JP6384881B2 - リジェネバーナ装置 - Google Patents

Description

本発明は、リジェネバーナ装置に関するものである。

従来、加熱炉や燃焼炉等の燃焼装置において、省エネルギーを図ることを目的として、炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱するようバーナに蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置が知られている。そして、特許文献１及び２に示されるように、炉内導入部では、中心に燃料及び燃焼用空気を供給するバーナが配置され、バーナの周囲に、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する給排気管が配置されて、メイン火炎が形成されるものがある。

特開２００７−０２４３３５号公報 特開２０１０−１２７５２５号公報

これらの例では、給排気管からの燃焼用空気の噴流によって、火炎が炉内導入部から長く形成されることになり、内部空間の狭い炉、特に、炉内導入部からの奥行きの短い炉においては、火炎が炉壁に当たることとなり、大容量の熱量を得ることが難しいという課題があった。

そこで、本発明では、従来のリジェネバーナ装置の燃焼量を維持しながら、火炎の長さを短くすることができるリジェネバーナ装置を提供することを目的とする。

本発明は、
炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
燃料を供給する主燃料管と、
前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっていることを特徴とする。

前記構成によれば、給排気管は、主燃料管の周囲に配置されており、副燃料管は、給排気管の近傍に設けられているので、それぞれの給排気管からの給気に対して燃料を噴射する際、主燃料管を兼用することができる。そして、主燃料管及び副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっているので、主燃料管を兼用しながら燃焼量を調整することができる。

本発明は、更に、次のような構成を備えるのが好ましい。
（１）前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっている。
（２）前記構成（１）において、前記主燃料管の最大燃料供給量、前記第２燃料管の最大燃料供給量及び前記第３燃料管の最大燃料供給量はそれぞれ、前記リジェネバーナ装置で設定されている最大燃焼量の半分の燃焼量を得ることができる燃料供給量となっている。
（３）前記構成（１）又は（２）において、前記第２燃料管は、前記第１給排気管内に開口し、前記第１給排気管内へ燃料を供給するようになっており、
前記第３燃料管は、前記第２給排気管内に開口し、前記第２給排気管内へ燃料を供給するようになっている。
（４）前記構成（１）又は（２）において、前記第２燃料管の開口部は、前記第１給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置しており、
前記第３燃料管の開口部は、前記第２給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置している。
（５）前記主燃料管内に燃焼用空気を供給する、第１空気管を備えている。

前記構成（１）によれば、主燃料管から燃料を供給しつつ、第１給排気管と第２給排気管との間で交番で燃焼用空気を供給し、それに合わせて第２燃料管と第３燃料管との間で交番で燃料を供給するようになっているので、第１給排気管からの給気に対して、主燃料管及び第２燃料管の２箇所から燃料が供給され、第２給排気管からの給気に対して、主燃料管及び第３燃料管の２箇所から燃料が供給されて、火炎の形成が２箇所に分散されるため、火炎の形状が幅広となり、吹き消えにくく、火炎の長さを短くすることができる。また、炉内で燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させた後、さらに主燃料管の燃料と混合させて燃焼させるので、火炎の形成タイミングを２回に分けることにより、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

前記構成（２）によれば、主燃料管の最大燃料供給量、第２燃料管の最大燃料供給量及び第３燃料管の最大燃料供給量を、それぞれ、リジェネバーナ装置で設定されている最大燃焼量の半分の燃焼量を得ることができる燃料供給量とすることによって、従来のリジェネバーナで同じ最大燃焼量を設定している（例えば、仕様値としてカタログ等で同じ最大燃焼量が示されている）ものよりも、火炎の長さを短くし、さらに、火炎の大きさを安定させることができる。

