JP6956615B2

JP6956615B2 - 管状火炎バーナ

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Publication number: JP6956615B2
Application number: JP2017235441A
Authority: JP
Inventors: 洋輔白神
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2017-12-07
Filing date: 2017-12-07
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-12-07
Also published as: JP2019100678A

Description

本発明は、基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合状態で噴出させて、旋回火炎を形成する状態で燃焼させるように構成された管状火炎バーナに関する。

かかる管状火炎バーナは、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを、スリットから混合状態で噴出させて、旋回火炎を形成する状態で燃焼させることにより、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避するようにしながら、良好に燃焼させることができるものである。

かかる管状火炎バーナの従来例として、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合するガス混合器を設けて、当該ガス混合器に混合された予混合ガスを、スリットから噴出させるように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
特許文献１には、ガス混合器の詳細な説明は省略されているが、ガス混合器としては、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管及び燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給管が接続されるベンチュリーミキサ等が用いられることになる。

特許第３３５８５２７号公報

従来の管状火炎バーナにおいては、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとをスリットから混合状態で噴出させるために、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを予混合するガス混合器を設けるものであるから、全体構成が複雑になる不都合があり、しかも、予混合ガスをスリットから噴出させる構成の場合には、逆火現象を招く虞があり、改善が望まれるものであった。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、構成の簡素化を図りしかも逆火現象の発生を回避できる管状火炎バーナを提供する点にある。

本発明の管状火炎バーナは、基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合状態で噴出させて、旋回火炎を形成する状態で燃焼させるように構成されたものであって、その特徴構成は、
前記燃焼用酸素含有ガスを供給する燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記スリットの幅方向に沿って幅広でかつ前記幅方向と直交する方向の流路幅が流路全体に亘って同じである扁平状流路を前記スリットに接続する状態に構成され、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部が、前記扁平状流路の幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路を前記扁平状流路に接続する状態に構成されている点にある。

すなわち、扁平状流路の幅方向に拡がった状態で流れることになる多量の燃焼用酸素含有ガスに対して、燃焼用酸素含有ガスよりも少量の燃料ガスが、複数の燃料ガス供給路を通して、扁平状流路の幅方向に分散した状態に供給されることになる。
その結果、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとが、少量の燃料ガスを多量の燃焼用酸素含有ガスに対して分散させた混合状態でスリットから燃焼室に供給されることになる。

したがって、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとが、燃焼室の内面に沿って旋回しながらさらに混合して燃焼する際に、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを均一な混合状態にすることを良好に行うことができるため、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避しながら、良好に燃焼させることができる。

しかも、扁平状流路の幅方向に拡がった状態で流れる燃焼用酸素含有ガスに対して、燃料ガスを、複数の燃料ガス供給路を通して、扁平状流路の幅方向に分散した状態に供給することにより、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを、燃料ガスを燃焼用酸素含有ガスに対して分散させた混合状態とするものであるから、特別な混合器を用いることなく、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合状態にできるため、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合状態にして燃焼室に供給する構成の簡素化を図ることができる。

さらには、扁平状流路を流れる燃焼用酸素含有ガスに対して、燃料ガスを複数の燃料ガス供給路を通して供給する構成は、燃料ガスと酸素含有ガスとを混合状態にするものの、燃料ガスと酸素含有ガスとを均一に混合する予混合状態に混合するものではないから、いわゆる逆火の発生を抑制できるものである。

要するに、本発明の管状火炎バーナの特徴構成によれば、構成の簡素化を図りしかも逆火現象の発生を回避できる。

本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室における前記スリットよりも前記基端から前記筒軸心方向に離れた位置に、後燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼室の内面の接線方向に向けて噴出する後燃焼用酸素含有ガス噴出部が設けられている点にある。

すなわち、燃焼用酸素含有ガス供給部が接続されたスリットからは、燃料ガスと理論酸素量よりも少ない量の燃焼用酸素含有ガスを供給し、燃焼室におけるスリットよりも基端から筒軸心方向に離れた位置に設けた後燃焼用酸素含有ガス噴出部から、後燃焼用酸素含有ガスを燃焼室の内面の接線方向に向けて噴出することにより、スリットから供給される燃料ガスを、いわゆる二段燃焼状態で燃焼させることになる。

