JP4149865B2 - 燃焼炉の実習設備及び該設備を利用した実習方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼炉の操作を通じて燃焼炉の省エネルギー及び正しい運転方法を習得することが可能な実習設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱源にバーナを利用した燃焼炉を適正に運転するにはバーナに供給される空気と燃料との比率を適切に設定する必要があり、その比率が不適切であれば熱効率が低下し、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）やＮＯｘ（窒素酸化物）の有害物質の排出量が増えるといった不都合が生じる。空燃比の変化が燃焼炉の運転に与える影響は一般の事業所に設置された工業的、商業的な燃焼炉においても当然に測定可能である。しかし、そのような測定を行うためには、燃焼炉の運転状態を意識的に悪化させたり各種の計測機器を取り付ける必要が生じたりする等の問題がある。そこで、実習専用の燃焼炉を設置して燃焼炉の操作がその運転状態に与える影響を体感させることが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実習用の燃焼炉を事業所内等に設置した場合、実習の対象者が燃焼炉の設置箇所まで出向かない限りは実習が不可能である。燃焼炉の設置箇所が遠方の場合には実習参加に関する時間的負担及び経済的負担が大きい。
【０００４】
そこで、本発明は実習への参加に関わる負担を軽減できる燃焼炉の実習設備及びそれを利用した実習方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、燃焼炉（２）を利用した実習設備（１）において、前記燃焼炉と前記燃焼炉に対する空気供給装置（７）及び燃料供給装置（８）とが貨物輸送用のコンテナ（５０）内に搭載され、前記コンテナの両側の側壁（５２Ｒ、５２Ｌ）には、前記コンテナの前記側壁を閉じる閉鎖位置と、前記側壁の外側に前記コンテナの床面（５４）を拡張するように略水平に倒された開放位置との間で移動可能な拡張扉（５３）が設けられ、前記燃焼炉は前記コンテナの中央からいずれか一方の拡張扉側に寄せて配置され、他方の拡張扉と前記燃焼炉との間には実習用の付属機器（５、６）が設置され、前記付属機器として、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置から供給される空気及び燃料によって燃焼を生じる大気中燃焼バーナ（５、６）が設けられることにより、上述した課題を解決する。
【０００７】
この実習設備によれば、燃焼炉と、これに対する空気供給装置及び燃料供給装置とをコンテナに搭載しているので、実習者の希望する場所にコンテナを搬送してその場で実習を実施することができる。また、拡張扉を開放位置に倒してコンテナの床面を側壁の外側に拡張することにより、燃焼炉の回りに十分な実習スペースを確保して効率よく実習を行える。拡張扉を開くことによりコンテナ外への放熱が促進され、燃焼炉の熱によるコンテナ内の温度上昇を抑えることができる。
【０００８】
なお、燃料供給装置はタンク等の貯蔵容器に蓄えられた燃料を燃焼炉に対して送り出すことができればよく、貯蔵容器の有無は問わない。すなわち、本発明の実習設備において燃料の貯蔵容器はコンテナ内に用意されていてもよいし、実習先で提供されてもよい。
【００１０】
また、本発明の実習設備においては、前記コンテナの両側に前記拡張扉が設けられているので、コンテナ内の換気を促進し、燃焼炉の熱を効率よく外部に放出することができる。また、床面をより大きく拡張して実習スペースをさらに広く確保できる。
【００１１】
前記燃焼炉が前記コンテナの中央からいずれか一方の拡張扉側に寄せて配置されているので、反対側に比較的まとまった空きスペースを確保できるから、実習用の付属機器を設置するには好都合である。
【００１２】
また、本発明の実習設備においては、前記付属機器として、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置から供給される空気及び燃料によって燃焼を生じる大気中燃焼バーナ（５、６）が設けられている。この場合において、前記燃焼炉が前記コンテナの中央から当該コンテナの長手方向に関する一端側に寄せて配置され、前記コンテナの前記一端側には当該コンテナを開閉する荷室扉（５１）が設けられ、前記大気中燃焼バーナは火炎の噴射方向を前記荷室扉側に向けて設置されてもよい。荷室扉を開いて大気中燃焼バーナに着火すれば、その大気中燃焼バーナの火炎がコンテナ外に向けて延び、コンテナ内に熱がこもったり、コンテナ内の実習スペースが大気中燃焼バーナの火炎で狭められるおそれがない。
【００１３】
なお、大気中燃焼バーナを設ける場合においては、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置と前記大気中燃焼バーナとを結ぶ配管群（７２、７３、７４、７５、７６）を前記コンテナの天井面に沿って設置することが望ましい。これにより、大気中燃焼バーナに対する配管類によって実習スペースが狭められるおそれを排除できる。
【００１４】
前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤（６５）が設けられ、前記制御盤と前記燃焼炉との間に実習スペース（６２ａ）が設けられてもよい。このようなレイアウトによれば、実習者が制御盤の前に立って容易に操作を行うことができ、また、制御盤の前の実習スペースを経て燃焼炉の両側に回り込むことができる。特に拡張扉がコンテナの両側に設けられていれば、燃焼炉の三方に実習スペースを確保して多数の実習者を同時に受け入れて実習することができる。
【００１５】
本発明の実習設備において、前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計（２７、２９）が前記コンテナの内壁面に沿った特定範囲に並べて設けられてもよい。流量計を集中させることにより、流量計測を容易に行えるようになる。
【００１６】
また、本発明の実習設備において、前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤（６５）が設けられ、前記コンテナの長手方向に関して前記制御盤の設置箇所と同一の側には前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計（２７、２９）が並べて設けられてもよい。このようなレイアウトによれば、流量計を確認しながら制御盤を操作できて好都合である。
【００１７】
本発明の実習設備においては、前記開放位置に保持された前記拡張扉（５３）の周縁部に対して着脱可能な手摺（５６）を備えてもよい。拡張扉の周囲に手摺を設けることにより、拡張扉の周囲からの落下を防止し、安全性を高めることができる。
【００１８】
さらに、前記開放位置に保持された前記拡張扉の上方に設置可能な屋根（５７）を備えてもよい。拡張扉を側壁の外側に倒した場合、その拡張扉によって拡張された床面の上方は開放されるが、そこに屋根を設けることにより屋外に設置された場合でも快適な実習環境を提供することができる。
【００１９】
本発明の実習設備においては、前記燃焼炉の熱を利用して加熱されるべき熱媒流体、例えば水、を前記燃焼炉に対して供給し回収するための熱媒配管（８０、８１）を具備し、該熱媒配管が前記コンテナの前記天井面から前記燃焼炉の上面（２ｂ）に延びていてもよい。この態様によれば、熱媒流体の温度変化を利用して燃焼炉の熱収支を求めることができる。しかも、熱媒配管がコンテナの天井面から燃焼炉の上面側に配管されるので、上述した配管類と同様に実習スペースに対して熱媒配管が邪魔にならない利点がある。
【００２０】
