JPH0989242A - 蓄熱式バーナ及び蓄熱式バーナを備える加熱炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼反応領域が広く設定できる蓄熱式バーナ
を提供するととものに、この蓄熱式バーナを用いて、比
較的少ない台数で加熱炉内の温度を均一にできる加熱炉
を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 バーナ本体８に、その先端が分岐ノズル
２ａ，２ｂした燃料噴射ノズル２が備えられ、且つ、燃
料噴射ノズル２に対して対称に、その先端を燃焼空気噴
出口３ａ，３ｂとする流路３ａ，３ｂが備えられ、流路
３ａ，３ｂに蓄熱器１ａ、１ｂの一端が連設され、蓄熱
器１ａ、１ｂの他端に配管７ａ，７ｂが設けられて切換
弁６に接続され、流路３ａ，３ｂが燃料噴射ノズル２の
軸芯方向に対して外側に傾斜角度αを与えることによっ
て燃焼領域を拡大した蓄熱式バーナとし、その蓄熱式バ
ーナを用いることで加熱炉に設置される蓄熱式バーナの
台数が低減できるとともに、加熱炉内の温度分布を均一
に設定するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蓄熱式バーナ及び
その蓄熱バーナを備える加熱炉に関し、特に、燃焼排ガ
スの顕熱を蓄熱体で回収して燃焼空気を予熱する蓄熱式
バーナ及びその蓄熱式バーナを備える加熱炉であって、
蓄熱式バーナから噴射される火炎噴射方向が通常の蓄熱
式バーナの火炎噴射方向と異なる方向に燃焼領域を形成
できる燃焼機構を備えており、その燃焼機構によって炉
内空間を均一に加熱することができる蓄熱式バーナ及び
その蓄熱バーナを備える加熱炉に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃焼排ガスの顕熱で燃焼空気を予
熱してエネルギーの省力化を図るバーナの一例として、
図８（ａ），（ｂ）に示すような蓄熱式バーナがある。
同図（ａ）は実開平６−４６１３８号公報に開示された
蓄熱式バーナの断面図であり、同図（ｂ）はその正面図
である。同図に於いて、蓄熱式バーナ１０はバーナ本体
２２と蓄熱体９９ａ，９９ｂとを組み合わせたものであ
り、バーナ本体２２にはノズル挿入口４４と流路５５
ａ，５５ｂと孔６６ａ，６６ｂとが設けられ、ノズル挿
入口４４には燃料噴射ノズル７７が挿入され、流路５５
ａ，５５ｂは連結管８８ａ，８８ｂを介して蓄熱体９９
ａ，９９ｂにそれぞれ連通されている。

【０００３】次に、蓄熱式バーナ１０の配管系について
図９を参照して説明すると、燃料噴射ノズル７７は、制
御弁１１と流量調節弁１２を介して燃料供給源１３に接
続されている。蓄熱体９９ａは切換弁１４ａ，１６ａに
接続され、切換弁１４ａを介して燃焼空気供給源である
ブロア１５に接続され、切換弁１６ａを介して排ガス吸
引源であるフアン１７に接続されている。同様に、蓄熱
体９９ｂは切換弁１４ｂ，１６ｂに接続され、切換弁１
４ｂを介して燃焼空気供給源であるブロア１５に接続さ
れ、切換弁１６ｂを介して排ガス吸引源であるフアン１
７に接続されている。

【０００４】続いて、この蓄熱式バーナの燃焼・排気に
ついて説明する。燃料ガスは燃料噴射ノズル７７から加
熱炉内に連続的に燃料が供給され、燃焼空気はブロア１
５から切換弁１４ａを介して蓄熱体９９ａ、流路５５ａ
と供給されて炉内に噴射され燃焼が行われいる。流路５
５ｂからは燃焼排ガスが蓄熱体９９ｂ、切換弁１６ｂを
介してフアン１７により吸引され、燃焼排ガスが炉外に
排出されている。その際に、燃焼排ガスの顕熱が蓄熱体
に吸収される。この蓄熱式バーナは燃料噴射ノズルの両
側に流路が設けられ、燃焼空気の噴出と燃焼排ガスの吸
引がこれらの流路を一定周期で切り換えられる交番燃焼
を行う。燃焼空気は加熱された蓄熱体を通過する際に高
温予熱空気となって炉内に供給される。

