密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉
【課題】低コストであり、かつ、配置場所に制約を受けることなく、被加熱物の周囲の雰囲気ガスに十分な流れを生じさせる。
【解決手段】密閉式ガスヒータ１１０は、ヒータ本体と、ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔１３２と、流入孔から流入した燃料ガスが燃焼する燃焼室１３６と、燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部１３８と、を備え、ヒータ本体は、導出部を流通する排気ガスによって加熱され、被加熱物１５６に輻射熱を伝熱する輻射面１４０を備え、輻射面には、排気ガスの一部もしくは全部が被加熱物に向けて噴出する噴出口１４２ａが設けられている。
【解決手段】密閉式ガスヒータ１１０は、ヒータ本体と、ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔１３２と、流入孔から流入した燃料ガスが燃焼する燃焼室１３６と、燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部１３８と、を備え、ヒータ本体は、導出部を流通する排気ガスによって加熱され、被加熱物１５６に輻射熱を伝熱する輻射面１４０を備え、輻射面には、排気ガスの一部もしくは全部が被加熱物に向けて噴出する噴出口１４２ａが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスによって輻射面が加熱される流路を有する密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガスを燃焼させた燃焼熱で輻射体を加熱し、輻射体の輻射面からの輻射熱で、工業材料や食品等を加熱するガスヒータが広く普及している。例えば、輻射面に設けられた多数の炎孔から噴出する燃料ガスを燃焼させ、輻射面を加熱する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、食品を焼成する際、焼成しながら被加熱物の周囲の水蒸気を飛ばした方がよい場合がある。さらに、塗装の乾燥の用途に用いられる際、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）を回収するため、焼成中の被加熱物の雰囲気に流れを生じさせる場合がある。
【０００５】
このように、被加熱物の雰囲気に流れを生じさせる場合、ファンなどの他の機器を設けなければならないが、こうした機器を設けるにあたっては、配置場所に制約があったり、コストが上昇したりするといった課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、低コストであり、かつ、配置場所に制約を受けることなく、被加熱物の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能な、密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の密閉式ガスヒータは、ヒータ本体と、ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔と、流入孔から流入した燃料ガスが燃焼する燃焼室と、燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部と、を備え、ヒータ本体は、導出部を流通する排気ガスによって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する輻射面を備え、輻射面には、排気ガスの一部もしくは全部が被加熱物に向けて噴出する噴出口が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記密閉式ガスヒータのヒータ本体は、輻射面を有する加熱板と、加熱板に対向配置され、流入孔が設けられた配置板と、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって流入孔から流入した燃料ガスが導かれる導入部を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、をさらに備え、燃焼室は、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置されると共に、導入部と導出部とを連通する連通部に設けられてなる。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の連続加熱炉は、上記のいずれかの１または複数の密閉式ガスヒータと、密閉式ガスヒータが内部に配された炉本体と、炉本体内で被加熱物を搬送する搬送体と、を備え、密閉式ガスヒータは、搬送体によって搬送される被加熱物に向けて噴出口から排気ガスを噴出することを特徴とする。
【００１０】
密閉式ガスヒータは、噴出口から噴出する排気ガスを、搬送体による被加熱物の搬送方向と逆方向に導くガイド部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストであり、かつ、配置場所に制約を受けることなく、被加熱物の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステムの外観例を示した外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステムの構造を説明するための組立図である。
【図３】密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図４】複数の突起部を説明するための説明図である。
【図５】連続加熱炉の概要を説明するための説明図である。
【図６】排気ガスの噴出方向と被加熱物の搬送方向を説明するための説明図である。
【図７】第２の実施形態における密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図８】第３の実施形態における密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図９】第４の実施形態における連続加熱炉を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態：密閉式ガスヒータシステム１００）
図１は、第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００の外観例を示した外観斜視図である。本実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００は、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが本体容器に供給される前に混合される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、所謂、拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００１５】
図１に示すように、密閉式ガスヒータシステム１００は、複数（ここでは２つ）の密閉式ガスヒータ１１０を連設してなり、都市ガス等と空気との混合ガス（以下、「燃料ガス」という）の供給を受けて、それぞれの密閉式ガスヒータ１１０で燃料ガスが燃焼することで、加熱される。そして、密閉式ガスヒータシステム１００では、その燃焼によって生じた排気ガスが回収される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００の構造を説明するための組立図である。図２に示すように、密閉式ガスヒータシステム１００は、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、加熱板１２６とを含んで構成される。
【００１７】
配置板１２０は、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が低い素材等で形成される平板部材である。
【００１８】
