WO2001016527A1 - Dispositif de traitement thermique, procede d'installation pour element regenerateur poreux, procede de production de substance traitee thermiquement, procede de selection pour element regenerateur poreux, et composant d'element regenerateur poreux use - Google Patents

Description

明 細 発明の名称

熱処理設備、 多孔性蓄熱体の設置方法、 熱処理された物体の製造方法、 多孔性 蓄熱体の選定方法、 及び使用済みの多孔性蓄熱体構成部材 技術分野

本発明は、 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置が複数 個付設された加熱室を具備し、 加熱室内で物体に熱処理を施す熱処理設備、 かかる 蓄熱型燃焼装置が複数個付設された加熱室内で物体に熱処理を施す際の多孔性蓄熱 体の設置方法、 及び、 かかる熱処理設備を用いる熱処理された物体の製造方法、 多 孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器が複数個付設された空間を具備する熱処理設備、 か かる熱処理装置における多孔性蓄熱体の設置方法、 及び、 かかる熱処理設備を用い る熱処理された物体の製造方法に関し、 詳しくは、 それぞれ、 複数個の直火式バー ナ若しくは複数個の蓄熱型燃焼装置、 又は、 複数個の熱交換器における多孔性蓄熱 体の実質的平均表層孔径を同一でないようにした熱処理設備、 多孔性蓄熱体の設置 方法、 及び、 熱処理された物体の製造方法に関するものである。 又、 本発明は、 複 数個の直火式パーナ若しくは複数個の蓄熱型燃焼装置、 又は、 複数個の熱交換器に おける多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径がを同一にするための多孔性蓄熱体の選 定方法に関する。 更に、 本発明は、 複数個の直火式パーナ若しくは複数個の蓄熱型 燃焼装置、 又は、 複数個の熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が 同一でないようにして使用され、 使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材に関す る。 背景技術 以下において、 特に区別して言及する場合を除いて、 孔と擬似孔 （後述の定義参 照） とを総称して 「孔」 という。 又、 多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器を、 この蓄 熱体にガスが通流する限り、 この蓄熱体を当該熱交換器の熱交換のために直接使用 すると否とに拘わらず、 便宜的に 「蓄熱型熱交換器」 （又は状況によっては単に 「熱交換器」 ） という。

1 . 多孔性蓄熱体の目詰まり現象

多孔性蓄熱体を内蔵する蓄熱式パーナを備える蓄熱型燃焼装置ゃ蓄熱型熱交換器 が複数個付設された加熱室を具備し、 その加熱室内で物体に熱処理を施す熱処理設 備はよく知られている。

この種の熱処理設備の稼働時には、 多孔性蓄熱体は低温ガスと高温ガスの交番的 な通過を通じて熱交換を行う。 このため、 多孔性蓄熱体は当然厳しい熱衝撃環境に 晒され、 通過ガスによる機械的圧力にも熱環境下で晒される。 又、 加熱室で行われ る熱処理の種類によっては多孔性蓄熱体は厳しい化学反応にも晒される。 従って、 多孔性蓄熱体は、 かかる厳格な環境下での長時間使用に耐え得る安定な部材である ことが要求される。 尤も、 このような要求は、 加熱室の存在や燃焼パーナの存在を 必ずしも前提とせず、 蓄熱型熱交換器が厳格な環境下で使用される場合に当然要求 される技術的事項である。 例えば、 工業用炉の副生ガスを高温源として多孔性蓄熱 体に通週して熱交換を行うような場合において、 工業用炉自体を 「加熱室」 と把握 するのが不自然なときがこれに該当する （ 「加熱室」 の用語の定義は改めて後述す る） 。

しかし、 熱処理設備に使用される多孔性蓄熱体の寿命は無限ではない。 厳格な環 境下で使用する以上、 多孔性蓄熱体の定期的な又は非定期的な交換は不可避である。 尤も、 その交換の周期は、 他の理由により更に短くなる。 例えば、 熱処理設備の外 部から加熱室内に持ち込まれる物質 （外来性目的外物質） や熱処理設備内の部材

(多孔性蓄熱体を構成する部材自体を含む。 ） に由来して加熱室内に持ち込まれる 物質 （内来性目的外物質） が加熱室内で熱処理を受け、 若しくは加熱室内の環境物 質と化学反応を起こすことにより、 又は、 多孔性蓄熱体の材料そのものが加熱室内 のその他の物質と化学反応を起こすことにより副産物が生ずる場合や、 これらの目 的外物質が完全には副産物に変化せずに未反応のまま一時的であれ長時間であれ加 熱室内に残留する場合は、 かかる副産物や残留した目的外物質が多孔性蓄熱体の孔 内に生成乃至は付着することにより、 孔の閉塞乃至は目詰まりを引き起こし （これ を便宜的に、 多孔性蓄熱体の「目詰まり現象」という。 ） 、 多孔性蓄熱体の特性や品 質がその使用時間とともに本来望まれるレベルよりも低下してくる。 この結果、 加 熱室内のガス圧の急激な上昇を将来し、 又、 直火式パーナの燃焼効率ゃ蓄熱型熱交 換器の熱交換効率や全体としての性能が低下するので、 熱処理設備を効率的に運転 する上での支障となる。 蓄熱型熱交換器が設置される場所を中心に考えてみても、 その場所に外部から持ち込まれる物質を外来性目的外物質とし、 その場所内の物質 に由来する物質を内来性目的外物質として副産物を考えれば、 上記の例示的現象は そのまま加熱室を必須としない蓄熱型熱交換器に当てはまる。

かくして、 多孔性蓄熱体の交換の必要に迫られる。 要すれば、 多孔性蓄熱体の目 詰まり現象を効果的に防止又は抑制しない限り、 その耐用時間を延ばすことには限 界がぁり、 多孔性蓄熱体の点検 ·保守 ·交換 ·浄化 （クリ一二ング処理） ·その他 のメンテナンス作業の周期を一定以上に大きくすることができにない、 或いは、 当 該メンテナンス作業の頻度を一定以下に下げることができないことを意味する。 ところで、 この多孔性蓄熱体の目詰まり現象を防止又は抑制するための最も安易 な方法は、 熱処理設備の安全性を重視する余り、 多孔性蓄熱体の耐用時間は端から 有限であるものと割り切って、 その耐用時間を実際より短く想定して、 多孔性蓄熱 体の定期的又は非定期的の点検 ·保守 ·交換 '浄化 （クリーニング処理） 'その他 のメンテナンス作業を頻繁に行うことである。 確かに、 頻繁に多孔性蓄熱体のメン テナンス作業を行えば目詰まり問題は解消できるであろう。

しかし、 それではメンテナンス作業に要する費用 （人件費、 管理費等を含む。 ） が増加してしまう。 例えば、 多孔性蓄熱体は無料ではないので、 多孔性蓄熱体の交 換頻度の増加は、 熱処理設備の維持管理コストの増加に直結する。 又、 一部の多孔 性蓄熱体のみのメンテナンス作業が必要なときであっても、 熱処理設備の運転を停 止してこの作業を行わなけれパーナらない場合もある。 すると、 結果的にメンテナ ンス作業の頻度は増加するのであり、 加熱設備の操業に支障を来し、 運転コスト面 でも問題である。

従って、 多孔性蓄熱体の目詰まり現象に起因する上述のような一連の問題 （便宜 的に多孔性蓄熱体の目詰まり問題という。 ） を解消するためには、 多孔性蓄熱体の 交換頻度を極力減らすことができる技術を案出する必要がある。 又、 このような技 術により実現される多孔性蓄熱体は、 それが使用済みとなって交換される際には、 従来に増して高い経費削減効果を奏するはずである。

2 . 目詰まり現象の進行と目詰まり原因物質

多孔性蓄熱体の目詰まり問題を引き起こす目的外物質や熱処理の副産物 （以下 「目詰まり原因物質」 と総称する。 ） は、 肉眼で見える場合もあれば、 顕微鏡でな いと見えない場合もある。 しかし、 時間の経過とともに多孔性蓄熱体の目詰まり現 象は進行し、 その孔の開口径は小さくなつてくるので、 かかる孔の開口径の経時的 変化により目詰まり現象の存在と進行度を知ることができる。 又、 目詰まりが進行 すれば、 多孔性蓄熱体を通流するガスの圧力や圧損が変化するので、 これらを観測 することで目詰まり現象の存在と進行度を知ることができる。 要すれば、 肉眼で観 測できると否とに拘わらず、 適当なパラメ一夕を設定すると目詰まり現象の存在と 進行度を知ることができる。 本発明では、 後述のように、 このパラメ一夕を 「実質 的平均表層孔径」 という用語を使用して総括的に定義している。

外来性目的外物質の例は、 熱処理設備の周囲に存在する金属、 セラミックス、 ガ ラス、 酸化物その他の物質でできたダストである。 ダストは難反応性である場合が 多いが、 難反応性でなくても、 熱処理の結果、 不都合な副産物を生ずる物質も外来 性目的外物質に含まれる。 更に、 直火型パーナの燃料や燃焼用空気中に含まれる物 質も外来性目的外物質といえる。 特に意図的に燃料に粉体や固体 （例えば固体燃 料） を混合し、 これが燃焼しきらないで残留するような場合は、 その残留物はまさ にこれに該当する。 このような残留物の中には先述の副産物の生成を特に助長し易 いものがある。

内来性目的外物質の典型例は、 多孔性蓄熱体がその使用過程において機械的接触 により磨耗したり破損してできた粉状、 小 （微） 片状の残留物や加熱室に搬入され た被処理体に熱処理を施した結果生ずる目的外物質である。 後者、 即ち、 被処理体 に由来する目的外物質の一例は、 加熱室内の熱処理により生じた被処理体表面に生 成した酸化物その他のスケールであって、 加熱室内の通過ガスの機械的圧力、 熱衝 撃その他の環境条件により被処理体表面から離脱した小粒子である （特開平 7— 1 1 9 9 5 8号） 。 直火式バーナゃ蓄熱型熱交換器がアレイ状に配置する場合は、 前 段に配置する多孔性蓄熱体の構成部材に由来する物質 （特に後述の粉化物） が後段 に配置する多孔性蓄熱体にとって内来性 （又は設備の態様によっては外来性） 目的 外物質にもなる。

加熱室内に残留する目的外物質が、 しばらくしてから、 多孔性蓄熱体の孔を物理 的に塞ぐことがある。 加熱室内で受ける熱による軟化、 溶融又は気化 （これもある 意味では化学反応である。 ） もこの多孔性蓄熱体の孔を塞ぐ現象を助長する場合も ある。 蓄熱体には低温ガスが流れるし、 特に、 例えばメンテナンス作業のために設 備の運転を停止する場合には蓄熱体の温度は下がる。 このような場合、 一旦軟化、 溶融又は気化した目的外物質が固化、 凝固又は凝結して多孔性蓄熱体の孔を閉塞し、

「目詰まり問題」 を引き起こす。

尚、 多孔性蓄熱体がハニカム型蓄熱体 （定義は後述する。 ） である場合とボール 型蓄熱体 （定義は後述する。 ） である場合とを比較してみると、 前者では孔が直線 的であるので、 ガスはよどみなくその孔を通過するが、 後者では孔が非直線的な部 分を有するのでガス流速が均一でなく.、 局所的にガスの流速が著しく低下するため に目的外物質 （特にダスト、 紛状、 小 （微） 片状の残留物） が停滞又は沈着し易い。 但し、 ハニカム型蓄熱体に比べてボール型蓄熱体の方が、 少なくとも非直線的孔に 着目する限り、 実質的平均表層孔径が大きくなりがちである。 それ故、 目的外物質 が停滞又は沈着し易い部分があるとしても、 「目詰まり現象」 がボール型蓄熱体の 方が顕著であるとは必ずしも言えない。

次に副産物であるが、 これは、 多くの場合、 外来性又は内来性目的外物質、 多孔 性蓄熱体の材料 （例えば、 低量組成物や不純物） 及び加熱室内の環境物質のうち少 なくとも二つの物質間の化学反応により生ずると考えられる。 この化学反応には加 熱室内で起こる熱処理条件 （例えば、 パーナの燃料の含有物や組成、 熱処理温度や 熱処理雰囲気） に大きく関係しているはずである。 多孔性蓄熱体において、 特にそ の表面において副産物の生成反応が起こる場合には、 副産物は多孔性蓄熱体の孔を 徐々に塞いでゆく。 多孔性蓄熱体の表面と接触している外来性又は内来性の目的外 物質がある場合、 たとえば先述のように停滞又は沈着するような目的外物質がある 場合、 両者の接触界面において副産物が徐々に生成し、 成長し、 多孔性蓄熱体の孔 の目的外物質による閉塞を助長する場合もあり得る。 又、 熱処理雰囲気が副産物の 生成を助長することもありうる。 例えば、 高炉その他の工業用炉の副生ガスのよう な清浄度の低い物質を燃料として使用する場合である。 工業用炉の副生ガスと異な り、 天然ガスのような比較的清浄度の高い物質を燃料として使用する場合は、 副産 物による 「目詰まり現象」 は相対的には顕著ではない。 但し、 清浄度の高い燃料物 質を使用する場合であっても、 他の原因物質による同現象は起こる。

尚、 上記の内来性目的物質の定義、 即ち、 「加熱室に搬入された被処理体に熱処理 を施した結果生ずる目的外物質」からすれば、 副産物も内来性目的物質に含めるのが 妥当であろう。 このように考えれば、 燃料物質の清浄度の如何に拘わらず、 「目詰 まり現象」 の原因物質を一括して説明できる利便もある。 従って、 以下においては、 特に区別しない限り、 内来性目的物質には副産物が含まれるものとする。

3 . 「目詰まり問題」 を解決するための従来技術：

多孔性蓄熱体の目詰まり問題を解決するために、 従来は、 例えば、 次のような通 りであった。 ( 1 ) 蓄熱体を複数層に分け、 燃焼ガス流入側の層を随時交換可能に構成する （特 開平 6— 2 0 1 2 7 6号、 特開平 8— 9 4 0 6 6号） 。

( 2 ) 蓄熱体を擁する蓄熱室の排ガス導入側にサイク口ン式ダスト捕集器を設置し、 排ガスに含まれるスケール、 ダストを遠心分離する （特開平 6— 2 4 1 4 2 0号、 特開平 7— 1 1 9 9 5 8号） 。

( 3 ) 熱処理により発生する N〇xの濃度を低減するために、 蓄熱体を通じて加熱室 内に供給する水又は水蒸気により、 当該蓄熱体を洗浄し、 定期 '不定期のメンテナ ンス作業のために設備を停止したり蓄熱体を取り外すことなくその孔を塞ぐ傾向の ある物質を外部に取り出す （特公平 4一 7 0 5 5 4号） 。

( 4 ) 燃焼廃ガスと燃焼用空気の通過を互いに逆方向に繰り返す蓄熱体の廃ガス出 口よりも後方に低沸点金属捕捉装置を設け、 蓄熱体出口の廃ガス温度を、 低沸点金 属の沸点以上に保持するように熱処理設備を操業することで、 廃ガス中に含まれる 低沸点金属が凝縮が蓄熱体外で起こるようにする （特開平 8— 2 6 1 4 2 1号） 或 いは蓄熱体に繋がる廃ガス流路の途中にミストキヤツチヤーを設ける （特開平 8— 8 6 4 1 9号） 。

( 5 ) 燃焼用空気供給系と排気系に対して蓄熱体を回転させることにより単一の燃 焼パーナを連続燃焼させる形式の蓄熱式連続燃焼パーナにおいて、 蓄熱体のガス流 通路に、 再生可能な高融点及び低融点金属捕捉カラムを設ける （特開平 8 - 8 6 4 1 9号） 。

( 6 ) 加熱室を複数個の隙間のある仕切壁により上下にそれぞれ、 実際に燃焼バー ナが火炎を発する燃焼室と被処理体が溶融する溶融室とに分け、 加熱室の下部に配 置する溶融室に設けた補助煙道から、 溶融室で発生するダストゃ低沸点金属を排出 し、 蓄熱体に通ずる上部の燃焼室へのこれらの物質の流入を防止する （特開平 7—

1 1 3 5 7 9号） 。

( 7 ) 蓄熱式交番燃焼パーナを煙道から離隔した位置に設置し、 燃焼排ガスの一部 が蓄熱体を通過せずに煙道から外部に排出されるように制御することで、 低沸点金 属等を含まないガスを主体とする燃焼排ガスのみが蓄熱体を通過するようにする (特開平 8— 2 4 7 4 3 0号） 。

( 8 ) 無酸化又は低酸素の環境下で被処理体を熱処理したり （特開平 8 - 1 5 9 6 6 4号、 特開平 7— 2 5 8 7 4 0号） 、 直火式パーナの火炎が被処理体に接触しな いようにして （特開平 7 - 1 0 2 3 1 3号） 、 目詰まり原因物質である （余分な） スケールの発生を防止する。

その他、 熱処理設備に被処理体の予熱室を設けることで被処理体の急速加熱を防 止して、 被処理体の割れ、 曲がり等を防止する技術 （特開平 8— 2 1 0 7 8 0号） も一旦発生したスケールの微粉化や飛散を防止する意味で、 又、 加熱室内のガス圧 を調整することでスケールの発生量を低減する技術 （特開平 7— 1 0 3 4 6 1号） も、 多孔性蓄熱体の目詰まり問題の対策となり得る。

これらの従来技術の内、 （ 1 ) の従来技術は、 燃焼パーナに直接燃焼排ガスが導 かれる直火式パーナにおいては、 高温の被処理体のスケールや耐火物片などのダス トといった内来的目的外物質が、 燃焼排ガスと共に多孔性蓄熱体内の孔を通じてそ の内部に侵入して付着することが多く、 しかもその付着が燃焼排ガスが導かれる側 のある程度の幅を有する表面層に特に顕著に起こるという知見に基づき、 目詰まり を起こした蓄熱体表面層の交換を容易にするための技術に関し、 多孔性蓄熱体自体 の形態を工夫することにより目詰まり問題の解決を図るアプローチを提示するもの として注目に値する。

