(57)【要約】【課題】構造が簡単で耐久性に優れ、また蓄熱性能にも優れたラジアントチューブバーナ装置及び蓄熱体ユニットを得る。【解決手段】鋼帯の連続焼鈍設備の加熱装置に用いるラジアントチューブバーナ装置であって、ラジアントチューブ５の一端側に設置したバーナ装置１１と、該バーナ装置１１に燃焼用空気を供給する給気管１５と、ラジアントチューブ５の他端側に接続した排気管１７と、排気管１７と給気管１５を繋ぐ配管系に設けた一対の蓄熱体１９、２１と、一対の蓄熱体１９、２１と排気管１７とを繋ぐ配管系に設けられた第１の４方切替弁３１と、一対の蓄熱体１９、２１と給気管１５を繋ぐ配管系に設けられた第２四方切替弁３３とを備えたラジアントチューブバーナ装置。【選択図】  図１
2010004969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管と、排気ガスを流すための排ガス配管とを備えてなる鋼帯の連続焼鈍設備の加熱装置に用いるラジアントチューブバーナ装置であって、
ラジアントチューブの一端側に設置したバーナと、該バーナに燃焼用空気を供給する給気口と、前記ラジアントチューブの他端側に設けられた排気口と、該排気口と前記燃焼用空気配管との接続経路に設置された第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続経路に設置された第２四方切替弁と、該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁とを並列経路で接続し、該並列経路の一方に設けた第１蓄熱体と、他方に設けた第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁は前記排気口からの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、前記排気口からの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は前記第１蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第２蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とするラジアントチューブバーナ装置。
【請求項２】
第１四方切替弁を、一方の端部に開口部を有する円筒体からなる弁ケーシングと、該弁ケーシング内に設置した回転ダンパと、前記弁ケーシングの外周面に設けた３つの接続口とを備えて構成し、前記弁ケーシングの開口部を排ガス配管に接続可能とし、回転ダンパを回転することでガス流れの切替を可能としたことを特徴とする請求項１に記載のラジアントチューブバーナ装置。
【請求項３】
鋼帯を水平方向に搬送させながら加熱する横型の連続焼鈍設備の加熱装置であって、燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管と、排気ガスを流すための排ガス配管とを備えてなる加熱装置に用いるラジアントチューブバーナ装置であって、
前記鋼帯の移動方向に沿って水平配列された複数のラジアントチューブバーナを備え、
前記各ラジアントチューブバーナは、ラジアントチューブの一端側に設置したバーナと、該バーナに燃焼用空気を供給する給気口と、前記ラジアントチューブの他端側に設けられた排気口と、該排気口と前記燃焼用空気配管との接続部分に設置された第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続部分に設置された第２四方切替弁とを有し、
該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁との接続経路に設置した第１蓄熱体と、前記第１四方切替弁とこれに隣接するラジアントチューブバーナの第２四方切替弁との接続経路に設置した第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁はラジアントチューブバーナからの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、ラジアントチューブバーナからの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は、前記第１蓄熱体を通過した排ガスを排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した隣接するラジアントチューブバーナからの排ガスを前記排ガス配管に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とするラジアントチューブバーナ装置。
【請求項４】
前記第１四方切替弁及び／又は前記第２四法切替弁は、側面に第１第接続口と第２接続口を有する筒状のケーシングと、該ケーシングの軸方向一端側に設けられた第３接続口と、前記ケーシングの軸方向他端側に設けられた第４接続口と、前記ケーシング内に該ケーシングの軸回りに回動可能に設けられると共に該ケーシング内に前記第３接続口に連通する第１流路と前記第４接続口に連通する第２流路を形成する弁体とを有し、該弁体を回動することによって、前記第１流路と前記第１接続口を連通させると共に前記第２流路と前記第２接続口を連通させる流路と、前記第１流路と前記第２接続口を連通させると共に前記第２流路と前記第１接続口を連通させる流路とを切り替えるようにしたことを特徴とする請求項１又は３記載のラジアントチューブバーナ装置。
【請求項５】
前記弁体は前記ケーシング内を径方向内外に仕切る筒状体からなり、前記第１流路は前記弁体の内部を通過して該弁体の端部から該弁体の外側に至る流路からなり、前記第２流路は前記弁体の内部を通過して該弁体の内側と前記第１流路の流路壁との間を通過する流路を有し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装置。
