(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形されたボールを埋没させてなることを特徴とする蓄熱体支持構造。
【請求項２】
前記幅広の空気噴出路に、セラミックで成形されたボールの保持位置を確定するための位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱体支持構造。
【請求項３】
本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形されたチューブ状体を埋没させてなることを特徴とする蓄熱体支持構造。
【請求項４】
前記幅広の空気噴出路に、セラミックで成形されたチューブ状体の保持位置を確定するための位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の蓄熱体支持構造。
【請求項５】
本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形された円筒状体を埋没させてなることを特徴とする蓄熱体支持構造。
【請求項６】
前記幅広の空気噴出路に、セラミックで成形された円筒状体の保持位置を確定するための位置決め手段を設けたことを特徴とする請求項５記載の蓄熱体支持構造。
【請求項７】
本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路にセラミックで成形されたボールを蓄熱室側から収納可能とすると共に、空気噴出路の幅を蓄熱室側から本体他端側に向かって徐々に狭くするようにしたことを特徴とする蓄熱体支持構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱体としてセラミックボール等を採用するリジェネレイティブバーナにおいて、前記蓄熱体に比較して大きなセラミックボール、円柱状または筒状物体を空気／排気流路に配置して、空気／排気流路からの蓄熱体の飛び出しを抑え、かつ蓄熱体の交換を容易とした、蓄熱体支持構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図８に示すようなリジェネレイティブバーナ１や高温蓄熱式熱交換機では、その蓄熱体２として、耐熱性を有するセラミック等の小粒子、または、ハニカム状構造体などが採用されてきた。
蓄熱体２として小粒子を用いる場合には、前記蓄熱体２を介して燃焼用空気を流入させる過程での蓄熱体２の下流側が下向きもしくは横向きである場合、これら小粒子が流出しないように下流側で支持する必要が生じる。これら小粒子の流出防止手段として金属部材を用いると、前記下流側は燃焼側にあるので、金属部材は高温に曝され、酸化による損傷のおそれがあるため、耐熱性に優れるセラミック体が用いられることが多く、具体的には下記の構造のものが採用されている。
１．通気性を持つセラミック体、例えば多数の孔４を形成したプレート３やフォーム状部材。
２．耐火材で構成された燃焼側蓄熱体支持部材５に空気噴出路６を形成したもの（図９参照）。空気噴出路６によって蓄熱体２であるセラミックの小粒子の流出を阻止する。
なお、蓄熱体２の熱交換面積（表面積）を増やすために、蓄熱体２に径の異なる粒子を採用する場合も多く、その場合には小口径粒子が飛び出さないように、小口径粒子に比較して大きな口径の粒子を高温側（下流側）に配置する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
多数の孔４を形成したセラミック製のプレート３を用いた場合、高温下で、蓄熱体粒子から受ける圧力（応力）により破壊することのないような強度が要求される。このために、例えばプレート３の厚さを厚くするか、孔４の径を蓄熱体粒子の径に比較してはるかに小さくすることが考えられ、製造コストが割高となる。
【０００４】
また、空気噴出路６を形成した燃焼側蓄熱体支持部材５の場合、空気噴出路６の幅より小径の蓄熱体粒子を使用することは不可能となる。その上、幅の狭い空気噴出路６を設けることは、耐火材での燃焼側蓄熱体支持部材５の製造に困難をもたらし、また蓄熱体粒子の径に応じて空気噴出路６の幅を小さくすることは、流路面積の縮小につながり、その部分での流体の通過圧損の増加を招き、より高い送風圧力を得ることのできる送風機が必要とされ、消費電力がアップすることとなる。
【０００５】
一方、流路面積を縮小しないように空気噴出路６の幅を大きくすると、この空気噴出路６の幅よりも大口径の蓄熱体粒子を用いることとなり、大口径の蓄熱体粒子を用いることは、小口径の蓄熱体粒子を用いる場合と比べ、単位容積当たりの熱交換面積が小さくなり、熱交換効率が低下する。
【０００６】
