(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体と，その内部に設けた燃焼室と，該燃焼室に設けた少なくとも一本のレトルトチューブと，上記燃焼室に対して火炎を噴出させる燃焼器及び蓄熱体を有する蓄熱式バーナーとよりなると共に，
上記レトルトチューブには，該レトルトチューブ内に原料ガスを導入するための導入パイプを接続しており，
かつ，上記レトルトチューブの内部には上記原料ガスを雰囲気ガスに反応させるための反応触媒を充填していることを特徴とする雰囲気ガス発生機。
【請求項２】
請求項１において，上記蓄熱式バーナーは，バーナー単体にて火炎の局所的高温部を時間的に変動させることのできるワンバーナー方式であることを特徴とする雰囲気ガス発生機。
【請求項３】
請求項１又は２において，上記原料ガスは炭化水素ガス，ＬＮＧ，ＬＰＧ，石炭ガスであることを特徴とする雰囲気ガス発生機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は，熱処理炉，ロー付炉等に利用する雰囲気ガスを作成するための雰囲気ガス発生機に関する。
【０００２】
【従来技術】
従来，熱処理炉，ロー付炉等に利用する雰囲気ガスは，図５及び図６に示すごとき雰囲気ガス発生機において作成されていた。
上記雰囲気ガス発生機９は，バーナー９９と該バーナー９９を配置する燃焼室９１を設けた炉体９０とよりなる。そして，上記燃焼室９１には反応触媒を充填したＵ字管状のレトルトチューブ２を配置している。
【０００３】
上記雰囲気ガス発生機９において，以下に示すごとく雰囲気ガスが発生する。まず，上記燃焼室９１において，バーナー９９が燃焼する。これにより，燃焼排ガス８２が発生する。そして，上記燃焼室９１には，この燃焼排ガス８２を外部へ廃棄するための排気筒９８が設けてある。
従って，上記バーナー９９より排気筒９８へと向かう燃焼排ガス８２の流れが発生，この燃焼排ガス８２の流れによって，上記レトルトチューブ２が加熱される。
【０００４】
上記加熱されたレトルトチューブ２の導入口２１に対し，原料ガスを導入する。上記原料ガスは，レトルトチューブ２の内部で加熱，更に上記反応触媒の作用により雰囲気ガスとなる。
以上により，上記レトルトチューブ２の導出口２２より雰囲気ガスが発生する。
【０００５】
【解決しようとする課題】
しかしながら，従来の雰囲気ガス発生機９には以下に示す問題点がある。
上記ガスバーナー９９において生じる火炎は，その先端部の温度が２０００℃近くとなる。このため，燃焼室９１の中央にはレトルトチューブ２を設けることができない。図５及び図６に示すごとく，上記レトルトチューブ２は燃焼室９１の壁面近くに配置され，上記火炎と直接接触しないように配慮されている。
このため，上記従来の雰囲気ガス発生機１においては大型の燃焼室９１が必要となり，その結果装置サイズが大きくなる。
【０００６】
また，上記レトルトチューブ２を壁面に沿って配置することにより，該レトルトチューブ２における燃焼室９１と対面する側と，壁面と対面する側との間に大きな温度差が発生する。
従って，レトルトチューブ２の内部に温度ムラが発生し，この結果，所定の組成が安定して得られにくくなる。
また，ガス発生量及び組成の広範囲な変更に対応出来ない要因になっていた。
【０００７】
本発明は，かかる問題点に鑑み，装置サイズが小型で，組成の安定した雰囲気ガスを効率よく製造することができる雰囲気ガス発生機を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題の解決手段】
請求項１の発明は，炉体と，その内部に設けた燃焼室と，該燃焼室に設けた少なくとも一本のレトルトチューブと，上記燃焼室に対して火炎を噴出させる燃焼器及び蓄熱体を有する蓄熱式バーナーとよりなると共に，
上記レトルトチューブには，該レトルトチューブ内に原料ガスを導入するための導入パイプを接続しており，
かつ，上記レトルトチューブの内部には上記原料ガスを雰囲気ガスに反応させるための反応触媒を充填していることを特徴とする雰囲気ガス発生機にある。
【０００９】
上記蓄熱式バーナーは，燃焼器において燃焼を行い火炎を発生させ，該燃焼器における燃焼より発生した燃焼排ガスを蓄熱体に導入し，該燃焼排ガスの保有する熱を回収することができる構成としたバーナーである。
なお，上記蓄熱体としては，セラミック製のハニカム，粒状体等を使用することができる。
【００１０】
上記雰囲気ガスとしては，例えば吸熱形ガス（体積組成にて，ＣＯ２  ：０．１７〜０．４８％，ＣＯ：２１％，Ｈ２  ：４０％，残りはＮ２  である。）を挙げることができる。
また，上記反応触媒としては，Ｎｉ系触媒，ルテニウム，ロジウム，Ｐｄ系触媒等を使用することができる。
