(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒状物が充填された容器に接続し、前記容器内の前記粒状物に加圧した熱風を供給して、前記容器内の前記粒状物を加熱及び流動化するために用いられる熱風炉であって、
バーナ本体、前記バーナ本体の前端面から燃料を供給するための燃料流路、及び空気を供給するための空気流路を有するバーナと、前記バーナ本体の前記前端面に接続されてなるとともに、その内部にて生じる燃焼により発生した熱風を加圧状態で放出する熱風放出口が形成されてなる、筒状の耐圧性を有する燃焼室と、を備え、
前記バーナ本体の前記前端面が、内側に凹んだすり鉢状の段部が形成された形状であり、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部の中心部に、前記燃料流路から供給した前記燃料を筒状の前記燃焼室の軸方向に噴出する燃料供給孔が形成され、且つ、
前記燃料流路の側面に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの一の空気を噴出する一以上の第一空気供給孔が形成され、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの他の空気を前記燃料の噴出方向と平行に噴出する一以上の第二空気供給孔が形成され、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部の外周部に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの残余の空気を噴出する第三空気供給開口部が形成された熱風炉。
【請求項２】
前記バーナ本体の前記前端面における前記すり鉢状の段部が、二以上の段から構成されたものである請求項１に記載の熱風炉。
【請求項３】
前記第二空気供給孔が、前記すり鉢状の段部を構成する一つの段に、３〜１２個等間隔で形成されている請求項１又は２に記載の熱風炉。
【請求項４】
前記燃料流路が、前記燃料の主たる供給量を調節するガス流量調節弁を有する第一燃料流路と、前記燃料の供給量を微調節するガス流量微調節弁を有する微量調節用の第二燃料流路とを有するものである請求項１〜３のいずれかに記載の熱風炉。
【請求項５】
前記第二燃料流路の前記ガス流量微調節弁が、回転式の流量調節ハンドルと、回転駆動する駆動部をもつ駆動手段とを有し、前記流量調節ハンドルと前記駆動手段の前記駆動部とが、クランク及び連結リンクからなる両クランク機構によって接続され、前記駆動手段の前記駆動部を駆動して前記流量調節ハンドルを駆動する請求項４に記載の熱風炉。
【請求項６】
前記流量調節ハンドル側のクランクの長さが、前記駆動部側のクランクの長さよりも大である請求項５に記載の熱風炉。
【請求項７】
前記燃焼室の前記熱風放出口が、前記燃焼室における、前記バーナ本体が接続された端面とは反対側の端面近傍の側面に形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の熱風炉。
【請求項８】
前記バーナ本体の後方側の端面に配設され、前記バーナの前記後方側の端面から前記燃料流路内を経由して、前記バーナ本体の炎の監視を行う炎監視器をさらに備えた請求項１〜７のいずれかに記載の熱風炉。
【請求項９】
前記バーナ本体の炎の監視を行う炎監視器を、前記燃焼室における、前記バーナ本体が接続された側とは反対側の端部にさらに備えた請求項１〜８のいずれかに記載の熱風炉。
【請求項１０】
前記炎監視器が、紫外線光電管を有するものである請求項８又は９に記載の熱風炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粒状物が充填された容器に接続し、この容器内の粒状物に加圧した熱風を供給して、粒状物を加熱及び流動化するために用いられる熱風炉に関する。さらに詳しくは、供給する熱風の温度を変化させたとしても、熱風の供給量を略一定に保持することが可能な熱風炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、金属を熱処理し、金属内部の組織構造を変化させることによって、機械的性質を向上させ得ることが知られている。例えば、日本工業規格に基づくＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ４ＣＨ、ＡＣ４Ｄ等の少量のマグネシウム（Ｍｇ）を添加したアルミニウム（Ａｌ）−ケイ素（Ｓｉ）系合金に対して、比較的高温の溶体化処理（熱処理）によって、凝固時に晶出した非平衡相を固溶させ、水冷して常温で均一な固溶体を得た後に、時効処理（熱処理）を施し、中間析出相による析出硬化を起こさせると、これらの合金の機械的性質を向上（改善）させることができる。
【０００３】
このような溶体化処理や時効処理を行うに際し、従来、空気を熱媒体としたトンネル炉等の雰囲気炉が用いられていたが、このような雰囲気炉は、溶体化温度までの昇温速度が遅く昇温に時間がかかり、また、処理装置が大型となる上に、運転操作が煩雑で人手が多くかかり、さらには、昇温及び温度保持のために熱エネルギーが多量に必要であった。
【０００４】
