JP6438708B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばロストワックス炉に設けられるアフターバーナーやごみ焼却炉に設けられる二次燃焼装置などを構成する加熱装置に関する。

一般に、ロストワックス炉やごみ焼却炉などには、本体炉での加熱・焼却処理によって生成・排出される排気ガスを更に加熱・再燃焼させるための加熱手段として、アフターバーナーや二次燃焼装置・再燃焼装置等と呼ばれる加熱装置が備えられている。
この種の加熱装置は、ロストワックス炉や焼却炉において、収容された内容物を加熱する本体炉から排気される排気ガスを、本体炉外に導きつつ加熱することにより、排気ガスに含まれる不完全燃焼成分を燃焼させて、有害物質が含まれない浄化された排気ガスを生成・排出させる手段として備えられる。

ここで、ロストワックスとは、鋳造技術の一つであり、ワックス（ロウ）で製品と同じ形状を製作し、その周囲を石膏で固めた後、ワックスを溶かすことによって鋳型を製造する方法である。このようなロストワックスで使用されるロストワックス炉には、ワックスを溶融させつつ石膏を焼き固める本体炉と、本体炉で発生した不完全燃焼成分（例えば溶融したワックスのベンゼンやパラフィン等）が含まれた燃焼ガスを、加熱・再燃焼して清浄化させるアフターバーナーと呼ばれる加熱装置が備えられるようになっている。

また、ごみ焼却炉では、ごみを焼却処理する本体炉となる主燃焼装置に対して、主燃焼装置でのごみ焼却により発生する排気ガスに含まれる不完全燃焼成分を加熱して再燃焼させることにより、黒煙や一酸化炭素，ダイオキシン類等の有害成分を焼却・清浄化する二次燃焼装置（再燃焼装置）が備えられるようになっている。

このように本体炉に対して、アフターバーナー・二次燃焼装置等の二次的な再燃焼手段（加熱装置）が備えられる場合に、本体炉から排気される不完全燃焼成分が、加熱装置側で十分に燃焼・清浄化されないという問題があった。
このため、そのような二次的な再燃焼手段・加熱装置における不十分燃焼の問題を改善しようとする提案がなされている。
例えば、特許文献１には、本体炉となる主燃室の上部に再燃室を備えたゴミの焼却炉の前記再燃室が、離間する一対の仕切部材と、一対の仕切部材間の狭空間内を加熱する再燃バーナとを備え、再燃バーナによって狭空間内を加熱することが提案されている。

特開２００１−４１４２５号公報

しかしながら、特許文献１記載の焼却炉では、再燃バーナを用いた極めて局所的な加熱であるため不完全燃焼成分の再燃効果の点で改善の余地があり、また一対の仕切部材を用いるため構造的に煩雑であった。

本発明は、以上のような問題等を解決するために提案されたものであり、本体炉からの不完全燃焼成分を、アフターバーナー部分においてムラなく加熱して確実に燃焼させることができ、有害排気ガスの発生を確実に抑制乃至低減するとともに、構造的に簡易化できる加熱装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の加熱装置は、収容された内容物を加熱する本体炉から排気される排気ガスを、本体炉外に導きつつ加熱する加熱装置であって、排気ガスを本体炉外に導く流路と、前記流路内を加熱する加熱手段と、を備え、前記流路は、本体炉側の上流から本体炉外側の下流に向けて排気ガスを導くように形成された、本体炉の高さ方向に沿った高さ方向流路と、前記高さ方向流路に対して下流側に連通する、本体炉の高さ方向と交差する水平方向に沿った水平方向流路と、を有し、前記加熱手段は、少なくとも前記水平方向流路に沿って設けられて該水平方向流路内を水平方向に亘って加熱し、前記流路は、複数の前記高さ方向流路と、複数の前記水平方向流路と、を有し、前記複数の水平方向流路は、前記複数の高さ方向流路を介して高さ方向に離間して積層されるように配置され、当該複数の水平方向流路のうち、下流側の水平方向流路の高さ方向に沿う断面が、上流側の水平方向流路の前記断面より大きい構成としてある。