このように、燃料ガスを、いわゆる二段燃焼状態で燃焼させるものであるから、火炎温度を低下させるようにして、窒素酸化物の生成を抑制しながら良好に燃焼させることができる。

そして、燃焼用酸素含有ガス供給部が接続されたスリットからは、燃料ガスと理論酸素量よりも少ない量の燃焼用酸素含有ガスが供給されることになるものの、燃料ガスを燃焼用酸素含有ガスに対して分散させた混合状態でスリットから燃焼室に供給されることになるから、一次燃焼を良好に行うことができる。

要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃料ガスを二段燃焼状態で燃焼させて、窒素酸化物の生成を抑制し、しかも、一次燃焼を良好に行うことができる管状火炎バーナを提供できる。

本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室の前記先端よりも下流側に突出する前記旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部が設けられている点にある。

すなわち、燃焼用酸素含有ガス供給部が接続されたスリットからは、燃料ガスと理論酸素量よりも少ない量の燃焼用酸素含有ガスを供給し、燃焼室の先端よりも下流側に突出する旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガス供給部から、後燃焼用酸素含有ガスを供給することにより、スリットから供給される燃料ガスを、いわゆる二段燃焼状態で燃焼させることになる。

このように、燃料ガスを、いわゆる二段燃焼状態で燃焼させるものであるから、火炎温度を低下させるようにして、窒素酸化物の生成を抑制しながら良好に燃焼させることができる。
しかも、後燃焼用酸素含有ガス供給部が、燃焼室の先端よりも下流側に突出する旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給するものであるから、燃焼室の先端よりも外方側の燃焼排ガスを巻き込むようにしながら、二次燃焼を行わせることができるため、窒素酸化物の生成を一層適切に抑制することができる。

要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃料ガスを二段燃焼状態でかつ燃焼排ガスを巻き込むように二次燃焼させて、窒素酸化物の生成を適切に抑制し、しかも、一次燃焼を良好に行うことができる管状火炎バーナを提供できる。

本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室における前記スリットよりも前記基端から前記筒軸心方向に離れた位置に、中間燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼室の内面の接線方向に向けて噴出する中間燃焼用酸素含有ガス噴出部が、噴出する前記中間燃焼用酸素含有ガスの量と前記燃焼用酸素含有ガス供給部から供給される前記燃焼用酸素含有ガスの量とを加えた量を前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量とする状態で、前記中間燃焼用酸素含有ガスを噴出する形態で設けられ、
前記燃焼室の前記先端よりも下流側に突出する前記旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部が設けられている点にある。

すなわち、燃焼用酸素含有ガス供給部が接続されたスリットからは、燃料ガスと理論酸素量よりも少ない量の燃焼用酸素含有ガスを供給し、燃焼室におけるスリットよりも基端から筒軸心方向に離れた位置に設けた中間燃焼用酸素含有ガス噴出部からは、噴出する中間燃焼用酸素含有ガスの量と燃焼用酸素含有ガス供給部から供給される燃焼用酸素含有ガスの量とを加えた量を燃料ガス供給部から供給される燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量とする状態で、中間燃焼用酸素含有ガスを噴出し、さらに、燃焼室の先端よりも下流側に突出する旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガス供給部から、後燃焼用酸素含有ガスを供給することにより、スリットから供給される燃料ガスを、いわゆる三段燃焼状態で燃焼させることになる。

このように、燃料ガスを、いわゆる三段燃焼状態で燃焼させるものであるから、火炎温度を低下させるようにして、窒素酸化物の生成を抑制しながら良好に燃焼させることができる。
しかも、後燃焼用酸素含有ガス供給部が、燃焼室の先端よりも下流側に突出する旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給するものであるから、燃焼室の先端よりも外方側の燃焼排ガスを巻き込むようにしながら、三次燃焼を行わせることができるため、窒素酸化物の生成を一層適切に抑制することができる。

要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃料ガスを三段燃焼状態でかつ燃焼排ガスを巻き込むように三次燃焼させて、窒素酸化物の生成を適切に抑制し、しかも、一次燃焼を良好に行うことができる管状火炎バーナを提供できる。

