(57)【要約】【課題】ラジアントチューブバーナの内部構成の左右対称性を不要にし、これによって設計自由度を大きくした、ラジアントチューブバーナを提供する。【解決手段】閉塞端２ａ側に燃焼領域Ｒ１を形成し、開口端２ｂ側に通気領域Ｒ２を形成する有底筒状の耐熱性チューブ２と、通気領域Ｒ２側から燃焼領域Ｒ１内に燃料を供給する内部バーナ３と、空気Ｙを供給する給気口５ａと、燃焼ガスＧを排気する排気口６ａと、給気口５ａ及び排気口６ａの一方と開口端２ｂ側とを連通させる第１の通気路８ａ、及び他方と開口端側２ｂとを連通させる第２の通気路８ｂと、各通気路内にそれぞれ配設される蓄熱体１１と、を備えるラジアントチューブバーナである。給気口５ａ及び排気口６ａと第１の通気路８ａ及び第２の通気路８ｂとの間に、各通気路が連通する給気口５ａ又は排気口６ａを切り替える通気路切替手段２０が設けられている。【選択図】図１
2014040962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有蓋筒形状の耐熱性チューブと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に燃料を供給する内部バーナと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に酸化剤ガスを供給するための給気口と、前記耐熱性チューブ内で発生した燃焼ガスを前記開口端側に排気するための排気口と、前記給気口及び前記排気口のうちの一方と前記開口端側とを連通させる第１の通気路と、前記給気口及び前記排気口のうちの他方と前記開口端側とを連通させる第２の通気路と、前記各通気路内にそれぞれ配設される第１の蓄熱体及び第２の蓄熱体と、を備え、
前記給気口及び前記排気口と前記第１の通気路及び前記第２の通気路との間には、前記各通気路が連通する前記給気口又は前記排気口を切り替える通気路切替手段が設けられていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項２】
一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有蓋筒形状の耐熱性チューブと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に燃料を供給する内部バーナと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に酸化剤ガスを供給するための給気口と、前記耐熱性チューブ内で発生した燃焼ガスを前記開口端側に排気するための排気口と、前記給気口及び前記排気口のうちの一方と前記開口端側とを連通させる第１の通気路と、前記給気口及び前記排気口のうちの他方と前記開口端側とを連通させる第２の通気路と、前記各通気路内にそれぞれ収容される第１の蓄熱体及び第２の蓄熱体と、を備え、
前記第１の蓄熱体及び前記第２の蓄熱体には、それぞれが収容される通気路を切り替える蓄熱体切替手段が設けられていることを特徴とするラジアントチューブバーナ。
【請求項３】
前記内部バーナは、前記耐熱性チューブの中心軸からずれて該耐熱性チューブの側壁内面側に配置されており、前記給気口は、前記排気口より前記内部バーナ側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラジアントチューブバーナ。
【請求項４】
前記給気口には、前記酸化剤ガスを、前記内部バーナ側に向けて案内する案内手段が設けられていることを特徴とする請求項３記載のラジアントチューブバーナ。
【請求項５】
前記内部バーナは、そのノズル先端部が、前記耐熱性チューブの側壁内面側に向けて設けられており、前記給気口は、前記排気口より前記内部バーナのノズル先端部が向く前記耐熱性チューブの側壁内面側に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のラジアントチューブバーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアントチューブバーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、加熱炉の炉内を加熱するために、例えば特許文献１〜特許文献３に示すようなラジアントチューブバーナが用いられている。
ラジアントチューブバーナは、有底筒状の耐熱性チューブを有し、耐熱性チューブ内で発生させた燃焼ガスによって耐熱性チューブを加熱し、この加熱された耐熱性チューブによって前記炉内を加熱するように構成されている。
このようなラジアントチューブバーナでは、耐熱性チューブの開口端側から閉塞端側の燃焼領域に向けて燃料や空気（酸化剤ガス）を供給し、耐熱性チューブの内部で発生させた燃焼ガスを再び耐熱性チューブの開口端側から排気する構成が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−７９５２４号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２２２２号公報
【特許文献３】特開２００５−１２１３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記のラジアントチューブバーナでは、燃料を供給する内部バーナを挟んでその両側に、空気を供給しあるいは燃焼ガスを排気する給排気部を配している。そして、左右両側の吸排気部のうちの一方を給気部（空気供給部）として機能させ、かつ他方を排気部（燃焼ガス排気部）として機能させるように、運転制御を行っている。また、所定時間後、吸排気の運転制御を切り替え、給排気部の一方を排気部、他方を給気部として機能させるようにしている。このような運転制御を順次切り替えることにより、左右両側の吸排気部を、給気部、排気部のいずれかとなるように交互に機能させている。
