JPH02110206A - セラミックス工業用輻射管状バーナ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は輻射管状バーナに関し、詳細には例えば、炉内
の温度分布を均一化することにより、被加熱物を均一に
加熱できる輻射管状バーナ（チューブバーナともいう）
に関する。

［従来の技術］ 第９図に示すように、従来のバーナ２５は加熱炉、焼成
炉等の耐火物２６で補強した炉壁６に設こされており、
空気供給口２５ａ及び燃料供給口２５ｂから空気及び燃
料が夫々供給され、燃焼した火炎及びガス２７は直接炉
壁６から炉中央部に噴射、植機される。炉内の被加熱物
は直接火炎２７に触れて加熱されたり、火炎２７による
輻射及び対流によって加熱される。

従来、金属の熱処理等のように１０００［”ＯＪ以下で
使用される八−すには、例えばラジアントチューブバー
ナ等のように金属チューブ或いは耐火物チューブ内で燃
料を燃焼させる構造のものがある。この種の従来のバー
ナでは燃焼ガスはチューブ内で燃焼するのみで炉内に噴
出されず間接的な輻射加熱により被加熱物が加熱或いは
焼成される。

Ｅ本発明の目的：解決しようとする問題点」従来のバー
ナ２５は火炎が炉の側壁部から中央部に向けて噴射され
るため、火元に近い部分の過熱や炎の対流を制御するこ
とが難かしく炉内の温度分布が均一にならない、特に、
炉の中央付近の各所に温度が過高となる部分が生じやす
く、そのため被加熱物の一部分が溶融したり被加８物同
上が溶着する°等の問題点がある。

特に、ローラーハースキルンのように炉内ｍの広い炉に
従来のバーナ２５を用いた場合には、空気の噴射速度を
大きくして火炎を束状にし炎の長さを長くシて炉内に噴
射しても炉内の火炎の温度分布を均一にすることが困難
であり、被加熱物の加熱が不均一　となり均一な製品が
得られず、また、被加熱物が火炎に直接触れて部分的な
過熱が起り、そのため製品の歩留りが低下するという問
題点がある。

また、従来のバーナ２５はバーナ本体が炉を６内に設置
されて高温の燃焼が行なわれるために、第１Ｏ図に矢印
Ａで示すようにバーナ本体からの炉外部に対する放熱や
矢印Ｂで示すように炉壁に対する放熱が大きく、そのた
め、バーナ２５の熱効率及び炉の熱効率が低下するとい
う１Ｆｉ１題点もある。

更に、従来のバーナ２５によっては、トンネルキルン或
いはローラーハースキルンのような長い連続焼成炉のヒ
ートカーブを精度良く制御することが極めて難かしい、
　　特に、１０００Ｅ℃１以下の低温度域では燃焼帯で
発生した熱風を対流させながら入口の方へ引込んで温度
分布を構成することから、従来のバーナ２５では、燃焼
ガス２７が第１１図に示すように炉内の天井部の断面中
央部６ａ’を流れてしまうために移送用ローラ１２で炉
内６ａを移送される被加熱物１３が均一に加熱出来ない
という問題点がある。また、従来のバーナ２５を使用し
た場合にはバーナ２５の外形が大きいことからバーナ２
５を被加熱物１３の上方５０ｃ層以上のところに設けな
ければならず、そのため加熱炉、焼成炉等の天井高さが
どうしても高くなるという問題点もある。

本発明は、１記問題点を解決するためになされたもので
あり、バーナを使用する炉の条件に応じた所定の加熱温
度分布を実現でき、被加熱物を均一・に熱効率良く加熱
できる輻射管状バーすを提供することを目的とする。

［本発明のａ成：問題点を解決するための手段］本発明
の輻射管状バーナは、燃料と空ヌとを所９是の割合で混
合し点火して火炎を中空火炎管に噴射する１又は２の燃
料噴射部と、一端又は両端に該燃料噴射部が結合され軸
方向に沿って穿設された多数の火炎噴射孔を有し、噴射
された火炎を燃焼させると共に前記各火炎噴射孔から前
記火炎を炉内に噴射する中空火炎管と、該中空火炎管の
一端にのみ燃料噴射部を設ける場合に他端を閉塞する終
端部とから成り、また萌記中空火炎管の前記火炎噴射孔
が所定ビー２チで或いは所嗜の温度分布に応じて可変ピ
ッチで所定の直径をもって穿設されており、また、前記
中空火炎管が十分な耐火度を持ち低熱膨張率でありかつ
熱輻射効率の高い材料から成り、更に、前記中空火炎管
が前記燃料噴射部と一体にも構成できるものである。

