JP2018162935A - ラジアントチューブバーナ - Google Patents

Abstract

【課題】バーナノズルの耐久性を向上させることが可能なラジアントチューブバーナを提供する。【解決手段】ラジアントチューブバーナ１は、燃料ガスＦを流すガスパイプ２と、ガスパイプ２の一端部に着脱自在に接続された筒状のバーナノズル３と、ガスパイプ２内に挿通されており、ガスパイプ２の一端部からバーナノズル３内にロッド先端部４０が突出するスパークロッド４と、バーナノズル３の内周面からロッド先端部４０に向かって突出しており、ロッド先端部４０からスパークが飛ばされる少なくとも３つ以上のアース電極棒５と、を有している。【選択図】図２

Description

本発明は、ラジアントチューブバーナに関する。

従来、熱処理炉内の雰囲気ガスを燃焼ガスと直接接触させることなく加熱するため、ラジアントチューブバーナが用いられている。例えば、特許文献１には、燃料ガスを流すガスパイプと、ガスパイプの一端部に設けられたバーナノズルと、ガスパイプ内に挿通され、ガスパイプの一端部からバーナノズル内にロッド先端部が突出するスパークロッドと、を有するラジアントチューブバーナが開示されている。

特開２００３−３０７３０１号公報

この種のラジアントチューブバーナでは、一般に、バーナノズル内にアース電極棒が１つ配置されることがある。そして、スパークロッドのロッド先端部からスパークをアース電極棒に飛ばすことにより、燃料ガスと燃焼用空気との混合気への着火が行われる。

しかしながら、バーナの起動および停止が頻繁に起こる制御下では、スパークが繰り返されることにより、アース電極棒が損耗する。アース電極棒が損耗すると、スパークロッドのロッド先端部とアース電極棒の先端部との間が広がってスパーク不良が生じ、その結果、バーナ不着火が発生する。そのため、従来のラジアントチューブバーナでは、バーナノズルの頻繁なメンテナンスが必要になる。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、バーナノズルの耐久性を向上させることが可能なラジアントチューブバーナを提供しようとするものである。

本発明の一態様は、燃料ガスを流すガスパイプと、
上記ガスパイプの一端部に着脱自在に接続された筒状のバーナノズルと、
上記ガスパイプ内に挿通されており、上記ガスパイプの一端部から上記バーナノズル内にロッド先端部が突出するスパークロッドと、
上記バーナノズルの内周面から上記ロッド先端部に向かって突出しており、上記ロッド先端部からスパークが飛ばされる少なくとも３つ以上のアース電極棒と、
を有する、ラジアントチューブバーナにある。

上記ラジアントチューブバーナは、バーナノズルの内周面からスパークロッドのロッド先端部に向かって突出する少なくとも３つ以上のアース電極棒を有している。そのため、上記ラジアントチューブバーナによれば、各アース電極棒にスパークを飛ばすことができる。なお、仮に、各アース電極棒のうち、１つのアース電極棒にスパークが繰り返し飛び続け、このアース電極棒が損耗した場合でも、他のアース電極棒にスパークを飛ばすことができる。それ故、上記ラジアントチューブバーナは、従来構造のラジアントチューブバーナに比べ、全体としてアース電極棒の損耗を遅延させることが可能となり、バーナノズルの耐久性を向上させることができる。また、上記ラジアントチューブバーナでは、バーナノズルの内周面から少なくとも３つ以上のアース電極棒が突出しており、かつ、このバーナノズルがガスパイプと着脱自在に接続されている。そのため、上記ラジアントチューブバーナによれば、メンテナンス時に、バーナノズルをガスパイプから取り外し、新しいバーナノズルを取り付けるだけで済む。そのため、上記ラジアントチューブバーナによれば、バーナノズルの耐久性向上によってバーナノズルの交換頻度を低減できる上、メンテナンス時におけるバーナノズルの交換作業性にも優れる。