外周壁１２２は、配置板１２０と外周面が面一となる外形を有する薄板部材で構成され、図示のように配置板１２０に積層される。この外周壁１２２には、内周がトラック形状（略平行な２つの線分と、その２つの線分をつなぐ２つの円弧（半円）からなる形状）をなし、厚さ方向（外周壁１２２と配置板１２０との積層方向）に貫通する２つの貫通孔１２２ａが設けられている。
【００１９】
仕切板１２４は、配置板１２０と同様に、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される。そして、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａの内周面に沿った外形形状を有する薄板状の部材で構成され、外周壁１２２の内側に配置板１２０と略平行に配置される。なお、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａ内に収容された状態で、外周面が貫通孔１２２ａの内周面と一定間隔を維持して離間する寸法関係を維持している。
【００２０】
加熱板１２６は、配置板１２０と同様、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される薄板部材からなる。
【００２１】
また、加熱板１２６には、凹凸が形成された凹凸部１２６ａが設けられている。かかる構成により、加熱板１２６および配置板１２０の温度差や加熱板１２６および配置板１２０の素材の違いによる熱膨張の変形量の差を凹凸部１２６ａで吸収し、外周壁１２２との結合部分等に生じる応力が小さくなるため、加熱と冷却を繰り返すことによる熱疲労および高温クリープを抑えることができる。また、加熱板１２６の輻射面の面積が大きくなるため、輻射強度を高めることも可能となる。
【００２２】
そして、加熱板１２６は、配置板１２０および外周壁１２２と外周面が面一となる外形を有しており、外周壁１２２および仕切板１２４に積層される。このとき、加熱板１２６および配置板１２０は、互いに略平行（本実施形態における超過エンタルピ燃焼を起こさせるための実質的な平行）に対向配置されている。また、外周壁１２２は、加熱板１２６および配置板１２０の外周に沿って配され、仕切板１２４は、加熱板１２６、配置板１２０および外周壁１２２によって囲繞される空間内において、加熱板１２６および配置板１２０と対向配置されることとなる。
【００２３】
かかる配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６は、間に空隙が形成されれば、傾いて対向配置されてもよい。また、配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６は、その厚みに制限はなく、配置板１２０、および仕切板１２４は、平板に限らず凹凸に形成されてもよい。
【００２４】
本実施形態において、仕切板１２４は、仕切板１２４に配された、後述する突起部１５０が配置板１２０に溶接などで固着されて、その位置が固定されるものとするが、例えば、配置板１２０や加熱板１２６から突出した支持部に固着されてもよく、その接合手段は問わない。
【００２５】
このように、密閉式ガスヒータシステム１００の本体容器は、外周壁１２２の上下を加熱板１２６および配置板１２０で閉塞してなるもので、外周面（外周壁１２２の外表面）の面積より上下壁面（加熱板１２６および配置板１２０の外表面）の面積の方が大きい。つまり、上下壁面は、本体容器の外表面の大部分を占める。
【００２６】
また、密閉式ガスヒータシステム１００には、２つの密閉式ガスヒータ１１０が連設して構成されており、両密閉式ガスヒータ１１０間の接続部位には、連設された密閉式ガスヒータ１１０内の密閉空間を連通する火移り部１２８が形成されている。ただし、密閉空間といっても、気体中で用いる場合、必ずしも完全密閉する必要はない。本実施形態の密閉式ガスヒータシステム１００では、例えば、イグナイタ（図示せず）等の点火装置による１回の点火によって、火移り部１２８を通じて連設する密閉式ガスヒータ１１０に火炎が広がって点火される。
【００２７】
なお、本実施形態では、加熱板１２６、配置板１２０、外周壁１２２で空間を囲繞し、仕切板１２４で、その空間を仕切る構成をヒータ本体としている。ここでは、１つのヒータ本体に、２つの密閉式ガスヒータ１１０を連設しており、ヒータ本体に２つの空間が形成されているが、ヒータ本体は１つの空間のみを有するものでもよい。換言すれば、加熱板、配置板、外周壁によって構成されるヒータ本体によって、１つの空間、すなわち、１つの密閉式ガスヒータ１１０のみを構成してもよい。
【００２８】
上記したように、密閉式ガスヒータシステム１００には２つの密閉式ガスヒータ１１０が設けられるが、両密閉式ガスヒータ１１０は同一の構成であるため、以下では、一方の密閉式ガスヒータ１１０について説明する。
【００２９】
図３は、密閉式ガスヒータ１１０を説明するための説明図である。特に、図３（ａ）には、図１のＩＩＩ（ａ）‐ＩＩＩ（ａ）線断面図を示す。図３（ａ）に示すように、配置板１２０には、密閉式ガスヒータ１１０の中心部において厚さ方向に貫通する流入孔１３２が設けられている。この流入孔１３２には、燃料ガスが流通する第１配管部１３０が接続されており、流入孔１３２を介して燃料ガスが密閉式ガスヒータ１１０の本体容器内に流入する。
【００３０】
本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが仕切板１２４に仕切られて隣接して形成される。
【００３１】
導入部１３４は、配置板１２０と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、流入孔１３２から流入した燃料ガスを燃焼室１３６に放射状に導く。
【００３２】
燃焼室１３６は、配置板１２０、加熱板１２６、および外周壁１２２で囲繞される空間内であって、導入部１３４と導出部１３８とを連通する連通部に設けられる。本実施形態において、燃焼室１３６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２に沿って配置される。燃焼室１３６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。そして、燃焼室１３６では、導入部１３４から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部１３８に向けて導出する。
【００３３】
導出部１３８は、加熱板１２６と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、燃焼室１３６における燃焼によって生じた排気ガスを、密閉式ガスヒータ１１０の中心部に集約する。
【００３４】
上述したように、本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接して形成されているので、仕切板１２４を通じて排気ガスの熱を燃料ガスに伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３５】
輻射面１４０は、加熱板１２６の外側の面であり、導出部１３８を流通する排気ガスまたは燃焼室１３６における燃焼によって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝達（伝熱）する。
【００３６】
加熱板１２６には、密閉式ガスヒータ１１０の中心部において厚さ方向に貫通する孔である噴出口１４２ａが設けられている。また、噴出口１４２ａの輻射面１４０側には、排気ガスの流れ方向を輻射面１４０と垂直な方向から所定の方向に傾斜させるガイド部１４２ｂが設けられている。そして、輻射面１４０を加熱した後の排気ガスが噴出口１４２ａを介して密閉式ガスヒータ１１０の外に導出される。
【００３７】
続いて、燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図３（ａ）の円部分を拡大した図３（ｂ）中、白抜き矢印は燃料ガスの流れを、灰色で塗りつぶした矢印は排気ガスの流れを、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を示す。第１配管部１３０に燃料ガスを導入すると、燃料ガスは流入孔１３２から導入部１３４に流入し、水平方向に放射状に広がりながら燃焼室１３６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１３６において外周壁１２２に衝突して流速が低下し、燃焼室において燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは導出部１３８を流れて加熱板１２６の輻射面１４０に伝熱した後、噴出口１４２ａに向かって流れる。
