(57)【要約】【課題】  昇降温を繰り返してもバーナタイルに大きな押し出し荷重が発生することのない蓄熱式バーナを提供する。【解決手段】請求項１の発明では、バーナ本体１に形成された蓄熱室５内の蓄熱体として多数のセラミック筒７を使用し、熱膨張時の蓄熱体の磨耗や、バーナタイル２の変形を防止する。セラミック筒７は整列配置してもランダム配置してもよい。またセラミック筒７を相互に接合しておくこともできる。請求項５の発明では、蓄熱室５内を孔開き仕切り板により前後に区画し、前方には孔開き仕切り板との間に熱膨張代を持たせて多数のセラミック筒を充填する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ本体に形成された蓄熱室内に、多数のセラミック筒を充填したことを特徴とする蓄熱式バーナ。
【請求項２】
セラミック筒のうちの前列部分または全部を整列配置したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナ。
【請求項３】
整列配置されたセラミック筒の少なくとも一部が、相互に接合されたものであることを特徴とする請求項２記載の蓄熱式バーナ。
【請求項４】
セラミック筒をランダム配置したことを特徴とする請求項１記載の蓄熱式バーナ。
【請求項５】
バーナ本体に形成された蓄熱室内を孔開き仕切り板により前後に区画し、前方には孔開き仕切り板との間に熱膨張代を持たせて多数のセラミック筒を充填したことを特徴とする蓄熱式バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高温焼成炉などに用いる蓄熱式バーナに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
蓄熱式バーナは、バーナの給排気経路に蓄熱体を備えたバーナであり、３０秒程度の比較的短い周期で交互に燃焼と排気を繰り返し、燃焼ガスの保有熱を排気側のバーナの蓄熱体により回収し、燃焼側のバーナでは燃焼用空気を蓄熱体に通して予熱することにより、高い熱効率を達成することができるようにしたものである。
【０００３】
上記の蓄熱体として、大型のハニカム構造体を用いた蓄熱式バーナが古くから知られている。しかしハニカム構造体は一体構造体であるため破損した際には全部を取り換える必要がありメンテナンスコストが高いという課題があった。
【０００４】
また蓄熱体として、特許文献１に示されるように、バーナ本体の内部にセラミックボールを直接充填したものが用いられている。ところが、特に高温のバッチ炉等に設置された蓄熱式バーナにおいては、熱膨張でセラミックボールどうしが押し合う現象が起き、蓄熱体が磨耗したりバーナタイルが変形したりする可能性があった。
【特許文献１】特開2003-42440号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決し、充填型の蓄熱体を用いることによりバーナの小型化を図ることができ、しかも熱膨張により蓄熱体が磨耗したり、バーナタイルが変形したりするおそれのない蓄熱式バーナを提供するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題を解決するためになされた請求項１の発明の蓄熱式バーナは、バーナ本体に形成された蓄熱室内に、多数のセラミック筒を充填したことを特徴とするものである。なお、請求項２のようにセラミック筒のうちの前列部分または全部を整列配置し、請求項３のように整列配置されたセラミック筒の少なくとも一部が、相互に接合されたものとすることが好ましい。また請求項４のように、セラミック筒をランダム配置することもできる。
【０００７】
また請求項５の発明の蓄熱式バーナは、バーナ本体に形成された蓄熱室内を孔開き仕切り板により前後に区画し、前方には孔開き仕切り板との間に熱膨張代を持たせて多数のセラミック筒を充填したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１の発明の蓄熱式バーナは、バーナ本体に形成された蓄熱室内に、多数のセラミック筒（短円筒のセラミックリング）を充填したものであり、これらのセラミック筒は表面積が大きく圧損が小さいので、蓄熱体として優れたものである。しかもセラミック筒はセラミックボールとは異なり等方性を持たないので、熱膨張時にも強く押し合う現象が起きず、蓄熱体が磨耗したりバーナタイルが変形したりすることがない。また請求項２の発明のようにセラミック筒を整列配置しておけばガスや空気の拡散性が良くなり、請求項３のようにセラミック筒を相互に接合しておけば、蓄熱室内への充填を容易に行うことができる。もちろん請求項４のようにランダム配置しても差し支えない。
【０００９】
請求項５の発明の蓄熱式バーナは、バーナ本体に形成された蓄熱室内を孔開き仕切り板により前後に区画し、前方には孔開き仕切り板との間に熱膨張代を持たせて多数のセラミック筒を充填したものである。このように孔開き仕切り板とセラミック筒との間に熱膨張を吸収するための熱膨張代を持たせたので、昇温時にもセラミック筒に熱応力が発生することがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は請求項１及び請求項４の発明の蓄熱式バーナを示す断面図である。
