特許 6087837 燃焼装置およびこれを用いた加熱炉

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6087837

(24)【登録日】2017年2月10日

(45)【発行日】2017年3月1日

(54)【発明の名称】燃焼装置およびこれを用いた加熱炉

(51)【国際特許分類】

   F23D 14/56 20060101AFI20170220BHJP

   F23D 14/22 20060101ALI20170220BHJP

   F27B 17/00 20060101ALI20170220BHJP

   F27D 7/02 20060101ALI20170220BHJP

【ＦＩ】

   F23D14/56 D

   F23D14/22 B

   F27B17/00 B

   F27D7/02 A

【請求項の数】16

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2013-551538(P2013-551538)

(86)(22)【出願日】2012年11月22日

(86)【国際出願番号】JP2012080344

(87)【国際公開番号】WO2013099483

(87)【国際公開日】20130704

【審査請求日】2015年8月19日

(31)【優先権主張番号】特願2011-286410(P2011-286410)

(32)【優先日】2011年12月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088616

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 一平

(74)【代理人】

【識別番号】100154829

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 成

(72)【発明者】

【氏名】半澤 茂

(72)【発明者】

【氏名】小椋 弘治

(72)【発明者】

【氏名】森 仁志

【審査官】 藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００３−５００６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４７−０３１２２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−３５６３４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２９６４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５７３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２６１６１９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２３Ｄ １４／２２

Ｆ２３Ｄ １４／５６

Ｆ２３Ｌ ７／００

Ｆ２７Ｂ １７／００

Ｆ２７Ｄ ７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可燃性ガスと空気とを燃焼させて燃焼ガスを生じさせるための燃焼空間を有し、前記燃焼空間に開口して前記可燃性ガスを前記燃焼空間内に流入させる可燃性ガス流入口と、前記燃焼空間に開口して前記空気を前記燃焼空間内に流入させる空気流入口と、前記燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口とを備えた燃焼部と、
所望の組成に調整された調整ガスを外部に排出するとともに前記燃焼ガス排出口と隣接しかつ前記燃焼ガス排出口から排出された直後の前記燃焼ガスに向けて開口した調整ガス排出口を有する調整ガス流路部と、を備え、
前記燃焼部は、
前記燃焼空間に開口して前記燃焼空間内に空気を前記燃焼ガス排出口の方向に向けて噴出する空気噴出口と、
前記可燃性ガス流入口から前記燃焼空間内に流入した前記可燃性ガス、前記空気流入口から前記燃焼空間内に流入した空気、および該空気と前記可燃性ガスとの燃焼で生じた火炎と、前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを隔てつつ、前記燃焼で生じた前記燃焼ガスと前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを混合させるように前記燃焼空間内に設けられた仕切部材と、を有し、
前記燃焼部および前記調整ガス流路部が排出口の側にゆくにつれて狭まったテーパー形状である燃焼装置。

【請求項2】

可燃性ガスと空気とを燃焼させて燃焼ガスを生じさせるための燃焼空間を有し、前記燃焼空間に開口して前記可燃性ガスを前記燃焼空間内に流入させる可燃性ガス流入口と、前記燃焼空間に開口して前記空気を前記燃焼空間内に流入させる空気流入口と、前記燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口とを備えた燃焼部と、
所望の組成に調整された調整ガスを外部に排出するとともに前記燃焼ガス排出口と隣接しかつ前記燃焼ガス排出口から排出された直後の前記燃焼ガスに向けて開口した調整ガス排出口を有する調整ガス流路部と、を備え、
前記燃焼部は、
前記燃焼空間に開口して前記燃焼空間内に空気を前記燃焼ガス排出口の方向に向けて噴出する空気噴出口と、
前記可燃性ガス流入口から前記燃焼空間内に流入した前記可燃性ガス、前記空気流入口から前記燃焼空間内に流入した空気、および該空気と前記可燃性ガスとの燃焼で生じた火炎と、前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを隔てつつ、前記燃焼で生じた前記燃焼ガスと前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを混合させるように前記燃焼空間内に設けられた仕切部材と、を有し、
前記燃焼ガス排出口から排出される前記燃焼ガスの排出方向と前記調整ガス排出口から排出される前記調整ガスの排出方向とのなす角度が５〜９０度である燃焼装置。

【請求項3】

前記調整ガス排出口は環形状に開口し、
前記調整ガス排出口の環の内側に前記燃焼ガス排出口が設けられた請求項１または２に記載の燃焼装置。

【請求項4】

複数の前記調整ガス排出口を有し、
前記複数の調整ガス排出口が前記燃焼ガス排出口の周囲を取り囲む請求項１または２に記載の燃焼装置。

【請求項5】

前記燃焼部および前記調整ガス流路部を横切る断面からみた場合に、前記燃焼部の周囲を前記調整ガス流路部が取り囲む構造を有する請求項３または４に記載の燃焼装置。

【請求項6】

前記燃焼部においては、
前記仕切部材が、一方の端部が閉ざされかつ他方の端部が前記燃焼ガス排出口の方向に向けて開口した筒形状を有し、さらに前記筒形状の内部に前記可燃性ガス流入口および前記空気流入口が開口し、
前記空気噴出口は、該空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気が前記仕切部材の外周に沿って流れるように設けられた請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼装置。

【請求項7】

請求項１〜６のいずれか一項に記載の燃焼装置と、
被加熱体を収容する収容空間が炉壁に囲まれて形成され、前記収容空間に前記燃焼装置の前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口が開口した収容室と、を備える加熱炉。

【請求項8】

前記収容室の前記収容空間内において、前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する場所に設けられ、前記収容空間内の雰囲気温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部で計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて前記可燃性ガス流入口からの前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる流入量調整手段と、を備える請求項７に記載の加熱炉。

【請求項9】

複数の前記燃焼装置と、
前記温度計測部と、を備え、
前記温度計測部が、前記複数の燃焼装置のうちのいずれか１つの前記燃焼装置の前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する前記炉壁に設けられるとともに、
前記流入量調整手段が、前記温度計測部において計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて、前記燃焼装置の前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる請求項８に記載の加熱炉。

【請求項10】

前記燃焼装置が、前記収容室の上部および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた請求項９に記載の加熱炉。

【請求項11】

前記燃焼装置が、前記収容室の上部、中部、および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた請求項９に記載の加熱炉。

【請求項12】

複数の前記燃焼装置と、
複数の前記温度計測部と、を備え、
前記温度計測部が、前記複数の燃焼装置のそれぞれの前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する場所に少なくとも１以上設けられるとともに、
前記流入量調整手段が、前記温度計測部のそれぞれにおいて計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて、それぞれの前記温度計測部に対向する前記燃焼装置の前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる請求項８に記載の加熱炉。

【請求項13】

前記燃焼装置が、前記収容室の上部および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた請求項１２に記載の加熱炉。

【請求項14】

前記収容室は、
一の側の前記炉壁の前記上部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口する第一の領域と、
前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記上部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側の前記炉壁の前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口する第二の領域と、を有し、
前記第一の領域と前記第二の領域とが前記収容室の長さ方向に沿って交互に並ぶ請求項１３に記載の加熱炉。

