JPH0968304A

JPH0968304A - ラジアントチューブ式加熱装置

Info

Publication number: JPH0968304A
Application number: JP7223531A
Authority: JP
Inventors: Yoshimoto Fujii; 良基藤井
Original assignee: Nippon Furnace Co Ltd; NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: Nippon Furnace Co Ltd; JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11
Anticipated expiration: 2015-08-31
Also published as: JP3332306B2

Abstract

(57)【要約】【課題】蓄熱式ラジアントチューブの圧力損失を低減
することにより、燃焼用空気ブロワ及び燃焼排ガス吸引
ファンの動力費用の削減が可能であるとともに、ラジア
ントチューブの長手方向の温度分布をより均一にするこ
とができるラジアントチューブ式加熱装置を提供するこ
とを目的とする。【解決手段】ラジアントチューブ１がチューブ１ａ〜
１ｃからなり、それらの先端に蓄熱式バーナＡ〜Ｃが設
けられ、制御装置７によって、蓄熱式バーナＡ〜Ｃは蓄
熱体２ａ〜２ｃとノズル６ａ〜６ｃから形成され、燃焼
用空気を供給する空気電磁弁３ａ〜３ｃ、燃料を供給す
る燃料電磁弁４ａ〜４ｃ及び燃焼排ガスを排気する排ガ
ス電磁弁５ａ〜５ｃが制御され、蓄熱式バーナＡ〜Ｃを
交番燃焼させることにより、ラジアントチューブ内の温
度分布を均一にしたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、工業用加熱炉、熱
処理炉等の熱原として使用されるラジアントチューブ式
加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、炉を間接加熱して炉内雰囲気を所
望の状態に調整することが可能なものにラジアントチュ
ーブ式加熱装置がある。近年、このラジアントチューブ
式加熱装置に蓄熱式熱交換による排熱回収を行い高熱効
率を達成する、実公平２−２３９５０号公報に代表さ
れる蓄熱式ラジアントチューブ方式の加熱装置が適用さ
れている。

【０００３】斯る蓄熱式ラジアントチューブ方式の加熱
装置について、図１０を参照して説明する。この加熱装
置２０は、ラジアントチューブ１１の端部に蓄熱体１２
が設けられ、ノズル１３が蓄熱体１２を貫通するように
設けられ、燃料の供給と排ガスの排出が切替制御弁１４
を介してなされている。燃焼排ガスが蓄熱体１２を通過
する際に、燃焼排ガスの顕熱を蓄熱体１２に蓄え、燃焼
用空気が蓄熱体１２を通過時に、蓄熱体１２に蓄えられ
た熱を燃焼用空気に伝熱させて高温の予熱空気として炉
内に供給して高熱効率を達成している。ラジアントチュ
ーブ１１の端部に設けられた蓄熱式バーナを、燃焼状態
と非燃焼状態を繰り返して交番燃焼させることによって
熱効率を高めている。

【０００４】また、両端に設置したバーナ１３を交番燃
焼させている。従って、従来の片側端部で１つのバーナ
を燃焼させるラジアントチューブバーナではラジアント
チューブの長手方向に温度分布が生じていたが、両端に
設置したバーナを交番燃焼させることでラジアントチュ
ーブの長手方向の温度分布が改善されるので、ラジアン
トチューブの寿命を延長する効果を有する。

【０００５】また、実開平６−６５７０５号公報に
は、トライデント（三叉）型の蓄熱式ラジアントチュー
ブ燃焼装置が提案されている。図１１を参照して説明す
ると、ラジアントチューブ１１は燃焼チューブ１５と戻
りチューブ１６から構成され、燃焼チューブ１５の端部
にバーナ１３が設けられ、戻りチューブ１６の端部に蓄
熱体１２がそれぞれ設けられている。この蓄熱式ラジア
ントチューブ燃焼装置２２では、燃焼空気が直接バーナ
１３に供給されるとともに蓄熱体１２を通して燃焼空気
を予熱してバーナ１３に供給され、燃焼排ガスはその顕
熱を蓄熱体１２に蓄積して炉外に排出されている。蓄熱
体１２には燃焼排ガスと燃焼空気が交差するように排ガ
ス排気路と燃焼空気供給路が直行するように形成されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】例えば、従来例の蓄
熱式ラジアントチューブ燃焼装置では、蓄熱体を燃焼用
空気、燃焼排ガスが通過する際の圧力損失がレキュペレ
ータ（金属熱交換器方法）に比べて増大する。従って、
燃焼用空気ブロワ及び燃焼排ガス吸引ファンの省圧能力
を大きくしなければならず、設備の大型化を伴う欠点が
ある。また、熱効率的には省エネルギーとなるが、燃焼
設備で使用する送風設備に要する動力経費が上昇する欠
点がある。