本発明の加熱装置によれば、本体炉からの不完全燃焼成分を、アフターバーナー部分においてムラなく加熱して確実に燃焼させることができ、有害排気ガスの発生を確実に抑制乃至低減することができるとともに、構造的に簡易化できる。

本発明の一実施形態に係る加熱装置と、この加熱装置を備えた本体炉とからなるロストワックス炉を模式的に示す右側面断面図である。 本発明の一実施形態に係る加熱装置の外観斜視図であり、筐体部の正面部分が取り除かれた状態を示している。 図２Ａに示した加熱装置において、筐体部に対してパネルヒータを着脱している状態を示す外観斜視図である。 図２Ａに示した加熱装置において、筐体部の正面部分が取り付けられた状態を示す外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る加熱装置の加熱手段（パネルヒータ）を模式的に示す説明図で、高さ方向流路を構成する貫通孔が装置正面に向かって右側に配置されている場合であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図を示している。 本発明の一実施形態に係る加熱装置の加熱手段（パネルヒータ）を模式的に示す説明図で、高さ方向流路を構成する貫通孔が装置正面に向かって左側に配置されている場合であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は平面図を示している。 本発明の一実施形態に係る加熱装置のパネルヒータと流路及び空気の流れを模式的に示す説明図であり、（ａ）は右側面断面図、（ｂ）は正面断面図を示している。

以下、本発明に係る加熱装置の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る加熱装置１と、この加熱装置１を備えた本体炉１００とからなるロストワックス炉を模式的に示す右側面断面図である。
図２は、図１に示す本実施形態に係る加熱装置１の外観斜視図であり、図２Ａは筐体部１０の正面部分が取り除かれた状態を示しており、図２Ｂは筐体部１０に対して加熱手段（パネルヒータ）３０を着脱している状態を、また、図２Ｃは筐体部１０の正面部分が取り付けられた状態を示している。

［本体炉］
これらの図に示すように、本実施形態に係る加熱装置１は、ロストワックス炉を構成する本体炉１００に備えられる装置であり、本体炉１００に収容された内容物（ワーク２００）が加熱されることで排気される排気ガスを、本体炉外に導きつつ加熱する、再加熱手段を構成している。
本体炉１００は、図１に模式的に示すように、内部に加熱処理対象となるワーク２００が収容可能な収容空間１０１を有する筐体状に構成されている。
本体炉１００の収容空間１０１の内部には、例えば内壁面等には、図示しない加熱手段が備えられており、収容されたワーク２００が所定の温度で加熱されるようになっている。

本実施形態では、本体炉１００はロストワックス炉を構成しており、対象製品と同じ形状に形成されたワックス（ロウ）の周囲が石膏で固められてなるワーク２００が、収容空間１０１内に配置され、所定条件化で加熱処理されることで、ワックスが溶融して石膏が焼き固められるようになっている。
そして、この本体炉１００の加熱処理によって、不完全燃焼成分、例えばワックスのベンゼンやパラフィン等が含まれた燃焼ガスを発生する。

この本体炉１００の加熱処理によって発生する不完全燃焼成分を含む燃焼ガスは、本体炉１００の上部に形成された排気口１０２から本体炉外に排出される。
そして、この排気ガス（不完全燃焼成分）を、本体炉外に導きつつ加熱して、排気ガスに含まれる不完全燃焼成分を燃焼させることで、有害物質が含まれない浄化された排気ガスを生成・排出させる加熱手段（アフターバーナー）として、本実施形態に係る加熱装置１が備えられている。

［加熱装置（アフターバーナー）］
加熱装置１は、図１及び２に示すように、本実施形態では、本体炉１００の上部に配置される装置である。
本実施形態では、加熱装置１は、矩形筐体状に構成された筐体部１０を備え、筐体部１０の内部空間１１には、排気ガスを本体炉外から導く流路２０と、流路２０内を加熱する加熱手段３０とが備えられている。
また、筐体部１０の側面には、筐体内に配置される加熱手段３０を構成するパネルヒータに電力を供給するために電力ポート１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）が備えられている。
また、筐体部１０の内部空間１１の上部には、流路２０の水平方向流路２０の最上層を構成するための仕切板１３が備えられている。

