JPS6347689Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の技術分野〕 本考案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。

〔考案の技術的背景とその問題点〕

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
てバーナ装置が使用される。バーナ装置は、一般
に家庭用ガスコロンと同様に、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おいては、
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になると
いう問題があつた。

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、
省エネルギーという面からは未だ不十分なものと
しか存在していない。

〔考案の目的〕

本考案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。

〔考案の概要〕

本考案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被加熱物に臨ませて配置され
た可撓性を有する通気性熱交換部材と、この熱交
換部材を通る経路で被加熱物に吹き付けられた後
の燃焼ガスを強制的に排気する排気手段とを備え
たことが特徴である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、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。即ち、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、被加
熱物が加熱される。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て方向変換した後、熱交
換部材を通つて排気される。

熱交換部材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。このような高温
の燃焼ガスが熱交換部材を通過しようとすると、
熱交換部材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熱交換部材
に伝達される。即ち、燃焼ガスが熱交換部材を横
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、熱交換部材から輻射エ
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、つまり本考案装置では
被加熱物側に向けて射出される。従つて、被加熱
物は熱交換部材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、熱交換部材および排気手段を前記
の関係に設けていることにより、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
ネルギーをも有効に利用して被加熱物を加熱する
ことが可能である。従つて、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、
均一加熱は勿論のこと加熱時間の短縮も図られる
ことになり、省エネルギー大きく寄与することが
できる。

さらに、本考案においては通気性熱交換部材が
可撓性を有しているため、例えば多孔質セラミツ
ク板のようなものと異なり、熱交換部材を任意の
形状に形成することが可能である。この場合、熱
交換部材を例えば金属線またはセラミツク繊維を
層状化してなる熱交換層の両面に、この熱交換層
を層状に保持するための例えば金網またはセラミ
ツク繊維からなる保持層とを配置した多層構造と
すれば、保持層の少なくとも一方によつて熱交換
部材としての特性を変えることなく通気抵抗を調
整できるという利点がある。

〔考案の実施例〕

以下、本考案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考案に係
るバーナ装置を組み込んだ例を示すもので、ａは
縦断面図、ｂはＸ−Ｘ矢視断面図である。

第１図において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の上に本考案を適用
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
けバーナ本体５を囲繞するように配置された有
底、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可撓性を有する通
気性熱交換部材７と、一端側がダクト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８ａ〜８ｄと、台車４上に固定され各排気管
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。

台車４には４つの脚部１１ａ〜１１ｄが設けら
れており、これら脚部１１ａ〜１１ｄの先端にそ
れぞれ車輪１２ａ〜１２ｄが装着されている。バ
ーナ本体５は例えば特開昭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との間の間隔の保持とがなさ
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。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。従つて、熱交換部材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。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。

可撓性を有する通気性熱交換部材７は、例えば
第２図に示すように構成される。この熱交換部材
７は、熱交換層２１と、この熱交換層２１の両面
側に配置され、熱交換層２１を層状に保持するた
めの保持層２２，２３とを主体として構成された
複層構造のものである。ここで、熱交換層２１は
例えば線径数十〜数百μｍの金属線またはセラミ
ツク繊維をからませて層状化したもの、あるいは
多孔質の軽量セラミツク粒子を層状化したものが
使用される。このような熱交換層２１を実効的な
表面積が非常に大きいため熱交換作用が良好であ
り、また軽量で蓄熱も小さいという利点がある。
なお、熱交換層２１の通気抵抗は１mmＨｇ程度の
圧損にするのが好ましい。また、熱交換層２１の
下側の保持層２２は例えばセラミツク繊維の布か
らなり、通気抵抗があまり大きくならないような
編み方が望ましい。一方、熱交換層２１の上側の
保持層２３は例えば線径0.1〜0.5mm，網目間隔１
mm程度の平おり金網またはセラミツク繊維の布に
より形成され、熱交換部材７の通気抵抗調節部材
を兼ねている。保持層２２についても金網で形成
することが可能である。

そして、下側の保持層２２から熱交換層２１を
貫通して上側の保持層２３に到達する複数本のフ
リピン２４が挿入され、これらのフリピン２４の
頭部（図で下端部）に金属またはセラミツクから
支持棒２５がそれぞれ挿入されると共に、フリピ
ン２４の途中に熱交換層２１の厚さを調整するた
めのワツシヤ２６がはめられ、さらにフリピン２
４の先端部（図で上端部）は支持棒２５と直交す
る方向に配列された補強用の押え棒２７に溶着さ
れている。なお、押え棒２７は板状のものに置換
えてもよく、また支持棒２５と押え棒２７とを平
行に設けてもよい。

