(57)【要約】【課題】熱応力による破損のおそれのないバーナータイル及びその支持方法を提供する。【解決手段】バーナータイル本体１０を筒状の胴部を構成する後部部材１１と、燃料噴出孔あるいは燃焼空気噴出孔１５を備えた前部部材１２とに分割し、熱応力を減少させる。前部部材１２が更に外周部材２７と中心部材２８とに分割されていることが好ましく、外周部材２８が更に、周方向に複数に分割されていることが好ましい。このようなバーナータイル本体１０の外側に保護ブロック２０を設け、この保護ブロック２０の炉内端部を落下防止ビーム２４の先端部２５で押さえ、炉内への落下を防止することができる。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バーナータイル本体が、筒状の胴部を構成する後部部材と、燃料噴出孔を備えた前部部材とに分割されていることを特徴とするバーナータイル。
【請求項２】
前部部材が更に、外周部材と中心部材とに分割されていることを特徴とする請求項１記載のバーナータイル。
【請求項３】
外周部材が更に、周方向に複数に分割されていることを特徴とする請求項２記載のバーナータイル。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のバーナータイルを炉壁孔に支持する方法であって、バーナータイル本体の外側に炉壁孔の内面に嵌合される保護ブロックを設け、この保護ブロックの炉内端部を炉壁孔の内面に沿って延びる落下防止ビームの先端部で押さえ、炉内への落下を防止したことを特徴とするバーナータイルの支持方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高温燃焼用バーナーに適したバーナータイル及びその支持方法に関するものであり、特に蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに適したバーナータイル及びその支持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】実開平５−１７３３８号公報
【０００３】バーナータイルはバーナーの先端部分を構成する耐火物であり、その本体部分であるバーナータイル本体１は、図６に示すように筒状の胴部２の前面に燃料噴出孔３及び燃焼空気噴出孔４を設けた構造のものである。バーナータイル本体１は図６に示すように全体が耐火物の一体成形品であるのが普通であり、炉壁孔に固着して使用される。
【０００４】ところが最近、セラミック製品の焼成炉などでは燃焼温度が１４００℃を越える高温燃焼用バーナーが用いられるようになり、それに伴ってバーナータイル本体１の内部にも大きな温度差が発生するようになった。例えば焼成炉内温度が１５００℃の場合、燃料噴出孔３の外部周縁は１５００℃に加熱されるが、胴部２の内側は８００℃前後であり、この温度差によってバーナータイル本体１に大きな熱応力が発生する。このため長期間使用するとバーナータイル本体１にクラックが入り、はなはだしい場合にはバーナータイル本体１が破損してバーナータイルの全体が炉内に落下することがあった。
【０００５】なかでも蓄熱燃焼式のバーナーでは、筒状の胴部２の内部に炉内から吸引された高温の燃焼ガスと、比較的低温の燃焼用空気とが交互に流れるため、バーナータイル本体１には熱衝撃も加わることになる。従って燃焼温度が高い蓄熱燃焼式のバーナーについては、特にバーナータイルの破損や炉内への落下の可能性があった。
【０００６】そこで前記した特許文献１である実開平５−１７３３８号公報には、バーナータイルを外周部材と内周部材とに分割することにより、熱応力によるクラックの発生を防止するという技術思想が開示されている。しかし本発明者の熱応力解析によれば、このようにバーナータイル本体を内外周に２分割したことによる熱応力の低減効果はごくわずかであり、燃焼温度が１４００℃を越える高温燃焼用バーナーのバーナータイルとしては信頼性に疑問があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した従来の問題点を解決し、燃焼温度が高い場合にも、蓄熱燃焼を行わせる場合にも、熱応力による破損や炉内への落下のおそれのない耐熱性に優れたバーナータイル及びその支持方法を提供するためになされたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するためになされた本発明のバーナータイルは、バーナータイル本体が、筒状の胴部を構成する後部部材と、燃料噴出孔を備えた前部部材とに分割されていることを特徴とするものである。なお、前部部材が更に外周部材と中心部材とに分割されていることが好ましく、外周部材が更に、周方向に複数に分割されていることが好ましい。
【０００９】また本発明のバーナータイルの支持方法は、上記のバーナータイルを炉壁孔に支持する方法であって、バーナータイル本体の外側に炉壁孔の内面に嵌合される保護ブロックを設け、この保護ブロックの炉内端部を炉壁孔の内面に沿って延びる落下防止ビームの先端部で押さえ、炉内への落下を防止したことを特徴とするものである。
【００１０】本発明のバーナータイルは、バーナータイル本体を筒状の胴部を構成する後部部材と燃料噴出孔を備えた前部部材とに分割したことによって、高温燃焼時の熱応力を従来の一体型の、４０％程度にまで低減させることができ、熱応力による破損を防止することができる。また本発明のバーナータイルの支持方法によれば、最悪の場合にもバーナータイルが炉内に落下する事故を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明の第１の実施形態を示す断面図、図２はその正面図である。この第１の実施形態では、バーナータイル本体１０が後部部材１１と前部部材１２とに分割されている。後部部材１１は円筒状の部材であり、筒状の胴部を構成している。この後部部材１１の内部空間１３は燃焼用空気の流路となり、またその中心部には図示しないバーナー本体が設置されている。この実施形態では、後部部材１１は耐火レンガあるいはキャスタブルからなるものである。このバーナーは蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーであり、後部部材１１の内部空間１３は非燃焼時には炉内ガスを吸引する流路となる。