このため、炉体内に粉粒体が充填され、粉粒体が炉体内に吹き込まれる熱風により熱せられ流動して流動層が形成され、この流動層中で被処理物を熱処理する熱処理炉が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
【０００５】
このような熱処理炉を用いて熱処理を行う際には、熱処理炉の炉体（容器）内の粒状物に熱風炉にて発生させた加圧状態の熱風を供給し、炉体内の粒状物を加熱及び流動化させている。従来、炉体内に熱風を供給する熱風炉としては、例えば、バーナに設けられた燃料流路と燃焼用空気流路とから、燃料と燃焼用空気とをそれぞれ供給して炎を発生させ、別途設けられたブロワより送られる空気を、上記のバーナで発生させた炎によって所定温度（例えば、５００〜６００℃等）まで加熱して熱風を供給する熱風炉が用いられていた。
【０００６】
上述した流動層を有する熱処理炉を用いて熱処理を行う際には、熱処理炉内の被処理物に対して均一に熱処理を行うために、流動層の流動状態を制御する必要がある。このため、炉体等の容器内の粒状物に加圧した熱風を供給し、その容器内の粒状物を加熱及び流動化するために用いられる熱風炉においては、供給する際の熱風の温度変化によらず、熱風の供給量の変化が少ないことが望まれている。
【特許文献１】特開２００２−１０７０６４号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した従来の熱風炉においては、燃料流路から供給する燃料の量と、空気流路から供給する燃焼用の空気の量とを調節して燃焼量を変え、これによって熱風の温度を調整している。このため、供給中に熱風の温度を変化させる場合には、燃料と燃焼用の空気との変化量に応じて、熱風の供給量が変化してしまうという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、供給する熱風の温度を変化させたとしても、熱風の供給量を略一定に保持することが可能な熱風炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
即ち、本発明により、以下の熱風炉が提供される。
【００１０】
［１］  粒状物が充填された容器に接続し、前記容器内の前記粒状物に加圧した熱風を供給して、前記容器内の前記粒状物を加熱及び流動化するために用いられる熱風炉であって、バーナ本体、前記バーナ本体の前端面から燃料を供給するための燃料流路、及び空気を供給するための空気流路を有するバーナと、前記バーナ本体の前記前端面に接続されてなるとともに、その内部にて生じる燃焼により発生した熱風を加圧状態で放出する熱風放出口が形成されてなる、筒状の耐圧性を有する燃焼室と、を備え、前記バーナ本体の前記前端面が、内側に凹んだすり鉢状の段部が形成された形状であり、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部の中心部に、前記燃料流路から供給した前記燃料を筒状の前記燃焼室の軸方向に噴出する燃料供給孔が形成され、且つ、前記燃料流路の側面に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの一の空気を噴出する一以上の第一空気供給孔が形成され、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの他の空気を前記燃料の噴出方向と平行に噴出する一以上の第二空気供給孔が形成され、前記バーナ本体の前記前端面の前記すり鉢状の段部の外周部に、前記空気流路から供給した前記空気のうちの残余の空気を噴出する第三空気供給開口部が形成された熱風炉。
【００１１】
［２］  前記バーナ本体の前記前端面における前記すり鉢状の段部が、二以上の段から構成されたものである前記［１］に記載の熱風炉。
【００１２】
［３］  前記第二空気供給孔が、前記すり鉢状の段部を構成する一つの段に、３〜１２個等間隔で形成されている前記［１］又は［２］に記載の熱風炉。
【００１３】
［４］  前記燃料流路が、前記燃料の主たる供給量を調節するガス流量調節弁を有する第一燃料流路と、前記燃料の供給量を微調節するガス流量微調節弁を有する微量調節用の第二燃料流路とを有するものである前記［１］〜［３］のいずれかに記載の熱風炉。
【００１４】
［５］  前記第二燃料流路の前記ガス流量微調節弁が、回転式の流量調節ハンドルと、回転駆動する駆動部をもつ駆動手段とを有し、前記流量調節ハンドルと前記駆動手段の前記駆動部とが、クランク及び連結リンクからなる両クランク機構によって接続され、前記駆動手段の前記駆動部を駆動して前記流量調節ハンドルを駆動する前記［４］に記載の熱風炉。
【００１５】
［６］  前記流量調節ハンドル側のクランクの長さが、前記駆動部側のクランクの長さよりも大である前記［５］に記載の熱風炉。
【００１６】
［７］  前記燃焼室の前記熱風放出口が、前記燃焼室における、前記バーナ本体が接続された端面とは反対側の端面近傍の側面に形成されている前記［１］〜［６］のいずれかに記載の熱風炉。
【００１７】
［８］  前記バーナ本体の後方側の端面に配設され、前記バーナの前記後方側の端面から前記燃料流路内を経由して、前記バーナ本体の炎の監視を行う炎監視器をさらに備えた前記［１］〜［７］のいずれかに記載の熱風炉。
