JP6545739B2 - 蓄熱式バーナシステム - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも一組一対で排気モードと燃焼モードを交互に行う蓄熱式バーナに備えられる蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることが可能で、一定期間で一斉に蓄熱体の交換を行うようにしても、蓄熱体を無駄にすることなく、適切に省エネルギ効果を確保することが可能な蓄熱式バーナシステムに関する。

一対の蓄熱式バーナを交番燃焼させる技術としては、特許文献１の「工業用炉、工業用炉の省エネルギ稼働方法及び工業用炉の改造方法」や、特許文献２の「蓄熱式ラジアントチューブバーナの燃焼方法」が知られている。

そして、それら技術における燃焼制御については、特許文献３が知られている。この特許文献３の「蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法」は、一対の蓄熱式バーナにおける燃焼動作と蓄熱動作とを交互に切り替えるにあたり、各蓄熱式バーナにおける燃料ガス供給管や空気供給管から供給される燃料ガスや燃焼用空気の量を一定化させ、適切な燃焼が安定して行える蓄熱燃焼式熱処理炉の燃焼制御方法を提供することを課題とし、一対の蓄熱式バーナにおける燃焼動作と蓄熱動作とを切り替えるにあたり、燃焼動作中の蓄熱式バーナにおいて、燃料ガス供給管及び空気供給管を通して供給する燃料ガス及び燃焼用空気の供給量を定常燃焼状態から減少させる一方、蓄熱動作中の蓄熱式バーナにおいて、燃料ガス供給管及び空気供給管を通して供給する燃料ガス及び燃焼用空気の供給量を停止状態から増加させ、前記一対の蓄熱式バーナにおいて、燃料ガス供給管及び空気供給管を通して供給される燃料ガス及び燃焼用空気の供給量を一定化させるようにしている。

特開２０１６−１３３２５５号公報 特開２００７−０４６９０１号公報 特開２０１１−２５２６６９号公報

蓄熱式バーナでは、蓄熱動作、すなわち排気モードの際には、セラミック製ボールなどの蓄熱体を充填するなどして形成される蓄熱部に、高温の燃焼排ガスを流通させて蓄熱を行うようにしている。蓄熱体は、燃焼排ガスに晒されることで消耗し、劣化する。蓄熱体の消耗の度合いは、燃焼排ガスの温度が高温であればあるほど、激しい。消耗し劣化した蓄熱体は、蓄熱能力が低下するため、新しい蓄熱体に交換する必要がある。

蓄熱式バーナを備える工業用炉は、少なくとも一対一組あるいは一対複数組の蓄熱式バーナで操業され、当該工業用炉での蓄熱体の交換作業は、炉操業の関係上、一定期間を経たら一斉に行われる。

ところで、各蓄熱式バーナの蓄熱部に流入する燃焼排ガスの温度は、燃焼ゾーンの設定温度や被加熱物との位置関係などによって相違するため、蓄熱式バーナ個々における蓄熱体の消耗の度合いが、一対一組の蓄熱式バーナ相互間でも、あるいは一対複数組の蓄熱式バーナ同士の間でも、異なっている。

従って、一定期間を経て蓄熱体の交換を実施するとき、高温の燃焼排ガスが流通された蓄熱部の蓄熱体は相当に劣化が進行している一方で、低温の燃焼排ガスが流通された蓄熱部の蓄熱体はあまり劣化していないという状況がある。

すなわち、個々の蓄熱式バーナそれぞれで、蓄熱体の消耗の度合いが異なり、それに起因して、まだ使用可能な蓄熱体を無駄に交換してしまったり、あるいは劣化してしまって既に蓄熱能力が低下している蓄熱体の継続使用により省エネルギ効果を適切に確保できないという課題があった。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、少なくとも一組一対の蓄熱式バーナに備えられる蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることが可能で、一定期間で一斉に蓄熱体の交換を行うようにしても、蓄熱体を無駄にすることなく、適切に省エネルギ効果を確保することが可能な蓄熱式バーナシステムを提供することを目的とする。

