JP6257422B2 - 加熱炉用燃焼装置 - Google Patents

Description

本発明は、外部からの空気の侵入が阻止される状態で筒状に区画された燃焼空間と、
前記燃焼空間に可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出部と当該可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの外周側の前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する外周側燃焼用空気噴出部とを備えたバーナ本体と、
前記バーナ本体からの可燃性ガス及び燃焼用空気の噴出方向に沿って前記バーナ本体から離れるように且つ前記バーナ本体との間に前記燃焼空間を挟むように位置する状態に配置されて、前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する対向空気噴出部とが設けられた加熱炉用燃焼装置に関する。

かかる加熱炉用燃焼装置は、バーナ本体の可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスを、外周側燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気と対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気とによって燃焼させるようにしたものであり、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの噴出方向と対向噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出方向とが対向するものであるため、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進しながら、良好に燃焼させることができるものである（例えば、特許文献１（段落〔０００２〕〜〔０００４〕、図４参照。）。

尚、特許文献１には、バーナ本体としてのバーナの具体構成について記載はないが、バーナからは、下向きに燃焼ガスが噴出されると記載されていること、及び、図４の記載を鑑みると、バーナ本体としてのバーナは、可燃性ガス噴出部と外周側燃焼用空気噴出部とを備えるものであると考えることができる。

ちなみに、このような加熱炉用燃焼装置は、例えば、特許文献１に記載の如く、処理対象物としての原石を焼成する等、処理対象物の熱処理を行うのに使用されるものであり、また、特許文献１に記載されているように、バーナ本体が、燃焼空間の上方側に配置され、且つ、対向空気噴出部が、燃焼空間の下方側に配置される形態に構成されることが多
い。

尚、特許文献１の加熱炉用燃焼装置においては、可燃性ガスとして、ＬＰＧを用いることが記載され、また、対向空気噴出部としてのインジェクタノズルが、デフューザの内部を通して空気を噴出することにより、燃焼ガスを循環させるように構成されている。

特開平１１−２６３６４４号公報

加熱炉用燃焼装置においては、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進させる等の目的により、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量が、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くなるように構成することが望まれる場合がある。

しかしながら、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くすると、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の影響により、バーナ本体の前方側に形成される火炎の形状が、横広がり状の形状になる傾向となり、場合によっては、横広がりとなることに加えて、火炎先端部がバーナ本体側に逆戻りする状態となるように捲りあげられた形状となることもある。

そして、このように、バーナ本体の前方側に形成される火炎の形状が、横広がりとなる形状や、捲りあげられた形状になると、バーナ本体が設置されている壁部を焼損する不都合や、燃焼空間を適切に加熱できなくなる不都合が発生する虞があるため、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くし難いものであった。

ちなみに、可燃性ガス噴出部に代えて、重油等の液体燃料を噴出する液体燃料噴出部を設ける場合には、液体燃料の比重が大きいため、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くなるようにしても、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状となるものであるが、可燃性ガスは比重が軽いため、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、横広がりとなる形状や、捲りあげられた形状になる虞がある。

本発明は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くしながらも、バーナ本体の前方側に形成される火炎の形状を適正な形状にすることができる加熱炉用燃焼装置を提供する点にある。

本発明の加熱炉用燃焼装置は、外部からの空気の侵入が阻止される状態で筒状に区画された燃焼空間と、
前記燃焼空間に可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出部と当該可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの外周側の前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する外周側燃焼用空気噴出部とを備えたバーナ本体と、
前記バーナ本体からの可燃性ガス及び燃焼用空気の噴出方向に沿って前記バーナ本体から離れるように且つ前記バーナ本体との間に前記燃焼空間を挟むように位置する状態に配置されて、前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する対向空気噴出部とが設けられたものであって、その第１特徴構成は、
前記可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの噴出流内に、前記対向空気噴出部に向けて、可燃性ガスより速い噴出速度で燃焼用空気を噴出する内部燃焼用空気噴出部が、前記可燃性ガス噴出部の内方に位置する状態で前記バーナ本体に設けられ、
前記対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量が、前記バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くなるように構成されている点を特徴とする。

すなわち、内部燃焼用空気噴出部が、可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの噴出流内に、対向空気噴出部に向けて、可燃性ガスより速い噴出速度で燃焼用空気を噴出するから、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスが、内部燃焼用空気噴出部から噴出させる燃焼用空気の流れに巻き込まれながら、燃焼用空気とともに流れる状態となる。