【請求項６】
燃焼用空気配管と排ガス配管を備えた加熱設備に設置されるラジアントチューブバーナであって、ラジアントチューブの一方の端部にのみバーナが設けられたラジアントチューブバーナに取り付けられる蓄熱体ユニットであって、
前記排気口と前記燃焼用空気配管との接続経路に設置される第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続経路に設置される第２四方切替弁と、該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁とを並列経路で接続し、該並列経路の一方に設けた第１蓄熱体と、他方に設けた第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁は前記排気口からの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、前記排気口からの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は前記第１蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第２蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とする蓄熱体ユニット。
【請求項７】
第１四方切替弁を、一方の端部に開口部を有する円筒体からなる弁ケーシングと、該弁ケーシング内に設置した回転ダンパと、前記弁ケーシングの外周面に設けた３つの接続口とを備えて構成し、前記弁ケーシングの開口部を排ガス配管に接続可能とし、回転ダンパを回転することでガス流れの切替を可能としたことを特徴とする請求項６に記載の蓄熱体ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼帯の連続焼鈍設備の加熱帯に設置されるラジアントチューブバーナ装置及びラジアントチューブバーナに取り付け可能な蓄熱体ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジアントチューブバーナの排熱回収に蓄熱体を適用した技術としては、例えば特開平７−１０３４３５号公報、特開平１０−１０３６２５号公報、特開平１０−２５９９０５号公報に記載されたものがある。
これらの各公報に記載されたものは、メインバーナ及びパイロットバーナからなるバーナ本体と蓄熱体からなる組をラジアントチューブの両端にそれぞれ配置し、一端側がバーナとして機能するときは他端側が蓄熱側となるような排ガス流路を形成し、切替え弁を動作させることによりラジアントチューブのバーナ側と蓄熱側を交互に切替えるようにしている。
そして、いずれの例もバーナノズルは蓄熱体内部を貫通し、バーナチップは蓄熱体の奥に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−１０３４３５号公報
【特許文献２】特開平１０−１０３６２５号公報
【特許文献３】特開平１０−２５９９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のラジアントチューブバーナにおいては、以下に説明するような種々の問題点を有している。【０００５】
＜２重となる燃焼系と複雑化の問題＞
前述の各特許文献に記載された従来技術においては、ラジアントチューブの両端にバーナと蓄熱体の組を設置し、両方のバーナを所定時間ごとに切り替えて交互に燃焼する方式である。つまり、一端側のバーナが燃焼している際には他端側のバーナは消火し、燃焼バーナ側の蓄熱体は燃焼空気を予熱し、消火バーナ側の蓄熱体は排熱回収を行う。そして、これら燃焼側と消火側を所定時間ごとに切り替えるというものである。【０００６】
このような構造であるため、ラジアントチューブ１本に対してメインバーナ、パイロットバーナのセットが２組必要となり、それらへの燃料ガス供給配管、遮断弁、調整弁、手動止め弁、点火装置、火炎検知器等がそれぞれ２組必要となる。
このように、ラジアントチューブの両端にバーナと蓄熱体の組を有する従来例において、構造が複雑になると共に設備費が高価になり、これら各機器の切替えの制御が複雑化し、また燃料ガス、燃焼空気系配管も複雑になることから日常点検も増えるという問題があった。
これを軽減するため、複数のラジアントチューブを１単位として燃焼切替えを共通化し燃料ガスおよび燃焼空気供給系を共有する方式も提唱されているが、バーナ個別に調整用の弁や測定口が必要であることは変わらない。【０００７】
＜耐久性の問題＞
また、従来技術はその構造上、バーナチップ（バーナまたは燃焼筒の先端）が蓄熱体の奥に位置するため、排気側になる消火中のバーナチップは高温の燃焼排ガスに直接曝され焼損しやすい状態となり、高温耐久性において不利となる。
また、バーナチップや温度センサーが高温の燃焼排ガスで赤熱されるため、燃焼切替後の火炎検知器に誤検知を招きやすいという問題もある。
なお、バーナチップが高温排気に曝されない例として特許文献１（特開平07-103435）には、メインバーナおよびパイロットバーナのノズルが直接ラジアントチューブ側面に取付けられた例が図示されている。しかし、この場合、燃焼はラジアントチューブ側壁の燃料ガス供給口から開始するため、燃焼火炎がラジアントチューブ軸に対して偏心するのでラジアントチューブ周方向温度分布に偏りが生じ、局部加熱や不均等熱応力を発生する。これらの不具合はラジアントチューブの寿命を短縮するほかラジアントチューブの目的である均等熱輻射の観点からも好ましくない。【０００８】
＜蓄熱体の寸法制約の問題＞
特許文献３（特開平10-259905）に示されて例では、ラジアントチューブ内に蓄熱体が装入され、その内部をバーナ燃焼筒が貫通する構造のため、蓄熱体容積が制約を受け蓄熱容量が大きくとれない。このため十分な予熱空気温度が得られにくく排熱回収の点で不利となる。また燃焼切替えサイクルが短くなり切替え弁作動頻度が増し機器の耐久性においても不利である。