本発明の実習方法は、上述した本発明の実習設備を目的地まで搬送し、該目的地に前記コンテナを設置するとともに該コンテナの前記拡張扉を前記開放位置に倒して前記コンテナの床面を拡張した状態で前記燃焼炉を利用した実習を行うことにより、上述した課題を解決する。
【００２１】
このような実習方法によれば、燃焼炉、空気供給装置及び燃料供給装置を目的地へ運ぶことにより、実習者が希望する地における実習が可能となり、実習者の時間的、経済的負担を大きく軽減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る実習設備の概略を示すフロー図である。実習設備１はパイロットバーナ３及びメインバーナ４を備えた燃焼炉２と、大気中燃焼バーナ（以下、オープンバーナと呼ぶ。）５、６と、バーナ３〜６に対して燃焼用の空気及び燃料をそれぞれ供給する空気供給装置７及び燃料供給装置８とを備えている。オープンバーナ５、６は火炎の肉眼での観察を目的として、火炎の噴射部分が燃焼炉２の外部に取り出されたバーナである。オープンバーナ５は液体燃料を使用し、オープンバーナ６は気体燃料を使用する。
【００２３】
空気供給装置７はコンプレッサ９及び送風機１０を備えている。コンプレッサ９から送出される圧縮空気は減圧弁１１にて減圧されて液体燃料式のオープンバーナ５に供給される。送風機１０から送出される空気は燃焼炉２内部、空気予熱器１２、パイロットバーナ３、オープンバーナ５、６にそれぞれ分配される。空気予熱器１２は送風機１０から送られる空気を燃焼炉２からの排気熱で暖める熱交換器の一種である。空気予熱器１２にて暖められた空気はメインバーナ４に導かれる。また、空気予熱器１２を通過した燃焼炉２の排気は排気管１３を経て排出される。なお、空気予熱器１２の使用の有無による熱効率の相違を実習させるため、バイパス弁１４及び遮断弁１５を適宜に開閉操作することにより、送風機１０から空気予熱器１２へ空気を導く状態と、送風機１０から空気予熱器１２を経由せずにメインバーナ４へ空気を導く状態とを切替えることができる。
【００２４】
燃料供給装置８は、液体燃料供給装置２０及び気体燃料供給装置２１を備えている。液体燃料供給装置２０は液体燃料タンク２２に蓄えられた液体燃料を液体燃料ポンプ２３で汲み上げて液体燃料式のオープンバーナ５に供給する。オープンバーナ５に供給された液体燃料はコンプレッサ９からの圧縮空気によって霧化される。一方、気体燃料供給装置２１は気体燃料ボンベ２４に蓄えられた気体燃料を減圧弁２５で所定圧まで減圧してパイロットバーナ３、メインバーナ４、及び気体燃料式のオープンバーナ６にそれぞれ供給する。
【００２５】
送風機１０から空気予熱器１２を経てメインバーナ４に供給される空気の流量は流量調整弁２６にて調整でき、その流量はオリフィス式流量計２７ａと面積式流量計２７ｂとによって確認することができる。また、メインバーナ４に供給される気体燃料の流量は流量調整弁２８にて調整でき、その流量はオリフィス式流量計２９ａと面積式流量計２９ｂとによって確認することができる。一方、送風機１０からオープンバーナ５、６に供給される空気の流量はグローブ弁３０、３１にてそれぞれ調整でき、その流量は流量計３２にて確認することができる。コンプレッサ９から液体燃料式オープンバーナ５に供給される空気の流量はボール弁３３にて調整できる。また、液体燃料供給装置２０からオープンバーナ５に供給される液体燃料の流量はボール弁３４にて調整でき、その流量は流量計３５にて確認することができる。さらに、気体燃料供給装置２１から気体燃料式オープンバーナ６に供給される気体燃料の流量はグローブ弁３６にて調整でき、その流量は流量計３７にて確認することができる。
【００２６】
さらに、燃焼炉２には水流装置４０が設けられている。水流装置４０は流入部４０ａから導入される熱媒流体としての水を燃焼炉２の観察扉２ａの周囲に循環させて観察扉２ａの過度の温度上昇を防ぐとともに、燃焼炉２内に差し入れられた６本の水冷パイプ４１のそれぞれにも水を導入し、各水冷パイプ４１の内部を通過する間に暖められた水を流出部４０ｂまで回収する。６本の水冷パイプ４１のそれぞれには、各水冷パイプ４１の入口温度及び出口温度を測定するための温度計が設置されている。流入部４０ａは実習設備１外の水道配管に接続され、流出部４０ｂから排出される水は実習設備１外の排水処理設備に排出される。水流装置４０に導かれる水の流量はグローブ弁４２等で調整でき、かつその流量は流量計４３にて確認できる。また、水冷パイプ４１に導入された水量の合計値は積算流量計４４にて確認でき、水冷パイプ４１の抜熱量（炉外に持ち出された熱量）が計算できるようになっている。
【００２７】
次に、図２〜図７を参照して、実習設備１の具体的な構成について説明する。図２は実習設備１の外観図である。この図に示すように、実習設備１は貨物輸送用のコンテナ５０に全体が収容されている。コンテナ５０は例えば長さ６ｍ、幅２．５ｍ、高さ２．６ｍ程度の大きさであり、４トン積の貨物自動車に載せて搬送可能である。コンテナ５０の後端には、貨物の積み卸し用に本来は使用される荷室扉５１が設けられている。荷室扉５１は、コンテナ５０の角部に設置された２本の鉛直方向の回転軸（不図示）を中心として左右に開く両開き式であるが、コンテナ５０の左右いずれか一方のみに開く片開き式、あるいは水平方向の回転軸を中心として上下方向に開く方式であってもよい。
【００２８】
本実施形態の実習設備１では、コンテナ５０の内部を開放する手段として、荷室扉５１の他に、コンテナ５０の右側壁５２Ｒに拡張扉５３が設けられている。拡張扉５３はコンテナ５０の側壁５２Ｒを閉じる閉鎖位置と、下端側を軸として側壁５２Ｒの外側に倒された開放位置との間で移動可能である。開放位置に倒された拡張扉５３は適当な支持脚５３ｂにより、その内面５３ａがコンテナ５０内の床面５４と略面一となる略水平状態に保持される。これにより床面５４が側壁５２Ｒの外側に実質的に拡張される。但し、拡張扉５３の内面５３ａは床面５４に対して必ずしも面一である必要はない。床面５４と内面５３ａとの間に段差があっても床面５４が拡張されることに変わりはない。
【００２９】
開放位置に倒された拡張扉５３の周囲には複数の支柱５５が設置可能である。それらの支柱５５の間には落下防止用の手摺として機能する鎖５６が適宜数架け渡される。支柱５５は拡張扉５３に対して着脱可能であり、鎖５６は支柱５５に対して取り外し可能である。また、支柱５５の上端には屋根５７が装着される。屋根５７は支柱５５と組み合わされるフレーム５８と、そのフレーム５８の間に張り渡される覆い５９とを備えている。フレーム５８は支柱５５に対して着脱可能であり、かつ自身が分解可能である。覆い５９はフレーム５８に対して着脱可能であり、かつフレーム５８から取り外した状態では小さく折り畳むことが可能である。これらの支柱５５、鎖５６、フレーム５８及び覆い５９は拡張扉５３から取り外してコンテナ５０内に収容可能である。
【００３０】
なお、図２では右側の側壁５２Ｒの拡張扉５３のみを示すが、左側の側壁５２Ｌ（図３参照）にもほぼ同様の拡張扉５３が設けられている。その左側の拡張扉５３に関しても支柱５５、鎖５６及び屋根５７が取付可能である。開放位置に倒された拡張扉５３には床面５４に対して乗降するための不図示の階段が取り付けられる。
【００３１】
図３はコンテナ５０の内部のレイアウトを示している。コンテナ５０の内部は仕切６０により前端側の収納室６１と、それよりも後方の実習室６２とに区切られている。実習室６２は上述した荷室扉５１又は拡張扉５３を開くことによって出入りが可能であり、収納室６１は側壁５２Ｒに設けられた収納室扉６３を開くことによって出入り可能である。
【００３２】
図４にも示すように、収納室６１には上述したコンプレッサ９、送風機１０、液体燃料タンク２２、液体燃料ポンプ２３、気体燃料ボンベ２４等の実習設備１の付属機器がラック６１ａを利用して上下に積み重ねるようにして設置されている。これらの付属機器は実習中において手動操作する必要がない機器類であり、コンテナ５０の前端部に詰め合わせるように設置されても実習には支障を来さない。
