(57)【要約】【課題】高い蓄熱性および通気性を有する蓄熱体および該蓄熱体を備えるリジェネバーナ装置を提供する。【解決手段】高温で飛散する成分を含有するワーク２を燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスＥの熱を回収することと、燃焼用空気Ａを加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体２０であって、該蓄熱体２０は、アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、少なくともその表面２１は、非酸化物のセラミック材料からなる。【選択図】図２
2020190384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体であって、前記蓄熱体は、
アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、
少なくともその表面は、非酸化物のセラミック材料からなる、蓄熱体。
【請求項２】
請求項１において、前記非酸化物のセラミック材料が、炭化珪素または窒化珪素である、蓄熱体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記蓄熱体の外径が、２５〜５０ｍｍである、蓄熱体。
【請求項４】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられる、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載された蓄熱体を備える、リジェネバーナ装置。
【請求項５】
請求項４において、前記高温で飛散する成分は、モリブデンおよび／またはタングステンである、リジェネバーナ装置。
【請求項６】
高温で飛散する成分を含有するワークを加熱する工業用炉であって、請求項４または請求項５に記載のリジェネバーナ装置を備える、工業用炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蓄熱体、当該蓄熱体を備えるリジェネバーナ装置、および、当該リジェネバーナ装置を備える工業用炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ワークを燃焼加熱する燃焼装置において、省エネルギーを図るために、燃焼で生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられる蓄熱体を備えるリジェネバーナ装置と、当該リジェネバーナ装置を用いてワークを加熱する工業用炉とが知られている（例えば、特許文献１）。特許文献２は、ハニカム形状の蓄熱体を開示する。特許文献３は、ハニカム形状の蓄熱体の表面を炭化珪素または窒化珪素で形成することを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１４６１５７号公報
【特許文献２】特開平１０−２４６５８５号公報
【特許文献３】特開平１１−２８１０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱する場合、飛散した成分が蓄熱体の表面に堆積することによって、燃焼排ガスや燃焼用空気が通過する通路が狭くなり、通気性が低下する。例えば、モリブデンを含有する合金や特殊鋼を熱処理する炉体では、炉内温度が５００℃以上になると、モリブデンが酸化することにより、三酸化モリブデンが生成される。三酸化モリブデンは、約７５０℃になると、昇華し始めて固体から気体に変化する。気化した三酸化モリブデンは、１０００℃以上の燃焼排ガスに混入して飛散し、燃焼排ガスの熱回収の際に、蓄熱体の方に移動する。蓄熱体の温度が昇華温度よりも低下すると、三酸化モリブデンは気体から固体に変化して、固化した三酸化モリブデンが蓄熱体の表面に堆積してしまう。また、タングステンを含有する合金や特殊鋼を熱処理する場合にも同様の問題が生じている。
【０００５】
