(57)【要約】【課題】排ガス吸引ブロワが不要であり、燃焼炉全体の小型化と装置コストを抑制できる簡易な構成の蓄熱式バーナ、及び蓄熱式バーナを備えた燃焼炉を提供する。【解決手段】蓄熱式バーナ１は、燃焼時には、給気管６の流路を開状態とし、送気管９の流路を閉塞状態として、燃焼用空気をバーナ本体３内から蓄熱室４を介して燃焼室２に供給する一方、燃焼排ガスの排気時には、給気管６の流路を閉塞状態とし、送気管９の流路を開状態として、噴出ノズル３４（第１の縮径部）から噴出される駆動空気の噴流に燃焼排ガスを吸引させ、排気管８を介して駆動空気と燃焼排ガスとの混合ガスを排気ダクト７へ排気する。これにより、排ガス吸引ブロワ、及びバーナ本体と排ガス吸引ブロワとを繋ぐ配管が不要になるので、バーナ全体が小型化できると共に、開閉弁等の補器類や配管等の点数も削減できる簡単な構成の蓄熱式バーナを提供できる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料ノズルから供給された燃料を燃焼する燃焼室と、蓄熱体を収納した蓄熱室とを有するバーナを少なくとも一対で構成し、前記一対のバーナ間で燃焼と燃焼排ガスの排気とを所定時間毎に交互に切換える蓄熱式バーナにおいて、
前記蓄熱式バーナのそれぞれは、
前記蓄熱室が内部に形成されたバーナ本体と、
一端が送風機に接続され、他端が前記バーナ本体に接続され、前記送風機から送風される空気を燃焼用空気として前記バーナ本体内に供給する給気管と、
一端が前記バーナ本体に接続され、他端が排気ダクトに接続され、前記燃焼室から前記蓄熱室を介して前記バーナ本体内に流入する前記燃焼排ガスを前記排気ダクトに排気する排気管と、
一端が前記給気管に接続され、他端が前記バーナ本体に接続され、前記他端の開口を縮径した第１の縮径部を有し、前記第１の縮径部から噴出する空気を前記排気管内に向けて送気する送気管と、
前記給気管の流路と前記送気管の流路とを切換える流路切換え機構とを有し、
前記流路切換え機構は、燃焼時には、前記給気管の流路を開状態とし、前記送気管の流路を閉塞状態として、前記燃焼用空気を前記バーナ本体内から前記蓄熱室を介して前記燃焼室に供給する一方、燃焼排ガスの排気時には、前記給気管の流路を閉塞状態とし、前記送気管の流路を開状態として、前記第１の縮径部から噴出される前記空気の噴流に前記燃焼排ガスを吸引させ、前記排気管を介して前記空気と前記燃焼排ガスとの混合ガスを前記排気ダクトへ排気することを特徴とする蓄熱式バーナ。
【請求項２】
前記排気管内の流路を開閉可能な開閉弁を設けた請求項１に記載の蓄熱式バーナ。
【請求項３】
前記開閉弁は、
前記排気管内に回動可能に取り付けられ、回動することにより前記排気管内の流路を開閉可能なフラップ状の弁板と、
前記弁板の自由端部が当接して、当該弁板が前記排気管内の流路を閉塞状態に保持するストッパーとを備えてなり、
燃焼排ガスの排気時には、前記第１の縮径部から前記排気管内に向かって一方向に噴出される前記空気の噴流の圧力で前記弁板が回動して前記排気管内の流路が開状態となり、燃焼時には、前記排気ダクトを流通する他の蓄熱式バーナから排出された燃焼排ガスの圧力が前記一方向とは逆方向に作用することで、前記弁板が前記ストッパーに当接し、前記排気管内の流路の閉塞状態が保持される請求項２に記載の蓄熱式バーナ。
【請求項４】
前記給気管は、前記他端の開口が縮径した第２の縮径部を有する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナ。
【請求項５】
前記排気管又は前記バーナ本体の一部は、前記蓄熱式バーナの前記燃焼室の軸線に対して鈍角の傾斜角で形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナ。
【請求項６】
炉体と、前記炉体に設けられた複数のバーナと、前記炉体と煙突とを連通する煙道に設けられた炉圧制御ダンパとを備える燃焼炉において、
前記複数のバーナは、少なくとも一対以上からなる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナで構成され、