【０００７】また、従来例のトライデント型の蓄熱式
ラジアントチューブ燃焼装置では、排気或いは燃焼状態
にあるチューブが常に同一であるために、蓄熱式ラジア
ントチューブ燃焼装置の熱効率の向上に寄与するもの
の、交互切替え燃焼（交番燃焼）によるラジアントチュ
ーブの長手方向の温度分布の均一化は充分に達成するこ
とができない。従って、温度分布の不均衡からラジアン
トチューブに異常な熱応力が働いて、ラジアントチュー
ブの繰り返し歪みによって破損を生じ易くなり、寿命の
延命効果を充分に発揮することができない欠点を有す
る。

【０００８】本発明は、上記課題を解決する為になされ
たものであり、蓄熱式ラジアントチューブの圧力損失を
低減することにより、燃焼用空気ブロワ及び燃焼排ガス
吸引ファンの動力費用の削減が可能であるとともに、ラ
ジアントチューブの長手方向の温度分布をより均一にす
ることができるラジアントチューブ式加熱装置を提供す
ることを目的とする。また、本発明は、燃料ガスを完全
燃焼させて熱効率を改善できるラジアントチューブ式加
熱装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされたものであり、請求項１の発明は、
ラジアントチューブ式加熱装置に於いて、ラジアントチ
ューブに少なくとも３つ以上の燃焼装置を備えることを
特徴とするラジアントチューブ式加熱装置であり、発熱
反応（燃焼）を切り換えながら分散させて燃焼させるの
で、ラジアントチューブの長手方向の温度分布を均一に
することができる。

【００１０】また、請求項２の発明は、ラジアントチュ
ーブ式加熱装置に於いて、ラジアントチューブが幹管と
前記幹管に連設した枝管とからなり、前記枝管が３つ以
上設けられ、前記枝管の端部に燃焼装置を設けたことを
特徴とするラジアントチューブ式加熱装置であり、各枝
管に燃焼装置を設けることによってラジアントチューブ
の枝管の長手方向の温度分布を均一にすることができ
る。

【００１１】また、請求項３の発明は、前記請求項２に
記載のラジアントチューブ式加熱装置に於いて、前記幹
管の内断面積が前記枝管の内断面積よりも大きいことを
特徴とするラジアントチューブ式加熱装置であり、幹管
の内断面積が枝管の内断面積より大きくすることによっ
て幹管での燃焼排ガス流速が低下し、幹管内での燃焼ガ
スの流れによって生じる圧力損失（流体の摩擦によって
生じる圧力損失）が減少し燃焼排ガスを排気する各枝管
と幹管の燃焼排ガス圧力が均一化し、燃焼排ガスの流
入、排出量バランスの均一化が可能であり、ラジアント
チューブの圧力損失の低減ができる。

【００１２】また、請求項４の発明は、前記請求項１，
２又は３に記載のラジアントチューブ式加熱装置に於い
て、前記燃焼装置に蓄熱体を備えることを特徴とするラ
ジアントチューブ式加熱装置であり、ラジアントチュー
ブの枝管の長手方向の温度分布を均一にすることができ
るとともに、蓄熱体によって燃焼排ガスの顕熱が回収さ
れ、一層熱効率を高めることができる。

【００１３】また、請求項５の発明は、前記請求項４に
記載のラジアントチューブ式加熱装置に於いて、前記燃
焼装置がある周期で燃焼状態と非燃焼状態を繰り返して
交番燃焼することを特徴とするラジアントチューブ式加
熱装置であり、蓄熱体での燃焼排ガスの顕熱回収、燃焼
用空気への回収顕熱の放出が可能であり、蓄熱式熱交換
が可能となり、高熱効率の燃焼装置となる。更に、各枝
管に配置された燃焼装置が交番燃焼することで、火炎が
常に一定のチューブ内に存在しないように、ラジアント
チューブのすべての枝管で同じような時間配分で燃焼、
排気を繰り返すように制御することにより、各枝管間で
の表面温度差が生じないので、ラジアントチューブの温
度分布を均一なものとすることができるとともに、一層
熱効率を高めることができる。