したがって、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くしても、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスが、内部燃焼用空気噴出部から噴出させる燃焼用空気とともに対向空気噴出部に向けて流れる状態となり、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状となるのである。

つまり、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進させる等の目的により、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くしても、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状を、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状とすることができるのである。

そして、このように、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状となるものであるから、バーナ本体が設置されている壁部を焼損する不都合の発生を回避した状態で、燃焼空間を適切に加熱できるものとなる。

要するに、本発明の第１特徴構成によれば、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量を、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くしながらも、バーナ本体の前方側に形成される火炎の形状を適正な形状にすることができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記内部燃焼用空気噴出部が、燃焼用空気として圧縮空気を噴出するように構成され、
前記内部燃焼用空気噴出部から噴出する圧縮空気の量を調整する噴出圧縮空気量調整手段、及び、前記外周側燃焼用空気噴出部から噴出する燃焼空気の量を調整する噴出燃焼空気量調整手段が設けられている点を特徴とする。

すなわち、内部燃焼用空気噴出部が、燃焼用空気として圧縮空気を噴出するように構成されているから、内部燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出速度を、可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの噴出速度よりも十分に速くして、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出速度が速い場合にも、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状を、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状にすることができるのである。

しかも、内部燃焼用空気噴出部から噴出する圧縮空気の量を調整する噴出圧縮空気量調整手段、及び、外周側燃焼用空気噴出部から噴出する燃焼空気の量を調整する噴出燃焼空気量調整手段が設けられているから、バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量を同じにする状態で、内部燃焼用空気噴出部から噴出する圧縮空気の量と外周側燃焼用空気噴出部から噴出する燃焼空気の量との比率を変更することができる。

したがって、設置条件や使用条件等に合わせて、内部燃焼用空気噴出部から噴出する圧縮空気の量と外周側燃焼用空気噴出部から噴出する燃焼空気の量との比率を変更することにより、設置条件や使用条件等の変化に拘わらず、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状を、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状にすることができるのである。

要するに、本発明の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出速度が速い場合にも、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状を、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状にすることができ、しかも、設置条件や使用条件等の変化に拘わらず、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状を、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状にすることができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記対向空気噴出部の噴出中心軸が前記燃焼空間の空間中心軸に一致され、かつ、前記内部燃焼用空気噴出部、前記可燃性ガス噴出部及び前記外周側燃焼用空気噴出部の中心軸が前記燃焼空間の空間中心軸に一致されて、
前記対向空気噴出部と前記内部燃焼用空気噴出部とが、軸心を同じくして、対向して設けられている点を特徴とする。

すなわち、対向する対向空気噴出部と内部燃焼用空気噴出部とが、軸心を同じくするものであるから、対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の流れと内部燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気の流れとが対向するものとなるため、対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の流れが、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの流れに影響を与えることを適切に抑制できるものとなる。

このように、対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の流れが、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの流れに影響を与えることを適切に抑制できるため、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスが、内部燃焼用空気噴出部から噴出させる燃焼用空気とともに対向空気噴出部に向けて流れる状態を安定化できるため、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状の一層の安定化を図ることができる。

要するに、本発明の第３特徴構成によれば、上記第１又は第２特徴構成による作用効果に加えて、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状の一層の安定化を図ることができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記外周側燃焼用空気噴出部及び内部燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量と前記対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量との総和が、前記可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの理論燃焼空気量の１〜４倍の間である点を特徴とする。

すなわち、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの理論燃焼空気量の１〜１．１倍の燃焼用空気が、外周側燃焼用空気噴出部、内部燃焼用空気噴出部、及び、対向空気噴出部から供給されるものとなるから、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスを極力完全燃焼させて、一酸化炭素等の未燃分の発生を抑制しながら、多量の二酸化炭素を発生させるようにすることができるため、燃焼排ガスに対する処理の容易化を図ることができる。

つまり、可燃性ガスが完全燃焼しない場合には、燃焼排ガスに、一酸化炭素等の未燃分が多量に含まれるため、燃焼排ガスを再燃焼させる等の後処理を行う必要があるが、本第４特徴構成によれば、可燃性ガスを極力完全燃焼させて、一酸化炭素等の未燃分の発生を抑制しながら、多量の二酸化炭素を発生させるようにすることができるため、燃焼排ガスに対する処理の容易化を図ることができるのである。

要するに、本発明の第４特徴構成によれば、上記第１〜第３特徴構成による作用効果に加えて、燃焼排ガスに対する処理の容易化を図ることができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第５特徴構成は、上記第４特徴構成に加えて、
前記対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量が、前記総和の７割以上である点を特徴とする。