しかし、 これは目詰まり現象自体を防止又は抑制するための技術に関するもので はない。 特に、 この従来技術は、 蓄熱式バーナゃ蓄熱型熱交換器単体が内蔵する多 孔性蓄熱体の表面層を他の層とは異なる形状 ·形態にする技術ではあるが、 複数個 の蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器に係る複数個の蓄熱体における目詰まり挙動 に関する新たな知見に基づき多孔性蓄熱体自体の形態を工夫した技術的思想とは無 関係である。

目詰まり現象自体を防止又は抑制するための技術という観点からすれば、 むしろ、 上述の （1 ) の従来技術よりは、 （2 ) 乃至 （8 ) の従来技術の方が近い。 しかし、 これらの従来技術は、 多孔性蓄熱体の形態に着目して、 目詰まり現象自体を防止又 は抑制する技術とは無関係であり、 （1 ) の従来技術の場合と同様、 複数個の蓄熱 型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器に係る複数個の蓄熱体における目詰まり挙動に関す る新たな知見に基づき多孔性蓄熱体自体の形態を工夫した技術的思想とは無関係で ある。

本発明は、 熱処理設備が備える加熱室又はある種の空間に付設された複数個の蓄 熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器に係る複数個の多孔性蓄熱体における特異な目詰 まり現象に着目して成されたもので、 多孔性蓄熱体の目詰まり問題を、 その蓄熱体 自体の形態を工夫することで解決することを目的とする。 発明の開示

本発明に係る第 1の形態は、 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱 型燃焼装置が複数個付設された加熱室を具備し、 その加熱室内の物体に熱処理を施 す熱処理設備であって、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置におけ る多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でない設備である。

本発明に係る第 2の形態は、 第 1の形態において、 物体に加熱室内で温度勾配を 印加する熱処理設備である。

本発明に係る第 3の形態は、 第 1又は第 2の形態において、 物体が、 外部から加 熱室内に搬入される、 及び/又は、 加熱室から外部に搬出される熱処理設備である。 本発明に係る第 4の形態は、 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が 「同一でな い」 場合のバリエーションを択一的に示した第 1の形態に係る熱処理設備に相当す る。 このバリエーションとは、 加熱室が備える外部に通じ得る通路口により近い第 1の領域及びそうでない第 2の領域にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式バー ナ若しくは蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 第 1の 直火式パーナの方が第 2の直火式パーナよりも大きい場合と、 第 1の蓄熱型燃焼装 置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きい場合である。 尚、 この第 4の形態にお ける 「通路口」 には、 物体が外部から加熱室に搬入される入口部、 及び/又は、 物体 が加熱室から外部に搬出される出口部が含まれる。

本発明に係る第 5の形態は、 第 4の形態に係る熱処理設備である点で類似するが、 その熱処理設備が備える加熱室の通路口が、 熱処理される物体が外部から加熱室に 搬入される入口部及び熱処理された物体が加熱室から外部に搬出される出口部であ る場合であって、 入口部により近い第 1の領域、 出口部により近い第 2の領域並び に第 1及び第 2の領域とは異なる第 3の領域を備え、 それぞれの領域に第 1、 第 2 及び第 3の直火式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置は配置している点で第 4の形態と は異なる。 この第 5の形態に係る熱処理設備では、 第 1及び第 2、 第 1及び第 3 、 若しくは、 第 2及び第 3の直火式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄 熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でないか、 第 1の直火式パーナの方が第 2の直 火式パーナよりも、 第 1の直火式パーナの方が第 3の直火式パーナよりも、 若しく は、 第 2の直火式パーナの方が第 3の直火式パーナよりも大きいか、 又は、 第 1の 蓄熱型燃焼装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも、 第 1の蓄熱型燃焼装置の方が 第 3の蓄熱型燃焼装置よりも、 若しくは、 第 2の蓄熱型燃焼装置の方が第 3の蓄熱 型燃焼装置よりも大きい。

本発明に係る第 6の形態は、 外部から搬入される物体に対して熱処理を施す加熱 室に付設される複数個の蓄熱型燃焼装置の各々が備える直火式パーナが内蔵する多 孔性蓄熱体の設置方法であり、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置 における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でないように多孔性蓄熱体を 設置する方法である。

本発明に係る第 7の形態は、 第 6の形態のバリエーションであり、 加熱室は外部 に通じ得る通路口を備え、 通路口により近い第 1の領域及びそうでない第 2の領域 にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置における 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でないように、 又は、 第 1の直火式バ ーナの方が第 2の直火式パーナよりも大きくなるように、 又は、 第 1の蓄熱型燃焼 装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きくなるように設置する方法である。 本発明に係る第 8の形態は、 特定の熱処理装置を運転して、 当該熱処理設備が具 備する加熱室内を通過させることで熱処理された物体を製造する方法である。 この 加熱室には多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置が複数個 付設されており、 外部から搬入される及び/又は外部へ搬出される物体を加熱室内に 配置することにより、 当該物体に熱処理を施すが、 複数個の直火式パーナ又は複数 個の蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を同一でないよう に 5又疋 9 。

本発明に係る第 9の形態は、 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が 「同一でな い」 場合のバリエーションを択一的に示した第 8の形態に係る方法に相当する。 こ のバリエ一ションとは、 加熱室が備える外部に通じ得る通路口により近い第 1の領 域及びそうでない第 2の領域にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式パーナ若し くは蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 第 1の直火式 パーナの方が第 2の直火式パーナよりも大きい場合と、 第 1の蓄熱型燃焼装置の方 が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きい場合である。 この第 9の形態における 「通路 口」 には、 物体が外部から加熱室に搬入される入口部、 及び/又は、 物体が加熱室か ら外部に搬出される出口部が含まれる点は、 第 4の形態における通路口の解釈と同 じである。

本発明に係る第 1 0の形態は、 ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵 する蓄熱型熱交換器が複数個付設された空間を備える熱処理設備であって、 複数個 の蓄熱型熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でない設備 である。

本発明に係る第 1 1の形態は、 第 1 0の形態において、 ガスの流れる方向の上流 側に配置する多孔性蓄熱体の方が下流に配置する多孔性蓄熱体よりも、 又は、 流れ るガスの温度がより高温側に配置する多孔性蓄熱体の方がより低温側に配置する実 質的多孔性蓄熱体よりも、 実質的平均表層孔径が大きい熱処理設備である。

本発明に係る第 1 2の形態は、 ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵 する蓄熱型熱交換器が複数個付設された空間を備える熱処理設備における多孔性蓄 熱体の設置方法であって、 複数個の蓄熱型熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的 平均表層孔径が、 同一でないように多孔性蓄熱体を設置する方法である。

本発明に係る第 1 3の形態は、 特定の熱処理装置を運転して、 当該熱処理設備が 具備する加熱室内で熱処理された物体を製造する方法である。 この熱処理設備は、 ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵する蓄熱型熱交換器が複数個付設 された空間を備えており、 複数個の蓄熱型熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的 平均表層孔径を同一でないように設定する。 外部から搬入される及び/又は外部へ搬 出される物体を加熱室内に配置することにより、 当該物体に熱処理を施し、 もって 熱処理された物体を製造する。

本発明に係る第 1 4の形態は、 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄 熱型燃焼装置が複数個付設された加熱室を具備し、 その加熱室内の物体に熱処理を 施す熱処理設備であって、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置にお ける多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 鉛直方向においてより下部に配置する ものほど大きくなるようにしたものである。

本発明に係る第 1 5の形態は、 ガスが通流する多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器 が複数個付設され、 複数個の前記熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層 孔径が、 鉛直方向においてより下部に配置するものほど大きく設定した熱処理設備 である。

本発明に係る第 1 6の形態は、 蓄熱型燃焼装置又は熱交換器の運転時間の増加に 伴う多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径の減少を測定し、 その測定値と目標値との 差に相当する分を予め上乗せした実質的平均表層孔径を有する多孔性蓄熱体を、 そ の蓄熱型燃焼装置が備える直火式パーナ又は熱交換器に内蔵する多孔性蓄熱体の選 定方法である。 本発明に係る第 1 7の形態は、 熱処理設備が具備する加熱室に複数個付設される 蓄熱型燃焼装置が備える直火式パーナに内蔵されることで使用され、 使用開始前の 実質的平均表層孔径が同一でないように設定され、 その後使用済みとなった多孔性 蓄熱体の構成部材である。

本発明に係る第 1 8の形態は、 第 1 7の形態において、 5 4 0日以上の熱処理設 備の運転時間における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径の変化率として定義され る閉塞率が 5 0 %以上である使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材である。 本発明に係る第 1 9の形態は、 第 1 7の形態において、 8 0 0日以上の熱処理設 備の運転時間における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径の変化率として定義され る閉塞率が 6 0 %以上である使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材である。 図面の簡単な説明

図 1は、 加熱炉を示す概略縦断面図である。

図 2は、 加熱炉を示す概略側面図である。

図 3は、 加熱炉の上部炉におけるパーナの配置を示した概略平面図である。

図 4は、 加熱炉の下部炉におけるパーナの配置を示した概略平面図である。

図 5は、 直火式パーナを示す図であり、 （a ) は断面図、 （b ) は側面図である。 図 6は、 ハニカム型蓄熱体の単位セルの説明図であり、 （a ) は蓄熱体の斜視図 、 （b ) 多孔性蓄熱体の構成部材の斜視図、 （c ) は単位セルが有する孔の断面積の 説明図であり、 C mは、 孔毎に定義される単位セル、 S qは、 C mの孔の断面積で ある。

図 7は、 ボール型蓄熱体の単位セルの説明図であり、 （a ) は蓄熱体の斜視図、 （ b ) 蓄熱体構成部材の斜視図、 （c ) は単位セルが有する孔の断面積の説明図であ り、 P nは、 n番目の層、 Qmは、 P n層上の任意の隣接する 4個の部材の中心位 置 （a、 b、 c , d ) で定義される単位セル、 S Qは、 Qmと部材 B l 、 B 2、 B 3、 B 4で画定される擬似孔の断面積である。

差替え用紙 （規則 26) 図 8は、 他のボール型蓄熱体の単位セルの説明図であり、 Pnは、 n番目の層 、 Qmは、 P n層上の任意の隣接する 3個の部材の部材 B 1、 B 2、 B 3の中心位 置 （a、 b、 c) で定義される単位セル、 S Qは、 Qmと部材 B l、 B 2、 B 3で 画定される擬似孔の断面積である。

図 9は、 目詰まり現象の進行を示す説明図であり、 （A) は単位セル （Qm) に おける目詰まり現象の進行の説明図であり、 （B) は単位セル （Cm) における目 詰まり現象の進行の説明図である。 そして、 （a) は、 使用に耐えない程の閉塞化 の限界点 （臨界閉塞率、 臨界寿命） である。

図 1 0は、 加熱炉の具備する加熱室内の温度プロファイルとその変化を示す図で あり、 [A]は、 搬入用開閉扉を開くことにより A 1乃至 A 3 (81乃至83) の領 域に生じる急激な温度降下、 [B]は、 加熱室内の熱処理により A6乃至 A 10 (B 6乃至 B 10) の領域に生じる急激な温度上昇、 [C]は、 A 1 1乃至 A 12上のダ ンパ一を開くことにより A 1 1乃至 A 14 (B 1 1乃至 B 14) の領域に生じる急 激な温度降下、 [D]は、 搬出用開閉扉を開くことにより A 18乃至 A 19 (B 18 乃至 B 19) の領域に生じる急激な温度降下を示す。

図 1 1は、 上部炉における目詰まり現象の説明図である。

図 1 2は、 下部炉における目詰まり現象の説明図である。

図 13は、 加熱炉における閉塞率と運転時間との関係を示す図である。

図 14は、 図 5に示す直火式パーナの配管図である。

図 1 5は、 ウォーキングビーム式加熱炉の部分断面図である。

図 16は、 焼却設備の説明図であり、 （a) は側面図であり、 （b) は平面図であ る。

図 17は、 他の焼却設備を示す説明図である。

図 18は、 更に他の焼却設備を示す説明図であり、 E 1〜E4は、 蓄熱型燃焼装 置、 蓄熱式パーナ、 蓄熱型熱交換器のうちの少なくとも 1つ、 F 1〜F 3は、 燃焼 装置 （蓄熱体を備えると否とを問わない） である。 え用紙 （規則 26) 図 19は、 別の加熱炉を示す概略側面図である。

図 20は、 別の加熱炉の上部炉におけるパーナの配置を示した概略平面図である 図 2 1は、 別の加熱炉の下部炉におけるパーナの配置を示した概略平面図である 図 22は、 別の加熱炉が具備する加熱室内の温度プロファイルとその変化を示す 図であり、 [A]は、 搬入用開閉扉を開くことにより A 1乃至 A 3 (B 1乃至 B 3) の領域に生じる急激な温度降下、 [B]は、 加熱室内の熱処理により A 5乃至 A 8 ( 85乃至88) の領域に生じる急激な温度上昇、 [C]は、 A 8乃至 A 9上のダンバ —を開くことにより A 8乃至 A 10 (B 8乃至 B 10) の領域に生じる急激な温度 降下、 [D]は、 搬出用開閉扉を開くことにより A 12 (B 12) の領域に生じる急 激な温度降下を示す。

図 23は、 別の加熱炉の上部炉及び下部炉における目詰まり現象の説明図である 図 24は、 別の加熱炉における閉塞率又は蓄熱体交換頻度と運転時間との関係を 示す図である。

図 25は、 蓄熱型燃焼装置の配置を示す説明図であり、 （a)、 (b) は、 平面図 、 （c)、 (d) は、 断面図である。

図 26は、 蓄熱型燃焼装置の別の配置を示す説明図であり、 （a)、 (b) は、 平 面図、 （c)、 (d) は、 断面図である。 発明を実施するための最良の形態

差替え用紙 （規貝 IJ26) 1 5

まず、 本発明における用語の定義について説明する。

1. 「多孔性蓄熱体」 ：

多孔性蓄熱体とは、 一又は二以上の部材から構成され、 全体として蓄熱機能を有 し、 孔又は孔とみなせる隙間の連結路 （以下 「疑似孔」 という。 ） を多数備える構 造体を意味する。 個々の部材としては、 ブロック状、 ボール状、 小片状その他ナゲ ット状 （例えば、 実開平 7— 2739号、 特開平 8— 94066号） と種々の形態 がある。

「多孔性」 、 「孔」 或いは 「疑似孔」 という観点に着目すると、 ハニカム状部材 は、 それ自体に多数の孔が形成されており、 本発明における多孔性蓄熱体足り得る。 但し、 複数個のハニカム状部材の集合体が全体として蓄熱体として使用に供される 場合は （例えば、 特開平 7— 28023 9号、 特開平 8— 2476 7 1号、 特開平 7— 3976 1号、 実開平 7— 2 7 39号） 、 当該集合体が多孔性蓄熱体と認めら れる。 このことは、 コルゲート状部材 （例えば、 1 977年フォードモー夕一社発 行 「セラミックス製蓄熱体の設計へのパフォーマンス及び信頼性の概念の応用」 ） においても同様である。

ハニカム状部材ゃコルゲート状部材又はそれらの集合体から構成される蓄熱体 (以下、 総括的に 「八二カム型蓄熱体」 と呼ぶ。 ） の場合、 孔は、 その長手方向で は通常直線状に貫通しており、 その断面は、 殆どの場合一定であり、 例えば四角 (例えば、 特開平 1 0— 1 22 5 1 7号、 実用新案登録第 30490 65号） であ る場合が多いが、 これに限定されず、 三角 （例えば、 特開平 55— 46338号） 、 六角形 （例えば、 特公平 7— 399 1 3号） 、 多角形 （例えば、 特開平 7 - 397 6 1号） 、 略半円、 略正弦波乃至波型 （ 1 976年 1 0月米国フォードモ一夕社発 行 「自動車ガソリンタービンのセラミック蓄熱体の設計及び信頼性に関するプ口グ ラム」 、 雑誌 「化学装置」 1 983年 3月号、 第 59〜 66頁） 等の形をしている。 一方、 ボール状部材はそれ一個だけでは蓄熱体として使用に供されることは希で あり、 通常は、 集合体全体で蓄熱体とされている （例えば、 特開平 1 0 - 1 768 1 6

1 5号、 特開平 1 0— 3 1 8 5 2 9号） 。 ボール状部材の集合体では、 ボール部材 間の隙間の空間連結により疑似孔が形成される。 この場合の疑似孔は、 通常直線状 であるとは限らないし、 その断面についても、 ボール径、 異なるボール径の組み合 わせ、 或いは異形状のボール状部材の混在のさせ方により、 一定にはならない。 同 様のことは、 ボール状部材がハ二カム状部材が混在する場合 （例えば、 特開平 7— 1 2 7 9 8 3、 特開平 1 0— 1 1 5 4 0 8号） にも言える。 ハニカム状部材が存在 する領域では、 孔は直線状かもしれないが、 ボール状部材が存在する領域では、 直 線状とは言えない。 更に、 小塊状の八二カム状部材が多数集合して一つの蓄熱体を 構成する場合 （例えば、 実開平 7— 2 7 3 9号） は、 個々の部材に着目すると孔は 直線状かもしれないが、 部材間の隙間の空間的連結により非直線状の疑似孔が形成 される。 疑似孔を複数個備える蓄熱体も多孔性構造 （例えば、 特公平 4一 7 0 5 5 4号） を備えるので、 多孔性蓄熱体に含まれる。 これら疑似孔が形成される多孔性 蓄熱体を、 以下 「ボール型蓄熱体」 とまとめて呼ぶことにする。

但し、 小塊状のハニカム部材それ自体は、 ハニカム型蓄熱体として機能するので、 正確には、 このようなハニカム部材は、 ハニカム型蓄熱体にも属する点は付記して おく。

結局、 多数の孔又は疑似孔が存在することが多孔性蓄熱体であることの最低条件 であり、 本発明の目的、 作用 ·効果を奏するものは、 部材の形態や集合の仕方、 孔 や疑似孔の形態の如何を問わず、 一切排除されない。

孔又は疑似孔が 「多数」 であるかどうかの判定基準を決めることは難しいが、 少 なくとも 2個以上であり、 上限値を問わない。 この場合もやはり本発明の目的、 作 用 ·効果を奏するものであるかどうを基準にして 「多数」 かどうかが判断される。 尤も、 多孔性蓄熱体が所定の装置の所定の場所に組み込まれる構造体である以上、 一定の体積、 形状、 寸法、 重量等の物理的制約が課され、 更にその制約の枠内で所 望の機械的強度、 熱衝撃強度、 耐熱性等の品質 ·特性を呈することが要求されるは ずである。 従って、 現実には、 多孔性蓄熱体又はそれを構成する個々の部材の有す 1 7