燃焼排ガスの排気動作中の蓄熱式バーナから排気される燃焼排ガスは、前記煙道における前記炉圧制御ダンパの下流側から前記煙突を通じて炉外に排出されることを特徴とする燃焼炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱式バーナ、及び蓄熱式バーナを備えた燃焼炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炉の熱効率を向上させることを目的に、炉壁に設けられた一対以上の蓄熱式バーナを備えた加熱炉、熱処理炉、焼成炉等の工業用燃焼炉が熱処理工場等において稼働している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
そのような工業用燃焼炉の一例を図８に示す。燃焼炉１００には、一対の蓄熱式バーナ２００ａ，２００ｂが炉体１０２の対向する側壁に設けられている。蓄熱式バーナ２００ａ，２００ｂは燃焼室２０２ａ，２０２ｂとバーナ本体２０３ａ，２０３ｂからなる。燃焼室２０２ａ，２０２ｂには、燃料を供給する燃料ノズル２２２ａ，２２２ｂが開口している。バーナ本体２０３ａ，２０３ｂ内には、蓄熱体２４０ａ，２４０ｂを収納する蓄熱室２０４ａ，２０４ｂが形成されている。
【０００４】
図示するように、蓄熱式バーナ２００ａ，２００ｂには、燃焼用空気ブロワ２５０と連通し、この燃焼用空気ブロワ２５０から供給される燃焼用空気をいずれかの蓄熱室、例えば蓄熱室２０４ａに通して燃焼室２０２ａへ供給する給気管２０６と、排ガス吸引ブロワ２８０と連通し、炉内で生成した燃焼排ガスを他の蓄熱室、例えば蓄熱室２０４ｂに通して排気する排気管２０８が設けられている。給気管２０６には第１開閉弁２６０ａ，２６０ｂが介設されており、排気管２０８には第２開閉弁２８２ａ，２８２ｂが介設されている。
【０００５】
上述の燃焼炉１００に設けられた蓄熱式バーナ２００ａ，２００ｂの燃焼用空気の供給動作（燃焼動作）と燃焼排ガスの排気動作について以下に説明する。先ず、第１開閉弁２６０ａ、及び第２開閉弁２８２ｂを開とする一方、第１開閉弁２６０ｂ、及び第２開閉弁２８２ａを閉とする。そして、燃焼用空気ブロワ２５０から第１開閉弁２６０ａを介して供給された燃焼用空気は、前工程で蓄熱されている蓄熱式バーナ２００ａの蓄熱室２０４ａに供給され、当該蓄熱室２０４ａの蓄熱体２４０ａとの熱交換により予熱され、燃焼室２０２ａに導入される。
【０００６】
続いて、燃料ノズル２２２ａから供給された燃料と、予熱された高温の燃焼用空気とが燃焼室２０２ａで混合し、図示しないパイロットバーナ等の着火源により点火され、高温の燃焼火炎が炉内に向けて形成される。
【０００７】
また、炉内で生成された高温の燃焼排ガスは、排ガス吸引ブロワ２８０の駆動により蓄熱式バーナ２００ｂの燃焼室２０２ｂに吸引され、前工程で燃焼用空気との熱交換により降温した蓄熱室２０４ｂを通過し、当該蓄熱室２０４ｂの蓄熱体２４０ｂと熱交換して１５０℃〜２００℃に降温する。その後、熱交換後の燃焼排ガスは、第２開閉弁２８２ｂを介して排気管２０８から大気に放散される。
【０００８】
以降、第１開閉弁２６０ａ，２６０ｂの開閉と第２開閉弁２８２ａ，２８２ｂの開閉を所定時間毎、例えば３０秒〜６０秒程度の周期で順次切り換えることにより、蓄熱式バーナ２００ａ，２００ｂ間で燃焼用空気の供給動作と燃焼排ガスの排気動作が継続する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２３３６６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に示されているように、通常、蓄熱式バーナは２台のバーナを一組として使用するので、一般的なバーナと比較して開閉弁等の補器類や配管等の点数が増加すると共にバーナ全体が大型化し、装置コストが嵩むという課題を有する。
【００１１】
特に、一般的なバーナでは不要である排ガス吸引ブロワは、耐熱性が要求されると共に、燃焼用空気ブロワよりも大型であるため高コストであり、それを設置するためのスペースも必要となる。このことが燃焼炉全体の小型化、及び装置コストの抑制の障害となっていた。
【００１２】
そこで、本発明は、排ガス吸引ブロワが不要であり、燃焼炉全体の小型化と装置コストを抑制できる簡易な構成の蓄熱式バーナ、及び蓄熱式バーナを備えた燃焼炉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】
【００１３】