【００１２】前部部材１２は、上記の後部部材１１の炉内側の前面に位置する円盤状の部材であり、図示のようにその中心には燃料噴出孔あるいは燃焼用空気噴出孔１５が形成されており、また同心円状に複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６が形成されている。この実施形態では、前部部材１２は耐火レンガからなるものである。後部部材１１の前端には環状突起１７が形成されており、前部部材１２の後端の環状凹部に嵌め合わせてある。そして両者は接合面に充填されたモルタル１８により接合され、全体としてバーナータイル本体１０を構成している。
【００１３】バーナータイル本体１０の全体は、外形が正方形の保護ブロック２０の内面に挿入されている。保護ブロック２０は、バーナータイル本体１０を炉外側から挿入すればバーナータイル本体１０の外周面とぴったりと密着し、保持することができるようになっている。保護ブロック２０は炉壁２２に形成された炉壁孔２３に固定してある。
【００１４】このようにしてバーナータイルは炉壁孔２３に固定されるが、万一バーナータイル本体１０が熱応力により破壊された場合には、保護ブロック２０とともに炉内に落下する可能性がある。そこで請求項４のバーナータイルの支持方法では、図示のように保護ブロック２０の炉内端部を炉壁孔２３の内面に沿って延びる落下防止ビーム２４の先端部２５で押さえ、炉内への落下を防止している。この実施形態では落下防止ビーム２４はセラミックスからなるもので、保護ブロック２０の四隅に設けられている。
【００１５】このように構成された本発明のバーナータイルは、図示しないバーナー本体から供給される燃料あるいは空気を燃料噴出孔あるいは燃焼用空気噴出孔１５から炉内に噴出するとともに、複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６から燃焼用空気あるいは燃料を噴出してフレームを形成することは従来のものと同様である。そして前部部材１２の燃料噴出孔１５の周縁は焼成炉内温度と同じ例えば１５００℃にまで加熱されるが、燃焼用空気により冷却される後部部材１１の内面は８００℃前後にまでしか加熱されないことも従来のものと同様である。
【００１６】しかし図６に示した従来品ではバーナータイル本体１が一体品であるのに対し、本発明のバーナータイル本体１０は、胴部を構成する後部部材１１と燃料噴出孔１５を備えた前部部材１２とに分割されている。このため、高温部分と低温部分とが別部材により構成されることとなり、発生する熱応力が大幅に緩和される。上記の温度条件で熱応力解析を行なったところによれば、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２３ＭＰａまで低下させることができた。
【００１７】図３は本発明の第２の実施形態を示す断面図、図４はその正面図である。この第２の実施形態では、バーナータイル本体１０が、筒状の胴部を構成する後部部材１１と燃料噴出孔あるいは燃焼空気噴出孔１５、１６を備えた前部部材１２とに分割されているのみならず、前部部材１２が更に外周部材２７と中心部材２８とに分割されている。この実施形態では、同心円状に形成された複数の燃焼用空気噴出孔あるいは燃料噴出孔１６の位置で前部部材１２を内外に分割しているが、分割位置はこれに限定されるものではない。分割面はモルタルにより接合されている。
【００１８】このようにバーナータイル本体１０を分割することによって、前部部材１２の高温の中心部材２８と比較的低温の外周部材２７との温度差に起因する熱応力が緩和され、前記と同一の温度条件で熱応力解析を行なったところによれば、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２２ＭＰａまで低下させることができた。なお、従来技術に示したように単に内外を分割しただけでは、最大発生応力は５４ＭＰａにしか減少しないことを確認した。
【００１９】図５に示す第３の実施形態は第２の実施形態の外周部材２７を更に、分割面２９に沿って周方向に複数に分割したものである。前記と同様に分割面はモルタルにより接合されている。このように外周部材２７を分割することにより発生応力を更に低減させることができ、最大発生応力を従来の５５ＭＰａから２１ＭＰａまで低下させることができた。
【００２０】このように本発明によれば、バーナータイル本体１０を分割することによって高温燃焼時における熱応力を低下させることができるので、長期間使用しても、また蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに使用しても、バーナータイル本体１０にクラックが入ることが防止される。具体的には、従来品は燃焼温度が１５００℃で７００時間使用するとクラックの発生が見られたが、本発明品（第３の実施形態品）は２８８０時間使用してもクラックの発生は皆無であった。
【００２１】しかも、請求項４に示すバーナータイルの支持方法を採用すれば、バーナータイル本体１０の外側に設けた保護ブロック２０の炉内端部を落下防止ビーム２４の先端部で押さえるので、万一バーナータイル本体１０のクラックが進行した場合にも、バーナータイル本体１０全体が炉内へ落下する事故を防止することができる。
【００２２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明のバーナータイルはバーナータイル本体を前記のとおりに分割したことによって、高温燃焼時の熱応力を大幅に低減させることができ、長期間使用しても、また蓄熱燃焼式の高温燃焼用バーナーに使用しても、熱応力による破損を防止することができる。また本発明のバーナータイルの支持方法によれば、最悪の場合にもバーナータイルが炉内に落下する事故を防止することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態を示す断面図である。
【図２】第１の実施形態を示す正面図である。
【図３】第２の実施形態を示す断面図である。
【図４】第２の実施形態を示す正面図である。
【図５】第３の実施形態を示す正面図である。
【図６】従来技術を示す断面図である。
【符号の説明】
１　従来のバーナータイル本体、２　筒状の胴部、３　燃料噴出孔、４　燃焼空気噴出孔、１０　本発明のバーナータイル本体、１１　後部部材、１２　前部部材、１３　内部空間、１５　燃料噴出孔、１６　燃焼用空気噴出孔、１７　環状突起、１８　モルタル、２０　保護ブロック、２２　炉壁、２３　炉壁孔、２４　落下防止ビーム、２５　先端部、２７　外周部材、２８　中心部材、２９　分割面
【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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