［流路］
流路２０は、本体炉１００側の上流から本体炉外側の下流に向けて排気ガスを導くように形成された連通空間であり、筐体部１０の底面側において、本体炉１００の上面の排気口１０２と連通している。
そして、本実施形態では、流路２０は、複数の高さ方向流路２１と複数の水平方向流路２２によって構成されている。
具体的には、流路２０は、図２Ａ，Ｂに示すように、加熱手段３０を構成する板状のパネルヒータ（後述する図３Ａ，Ｂ参照）が、筐体部１０の内部空間１１に複数配置・収納されることで、筐体部１０の内部空間１１が複数の加熱手段（パネルヒータ）３０によって仕切られて、複数の高さ方向流路２１と複数の水平方向流路２２とからなる流路２０が構成されるようになっている。

図３は、本実施形態に係る加熱装置１に収納・配置される加熱手段３０を構成するパネルヒータを模式的に示す説明図であり、図３Ａは、高さ方向流路２１を構成する貫通孔が装置正面に向かって右側に配置される場合を、図３Ｂは、同じく装置正面に向かって左側に配置される場合を示している。
同図に示すように、加熱手段３０を構成するパネルヒータは、板状に形成されたパネルヒータの本体３１に対して、板状体（断熱体）３２，溝部３３，発熱体３４の各部が備えられ、また、本体３１の長手方向のいずれかの端部側には、本体３１を貫通する貫通孔３１ａが形成されている。
このような板状のパネルヒータからなる加熱手段３０によって筐体部１０の内部空間１１が仕切られることにより、本実施形態に係る高さ方向流路２１・水平方向流路２２からなる流路２０が構成されるようになっている。

［高さ方向流路］
高さ方向流路２１は、本体炉１００の高さ方向に沿った流路空間であり、本実施形態では複数の高さ方向流路２１ａ，２１ｂ，２１ｃが備えられている。
具体的には、高さ方向流路２１は、加熱手段３０を構成するパネルヒータの本体３１に形成された貫通孔３１ａによって構成されている（図３参照）。
そして、加熱手段３０が筐体部１０の内部空間１１に水平方向に沿って配設されることで、加熱手段３０を構成するパネルヒータの本体３１を貫通する貫通孔３１ａが、筐体部１０の内部空間を高さ方向に連通する高さ方向流路２１を構成するようになる。
さらに、加熱手段３０が、筐体部１０内に複数配設されることで、複数の各加熱手段３０に備えられた貫通孔３１ａによって、複数の高さ方向流路２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ）が構成されるようになっている。

ここで、本実施形態では、複数の高さ方向流路２１ａ〜２１ｃは、図２Ａ，Ｂに示すように、筐体部１０の装置正面に向かって左右交互に配置されるようになっている。
具体的には、図３Ａ，Ｂに示すように、加熱手段３０となるパネルヒータの本体３１に形成される貫通孔３１ａが、筐体部１０の内部空間に収納された状態で、筐体正面に向かって左側と右側に配置されるように、二種類のパネルヒータが備えられ、このパネルヒータが筐体部１０に高さ方向に交互に配置・収納されることで、複数の高さ方向流路２１ａ〜２１ｃを、筐体部１０の正面に向かって左右交互に配置させることができる。

あるいは、同一種類のパネルヒータの本体３１を、筐体部１０に対して左右反転させて高さ方向に交互に収納することによっても、複数の高さ方向流路２１ａ〜２１ｃを左右交互に配置させることもできる。
複数の高さ方向流路２１をこのように配置させることで、高さ方向流路２１によって連通する複数の水平方向流路２２を、筐体部１０の内部で左右水平方向に互い違いに連通した流路空間として構成することができ、本体炉１００から排出される排気ガスを、長い流路空間を通過させて、確実に加熱・再燃焼させることができるようになる。