すなわち、外周側燃焼用空気噴出部及び内部燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量と対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量との総和の７割以上の燃焼用空気が、対向空気噴出部から噴出されるものとなるから、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進させることができるものとなる。

つまり、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスと、対向空気噴出部から噴出される多量の燃焼用空気とを衝突させながら、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進させることができるものとなり、可燃性ガスを可及的に完全燃焼させることができる。

説明を加えると、本第５特徴構成は、上記第４特徴構成を引用するものであり、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの理論燃焼空気量の１〜４倍の燃焼用空気にて可燃性ガスを燃焼させるものであるから、燃焼用空気が十分に過剰でない場合には、不完全燃焼を生じ易いものであるが、可燃性ガスと燃焼用空気との混合を促進させて、燃焼用空気が十分に過剰でない場合にも、可燃性ガスを可及的に完全燃焼させることができるのである。

要するに、本発明の第５特徴構成によれば、上記第４特徴構成による作用効果に加えて、可燃性ガスを可及的に完全燃焼させることができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第６特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれかに加えて、
前記バーナ本体が、前記燃焼空間の上方側に配置され、且つ、前記対向空気噴出部が、前記燃焼空間の下方側に配置されている点を特徴とする。

すなわち、バーナ本体が、燃焼空間の上方側に配置されて、可燃性ガス噴出部から可燃性ガスが下方側に噴出されるものとなるから、可燃性ガスの重量をも利用して、可燃性ガスを、燃焼空間の下方側に配置されている対向空気噴出部に向けて、下方側に流動させることができる。

このように、可燃性ガス噴出部から下方側に噴出される可燃性ガスを、その重量をも利用しながら、燃焼空間の下方側に配置されている対向空気噴出部に向けて、下方側に流動させることができるため、バーナ本体の前方側箇所に、下方側に伸びる状態の火炎を適正通り生成することができる。

要するに、本発明の第６特徴構成によれば、バーナ本体の前方側箇所に、下方側に伸びる状態の火炎を適正通り生成することができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第７特徴構成は、上記第１〜第６特徴構成のいずれかに加えて、
前記燃焼空間が、当該燃焼空間に投入される処理対象物の熱処理空間とされている点を特徴とする。

すなわち、燃焼空間に処理対象物が投入されて、処理対象物の焼成等の熱処理が行われることになる。
そして、第１特徴構成の欄にて上記した如く、燃焼空間は、バーナ本体の前部側に形成される適正な形状の火炎にて適切に加熱されるものであるから、処理対象物に対する熱処理を良好に行うことができる。

要するに、本発明の第７特徴構成によれば、処理対象物に対する熱処理を良好に行うことができる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

本発明の加熱炉用燃焼装置の第８特徴構成は、上記第１〜第７特徴構成のいずれかに加えて、
前記可燃性ガス噴出部から噴出する可燃性ガスとして空気より比重が軽い可燃性ガスを燃料として使用可能に構成されている点を特徴とする。

すなわち、可燃性ガスとして、都市ガス等、空気より比重が軽い可燃性ガスを、燃焼空間にて良好に燃焼させることができる。
つまり、第１特徴構成の欄にて上記した如く、可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスが、内部燃焼用空気噴出部から噴出させる燃焼用空気の流れに巻き込まれながら、燃焼用空気とともに流れる状態となるから、都市ガス等、空気より比重が軽い可燃性ガスを可燃性ガスとして使用しても、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状となるものである。

したがって、可燃性ガスとして、メタンを主成分とする都市ガス等、空気より比重が軽い可燃性ガスを使用しても、バーナ本体の前部側に形成される火炎の形状が、対向空気噴出部に向けて伸びる適正な形状となって、バーナ本体が設置されている壁部を焼損する不都合の発生を回避した状態で、燃焼空間を適切に加熱できるものとなる。

要するに、本発明の第８特徴構成によれば、可燃性ガスとして、空気より比重が軽い可燃性ガスを使用しても、バーナ本体が設置されている壁部を焼損する不都合の発生を回避した状態で、燃焼空間を適切に加熱できる加熱炉用燃焼装置を提供できる。

加熱炉の縦断面図 バーナ本体の縦断側面図 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図 別実施形態の縦断面図

