JP2023119818A - リジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉 - Google Patents

Abstract

【課題】高い燃焼効率を維持することができつつも、バーナ全体の構成の簡素化を図ることができると共に、火炎検知に係る構成の簡素化も図り得るリジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉を提供する。
【解決手段】第１通流状態において燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射している状態で一方の高圧エアノズルＮａ１からの高圧エアＡｈを噴射すると共に他方の高圧エアノズルＮａ２からの高圧エアＡｈの噴射を停止し、第２通流状態において燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射している状態で一方の高圧エアノズルＮａ１からの高圧エアＡｈの噴射を停止すると共に他方の高圧エアノズルＮａ２から高圧エアＡｈを噴射する形で、交番燃焼制御を実行する制御装置Ｓを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、対となる蓄熱体を備え、一方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流する第１通流状態と、一方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流する第２通流状態とを切り換えて、前記第１通流状態又は前記２通流状態にて加熱された燃焼用空気と燃料ガスとを交番燃焼して火炎を形成可能なリジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉に関する。

従来、リジェネバーナとしては、特許文献１に示すように、対となる蓄熱室に設けられ燃焼排ガスの排熱を回収する蓄熱体と、当該対となる蓄熱体を介して加熱された燃焼用空気が供給される対となる燃料ガスノズルを含むバーナ、対となる燃料ガスノズルの夫々に各別に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路を一対備えたものが知られている。
当該リジェネバーナでは、対となる燃料ガスノズルのうち一方に対して、対となる蓄熱体のうち一方を介して加熱された燃焼用空気を供給すると共に対となる燃料ガス供給路のうち一方を介して燃料ガスを供給して燃焼させる第１燃焼状態と、対となる燃料ガスノズルのうち他方に対して、対となる蓄熱体のうち他方を介して加熱された燃焼用空気を供給すると共に対となる燃料ガス供給路のうち他方を介して燃料ガスを供給して燃焼させる第２燃焼状態とを切り換える形で、交番燃焼を実行する。
上述のリジェネバーナでは、燃焼排ガスの排熱を回収した蓄熱体が燃焼用空気を加熱する形で、交番燃焼を実行するので、高い燃焼効率にて被加熱対象空間の加熱を実現できる。

特開２００６－２７４４３２号公報

特許文献１に示されるリジェネバーナでは、対となる燃料ガスノズルの夫々に燃料ガスを供給する燃料ガス供給路を各別に設けており、当該燃料ガス供給路の夫々を開閉する開閉弁等の補機についても各別に設けていた。また、詳述されていないが、通常は、対となる燃料ガスノズルとは別に、パイロット用のパイロットノズルも設ける必要があり、装置が大型になるという問題があった。また、火炎を検知する火炎検知センサを燃料ガスノズル毎に各別に設ける必要があると共に、当該検知に基づく制御についても、バーナ毎に各別に行う必要があり、制御が複雑になり、改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、高い燃焼効率を維持することができつつも、バーナ全体の構成の簡素化を図ることができると共に、火炎検知に係る構成の簡素化も図り得るリジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉を提供することにある。

上記目的を達成するためのリジェネバーナは、
対となる蓄熱体を備え、一方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流する第１通流状態と、一方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流する第２通流状態とを切り換えて、前記第１通流状態又は前記第２通流状態にて加熱された燃焼用空気と燃料ガスとを交番燃焼制御して火炎を形成可能なリジェネバーナであって、その特徴構成は、
燃焼空間に対し燃料ガスを噴射するノズルとして、燃料ガス配管の先端に設けられる単一の燃料ガスノズルのみを備え、
前記燃焼空間に対し大気圧よりも高圧の高圧エアを互いに異なる方向へ噴射する対となる高圧エアノズルを備え、
対となる前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射方向は、前記燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスを高圧エアの流れに引き込み可能な方向に設定され、
前記第１通流状態において前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の前記高圧エアノズルからの高圧エアを噴射すると共に他方の前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止し、前記第２通流状態において前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止すると共に他方の前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する形で、前記交番燃焼制御を実行する制御装置を備える点にある。