本発明の蓄熱式バーナは、燃料ノズルから供給された燃料を燃焼する燃焼室と、蓄熱体を収納した蓄熱室とを有するバーナを少なくとも一対で構成し、前記一対のバーナ間で燃焼と燃焼排ガスの排気とを所定時間毎に交互に切換える蓄熱式バーナにおいて、前記蓄熱式バーナのそれぞれは、前記蓄熱室が内部に形成されたバーナ本体と、一端が送風機に接続され、他端が前記バーナ本体に接続され、前記送風機から送風される空気を燃焼用空気として前記バーナ本体内に供給する給気管と、一端が前記バーナ本体に接続され、他端が排気ダクトに接続され、前記燃焼室から前記蓄熱室を介して前記バーナ本体内に流入する前記燃焼排ガスを前記排気ダクトに排気する排気管と、一端が前記給気管に接続され、他端が前記バーナ本体に接続され、前記他端の開口を縮径した第１の縮径部を有し、前記第１の縮径部から噴出する空気を前記排気管内に向けて送気する送気管と、前記給気管の流路と前記送気管の流路とを切換える流路切換え機構とを有し、前記流路切換え機構は、燃焼時には、前記給気管の流路を開状態とし、前記送気管の流路を閉塞状態として、前記燃焼用空気を前記バーナ本体内から前記蓄熱室を介して前記燃焼室に供給する一方、燃焼排ガスの排気時には、前記給気管の流路を閉塞状態とし、前記送気管の流路を開状態として、前記第１の縮径部から噴出される前記空気の噴流に前記燃焼排ガスを吸引させ、前記排気管を介して前記空気と前記燃焼排ガスとの混合ガスを前記排気ダクトへ排気する
【００１４】
この構成によれば、燃焼排ガスの排気時には、第１の縮径部から噴出される空気は燃焼排ガスを吸引するための駆動空気として作用する。このため、燃焼排ガスを吸引させるための排ガス吸引ブロワ、及びバーナ本体と排ガス吸引ブロワとを繋ぐ配管が不要となる。その結果、バーナ全体が小型化できると共に、開閉弁等の補器類や配管等の点数も削減できる簡単な構成の蓄熱式バーナを提供できる。また、排ガス吸引ブロワの設備費、運転費用及び保守費用、設置スペースが不要になる。配管工事の費用も大幅に削減できる。
【００１５】
さらに、蓄熱室を介してバーナ本体内に流入する所定温度（１５０℃〜２００℃）燃焼排ガスは、常温の駆動空気に吸引されることで希釈されて冷却され、この冷却された混合ガスが排気管を介して排気ダクトへ排気される。その結果、排気管と排気ダクトの断熱構造を簡易にできる。
【００１６】
また、前記排気管内の流路を開閉可能な開閉弁を設けてもよい。上述のように、バーナ本体内に流入する所定温度燃焼排ガスは、常温の駆動空気に吸引されることで希釈されて冷却され、この冷却された混合ガスが排気管を介して排気ダクトへ排気されるため、排気管内の流路に設ける開閉弁は耐熱性を有しない安価な開閉弁を用いることができる。
【００１７】
前記開閉弁は、前記排気管内に回動可能に取り付けられ、回動することにより前記排気管内の流路を開閉可能なフラップ状の弁板と、前記弁板の自由端部が当接して、当該弁板が前記排気管内の流路を閉塞状態に保持するストッパーとを備えてなり、燃焼排ガスの排気時には、前記第１の縮径部から前記排気管内に向かって一方向に噴出される前記空気の噴流の圧力で前記弁板が回動して前記排気管内の流路が開状態となり、燃焼時には、前記排気ダクトを流通する他の蓄熱式バーナから排出された燃焼排ガスの圧力が前記一方向とは逆方向に作用することで、前記弁板が前記ストッパーに当接し、前記排気管内の流路の閉塞状態が保持されるものである。
【００１８】
この構成によれば、開閉弁は、所謂、逆止弁として作用する。したがって、他の蓄熱式バーナから排出された燃焼排ガスが流通する排気ダクトからの排気流はこの開閉弁によって遮断され、排気ダクトからの排気流が燃焼動作中の蓄熱式バーナのバーナ本体内へ流入することを抑制できる。
【００１９】
また、上述のように、バーナ本体内に流入する所定温度燃焼排ガスは、常温の駆動空気に吸引されることで希釈されて冷却され、この冷却された混合ガスが排気管を介して排気ダクトへ排気されるため、開閉弁を構成する弁板やストッパーは耐熱性を有しない安価な金属材料で製作できる。しかも、開閉弁を駆動するための特別な機構が不要であるので、故障の発生が極めて少なくなる。
【００２０】
前記給気管は、前記他端の開口が縮径した第２の縮径部を有していてもよい。この構成によれば、燃焼時には、第２の縮径部から噴出される燃焼用空気の噴出流速で噴流の周囲に発生する負圧により、当該噴流の近傍にある開閉弁の弁板がストッパーに密着し、排気管内の流路を閉塞状態に保持する。このため、燃焼動作中の蓄熱式バーナの燃焼用空気に他の流体が混入することを抑制できる。