また、本実施形態では、複数の高さ方向流路２１は、流路の開口断面が、下流側の断面が上流側の断面よりも大きく形成されるようになっている。
具体的には、加熱手段３０となるパネルヒータの本体３１に形成される貫通孔３１ａが、下側に配置されるパネルヒータの貫通孔３１ａよりも、上側に配置されるパネルヒータの貫通孔３１ａの方が、開口断面が大きくなるように形成されるようになっている（後述する図４参照）。
このような構成とすることにより、複数の高さ方向流路２１のうち、下流側の高さ方向流路２１の開口断面が、上流側の高さ方向流路２１の開口断面より大きくなることにより、流路内において、上流側よりも下流側の圧力が小さくなるため、排気ガスを上流から下流に向けて停滞させることなく円滑に流すことができるようになる。
なお、複数の高さ方向流路２１の開口断面の一部又は全部を、同じ大きさに形成することも勿論可能である。

［水平方向流路］
水平方向流路２２は、高さ方向流路２１に対して下流側に連通する、本体炉１００の高さ方向と交差する水平方向に沿った流路空間であり、本実施形態では複数の水平方向流路２２ａ，２２ｂ，２２ｃが備えられている。
具体的には、水平方向流路２２は、加熱手段３０を構成する板状のパネルヒータの本体３１が、筐体部１０の内部空間１１に水平方向に沿って配設されることで、筐体部１０の内部空間１１が複数の加熱手段３０によって装置高さ方向に仕切られて、筐体部１０の内部空間を水平方向に連通する水平方向流路２２が構成されるようになる。
そして、加熱手段３０が、筐体部１０内の高さ方向に複数積層されて配置されることで、複数の加熱手段３０によって仕切られた、複数の水平方向流路２２（２２ａ，２２ｂ，２２ｃ）が構成されるようになっている。

上述したように、複数の加熱手段３０には、それぞれ貫通孔３１ａが形成され、複数の高さ方向流路２１ａ〜２１ｃが、筐体部１０の正面に向かって左右交互に配置されるようになっている。
従って、複数の高さ方向流路２１を介して連通する複数の水平方向流路２２は、筐体部１０の内部で左右水平方向に互い違いに連通した一つの流路空間として構成され、本体炉１００から排出される排気ガスを確実に加熱・再燃焼させることができる長い流路空間として機能させることができるようになる。

ここで、複数の水平方向流路２２は、図１，２に示されるように、複数の高さ方向流路２１を介して高さ方向に離間して積層されるように配置され、本実施形態では、３つの加熱手段３０ａ，３０ｂ，３０ｃと、さらに、加熱手段３０とほぼ同様に構成された仕切板１３によって仕切られる３つの空間によって、高さ方向に３つ（３層）の水平方向流路２２が構成されるようになっている。
仕切板１３は、加熱手段３０とほぼ同形・同大に形成された板状部材であり、筐体部１０内の内部空間１１の加熱手段３０の上方に、水平方向に沿って配置され、最上部の水平方向流路２２ｃを構成するようになっている。

また、仕切板１３には、加熱手段３０の貫通孔３１ａと同様に、貫通孔１３ａが形成されており、この貫通孔１３ａが、高さ方向流路２１と同様に、最上段の水平方向流路２２ｃと連通しており、この仕切板１３の貫通孔１３ａから、加熱・再燃焼処理されて清浄化された無煙状態のガスが、加熱装置１の上部（外部）に放出・排気されるようになる。
なお、以上のように、水平方向流路２２は、本実施形態では、高さ方向に３つ（３層）となるように構成されていたが、これを２層や４層以上とすることも当然可能である。

また、本実施形態では、複数の水平方向流路２２は、下流側の水平方向流路２２の高さ方向に沿う断面（高さ）が、上流側の水平方向流路２２の断面（高さ）より大きく形成されるようになっている。
具体的には、筐体部１０の内部空間１１内に複数配置される加熱手段３０となるパネルヒータ本体３１の間隔が、下側よりも上側の方が大きくなるように配置されるようになっている（後述する図４参照）。
このような構成とすることにより、複数の水平方向流路２２のうち、下流側の水平方向流路２２の断面（高さ）が、上流側の水平方向流路２１の断面（高さ）より大きくなることにより、流路内において、上流側よりも下流側の圧力が小さくなるため、排気ガスを上流から下流に向けて停滞させることなく円滑に流すことができるようになる。
なお、複数の水平方向流路２２の断面（高さ）の一部又は全部を、同じ大きさに形成することも勿論可能である。

