(57)【要約】【課題】燃焼排ガス循環により、低ＮＯｘ化を十分に図ることができる管状火炎バーナを提供する。【解決手段】筒軸心方向に沿って開口するスリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを噴出させて、旋回火炎Ｆを形成する状態で一次燃焼させ、かつ、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐから燃焼室Ｎの先端よりも下流側に突出する状態の旋回火炎Ｆに対して二次燃焼用酸素含有ガスを供給して、二次燃焼させるように構成され、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿わせた１つの酸素含有ガス供給路Ｐｒを燃焼室Ｎの周囲の周方向の一箇所に設ける状態又は燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿わせた複数の酸素含有ガス供給路Ｐｒを燃焼室Ｎの周囲に周方向に間隔を隔てて並べる状態で燃焼室Ｎの外方側に設ける形態に構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを個別に又は混合して噴出させて、旋回火炎を形成する状態で一次燃焼させるように構成され、
前記燃焼室の外方側に設けた二次燃焼用酸素含有ガス供給部から前記燃焼室の先端よりも下流側に突出する状態に形成される前記旋回火炎に対して二次燃焼用酸素含有ガスを供給して、前記燃焼室の先端よりも下流側にて二次燃焼させるように構成された管状火炎バーナであって、
前記二次燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃焼室の筒軸心方向に沿わせた１つの酸素含有ガス供給路を前記燃焼室の周囲の周方向の一箇所に設ける状態又は前記燃焼室の筒軸心方向に沿わせた複数の酸素含有ガス供給路を前記燃焼室の周囲に周方向に間隔を隔てて並べる状態で前記燃焼室の外方側に設ける形態に構成されている管状火炎バーナ。
【請求項２】
前記酸素含有ガス供給路が、前記燃焼室に対して当該燃焼室の径方向に間隔を隔てる状態で設けられている請求項１記載の管状火炎バーナ。
【請求項３】
前記燃焼室及び前記酸素含有ガス供給路が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼室の先端及び前記酸素含有ガス供給路の先端を加熱炉の炉壁の内面と同じ位置とする状態で、前記炉壁に設置されている請求項１又は２記載の管状火炎バーナ。
【請求項４】
前記燃焼室を形成する燃焼管及び前記酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼管の先端及び前記酸素ガス供給管の先端を前記炉壁の内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、前記燃焼管の先端部及び前記酸素ガス供給管の先端部を前記炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設けられている請求項３記載の管状火炎バーナ。
【請求項５】
前記燃焼室を形成する燃焼管及び前記酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼管の先端を前記炉壁の内面よりも炉外方側に位置させ、前記酸素ガス供給管の先端を前記炉壁の内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、前記燃焼管の先端部及び前記酸素ガス供給管の先端部を前記炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設けられ、
前記耐火キャスタブルに、前記燃焼室の先端側部分を形成する燃焼室形成部が、前記燃焼管に連なる状態に形成されている請求項３記載の管状火炎バーナ。
【請求項６】
前記一次燃焼用酸素含有ガスを供給する一次燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記スリットの幅方向に沿って幅広の扁平状流路を前記スリットに接続する状態に構成され、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部が、前記扁平状流路の幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路を前記扁平状流路に接続する状態に構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載の管状火炎バーナ。
【請求項７】
前記燃焼室における前記スリットよりも前記先端の存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材が、前記燃焼室の側面から前記燃焼室の内部に突出する姿勢で設けられている請求項１〜６のいずれか１項に記載の管状火炎バーナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを個別に又は混合して噴出させて、旋回火炎を形成する状態で一次燃焼させるように構成され、