また、上記構造は蓄熱体において排ガス流路面積が絞られるので排ガス圧損が増え、排気ファンの容量増大を来たすことになる。
なお、特許文献３（特開平10-259905）においては、蓄熱体に対する排ガスの入口にバッフル板を設け出口に衝突板を設けることにより排ガスを蓄熱体に均等に流す工夫が提唱されている。これは均等蓄熱の効果を目的とするものであるが、その半面排ガス圧損の増大を来たすほかラジアントチューブの周方向温度に偏りを生じさせるという問題がある。【０００９】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、構造が単純で耐久性に優れ、また蓄熱性能にも優れたラジアントチューブバーナ及びラジアントチューブバーナに取り付け可能な蓄熱体ユニットを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナは、１本のラジアントチューブの両端に各一本のバーナを設け、これを交互燃焼させる方式であり、上述した種々の問題点はこれに起因している。
そこで、発明者は、バーナと蓄熱体の組をラジアントチューブの両端に設けるという従来の考え方を脱し、蓄熱式でありながらラジアントチューブの一端に１本のバーナを設けた新たな形式の装置にできないかについて鋭意検討し、本発明を完成したものである。
また、発明者は、蓄熱体を有していない従来型ラジアントチューブバーナを、蓄熱体を有する形式のものに容易に改造するにはどうすればよいかについても検討し、本発明を完成したものである。【００１１】
（１）本発明に係るラジアントチューブバーナ装置は、燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管と、排気ガスを流すための排ガス配管とを備えてなる鋼帯の連続焼鈍設備の加熱装置に用いるラジアントチューブバーナ装置であって、
ラジアントチューブの一端側に設置したバーナと、該バーナに燃焼用空気を供給する給気口と、前記ラジアントチューブの他端側に設けられた排気口と、該排気口と前記燃焼用空気配管との接続経路に設置された第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続経路に設置された第２四方切替弁と、該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁とを並列経路で接続し、該並列経路の一方に設けた第１蓄熱体と、他方に設けた第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁は前記排気口からの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、前記排気口からの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は前記第１蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第２蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とするものである。【００１２】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、第１四方切替弁を、一方の端部に開口部を有する円筒体からなる弁ケーシングと、該弁ケーシング内に設置した回転ダンパと、前記弁ケーシングの外周面に設けた３つの接続口とを備えて構成し、前記弁ケーシングの開口部を排ガス配管に接続可能とし、回転ダンパを回転することでガス流れの切替を可能としたことを特徴とするものである。【００１３】
（３）また、鋼帯を水平方向に搬送させながら加熱する横型の連続焼鈍設備の加熱装置であって、燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管と、排気ガスを流すための排ガス配管とを備えてなる加熱装置に用いるラジアントチューブバーナ装置であって、
前記鋼帯の移動方向に沿い水平配列された複数のラジアントチューブバーナを備え、
前記各ラジアントチューブバーナは、ラジアントチューブの一端側に設置したバーナと、該バーナに燃焼用空気を供給する給気口と、前記ラジアントチューブの他端側に設けられた排気口と、該排気口と前記燃焼用空気配管との接続部分に設置された第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続部分に設置された第２四方切替弁とを有し、
該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁との接続経路に設置した第１蓄熱体と、前記第１四方切替弁とこれに隣接するラジアントチューブバーナの第２四方切替弁との接続経路に設置した第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁はラジアントチューブバーナからの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、ラジアントチューブバーナからの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は、前記第１蓄熱体を通過した排ガスを排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した隣接するラジアントチューブバーナからの排ガスを前記排ガス配管に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とするものである。【００１４】