【００３８】
仕切板１２４は、比較的、熱伝導し易い素材で形成されており、導出部１３８を通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４を介して導入部１３４を通過する燃料ガスに伝わる。ここでは、導出部１３８を流れる排気ガスと導入部１３４を流れる燃料ガスとが、仕切板１２４を挟んで対向流（カウンタフロー）となっているため、排気ガスの熱で燃料ガスを効率的に予熱することが可能となり、高い熱効率を得ることができる。このように燃料ガスを予熱してから燃焼する、所謂、超過エンタルピ燃焼によって、燃料ガスの燃焼を安定化し、不完全燃焼によって生じるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を極低濃度に抑えることができる。
【００３９】
さらに、逆火防止のために、導入部１３４と燃焼室１３６との境界には、突起部１５０が設けられている。この突起部１５０は、火炎を導入部１３４側に通さない（燃焼反応が導入部１３４の方に伝播されない）ようにするためのものである。この突起部１５０について、図４を用いて説明する。
【００４０】
図４は、複数の突起部１５０を説明するための説明図である。図４（ａ）は、加熱板１２６を除いた密閉式ガスヒータシステム１００の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）‐ＩＶ（ｂ）線断面を矢印の方向から見た説明図である。図４（ｂ）において、複数の突起部１５０の構造の理解を容易にするため、加熱板１２６、および、突起部１５０のうち仕切板１２４で隠れている部分を破線で示す。また、矢印１５２は燃料ガスの流れの向きを示す。導入部１３４は、仕切板１２４に設けられた複数の突起部１５０によって、流路断面が狭められている。燃料ガスは、導入部１３４のうち、図３（ｂ）の部分拡大図および、図４（ｂ）の説明図で示すように、隣接する突起部１５０の間の空隙を通じて燃焼室１３６に流入することとなる。
【００４１】
続いて、このような密閉式ガスヒータシステム１００を用いて、炉内に順次搬入される被加熱物を加熱する連続加熱炉２００について説明する。
【００４２】
図５は、連続加熱炉２００の概要を説明するための説明図である。特に、図５（ａ）は連続加熱炉２００の上面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ（ｂ）‐Ｖ（ｂ）線断面図を示す。
【００４３】
搬送体２１０は、例えば、ベルト等の搬送帯で構成され、モータ（図示せず）の動力を受けた歯車２１０ａによって回転し被加熱物を搬送する。この被加熱物は、搬送体２１０の上に載置されるものとするが、例えば、搬送体２１０に設けられた吊持機構（図示せず）によって吊持されてもよい。
【００４４】
炉本体２１２は、搬送体２１０の一部または全部を囲繞して加熱空間を形成する。炉本体２１２内には、密閉式ガスヒータシステム１００が、搬送体２１０を挟んで鉛直上方および下方に配置される。図５（ｂ）では、図１における密閉式ガスヒータシステム１００の側面１００ａが示されている。
【００４５】
このような連続加熱炉２００の炉本体２１２内を搬送される被加熱物１５６の搬送方向と、炉本体２１２内に配された密閉式ガスヒータシステム１００に含まれる２つの密閉式ガスヒータ１１０のうち、一方の密閉式ガスヒータ１１０の噴出口１４２ａから導出される排気ガスの流れ方向について、図６を用いて説明する。
【００４６】
図６は、排気ガスの噴出方向と被加熱物１５６の搬送方向を説明するための説明図である。図６では、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ１１０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００４７】
密閉式ガスヒータ１１０の噴出口１４２ａから噴出する排気ガスは、ガイド部１４２ｂに沿って、灰色で塗りつぶした矢印１５４ｂで示す方向に流れる。これに対し、被加熱物１５６の搬送方向は、白抜きの矢印１５６ａで示す方向である。
【００４８】
図６に示すように、密閉式ガスヒータ１１０は、搬送体２１０によって搬送される被加熱物１５６に向けて噴出口１４２ａから排気ガスを噴出する。
【００４９】
このように、排気ガスは噴出口１４２ａから被加熱物１５６に近づく方向に噴出するため、密閉式ガスヒータ１１０は、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進できる。そのため、輻射加熱に加えて対流熱伝達が促進され、熱効率が高められる。
【００５０】
また、例えば、食品を焼成する場合等、焼成しながら被加熱物１５６の周囲の水蒸気を飛ばすことで品質が改善されることがある。また、連続炉を塗装の乾燥に用いる場合、被加熱物１５６の周囲の揮発したＶＯＣを回収する必要がある。
【００５１】
本実施形態の密閉式ガスヒータ１１０は、排気ファン等を新たに設置せずとも、口径を絞った噴出口１４２ａで流速が高められた排気ガスが噴出し、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となる。仮に、排気ガスの流量が不足し、補助的に排気ファンが必要となる場合でも、排気ファンの容量を小さくできる。
【００５２】
また、図６に示すように、ガイド部１４２ｂは、輻射面１４０の垂直方向に対して傾斜している。密閉式ガスヒータシステム１００は、炉本体２１２に、この傾斜が被加熱物１５６の搬送方向の上流側に向くように配置される。そのため、ガイド部１４２ｂは、噴出口１４２ａから噴出する排気ガスを、搬送体２１０による被加熱物１５６の搬送方向と逆方向に導く。その結果、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスは、ハッチングした矢印１５４ａで示すように、搬送方向と逆方向に流れることとなる。また、ガイド部１４２ｂは、噴出口１４２ａから噴出する排気ガスを、搬送体２１０による被加熱物１５６の搬送方向に導くように配置されてもよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における仕切板２２４および第２配管部２６０について説明する。第２の実施形態では、密閉式ガスヒータ１１０は、さらに、第２配管部２６０を備え、上記第１の実施形態と仕切板２２４および第２配管部２６０が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板２２４および第２配管部２６０についてのみ説明する。
【００５４】
図７は、第２の実施形態における密閉式ガスヒータ２５０を説明するための説明図である。図７には、図６と同様、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ２５０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００５５】
仕切板２２４には、導出部１３８から排気ガスの一部が導かれる排気孔１４２ｃが設けられる。そして、排気孔１４２ｃには、内周部分に第２配管部２６０が嵌合されている。
【００５６】
第２配管部２６０は、第１配管部１３０内部に配される。すなわち、第１配管部１３０と第２配管部２６０とで二重管を形成する。そして、第２配管部２６０には、導出部１３８によって導かれた排気ガスの一部が導出される。また、第２配管部２６０は、排気ガスの熱を、第１配管部１３０を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００５７】
