JPS6252206B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、バーナ装置に係り、特に、被加熱物
を少ない燃料で効率よく所望温度に加熱できるよ
うにしたバーナ装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

周知のように、大気中において応力除去焼鈍処
理、焼ばめ処理、焼曲げ処理等を行なうときには
加熱源として、専ら、バーナ装置が使用されてい
る。バーナ装置は、一般に、家庭用ガスコンロと
同様に高温燃焼ガスを被加熱物に吹き付ける構成
となつている。

しかしながら、従来のバーナ装置にあつては、
燃焼ガスが有しているエネルギーの20〜30％程度
しか加熱に利用できず、残りのエネルギーは無駄
に捨てられているのが実状である。このため、被
加熱物が大形化すると燃料消費量が膨大化する問
題があつた。

そこで最近では、熱効率を向上させるためにバ
ーナ本体に各種の工夫が施されている。しかし、
省エネルギー化と言う面からは末だ不十分なもの
しか存在していないのが実状である。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、構成の複雑化を
招くことなく熱効率を大幅に向上させることがで
き、もつて省エネルギー化を実現できるバーナ装
置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明に係るバーナ装置は、被加熱物に向けて
高温の燃焼ガスを吹き付けるバーナ本体と、この
バーナ本体の回りに前記被加熱物に臨ませて配置
された通気性固体と、この通気性固体内を通る経
路で前記被加熱物に吹き付けられた後の前記燃焼
ガスを強制的に排気する排気手段とを備えてい
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、次のような作用で熱効率を大
幅に向上させることができる。すなわち、バーナ
本体から噴出した燃料と空気との混合物は、バー
ナ本体の前面において燃焼し、この燃焼によつて
生成された高温のガスが被加熱物に吹付けられ
る。このため、被加熱物は加熱される。このとき
強制排気系を動作させておくと、被加熱物に吹き
付けられた燃焼ガスは、被加熱物に突き当つた後
方向変換して通気性固体内を通つて排気される。
通気性固体内を通過しようとする燃焼ガスは、通
常、相当の高温に保たれている。このように高温
の燃焼ガスが通気性固体内を通過しようとする
と、通気性固体の真の表面積が非常に大きいこと
が有効に作用して燃焼ガスの熱が速やかに通気性
固体に伝達される。つまり、燃焼ガスが通気性固
体を横切ると、非常に大きなエンタルピ降下が生
じ、排ガス温度が急激に降下する。このエンタル
ピ降下に相当するエネルギーは、通気性固体から
輻射エネルギーとして射出される。この場合、輻
射エネルギーの大部分は上流側、つまりこの発明
装置では被加熱物側に向けて射出される。したが
つて、被加熱物は、通気性固体からの輻射熱によ
つても加熱されることになる。このように、通気
性固体を前記関係に配置するとともに前記関係に
排気手段を設けているので、燃焼ガスが有してい
るエネルギーのうち今まで捨てられていたエネル
ギーも有効に利用して被加熱物を加熱することが
できる。したがつて、簡単な構成であるにも拘ら
ず熱効率を大幅に向上させることができ、均一加
熱化は勿論のこと加熱時間の短縮化も図れ、省エ
ネルギー化に十分寄与することができる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説
明する。

第１図は、溶接割れを防止するために溶接に先
だつて被溶接物を予熱する予熱装置に本発明に係
るバーナ装置を組み込んだ例を示すものである。

すなわち、図中１ａ，１ｂは被溶接部材（被加
熱物）であり、これら被溶接部材１ａ，１ｂの突
き合せ面には溶接用の開先２が形成されている。
そして、被溶接部材１ａ，１ｂの上には、本発明
を適用した予熱装置３が紙面と直交する方向に移
動自在に載置されている。

予熱装置３は、大きく別けて、走行台車４と、
火炎噴出面を被溶接部材１ａ，１ｂの上面に向け
るとともに上記台車４に支持された四角型のバー
ナ本体５と、開口部を被溶接部材１ａ，１ｂの上
面側に向け上記バーナ本体５を囲繞するように配
置された有底で、かつ環状のダクト６と、このダ
クト６の開口部を閉塞するように装着された多孔
質セラミツクス板製の通気性固体７と、一端側が
第２図にも示すようにダクト６の底壁四辺に設け
られた孔を介してダクト６内に通じた排気管８
ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄと、台車４上に固定され前
記各排気管の他端側が共通に接続された排気フア
ン９とで構成されている。

