(57)【要約】【課題】ラジアントチューブバーナにおいて、燃料のショートパスを防ぎ、耐熱性チューブの表面における温度分布を均一化すると共に、燃料の未燃分を減少させる。【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、通気領域Ｒ２に設けられると共に内部に蓄熱体１１を収容する複数の通気路８と、一の通気路８から燃焼領域Ｒ１内に酸化剤ガスを供給すると共に、燃焼領域Ｒ１内で発生した燃焼ガスを他の通気路８から排気させるガス供給排気手段５と、を備えるラジアントチューブバーナ１である。内部バーナ３は、一の通気路８と他の通気路８との間に配置されると共に、燃焼領域Ｒ１側に突出した状態に配置されて、燃料供給口３ａが燃焼領域Ｒ１内に配置されている。【選択図】図１
2014037909.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、前記閉塞端側に燃焼領域を形成し、前記開口端側に通気領域を形成する有底筒状の耐熱性チューブと、
前記通気領域側から前記燃焼領域内に燃料を供給する内部バーナと、
前記通気領域に設けられると共に内部に蓄熱体を収容する複数の通気路と、
前記通気路のうちの一の通気路から前記燃焼領域内に酸化剤ガスを供給すると共に、前記燃焼領域内で発生した燃焼ガスを前記通気路のうちの他の通気路から排気させるガス供給排気手段と、を備え、
前記内部バーナは、前記通気路のうちの一の通気路と他の通気路との間に配置されると共に、前記燃焼領域側に突出した状態に配置されて、燃料供給口が該燃焼領域内に配置さ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】
前記ガス供給排気手段によって酸化剤ガスを供給する通気路と燃焼ガスを排気させる通気路とを切り替える切替手段を、備えることを特徴とする請求項１記載のラジアントチューブバーナ。
【請求項３】
前記内部バーナの燃焼領域に突出した部位は、前記燃焼領域を前記通気路のうちの一の通気路側と他の通気路側とに仕切る仕切板として機能するように板状に形成されると共に、その先端に燃料供給口が配置され、あるいは、前記内部バーナの燃焼領域に突出した部位には、前記燃焼領域を前記通気路のうちの一の通気路側と他の通気路側とに仕切る仕切板が設けられると共に、該仕切板の先端またはこれより突出する位置に前記内部バーナの燃料供給口が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】
前記内部バーナまたは別に設けた燃料噴射バーナに、熱膨張率差によって予め設定された温度以下で前記バーナの燃料供給口を開き、予め設定された温度以上で前記バーナの燃料供給口を閉じる開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のラジアントチューブバーナ。
【請求項５】
前記開閉機構がバイメタルによって形成されていることを特徴とする請求項４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】
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と、燃焼ガスを排気する排気部とが耐熱性チューブの同一端側（開口端側）に設けられている。このため、耐熱性チューブの内部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がある。
【０００５】
このような燃料の排気部へのショートパスが生じると、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。
【０００６】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、ラジアントチューブバーナにおいて、燃料のショートパスを防ぎ、耐熱性チューブの表面における温度分布を均一化すると共に、燃料の未燃分を減少させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、前記閉塞端側に燃焼領域を形成し、前記開口端側に通気領域を形成する有底筒状の耐熱性チューブと、
前記通気領域側から前記燃焼領域内に燃料を供給する内部バーナと、
前記通気領域に設けられた複数の通気路と、
前記通気路内にそれぞれ設けられた蓄熱体と、
前記通気路のうちの一の通気路から前記燃焼領域内に酸化剤ガスを供給すると共に、前記燃焼領域内で発生した燃焼ガスを前記通気路のうちの他の通気路から排気させるガス供給排気手段と、を備え、
前記内部バーナは、前記通気路のうちの一の通気路と他の通気路との間に配置されると共に、前記燃焼領域側に突出した状態に配置されて、燃料供給口が該燃焼領域内に配置されていることを特徴とする。
【０００８】
