JP2018146168A

JP2018146168A - バーナー装置及び加熱処理設備

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Publication number: JP2018146168A
Application number: JP2017041410A
Authority: JP
Inventors: 健一友澤; Kenichi Tomosawa; 祐作河本; Yusaku Kawamoto; 智樹片山; Tomoki Katayama; 驍騰丁; Xiaoteng Ding; 幸嗣作部屋; Yukitsugu Sakubeya
Original assignee: Chugai Ro Co Ltd
Current assignee: Chugai Ro Co Ltd
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-03-06
Publication date: 2018-09-20
Anticipated expiration: 2037-03-06
Also published as: KR102376676B1; CN108534140A; TWI712762B; TW201833478A; JP6479071B2; KR20180101987A

Abstract

【課題】燃料ガス供給管により導かれる燃料ガスと、空気供給管により導かれる空気とを混合させて燃焼させるにあたり、燃料ガスの量を少なくした場合にも、燃料ガスが空気と適切に混合されて火炎が適切に保持されるようにする。
【解決手段】空気供給管11の内周側の燃料ガス供給管12により導かれる燃料ガスと、空気供給管により導かれる空気とを混合させて燃焼させるにあたり、燃料ガス供給管の先端に前方に向けて外周側にテーパー状に広がるように設けた保炎筒14に、空気供給管における空気を保炎筒内に導く空気導入孔14aと空気案内部14bを設けると共に、燃料ガス供給管の先端部に、燃料ガスを燃料ガス供給管の中央部から噴出させる主噴射口15aと、主噴射口の周囲から噴出させる複数の副噴射口15bとを設け、燃料ガス及び／又は空気の量を制御する制御装置Zを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置及びこのようなバーナー装置を用いた加熱処理設備に関するものである。特に、前記のバーナー装置において、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を少なくした場合においても、前記の燃料ガスが空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気と適切に混合されて火炎が適切に保持され、バーナーのターンダウン比を大きくできるようにした点に特徴を有するものである。

従来から、工業炉等の加熱処理設備においては、空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置が広く利用されている。

ここで、このようなバーナー装置においては、一般に燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量や空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気の量を少なくすると、前記の燃料ガスと空気とが十分に混合されなくなって保炎されなくなり、燃焼が継続できなくなるため、大きなターンダウン比が確保できないという問題があった。

このため、従来においては、前記のようにバーナー装置における火炎が消えた場合に対応するため、バーナー装置にパイロットバーナーや電気式着火装置を設けることが行われていた。

しかし、このようにパイロットバーナーを設ける場合には、このパイロットバーナーに燃料ガスなどを別に供給させる設備などが必要になって、コストが高くつくと共に、装置が大型化するなどの問題があった。

また、従来においては、特許文献１に示されるように、燃料ガスと空気とを混合させた混合ガスが先端側に供給されるバーナー本体部の先端部に、先端側にテーパー状に突出するように設けた噴出穴形成部の中央部に主噴出孔を設けると共に、テーパー状になった傾斜部分に保炎形成用孔を設け、さらに前記の噴出穴形成部の外方に、噴出穴形成部よりも先端側に突出した筒状の保護部を設け、保炎形成用孔から噴出される前記の混合ガスを保護部内で燃焼させるようにしたものが示されている。

しかし、特許文献１に示されるものは、燃料ガスと空気とを予め混合させた混合ガスをバーナー本体部の先端部に設けられた噴出穴形成部に導き、この噴出穴形成部の傾斜部分に設けられた保炎形成用孔から噴出させた混合ガスを保護部内で燃焼させるものであるため、混合ガスにおける燃料ガスの量を少なくすると、混合ガスを安定して燃焼させることが困難になるという問題があった。

また、特許文献２においては、噴射燃料の通過口を開口した逆円錐状の本体の周壁全面に、反対方向へ向けて燃焼用空気を夫々前方に向けて旋回噴気させる多数の前部スリットと後部スリットとを間隔をおき前後二段に亘り放射方向に開口させると共に後部スリットを通過口まで開口させたものが示されている。