【請求項15】

前記燃焼装置が、前記収容室の上部、中部、および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた請求項１２に記載の加熱炉。

【請求項16】

前記収容室は、
一の側の前記炉壁の前記上部および前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記中部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口する第一の領域と、
前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記上部および前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側の前記炉壁の前記中部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口する第二の領域と、を有し、
前記第一の領域と前記第二の領域とが前記収容室の長さ方向に沿って交互に並ぶ請求項１５に記載の加熱炉。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼装置およびこれを用いた加熱炉に関する。

【背景技術】

【0002】

種々の製品を製造する際には、加熱処理を行うことがある。加熱処理では、加熱の対象物に与える熱量を制御することはもちろんのこと、加熱時に対象物が置かれている雰囲気の組成を厳密に管理することが求められる場合がある。例えば、セラミックス製品を製造する際には、まず、セラミックスの粉末から所望の形状に形作った成形体を作製し、次いで、この成形体を加熱炉内に入れて加熱処理（焼成）を行う。

【0003】

加熱炉内の温度制御の際には、バーナーを使用することがある。加熱炉に用いるバーナーとしては、例えば、筒状体の内部で燃焼用ガスと空気との混合比率を適宜調整しながら火炎を発生させるタイプ（エクセスタイプ）のものが提案されている（例えば、特許文献１）。

【0004】

さらに、セラミックスの加熱処理（焼成）の際には、セラミックスの酸化を抑制するために、加熱炉内の酸素濃度を極めて低く抑えなければならないことがある。そのため、あらかじめ組成を調整した調整ガス（プロセスガス）を加熱炉内に導入し、加熱炉内の雰囲気を所望の組成に調整することが行われている。

【0005】

そこで、加熱炉内における温度および雰囲気組成のそれぞれを自在に制御するために、加熱炉にバーナーなどの燃焼装置と調整ガス導入装置とを個別に設置した技術が提案されている（例えば、特許文献２，３）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平７−７７３１４号公報

【特許文献2】特開平１１−３０４３６７号公報

【特許文献3】特開２０１０−２０５６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところが、上述の燃焼装置と調整ガス導入装置とを個別に設置した技術では、燃焼装置から排出されるガスの組成と調整ガス導入装置から排出される調整ガス（プロセスガス）の組成が異なる場合があり、このような場合には加熱炉内の雰囲気の組成が加熱炉内の場所ごとでばらつき易くなる。また、燃焼装置から排出されるガスの温度と調整ガス導入装置から排出される調整ガス（プロセスガス）の温度が異なる場合には、加熱炉内の温度も不均一になり易くなる。

【0008】

もっとも、上述のエクセスエアタイプのバーナーにおいて、可燃性ガス、空気、および調整ガスを予め混合させた上で燃焼させるという工夫を施すと、バーナーからは高温のガスを所望の組成に均一化して排出可能とも考えられる。しかし、こうした工夫でも、調整ガスの混入によって燃焼時の酸素濃度の低下が生じてしまうので、失火や不完全燃焼を引き起こし易くなる恐れがある。

【0009】

上記の問題に鑑みて、本発明の目的は、雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しつつ雰囲気温度を均一に昇温する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明は、以下に示す燃焼装置およびこれを用いた加熱炉である。

【0011】

［１］ 可燃性ガスと空気とを燃焼させて燃焼ガスを生じさせるための燃焼空間を有し、前記燃焼空間に開口して前記可燃性ガスを前記燃焼空間内に流入させる可燃性ガス流入口と、前記燃焼空間に開口して前記空気を前記燃焼空間内に流入させる空気流入口と、前記燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口とを備えた燃焼部と、所望の組成に調整された調整ガスを外部に排出するとともに前記燃焼ガス排出口と隣接しかつ前記燃焼ガス排出口から排出された直後の前記燃焼ガスに向けて開口した調整ガス排出口を有する調整ガス流路部と、を備え、前記燃焼部は、前記燃焼空間に開口して前記燃焼空間内に空気を前記燃焼ガス排出口の方向に向けて噴出する空気噴出口と、前記可燃性ガス流入口から前記燃焼空間内に流入した前記可燃性ガス、前記空気流入口から前記燃焼空間内に流入した空気、および該空気と前記可燃性ガスとの燃焼で生じた火炎と、前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを隔てつつ、前記燃焼で生じた前記燃焼ガスと前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを混合させるように前記燃焼空間内に設けられた仕切部材と、を有し、前記燃焼部および前記調整ガス流路部が排出口の側にゆくにつれて狭まったテーパー形状である燃焼装置。
［２］ 可燃性ガスと空気とを燃焼させて燃焼ガスを生じさせるための燃焼空間を有し、前記燃焼空間に開口して前記可燃性ガスを前記燃焼空間内に流入させる可燃性ガス流入口と、前記燃焼空間に開口して前記空気を前記燃焼空間内に流入させる空気流入口と、前記燃焼ガスを外部に排出する燃焼ガス排出口とを備えた燃焼部と、所望の組成に調整された調整ガスを外部に排出するとともに前記燃焼ガス排出口と隣接しかつ前記燃焼ガス排出口から排出された直後の前記燃焼ガスに向けて開口した調整ガス排出口を有する調整ガス流路部と、を備え、前記燃焼部は、前記燃焼空間に開口して前記燃焼空間内に空気を前記燃焼ガス排出口の方向に向けて噴出する空気噴出口と、前記可燃性ガス流入口から前記燃焼空間内に流入した前記可燃性ガス、前記空気流入口から前記燃焼空間内に流入した空気、および該空気と前記可燃性ガスとの燃焼で生じた火炎と、前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを隔てつつ、前記燃焼で生じた前記燃焼ガスと前記空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気とを混合させるように前記燃焼空間内に設けられた仕切部材と、を有し、 前記燃焼ガス排出口から排出される前記燃焼ガスの排出方向と前記調整ガス排出口から排出される前記調整ガスの排出方向とのなす角度が５〜９０度である燃焼装置。

【0012】

［３］ 前記調整ガス排出口は環形状に開口し、前記調整ガス排出口の環の内側に前記燃焼ガス排出口が設けられた前記［１］または［２］に記載の燃焼装置。

【0013】

［４］ 複数の前記調整ガス排出口を有し、前記複数の調整ガス排出口が前記燃焼ガス排出口の周囲を取り囲む前記［１］または［２］に記載の燃焼装置。

【0014】

［５］ 前記燃焼部および前記調整ガス流路部を横切る断面からみた場合に、前記燃焼部の周囲を前記調整ガス流路部が取り囲む構造を有する前記［３］または［４］に記載の燃焼装置。

【0016】

［６］ 前記燃焼部においては、前記仕切部材が、一方の端部が閉ざされかつ他方の端部が前記燃焼ガス排出口の方向に向けて開口した筒形状を有し、さらに前記筒形状の内部に前記可燃性ガス流入口および前記空気流入口が開口し、前記空気噴出口は、該空気噴出口から前記燃焼空間内に噴出した前記空気が前記仕切部材の外周に沿って流れるように設けられた前記［１］〜［５］に記載の燃焼装置。