以上のような構成からなる流路２０を備えることにより、高さ方向流路２１によって排気ガスの流れを乱流にして排気ガス内の不完全燃焼成分を拡散させることができ、かつ、乱流になった排気ガスの流れを、高さ方向流路２１に対し下流側に連通する水平方向流路２２によって層流にして、不完全燃焼成分を排気ガス内に一様に分布させた上で、不完全燃焼成分を加熱手段３０によって加熱することができる。
すなわち、一般に高さ方向に沿って流れる排気ガスの流速が、水平方向に沿って流れる排気ガスの流速よりも早いので、レイノルズ数において前者の場合が後者の場合よりも高いために、乱流、層流が生成されることになる。
これによって、不完全燃焼成分を流路２０内において均一に分布・拡散させることができ、加熱手段３０による加熱を確実に実行させることができるようになる。

また、本実施形態では、流路２０を、下流側の断面が上流側の断面よりも大きく形成するようにしてあるので、流路２０内の圧力を、上流側よりも下流側を小さくすることができ、排気ガスを上流から下流に向けて効率的に円滑に流入・通過させることができ、叙述した乱流・層流の作用と相俟って、より確実な加熱処理が実現できるようになる。
さらに、複数の水平方向流路２２は、複数の高さ方向流路２１を介して高さ方向に離間して積層されるように配置されるので、水平方向に対する省スペース化（コンパクト化）を図ることができるという効果もある。

［加熱手段］
加熱手段３０は、少なくとも水平方向流路２２に沿って設けられて該水平方向流路２２内を水平方向に亘って加熱する手段であり、本実施形態では、図２，３に示したとおり、加熱（発熱）可能な板状のパネルヒータによって構成されている。なお、上記の「水平方向流路２２内を水平方向に亘って加熱する」とは、水平方向において水平方向流路２２内の全長又は所定長の領域を加熱することを意味する。
本実施形態の加熱手段３０となるパネルヒータは、図３に示すように、矩形板状に形成されたパネルヒータの本体３１に、水平方向に配設される断熱体からなる複数の板状体３２が所定間隔を空けて配設されており、複数の板状体３２の間に形成される溝部３３には、それぞれ発熱体３４が備えられるようになっている。より詳細には、本実施形態では、複数の板状体３２は各々、断面形状が凸状をなして本体３１の長手方向に沿って配置され、かつ、短手方向に互いに離間してなる。かかる複数の板状体３２間の溝部３３において、一又は複数の発熱体３４が本体３１の長手方向に沿って配置されている。

そして、このようにパネルヒータを構成する加熱手段３０を、水平方向に配置した状態で、筐体部１０の内部空間１１において高さ方向に複数積層させて収容可能となっている。
これによって、水平方向流路２２が、筐体部１０内に高さ方向に離間して水平方向に沿って配置される複数の加熱手段３０の間の空間領域によって構成されるようになっている。換言すれば、加熱手段３０（発熱体３４）は、水平方向流路２２に沿って設けられている。かかる加熱手段３０（発熱体３４）は、水平方向において水平方向流路２２の全長又は所定長の領域を加熱するようになっている。

ここで、パネルヒータの本体３１と複数の板状体３２とは、例えばセラミック繊維からなる断熱体によって構成される。
このように流路２０を構成する加熱手段（パネルヒータ）３０をセラミック繊維等からなる断熱体によって形成することで、加熱手段３０による熱が流路２０内に保たれて、効率良く不完全燃焼成分を加熱できるようになり、本体炉１００から排出される不完全燃焼成分を、より確実に燃焼させることができるようになる。従って、板状体３２・溝部３３を含む、パネルヒータの本体３１の全体を断熱体によって構成することで、流路２０内の加熱・保熱効果が高められ好ましい。

なお、断熱体は、セラミック繊維以外の材質・部材で形成することも可能であるが、流路２０の熱を保持する観点からは、断熱効果の高い材質を採用することが好ましい。
また、同様の観点から、加熱手段３０を収納する筐体部１０の内部空間１１の壁面や、流路２０の水平方向流路２０の最上層を形成するための仕切板１３についても、断熱体で構成することができる。

