(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱体を備えた一対の蓄熱式バーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排気配管と、これら給排気配管と接続する給排気切換弁とを複数組備え、各対の前記給排気切換弁に燃焼空気供給手段及び排気ガス吸引手段を接続した構成とし、各対の蓄熱式バーナ装置を所定の切換時間毎に交互に切換え燃焼し、各対の一方の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介して燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、この一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出するようにした蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法において、
所定の切換時間毎の切換え燃焼が不可能となった特定の対の蓄熱式バーナ装置に対して、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部に、前記排気ガスと混入する冷却流体を供給することを特徴とする蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法。
【請求項２】
蓄熱体を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置に燃料を供給する燃料供給手段と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排気配管と、これら給排気配管と接続し、且つ燃焼空気供給手段及び排気ガス吸引手段と接続する給排気切換弁と、所定の切換時間毎に前記一対の蓄熱式バーナ装置を交互に切換え燃焼させる燃焼制御手段とを備え、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼を、一方の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介して燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、この一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出するようにした蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、
前記一対の給排気配管に、これら配管内部に冷却流体を供給することが可能な冷却流体供給手段を接続し、
前記燃焼制御手段は、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼が不可能となった時点で、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように制御を行うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部への前記冷却流体の供給が開始するように前記冷却流体供給手段の制御を行うことを特徴とする蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置。
【請求項３】
前記一対の給排気配管に、これら配管内部を通過する流体の温度を検出する温度検出手段を配設し、
前記燃焼制御手段は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部の排気ガス温度を前記温度検出手段により検出し、前記排気ガス温度の検出値が前記給排気切換弁及び前記給排気配管の耐熱温度を下回るように、前記冷却流体の供給流量を増大させる制御を前記冷却流体供給手段に対して行うことを特徴とする請求項２記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置。
【請求項４】
前記冷却流体供給手段を、前記一対の給排気配管に供給配管を介して接続する流量調節弁により構成するとともに、この流量調節弁の入力ポートを大気に開放した構造とし、蓄熱動作を行う他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部が前記給排気切換弁に向けて流れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用して冷却空気を前記給排気配管内部に自然吸引することを特徴とする請求項２又は３記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱体を備えた複数対の蓄熱式バーナ装置を、所定の切換時間毎に交互に切換え燃焼させるようにした蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法及び蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば連続焼鈍炉等の加熱炉に使用されている従来の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置として、例えば特開平６−２８８５１９号公報に記載されている技術がある。
