管状火炎バーナ及びラジアントチューブ式加熱装置
【課題】高い燃焼安定性を備えた管状火炎バーナ及びこれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置を提供する。
【解決手段】管状の燃焼室１１の外周に燃料ガスａと酸素含有ガスｂを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズル１２、１３が隣接して設けられ、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、燃焼室１１の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、第１のスリット状ノズル１２は燃焼室１１の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズル１３は前記接線方向と平行になるように設けられている管状火炎バーナ１０及びこれを用いたラジアントチューブ式加熱装置２０、４１、４２、４３である。
【解決手段】管状の燃焼室１１の外周に燃料ガスａと酸素含有ガスｂを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズル１２、１３が隣接して設けられ、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、燃焼室１１の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、第１のスリット状ノズル１２は燃焼室１１の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズル１３は前記接線方向と平行になるように設けられている管状火炎バーナ１０及びこれを用いたラジアントチューブ式加熱装置２０、４１、４２、４３である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状火炎バーナ及びそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炉や燃焼器に取り付けられるバーナとして、先端部が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の基端部の閉塞端部近傍に燃料ガスを吹き込むスリット形状のノズルと酸素含有ガスを吹き込むスリット形状のノズルが、前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて設けられている非予混合型の管状火炎バーナが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、スリット形状のノズルを４方に設けた管状火炎バーナを搭載したラジアントチューブ式加熱装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
これらの管状火炎バーナは、高速の旋回流中で安定な火炎が形成されるので、燃焼量の調節範囲が広く、燃焼排ガスの温度のバラツキも小さい。また、酸素比や空気比を下げて、ＮＯxなどの有害物質の発生、ススの発生、及び未燃焼のまま排出されるガスを低減することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３５８５２７号公報
【特許文献２】特開２００４−７７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように特許文献２に記載された管状火炎バーナ８０では、燃料ガスａを吹き込むスリット状ノズル８２と酸素含有ガスｂを吹き込むスリット状ノズル８３の開口端部８４の位置が互いに離れているため、燃焼室８１での燃料ガスａと酸素含有ガスｂの混合性が悪い。従って、燃料ガスａと酸素含有ガスｂの混合比が変動した場合、燃焼が不安定となり、燃焼排ガスの温度のバラツキが大きくなる。その結果、酸素比や空気比を下げることができず、ＮＯxなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスも増加するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性を高め、燃料ガスと酸素含有ガスの混合比が変動した場合においても、安定な燃焼が可能な管状火炎バーナ及びそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る管状火炎バーナは、管状の燃焼室の外周に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズルが隣接して設けられた管状火炎バーナにおいて、
前記第１、第２のスリット状ノズルは、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、前記第１のスリット状ノズルは前記燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、前記第２のスリット状ノズルは前記接線方向と平行になるように設けられている。
【０００８】
第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記燃料ガスを供給することもできるし、前記第１のスリット状ノズルから前記燃料ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを供給することもできる。
【０００９】
また、第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、前記燃焼管と前記外管との隙間を仕切り板によって区分して前記燃料ガスの通路と、前記酸素含有ガスの通路を形成することもできる。これによって、管状火炎バーナの燃焼領域を管状火炎バーナの先側に形成することができる。
また、第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記第１、第２のスリット状ノズルが、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けることも可能である。
【００１０】
そして、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置は、以上の第１の発明に係る管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設している。ここで、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に設けられた外管の長さは、該ラジアントチューブ式加熱装置の炉壁の厚みより長く、燃焼領域（燃焼管の先側を含む）が該ラジアントチューブ式加熱装置の炉内に位置するのが好ましい。
【００１１】
このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスを前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを有することもできる。
【００１２】
また、このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスに前記管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを有することもできる。
【００１３】
そして、このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に別の前記管状火炎バーナを配設し、２つの前記管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの前記酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る管状火炎バーナは、第１、第２のスリット状ノズルが、燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、第１のスリット状ノズルは燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズルは接線方向と平行になるように設けられているので、燃料ガス及び酸素含有ガスの混合比が変動した場合においても、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が良いため、可燃範囲が広い安定燃焼が可能な管状火炎バーナが得られる。また、燃焼排ガスの温度のバラツキも小さく、ＮＯxなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスの発生も少なく低公害化を達成できる。
