KR20180101987A

KR20180101987A - 버너 장치 및 가열 처리 설비

Info

Publication number: KR20180101987A
Application number: KR1020170125144A
Authority: KR
Inventors: 겐이치 도모자와; 유사쿠 가와모토; 도모키 가타야마; 시야오텡 딩; 고지 사쿠베야
Original assignee: 쥬가이로 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2017-03-06
Filing date: 2017-09-27
Publication date: 2018-09-14
Also published as: TWI712762B; KR102376676B1; CN108534140A; TW201833478A; JP6479071B2; JP2018146168A

Abstract

공기 공급관의 내주측의 연료 가스 공급관에 의해 안내되는 연료 가스와, 공기 공급관에 의해 안내되는 공기를 혼합해 연소시키는 것에 있어서, 연료 가스 공급관의 선단에 전방을 향해 외주측으로 테이퍼 형상으로 넓어지도록 설치한 보염통에, 공기 공급관에 있어서의 공기를 보염통 내로 안내하는 공기 도입 구멍과 공기 안내부를 설치하는 동시에, 연료 가스 공급관의 선단부에, 연료 가스를 연료 가스 공급관의 중앙부에서 분출시키는 주분사구와, 주분사구의 주의에서 분출시키는 복수의 부분사구를 설치하여, 연료 가스 및/또는 공기의 양을 제어하는 제어 장치를 설치했다.

Description

버너 장치 및 가열 처리 설비 {BURNER AND HEAT TREATMENT FACILITY}

본 발명은, 공기 공급관의 내주측에 연료 가스 공급관이 설치되고, 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스와, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기를 혼합하여 연소시키는 버너 장치 및 이러한 버너 장치를 이용한 가열 처리 설비에 관한 것이다. 특히, 상기 버너 장치에 있어서, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 상기 연료 가스가 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기와 적절하게 혼합해 화염이 적절하게 유지되고, 버너의 턴 다운 비율을 크게 할 수 있도록 한 점에 특징을 가지는 것이다.

종래부터, 공업로 등의 가열 처리 설비에 있어서는, 공기 공급관의 내주측에 연료 가스 공급관이 설치되고, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스와, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기를 혼합해 연소시키는 버너 장치가 널리 이용되고 있다.

여기에서, 이러한 버너 장치에 있어서는, 일반적으로 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양과 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기의 양을 적게 하면, 상기 연료 가스와 공기가 충분히 혼합되지 않고유지되지 않아서 연소를 계속할 수 없게 되기 때문에, 큰 턴 다운 비율을 확보 할 수 없다는 문제가 있었다.

따라서, 기존에 있어서는, 상기와 같이 버너 장치에 있어서의 화염이 꺼진 경우에 대응하기 위해, 버너 장치에 파일럿 버너나 전기식 점화 장치를 설치하는 것이 행해지고 있었다.

그러나, 이와 같이 파일럿 버너를 설치하는 경우에는, 이 파일럿 버너에 연료 가스 등을 별도로 공급하는 시설 등이 필요하게 되어, 비용이 많이 드는 동시에, 장치가 대형화하는 등의 문제가 있었다.

또한, 종래에 있어서는, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 연료 가스와 공기를 혼합한 혼합 가스가 선단측에 공급되는 버너 본체부의 선단부에, 선단측에 테이퍼 형상으로 돌출하도록 설치한 분출 구멍 형성부의 중앙부에 주(主)분출 구멍을 설치하는 동시에, 테이퍼 형상이 된 경사 부분에 보염(保炎) 형성용 구멍을 설치하고, 또한 상기 분출 구멍 형성부의 바깥쪽으로, 분출 구멍 형성부보다 선단측에 돌출한 통(筒) 형상의 보호부를 설치하고, 보염 형성용 구멍에서 분출되는 상기 혼합 가스를 보호부 내에서 연소시키도록 한 것이 도시되어 있다.