しかし、特許文献２に示されるものは、噴射燃料の通過口を逆円錐状の本体の中央部に開口させ、この中央部の通過口から燃料を噴射させるだけであるため、噴射させる燃料の量を少なくした場合、中央部の通過口から噴射させる燃料が必ずしも、前部スリットや後部スリットから前方に向けて旋回噴気させる燃焼用空気と十分に接触して燃焼されるとは限られず、依然として、噴射させる燃料を少なくした場合に火炎を確実に保持させることが困難になるという問題があった。

また、特許文献３、４においても、供給する燃料の量を変化させて広範囲での燃焼が行える高ターンダウン比を満足させるようにしたバーナーが提案されている。

しかし、特許文献３、４に示されるものにおいても、依然として、噴射させる燃料を少なくした場合に火炎を確実に保持させることは困難になるという問題があった。

また、特許文献５に示されるような、バーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設け、一方の蓄熱室において、この蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる動作を行う一方、他方の蓄熱室において、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスをこの蓄熱室に収容された蓄熱材に吸引して蓄熱させる動作を行うようにし、前記の一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り替えることを特徴とする加熱処理装置では、燃焼用空気の噴射と吸引を切り替える切換弁の開閉動作時間が数秒かかり、その間は空気の流れが不安定になるため、従来は燃料ガスの供給を遮断して火炎を消火していた。そのため、パイロットバーナーや電気式着火装置などの点火装置を設け、燃焼用空気の切り替えの度に再度点火する必要があり、燃焼装置の構造や制御が複雑になるという問題があった。また、火炎が消火されるとバーナー装置近辺の雰囲気の温度を保ちにくくなるため、炉内温度が変動してしまう要因にもなった。

特開２００７−２６３４５２号公報実開昭６３−１４２５２２号公報特開昭５１−１５０１２９号公報実開昭６２−９１０号公報特開２００７−２４３３５号公報

本発明は、バーナー装置における前記のような問題を解決することを課題とするものである。

特に、空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を少なくした場合においても、前記の燃料ガスが空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気と適切に混合されて火炎が適切に保持され、バーナーのターンダウン比を大きくできるようにすることを課題とするものである。

本発明に係るバーナー装置においては、前記のような課題を解決するために、空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、前記の空気供給管の内周側に設けられた前記の燃料ガス供給管の先端に前方に向けて外周側にテーパー状に広がった保炎筒を設け、この保炎筒に、前記空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を保炎筒内に導く空気導入孔と、この空気導入孔の部分に空気の流れの上流側に突出するようにして前記の空気供給管から空気を前記の空気導入孔に案内する空気案内部とを設けると共に、前記の燃料ガス供給管の先端部に燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスを、燃料ガス供給管の中央部から噴出させる主噴射口と、前記の主噴射口の周囲から噴出させる複数の副噴射口とを設け、前記の燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び／又は空気供給管に供給する空気の量を制御する制御装置を設けるようにした。

そして、本発明のバーナー装置においては、燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスを、燃料ガス供給管の先端部の中央部における主噴射口と、この主噴射口の周囲に設けられた複数の副噴射口から噴出させると共に、空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を、前記の燃料ガス供給管の先端に前方に向けて外周側にテーパー状に広がった保炎筒に設けた前記の空気案内部により、保炎筒に設けた前記の空気導入孔を通して保炎筒内に導くようにしている。このようにすると、燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスの量を少なくした場合においても、燃料ガスが前記の主噴射口の他に主噴射口の周囲に設けられた複数の副噴射口から噴出され、複数の副噴射口から噴出された燃料ガスがテーパーに沿って流れ、前記の空気供給管から前記の保炎筒に設けられた空気案内部により空気導入孔を通して保炎筒内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が安定して保持されるようになる。

また、空気導入孔は空気の流れに対して斜め方向のスリットであり、空気案内部が空気の流れの上流側に突出しているので、空気の流れを多く受け止めて斜め方向に旋回させて保炎筒内に導くことができ、その撹拌効果によって燃料ガスとの混合がより促進される。