第１の実施形態では、仕切板１２４は、突起部１５０を介して配置板１２０に固定された。本実施形態では、配置板１２０の流入孔１３２が形成された部位（縁部）が第１配管部１３０の端部に固定され、仕切板２２４の排気孔１４２ｃは第１配管部１３０より突出している第２配管部２６０の端部に固定される。そして、第１配管部１３０の端部と第２配管部２６０の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板２２４とが離隔している。
【００５８】
このような構成において、導出部１３８を流れた排気ガスは、噴出口１４２ａと、排気孔１４２ｃとに分流することとなる。密閉式ガスヒータ２５０の噴出口１４２ａから導出された排気ガスは、ガイド部１４２ｂに沿って、灰色で塗りつぶした矢印１５４ｂで示す方向に流れる。
【００５９】
上述した第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を実現可能である。すなわち、密閉式ガスヒータ２５０は、被加熱物１５６の雰囲気ガスに搬送方向に対して逆方向の流れを生じさせることが可能となり、さらに、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進し、熱効率が高められる。
【００６０】
また、特に、第２の実施形態では、排気ガスの一部が被加熱物１５６に向けて噴出され、残りが第２配管部２６０から導出される（灰色で塗りつぶした矢印１５４ｃで示す）。そのため、噴出口１４２ａや排気孔１４２ｃの径等によって、被加熱物１５６に向けて噴出される排気ガスを所望する量となるように調整して設計可能となる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における加熱板３２６について説明する。第３の実施形態では、上記第１の実施形態と加熱板３２６が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる加熱板３２６についてのみ説明する。
【００６２】
図８は、第３の実施形態における密閉式ガスヒータ３１０を説明するための説明図である。図８には、図６と同様、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ３１０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００６３】
本実施形態において、加熱板３２６には噴出口１４２ａが設けられているが、第１の実施形態と異なり、ガイド部１４２ｂが設けられていない。かかる第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となり、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進し、熱効率が高められる。
【００６４】
また、特に、第３の実施形態では、単に加熱板３２６に貫通孔を設けて噴出口１４２ａとするといった簡易な構成のみで、被加熱物１５６側に排気ガスを導出する（灰色で塗りつぶした矢印１５４ｄで示す）ことができ、そのための特段の製造コストを要することもない。
【００６５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態における連続加熱炉４００について説明する。なお、第４の実施形態では、上記第３の実施形態とは、連続加熱炉４００の構成が異なり、連続加熱炉４００に設けられる密閉式ガスヒータ３１０の構成は上記第３の実施形態と同じである。したがって、ここでは上記第３の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる連続加熱炉４００についてのみ説明する。
【００６６】
図９は、第４の実施形態における連続加熱炉４００を説明するための説明図である。図９には、被加熱物１５６と、連続加熱炉４００内において被加熱物１５６の鉛直下方に配された密閉式ガスヒータシステムのうちの一方の密閉式ガスヒータ３１０の断面図を示す。ここでは、理解を容易とするため、密閉式ガスヒータ３１０の断面はクロスハッチングで示す。
【００６７】
連続加熱炉４００は、ローラ４０２の回転によって炉本体４０４内に搬送された被加熱物１５６を加熱する。本実施形態において、被加熱物１５６は、例えば、金属ストリップであり、矢印１５６ａで示す方向に搬送される。
【００６８】
密閉式ガスヒータ３１０は、噴出口１４２ａから排気ガスを、図９に示す灰色で塗りつぶした矢印１５４ｄの向きに噴出する。被加熱物１５６は、密閉式ガスヒータ３１０によって加熱されながら、噴出口１４２ａから噴出した排気ガスの圧力を受け、炉本体４０４内において、密閉式ガスヒータ３１０に接触せずに（非接触で）搬送される。
【００６９】
本実施形態の連続加熱炉４００のような、被加熱物１５６を炉本体４０４内において非接触で搬送する、所謂フローティング炉において、密閉式ガスヒータ３１０は、被加熱物１５６の加熱処理と、被加熱物１５６の一部を浮上させるための流体の噴出処理とを、同時に遂行できる。そのため、流体の噴出処理のための装置を新たに設ける必要がない、または新たに設ける装置の数を抑制可能となり、製造コストや運用コストを低減することができる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、燃焼室１３６は、外周壁１２２に沿って形成されるとしたが、かかる場合に限らず、燃焼室１３６は、外周壁１２２、加熱板１２６、３２６、および配置板１２０で囲繞される空間内であればよい。ただし、排気ガスによる燃料ガスの予熱効果を十分に確保するため、燃焼室１３６は、例えば、加熱板１２６、３２６と仕切板１２４、２２４との間の空間、または仕切板１２４と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた流入孔１３２から外周壁１２２までの中間位置より外周壁１２２に近い空間のいずれかの位置に設けられることが望ましい。
【００７１】
また、上述した実施形態では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接して形成され、仕切板１２４を通じ排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する構成を例に挙げたが、密閉式ガスヒータは、かかる排気ガスによる燃料ガスの予熱を行う構成を備えずともよい。
【００７２】
また、流入孔１３２、排気孔１４２ｃ、および噴出口１４２ａは、それぞれ、配置板１２０、仕切板１２４、２２４、および加熱板１２６、３２６の中心位置に限らず、いずれの位置に配されてもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態では、連続加熱炉２００に、密閉式ガスヒータが２つ連設された密閉式ガスヒータシステム１００を複数配する構成を例に挙げたが、連続加熱炉２００に、密閉式ガスヒータを単体で配してもよい。
【００７４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、排気ガスによって輻射面が加熱される流路を有する密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１１０、２５０、３１０ …密閉式ガスヒータ
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４、２２４ …仕切板
１２６、３２６ …加熱板
１３２ …流入孔
１３４ …導入部
１３６ …燃焼室
１３８ …導出部
１４０ …輻射面
１４２ａ …噴出口
１４２ｂ …ガイド部
１５６ …被加熱物
２００、４００ …連続加熱炉
２１０ …搬送体
２１２、４０４ …炉本体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスによって輻射面が加熱される流路を有する密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃料ガスを燃焼させた燃焼熱で輻射体を加熱し、輻射体の輻射面からの輻射熱で、工業材料や食品等を加熱するガスヒータが広く普及している。例えば、輻射面に設けられた多数の炎孔から噴出する燃料ガスを燃焼させ、輻射面を加熱する技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２５０５６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、例えば、食品を焼成する際、焼成しながら被加熱物の周囲の水蒸気を飛ばした方がよい場合がある。さらに、塗装の乾燥の用途に用いられる際、ＶＯＣ（Volatile Organic Compounds）を回収するため、焼成中の被加熱物の雰囲気に流れを生じさせる場合がある。