【０００５】蓄熱式バーナでは、図９に示すように、燃
焼火炎Ｆはバーナ軸芯Ｃに沿って略平行に形成され、概
ね、温場も燃焼火炎Ｆで示したようにこのバーナ軸芯Ｃ
に沿って形成される。また、燃焼排ガスの流れも矢印で
示したように定在的ガス流れが形成される。このように
従来の蓄熱式バーナは、燃焼排ガスの顕熱を蓄熱体で回
収し、切り替え燃焼により高温予熱空気として、加熱炉
に供給することによって熱効率の良い加熱炉が提供でき
る。

【０００６】図１０及び図１１の加熱炉は、図８の蓄熱
式バーナが装備された加熱炉を示している。図１０の加
熱炉は、加熱炉２０に蓄熱式バーナ１０Ａ，１０Ｂが対
角線上に配置された、所謂、蓄熱式バーナが千鳥配置さ
れたものである。蓄熱式バーナをこのような配置とした
場合、炉内の燃焼排ガス流れは、図１０に示すように、
各蓄熱式バーナの火炎Ｆは燃料噴射ノズルの軸芯に沿っ
たものとなり、加熱炉内には定在的な燃焼ガス流れ，
が発生する。従って、蓄熱式バーナをこのような配置
とすることにより、加熱炉内に均一な温度分布を形成し
て効率の良い加熱を実現する燃焼方法である。

【０００７】また、図１１の加熱炉２０では、同一炉壁
に蓄熱式バーナ１０Ａ，１０Ｂを配置したものであり、
これらの蓄熱式バーナを交番燃焼させて炉内に非定在的
な燃焼ガスの流れ，を発生させて、加熱炉２０内に
均一な温度分布を形成し、効率の良い加熱を実現する燃
焼方法である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来の蓄熱式バーナで
は、燃料噴射ノズルの軸芯方向に燃焼領域が形成される
ので、図１０で示したように、蓄熱式バーナを千鳥配置
として加熱炉内の温度分布を均一にして加熱している。
加熱炉内の温度分布を均一にする際に、蓄熱式バーナの
燃焼領域を考慮して蓄熱式バーナの配置を設定しなけれ
ばならない。従って、加熱炉の形状によっては、図１１
の加熱炉に示したように、同一炉壁に蓄熱式バーナを配
置して加熱炉内の温度分布を均一にして加熱している。

【０００９】上記のように、従来の蓄熱式バーナでは燃
焼領域が比較的狭いので、その燃焼領域を考慮して加熱
炉の壁に蓄熱式バーナを装着しなければならない。従っ
て、蓄熱式バーナの設置個数が多くなる傾向あり、加熱
炉内温度分布を均一になるようにして効率の良い加熱を
実現している。その結果、従来の蓄熱式バーナによる燃
焼方法では、多数の蓄熱式バーナを用いて燃焼装置を形
成しなければならず、加熱炉の設備費が高価なものとな
る欠点がある。

【００１０】更に、従来の蓄熱式バーナによると、加熱
炉に複数の蓄熱式バーナが装着されることになり、燃焼
空気や燃料を供給する切替弁の設置個数が増加する欠点
がある。すなわち、加熱炉を燃焼制御する切替弁の点検
個数が増加する欠点があり、設置個数が多くなることか
ら切替弁が故障する確率が高くなり、設備の故障頻度が
上昇して、加熱炉の保全費用が高価なものとなる欠点が
ある。

【００１１】本発明は、上述のような課題に鑑みなされ
たもので、燃焼反応領域が広く設定できる蓄熱式バーナ
を提供するとともに、比較的少ない台数で加熱炉内の温
度を均一にすることができる蓄熱式バーナを備える加熱
炉を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めになされたものであり、請求項１に記載の発明は、バ
ーナ本体の中央に燃料噴射ノズルを設け、前記燃料噴射
ノズル軸芯に対して傾斜角度αで燃焼空気を加熱炉内に
噴出する流路を前記燃料噴射ノズルの両側の前記バーナ
本体に設け、且つ前記流路に蓄熱体を連設してなること
を特徴とする蓄熱式バーナである。

【００１３】また、請求項２に記載の発明は、加熱炉の
側壁に設けられるバーナ本体と、前記バーナ本体の中央
に設けられた燃料噴射ノズルと、前記燃料噴射ノズルの
両側の前記バーナ本体に設けられ、前記燃料噴射ノズル
に対して傾斜角度αで燃焼空気が通過してその先端の燃
焼空気噴出口から燃焼空気が噴出する流路と、一端を前
記燃焼空気噴出口とする前記流路の他端に連設された蓄
熱体とを具備することを特徴とする蓄熱式バーナであ
る。

