JPH0579910B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、蓄熱器の建造のための構成要素に関
するものである。

払国特許第2147624号明細書には、ガラス溶融
炉の蓄熱室を建造するのに特に有用な積重ね可能
な単一石状の耐火構成要素について述べられてお
り、この構成要素は、ほぼ平行六面体の形状の少
なくとも３つの放射方向に延びるアーム若しくは
フランジから構成され、これらのアームの一縁部
が中央連結部分で一体化されている。また、この
構成要素は、先に溶融された１以上の耐火酸化物
から成型される。放射方向に延びるアーム若しく
はフランジは同一であり、その厚さは少なくとも
50mmである。

等しい厚さの４つの直交する放射アームから成
るこのような構成要素が、本願出願人であるソシ
エテ・ユーロピアンヌ・デ・プロデユイ・レフラ
クテールにより販売されている。これらの構成要
素は、「十字形構成要素」と一般に呼ばれている。

更に、仏国特許第2248748号明細書には、仏国
特許第2142624号明細書の要素の変形例が開示さ
れており、該変形例によれば、その放射方向のア
ーム若しくはフランジは、加熱される流体（空
気）と構成要素との間の対流の結果としての熱交
換を改善するために、下部から上部にかけて厚さ
が徐々に減少されている。

これらの十字形構成要素の大きな利点は、組立
を容易にすることであり、単一タイプの構成要素
を用いて、ガス及び空気が流通する色々な断面形
状の流路を有する格子状組立体（checerwork）
の形成を可能とすることにある。

ガラス溶融炉の格子状蓄熱室の運転中、その間
に炉から発した高熱の排ガス（Fumes）が蓄熱
器の上部を経て格子状組立体内に流入し、格子状
組立体内に熱エネルギーを放ち、煙道を介して排
出される。この間、前のサイクルで加熱された他
の格子状組立体の下部に冷たい空気が供給され、
その他の組立体から熱エネルギーを回収してその
上部で高熱となり、そこから、その高熱の空気が
溶融炉のバーナに運ばれ、最適な消費条件の下で
燃料を燃焼するようになつている。

排ガスは、格子状組立体内を上方から下方に通
過する際、その熱エネルギーを放つばかりでな
く、炉の運転や溶融ガラスのタイプに応じ、ダス
トや溶融槽内で揮発された成分を付着させる。

このような付着物は、排ガス及び空気が通過す
る流路を遮る恐れがある。このような問題を回避
するために、従来用いられている十字形構成要素
は、そのフランジが平面であり、且つ非常に安定
した組立てで流路の内面に張出し部分を生じない
ので、前述したような付着が生じても、水力学的
に円滑な流路となる傾向がある。

更に、最適化、即ち特に蓄熱器の格子状組立体
の熱効率の改善は、加熱される流体と格子状組立
体との間の熱交換を向上させることによつて達成
される。この熱交換の向上は、サイクルの最も限
られた相の間、即ち空気が通過する間における熱
交換の向上を必要とする。実際に、耐火物／空気
の熱交換係数（対流）は、排ガス／耐火物の熱交
換係数（輻射）の数分の一である。しかしなが
ら、従来用いられている手段では、格子状組立体
を形成する部分、特に凝縮部分での付着現象はあ
まり好ましくないことに注意されたい。

従つて、排ガスが格子状組立体内を通過する際
における付着現象を最小とすると共に、加熱され
る流体と蓄熱器の格子状組立体との間の熱交換を
改善する、ガラス溶融炉の蓄熱室を建造するため
の改良型構成要素が必要とされている。

本発明は、ガラス溶融炉の蓄熱器を作るための
新規な改良型セラミツク製構成要素を提供するこ
とにより、前記必要性を満足することを目的とす
るものである。

より詳細には、本発明は、最大40mmの平均厚さ
を有する少なくとも１つの垂直の壁体を備えるガ
ラス溶融炉の蓄熱器を建造するためのセラミツク
製構成要素に関し、この構成要素は、前記壁体の
少なくとも一方の面に、当該構成要素の一体部分
を形成する複数の障害物を設けたこと、前記壁体
の基礎面に対する前記障害物の突出量が少なくと
も５mmであること、前記突出量に対する２つの連
続する前記障害物間の垂直方向の距離の比が３〜
15であること、及び、排ガスの所定の移動方向に
おいて前記障害物が前記基礎面に対して形成する
角度ｘが、加熱される空気の所定の移動方向にお
いて前記障害物が前記基礎面に対して形成する角
度ｙ以下となるようにされていることを特徴とし
ている。ここで、「基礎面」とは、各障害物の前
又は後（即ち、上側又は下側）の面を意味するも
のである。