また、本発明に係るバーナー装置においては、前記の燃料ガス供給管の中央部から燃料ガスを噴出させる主噴射口を、この主噴射口の周囲から燃料ガスを噴出させる複数の副噴射口より先端側に突出するように設け、この主噴射口の周囲における各副噴射口から噴出された燃料ガスを案内する案内部を設けることが好ましい。このようにすると、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を少なくした場合においても、主噴射口の周囲における各副噴射口から噴出された燃料ガスが、外部の影響を受けることなく前記の案内部を通して、空気導入孔から保炎筒内に導かれた空気の位置に適切に導かれて、この空気と十分に混合されて火炎が保持されるようになる。

また、本発明に係る加熱処理設備においては、前記のようなバーナー装置を用い、前記の制御装置により燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を制御して、燃焼を制御させて加熱処理を行うようにした。

そして、この加熱処理設備においては、前記の制御装置により、燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び／又は空気供給管に供給する空気の量を制御して燃料ガスの燃焼を制御することができ、前記のように燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスの量を少なくした場合においても、主噴射口の周囲における各副噴射口から噴出された燃料ガスが、前記のように空気供給管から前記の空気案内部により空気導入孔を通して保炎筒内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が保持されるようになり、バーナーのターンダウン比を大きくして、燃料ガスの燃焼を広い範囲で制御できるようになる。

また、本発明に係る加熱処理設備においては、前記のバーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設け、一方の蓄熱室において、この蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる動作を行う一方、他方の蓄熱室において、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスをこの蓄熱室に吸引して収容された蓄熱材に蓄熱させる動作を行うようにし、前記の一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換えるようにすることができる。

ここで、前記のようにバーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設けた加熱処理設備においては、前記の一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換える際に、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量を少なくして、燃料ガス供給管の中央部における主噴射口及びその周囲における複数の副噴射口から燃料ガスを噴出させ、前記の燃料ガスを、前記の保炎筒における空気導入孔の部分を通して保炎筒内に導かれた空気と混合させて、燃料ガスの燃焼を継続させるようにすることができる。このようにすると、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換える際に、前記のバーナー装置における火炎が消えるということがなくなり、パイロットバーナーや電気式着火装置を設けなくても、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換える動作を継続して安定して行えるようになる。

本発明におけるバーナー装置においては、前記のように燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスの量を少なくした場合においても、燃料ガスが燃料ガス供給管の主噴射口と主噴射口の周囲に設けられた複数の副噴射口とから噴出され、複数の副噴射口から噴出された燃料ガスが、燃料ガス供給管の先端に設けられた保炎筒内に空気導入孔を通して導かれて空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が保持されるようになる。

この結果、本発明におけるバーナー装置を用いた加熱処理設備においては、バーナーのターンダウン比を大きくして、燃料ガスの燃焼を広い範囲で制御できるようになる。

また、前記の加熱処理設備において、前記のバーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設け、一方の蓄熱室において、この蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる動作を行う一方、他方の蓄熱室において、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスをこの蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱させる動作を、交互に切り換えて行う場合、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換える際に、前記のバーナー装置における火炎が消えるということがなくなり、パイロットバーナーや電気式着火装置を設けなくても、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作のために切換弁を交互に切り換える動作の最中においても炉内の温度変動がなくなる。

本発明の一実施形態において使用するバーナー装置の概略説明図である。前記の実施形態に使用するバーナー装置の先端部において、燃料ガスと空気が流れる状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態に使用するバーナー装置の先端部を正面から見た概略説明図である。前記の実施形態に使用するバーナー装置において、燃料ガス供給管の先端に設けた保炎筒に、燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を保炎筒内の燃料ガス供給管側に導く空気導入孔と空気案内部とを設けた状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態におけるバーナー装置を用いた第１の加熱処理設備を示し、（Ａ）は燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び空気供給管に供給する空気の量を多くし、火炎を大きくして燃焼量を大きくした状態を示した概略断面説明図、（Ｂ）は燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び空気供給管に供給する空気の量を少なくし、火炎を小さくして燃焼量を小さくした状態を示した概略断面説明図である。前記の実施形態におけるバーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設けた第２の加熱処理設備において、一方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、バーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる一方、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを他方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱させる状態を示した概略断面説明図である。前記の第２の加熱処理設備において、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作とを切り換えるにあたり、一方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、バーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる動作と、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを他方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱させる動作とを停止させた状態で、前記のバーナー装置における火炎を小さくして保炎させる状態を示した概略断面説明図である。前記の第２の加熱処理設備において、一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作とを切り換え、他方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、バーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる一方、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを一方の蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱させる状態を示した概略断面説明図である。