また、前記ラジアントチューブバーナにおいては、前記ガス供給排気手段によって酸化剤ガスを供給する通気路と燃焼ガスを排気させる通気路とを切り替える切替手段を、備えることが好ましい。
【０００９】
また、前記ラジアントチューブバーナにおいて、前記内部バーナの燃焼領域に突出した部位は、前記燃焼領域を前記通気路のうちの一の通気路側と他の通気路側とに仕切る仕切板として機能するように板状に形成されると共に、その先端に燃料供給口が配置され、あるいは、前記内部バーナの燃焼領域に突出した部位には、前記燃焼領域を前記通気路のうちの一の通気路側と他の通気路側とに仕切る仕切板が設けられると共に、該仕切板の先端またはこれより突出する位置に前記内部バーナの燃料供給口が配置されていることが好ましい。
【００１０】
また、前記ラジアントチューブバーナにおいては、前記内部バーナまたは別に設けた燃料噴射バーナに、熱膨張率差によって予め設定された温度以下で前記バーナの燃料供給口を開き、予め設定された温度以上で前記バーナの燃料供給口を閉じる開閉機構が設けられていることが好ましい。
その場合に、前記開閉機構がバイメタルによって形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、内部バーナが通気路のうちの一の通気路と他の通気路との間に配置されると共に、燃焼領域側に突出した状態に配置されて、燃料供給口が該燃焼領域内に配置されているので、内部バーナが燃焼領域側に突出した分、燃料供給口が排気側となる通気路から遠ざかり、その分燃料が直接排気側の通気路から排気されるショートパスが抑制される。したがって、燃料のショートパスを防ぐことによって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により、周辺環境に対して均一な加熱を容易に行うことができる。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】
【００１２】
【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のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】第１実施形態のラジアントチューブバーナの変形例を示す横断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るラジアントチューブバーナの第２実施形態を示す図であり、（ａ）は要部側断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図５】本発明に係るラジアントチューブバーナの第３実施形態の概略構成を示す要部側断面図である。
【図６】本発明に係るラジアントチューブバーナの第４実施形態の概略構成を示す要部側断面図である。
【図７】本発明に係るラジアントチューブバーナの変形例を説明するため要部側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
［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１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。
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（ガス供給排気手段）５と、制御装置６とを備えている。
【００１５】
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。
【００１６】
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及び図２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。
そして、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とされている。
【００１７】
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には通気路８が設けられている。
通気路８は、本実施形態では耐熱性チューブ２の左右両側にそれぞれ一つずつ、計二つ設けられている。これらの通気路８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。本実施形態では、これら二つの通気路８のうち一方が本発明における「一の通気路」となり、他方が本発明における「他の通気路」となる。
【００１８】
区画板７にはダクト９が設けられており、通気路８は該ダクト９を介して燃焼領域Ｒ１に連通している。また、通気路８の、ダクト９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。
【００１９】