【０００５】
しかしながら、このように吸排気を交互に切り替える運転では、内部バーナに対する吸排気部の位置がそれぞれ等しくなるように、内部バーナを中心にしてこれら吸排気部を左右対称に配置する必要がある。そのため、ラジアントチューブバーナの内部構成の設計自由度が小さくなり、内部バーナから耐熱性チューブ内に供給された燃料が、耐熱性チューブの閉塞端側に回らずに排気部にショートパスすることを防止する設計を採りにくくなっている。
【０００６】
ところが、前記のように燃料が排気部にショートパスすると、ショートパスした燃料は燃焼に寄与しない未燃分となって排出されてしまい、燃料がショートパスせずに耐熱性チューブの閉塞端側を回って燃焼した場合に比べ、燃焼効率が大幅に低下してしまう。また、耐熱性チューブ内部における燃料分布が不均一となり、耐熱性チューブの表面に温度ムラを生じてしまい、周辺環境に対する均一な加熱が難しくなってしまう。
【０００７】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、燃料のショートパスを防止すべく、ラジアントチューブバーナの内部構成の左右対称性を不要にし、これによって設計自由度を大きくした、ラジアントチューブバーナを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のラジアントチューブバーナは、一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有蓋筒形状の耐熱性チューブと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に燃料を供給する内部バーナと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に酸化剤ガスを供給するための給気口と、前記耐熱性チューブ内で発生した燃焼ガスを前記開口端側に排気するための排気口と、前記給気口及び前記排気口のうちの一方と前記開口端側とを連通させる第１の通気路と、前記給気口及び前記排気口のうちの他方と前記開口端側とを連通させる第２の通気路と、前記各通気路内にそれぞれ配設される第１の蓄熱体及び第２の蓄熱体と、を備え、
前記給気口及び前記排気口と前記第１の通気路及び前記第２の通気路との間には、前記各通気路が連通する前記給気口又は前記排気口を切り替える通気路切替手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の別のラジアントチューブバーナは、一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有蓋筒形状の耐熱性チューブと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に燃料を供給する内部バーナと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に酸化剤ガスを供給するための給気口と、前記耐熱性チューブ内で発生した燃焼ガスを前記開口端側に排気するための排気口と、前記給気口及び前記排気口のうちの一方と前記開口端側とを連通させる第１の通気路と、前記給気口及び前記排気口のうちの他方と前記開口端側とを連通させる第２の通気路と、前記各通気路内にそれぞれ収容される第１の蓄熱体及び第２の蓄熱体と、を備え、
前記第１の蓄熱体及び前記第２の蓄熱体には、それぞれが収容される通気路を切り替える蓄熱体切替手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
前記ラジアントチューブバーナにおいて、前記内部バーナは、前記耐熱性チューブの中心軸からずれて該耐熱性チューブの側壁内面側に配置されており、前記給気口は、前記排気口より前記内部バーナ側に配置されていることが好ましい。
【００１１】
また、前記ラジアントチューブバーナにおいて、前記給気口には、前記酸化剤ガスを、前記内部バーナ側に向けて案内する案内手段が設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、前記ラジアントチューブバーナにおいて、前記内部バーナは、そのノズル先端部が、前記耐熱性チューブの側壁内面側に向けて設けられており、前記給気口は、前記排気口より前記内部バーナのノズル先端部が向く前記耐熱性チューブの側壁内面側に配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
従来のように運転制御によって給気口（給気部）と排気口（排気部）とを交互に切り替える場合、内部バーナに対する吸排気部の位置を左右対称に配置する必要があったのに対し、本発明のラジアントチューブバーナによれば、前記給気口及び前記排気口と前記第１の通気路及び前記第２の通気路との間に、前記各通気路が連通する前記給気口又は前記排気口を切り替える通気路切替手段を設け、あるいは、前記第１の蓄熱体及び前記第２の蓄熱体に、それぞれが収容される通気路を切り替える蓄熱体切替手段を設け、これによって給気口及び排気口の位置を固定してことにより、内部バーナに対して給気部の位置と排気部の位置とを左右対称に配置する必要が無くなる。すなわち、ラジアントチューブバーナの内部構成の左右対称性を不要にすることにより、その設計自由度を大きくすることができる。