그러나, 특허 문헌 1에 나타낸 것은, 연료 가스와 공기를 미리 혼합한 혼합 가스를 버너 본체부의 선단부에 설치된 분출 구멍 형성부로 안내하고, 이 분출 구멍 형성부의 경사 부분에 설치된 보염 형성용 구멍에서 분출시킨 혼합 가스를 보호부 내에서 연소시키는 것이기 때문에, 혼합 가스에 있어서의 연료 가스의 양을 적게 하면, 혼합 가스를 안정적으로 연소시키는 것이 곤란하게 된다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 2에 있어서는, 분사 연료의 통과구(通過口)를 개구한 역 원추 형상의 본체의 주벽 전면(周壁全面)에, 반대 방향을 향해 연소용 공기를 각각 전방을 향해 선회 분기시키는 다수의 전부(前部) 슬릿과 후부(後部) 슬릿을 간격을 두고 전후 이단에 걸쳐 방사 방향으로 개구시키는 동시에 후부 슬릿을 통과구까지 개방시킨 것이 나타내져 있다.

그러나, 특허 문헌 2에 나타낸 바는, 분사 연료의 통과구를 역 원추 형상의 본체 중앙부에 개구시키고,이 중앙부의 통과구에서 연료를 분사시킬 뿐이기 때문에, 분사하는 연료의 양을 적게 한 경우, 중앙부의 통과구에서 분사하는 연료가 반드시, 전부 슬릿과 후부 슬릿에서 전방을 향해 선회 분기시키는 연소용 공기와 충분히 접촉해 연소된다고는 한정되지 않고, 여전히, 분사시키는 연료를 적게 한 경우에 화염을 확실하게 유지시키는 것이 곤란하게 된다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 3, 4에 있어서도, 공급하는 연료의 양을 변화해 광범위하게 연소가 이루어질 수 있는 고(高) 턴 다운 비율을 만족시키도록 한 버너가 제안되고 있다.

그러나, 특허 문헌 3, 4에 나타낸 바에 있어서도, 여전히, 분사시키는 연료를 적게 한 경우에 화염을 확실하게 유지시키는 것은 곤란하게 된다는 문제가 있었다.

또한, 특허 문헌 5에 나타낸 바와 같은, 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치하고, 한쪽의 축열실에 있어서, 이 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열로 인해 가열된 연소용 공기를, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 동작을 실시하는 한편, 다른쪽의 축열실에 있어서, 연료 가스를 연소시켜 후의 연소 배기 가스를 이 축열실에 수용된 축열재에 흡인해 축열시키는 동작을 하도록 하여, 상기 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환하는 것을 특징으로 하는 가열 처리 장치에서는, 연소용 공기의 분사와 흡입을 전환하는 전환 밸브의 개폐 동작 시간이 몇 초 걸리고, 그 사이에는 공기의 흐름이 불안정하게 되기 때문에, 종래에는 연료 가스의 공급을 차단하고 화염을 소화했었다. 그 때문에, 파일럿 버너나 전기식 점화 장치 등의 점화 장치를 설치해, 연소용 공기의 전환 때마다 다시 점화할 필요가 있고, 연소 장치의 구조나 제어가 복잡해 진다고 하는 문제가 있었다. 또한, 화염이 소화되면 버너 장치 부근의 분위기 온도를 유지하기 어려워지기 때문에, 노(爐) 내 온도가 변동해 버리는 요인도 되었다.

일본국 특개 2007-263452호 공보 일본국 실개소 63-142522호 공보 일본국 특개소 51-150129호 공보 일본국 실개소 62-910호 공보 일본국 특개 2007-24335호 공보

본 발명은, 버너 장치에 있어서의 상기와 같은 문제를 해결하는 것을 과제로 하는 것이다.

특히, 공기 공급관의 내주측에 연료 가스 공급관이 설치되고, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스와, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기를 혼합해 연소시키는 버너 장치에 있어서, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 상기 연료 가스가 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기와 적절하게 혼합해 화염이 적절하게 유지되고, 버너의 턴 다운 비율을 크게 할 수 있도록 하는 것을 과제로 하는 것이다.