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（加熱炉の全体構成）
図１に示すように、例示する加熱炉は、縦向き筒状の炉本体１の上方箇所に蓋体２を備える縦型に構成されるものであって、原料タンク３から供給される粒状の原石を処理対象物として加熱処理して焼成し、焼成後の処理物を炉本体１の底部に設けた排出部Ｄから間欠的に排出するように構成されている。

炉本体１は、炉体中心軸と合致する上下方向に沿う回転軸心Ｘ回りで回転駆動されるように設けられ、蓋体２及び排出部Ｄは非回転状態で設けられている。
炉本体１の上端部には、原料タンク３から供給パイプ３Ａを通して供給される原石が堆積する炉床１Ａが、水平方向に沿って鍔状に張り出す状態で設けられている。

炉床１Ａの外端部と蓋体２の外端部との間には、外筒部４が蓋体２に支持された状態で配備されている。
尚、例示はしないが、外筒部４の下端部と炉床１Ａの外端部との間には、外部からの空気の侵入を阻止するシール手段が装備されている。

炉床１Ａの上部には、原石の一次滞留層Ａ１が形成され、その一次滞留層Ａ１の原石を間欠的に炉本体１の内部に押し出すプッシャー５が装備され、炉本体１の底部側には、原石の二次滞留層Ａ２が形成されている。

蓋体２の中央部には、バーナ本体Ｂが装備され、このバーナ本体Ｂが、蓋体２や炉本体１の上部側部分等にて囲まれた空間を燃焼空間Ｎとして、下方側に伸びる火炎Ｆを形成するように構成され、また、蓋体２の外端部には、バーナ本体Ｂが火炎Ｆを形成して燃焼することにより発生する燃焼排ガスを外部に排出する排ガス路６が接続されている。
ちなみに、燃焼空間Ｎは、外部からの空気の侵入が阻止される状態で筒状に区画された空間であり、燃焼空間Ｎの空間中心軸Ｘｎは、炉本体１の回転軸心Ｘと合致する。

炉本体１の内部における燃焼空間Ｎの下方側箇所、つまり、二次滞留層Ａ２の内方箇所には、ディフューザ７が炉本体１に取付けた支持部７Ａにて支持された状態で設けられ、ディフューザ７の内部通路を通して空気を上方に向けて噴出するエジェクタ８が設けられている。
つまり、エジェクタ用ブロア９にて送風される空気がエジェクタ用空気供給管１０を通してエジェクタ８に供給されるように構成されている。
また、エジェクタ８の噴出中心軸Ｙが、燃焼空間Ｎの空間中心軸Ｘｎに一致するように構成されている。

ちなみに、エジェクタ用空気供給管１０が、二次滞留層Ａ２の内部を通して配管されるため、エジェクタ８に供給される空気は、二次滞留層Ａ２の保有熱等により予熱されることになる。
エジェクタ用空気供給管１０の途中箇所には、エジェクタ８から噴出する空気量を設定量（例えば、２２０ｍ３／ｈ）に調整するためのエジェクタ用調整ダンパ１１が装備されている。尚、ｍ３／ｈとは、立方メートル／１時間を意味するものであり、以下同様である。

エジェクタ８から噴出された空気は、ディフューザ７の内部通路を通過したのち、燃焼空間Ｎに供給されることになり、後述の如く、バーナ本体Ｂは、エジェクタ８から燃焼空間Ｎに供給される空気をも燃焼用空気として燃焼するように構成されている。

つまり、バーナ本体Ｂは、後述の如く、可燃性ガスとして、空気より比重が軽い都市ガス及び燃焼用空気を下方に向かって噴出するように構成されている。
そして、エジェクタ８が、バーナ本体Ｂからの都市ガス及び燃焼用空気の噴出方向に沿ってバーナ本体Ｂから離れるように且つバーナ本体Ｂとの間に燃焼空間Ｎを挟むように位置する状態に配置されて、燃焼空間Ｎに燃焼用空気を噴出する対向空気噴出部Ｄとして機能することになり、バーナ本体Ｂとエジェクタ８とから加熱炉用燃焼装置が構成されることになる。

また、エジェクタ８による空気の噴出により、エジェクタ８の周辺の圧力が低下することにより、燃焼空間Ｎに存在する燃焼排ガスが、二次滞留層Ａ２の内部を通してエジェクタ８の周辺部に流動するように構成されている。
つまり、図１において、実線の矢印にて示すように、燃焼空間Ｎに存在する燃焼排ガスが、二次滞留層Ａ２の内部を通過してエジェクタ８の周辺部に流動し、その後、エジェクタ８から噴出される空気とともに上方に流動するように構成されている。