【００１５】
特に、第１、第２のスリット状ノズルが、燃焼室の長さ方向同一位置に、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組設けられている場合は、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が更に向上し、より効率的に燃料ガスを燃焼室内で燃焼させることができる。
【００１６】
また、燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、燃焼管と外管との隙間を仕切り板によって区分して燃料ガスの通路と、酸素含有ガスの通路を形成することによって、燃料ガスと酸素含有ガスが混合して管状に燃焼する領域を、管状火炎バーナの先側に形成できる。これによって、管状火炎バーナの異常加熱等を防止できる。
【００１７】
第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置は、第１の発明に係る管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設したので、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が増してより効率的に燃料ガスを燃焼させることができると共に、燃焼室の内面によって火炎が形成されるので、ラジアントチューブの表面温度を均一化させ、加熱ラジアントチューブの部分的加熱による熱的劣化を減少させ、ラジアントチューブの長寿命化を達成できる。
また、管状火炎バーナの燃焼管と外管との隙間を仕切り板によって区分して燃料ガスの通路と、酸素含有ガスの通路を形成することによって、炉内にあるラジアントチューブを積極的に加熱できる。
【００１８】
特に、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に、酸素含有ガスを管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを設けた場合には、自己排ガスの熱量を有効に使用して熱効率を上げることができる。
【００１９】
第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に、酸素含有ガスに管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを設けた場合には、供給する酸素含有ガス中の酸素含有率を低減して低ＮＯx化が達成できる。
【００２０】
そして、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に別の管状火炎バーナを配設し、２つの管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有する場合、更に自己排ガスの熱量を有効に使用して熱効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナの構造を示す側面図、（Ｂ)はＡ−Ａ矢視断面図、（Ｃ)はＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナの燃焼可燃範囲を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナの側面図である。
【図８】同管状火炎バーナの背面図である。
【図９】図７におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】図９におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナを用いたラジアントチューブ式加熱装置の一使用状況の説明図、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナを用いたラジアントチューブ式加熱装置の一使用状況の説明図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ)は従来例に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０は、管状の燃焼室１１の外周に酸素含有ガスの一例である空気ｂを供給する第１のスリット状ノズル１２と、燃料ガスａを供給する第２のスリット状ノズル１３が隣接して設けられている。そして、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、燃焼室１１の長さ方向同一位置に設けられている。また、第１のスリット状ノズル１２は燃焼室１１の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズル１３は接線方向と平行になるように設けられている。
【００２３】
第１、第２のスリット状ノズル１２、１３の断面は、長辺の長さが短辺の例えば、５〜２０倍程度の長方形となって、その開口端部１４、１５が断面円形の燃焼室１１の内周面に沿って開口している。なお、開口端部１４、１５は燃焼室１１の長手方向（即ち、軸方向）に対して同一位置に僅少の間隔を有して並んで形成されている。
【００２４】
この第１のスリット状ノズル１２には、燃焼室１１に空気ｂを供給する図示しない空気供給パイプが接続され、第２のスリット状ノズル１３には燃焼室１１に燃料ガスａを供給する図示しない燃料ガス供給パイプが接続されている。そして、燃焼室１１の開放された先側から燃焼排ガス（排ガス）ｆが排出される。なお、この実施の形態では第１、第２のスリット状ノズル１２、１３の断面積を同一としたが、空気を供給する第１のスリット状ノズル１２の断面積を、燃料ガスを供給する第２のスリット状ノズル１３に対して大きくしてもよい。
【００２５】
そして、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、近接して平行に設けられており、それぞれの開口端部１４、１５から吹き入れた空気ｂ及び燃料ガスａは、燃焼室１１の内周面に沿って平行流を形成したのちに、この平行流を形成したガスは、燃焼室１１の内周面に近い領域で燃料ガスａと空気ｂが効率良く急速に混合されながら旋回流ｃを形成するようになっている。その旋回流ｃとなった混合ガスに点火プラグ又はパイロットバーナ等の点火装置（図示せず）によって点火すると、燃焼室１１内に管状の火炎が生成される。
【００２６】
本実施の形態では、第１のスリット状ノズル１２と、第２のスリット状ノズル１３を対として、燃焼室１１の内周面に互いに対向して２対設けているが、１対のみ又は３対以上設けてもよい。また、空気ｂを第２のスリット状ノズル１３によって、燃料ガスａを第１のスリット状ノズル１２によって供給してもよい。
【００２７】
上記のように構成された管状火炎バーナ１０においては、燃料ガスａと空気ｂの混合性が良好なため、酸素利用効率を高めることができる。更に、余分な酸素ガスを供給する必要がなくなるため、燃料ガス成分が過濃な状態になる領域においても燃焼させることが可能となる。その結果、管状火炎バーナ１０自身の可燃範囲が広がり、燃料ガスａと空気ｂの混合割合が変動しても安定燃焼が可能となる。また燃焼排ガスｆの温度のバラツキも小さく、ＮＯｘなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスの発生も少なく低公害化を達成できる。
【００２８】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置２０について説明する。
