作業においては、必要に応じて、ボイラ１に備え付けられた天井クレーン等を利用してもよい。これにより、圧力砲２５の取付作業を容易に行うことができ、作業負荷を軽減することができる。
【0064】
そして、図１に示すように、ボイラ１に取り付けられた圧力砲２５の付近の適所に置かれたテーブル５００上に、バルブユニット１３０が収納された収納ケース３１０、及び制御装置２００が収納された収納ケース３２０を、それぞれ載置する。また、バルブユニット１３０と制御装置２００とをケーブル２１０によって接続するとともに、制御装置２００とグロープラグ４２とをケーブル２２０によって接続する。
【0065】
さらに、ボンベ運搬台車３００により、メタンボンベ１１０、及び酸素ボンベ１２０を、テーブル５００の近傍位置に運ぶ。そして、メタンボンベ１１０に付設される減圧弁１１１とメタンガス供給弁１３１（図６参照）とを、第一メタンガス供給管１４１によって接続し、酸素ボンベ１２０に付設される減圧弁１２１と酸素ガス供給弁１３２（図６参照）とを、第一酸素ガス供給管１５１によって接続し、ガス主塞止弁１３３（図６参照）と容器３０に取り付けられた管接続具４３とを、第二供給主管１６２によって接続する。
【0066】
こうして、ボイラ１の伝熱管４に対し圧力波を放出可能な状態に付着物除去装置２０を設置する設置工程が完了する。
【0067】
＜ガス充填工程＞
次に、上記の設置工程によって設置された付着物除去装置２０（圧力砲２５）の容器３０内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスを充填するガス充填工程について、図８を用いて説明する。図８は、付着物除去装置２０を用いた付着物除去方法における充填工程の説明図である。ガス充填工程は、メタンガス供給工程と、酸素ガス供給工程とを含む。なお、図８（ａ）～（ｅ）に示す減圧弁１１１，１２１、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３を模式的に示した図形において、白抜き状態は弁開状態を示し、塗り潰し状態は弁閉状態を示す。また、減圧弁１１１，１２１は、常に開いた状態とされる。
次に、上記の設置工程によって設置された付着物除去装置２０（圧力砲２５）の容器３０内に可燃性ガス、及び酸化剤ガスを充填するガス充填工程について、図８を用いて説明する。図８は、付着物除去装置２０を用いた付着物除去方法における充填工程の説明図である。ガス充填工程は、メタンガス供給工程と、酸素ガス供給工程とを含む。なお、図８（ａ）～（ｅ）に示す減圧弁１１１，１２１、メタンガス供給弁１３１、酸素ガス供給弁１３２、及びガス主塞止弁１３３を模式的に示した図形において、白抜き状態は弁開状態を示し、塗り潰し状態は弁閉状態を示す。また、減圧弁１１１，１２１は、常に開いた状態とされる。
【0068】
［メタンガス供給工程］
図８（ａ）は、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１が開かれる一方で、酸素ガス供給弁１３２が閉じられた状態図である。制御装置２００は、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１のそれぞれに対し弁開信号を送信する一方で、酸素ガス供給弁１３２に対し弁閉信号を送信する。これにより、図８（ａ）に示すように、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１のそれぞれの弁が開かれる一方で、酸素ガス供給弁１３２が閉じられる。この場合、メタンボンベ１１０から減圧弁１１１で減圧（例えば、０．９ＭＰａ）されたメタンガスが、第一メタンガス供給管１４１、メタンガス供給弁１３１、第二メタンガス供給管１４２、三方継手１３４、第一供給主管１６１、ガス主塞止弁１３３、及び第二供給主管１６２を介して容器３０内に供給される。
図８（ａ）は、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１が開かれる一方で、酸素ガス供給弁１３２が閉じられた状態図である。制御装置２００は、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１のそれぞれに対し弁開信号を送信する一方で、酸素ガス供給弁１３２に対し弁閉信号を送信する。これにより、図８（ａ）に示すように、ガス主塞止弁１３３、及びメタンガス供給弁１３１のそれぞれの弁が開かれる一方で、酸素ガス供給弁１３２が閉じられる。この場合、メタンボンベ１１０から減圧弁１１１で減圧（例えば、０．９ＭＰａ）されたメタンガスが、第一メタンガス供給管１４１、メタンガス供給弁１３１、第二メタンガス供給管１４２、三方継手１３４、第一供給主管１６１、ガス主塞止弁１３３、及び第二供給主管１６２を介して容器３０内に供給される。