【００３３】
一方、図３に示すように実習室６２の後端部（荷室扉５１が設けられる側）には燃焼炉２及びオープンバーナ５、６が設置されている。燃焼炉２は左側の側壁５２Ｌに寄せて設置され、オープンバーナ５、６は右側の側壁５２Ｒに寄せて設置されている。オープンバーナ５、６のそれぞれの噴射口５ａ、６ａは荷室扉５１側に向けられている。従って、荷室扉５１を十分に開いた状態でオープンバーナ５、６に着火すれば、それぞれのバーナ５、６からの火炎がコンテナ５０の外側後方に向かって延び、コンテナ５０内の実習スペースが火炎によって制限されることがない。また、オープンバーナ５、６の火炎によってコンテナ５０内に熱がこもるおそれもない。
【００３４】
実習室６２の前端側には制御盤６５が設けられている。制御盤６５はコンプレッサ９、送風機１０及び液体燃料ポンプ２３をそれぞれ駆動制御するための制御回路を内蔵する。制御盤６５の制御回路には、送風機１０に供給される電源周波数を調整するインバータ回路と、気体燃料供給装置２１による気体燃料の供給流量についての制御回路とが設けられている。制御盤６５の前面にはコンプレッサ９、送風機１０及び液体燃料ポンプ２３の動作及び停止を切替えるスイッチ類が設けられるとともに、これらの機器の運転状態を監視する計器類が設けられている。また、制御盤６５の前面には、燃焼炉２のメインバーナ４に供給する空気流量及び燃料流量に関する指示器が設けられている。制御盤６５内の制御回路はその指示された空気流量に応じた回転数で送風機１０が駆動されるようにインバータ回路を動作させるとともに、指示された流量の燃料が気体燃料供給装置２１からメインバーナ４に供給されるように流量調整弁２８（図１）を駆動制御する。流量調整弁２８は、空燃比制御を実施することは勿論、炉内温度の制御、炉内燃焼排ガス組成の制御も可能である。
【００３５】
なお、制御盤６５には液体燃料ポンプ２３等の電気設備に対する電源分配回路が設けられているが、電源装置それ自体はコンテナ５０内に設けられていない。従って、実習時にはコンテナ５０の設置箇所にある外部電源と制御盤６５とを接続して制御盤６５に電源を導入する必要がある。但し、コンテナ５０に発電機を搭載して電源を実習設備１自らが保持してもよいことは勿論である。
【００３６】
制御盤６５と燃焼炉２との間には実習者が制御盤６５を操作し又は燃焼炉２の回りを行き来するために十分な隙間が確保されている。従って、図３に想像線で示したように左右の拡張扉５３を開いた場合においては、燃焼炉２の三方に実習者を受け入れる十分な実習スペース（図３のハッチング領域）６２ａが形成される。
【００３７】
また、図５〜図７に示すように、燃焼炉２及びオープンバーナ５、６に対する配管類はいずれもコンテナ５０内の天井面５０ａに沿って設置されている。すなわち、燃焼炉２のパイロットバーナ３及びメインバーナ４（図１参照）に対する空気配管７０、及び燃料配管７１、液体燃料式のオープンバーナ５に対するコンプレッサ９からの空気配管７２、送風機１０からの空気配管７３、燃料配管７４（図６参照）、気体燃料式のオープンバーナ６に対する空気配管７５及び燃料配管７６はいずれもコンテナ５０の天井に沿って設置されて燃焼炉２又はオープンバーナ５、６の近傍で下方に延ばされている。
【００３８】
また、図３、図５及び図７に示したように、燃焼炉２に対する水流装置４０の水供給用の配管８０、及び水回収用の配管８１も天井面５０ａに沿って設置され、燃焼炉２の近傍において燃焼炉２側に下がっている。燃焼炉２の上面２ｂには２本の集合管８２、８３と、６本の水冷パイプ４１とが取り付けられている。水供給用の配管８０は集合管８２に接続され、その集合管８２から各水冷パイプ４１へ水が分配される。また、各水冷パイプ４１からは集合管８３へと水が回収され、その集合管８３で合流した水が配管８１を介してコンテナ５０外へ排出される。さらに、空気予熱器１２も燃焼炉２の上面２ｂから燃焼炉２内に埋め込まれており、その排気管１３は上方に延ばされてから荷室扉５１側へ向けられている。荷室扉５１を開いた際に排気管１３に延長筒が設置されてコンテナ５０の外部まで確実に排気を導き出せるようになっている。また、図示を省略したが、空気予熱器１２から燃焼炉２に導かれる空気の配管は天井面５０ａに沿って設置されて空気配管７０に合流する。なお、図６に示したように、オープンバーナ５、６は床面５４から適宜の高さを確保するためにスタンド７７を介して床面５４に据え付けられている。
【００３９】
さらに、図６に示すように、上述した各種の流量計２７ｂ、２９、３２、３５、３７及び４３はいずれも右側の側壁５２Ｒの内側であって、拡張扉５３による開口部よりもコンテナ５０の前端側の部分に集中的に配置されている。これらの位置に流量計を設置したことにより、制御盤６５を操作しつつ流量計を容易に確認することができる。
【００４０】
以上のように構成された実習設備１によれば、燃焼炉２のメインバーナ４に供給する空気及び燃料の流量を変化させながら燃焼炉２の炉内の温度、炉外の表面温度等を計測することにより燃焼炉２の運転状態の変化、例えば熱収支の変化を把握することができる。また、燃料流量と水流装置４０によって供給される水の水冷パイプ４１から戻る水の温度とから燃焼炉２の熱収支を求めることができる。さらにはオープンバーナ５、６に供給する空気流量や燃料流量を変化させつつ火炎の形状、色を観察することにより、空燃比の適否による火炎の相違を観察することができる。また、オープンバーナ５、６の火炎同士を比べることにより燃料の相違による火炎の変化を観察することができる。その他にも、燃焼炉２やオープンバーナ５、６を利用して各種の実習を行うことができる。
【００４１】
そして、以上のような実習設備１によれば次のような利点が得られる。まず、燃焼炉２やその運転に必要な空気供給装置７及び燃料供給装置８をコンテナ５０に搭載しているので、実習希望地にコンテナ５０を搬送して実習を実施でき、実習希望者が遠方まで出向く必要がない。従って、実習者の時間的及び経済的な負担が大幅に軽減される。
【００４２】
拡張扉５３を倒すことにより、コンテナ５０の床面５４を側壁５２Ｌ、Ｒの外側に拡張して燃焼炉２の回りに十分な実習スペースを確保できるので、多数の者に対して効率よく実習を行える。荷室扉５１や拡張扉５３を開くことによりコンテナ５０外への放熱が促進され、燃焼炉２の熱によるコンテナ５０内の温度上昇を抑えることができる。これらの効果は拡張扉５３が左右に設けられることによってさらに高まる。しかも、燃焼炉２に対する配管類を天井面５０ａに沿って設置することにより実習者が利用できる床面５４の実質的な面積を拡大できる。また、実習者が配管でつまずくおそれをなくして安全性も高めることができる。
【００４３】
さらに、燃焼炉２に対する空気予熱器１２や水冷パイプ４１をいずれも燃焼炉２の上面２ｂに配置し、かつそれらに対する配管も天井面５０ａに沿って設置しているので、燃焼炉２の周囲の実習スペースへの配管その他の突出物を無くし、燃焼炉２への接近性を高めることができる。これにより、例えば燃焼炉２の上面２ｂに接触温度計を当てて炉壁温度を測るような作業が容易に行える利点が生じる。オープンバーナ５、６に対する配管類も同様に天井面５０ａに沿って設置されているので、これらに対する配管が邪魔して実習スペースが狭められるおそれもない。
【００４４】
また、燃焼炉２をコンテナ５０の一方の側壁５２Ｌに寄せて設け、反対側の側壁５２Ｒと燃焼炉２との間に実習用付属設備としてのオープンバーナ５、６を設けているので、実習設備として必要十分な大きさの燃焼炉２をコンテナ５０内に収容しつつその燃焼炉２の周囲に燃料の異なる二種類のオープンバーナ５、６を合理的に設置してコンテナ５０内の限られたスペースを有効に利用できる利点がある。以下、この点を説明する。
【００４５】
