(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
取鍋の予熱を行うための燃焼加熱装置であって、取鍋に予混合気を供給するための予混合気供給管を有し、この予混合気供給管の末端側に、燃焼用空気の量を増大させる機能を有する空気増幅器を装着すると共に、燃料を導入して前記導入された燃焼用空気と混合させるミキサを装着する一方、予混合気供給管の先端側に面燃焼バーナを装着してこの面燃焼バーナを取鍋内底部に向かって臨入させるようにし、前記予混合気供給管外周に、予混合気供給管を通過する予混合気を冷却するための予混合気冷却管を付設し、前記面燃焼バーナを火炎が放射状に形成される形状として、高負荷燃焼を行うようにしたことを特徴とする取鍋予熱装置。
【請求項２】
前記空気増幅器はベンチュリ形状の空気導入通路を有し、この空気導入通路に高圧空気を送り込むことで多量の大気を吸引して、燃焼用空気の量を増大させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の取鍋予熱装置。
【請求項３】
前記予混合気冷却管に空気を送り込む構成とすると共に、予混合気冷却管先端側の面燃焼バーナ直上近傍に冷却空気排出孔を設けるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の取鍋予熱装置。
【請求項４】
前記取鍋上部側において、予混合気冷却管周囲に半密閉用蓋を設けたことを特徴とする請求項１ないし３記載のうち、いずれか１記載の取鍋予熱装置。
【請求項５】
支持搬送手段によって加熱すべき取鍋内側に、予混合気供給管先端側の面燃焼バーナをもたらすように構成し、前記支持搬送手段は、搬送自在な台車上に立設した支柱に昇降手段を設ける構成とし、この昇降手段は、前記予混合気冷却管を保持して、面燃焼バーナの保持高さを所望の高さに昇降調節する機能を有することを特徴とする請求項１ないし４記載のうち、いずれか１記載の取鍋予熱装置。
【請求項６】
前記空気増幅器において増幅された空気の一部を、冷却用空気として利用するべく、空気増幅器の空気通路と予混合気冷却管の冷却空気通路とを連通する構成としたことを特徴とする請求項１ないし５記載のうち、いずれか１記載の取鍋予熱装置。
【請求項７】
前記面燃焼バーナとして、メタルニットバーナを適用したことを特徴とする請求項１ないし６記載のうち、いずれか１記載の取鍋予熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、取鍋を予熱するための燃焼加熱装置であって、高圧空気によって多量の空気を吸引して空気量を増大させ、燃焼用空気を賄うことで、全燃焼空気を供給する送風手段を不要とする一方、面燃焼バーナを高負荷で燃焼させ、取鍋の内壁全面に火炎または高温の燃焼ガスを行き渡らせることで局所加熱を防止して、高効率な加熱を可能とした、取鍋予熱装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の取鍋加熱手段としては、ブロワで必要な全燃焼用空気を供給するものが大半であるが、全燃焼用空気の送風手段を省略する燃焼加熱手段として、取鍋１上部からバーナ２により、取鍋１内壁を加熱することが行なわれていた（図３参照）。
この場合、バーナ２としては、先混合燃焼方式のもので、燃焼筒３に高圧空気供給管４および燃料供給管５を介し、それぞれ高圧空気、燃料を送り込み、前記燃焼筒３に設けられた一次空気吸引孔６から一次空気を、高圧空気および燃料の噴出エネルギーにより吸引して、燃焼筒３から高速の火炎を噴出、さらに二次空気を周囲から吸引して燃焼させる構成としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらかかるバーナ２による加熱では、新鮮な酸素濃度の高い一次、二次空気を必要とするため、取鍋１上部から、バーナ２を挿入すると、バーナ２の周囲は酸素濃度の低い排気で満たされることになり、高速噴流で一次、二次空気としてこの排気を吸引してしまい、失火してしまう。
また、図に示しているように火炎が取鍋１内壁に部分的に当たる構造であるため、局所加熱が生じ、全体的に均一に加熱することは困難である。
