JPH09229349A - 熱流体発生炉 - Google Patents
熱流体発生炉Info
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- JPH09229349A JPH09229349A JP8036212A JP3621296A JPH09229349A JP H09229349 A JPH09229349 A JP H09229349A JP 8036212 A JP8036212 A JP 8036212A JP 3621296 A JP3621296 A JP 3621296A JP H09229349 A JPH09229349 A JP H09229349A
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- F23D17/00—Burners for combustion conjointly or alternatively of gaseous or liquid or pulverulent fuel
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C9/00—Combustion apparatus characterised by arrangements for returning combustion products or flue gases to the combustion chamber
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- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C3/00—Combustion apparatus characterised by the shape of the combustion chamber
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- F23L—SUPPLYING AIR OR NON-COMBUSTIBLE LIQUIDS OR GASES TO COMBUSTION APPARATUS IN GENERAL ; VALVES OR DAMPERS SPECIALLY ADAPTED FOR CONTROLLING AIR SUPPLY OR DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; INDUCING DRAUGHT IN COMBUSTION APPARATUS; TOPS FOR CHIMNEYS OR VENTILATING SHAFTS; TERMINALS FOR FLUES
- F23L15/00—Heating of air supplied for combustion
- F23L15/02—Arrangements of regenerators
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23N—REGULATING OR CONTROLLING COMBUSTION
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- F23N5/003—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties
- F23N5/006—Systems for controlling combustion using detectors sensitive to combustion gas properties the detector being sensitive to oxygen
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
- F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
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- F23C2202/50—Control of recirculation rate
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- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
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- F23C2900/03006—Reverse flow combustion chambers
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- F23N2235/02—Air or combustion gas valves or dampers
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炉壁にヒートスポットを生じにくい熱流体発
生炉の提供。 【解決手段】 燃焼室１と、蓄熱燃焼式バーナ１０と、
燃焼室１の外壁外面に沿って形成された流体通路６と、
流体通路６に流体を流す流体流し手段３と、を有する熱
流体発生炉。燃焼室１は、熱交換部として火炎放射伝熱
部を有する。炉壁５の、火炎対向部を放射伝熱部の一部
として利用する。バーナ１０の排気の一部を給気に再循
環させてＮＯｘ生成を抑制する。炉壁のうちバーナ１０
の近傍を円錐状に形成する。
生炉の提供。 【解決手段】 燃焼室１と、蓄熱燃焼式バーナ１０と、
燃焼室１の外壁外面に沿って形成された流体通路６と、
流体通路６に流体を流す流体流し手段３と、を有する熱
流体発生炉。燃焼室１は、熱交換部として火炎放射伝熱
部を有する。炉壁５の、火炎対向部を放射伝熱部の一部
として利用する。バーナ１０の排気の一部を給気に再循
環させてＮＯｘ生成を抑制する。炉壁のうちバーナ１０
の近傍を円錐状に形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱流体（流体はエ
アなどのガス、水などの液体のいずれでもよい）発生炉
に関する。
アなどのガス、水などの液体のいずれでもよい）発生炉
に関する。
【０００２】
【従来の技術】熱流体発生炉の一例として、暖房や乾燥
などに使用される熱風を発生する熱風発生炉をとり、そ
の従来構造を示すと、図１１のようになる。炉は、燃焼
室７３、煙管７５、煙室７４、ケーシング７２で構成さ
れている。バーナ７６によって火炎７７が燃焼室内に形
成され、燃焼ガスは煙管７５を通り煙室７４より排ガス
ダクトを通って排出される。給気ファン７１により外気
（以下、給気という）が煙管部５に供給され、ここでは
煙管内の排ガス熱を対流伝熱により給気と熱交換し、つ
ぎに燃焼室７３とケーシング７２の隙間７８を給気が通
過するときに、火炎からの放射伝熱により給気が加熱さ
れ、熱風となって、熱風を必要とする負荷設備（図示せ
ず）にダクトを通して供給される。
などに使用される熱風を発生する熱風発生炉をとり、そ
の従来構造を示すと、図１１のようになる。炉は、燃焼
室７３、煙管７５、煙室７４、ケーシング７２で構成さ
れている。バーナ７６によって火炎７７が燃焼室内に形
成され、燃焼ガスは煙管７５を通り煙室７４より排ガス
ダクトを通って排出される。給気ファン７１により外気
（以下、給気という）が煙管部５に供給され、ここでは
煙管内の排ガス熱を対流伝熱により給気と熱交換し、つ
ぎに燃焼室７３とケーシング７２の隙間７８を給気が通
過するときに、火炎からの放射伝熱により給気が加熱さ
れ、熱風となって、熱風を必要とする負荷設備（図示せ
ず）にダクトを通して供給される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来炉には、