以下、本発明の実施形態に係るバーナー装置及び加熱処理設備を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係るバーナー装置及び加熱処理設備は、下記の実施形態に示したものに限定されず、発明の要旨を変更しない範囲において、適宜変更して実施できるものである。

この実施形態におけるバーナー装置１０においては、図１に示すように、空気供給装置Ｘによって空気を空気導入部１１ａから空気供給管１１内に供給させる一方、燃料ガス供給装置Ｙによって燃料ガスを燃料ガス導入部１２ａから前記の空気供給管１１の内周側に配置された燃料ガス供給管１２内に供給させるようにし、前記の空気供給装置Ｘによって空気供給管１１内に供給させる空気の量や、燃料ガス供給装置Ｙによって燃料ガス供給管１２内に供給させる燃料ガスの量を制御装置Ｚによって制御するようにしている。

そして、前記のように空気供給管１１内に供給された空気と、燃料ガス供給管１２内に供給された燃料ガスとをバーナー装置１０の先端側に導いて混合させて燃焼させるようにしている。また、前記のバーナー装置１０においては、空気供給管１１内に供給された空気と、燃料ガス供給管１２内に供給された燃料ガスとをバーナー装置１０の先端部において混合させて燃焼させるにあたり、前記の燃料ガス供給管１２の中心部にバーナー装置１０の先端側に至るようにして点火プラグ１３を設け、この点火プラグ１３により空気と燃料ガスとを混合させた混合ガスを着火させて燃焼を開始させるようにしている。

そして、この実施形態におけるバーナー装置１０においては、図１〜図４に示すように、前記の燃料ガス供給管１２の先端に前方に向けて空気供給管１１側にテーパー状に広がった保炎筒１４を設け、この保炎筒１４に空気供給管１１を通して燃料ガス供給管１２の外周側に導かれた空気を保炎筒１４内に導く空気導入孔１４ａを周方向に適当な間隔を介して複数設けると共に、この保炎筒１４における各空気導入孔１４ａの部分に空気の流れの上流側に突出するようにして、前記の空気供給管１１から空気を受け止めて、前記の各空気導入孔１４ａ内に案内する（図４のＦ参照。）空気案内部１４ｂを設けている。

また、前記の燃料ガス供給管１２の先端部に、燃料ガス供給管１２を通して導かれた燃料ガスを噴出させるための噴出用部材１５を取り付け、この噴出用部材１５の先端中央部に燃料ガスを燃料ガス供給管１２の中央部から噴出させる主噴射口１５ａを設けると共に、前記の主噴射口１５ａより後方側の周囲から燃料ガスを外方に向けて噴出させる副噴射口１５ｂを周方向に所要間隔を介して複数設け、主噴射口１５ａの周囲における各副噴射口１５ｂから噴出された燃料ガスを案内する凹状の案内部１５ｃを設けている。

そして、このように主噴射口１５ａより後方側の周囲から燃料ガスを外方に向けて噴出させる副噴射口１５ｂを周方向に所要間隔を介して複数設けると共に、主噴射口１５ａの周囲における各副噴射口１５ｂから噴出された燃料ガスを案内する案内部１５ｃを設けると、燃料ガス供給管１２を通して導かれる燃料ガスの量を少なくして燃焼を行う場合においても、主噴射口１５ａの周囲における各副噴射口１５ｂから噴出された燃料ガスが、主噴射口１５ａの周囲における案内部１５ｃを通して燃料ガス供給管１２の先端外周側に導かれ、コアンダ効果によってテーパー状に広がった保炎筒１４に沿って進み、前記の空気導入孔１４ａを通して保炎筒１４内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が保持されるようになる。

