JPH0285691A - ガラス溶融炉の蓄熱器と蓄熱器建造用構成要素 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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。

仏画特許第２，１４７，６２４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、は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５
０ｍｍ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・ユーロビ
アンヌ・デ・ブロデュイ・レフラフ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、仏画特許第２，２４８，７４８号明細書には、仏
画特許第２，１４２，６２４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っている。

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って達成される。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／耐災物
の熱交換係数（輻射）の数分の−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。

従って、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
良型セラミッ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４０＋ｌｌｆｆ１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ック製構成要
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５ＩＩＩＩＩ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って、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、排ガスにより前部て加熱さ
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くこれは、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５１
ＩＩＩ１１、好ましくは少なくとも１０ｍｍでなくては
ならない。

セラミック製構成要素は色々な形状を有する。

通常、その形状は、前述の仏画特許第２，１４２，６２
４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っても良い。

好適な実施Ｒ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っても良
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、位置によっては異なった長さとして
もしても良い０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って、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
。従って、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
っている。

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
よって、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。従って、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１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
有する横成要素は、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
であっても良い。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
移動方向く通常は、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く通常は、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、これによって、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ッ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ック原料、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、４．５τ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にのジルコニアと、１５．８％のシリ
カと、１．１ｚのＮａ２Ｏとがら成る原料）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
、仏画特許第２．０８８，１８５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
リップ（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。

添付図面に沿っ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、本発明に従っ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で示しである。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の上端面がらは小さなリブ４が突出してお
り、また、下端面にはリブ４に対応する形状の渭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図に沿っ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
直角となっている。相反する位１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７１
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バ（
面取り）を付けても良いことは注意すべきである。

第４図の各分区は、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って斜めに
配設されている点で、第１．２図のものと異なっている
。

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■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って収束する
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１３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
と異なっている。これによって、傾斜障害物１３に沿っ
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１
４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によっ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）となっている。

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図は本発明に従っ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
に従っ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
本発明に従っ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図は本発明に従っ
た構成要素の壁体の変形例を示す斜視図、第９図は本発
明に従っ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１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ＦＩＧ、；
１ ＦＩＧ、：３ 司　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ρ０＋
。 ０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
℃ＦＩＧ、：６ ＦＩＧ、：８

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
   めのセラミッ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。