したがって、本実施形態の加熱炉は、バーナ本体Ｂにて形成される火炎Ｆの輻射熱が一次滞留層Ａ１を加熱すること、及び、燃焼空間Ｎの燃焼排ガスが一次滞留層Ａ１の内部を通過して、一次滞留層Ａ１を加熱することにより、一次滞留層Ａ１の原石を半焼成し、半焼成された原石が堆積することになる二次滞留層Ａ２の内部を燃焼空間Ｎの燃焼排ガスが通過して、二次滞留層Ａ２を加熱することにより、二次滞留層Ａ２の原石を焼成するように構成されている。
そして、二次滞留層Ａ２の焼成後の処理物が、排出部Ｄから間欠的に排出されることになる。

また、本実施形態の加熱炉は、一次滞留層Ａ１の原石を二次滞留層Ａ２に移動するために、一次滞留層Ａ１の原石が燃焼空間Ｎに投入されることになり、そして、投入された原石が燃焼空間Ｎを通過する間において、火炎Ｆの輻射熱等により焼成のために加熱されるものであるから、燃焼空間Ｎが、その燃焼空間Ｎに投入される処理対象物の熱処理空間としても機能することになる。

ちなみに、詳述はしないが、冷却用の外気が排出部Ｄを通して二次滞留層Ａ２の内部に流動するように構成されており、排出部Ｄから排出する焼成後の処理物を低温状態に冷却するように構成されている。
そして、この冷却用の外気は、エジェクタ８から噴出される燃焼用空気と混合して燃焼空間Ｎに供給されることになる。
つまり、本実施形態においては、対向空気噴出部Ｄとして機能するエジェクタ８から噴出される燃焼用空気の量は、エジェクタ用空気供給管１０を通して供給される燃焼用空気の量に、冷却用の外気の量を加えた量となる。

（バーナ本体の構成）
図２及び図３に示すように、バーナ本体Ｂは、蓋体２に嵌合されるバーナタイル１３、そのバーナタイル１３の後端部に接続される通風ケース１４、通風ケース１４の先端側の内部に、断熱材１５を介して装着される円板状の空気噴出体１６、通風ケース１４の基端部と空気噴出体１６とに亘る状態で配設されるガス噴出筒１７、及び、ガス噴出筒１７の内部に配設される圧縮空気噴出筒１８を備えている。
空気噴出体１６には、複数の空気噴出孔１６ａが周方向に沿って並ぶ状態で形成されている。

図１に示すように、バーナ本体用ブロア１９にて送風される燃焼用空気がバーナ本体用空気供給管２０を通して通風ケース１４に供給され、通風ケース１４の内部に供給された燃焼用空気が複数の空気噴出孔１６ａを通して下方に噴出されるように構成されている。
バーナ本体用空気供給管２０の途中箇所には、複数の空気噴出孔１６ａから噴出する空気量を設定量（例えば、１４０ｍ３／ｈ）に調整するためのバーナ本体用空気調整ダンパ２１が装備されている。

図１に示すように、都市ガス供給源からの都市ガスがガス供給管２２を通してガス噴出筒１７に供給され、ガス噴出筒１７に供給された都市ガスがガス噴出筒１７から下方に噴出されるように構成されている。
ガス供給管２２の途中箇所には、ガス噴出筒１７から噴出する都市ガス量を設定量（例えば、４０ｍ３／ｈ）に調整するためのガス量調整弁２３が装備されている。

図１に示すように、燃焼用空気としてエアコンプレッサ２４から供給される圧縮空気が圧縮空気供給管２５を通して圧縮空気噴出筒１８に供給され、圧縮空気噴出筒１８に供給された圧縮空気が圧縮空気噴出筒１８から下方に噴出されるように構成されている。
そして、圧縮空気の噴出速度がガス噴出筒１７から噴出される都市ガスの噴出速度よりも速い噴出速度となるように構成されている。
圧縮空気供給管２５の途中箇所には、圧縮空気噴出筒１８から噴出する空気量を設定量（例えば、３０ｍ３／ｈ）に調整する圧縮空気用調整ダンパ２６が装備されている。

すなわち、バーナ本体Ｂは、燃焼空間Ｎに可燃性ガスとしての都市ガスを噴出する可燃性ガス噴出部としてのガス噴出筒１７、及び、ガス噴出筒１７より噴出される都市ガスの外周側の燃焼空間Ｎに燃焼用空気を噴出する外周側燃焼用空気噴出部としての空気噴出体１６を備え、さらには、ガス噴出筒１７より噴出される都市ガスの噴出流内に、エジェクタ８に向けて、都市ガスより高い噴出速度で燃焼用空気を噴出する内部燃焼用空気噴出部としての圧縮空気噴出筒１８を、ガス噴出筒１７の内方に位置させる状態で備えるように構成されている。