したがって、燃料のショートパスを防止する設計を採用することにより、耐熱性チューブ内部における燃料分布の均一化を図り、耐熱性チューブの表面における温度分布を均一化することができる。また、ショートパスを防ぐことによって燃料の未燃分を減少させることができ、燃焼効率を大幅に向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るラジアントチューブバーナの第１実施形態の概略構成を示す全体図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】（ａ）は図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、（ｂ）は図１におけるＣ−Ｃ線矢視断面図、（ｃ）は（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図、（ｄ）は（ｂ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図である。
【図４】図３（ｂ）と同じ位置で断面視した模式図である。
【図５】本発明に係る通気路切替装置の変形例を示す模式図である。
【図６】本発明に係るラジアントチューブバーナの第２実施形態の概略構成を示す全体図である。
【図７】図６におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。
【図８】第２実施形態の変形例を説明するための断面図である。
【図９】本発明に係るラジアントチューブバーナの変形例の概略構成を示す全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明に係るラジアントチューブバーナの実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１６】
［第１実施形態］
図１は、本発明に係るラジアントチューブバーナの第１実施形態の概略構成を示す全体図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ線矢視断面図である。さらに、図３（ａ）は図１におけるＢ−Ｂ線矢視断面図、図３（ｂ）は図１におけるＣ−Ｃ線矢視断面図、図３（ｃ）は図３（ｂ）におけるＤ−Ｄ線矢視断面図、図３（ｄ）は図３（ｂ）におけるＥ−Ｅ線矢視断面図である。
これらの図に示すようにラジアントチューブバーナ１は、耐熱性チューブ２と、内部バーナ３と、点火装置４と、ガス供給排気装置１６とを備えている。
【００１７】
耐熱性チューブ２は、内部で燃焼ガスが生成することによって加熱されるもので、図１に示すように一端が閉塞端２ａとされ、他端が開口端２ｂとされる有底筒状のものであり、図２（ａ）、（ｂ）に示すように横断面が略楕円形状に形成されたものである。なお、図１では、閉塞端２ａを上側に記載しているが、耐熱製チューブ２が設置される方向はこれが用いられる加熱炉の仕様等によっても変わるため、閉塞端２ａ側がいずれの方向に向くこともある。したがって、前記「有底筒状」との表現は、必ずしも閉塞端２ａ側が下側（底側）になることを意味するものではない。
【００１８】
この耐熱性チューブ２は、例えば耐熱性の金属、あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）等のセラミックスによって形成されていることで、耐熱性が付与されている。
この耐熱性チューブ２の内部には、図１に示すように区画板７が設けられており、これによって耐熱性チューブ２の内部空間が閉塞端２ａ側の領域と開口端２ｂ側の領域とに区分けされている。
【００１９】
区画板７によって区分けされた耐熱性チューブ２の内部領域のうち、閉塞端２ａ側の空間は燃焼領域Ｒ１とされ、開口端２ｂ側の領域は通気領域Ｒ２とされる。
通気領域Ｒ２は、燃焼領域Ｒ１と耐熱性チューブ２の外部との間で気体を通じさせるための領域であって、この通気領域Ｒ２には二つの通気路８ａ、８ｂが設けられている。
【００２０】
これら通気路８ａ、８ｂは、本実施形態では図１、図３（ａ）に示すように耐熱性チューブ２の一方の側壁２ｃ側に偏って、横断面が略楕円形状の耐熱性チューブ２の長径方向に沿って並んで設けられている。これら通気路８ａ、８ｂ同士は、互いに独立しており、内部を通過する気体が混ざり合うことがないように構成されている。ただし、これら通気路８ａ、８ｂには、後述する給気口及び排気口との間に、各通気路８ａ（８ｂ）が連通する先の給気口又は排気口を切り替える、通気路切替装置（通気路切替手段）２０が設けられている。
【００２１】
区画板７には、図１、図２に示すように給気ダクト５と排気ダクト６とが形成されており、さらに、耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ側に貫通孔７ａが形成されている。給気ダクト５及び排気ダクト６は、前記通気領域Ｒ２側の各通気路８ａ、８ｂを燃焼領域Ｒ１に連通させるもので、給気ダクト５及び排気ダクト６のうちの一方が通気路８ａ、８ｂのうちの一方に連通し、給気ダクト５及び排気ダクト６のうちの他方が通気路８ａ、８ｂのうちの他方に連通するようになっている。これら給気ダクト５及び排気ダクト６と通気路８ａ、８ｂとの連通関係は、後述する通気路切替装置２０によって交互に切り替えられるようになっている。
【００２２】
給気ダクト５は、貫通孔７ａが設けられた側壁２ｄ側に、該貫通孔７ａと隣り合うように設けられたもので、通気路８ａ（８ｂ）を介して供給される空気（酸化剤ガス）を、燃焼領域Ｒ１に導入するためのものである。この給気ダクト５の、燃焼領域Ｒ１側の開口が給気口５ａとなっている。この給気口５ａには、通気路８ａ（８ｂ）を介して供給される空気を、前記貫通孔７ａ内に配置される内部バーナ３側に向けて案内する案内手段が設けられている。