【0069】
図８（ｂ）は、ガス主塞止弁１３３が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２が閉じられた状態図である。制御装置２００は、所定時間経過後に、図８（ａ）に示すメタンガス供給弁１３１に対し弁閉信号を送信する。これにより、図８（ｂ）に示すように、メタンガス供給弁１３１が閉じられる。このように、ガス主塞止弁１３３が開いた状態で、且つメタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２がそれぞれ閉じた状態では、ガス主塞止弁１３３が開いていることによる容器３０側からの圧力のみが圧力計１３５に作用することになり、容器３０内の圧力を正確に計測することが可能な状態となる。
【0070】
制御装置２００は、圧力計１３５の計測値に基づいて、容器３０内の圧力が目標値（例えば、０．２ＭＰａ）に達したか否かを判断する。圧力計１３５の計測値が目標値に達していなければ、メタンガス供給弁１３１を開いて、メタンガスを容器３０内に供給し、その後、メタンガス供給弁１３１を閉じて、圧力計１３５により圧力を計測し、このときの計測値が未だ目標値に達していなければ、メタンガス供給弁１３１を開いて、メタンガスを容器３０内に供給するといった動作を繰り返す。容器３０内の実際の圧力値が目標値以上で、且つ許容される上限値以下である場合、メタンガス供給工程に続いて、次の酸素ガス供給工程を実施する。
【0071】
［酸素ガス供給工程］
図８（ｃ）は、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１が閉じられた状態図である。制御装置２００は、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２のそれぞれに対し弁開信号を送信する一方で、メタンガス供給弁１３１に対し弁閉信号を送信する。これにより、図８（ｃ）に示すように、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２のそれぞれの弁が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１が閉じられる。この場合、酸素ボンベ１２０から減圧弁１２１で減圧（例えば、０．９ＭＰａ）された酸素ガスが第一酸素ガス供給管１５１、酸素ガス供給弁１３２、第二酸素ガス供給管１５２、三方継手１３４、第一供給主管１６１、ガス主塞止弁１３３、及び第二供給主管１６２を介して容器３０内に供給される。
図８（ｃ）は、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１が閉じられた状態図である。制御装置２００は、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２のそれぞれに対し弁開信号を送信する一方で、メタンガス供給弁１３１に対し弁閉信号を送信する。これにより、図８（ｃ）に示すように、ガス主塞止弁１３３、及び酸素ガス供給弁１３２のそれぞれの弁が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１が閉じられる。この場合、酸素ボンベ１２０から減圧弁１２１で減圧（例えば、０．９ＭＰａ）された酸素ガスが第一酸素ガス供給管１５１、酸素ガス供給弁１３２、第二酸素ガス供給管１５２、三方継手１３４、第一供給主管１６１、ガス主塞止弁１３３、及び第二供給主管１６２を介して容器３０内に供給される。
【0072】