用］ 燃料噴射部に供給された空気と燃料、例えばガスは中空
火炎管内に噴射され混合され点火されて中空火炎管内で
完全燃焼し、火炎の一部は中空火炎管に所定ピッチで或
いは所望の温度分布に応じて可変ピッチで設けられた所
定直径の火炎噴射孔から中空火炎管外部に噴出する。

被加熱物は輻射管状バーナの中空火炎管からの輻射熱と
火炎による直接の輻射熱とにより加熱或いは焼成される
。この際、火炎が中空火炎管内全長に亘って燃焼するこ
と及び火炎が中空火炎管の全長から均等に噴出させるこ
とが出来ることからバーナ全長について略均等な加熱温
度が得られ、そのために被加熱物は均等に加熱される。

従って、本発明の輻射管状バーナを多数個並列に配列す
れば加熱炉、焼成炉茅の面加熱が実現できる。

１作 ［実　施　例１ 以下、本発明の輻射管状バーナの実施例を添付図面に基
づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の輻射管状バーナの一実施例の軸方向断
面図である。　輻射管状バーナ１は、中空火炎管３の一
端に結合され、該中空火炎管３に燃料及び空気を供給す
る燃料噴射部２と、燃料の燃焼室となる中空火炎管３と
、該中空火炎管３の他端を閉塞する終端部４とから成っ
ている。燃料噴射部２はガス、灯油、重油等の使用する
燃料に応じて霧化装置を備える等適宜変更できる。燃料
噴射ｉ２の外筒２ａには燃料の１つとしてガスを使用し
た場合のガス供給口２ｅを有するガス管２ｄが接続され
ている。

外筒２ａと内筒２ｂの間にはガスを中空火炎管３に送る
円筒空隙が設けられ、また、中心部には空気供給口であ
る空気管２Ｃが設けられている。符号６は炉壁、７は耐
火物である。

第１図では燃料噴射部２と中空火炎管３が別個に構成さ
れているが、第２図に示すように燃料噴射部２′と中空
火炎管３′とを一体に構成することも出来る。　中空火
炎管３′の一端を外管８が囲繞し、燃料ガスと空気を噴
射するノズル管２ｂ’に連結され燃料のガス源にも連通
されているガス管９と、　空気源をノズル管２ｂ”に連
結する空気管２ｃとは夫々制御手段（図示せず）に連結
されている。燃焼をｒｗ４御する制御手段は通常のもの
でよいから詳細な説明は省略する。

中空火炎管３は軸方向に沿って所定ピッチで所定１ｎ径
の複数の火炎噴射孔；３ａが穿設されている。中空火炎
管３の火炎噴射孔３ａを穿設する位置は加熱条件に応じ
て決定でさる。火炎噴射孔３ａはその軸方向の所望の温
度分布に適合して燃焼ガスが外部に噴出するようにピッ
チを可変にも出来る０例えば、第３図に示すように、中
空火炎管３の中心部のピッチを粗くし両端部に行くに従
ってピッチを細かくするようにつまりピッチＰ、＞Ｐ７
　＞Ｐｌ、＞Ｐ、に設計できる。中空火炎管３は十分な
耐火度を有しかつ低熱膨張率であって８輻射効率の高い
材料から成り１例えば、ＳｉＣ，ＳＥＮ、コープライト
（低温）が使用できる。

第４図は本発明の輻射管状バーナをローラーハースキル
ン１０に適用した実施例を示す炉長方向と直角方向の部
分断面図である。輻射管状バーナｌは上部炉体６及び下
部炉体１１に水上に移送用ローラ１２を挟んで上下にそ
の軸方向が炉体の長手方向つまり炉長方向（紙面と垂直
方向）に１ｍ１５直角に長手方向に選択的に１ｌｆｌ隔
をもって多数並設されている。　中空火炎管３の多数の
火炎噴射孔３ａは被加熱物を移送するローラ設置面に火
炎を均一に輻射するように、上部炉体６の上部バーナで
は下向きに配置され下部炉体１１の下部バーナでは上向
きに配置される。後述する如く、火炎噴射孔３ａを水平
向きに配置することも出来る。各輻射管状バーナｌは被
焼成物の性状、焼成温度並びに炉長方向における予熱帯
、焼成帯及び冷却帯の長さに応じて各バーナ毎に選択的
に火炎を噴射可能に形成されている。炉長方向に多数配
置された移送用ローラ即ち耐火物ローラ１２により形成
される炉床ローラは常に平均的に水平レベルを保つよう
に形成されている。より均一な加熱を行なうために、＊
ａの輻射管状バーナを燃料噴射部が炉壁に対して交互に
なるように千鳥状に配置することも出来る。