前記燃焼室の外方側に設けた二次燃焼用酸素含有ガス供給部から前記燃焼室の先端よりも下流側に突出する状態に形成される前記旋回火炎に対して二次燃焼用酸素含有ガスを供給して、前記燃焼室の先端よりも下流側にて二次燃焼させるように構成された管状火炎バーナに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる管状火炎バーナは、一次燃焼として、旋回火炎を形成する状態で一次燃焼させることにより、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとの混合を適切に行わせて、部分的なストイキ燃焼が一次燃焼に現れることを回避するようにしながら、一次燃焼と二次燃焼とを順次行う、いわゆる二段燃焼を行うことにより、低ＮＯｘ化を図ることができるものであり、坩堝炉等の加熱炉の炉壁に装着されて、炉内を加熱するのに使用されることになる。
【０００３】
かかる管状火炎バーナの従来例として、燃焼室を形成する燃焼管と同軸上に、燃焼管よりも大径の管状体を配置して、二次燃焼用酸素含有ガス供給部が、燃焼管と管状体との間の環状の空間により燃焼室の外周の全体を覆う環状に形成された二次燃焼用酸素含有ガス路を備える形態に構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６‐１８３７９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の管状火炎バーナにおいては、環状の二次燃焼用酸素含有ガス路から吐出される二次燃用酸素含有ガスが、燃焼室の先端より突出する状態に形成される旋回火炎の周囲を覆う状態となることにより、バーナ前方側に存在する既燃ガス（燃焼排ガス）が、燃焼室の先端より突出する状態に形成される旋回火炎に向けて流動し難くなるため、いわゆる既燃ガスの循環を行い難いことにより、低ＮＯｘ化を十分に図ることができないものであり、改善が望まれていた。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、既燃ガスの循環により、低ＮＯｘ化を十分に図ることができる管状火炎バーナを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の管状火炎バーナは、基端が閉塞されると共に先端が開放された円筒状の燃焼室の側面に筒軸心方向に沿って開口するスリットから前記燃焼室の内面の接線方向に向けて、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを個別に又は混合して噴出させて、旋回火炎を形成する状態で一次燃焼させるように構成され、
前記燃焼室の外方側に設けた二次燃焼用酸素含有ガス供給部から前記燃焼室の先端よりも下流側に突出する状態に形成される前記旋回火炎に対して二次燃焼用酸素含有ガスを供給して、前記燃焼室の先端よりも下流側にて二次燃焼させるように構成されたものであって、その特徴構成は、
前記二次燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記燃焼室の筒軸心方向に沿わせた１つの酸素含有ガス供給路を前記燃焼室の周囲の周方向の一箇所に設ける状態又は前記燃焼室の筒軸心方向に沿わせた複数の酸素含有ガス供給路を前記燃焼室の周囲に周方向に間隔を隔てて並べる状態で前記燃焼室の外方側に設ける形態に構成されている点にある。
【０００８】
すなわち、燃焼室の周囲には、周方向の一箇所に１つの酸素含有ガス供給路が設けられる又は複数の酸素含有ガス供給路が燃焼室の周方向に間隔を隔てて並べる状態で設けられるから、燃焼室の先端よりも下流側に突出する状態に形成される旋回火炎の周囲には、酸素含有ガス供給路から吐出される二次燃焼用酸素含有ガスが多量に存在する空間部分と、二次燃焼用酸素含有ガスが存在しない空間部分とが形成されることになる。
【０００９】
したがって、燃焼室の前方側に存在する既燃ガス（燃焼排ガス）を、二次燃焼用酸素含有ガスが存在しない空間部分を通して、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くすることができるため、いわゆる既燃ガスの循環を良好に行うことができるのであり、その結果、低ＮＯｘ化を十分に図ることができるのである。
【００１０】
要するに、本発明の管状火炎バーナの特徴構成によれば、燃焼排ガス循環により、低ＮＯｘ化を十分に図ることができる。
【００１１】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記酸素含有ガス供給路が、前記燃焼室に対して当該燃焼室の径方向に間隔を隔てる状態で設けられている点にある。
【００１２】