【００２１】
前記排気管又は前記バーナ本体の一部は、前記蓄熱式バーナの前記燃焼室の軸線に対して鈍角の傾斜角で形成されていることが好ましい。この構成によると、駆動空気と燃焼排ガスとの混合ガスを排気ダクトへスムーズに排気できる。
【００２２】
また、本発明の燃焼炉は、炉体と、前記炉体に設けられた複数のバーナと、前記炉体と煙突とを連通する煙道に設けられた炉圧制御ダンパとを備える燃焼炉において、前記複数のバーナは、少なくとも一対以上からなる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の蓄熱式バーナで構成され、燃焼排ガスの排気動作中の蓄熱式バーナから排気される燃焼排ガスは、前記煙道における前記炉圧制御ダンパの下流側から前記煙突を通じて炉外に排出される。
【００２３】
この構成によると、燃焼排ガスの排気動作中の蓄熱式バーナから排気されて煙道内に流入する燃焼排ガスは、煙突のドラフト力により当該煙突を介して炉外に排出される。したがって、燃焼排ガスを排気するための排ガス吸引ブロワ、排ガス吸引ブロワを設置するスペース、及びバーナ本体と排ガス吸引ブロワとを繋ぐ配管が不要となり、燃焼炉全体の小型化と低コスト化を実現できる。また、燃焼排ガスを煙道における炉圧制御ダンパの下流側に燃焼排ガスを排出させるため、燃焼排ガスを排気中の蓄熱式バーナは炉圧変動の影響を受けることなく安定して排気動作を継続できる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、排ガス吸引ブロワが不要であり、燃焼炉全体の小型化と装置コストを抑制できる簡易な構成の蓄熱式バーナ、及び蓄熱式バーナを備えた燃焼炉を提供という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る蓄熱式バーナの概略図である。（ａ）は燃焼動作中の一方の蓄熱式バーナを示し、（ｂ）は燃焼排ガスを排気中の一方の蓄熱式バーナを示す。
【図２】第１実施形態に係る蓄熱式バーナ装置の変形例を示した概略図である。
【図３】第１の縮径部のバリエーションを示す図である。（ａ）は送気管の他端の開口にオリフィス状のプレートを取り付けた図であり、（ｂ）は送気管の他端を先絞り状に形成して当該送気管の内径を他端に向かって縮径させた図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る蓄熱式バーナの概略図である。（ａ）は燃焼排ガスを排気中の一方の蓄熱式バーナを示し、（ｂ）は燃焼動作中の一方の蓄熱式バーナを示す。（ｃ）はストッパーに弁板の自由端部を収納する段部を形成した開閉弁の変形例を示す。
【図５】本発明の第３実施形態に係る蓄熱式バーナの概略図である。（ａ）は燃焼排ガスを排気中の一方の蓄熱式バーナを示し、（ｂ）は燃焼動作中の一方の蓄熱式バーナを示す。
【図６】本発明の第４実施形態に係る蓄熱式バーナの概略図である。（ａ）は排気管が蓄熱式バーナの軸線に対して鈍角の傾斜角で形成された例を示し、（ｂ）は風箱（バーナ本体の一部）が蓄熱式バーナの軸線に対して鈍角の傾斜角で形成された例を示す。
【図７】本発明の実施形態に係る工業用燃焼炉の横断面図である。
【図８】従来の工業用燃焼炉の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る蓄熱式バーナ、及びその蓄熱式バーナを備えた燃焼炉について、添付図面に従って説明する。なお、以下の説明では、方向や位置を表す用語（例えば、「一端」、「他端」等）を便宜上用いるが、これらは発明の理解を容易にするためであり、それらの用語の意味によって本発明の技術的範囲が限定されるものではない。また、以下の説明は、本発明の一形態の例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２７】
図１は炉壁１１に設置された本発明の第１実施形態に係る蓄熱式バーナの一方の蓄熱式バーナ１を示す。図１に示すように、蓄熱式バーナ１は燃焼室２とバーナ本体３からなる。
【００２８】
燃焼室２は、一端がバーナ本体３内に開口する大径部２０と他端が炉内に開口する先絞り部２１から形成されている。先絞り部２１には燃料を供給する燃料ノズル２２が開口している。燃焼室２は、図１で示した形状のほか、一端がバーナ本体３内に開口する小径部と他端が炉内に開口する大径部を有する形状であってもよいし、単なる円筒形状であってもよい。