上記特徴構成によれば、まず最初に、燃焼空間への燃料ガスは、単一の燃料ガスノズルにより供給する、所謂セルフパイロット式を採用するから、従来の如く、燃焼空間への燃料ガスを、対となる燃料ガス流路及びパイロット流路を介して対となる燃料ガスノズルにより供給する構成に比して、燃料ガスの供給に係る構成の簡素化・小型化を図ることができる。
また、このような構成では、単一の燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスにて形成される火炎のみを検知すればよいため、対となる燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスにて形成される火炎を検知する従来の構成に比べ、火炎検知に係る構成を簡略化できる。
ここで、通常、交番燃焼を行うリジェネバーナでは、対となる蓄熱体の一方に燃焼排ガスを導く第１通流状態と他方に燃焼排ガスを導く第２通流状態とを各別に実現するべく、第１通流状態での燃焼排ガスの通流方向（火炎の形成方向）と、第２通流状態での燃焼排ガスの通流方向（火炎の形成方向）とを異なる方向となるように構成している。
しかしながら、上記特徴構成の如く、単一の燃料ガスノズルのみを備える構成では、第１通流状態での燃焼排ガスの通流方向と、第２通流状態での燃焼排ガスの通流方向とを異なる方向とすることが難しい。
そこで、上記特徴構成によれば、燃焼空間に対し大気圧よりも高圧の高圧エアを噴射する燃焼用空気ノズルとして、対となる高圧エアノズルを備えると共に、対となる高圧エアノズルからの高圧エアの噴射方向は、燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスを高圧エアの流れに引き込み可能な方向に設定し、制御装置が、第１通流状態において燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の高圧エアノズルから高圧エアを噴射すると共に他方の高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止し、第２通流状態において燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止すると共に他方の高圧エアノズルから高圧エアを噴射するから、単一の燃料ガスノズルのみを備える構成であっても交番燃焼制御を良好に実行できる。
これにより、第１通流状態では対となる蓄熱体の一方に燃焼排ガスを通流させ、第２通流状態では対となる蓄熱体の他方に燃焼排ガスを通流させて、良好に交番燃焼を実行できる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
対となる前記高圧エアノズルの管軸が、前記燃料ガスノズルの管軸に沿い、且つ対となる前記高圧エアノズルが、前記燃料ガスノズルを挟む形で備えられる点にある。

上記特徴構成によれば、対となる高圧エアノズルの管軸が、燃料ガスノズルの管軸に沿い、且つ対となる高圧エアノズルが、燃料ガスノズルを挟む形で備えられるから、単一の燃料ガスノズルの燃料を噴出している状態で、例えば、一方の高圧ノズルからの高圧ガスの噴出方向を他方の蓄熱体へ向かう方向とすることで、第１通流状態での燃焼を実現でき、他方の高圧ノズルからの高圧ガスの噴出方向を他方の蓄熱体へ向かう方向とすることで、第２通流状態による燃焼を実現できる。
従って、第１通流状態と第２通流状態で、共通の単一の燃料ガスノズルを共有する簡易な構成により、適切に交番燃焼を実行できるリジェネバーナを実現できる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔は、前記燃料ガスノズルの先端を除く側周面のみに形成され、
前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔は、前記高圧エアノズルの先端を除く側周面のみに形成されている点にある。

通常、リジェネバーナは、燃料ガスノズルの管軸を炉の中心に向けて配設されることになるが、例えば、金属溶解炉に用いる場合において、燃料ガスノズルの先端に燃料ガス噴出孔を設ける場合、燃焼火炎が金属溶解炉内の坩堝等の外壁面に衝突する形で、燃焼火炎が形成されるため、当該火炎が衝突する溶湯炉の部位が損傷し易くなる。
上記特徴構成によれば、燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔は、燃料ガスノズルの先端を除く側周面のみに形成され、高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔は、高圧エアノズルの先端を除く側周面のみに形成されているため、燃料ガスノズルの管軸及び高圧エアノズルの管軸を炉の中心に向けて配設している状態であっても、火炎は、管軸に交差する方向に形成されるため、火炎が金属溶解炉内の坩堝等の外壁面の一部に局所的に衝突することによる損傷を防止できる。
更には、対となる高圧エアノズルの先端を除く側周面のみに形成されている高圧エア噴射孔から、交互に高圧エアを噴射することで、高圧エアノズルの先端に噴射孔を設ける場合に比べて、第１通流状態及び第２通流状態における対となる火炎を、比較的大きく異なる方向へ形成させることができ、良好に交番燃焼を実現できる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
前記燃料ガスノズルの管軸に沿う管軸方向において、前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔と、前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔とが、異なる位置に設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔と、高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔とを、燃料ガスノズルの管軸に沿う管軸方向において異なる位置に設けているから、燃料ガス流に対して、高圧エア流が衝突し難くして火炎の立ち消えを良好に抑制できる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
対となる前記高圧エアノズルの夫々には、前記高圧エアノズルを管軸周りで回転させ固定する形で、前記高圧エア噴射孔からの高圧エアの噴射方向を調整可能な高圧エア噴射方向調整機構が設けられている点にある。