前記構成（３）によれば、第１給排気管内及び第２給排気管内で火炎を形成するので、炉内での火炎の状態をより安定させることができる。

前記構成（４）によれば、第２燃料管及び第３燃料管からの燃料と燃焼空気との混合のタイミングに対して、主燃料管からの燃料と燃焼空気との混合のタイミングを遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。また、第２燃料管及び第３燃料管の配置領域を確保しやすく、炉壁又は給排気管に対する第２燃料管及び第３燃料管の傾斜角度の設計が容易となる。

前記構成（５）によれば、主燃料管内で火炎を形成するので、炉内での火炎の状態をより安定させることができる。

要するに、本発明によると、従来のリジェネバーナ装置の燃焼量を維持しながら、火炎の長さを短くすることができるリジェネバーナ装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置の平面断面概略図である。 炉内側から見たリジェネバーナ装置の概略図である。 空気排ガス切替装置の切り替えを説明する図である。 空気排ガス切替装置の切り替えを説明する図である。 主燃料管１及び第２燃料管３からの燃料及び給排気管２１からの燃焼用空気による燃焼及び給排気管２２からの燃焼ガスの排気のタイミングにおけるリジェネバーナ装置の断面概略図である。 主燃料管１及び第３燃料管４からの燃料及び給排気管２２からの燃焼用空気による燃焼及び給排気管２１からの燃焼ガスの排気のタイミングにおけるリジェネバーナ装置の断面概略図である。 別の実施形態に係るリジェネバーナ装置の断面概略図である。 さらに別の実施形態に係るリジェネバーナ装置の断面概略図である。

（全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係るリジェネバーナ装置１０の平面断面概略図である。図１に示されるように、リジェネバーナ装置１０は、燃料を供給する主燃料管１と、主燃料管１の周囲に配置され、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する２以上の給排気管２１、２２と、を備えている。

主燃料管１は、炉内Ｓに燃料を供給するようになっており、一端が炉内Ｓに連通している。給排気管２１、２２は、炉内Ｓに燃焼用空気を供給するようになっており、一端が炉内Ｓに連通している。主燃料管１には、主燃料管１を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁１１が設けられている。給排気管２１、２２は、炉内Ｓに向かって、主燃料管１に近づくように傾斜している。給排気管２１、２２は、１０度程度傾斜させておくことが好ましい。

さらに、炉内Ｓに燃料を供給する、第２燃料管３、第３燃料管４が設けられている。第２燃料管３は、給排気管２１の近傍に設けられ、給排気管２１の炉内Ｓへの開口部２１ａの近傍に、炉内Ｓへの開口部３１を有している。第２燃料管３は、給排気管２１の開口部２１ａに向けて燃料を供給するようになっている。第２燃料管３の内径は、給排気管２１の内径より小さくなっている。第２燃料管３には、第２燃料管３を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁３２が設けられている。

第３燃料管４は、給排気管２２の近傍に設けられ、給排気管２２の炉内Ｓへの開口部２２ａの近傍に、炉内Ｓへの開口部４１を有している。第３燃料管４は、給排気管２２の開口部２２ａに向けて燃料を供給するようになっている。第３燃料管４の内径は、給排気管２２の内径より小さくなっている。第３燃料管４には、第３燃料管４を開閉し、燃料供給量を調整する調整弁４２が設けられている。

給排気管２１は、他端が給排気室２１１に連通している。給排気室２１１には、蓄熱体２１２が配置されている。同様に、給排気管２２は、他端が給排気室２２１に連通している。給排気室２２１には、蓄熱体２２２が配置されている。

図２は、炉内Ｓ側から見たリジェネバーナ装置１０の概略図である。図２に示されるように、中心に主燃料管１が配置されており、主燃料管１の右方に給排気管２１が配置され、主燃料管１の左方に給排気管２２が配置されている。第２燃料管３は、給排気管２１の右方に配置され、第３燃料管４は、給排気管２２の左方に配置されている。そして、右方から左方に向けて、第２燃料管３、給排気管２１、主燃料管１、給排気管２２、第３燃料管４が、一列に並ぶように配置されている。