【００２９】
バーナ本体３は燃焼室２と同軸に炉壁１１に設けられている。バーナ本体２の内部には、セラミックス製のハニカムやボール等の公知の蓄熱体４０を収容する蓄熱室４が形成されている。図示するように、蓄熱室４は燃焼室２の一端側に空間３０を介して形成されている。
【００３０】
バーナ本体３内の蓄熱室４と対向する位置には給気口３１が形成されている。バーナ本体３の外方であって給気口３１と対応する位置には、一端が燃焼用空気ブロワ５（送風機）の吐出口に接続され、他端がバーナ本体３に接続された給気管６が設けられている。この給気管６には、当該給気管６の流路を開閉可能な第１開閉弁６０が（流路切換え機構）介設されている。
【００３１】
バーナ本体３上端には、排気口３２が形成されている。バーナ本体３の外方であって排気口３２と対応する位置には、一端がバーナ本体３に接続され、他端が排気ダクト７に接続された排気管８が設けられている。
【００３２】
バーナ本体３の下端であって排気口３２と対向する位置には、送気口３３が形成されている。送気口３３には、送気口３３の内径より僅かに小さい外径を有する第１の縮径部としての噴出ノズル３４がバーナ本体３内に貫通して設けられている。噴出ノズル３４は一端側から他端側に向けて縮径する噴出孔３５を有する。図示するように、バーナ本体３の外方には、一端が給気管６に接続され、他端が噴出ノズル３４の下端に接続された送気管９が設けられている。この送気管９には、当該送気管９の流路を開閉可能な第２開閉弁９０が（流路切換え機構）介設されている。
【００３３】
次に、上述の構成からなる蓄熱式バーナ１の燃焼動作と燃焼排ガスの排気動作について以下に説明する。燃焼時では、図１（ａ）に示すように、第１開閉弁６０を開状態とし、第２開閉弁９０を閉塞状態として、燃焼用空気ブロワ５から送風される燃焼用空気が給気管６を介してバーナ本体３内に流入すると共に、当該燃焼用空気が蓄熱室４に供給される。燃焼用空気は、前工程で蓄熱された蓄熱室４の蓄熱体４０との熱交換により予熱され、燃焼室２に送り込まれる。
【００３４】
続いて、燃料ノズル２２から供給された燃料と、予熱された高温の燃焼用空気とが燃焼室２で混合し、図示しないパイロットバーナ等の着火源により点火され、高温の燃焼火炎が炉内に向けて形成される。
【００３５】
燃焼排ガスの排気時では、図１（ｂ）に示すように、第１開閉弁６０を閉塞状態とし、第２開閉弁９０を開状態とする。続いて、噴出ノズル３４の噴出孔３５から空気が噴出すると共に、当該空気が排気口３２から排気管８を介して排気ダクト７へ送気される。
【００３６】
そして、一方（又は他方）の蓄熱式バーナ１の燃焼により炉内で生成された高温の燃焼排ガスは、燃焼室２から空間３０を介して前工程で燃焼用空気との熱交換により降温した蓄熱室４に流入した後、当該蓄熱室４の蓄熱体４０と熱交換して１５０℃〜２００℃に降温してバーナ本体３内に流入する。
【００３７】
その後、噴出ノズル３４から噴出される空気の噴出流速で生じる吸引力により燃焼排ガスが当該空気の噴流に吸引される。このように、噴出ノズル３４から噴出される空気は燃焼排ガスを吸引するための駆動空気として作用する。そして、この駆動空気により希釈されて約５０℃に降温した混合ガスは排気口３２から排気管８を介して排気ダクト７へ排気される。なお、駆動空気の量は、混合ガスの温度を上述の温度範囲に保持するため、吸引される燃焼排ガス量の３倍〜６倍（但し、駆動空気の温度を２０℃と仮定した場合。）に設定することが好ましい。
【００３８】
以降、第１開閉弁６０と第２開閉弁９０の開閉動作を所定時間毎、例えば約３０秒〜６０秒程度の周期で順次切換えることにより、一方の蓄熱式バーナ１と他方の蓄熱式バーナ（図示せず）との間で燃焼動作と燃焼排ガスの排気動作が継続する。
【００３９】
このように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１によれば、噴出ノズル３４から噴出される常温の駆動空気に燃焼排ガスを吸引させる構成であるため、排ガス吸引ブロワ、及びバーナ本体３と排ガス吸引ブロワとを繋ぐ配管が不要となる。その結果、バーナ全体が小型化できると共に、開閉弁等の補器類や配管等の点数を削減できる。また、排ガス吸引ブロワの設備費、運転費用及び保守費用、設置スペースが不要になる。配管工事の費用も大幅に削減できる。
【００４０】
