チューブ式の加熱バーナ及びそれを備えた加熱装置
【課題】ラジアントチューブ内部が高圧の状態になった場合であっても、適切にそのラジアントチューブ内部の高圧力を外部に逃してラジアントチューブ又はバーナ本体の損傷を防止できるチューブ式の加熱バーナ、及び、ラジアントチューブが固定される炉壁等の構成部材の損傷を防止できる加熱装置を提供する。
【解決手段】ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが設けられている。
【解決手段】ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆ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、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、前記バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたチューブ式の加熱バーナ、及び、そのチューブ式の加熱バーナを備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるチューブ式の加熱バーナは、例えば、金属溶解炉、熱処理炉等の工業炉の熱源として用いられるものであり、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられて、バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されている。
そして、このようなチューブ式の加熱バーナを、加熱対象空間とその外部とを区画する区画壁としての炉壁に、ラジアントチューブを加熱対象空間としての炉内に位置させる状態で設置することにより、加熱対象空間を加熱する加熱装置が構成されることになる。
【０００３】
かかるチューブ式の加熱バーナとして、一端側が閉塞され、他端側が開口されたラジアントチューブを備え、そのラジアントチューブの開口側の端部にバーナ本体部を接続させた、いわゆるシングルエンド型のチューブ式の加熱バーナがある。
このシングルエンド型のチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部に、燃料供給路から供給されるガス燃料を燃料噴出孔に供給する燃料路と、給気ファンにより空気供給路に供給される燃焼用酸素含有ガスを空気吐出口に供給する空気路と、ラジアントチューブから還流してくる燃焼ガスを外部に排出する排気路を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又、かかるチューブ式の加熱バーナの別の例として、両端が開口されたＷ字状のラジアントチューブの両端部にバーナ本体部を接続させて、それら一対のバーナ本体部を交互に燃焼させるようにした、いわゆる交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナがある。
この交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部に、供給されるガス燃料をガスノズルに供給する燃料供給路と、給気用送風機により供給される燃焼用酸素含有ガスを供給する給気状態とラジアントチューブから還流してくる燃焼ガスを外部に排出する排気状態とに切換えられる給排管路とを備えて構成されている。
ちなみに、この交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナは、一般に、給排気路に、排気状態において排出される燃焼ガスの熱を蓄熱し、給気状態において蓄熱した熱にて燃焼用酸素含有ガスを予熱する蓄熱体を装備して、いわゆる蓄熱交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナとして構成されることが多い（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９００１号公報
【特許文献２】特許第４００７８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなチューブ式の加熱バーナにおいては、例えばガス燃料の不完全燃焼や不着火の発生等により、ラジアントチューブ内にガス燃料が充満して、その充満したガス燃料が急激に燃焼する、いわゆる爆発が発生する可能性が皆無であるとは言えない。
そして、このような爆発が生じると、ラジアントチューブの内部がかなりの高圧となることに起因して、ラジアントチューブ或いはバーナ本体部が損傷する虞がある。
【０００７】
ちなみに、シングルエンド型のチューブ式の加熱バーナにおいては、バーナ本体部に排気路が設けられ、交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナにおいては、給排気路が設けられているから、上記のような爆発が発生した際には、排気路や給排気路を通して燃焼ガスが排出されるものとなるが、そのような排気路や給排気路は、通路自体が狭く、また、給排気路には蓄熱体が設けられていること等により、気体の通過抵抗が大であり、ラジアントチューブ内部の高圧力をその外部に逃すことができないものである。
【０００８】
そして、チューブ式の加熱バーナを備えた加熱装置において、上記した爆発が発生すると、ラジアントチューブの破損により加熱対象空間の内部も高圧になり、その圧力のために加熱対象空間を区画する区画壁を損傷する等、加熱対象空間に付随して存在する構成部材を損傷する虞がある。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、ラジアントチューブ及びバーナ本体部の損傷を防止できるチューブ式の加熱バーナを提供することにある。
又、本発明の別の目的は、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、加熱対象空間に付随して存在する構成部材の損傷を防止できる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、前記バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたものであって、その第１特徴構成は、
前記ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段が設けられている点にある。
【００１１】
すなわち、圧力逃し手段が、ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口されることになる。
つまり、例えばガス燃料の不完全燃焼や不着火の発生等により、ラジアントチューブ内にガス燃料が充満して、その充満したガス燃料が急激に燃焼する、いわゆる爆発が発生すると、その爆発によってラジアントチューブの内部が高圧になるが、そのようにラジアントチューブの内部が高圧になると、その圧力にて圧力逃し手段が外部と連通する状態に開口することになり、その開口よってラジアントチューブ内に発生した圧力を外部に逃すことができる。
【００１２】
そして、圧力逃し手段が開口することになる設定圧力を、ラジアントチューブ及びそのラジアントチューブに接続されたバーナ本体部が損傷する虞のある圧力未満になるように設定することにより、ラジアントチューブ内部の圧力がラジアントチューブ及びバーナ本体部を損傷させる虞がある圧力以上になることを回避して、ラジアントチューブ及びバーナ本体部が損傷することを抑制することができる。
【００１３】
したがって、本発明のチューブ式の加熱バーナの第１特徴構成によれば、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、ラジアントチューブ及びバーナ本体部の損傷を防止できる。
【００１４】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記ラジアントチューブと前記バーナ本体部との間に、前記ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、前記圧力逃し手段が、前記筒状部に設けられている点にある。
【００１５】
すなわち、ラジアントチューブとバーナ本体部との間に、ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、圧力逃し手段がその筒状部に設けられているから、ラジアントチューブ内部に発生した圧力を筒状部に設けられている圧力逃し手段から外部に逃すことが可能となる。
【００１６】
そして、本来的に別体として構成されているバーナ本体とラジアントチューブとの間に、圧力逃し手段が設けられている筒状部を備えさせるものであるから、大幅な改造を行うことなく、筒状部を備えさせることができるものであり、本来構成を有効利用した簡素な構成にて圧力逃し手段を設置することが可能となる。
【００１７】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、簡素な構成にて圧力逃し手段を設置することができる。
【００１８】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブに接続される状態で設けられている点にある。
【００１９】
すなわち、圧力逃し手段がラジアントチューブに接続される状態で設けられているから、ラジアントチューブ内部に発生した圧力をラジアントチューブに接続された圧力逃し手段から外部に逃がすことができるものとなる。
【００２０】
そして、ラジアントチューブに接続された圧力逃し手段には、ラジアントチューブの内部の圧力を直接的に導くことができるものとなるから、圧力逃し手段をラジアントチューブ内の圧力にて的確に開口させることができるものとなる。
【００２１】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第３特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、圧力逃し手段をラジアントチューブ内の圧力にて的確に開口させることができる。
【００２２】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブの内部と連通する状態で前記ラジアントチューブに接続された連通管に設けられている点にある。
【００２３】
すなわち、ラジアントチューブの内部と連通する状態でラジアントチューブに接続された連通管に、圧力逃し手段が設けられているから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力をラジアントチューブに接続された連通管に設けられた圧力逃し手段から外部に逃がすことができるものとなる。
【００２４】
そして、このように構成されたチューブ式の加熱バーナを、加熱対象空間の加熱のために設置するにあたり、加熱対象空間の内部に位置させるラジアントチューブに接続された連通管を、加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させるようにすれば、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止するのに有効となる。
【００２５】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第４特徴構成によれば、上記第３特徴構成による作用効果に加えて、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止するのに有効となる。
【００２６】
本発明に係る加熱装置の第１特徴構成は、上記第２特徴構成を備えたチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブを前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定する状態で、且つ、前記筒状部を前記区画壁の外部に位置させる状態で設けられている点にある。
【００２７】
すなわち、ラジアントチューブが加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定され且つ加熱対象空間内に位置する状態で設けられ、且つ、筒状部が区画壁の外部に位置させる状態で設けられているから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を、区画壁の外部に位置する筒状部に備えさせた圧力逃し手段にて加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができるものとなる。