第２燃料管３と給排気管２１との間の距離Ｌ１は、給排気管２１と主燃料管１との間の距離Ｌ２と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ１は、距離Ｌ２の半分以下となっている。同様に、第３燃料管４と給排気管２２との間の距離Ｌ３は、給排気管２２と主燃料管１との間の距離Ｌ４と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ３は、距離Ｌ４の半分以下となっている。さらに、距離Ｌ１と距離Ｌ３とが等しく、距離Ｌ２と距離Ｌ４とが等しくなっている。

図１に示されるように、給排気室２１１は、配管５１を介して空気排ガス切替装置６１に連結されており、給排気室２２１も、同様に、配管５２を介して空気排ガス切替装置６１に連結されている。給排気室２１１と配管５１とは、フランジ２１３を介して接続されており、給排気室２２１と配管５２とは、フランジ２２３を介して接続されている。配管５１には、配管５１を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁５１１が設けられ、配管５２には、配管５２を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁５２１が設けられている。空気排ガス切替装置６１は、空気供給管６２及び排ガス排出管６３に連結されており、空気供給管６２と配管５１又は配管５２を連通させ、同時に、排ガス排出管６３と配管５２又は配管５１を連通させる、切替弁６１ａを備えている。空気供給管６２には、燃焼用空気を供給するための空気供給用ブロア（図示せず）が設けられており、排ガス排出管６３には、燃焼排ガスを排出するための排気ファン（図示せず）が設けられている。

図３及び図４は、空気排ガス切替装置６１の切り替えを説明する図である。図３では、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａは、空気供給管６２と配管５１とを連通させ、排ガス排出管６３と配管５２とを連通させる。その結果、空気供給管６２からの燃焼用空気は、配管５１を通過し、給排気室２１１の蓄熱された蓄熱体２１２によって加熱されて、給排気管２１から炉内Ｓに噴射される。また、炉内Ｓからの燃焼排ガスは、排ガス排出管６３に設けられた排気ファンによって、給排気管２２を通過し、給排気室２２１の蓄熱体２２２によって排熱が回収、蓄熱され、配管５２を通過して、排ガス排出管６３から排出される。

一方、図４では、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａは、空気供給管６２と配管５２とを連通させ、排ガス排出管６３と配管５１とを連通させる。その結果、空気供給管６２からの燃焼用空気は、配管５２を通過し、給排気室２２１の蓄熱された蓄熱体２２２によって加熱されて、給排気管２２から炉内Ｓに噴射される。また、炉内Ｓからの燃焼排ガスは、排ガス排出管６３に設けられた排気ファンによって、給排気管２１を通過し、給排気室２１１の蓄熱体２１２によって排熱が回収、蓄熱され、配管５１を通過して、排ガス排出管６３から排出される。

上記のように、空気排ガス切替装置６１の切替弁６１ａを図３と図４との間で切り替えることによって、給排気管２１と給排気管２２との間で燃焼用空気の供給と燃焼排ガスの排気とを交互に繰り返し、炉内Ｓで燃焼した燃焼排ガスの熱を蓄熱体２１２、２２２で回収するとともに、蓄熱体２１２、２２２で回収した熱で燃焼用空気を加熱することができるようになっている。

給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

リジェネバーナ装置１０は、次のように作動するようになっている。

リジェネバーナ装置１０は、主燃料管１及び第２燃料管３からの燃料及び給排気管２１からの燃焼用空気による燃焼及び給排気管２２からの燃焼ガスの排気と、主燃料管１及び第３燃料管４からの燃料及び燃焼用空気による燃焼及び給排気管２１からの燃焼ガスの排気と、を交互に繰り返す。