次に、第１図、第４図、第５図及び第６図を参照して本
発明の輻射管状バーナの作用について説明する。

燃料としてガスを使用した場合について説明する。　ガ
スは燃料噴射部２において空気と混合され１点火装！！
ｔ（図示せず）により点火されて燃焼炎となり、中空火
炎管：３内に噴出される。噴出された火炎は中空火炎管
３内で完全に燃焼された後にその一部が複数の火炎噴射
孔３ａかも噴出される。被加熱物１３は、ｔＩＳ５図に
示すように、主として中空火炎管３からの輻射熱によっ
て加熱されるために従来に比べて極めて均一なむらのな
い加熱条件が実現できる。

制御手段（図示せず）は前述の如く輻射管状バーナｌを
単独に或いは多数連動して開閉制御するが、被加熱物の
条件例えば被焼成物の性状、焼成温度、予熱帯、焼成帯
及び冷却帯の長さ等に応じて輻射管状バーナｌを作動さ
せる。　また、炉壁６からの＊Ｓにより炉壁６に近い部
分で炉内温度の低下がある時には火炎噴射孔３ａのピッ
チを小さくして炉内の温度分布を修正でさる。尚、第６
図に示すように、本発明の輻射管状バーナを長手方向に
略直角に多数配列し、火炎噴孔３ａを水上に配置した場
合には、バーナ間に火炎１４の膜が構成され中空火炎管
３からの輻射熱に加えて、火炎による輻射熱も均一に有
効に利用でき、被加熱物に直接火炎が触れないためによ
り一層均−な加熱が実現される。

第４図のローチーハース午ルンにおける実施例では、炉
内に貫通されて設置された熱輻射効率の良い輻射管状バ
ーナ１の管壁から放射される輻射熱によって被加熱物が
加熱されると同時に輻射管状バ〜すｌからの、燃焼炎が
炉内の幅方向に均一に噴射できるために、炉幅がｔｏｏ
。

［ｍａ１以上と広い場合であっても幅方向の温度は均一
になる０例えば、従来のバーナを使用した場合には炉幅
１０００　［ｍ耐の炉では炉中央部と外側部の温度差は
５［℃］ないし２０［℃］で変勘し炉内温度が不均一で
あるが、本発明の輻射管状バーナ１を用いた場合には温
度差は２［’ＯＪ以内にでき、均一な焼成温度分布が得
られる。また、燃焼による高温部分つまり中空火炎管３
が炉内に均等に存在するためにほとんどの熱が炉内に放
出され、熱効率が高い、また、本発明では、燃焼ガスは
温度分布に従って設けられた火炎噴射孔３ａから炉内に
分散して放出されるために、燃焼ガスの流れが容易に制
御できる。

ｉ４図の実施例における本発明のバーナと従来のバーナ
との実験結果を以下に示す、仕様は次の通りである。

実験条件： （ａ）キルン の仕様 （ｂ）被加熱物 （ｃ）焼成駿 （ｄ）焼成温度 （ｅ）焼成速度 実験結果： 全長５０鳳 焼成断面有効幅１１００（１ｍ せき器賀タイル ５００ｋｇ／ｂ　−４００ｋｇ／ｈ １１５０［’ｃ］ ５００＊ｉ＋／ｗｉｎ　　Ｎ４００ｍｍ／ｗｉｎ以上の
ように、燃料消費躾は約り０％少なくかつ焼成速度を２
０％以上高めることができる。

第７図は第４図の実施例における炉内の火炎分布を示す
図であり、第８図は同様に温度分布を示す図である。第
７図において、従来のバーナ２５による火炎の分布は曲
１１１７に示すように炉中央に集中しており、炉壁に近
づくに従って減少する。一方１本発明の輻射管状バーナ
ｌによる火炎の分布は火炎噴射孔３ａが一定ピッチの場
合には曲線１６に示すように略炉内に均等に分布してい
る。　直線１８は火炎噴射孔３ａが可変ピッチの場合の
火炎の分布を示している。第８図において、従来のバー
ナでは曲線２１に示すように炉壁部は炉中央部に比べて
温度が４０〜５０［”Ｃ］低く温度差が大きい、しかし
、本発明で一定ピッチで火炎噴射孔３ａを設けた場合に
は曲線２０のように温度差が１０［℃］と減少し、可変
ピッチで火炎噴射孔３ａを設けた場合には曲ｆｉ１９の
ように温度差が５［”Ｃ］　と減少している。更に１本
発明において輻射管状バーナｌの配列を第４図の炉内で
上部バーナ同士及び下部バーナ同士で千鳥状に配置する
と共に上部バーナと下部バーナも千鳥状に配置した場合
には曲線１９における炉中心と炉壁との温度は更に小さ
くなり約２［℃］となった。