【0017】

［７］ 前記［１］〜［６］のいずれかに記載の燃焼装置と、被加熱体を収容する収容空間が炉壁に囲まれて形成され、前記収容空間に前記燃焼装置の前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口が開口した収容室と、を備える加熱炉。

【0018】

［８］ 前記収容室の前記収容空間内において、前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する場所に設けられ、前記収容空間内の雰囲気温度を計測する温度計測部と、前記温度計測部で計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて前記可燃性ガス流入口からの前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる流入量調整手段と、を備える前記［７］に記載の加熱炉。

【0019】

［９］ 複数の前記燃焼装置と、前記温度計測部と、を備え、前記温度計測部が、前記複数の燃焼装置のうちのいずれか１つの前記燃焼装置の前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する前記炉壁に設けられるとともに、前記流入量調整手段が、前記温度計測部において計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて、前記燃焼装置の前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる前記［８］に記載の加熱炉。

【0020】

［１０］ 前記燃焼装置が、前記収容室の上部および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた前記［９］に記載の加熱炉。

【0021】

［１１］ 前記燃焼装置が、前記収容室の上部、中部、および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた前記［９］に記載の加熱炉。

【0022】

［１２］ 複数の前記燃焼装置と、複数の前記温度計測部と、を備え、前記温度計測部が、前記複数の燃焼装置のそれぞれの前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口に対向する場所に少なくとも１以上設けられるとともに、前記流入量調整手段が、前記温度計測部のそれぞれにおいて計測した前記収容空間内の雰囲気温度に基づいて、それぞれの前記温度計測部に対向する前記燃焼装置の前記可燃性ガスの流入量および前記空気流入口からの前記空気の流入量を増減させる前記［８］に記載の加熱炉。

【0023】

［１３］ 前記燃焼装置が、前記収容室の上部および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた前記［１２］に記載の加熱炉。

【0024】

［１４］ 前記収容室は、一の側の前記炉壁の前記上部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口する第一の領域と、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記上部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側の前記炉壁の前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口する第二の領域と、を有し、前記第一の領域と前記第二の領域とが前記収容室の長さ方向に沿って交互に並ぶ前記［１３］に記載の加熱炉。

【0025】

［１５］ 前記燃焼装置が、前記収容室の上部、中部、および下部のそれぞれに少なくとも１以上設けられた前記［１２］に記載の加熱炉。

【0026】

［１６］ 前記収容室は、一の側の前記炉壁の前記上部および前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記中部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口する第一の領域と、前記一の側とは反対側の前記炉壁の前記上部および前記下部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側の前記炉壁に向けて開口し、かつ、前記一の側の前記炉壁の前記中部に設けられた前記燃焼装置が前記燃焼ガス排出口および前記調整ガス排出口を前記一の側とは反対側の前記炉壁に向けて開口する第二の領域と、を有し、前記第一の領域と前記第二の領域とが前記収容室の長さ方向に沿って交互に並ぶ前記［１５］に記載の加熱炉。

【発明の効果】

【0027】

本発明の燃焼装置およびこれを用いた加熱炉によれば、燃焼ガス排出口と調整ガス排出口とが隣接しかつ調整ガス排出口が燃焼ガス排出口から排出された直後の燃焼ガスに向けて開口していることにより、燃焼ガス排出口から排出された燃焼ガスと調整ガス排出口から排出された調整ガスとを直ちに混合することが可能になる。その結果、本発明の燃焼装置およびこれを用いた加熱炉によれば、雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しつつ雰囲気温度を均一に昇温することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の燃焼装置の一実施形態を示す模式図である。

【図2】図１中のＡ−Ａ’断面図である。

【図3】本発明の燃焼装置の一実施形態における燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の変形例の平面図である。

【図4】本発明の燃焼装置の他の実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の平面図である。

【図5】本発明の燃焼装置のさらに他の実施形態を示す模式図である。

【図6】図５中のＢ−Ｂ’断面図である。

【図7】本発明の燃焼装置の燃焼部のうちで仕切部材を備えた他の実施形態の模式図である。

【図8】図７中のＣ−Ｃ’断面図である。

【図9】図７中のＤ−Ｄ’断面図である。

【図10】本発明の燃焼装置の一実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の周辺の模式図である。

【図11】本発明の燃焼装置の他の実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の周辺の模式図である。

【図12】本発明の加熱炉の一実施形態を示す模式図である。

【図13】本発明の加熱炉の他の実施形態を示す模式図である。

【図14】本発明の加熱炉の一実施形態の外観を示す斜視図である。

【図15A】図１４中のＥ−Ｅ’断面図である。

【図15B】図１４中のＦ−Ｆ’断面図である。

【図16】本発明の加熱炉の他の実施形態の外観を示す斜視図である。

【図17A】図１６中のＧ−Ｇ’断面図である。

【図17B】図１６中のＨ−Ｈ’断面図である。

【図18】本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。

【図19A】図１８中のＩ−Ｉ’断面図である。

【図19B】図１８中のＪ−Ｊ’断面図である。

【図19C】図１８中のＫ−Ｋ’断面図である。

【図20】本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。

【図21A】図２０中のＬ−Ｌ’断面図である。

【図21B】図２０中のＭ−Ｍ’断面図である。

【図22】本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。

【図23A】図２２中のＮ−Ｎ’断面図である。

【図23B】図２２中のＯ−Ｏ’断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、変更、修正、改良を加え得るものである。

【0030】

１．燃焼装置：
図１は、本発明の燃焼装置の一実施形態の模式図である。本実施形態の燃焼装置５００ａは、燃焼部１００と調整ガス流路部２００とを有する。

【0031】

図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ａの燃焼部１００は、筒形状の内壁１３０を有する。この筒形状の内壁１３０では、一方の端部がテーパー状に狭められ、その先端が開口して、燃焼ガス排出口７０とされている。また、筒形状の内壁１３０では、燃焼ガス排出口７０とは反対側の端部が端壁１４０によって塞がれている。こうした筒形状の内壁１３０と端壁１４０とによって囲まれた空間が燃焼空間１０となる。

【0032】

本実施形態の燃焼装置５００ａの燃焼部１００では、端壁１４０には、１個の可燃性ガス流入口３０と、２個の空気流入口５０が開口している。これらの可燃性ガス流入口３０および空気流入口５０のそれぞれから可燃性ガスおよび空気が燃焼空間１０内に流入する。

【0033】

本実施形態の燃焼装置５００ａの燃焼部１００では、可燃性ガスおよび空気を燃焼空間１０内に流入させて可燃性ガスおよび空気を燃焼し、高温の燃焼ガスを発生させる。そして、燃焼部１００の燃焼空間１０内で発生させた高温の燃焼ガスを燃焼ガス排出口７０から外部に排出する。