본 발명에 관한 버너 장치에 있어서는, 상기와 같은 과제를 해결하기 위해, 공기 공급관의 내주측에 연료 가스 공급관이 설치되고, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스와, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기를 혼합해 연소시키는 버너 장치에 있어서, 상기 공기 공급관의 내주측에 설치된 상기 연료 가스 공급관의 선단에 전방을 향해 외주측으로 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통을 설치하고, 이 보염통에, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기를 보염통 내로 안내하는 공기 도입 구멍과, 이 공기 도입 구멍의 부분에 공기 흐름의 상류측에 돌출하도록 하여 상기 공기 공급관에서 공기를 상기 공기 도입 구멍으로 안내하는 공기 안내부를 설치하는 동시에, 상기 연료 가스 공급관의 선단부에 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스를, 연료 가스 공급관의 중앙부에서 분출시키는 주(主)분사구와, 상기 주분사구의 주위에서 분출시키는 복수의 부(副)분사구를 설치하고, 상기 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양 및/또는 공기 공급관에 공급하는 공기의 양을 제어하는 제어 장치를 설치하도록 했다.

그리고, 본 발명의 버너 장치에 있어서는, 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스를, 연료 가스 공급관의 선단부의 중앙부에 있어서의 주분사구와, 이 주분사구의 주위에 설치된 복수의 부분사구에서 분출시키는 동시에, 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기를, 상기 연료 가스 공급관의 선단에 전방을 향해 외주측으로 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통에 설치한 상기 공기 안내부에 의해, 보염통에 설치한 상기 공기 도입 구멍을 통해 보염통 내에 안내하도록 하고 있다. 이렇게 하면, 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 연료 가스가 상기 주분사구 외에 주분사구의 주위에 설치된 복수의 부분사구에서 분출되고, 복수의 부분사구에서 분출된 연료 가스가 테이퍼를 따라 흘러서, 상기 공기 공급관에서 상기의 보염통에 설치된 공기 안내부에 의해 공기 도입 구멍을 통해 보염통 내로 안내된 공기와 충분히 혼합해 연소되고, 화염이 안정적으로 유지되게 된다.

또한, 공기 도입 구멍은 공기 흐름에 대해 경사 방향의 슬릿이며, 공기 안내부가 공기 흐름의 상류측에 돌출하고 있기 때문에, 공기의 흐름을 많이 받아내서 경사 방향으로 선회시켜 보염통 내로 안내할 수 있고, 그 교반 효과에 의해 연료 가스와의 혼합이 더 촉진된다.

또한, 본 발명에 관한 버너 장치에 있어서는, 상기 연료 가스 공급관의 중앙부에서 연료 가스를 분출시키는 주분사구를, 이 주분사구의 주위에서 연료 가스를 분출시키는 복수의 부분사구보다 선단측에 돌출하도록 설치하고, 이 주분사구의 주위에 있어서의 각 부분사구에서 분출된 연료 가스를 안내하는 안내부를 설치하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 주분사구의 주위에 있어서의 각 부분사구에서 분출 된 연료 가스가, 외부의 영향을 받는 일 없이 상기 안내부를 통해, 공기 도입 구멍에서 보염통 내로 안내된 공기의 위치에 적절하게 안내되고, 이 공기와 충분히 혼합해 화염이 유지되게 된다.

또한, 본 발명에 관한 가열 처리 설비에 있어서는, 상기와 같은 버너 장치를 이용해, 상기 제어 장치에 의해 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 제어하고, 연소를 제어해 가열 처리를 할 수 있도록 했다.

