特許 7084902 蓄熱式バーナの熱交換部構造

(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】

(24)【登録日】2022-06-07

(45)【発行日】2022-06-15

(54)【発明の名称】蓄熱式バーナの熱交換部構造

(51)【国際特許分類】

   F23L 15/02 20060101AFI20220608BHJP

【ＦＩ】

F23L15/02

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019198511

(22)【出願日】2019-10-31

(65)【公開番号】P2021071242

(43)【公開日】2021-05-06

【審査請求日】2021-07-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 ２０１９年８月２６日、株式会社ＴＹＫ 大阪営業所

(73)【特許権者】

【識別番号】000220767

【氏名又は名称】東京窯業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140671

【弁理士】

【氏名又は名称】大矢 正代

(72)【発明者】

【氏名】影山 健友

【審査官】宮下 浩次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２４９２３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１１５０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｌ １５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筒状に延びる外筒部、及び、該外筒部の内部で筒状に延びる内筒部を備え、前記外筒部と前記内筒部との間の空間に蓄熱体が充填された熱交換部を備えており、前記内筒部に供給された燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスを前記熱交換部に通すことにより、前記排ガスの熱を前記蓄熱体で回収する第一モードと、前記燃焼ガスの燃焼のために供給される空気を前記熱交換部に通すことにより、前記蓄熱体によって前記空気を予熱する第二モードとが、交互に切り替えられる蓄熱式バーナであって、前記外筒部及び前記内筒部の延びる軸方向に前記通気口が開口している直管型の蓄熱式バーナであり、
前記排ガスを排出する排出口、前記空気が供給される供給口、及び、前記排出口と前記供給口を兼ねる給排気口の何れかである通気口が前記熱交換部の一部で開口しており、
前記熱交換部において少なくとも前記通気口に臨む部分にボール状の蓄熱体が充填されていると共に、
通気性を有する材料で形成された被覆部によって前記通気口が被覆されているものであり、
筒状に形成されており前記外筒部の内周面に当接している外筒当接部と、筒状に形成されており前記内筒部の外周面に当接している内筒当接部と、通気性を有する材料で形成されており前記外筒当接部及び内筒当接部それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部と、通気性を有する材料で形成されており前記通気性底部とは反対側で前記外筒当接部と内筒当接部との間の空間を開閉する通気性蓋部とを有するカゴ体を備えており、
前記通気性蓋部の一部が前記被覆部を構成している
ことを特徴とする蓄熱式バーナの熱交換部構造。

【請求項2】

筒状に延びる外筒部、及び、該外筒部の内部で筒状に延びる内筒部を備え、前記外筒部と前記内筒部との間の空間に蓄熱体が充填された熱交換部を備えており、前記内筒部に供給された燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスを前記熱交換部に通すことにより、前記排ガスの熱を前記蓄熱体で回収する第一モードと、前記燃焼ガスの燃焼のために供給される空気を前記熱交換部に通すことにより、前記蓄熱体によって前記空気を予熱する第二モードとが、交互に切り替えられる蓄熱式バーナであって、前記外筒部及び前記内筒部の延びる軸方向に交差する方向に前記通気口が開口している枝管型の蓄熱式バーナであり、
通気性を有する材料で筒状に形成されており前記外筒部の内周面に当接している通気性外筒と、筒状に形成されており前記内筒部の外周面に当接している内筒当接部と、通気性を有する材料で形成されており前記通気性外筒及び内筒当接部それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部とを有するカゴ体を備えており、
前記通気性外筒の一部が前記被覆部を構成している
ことを特徴とする蓄熱式バーナの熱交換部構造。

【請求項3】

前記ボール状の蓄熱体は、炭化ケイ素質の焼結体で形成された中実ボールである
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の蓄熱式バーナの熱交換部構造。

【請求項4】

前記被覆部を形成している前記通気性を有する材料は、網体である
ことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の蓄熱式バーナの熱交換部構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、蓄熱式バーナの熱交換部構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