【００２８】
従って、本発明の加熱装置の第１特徴構成によれば、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができる。
【００２９】
本発明に係る加熱装置の第２特徴構成は、上記第４特徴構成を備えたチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブに接続された前記連通管を前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられている点にある。
【００３０】
すなわち、加熱対象空間内に位置させるラジアントチューブに接続された連通管が、加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられているものであるから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を、連通管を通して区画壁の外部に導いて、加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができるものとなる。
【００３１】
従って、本発明の加熱装置の第２特徴構成によれば、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができる。
【００３２】
本発明に係る加熱装置の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、前記連通管が、前記ラジアントチューブを前記区画壁に対して支持する支持体に兼用されている点にある。
【００３３】
すなわち、連通管が、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体に兼用されているものであるから、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体と連通管との双方を備える場合に較べて、構成の簡素化を図ることができる。
説明を加えると、ラジアントチューブを区画壁に固定する場合に、ラジアントチューブを加熱対象空間内においてより安定的に固定するために、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体を設けることが好ましい場合がある。このような場合において、連通管を支持体に兼用するように構成することによって、構成の簡素化を図れるものとなった。
【００３４】
従って、本発明の加熱装置の第３特徴構成によれば、上記した第２特徴構成による作用効果に加えて、構成の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図２】第１実施形態に係る圧力逃し手段の側面図
【図３】第２実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図４】第３実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図５】第４実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの一部切欠平面図
【図６】第４実施形態に係る加熱バーナ及び圧力逃し手段の横断平面図
【図７】第５実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの一部切欠平面図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
図１に示すように、チューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間Ｓを区画する区画形成用の区画壁としての炉壁Ｗに固定されて、加熱装置が構成されている。
つまり、加熱装置が、炉壁Ｗの内部空間を加熱対象空間Ｓとして、加熱作用するように構成されている。
【００３７】
チューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部１０とラジアントチューブＲとが接続される状態で設けられ、そのラジアントチューブＲとバーナ本体部１０との間に、ラジアントチューブＲ内と連通する筒状部１００が設けられている。
つまり、ラジアントチューブＲと筒状部１００とがフランジ接続され、筒状部１００とバーナ本体部１０とがフランジ接続されている。
【００３８】
ラジアントチューブＲは、金属等の素材にて、一方側の端部が閉塞され且つ他方側の端部が開口される有底直筒状に形成されたチューブ２１により構成されるものであって、そのチューブ２１が、加熱対象空間Ｓの内部に延出する状態で炉壁Ｗに固定されている。
つまり、チューブ２１の開口側の端部がフランジ状に構成され、その端部が、炉壁Ｗの外面に当て付けた状態で取り付けられるフランジ状に形成されている。そして、このチューブ２１の開口側の端部に、前述の如く、筒状部１００の一端部が接続されることになり、筒状部１００は、炉壁Ｗの外部に位置する状態で設けられている。
【００３９】
バーナ本体部１０について説明すると、有底筒状の外筒１２と、有底筒状の中筒１５と、中筒１５の底部を貫通し且つチューブ２１の内部に伸びる内筒１８とが同芯状に設けられ、そして、外筒１２、中筒１５、内筒１８の三重管部分に、酸素含有ガスＡを供給する酸素含有ガス供給路１７とチューブ２１から排出される燃焼ガスＥを外部に排出する排気路１３とを形成する給排気路形成用部材１６が接続され、さらに、ガスノズル１１が、外筒１２の底部を貫通し且つ内筒１８の内部に伸びる状態で設けられている。
尚、酸素含有ガス供給路１７には、空気を酸素含有ガスＡとして供給する給気用送風機５２から延出される酸素含有ガス管路５３が接続され、ガスノズル１１には、ガス燃料Ｇを供給するガス燃料管路５１が接続されている。
【００４０】
外筒１２と中筒１５との間に、酸素含有ガス供給路１７と連通する酸素含有ガス流路１０ａが形成され、この酸素含有ガス流路１０ａは、内筒１８の基端部の開口に連通されており、酸素含有ガスＡが、内筒１８の内部を通して、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部に向けて流動されるように構成されている。
また、中筒１５と内筒１８との間に、チューブ２１から排出されて筒状部１００の内部を通して流動してくる燃焼ガスＥを流動させる排気流路１０ｂが形成されている。
【００４１】
給排気路形成用部材１６に備えられる酸素含有ガス供給路１７は、酸素含有ガス管路５３と接続され且つ前記三重管部分の軸芯方向に伸びる第一流路部分１７ａ、及び、その第一流路部分１７ａの端部に連通され且つ前記三重管部分の軸芯と直交する方向に伸びる一対の第二流路部分１７ｂ、第三流路部分１７ｃとから構成され、それら一対の第二流路部分１７ｂ、第三流路部分１７ｃが、外筒１２と中筒１５との間に形成された酸素含有ガス流路１０ａに連通されている。
【００４２】
給排気路形成用部材１６における排気路１３が、前記三重管部分の軸芯と直交する方向に伸びる状態で形成されて、中筒１５と内筒１８との間に形成される排気流路１０ｂに連通されている。さらに、給排気路形成用部材１６には、排気路１３と連通する排気管１４が設けられており、排気流路１０ｂからの燃焼ガスＥが、排気路１３及び排気管１４を通して外部に排出されるように構成されている。
【００４３】
前述の一対の第二流路部分１７ｂ及び第三流路部分１７ｃのうちの一方である第三流路部分１７ｃが、排気路１３に近接して位置し、且つ、燃焼ガス吸引用開口１３ｓを通して排気路１３に連通するように構成されており、第三流路１７ｃを酸素含有ガスＡが通流することによるエジェクタ作用により、燃焼ガス吸引用開口１３ｓを通して燃焼ガスＥを第三流路１７ｃ内に吸引して、第三流路１７ｃを通流する酸素含有ガスＡに燃焼ガスＥを混合させるように構成されている。
ちなみに、酸素含有ガスＡに燃焼ガスＥを混合させるのは、燃焼温度の高温化を抑制して、低ＮＯｘ化を図るためである。
【００４４】
酸素含有ガス供給路１７における第一流路部分１７ａが、排気路１３を貫通するように配置され、その第一流路部分１７ａを通流する酸素含有ガスＡの一部を排気路１３に供給する供給口１７ｓが設けられ、燃焼ガスＥに酸素含有ガスＡが混合されるように構成されている。
ちなみに、排気路１３を通流する燃焼ガスＥに酸素含有ガスＡを混合させるのは、燃焼ガスＥの温度を低下させるためである。
【００４５】
尚、図１においては、内筒１８の先端が、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも加熱対象空間Ｓの内方に延出させ、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部が、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面と同じ位置に位置させる場合を例示したが、例えば、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部を、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも加熱対象空間Ｓの内方側に延出させる、又は、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも外方側に引退させる等、内筒１８及びガスノズル１１の配置構成は種々変更できる。
【００４６】
図１及び図２に示すように、筒状部１００の側面には、開口部１０２が設けられ、この開口部１０２を覆う壁体１０３が、ビスによって筒状部１００に固定されている。
壁体１０３は、設定圧力以上の圧力にて加圧されると破壊され、筒状部１００の側面に設けられた開口部１０２を露出するように構成されている。
壁体１０３が破壊する設定圧力は、チューブ２１及びバーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１０２の開口面積は、チューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
【００４７】
すなわち、開口部１０２と壁体１０３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、そして、圧力逃し手段Ｆが、筒状部１００に設けられることになる。
又、開口部１０２の設置個数は、筒状部１００の強度を確保でき、且つ、その開口部１０２がチューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となる範囲で任意に選択可能である。
尚、この筒状部１００の両端には、バーナ本体部１０又はチューブ２１と接続するためのフランジ部が設けられている。
【００４８】
次に、このチューブ式の加熱バーナの作用について説明を加える。
バーナ本体部１０は、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスＡにて燃焼させた燃焼ガスＥを、チューブ２１内部に延出したバーナ本体部１０の内管１８を通してチューブ２１内に供給する。チューブ２１は筒体の一方側の端部が閉塞された状態に構成されているため、供給された燃焼ガスＥは閉塞された端部にて折り返して、バーナ本体部１０の内管１８とチューブ２１との間の空間を通過してチューブ２１の開口側の端部に還流され、チューブ２１外に排出される。
チューブ２１は燃焼ガスＥによって加熱され、その輻射熱によって加熱対象空間Ｓ内を加熱するものとなる。
チューブ２１から排出された燃焼ガスＥは、筒状部１００の内部を通過し、さらにバーナ本体部１０の排気流路１０ｂ及び給排気路形成部材１６における排気路１３を経由して排気管１４に送られ、外部に排出される。