すなわち、二次燃焼のための酸素含有ガス供給路が、燃焼室に対して当該燃焼室の径方向に間隔を隔てる状態で設けられているから、酸素含有ガス供給路から吐出される二次燃焼用酸素含有ガスが、燃焼室の先端よりも下流側に突出状態に形成される旋回火炎の周囲から外方側に離れて存在する傾向となるため、酸素含有ガス供給路から吐出される二次燃焼用酸素含有ガスと燃焼室の先端よりも下流側に突出する状態に形成される旋回火炎との間の空間をも利用して、バーナ前方側に存在する既燃ガス（燃焼排ガス）を、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くすることができる。
【００１３】
したがって、バーナ前方側に存在する既燃ガス（燃焼排ガス）を、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くして、いわゆる既燃ガスの循環を一層良好に行うことができる。
【００１４】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃焼排ガス循環を一層良好に行うことができる。
【００１５】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼室及び前記酸素含有ガス供給路が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼室の先端及び前記酸素含有ガス供給路の先端を加熱炉の炉壁の内面と同じ位置とする状態で、前記炉壁に設置されている点にある。
【００１６】
すなわち、燃焼室の先端を、燃焼室の筒軸心方向において、加熱炉の炉壁の内面と同じ位置に位置させるから、燃焼室の先端を炉壁の内面よりも炉内方に突出させた場合に較べて、燃焼炎からの輻射熱により燃焼室が焼損することを極力抑制しながら、バーナ前方側に存在する既燃ガス（燃焼排ガス）を、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くして、既燃ガスの循環の効果を良好に発揮させることができる。
【００１７】
また、二次燃焼のための酸素含有ガス供給路の先端を、燃焼室の筒軸心方向において、加熱炉の炉壁の内面と同じ位置に位置させるから、酸素含有ガス供給路の先端を炉壁の内面よりも炉内方に突出させる場合に較べて、燃焼炎等からの輻射熱により酸素含有ガス供給路が焼損することを極力抑制することができる。
【００１８】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃焼室の先端や酸素含有ガス供給路の先端の焼損を抑制しながら、既燃ガスの循環の効果を良好に発揮させることができる。
【００１９】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼室を形成する燃焼管及び前記酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼管の先端及び前記酸素ガス供給管の先端を前記炉壁の内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、前記燃焼管の先端部及び前記酸素ガス供給管の先端部を前記炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設けられている点にある。
【００２０】
すなわち、燃焼室を形成する燃焼管及び酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管を、燃焼室の筒軸心方向において、燃焼管の先端及び酸素ガス供給管の先端を炉壁の内面と同じ位置に位置させるにあたり、燃焼管の先端部及び酸素ガス供給管の先端部を炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆するものであるから、燃焼炎等からの輻射熱を耐火キャスタブルにて遮蔽して、燃焼管の先端及び酸素ガス供給管の先端が燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを回避できるものとなる。
【００２１】
説明を加えると、燃焼室や酸素含有ガス供給路を、炉壁に嵌合される耐火キャスタブルに形成する孔として構成することが考えられるが、耐火キャスタブルの強度は十分に高くないために、燃焼室を形成する金属製等の燃焼管及び酸素含有ガス供給路を形成する金属製等の酸素ガス供給管を設けて、耐久性を向上させることになり、そして、燃焼管の先端部及び酸素ガス供給管の先端部を炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆することにより、燃焼管の先端及び酸素ガス供給管の先端が燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを回避するのである。
【００２２】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃焼管の先端及び酸素ガス供給管の先端が燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを回避できる。