上記特徴構成によれば、高圧エア噴射方向調整機構により、高圧エアノズルを管軸周りで回転させ固定する形で、高圧エア噴射孔からの高圧エアの噴射方向を調整できるから、例えば、出力や空気比に応じて、対となる高圧エア流の流れに対する燃料ガス流の巻き込み状態を微調整して、火炎の形成状態をより良好に調整できる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔からの燃料ガスの噴射方向は、鉛直方向で上方に設定され、
前記燃料ガスノズルの下方に巻き込まれる火炎を検知する火炎検知手段を備えている点にある。

発明者らは、鋭意検討した結果、これまで説明してきたリジェネバーナにおいて、上記特徴構成の如く、燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔からの燃料ガスの噴射方向を、鉛直方向で上方に設定している構成においては、燃料ガスノズルに対して燃料ガスの噴射方向と逆側（燃料ガス噴射孔の下方）において安定した火炎が形成されることを、新たに見出した。
そこで、当該構成の如く、火炎検知手段を、燃料ガスノズルの下方に巻き込まれる火炎を検知するよう設置することで、火炎の検知精度の向上を図ることができる。

リジェネバーナの更なる特徴構成によれば、
前記高圧エアノズルは、アルミナを主成分とするセラミックから成り、
前記高圧エアノズルの内部の圧力を検知する圧力検知手段を備え、
前記制御装置は、前記圧力検知手段にて検知される圧力が、予め決定される高圧エア下限圧力未満となった場合に、前記高圧エアノズルの破損が発生したと判定して、前記交番燃焼制御を停止する交番燃焼停止処理を実行する点にある。

上記特徴構成によれば、まずもって、高圧エアノズルをアルミナを主成分とする比較的耐熱性の高いセラミックから構成することで、高温の火炎に対する耐火性能の向上を図ることができる。
ただし、このように耐火性能の高い高圧エアノズルであっても破損する場合があり、破損した場合には、リジェネバーナを金属溶解炉へ適用している場合に、燃焼用空気が炉内に噴出してしまう虞がある。
そこで、上記特徴構成の如く、制御装置が、圧力検知手段にて検知される圧力が、予め決定される高圧エア下限圧力未満となった場合に、高圧エアノズルの破損が発生したと判定して、交番燃焼制御を停止する交番燃焼停止処理を実行するから、より安全性の高いリジェネバーナを実現できる。

上記目的を達成するための金属溶解炉の特徴構成は、
上述のリジェネバーナを筒型炉の炉壁に貫設し、当該筒型炉の内部に鍋又は坩堝を配設した状態で、前記炉壁の内周面に沿って前記交番燃焼制御により火炎を形成する点にある。

上記特徴構成によれば、これまで説明してきたリジェネバーナの作用効果を良好に発揮することができ、簡易な構成を採用しつつも良好な交番燃焼を実現でき、且つ耐久性の高い金属溶解炉を実現できる。

上述の金属溶解炉としては、前記リジェネバーナを挟む形で対となる前記蓄熱体を設けることで、交番燃焼制御を良好に実行できる。

実施形態に係るリジェネバーナを備えた金属溶解炉の平面視での一部断面図である。 実施形態に係るリジェネバーナの縦断面図（ａ）と、図２（ａ）でのｂ－ｂ断面図（ｂ）である。 実施形態に係るリジェネバーナの先端側からの軸方向視での図である。

