JP2003021462A - 燃焼式加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料の燃焼室を加熱対象物の加熱室から隔離
して、炭酸ガスのような有害な燃焼排ガスが加熱対象物
に触れないようにし、しかも省エネに資するようにす
る。 【解決手段】 燃料の燃焼室４と、加熱対象物の加熱室
２とを少なくとも備え、前記加熱室２の下側に前記燃焼
室４が、前記加熱室２の上側に煙道６が配され、少なく
とも一部が前記加熱室２に露出した耐熱パイプ７で前記
燃焼室４と前記煙道６とが連通し、前記燃焼室４で発生
した燃焼排ガスが前記耐熱パイプ内を経て前記煙道６に
排出されるようになっており、前記加熱室２に前記燃焼
排ガスが混入不能な構造にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミック電子材
料等の加熱対象物を加熱する燃焼式加熱炉に係り、とく
に燃焼排ガスが加熱室に混入することのない輻射方式の
燃焼式加熱炉に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばセラミック電子材料焼結用
の加熱炉としては、炉内温度の制御が容易であり、導線
を引くだけで所要の電気エネルギーを調達できるという
稼働上の利便性が著しいことから、電気炉が主として用
いられてきている。しかしながら、電気炉それ自体はこ
のように利便性の高いものであるが、（１）発電のため
に化石燃料や核燃料が主として用いられており、「燃料
−電力−熱」サイクルにおける熱効率が低く、（２）電
気炉においては発熱体としての電気ヒータを駆動して発
熱させており、ここでも「電力−熱」サイクルにおける
熱効率が低く、（３）電気炉を実際に用いるときには、
発熱体としての電気ヒータを昼夜を問わず連続運転する
のが普通であり、加熱対象の製品が流されていないとき
でもこのような状態が維持され、その意味で無用な熱エ
ネルギーの垂れ流しを余儀なくされるという幾つかの難
点があり、いわゆる省エネのためにも電気炉の使用を回
避すべきであるという社会的な要請が出てきている。

【０００３】そこで、例えば燃焼によるガス炉を採用す
ることが考えられるが、ガス炉としていわゆる直接燃焼
型のものを用いるときには、その燃焼室が製品加熱室に
直結しており、換言すれば燃焼室が製品加熱室を兼用し
ており、燃焼排ガスが加熱対象製品に接触する構造（即
ち、直接燃焼加熱構造）を備えていることから、加熱処
理された製品の品質が低下するという欠点があった。た
だ、気体燃焼によって発生した熱が直接的かつ効率的に
製品に伝わるというような利点はあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の諸事
情に鑑みてなされたものであり、セラミック電子材料等
の加熱対象物に所要の加熱処理をするために、（１）燃
焼による熱エネルギーが直接得られる燃料の燃焼式の加
熱炉であって、（２）燃料の燃焼室を加熱対象物の加熱
室から隔離して、有害な（炭酸ガスのような）燃焼排ガ
スが加熱対象物に触れないようにし、しかも（３）省エ
ネに資するような、燃焼式加熱炉を提供することを目的
とする。

【０００５】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、燃料の燃焼室と、加熱対象物の加熱室と
を少なくとも備えてなる燃焼式加熱炉であって、前記加
熱室の下側に前記燃焼室が、前記加熱室の上側に煙道が
配され、少なくとも一部が前記加熱室に露出した耐熱パ
イプで前記燃焼室と前記煙道とが連通し、前記燃焼室で
発生した燃焼排ガスが前記耐熱パイプ内を経て前記煙道
に排出されるようになっており、前記加熱室に前記燃焼
排ガスが混入不能な構造であることを特徴としている。

【０００７】前記燃焼式加熱炉において、前記燃焼室に
は熱輻射材が隣接配置されており、該熱輻射材からの熱
が前記加熱室内の加熱対象物に加えられる構成であると
よい。

【０００８】相互に隔壁で隔てられて前記燃焼室が複数
配置されているとよい。また、この場合に、複数配置さ
れた前記燃焼室毎の燃焼条件が個別に設定可能な構成に
するとよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る燃焼式加熱炉
の実施の形態を図面に従って説明する。