上記実施例は本発明の一例に過ぎないから本発明の技術
的範囲は本実施例の内容により限定されるものではない
。

［本発明の効果］ ■）炉壁から炉中央部へ吹き付ける従来のバーナとは異
なり、燃焼が炉内の中空火炎管内で完全に行なわれるた
めに燃料噴射部或いは炉壁等による外部への放熱が低減
でき、そのため熱効率が極めて高くできる。

■）中空火炎管に均一ピッチ或いは可変ピッチの多数の
火炎噴射孔が設けられており、中空火炎管の管壁からの
輻射加熱と火炎噴射孔から噴出した火炎による輻射加熱
とによって被加熱物を均一に加熱でき、従来に比べて製
品の歩留りを著しく改善できる。

■）焼成炉に用いた場合には、焼成炉のヒートカーブの
必要な位置にバーナを設こして、ヒートカーブを高い精
度で精密に制御管理できるために焼成速度を向りでき、
生産性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の輻射管状バーナの一実施例を示す断面
図、第２図は第１図の燃料噴射部の別の実施例を示す断
面図、第３図は第１図の中空火炎管の別の実施例を示す
断面図、第４図は第１図の輻射管状バーナをローラーハ
ースキルンに適用した実施例を示す炉長方向と直角方向
の部分断面図、第５図は第４図における被加熱物の加熱
状態を説明する部分断面図、第６図は第４図における別
の加熱状態を説明する炉長方向の断面図、第７図及び第
８図は、夫々第４図における炉内の火炎分布及び温度分
布を示す図、第９図は従来のバーナの拡大部分断面図、
第１θ図は第９図のバーナの加熱状態を説明する拡大部
分断面図、第１１図は第９図のバーナをローラーハース
キルンに適用した例を示す炉長方向と直角方向の部分断
面図である。 ｌ・・・輻射管状バーナ、　　？・・・燃料噴射部、２
ａ・・・外筒、２ｂ・・・内筒、２Ｃ・・・空気管、２
ｄ・・・ガス管、２ｂ°・・・ノズル管。 ３・・・中空火炎管、　　３ａ・・・火炎噴射孔、４・
・・終端部、　　５・・・バーナ固定部材、６・・・上
部炉体、７・・・耐火物、８・・・外管、９・・・ガス
管、１０・・・ローラーハースキルン１１・・・下部炉
体、１２・・・移送用ローラ、１３・・・被加熱物、１
４・・・火炎、２５・・・バーナ、２５ａ・・・空気供
給口、２５ｂ・・・燃料供給口、２６・・・耐火物、２
７・・・火炎。 第５− ＠６１ 第７ｍ 第８図 第９図 第１θ図 第１１図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）燃料と空気とを所望の割合で混合し点火して火炎
   を中空火炎管に噴射する１又は２の燃料噴射部と、一端
   又は両端に前記燃料噴射部が結合され軸方向に沿って穿
   設された多数の火炎噴射孔を有し、噴射された火炎を燃
   焼させると共に前記各火炎噴射孔から前記火炎を炉内に
   噴射する中空火炎管と、該中空火炎管の一端にのみ前記
   燃料噴射部を設ける場合に他端を閉塞する終端部とから
   成ることを特徴とする輻射管状バーナ。
2. （２）前記中空火炎管の前記火炎噴射孔が、所定ピッチ
   で或いは炉内所望の温度分布の形成に応じてピッチ及び
   ／又は直径を変化させて穿設されている請求項１記載の
   輻射管状バーナ。
3. （３）前記中空火炎管が、十分な耐火度を持ち、低熱膨
   張率でありかつ熱幅射効率の高い材料から成る請求項１
   又は２記載の輻射管状バーナ。
4. （４）前記中空火炎管が前記燃料噴射部と一体に構成さ
   れている請求項１又は２記載の輻射管状バーナ。