【0034】

本実施形態の燃焼装置５００ａの調整ガス流路部２００は、調整ガス排出口１５０を有し、この調整ガス排出口１５０から所望の組成に調整された調整ガスを外部に排出する。

【0035】

本実施形態の燃焼装置５００ａでは、図示されているように、燃焼ガス排出口７０と調整ガス排出口１５０とが隣接し、かつ、調整ガス排出口１５０が燃焼ガス排出口７０から排出された直後の燃焼ガスに向けて開口している。こうして燃焼ガス排出口７０と調整ガス排出口１５０とが隣接し、かつ、調整ガス排出口１５０が燃焼ガス排出口７０から排出された直後の燃焼ガスに向けて開口している場合には、燃焼ガス排出口７０から排出された燃焼ガスと、調整ガス排出口１５０から排出された調整ガスとを直ちに混合することが可能になる。その結果、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、均一な組成の高温のガスを外部に排出することが可能になる。

【0036】

また、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、調整ガス排出口１５０から調整ガスを高速で排出させた場合には、燃焼ガス排出口７０から排出された燃焼ガスと相まって作られた均一な組成の高温のガスの流れにも勢いを与えることが可能になる。よって、燃焼ガス排出口７０からの燃焼ガスの排出が低速の場合であっても、調整ガス排出口１５０から排出された調整ガスの速度を利用することにより、高温のガスを勢いよく排出させることが可能になる。

【0037】

さらに、本実施形態の燃焼装置５００ａのように、調整ガス排出口１５０が環形状に開口し、この調整ガス排出口１５０の環の内側に燃焼ガス排出口７０が設けられていることが好ましい（例えば、図３および図４を参照）。こうした構造にすると、燃焼ガスの周囲を調整ガスが取り囲む形で排出される。その結果、上述した燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの迅速な均一化や、調整ガスの速度を利用して高温のガスを勢いよく排出させる作用をより効果的に発揮させることが可能になる。

【0038】

さらに、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、燃焼空間１０で生じる火炎と調整ガスとを内壁１３０によって隔てているので、調整ガスが発火性のある場合には、調整ガスの発火を防止することが可能になる。また、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、調整ガスが消炎させてしまう作用を有する場合であっても、火炎と調整ガスとが隔てられているので、火炎を維持させることが可能である。

【0039】

図２は、図１中のＡ−Ａ’断面図である。図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、筒形状の外壁１７０の内部に、筒形状の内壁１３０を収めた構造となっている。すなわち、本実施形態の燃焼装置５００ａでは、燃焼部１００および調整ガス流路部２００を横切る断面からみた場合に、燃焼部１００の周囲を調整ガス流路部２００が取り囲む構造を有する。

【0040】

本実施形態の燃焼装置５００ａでは、調整ガス流路部２００が筒形状の内壁１３０と、この内壁１３０を内部に収めた筒形状の外壁１７０とからなる二重の筒型構造により形作られており、調整ガスが内壁１３０と外壁１７０とに挟まれた空間を流れる。

【0041】

また、図１および図２に示されているように、筒形状の内壁１３０および筒形状の外壁１７０は、燃焼ガスおよび調整ガスの流れの下流側にゆくにつれて、換言すると、燃焼ガス排出口７０および調整ガス排出口１５０の側にゆくにつれて、狭まっていくテーパー形状にされていることが好ましい。こうして筒形状の内壁１３０および筒形状の外壁１７０をテーパー形状にする場合には、燃焼ガス排出口７０を通過する際の燃焼ガスの速度、および調整ガス排出口１５０を通過する際の調整ガスの速度が高まり、その結果、燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの迅速な均一化および高温のガスを勢いよく排出させる作用をより効果的に発揮させることが可能になる。

【0042】

図３は、本実施形態の燃焼装置５００ａにおける調整ガス排出口１５０の変形例の平面図である。図示されたように、本実施形態の燃焼装置５００ａにおいては、環形状の調整ガス排出口１５０に環の中心から半径方向に沿って形成された仕切り（整流部材１５５）を設けることにより、調整ガス排出口１５０の環を環の周方向に沿って複数に区画することが好ましい。このように仕切り（整流部材１５５）を設けた場合には、調整ガスの流れを所望の状態に整流することが容易になり、また、仕切り（整流部材１５５）が筋交いの役割を果たすので、調整ガス排出口１５０の構造的強度を高めることが可能になる。

【0043】

図４は、本発明の燃焼装置の他の実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の平面図である。図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ｂでは、４個の調整ガス排出口１５０ａ〜１５０ｄを有する。さらに、これら４個の調整ガス排出口１５０ａ〜１５０ｄは、燃焼ガス排出口７０の周囲を取り囲むように連なっている。こうした構造は、燃焼ガスの周囲を調整ガスが取り囲む形で排出されるので好適である。すなわち、上述した燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの均一化や、調整ガスの速度を利用して、高温のガスを勢いよく排出させる作用をより効果的に発揮させることが可能になる。

【0044】

なお、本実施形態の燃焼装置５００ｂでは、燃焼部１００および調整ガス流路部２００ａ〜２００ｄが一体的な構造物ではなく、それぞれ個別の構造物となっている。

【0045】

図５は、本発明の燃焼装置のさらに別の一実施形態の模式図である。図６は、図５中のＢ−Ｂ’断面図である。本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、燃焼部１００の燃焼空間１０内に仕切部材３５０が設けられている。本実施形態の燃焼装置５００ｃの仕切部材３５０は、端壁１４０に接合し、燃焼部１００の中間部分まで軸方向（Ｘ方向）に沿って広がる板状の部材である。

【0046】

図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、この仕切部材３５０によって、端壁１４０の側（ガスの流れの上流側）の燃焼空間１０が第一の空間４００と第二の空間４５０とに区分される。

【0047】

本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、第一の空間４００には可燃性ガス流入口３０および空気流入口５０が開口しており、この第一の空間４００内で可燃性ガスと空気とを燃焼させて燃焼ガスを発生させることが可能である。

【0048】

一方、本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、第二の空間４５０には空気噴出口３００が開口しており、この第二の空間４５０内に空気が噴出される。空気噴出口３００は、燃焼ガス排出口７０の方向（本実施形態の燃焼装置５００ｃではＸ方向）に向けて空気を噴出させるように設けられている。本明細書にいう「空気噴出口３００が燃焼ガス排出口７０の方向に向けて空気を噴出させるように設けられている」とは、空気噴出口３００から燃焼ガス排出口７０まで直線的に通じている場合には空気噴出口３００が燃焼ガス排出口７０に向けて開口していることを意味し、また、空気噴出口３００から燃焼ガス排出口７０まで直線的に通じていない場合（例えば、燃焼部１００が湾曲した形状である場合）には、空気噴出口３００から燃焼ガス排出口７０まで流体（空気）が流れていく方向（流体の流れの上流から下流への方向）に向けて空気噴出口３００が開口していることを意味する。

【0049】

こうした仕切部材３５０を設けたことにより、本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、可燃性ガス流入口３０から燃焼空間１０内に流入した可燃性ガス、空気流入口５０から燃焼空間１０内に流入した空気、および該空気と可燃性ガスとの燃焼で生じた火炎と、空気噴出口３００から燃焼空間１０内に噴出した空気とを隔てることができる。その結果、空気噴出口３００から噴出させた空気を火炎に混入させてしまうことが防止できるので、可燃性ガスと空気（空気流入口５０から流入した空気）との比率を燃焼に適した比率で一定に保持させることができ、その結果として、良好な燃焼を実現させることが可能である。