つぎの問題がある。 従来バーナでは、ヒートスポット部の炉壁部分に熱
応力が集中するため、耐久性を考慮して材料のワンラン
クアップが必要であり、コストが高くなる。その理由
は、ガンタイプバーナのような従来の一般的なバーナの
火炎では、その燃焼ガス温度は、図１２に示す如く、火
炎軸方向のやや下流部でピークを示し、それより下流部
では低下するからである。 従来のたとえばガンタイプバーナ付きの熱風炉で
は、高効率化のために燃焼室（放射伝熱部）のほかに煙
管部（対流伝熱部）が必要であり、炉構造が複雑化し、
大型化し、高コストになる。その理由はつぎの通りであ
る。燃焼室内では放射伝熱と対流伝熱が作用している
が、放射伝熱に比べて対流伝熱の割合は少ない。これ
は、従来の一般的なバーナの燃焼ガスの流れがバーナか
ら煙道まで一方向に流れ、燃焼室内での燃焼ガスの循環
がほとんどないためである。燃焼火炎から燃焼室壁への
放射伝熱量は、ほぼ、（燃焼ガス温度の４乗）−（燃焼
室壁温の４乗）で決定される。燃焼ガス温度は先に述べ
たように一定ではなく、燃焼室壁への放射伝熱により火
炎後流部ほど燃焼温度が低下するため、放射伝熱量は著
しく低下する。このため、放射伝熱だけでは抜熱できな
い熱量を、対流伝熱により給気側に回収する煙管が必要
になる。本発明の目的は、ヒートスポット部ができにく
い熱流体発生炉を提供することにある。本発明の副次的
目的は、炉構造の単純化が可能な熱流体発生炉を提供す
ることにある。
つぎの問題がある。 従来バーナでは、ヒートスポット部の炉壁部分に熱
応力が集中するため、耐久性を考慮して材料のワンラン
クアップが必要であり、コストが高くなる。その理由
は、ガンタイプバーナのような従来の一般的なバーナの
火炎では、その燃焼ガス温度は、図１２に示す如く、火
炎軸方向のやや下流部でピークを示し、それより下流部
では低下するからである。 従来のたとえばガンタイプバーナ付きの熱風炉で
は、高効率化のために燃焼室（放射伝熱部）のほかに煙
管部（対流伝熱部）が必要であり、炉構造が複雑化し、
大型化し、高コストになる。その理由はつぎの通りであ
る。燃焼室内では放射伝熱と対流伝熱が作用している
が、放射伝熱に比べて対流伝熱の割合は少ない。これ
は、従来の一般的なバーナの燃焼ガスの流れがバーナか
ら煙道まで一方向に流れ、燃焼室内での燃焼ガスの循環
がほとんどないためである。燃焼火炎から燃焼室壁への
放射伝熱量は、ほぼ、（燃焼ガス温度の４乗）−（燃焼
室壁温の４乗）で決定される。燃焼ガス温度は先に述べ
たように一定ではなく、燃焼室壁への放射伝熱により火
炎後流部ほど燃焼温度が低下するため、放射伝熱量は著
しく低下する。このため、放射伝熱だけでは抜熱できな
い熱量を、対流伝熱により給気側に回収する煙管が必要
になる。本発明の目的は、ヒートスポット部ができにく
い熱流体発生炉を提供することにある。本発明の副次的
目的は、炉構造の単純化が可能な熱流体発生炉を提供す
ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明はつぎの通りである。 （１） 内部と外部とを隔てる隔壁を有し、熱交換部と
して火炎放射伝熱部をもつ燃焼室と、蓄熱体を有し、燃
焼用エアを蓄熱体を通して前記燃焼室に噴射して前記燃
焼室に火炎を形成し、前記燃焼室からの排気を前記蓄熱
体を通して排出し、排気が前記蓄熱体を通るときに排気
の熱を前記蓄熱体に蓄熱し、蓄熱した熱を前記蓄熱体を
通る燃焼用エアに開放して燃焼用エアを予熱する、蓄熱
燃焼式バーナと、前記燃焼室の隔壁に沿って形成された
流体通路と、前記流体通路に接続され、前記流体通路に
流体を強制的に流す流体流し手段と、からなる熱流体発
生炉。 （２） 前記燃焼室が、熱交換部として実質的に火炎放
射伝熱部のみをもつ燃焼室からなる（１）記載の熱流体
発生炉。 （３） 前記燃焼室の隔壁のうち、炉の奥の、前記火炎
に対向する部分を、前記火炎放射伝熱部の熱交換壁の一
部として利用した（１）記載の熱流体発生炉。 （４） 前記流体通路が前記燃焼室の隔壁の外周に全周
にわたって形成されて上流側に開放しており、前記流体
流し手段が前記流体通路に下流側から接続する誘引ファ
ンからなる（１）記載の熱流体発生炉。 （５） 前記流体流し手段が前記流体通路に上流側から
接続する送風手段からなる（１）記載の熱流体発生炉。 （６） 前記流体通路にフィンを設けた（１）記載の熱
流体発生炉。 （７） 前記燃焼室の隔壁のうち、前記流体通路に面す
る面に凹凸をつけた（１）記載の熱流体発生炉。 （８） 前記蓄熱燃焼式バーナに給気通路と排気通路と
を接続し、前記給気通路と前記排気通路を排気再循環通
路で接続し、該排気再循環通路にダンパーを設けた
（１）記載の熱流体発生炉。 （９） 前記ダンパーは、少なくとも炉の冷間起動時に
は閉とされるように開閉を制御される（８）記載の熱流
体発生炉。 （１０） 前記燃焼室の隔壁が、前記蓄熱燃焼式バーナ
の近傍において前記蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮
小する円錐状に形成されている（１）記載の熱流体発生
炉。
明はつぎの通りである。 （１） 内部と外部とを隔てる隔壁を有し、熱交換部と
して火炎放射伝熱部をもつ燃焼室と、蓄熱体を有し、燃
焼用エアを蓄熱体を通して前記燃焼室に噴射して前記燃
焼室に火炎を形成し、前記燃焼室からの排気を前記蓄熱
体を通して排出し、排気が前記蓄熱体を通るときに排気
の熱を前記蓄熱体に蓄熱し、蓄熱した熱を前記蓄熱体を
通る燃焼用エアに開放して燃焼用エアを予熱する、蓄熱
燃焼式バーナと、前記燃焼室の隔壁に沿って形成された
流体通路と、前記流体通路に接続され、前記流体通路に
流体を強制的に流す流体流し手段と、からなる熱流体発
生炉。 （２） 前記燃焼室が、熱交換部として実質的に火炎放
射伝熱部のみをもつ燃焼室からなる（１）記載の熱流体
発生炉。 （３） 前記燃焼室の隔壁のうち、炉の奥の、前記火炎
に対向する部分を、前記火炎放射伝熱部の熱交換壁の一
部として利用した（１）記載の熱流体発生炉。 （４） 前記流体通路が前記燃焼室の隔壁の外周に全周
にわたって形成されて上流側に開放しており、前記流体
流し手段が前記流体通路に下流側から接続する誘引ファ
ンからなる（１）記載の熱流体発生炉。 （５） 前記流体流し手段が前記流体通路に上流側から
接続する送風手段からなる（１）記載の熱流体発生炉。 （６） 前記流体通路にフィンを設けた（１）記載の熱
流体発生炉。 （７） 前記燃焼室の隔壁のうち、前記流体通路に面す
る面に凹凸をつけた（１）記載の熱流体発生炉。 （８） 前記蓄熱燃焼式バーナに給気通路と排気通路と
を接続し、前記給気通路と前記排気通路を排気再循環通
路で接続し、該排気再循環通路にダンパーを設けた
（１）記載の熱流体発生炉。 （９） 前記ダンパーは、少なくとも炉の冷間起動時に
は閉とされるように開閉を制御される（８）記載の熱流
体発生炉。 （１０） 前記燃焼室の隔壁が、前記蓄熱燃焼式バーナ
の近傍において前記蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮
小する円錐状に形成されている（１）記載の熱流体発生
炉。
【０００５】上記（１）の炉では、バーナに蓄熱燃焼式
バーナを用いているため、バーナから給排気が行われ高
温燃焼ガスが炉内を循環すること、および排気再循環に
より燃焼が緩慢になって火炎が炉奥方向に延びること、
により、熱流束が全般に平均化し、炉壁にヒートスポッ
トができにくくなる。バーナに蓄熱燃焼式バーナを用い
ることによって、熱流束が全般に平均化して高温化で
き、放射伝熱部のみで十分な伝熱が可能となり、対流伝
熱部（従来の煙管部）を設けなくて済むようになる。そ
して、上記（２）の炉では、対流伝熱部を除去したた
め、炉構造を単純化、小型化できる。バーナに蓄熱燃焼