図２に示すように、ラジアントチューブ式加熱装置２０は、炉壁４０に配設されたＷ字型のラジアントチューブ２１と、ラジアントチューブ２１の一方の開放端に装着された管状火炎バーナ１０によって構成されている。
【００２９】
管状火炎バーナ１０により生成された管状の火炎ｄの燃焼排ガスｆは燃焼室１１の先端からラジアントチューブ２１内に噴出する。ラジアントチューブ２１は、通常耐熱鋳鋼製でＵ型又はＷ型をしており、一方の開放端に装着された管状火炎バーナ１０の先端から噴出した管状の火炎ｄの燃焼排ガスｆにより加熱され、表面からの輻射により被加熱物を加熱する。そして他端部から燃焼排ガスｆを炉外に排出する。
【００３０】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置２０においては、管状火炎バーナ１０で生成される管状の火炎ｄの燃料ガスの温度バラツキが小さいため、ラジアントチューブ２１の温度バラツキも小さくなり、ラジアントチューブ２１の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置４１について、図３にて説明する。なお、ラジアントチューブ式加熱装置２０と同一の構成要素については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
ラジアントチューブ式加熱装置４１は、ラジアントチューブ２１の一端部に管状火炎バーナ１０を装着し、他端部にレキュペレータ２２を装着する。空気ｂは、レキュペレータ２２を用いて管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆにより予熱される。
ここで、レキュペレータ２２は、外部が筒状に形成されて、内部に空気ｂを導入する空気導入管２５と、その内部で温められた空気ｂを排出する空気排出管２３を有している。
【００３２】
まず、空気導入管２５から空気ｂが取り入れられレキュペレータ２２の内部に導入され、ラジアントチューブ２１から排出される燃焼排ガスｆと熱交換され、空気排出管２３を通って管状火炎バーナー１０に供給される。また、熱交換されたあとの燃焼排ガスｆは、排気管２４から排出される。
【００３３】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４１においては、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆの顕熱を用いるため、燃料ガスａの消費量を低減することができ省エネルギを達成できる。
【００３４】
更に、本発明の第３の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置４２について、図４にて説明する。
ラジアントチューブ式加熱装置４２は、ラジアントチューブ２１の一端部に管状火炎バーナ１０を装着し、他端部にレキュペレータ２６を装着する。
レキュペレータ２６は、外部が筒状に形成されて、内部に空気を導入する空気導入管２８と、その内部で温められた空気を排出する空気排出管２７を有している。空気排出管２７の出口側にエジェクタ３０を装着している。燃焼排ガスｆは、排気管２９及びエジェクタ３０を介して排気される。ここで、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆは、レキュペレータ２６によって抜熱された後、エジェクタ３０によってその一部を熱交換後の空気（酸素含有ガス）ｂに含有させる（即ち、一部を混合させる）。
【００３５】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４２においては、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆが空気ｂに含有されるため空気ｂの酸素含有率を低減することが可能で低ＮＯｘ化が達成できる。
【００３６】
更に、本発明の第４の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載した交番燃焼型ラジアントチューブ式加熱装置４３について、図５にて説明する。
交番燃焼型ラジアントチューブ式加熱装置４３は、ラジアントチューブ２１の両端部に管状火炎バーナ１０を装着する。そして、レキュペレータ３５、第１〜第４の切換え弁３１〜３４、空気導入管３６、排気管３７、排気導入管３８、空気排出管３９が設けられている。
【００３７】
次に、動作について説明すると、図５に示すラジアントチューブ式加熱装置４３は、交番燃焼型なので、たとえば、ラジアントチューブ２１の一端部に設けられた（図５の上部に設けられた）管状火炎バーナ１０が燃焼しているときは、ラジアントチューブ２１の他端部に設けられた（下部の）管状火炎バーナ１０は休止している。その場合、下部の管状火炎バーナ１０側より、燃焼排ガスｆは、第１の切換え弁３１を経由して排気導入管３８を通ってレキュペレータ３５に導入される。この時、第２の切換え弁３２は閉じられ上部の管状火炎バーナ１０側に排気させないようにしている。
【００３８】
次に、レキュペレータ３５には、空気導入管３６から空気ｂが取り入れられ、レキュペレータ３５で燃焼排ガスｆと熱交換され、燃焼排ガスｆは排気管３７を通って排気される。ここで、温められた空気ｂは、空気排出管３９に排出される。空気排出管３９では、第３の切換え弁３３は閉じられており、第４の切換え弁３４を経由して上部の管状火炎バーナ１０に送られる。ここで、燃焼室１１の内周面に互いに対向して設けられた２つの第１のスリット状ノズル１２を通して予熱された空気ｂが供給される。
【００３９】
上部の管状火炎バーナ１０が休止し、下部の管状火炎バーナ１０が燃焼している場合は、第１、第４の切換え弁３１、３４が閉じられた状態で燃焼動作を行う。
このように、複数の管状火炎バーナ１０を交互に交番燃焼させ、レキュペレータ３５と第１〜第４の切換え弁３１〜３４を切替えることで、排出される燃焼排ガスｆによって互いの管状火炎バーナ１０に供給する空気ｂを予熱する。
【００４０】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４３においては、互いの管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆの顕熱を用いるため、燃料ガスａの消費量をより低減することができ省エネルギを達成できる。
【００４１】
次に、管状火炎バーナ１０の燃焼安定の効果を図６のグラフで示す。実験は、燃料ガスはメタンを使用し、空気流量を２００Ｎｍ3／ｈ固定とし、燃料ガス流量を変化させ燃焼可燃範囲を確認している。
グラフ縦軸は、燃料ガスに対する空気比を示している。数値が大きくなるほど空気比が大きくなる。横軸には、本発明の実施例と従来例を並べて示している。
【００４２】
図６のグラフより、従来例（図１２に示す管状火炎バーナ）の燃焼可燃範囲が空気比０．９〜２．０の範囲であるのに対し、本発明に係る管状火炎バーナ１０は、燃焼可燃範囲が空気比０．６〜２．０の範囲である。通常は、空気比１．０で燃焼されるのが標準であるので、燃料ガス過濃領域の燃焼可燃範囲が大幅に広がっている。従って、従来は、変動による失火を考慮して空気比を例えば１．２に設定していたが、本発明では空気比を１．１に下げることが可能となり、その分省エネルギを達成できる。
【００４３】
なお、図１に示す管状火炎バーナ１０を使用して、図２〜図５に示すラジアントチューブ式加熱装置２０、４１、４２、４３のように、管状の火炎ｄの火炎長が長く、炉壁４０の内側で燃焼している場合は、管状火炎バーナ１０が加熱されることはない。しかしながら、図１１（Ａ）に示すように、管状火炎バーナ１０の位置が炉壁４０の外側又は外側近傍にあり、燃焼空気が高温の場合は火炎長が短くなって、燃焼位置が炉壁４０内にあることになる。
【００４４】
炉壁４０は通常断熱材によって構成されているので、炉壁４０に接するラジアントチューブ２１も断熱されていることになり、管状火炎バーナ１０の燃焼管４５及び炉壁４０に接するラジアントチューブ２１も異常加熱される場合がある。そこで、以下にこの問題を解決した本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ４６について説明する。