コンテナ５０内における実習スペースは燃焼炉２が小さいほど大きく確保できるが、燃焼炉２には実習を行う上で適正な大きさが存在する。すなわち、実習用の燃焼炉２といえども無制限には小型化できず、燃焼炉２の熱容量をある程度は確保して炉内温度の安定性を高めておく必要がある。熱容量が不足すれば外乱によって炉内温度が絶えず変動し、熱平衡状態を維持して実習を行うことが困難となる。またメインバーナ４の火炎方向（この場合はコンテナ５０の長手方向に一致）に関して、燃焼炉２にはその火炎を収容できる長さが必要であるところ、コンテナ５０に搭載できる燃料量の制約から無制限に容量の大きなメインバーナ４を使用することはできず、その一方でメインバーナ４が余りに小さいと燃焼開始後の昇温時間が必要以上に増加して好ましくない。これらの兼ね合いからメインバーナ４の大きさが概略定まり、それとの関連で燃焼炉２に必要な長さも概ね決定される。
【００４６】
また、燃焼炉２の高さに関しては、実習者がその上面２ｂの温度等を計測する必要があることから成人が上面２ｂに対して無理なく手の届く高さに制限する必要がある。これらの制約から燃焼炉２の幅も自ずと定まり、実習用の燃焼炉２といえども１ｍ以上の幅が必要であることが本願発明者等の検討により明らかとなっている。なお、本実施形態では燃焼炉２の内部を不定形耐火物で覆い、実習に必要な熱容量を確保しつつ燃焼炉２の昇温時間の短縮を実現している。
【００４７】
他方、道路事情からみてコンテナ５０の最大幅は２．５ｍ程度であり、コンテナ５０の側壁５２Ｌ、Ｒの内面同士の間隔はそれよりも小さい。従って、仮に幅１ｍの燃焼炉２をコンテナ５０に搭載すれば、コンテナ５０の幅の１／２近くが燃焼炉２によって占められ、仮にこれをコンテナ５０の幅方向中央に設置すれば、燃焼炉２の左右にはコンテナ５０の幅の１／４、すなわち２．５ｍの１／４で６０ｃｍ強のスペースが空くに過ぎない。このような狭いスペースでは二種類のオープンバーナ５、６を並べて設置することは無理であり、燃焼炉２の左右にこれらを分けて設置せざるを得ない。しかし、そのようなレイアウトではオープンバーナ５、６の火炎の比較等が行えず都合が悪い。そこで、本実施形態の実習設備１では、燃焼炉２を側壁５２Ｌに寄せて配置して反対側の側壁５２Ｒと燃焼炉２との間に二種類のオープンバーナ５、６を並べ得るスペースを確保している。また、上述したようにオープンバーナ５、６の噴射口５ａ、６ａを荷室扉５１側に向けることにより、オープンバーナ５、６の燃焼中であっても燃焼炉２の右側面（図３の上側の側面）に十分に接近でき、実習スペースは何等損なわれない。
【００４８】
但し、燃焼炉２を側壁５２Ｌに寄せたレイアウトでは、燃焼炉２と側壁５２Ｌとの間に殆どスペースが残らない。これに対しては側壁５２Ｌに拡張扉５３を設けている。この拡張扉５３を開くことにより側壁５２Ｌ側においても燃焼炉２の側方に十分な実習スペースを確保するとともに、燃焼炉２の熱がこもるおそれを排除している。
【００４９】
また、制御盤６５の前面には計器類や指示器が設けられていて、これを読み、あるいは操作する者が制御盤６５の前面に立つ必要がある。これに対して、本実施形態では、制御盤６５が実習室６２の前端に寄せて配置されることにより、制御盤６５にも燃焼炉２のメインバーナ４にも接近できるスペースが確保されている。
【００５０】
さらに、拡張扉５３によって拡張された床面５４の周囲には手摺としての鎖５６が渡されて落下防止対策が図られているので安全性が高く、かつ開放位置に倒された拡張扉５３の上方には屋根５７が設置されるので快適性も高い。なお、落下防止対策には、鎖５６に限らずパイプ状の手摺を用いてもよい。
【００５１】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、コンテナの大きさは必要に応じて適宜に変更してよい。コンテナは貨物自動車の荷室に載せられるものに限らず、トレーラにて牽引されるものでもよいし、貨物列車によって搬送されるものでもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼炉と、これに対する空気供給装置及び燃料供給装置とをコンテナに搭載しているので、実習者の希望する場所にコンテナを搬送してその場で実習を実施することが可能となり、実習者の時間的、経済的負担を大きく軽減することができる。また、拡張扉を開放位置に倒してコンテナの床面を側壁の外側に拡張することにより、燃焼炉の回りに十分な実習スペースを確保して効率よく実習を行える。拡張扉を開くことによりコンテナ外への放熱が促進され、燃焼炉の熱によるコンテナ内の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼炉の実習設備のフロー図。
【図２】実習設備の外観を示す斜視図。
【図３】実習設備のコンテナ内のフロアプランを示す図。
【図４】コンテナ内の収納室を図３の矢印IV方向から見た状態を示す図。
【図５】コンテナ内部を図３の矢印Ｖ方向から見た状態を示す図。
【図６】図３のVI−VI線に沿ったコンテナ内部の縦断面図。
【図７】コンテナ内部を図３の矢印VII方向から見た状態を示す図。
【符号の説明】
１ 実習設備
２ 燃焼炉
２ａ 観察扉
２ｂ 燃焼炉の上面
３ パイロットバーナ
４ メインバーナ
５、６ オープンバーナ（付属機器、大気中燃焼バーナ）
５ａ、６ａ オープンバーナの噴射口
７ 空気供給装置
８ 燃料供給装置
９ コンプレッサ
１０ 送風機
１２ 空気予熱器
２０ 液体燃料供給装置
２１ 気体燃料供給装置
２２ 液体燃料タンク
２３ 液体燃料ポンプ
２４ 気体燃料ボンベ
２７、２９、３２、３５、３７、４３ 流量計
４０ 水流装置
４１ 水冷ジャケット
５０ コンテナ
５０ａ 天井面
５１ 荷室扉
５２Ｌ、Ｒ 側壁
５３ 拡張扉
５４ 床面
５５ 支柱
５６ 鎖（手摺）
５７ 屋根
５８ フレーム
５９ 覆い
６１ 収納室
６２ 実習室
６２ａ 実習スペース
６３ 収納室扉
６５ 制御盤
７０ 燃焼炉への空気配管
７１ 燃焼炉への燃料配管
７２ オープンバーナへの空気配管
７３ オープンバーナへの空気配管
７４ オープンバーナへの燃料配管
７５ オープンバーナへの空気配管
７６ オープンバーナへの燃料配管
８０、８１ 水流装置に対する配管（熱媒配管）
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃焼炉の操作を通じて燃焼炉の省エネルギー及び正しい運転方法を習得することが可能な実習設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱源にバーナを利用した燃焼炉を適正に運転するにはバーナに供給される空気と燃料との比率を適切に設定する必要があり、その比率が不適切であれば熱効率が低下し、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）やＮＯｘ（窒素酸化物）の有害物質の排出量が増えるといった不都合が生じる。空燃比の変化が燃焼炉の運転に与える影響は一般の事業所に設置された工業的、商業的な燃焼炉においても当然に測定可能である。しかし、そのような測定を行うためには、燃焼炉の運転状態を意識的に悪化させたり各種の計測機器を取り付ける必要が生じたりする等の問題がある。そこで、実習専用の燃焼炉を設置して燃焼炉の操作がその運転状態に与える影響を体感させることが試みられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、実習用の燃焼炉を事業所内等に設置した場合、実習の対象者が燃焼炉の設置箇所まで出向かない限りは実習が不可能である。燃焼炉の設置箇所が遠方の場合には実習参加に関する時間的負担及び経済的負担が大きい。
【０００４】
そこで、本発明は実習への参加に関わる負担を軽減できる燃焼炉の実習設備及びそれを利用した実習方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