この技術は、対をなして蓄熱体を持つ２つの蓄熱式バーナ装置のうち、一方の蓄熱式バーナ装置へ燃料切換弁及び給排気切換弁を介して燃料及び燃焼用空気を供給して燃焼動作させ、燃焼廃ガスを他方の蓄熱式バーナ装置に通して蓄熱動作させ、この他方の蓄熱式バーナ装置の蓄熱体を通過した燃焼廃ガスを給排気切換弁を介して外部へ排出する装置である。そして、この装置は、給排気切換弁から出る燃焼廃ガス排出導管と、燃焼用空気源から給排気切換え弁へ至る燃焼用空気供給導管との間に燃焼廃ガス分岐導管を設けて、蓄熱動作する蓄熱式バーナ装置から外部へ排出される燃焼廃ガスの一部を、燃焼動作する蓄熱式バーナ装置へ供給される燃焼用空気に混入する装置である。
【０００３】
この装置によれば、蓄熱体で放熱した後、温度が低下した燃焼廃ガスの一部を燃焼用空気に混合して、燃焼用空気の温度を低下させるようにしたので、蒸気又は噴霧水のような特別な流体を使用する必要がなく、また、燃焼廃ガスは、蒸気又は噴霧水のようにガス通路の内面を酸化したり、加熱対象物にスケルロスを発生させることがない。さらに、燃焼用空気への燃焼廃ガスの混入によるＮＯｘ低減効果を確保した上で、バーナ装置本体の過熱による高温熱性の劣化を防止すると共に、高効率過熱特性を維持することができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置は、一対の蓄熱式燃焼バーナ装置の切換サイクルを短周期（４０〜６０秒）に設定しており、燃料切換弁、給排気切換弁の切換え動作が頻繁に行われることによって、弁の寿命が短くなりやすい。
【０００５】
ここで、前述した寿命等により弁の動作不良が発生すると、一方の蓄熱式バーナ装置のみの連続した燃焼動作が行われる場合があるが、この状態が長時間連続すると、他方の蓄熱式バーナ装置を通過した高温の燃焼廃ガスが給排気配管、給排気切換弁を通過することにより、それら給排気配管、給排気切換弁が耐熱温度以上に上昇し、熱的腐食や高温劣化等の熱的損傷を受けるおそれがある。
【０００６】
このような給排気配管、給排気切換弁との熱的損傷を回避するために、弁の動作不良が発生すると、直ちに蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を停止し、動作不良が発生した弁を修理することが考えられるが、加熱炉の加熱能力が大幅に低下するので、焼鈍部品等の生産量が大幅に低減してしまうおそれがある。
そこで、本発明は、上記従来例及び先行技術の未解決の課題に着目してなされたものであり、給排気配管や給排気切換弁等に熱的影響を与えずに各対の蓄熱式バーナ装置のうちの一方を連続して燃焼動作を行うことを可能とし、加熱炉の加熱能力を略一定に保持することが可能な蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法及び蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、蓄熱体を備えた一対の蓄熱式バーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排気配管と、これら給排気配管と接続する給排気切換弁とを複数組備え、各対の前記給排気切換弁に燃焼空気供給手段及び排気ガス吸引手段を接続した構成とし、各対の蓄熱式バーナ装置を所定の切換時間毎に交互に切換え燃焼し、各対の一方の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介して燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、この一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出するようにした蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法において、所定の切換時間毎の切換え燃焼が不可能となった特定の対の蓄熱式バーナ装置に対して、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部に、前記排気ガスと混入する冷却流体を供給することを特徴とする方法である。