【００１８】
［９］  前記バーナ本体の炎の監視を行う炎監視器を、前記燃焼室における、前記バーナ本体が接続された側とは反対側の端部にさらに備えた前記［１］〜［８］のいずれかに記載の熱風炉。
【００１９】
［１０］  前記炎監視器が、紫外線光電管を有するものである前記［８］又は［９］に記載の熱風炉。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の熱風炉は、供給する熱風の温度を変化させたとしても、熱風の供給量を略一定に保持することができる。このため、容器内に充填された粒状物を加熱及び流動化する際に、流動状態が安定した流動層を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照して、本発明の熱風炉の実施の形態について詳細に説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２２】
図１は、本発明の熱風炉の一の実施の形態を模式的に示す断面図である。また、図２は、図１に示す熱風炉を構成するバーナを模式的に示す断面図、図３は、図２に示すバーナを構成するバーナ本体の前端面側の平面図、図４は、図２に示すバーナを構成するバーナ本体の前端面のすり鉢状の段部を模式的に示す拡大断面図である。
【００２３】
本実施の形態の熱風炉は、粒状物が充填された容器に接続し、容器内の粒状物に加圧した熱風を供給して、容器内の粒状物を加熱及び流動化するために用いられる熱風炉であって、例えば、粒状物が充填された炉体内に吹き込まれる熱風により、その粒状物が熱せられて流動して流動層が形成され、形成された流動層中で被処理物を熱処理する熱処理炉用の熱風炉として好適に用いることができる。
【００２４】
図１〜図４に示すように、本実施の形態の熱風炉１は、バーナ本体４、このバーナ本体４の前端面７から燃料１８を供給するための燃料流路５、及び空気１９を供給するための空気流路６を有するバーナ２と、バーナ本体４の前端面７に接続されてなるとともに、その内部にて生じる燃焼により発生した熱風２０を加圧状態で放出する熱風放出口８が形成されてなる、筒状の耐圧性を有する燃焼室３と、を備えている。
【００２５】
本実施の形態の熱風炉１は、バーナ２を構成するバーナ本体４の前端面７が、内側に凹んだすり鉢状の段部９が形成された形状であり、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９の中心部に、燃料流路５から供給した燃料１８を噴出する燃料供給孔１０が形成されている。
【００２６】
また、燃料流路５の側面に、空気流路６から供給した空気１９のうちの一の空気１９ａを噴出する一以上の第一空気供給孔１１が形成され、また、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９に、空気流路６から供給した空気１９のうちの他の空気１９ｂを燃料１８の噴出方向と平行に噴出する一以上の第二空気供給孔１２が形成され、さらに、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９の外周部に、空気流路６から供給した空気１９のうちの残余の空気１９ｃを噴出する第三空気供給開口部１３が形成されている。本実施の形態の熱風炉１においては、バーナ本体４とすり鉢状の段部９との間にリング状の隙間を設け、このリング状の隙間を第三空気供給開口部１３としている。このように、リング状の隙間を第三空気供給開口部１３として用いることにより、残余の空気１９ｃを均一に燃焼室３に噴出することができ、良好な燃料及び熱風の供給を実現することができる。
【００２７】
なお、第三空気供給開口部１３の形状については、上記したようなリング状の隙間に限定されることはなく、空気流路６から供給した空気１９のうちの残余の空気１９ｃを噴出することができる形状であればこれ以外の形状であってもよい。
【００２８】
第一空気供給孔１１は、燃料流路５の側面に形成されたものであり、燃料流路５内において予め空気の一部を燃料１８と混合させるとともに、燃料流路５の側面から燃料流路５内を直進する燃料１８に空気１９ａを混合することにより、燃料供給孔１０から噴出された燃料１８を朝顔状に広げることができる。
【００２９】
また、第二空気供給孔１２は、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９に形成されたものであり、すり鉢状の段部９の段からそれぞれ空気１９ｂを供給し、燃料１８の量に応じた空気１９を取り込むことができるようにしたものである。
【００３０】
さらに、第三空気供給開口部１３は、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９の外周部に形成されたものであり、第一空気供給孔１１及び第二空気供給孔１２から供給された空気以外の残余の空気１９ｃを供給する。この第三空気供給開口部１３から供給する空気１９ｃは燃焼に寄与することと、主に燃焼室３に導入されて熱風を形成するための空気である。なお、本実施の形態の熱風炉１においては、すり鉢状の段部９がバーナ本体４の前端面７において保持部材によって保持されることによって隙間が形成されており、この隙間が第三空気供給開口部１３となっている。