【００１４】これら請求項１又は２の発明は、燃料噴射
ノズルの軸芯に対して所定の傾斜角度αで燃焼空気が噴
射させるようにノズル本体に流路を形成したものであ
り、その傾斜角度αに応じて加熱炉内に燃焼火炎が所定
の噴射角度αで広がるので燃焼領域が拡大するととも
に、その燃焼ガスの流れは交番燃焼とすることによっ
て、所定の周期で燃焼ガスの流れを逆方向として燃焼ガ
ス流を非定在的なものとし、加熱炉内温度を均一にして
加熱するようにしたものである。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
に記載の蓄熱式バーナに於いて、前記傾斜角度αが３０
°〜６０°の範囲であることを特徴とする蓄熱式バーナ
であり、傾斜角度αを３０°以下とすると、燃焼範囲が
低減されて好ましくなく、６０°以上とすると蓄熱式バ
ーナより前方の離れた領域の加熱が不十分となる欠点を
有するとともに、バーナ本体にも燃焼領域が含まれて熱
損傷が受け易くなることから３０°〜６０°の範囲が最
適である。

【００１６】また、請求項４に記載の発明は、バーナ本
体の中央に燃料噴射ノズルが設けられ、前記燃料噴射ノ
ズルの両側にその軸芯から外側に角度αで傾斜した燃焼
空気が通過する流路が前記バーナ本体にそれぞれ設けら
れ、且つ前記流路に連設された蓄熱体がそれぞれ備えら
れてなる蓄熱式バーナを加熱炉に設置し、前記蓄熱式バ
ーナの一方の流路から燃焼空気の噴出と他方の流路から
燃焼排ガスの吸引とを交互に行って、前記加熱炉内の燃
焼反応ガスの流れを非定在的なものとして炉内温度分布
を設定することを特徴とする蓄熱式バーナを備える加熱
炉である。この発明は、蓄熱式バーナには燃料噴射ノズ
ルと一対の流路とが設けられ、それらの流路が燃料噴射
ノズルの軸芯に対して所定の角度αで外側に傾斜してそ
の先端に燃料噴出口が設けられており、概ね炉壁に対し
て角度αでもって燃焼領域が形成されている。一つの蓄
熱式バーナにおける燃焼領域が拡大できるとともに、一
つの蓄熱式バーナであっても交番燃焼させることによっ
て燃焼反応ガスの流れを非定在的なものとすることがで
きるので、燃焼反応ガスの流れに周期に擾乱が与えら
れ、加熱炉内温度を均一としながら加熱できる加熱炉が
形成される。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態に
ついて図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る
蓄熱式バーナ及びその蓄熱式バーナが備えられた加熱炉
を示す断面図であり、図２はその蓄熱式バーナの正面図
である。図１に於いて、蓄熱式バーナ１は一対の蓄熱器
１ａ，１ｂと燃料噴射ノズル２とバーナ本体８とからな
る。燃料噴射ノズル２はその先端が燃料噴射ノズルのノ
ズル軸芯Ｃに対して所定の角度で分岐した分岐ノズル２
ａ，２ｂが形成されている。燃料噴射ノズル２の分岐ノ
ズル２ａ，２ｂを含めた先端部はバーナ本体８に形成さ
れている。バーナ本体８には、更に燃焼空気が通過する
流路３ａ，３ｂが燃料噴射ノズル２に対称に設けられ、
燃焼空気が炉内に吹き出す燃焼空気噴出口３Ａ，３Ｂが
形成されている。燃焼空気噴出口３Ａ，３Ｂから噴出す
る燃焼空気はノズル軸芯Ｃに対して角度αの方向に噴出
するように、その流路３ａ，３ｂにはノズル軸芯Ｃに対
して外側に角度αの傾斜が与えられている。流路３ａ，
３ｂの一端は燃焼空気噴出口３Ａ，３Ｂがそれぞれ形成
され、それらの他端には蓄熱器１ａ，１ｂがそれぞれ連
設されている。蓄熱器１ａ，１ｂは蓄熱体収容容器５
ａ，５ｂ中に蓄熱体４ａ，４ｂがそれぞれ収納されてい
る。蓄熱器１ａ，１ｂの一方はそれぞれ流路３ａ，３ｂ
に連通され、他方がそれぞれ配管７ａ，７ｂに連通され
ている。配管７ａ，７ｂのそれぞれの端部は切換弁６に
連設されている。燃料噴射ノズル２には遮断弁１１が設
けられている。蓄熱式バーナはそのバーナ本体８が加熱
炉９の側壁に装着されている。