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、蓄熱体を備えた少なくとも一対の蓄熱式バーナ装置と、各蓄熱式バーナ装置に燃料を供給する燃料供給手段と、各蓄熱式バーナ装置にそれぞれ接続する一対の給排気配管と、これら給排気配管と接続し、且つ燃焼空気供給手段及び排気ガス吸引手段と接続する給排気切換弁と、所定の切換時間毎に前記一対の蓄熱式バーナ装置を交互に切換え燃焼させる燃焼制御手段とを備え、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼を、一方の蓄熱式バーナ装置が、前記燃料供給手段から燃料が供給され、且つ前記燃焼空気供給手段から前記給排気切換弁及び前記給排気配管を介して燃焼空気が供給されることにより燃焼動作を行い、この一方の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作により発生した排気ガスを加熱炉を介して他方の蓄熱式バーナ装置の前記蓄熱体に導入し、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにし、さらにこの他方の蓄熱式バーナ装置を通過した排気ガスを、前記給排気配管及び前記給排気切換弁を介して前記排気ガス吸引手段から外部に排出するようにした蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、前記一対の給排気配管に、これら配管内部に冷却流体を供給することが可能な冷却流体供給手段を接続し、前記燃焼制御手段は、前記一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼が不可能となった時点で、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように制御を行うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部への前記冷却流体の供給が開始するように前記冷却流体供給手段の制御を行うことを特徴とする装置である。
【０００９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、前記一対の給排気配管に、これら配管内部を通過する流体の温度を検出する温度検出手段を配設し、前記燃焼制御手段は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部の排気ガス温度を前記温度検出手段により検出し、前記排気ガス温度の検出値が前記給排気切換弁及び前記給排気配管の耐熱温度を下回るように、前記冷却流体の供給流量を増大させる制御を前記冷却流体供給手段に対して行うことを特徴とする装置である。
【００１０】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置において、前記冷却流体供給手段を、前記一対の給排気配管に供給配管を介して接続する流量調節弁により構成するとともに、この流量調節弁の入力ポートを大気に開放した構造とし、蓄熱動作を行う他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部が前記給排気切換弁に向けて流れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用して冷却空気を前記給排気配管内部に自然吸引することを特徴とする装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１の符号２で示すものは連続焼鈍炉等の加熱炉であり、この加熱炉２内には、長尺なラジアントチューブ４が炉内空気との接触面積が増大するように蛇行状態で配設されている。そして、このラジアントチューブ４の両端開口部は、加熱炉２の炉壁を貫通して一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂと接続している。ここで、図１では加熱炉２内に１本のラジアントチューブ４のみを設置した状態を示しているが、他に多数のラジアントチューブ４が加熱炉２内には設置されており、これら各ラジアントチューブ４に、夫々一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂが接続している（以下、一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂを、第１蓄熱式バーナ装置６Ａ、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂと略称する。）。
【００１２】
前記第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの夫々は、図２に示すように、外周の一部に給排気口８ａを設けてラジアントチューブ４の端部開口部を閉塞するように炉壁の外側に配設された給排気室８と、給排気室８を貫通してラジアントチューブ４の端部開口部内に延在し、燃料供給口１０ａに供給された燃料ガスを先端部のノズル１０ｂから噴出するメインバーナ１０と、メインバーナ１０と平行にラジアントチューブ４の端部開口部内に延在するパイロットバーナ１２と、メインバーナ１０ｂの先端部に同軸に固定され、軸方向に複数の給排気穴１４ａを設けた給排気盤１４と、この給排気盤１４に固定されてメインバーナ１０よりさらにラジアントチューブ４内に延在し、複数の穴１６ａと先端ノズル１６ｂを備えた燃焼筒１６と、ラジアントチューブ４の内周面に固定されて燃焼筒１６の外周を覆う保護筒１８と、メインバーナ１０の外周に同軸に配設された環状の蓄熱体２０とを備えた構造である。