前記台車４には、第２図に示すように４つの脚
部１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄが設けてあ
り、これら脚部の先端にはそれぞれ車輪１２ａ，
１２ｂ，１２ｃ，１２ｄが装着されている。前記
バーナ本体５は、たとえば特開昭58−205012号公
報に開示されているもののように燃焼炎を均一に
分散させることができるように構成されたもので
ある。このバーナ本体４は、燃焼供給管１３が台
車４に支持され、これによつて台車４への固定と
被溶接部材１ａ，１ｂとの間の間隔保持とがなさ
れている。そして、燃焼供給管１３は、燃料と空
気とを予混合する図示しない予混合系に接続され
ている。前記ダクト６は、開口中心線がバーナ本
体５の中心線と交わるように開口部を斜めに向け
て配置されている。したがつて、通気性固体７も
バーナ本体５を中心にして庇状に斜めに配置され
ている。上記通気性固体７の被溶接部材１ａ，１
ｂ側に位置する面には輻射率を向上させるセラミ
ツクスの塗料が塗布されており、また背面側には
各部の通気抵抗を調整するための図示にない手
段、たとえば各部の空孔率が所定に設定されたセ
ラミツクスフアイバーや各部の空孔率が所定とな
るようにセラミツクス粒子を金網で挾み込んだも
のが添設されている。なお、バーナ本体５とダク
ト６との間の隙間には、断熱板１４が装着されて
いる。

このように構成された予熱装置３を用い、溶接
に先だつて被溶接部材１ａ，１ｂの開先２の部分
を予熱するには次のようにする。

まず開先２の真上にバーナ本体５が位置するよ
うに台車４をセツトする。次に、排気フアン９を
動作させ、バーナ本体５に点火する。バーナ本体
５によつて生成された高温の燃焼ガスは、第１図
中に実線矢印で示すように開先２の部分およびそ
の両側に吹き付けられる。したがつて、開先２の
近傍は加熱される。このとき、排気フアン９は動
作しているので、被溶接部材１ａ，１ｂの上面に
吹付けられた後の燃焼ガスは方向変換してバーナ
本体５を囲繞するように配置されている通気性固
体７を透過してダクト６内に流れ込み、各排気管
８ａ〜８ｄを介して排気フアン９から排気され
る。通気性固体７に侵入しようとしている燃焼ガ
スは、まだ相当高温に保たれている。このように
高温のガスが通気性固体７を横切ると、通気性固
体７の真の表面積が十分大きいことに起因して、
通気性固体７が急速に加熱される。この加熱によ
つて通気性固体７に蓄えられたエネルギーの大部
分は、第１図中破線矢印で示すように輻射線とな
つて被溶接部材１ａ，１ｂの開先２の両側を加熱
する。したがつて、開先２の近傍は良好に予熱さ
れることになる。この場合、通気性固体７の傾斜
の選択によつて輻射線で加熱される部分の位置を
自由に選択することができる。そして、台車４を
第２図中矢印Ｑで示すように開先２に沿わせて移
動させ、続いて開先２の部分を溶接することによ
つて良好な溶接を施すことができる。

このように、バーナ本体５で生成された高温の
燃焼ガスが有しているエネルギーのうち、今まで
捨てられていた分を通気性固体７を用いて回収
し、この回収されたエネルギーをも被加熱物の加
熱に使用できるようにしている。したがつて、従
来のバーナ装置に比べて熱効率を大幅に向上させ
ることができ、結局、前述した効果を発揮させる
ことができる。また、強制排気系を用いて、燃焼
ガスを強制的に通気性固体７に通すようにしてい
るので、燃焼ガスが有しているエネルギーの大部
分を加熱に有効利用することができる。したがつ
て、熱効率をさらに向上させることができる。さ
らに、通気性固体７に蓄えられた熱によつて負荷
変動時における温度変化を少なくすることもでき
る。

なお、上述した実施例ではバーナ本体５の回り
全周に亙つて通気性固体７およびダクト６を配置
しているが、これは被加熱物の厚み等によつて
種々変形することができる。すなわち、第３図に
示すようにバーナ本体５を中心にして台車の進行
方向前方に位置するダクト部分を省略し、この部
分に外気の侵入を抑制する断熱カーテン１５を設
けるようにしてもよいし、第４図に示すように台
車の進行方向前方および後方に位置するダクト部
分を省略し、この部分に外気の侵入を抑制する断
熱カーテン１５，１６を設けるようにしてもよ
い。また、第１図および第３図に示した場合には
排気管を１本にすることもできる。また、バーナ
装置側を固定し、被加熱物側を移動させるように
してもよい。さらに、外気の吸い込みを抑制する
にはダクト６の外周縁部を被溶接部材に十分（数
10mm）接近させればよい。