る孔の、 断面方向や長手方向の孔の形状 ·寸法は無制限ではないことも付記してお <。

尚、 蓄熱体の中には触媒機能を備えるものもあるが （例えば、 特開平 7— 1 2 7 9 8 3号、 特開平 7— 4 7 2 3 3号） 、 多孔性蓄熱体を定義する上で、 このような 付加的機能の存否は本発明において特に問題にならない。

2 . 「蓄熱型熱交換器」 ：

蓄熱型熱交換器とは、 低温ガスと高温ガスとの給排気を交互に切り替えることで、 蓄熱体により高温ガスの廃熱回収と低温ガスの予熱とを交互に行う装置をいう （例 えば、 特開平 7— 1 2 7 9 8 3号、 特開平 7— 8 3 5 8 5号、 特開平 7— 4 7 2 3 3号、 特開平 6— 3 1 3 5 0 8号、 特開平 6— 2 5 7 9 7 2号、 特開平 6 - 2 1 3 5 8 5号、 特開平 5— 3 4 0 6 8 3号、 実開平 7— 2 7 3 9号） 。

後述の直火式パーナは、 燃焼パーナと蓄熱型熱交換器とが結合して構成されるの で、 蓄熱型熱交換器一種であると考えることができる。 但し、 本発明に係るある形 態では、 蓄熱型熱交換器は、 後述の直火式パーナのように燃焼パーナと結合してい る必要はない。 直火式パーナの場合は、 燃焼パーナから発する高温の燃焼ガスの廃 熱回収を、 これと結合する蓄熱型熱交換器により行うのであるが、 当該形態におけ る蓄熱型熱交換器は、 熱交換が可能な空間に設置されていればよいのであって、 燃 焼パーナとは別々に設置されていても構わず、 又、 燃焼パーナを熱源とする必要も なく、 別の熱源により発生する高温ガスの廃熱回収を実現するものであっても構わ ない （例えば、 実用新案登録第 3 0 4 9 0 6 5号） 。

3 . 「蓄熱体を内蔵する直火式パーナ」 ：

蓄熱体を内蔵する直火式パーナ （以下、 便宜的に、 単に 「直火式パーナ」 と呼ぶ 場合がある。 ） とは、 燃焼パーナと蓄熱型熱交換器とが結合して構成され （例えば、 実開平 7— 2 7 3 9号） 、 且つ、 被処理体の存在する場のガスが蓄熱体を通じて移 動可能な装置をいう。 かかる装置によれば、 燃焼パーナと蓄熱型熱交換器とを結合 したので、 燃焼パーナの燃焼用空気と燃焼ガスと給排気を交互に切り替えることに 1 8

より、 蓄熱体により燃焼ガスの廃熱回収と燃焼用空気の予熱とを交互に行うことで きるので、 省エネルギー、 高効率伝熱、 高効率廃熱回収、 NOx低減等を実現するこ とができることは周知の通りである。

本発明における 「蓄熱体を内蔵する直火式パーナ」 の典型例は、 一対の燃焼バー ナを交番燃焼させて、 燃焼用空気を燃焼パーナに連結乃至内装した蓄熱体により燃 焼ガスの廃熱回収と燃焼用空気の予熱とを交互に行う形式のいわゆる蓄熱式交番燃 焼パーナ （例えば、 特開平 8 _ 24767 1号、 特開平 6— 228 6 32号、 特開 平 7 - 280208号、 特開平 1 0— 1 768 1 5号） や、 燃焼用空気供給系と排 気系に対して蓄熱体を相対的に回転させることによって、 或いは、 流路切替手段を 用いて蓄熱体に対して流体の流れ方向を切り替えることによって、 燃焼排ガスの廃 熱を利用して燃焼用空気を高温に予熱したものを単一の燃焼パーナに連続的に供給 し、 連続燃焼させる形式のいわゆる蓄熱式連続燃焼パーナ （例えば、 特開平 8— 1 66 1 23号、 特開平 7— 1 1 9 937号、 特開平 7— 27326号、 特開平 5 - 256423号、 特開平 7— 1 1 3509号、 特開平 6— 3 1 3 508号、 実開平 6— 657 14号、 特開平 6— 42730号、 実開昭 6 3— 1 59622号、 特開 平 8— 285266号、 特開平 7— 1 1 3 509号） である。 蓄熱式連続燃焼バ一 ナを交番燃焼させる場合における燃焼パーナも本発明における 「蓄熱体を内蔵する 直火式バ一ナ」 から排除されない。

本発明のある形態では、 被処理体の存在する場のガスが蓄熱体を通じて移動する 構造のパーナ、 即ち 「直火式パーナ」 に限定されるので、 例えばラジアントチュー ブのような加熱管乃至輻射管を用いることにより （例えば、 特開平 1— 2 1 941 2号、 特開平 8— 1 3 5 9 36号、 特開平 8 - 247420号、 特開平 1 0— 3 1 8528号、 特開平 1 0— 1 1 5408号） のように被処理体の存在する場のガス が蓄熱体を通じて移動しない構造のパーナは、 蓄熱式交番燃焼、 蓄熱式連続燃焼そ の他の燃焼形式の如何を問わず、 本発明のある形態において限定する 「直火式バー ナ」 には含まれない。 1 9

しかしながら、 燃焼パーナの火炎が被処理体に直接接触する場合 （例えば、 特開 平 8— 2 3 3 2 5 1号、 特開平 7— 2 5 8 7 4 0号） は勿論、 たとえ燃焼パーナの 火炎が被処理体に直接接触しない場合 （例えば、 特開平 7 - 1 1 3 5 7 9号、 特開 平 8— 2 4 6 0 4 1号、 特開平 8 - 1 5 9 6 6 4号） であっても、 被処理体の存在 する場のガスが蓄熱体を通じて移動可能な燃焼装置であれば、 その燃焼形式やバー ナの火炎軸の方向を問わず、 「直火式バ一ナ」 に含まれる。

直火式パーナにおいて使用する燃料や燃焼用空気の組成や混合物の有無は問わな い。 従って、 燃料中に液体、 固体、 ェマルジヨン等が混合していても構わないし、 空気を酸富化するかどうかも問わないし、 燃料や空気清浄度の高低も問わない。 尚、 本発明の場合は、 蓄熱体が多孔性蓄熱体に限定されることは言うまでもない。

4 . 「蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置」 ：

蓄熱体を内蔵する直火式バーナを備える蓄熱型燃焼装置とは、 上述の蓄熱体を内 蔵する直火式パーナを備える燃焼装置を意味する。

直火式パーナの燃焼形式に応じて 1個の蓄熱型燃焼装置を構成する直火式パーナ の数が異なる。 例えば、 蓄熱式交番燃焼パーナの場合はその 1対 （2個） 力 蓄熱 式連続燃焼パーナの場合はその 1個が、 又、 蓄熱式連続燃焼パーナを交番燃焼させ る場合はその 1対 （2個） 力 それぞれ 1個の蓄熱型燃焼装置を構成する。 仮に蓄 熱式交番燃焼パーナ 1対と蓄熱式連続燃焼パーナ 1個が存在する場合は、 2個の蓄 熱型燃焼装置が存在することになる。

5 . 「蓄熱型燃焼装置が複数個」 、 「蓄熱型熱交換器が複数個」 ：

蓄熱型燃焼装置が複数個ある場合とは、 少なくとも次のような類型を含む。

第 1類型：蓄熱型燃焼装置が蓄熱式交番燃焼パーナ又は交番燃焼する蓄熱式連続 燃焼パーナのみで構成されている場合は、 蓄熱式交番燃焼パーナ又は交番燃焼する 蓄熱式連続燃焼パーナが少なくとも 2対 （従って 4個） ある。

第 2類型：蓄熱型燃焼装置が （交番燃焼しない） 蓄熱式連続燃焼パーナのみで構 成されている場合は、 蓄熱式連続燃焼パーナが少なくとも 2個ある。 2 0

第 3類型：蓄熱型燃焼装置が蓄熱式交番燃焼パーナ又は交番燃焼する蓄熱式連続 燃焼パーナ、 及び、 （交番燃焼しない） 蓄熱式連続燃焼パーナにより構成されてい る場合は、 蓄熱式交番燃焼パーナ又は交番燃焼する蓄熱式連続燃焼パーナが少なく とも 1対 （従って 2個） 、 及び、 （交番燃焼しない） 蓄熱式連続燃焼パーナが少な くとも 1個ある場合である。 換言するならば、 蓄熱式交番燃焼パーナが少なくとも 2個及び蓄熱式連続燃焼パーナが少なくとも 1個あるか、 蓄熱式連続燃焼パーナが 少なくとも 3個ある。

蓄熱型熱交換器が複数個ある場合とは、 文字通り、 少なくとも 2個ある場合を意 味する。 尚、 蓄熱型燃焼装置は、 多孔性蓄熱体を熱交換器として使用している装置 であるから、 蓄熱型熱交換器、 即ち、 本願の請求項における 「多孔性蓄熱体を内蔵 する熱交換器」 の概念に包含され、 その上で本発明の第 1 0乃至第 1 3並びに第 1 5の各形態が解釈される。

6 . (蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器が複数個） 「付設された加熱室」 ：

「加熱室」 とは、 被処理体に対して所望の熱処理を施す所定の場所、 空間乃至は 隔室であって、 後述の 「熱処理設備」 が備えるものをいう。 これを燃焼室と呼ぶ例 もある （例えば、 特開平 8— 1 5 9 6 6 4号） 。 本発明に係るある形態では、 熱処 理に供される熱源は蓄熱型燃焼装置が備える直火式パーナである。

尤も、 本発明における別の形態では、 燃焼パーナを具有しない蓄熱型熱交換器が 対象になつている点に注意を要する。 そもそも蓄熱型熱交換器が設置される場所と は、 熱交換が行われる場所、 空間ないしは隔室 （以下 「熱交換室」 という。 ） であ り、 被処理体に対して所望の熱処理を施す所定の場所、 空間乃至は隔室である必要 はない。 この意味から、 本発明に係る第 1 0乃至第 1 3の形態における、 蓄熱型熱 交換器が複数個付設された 「空間」 とは、 加熱室、 加熱室とは区別される熱交換室 その他を包括的に表現する場所、 空間ないし隔室を意味する。 又、 第 1 0乃至第 1 3の形態における 「ガス」 は、 物体に熱処理を施す加熱室から外部に排出される又 は外部から加熱室に供給されるガスであっても構わないし、 加熱室から熱交換室に 2 1

流れ込むガスであっても構わない。 又、 加熱室の存在とは無関係に本発明は成立す るが、 蓄熱型熱交換器を設置して熱交換を行う以上、 本発明が設備として限定され ることは当然であるので、 第 1 5の形態では、 この限定をを熱処理設備までとして いる。

熱処理時に水蒸気、 不活性ガスその他の物質を導入する場合も、 単位隔室が一個 だけで構成される場合や複数個の空間若しくは複数個の空間の連結 （この場合ば単 位隔室が一個だけの場合といえる。 ） により構成される場合も、 本発明における加 熱室や熱交換室の概念から排除されない。

加熱室に複数個の蓄熱型燃焼装置が付設してあるのは、 加熱室内に所望の温度分 布を作り出し、 時にはこの温度分布に時間的変化を与えるためである。 これにより、 被処理体に所定の温度履歴を与え、 所望の熱処理を施すことができる。 例えば、 被 処理体が外部から加熱室内へ、 或いは、 加熱室内から外部へ搬送されるときは、 被 処理体は急激な温度変化に晒される。

この際受ける熱衝撃により、 被処理体に欠陥ができるなど引き続く熱処理への悪 影響や熱処理された被処理体の製品品質への悪影響が懸念される場合があるので、 通常は、 外部との境界近くの加熱炉内の温度分布が外部温度に対して緩やかに変化 するように蓄熱型燃焼装置の稼働条件を調整する。

しかし、 熱処理の種類によっては、 急激な温度勾配を外部との境界近くの加熱室 内やそれ以外の加熱室内に作り出す必要があり、 又、 それを回避することが運転若 しくは操業上困難である場合もある。

加熱室内における温度分布は、 所望の到達温度に向けて温度勾配を作り出す必要 がある場合、 個々の蓄熱型燃焼装置の稼働条件を調整する。 加熱室が複数個の単位 隔室の結合により構成される場合は、 単位隔室毎に調整する。 これらの調整には、 個々の蓄熱型燃焼装置の稼働条件を一定に維持するいわば静的制御、 室外若しくは 室内又は単位隔室内に設けたセンサにより温度計測を行いながら、 或いは、 別の蓄 熱型燃焼装置 （例えば隣接する蓄熱型燃焼装置） の稼働状況を監視しながら、 その 2 2

結果を正帰還又は負帰還させるいわば動的制御、 その他静的制御と動的制御の組み 合わせがある。 これらの制御には多くの場合、 コンピュータが用いられるが、 可能 ならば、 更に原始的な装置を用いてこれらの制御を行っても構わない。

本発明の場合、 所望の温度分布を加熱室内に作り出すための方法に制限はない。 「付設」 とは、 一般に、 加熱室内のガス又は熱交換に供されるガスが蓄熱体を通 じて移動可能になるように蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器を配置することを意 味する。 更に、 限定する意図なく具体的に説明すると、 「付設」 とは、 加熱室への 燃焼装置の取り付け方式の一種であるが、 被処理体の存在する場、 具体的には加熱 室内のガスが蓄熱体を通じて移動可能になるように燃焼装置又は熱交換器が加熱室 に取り付けられていれば、 その方式を問わず、 又、 加熱室内に配置する被処理体と 蓄熱体との間の距離の大小や両者を繋ぐガス流路の形態の如何によらず、 付設に該 当する。 即ち、 加熱室が形成する空間内のガスが蓄熱体を通じて移動可能な状態に 蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器を配置することを意味し、 加熱室が形成する空 間に蓄熱体が面するように配置する場合はもとより、 加熱室に取り付けた通気路が 形成する空間に蓄熱体が面するように配置する場合も含み、 又、 燃焼装置や熱交換 器の本体の一部又は全部が加熱室壁面に埋設される形式で配置する場合、 或いは燃 焼装置や熱交換器の本体と加熱室とが配管又は通気路により接続しながら配置する 場合も含む。

尚、 蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器の多孔性蓄熱体を通流するガスの流れる 方向は、 一定であっても逆転しても構わない。 例えば、 加熱室に付設された蓄熱型 燃焼装置が交番燃焼する場合であっても、 加熱室外のガスが加熱室内に向かつて流 れる場合とその逆に加熱室内のガスが外部に向かって流れる場合において、 蓄熱体 内のガス流の向きが逆転する必要はない。 ガス配管及びその切替えを工夫すれば、 蓄熱体内のガス流の向きが同一のままで、 又は異方向に変更若しくは反転させるこ となく、 加熱室外から加熱室内に向かうガスの流路ゃ蓄熱体におけるガスの通過位 置を変更できるからである。 熱交換室に付設される蓄熱型熱交換器の場合も、 同様 2 3

に、 ガス配管及びその切替えを工夫すれば、 蓄熱体内のガス流の向きが同一のまま で、 又は異方向に変更若しくは反転させることなく、 熱交換室外から熱交換室内に 向かうガスの流路ゃ蓄熱体におけるガスの通過位置を変更できる。

複数個ある蓄熱型燃焼装置及び/又は蓄熱型熱交換器の配置の形式については、 例 えば、 被処理体の移動方向に沿うアレイ状の配置形式 （例えば、 特開平 7 - 48 5 3号、 特開平 8— 2 1 0 780号、 特開平 7— 97 6 1 7号） 、 加熱室内部空間を 構成する壁面 （通常は炉壁） に当該内部空間を取り囲むように配置する形式 （例え ば、 特開平 6— 94368号） 、 加熱室から外部に排出するガスの通路若しくは通 路に相当する別空間に （例えば、 特開昭 53— 1 2086 1号） 若しくは別空間に 沿って又は当該別空間を取り囲むように配置する形式 （例えば、 実用新案登録第 3 04906 5号、 特開平 7— 2802 3 9号、 特開平 7— 258 740号） 等があ る。 又、 アレイ状の配置形式の中でも、 数個の蓄熱型燃焼装置及び/又は蓄熱型熱交 換器の群 （ 1個の場合も含む。 ） を 1ユニット又は 1ゾーンとする複数ユニット又 は複数ゾーンを直列配置する形式もある （例えば、 特開平 6— 200329号、 特 開平 8— 2092 34号、 特開平 6— 2383 1 7号、 特開平 7— 976 1 7号、 特開平 8— 1 59453号） 。 本発明では配置形式をこれらに限定するものでなく、 例えばパーナの火炎軸が交差するような配置形式、 その他種々の配置形式を広く包 含する。

7. 「熱処理設備」 及び 「通路」 ：

「熱処理設備」 としては、 本発明の適用可能性がある、 或いは、 本発明の適用が 排除されないすべての炉をいう。 例えば、 加熱炉 （例えば、 特開平 6— 2383 1 7号） 、 焼却炉 （例えば、 特開平 1 0— 1 97 1 59号） 、 灰溶融炉 （例えば、 特 開平 8— 68 5 1 9号） 、 溶解炉 （例えば、 特開平 1 0— 24658 5号） 、 熱処 理炉、 灼熱炉及び溶湯保持炉 （例えば、 特開平 8 - 1 28620号） 、 脱臭炉、 化 学反応炉、 その他の工業用炉 （例えば、 特開平 8— 1 66 1 23号、 特開平 8— 1 66 1 24号における工業炉の列記を参照） がこれに該当する。 熱処理の種類に応 2 4