次に、第１の加熱処理設備として、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、工業炉２０に前記のバーナー装置１０を用いた場合について説明する。

ここで、この工業炉２０においては、その炉壁２１を貫通するようにして前記のバーナー装置１０の先端部を取り付け、前記の制御装置Ｚにより、燃料ガス供給装置Ｙによって燃料ガス導入部１２ａから燃料ガス供給管１２内に供給させる燃料ガスを制御すると共に、空気供給装置Ｘによって空気導入部１１ａから空気供給管１１内に供給させる空気の量を制御するようにしている。

そして、前記のバーナー装置１０において、工業炉２０内における燃料ガスの燃焼量を大きくするにあたっては、図５（Ａ）に示すように、燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を多くし、火炎を大きくして燃焼量を大きくさせるようにする。

一方、前記のバーナー装置１０において、工業炉２０内における燃料ガスの燃焼量を少なくするにあたっては、図５（Ｂ）に示すように、燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を少なくし、火炎を小さくして燃焼量を少なくさせるようにする。

ここで、前記のバーナー装置１０を用いると、図５（Ｂ）に示すように、燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を少なくしても、前記のように主噴射口１５ａの周囲における各副噴射口１５ｂから噴出された燃料ガスが、主噴射口１５ａの周囲における案内部１５ｃを通して燃料ガス供給管１２の先端外周側に導かれ、テーパー状に広がった保炎筒１４に沿って進み、前記の空気導入孔１４ａを通して保炎筒１４内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が失火しにくくなり、バーナーのターンダウン比を大きく確保して、燃料ガスの燃焼を広い範囲で制御できるようになる。

次に、第２の加熱処理設備として、図６〜図８に示すように、工業炉２０の炉壁２１を貫通するようにして前記のバーナー装置１０の先端部を取り付けると共に、前記のバーナー装置１０の近傍において、バーナー装置１０の両側に蓄熱材３１Ａ，３１Ｂが収容された一対の蓄熱室３０Ａ，３０Ｂを設け、各蓄熱室３０Ａ，３０Ｂからそれぞれ案内管３２Ａ，３２Ｂを、工業炉２０の炉壁２１を貫通するようにしてバーナー装置１０の両側に設けた場合について説明する。

ここで、前記の第２の加熱処理設備においては、図６に示すように、前記のバーナー装置１０における燃料ガス供給管１２から噴出される燃料ガスの量を多くした状態で、前記の一方の蓄熱室３０Ａに収容された蓄熱材３１Ａに蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記の案内管３２Ａを通して前記の燃料ガス供給管１２から噴出される燃料ガスに向けて噴射して、工業炉２０内において燃料ガスを燃焼させる動作を行う一方、他方の蓄熱室３０Ｂにおいては、前記のように燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを、工業炉２０内から前記の案内管３２Ｂを通して吸引してこの蓄熱室３０Ｂに導き、この蓄熱室３０Ｂに収容された蓄熱材３１Ｂに蓄熱させるようにする。

なお、ここでは、燃焼用空気を噴射したり、燃焼排ガスを吸引したりするために蓄熱室３０Ａ，３０Ｂに設けた配管や切換弁の図示は省略する。

次いで、一方の蓄熱室３０Ａと他方の蓄熱室３０Ｂとにおける動作を交互に切り換えるにあたっての切換弁の動作中は、図７に示すように、一方の蓄熱室３０Ａから加熱された燃焼用空気を、案内管３２Ａを通して工業炉２０内に噴出される動作を停止させると共に、他方の蓄熱室３０Ｂにおいて、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを工業炉２０内から前記の案内管３２Ｂを通してこの蓄熱室３０Ｂに導く動作を停止させ、この状態で、前記の燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を少なくする。このように燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を少なくしても、前記のバーナー装置１０を用いると、前記のように主噴射口１５ａの周囲における各副噴射口１５ｂから噴出された燃料ガスが、主噴射口１５ａの周囲における案内部１５ｃを通して燃料ガス供給管１２の先端外周側に導かれ、前記の空気導入孔１４ａを通して保炎筒１４内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が消えるのが防止される。