鍛造炉、熱処理炉、溶解炉、焼成炉などの工業炉で使用される蓄熱式バーナ（リジェネバーナ）は、バーナの燃焼により高温となった排ガスと、バーナの燃焼のために供給されるガスとを、交互に熱交換部に流通させるべく、ガスの流通方向が所定の時間間隔で切り換えられるバーナである。熱交換部の内部には蓄熱体が配置されており、排ガスの熱は蓄熱体で回収され、バーナの燃焼のために新たに供給されるガスを予熱するために利用される。このような蓄熱式バーナには、それぞれ熱交換部と組み合わせられた一対のバーナを用いるタイプ（ツインリジェネバーナ）と、一つのバーナでガスの流通方向を切り替えるタイプ（セルフリジェネバーナ）とがある。

【0003】

蓄熱式バーナの熱交換部には多数の蓄熱体が充填されているが、蓄熱体としては、従前よりアルミナ製の中実ボール（「アルミナボール」と称されている）が使用されている（例えば、特許文献１参照）。また、アルミナ、コージェライト、ムライト等のセラミックスのハニカム構造体を、蓄熱式バーナ用の蓄熱体として使用する技術も提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0004】

ハニカム構造体は、多数の隔壁により区画されたセルを備え、セルは単一の方向に延びているため、ガスの流通に伴う圧力損失が小さいというメリットがある。これに対し、ボール状の蓄熱体を熱交換部に充填した場合、ガスは蓄熱体間の空隙を流通するため、圧力損失が大きいというデメリットがある。

【0005】

また、ハニカム構造体は比表面積が非常に大きいため、流体に接触する面積が非常に大きい利点がある反面、嵩高さが同程度の中実の蓄熱体に比べて質量が非常に小さい。そのため、嵩高さが同程度の蓄熱体に関しては、ハニカム構造体よりも中実のボール状の蓄熱体の方が、熱容量が大きいというメリットがある。

【0006】

更に、ハニカム構造体は、押出成形によって成形されていることにより断面形状が単一の柱状であり、セルの延びる方向を一致させるように蓄熱部内に積み重ねられるため、多数を蓄熱部に充填する作業が非常に煩雑である。これに対し、ボール状の蓄熱体は、蓄熱部に投入するだけで自ずとデッドスペースが小さくなるように充填されるため、作業性が高いというメリットがある。

【0007】

上記のようなメリット及びデメリットを勘案した結果として、ボール状の蓄熱体は、依然として蓄熱式バーナの蓄熱体として採用されることが多い。

【0008】

一方、蓄熱式バーナに対しては、全体が占める体積をコンパクトにすることを意図して、排ガスを排出する排気口、及び、新たに供給されるガスを導入する導入口の少なくとも一方として使用される通気口の縁まで、熱交換部として使用したいという要請がある。しかしながら、ボール状の蓄熱体を通気口の縁まで充填すると、通気口から蓄熱体が転がり落ちてしまうという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【文献】特開２００３－３４３８２９号公報

【文献】特開平８－２４７６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、通気口の縁まで熱交換部として使用されている蓄熱式バーナであっても、ボール状の蓄熱体が転がり落ちることなく充填されている蓄熱式バーナの熱交換部構造の提供を、課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記の課題を解決するため、本発明にかかる蓄熱式バーナの熱交換部構造は、
「筒状に延びる外筒部、及び、該外筒部の内部で筒状に延びる内筒部を備え、前記外筒部と前記内筒部との間の空間に蓄熱体が充填された熱交換部を備えており、前記内筒部に供給された燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスを前記熱交換部に通すことにより、前記排ガスの熱を前記蓄熱体で回収する第一モードと、前記燃焼ガスの燃焼のために供給される空気を前記熱交換部に通すことにより、前記蓄熱体によって前記空気を予熱する第二モードとが、交互に切り替えられる蓄熱式バーナにおいて、
前記排ガスを排出する排出口、前記空気が供給される供給口、及び、前記排出口と前記供給口を兼ねる給排気口の何れかである通気口が前記熱交換部の一部で開口しており、
前記熱交換部において少なくとも前記通気口に臨む部分にボール状の蓄熱体が充填されていると共に、
通気性を有する材料で形成された被覆部によって前記通気口が被覆されている」ものである。