【００１８】なお、蓄熱体４ａ，４ｂは比表面積が大き
く、通気性が良好であって耐熱性の高い材料であること
が好ましく、セラミック製のハニカム構造が最も適して
いるが、無論、セラミックボールであってもよい。ま
た、分岐ノズル２ａ，２ｂ、流路３ａ，３ｂは円筒状管
であり、その断面形状は円形であるが、楕円或いは四角
形であってもよいことは明らかである。なお、図２で
は、燃焼空気噴出口３Ａ，３Ｂが楕円状に図示されてい
るが、流路３ａ，３ｂは円筒状であり、燃焼空気噴出口
３Ａ，３Ｂの炉内側の露呈形状は流路３ａ，３ｂの斜め
切断面であるので楕円形状に図示されている。

【００１９】次に、蓄熱式バーナ１の配管系について、
図１及び図３を参照して説明する。図１では、蓄熱式バ
ーナ１に接続された配管７ａ，７ｂは切換弁６に接続さ
れている。燃焼空気の供給と燃焼排ガスの排気を切り換
える切換弁６には弁６Ｃが備えられ、その分岐口６Ａは
フアンに接続され、分岐口６Ｂはブロアに接続されてい
る。切換弁６は一方の蓄熱式バーナ１ａに燃焼空気が供
給され、他方の蓄熱式バーナ１ｂから燃焼排ガスを排気
されるように設定されている。この切換弁６の切換状態
は、図３で示すと、遮断弁６ａ〜６ｄとして表される。
また、切換弁６に代わりに個別の遮断弁６ａ〜６ｄを用
いてもよく、図３でその配管系について説明すると、遮
断弁６ａ，６ｂはフアン１７に接続され、遮断弁６ｃ，
６ｄはブロア１５に接続されている。また、燃料噴射ノ
ズル２は遮断弁１１と流量調節弁１２を介して燃料供給
源１３に接続されており、図１の場合も同様を配管系と
なる。

【００２０】一方、燃焼空気或いは燃焼排ガスが通過す
る流路３ａ，３ｂは、図１に示されるように、燃料噴射
ノズル２の軸芯Ｃに対してそれぞれ角度αで外側に傾斜
してノズル本体８の炉側に流路３ａ，３ｂの端部が燃焼
空気噴出口３Ａ，３Ｂとして開口されている。従って、
燃焼空気は燃焼空気噴出口３Ａ又は３Ｂからノズル軸芯
Ｃに対して噴射角度αで炉内に噴射される。また、燃料
噴射ノズル２の分岐ノズル２ａ，２ｂは同様に軸芯Ｃに
対してそれぞれ所定の角度で流路３ａ，３ｂに沿うよう
に分岐されている。燃焼空気或いは燃焼排ガスが通過す
る流路３ａ，３ｂの傾斜角度αは燃料噴射ノズルの軸芯
Ｃに対して外側に、３０°〜６０°の範囲に設定され
る。概ね、加熱炉９の側壁に対して３０°〜６０°の範
囲に設定される。傾斜角度αが３０°以下であると、従
来の蓄熱式バーナとの優位性がなくなるので、３０°以
上が望ましい。また、傾斜角度αが６０°以上であると
燃焼火炎はバーナ本体８や加熱炉９の側壁を直接加熱し
て損傷を与えるおそれがあり、６０°以下であることが
望ましい。従って、本実施例では傾斜角度αは４５°±
１５°の範囲が許容範囲である。

【００２１】また、図２に示したように、燃料空気噴出
口３Ａと分岐ノズル２ａとの距離Ｌ及び燃料空気噴出口
３Ｂと分岐ノズル２ｂとの距離Ｌは、燃料空気噴出口３
Ａ，３Ｂの径Ｄの１．５倍以上であって３倍以内である
ことが好ましい。距離Ｌが小さすぎると発生するＮＯｘ
量が増加するとともに、燃料空気噴出口の噴出角度αが
確保できない問題が発生する。また、距離Ｌが大きすぎ
ると燃料と燃料空気との反応が遅れて未燃焼のガス（例
えば、ＣＯガス）が発生し燃焼排ガス中に含まれる問題
が発生する。従って、本実施例では上記の範囲が好適で
ある。

