(57)【要約】【課題】熱ロスが少なく、しかも加熱効率の良いガス加熱装置を提供すること。【解決手段】ガスを通過させるチャンバ３内に、ラジアントチューブ４と、ラジアントチューブ４によって加熱される葛折り状の伝熱板５とを配置し、ラジアントチューブ４の両端に蓄熱式バーナ６を接続した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを通過させるチャンバ内に、ラジアントチューブと、ラジアントチューブによって加熱される葛折り状の伝熱板とを配置し、ラジアントチューブの両端に蓄熱式バーナを接続したガス加熱装置。
【請求項２】
ラジアントチューブを曲折させ、伝熱板に隣接して配置した請求項１に記載のガス加熱装置。
【請求項３】
伝熱板を、支持部材を介してチャンバ内に装着するようにし、伝熱板及び支持部材を、チャンバの側壁部に設けた着脱口からチャンバ内に装着可能、及びチャンバから取り出し可能とした請求項１又は２に記載のガス加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、連続焼鈍炉で使用される雰囲気ガス等のガスを加熱するガス加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガス加熱装置は各種用途に使用されており、例えば特許文献１には、連続焼鈍炉の過時効帯の雰囲気ガスを加熱するためのガス加熱装置が開示されている。
【０００３】
このガス加熱装置は図４に示すように、熱風発生装置２０と熱交換器２１を利用したものである。熱風発生装置２０はバーナ２０ａを備え、バーナ２０ａの燃焼により発生した高温の燃焼排ガスを熱交換器２１に通す。一方、雰囲気ガスは、循環ブロワ２２によって循環ダクト２３内を循環させ、この雰囲気ガスを熱交換器２１に通すことで熱交換を行い、雰囲気ガスを加熱する。熱交換後の燃焼排ガスは、その一部は排ガスブロワ２４によって熱風発生装置２０に戻されるが、残りは煙突２５から排出される。
【０００４】
しかし、このような熱交換器２１を利用したガス加熱装置では、熱交換器２１を出る燃焼排ガスの温度は、熱交換器２１に入る雰囲気ガスの温度以下にはならないので、熱交換器２１に入る雰囲気ガスの温度が高温（例えば６００℃）の場合、熱交換器２１を出る燃焼排ガスの温度は６００℃以上となる。その燃焼排ガスの一部は熱風発生装置２０で循環使用されるが、残りは煙突２５から排出されるので、熱ロスが大きい。熱ロスを少なくするために熱交換器２１の後段にボイラなどを設置して熱回収を行うことは可能であるが、設置スペースが必要となる。
【０００５】
また、熱交換器２１によるガス加熱では、その熱交換効率に限界があり、ガスの加熱効率を大きくできないので、実際に連続焼鈍炉の過時効帯の雰囲気ガスを加熱して過時効帯を目標温度まで昇温させるには、莫大な規模の熱交換器が必要となる。
【特許文献１】特開２００５−２２６１５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、熱ロスが少なく、しかも加熱効率の良いガス加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のガス加熱装置は、ガスを通過させるチャンバ内に、ラジアントチューブと、ラジアントチューブによって加熱される葛折り状の伝熱板とを配置し、ラジアントチューブの両端に蓄熱式バーナを接続したことを特徴とするものである。
【０００８】
このように本発明では、ラジアントチューブの両端に蓄熱式バーナを接続したことで、燃焼排ガスの熱は、蓄熱式バーナに蓄熱され、蓄熱式バーナで使用する燃焼用空気の加熱に有効利用されるので熱ロスが少なくなる。
【０００９】
また本発明では、ラジアントチューブと葛折り状の伝熱板との組み合わせによりガスを加熱するようにしたことで、ガスを効率的に加熱できる。すなわち、ラジアントチューブの輻射熱ではガスを効率的に加熱することはできないが、ラジアントチューブの輻射熱によって伝熱板を加熱し、この伝熱板にガスを接触させることで、ラジアントチューブの輻射熱をガスの加熱に有効に利用することができる。しかも、伝熱板の形状を葛折り状としたことで、ガスの接触面積が増大し、ガスを効率的に加熱できる。
