JP2006292257A - ガスバーナーチューブ破損検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 炉における燃焼筒チューブの破損検出を多大な工数、費用の必要なく、炉の停止中でも確認でき、確認頻度を多くできるガスバーナーチューブ破損検出装置を提供する。
【解決手段】 燃焼筒チューブ１とガスバーナー２よりなるガスチューブバーナー内部を密閉できる開閉弁５，６，７と、燃焼筒チューブ内に圧縮空気又は窒素を供給する気体供給機構８，９，１６と、燃焼筒チューブ内の圧力を検出し、該チューブの破損を判定する制御装置１２とを備えていて、圧縮空気又は窒素を充填した状態でガスチューブバーナー内部を密閉状態にして、その内部圧力の経時的変化により、該チューブの破損を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ガスチューブバーナーを使用した加熱炉或いは熱処理炉等における燃焼筒チューブの破損を検出するガスバーナーチューブ破損検出装置に関する。

従来においては、一般に燃焼筒チューブの破損の確認は、手作業での確認であり、炉を停止、冷却させガスバーナー部を取り外し、空気を注入しての漏れによる圧力差の確認、もしくは炉内に進入しての目視、触感によるチューブ破損の確認という方法を実施していたため、多大な確認工数、費用が必要であるという問題があった。
また、作業時間が多くかかるため、確認頻度が少なく限定されてしまい、チューブの不具合の発見が遅れるという問題があった。

このため、炉内に圧力センサを設けて、燃焼筒チューブからの燃焼ガスの漏洩に伴う炉内圧力の変化を検知してチューブの破損を検出する方法が、特許文献１により知られている。

特開２００１−５０６６９号公報

しかしながら、この方法は、容積が大きい炉においては、炉内の圧力変化の検出精度を上げることが難しく、微小なチューブ破損を見逃す恐れがある。また、この方法では、炉の使用中でしかチューブ破損を検出することができず、炉の停止中での確認作業を行うことはできず、その確認作業は依然として手作業で行わなければならない。
また、上記特許文献１には、窒素等の不活性ガスを供給する手段も示されているが、これはチューブ破損が検出されたら、炉内に不活性ガスを導入して燃焼ガスを希薄化して炉内を保護するためのものであり、これによって、チューブの破損を確認しようとするものではない。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、炉における燃焼筒チューブの破損の検出を、多大な工数、費用を発生させることなく、炉の停止中でも確認でき、確認頻度を多くできるガスバーナーチューブ破損検出装置を提供することである。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の各請求項に記載のガスバーナーチューブ破損検出装置を提供する。
請求項１に記載のガスバーナーチューブ破損検出装置は、ガスチューブバーナー内部を密閉できる開閉弁５，６，７と、燃焼筒チューブ１内に圧縮空気もしくは窒素を供給する気体供給機構８，９，１６と、燃焼筒チューブ１内の圧力を測定し、燃焼筒チューブ１の破損を判定する制御装置１２とを具備していて、圧縮空気又は窒素を充填した状態でガスチューブバーナー内部を密閉状態にして、その内部圧力の経時的変化により、燃焼筒チューブ１の破損を検出確認を行うようにしたものである。このように、ガスチューブバーナーに密閉性をもたせることにより、ガスチューブバーナーを炉から取り外すことなく、燃焼筒チューブ１の破損の検出確認を行うことができる。

請求項２の該検出装置は、開閉弁５，６，７と気体供給機構８，９，１６及び制御装置１２の動作を自動化し、短時間で燃焼筒チューブ１の破損を検出確認するようにしたものであり、これにより、燃焼筒チューブ１の破損の検出確認を自動的に行えるようになった。
請求項３の該検出装置は、制御装置１２が更に燃焼筒チューブ１内の温度を検出して、検出した圧力を温度補正する機能をも有していて、燃焼筒チューブ１が加温された状態でも、燃焼筒チューブ１の破損を検出確認することができるようにしたものであり、これにより、ガスチューブバーナーが完全に冷えきらない高温中であっても燃焼筒チューブ１の破損の検出確認を行うことができる。

請求項４の該検出装置は、制御装置１２がガスバーナー２の消火のタイミングで燃焼筒チューブの破損検出確認を自動的に行うようにしたものであり、これにより、ガスチューブバーナーが温度調節運転している状態でも燃焼筒チューブ１の破損検出を行えるので、燃焼筒チューブ１の破損不具合による大量の製品不良の発生が防止できる。

