JP4325758B2 - 物品の省エネルギー加熱方法及び加熱炉 - Google Patents
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Description
図1は、熱フィルタ効果が得られるように設計された第1実施形態に従う加熱炉の基本概念図である。図1に示すように、本発明の第1実施形態にしたがう加熱炉は、耐火物で構築された加熱炉本体1にバーナ2及び煙道4につながる排気口3を備え、この排気口3の炉内側入口(ガス出口)に熱フィルタ11が設置されている。加熱炉1の形式については特に制限する必要はない。この例では炉床5に被加熱物Sが載置されているが、この被加熱物は、たとえば、炉天井6から吊り下げる形式をとることもできる。また、本例では、たとえば重油焚のバーナ2を備えているが、加熱を、たとえば、電気エネルギによるものとし、炉内雰囲気調整を公知の手段によって行うものとしてもよい。また、被加熱物の装入、抽出も公知の手段により行うようにすることができる。
図2は、熱レフレクタ効果が得られる場合の加熱炉の基本概念図である。この第2実施形態では、前述の第1実施形態における熱フィルタ11が省略される一方、加熱炉本体1の内面(この場合には側壁7及び天井6)に熱レフレクタ12が取付けられている。熱レフレクタ12の取付け箇所は加熱炉本体1の内面(炉底部、側壁部、天井を含む)の全体とすることができる。また、加熱炉本体1の内面の一部、例えば、側壁7及び天井6の少なくとも1面とすることもできる。さらに、これら取付け面の全体に取付けることもできるが、例えば1側面のうち中央部のみを取付け部とすることもできる。これらは、炉形式、その具体的構造、被加熱体の装入・抽出方法、被加熱体の形状等により任意に設計することができる。
図3は、熱フィルタ効果及び熱レフレクタ効果が得られる第3実施形態に従う加熱炉の基本概念図である。この第3実施形態では、前述の第1実施形態における熱フィルタ11とともに、第2実施形態における熱レフレクタ12がともに利用される。これら熱フィルタ11及び熱レフレクタ12の構成及び取付け箇所、取付け方法等は、前記第1実施形態及び第2実施形態の例にしたがえばよい。
表1に諸元を示す中型実用熱処理炉を利用し、これに熱フィルタ及び/又は熱レフレクタとして宇部興産株式会社製のSi−C−Zr−O系繊維(商品名:チラノZM(登録商標))の不織布マットを施工した。チラノZMの諸特性は表2に示す。
(1)熱フィルタ作用と熱レフレクタ作用の相乗効果により、30%に近い顕著な燃料節約が可能になった。
(2)熱フィルタ作用と熱レフレクタ作用による省エネルギ効果は、ほぼ2:1であった。
(3)所定温度までの炉内温度上昇時間は、熱フィルタならびに熱フィルタの設置により40%程度の大幅短縮が可能であった。
2:バーナ
3:排気口
4:煙道
5:炉床
6:天井
7:側壁
11:熱フィルタ
12:熱レフレクタ
A:炉内側温度測定点
B:炉外側温度測定点
S:被加熱体(鋼材ブロック)
Claims (5)
- 被加熱物と加熱炉内に存在する顕熱を有する高温ガスとを接触させることにより物品を加熱するガス加熱炉において、該高温ガスを被加熱物に直接接触させるとともに、加熱炉内部の排気口入口を覆ってSi−C−M−O系繊維の積層体からなる熱フィルタを設置し、前記高温ガスを前記熱フィルタを通過させて高温排ガスの顕熱を輻射熱に転換し、該輻射熱を物品の加熱に利用することを特徴とする物品の省エネルギー加熱方法。
ここに、Si−C−M−O系繊維とは、原子比でSi:30〜60%、C:30〜70%、M:0〜10%、O:0〜30%を含むセラミックス繊維であってポリカルボシランを前駆体として有機−無機変換プロセスにより作成されたものをいう。また、MはAl、Ti及びZrから選んだ1種又は2種以上の金属元素である。 - 顕熱から輻射熱への転換が、さらに、加熱炉内部のいずれかの又はすべての壁面に設置されたSi−C−M−O系繊維の積層体からなる熱レフレクタと高温ガスとの接触により行われることを特徴とする請求項1記載の物品の省エネルギー加熱方法。
- Si−C−M−O系繊維の積層体は、直径:1〜100μmの繊維を空隙体積率:90〜98%、厚さ:1〜10mmとなるように積層した単層体又は該単層体を複数枚重ね合わせたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の物品の省エネルギー加熱方法。
- 被加熱物と加熱炉内に存在する顕熱を有する高温ガスとを接触させることにより物品を加熱するガス加熱炉において、該加熱炉の排気口入口にSi−C−M−O系繊維の積層体からなる熱フィルタを備えることを特徴とする物品の省エネルギー加熱炉。
ここに、Si−C−M−O系繊維とは、原子比でSi:30〜60%、C:30〜70%、M:0〜10%、O:0〜30%を含むセラミックス繊維であってポリカルボシランを前駆体として有機−無機変換プロセスにより作成されたものをいう。また、MはAl、Ti及びZrから選んだ1種又は2種以上の金属元素である。 - 被加熱物と加熱炉内に存在する顕熱を有する高温ガスとを接触させることにより物品を加熱するガス加熱炉において、該加熱炉の内壁面の少なくとも一面にSi−C−M−O系繊維の積層体からなる熱レフレクタを備えることを特徴とする請求項4記載の物品の省エネルギー加熱炉。
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