【０００５】
このように、被加熱物の雰囲気に流れを生じさせる場合、ファンなどの他の機器を設けなければならないが、こうした機器を設けるにあたっては、配置場所に制約があったり、コストが上昇したりするといった課題がある。
【０００６】
本発明は、このような課題に鑑み、低コストであり、かつ、配置場所に制約を受けることなく、被加熱物の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能な、密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の密閉式ガスヒータは、ヒータ本体と、ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔と、流入孔から流入した燃料ガスが燃焼する燃焼室と、燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部と、を備え、ヒータ本体は、導出部を流通する排気ガスによって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する輻射面を備え、輻射面には、排気ガスの一部もしくは全部が被加熱物に向けて噴出する噴出口が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
上記密閉式ガスヒータのヒータ本体は、輻射面を有する加熱板と、加熱板に対向配置され、流入孔が設けられた配置板と、加熱板および配置板の外周に沿って配された外周壁と、加熱板、配置板および外周壁によって囲繞される空間内において、加熱板および配置板と対向配置され、配置板との間の空隙によって流入孔から流入した燃料ガスが導かれる導入部を形成すると共に、加熱板との間の空隙によって導出部を形成する仕切板と、をさらに備え、燃焼室は、加熱板、配置板、および外周壁で囲繞される空間内に配置されると共に、導入部と導出部とを連通する連通部に設けられてなる。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の連続加熱炉は、上記のいずれかの１または複数の密閉式ガスヒータと、密閉式ガスヒータが内部に配された炉本体と、炉本体内で被加熱物を搬送する搬送体と、を備え、密閉式ガスヒータは、搬送体によって搬送される被加熱物に向けて噴出口から排気ガスを噴出することを特徴とする。
【００１０】
密閉式ガスヒータは、噴出口から噴出する排気ガスを、搬送体による被加熱物の搬送方向と逆方向に導くガイド部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、低コストであり、かつ、配置場所に制約を受けることなく、被加熱物の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステムの外観例を示した外観斜視図である。
【図２】第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステムの構造を説明するための組立図である。
【図３】密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図４】複数の突起部を説明するための説明図である。
【図５】連続加熱炉の概要を説明するための説明図である。
【図６】排気ガスの噴出方向と被加熱物の搬送方向を説明するための説明図である。
【図７】第２の実施形態における密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図８】第３の実施形態における密閉式ガスヒータを説明するための説明図である。
【図９】第４の実施形態における連続加熱炉を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態：密閉式ガスヒータシステム１００）
図１は、第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００の外観例を示した外観斜視図である。本実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００は、都市ガス等と燃焼用酸化剤ガスとしての空気とが本体容器に供給される前に混合される予混合タイプとするが、かかる場合に限定されず、所謂、拡散燃焼を行う拡散タイプであってもよい。
【００１５】
図１に示すように、密閉式ガスヒータシステム１００は、複数（ここでは２つ）の密閉式ガスヒータ１１０を連設してなり、都市ガス等と空気との混合ガス（以下、「燃料ガス」という）の供給を受けて、それぞれの密閉式ガスヒータ１１０で燃料ガスが燃焼することで、加熱される。そして、密閉式ガスヒータシステム１００では、その燃焼によって生じた排気ガスが回収される。
【００１６】
図２は、第１の実施形態における密閉式ガスヒータシステム１００の構造を説明するための組立図である。図２に示すように、密閉式ガスヒータシステム１００は、配置板１２０と、外周壁１２２と、仕切板１２４と、加熱板１２６とを含んで構成される。
【００１７】
配置板１２０は、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ：Stainless Used Steel）や、熱伝導率が低い素材等で形成される平板部材である。
【００１８】
外周壁１２２は、配置板１２０と外周面が面一となる外形を有する薄板部材で構成され、図示のように配置板１２０に積層される。この外周壁１２２には、内周がトラック形状（略平行な２つの線分と、その２つの線分をつなぐ２つの円弧（半円）からなる形状）をなし、厚さ方向（外周壁１２２と配置板１２０との積層方向）に貫通する２つの貫通孔１２２ａが設けられている。
【００１９】
仕切板１２４は、配置板１２０と同様に、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される。そして、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａの内周面に沿った外形形状を有する薄板状の部材で構成され、外周壁１２２の内側に配置板１２０と略平行に配置される。なお、仕切板１２４は、外周壁１２２の貫通孔１２２ａ内に収容された状態で、外周面が貫通孔１２２ａの内周面と一定間隔を維持して離間する寸法関係を維持している。
【００２０】
加熱板１２６は、配置板１２０と同様、耐熱性および耐酸化性が高い素材、例えば、ステンレス鋼や、熱伝導率が高い素材、例えば、黄銅等で形成される薄板部材からなる。
【００２１】
また、加熱板１２６には、凹凸が形成された凹凸部１２６ａが設けられている。かかる構成により、加熱板１２６および配置板１２０の温度差や加熱板１２６および配置板１２０の素材の違いによる熱膨張の変形量の差を凹凸部１２６ａで吸収し、外周壁１２２との結合部分等に生じる応力が小さくなるため、加熱と冷却を繰り返すことによる熱疲労および高温クリープを抑えることができる。また、加熱板１２６の輻射面の面積が大きくなるため、輻射強度を高めることも可能となる。
【００２２】
そして、加熱板１２６は、配置板１２０および外周壁１２２と外周面が面一となる外形を有しており、外周壁１２２および仕切板１２４に積層される。このとき、加熱板１２６および配置板１２０は、互いに略平行（本実施形態における超過エンタルピ燃焼を起こさせるための実質的な平行）に対向配置されている。また、外周壁１２２は、加熱板１２６および配置板１２０の外周に沿って配され、仕切板１２４は、加熱板１２６、配置板１２０および外周壁１２２によって囲繞される空間内において、加熱板１２６および配置板１２０と対向配置されることとなる。
【００２３】
かかる配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６は、間に空隙が形成されれば、傾いて対向配置されてもよい。また、配置板１２０、仕切板１２４、および加熱板１２６は、その厚みに制限はなく、配置板１２０、および仕切板１２４は、平板に限らず凹凸に形成されてもよい。
