JP2012233662A - 蓄熱式燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蓄熱式燃焼装置をユニット化して小型化することにより、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路や蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路の配管工事やメンテナンス等が簡単に行え、蓄熱式燃焼装置の据付や個別に交換させる作業も簡単に行えるようにする。
【解決手段】 燃料ガス供給管21を備えたバーナ部22と、蓄熱材23を収容させた蓄熱室24とを有する蓄熱式燃焼装置において、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路25と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路26とを１つの給排気装置27に接続させると共に、空気案内経路と排ガス案内経路とにそれぞれ三方切換弁28,29を設け、空気案内経路の三方切換弁に排ガス排出管281を、排ガス案内経路の三方切換弁に空気導入管291を接続した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを有する蓄熱式燃焼装置に関するものである。特に、このような蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設ける場合等において、空気案内経路や排ガス案内経路が嵩張ることなく、これらの配管やメンテナンス等が簡単に行えるようにすると共に、対になった蓄熱式燃焼装置の据付や個別に交換する作業も簡単に行えるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、燃料ガスを加熱炉において燃焼させた後、この燃焼後における燃焼排ガスの熱を有効に利用して効率のよい燃焼を行うため、特許文献１〜特許文献３等に示されるように、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、加熱炉内から蓄熱室を通して燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを有する蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設けることが行われている。

ここで、このように加熱炉に蓄熱式燃焼装置を対にして設けるにあたっては、一般に、図１に示すように、各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂに、それぞれ燃料ガス供給管２ａ，２ｂを備えたバーナ部３ａ，３ｂと、蓄熱材４ａ，４ｂを収容させた蓄熱室５ａ，５ｂとを設けると共に、給気装置６から燃焼用空気を各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂにおける蓄熱室５ａ，５ｂに案内する空気案内経路７にそれぞれ切換弁７ａ，７ｂを設け、各切換弁７ａ，７ｂの開閉を切り換えて、燃焼用空気を給気装置６から空気案内経路７を通して各蓄熱室５ａ，５ｂに供給するようにしている。一方、加熱炉１０内の燃焼排ガスを各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂにおける蓄熱室５ａ，５ｂから排気装置８に導く排ガス案内経路９にそれぞれ切換弁９ａ，９ｂを設け、加熱炉１０内の燃焼排ガスを排気装置８により排ガス案内経路９を通して吸引し、各切換弁９ａ，９ｂの開閉を切り換えて、加熱炉１０内の燃焼排ガスを各蓄熱室５ａ，５ｂに導き、燃焼排ガスの熱をそれぞれ蓄熱室５ａ，５ｂに収容された蓄熱材４ａ，４ｂに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを排ガス案内経路９を通して排気装置８に導いて外部に排出させるようにしている。

そして、このように加熱炉１０に対になった蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂを設け、一方の蓄熱式燃焼装置１ａにおいて燃料ガスを燃焼させる燃焼動作を行う場合には、上記の空気案内経路７に設けられた一方の切換弁７ａを開ける一方、他方の切換弁７ｂを閉じて、給気装置６から空気案内経路７を通して燃焼用空気を一方の蓄熱式燃焼装置１ａにおける蓄熱室５ａに導き、この蓄熱室５ａ内において蓄熱された蓄熱材４ａにより燃焼用空気を加熱させてバーナ部３ａに導くと共に、このバーナ部３ａにおける燃料ガス供給管２ａから燃料ガスを噴射させて、この燃料ガスを燃焼させるようにする。

また、他方の蓄熱式燃焼装置１ｂにおいて蓄熱動作を行うを行う場合には、上記の排ガス案内経路９に設けられた一方の切換弁９ｂを開いた後に、他方の切換弁９ａを閉じて、上記の排気装置８により加熱炉１０内の燃焼排ガスを他方の蓄熱式燃焼装置１ｂにおける蓄熱室５ｂに導き、燃焼排ガスの熱をこの蓄熱室５ｂ内に収容された蓄熱材４ｂに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを蓄熱室５ｂから排ガス案内経路９を通して排気装置８に導いて外部に排出させるようにする。

そして、上記の空気案内経路７に設けられた各切換弁７ａ，７ｂの開閉を切り換えると共に、排ガス案内経路９に設けられた各切換弁９ａ，９ｂの開閉を切り換えて、対になった蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂにおいて燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにしている。