じた熱処理設備の種類が考えられる。

尤も、 本発明に係る第 1 5の形態においては、 蓄熱型熱交換器を備える設備とし て限定する必要から単に熱処理設備を問題にするものもある点には注意を要する。 この場合、 熱処理設備やそこで行われる熱処理の具体的内容を限定する意味はない。 熱処理設備には、 外部から加熱室内に被処理体が搬入される入口と搬入路 （即ち 被処理体が搬入される経路） が設けられ、 熱処理設備が具備する加熱室にはこの搬 入路と直結する入口部 （即ち入口及びその近傍の領域） が存在し、 又、 加熱室内か ら外部に熱処理が施された被処理体が搬出される出口と搬出路 （即ち被処理体が搬 出される経路） が設けられ、 加熱室にはこの搬出路と直結する出口部 （即ち出口及 びその近傍の領域） が存在するものがある。 更に、 搬入路ゃ搬出路には、 開閉扉乃 至は開閉装置が設けられていてもよい （例えば、 特開平 6— 2 3 8 3 1 7号） 。 こ の場合、 搬入路の側の扉を開けて被処理体を加熱室に向けて搬入後、 これを閉じて 外部と加熱室とを遮断し、 又、 搬出路の側の扉を開けて熱処理が施された被処理体 を外部に搬出した後、 これを閉じて外部と加熱室とを遮断する。

熱処理設備には、 更に、 加熱室内と外部とを繋ぐ通気路 （即ち気体が通流する経 路） が設けられ、 加熱室にはこの通気路と直結する通気路ロ （即ち気体が通流する 経路のうち加熱室内と外部とを繋ぐ出口及びその近傍又は入口及びその近傍の領 域） が存在するものもある。 このような通気路の例としては、 加熱室内のガスを外 部に排気するための煙突、 煙道乃至ダク卜がある。 この通気路は、 外部と加熱室と を適時、 必要に応じて接続する装置、 例えば開閉扉や開閉弁を備えていてもよい。 煙突等に設けられたダンバにより適時、 必要に応じて外部と加熱室とを接続し、 排 気を行い加熱室のガス圧乃至特定のガス分圧を制御することもある （例えば、 特開 平 6— 2 3 8 3 1 7号、 特開平 7— 1 0 3 3 6 1号、 特開平 8— 2 1 0 7 8 0号、 特開平 6— 2 0 0 3 2 9号）

尚、 被処理体の搬入路ゃ搬出路は、 加熱室とは別空間を構成する煙道、 ダクト等 と同様に、 加熱室の内部空間とは別の空間を構成している場合もあれば （例えば、 25

特開平 8— 2 1 0 780号、 特開平 7— 258 740号、 特開平 8— 1 35 936 号） 、 加熱室の内部空間と一体化していて弁別できない場合もある （例えば、 特開 平 7— 1 036 59号、 特開平 6— 20032 9号） 。 このような場合、 搬入路ゃ 搬出路は観念的には想起できても、 現実にはその場所を格別に画定して指摘するこ とは困難になり、 例えば、 外部から加熱室内に被処理体が搬入される入口と加熱室 にあるはずの入口部とは、 極めて近接したいわば背中合わせの位置関係になる。 加 熱室内から外部へ被処理体を搬出する出口と加熱室にあるはずの出口部との関係も 同様である。 本発明では、 搬入路ゃ搬出路を現実的に画定できるか、 これらを観念 的にしか想起できないかを問わない。

「通路」 とは物質又は物体が通過する経路であり、 「通路口」 とは、 複数の空間 を横切る通路における、 一つの空間とそれとは別の空間とを繋ぐ出口又は入口であ る。 上述の搬入路、 搬出路及び通気路並びに入口部、 出口部及び通気路ロは、 それ らの機能に鑑みるに、 それぞれ、 広くは通路並びに通路口に含まれると言える。 従 つて、 本発明においては、 特に明記して区別しない限り、 通路とは搬入路、 搬出路 及び/又は通気路を、 通路口とは入口部、 出口部及び/又は通気路を含むものとする。 8. 「被処理体」 及び 「物体」 ：

本発明において、 被処理体及び物体は、 特に明記して区別する場合を除き、 両者 ともに熱処理を施すべき又は施した対象物を意味する。 かかる被処理体又は物体と しては、 金属鉱石、 スラブ、 ビュレット等の鋼片 （例えば、 特開平 7— 25874 0号、 特開平 8— 143 949号） 、 金属ストリップ （例えば、 特開平 8— 1 59 664号、 特開平 7— 102326号） 、 鋼材 （例えば、 特開平 7— 976 1 7号、 特開平 6— 200328号） 、 焼却灰 （例えば、 特開平 8— 26 1 42 1号） 、 下 水汚泥 （特開平 7— 28023 9号、 特開平 7 - 28047 5号） 、 ガラス （例え ば、 特開平 6— 94368号、 特開平 8— 208240号） 、 セラミックス、 ブラ スチック、 生ゴミ、 木材その他の可燃性廃棄物を例示できるが、 これらに限定され ない。 例えば排気ガス中に含まれる有害物質や悪臭物質又は非芳香物質その他の物 2 6

質を除去するために当該排気ガスに対して何らかの熱処理を施す場合には、 当該排 気ガスが被処理体乃至物体に相当する。

9 . 「多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径」 ：

「多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径」 とは、 本明細書において格別に定義した 用語であり、 詳しくは後述する。

1 0 . 「同一でない」 ：

多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が 「同一でない」 とは、 多孔性蓄熱体を内蔵 する直火式パーナ若しくは蓄熱型熱交換器又はその群が少なくとも 2個ある場合、 従って、 異なる直火式パーナ又は熱交換器に内蔵される多孔性蓄熱体又はその群が 複数個ある場合において、 一方の直火式パーナ若しくは熱交換器に内蔵される多孔 性蓄熱体又はその群と他方の直火式パーナ若しくは熱交換器に内蔵される多孔性蓄 熱体又はその群とを比べた場合、 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 単一の値 でないことを意味する。 具体的には次のように説明できる。

異なる直火式パーナ又は熱交換器に内蔵される多孔性蓄熱体が 2個ある場合は、 当該 2個の多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が異なることを意味する。

異なる直火式パーナ又は熱交換器に内蔵される多孔性蓄熱体が 3個以上 （M個） ある場合は、 M個すベての多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が単一の値にならな いことを意味し、 次の場合がこれに該当する。

N個 （0 <N <M— 1 ) の多孔性蓄熱体は共通の実質的平均表層孔径の値をとる 、 残る （λΐ— N) 個の多孔性蓄熱体はそれとは異なる共通の値をとる場合。

Μ個の多孔性蓄熱体が、 異なる実質的平均表層孔径の値をとる Ρ個 （2 < Ρ < Μ) の群に分けられる場合 （ある値をとる多孔性蓄熱体が 1個だけの場合も 1個の 群と数える） 。

Μ個の多孔性蓄熱体のすべてが互いに異なる実質的平均表層孔径の値をとる場合。 以上の説明について、 限定する意図なく説明すると、 異なる直火式パーナ又は熱 交換器に属する多孔性蓄熱体が複数個あり、 その内、 実質的平均表層孔径が他のも 2 7

のよりも小さい又は大きな多孔性蓄熱体が存在するならば、 本発明において、 多孔 性蓄熱体の実質的平均表層孔径が 「同一でない」 と言える。

従って、 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナ、 かかる直火式パーナを備える蓄 熱型燃焼装置、 多孔性蓄熱体を内蔵する蓄熱型熱交換器の意味に鑑みるに、 実質的 平均表層孔径が、 ある直火式パーナの方が別の直火式パーナよりも大きい場合や、 ある蓄熱型燃焼装置の方が別の蓄熱型燃焼装置よりも大きい場合、 更には、 ある蓄 熱型熱交換器の方が別の蓄熱型燃焼装置よりも大きい場合は、 「同一でない」 場合 に含まれる。 又、 交番燃焼をする一対の直下式パーナを備える蓄熱型燃焼装置にお いて、 一方の直火式パーナが内蔵する多孔性蓄熱体と、 他方の直下式パーナのそれ とを比較したとき、 実質的平均表層孔径が異なる場合も、 「同一でない」 の定義に 含まれる。

次に、 本発明を限定する意図なくより具体的に説明するために、 直火式バーナ又 は蓄熱型燃焼装置を備えた熱処理設備について、 加熱炉を一例として、 これを図面 を参照しながら説明する。

図 1は、 加熱炉を示す概略縦断面図、 図 2は、 加熱炉を示す概略側面図、 図 3は、 上部バ一ナを図示した加熱炉を示す概略平面図、 図 4は、 下部パーナを図示した加 熱炉を示す概略側面図である。

図 1において、 1は、 加熱炉本体、 2 a、 2 bは、 直火式バ一ナ、 3 a、 3 bは、 蓄熱体、 4 a、 4 bは、 燃料遮断弁、 5は、 燃料空気の供給と燃焼排ガスの吸引と を切り替えるための四方弁、 6は、 燃焼排ガス排気口、 7は、 厚鋼板等の被処理体 である。

一方のパーナ 2 aが燃焼状態にある場合に、 蓄熱体 3 aに供給される燃焼空気の 温度は例えば、 3 0 °Cであり、 それが蓄熱体 3 aにより加熱されて、 1 2 5 0 °Cの 予熱空気となってパーナ 3 aに供給される。 予熱空気は、 燃焼ガスと共に燃焼して 加熱炉本体 1内に供給される。 又、 燃焼排ガスの一部は、 パーナ 3 bを経て 1 3 5 0 °Cの温度で蓄熱体 3 bに吸引されて、 蓄熱体 3 bを加熱して 2 0 0 °Cの燃焼排ガ 2 8

スとして排気される。 更に、 残余の燃焼ガスは、 排気口 6から炉外に排気される。 パーナ 2 a、 2 bの切り替えは、 燃料遮断弁 4 a、 4 bと燃焼空気及び燃焼排ガス 切り替え四方弁 5の切り替えと連動して行われる。 尚、 パーナ 2 a 、 2 bを切り替 える周期 （交番周期） は、 約 1 0から 3 0秒程度の高周期が好ましいが、 これに限 定されない。

この種の加熱炉には、 短時間に蓄熱と放熱とを繰り返してなされる廃熱回収シス テムが組み込まれ、 蓄熱体 3 a、 3 bを設けることにより、 熱回収効率を高める。 蓄熱体 3 a、 3 bは、 単位容積当たりの熱交換面積が大きく、 且つ、 ガス通過面 積が大きく、 更に、 流体通過時の圧力損失の小さな構造体が望ましい。 例えば、 ハ 二カム状構造体が適している。 このような理由から直火式パーナの蓄熱体には、 ハ 二カム型蓄熱体が用いられる。 又、 ハニカム型蓄熱体の材質は、 例えば、 1 3 0 0で以上の高温の燃焼ガスが通過するために、 高温で溶融しないセラミックが用い られる。 このようなセラミックハニカムは、 押出し成形した材料を焼結することに よって製造される。 従って、 セラミックハニカムによる蓄熱体は、 ハニカムの断面 形状が流路方向で一定である。

図 2から図 4に示す加熱炉は、 上記パーナが被処理体の通路を挟んで上下に 2段 設けられているものであり、 A 1から A 1 9が上部パーナ、 8 1から8 1 9が下部 バ一ナである。 A 1から A 3及び B 1から B 3の領域が第 1予熱帯、 A 4から A 8 及び B 4から B 8の領域が第 2予熱帯、 A 9から A 1 3及び B 9から B 1 3の領域 が加熱帯、 そして、 A 1 4から A 1 9及び B 1 4から B 1 9の領域が均熱帯となつ ている。 なお、 図 3に示す煙道は、 上記燃焼排ガス排気口 6でありダンパーによつ て開閉可能になっている。 加熱炉の典型例は、 鉄鋼用加熱設備であり、 特に高炉の 副生ガスを燃料として使用する設備が好適である。

次に、 本発明の原理について説明する。

本発明では、 目詰まり原因物質が付着し易い領域に配置する直火式パーナ若しく は蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器が擁する多孔性蓄熱体の形態を工夫して構成 2 9

し、 これが付着しにくくする若しくは付着しても目詰まり現象が顕在化しないよう にする。 このため、 目詰まり現象に起因する種々の問題の発生を防止又は抑制する ことができる。

多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナ、 蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器を複 数個備える熱処理設備において被処理体に熱処理を施す場合、 又は、 蓄熱型熱交換 器を複数個備える熱処理設備において熱交換室にガスを通流して熱交換を行う場合、 多孔性蓄熱体のすべてにおいて均一に目詰まり現象が進行する訳でない。 本発明は、 かかる知見に基づき成された発明である。 即ち、 直火式パーナ、 蓄熱型燃焼装置又 は蓄熱型熱交換器が内蔵する多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径をすベての同じに ならないようにし、 目詰まり現象が相対的に起こりやすい領域に配置する多孔性蓄 熱体に対して目詰まり現象の進行が全体として遅くなるようにする。

例えば、 外来性目的外物質が入り込む通路口に近い領域 （本発明に係る第 4、 第 7及び第 9の形態では 「第 1の領域」 という。 本発明に係る第 5の形態では 「第 1 の領域」 及び 「第 2の領域」 という。 ） に配置する直火式パーナ又は蓄熱型熱交換 器が備える多孔性蓄熱体の方がそうでない領域 （本発明に係る第 4、 第 7及び第 9 の形態では 「第 2の領域」 という。 本発明に係る第 5の形態では 「第 3の領域」 と いう。 ） に配置するものよりも目詰まり現象の進行が速い。 これはおそらく目詰ま り現象を最も助長する原因物質は、 外来性目的外物質であり、 続いて内来性目的外 物質であるため、 及び/又は、 通路口近傍では外部と熱処理設備内部との温度差が大 きく、 内来性目的外物質が発生し易いからであろう。

又、 直火式パーナ又は蓄熱型熱交換器が付設された加熱室においては、 被処理体 が外部から搬入される入口部に近い領域 （本発明に係る第 5の形態では 「第 1の領 域」 という。 ） の方がこれが搬出される出口部に近い領域 （本発明に係る第 5の形 態では 「第 2の領域」 という。 ） よりも、 各領域に配置する直火式パーナ又は蓄熱 型熱交換器が擁する多孔性蓄熱体における目詰まり現象の進行が速い。 これはおそ らく加熱室内のガス流が入口部から出口部に向かって流れるために入口部の方が出 3 0

口部よりも外来性目的外物質が入り込み易いためであろう。 これら 2個の領域の何 れにも属しない領域 （本発明に係る第 5の形態における 「第 3の領域」 に相当す る。 ） が設定できる場合は、 これら 2個の領域の方が残る領域よりも目詰まり現象 の進行が速いことになる。 この 「残る領域」 が設定できるかどうかは、 加熱室の形 態 （特に、 通路を構成する長さ、 室内ガスの流速に変化を与える構造、 或いは室内 で急激な温度差を与える構造の有無） 、 出口部や入口部以外に通路口が存在するか どうか等によって異なり、 結局は熱処理設備の種類、 特徴その他の条件によって異 なる。

熱処理設備が具備する加熱室に向かってその外部からガスが流れ込む場合には、 そのガス流に沿って配置する直火式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交 換器が内蔵する多孔性蓄熱体の目詰まり現象は、 上流に配置するものほど起こりや すい。 これは、 外来性目的外物質の密度が上流ほど高いからであると考えられる。 このようなガス流の上流と下流における目詰まり現象の進行度の相違は、 程度の違 いはあり得るが、 加熱室の存否には無関係であり、 熱交換室に複数個付設された蓄 熱型熱交換器おいても生ずる。

熱処理設備が具備する加熱室からその外部に向かってガスが流れ出す場合には、 そのガス流に沿つて配置する直火式パーナ又は蓄熱型熱交換器が備える多孔性蓄熱 体の目詰まり現象は、 上流に配置するものほど起こりやすい場合がある。 これは、 外来性目的外物質に加えて内来性目的外物質の密度が上流、 即ち、 加熱室側の方が 高いからであると考えられる。

その他の原因として考えられるのは、 温度差である。 入口部と出口部のそれぞれ に近い領域は、 外部との温度差が大きい領域であるが、 入口部では内部の高温ガス が外部に向かって排出されるというよりはむしろ低温の外気が熱処理設備内に入り 込むが、 逆に出口部では外気が入り込むというよりは外部に向かって高温ガスが排 出される。 それ故、 内来性目的外物質の発生の原因となる温度差は入口部の方が大 きい。 この結果、 入口部に近い領域の目詰まり現象の進行が速くなると考えられる。 3 1

尤も、 熱処理装置内においても多孔性蓄熱体の目詰まり現象に進行速度に違いが 生ずる場合がある。 後述するように、 熱処理装置内、 特に加熱室内の温度プロファ ィルが急激に変動し、 相対的に大きな温度差が生じている位置 （例えば、 鋼材の連 続式熱処理装置においては予熱領域と加熱領域との境界位置、 或いは、 加熱領域と 均熱領域との境界位置） 又はその近傍の領域に配置する直火式パーナ又は蓄熱型熱 交換器が備える多孔性蓄熱体では、 そうでないものよりも相対的に目詰まり現象の 進行が速い。 これは、 たとえ熱処理装置内であっても温度差が大きければ内来性目 的外物質が発生するからであろう。 要すれば、 温度差が大きい場所は、 入口部や出 口部だけでなく、 加熱室内或 ^は熱処理設備内にも認められる。

多孔質蓄熱体における目詰まり現象の更に別の原因として考えられるのは、 重力 である。 加熱室内ではガス流が形成されているので微粒子又はそうでなくても軽量 な目的物質は、 ガス圧により吹き飛ばされ、 種々の方向に飛散している推察される。 しかし、 外来性であれ内来性であれ目的外物質は、 大なり小なり重力が作用してい るので、 加熱室の存否に拘わらず、 重力の作用により基本的に上から下に移動する 傾向にある。 従って、 より下部に配置する多孔性蓄熱体ほど目詰まり現象を起こし やすいことになる。 例えば、 図 2から図 4に示す加熱炉では、 同じ水平位置にある のならば、 上部パーナより下部パーナの方が多孔性蓄熱体の目詰まり現象が起こり やすいことになる。

又、 ある種の熱処理設備 （例えば、 ごみ焼却炉設備） では、 蓄熱式パーナ又は蓄 熱型熱交換器が備える多孔性蓄熱体の目詰まり現象への寄与は、 外来性目的外物質 よりも内来性目的外物質の方が大きい。 これは、 外部よりも遥かに温度が高い焼却 炉の加熱室で発生する目的外物質の量の方が膨大で且つそれが小 （微） 粒状である が故に完全除去は難しく、 従って、 目詰まり原因物質としては、 内来性目的外物質 の方が外来性目的外物質よりも量的に上回るからであると考えられる。 このような 場合であっても、 より高温側又はガスの通流方向の上流側に配置する多孔性蓄熱体 ほど目詰まり現象は起こりやすいので、 本発明が意図する熱処理設備である。 3 2