【００２２】次に、上記実施例による蓄熱式バーナを備
える加熱炉の燃焼・排気について、図１及び図３を参照
して説明する。図１では、燃焼空気が切換弁６の分岐口
６Ｂから配管７ａを介して蓄熱体４ａに供給され、燃焼
空気は熱せられた蓄熱体４ａを介して予熱され、高温の
予熱空気となって燃焼空気噴出口３Ａから炉内に噴出さ
れている。一方、燃料は燃料噴射ノズル２から連続的に
炉内に供給されている。燃料は燃焼空気と反応して燃焼
する。一方、燃焼排ガスは流路３ｂを介して蓄熱体４ｂ
に吸引されて切換弁６を介して分岐口６Ａから炉外に排
気されている。また、図３では、燃焼空気は遮断弁６ｃ
を介して蓄熱体４ａに供給され、流路３ａを介して燃焼
空気噴出口３Ａから所定の噴射角度αで炉内に噴出され
ている。一方、燃料ガスは燃料供給源１３から流量調整
弁１２と遮断弁１１を介して分岐ノズル２ａ，２ｂから
連続的に噴出している。燃焼排ガスは流路３ｂを介して
蓄熱体４ｂを通過して遮断弁６ｂを介してブロア１７か
ら炉外に排気されている。

【００２３】図１に示すように、燃焼空気は流路３ａに
沿って燃焼空気噴出口３Ａからバーナ軸芯方向に対して
傾斜角度αで噴出され、概ね領域Ｉの位置に燃焼空気が
噴出される。燃料ガスは燃焼空気の流れによるエジェク
タ効果で引きずられて燃料ノズル２ａ側に多くの燃料ガ
スが噴出して概ね領域IIの位置に流れる。炉内燃焼排ガ
スを矢印Ｘのように巻き込みながら燃焼空気と拡散混合
して燃焼し、その燃焼反応は概ね領域III の位置とな
る。なお、燃焼排ガスは燃焼空気噴出口３Ｂより吸引さ
れ、燃焼排ガスの顕熱によって蓄熱体４ｂを加熱して、
切換弁６を介して炉外に排気される。

【００２４】領域III の位置における燃焼反応が一定時
間継続すると、切換弁６の弁６Ｃの切換作動によって燃
焼反応が領域IVの位置に切り換わる。この燃焼状態で
は、蓄熱体４ｂを介して燃焼空気が燃焼空気噴出口３Ｂ
から噴出される。燃料ガスは燃料ガス供給源から分岐ノ
ズル２ａ，２ｂから連続的に噴出されており、燃料ガス
は燃焼空気噴出口３Ｂから放出される燃焼空気の流れに
よるエジェクタ効果で引きずられて燃料ノズル２ｂ側で
より多くの燃料が噴射して炉内燃焼排ガスを巻き込みな
がら燃焼空気と拡散混合して燃焼する。この燃焼反応は
概ね領域IVの位置で行われる。燃焼排ガスは燃焼空気噴
出口３Ａを介して流路３ａから蓄熱体４ａに吸引され、
燃焼排ガスの顕熱によって蓄熱体４ａを加熱して切換弁
６を介して炉外に排気される。

【００２５】上記実施例の蓄熱式バーナを備える加熱炉
では、燃焼空気の噴出方向はその噴射角度より、所定の
周期で変化するので、一台の蓄熱式バーナによる燃焼で
あったとしても燃焼反応領域は所定の周期で変化するこ
とになる。同時に、発生した燃焼排ガスが流れる方向も
変化する。従って、一方が燃焼状態にある時は加熱炉内
には流れは定在的であるが、燃焼反応領域が切り換る時
は加熱炉内では燃焼ガスが擾乱され、すなわち、炉内の
ガスの流れが交互にその方向を変えるので、炉内の燃焼
ガス流は非定在的な流れとなる。このように加熱炉内の
流れが非定在的であることによって、炉内温度を均一に
設定するのに効果がある。更に、燃焼ガスは燃焼空気の
噴出と燃焼排ガスの引き込みを行う燃焼空気噴出口３
Ａ，３Ｂが近接して設けられており、炉内燃焼排ガスを
巻き込みながら空気と拡散混合して燃焼するために低Ｎ
Ｏｘ燃焼が可能になり、排ガス中のＮＯｘ量を低減する
ことができる。