以下、図面に従って本発明の実施の形態のガスバーナーチューブ破損検出装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態のガスバーナーチューブ破損検出装置の全体構成を示す図である。ガスチューブバーナーは、燃焼筒チューブ１とガスバーナー２とから構成されていて、全体として略Ｕ字形状をしている。このガスチューブバーナーが、加熱炉、熱処理炉等の炉体４に装着されている。ガスバーナー２は、Ｕ字形状の一端側に配設され、他端側が燃焼ガスの排出口となっていて、排気管１３に接続している。

ガスバーナー２は、内部の密閉が可能な構造をしていて、一端がブタン、プロパン等のガス燃料を供給する燃料供給管１４に接続しており、その側面が給気管１５に接続している。給気管１５の先端には、ブロワファン３が設けられていて、空気を強制送給している。給気管１５の途中には、圧縮空気もしくは窒素を供給する気体供給管１６が接続している。

排気管１３には、耐熱性の開閉弁７が設けられている。開閉弁７は制御装置１２によって自動的に制御される。開閉弁７としては、例えは電磁弁（ＳＶ）が好適である。開閉弁７の上流側には、ガスチューブバーナー内の温度を測定する温度センサ１１が設けられていて、その温度情報が制御装置１２に送られるようになっている。

燃料供給管１４にも開閉弁６が設けられ、制御装置１２によって自動的に制御される。この開閉弁６も、例えば電磁弁（ＳＶ）が好適である。
同様に給気管１５にも開閉弁５が設けられ、ブロワファン３と共に制御装置１２によって自動的に制御されている。更に、開閉弁５の下流側で給気管１５に接続している気体供給管１６にも、耐熱性の開閉弁９が設けられ、制御装置１２によって自動的に制御されている。これらの開閉弁５及び９も、例えば電磁弁（ＳＶ）が好適である。気体供給管１６には、開閉弁９に加えて、その上流側に減圧弁８が、またその下流側に圧力センサ１０が設けられている。この気体供給管１６、開閉弁９及び減圧弁８とで気体供給機構を構成している。減圧弁８は、圧縮空気もしくは窒素の供給圧力を調整するために設けられており、制御装置１２によって自動的に制御されている。圧力センサ１０は、ガスチューブバーナー内の圧力を測定し、その圧力情報を制御装置１２に送っている。

したがって、本実施形態では、各開閉弁５，６，７を閉じることによって、ガスチューブバーナーの密閉が可能な構造となっている。なお、この場合、開閉弁９も当然に閉じられている。
また、制御装置１２は、温度センサ１１の温度情報によって、圧力センサ１０によって測定された圧力を温度補正する演算機能や、測定された圧力の経時変化によって燃焼筒チューブ２の破損を有無を判断する判定機能をも有している。

上記構成よりなる本実施形態のガスバーナーチューブ破損検出装置の作動について説明する。
まず、ガスバーナー２が消火している状態（開閉弁６が閉状態）で、開閉弁５及び７を閉にする。ブロワファン３も作動を停止する。これにより、ガスバーナー２はガス燃料の供給及び給気が止められると共に、排気も止められ、ガスチューブバーナーが密閉された状態となる。次いで、開閉弁９を開とし、圧縮空気もしくは窒素をガスチューブバーナー内に供給する。一定時間後に開閉弁９を閉とし、圧縮空気もしくは窒素の供給を停止し、ガスチューブバーナー内の圧力状態を圧力センサ１０で検出し、この圧力情報を制御装置１２に送る。

同時にガスチューブバーナー内の温度状態を温度センサ１１で検出し、この温度情報を制御装置１２に送る。制御装置１２は、検出された圧力の温度補正を行う。こうして計測開始からの時間経過と圧力センサ１０、温度センサ１１の測定結果より、図２に示すようなグラフが得られる。図２において、縦軸はガスチューブバーナー内の圧力（kPa）を表わし、横軸は経過時間（秒）を表わしている。この測定では、ガスチューブバーナー内の圧力を略７．７〜８．０（kPa）に高めた時点で、圧縮空気又は窒素の供給を停止して、ガスチューブバーナー内部の経時的な圧力変化を観察している。図２において実線は燃焼筒チューブ１が破損ありの場合を示しており、点線は破損なしの場合を示している。即ち、燃焼筒チューブ１に破損がない場合は、密封部等からの僅かのガス漏れや温度低下によって、時間の経過とともになだらかに圧力が降下するのに対し、破損がある場合は、破損部からのガス漏れによって内部圧力が急速に降下する。このようにして、計測開始からの時間経過と圧力センサ１０及び温度センサ１１の測定結果より、燃焼筒チューブ破損の有無を制御装置１２で判定する。
検査完了後は、開閉弁５及び７を開いて、点火動作待ち状態とする。
上記した一連の作動は、制御装置１２で自動的に行われる。