【００４９】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２１内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて筒状部１００に設けられた壁体１０３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１０３が破壊され、開口部１０２にて外部と連通する状態となる。この開口部１０２は、チューブ２１内に発生した圧力を外部に逃すのに十分な開口面積であるため、チューブ２１内に発生した圧力が炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２１、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１０３は、筒状部１００にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１０３を筒状部１００に付け替えることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明するが、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成を説明する。
【００５１】
図３に示すように、ラジアントチューブＲが、第１実施形態と同様の有底直筒状のチューブ２２により構成され、このラジアントチューブ２２の開口端部に、バーナ本体１０がフランジ接続されている。
そして、ラジアントチューブＲを構成するチューブ２２の長手方向の中間部に、連通管Ｌが接続され、チューブ２２における連通管Ｌの接続箇所には、チューブ２２の内部と連通管Ｌの内部とを連通する連通孔２２ｈが形成されている。
【００５２】
連通管Ｌを構成する管４１は、チューブ２２に接続される屈曲管４１ａと、その屈曲管４１ａに接続される直管４１ｂとから構成されている。そして、直管４１ｂが、炉壁Ｗを貫通して、炉壁Ｗの外部に延出される状態で設けられている。
また、屈曲管４１ａ及び直管４１ｂは、金属性の素材にて形成されている。
この管４１の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４１が、チューブ２２を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２２と屈曲管４１ａとの接続、及び、屈曲管４１ａと直管４１ｂとの接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００５３】
連通管Ｌを構成する管４１の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、筒状部１１０がフランジ接続されている。この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定されている。
壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２２、管４１、及び、バーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２２内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２２の内部と連通する状態でチューブ２２に接続された管４１に設けられることとなる。
【００５４】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２１内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２２内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２２内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２２、管４１、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００５５】
加えて、管４１が、チューブ２２を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４１にてチューブ２２を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁に対して支持体と管４１とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２２を支持できるものとなる。
【００５６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明するが、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１及び第２実施形態と異なる構成を説明する。
【００５７】
図４に示すように、ラジアントチューブＲが、第１実施形態と同様の有底直筒状のチューブ２３により構成され、第２実施形態と同様に、このチューブ２３の開口端部に、バーナ本体１０がフランジ接続されている。
そして、ラジアントチューブＲを構成するチューブ２３における閉塞側の先端部に、連通管Ｌが接続され、チューブ２３における連通管Ｌの接続箇所には、チューブ２３の内部と連通管Ｌの内部とを連通する連通孔２３ｈが形成されている。
【００５８】
連通管Ｌとしての管４２は、直筒状に形成され、一端側がチューブ２３の閉塞側の端部に接続され、他端側が炉壁Ｗの外部側に延出される状態で設けられる。
また、管４２は、金属性の素材にて形成されている。
この管４２の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４２が、チューブ２３を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２３と管４２との接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００５９】
連通管Ｌとしての管４２の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、上記第２実施形態で説明した筒状部１１０がフランジ接続され、炉壁Ｗに止め付けられている。
つまり、この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定され、この壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２２、管４１、及び、バーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２２内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２２の内部と連通する状態でチューブ２３に接続された管４２に設けられることとなる。
【００６０】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２３内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２３内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２２内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２３、管４２、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００６１】
加えて、管４２が、チューブ２３を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４２にてチューブ２３を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁に対して支持体と管４２とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２３を支持できるものとなる。
【００６２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明するが、第４実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成を説明する。
【００６３】
図５に示すように、チューブ式の加熱バーナは、金属等の素材にて、両端が開口するＷ字状に形成されたチューブ２４により構成されるラジアントチューブＲと、そのラジアントチューブＲにおけるチューブ２４の両端に接続される一対のバーナ本体部７０とを備えて構成されている。
そして、ラジアントチューブＲにおけるチューブ２４と一対のバーナ本体部７０との夫々の間に、ラジアントチューブＲ内と連通する筒状部１００が設けられている。この筒状部１００は、上記第１実施形態で説明したものと同様のものである。
つまり、ラジアントチューブＲと筒状部１００がフランジ接続され、筒状部１００とバーナ本体部７０とが、フランジにて接続されている。
【００６４】
ラジアントチューブＲを構成するチューブ２４は、端部用の直筒状部分２４ａ、中間用の直筒状部分２４ｂ、及び、半円状に湾曲する湾曲筒状部分２４ｃを接続して構成されている。
また、端部用の直筒状部分２４ａの一端側にはフランジ部が形成され、筒状部１００及びバーナ本体部７０が接続されるように構成されている。
尚、チューブ２４は、湾曲筒状部分２４ｃに接続され且つ炉壁Ｗに接続された支持体Ｕにて炉壁Ｗに対して支持されている。この支持体Ｕは、棒状材等にて構成される。
【００６５】
図６に示すように、バーナ本体部７０は、有底筒状の外筒７２の内部に、ラジアントチューブＲ内にガス燃料Ｇを供給するガスノズル７１が設けられ、外筒７２と内筒７５との間に、通気可能な蓄熱体７３を備えた給排気路７４が形成されている。
また、バーナ本体部７０のガス燃料噴出方向側の端部には、筒状部１００の内部を通ってチューブ２４内に延びる導入管７６が接続されている。この導入管７６のバーナ本体部側の端部は、内筒７５よりも大径で且つ外筒７２よりも小径に形成されて、後述の如く、給排気路７４を通して供給される酸素含有ガスを内部に受け入れることや、チューブ２４からの燃焼ガスを給排気路７４に導くことが行われるようになっている。
【００６６】
一対のバーナ本体部７０のガスノズル７１の夫々に対して、ガス燃料Ｇを供給する一対のガス燃料管路５１が設けられ、各ガス燃料管路５１にはガス燃料Ｇの供給を断続する開閉弁５９が設けられており、その一対の開閉弁５９を交互に開弁することにより、一対のガスノズル７１に交互にガス燃料Ｇを供給できるように構成されている。
【００６７】
一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の夫々に対して、四方弁５６から延出された 給排気管路５７が接続されている。
四方弁５６には、給気用送風機５２から延出される酸素含有ガス管路５３が接続され、並びに、排気用送風機５４から延出される排気管路５５が接続されている。そして、四方弁５６は、一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の一方に給気用送風機５２を接続し且つ他方に排気用送風機５４を接続する状態と、一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の一方に排気用送風機５４を接続し且つ他方に給気用送風機５２を接続する状態とを切り替えるように構成されている。
【００６８】
そして、一対のバーナ本体部７０のうちの一方にガス燃料Ｇと酸素含有ガスを供給し、かつ、他方から燃焼ガスを排出する状態と、一対のバーナ本体部７０のうちの他方にガス燃料Ｇと酸素含有ガスを供給し、かつ、一方から燃焼ガスを排出する排出状態とに切換えるように、一対の開閉弁５９並びに四方弁５６を操作することにより、いわゆる、蓄熱式の交番燃焼を行えるように構成されている。
【００６９】
又、酸素含有ガス管路５３には、エジェクタ５８が設けられ、排気管路５５とエジェクタ５８の吸引部とが排気再循環路６０にて接続されており、酸素含有ガスにラジアントチューブＲから排出された燃焼ガスの一部を混合して、燃焼ガスの一部をバーナ本体部７０内に再循環するように構成されている。
ちなみに、酸素含有ガスに燃焼ガスを混合させるのは、燃焼温度の高温化を抑制して、低ＮＯｘ化を図るためである。
【００７０】
筒状部１００は、上述の如く第１実施形態で説明したものと同様の構造である。
つまり、筒状部１００に設けられた壁体１０３は、設定圧力以上の圧力にて加圧されると破壊され、筒状部１００の側面に設けられた開口部１０２を露出するように構成されている。