【００２３】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼室を形成する燃焼管及び前記酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管が、前記燃焼室の筒軸心方向において、前記燃焼管の先端を前記炉壁の内面よりも炉外方側に位置させ、前記酸素ガス供給管の先端を前記炉壁の内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、前記燃焼管の先端部及び前記酸素ガス供給管の先端部を前記炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設けられ、
前記耐火キャスタブルに、前記燃焼室の先端側部分を形成する燃焼室形成部が、前記燃焼管に連なる状態に形成されている点にある。
【００２４】
すなわち、燃焼室の筒軸心方向において、燃焼室の先端及び二次燃焼のための酸素含有ガス供給路の先端を加熱炉の炉壁の内面と同じ位置とする状態としながら、燃焼室を金属製等の燃焼管にて形成しかつ酸素含有ガス供給路を金属製等の酸素ガス供給管にて形成するにあたり、燃焼室の筒軸心方向において、燃焼管の先端を炉壁の内面よりも炉外方側に位置させ、酸素ガス供給管の先端を炉の炉壁の内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、燃焼管の先端部及び酸素ガス供給管の先端部を炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設け、加えて、耐火キャスタブルに、燃焼室の先端側部分を形成する燃焼室形成部を、燃焼管に連なる状態に形成することになる。
【００２５】
つまり、燃焼室が、先端を炉壁の内面よりも炉外方側に引退させた燃焼管と、炉壁に嵌合される耐火キャスタブルに形成した燃焼室形成部とから構成され、二次燃焼のための酸素含有ガス供給路が、先端を炉の炉壁の内面と同じ位置に位置させる酸素ガス供給管とから構成され、燃焼管及び酸素ガス供給管の先端部を、炉壁に嵌合される耐火キャスタブルにて被覆することにより、燃焼管の先端及び酸素ガス供給管の先端が燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを回避し、しかも、燃焼管の先端を炉壁の内面よりも炉外方側に位置させることにより、燃焼管の損傷を一層適切に回避できる。
【００２６】
説明を加えると、燃焼室や酸素含有ガス供給路を、炉壁に嵌合される耐火キャスタブルに形成する孔として構成することが考えられるが、耐火キャスタブルの強度は十分に高くないために、燃焼室を形成する金属製等の燃焼管及び酸素含有ガス供給路を形成する金属製等の酸素ガス供給管を設けて、耐久性を向上させることになるのである。
【００２７】
そして、二次燃焼のための酸素含有ガス供給路を形成する酸素ガス供給管は、通流する二次燃焼用酸素含有ガスにて冷却されるため、先端部を耐火キャスタブルにて被覆すれば、燃焼炎等からの輻射熱により焼損することが回避されることになる。
これに対して、燃焼室を形成する燃焼管は、一次燃焼する旋回火炎が通流するものであって、冷却されることがなく、むしろ、加熱されるものであるから、その先端を炉の炉壁の内面と同じ位置に位置させると、燃焼炎等からの輻射熱により焼損する虞があるが、燃焼室の先端部を、炉壁に嵌合される耐火キャスタブルに形成した燃焼室形成部にて構成することにより、燃焼管が燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを一層適切に回避するのである。
【００２８】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、燃焼室及び酸素ガス供給路を、耐久性の向上を図りしかも燃焼炎等からの輻射熱により焼損することを回避した状態で形成することできる。
【００２９】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記一次燃焼用酸素含有ガスを供給する一次燃焼用酸素含有ガス供給部が、前記スリットの幅方向に沿って幅広の扁平状流路を前記スリットに接続する状態に構成され、
前記燃料ガスを供給する燃料ガス供給部が、前記扁平状流路の幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路を前記扁平状流路に接続する状態に構成されている点にある。
【００３０】
すなわち、扁平状流路の幅方向に拡がった状態で流れることになる多量の一次燃焼用酸素含有ガスに対して、一次燃焼用酸素含有ガスよりも少量の燃料ガスが、複数の燃料ガス供給路を通して、扁平状流路の幅方向に分散した状態に供給されることになる。
その結果、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとが、少量の燃料ガスを多量の一次燃焼用一次燃焼用酸素含有ガスに対して予め分散した状態でスリットから供給されることになる。
【００３１】