【００４５】
図７〜図１０、図１１（Ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ４６は、燃焼室を形成する燃焼管（内管）４５ａと、燃焼管４５ａと隙間を有して同心上、かつ外側に配置され、少なくとも一端部又は両端部から燃焼管４５ａが突出する外管４８とを有している。外管４８の両側は環状板４９、５０によって閉塞され、環状板４９、５０の内側には燃焼管４５ａが挿通している。外管４８の中央にはフランジ５１が設けられ、炉壁４０にねじ固定できるようになっている。また、外管４８は炉壁４０の厚みより長くなっているのが好ましい。
【００４６】
図９、図１０に示すように、燃焼管４５ａと外管４８との間には、第１の仕切り板５２、５３と、第２の仕切り板５４、５５がそれぞれ対向して平行に設けられ、酸素含有ガス通路の一例である空気通路５６、５７と、燃料ガス通路５８、５９を形成している。
この実施の形態では、外管４８の先側に位置する燃焼管４５ａには１８０度位置に対向して開口部６０、６１が設けられ、この開口部６０、６１を第２の仕切り板５４、５５でそれぞれ２つに分けて、第１のスリット状ノズル６２、６３と、第２のスリット状ノズル６４、６５とを形成している。
【００４７】
第１のスリット状ノズル６２、６３の外側には、第１、第２仕切り板５２〜５５と平行に、ガイド板６６、６６ａが設けられ、かつ垂直にガイド板７５、７５ａが設けられ、第１のスリット状ノズル６２、６３から空気を燃焼管４５ａの内側接線方向に供給する構造となっている。また、第２の仕切り板５４、５５の内側端部は、燃焼管４５ａの内側接線方向に傾斜（例えば、１５〜２５度程度）して、燃料ガスを燃焼管４５ａの内側半径方向に流す第２のスリット状ノズル６４、６５を形成している。この第２のスリット状ノズル６４、６５の外側には、第１、第２の仕切り板５２〜５５と平行にガイド板７４、７４ａが設けられ、更に垂直にガイド板７６、７６ａが設けられている。ここで、第１のスリット状ノズル６２、６３の内側から同一円周方向にそれぞれ空気を流し、第２のスリット状ノズル６４、６５から燃料ガスをそれぞれ燃焼管４５の同一円周方向で略内側接線方向に流すようにしている。
【００４８】
図８、図９に示すように、外管４８の基側には、それぞれ空気通路５６、５７に空気を供給する接続管６７、６８が設けられ、接続管６７、６８の端部にはそれぞれフランジ６７ａ、６８ａが設けられている。一方、外管４８の基側には、燃料ガス通路５８、５９に連結されるガス供給管６９、７０が設けられている。
【００４９】
また、燃焼管４５ａの途中位置で開口部６０、６１が形成されている手前位置には、中央に点火装置７１ａが嵌入する開孔７１が形成された閉塞板７２が設けられている。そして、点火装置７１ａの先端は開孔７１から燃焼管４５ａの先側に突出し、点火装置７１ａの後端は前後に調整可能な支持部材７２ａによって支持されている。
【００５０】
この管状火炎バーナ４６を用いたラジアントチューブ式加熱装置７３を図１１（Ｂ）に示すが、第１のスリット状ノズル６２、６３、及び第２のスリット状ノズル６４、６５から供給された空気及び燃料ガスが、燃焼管４５ａ内に旋回流を形成するようにして流れ、管状の火炎ｄを発生する。この場合は、管状火炎バーナ４６の燃焼領域Ｂは、炉壁４０の内側（即ち、炉内）に位置しているので、積極的に外側のラジアントチューブ２１に吸熱され、燃焼管４５ａ、外管４８が異常高温になることはない。
【００５１】
前記実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置７３においては、図３〜図５に示すように、燃焼用空気を燃焼排ガスを用いて積極的に予熱するレキュペレータを設けていないが、図３〜図５に示すように、レキュペレータ２２、２６、３５を設けることによって、更に熱効率を向上させることができる。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：管状火炎バーナ、１１：燃焼室、１２：第１のスリット状ノズル、１３：第２のスリット状ノズル、１４、１５：開口端部、２０：ラジアントチューブ式加熱装置、２１：ラジアントチューブ、２２：レキュペレータ、２３：空気排出管、２４：排気管、２５：空気導入管、２６：レキュペレータ、２７：空気排出管、２８：空気導入管、２９：排気管、３０：エジェクタ、３１：第１の切換え弁、３２：第２の切換え弁、３３：第３の切換え弁、３４：第４の切換え弁、３５：レキュペレータ、３６：空気導入管、３７：排気管、３８：排気導入管、３９：空気排出管、４０：炉壁、４１：ラジアントチューブ式加熱装置、４２：ラジアントチューブ式加熱装置、４３：ラジアントチューブ式加熱装置、、４５、４５ａ：燃焼管、４６：管状火炎バーナ、４８：外管、４９、５０：環状板、５１：フランジ、５２、５３：第１の仕切り板、５４、５５：第２の仕切り板、５６、５７：空気通路、５８、５９：燃料ガス通路、６０、６１：開口部、６２、６３：第１のスリット状ノズル、６４、６５：第２のスリット状ノズル、６６、６６ａ：ガイド板、６７、６８：接続管、６７ａ、６８ａ：フランジ、６９、７０：ガス供給管、７１：開孔、７１ａ：点火装置、７２：閉塞板、７２ａ：支持部材、７３：ラジアントチューブ式加熱装置、７４、７４ａ、７５、７５ａ、７６、７６ａ：ガイド板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状火炎バーナ及びそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、炉や燃焼器に取り付けられるバーナとして、先端部が開放された管状の燃焼室を有し、この燃焼室の基端部の閉塞端部近傍に燃料ガスを吹き込むスリット形状のノズルと酸素含有ガスを吹き込むスリット形状のノズルが、前記燃焼室の内周面の接線方向に向けて設けられている非予混合型の管状火炎バーナが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、スリット形状のノズルを４方に設けた管状火炎バーナを搭載したラジアントチューブ式加熱装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
これらの管状火炎バーナは、高速の旋回流中で安定な火炎が形成されるので、燃焼量の調節範囲が広く、燃焼排ガスの温度のバラツキも小さい。また、酸素比や空気比を下げて、ＮＯxなどの有害物質の発生、ススの発生、及び未燃焼のまま排出されるガスを低減することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３５８５２７号公報
【特許文献２】特開２００４−７７０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、たとえば、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように特許文献２に記載された管状火炎バーナ８０では、燃料ガスａを吹き込むスリット状ノズル８２と酸素含有ガスｂを吹き込むスリット状ノズル８３の開口端部８４の位置が互いに離れているため、燃焼室８１での燃料ガスａと酸素含有ガスｂの混合性が悪い。従って、燃料ガスａと酸素含有ガスｂの混合比が変動した場合、燃焼が不安定となり、燃焼排ガスの温度のバラツキが大きくなる。その結果、酸素比や空気比を下げることができず、ＮＯxなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスも増加するという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性を高め、燃料ガスと酸素含有ガスの混合比が変動した場合においても、安定な燃焼が可能な管状火炎バーナ及びそれを搭載したラジアントチューブ式加熱装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的に沿う第１の発明に係る管状火炎バーナは、管状の燃焼室の外周に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズルが隣接して設けられた管状火炎バーナにおいて、