図８（ｄ）は、ガス主塞止弁１３３が開かれる一方で、メタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２が閉じられた状態図である。制御装置２００は、所定時間経過後に、図８（ｃ）に示す酸素ガス供給弁１３２に対し弁閉信号を送信する。これにより、酸素ガス供給弁１３２が閉じられる。このように、ガス主塞止弁１３３が開いた状態で、且つメタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２が閉じている状態では、ガス主塞止弁１３３が開いていることによる容器３０側からの圧力のみが圧力計１３５に作用することになり、容器３０内の圧力を正確に計測することが可能な状態となる。
【0073】
制御装置２００は、圧力計１３５の計測値に基づいて、容器３０内の圧力が目標値（例えば、０．６ＭＰａ）に達したか否かを判断する。圧力計１３５の計測値が目標値に達していなければ、酸素ガス供給弁１３２を開いて、酸素ガスを容器３０内に供給し、その後、酸素ガス供給弁１３２を閉じて、圧力計１３５により圧力を計測し、このときの計測値が未だ目標値に達していなければ、酸素ガス供給弁１３２を開いて、酸素ガスを容器３０内に供給するといった動作を繰り返す。容器３０内の実際の圧力値が目標値以上で、且つ許容される上限値以下である場合、酸素ガス供給工程を終了する。
【0074】
上記のメタンガス供給工程の実施により、容器３０内には、約０．２ＭＰａの圧力が生じる量のメタンガスが容器３０内に充填される。また、上記の酸素ガス供給工程の実施により、先のメタンガス供給工程の実施で約０．２ＭＰａとなっている容器３０内の圧力が約０．６ＭＰａにまで上昇するその差分の約０．４ＭＰａの圧力が生じる量の酸素ガスが容器３０内に充填される。こうして、容器３０内には、メタンガスと酸素ガスとが、所定の混合比（本例では、１：２）で混合された状態で充填される。こうして、ガス主塞止弁１３３が開いた状態で、且つメタンガス供給弁１３１及び酸素ガス供給弁１３２が閉じている状態での圧力計１３５の計測値に基づいて、メタンガス及び酸素ガスを容器３０内に導入することにより、メタンガス及び酸素ガスの供給量を正確に制御することができる。こうして、メタンガス及び酸素ガスの供給量を正確に制御することができるので、メタンガスと酸素ガスとの混合比を正確に調節することができ、これによって圧力波の威力を正確に調節することができる。
【0075】
図８（ｅ）は、ガス主塞止弁１３３、メタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２が全て閉じられた状態図である。制御装置２００は、酸素ガス供給工程の終了後に、図８（ｄ）に示すガス主塞止弁１３３に対し弁閉信号を送信する。これにより、ガス主塞止弁１３３が閉じられる。このように、ガス主塞止弁１３３、メタンガス供給弁１３１、及び酸素ガス供給弁１３２の全てが閉じられることでガス充填工程が完了し、次の着火工程を行う準備が整った状態となる。後述する着火工程において、容器３０内の混合ガスの燃焼時には、図８（ｅ）に示すように、ガス主塞止弁１３３が閉じた状態とされている。これにより、容器３０内の混合ガスの燃焼時に、容器３０内の圧力が第二供給主管１６２を介して圧力計１３５に作用しようとしても、ガス主塞止弁１３３が閉じていることによって阻止されるので、圧力計１３５を保護することができる。
【0076】
＜着火工程＞
上記の充填工程によって容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火する着火工程について、図９を用いて説明する。図９は、付着物除去装置２０を用いた付着物除去方法における着火工程の説明図である。
上記の充填工程によって容器内に充填された可燃性ガス、及び酸化剤ガスの混合ガスに着火する着火工程について、図９を用いて説明する。図９は、付着物除去装置２０を用いた付着物除去方法における着火工程の説明図である。
【0077】
図９（ａ）は、容器３０内の混合ガスが発火した状態図である。図９（ａ）に示すように、グロープラグ４２による混合ガスの温度上昇により、容器３０内の混合ガスが発火すると、容器３０の内部で火炎が急速に伝播するような燃焼・爆発が起こる。容器３０の内部の気体は、燃焼によって引き起こされる温度上昇によって一気に膨張しようとする。
【0078】
図９（ｂ）は、容器３０内の圧力によって封止体８０が破壊された状態図である。図９（ｂ）に示すように、閉鎖空間である容器３０の内部の圧力は、急激に高まり、圧力に耐えきれなくなった封止体８０における複数の噴射口部３７，５７に対応する部分が、粉々に破壊される。封止体８０における複数の噴射口部３７，５７に対応する部分が破壊されると、蓋体７５の複数の噴射口部３７，５７から一気に高圧の気体が噴出することによって圧力が急激に開放される。圧力の急激な開放の結果、圧力波が発生する。発生した圧力波は、ノズル体５０を介してボイラ１の排ガス流路２に向って進む。