그리고, 이 가열 처리 설비에 있어서는, 상기 제어 장치에 의해, 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양 및/또는 공기 공급관에 공급하는 공기의 양을 제어하여 연료 가스의 연소를 제어할 수 있고, 상기와 같이 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 주분사구의 주위에 있어서의 각 부분사구에서 분출된 연료 가스가, 상기와 같이 공기 공급관에서 상기 공기 안내부에 의해 공기 도입 구멍을 통해 보염통 내로 안내된 공기와 충분히 혼합해 연소되고, 화염이 유지되게 되어, 버너의 턴 다운 비율을 크게 하고, 연료 가스의 연소를 넓은 범위에서 제어 할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 관한 가열 처리 설비에 있어서는, 상기 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치하고, 한쪽의 축열실에 있어서, 이 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 동작을 실시하는 한편, 다른쪽의 축열실에 있어서, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 이 축열실에 흡인해 수용된 축열재에 축열시키는 동작을 실시하도록 하고, 상기 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환하도록 할 수 있다.

여기서, 상기와 같이 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치한 가열 처리 설비에 있어서는, 상기 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환할 때, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양을 적게 하여, 연료 가스 공급관의 중앙부에 있어서의 주분사구 및 그 주위에 있어서의 복수의 부분사구에서 연료 가스를 분출시켜, 상기 연료 가스를, 상기 보염통에 있어서의 공기 도입 구멍의 부분을 통해 보염통 내로 안내된 공기와 혼합해, 연료 가스의 연소를 지속시키도록 할 수 있다. 이렇게 하면, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환할 때, 상기 버너 장치에 있어서의 화염이 꺼지는 일이 없어지고, 파일럿 버너나 전기식 점화 장치를 설치하지 않더라도, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환하는 동작을 계속해서 안정적으로 할 수 있게 된다.

본 발명에 있어서의 버너 장치에 있어서는, 상기와 같이 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스의 양을 적게 한 경우에 있어서도, 연료 가스가 연료 가스 공급관의 주분사구와 주분사구의 주위에 설치된 복수의 부분사구에서 분출되고, 복수의 부분사구에서 분출된 연료 가스가, 연료 가스 공급관의 선단에 설치된 보염통 내에 공기 도입 구멍을 통해 안내되어서 공기와 충분히 혼합해 연소되고, 화염이 유지되게 된다.

이 결과, 본 발명에 있어서의 버너 장치를 이용한 가열 처리 설비에 있어서서는, 버너의 턴 다운 비율을 크게 하고, 연료 가스의 연소를 넓은 범위에서 제어 할 수 있게 된다.

또한, 상기 가열 처리 설비에 있어서, 상기 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치하고, 한쪽의 축열실에 있어서, 이 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열로 인해 가열된 연소용 공기를, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 동작을 하는 한편, 다른쪽의 축열실에 있어서, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 이 축열실에 수용된 축열재에 축열시키는 동작을, 교대로 전환하여 할 경우, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환할 때, 상기 버너 장치에 있어서의 화염이 꺼지는 일이 없어지고, 파일럿 버너나 전기식 점화 장치를 설치하지 않더라도, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 위해 전환 밸브를 교대로 전환하는 동작 중에 있어서도 노 내의 온도 변동이 없어진다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 있어서 사용하는 버너 장치의 개략 설명도이다.
도 2는, 상기 실시 형태에 사용하는 버너 장치의 선단부에 있어서, 연료 가스와 공기가 흐르는 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.
도 3은, 상기 실시 형태에 사용하는 버너 장치의 선단부를 정면에서 본 개략 설명도이다.
도 4는, 상기 실시 형태에 사용하는 버너 장치에 있어서, 연료 가스 공급관의 선단에 설치한 보염통에, 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기를 보염 통 내의 연료 가스 공급관측으로 안내하는 공기 도입 구멍과 공기 안내부를 설치한 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.
도 5는, 상기 실시 형태에 있어서의 버너 장치를 이용한 제1의 가열 처리 설비을 나타내고, (A)는 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관에 공급하는 공기의 양을 많게 하고, 화염을 크게 해 연소량을 크게 한 상태를 나타낸 개략 단면 설명도, (B)는 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관에 공급하는 공기의 양을 적게 하고, 화염을 작게 해 연소량을 작게 한 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.
도 6은, 상기 실시 형태에 있어서의 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치한 제2의 가열 처리 설비에 있어서, 한쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 한편, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 다른쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열시키는 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.
도 7은, 상기 제2의 가열 처리 설비에 있어서, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 전환함에 있어서, 한쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 동작과, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 다른쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열시키는 동작을 정지하게 한 상태에서, 상기 버너 장치에 있어서의 화염을 작게 해 보염시키는 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.
도 8은, 상기 제2의 가열 처리 설비에 있어서, 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 전환하고, 다른쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해 연료 가스를 연소시키는 한편, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 한쪽의 축열실에 수용된 축열재에 축열시키는 상태를 나타낸 개략 단면 설명도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 버너 장치 및 가열 처리 설비를 첨부 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명에 관한 버너 장치 및 가열 처리 설비는, 하기의 실시 형태에 나타낸 것에 한정되지 않고, 발명의 요지를 변경하지 않는 범위에 있어서, 적절하게 변경하여 실시 할 수 있는 것이다.