壁体１０３が破壊する設定圧力は、チューブ２１及びバーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１０２の開口面積は、チューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
【００７１】
すなわち、開口部１０２と壁体１０３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、そして、圧力逃し手段Ｆが、筒状部１００に設けられることになる。
又、開口部１０２の設置個数は、筒状部１００の強度を確保でき、且つ、その開口部１０２がチューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となる範囲で任意に選択可能である。
【００７２】
次に、このチューブ式の加熱バーナの作用について説明を加える。
一対のバーナ本体部７０のうちの一方が、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスＥをチューブ２４内に供給する燃焼状態となり、他方のバーナ本体部７０が、燃焼ガスを排出する排気状態となる燃焼形態と、一対のバーナ本体部７０のうちの他方が、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスをチューブ２４内に供給する燃焼状態となり、一方のバーナ本体部７０が、燃焼ガスを排出する排気状態となる燃焼形態とに、設定時間おきに繰り返し切り替えられることになる。
【００７３】
そして、排気状態のバーナ本体部７０においては、燃焼ガスの保有熱を給排気路７４に備えられる蓄熱体７３に蓄熱することになり、燃焼状態のバーナ本体部７０においては、蓄熱体７３の保有熱にて酸素含有ガスを予熱することになる。
従って、チューブ２４には両端側から交互に燃焼ガスＥが供給されることとなり、加熱対象空間Ｓ内を均一に加熱できるものとなる。
【００７４】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２４内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて筒状部１００に設けられた壁体１０３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１０３が破壊され、開口部１０２にて外部と連通する状態となる。この開口部１０２は、チューブ２４内に発生した圧力を外部に逃すのに十分な開口面積であるため、チューブ２４内に発生した圧力が炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２４、バーナ本体部７０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１０３は、筒状部１００にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１０３を筒状部１００に付け替えることができる。
【００７５】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明するが、第５実施形態において、第１〜第４実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１〜第４実施形態と異なる構成を説明する。
【００７６】
図７に示すように、第４実施形態と同様に、ラジアントチューブＲが、金属等の素材にて、両端が開口するＷ字状に形成されたチューブ２５により構成され、そのラジアントチューブＲにおけるチューブ２４の両端に、一対のバーナ本体部７０が備えられている。
ラジアントチューブＲを構成するチューブ２５は、端部用の直筒状部分２５ａ、中間用の直筒状部分２５ｂ、及び、半円状に湾曲する湾曲筒状部分２５ｃを接続して構成されている。
また、端部用の直筒状部分２５ａの一端側にはフランジ部が形成され、バーナ本体部７０が接続されるように構成されている。
【００７７】
チューブ２５の湾曲筒状部分２５ｃには、連通管Ｌが接続され、湾曲筒状部分２５ｃには、連通管Ｌの内部と連通するための連通孔２５ｈが設けられている。
連通管Ｌを構成する管４３は、一端側をチューブ２５の連通孔２５ｈに連通するようにチューブ２５に接続され、他端側を炉壁Ｗの外部側に延出される状態で設けられる。
また、管４３は、金属性の素材にて形成されている。
この管４３の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４３が、チューブ２５を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２５と管４３との接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００７８】
連通管Ｌとしての管４３の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、上記第２実施形態で説明した筒状部１１０がフランジ接続されている。
つまり、この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定され、この壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２５、管４３、及び、バーナ本体部７０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２５内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２５の内部と連通する状態でチューブ２５に接続された管４３に設けられることとなる。
【００７９】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２５内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２５内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２５内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２５、管４３、バーナ本体部７０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００８０】
加えて、管４３が、チューブ２５を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４３にてＷ字状のチューブ２５を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁Ｗに対して支持体Ｕと管４３とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２５を支持できるものとなる。
【００８１】
〔その他の実施形態〕
（イ）上記第１〜第５の各実施形態では、ラジアントチューブにバーナ本体部からの燃焼ガスを供給するように構成したが、そのような構成に限定されるものではなく、例えばバーナ本体部で燃焼させる火炎の輻射熱にてラジアントチューブを加熱するように構成してもよい。
【００８２】
（ロ）上記第１〜第５の各実施形態では、圧力逃し手段が、ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると破壊される壁体を備えるように構成したが、そのような構成に限定されるものではなく、例えば閉状態となるように付勢され、設定圧力以上の圧力がかかるとその付勢力に抗して開状態となるような弁体を設けて構成してもよい。その他、圧力逃し手段としては、設定圧力以上の圧力によって開口状態になることのできる手段であれば各種利用可能である。
【００８３】
（ハ）上記第４実施形態では、ラジアントチューブＲを炉壁Ｗに対して支持する支持体Ｕを備える構成としたが、そのような支持体Ｕを備えない構成としてもよい。
また、上記第５実施形態では、連通管Ｌと支持体Ｕとを兼用する構成としたが、それらを各別に備える構成とすることも可能である。
【００８４】
（ニ）上記第１〜第５の各実施形態においては、圧力逃し手段を備える筒状部１００又は１１０をいずれか一方のみ備える構成としたが、双方とも備える構成にしてもよい。その場合、ラジアントチューブＲ内の圧力をより適切に外部に逃すことができるものとなる。
【００８５】
（ホ）上記第１〜第５の各実施形態においては、ラジアントチューブ、筒状部、及びバーナ本体部を、それらが備えるフランジによって相互に接続するように構成したが、そのような構成に限定されるものでは無い。例えば、ラジアントチューブ、筒状部、及びバーナ本体部の夫々を螺合によって接続するように構成してもよく、その相互の接続についてはは、上記爆発等による圧力によって分解しない手段を各種採用可能である。
【００８６】
（ヘ）上記第４及び第５実施形態では、ラジアントチューブＲを、湾曲筒状部分を３つ備えるＷ字状に形成するものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、湾曲筒状部分を２つ以下或いは４つ以上としてもよい。例えば、湾曲筒状部分を１つのみとするＵ字状とすることや、湾曲筒状部分を５つ以上とする波状に構成することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ バーナ本体部
１０ａ 酸素含有ガス流路
１０ｂ 排気流路
１１ ガスノズル
１２ 外筒
１３ 排気路
１３ｓ 燃焼ガス吸引用開口
１４ 排気管
１５ 中筒
１６ 給排気路形成用部材
１７ 酸素含有ガス供給路
１７ａ 第１流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｂ 第２流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｃ 第３流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｓ 供給口
１８ 内管
２１ チューブ（ラジアントチューブ）
５１ ガス燃料管路
５２ 給気用送風機
５３ 酸素含有ガス管路
１００ 筒状部
１０２ 開口部（圧力逃し手段）
１０３ 壁体（圧力逃し手段）
Ａ 酸素含有ガス
Ｇ ガス燃料
Ｅ 燃焼ガス
Ｆ 圧力逃し手段
Ｒ ラジアントチューブ
Ｗ 炉壁
Ｓ 加熱対象空間
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、前記バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたチューブ式の加熱バーナ、及び、そのチューブ式の加熱バーナを備えた加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるチューブ式の加熱バーナは、例えば、金属溶解炉、熱処理炉等の工業炉の熱源として用いられるものであり、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられて、バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されている。
そして、このようなチューブ式の加熱バーナを、加熱対象空間とその外部とを区画する区画壁としての炉壁に、ラジアントチューブを加熱対象空間としての炉内に位置させる状態で設置することにより、加熱対象空間を加熱する加熱装置が構成されることになる。
【０００３】
かかるチューブ式の加熱バーナとして、一端側が閉塞され、他端側が開口されたラジアントチューブを備え、そのラジアントチューブの開口側の端部にバーナ本体部を接続させた、いわゆるシングルエンド型のチューブ式の加熱バーナがある。
このシングルエンド型のチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部に、燃料供給路から供給されるガス燃料を燃料噴出孔に供給する燃料路と、給気ファンにより空気供給路に供給される燃焼用酸素含有ガスを空気吐出口に供給する空気路と、ラジアントチューブから還流してくる燃焼ガスを外部に排出する排気路を備えて構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