本発明にかかる蓄熱式バーナシステムは、蓄熱部を蓄熱する燃焼排ガスが該蓄熱部の燃焼排ガス出口側から排気系へ排出される排気モードと、該蓄熱部で予熱される燃焼用空気が給気系から該蓄熱部の該燃焼排ガス出口側へ供給される燃焼モードとが交互に切り替えられる蓄熱式バーナを少なくとも一組一対で備え、一方の該蓄熱式バーナが燃焼モードのときに他方の該蓄熱式バーナが排気モードで運転される蓄熱式バーナシステムであって、対をなす上記蓄熱式バーナそれぞれは、上記蓄熱部の上記燃焼排ガス出口側と上記排気系及び上記給気系双方とを連通して設けられ、排気モード及び燃焼モードに応じて燃焼排ガスと燃焼用空気とが交互に流通される連通部と、該連通部に設けられ、当該連通部内の温度が設定温度以上か否かを検知して検知信号を出力する温度スイッチと、上記排気系に設けられ、排気モードの上記蓄熱式バーナの上記温度スイッチから、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、該排気系にこれを大気開放して大気を導入する大気導入部とを備えたことを特徴とする。

前記蓄熱式バーナは、複数組が対をなして備えられ、前記給気系は、給気用集合管と、該給気用集合管から分岐されて上記蓄熱式バーナそれぞれの前記蓄熱部に燃焼用空気を供給するための給気管とから構成され、前記排気系は、排気用集合管と、該排気用集合管から分岐されて上記蓄熱式バーナそれぞれの上記蓄熱部から燃焼排ガスを排出するための排気管とから構成され、前記連通部は、上記蓄熱式バーナそれぞれの上記蓄熱部の前記燃焼排ガス出口側と上記排気管及び上記給気管双方とを連通して設けられ、前記大気導入部は、上記蓄熱式バーナそれぞれの上記排気管に設けられることを特徴とする。

前記温度スイッチは、バイメタルスイッチであることを特徴とする。

本発明にかかる蓄熱式バーナシステムにあっては、少なくとも一組一対の蓄熱式バーナに備えられる蓄熱体すべての温度を同じ温度まで昇温させることにより、これら蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることができ、一定期間で一斉に蓄熱体の交換を行うようにしても、蓄熱体を無駄にすることなく、適切に省エネルギ効果を確保することができる。

本発明に係る蓄熱式バーナシステムの第１実施形態の運転状態を示す構成図である。 第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの運転モードが移行する途中段階を示す構成図である。 第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの運転モードの移行完了状態を示す構成図である。 本発明に係る蓄熱式バーナシステムの第２実施形態を示す構成図である。 本発明に係る蓄熱式バーナシステムに備えられる温度スイッチの設置位置の変形例を示す概略図である。 図１〜３に示した第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムに大気導入部を備えるようにした場合を示す概略図である。

以下に、本発明にかかる蓄熱式バーナシステムの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの運転状態を示す構成図である。図２は、第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの運転モードが移行する途中段階を示す構成図である。図３は、図１に示した蓄熱式バーナシステムの運転モードの移行完了状態を示す構成図である。

図１に示すように蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは従来周知のように、炉２内に向けて開放された火口３ａを有するバーナ本体３と、火口３ａとは反対側で、バーナ本体３に直結して設けられた蓄熱部４とを備えていて、バーナ本体３の火口３ａから炉２内に向けて火炎Ｆを噴出して炉２内を加熱する（例えば、１，０００℃程度）燃焼モードと、火口３ａから炉２内の燃焼排ガスＥを排出する排気モードとが対面する一組一対で、交互に繰り返し切り替えられて運転されるようになっている。

蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、排気モード時に、炉２内から排出される燃焼排ガスＥが蓄熱部４に流通され、これにより当該燃焼排ガスＥの排熱が蓄熱部４に蓄熱され、蓄熱部４を通過した燃焼排ガスＥは降温されて（例えば、２００℃程度）排気系５へ排出されることとなり、その後、排気モードから燃焼モードに運転が切り替えられると、給気ブロア６を有する給気系７の給気作用で燃焼用空気Ａが蓄熱部４に流通されて、当該蓄熱部４に蓄熱された燃焼排ガスＥの排熱で燃焼用空気Ａが予熱（加熱）される。

そして、予熱された燃焼用空気Ａが、バーナ本体３へ給気され、火口３ａ近傍に設けられた燃料ノズル８を通じて供給される燃料ガスと混合されて燃焼されることにより、バーナ本体３は、排熱を利用した省エネルギ運転で、火炎Ｆを生成する。

蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒを用いる場合、燃焼モードと排気モードとの運転モードの切り替えに伴って炉内温度が変動しないように、当該蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、少なくとも一組一対で用いられる。

いずれか一方の蓄熱式バーナ１Ｌ（１Ｒ）が燃焼モードのときには、他方の蓄熱式バーナ１Ｒ（１Ｌ）は排気モードで運転され、前者が排気モードに切り替えられたときには、後者が燃焼モードに切り替えられるように、燃焼モードと排気モードとが一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ相互間で交互になるように運転制御される。

図示例では、炉２を構成する断面四角形状の炉壁のうち、互いに向かい合う左右の炉側壁２ａそれぞれに、一対で蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが設けられている。一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、同じ炉側壁２ａに隣接して設けるようにしてもよい。

各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの蓄熱部４は、バーナ本体３に直結される蓄熱部ケーシング９内に、多数の蓄熱体をグレーチング１０で保持して設けることによって形成される。蓄熱部４は、炉２内に臨む火口３ａ側が燃焼排ガス入口側（燃焼用空気出口側）４ａとなり、グレーチング１０側が燃焼排ガス出口側（燃焼用空気入口側）４ｂとなる。

従って、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの蓄熱部４では、排気モード時、燃焼排ガスＥは、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから排気系５へ排出され、また、燃焼モード時、燃焼用空気Ａは、給気系７から蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂへ供給され、火口３ａへ向かって蓄熱部４を流通することで予熱される。

本実施形態に係る蓄熱式バーナシステムでは、左右一対の各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、炉２内に向けて開放された火口３ａを有する、通路形態のバーナ本体３と、バーナ本体３に、火口３ａとは反対側で接続された蓄熱部４と、バーナ本体３に隣接させて設けられ、燃焼用空気Ａと混合されて火炎Ｆを生成する燃料ガスなどの燃料を火口３ａに向けて噴射する燃料ノズル８ａ、燃料ノズル８ａに接続され、燃料を供給する燃料供給管８ｂ、並びに燃料供給管８ｂに設けられ、燃料の供給・停止を制御する燃料用開閉弁８ｃ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）からなる燃料供給系８と、燃焼用空気Ａを給気する給気ブロア６及び燃焼用空気Ａの供給・停止を制御する開閉自在な給気弁７ａ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、各蓄熱部４の蓄熱部ケーシング９内の燃焼排ガス出口側４ｂへ向かって燃焼用空気Ａを供給するための給気系７と、燃焼排ガスＥの排出・停止を制御する開閉自在な排気弁５ａ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）を有し、炉２内の燃焼排ガスＥを、火口３ａを介して煙道１１ａへ向けて排出するように、各蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから流出される燃焼排ガスＥが流通される排気系５とを備えて構成される。煙道１１ａは、煙突１１ｂに接続されていて、当該煙道１１ａには、煙突１１ｂによるドラフト効果により常に吸引力が作用している。

給気系７は詳細には、給気ブロア６が設けられ、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方へ向けて燃焼用空気Ａを供給することが可能な給気用集合管７ｂと、給気集合管７ｂから分岐させて設けられ、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの蓄熱部４に燃焼用空気Ａを供給するための複数の給気管７ｃと、各給気管７ｃに設けられた上記給気弁７ａとから構成される。

排気系５は詳細には、煙道１１ａに接続され、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方から燃焼排ガスＥを排出することが可能な排気集合管５ｂと、排気集合管５ｂから分岐させて設けられ、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの蓄熱部４から燃焼排ガスＥを排出するための排気管５ｃと、各排気管５ｃそれぞれに設けられた上記排気弁５ａとから構成される。

給気弁７ａは、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのとき、燃焼用空気Ａを、蓄熱部４を介してバーナ本体３の火口３ａに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃焼用空気Ａの供給を停止するために閉じられる。

排気弁５ａは、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが排気モードのとき、炉２内の燃焼排ガスＥを、蓄熱部４を介してバーナ本体３の火口３ａから排出するために開かれ、燃焼モードのとき、燃焼排ガスＥの排出を停止するために閉じられる。給気ブロア６は、炉２の操業中は通常、常時運転される。

燃料用開閉弁８ｃは、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのとき、燃料を燃料ノズル８ａに供給するために開かれ、排気モードのとき、燃料の供給を停止するために閉じられる。