本発明は、燃焼炉（２）を利用した実習設備（１）において、前記燃焼炉と前記燃焼炉に対する空気供給装置（７）及び燃料供給装置（８）とが貨物輸送用のコンテナ（５０）内に搭載され、前記コンテナの両側の側壁（５２Ｒ、５２Ｌ）には、前記コンテナの前記側壁を閉じる閉鎖位置と、前記側壁の外側に前記コンテナの床面（５４）を拡張するように略水平に倒された開放位置との間で移動可能な拡張扉（５３）が設けられ、前記燃焼炉は前記コンテナの中央からいずれか一方の拡張扉側に寄せて配置され、他方の拡張扉と前記燃焼炉との間には実習用の付属機器（５、６）が設置され、前記付属機器として、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置から供給される空気及び燃料によって燃焼を生じる大気中燃焼バーナ（５、６）が設けられることにより、上述した課題を解決する。
【０００７】
この実習設備によれば、燃焼炉と、これに対する空気供給装置及び燃料供給装置とをコンテナに搭載しているので、実習者の希望する場所にコンテナを搬送してその場で実習を実施することができる。また、拡張扉を開放位置に倒してコンテナの床面を側壁の外側に拡張することにより、燃焼炉の回りに十分な実習スペースを確保して効率よく実習を行える。拡張扉を開くことによりコンテナ外への放熱が促進され、燃焼炉の熱によるコンテナ内の温度上昇を抑えることができる。
【０００８】
なお、燃料供給装置はタンク等の貯蔵容器に蓄えられた燃料を燃焼炉に対して送り出すことができればよく、貯蔵容器の有無は問わない。すなわち、本発明の実習設備において燃料の貯蔵容器はコンテナ内に用意されていてもよいし、実習先で提供されてもよい。
【００１０】
また、本発明の実習設備においては、前記コンテナの両側に前記拡張扉が設けられているので、コンテナ内の換気を促進し、燃焼炉の熱を効率よく外部に放出することができる。また、床面をより大きく拡張して実習スペースをさらに広く確保できる。
【００１１】
前記燃焼炉が前記コンテナの中央からいずれか一方の拡張扉側に寄せて配置されているので、反対側に比較的まとまった空きスペースを確保できるから、実習用の付属機器を設置するには好都合である。
【００１２】
また、本発明の実習設備においては、前記付属機器として、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置から供給される空気及び燃料によって燃焼を生じる大気中燃焼バーナ（５、６）が設けられている。この場合において、前記燃焼炉が前記コンテナの中央から当該コンテナの長手方向に関する一端側に寄せて配置され、前記コンテナの前記一端側には当該コンテナを開閉する荷室扉（５１）が設けられ、前記大気中燃焼バーナは火炎の噴射方向を前記荷室扉側に向けて設置されてもよい。荷室扉を開いて大気中燃焼バーナに着火すれば、その大気中燃焼バーナの火炎がコンテナ外に向けて延び、コンテナ内に熱がこもったり、コンテナ内の実習スペースが大気中燃焼バーナの火炎で狭められるおそれがない。
【００１３】
なお、大気中燃焼バーナを設ける場合においては、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置と前記大気中燃焼バーナとを結ぶ配管群（７２、７３、７４、７５、７６）を前記コンテナの天井面に沿って設置することが望ましい。これにより、大気中燃焼バーナに対する配管類によって実習スペースが狭められるおそれを排除できる。
【００１４】
前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤（６５）が設けられ、前記制御盤と前記燃焼炉との間に実習スペース（６２ａ）が設けられてもよい。このようなレイアウトによれば、実習者が制御盤の前に立って容易に操作を行うことができ、また、制御盤の前の実習スペースを経て燃焼炉の両側に回り込むことができる。特に拡張扉がコンテナの両側に設けられていれば、燃焼炉の三方に実習スペースを確保して多数の実習者を同時に受け入れて実習することができる。
【００１５】
本発明の実習設備において、前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計（２７、２９）が前記コンテナの内壁面に沿った特定範囲に並べて設けられてもよい。流量計を集中させることにより、流量計測を容易に行えるようになる。
【００１６】
また、本発明の実習設備において、前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤（６５）が設けられ、前記コンテナの長手方向に関して前記制御盤の設置箇所と同一の側には前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計（２７、２９）が並べて設けられてもよい。このようなレイアウトによれば、流量計を確認しながら制御盤を操作できて好都合である。
【００１７】
本発明の実習設備においては、前記開放位置に保持された前記拡張扉（５３）の周縁部に対して着脱可能な手摺（５６）を備えてもよい。拡張扉の周囲に手摺を設けることにより、拡張扉の周囲からの落下を防止し、安全性を高めることができる。
【００１８】
さらに、前記開放位置に保持された前記拡張扉の上方に設置可能な屋根（５７）を備えてもよい。拡張扉を側壁の外側に倒した場合、その拡張扉によって拡張された床面の上方は開放されるが、そこに屋根を設けることにより屋外に設置された場合でも快適な実習環境を提供することができる。
【００１９】
本発明の実習設備においては、前記燃焼炉の熱を利用して加熱されるべき熱媒流体、例えば水、を前記燃焼炉に対して供給し回収するための熱媒配管（８０、８１）を具備し、該熱媒配管が前記コンテナの前記天井面から前記燃焼炉の上面（２ｂ）に延びていてもよい。この態様によれば、熱媒流体の温度変化を利用して燃焼炉の熱収支を求めることができる。しかも、熱媒配管がコンテナの天井面から燃焼炉の上面側に配管されるので、上述した配管類と同様に実習スペースに対して熱媒配管が邪魔にならない利点がある。
【００２０】
本発明の実習方法は、上述した本発明の実習設備を目的地まで搬送し、該目的地に前記コンテナを設置するとともに該コンテナの前記拡張扉を前記開放位置に倒して前記コンテナの床面を拡張した状態で前記燃焼炉を利用した実習を行うことにより、上述した課題を解決する。
【００２１】
このような実習方法によれば、燃焼炉、空気供給装置及び燃料供給装置を目的地へ運ぶことにより、実習者が希望する地における実習が可能となり、実習者の時間的、経済的負担を大きく軽減することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施形態に係る実習設備の概略を示すフロー図である。実習設備１はパイロットバーナ３及びメインバーナ４を備えた燃焼炉２と、大気中燃焼バーナ（以下、オープンバーナと呼ぶ。）５、６と、バーナ３〜６に対して燃焼用の空気及び燃料をそれぞれ供給する空気供給装置７及び燃料供給装置８とを備えている。オープンバーナ５、６は火炎の肉眼での観察を目的として、火炎の噴射部分が燃焼炉２の外部に取り出されたバーナである。オープンバーナ５は液体燃料を使用し、オープンバーナ６は気体燃料を使用する。
【００２３】
空気供給装置７はコンプレッサ９及び送風機１０を備えている。コンプレッサ９から送出される圧縮空気は減圧弁１１にて減圧されて液体燃料式のオープンバーナ５に供給される。送風機１０から送出される空気は燃焼炉２内部、空気予熱器１２、パイロットバーナ３、オープンバーナ５、６にそれぞれ分配される。空気予熱器１２は送風機１０から送られる空気を燃焼炉２からの排気熱で暖める熱交換器の一種である。空気予熱器１２にて暖められた空気はメインバーナ４に導かれる。また、空気予熱器１２を通過した燃焼炉２の排気は排気管１３を経て排出される。なお、空気予熱器１２の使用の有無による熱効率の相違を実習させるため、バイパス弁１４及び遮断弁１５を適宜に開閉操作することにより、送風機１０から空気予熱器１２へ空気を導く状態と、送風機１０から空気予熱器１２を経由せずにメインバーナ４へ空気を導く状態とを切替えることができる。
