JP3835714B2

JP3835714B2 - パイプ形遠赤外線ヒーター炉

Info

Publication number: JP3835714B2
Application number: JP34990496A
Authority: JP
Inventors: 隆志木村
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2006-10-18
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH10197156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、塗装乾燥、食品焙煎、接着剤乾燥、水切り乾燥等の幅広い技術分野において用いられるパイプ形遠赤外線ヒーター炉に関するものであり、特に燃焼ガスを熱源としたパイプ形遠赤外線ヒーター炉の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃焼装置で発生させた高温の燃焼ガスを熱源とし、炉内に配置したパイプ形ヒーターの内部にこの高温ガスを通して被加熱物を加熱するようにしたパイプ形遠赤外線ヒーター炉は、図３、４に例示するように従来から知られている。
図３に示すパイプ形遠赤外線ヒーター炉では、燃料ガスを燃焼装置１２で燃焼させ、そこで発生した高温の燃焼ガスは、炉体１１内に配置したパイプ形ヒーター１３の一端から送入され、他端から炉体１１外に排気される。そして、このときパイプ形ヒーター１３は、送入された燃焼ガスによって加熱され、その表面が高温となって遠赤外線を放射するので、搬送コンベヤ１４上の被加熱物を加熱できる構造となっている。
【０００３】
この図３に示される構造においては、燃焼ガスがそのまま炉外に排気されるので、熱損失が大きく、燃焼装置２において発生させた熱量の約３０％が無駄になるおそれがあった。また、パイプ形ヒーター１３の温度分布は、燃焼ガス入口側の表面温度が最も高く、最も低温となる出口側にいたるまで順次低下することになり、例えば、全長１２ｍのパイプ形ヒーター１３の場合、入口側が３００℃であっても出口側では２００℃に低下するケースもあった。
【０００４】
図４に示すパイプ形遠赤外線ヒーター炉では、炉体１１内に配置したパイプ形ヒーター１３に送入された燃焼ガスは、そのパイプ形ヒーター１３の途中に設けられた複数の噴射孔１５から噴射されるよう構成されている。この場合には、上記のような熱損失は防止できるが、燃焼ガス中のＮＯ_X、ＳＯ_Xの濃度によっては、塗装乾燥、食品焙煎のように炉内雰囲気にクリーン性が要求される用途にはそのまま適用できないという問題があった。なお、上記したパイプ形ヒーター１３の温度分布の問題はそのまま残っていた。
【０００５】
また、本出願人は、炉内雰囲気をクリーンに保ちつつ、しかも熱損失を防止しながら被加熱物を加熱することができるパイプ形遠赤外線ヒーター炉について、すでの特願平８−２２００８４号として出願しているが、その構造の特長は、図５に示すように、パイプ形ヒーター１３と熱交換器１７と循環ブロワ１６ａとから循環経路１６を形成し、燃焼装置１２により発生させた燃焼ガスをこの熱交換器１７に導いて循環経路１６の内部を循環する高温ガスを加熱するとともに、フレッシュエアを被加熱物に対して噴射する噴射孔１９を備えたフレッシュエア配管１８を設けた点にある。この場合、燃焼ガスによりフレッシュエアを加熱するようにしてもよい。
【０００６】
この構造のパイプ形遠赤外線ヒーター炉では、パイプ形ヒーター１３内の高温ガスを循環させるので、上記のようなパイプ形ヒーター１３の温度分布の問題はかなり解決され得るが、そのためには、前記高温ガスを循環ブロワ１６ａによって高速に付勢して循環させる必要があり、その高温度に耐える循環ブロワ１６ａを必要とし、そのメンテナンスが不可欠となった。また、燃焼ガスの熱量を熱交換器１７を介して高温ガスに伝達する手段を採用したため、熱効率の低下を避けることができなかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決するためになされたものであり、パイプ形ヒーターの温度分布を入口から出口まで可及的均一にできるとともに、燃焼ガスの保有熱量を利用効率を向上させることができるパイプ形遠赤外線ヒーター炉を提供する。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の問題は、炉体内に配置したパイプ形ヒーターの内部に燃焼ガスを通過させ、そのパイプ形ヒーターを加熱して、その表面から放射される遠赤外線により被加熱物を加熱するパイプ形遠赤外線ヒーター炉であって、そのパイプ形ヒーター内の燃焼ガスの通過方向を切り換え自在な切換弁を燃焼ガスの供給管路に設けたことを特徴とするパイプ形遠赤外線ヒーター炉によって解決することができる。
【０００９】
また、本発明は、前記切換弁には、前記燃焼ガスの通過方向の切り換え周期を設定できるとともに、それに基づく所定の切り換え指令を切換弁に伝達する指令器が付設されている形態に好ましく具体化することができる。
また、本発明は、外気を被加熱物に向けて噴射する噴射孔を備えたブロー配管を配設した形態に好ましく具体化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の１実施形態を、図面１、図２を参照して詳細に説明する。