本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼室における前記スリットよりも前記先端の存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材が、前記燃焼室の側面から前記燃焼室の内部に突出する姿勢で設けられている点にある。

すなわち、スリットから燃焼室に供給されることになる燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとが、燃焼室の内面に沿って旋回しながら混合する際に、乱流形成部材の乱流形成作用によって、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとが、乱流を生じながら旋回するものとなるから、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。

要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、スリットから燃焼室に供給されることになる燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとの混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。

管状火炎バーナの縦断側面図燃焼用酸素含有ガス供給部の概略正面図扁平状流路と燃料ガス供給路との接続状態を示す概略図第２実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図第２実施形態の後燃焼用酸素含有ガス噴出部の概略正面図第３実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図第４実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図第５実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図

〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、管状火炎バーナＢが、坩堝炉等の加熱炉Ｋの炉壁Ｋｎに装着されている。
管状火炎バーナＢは、基端Ｎｋが閉塞されると共に先端Ｎｓが開放された円筒状の燃焼室Ｎと、燃焼用酸素含有ガスとしての燃焼用空気を供給する燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐと、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部Ｑとを備えている。そして、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとしての燃焼用空気を燃焼室Ｎに供給して、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成しながら燃焼させるように構成されている。

本実施形態において、炉壁Ｋｎの外面に装着される装着枠１が設けられ、この装着枠１に、管状火炎バーナＢが装備されている。
つまり、燃焼室Ｎを形成する金属製の燃焼管２が、装着枠１に支持されている。

燃焼室Ｎにおける基端Ｎｋに隣接する側面、つまり、基端側部２ｂの側面に、燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿って開口する複数のスリット３が形成されている。
図２に示すように、本実施形態においては、２つのスリット３が周方向に間隔（１８０度間隔）を隔てて設けられ、これらスリット３からは、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐから供給される燃焼用空気と燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスとを混合状態で燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出するように構成されている。

ちなみに、燃料ガスとしては、水素又は炭化水素を主成分とする気体燃料（例えば、都市ガス１３Ａ）、あるいは、霧化又は気化された液体燃料（例えば重油）を用いることができる。
また、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐから供給される燃焼用空気の量は、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを完全燃焼させる量である。

そして、混合状態の燃料ガスと燃焼用空気とが、スリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で燃焼し、且つ、旋回火炎（管状火炎）Ｆが、燃焼室Ｎの先端から突出する状態で燃焼するように構成されている。

つまり、燃料ガスと燃焼用空気とがスリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されると、燃焼室Ｎの内面に沿って未燃焼ガスが流動する未燃ガス層が形成されることになり、その未燃ガス層の内方側（筒軸心部側）に、燃料ガスが燃焼用空気を用いて燃焼する管状の火炎帯が形成される。その火炎帯が、燃焼室Ｎの内面から浮上した旋回火炎（管状火炎）Ｆとなるのであり、火炎帯の内方側には、燃焼反応終了後の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域が存在することになる。

図２及び図３に示すように、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、スリット３の燃焼室Ｎにおける筒軸心方向に相当する幅方向に沿って幅広の扁平状流路４を備え、その扁平状流路４をスリット３に接続する状態に構成されている。
そして、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部Ｑが、扁平状流路４の幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路５ａを扁平状流路４に接続する状態に構成されている。

ちなみに、燃料ガス供給部Ｑには、燃料ガスが供給される溜り部５Ａが設けられ、その溜り部５Ａから複数の燃料ガス供給路５ａが延出されている。
尚、図２及び図３では、扁平状流路４の流路長手方向と燃料ガス供給路５ａの流路長手方向とが直交する状態となっているが、燃料ガス供給路５ａの流路長手方向を、扁平状流路４の流れ方向の下手側や上手側に傾斜させるようにしてもよい。

したがって、扁平状流路４の幅方向に拡がった状態で流れることになる多量の燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）に対して、燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）よりも少量の燃料ガスが、複数の燃料ガス供給路５ａを通して、扁平状流路４の幅方向に分散した状態に供給されて、燃料ガスと燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）とが混合状態になる。