主燃料管１及び第２燃料管３からの燃料及び給排気管２１からの燃焼用空気による燃焼及び給排気管２２からの燃焼ガスの排気のタイミングにおいては、図５に示されるように、調整弁１１及び調整弁３２が開放され、主燃料管１及び第２燃料管３に燃料が供給される。ここで、調整弁１１及び調整弁３２が全開のときは、主燃料管１の最大燃料供給量及び第２燃料管３の最大燃料供給量が、それぞれ、リジェネバーナ装置１０で設定されている最大燃焼量（例えば、仕様値としてカタログ等で示されている最大燃焼量の数値）の半分の燃焼量となっている。また、適宜、必要な燃焼量となるように、調整弁１１及び調整弁３２では、燃料の供給量が調整できる。

また、調整弁５１１が開放され、空気供給管６２から、空気排ガス切替装置６１及び配管５１を介して、給排気室２１１に燃焼用空気が供給される。給排気室２１１に供給された燃焼用空気は、蓄熱された蓄熱体２１２によって加熱され、高温の空気となって給排気管２１へ供給される。なお、調整弁５１１の開度によって、燃焼用空気供給量を調整する。このとき、調整弁４２は閉止され、第３燃料管４からの燃料供給は行われない。

炉内Ｓでは、まず、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成される。

また、調整弁５２１が開放され、炉内Ｓで燃焼した燃焼ガスは、給排気管２２を通過し、給排気室２２１内の蓄熱体２２２を加熱、蓄熱して、配管５２及び空気排ガス切替装置６１を介して、排ガス排出管６３から排出される。

主燃料管１及び第３燃料管４からの燃料及び給排気管２２からの燃焼用空気による燃焼及び給排気管２１からの燃焼ガスの排気のタイミングにおいては、図６に示されるように、調整弁１１及び調整弁４２が開放され、主燃料管１及び第３燃料管４に燃料が供給される。ここで、調整弁１１及び調整弁４２が全開のときは、主燃料管１の最大燃料供給量及び第３燃料管４の最大燃料供給量が、それぞれ、リジェネバーナ装置１０で設定されている最大燃焼量（例えば、仕様値としてカタログ等で示されている最大燃焼量の数値）の半分の燃焼量となっている。また、適宜、必要な燃焼量となるように、調整弁１１及び調整弁４２では、燃料の供給量が調整できる。

また、調整弁５２１が開放され、空気供給管６２から、空気排ガス切替装置６１及び配管５２を介して、給排気室２２１に燃焼用空気が供給される。給排気室２２１に供給された燃焼用空気は、蓄熱された蓄熱体２２２によって加熱され、高温の空気となって給排気管２２へ供給される。なお、調整弁５２１の開度によって、燃焼用空気供給量を調整する。このとき、調整弁３２は閉止され、第２燃料管３からの燃料供給は行われない。

炉内Ｓでは、まず、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。この火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成される。

また、調整弁５１１が開放され、炉内Ｓで燃焼した燃焼ガスは、給排気管２１を通過し、給排気室２１１内の蓄熱体２１２を加熱、蓄熱して、配管５１及び空気排ガス切替装置６１を介して、排ガス排出管６３から排出される。

前記構成のリジェネバーナ装置１０によれば、次のような効果を発揮できる。

（１）給排気管２１、２２は、主燃料管１の周囲に配置されており、第２燃料管３及び第３燃料管４は、給排気管２１、２２の近傍に設けられているので、それぞれの給排気管２１、２２からの給気に対して燃料を噴射する際、主燃料管１を兼用することができる。そして、主燃料管１、第２燃料管３及び第３燃料管４は、燃料供給量が調整可能となっているので、主燃料管１を兼用しながら燃焼量を調整することができる。