【００２４】
本実施形態において、仕切板１２４は、仕切板１２４に配された、後述する突起部１５０が配置板１２０に溶接などで固着されて、その位置が固定されるものとするが、例えば、配置板１２０や加熱板１２６から突出した支持部に固着されてもよく、その接合手段は問わない。
【００２５】
このように、密閉式ガスヒータシステム１００の本体容器は、外周壁１２２の上下を加熱板１２６および配置板１２０で閉塞してなるもので、外周面（外周壁１２２の外表面）の面積より上下壁面（加熱板１２６および配置板１２０の外表面）の面積の方が大きい。つまり、上下壁面は、本体容器の外表面の大部分を占める。
【００２６】
また、密閉式ガスヒータシステム１００には、２つの密閉式ガスヒータ１１０が連設して構成されており、両密閉式ガスヒータ１１０間の接続部位には、連設された密閉式ガスヒータ１１０内の密閉空間を連通する火移り部１２８が形成されている。ただし、密閉空間といっても、気体中で用いる場合、必ずしも完全密閉する必要はない。本実施形態の密閉式ガスヒータシステム１００では、例えば、イグナイタ（図示せず）等の点火装置による１回の点火によって、火移り部１２８を通じて連設する密閉式ガスヒータ１１０に火炎が広がって点火される。
【００２７】
なお、本実施形態では、加熱板１２６、配置板１２０、外周壁１２２で空間を囲繞し、仕切板１２４で、その空間を仕切る構成をヒータ本体としている。ここでは、１つのヒータ本体に、２つの密閉式ガスヒータ１１０を連設しており、ヒータ本体に２つの空間が形成されているが、ヒータ本体は１つの空間のみを有するものでもよい。換言すれば、加熱板、配置板、外周壁によって構成されるヒータ本体によって、１つの空間、すなわち、１つの密閉式ガスヒータ１１０のみを構成してもよい。
【００２８】
上記したように、密閉式ガスヒータシステム１００には２つの密閉式ガスヒータ１１０が設けられるが、両密閉式ガスヒータ１１０は同一の構成であるため、以下では、一方の密閉式ガスヒータ１１０について説明する。
【００２９】
図３は、密閉式ガスヒータ１１０を説明するための説明図である。特に、図３（ａ）には、図１のＩＩＩ（ａ）‐ＩＩＩ（ａ）線断面図を示す。図３（ａ）に示すように、配置板１２０には、密閉式ガスヒータ１１０の中心部において厚さ方向に貫通する流入孔１３２が設けられている。この流入孔１３２には、燃料ガスが流通する第１配管部１３０が接続されており、流入孔１３２を介して燃料ガスが密閉式ガスヒータ１１０の本体容器内に流入する。
【００３０】
本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが仕切板１２４に仕切られて隣接して形成される。
【００３１】
導入部１３４は、配置板１２０と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、流入孔１３２から流入した燃料ガスを燃焼室１３６に放射状に導く。
【００３２】
燃焼室１３６は、配置板１２０、加熱板１２６、および外周壁１２２で囲繞される空間内であって、導入部１３４と導出部１３８とを連通する連通部に設けられる。本実施形態において、燃焼室１３６は、仕切板１２４の外周端部に面しており、外周壁１２２に沿って配置される。燃焼室１３６の任意の位置には、着火装置（図示せず）が設けられる。そして、燃焼室１３６では、導入部１３４から導入される燃料ガスが燃焼し、当該燃焼によって生成された排気ガスを導出部１３８に向けて導出する。
【００３３】
導出部１３８は、加熱板１２６と仕切板１２４との間の空隙によって形成され、燃焼室１３６における燃焼によって生じた排気ガスを、密閉式ガスヒータ１１０の中心部に集約する。
【００３４】
上述したように、本体容器内では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接して形成されているので、仕切板１２４を通じて排気ガスの熱を燃料ガスに伝達し、燃料ガスを予熱することができる。
【００３５】
輻射面１４０は、加熱板１２６の外側の面であり、導出部１３８を流通する排気ガスまたは燃焼室１３６における燃焼によって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝達（伝熱）する。
【００３６】
加熱板１２６には、密閉式ガスヒータ１１０の中心部において厚さ方向に貫通する孔である噴出口１４２ａが設けられている。また、噴出口１４２ａの輻射面１４０側には、排気ガスの流れ方向を輻射面１４０と垂直な方向から所定の方向に傾斜させるガイド部１４２ｂが設けられている。そして、輻射面１４０を加熱した後の排気ガスが噴出口１４２ａを介して密閉式ガスヒータ１１０の外に導出される。
【００３７】
続いて、燃料ガスおよび排気ガスの流れを具体的に説明する。図３（ａ）の円部分を拡大した図３（ｂ）中、白抜き矢印は燃料ガスの流れを、灰色で塗りつぶした矢印は排気ガスの流れを、黒色で塗りつぶした矢印は熱の移動を示す。第１配管部１３０に燃料ガスを導入すると、燃料ガスは流入孔１３２から導入部１３４に流入し、水平方向に放射状に広がりながら燃焼室１３６に向けて流れる。そして、燃料ガスは、燃焼室１３６において外周壁１２２に衝突して流速が低下し、燃焼室において燃焼した後、高温の排気ガスとなり、排気ガスは導出部１３８を流れて加熱板１２６の輻射面１４０に伝熱した後、噴出口１４２ａに向かって流れる。
【００３８】
仕切板１２４は、比較的、熱伝導し易い素材で形成されており、導出部１３８を通過する排気ガスの熱は、仕切板１２４を介して導入部１３４を通過する燃料ガスに伝わる。ここでは、導出部１３８を流れる排気ガスと導入部１３４を流れる燃料ガスとが、仕切板１２４を挟んで対向流（カウンタフロー）となっているため、排気ガスの熱で燃料ガスを効率的に予熱することが可能となり、高い熱効率を得ることができる。このように燃料ガスを予熱してから燃焼する、所謂、超過エンタルピ燃焼によって、燃料ガスの燃焼を安定化し、不完全燃焼によって生じるＣＯ（一酸化炭素）の濃度を極低濃度に抑えることができる。
【００３９】
さらに、逆火防止のために、導入部１３４と燃焼室１３６との境界には、突起部１５０が設けられている。この突起部１５０は、火炎を導入部１３４側に通さない（燃焼反応が導入部１３４の方に伝播されない）ようにするためのものである。この突起部１５０について、図４を用いて説明する。
【００４０】
図４は、複数の突起部１５０を説明するための説明図である。図４（ａ）は、加熱板１２６を除いた密閉式ガスヒータシステム１００の斜視図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＩＶ（ｂ）‐ＩＶ（ｂ）線断面を矢印の方向から見た説明図である。図４（ｂ）において、複数の突起部１５０の構造の理解を容易にするため、加熱板１２６、および、突起部１５０のうち仕切板１２４で隠れている部分を破線で示す。また、矢印１５２は燃料ガスの流れの向きを示す。導入部１３４は、仕切板１２４に設けられた複数の突起部１５０によって、流路断面が狭められている。燃料ガスは、導入部１３４のうち、図３（ｂ）の部分拡大図および、図４（ｂ）の説明図で示すように、隣接する突起部１５０の間の空隙を通じて燃焼室１３６に流入することとなる。
【００４１】
続いて、このような密閉式ガスヒータシステム１００を用いて、炉内に順次搬入される被加熱物を加熱する連続加熱炉２００について説明する。
【００４２】
図５は、連続加熱炉２００の概要を説明するための説明図である。特に、図５（ａ）は連続加熱炉２００の上面図を示し、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶ（ｂ）‐Ｖ（ｂ）線断面図を示す。
【００４３】
搬送体２１０は、例えば、ベルト等の搬送帯で構成され、モータ（図示せず）の動力を受けた歯車２１０ａによって回転し被加熱物を搬送する。この被加熱物は、搬送体２１０の上に載置されるものとするが、例えば、搬送体２１０に設けられた吊持機構（図示せず）によって吊持されてもよい。
【００４４】
炉本体２１２は、搬送体２１０の一部または全部を囲繞して加熱空間を形成する。炉本体２１２内には、密閉式ガスヒータシステム１００が、搬送体２１０を挟んで鉛直上方および下方に配置される。図５（ｂ）では、図１における密閉式ガスヒータシステム１００の側面１００ａが示されている。