【0012】

「ボール状の蓄熱体」の材質は特に限定されるものではなく、炭化珪素、チタン酸アルミニウム、アルミナ、コージェライト等のセラミックスであっても良いし、アルミニウム、ステンレス、銅等の金属であっても良い。

【0013】

「通気口」は、燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスを排出する「排出口」、燃焼ガスの燃焼のために供給される空気が供給される「供給口」、及び、排出口と供給口を兼ねる「給排気口」の総称である。

【0014】

「通気性を有する材料」としては、網体、パンチングメタルのシート、金属製の糸やリボンを交絡させたシート、セラミックス繊維を織編した、または交絡させたシート、を例示することができる。

【0015】

本構成では、熱交換部において少なくとも通気口に臨む部分にボール状の蓄熱体が充填されているため、通気口からボール状の蓄熱体が転がり落ちてしまうおそれがあるところ、通気性を有する材料で形成された被覆部で通気口が被覆されているため、ボール状の蓄熱体が転がり落ちることなく、熱交換部の内部に確実に保持される。

【0016】

本発明にかかる蓄熱式バーナの熱交換部構造は、上記構成に加え、
「前記蓄熱式バーナは、前記外筒部及び前記内筒部の延びる軸方向に交差する方向に前記通気口が開口している枝管型の蓄熱式バーナであり、
通気性を有する材料で筒状に形成されており前記外筒部の内周面に当接している通気性外筒と、筒状に形成されており前記内筒部の外周面に当接している内筒当接部と、通気性を有する材料で形成されており前記通気性外筒及び内筒当接部それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部とを有するカゴ体を備えており、
前記通気性外筒の一部が前記被覆部を構成している」ものとすることができる。

【0017】

本構成は、蓄熱式バーナが枝管型の場合であって、カゴ体の通気性外筒の一部が通気口を被覆する被覆部に相当する場合である。通気口と熱交換部との間で流通するガスは、通気性を有する材料で形成された通気性底部と通気性外筒とを、問題なく通過することができる。なお、通気性外筒を形成している通気性を有する材料と、通気性底部形成している通気性を有する材料とは、同一であっても異なっていてもよい。

【0018】

カゴ体において通気性外筒と内筒当接部との間の空間に、予めボール状の蓄熱体を充填しておき、蓄熱式バーナの外筒部と内筒部との間の空間にカゴ体を挿入すれば、多数の蓄熱体をカゴ体ごと、短時間で容易に熱交換部の内部に配置することができる。

【0019】

本発明にかかる蓄熱式バーナの熱交換部構造は、上記構成に替えて、
「前記蓄熱式バーナは、前記外筒部及び前記内筒部の延びる軸方向に前記通気口が開口している直管型の蓄熱式バーナであり、
筒状に形成されており前記外筒部の内周面に当接している外筒当接部と、筒状に形成されており前記内筒部の外周面に当接している内筒当接部と、通気性を有する材料で形成されており前記外筒当接部及び内筒当接部それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部と、通気性を有する材料で形成されており前記通気性底部とは反対側で前記外筒当接部と内筒当接部との間の空間を開閉する通気性蓋部とを有するカゴ体を備えており、
前記通気性蓋部の一部が前記被覆部を構成している」ものとすることができる。

【0020】

本構成は、蓄熱式バーナが直管型の場合であって、カゴ体の通気性蓋部の一部が通気口を被覆する被覆部に相当する場合である。通気口と熱交換部との間で流通するガスは、通気性を有する材料で形成された通気性底部と通気性蓋部とを、問題なく通過することができる。なお、通気性蓋部を形成している通気性を有する材料と、通気性底部形成している通気性を有する材料とは、同一であっても異なっていてもよい。