また、断熱体の間に配設される発熱体３４は、本実施形態では、電気的に発熱する電気発熱体（電気加熱手段）によって構成されている。
このように、発熱体３４として、電気的に加熱する電気加熱手段を採用することにより、酸素ガスを用いたガス加熱と比較して、酸素ガスを必要としないため、酸素ガス容器の設置や、そのための設置費用などが不要となり、加熱装置１の構成・構造を簡易化・小型化できるとともに、コスト面でも有利となる。
なお、発熱体３４の構成は、上述した形態のみに限定されず、例えば、加熱手段３０は、少なくとも水平方向流路２２内を加熱するものであれば良く、水平方向流路２２内を加熱するように構成するとともに、高さ方向流路２１内を加熱するように構成することもできる。

また、本実施形態に係る加熱手段３０は、筐体部１０に対して着脱可能に収容されるようになっている。
具体的には、本実施形態の加熱手段３０は、図２Ｂに示すように、パネルヒータ本体３１の側面縁部が、筐体部１０の内部空間１１の内壁面にスライド係合可能に構成されている。例えば、筐体部１０の内部空間１１の内壁面に、パネルヒータ本体３１の側面縁部がスライド係合できる溝部や段部を設けることで構成することができる。

これによって、筐体部１０の正面部を取り外した状態で、パネルヒータ本体３１は、装置正面側に引き出して着脱・交換が行えるようになっている。
このように、加熱手段３０を、筐体部１０に対して着脱可能に構成することにより、加熱手段３０を構成するパネルヒータの取り外し・取り替えが容易に行えるようになり、加熱手段３０のメンテナンス（点検，修理，整備などの作業）も容易に実施できるようになる。

なお、加熱手段３０の構成は、上述した形態のみに限定されない。
例えば、加熱手段３０を構成するパネルヒータとしては、例えば、矩形板状の断熱体と加熱手段とを有し、断熱体の一面には長手方向に沿う溝部が短手方向に離間して複数設けられ、当該溝部に一又は複数の加熱手段（発熱体）が長手方向に沿って設けられるという構成とすることもできる。
また、本出願人が先に提案している特許３８８９１９８号公報に記載されているように、加熱手段が断熱体に埋設される構成としても良い。

［加熱時の動作・空気の流れ］
次に、以上のような構成からなる本実施形態の加熱装置１による本体炉１００から排出される排気ガスの再加熱時の動作・空気の流れについて、図４を参照しつつ説明する。
図４は、本実施形態に係る加熱装置１のパネルヒータと流路及び空気の流れを模式的に示す説明図である。

まず、本体炉１００において、対象製品等と同一形状に形成されたワックスが石膏で固められたワーク２００が加熱処理される（図１参照）。
本体炉１００でワーク２００に対する加熱処理が行われると、製品形状に形成されたワークが溶融し、ワベンゼンやパラフィン等が含まれた燃焼ガスとなって生成され、その燃焼ガスが、本体炉１００の上部に形成された排気口１０２から本体炉外に排出され、加熱装置１の底面部から流路２０内に流れ込む。

流路２０内に流れ込んだ排気ガスは、流路２０内を上流側から下流側に向けて、加熱装置１の下部側から上部側に向けて流れるように導かれる。
まず、図４に示すように、最下段の高さ方向流路２１ａから、最下層の水平方向流路２２ａに排気ガスが流れ込み、気流は装置の図面左から右方向に向かって流れる。
次いで、最下層の水平方向流路２２ａから、２段目の高さ方向流路２１ｂを経由して、２層目の水平方向流路２２ｂに排気ガスが流れ込み、気流は装置の図面右から左方向に向かって流れる。
さらに、２層目の水平方向流路２２ｂから、３段目の高さ方向流路２１ｃを経由して、３層目（最上層）の水平方向流路２２ｃに排気ガスが流れ込み、気流は再び装置の図面左から右方向に向かって流れる。