【００２３】
この案内手段は、本実施形態では給気ダクト５によって形成されている。すなわち、図１に示すように給気ダクト５は、通気路８ａ（８ｂ）側から給気口５ａに向かうに連れて貫通孔７ａ側（内部バーナ３側）に近づくように傾斜して形成されており、これによって給気ダクト５内を通る空気を、内部バーナ３側に向けて案内するようになっている。
【００２４】
排気ダクト６は、図１、図２に示すように給気ダクト５に対して貫通孔７ａと反対の側に配設されたもので、本実施形態では耐熱性チューブ２の一方の側壁２ｃ側に配置されたものであり、燃焼領域Ｒ１で生じた燃焼ガスを、通気路８ａ（８ｂ）を介して耐熱性チューブ２の開口端２ｂ側に排出するためのものである。この排気ダクト６の、燃焼領域Ｒ１側の開口が排気口６ａとなっている。
なお、前記各通気路８ａ、８ｂの、給気ダクト５、排気ダクト６と反対の側の端部、すなわち開口端２ｂ側には、通気管１０が設けられている。
【００２５】
各通気路８ａ、８ｂの内部には、蓄熱体１１が配置されている。これら蓄熱体１１は、メッシュ構造等により気体を通過可能に構成されており、例えばセラミックスによって形成されている。これら各蓄熱体１１に燃焼領域Ｒ１側から排気された燃焼ガスが通過すると、燃焼ガスの熱が蓄熱体１１に吸収され、蓄熱される。一方、各蓄熱体１１に通気管１０側から空気が供給されると、蓄熱体１１に蓄えられた熱が空気に伝わり、空気が加熱される。
【００２６】
内部バーナ３は、本実施形態では耐熱性チューブ２内に燃料及び空気（酸化剤ガス）を噴出し、耐熱性チューブ２内に火炎９を形成するものである。この内部バーナ３は、図１に示すように耐熱性チューブ２の中心軸からずれて、該耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ内面側に配置されたもので、その先端部を前記区画板７の貫通孔７ａ内に配置したものである。これによって内部バーナ３の先端部に形成された燃料供給口３ａは、燃焼領域Ｒ１内に向けて配置され、図１に示すように火炎９を耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ側に形成するようになっている。
【００２７】
また、本実施形態では、内部バーナ３は金属製の二重管となる燃料噴射ノズル１２及び空気噴射ノズル１３と、燃料供給部１４と、空気供給部１５とを有して構成されている。
燃料噴射ノズル１２は、燃焼領域Ｒ１内に燃料Ｎを噴射する内管であって、前記燃料供給口３ａから耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側に向けて燃料Ｎを噴射するように構成されている。
【００２８】
空気噴射ノズル１３は、燃料噴射ノズル１２を囲って配置された外管であって、その先端部に形成された空気供給口（図示せず）より空気（酸化剤ガス）を噴射するように構成されている。このような構成のもとに空気噴射ノズル１３は、特に燃料噴射ノズル１２から噴射された燃料の初期の燃焼（着火）を補助するようになっている。
【００２９】
燃料供給部１４は、燃料噴射ノズル１２に接続されたもので、燃料噴射ノズル１２に燃料Ｎを供給することにより、耐熱性チューブ２の開口端２ｂ側から耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側、すなわち燃焼領域Ｒ１内に燃料Ｎを供給するように構成されている。この燃料供給部１４は、図示しない制御装置の制御に基づき、燃料噴射ノズル１２への燃料の供給量を調節するようになっている。
【００３０】
空気供給部１５は、空気噴射ノズル１３に接続されたもので、空気噴射ノズル１３に空気を供給するように構成されている。この空気供給部１５も、図示しない制御装置の制御に基づき、空気噴射ノズル１５への空気の供給量を調節するようになっている。
なお、空気供給部３３から供給される空気は、本実施形態では内部バーナ３による火炎を形成することを主たる目的としている。
【００３１】
点火装置４は、ラジアントチューブバーナ１の起動にあたり、内部バーナ３から噴射される燃料及び空気に対して着火するものである。
この点火装置４は、燃料噴射ノズル１２及び空気噴射ノズル１３の先端部に近接して配置される点火プラグ４ａと、制御装置（図示せず）の制御の下において点火プラグ４ａに規定の電圧を印加する点火トランス４ｂとを備えている。
【００３２】
ガス供給排気装置１６は、開口端２ｂ側から通気領域Ｒ２を介して閉塞端２ａ側、すなわち燃焼領域Ｒ１に空気Ｙを供給すると共に、燃焼領域Ｒ１で発生した燃焼ガスＧを開口端２ｂ側から排気するものである。
このガス供給排気装置１６は、図１に示すように制御装置（図示せず）によって制御される切替弁１６ａを備えており、図示しない空気ポンプあるいは排気ポンプと通気路８ａ、８ｂとの接続状態を切り替えることによって、空気Ｙ及び燃焼ガスＧの流れ方向を変更できるように構成されている。
【００３３】
このような構成によってガス供給排気装置１６は、一方の通気路８ａ（第１の通気路）から燃焼領域Ｒ１内に空気Ｙを供給し、他方の通気路８ｂ（第２の通気路）から燃焼領域Ｒ１内の燃焼ガスＧを排気させるようになっている。また、切替弁１６ａにより、空気Ｙを供給する通気路と燃焼ガスＧを排気させる通気路とを切り替えることができるようになっている。
【００３４】