その後、一方の蓄熱室３０Ａと他方の蓄熱室３０Ｂとにおける動作を切り換えるようにし、図８に示すように、前記のバーナー装置１０における燃料ガス供給管１２から噴出される燃料ガスの量を多くした状態で、前記の他方の蓄熱室３０Ｂに収容された蓄熱材３１Ｂに蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記の案内管３２Ｂを通して前記の燃料ガス供給管１２から噴出される燃料ガスに向けて噴射して、工業炉２０内において燃料ガスを燃焼させる動作を行うようにし、一方の蓄熱室３０Ａにおいては、前記のように燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスを、工業炉２０内から前記の案内管３２Ａを通してこの蓄熱室３０Ａに導き、この蓄熱室３０Ａに収容された蓄熱材３１Ａに蓄熱させるようにする。

ここで、前記の第２の加熱処理設備においては、前記のように一方の蓄熱室３０Ａと他方の蓄熱室３０Ｂとにおける動作を切り換える際に、燃料ガス供給管１２に供給する燃料ガスの量及び空気供給管１１に供給する空気の量を少なくしても、前記のバーナー装置１０における火炎が消えるということがなくなり、パイロットバーナーを設けなくても、一方の蓄熱室３０Ａと他方の蓄熱室３０Ｂとにおける動作を交互に切り換える動作を継続して安定して行えるようになる。

なお、前記の実施形態における加熱処理設備においては、前記のバーナー装置１０を工業炉２０に用いる例を示したが、前記のバーナー装置１０を使用する加熱処理設備はこのような工業炉２０に限定されず、図示していないが、取鍋などの乾燥や加熱に用いることもできる。

１０：バーナー装置
１１：空気供給管
１１ａ：空気導入部
１２：燃料ガス供給管
１２ａ：燃料ガス導入部
１３：点火プラグ
１４：保炎筒
１４ａ：空気導入孔
１４ｂ：空気案内部
１５：噴出用部材
１５ａ：主噴射口
１５ｂ：副噴射口
１５ｃ：案内部
２０：工業炉
２１：炉壁
３０Ａ、３０Ｂ：蓄熱室
３１Ａ、３１Ｂ：蓄熱材
３２Ａ、３２Ｂ：案内管
Ｆ：燃焼用空気の流れ
Ｘ：空気供給装置
Ｙ：燃料ガス供給装置
Ｚ：制御装置

本発明に係るバーナー装置においては、前記のような課題を解決するために、空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、前記の空気供給管の内周側に設けられた前記の燃料ガス供給管の先端に前方に向けて外周側にテーパー状に広がった保炎筒を設け、この保炎筒に、前記空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を保炎筒内に導く空気導入孔と、この空気導入孔の部分に空気の流れの上流側に向けて保炎筒から突出するようにして前記の空気供給管から空気を前記の空気導入孔に案内する空気案内部とを設けると共に、前記の燃料ガス供給管の先端部に燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスを、燃料ガス供給管の中央部から噴出させる主噴射口と、前記の主噴射口の周囲から噴出させる複数の副噴射口とを設け、前記の燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び／又は空気供給管に供給する空気の量を制御する制御装置を設けるようにした。

そして、本発明のバーナー装置においては、燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスを、燃料ガス供給管の先端部の中央部における主噴射口と、この主噴射口の周囲に設けられた複数の副噴射口から噴出させると共に、空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を、前記の燃料ガス供給管の先端から前方に向けて外周側にテーパー状に広がった保炎筒に前記のように空気の流れの上流側に向けて保炎筒から突出するように設けた空気案内部により、保炎筒に設けた前記の空気導入孔を通して保炎筒内に導くようにしている。このようにすると、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を少なくした場合においても、燃料ガスが前記の主噴射口の他に主噴射口の周囲に設けられた複数の副噴射口から噴出され、複数の副噴射口から噴出された燃料ガスがテーパーに沿って流れ、前記の空気供給管から前記の保炎筒に設けられた空気案内部により空気導入孔を通して保炎筒内に導かれた空気と十分に混合されて燃焼され、火炎が安定して保持されるようになる。