【００１３】
一方、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ，６Ｂの関連機器を図１に基づいて説明すると、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ，６Ｂの各燃料供給口１０ａは、燃料配管２２ａ、２２ｂを介して燃料切換弁２４と接続し、この燃料切換弁２４は、燃料遮断弁２６を介装した燃料配管２２ｃを介して燃料供給源２８と接続している。また、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの各給排気口８ａは、給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを介して給排気切換弁３６と接続し、この給排気切換弁３６は空気ブロア３８及び排気ガス吸引ファン４０と接続している。なお、前述したパイロットバーナ１２も、図示しない燃料遮断弁を介して燃料供給源２８と接続している。
【００１４】
燃料遮断弁２６はスプリングオフセット形の２ポート２位置の電磁開閉弁であり、コントローラ２８からの駆動信号ＳＦ３のオン・オフ制御によって開閉動作が行われるようになっている。
また、前記燃料切換弁２４は、スプリングオフセット形の３ポート２位置の電磁切換弁であり、燃料供給源２６と接続する入力ポート２４ａと、第１蓄熱式バーナ装置６Ａの燃料供給口１０ａと燃料配管２２ａを介して接続する第１出力ポート２４ｂと、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂの燃料供給口１０ａと燃料配管２２ｂを介して接続する第２出力ポート２４ｂと、図１における上下方向の移動により第１及び第２出力ポート２４ａ、２４ｂの何れか一方を入力ポート２４ａと連通させるスプール２４ｄと、後述するコントローラ３０からの駆動信号ＳＦ１のオン・オフ制御によってスプール２４ｄを移動させるソレノイド２４ｅとを備えた弁である。そして、駆動信号ＳＦ１がオフ状態となると、スプール２４ｄが図１の上方に移動して入力ポート２４ａ及び第１出力ポート２４ｂが連通し、駆動信号ＳＦ１がオン状態となると、スプール２４ｄが図１の下方に移動して入力ポート２４ａ及び第２出力ポート２４ｃが連通するようになっている。
【００１５】
また、前記給排気切換弁３６は、スプリングオフセット形の６ポート２位置の電磁切換弁であり、空気ブロア３８と接続する燃焼空気入力ポート３６ａと、排気ガス吸引ファン４０と接続する排出ポート３６ｂと、第１及び第２燃焼空気供給ポート３６ｃ、３６ｄと、第１及び第２排気ガス入力ポート３６ｅ、３６ｆと、図１における上下方向の移動により特定のポートどうしを連通させるスプール３６ｇと、コントローラ３０からの駆動信号ＳＦ２のオン・オフ制御によってスプール３６ｇを移動させるソレノイド３６ｈとを備えた弁である。
【００１６】
そして、駆動信号ＳＦ２がオフ状態となるとスプール３６ｇが図１の上方に移動し、燃焼空気入力ポート３６ａ及び第１燃焼空気供給ポート３６ｃ、排出ポート３６ｂ及び第１排気ガス入力ポート３６ｅが連通する。一方、駆動信号ＳＦ２がオン状態となるとスプール３６ｇが図１の下方に移動し、燃焼空気入力ポート３６ａ及び第２燃焼空気供給ポート３６ｄ、排出ポート３６ｂ及び第２排気ガス入力ポート３６ｆが連通する。
【００１７】
なお、前述した給排気配管３４Ａは、給排気配管３２Ａから分岐した後、その両端部が第１燃焼空気供給ポート３６ｃ及び第２排気ガス入力ポート３６ｆと接続している。また、給排気配管３４Ｂは、給排気配管３２Ｂから分岐した後、その両端部が第２燃焼空気供給ポート３６ｃ及び第１排気ガス入力ポート３６ｆと接続している。
【００１８】
また、第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの給排気口８ａと接続する給排気配管３２Ａ、３２Ｂには、第１及び第２冷却空気用配管４２、４４の一端部が接続しており、これら第１及び第２冷却空気用配管４２、４４の他端部は冷却空気用メイン配管４６と接続している。そして、第１及び第２冷却空気用配管４２、４４には、それぞれ冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂが介装されているとともに、冷却空気用メイン配管４６には、冷却空気流量調節弁５２が介装されている。さらに、給排気配管３２Ａ、３２Ｂの給排気切換弁３６側には、夫々第１及び第２流体温度センサ５４Ａ、５４Ｂが配設されている。
【００１９】