【0021】

カゴ体において外筒当接部と内筒当接部との間の空間に、予めボール状の蓄熱体を充填しておき、蓄熱式バーナの外筒部と内筒部との間の空間にカゴ体を挿入すれば、多数の蓄熱体をカゴ体ごと、短時間で容易に熱交換部の内部に配置することができる。

【0022】

本発明にかかる蓄熱式バーナの熱交換部構造は、上記構成において、
「前記被覆部を形成している前記通気性を有する材料は、網体である」ものとすることができる。

【0023】

網体は、汎用的な材料で入手しやすく安価であるため、本構成における被覆部は、低コストで容易に製造することができる。

【0024】

本発明にかかる蓄熱式バーナの熱交換部構造は、上記構成において、
「前記ボール状の蓄熱体は、炭化ケイ素質の焼結体で形成された中実ボールである」ものとすることができる。

【0025】

炭化ケイ素は熱伝導率が高い。そのため、炭化ケイ素質の焼結体で形成された中実ボールである蓄熱体は、従前より多用されているアルミナボールに比べて、排ガスから速やかに熱を回収し、供給される空気に速やかに熱を与えて予熱することができる。

【0026】

また、ボール状の蓄熱体を中実とすると熱容量を大きくできると期待されるが、中実のアルミナボールでは、内外方向に温度分布があり中心部の温度が低いため、中心部が熱交換に寄与しにくい。これに対し、炭化ケイ素は熱伝導率が高いため、内外方向の温度分布が殆どなく、中心部も有効に熱交換に寄与させることができる。

【0027】

加えて、炭化ケイ素は熱膨張率が小さいため、排ガスから熱を回収する第一モードと空気に熱を与えて予熱する第二モードとの切り替えが繰り返されることによる熱衝撃に対する耐性が高い。そのため、炭化ケイ素質の焼結体であるボール状の蓄熱体は、アルミナボールに比べて、熱衝撃に起因する割れ等の損傷が大幅に低減されている。

【発明の効果】

【0028】

以上のように、本発明によれば、通気口の縁まで熱交換部として使用されている蓄熱式バーナであっても、ボール状の蓄熱体が転がり落ちることなく充填されている蓄熱式バーナの熱交換部構造を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】図１（ａ）は枝管型の蓄熱式バーナの縦断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の蓄熱式バーナの熱交換部に蓄熱体が充填された状態の縦断面図であり、図１（ｃ）は通気性円筒の斜視図であり、図１（ｄ）は変形例の通気性円筒の斜視図である。

【図2】図２（ａ）は図１（ａ）の蓄熱式バーナに使用されるカゴ体の斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のカゴ体の縦断面図である。

【図3】図３（ａ）は図１（ａ）の蓄熱式バーナに使用される他のカゴ体の斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のカゴ体の縦断面図である。

【図4】図４（ａ）は直管型の蓄熱式バーナの縦断面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の蓄熱式バーナに使用されるカゴ体の斜視図である。

【図5】図５は図１（ａ）の蓄熱式バーナの熱交換部にボール状の蓄熱体のみが充填される場合の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明の実施形態である蓄熱式バーナ１，２の熱交換部２０の構造について、図面を用いて具体的に説明する。

【0031】

蓄熱式バーナ１，２は、円筒状に延びる外筒部１１、及び、外筒部１１の内部で円筒状に延びる内筒部１２を備えており、外筒部１１と内筒部１２との間の空間が、蓄熱体が充填される熱交換部２０である。蓄熱式バーナ１，２では、内筒部１２に供給された燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスを熱交換部２０に通すことにより、排ガスの熱を蓄熱体で回収する第一モードと、燃焼ガスの燃焼のために供給される空気を熱交換部２０に通すことにより蓄熱体によって空気を予熱する第二モードとが、交互に切り替えられる。

