(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
横方向に配置した給排気流路中に、両側を通気性支持体により支持した蓄熱部を構成して、蓄熱部内をボール状蓄熱体により充填する構成とし、通気性支持体に、蓄熱体容積減少に伴って低下する蓄熱体の充填高さよりも下方に通気部を形成する構成としたことを特徴とするリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構
【請求項２】
通気部は、設計上予想される蓄熱体の減少による最低充填高さよりも下方に構成することを特徴とする請求項１に記載のリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構
【請求項３】
蓄熱体はアルミナボールとし、最も上側の通気部は、蓄熱部の上部内壁の対応位置から下方に蓄熱体の直径の３倍程度離れた位置に設けることを特徴とする請求項１又は２に記載のリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、横方向に配置した給排気流路中に、両側を通気性支持体により支持した蓄熱部を構成して、蓄熱部内に蓄熱体を充填する構成としたリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構、特に蓄熱体の容積減少に伴う沈下による熱回収効率の低下を抑制する機構に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
リジェネレイティブバーナシステムは、内部の給排気流路中にアルミナボール等の蓄熱体を充填した蓄熱部を設けたバーナの２台を一組として交互に切換燃焼を行わせることで、蓄熱部内の蓄熱体により廃熱回収を行う高効率の燃焼システムである。
【０００３】
図３，図４はリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部、この場合、給排気流路を横方向に配置して、給排気がほぼ水平方向に通過する蓄熱部の従来の構成例を示すものである。これらの図において符号ａは給排気流路であり、この給排気流路ａ中にパンチングプレート等の通気性支持体ｂにより蓄熱部ｃが構成され、この蓄熱部ｃ内を通る燃料供給管ｄを構成している。この蓄熱部ｃには上部側に設けた充填口ｅからアルミナボール等の蓄熱体ｆが充填され、充填後、蓋ｇが閉じられる構成である。尚、符号ｈは耐熱壁である。
【０００４】
以上の構成において図示している側のバーナの燃焼時には、図中実線で示すように蓄熱部ｃには通気性支持体ｂの通気部ｉを通して燃焼用空気が右方向に流れ、この際、前のサイクルで蓄熱体ｆに蓄熱された熱が回収されると共に、燃料供給管ｄには燃料が右方向に流れ、下流側において混合されて燃焼が行われる。
【０００５】
一方、図示している側のバーナの燃焼停止時、即ち排気時には、他のバーナ側の燃焼で発生した排気ガスが図中破線で示すように蓄熱部ｃ内を左方向に流れ、この際、蓄熱体ｆに蓄熱が行われる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
蓄熱部ｃに充填された蓄熱体ｆは、充填直後は、図３に示すように、蓄熱部ｃを構成する空間全体に渡って詰まっており、従って給排気流路ａを流れる燃焼用空気又は排気ガスは、必ず蓄熱体ｃが詰まっている部分を流れるため、蓄熱体ｃとの熱交換が良好に行われる。
【０００７】
しかしながら蓄熱体ｆとしてのアルミナボール等は、ａ．振動等による充填密度の向上、ｂ．機械的衝撃やヒートショックによる割れ、ｃ．蓄熱体ｆの表面の摩耗等が原因で容積が減少することに伴って沈下、即ち充填高さが下降するため、蓄熱部ｃの上部側に蓄熱体ｆが詰まっていない隙間ｊができてしまう。
【０００８】
このような隙間ｊができると、図４に示すように、燃焼用空気又は排気ガスの一部は、蓄熱体ｆが詰まっている空間を流れずに、隙間ｊを通って流れてしまう。これにより蓄熱体ｆと熱交換を行わない燃焼用空気又は排気ガスが一部存在することになり、熱回収効率の低下につながる。
【０００９】
例えば図５は蓄熱部ｃを通った排気ガスの温度を測定した結果を示すものであり、蓄熱体が沈下する前では熱交換が良好に行われることにより、219〜220℃程度に下降していた排気ガスの温度が、蓄熱体を沈下させて測定すると、271〜273℃程度に上昇しており、即ち熱回収効率が低下していることがわかる。
本発明はこのような課題を解決することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために本発明では、横方向に配置した給排気流路中に、両側を通気性支持体により支持した蓄熱部を構成して、蓄熱部内をボール状蓄熱体により充填する構成とし、通気性支持体に、蓄熱体容積減少に伴って低下する蓄熱体の充填高さよりも下方に通気部を形成する構成としたリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構を提案する。
【００１１】
また本発明では、上記の構成において、通気部は、設計上予想される蓄熱体の減少による最低充填高さよりも下方に構成することを提案する。
【００１２】
また本発明では、以上の構成において、蓄熱体はアルミナボールとし、最も上側の通気部は、蓄熱部の上部内壁の対応位置から下方に蓄熱体の直径の３倍程度離れた位置に設けることを提案する。
【００１３】
本発明においては、上述したような原因により、蓄熱体の容積が減少して充填高さが下降し、蓄熱部の上部側に隙間が生じても、通気性支持体に形成する通気部は、蓄熱体容積減少に伴って低下する蓄熱体の充填高さよりも下方に設けられるため、燃焼用空気や排気ガスが上部側の隙間を通って直接に流通することはなく、従って給排気流路を流れる燃焼用空気又は排気ガスは、必ず蓄熱体が詰まっている部分を流れるため、蓄熱体との熱交換が行われる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図１、図２を参照して説明する。
図１、図２は本発明に係る熱回収効率低下抑制機構の実施の形態を示すものである。図において、符号１は横方向に配置した給排気流路であり、この給排気流路１中にパンチングボード等の通気性支持体２により、給排気がほぼ水平方向に通過する蓄熱部３が構成されており、そして蓄熱部３を通る燃料供給管４を構成している。この蓄熱部３には上部側に設けた充填口５からアルミナボール等の蓄熱体６が充填され、充填後、蓋７が閉じられる構成としている。尚、符号８は耐熱壁である。