式バーナを用いることによって、火炎が炉奥方向に延び
るので、炉奥壁面を放射伝熱部としても利用できるよう
になる。上記（３）の炉では、炉奥壁面を放射伝熱部と
しても利用するので、炉構造を単純化、小型化できる。
上記（４）の炉では、流体流し手段は流体通路に下流側
から流体を誘引するので、流体通路吸い込み部を上流に
向かって全周開放しておくことにより、流体通路には均
一に流体が流れ、燃焼室と流体との間の伝熱効率が向上
する。上記（５）の炉では、流体流し手段は流体通路に
上流側から流体を押し込む。流体流し手段の耐熱対策は
不要である。上記（６）の炉では、流体通路にフィンを
設けたので、流体通路を通る流体に乱流が生じ、熱伝達
率が改善され、伝熱効率が高まる。上記（７）の炉で
は、燃焼室の隔壁のうち、前記流体通路に面する面に凹
凸をつけたので、流体通路を通る流体に乱流が生じ、伝
熱効率が高まる。上記（８）の炉では、給気通路と排気
通路を排気再循環通路で接続し、排気再循環通路にダン
パーを設けたので、排気の一部を給気に再循環させるこ
とができ、しかもその量をダンパーで自在にコントロー
ルすることができる。その結果、緩慢燃焼させることが
でき、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成と大気への排出を抑
制でき、クリーンな、環境にやさしい炉となる。この場
合、排気再循環により、蓄熱体で廃熱回収された後の排
気ガスの顕熱を入熱側に再度戻すことになり、炉の熱効
率は高いままに維持される。上記（９）の炉では、ダン
パーは、少なくとも炉の冷間起動時には閉とされるの
で、起動時には排気の給気への排気再循環通路を通して
の再循環はなく、燃焼性、起動性が高く維持される。上
記（１０）の炉では、燃焼室の隔壁が、蓄熱燃焼式バー
ナの近傍において蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮小
する円錐状に形成されているので、炉内を循環する排気
の、給気への巻き込みが円滑におこなわれ、排気の自己
再循環が円滑に行われる。その結果、緩慢燃焼、ＮＯｘ
生成抑制が効果的に得られる。
バーナを用いているため、バーナから給排気が行われ高
温燃焼ガスが炉内を循環すること、および排気再循環に
より燃焼が緩慢になって火炎が炉奥方向に延びること、
により、熱流束が全般に平均化し、炉壁にヒートスポッ
トができにくくなる。バーナに蓄熱燃焼式バーナを用い
ることによって、熱流束が全般に平均化して高温化で
き、放射伝熱部のみで十分な伝熱が可能となり、対流伝
熱部（従来の煙管部）を設けなくて済むようになる。そ
して、上記（２）の炉では、対流伝熱部を除去したた
め、炉構造を単純化、小型化できる。バーナに蓄熱燃焼
式バーナを用いることによって、火炎が炉奥方向に延び
るので、炉奥壁面を放射伝熱部としても利用できるよう
になる。上記（３）の炉では、炉奥壁面を放射伝熱部と
しても利用するので、炉構造を単純化、小型化できる。
上記（４）の炉では、流体流し手段は流体通路に下流側
から流体を誘引するので、流体通路吸い込み部を上流に
向かって全周開放しておくことにより、流体通路には均
一に流体が流れ、燃焼室と流体との間の伝熱効率が向上
する。上記（５）の炉では、流体流し手段は流体通路に
上流側から流体を押し込む。流体流し手段の耐熱対策は
不要である。上記（６）の炉では、流体通路にフィンを
設けたので、流体通路を通る流体に乱流が生じ、熱伝達
率が改善され、伝熱効率が高まる。上記（７）の炉で
は、燃焼室の隔壁のうち、前記流体通路に面する面に凹
凸をつけたので、流体通路を通る流体に乱流が生じ、伝
熱効率が高まる。上記（８）の炉では、給気通路と排気
通路を排気再循環通路で接続し、排気再循環通路にダン
パーを設けたので、排気の一部を給気に再循環させるこ
とができ、しかもその量をダンパーで自在にコントロー
ルすることができる。その結果、緩慢燃焼させることが
でき、ＮＯｘ（窒素酸化物）の生成と大気への排出を抑
制でき、クリーンな、環境にやさしい炉となる。この場
合、排気再循環により、蓄熱体で廃熱回収された後の排
気ガスの顕熱を入熱側に再度戻すことになり、炉の熱効
率は高いままに維持される。上記（９）の炉では、ダン
パーは、少なくとも炉の冷間起動時には閉とされるの
で、起動時には排気の給気への排気再循環通路を通して
の再循環はなく、燃焼性、起動性が高く維持される。上
記（１０）の炉では、燃焼室の隔壁が、蓄熱燃焼式バー
ナの近傍において蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮小
する円錐状に形成されているので、炉内を循環する排気
の、給気への巻き込みが円滑におこなわれ、排気の自己
再循環が円滑に行われる。その結果、緩慢燃焼、ＮＯｘ
生成抑制が効果的に得られる。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施例の熱流体
（流体はガスまたは液体）発生炉を、図１〜図１０を参
照して説明する。図１〜図３は本発明の第１実施例を示
し（ただし、図２、図３は本発明の他の実施例にも適用
される）、図４は本発明の第２実施例を示し、図５およ
び図６は本発明の第３実施例を示し、図７は本発明の第
４実施例を示し、図８および図９は本発明の第５実施例
を示し、図１０は本発明の第６実施例を示す。本発明の
全実施例にわたって共通な部分には、本発明の全実施例
にわたって同じ符号を付してある。
（流体はガスまたは液体）発生炉を、図１〜図１０を参
照して説明する。図１〜図３は本発明の第１実施例を示
し（ただし、図２、図３は本発明の他の実施例にも適用
される）、図４は本発明の第２実施例を示し、図５およ
び図６は本発明の第３実施例を示し、図７は本発明の第
４実施例を示し、図８および図９は本発明の第５実施例
を示し、図１０は本発明の第６実施例を示す。本発明の
全実施例にわたって共通な部分には、本発明の全実施例
にわたって同じ符号を付してある。
【０００７】まず、本発明の全実施例にわたって共通な
部分を、熱流体発生炉として熱風発生炉を例にとって
（ただし、熱流体発生炉は熱風発生炉に限られるもので
はない）、たとえば図１〜図３を参照して、説明する。
本発明実施例の熱風発生炉は、燃焼室１と、蓄熱燃焼式
バーナ１０と、流体通路６と、流体流し手段３と、を有
する。燃焼室１は、内部と外部とを隔てる隔壁５を有
し、熱交換部として火炎放射伝熱部をもつ。蓄熱燃焼式
バーナ１０は、蓄熱体３０を有し、燃焼用エアを蓄熱体
３０を通して燃焼室１に噴射して燃焼室１に火炎を形成
し、燃焼室１からの排気を蓄熱体３０を通して排出し、
排気が蓄熱体３０を通るときに排気の熱を蓄熱体３０に
蓄熱し、蓄熱した熱を蓄熱体３０を通る燃焼用エアに開
放して燃焼用エアを予熱する、バーナからなる。燃焼室
１の隔壁５の外側にはケーシング２が設けられ、流体通
路６は燃焼室１の隔壁５とケーシング２との間の隙間か
ら構成され、燃焼室１の隔壁５に沿って形成されてい
る。流体流し手段３は流体通路６に接続され、流体通路
６に流体を強制的に流す。流体流し手段３は、たとえば
ファン、ブロワ、ポンプなどからなる。
部分を、熱流体発生炉として熱風発生炉を例にとって
（ただし、熱流体発生炉は熱風発生炉に限られるもので
はない）、たとえば図１〜図３を参照して、説明する。
本発明実施例の熱風発生炉は、燃焼室１と、蓄熱燃焼式
バーナ１０と、流体通路６と、流体流し手段３と、を有
する。燃焼室１は、内部と外部とを隔てる隔壁５を有
し、熱交換部として火炎放射伝熱部をもつ。蓄熱燃焼式
バーナ１０は、蓄熱体３０を有し、燃焼用エアを蓄熱体
３０を通して燃焼室１に噴射して燃焼室１に火炎を形成
し、燃焼室１からの排気を蓄熱体３０を通して排出し、
排気が蓄熱体３０を通るときに排気の熱を蓄熱体３０に
蓄熱し、蓄熱した熱を蓄熱体３０を通る燃焼用エアに開
放して燃焼用エアを予熱する、バーナからなる。燃焼室