尚、 外来性及び内来性目的外物質以外の目詰まり原因物質である副産物は、 基本 的に、 外来性及び内来性目的外物質が目詰まり現象を起こす多孔性蓄熱体において 目詰まり現象の原因となる。 従って、 通路口に近い領域、 ガス流の上流の領域、 大 きな温度差の生じている領域、 ガス流の温度がより高い領域、 大きな温度差の生じ ている領域、 入口部よりも出口部に近い領域等において、 外来性及び/又は内来性目 的外物質とともに目詰まり現象の進行を助長する。

かくして、 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径をすベて同じにならないようにす れば、 通常の場合よりも目詰まり現象が起こりにくくすることができる。

以上、 本発明の原理を整理して目詰まり現象の起こりやすい領域を具体的に特定 すると、 （ 1 ) 外部に向けて開口している又は開口し得る通路口がある領域及び急 峻な温度勾配が印加される領域、 （2 ) ガス流により目的外物質が搬送される場合、 そのガス流のより上流に位置する領域又はより高温のガスが流れ領域、 及び （3 ) 目的外物質が自然法則に従って移動しやすい、 鉛直方向においてより下方に位置す る領域、 ということになる。 尚、 （1 ) 及び （2 ) については、 例えばガス流方向 という観点に着目すると、 ガス流の最上流及び最下流の領域は、 外部に向けて開口 している又は開口し得る領域であり、 外部の温度と比べて高温であり温度勾配が急 激に変化する傾向があるので、 定義上重複する場合がある。 又、 （2 ) については、 焼却炉設備から蓄熱型熱交換器を用いて熱回収したり、 その熱源として蓄熱式バー ナを使用するような場合には、 焼却炉の加熱室で発生する内来性目的外物質を量的 に上回り、 目詰まり現象への寄与が相対的に多くなる場合がある。 この場合には、 ガスの流れの上流であると否とに拘わらず、 ガス流の温度がより高い側の方が、 目 詰まり現象が起こりやすい。 それ故、 （2 ) は、 ガス流の方向に沿ってより上流側 の領域とより高温側の領域とがー致する場合がある。 更に、 （1 ) の通路口は、 入 口部、 出口部、 及びこれら以外の通路口に分けられるが、 入口部及びこれに近い領 域、 出口部及びこれに近い領域及びこれらに以外の通路口及びこれに近い領域の順 に目詰まり現象が起こりやすい。 33

尚、 蓄熱型燃焼装置が交番燃焼する 1対の直火式パーナから成る場合や、 1対の 多孔性蓄熱体をガスがその通流方向を交互に変えながら熱交換を行う蓄熱型熱交換 器、 或いは、 交番燃焼する 1対の蓄熱型燃焼装置においては、 一つの蓄熱型燃焼装 置、 蓄熱型熱交換器又は 1対の蓄熱型燃焼装置内に少なくとも 2個の多孔性蓄熱体 が存在することになる。 これら少なくとも 2個 （特に 2個だけ） の多孔性蓄熱体の 実質的平均表層孔径が異なる場合も、 本発明に包含され、 排除されないことを説明 ておく。

図 25 (a) 〜 （b) において、 じ 1と。 1の対、 02と。 2の対、 D 1と D 1 の対、 D 2と D 2の対は、 それぞれ、 加熱室や加熱室以外の空間 （例えば熱交換 室） に付設された交番燃焼する 1対の直火式パーナ、 ガスが交互に方向を変えて流 れる 1対の熱交換器又は交番燃焼する 1対の蓄熱型燃焼装置である。 図 25 (a) (b) において、 X方向は、 通路口側、 通流するガスの上流側又は高温側であり、 Y方向は、 通路口側からより離隔した領域側、 通流するガスの下流側又は低温側を 示す。 図 25 (a) において、 C 1と C 1の対及び C 2と C 2の対は同じ側 （右側 又は左側の何れか一方） に配置するが、 図 25 (b) においては、 1とじ 1の対 及び C 2と C 2の対は対局の側 （右側と左側） に配置する。 図 25 (c) において、 D 1と D 1の対及び D 2と D 2の対は同じ側 （右側又は左側の何れか一方） に配置 するが、 上部室と下部室に分かれて配置する。 図 25 (d) において、 01と01 の対及び D 2と D 2の対は対局の側 （右側と左側） に配置するとともに、 上部室と 下部室に分かれて配置する。

本発明によれば、 図 25 (a) (b) における X側の C 1及び C 2の多孔性蓄熱 体の実質的平均表層孔径と、 Y側の C 1及び C 2のそれとを異なるように設定する。 特に、 前者の実質的平均表層孔径を後者のよれよりも大きく設定する。 又、 本発明 によれば、 図 25 (c) (d) における下部室に付設された D 1及び D 2の多孔性 蓄熱体の実質的平均表層孔径と、 上部室に付設された D 1及び D 2のそれとを異な るように設定する。 特に、 前者の実質的平均表層孔径を後者のそれよりも大きく設 34

定する。

図 26において、 上部室及び下部室の XY方向に付設された E 1 (上部室の右 側） と E 1 (下部室の左側） の対、 E 2 (下部室の右側） と E 2 (上部室の左側） の対、 F 1 (上部室の左側） と F 1 (下部室の右側） 、 F 2 (下部室の左側） と F 2 (上部室の右側） の対は、 それぞれ、 加熱室や加熱室以外の空間 （例えば熱交換 室） に付設された交番燃焼する 1対の直火式パーナ、 ガスが交互に方向を変えて流 れる 1対の熱交換器又は交番燃焼する 1対の蓄熱型燃焼装置である。 この図のよう に多孔性蓄熱体が配置し、 これら 4対の多孔性蓄熱体が存在するという模式的状況 を考えると、 本発明によれば、 上部室及び下部室のそれぞれにおいて、 X側の多孔 性蓄熱体の実質的平均表層孔径と、 Y側のそれとを異なるように設定する。 特に、 前者の実質的平均表層孔径を後者のそれよりも大きく設定する。 又、 下部室に付設 された多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径と、 上部室に付設されたそれとを異なる ように設定する。 特に、 前者の実質的平均表層孔径を後者のそれよりも大きく設定 する。 この結果、 図 26 (c) (図 26 (a) における断面 S— S )における E 2、 F 2の多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が最も大きく設定され、 図 26 (d) (図 26 (b) における断面 T一 T)における E 2、 F 2の多孔性蓄熱体の実質的平 均表層孔径が最も小さく設定されることになる。

これら （1) 乃至 （3) の 3種類の領域の組合せにより目詰まり現象の起こりや すい領域は更に細かく分けることができるが、 本発明は、 次に説明するように、 か かる組合せによる領域をその技術的範囲から排除するものではない。 発明のカテゴ リーにこそ相違はある力 大雑把に言って、 本発明に係る第 1乃至第 9の形態は、 加熱室を備える熱処理設備において上記 （1) に相当し、 第 3、 第 7及び第 9の形 態は、 上記 （ 1) をより具体的に特定したもの、 そして第 4及び第 5の形態は、 そ れを更に具体的に特定したものに相当する。 本発明に係る第 1 0乃至第 1 3の形態 は、 加熱室及び加熱室以外の空間 （例えば熱交換室） を備える熱処理設備において 上記 （2) に相当し、 第 12の形態は、 これを具体的に特定したものに相当する。 3 5

本発明に係る第 1 4及び第 1 5の形態は、 前者が、 加熱室を備える熱処理設備にお いて上記 （ 3 ) に相当し、 後者が、 加熱室、 熱交換室等の存否に拘わらず上記 ( 3 ) に相当する。

従って、 本発明によれば、 目詰まり現象を起こしやすい領域において、 蓄熱式バ ーナ、 蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器が内蔵する多孔性蓄熱体における当該現 象を解消又は抑制することができる。 詳しくは、 第 1乃至第 5の形態 （現請求項 1 乃至 5にそれぞれ対応） によれば、 加熱室内の目詰まり現象を起こしやすい領域に おいて、 当該現象が起こりにくくなりょうな直火式パーナ又は蓄熱型燃焼装置を備 える熱処理設備を実現でき、 第 6及び第 7の形態 （現請求項 6及び 7にそれぞれ対 応） によれば、 熱処理設備が備える加熱室内の目詰まり現象を起こしやすい領域に おいて、 当該現象が起こりにくくなりょうな直火式パーナ又は蓄熱型燃焼装置が内 蔵する多孔性蓄熱体の設置方法を実現することができる。 第 8及び第 9の形態 （現 請求項 8及び 9にそれぞれ対応） によれば、 加熱室内の目詰まり現象を起こしやす い領域において、 当該現象が起こりにくくなりょうな直火式パーナ又は蓄熱型燃焼 装置を備える熱処理設備を用いて熱処理を施した物体を製造する方法を実現するこ とができる。

本発明に係る第 1 0及び第 1 1の形態 （現請求項 1 0及び 1 1にそれぞれ対応） によれば、 ガス流が形成される加熱室、 熱交換室その他の空間内の目詰まり現象を 起こしやすい領域 （特に第 1 1の形態では、 ガス流のより上流側の領域） において、 当該現象が起こりにくくなりょうな蓄熱型熱交換器を備える熱処理設備を実現でき、 第 1 2の形態 （現請求項 1 2に対応） によれば、 ガス流が形成される加熱室、 熱交 換室その他の空間内の目詰まり現象を起こしやすい領域において、 当該現象が起こ りにくくなりょうな蓄熱型熱交換器が内蔵する多孔性蓄熱体の設置方法を実現する ことができる。 第 1 3の形態 （現請求項 1 3に対応） によれば、 ガス流が形成され る加熱室、 熱交換室その他の空間内の目詰まり現象を起こしやすい領域 （特に第 1 1の形態では、 ガス流のより上流側の領域） において、 当該現象が起こりにくくな 3 6

りょうな蓄熱型熱交換器を備える熱処理設備を用いて熱処理を施した物体を製造す る方法を実現することができる。

又、 本発明に係る第 1 4及び第 1 5の形態 （現請求項 1 4及び第 1 5にそれぞれ 対応） によれば、 目詰まり現象を起こしやすい、 鉛直方向のより下部の領域 （特に 第 1 4の形態では、 加熱室内の領域） において、 当該現象が起こりにくくなりょう な蓄熱型熱交換器を備える熱処理設備を実現できる。

更に、 本発明に係る第 1 6の形態 （現請求項 1 6に対応） によれば、 目詰まり現 象が起こりやすい領域において、 当該現象が起こりにくくなるような多孔性蓄熱体 の選定方法を実現できる。

本発明に係る第 1 7乃至第 1 9の形態 （現請求項 1 7乃至 1 9にそれぞれ対応） によれば、 目詰まり現象が起こりやすい領域において、 当該現象が起こりにくくな るように選定され、 使用された多孔性蓄熱体の構成部材となる。

このように本発明によると、 目詰まり現象が相対的に起こりやすい領域において、 多孔性蓄熱体における目詰まり現象を防止又はその進行を抑制することができるの で、 多孔性蓄熱体における目詰まりの進行や顕在化を熱処理装置又はその運転 ·操 業全体として遅らせることができ、 更に多孔性蓄熱体の延命化や交換周期の延長化 により、 蓄熱式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置の燃焼効率又は蓄熱型熱交換器の熱 交換効率、 ひいてはこれらを具備する熱処理設備の運転効率を高いまま維持し、 熱 処理設備のメンテナンス作業に関連する設備管理コストの低減を図ることができる。 特に本発明に係る第 1 7乃至第 1 9の形態による経費削減効果は高い。

次に、 本発明を実施例により更に詳細に説明する。

図 2及び図 3は、 本発明に係る熱処理設備の一種である加熱炉の概略縦断面図及 び概略横断面図をそれぞれ示す。

図 2において、 物体の搬入用開閉扉と搬出用開閉扉近傍の加熱室の領域が、 それ ぞれ、 入口部及び出口部に相当する。 搬入要開閉扉及び搬出用開閉扉は、 それぞれ、 外部から物体が入口部に向けて搬送される場合及び出口部から外部に搬送される場 3 7

合にのみ開き、 それ以外の場合は通常閉じている。

加熱室は要するに加熱炉の核をなし、 上部パーナ A 1から A 1 9で構成される上 部炉と下部パーナ B 1から B 1 9で構成される下部炉とに分けることができる。 上 部炉及び下部炉は、 図 2及び図 3から分かるように、 上部パーナ及び下部パーナの それぞれの 1 9個の対で構成されている。 図 2及び図 3に示されている第 1予熱帯、 第 2予熱帯、 加熱帯、 均熱帯の 4つの領域は、 熱処理条件の相違、 特に図中に例示 した上部炉及び下部炉それぞれにおける入熱条件により実現される。 これら 4つの 領域のそれぞれを隔室と考えれば、 この加熱炉における加熱室は、 4個の隔室から 構成されていると考えることもできれば、 4個の加熱室が連なっていると考えるこ ともできる。

なお、 図 2乃至図 4は直火式パーナの火炎の方向 （パーナ軸） 力 物体の移動方 向に対して垂直の場合を例示しているが、 パーナ軸が物体の移動方向に対して平行 の場合 （例えば、 特開平 8— 2 1 0 7 8 0号、 特開平 7— 9 7 6 1 9号） を本発明 において排除する趣旨ではない。 本発明は、 パーナ軸が、 物体の移動方向に対して 非垂直である場合も含む。

先ず、 実質的平均表層孔径について説明する。 詳細は以下で説明するが、 本発明 における実質的平均表層孔径とは、 目詰まり現象を可能な限り客観的に把握するた めに定義される評価指標である。 本発明を限定する意図なく、 分かり易さのために 具体的に言えば、 実質的平均表層孔径とは、 多孔性蓄熱体の表面から一定の深さま での範囲の表層において定義される、 当該蓄熱体の有する孔 （疑似孔を含む。 ） の 大きさのことである。 しかし、 本発明においては、 改めて後述するが、 パーナが備 える多孔性蓄熱体を通過するガスの圧力や圧損の変化のように目詰まり現象の進行 と相関関係を有するパラメ一夕も、 一見して蓄熱体の有する孔の大きさとは無関係 ではあるが、 実質的平均表層孔径の定義から排除されない。

多孔性蓄熱体の目詰まり現象とは、 その発生プロセスは種々あると考えられるが、 一次的には、 目的外物質の孔内部への付着による閉塞現象といってよい。 かかる閉 3 8

塞現象は、 長期にわたって観測すれば蓄熱体内の孔内部全域にわたって起こる現象 といえる。 しかし、 実際の目詰まり現象は、 多孔性蓄熱体の表面から一定の深さま での表層で顕著に起こり、 孔内部全域にわたる程目詰まり現象が進行する頃にはも はや使用に耐えない程表層部分の目詰まり現象が進んでいる。 使用に耐えない程目 詰まり現象が進行しているかどうかは、 実際問題、 この表層は、 蓄熱体表面から数 c から 1 0 c mの範囲でこれを定めれば十分である。 目詰まり現象の発生の有無 を知るだけならば、 数 c m程度或いは 3〜 4 c mの薄い表層を設定すれば良いし、 蓄熱体の寿命を長期にわたり評価する場合には、 1 0 c mに及ぶ厚い表層を設定し、 そこで起こる目詰まり現象を検討すればよい。 但し、 条件によっては、 数 1 0 c m に及び厚い表層を設定する必要がある可能性を排除するものではない。 例えば、 ス ケール飛来物が主たる目詰まり原因物質である場合は、 蓄熱体上部の高温側で目詰 まり現象が起こるので、 表層から数センチ （例えば 2〜3 c m) で実質的平均表層 孔径を設定すれば十分である。 蓄熱体と目的外物質との反応により生成する副産物 が目詰まり現象の主たる原因である場合は、 表層から 1 0 c m 程度でそれを設定す る。 蓄熱体の低温部における （従って蓄熱体下部） 、 ガス化していた目的外物質の 露結が無視できない場合は、 この低温部を含む程の厚い表層を設定する必要があり、 例えば、 数 c m〜 l 0 c m或いはそれ以上で実質的平均表層孔設定する。

複数個の構成部材が積み重なって一つの多孔性蓄熱体を構成している場合 （蓄熱 体内のガス通流方向に沿って、 構成部材の材質を意図的に変える場合を含む。 ） は、 上記のように設定した表層の厚さの範囲内に存在する構成部材を幾つかサンプリン グして、 実質的平均表層孔径を求めても構わない。 例えば、 高さが 2 . 5 c mのハニ カム構成部材が多段に積まれて成る八二カム型蓄熱体の上部側 （高温側） から 1段 目 （2 . 5 c m) 又は 2段目まで （5 c m) のハニカム構成部材を採取して、 実質的 平均表層孔径を求める。

要するに、 目詰まり現象の程度やその内容、 着目する目詰まり原因物質の種類、 蓄熱体構成部材の段組み状態その他を考慮して、 個別的に表層の厚さを設定し、 実 3 9

質的平均表層孔径を定義することになる。

ところで、 使用に耐えない程目詰まり現象が進行した状態とは、 目的外物質の付 着により孔が完全に閉塞している状態ではなく、 それ以前のある水準に達する程度 の孔の閉塞状態である。 ここで、 孔の閉塞が進めば蓄熱体内を通流するガスの圧力 は上昇し、 熱処理設備の安定 ·安全運転上問題が生ずる。 しかし、 孔の閉塞状態を 解消するために頻繁に蓄熱体の点検 ·交換を行えば設備管理コストが増加してしま う。 それ故、 孔の閉塞状態と対比すべき 「ある水準」 とは、 これら相反する要請の 調和点として経験的に定める臨界値として設定される。 要すれば、 実質的平均表層 孔径とは、 蓄熱体表面から一定の深さまでの表層において設定される孔の閉塞状態 と相関関係を有するパラメ一夕であり、 目詰まり現象を定量化することを目的とし て設定される。 このパラメ一夕が 「ある水準」 に達した場合には、 目詰まり現象が 起こった蓄熱体はもはや使用に耐えない状態にあるのであり、 蓄熱体としての寿命 に達している故に、 メンテナンス作業を通じて交換が必要になる。