また、バーナ本体３内に流入する１５０℃〜２００℃の燃焼排ガスは、噴出ノズル３４から噴出される常温の駆動空気に吸引されることで希釈されて冷却され、この冷却された混合ガスが排気口３２から排気管８を介して排気ダクト７へ排気する構成であるため、排気ダクト７と排気管８の断熱構造を簡易にできる。
【００４１】
本実施の形態では、噴出ノズル３４から噴出される駆動空気の噴流に燃焼排ガスを吸引させる構成を例示したが、これに限定するものではない。駆動空気に燃焼排ガスを吸引させる機構の一例として、図２に示すように、噴出ノズル３４の上方に所定の間隙をもってベンチュリー吸引管３６を配置し、噴出ノズル３４とベンチュリー吸引管３６からなるエゼクタとして構成してもよい。
【００４２】
本実施の形態では、噴出ノズル３４をバーナ本体３内に貫通して設け、そこから駆動空気を噴出させる構成を例示したが、これに限定するものではない。図３（ａ）に示すように、中央部に噴出孔３５０が形成されたオリフィス状のプレート３４０を送気管９の他端の開口に取り付けてもよい。また、図３（ｂ）に示すように、送気管９の他端を先絞り状に形成して当該送気管９の内径を他端に向かって縮径させる構成であってもよい。
【００４３】
次に、本発明の第２実施形態に係る蓄熱式バーナについて説明する。図４は炉壁１１に設置された本発明の第２実施形態に係る蓄熱式バーナの一方の蓄熱式バーナ１を示す。図示するように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１の基本構造は、図１〜図２で説明した第１実施形態に係る蓄熱式バーナ１と同じであるので、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図４に示すように、蓄熱式バーナ１は、排気管８内の流路を開閉可能な開閉弁８０を有する。この開閉弁８０は、排気管８の幅方向に設けた支持軸８１と、基端部が支持軸８１に回動可能に取り付けられ、回動することにより排気管８内の流路を開閉可能なフラップ状の弁板８２と、弁板８２の自由端部が当接して、当該弁板８２が排気管８内を閉塞状態に保持するストッパー８３からなる。
【００４５】
本実施の形態の蓄熱式バーナ１は、燃焼排ガスの排気時には、噴出ノズル３４から排気管８内に向かって一方向に噴出される駆動空気の噴流の圧力で弁板８２が回動し、排気管８内の流路を開状態にする（図４（ａ）参照。）。
【００４６】
一方、燃焼時には、排気ダクト７を流通する図示しない他方の蓄熱式バーナ（複数対の蓄熱式バーナを有する場合は燃焼排ガスの排気動作中の複数の蓄熱式バーナ）から排出された燃焼排ガスの圧力が上述の一方向（駆動空気の噴出方向）とは逆方向に作用することで、弁板８２の自由端部がストッパー８３に当接し、排気管８内の流路を閉塞状態に保持する（図４（ｂ）参照。）。
【００４７】
このように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１によれば、開閉弁８０が所謂、逆止弁として作用する。したがって、他の蓄熱式バーナ（図示せず）から排出された燃焼排ガスが流通する排気ダクト７からの排気流はこの開閉弁８０によって遮断され、排気ダクト７からの排気流が燃焼動作中の蓄熱式バーナ１のバーナ本体３内へ流入することを抑制できる。
【００４８】
なお、図４（ｃ）に示すように、ストッパー８３に弁板８２の自由端部を収納する段部８４を形成してもよい。
【００４９】
上述したように、バーナ本体３内に流入する所定温度の燃焼排ガスは、常温の駆動空気に吸引されることで希釈されて冷却され、この冷却された混合ガスが排気管８を介して排気ダクト７へ排気されるため、開閉弁８０を構成する支持軸８１、弁板８２、及びストッパー８３は耐熱性を有しない安価な金属材料で製作できる。しかも、開閉弁８０を駆動するための特別な機構が不要であるので、故障の発生が極めて少なくなる。
【００５０】
本実施の形態では、支持軸８１とフラップ状の弁板８２とストッパー８３からなる開閉弁８０を排気管８の流路に設けた例を示したが、これに限定するものではない。排気管８から排気ダクト７に流れる混合ガスは降温しているため、耐熱性を有しない例えば、コントロールモータ付きのバタフライバルブや電磁式の開閉弁等を排気管８の流路に設けることも可能である。
【００５１】