【００４５】
このような連続加熱炉２００の炉本体２１２内を搬送される被加熱物１５６の搬送方向と、炉本体２１２内に配された密閉式ガスヒータシステム１００に含まれる２つの密閉式ガスヒータ１１０のうち、一方の密閉式ガスヒータ１１０の噴出口１４２ａから導出される排気ガスの流れ方向について、図６を用いて説明する。
【００４６】
図６は、排気ガスの噴出方向と被加熱物１５６の搬送方向を説明するための説明図である。図６では、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ１１０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００４７】
密閉式ガスヒータ１１０の噴出口１４２ａから噴出する排気ガスは、ガイド部１４２ｂに沿って、灰色で塗りつぶした矢印１５４ｂで示す方向に流れる。これに対し、被加熱物１５６の搬送方向は、白抜きの矢印１５６ａで示す方向である。
【００４８】
図６に示すように、密閉式ガスヒータ１１０は、搬送体２１０によって搬送される被加熱物１５６に向けて噴出口１４２ａから排気ガスを噴出する。
【００４９】
このように、排気ガスは噴出口１４２ａから被加熱物１５６に近づく方向に噴出するため、密閉式ガスヒータ１１０は、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進できる。そのため、輻射加熱に加えて対流熱伝達が促進され、熱効率が高められる。
【００５０】
また、例えば、食品を焼成する場合等、焼成しながら被加熱物１５６の周囲の水蒸気を飛ばすことで品質が改善されることがある。また、連続炉を塗装の乾燥に用いる場合、被加熱物１５６の周囲の揮発したＶＯＣを回収する必要がある。
【００５１】
本実施形態の密閉式ガスヒータ１１０は、排気ファン等を新たに設置せずとも、口径を絞った噴出口１４２ａで流速が高められた排気ガスが噴出し、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となる。仮に、排気ガスの流量が不足し、補助的に排気ファンが必要となる場合でも、排気ファンの容量を小さくできる。
【００５２】
また、図６に示すように、ガイド部１４２ｂは、輻射面１４０の垂直方向に対して傾斜している。密閉式ガスヒータシステム１００は、炉本体２１２に、この傾斜が被加熱物１５６の搬送方向の上流側に向くように配置される。そのため、ガイド部１４２ｂは、噴出口１４２ａから噴出する排気ガスを、搬送体２１０による被加熱物１５６の搬送方向と逆方向に導く。その結果、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスは、ハッチングした矢印１５４ａで示すように、搬送方向と逆方向に流れることとなる。また、ガイド部１４２ｂは、噴出口１４２ａから噴出する排気ガスを、搬送体２１０による被加熱物１５６の搬送方向に導くように配置されてもよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態における仕切板２２４および第２配管部２６０について説明する。第２の実施形態では、密閉式ガスヒータ１１０は、さらに、第２配管部２６０を備え、上記第１の実施形態と仕切板２２４および第２配管部２６０が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる仕切板２２４および第２配管部２６０についてのみ説明する。
【００５４】
図７は、第２の実施形態における密閉式ガスヒータ２５０を説明するための説明図である。図７には、図６と同様、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ２５０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００５５】
仕切板２２４には、導出部１３８から排気ガスの一部が導かれる排気孔１４２ｃが設けられる。そして、排気孔１４２ｃには、内周部分に第２配管部２６０が嵌合されている。
【００５６】
第２配管部２６０は、第１配管部１３０内部に配される。すなわち、第１配管部１３０と第２配管部２６０とで二重管を形成する。そして、第２配管部２６０には、導出部１３８によって導かれた排気ガスの一部が導出される。また、第２配管部２６０は、排気ガスの熱を、第１配管部１３０を流れる燃料ガスに伝達する役割も担う。
【００５７】
第１の実施形態では、仕切板１２４は、突起部１５０を介して配置板１２０に固定された。本実施形態では、配置板１２０の流入孔１３２が形成された部位（縁部）が第１配管部１３０の端部に固定され、仕切板２２４の排気孔１４２ｃは第１配管部１３０より突出している第２配管部２６０の端部に固定される。そして、第１配管部１３０の端部と第２配管部２６０の端部の差分だけ、配置板１２０と仕切板２２４とが離隔している。
【００５８】
このような構成において、導出部１３８を流れた排気ガスは、噴出口１４２ａと、排気孔１４２ｃとに分流することとなる。密閉式ガスヒータ２５０の噴出口１４２ａから導出された排気ガスは、ガイド部１４２ｂに沿って、灰色で塗りつぶした矢印１５４ｂで示す方向に流れる。
【００５９】
上述した第２の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様の作用効果を実現可能である。すなわち、密閉式ガスヒータ２５０は、被加熱物１５６の雰囲気ガスに搬送方向に対して逆方向の流れを生じさせることが可能となり、さらに、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進し、熱効率が高められる。
【００６０】
また、特に、第２の実施形態では、排気ガスの一部が被加熱物１５６に向けて噴出され、残りが第２配管部２６０から導出される（灰色で塗りつぶした矢印１５４ｃで示す）。そのため、噴出口１４２ａや排気孔１４２ｃの径等によって、被加熱物１５６に向けて噴出される排気ガスを所望する量となるように調整して設計可能となる。
【００６１】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態における加熱板３２６について説明する。第３の実施形態では、上記第１の実施形態と加熱板３２６が異なるので、ここでは上記第１の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる加熱板３２６についてのみ説明する。
【００６２】
図８は、第３の実施形態における密閉式ガスヒータ３１０を説明するための説明図である。図８には、図６と同様、被加熱物１５６と、搬送体２１０と、連続加熱炉２００内において搬送体２１０を挟んで対向する２つの密閉式ガスヒータ３１０の、図３（ａ）と同じ位置の断面図を示す。
【００６３】
本実施形態において、加熱板３２６には噴出口１４２ａが設けられているが、第１の実施形態と異なり、ガイド部１４２ｂが設けられていない。かかる第３の実施形態においても、上記第１の実施形態と同様、被加熱物１５６の周囲の雰囲気ガスに流れを生じさせることが可能となり、輻射面１４０から被加熱物１５６に向かう対流を促進し、熱効率が高められる。
【００６４】
また、特に、第３の実施形態では、単に加熱板３２６に貫通孔を設けて噴出口１４２ａとするといった簡易な構成のみで、被加熱物１５６側に排気ガスを導出する（灰色で塗りつぶした矢印１５４ｄで示す）ことができ、そのための特段の製造コストを要することもない。
【００６５】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態における連続加熱炉４００について説明する。なお、第４の実施形態では、上記第３の実施形態とは、連続加熱炉４００の構成が異なり、連続加熱炉４００に設けられる密閉式ガスヒータ３１０の構成は上記第３の実施形態と同じである。したがって、ここでは上記第３の実施形態と同じ構成については説明を省略し、構成が異なる連続加熱炉４００についてのみ説明する。
【００６６】