実施例１のラジアントチューブバーナの断面を模式的に示した説明図である。 実施例１のラジアントチューブバーナにおけるバーナノズル周辺を拡大して模式的に示した説明図である。 実施例１のラジアントチューブバーナにおける各アース電極棒の配置を説明するための説明図である。 実施例２のラジアントチューブバーナにおける各アース電極棒の配置を説明するための説明図である。

上記ラジアントチューブバーナにおいて、各アース電極棒における各先端部は、ロッド先端部の外周を囲むように配置することができる。

この構成によれば、各アース電極部にスパークを飛ばしやすくなる。それ故、この構成によれば、アース電極棒の損耗遅延効果を確実なものとすることができ、バーナノズルの耐久性向上に有利である。この際、各アース電極棒における各先端部は、等間隔でロッド先端部の外周を囲むように配置されているとよい。

上記ラジアントチューブバーナにおいて、バーナノズルは、ガスパイプの一端部に着脱自在に接続するための接続部と、接続部に連結されており、ノズル先端側に向けてノズル径を拡径させるテーパー面部と、テーパー面部に連結された筒状部とを有しており、各アース電極棒が、テーパー面部の内周面から突出している構成とすることができる。

この構成によれば、接続部を介してバーナノズルをガスパイプに着脱自在に接続することができるので、メンテナンス時におけるバーナノズルの交換作業が容易になる。

上記ラジアントチューブバーナにおいて、アース電極棒の数は、３本以上１０本以下、好ましくは、３本以上８本以下とすることができる。この構成によれば、バーナノズルの耐久性向上の効果を確実なものとすることができる。また、この構成によれば、各アース電極棒における各先端部が、ロッド先端部の外周を囲むように配置しやすい。

上記ラジアントチューブバーナにおいて、スパークロッドのロッド先端部と各アース電極棒の先端部との間の距離は、１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲内とすることができる。この構成によれば、ロッド先端部からスパークを各アース電極棒へ飛ばしやすい。なお、スパークロッドのロッド先端部と各アース電極棒との間の距離は、いずれもバーナ使用前の初期の状態で同等距離となるように設計されていてもよいし、上記範囲内で異なる距離となるように設計されていてもよい。好ましくは、ロッド先端部からスパークを各アース電極棒へ飛ばしやすくなる観点から、前者の構成であるとよい。スパークロッドのロッド先端部と各アース電極棒の先端部との間の距離は、好ましくは、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下、より好ましくは、２ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。なお、スパークロッドのロッド先端部とアース電極棒の先端部との間の距離は、両者の最短距離のことである。

なお、上述した各構成は、上述した各作用効果等を得るなどのために必要に応じて任意に組み合わせることができる。

（実施例１）
実施例１のラジアントチューブバーナについて、図１〜図３を用いて説明する。図１〜図３に例示されるように、本例のラジアントチューブバーナ１は、燃料ガスＦを流すガスパイプ２と、ガスパイプ２の一端部に着脱自在に接続された筒状のバーナノズル３と、ガスパイプ２内に挿通されており、ガスパイプ２の一端部からバーナノズル３内にロッド先端部４０が突出するスパークロッド４と、バーナノズル３の内周面からロッド先端部４０に向かって突出しており、ロッド先端部４０からスパークが飛ばされる少なくとも３つ以上のアース電極棒５と、を有している。以下、これを詳説する。

本例のラジアントチューブバーナ１は、シングルエンド型のものである。ラジアントチューブバーナ１は、具体的には、バーナボディ６と、ラジアントチューブ７と、ガスパイプ２と、バーナノズル３と、スパークロッド４と、少なくとも３つ以上のアース電極棒５と、を有している。

バーナボディ６は、その内部に燃焼用空気Ａを流入させることが可能に構成されている。バーナボディ６の側面には、燃焼用空気Ａを取り込むための給気口６１と、燃焼排ガスＥを排出するための排気口６２とが設けられている。