前記冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂは、スプリングオフセット形の２ポート２位置の電磁開閉弁であり、コントローラ２８からの駆動信号ＳＦ４、ＳＦ５のオン・オフ制御によってそれぞれ開閉動作が行われる。
また、冷却空気流量調節弁５２は、コントローラ３０からの駆動信号ＳＦ６により所定の開度設定が行われる構造とされている。ところで、この冷却空気流量調節弁５２は加熱炉２の外部に設置されているが、その入力ポート５２ａには例えば強制的に冷却空気を供給する供給源が何等接続されておらず、出力ポート５２ｂ側が負圧となると、加熱炉２外部の空気を所定の流量で自然的に吸引するようになっている。
【００２０】
さらに、第１及び第２流体温度センサ５４Ａ、５４Ｂは、例えばＰＲ熱電温度計で構成されており、給排気配管３２Ａ、３２Ｂ内部を通過する流体温度を検出し、その検出値ＴＡ  、ＴＢ  をコントローラ３０に出力する。
そして、燃料切換弁２４、燃料遮断弁２６、給排気切換弁３６、冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂの弁動作を制御するコントローラ３０は、加熱炉２全体を統括するプロセスコンピュータに接続されており、少なくとも加熱炉２内に配設した炉内温度センサの温度検出値を読込み、この温度検出値に基づいて燃料ガス流量、燃焼空気流量及び排気ガス流量を算出し、これに基づいて燃料供給源２８、空気ブロア３８の流量目標値、排気ガス吸引ファンの吸引量目標値を設定するとともに、加熱炉２内の温度検出値に基づいて第１及び第２蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの切換えサイクル時間を決定し、さらに他の複数対の蓄熱式バーナ装置の互いに関連的な切り換えタイミングをも決定する。そして、コントローラ３０の制御によって所定の切換サイクル時間毎に燃料切換弁２４、給排気切換弁３６が開閉動作を行うことにより、燃焼動作を行っていた一方の蓄熱式バーナ装置（例えば６Ａ）が蓄熱動作に切り替わり、蓄熱動作を行っていた他方の蓄熱式バーナ装置（例えば６Ｂ）が燃焼動作に切り替わる切換燃焼を行う。
【００２１】
図１の燃焼状態は、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動作を行っている状態を示しており、コントローラ３０から燃料切換弁２４への駆動信号ＳＦ１がオフ状態とされ、入力ポート２４ａ及び第１出力ポート２４ｂとが連通し、燃料供給源２８から燃料切換弁２４、燃料配管２２ａを介して燃料供給口１０ａに供給された燃料ガスが、メインバーナ１０のノズル１０ｂから噴出している。また、コントローラ３０から給排気切換弁２６への駆動信号ＳＦ２がオフ状態とされ、燃焼空気入力ポート２６ａ及び第１燃焼空気供給ポート３６ｃが連通し、空気ブロア３８から給排気切換弁２６、給排気配管３４Ａ、３２Ａを介して給排気口８ａに供給されきた燃焼空気が、既に蓄熱されている蓄熱体２０内部への通過により予熱された後、燃焼筒１６の内部及び外周に供給されて燃焼ガスと混合する。そして、パイロットバーナ１２の着火により、燃焼筒１６内での一次燃焼と、燃焼筒１６の内部から穴１６ａを通過して外部に流出した燃料ガス及び燃焼空気による二次燃焼とによって第１蓄熱式バーナ装置６Ａの燃焼動作が行われている。
【００２２】
この第１蓄熱式バーナ装置６Ａの燃焼動作による生じた排気ガスは、ラジアントチューブ４内部を通過する際に放熱により加熱炉２内を加熱した後、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ内部に流れていく。そして、給排気切換弁３６の排出ポート３６ｂ及び第１排気ガス入力ポート３６ｅが連通していることから、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂに流れ込んだ排気ガスは、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ、給排気配管３２Ｂ、３４Ｂ、給排気切換弁３６を介して排気ガス吸引ファン４０に吸引され、加熱炉２外部に放出される。この際、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ内部を通過する排気ガスは、蓄熱体２０内部を通過することにより蓄熱動作を行う。
【００２３】
そして、切換えサイクル時間が経過すると、コントローラ３０から燃料切換弁２４への駆動信号ＳＦ１がオン状態、給排気切換弁２６への駆動信号ＳＦ２がオン状態となり、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂは、既に蓄熱が完了している蓄熱体２０内部を通過する燃焼空気を予熱した状態で燃焼動作に切り替わり、第１蓄熱式バーナ装置６Ａは、自身の蓄熱体２０に排気ガスが通過することにより蓄熱動作に切り替わる。そして、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂの燃焼動作による生じた排気ガスは、ラジアントチューブ４内部を通過する際の放熱によって加熱炉２内を加熱する。なお、上述した一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの正常時の切換燃焼時には、前記冷却空気遮断弁４８Ａ、４８Ｂは閉状態に保持されている。