本発明はこのような背景から提案されたものであって、取鍋を予熱するための燃焼加熱装置であって、高圧空気によって多量の大気を吸引して燃焼用空気を賄うことで、送風手段等の設備を不要とする一方、面燃焼バーナを高負荷で燃焼させ、取鍋の内壁全面に火炎または高温の燃焼ガスを行き渡らせることで局所加熱を防止して、高効率な加熱を可能とした、取鍋予熱装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【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、本発明は、取鍋の予熱を行うための燃焼加熱装置であって、取鍋に予混合気を供給するための予混合気供給管を有し、この予混合気供給管の末端側に、燃焼用空気の量を増大させる機能を有する空気増幅器を装着すると共に、燃料を導入して前記導入された燃焼用空気と混合させるミキサを装着する一方、予混合気供給管の先端側に面燃焼バーナを装着してこの面燃焼バーナを取鍋内底部に向かって臨入させるようにし、前記予混合気供給管外周に、予混合気供給管を通過する予混合気を冷却するための予混合気冷却管を付設し、前記面燃焼バーナを火炎が放射状に形成される形状として、高負荷燃焼を行うようにした。
前述の構成において、空気増幅器はベンチュリ形状の空気導入通路を有し、この空気導入通路に高圧空気を送り込むことで多量の大気を吸引して、燃焼用空気の量を増大させるようにした。
また、前記予混合気冷却管に空気を送り込む構成とすると共に、予混合気冷却管先端側の面燃焼バーナ直上近傍に冷却空気排出孔を設けるようにした。
また、前記取鍋上部側において、予混合気冷却管周囲に半密閉用蓋を設けた。
また、支持搬送手段によって加熱すべき取鍋内側に、予混合気供給管先端側の面燃焼バーナをもたらすように構成し、前記支持搬送手段は、搬送自在な台車上に立設した支柱に昇降手段を設ける構成とし、この昇降手段は、前記予混合気冷却管を保持して、面燃焼バーナの保持高さを所望の高さに昇降調節する機能を有する。
また、前記空気増幅器において増幅された空気の一部を、冷却用空気として利用するべく、空気増幅器の空気通路と予混合気冷却管の冷却空気通路とを連通する構成とすることができる。
さらに、前記面燃焼バーナとして、メタルニットバーナを適用することができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかる取鍋予熱装置について、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に取鍋予熱装置１０を示す。この取鍋予熱装置１０は、加熱すべき取鍋１１に予混合気を供給するための予混合気供給管１２を有している。
この予混合気供給管１２は、後述するが、予混合気冷却管１８とで二重構造管とし、中間から先端側寄りの部位を鉤型に屈曲させた形状とし、末端側には、燃焼用空気の導入量を増大させる機能を有する空気増幅器１３と、導入された燃焼用空気と燃料を混合させるミキサ１４とを装着している。一方、予混合気供給管１２の先端側には、面燃焼バーナ１５を装着している。
【０００６】
前記空気増幅器１３は、大気の導入口である漏斗形状の開口部１３ａから空気通路１３ｂに至るベンチュリ形状の空気導入路を構成している。また前記空気通路１３ｂには、高圧空気を送り込む高圧空気供給管１６を連通形成している。すなわち、空気増幅器１３では、高圧空気供給管１６から空気通路１３ｂ内に高圧空気を送り込み、開口部１３ａから高圧空気の数倍以上の多量の大気を吸引して、空気量を増幅させ、全燃焼用空気を賄っている。
【０００７】
また、前記ミキサ１４は、前記空気増幅器１３の空気通路１３ｂに連通するミキサ通路１４ａと、このミキサ通路１４ａから徐々に拡開する混合路１４ｂを有し、予混合気供給管１２の末端側に至っている。
前記ミキサ通路１４ａには、燃料導入管１７が連通形成され、ミキサ通路１４ａを増幅された燃焼用空気によって、燃料が燃料導入管１７を通じて吸引され、前記混合路１４ｂにおいて燃料と燃焼用空気とが混合して予混合気として予混合気供給管１２にもたらす構成である。
【０００８】
次に、前記予混合気供給管１２について、さらに詳細に説明する。
前述したように予混合気供給管１２には、予混合気供給管１２を取り囲むように予混合気冷却管１８が形成され、内側の通路を予混合気の通路とする一方、外側の通路を予混合気を冷却するための空気の通路としている。なお、予混合気供給管１２を取り囲むように予混合気冷却管１８を設けるのは、予混合気供給管１２が、面燃焼バーナ１５に形成される火炎からの対流や輻射熱により加熱されて、逆火を生じるおそれがあるからである。
前記予混合気供給管１２の末端側近傍に位置する予混合気冷却管１８には、空気を送り込むための冷却用空気供給管１９が連通形成されている。そして、予混合気供給管１２の先端側近傍、すなわち面燃焼バーナ１５直上近傍に位置する予混合気冷却管１８には、冷却空気排出孔２０が複数設けられている。さらにこれら冷却空気排出孔２０の上流側には、予混合気冷却管１８に直交するように半密閉用蓋２１が設けられている。この半密閉用蓋２１は、後述する支持搬送手段によって取鍋１１に予混合気供給管１２先端の面燃焼バーナ１５をもたらす際に、ちょうど取鍋１１開口上端に位置させるようにしている。