【００２６】次に、本発明に係る蓄熱式バーナの他の実
施例について図４を参照して説明する。図４の実施例で
は、図１の実施例と同一部分には同一符号が付与されて
いる。図４（ａ）では、燃料噴出ノズル２の構造が異な
っており、燃料噴射ノズル２の先端が直管となってい
る。蓄熱器１ａ，１ｂは蓄熱体収容容器５ａ，５ｂに蓄
熱体４ａ，４ｂがそれぞれ収納されており、流路３ａ，
３ｂはノズル軸芯方向Ｃに対して外側に角度αで傾斜し
ており、バーナ本体８の炉側面に燃焼空気噴出口３Ａ，
３Ｂが開口されている。バーナ本体８は燃焼タイル等か
ら形成されている。また、燃料噴射ノズル２は燃料遮断
弁１１が設けられており、その配管系は図３と同一であ
る。

【００２７】また、図４（ｂ）に示すように、燃焼空気
噴出口３Ａ，３Ｂと燃焼空気噴射バーナ２との距離Ｌ
は、燃焼空気噴出口３Ａ，３Ｂの径Ｄの１倍以上であっ
て３倍以内の範囲に設定される。距離Ｌが燃焼空気噴出
口３Ａ，３Ｂの径Ｄの１倍以上であって３倍以内の範囲
に設定する理由は、燃料噴射ノズル２と燃焼空気噴出口
３Ａまたは３Ｂとの距離Ｌが小さすぎると発生する窒素
酸化物（ＮＯｘ）が増加する問題があり、また、燃焼空
気噴出口３Ａ，３Ｂから噴出する燃焼空気の噴出角度α
が充分に確保できない問題が生じるからである。

【００２８】一方、距離Ｌが大きすぎると燃料と燃焼空
気との反応が遅れて未燃焼のガス（例えば、ＣＯガス）
が発生し燃焼空気噴出口より吸引排気される問題が生じ
るので、本実施例では上記範囲が好適である。

【００２９】また、流路の傾斜角度α、すなわち、燃焼
空気噴出口の噴射角度αの範囲は３０°〜６０°の範囲
に設定される。先に説明した理由と同じであるが、噴射
角度αが小さすぎると、例えば噴射角度αが３０°以下
であると、燃焼反応領域の移動範囲が狭くなり、広い範
囲を均一に加熱することができなくなる欠点がある。ま
た、噴射角度αが大きすぎると、例えば噴射角度αが６
０°以上であると、燃焼領域が炉壁近傍に形成され、炉
壁に直接火炎が衝突してバーナタイルや炉壁が熱損傷を
受けやすくなるおそれがあり、また、蓄熱式バーナより
離れた場所の加熱がしにくい問題が生じるので、上記の
範囲が好適である。

【００３０】次に、図４の蓄熱式バーナの燃焼・排気動
作は、図１の実施例を同様な燃焼・排気動作を行う。燃
料は燃焼空気噴射ノズル２から炉内に連続的に噴射さ
れ、且つ燃焼空気は蓄熱体４ａを介して燃焼空気噴出口
３Ａから炉内に噴き出して燃焼する。その際に、燃焼空
気は蓄熱体４ａによって高温予熱され、燃焼排ガスは蓄
熱体４ｂを通過して、燃焼排ガスの顕熱は蓄熱体４ｂに
蓄積される。その燃焼領域III は燃料噴射ノズル２の軸
芯に対して角度αを有する。この燃焼・排気状態が一定
時間が経過すると、切換弁６が作動して、燃焼空気は蓄
熱体４ｂを介して燃焼空気噴出口３Ｂから炉内に噴き出
して燃焼する。その際に、燃焼空気は蓄熱体４ｂによっ
て高温予熱されて炉内に噴出されて燃焼する。その燃焼
領域IVとなる。燃焼排ガスは燃焼空気噴出口３Ａから切
換弁６を介して炉外に排気される。燃焼領域III とIVが
交互に切り換わり、ガス流は非定在的となり、加熱炉内
のガス流は周期的に擾乱が与えられ、加熱炉内の温度は
均一になる。