【0050】

図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ｃでは、仕切部材３５０が燃焼部１００の中間部分までしか設けられていないので、燃焼ガス排出口７０の側（ガスの流れの下流側）の燃焼空間１０において、第一の空間４００内で生じた燃焼ガスと第二の空間４５０内を流れてきた空気とを混合させることができる。ここで、空気噴出口３００から空気を高速で噴出させる場合には、燃焼ガス排出口７０の側（ガスの流れの下流側）の燃焼空間１０で、空気噴出口３００から噴出した空気と燃焼ガスとを良好に混合させることが可能になり、さらに、空気噴出口３００から噴出させた高速の空気の勢いが燃焼ガスに与えられるため、燃焼ガスを燃焼ガス排出口７０まで勢いよく送りこむことが可能になる。その結果、本実施形態の燃焼装置５００ｃから高温のガスを勢いよく排出させることが可能になる。

【0051】

図７は、本発明の燃焼装置の燃焼部の他の実施形態の模式図である。図示されているように、本実施形態の燃焼部１００ａでは、仕切部材３５０ａが、コップ状の形状を有する椀部３９０と、端壁１４０上に椀部３９０を固定させるための支持部３７０とから作られている。本実施形態の椀部３９０は、筒形状の側壁３９７と、この側壁３９７で形作られた当該筒形状の一方の端部を塞ぐ底壁３９５とを備える。本実施形態では、椀部３９０は、底壁３９５で支持部３７０と接合させることにより、燃焼空間１０内において固定されている。また、本実施形態では、椀部３９０の筒形状が燃焼ガス排出口７０に向けて延び、その先端部（底壁３９５とは反対側の端部）にある開口部３９３が燃焼ガス排出口７０に向かう方向（Ｘ方向）に開口している。

【0052】

本明細書にいう「燃焼ガスが開口部３９３から燃焼ガス排出口７０に向けて開口している」とは、開口部３９３から燃焼ガス排出口７０まで直線的に通じている場合には開口部３９３が燃焼ガス排出口７０に向けて開口していることを意味し、また、開口部３９３から燃焼ガス排出口７０まで直線的に通じていない場合（例えば、燃焼部１００が湾曲した形状である場合）には、開口部３９３から燃焼ガス排出口７０まで流体（燃焼ガス）が流れていく方向（流体の流れの上流から下流への方向）に向けて開口部３９３が開口していることを意味する。

【0053】

図８は、図７中のＣ−Ｃ’断面図である。図示されているように、支持部３７０の内部には、可燃性ガス流路３８０および空気流路３８５が設けられている。図７に示されているように、これらの可燃性ガス流路３８０や空気流路３８５は、端壁１４０、支持部３７０、および椀部３９０の底壁３９５までを貫く。

【0054】

そのため、本実施形態の燃焼部１００ａでは、可燃性ガス流入口３０および空気流入口５０が仕切部材３５０ａの椀部３９０の底壁３９５に開口し、コップ形状の椀部３９０の内部において、可燃性ガスと空気とを燃焼させ、燃焼ガスを発生させることができる。こうして発生させた燃焼ガスは、椀部３９０の開口部３９３から燃焼ガス排出口７０に向けて排出される。

【0055】

図９は、図７中のＤ−Ｄ’断面図である。本実施形態の燃焼部１００ａでは、椀部３９０の側壁３９７によって、燃焼空間１０が第一の空間４００と第二の空間４５０とに仕切られている。すなわち、椀部３９０の筒形状の側壁３９７の内側が第一の空間４００となり、側壁３９７の外側が第二の空間４５０となる。

【0056】

また、図７に示されているように、本実施形態の燃焼部１００ａでは、空気噴出口３００が端壁１４０において仕切部材３５０ａよりも側方に開口している。これにより、空気噴出口３００から噴出した空気を、仕切部材３５０ａの椀部３９０の側壁３９７の外周に沿って流すことが可能になる。こうして椀部３９０の側壁３９７の外周に沿って流れる空気の勢いを利用することにより、椀部３９０の開口部３９３から排出された燃焼ガスを燃焼ガス排出口７０まで確実に送り込むことが可能になる。

【0057】

図示していないが、本実施形態の燃焼部１００ａでは、燃焼ガスを燃焼ガス排出口７０まで確実に送り込むという観点から、複数個の空気噴出口３００が端壁１４０に設けられ、さらに、これら複数個の空気噴出口３００が仕切部材３５０ａの周囲（支持部３７０の周囲）を取り囲むように形成されていることが好ましい。

【0058】

図１０は、本発明の燃焼装置の一実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の周辺の模式図である。本実施形態の燃焼装置５００ｄは、筒形状の燃焼部１００と、筒形状の調整ガス流路部２００とを備える。さらに、本実施形態の燃焼装置５００ｄでは、燃焼部１００の燃焼ガス排出口７０からの燃焼ガスの排出方向（Ｘ方向）に対して、４５度に交わる角度で筒形状の調整ガス流路部２００が延びている。そして、本実施形態の燃焼装置５００ｄでは、燃焼ガス排出口７０から排出された直後の燃焼ガスに対して、調整ガス排出口１５０から排出された調整ガスが斜め４５度の角度から噴きつけられるように、調整ガス排出口１５０が開口されている。こうしての燃焼ガスに調整ガスを斜めから噴きつけることにより、燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの迅速な均一化をより確実に実現することが可能になる。

【0059】

なお、本実施形態の燃焼装置５００ｄでは、燃焼ガス排出口７０と調整ガス排出口１５０とは、互いに間隔を置いた状態で隣接している。このように、本発明の燃焼装置では、燃焼ガス排出口から排出された直後の燃焼ガスと調整ガス排出口から排出された直後の調整ガスとを速やかに混合させることが可能な形態である限り、燃焼ガス排出口と調整ガス排出口とが必ずしも密接した状態で設けられていなくてもよいものとする。

【0060】

図１１は、本発明の燃焼装置の一実施形態の燃焼ガス排出口および調整ガス排出口の周辺の模式図である。本実施形態の燃焼装置５００ｅは、筒形状の燃焼部１００と、筒形状の調整ガス流路部２００とを備える。さらに、本実施形態の燃焼装置５００ｅでは、燃焼部１００の燃焼ガス排出口７０からの燃焼ガスの排出方向（Ｘ方向）に対して、９０度に交わる角度で筒形状の調整ガス流路部２００が延びている。そして、図示されているように、本実施形態の燃焼装置５００ｅでは、対向する調整ガス流路部２００が、燃焼ガス排出口７０の手前でちょうど互いの調整ガス排出口１５０を向き合わせた状態で開口するように設けられている。よって、本実施形態の燃焼装置５００ｅでは、燃焼ガス排出口７０から排出された直後の燃焼ガスを挟み込むように、調整ガスを噴きつけることができる。その結果、燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの迅速な均一化を促進することが可能になる。

【0061】

ここで、燃焼部１００の燃焼ガス排出口７０からの燃焼ガスの排出方向（Ｘ方向）と、調整ガス排出口１５０から排出される調整ガスの排出方向とのなす角度は、燃焼ガスと調整ガスとの混合によるガスの迅速な均一化をより確実に実現するという観点から、５〜９０度であることが好ましく、さらに１０〜７０度であることがより好ましく、特に１５〜５０度であることが最も好ましい。