【０００９】
そして予混合気供給管１２先端の面燃焼バーナ１５には、ここでは詳細に説明しないが、例えばバーナエレメント１５ａにメタルニットを適用したメタルニットバーナ（ＭＮＢ）に代表される予混合面燃焼バーナを適用することができる。
かかる面燃焼バーナ１５におけるバーナエレメント１５ａは、火炎が放射状に形成されるように例えば半球形状、円錐形状とし、高負荷燃焼を可能としている。なおバーナエレメント１５ａは、火炎が放射状に形成される形状であれば、半球形状、円錐形状に限定されないことは勿論である。
【００１０】
また、前記取鍋予熱装置１０においては、支持搬送手段３０によって加熱すべき取鍋１１内側に、予混合気供給管１２先端の面燃焼バーナ１５をもたらすように構成されている。
前記支持搬送手段３０は、搬送自在な台車３１上に立設した支柱３２に昇降手段３３を設けたものである。この昇降手段３３は、前記予混合気冷却管１８の末端側近傍を保持して、面燃焼バーナ１５の保持高さを所望の高さに昇降調節する機能のもので、例えば空気圧駆動手段を駆動源としている。
【００１１】
本発明にかかる取鍋予熱装置１０は以上のように構成されるものであり、次に作用を説明する。
加熱すべき取鍋１１に、支持搬送手段３０により取鍋予熱装置１０を搬送し、昇降手段３３によって予混合気供給管１２先端の面燃焼バーナ１５を取鍋１１中心上方にもたらし、取鍋１１内底部に向かって下降させ、所定の位置に面燃焼バーナ１５をもたらすことができる。この際、半密閉用蓋２１を、ちょうど取鍋１１上端に位置させるようにすることができる。
空気増幅器１３における開口部１３ａから多量の大気が燃焼用空気として空気通路１３ｂ内に吸引され、燃焼用空気量を増加させることができる。実験では、0.55ＭＰａの高圧空気を利用すると、１２倍の大気を吸引することができた。従って、燃焼用空気を送り込むための送風手段等の設備は不要となる。
【００１２】
次にかかる燃焼用空気がミキサ１４のミキサ通路１４ａを通過する際、前記高められた流速で通過するので、燃料導入管１７から燃料を吸引することができる。これによって燃焼用空気内に燃料を取り込むことができ、この状態で混合路１４ｂに至らしめることができる。
混合路１４ｂは、徐々に拡開する形状となっているため、これまでの流速が低下し圧力が回復する。混合路１４ｂ内は乱流となるので、燃焼用空気と燃料との混合が促進され、予混合気として予混合気供給管１２に送り込むことができる。
かかる予混合気が予混合気供給管１２を通って、取鍋１１内の面燃焼バーナ１５がもたらされ、所定の点火手段によって点火して燃焼を開始することができる。
なお、かかる燃焼開始と同時に、冷却用空気供給管１９から冷却用空気が送り込まれ、面燃焼バーナ１５直上近傍の予混合気冷却管１８における冷却空気排出孔２０から、取鍋１１内に噴出させるようにすることができる。
【００１３】
面燃焼バーナ１５のバーナエレメント１５ａから予混合気が取鍋１１内に噴出する際、バーナエレメント１５ａは半球形状（あるいは円錐形状など）に形成されているので、予混合気は、バーナエレメント１５ａを中心として放射状に拡散し、火炎が底部および底部周辺に行き渡るように形成される。
この際、冷却用空気が、面燃焼バーナ１５直上近傍の予混合気冷却管１８における冷却空気排出孔２０から、取鍋１１内に噴出させているので、前記火炎および高温の燃焼ガスは、予混合気冷却管１８、すなわち予混合気供給管１２に接触するのを抑制することができる。しかも前記火炎および高温の燃焼排気ガスの流れを取鍋１１の内壁側に向けることができ、加熱効率が向上する。さらに冷却空気は二次空気としても作用するため、燃焼をより完全なものとする効果もある。
このようにして前記高温の燃焼ガスを、取鍋１１内壁に満遍なく行き渡らせることができるので、局所加熱を防止することができる。
なお、前記予混合気供給管１２は、燃焼時、常時、予混合気冷却管１８に冷却用空気供給管１９から冷却用空気が送り込まれることで過熱されることはなく、逆火を効果的に防止することができる。
【００１４】
以上、本発明にかかる取鍋予熱装置１０について、一つの実施の形態を挙げ、その作用を説明したが、例えば図２に示すように空気増幅器１３で増幅された空気の一部を、冷却用空気として利用する構造も可能である。