図１に例示されているように、燃焼モードの蓄熱式バーナ１Ｌでは、排気弁５ａが閉じられ、かつ給気弁７ａが開かれて、給気系７の給気作用で送り込まれる燃焼用空気Ａは、給気系７の給気集合管７ｂから給気管７ｃの給気弁７ａを介して蓄熱部４へ流通され、蓄熱部４からさらに、バーナ本体３の火口３ａへ向けて供給されるようになっている。

他方、排気モードの蓄熱式バーナ１Ｒでは、排気弁５ａが開かれ、かつ給気弁７ａが閉じられて、炉２内の燃焼排ガスＥは、バーナ本体３の火口３ａから蓄熱部４へ流通され、蓄熱部４からさらに、排気弁５ａを介して排気管５ｃから排気系５の排気集合管５ｂへ排出されるようになっている。

対をなす各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれにおいて、給気管７ｃ及び排気管５ｃは、それらの給気弁７ａ及び排気弁５ａよりも蓄熱部４側の合流部１２で互いに接続され、そして、この合流部１２と蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂとを連通して連通部１３が設けられる。

連通部１３は図示例では、合流部１２に一端が接続され他端が蓄熱部ケーシング９の底部に接続された連通管１３ａと、グレーチング１０で仕切られて蓄熱部ケーシング９の下部に形成され、連通管１３ａと接続される底部チャンバ１３ｂとから構成される。すなわち、本発明では、底部チャンバ１３ｂと連通管１３ａとを合わせたものを連通部１３と称している。

そして、連通部１３は、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれにおいて、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂと排気管５ｃ及び給気管７ｃ双方と連通して設けられ、連通管１３ａと底部チャンバ１３ｂとからなる連通部１３には、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが排気モード（排気弁５ａ開・給気弁７ａ閉）のとき、燃焼排ガス出口側４ｂから排気管５ｃに向かう燃焼排ガスＥが流通され、燃焼モード（排気弁５ａ閉・給気弁７ａ開）のとき、給気管７ｃから燃焼排ガス出口側４ｂに向かう燃焼用空気Ａが流通されて、運転モードに応じて、低温の燃焼用空気Ａと高温の燃焼排ガスＥとが交互に流通されるようになっている。

各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの連通部１３を構成する連通管１３ａには、燃焼排ガスＥや燃焼用空気Ａが流通される連通管１３ａ内部の温度が設定温度以上であるか否かを検知して、検知信号を出力する温度スイッチ１４が設けられる。温度スイッチ１４は例えば、バイメタルで作動するスイッチやサーモスタットで構成される。

バイメタルやサーモスタットで構成される温度スイッチ１４は、設定温度以上となったことで検知信号を出力し、設定温度未満になることで自動的に、検知信号を切断した状態へ復原するので、設定温度以上になるたびに繰り返し検知信号を出力することができる。

温度スイッチ１４は、連通部１３であれば、図５に示すように、蓄熱部ケーシング９の底部チャンバ１３ｂに設けるようにしても良く、このように構成しても、連通管１３ａに設けた場合と同様に作用させることができる。

温度スイッチ１４には、コントローラ１５が接続され、コントローラ１５には、検知信号が入力される。また、コントローラ１５は、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの排気弁５ａ、給気弁７ａ、並びに燃料用開閉弁８ｃに接続され、これらに開閉制御信号を出力して、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの運転モードを制御する。

温度スイッチ１４が検知する設定温度は、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方で、蓄熱部４の蓄熱体の消耗度合いがほぼ等しくなるように、すなわちいずれか一方の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒだけが蓄熱体の消耗が激しくならないように、蓄熱体の消耗に関係する蓄熱部４を流通する気体、具体的には燃焼排ガス出口側４ｂから流出される燃焼排ガスＥに対し設定される温度であって、例えば２００℃に設定される。

温度スイッチ１４は、連通管１３ａに常温の燃焼用空気Ａが流通される燃焼モードのときには、設定温度未満の検知信号（例えば、ＯＦＦ信号）をコントローラ１５に出力する。蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから連通管１３ａに燃焼排ガスＥが流通される排気モードのとき、設定温度を超えると、その検知信号（例えば、ＯＮ信号）をコントローラ１５に出力する。