（４）また、上記（１）又は（３）に記載のものにおいて、前記第１四方切替弁及び／又は前記第２四法切替弁は、側面に第１第接続口と第２接続口を有する筒状のケーシングと、該ケーシングの軸方向一端側に設けられた第３接続口と、前記ケーシングの軸方向他端側に設けられた第４接続口と、前記ケーシング内に該ケーシングの軸回りに回動可能に設けられると共に該ケーシング内に前記第３接続口に連通する第１流路と前記第４接続口に連通する第２流路を形成する弁体とを有し、該弁体を回動することによって、前記第１流路と前記第１接続口を連通させると共に前記第２流路と前記第２接続口を連通させる流路と、前記第１流路と前記第２接続口を連通させると共に前記第２流路と前記第１接続口を連通させる流路とを切り替えるようにしたことを特徴とするものである。【００１５】
（５）また、上記（４）に記載のものにおいて、前記弁体は前記ケーシング内を径方向内外に仕切る筒状体からなり、前記第１流路は前記弁体の内部を通過して該弁体の端部から該弁体の外側に至る流路からなり、前記第２流路は前記弁体の内部を通過して該弁体の内側と前記第１流路の流路壁との間を通過する流路を有していることを特徴とするものである。【００１６】
（６）また、本発明に係る蓄熱体ユニットは、燃焼用空気配管と排ガス配管を備えた加熱設備に設置されるラジアントチューブバーナであって、ラジアントチューブの一方の端部にのみバーナが設けられたラジアントチューブバーナに取り付けられる蓄熱体ユニットであって、
前記排気口と前記燃焼用空気配管との接続経路に設置される第１四方切替弁と、前記給気口と前記排ガス配管との接続経路に設置される第２四方切替弁と、該第２四方切替弁と前記第１四方切替弁とを並列経路で接続し、該並列経路の一方に設けた第１蓄熱体と、他方に設けた第２蓄熱体とを備え、
前記第１四方切替弁は前記排気口からの排ガスを前記第１蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第２蓄熱体に流すガス流れと、前記排気口からの排ガスを前記第２蓄熱体に流すと共に前記燃焼用空気配管からの燃焼用空気を前記第１蓄熱体に流すガス流れとを切り替え、
前記第２四方切替弁は前記第１蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第２蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れと、前記第２蓄熱体を通過した排ガスを前記排ガス配管に流すと共に前記第１蓄熱体を通過した燃焼用空気を前記給気口に流すガス流れとを切り替えるようにしたことを特徴とするものである。【００１７】
（７）また、上記（６）に記載のものにおいて、第１四方切替弁を、一方の端部に開口部を有する円筒体からなる弁ケーシングと、該弁ケーシング内に設置した回転ダンパと、前記弁ケーシングの外周面に設けた３つの接続口とを備えて構成し、前記弁ケーシングの開口部を排ガス配管に接続可能とし、回転ダンパを回転することでガス流れの切替を可能としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蓄熱式のラジアントチューブバーナ装置でありながらバーナはラジアントチューブの一端側にのみ設けられるので、バーナの切替の必要がなく定常燃焼させることができると共に、従来問題であった種々の課題を解決でき、構造が簡単で耐久性に優れ、また蓄熱性能にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態に係るラジアントチューブバーナ装置の説明図である。
【図２】図１の矢視Ａ−Ａ図であり、バーナ装置１１周辺部品を省略して示している。
【図３】本発明の一実施の形態に係るラジアントチューブバーナ装置の動作説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２の説明図である。
【図５】図４の矢視Ｂ−Ｂ図である。
【図６】本発明の実施の形態２の第２四方切替弁の説明図である。
【図７】本発明の実施の形態４の説明図であり、隣接する３台のラジアントチューブバーナを示す図である。
【図８】本発明の実施の形態４の説明図であり、ゾーン端部にあるラジアントチューブバーナの説明図である。
【図９】本発明の実施の形態４に用いる第１四方切替弁の説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に用いる第１四方切替弁の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
［実施の形態１］
図１は本発明の一実施の形態の説明図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ図である。以下、図１、図２に基づいて本実施の形態を説明する。
本実施の形態に係るラジアントチューブバーナ装置は、鋼帯の連続焼鈍設備の縦型の加熱炉に用いるＷ形のラジアントチューブを用いたものである。
図１に示すように、炉３内に配置されたラジアントチューブ５の一端側には、メインバーナ７及びパイロットバーナ９からなるバーナ装置１１が設置されている。そして、メインバーナ７に燃焼用空気を供給する給気口１３が設けられ、給気口１３には給気管１５が接続され、さらにメインバーナ７に燃料ガスを供給する燃料ガス配管１２が接続されている。また、パイロットバーナ９にも燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管１４及び燃料ガスを供給する燃料ガス配管１８が接続されている。
他方、ラジアントチューブ５の他端側の排気口１６には排気管１７が接続されている。
【００２１】
ラジアントチューブ５が設置された炉３の外側には第１蓄熱体１９と第２蓄熱体２１からなる一対の蓄熱体が設置されている（図２参照）。第１蓄熱体１９の一端側には該第１蓄熱体１９にガスを導入する第１導入側配管２３が接続され、第１蓄熱体１９の他端側には第１蓄熱体１９を通過したガスを排出する第１排出側配管２５が接続されている。同様に、第２蓄熱体２１にも、ガスの導入側に第２導入側配管２７が設けられ、ガスの排出側には第２排出側配管２９が接続されている。