本発明の実施形態に係るリジェネバーナ１００、及びそれを備えた金属溶解炉２００は、高い燃焼効率を維持することができつつも、バーナ全体の構成の簡素化を図ることができると共に、火炎検知に係る構成の簡素化も図り得るものに関する。
以下、図１～３に基づいて実施形態に係るリジェネバーナ１００、及びそれを備えた金属溶解炉２００を説明する。

当該実施形態に係るリジェネバーナ１００は、図１～３に示すように、対となる蓄熱体Ｔ１、Ｔ２（Ｔ）を備え、一方の蓄熱体Ｔ２に燃焼排ガスＥが通流すると共に他方の蓄熱体Ｔ１に燃焼用空気としてのメインエアＡｍが通流する第１通流状態（図１に示す通流状態）と、一方の蓄熱体Ｔ２にメインエアＡｍが通流すると共に他方の蓄熱体Ｔ１に燃焼排ガスＥが通流する第２通流状態（図示せず）とを切り換えて、第１通流状態又は第２通流状態にて加熱されたメインエアＡｍと燃料ガスＦとを交番燃焼制御して火炎を形成可能なものであり、当該実施形態に係る金属溶解炉２００は、図１に示すように、上述のリジェネバーナ１００を有底筒状の炉壁２００ａに貫設し、当該炉壁２００ａの内部に坩堝２１０を配設した状態で、炉壁２００ａの内周面２００ｂに沿って交番燃焼制御により、周方向で一方側へ回る火炎と他方側へ回る火炎とから成る対となる火炎を形成する。
ここで、対となる蓄熱体Ｔ１、Ｔ２の夫々は、炉壁２００ａの筒周方向において、炉壁２００ａに貫設されており、両者の間に、リジェネバーナ１００が設けられている。つまり、リジェネバーナ１００を挟む形で、対となる蓄熱体Ｔが設けられている。
即ち、図１に示す平面視において、他方の蓄熱体Ｔ１からのメインエアＡｍを燃焼用空気とする火炎ＦＬの燃焼排ガスＥは、金属溶解炉２００の炉壁２００ａの内周面に沿って周回し、一方の蓄熱体Ｔ２を通過する。尚、図示は省略するが、一方の蓄熱体Ｔ２からのメインエアＡｍを燃焼用空気とする火炎ＦＬの燃焼排ガスＥは、金属溶解炉２００の炉壁２００ａの内周面に沿って周回し、他方の蓄熱体Ｔ１を通過する。

さて、当該実施形態に係るリジェネバーナ１００は、高い燃焼効率を維持することができつつも、バーナ全体の構成の簡素化を図るべく、以下の構成を有する。
リジェネバーナ１００は、金属溶解炉２００の燃焼空間Ｎに対し燃料ガスＦを噴射するノズルとして、燃料ガス通流管Ｌｘの先端に設けられる単一の燃料ガスノズルＮｂを備えると共に、燃焼空間Ｎに対しコンプレッサ（図示せず）により圧縮され大気圧よりも高圧の高圧エアＡｈ（燃焼用空気としても働く）を互いに異なる方向へ噴射する対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２（Ｎａ）を備え、対となる高圧エアノズルＮａからの高圧エアＡｈの噴射方向は、燃料ガスノズルＮｂから噴射される燃料ガスＦを高圧エアＡｈの流れに引き込み可能な方向に設定され、第１通流状態（図１に示す通流状態）において燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射している状態で一方の高圧エアノズルＮａ１からの高圧エアＡｈを噴射すると共に他方の高圧エアノズルＮａ２からの高圧エアＡｈの噴射を停止し、第２通流状態（図示せず）において燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射している状態で一方の高圧エアノズルＮａ１からの高圧エアＡｈの噴射を停止すると共に他方の高圧エアノズルＮａ２から高圧エアＡｈを噴射する形で、交番燃焼制御を実行する制御装置Ｓを備える。
尚、当該実施形態において、燃焼空間Ｎは、金属溶解炉２００の炉壁２００ａと坩堝２１０の間に形成されている空間である。