【００２４】
ところで、本実施形態のコントローラ３０は、何等かの原因により燃料切換弁２４及び給排気切換弁３６のいずれかの弁に切換動作不良が発生したことを判断すると、一方の蓄熱式バーナ装置のみの連続した燃焼動作を行う異常時燃焼処理を実行する。
この異常時燃焼処理を、図３で示すフローチャートを参照して説明する。なお、この処理を行う前提条件として、弁の切換動作不良が発生した時点で、燃焼動作を行うことが可能な蓄熱式バーナ装置と蓄熱動作を行うことが可能な蓄熱式バーナ装置とを、コントローラ３０が判別しているものとする。また、この処理は、所定時間毎のタイマ割込処理として実行される。さらに、以下のステップで示す符号ｉは、蓄熱動作を行う蓄熱式バーナ装置側の関連機器を表すＡ又はＢの一方であり、例えばｉ＝Ａとすると、連続した蓄熱動作は第１蓄熱式バーナ装置６Ａで行われるものとする。
【００２５】
先ず、ステップＳ１において、冷却空気遮断弁４８ｉの開動作を行う。次いで、ステップＳ２に移行し、流体温度センサ５４ｉの温度検出値Ｔｉを読み込む。次いで、ステップＳ３に移行し、前記温度検出値Ｔ１  と、予め設定した許容温度値Ｔｍａｘ  との比較判定を行う。前記許容温度値Ｔｍａｘ  とは、給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ、給排気切換弁３６が、熱的腐食を発生せず、劣化等のおそれがない耐熱温度である。これにより、このステップＳ３は、給排気配管３２ｉを通過している排気ガスが、耐熱温度以上であるか否かを判別するステップである。
【００２６】
このステップＳ３において、温度検出値Ｔ１  が許容温度値Ｔｍａｘ  を下回っているときには、給排気配管３２ｉを通過している排気ガスが、給排気配管３２ｉ、３４ｉ、給排気切換弁３６に熱的影響を与えないと判断し、そのままタイマ割込処理を終了して通常のメインプログラムに復帰する。
また、このステップＳ３において、温度検出値Ｔ１  が許容温度値Ｔｍａｘ  を上回っているときには、ステップＳ４に移行する。
【００２７】
そして、ステップＳ４では、冷却空気流量調節弁５２の弁開度を大きく設定する。そして、タイマ割込処理を終了して通常のメインプログラムに復帰する。
次に、例えば、給排気切換弁３６に弁動作不良が発生してしまい、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが連続した燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動作を行うことにより異常時燃焼処理を実行する場合について説明する。
【００２８】
コントローラ３０は、冷却空気遮断弁４８Ｂに対する駆動信号ＳＦ５をオン状態とし、冷却空気遮断弁４８Ｂを開状態とする（ステップＳ１）。この際、給排気配管３２Ｂ内部は、排気ガス吸引ファン４０の排気ガス吸引動作によって負圧状態となっているので、この給排気配管３２Ｂと第２冷却空気用配管４４及び冷却空気用メイン配管４６を介して連通する冷却空気流量調節弁５２は、加熱炉２外部の冷却空気を入力ポート５２ａから流量を調節して吸引し、第２冷却空気用配管４４から給排気配管３２Ｂ内部に供給していく。このため、給排気配管３２Ｂを通過している排気ガスと冷却空気とが混合するので、給排気切換弁３６側に向かう排気ガスの温度が低下していく。
【００２９】
そして、流体温度センサ５４Ｂで検出した温度検出値ＴＢ  が許容温度値Ｔｍａｘ  を上回ると（ステップＳ２、ステップＳ３）、冷却空気流量調節弁５２への駆動信号ＳＦ６をオン状態として弁開度を大きくする。これにより、第２冷却空気用配管４４から給排気配管３２Ｂ内部に供給される冷却空気の流量が増大するので、給排気切換弁３６側に向かう排気ガスの温度が急速に低下していく。
【００３０】
そして、流体温度センサ５４Ｂで検出した温度検出値ＴＢ  が許容温度値Ｔｍａｘ  を下回ると（ステップＳ３）、現在の冷却空気流量調節弁５２の弁開度を保持した状態とする。
このように、例えば給排気切換弁３６の弁動作不良の発生により第１蓄熱式バーナ装置６Ａが連続した燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動作を行う異常時燃焼処理を実行する際には、給排気切換弁３６に向けて排気ガスが流れている第２蓄熱式バーナ装置６Ｂと接続する給排気配管３２Ｂ内部に、冷却空気を供給して排気ガスと混入し、排気ガスの温度を給排気配管３２Ｂ、３４Ｂ及び給排気切換弁３６の耐熱温度より低下させているので、給排気配管３２Ｂ、３４Ｂ、給排気切換弁３６に熱的腐食、高温劣化等の熱的損傷を与えることがない。この状態で、加熱炉２の加熱能力を一定に保持することができるので、焼鈍部品等の被加熱製品の生産量を低減することがない。