【0032】

蓄熱式バーナ１，２では、外筒部１１と内筒部１２との間の空間を外部に開放する通気口１０が設けられている。本実施形態の蓄熱式バーナ１，２は、全体が占める体積をコンパクトにすることを意図して、外筒部１１と内筒部１２との間の空間において通気口１０に臨む部分まで、熱交換部２０として使用している。ここでは、熱交換部２０のうち、通気口１０に臨む部分を開口付き熱交換部２１と称し、それ以外の部分を熱交換主部２２と称する。

【0033】

熱交換主部２２において、第一モードの上流端（第二モードの下流端）には、蓄熱体の移動を制限するストッパ１８が設けられている。ストッパ１８は、外筒部１１と内筒部１２との間の空間を、放射状に連結する複数の棒状部材で構成されている。また、蓄熱式バーナ１，２には、通気口１０に対して第一モードにおける上流側で、蓄熱式バーナ１，２を工業炉の炉壁に取り付けるためのフランジ部１９が、外筒部１１の外表面から外方に張り出すように設けられている。

【0034】

蓄熱式バーナ１は、図１に示すように、外筒部１１及び内筒部１２の延びる軸方向に交差する方向に通気口１０が開口している枝管型である。通気口１０は、第一モードにおける下流端の近傍（第二モードにおける上流端の近傍）で、外筒部１１を貫通している。ここでは、通気口１０が、排出口と供給口を兼ねる給排気口である場合を例示する。外筒部１１と内筒部１２との間の空間において、第一モードにおける下流端（第二モードにおける上流端）は、蓋部１６によって開閉される端部開口１５である。蓋部１６には、内筒部１２の内部空間と連通する孔部１６ｈが貫設されている。

【0035】

このような蓄熱式バーナ１の熱交換部２０には、多数の隔壁により区画されたセルが単一の方向に延びているハニカム構造の蓄熱体５２と、中実のボール状の蓄熱体５１とを、組み合わせて充填することができる。例えば、図１（ｂ）に示すように、熱交換主部２２にハニカム構造の蓄熱体５２を複数段に積層すると共に、開口付き熱交換部２１にボール状の蓄熱体５１を充填することができる。ハニカム構造の蓄熱体５２は、外径が外筒部１１の内径より僅かに小さく、内径が内筒部１２の外径より僅かに大きい円環状であり、セルが延びる方向を外筒部１１及び内筒部１２の軸方向に一致させて充填する。なお、本実施形態では、ハニカム構造の蓄熱体５２、及び、ボール状の蓄熱体５１として、何れも炭化ケイ素質の焼結体を使用している。

【0036】

本実施形態では、開口付き熱交換部２１にボール状の蓄熱体５１を充填するに当たり、図１（ｃ）に示すように、通気性を有する材料で円筒状に形成された通気性円筒３１を使用する。本実施形態では、通気性を有する材料として、ステンレス鋼製の網体を使用している。通気性円筒３１の径は、外筒部１１の内径より僅かに小さく設定されている。通気性円筒３１は、外筒部１１の内周面に当接するように外筒部１１の内部に挿入されており、その一部で通気口１０を被覆している。

【0037】

なお、通気性円筒は、このように網体で形成する他、図１（ｄ）に示すように、パンチングメタルのシートで円筒状に形成された通気性円筒３１ｂとすることもできる。

【0038】

蓄熱式バーナ１の熱交換部２０をこのような構造とすることにより、圧力損失が小さいハニカム構造の蓄熱体５２の利点と、熱容量が大きいボール状の蓄熱体５１の利点とを、バランスさせて使用することができる。

【0039】

また、このような枝管型の蓄熱式バーナ１を、通気口１０の縁までを熱交換部２０（開口付き熱交換部２１）として使用する場合、その開口付き熱交換部２１にハニカム構造の蓄熱体５２を充填したとすると、熱交換部２０におけるガスの流通に不具合を生じる。つまり、通気口１０が開口している方向が外筒部１１及び内筒部１２の軸方向と交差しているため、開口付き熱交換部２１におけるハニカム構造の蓄熱体５２のセルの方向を、熱交換主部２２におけるハニカム構造の蓄熱体５２のセルの方向と一致させると、ガスを通気口１０に流通させることができない。一方、開口付き熱交換部２１においてハニカム構造の蓄熱体５２のセルの方向を通気口１０の方向と一致させると、そこを通過したガスを、熱交換主部２２におけるハニカム構造の蓄熱体５２に流通させることができない。これに対し、開口付き熱交換部２１にボール状の蓄熱体５１を充填している本実施形態では、蓄熱体５１間でランダムな方向に空隙が存在している。そのため、熱交換主部２２に充填されたハニカム構造の蓄熱体５２のセルと通気口１０との間で、ガスを問題なく流通させることができる。