【0062】

上述の燃焼ガス排出口７０の排出方向（Ｘ方向）と調整ガス排出口１５０の排出方向とのなす角度を規定する際には、燃焼ガス排出口７０の先端が短めの管構造（当該管構造の長さが燃焼ガス排出口７０の幅の４倍以下）となっており、当該短めの管構造が燃焼ガスの排出方向（Ｘ方向）に伸びるように設けられている場合においても適用可能である（なお、上述の管構造の短さはガスの迅速な均一化を阻害しない限度において許容される範囲にあるものとする）。上述の短めの管構造の長さが燃焼ガス排出口７０の幅の４倍以下である場合には、燃焼ガス排出口７０から排出された燃焼ガスが調整ガス排出口１５０から排出された調整ガスを逆流させることなく、ガスの迅速な均一化を行うことが可能になる。また、上述の短めの管構造の長さが燃焼ガス排出口７０の幅の４倍以下である場合には、燃焼ガス排出口７０から一旦排出された燃焼ガスが調整ガスの流れを受けて再び燃焼ガス排出口７０内に逆流してしまうことを抑制し、その結果として、ガスの迅速な均一化を行うことが可能になる。

【0063】

ここでまでに述べた燃焼装置５００は、例えば、以下の加熱炉に用いることができる。

【0064】

２．加熱炉：
図１２は、本発明の加熱炉の一実施形態の模式図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ａは、上述の燃焼装置５００と収容室６５０とを備える。本実施形態の加熱炉８００ａの収容室６５０は、炉壁６３０に囲まれた収容空間６００を有する。この収容空間６００に燃焼装置５００の燃焼ガス排出口７０および調整ガス排出口１５０が炉壁６３０から開口している。これにより、所望の組成に調整された高温のガスを、燃焼装置５００から収容室６５０の収容空間６００内に排出させることができる。その結果、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しかつ雰囲気温度を昇温することが可能になる。

【0065】

さらに、本実施形態の加熱炉８００ａでは、上述の燃焼装置５００を用いることにより、高温のガスを均一な組成にて収容室６５０の収容空間６００内に排出することができる。そのため、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気の組成が場所ごとに大きくばらつくことを抑制することが可能である（例えば、収容室６５０の収容空間６００内の上部と下部との間で雰囲気の組成が大きく異なってしまうことを抑制することが可能である）。

【0066】

また、本実施形態の加熱炉８００ａでは、燃焼ガス排出口７０および調整ガス排出口１５０が開口する炉壁６３０とちょうど向かい側にある炉壁６３０の表面に、すなわち燃焼ガス排出口７０および調整ガス排出口１５０に対向する場所に温度計測部６７０が設けられている。こうして燃焼ガス排出口７０および調整ガス排出口１５０が開口する炉壁６３０とちょうど向かい側にある炉壁６３０の表面に温度計測部６７０を設けることにより、収容空間６００内全体の雰囲気温度をより正確に計測することが可能になる。

【0067】

さらに、本実施形態の加熱炉８００ａでは、流入量調整手段６９０が設けられている。この流入量調整手段６９０によれば、温度計測部６７０で計測した収容空間６００内の雰囲気温度に基づいて可燃性ガス流入口３０からの可燃性ガスの流入量および空気流入口５０からの空気の流入量を増減させて、火炎の大きさを変化させることが可能になる。こうした温度計測部６７０や流入量調整手段６９０の働きにより、本実施形態の加熱炉８００ａでは、燃焼装置５００から発せられる熱量を自在に調整し、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気温度をより正確に調整することが可能になる。

【0068】

図１３は、本発明の加熱炉の他の実施形態の模式図である。本実施形態の加熱炉８００ｂは、複数（具体的には３機）の燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃを備える。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｂでは、３機の燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃが、それぞれ収容室６５０の上部、中部、下部に設けられている。図示されているように、これら３機の燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃは、収容空間６００内に水平方向に高温のガスを排出する。

【0069】

また、本実施形態の加熱炉８００ｂでは、複数（具体的には３個）の温度計測部６７０ａ〜６７０ｃを備える。さらに、これらの温度計測部６７０ａ〜６７０ｃのそれぞれは、燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃを設けられた側とは反対側の炉壁６３０の上部、中部、下部に設けられている。

【0070】

特に、本実施形態の加熱炉８００ｂでは、温度計測部６７０ａが燃焼装置５５０ａの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａに対向する場所に、温度計測部６７０ｂが燃焼装置５５０ｂの燃焼ガス排出口７５ｂおよび調整ガス排出口１６０ｂに対向する場所に、そして、温度計測部６７０ｃが燃焼装置５５０ｃの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃに対向する場所に設けられている。したがって、温度計測部６７０ａが主に燃焼装置５５０ａから排出された高温のガスの影響を受けた雰囲気温度を、温度計測部６７０ｂが主に燃焼装置５５０ｂから排出された高温のガスの影響を受けた雰囲気温度を、温度計測部６７０ｃが主に燃焼装置５５０ｃから排出された高温のガスの影響を受けた雰囲気温度をより的確に計測することが可能になる。

【0071】

そして、本実施形態の加熱炉８００ｂでは、３つの流入量調整手段６９０ａ〜６９０ｃのそれぞれが、温度計測部６７０ａ〜６７０ｃで計測した収容空間６００内の雰囲気温度に基づいて燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減させることができる。

【0072】

本実施形態の燃焼装置８００ｂでは、収容室６５０の収容空間６００内を上部、中部、下部と３つの部域に区分けし、収容空間６００内の上部の雰囲気温度を燃焼装置５５０ａ、温度計測部６７０ａおよび流入量調整手段６９０ａによって制御し、また、収容空間６００内の中部の雰囲気温度を燃焼装置５５０ｂ、温度計測部６７０ｂおよび流入量調整手段６９０ｂによって制御し、さらに、収容空間６００内の下部の雰囲気温度を燃焼装置５５０ｃ、温度計測部６７０ｃおよび流入量調整手段６９０ｃによって制御することができる。すなわち、本実施形態の燃焼装置８００ｂでは、収容室６５０の収容空間６００内を上部、中部、下部という３つの部域に区分けし、これら３つの部域のそれぞれで個別に雰囲気温度を制御することが可能になる。その結果、本実施形態の燃焼装置８００ｂでは、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気温度をより確実に均一化することが可能になる。

【0073】

図１４は、本発明の加熱炉の一実施形態の外観を示す斜視図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｃでは、収容室６５０の上部に燃焼装置５５０ａ、下部に燃焼装置５５０ｃが設けられている。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｃでは、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って並ぶＩ列およびＩＩ列上に、燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃが設けられている。

【0074】

図１５Ａは、図１４中のＥ−Ｅ’断面図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｃでは、Ｉ列上に燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃがそれぞれ１機ずつ設けられている。このＩ列には、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａが設けられ、この燃焼装置５５０ａの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａが反対側のＬ側の炉壁６３０に向けて開口している。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｃのＩ列には、Ｌ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられ、この燃焼装置５５０ｃの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃが反対側のＲ側の炉壁６３０に向けて開口している。