【００１４】また、請求項６の発明は、前記請求項５に
記載のラジアントチューブ式加熱装置に於いて、前記燃
焼装置が交番燃焼し、前記燃焼装置の燃焼バーナの数が
非燃焼バーナの数より少ない構成で交番燃焼するように
制御する制御装置を備えることを特徴とするラジアント
チューブ式加熱装置であり、燃料が完全燃焼して、ラジ
アントチューブの枝管の長手方向の温度分布を均一にす
ることができるとともに、一層熱効率を高めることがで
きる。更に、説明を加えると、ラジアントチューブ式加
熱装置では、ラジアントチューブの両端に蓄熱を配置し
燃焼用空気と燃焼排ガスを交互に排気する。この時、蓄
熱体を通過した燃焼用空気流量に見合った燃焼排ガスを
蓄熱体に送り込むので、単位時間当たりの蓄熱体通過ガ
ス流速は燃焼用空気通過時より燃焼排ガス通過時の方が
大きくなる。これは、蓄熱体での平均ガス温度が空気よ
りも排ガスの方が高いことによるガス体の熱膨張による
ことと、ラジアントチューブのように完全燃焼させる場
合、単位燃料当たりの燃料用空気量より発生する燃料排
ガス量の方が多いことに起因している。すなわち、燃焼
用空気通過時に比べ燃焼排ガス通過時の方が蓄熱体での
圧力損失が大きくなることを意味している。従来方式で
は蓄熱体通過損失の大きいのは排ガス通過時であった
が、本発明方式では、燃焼バーナの数が非燃焼バーナの
数より少ない構成で交番燃焼を行うようにすることによ
り、蓄熱体通過損失は燃焼用空気通過時で決定される。
従って、従来方式より通過時の圧力損失が小さくなり給
排気トータルの蓄熱バーナ圧損が減少して送風機動力が
低減できる。

【００１５】また、請求項７の発明は、前記請求項５又
は６に記載のラジアントチューブ式加熱装置に於いて、
ラジアントチューブに設けられた前記燃焼装置の数に応
じて、前記燃焼装置の燃焼と非燃焼の切り替える個数を
前記燃焼装置の数の二分の一以下とすることを特徴とす
るラジアントチューブ式加熱装置であり、蓄熱体通過損
失が低減され、ラジアントチューブの枝管の長手方向の
温度分布を均一にすることができるとともに、一層熱効
率を高めることができる。

【００１６】また、請求項８の発明は、ラジアントチュ
ーブ式加熱装置に於いて、ラジアントチューブに蓄熱式
バーナが交番燃焼する際に、燃料の供給を停止してから
所定時間遅延させて燃焼用空気の供給を停止することを
特徴とするラジアントチューブ式加熱装置であり、燃料
の未燃焼による一酸化炭素（ＣＯ）ガス等の有害物質を
発生させることなく、ラジアントチューブの枝管の長手
方向の温度分布を均一にすることができるとともに、一
層熱効率を高めることができる。更に、説明を加える
と、交番燃焼を行うバーナの燃焼終了時、燃料と空気の
供給を同時に停止する場合は、空気不足による不完全燃
焼によりＣＯガスが発生するが、燃料の供給を止めてか
ら０．５秒以上遅らせて燃焼用空気の供給を停止する場
合は、燃料電磁弁からバーナノズルまでの配管中に残存
する燃料は残圧により噴出するが、燃焼用空気を流すこ
とによる残存燃料の完全燃焼によってＣＯガスの発生を
防止して、安定した交番燃焼を継続し得る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るラジアントチ
ューブ式加熱装置の実施の形態について図面を参照して
説明する。図１は、本発明に係るラジアントチューブ式
加熱装置の一実施例を示す図である。同図はトライデン
ト型のラジアントチューブ式加熱装置であり、ラジアン
トチューブ１はチューブ１ａ〜１ｃが設けられ、チュー
ブ１ａ〜１ｃの端部には蓄熱式バーナＡ〜Ｃがそれぞれ
設けられている。蓄熱式バーナＡ〜Ｃは蓄熱体２ａ〜２
ｃとこれらの蓄熱体２ａ〜２ｃを貫通するノズル６ａ〜
６ｃとによって形成されている。なお、チューブ１ａ〜
１ｃの断面積は全てにわたって概略等しい円形である。

【００１８】ノズル６ａ〜６ｃは燃料電磁弁３ａ〜３ｃ
を介して燃料が供給され、その燃焼用空気は空気電磁弁
４ａ〜４ｃを介してチューブ１ａ〜１ｃの内に供給され
るようになされている。また、燃焼排ガスは排ガス電磁
弁５ａ〜５ｃを介して炉（チャーブ）外に排出されるよ
うになされている。これらの電磁弁３ａ〜３ｃ，４ａ〜
４ｃ，５ａ〜５ｃはシーケンス回路を備える制御装置７
によって開閉制御がなされている。また、各チューブの
端部にはパイロットバーナが設けられている（図示な
し）。