【0040】

更に、本実施形態では、ボール状の蓄熱体５１、及び、ハニカム構造の蓄熱体５２の何れも炭化ケイ素質の焼結体である。炭化ケイ素は熱伝導率が高いため、流通させるガスとの間の熱交換が速やかに行われる利点がある。すなわち、燃焼ガスの燃焼により高温となった排ガスから速やかに熱を回収できると共に、燃焼ガスの燃焼のために新たに供給される空気に、蓄熱体から速やかに熱を与えることができる。加えて、炭化ケイ素は熱膨張率が小さいため、第一モードと第二モードとの切り替えの繰り返しに伴う熱衝撃に対する耐性が高い利点がある。

【0041】

そして、枝管型の蓄熱式バーナ１では、通気口１０に臨んでいる開口付き熱交換部２１にボール状の蓄熱体５１を充填した場合、通気口１０からボール状の蓄熱体５１が転がり落ちてしまうおそれがあるところ、本実施形態では網体で形成された通気性円筒３１の一部で通気口１０が被覆されているため、ボール状の蓄熱体５１が転がり落ちることなく、開口付き熱交換部２１の内部に確実に保持されている。すなわち、通気性円筒３１の一部が本発明の「被覆部」に相当する。

【0042】

上記では、通気口１０を被覆する被覆部が通気性円筒３１の一部である場合を例示したが、これに限定されず、図２に示すようなカゴ体３２を使用することができる。カゴ体３２は、通気性を有する材料で円筒状に形成された通気性外筒４１と、通気性を有する材料で円筒状に形成されており通気性外筒４１の内部に同心に設けられた内筒当接部４２と、通気性を有する材料で形成されており通気性外筒４１及び内筒当接部４２それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部４３とを備えている。ここでは、通気性外筒４１、内筒当接部４２、及び、通気性底部４３それぞれを形成している通気性を有する材料が、何れもステンレス鋼製の網体である場合を例示している。通気性外筒４１の径は蓄熱式バーナ１の外筒部１１の内径より僅かに小さく設定されており、内筒当接部４２の径は内筒部１２の外径より僅かに大きく設定されている。

【0043】

このようなカゴ体３２は、枝管型の蓄熱式バーナ１を縦向き（外筒部１１及び内筒部１２の軸方向が鉛直方向となる向き）で使用する場合、ボール状の蓄熱体５１を開口付き熱交換部２１に充填する作業を容易とする。具体的には、通気性外筒４１と内筒当接部４２との間の充填空間Ｓにボール状の蓄熱体５１を充填した状態で、蓋部１６を外した蓄熱式バーナ１の端部開口１５から、通気性底部４３を第一モードにおける上流側に向けた状態で、カゴ体３２を開口付き熱交換部２１に挿入することができる。これにより、通気性外筒４１が外筒部１１の内周面に当接すると共に、内筒当接部４２が内筒部１２の外周面に当接し、通気性底部４３が最上層のハニカム構造の蓄熱体５２の上に載置された状態となる。

【0044】

熱交換部２０と通気口１０との間で流通するガスは、網体で形成された通気性底部４３と通気性外筒４１とを、問題なく通過することができる。なお、本実施形態では、内筒当接部４２も網体で形成されているが、内筒当接部４２は薄板状の材料など、通気性を有していない材料で形成されていても構わない。