ハニカム形状の蓄熱体は、複数の薄い隔壁で仕切られた構成であるため、隔壁の表面に堆積した成分の除去が困難である。蓄熱体をボール形状にすることによって、簡単に取り出して清掃することが可能になり、堆積した成分の除去が容易になるが、ハニカム形状よりも、蓄熱性および通気性の確保が難しい。すなわち、ボールの外径が小さいと、蓄熱性が良いが、隣接したボールの間で形成される間隙が小さいため通気性が悪くなる。ボールの外径が大きいと、通気性が良いが、熱がボール内部まで伝わらないため蓄熱性が悪くなる。このように、ボール形状の蓄熱体には、蓄熱性および通気性の両立が難しいという問題がある。
【０００６】
したがって、この発明の解決すべき技術的課題は、高い蓄熱性および通気性を有する蓄熱体、当該蓄熱体を備えるリジェネバーナ装置、および、当該リジェネバーナ装置を備える工業用炉を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記技術的課題を解決するために、この発明によれば、以下の蓄熱体が提供される。
【０００８】
すなわち、この発明に係る蓄熱体は、
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体であって、前記蓄熱体は、
アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、
少なくともその表面は、非酸化物のセラミック材料からなることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、蓄熱体は、良好な熱伝導率によって高い蓄熱性を提供するとともに、高温で飛散する成分の堆積を抑制する表面によって高い通気性を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の一実施形態に係る蓄熱体を含むリジェネバーナ装置を示す概略構成図である。
【図２】図１に示したリジェネバーナ装置における蓄熱部の拡大図である。
【図３】蓄熱体の表面での堆積の様子を説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１および図２を参照しながら、一実施形態に係る蓄熱体２０、当該蓄熱体２０を備えるリジェネバーナ装置４，５、および、当該リジェネバーナ装置４，５を備える工業用炉１を説明する。
【００１２】
図１に示すように、蓄熱式燃焼設備（工業用炉）１は、内面に断熱材を備える炉体３と、対のリジェネバーナ装置４，５とを備える。対のリジェネバーナ装置４，５は、炉体３の炉内において対向するように配設されている。燃焼加熱されるワーク２が、炉体３内に配設されている。
【００１３】
対のリジェネバーナ装置４，５は、それぞれ、炉体３内に向けて開放された火口９を有するバーナ本体７と、火口９とは反対側で、バーナ本体７に直結して設けられた蓄熱部８とを備える。対のリジェネバーナ装置４，５は、燃焼モードと排気モードとが交互に繰り返し切り替えられて交番燃焼するようになっている。燃焼モードでは、バーナ本体７の火口９から炉体３内に向けて火炎Ｆを噴出して、炉体３内を例えば１，３００℃程度に加熱する。
【００１４】
排気モードでは、火口９から炉体３内の燃焼排ガスＥを排出する。排気モード時に、炉体３内から排出される燃焼排ガスＥが蓄熱部８を流通することにより、当該燃焼排ガスＥの熱が蓄熱部８に蓄熱される。蓄熱部８を通過した燃焼排ガスＥは、降温されて（例えば、２００℃程度）排気管１５へ排出され、煙突１９から大気に放出される。その後、排気モードから燃焼モードに運転が切り替えられると、給気ブロア１７を有する給気管１３の給気作用で燃焼用空気Ａが蓄熱部８を流通して、当該蓄熱部８での蓄熱が放熱されることによって燃焼用空気Ａが加熱される。したがって、リジェネバーナ装置４，５は、蓄熱と放熱とを交互に行う蓄熱部８を有するので、蓄熱式バーナ装置とも言われる。
【００１５】
バーナ本体７へ給気され、火口９の近傍に設けられた燃料ノズル１０を通じて供給される燃料ガスは、蓄熱部８で加熱された燃焼用空気Ａと混合されて、燃焼される。これにより、バーナ本体７は、排熱を利用した省エネルギー運転で、火炎Ｆを生成する。
【００１６】
リジェネバーナ装置４，５を用いる場合、燃焼モードと排気モードとの運転モードの切り替えに伴って炉体３の内部温度が変動しないように、当該リジェネバーナ装置４，５は、少なくとも一組一対で用いられる。
【００１７】