【0079】
図９（ｃ）は、ボイラ１の排ガス流路２内に圧力波が放出された状態図である。図９（ｃ）に示すように、ノズル体５０からボイラ１の排ガス流路２内に圧力波が放出されると、圧力波による風圧、振動により、伝熱管４に付着したダストが剥離して除去される。
【0080】
本実施形態の付着物除去装置２０において、圧力波を発生するにあたり、メタンガス供給工程、及び酸素ガス供給工程を実施すると、容器３０内への燃焼用ガス（メタンガス、酸素ガス）の供給に伴って容器３０内の圧力が大きくなる。このとき、封止体８０は、蓋体７５における複数の噴射口部３７，５７の周りの部分に支持される。このため、封止体８０に対し圧力が作用する面積が小さくなり、封止体８０に作用する応力を抑制することができる。従って、封止体８０の構成材料として、一般的に引張強度が高い金属材料が使用可能であるのは勿論のこと、一般的に引張強度が低い非金属材料でも使用可能となり、封止体８０の構成材料として使用可能な材料の選択の幅を広げることができる。また、本実施形態の付着物除去装置２０によれば、封止体８０に作用する応力を抑制することができるため、封止体８０の厚みが小さくて済み、封止体８０を固定する固定手段（容器側端板部３５、ノズル側端板部５５、ボルト９１、及びナット９２）を小型化することができて、装置全体の小型化を図ることができる。さらに、封止体８０は、ボルト９１、及びナット９２に対する締付、及び締付解除操作、並びに容器側端板部３５、及びノズル側端板部５５による封止体８０の挟持、非挟持操作により、着脱可能である。このため、封止体８０を容易に交換することができる。このように、装置全体の小型化により可搬性に優れ、しかも封止体８０を容易に交換できるので、付着物除去が必要なタイミングにおいて、上記の設置工程を容易に行うことができる。
【0081】
以上、本発明の付着物除去装置、及び付着物除去方法について、一実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記実施形態に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。
【0082】
（別実施形態１）
上記実施形態では、設置工程において、予め容器側端板部３５（第一蓋体部３５ａ）とノズル側端板部５５（第二蓋体部５５ａ）との間に封止体８０が介在された状態で容器３０とノズル体５０とがボルト９１、及びナット９２によって締結されて一体化された組立状態の圧力砲２５を、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に取り付ける例を示したが、これに限定されるものではない。
上記実施形態では、設置工程において、予め容器側端板部３５（第一蓋体部３５ａ）とノズル側端板部５５（第二蓋体部５５ａ）との間に封止体８０が介在された状態で容器３０とノズル体５０とがボルト９１、及びナット９２によって締結されて一体化された組立状態の圧力砲２５を、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に取り付ける例を示したが、これに限定されるものではない。
【0083】
【0084】
図１０（ａ）は、ボイラ１の近傍に圧力砲２５を分解状態で運んだ状態図である。伝熱管４に付着したダストの除去が必要なタイミングにおいて、図１０（ａ）に示すように、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に対応して設けられた接続ダクト１５の近傍位置に、分解状態の圧力砲２５を、例えば、台車４００を用いて運ぶ。
【0085】
図１０（ｂ）は、ボイラ１にノズル体５０を差し込む直前の状態図である。また、図１０（ｃ）は、ボイラ１に差し込んだノズル体５０を締結した状態図である。図１０（ａ）において接続ダクト１５の開口を塞いでいる閉塞板１６を取り外した後、図１０（ｂ）～（ｃ）に示すように、接続ダクト１５の内部に、ノズル体５０の大径円筒状部５３を差し込み、ノズル体５０の中間フランジ部６５が接続ダクト１５のダクトフランジ部１５ｂに突き当たるまで、ノズル体５０を前方に押し進める。そして、ダクトフランジ部１５ｂ、及び中間フランジ部６５における相互のボルト挿通孔１７，７７（図３（ｃ）及び（ｄ））の前後方向視の位置を一致させた後、相互のボルト挿通孔１７，７７にボルト９３を挿通し、ボルト９３の螺子軸に螺合させたナット９４を締め付けて、ノズル体５０と接続ダクト１５とを締結する。