各通気路８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Ｙが供給されると、蓄熱体１１に蓄えられた熱が空気Ｙに伝わり、空気が加熱される。
【００２０】
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内に火炎を形成するものである。
この内部バーナ３は、前記二つの通気路８、８の間に配置されると共に、図１に示すように区画板７から燃焼領域Ｒ１側に突出した状態に配置されている。すなわち、内部バーナ３は、区画板７の中央に形成された貫通孔７ａから突出させられて、燃焼領域Ｒ１側に延び出て配置されている。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内に配置されたものとなっている。
【００２１】
このように内部バーナ３を燃焼領域Ｒ１側に突出させているので、燃料供給口３ａが排気側となる通気路８のダクト９から遠ざかり、その分、定常運転時において燃料が直接排気側の通気路８から排気されるショートパスが抑制される。
ここで、内部バーナ３の突出長さＬとしては、前記ショートパスを抑制するためにより長い方が好ましい。具体的には、区画板７と閉塞端２ａとの間の距離、すなわち、区画板７から、曲面状に形成された閉塞端２ａの最深部までの距離の、半分以上とするのが好ましく、２／３以上とするのがさらに好ましい。
【００２２】
半分以上とすれば、前記ショートパスが抑制されることで、燃料供給口３ａから噴射した燃料が燃焼領域Ｒ１内においてより均一に分布するようになり、燃焼して生成する燃焼ガスの流れる範囲が、少なくとも燃焼領域Ｒ１を囲う耐熱性チューブ２の、排気側（燃焼ガスを排気する通気路８側）の側壁全面の側方を含むようになる。また、２／３以上とすれば、燃料が燃焼領域Ｒ１内においてさらに均一に分布するようになり、前記燃焼ガスの流れる範囲が、少なくとも燃焼領域Ｒ１を囲う耐熱性チューブ２の、排気側（燃焼ガスを排気する通気路８側）の底部（閉塞端２ａ）及び側壁全面の側方を含むようになる。したがって、耐熱性チューブ２の、高温の燃焼ガスが流れることによって加熱される領域を、充分に広くすることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、内部バーナ３は例えば金属製の二重管となる燃料噴射ノズル３０及び空気噴射ノズル３１と、燃料供給部３２と、空気供給部３３とを有して構成されている。
燃料噴射ノズル３０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。
【００２４】
空気噴射ノズル３１は、燃料噴射ノズル３０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３１は、特に燃料噴射ノズル３０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。
【００２５】
燃料供給部３２は、燃料噴射ノズル３０に接続されたもので、燃料噴射ノズル３０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３２は、制御装置６の制御に基づき、燃料噴射ノズル３０への燃料の供給量を調節するようになっている。
【００２６】
空気供給部３３は、空気噴射ノズル３１に接続されたもので、空気噴射ノズル３１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３３も、制御装置６の制御に基づき、空気噴射ノズル３１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、前記したように内部バーナ３による火炎を形成することを主たる目的とするものであり、燃焼領域Ｒ１全体における燃料の燃焼を主たる目的とするものではない。
【００２７】
さらに、本実施形態では、内部バーナ３の燃焼領域Ｒ１に突出した部位に、図２に示すように燃焼領域Ｒ１を仕切る金属製の仕切板３４が設けられている。この仕切板３４は、内部バーナ３の外管である空気噴射ノズル３１に溶接等によって取り付けられたもので、前記通気路８、８のうちの一方の通気路８側と他方の通気路８側とを仕切るように配置されている。ここで、仕切板３４は、その先端が内部バーナ３の先端より突出することなく、これと同じ高さかこれより僅か後方に位置するように形成されている。これにより、内部バーナ３の先端側で生成した火炎の流れが、仕切板３４に直接当たらず、したがって遮断されないようになっている。
【００２８】
また、仕切板３４は、耐熱性チューブ２には接することなく、その内面から離間して配置されている。これは、耐熱性チューブ２と仕切板３４とを当接させて形成した場合、互いの熱膨張差によって応力を生じ、クラックが発生するなどのおそれがあるからである。また、同じ理由によって仕切板３４を耐熱性チューブ２に設けるのは難しく、したがって本実施形態では、内部バーナ３に仕切板３４を取り付けている。