いずれか一方のリジェネバーナ装置４が燃焼モードのときには、他方のリジェネバーナ装置５は排気モードで運転され、一方のリジェネバーナ装置４が排気モードに切り替えられたときには、他方のリジェネバーナ装置５が燃焼モードに切り替わって運転される。すなわち、対のリジェネバーナ装置４，５は、燃焼モードと排気モードとを交互に行う交番燃焼を実行するように制御される。
【００１８】
図示した例では、炉体３を構成する断面矩形形状の炉壁のうち、左側の炉側壁に、一方のリジェネバーナ装置４が設けられているとともに、右側の炉側壁に、他方のリジェネバーナ装置５が設けられている。対のリジェネバーナ装置４，５は、同じ炉側壁に隣接して設けるようにしてもよい。
【００１９】
各リジェネバーナ装置４，５の各蓄熱部８は、バーナ本体７に接続される収容部２４内に、多数の蓄熱体２０をグレーチング２５で支持して設けることによって構成される。蓄熱部８では、炉体３内に臨む火口９側が、排ガス入口２６側（燃焼用空気Ａの出口側）となり、グレーチング２５側が、排ガス出口２７側（燃焼用空気Ａの入口側）となる。
【００２０】
対の各リジェネバーナ装置４，５は、燃料供給管１１と、給気管１３と、排気管１５とを備える。燃料供給管１１は、バーナ本体７の燃料ノズルに接続されて燃料を供給する。給気管１３は、各蓄熱部８の排ガス出口２７側へ向けて燃焼用空気Ａを供給する。排気管１５は、各蓄熱部８の排ガス出口２７側から流出する燃焼排ガスＥを、排気ブロア１８を介して煙突１９へ向けて排出する。
【００２１】
燃料供給管１１は、燃料の供給・停止を制御する燃料用開閉弁１２（図中、白抜き表示は開状態；黒ベタ表示は閉状態）を有する。給気管１３は、給気ブロア１７によって給気される燃焼用空気Ａの供給・停止を制御する給気弁１４（図中、白抜き表示は開状態；黒ベタ表示は閉状態）を有する。排気管１５は、燃焼排ガスＥの排出・停止を制御する排気弁１６（図中、白抜き表示は開状態；黒ベタ表示は閉状態）を有する。
【００２２】
給気弁１４は、リジェネバーナ装置４，５が燃焼モードであるとき、燃焼用空気Ａを、蓄熱部８を介してバーナ本体７の火口９に供給するために開かれ、リジェネバーナ装置４，５が排気モードであるとき、燃焼用空気Ａの供給を停止するために閉じられる。
【００２３】
排気弁１６は、リジェネバーナ装置４，５が排気モードであるとき、炉体３内の燃焼排ガスＥを、蓄熱部８を介してバーナ本体７の火口９から排出するために開かれ、リジェネバーナ装置４，５が燃焼モードであるとき、燃焼排ガスＥの排出を停止するために閉じられる。
【００２４】
燃料用開閉弁１２は、リジェネバーナ装置４，５が燃焼モードであるとき、燃料を燃料ノズルに供給するために開かれ、リジェネバーナ装置４，５が排気モードであるとき、燃料の供給を停止するために閉じられる。
【００２５】
図１に例示されているように、燃焼モードのリジェネバーナ装置４では、燃焼モード側（図１の左側）の排気弁１６が閉じられ、かつ燃焼モード側（図１の左側）の給気弁１４が開かれる。給気管１３の給気作用で送り込まれる燃焼用空気Ａは、給気管１３から給気弁１４を介して蓄熱部８の排ガス出口２７側へ供給され、蓄熱部８に流通して、蓄熱部８の排ガス入口２６側から、バーナ本体７の火口９へ向けて供給される。燃料供給管１１に設けられた燃料用開閉弁１２が開いている間、加圧された燃料ガスが、不図示の燃料供給源から供給される。給気管１３に設けられた給気弁１４が開いている間、給気ブロア１７で加圧された燃焼用空気Ａが、バーナ本体７に供給される。
【００２６】
他方、排気モードのリジェネバーナ装置５では、排気モード側（図１の右側）の排気弁１６が開かれ、かつ排気モード側（図１の右側）の給気弁１４が閉じられる。炉体３内の燃焼排ガスＥは、バーナ本体７の火口９から蓄熱部８に流通して、蓄熱部８の排ガス出口２７側から、排気弁１６を介して排気管１５へ排出される。排気管１５に設けられた排気弁１６が開いている間、蓄熱部８を通過した燃焼排ガスＥは、排気ブロワ１８により吸引され，煙突１９から大気に放出される。
【００２７】
図２を参照しながら、蓄熱部８の構成について説明する。図２は、リジェネバーナ装置４，５における蓄熱部８の拡大図である。
【００２８】
蓄熱部８は、蓄熱体２０と、蓄熱体２０を収容する箱形や円筒状の収容部２４とを有する。収容部２４の下部には、格子状のグレーチング２５が設けられている。グレーチング２５の開口部は、蓄熱体２０が通過不可であるように寸法構成されている。
【００２９】