この場合、空気増幅器１３とミキサ１４との間に、空気分岐部４０が設けられている。この空気分岐部４０は、空気増幅器１３の空気通路１３ｂからミキサ１４のミキサ通路１４ａに連絡する連絡通路４０ａと、この連絡通路４０ａと、予混合気供給管１２の末端側近傍に位置する予混合気冷却管１８の冷却空気通路とを連通させたバイパス管４１を有している。
なお、空気増幅器１３で増幅された空気の一部を、冷却用空気として利用する構造であれば、この他、図示は省略するが空気増幅器１３から予混合気冷却管１８に至るまで、さらに空気のバイパス路を一体化構造とすることも考えることができる。
【００１５】
このように構成すれば、予混合気冷却管１８に直接冷却空気を送り込む冷却用空気供給管１９を省くことができ、その分、空気を送り込む構造を単純化することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によれば、
（１）高圧空気によって、燃焼用空気の送り込む量を１０倍以上に増大させることができるので、付帯設備としての送風手段等は不要となり、設備コストを抑えることができる。
（２）二次空気を必要としない全一次空気燃焼であるため、排気の影響を受けず、取鍋内にバーナを設置することが可能となる。また、半密閉蓋を取り付けることができ、断熱効果で加熱効率が向上する。
（３）面燃焼バーナを用いることで、面による加熱が可能であるため、従来のバーナと比較しても、局所加熱を避けることができる。
（４）冷却配管を設けることで、予混合気の逆火を防ぐと共に、バーナ直上から冷却用空気を排出することで、バーナからの高温排気の流れを取鍋内壁側に向けることができるため、加熱効率が向上する。
【００１７】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における取鍋予熱装置の一例を示す、概略的な横断面構成説明図である。
【図２】本発明における取鍋予熱装置の別例にかかる要部を示す、概略的な横断面構成説明図である。
【図３】従来における取鍋を予熱するための燃焼加熱手段の一例を示した、構成説明図である。
【符号の説明】
１                              取鍋
２                              バーナ
３                              燃焼筒
４                              高圧空気供給管
５                              燃料供給管
６                              一次空気吸引孔
１０                            取鍋予熱装置
１１                            取鍋
１２                            予混合気供給管
１３                            空気増幅器
１３ａ                          開口部
１３ｂ                          空気通路
１４                            ミキサ
１４ａ                          ミキサ通路
１４ｂ                          混合路
１５                            面燃焼バーナ
１５ａ                          バーナエレメント
１６                            高圧空気供給管
１７                            燃料導入管
１８                            予混合気冷却管
１９                            冷却用空気供給管
２０                            冷却空気排出孔
２１                            半密閉用蓋
３０                            支持搬送手段
３１                            台車
３２                            支柱
３３                            昇降手段
４０                            空気分岐部
４０ａ                          連絡通路
４１                            バイパス管
【図１】
0003818625.tif 000002
【図２】
0003818625.tif 000003
【図３】
0003818625.tif 000004