(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理材と対向する輻射壁面を形成する炉体エレメントに、コアンダ効果を生じる燃焼用空気の空気流を吹き出す第１開口部と、燃焼後の排ガスを排出する第２開口部と、これら第１開口部及び第２開口部の間に配置され、燃料を吹き出す複数の第３開口部とを形成し、
上記第１開口部から吹き出され上記炉体エレメントの上記輻射壁面に沿って上記第２開口部に向かう上記燃焼用空気の空気流に、上記複数の第３開口部から上記燃料を分散して供給することで、該輻射壁面に沿って当該輻射壁面を加熱する扁平火炎を生成し、上記輻射壁面からの輻射熱によって上記処理材を加熱することを特徴とする壁面輻射式バーナー。
【請求項２】
処理材と対向する輻射壁面を形成する炉体エレメントに、コアンダ効果を生じる燃焼用空気の空気流の吹き出しと燃焼後の排ガスの排出の切替が交番式に行われる第１開口部及び第２開口部と、これら第１開口部及び第２開口部の間に配置され、燃料を吹き出す複数の第３開口部とを形成し、
上記第１開口部及び第２開口部のいずれか一方から吹き出され上記炉体エレメントの上記輻射壁面に沿って当該第１開口部及び第２開口部のいずれか他方に向かう上記燃焼用空気の空気流に、上記複数の第３開口部から上記燃料を分散して供給することで、該輻射壁面に沿って当該輻射壁面を加熱する扁平火炎を生成し、上記輻射壁面からの輻射熱によって上記処理材を加熱することを特徴とする壁面輻射式バーナー。
【請求項３】
前記第１開口部及び第２開口部には、流路を介して蓄熱体が接続され、該蓄熱体には、排ガスの熱を蓄熱して燃焼用空気を加熱するために、これら排ガスと燃焼用空気が交互に流通されることを特徴とする請求項２に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項４】
前記第３開口部は、燃料を燃焼用空気の空気流に沿わせて供給するために、燃焼用空気の空気流の流れ方向に沿った方向に向けて形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項５】
前記第３開口部は、燃料を燃焼用空気の空気流と対向する方向に向かって供給するために、燃焼用空気の空気流の流れと対向する方向に向かって形成されることを特徴とする請求項１〜３いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項６】
複数の前記第３開口部は、空気流の流れ方向に対して互いに反対方向を向く２つ一組が対で形成され、前記第１開口部及び第２開口部で空気流の吹き出しと排ガスの排出の切替が交番式に行われることに応じて、いずれか一方の向きの該第３開口部から燃料が吹き出されることを特徴とする請求項２〜５いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項７】
複数の前記第３開口部は、燃料を分配して供給することを特徴とする請求項１〜６いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項８】
前記第３開口部は、吹き出した燃料の流れがコアンダ効果を生じる形態で形成されることを特徴とする請求項１〜７いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項９】
燃焼用空気の空気流を吹き出す前記第１開口部及び第２開口部の少なくともいずれか一方には、その奥に配置して、これら第１及び第２開口部の少なくともいずれか一方から火炎を吹き出させるために、吹き出される燃焼用空気の空気流に予め燃料を混合するための燃料供給手段が設けられることを特徴とする請求項１〜８いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【請求項１０】
少なくとも前記第１開口部及び第３開口部は、空気流と交差する方向に沿って長い扁平なノズル状に形成されていることを特徴とする請求項１〜９いずれかの項に記載の壁面輻射式バーナー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理材をより均一に加熱することが可能な壁面輻射式バーナーに関する。
【背景技術】
【０００２】
処理材を加熱するバーナーとしては、例えば、処理材の側方に位置する炉壁から処理材に向かって、当該処理材とほぼ平行な火炎を生成するバーナーであって、処理材や炉内雰囲気を加熱するものが知られている。このようなバーナーは、燃料が放射状に噴出されて円錐状の火炎が形成される。すなわち、火炎の断面形状がほぼ円形をなすため、処理材において火炎に近い部位と火炎から離れた部位とで、加熱状態が相違して、処理材を均一に加熱することが難しい。
【０００３】
このような問題に対し、扁平形状で厚さの薄い火炎を形成して処理材を加熱するために、火炎を広げるようにした装置が特許文献１及び２で知られている。
【０００４】
特許文献１の「フレームを広げる装置並びにこの装置を使用した炉」は、燃焼ガスと燃焼支援ガスの一方からなる主ジェット流を導く主ノズルと、主ジェット流の回りを流れ、実質的に一定な幅を有し、燃焼ガスと燃焼支援ガスの他方からなる二次ジェット流を導く二次ノズルと、コアンダ効果により二次ジェット流を主ジェット流中に吸引させて二次ジェット流を偏向させて二次ジェット流と主ジェット流とを混合してフレームを形成するように二次ジェット流に正接的に配置された湾曲面とを有するものである。