【0075】

なお、ここでは図示されていないが、本実施形態の加熱炉８００ｃにおける収容室６５０のＩＩ列は、Ｉ列におけるＬ側とＲ側とを鏡像対称に反転させたかたちで、燃焼装置５５０ａ，５５０ｃが設けられている（ＩＩ列ではＬ側の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｒ側の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられている）。

【0076】

図１５Ｂは、図１４中のＦ−Ｆ’断面図である。このＦ−Ｆ’断面は、Ｉ列とＩＩ列との中間部分に当たる箇所の断面である。図示されているように、このＦ−Ｆ’断面図には、燃焼装置５５０ａ，５５０ｃは配置されておらず、Ｒ側の炉壁６３０の中央部に温度計測部６７０が設けられている。すなわち、温度計測部６７０が、Ｉ列の燃焼装置５５０ｃおよびＩＩ列の燃焼装置５５０ａの燃焼ガス排出口７５ｃ，７５ａおよび調整ガス排出口１６０ｃ，１６０ａに対向する炉壁６３０に設けられている。この温度計測部６７０で計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０がＩ列の燃焼装置５５０ａ，５５０ｃおよびＩＩ列の燃焼装置５５０ａ，５５０ｃにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0077】

なお、本実施形態の加熱炉８００ｃでは、収容室６５０の上部および下部に燃焼装置５５０ａ，５５０ｃが設けられているが、例えば、収容室６５０の上部、中部、下部のそれぞれに燃焼装置５５０が設けられていてもよい。

【0078】

図１６は、本発明の加熱炉の他の実施形態の外観を示す斜視図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｄでは、収容室６５０の上部に燃焼装置５５０ａ、下部に燃焼装置５５０ｃが設けられている。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｄでは、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って並ぶＩ列〜ＩＩＩ列上に、燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃが設けられている。

【0079】

図１７Ａは、図１６中のＧ−Ｇ’断面図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｄでは、Ｉ列上に燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃがそれぞれ１機ずつ設けられている。

【0080】

本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０のＩ列では、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａが設けられ、この燃焼装置５５０ａの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａが反対側のＬ側の炉壁６３０に向けて開口している。そして、これらの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａに対向するＬ側の炉壁６３０の上部に温度計測部６７０ａが設けられている。この温度計測部６７０ａで計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０ａが燃焼装置５５０ａにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0081】

また、本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０のＩ列では、Ｌ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられ、この燃焼装置５５０ｃの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃが反対側のＲ側の炉壁６３０に向けて開口している。そして、これらの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃに対向するＲ側の炉壁６３０の下部に温度計測部６７０ｃが設けられている。この温度計測部６７０ｃで計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０ｃが燃焼装置５５０ｃにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0082】

本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０のＩ列のように、収容室６５０の収容空間６００内の上部と下部との間で所望の組成の高温のガスを流す方向を互い違いにすることにより、Ｒ側からＬ側へと流れる高温のガスと、Ｌ側からＲ側へと流れる高温のガスとを混じり合わせることが可能になる。その結果として、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しつつ雰囲気温度を均一に昇温することがより確実に実現可能となる。

【0083】

図１７Ｂは、図１６中のＨ−Ｈ’断面図である。図１７Ａと図１７Ｂとを比較して理解できるように、本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０のＩＩ列は、Ｉ列におけるＬ側とＲ側とを鏡像対称に反転させたかたちで、燃焼装置５５０ａ，５５０ｃおよび温度計測部６７０ａ，６７０ｃが設けられている。なお、ここでは図示しないが、本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０のＩＩＩ列は、Ｉ列と同様の配置態様にて燃焼装置５５０ａ，５５０ｃおよび温度計測部６７０ａ，６７０ｃが設けられている。

【0084】

まとめると、本実施形態の加熱炉８００ｄにおける収容室６５０においては、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｌ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第一の領域（Ｉ列、ＩＩＩ列）と、Ｌ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｒ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第二の領域の領域（ＩＩ列）とが収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って交互に並んでいる。このように、第一の領域および第二の領域が配置されている場合には、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しつつ雰囲気温度を均一に昇温することがより一層確実に実現可能となる。

【0085】

図１８は、本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。さらに、図１９Ａ〜図１９Ｃのそれぞれは、図１８中のＩ−Ｉ’断面図、Ｊ−Ｊ’断面図、およびＫ−Ｋ’断面図である。本実施形態の加熱炉８００ｅは、上述の加熱炉８００ｄの一変形例に相当する。図１８および図１９Ａ〜図１９Ｃから理解できるように、本実施形態の加熱炉８００ｅにおける収容室６５０においては、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｌ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第一の領域（Ｉ列、ＩＶ列）と、Ｌ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｒ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第二の領域の領域（ＩＩ〜ＩＩＩ列、Ｖ列）とが収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って交互に並んでいる。

【0086】

なお、本実施形態の加熱炉８００ｅでは、ＩＩ列およびＩＩＩ列によって１つの第二の領域を構成する。よって、本実施形態の加熱炉８００ｄでは、ＩＩ列およびＩＩＩ列から構成された第二の領域は、燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃをそれぞれ２機ずつ（合計４機）有するのに対し、Ｖ列から構成された第二の領域は、燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃをそれぞれ１機ずつ（合計２機）有する。このように、同じ加熱炉８００ｅにおいて、個々の第二の領域ごとに燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃの数が異なっていてもよい。第一の領域および第二の領域は、燃焼装置５５０ａ，５５０ｃ、および温度計測部６７０ａ，６７０ｃが配置の規則性［第一の領域：Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａかつＬ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃ、第二領域：Ｌ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｒ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃ］を満たし、かつ、流入量調整手段６９０ａ，６９０ｃが所定の制御を行う限りにおいて、燃焼装置５５０ａ，５５０ｃ、温度計測部６７０ａ，６７０ｃ、および流入量調整手段６９０ａ，６９０ｃの数については特に制限されないものとする。

【0087】

また、燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃ、温度計測部６７０ａおよび温度計測部６７０ｃについては、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿った特定の位置で同一平面上に設けられていなくてもよい。すなわち、第一の領域および第二の領域は、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って適当な幅を有してもよく、この幅内に燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃ、温度計測部６７０ａおよび温度計測部６７０ｃが上述の配置の規則性に従って設けられていればよいものとする。

【0088】

図２０は、本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。さらに、図２１Ａは図２０中のＬ−Ｌ’断面図であり、図２１Ｂは図２０中のＭ−Ｍ’断面図である。本実施形態の加熱炉８００ｆは、上述の加熱炉８００ｄのさらに別の変形例に相当する。図２０および図２１Ａ、図２１Ｂから理解できるように、本実施形態の加熱炉８００ｆにおける収容室６５０においては、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｌ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第一の領域（Ｉ列、ＩＩＩ列、Ｖ列）と、Ｌ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａ、Ｒ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられた第二の領域の領域（ＩＩ、ＩＶ列）とが収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って交互に並んでいる。