又、かかるチューブ式の加熱バーナの別の例として、両端が開口されたＷ字状のラジアントチューブの両端部にバーナ本体部を接続させて、それら一対のバーナ本体部を交互に燃焼させるようにした、いわゆる交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナがある。
この交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部に、供給されるガス燃料をガスノズルに供給する燃料供給路と、給気用送風機により供給される燃焼用酸素含有ガスを供給する給気状態とラジアントチューブから還流してくる燃焼ガスを外部に排出する排気状態とに切換えられる給排管路とを備えて構成されている。
ちなみに、この交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナは、一般に、給排気路に、排気状態において排出される燃焼ガスの熱を蓄熱し、給気状態において蓄熱した熱にて燃焼用酸素含有ガスを予熱する蓄熱体を装備して、いわゆる蓄熱交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナとして構成されることが多い（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−２７９００１号公報
【特許文献２】特許第４００７８３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このようなチューブ式の加熱バーナにおいては、例えばガス燃料の不完全燃焼や不着火の発生等により、ラジアントチューブ内にガス燃料が充満して、その充満したガス燃料が急激に燃焼する、いわゆる爆発が発生する可能性が皆無であるとは言えない。
そして、このような爆発が生じると、ラジアントチューブの内部がかなりの高圧となることに起因して、ラジアントチューブ或いはバーナ本体部が損傷する虞がある。
【０００７】
ちなみに、シングルエンド型のチューブ式の加熱バーナにおいては、バーナ本体部に排気路が設けられ、交番燃焼型のチューブ式の加熱バーナにおいては、給排気路が設けられているから、上記のような爆発が発生した際には、排気路や給排気路を通して燃焼ガスが排出されるものとなるが、そのような排気路や給排気路は、通路自体が狭く、また、給排気路には蓄熱体が設けられていること等により、気体の通過抵抗が大であり、ラジアントチューブ内部の高圧力をその外部に逃すことができないものである。
【０００８】
そして、チューブ式の加熱バーナを備えた加熱装置において、上記した爆発が発生すると、ラジアントチューブの破損により加熱対象空間の内部も高圧になり、その圧力のために加熱対象空間を区画する区画壁を損傷する等、加熱対象空間に付随して存在する構成部材を損傷する虞がある。
【０００９】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、ラジアントチューブ及びバーナ本体部の損傷を防止できるチューブ式の加熱バーナを提供することにある。
又、本発明の別の目的は、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、加熱対象空間に付随して存在する構成部材の損傷を防止できる加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するための本発明に係るチューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、前記バーナ本体部が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたものであって、その第１特徴構成は、
前記ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段が設けられている点にある。
【００１１】
すなわち、圧力逃し手段が、ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口されることになる。
つまり、例えばガス燃料の不完全燃焼や不着火の発生等により、ラジアントチューブ内にガス燃料が充満して、その充満したガス燃料が急激に燃焼する、いわゆる爆発が発生すると、その爆発によってラジアントチューブの内部が高圧になるが、そのようにラジアントチューブの内部が高圧になると、その圧力にて圧力逃し手段が外部と連通する状態に開口することになり、その開口よってラジアントチューブ内に発生した圧力を外部に逃すことができる。
【００１２】
そして、圧力逃し手段が開口することになる設定圧力を、ラジアントチューブ及びそのラジアントチューブに接続されたバーナ本体部が損傷する虞のある圧力未満になるように設定することにより、ラジアントチューブ内部の圧力がラジアントチューブ及びバーナ本体部を損傷させる虞がある圧力以上になることを回避して、ラジアントチューブ及びバーナ本体部が損傷することを抑制することができる。
【００１３】
したがって、本発明のチューブ式の加熱バーナの第１特徴構成によれば、ラジアントチューブの内部で爆発が発生しても、ラジアントチューブ及びバーナ本体部の損傷を防止できる。
【００１４】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記ラジアントチューブと前記バーナ本体部との間に、前記ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、前記圧力逃し手段が、前記筒状部に設けられている点にある。
【００１５】
すなわち、ラジアントチューブとバーナ本体部との間に、ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、圧力逃し手段がその筒状部に設けられているから、ラジアントチューブ内部に発生した圧力を筒状部に設けられている圧力逃し手段から外部に逃すことが可能となる。
【００１６】
そして、本来的に別体として構成されているバーナ本体とラジアントチューブとの間に、圧力逃し手段が設けられている筒状部を備えさせるものであるから、大幅な改造を行うことなく、筒状部を備えさせることができるものであり、本来構成を有効利用した簡素な構成にて圧力逃し手段を設置することが可能となる。
【００１７】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、簡素な構成にて圧力逃し手段を設置することができる。
【００１８】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブに接続される状態で設けられている点にある。
【００１９】
すなわち、圧力逃し手段がラジアントチューブに接続される状態で設けられているから、ラジアントチューブ内部に発生した圧力をラジアントチューブに接続された圧力逃し手段から外部に逃がすことができるものとなる。
【００２０】
そして、ラジアントチューブに接続された圧力逃し手段には、ラジアントチューブの内部の圧力を直接的に導くことができるものとなるから、圧力逃し手段をラジアントチューブ内の圧力にて的確に開口させることができるものとなる。
【００２１】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第３特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、圧力逃し手段をラジアントチューブ内の圧力にて的確に開口させることができる。
【００２２】
本発明に係るチューブ式の加熱バーナの第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブの内部と連通する状態で前記ラジアントチューブに接続された連通管に設けられている点にある。
【００２３】
すなわち、ラジアントチューブの内部と連通する状態でラジアントチューブに接続された連通管に、圧力逃し手段が設けられているから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力をラジアントチューブに接続された連通管に設けられた圧力逃し手段から外部に逃がすことができるものとなる。
【００２４】
そして、このように構成されたチューブ式の加熱バーナを、加熱対象空間の加熱のために設置するにあたり、加熱対象空間の内部に位置させるラジアントチューブに接続された連通管を、加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させるようにすれば、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止するのに有効となる。
【００２５】
従って、本発明のチューブ式の加熱バーナの第４特徴構成によれば、上記第３特徴構成による作用効果に加えて、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止するのに有効となる。
【００２６】
本発明に係る加熱装置の第１特徴構成は、上記第２特徴構成を備えたチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブを前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定する状態で、且つ、前記筒状部を前記区画壁の外部に位置させる状態で設けられている点にある。
【００２７】
すなわち、ラジアントチューブが加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定され且つ加熱対象空間内に位置する状態で設けられ、且つ、筒状部が区画壁の外部に位置させる状態で設けられているから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を、区画壁の外部に位置する筒状部に備えさせた圧力逃し手段にて加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができるものとなる。
【００２８】
従って、本発明の加熱装置の第１特徴構成によれば、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができる。
【００２９】
本発明に係る加熱装置の第２特徴構成は、上記第４特徴構成を備えたチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブに接続された前記連通管を前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられている点にある。
【００３０】
すなわち、加熱対象空間内に位置させるラジアントチューブに接続された連通管が、加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられているものであるから、ラジアントチューブの内部に発生した圧力を、連通管を通して区画壁の外部に導いて、加熱対象空間の外部に逃すことができるものとなり、区画壁等の加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができるものとなる。
【００３１】
従って、本発明の加熱装置の第２特徴構成によれば、加熱対象空間に付随する構成部材の損傷を防止することができる。
【００３２】
本発明に係る加熱装置の第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、前記連通管が、前記ラジアントチューブを前記区画壁に対して支持する支持体に兼用されている点にある。
【００３３】
すなわち、連通管が、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体に兼用されているものであるから、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体と連通管との双方を備える場合に較べて、構成の簡素化を図ることができる。
説明を加えると、ラジアントチューブを区画壁に固定する場合に、ラジアントチューブを加熱対象空間内においてより安定的に固定するために、ラジアントチューブを区画壁に対して支持する支持体を設けることが好ましい場合がある。このような場合において、連通管を支持体に兼用するように構成することによって、構成の簡素化を図れるものとなった。
【００３４】