【００３１】次に、本発明の蓄熱式バーナを加熱炉に装
着した実施例について説明する。図５は、比較的小型の
加熱炉に用いた実施例であり、蓄熱式バーナ１が加熱炉
９の一方の側壁に設けられている。燃料噴射ノズル２か
ら連続的に燃料ガスが炉内に供給され、燃焼空気は約３
０秒の周期で燃焼空気噴出口３Ａ及び３Ｂを切り換えて
噴射され、燃焼領域Ｉ，IVは切り換わり、燃焼ガスの流
れ，が交互に発生して非定在的流れとなる。従っ
て、炉内温度は容易に均一に設定することができる。ま
た、燃焼領域Ｉ，IVの切り替え時には、燃焼ガスの流れ
，が衝突してガス流の擾乱が発生して加熱炉内に燃
焼雰囲気が攪拌されて炉内温度を均一化に作用する。図
５の加熱炉では、従来の燃焼方法では蓄熱式バーナを二
台設ける必要があったが、この実施例では蓄熱式バーナ
を１台設けることで、炉内温度を均一に制御することが
できる。無論、配管系統も簡素化することができる。

【００３２】図６は、本発明の蓄熱式バーナを加熱炉に
装着した他の実施例について説明する。同図に示した加
熱炉は、図５の実施例より長手方向に大きい加熱炉であ
り、従来の蓄熱式バーナでは４台設けねばならないが、
この実施例では、２台の蓄熱式バーナ１Ａ，１Ｂが加熱
炉９の両側壁に配置されている。この実施例の燃焼・排
気状態について説明すると、先ず、実線で示した燃焼領
域Ｂ，Ｃで燃焼して燃焼ガス流れが形成され、約３０
秒が経過した後に、点線で示した燃焼領域Ａ，Ｄで燃焼
して燃焼ガス流れが形成される。また、約３０秒が経
過すると、燃焼領域Ｂ，Ｃに切り換わる。燃焼ガス流れ
は，を交互に繰り返して、加熱炉内温度が均一に制
御される。また、蓄熱式バーナ１Ａの一方の燃焼空気噴
出口から燃焼空気が噴出して燃焼状態になるときは、そ
の他方の燃焼空気噴出口からは燃焼排ガスが蓄熱器に吸
引される。図５の実施例と同様に燃焼ガス流も非定在的
となり、炉内雰囲気を攪拌することにより容易に炉内温
度を均一にすることができる。無論、蓄熱式バーナの代
数が低減できるので、配管系統も簡素化することができ
る。

【００３３】図７は、本発明の蓄熱式バーナを加熱炉に
装着した他の実施例について説明する。同図は加熱炉９
の側壁に蓄熱式バーナ１Ａ，１Ｃがそれぞれ配置されて
いる。蓄熱式バーナ１Ａは上記実施例のものであり、蓄
熱式バーナ１Ｃは従来方式のものである。このように蓄
熱式バーナを組み合わせることにより、燃焼ガス及び燃
焼排ガスの流れを非定在的な流れにすることができるの
で、容易に加熱炉９内温度を均一にすることができる。

【００３４】この実施例では、先ず、燃焼領域Ａで燃焼
して燃焼ガス流れが形成され、約３０秒が経過した後
に、燃焼領域Ｂで燃焼して燃焼ガス流れが形成され
る。また、約３０秒が経過すると、蓄熱式バーナ１Ｃに
よって燃焼ガス流れが形成される。この燃焼時間は、
例えば３０秒より短い燃焼時間とするとよい。燃焼ガス
流れは，，を交互に繰り返すことにより、非定在
的な流れとなって、容易に加熱炉内温度が均一に制御さ
れる。このように、図７の加熱炉では、燃焼ガスの定在
的な流れと非定在的な流れを交互に発生させて炉内温度
を均一に制御する燃焼制御方法であり、実施例の蓄熱式
バーナを用いることにより加熱炉９内の温度分布の均一
化を高精度になし得ることができる。

【００３５】上記のように、本発明による蓄熱式バーナ
は、燃料噴射ノズルに対して対称的に一対の燃焼空気噴
出口が設けられており、且つ、従来のように燃料噴射ノ
ズルの軸芯方向に燃焼領域が形成されるのではなく、燃
料噴射ノズルの軸芯方向に対して所定の噴射角度αで燃
焼領域が形成されるようにしたのもである。交番燃焼に
よって、加熱炉内の燃焼領域を交互に切り換えることに
より、従来とは異なった燃焼場が容易に形成され、非定
在的な燃焼ガスと燃焼排ガスの流れが形成され、炉内温
度を均一に設定し得る。