【００３１】
本実施の形態の熱風炉１において、供給する熱風２０の温度を変化させるためにバーナ２にて燃焼させる燃料の量を変える際には、燃料流路５から供給する燃料１８の量のみを変化させる。燃料流路５を通過する燃料１８は、燃料供給孔１０から噴出する前に、第一空気供給孔１１から噴出された空気１９ａと適度に混合し、その後、燃料供給孔１０からすり鉢状の段部９内へと噴出する。なお、第一空気供給孔１１から噴出される空気１９ａの量（それぞれの第一空気供給孔１１から供給される空気の合計）としては、空気流路６から供給する空気１９の全量に対して１〜１０体積％であることが好ましく、２〜５体積％であることがさらに好ましい。
【００３２】
このように第一空気供給孔１１から噴出される空気１９ａと混合した燃料１８は、すり鉢状の段部９の中心部に形成された燃料供給孔１０から噴出した後燃焼して炎２５を生じる。この際、上記した第一空気供給孔１１から噴出される空気１９ａは、燃料１８が完全燃焼を起こすには十分な量ではないことから、すり鉢状の段部９に形成された第二空気供給孔１２から噴出された空気１９ｂのうち、燃焼に必要な量の空気を取り込んで燃焼が進行する。第二空気供給孔１２から噴出された空気１９ｂのうち燃焼に用いられなかった分の空気は、燃焼による炎によって燃焼室３の中で熱風２０となり、燃焼室３の熱風放出口８から放出される。なお、第二空気供給孔１２ａ，１２ｂから噴出される空気１９ｂの量としては、すり鉢状の段部９の一つの段に形成されている第二空気供給孔１２において、空気流路６から供給する空気１９の全量に対して１〜１０体積％であることが好ましく、２〜５体積％であることがさらに好ましい。例えば、図１に示す熱風炉１においては、すり鉢状の段部９が二段から構成されていることから、全ての第二空気供給孔１２ａ，１２ｂから供給される空気の合計としては、空気流路６から供給する空気１９の全量に対して２〜２０体積％であることが好ましく、４〜１０体積％であることがさらに好ましい。また、第三空気供給開口部１３においては、第一空気供給孔１１及び第二空気供給孔１２から供給された空気を除いた残余の空気１９ｃが噴出される。例えば、図１に示す熱風炉１においては、すり鉢状の段部９が二段から構成されていることから、空気流路６から供給する空気１９の全量に対して７０〜９７体積％であることが好ましく、７５〜９４体積％であることがさらに好ましい。
【００３３】
通常、燃料を完全燃焼させるために必要とされる空気の量としては、供給する燃料の量及び種類に応じて異なるが、一般的に、燃料の量に比べてより多くの量の空気が必要となる。燃料を液化石油ガス（ＬＰＧ）、例えば、プロパンガスとした場合、燃料の体積に対して約２４倍の空気が必要となる。従来の熱風炉においては、燃焼のガスの温度を変化させる際には、燃料と燃焼用の空気との量を同時に変化させていたため、熱風の供給量の変化が大きく、また、供給する熱風の流量が大きく変化してしまうという問題があった。
【００３４】
本実施の形態の熱風炉１においては、供給する熱風２０の温度を変化させるために燃料１８の量を変える場合には、供給する燃料１８の量のみを調整すればよく、空気流路６から供給する空気１９の量は常時一定に保つことができる。このため、従来の熱風炉と比較して、熱風の温度を変化させる際に熱風の供給量の変化が極めて小さく、特に、本実施の形態の熱風炉１においては、使用する燃料１８の量と比較して、空気１９の総量、即ち、燃焼の空気と加圧や送風用の空気との総量が非常に多いため、空気１９の量が常時一定であれば、燃料１８の量のみを多少変化させたとしても、熱風２０全体の供給量については、略一定とみなすことができる。
【００３５】
ここで、図５〜図７を参照し、本実施の形態の熱風炉１を用いて熱風２０を供給する際における、バーナ２にて発生する炎２５の状態について説明する。ここで、図５〜図７は、本実施の形態の熱風炉を用いて熱風を供給する際における、バーナにて発生する炎の状態を模式的に示す説明図である。なお、図５は、比較的低い温度の熱風を供給する場合（即ち、供給する燃料１８が比較的少なく、炎２５が小さい場合）を示し、図７は、比較的高い温度の熱風を供給する場合（即ち、供給する燃料１８が比較的多く、炎２５が大きい場合）を示し、図６は、図５と図７との中間の温度の熱風を供給する場合（即ち、供給する燃料１８が中程度であり、炎２５の大きさも中程度である場合）を示している。
【００３６】
例えば、図５に示すように、供給する燃料１８が比較的少ない場合には、炎２５は、すり鉢状の段部９の一番内側の段に形成された第二空気供給孔１２ａから噴出する空気１９ｂを取り込みながら燃焼し、すり鉢状の段部９の二段目の段に形成された第二空気供給孔１２ｂから噴出する空気１９ｂ、及びすり鉢状の段部９の外周部に形成された第三空気供給開口部１３から噴出する空気１９ｃは燃焼に寄与する量が極端に少なく、燃焼室３に導入されて熱風２０となる。
【００３７】