【０００５】
特許文献２の「スリットノズル型バーナ、又はスリットノズル型リジェネレーティングバーナを取り付けたウオーキングビーム式金属加熱炉」は、扁平形状のバーナ火炎を有するスリットノズル型バーナ又はスリットノズル型リジェネバーナを炉の側壁に取り付けて、炉の全高さ約２，５００ｍｍと背の低い、建設費の安い、省エネルギー化された新型のウオーキングビーム式金属加熱炉を建設するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１７８２３０号公報
【特許文献２】特開平１０−１８３２３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、厚さの薄い扁平形状の火炎を形成することは難しい。また、単に平坦な扁平形状の火炎を形成して処理材を加熱するだけでは、熱分布が均一になるように処理材を加熱することは困難である。
【０００８】
本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、処理材をより均一に加熱することが可能な壁面輻射式バーナーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明にかかる壁面輻射式バーナーは、処理材と対向する輻射壁面を形成する炉体エレメントに、コアンダ効果を生じる燃焼用空気の空気流を吹き出す第１開口部と、燃焼後の排ガスを排出する第２開口部と、これら第１開口部及び第２開口部の間に配置され、燃料を吹き出す複数の第３開口部とを形成し、上記第１開口部から吹き出され上記炉体エレメントの上記輻射壁面に沿って上記第２開口部に向かう上記燃焼用空気の空気流に、上記複数の第３開口部から上記燃料を分散して供給することで、該輻射壁面に沿って当該輻射壁面を加熱する扁平火炎を生成し、上記輻射壁面からの輻射熱によって上記処理材を加熱することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明にかかる壁面輻射式バーナーは、処理材と対向する輻射壁面を形成する炉体エレメントに、コアンダ効果を生じる燃焼用空気の空気流の吹き出しと燃焼後の排ガスの排出の切替が交番式に行われる第１開口部及び第２開口部と、これら第１開口部及び第２開口部の間に配置され、燃料を吹き出す複数の第３開口部とを形成し、上記第１開口部及び第２開口部のいずれか一方から吹き出され上記炉体エレメントの上記輻射壁面に沿って当該第１開口部及び第２開口部のいずれか他方に向かう上記燃焼用空気の空気流に、上記複数の第３開口部から上記燃料を分散して供給することで、該輻射壁面に沿って当該輻射壁面を加熱する扁平火炎を生成し、上記輻射壁面からの輻射熱によって上記処理材を加熱することを特徴とする。
【００１１】
前記第１開口部及び第２開口部には、流路を介して蓄熱体が接続され、該蓄熱体には、排ガスの熱を蓄熱して燃焼用空気を加熱するために、これら排ガスと燃焼用空気が交互に流通されることを特徴とする。
【００１２】
前記第３開口部は、燃料を燃焼用空気の空気流に沿わせて供給するために、燃焼用空気の空気流の流れ方向に沿った方向に向けて形成されることを特徴とする。
【００１３】
前記第３開口部は、燃料を燃焼用空気の空気流と対向する方向に向かって供給するために、燃焼用空気の空気流の流れと対向する方向に向かって形成されることを特徴とする。
【００１４】
複数の前記第３開口部は、空気流の流れ方向に対して互いに反対方向を向く２つ一組が対で形成され、前記第１開口部及び第２開口部で空気流の吹き出しと排ガスの排出の切替が交番式に行われることに応じて、いずれか一方の向きの該第３開口部から燃料が吹き出されることを特徴とする。
【００１５】
複数の前記第３開口部は、燃料を分配して供給することを特徴とする。
【００１６】
前記第３開口部は、吹き出した燃料の流れがコアンダ効果を生じる形態で形成されることを特徴とする。
【００１７】
燃焼用空気の空気流を吹き出す前記第１開口部及び第２開口部の少なくともいずれか一方には、その奥に配置して、これら第１及び第２開口部の少なくともいずれか一方から火炎を吹き出させるために、吹き出される燃焼用空気の空気流に予め燃料を混合するための燃料供給手段が設けられることを特徴とする。
【００１８】
少なくとも前記第１開口部及び第３開口部は、空気流と交差する方向に沿って長い扁平なノズル状に形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明にかかる壁面輻射式バーナーにあっては、処理材をより均一に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示した壁面輻射式バーナーの輻射壁面に設けられた第１、第２及び第３開口部を示す底面図である。
【図３】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図４】図３に示した壁面輻射式バーナーの輻射壁面に設けられた第１、第２及び第３開口部を示す底面図である。
【図５】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第３実施形態を示す縦断面図である。