【００３１】
そして、コントローラ３０は、蓄熱動作を行っている第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ側の給排気配管３２Ｂの排気ガス温度を温度センサ５４Ｂにより検出し、温度検出値ＴＢ  が許容温度値Ｔｍａｘ  （給排気切換弁３６及び給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂの耐熱温度）を下回るように、冷却空気流量調節弁５２の開度を適宜変更して冷却空気の供給流量を増減させる制御を行っており、給排気切換弁３６及び給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂを通過する排気ガスの温度を確実に低下させることが可能となるので、排気ガスの給排気系統の熱的損傷を確実に防止する装置を提供することができる。
【００３２】
さらに、冷却空気流量調節弁５２の入力ポート５２ａを大気（加熱炉２外部の空気）に開放した構造とし、蓄熱動作を行う第２蓄熱式バーナ装置６Ｂ側の給排気配管３２Ｂ内部が、給排気切換弁３６に向けて流れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用して冷却空気を給排気配管３２Ｂ内部に自然吸引するようにしており、冷却空気を送り込むための強制供給装置や多数の供給配管等が不要となるので、装置コストを大幅に低減することができる。
【００３３】
次に、図４に示すものは、２４組の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂ群を設置し、各組に２４個の給排気切換弁３６を接続して加熱炉２内を加熱する際に、横軸に示す動作不良が発生した給排気切換弁３６と、縦軸示す燃焼負荷（炉内２への投入熱量）の関係を示した図表である。そして、この図表の破線で示す線は、給排気切換弁３６の弁動作不良が発生した特定の対の蓄熱式バーナ装置に対して燃焼動作を停止したことを表し、実線で示す線は、給排気切換弁３６の弁動作不良が発生した特定の対の蓄熱式バーナ装置に対して、前述した異常時燃焼処理により、一方の第１蓄熱式バーナ装置が連続した燃焼動作を行い、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行うようにしたことを表している。
【００３４】
この図表から明らかなように、弁動作不良の数の半数（１２個）を境界値とし、給排気切換弁３６の弁動作不良の数が境界値を下回るときには、弁動作不良を発生した一対の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を停止するとともに、給排気切換弁３６の弁動作不良の数が境界値を上回る場合には、本実施形態で示した異常時燃焼処理を実行することにより、燃焼負荷を極端に低下させずに最低限の負荷に保持することができる。
【００３５】
このように、上述した燃焼方法を行うことにより、給排気切換弁３６及び給排気配管３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂに対する熱的腐食、高温劣化等の熱的損傷を防止しながら、例えば焼鈍部品等の被加熱製品の生産量が極端に低減しない程度に、加熱炉の加熱能力を保持することができる。
なお、上記実施形態では、給排気切換弁３６の弁動作不良が発生した場合の異常時燃焼処理について説明したが、本発明の要旨がこれに限るものではなく、燃料切換弁２４や他の関連機器の動作不良により一対の蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの所定切換時間毎の燃料切換動作が行われない場合に、異常時燃焼処理が実行されるものである。
【００３６】
また、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが連続した燃焼動作を行い、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが蓄熱動作を行う場合の異常時燃焼処理について説明したが、第２蓄熱式バーナ装置６Ｂが連続した燃焼動作を行い、第１蓄熱式バーナ装置６Ａが蓄熱動作を行う場合の異常時燃焼処理であっても、同様の作用効果を得ることができる。
【００３７】
また、冷却空気及び排気ガスの混合領域を拡大するために、第１及び第２冷却空気配管４２、４４の給排気配管３２Ａ、３２Ｂに接続する位置を、第１及び第蓄熱式バーナ装置６Ａ、６Ｂの給排気口８ａの近くに位置する方が望ましい。
また、温度センサ５４Ａ、５４Ｂの接続位置は上記実施形態で示した位置に限らず、給排気切換弁３６に流れ込む排気ガスの温度を測定可能位置であれば、他の位置でも同様の作用効果を得ることができる。
【００３８】