【００２４】
燃料供給装置８は、液体燃料供給装置２０及び気体燃料供給装置２１を備えている。液体燃料供給装置２０は液体燃料タンク２２に蓄えられた液体燃料を液体燃料ポンプ２３で汲み上げて液体燃料式のオープンバーナ５に供給する。オープンバーナ５に供給された液体燃料はコンプレッサ９からの圧縮空気によって霧化される。一方、気体燃料供給装置２１は気体燃料ボンベ２４に蓄えられた気体燃料を減圧弁２５で所定圧まで減圧してパイロットバーナ３、メインバーナ４、及び気体燃料式のオープンバーナ６にそれぞれ供給する。
【００２５】
送風機１０から空気予熱器１２を経てメインバーナ４に供給される空気の流量は流量調整弁２６にて調整でき、その流量はオリフィス式流量計２７ａと面積式流量計２７ｂとによって確認することができる。また、メインバーナ４に供給される気体燃料の流量は流量調整弁２８にて調整でき、その流量はオリフィス式流量計２９ａと面積式流量計２９ｂとによって確認することができる。一方、送風機１０からオープンバーナ５、６に供給される空気の流量はグローブ弁３０、３１にてそれぞれ調整でき、その流量は流量計３２にて確認することができる。コンプレッサ９から液体燃料式オープンバーナ５に供給される空気の流量はボール弁３３にて調整できる。また、液体燃料供給装置２０からオープンバーナ５に供給される液体燃料の流量はボール弁３４にて調整でき、その流量は流量計３５にて確認することができる。さらに、気体燃料供給装置２１から気体燃料式オープンバーナ６に供給される気体燃料の流量はグローブ弁３６にて調整でき、その流量は流量計３７にて確認することができる。
【００２６】
さらに、燃焼炉２には水流装置４０が設けられている。水流装置４０は流入部４０ａから導入される熱媒流体としての水を燃焼炉２の観察扉２ａの周囲に循環させて観察扉２ａの過度の温度上昇を防ぐとともに、燃焼炉２内に差し入れられた６本の水冷パイプ４１のそれぞれにも水を導入し、各水冷パイプ４１の内部を通過する間に暖められた水を流出部４０ｂまで回収する。６本の水冷パイプ４１のそれぞれには、各水冷パイプ４１の入口温度及び出口温度を測定するための温度計が設置されている。流入部４０ａは実習設備１外の水道配管に接続され、流出部４０ｂから排出される水は実習設備１外の排水処理設備に排出される。水流装置４０に導かれる水の流量はグローブ弁４２等で調整でき、かつその流量は流量計４３にて確認できる。また、水冷パイプ４１に導入された水量の合計値は積算流量計４４にて確認でき、水冷パイプ４１の抜熱量（炉外に持ち出された熱量）が計算できるようになっている。
【００２７】
次に、図２〜図７を参照して、実習設備１の具体的な構成について説明する。図２は実習設備１の外観図である。この図に示すように、実習設備１は貨物輸送用のコンテナ５０に全体が収容されている。コンテナ５０は例えば長さ６ｍ、幅２．５ｍ、高さ２．６ｍ程度の大きさであり、４トン積の貨物自動車に載せて搬送可能である。コンテナ５０の後端には、貨物の積み卸し用に本来は使用される荷室扉５１が設けられている。荷室扉５１は、コンテナ５０の角部に設置された２本の鉛直方向の回転軸（不図示）を中心として左右に開く両開き式であるが、コンテナ５０の左右いずれか一方のみに開く片開き式、あるいは水平方向の回転軸を中心として上下方向に開く方式であってもよい。
【００２８】
本実施形態の実習設備１では、コンテナ５０の内部を開放する手段として、荷室扉５１の他に、コンテナ５０の右側壁５２Ｒに拡張扉５３が設けられている。拡張扉５３はコンテナ５０の側壁５２Ｒを閉じる閉鎖位置と、下端側を軸として側壁５２Ｒの外側に倒された開放位置との間で移動可能である。開放位置に倒された拡張扉５３は適当な支持脚５３ｂにより、その内面５３ａがコンテナ５０内の床面５４と略面一となる略水平状態に保持される。これにより床面５４が側壁５２Ｒの外側に実質的に拡張される。但し、拡張扉５３の内面５３ａは床面５４に対して必ずしも面一である必要はない。床面５４と内面５３ａとの間に段差があっても床面５４が拡張されることに変わりはない。
【００２９】
開放位置に倒された拡張扉５３の周囲には複数の支柱５５が設置可能である。それらの支柱５５の間には落下防止用の手摺として機能する鎖５６が適宜数架け渡される。支柱５５は拡張扉５３に対して着脱可能であり、鎖５６は支柱５５に対して取り外し可能である。また、支柱５５の上端には屋根５７が装着される。屋根５７は支柱５５と組み合わされるフレーム５８と、そのフレーム５８の間に張り渡される覆い５９とを備えている。フレーム５８は支柱５５に対して着脱可能であり、かつ自身が分解可能である。覆い５９はフレーム５８に対して着脱可能であり、かつフレーム５８から取り外した状態では小さく折り畳むことが可能である。これらの支柱５５、鎖５６、フレーム５８及び覆い５９は拡張扉５３から取り外してコンテナ５０内に収容可能である。
【００３０】
なお、図２では右側の側壁５２Ｒの拡張扉５３のみを示すが、左側の側壁５２Ｌ（図３参照）にもほぼ同様の拡張扉５３が設けられている。その左側の拡張扉５３に関しても支柱５５、鎖５６及び屋根５７が取付可能である。開放位置に倒された拡張扉５３には床面５４に対して乗降するための不図示の階段が取り付けられる。
【００３１】
図３はコンテナ５０の内部のレイアウトを示している。コンテナ５０の内部は仕切６０により前端側の収納室６１と、それよりも後方の実習室６２とに区切られている。実習室６２は上述した荷室扉５１又は拡張扉５３を開くことによって出入りが可能であり、収納室６１は側壁５２Ｒに設けられた収納室扉６３を開くことによって出入り可能である。
【００３２】
図４にも示すように、収納室６１には上述したコンプレッサ９、送風機１０、液体燃料タンク２２、液体燃料ポンプ２３、気体燃料ボンベ２４等の実習設備１の付属機器がラック６１ａを利用して上下に積み重ねるようにして設置されている。これらの付属機器は実習中において手動操作する必要がない機器類であり、コンテナ５０の前端部に詰め合わせるように設置されても実習には支障を来さない。
【００３３】
一方、図３に示すように実習室６２の後端部（荷室扉５１が設けられる側）には燃焼炉２及びオープンバーナ５、６が設置されている。燃焼炉２は左側の側壁５２Ｌに寄せて設置され、オープンバーナ５、６は右側の側壁５２Ｒに寄せて設置されている。オープンバーナ５、６のそれぞれの噴射口５ａ、６ａは荷室扉５１側に向けられている。従って、荷室扉５１を十分に開いた状態でオープンバーナ５、６に着火すれば、それぞれのバーナ５、６からの火炎がコンテナ５０の外側後方に向かって延び、コンテナ５０内の実習スペースが火炎によって制限されることがない。また、オープンバーナ５、６の火炎によってコンテナ５０内に熱がこもるおそれもない。
【００３４】
実習室６２の前端側には制御盤６５が設けられている。制御盤６５はコンプレッサ９、送風機１０及び液体燃料ポンプ２３をそれぞれ駆動制御するための制御回路を内蔵する。制御盤６５の制御回路には、送風機１０に供給される電源周波数を調整するインバータ回路と、気体燃料供給装置２１による気体燃料の供給流量についての制御回路とが設けられている。制御盤６５の前面にはコンプレッサ９、送風機１０及び液体燃料ポンプ２３の動作及び停止を切替えるスイッチ類が設けられるとともに、これらの機器の運転状態を監視する計器類が設けられている。また、制御盤６５の前面には、燃焼炉２のメインバーナ４に供給する空気流量及び燃料流量に関する指示器が設けられている。制御盤６５内の制御回路はその指示された空気流量に応じた回転数で送風機１０が駆動されるようにインバータ回路を動作させるとともに、指示された流量の燃料が気体燃料供給装置２１からメインバーナ４に供給されるように流量調整弁２８（図１）を駆動制御する。流量調整弁２８は、空燃比制御を実施することは勿論、炉内温度の制御、炉内燃焼排ガス組成の制御も可能である。