ここで、上記のようにして加熱炉１０に蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂを対にして設けた場合、給気装置６から燃焼用空気が空気案内経路７を通して各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂにおける蓄熱室５ａ，５ｂに導かれると共に、各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂにおける蓄熱室５ａ，５ｂから燃焼排ガスが排ガス案内経路９を通して排気装置８に導かれるため、上記の空気案内経路７及び排ガス案内経路９の長さが長くなって嵩張ると共に、これらの配管が複雑かつ工事が面倒であり、作業性が悪く、またメンテナンスも困難になると共に、各蓄熱式燃焼装置１ａ，１ｂを個別に交換させる作業も非常に面倒になるという問題があった。

特公平７−７４６９２号公報 特許第２６８０９８２号公報 特開２００１−６５８５６号公報

本発明は、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを有する蓄熱式燃焼装置における上記のような様々な問題を解決することを課題とするものである。

すなわち、本発明においては、このような蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設ける場合等において、空気案内経路や排ガス案内経路が嵩張ることなく、これらの配管やメンテナンス等が簡単に行えるようにすると共に、対になった蓄熱式燃焼装置の据付や個別に交換する作業も簡単に行えるようにすることを課題とするものである。

本発明においては、上記のような課題を解決するため、燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを有する蓄熱式燃焼装置において、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とを１つの給排気装置に接続させると共に、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とにそれぞれ三方切換弁を設け、空気案内経路の三方切換弁に排ガス排出管を、排ガス案内経路の三方切換弁に空気導入管を接続させるようにした。

そして、本発明の蓄熱式燃焼装置においては、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とに設けられた三方切換弁の切り換えを制御する制御装置を設け、上記の給排気装置によって燃焼用空気を蓄熱室に供給する場合には、上記の排ガス案内経路に設けられた三方切換弁に接続された上記の空気導入管を通して給排気装置により燃焼用空気を空気案内経路に導くと共に、この空気案内経路に設けられた三方切換弁を通して燃焼用空気を蓄熱室に供給させるようにする。

また、上記のように空気案内経路と排ガス案内経路とに設けられた三方切換弁の切り換えを制御する制御装置を設けた場合において、上記の給排気装置によって蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを排出させる場合には、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを上記の排ガス案内経路に設けられた三方切換弁を通して給排気装置により空気案内経路に導き、この燃焼排ガスを空気案内経路に設けられた三方切換弁に接続された上記の排ガス排出管を通して外部に排出させるようにする。

本発明における蓄熱式燃焼装置においては、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを１つの給排気装置に接続させるようにしたため、このような蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設けるようにした場合、各蓄熱式燃焼装置において、空気案内経路と排ガス案内経路とが個別に設けられることになる。

このため、本発明における蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設けるようにした場合に、従来のように、空気案内経路と排ガス案内経路とを集合管から分岐させて対になった蓄熱式燃焼装置におけるそれぞれの蓄熱室に接続させるように設ける必要がなく、空気案内経路や排ガス案内経路の長さが長くなって嵩張るということがなくなると共に、これらの配管工事等が簡単に行えるようになり、工期を短縮することかできる。

また、本発明における蓄熱式燃焼装置においては、対になった蓄熱式燃焼装置を個別に交換させる場合にも、各蓄熱式燃焼装置の蓄熱室に接続された空気案内経路と排ガス案内経路を分離させたりする必要がなく、蓄熱式燃焼装置を交換させる作業が簡単になると共に、これらのメンテナンスの作業も簡単に行えるようになる。

さらに、本発明における蓄熱式燃焼装置においては、配管の取り回しスペースがコンパクトになり、加熱炉周りのスペースが限られている場所でも設置しやすくなる。加えて、蓄熱式燃焼装置をユニットとして一体化することができ、省スペースの効果があり、現場への据え付けが容易になり、工期を短縮して、工費を低減できるようになる。

従来の蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設け、一方の蓄熱式燃焼装置において燃焼動作を行い、他方の蓄熱式燃焼装置において蓄熱動作を行う状態を示した概略説明図である。 本発明の一実施形態に係る蓄熱式燃焼装置を加熱炉に設け、この蓄熱式燃焼装置において燃焼動作を行う状態を示した概略説明図である。 加熱炉に設けた上記の実施形態に係る蓄熱式燃焼装置において、蓄熱動作を行う状態を示した概略説明図である。 上記の実施形態に係る蓄熱式燃焼装置を対にして加熱炉に設け、一方の蓄熱式燃焼装置において燃焼動作を行い、他方の蓄熱式燃焼装置において蓄熱動作を行う状態を示した概略説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式燃焼装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る蓄熱式燃焼装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態の蓄熱式燃焼装置２０においては、図２及び図３に示すように、燃料ガス供給管２１を備えたバーナ部２２と、蓄熱材２３を収容させた蓄熱室２４と、この蓄熱室２４に燃焼用空気を案内する空気案内経路２５と、蓄熱室２４を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路２６とが設けられ、上記の空気案内経路２５と排ガス案内経路２６とが１つの給排気装置２７に接続されると共に、上記の空気案内経路２５と排ガス案内経路２６とにそれぞれ三方切換弁２８，２９が設けられている。