【００１０】
本発明において、ラジアントチューブは曲折させ、伝熱板に隣接して配置することが好ましい。ラジアントチューブを曲折させることによりラジアントチューブの輻射面積を大きくでき、さらにラジアントチューブを伝熱板に隣接して配置することにより伝熱板を効率的に加熱でき、結果としてガスの加熱効率が向上する。
【００１１】
また本発明においては、伝熱板を、支持部材を介してチャンバ内に装着するようにし、伝熱板及び支持部材を、チャンバの側壁部に設けた着脱口からチャンバ内に装着可能、及びチャンバから取り出し可能とすることが好ましい。このような構成とすることで、伝熱板の着脱が容易となり、伝熱板のメンテナンスや交換を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明では、ラジアントチューブの両端に蓄熱式バーナを接続したので、燃焼排ガスの熱を有効利用でき、熱ロスが少なくなる。
【００１３】
また、ラジアントチューブと葛折り状の伝熱板との組み合わせによりガスを加熱するようにしたので、ガスを効率的に加熱できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、本発明のガス加熱装置の全体構成を示す概念図である。ここでは、連続焼鈍炉の過時効帯の雰囲気ガスを加熱する例によって説明する。
【００１６】
雰囲気ガスは、循環ブロワ１によって循環ダクト２を循環しており、循環ダクト２の途中に加熱対象の雰囲気ガスを通過させるチャンバ３が配置されている。チャンバ３内には、ラジアントチューブ４と、このラジアントチューブ４によって加熱される伝熱板５が配置されている。図１において伝熱板５は概念的に破線で示しているが、後述するように伝熱板５は葛折り状に形成されており、ラジアントチューブ４に隣接して配置されている。
【００１７】
図１の例では、ラジアントチューブ４は２つ配置されており、それぞれのラジアントチューブ４の両端に、蓄熱式バーナ６が接続されている。蓄熱式バーナ６は、従来周知のものであり、燃焼排ガスと燃焼用空気を交互に通過させる流路を有し、その中にアルミナボール等からなる蓄熱体を充填した蓄熱器を設けたもので、燃焼排ガスの持つ熱エネルギーを燃焼用空気の加熱源として回収するものである。
【００１８】
具体的には、ラジアントチューブ４の両端に接続した一対の蓄熱式バーナ６を所定時間間隔で交互燃焼させる。すなわち、燃焼側バーナで燃焼させた燃焼排ガスを排気側バーナで吸引して燃焼排ガスのもつ熱エネルギーを蓄熱器内に充填された蓄熱体に蓄える。モードが切り替わると流れが逆になり、燃焼用空気が熱を蓄えた蓄熱体により予熱され、燃料と共に供給され燃焼する。そして、燃焼排ガスは反対側のバーナに吸収され蓄熱体を加熱する。これが交互に繰り返される。
【００１９】
このように、ラジアントチューブ４の加熱源として、その両端に蓄熱式バーナ６を接続することで、ラジアントチューブ４から排出される燃焼排ガスの熱が蓄熱式バーナ６で使用する燃焼用空気の加熱に有効利用されるので熱ロスが少なくなる。具体的に６００℃の雰囲気ガスを７００℃まで加熱する実験例では、ラジアントチューブ４を経由して蓄熱式バーナ６から排出される燃焼排ガスの温度は平均３５０℃程度となり、蓄熱式バーナを使用しない場合の６５０℃程度に比べ、大幅に熱ロスが少なくなった。なお、最終的に燃焼排ガスは、排ガスブロワ７によって煙突８から排出される。
【００２０】
図２は、本発明のガス加熱装置におけるラジアントチューブ４と伝熱板５の構成及び配置例を示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図３はラジアントチューブ４と伝熱板５の要部を模式的に示す斜視図である。
【００２１】
図２及び図３に示すように、伝熱板５は一枚の金属板を葛折り状に加工したもので、これによりチャンバ３内を通過する雰囲気ガスとの接触面積を増大させ、雰囲気ガスを効率的に加熱できるようにしている。
【００２２】