【００１０】図１は本発明の実施の形態に係る燃焼式加
熱炉の横断面図であり、また、図２はそのII−II線に沿
った縦断面図である。

【００１１】図１及び図２において、１は耐火煉瓦等の
耐火物の加熱炉本体、２は加熱炉本体の内側に形成され
る加熱室であり、加熱室２の下側にセラミック材料熱輻
射材としての熱輻射板３で隔離された燃焼室４が区画さ
れ、加熱室２の上側にセラミック材料熱輻射材としての
熱輻射板５で隔離された煙道６が区画されており、加熱
室２に燃焼室４の燃焼排ガスが混入不能な構造になって
いる。また、下側及び上側の熱輻射板３，５を貫通しか
つ加熱室２を通過するように耐熱パイプ７が上下方向に
配設されている。耐熱パイプ７は、図１のように加熱室
２の両側に露出した配置で、かつ図２のように所定間隔
で多数本配列されており、それぞれ燃焼室４と煙道６と
を連通させている。

【００１２】前記加熱室２はトンネル形状であり、図２
の矢印Ｐ方向に加熱対象物（加熱対象製品）１０を搬送
するために、複数のセラミック製の搬送ローラー８が加
熱炉本体１の所定の高さの位置に設けられており、その
上に載置された耐熱台板１１上に前記加熱対象物１０が
載せられ、ローラー８を回転駆動することで前記加熱対
象物１０は加熱室２内を通過させられて所要の加熱処理
を施すようになっている。

【００１３】図２のように、前記燃焼室４は相互に隔壁
９で隔てられて前記加熱室下側に矢印Ｐの方向に並列に
複数個配置されている。各燃焼室４には、灯油等の液体
燃料やＬＰＧやＬＮＧ等の気体燃料を燃焼させる燃焼バ
ーナー２０が配設されている。複数配置された燃焼室４
毎の燃焼条件は、燃焼バーナー２０の火力を調節するこ
とで個別に設定可能となっている。

【００１４】前記熱輻射板３は加熱室２と燃焼室４とに
それぞれ隣接配置され、つまり熱輻射板３は加熱室２の
内側底面を成しかつ燃焼室４の天井面を成している。そ
して、熱輻射板３は、熱伝導率の高いセラミック材から
なり、燃焼バーナー２０で燃料を燃焼させた熱が、熱伝
導率の高い熱輻射板３を伝わり、さらに加熱室２を加熱
するようになっている（高温となった熱輻射板３からの
輻射熱が主である）。

【００１５】前記耐熱パイプ７は、ＳｉＣ，ＳｉＮ等の
耐熱セラミック、サイアロン（sialon：Ｓｉ−Ａｌ−Ｏ
−Ｎ系化合物）からなり、燃焼バーナー２０の燃焼によ
り燃焼室４で発生した燃焼排ガス（炭酸ガス、水蒸気を
含む）を煙道６に導くものである。また、耐熱パイプ７
は加熱室２の側壁部に露出しており、燃焼排ガスで耐熱
パイプ７が加熱され、高温になることで加熱室２を加熱
するようになっている（輻射熱が主である）。

【００１６】前記熱輻射板５は加熱室２と煙道６とにそ
れぞれ隣接配置され、つまり熱輻射板５は加熱室２の天
井面を成しかつ煙道６の内側底面を成している。そし
て、熱輻射板５は、熱伝導率の高いセラミック材からな
り、燃焼室４において発生した高温の燃焼排ガスが耐熱
パイプ７を通して煙道６に導かれ、煙道６内が高温にな
ったときに、その熱が、熱伝導率の高い熱輻射板５を伝
わり、さらに加熱室２を加熱するようになっている（高
温となった熱輻射板５からの輻射熱が主である）。

【００１７】従って、燃焼室４に設けられた燃焼バーナ
ー２０にて液体又は気体燃料を燃焼させることで発生す
る熱で、熱輻射板３を介して加熱室２が下側から加熱さ
れ、また加熱室２の側面部に露出した耐熱パイプ７を高
温の燃焼排ガスが通過することで耐熱パイプ７が高温に
なり、これにより加熱室２が側面方向から加熱され、さ
らに耐熱パイプ７を通して燃焼室４の燃焼排ガスが煙道
６に導入され、ここが高温になることで、熱輻射板５を
介して加熱室２が上側から加熱されることになり、加熱
室２内の均等な加熱が可能である。これにより、搬送ロ
ーラー８により加熱室２内を図２の矢印Ｐの向きに搬送
される加熱対象物１０は所要温度に均等加熱される。な
お、燃焼排ガスは煙道６の適所に設けた排気口より排出
される。

【００１８】また、図２の矢印Ｐ方向に複数並列配置さ
れた燃焼室４の温度を、燃焼バーナー２０の火力を調節
して個別に設定することで、トンネル状の加熱室２の位
置によって加熱対象物１０に対して異なる加熱温度雰囲
気とすることが可能である。換言すれば、加熱室２内に
温度分布ないし傾斜を設けることができる。