【0045】

ボール状の蓄熱体５１が通気口１０から転がり落ちるおそれは、カゴ体３２の通気性外筒４１によって防止されている。すなわち、このようなカゴ体３２では、通気性外筒４１の一部が本発明の「被覆部」に相当する。

【0046】

一般に、蓄熱式バーナが使用されている工業炉では、定期的に蓄熱体の交換が行われる。蓄熱式バーナを使用する時間の経過に伴って、蓄熱体に目詰まりや損傷が生じるおそれがあるためである。蓄熱体を交換する作業の際、蓄熱式バーナの温度を作業に適した温度まで下げてしまうと、次の使用のための昇温に時間とエネルギーを要する。そのため、通常は、蓄熱式バーナの温度を十分に下げることなく、高温の環境下で蓄熱体の交換作業が行われる。そこで、蓄熱式バーナが使用されている現場では、蓄熱体の交換作業をできるだけ短時間で素早く行いたいという要請がある。上記構成のカゴ体３２を使用することにより、予め常温の場所でカゴ体３２の充填空間Ｓにボール状の蓄熱体５１を充填しておくことができ、多数の蓄熱体をカゴ体３２ごと一度に蓄熱式バーナ１の開口付き熱交換部２１の内部に設置することができる。これにより、高温の環境下で行う蓄熱体の交換作業を、短時間で素早く行うことができる。

【0047】

カゴ体としては、図３に示すように、更に内筒延出部４６を備えるカゴ体３３を使用することもできる。内筒延出部４６は、通気性底部４３から突出するように、内筒当接部４２の端部から同径の円筒状に延出している。

【0048】

このような構成のカゴ体３３は、上記のカゴ体３２と同様に、蓄熱式バーナ１の端部開口１５から開口付き熱交換部２１の内部に配置することができる。通気性底部４３を最上層のハニカム構造の蓄熱体５２の上に載置したとき、内筒延出部４６は最上層のハニカム構造の蓄熱体５２と内筒部１２との間に挿入された状態となる。これにより、カゴ体３３が開口付き熱交換部２１に配置された状態が安定する。

【0049】

一方、蓄熱式バーナ２は、図４（ａ）に示すように直管型である。枝管型の蓄熱式バーナ１では通気口１０が外筒部１１を貫通していたのに対し、直管型の蓄熱式バーナ２では、端部開口１５を開閉する蓋部１６に通気口１０が設けられている。蓋部１６には、通気口１０に加えて、内筒部１２の内部空間と連通する孔部１６ｈが貫設されている。

【0050】

このような蓄熱式バーナ２においても、蓋部１６で端部開口１５を閉鎖した状態で通気口１０に臨んでいる状態となる開口付き熱交換部２１に、ボール状の蓄熱体５１を充填し、熱交換部２０におけるそれ以外の部分である熱交換主部２２に、ハニカム構造の蓄熱体５２を充填することができる。

【0051】

その際、ボール状の蓄熱体５１は、図４（ｂ）に示すようなカゴ体３４に充填する。カゴ体３４は、通気性を有する材料で円筒状に形成されている外筒当接部４１ｂと、通気性を有する材料で円筒状に形成されており外筒当接部４１ｂの内部に同心に設けられている内筒当接部４２と、通気性を有する材料で形成されており外筒当接部４１ｂ及び内筒当接部４２それぞれの一端を同じ側で連結している通気性底部４３と、通気性を有する材料で形成されており通気性底部４３とは反対側で外筒当接部４１ｂと内筒当接部４２との間の空間を開閉する通気性蓋部４４とを有している。ここでは、外筒当接部４１ｂ、内筒当接部４２、通気性底部４３、及び通気性蓋部４４それぞれを形成している通気性を有する材料が、何れもステンレス鋼製の網体である場合を例示している。外筒当接部４１ｂの径は蓄熱式バーナ１の外筒部１１の内径より僅かに小さく設定されており、内筒当接部４２の径は内筒部１２の外径より僅かに大きく設定されている。また、通気性蓋部４４は、中心に孔部４４ｈを有する円板であり、ヒンジ４９によって外筒当接部４１ｂに連結されている。