【００１５】
ここで、通気性支持体２は通気部９、この場合、通気孔を上部には設けない構成としている。即ち、通気部９は、設計上予想される蓄熱体６の減少による最低充填高さよりも下方に構成する。尚、この設計上予想される最低充填高さに達した場合にはメンテナンスとして蓄熱体を補充するものとする。例えば、具体例としては、蓄熱体６がアルミナボールの場合には、最も上側の通気部９は、蓄熱部の上部内壁の対応位置から下方に蓄熱体６の直径の３倍程度離れた位置に設けることができる。
【００１６】
以上の構成において、図示している側のバーナの燃焼時には、図中実線で示すように燃焼用空気が通気性支持体２の通気部９を通って蓄熱部３内に流入して、図中右方向に流れ、この際、前のサイクルで蓄熱体６に蓄熱された熱が回収され、高温となった燃焼用空気が通気性支持体２の通気部９を通って蓄熱部３内から流出すると共に、燃料供給管４には燃料が右方向に流れ、それらが下流側において混合されて燃焼が行われる。
【００１７】
一方、図示している側のバーナの燃焼停止時、即ち排気時には、図中破線で示すように他のバーナ側の燃焼で発生した排気ガスが蓄熱部３内を左方向に流れ、この際、蓄熱体６と熱交換して蓄熱が行われる。
【００１８】
蓄熱部３に充填された蓄熱体６は、充填直後は、図１に示すように、蓄熱部３を構成する空間全体に渡って詰まっており、従って給排気流路１を流れる燃焼用空気又は排気ガスは、必ず蓄熱体６が詰まっている部分を流れるため、蓄熱体６との熱交換が良好に行われる。
【００１９】
しかしながら上述したような原因により、蓄熱体６の容積が減少すると、図２に示すように沈下して充填高さが下降して、蓄熱部３の上部側に隙間１０が生じてしまう。
【００２０】
このように蓄熱部３の上部側に隙間１０が生じても、蓄熱体３の充填高さが予め設定された高さに下降するまでは、隙間１０に対応する通気性支持体２の位置には通気部９が設けられていないため、燃焼用空気や排気ガスは、図１と同様に図中実線と破線で示すように、上部側の隙間１０を通って直接に流通することはなく、少なくとも通気性支持体２の個所に近傍においては蓄熱体６が詰まっている部分を流れるため、蓄熱体６との熱交換が全く行われずに蓄熱部３を流通してしまうことはない。
【００２１】
こうして蓄熱部３の上部側に隙間１０が生じても、蓄熱体３の充填高さが予め設定された高さに下降するまでは、蓄熱体３との熱交換が行われるので、熱回収効率を大幅に低下させることなく運転を継続することが可能となる。
【００２２】
例えば、図５に示すように、従来の場合と同程度蓄熱体６を蓄熱体６を沈下させた状態で、蓄熱部３を通った排気ガスの温度を測定した結果は、232〜234℃であり、蓄熱体６の沈下前から比較すると、12〜15℃程度の上昇にとどまっており、従来の場合と比較して熱回収効率の低下が少ないことを示している。この12〜15℃程度の温度の上昇は、熱回収効率に換算すると、1〜2％の低下であり、問題となる程度ではない。
【００２３】
こうして運転を継続した後、蓄熱体６が設計上予想される最低充填高さに達した場合にはメンテナンスとして蓄熱体６を補充することにより、更に沈下した場合に生じてしまう熱回収効率の低下を防止することができる。
【００２４】
尚、以上のことから分かるように、通気性支持体２において最も上側の通気部９を設ける位置は、上部側に通気部９を設けない構成とすることによる通気抵抗の上昇と、蓄熱体６が設計上予想される最低充填高さ、従ってメンテナンス間隔とのトレードオフにより適宜に設定することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のリジェネレイティブバーナにおける蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構は以上のとおりであるので、次のような効果がある。
ａ．蓄熱体の容積が減少して充填レベルが下がった場合でも、燃焼用空気や排気ガスの大部分を、蓄熱体が詰まっている空間に流すことができ、熱回収効率の低下を最小限として運転を継続することができる。
ｂ．従来のものでは蓄熱体の容積が減少すると熱回収効率が低下するため、蓄熱体の補充を行うメンテナンスが比較的短い間隔で必要であったが、このようなメンテナンス間隔を延ばして作業を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を適用した蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構の第１の実施の形態の構成及び動作を示す縦断面図である。
【図２】  本発明を適用した蓄熱部の熱回収効率低下抑制機構の第１の実施の形態の構成及び動作を、蓄熱体の容積が減少した状態において示す縦断面図である
【図３】  従来のリジェネレイティブバーナの蓄熱部の構成及び動作を示す縦断面図である。
【図４】  従来のリジェネレイティブバーナの蓄熱部の構成及び動作を蓄熱体の容積が減少した状態において示す縦断面図である
【図５】  従来のリジェネレイティブバーナと本発明のリジェネレイティブバーナにおいて、蓄熱体が沈下した場合の熱回収効率の変化を、蓄熱体を通過した排気ガスの温度測定により示す説明図である。
【符号の説明】
１                    給排気流路
２                    通気性支持体
３                    蓄熱部
４                    燃料供給管
５                    充填口
６                    蓄熱体
７                    蓋
８                    耐熱壁
９                    通気部
１０                  隙間
【図１】
0003786354.tif 000002
【図２】
0003786354.tif 000003
【図３】
0003786354.tif 000004
【図４】
0003786354.tif 000005
【図５】
0003786354.tif 000006