従って、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとが燃焼室の内面に沿って旋回しながら、旋回火炎（管状火炎）を形成して一次燃焼する際に、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避しながら、良好に一次燃焼を行わせることができる。
【００３２】
尚、扁平状流路の幅方向に拡がった状態で流れることになる一次燃焼用酸素含有ガスに対して、燃料ガスを、複数の燃料ガス供給路を通して、扁平状流路の幅方向に分散した状態に供給するものであるから、燃料濃度を変更しても、燃料ガスを一次燃焼用酸素含有ガスに対して適切に分散させた状態を的確に得ることができる。
【００３３】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避しながら、良好に一次燃焼を行わせることができる。
【００３４】
本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成は、前記燃焼室における前記スリットよりも前記先端の存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材が、前記燃焼室の側面から前記燃焼室の内部に突出する姿勢で設けられている点にある。
【００３５】
すなわち、スリットから燃焼室に供給されることになる燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとが、燃焼室の内面に沿って旋回しながら混合する際に、乱流形成部材の乱流形成作用によって、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとが、乱流を生じながら旋回するものとなるから、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとの混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。
【００３６】
要するに、本発明の管状火炎バーナの更なる特徴構成によれば、スリットから燃焼室に供給されることになる燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとの混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】管状火炎バーナの縦断側面図
【図２】バーナ先端部の縦断正面図
【図３】燃焼室への燃料ガス及び一次燃焼用空気の導入部の概略図
【図４】第２実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図
【図５】第３実施形態のバーナ先端部の縦断正面図
【図６】第４実施形態の燃焼室への燃料ガス及び一次燃焼用空気の導入部の概略図
【図７】第４実施形態の燃料ガス及び一次燃焼用空気の導入部の概略正面図
【図８】第５実施形態の管状火炎バーナの縦断側面図
【発明を実施するための形態】
【００３８】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、管状火炎バーナＢが、坩堝炉等の加熱炉Ｋの炉壁Ｋｎに装着されている。
管状火炎バーナＢは、基端Ｎｋが閉塞されると共に先端Ｎｓが開放された円筒状の燃焼室Ｎと、燃焼室Ｎの外方側に設けた二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐとを備えており、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成しながら一次燃焼させ、二次燃焼用酸素含有ガスとしての二次燃焼用空気を、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐより、燃焼室Ｎの先端Ｎｓから突出する状態に形成される旋回火炎（管状火炎）Ｆに対して供給して二次燃焼させる、いわゆる二段燃焼を行うように構成されている。
【００３９】
本実施形態において、炉壁Ｋｎの外面に装着される板状部１ａ及び炉壁Ｋｎに形成したバーナ装着孔２に挿入される筒部１ｂを備えた装着枠１が設けられ、この装着枠１に、管状火炎バーナＢが装備されている。
つまり、燃焼室Ｎを形成する金属製の燃焼管４や二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐの酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する金属製の酸素ガス供給管５が、装着枠１に支持されている。
ちなみに、燃焼管４が、装着枠１の板状部１ａを貫通する状態で設けられる本管部４ａと本管部４ａの基端部に接続される基端側部４ｂとから構成されている。
また、酸素ガス供給管５が、装着枠１の板状部１ａを貫通する状態で設けられた二次燃焼用空気供給部８に連結されている。
【００４０】
燃焼室Ｎにおける基端Ｎｋに隣接する側面、つまり、基端側部４ｂの側面に、筒軸心方向に沿って開口する複数のスリット３が形成されている。