また、図６に示すように、供給する燃料１８が中程度の場合には、炎２５は、すり鉢状の段部９の一番内側及び二段目の段に形成された第二空気供給孔１２ａ，１２ｂから噴出する空気１９ｂを取り込みながら燃焼し、すり鉢状の段部９の外周部に形成された第三空気供給開口部１３から噴出する空気１９ｃは、燃焼に寄与する量が少なく、燃焼室３に導入されて熱風２０となる。
【００３８】
そして、図７に示すように、供給する燃料１８が比較的多い場合には、炎２５は、すり鉢状の段部９の外周部に形成された第三空気供給開口部１３から噴出する空気１９ｃまでを取り込みながら燃焼する。なお、図５〜図７においては、説明上、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９の形状に対応するように、バーナ２によって発生させる炎２５の大きさを三段階に分けて説明しているが、例えば、すり鉢状の段部９の二段目に形成された第二空気供給孔１２ｂから供給される空気１９ｂの一部が燃焼に用いられ、その空気１９ｂの残りが燃焼室３に導入されるような、図５と図６との間の大きさの炎２５を発生させることもできる。
【００３９】
このように、本実施の形態の熱風炉１においては、バーナ本体４の前端面７にすり鉢状の段部９が形成され、その段部９に、空気流路６から供給した空気１９の一部を、燃料１８の噴出方向と平行に噴出する一以上の第二空気供給孔１２が形成されていることから、供給する燃料１８に適した量の空気１９をすり鉢状の段部９にて取り込むことができ、燃料の量のみ変化させたとしても、失火、異常燃焼（例えば、脈動や振動燃焼等）、不完全燃焼等を起こすことがない。
【００４０】
上記したように、バーナ本体４の前端面７におけるすり鉢状の段部９は、炎２５が燃焼する際に、供給される燃料１８に適した量の空気１９を取り込むために形成されたものであり、燃料１８の変化に応じて必要となる空気１９を良好に取り込むことができるように、すり鉢状の段部９が二以上の段から構成されたものであることが好ましい。なお、このすり鉢状の段部９の全ての段には、それぞれ第二空気供給孔１２が形成されている。
【００４１】
また、本実施の形態の熱風炉１においては、すり鉢状の段部９の中心部に形成された燃料供給孔１０から放射状且つ均等に炎２５が広がるように、第二空気供給孔１２が、すり鉢状の段部９を構成する一つの段に、３〜１２個、等間隔で形成されていることが好ましい。
【００４２】
バーナ本体４は、燃料流路５と空気流路６とが内部に配設され、すり鉢状の段部９が形成された前端面７から燃料１８と空気１９とを噴出して燃焼を生じさせるためのものである。
【００４３】
バーナ本体４は、前端面７に上記のような形状のすり鉢状の段部９が形成されたものであり、且つ、この前端面７には加圧状態の熱風２０の圧力が加わるため、熱風２０の圧力に耐え得る耐圧性を有したものであれば、それ以外の構成については特に制限ない。本実施の形態の熱風炉１においては、使用圧力、即ち、供給する熱風２０の最大圧力の二倍以上の圧力に耐え得る耐圧性を有していることが好ましく、さらに、安全性を考慮して四倍以上の圧力に耐え得る耐圧性を有していてもよい。なお、本実施の形態の熱風炉１においては、１０〜５０ｋＰａ程度の耐圧性を有していることが好ましい。
【００４４】
バーナ本体４の材質については、比較的温度の低い箇所（例えば、３５０℃以下）には、例えば、ＳＳ４００等の普通鋼材を好適に用いることができる。また、上記の部位よりも温度が高く、且つ８００℃程度以下の温度となる部位については、ステンレス材、例えば、ＳＵＳ３０４，３１０Ｓ等の耐熱鋼材を好適に用いることができる。
【００４５】
また、燃焼室３の内面は、炉内温度、耐火温度、施工可能厚さ、強度、スポーリング性等を考慮して適宜選択して決定することができ、例えば、耐火キャスタブル等を好適に用いることができる。燃焼室３の外面は、耐圧性、即ち、燃焼室内の圧力を考慮して適宜選択して決定することができ、例えば、ＳＳ４００等の普通鋼材等を好適に用いることができる。また、燃焼室３の中間面は、表面温度、耐火温度、施工時の破水対策や厚さ等を考慮して適宜選択して決定することができ、断熱ボード等を好適に用いることができる。
【００４６】
なお、本実施の形態の熱風炉１においては、図８に示すように、燃料流路５が、燃料の主たる供給量を調節するガス流量調節弁３３を有する第一燃料流路５ａと、燃料の供給量を微調節するガス流量微調節弁３４を有する微量調節用の第二燃料流路５ｂとを有するものであることが好ましい。このように燃料流路５が、第一燃料流路５ａと第二燃料流路５ｂとを有するものとすることにより、燃料１８（図２参照）の供給量の微調整を行うことができ、熱風２０（図１参照）の温度を精密に制御することができる。なお、従来、熱風炉を構成するバーナにおいては、燃料流路は一つであり、この燃料流路において、流路の開閉から流量の微調節まで全てが行われていた。ここで、図８は、図１に示す熱風炉に用いられるバーナを構成する燃料流路の構成を示す説明図である。
【００４７】
上記のガス流量調節弁３３を有する第一燃料流路５ａは、燃料の大部分の量を供給するための燃料流路である。そのため、この第一燃料流路５ａに設けられるガス流量調節弁３３は、大流量の調整を行うための流量調節弁である。
【００４８】