そして、ガス噴出筒１７、圧縮空気噴出筒１８、及び、空気噴出体１６の中心軸Ｚが、燃焼空間Ｎの空間中心軸Ｘｎに一致するように構成されている。

また、圧縮空気用調整ダンパ２６が、内部燃焼用空気噴出部としての圧縮空気噴出筒１８から噴出する圧縮空気の量を調整する噴出圧縮空気量調整手段として機能し、また、バーナ本体用空気調整ダンパ２１が、外周側燃焼用空気噴出部としての空気噴出体１６から噴出する燃焼空気の量を調整する噴出燃焼空気量調整手段として機能するように構成されている。

（加熱炉用燃焼装置について）
加熱炉用燃焼装置は、上述の如く、バーナ本体Ｂと対向空気噴出部Ｄとしてのエジェクタ８とを備え、バーナ本体Ｂが、燃焼空間Ｎの上方側に配置され、且つ、エジェクタ８が、燃焼空間Ｎの下方側に配置される縦型燃焼形態に構成されるものである。

また、上述の如く、エジェクタ８の噴出中心軸Ｙが、燃焼空間Ｎの空間中心軸Ｘｎに一致され、かつ、ガス噴出筒１７、圧縮空気噴出筒１８、及び、空気噴出体１６の中心軸Ｚが、燃焼空間Ｎの空間中心軸Ｘｎに一致されることにより、エジェクタ８と圧縮空気噴出筒１８とが、軸心を同じくして、対向して設けられることになる。

本実施形態においては、空気噴出体１６及び圧縮空気噴出筒１８から噴出される燃焼用空気の噴出量とエジェクタ８から噴出される燃焼用空気の噴出量との総和が、ガス噴出筒１７から噴出される都市ガスの理論燃焼空気量の１〜４倍の間に設定されるものであり、具体的には、例えば、１．０５倍に設定されている。

つまり、都市ガスの理論燃焼空気量は、１０．７ｍ３／ｍ３であり、ガス噴出筒１７から噴出される都市ガスの噴出量が、例えば、４０ｍ３／ｈの場合には、必要とする空気量は、４２８ｍ３／ｈとなるから、理論燃焼空気量を１．０５倍に設定する場合には、４５０ｍ３／ｈの燃焼用空気が、空気噴出体１６、圧縮空気噴出筒１８、及び、エジェクタ８から供給されることになる。
尚、本実施形態においては、エジェクタ８が噴出する燃焼用空気の量は、上述の如く、エジェクタ用空気供給管１０を通して供給される燃焼用空気の量に、冷却用の外気の量を加えた量であるとする。

また、対向空気噴出部Ｄとしてのエジェクタ８から噴出する燃焼用空気の噴出量が、バーナ本体Ｂから噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くなるように構成されている。
具体的には、エジェクタ８から噴出される燃焼用空気の噴出量、つまり、エジェクタ用空気供給管１０を通してエジェクタ８に供給される燃焼用空気の量に、冷却用の外気の量を加えた量が、上述した総和の７割以上に設定されている。
尚、対向噴出部Ｄから噴出する燃焼用空気の噴出量の上限は、上述した総和の９.５割にすることが可能である。

このように、エジェクタ８から噴出する燃焼用空気の噴出量が、バーナ本体Ｂから噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多く設定されることになるが、ガス噴出筒１７より噴出される都市ガスの噴出流内に、圧縮空気噴出筒１８より、エジェクタ８に向けて、都市ガスより速い噴出速度で燃焼用空気（圧縮空気）を噴出することにより、バーナ本体Ｂの前方側に、下方に向けて伸びる、つまり、エジェクタ８の存在側に向けて伸びる火炎Ｆを適切に形成できるようになっている。

また、本実施形態においては、圧縮空気用調整ダンパ２６及びバーナ本体用空気調整ダンパ２１が装備されているから、バーナ本体Ｂの前部側に形成される火炎Ｆの形状が安定する状態となるように、バーナ本体Ｂから供給する燃焼用空気の量を一定とする状態で、空気噴出体１６及び圧縮空気噴出筒１８の夫々から噴出する燃焼用空気量の比率を変更できるようになっている。