１の隔壁５の外側にはケーシング２が設けられ、流体通
路６は燃焼室１の隔壁５とケーシング２との間の隙間か
ら構成され、燃焼室１の隔壁５に沿って形成されてい
る。流体流し手段３は流体通路６に接続され、流体通路
６に流体を強制的に流す。流体流し手段３は、たとえば
ファン、ブロワ、ポンプなどからなる。
【０００８】蓄熱燃焼式バーナ１０は給排気切替式のシ
ングル蓄熱燃焼式バーナ、または、一対の交互切替式の
蓄熱燃焼式バーナからなる。シングル蓄熱燃焼式バーナ
１０は、図２に示すように、ケーシング１１と、ケーシ
ング１１内に配置された蓄熱体３０と、蓄熱体３０の一
側に設けられたバーナタイル２２と、蓄熱体３０の他側
に設けられた給排気の切替機構４０と、給排気の切替機
構４０および蓄熱体３０を貫通してバーナタイル２２ま
で延びる燃料噴射ノズル２０と、からなる。
ングル蓄熱燃焼式バーナ、または、一対の交互切替式の
蓄熱燃焼式バーナからなる。シングル蓄熱燃焼式バーナ
１０は、図２に示すように、ケーシング１１と、ケーシ
ング１１内に配置された蓄熱体３０と、蓄熱体３０の一
側に設けられたバーナタイル２２と、蓄熱体３０の他側
に設けられた給排気の切替機構４０と、給排気の切替機
構４０および蓄熱体３０を貫通してバーナタイル２２ま
で延びる燃料噴射ノズル２０と、からなる。
【０００９】燃料噴射ノズル２０は、バーナ中心部で軸
方向に延びる。それと同芯状にパイロットエアパイプ２
１が延びている。パイロットエアは燃料噴射ノズル２０
の外周面とパイロットエアパイプ２１の内周面との間の
環状通路を流れる。燃料噴射ノズル２０の先端にはパイ
ロット燃料吐出口２０ａをもうけ、そこから燃料の一部
をパイロット燃料として吐出させ、燃料噴射ノズル先端
部とパイロットエアパイプ２１との間に火花を飛ばして
着火させ、パイロット炎を形成する。燃料の主要部は燃
料噴射ノズル２０の先端から吐出され、バーナタイル２
２の燃料解放面２５から前方に噴出され、給排気孔２６
を通して流出されたメインエアと混合され、燃焼されて
バーナ前方にメイン炎を形成する。
方向に延びる。それと同芯状にパイロットエアパイプ２
１が延びている。パイロットエアは燃料噴射ノズル２０
の外周面とパイロットエアパイプ２１の内周面との間の
環状通路を流れる。燃料噴射ノズル２０の先端にはパイ
ロット燃料吐出口２０ａをもうけ、そこから燃料の一部
をパイロット燃料として吐出させ、燃料噴射ノズル先端
部とパイロットエアパイプ２１との間に火花を飛ばして
着火させ、パイロット炎を形成する。燃料の主要部は燃
料噴射ノズル２０の先端から吐出され、バーナタイル２
２の燃料解放面２５から前方に噴出され、給排気孔２６
を通して流出されたメインエアと混合され、燃焼されて
バーナ前方にメイン炎を形成する。
【００１０】蓄熱体３０は、排気ガスを通すときにその
熱を回収して蓄熱し、燃焼用メインエアを通すときに蓄
熱した熱を放出してメインエアを予熱する。蓄熱体３０
は、バーナ周方向に複数のセクシションに区画されてお
り、その内の一部のセクシションに排気ガスが流れてい
るとき、他のセクションには給気であるメインエアが流
れる。給気、排気は切替機構４０によって交互に切替え
られる。蓄熱体３０は、セラミックス、耐熱金属、など
の耐熱材からなる。蓄熱体３０は軸方向にガスを通す多
数の微細断面積をもつ通路を有し、たとえばハニカム構
造からなる。ただし、ハニカム構造に限るものではな
く、線材や細径パイプを束ねた構造などでもよい。蓄熱
体３０は、成形を容易とするためおよび熱応力を低減す
るために、バーナ軸方向にも複数に分割されてもよい。
熱を回収して蓄熱し、燃焼用メインエアを通すときに蓄
熱した熱を放出してメインエアを予熱する。蓄熱体３０
は、バーナ周方向に複数のセクシションに区画されてお
り、その内の一部のセクシションに排気ガスが流れてい
るとき、他のセクションには給気であるメインエアが流
れる。給気、排気は切替機構４０によって交互に切替え
られる。蓄熱体３０は、セラミックス、耐熱金属、など
の耐熱材からなる。蓄熱体３０は軸方向にガスを通す多
数の微細断面積をもつ通路を有し、たとえばハニカム構
造からなる。ただし、ハニカム構造に限るものではな
く、線材や細径パイプを束ねた構造などでもよい。蓄熱
体３０は、成形を容易とするためおよび熱応力を低減す
るために、バーナ軸方向にも複数に分割されてもよい。
【００１１】バーナタイル２２は、セラミックス、耐熱
金属などの耐熱材からなり、給排気面２３から突出する
突出部２４を有する。突出部２４の内面から先端にかけ
て燃料開放面２５が形成されており、突出部２４の外側
の給排気面２３に給排気孔２６が開口している。突出部
２４のまわりに設けられる複数の給排気孔２６は蓄熱体
３０の周方向の複数のセクションのそれぞれに対応する
ように設けられる。複数の給排気孔２６の一部に排気ガ
スが流れているとき残りの給排気孔２６にはメインエア
が流れている。メインガスは蓄熱体３０側から炉内側に
流れ、排気ガスは炉内側から蓄熱体３０側に流れる。蓄
熱体３０の給気、排気の切替えに対応して給排気孔２６
の給気、排気も切替わる。
金属などの耐熱材からなり、給排気面２３から突出する
突出部２４を有する。突出部２４の内面から先端にかけ
て燃料開放面２５が形成されており、突出部２４の外側
の給排気面２３に給排気孔２６が開口している。突出部
２４のまわりに設けられる複数の給排気孔２６は蓄熱体
３０の周方向の複数のセクションのそれぞれに対応する
ように設けられる。複数の給排気孔２６の一部に排気ガ
スが流れているとき残りの給排気孔２６にはメインエア
が流れている。メインガスは蓄熱体３０側から炉内側に
流れ、排気ガスは炉内側から蓄熱体３０側に流れる。蓄
熱体３０の給気、排気の切替えに対応して給排気孔２６
の給気、排気も切替わる。
【００１２】給排気の切替機構４０は、可動部材４４と
固定部材４６と仕切壁４１を有する。固定部材４６は蓄
熱体３０の複数の周方向セクションに対応させた複数の
貫通孔４７を有する。可動部材４４は仕切壁の一側に設
けられた開口部４２と仕切壁の他側に設けられた開口部
４３を有し、一方の開口部４２は給気口５１に連通して
おり、他方の開口部４３は排気口５２に連通している。
可動部材４４が駆動手段（モータ、シリンダーなど）４
５によって、一方向にまたは往復的に回動されて、それ
まで開口部４２と合致していた貫通孔４７を、開口部４
３と合致させ、それまで開口部４３と合致していた貫通
孔４７を、開口部４２と合致させることにより、蓄熱体
３０および給排気孔２６の給気、排気の流れが切替わ
る。
固定部材４６と仕切壁４１を有する。固定部材４６は蓄
熱体３０の複数の周方向セクションに対応させた複数の
貫通孔４７を有する。可動部材４４は仕切壁の一側に設
けられた開口部４２と仕切壁の他側に設けられた開口部
４３を有し、一方の開口部４２は給気口５１に連通して
おり、他方の開口部４３は排気口５２に連通している。
可動部材４４が駆動手段（モータ、シリンダーなど）４
５によって、一方向にまたは往復的に回動されて、それ
まで開口部４２と合致していた貫通孔４７を、開口部４
３と合致させ、それまで開口部４３と合致していた貫通
孔４７を、開口部４２と合致させることにより、蓄熱体
３０および給排気孔２６の給気、排気の流れが切替わ
る。
【００１３】給気口５１には給気ブロワまたはファン５
４からの給気が給気通路５３を通して送られる。給気通
路５３の途中には、ダンパー５５が設けられて風量が調
整される。ダンパー５５は、ダンパー駆動装置５６によ
って開閉駆動される。排気口５２には排気通路５９が接
続され、排気ガスは大気に排出される。燃料（たとえ
ば、ガス燃料、ただし、液体燃料でもよい）は燃料供給
管５７を通して、燃料供給管２０に供給される。燃料供
給管５７の途中には、弁５８が設けられ、燃料の供給を
調整する。
４からの給気が給気通路５３を通して送られる。給気通
路５３の途中には、ダンパー５５が設けられて風量が調