更に、リジェネバーナ１００の詳細構成について説明を追加すると、図１、２に示すように、上述の対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２と、一方の高圧エアノズルＮａ１に高圧エアＡｈを導く第１高圧エア通流管Ｌ１と、他方の高圧エアノズルＮａ２に高圧エアＡｈを導く第２高圧エア通流管Ｌ２と、単一の燃料ガスノズルＮｂと、当該燃料ガスノズルＮｂに燃料ガスＦを導く燃料ガス通流管Ｌｘと、リジェネバーナ１００の先端側（図１、２で矢印Ｘの先端側）で且つ燃料ガスノズルＮｂの先端に設けられる接地電極Ｄ１及び中心電極Ｄ２の間で火炎の点火を行うスパークロッドＳｒとを、外囲する外囲筒Ｌ５を備えている。
ちなみに、外囲筒Ｌ５の内部で、燃料ガスノズルＮｂの先端側には、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に直交し、且つ対となる高圧エア通流管Ｌ１、Ｌ２を貫通支持する支持板Ｗが設けられ、その外径は外囲筒Ｌ５の内径と一致している。
更に、支持板Ｗには、外囲筒Ｌ５の内部を通流する燃焼用空気としてのパイロットエアＡｐが通流する複数の貫通孔Ｗａが設けられている。当該貫通孔Ｗａは、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に沿う方向視において、管軸Ｐ３の軸心周りで、間隔を隔てて複数設けられている。
ここで、リジェネバーナ１００の基端側には、鉛直方向で燃料ガスノズルＮｂの下方に巻き込まれる火炎ＦＬを検知する火炎検知手段としての紫外線センサＳｕｖが設けられており、当該紫外線センサＳｕｖは、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３の方向視において、支持板Ｗの管軸Ｐ３の下方に形成される貫通孔Ｗａを介して火炎ＦＬの検知するよう配設される。
尚、当該パイロットエアＡｐは、交番燃焼制御の第１通流状態と第２通流状態の双方において、一定の流量で供給され続けている。

一方の高圧エア通流管Ｌ１には、当該高圧エア通流管Ｌ１を開閉する第６電磁弁Ｖ６が設けられていると共に、他方の高圧エア通流管Ｌ２には、当該高圧エア通流管Ｌ２を開閉する第１電磁弁Ｖ１が設けられている。
制御装置Ｓは、上述した交番燃焼制御において、第１通流状態で第６電磁弁Ｖ６を開放状態とし第１電磁弁Ｖ１を閉止状態とすると共に、第２通流状態で第６電磁弁Ｖ６を閉止状態とし第１電磁弁Ｖ１を開放状態とするよう制御する。

因みに、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２は、上記交番燃焼中において、火炎ＦＬに晒されることになるため、耐熱性の高いアルミナ（高純度アルミナ（ＰＴＯ）を主成分とするセラミックから構成されている。しかしながら、このような材料から構成された高圧エアノズルＮａであっても、破損する場合がある。
そこで、当該実施形態では、一方の高圧エア通流管Ｌ１に、当該高圧エア通流管Ｌ１の内部圧力を検知する第１圧力センサＳｐ１（圧力検知センサの一例）が設けられていると共に、他方の高圧エア通流管Ｌ２には、当該高圧エア通流管Ｌ２の内部圧力を検知する第２圧力センサＳｐ２（圧力検知センサの一例）が設けられており、制御装置Ｓは、第１圧力センサＳＰ１及び第２圧力センサＳｐ２にて検知される圧力が、例えば出力や炉毎に予め決定される高圧エア下限圧力未満となった場合に、高圧エアノズルＮａの破損が発生したと判定して、交番燃焼制御を停止する交番燃焼停止処理を実行する。

燃料ガス通流管Ｌｘには、燃料ガスＦとしてメイン燃料Ｆｍを通流するメイン燃料通流管Ｌ４と、燃料ガスＦとしてパイロット燃料Ｆｐを通流するパイロット燃料通流管Ｌ３とが、連通接続されており、メイン燃料通流管Ｌ４には当該メイン燃料通流管Ｌ４を開閉する第４電磁弁Ｖ４及び第５電磁弁Ｖ５が設けられ、パイロット燃料通流管Ｌ３には当該パイロット燃料通流管Ｌ３を開閉する第２電磁弁Ｖ２及び第３電磁弁Ｖ３が設けられている。
制御装置Ｓは、上述した交番燃焼制御において、パイロット燃料Ｆｐの通流を制御する第２電磁弁Ｖ２及び第３電磁弁Ｖ３を、第１通流状態及び第２通流状態の双方で、双方の切り換え時も含めて開放状態とするよう制御する。一方、制御装置Ｓは、メイン燃料Ｆｍの通流を制御する第４電磁弁Ｖ４及び第５電磁弁Ｖ５を、第１通流状態及び第２通流状態の切り換え時に閉止状態とすると共に、切り換え時以外の第１通流状態及び第２通流状態の双方で開放状態とするよう制御する。