図３に示すように、本実施形態においては、４つのスリット３が周方向に間隔（９０度間隔）を隔てて設けられ、４つのスリット３のうちの二つからは、燃焼ガス供給部６から供給される燃料ガスが燃焼室４の内面の接線方向に向けて噴出され、残りの二つからは、一次燃焼用酸素含有ガス供給部７から供給される一次燃焼用酸素含有ガスとしての一次燃焼用空気が燃焼室４の内面の接線方向に向けて噴出されるように構成されている。
【００４１】
ちなみに、燃料ガスとしては、水素又は炭化水素を主成分とする気体燃料（例えば、都市ガス１３Ａ）、あるいは、霧化又は気化された液体燃料（例えば重油）を用いることができる。
尚、一次燃焼させる空気比が０.７以下（好ましくは、０．６以上０．６５以下）の燃料過濃状態となるように、燃料ガス及び一次燃焼用空気が供給されるように構成されている。
【００４２】
そして、燃料ガスと一次燃焼用空気とがスリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されることにより、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回する旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成する状態で一次燃焼し、且つ、旋回火炎（管状火炎）Ｆが、燃焼室Ｎの先端から突出する状態で燃焼するように構成されている。
【００４３】
つまり、燃料ガスと一次燃焼用空気とがスリット３から燃焼室Ｎの内面の接線方向に向けて噴出されると、燃焼室Ｎの内面に沿って未燃焼ガスが流動する未燃ガス層が形成されることになり、その未燃ガス層の内方側（筒軸心部側）に、燃料ガスが一次燃焼用空気を用いて燃焼する管状の火炎帯が形成される。その火炎帯が、燃焼室Ｎの内面から浮上した旋回火炎（管状火炎）Ｆとなるのであり、火炎帯の内方側には、燃焼反応終了後の燃焼ガスが存在する燃焼ガス領域が存在することになる。
【００４４】
図２に示すように、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿わせた１つの酸素含有ガス供給路Ｐｒを燃焼室Ｎの周囲の周方向の一箇所に設ける状態で燃焼室４の外側に設ける形態に構成されている。
加えて、酸素含有ガス供給路Ｐｒが、燃焼室Ｎに対して当該燃焼室４の径方向に間隔を隔てる状態で設けられている。
したがって、燃焼室Ｎの前方側で燃焼する旋回火炎Ｆの既燃ガス（燃焼排ガス）を、二次燃焼用空気が存在しない空間部分を通して、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くして、いわゆる既燃ガスの循環を良好に行うことができるように構成されている。
【００４５】
燃焼室Ｎ及び酸素含有ガス供給路Ｐｒが、燃焼室Ｎの筒軸心方向において、燃焼室Ｎの先端Ｎｓ及び酸素含有ガス供給路Ｐｒの先端を加熱炉Ｋの炉壁Ｋｎの内面と同じ位置とする状態で、炉壁Ｋｎに設置されている。
具体的には、燃焼室Ｎを形成する金属製の燃焼管４及び酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する金属製の酸素ガス供給管５が、燃焼室Ｎの筒軸心方向において、燃焼管４の先端及び酸素ガス供給管５の先端を炉壁Ｋｎの内面と同じ位置に位置させる態で、かつ、燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を炉壁Ｋｎに嵌合される耐火キャスタブルＤにて被覆する状態で設けられている。
【００４６】
説明を加えると、燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を被覆する円柱状の耐火キャスタブルＤが、装着枠１の筒部１ｂの先端部に接続する状態で設けられており、管状火炎バーナＢ及び耐火キャスタブルＤを備える装着枠１を、炉壁Ｋｎのバーナ装着孔２に装着することにより、燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を耐火キャスタブルＤにて被覆する状態で、管状火炎バーナＢを炉壁Ｋｎに装着するように構成されている。
【００４７】
以上のような管状火炎バーナＢは、一次燃焼において、燃料過濃状態で燃焼反応を進行させるため、理論空燃比近傍での燃焼反応の発生を十分に低減し、燃焼温度の上昇を抑制して、ＮＯｘの発生量を低減できる。
しかも、燃焼室Ｎの前方側で燃焼する旋回火炎Ｆの既燃ガス（燃焼排ガス）を、二次燃焼用空気が存在しない空間部分を通して、燃焼室の先端から突出する状態に形成される旋回火炎に巻き込ませ易くする、いわゆる既燃ガスの循環を行わせて、ＮＯｘの発生量を一層低減できる。
【００４８】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、燃焼室Ｎの構成の別形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。
【００４９】