コントローラ１５は、温度スイッチ１４から、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの運転中のモードを他のモードに切り替えるために、これに接続される上記排気弁５ａ等に開閉制御信号を出力するようになっている。そして、排気モードで燃焼排ガスＥが流通されていた蓄熱部４の蓄熱体には、燃焼モードへの切り替えによって給気系７から燃焼用空気Ａが流通されるようになっている。

このように、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方で蓄熱体の消耗度合いがほぼ等しくなるように、燃焼排ガス出口側４ｂで設定温度以上になったことが検知されたことに応じて、コントローラ１５により、これら蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの運転モードが相互に切り替えられ、燃焼排ガスＥが流通していた蓄熱部４に燃焼用空気Ａを流通させる切り替えが行われるようになっている。これにより、すべての蓄熱体の温度が、設定温度以上に昇温しないようにすることができる。

次に、本実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの作用について説明する。図中、温度スイッチ１４からのＯＮ信号、並びにコントローラ１５からの、運転切り替えのための開閉制御信号の出力を実線で示す。図１に示すように、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、一方が燃焼モードで運転され、他方が排気モードで運転される。

なお、検知信号の伝達系統は点線で示していて、以降、検知信号を伝達中の系統は実線で示すこととする。

コントローラ１５は、排気モードで運転中の蓄熱式バーナ１Ｒの温度スイッチ１４から、設定温度以上であることを検知した検知信号が入力されると、図２に示すように、当該排気モード運転中の一方の蓄熱式バーナ１Ｒを燃焼モードへ切り替え、それにより蓄熱部４に燃焼用空気Ａが給気されるように、排気弁５ａにこれを閉じる制御信号を出力し、そしてまた、炉２の稼働を継続するために、燃焼モード運転中の他方の蓄熱式バーナ１Ｌを排気モードへ切り替えるために、給気弁７ａにこれを閉じる制御信号を出力する。また、燃焼モードの蓄熱式バーナ１Ｌの燃料用開閉弁８ｃにこれを閉じる制御信号を出力する。

コントローラ１５は引き続き、図３に示すように、排気モードで運転中であった（排気弁５ａを閉じた）蓄熱式バーナ１Ｒの給気弁７ａにこれを開いて燃焼用空気Ａを供給する制御信号を出力し、そしてまた、燃焼モードで運転中であった（給気弁７ａを閉じた）蓄熱式バーナ１Ｌの排気弁５ａにこれを開いて燃焼排ガスＥを排出する制御信号を出力し、さらに、排気モードであった蓄熱式バーナ１Ｌの燃料用開閉弁８ｃにこれを開いて燃料を供給する制御信号を出力する。これにより、コントローラ１５は、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの運転中のモードを他のモードに切り替える。

さらに、図３の運転状態で、排気モードで運転中の蓄熱式バーナ１Ｌの温度スイッチ１４からコントローラ１５へ、設定温度以上であることを検知した検知信号が入力されると、図２で説明した切り替え移行状態を経て、図１に示す運転状態に移行される。

なお、説明の便宜上、図２で蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの給気弁７ａ、排気弁５ａ及び燃料用開閉弁８ｃを全部閉じた状態を示しているが、図２の状態を経ることなく、図１の状態から図３の状態へ一気に切り替えを行って、運転モードを直接移行するようにしてもよいことはもちろんである。

このように、排気モードで運転されていて、燃焼排ガスＥが流通されている連通部１３の温度スイッチ１４によって、燃焼排ガス出口側４ｂの温度が設定温度以上であることが検知され、その検知信号が入力されたコントローラ１５が運転モードを排気モードから燃焼モードに切り替える制御を、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ相互間で繰り返すことにより、これら蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方の蓄熱部４の蓄熱体が燃焼排ガスＥに晒されて温度上昇する状況を均等にして、蓄熱体の消耗度合いが互いにほぼ等しくなるようになっている。

温度スイッチ１４については、排気モードから燃焼モードに切り替えられて、連通部１３に燃焼用空気Ａが流通されて温度が下がることにより自動的に、検知信号を切断した状態へ復原し、次回の排気モードのときに再度設定温度以上か否かを検出することができる。