蓄熱体は、燃焼排ガスの顕熱を一時的に蓄えるためのもので、燃焼ガスと反応したり燃焼用空気に悪影響を与えたりしないものであれば使用可能である。また、蓄熱体には、伝熱面積が大きいこと、圧力損失の小さいこと、耐熱性、耐熱衝撃性、耐食性に優れること等が要求されることから、蓄熱体の材質としては、例えばセラミックスやアルミナ、耐熱金属等を用いる。
【００２２】
排気管１７には、図２に示すように、バタフライ弁からなる第１四方切替弁３１が接続されている。第１四方切替弁３１には４つの接続口（ＶＡ１）〜（ＶＡ４）が設けられており、第１四方切替弁３１の４つの接続口（ＶＡ１）〜（ＶＡ４）のうちの一つの接続口（ＶＡ３）が排気管１７に接続されている。そして、図２において、排気管１７と接続された接続口（ＶＡ３）を挟む図中左右の接続口のうちの、図中左側の接続口（ＶＡ２）は第１蓄熱体１９側の第１導入側配管２３に接続され、図中右側の接続口（ＶＡ４）は第２蓄熱体２１側の第２導入側配管２７に接続されている。また、第１四方切替弁３１の残りの一つの接続口（ＶＡ１）は図示しない燃焼用空気配管に接続されている。
【００２３】
給気管１５には、図２に示すように、第１四方切替弁３１と同様にバタフライ弁からなる第２四方切替弁３３が接続されている。第２四方切替弁３３には４つの接続口（ＶＢ１）〜（ＶＢ４）が設けられており、その一つの接続口（ＶＢ１）が給気管１５に接続されている。そして、図２において、給気管１５に接続された接続口（ＶＢ１）を挟む図中左右の接続口のうちの、図中左側の接続口（ＶＢ２）は第１蓄熱体１９側の第１排出側配管２５に接続され、図中右側の接続口（ＶＢ４）は第２蓄熱体２１の第２排出側配管２９に接続されている。また、第２四方切替弁３３の残りの一つの接続口（ＶＢ３）は図示しない排ガスダクトに接続されている。
【００２４】
第１四方切替弁３１及び第２四方切替弁３３は、図示しないアクチュエータによって駆動され、このアクチュエータは、図示しない切替弁制御装置から送信される制御信号によって作動する。切替弁制御装置は、所定の時間ごとに切替信号を送信し、またアクチュエータの作動速度を調整する機能を備えている。
【００２５】
＜動作説明＞
以上のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
図２に示す状態では、第１四方切替弁３１は、接続口（ＶＡ１）と接続口（ＶＡ２）が連通し、接続口（ＶＡ３）と接続口（ＶＡ４）が連通している。したがって、燃焼用空気配管と第１蓄熱体１９のガス導入側が連通し、排気管１７と第２蓄熱体２１のガス導入側が連通している。
また、第２四方切替弁３３は、接続口（ＶＢ１）と接続口（ＶＢ２）が連通し、接続口（ＶＢ３）と接続口（ＶＢ４）が連通している。したがって、第１蓄熱体１９のガス排出側と給気管１５が連通し、第２蓄熱体２１のガス排出側と排ガスダクトが連通している。
【００２６】
この状態でバーナが燃焼すると、排ガスが排気管１７、第１四方切替弁３１、第２導入側配管２７、第２蓄熱体２１、第２排出側配管２９、第２四方切替弁３３の経路を通って排ガスダクトへと排気される。このとき、第２蓄熱体２１が排ガスによって予熱され排熱回収される。つまり、この状態では第２蓄熱体２１が排熱回収側となっている。
他方、燃焼用空気は、第１四方切替弁３１、第１導入側配管２３、第１蓄熱体１９、第１排出側配管２５、第２四方切替弁３３、給気管１５を通ってバーナ装置１１に供給される。このとき、燃焼用空気は第１蓄熱体１９を通過するときに蓄熱体と熱交換することによって加熱されてバーナ装置１１に供給される。つまり、この状態では第１蓄熱体１９が燃焼用空気加熱側となっている。
【００２７】
図２に示した状態で所定時間運転すると、導入される燃焼用空気の通過によって第１蓄熱体１９の温度が下がり、逆に排ガスの通過によって第２蓄熱体２１の温度が上昇する。そして、第１蓄熱体１９の温度が下がり過ぎると燃焼用空気の加熱が不十分となるので、所定の時間が経過すると、切替弁制御装置によって第１四方切替弁３１及び第２四方切替弁３３を図３に示す状態に切り替える。
図３に示す状態では、第１四方切替弁３１は、接続口（ＶＡ２）と接続口（ＶＡ３）が連通し、接続口（ＶＡ１）と接続口（ＶＡ４）が連通している。したがって、排気管１７と第１蓄熱体１９のガス導入側が連通し、燃焼用空気配管と第２蓄熱体２１のガス導入側が連通している。
また、第２四方切替弁３３は、接続口（ＶＢ２）と接続口（ＶＢ３）が連通し、接続口（ＶＢ１）と接続口（ＶＢ４）が連通している。したがって、第１蓄熱体１９のガス排出側と排ガスダクトが連通し、給気管１５と第２蓄熱体２１のガス排出側が連通している。
【００２８】
この状態でバーナが燃焼すると、排ガスが、排気管１７、第１四方切替弁３１、第１導入側配管２３、第１蓄熱体１９、第１排出側配管２５、第２四方切替弁３３の経路を通って排ガスダクトへと排気される。このとき、第１蓄熱体１９が予熱され排熱回収される。つまり、この状態では第１蓄熱体１９が排熱回収側となっている。
他方、燃焼用空気は、第１四方切替弁３１、第２導入側配管２７、第２蓄熱体２１、第２排出側配管２９、第２四方切替弁３３、給気管１５を通ってバーナ装置１１に供給される。このとき、燃焼用空気は第２蓄熱体２１を通過するときに蓄熱体と熱交換することによって加熱されてバーナ装置１１に供給される。つまり、第２蓄熱体２１が燃焼用空気加熱側となっている。
【００２９】
図２の状態では、燃焼用空気は第１蓄熱体１９を通過することで予熱され、排ガスは第２蓄熱体２１を通過することで冷却される。他方、図３の状態では、燃焼用空気は第２蓄熱体２１を通過することで予熱され、排ガスは第１蓄熱体１９を通過することで冷却される。
第１四方切替弁３１及び第２四方切替弁３３を一定時間間隔で作動させて図２の状態と図３の状態を切替えることにより第１蓄熱体１９及び第２蓄熱体２１は放熱と吸熱を繰り返し、ラジアントチューブバーナ１には常に高温予熱された燃焼空気が供給され、排ガスは常に低温で排出されることになる。
