JP2003004391A - 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 - Google Patents

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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】蓄熱体を充填した蓄熱部内を給排気がほぼ水平
方向に通過する構造を有するリジェネレイティブバーナ
において、従来の蓄熱部の構成では、蓄熱体の容積が減
少すると上部側に隙間ができて、ここに燃焼用空気や排
気ガスが流れてしまうため熱回収効率が低下してしま
い、これを改善するためには、蓄熱体の補充を行うメン
テナンスが必要であった。 【解決手段】そこで本発明では、蓄熱体６を充填した蓄
熱部３内を給排気がほぼ水平方向に通過する構造を有す
るリジェネレイティブバーナにおいて、前記蓄熱部３の
上部側に耐熱性の通気邪魔手段８ａ，８ｂを上下動可能
に設け、この通気邪魔手段は充填している蓄熱体により
重量を支持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もの
である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱体を充填した
蓄熱部内を給排気がほぼ水平方向に通過する構造を有す
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、特に蓄熱体の容積減少による熱回収効
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７，図８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中に通気性の支持体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
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７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し、従って充填高さが下
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ｉができてしまう。
【０００８】このような隙間ｉができると、図８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ｉ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。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。
【０００９】
【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、蓄熱体を充填した蓄熱部内を給排気
がほぼ水平方向に通過する構造を有するリジェネレイテ
ィブバーナにおいて、前記蓄熱部の上部側に耐熱性の通
気邪魔手段を上下動可能に設け、この通気邪魔手段は充
填している蓄熱体により重量を支持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。
【００１０】通気邪魔手段は、例えば、間隔をおいて設
置した一対の板状体から構成し、夫々の板状体の下部に
は傾斜部を対向させて突設した構成とすることができ
る。また、これらの一対の板状体は結合してホッパー状
の構成とすることができる。
【００１１】通気邪魔手段は、また、厚いブロック状の
構成とすることができる。
【００１２】また本発明では、上述した課題を解決する
ために、蓄熱体を充填した蓄熱部内を給排気がほぼ水平
方向に通過する構造を有するリジェネレイティブバーナ
において、前記蓄熱部の上部から下方に耐熱性の通気邪
魔板を突設し、この通気邪魔板の下端は、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位置
させ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。
【００１３】請求項１〜４に記載の発明においては、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
高さが下降すると、それと共に板状、ホッパー状やブロ
ック状等の通気邪魔手段も下降する。このため、通気邪
魔手段の対応個所以外の部分において蓄熱部の上部側に
隙間が生じても、燃焼用空気や排気ガスは通気邪魔手段
により隙間に流れるのを邪魔されるため、大部分の燃焼
用空気や排気ガスは蓄熱体が詰まっている空間を流れる
ようにすることができる。
【００１４】請求項２に記載の発明では、通気邪魔手段
は間隔をおいて設置した一対の板状体から構成している
が、夫々の板状体の下部には傾斜部を対向させて突設し
ているので、それらの板状体を蓄熱体の充填高さが下降
した際に垂直に下降させることができる。
【００１５】請求項５に記載の発明においては、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
下降して、上部側の隙間が生じても、設計上予想される
蓄熱体の減少による最低充填高さまでは、通気邪魔板の
下端が、この最低充填高さよりも下方にあり、従って燃
焼用空気や排気ガスは通気邪魔板により隙間に流れるの
を邪魔されるため、大部分の燃焼用空気や排気ガスは蓄
熱体が詰まっている空間を流れるようにすることができ
る。
【００１６】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図１〜
図６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第１の実施の形態を示すもので
ある。図において、符号１は給排気流路であり、この給
排気流路１中に通気性の支持体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。
【００１７】そして蓄熱部３の上部側の充填口５には、
通気邪魔手段として、一対の耐熱性の板状体９ａ，９ｂ
を上下動可能に構成しており、これらの板状体９ａ，９
ｂは、夫々下部に傾斜部１０ａ，１０ｂを対向させて突
設した構成としている。そしてこれらの一対の板状体９
ａ，９ｂは結合してホッパー状の構成としている。これ
らの一対の板状体９ａ，９ｂは、蓄熱部３の上部側にお
いて、流路の横断方向に拡がっているものである。
【００１８】以上の構成において、蓄熱部３には上部側
の充填口５からアルミナボール等の蓄熱体６を充填し、
充填後、蓋７を閉じる。この充填状態においては、板状
体９ａ，９ｂは充填した蓄熱体６により最も高い位置に
支持されており、板状体９ａ，９ｂ間の空間にも蓄熱体
６が位置している。
【００１９】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３内を
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６に蓄熱された熱が回収されると共に、燃料供給管
４には燃料が右方向に流れて、下流側において混合され
て燃焼が行われる。
【００２０】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。
【００２１】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。尚、通気邪魔手段としての板状体９ａ，９ｂの下端
は上部側に上昇している状態であるので、通気の邪魔と
はならない。
【００２２】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に示すようにその充
填高さが下降してくるが、それと共に板状体９ａ，９ｂ
も充填口５の内周に沿って垂直に下降する。
【００２３】以上のことから、板状体９ａ，９ｂ以外の
部分において蓄熱部３の上部側に隙間１１が生じても、
燃焼用空気や排気ガスは板状体９ａ，９ｂにより邪魔を