さらに前記燃焼側蓄熱体支持部材５に近接する側に大口径、その上流側に小口径の蓄熱体粒子を用いた場合には、何らかの原因により、両者が混ざり、前記空気噴出路６より小口径蓄熱体粒子が飛び出すおそれがある。また、蓄熱体粒子を充填する際に、その充填手順に留意する必要がある（例えば、吹出し側を下向きにし、大口径蓄熱体粒子、小口径蓄熱体粒子の順に入れる必要性が生じる）。さらに、蓄熱体粒子を取り出して再利用する際に、分別する必要がある。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を改善するために提案されたものであって、蓄熱体としてセラミックボール等を採用するリジェネレイティブバーナにおいて、前記蓄熱体に比較して大きなセラミックボール、円柱状または筒状物体を空気／排気流路に配置して、空気／排気流路からの蓄熱体の飛び出しを抑え、かつ蓄熱体の交換を容易とした、蓄熱体支持構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記した課題を解決するために、本発明では、請求項１において、本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形されたボールを埋没させてなる構造を開示することができる。
また本発明では、請求項２において、幅広の空気噴出路に、セラミックで成形されたボールの保持位置を確定するための位置決め手段を設けた構造を開示することができる。
また本発明では、請求項３において、本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形されたチューブ状体を埋没させてなる構造を開示することができる。
また本発明では、請求項４において、幅広の空気噴出路に、セラミックで成形されたチューブ状体の保持位置を確定するための位置決め手段を設けた構造を開示することができる。
また本発明では、請求項５において、本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路内の前記蓄熱室寄りの箇所を、蓄熱体を通過可能とする幅よりも幅広に形成して、この幅広の空気噴出路に、前記蓄熱体を通過不可能とするためのセラミックで成形された円筒状体を埋没させてなる構造を開示することができる。
また本発明では、請求項６において、幅広の空気噴出路に、セラミックで成形された円筒状体の保持位置を確定するための位置決め手段を設けた構造を開示することができる。
さらに本発明では、請求項７において、本体一端側に、燃焼用空気を送り込む一方、燃焼排ガスを排出する給排気部と、給排気部と連通して蓄熱体を収容する蓄熱室を設けた蓄熱型燃焼装置において、前記本体他端側に前記蓄熱室と隣接するように、耐火物で構成された蓄熱体支持部を配し、この蓄熱体支持部に前記蓄熱体を通過可能とする幅の空気噴出路を設け、この空気噴出路にセラミックで成形されたボールを蓄熱室側から収納可能とすると共に、空気噴出路の幅を蓄熱室側から本体他端側に向かって徐々に狭くするようにした構造を開示することができる。
【０００９】
請求項１によれば、セラミックで成形されたボールによって空気噴出路を蓄熱体が通過するのを阻止することができるので、空気噴出路の幅を狭めなくても、この空気噴出路を通過可能な大きさの蓄熱体を使用することができ、同一蓄熱室容積での熱交換効率が上がる。
また、空気噴出路の幅を狭く設計するのに比較して、給排気時の空気噴出路における圧力損失が小さい。しかも、寸法誤差に余裕ができる。
さらに、同一の大きさの蓄熱体を使用することができ、交換、再利用時の取り扱いが容易となる。
【００１０】
請求項２によれば、セラミックで成形されたボールを所定の位置に保持することができ、装置の組立て、交換が容易となる。
【００１１】
請求項３によれば、セラミックで成形されたチューブ状体によって空気噴出路を蓄熱体が通過するのを阻止することができるので、空気噴出路を通過可能な大きさの蓄熱体を使用することができ、同一蓄熱室容積での熱交換効率が上がる。
また、空気噴出路の幅を狭くしなくてすむので、給排気時の空気噴出路における圧力損失を抑えることができる。また、寸法誤差に余裕ができる。
さらに、同一の大きさの蓄熱体を使用することができ、交換、再利用時の取り扱いが容易となる。
【００１２】
請求項４によれば、セラミックで成形されたチューブ状体を所定の位置に保持することができ、装置の組立て、交換が容易となる。
【００１３】
請求項５によれば、セラミックで成形された円筒状体によって空気噴出路を蓄熱体が通過するのを阻止することができるので、空気噴出路を通過可能な大きさの蓄熱体を使用することができ、同一蓄熱室容積での熱交換効率が上がる。
また、空気噴出路の幅を狭くしなくてすむので、給排気時の空気噴出路における圧力損失を抑えることができる。また、寸法誤差に余裕ができる。
さらに、同一の大きさの蓄熱体を使用することができ、交換、再利用時の取り扱いが容易となる。
【００１４】
請求項６によれば、セラミックで成形された円筒状体を所定の位置に保持することができ、装置の組立て、交換が容易となる。
【００１５】
請求項７によれば、例え蓄熱体支持部の空気噴出路が摩耗し、セラミックで成形されたボールが保持された空気噴出路の幅が拡大しても、前記ボールは流出することはない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる蓄熱体支持構造について、一つの実施の形態を挙げ、添付の図面に基づいて、以下説明する。