蓄熱体２０は、滑らかな表面２１を有するボール状の立体物である。本願発明における蓄熱体２０のボール状は、完全な球体（真球）、擬似真球、楕円をその短軸を回転軸として得られる回転体（扁球）、擬似扁球、楕円をその長軸を回転軸として得られる回転体（長球）、擬似長球などを含む各種のボール形状のことを意味している。また、蓄熱体２０は、上述した球体や球体類似体に限られるものではなく、角張った形状を部分的に有するもの、円筒形状のもの、正多面体なども含む。
【００３０】
複数のボール状の蓄熱体２０は、グレーチング２５の上に載置されている。隣接する蓄熱体２０同士の間には、間隙２２が形成される。燃焼モードのリジェネバーナ装置４，５では、燃焼用空気Ａが間隙２２を流通し、排気モードのリジェネバーナ装置４，５では、燃焼排ガスＥが間隙２２を流通する。
【００３１】
高温で飛散する成分を含有するワーク２を燃焼加熱するとき、生成される燃焼排ガスＥは、飛散した成分を含み、飛散した成分が蓄熱体２０の表面２１に堆積することによって、燃焼排ガスＥや燃焼用空気Ａが通過するための間隙２２が狭くなり、間隙２２での通気性が低下する。
【００３２】
例えば、ワーク２として、モリブデンを含有する合金や特殊鋼を熱処理する炉体３（例えば、鍛造炉体）では、炉内温度が５００℃以上になると、モリブデンが酸化することにより、三酸化モリブデンが生成される。三酸化モリブデンは、約７５０℃になると、昇華し始めて固体から気体に変化する。気化した三酸化モリブデンは、１０００℃以上の燃焼排ガスＥに混入して飛散し、燃焼排ガスＥの排気の際に、蓄熱部８の方に移動する。蓄熱体２０の温度が昇華温度よりも低下していると、三酸化モリブデンは気体から固体に変化して、固化した三酸化モリブデンが蓄熱体２０の表面２１に堆積する。
【００３３】
ワーク２としての、モリブデンを含有する合金や特殊鋼は、例えば、ＳＣＭ（クロムモリブデン鋼：モリブデン含有率０．１５〜０．４５％）、ＳＫＨ（高速度工具鋼：モリブデン含有率４．７〜１０．０％）、ＳＫＤ（合金工具鋼：モリブデン含有率０．３〜３．０％）、ＳＵＳ（ステンレス鋼：モリブデン含有率０．５〜７．０％）、ＳＣＳ（ステンレス鋳造鋼：モリブデン含有率０．１５〜４．０％）、ＳＣＨ（耐熱合金鋳造鋼：モリブデン含有率２．５〜３．０％）、ＮＣＦ（耐食耐熱超合金：モリブデン含有率２．５〜１０．０％）などである。
【００３４】
同様に、タングステンを含有する合金や特殊鋼を熱処理する炉体３（例えば、鍛造炉体）では、炉内温度が４００℃以上になると、酸化タングステンが生成される。酸化タングステンは、約８００℃になると、昇華し始めて、固体から気体に変化する。気化した酸化タングステンは、１１００℃以上になると激しく昇華し燃焼排ガスＥに混入して飛散し、燃焼排ガスＥの排気の際に、蓄熱部８の方に移動する。蓄熱体２０の温度が昇華温度よりも低下していると、酸化タングステンは気体から固体に変化して、固化した酸化タングステンが蓄熱体２０の表面２１に堆積する。
【００３５】
タングステンを含有する特殊鋼は、例えば、ＳＫＨ（高速度工具鋼：タングステン含有率１．２〜１９．０％）、ＳＫＳ（合金工具鋼：タングステン含有率０．５〜４．０％）、ＳＫＤ（合金工具鋼：タングステン含有率０．６〜４．５％）、ＳＣＨ（耐熱合金鋳造鋼：タングステン含有率２．０〜６．０％）などである。
【００３６】
高温で飛散する成分（モリブデンやタングステン）を含有するワーク２を燃焼加熱すると、飛散した成分が酸化して、気体の酸化物に昇華して、気化した酸化物が燃焼排ガスＥと一緒に飛散する。気化した酸化物が、低温の蓄熱部８に到達すると、固化することによって蓄熱体２０の表面２１に堆積する。固化した酸化物の堆積によって、燃焼排ガスＥや燃焼用空気Ａが通過する間隙２２が狭くなり、間隙２２での通気性が低下する。
【００３７】
この発明の蓄熱体２０は、滑らかな表面２１を有する。蓄熱体２０の表面２１は、例えば、Ｒａで０．０１μｍ〜０．４μｍの表面粗さを有し、好ましくは、Ｒａで０．０１μｍ〜０．２μｍの表面粗さを有する。蓄熱体２０の表面２１は、いわゆる鏡面である。
【００３８】