また、前記の空気導入孔を空気の流れに対して斜め方向に傾斜したスリットで構成することが好ましい。このようにすると、前記のように空気案内部が空気の流れの上流側に向けて保炎筒から突出しているので、空気の流れを多く受け止めて斜め方向に旋回させて保炎筒内に導くことができ、その撹拌効果によって燃料ガスとの混合がより促進される。

また、本発明に係るバーナー装置においては、前記の燃料ガス供給管の中央部から燃料ガスを噴出させる主噴射口を、この主噴射口の周囲から燃料ガスを噴出させる複数の副噴射口より先端側に突出するように設け、この主噴射口の周囲における各副噴射口から噴出された燃料ガスを案内する案内部を設けることが好ましい。このようにすると、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を少なくした場合においても、主噴射口の周囲における各副噴射口から噴出された燃料ガスが、外部の影響を受けることなく前記の案内部を通して、空気導入孔から保炎筒内に導かれた空気の位置に適切に導かれて、この空気と十分に混合されて火炎が保持されるようになる。特に、前記の複数の副噴射口を燃料ガス供給管の外周側に向かうように傾斜して設け、保炎筒のテーパー状に広がった部分に沿って導かれるようにすることが好ましい。

Claims

空気供給管の内周側に燃料ガス供給管が設けられ、燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスと、前記の空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれる空気とを混合させて燃焼させるバーナー装置において、前記の空気供給管の内周側に設けられた前記の燃料ガス供給管の先端に前方に向けて外周側にテーパー状に広がった保炎筒を設け、この保炎筒に、前記空気供給管を通して燃料ガス供給管の外周側に導かれた空気を保炎筒内に導く空気導入孔と、この空気導入孔の部分に空気の流れの上流側に突出するようにして前記の空気供給管から空気を前記の空気導入孔に案内する空気案内部とを設けると共に、前記の燃料ガス供給管の先端部に燃料ガス供給管を通して導かれた燃料ガスを、燃料ガス供給管の中央部から噴出させる主噴射口と、前記の主噴射口の周囲から噴出させる複数の副噴射口とを設け、前記の燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量及び／又は空気供給管に供給する空気の量を制御する制御装置を設けたことを特徴とするバーナー装置。
請求項１に記載のバーナー装置において、前記の燃料ガス供給管の中央部から燃料ガスを噴出させる主噴射口を、主噴射口の周囲から噴出させる複数の副噴射口より先端側に突出するように設け、この主噴射口の周囲に前記の各副噴射口から噴出された燃料ガスを案内する案内部を設けたことを特徴とするバーナー装置。
請求項１又は請求項２に記載のバーナー装置を用い、前記の制御装置により燃料ガス供給管を通して導かれる燃料ガスの量を制御して、燃焼を制御させて加熱処理を行うことを特徴とする加熱処理設備。
請求項３に記載の加熱処理設備において、前記のバーナー装置の近傍に蓄熱材が収容された一対の蓄熱室を設け、一方の蓄熱室において、この蓄熱室に収容された蓄熱材に蓄熱された熱により加熱された燃焼用空気を、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管から噴出される燃料ガスに向けて噴射して燃料ガスを燃焼させる動作を行う一方、他方の蓄熱室において、燃料ガスを燃焼させた後の燃焼排ガスをこの蓄熱室に収容された蓄熱材に吸引して蓄熱させる動作を行うようにし、前記の一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換えることを特徴とする加熱処理設備。
請求項４に記載の加熱処理設備において、前記の一方の蓄熱室と他方の蓄熱室とにおける動作を交互に切り換える際に、前記のバーナー装置における燃料ガス供給管に供給する燃料ガスの量を少なくして、前記の燃料ガス供給管の中央部における主噴射口及びその周囲における複数の副噴射口から燃料ガスを噴出させ、前記の燃料ガスを前記の保炎筒における空気導入孔の部分を通して保炎筒内に導かれた空気と混合させて、燃料ガスの燃焼を継続させることを特徴とする加熱処理設備。