通気路８ａ、８ｂに収容された蓄熱体１１、１１と給気ダクト５、排気ダクト６との間には、通気路切替手段２０が設けられている。この通気路切替手段２０は、本実施形態では切替板２１と、該切替板２１を回動させるための回動機構２２とを備えて構成されている。切替板２１は、図３（ｂ）に示すように円盤状のもので、耐熱性チューブ２の短径方向に一部が延出して配置されたものである。すなわち、耐熱性チューブ２にはその側壁に切欠（図示せず）が形成されており、切替板２１はこの切欠内を通って一部が耐熱性チューブ２の側方に延出している。
【００３５】
この切替板２１には、２組の貫通孔が形成されている。１組目の貫通孔である第１貫通孔２３ａ、２３ｂは、図３（ｂ）において紙面の上側に位置しており、図３（ｃ）に示すように耐熱性チューブ２の軸方向に沿って形成されている。すなわち、図３（ｂ）に示すように耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側の開口と開口端２ｂ側の開口とが平面視して重なって形成されている。そして、図３（ｂ）に示した状態では、第１貫通孔２３ａは通気路８ａ（第１の通気路）に連通し、第１貫通孔２３ｂは通気路８ｂ（第２の通気路）に連通している。これによって切替板２１は、図１に示すように通気路８ａ側から供給された空気Ｙを、第１貫通孔２３ａによって給気ダクト５に案内し、燃焼領域１に噴出させるようになっている。また、燃焼領域Ｒ１で生じ、排気ダクト６から排出された燃焼ガスＧを、第１貫通孔２３ｂによって通気路８ｂに案内し、開口端２ｂ側に排気するようになっている。
【００３６】
２組目の貫通孔である第２貫通孔２４ａ、２４ｂは、図３（ｂ）において紙面の下側に位置しており、図３（ｄ）に示すように耐熱性チューブ２の軸方向（切替板２１の厚さ方向）に対して交差して形成されている。すなわち、図３（ｂ）に示すように耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側の開口２５ａ、２５ｂと開口端２ｂ側の開口２６ａ、２６ｂとは、平面視してずれて形成されている。そして、図３（ｄ）に示すように一方の第２貫通孔２４ａは、後述するように一方の側の通気路上に開口２６ａが位置し、他方の側の通気路上に開口２５ａが位置するように、切替板２１の厚さ方向に対して斜めに形成されている。また、他方の第２貫通孔２４ｂは、一方の第２貫通孔２４ａとは逆に、他方の側の通気路上に開口２６ｂが位置し、一方の側の通気路上に開口２５ｂが位置するように、切替板２１の厚さ方向に対して斜めに形成されている。
【００３７】
なお、図３（ｂ）に示した状態では、これら第２貫通孔２４ａ、２４ｂは、通気路８ａ、８ｂの直上に配置されることなく、耐熱性チューブ２の外側に位置させられている。また、通気路８ａ、８ｂの全体については、切替板２１で覆われるように構成されている。
回動機構２２は、切替板２に連結する回動軸２７と、ギア（図示せず）を介して該回動軸２７を回動させるモータ２８と、を備えて構成されている。このような構成のもとに回動機構２２は、図示しない制御装置による制御によってモータ２８が駆動することにより、回動軸２７を介して切替板２１を、図３（ｂ）中に矢印で示すように１８０度回動させるようになっている。
【００３８】
このように１８０度回動させられると、切替板２１は図４に示すように、第２貫通孔２４ａ、２４ｂをそれぞれ通気路８ａ、８ｂ上に位置させ、第１貫通孔２３ａ、２３ｂをそれぞれ通気路８ａ、８ｂ上から退避させる。
そして、図４に示した状態では、第２貫通孔２４ａは通気路８ａ上に開口２６ａを位置させ、通気路８ｂ上に開口２５ａを位置させている。また、第２貫通孔２４ｂは、第２貫通孔２４ａとは逆に、通気路８ｂ上に開口２６ｂを位置させ、通気路８ａ上に開口２５ｂを位置させている。
【００３９】
これにより、前記通気路切替装置２０は、切替板２１を回動させることで通気路８ａ（第１の通気路）及び通気路８ｂ（第２の通気路）が連通する先、すなわち給気口５ａ又は排気口６ａを、切り替えることができるようになっている。なお、このように切替板２１を回動させて切り替えた後でも、通気路８ａ、８ｂの全体については、切替板２１で覆われるようになっている。さらに、切替板２１の回動中においても、通気路８ａ、８ｂは大気に開放されることなく、切替板２１で覆われるようになっている。
【００４０】
このような構成のラジアントチューブバーナ１では、例えば制御装置によって切替板２１を図１、図３（ｂ）に示した状態とした場合、同じく制御装置によってガス供給排気装置１６の切替弁１６ａを調整し、通気路８ａに空気Ｙを送る。このようにして通気路８ａを通過させることにより、該通気路８ａを通過した空気Ｙは、該通気路８ｂ内の蓄熱体１１に蓄えられた熱によって加熱される。
【００４１】
そして、通気路８ａの蓄熱体１１で加熱された空気Ｙは、前述したように第１貫通孔２３ａを通って給気ダクト５に流入し、給気口５ａから耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。その際、給気ダクト５は、前述したように該給気ダクト５内を通る空気Ｙを、内部バーナ３側に向けて案内するようになっているため、空気Ｙは、図１中矢印で示すように内部バーナ３の燃料供給口３ａ側に向けて流れる。
【００４２】
このようにして空気Ｙが燃料供給口３ａ側に向けて流れると、燃料供給口３ａから供給された燃料と混合することにより燃焼し、火炎９を形成する。火炎９は、燃料Ｎ及び空気Ｙの流れ方向に沿って耐熱性チューブ２の側壁２ｄ側に形成される。また、燃料と空気Ｙとが燃焼して発生した燃焼ガスＧは、図１中矢印で示すように耐熱性チューブ２の側壁２ｄ側から閉塞端２ａ側を回って耐熱性チューブ２の側壁２ｃ側に沿って流れ、排気ダクト６の排気口６ａに流入する。
【００４３】