以上説明した第１実施形態に係る蓄熱式バーナシステムにあっては、蓄熱部４を蓄熱する燃焼排ガスＥが蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから排気系５へ排出される排気モードと、蓄熱部４で予熱される燃焼用空気Ａが給気系７から蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂへ供給される燃焼モードとが交互に切り替えられる蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒを少なくとも一組一対で備え、一方の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのときに他方の蓄熱式バーナ１Ｒ，１Ｌが排気モードで運転される蓄熱式バーナシステムであって、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれは、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂと排気系５及び給気系７双方とを連通して設けられ、排気モード及び燃焼モードに応じて燃焼排ガスＥと燃焼用空気Ａとが交互に流通される連通部１３と、連通部１３に設けられ、当該連通部１３内の温度が設定温度以上か否かを検知して検知信号を出力する温度スイッチ１４とを備えると共に、排気モードの蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの温度スイッチ１４から、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれの運転中のモードを
他のモードに切り替える、詳しくは、排気モードで運転中の蓄熱式バーナ（例えば、蓄熱式バーナ１Ｌ）を燃焼モードに、燃焼モードで運転中の蓄熱式バーナ（例えば、蓄熱式バーナ１Ｒ）を排気モードに切り替えるコントローラ１５を備えたので、少なくとも一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ双方において、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂとなる連通部１３の温度を温度スイッチ１４で監視しつつ、コントローラ１５で運転モードの切り替えを行うことができて、これら蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ相互で、燃焼排ガスＥが流通する蓄熱部４の蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることができる。これにより、一定期間で一斉に蓄熱体の交換を行うようにしても、使用可能な蓄熱体を無駄にすることがないと共に、劣化した蓄熱体を継続的に使用してしまうこともなくて、適切に省エネルギ効果を確保することができる。

温度スイッチ１４は、バイメタルスイッチでよく、簡単かつ安価に備えることができる。

次に、第１実施形態の変形例について説明する。上記実施形態では、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが一組一対である場合について説明したが、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、複数組が対をなして備えられる場合であっても、上記構成を適用することができる。

すなわち、図１〜図３中、一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが、紙面の前後奥行き方向に複数組配置されていて、これら複数組の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの給気管７ｃ及び排気管５ｃに、図中の給気集合管７ｂ及び排気集合管５ｂをそれぞれ接続し、また、コントローラ１５を、複数組の対をなす各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの温度スイッチ１４や排気弁５ａ、給気弁７ａ、燃料用開閉弁８ｃと接続すれば、複数組の各組で対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ同士の間で、温度スイッチ１４からの検知信号の入力に応じ、コントローラ１５によって運転中のモードを他のモードに切り替えることができ、これにより複数組の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒに対して、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

図４には、第２実施形態に係る蓄熱式バーナシステムの構成図が示されている。図示例にあっては、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、複数組が対（上下配置のもの同士で一対）をなして備えられている。

この蓄熱式バーナシステムでは、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの一方の組（例えば、図中上側）に接続される第１給気集合管７ｄ及び第１排気集合管５ｄと、他方の組（例えば、図中下側）に接続される第２給気集合管７ｅ及び第２排気集合管５ｅと、これら集合管５ｄ，５ｅ，７ｄ，７ｅそれぞれに開閉自在に設けられた第１給気弁７ｆ、第２給気弁７ｇ、第１排気弁５ｆ、並びに第２排気弁５ｇとが備えられる。

第１給気弁７ｆが開かれ第１排気弁５ｆが閉じられるとき、第２給気弁７ｇが閉じられ第２排気弁５ｇが開かれて、一方の組の蓄熱式バーナ１Ｌが燃焼モードで、他方の組の蓄熱式バーナ１Ｒが排気モードで運転され、また、これら給気弁７ｆ，７ｇ及び排気弁５ｆ，５ｇが反対に作動されることで、一定の時間間隔（例えば、１分間隔）で一方の組が排気モードに、他方の組が燃焼モードに切り替えられるようになっている。燃料用開閉弁８ｃは上記第１実施形態と同様に、排気モードの一方の組で閉じられ、燃焼モードの他方の組で、燃料を供給するために開かれるようになっている。

第２実施形態に係る蓄熱式バーナシステムが第１実施形態と異なる点は、コントローラ１５に代えて、大気導入部１６が備えられ、これにより、運転モードの切り替えではなく、燃焼排ガス出口側４ｂから排出される燃焼排ガスＥの排気系５への排出量低減制御が行われ、これによって、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ個々において、排気モードでの運転中における蓄熱部４の蓄熱体の温度上昇傾向を抑制するようにしたことにある。