その結果、燃料ガスと燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）とが、少量の燃料ガスを多量の燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）に対して予め分散させた混合状態でスリット３から供給されることになる。
このため、燃料ガスと燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）とが燃焼室Ｎの内面に沿って旋回しながら、旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成して燃焼する際に、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避しながら、良好に燃焼を行わせることができる。

ちなみに、燃料ガス供給部Ｑの複数の燃料ガス供給路５ａは、ボール盤等を用いて機械加工できるものであるから、燃料ガス供給部Ｑは、複数の燃料ガス供給路５ａを備えるものの、その製作コストが高くなることはなく、むしろ安価に形成することができる。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、酸素含有ガスとしての燃焼用空気を供給する構成の別形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。

第２実施形態では、図４に示すように、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）を、一次燃焼用空気として供給するように構成され、そして、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも基端Ｎｋから筒軸心方向に離れた位置に、後燃焼用酸素含有ガスとしての後燃焼用空気（二次燃焼用空気）を燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出する後燃焼用酸素含有ガス噴出部６が設けられている。

尚、一次燃焼させる空気比が０.７以下（好ましくは、０．６以上０．６５以下）の燃料過濃状態となるように、燃料ガス及び一次燃焼用空気が供給されるように構成されている。
また、一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを合わせた量は、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを完全燃焼させる量である。

すなわち、図５に示すように、燃焼室Ｎを形成する燃焼管２におけるスリット３よりも先端Ｎｓの存在側に位置する側面に、燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿って開口する複数の後燃焼用スリット７が形成されている。
本実施形態においては、２つの後燃焼用スリット７が周方向に間隔（１８０度間隔）を隔てて設けられ、これら後燃焼用スリット７からは、後燃焼用酸素含有ガス噴出部６からの後燃焼用空気（二次燃焼用空気）を燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出するように構成されている。

そして、混合状態の燃料ガスと燃焼用空気とが、スリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で一次燃焼し、次に、後燃焼用酸素含有ガス噴出部６から後燃焼用空気（二次燃焼用空気）が燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で二次燃焼し且つ、旋回火炎（管状火炎）Ｆが、燃焼室Ｎの先端から突出する状態で燃焼するように構成されている。

つまり、第２実施形態の管状火炎バーナＢは、基端Ｎｋが閉塞されると共に先端Ｎｓが開放された円筒状の燃焼室Ｎの内部にて、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成しながら一次燃焼及び二次燃焼させる形態で、いわゆる二段燃焼を行うように構成されている。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、第２実施形態における後燃焼用酸素含有ガス噴出部６に代えて、後燃焼用酸素含有ガス供給部８を設けたものであり、その他の構成は第２実施形態と同様であるので、以下の説明では、第２実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第２実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。

すなわち、第３実施形態においては、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）を供給するように構成され、燃焼室Ｎの先端よりも下流側に突出する旋回火炎Ｆに対して後燃焼用酸素含有ガスとしての燃焼用空気を供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部８が設けられている。

尚、一次燃焼させる空気比が０.７以下（好ましくは、０．６以上０．６５以下）の燃料過濃状態となるように、燃料ガス及び一次燃焼用空気が供給されるように構成されている。

つまり、燃焼室Ｎを形成する金属製の燃焼管２や後燃焼用酸素含有ガス供給部８を形成する金属製の燃焼用空気供給管８Ａが、装着枠１に支持されている。
ちなみに、本実施形態においては、一対の燃焼用空気供給管８Ａが、燃焼管２の横側に間隔を隔てる状態で設けられている。

そして、混合状態の燃料ガスと燃焼用空気とが、スリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で一次燃焼し、かつ、一次燃焼する旋回火炎（管状火炎）Ｆが、燃焼室Ｎの先端から突出する状態で燃焼し、次に、後燃焼用酸素含有ガス供給部８からの後燃焼用空気（二次燃焼用空気）が一次燃焼する旋回火炎（管状火炎）Ｆに対して供給されることにより、燃焼室Ｎの外部を流動する燃焼排ガスを巻き込みながら二次燃焼するように構成されている。
尚、一次燃焼用空気と二次燃焼用空気とを合わせた量は、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを完全燃焼させる量である。