【図６】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第４実施形態を示す縦断面図である。
【図７】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第５実施形態を示す縦断面図である。
【図８】図７に示した壁面輻射式バーナーの第３開口部の拡大図である。
【図９】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第６実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示した壁面輻射式バーナーの第３開口部の拡大図である。
【図１１】本発明に係る壁面輻射式バーナーの第７実施形態を示す縦断面図である。
【図１２】本発明に係る壁面輻射式バーナーの輻射壁面に設けられた第１、第２及び第３開口部の別の実施形態を示す底面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明にかかる壁面輻射式バーナーの好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。第１実施形態に係る壁面輻射式バーナー１は基本的には、図１及び図２に示すように、処理材と対向する輻射壁面２を形成する炉体エレメント８に、コアンダ効果を生じる燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出す第１開口部３と、燃焼後の排ガスＥを排出する第２開口部４と、これら第１開口部３及び第２開口部４の間に配置され、燃料ガスＦのガス流を吹き出す複数の第３開口部５とを形成し、第１開口部３から吹き出され炉体エレメント８の輻射壁面２に沿って第２開口部４に向かう燃焼用空気Ｃの空気流に、複数の第３開口部５から燃料ガスＦのガス流を分散して供給することで、輻射壁面２に沿って当該輻射壁面２を加熱する扁平火炎ｆを生成し、輻射壁面２からの輻射熱によって処理材（図示せず）を加熱するように構成される。
【００２２】
複数の第３開口部５は、燃料ガスＦを分配して供給する。第１開口部３、第２開口部４及び第３開口部５は、燃焼用空気Ｃの空気流や燃料ガスＦのガス流と交差する方向に沿って長い扁平なノズル状に形成される。
【００２３】
図１は、第１実施形態に係る壁面輻射式バーナー１の縦断面図である。図２は、輻射壁面２に設けられた第１開口部３、第２開口部４及び第３開口部５を示す、壁面輻射式バーナー１の底面図である。
【００２４】
炉体エレメント８は耐火材で形成され、一対の炉壁２５上に架設されることにより、加熱炉などの炉体の天井を構成する。炉体エレメント８は、炉体内部に面して天井面を形成し、この天井面が、処理材と対向する輻射壁面２として形成される。炉体エレメント８は、ほぼ直方体状をなし、加熱炉内にて搬送される処理材の搬送方向と直交する方向が長手方向となる、ほぼ長方形の輻射壁面２を形成する。
【００２５】
炉体エレメント８の、輻射壁面２となる天井面には、図２に示すように、その長手方向の両端部側に、処理材の搬送方向に沿うスリット状をなす第１開口部３及び第２開口部４がそれぞれ開口形成される。第１開口部３と第２開口部４との間の領域には、処理材の搬送方向に沿うスリット状をなす第３開口部５が適宜間隔を隔てて複数（図２では４つ）形成される。
【００２６】
炉体エレメント８には、第１開口部３に接続して給気流路９ａが形成され、第２開口部４に接続して排気流路９ｂが形成され、各第３開口部５それぞれに接続して燃料流路１０が形成される。第１開口部３からは、炉内に向かって、給気流路９ａから供給される燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出される。排気流路９ｂに接続された第２開口部４は、排気流路９ｂに生じる吸引作用により、炉内から燃焼後の排ガスＥを排出する。第３開口部５からは、燃料流路１０を介して、炉内に向かって燃料ガスＦのガス流が吹き出される。
【００２７】
給気流路９ａと輻射壁面２とは、第１開口部３を介して、連続する曲面１１によって接続され、これにより燃焼用空気Ｃの空気流にコアンダ効果を生じさせることができる。図示例では、給気流路９ａは、上下方向の直進経路１２と、第１開口部３側に接続されて、炉体エレメント８の輻射壁面２側に湾曲する湾曲経路１３とを有している。
【００２８】
すなわち、給気流路９ａは、上部では上下方向に直進し、輻射壁面２側となる下部では、炉体エレメント８の長手方向において反対側に位置する第２開口部４側に向かうように湾曲している。これにより、第１開口部３から、燃焼用空気Ｃが斜め方向に輻射壁面２に沿って吹き出される。吹き出された燃焼用空気Ｃの空気流は、輻射壁面２に沿って、排気を行う第２開口部４へ向かって流れる。
【００２９】
本実施形態では、排気流路９ｂと輻射壁面２とは、排気作用を円滑化するために、第２開口部３を介して、連続する曲面１１によって接続されている。
【００３０】