図１に蓄熱型燃焼装置１０を示す。この蓄熱型燃焼装置１０は、筒型本体１１を有して、この筒型本体１１の端部側に耐火材によって蓄熱体支持部１２を形成し、この筒型本体１１の中央箇所に、多数の蓄熱体（後述）を充填して、燃焼用空気を予熱するための蓄熱室１３を設け、また筒型本体１１のもう一方の端部側に前記蓄熱室１３に燃焼用空気を導入したり、排ガスを排気したりする給排気部１４を設けている。
さらに筒型本体１１の中心軸に沿って、前記給排気部１４から、蓄熱室１３、蓄熱体支持部１２に至る冷却空気供給管１５を介装すると共に、この冷却空気供給管１５に沿って燃料供給管１６を配置し、この燃料供給管１６先端の箇所を燃料噴出部１７としている。また前記燃料供給管１６に沿って着火装置１８を配している。
そして前記蓄熱体支持部１２には、燃焼用空気の噴出口である空気噴出路１９が形成されている。
【００１７】
前記空気噴出路１９は、二段階の幅に形成されている。すなわち、蓄熱室１３側の幅Ｗ1＞噴出側の幅Ｗ2としており（図２、図３参照）、この蓄熱室１３側の幅Ｗ1の箇所に、後述する蓄熱体を流出しないように、セラミックボール２０を埋没した状態で収納する収納部２２を設けている。
この場合、蓄熱室１３側の幅Ｗ1＞セラミックボール２０の径Ｄ＞噴出側の幅Ｗ2としている。
【００１８】
そして、前記蓄熱室１３内には、蓄熱体２１、すなわちセラミック製の蓄熱ボール２１が充填される。この場合、蓄熱ボール２１の径ｄは、流出止めのセラミックボール２０の径Ｄに比較してはるかに小さいものとしている（例えばｄ≒１／２Ｄ）。
【００１９】
以上のような蓄熱体支持構造を有する蓄熱型燃焼装置１０において、燃焼用空気は、筒型本体１１の給排気部１４から蓄熱室１３を通って蓄熱体支持部１２の空気噴出路１９を通り、噴出される。
一方、燃料は燃料供給管１６を通って燃料噴出部１７から噴出され、前記燃焼用空気と混合させて、着火装置１８により混合気に着火させ、燃焼を行うことができる。
また、燃焼によって発生した高温の排ガスは、前記蓄熱体支持部１２の空気噴出路１９から蓄熱室１３内に充填された多数の蓄熱ボール２１に接触しながら通過し、給排気部１４を介して排出される。前記蓄熱室１３内を排ガスが通過する際、蓄熱ボール２１により、熱が回収され、放出される排ガスの温度を下げることができる。
そして、再び燃焼を行う際に、前記蓄熱室１３内の蓄熱ボール２１を燃焼用空気が通過することで、熱交換が行なわれて、燃焼用空気を高温化し、効率的な燃焼に寄与することができる。
【００２０】
ところで、蓄熱体支持部１２における空気噴出路１９の、蓄熱室１３寄りの収納部２２には、セラミックボール２０が装入されているので、このセラミックボール２０の径Ｄに比較してはるかに小さい径ｄの蓄熱ボール２１を、流出することなく、好適に支えることができる。このように、耐火材で形成された蓄熱体支持部１２は、二段階の幅Ｗ1、Ｗ2を有する空気噴出路１９を加工するだけであるので、加工もしやすいし、強度も損なわれることもない。
しかも、蓄熱体である蓄熱ボール２１は、上述のように空気噴出路１９の幅Ｗ1、Ｗ2にかかわらず、はるかに小さな径ｄのものを採用することができるので、同一蓄熱室容積での熱交換効率が上がる。
また、空気噴出路１９の幅を狭く設計するのに比較して、給排気時の空気噴出路１９における圧力損失を抑えることができる。しかも、寸法誤差に余裕ができる。
さらに、同一の大きさの蓄熱ボール２１を使用することができ、交換、再利用時の取り扱いが容易となる。
【００２１】
本発明にかかる蓄熱体支持構造は、以下のように実施することもできる。
すなわち、図４に示すように、蓄熱体支持部１２に径Ｗが噴出側に近接するにつれて、徐々に狭まる、テーパ状の空気噴出路３０を形成することもできる。
この場合、流出止めのセラミックボール２０の径Ｄは、少なくとも蓄熱室側の径Ｗよりも若干小さく、セラミックボール２０が前記空気噴出路３０にちょうど埋没する状態で保持されている。
【００２２】
かかる蓄熱体支持構造によっても、セラミックボール２０を蓄熱室１３側から装入可能であるし、噴出側に飛び出さないように蓄熱ボール２１を保持することができる。
またこのようなテーパ状の空気噴出路３０によれば、例え蓄熱体支持部１２の空気噴出路３０が摩耗し、セラミックボール２０が保持された空気噴出路３０の幅が拡大しても、セラミックボール２０を空気噴出路３０において保持することができ、蓄熱ボール２１を噴出側に飛び出すことなく保持することができる。
【００２３】
また本発明では、図５、図６に示すように、二段階の幅Ｗ1、Ｗ2を有する空気噴出路１９の収納部２２において、装入すべきセラミックボール２０の位置決め用の突起部３１を段部３２に設けるようにしてもよい。
さらに本発明では、図７に示すように空気噴出路４０にセラミックボール２０の位置決め用の湾曲部４１を設けるようにしてもよい。
【００２４】
以上のように装入すべきセラミックボール２０の位置決め用手段を設けると、セラミックボール２０を埋没した状態で所定の位置に保持することができるので、噴出方向が横向きであっても、セラミックボール２０が移動することなく、蓄熱ボール２１を確実に保持することができる。
また、セラミックボール２０を所定の位置に保持することができ、装置の組立て、並びにセラミックボール２０や蓄熱ボール２１の交換作業が容易となる。