具体的には、各蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの排気管５ｃには、温度スイッチ１４と排気集合管５ｄ，５ｅとの間に、大気導入部１６が設けられる。大気導入部１６は、排気管５ｃを大気へ連通させる大気開放管１６ａと、大気開放管１６ａに設けられた開閉弁１６ｂ（図中、白抜き表示は開；黒ベタ表示は閉）とから構成され、開閉弁１６ｂが開放されると、排気管５ｃへ大気が導入されるようになっている。

そして、大気導入部１６の開閉弁１６ｂは、常時閉じられていて、温度スイッチ１４、特に排ガスモードの蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの温度スイッチ１４から、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、大気を排気管５ｃへ導入するために、大気開放管１６ａを開放するようになっている。

これにより、排気管５ｃには大気が導入される（図中、下の組の蓄熱式バーナ１Ｒの左から２台目において、矢印ｘで示す）こととなり、排気管５ｃに対する煙道１１ａのドラフト効果による吸引力が弱まって、炉２内から排出されて蓄熱部４へ流入する燃焼排ガスＥの流量、すなわち蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから流出する燃焼排ガスＥの排出量が減少される（図中、矢印ｙで示す）。

開閉弁１６ｂが閉じられている他の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒに比して、開閉弁１６ｂが開かれた蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒでは、燃焼排ガスＥの排出量が減少されることにより、燃焼排ガスＥで熱せられる蓄熱部４の蓄熱体の温度上昇が抑制される。

炉２全体としては、温度スイッチ１４から設定温度以上の検知信号が出力されない蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒについては、通常運転が継続される。また、通常の手順に従い、炉２全体ですべての蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの運転モードが切り替えられるときには、排気モード時に大気開放管１６ａの開閉弁１６ｂが開かれた蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒであっても、燃焼モードへの切り替えにより、温度スイッチ１４で検知される温度が下がって、当該温度スイッチ１４は自動的に、検知信号を切断した状態へ復原する。それにより、開閉弁１６ｂが閉じられる。

このように、連通部１３の温度が設定温度以上になったことに応じて、複数台の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒのいずれであっても、大気導入部１６からの大気導入により蓄熱部４を流通する燃焼排ガスＥの排出量が減少されるので、炉２全体として、燃焼排ガスＥに晒される蓄熱体の温度上昇が均一に抑えられて、すべての蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒで、蓄熱部４の蓄熱体の消耗度合いが相互にほぼ等しくなるようになっている。

以上説明した第２実施形態に係る蓄熱式バーナシステムにあっては、蓄熱部４を蓄熱する燃焼排ガスＥが蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂから排気系５へ排出される排気モードと、蓄熱部４で予熱される燃焼用空気Ａが給気系７から蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂへ供給される燃焼モードとが交互に切り替えられる蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒを少なくとも一組一対で備え、一方の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが燃焼モードのときに他方の蓄熱式バーナ１Ｒ，１Ｌが排気モードで運転される蓄熱式バーナシステムであって、対をなす蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒそれぞれは、個々個別に、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂと排気系５及び給気系７双方とを連通して設けられ、排気モード及び燃焼モードに応じて燃焼排ガスＥと燃焼用空気Ａとが交互に流通される連通部１３と、連通部１３に設けられ、当該連通部１３内の温度が設定温度以上か否かを検知して検知信号を出力する温度スイッチ１４と、排気系５に設けられ、排気モードの蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの温度スイッチ１４から、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、排気系５にこれを大気開放して大気を導入する大気導入部１６とを備えたので、複数の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒにおいて、蓄熱部４の燃焼排ガス出口側４ｂとなる連通部１３の温度を温度スイッチ１４で監視しつつ、設定温度以上となった蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒについては、排気系５への大気導入により燃焼排ガスＥの蓄熱部４への流量を低減することができて、複数の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒ相互で、燃焼排ガスＥに晒される蓄熱部４の蓄熱体の温度上昇を均一に抑えて、当該蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることができる。これにより、一定期間で一斉に蓄熱体の交換を行うようにしても、使用可能な蓄熱体を無駄にすることがないと共に、劣化した蓄熱体を継続的に使用してしまうこともなくて、適切に省エネルギ効果を確保することができる。