燃料流路１０は、上下方向の直進経路１５により、第３開口部５と接続され、輻射壁面２直下へ向かって燃料ガスＦのガス流を吹き出す。燃料流路１０には、これを開閉して燃料ガスＦの供給を制御する開閉弁２６が設けられる。第３開口部５は、輻射壁面２に複数形成されていて、輻射壁面２に沿って流れる燃焼用空気Ｃの空気流に対し、燃料ガスＦのガス流を分散して供給するようになっている。分散供給することで、混合気化や火炎伝播が促進される。
【００３１】
さらに、本実施形態では、燃料ガスＦは、第１開口部３と第２開口部４との間に設けられた複数の第３開口部５から、分配されて吹き出される。「分配する」とは、単位時間当たりの必要燃料ガス量が複数の第３開口部５から振り分けられて吹き出されることを言う。たとえば、第１開口部３から吹き出される燃焼用空気Ｃに対し好適な混合比となる量の燃料ガスＦを、第１開口部３と第２開口部４との間に設けられた複数の第３開口部５に割り振って、各第３開口部５から振り分けられた量の燃料ガスＦを分配して吹き出す。
【００３２】
第１開口部３及び第３開口部５は、空気流やガス流と交差する方向に沿って長い扁平なノズル状に形成される。長い扁平なノズル状、すなわちスリット状をなす第１開口部３から吹き出す燃焼用空気Ｃ、並びに長い扁平なノズル状、すなわち同様にスリット状をなす第３開口部５から吹き出す燃料ガスＦはともに、厚さの薄い扁平形状の流れを生じる。
【００３３】
第１開口部３及び第２開口部４の開口面積は、給気流路９ａや排気流路９ｂの断面積よりもわずかに小さく設定され、第３開口部５の開口面積は、燃料流路１０の断面積よりもわずかに小さく設定されて、第１開口部３、第２開口部４及び第３開口部５付近での流速が高められる。
【００３４】
なお、図示しないが、輻射壁面２の適宜箇所には、着火用のパイロットバーナーやスパークプラグが組み込まれている。
【００３５】
第１実施形態に係る壁面輻射式バーナー１の作用について説明すると、第１開口部３から吹き出す燃焼用空気Ｃ及び第３開口部５から吹き出す燃料ガスＦにて形成される火炎ｆは、輻射壁面２に連なる曲面１１によって燃焼用空気Ｃの空気流に作用するコアンダ効果により、炉体エレメント８の輻射壁面２に沿って混合されつつ扁平形状の火炎ｆを生成する。この扁平火炎ｆによって炉体エレメント８の輻射壁面２が焼かれて、輻射壁面２全体が光輝状態に加熱される。そして、加熱された輻射壁面２からの輻射熱で処理材が加熱される。
【００３６】
第１実施形態に係る壁面輻射式バーナー１によれば、第１開口部３からコアンダ効果を生じる燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出し、この空気流に、複数の第３開口部５から燃料ガスＦのガス流を分散して供給するようにしたので、輻射壁面２に沿う扁平火炎ｆを確実に生成して、効率よく輻射壁面２を加熱することができる。
【００３７】
また、排気流路９ｂの吸引作用で、曲面１１に沿って第２開口部４へ向かって流れる気流により、第１開口部３からコアンダ効果を伴って吹き出す燃焼用空気Ｃの空気流で生成される扁平火炎ｆを当該輻射壁面２に適切に沿わせることができ、これによっても輻射壁面２を扁平火炎ｆで効率的に加熱することができる。
【００３８】
詳細には、炉体エレメント８に開口形成され、扁平形状に燃焼用空気Ｃを吹き出す第１開口部３と、炉体エレメント８に形成され、第１開口部３に接続されて燃焼用空気Ｃが流通される給気流路９ａとを備え、給気流路９ａと輻射壁面２とを曲面１１で連なるように接続し、さらに、炉体エレメント８に複数開口形成され、扁平形状に燃料ガスＦを吹き出す第３開口部５と、炉体エレメント８に形成され、第３開口部５に接続されて燃料ガスＦが流通される燃料流路１０とを備えたので、第１開口部３からコアンダ効果で吹き出す燃焼用空気Ｃ及び第３開口部５から分散して供給される燃料ガスＦから生成される混合気を確実に輻射壁面２に沿わせることができる。このため、これら燃焼用空気Ｃ及び燃料ガスＦの混合気から生成される扁平火炎ｆを輻射壁面２に的確に沿わせることができる。
【００３９】
そして、扁平火炎ｆが輻射壁面２に沿って生成され、この扁平火炎ｆによる排ガスＥが輻射壁面２に沿って第２開口部４へ吸引されるという一連の気流が生じ、扁平火炎ｆはその気流に伴って輻射壁面２に沿って延びるので、確実かつ効率よく輻射壁面２を加熱することができる。
【００４０】
このとき、燃焼用空気Ｃを吹き出す第１開口部３及び燃料ガスＦを吹き出す第３開口部５が、燃焼用空気Ｃの空気流や燃料ガスＦのガス流の方向に対して、当該空気流やガス流の方向と交差する方向に向かって長い扁平なノズル状をなしているので、燃焼用空気Ｃ及び燃料ガスＦをより扁平形状に吹き出すことが可能であり、より輻射壁面２に沿わせた扁平火炎ｆを形成することができる。
【００４１】
また、燃料ガスＦを吹き出す第３開口部５が複数設けられて、分配した燃料ガスＦが各第３開口部５から分散して供給されるので、各第３開口部５からの燃料ガスＦの吹き出し量及び勢いが抑えられ、燃料ガスＦが第１開口部３から吹き出した扁平形状をなす燃焼用空気Ｃの空気流を貫通することが防止される。このため、扁平形状の火炎ｆを乱すことなく、燃料ガスＦを分散して供給することができる。
【００４２】
そして、輻射壁面２の全領域において供給される燃料ガスＦの濃度ムラも抑えられるため、輻射壁面２全面を効率よく熱して、固体輻射を生じさせ、処理材を均一に加熱することができる。また、燃料ガスＦが分散して供給されることにより、緩慢燃焼させることができるので、ＮＯｘの発生を抑えることができる。