しかも、バーナは常時燃焼を継続することができ、加熱装置において要求される加熱の定常化を実現できる。しかも、バーナは１本であり、切替の必要がないので、構造が単純化され、メンテナンス、コスト、信頼性の面において優れた装置となる。
【００３０】
以上のように構成された本実施の形態によれば、バーナ装置１１はラジアントチューブ５の片側に設けるだけなので、２重の燃焼系統が不要となる。これによって、バーナ部品の耐久性、信頼性が向上する。つまり、発明が解決しようとする課題の項で説明したチップ焼損がなくなり、チップ焼損による火炎検知器の誤検知の問題もない。
また、第１蓄熱体１９及び第２蓄熱体２１をラジアントチューブ５内ではなく、炉外に設置するようにしているので、その大きさ形状の制約が少なく、燃焼用空気や排ガスの低圧損化を容易に実現できる。さらには、蓄熱体容積が大きくとれることから、排熱回収を十分に行うことができる。省エネを実現できる。また、蓄熱体の交換、点検が容易となる。
【００３１】
なお、第１四方切替弁３１及び第２四方切替弁３３は、本実施の形態ではバタフライ式のものを示しているが、必ずしもこの構造である必要はなく、４個の接続口を有し、上述したような流路の切り替えが行なえる内部構造であればよい。
【００３２】
また、上記の実施の形態においては、ラジアントチューブ５の形状としてＷ型のものを例示したが、本発明はこれに限られるものではなく、Ｕ型その他の形状のものであってもよい。
【００３３】
［実施の形態２］
図４、図５は本発明の他の実施の形態の説明図であり、図５は図４の矢視Ｂ−Ｂ図である。本実施の形態では、実施の形態１で説明したバタフライ式の第１四方切替弁３１を、図４、図５に記載の形式のものに変更したものである。
図６は本実施の形態の第１四方切替弁３５の内部構造を詳細に説明する説明図である。図６に示すように、本実施の形態の第１四方切替弁３５は、円筒体からなる弁ケーシング３７の一方の開口部をラジアントチューブ５の排気側に連結する接続口（ＶＡ３）とし、弁ケーシング３７の外周面に３つの接続口（ＶＡ１）（ＶＡ２）（ＶＡ４）を設け、さらに弁ケーシング３７内に回転ダンパ３９を設置したものである。図６に示す状態では、接続口（ＶＡ３）と接続口（ＶＡ２）が連通し、接続口（ＶＡ１）と接続口（ＶＡ４）が連通している。この状態から、回転ダンパ３９を時計回り方向に９０度回転させることにより、接続口（ＶＡ３）と接続口（ＶＡ４）が連通し、接続口（ＶＡ１）と接続口（ＶＡ２）が連通するように切り替えることができる。
なお、図６に示した弁ケーシング３７における接続口（ＶＡ３）と反対側の端部には図示しない蓋体が設置され、回転ダンパ３９の端部はこの蓋体の内面を摺動することになる。そして、回転ダンパ３９は例えばその端部に蓋体を貫通する軸を設け、この軸を蓋体外部に設けたアクチュエータによって回転駆動されることになる。
【００３４】
第１四方切替弁を本実施の形態のような形式のものすることで、ラジアントチューブ５の排気側と接続する排気管１７をラジアントチューブ５に対して直交させることなくラジアントチューブ５の延長線上に配置でき、第１四方切替弁の周辺をコンパクト化できる。
なお、本実施の形態において第１四方切替弁の形式を変更し、第２四方切替弁は実施の形態１と同様の形式のものとしているのは以下の理由による。
第２四方切替弁は、ラジアントチューブ５におけるバーナ装置１１を取り付ける側に設置されるものであるが、バーナ装置１１を取り付ける側のラジアントチューブ５端部（ばーナヘッド）には、メインバーナやパイロットバーナの端部が延出し、また覗窓が取り付くため、第２四方切替弁と接続される給気管１５はラジアントチューブ５に対して直交方向で接続されるのが通常であるため、本実施の形態で採用した形式のものを用いる必要性がないからである。
【００３５】
［実施の形態３］
上記の実施の形態１、２においては、本発明を、ラジアントチューブ５の一端側にバーナ装置１１を有し、炉外に一対の蓄熱体１９、２１を配置したラジアントチューブバーナ１という全体装置としてとらえ、全体装置としての実施の形態を説明した。
しかし、第１蓄熱体１９、第２蓄熱体２１、第１四方切替弁３１、第２四方切替弁３３およびこれらを連結する配管系をラジアントチューブと切離し、蓄熱体ユニットとして構成することもできる。そして、このように構成した蓄熱体ユニットを、バーナ装置を１セット有する蓄熱体を備えていない従来型のラジアントチューブバーナに取り付けることにより、従来の蓄熱式でないラジアントチューブバーナを蓄熱式のラジアントチューブバーナに容易に改造することができる。
もっとも、従来型のラジアントチューブバーナに本実施の形態の蓄熱ユニットを取り付ける場合には、予熱空気の温度が高くなるので、従来型のラジアントチューブバーナにおける燃焼用空気が通過する部位の耐熱等についてはそれ相応の改造をすればよい。
【００３６】
このように、実施の形態１、２で説明した第１蓄熱体１９、第２蓄熱体２１、第１四方切替弁３１、第２四方切替弁３３およびこれらを連結する配管系を一つの蓄熱体ユニットとして構成することにより、従来の蓄熱式でないラジアントチューブバーナを蓄熱式のラジアントチューブバーナに改造することができる。
【００３７】
［実施の形態４］
図７乃至図１０に基づいて本実施の形態を説明する。本実施の形態に係るラジアントチューブバーナ装置５１は、鋼帯の移動方向に沿うように設けられて燃焼用空気を供給する燃焼用空気配管５３と、鋼帯の移動方向に沿うように設けられて排気ガスを流すための排ガスダクト５５と有し、鋼帯を水平方向に搬送させながら加熱する横型の連続焼鈍設備の加熱炉に用いられるものである。
【００３８】