つまり、第３実施形態の管状火炎バーナＢは、基端Ｎｋが閉塞されると共に先端Ｎｓが開放された円筒状の燃焼室Ｎの内部にて、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成しながら一次燃焼させ、且つ、燃焼室Ｎの先端Ｎｓの前方側箇所で二次燃焼させる形態で、いわゆる二段燃焼を行うように構成されている。

〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態を説明するが、この第４実施形態は、第２実施形態における後燃焼用酸素含有ガス噴出部６を中間燃焼用酸素含有ガス噴出部９とし、この中間燃焼用酸素含有ガス噴出部９に加えて、第３実施形態で説明した後燃焼用酸素含有ガス供給部８を設けたものであり、その他の構成は第２実施形態や第３実施形態と同様であるので、以下の説明では、第２実施形態や第３実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第２実施形態や第３実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。

すなわち、第４実施形態においては、燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）を一次燃焼用空気として供給するように構成されている。

そして、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも基端Ｎｋから筒軸心方向に離れた位置に、中間燃焼用酸素含有ガスとしての中間燃焼用空気を燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出する中間燃焼用酸素含有ガス噴出部９が、噴出する中間燃焼用空気（中間燃焼用酸素含有ガス）の量と燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐから供給される一次燃焼用空気（燃焼用酸素含有ガス）の量とを加えた量を燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量とする状態で、中間燃焼用空気（中間燃焼用酸素含有ガス）を噴出する形態で設けられている。

さらに、燃焼室Ｎの先端Ｎｓよりも下流側に突出する旋回火炎Ｆに対して後燃焼用空気（後燃焼用酸素含有ガス）を供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部８が設けられている。

そして、混合状態の燃料ガスと燃焼用空気とが、スリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で一次燃焼し、次に、中間燃焼用酸素含有ガス噴出部９から中間燃焼用空気（二次燃焼用空気）が燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆが形成される状態で二次燃焼しかつ二次燃焼する旋回火炎（管状火炎）Ｆが燃焼室Ｎの先端から突出する状態で燃焼し、続いて、後燃焼用酸素含有ガス供給部８からの後燃焼用空気（三次燃焼用空気）が二次燃焼する旋回火炎（管状火炎）Ｆに対して供給されることにより、燃焼室Ｎの外部を流動する燃焼排ガスを巻き込みながら三次燃焼するように構成されている。
尚、一次燃焼用空気と二次燃焼用空気と三次燃焼用空気とを合わせた量は、燃料ガス供給部Ｑから供給される燃料ガスを完全燃焼させる量である。

つまり、第４実施形態の管状火炎バーナＢは、基端Ｎｋが閉塞されると共に先端Ｎｓが開放された円筒状の燃焼室Ｎの内部にて、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成しながら一次燃焼及び二次燃焼させ、且つ、燃焼室Ｎの先端Ｎｓの前方側箇所で三次燃焼させる形態で、いわゆる三段燃焼を行うように構成されている。

〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態を説明するが、この第５実施形態は、第３実施形態の管状火炎バーナＢに改造を加えたものであり、基本的な構成は第３実施形態と同様であるので、以下の説明では、第３実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第３実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。

すなわち、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも先端ＮＳの存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材１０が、燃焼室Ｎの側面から燃焼室Ｎの内部に突出する姿勢で設けられている。
具体的には、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも先端ＮＳの存在側であって、スリット３に近接する箇所に棒状の乱流形成部材１０が、燃焼室Ｎの径方向に沿う姿勢で、燃焼室Ｎを形成する燃焼管２を貫通する状態で設けられている。

従って、スリット３から燃焼室Ｎに供給されることになる燃料ガスと一次燃焼用空気とが、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回しながら混合する際に、乱流形成部材１０の抵抗による乱流形成作用によって、燃料ガスと一次燃焼用空気とが、乱流を生じながら旋回するものとなるから、燃料ガスと一次燃焼用空気との混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。

〔その他の別実施形態〕
以下、その他の別実施形態を列記する。
（１）上記第１〜第５実施形態では、燃焼用酸素含有ガスとして、燃焼用空気を用いる場合を例示したが、燃焼用酸素含有ガスとして、空気に酸素を付加した酸素付加空気や純酸素等を用いることができる。