蓄熱体の表層で起こる目詰まり現象を定量化するためのパラメ一夕であれば、 実 質的平均表層孔径として採用できる。 目詰まり現象を定量的に評価するための指標 として最も簡単なものの一つは、 孔の閉塞率 （P ) である。 これは、 初期の孔と目 詰まり現象が起こった孔との断面積の変化の割合として定義できる。 図 6はハニカ ム型蓄熱体 （図 6 ( a ) ) におけるガス通過端面の一角を構成する蓄熱体構成部材 (図 6 ( b ) ) の内、 任意の単位セル C mを選択したとき、 その単位セル C mを構 成する孔の断面積 S cを示す （図 6 ( c ) ) 。 尚、 図 6では、 たまたま単位セルの 断面が正方形で描かれているが、 閉塞率を考える場合には、 単位セルの断面は正方 形に限定されるものではなく、 略半円形、 長方形、 円形その他の形状であっても構 わない。

八二カム型蓄熱体の場合は、 その内部を通過するガスの流れに沿った直線状の孔 が概ね同じ形態で存在するので、 単位セルや当該単位セルを構成する孔は一義的に 定まると言ってよい。 このような場合の閉塞率 （P ) は、 40

P (%) = [ (S c (0) - S c (t) ) ZS c (0) ] X 1 0 0

のように比較的簡単に定義できる。 尚、 S c (0) とは目詰まり現象が起こってい ない初期の S cを意味し、 S c ( t) は、 時間 tが経過して目詰まり現象が進行し た段階における S cを意味する。

一方、 例えばボール型蓄熱体のような場合には， 直線状の孔ではなく多くのボー ルが一塊になった場合にボール間の隙間の連結により孔、 要するに疑似孔が構成さ れ、 単位セルや当該単位セルを構成する孔の断面積、 ひいては閉塞率を定義するこ とは、 図 6の場合のように簡単ではない。 ボール型蓄熱体が同じ寸法の球状の部材 の集合体であれば比較的簡単に閉塞率を幾何学的に定義できるであろうが、 形態が 異なる構成部材が集合して蓄熱体を構成するような場合はその定義は難しい。

そこで、 便法として、 最近接の 4個の構成部材 （B l、 B 2、 B 3、 B4)を単位 セル Qmとみなし、 各構成部材の中心位置 （概ね中心といえる位置で構わない） (a、 b、 c、 d) を線分で接続して得られる四角形から、 各構成部材を当該四角 形と同一平面上に投影した面との重複を除いて得られる残りの面積を、 単位セル Q mの断面積 S Qとする。 この S Qをもって孔 （疑似孔） の閉塞率 pを、

P (¾)= [ (S q (0) -S q (t) ) /S q (0) ] X 100

のように定義できる。 尚、 S Q (0) とは目詰まり現象が起こっていない初期の S cを意味し、 S Q ( t) は、 時間 tが経過して目詰まり現象が進行した段階におけ る S Qを意味する。

所望の表層の中の代表として B 1、 B 4を設定すれば S Qの代表性は高まるが、 これが難しい場合は、 単位セル Qmを複数個設定してその平均値をもって S Qとし、 閉塞率の算定に供する。 尚、 目詰まり現象を評価するために疑似孔の断面積をより 正確に定義することもできる。 上述の S Qの設定方法は飽くまでも例示であって、 疑似孔の断面積をより正確に定義することを排除する趣旨ではない。

図 7は、 Qm、 S Qを比較的設定しやすいポール型蓄熱体の場合を示す。 この例 では、 表層は、 P 1から P 6の 6層から成るものとしており （図 7 (a) ) 、 構成 4 1

部材は規則正しく各層上に配置し、 各層が規則正しく空間位相をずらして積層して いるものとした （図 7 ( b ) ) 。 この結果、 単位セル Qmは理想的には正方形 （a、 b、 c、 d ) となり、 そこから構成部材であるボールの赤道面の断面積を差し引い た値が S qとなる （図 7 ( c ) ) 。

尚、 ボール型蓄熱体の閉塞率を定義する便法として、 上記の場合は 「最近接の 4 個の構成部材を単位セル Q mとみなし、 各構成部材の中心位置を線分で接続して得 られる四角形から、 各構成部材を当該四角形と同一平面上に投影した面との重複を 除いて得られる残りの面積を、 単位セル Qmの断面積 S Qとする」 としたが、 蓄熱 体を構成する部材の稠密度が高い場合には、 最近接の 3個の構成部材が、 互いに接 触しつつ、 各構成部材の中心位置が丁度三角形の頂点位置になるように配置するよ うになる。 このような場合も含め、 3個の構成部材により単位セル Qmとみなせる ときは 「最近接の 3個の構成部材を単位セル Qmとみなし、 各構成部材の中心位置 を線分で接続して得られる三角形から、 各構成部材を当該三角形と同一平面上に投 影した面との重複を除いて得られる残りの面積を、 単位セル Qmの断面積 S qとす る」 と良い。 （図 8参照） これも閉塞率を定義する一例である。

図 9は、 単位セルにおける目詰まり現象の進行の模式図である。 図 9 ( a ) は単 位セル Qmに関し、 同図 （b ) は単位セル C mに関する。 何れの場合も、 時間！；に 伴い目的外物質の付着量が増し、 目詰まり現象が進行し、 最終的に、 もはや使用に 耐えない程の閉塞率 （臨界閉塞率） になることとを示している。 この最終段階が熱 処理設備における多孔性蓄熱体の交換時期であり、 多孔性蓄熱体の寿命 （臨界寿 命） を意味する。

かくして、 目詰まり現象に着目して孔及び疑似孔に関連して設定される単位セル の孔の断面積の値 （S c ( t ) 、 S q ( t ) ： t≥0 ) を多孔性蓄熱体の実質的平 均表層孔径と定義できる。

以上においては、 孔の大きさ （又は孔の閉塞の進行度若しくは閉塞率 （P ) ) と いう観点から実質的平均表層孔径を定義したが、 孔の大きさの変化 （従って閉塞 4 2

率） は、 蓄熱体を通過するガスの圧力又は圧力損失の変化と相関関係があるという ことは容易に理解できる。 すると、 ガス圧又はガス圧損の変化と閉塞率との関係を 検量することにより、 閉塞率をガス圧又はガス圧損の変化に換算することができ、 臨界閉塞率に対応して定まる臨界ガス圧値又は臨界ガス圧損値を設定すれば、 ガス 圧又はガス圧損の変化から、 多孔性蓄熱体の臨界寿命や交換時期を知ることができ る。 又、 ガス圧又はガス圧損と実質的平均表層孔径との関係を検量することにより、 実質的平均表層孔径をガス圧又はガス圧損に換算することができ、 ガス圧又はガス 圧損の変化から、 実質的平均表層孔径の変化である閉塞率を算定し、 臨界閉塞率に 達したか否かを基準にして多孔性蓄熱体の臨界寿命や交換時期を知ることもできる。 これらのことは、 結局、 本発明の各形態において 「実質的平均表層孔径が同一でな い」 ようにすることと、 「目詰まり現象と相関関係を有するガス圧又はガス圧損の ようなパラメ一夕を同一でない」 ようにすることとは、 相互に変換可能且つ変換容 易な、 本質的に同じ技術的事項を別表現で記述しているに過ぎないことを意味して いる。 本発明は、 このような実質的平均表層孔径を使用しないが、 これと本質的に 等価な別パラメ一夕を使用する技術的思想を包含する。

本発明がパラメ一夕を 「孔の大きさ」 に限らない点で特に重要なのは、 ボール型 蓄熱体とハニカム型蓄熱体が並存する場合である。 これら 2種類の蓄熱体のそれぞ れの実質的平均表層孔径 S c ( t ) 及び S Q ( t ) に基づく閉塞率の変化を同一基 準で相互に比較することは不可能ではないにせよ難しいのが普通である。 市販され ているボール型蓄熱体構造部材の集合により形成される疑似孔と、 ハニカム型蓄熱 体 （又はその構成部材） の孔とは、 例えば寸法 ·形態の観点からして、 前者はその 定義に際して近似が入るが、 後者では基本的に定義に際して近似は不要である。 こ れらのような性格の異なる孔を比較するための有益な方法は、 蓄熱体を通流するガ スの圧力や圧損又はその変化に着目することである。 例えば、 実質的平均表層孔径 というパラメ一夕ではなく、 圧損というパラメ一夕に着目して、 この圧損が同一レ ベルにある孔と疑似孔とを比較して、 目詰まり現象を評価する手法は合理的である。 4 3

又、 ボール型蓄熱体及びハニカム型蓄熱体のそれぞれの構成部材の市販品の寸法 や形態を検討してみても、 又、 それぞれにおいて起こるガス圧損又はその変化を観 察してみても、 ボール型蓄熱体の疑似孔の方がハニカム型蓄熱体 （又はその構成部 材） の孔よりも、 定性的に言って、 目詰まり現象は起こりにくい場合が多い。 これ を実質的平均表層孔径の概念に投影して考えてみると、 （1 ) ボール型蓄熱体とハ 二カム型蓄熱体とは、 実質的平均表層孔径が 「同一でない」 ことを意味し、 （2 ) しかも、 前者の方が後者よりも、 実質的平均表層孔径が大きいことを意味している。 従って、 ボール型蓄熱体とハニカム型蓄熱体とが同一の熱処理設備内に設置又は熱 処理設備が備える加熱室に付設されている場合においても、 本発明の各形態が成立 することを明記しておく。 例えば、 本発明の第 4の形態は、 通路口に近い第 1の領 域にボール型蓄熱体を、 その他の領域にはハニカム型蓄熱体をそれぞれ配置する具 体例を含むし、 第 5の形態においては、 入口部又は入口部に近い第 1の領域には、 ボール型蓄熱体を、 その他の第 2及び第 3の領域には八二カム型蓄熱体をそれぞれ 設置する具体例を含む。 更に、 本発明の第 1 0の形態は、 ガス流の上流にはボール 型蓄熱体を下流にはハニカム型蓄熱体をそれぞれ配置する具体例を含み、 第 1 5の 形態は、 鉛直方向の上部をハニカム型蓄熱体を、 下部をボール型蓄熱体を設置する 具体例を含む。

図 1 0は、 図 2及び図 3に例示された入熱条件により加熱室内で実現される温度 プロファイルを示す。 加熱炉内で移動する物体は、 この温度プロファイルに対応し た熱処理を受け、 特に第 2予熱帯後半から加熱帯にわたる範囲で [ B ] に示す急激 な加熱を受ける。 この結果、 副産物に代表される内来性目的外物質に起因する多孔 性蓄熱帯の目詰まり現象が起こる。

今、 搬入用開閉扉を開くと、 入口部の温度は [A] に示すように急激に降下する。 又、 搬出用開閉扉が開くと、 出口部の温度は [D ] に示すように急激に降下する。 更に、 加熱帯領域にある煙道のダンパーを開くと [ C ] に示すように加熱帯領域の 温度が急激に降下する。 それぞれ [A] 、 [ D ] 、 [ C ] における温度降下の程度 4 4

は、 開閉扉やダンパーの開放時間に依存するが、 開放により外来性目的外物質の加 熱室内への侵入や、 温度降下による内来性目的外物質の生成が起こり目詰まり現象 を引き起こす。

図 1 1は、 加熱炉の実際の運転により、 上部炉において発生した多孔性蓄熱体の 目詰まり問題を示す。 因みに、 図 1 1は加熱帯領域にある煙道のダンパーのみを必 要に応じて開閉し、 その他の煙道のダンパーは閉じたままにして加熱炉を運転して 得た結果である。 又、 加熱室内での熱処理は、 図 1に示すような 1対の直火式バー ナで構成される蓄熱型燃焼装置の交番燃焼により行ったが、 この直火式パーナには、 ハニカム型蓄熱体を装填した。

図 1 1中のスケール詰まり現象とは、 スケールが原因となる目詰まり現象であり、 蓄熱体構成部材の高温粉化現象とは、 図 1に示すような 1対の直火式パーナで構成 される蓄熱型燃焼装置の交番燃焼動作により、 1 3 0 0 °Cを越える高温に晒される 蓄熱体部材が徐々に粉化し、 その粉が原因になる多孔性蓄熱体の目詰まり現象であ る。 この高温粉化現象は、 例えば熱処理設備の運転条件や蓄熱体構成部材の材質や 品質にかなり依存する。 加熱室内の温度プロフアイルを急峻に変化させるような運 転を行ったり、 昇温 ·降温を頻繁に繰り返すような運転をする場合には、 熱衝撃に より蓄熱体部材は粉化し易くなる。 又、 この部材の耐熱特性、 耐環境性若しくは耐 反応性が不十分であるか、 加熱室内雰囲気が予想を上回るほど厳しいものであった 場合には、 同様に粉化し易くなる。 このように生成する粉が蓄熱体の孔表面に付着、 沈着又は堆積して、 例えば蓄熱体構成部材の成分や環境ガスと反応して固着するこ とを繰り返し、 目詰まり現象を引き起こしてゆく。 粉体は、 蓄熱体の孔を通過する 際、 流速が低下する箇所に残留し易い。 最近、 熱処理設備において使用されている 八二カム型蓄熱体とポール型蓄熱体とを比較すると、 S Q ( 0 ) の方が S c ( 0 ) よりも大きいのが普通である。 しかし、 疑似孔が直線状でないボール型蓄熱体では、 各構成部材の接触領域及びその近傍において流速が低下する箇所が多数存在するの で、 粉化に起因する目詰まり現象は、 ボール型蓄熱体においても無視し難いものが 4 5

ある。

又、 蓄熱体構成部材の浮上現象とは、 目詰まり進行し、 孔の断面積が小さくなつ た蓄熱体構成部材が通気圧増加に耐えきれず浮き上がり、 蓄熱体全体としてその形 態を崩す現象である。 スケール詰まり現象は、 入口部及び出口部側で起こりやすく、 加熱室内部では起こりにくいことが分かる。 蓄熱体構成部材の粉化現象は、 加熱室 内でも温度の高い領域で起こっている。 蓄熱体構成部材の浮上現象は、 目詰まり現 象の進行の程度が大きい領域で起こっている。

又、 臨界閉塞率を例えば 5 0 %とした場合、 それに達した段階をもって蓄熱体の 臨界寿命乃至交換周期を定義することができる。 そこで、 入口部近傍の A 1から A 2の領域、 第 1予熱帯から加熱帯にまで及ぶ A 3から A 1 0の領域、 煙道近傍であ るがより後段寄りの加熱帯にある A 1 1から A 1 3の領域、 均熱帯にある A 1 4か A 1 8の領域及び出口部近傍の A 1 9の領域 （一部 A 1 8を含む。 ） において蓄 熱体の臨界寿命乃至交換周期を測定してみると、 それらは種々の値を示し、 その内 容から次のことが分かる。

( 1 ) 入口部及び出口部の各近傍では目詰まり現象の進行が速い。

( 2 ) 煙道の開放を伴う位置の近傍では目詰まり現象の進行が速い。

( 3 ) 温度勾配の大きな加熱室内の領域では目詰まり現象の進行が速い。

( 4 ) 入口部近傍の方が出口部近傍よりも目詰まり現象の進行が速い。

尚、 臨界閉塞率は、 熱処理設備の操業への支障の有無、 メンテナンス作業に要す る費用その他の設備維持管理コストへの影響、 蓄熱体の孔の寸法、 形状その他の形 態及び材質、 蓄熱体の使用環境その他種々の条件を考慮して所望の値に設定するこ とができる。

図 1 2は、 加熱炉の実際の運転により、 下部炉において発生した多孔性蓄熱体の 目詰まり問題を示す。 この図と図 1 1とは同じ熱処理設備を同じ条件で運転して同 時に得られたものである。 上部炉において起こった目詰まり現象は、 下部炉におい ても同様に起こっていることが分かる。 又、 図 1 1における蓄熱体の臨界寿命に関 4 6

する結論は、 定性的に下部炉においても同様に当てはまる。

図 1 1と図 1 2とを比較すると、 蓄熱体の臨界寿命については、 領域 B 1 1から B 1 3の方が領域 A 1 1から A 1 3よりもが短い、 即ち、 この領域では下部炉の方 が上部炉よりも目詰まり現象が起こり易いことが分かる。 又、 蓄熱体構成部材の浮 上現象については、 下部炉の方が上部炉よりも当該現象が起こる範囲が広い、 即ち、 やはり下部炉の方が上部炉ょりも目詰まり現象が起こり易いことが分かる。

上部炉と下部炉における多孔性蓄熱体の目詰まり現象を更に細かく分析して得た のが図 1 3である。 この図は、 同時に目詰まり現象を防止又は抑制するための実質 的平均表層孔径の設定方法の説明図でもある。 この図 1 3から、 蓄熱体の臨界寿命 は、 領域 B 1 1から B 1 3と領域 A 1 1から A 1 3との間で大きな差があり、 その 他の領域では上部炉と下部炉との間で大差はないが、 基本的には下部炉の方が上部 炉よりも蓄熱体の臨界寿命が短いことが分かる。 加熱室内の目的外物質に働く重力 の影響と考えられる。 領域 B 1 1から B 1 3と領域 A 1 1から A 1 3との間の差が 他の領域の場合と比べて著しく大きいのは、 煙道のダンパーの開放が原因と考えら れる。

図 1 3は、 同時に、 目詰まり現象を防止又は抑制するための実質的平均表層孔径 の設定方法の説明図でもある。

領域 A l 1から A 1 3に配置する多孔性蓄熱体の臨界寿命を約 1年 8 ヶ月 （約 5 4 0日） になるように設計しょうとする場合を例示的に考えてみると、 臨界的閉塞 率を 5 0 %とすると、 約 5 4 0日の臨界寿命を与える閉塞率と設備運転時間との関 係は、 図中の直線 「L 5 4 0」 により設定される。 すると、 領域 A 1 1から A 1 3 の閉塞率と設備運転時間との関係において臨界閉塞率に対応する臨界寿命は約 2 5 0日なので、 残り約 2 9 0日の寿命を延ばすためには、 領域 A 1 1から A 1 3の閉 塞率と設備運転時間の関係を 「L 5 4 0」 という目標値に近づけるように閉塞率を 下げてやればよい。 このことは、 領域 A l 1から A 1 3の当初の （目詰まり現象が 起こる前の） 実質的平均表層孔径を予め 2 5 %分だけ大きくしておけばよいことを 4 7