排気ダクト６は、前述したように切替板２１の第１貫通孔２３ｂによって通気路８ｂに連通させられており、これによって排気ダクト６に流入した燃焼ガスＧは、通気路８ｂから排気される。その際、燃焼ガスＧは通気路８ｂに収容された蓄熱体１１を通過することにより、該蓄熱体１１に吸熱される。これにより、蓄熱体１１は蓄熱する。
【００４４】
また、蓄熱体１１の吸熱機能・放熱機能を切り替えるべく、通気路８ｂに空気Ｙを供給する場合には、制御装置によって切替板２１を図４に示した状態に切り替える。すなわち、通気路切替装置２０の回転機構２２によって切替板２１を１８０度回動させ、図４に示すように第２貫通孔２４ａ、２４ｂを通気路８ａ、８ｂ上に位置させる。また、同時に、制御装置によってガス供給排気装置１６の切替弁１６ａを調整し、通気路８ｂに空気Ｙを送ると共に、通気路８ａへの空気Ｙの供給を停止する。このようにして通気路８ｂを通過させることにより、該通気路８ｂを通過した空気Ｙは、該通気路８ｂ内の蓄熱体１１に蓄えられた熱によって加熱される。
【００４５】
そして、通気路８ｂで加熱された空気Ｙは、第２貫通孔２４ｂの開口２６ｂに流入し、開口２５ｂから流出する。その際、開口２５ｂは通気路８ａの上方、すなわち給気ダクト５側に位置していることから、開口２５ｂから流出した空気Ｙは、図１に示した状態と同様に、給気口５ａから耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。その際、給気ダクト５内を通る空気Ｙは、図１中矢印で示すように内部バーナ３の燃料供給口３ａ側に向けて流れる。
【００４６】
このようにして空気Ｙが燃料供給口３ａ側に向けて流れると、先の場合と同様にして燃焼を起こし、火炎９を形成する。そして、燃焼ガスＧは図１中矢印で示すように流れ、排気ダクト６の排気口６ａに流入する。
排気ダクト６は、切替板２１の第２貫通孔２４ａの開口２５ａに連通し、該第２貫通孔２４ａを介して通気路８ａに連通させられている。したがって、排気ダクト６に流入した燃焼ガスＧは、通気路８ａから排気される。その際、燃焼ガスＧは通気路８ａに収容された蓄熱体１１を通過することにより、該蓄熱体１１に吸熱される。これにより、蓄熱体１１は蓄熱する。
【００４７】
本実施形態のラジアントチューブバーナ１にあっては、給気口５ａ及び排気口６ａと通気路８ａ及び通気路８ｂとの間に、各通気路８ａ、８ｂが連通する前記給気口５ａ又は前記排気口６ａを切り替える通気路切替装置２０を設け、これによって給気口５ａ及び排気口６ａの位置を固定しているので、内部バーナ３に対して給気ダクト５（給気部）の位置と排気ダクト６（排気部）の位置とを左右対称に配置する必要を無くすことができる。すなわち、従来のように運転制御によって給気口（給気部）と排気口（排気部）とを交互に切り替える場合、内部バーナに対する吸排気部の位置を左右対称に配置する必要があったのに対し、本実施形態では、給気口５ａ及び排気口６ａの位置を固定していることにより、ラジアントチューブバーナ１の内部構成の左右対称性を不要にすることができる。したがって、本実施形態ではラジアントチューブバーナ１の内部構成の設計自由度を大きくすることができる。
【００４８】
そして、内部バーナ３を耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ内面側に配置し、給気口５ａを、排気口６ａより内部バーナ３側に配置しているので、内部バーナ３から供給された燃料は排気口６ａにショートパスすることなく、給気口５ａから供給された空気Ｙの流れによって常に耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側に流れるようになる。したがって、このような燃料のショートパスを防止する設計を採用することにより、耐熱性チューブ２内部における燃料分布の均一化を図り、耐熱性チューブ２の表面における温度分布を均一化することができる。また、ショートパスを防ぐことによって燃料の未燃分を減少させることができ、燃焼効率を大幅に向上することができる。
【００４９】
また、供給ダクト５によって空気Ｙを内部バーナ３側に案内するようにしているので、内部バーナ３から供給された燃料が供給直後に排気口６ａから排気されるのを防止することができる。さらに、前述したように内部バーナ３によって形成される火炎９及びこれから発生する燃焼ガスＧを、耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ側から閉塞端２ａ側を回って耐熱性チューブ２の一方の側壁２ｃ側に流れるようにすることができ、したがって耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側全体を均一に加熱することができる。
【００５０】
なお、前記実施形態では、通気路切替装置２０（通気路切替手段）を、切替板２１と回動機構２２とによって構成したが、本発明に係る通気路切替装置２０（通気路切替手段）はこのような構成に限定されることなく、通気路８ａ（第１の通気路）、通気路８ｂ（第２の通気路）がそれぞれ連通する先の給気口５ａ又は排気口６ａを切り替えることができれば、種々の形態が採用可能である。
【００５１】
例えば、図５に示すように、前記回動機構２２に代えて切替板２１を進退させるスライド機構２９を備えた構成としてもよい。すなわち、耐熱性チューブ２の両側に切欠（図示せず）を形成しておき、スライド機構２９によって図５中二点鎖線で示すように切替板２１を一方の側から他方の側に前進させ、さらに図５中実線で示すように他方の側から一方の側に後退させるようにする。これにより、切替板２１の第１貫通孔２３ａ、２３ｂ、及び第２貫通孔２４ａ、２４ｂによって、通気路８ａ、通気路８ｂがそれぞれ連通する先の給気口５ａ又は排気口６ａを切り替えることができる。この場合にも、切替板２１の切り替え時に通気路８ａ、８ｂを大気に開放することなく、常に切替板２１で覆った状態を維持することができる。