次に、本発明の第３実施形態に係る蓄熱式バーナについて説明する。図５は炉壁１１に設置された本発明の第３実施形態に係る蓄熱式バーナの一方の蓄熱式バーナ１を示す。図示するように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１の基本構造は、図１、図２、図４で説明した第１、第２実施形態に係る蓄熱式バーナ１と同じであるので、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５２】
図５に示すように、給気口３１には、第２の縮径部としての噴出ノズル３７がバーナ本体３内に貫通して設けられている。噴出ノズル３７は一端側から他端側に向けて縮径する噴出孔３８が形成されている。図示するように、噴出ノズル３７の一端に給気管６の他端が接続されている。
【００５３】
本実施の形態の蓄熱式バーナ１は、燃焼排ガスの排気時には、噴出ノズル３４から排気管８内に向かって一方向に噴出される駆動空気の噴流の圧力で開閉弁８０の弁板８２が回動し、排気管８内の流路を開状態とする（図５（ａ）参照。）。この点については第２実施形態に係る蓄熱式バーナ１と同じである。
【００５４】
一方、燃焼時には、排気ダクト７を流通する図示しない他方の蓄熱式バーナ（複数対の蓄熱式バーナを有する場合は燃焼排ガスの排気動作中の複数の蓄熱式バーナ）から排出された燃焼排ガスの圧力が駆動空気の噴出方向とは逆方向に作用すること、及び、噴出ノズル３７から噴出される燃焼用空気の噴出流速で噴流の周囲に負圧が生じることの相乗効果で、弁板８２がストッパー８３に強く密着する。その結果、排気ダクト７からの排気流が燃焼動作中の蓄熱式バーナ１のバーナ本体３内へ流入することの抑制効果をさらに高めることができる（図５（ｂ）参照。）。
【００５５】
なお、本実施の形態では、排気ダクト７に排気管８の他端を接続した蓄熱式バーナ１を例示したが、これに限定するものではない。本実施の形態の蓄熱式バーナ１は、排気管８の他端を開放状態にした形態でも適用可能である。その場合、燃焼時には、噴出ノズル３７から噴出される燃焼用空気の噴出流速で噴流の周囲に発生する負圧により、当該噴流の近傍にある開閉弁８０の弁板８２がストッパー８３に密着し、排気管８内の流路を閉塞状態に保持する。このため、燃焼動作中の蓄熱式バーナ１の燃焼用空気に他の流体が混入することを抑制でき、蓄熱式バーナ１は安定した燃焼状態を維持できる。また、本実施の形態では、噴出ノズル３７をバーナ本体３内に貫通して設けたが、これに限定するものではない。給気管６の他端に関しても、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示した構造を採用できる。
【００５６】
次に、本発明の第４実施形態に係る蓄熱式バーナについて説明する。図６は炉壁１１に設置された本発明の第４実施形態に係る蓄熱式バーナの一方の蓄熱式バーナ１を示す。図示するように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１の基本構造は、図１、図２、図４で説明した第１、第２、第３実施形態に係る蓄熱式バーナ１と同じであるので、同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
図６（ａ）に示した蓄熱式バーナ１は、バーナ本体３と排気ダクト７とを接続する排気管８を燃焼室２の軸線３０５に対して鈍角の傾斜角で形成したものである。図示するように、駆動空気を噴出する噴出ノズル３４は、バーナ本体３の下端であって排気管８と対向する位置に傾斜配置されている。
【００５８】
また、図６（ｂ）に示した蓄熱式バーナ１は、バーナ本体３と排気管８と連通する風箱３００（バーナ本体３の一部）を燃焼室２の軸線３０５に対して鈍角の傾斜角で形成したものである。図示するように、傾斜させた風箱３００の下端には駆動空気を噴出する噴出ノズル３４が、また、上端には燃焼用空気を噴出する噴出ノズル３７が当該風箱３００内に貫通してそれぞれ設けられている。また、風箱３００の上端であって当該風箱３００の角部には、水平方向に延在する排気管８が接続されている。
【００５９】
このように、本実施の形態の蓄熱式バーナ１によれば、駆動空気と燃焼排ガスとの混合ガスを傾斜した排気管８又は風箱３００に沿って排気ダクト（図示せず）へスムーズに排気できる。なお、本実施の形態では給気管６の他端に噴出ノズル３７が設けられているが、噴出ノズル３７を削除した形態であってもよい。また、送気管９の他端に関しても、図３（ａ）又は図３（ｂ）に示した構造を採用できる。