図４に示すように、燃焼室Ｎを形成する燃焼管４及び酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する酸素ガス供給管５が、燃焼室Ｎの筒軸心方向において、燃焼管４の先端を炉壁Ｋｎの内面よりも炉外方側に位置させ、酸素ガス供給管５の先端を炉壁Ｋｎの内面と同じ位置に位置させる状態で、かつ、燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を炉壁Ｋｎに嵌合される耐火キャスタブルにて被覆する状態で設けられている。
そして、耐火キャスタブルＤに、燃焼室Ｎの先端側部分を形成する燃焼室形成部Ｄｎが、燃焼管４に連なる状態に形成されている。
【００５０】
説明を加えると、燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を被覆し且つ燃焼室Ｎの先端側部分を形成する燃焼室形成部Ｄｎを備える円柱状の耐火キャスタブルＤが、装着枠１の筒部１ｂの先端部に接続する状態で設けられている。
そして、管状火炎バーナＢ及び耐火キャスタブルＤを備える装着枠１を、炉壁Ｋｎのバーナ装着孔２に装着することにより、  燃焼管４の先端部及び酸素ガス供給管５の先端部を耐火キャスタブルＤにて被覆しかつ燃焼室Ｎの先端側部分を耐火キャスタブルＤの燃焼室形成部Ｄｎにて形成する状態で、管状火炎バーナＢを炉壁Ｋｎに装着するように構成されている。
【００５１】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐの別形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。
【００５２】
図５に示すように、二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが、燃焼室Ｎの筒軸心方向に沿わせた複数の酸素含有ガス供給路Ｐｒを燃焼室Ｎの周囲に周方向に間隔を隔てて並べる状態で、かつ、燃焼室Ｎに対して当該燃焼室Ｎの径方向に間隔を隔てる状態で、燃焼室Ｎの外方側に設ける形態に構成されている。
図５においては、４個の酸素含有ガス供給路Ｐｒを設ける場合を例示するが、酸素含有ガス供給路Ｐｒを、２個や３個、又は、５個以上設けるようにする等、酸素含有ガス供給路Ｐｒの設置数は各種変更できる。
【００５３】
二次燃焼用酸素含有ガス供給部Ｐが複数の酸素含有ガス供給路Ｐｒを備える構成は、上記第１実施形態だけでなく、上記第２実施形態、つまり、燃焼室Ｎの先端側部分を耐火キャスタブルＤの燃焼室形成部Ｄｎにて形成する形態においても適用できるものである。
【００５４】
〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態を説明するが、この第４実施形態は、燃料ガス供給部６と一次燃焼用酸素含有ガス供給部７との別形態を示すものであって、その他の構成は第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。
【００５５】
図６及び図７に示すように、一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）を供給する一次燃焼用酸素含有ガス供給部７が、スリット３の燃焼室Ｎにおける筒軸心方向に相当する幅方向に沿って幅広の扁平状流路７Ａをスリット３に接続する状態に構成されている。
そして、燃料ガスを供給する燃料ガス供給部６が、扁平状流路７Ａの幅方向に並ぶ複数の燃料ガス供給路６ａを扁平状流路７Ａに接続する状態に構成されている。
ちなみに、本実施形態では、２つのスリット３が周方向に１８０度の間隔を隔てる状態で設けられている。
【００５６】
尚、燃料ガス供給部６には、燃料ガスが供給される溜り部６Ａが設けられ、その溜り部６Ａから複数の燃料ガス供給路６ａが延出されている。
ちなみに、図６及び図７においては、扁平状流路７Ａの流路長手方向と燃料ガス供給路６ａの流路長手方向とが直交する状態となっているが、燃料ガス供給路６ａの流路長手方向を、扁平状流路７Ａの流れ方向の下手側や上手側に傾斜させるようにしてもよい。
【００５７】
したがって、扁平状流路７Ａの幅方向に拡がった状態で流れることになる多量の一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）に対して、一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）よりも少量の燃料ガスが、複数の燃料ガス供給路６ａを通して、扁平状流路７Ａの幅方向に分散した状態に供給されることになる。
【００５８】
その結果、燃料ガスと一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）とが、少量の燃料ガスを多量の一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）に対して予め分散させ状態でスリット３から供給されることになる。
このため、燃料ガスと一次燃焼用空気（一次燃焼用酸素含有ガス）とが燃焼室Ｎの内面に沿って旋回しながら、旋回火炎（管状火炎）Ｆを形成して一次燃焼する際に、部分的なストイキ燃焼や予期せぬ異状燃焼（例えば、振動燃焼）が現れることを回避しながら、良好に一次燃焼を行わせることができる。