【００１９】次に、図２のタイミングチャートを参照し
て、図１の実施例の動作を説明する。図２は図１の実施
例の交番燃焼動作を示し、この動作は制御装置７によっ
て自動制御されている。先ず、燃焼制御について簡単に
説明すると、パイロットバーナを点火してバーナＡを燃
焼させ、その時のチューブ１ｂ，１ｃは蓄熱体２ｂ，２
ｃを介して燃焼排ガスを吸引・排気できる状態に設定さ
れている。また、蓄熱式バーナＡ〜Ｃの燃焼及び消火方
法は、先ず、燃焼用空気を供給された状態で燃料を供給
して点火し、消火は燃料の供給を遮断した後に、燃焼用
空気を遮断するようにする。本実施例では燃焼用空気と
燃料の供給のタイミングの遅延は２秒である。この遅延
時間は各バーナの燃焼前は燃焼排ガスを吸引しているの
で、空気電磁弁４からバーナまでの配管及び蓄熱体２な
どに充満した燃焼排ガスを空気パージ（空気換気）する
為の遅延時間で決まる。また、燃料の不完全燃焼を防ぐ
ための遅延時間である。

【００２０】図２（１）に示すように、バーナＡを点火
して燃焼状態とし、次にバーナＡをを消火してバーナＢ
を燃焼状態とし、続いてバーナＢを消火してバーナＣを
燃焼状態とする。このように順次に燃焼状態を切り替え
ながらラジアントチューブ式加熱装置を所定の温度に設
定する。以下、その燃焼制御の詳細について説明する。

【００２１】先ず、バーナＡの燃焼について図２（２）
を参照して説明すると、時刻ｔ₀で空気電磁弁４ａを開
いてチューブ１ａ内に燃焼用空気を送り込むと同時に、
排ガスを排気するために排ガス電磁弁５ｂ，５ｃを開
く。その後、燃料電磁弁３ａを開いて燃料を送り込み燃
焼を開始する。バーナＡの燃焼周期は蓄熱体２ａ〜２ｃ
の蓄熱容量に合わせて設定すればよく、この実施例では
３０秒間に設定した。その後、燃料電磁弁３ａを閉じ、
その２秒後の時刻ｔ₁で空気電磁弁４ａを閉じてバーナ
Ｂの燃焼に移行する。燃焼排ガスは排ガス電磁弁５ｂ，
５ｃが開かれているので、バーナＢ，Ｃ側から排気す
る。この遅延時間は、燃料電磁弁３ａからバーナノズル
までの配管中に残存する燃料が残圧によって噴出する
が、燃料供給を先に停止した後に、燃料用空気を遮断す
ることによって燃料が完全燃焼させることが可能であ
る。このように制御することにより、不完全燃焼による
一酸化炭素ガス（ＣＯガス）が発生せずに安全な交番燃
焼を継続させることができる。なお、この燃料供給先行
停止期間を燃焼実験結果に基づいて２秒に設定したが、
燃料電磁弁３ａからバーナノズルまでの配管中に残存す
る燃料が残圧によって噴出しつくす時間以上に設定すれ
ばよく、少なくとも０．５秒程度は必要とする。

【００２２】次に、バーナＡの燃焼状態が時刻ｔ₀から
ｔ₁までの３０秒間経過すると、バーナＢの燃焼に移行
する。バーナＢはバーナＡと同様な操作がなされる。図
２（２）を参照して説明すると、時刻ｔ₁で空気電磁弁
４ａが遮断されると同時に、排ガス電磁弁５ａが開か
れ、バーナＢの空気電磁弁４ｂが開かれ、チューブ１ｂ
内に燃焼用空気が供給される。排ガス電磁弁５ｃは開か
れた状態を維持する。時刻ｔ₁から２秒後に燃料電磁弁
３ｂが開かれ、燃料が供給され、バーナＢは燃焼を開始
する。チューブ１ｂ内の燃焼排ガスはバーナＡ，Ｃ側に
吸引され、蓄熱体２ａ，２ｃに燃焼排ガスの顕熱が蓄積
される。空気電磁弁４ｂから供給される燃焼用空気は蓄
熱体２ｂを通過し、時刻ｔ₀〜ｔ₁間で蓄熱体２ｂに蓄
積された回収熱によって燃焼用空気を予熱してバーナＢ
に供給される。時刻ｔ₁〜ｔ₂間はバーナＣは燃焼排ガ
ス吸引状態を維持し、蓄熱体２ｃは、時刻ｔ₀〜ｔ
₂間、燃焼排ガスの顕熱を蓄積している。バーナＢは時
刻ｔ₂に達する前に燃料電磁弁３ｂを遮断して時刻ｔ₂
で空気電磁弁４ｂを遮断して消火状態とする。時刻ｔ₂
では排ガス電磁弁５ｂを開くと同時に、空気電磁弁４ｃ
を開き、排ガス電磁弁５ｃを閉じてバーナＣの燃焼に移
行する。排ガス電磁弁５ａは開いた状態を維持する。