本発明の新規な構成要素によつて、蓄熱効率が
大幅に改善される。実際に、複数箇所に設けられ
た表面障害物は、耐火物／空気の熱交換を、排ガ
スにより前以て加熱された壁体の近傍の空気の流
れを妨げることにより、向上させることができ
る。

前述した壁体の「平均厚さ」とは、全く障害物
のない平らな面を有する壁体（これは、本発明に
よる障害物を有する壁体と同じ体積とする）の厚
さを意味する。この平均厚さは40mm以下でなくて
はならない。

障害物の「突出量」とは、壁体の基礎面に対す
る障害物の最大高さを意味する。この突出量は、
少なくとも５mm、好ましくは少なくとも10mmでな
くてはならない。

セラミツク製構成要素は色々な形状を有する。
通常、その形状は、前述の仏国特許第2142624号
に開示されているような放射状アーム若しくはフ
ランジを有する構成要素の形、特に４つの直交す
る放射状アームから成る十字形であるが、水平断
面が中空四角形や中空六角形の一般的形状や、Ｌ
字形、或は単一の壁体により形成される全く単純
な形であつても良い。

好適な実施態様によれば、壁体の２つの面に障
害物が設けられる。

各障害物は、壁体の全幅にわたり連続的態様で
延びるものと、壁体の一部分だけを占めるものと
がある。後者の場合、複数の障害物が互いに離隔
した状態で並置されるのが一般的である。また、
障害物の全て或はその幾つかは、その一部だけ、
所定の要素に設けられてもよく、かかる場合、そ
の相補的部分は、格子状組立体において上側又は
下側に配設される隣接の構成要素に設けられる。

壁体に設けられる障害物は全て同一の形状であ
つても良く、或は、色々な形状の障害物を混合し
て用いても良い。垂直方向における２つの連続す
る障害物間の距離は通常は一定であるが、位置に
よつては異なつた長さとしてもしても良い。重要
なことは、突出量に対するこの距離の比が３〜
15、好ましくは５〜10となることにある。

この比の範囲を遵守することによつて、障害物
により壁体から引き離された空気の境界層が、次
の障害物に到達する前に、壁体、即ち基礎面と再
び接することができる。従つて、熱伝達の大部分
は、空気の移動方向において障害物の後方、そし
て次の障害物の前部で達成され、この領域におい
て、障害物により壁体から引き離された空気の流
れが、壁体に再び接する。

好適な実施態様によれば、垂直の壁体の一方の
面上の障害物は、この壁体の他方の面上の障害物
に対し、垂直方向において千鳥状とされている。
言い換えるならば、壁体の垂直断面形状は非対称
形となつている。

同一の壁体の相対する面における障害物の千鳥
状配置によつて、熱伝達が最も有効に改善され
る。実際、このような配置により、空気の流れが
再接触する領域の反対側に壁体の最も厚い部分が
配置されることとなる。従つて、最も大きなエネ
ルギー伝達は、熱容量が最も大きな壁体の位置で
行われる。更に、障害物の千鳥状配置は別の利点
を与える。例えば、同等の構成要素が平均厚さを
有すると仮定するならば、千鳥状の障害物を有す
る構成要素は、千鳥状でない（即ち、対称的な）
障害物を有する構成要素よりも大きな機械的な強
さを有するのが一般的である。これは、千鳥状の
障害物を有する構成要素における局部最小厚さ
が、千鳥状でない障害物を有する構成要素の局部
最小厚さよりも大きいためである。

また、障害物はそれ自体が対称形又は非対称形
のいずれであつても良い。障害物は非対称形であ
るのが好ましく、付着物が生じる格子状組立体の
領域においては特に、非対称であるのが良い。こ
の障害物の形状は、排ガスの移動方向（通常は、
構成要素の上部から下部への方向）において障害
物が壁体の基礎面とで形成する角度ｘと、加熱さ
れる空気の移動方向（通常は、構成要素の下部か
ら上部への方向）において障害物が壁体の基礎面
とで形成する角度ｙとにより特徴付けられる。本
発明によれば、角度ｘは角度ｙ以下でなくてはな
らない。好適には、角度ｘは角度ｙよりも小さ
く、これによつて、障害物は、排ガスの流れに対
しては、可能な限りの水力学的に滑らかな表面を
形成し、有害な付着物を減じるようになってお
り、また、できるだけ水力学的に荒れた面を空気
の流れに対して与え、熱交換を向上すると共に、
前回の運転サイクル中にセラミツク製構成要素に
蓄積された熱の最大の回収を確保する。