ラジアントチューブ７は、バーナボディ６に連結されている。ラジアントチューブ７は、アウターチューブ７１と、アウターチューブ７１の内周側に設けられたインナーチューブ７２とを備える２重管構造を有している。インナーチューブ７２の基端部側は、バーナボディ６内部まで延びている。バーナボディ６に流入した燃焼用空気Ａは、インナーチューブ７２の基端部からチューブ内へ流入する。インナーチューブ７２とアウターチューブ７１との間の空間は、燃焼用空気Ａと燃料ガスＦとの混合気の燃焼によって生じた燃焼排ガスＥを流す排気流路８とされている。排気流路８は、バーナボティ６内部まで延びており、バーナボディ６の排気口６２に連通している。なお、アウターチューブ７１は、熱処理炉の炉壁９の内側に配設され、バーナボディ６は、炉壁９の外側に配設される。

ガスパイプ２は、ラジアントチューブ７におけるインナーチューブ７２の内周側に配置されている。ガスパイプ２内には、外部の燃料ガス源（不図示）から燃料ガスＦが供給される。

バーナノズル３は、ガスパイプ２の先端部に着脱自在に接続されている。バーナノズル３は、具体的には、接続部３０と、テーパー面部３１と、筒状部３２とを有している。バーナノズル３の接続部３０は、ガスパイプ２の先端部に着脱自在に接続するための部位である。本例では、接続部３０の外周面に雄螺子３０１が形成されており、ガスパイプ２の先端側の内周面に雌螺子２０１が形成されている。そのため、バーナノズル３の接続部３０をガスパイプ２の先端部に螺着することで、ガスパイプ２の先端部にバーナノズル３を取り付けることができる。また、上記螺着状態をゆるめることで、ガスパイプ２の先端部からバーナノズル３を取り外すことができる。なお、接続部３０の内周面に雌螺子を形成し、ガスパイプ２の先端側の外周面に雄螺子を形成してもよい。バーナノズル３のテーパー面部３１は、ノズル先端側に向けてノズル径を拡径させるための部位であり、接続部３０に連結されている。バーナノズル３の筒状部３２は、テーパー面部３１に連結されている。なお、筒状部３２は、接続部３０よりも大きい一定の筒径を有している。また、図示はしないが、バーナノズル３のテーパー面部３１には、インナーチューブ７２内を流れる燃焼用空気Ａの一部をバーナノズル３の内側に取り込むための孔部が複数形成されている。

スパークロッド４は、電圧が印加されることでロッド先端部４０からアース電極棒５へスパークを飛ばすことが可能である。スパークロッド４は、ガスパイプ２内に挿通されており、ガスパイプ２の先端部からバーナノズル３内にロッド先端部４０が突出している。なお、ガスパイプ２内において、スパークロッド４は、絶縁材料によって保護されている。

各アース電極棒５は、いずれも、バーナノズル３の内周面からロッド先端部４０に向かって突出している。本例では、各アース電極棒５は、バーナノズル３のテーパー面部３１の内周面から突出している。各アース電極棒５は、具体的には、基端部が溶接されることで、テーパー面部３１の内周面に固定されている。また、各アース電極棒５の先端部は、スパークロッド４のロッド先端部４０の外周を囲むように配置されている。本例では、図３に示されるように、アース電極棒５の数が４本とされている。そして、各アース電極棒５の先端部は、スパークロッド４のロッド先端部４０の外周方向に等間隔で配置されている。スパークロッド４のロッド先端部４０と各アース電極棒５の先端部との間の距離は、例えば、２．５ｍｍとすることができる。なお、各アース電極棒５は、バーナノズル３、ガスパイプ２を介してアースされている。