一方、第二燃料流路５ｂは、燃料流路５の一部にて第一燃料流路５ａと分岐した燃料流路であり、熱風２０の温度調節を行う際の燃料１８の微調節ができるように、燃料１８の供給量を微調節するガス流量微調節弁３４が設けられたものである。従来の熱風炉のように全ての燃料が一つの燃料流路にて供給及び流量の調節を行うのではなく、燃料１８の一部を第二燃料流路５ｂの振り分岐してから流量の調節を行うことにより、精密な流量制御を実現することができる。なお、図８に示すように、第一燃料流路５ａと第二燃料流路５ｂとは、各流量調節弁３３，３４にて流量を調節した後に再び合流させて一本の燃料流路５とすることが好ましい。
【００４９】
なお、本実施の形態の熱風炉１においては、図９に示すように、第二燃料流路のガス流量微調節弁３４が、回転式の流量調節ハンドル３５と、回転駆動する駆動ハンドル３７をもつ駆動手段３６とを有し、ガス流量微調節弁３４の流量調節ハンドル３５と、駆動手段３６の駆動ハンドル３７とが、クランク２２及び連結リンク２１からなる両クランク機構２３によって接続され、駆動手段３６の駆動ハンドル３７を回転駆動して流量調節ハンドル３５を駆動するものであることが好ましい。なお、この駆動手段３６は、実際に供給している熱風の温度を計測し、この計測した温度と設定温度との差から燃料の供給量を調節するための信号を送信する制御手段によって制御することができる。
【００５０】
特に、本実施の形態の熱風炉１においては、図１０に示すように、流量調節ハンドル３５側のクランク２２ａの長さが、駆動ハンドル３７側のクランク２２ｂの長さよりも大であることが好ましい。このように構成することによって、駆動ハンドル３７側のクランク２２ｂの振幅を、連結リンク２１を介して、流量調節ハンドル３５側のクランク２２ａにより大きな振幅として伝達することができ、ガス流量微調節弁３４の微調節が容易になる。このような方法によってガスの流量を微調整することにより、熱風の温度を、設定温度に対して−０．２〜０．２％の範囲に制御することが可能となる。
【００５１】
なお、第二燃料流路５ｂのガス流量微調節弁３４については、図９及び図１０に示すような両クランク機構２３を用いた燃料の流量調整が容易になるように、流量調節ハンドル３５の振幅と、ガス流量微調節弁３４におけるガスの通過面積とが比例関係となるように構成されたものであることが好ましい。
【００５２】
また、特に限定されることはないが、第二燃料流路５ｂのガス流量微調節弁３４としては、例えば、Ｖポートバルブを好適に用いることができる。このＶポートバルブは、三角溝によって変化する開口部を有していることから、バルブ内に異物等が詰まり難く、ガス流量の変化が生じにくい。
【００５３】
また、第一燃料流路５ａのガス流量微調節弁３３は、従来公知のニードルバルブ等を好適に用いることができる。
【００５４】
図１〜図４に示すように、空気流路６は、燃料流路５の側面に形成された一以上の第一空気供給孔１１と、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９に形成された第二空気供給孔１２と、バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９の外周部に形成された第三空気供給開口部１３とにつながっており、空気流路６にて供給した空気１９は、第一空気供給孔１１、第二空気供給孔１２、及び第三空気供給開口部１３からそれぞれ噴出される。
【００５５】
なお、燃料流路５及び空気流路６の材料としては、耐熱性に優れることから、ステンレス、Ｎｉ基合金等の耐熱合金、又はムライト、再結晶ＳｉＣ、Ｓｉ−ＳｉＣ等のセラミックスを好適に用いることができる。
【００５６】
燃焼室３は、例えば、図１及び図１１に示すように、耐圧性を有する筒状に形成されたものであり、バーナ本体４の前端面７に接続されてなるとともに、その内部にて生じる燃焼により発生した熱風２０を加圧状態で放出する熱風放出口８が形成されている。ここで、図１１は、本実施の形態の熱風炉の他の例を模式的に示す断面図である。なお、図１に示す熱風炉と同様に構成されている各要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５７】
燃焼室３の熱風放出口８は、燃焼室３の中で生じた熱風２０を粒状物が充填された容器へと導くためのものであり、均一な温度の熱風２０を放出することができるように、燃焼室３のバーナ本体４が配設された端面から離れた部位に形成されていることが好ましい。
【００５８】
特に、本実施の形態の熱風炉１においては、図１に示すように、熱風放出口８が、燃焼室３におけるバーナ本体４が配設された端面とは反対側の端面近傍の側面に形成されていることが好ましい。このように構成することによって、バーナ２の炎２５によって加熱された熱風２０は、燃焼室３における、バーナ本体４の前端面７が接続されている側とは反対側の端面に一旦衝突することとなり、熱風２０の混合が促進されるとともに、静圧部分から動圧部分への急激な変化によって、良好に混ざり合った状態で燃焼室３の側面に形成された熱風放出口８から放出される。
【００５９】
また、燃焼室３の側面に熱風放出口８が形成されたものである場合には、図１２に示すように、例えば、粒状物が充填された容器２７に接続して用いる場合に、図１３や図１４に示すような、燃焼室３におけるバーナ本体４の前端面７が接続されている側とは反対側の端面に熱風放出口８を形成した熱風炉１を接続した場合と比較して、熱風炉１の設置面積を少なくすることができる。ここで、図１２〜図１４は、粒状物が充填された容器に熱風炉を接続した状態を模式的に示す説明図である。