【００２３】バーナＣは、時刻ｔ₂で空気電磁弁４ｃを
開き、その２秒後に燃料電磁弁３ｃが開らかれて燃焼を
開始する。空気電磁弁４ｃが開かれる時間は交番燃焼の
切替時間が３０秒であるので燃料電磁弁３ｃが開かれて
いる時間は２６秒間である。バーナＣが燃焼状態にある
ときは、排ガス電磁弁５ａ，５ｂは開かれ、燃焼排ガス
が炉外に排気される。その際に、排ガスの顕熱が蓄熱体
２ａ，２ｂに蓄積される。空気電磁弁４ｃから供給され
る燃焼用空気は蓄熱体２ｃによって予熱されてバーナＣ
に供給される。そして、時刻ｔ₃でバーナＣを消火状態
とし、バーナＡを燃焼状態とする。以下、図２（１）の
運転状況を示したように、バーナＢ，Ｃ，…を順次切り
替えながら燃焼を加熱装置の稼働停止又は休止まで継続
する。

【００２４】この加熱装置の消火時は、全ての燃料供給
電磁弁３ａ〜３ｃ、及びパイロットバーナの燃料供給弁
（図示なし）をオフ状態とし、バーナＡ，Ｂ，Ｃに燃焼
空気のみを流して約９０秒間交番燃焼状態の場合と同様
に空気電磁弁及び排ガス電磁弁を作動させてチューブ内
の燃焼ガスを空気パージする。

【００２５】このように、排ガス電磁弁が開かれている
間は、そのチューブの蓄熱体は、排ガスの顕熱によって
熱を蓄積し、空気電磁弁が開かれている間は、そのチュ
ーブの燃焼用空気はその蓄熱体の回収熱によって予熱さ
れて燃焼に供される。この実施例では、交番燃焼時間が
３０秒であり、遅延時間が２秒、そして、燃料供給先行
停止期間が２秒であるので、燃料電磁弁３ａ〜３ｃが開
かれている時間は２６秒である。このように交番燃焼さ
せることによって、ラジアントチューブ式加熱装置の熱
効率が改善されている。このように順次に燃焼チューブ
を切り替えて燃焼を継続する。なお、本発明のラジアン
トチューブ式加熱装置は、短時間で点火・消火を繰り返
す交番燃焼装置であるので、火炎監視装置を設置して、
安全対策が取られている。また、排ガスの煙道にはＣＯ
検出器を設置して不完全燃焼が監視されている。

【００２６】次に、本発明のラジアントチューブ式加熱
装置の他の実施例を図３に基づいて説明する。図３の実
施例は、図１の実施例とラジアントチューブの形状が異
なるが、他は図１の実施例と同一であり、同一部分には
同一符号が付与されている。同図に於いて、ラジアント
チューブ１０は幹管１０Ａと幹管１０Ａから延びる枝管
（チューブ）１Ａ〜１Ｃとからなる。枝管１Ａ〜１Ｃの
端部には蓄熱式バーナＡ〜Ｃが設けられている。燃料供
給電磁弁３ａ〜３ｃ、燃焼用空気を制御する空気電磁弁
４ａ〜４ｃ、及び排ガス電磁弁５ａ〜５ｃは、図１の実
施例と同一であり、制御装置７によって開閉制御がなさ
れている。

【００２７】枝管１Ａ〜１Ｃと幹管１０Ａの断面積は、
（枝管内断面積）＜（幹管内断面積）の関係にある。幹
管１０Ａを流動する燃焼排ガスの均圧（ヘッダー）の役
割をしている。従って、バーナＡ〜Ｃが交番燃焼し、例
えば、燃焼排ガスが幹管１０Ａを通過してそれぞれ枝管
１Ａ，１Ｃを通過してしたとしてもそれぞれの枝管１
Ａ，１Ｃに流れる流量は概略均等になる。この実施例で
は、（幹管内断面積）／（枝管内断面積）≧１．５に設
定されている。なお、バーナＡ〜Ｃは、図２で説明した
交番燃焼動作を行うので、その説明は省略する。