（２）主燃料管１から燃料を供給しつつ、給排気管２１と給排気管２２との間で交番で燃焼用空気を供給し、それに合わせて第２燃料管３と第３燃料管４との間で交番で燃料を供給するようになっているので、給排気管２１からの給気に対して、主燃料管１及び第２燃料管３の２箇所から燃料が供給され、給排気管２２からの給気に対して、主燃料管１及び第３燃料管４の２箇所から燃料が供給されて、火炎の形成が２箇所に分散されるため、火炎の形状が幅広となり、吹き消えにくく、火炎の長さを短くすることができる。また、炉内で燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させた後、さらに主燃料管１の燃料と混合させて燃焼させるので、火炎の形成タイミングを２回に分けることにより、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（３）主燃料管１の最大燃料供給量、第２燃料管３の最大燃料供給量及び第３燃料管４の最大燃料供給量を、リジェネバーナ装置１０で設定されている最大燃焼量の半分の燃焼量を得ることができる燃料供給量とすることによって、従来のリジェネバーナで同じ最大燃焼量を設定している（例えば、仕様値としてカタログ等で同じ最大燃焼量が示されている）ものよりも、火炎の長さを短くし、さらに、火炎の大きさを安定させることができる。

（４）第２燃料管３は、炉内Ｓに開口し、給排気管２１の炉内Ｓへの開口部２１ａに向けて燃料を供給するようになっており、第３燃料管４は、炉内Ｓに開口し、給排気管２２の炉内Ｓへの開口部２２ａに向けて燃料を供給するようになっている。したがって、炉内Ｓで燃焼用空気と燃料とを混合させて燃焼させた後、さらに主燃料管１の燃料と混合させて燃焼させるので、火炎の形成タイミングを２回に分けることにより、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（５）第２燃料管３の開口部３１は、給排気管２１の開口部２１ａに対して、主燃料管１の開口部と反対側に位置しており、第３燃料管４の開口部４１は、給排気管２２の開口部２２ａに対して、主燃料管１の開口部と反対側に位置している。したがって、第２燃料管３及び第３燃料管４からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。また、第２燃料管３及び第３燃料管４の配置領域を確保しやすく、炉壁又は給排気管２１、２２に対する第２燃料管３及び第３燃料管４の傾斜角度の設計が容易となる。

（６）第２燃料管３と給排気管２１との間の距離Ｌ１は、給排気管２１と主燃料管１との間の距離Ｌ２と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ１は、距離Ｌ２の半分以下となっているので、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とを先に混合させて火炎を形成した後、主燃料管１からの燃料と混合させることができる。したがって、第２燃料管３からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（７）第３燃料管４と給排気管２２との間の距離Ｌ３は、給排気管２２と主燃料管１との間の距離Ｌ４と比べて小さくなっている。好ましくは、距離Ｌ３は、距離Ｌ４の半分以下となっているので、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とを先に混合させて火炎を形成した後、主燃料管１からの燃料と混合させることができる。したがって、第３燃料管４からの燃料と主燃料管１からの燃料との混合を遅らせることで、火炎温度を低下させることができ、その結果、ＮＯｘ発生量を低減することができる。

（８）給排気管２１、２２は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されており、第２燃料管３、第３燃料管４は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されている。したがって、給排気管２１、２２からの燃焼用空気の供給及び燃焼排ガスの排気が主燃料管１に対して均等に行われやすくなっており、さらに、給排気管２１からの燃焼用空気と第２燃料管３からの燃料との混合による火炎形成と、給排気管２２からの燃焼用空気と第３燃料管４からの燃料との混合による火炎形成とが、主燃料管１に対して対称に形成されやすくなっているので、炉内Ｓにおいて、主燃料管１回りの燃焼状態をより安定化させることができる。

（別の実施形態）
図７は、本発明に係る別の実施形態であって、第２燃料管３は、炉内Ｓに開口するのではなく、給排気管２１内に開口し、給排気管２１内へ燃料を供給するようになっており、第３燃料管４は、炉内Ｓに開口するのではなく、給排気管２２内に開口し、給排気管２２内へ燃料を供給するようになっている。別の実施形態は、第２燃料管３及び第３燃料管４の開口位置が異なる点で上記実施形態と異なっており、その他の構成は上記実施形態と同じである。このため、別の実施形態の説明においては、上記実施形態と同じ部分には同じ符号を付し、それらの内容については詳しい説明を省略する。