【0089】

本実施形態の加熱炉８００ｆでは、全ての第一の領域および第二の領域が燃焼装置５５０ａおよび燃焼装置５５０ｃをそれぞれ１機ずつ（合計２機）有し、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って１列ごとに燃焼装置５５０の上下の配置が順次入れ替わる。

【0090】

上述の加熱炉８００ｅと加熱炉８００ｆとは、第二の領域（Ｉ列で構成されている第一の領域の隣に位置する領域）における燃焼装置の個数が異なる点で相違する。一般に、加熱炉８００では、収容空間６００内に収容されている対象物の大きさや配置に依って収容空間６００内の雰囲気温度のばらつき方が異なる傾向がある。例えば、加熱炉８００ｅおよび加熱炉８００ｆのうちのいずれかを使用する場合には、対象物に依存した収容空間６００内の雰囲気温度のばらつき方の傾向を考慮に入れて、両者のうちで収容空間６００内の雰囲気温度の均一化により適した方を適用するとよい。

【0091】

図２２は、本発明の加熱炉のさらに他の実施形態の外観を示す斜視図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｇでは、収容室６５０の上部に燃焼装置５５０ａ、中部に燃焼装置５５０ｂ、下部に燃焼装置５５０ｃが設けられている。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｇでは、収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って並ぶＩ列〜ＩＶ列上に、燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃが設けられている。

【0092】

図２３Ａは、図２２中のＮ−Ｎ’断面図である。図示されているように、本実施形態の加熱炉８００ｇでは、Ｉ列上に燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃがそれぞれ１機ずつ設けられている。

【0093】

本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩ列では、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａが設けられ、この燃焼装置５５０ａの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａが反対側のＬ側の炉壁６３０に向けて開口している。そして、これらの燃焼ガス排出口７５ａおよび調整ガス排出口１６０ａに対向するＬ側の炉壁６３０の上部に温度計測部６７０ａが設けられている。この温度計測部６７０ａで計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０ａが燃焼装置５５０ａにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0094】

また、本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩ列では、Ｌ側の炉壁６３０の中部に燃焼装置５５０ｂが設けられ、この燃焼装置５５０ｂの燃焼ガス排出口７５ｂおよび調整ガス排出口１６０ｂが反対側のＲ側の炉壁６３０に向けて開口している。そして、これらの燃焼ガス排出口７５ｂおよび調整ガス排出口１６０ｂに対向するＲ側の炉壁６３０の中部に温度計測部６７０ｂが設けられている。この温度計測部６７０ｂで計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０ｂが燃焼装置５５０ｂにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0095】

さらに、本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩ列では、Ｒ側の炉壁６３０の下部に燃焼装置５５０ｃが設けられ、この燃焼装置５５０ｃの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃが反対側のＬ側の炉壁６３０に向けて開口している。そして、これらの燃焼ガス排出口７５ｃおよび調整ガス排出口１６０ｃに対向するＬ側の炉壁６３０の下部に温度計測部６７０ｃが設けられている。この温度計測部６７０ｃで計測した雰囲気温度に基づいて、流入量調整手段６９０ｃが燃焼装置５５０ｃにおける可燃性ガスの流入量および空気流入口からの空気の流入量を増減する。

【0096】

本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩ列のように、収容室６５０の収容空間６００内の上部、中部、下部との間で所望の組成の高温のガスを流す方向を互い違いにすることにより、Ｒ側からＬ側へと流れる高温のガスと、Ｌ側からＲ側へと流れる高温のガスとを混じり合わせることが可能になる。さらに、本実施形態の加熱炉８００ｇでは、先に述べた加熱炉８００ｄ，８００ｅのような上部および下部という２つの区分と比べ、上部、中部、下部という３つの区分になっているので、収容空間６００内における高温のガスの混合がより促進され、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気の組成の迅速な均一化および雰囲気温度の均一な昇温をより一層確実に実現可能となる。

【0097】

図２３Ｂは、図２２中のＯ−Ｏ’断面図である。図２３Ａと図２３Ｂとを比較して理解できるように、本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩＩ列は、Ｉ列におけるＬ側とＲ側とを鏡像対称に反転させたかたちで、燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃおよび温度計測部６７０ａ〜６７０ｃが設けられている。なお、ここでは図示しないが、本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０のＩＩＩ列は、Ｉ列と同様に燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃおよび温度計測部６７０ａ〜６７０ｃが設けられている。また、ＩＶ列は、ＩＩ列と同様に燃焼装置５５０ａ〜５５０ｃおよび温度計測部６７０ａ〜６７０ｃが設けられている。

【0098】

まとめると、本実施形態の加熱炉８００ｇにおける収容室６５０においては、Ｒ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａおよび下部に燃焼装置５５０ｃ、Ｌ側の炉壁６３０の中部に燃焼装置５５０ｂが設けられた第一の領域（Ｉ列、ＩＩＩ列）と、Ｌ側の炉壁６３０の上部に燃焼装置５５０ａおよび下部に燃焼装置５５０ｃ、Ｒ側の炉壁６３０の中部に燃焼装置５５０ｂが設けられた第二の領域の領域（ＩＩ列、ＩＶ列）とが収容室６５０の長さ方向Ｙに沿って交互に並んでいる。このように、第一の領域および第二の領域が配置されている場合には、収容室６５０の収容空間６００内の雰囲気を所望の組成に迅速に均一化しつつ雰囲気温度を均一に昇温することがより一層確実に実現可能となる。

【0099】

上述の本発明の実施形態に属する加熱炉８００ａ〜８００ｇは、セラミックス製品や金属製品を製造する際の加熱処理に用いると好適である。セラミックス製品や金属製品は、加熱処理の際に与えられる熱量や加熱時の雰囲気の組成を厳密に管理することが望まれているからである。

【産業上の利用可能性】

【0100】

本発明は、燃焼装置およびこれを用いた加熱炉として利用できる。

【符号の説明】

【0101】

１０：燃焼空間、３０：可燃性ガス流入口、５０：空気流入口、７０：燃焼ガス排出口、７５ａ〜７５ｃ：燃焼ガス排出口、１００，１００ａ：燃焼部、１３０：内壁、１４０：端壁、１５０，１５０ａ〜１５０ｄ：調整ガス排出口、１５５：整流部材、１６０ａ〜１６０ｃ：調整ガス排出口、１７０：外壁、２００，２００ａ〜２００ｄ：調整ガス流路部、３００：空気噴出口、３５０，３５０ａ：仕切部材、３７０：支持部、３８０：可燃性ガス流路、３８５：空気流路、３９０：椀部、３９３：開口部、３９５：底壁、３９７：側壁、４００：第一の空間、４５０：第二の空間、５００，５００ａ〜５００ｅ：燃焼装置、５５０ａ〜５５０ｃ：燃焼装置、６００：収容空間、６３０：炉壁、６５０：収容室、６７０，６７０ａ〜６７０ｃ：温度計測部、６９０，６９０ａ〜６９０ｃ：流入量調整手段、８００，８００ａ〜８００ｇ：加熱炉。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】

【図17A】

【図17B】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20】

【図21A】

【図21B】

【図22】

【図23A】

【図23B】