図示の例では、２つ伝熱板５を配置しており、これらの伝熱板５は、その上端部に挿通した棒状の支持部材９をチャンバ３の支持部３ａに係止することにより、チャンバ３内に吊り下げられた状態で装着されている。伝熱板５の寸法は、一例として、図３に示す幅Ｗを２００ｍｍ、ピッチＰを３０ｍｍ、長さＬを２０００ｍｍとする。
【００２３】
また、図２（ａ）に示すように、チャンバ３の側壁部には伝熱板５が通過可能な着脱口３ｂが設けられており、この着脱口３ｂから伝熱板５を支持部材９と共にチャンバ３内に装着できるようにしている。また、伝熱板５及び支持部材９の取り出しも着脱口３ｂから行うことができる。着脱口３ｂは常時は蓋３ｃによって閉止されており、蓋３ｃの内面側に支持部材９の一旦を係止する支持部３ａが設けられている。なお、チャンバ３の内壁には、チャンバ３からの熱ロスを少なくするため、断熱材３ｄが内張りされている。
【００２４】
一方、ラジアントチューブ４は、葛折り状に曲折させてその輻射面積を増大させるようにしており、その輻射熱によって伝熱板５を効率的に加熱するために、伝熱板５に隣接して配置される。図示の例では、ラジアントチューブ４を２つの伝熱板５の間に配置し、伝熱板５に隣接させている。ただし、これに限定されず、例えば伝熱板５の両側を挟むようにラジアントチューブ４を配置して伝熱板５に隣接させることもできる。なお、ラジアントチューブ４の直径は一例として２００ｍｍとする。
【００２５】
ラジアントチューブ４はその輻射熱を加熱エネルギーとするものであり、この輻射熱は固体の加熱には適しているが、連続焼鈍炉で雰囲気ガスとして主に使用されている窒素ガス、水素ガスなどの熱放射能力のないガスの加熱には適しておらず、ラジアントチューブ４によってはガスを効率的に加熱することはできない。これに対して本発明では、ラジアントチューブ４の輻射熱によって伝熱板５を加熱し、この伝熱板５にガスを接触させることで、ラジアントチューブの輻射熱をガスの加熱に有効に利用するようにしている。しかも、伝熱板５の形状を葛折り状としたことで、ガスの接触面積が増大し、ガスを効率的に加熱できる。したがって、本発明を連続焼鈍炉の過時効帯の雰囲気ガス加熱用に適用すれば、図４に示した従来のガス加熱装置に比べ、小規模の装置構成にて短時間で過時効帯を目標温度まで昇温させることができる。
【００２６】
なお、上述のとおり本発明では、おもに伝熱板５によってガスを加熱するので、ガスが伝熱板５と効率的に接触するようにすることが好ましく、例えば図２（ｂ）に示すようにチャンバ３のガス導入口にガイド体１０を設け、ガスを伝熱板５の方にガイドするようにする。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明のガス加熱装置は、連続焼鈍炉の雰囲気ガスだけでなく、あらゆるガスの加熱に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のガス加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【図２】本発明のガス加熱装置におけるラジアントチューブと伝熱板の構成及び配置例を示し、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図３】ラジアントチューブと伝熱板の要部を模式的に示す斜視図である。
【図４】従来のガス加熱装置の全体構成を示す概念図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  循環ブロワ
２  循環ダクト
３  チャンバ
３ａ  支持部
３ｂ  着脱口
３ｃ  蓋
３ｄ  断熱材（ライニング）
４  ラジアントチューブ
５  伝熱板
６  蓄熱式バーナ
７  排ガスブロワ
８  煙突
９  支持部材
１０  ガイド体
２０  熱風発生装置
２０ａ  バーナ
２１  熱交換器
２２  循環ブロワ
２３  循環ダクト
２４  排ガスブロワ
２５  煙突
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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