このように、本体炉１００から流路２０内に流れ込んだ排気ガスは、複数の高さ方向流路２１及び複数の水平方向流路２２によって、筐体部１０の内部で左右水平方向に互い違いに連通した流路空間を流れることになり、長い流路空間を通過しつつ、確実な加熱・再燃焼処理が行われるようになる。
また、このとき、高さ方向流路２１に沿って流れる排気ガスの流速は、水平方向流路２２に沿って流れる排気ガスの流速よりも早くなり、レイノルズ数において高さ方向の流速が水平方向の流速よりも高く（速く）なり、乱流、層流が生成されることになる。

これによって、高さ方向流路２１によって排気ガスの流れを乱流にして排気ガス内の不完全燃焼成分を拡散させることができ、かつ、乱流になった排気ガスの流れを水平方向流路２２によって層流にして、不完全燃焼成分を排気ガス内に一様に分布させることができる。
従って、本体炉１００で生成された不完全燃焼成分は、装置内の高さ方向・水平方向に連通した流路２０内において、均一に分布・拡散させられることになり、流路２０（水平方向流路２２）に沿って配置される加熱手段３０のパネルヒータによって、確実な加熱処理が実行されることになる。

また、流路２０は、下流側（装置上部側）の断面が、上流側（装置下部側）の断面より大きくなっており、流路２０内では、上流側よりも下流側の圧力が小さくなる。このため、排気ガスは上流から下流に向かって停滞することなく円滑に流動・通過することになり、より均一・確実な加熱処理が行われることになる。
そして、流路２０で十分に加熱処理された排気ガスは、最上層の水平方向流路２２ｃを構成している仕切板１３の貫通孔１３ａから排出され、清浄化された無煙状態のガスとして、加熱装置１の上部（外部）に放出・排気されることになる。

以上説明したように、本実施形態に係る加熱装置１によれば、本体炉１００から排出・流入する排気ガスを通過させつつ再加熱する流路２０として、複数の高さ方向流路２１と複数の水平方向流路２２とを備え、水平方向流路２２を高さ方向に仕切るとともに水平方向流路２２に沿って設けられるパネルヒータからなる加熱手段３３によって、少なくとも水平方向流路２２内を水平方向に亘って加熱することができる。
このような構成により、高さ方向流路２１によって排気ガスの流れを乱流にして排気ガス内の不完全燃焼成分を拡散させることができ、乱流になった排気ガスの流れを水平方向流路２２によって層流にして、不完全燃焼成分を排気ガス内に一様に分布させた状態で、不完全燃焼成分を加熱手段３０によって加熱することができる。

これによって、本実施形態の加熱装置１によれば、本体炉から排出される不完全燃焼成分を、ムラなく加熱して確実に燃焼させることができる。
また、本実施形態の加熱装置１によれば、加熱手段３０（パネルヒータ）と流路２０（高さ方向流路２１、水平方向流路２２）とからなる構成、より具体的には筐体部１０（内部空間１１）に対し加熱手段３０（パネルヒータ）を設置して流路２０（高さ方向流路２１、水平方向流路２２）を形成する構成であるため、従来の特許文献１のような仕切部材を用いることを要さず構造的に極めて簡易化できる。
また、本実施形態に係る加熱装置１の流路２０は、下流側の断面が上流側の断面よりも大きいように構成されるので、流路２０内の上流側よりも下流側の圧力が小さいため、本体炉１００から排出される排気ガスを、上流から下流に向けて停滞させることなく円滑に流すことができるようになる。

また、加熱装置１の流路２０は、複数の水平方向流路２２が、複数の高さ方向流路２１を経由して高さ方向に離間して積層されるように配置されるので、水平方向に対する省スペース化（コンパクト化）を図ることができ、加熱装置１の小型化・軽量化・低コスト化を図ることができるようになる。
さらに、本実施形態の加熱装置１は、本体炉１００の下流側に配置することでアフターバーナー部分として機能させることができ、既存のロストワックス炉にも適用することができ、汎用性・拡張性にも優れている。

以上、本発明の加熱装置について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明に係る加熱装置は、上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した実施形態では、本発明に係る加熱装置として、上述した実施形態では、ロストワックス炉に設けられるアフターバーナーを構成する加熱装置を例にとって説明したが、本発明に係る加熱装置は、ロストワックス炉のアフターバーナーに用いられる場合に限られず、例えば、ごみ焼却炉に設けられる二次燃焼装置として適用することもできる。