横型の連続焼鈍設備の加熱炉には、複数のラジアントチューブバーナ５７が横配列で設置されるが、一般にこれらは燃焼制御ゾーンに分割されており、各ゾーンにはラジアントチューブバーナ５７が設置される。図７は、同一ゾーンに複数設置されたラジアントチューブバーナ５７の一部である隣接する３台のラジアントチューブバーナ５７を示したものであり、図７（ａ）（ｂ）は後述する第１四方切替弁６３及び第２四方切替弁６５を切り替えた状態を示している。
以下の説明においては図中真中に記載されたラジアントチューブバーナ５７について説明し、説明上必要な場合には、各ラジアントチューブバーナ５７、隣接するラジアントチューブバーナ５７、右隣のラジアントチューブバーナ５７、左隣のラジアントチューブバーナ５７という表現によってラジアントチューブバーナ５７を特定する。
【００３９】
各ラジアントチューブバーナ５７のラジアントチューブの一端側には、実施の形態１と同様に、メインバーナ及びパイロットバーナからなるバーナ装置が設置されていると共に燃焼用空気を供給する給気口５９が設けられている。また、ラジアントチューブの他端側には排気口６１が設けられ、排気口６１と燃焼用空気配管５３との接続部分には第１四方切替弁６３が設置され、給気口５９と排ガスダクト５５との接続部分には第２四方切替弁６５が設置されている。
【００４０】
第２四方切替弁６５と第１四方切替弁６３とは配管によって接続されその接続経路には第１蓄熱体６７が設置されている。また、第１四方切替弁６３と隣接するラジアントチューブバーナ５７の第２四方切替弁６５ともまた配管によって接続されその接続経路には第２蓄熱体６９が設置されている。
【００４１】
第１四方切替弁６３はラジアントチューブバーナ５７から排出された排ガスを第１蓄熱体６７に流すと共に燃焼用空気配管５３からの燃焼用空気を第２蓄熱体６９に流すガス流れ（図７（ａ）参照）と、ラジアントチューブバーナ５７からの排ガスを第２蓄熱体６９に流すと共に燃焼用空気配管５３からの燃焼用空気を第１蓄熱体６７に流すガス流れ（図７（ｂ）参照）とを切り替える。
【００４２】
また、第２四方切替弁６５は、第１蓄熱体６７を通過した排ガスを排ガスダクト５５に流すと共に第２蓄熱体６９を通過した燃焼用空気を給気口５９に流すガス流れ（図７（ａ）参照）と、第１蓄熱体６７を通過した燃焼用空気を給気口５９に流すと共に第２蓄熱体６９を通過した左隣のラジアントチューブバーナ５７からの排ガスを排ガスダクト５５に流すガス流れ（図７（ｂ）参照）とを切り替える。
【００４３】
図８は、各ゾーンの端部バーナの配管接続を示す図である。図８の図中左端に示されるようにゾーン左端のラジアントチューブバーナ５７の場合、第２四方切替弁６５の左には蓄熱体が存在しないので、燃焼用空気は燃焼用空気配管５３から直接給気口５９に供給される。また、ゾーン右端においては第１四方切替弁６３の右隣には第２蓄熱体６９が存在するが、この第２蓄熱体６９は排ガスダクト５５へ流れる排ガスの温度を下げる機能となるため設置しているが、排ガスダクト５５の耐熱性が高い場合には省略することも可能である。
【００４４】
次に、第１四方切替弁６３の構造について、図７（ａ）の点線の丸で囲んで示すＡ部の詳細を断面で示す図９に基づいて説明する。
第１四方切替弁６３は、筒状のケーシング７１を備えてなり、その側面に第１蓄熱体６７側に接続される第１接続口７３と第２蓄熱体６９側に接続される第２接続口７５が設けられている。なお、第１接続口７３及び第２接続口７５における接続部には流路となる内挿管７６を挿入して二重管構造にして熱が直接外側の管に伝わるのを防ぎ、熱損失を低減する。
ケーシング７１の軸方向上端側には排気口６１に接続される第３接続口７７が設けられており、この第３接続口７７においても内挿管７８を設置して排気ガスの熱が直接外側の管に伝わるのを防ぎ、熱損失を低減する。
また、ケーシング７１の軸方下端側には燃焼用空気配管５３に接続される第４接続口７９が設けられている。
【００４５】
ケーシング７１内にはケーシング７１内を径方向内外に仕切る筒状の弁体８１が、ケーシング７１の中心軸を回動軸として回動可能に設けられている。筒状の弁体８１の上端側は開口しており、下端側は側方に開口する開口部８３を有している。弁体８１は回動することによって、弁体８１によって仕切られた空間と第１接続口７３及び第２接続口７５との連通関係を切り替える。詳細は後述する。
弁体８１の下端部はこれを回動させるためのアクチュエータ８７に連結されている。図９にはこの一例として弁体８１の下端部にアーム８５を連結し、これをアクチュエータ８７により回転することにより弁体８１を回動させる例を示す。
【００４６】
弁体８１の内側には、上端側が第３接続口７７に連通し、下端側が弁体８１の下側に設けられた開口部８３を経由して弁体８１の外壁側に連通する第１流路８９と、下端側が第４接続口７９に連通し、上端側が弁体８１の内壁側に連通する第２流路９１が形成されている。
第１流路８９は、上端が第３接続口７７に連通し、下端が弁体８１の下側の開口に連通するように弁体８１の内側に設置された第１流路管体９３によって形成されている。
また、第２流路９１は、下端にフランジ９５を有し、上端面が閉止すると共に上端側部から横方向に延びる四本の短管９７を備えた第２流路管体９９によって形成されている。
【００４７】
上記のように構成された第１四方切替弁６３を図７に示す切替状態にした場合には、図９に示すように、第３接続口７７から入ってくる排ガスは第１流路８９を通り、第１接続口７３に導かれて第１蓄熱体６７側に排出される。また、第４接続口７９から供給される燃焼用空気は第２流路９１を通り、第２接続口７５に導かれて第２蓄熱体６９側に排出される。このような、排ガスと燃焼用空気の流れに関し、第３接続口７７から入ってきた排ガスは弁体８１の下側の開口に至るまでの間に第１流路８９の流路壁を介して燃焼用空気と熱交換をし、また開口部８３を通過した後は弁体８１の壁を介して燃焼用空気と熱交換をする。
このように、第１四方切替弁６３に入った排ガスが燃焼用空気と熱交換することで、第１四方切替弁６３のケーシング７１の温度上昇を抑制できる。