이 실시 형태에 있어서의 버너 장치(10)에 있어서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 공기 공급 장치(X)에 의해 공기를 공기 도입부(11a)에서 공기 공급관(11) 내로 공급하게 하는 한편, 연료 가스 공급 장치(Y)에 의해 연료 가스를 연료 가스 도입부(12a)에서 상기 공기 공급관(11)의 내주측에 배치된 연료 가스 공급관(12) 내로 공급하게 하도록 하고, 상기 공기 공급 장치(X)에 의해 공기 공급관(11) 내로 공급하게 하는 공기의 양과, 연료 가스 공급 장치(Y)에 의해 연료 가스 공급관(12) 내로 공급하게 하는 연료 가스의 양을 제어 장치(Z)에 의해 제어하도록 하고 있다.

그리고, 상기와 같이 공기 공급관(11) 내로 공급된 공기와, 연료 가스 공급관(12) 내로 공급된 연료 가스를 버너 장치(10)의 선단측으로 안내하여 혼합해 연소시키도록 하고 있다. 또한, 상기 버너 장치(10)에 있어서는, 공기 공급관(11) 내로 공급된 공기와, 연료 가스 공급관(12) 내로 공급된 연료 가스를 버너 장치(10)의 선단부에 있어서 혼합해 연소시킬 때, 상기 연료 가스 공급관(12)의 중심부에 버너 장치(10)의 선단측에 이르도록 하여 점화 플러그(13)를 설치하고, 이 점화 플러그(13)에 의해 공기와 연료 가스를 혼합한 혼합 가스를 점화시켜 연소를 개시하도록 하고 있다.

그리고, 이 실시 형태에 있어서의 버너 장치(10)에 있어서는, 도 1 내지 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 연료 가스 공급관(12)의 선단에 전방을 향해 공기 공급관(11)측에 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통(14)을 설치하고, 이 보염통(14)에 공기 공급관(11)을 통해 연료 가스 공급관(12)의 외주측으로 안내된 공기를 보염통 (14) 내로 안내하는 공기 도입 구멍(14a)을 둘레 방향으로 적당한 간격을 통해 복수 설치하는 동시에, 이 보염통(14)에 있어서의 각 공기 도입 구멍(14a)의 부분에 공기 흐름의 상류측에 돌출하도록 하여, 상기 공기 공급관(11)에서 공기를 받아내서, 상기 각 공기 도입 구멍(14a) 내로 안내하는(도 4의 F 참조) 공기 안내부 (14b)를 설치하고 있다.