【0052】

そして、カゴ体３４は、通気性底部４３を第一モードにおける上流側に向けた状態で、蓄熱式バーナ２の端部開口１５から開口付き熱交換部２１の内部に配置される。これにより、外筒当接部４１ｂが外筒部１１の内周面に当接すると共に、内筒当接部４２が内筒部１２の外周面に当接し、通気性底部４３が最外層のハニカム構造の蓄熱体５２に当接した状態となる。外筒当接部４１ｂと内筒当接部４２との間の空間を通気性蓋部４４で閉鎖した状態では、通気性底部４３とは反対側で外筒当接部４１ｂ及び内筒当接部４２それぞれの一端が通気性蓋部４４によって連結され、孔部４４ｈが内筒当接部４２の内部空間と連通する。

【0053】

このようなカゴ体３４も、カゴ体３２，３３と同様に、予め充填空間Ｓにボール状の蓄熱体５１を充填しておけば、多数の蓄熱体をカゴ体３４ごと一度に蓄熱式バーナ２の開口付き熱交換部２１に配置することができるため、蓄熱体の交換作業を短時間に素早く行うことができる。

【0054】

熱交換部２０と通気口１０との間で流通するガスは、網体で形成されている通気性底部４３と通気性蓋部４４とを、問題なく通過することができる。なお、本実施形態では、外筒当接部４１ｂ及び内筒当接部４２も網体で形成されているが、これらは薄板状の材料など、通気性を有していない材料で形成されていても構わない。

【0055】

蓄熱式バーナ２が横向き（外筒部１１及び内筒部１２の軸方向が水平方向となる向き）に使用される場合、カゴ体３４を使用しない場合は、開口付き熱交換部２１に充填されたボール状の蓄熱体５１が通気口１０から転がり落ちるおそれがあるところ、カゴ体３４の通気性蓋部４４の一部が通気口１０を被覆しているため、ボール状の蓄熱体５１が通気口１０から転がり落ちるおそれが防止されている。すなわち、このようなカゴ体３４では、通気性蓋部４４の一部が本発明の「被覆部」に相当する。

【0056】

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

【0057】

例えば、上記では、熱交換主部２２にハニカム構造の蓄熱体５２が充填され、開口付き熱交換部２１にボール状の蓄熱体５１が充填される場合を例示した。これに限定されず、枝管型の蓄熱式バーナ１を縦向きで使用する場合は、熱交換主部２２及び開口付き熱交換部２１の双方に、ボール状の蓄熱体５１を充填することもできる。この場合、図５に示すように、多数の貫通孔が貫設された円板状部材６０をストッパ１８の上に載置する。このような円板状部材６０により、外筒部１１と内筒部１２との間の空間を放射状に連結する複数の棒状部材で構成されているストッパ１８の隙間から、ボール状の蓄熱体５１が落下することを防止することができる。なお、図５における破線は、外筒部１１の内周面１１ｓを表したものである。

【0058】

また、上記では、通気口１０が排出口と供給口を兼ねる給排気口である場合を例示した。これに限定されず、枝管型の蓄熱式バーナ１の場合、外筒部１１を貫通する通気口１０を排出口及び供給口の一方とし、端部開口１５を開閉する蓋部１６に排出口及び供給口の他方を設けることができる。また、直管型の蓄熱式バーナ２の場合、端部開口１５を開閉する蓋部１６に、排出口及び供給口を別個に設けることもできる。

【符号の説明】

【0059】

１，２ 蓄熱式バーナ
１０ 通気口
１１ 外筒部
１２ 内筒部
２０ 熱交換部
２１ 開口付き熱交換部（熱交換部において通気口に臨む部分）
３１ 通気性円筒（被覆部）
３２，３３，３４ カゴ体
４１ 通気性外筒（被覆部）
４１ｂ 外筒当接部
４２ 内筒当接部
４３ 通気性底部
４４ 通気性蓋部（被覆部）
５１ ボール状の蓄熱体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】