なお、切替板２１の形状については、円盤状に限定されることなく、矩形状など種々の形状のものが採用可能である。
【００５２】
［第２実施形態］
図６は、本発明に係るラジアントチューブバーナの第２実施形態の概略構成を示す全体図である。また、図７は図６におけるＦ−Ｆ線矢視断面図である。
図６、図７に示したラジアントチューブバーナ３０が図１〜図４に示した第１実施形態のラジアントチューブバーナ１と異なるところは、第１実施形態のラジアントチューブバーナ１では、通気路切替装置２０（通気路切替手段）とガス供給排気装置１６とを備えているのに対し、本実施形態では、通気路切替装置２０に代えて蓄熱体切替装置３１（蓄熱体切替手段）を備え、かつ、ガス供給排気装置１６を備えていない点である。
【００５３】
すなわち、本実施形態のラジアントチューブバーナ３０では、図６に示すように通気路８ａ（第１の通気路）は給気ダクト５に連通するように固定されており、通気路８ｂ（第２の通気路）は排気ダクト６に連通するように固定されている。また、通気路８ａ、８ｂには、それぞれ蓄熱体３２ａ、３２ｂが収容されている。ただし、これら蓄熱体３２ａ、３２ｂは、蓄熱体切替装置３１により、それぞれが収容される通気路８ａ（８ｂ）が切り替えられるようになっている。
【００５４】
蓄熱体切替装置３１は、本実施形態では各蓄熱体３２ａ、３２ｂを収容するケース３３と、該ケース３３を回動させるための回動機構３４とを備えて構成されている。ケース３３は、図６、図７に示すように略円筒状（底面を楕円とする筒状）のもので、楕円の長径方向の一方の側に蓄熱体３２ａを収容し、他方の側に蓄熱体３２ｂを収容したものである。図６、図７に示した状態では、通気路８ａ内に蓄熱体３２ａ（第１の蓄熱体）が位置させられ、通気路８ｂ内に蓄熱体３２ｂ（第２の蓄熱体）が位置させられている。なお、各蓄熱体３２ａ、３２ｂに対しては、これらをそれぞれに囲う断熱板（図示せず）が設けられている。これによって各蓄熱体３２ａ、３２ｂは、互いの間での熱伝導が抑制されている。
【００５５】
回動機構３４は、ケース３３に連結する回動軸３５と、ギア（図示せず）を介して該回動軸３５を回動させるモータ３６と、を備えて形成されている。このような構成のもとに回動機構３４は、図示しない制御装置による制御によってモータ３６が駆動することにより、回動軸３５を介してケース３３を、図７中に矢印で示すように１８０度回動させるようになっている。
【００５６】
このように１８０度回動させられると、ケース３３は、通気路８ａ内に蓄熱体３２ｂを位置させ、通気路８ｂ内に蓄熱体３２ａを位置させるようになる。すなわち、蓄熱体３２ａ及び蓄熱体３２ｂは、それぞれが収容される通気路８ａ（８ｂ）が、蓄熱体切替装置３１によって切り替えられるようになっている。
【００５７】
また、本実施形態では、空気供給部１５は空気噴射ノズル１３と通気路８ａに通じる通気管１０との双方に接続しており、これらにそれぞれ空気を供給するように構成されている。なお、空気供給部１５と空気噴射ノズル１３との間、及び空気供給部１５と通気管１０との間には、それぞれに流量調節部（図示せず）が設けられており、これによってそれぞれに適量の空気Ｙが供給されるようになっている。
また、通気路８ｂに通じる通気間１０には、排気ポンプ（図示せず）が接続されており、これによって通気路８ｂからは、常に燃焼ガスＧが排気されるようになっている。
【００５８】
このような構成のラジアントチューブバーナ３０では、例えば制御装置によってケース３３を図６に示した状態、すなわち蓄熱体３２ａが通気路８ａ内に位置し、蓄熱体３２ｂが通気路８ｂ内に位置した状態のもとでは、通気路８ａに空気Ｙが送られることにより、該通気路８ａを通過した空気Ｙは、該通気路８ａ内に位置する蓄熱体３２ａに蓄えられた熱によって加熱される。
【００５９】
そして、蓄熱体３２ａで加熱された空気Ｙは、給気ダクト５に流入し、給気口５ａから耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。その際、給気ダクト５は、前述したように該給気ダクト５内を通る空気Ｙを、内部バーナ３側に向けて案内するようになっているため、空気Ｙは、図６中矢印で示すように内部バーナ３の燃料供給口３ａ側に向けて流れる。
【００６０】
このようにして空気Ｙが燃料供給口３ａ側に向けて流れると、燃料供給口３ａから供給された燃料と混合することにより燃焼し、火炎９を形成する。火炎９は、空気Ｙの流れ方向に沿って耐熱性チューブ２の側壁２ｄ側に形成される。また、燃料Ｎと空気Ｙとが燃焼して発生した燃焼ガスＧは、図６中矢印で示すように耐熱性チューブ２の側壁２ｄ側から閉塞端２ａ側を回って耐熱性チューブ２の側壁２ｃ側に沿って流れ、排気ダクト６の排気口６ａに流入する。
【００６１】
排気ダクト６は通気路８ｂに連通しており、これによって排気ダクト６に流入した燃焼ガスＧは、通気路８ｂから排気される。その際、燃焼ガスＧは通気路８ｂに収容された蓄熱体３２ｂを通過することにより、該蓄熱体３２ｂに吸熱される。これにより、蓄熱体３２ｂは蓄熱する。
【００６２】
また、蓄熱体３２ａ、３２ｂの吸熱機能・放熱機能を切り替えるには、蓄熱体切替装置３１の回転機構３４によってケース３３を１８０度回動させ、通気路８ａ内に蓄熱体３２ｂを位置させ、通気路８ｂ内に蓄熱体３２ａを位置させる。そして、この状態で通気路８ａに空気Ｙが送られると、該通気路８ａを通過した空気Ｙは、該通気路８ａ内に位置する蓄熱体３２ｂに蓄えられた熱によって加熱される。