또한, 상기 연료 가스 공급관(12)의 선단부에, 연료 가스 공급관(12)을 통해안내된 연료 가스를 분출시키기 위한 분출용 부재(15)를 부착하고, 이 분출용 부재 (15)의 선단 중앙부에 연료 가스를 연료 가스 공급관(12)의 중앙부에서 분출시키는 주분사구(15a)를 설치하는 동시에, 상기 주분사구(15a)보다 후방측의 주위에서 연료 가스를 바깥쪽을 향해 분출시키는 부분사구(15b)를 둘레 방향으로 소요 간격을 통해 복수 설치하고, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 각 부분사구(15b)에서 분출 된 연료 가스를 안내하는 오목 형상의 안내부(15c)를 설치하고 있다.

그리고, 이와 같이 주분사구(15a)보다 후방측의 주위에서 연료 가스를 바깥쪽을 향해 분출시키는 부분사구(15b)를 둘레 방향으로 소요 간격을 통해 복수 설치하는 동시에, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 각 부분사구(15b)에서 분출된 연료 가스를 안내하는 안내부(15c)를 설치하면, 연료 가스 공급관(12)을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 적게 해 연소를 하는 경우에 있어서도, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 각 부분사구(15b)에서 분출된 연료 가스가, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 안내부(15c)를 통해 연료 가스 공급관(12)의 선단 외주측으로 안내되고, 코안다 효과(coanda effect)에 의해 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통(14)을 따라 진행하고, 상기 공기 도입 구멍(14a)을 통해 보염통(14) 내로 안내된 공기와 충분히 혼합해 연소되어, 화염이 유지되게 된다.

다음으로, 제1의 가열 처리 설비로서, 도 5(A), (B)에 나타낸 바와 같이, 공업로(20)에 상기 버너 장치(10)를 이용한 경우에 대해 설명한다.

여기서,이 공업로(20)에 있어서는, 그 노벽(21)을 관통하도록 하여 상기 버너 장치(10)의 선단부를 부착하고, 상기 제어 장치(Z)에 의해, 연료 가스 공급 장치(Y)에 의해 연료 가스 도입부(12a)에서 연료 가스 공급관(12) 내로 공급하게 하는 연료 가스를 제어하는 동시에, 공기 공급 장치(X)에 의해 공기 도입부(11a)에서 공기 공급관(11) 내로 공급하게 하는 공기의 양을 제어하도록 하고 있다.

그리고, 상기 버너 장치(10)에 있어서, 공업로(20) 내에 있어서의 연료 가스의 연소량을 크게 함에 있어서는, 도 5(A)에 나타낸 바와 같이, 연료 가스 공급관 (12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 많게하고, 화염을 크게 해 연소량을 크게 하도록 한다.

한편, 상기 버너 장치(10)에 있어서, 공업로(20) 내에 있어서의 연료 가스의 연소량을 적게 함에 있어서는, 도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 연료 가스 공급관(12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 적게 하고, 화염을 작게 해 연소량을 적게 하도록 한다.

여기서, 상기 버너 장치(10)를 이용하면, 도 5(B)에 나타낸 바와 같이, 연료 가스 공급관(12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 적게 하더라도, 상기와 같이 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 각 부분사구(15b)에서 분출된 연료 가스가, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 안내부(15c)를 통해 연료 가스 공급관(12)의 선단 외주측으로 안내되고, 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통(14)을 따라 진행해, 상기 공기 도입 구멍(14a)을 통해 보염통(14) 내로 안내된 공기와 충분히 혼합해 연소되어, 화염이 실화하기 어렵게 되고, 버너의 턴 다운 비율을 크게 확보하여, 연료 가스의 연소를 넓은 범위에서 제어 할 수 있게 된다.

다음으로, 제2의 가열 처리 설비로서, 도 6 내지 도 8에 나타낸 바와 같이, 공업로(20)의 노벽(21)을 관통하도록 하여 상기 버너 장치(10)의 선단부를 부착하는 동시에, 상기 버너 장치(10)의 근방에 있어서, 버너 장치(10)의 양측에 축열재 (31A, 31B)가 수용된 한 쌍의 축열실(30A, 30B)을 설치하고, 각 축열실(30A, 30B)에서 각각 안내관(32A, 32B)을, 공업로(20)의 노벽(21)을 관통하도록 하여 버너 장치(10)의 양측에 설치한 경우에 대해 설명한다.