【００６０】
上述した第１〜第４実施形態において、流路切換え機構の一例として、第１開閉弁６０と第２開閉弁９０とで給気管６の流路と送気管９の流路を切換えていたが、これに限らず、公知の三方切換え弁を用いて給気管６の流路と送気管９の流路を切換えてもよい。三方切換え弁を用いることにより開閉弁の数を減らすことができる。
【００６１】
次に、本発明の実施形態に係る蓄熱式バーナを備えた燃焼炉について図７を参照して説明する。燃焼炉１０は例えば、鉄鋼用の加熱炉等の大型の燃焼炉である。この燃焼炉１０は、炉体１２と、煙突１４と、炉体１２の底部に開口した排出口１５を介して煙突１４と連通する煙道１６と、煙道１６内に設けられた炉圧制御ダンパ１８を有する。対向する炉壁１１には、蓄熱式バーナの一例として第３実施形態で説明した一対の蓄熱式バーナ１ａ，１ｂが配設されている。なお、蓄熱式バーナ１ａ，１ｂの詳細構成について、ここでの再度の説明は省略する。
【００６２】
ここで、本実施の形態の燃焼炉１０の特徴を以下に説明する。蓄熱式バーナ１ａ，１ｂの排気管８ａ，８ｂの各他端は、煙道１６における炉圧制御ダンパ１８の下流側に接続されている。
【００６３】
このため、一対の蓄熱式バーナ１ａ，１ｂのうち例えば、燃焼動作中の蓄熱式バーナ１ａにおいては、噴出ノズル３７ａから噴出される燃焼用空気の噴出流速で噴流の周囲に負圧が生じる。この負圧は排気管８ａから煙突１４へ作用するドラフト力よりも強力であるため、開閉弁８０ａにより排気管８ａ内の流路が閉塞される。このため、燃焼動作中の蓄熱式バーナ１の燃焼用空気に他の流体が混入することを抑制でき、蓄熱式バーナ１ａは安定した燃焼状態を維持できる。一方、燃焼排ガスの排気動作中の蓄熱式バーナ１ｂから排気管８ｂを介して煙道１６内に流入した燃焼排ガスは、煙突１４のドラフト力により当該煙突１４を介して炉外に排出される。したがって、燃焼排ガスを排気するための排ガス吸引ブロワ、排ガス吸引ブロワを設置するスペース、及びバーナ本体３ａ，３ｂと排ガス吸引ブロワとを繋ぐ配管が不要となり、燃焼炉１０全体の小型化と低コスト化を実現できる。
【００６４】
また、燃焼排ガスを煙道１６における炉圧制御ダンパ１８の下流側に排出させるため、燃焼炉１０の操業中において炉圧制御ダンパ１８が作動して炉圧が変動した場合でも、燃焼排ガスを排気中の蓄熱式バーナ１ｂは炉圧変動の影響を受けることなく安定して排気動作を継続できる。
【００６５】
本実施の形態では、蓄熱式バーナ１ａ，１ｂの排気管８ａ，８ｂの各他端を煙道１６における炉圧制御ダンパ１８の下流側に接続しているが、これに限らず、排気管８ａ，８ｂの各他端を排気ダクト（図示せず）にいったん接続し、排気ダクトの他端を煙道１６における炉圧制御ダンパ１８の下流側に接続してもよい。また、本実施の形態では、対向する炉壁１１に一対の蓄熱式バーナ１ａ，１ｂを配設しているが、蓄熱式バーナ１ａ，１ｂは一対以上（複数対）であってもよい。さらに、本実施の形態では、第３実施形態に係る蓄熱式バーナを例示して説明したが、第１、第２、第４実施形態に係る蓄熱式バーナを適用することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明に係る蓄熱式バーナ、及び蓄熱式バーナを備えた燃焼炉は、バッチ式の工業用燃焼炉のほか、連続式の工業用燃焼炉に適用可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  蓄熱式バーナ、２  燃焼室、３  バーナ本体、４  蓄熱室、５  燃焼用空気ブロワ（送風機）、６  給気管、７  排気ダクト、８  排気管、９  送気管、１０  燃焼炉、１１  炉壁、１２  炉体、１４  煙突、１５  排出口、１６  煙道、１８  炉圧制御ダンパ、２２  燃料ノズル、３１  給気口、３２  排気口、３３  送気口、３４  噴出ノズル（第１の縮径部）、３７  噴出ノズル（第２の縮径部）、４０  蓄熱体、６０  第１開閉弁（流路切換え機構）、８０  開閉弁、８１  支持軸、８２  弁板、８３  ストッパー、９０  第２開閉弁（流路切換え機構）
【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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