【００５９】
ちなみに、燃料ガス供給部６の複数の燃料ガス供給路６ａは、ボール盤等を用いて機械加工できるものであるから、燃料ガス供給部６は、複数の燃料ガス供給路６ａを備えるものの、その製作コストが高くなることはなく、むしろ安価に形成することができる。
【００６０】
〔第５実施形態〕
次に、第５実施形態を説明するが、この第５実施形態は、第１実施形態の管状火炎バーナＢに改造を加えたものであり、基本的な構成は第１実施形態と同様であるので、以下の説明では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明して、第１実施形態と同様な構成については、詳細な説明を省略する。
【００６１】
すなわち、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも先端ＮＳの存在側となる箇所に、棒状の乱流形成部材１０が、燃焼室Ｎの側面から燃焼室Ｎの内部に突出する姿勢で設けられている。
具体的には、燃焼室Ｎにおけるスリット３よりも先端ＮＳの存在側であって、スリット３に近接する箇所に棒状の乱流形成部材１０が、燃焼室Ｎの径方向に沿う姿勢で、燃焼室Ｎを形成する燃焼管２を貫通する状態で設けられている。
【００６２】
従って、スリット３から燃焼室Ｎに供給されることになる燃料ガスと一次燃焼用空気とが、燃焼室Ｎの内面に沿って旋回しながら混合する際に、乱流形成部材１０の抵抗による乱流形成作用によって、燃料ガスと一次燃焼用空気とが、乱流を生じながら旋回するものとなるから、燃料ガスと一次燃焼用空気との混合を促進させて、一層良好に燃焼させることができる。
【００６３】
〔その他の別実施形態〕
以下、その他の別実施形態を列記する。
（１）上記第１〜第５実施形態では、一次燃焼用酸素含有ガスや二次燃焼用酸素含有ガスとして、燃焼用空気を用いる場合を例示したが、一次燃焼用酸素含有ガスや二次燃焼用酸素含有ガスの両者又は一方として、空気に酸素を付加した酸素付加空気や純酸素等を用いることができる。
【００６４】
（２）上記第１〜第３実施形態及び第５実施形態では、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを、燃焼室Ｎの内部に個別に噴出させる形態を例示したが、燃料ガスと一次燃焼用酸素含有ガスとを混合器により予め混合させた混合ガスを、燃焼室Ｎの内部に噴出させるようにしてもよい。
【００６５】
（３）上記第１〜第３実施形態及び第５実施形態では、燃焼室Ｎの側面に、４つのスリット３を形成する場合を例示したが、例えば、第１実施形態において、燃料ガスを噴出するスリット３と一次燃焼用含有ガスを噴出するスリット３とを３個ずつ設けるようにする等、スリット３の設置数は種々変更できるものである。同様に、第４実施形態においても、スリット３の設置数は種々変更できるものである。
【００６６】
（４）上記第１〜第５実施形態では、燃焼室Ｎを形成する燃焼管４や二次燃焼のための酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する酸素ガス供給管５を支持する装着枠１を設ける場合を例示したが、装着枠１を省略して、燃焼室Ｎを形成する燃焼管４や酸素含有ガス供給路Ｐｒ
を、各別に炉壁Ｋｎに装着する形態で実施してもよい。
【００６７】
（５）上記第１〜第５実施形態においては、燃焼室Ｎを形成する燃焼管４の先端部や二次燃焼のための酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する酸素ガス供給管５の先端部を、耐火キャスタブルＤにて被覆した状態で、炉壁Ｋｎに装着する場合を例示したが、耐火キャスタブルＤを省略して、燃焼室Ｎを形成する燃焼管４や酸素含有ガス供給路Ｐｒを形成する酸素ガス供給管５を、炉壁Ｋｎに装着する形態で実施してもよい。
【００６８】
（６）上記第１〜第４実施形態では、第５実施形態で説明した乱流形成部材１０を省略したが、上記第１〜第４実施形態においても乱流形成部材１０を設けるようにしてもよい。
【００６９】
なお、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
４      燃焼管
５      酸素ガス供給管
６      燃料ガス供給部
６ａ    燃料ガス供給路
７      一次燃焼用酸素含有ガス供給部
７Ａ    扁平状流路
１０    乱流形成部材
Ｄ      耐火キャスタブル
Ｄｎ    燃焼室形成部
Ｆ      旋回火炎
Ｎ      燃焼室
Ｎｋ    基端
Ｎｓ    先端
Ｐ      二次燃焼用酸素含有ガス供給部
Ｐｒ    酸素含有ガス供給路
【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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【図８】
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