仕切板３４端面と耐熱性チューブ２内面との間の隙間については、特に限定されることなく、非運転時に対して運転時に熱膨張した際、仕切板３４が耐熱性チューブ２内面に接触しない範囲で、なるべく狭い隙間となるように形成される。
【００２９】
このような仕切板３４を設けたことにより、後述するように一方の通気路８から供給された空気Ｙは、他方の通気路８にショートパスすることなく、仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を通って他方の通気路８側に流れるようになる。すなわち、耐熱性チューブ２の内面に沿って大きく旋回するようになる。なお、仕切板３４端面と耐熱性チューブ２内面との隙間から、空気Ｙが僅かながらショートパスするおそれもある。しかし、実際には、仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を流れる空気Ｙが支配的となり、仕切板３４端面と耐熱性チューブ２内面との間の隙間近傍を通る空気Ｙも仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を流れる空気Ｙに同伴され、したがってショートパスはほとんど生じることがない。
【００３０】
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３０及び空気噴射ノズル３１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６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。
【００３１】
ガス供給排気装置５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（酸化剤ガス）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５は、図１に示すように、制御装置６によって制御される切替弁（切替手段）５ａを備えており、不図示の空気ポンプあるいは排気ポンプと通気路８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。
【００３２】
このような構成によってガス供給排気装置５は、一方の通気路（一の通気路）８から燃焼領域Ｒ１内に空気Ｙを供給し、他方の通気路（他の通気路）８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（切替手段）５ａにより、空気Ｙを供給する通気路８と燃焼ガスＧを排気させる通気路８とを切り替えることができるようになっている。
ダクト９は、通気路８を介して供給される空気Ｙを燃焼領域Ｒ１に導入するため、あるいは、燃焼領域Ｒ１から通気路８に燃焼ガスＧを導入するための流路である。
【００３３】
このような構成のラジアントチューブバーナ１では、例えば図１における紙面左側の通気路８に空気Ｙを供給する場合、前記切替弁５ａを調整することで左側の通気路８に空気Ｙを送る。このようにして左側の通気路８を通過させることにより、該通気路８を通過した空気Ｙは、該通気路８内の蓄熱体１１に蓄えられた熱によって加熱される。
そして、左側の通気路８で加熱された空気Ｙは、図１中実線の矢印で示すようにダクト９を通って耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。
【００３４】
耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給された空気Ｙは、耐熱性チューブ２の左側の側壁内面２ｃに沿って耐熱性チューブ２の閉塞端２ａに向けて流れ、仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を通って右側の通気路８側に流れる。この過程で、耐熱性チューブ２内の燃料Ｎと混合されて燃焼する。
燃料Ｎと空気Ｙとが燃焼して発生した燃焼ガスＧは、図１中実線の矢印で示すように耐熱性チューブ２の右側の側壁内面２ｃに沿って流れ、ダクト９を通って右側の通気路８から排気される。その際、燃焼ガスＧは耐熱性チューブ２の右側の側壁内面２ｃを主に加熱する。そして、燃焼ガスＧは、右側の通気路８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。
【００３５】
また、図１における紙面右側の通気路８に空気Ｙを供給する場合、前記ガス供給排気装置５の切替弁５ａを切り替えることにより、右側の通気路８に空気Ｙを送る。このようにして右側の通気路８を通過させることにより、該通気路８を通過した空気Ｙは、該通気路８内の蓄熱体１１に蓄えられた熱によって加熱される。