このように構成された熱交換部材７は通気性に
富むばかりでなく、例えば多孔質セラミツク板の
ようなものに比べて可撓性に富み、また軽量でも
ある。さらに、この熱交換部材７の被溶接部材１
ａ，１ｂ側に対向する面、つまり支持層２２の外
面には、輻射率を向上させるためのセラミツク粒
子等の高輻射物質２８が塗布されている。

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。従つて、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熱交換部
材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。熱交換部材７に侵入しようとしている燃焼ガ
スは、また相当の高温に保たれている。このよう
に高温のガスが熱交換部材７を横切ると、熱交換
部材７の真の表面積が十分大きいことに起因し
て、熱交換部材７が急速に加熱される。この加熱
によつて熱交換部材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。従つて、開先２の近傍は良好に予熱さ
れることになる。この場合、熱交換部材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のうち、今ま
で捨てられていた分を熱交換部材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ため、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
できる。また、強制排気系を用いて燃焼ガスを強
制的に熱交換部材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可能である。従つて、熱効
率をさらに向上させることができる。さらに、熱
交換部材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
全周に亙つて熱交換部材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。例えばバーナ本体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、その部分に外気の侵入を抑制す
る断熱カーテンを設けるようにしてもよいし、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、その部分に外気の侵入を抑制する断
熱カーテンを設けるようにしてもよい。また、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10
mm）接近させればよい。

なお、本考案に係るバーナ装置は他の用途、例
えば家庭あるいは業務として用いられる調理用の
コンロに適用することもでき、また燃焼炎を直
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
熱する装置に適用することも可能である。

次に、第３図および第４図を参照して本考案の
他の実施例を説明する。第３図は丸棒等の長尺の
被加熱物３０を加熱する場合の実施例であり、複
数（図の例では２個）のバーナ本体５と、第１図
におけるダクト６と熱交換部材７とからなる複数
（図の例では４個）の熱交換部３１が配置され、
共通の排気管８を介して排気フアン９に接続され
ている。バーナ本体５と熱交換部３１との間、お
よび熱交換部３１の相互間には、レンガ等からな
る断熱材３２および３３が設けられている。これ
ら複数のバーナ本体５と熱交換部３１および断熱
材３２，３３で囲まれた空間に被加熱物３０を挿
入することにより、効果的に加熱を行なうことが
できる。

第４図は大形の構造物における応力除去焼鈍処
理を行なう場合の実施例であり、被処理物４０は
図の例ではパイプ状をなし、その周囲にパネル式
に組立てられる複数のバーナ本体５と、熱交換部
４１および断熱材４２，４３が配置されている。
この場合、熱交換部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ことも可
能である。

なお、本考案は上記した実施例に限定されるも
のではなく、例えば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り、その他、本考
案の要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施が
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本考案を適用した予熱装置の一
例を示す縦断面図およびＸ−Ｘ矢視断面図、第２
図ａ，ｂは本考案における熱交換部材の詳細な構
成を示す平面図および断面図、第３図および第４
図はそれぞれ本考案の他の実施例を示す縦断面図
である。 １ａ，１ｂ……被溶接物、３……予熱装置、５
……バーナ本体、６……ダクト、７……熱交換部
材、８，８ａ〜８ｄ……排気管、９……排気フア
ン、２１……熱交換層、２２，２３……保持層、
２４……フリピン、２５……支持棒、２６……ワ
ツシヤ、２７……押え棒、２８……高輻射物質の
塗布層、３１，４１……熱交換部、３２，３３，
４２，４３……断熱材。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (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可撓性を有する
   通気性熱交換部材と、この熱交換部材を通る経
   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) 前記可撓性を有する通気性熱交換部材は、金
   属線またはセラミツク繊維あるいは多孔質セラ
   ミツクを層状化した熱交換層と、この熱交換層
   の両面に配置され、該熱交換層を層状に保持す
   る金網またはセラミツク繊維からなる保持層と
   により構成されたものであることを特徴とする
   実用新案登録請求の範囲第１項記載のバーナ装
   置。