さて、当該実施形態に係るリジェネバーナ１００は、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２から噴射された高圧エアＡｈにより、燃料ガスノズルＮｂから噴射された燃料ガスＦを引き込む形態で、交番燃焼における対となる火炎ＦＬを形成するべく、以下の構成を有する。
まず、図１に示すように、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２の管軸Ｐ１、Ｐ２が、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に沿い、且つ対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２が、燃料ガスノズルＮｂを挟む形で備えられる。
ここで、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２が燃料ガスノズルＮｂを挟む形は、一例を示すと、図３に示すように、燃料ガスノズルＮｂの先端側からの方向視で、一方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ１、他方の高圧エアノズルＮａ２の管軸Ｐ２、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３が一直線に沿う状態である。

更に、燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射する燃料ガス噴射孔Ｎｂｘは、図１に示すように、燃料ガスノズルＮｂの先端を除く側周面のみに形成され、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２から高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘは、図３に示すように、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２の先端を除く側周面のみに形成されている。
説明を追加すると、複数の燃料ガス噴射孔Ｎｂｘ（図１では３個）は、図１に示すように、鉛直方向で上方（矢印Ｚの矢示側）へ向けて開孔されており、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘの夫々は、図３に示すように、燃料ガスノズルＮｂへ向く方向と鉛直上方向（矢印Ｚに沿う方向）との間へ向けて設けられている。

因みに、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘは、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２の側周面の周方向に沿ってスリット状に形成されている。更に、図３に示すように、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ２に沿う方向視において、一方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ１と当該一方の高圧エアノズルＮａ１に形成される高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘのスリット中心位置とを結ぶ線と、一方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ１と燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ２とを結ぶ線とが成す角度α１は、０°以上４５°以下に設定され、より好ましくは、３０°に設定されている。同様に、他方の高圧エアノズルＮａ２の管軸Ｐ２と当該他方の高圧エアノズルＮａ２に形成される高圧エア噴射孔Ｎａ２ｘのスリット中心位置とを結ぶ線と、他方の高圧エアノズルＮａ２の管軸Ｐ２と燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３とを結ぶ線とが成す角度α２は、０°以上４５°以下に設定され、より好ましくは、３０°に設定されている。このように、角度α１と角度α２は、等しくすることが好ましい。

ちなみに、本発明の発明者らは、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘとしてのスリット幅を１ｍｍとし、更に、燃料ガスノズルＮｂの燃料ガス噴射孔Ｎｂｘの孔径を５．２ｍｍ孔数を５とし、燃料ガスとして都市ガス１３Ａを用いた場合において、良好な燃焼結果を得られることを実験的に確認している。
尚、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘとしてのスリット幅、及び燃料ガスノズルＮｂの燃料ガス噴射孔Ｎｂｘの孔径及び孔数は、当該値に限定されるものではない。

以上の構成において、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に沿う方向において燃料ガス噴出孔Ｎｂｘと高圧エア噴出孔Ｎａとが比較的近い位置にあるときには、燃料ガスＦの流れと高圧エアＡｈの流れとが、互いに衝突することなく、互いの流れに沿いながら形成されるため、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２から噴射された高圧エアＡｈにより、燃料ガスノズルＮｂから噴射された燃料ガスＦを引き込む形態で、交番燃焼における対となる火炎ＦＬを形成することができる。

因みに、上述の如く、燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射する燃料ガス噴射孔Ｎｂｘを、図１に示すように、燃料ガスノズルＮｂの先端を除く側周面のみに形成し、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２から高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘを、図３に示すように、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２の先端を除く側周面のみに形成することで、例えば、図１に示すように、リジェネバーナ１００が金属溶解炉２００に対し、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３が坩堝２１０の外周壁２１０ｂに交差する状態で設置されている場合であっても、形成される火炎ＦＬが、金属溶解炉２００の坩堝２１０の外周の局所部位２１０ａに衝突し難くなるため、坩堝２１０の損傷を良好に抑制できる。