そして、右側の通気路８で加熱された空気Ｙは、図１中破線の矢印で示すようにダクト９を通って耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。
【００３６】
耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給された空気Ｙは、耐熱性チューブ２の右側の側壁内面２ｃに沿って耐熱性チューブ２の閉塞端２ａに向けて流れ、仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を通って左側の通気路８側に流れる。この過程で、耐熱性チューブ２内の燃料Ｎと混合されて燃焼する。
燃料Ｎと空気Ｙとが燃焼して発生した燃焼ガスＧは、図１中破線の矢印で示すように耐熱性チューブ２の左側の側壁内面２ｃに沿って流れ、ダクト９を通って左側の通気路８から排気される。その際、燃焼ガスＧは耐熱性チューブ２の左側の側壁内面２ｃを主に加熱する。そして、燃焼ガスＧは左側の通気路８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。
【００３７】
本実施形態のラジアントチューブバーナ１にあっては、内部バーナ３を燃焼領域Ｒ１側に突出した状態に配置し、燃料供給口３ａを該燃焼領域Ｒ１内に配置しているので、内部バーナ３を燃焼領域Ｒ１側に突出させた分、燃料供給口３ａを排気側となる通気路８のダクト９から遠ざけることができる。したがって、その分、内部バーナ３から噴射される燃料が直接排気側の通気路８から排気されるショートパスが生じるのを抑制することができる。
【００３８】
よって、燃料のショートパスを防ぐことで耐熱性チューブ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により、周辺環境に対して均一な加熱を容易に行うことができる。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。
【００３９】
また、内部バーナ３の突出した部位に仕切板３４を設けたので、一方の通気路８から供給された空気Ｙを、他方の通気路８にショートパスさせることなく、仕切板３４の先端と耐熱性チューブ２の閉塞端２ａとの間を通して他方の通気路８側に流すことができる。したがって、燃焼ガスＧが耐熱性チューブ２の側壁内面２ｃに沿って大きく流れるようにすることができ、これによって側壁内面２ｃをほぼ均一に加熱することにより、周辺環境に対して均一な加熱を行うことができる
【００４０】
さらに、空気Ｙを供給する通気路８と燃焼ガスＧを排気させる通気路８とを切り替える切替弁５ａを備えているので、空気Ｙの供給と燃焼ガスＧの排気とをそれぞれの通気路８に対して交互に繰り返させることにより、蓄熱体１１による蓄熱、放熱を効率的に行わせることができ、したがって熱効率を高めることができる。
【００４１】
なお、前記実施形態では、図２に示したように内部バーナ３の突出した部位に仕切板３４を設けるようにしたが、本発明はこれに限定されることなく、例えば図３に示すように、内部バーナ３の燃焼領域Ｒ１に突出した部位が仕切板として機能するように、この内部バーナ３の燃焼領域Ｒ１に突出した部位３５を板状に形成してもよい。すなわち、燃焼噴射ノズル３６を横断面が細長い矩形状に形成し、さらにこれを囲む空気噴射ノズル３７も横断面が細長い矩形状に形成する。あるいは、横断面が細長い矩形状の空気噴射ノズル３７内に、図２に示したような円管状の燃焼噴射ノズルを一つまたは複数収容してもよい。これにより、この内部バーナ３の突出した部位３５により、前記通気路８、８のうちの一方の通気路８側と他方の通気路８側とを仕切ることができる。なお、図３に示した例でも、仕切板として機能する突出した部位３５を、耐熱性チューブ２に当接させることなく、その内面から離間して配置する。
【００４２】
図４（ａ）、（ｂ）は、本発明に係るラジアントチューブバーナの第２実施形態を示す要部拡大図である。
本実施形態が図１に示した第１実施形態と異なるところは、内部バーナ３の構造にある。すなわち、本実施形態の内部バーナ３では、図４（ａ）、（ｂ）に示すように燃料噴射ノズル３０の先端側（燃料供給口３ａ側）に分岐管３０ａが複数設けられており、これら分岐管３０ａは、その一部が前記仕切板３４で仕切られた一方の側、残部が他方の側にそれぞれ向かって形成されている。そして、これら分岐管３０ａは、図４（ｂ）に示すように空気噴射ノズル３１の側壁に形成された開口３１ａにそれぞれ連通して配置されており、これによって分岐管３０ａは、空気噴射ノズル３１の側壁から外側に燃料を噴射できるようになっている。
【００４３】
空気噴射ノズル３１には、熱膨張率差によって予め設定された温度以下で燃料供給ノズル３０（内部バーナ３）の燃料供給口、すなわち前記分岐管３０ａの燃料供給口となる開口３１ａを開き、予め設定された温度以上で前記開口３１ａを閉じる開閉弁（開閉機構）４０が設けられている。この開閉弁４０は、本実施形態ではバイメタルによって形成されており、空気噴射ノズル３１または仕切板３４に溶接やネジ止め等によって取り付けられている。