また，上記レトルトチューブとしては，後述の実施形態例に示すＵ字管状のものの他に，直管状のストレートチューブを用いることができる。
【００１１】
本発明の作用につき，以下に説明する。
本発明にかかる雰囲気ガス発生機においては，燃焼室の加熱に蓄熱式バーナーを使用する。上記蓄熱式バーナーより発生する火炎は，局部的な高温部を持たない。従って，本発明にかかる雰囲気ガス発生機においては，レトルトチューブを燃焼室の中央付近，即ち火炎に曝される部分に設置することができる。
このため，燃焼室をより小さく，よって装置サイズをより小型とすることができる。
【００１２】
また，上記蓄熱式バーナーの燃焼の際には，燃焼状態にある燃焼器から燃焼排ガスが発生し，蓄熱状態にある蓄熱体に対し燃焼排ガスが流入する。従って，後述の図１〜図３に示すごとく，両者の間には大きな通風力による燃焼排ガスの強制対流が存在する。
そして，上記レトルトチューブを燃焼室の中央付近に設けることにより，該レトルトチューブは上記強制対流により均一に加熱される。従って，雰囲気ガスの組成が安定する。
また，レトルトチューブの温度が均一に保たれていることから，ガス発生量及び組成の変更が容易になった。
【００１３】
以上のように，本発明によれば，装置サイズが小型で，組成の安定した雰囲気ガスを効率よく製造することができる雰囲気ガス発生機を提供することができる。
【００１４】
なお，上記蓄熱式バーナーとしては，請求項２に示すように単体で火炎の局所的高温部を時間的に変更できるものを使用することもできるが，二つのバーナーをワンペアとして機能するものを使用することもできる。
即ち，一方の第一蓄熱式バーナーが燃焼状態にある時，他方の第二蓄熱式バーナーには，上記燃焼排ガスが導入される。これにより，上記第二蓄熱式バーナーに設けられた蓄熱体が，上記燃焼排ガスの保有する熱を蓄えることができる。
【００１５】
その後，上記第二蓄熱式バーナーを燃焼状態とする。
この際には，上記第二蓄熱式バーナー内に燃焼用空気を送入し，上記蓄熱された蓄熱体を通じて燃焼用空気を燃焼器に供給する。そのため，上記蓄熱体により上記燃焼用空気が加熱され，高温の燃焼用空気を供給することができる。
この時，上記第一蓄熱式バーナーには，燃焼室内からの燃焼排ガスが導入され，第一蓄熱式バーナーの蓄熱体に熱が蓄えられる。
【００１６】
従って，第一蓄熱式バーナーが燃焼状態にある場合には，第一蓄熱式バーナーから第二蓄熱式バーナーへ向かう燃焼排ガスの強制対流が生じ，反対に第二蓄熱式バーナーが燃焼状態にある場合には，第二蓄熱式バーナーから第一蓄熱式バーナーへ向かう燃焼排ガスの強制対流が生じる。
このことにより，火炎の高温部が局所的にとどまることなく，雰囲気ガス発生機内部の温度が均一となる。
【００１７】
なお，蓄熱式バーナーとして，第三，第四またはそれ以上のバーナーを適宜設けて，あるものを蓄熱状態，また別のあるものを燃焼状態として使用する構成とすることもできる。
【００１８】
次に，請求項２の発明のように，上記蓄熱式バーナーは，バーナー単体にて火炎の局所的高温部を時間的に変動させることのできるワンバーナー方式であることが好ましい
このようなバーナーとしては，実施形態例及び図４に示すような，バーナー内に流路切換ディスクを有するタイプの他に，外部に切換弁を有するようなものを挙げることができる。
これにより，蓄熱式バーナーをより小型とすることができ，かつバーナーの設置面積を小さくすることができる。
よって，より雰囲気ガス発生機をより小型のものとすることができる。
【００１９】
次に，請求項３の発明のように，上記原料ガスとしては，炭化水素ガス，ＬＮＧ，ＬＰＧ，石炭ガスを使用することができる。
これらの原料ガスと空気とを反応させて，ＣＯ等を含む雰囲気ガスを製造することができる（実施形態例参照）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
実施形態例
本発明の実施形態例にかかる雰囲気ガス発生機につき，図１〜図４を用いて説明する。
図１〜図４に示すごとく，本例の雰囲気ガス発生機１は，炉体１０と，その内部に設けた燃焼室１１と，該燃焼室１１に設けた４本のレトルトチューブ２と，上記燃焼室１１に対して火炎を噴出させる燃焼器及び蓄熱体を有するワンバーナー方式の蓄熱式バーナー５とよりなる。
【００２１】
上記レトルトチューブ２には，該レトルトチューブ２内に原料ガスを導入するための図示を略した導入パイプを接続してある。
かつ，上記レトルトチューブ２の内部には上記原料ガスを雰囲気ガスに反応するための反応触媒を充填してある。
また，上記蓄熱式バーナー５は，バーナー単体にて火炎の局所的高温部を時間的に変動させることのできるワンバーナー方式である。