更に、当該実施形態に係るリジェネバーナ１００にあっては、図２（ａ）に示すように、高圧エアノズルＮａ１を管軸Ｐ１周りで回転させ固定する形で、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘからの高圧エアＡｈの噴射方向を調整可能な高圧エア噴射方向調整機構Ｒとして、高圧エアノズルＮａ１を高圧エア通流管Ｌ１の基端部Ｋ１と回転可能に固定する固定ネジＲ１が設けられると共に、高圧エアノズルＮａ２を管軸Ｐ２周りで回転させ固定する形で、高圧エア噴射孔Ｎａ２ｘからの高圧エアＡｈの噴射方向を調整可能な高圧エア噴射方向調整機構Ｒとして、高圧エアノズルＮａ２を高圧エア通流管Ｌ２の基端部Ｋ２と回転可能に固定する固定ネジＲ２が設けられる。これにより、角度α１及び角度α２を自在に調整できる。

また、図１に示すように、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に沿う管軸方向において、燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射する燃料ガス噴射孔Ｎｂｘと、高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２から高圧エアＡｈを噴射する高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘとが、異なる位置に設けられている。これにより、例えば、交番燃焼時に、燃料ガス噴射孔Ｎｂｘの近傍に、高圧エアＡｈが噴射されて、当該高圧エアＡｈの影響により、火炎の立ち消えが生じることを、良好に防止できる。ちなみに、当該実施形態では、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３に沿う管軸方向で、燃料ガス噴射孔Ｎｂｘが、高圧エア噴射孔Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘよりも、基端側に設けられている。

更に、当該実施形態に係るリジェネバーナ１００では、図１、３に示すように、燃料ガスノズルＮｂから燃料ガスＦを噴射する燃料ガス噴射孔Ｎｂｘからの燃料ガスＦの噴射方向は鉛直方向で上方向に設定され、当該構成において、燃料ガスノズルＮｂの下方に巻き込まれる火炎ＦＬを検知する火炎検知手段として紫外線センサＳｕｖを備えている。
発明者らは、当該構成にて安定した火炎ＦＬの検知を実現できることを確認している。

ちなみに、交番燃焼を実行している熱間状態において、パイロット燃料Ｆｐとメイン燃料Ｆｍとの合計のヘッド圧は、３．６ｋＰａＧであり、パイロットエアＡｐのヘッド圧は、０．１５ｋＰａＧであり、高圧エアＡｈの高圧エアノズルＮａへの入圧は、６０ｋＰａＧ以上６８ｋＰａＧ以下程度に設定している。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態において、リジェネバーナ１００は、金属溶解炉２００に備えられる構成例を示したが、対となる蓄熱体Ｔを備えることが可能な炉であれば、どのような炉に対しても備えることが可能である。

（２）上記実施形態に係る金属溶解炉２００では、一のリジェネバーナ１００及び対となる蓄熱体Ｔを備える構成を示したが、複数のリジェネバーナ１００と夫々のリジェネバーナ１００に対して対となる蓄熱体Ｔを備える構成を示しても構わない。

（３）上記実施形態では、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２の組は、一組設ける構成例を示したが、複数設ける構成であっても構わない。

（４）上記実施形態では、対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２が燃料ガスノズルＮｂを挟む形の一例として、図３に示すように、燃料ガスノズルＮｂの先端側からの方向視で、一方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ１、他方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ２、燃料ガスノズルＮｂの管軸Ｐ３が一直線に沿う状態を示した。
対となる高圧エアノズルＮａ１、Ｎａ２が燃料ガスノズルＮｂを挟む形は、当該構成に限定されず、例えば、燃料ガスノズルＮｂの先端側からの方向視で、一方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ１と、他方の高圧エアノズルＮａ１の管軸Ｐ２との双方から等しい距離となる種々の位置に適宜変更して、燃料ガスノズルＮｂを配設する構成を採用することができる。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明のリジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉は、高い燃焼効率を維持することができつつも、バーナ全体の構成の簡素化を図ることができると共に、火炎検知に係る構成の簡素化も図り得るリジェネバーナ、及びそれを備えた金属溶解炉として、有効に利用可能である。