本発明に係る加熱装置は、収容された内容物を加熱する本体炉から排気される排気ガスを本体炉外に導きつつ加熱する加熱装置・加熱手段であれば、どのような目的・構成の装置であっても適用できるものである。

本発明は、ロストワックス炉に設けられるアフターバーナーやごみ焼却炉に設けられる二次燃焼装置などを構成する加熱装置として好適に利用可能である。

１ 加熱装置（アフターバーナー）
１０ 筐体部
２０ 流路
２１ 高さ方向流路
２２ 水平方向流路
３０ 加熱手段（パネルヒータ）
３１ 本体
３１ａ 貫通孔
３２ 板状体（断熱体）
３３ 溝部
３４ 発熱体
１００ 本体炉
２００ ワーク（内容物）

Claims (7)

1. 収容された内容物を加熱する本体炉から排気される排気ガスを、本体炉外に導きつつ加熱する加熱装置であって、
   排気ガスを本体炉外に導く流路と、
   前記流路内を加熱する加熱手段と、を備え、
   前記流路は、
   本体炉側の上流から本体炉外側の下流に向けて排気ガスを導くように形成された、
   本体炉の高さ方向に沿った高さ方向流路と、
   前記高さ方向流路に対して下流側に連通する、本体炉の高さ方向と交差する水平方向に沿った水平方向流路と、を有し、
   前記加熱手段は、
   少なくとも前記水平方向流路に沿って設けられて該水平方向流路内を水平方向に亘って加熱し、
   前記流路は、複数の前記高さ方向流路と、複数の前記水平方向流路と、を有し、
   前記複数の水平方向流路は、前記複数の高さ方向流路を介して高さ方向に離間して積層されるように配置され、
   当該複数の水平方向流路のうち、下流側の水平方向流路の高さ方向に沿う断面が、上流側の水平方向流路の前記断面より大きい
   ことを特徴する加熱装置。
2. 収容された内容物を加熱する本体炉から排気される排気ガスを、本体炉外に導きつつ加熱する加熱装置であって、
   排気ガスを本体炉外に導く流路と、
   前記流路内を加熱する加熱手段と、を備え、
   前記流路は、
   本体炉側の上流から本体炉外側の下流に向けて排気ガスを導くように形成された、
   本体炉の高さ方向に沿った高さ方向流路と、
   前記高さ方向流路に対して下流側に連通する、本体炉の高さ方向と交差する水平方向に沿った水平方向流路と、を有し、
   前記加熱手段は、
   水平方向に配設される断熱体からなる複数の板状体と、この複数の板状体の間に水平方向に沿って配設される発熱体とを有するパネルヒータからなり、
   少なくとも前記水平方向流路に沿って設けられて該水平方向流路内を水平方向に亘って加熱し、
   前記加熱装置が、
   前記パネルヒータを、水平方向に配置した状態で高さ方向に複数収容可能な筐体部を備え、
   前記水平方向流路が、
   前記筐体部内に高さ方向に離間して水平方向に沿って配置される複数の前記パネルヒータの間に形成される
   ことを特徴する加熱装置。
3. 前記流路は、下流側の断面が上流側の断面よりも大きく形成される
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の加熱装置。
4. 前記流路は、複数の前記高さ方向流路と、複数の前記水平方向流路と、を有し、
   前記複数の水平方向流路は、前記複数の高さ方向流路を介して高さ方向に離間して積層されるように配置され、
   当該複数の水平方向流路のうち、下流側の水平方向流路の高さ方向に沿う断面が、上流側の水平方向流路の前記断面より大きい
   ことを特徴する請求項２記載の加熱装置。
5. 前記加熱手段は、電気的に発熱する発熱体を備える
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載の加熱装置。
6. 前記断熱体が、セラミック繊維からなる
   ことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。
7. 前記パネルヒータが、前記筐体部に対して着脱可能に収容される
   ことを特徴とする請求項２記載の加熱装置。

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