【００２２】
図１〜図４に示すごとく，上記燃焼室１１には，断面Ｕ字形のレトルトチューブ２が４本設けてある。上記レトルトチューブ２の一端が原料ガス導入口２１となり，他端が雰囲気ガス導出口２２となる。
【００２３】
上記レトルトチューブ２の内部には，Ｎｉ系触媒が充填されてある。
また，上記原料ガスとしてはＬＮＧを用いる。そして，上記原料ガスはＮｉ触媒の作用により空気と反応，分解し，ＣＯが２０％，Ｈ２  が４０％，Ｎ２  が４０％という体積組成の吸熱形ガスを生成する。これが本例の雰囲気ガス発生機１において製造される雰囲気ガスとなる。
【００２４】
次に，上記蓄熱式バーナー５及びこれの燃焼について説明する。
図４に示すごとく，上記蓄熱式バーナー５は燃焼器５１及び蓄熱器５２，流路切り替えディスク５５を有し，燃焼器５１に対し，燃料ガス５４が燃料ガスノズル５８を経由して供給される。
【００２５】
蓄熱器５２は，隔壁によって仕切られた蓄熱体５２１及び５２２とよりなり，蓄熱体５２１は燃料ガスノズル５８の周囲に回転自在に設けられた流路切換ディスク５５の貫通孔５５１によって環状の空気室５６に開口し，蓄熱体５２２は流路切換ディスク５５の貫通孔５５２によって筒状の排気室５７に開口している。一方，蓄熱体５２１および５２２の燃焼室側は，貫通孔によってそれぞれが燃焼器５１に開口している。
【００２６】
燃焼用空気５３は燃焼空気ブロワー４９によって空気室５６に供給され，さらに流路切換ディスク５５の貫通孔５５１から蓄熱体５２１を経由して高温の空気となって燃焼器５１に噴射し火炎４０を作る。
上記火炎４０によって生成した燃焼排ガス８２は，図１，図２に示すごとく，上記レトルトチューブ１２の全体を包み込むようにして燃焼器５１に還流し，蓄熱器５２の蓄熱体５２２から流路切換ディスク５５の貫通孔５５２及び排気室５７を経由して低温の燃焼排ガス８２０となって大気に放出される。
【００２７】
一定時間経過後，流路切換ディスク５５が回転して貫通孔５５１は蓄熱体５２２に開口し，貫通孔５５２は蓄熱体５２１に開口して空気流路と燃焼排ガス流路を反転する。
これにより，上記燃焼用空気５３は空気室５６から貫通孔５５１及び蓄熱体５２２を経由して高温の空気となって燃焼器５１に噴射し火炎４０を作り，燃焼排ガス８２は，蓄熱体５２２から貫通孔５５１及び排気室５７を経由して低温の燃焼排ガス８２０となって大気に放出される。
この操作を一定周期で繰返すことによって蓄熱燃焼を行うものである。
【００２８】
次に，本例における作用効果につき説明する。
上記雰囲気ガス発生機１においては，燃焼室１１の加熱に蓄熱式バーナー５を使用する。上記蓄熱式バーナー５より発生する火炎は，局部的な高温部を持たない。従って，レトルトチューブ２を燃焼室１１の中央付近，即ち火炎に曝される部分に設置することができる。
このため，燃焼室１１をより小さく，よって装置サイズをより小型とすることができる。
【００２９】
また，上記蓄熱式バーナー５の燃焼の際には，燃焼状態にある燃焼器から燃焼排ガス８２が発生し，蓄熱状態にある蓄熱体に対し燃焼排ガスが流入する。
従って，上記燃焼室１１には，図１，図２に示すごとく，燃焼室１１の中央から壁面を伝って，再度蓄熱式バーナー５の側へ戻っていくという，燃焼排ガス８２の強制対流が発生する。
そして，上記レトルトチューブ２は燃焼室１１の中央付近に設けてある。
このため，燃焼室１１の中央に設けたレトルトチューブ２は，その全体が均一に加熱される。
【００３０】
また，レトルトチューブ２の温度が均一に保たれていることから，ガス発生量及び組成の変更が容易となった。
【００３１】
【発明の効果】
上記のごとく，本発明によれば，装置サイズが小型で，組成の安定した雰囲気ガスを効率よく製造することができる雰囲気ガス発生機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態例にかかる，雰囲気ガス発生機の断面の説明図。
【図２】実施形態例にかかる，雰囲気ガス発生機の横断面の説明図。
【図３】実施形態例にかかる，雰囲気ガス発生機の縦断面の説明図。
【図４】実施形態例にかかる，蓄熱式バーナーの構造を示す説明図。
【図５】従来例にかかる，雰囲気ガス発生機の説明図。
【図６】従来例にかかる，雰囲気ガス発生機の説明図。
【符号の説明】
１．．．雰囲気ガス発生機，
１０，９０．．．炉体，
１１，９１．．．燃焼室，
２．．．レトルトチューブ，
５．．．蓄熱式バーナー，
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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