本発明の構成要素は、この種の用途に一般に用
いられる溶融状態の耐火性のセラミツク原料、例
えば、アルミナをベースとする原料（例えば、重
量比で87.5％のアルミナと、８％のマグネシア
と、4.5％のNa₂Oとから成る原料）や、アルミ
ナ、ジルコニア及びシリカをベースとする原料
（例えば、重量比で50.6％のアルミナと、32.5％
のジルコニアと、15.6％のシリカと、1.1％の
Na₂Oとから成る原料）を成型することにより、、
製造される。この原料は、アーク炉やプラズマ
炉、又は誘導電気炉でこの種の材料を溶融するた
めに一般に用いられる通常の方法により溶融さ
れ、次いで、仏国特許第2088185号明細書に開示
されるような方法を用いて、型で鋳造される。

また、本発明の構成要素は、耐火性のコンクリ
ートやスリツプ（slip）のような鋳造可能な原料
を成型することにより、或はまた、適当な原料を
プレス加工することにより、製造されても良い。

添付図面に沿つての以下の説明により、本発明
は正確に理解できるであろう。

第１図及び第２図は、本発明に従つた蓄熱器建
造用構成要素の壁体を示している。この壁体１は
ほぼ矩形であり、その基礎面２上には、壁体１の
両側からその全幅にわたり水平に延びる複数の障
害物３が立設されている。各障害物３の基礎面２
からの突出量（最大高さ）は統一されており、図
面では符号ｄで示してある。２つの隣合う障害物
３間の距離は符号Ｐで示す。各障害物３は、排ガ
スの所定の流れ方向において壁体１の基礎面２に
対して角度ｘをなし、また、加熱される空気の所
定の流れ方向において壁体１の基礎面２に対して
角度ｙをなしている。この実施例では、角度ｘは
角度ｙよりも小さい。符号Ｈは壁体１の高さ（垂
直方向長さ）を示す。図示のように、壁体１の一
方の側にある障害物３は、他方の側にある障害物
３に対して千鳥状とされている。更に、壁体１の
上部又は下部に配置される特定の障害物３は不完
全な形であり、それらの相補的部分は、格子状組
立体において前記壁体１の上側又は下側に配置さ
れる壁体に設けられる。

更に、壁体１の上端面からは小さなリブ４が突
出しており、また、下端面にはリブ４に対応する
形状の溝５が設けられており、これらの目的は後
述する。

第３図は、第１図及び第２図に沿つて述べたも
のと同様な壁体１を４枚用い、それらを中央連結
部分６で一体化して構成した十字形構成要素を示
しており、隣合う対は直角となつている。相反す
る位置に設けられた小さなリブ４と溝５の機能
は、蓄熱器の組立中に、格子状組立体の所定の段
における色々な隣合う構成要素の間に存在する間
隔の調節を容易とする。尚、これらの隣合う構成
要素は互いに対して固定されない。更に、構成要
素の溝５に隣接の構成要素の小さなリブ４を嵌合
することにより、全ての列の良好な安定性が確保
される。しかしながら、これらの小さなリブ４と
溝５は必要不可欠なものではないことは言うまで
もなく、それらは同様な手段により置き換えられ
ても良く、或は除去されても良い。

また、壁体１の自由側端部の近傍においては、
必要ならば、障害物３に各壁体１の一方の側又は
両側でテーパ（面取り）を付けても良いことは注
意すべきである。

第４図の各分図は、第１，２図の障害物３の形
状（第４図のａ−２に相当）に代えることのでき
る障害物の色々な形状を示しており、このよう
に、使用可能な障害物の形状には極めて多くの種
類があることが分かるであろう。第４図のｄ−
１，ｄ−２，ｄ−３は、角度ｘと角度ｙが等しい
形状を示していることに注意されたい。

第５図は別の実施例の壁体１１を示しており、
第１，２図の壁体１の障害物３と同様な断面形状
を有する障害物１３が設けられている。しかし、
これらの障害物１３は水平方向ではなく、図で右
上がりの傾斜に沿つて斜めに配設されている点
で、第１，２図のものと異なつている。

第６図は、第５図に示すように障害物１３が斜
めに配列されている４つの壁体１１から成る十字
形の構成要素を示している。図から諒解される通
り、２つの隣接の壁体１１における相対する面の
傾斜障害物１３は多数の山形を形成している。こ
のような構成要素の場合、空気の流れが壁体１１
の中央連結部分の方向に向かつて収束するので、
熱伝達はより向上される。

第７図は第６図の構成要素を変形したものを示
している。この構成要素は、隣合う傾斜障害物１
３間で垂直に延びる第２の障害物１４を有してい
る点で、第６図のものと異なつている。これによ
つて、傾斜障害物１３に沿つて斜めに移動する空
気流のその部分における熱的な観点から、更に大
きな利点が得られる。実際、垂直の障害物１４は
斜めの空気流について、垂直の空気流についての
傾斜障害物１３と同様な機能を果たす。第２の障
害物１４は障害物についての前述した一般的条件
を満足する。但し、２つの連続する第２の障害物
１４間の距離が垂直方向ではなく水平方向で測定
されなければならない点は、その限りでない。