整される。ダンパー５５は、ダンパー駆動装置５６によ
って開閉駆動される。排気口５２には排気通路５９が接
続され、排気ガスは大気に排出される。燃料（たとえ
ば、ガス燃料、ただし、液体燃料でもよい）は燃料供給
管５７を通して、燃料供給管２０に供給される。燃料供
給管５７の途中には、弁５８が設けられ、燃料の供給を
調整する。
【００１４】蓄熱燃焼式バーナ１０が、互いに近接させ
て設けた一対の交互切替え式の蓄熱燃焼式バーナからな
る場合には、給気、排気の切替えは、バーナ１０に接続
された給気管と排気管の途中に設けられた切替弁（たと
えば、四方切替弁）によって行われるので、バーナ１０
内には、シングルバーナに設けられていた切替機構４０
は設けられない。その他の構造は、シングルバーナに準
じる。
て設けた一対の交互切替え式の蓄熱燃焼式バーナからな
る場合には、給気、排気の切替えは、バーナ１０に接続
された給気管と排気管の途中に設けられた切替弁（たと
えば、四方切替弁）によって行われるので、バーナ１０
内には、シングルバーナに設けられていた切替機構４０
は設けられない。その他の構造は、シングルバーナに準
じる。
【００１５】蓄熱燃焼式バーナ１０では、炉からの排気
ガス（たとえば、９００°Ｃ）が蓄熱体３０を通るとき
に、蓄熱体３０は排気ガスの熱を奪ってそれを蓄熱し、
自身は約９００°Ｃに昇温するとともに、排気ガス温度
を約２００°Ｃ〜２５０°Ｃに下げる。給排気が切り替
わってそれまで排気ガスが流れていた蓄熱体３０の部分
を給気が流れるとき、蓄熱体３０はメインエアに蓄熱し
ていた熱を放出してメインエアの温度を室温から約９０
０°Ｃにあげる。かくして、排気ガスの熱が回収されて
給気の予熱に利用され、バーナの熱効率が約９０％以上
に向上される。
ガス（たとえば、９００°Ｃ）が蓄熱体３０を通るとき
に、蓄熱体３０は排気ガスの熱を奪ってそれを蓄熱し、
自身は約９００°Ｃに昇温するとともに、排気ガス温度
を約２００°Ｃ〜２５０°Ｃに下げる。給排気が切り替
わってそれまで排気ガスが流れていた蓄熱体３０の部分
を給気が流れるとき、蓄熱体３０はメインエアに蓄熱し
ていた熱を放出してメインエアの温度を室温から約９０
０°Ｃにあげる。かくして、排気ガスの熱が回収されて
給気の予熱に利用され、バーナの熱効率が約９０％以上
に向上される。
【００１６】燃焼室１の隔壁５とケーシング２との間の
流体通路６には、流体流し手段（たとえば、給気ファ
ン）３からの給気が通され、燃焼室１の隔壁５からの伝
熱により熱風となって、図示しない負荷設備に供給され
る。上記炉では、バーナに蓄熱燃焼式バーナ１０を用い
ているため、バーナ１０を通して給排気が行われ高温燃
焼ガスが炉内を循環すること、および排気の自己再循環
により燃焼が緩慢になって（給排気孔２６に流れ込もう
とする排気の一部が別の給排気孔２６から噴出する給気
に巻き込まれて給気が酸素不足を生じ、燃焼が緩慢にな
る）火炎が炉奥方向に延びること、により、熱流束が、
図３に示す如く、全般に平均化する。その結果、炉壁に
ヒートスポット（局部的加熱部位）ができにくくなる。
流体通路６には、流体流し手段（たとえば、給気ファ
ン）３からの給気が通され、燃焼室１の隔壁５からの伝
熱により熱風となって、図示しない負荷設備に供給され
る。上記炉では、バーナに蓄熱燃焼式バーナ１０を用い
ているため、バーナ１０を通して給排気が行われ高温燃
焼ガスが炉内を循環すること、および排気の自己再循環
により燃焼が緩慢になって（給排気孔２６に流れ込もう
とする排気の一部が別の給排気孔２６から噴出する給気
に巻き込まれて給気が酸素不足を生じ、燃焼が緩慢にな
る）火炎が炉奥方向に延びること、により、熱流束が、
図３に示す如く、全般に平均化する。その結果、炉壁に
ヒートスポット（局部的加熱部位）ができにくくなる。
【００１７】バーナに蓄熱燃焼式バーナ１０を用いるこ
とによって、炉壁の熱流束が全般に平均化するので、局
部的に熱損傷を受けることなく炉内を全体的に高温化で
き、かつ火炎も炉奥まで延びるので、燃焼室１は、放射
伝熱部のみで十分な伝熱が可能となり、対流伝熱部（従
来の煙管部）を設けなくて済むようになる。図１は、煙
管部をもたない、放射伝熱部のみをもつ燃焼室１を示し
ている。対流伝熱部（従来の煙管部）を除去することに
より、炉構造を単純化、小型化できる。
とによって、炉壁の熱流束が全般に平均化するので、局
部的に熱損傷を受けることなく炉内を全体的に高温化で
き、かつ火炎も炉奥まで延びるので、燃焼室１は、放射
伝熱部のみで十分な伝熱が可能となり、対流伝熱部（従
来の煙管部）を設けなくて済むようになる。図１は、煙
管部をもたない、放射伝熱部のみをもつ燃焼室１を示し
ている。対流伝熱部（従来の煙管部）を除去することに
より、炉構造を単純化、小型化できる。
【００１８】また、 バーナに蓄熱燃焼式バーナ１０を
用いることによって、火炎が炉奥方向に延びるので、火
炎に対向する炉奥壁面１ａ（従来、煙管部があった部
位）を放射伝熱部としても利用できるようになる。図１
は、火炎に対向する炉奥壁面１ａを放射伝熱部として利
用した炉を示している。炉奥壁面１ａを放射伝熱部とし
て利用することにより、煙管部のように大きなスペース
をとらないで伝熱部の一部を構成することができ、炉構
造を単純化、小型化できる。このように、対流伝熱部
が、本発明の炉では本質的に不要になる。ただし、放射
伝熱部と煙管部との両方をもつ炉（たとえば、既設の
炉）に蓄熱燃焼式バーナ１０をとりつけてもよく、その
ような場合をも本発明は含む。
用いることによって、火炎が炉奥方向に延びるので、火
炎に対向する炉奥壁面１ａ（従来、煙管部があった部
位）を放射伝熱部としても利用できるようになる。図１
は、火炎に対向する炉奥壁面１ａを放射伝熱部として利
用した炉を示している。炉奥壁面１ａを放射伝熱部とし
て利用することにより、煙管部のように大きなスペース
をとらないで伝熱部の一部を構成することができ、炉構
造を単純化、小型化できる。このように、対流伝熱部
が、本発明の炉では本質的に不要になる。ただし、放射
伝熱部と煙管部との両方をもつ炉（たとえば、既設の
炉）に蓄熱燃焼式バーナ１０をとりつけてもよく、その
ような場合をも本発明は含む。
【００１９】つぎに、本発明の各実施例に特有な構造、
作用について、説明する。本発明の第１実施例において
は、図１〜図３に示すように、流体通路６が、燃焼室１
の隔壁５の外周に炉横断面方向全周にわたって形成され
ており、上流側に開放している。また、流体流し手段３
は、流体通路６に下流側から接続する誘引ファンからな
る。この構造によって、エアは、流体通路６の上流開口
部全周から流体通路６に流れ込み、流体通路６内での給
気の流れが均一になる。その結果、隔壁５から給気への
伝熱が流体通路６週方向に均一になり、伝熱効率が、偏
流がある場合に比べて、上がり、たとえば炉の熱効率が
約９５％になる。
作用について、説明する。本発明の第１実施例において
は、図１〜図３に示すように、流体通路６が、燃焼室１
の隔壁５の外周に炉横断面方向全周にわたって形成され
ており、上流側に開放している。また、流体流し手段３
は、流体通路６に下流側から接続する誘引ファンからな
る。この構造によって、エアは、流体通路６の上流開口
部全周から流体通路６に流れ込み、流体通路６内での給
気の流れが均一になる。その結果、隔壁５から給気への
伝熱が流体通路６週方向に均一になり、伝熱効率が、偏
流がある場合に比べて、上がり、たとえば炉の熱効率が
約９５％になる。
【００２０】本発明の第２実施例においては、図４に示
すように、流体通路６が、燃焼室１の隔壁５の外周に炉
横断面方向全周にわたって形成されており、上流側端は
閉じている。また、流体流し手段３は、流体通路６に上
流側から接続する押し込みファンからなる。この構造に
よって、押し込みファン３を通るエアの温度は大気温で
あるから、押し込みファン３は耐熱対策される必要がな
い。