図７に示されるように、第２燃料管３は、給排気管２１内に開口部３４を有している。開口部３４は、給排気管２１において、開口部２１ａよりも給気上流側に位置している。また、給排気管２１の軸線方向と第２燃料管３の軸線方向とのなす角度θ１は、４５度以下となっている。

同様に、第３燃料管４は、給排気管２２内に開口部４４を有している。開口部４４は、給排気管２２において、開口部２２ａよりも給気上流側に位置している。また、給排気管２２の軸線方向と第３燃料管４の軸線方向とのなす角度θ２は、４５度以下となっている。

したがって、給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、まず、給排気管２１内で、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、次に、炉内Ｓで、給排気管２１内の火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを排気するとき、まず、給排気管２２内で、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成され、次に、炉内Ｓで、給排気管２２内の火炎と主燃料管１からの燃料とによって、さらに火炎が形成されるようになっている。

上記構成によれば、給排気管２１内及び給排気管２２内で火炎を形成するので、炉内Ｓでの火炎の状態をより安定させることができる。

給排気管２１の軸線方向と第２燃料管３の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第２燃料管３からの燃料が、給排気管２１の燃焼用空気の流れ方向に沿って円滑に流れ、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

給排気管２２の軸線方向と第３燃料管４の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第３燃料管４からの燃料が、給排気管２２の燃焼用空気の流れ方向に沿って円滑に流れ、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

上記実施形態及び別の実施形態では、主燃料管１は、燃料のみ供給するようになっているが、主燃料管１は、燃料及び燃焼用空気を供給するようになっていてもよい。図８は、主燃料管１に燃焼用空気を供給する第１空気管１２が設けられているリジェネバーナ装置１０の断面概略図である。

図８に示されるように、第１空気管１２は、主燃料管１内に開口部１２ａを有している。開口部１２ａは、主燃料管１において、主燃料管１の炉内Ｓへの開口部１ａよりも燃料供給上流側に位置している。第１空気管１２には、第１空気管１２を開閉し、燃焼用空気供給量を調整する調整弁１３が設けられている。また、主燃料管１の軸線方向と第１空気管１２の軸線方向とのなす角度θ３は、４５度以下となっている。

したがって、給排気管２１から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２２へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、まず、第２燃料管３からの燃料と給排気管２１からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。また、主燃料管１内で、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。そして、炉内Ｓでは、第２燃料管３及び給排気管２１からの火炎と主燃料管１からの火炎とによって、さらに火炎が形成される。

また、給排気管２２から炉内Ｓへ燃焼用空気を供給し、炉内Ｓから給排気管２１へ燃焼排ガスを排気するとき、炉内Ｓでは、まず、第３燃料管４からの燃料と給排気管２２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。また、主燃料管１内で、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気とが混合し、火炎が形成される。そして、炉内Ｓでは、第３燃料管４及び給排気管２２からの火炎と主燃料管１からの火炎とによって、さらに火炎が形成される。

上記構成によれば、主燃料管１内で火炎を形成するので、炉内Ｓでの火炎の状態をより安定させることができる。

主燃料管１の軸線方向と第１空気管１２の軸線方向とのなす角度は、４５度以下となっているので、第１空気管１２からの燃焼用空気が、主燃料管１の燃料の流れ方向に沿って円滑に流れ、主燃料管１からの燃料と第１空気管１２からの燃焼用空気との混合を促進させることができる。

なお、第１空気管１２内の燃焼用空気を加熱するために、第１空気管１２内に電気ヒータ等の加熱装置が設けられてもよい。

上記実施形態では、リジェネバーナ装置１０は、２つの給排気管２１、２２を備えているが、給排気管の数は３以上であってもよい。なお、給排気管間で、交番で燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気することを考慮すると、給排気管の数は、２以上の偶数であることが好ましい。

上記実施形態では、給排気管２１、２２は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されているが、主燃料管１に対して非対称に配置されてもよい。同様に、第２燃料管３、第３燃料管４は、主燃料管１の同心円上に、対称となるように配置されているが、主燃料管１に対して非対称に配置されてもよい。