【００４３】
このとき、開閉弁２６を制御することで、複数の第３開口部５から吹き出す燃料ガスＦを、燃焼用空気Ｃを吹き出す第１開口部３に近い第３開口部５から順番に、燃焼用空気Ｃの流れに沿って吹き出したり、第１開口部３または第２開口部４に近い側と炉体エレメント８の中央側とで吹き出すタイミングや量を異ならせるなど、各第３開口部５から異なる条件で吹き出すことにより、さらに進んだ分散状態で燃料ガスＦを供給するようにしても良い。
【００４４】
第２実施形態に係る壁面輻射式バーナー１は基本的には、図３及び図４に示すように、処理材と対向する輻射壁面２を形成する炉体エレメント８に、コアンダ効果を生じる燃焼用空気Ｃの空気流の吹き出しと燃焼後の排ガスＥの排出の切替が交番式に行われる第１開口部３及び第２開口部４と、これら第１開口部３及び第２開口部４との間に配置され、燃料ガスＦのガス流を吹き出す複数の第３開口部５とを形成し、第１開口部３及び第２開口部４のいずれか一方から吹き出され炉体エレメント８の輻射壁面２に沿って当該第１開口部３及び第２開口部４のいずれか他方に向かう燃焼用空気Ｃの空気流に、複数の第３開口部５から燃料ガスＦのガス流を分散して供給することで、輻射壁面２に沿って当該輻射壁面２を加熱する扁平火炎ｆを生成し、輻射壁面２からの輻射熱によって処理材を加熱するように構成される。
【００４５】
第１開口部３及び第２開口部４には、給排気流路９を介して蓄熱体６が接続され、蓄熱体６には、排ガスＥの熱を蓄熱して燃焼用空気Ｃを加熱するために、これら排ガスＥと燃焼用空気Ｃが交互に流通されるようになっている。
【００４６】
図３は、第２実施形態に係る壁面輻射式バーナー１の縦断面図である。図４は、輻射壁面２に設けられた第１開口部３、第２開口部４及び第３開口部５や蓄熱体６を示す、壁面輻射式バーナー１の底面図である。第１実施形態は、第１開口部３のみから燃料用空気Ｃの空気流を吹き出し、第２開口部４のみから燃焼後の排ガスＥを排出する場合であったが、第２実施形態は、第１開口部３及び第２開口部４が空気流の吹き出しと排気の排出を交替で行うようにした場合である。
【００４７】
すなわち、第１開口部３が燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出すときには、第２開口部４が排ガスＥを排出し、第２開口部４が燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出すときには、第１開口部３が排ガスＥを排出するように、吹き出しと排出を交番式に切り替えるようにしたものである。従って、第２実施形態では、第１実施形態の第１開口部３の給気流路９ａ及び第２開口部４の排気流路９ｂはともに、給排気流路９に置き換えられる。第２開口部４は、第１実施形態の第１開口部３と同様に、コアンダ効果を生じる燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出す形態で形成される。
【００４８】
第１及び第２開口部３，４にそれぞれに接続される各給排気流路９には、給気系２７及び排気系２８に接続された蓄熱体６が設けられる。蓄熱体６は、気体が流通し得る容器形態であって、その内部には、多数の蓄熱材が充填されている。給気系２７から供給される燃焼用空気Ｃは、蓄熱体６を通過した後、給排気流路９を介して第１開口部３または第２開口部４から吹き出される。第１開口部３または第２開口部４から排出される排ガスＥは、給排気流路９を介して蓄熱体６を通過した後、排気系２８から排出される。
【００４９】
蓄熱体６への燃焼用空気Ｃ及び排ガスＥの流通は、給気系２７及び排気系２８に設けられた開閉弁２９の一方を閉じ、他方を開くことで切り替えられる。排ガスＥが蓄熱体６を流通するときに蓄熱材が加熱され、燃焼用空気Ｃが蓄熱体６を流通するときに蓄熱材で加熱される。これにより、排熱エネルギを有効活用することができる。
【００５０】
上記第１実施形態では、第１開口部３のみから燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出し、第２開口部４のみから排ガスＥを排出するバーナー運転となるが、第２実施形態ではそれに加えて、第２開口部４からもコアンダ効果を生じる燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出され、第１開口部３から排ガスＥが排出される。
【００５１】
燃焼用空気Ｃ及び排ガスＥの流れを交番式に切り替えることで、第１実施形態のように一方向からのみ扁平火炎ｆを生成する場合に比較して、第１及び第２開口部３，４双方から扁平火炎ｆを生成して輻射壁面２を加熱することができ、輻射壁面２をその長さ方向にさらに均一に加熱することができて、処理材の加熱処理をさらに均質化することができる。また、排熱エネルギで燃焼用空気Ｃを加熱する蓄熱体６を備えたことにより、熱効率の良い壁面輻射式バーナー１を構成することができる。
【００５２】
このような第２実施形態であっても、上記第１実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００５３】