次に、第５図を参照して本発明の別の実施例を
説明する。

この実施例は、家庭あるいは業務として用いら
れる調理用のコンロに本発明に係るバーナ装置を
組込んだ例である。

すなわち、同図において、２１は調理用の鍋Ｐ
を保持するフレームであり、このフレーム２１内
にコンロ３１が配置されている。このコンロ３１
は、鍋Ｐの下面を直接加熱できるように配置され
た都市ガスあるいはプロパンガス用のバーナ本体
３２と、開口部を鍋Ｐの下面に向けるとともに上
記バーナ本体３２を囲繞するように配置された有
底で、かつ環状のダクト３３と、このダクト３３
の開口部を閉塞するように装着された通気性固体
３４と、一端側がダクト３３の底壁に設けられた
孔を介してダクト３３内に通じた排気管３５と、
この排気管３５の他端に接続された排気フアン３
６とで構成されている。なお、図中３７および３
８は、支持と仕切りとを兼ねた断熱材を示してい
る。

このように構成されたコンロであると、第１図
に示した実施例と同じ原理で、燃焼ガスが有して
いるエネルギーのうち、今まで捨てられていたエ
ネルギーを通気性固体３４で回収して鍋Ｐの加熱
に有効利用できるので、前記実施例と同様な効果
を得ることができる。

第６図は、本発明のさらに異なる実施例を示す
ものである。この実施例は、燃焼炎を直接、被加
熱物に接触させることをできない被加熱物、たと
えばプラスチツク成形物、高速道路の補修面、解
凍を必要とする冷凍物等の被加熱物を加熱する装
置に本発明に係るバーナ装置を組込んだ例であ
る。

すなわち、この装置は、バーナ本体４１の回り
に断熱材４２を介して環状のダクト４３を配置
し、このダクト４３の開口部を通気性固体４４で
閉塞している。そして、バーナ本体４１の前面お
よび通気性固体４４の前面を一体に覆うように表
面に赤外線輻射物質をコーテイングしたボツクス
４５を配置し、さらに前記ダクト４３を排気管４
６を介して排気フアン４７に接続したものとなつ
ている。

このように構成された装置にあつても、排ガス
が有している熱エネルギーを通気性固体４４で回
収して被加熱物であるボツクス４５を効率よく加
熱することができ、前記実施例と同様の効果を期
待することができる。

なお、各実施例において、バーナ本体としては
プレミツクス式のもの、ノズルミツクス式のも
の、オイル式のもの、強制燃焼式、自然燃焼式な
ど各種のものを使用できることは勿論である。ま
た、通気性固体を均一に温度上昇させるために通
気抵抗を調整する手段としては、通気性固体を形
成するときに空孔率分布を制御することによつて
行なうようにしてもよい。また、本発明に係るバ
ーナ装置で大形の構造物における応力除去焼鈍処
理を行なうような場合にはバーナ装置の主要部を
複数併設すればよい。また、通気性固体の傾斜角
を制御できるようにし、この傾斜角制御で応力除
去焼鈍時における加熱速度および冷却速度の勾配
を調整するようにしてもよい。また、排気フアン
の加熱を防止するためにフアンの吸入側に空気取
入口を設けてもよい。その他、本発明の要旨を逸
脱しない範囲で種々変形できることは勿論であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した予熱装置の一例を示
す縦断面図、第２図は同装置を第１図におけるＸ
−Ｘ線に沿つて切断し矢印方向に見た図、第３図
および第４図はそれぞれ変形例を説明するための
平面図、第５図は本発明を適用した調理用コンロ
の一例を示す縦断面図、第６図は本発明を適用し
た間接式加熱装置の縦断面図である。 １ａ，１ｂ…被溶接物、３…予熱装置、５，３
２，４１…バーナ本体、６，３３，４３…ダク
ト、７，３４，４４…通気性固体、９，３６，４
７…排気フアン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被加熱物に向けて高温の燃焼ガスを吹き付け
   るバーナ本体と、このバーナ本体の回りに前記被
   加熱物に臨ませて配置された通気性固体と、この
   通気性固体内を通る経路で前記被加熱物に吹き付
   けられた後の前記燃焼ガスを強制的に排気する排
   気手段とを具備してなることを特徴とするバーナ
   装置。 ２ 前記通気性固体は、多孔性セラミツクス板で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   のバーナ装置。 ３ 前記通気性固体は、空孔率分布の設定で各部
   の通気抵抗が調整されたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項または第２項に記載の
   バーナ装置。 ４ 前記通気性固体は、前記被加熱物に臨む面に
   高輻射塗料が塗布されたものであることを特徴と
   する特許請求の範囲第１、第２、第３項のいずれ
   か１項に記載のバーナ装置。 ５ 前記排気手段は、一端側開口に前記通気性固
   体を装着したダクトと、このダクトの他端側に接
   続された排気フアンとで構成されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のバーナ装
   置。