前記第１、第２のスリット状ノズルは、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、前記第１のスリット状ノズルは前記燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、前記第２のスリット状ノズルは前記接線方向と平行になるように設けられている。
【０００８】
第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記燃料ガスを供給することもできるし、前記第１のスリット状ノズルから前記燃料ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを供給することもできる。
【０００９】
また、第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、前記燃焼管と前記外管との隙間を仕切り板によって区分して前記燃料ガスの通路と、前記酸素含有ガスの通路を形成することもできる。これによって、管状火炎バーナの燃焼領域を管状火炎バーナの先側に形成することができる。
また、第１の発明に係る管状火炎バーナにおいて、前記第１、第２のスリット状ノズルが、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けることも可能である。
【００１０】
そして、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置は、以上の第１の発明に係る管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設している。ここで、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に設けられた外管の長さは、該ラジアントチューブ式加熱装置の炉壁の厚みより長く、燃焼領域（燃焼管の先側を含む）が該ラジアントチューブ式加熱装置の炉内に位置するのが好ましい。
【００１１】
このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスを前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを有することもできる。
【００１２】
また、このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスに前記管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを有することもできる。
【００１３】
そして、このラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に別の前記管状火炎バーナを配設し、２つの前記管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの前記酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
第１の発明に係る管状火炎バーナは、第１、第２のスリット状ノズルが、燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、かつ、第１のスリット状ノズルは燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズルは接線方向と平行になるように設けられているので、燃料ガス及び酸素含有ガスの混合比が変動した場合においても、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が良いため、可燃範囲が広い安定燃焼が可能な管状火炎バーナが得られる。また、燃焼排ガスの温度のバラツキも小さく、ＮＯxなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスの発生も少なく低公害化を達成できる。
【００１５】
特に、第１、第２のスリット状ノズルが、燃焼室の長さ方向同一位置に、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組設けられている場合は、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が更に向上し、より効率的に燃料ガスを燃焼室内で燃焼させることができる。
【００１６】
また、燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、燃焼管と外管との隙間を仕切り板によって区分して燃料ガスの通路と、酸素含有ガスの通路を形成することによって、燃料ガスと酸素含有ガスが混合して管状に燃焼する領域を、管状火炎バーナの先側に形成できる。これによって、管状火炎バーナの異常加熱等を防止できる。
【００１７】
第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置は、第１の発明に係る管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設したので、燃料ガスと酸素含有ガスの混合性が増してより効率的に燃料ガスを燃焼させることができると共に、燃焼室の内面によって火炎が形成されるので、ラジアントチューブの表面温度を均一化させ、加熱ラジアントチューブの部分的加熱による熱的劣化を減少させ、ラジアントチューブの長寿命化を達成できる。
また、管状火炎バーナの燃焼管と外管との隙間を仕切り板によって区分して燃料ガスの通路と、酸素含有ガスの通路を形成することによって、炉内にあるラジアントチューブを積極的に加熱できる。
【００１８】
特に、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に、酸素含有ガスを管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを設けた場合には、自己排ガスの熱量を有効に使用して熱効率を上げることができる。
【００１９】
第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に、酸素含有ガスに管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを設けた場合には、供給する酸素含有ガス中の酸素含有率を低減して低ＮＯx化が達成できる。
【００２０】
そして、第２の発明に係るラジアントチューブ式加熱装置において、ラジアントチューブの他端部に別の管状火炎バーナを配設し、２つの管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有する場合、更に自己排ガスの熱量を有効に使用して熱効率を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナの構造を示す側面図、（Ｂ)はＡ−Ａ矢視断面図、（Ｃ)はＢ−Ｂ矢視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナの燃焼可燃範囲を示すグラフである。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナの側面図である。
【図８】同管状火炎バーナの背面図である。
【図９】図７におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
【図１０】図９におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図１１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナを用いたラジアントチューブ式加熱装置の一使用状況の説明図、（Ｂ）は本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナを用いたラジアントチューブ式加熱装置の一使用状況の説明図である。