この実施形態では、炉体１には、上部にパイプ形ヒーター２、下部には被加熱物を載置、搬送するためのコンベヤ３が配置され、外部には、燃料ガスを燃焼させる燃焼装置４が設けられ、この燃焼装置４で得られた燃焼ガスは、ガス配管５１ａ、切換弁５およびガス配管２１ａまたはガス配管２１ｂを経由して前記パイプ形ヒーター２の一方側から供給され、そして、このパイプ形ヒーター２を加熱に消費された燃焼ガスは他方側からガス配管２１ｂまたはガス配管２１ａと切換弁５およびガス配管５１ｂを経由して取り出されるように、燃焼ガスの供給管路が形成されている。
【００１１】
この場合、切換弁５の機能は、先ず、燃焼装置４に連なるガス配管５１から送り込まれる燃焼ガスを、切換弁５内の切換え通路を通して、パイプ形ヒーター２の一方側（例えば図１では右側）に連なるガス配管２１ａに送り込むとともに、パイプ形ヒーター２の他方側（例えば図１では左側）からガス配管２１ｂを経て送り出される燃焼ガスを、切換弁５内の切換え通路を通して、排出側のガス配管５１ｂに送り出すものである。そして、この切換弁５を操作することにより、燃焼ガスの通過方向を前記方向とは逆方向に、ガス配管２１ｂ〜パイプ形ヒーター２〜ガス配管２１ａの順に通過させることができるのである。
【００１２】
ここに前記この切換弁５の１例を図２に示す。パイプ形ヒーター２に連結されるガス配管２１ａ、２１ｂは、燃焼ガスの供給側ガス配管５１ａおよび排出側ガス配管５１ｂのそれぞれに弁体５２ａ、５２ｂによって切り換え可能に連結されている。かくして、弁体５２ａ、５２ｂを同期させて左側、右側、左側、右側、というように切り換えれば、パイプ形ヒーター２内の燃焼ガスの流れ方向を左、右、左、右、というように切り換えることができるのである。
【００１３】
この実施形態におけるパイプ形ヒーターでは、燃焼装置４により発生した燃焼ガスを直接にパイプ形ヒーターの内部に通し、ヒーター本体を加熱することによりヒーター面からの放射熱により被加熱物を加熱する点において、燃焼ガスの保有熱量の利用効率を向上させた装置が得られるのであるが、さらに、前記切換弁５を操作することにより、燃焼ガスに流れ方向を適宜に切り換えることができるので、ヒーターの温度分布において、高温となる入口側と低温となる出口側が順次交替することになり、その温度は平準化されるから、上記した熱交換装置や高温用循環ブロワが必要でなく、燃焼ガスが１方向だけに流れる場合のヒーターの温度分布のような、入口側が高温で出口側が低温となる不具合が確実に防止できる。
【００１４】
さらに、この実施形態において、前記燃焼ガスの通過方向の切り換え周期を設定できるとともに、それに基づく所定の切り換え指令を切換弁５に伝達する指令器５２を付設するのが好ましい。例えば、前記の切り換え周期を１５秒〜２分に範囲内、好ましくは２０〜３０秒の時間に設定できるようにし、その設定時間に基づいて切換弁５を自動的に操作することによって、本発明のパイプ形遠赤外線ヒーター炉を安定に運転することが可能となる。
なお、図１ではパイプ形ヒーター２は、単純な模式形状で示されているが、屈曲蛇行型、フィン付形状、平板型など形状、レイアウトを自由に設定することができるものである。
【００１５】
また、図１に示すこの実施形態では、高圧送風機６２により新鮮な外気を、炉体１内でパイプ形ヒーター２とコンベヤ３との間に配置されたブロー配管６に送入して、その管壁に設けられた多数の噴射孔６１から被加熱物に向けて噴射できるよう、炉内ガス噴射システムが配設されている。
このようにこの実施形態では、新鮮な外気を噴射流として利用できるので、クリーンな雰囲気が維持でき、例えば食品の乾燥などにも応用できるうえ、被加熱物に対して噴射流を衝突させ、被加熱物の表面に存在する熱伝達を阻害していた空気境界膜が飛散して除去できるので、熱伝達率を飛躍的に向上させることができる。
なお、このブロー配管６の形状は特に限定されるものではないが、ループ状にしておくとガスが各噴射孔６１から均等に噴射し易くなるので好ましい。
【００１６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のパイプ形遠赤外線ヒーター炉によれば、高い熱効率を維持しながらパイプ形ヒーターの温度分布が改善されるから、より均熱加熱が可能となる他、その実施形態によれば、新鮮な外気を被加熱物に対して噴射することにより熱伝達率を効果的に向上させることができるという効果が得られる。よって、本発明は前記問題点を解決したパイプ形遠赤外線ヒーター炉として、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す配管系統図。
【図２】本発明の切換弁を説明するための模式配管図。
【図３】従来例を示す配管系統図。
【図４】他の従来例を示す配管系統図。
【図５】先願の実施形態を示す配管系統図。
【符号の説明】
１炉体、２パイプ形ヒーター、２１ａ、２１ｂガス配管、３コンベヤ、４コンベヤ、５切換弁、５１ａ、５１ｂガス配管、５２ａ、５２ｂ弁体、６ブロー配管、６１噴射孔、６２高圧送風機。

Claims

炉体内に配置したパイプ形ヒーターの内部に燃焼ガスを通過させ、そのパイプ形ヒーターを加熱して、その表面から放射される遠赤外線により被加熱物を加熱するパイプ形遠赤外線ヒーター炉であって、そのパイプ形ヒーター内の燃焼ガスの通過方向を切り換え自在な切換弁を燃焼ガスの供給管路に設けたことを特徴とするパイプ形遠赤外線ヒーター炉。
前記切換弁には、前記燃焼ガスの通過方向の切り換え周期を設定できるとともに、それに基づく所定の切り換え指令を切換弁に伝達する指令器が付設されている請求項１に記載のパイプ形遠赤外線ヒーター炉。
外気を取り入れて被加熱物に向けて噴射する噴射孔を備えたブロー配管を配設した請求項１または２に記載のパイプ形遠赤外線ヒーター炉。