本願発明における蓄熱体２０の滑らかな表面２１は、図３の（Ａ）に示すように、原子的スケールで平坦な面を意味しており、いわゆるファセット面である。ファセット面では、飛散してきた分子や原子が、矢印で示すように、面に対して水平方向に成長するため、拡散してくる分子や原子と結合しにくく、飛散してきた分子や原子がファセット面に厚みとなって堆積することが抑制されるので、表面２１での堆積部３０の堆積厚みＨが小さくなる。したがって、蓄熱体２０の外形サイズ（例えば、直径）が、大きくなりにくい。なお、図３の（Ｂ）に示すように、従来から蓄熱体１２０として使用されてきたアルミナの表面１２１は、原子的スケールで粗面であるため、いわゆる非ファセット面である。非ファセット面では、拡散してくる分子や原子と結合しやすいため、飛散してきた分子や原子が非ファセット面に厚みとなって堆積しやすく、表面１２１での堆積部１３０の堆積厚みＨが厚くなる。したがって、蓄熱体２０の外形サイズ（例えば、直径）が、大きくなりやすい。
【００３９】
蓄熱体２０が滑らかな表面２１を有するので、高温で飛散する成分（モリブデンやタングステン）の酸化物が表面２１に堆積しにくくなり、表面２１での堆積厚みの増大を抑制できる。これによって、燃焼排ガスＥや燃焼用空気Ａが通過する間隙２２の狭小化が抑制され、間隙２２での通気性が確保される。
【００４０】
蓄熱体２０として従来から使用されているアルミナは、酸化物のセラミック材料である。酸化モリブデンや酸化タングステンのような酸化物が、燃焼排ガスＥと一緒に飛散するため、化学的な結合で当該酸化物が蓄熱体２０の表面２１に堆積しやすい。蓄熱体２０の少なくとも表面２１を非酸化物のセラミック材料とすることによって、高温で飛散する成分の酸化物の堆積を抑制できる。非酸化物のセラミック材料は、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などである。当該非酸化物のセラミック材料は、入手が容易であるので、蓄熱体２０を低コスト化できる。
【００４１】
蓄熱体２０は、アルミナよりも大きな熱伝導率を有する非酸化物のセラミック材料からなり、例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミ（ＡｌＮ）などである。常温（２５℃）において、アルミナの熱伝導率が約３５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であるのに対して、上述のような非酸化物のセラミック材料の熱伝導率は、おおよそ４０〜３００Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。
【００４２】
交番燃焼時に蓄熱体２０が曝される温度域（例えば、８００℃）において、純度やグレードによって異なるが、セラミック材料の熱伝導率は、おおよそ以下のようになると言われている。アルミナの熱伝導率は、おおよそ５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。これに対して、炭化珪素の熱伝導率は、おおよそ３８Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、窒化珪素の熱伝導率は、おおよそ２５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１であり、窒化アルミの熱伝導率は、おおよそ５０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１である。したがって、交番燃焼時に蓄熱体２０が曝される温度域において、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化アルミ（ＡｌＮ）の熱伝導率は、アルミナの熱伝導率よりも大きい。交番燃焼時に蓄熱体２０が曝される温度域での蓄熱体２０の熱伝導率をアルミナよりも大きくすることによって、蓄熱体２０の中心部まで熱が伝わりやすくなるので、蓄熱体２０の蓄熱性が高くなる。
【００４３】
このように、蓄熱体２０の熱伝導率を大きくすると、蓄熱効率を維持したまま、蓄熱体２０の外径サイズを大きくすることができる。従来は、蓄熱体２０として、外径サイズが１３ｍｍや１９ｍｍや２５ｍｍなどのアルミナ製ボールが使用されてきたが、大型のボール状のもの（例えば、外径サイズが２５〜５０ｍｍ）が使用可能になる。
【００４４】
蓄熱体２０を大型化することによって、隣り合う蓄熱体２０の間で形成される間隙２２が大きくなるので、通気性が向上し、圧力損失が小さくなる。通気性の向上などにより、給気管１３における給気ブロア１７や排気管１５における排気ブロア１８を小型化することができ、リジェネバーナ装置４，５の省エネルギー運転を実現できる。