【図１２】（Ａ）、（Ｂ)は従来例に係るラジアントチューブ式加熱装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０は、管状の燃焼室１１の外周に酸素含有ガスの一例である空気ｂを供給する第１のスリット状ノズル１２と、燃料ガスａを供給する第２のスリット状ノズル１３が隣接して設けられている。そして、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、燃焼室１１の長さ方向同一位置に設けられている。また、第１のスリット状ノズル１２は燃焼室１１の内周面の接線方向を向いて設けられ、第２のスリット状ノズル１３は接線方向と平行になるように設けられている。
【００２３】
第１、第２のスリット状ノズル１２、１３の断面は、長辺の長さが短辺の例えば、５〜２０倍程度の長方形となって、その開口端部１４、１５が断面円形の燃焼室１１の内周面に沿って開口している。なお、開口端部１４、１５は燃焼室１１の長手方向（即ち、軸方向）に対して同一位置に僅少の間隔を有して並んで形成されている。
【００２４】
この第１のスリット状ノズル１２には、燃焼室１１に空気ｂを供給する図示しない空気供給パイプが接続され、第２のスリット状ノズル１３には燃焼室１１に燃料ガスａを供給する図示しない燃料ガス供給パイプが接続されている。そして、燃焼室１１の開放された先側から燃焼排ガス（排ガス）ｆが排出される。なお、この実施の形態では第１、第２のスリット状ノズル１２、１３の断面積を同一としたが、空気を供給する第１のスリット状ノズル１２の断面積を、燃料ガスを供給する第２のスリット状ノズル１３に対して大きくしてもよい。
【００２５】
そして、第１、第２のスリット状ノズル１２、１３は、近接して平行に設けられており、それぞれの開口端部１４、１５から吹き入れた空気ｂ及び燃料ガスａは、燃焼室１１の内周面に沿って平行流を形成したのちに、この平行流を形成したガスは、燃焼室１１の内周面に近い領域で燃料ガスａと空気ｂが効率良く急速に混合されながら旋回流ｃを形成するようになっている。その旋回流ｃとなった混合ガスに点火プラグ又はパイロットバーナ等の点火装置（図示せず）によって点火すると、燃焼室１１内に管状の火炎が生成される。
【００２６】
本実施の形態では、第１のスリット状ノズル１２と、第２のスリット状ノズル１３を対として、燃焼室１１の内周面に互いに対向して２対設けているが、１対のみ又は３対以上設けてもよい。また、空気ｂを第２のスリット状ノズル１３によって、燃料ガスａを第１のスリット状ノズル１２によって供給してもよい。
【００２７】
上記のように構成された管状火炎バーナ１０においては、燃料ガスａと空気ｂの混合性が良好なため、酸素利用効率を高めることができる。更に、余分な酸素ガスを供給する必要がなくなるため、燃料ガス成分が過濃な状態になる領域においても燃焼させることが可能となる。その結果、管状火炎バーナ１０自身の可燃範囲が広がり、燃料ガスａと空気ｂの混合割合が変動しても安定燃焼が可能となる。また燃焼排ガスｆの温度のバラツキも小さく、ＮＯｘなどの有害物質、スス及び未燃焼のまま排出されるガスの発生も少なく低公害化を達成できる。
【００２８】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置２０について説明する。
図２に示すように、ラジアントチューブ式加熱装置２０は、炉壁４０に配設されたＷ字型のラジアントチューブ２１と、ラジアントチューブ２１の一方の開放端に装着された管状火炎バーナ１０によって構成されている。
【００２９】
管状火炎バーナ１０により生成された管状の火炎ｄの燃焼排ガスｆは燃焼室１１の先端からラジアントチューブ２１内に噴出する。ラジアントチューブ２１は、通常耐熱鋳鋼製でＵ型又はＷ型をしており、一方の開放端に装着された管状火炎バーナ１０の先端から噴出した管状の火炎ｄの燃焼排ガスｆにより加熱され、表面からの輻射により被加熱物を加熱する。そして他端部から燃焼排ガスｆを炉外に排出する。
【００３０】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置２０においては、管状火炎バーナ１０で生成される管状の火炎ｄの燃料ガスの温度バラツキが小さいため、ラジアントチューブ２１の温度バラツキも小さくなり、ラジアントチューブ２１の寿命を延ばすことができる。
【００３１】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置４１について、図３にて説明する。なお、ラジアントチューブ式加熱装置２０と同一の構成要素については同一の符号を付して詳しい説明は省略する。
ラジアントチューブ式加熱装置４１は、ラジアントチューブ２１の一端部に管状火炎バーナ１０を装着し、他端部にレキュペレータ２２を装着する。空気ｂは、レキュペレータ２２を用いて管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆにより予熱される。
ここで、レキュペレータ２２は、外部が筒状に形成されて、内部に空気ｂを導入する空気導入管２５と、その内部で温められた空気ｂを排出する空気排出管２３を有している。
【００３２】
まず、空気導入管２５から空気ｂが取り入れられレキュペレータ２２の内部に導入され、ラジアントチューブ２１から排出される燃焼排ガスｆと熱交換され、空気排出管２３を通って管状火炎バーナー１０に供給される。また、熱交換されたあとの燃焼排ガスｆは、排気管２４から排出される。
【００３３】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４１においては、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆの顕熱を用いるため、燃料ガスａの消費量を低減することができ省エネルギを達成できる。
【００３４】
更に、本発明の第３の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載したラジアントチューブ式加熱装置４２について、図４にて説明する。
ラジアントチューブ式加熱装置４２は、ラジアントチューブ２１の一端部に管状火炎バーナ１０を装着し、他端部にレキュペレータ２６を装着する。
レキュペレータ２６は、外部が筒状に形成されて、内部に空気を導入する空気導入管２８と、その内部で温められた空気を排出する空気排出管２７を有している。空気排出管２７の出口側にエジェクタ３０を装着している。燃焼排ガスｆは、排気管２９及びエジェクタ３０を介して排気される。ここで、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆは、レキュペレータ２６によって抜熱された後、エジェクタ３０によってその一部を熱交換後の空気（酸素含有ガス）ｂに含有させる（即ち、一部を混合させる）。
【００３５】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４２においては、管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆが空気ｂに含有されるため空気ｂの酸素含有率を低減することが可能で低ＮＯｘ化が達成できる。
【００３６】
更に、本発明の第４の実施の形態に係る管状火炎バーナ１０を搭載した交番燃焼型ラジアントチューブ式加熱装置４３について、図５にて説明する。
交番燃焼型ラジアントチューブ式加熱装置４３は、ラジアントチューブ２１の両端部に管状火炎バーナ１０を装着する。そして、レキュペレータ３５、第１〜第４の切換え弁３１〜３４、空気導入管３６、排気管３７、排気導入管３８、空気排出管３９が設けられている。
【００３７】
次に、動作について説明すると、図５に示すラジアントチューブ式加熱装置４３は、交番燃焼型なので、たとえば、ラジアントチューブ２１の一端部に設けられた（図５の上部に設けられた）管状火炎バーナ１０が燃焼しているときは、ラジアントチューブ２１の他端部に設けられた（下部の）管状火炎バーナ１０は休止している。その場合、下部の管状火炎バーナ１０側より、燃焼排ガスｆは、第１の切換え弁３１を経由して排気導入管３８を通ってレキュペレータ３５に導入される。この時、第２の切換え弁３２は閉じられ上部の管状火炎バーナ１０側に排気させないようにしている。
【００３８】