【００３６】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、加熱炉
内にノズル軸芯方向に対して所定の角度に燃焼領域が形
成できるので、従来の蓄熱式バーナとは異なり、加熱炉
の炉壁に対して所定の角度に燃焼場が形成できる利点が
あり、単一バーナにおける均一加熱空間容量が拡大がで
きる蓄熱式バーナが提供できる利点がある。また、本発
明の蓄熱式バーナによれば、加熱炉の形状や炉の内容積
によっても異なるが、従来、二つの蓄熱式バーナが用い
られていた加熱炉であっても、一つの蓄熱式バーナによ
って形成することができるので、燃焼装置の設備費の低
減にきわめて効果的である。

【００３７】また、本発明の蓄熱式バーナによれば、異
なった方向に燃焼空気を噴出する一対の燃焼空気噴出口
を備えており、この蓄熱式バーナを交番燃焼させること
によって、加熱炉内に逆方向の燃焼空気の流れ、すなわ
ち、炉内に燃焼ガスの非定在的流れが容易に形成できる
ので、炉内温度分布を均一に設計するのにきわめて効果
的である。

【００３８】また、本発明の蓄熱式バーナを用いること
により、また、従来方式の蓄熱式バーナとの組み合わせ
により、加熱炉内温度分布がきわめて均一な状態として
加熱することかできるので、燃焼設備の比較的安価な加
熱炉を容易に提供できる利点がある。また、本発明の蓄
熱式バーナを用いた加熱炉によれば、燃焼効率が向上す
るので、ＣＯガスやＮＯｘ等の有害物質の発生を低減で
きる加熱炉を提供できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る蓄熱式バーナの一実施例を示す断
面図である。

【図２】図１の蓄熱式バーナの正面図である。

【図３】図１の蓄熱式バーナの配管系統を示す図であ
る。

【図４】本発明に係る蓄熱式バーナの他の実施例を示す
図である。

【図５】本発明に係る蓄熱式バーナが備えられた加熱炉
を示す図である。

【図６】本発明に係る蓄熱式バーナが備えられた加熱炉
の他の実施例を示す図である。

【図７】本発明に係る蓄熱式バーナが備えられた加熱炉
の他の実施例を示す図である。

【図８】従来の蓄熱式バーナの一例を示す図である。

【図９】従来の蓄熱式バーナの配管系統を示す図であ
る。

【図１０】従来の蓄熱式バーナを備える加熱炉の一例を
示す図である。

【図１１】従来の蓄熱式バーナを備える加熱炉の一例を
示す図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱式バーナ ２ 燃料噴射ノズル ２ａ，２ｂ 燃料噴射ノズル ３Ａ，３Ｂ 燃焼空気噴出口 ３ａ，３ｂ 流路 ４ａ，４ｂ 蓄熱体 ５ａ，５ｂ 蓄熱体収容容器 ６ 切換弁 ７ａ，７ｂ 配管 ８ バーナ本体 ９ 加熱炉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バーナ本体の中央に燃料噴射ノズルを設
   け、前記燃料噴射ノズル軸芯に対して傾斜角度αで燃焼
   空気を加熱炉内に噴出する流路を前記燃料噴射ノズルの
   両側の前記バーナ本体に設け、且つ前記流路に蓄熱体を
   連設してなることを特徴とする蓄熱式バーナ。
2. 【請求項２】 加熱炉の側壁に設けられるバーナ本体
   と、前記バーナ本体の中央に設けられた燃料噴射ノズル
   と、前記燃料噴射ノズルの両側の前記バーナ本体に設け
   られ、前記燃料噴射ノズルに対して傾斜角度αで燃焼空
   気が通過してその先端の燃焼空気噴出口から燃焼空気が
   噴出する流路と、一端を前記燃焼空気噴出口とする前記
   流路の他端に連設された蓄熱体とを具備することを特徴
   とする蓄熱式バーナ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載の蓄熱式バーナに
   於いて、前記傾斜角度αが３０°〜６０°の範囲である
   ことを特徴とする蓄熱式バーナ。
4. 【請求項４】 バーナ本体の中央に燃料噴射ノズルが設
   けられ、前記燃料噴射ノズルの両側にその軸芯から外側
   に角度αで傾斜した燃焼空気が通過する流路が前記バー
   ナ本体にそれぞれ設けられ、且つ前記流路に連設された
   蓄熱体がそれぞれ備えられてなる蓄熱式バーナを加熱炉
   に設置し、前記蓄熱式バーナの一方の流路から燃焼空気
   の噴出と他方の流路から燃焼排ガスの吸引とを交互に行
   って、前記加熱炉内の燃焼反応ガスの流れを非定在的な
   ものとして炉内温度分布を設定することを特徴とする蓄
   熱式バーナを備える加熱炉。