【００１９】この実施の形態によれば、次の通りの効果
を得ることができる。

【００２０】(1) 加熱室２の下側に燃焼室４が、加熱
室２の上側に煙道６が配され、少なくとも一部が加熱室
２側面部に露出した耐熱パイプ７で燃焼室４と煙道６と
が連通し、燃焼室４で発生した燃焼排ガスが耐熱パイプ
７内を経て煙道６に排出されるようになっており、燃焼
室４のみならず燃焼排ガスの通路で高温となる耐熱パイ
プ７や煙道６の熱も利用して加熱室２を効率的に均等加
熱でき、電気炉に比して省エネルギー化を図ることがで
きる。また、燃焼室４は加熱室２の下部にのみ配置され
ており、安全かつ安定な炉構造である。

【００２１】(2) 加熱室２と燃焼室４間、加熱室２と
煙道６間は熱輻射板３，５により燃焼排ガスが混入不能
なように隔離された構造であり、さらに燃焼室４で発生
する燃焼排ガスが耐熱パイプ７を通して煙道６に円滑に
抜ける構造としたので、燃焼室圧力を従来の１／１０程
度にまで抑制でき、燃焼室４での燃焼排ガス圧の増大に
起因して熱輻射板３，５の継ぎ目等からの燃焼排ガスが
加熱室２内に混入する事態の発生を防止できる。この結
果、燃焼式加熱炉であるにもかかわらず、燃焼排ガスの
影響を除去して電気炉と同等の製品特性が得られる。

【００２２】(3) 相互に隔壁９で隔てられて燃焼室４
が複数配置されており、複数配置された燃焼室４毎の燃
焼条件を個別に設定することで、加熱室２内に所要の温
度分布乃至傾斜を持たせることができる。

【００２３】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、燃料の
燃焼室と、加熱対象物の加熱室とを少なくとも備えてな
る燃焼式加熱炉であって、前記加熱室の下側に前記燃焼
室が、前記加熱室の上側に煙道がそれぞれ配され、少な
くとも一部が前記加熱室に露出した耐熱パイプで前記燃
焼室と前記煙道とが連通し、前記燃焼室で発生した燃焼
排ガスが前記耐熱パイプ内を経て前記煙道に排出される
ようになっており、前記加熱室に前記燃焼排ガスが混入
不能な構造であるため、電気炉に比較して省エネルギー
化を図るとともに、燃焼排ガスの影響を除去して加熱対
象物の特性として電気炉と同等のものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る燃焼式加熱炉の実施の形態を示す
横断面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱炉本体 ２ 加熱室 ３，５ 熱輻射板 ４ 燃焼室 ６ 煙道 ７ 耐熱パイプ ８ 搬送ローラー １０ 加熱対象物 ２０ 燃焼バーナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮 敏憲 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 内川 哲英 東京都中央区日本橋一丁目13番１号ティー ディーケイ株式会社内 (72)発明者 佐々木 九十郎 岐阜県土岐市駄知町2321の２高砂工業株式 会社内 (72)発明者 武藤 則男 岐阜県土岐市駄知町2321の２高砂工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 4K050 AA01 BA07 BA16 CA09 CA13 CC02 CD13 CG04 CG29 4K063 AA13 BA04 BA12 CA01 CA03 DA08 DA14 DA15 DA22

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料の燃焼室と、加熱対象物の加熱室と
   を少なくとも備えてなる燃焼式加熱炉であって、 前記加熱室の下側に前記燃焼室が、前記加熱室の上側に
   煙道が配され、少なくとも一部が前記加熱室に露出した
   耐熱パイプで前記燃焼室と前記煙道とが連通し、前記燃
   焼室で発生した燃焼排ガスが前記耐熱パイプ内を経て前
   記煙道に排出されるようになっており、前記加熱室に前
   記燃焼排ガスが混入不能な構造であることを特徴とする
   燃焼式加熱炉。
2. 【請求項２】 前記燃焼室には熱輻射材が隣接配置され
   ており、該熱輻射材からの熱が前記加熱室内の加熱対象
   物に加えられる請求項１記載の燃焼式加熱炉。
3. 【請求項３】 相互に隔壁で隔てられて前記燃焼室が複
   数配置されている請求項１又は２記載の燃焼式加熱炉。
4. 【請求項４】 複数配置された前記燃焼室毎の燃焼条件
   が個別に設定可能である請求項３記載の燃焼式加熱炉。