次に、レキュペレータ３５には、空気導入管３６から空気ｂが取り入れられ、レキュペレータ３５で燃焼排ガスｆと熱交換され、燃焼排ガスｆは排気管３７を通って排気される。ここで、温められた空気ｂは、空気排出管３９に排出される。空気排出管３９では、第３の切換え弁３３は閉じられており、第４の切換え弁３４を経由して上部の管状火炎バーナ１０に送られる。ここで、燃焼室１１の内周面に互いに対向して設けられた２つの第１のスリット状ノズル１２を通して予熱された空気ｂが供給される。
【００３９】
上部の管状火炎バーナ１０が休止し、下部の管状火炎バーナ１０が燃焼している場合は、第１、第４の切換え弁３１、３４が閉じられた状態で燃焼動作を行う。
このように、複数の管状火炎バーナ１０を交互に交番燃焼させ、レキュペレータ３５と第１〜第４の切換え弁３１〜３４を切替えることで、排出される燃焼排ガスｆによって互いの管状火炎バーナ１０に供給する空気ｂを予熱する。
【００４０】
上記のように構成されたラジアントチューブ式加熱装置４３においては、互いの管状火炎バーナ１０の燃焼排ガスｆの顕熱を用いるため、燃料ガスａの消費量をより低減することができ省エネルギを達成できる。
【００４１】
次に、管状火炎バーナ１０の燃焼安定の効果を図６のグラフで示す。実験は、燃料ガスはメタンを使用し、空気流量を２００Ｎｍ3／ｈ固定とし、燃料ガス流量を変化させ燃焼可燃範囲を確認している。
グラフ縦軸は、燃料ガスに対する空気比を示している。数値が大きくなるほど空気比が大きくなる。横軸には、本発明の実施例と従来例を並べて示している。
【００４２】
図６のグラフより、従来例（図１２に示す管状火炎バーナ）の燃焼可燃範囲が空気比０．９〜２．０の範囲であるのに対し、本発明に係る管状火炎バーナ１０は、燃焼可燃範囲が空気比０．６〜２．０の範囲である。通常は、空気比１．０で燃焼されるのが標準であるので、燃料ガス過濃領域の燃焼可燃範囲が大幅に広がっている。従って、従来は、変動による失火を考慮して空気比を例えば１．２に設定していたが、本発明では空気比を１．１に下げることが可能となり、その分省エネルギを達成できる。
【００４３】
なお、図１に示す管状火炎バーナ１０を使用して、図２〜図５に示すラジアントチューブ式加熱装置２０、４１、４２、４３のように、管状の火炎ｄの火炎長が長く、炉壁４０の内側で燃焼している場合は、管状火炎バーナ１０が加熱されることはない。しかしながら、図１１（Ａ）に示すように、管状火炎バーナ１０の位置が炉壁４０の外側又は外側近傍にあり、燃焼空気が高温の場合は火炎長が短くなって、燃焼位置が炉壁４０内にあることになる。
【００４４】
炉壁４０は通常断熱材によって構成されているので、炉壁４０に接するラジアントチューブ２１も断熱されていることになり、管状火炎バーナ１０の燃焼管４５及び炉壁４０に接するラジアントチューブ２１も異常加熱される場合がある。そこで、以下にこの問題を解決した本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ４６について説明する。
【００４５】
図７〜図１０、図１１（Ｂ）に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る管状火炎バーナ４６は、燃焼室を形成する燃焼管（内管）４５ａと、燃焼管４５ａと隙間を有して同心上、かつ外側に配置され、少なくとも一端部又は両端部から燃焼管４５ａが突出する外管４８とを有している。外管４８の両側は環状板４９、５０によって閉塞され、環状板４９、５０の内側には燃焼管４５ａが挿通している。外管４８の中央にはフランジ５１が設けられ、炉壁４０にねじ固定できるようになっている。また、外管４８は炉壁４０の厚みより長くなっているのが好ましい。
【００４６】
図９、図１０に示すように、燃焼管４５ａと外管４８との間には、第１の仕切り板５２、５３と、第２の仕切り板５４、５５がそれぞれ対向して平行に設けられ、酸素含有ガス通路の一例である空気通路５６、５７と、燃料ガス通路５８、５９を形成している。
この実施の形態では、外管４８の先側に位置する燃焼管４５ａには１８０度位置に対向して開口部６０、６１が設けられ、この開口部６０、６１を第２の仕切り板５４、５５でそれぞれ２つに分けて、第１のスリット状ノズル６２、６３と、第２のスリット状ノズル６４、６５とを形成している。
【００４７】
第１のスリット状ノズル６２、６３の外側には、第１、第２仕切り板５２〜５５と平行に、ガイド板６６、６６ａが設けられ、かつ垂直にガイド板７５、７５ａが設けられ、第１のスリット状ノズル６２、６３から空気を燃焼管４５ａの内側接線方向に供給する構造となっている。また、第２の仕切り板５４、５５の内側端部は、燃焼管４５ａの内側接線方向に傾斜（例えば、１５〜２５度程度）して、燃料ガスを燃焼管４５ａの内側半径方向に流す第２のスリット状ノズル６４、６５を形成している。この第２のスリット状ノズル６４、６５の外側には、第１、第２の仕切り板５２〜５５と平行にガイド板７４、７４ａが設けられ、更に垂直にガイド板７６、７６ａが設けられている。ここで、第１のスリット状ノズル６２、６３の内側から同一円周方向にそれぞれ空気を流し、第２のスリット状ノズル６４、６５から燃料ガスをそれぞれ燃焼管４５の同一円周方向で略内側接線方向に流すようにしている。
【００４８】
図８、図９に示すように、外管４８の基側には、それぞれ空気通路５６、５７に空気を供給する接続管６７、６８が設けられ、接続管６７、６８の端部にはそれぞれフランジ６７ａ、６８ａが設けられている。一方、外管４８の基側には、燃料ガス通路５８、５９に連結されるガス供給管６９、７０が設けられている。
【００４９】
また、燃焼管４５ａの途中位置で開口部６０、６１が形成されている手前位置には、中央に点火装置７１ａが嵌入する開孔７１が形成された閉塞板７２が設けられている。そして、点火装置７１ａの先端は開孔７１から燃焼管４５ａの先側に突出し、点火装置７１ａの後端は前後に調整可能な支持部材７２ａによって支持されている。
【００５０】
この管状火炎バーナ４６を用いたラジアントチューブ式加熱装置７３を図１１（Ｂ）に示すが、第１のスリット状ノズル６２、６３、及び第２のスリット状ノズル６４、６５から供給された空気及び燃料ガスが、燃焼管４５ａ内に旋回流を形成するようにして流れ、管状の火炎ｄを発生する。この場合は、管状火炎バーナ４６の燃焼領域Ｂは、炉壁４０の内側（即ち、炉内）に位置しているので、積極的に外側のラジアントチューブ２１に吸熱され、燃焼管４５ａ、外管４８が異常高温になることはない。
【００５１】
前記実施の形態に係るラジアントチューブ式加熱装置７３においては、図３〜図５に示すように、燃焼用空気を燃焼排ガスを用いて積極的に予熱するレキュペレータを設けていないが、図３〜図５に示すように、レキュペレータ２２、２６、３５を設けることによって、更に熱効率を向上させることができる。
【００５２】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
【符号の説明】
【００５３】
１０：管状火炎バーナ、１１：燃焼室、１２：第１のスリット状ノズル、１３：第２のスリット状ノズル、１４、１５：開口端部、２０：ラジアントチューブ式加熱装置、２１：ラジアントチューブ、２２：レキュペレータ、２３：空気排出管、２４：排気管、２５：空気導入管、２６：レキュペレータ、２７：空気排出管、２８：空気導入管、２９：排気管、３０：エジェクタ、３１：第１の切換え弁、３２：第２の切換え弁、３３：第３の切換え弁、３４：第４の切換え弁、３５：レキュペレータ、３６：空気導入管、３７：排気管、３８：排気導入管、３９：空気排出管、４０：炉壁、４１：ラジアントチューブ式加熱装置、４２：ラジアントチューブ式加熱装置、４３：ラジアントチューブ式加熱装置、、４５、４５ａ：燃焼管、４６：管状火炎バーナ、４８：外管、４９、５０：環状板、５１：フランジ、５２、５３：第１の仕切り板、５４、５５：第２の仕切り板、５６、５７：空気通路、５８、５９：燃料ガス通路、６０、６１：開口部、６２、６３：第１のスリット状ノズル、６４、６５：第２のスリット状ノズル、６６、６６ａ：ガイド板、６７、６８：接続管、６７ａ、６８ａ：フランジ、６９、７０：ガス供給管、７１：開孔、７１ａ：点火装置、７２：閉塞板、７２ａ：支持部材、７３：ラジアントチューブ式加熱装置、７４、７４ａ、７５、７５ａ、７６、７６ａ：ガイド板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の燃焼室の外周に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズルが隣接して設けられた管状火炎バーナにおいて、