すように、流体通路６が、燃焼室１の隔壁５の外周に炉
横断面方向全周にわたって形成されており、上流側端は
閉じている。また、流体流し手段３は、流体通路６に上
流側から接続する押し込みファンからなる。この構造に
よって、押し込みファン３を通るエアの温度は大気温で
あるから、押し込みファン３は耐熱対策される必要がな
い。
【００２１】本発明の第３実施例においては、図５およ
び図６に示すように、流体通路６にフィン７、８または
凹凸９などからなる乱流発生手段が設けられている。フ
ィン７は隔壁５の外周部にとりつけられた螺旋状フィン
であり、フィン８は火炎対向壁の外周面にとりつけられ
たほぼ半径方向に延びる曲がりフィンである。この構造
によって、給気が流体通路６を通るときに乱流が生成さ
れ、隔壁５の外面から給気への伝熱の熱伝達係数が大き
くなって、給気への伝熱効率が向上する。とくに、フィ
ン７、８の場合は、流れが螺旋状になって、実質的に流
路が長くなり、かつ周方向に流れが均一になり、それに
よっても給気への伝熱効率が向上する。
び図６に示すように、流体通路６にフィン７、８または
凹凸９などからなる乱流発生手段が設けられている。フ
ィン７は隔壁５の外周部にとりつけられた螺旋状フィン
であり、フィン８は火炎対向壁の外周面にとりつけられ
たほぼ半径方向に延びる曲がりフィンである。この構造
によって、給気が流体通路６を通るときに乱流が生成さ
れ、隔壁５の外面から給気への伝熱の熱伝達係数が大き
くなって、給気への伝熱効率が向上する。とくに、フィ
ン７、８の場合は、流れが螺旋状になって、実質的に流
路が長くなり、かつ周方向に流れが均一になり、それに
よっても給気への伝熱効率が向上する。
【００２２】本発明の第４実施例においては、図７に示
すように、蓄熱燃焼式バーナ１０に接続された給気通路
５３のうち給気ブロワまたはファン５４より上流側の部
分６０と、蓄熱燃焼式バーナ１０に接続された排気通路
５９とが、排気再循環通路６１で接続されており、排気
ガスの一部をブロワまたはファン５４で吸引し給気に強
制的に再循環できるようになっている。排気再循環通路
６１の途中には排ガス循環ダンパー６２（以下、単にダ
ンパーという）が設けられており、ダンパー６２はダン
パー駆動装置６３によって開閉駆動され、排気再循環量
が調節できるようになっている。この構造によって、燃
焼室１で自然に生じる排気ガスの給気への自己再循環の
ほかに、燃焼室１の外部で、排気再循環通路６１を通し
て排気ガスの給気への強制再循環が行われる。そして、
この排気再循環通路６１を通して再循環は、ダンパー６
２の開度を調整することにより、量とオンオフが制御可
能である。排気再循環によって、燃焼が緩慢になり、そ
れだけＮＯｘの生成が抑制され、環境基準を満足できる
クリーンな炉になる。なお、蓄熱燃焼バーナの場合、火
炎の燃焼が緩慢になっても、燃料は全量が燃焼し、その
発熱のうち炉内で仕事をしなかった部分の熱量は蓄熱体
に大部分が回収されて新気給気の予熱にまわされるの
で、炉の熱効率は高いままに維持される。また、排気の
一部を給気に再循環させることにより、再循環された排
気ガスの顕熱が給気に戻ることにより、熱効率が向上す
る。また、蓄熱体３０で給気が高温に予熱されることに
より、燃焼が安定するので、排気ガス再循環量を多めに
とっても、燃焼が不安定になることはない。
すように、蓄熱燃焼式バーナ１０に接続された給気通路
５３のうち給気ブロワまたはファン５４より上流側の部
分６０と、蓄熱燃焼式バーナ１０に接続された排気通路
５９とが、排気再循環通路６１で接続されており、排気
ガスの一部をブロワまたはファン５４で吸引し給気に強
制的に再循環できるようになっている。排気再循環通路
６１の途中には排ガス循環ダンパー６２（以下、単にダ
ンパーという）が設けられており、ダンパー６２はダン
パー駆動装置６３によって開閉駆動され、排気再循環量
が調節できるようになっている。この構造によって、燃
焼室１で自然に生じる排気ガスの給気への自己再循環の
ほかに、燃焼室１の外部で、排気再循環通路６１を通し
て排気ガスの給気への強制再循環が行われる。そして、
この排気再循環通路６１を通して再循環は、ダンパー６
２の開度を調整することにより、量とオンオフが制御可
能である。排気再循環によって、燃焼が緩慢になり、そ
れだけＮＯｘの生成が抑制され、環境基準を満足できる
クリーンな炉になる。なお、蓄熱燃焼バーナの場合、火
炎の燃焼が緩慢になっても、燃料は全量が燃焼し、その
発熱のうち炉内で仕事をしなかった部分の熱量は蓄熱体
に大部分が回収されて新気給気の予熱にまわされるの
で、炉の熱効率は高いままに維持される。また、排気の
一部を給気に再循環させることにより、再循環された排
気ガスの顕熱が給気に戻ることにより、熱効率が向上す
る。また、蓄熱体３０で給気が高温に予熱されることに
より、燃焼が安定するので、排気ガス再循環量を多めに
とっても、燃焼が不安定になることはない。
【００２３】本発明の第５実施例は、排気再循環の制御
を含む。さらに詳しくは、第４実施例で、熱風炉を冷間
から立ち上げる場合、燃焼空気が予熱されていないた
め、この状態で排気再循環を行うと、燃焼が不安定化す
るおそれがある。このため、冷間からの立ち上げ時に
は、ダンパー６２を閉とし、定常状態になってからダン
パー６２を開くようにしたい。その構造が本発明の第５
実施例である。本発明の第５実施例においては、図８に
示すように、排気通路５９には、蓄熱燃焼式バーナ１０
の排ガス温度を検出する温度センサー６６、排ガスの酸
素濃度を検出する酸素センサー６５が設けられており、
それらのセンサー６６、６５の出力はダンパー６２の開
度を制御する制御器６４に出力される。なお、燃焼状態
の検出のために、酸素センサー６５を用いたが、これ
は、ＣＯ計や光センサーなど、燃焼状態を検出できる他
の手段に置換えられてもよい。
を含む。さらに詳しくは、第４実施例で、熱風炉を冷間
から立ち上げる場合、燃焼空気が予熱されていないた
め、この状態で排気再循環を行うと、燃焼が不安定化す
るおそれがある。このため、冷間からの立ち上げ時に
は、ダンパー６２を閉とし、定常状態になってからダン
パー６２を開くようにしたい。その構造が本発明の第５
実施例である。本発明の第５実施例においては、図８に
示すように、排気通路５９には、蓄熱燃焼式バーナ１０
の排ガス温度を検出する温度センサー６６、排ガスの酸
素濃度を検出する酸素センサー６５が設けられており、
それらのセンサー６６、６５の出力はダンパー６２の開
度を制御する制御器６４に出力される。なお、燃焼状態
の検出のために、酸素センサー６５を用いたが、これ
は、ＣＯ計や光センサーなど、燃焼状態を検出できる他
の手段に置換えられてもよい。
【００２４】ダンパー６２の開度制御のフローは、図９
に示すように、バーナ着火後の温度を、たとえば蓄熱燃
焼式バーナ１０の排ガス温度を温度センサー６６により
検出する。この温度は、たとえば熱風温度（流体通路出
口温度）、炉壁温度であってもよい。この検出温度をあ
らかじめ設定された排ガス温度と比較し（ステップ１０
１）、検出排ガス温度が設定温度より高くなれば、それ
まで閉じていたダンパー６２の制御を開始する（ステッ
プ１０２）。つぎに、検出した排ガスの酸素濃度とあら
かじめ定めた酸素濃度設定値を比較し（ステップ１０
３）、設定値よりも検出排ガス酸素濃度が高ければ、排
ガス循環量を増やしてもよいと判断してダンパー６２を
開いていく。再度、排ガスの酸素濃度と設定値を比較し
（ステップ１０３）、設定値未満の場合は、測定値が設
定値に等しいか否を判定し（ステップ１０５）、測定値
が設定値に等しい場合は排ガス循環量が適性値にあると
判断してダンパー６２開度を固定する（ステップ１０
６）。また、測定値が設定値より小さい場合は排ガス循
環量が多過ぎて燃焼が不安定になることを防止するため
にダンパー６２を閉じていく（ステップ１０７）。以上
のループをくりかえし、適性量の排ガスを再循環させ