【００２８】次に、本発明のラジアントチューブ式加熱
装置の他の実施例を図４に基づいて説明する。図４の実
施例は、蓄熱式バーナを四個備え、その個数に合わせて
電磁弁の数が増加しているが、基本的構成は、図３の実
施例と同一であり、図３と同一部分には同一符号が付与
されている。

【００２９】同図に於いて、ラジアントチューブ１０は
幹管１０Ａに枝管１Ａ〜１Ｄが設けられ、枝管１Ａ〜１
Ｄの端部に蓄熱式バーナＡ〜Ｄが設けられている。蓄熱
式バーナＡ〜Ｄは蓄熱体２ａ〜２ｄとノズル６ａ〜６ｄ
とによってそれぞれ形成されている。燃料、燃焼用空気
のバーナへの供給及び排ガスの排気を行うための燃料電
磁弁３ａ〜３ｄ、燃焼用空気を制御する空気電磁弁４ａ
〜４ｄ及び排ガス電磁弁５ａ〜５ｄが設けられている。
これらの電磁弁は制御装置７によって制御されている。
この実施例では、幹管１０Ａと枝管１Ａ〜１Ｄの断面積
の関係は、（幹管内断面積）／（枝管内断面積）≧２に
設定されている。幹管１０Ａと枝管１Ａ〜１Ｄの断面積
との関係をこのような関係に設定することにより、図３
の実施例と同様な効果を有する。

【００３０】この実施例の燃焼動作について、図５及び
図６を参照して説明する。図４のラジアントチューブ式
加熱装置では、蓄熱式バーナＡ〜Ｄの燃焼を、図５に示
すように、バーナＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順に切り換えて燃焼
制御を行っている。この実施例の燃焼制御では、例え
ば、バーナＡの一つが燃焼している場合には、他の三つ
のバーナＢ〜Ｄ側に燃焼排ガスが吸引されるように動作
している。その詳細なタイミングチャートが図６に示さ
れている。

【００３１】図６に於いて、図６（１）〜（４）はバー
ナＡ〜Ｄの燃焼・排気動作を示している。先ず、バーナ
Ａについて、図６（１）で説明すると、空気電磁弁４ａ
を開き、その後、燃料電磁弁３ａを開いてバーナＡを燃
焼状態とする。バーナＢ，Ｃ，Ｄは時刻ｔ₀で排ガス電
磁弁５ｂ〜５ｄを開き、燃焼排ガスを炉外に排気する。
燃料電磁弁３ａを閉じ、時刻ｔ₁で空気電磁弁４ａを閉
じてバーナＡを消火状態とし、排ガス電磁弁５ａを開
き、バーナＣ，Ｄの排ガス電磁弁５ｃ，５ｄは開いた状
態を維持する。

【００３２】次に、バーナＢの燃焼動作は、図６（２）
に示すように、時刻ｔ₁で空気電磁弁４ｂを開き、燃料
電磁弁３ｂを開いて燃焼状態とし、同時に排ガス電磁弁
５ｂを閉じる。燃料電磁弁３ｂを閉じて時刻ｔ₂で空気
電磁弁４ｂを閉じてバーナＢは消火する。同時に排ガス
電磁弁５ｂを開いてバーナＣの燃焼に移行する。バーナ
Ｃの燃焼動作は、図６（３）に示すように、時刻ｔ₂で
空気電磁弁４ｃを開き、燃料電磁弁３ｃを開いて燃焼状
態とし、同時に排ガス電磁弁５ｃを閉じる。燃料電磁弁
３ｃを閉じて時刻ｔ₃で空気電磁弁４ｃを閉じて消火す
る。同時に排ガス電磁弁５ｃを開く。

【００３３】続いて、バーナＤの動作は、図６（４）に
示すように、時刻ｔ₃で空気電磁弁４ｄを開き、燃料電
磁弁３ｄを開いて燃焼状態とし、同時に排ガス電磁弁５
ｄを閉じる。燃料電磁弁３ｄを閉じて後に時刻ｔ₄で空
気電磁弁４ｄを閉じて消火する。同時に排ガス電磁弁５
ｄを開く。この動作を繰り返して交番燃焼を行ってラジ
アントチューブ式加熱装置を加熱する。無論、図４のラ
ジアントチューブ式加熱装置では、図７に示すように、
バーナＡ，Ｃ，Ｂ，Ｄの順に燃焼制御を行ってもよい。