【００４５】
したがって、上記構成によれば、この発明の蓄熱体２０は、良好な熱伝導率によって高い蓄熱性を提供するとともに、高温で飛散する成分の堆積を抑制する表面２１によって高い通気性を提供することができ、蓄熱体２０のメンテナンス頻度を少なくできる。
【００４６】
したがって、この発明の蓄熱体２０を、タングステンやモリブデンのような、高温で飛散する成分を含有するワーク２を加熱する工業用炉１に用いられるリジェネバーナ装置４，５に適用することによって、メンテナンスの軽減や、省エネルギー運転を実現できる。
【００４７】
この発明の理解を容易にするために、具体的な構成や数字を用いて説明したが、この発明は、上述した各実施形態の具体的な構成や数字に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した内容を逸脱しない範囲で考えられる各種の変形例を含むことができる。
【００４８】
蓄熱体２０において、少なくともその表面２１は、非酸化物のセラミック材料からなるという記載は、蓄熱体２０の全体が非酸化物のセラミック材料からなる態様と、非酸化物のセラミック材料以外からなり且つアルミナよりも大きな熱伝導率を有する母材に非酸化物のセラミック材料をコーティングすることによって、蓄熱体２０の表面２１が、非酸化物のセラミック材料から形成されている態様とを含んでいる。したがって、蓄熱体２０は、全体としてアルミナよりも大きな熱伝導率を有するとともに、蓄熱体２０の少なくとも表面２１が、非酸化物のセラミック材料からなる。
【００４９】
この発明および実施形態をまとめると、次のようになる。
【００５０】
この発明の一態様に係る蓄熱体２０は、
高温で飛散する成分を含有するワーク２を燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスＥの熱を回収することと、燃焼用空気Ａを加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体２０であって、前記蓄熱体２０は、
アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、
少なくともその表面２１は、非酸化物のセラミック材料からなることを特徴とする。
【００５１】
上記構成によれば、蓄熱体２０は、良好な熱伝導率によって高い蓄熱性を提供するとともに、高温で飛散する成分の堆積を抑制する表面２１によって高い通気性を提供することができる。
【００５２】
また、一実施形態の蓄熱体２０では、前記非酸化物のセラミック材料が、炭化珪素または窒化珪素である。
【００５３】
上記実施形態によれば、入手が容易であるので、蓄熱体２０を低コスト化できる。
【００５４】
また、一実施形態の蓄熱体２０では、前記蓄熱体の外径が、２５〜５０ｍｍである。
【００５５】
上記実施形態によれば、隣り合う蓄熱体２０の間で形成される間隙２２が従来よりも大きくなるので、通気性が向上し、圧力損失が小さくなる。
【００５６】
この発明の一態様に係るリジェネバーナ装置４，５は、
高温で飛散する成分を含有するワーク２を燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気Ａを加熱することとを交互に行うときに用いられる、上述した蓄熱体２０を備えることを特徴とする。
【００５７】
上記構成によれば、高い蓄熱性および通気性を提供する蓄熱体２０によって、隣り合う蓄熱体２０の間で形成される間隙２２での詰まりが少なくなるので、蓄熱体２０のメンテナンス頻度を少なくできる。
【００５８】
また、一実施形態のリジェネバーナ装置４，５では、前記高温で飛散する成分は、モリブデンおよび／またはタングステンである。
【００５９】
上記構成によれば、蓄熱体２０の目詰まりの原因となっているモリブデンおよび／またはタングステンを含有する合金や特殊鋼などのワーク２を熱処理する場合でも、蓄熱体２０のメンテナンス頻度を少なくできる。
【００６０】
この発明の一態様に係る工業用炉１は、高温で飛散する成分を含有するワーク２を加熱する工業用炉１であって、上述したリジェネバーナ装置４，５を備える。
【００６１】