意味する。 このようにすれば、 ある領域に配置する多孔性蓄熱体の寿命を所望の長 さになるような実質的平均表層孔径を備える蓄熱体を設計又は選定することができ る。

このようにして設計又は選定した多孔性蓄熱体により、 熱処理設備に既に設置さ れている多孔性蓄熱体と交換する場合には、 その既設の蓄熱体の全部を交換しても 構わないが、 目詰まり現象が起こった部位 （少なくとも実質的平均表層孔径を定義 するために要した多孔性蓄熱体の表面から一定の深さの範囲） の蓄熱体構成部材の みを交換しても構わない。 このような部分交換は、 上述の設計又は選択方法を実施 したのと本質的に同じであるからである。

尚、 実質的平均表層孔径を調整するだけで非常に短い臨界寿命を過度に長くする 設計には自ずと限界があることは言うまでもない。 例えば、 その熱処理設備におい て本来的に要望される直火式パーナ又は蓄熱型燃焼装置の蓄熱性能から自ずと定ま る孔径の限界値があるにも拘わらず、 臨界寿命の延長を重視する余り、 実質的平均 表層孔径を過度に大きすると、 必要な熱処理ができない。 従って、 「L 5 4 0」 に 可能な限り近い挙動を示す多孔性蓄熱体を選定して、 その上で実質的平均表層孔径 を調整するのが望ましい。

図 1 3では、 「L 5 4 0」 は直線で表現されているが、 目詰まり現象は必ずしも 熱処理設備の運転時間に対して直線的に進行する訳ではない。 同図中に示した各領 域における閉塞率は、 設備運転時間に対して加速度的に増加する様相を呈している。 従って、 「L 5 4 0」 も正確には直線ではなく曲線であると推察される。 どの程度 直線から外れる 「L 5 4 0」 を設定すべきかは、 目標値の修正の程度の問題であつ て、 経験則に基づき決定すれば足り、 直線から外れる分に応じて実質的平均表層孔 径を若干設計又は選定しなおせばよい。

次に、 直火式パーナの他の形態について説明する。 図 5において、 1 1はパーナ、 1 2はパーナ 1 1のパーナ本体で、 周知の耐火物で公正されている。 1 3 aは第 1 空気流路、 1 3 bは第 2 空気流路で、 これら空気流路 1 3 a、 1 3 bはパーナ本体 48

12を前後に貫通して形成されている。 14 a、 14 bは蓄熱体で、 セラミックス などの耐火材からなる八二カム状或いは多数のセラミックスペレットを収容した容 器状の通気性の部材からなり、 空気流路 1 3 a、 13 bに接続した連結管 1 5 a、 1 5 bに蓄熱器ボックス 16 a、 16 bにそれぞれ収容されている。 図面上蓄熱ボ ックス 16 a、 16 bは互いに分離されているが、 一つの蓄熱器ボックスを隔壁で 仕切ることによりそれぞれの蓄熱体 14 a、 14 bの収容部を形成してもよい。 1 7は中央空気流路で、 空気流路 1 3 a、 13 bの中間にパーナ本体 1 2を貫通して 形成されており、 後端に連結管 18が設けてある。 19は燃料のずるで、 連結管 1 8の後端を貫通して中央空気流路 17に挿入されている。 1 10は火炎監視窓で、 中央空気流路 1 7の側部に設けてある。 このような構成を有するパーナ 1 1は、 空 気流路 13 a、 1 3 bの全部を加熱室乃至炉の内部に向けて炉壁に取り付けられ、 図 14に示すように配管が接続される。 即ち、 燃料ノイズ 19は、 遮断弁 1 1 1と 調節弁 1 12を備えるガス供給ライン 1 13を介してガス供給源 1 14に接続され る。 中央空気流路 17の連結管 18は、 遮断弁 1 1 5を備えるエア供給ライン 1 1 6を介してエア供給機 1 17に接続される。 第 1空気流路 13 aの連結管 15 aは、 切替弁 1 18 aを備えるエア供給ライン 1 19 aを介してエア供給機 1 17に接続 されるとともに、 切替弁 120 aを備える排ガスライン 121 aを介して誘引ファ ン 122に連結される。 同様に、 第 2 空気流路 13 bの連結管 15 bは、 切替弁 1 18 bを備えるエア供給ライン 1 19 bを介してエア供給機 1 1 7に接続されると ともに、 切替弁 120 bを備える排ガスライン 12 1 bを介して誘引ファン 122 に連結される。

以上のように接続されたパーナ 1 1は、 外部制御信号に基づいて、 4つの切替弁 1 18 a、 1 1 8 b, 120 a, 120 bのそれぞれの開閉に対応した 2 種類の運 転モードを所定時間後とに交互に繰り返して運転される。 第 1 の運転モードは、 切 替弁 1 18 a、 120 bが開状態で切替弁 1 18 b、 120 aが閉状態にある場合 であり、 第 2の運転モードはその逆の場合に相当する。 4 9

バ一ナ燃焼時には、 運転モードに拘わらず、 燃焼ノズル 1 9にはガス供給ライン 1 1 3を通じてガス供給源 1 4より燃料ガスが供給され、 中央空気流路 1 7にはェ ァ供給ライン 1 1 6を通じてエア供給機 1 1 7より燃焼空気の一部が供給される。 燃焼ノズル 1 9から噴射された燃料ジエツ卜が中央空気流路 1 7から噴射されるェ ァと混合しながら、 1 3 a、 1 3 bの空気通路から噴出する高温予熱空気と接触す ることにより火炎 Fが安定的に供給される。 第 1 の運転モードにおいては、 第 1 空 気流路 1 3 aにエア供給ライン 1 1 9 aを通じてエア供給機 1 1 7より燃焼用空気 が供給され、 この燃焼用空気が上記燃料ガスと混合燃焼されて火炎 Fが形成される。 又、 誘引ファン 1 2 2の駆動に基づいて加熱室若しくは炉内の排ガスが第 2 空気流 路 1 3 bより排ガスライン 1 2 1 bに吸引され、 煙突 1 2 3から大気中に排出され る。 更に連結管 1 6 bの蓄熱体 1 4 bを通過する高温の排ガスとの接触により加熱 される。 第 2の運転モードに切り替わると、 第 2空気流路 1 3 bにエア供給ライン 1 1 9 bを通じてエア供給機 1 1 7より燃焼用空気が供給され、 この燃焼用空気が 上記燃料ガスと混合燃焼されて火炎 Fが形成される。 又、 誘引ファン 1 2 2の駆動 に基づいて加熱室若しくは炉内の排ガスが第 1 空気流路 1 3 aより排ガスライン 1 2 l aに吸引され、 煙突 1 2 3から大気中に排出される。 更に連結管 1 6 aの蓄熱 体 1 4 aを通過する高温の排ガスとの接触により加熱される。 かくして、 第 1 の運 転モードの際に蓄熱体 1 4 bが加熱され、 この蓄熱体 1 4 bに蓄えられた熱によつ て第 2 の運転モードの再の燃焼用空気が予熱される。 逆に、 第 2 の運転モードの際 に蓄熱体 1 4 aが加熱され、 この蓄熱体 1 4 aに蓄えられた熱によって第 1の運転 モードの際の燃焼用空気が予熱され、 以後これを繰り返えされる。

図 5に示す直火式パーナは、 燃料ガスの供給が途切れることなく連続して火炎 F の形成に供される点で、 図 1に示した 1 対の直火式パーナから構成される蓄熱型燃 焼装置における各直火式パーナの運転動作と異なる。 しかし、 図 5に示す直火式バ —ナは、 蓄熱体における燃焼ガスからの潜熱回収と燃焼用空気の予熱という動作モ ードが交互に繰り返される点で図 1に示す直火式パーナと変わらない。 従って、 図 5 0

5に示す直火式パーナ 1対で蓄熱型燃焼装置を構成し、 図 1に示す蓄熱型燃焼装置 の代わりに、 図 2乃至図 4に示す加熱炉に設置した場合であっても、 多孔性蓄熱体 の目詰まり問題は生ずる。 このことは、 図 5に示す直火式パーナ 1対で構成した蓄 熱型燃焼装置において、 当該 1 対の直火式バーナを外部制御信号に基づき交番燃焼 させた場合であっても同様であり、 図 5に示す直火式パーナを複数個組み合わせて 1 個の蓄熱型燃焼装置を構成し、 当該複数個の直火式パーナを種々のモ一ドで動作さ せても同様に問題になる。 従って、 図 1に示す直火式バーナを用いるか、 図 5に示 す直火式パーナを用いるかに拘わらず、 複数個の直火式バ一ナ又は複数個の蓄熱型 熱交換器を使用する場合に本発明は成立すると言える。

図 5に示す直火式バーナをウォーキングビーム式加熱炉に適用した例を図 1 5に 示す。 この図に示すウォーキングビーム式加熱炉 1 2 5では、 炉床壁 1 2 6を貫通 する複数の可動ボスト 1 2 7と、 これら可動ボスト 1 2 7を連結したスキッドバイ プ 1 2 8でウォーキングビーム 1 2 9が構成されている。 可動ボスト 1 2 7が矢印 Xで示す矩形運動を行なうことにより被処理体 Mが矢印 Y方向に搬送される。 又、 上記ウォーキングビーム式加熱炉 1 2 5では、 炉側壁 1 3 0と、 天井壁 1 3 1の一 部を下方に折り曲げて形成された材料搬送方向と略垂直を成す垂直壁 1 3 2とに、 パーナ 1 1が設置されている。 従って、 ウォーキングビーム式加熱炉 1 2 5では、 炉内で形成される火炎は熱拡散した後パーナ 1 1の排気用空気流路に還流される。 このため、 燃焼排ガスが炉の出口に向かって一様に流動するようにした従来のゥォ 一キングビーム式加熱炉と比べると、 熱風ダクトゃ排ガスダクトを特別に設ける必 要はなく、 スペースの効率化やコスト低減を実現できる。 同様の効果は、 加熱炉 1 2 5の下部帯の側壁にパーナを取り付けた場合にも得られる。

ウォーキングビーム式加熱炉 1 2 5において、 被処理体 Mの移動方向の上流側又 は炉内ガス流方向にも相当する矢印 Y方向の上流側に設置された直火式パーナが擁 する多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を、 より下流側に設置された直火式パーナ よりも大きくする。 特に、 ウォーキングビーム式加熱炉の入口部近傍に設置された 5 1

直火式パーナが擁する多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径をより大きく設定する。 更に、 下部帯の側壁にもパーナを取り付ける場合には、 上部帯のパーナよりも下部 帯のそれの、 多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を大きく設定する。 これにより、 多孔性蓄熱体の目詰まり現象を防止又はその進行を抑制することができる。 又、 垂 直壁 1 3 2に取り付けられたパーナ 1 1の多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径は他 のパーナのそれと比較しても大きく設定する。 これは、 ウォーキングビーム式加熱 炉 1 2 5では炉内で形成される火炎は熱拡散した後パーナ 1 1の排気用空気流路に 還流される構成を取っているので、 多くの目的外物質がこのパーナ 1 1の多孔性蓄 熱体に向かって移動し、 目詰まり現象がより顕著に起こるからである。 図 1 5に示 すような炉内ガス流が特定のパーナ又は熱交換器の擁する多孔性蓄熱体に集中して 流れるような加熱炉では本発明により特に効果的に目詰まり現象が防止又はその進 行を抑制することができる。

物体を移動させる過程で熱処理を施し燃焼させる焼却設備の要部を図 1 6に示す。 この図において （a ) は当該焼却設備の要部の側面図、 （b ) はその平面図を示す。 図 1 7は、 当該焼却設備の全様を示すブロック図である。 尚、 この焼却設備の焼却 燃焼室には、 ファイバーマットをを加熱して、 そこからの輻射熱の放出により焼却 対象物を燃焼させる表面燃焼パーナ （たとえば、 特許 2 5 5 0 4 1 9号参照） を用 いた燃焼設備 （たとえば焼却炉飛灰を対象物とする加熱装置として、 特開平 5— 1 8 5 0 5 7号がある。 ) を備えている。 しかし、 本発明の理解の便のため、 何れの 図面にも描写していない。

図 1 6に示すように、 焼却燃焼室には、 室内の燃焼排ガスを外部に取り出すため 合計 1 0個の連結部 C x 1及び C x 2 ( x = l〜 5 ) とが設けられている。 又、 焼 却物の予熱するための空気を供給する予熱用空気供給路、 燃焼排ガスを取り出す排 煙路が設置され、 更に焼却物の効率的燃焼を促進するための燃焼用空気を補助的に 供給するための燃焼用空気供給通路も設置されている。 又、 焼却燃焼室内で焼却物 を移動させるための搬送台も設置されている。 搬送台は自らが可動して焼却物を搬 5 2

送する場合もあれば、 単に焼却物を載せる台座として機能し、 現実の焼却物の移動 は、 焼却燃焼室外に設けた機械的機構 （焼却物押込装置） により、 又は単に重力の 作用により行われる場合もある。 何れにせよ、 焼却燃焼室内のガス流は焼却物の移 動方向と同じである。

この焼却設備では、 図 1 7に示すように、 V印で示す複数個のバルブの制御によ り連結部 C x 1及び C x 2から交互に焼却燃焼室内の燃焼排ガスを外部に取り出し、 一方の蓄熱器を経由して燃焼排ガスを多段集塵機に送っているときは、 他方の蓄熱 器を経由して給気機から導入される燃焼用空気を焼却燃焼室に供給する。 この際、 当該他方の蓄熱器は加熱装置により加熱されており、 燃焼用空気の補助的予熱を可 能にする。 次に動作モードをバルブ Vを制御して切り替え、 当該他方の蓄熱器を経 由して燃焼排ガスを多段集塵機に送っているときは、 当該一方の蓄熱器を経由して 給気機から導入される燃焼用空気を焼却燃焼室に供給する。 当該一方の蓄熱器は、 先の動作モードにおいて燃焼排ガスの潜熱を回収しているので、 燃焼用空気の予熱 を行なうことができる。 又、 加熱装置による熱供給による補助的予熱も可能である。 尚、 燃焼排ガスを多段集塵機に向けて排出する際には、 蓄熱器はある程度高温に維 持されているので、 これを通過する燃焼排ガス中のダス卜の乾燥も合わせて行なう ことができる。 多段集塵機により集塵されたガスは、 図示しない事後処理を施され た後、 煙突を通じて系外に排出される。 蓄熱器で使用した多孔性蓄熱体は、 ハニカ ム型蓄熱体であるが、 ボール状、 ナゲット状等の種類は格別問題にはならない。 連結部 C x i 、 C X 2から取り出される燃焼排ガスは、 バルブ Vの制御により、 蓄熱器を経由することなく、 集塵機に送られ、 集塵処理が施された後、 焼却燃焼室 内に搬送された焼却物の予熱に供される。 集塵機で集められたダス卜は最終的にホ ッパーに送られる。 集塵機としてはサイクロン型、 バグフィルター型等公知の設備 を使用環境や使用条件等を考慮した上で任意に選択できる。 尚、 図 1 6に示す排 煙路を通じて外部に取り出される排煙は、 図 1 7では示されていないが、 多段集塵 機に送られ、 最終的に煙突から系外に放出される。 5 3

この設備では、 蓄熱器は、 燃焼排ガスから回収した潜熱により燃焼用空気を予熱 するという熱交換を主目的として設置されている。 図 1 7に示すように、 連結部 C x l、 C X 2 (合計 5対） の各対に対して一対の蓄熱器が設置されているので、 こ の焼却設備では、 複数個の蓄熱器の対が存在する。

そこで、 図 1 6に示す焼却設備において、 焼却燃焼室内のガス流方向のより上流、 特に焼却物の搬入口に近い領域に配置する直火式パーナの、 多孔性蓄熱体の実質的 平均表層孔径を相対的に大きく設定する。 又、 焼却灰その他の残留物を焼却燃焼室 から外部に搬出する搬出口に近い領域に配置する直火式パーナの、 多孔性蓄熱体の 実質的平均表層孔径を相対的に大きく設定する。 但し、 搬入口近傍の領域に配置す るパーナの多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を、 搬出口近傍の領域に配置するバ ーナのそれよりも大きくする。 これにより、 多孔性蓄熱体の目詰まり現象がより起 こりやすいガス流の上流側、 特に搬入口近傍の領域、 次いでこの現象が起こりやす い搬出口近傍の領域において、 効果的に当該現象を防止又はその進行を抑制するこ とができる。

なお、 図 1 6及び図 1 7に示す焼却設備では集塵機を複数設けて目詰まり原因物 質をかなり取り除いており、 目詰まり現象の進行をかなり遅らせることができる。 しかし、 このような設備でも、 非常に小さな目的外物質まで除去するのはコスト的 観点からも難しく、 結局、 これが多孔性蓄熱体の目詰まり現象の主因、 特に副産物 の付着の原因物質となる。

図 1 8は、 別の焼却設備のブロック図を示す。 この設備の特徴は、 焼却燃焼室で 焼却物を燃焼装置 F 1〜F 3により燃焼することで発生する排ガス中に含まれる N o xやダイォキシン等の有害物質の事後処理により取り除くための再燃焼室を設け た点にある。 勿論、 排ガスの潜熱の回収のための熱回収室を再燃焼室の代わりに又 はそれと共に設けてもよい。 何れの場合であれ、 再燃焼室及び Z又はに多孔性蓄熱 体を擁する直火式パーナ、 蓄熱型燃焼装置及び蓄熱型熱交換器の内少なくとも一種 を 4個設置する。 図 1 8ではこれを E 1〜E 4で表記している。 E 1〜E 4が具備 5 4