図５には、第３実施形態に係る壁面輻射式バーナー１が示されている。第３実施形態は、第３開口部５を、燃料ガスＦのガス流を燃焼用空気Ｃの空気流に沿わせて供給するために、燃焼用空気Ｃの空気流の流れ方向に沿って形成したものである。基本的には、第１実施形態を示す図１を参照すると、燃料流路１０の輻射壁面２側となる下部を、第３開口部５から吹き出される燃料ガスＦが第１開口部３からの燃焼用空気Ｃの空気流の吹き出し方向に沿うように斜め向きの傾斜経路２０で形成することで構成される。
【００５４】
図５は、当該考え方を、第２実施形態に適用した場合を示している。すなわち、複数の第３開口部５は、燃焼用空気Ｃの空気流の流れ方向に対して互いに反対方向を向く２つ一組が対で形成され、第１開口部３及び第２開口部４で燃焼用空気Ｃの吹き出しと排ガスＥの排出の切替が交番式に行われることに応じて、いずれか一方の向きの第３開口部５から燃料ガスＦのガス流が吹き出されるように構成され、燃料ガスＦの吹き出しと燃焼用空気Ｃの吹き出しとが同一方向に向けられる。
【００５５】
図５に示すように、燃料流路１０は、上下方向の直進経路１５と、第３開口部５側に接続される斜め向きの傾斜経路２０とを有している。
【００５６】
複数の第３開口部５は、隣接するもの同士が２つ一組で対をなして配置される。図示例では、４対設けられている。対をなす２つの第３開口部５は、傾斜経路２０の向きが互いに向かい合うように形成される。
【００５７】
すなわち、対をなして隣り合う２つの燃料流路１０は、上部では上下方向に直進し、輻射壁面２側となる下部では、一方の燃料流路１０と接続される第３開口部５が炉体エレメント８の長手方向における一方側（第２開口部４側）に向かって傾斜し、他方の燃料流路１０と接続される第３開口部５が炉体エレメント８の長手方向における他方側（第１開口部３側）に向かって傾斜している。
【００５８】
そして、対をなす２つの第３開口部５のうち、例えば第１開口部３から燃焼用空気Ｃが吹き出されるとき、当該燃焼用空気Ｃの空気流の向きに沿う方向に傾斜している第３開口部５から、燃料ガスＦが吹き出される。これにより、交互に第１開口部３または第２開口部４のいずれから燃焼用空気Ｃが吹き出されたとき、傾斜経路２０が燃焼用空気Ｃの流れ方向に沿う方の第３開口部５から燃料ガスＦが吹き出される。
【００５９】
図示例では、第１開口部３から燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出されるとき、傾斜経路２０の傾斜方向が燃焼用空気Ｃに沿う向きの半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、白抜きで示す）が開かれ、傾斜経路２０の傾斜方向が燃焼用空気Ｃに対向する向きの半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、黒ベタで示す）が閉じられる。
【００６０】
これにより、対をなして、吹き出し方向が反対となる第３開口部５のうち、第１開口部３から吹き出される燃焼用空気Ｃの向きに沿う方向の第３開口部５から燃料ガスＦが吹き出される。
【００６１】
第２開口部４から燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出されるときには、図中、半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、黒ベタで示す）が開かれ、半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、白抜きで示す）が閉じられる。
【００６２】
このように、交番式に切り替えて第１及び第２開口部３，４から燃焼用空気Ｃを吹き出す構成では、吹き出し方向が交互に替わる燃焼用空気Ｃの向きに応じて、対をなす第３開口部５のいずれかから交互に燃料ガスＦが吹き出される。
【００６３】
このようにすれば、第３開口部５から吹き出される燃料ガスＦを、より輻射壁面２へ近づくように沿わせて吹き出すことができ、第１実施形態及び第２実施形態よりも上下方向の厚さが薄く輻射壁面２に接近した扁平火炎ｆを生成でき、この扁平火炎ｆにより輻射壁面２の加熱作用をさらに向上することができる。
【００６４】
このような第３実施形態であっても、上記第１及び第２実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００６５】
図６には、第４実施形態に係る壁面輻射式バーナー１が示されている。第４実施形態は、第３開口部５を、燃料ガスＦのガス流を燃焼用空気Ｃの空気流と対向する方向に向かって供給するために、燃焼用空気Ｃの空気流の流れ方向に向かって形成したものである。第４実施形態は要するに、第３実施形態とは反対に、燃焼用空気Ｃの空気流の流れ方向とは逆に燃料ガスＦのガス流を吹き出す場合である。
【００６６】
基本的には、第１実施形態を示す図１を参照すると、第３実施形態と同様に、燃料流路１０の輻射壁面２側となる下部を、第３開口部５から吹き出される燃料ガスＦが第１開口部３からの燃焼用空気Ｃの空気流の吹き出し方向とは逆に、当該空気流に向かう斜め向きの傾斜経路２０で形成して構成される。
【００６７】
図６は、当該考え方を、第２実施形態に適用した場合を示している。第４実施形態も第３実施形態と同様に、複数の第３開口部５は、燃焼用空気Ｃの流れ方向に対して互いに反対方向を向く２つ一組が対で形成され、第１開口部３及び第２開口部４で燃焼用空気Ｃの吹き出しと排ガスＥの排出の切替が交番式に行われることに応じて、いずれか一方の向きの第３開口部５から燃料ガスＦのガス流が吹き出されるように構成され、燃料ガスＦの吹き出しと燃焼用空気Ｃの吹き出しとが反対方向に向けられる。