【0086】
図１０（ｄ）は、ボイラ１に締結されたノズル体５０に封止体８０を介在させた状態で容器３０を締結した状態図である。図１０（ｄ）に示すように、容器側端板部３５とノズル側端板部５５との間に封止体８０を介在させ、容器側端板部３５、及びノズル側端板部５５における相互のボルト挿通孔４７，６７（図３（ａ）及び（ｂ）参照）と、封止体８０のボルト挿通孔８７（図５（ａ）参照）との前後方向視の位置が一致された状態とし、相互のボルト挿通孔４７，６７，８７に挿通されるボルト９１と、ボルト９１の螺子軸に螺合されるナット９２とを締め付けて、圧力砲２５を組み立てる。こうして、ボイラ１におけるダスト除去が必要な箇所に圧力砲２５を組み立てながら取り付けることができる。図１０（ａ）～（ｄ）に示す圧力砲２５の取付動作の別態様によれば、ノズル体５０、封止体８０、及び容器３０を順次に組み付けて圧力砲２５を組み立てながらボイラ１に圧力砲２５を取り付けるようにされているので、図７（ａ）～（ｄ）に示す圧力砲２５の取付動作と比べて、作業工数は増えるものの、作業負荷をより軽減することができる。
【0087】
（別実施形態２）
上記実施形態では、燃焼用ガス（メタンガス及び酸素ガスの混合ガス）に着火する電気的着火手段として、通電により燃焼用ガスの温度を上昇させて着火するグロープラグ４２を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、電気火花により燃焼用ガスに着火爆発を起こす点火プラグを用いてもよい。
上記実施形態では、燃焼用ガス（メタンガス及び酸素ガスの混合ガス）に着火する電気的着火手段として、通電により燃焼用ガスの温度を上昇させて着火するグロープラグ４２を用いた例を示したが、これに限定されるものではなく、電気火花により燃焼用ガスに着火爆発を起こす点火プラグを用いてもよい。
【0088】
（別実施形態３）
上記実施形態において、複数基の圧力砲２５を予め準備しておき、圧力波を発生させる毎に順次交換するようにすれば、圧力波を繰り返し発生させることができ、付着物を継続的に除去することができる。
上記実施形態において、複数基の圧力砲２５を予め準備しておき、圧力波を発生させる毎に順次交換するようにすれば、圧力波を繰り返し発生させることができ、付着物を継続的に除去することができる。
【0089】
（別実施形態４）
上記実施形態では、容器３０の内部に可燃性ガスと酸化剤ガスとを供給し、これらの混合ガスを容器３０の内部で急激に燃焼することによって容器３０の内部の圧力を高めて封止体８０を破壊し、圧力波を発生させるようにしたが、これに限定されるものではなく、容器３０の内部に圧縮ガス（例えば、圧縮空気）を供給することで容器３０の内部の圧力を高めて封止体８０を破壊し、圧力波を発生させるようにしてもよい。このような態様の付着物除去装置の場合、着火源とはならないので、伝熱管４に可燃性のダストが付着する場合でも、適用可能である。
上記実施形態では、容器３０の内部に可燃性ガスと酸化剤ガスとを供給し、これらの混合ガスを容器３０の内部で急激に燃焼することによって容器３０の内部の圧力を高めて封止体８０を破壊し、圧力波を発生させるようにしたが、これに限定されるものではなく、容器３０の内部に圧縮ガス（例えば、圧縮空気）を供給することで容器３０の内部の圧力を高めて封止体８０を破壊し、圧力波を発生させるようにしてもよい。このような態様の付着物除去装置の場合、着火源とはならないので、伝熱管４に可燃性のダストが付着する場合でも、適用可能である。
【0090】
（別実施形態５）