する多孔性蓄熱体は、 ボール型蓄熱体であるが、 その他の形態、 例えばハニカム型 蓄熱体であっても構わない。

図 1 8に示す焼却設備において、 焼却物投入口から被処理体が焼却燃焼室内に装 入される。 それ以外のときは、 原則として投入口は閉じられている。 上方から下方 に焼却物が移動する過程で熱処理が施され、 最終的に焼却灰その他の残留物が排出 口から系外に取り出される。 燃焼を完全にして有害物質の発生を極小にするために 焼却燃焼室内に給気機により補助的に供給される場合もあるが、 それとは別に排煙 は、 一旦集塵機に送られた後 （ただし、 この集塵機を通過させることは任意であ る） 、 再燃焼室乃至は熱回収室に送られる。 再燃焼室に送られる場合は、 再燃焼室 における燃焼処理を促進するための燃焼用空気が室内に供給される。 再燃焼室乃至 は熱回収室を通過した又はそこで新たに発生した燃焼排ガスは集塵機を通過した後 煙突から系外へ排出される。

多孔性蓄熱体を擁する直火式パーナ、 蓄熱型燃焼装置及び蓄熱型熱交換器の少な くとも 1種がガス流方向に沿って E 1〜E 4の合計 4個設置されている。 このため、 燃焼排ガスの潜熱を回収した多孔性蓄熱体により空気を予熱することができる。 予 熱された空気は、 集塵機 （任意） を経過した後、 焼却燃焼室に還流されて焼却物等 の予熱用気体として使用される。 集塵機で集められた塵は、 最終的にホッパーに送 られ、 最終的に系外に搬出される。

焼却燃焼室に対して別に設けた再燃焼室乃至熱回収室は、 焼却燃焼室とは別に設 けられた空間と考えることができ、 焼却燃焼室から取り出される排煙 （排ガス） の ガス流方向の上流から下流に沿って E 1〜E 4が配置されている。 焼却燃焼室から 再燃焼室乃至熱回収室に送られてくる排ガスは集塵処理が施されているとはいえ、 目詰まり原因物質の存在密度は、 ガス流の上流側の方が下流側よりも高いのが通常 である。 それゆえ、 再燃焼室乃至熱回収室の入口部近傍の領域に配置する E 1が擁 する多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を、 他の領域に配置するものよりも大きく 設定する。 これにより、 多孔性蓄熱体の目詰まり現象を防止又はその進行を遅らせ 5 5

ることができる。

既述の通り、 目詰まり現象は、 例えば熱処理設備の運転条件や蓄熱体構成部材の 材質や品質にかなり依存する。 逆に言えば、 熱処理設備の運転条件や蓄熱体構成部 材の材質や品質を工夫すれば、 限界はあるにせよある程度は、 目詰まり現象を抑制 することができることを意味している。 そのような工夫 （特に蓄熱体構成部材の材 質の改善） により、 図 1 0乃至 1 3の場合よりは目詰まり現象が起こりにくくなる ように設定した加熱炉における目詰まり現象について、 以下に説明する。

図 1 9乃至図 2 1は、 図 1乃至図 5にわたり示したものと同様の加熱炉 （以下 「第 2加熱炉」 と便宜的に呼ぶ。 ） における概略側面図並びに上部炉及び下部炉の 概略平面図をそれぞれ示す。 図 1乃至図 5にわたり示した加熱炉 （以下 「第 1加熱 炉」 と便宜的に呼ぶ。 ) では、 図 2乃至図 4から分かるように、 上部パーナ及び下 部パーナのそれぞれの 1 9個の対で構成されている。 しかし、 第 2加熱炉では、 上 部パーナ A 1から A 1 2で構成される上部炉と下部パーナ B 1から B 1 2で構成さ れる下部炉からなり、 従って、 上部パーナ及び下部パーナのそれぞれの 1 2個の対 で構成されている。 両加熱炉は、 第 1予熱帯、 第 2予熱帯、 加熱帯、 均熱帯の 4つ の領域で区分される点、 煙道やダンパーが設置されている点で共通するが、 蓄熱式 パーナの入熱量は異なる。

図 2 2は、 第 2加熱炉が具備する加熱室内で実現される温度プロファイルを示す。 加熱室内で熱処理する物体の材質が同じこともあり、 第 2加熱炉と第 1加熱炉とは、 概ね同じ温度プロファイルとなるように運転した。 この図 2 2から、 横軸に示した パーナ番号に対応する位置は異なるものの、 図 1 0に示した [ A ] 、 [ B ] 、 [ C ] 、 [D ] と同様の現象が第 2加熱炉内の加熱室でも起こることが分かる。 即 ち、 第 2加熱炉内で移動する物体は、 第 2予熱帯後半から加熱帯にわたる範囲で [ B ] に示す急激な加熱を受ける。 この結果、 副産物に代表される内来性目的外物 質に起因する多孔性蓄熱帯の目詰まり現象が起こる。 搬入用開閉扉を開くと、 入口 部の温度は [A] に示すように急激に降下する。 搬出用開閉扉が開くと、 出口部の 5 6

温度は [D] に示すように急激に降下する。 更に、 加熱帯領域にある煙道のダ： 一を開くと [C] に示すように加熱帯領域の温度が急激に降下する。 それぞれ [A] 、 [D] 、 [C] における温度降下の程度は、 開閉扉やダンパーの開放時間 に依存するが、 開放により外来性目的外物質の加熱室内への侵入や、 温度降下によ る内来性目的外物質の生成が起こり目詰まり現象を引き起こす。

図 23は、 第 2加熱炉における第 1予熱帯、 第 2予熱帯、 加熱帯及び均熱帯を含 む加熱室内で起こる目詰まり現象の程度を棒グラフで示したものである。 この目詰 まり現象の程度は、 多孔性蓄熱体の閉塞率 （P) によれば理解しやすいが、 この図 では、 閉塞率（p)と正比例関係はないが、 正の相関関係を有する 「蓄熱体の交換頻 度」 を縦軸に設定している。 多孔性蓄熱体としてハニカム型蓄熱体を採用している。 この図から、 上部炉及び下部炉における目詰まり現象の進行度を比較すると、 入口 部付近の A 1 (B 1 ) から A 3 ( B 3) の領域、 煙道付近である A 8 (B 8) から A 8 (B 8) の領域、 出口部近傍である A 12 ( B 12) の領域において、 目詰ま り現象の程度が顕著であること （本発明を適用する前の蓄熱体交換頻度が高いこと 又は臨界寿命が短いこと） 、 並びに、 温度勾配が顕著な A 6 (B 6) から A 7 (B 7) の領域では、 目詰まり現象の進行度は、 顕著ではないが、 相対的に高めではあ ることが分かる。 又、 この図から、 上部炉よりも下部炉の方が目詰まり現象が起こ りやすいことが分かる。

図 24は、 多孔性蓄熱体の閉塞率 （P) と熱処理設備 （即ち第 2加熱炉） の運転 時間との関係を示し、 同時に目詰まり現象を防止又は抑制するための実質的平均表 層孔径の設定方法の説明図でもある。 図 13では縦軸を閉塞率 （P) とし、 臨界閉 塞率を 50%にしたが、 この図 24では、 閉塞率比 （閉塞率 Z臨界閉塞率） を縦軸 にしている。 これにより、 単純に閉塞率とする場合に比べて、 目詰まり現象をより 一般的に理解することができる。 尤も、 現実に臨界閉塞率を設定するときは、 50 〜60% (状況によって異なるが、 60 %程度を上限値であろう。 ） とするのが普 通であり、 それ以下では交換頻度が高くなり過ぎてコスト的に適当でなく、 それ以 5 7

上の値に臨界閉塞率を設定することは、 通流するガス圧が過大になり、 蓄熱体構成 部材の浮上、 衝突、 破損が起こりやすくなり、 目的外物質の発生量が増加するどこ ろか、 蓄熱式パーナ、 蓄熱型燃焼装置、 熱交換器、 ひいては熱処理設備の動作不全、 故障、 破壊、 その他のトラブルが起こりかねないので、 運転 '操業の安全面から避 けるべきである。 この図において閉塞率比が 1を超えている測定点が存在するが、 このような運転は可能であるにしても基本的には望ましいものではない。

図 2 4において、 約 8 0 0日の臨界寿命を与える閉塞率比と設備運転時間との関 係は、 第 1加熱炉に関する図 1 2における 「L 5 4 0」 の場合に倣って、 直線 「L 8 0 0」 と設定することができる。 すると、 領域 A 1の閉塞率比と設備運転時間と の関係において臨界閉塞率 （即ち閉塞率比が 1になる位置） に対応する臨界寿命は 約 4 1 0日なので残り約 3 9 0日の寿命を延ばすためには、 領域 A 1の閉塞率比と 設備運転時間との関係を 「L 8 0 0」 という目標値に近づけるように閉塞率比を下 げてやればよい。 このことは、 領域 A 1の当初の （目詰まり現象が起こる前の） 実 質的平均表層孔径を予め約 5 0 %分だけ大きくしておけばよいことを意味する。 又、 領域 B 1の閉塞率比と設備運転時間との関係において臨界閉塞率 （即ち閉塞率比が 1になる位置） に対応する臨界寿命は約 2 9 0日なので残り約 5 1 0日の寿命を延 ばすためには、 領域 A 2場合と同様に考えて、 領域 B 1の当初の実質的平均表層孔 径を予め約 6 0 %分だけ大きくしておけばよいことを意味する。 このようにすれば、 ある領域に設置する多孔性蓄熱体の寿命を所望の長さになるような実質的平均表層 孔径を備える蓄熱体を設計又は選定することができる。

尚、 このようにして設計又は選定した多孔性蓄熱体により、 熱処理設備に既に設 置されている多孔性蓄熱体と交換する場合には、 その既設の蓄熱体の全部を交換し ても構わないが、 目詰まり現象が起こった部位 （少なくとも実質的平均表層孔径を 定義するために要した多孔性蓄熱体の表面から一定の深さの範囲） の蓄熱体構成部 材のみを交換しても構わない。 このような部分交換は、 上述の設計又は選択方法を 実施したのと本質的に同じであるからである。 5 8

ところで、 複数個の直火式パーナ、 複数個の蓄熱型燃焼装置又は複数個の熱交換 器に内蔵される多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を同一でないようにして使用す るにせよ、 いずれは臨界寿命に達して使用済みとして交換又は浄化 （クリーニング 処理） せざるを得ない。 しかし、 かくして多孔性蓄熱体の構成部材を交換するとい うことは、 この構成部材を十分長時間使い切り、 従って、 従来にない高い経費削減 効果 （熱処理設備のメンテナンス作業に関連する設備管理コス卜の削減効果を含 む。 ） を奏することを意味している。

以上の本発明に係る実施例では、 燃料物質が気体である場合について専ら説明し きたが、 多孔性蓄熱体の 「目詰まり現象」 が起こり得る限り、 本発明の各形態にお いては燃料物質は気体に限定されず、 液体であっても構わない。 又、 脱硫、 脱硝、 脱ダイォキシンその他特殊な目的を達成する物質を燃料物質に混入させる場合であ つても、 本発明の各形態から除外されるものではない。

以上説明したように、 本発明によれば、 目詰まり原因物質が付着しやすい領域に 配置する直火式パーナ、 蓄熱型燃焼装置又は蓄熱型熱交換器が内蔵する多孔性蓄熱 体の形態を工夫して、 これが付着しにくする、 又は、 付着しても目詰まり現象が顕 著化しないようにすることができるので、 多孔性蓄熱体の延命化や交換周期の延長 化により、 蓄熱式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置の燃焼効率又は蓄熱型熱交換器の 熱交換効率、 ひいてはこれらを具備する熱処理設備の運転効率を高いまま維持し、 熱処理設備のメンテナンス作業に関連する設備管理コストを含む経費削減を図るこ とができる等、工業上有用な効果がもたらされる。

Claims

5 9 請 求 の 範 囲

1 . 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置が複数個付設 された加熱室を具備し、 その加熱室内の物体に熱処理を施す熱処理設備であって、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的 平均表層孔径が、 同一でないことを特徴とする熱処理設備。

2 . 物体に加熱室内で温度勾配を印加することを特徴とする、 請求項 1記載の熱

3 . 物体は、 外部から加熱室内に搬入される、 及び/又は、 加熱室から外部に搬出 される物体であることを特徴とする、 請求項 1又は 2記載の熱処理設備。

4 . 加熱室は外部に通じ得る通路口を備え、 通路口により近い第 1の領域及びそ うでない第 2の領域にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式パーナ若しくは蓄熱 型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、

同一でない、 又は、

第 1の直火式パーナの方が第 2の直火式パーナよりも大きい、 又は、

第 1の蓄熱型燃焼装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きい、

ことを特徴とする、 請求項 1記載の熱処理設備。

5 . 加熱室は、 物体が外部から加熱室に搬入される入口部及び物体が加熱室から 外部に搬出される出口部を備え、 入口部により近い第 1の領域、 出口部により近い 第 2の領域並びに第 1及び第 2の領域とは異なる第 3の領域にそれぞれ配置する第 1、 第 2及び第 3の直火式バ一ナ若しくは蓄熱型燃焼装置のうち、 第 1及び第 2、 第 1及び第 3、 若しくは、 第 2及び第 3の直火式パーナ若しくは蓄熱型燃焼装置に おける多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、

同一でない、 又は、

第 1の直火式パーナの方が第 2の直火式パーナよりも、 第 1の直火式パーナの方 が第 3の直火式パーナよりも、 若しくは、 第 2の直火式パーナの方が第 3の直火式 6 0

パーナよりも大きい、 又は、

第 1の蓄熱型燃焼装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも、 第 1の蓄熱型燃焼装 置の方が第 3の蓄熱型燃焼装置よりも、 若しくは、 第 2の蓄熱型燃焼装置の方が第 3の蓄熱型燃焼装置よりも大きい、

ことを特徴とする請求項 1記載の熱処理設備。

6 . 外部から搬入される物体に対して熱処理を施す加熱室に付設される複数個の 蓄熱型燃焼装置の各々が備える直火式パーナが内蔵する多孔性蓄熱体の設置方法で あって、

複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質 的平均表層孔径が、 同一でないように多孔性蓄熱体を設置することを特徴とする、 多孔性蓄熱体の設置方法。

7 . 加熱室は外部に通じ得る通路口を備え、 通路口により近い第 1の領域及びそ うでない第 2の領域にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式バ一ナ若しくは蓄熱 型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、

同一でないように、 又は、

第 1の直火式パーナの方が第 2の直火式パーナよりも大きくなるように、 又は、 第 1の蓄熱型燃焼装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きくなるように、 設置することを特徴とする、 請求項 6記載の多孔性蓄熱体の設置方法。

8 . 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置が複数個付設 された加熱室を具備する熱処理装置において、 外部から搬入される及び/又は外部へ 搬出される物体を加熱室内に配置することにより、 熱処理された物体を製造する方 法であって、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄 熱体の実質的平均表層孔径を同一でないように設定し、 もって熱処理設備を運転す ることを特徴とする、 熱処理された物体を製造する方法。

9 . 加熱室は外部に通じ得る通路口を備え、 通路口により近い第 1の領域とそう でない第 2の領域にそれぞれ配置する第 1及び第 2の直火式パーナ若しくは蓄熱型 6 1

燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、

同一でないように、 又は、

第 1の直火式パーナの方が第 2の直火式パーナより大きくなるように、 又は、 第 1の蓄熱型燃焼装置の方が第 2の蓄熱型燃焼装置よりも大きくなるように、 設定することを特徴とする、 請求項 8記載の熱処理された物体を製造する方法。

1 0 . ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器が複数個付 設された空間を備える熱処理設備であって、 複数個の前記熱交換器における多孔性 蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でないことを特徴とする熱処理設備。

1 1 . ガスの流れる方向の上流側に配置する多孔性蓄熱体の方が下流に配置する 多孔性蓄熱体よりも、 又は、 流れるガスの温度がより高温側に配置する多孔性蓄熱 体の方がより低温側に配置する多孔性蓄熱体よりも、 実質的平均表層孔径が大きい ことを特徴とする、 請求項 1 0記載の熱処理設備。

1 2 . ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器が複数個付 設された空間を備える熱処理設備における多孔性蓄熱体の設置方法であって、 複数個の熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 同一でないよ うに多孔性蓄熱体を設置することを特徴とする、 多孔性蓄熱体の設置方法。

1 3 . ガスの流れる方向に沿って、 多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器が複数個付 設された空間を備える熱処理設備において、 外部から搬入される及び/又は外部へ搬 出される物体を加熱室内に配置することにより、 熱処理された物体を製造する方法 であって、 複数個の前記熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径を同 一でないように設定し、 もって熱処理設備を運転することを特徴とする、 熱処理さ れた物体を製造する方法。

1 4 . 多孔性蓄熱体を内蔵する直火式パーナを備える蓄熱型燃焼装置が複数個付 設された加熱室を具備し、 その加熱室内の物体に熱処理を施す熱処理設備であって、 複数個の直火式パーナ又は複数個の蓄熱型燃焼装置における多孔性蓄熱体の実質的 平均表層孔径が、 鉛直方向においてより下部に配置するものほど大きいことを特徴 6 2

とする熱処理設備。

1 5 . ガスが通流する多孔性蓄熱体を内蔵する熱交換器が複数個付設され、 複数 個の前記熱交換器における多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が、 鉛直方向におい てより下部に配置するものほど大きいことを特徴とする熱処理設備。

1 6 . 蓄熱型燃焼装置が備える直火式パーナ又は熱交換器に内蔵される多孔性蓄 熱体の選定方法であって、 蓄熱型燃焼装置又は熱交換器の運転時間の増加に伴う多 孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径の減少を測定し、 その測定値と目標値との差に相 当する分を予め上乗せした実質的平均表層孔径を有する多孔性蓄熱体を前記直火式 パーナ又は熱交換器に内蔵することを特徴とする多孔性蓄熱体の選定方法。

1 7 . 熱処理設備が具備する加熱室に複数個付設される蓄熱型燃焼装置が備える 直火式パーナに内蔵されることで使用され、 その後使用済みとなった多孔性蓄熱体 の構成部材であって、 使用開始前の多孔性蓄熱体の実質的平均表層孔径が同一でな いことを特徴とする使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材。

1 8 . 5 4 0日以上の熱処理設備の運転時間における多孔性蓄熱体の実質的平均 表層孔径の変化率として定義される閉塞率が 5 0 %以上であることを特徴とする請 求項 1 7記載の使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材。

1 9 . 8 0 0日以上の熱処理設備の運転時間における多孔性蓄熱体の実質的平均 表層孔径の変化率として定義される閉塞率が 6 0 %以上であることを特徴とする請 求項 1 7記載の使用済みとなった多孔性蓄熱体の構成部材。