【００３５】
なお、制御盤６５には液体燃料ポンプ２３等の電気設備に対する電源分配回路が設けられているが、電源装置それ自体はコンテナ５０内に設けられていない。従って、実習時にはコンテナ５０の設置箇所にある外部電源と制御盤６５とを接続して制御盤６５に電源を導入する必要がある。但し、コンテナ５０に発電機を搭載して電源を実習設備１自らが保持してもよいことは勿論である。
【００３６】
制御盤６５と燃焼炉２との間には実習者が制御盤６５を操作し又は燃焼炉２の回りを行き来するために十分な隙間が確保されている。従って、図３に想像線で示したように左右の拡張扉５３を開いた場合においては、燃焼炉２の三方に実習者を受け入れる十分な実習スペース（図３のハッチング領域）６２ａが形成される。
【００３７】
また、図５〜図７に示すように、燃焼炉２及びオープンバーナ５、６に対する配管類はいずれもコンテナ５０内の天井面５０ａに沿って設置されている。すなわち、燃焼炉２のパイロットバーナ３及びメインバーナ４（図１参照）に対する空気配管７０、及び燃料配管７１、液体燃料式のオープンバーナ５に対するコンプレッサ９からの空気配管７２、送風機１０からの空気配管７３、燃料配管７４（図６参照）、気体燃料式のオープンバーナ６に対する空気配管７５及び燃料配管７６はいずれもコンテナ５０の天井に沿って設置されて燃焼炉２又はオープンバーナ５、６の近傍で下方に延ばされている。
【００３８】
また、図３、図５及び図７に示したように、燃焼炉２に対する水流装置４０の水供給用の配管８０、及び水回収用の配管８１も天井面５０ａに沿って設置され、燃焼炉２の近傍において燃焼炉２側に下がっている。燃焼炉２の上面２ｂには２本の集合管８２、８３と、６本の水冷パイプ４１とが取り付けられている。水供給用の配管８０は集合管８２に接続され、その集合管８２から各水冷パイプ４１へ水が分配される。また、各水冷パイプ４１からは集合管８３へと水が回収され、その集合管８３で合流した水が配管８１を介してコンテナ５０外へ排出される。さらに、空気予熱器１２も燃焼炉２の上面２ｂから燃焼炉２内に埋め込まれており、その排気管１３は上方に延ばされてから荷室扉５１側へ向けられている。荷室扉５１を開いた際に排気管１３に延長筒が設置されてコンテナ５０の外部まで確実に排気を導き出せるようになっている。また、図示を省略したが、空気予熱器１２から燃焼炉２に導かれる空気の配管は天井面５０ａに沿って設置されて空気配管７０に合流する。なお、図６に示したように、オープンバーナ５、６は床面５４から適宜の高さを確保するためにスタンド７７を介して床面５４に据え付けられている。
【００３９】
さらに、図６に示すように、上述した各種の流量計２７ｂ、２９、３２、３５、３７及び４３はいずれも右側の側壁５２Ｒの内側であって、拡張扉５３による開口部よりもコンテナ５０の前端側の部分に集中的に配置されている。これらの位置に流量計を設置したことにより、制御盤６５を操作しつつ流量計を容易に確認することができる。
【００４０】
以上のように構成された実習設備１によれば、燃焼炉２のメインバーナ４に供給する空気及び燃料の流量を変化させながら燃焼炉２の炉内の温度、炉外の表面温度等を計測することにより燃焼炉２の運転状態の変化、例えば熱収支の変化を把握することができる。また、燃料流量と水流装置４０によって供給される水の水冷パイプ４１から戻る水の温度とから燃焼炉２の熱収支を求めることができる。さらにはオープンバーナ５、６に供給する空気流量や燃料流量を変化させつつ火炎の形状、色を観察することにより、空燃比の適否による火炎の相違を観察することができる。また、オープンバーナ５、６の火炎同士を比べることにより燃料の相違による火炎の変化を観察することができる。その他にも、燃焼炉２やオープンバーナ５、６を利用して各種の実習を行うことができる。
【００４１】
そして、以上のような実習設備１によれば次のような利点が得られる。まず、燃焼炉２やその運転に必要な空気供給装置７及び燃料供給装置８をコンテナ５０に搭載しているので、実習希望地にコンテナ５０を搬送して実習を実施でき、実習希望者が遠方まで出向く必要がない。従って、実習者の時間的及び経済的な負担が大幅に軽減される。
【００４２】
拡張扉５３を倒すことにより、コンテナ５０の床面５４を側壁５２Ｌ、Ｒの外側に拡張して燃焼炉２の回りに十分な実習スペースを確保できるので、多数の者に対して効率よく実習を行える。荷室扉５１や拡張扉５３を開くことによりコンテナ５０外への放熱が促進され、燃焼炉２の熱によるコンテナ５０内の温度上昇を抑えることができる。これらの効果は拡張扉５３が左右に設けられることによってさらに高まる。しかも、燃焼炉２に対する配管類を天井面５０ａに沿って設置することにより実習者が利用できる床面５４の実質的な面積を拡大できる。また、実習者が配管でつまずくおそれをなくして安全性も高めることができる。
【００４３】
さらに、燃焼炉２に対する空気予熱器１２や水冷パイプ４１をいずれも燃焼炉２の上面２ｂに配置し、かつそれらに対する配管も天井面５０ａに沿って設置しているので、燃焼炉２の周囲の実習スペースへの配管その他の突出物を無くし、燃焼炉２への接近性を高めることができる。これにより、例えば燃焼炉２の上面２ｂに接触温度計を当てて炉壁温度を測るような作業が容易に行える利点が生じる。オープンバーナ５、６に対する配管類も同様に天井面５０ａに沿って設置されているので、これらに対する配管が邪魔して実習スペースが狭められるおそれもない。
【００４４】
また、燃焼炉２をコンテナ５０の一方の側壁５２Ｌに寄せて設け、反対側の側壁５２Ｒと燃焼炉２との間に実習用付属設備としてのオープンバーナ５、６を設けているので、実習設備として必要十分な大きさの燃焼炉２をコンテナ５０内に収容しつつその燃焼炉２の周囲に燃料の異なる二種類のオープンバーナ５、６を合理的に設置してコンテナ５０内の限られたスペースを有効に利用できる利点がある。以下、この点を説明する。
【００４５】
コンテナ５０内における実習スペースは燃焼炉２が小さいほど大きく確保できるが、燃焼炉２には実習を行う上で適正な大きさが存在する。すなわち、実習用の燃焼炉２といえども無制限には小型化できず、燃焼炉２の熱容量をある程度は確保して炉内温度の安定性を高めておく必要がある。熱容量が不足すれば外乱によって炉内温度が絶えず変動し、熱平衡状態を維持して実習を行うことが困難となる。またメインバーナ４の火炎方向（この場合はコンテナ５０の長手方向に一致）に関して、燃焼炉２にはその火炎を収容できる長さが必要であるところ、コンテナ５０に搭載できる燃料量の制約から無制限に容量の大きなメインバーナ４を使用することはできず、その一方でメインバーナ４が余りに小さいと燃焼開始後の昇温時間が必要以上に増加して好ましくない。これらの兼ね合いからメインバーナ４の大きさが概略定まり、それとの関連で燃焼炉２に必要な長さも概ね決定される。
【００４６】
また、燃焼炉２の高さに関しては、実習者がその上面２ｂの温度等を計測する必要があることから成人が上面２ｂに対して無理なく手の届く高さに制限する必要がある。これらの制約から燃焼炉２の幅も自ずと定まり、実習用の燃焼炉２といえども１ｍ以上の幅が必要であることが本願発明者等の検討により明らかとなっている。なお、本実施形態では燃焼炉２の内部を不定形耐火物で覆い、実習に必要な熱容量を確保しつつ燃焼炉２の昇温時間の短縮を実現している。
【００４７】