る。これによって、燃焼の安定とＮＯｘの抑制を同時に
満足させるように排気再循環を制御する。
に示すように、バーナ着火後の温度を、たとえば蓄熱燃
焼式バーナ１０の排ガス温度を温度センサー６６により
検出する。この温度は、たとえば熱風温度（流体通路出
口温度）、炉壁温度であってもよい。この検出温度をあ
らかじめ設定された排ガス温度と比較し（ステップ１０
１）、検出排ガス温度が設定温度より高くなれば、それ
まで閉じていたダンパー６２の制御を開始する（ステッ
プ１０２）。つぎに、検出した排ガスの酸素濃度とあら
かじめ定めた酸素濃度設定値を比較し（ステップ１０
３）、設定値よりも検出排ガス酸素濃度が高ければ、排
ガス循環量を増やしてもよいと判断してダンパー６２を
開いていく。再度、排ガスの酸素濃度と設定値を比較し
（ステップ１０３）、設定値未満の場合は、測定値が設
定値に等しいか否を判定し（ステップ１０５）、測定値
が設定値に等しい場合は排ガス循環量が適性値にあると
判断してダンパー６２開度を固定する（ステップ１０
６）。また、測定値が設定値より小さい場合は排ガス循
環量が多過ぎて燃焼が不安定になることを防止するため
にダンパー６２を閉じていく（ステップ１０７）。以上
のループをくりかえし、適性量の排ガスを再循環させ
る。これによって、燃焼の安定とＮＯｘの抑制を同時に
満足させるように排気再循環を制御する。
【００２５】本発明の第６実施例は、排気の炉内自己循
環を促進させる燃焼室形状に関するものである。本発明
の第６実施例においては、図１０に示すように、燃焼室
１の隔壁５のうち、バーナ１０近傍部分１ｂが、バーナ
１０に向かってかつ軸方向外側に向かって径が縮小する
円錐状に形成されており、かつ、火炎に対向する部分１
ａが、中心にむかってかつ軸方向外側に向かって径が縮
小する円錐状に形成されている。これによって、炉内で
のガスの流れが円滑になり、ガスが循環するようになっ
て、炉壁の熱流束が平均化し、局部熱損傷が防止され、
全体的に温度を上げることにより炉の熱効率も高まる。
また、排ガスの給気への自己循環も円滑におこなわれて
促進され、ＮＯｘ生成抑制、熱流束の益々のフラット化
が得られる。また、バーナ１０の排気通路５９を給気フ
ァン５４の吸い込み側にとりまわし（符号６７を付した
部分）、排気通路５９を通る排気ガス（約１５０°Ｃ〜
２００°Ｃの温度を有している）の熱を給気に回収する
ようにしてある。これによって、更なる廃熱回収が可能
になり、炉の熱効率は約９７％以上にもなる。また、大
気に排出される排ガス温度が低下するので環境上の問題
も生じない。
環を促進させる燃焼室形状に関するものである。本発明
の第６実施例においては、図１０に示すように、燃焼室
１の隔壁５のうち、バーナ１０近傍部分１ｂが、バーナ
１０に向かってかつ軸方向外側に向かって径が縮小する
円錐状に形成されており、かつ、火炎に対向する部分１
ａが、中心にむかってかつ軸方向外側に向かって径が縮
小する円錐状に形成されている。これによって、炉内で
のガスの流れが円滑になり、ガスが循環するようになっ
て、炉壁の熱流束が平均化し、局部熱損傷が防止され、
全体的に温度を上げることにより炉の熱効率も高まる。
また、排ガスの給気への自己循環も円滑におこなわれて
促進され、ＮＯｘ生成抑制、熱流束の益々のフラット化
が得られる。また、バーナ１０の排気通路５９を給気フ
ァン５４の吸い込み側にとりまわし（符号６７を付した
部分）、排気通路５９を通る排気ガス（約１５０°Ｃ〜
２００°Ｃの温度を有している）の熱を給気に回収する
ようにしてある。これによって、更なる廃熱回収が可能
になり、炉の熱効率は約９７％以上にもなる。また、大
気に排出される排ガス温度が低下するので環境上の問題
も生じない。
【００２６】
【発明の効果】請求項１の炉によれば、バーナに蓄熱燃
焼式バーナを用いているため、バーナから給排気が行わ
れ高温燃焼ガスが炉内を循環すること、および排気再循
環により燃焼が緩慢になって火炎が炉奥方向に延びるこ
と、により、熱流束が全般に平均化し、炉壁にヒートス
ポットができにくくなる。請求項２〜１０では、上記請
求項１の効果に加えて、つぎの効果を得る。請求項２の
炉によれば、対流伝熱部を除去したため、炉構造を単純
化、小型化できる。請求項３の炉によれば、炉奥壁面を
放射伝熱部としても利用したので、炉構造を単純化、小
型化できる。請求項４の炉によれば、流体流し手段が流
体通路に下流側から流体を誘引するので、流体通路吸い
込み部を上流の向かって全周開放しておくことにより、
流体通路に均一に流体を流すことができ、燃焼室と流体
との間の伝熱効率を向上させることができる。請求項５
の炉によれば、流体流し手段が流体通路に上流側から流
体を押し込むので、流体流し手段の耐熱対策が不要にな
る。請求項６の炉によれば、流体通路にフィンを設けた
ので、流体滞留時間を大にすることができ、また流体通
路を通る流体に乱流を生じさせることができ、それらの
結果、伝熱効率を高めることができる。請求項７の炉に
よれば、燃焼室の隔壁のうち、流体通路に面する面に凹
凸をつけたので、流体通路を通る流体に乱流を生じさせ
ることができ、伝熱効率を高めることができる。請求項
８の炉によれば、給気通路と排気通路を排気再循環通路
で接続し、排気再循環通路にダンパーを設けたので、排
気の一部を給気に再循環させることができ、しかもその
量をダンパーで自在にコントロールすることができる。
その結果、緩慢燃焼させることができ、ＮＯｘの生成と
大気への排出を抑制でき、クリーンな、環境にやさしい
炉にすることができる。請求項９の炉によれば、ダンパ
ーは、少なくとも炉の冷間起動時には閉とされるので、
起動時における、燃焼性、起動性を高く維持できる。請
求項１０の炉によれば、燃焼室の隔壁が、蓄熱燃焼式バ
ーナの近傍において蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮
小する円錐状に形成されているので、循環する排気の、
給気への巻き込みが円滑におこなわれ、排気の自己再循
環が円滑に行われる。その結果、緩慢燃焼、ＮＯｘ生成
抑制が効果的に得られる。
焼式バーナを用いているため、バーナから給排気が行わ
れ高温燃焼ガスが炉内を循環すること、および排気再循
環により燃焼が緩慢になって火炎が炉奥方向に延びるこ
と、により、熱流束が全般に平均化し、炉壁にヒートス
ポットができにくくなる。請求項２〜１０では、上記請
求項１の効果に加えて、つぎの効果を得る。請求項２の
炉によれば、対流伝熱部を除去したため、炉構造を単純
化、小型化できる。請求項３の炉によれば、炉奥壁面を
放射伝熱部としても利用したので、炉構造を単純化、小
型化できる。請求項４の炉によれば、流体流し手段が流
体通路に下流側から流体を誘引するので、流体通路吸い
込み部を上流の向かって全周開放しておくことにより、
流体通路に均一に流体を流すことができ、燃焼室と流体
との間の伝熱効率を向上させることができる。請求項５
の炉によれば、流体流し手段が流体通路に上流側から流
体を押し込むので、流体流し手段の耐熱対策が不要にな
る。請求項６の炉によれば、流体通路にフィンを設けた
ので、流体滞留時間を大にすることができ、また流体通
路を通る流体に乱流を生じさせることができ、それらの
結果、伝熱効率を高めることができる。請求項７の炉に
よれば、燃焼室の隔壁のうち、流体通路に面する面に凹
凸をつけたので、流体通路を通る流体に乱流を生じさせ
ることができ、伝熱効率を高めることができる。請求項
８の炉によれば、給気通路と排気通路を排気再循環通路
で接続し、排気再循環通路にダンパーを設けたので、排
気の一部を給気に再循環させることができ、しかもその
量をダンパーで自在にコントロールすることができる。
その結果、緩慢燃焼させることができ、ＮＯｘの生成と
大気への排出を抑制でき、クリーンな、環境にやさしい
炉にすることができる。請求項９の炉によれば、ダンパ