（実験結果）
例えば、ガス噴出筒１７の径が、２１．７ｍｍであり、圧縮空気噴出筒１８の径が、１０．５ｍｍである条件において、ガス噴出筒１７から４０ｍ３／ｈの都市ガスを噴出させた場合の噴出速度は、６５．２ｍ／ｓとなり、そして、圧縮空気噴出筒１８から２０〜５０ｍ３／ｈの圧縮空気を噴出させた場合の噴出速度は、１６７〜４１９ｍ／ｓとなるが、これらの場合において、バーナ本体Ｂの前部側には、直進状の火炎Ｆが形成されることを確認した。

また、例えば、ガス噴出筒１７から４０ｍ３／ｈの都市ガスを噴出させ、圧縮空気噴出筒１８から３０ｍ３／ｈの圧縮空気を噴出させる条件において、ガス噴出筒１７の径を、２１．５〜４２．７ｍｍに変化させた場合の都市ガスの噴出速度は、６５．２〜１１．５ｍ／ｓであり、圧縮空気噴出筒１８の径が、１０．５ｍｍである場合の圧縮空気の噴出速度は、２５１ｍ／ｓとなるが、これらの場合において、バーナ本体Ｂの前部側には、直進状の火炎Ｆが形成されることを確認した。

尚、エジェクタ８から噴出される燃焼用空気の噴出速度が低いほど、バーナ本体Ｂの前部側に、直進状の火炎Ｆが形成され易い傾向となるから、エジェクタ８を構成する筒体の径を適宜設定することが好ましい。
ちなみに、エジェクタ８を形成する筒体の径は、例えば、１５〜３５．７ｍｍの間で変更することができ、そして、例えば、エジェクタ８から２２０ｍ３／ｈの燃焼用空気を噴出させる場合には、噴出速度は、３４６〜６１ｍ／ｓの間で変化する。

そして、上述の実験は、エジェクタ８から２２０ｍ３／ｈの燃焼用空気を、３４６ｍ／ｓで噴出させた場合である。
但し、エジェクタ８とバーナ本体Ｂとが、２２００ｍｍ程度離れているため、エジェクタ８から噴出された燃焼用空気がバーナ本体Ｂの近くで流れる速度は、１５０ｍ／ｓ程度である。つまり、エジェクタ８から噴出された燃焼用空気がバーナ本体Ｂの設置箇所に相当する位置で流れる速度は、圧縮空気噴出筒１８から噴出される燃焼用空気（圧縮空気）の噴出速度よりも低速である。

〔別実施形態〕
次に、別実施形態を列記する。
（イ）上記実施形態においては、バーナ本体Ｂが、燃焼空間Ｎの上方側に配置され、且つ、対向空気噴出部Ｄとしてエジェクタ８が、燃焼空間Ｎの下方側に配置されている、いわゆる縦型の加熱炉を例示したが、本発明は、バーナ本体Ｂが、燃焼空間Ｎの下方側に配置され、且つ、対向空気噴出部Ｄとしてエジェクタ８が、燃焼空間Ｎの上方側に配置されている加熱炉や、バーナ本体Ｂが、燃焼空間Ｎの横一方側に配置され、且つ、対向空気噴出部Ｄが燃焼空間Ｎの横他方側に配置される形態の加熱炉にも適用できるものである。

（ロ）上記実施形態においては、対向空気噴出部Ｄとしてエジェクタ８を装備する焼成用の加熱炉を例示したが、本発明は、焼成用以外の種々の用途の加熱炉に適用できるものである。

（ハ）上記実施形態においては、可燃性ガスとして空気より比重が軽い可燃性ガスを燃料として使用する場合、つまり、都市ガスを燃料として使用する場合を例示したが、空気より比重が重いＬＰＧ等の可燃性ガスを燃料として使用する形態で実施してもよい。

（ニ）上記実施形態においては、本発明の加熱炉用燃焼装置を、炉本体１の内部に燃焼空間Ｎが形成される形態の加熱炉に適用した場合を例示したが、図４に示すように、筒状の燃焼室形成体３０の内部に燃焼空間Ｎが形成され、そして、燃焼室形成体３０からの燃焼ガスを加熱用処理室（図示せず）に導く燃焼ガス案内路３１が燃焼室形成体３０から連設される形態の加熱炉に対しても本発明加熱炉用燃焼装置は適用できる。