【００４４】
この開閉弁４０は、これが配置された側（通気路８、８のうちの一方の側）が予め設定された温度、すなわち、空気Ｙを供給する側となって燃焼が起きていないときの相対的に低い温度以下では、図４（ａ）中の左側において実線で示すように撓んで開口３１ａを開く。また、排気側となって燃焼ガスＧで加熱されたときの相対的に高い温度以上では、図４（ａ）中の右側において実線で示すように平板状となって開口３１を閉じるようになっている。
【００４５】
このように燃料噴射ノズル３０に分岐管３０ａを設け、その開口３１ａに開閉弁４０を設けたので、例えば図４（ａ）中実線の矢印で示すように紙面左側の通気路（図示せず）に空気Ｙを供給した場合、図４（ａ）中に実線で示すようにこの供給側の開閉弁４０が開くことで分岐管３０ａから燃料が供給され、これによって仕切板３４に対して空気供給側で燃焼が起こる。なお、燃料噴射ノズル３０先端の燃料供給口３ａからの燃料噴射は第１実施形態と同様にしてなされることから、ここでの燃焼も第１実施形態と同様にして起こる。また、その際に紙面右側の排気側では、燃焼ガスＧが流れてきて加熱されるため、図４（ａ）中に実線で示すように開閉弁４０は閉じており、したがって分岐管３０ａから燃料が噴射されないようなっている。
【００４６】
一方、図４（ａ）中破線の矢印で示すように紙面右側の通気路（図示せず）に空気Ｙを供給した場合には、図４（ａ）中に二点鎖線で示すようにこの供給側の開閉弁４０が開くことで分岐管３０ａから燃料が供給され、これによって仕切板３４に対して空気供給側で燃焼が起こる。また、その際に紙面左側の排気側では、燃焼ガスＧが流れてきて加熱されるため、開閉弁４０は閉じ、したがって分岐管３０ａから燃料が噴射されないようなっている。
【００４７】
このように本実施形態では、第１実施形態に比べて燃焼が起こる位置が空気Ｙの流れの上流側（空気Ｙの供給側）に拡がることから、燃焼ガスＧの流れる範囲がより広くなり、その分、耐熱性チューブ２をより広い範囲で加熱することができる。したがって、熱効率を高めて周辺環境に対する加熱効率を高めることができる。
また、このような加熱効率の向上を、複雑な機構を用いることなく、さらにバルブなどの高価な部品を追加することなく実現することができ、したがってコストアップを抑えつつ性能向上を図ることができる。
【００４８】
なお、図４（ａ）、（ｂ）では、分岐管３０ａを仕切板３４のそれぞれの側に一つずつ形成した例を示したが、分岐管３０ａについては内部バーナ３の長さ方向に沿って複数形成してもよく、その場合に各分岐管３０ａの開口３１ａにはもちろん開閉弁４０を設けておく。このようにすれば、燃焼範囲を空気Ｙの供給側にさらに拡げることにより、加熱効率を一層高めることができる。ここで、空気Ｙの供給側に燃焼範囲を拡げるためには、燃料噴射ノズル３０の分岐管３０ａの位置、すなわち開口３１ａの位置をなるべく区画板７側に配置するのが好ましい。このようにすることで、燃焼ガスＧが流れる領域を拡げることができ、したがって加熱効率をさらに高めることができる。
【００４９】
また、分岐管３０ａについては、例えば内部バーナ３が図３に示したような仕切板を兼ねる板状に形成されている場合、内部バーナ３の長さ方向だけでなく、幅方向にも複数形成してもよい。その場合にも、各分岐管３０ａの開口３１ａにはもちろん開閉弁４０を設けておく。
【００５０】
図５は、本発明に係るラジアントチューブバーナの第３実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態が図１に示した第１実施形態と異なるところは、耐熱性チューブ２の開口端２ｂ側である通気領域Ｒ２に、内部バーナ３とは別に燃料噴射バーナ５０を配設し、この燃料噴射バーナ５０に、その燃料供給口を開閉する開閉弁４０を設けた点である。
【００５１】
図５に示すように本実施形態では、通気領域Ｒ２内でかつ通気路８、８のそれぞれの外側、すなわち耐熱性チューブ２の内面と通気路８との隙間に、前記燃料供給部３２に接続する燃料噴射バーナ５０を配設している。これら燃料噴射バーナ５０については、各通気路８側において一つ以上であればいくつ設置してもよい。また、これら燃料噴射バーナ５０については、その先端側を燃焼領域Ｒ１側に突出させて配置しておく。そして、その先端に開口を形成することなく、その側面に、仕切板３４側を向くようにして燃料供給口（図示せず）を形成しておく。さらに、この燃料供給口を開閉可能に覆うように、燃料噴射バーナ５０に開閉弁４０を取り付け固定する。
【００５２】
開閉弁４０は、第２実施形態のものと同様にバイメタルからなるもので、熱膨張率差によって予め設定された温度以下で燃料噴射バーナ５０の燃料供給口を開き、予め設定された温度以上で燃料供給口を閉じるように構成されたものである。