次に、本例のラジアントチューブバーナの作用効果について説明する。

本例のラジアントチューブバーナ１は、バーナノズル３の内周面からスパークロッド４のロッド先端部４０に向かって突出する少なくとも３つ以上のアース電極棒５を有している。そのため、本例のラジアントチューブバーナ１によれば、各アース電極棒５にスパークを飛ばすことができる。なお、仮に、各アース電極棒５のうち、１つのアース電極棒５にスパークが繰り返し飛び続け、このアース電極棒５が損耗した場合でも、他のアース電極棒５にスパークを飛ばすことができる。それ故、本例のラジアントチューブバーナ１は、従来構造のラジアントチューブバーナに比べ、全体としてアース電極棒５の損耗を遅延させることが可能となり、バーナノズル３の耐久性を向上させることができる。

また、本例のラジアントチューブバーナ１では、バーナノズル３の内周面から少なくとも３つ以上のアース電極棒５が突出しており、かつ、このバーナノズル３がガスパイプ２と着脱自在に接続されている。そのため、本例のラジアントチューブバーナ１によれば、メンテナンス時に、バーナノズル３をガスパイプ２から取り外し、新しいバーナノズル３を取り付けるだけで済む。そのため、本例のラジアントチューブバーナ１によれば、バーナノズル３の耐久性向上によってバーナノズル３の交換頻度を低減できる上、メンテナンス時におけるバーナノズル３の交換作業性にも優れる。

（実施例２）
実施例２のラジアントチューブバーナについて、図４を用いて説明する。

図４に例示されるように、本例のラジアントチューブバーナ１は、アース電極棒５の数が３本とされている。その他の構成は、実施形態１と同様である。

本例によっても、実施例１と同様の作用効果が得られる。但し、実施例１のラジアントチューブバーナ１の方が、実施例２のラジアントチューブバーナ１よりも、アース電極棒５の数が多い分、バーナノズル３の耐久性向上に有利である。また、実施例２のラジアントチューブバーナ１の方が、実施例１のラジアントチューブバーナ１よりも、アース電極棒５の数が少ない分、低コスト化に有利である。

本発明は、上記実施形態、各実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

例えば、上記実施例では、シングルエンド型のラジアントチューブバーナを用いて説明したが、本発明は、他にも、Ｕ型、Ｗ型等の異なる形式のラジアントチューブバーナにも適用することが可能である。また、例えば、アース電極棒を、バーナノズルの筒状部の内周面より突出させることも可能である。また、上記実施例では、直線状のアース電極棒を図示したが、アース電極棒は、その先端部をロッド先端部の外周に配置することができれば、屈曲部や湾曲部等を有していてもよい。また、上記実施例では、アース電極棒が３本または４本設けられている具体例を示したが、アース電極棒は、少なくとも３本以上あれば、他にも、例えば、５本、６本、７本、８本、９本、１０本などとすることができる。

１ ラジアントチューブバーナ
２ ガスパイプ
３ バーナノズル
４ スパークロッド
４０ ロッド先端部
５ アース電極棒
Ｆ 燃料ガス

Claims (4)

1. 燃料ガスを流すガスパイプと、
   上記ガスパイプの一端部に着脱自在に接続された筒状のバーナノズルと、
   上記ガスパイプ内に挿通されており、上記ガスパイプの一端部から上記バーナノズル内にロッド先端部が突出するスパークロッドと、
   上記バーナノズルの内周面から上記ロッド先端部に向かって突出しており、上記ロッド先端部からスパークが飛ばされる少なくとも３つ以上のアース電極棒と、
   を有する、ラジアントチューブバーナ。
2. 各上記アース電極棒における各先端部は、上記ロッド先端部の外周を囲むように配置されている、請求項１に記載のラジアントチューブバーナ。
3. 上記バーナノズルは、
   上記ガスパイプの一端部に着脱自在に接続するための接続部と、
   上記接続部に連結されており、ノズル先端側に向けてノズル径を拡径させるテーパー面部と、
   上記テーパー面部に連結された筒状部と、を有しており、
   各上記アース電極棒は、上記テーパー面部の内周面から突出している、請求項１または２に記載のラジアントチューブバーナ。
4. 上記ロッド先端部と各上記アース電極棒の先端部との間の距離が、１ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲内にある、請求項１〜３のいずれか１項に記載のラジアントチューブバーナ。

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