【００６０】
また、図１に示すように、本実施の形態の熱風炉１においては、空気流路６の第一空気供給孔１１、第二空気供給孔１２、及び第三空気供給開口部１３によって熱風２０を形成するための全ての空気を供給するのではなく、例えば、燃焼室３に空気を導入する補助空気流路１４を別途備え、この補助空気流路１４に形成された補助空気孔１５から、補助的に空気（補助空気１６）を供給する構成としたものであってもよい。例えば、供給する熱風の量が比較的に少ない場合には、空気流路６の第一空気供給孔１１、第二空気供給孔１２、及び第三空気供給開口部１３から供給する空気１９にて熱風２０を生成し、供給する熱風の量が比較的に多くなった場合には、補助空気流路１４の補助空気孔１５から補助空気１６を別途供給して、燃焼室３内にて混合して熱風２０を生成することができる。
【００６１】
また、本実施の形態の熱風炉１においては、バーナ本体４の後方側の端面２６（前端面７の反対側）に配設され、バーナ本体４の後方側の端面２６から燃料流路５内を経由して、バーナ本体４の炎２５の監視を行う炎監視器２４ａをさらに備えたものであることが好ましい。従来公知のバーナの場合、炎の監視を行う炎監視器は、バーナ本体の前端面側に配置されて炎の監視を行うが一般的であるが、この場合、バーナ本体の前端面側の炎が小さくなると認識することができなくなることがある。図１及び図２に示すように、バーナ本体４の後方側の端面２６から燃料流路５内を経由して炎２５の監視を行う場合には、炎２５の背面側から貫くようにして監視を行うため、炎２５の大小に関わらず正確な監視を行うことができる。
【００６２】
また、本実施の形態の熱風炉１においては、バーナ本体４の炎２５の監視を行う炎監視器２４ｂを、燃焼室３における、バーナ本体４が接続された側とは反対側の端部にさらに備えたものであってもよい。特に、図１に示す熱風炉１は、熱風放出口８が、燃焼室３におけるバーナ本体４が配設された端面とは反対側の端面近傍の側面に形成されているため、バーナ本体４が接続された側とは反対側の端部に炎監視器２４ｂを容易に設置することができる。
【００６３】
このような炎監視器２４ａ，２４ｂとしては、紫外線光電管を有し、炎２５に含まれる紫外線を検出し、この紫外線を光電変換して電気的な信号を発信する炎監視器を好適例として挙げることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態の熱風炉１においては、加圧状態の熱風２０を容器２７（図１２参照）に供給するものであることから、燃焼室３の熱風放出口８は耐圧性のフランジ等によって構成されている。
【００６５】
本実施の形態の熱風炉１に用いられる燃焼室３の大きさとしては、筒状の燃焼室３の軸方向の長さが、燃焼する炎以上の長さであることが好ましく、燃焼室３の熱風放出口８までの長さが、この燃焼する炎以上の長さであることがさらに好ましい。このように構成することによって、燃焼室３内において、熱風２０が良好に混ざり合い、均等な温度の熱風炉を供給することができる。
【００６６】
また、燃焼室３の材料について特に制限はないが、例えば、燃焼室３内の温度以上の耐火度を有した耐火材を好適に用いることができる。なお、従来の熱風炉においては、例えば、発生する熱風の温度が１５０〜３５０℃程度の比較的に低い温度である場合には二重ケーシングの構造が採用されているが、本実施の形態の熱風炉１においては、簡便な一重ケーシングの構造を採用することが好ましい。
【実施例】
【００６７】
以下、本発明を実施例に基づき、さらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００６８】
（実施例１）
図１〜図４に示すような、内側に凹んだすり鉢状の段部９が形成された形状の前端面７を有するバーナ本体４、バーナ本体４の前端面７から燃料１８を供給するための燃料流路５、及び空気１９を供給するための空気流路６を有するバーナ２と、バーナ本体４の前端面７に接続されてなるとともに、その内部にて生じる燃焼により発生した熱風２０を加圧状態で放出する熱風放出口８が形成されてなる、筒状の耐圧性を有する燃焼室３と、を備えた熱風炉１を製造した。
【００６９】
バーナ本体４の前端面７のすり鉢状の段部９は二段からなり、前端面側の一段目の開口部の直径は１１７ｍｍ、二段目の開口部の直径は８９ｍｍである。また、すり鉢状の段部９の中心部に形成された燃料供給孔１０の開口部の直径は４９ｍｍである。また、本実施例の熱風炉１は、バーナ本体４の後方側の端面２６から燃料流路５内を経由して、バーナ本体４の炎２５の監視を行う炎監視器２４ａをさらに備えている。
【００７０】
本実施例の熱風炉を粒状物が充填された容器に接続し、燃料供給孔から燃料ガスとしてＬＰＧガスを噴出させるとともに、第一空気供給孔、第二空気供給孔及び第三空気供給開口部から空気を噴出させ、バーナ本体の前端面にて燃焼を生じさせた。なお、燃料ガスは、熱風炉の最大供給量を１００％とし、その最大供給量の５０％、２０％、１０％、及び５％に供給量を変化させて燃焼を行った。なお、空気の供給量は、供給する燃料の理論燃焼空気量を１とした際の割合（以下、「空気比」という）で示している。