さらに、上記実施形態では蓄熱式ラジアントチューブバーナ装置を適用して説明したが、他の蓄熱式バーナ装置にも適用し得るものである。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の蓄熱式バーナ装置群の燃焼制御方法によると、切換え燃焼が不可能となった特定の対の蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を直ちに停止せず、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように燃焼制御を行うとともに、前記他方の蓄熱式バーナ装置と接続して前記給排気切換弁に向けて排気ガスが流れている前記給排気配管内部に前記排気ガスと混入する冷却流体を供給し、排気ガスの温度を給排気配管及び給排気切換弁の耐熱温度より低下させることが可能な燃焼方法としているので、給排気配管、給排気切換弁等の機器に対する熱的腐食、高温劣化等の熱的損傷を防止しながら、例えば焼鈍部品等の被加熱製品の生産量が極端に低減しない程度に加熱炉の加熱能力を保持することができる。
【００４０】
また、請求項２記載の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置によると、一対の蓄熱式バーナ装置の切換え燃焼が不可能となった時点で、燃焼制御手段は、蓄熱式バーナ装置の燃焼動作を直ちに停止せず、一方の蓄熱式バーナ装置が連続して燃焼動作を行い、且つ他方の蓄熱式バーナ装置が連続して蓄熱動作を行うように制御を行うとともに、他方の蓄熱式バーナ装置と接続した給排気配管内部に冷却流体供給手段から冷却流体を供給して、この冷却流体の混入により排気ガスの温度を給排気配管及び給排気切換弁の耐熱温度より低下させるので、給排気配管、給排気切換弁等の機器に熱的腐食、高温劣化等の熱的損傷を与えない装置構造とすることができる。
【００４１】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の効果を得ることができるとともに、燃焼制御手段は、蓄熱動作を行っている他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部の排気ガス温度を温度検出手段により検出し、前記排気ガス温度の検出値が給排気切換弁及び前記給排気配管の耐熱温度を下回るように、前記冷却流体の供給流量を増大させる制御を前記冷却流体供給手段に対して行っており、給排気切換弁及び前記給排気配管を通過する排気ガスの温度を確実に低下させることが可能となるので、給排気配管、給排気切換弁等の機器の熱的損傷を確実に防止する装置を提供することができる。
【００４２】
さらに、請求項４記載の発明は、請求項２又は３記載の効果を得ることができるとともに、冷却流体供給手段を、給排気配管に供給配管を介して接続する流量調節弁の入力ポートを大気に開放した構造とし、蓄熱動作を行う他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管内部が、前記給排気切換弁に向けて流れる排気ガスにより負圧状態となっていることを利用して冷却空気を給排気配管内部に自然吸引するようにしており、給排気配管内部に冷却流体を供給するための強制供給装置や多数の供給配管等が不要となるので、装置コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱式バーナ装置の燃焼制御装置をを示す概略構成図である。
【図２】蓄熱式バーナ装置の一例を示す断面図である。
【図３】本発明において、一対の蓄熱式バーナ装置のうちの一方の蓄熱式バーナ装置が連続した燃焼動作を行い、他方の蓄熱式バーナ装置が蓄熱動作を行う場合において、他方の蓄熱式バーナ装置側の給排気配管に冷却流体を供給する方法を示すフローチャートである。
【図４】複数組の蓄熱式バーナ装置を備えた加熱炉において、給排気切換弁の弁不良が発生した所定の蓄熱式バーナ装置に対して燃焼動作を停止、又は連続した燃焼動作を行った場合の燃焼負荷の変化状態を示した図表である。
【符号の説明】
２    加熱炉
４    ラジアントチューブ
６Ａ、６Ｂ  蓄熱式バーナ装置
８ａ  蓄熱式バーナ装置の給排気口
１０ａ  蓄熱式バーナ装置の燃料供給口
２０  蓄熱体
２２ａ、２２ｂ  燃料配管
２４  燃料切換弁
３０  コントローラ（燃焼制御手段）
３２Ａ、３２Ｂ、３４Ａ、３４Ｂ  給排気配管
３６  給排気切換弁
３８  空気ブロア（燃焼空気供給手段）
４０  排気ガス吸引ファン（排気ガス吸引手段）
４２、４４  第１及び第２冷却空気用配管（供給配管）
４８Ａ、４８Ｂ  冷却空気遮断弁
５４Ａ、５４Ｂ  温度センサ（温度検出手段）
５２  冷却空気流量調節弁（流量調節弁）
５２ａ  入力ポート
【図１】
0003594720.tif 000002
【図２】
0003594720.tif 000003
【図３】
0003594720.tif 000004
【図４】
0003594720.tif 000005