このような燃料バーナ５０と開閉弁４０とを配置すれば、第２実施形態と同様に空気Ｙの供給側で燃焼を起こさせることが可能になり、したがって燃焼ガスＧの流れる範囲をより広くし、その分、耐熱性チューブ２をより広い範囲で加熱することができる。よって、熱効率を高めて周辺環境に対する加熱効率を高めることができる。
【００５３】
図６は、本発明に係るラジアントチューブバーナの第４実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態が図５に示した第３実施形態と異なるところは、内部バーナ３とは別の燃料噴射バーナ５０を、通気路８、８のそれぞれの外側ではなく、通気路８、８のそれぞれの内部に収容配置した点である。
【００５４】
すなわち、図６に示すように本実施形態では、通気路８、８内にそれぞれ燃料噴射バーナ５０を通し、その先端をダクト９内、もしくはその近傍（燃焼領域Ｒ１側でも通気領域Ｒ２側でもよい）に配置する。そして、その燃料供給口（図示せず）に前記開閉弁４０を設けておく。
このように通気路８、８内またはその近傍に燃料バーナ５０と開閉弁４０とを配置しても、第３実施形態と同様に空気Ｙの供給側で燃焼を起こさせることが可能になり、したがって燃焼ガスＧの流れる範囲をより広くし、その分、耐熱性チューブ２をより広い範囲で加熱することができる。よって、熱効率を高めて周辺環境に対する加熱効率を高めることができる。
【００５５】
以上、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されないことは言うまでもない。前述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００５６】
例えば、前記第２実施形態〜第４実施形態では、熱膨張率差によって予め設定された温度以下で内部バーナ３または燃料噴射バーナ５０の燃料供給口を開き、予め設定された温度以上で前記燃料供給口を閉じる開閉機構としてバイメタルからなる開閉弁４０を用いたが、本発明に係る開閉機構はバイメタル（開閉弁４０）に限定されることなく、例えば図７に示すような開閉機構を採用することもできる。
【００５７】
図７において符号６０は開閉板であり、これら開閉板６０は、内部バーナ３に固定されることなく、この内部バーナ３から独立して耐熱性チューブ２の開口端２ｂ側で他の部材に保持固定されている。
内部バーナ３の燃料噴射ノズル３０には、図４に示した実施形態と同様に分岐管３０ａが設けられ、これら分岐管３０ａは空気噴射ノズル３１に設けられた開口３１ａに連通している。
【００５８】
前記開閉板６０は、内部バーナ３の熱膨張率より大きい熱膨張率を有する金属からなっており、これによってその熱膨張率差に基づき、高温時において内部バーナ３より大きく伸びるようになっている。そして、これら開閉板６０は、その先端部が前記分岐管３０ａに連通する開口３１ａ（燃料供給口）を開閉可能に覆うように、内部バーナ３に近接して、あるいは内部バーナ３に対して摺動可能に配置されている。
【００５９】
すなわち、本実施形態において、空気Ｙの供給側である低温状態では、開閉板６０は相対的にその伸び量が小さいことにより、図７において紙面左側に示すように開口３１ａを開放する。
一方、燃焼ガスＧの排気側である高温状態では、開閉板６０は相対的にその伸び量が大きいことにより、図７において紙面右側に示すように開口３１ａを閉塞する。
【００６０】
したがって、第２実施形態と同様に空気Ｙの供給側で燃焼を起こさせることが可能になり、これによって燃焼ガスＧの流れる範囲をより広くし、その分、耐熱性チューブ２をより広い範囲で加熱することができる。よって、熱効率を高めて周辺環境に対する加熱効率を高めることができる。
【００６１】
なお、このような開閉機構については、第３実施形態や第４実施形態の燃料噴射バーナ５０に対しても、開閉弁４０に代えて設けることができる。
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】
【００６２】
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、３…内部バーナ、３ａ…燃料供給口、５…ガス供給排気装置（ガス供給排気手段）、５ａ…切替弁（切替手段）、７…区画板、８…通気路、１１…蓄熱体、３０…燃料噴射ノズル、３１…空気噴射ノズル、３２…燃料供給部、３３…空気供給部、３４…仕切板、３５…突出した部位、４０…開閉弁（開閉機構）、５０…燃料噴射バーナ、６０…開閉板（開閉機構）、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】
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