図１において、１は耐火物からなる円筒状のバーナ本体であり、その前面にはバーナタイル２が設けられている。３は先端がバーナタイル２の中心孔に達する燃料供給管である。バーナタイル２の周囲には複数の空気孔４が形成されている。バーナ本体１の内部には蓄熱室５が形成されており、燃焼時にはバーナ本体１の後端の給排気口６から供給された燃焼用空気が蓄熱室５を通過してバーナタイル２の空気孔４から噴出され、また排気時には空気孔４から吸引された燃焼ガスが蓄熱室５を通過して給排気口６から排気されるようになっている。
【００１１】
バーナ本体１の蓄熱室５の内部には、多数のセラミック筒７が充填されている。この実施形態ではその材質はアルミナであるが、その他のセラミックを使用することもできる。図１ではセラミック筒７はランダムに配置されている。そのサイズや肉厚は熱回収率に応じて適宜設定すればよいが、この実施形態では外径１７ｍｍ、内径１３ｍｍ、長さ２５ｍｍの円筒体が用いられている。なお、８は給排気口６からセラミック筒７が排出されることを防止する孔開き板であり、この実施形態ではスリット状の孔を持つパンチングメタルが用いられている。
【００１２】
図１に示された蓄熱式バーナは、蓄熱室５に充填された多数のセラミック筒７を蓄熱体とし、排気時には燃焼ガスを蓄熱室５に通すことによりセラミック筒７に蓄熱し、燃焼時には燃焼用空気を蓄熱室５に通すことによりセラミック筒７で予熱することは従来の蓄熱式バーナと同様である。セラミック筒７は圧損が小さく、かつ表面積が大きいために十分な蓄熱能力を有する。
【００１３】
しかもここでは従来用いられていた等方性のセラミックボールの代わりに、方向性のあるセラミック筒７を用いたので、熱膨張時にも強く押し合う現象が起きず、蓄熱体が磨耗したりバーナタイルが変形したりすることがない。特にランダムに充填されたセラミック筒７は、隣接するセラミック筒７に押されてランダム方向に逃げ易い利点がある。
【００１４】
図２は請求項２の発明の蓄熱式バーナを示す断面図である。この実施形態では、蓄熱室５の全体に多数のセラミック筒７をバーナの軸線方向に整列配置した。なお蓄熱室５の後部内面との間には、熱膨張代９を形成してある。またこのように多数のセラミック筒７を整列配置する場合には、予めセラミック筒７の少なくとも一部どうしを相互に接合しておけば、蓄熱室５内部への充填作業が容易となる。
【００１５】
このように多数のセラミック筒７を整列配置すれば、図１のようにランダム配置した場合よりも圧損が小さくなる利点がある。また図示のように熱膨張代９を設けておけば、昇温時にバーナ本体１が熱膨張したときの圧縮荷重によりバーナタイル２が変形することを確実に防止することができる。なお図２ではセラミック筒７の全体を整列配置したが、前列部分のみを整列配置し、その他の部分はランダム配置とすることもできる。
【００１６】
また図３、図４に示すように、セラミック筒７のうちの前列部分のみを放射状に整列配置し、その他の部分はバーナの軸線方向に整列配置することもできる。このように前列部分を放射状に整列配置すれば、蓄熱室５の内部における燃焼用空気や燃焼ガスの拡散性がよくなる。この場合にも、前列部分のセラミック筒７は相互に接合しておくことが好ましい。
【００１７】
図５は請求項５の発明の蓄熱式バーナを示す断面図である。この実施形態では、バーナ本体１に形成された蓄熱室５内を孔開き仕切り板１０により前後に区画する。孔開き仕切り板１０としては、スリット状の孔を持つパンチングメタルで等を使用することができ、孔開き仕切り板１０はバーナ本体１に固定されている。孔開き仕切り板１０の前方には、孔開き仕切り板１０との間に熱膨張代９を持たせて多数のセラミック筒７が整列充填されている。また孔開き仕切り板１０の後方には、多数のセラミックボール１１もしくはセラミック筒７が充填されている。
【００１８】
この蓄熱式バーナは、孔開き仕切り板１０とセラミック筒７との間に熱膨張代９を持たせたので、昇降温を繰り返してセラミック筒７が熱膨張しても、セラミック筒７の部分に大きな圧縮荷重が発生することがなく、蓄熱体が磨耗したり、バーナタイル２が変形したりすることはない。
【実施例】
【００１９】
以上に説明した各実施形態の蓄熱式バーナをバッチ炉に取付けて同一の運転条件で運転し、発生する初期圧縮荷重、圧損と排気温度を測定した。その結果を表１にまとめた。なお、従来品はセラミックボールを充填したものである。排気温度が高いほど排熱回収効果に優れることを意味する。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
表１から分るように、本発明のリジェネレイティブバーナは圧損及び排気温度の点で従来品と遜色がなく、しかも熱応力による圧縮荷重を大幅に低下させたものである。このため熱膨張時にも蓄熱体が磨耗したり、バーナタイル２が変形したりすることはない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】請求項１及び請求項４の発明の実施形態を示す断面図である。
【図２】請求項２の発明の実施形態を示す断面図である。
【図３】請求項２の発明における他の実施形態を示す断面図である。
【図４】放射状に整列配置されたセラミック筒を示す断面図である。
【図５】請求項５の発明の実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  バーナ本体
２  バーナタイル
３  燃料供給管
４  空気孔
５  蓄熱室
６  給排気口
７  セラミック筒
８  孔開き板
９  熱膨張代
１０  孔開き仕切り板
１１  セラミックボール
【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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