【００４８】
第１四方切替弁６３の弁体８１を回動すると、図１０に示すように、第１流路８９が図中右側の第２接続口７５と連通し、第２流路９１が図中左側の第１接続口７３と連通する。したがって、第３接続口７７から入ってくる排ガスが第２接続口７５に導かれて第２蓄熱体６９を通過すると共に、第４接続口７９から供給される燃焼用空気は第１接続口７３に導かれて第１蓄熱体６７を通過する（図７（ｂ）参照）。
【００４９】
第２四方切替弁６５は第１四方切替弁６３と同じ構造のものを用いることができる。
この場合、第１接続口７３が第２蓄熱体６９側に接続され、第２接続口７５が第１蓄熱体６７側に接続され、第３接続口７７がラジアントチューブバーナ５７の給気口５９側に接続され、第４接続口７９が排ガスダクト５５側に接続される。
【００５０】
＜動作説明＞
次に、以上のように構成された本実施の形態の動作を説明する。
図７（ａ）に示す状態でバーナが燃焼すると、排ガスが排気口６１から第１四方切替弁６３、第１蓄熱体６７、第２四方切替弁６５を経由して排ガスダクト５５へと排気される。このとき、第１蓄熱体６７が排ガスによって予熱され排熱回収される。
他方、燃焼用空気は、図中左側に隣接するラジアントチューブバーナ５７の第１四方切替弁６３、第２蓄熱体６９、第２四方切替弁６５を経由して給気口５９に供給される。このとき、燃焼用空気は第２蓄熱体６９を通過するときに第２蓄熱体６９と熱交換することによって加熱されて給気口５９に供給される。
【００５１】
図７（ａ）に示した状態で所定時間運転すると、導入される燃焼用空気の通過によって第２蓄熱体６９の温度が下がり、逆に排ガスの通過によって第１蓄熱体６７の温度が上昇する。そして、第２蓄熱体６９の温度が下がり過ぎると燃焼用空気の加熱が不十分となるので、所定の時間が経過すると、図示しない切替弁制御装置によって第１四方切替弁６３及び第２四方切替弁６５を図７（ｂ）に示す状態に切り替える。
図７（ｂ）に示す状態では、排ガスが、排気口６１から第１四方切替弁６３、第２蓄熱体６９、図中右側に隣接するラジアントチューブバーナ５７の第２四方切替弁６５を通って排ガスダクト５５へと排気される。このとき、第２蓄熱体６９が予熱され排熱回収される。
他方、燃焼用空気は、燃焼用空気配管５３から第１四方切替弁６３、第１蓄熱体６７、第２四方切替弁６５を経由して給気口５９に供給される。このとき、燃焼用空気は第２蓄熱体６９を通過するときに蓄熱体と熱交換することによって加熱されて給気口５９に供給される。
【００５２】
以上のように、本実施の形態においても実施の形態１と同様に、第１四方切替弁６３及び第２四方切替弁６５を一定時間間隔で作動させて図７（ａ）の状態と図７（ｂ）の状態を切替えることにより第１蓄熱体６７及び第２蓄熱体６９は放熱と吸熱を繰り返し、ラジアントチューブバーナ５７には常に高温予熱された燃焼空気が供給され、排ガスは常に低温で排出されることになる。
ラジアントチューブ当り１本のバーナで燃焼を中断することなく、構造が単純化され、メンテナンス、コスト、信頼性の面において優れた高効率排熱回収加熱装置を提供することができる。
【００５３】
また、本実施の形態においては、複数のラジアントチューブバーナ５７を鋼帯の進行方向に横並びで設置し、各ラジアントチューブバーナ５７に第１四方切替弁６３と第２四方切替弁６５を設け、これら第１四方切替弁６３と第２四方切替弁６５の間に第１蓄熱体６７を設置し、第２四法切替弁と隣接するラジアントチューブバーナ５７の第１四方切替弁６３との間に第２蓄熱体６９を設置する構成を採用したことにより、配管を可及的に短くして熱損失を最小とした配置が実現できる。それ故、横型炉において、サポートローラ、その軸受け、駆動モータ等の機器が必要となる炉体側面の限られた空間にも蓄熱体を整然と配置することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１  ラジアントチューブバーナ
３  炉
５  ラジアントチューブ
７  メインバーナ
９  パイロットバーナ
１１  バーナ装置
１２  メインバーナの燃料ガス配管
１３  給気口
１４  パイロットバーナの燃焼用空気配管
１５  給気管
１６  排気口
１７  排気管
１８  パイロットバーナの燃料ガス配管
１９  第１蓄熱体
２１  第２蓄熱体
２３  第１導入側配管
２５  第１排出側配管
２７  第２導入側配管
２９  第２排出側配管
３１  第１四方切替弁
３３  第２四方切替弁
３５  第１四方切替弁
３７  弁ケーシング
３９  回転ダンパ
５１  ラジアントチューブバーナ装置
５３  燃焼用空気配管
５５  排ガスダクト
５７  ラジアントチューブバーナ
５９  給気口
６１  排気口
６３  第１四方切替弁
６５  第２四方切替弁
６７  第１蓄熱体
６９  第２蓄熱体
７１  ケーシング
７３  第１接続口
７５  第２接続口
７９  内挿管
７７  第３接続口
７８  内挿管
７９  第４接続口
８１  弁体
８３  開口部
８５  アーム
８７  駆動手段
８９  第１流路
９１  第２流路
９３  第１流路管体
９５  フランジ
９７  短管
９９  第２流路管体
【図１】
2010004969.tif 000003
【図２】
2010004969.tif 000004
【図３】
2010004969.tif 000005
【図４】
2010004969.tif 000006
【図５】
2010004969.tif 000007
【図６】
2010004969.tif 000008
【図７】
2010004969.tif 000009
【図８】
2010004969.tif 000010
【図９】
2010004969.tif 000011
【図１０】
2010004969.tif 000012
【国際調査報告】
2010004969.tif 000013
2010004969.tif 000014
2010004969.tif 000015