１００ ：リジェネバーナ
２００ ：金属溶解炉
２００ａ ：炉壁
Ａｈ ：高圧エア
Ｅ ：燃焼排ガス
Ｆ ：燃料ガス
ＦＬ ：火炎
Ｎａ ：高圧エアノズル
Ｎａ１ｘ、Ｎａ２ｘ：高圧エア噴射孔
Ｎｂ ：燃料ガスノズル
Ｎｂｘ ：燃料ガス噴射孔
Ｐ１ ：高圧エアノズルの管軸
Ｐ２ ：高圧エアノズルの管軸
Ｐ３ ：燃料ガスノズルの管軸
Ｒ ：高圧エア噴射方向調整機構
Ｓ ：制御装置
Ｓｐ１ ：第１圧力センサ
Ｓｐ２ ：第２圧力センサ
Ｓｕｖ ：紫外線センサ
Ｔ ：蓄熱体

Claims (9)

1. 対となる蓄熱体を備え、一方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流する第１通流状態と、一方の前記蓄熱体に燃焼用空気が通流すると共に他方の前記蓄熱体に燃焼排ガスが通流する第２通流状態とを切り換えて、前記第１通流状態又は前記第２通流状態にて加熱された燃焼用空気と燃料ガスとを交番燃焼制御して火炎を形成可能なリジェネバーナであって、
   燃焼空間に対し燃料ガスを噴射するノズルとして、燃料ガス配管の先端に設けられる単一の燃料ガスノズルのみを備え、
   前記燃焼空間に対し大気圧よりも高圧の高圧エアを互いに異なる方向へ噴射する対となる高圧エアノズルを備え、
   対となる前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射方向は、前記燃料ガスノズルから噴射される燃料ガスを高圧エアの流れに引き込み可能な方向に設定され、
   前記第１通流状態において前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の前記高圧エアノズルからの高圧エアを噴射すると共に他方の前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止し、前記第２通流状態において前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射している状態で一方の前記高圧エアノズルからの高圧エアの噴射を停止すると共に他方の前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する形で、前記交番燃焼制御を実行する制御装置を備えるリジェネバーナ。
2. 対となる前記高圧エアノズルの管軸が、前記燃料ガスノズルの管軸に沿い、且つ対となる前記高圧エアノズルが、前記燃料ガスノズルを挟む形で備えられる請求項１に記載のリジェネバーナ。
3. 前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔は、前記燃料ガスノズルの先端を除く側周面のみに形成され、
   前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔は、前記高圧エアノズルの先端を除く側周面のみに形成されている請求項２に記載のリジェネバーナ。
4. 前記燃料ガスノズルの管軸に沿う管軸方向において、前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔と、前記高圧エアノズルから高圧エアを噴射する高圧エア噴射孔とが、異なる位置に設けられている請求項２又は３に記載のリジェネバーナ。
5. 対となる前記高圧エアノズルの夫々には、前記高圧エアノズルを管軸周りで回転させ固定する形で、前記高圧エア噴射孔からの高圧エアの噴射方向を調整可能な高圧エア噴射方向調整機構が設けられている請求項３又は４に記載のリジェネバーナ。
6. 前記燃料ガスノズルから燃料ガスを噴射する燃料ガス噴射孔からの燃料ガスの噴射方向は、鉛直方向で上方に設定され、
   前記燃料ガスノズルの下方に巻き込まれる火炎を検知する火炎検知手段を備えている請求項３～５の何れか一項に記載のリジェネバーナ。
7. 前記高圧エアノズルは、アルミナを主成分とするセラミックから成り、
   前記高圧エアノズルの内部の圧力を検知する圧力検知手段を備え、
   前記制御装置は、前記圧力検知手段にて検知される圧力が、予め決定される高圧エア下限圧力未満となった場合に、前記高圧エアノズルの破損が発生したと判定して、前記交番燃焼制御を停止する交番燃焼停止処理を実行する請求項１～６の何れか一項に記載のリジェネバーナ。
8. 請求項１～７の何れか一項に記載のリジェネバーナを筒型炉の炉壁に貫設し、当該筒型炉の内部に鍋又は坩堝を配設した状態で、前記炉壁の内周面に沿って前記交番燃焼制御により火炎を形成する金属溶解炉。
9. 前記リジェネバーナを挟む形で対となる前記蓄熱体が設けられている請求項８に記載の金属溶解炉。
   

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