図３は、ガスバーナー温度調節運転中に燃焼筒チューブ１の破損有無の検査を行う場合のガスバーナーチューブ破損検出装置の動作を説明する図である。図３において、縦軸は、炉内温度及びガスバーナー２の点火（ＯＮ）、消火（ＯＦＦ）を表わしており、横軸は時間を表わしている。このガスバーナー温度調節運転は、略２分間隔のサイクルで点火と消火が繰り返えされており、これに応じて炉内温度も上限と下限とが繰り返えされている。このようなガスバーナー温度調節運転においては、燃焼筒チューブ１の破損有無の検査は図３に丸印で示されるように、ガスバーナー２が消火（ＯＦＦ）動作に入った時点で図２に示されるような測定を開始する。このガスバーナーチューブ破損検出装置の測定動作は、上述した動作と同様の動作によって行われる。当然この動作も制御装置１２によって自動的に行われる。
このようにして、自動的な動作によって燃焼筒チューブ１の破損検出が実施できる。

以上説明したように、本発明では、自動的な動作でチューブ破損確認が実施できることにより、ガスバーナーを取り外し、チューブに栓をしての圧力確認のような作業を必要としなくなり、チューブ破損の確認工数、費用等を低減することができる。また、ガスチューブバーナーが温度調節運転している状態でもチューブ破損の検出が可能であるため、チューブ破損の不具合による大量の製品不良の発生を防止することができる。

本発明の実施の形態のガスバーナーチューブ破損検出装置の全体構成を示す図である。 本発明のガスバーナーチューブ破損検出装置のチューブ破損検出動作を説明するグラフである。 ガスバーナー温度調節運転中のチューブ破損検出動作を説明するグラフである。

符号の説明

１ 燃焼筒チューブ
２ ガスバーナー
５，６，７，９ 開閉弁
８ 減圧弁
１０ 圧力センサ
１１ 温度センサ
１２ 制御装置
１３ 排気管
１４ 燃料供給管
１５ 給気管
１６ 気体供給管

Claims (4)

1. 炉内に配設された、ガスバーナー（２）と燃焼筒チューブ（１）とからなるガスチューブバーナーにおける前記燃焼筒チューブ（１）が破損したことを検出確認するガスバーナーチューブ破損検出装置が、
   前記ガスチューブバーナー内部を密閉できる開閉弁（５，６，７）と、
   前記燃焼筒チューブ内に圧縮空気もしくは窒素を供給する気体供給機構（８，９，１６）と、
   前記燃焼筒チューブ（１）内の圧力を測定し、前記燃焼筒チューブ（１）の破損を判定する制御装置（１２）と、
   を具備していて、前記ガスチューブバーナー内部に圧縮空気もしくは窒素を充填した状態で前記ガスチューブバーナー内部を密閉状態にして、その内部圧力の経時的変化により前記燃焼筒チューブ（１）の破損を検出確認することを特徴とするガスバーナーチューブ破損検出装置。
2. 前記開閉弁（５，６，７）、前記気体供給機構（８，９，１６）及び前記制御装置（１２）の動作を自動化し、短時間で前記燃焼筒チューブ（１）の破損を検出確認することを特徴とする請求項１に記載のガスバーナーチューブ破損検出装置。
3. 前記制御装置（１２）が、更に前記燃焼筒チューブ（１）内の温度を検出して前記検出圧力を温度補正する機能をも有していて、前記燃焼筒チューブ（１）が加温された状態でも、前記燃焼筒チューブ（１）の破損を検出確認することができることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスバーナーチューブ破損検出装置。
4. 前記制御装置（１２）が、前記ガスバーナー（２）の消火のタイミングで前記燃焼筒チューブ（１）の破損検出確認を自動的に行うことができることを特徴とする請求項１，２又は３に記載のガスバーナーチューブ破損検出装置。

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