従って、本発明の加熱装置の第３特徴構成によれば、上記した第２特徴構成による作用効果に加えて、構成の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】第１実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図２】第１実施形態に係る圧力逃し手段の側面図
【図３】第２実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図４】第３実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの縦断側面図
【図５】第４実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの一部切欠平面図
【図６】第４実施形態に係る加熱バーナ及び圧力逃し手段の横断平面図
【図７】第５実施形態に係るチューブ式の加熱バーナの一部切欠平面図
【発明を実施するための形態】
【００３６】
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
図１に示すように、チューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間Ｓを区画する区画形成用の区画壁としての炉壁Ｗに固定されて、加熱装置が構成されている。
つまり、加熱装置が、炉壁Ｗの内部空間を加熱対象空間Ｓとして、加熱作用するように構成されている。
【００３７】
チューブ式の加熱バーナは、バーナ本体部１０とラジアントチューブＲとが接続される状態で設けられ、そのラジアントチューブＲとバーナ本体部１０との間に、ラジアントチューブＲ内と連通する筒状部１００が設けられている。
つまり、ラジアントチューブＲと筒状部１００とがフランジ接続され、筒状部１００とバーナ本体部１０とがフランジ接続されている。
【００３８】
ラジアントチューブＲは、金属等の素材にて、一方側の端部が閉塞され且つ他方側の端部が開口される有底直筒状に形成されたチューブ２１により構成されるものであって、そのチューブ２１が、加熱対象空間Ｓの内部に延出する状態で炉壁Ｗに固定されている。
つまり、チューブ２１の開口側の端部がフランジ状に構成され、その端部が、炉壁Ｗの外面に当て付けた状態で取り付けられるフランジ状に形成されている。そして、このチューブ２１の開口側の端部に、前述の如く、筒状部１００の一端部が接続されることになり、筒状部１００は、炉壁Ｗの外部に位置する状態で設けられている。
【００３９】
バーナ本体部１０について説明すると、有底筒状の外筒１２と、有底筒状の中筒１５と、中筒１５の底部を貫通し且つチューブ２１の内部に伸びる内筒１８とが同芯状に設けられ、そして、外筒１２、中筒１５、内筒１８の三重管部分に、酸素含有ガスＡを供給する酸素含有ガス供給路１７とチューブ２１から排出される燃焼ガスＥを外部に排出する排気路１３とを形成する給排気路形成用部材１６が接続され、さらに、ガスノズル１１が、外筒１２の底部を貫通し且つ内筒１８の内部に伸びる状態で設けられている。
尚、酸素含有ガス供給路１７には、空気を酸素含有ガスＡとして供給する給気用送風機５２から延出される酸素含有ガス管路５３が接続され、ガスノズル１１には、ガス燃料Ｇを供給するガス燃料管路５１が接続されている。
【００４０】
外筒１２と中筒１５との間に、酸素含有ガス供給路１７と連通する酸素含有ガス流路１０ａが形成され、この酸素含有ガス流路１０ａは、内筒１８の基端部の開口に連通されており、酸素含有ガスＡが、内筒１８の内部を通して、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部に向けて流動されるように構成されている。
また、中筒１５と内筒１８との間に、チューブ２１から排出されて筒状部１００の内部を通して流動してくる燃焼ガスＥを流動させる排気流路１０ｂが形成されている。
【００４１】
給排気路形成用部材１６に備えられる酸素含有ガス供給路１７は、酸素含有ガス管路５３と接続され且つ前記三重管部分の軸芯方向に伸びる第一流路部分１７ａ、及び、その第一流路部分１７ａの端部に連通され且つ前記三重管部分の軸芯と直交する方向に伸びる一対の第二流路部分１７ｂ、第三流路部分１７ｃとから構成され、それら一対の第二流路部分１７ｂ、第三流路部分１７ｃが、外筒１２と中筒１５との間に形成された酸素含有ガス流路１０ａに連通されている。
【００４２】
給排気路形成用部材１６における排気路１３が、前記三重管部分の軸芯と直交する方向に伸びる状態で形成されて、中筒１５と内筒１８との間に形成される排気流路１０ｂに連通されている。さらに、給排気路形成用部材１６には、排気路１３と連通する排気管１４が設けられており、排気流路１０ｂからの燃焼ガスＥが、排気路１３及び排気管１４を通して外部に排出されるように構成されている。
【００４３】
前述の一対の第二流路部分１７ｂ及び第三流路部分１７ｃのうちの一方である第三流路部分１７ｃが、排気路１３に近接して位置し、且つ、燃焼ガス吸引用開口１３ｓを通して排気路１３に連通するように構成されており、第三流路１７ｃを酸素含有ガスＡが通流することによるエジェクタ作用により、燃焼ガス吸引用開口１３ｓを通して燃焼ガスＥを第三流路１７ｃ内に吸引して、第三流路１７ｃを通流する酸素含有ガスＡに燃焼ガスＥを混合させるように構成されている。
ちなみに、酸素含有ガスＡに燃焼ガスＥを混合させるのは、燃焼温度の高温化を抑制して、低ＮＯｘ化を図るためである。
【００４４】
酸素含有ガス供給路１７における第一流路部分１７ａが、排気路１３を貫通するように配置され、その第一流路部分１７ａを通流する酸素含有ガスＡの一部を排気路１３に供給する供給口１７ｓが設けられ、燃焼ガスＥに酸素含有ガスＡが混合されるように構成されている。
ちなみに、排気路１３を通流する燃焼ガスＥに酸素含有ガスＡを混合させるのは、燃焼ガスＥの温度を低下させるためである。
【００４５】
尚、図１においては、内筒１８の先端が、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも加熱対象空間Ｓの内方に延出させ、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部が、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面と同じ位置に位置させる場合を例示したが、例えば、ガスノズル１１の先端の燃料噴出部を、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも加熱対象空間Ｓの内方側に延出させる、又は、炉壁Ｗにおける加熱対象空間Ｓ側の内面よりも外方側に引退させる等、内筒１８及びガスノズル１１の配置構成は種々変更できる。
【００４６】
図１及び図２に示すように、筒状部１００の側面には、開口部１０２が設けられ、この開口部１０２を覆う壁体１０３が、ビスによって筒状部１００に固定されている。
壁体１０３は、設定圧力以上の圧力にて加圧されると破壊され、筒状部１００の側面に設けられた開口部１０２を露出するように構成されている。
壁体１０３が破壊する設定圧力は、チューブ２１及びバーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１０２の開口面積は、チューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
【００４７】
すなわち、開口部１０２と壁体１０３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、そして、圧力逃し手段Ｆが、筒状部１００に設けられることになる。
又、開口部１０２の設置個数は、筒状部１００の強度を確保でき、且つ、その開口部１０２がチューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となる範囲で任意に選択可能である。
尚、この筒状部１００の両端には、バーナ本体部１０又はチューブ２１と接続するためのフランジ部が設けられている。
【００４８】
次に、このチューブ式の加熱バーナの作用について説明を加える。
バーナ本体部１０は、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスＡにて燃焼させた燃焼ガスＥを、チューブ２１内部に延出したバーナ本体部１０の内管１８を通してチューブ２１内に供給する。チューブ２１は筒体の一方側の端部が閉塞された状態に構成されているため、供給された燃焼ガスＥは閉塞された端部にて折り返して、バーナ本体部１０の内管１８とチューブ２１との間の空間を通過してチューブ２１の開口側の端部に還流され、チューブ２１外に排出される。
チューブ２１は燃焼ガスＥによって加熱され、その輻射熱によって加熱対象空間Ｓ内を加熱するものとなる。
チューブ２１から排出された燃焼ガスＥは、筒状部１００の内部を通過し、さらにバーナ本体部１０の排気流路１０ｂ及び給排気路形成部材１６における排気路１３を経由して排気管１４に送られ、外部に排出される。
【００４９】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２１内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて筒状部１００に設けられた壁体１０３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１０３が破壊され、開口部１０２にて外部と連通する状態となる。この開口部１０２は、チューブ２１内に発生した圧力を外部に逃すのに十分な開口面積であるため、チューブ２１内に発生した圧力が炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２１、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１０３は、筒状部１００にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１０３を筒状部１００に付け替えることができる。
【００５０】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明するが、第２実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成を説明する。
【００５１】
図３に示すように、ラジアントチューブＲが、第１実施形態と同様の有底直筒状のチューブ２２により構成され、このラジアントチューブ２２の開口端部に、バーナ本体１０がフランジ接続されている。
そして、ラジアントチューブＲを構成するチューブ２２の長手方向の中間部に、連通管Ｌが接続され、チューブ２２における連通管Ｌの接続箇所には、チューブ２２の内部と連通管Ｌの内部とを連通する連通孔２２ｈが形成されている。
【００５２】
連通管Ｌを構成する管４１は、チューブ２２に接続される屈曲管４１ａと、その屈曲管４１ａに接続される直管４１ｂとから構成されている。そして、直管４１ｂが、炉壁Ｗを貫通して、炉壁Ｗの外部に延出される状態で設けられている。
また、屈曲管４１ａ及び直管４１ｂは、金属性の素材にて形成されている。
この管４１の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４１が、チューブ２２を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２２と屈曲管４１ａとの接続、及び、屈曲管４１ａと直管４１ｂとの接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００５３】
連通管Ｌを構成する管４１の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、筒状部１１０がフランジ接続されている。この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定されている。
壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２２、管４１、及び、バーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２２内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２２の内部と連通する状態でチューブ２２に接続された管４１に設けられることとなる。