【００６８】
第４実施形態では第３実施形態と異なり、対をなす２つの第３開口部５のうち、例えば第１開口部３から吹き出される燃焼用空気Ｃの空気流に対して向かい合う方向に傾斜している第３開口部５から、燃料ガスＦが吹き出される。これにより、交互に第１開口部３または第２開口部４のいずれから燃焼用空気Ｃが吹き出されたとき、傾斜経路２０が燃焼用空気Ｃの流れ方向と対向する方の第３開口部５から燃焼用空気Ｃに向かって燃料ガスＦが吹き出される。
【００６９】
図示例では、第１開口部３から燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出されるとき、傾斜経路２０の傾斜方向が燃焼用空気Ｃに向かう向きの半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、白抜きで示す）が開かれ、傾斜経路２０の傾斜方向が燃焼用空気Ｃに沿う向きの半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、黒ベタで示す）が閉じられる。
【００７０】
これにより、対をなして、吹き出し方向が反対となる第３開口部５のうち、第１開口部３から吹き出される燃焼用空気Ｃの向きに向かう方向に向かって第３開口部５から燃料ガスＦが吹き出される。
【００７１】
第２開口部４から燃焼用空気Ｃの空気流が吹き出されるときには、図中、半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、黒ベタで示す）が開かれ、半数の燃料流路１０のバルブ２６（図中、白抜きで示す）が閉じられる。
【００７２】
このように、交番式に切り替えて第１及び第２開口部３，４から燃焼用空気Ｃを吹き出す構成では、吹き出し方向が交互に替わる燃焼用空気Ｃの向きに応じて、対をなす第３開口部５のいずれかから交互に燃料ガスＦが吹き出される。このようにすれば、燃焼用空気Ｃと燃料ガスＦとが正面からぶつかることにより混合気化を促進できるので、火炎のムラを抑えることができる。
【００７３】
このような第４実施形態であっても、上記第１及び第２実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００７４】
図７及び８には、第５実施形態に係る壁面輻射式バーナー１が示されている。図８は、図７に示した壁面輻射式バーナー１の第３開口部５の拡大図である。第５実施形態は、上記第３及び第４実施形態で例示した傾斜経路２０を、湾曲経路１６で形成したものである。
【００７５】
燃料流路１０と輻射壁面２とは、図８に示すように、第３開口部５を介して、連続する曲面１４によって接続される。図示例では、燃料流路１０は、上下方向の直進経路１５と、第３開口部５側に接続される湾曲した湾曲経路１６とを有している。第１及び第２実施形態に当該湾曲形態の燃料流路１０を適用しても良い。
【００７６】
複数の第３開口部５は、隣接するもの同士が２つで対をなして配置される。対をなす２つの第３開口部５は、湾曲する湾曲経路１６の向きが互いに向かい合うように形成される。すなわち、対をなして隣り合う２つの燃料流路１０は、上部では上下方向に直進し、輻射壁面２側となる下部では、一方の燃料流路１０と接続される第３開口部５が炉体エレメント８の長手方向における一方側（第２開口部４側）に向かって湾曲し、他方の燃料流路１０と接続される第３開口部５が炉体エレメント８の長手方向における他方側（第１開口部３側）に向かって湾曲している。
【００７７】
各第３開口部５から吹き出される燃料ガスＦは、湾曲経路１６により燃焼用空気Ｃの空気流に的確に沿わせてあるいは対向して供給されるので、扁平形状に吹き出された燃焼用空気Ｃの流れを保ちつつ燃料ガスＦを混合させて、第３及び第４実施形態よりもさらに高さが低く輻射壁面２に近接した扁平火炎ｆを形成することができる。
【００７８】
燃料ガスＦを吹き出す第３開口部５は、湾曲経路１６と接続されているので、第３開口部５の奥に取り付けられてノズルをなす金属部分１７が、炉体エレメント８により陰となる箇所に位置されて火炎や熱輻射の影響を受けにくいので、耐久性に優れた壁面輻射式バーナー１を提供することができる（図８参照）。従って、ノズルをなす金属部分１７を冷却する冷却空気を使用する必要がなくなり、設備の簡素化やランニングコストを低減できる。
【００７９】
このような第５実施形態であっても、上記第１〜第４実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００８０】
図９及び１０には、第６実施形態に係る壁面輻射式バーナー１が示されている。図１０は、図９に示した壁面輻射式バーナー１の第３開口部５の拡大図である。第６実施形態は、上記第１〜５実施形態で例示した第３開口部５を、燃料ガスＦのガス流にコアンダ効果を生じさせる形態で形成したものである。
【００８１】
図示するように、燃料流路１０に、曲面１４の奥に位置させて、当該曲面１４に対し折り返す方向へ向けて湾曲経路１８が形成される。この場合には、燃料ガスＦが第３開口部５から吹き出す際に、燃料ガスＦのガス流に、輻射壁面２へ近づく旋回作用を生じさせることができ、扁平火炎ｆによる輻射壁面２の加熱作用をさらに向上することができる。