여기서, 상기 제2의 가열 처리 설비에 있어서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 상기 버너 장치(10)에 있어서의 연료 가스 공급관(12)에서 분출되는 연료 가스의 양을 많게 한 상태에서, 상기 한쪽의 축열실(30A)에 수용된 축열재(31A)에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 상기 안내관(32A)을 통해 상기 연료 가스 공급관(12)에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사하고, 공업로(20) 내에 있어서 연료가스를 연소시키는 동작을 실시하는 한편, 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서는, 상기와 같이 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를, 공업로(20) 내에서 상기 안내관(32B)을 통해 흡인하여 이 축열실(30B)로 안내하고,이 축열실(30B)에 수용된 축열재(31B)에 축열시키도록 한다.

또한, 여기에서는, 연소용 공기를 분사하거나, 연소 배기 가스를 흡인하기 위해서 축열실(30A, 30B)에 설치한 배관이나 전환 밸브의 도시는 생략한다.

이어서, 한쪽의 축열실(30A)과 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서의 동작을 교대로 전환함에 있어서의 전환 밸브의 작동 중에는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 한쪽의 축열실(30A)에서 가열된 연소용 공기를, 안내관(32A)을 통해 공업로(20) 내에 분출되는 동작을 정지시키는 동시에, 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 공업로(20) 내에서 상기 안내관(32B)을 통해 이 축열실(30B)로 안내하는 동작을 정지시키고, 이 상태에서, 상기 연료 가스 공급관 (12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 적게한다. 이와 같이 연료 가스 공급관(12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 적게 하더라도, 상기 버너 장치(10)를 이용하면, 상기와 같이 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 각 부분사구(15b)에서 분출된 연료 가스가, 주분사구(15a)의 주위에 있어서의 안내부(15c)를 통해 연료 가스 공급관 (12)의 선단 외주측으로 안내되고, 상기 공기 도입 구멍(14a)을 통해 보염통(14) 내로 안내된 공기와 충분히 혼합해 연소되어, 화염이 꺼지는 것이 방지된다.

그 후, 한쪽의 축열실(30A)과 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서의 동작을 전환하도록 하고, 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 버너 장치(10)에 있어서의 연료 가스 공급관(12)에서 분출되는 연료 가스의 양을 많게 한 상태에서, 상기 다른쪽의 축열실(30B)에 수용된 축열재(31B)에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 상기 안내관(32B)을 통해 상기 연료 가스 공급관(12)에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사해, 공업로(20) 내에 있어서 연료 가스를 연소시키는 동작을 하도록 하고, 한 쪽의 축열실(30A)에 있어서는, 상기와 같이 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를, 공업로(20) 내에서 상기 안내관(32A)을 통해 이 축열실(30A)로 안내하고,이 축열실(30A)에 수용된 축열재(31A)에 축열시키도록 한다.

여기서, 상기 제2의 가열 처리 설비에 있어서는, 상기와 같이 한쪽의 축열실(30A)과 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서의 동작을 전환할 때, 연료 가스 공급관 (12)에 공급하는 연료 가스의 양 및 공기 공급관(11)에 공급하는 공기의 양을 적게하더라도, 상기 버너 장치(10)에 있어서의 화염이 꺼지는 일이 없어지고, 파일럿 버너를 설치하지 않더라도, 한쪽의 축열실(30A)과 다른쪽의 축열실(30B)에 있어서의 동작을 교대로 전환하는 동작을 계속 안정적으로 할 수 있게 된다.

또한, 상기 실시 형태에 있어서의 가열 처리 설비에 있어서는, 상기 버너 장치(10)를 공업로(20)에 이용하는 예를 나타냈지만, 상기 버너 장치(10)를 사용하는 가열 처리 설비는 이러한 공업로(20)에 한정되지 않고, 도시하지 않지만, 래들(ladle) 등의 건조나 가열에 이용할 수도 있다.