【００５４】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２１内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２２内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２２内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２２、管４１、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００５５】
加えて、管４１が、チューブ２２を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４１にてチューブ２２を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁に対して支持体と管４１とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２２を支持できるものとなる。
【００５６】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明するが、第３実施形態において、第１及び第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１及び第２実施形態と異なる構成を説明する。
【００５７】
図４に示すように、ラジアントチューブＲが、第１実施形態と同様の有底直筒状のチューブ２３により構成され、第２実施形態と同様に、このチューブ２３の開口端部に、バーナ本体１０がフランジ接続されている。
そして、ラジアントチューブＲを構成するチューブ２３における閉塞側の先端部に、連通管Ｌが接続され、チューブ２３における連通管Ｌの接続箇所には、チューブ２３の内部と連通管Ｌの内部とを連通する連通孔２３ｈが形成されている。
【００５８】
連通管Ｌとしての管４２は、直筒状に形成され、一端側がチューブ２３の閉塞側の端部に接続され、他端側が炉壁Ｗの外部側に延出される状態で設けられる。
また、管４２は、金属性の素材にて形成されている。
この管４２の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４２が、チューブ２３を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２３と管４２との接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００５９】
連通管Ｌとしての管４２の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、上記第２実施形態で説明した筒状部１１０がフランジ接続され、炉壁Ｗに止め付けられている。
つまり、この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定され、この壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２２、管４１、及び、バーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２２内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２２の内部と連通する状態でチューブ２３に接続された管４２に設けられることとなる。
【００６０】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２３内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２３内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２２内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２３、管４２、バーナ本体部１０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００６１】
加えて、管４２が、チューブ２３を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４２にてチューブ２３を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁に対して支持体と管４２とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２３を支持できるものとなる。
【００６２】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明するが、第４実施形態において、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１実施形態と異なる構成を説明する。
【００６３】
図５に示すように、チューブ式の加熱バーナは、金属等の素材にて、両端が開口するＷ字状に形成されたチューブ２４により構成されるラジアントチューブＲと、そのラジアントチューブＲにおけるチューブ２４の両端に接続される一対のバーナ本体部７０とを備えて構成されている。
そして、ラジアントチューブＲにおけるチューブ２４と一対のバーナ本体部７０との夫々の間に、ラジアントチューブＲ内と連通する筒状部１００が設けられている。この筒状部１００は、上記第１実施形態で説明したものと同様のものである。
つまり、ラジアントチューブＲと筒状部１００がフランジ接続され、筒状部１００とバーナ本体部７０とが、フランジにて接続されている。
【００６４】
ラジアントチューブＲを構成するチューブ２４は、端部用の直筒状部分２４ａ、中間用の直筒状部分２４ｂ、及び、半円状に湾曲する湾曲筒状部分２４ｃを接続して構成されている。
また、端部用の直筒状部分２４ａの一端側にはフランジ部が形成され、筒状部１００及びバーナ本体部７０が接続されるように構成されている。
尚、チューブ２４は、湾曲筒状部分２４ｃに接続され且つ炉壁Ｗに接続された支持体Ｕにて炉壁Ｗに対して支持されている。この支持体Ｕは、棒状材等にて構成される。
【００６５】
図６に示すように、バーナ本体部７０は、有底筒状の外筒７２の内部に、ラジアントチューブＲ内にガス燃料Ｇを供給するガスノズル７１が設けられ、外筒７２と内筒７５との間に、通気可能な蓄熱体７３を備えた給排気路７４が形成されている。
また、バーナ本体部７０のガス燃料噴出方向側の端部には、筒状部１００の内部を通ってチューブ２４内に延びる導入管７６が接続されている。この導入管７６のバーナ本体部側の端部は、内筒７５よりも大径で且つ外筒７２よりも小径に形成されて、後述の如く、給排気路７４を通して供給される酸素含有ガスを内部に受け入れることや、チューブ２４からの燃焼ガスを給排気路７４に導くことが行われるようになっている。
【００６６】
一対のバーナ本体部７０のガスノズル７１の夫々に対して、ガス燃料Ｇを供給する一対のガス燃料管路５１が設けられ、各ガス燃料管路５１にはガス燃料Ｇの供給を断続する開閉弁５９が設けられており、その一対の開閉弁５９を交互に開弁することにより、一対のガスノズル７１に交互にガス燃料Ｇを供給できるように構成されている。
【００６７】
一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の夫々に対して、四方弁５６から延出された 給排気管路５７が接続されている。
四方弁５６には、給気用送風機５２から延出される酸素含有ガス管路５３が接続され、並びに、排気用送風機５４から延出される排気管路５５が接続されている。そして、四方弁５６は、一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の一方に給気用送風機５２を接続し且つ他方に排気用送風機５４を接続する状態と、一対のバーナ本体部７０の給排気路７４の一方に排気用送風機５４を接続し且つ他方に給気用送風機５２を接続する状態とを切り替えるように構成されている。
【００６８】
そして、一対のバーナ本体部７０のうちの一方にガス燃料Ｇと酸素含有ガスを供給し、かつ、他方から燃焼ガスを排出する状態と、一対のバーナ本体部７０のうちの他方にガス燃料Ｇと酸素含有ガスを供給し、かつ、一方から燃焼ガスを排出する排出状態とに切換えるように、一対の開閉弁５９並びに四方弁５６を操作することにより、いわゆる、蓄熱式の交番燃焼を行えるように構成されている。
【００６９】
又、酸素含有ガス管路５３には、エジェクタ５８が設けられ、排気管路５５とエジェクタ５８の吸引部とが排気再循環路６０にて接続されており、酸素含有ガスにラジアントチューブＲから排出された燃焼ガスの一部を混合して、燃焼ガスの一部をバーナ本体部７０内に再循環するように構成されている。
ちなみに、酸素含有ガスに燃焼ガスを混合させるのは、燃焼温度の高温化を抑制して、低ＮＯｘ化を図るためである。
【００７０】
筒状部１００は、上述の如く第１実施形態で説明したものと同様の構造である。
つまり、筒状部１００に設けられた壁体１０３は、設定圧力以上の圧力にて加圧されると破壊され、筒状部１００の側面に設けられた開口部１０２を露出するように構成されている。
壁体１０３が破壊する設定圧力は、チューブ２１及びバーナ本体部１０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１０２の開口面積は、チューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
【００７１】
すなわち、開口部１０２と壁体１０３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、そして、圧力逃し手段Ｆが、筒状部１００に設けられることになる。
又、開口部１０２の設置個数は、筒状部１００の強度を確保でき、且つ、その開口部１０２がチューブ２１内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となる範囲で任意に選択可能である。
【００７２】
次に、このチューブ式の加熱バーナの作用について説明を加える。
一対のバーナ本体部７０のうちの一方が、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスＥをチューブ２４内に供給する燃焼状態となり、他方のバーナ本体部７０が、燃焼ガスを排出する排気状態となる燃焼形態と、一対のバーナ本体部７０のうちの他方が、供給されるガス燃料Ｇを供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスをチューブ２４内に供給する燃焼状態となり、一方のバーナ本体部７０が、燃焼ガスを排出する排気状態となる燃焼形態とに、設定時間おきに繰り返し切り替えられることになる。
【００７３】
そして、排気状態のバーナ本体部７０においては、燃焼ガスの保有熱を給排気路７４に備えられる蓄熱体７３に蓄熱することになり、燃焼状態のバーナ本体部７０においては、蓄熱体７３の保有熱にて酸素含有ガスを予熱することになる。
従って、チューブ２４には両端側から交互に燃焼ガスＥが供給されることとなり、加熱対象空間Ｓ内を均一に加熱できるものとなる。
【００７４】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２４内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて筒状部１００に設けられた壁体１０３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１０３が破壊され、開口部１０２にて外部と連通する状態となる。この開口部１０２は、チューブ２４内に発生した圧力を外部に逃すのに十分な開口面積であるため、チューブ２４内に発生した圧力が炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２４、バーナ本体部７０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１０３は、筒状部１００にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１０３を筒状部１００に付け替えることができる。