【００２５】
以上本発明では、蓄熱体をセラミック製の蓄熱ボール２１として説明してきたが、勿論、ボール形状に限定されず、他の形状のもの、例えば円筒形、不定形の粒状のものも適用することができる（図示省略）。
【００２６】
また本発明では、耐火部材としてセラミックボール２０を用いた際の蓄熱体支持構造を開示してきたが、耐火部材としてセラミック製のチューブ状体、あるいは円筒状体も適用可能である（図示省略）。この場合、かかる耐火部材に対応して空気噴出路１９の収納部２２の形状、さらには、位置決め用手段も適宜設定することができる。
前記チューブ状体を用いた場合は給気／
排気の通過面積を大きく取れるので、蓄熱体支持部での圧力損失を一層、低減することが可能である。
【００２７】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、
（１）高温に曝される蓄熱体支持部を、容易に耐火材で加工することができる。
（２）空気噴出側に至る空気噴出路の開口面積を比較的大きく取ることが可能となり、その部分での圧力損失を抑えることができる。
（３）空気噴出路の幅にかかわらず、空気噴出路を流出可能な大きさの蓄熱体を使用でき、同一蓄熱室容積での熱交換効率を上げることができる。
（４）蓄熱体の充填または交換が容易となる。また、複数の異なる大きさの蓄熱体を用いる場合と比較し、再利用時の分別が容易となる。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における蓄熱体支持構造を採用した蓄熱型燃焼装置の一例を示す断面説明図である。
【図２】図１に示す蓄熱型燃焼装置において、蓄熱体支持部の空気噴出路の構造の一例とセラミックボールによる蓄熱ボールの支持状態を説明するための拡大した一部の断面説明図である。
【図３】図１に示す蓄熱体支持部の、Ｘ−Ｘ線に沿って切断し、空気噴出路においてセラミックボールによる蓄熱ボールの支持状態を説明するための断面説明図である。
【図４】蓄熱体支持部の空気噴出路の構造の別例とセラミックボールによる蓄熱ボールの支持状態を説明するための拡大した一部断面説明図である。
【図５】蓄熱体支持部の空気噴出路に、セラミックボールを位置決めするための位置決め手段を設けた一例を示す、説明図である。
【図６】図５に示す空気噴出路に位置決め手段を配置し、拡大した状態の一部断面説明図である。
【図７】蓄熱体支持部の空気噴出路に、セラミックボールを位置決めするための位置決め手段を設けた別例を示す、説明図である。
【図８】現行の蓄熱型燃焼装置の一例を示した、断面説明図である。
【図９】現行の蓄熱型燃焼装置の別例を示した、断面説明図である。
【符号の説明】
１                            リジェネレイティブバーナ
２                            蓄熱体
３                            プレート
４                            孔
５                            燃焼側蓄熱体支持部材
６                            空気噴出路
１０                          蓄熱型燃焼装置
１１                          筒型本体
１２                          蓄熱体支持部
１３                          蓄熱室
１４                          給排気部
１５                          冷却空気供給管
１６                          燃料供給管
１７                          燃料噴出部
１８                          着火装置
１９                          空気噴出路
２０                          セラミックボール
２１                          蓄熱ボール
２２                          収納部
３０、４０                    空気噴出路
３１                          突起部
３２                          段部
４１                          湾曲部
【図１】
0003714531.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003714531.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003714531.tif 000007
【図７】
0003714531.tif 000008
【図８】
0003714531.tif 000009
【図９】
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