10 버너 장치
11 공기 공급관
11a 공기 도입부
12 연료 가스 공급관
12a 연료 가스 도입부
13 점화 플러그
14 보염통
14a 공기 도입 구멍
14b 공기 안내부
15 분출용 부재
15a 주분사구
15b 부분사구
15c 안내부
20 공업로
21 노벽
30A, 30B 축열실
31A, 31B 축열재
32A, 32B 안내관
F 연소용 공기의 흐름
X 공기 공급 장치
Y 연료 가스 공급 장치
Z 제어 장치

Claims

공기 공급관의 내주측에 연료 가스 공급관이 설치되고, 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스와, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내되는 공기를 혼합해 연소시키는 버너 장치에 있어서, 상기 공기 공급관의 내주측에 설치된 상기 연료 가스 공급관의 선단에 전방을 향해 외주측으로 테이퍼 형상으로 넓어진 보염통을 설치하고, 이 보염통에, 상기 공기 공급관을 통해 연료 가스 공급관의 외주측으로 안내된 공기를 보염통 내로 안내하는 공기 도입 구멍과,이 공기 도입 구멍의 부분에 공기 흐름의 상류측에 돌출하도록 하여 상기 공기 공급관에서 공기를 상기 공기 도입 구멍에 안내하는 공기 안내부를 설치하는 동시에, 상기 연료 가스 공급관의 선단부에 연료 가스 공급관을 통해 안내된 연료 가스를, 연료 가스 공급관의 중앙부에서 분출시키는 주분사구와, 상기 주분사구의 주위에서 분출시키는 복수의 부분사구를 설치하여, 상기 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양 및/또는 공기 공급관에 공급하는 공기의 양을 제어하는 제어 장치를 설치한 것을 특징으로 하는 버너 장치.
청구항 1의 기재에 있어서,
상기 연료 가스 공급관의 중앙부에서 연료 가스를 분출시키는 주분사구를, 주분사구의 주위에서 분출시키는 복수의 부분사구보다 선단측에 돌출하도록 설치하고, 이 주분사구의 주위에 상기 각 부분사구에서 분출된 연료 가스를 안내하는 안내부를 설치한 것을 특징으로 하는 버너 장치.
청구항 1 또는 청구항 2에 기재된 버너 장치를 이용해, 상기 제어 장치에 의해 연료 가스 공급관을 통해 안내되는 연료 가스의 양을 제어하고, 연소를 제어시켜 가열 처리를 하는 것을 특징으로 하는 가열 처리 설비.
청구항 3의 기재에 있어서,
상기 버너 장치의 근방에 축열재가 수용된 한 쌍의 축열실을 설치하고, 한쪽의 축열실에 있어서, 이 축열실에 수용된 축열재에 축열된 열에 의해 가열된 연소용 공기를, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에서 분출되는 연료 가스를 향해 분사하여 연료 가스를 연소시키는 동작을 실시하는 한편, 다른쪽의 축열실에 있어서, 연료 가스를 연소시킨 후의 연소 배기 가스를 이 축열실에 수용된 축열재에 흡인하여 축열시키는 동작을 하도록 하고, 상기 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환하는 것을 특징으로 하는 가열 처리 설비.
청구항 4의 기재에 있어서,
상기 한쪽의 축열실과 다른쪽의 축열실에 있어서의 동작을 교대로 전환할 때, 상기 버너 장치에 있어서의 연료 가스 공급관에 공급하는 연료 가스의 양을 적게 하고, 상기 연료 가스 공급관의 중앙부에 있어서의 주분사구 및 그 주위에 있어서의 복수의 부분사구에서 연료 가스를 분출시켜, 상기 연료 가스를 상기 보염통에 있어서의 공기 도입 구멍의 부분을 통해 보염통 내로 안내된 공기와 혼합해, 연료 가스의 연소를 지속시키는 것을 특징으로 하는 가열 처리 설비.