【００７５】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明するが、第５実施形態において、第１〜第４実施形態と同一の構成については、同一の符号を付すことにより説明を省略し、主として第１〜第４実施形態と異なる構成を説明する。
【００７６】
図７に示すように、第４実施形態と同様に、ラジアントチューブＲが、金属等の素材にて、両端が開口するＷ字状に形成されたチューブ２５により構成され、そのラジアントチューブＲにおけるチューブ２４の両端に、一対のバーナ本体部７０が備えられている。
ラジアントチューブＲを構成するチューブ２５は、端部用の直筒状部分２５ａ、中間用の直筒状部分２５ｂ、及び、半円状に湾曲する湾曲筒状部分２５ｃを接続して構成されている。
また、端部用の直筒状部分２５ａの一端側にはフランジ部が形成され、バーナ本体部７０が接続されるように構成されている。
【００７７】
チューブ２５の湾曲筒状部分２５ｃには、連通管Ｌが接続され、湾曲筒状部分２５ｃには、連通管Ｌの内部と連通するための連通孔２５ｈが設けられている。
連通管Ｌを構成する管４３は、一端側をチューブ２５の連通孔２５ｈに連通するようにチューブ２５に接続され、他端側を炉壁Ｗの外部側に延出される状態で設けられる。
また、管４３は、金属性の素材にて形成されている。
この管４３の端部がフランジ状に形成されて、ボルト等により、炉壁Ｗに取り付けられており、連通管Ｌを構成する管４３が、チューブ２５を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されている。
チューブ２５と管４３との接続は、溶接により行うことができるが、螺合等、他の接続構造を用いることもできる。
【００７８】
連通管Ｌとしての管４３の炉壁Ｗよりも外部に位置する端部に、上記第２実施形態で説明した筒状部１１０がフランジ接続されている。
つまり、この筒状部１１０の先端部には、その先端側の開口部１１２を覆うように壁体１１３がビスによって固定され、この壁体１１３は、設定圧力以上の圧力が加圧されると破壊され、筒状部１１０の先端の開口部１１２を露出するように構成されている。
壁体１１３が破壊する設定圧力は、チューブ２５、管４３、及び、バーナ本体部７０が損傷する虞のある圧力よりも低い圧力であるように設定され、加えて、開口部１１２の開口面積は、チューブ２５内に発生した高圧力を外部に逃すに十分な開口面積となるように構成されている。
すなわち、開口部１１２と壁体１１３とによって、ラジアントチューブＲ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段Ｆが構成されることになり、その圧力逃し手段Ｆが、チューブ２５の内部と連通する状態でチューブ２５に接続された管４３に設けられることとなる。
【００７９】
そして、不完全燃焼や不着火等によってチューブ２５内に充満したガス燃料Ｇが爆発した場合には、その爆発による圧力にて壁体１１３が加圧されることになり、その圧力が設定圧力以上になると、壁体１１３が破壊され、開口部１１２にて外部と連通する状態となる。この開口部１１２は、チューブ２５内に発生した圧力を外部に逃すに十分な開口面積であるため、チューブ２５内に発生した圧力は炉壁Ｗの外部、すなわち加熱対象空間Ｓの外部に逃されることになり、チューブ２５、管４３、バーナ本体部７０、及び、炉壁Ｗ等の構成部材の損傷が防止されることになる。
さらに、壁体１１３は、筒状部１１０にビスにて止着されるものであり、破壊された場合には、新たな壁体１１３を筒状部１１０に付け替えることができる。
【００８０】
加えて、管４３が、チューブ２５を炉壁Ｗに対して支持する支持体に兼用されているから、管４３にてＷ字状のチューブ２５を炉壁Ｗに対して適確に支持できることになる。そして、炉壁Ｗに対して支持体Ｕと管４３とを各別に設ける必要が無く、簡素な構成でチューブ２５を支持できるものとなる。
【００８１】
〔その他の実施形態〕
（イ）上記第１〜第５の各実施形態では、ラジアントチューブにバーナ本体部からの燃焼ガスを供給するように構成したが、そのような構成に限定されるものではなく、例えばバーナ本体部で燃焼させる火炎の輻射熱にてラジアントチューブを加熱するように構成してもよい。
【００８２】
（ロ）上記第１〜第５の各実施形態では、圧力逃し手段が、ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると破壊される壁体を備えるように構成したが、そのような構成に限定されるものではなく、例えば閉状態となるように付勢され、設定圧力以上の圧力がかかるとその付勢力に抗して開状態となるような弁体を設けて構成してもよい。その他、圧力逃し手段としては、設定圧力以上の圧力によって開口状態になることのできる手段であれば各種利用可能である。
【００８３】
（ハ）上記第４実施形態では、ラジアントチューブＲを炉壁Ｗに対して支持する支持体Ｕを備える構成としたが、そのような支持体Ｕを備えない構成としてもよい。
また、上記第５実施形態では、連通管Ｌと支持体Ｕとを兼用する構成としたが、それらを各別に備える構成とすることも可能である。
【００８４】
（ニ）上記第１〜第５の各実施形態においては、圧力逃し手段を備える筒状部１００又は１１０をいずれか一方のみ備える構成としたが、双方とも備える構成にしてもよい。その場合、ラジアントチューブＲ内の圧力をより適切に外部に逃すことができるものとなる。
【００８５】
（ホ）上記第１〜第５の各実施形態においては、ラジアントチューブ、筒状部、及びバーナ本体部を、それらが備えるフランジによって相互に接続するように構成したが、そのような構成に限定されるものでは無い。例えば、ラジアントチューブ、筒状部、及びバーナ本体部の夫々を螺合によって接続するように構成してもよく、その相互の接続についてはは、上記爆発等による圧力によって分解しない手段を各種採用可能である。
【００８６】
（ヘ）上記第４及び第５実施形態では、ラジアントチューブＲを、湾曲筒状部分を３つ備えるＷ字状に形成するものとしたが、このような構成に限定されるものではなく、湾曲筒状部分を２つ以下或いは４つ以上としてもよい。例えば、湾曲筒状部分を１つのみとするＵ字状とすることや、湾曲筒状部分を５つ以上とする波状に構成することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１０ バーナ本体部
１０ａ 酸素含有ガス流路
１０ｂ 排気流路
１１ ガスノズル
１２ 外筒
１３ 排気路
１３ｓ 燃焼ガス吸引用開口
１４ 排気管
１５ 中筒
１６ 給排気路形成用部材
１７ 酸素含有ガス供給路
１７ａ 第１流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｂ 第２流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｃ 第３流路部分（酸素含有ガス供給路）
１７ｓ 供給口
１８ 内管
２１ チューブ（ラジアントチューブ）
５１ ガス燃料管路
５２ 給気用送風機
５３ 酸素含有ガス管路
１００ 筒状部
１０２ 開口部（圧力逃し手段）
１０３ 壁体（圧力逃し手段）
Ａ 酸素含有ガス
Ｇ ガス燃料
Ｅ 燃焼ガス
Ｆ 圧力逃し手段
Ｒ ラジアントチューブ
Ｗ 炉壁
Ｓ 加熱対象空間
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナ本体とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、
前記バーナ本体が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたチューブ式の加熱バーナであって、
前記ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段が設けられているチューブ式の加熱バーナ。
【請求項２】
前記ラジアントチューブと前記バーナ本体部との間に、前記ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、前記圧力逃し手段が、前記筒状部に設けられている請求項１記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項３】
前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブに接続される状態で設けられている請求項１記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項４】
前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブの内部と連通する状態で前記ラジアントチューブに接続された連通管に設けられている請求項３記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項５】
請求項２に記載のチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブを前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定する状態で、且つ、前記筒状部を前記区画壁の外部に位置させる状態で設けられている加熱装置。
【請求項６】
請求項４のチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブに接続された前記連通管を前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられている加熱装置。
【請求項７】
前記連通管が、前記ラジアントチューブを前記区画壁に対して支持する支持体に兼用されている請求項６記載の加熱装置。
【請求項１】
バーナ本体とラジアントチューブとが接続される状態で備えられ、
前記バーナ本体が、供給されるガス燃料を供給される酸素含有ガスにて燃焼させた燃焼ガスを前記ラジアントチューブに供給し、且つ、そのラジアントチューブから排出される前記燃焼ガスを外部に排出するように構成されたチューブ式の加熱バーナであって、
前記ラジアントチューブ内の圧力が設定圧力以上になると、その圧力にて外部と連通する状態に開口される圧力逃し手段が設けられているチューブ式の加熱バーナ。
【請求項２】
前記ラジアントチューブと前記バーナ本体部との間に、前記ラジアントチューブ内と連通する筒状部が設けられ、前記圧力逃し手段が、前記筒状部に設けられている請求項１記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項３】
前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブに接続される状態で設けられている請求項１記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項４】
前記圧力逃し手段が、前記ラジアントチューブの内部と連通する状態で前記ラジアントチューブに接続された連通管に設けられている請求項３記載のチューブ式の加熱バーナ。
【請求項５】
請求項２に記載のチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブを前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁に固定する状態で、且つ、前記筒状部を前記区画壁の外部に位置させる状態で設けられている加熱装置。
【請求項６】
請求項４のチューブ式の加熱バーナが、加熱対象空間内に位置させる前記ラジアントチューブに接続された前記連通管を前記加熱対象空間の区画形成用の区画壁を通して外部に延出させる状態で設けられている加熱装置。
【請求項７】
前記連通管が、前記ラジアントチューブを前記区画壁に対して支持する支持体に兼用されている請求項６記載の加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２３０２７８（Ｐ２０１０−２３０２７８Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８０１８１（Ｐ２００９−８０１８１）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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