【００７１】
本実施例においては、上記したそれぞれの燃焼供給量において、空気の供給量を表１における空気比の範囲で変化させ、その際の着火性（失火の有無）、燃焼性（燃焼の安定状態）、及び炎監視電流値（正常な炎監視が可能であるか）について評価を行った。上記評価について、問題なしの場合は○（良好）、やや問題ありの場合は△（やや不良）、問題ありの場合は×（不良）とした。評価結果を表１に示す。
【００７２】
【表１】
0004847731.tif 000002
【００７３】
（比較例１）
バーナ本体の前端面が平坦である従来の熱風炉（比較例１）を用いて、実際例１と同様に、熱風炉を粒状物が充填された容器に接続し、燃料供給孔から燃料ガスとしてＬＰＧガスを噴出させるとともに、空気供給孔から空気を噴出させ、バーナ本体の前端面にて燃焼を生じさせた。なお、この比較例１の熱風炉は、燃焼室の側面に炎監視器を備えている。
【００７４】
燃料ガスは、熱風炉の最大供給量を１００％とし、その最大供給量の５０％、２０％、及び１０％に供給量を変化させ、また、バーナ本体から供給する空気は、表２に示す空気比の範囲で変化させた。実施例１と同様の方法にて、それぞれの燃焼条件における着火性、燃焼性、及び炎監視電流値について評価を行った。評価結果を表２に示す。なお、比較例１の熱風炉は、燃料ガスの供給量を５％まで絞ることは構造上不可能であった。
【００７５】
【表２】
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【００７６】
実施例１の熱風炉は、各燃料の供給量における空気比（１．２から最大１９．２）の範囲において、全て良好な結果を得ることができた。一方で、比較例１の熱風炉は、空気比が１．５を超えるあたりから着火性及び燃焼性が低下し、さらに、炎監視器を燃焼室の側面に備えているため、バーナの炎が小さくなると炎監視が不可能になってしまった。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の熱風炉は、粒状物が充填された容器に接続し、この容器内の粒状物に加圧した熱風を供給して、粒状物を加熱及び流動化するために用いることができる。特に、本発明の熱風炉は、供給する熱風の温度を変化させたとしても、熱風の供給量を略一定に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の熱風炉の一の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す熱風炉を構成するバーナを模式的に示す断面図である。
【図３】図２に示すバーナ本体の前端面側の平面図である。
【図４】図２に示すバーナを構成するバーナ本体の前端面のすり鉢状の段部を模式的に示す拡大断面図である。
【図５】図１に示す熱風炉を用いて熱風を供給する際における、バーナにて発生する炎の状態を模式的に示す説明図である。
【図６】図１に示す熱風炉を用いて熱風を供給する際における、バーナにて発生する炎の状態を模式的に示す説明図である。
【図７】図１に示す熱風炉を用いて熱風を供給する際における、バーナにて発生する炎の状態を模式的に示す説明図である。
【図８】図１に示す熱風炉に用いられるバーナを構成する燃料流路の構成を示す説明図である。
【図９】図１に示す熱風炉に用いられるバーナを構成する燃料流路のガス流量微調節弁の一例を示す平面図である。
【図１０】図１に示す熱風炉に用いられるバーナを構成する燃料流路のガス流量微調節弁の他の例を示す平面図である。
【図１１】本発明の熱風炉の他の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図１２】粒状物が充填された容器に熱風炉を接続した状態の一例を模式的に示す説明図である。
【図１３】粒状物が充填された容器に熱風炉を接続した状態の他の例を模式的に示す説明図である。
【図１４】粒状物が充填された容器に熱風炉を接続した状態の他の例を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１：熱風炉、２：バーナ、３：燃焼室、４：バーナ本体、５：燃料流路、５ａ：第一燃料流路、５ｂ：第二燃料流路、６：空気流路、７：前端面、８：熱風放出口、９：すり鉢状の段部、１０：燃料供給孔、１１：第一空気供給孔、１２，１２ａ，１２ｂ：第二空気供給孔、１３：第三空気供給開口部、１４：補助空気流路、１５：補助空気孔、１６：補助空気、１８：燃料、１９，１９ａ，１９ｂ，１９ｃ：空気、２０：熱風、２１：連結リンク、２２，２２ａ，２２ｂ：クランク、２３：両クランク機構、２４ａ，２４ｂ：炎監視器、２５：炎、２６：端面（後方側の端面）、２７：容器、３３：ガス流量調節弁、３４：ガス流量微調節弁、３５：流量調節ハンドル、３６：駆動手段、３７：駆動ハンドル。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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