特許請求の範囲に記載された本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、各種変形及び変更を行うことも可能である。

本発明では、従来のリジェネバーナ装置の燃焼量を維持しながら、火炎の長さを短くすることができるリジェネバーナ装置を提供することができるので、奥行きの短い炉に採用しても同じ燃焼量を得ることができる。

１ 主燃料管 １ａ 開口部
１１ 調整弁 １２ 第１空気管 １２ａ 開口部 １３ 調整弁
２１ 給排気管 ２１ａ 開口部
２２ 給排気管 ２２ａ 開口部 ２３ 給排気管 ２４ 給排気管
３ 第２燃料管（副燃料管） ３１ 開口部 ３２ 調整弁 ３４ 開口部
４ 第３燃料管（副燃料管） ４１ 開口部 ４２ 調整弁 ４４ 開口部
２１１ 給排気室 ２１２ 蓄熱体 ２１３ フランジ
２２１ 給排気室 ２２２ 蓄熱体 ２２３ フランジ
５１ 配管 ５１１ 調整弁
５２ 配管 ５２１ 調整弁
６１ 空気排ガス切替装置 ６１ａ 切替弁
６２ 空気供給管 ６３ 排ガス排出管
１０ リジェネバーナ装置
Ｓ 炉内
Ｌ１〜Ｌ４ 距離
θ１〜θ３ 角度

Claims (5)

1. 炉内で燃焼した燃焼ガスの熱を回収するとともに、燃焼用空気を加熱する蓄熱体を設けたリジェネバーナ装置であって、
   燃料を供給する主燃料管と、
   前記主燃料管の周囲に配置されており、燃焼用空気を供給し、燃焼ガスを排気する複数の給排気管と、を備えており、
   前記給排気管の近傍には、それぞれ、燃料を供給する副燃料管が設けられており、
   前記主燃料管及び前記副燃料管は、燃料供給量が調整可能となっており、
   前記給排気管として、第１給排気管及び第２給排気管が設けられ、前記主燃料管の炉内への開口部は、前記第１給排気管の炉内への開口部と前記第２給排気管の炉内への開口部との間に配置されており、
   前記副燃料管として、前記第１給排気管の開口部の近傍には第２燃料管の開口部が設けられ、前記第２給排気管の開口部の近傍には第３燃料管の炉内への開口部が設けられ、
   前記第１給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第２燃料管は燃料を供給し、前記第２給排気管は排気熱を回収し、前記第３燃料管は燃料を供給しないようになっており、
   前記第２給排気管が燃焼用空気を供給するとき、前記主燃料管及び前記第３燃料管は燃料を供給し、前記第１給排気管は排気熱を回収し、前記第２燃料管は燃料を供給しないようになっていることを特徴とする、リジェネバーナ装置。
   
2. 前記主燃料管の最大燃料供給量、前記第２燃料管の最大燃料供給量及び前記第３燃料管の最大燃料供給量はそれぞれ、前記リジェネバーナ装置で設定されている最大燃焼量の半分の燃焼量を得ることができる燃料供給量となっている、請求項１記載のリジェネバーナ装置。
   
3. 前記第２燃料管は、前記第１給排気管内に開口し、前記第１給排気管内へ燃料を供給するようになっており、
   前記第３燃料管は、前記第２給排気管内に開口し、前記第２給排気管内へ燃料を供給するようになっている、請求項１又は２に記載のリジェネバーナ装置。
   
4. 前記第２燃料管の開口部は、前記第１給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置しており、
   前記第３燃料管の開口部は、前記第２給排気管の開口部に対して、前記主燃料管の開口部と反対側に位置している、請求項１又は２に記載のリジェネバーナ装置。
   
5. 前記主燃料管内に燃焼用空気を供給する、第１空気管を備えている、請求項１〜４のいずれか１つに記載のリジェネバーナ装置。

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