上記構成によれば、通気性の向上などにより、給気管１３における給気ブロア１７や排気管１５における排気ブロア１８を小型化することができ、リジェネバーナ装置４，５の省エネルギー運転、ひいては工業用炉１の省エネルギー運転を実現できる。
【符号の説明】
【００６２】
１…蓄熱式燃焼設備（工業用炉）
２…ワーク
３…炉体
４，５…リジェネバーナ装置
７…バーナ本体
８…蓄熱部
９…火口
１０…燃料ノズル
１１…燃料供給管
１２…燃料用開閉弁
１３…給気管
１４…給気弁
１５…排気管
１６…排気弁
１７…給気ブロア
１８…排気ブロア
１９…煙突
２０…蓄熱体
２１…表面
２２…間隙
２４…収容部
２５…グレーチング
２６…排ガス入口
２７…排ガス出口
３０…堆積部
１２０…蓄熱体
１２１…表面
１３０…堆積部
Ａ…燃焼用空気
Ｅ…燃焼排ガス
Ｆ…火炎
Ｈ…堆積厚み
【図１】
2020190384.tif 000003
【図２】
2020190384.tif 000004
【図３】
2020190384.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月24日(2019.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体であって、前記蓄熱体は、
アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、
少なくともその表面は、非酸化物のセラミック材料からなり、
前記表面の表面粗さは、Ｒａで０．０１μｍ〜０．４μｍである、蓄熱体。
【請求項２】
請求項１において、前記非酸化物のセラミック材料が、炭化珪素または窒化珪素である、蓄熱体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記蓄熱体の外径が、２５〜５０ｍｍである、蓄熱体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項において、前記蓄熱体が、前記アルミナよりも大きな熱伝導率を有する母材に、前記非酸化物のセラミック材料をコーティングした構成である、蓄熱体。
【請求項５】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された蓄熱体を備える、リジェネバーナ装置。
【請求項６】
請求項５において、前記高温で飛散する成分は、モリブデンおよび／またはタングステンである、リジェネバーナ装置。
【請求項７】
高温で飛散する成分を含有するワークを加熱する工業用炉であって、請求項５または請求項６に記載のリジェネバーナ装置を備える、工業用炉。
【手続補正書】
【提出日】令和1年10月8日(2019.10.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられるボール状の蓄熱体であって、前記蓄熱体は、
アルミナよりも大きな熱伝導率を有し、
少なくともその表面は、非酸化物のセラミック材料からなり、
前記表面は、その表面粗さがＲａで０．０１μｍ〜０．４μｍである鏡面またはファセット面である、蓄熱体。
【請求項２】
請求項１において、前記非酸化物のセラミック材料が、炭化珪素または窒化珪素である、蓄熱体。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記蓄熱体の外径が、２５〜５０ｍｍである、蓄熱体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項において、前記蓄熱体が、前記アルミナよりも大きな熱伝導率を有する母材に、前記非酸化物のセラミック材料をコーティングした構成である、蓄熱体。
【請求項５】
高温で飛散する成分を含有するワークを燃焼加熱するときに生成される燃焼排ガスの熱を回収することと、燃焼用空気を加熱することとを交互に行うときに用いられる、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載された蓄熱体を備える、リジェネバーナ装置。
【請求項６】
請求項５において、前記高温で飛散する成分は、モリブデンおよび／またはタングステンである、リジェネバーナ装置。
【請求項７】
高温で飛散する成分を含有するワークを加熱する工業用炉であって、請求項５または請求項６に記載のリジェネバーナ装置を備える、工業用炉。