前記第１、第２のスリット状ノズルは、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、
かつ、前記第１のスリット状ノズルは前記燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、前記第２のスリット状ノズルは前記接線方向と平行になるように設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項２】
請求項１記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記燃料ガスを供給することを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項３】
請求項１記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記燃料ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを供給することを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項４】
請求項２又は３記載の管状火炎バーナにおいて、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、前記燃焼管と前記外管との隙間を仕切り板によって区分して前記燃料ガスの通路と、前記酸素含有ガスの通路を形成したことを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１、第２のスリット状ノズルが、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項７】
請求項６記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に設けられた外管の長さは、該ラジアントチューブ式加熱装置の炉壁の厚みより長く、燃焼領域が該ラジアントチューブ式加熱装置の炉内に位置することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスを前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスに前記管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項１０】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に別の前記管状火炎バーナを配設し、２つの前記管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの前記酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項１】
管状の燃焼室の外周に燃料ガスと酸素含有ガスを別々に供給する第１、第２のスリット状ノズルが隣接して設けられた管状火炎バーナにおいて、
前記第１、第２のスリット状ノズルは、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられ、
かつ、前記第１のスリット状ノズルは前記燃焼室の内周面の接線方向を向いて設けられ、前記第２のスリット状ノズルは前記接線方向と平行になるように設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項２】
請求項１記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記燃料ガスを供給することを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項３】
請求項１記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１のスリット状ノズルから前記燃料ガスを、前記第２のスリット状ノズルから前記酸素含有ガスを供給することを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項４】
請求項２又は３記載の管状火炎バーナにおいて、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に外管を設けると共に、前記燃焼管と前記外管との隙間を仕切り板によって区分して前記燃料ガスの通路と、前記酸素含有ガスの通路を形成したことを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１に記載の管状火炎バーナにおいて、前記第１、第２のスリット状ノズルが、ガスの吹き出し方向を揃えて複数組、前記燃焼室の長さ方向同一位置に設けられていることを特徴とする管状火炎バーナ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１に記載の管状火炎バーナをラジアントチューブの一端部に配設したことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項７】
請求項６記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記燃焼室を形成する燃焼管の外側に設けられた外管の長さは、該ラジアントチューブ式加熱装置の炉壁の厚みより長く、燃焼領域が該ラジアントチューブ式加熱装置の炉内に位置することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項８】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスを前記管状火炎バーナの燃焼排ガスにより予熱するレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項９】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に、前記酸素含有ガスに前記管状火炎バーナの燃焼排ガスの一部を混合させるレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項１０】
請求項６又は７記載のラジアントチューブ式加熱装置において、前記ラジアントチューブの他端部に別の前記管状火炎バーナを配設し、２つの前記管状火炎バーナを交番燃焼させた燃焼排ガスにより互いの前記酸素含有ガスを予熱するレキュペレータを有することを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１２−２５１７６１（Ｐ２０１２−２５１７６１Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−６３９４１（Ｐ２０１２−６３９４１）
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄住金エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）ＮＳプラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月２１日（２０１２．３．２１）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄住金エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）ＮＳプラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
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