そして、空気案内経路２５に設けられた三方切換弁２８においては、燃焼排ガスを外部に排出させる排ガス排出管２８１を接続させる一方、排ガス案内経路２６に設けられた三方切換弁２９には燃焼用空気を導入させる空気導入管２９１を接続させ、これらの三方切換弁２８，２９の切り換えを制御装置３０によって制御するようにしている。

ここで、上記の蓄熱式燃焼装置２０において、燃焼動作を行うにあっては、図２に示すように、上記の制御装置３０により、排ガス案内経路２６に設けられた三方切換弁２９を制御して、この排ガス案内経路２６を閉じる一方、上記の空気導入管２９１を開いて、上記の給排気装置２７によりこの空気導入管２９１を通して燃焼用空気を給気させると共に、空気案内経路２５に設けられた三方切換弁２８を制御し、上記の排ガス排出管２８１を閉じる一方、燃焼用空気を蓄熱室２４に導く空気案内経路２５を開き、空気導入管２９１から給排気装置２７により給気された燃焼用空気を、この空気案内経路２５を通して蓄熱室２４に導くようにする。そして、このように蓄熱室２４に導かれた燃焼用空気を、蓄熱室２４に収容された蓄熱材２３の熱により加熱させて、上記のバーナ部２２に供給すると共に、上記の燃料ガス供給管２１からのバーナ部２２に燃料ガスを供給し、この燃料ガスをバーナ部２２において加熱炉１０内に向けて燃焼させる。

一方、上記の蓄熱式燃焼装置２０において、蓄熱動作を行うにあっては、図３に示すように、上記の制御装置３０により、排ガス案内経路２６に設けられた三方切換弁２９を制御し、上記の空気導入管２９１を閉じる一方、上記の排ガス案内経路２６を開いて、上記の給排気装置２７により加熱炉１０内における燃焼排ガスを蓄熱室２４に吸引し、この燃焼排ガスの熱を蓄熱室２４に収容された蓄熱材２３に蓄熱させた後、この燃焼排ガスを排ガス案内経路２６から給排気装置２７を通して空気案内経路２５に導くと共に、この空気案内経路２５に設けられた三方切換弁２８を制御し、燃焼用空気を蓄熱室２４に導く空気案内経路２５閉じる一方、上記の排ガス排出管２８１を開いて、空気案内経路２５に導かれた上記の燃焼排ガスを、この排ガス排出管２８１から外部に排出させるようにする。

また、図４に示すように、加熱炉１０に上記の蓄熱式燃焼装置２０ａ，２０ｂを対にして設けた場合には、各蓄熱式燃焼装置２０ａ，２０ｂにおける空気案内経路２５ａ，２５ｂに設けられた三方切換弁２８ａ，２８ｂと、排ガス案内経路２６ａ，２６ｂに設けられた三方切換弁２９ａ，２９ｂを、それぞれ上記の制御装置３０によって制御し、この対になった蓄熱式燃焼装置２０ａ，２０ｂにおいて、燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り換えて行うようにする。

ここで、一方の蓄熱式燃焼装置２０ａにおいて燃焼動作を行うにあたっては、上記の制御装置３０により、排ガス案内経路２６ａに設けられた三方切換弁２９ａと、空気案内経路２５ａに設けられた三方切換弁２８ａとを上記の燃焼動作の場合と同様に制御し、給排気装置２７ａにより排ガス案内経路２６ａの三方切換弁２９ａに接続された空気導入管２９１ａを通して燃焼用空気を給気させ、この燃焼用空気を給排気装置２７ａから空気案内経路２５ａを通して蓄熱室２４ａに導き、この蓄熱室２４ａに収容された蓄熱材２３ａの熱により、上記の燃焼用空気を加熱させて上記のバーナ部２２ａに供給すると共に、燃料ガス供給管２１ａからバーナ部２２ａに燃料ガスを供給し、この燃料ガスをバーナ部２２ａにおいて加熱炉１０内に向けて燃焼させるようにする。