されるため、隙間１１を通して流れてしまうことがな
く、図中実線（燃焼用空気）と破線（排気ガス）で示す
ように、大部分の燃焼用空気又は排気ガスを、蓄熱体６
の詰まっている空間に流れるようにすることができる。
従って燃焼用空気又は排気ガスと蓄熱体６との熱交換が
良好に行われ、熱回収効率の低下を最小限とすることが
できる。尚、以上の動作においては、通気邪魔手段とし
ての板状体９ａ，９ｂ自体も蓄熱体として熱回収に寄与
させることができる。
【００２４】以上の説明では、一対の板状体９ａ，９ｂ
は結合してホッパー状の構成としているが、これらは結
合せずに単独で動作可能とすることもできる。このよう
に一対の板状体９ａ，９ｂを単独動作可能とした場合に
も、夫々の板状体の下部に傾斜部１０ａ，１０ｂを対向
させて突設することにより、それらの板状体９ａ，９ｂ
は、蓄熱体６の充填高さが下降した際に、充填口５の内
周に沿って垂直に下降させることができる。また板状体
は単数で構成することもできる。
【００２５】次に図３、図４は本発明に係る熱回収効率
低下抑制機構の第２の実施の形態を示すものであり、こ
の第２の実施の形態は、通気邪魔手段の構成のみが第１
の実施の形態と異なるものであるから、第１の実施の形
態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説
明は省略する。この第２の実施の形態では、通気邪魔手
段は厚いブロック状の構成としたもので、即ち、充填口
５に厚いブロック１２を上下動可能に嵌合したものであ
る。
【００２６】この構成では、図３に示すように、充填直
後は、蓄熱部３に充填された蓄熱体６は、蓄熱部３を構
成する空間全体に渡って詰まっているため、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、また通気邪魔手段としてのブロ
ック１２の下端は上昇している状態であるので、通気の
邪魔とならない。
【００２７】そして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４に示すようにその充填レベ
ルが下降してくるが、それと共にブロック１２も下降す
る。このため、ブロック１２以外の部分において蓄熱部
３の上部側に隙間１１が生じても、燃焼用空気や排気ガ
スはブロック１２により邪魔をされるため、隙間１１を
通して流れてしまうことがなく、図中実線（燃焼用空
気）と破線（排気ガス）で示すように、それらの大部分
は、蓄熱体６が詰まっている空間を流れるようにするこ
とができる。従って燃焼用空気又は排気ガスと蓄熱体６
との熱交換が良好に行われ、熱回収効率の低下を最小限
とすることができる。尚、以上の動作においては、通気
邪魔手段としてのブロック１２自体も蓄熱体として熱回
収に寄与させることができる。
【００２８】次に図５、図６は本発明に係る熱回収効率
低下抑制機構の第３の実施の形態を示すものであり、こ
の第３の実施の形態は、通気邪魔手段の構成のみが第１
の実施の形態と異なるものであるから、第１の実施の形
態と同様な構成要素には同一の符号を付して重複する説
明は省略する。この第３の実施の形態では、通気邪魔手
段は板状の構成で、即ち、耐熱性の通気邪魔板１３を、
蓄熱部３の上部から下方に突設しており、この通気邪魔
板１３の下端は、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位置させているものであ
る。
【００２９】この構成では、通気邪魔板１３は、図５に
示すように蓄熱体６が蓄熱部３を構成する空間全体に渡
って詰まっている状態においても流路中に在るため、若
干の抵抗となり、また通気邪魔板１３に近接している部
分の蓄熱体６との熱交換効率は若干低下するが、問題と
なる程度ではない。
【００３０】そして、上述したような原因により、蓄熱
体６の容積が減少して充填高さが下降しても、設計上予
想される蓄熱体６の最低充填高さまでは通気邪魔板１３
の下端が、この最低充填高さよりも下方にあり、従って
燃焼用空気や排気ガスは通気邪魔板１３により邪魔をさ
れるため蓄熱部３の上部側に形成される隙間１１を通し
て流れてしまうことがない。こうしてそれらの大部分
は、蓄熱体６が詰まっている空間を流れるようにするこ
とができる。従って燃焼用空気又は排気ガスと蓄熱体６
との熱交換が良好に行われ、熱回収効率の低下を最小限
とすることができる。尚、以上の動作において、通気邪
魔手段としてのブロック１２自体を蓄熱体として熱回収
に寄与させることができる。
【００３１】
【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必要であったが、このようなメン
テナンス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】 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２の実施の形態の構成及び動作を示す縦断面
図である。
【図４】 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２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５】 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３の実施の形態の構成及び動作を示す縦断面
図である。
【図６】 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３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７】 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８】 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
【符号の説明】
１ 給排気流路 ２ 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 ９ａ，９ｂ 板状体 １０ａ，１０ｂ 傾斜部 １１ 隙間 １２ ブロック １３ 通気邪魔板

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 蓄熱体を充填した蓄熱部内を給排気がほ
    ぼ水平方向に通過する構造を有するリジェネレイティブ
    バーナにおいて、前記蓄熱部の上部側に耐熱性の通気邪
    魔手段を上下動可能に設け、この通気邪魔手段は充填し
    ている蓄熱体により重量を支持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
  2. 【請求項２】 通気邪魔手段は、間隔をおいて設置した
    一対の板状体から構成し、夫々の板状体の下部には傾斜
    部を対向させて突設した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
  3. 【請求項３】 一対の板状体を結合してホッパー状の構
    成としたことを特徴とする請求項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
  4. 【請求項４】 通気邪魔手段は、厚いブロック状の構成
    とした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
  5. 【請求項５】 蓄熱体を充填した蓄熱部内を給排気がほ
    ぼ水平方向に通過する構造を有するリジェネレイティブ
    バーナにおいて、前記蓄熱部の上部から下方に耐熱性の
    通気邪魔板を突設し、この通気邪魔板の下端は、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
    に位置させる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
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