【００３４】次に、本発明のラジアントチューブ式加熱
装置の他の実施例を図８に基づいて説明する。図８の実
施例は、五つに分岐したチューブに合わせてそれぞれに
蓄熱式バーナが設けられている。図４と同一部分には同
一符号が付与されている。同図に於いて、ラジアントチ
ューブ１０は、幹管１０Ａに枝管１Ａ〜１Ｅが設けら
れ、それらの端部に蓄熱式バーナＡ〜Ｅが設けられてい
る。蓄熱式バーナＡ〜Ｅは蓄熱体２ａ〜２ｅとノズル６
ａ〜６ｅとによってそれぞれ形成されている。燃料、燃
焼用空気のバーナへの供給及び排ガスの排気を行うため
の燃料電磁弁３ａ〜３ｅ、燃焼用空気を制御する空気電
磁弁４ａ〜４ｅ及び排ガス電磁弁５ａ〜５ｅが設けられ
ている。これらの電磁弁は制御装置７により制御されて
いる。

【００３５】この実施例では、１本のバーナを燃焼さ
せ、他の４本のバーナで燃焼排ガスを吸引する運転も可
能であるが、図９に示すように、２本のバーナを燃焼さ
せて、３本のバーナを燃焼排ガスを吸引するように運転
した例を示している。個々の電磁弁の開閉動作は、先に
説明した動作と同様である。無論、運転パターンは、図
９のパターンに限定することなく、他のパターンであっ
てもよいことは明らかである。

【００３６】上述のように、本発明のラジアントチュー
ブ式加熱装置は、様々な実施例を列挙して説明したが、
幹管に何本の枝管を設けてもよい。また、燃焼状態と非
燃焼状態とするバーナの組み合わせは任意である。前述
のように、（燃焼用空気通過時の蓄熱体圧損）＜（排ガ
ス通過時の蓄熱体圧損）の関係にあるので、燃焼バーナ
本数は非燃焼バーナ（燃焼ガス吸引バーナ）より少ない
本数で運転するのが装置の圧損を低減するのに効果的で
ある。

【００３７】また、本実施例では、ラジアントチューブ
の断面形状は円形のものが用いられたが、このようなパ
イブ状のもので構成する必要はなく、多角形の断面を持
つもので構成してもよい。更に、フィンを取り付けて伝
熱面積を増大させたものであってもよい。更に、本実施
例では、ラジアントチューブの材質として耐熱交換なと
の金属、例えば、耐熱交換が用いられたが、セラミック
製で構成してもよい。ラジアントチューブの使用条件は
充分な耐久製を維持できる材質であれば、これらに限定
する必要はない。

【００３８】

【発明の効果】上記説明したように、本発明によれば、
ラジアントチューブに少なくとも３つ以上燃焼装置を取
り付けることによってラジアントチューブ内での燃料の
発熱反応発生箇所が分散して燃焼を継続して、ラジアン
トチューブの温度分布を均一にすることができるので、
部分的に異常な高温状態になることがなく、ラジアント
チューブが熱ストレスによる破損が発生することがな
く、ラジアントチューブの寿命の延長を図ることができ
る利点がある。

【００３９】また、本発明によれば、ラジアントチュー
ブ式加熱装置の枝間の端部に燃焼装置が設置され、幹間
を通じて各枝間が接続された管路網状構造とすることに
より、多数の燃焼装置を取り付けることが可能であり、
ラジアントチューブ内の燃料の発熱反応発生箇所が分散
して燃焼を継続できるので、ラジアントチューブの温度
分布を均一にすることかできるとともに、ラジアントチ
ューブの寿命の延長を図ることができる利点がある。

【００４０】また、本発明によれば、幹間の内断面積が
枝間の内断面積より大きくすることによって、幹間での
燃焼排ガス流速が低下し、幹管内での燃焼ガス流れによ
って生じる圧力損失（流体の摩擦によって生じる圧力損
失）が減少し、燃焼排ガスを排気する各枝管と幹管接続
部の燃焼排ガス圧力が均一化し、燃焼排ガスの流量、排
出量バランスの均一化が可能となり、ラジアントチュー
ブの温度分布を均一にすることかできるので寿命延長を
図ることかできる利点がある。