（２）上記第２実施形態では、後燃焼用酸素含有ガス噴出部６を、燃焼室Ｎの軸心方向の１箇所に設ける場合を例示したが、後燃焼用酸素含有ガス噴出部６を、燃焼室Ｎの軸心方向の複数箇所に設けて、燃焼室Ｎの内部にて、三段以上の多段燃焼を行わせるようにしてもよい。
同様に、第４実施形態において、中間燃焼用酸素含有ガス噴出部９を、燃焼室Ｎの軸心方向の複数箇所に設ける形態で実施してもよい。

（３）上記第１〜第５実施形態では、燃焼室Ｎの側面に、２つのスリット３を形成する場合を例示したが、例えば、３つ以上のスリット３を形成する等、スリット３の設置数は種々変更できるものである。

（４）上記第１〜第５実施形態では、燃焼室Ｎを形成する燃焼管２等を支持する装着枠１を設ける場合を例示したが、装着枠１を省略して、燃焼室Ｎを形成する燃焼管２等を炉壁Ｋｎに装着する形態で実施してもよい。

（５）上記第３実施形態及び第４実施形態においては、一対の燃焼用空気供給管８Ａを設ける場合を例示したが、１つや３つ以上の燃焼用空気供給管８Ａを設けるようにする等、燃焼用空気供給管８Ａの設置数は各種変更できる。

（６）上記第１〜第４実施形態では、第５実施形態で説明した乱流形成部材１０を省略したが、上記第１〜第４実施形態においても乱流形成部材１０を設けるようにしてもよい。
ちなみに、第２実施形態及び第４実施形態においては、燃焼室Ｎにおける二次燃焼用空気を供給するスリット７よりも先端ＮＳの存在側となる箇所に、乱流形成部材１０を設けるようにしてもよい。

なお、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。

３スリット
４扁平状流路
５ａ燃料ガス供給路
６後燃焼用酸素含有ガス噴出部
８後燃焼用酸素含有ガス供給部
９中間燃焼用酸素含有ガス噴出部
１０乱流形成部材
Ｎ燃焼室
Ｎｋ基端
Ｎｓ先端
Ｐ燃焼用酸素含有ガス供給部
Ｑ燃料ガス供給部

Claims

基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと燃焼用酸素含有ガスとを混合状態で噴出させて、旋回火炎を形成する状態で燃焼させるように構成された管状火炎バーナであって、
前記燃焼用酸素含有ガスを供給する燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記スリットの幅方向に沿って幅広でかつ前記幅方向と直交する方向の流路幅が流路全体に亘って同じである扁平状流路を前記スリットに接続する状態に構成され、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部が、前記扁平状流路の幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路を前記扁平状流路に接続する状態に構成されている管状火炎バーナ。
前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室における前記スリットよりも前記基端から前記筒軸心方向に離れた位置に、後燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼室の内面の接線方向に向けて噴出する後燃焼用酸素含有ガス噴出部が設けられている請求項１記載の管状火炎バーナ。
前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室の前記先端よりも下流側に突出する前記旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部が設けられている請求項１記載の管状火炎バーナ。
前記燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量の前記燃焼用酸素含有ガスを供給するように構成され、
前記燃焼室における前記スリットよりも前記基端から前記筒軸心方向に離れた位置に、中間燃焼用酸素含有ガスを前記燃焼室の内面の接線方向に向けて噴出する中間燃焼用酸素含有ガス噴出部が、噴出する前記中間燃焼用酸素含有ガスの量と前記燃焼用酸素含有ガス供給部から供給される前記燃焼用酸素含有ガスの量とを加えた量を前記燃料ガス供給部から供給される前記燃料ガスを燃焼させる理論酸素量よりも少ない量とする状態で、前記中間燃焼用酸素含有ガスを噴出する形態で設けられ、
前記燃焼室の前記先端よりも下流側に突出する前記旋回火炎に対して後燃焼用酸素含有ガスを供給する後燃焼用酸素含有ガス供給部が設けられている請求項１記載の管状火炎バーナ。
前記燃焼室における前記スリットよりも前記先端の存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材が、前記燃焼室の側面から前記燃焼室の内部に突出する姿勢で設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載の管状火炎バーナ。