他方、道路事情からみてコンテナ５０の最大幅は２．５ｍ程度であり、コンテナ５０の側壁５２Ｌ、Ｒの内面同士の間隔はそれよりも小さい。従って、仮に幅１ｍの燃焼炉２をコンテナ５０に搭載すれば、コンテナ５０の幅の１／２近くが燃焼炉２によって占められ、仮にこれをコンテナ５０の幅方向中央に設置すれば、燃焼炉２の左右にはコンテナ５０の幅の１／４、すなわち２．５ｍの１／４で６０ｃｍ強のスペースが空くに過ぎない。このような狭いスペースでは二種類のオープンバーナ５、６を並べて設置することは無理であり、燃焼炉２の左右にこれらを分けて設置せざるを得ない。しかし、そのようなレイアウトではオープンバーナ５、６の火炎の比較等が行えず都合が悪い。そこで、本実施形態の実習設備１では、燃焼炉２を側壁５２Ｌに寄せて配置して反対側の側壁５２Ｒと燃焼炉２との間に二種類のオープンバーナ５、６を並べ得るスペースを確保している。また、上述したようにオープンバーナ５、６の噴射口５ａ、６ａを荷室扉５１側に向けることにより、オープンバーナ５、６の燃焼中であっても燃焼炉２の右側面（図３の上側の側面）に十分に接近でき、実習スペースは何等損なわれない。
【００４８】
但し、燃焼炉２を側壁５２Ｌに寄せたレイアウトでは、燃焼炉２と側壁５２Ｌとの間に殆どスペースが残らない。これに対しては側壁５２Ｌに拡張扉５３を設けている。この拡張扉５３を開くことにより側壁５２Ｌ側においても燃焼炉２の側方に十分な実習スペースを確保するとともに、燃焼炉２の熱がこもるおそれを排除している。
【００４９】
また、制御盤６５の前面には計器類や指示器が設けられていて、これを読み、あるいは操作する者が制御盤６５の前面に立つ必要がある。これに対して、本実施形態では、制御盤６５が実習室６２の前端に寄せて配置されることにより、制御盤６５にも燃焼炉２のメインバーナ４にも接近できるスペースが確保されている。
【００５０】
さらに、拡張扉５３によって拡張された床面５４の周囲には手摺としての鎖５６が渡されて落下防止対策が図られているので安全性が高く、かつ開放位置に倒された拡張扉５３の上方には屋根５７が設置されるので快適性も高い。なお、落下防止対策には、鎖５６に限らずパイプ状の手摺を用いてもよい。
【００５１】
本発明は上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。例えば、コンテナの大きさは必要に応じて適宜に変更してよい。コンテナは貨物自動車の荷室に載せられるものに限らず、トレーラにて牽引されるものでもよいし、貨物列車によって搬送されるものでもよい。
【００５２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、燃焼炉と、これに対する空気供給装置及び燃料供給装置とをコンテナに搭載しているので、実習者の希望する場所にコンテナを搬送してその場で実習を実施することが可能となり、実習者の時間的、経済的負担を大きく軽減することができる。また、拡張扉を開放位置に倒してコンテナの床面を側壁の外側に拡張することにより、燃焼炉の回りに十分な実習スペースを確保して効率よく実習を行える。拡張扉を開くことによりコンテナ外への放熱が促進され、燃焼炉の熱によるコンテナ内の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼炉の実習設備のフロー図。
【図２】実習設備の外観を示す斜視図。
【図３】実習設備のコンテナ内のフロアプランを示す図。
【図４】コンテナ内の収納室を図３の矢印IV方向から見た状態を示す図。
【図５】コンテナ内部を図３の矢印Ｖ方向から見た状態を示す図。
【図６】図３のVI−VI線に沿ったコンテナ内部の縦断面図。
【図７】コンテナ内部を図３の矢印VII方向から見た状態を示す図。
【符号の説明】
１ 実習設備
２ 燃焼炉
２ａ 観察扉
２ｂ 燃焼炉の上面
３ パイロットバーナ
４ メインバーナ
５、６ オープンバーナ（付属機器、大気中燃焼バーナ）
５ａ、６ａ オープンバーナの噴射口
７ 空気供給装置
８ 燃料供給装置
９ コンプレッサ
１０ 送風機
１２ 空気予熱器
２０ 液体燃料供給装置
２１ 気体燃料供給装置
２２ 液体燃料タンク
２３ 液体燃料ポンプ
２４ 気体燃料ボンベ
２７、２９、３２、３５、３７、４３ 流量計
４０ 水流装置
４１ 水冷ジャケット
５０ コンテナ
５０ａ 天井面
５１ 荷室扉
５２Ｌ、Ｒ 側壁
５３ 拡張扉
５４ 床面
５５ 支柱
５６ 鎖（手摺）
５７ 屋根
５８ フレーム
５９ 覆い
６１ 収納室
６２ 実習室
６２ａ 実習スペース
６３ 収納室扉
６５ 制御盤
７０ 燃焼炉への空気配管
７１ 燃焼炉への燃料配管
７２ オープンバーナへの空気配管
７３ オープンバーナへの空気配管
７４ オープンバーナへの燃料配管
７５ オープンバーナへの空気配管
７６ オープンバーナへの燃料配管
８０、８１ 水流装置に対する配管（熱媒配管）
Claims (10)
- 燃焼炉を利用した実習設備において、
前記燃焼炉と前記燃焼炉に対する空気供給装置及び燃料供給装置とが貨物輸送用のコンテナ内に搭載され、
前記コンテナの両側の側壁には、前記コンテナの前記側壁を閉じる閉鎖位置と、前記側壁の外側に前記コンテナの床面を拡張するように略水平に倒された開放位置との間で移動可能な拡張扉が設けられ、
前記燃焼炉は前記コンテナの中央からいずれか一方の拡張扉側に寄せて配置され、
他方の拡張扉と前記燃焼炉との間には実習用の付属機器が設置され、
前記付属機器として、前記空気供給装置及び前記燃料供給装置から供給される空気及び燃料によって燃焼を生じる大気中燃焼バーナが設けられている、
ことを特徴とする燃焼炉の実習設備。 - 前記燃焼炉が前記コンテナの中央から当該コンテナの長手方向に関する一端側に寄せて配置され、前記コンテナの前記一端側には当該コンテナを開閉する荷室扉が設けられ、前記大気中燃焼バーナは火炎の噴射方向を前記荷室扉側に向けて設置されていることを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記空気供給装置及び前記燃料供給装置と前記大気中燃焼バーナとを結ぶ配管群を前記コンテナの天井面に沿って設置していることを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤が設けられ、前記制御盤と前記燃焼炉との間に実習スペースが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計が前記コンテナの内壁面に沿った特定範囲に並べて設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記コンテナ内には前記燃焼炉に供給する空気及び燃料の少なくともいずれか一方の流量を調整するために操作される制御盤が設けられ、前記コンテナの長手方向に関して前記制御盤の設置箇所と同一の側には前記燃焼炉に供給される空気及び燃料についての流量計が並べて設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記開放位置に保持された前記拡張扉の周縁部に対して着脱可能な手摺を備えていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記開放位置に保持された前記拡張扉の上方に設置可能な屋根を備えていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 前記燃焼炉の熱を利用して加熱されるべき熱媒流体を前記燃焼炉に対して供給し回収するための熱媒配管を具備し、該熱媒配管が前記コンテナの前記天井面から前記燃焼炉の上面に延びていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の燃焼炉の実習設備。
- 請求項１〜９のいずれか一項に記載の実習設備を目的地まで搬送し、該目的地に前記コンテナを設置するとともに該コンテナの前記拡張扉を前記開放位置に倒して前記コンテナの床面を拡張した状態で前記燃焼炉を利用した実習を行うことを特徴とする実習方法。
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