第８図は、壁体の全幅にわたり連続的ではな
く、不連続に延びる障害物２３が設けられた構成
要素の壁体を示している。より正確には、第１，
２図に示す各障害物３は、その断面形状と同様な
断面形状を有する３つの同等の障害物２３によつ
て置き換えられており、更に、壁体の所定高さ位
置に配置された障害物２３は、その直上又は直下
の高さ位置における障害物２３に対して横方向に
ずれている。

第９図は第８図の構成要素の変形例を示すもの
である。この変形例においては、障害物３３は、
第１，２図に関連して述べた障害物３の断面形状
と異なり、切頭円錐形の形状（ｘ＝ｙ）となつて
いる。

前述した実施例は、特に技術的に均等な手段に
より置き換えられることにより、本発明の範囲を
逸脱することなく、色々と変形できることは言う
までもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従つた蓄熱器建造用構成要素
の壁体の斜視図、第２図は第１図の壁体の垂直断
面図、第３図は４つの互いに直交する第１，２図
の壁体から成る本発明に従つた十字形構成要素の
斜視図、第４図は障害物の種々の形状を示す断面
図、第５図は本発明の他の実施例であり、傾斜し
た障害物を有する構成要素の壁体の斜視図、第６
図は４つの互いに直交する第５図の壁体から成る
本発明に従つた十字形構成要素の斜視図、第７図
は第６図の構成要素の変形例を示す図、第８図は
本発明に従つた構成要素の壁体の変形例を示す斜
視図、第９図は本発明に従つた構成要素の壁体の
更に別の変形例を示す斜視図である。 図中、１，１１……壁体、２……基礎面、３，
１３，２３，３３……障害物、６……中央連結部
分、１４……第２の障害物、ｄ……障害物の突出
量、Ｐ……障害物間の距離。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 最大40mmの平均厚さを有する少なくとも１つ
   の垂直の壁体を備えるガラス溶融炉の蓄熱器を建
   造するためのセラミツク製の構成要素であつて、
   前記壁体の少なくとも一方の面に、該構成要素の
   一体部分を形成する複数の障害物を設け、前記壁
   体の基礎面に対する前記障害物の突出量を少なく
   とも５mmとし、前記突出量に対する垂直方向の２
   つの連続する前記障害物間の距離の比を３〜15と
   し、且つ、排ガスの所定の移動方向において前記
   障害物が前記基礎面に対して形成する角度ｘが、
   加熱される空気の所定の移動方向において前記障
   害物が前記基礎面に対して形成する角度ｙ以下と
   したことを特徴とする蓄熱器建造用構成要素。 ２ 前記角度ｘが前記角度ｙよりも小さくことを
   特徴とする請求項１記載の蓄熱器建造用構成要
   素。 ３ 前記突出量が少なくとも10mmであることを特
   徴とする請求項１記載の蓄熱器建造用構成要素。 ４ 前記比が５〜10であることを特徴とする請求
   項１記載の蓄熱器建造用構成要素。 ５ 前記壁体の２つの面に前記障害物が設けられ
   ていることを特徴とする請求項１記載の蓄熱器建
   造用構成要素。 ６ 前記壁体の一方の面上の障害物が、該壁体の
   他方の面上の障害物に対し、垂直方向において千
   鳥状とされていることを特徴とする請求項５記載
   の蓄熱器建造用構成要素。 ７ 前記障害物が水平方向に配列されていること
   を特徴とする請求項１記載の蓄熱器建造用構成要
   素。 ８ 前記障害物が斜めに配列されていることを特
   徴とする請求項１記載の蓄熱器建造用構成要素。 ９ 隣合う斜めの障害物の間に垂直の第２の障害
   物が配設されていることを特徴とする請求項８記
   載の蓄熱器建造用構成要素。 １０ 前記障害物が前記壁体の全幅にわたり連続
   的に延びていることを特徴とする請求項１記載の
   蓄熱器建造用構成要素。 １１ 前記障害物が前記壁体の幅内の一部分だけ
   を占めていることを特徴とする請求項１記載の蓄
   熱器建造用構成要素。 １２ 中央連結部分に一体化され対毎に直交する
   ように配列された４つの壁体から成ることを特徴
   とする請求項１記載の蓄熱器建造用構成要素。 １３ 蓄熱室が請求項１記載の構成要素の格子状
   組立体から構成されていることを特徴とするガラ
   ス溶融炉の蓄熱器。