また、他方の蓄熱式燃焼装置２０ｂにおいて蓄熱動作を行うにあたっては、制御装置３０により、排ガス案内経路２６ｂに設けられた三方切換弁２９ｂと、空気案内経路２５ｂに設けられた三方切換弁２８ｂとを上記の蓄熱動作の場合と同様に制御し、排ガス案内経路２６ｂを開いて給排気装置２７ｂにより加熱炉１０内における燃焼排ガスを蓄熱室２４ｂに吸引し、この燃焼排ガスの熱を蓄熱室２４ｂに収容された蓄熱材２３ｂに蓄熱させた後、この燃焼排ガスを排ガス案内経路２６ｂから給排気装置２７ｂを通して空気案内経路２５ｂに導き、この空気案内経路２５ｂの三方切換弁２８ｂに接続された排ガス排出管２８１ｂを通して、上記の燃焼排ガスを外部に排出させるようにする。

そして、このようにこの実施形態における蓄熱式燃焼装置２０ａ，２０ｂを加熱炉１０に対にして設けるようにすると、それぞれの蓄熱式燃焼装置２０ａ，２０ｂに、それぞれ空気案内経路２５ａ，２５ｂと、排ガス案内経路２６ａ，２６ｂとが個別に設けられているため、従来のように空気案内経路と排ガス案内経路とを対になった蓄熱式燃焼装置におけるそれぞれの蓄熱室に接続させるように設ける必要がなく、空気案内経路や排ガス案内経路の長さが長くなって嵩張るということがなくなると共に、これらの配管等が簡単に行えるようになり、また対になった蓄熱式燃焼装置を個別に交換させる場合にも、各蓄熱式燃焼装置の蓄熱室に接続された空気案内経路と排ガス案内経路を分離させたりする必要がなく、蓄熱式燃焼装置を交換させる作業が簡単になると共に、メンテナンスの作業も簡単に行えるようになる。

また、上記の空気案内経路２５や排ガス案内経路２６に流量調整機構（図示せず）を設けて、空気案内経路２５と排ガス案内経路２６の流量を調整することもできる。なお、流量調整機構として、給排気装置２７に付属のインバータ（図示せず）を利用し、このインバータの出力を変更させて流量を調整することもできる。

１０ 加熱炉
２０，２０ａ，２０ｂ 蓄熱式燃焼装置
２１，２１ａ，２１ｂ 燃料ガス供給管
２２，２２ａ，２２ｂ バーナ部
２３，２３ａ，２３ｂ 蓄熱材
２４，２４ａ，２４ｂ 蓄熱室
２５，２５ａ，２５ｂ 空気案内経路
２６，２６ａ，２６ｂ 排ガス案内経路
２７，２７ａ，２７ｂ 給排気装置
２８，２８ａ，２８ｂ 三方切換弁
２８１，２８１ａ，２８１ｂ 排ガス排出管
２９，２９ａ，２９ｂ 三方切換弁
２９１，２９１ａ，２９１ｂ 空気導入管
３０ 制御装置

Claims (3)

1. 燃料ガス供給管を備えたバーナ部と、蓄熱材を収容させた蓄熱室と、蓄熱室に燃焼用空気を案内する空気案内経路と、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを案内する排ガス案内経路とを有する蓄熱式燃焼装置において、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とを１つの給排気装置に接続させると共に、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とにそれぞれ三方切換弁を設け、空気案内経路の三方切換弁に排ガス排出管を、排ガス案内経路の三方切換弁に空気導入管を接続させたことを特徴とする蓄熱式燃焼装置。
2. 請求項１に記載の蓄熱式燃焼装置において、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とに設けられた三方切換弁の切り換えを制御する制御装置を設け、上記の給排気装置によって燃焼用空気を蓄熱室に供給する場合に、上記の排ガス案内経路に設けられた三方切換弁を通して給排気装置により燃焼用空気を空気案内経路に導くと共に、この空気案内経路に設けられた三方切換弁を通して燃焼用空気を蓄熱室に供給することを特徴とする蓄熱式燃焼装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の蓄熱式燃焼装置において、上記の空気案内経路と排ガス案内経路とに設けられた三方切換弁の切り換えを制御する制御装置を設け、上記の給排気装置によって蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを排出させる場合に、蓄熱室を通して排出される燃焼排ガスを上記の排ガス案内経路に設けられた三方切換弁を通して給排気装置により空気案内経路に導き、この空気案内経路に設けられた上記の三方切換弁を通して燃焼排ガスを排出させることを特徴とする蓄熱式燃焼装置。

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