【００６３】
そして、蓄熱体３２ｂで加熱された空気Ｙは、給気ダクト５に流入し、給気口５ａから耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給され、先の例と同様にして燃焼に供される。
また、燃焼によって発生した燃焼ガスＧは、図６中矢印で示すように流れ、排気ダクト６の排気口６ａに流入する。
排気ダクト６に流入した燃焼ガスＧは、通気路８ｂから排気される。その際、燃焼ガスＧは通気路８ｂに収容された蓄熱体３２ａを通過することにより、該蓄熱体３２ａに吸熱される。これにより、蓄熱体３２ａは蓄熱する。
【００６４】
本実施形態のラジアントチューブバーナ３０にあっては、蓄熱体３２ａ（第１の蓄熱体）及び蓄熱体３２ｂ（第２の蓄熱体）に、それぞれが収容される通気路８ａ（８ｂ）を切り替える蓄熱体切替装置３１を設け、これによって給気口５ａ及び排気口６ａの位置を固定しているので、内部バーナ３に対して給気ダクト５（給気部）の位置と排気ダクト６（排気部）の位置とを左右対称に配置する必要を無くすことができる。したがって、ラジアントチューブバーナ１の内部構成の設計自由度を大きくすることができる。
【００６５】
そして、内部バーナ３を耐熱性チューブ２の他方の側壁２ｄ内面側に配置し、給気口５ａを、排気口６ａより内部バーナ３側に配置しているので、内部バーナ３から供給された燃料は排気口６ａにショートパスすることなく、給気口５ａから供給された空気Ｙの流れによって常に耐熱性チューブ２の閉塞端２ａ側に流れるようになる。したがって、このような燃料のショートパスを防止する設計を採用することにより、耐熱性チューブ２内部における燃料分布の均一化を図り、耐熱性チューブ２の表面における温度分布を均一化することができる。また、ショートパスを防ぐことによって燃料の未燃分を減少させることができ、燃焼効率を大幅に向上することができる。
【００６６】
なお、前記実施形態では蓄熱体切替切置３１（蓄熱体切替手段）を、二つの蓄熱体３２ａ、３２ｂを収容するようにケース３３及びこれに収容される蓄熱体を構成したが、本発明はこれに限定されることなく、二つ以上、好ましくは複数の蓄熱体を収容できるようにすればよい。例えば、図８に示すようにケース３３ａ内に六つの蓄熱体３２ｃ〜３２ｈを収容し、このケース３３ａを、回動機構３４によって例えば６０度ずつ回動させるようにしてもよい。その場合に、各通気路上に複数の蓄熱体が位置するように蓄熱体３２ｃ〜３２ｈの大きさ等を形成してもよく、一つの蓄熱体で各通気路上を覆えるように形成してもよい。一つの蓄熱体で各通気路上を覆えるように形成する場合、ケース３３ａに収容される蓄熱体は複数である必要がある。
【００６７】
また、本発明では、前記通気路切替装置２０（通気路切替手段）又は前記蓄熱体切替装置３１（蓄熱体切替手段）を備えていれば、内部バーナ３については必ずしも耐熱性チューブ２の側壁内面側に配置する必要はない。例えば図９に示すように、耐熱性チューブ２の中心部に、通気路８ａと通気路８ｂとに挟まれた状態で内部バーナ３を配置してもよい。ただし、その場合には、そのノズル先端部、すなわち燃料供給口３ａを、耐熱性チューブ２の側壁２ｄ内面側に向けて設け、給気口５ａを、排気口６ａより内部バーナ３の燃料供給口３ａ（ノズル先端部）が向く前記側壁２ｄ内面側に配置する。
【００６８】
すなわち、内部バーナ３の燃料供給口３ａ（ノズル先端部）を、排気口６ａ側でなく、給気口５ａ側に向けて配設する。
このように構成しても、通気路切替装置２０又は蓄熱体切替装置３１を備え、これによって給気口５ａ及び排気口６ａの位置を固定しているので、内部バーナ３に対して給気ダクト５（給気部）の位置と排気ダクト６（排気部）の位置とを左右対称に配置する必要を無くすことができる。したがって、ラジアントチューブバーナ１の内部構成の設計自由度を大きくすることができ、これによって耐熱性チューブ２の表面における温度分布の均一化、燃料の未燃分の減少を図ることができる。
【００６９】
なお、図９では、通気路切替装置２０、蓄熱体切替装置３１の図示を省略しているものの、第１実施形態で示した通気路切替装置２０、あるいは第２実施形態で示した蓄熱体切替装置３１が設けられているものとする。
また、前記実施形態においては、空気Ｙが酸化剤ガスである場合について説明したが、酸化剤ガスとしては、空気と異なる組成のガスを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１…ラジアントチューブバーナ、２…耐熱性チューブ、２ａ…閉塞端、２ｂ…開放端、２ｃ、２ｄ…側壁、３…内部バーナ、３ａ…燃料供給口、５…給気ダクト、５ａ…給気口、６…排気ダクト、６ａ…排気口、７…区画板、８ａ…通気路（第１の通気路）、８ｂ…通気路（第２の通気路）、１１…蓄熱体、１６…ガス供給排気装置、２０…通気路切替装置（通気路切替手段）、２１…切替板、２２…回動機構、２３ａ、２３ｂ…第１の貫通孔、２４ａ、２４ｂ…第２の貫通孔、３０…ラジアントチューブバーナ、３１…蓄熱体切替装置（蓄熱体切替手段）、３２ａ…蓄熱体（第１の蓄熱体）、３２ｂ…蓄熱体（第２の蓄熱体）、３３…ケース、３４…回動機構、Ｇ…燃焼ガス、Ｎ…燃料、Ｙ…空気（酸化剤ガス）、Ｒ１…燃焼領域、Ｒ２…通気領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2014040962.tif 000009
【図８】
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【図９】
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