図９は、第４の実施形態における連続加熱炉４００を説明するための説明図である。図９には、被加熱物１５６と、連続加熱炉４００内において被加熱物１５６の鉛直下方に配された密閉式ガスヒータシステムのうちの一方の密閉式ガスヒータ３１０の断面図を示す。ここでは、理解を容易とするため、密閉式ガスヒータ３１０の断面はクロスハッチングで示す。
【００６７】
連続加熱炉４００は、ローラ４０２の回転によって炉本体４０４内に搬送された被加熱物１５６を加熱する。本実施形態において、被加熱物１５６は、例えば、金属ストリップであり、矢印１５６ａで示す方向に搬送される。
【００６８】
密閉式ガスヒータ３１０は、噴出口１４２ａから排気ガスを、図９に示す灰色で塗りつぶした矢印１５４ｄの向きに噴出する。被加熱物１５６は、密閉式ガスヒータ３１０によって加熱されながら、噴出口１４２ａから噴出した排気ガスの圧力を受け、炉本体４０４内において、密閉式ガスヒータ３１０に接触せずに（非接触で）搬送される。
【００６９】
本実施形態の連続加熱炉４００のような、被加熱物１５６を炉本体４０４内において非接触で搬送する、所謂フローティング炉において、密閉式ガスヒータ３１０は、被加熱物１５６の加熱処理と、被加熱物１５６の一部を浮上させるための流体の噴出処理とを、同時に遂行できる。そのため、流体の噴出処理のための装置を新たに設ける必要がない、または新たに設ける装置の数を抑制可能となり、製造コストや運用コストを低減することができる。
【００７０】
また、上述した実施形態では、燃焼室１３６は、外周壁１２２に沿って形成されるとしたが、かかる場合に限らず、燃焼室１３６は、外周壁１２２、加熱板１２６、３２６、および配置板１２０で囲繞される空間内であればよい。ただし、排気ガスによる燃料ガスの予熱効果を十分に確保するため、燃焼室１３６は、例えば、加熱板１２６、３２６と仕切板１２４、２２４との間の空間、または仕切板１２４と配置板１２０との間の空間のうち、配置板１２０に設けられた流入孔１３２から外周壁１２２までの中間位置より外周壁１２２に近い空間のいずれかの位置に設けられることが望ましい。
【００７１】
また、上述した実施形態では、導入部１３４と導出部１３８とが隣接して形成され、仕切板１２４を通じ排気ガスの熱で燃料ガスを予熱する構成を例に挙げたが、密閉式ガスヒータは、かかる排気ガスによる燃料ガスの予熱を行う構成を備えずともよい。
【００７２】
また、流入孔１３２、排気孔１４２ｃ、および噴出口１４２ａは、それぞれ、配置板１２０、仕切板１２４、２２４、および加熱板１２６、３２６の中心位置に限らず、いずれの位置に配されてもよい。
【００７３】
また、上述した実施形態では、連続加熱炉２００に、密閉式ガスヒータが２つ連設された密閉式ガスヒータシステム１００を複数配する構成を例に挙げたが、連続加熱炉２００に、密閉式ガスヒータを単体で配してもよい。
【００７４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、排気ガスによって輻射面が加熱される流路を有する密閉式ガスヒータおよび密閉式ガスヒータを用いた連続加熱炉に利用することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１１０、２５０、３１０ …密閉式ガスヒータ
１２０ …配置板
１２２ …外周壁
１２４、２２４ …仕切板
１２６、３２６ …加熱板
１３２ …流入孔
１３４ …導入部
１３６ …燃焼室
１３８ …導出部
１４０ …輻射面
１４２ａ …噴出口
１４２ｂ …ガイド部
１５６ …被加熱物
２００、４００ …連続加熱炉
２１０ …搬送体
２１２、４０４ …炉本体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒータ本体と、
前記ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔と、
前記流入孔から流入した前記燃料ガスが燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部と、
を備え、
前記ヒータ本体は、
前記導出部を流通する前記排気ガスによって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する輻射面を備え、
前記輻射面には、前記排気ガスの一部もしくは全部が前記被加熱物に向けて噴出する噴出口が設けられていることを特徴とする密閉式ガスヒータ。
【請求項２】
前記ヒータ本体は、
前記輻射面を有する加熱板と、
前記加熱板に対向配置され、前記流入孔が設けられた配置板と、
前記加熱板および前記配置板の外周に沿って配された外周壁と、
前記加熱板、前記配置板および前記外周壁によって囲繞される空間内において、前記加熱板および前記配置板と対向配置され、該配置板との間の空隙によって前記流入孔から流入した前記燃料ガスが導かれる導入部を形成すると共に、前記加熱板との間の空隙によって前記導出部を形成する仕切板と、
をさらに備え、
前記燃焼室は、前記加熱板、前記配置板、および前記外周壁で囲繞される空間内に配置されると共に、前記導入部と前記導出部とを連通する連通部に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の密閉式ガスヒータ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の１または複数の密閉式ガスヒータと、
前記密閉式ガスヒータが内部に配された炉本体と、
前記炉本体内で被加熱物を搬送する搬送体と、
を備え、
前記密閉式ガスヒータは、
前記搬送体によって搬送される前記被加熱物に向けて前記噴出口から排気ガスを噴出することを特徴とする連続加熱炉。
【請求項１】
ヒータ本体と、
前記ヒータ本体内に燃料ガスを流入させる流入孔と、
前記流入孔から流入した前記燃料ガスが燃焼する燃焼室と、
前記燃焼室における燃焼によって生じた排気ガスが導かれる導出部と、
を備え、
前記ヒータ本体は、
前記導出部を流通する前記排気ガスによって加熱され、被加熱物に輻射熱を伝熱する輻射面を備え、
前記輻射面には、前記排気ガスの一部もしくは全部が前記被加熱物に向けて噴出する噴出口が設けられていることを特徴とする密閉式ガスヒータ。
【請求項２】
前記ヒータ本体は、
前記輻射面を有する加熱板と、
前記加熱板に対向配置され、前記流入孔が設けられた配置板と、
前記加熱板および前記配置板の外周に沿って配された外周壁と、
前記加熱板、前記配置板および前記外周壁によって囲繞される空間内において、前記加熱板および前記配置板と対向配置され、該配置板との間の空隙によって前記流入孔から流入した前記燃料ガスが導かれる導入部を形成すると共に、前記加熱板との間の空隙によって前記導出部を形成する仕切板と、
をさらに備え、
前記燃焼室は、前記加熱板、前記配置板、および前記外周壁で囲繞される空間内に配置されると共に、前記導入部と前記導出部とを連通する連通部に設けられてなることを特徴とする請求項１に記載の密閉式ガスヒータ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の１または複数の密閉式ガスヒータと、
前記密閉式ガスヒータが内部に配された炉本体と、
前記炉本体内で被加熱物を搬送する搬送体と、
を備え、
前記密閉式ガスヒータは、
前記搬送体によって搬送される前記被加熱物に向けて前記噴出口から排気ガスを噴出することを特徴とする連続加熱炉。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図４】
【図５】
【図３】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−２９２１７（Ｐ２０１３−２９２１７Ａ）
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６３８６６（Ｐ２０１１−１６３８６６）
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月７日（２０１３．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２７日（２０１１．７．２７）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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