次に、第２実施形態の変形例について説明する。上記実施形態では、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒが複数組で対をなす場合について説明したが、蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒは、図１に示した構成と同様に、一組一対で備えられる場合であっても、上記構成を適用することができる。

すなわち、図６に一組一対の蓄熱式バーナ１Ｌ，１Ｒの一方について示しているように、コントローラ１５に代えて、大気導入部１６を排気管５ｃに設けることにより、排気系５への大気導入によって、蓄熱部４の温度上昇傾向を抑えることができ、運転モードの切り替えと相俟って、蓄熱体の消耗度合いをほぼ等しくすることができ、上記第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

第２実施形態にあっても、温度スイッチ１４は図５に示したように、蓄熱部ケーシング９の底部チャンバ１３ｂに設けるようにしても良い。

１Ｌ，１Ｒ 蓄熱式バーナ
２ 炉
２ａ 炉側壁
３ バーナ本体
３ａ 火口
４ 蓄熱部
４ａ 燃焼排ガス入口側（燃焼用空気出口側）
４ｂ 燃焼排ガス出口側（燃焼用空気入口側）
５ 排気系
５ａ 排気弁
５ｂ 排気集合管
５ｃ 排気管
５ｄ 第１排気集合管
５ｅ 第２排気集合管
５ｆ 第１排気弁
５ｇ 第２排気弁
６ 給気ブロア
７ 給気系
７ａ 給気弁
７ｂ 給気用集合管
７ｃ 給気管
７ｄ 第１給気集合管
７ｅ 第２給気集合管
７ｆ 第１給気弁
７ｇ 第２給気弁
８ 燃料供給系
８ａ 燃料ノズル
８ｂ 燃料供給管
８ｃ 燃料用開閉弁
９ 蓄熱部ケーシング
１０ グレーチング
１１ａ 煙道
１１ｂ 煙突
１２ 合流部
１３ 連通部
１３ａ 連通管
１３ｂ 底部チャンバ
１４ 温度スイッチ
１５ コントローラ
１６ 大気導入部
１６ａ 大気開放管
１６ｂ 開閉弁
Ａ 燃焼用空気
Ｅ 燃焼排ガス
Ｆ 火炎

Claims (3)

1. 蓄熱部を蓄熱する燃焼排ガスが該蓄熱部の燃焼排ガス出口側から排気系へ排出される排気モードと、該蓄熱部で予熱される燃焼用空気が給気系から該蓄熱部の該燃焼排ガス出口側へ供給される燃焼モードとが交互に切り替えられる蓄熱式バーナを少なくとも一組一対で備え、一方の該蓄熱式バーナが燃焼モードのときに他方の該蓄熱式バーナが排気モードで運転される蓄熱式バーナシステムであって、
   対をなす上記蓄熱式バーナそれぞれは、上記蓄熱部の上記燃焼排ガス出口側と上記排気系及び上記給気系双方とを連通して設けられ、排気モード及び燃焼モードに応じて燃焼排ガスと燃焼用空気とが交互に流通される連通部と、該連通部に設けられ、当該連通部内の温度が設定温度以上か否かを検知して検知信号を出力する温度スイッチと、上記排気系に設けられ、排気モードの上記蓄熱式バーナの上記温度スイッチから、設定温度以上の検知信号が入力されたときに、該排気系にこれを大気開放して大気を導入する大気導入部とを備えたことを特徴とする蓄熱式バーナシステム。
2. 前記蓄熱式バーナは、複数組が対をなして備えられ、
   前記給気系は、給気用集合管と、該給気用集合管から分岐されて上記蓄熱式バーナそれぞれの前記蓄熱部に燃焼用空気を供給するための給気管とから構成され、
   前記排気系は、排気用集合管と、該排気用集合管から分岐されて上記蓄熱式バーナそれぞれの上記蓄熱部から燃焼排ガスを排出するための排気管とから構成され、
   前記連通部は、上記蓄熱式バーナそれぞれの上記蓄熱部の前記燃焼排ガス出口側と上記排気管及び上記給気管双方とを連通して設けられ、
   前記大気導入部は、上記蓄熱式バーナそれぞれの上記排気管に設けられることを特徴とする請求項１に記載の蓄熱式バーナシステム。
3. 前記温度スイッチは、バイメタルスイッチであることを特徴とする請求項１または２に記載の蓄熱式バーナシステム。

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