【００８２】
このような第６実施形態であっても、上記第１〜第５実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００８３】
また、燃料ガスＦにもコアンダ効果を生じさせることができて、燃料ガスＦをさらに輻射壁面２へ近づくように沿わせて吹き出すことができ、第３実施形態、第４実施形態及び第５実施形態よりも上下方向の厚さがさらに薄く輻射壁面２に接近した扁平火炎ｆを生成でき、この扁平火炎ｆにより輻射壁面２の加熱作用をさらに向上することができる。
【００８４】
図１１には、第７実施形態に係る壁面輻射式バーナー１が示されている。第７実施形態では、燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出す第１開口部３及び第２開口部４の少なくともいずれか一方には、その奥に配置して、これら第１及び第２開口部３，４の少なくともいずれか一方から燃焼火炎ｘｆを吹き出させるために、吹き出される燃焼用空気Ｃの空気流に予め燃料ガスｘＦを混合するための燃料供給手段２１が炉体エレメント８内部に設けられる。この燃料供給手段２１は、上記第１〜第６実施形態のいずれに対しても、備えることができる。
【００８５】
図１１は、第６実施形態の構成に組み込んだ場合を示している。蓄熱体６を備えて交互に燃焼用空気Ｃの空気流を吹き出す第１開口部３及び第２開口部４に燃料供給手段２１を組み込むことにより、炉体エレメント８に、いわば一対の交番燃焼式のリジェネレイティブバーナーユニットを備えたものとなる。
【００８６】
この場合、燃焼用空気Ｃが供給される第１開口部３及び第２開口部４からは交互に、空気流ではなく、燃焼火炎ｘｆが噴き出されることとなり、第１〜第６実施形態では火炎の存在しなかった部分（図中、Ｐで示す火炎範囲）へも拡張して加熱できるため、輻射壁面２を第１及び第２開口部３，４間でより広範に加熱して、輻射熱を広範囲で放出することができる。
【００８７】
このとき、図１１に示すように、第１開口部３及び第２開口部４に連なる給排気流路９にも曲面１１の奥に位置させて、当該曲面１１に対し折り返す方向へ向けて湾曲経路１９を形成してもよい。これにより、燃焼用空気Ｃ，そしてまた燃焼火炎ｘｆにも旋回作用を生じさせて、効率良く輻射壁面２を加熱することができる。この湾曲経路１９は、第１実施形態の第１開口部３や第２〜第６実施形態の第１及び第２開口部３，４に形成するようにしてもよい。
【００８８】
このような第７実施形態であっても、上記第１〜第６実施形態と同様の作用効果を奏することはもちろんである。
【００８９】
図１２には、壁面輻射式バーナー１の輻射壁面２に設けられる第１、第２及び第３開口部３〜５の別の実施形態が示されている。上記実施形態では、第１〜第３開口部３〜５は、扁平状のノズル形態としたが、図示するように、通常の穴３’,４’,５’を直線状に並べた形態としてもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、燃料Ｆがガスである場合を例示して説明したが、ガス以外の形態である液体や粉体など、すべての形態の燃料を使用できることはもちろんである。
【００９１】
また、上記実施形態で説明した壁面輻射式バーナー１をユニット化し、これら壁面輻射式バーナー１を連設して炉天井部等の炉体を形成することで、容易に加熱炉を構成することができる。上記実施形態にあっては、炉体エレメント８を、炉天井部を構成するものとしたが、炉床部や炉壁部を構成するようにしてもよいことはもちろんである。
【符号の説明】
【００９２】
１  壁面輻射式バーナー
２  輻射壁面
３，３’  第１開口部
４，４’  第２開口部
５，５’  第３開口部
６  蓄熱体
８  炉体エレメント
９  給排気流路
９ａ  給気流路
９ｂ  排気流路
１０  燃料流路
１１  曲面
１２  直進経路
１３  湾曲経路
１４  曲面
１５  直進経路
１６  湾曲経路
１７  ノズルをなす金属部分
１８  湾曲経路
１９  湾曲経路
２０  傾斜経路
２１  燃料供給手段
２５  炉壁
２６  開閉弁
２７  給気系
２８  排気系
２９  開閉弁
Ｃ  燃焼用空気
Ｅ  排ガス
Ｆ  燃料ガス
Ｐ  拡張される火炎範囲
ｆ  扁平火炎
ｘｆ  燃焼火炎
ｘＦ  燃料ガス
【図１】
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【図２】
0005878420.tif 000003
【図３】
0005878420.tif 000004
【図４】
0005878420.tif 000005
【図５】
0005878420.tif 000006
【図６】
0005878420.tif 000007
【図７】
0005878420.tif 000008
【図８】
0005878420.tif 000009
【図９】
0005878420.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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