上記実施形態では、噴射口部３７，５７が、断面円形の丸孔状に形成される例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、断面楕円形や、断面多角形等の貫通孔に形成する態様もある。上記実施形態では、蓋体部３５ａ，５５ａに１９個の噴射口部３７，５７を設ける例を示したが、個数に限定されるものではく、２個以上であれば封止体８０に作用する応力を抑えることができる。上記実施形態では、蓋体部３５ａ，５５ａの中央に設けられる一つの噴射口部３７，５７を基準に、二つのピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２の円周ＣＲ１，ＣＲ２上に同心円状に規則的に並ぶように配置されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、蓋体部３５ａ，５５ａの中央に噴射口部３７，５７を設けない態様や、一つのピッチ円直径の円周上、又は三つ以上のピッチ円直径の各円周上に複数の噴射口部３７，５７を規則的に並ぶように配置する態様がある。また、複数の噴射口部３７，５７をランダムに配置する態様もある。
上記実施形態では、噴射口部３７，５７が、断面円形の丸孔状に形成される例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、断面楕円形や、断面多角形等の貫通孔に形成する態様もある。上記実施形態では、蓋体部３５ａ，５５ａに１９個の噴射口部３７，５７を設ける例を示したが、個数に限定されるものではく、２個以上であれば封止体８０に作用する応力を抑えることができる。上記実施形態では、蓋体部３５ａ，５５ａの中央に設けられる一つの噴射口部３７，５７を基準に、二つのピッチ円直径Ｄ１，Ｄ２の円周ＣＲ１，ＣＲ２上に同心円状に規則的に並ぶように配置されている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、蓋体部３５ａ，５５ａの中央に噴射口部３７，５７を設けない態様や、一つのピッチ円直径の円周上、又は三つ以上のピッチ円直径の各円周上に複数の噴射口部３７，５７を規則的に並ぶように配置する態様がある。また、複数の噴射口部３７，５７をランダムに配置する態様もある。
【産業上の利用可能性】
【0091】
本発明の付着物除去装置は、可搬性に優れる圧力波を利用した可搬式付着物除去装置であることから、付着物除去が必要なタイミングにおいて、例えば、燃焼炉に併設されるボイラ等の熱交換装置における伝熱管に付着したダストを除去したり、集塵装置のケーシング等に付着・堆積したダストを除去したりする用途において利用可能である。特に、ダスト等の付着物除去を実施する頻度が少なく、設備コストを低く抑えたいという要望が強い、例えば、比較的小規模のごみ燃焼処理施設において、伝熱管等の付着物を除去する用途に適している。
【符号の説明】
【0092】
１ ボイラ
４ 伝熱管（対象物）
２０ 付着物除去装置
３０ 容器
３５ 容器側端板部（固定手段）
３５ａ 第一蓋体部
３７ 噴射口部
５０ ノズル体
５５ ノズル側端板部（固定手段）
５５ａ 第二蓋体部
５７ 噴射口部
７５ 蓋体
８０ 封止体
８０ａ シール層
８０ｂ 形態維持層
９１ ボルト（固定手段）
９２ ナット（固定手段）
４ 伝熱管（対象物）
２０ 付着物除去装置
３０ 容器
３５ 容器側端板部（固定手段）
３５ａ 第一蓋体部
３７ 噴射口部
５０ ノズル体
５５ ノズル側端板部（固定手段）
５５ａ 第二蓋体部
５７ 噴射口部
７５ 蓋体
８０ 封止体
８０ａ シール層
８０ｂ 形態維持層
９１ ボルト（固定手段）
９２ ナット（固定手段）
【要約】
【課題】封止体の構成材料として使用可能な材料の選択の幅を広げることができるとともに、付着物除去が必要なタイミングにおいて、付着物除去が必要な箇所に対し圧力波を放出可能な状態に容易にすることができる付着物除去装置を提供する。
【解決手段】伝熱管４に付着したダストを圧力波を利用して除去する付着物除去装置２０であって、開口部を有する容器３０と、開口部に対応して設けられ、容器３０内に通じる複数の噴射口部を有する蓋体と、噴射口部を塞ぐ封止体８０と、封止体８０を着脱可能に固定する固定手段とを備え、容器３０内の圧力を高めることで封止体８０を破壊して圧力波を発生させるように構成される。
【選択図】図１
【解決手段】伝熱管４に付着したダストを圧力波を利用して除去する付着物除去装置２０であって、開口部を有する容器３０と、開口部に対応して設けられ、容器３０内に通じる複数の噴射口部を有する蓋体と、噴射口部を塞ぐ封止体８０と、封止体８０を着脱可能に固定する固定手段とを備え、容器３０内の圧力を高めることで封止体８０を破壊して圧力波を発生させるように構成される。
【選択図】図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】