説明を加えると、燃焼室形成体３０の天井壁３０Ａに、バーナ本体Ｂが装備され、燃焼室形成体３０の底部に、対向空気噴出部Ｄとして機能する筒状の空気噴出体３２が装備されている。
バーナ本体Ｂは、上記実施形態と同様に構成されるものであり、同じ構成部材については上記実施形態と同じ符号を記載して詳細な説明は省略する。

空気噴出体３２には、対向噴出用ブロア３３にて送風される燃焼用空気が対向用空気供給管３４を通して供給されるように構成され、そして、対向用空気供給管３４の途中箇所には、空気噴出体３２から噴出する空気量を調整するための対向用調整ダンパ３５が設けられている。
空気噴出体３２の噴出中心軸Ｙが、上記実施形態と同様に、燃焼用空間Ｎの空間中心軸Ｘｎに一致するように構成されている。

したがって、この別実施形態の加熱炉においては、バーナ本体Ｂから噴出される可燃性ガスを燃焼空間Ｎにて燃焼させ、その燃焼排ガスが燃焼ガス案内路３１にて加熱用処理室に導入されることにより、対象処理物を加熱用処理室にて加熱処理するように構成されている。

１６ 外周側燃焼用空気噴出部
１７ 可燃性ガス噴出部
１８ 内部燃焼用空気噴出部
２１ 噴出燃焼空気量調節手段
２６ 噴出圧縮空気量調整手段
Ｂ バーナ本体
Ｄ 対向空気噴出部
Ｎ 燃焼空間
Ｘｎ 空間中心軸
Ｙ 噴出中心軸
Ｚ 中心軸

Claims (8)

1. 外部からの空気の侵入が阻止される状態で筒状に区画された燃焼空間と、
   前記燃焼空間に可燃性ガスを噴出する可燃性ガス噴出部と当該可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの外周側の前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する外周側燃焼用空気噴出部とを備えたバーナ本体と、
   前記バーナ本体からの可燃性ガス及び燃焼用空気の噴出方向に沿って前記バーナ本体から離れるように且つ前記バーナ本体との間に前記燃焼空間を挟むように位置する状態に配置されて、前記燃焼空間に燃焼用空気を噴出する対向空気噴出部とが設けられた加熱炉用燃焼装置であって、
   前記可燃性ガス噴出部より噴出される可燃性ガスの噴出流内に、前記対向空気噴出部に向けて、可燃性ガスより速い噴出速度で燃焼用空気を噴出する内部燃焼用空気噴出部が、前記可燃性ガス噴出部の内方に位置する状態で前記バーナ本体に設けられ、
   前記対向空気噴出部から噴出する燃焼用空気の噴出量が、前記バーナ本体から噴出する燃焼用空気の噴出量よりも多くなるように構成されている加熱炉用燃焼装置。
2. 前記内部燃焼用空気噴出部が、燃焼用空気として圧縮空気を噴出するように構成され、
   前記内部燃焼用空気噴出部から噴出する圧縮空気の量を調整する噴出圧縮空気量調整手段、及び、前記外周側燃焼用空気噴出部から噴出する燃焼空気の量を調整する噴出燃焼空気量調整手段が設けられている請求項１記載の加熱炉用燃焼装置。
3. 前記対向空気噴出部の噴出中心軸が前記燃焼空間の空間中心軸に一致され、かつ、前記内部燃焼用空気噴出部、前記可燃性ガス噴出部及び前記外周側燃焼用空気噴出部の中心軸が前記燃焼空間の空間中心軸に一致されて、
   前記対向空気噴出部と前記内部燃焼用空気噴出部とが、軸心を同じくして、対向して設けられている請求項１又は２に記載の加熱炉用燃焼装置。
4. 前記外周側燃焼用空気噴出部及び内部燃焼用空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量と前記対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量との総和が、前記可燃性ガス噴出部から噴出される可燃性ガスの理論燃焼空気量の１〜４倍の間である請求項1〜３のいずれか１項に記載の加熱炉用燃焼装置。
5. 前記対向空気噴出部から噴出される燃焼用空気の噴出量が、前記総和の７割以上である請求項４記載の加熱炉用燃焼装置。
6. 前記バーナ本体が、前記燃焼空間の上方側に配置され、且つ、前記対向空気噴出部が、前記燃焼空間の下方側に配置されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の加熱炉用燃焼装置。
7. 前記燃焼空間が、当該燃焼空間に投入される処理対象物の熱処理空間とされている請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱炉用燃焼装置。
8. 前記可燃性ガス噴出部から噴出する可燃性ガスとして空気より比重が軽い可燃性ガスを燃料として使用可能に構成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱炉用燃焼装置。

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