ーは、少なくとも炉の冷間起動時には閉とされるので、
起動時における、燃焼性、起動性を高く維持できる。請
求項１０の炉によれば、燃焼室の隔壁が、蓄熱燃焼式バ
ーナの近傍において蓄熱燃焼式バーナに向かって径が縮
小する円錐状に形成されているので、循環する排気の、
給気への巻き込みが円滑におこなわれ、排気の自己再循
環が円滑に行われる。その結果、緩慢燃焼、ＮＯｘ生成
抑制が効果的に得られる。
【図１】本発明の第１実施例の熱流体発生炉の概略断面
図である。
図である。
【図２】本発明で用いることができる蓄熱燃焼式バーナ
の一例の拡大断面図である。
の一例の拡大断面図である。
【図３】本発明の炉における熱流速対火炎軸方向距離図
である。
である。
【図４】本発明の第２実施例の熱流体発生炉の概略断面
図である。
図である。
【図５】本発明の第３実施例の熱流体発生炉の概略断面
図である。
図である。
【図６】図５の炉の右側面図である。
【図７】本発明の第４実施例の熱流体発生炉の概略断面
図である。
図である。
【図８】本発明の第５実施例の熱流体発生炉の概略断面
図である。
図である。
【図９】図８の炉における排気再循環の制御フローチャ
ートである。
ートである。
【図１０】本発明の第６実施例の熱流体発生炉の概略断
面図である。
面図である。
【図１１】従来の熱風発生炉の概略断面図である。
【図１２】図１１の炉における熱流速対火炎軸方向距離
図である。
図である。
１ 燃焼室 ２ ケーシング ３ 流体流し手段 ４ 排気ダクト ５ 隔壁 ６ 流体通路 ７、８ フィン ９ 凹凸 １０ 蓄熱燃焼式バーナ ５３ 給気通路 ５９ 排気通路 ６１ 排気再循環通路 ６２ ダンパー
Claims (10)
- 【請求項１】 内部と外部とを隔てる隔壁を有し、熱交
換部として火炎放射伝熱部をもつ燃焼室と、 蓄熱体を有し、燃焼用エアを蓄熱体を通して前記燃焼室
に噴射して前記燃焼室に火炎を形成し、前記燃焼室から
の排気を前記蓄熱体を通して排出し、排気が前記蓄熱体
を通るときに排気の熱を前記蓄熱体に蓄熱し、蓄熱した
熱を前記蓄熱体を通る燃焼用エアに開放して燃焼用エア
を予熱する、蓄熱燃焼式バーナと、 前記燃焼室の隔壁に沿って形成された流体通路と、 前記流体通路に接続され、前記流体通路に流体を強制的
に流す流体流し手段と、からなる熱流体発生炉。 - 【請求項２】 前記燃焼室が、熱交換部として実質的に
火炎放射伝熱部のみをもつ燃焼室からなる請求項１記載
の熱流体発生炉。 - 【請求項３】 前記燃焼室の隔壁のうち、炉の奥の、前
記火炎に対向する部分を、前記火炎放射伝熱部の熱交換
壁の一部として利用した請求項１記載の熱流体発生炉。 - 【請求項４】 前記流体通路が前記燃焼室の隔壁の外周
に全周にわたって形成されて上流側に開放しており、前
記流体流し手段が前記流体通路に下流側から接続する誘
引ファンからなる請求項１記載の熱流体発生炉。 - 【請求項５】 前記流体流し手段が前記流体通路に上流
側から接続する送風手段からなる請求項１記載の熱流体
発生炉。 - 【請求項６】 前記流体通路にフィンを設けた請求項１
記載の熱流体発生炉。 - 【請求項７】 前記燃焼室の隔壁のうち、前記流体通路
に面する面に凹凸をつけた請求項１記載の熱流体発生
炉。 - 【請求項８】 前記蓄熱燃焼式バーナに給気通路と排気
通路とを接続し、前記給気通路と前記排気通路を排気再
循環通路で接続し、該排気再循環通路にダンパーを設け
た請求項１記載の熱流体発生炉。 - 【請求項９】 前記ダンパーは、少なくとも炉の冷間起
動時には閉とされるように開閉を制御される請求項８記
載の熱流体発生炉。 - 【請求項１０】 前記燃焼室の隔壁が、前記蓄熱燃焼式
バーナの近傍において前記蓄熱燃焼式バーナに向かって
径が縮小する円錐状に形成されている請求項１記載の熱
流体発生炉。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036212A JPH09229349A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 熱流体発生炉 |
| EP97102199A EP0791785B1 (en) | 1996-02-23 | 1997-02-12 | Hot fluid generating apparatus |
| DE69717880T DE69717880T2 (de) | 1996-02-23 | 1997-02-12 | Energieerzeuger zur Produktion eines heissen Fluidums |
| US08/802,571 US5997279A (en) | 1996-02-23 | 1997-02-19 | Hot fluid generating apparatus |
| KR1019970005220A KR100267455B1 (ko) | 1996-02-23 | 1997-02-21 | 열유체 발생로 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8036212A JPH09229349A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 熱流体発生炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229349A true JPH09229349A (ja) | 1997-09-05 |
Family
ID=12463455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8036212A Pending JPH09229349A (ja) | 1996-02-23 | 1996-02-23 | 熱流体発生炉 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5997279A (ja) |
| EP (1) | EP0791785B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09229349A (ja) |
| KR (1) | KR100267455B1 (ja) |
| DE (1) | DE69717880T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100590829B1 (ko) * | 2004-12-23 | 2006-06-19 | 재단법인 포항산업과학연구원 | 축열식 버너 시스템 |
| JP2008241080A (ja) * | 2007-03-26 | 2008-10-09 | Toho Gas Co Ltd | 自己排熱回収型バーナ |
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- 1996-02-23 JP JP8036212A patent/JPH09229349A/ja active Pending
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1997
- 1997-02-12 DE DE69717880T patent/DE69717880T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-02-12 EP EP97102199A patent/EP0791785B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1997-02-19 US US08/802,571 patent/US5997279A/en not_active Expired - Fee Related
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