【００４１】また、本発明によれば、燃焼装置には蓄熱
体が配置され、且つ、交番燃焼することによって、高熱
効率の燃焼装置となり省エネルギーが達成された。更
に、各枝管に配置された燃焼装置交番燃焼することで、
ラジアントチューブ内での燃料の発熱反応発生箇所が分
散して燃焼を継続でき、更に、火炎が常に同一チューブ
に存在しないように制御されるので、火炎温度分布がラ
ジアントチューブに映し出されず、すべての枝管で同じ
ような時間配分で燃焼、排気を繰り返され、且つ枝管間
での表面温度差が生じず、ラジアントチューブの温度分
布をより均一にすることが可能となり、ラジアントチュ
ーブの寿命が延長され、補修等に必要とする経費を低減
できる。

【００４２】また、本発明によれば、燃焼バーナの数が
非燃焼バーナの数より少ない構成で交番燃焼を行うこと
によって、蓄熱体通過圧損が燃焼用空気通過時で決定さ
れ、且つ蓄熱体通過圧損が従来方式より小さくなり、給
排気トータルの蓄熱バーナ圧損を減少させることができ
るので、送風機動力が低減できる利点がある。

【００４３】また、本発明によれば、交番燃焼を行うバ
ーナの燃焼終了時に、燃料の供給を止めてから０．５秒
以上遅延させて燃料用空気の供給を停止することによっ
て、残圧で噴出する燃料が完全燃焼するためにＣＯが発
生せず完全な交番燃焼を継続することが可能である利点
がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るラジアントチューブ式加熱装置の
一実施例を示す図である。

【図２】図１の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

【図３】本発明に係るラジアントチューブ式加熱装置の
他の実施例を示す図である。

【図４】本発明に係るラジアントチューブ式加熱装置の
他の実施例を示す図である。

【図５】図４の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

【図６】図４の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

【図７】図４の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

【図８】本発明に係るラジアントチューブ式加熱装置の
他の実施例を示す図である。

【図９】図８の動作を示すタイミングチャート図であ
る。

【図１０】従来のラジアントチューブ式加熱装置の例を
示す図である。

【図１１】従来のラジアントチューブ式加熱装置の例を
示す図である。

【符号の説明】

１，１ａ〜１ｃラジアントチューブ１Ａ〜１Ｅ枝管２ａ〜２ｅ蓄熱体３ａ〜３ｅ燃料電磁弁４ａ〜４ｅ空気電磁弁５ａ〜５ｅ排ガス電磁弁６ａ〜６ｅノズル７制御装置１０ラジアントチューブ１０Ａ幹管Ａ〜Ｅ蓄熱式バーナ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラジアントチューブ式加熱装置に於い
て、ラジアントチューブに少なくとも３つ以上の燃焼装置を
備えることを特徴とするラジアントチューブ式加熱装
置。
【請求項２】ラジアントチューブ式加熱装置に於い
て、ラジアントチューブが幹管と前記幹管に連設した枝管と
からなり、前記枝管が３つ以上設けられ、前記枝管の端
部に燃焼装置を設けたことを特徴とするラジアントチュ
ーブ式加熱装置。
【請求項３】前記請求項２に記載のラジアントチュー
ブ式加熱装置に於いて、前記幹管の内断面積が前記枝管の内断面積よりも大きい
ことを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項４】前記請求項１，２又は３に記載のラジア
ントチューブ式加熱装置に於いて、前記燃焼装置に蓄熱体を備えることを特徴とするラジア
ントチューブ式加熱装置。
【請求項５】前記請求項４に記載のラジアントチュー
ブ式加熱装置に於いて、前記燃焼装置がある周期で燃焼状態と非燃焼状態を繰り
返して交番燃焼することを特徴とするラジアントチュー
ブ式加熱装置。
【請求項６】前記請求項５に記載のラジアントチュー
ブ式加熱装置に於いて、前記燃焼装置が交番燃焼し、前記燃焼装置の燃焼バーナ
の数が非燃焼バーナの数より少ない構成で交番燃焼する
ように制御する制御装置を備えることを特徴とするラジ
アントチューブ式加熱装置。
【請求項７】前記請求項５又は６に記載のラジアント
チューブ式加熱装置に於いて、ラジアントチューブに設けられた前記燃焼装置の数に応
じて、前記燃焼装置の燃焼状態と非燃焼状態の切り替え
を行うバーナ数を前記燃焼装置の数の二分の一以下とす
ることを特徴とするラジアントチューブ式加熱装置。
【請求項８】ラジアントチューブ式加熱装置に於い
て、ラジアントチューブに設けられた蓄熱式バーナが交番燃
焼する際に、燃料供給を停止してから所定時間遅延させ
て燃焼用空気の供給を停止するように制御することを特
徴とするラジアントチューブ式加熱装置。