(57)【要約】【課題】高温炉に対応できる蓄熱燃焼式フラットフレームバーナを提供する。【解決手段】蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが、燃焼モードであるとき、給排気部２３から給気１３された空気は、通気室２５から蓄熱室１１に到る。蓄熱室１１に供給された空気は、蓄熱モード時に排気１５の熱を吸収している蓄熱体９により予熱され、バーナタイル３に設けられた通気通路７−１を経てバーナ内の空洞部５に供給される。複数の通気通路７−１は耐火性のあるバーナタイル３内で曲線状に旋回する構造を持ち、通気通路７−１を通過する空気は旋回流となる。旋回流を発生する構造をバーナタイル３内に設けることで、高温炉に対応できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、
前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、
前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、
バーナ中心軸に配置する燃料供給管と、
を有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、
前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【請求項２】
燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、
前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、
前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、
バーナ中心軸に配置する燃料供給管と、
を有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、
前記燃料供給管の炉側先端部が、前記バーナタイルに設ける前記通気通路の炉内側開口部よりも、前記蓄熱室側に設けられ、
前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【請求項３】
燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、
前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、
前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、
バーナ中心軸に配置する燃料供給管と、
を有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、
前記燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、
前記燃料供給管及び前記保炎器を囲み、空気を供給する空気供給管を設け、
前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【請求項４】
燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、
前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、
前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、
バーナ中心軸に配置する燃料供給管と、
を有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、
前記燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、
前記燃料供給管及び前記保炎器を囲み、空気を供給する空気供給管を設け、
前記空気供給管の炉側先端部が、前記バーナタイルに設ける前記通気通路の炉内側開口部よりも、前記蓄熱室側に設けられ、
前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【請求項５】
前記蓄熱体は、複数の略球形のセラミックで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【請求項６】
前記通気通路の前記蓄熱室側開口部は、前記蓄熱体の前記通気通路への通過を阻止する形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
蓄熱燃焼は、燃焼部（バーナ）と蓄熱部（リジェネレータ）を一体構成した、蓄熱燃焼式バーナ２台を１ペアとして使用し、２台の蓄熱燃焼式バーナを交互に切替燃焼を行うことにより、排熱を効率よく回収できる高効率燃焼システムである。
【０００３】
図６に、蓄熱燃焼式バーナシステム１０１の構成を示す。蓄熱燃焼式バーナ１０３が燃焼モードであるときは、蓄熱燃焼式バーナ１０３で燃焼した燃焼ガスは蓄熱燃焼式バーナ１０５側（燃焼していない）を通過し、蓄熱体１０９に熱を伝え、温度が低下した排気１１３を外部に放出する。所定時間が経過して、燃焼するバーナが切り替わり、蓄熱燃焼式バーナ１０５が燃焼モードになると、外部の空気が給気され蓄熱体１０９で予熱されて、蓄熱燃焼式バーナ１０５に供給される。
【０００４】
このようにバーナを交互に切り替え、蓄熱体で燃焼ガスの熱を蓄熱し、給気を予熱する動作を繰り返すことにより、高効率の燃焼システムを実現する。
【０００５】
蓄熱燃焼式バーナにおいて、扁平な火炎を発生させる蓄熱燃焼式フラットフレームバーナについては、特開２０００−２４０９１０号公報に開示されている。図７に蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ２０１の構成を示す。
【０００６】
バーナ中心軸に燃料供給管２１７を配置し、通気通路２２５のバーナタイル２０３側に旋回器２０７を配置する。旋回器２０７は、通気通路２２５からバーナタイル２０３側の炉内の空洞部２０５に供給する空気を旋回流として噴出するように金属を加工して曲線状の通気通路を設けたものである。風箱２２７には、中空円筒形状に形成した通気性のある蓄熱体２０９を燃料供給管２１７と同軸状に設置している。蓄熱体２０９は、耐熱金属を巻いて中空円筒状に構成したものや、セラミックフォームを中空円筒状に構成したものを用いる。
【０００７】
蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ２０１が、燃焼モードである場合は、給排気部２２３から、風箱２２７に給気２１３された空気は、通気可能な蓄熱体２０９及び通気通路２２５を経て、旋回器２０７で旋回流となり炉内の空洞部２０５に噴出される。燃料供給管２１７から供給される燃料２１９は、この旋回流と混合されて燃焼し、火炎はバーナタイル２０３の曲面部２２９に沿って広がり、火炎の先端は扁平形状となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ２０１の旋回器２０７は通常金属製であるので、予熱された燃焼用空気や、炉内排ガスが通過して１０００°Ｃを超える高温炉で使用することができない。
【０００９】
また、旋回器２０７を充分な耐熱性を有するセラミック製とすることも考えられるが、成型及び固定が困難である。また、衝撃による破損の恐れがある。
【００１０】
また、蓄熱体として耐熱金属を巻いて中空円筒状に構成したものは、耐熱の問題から１０００°Ｃを超える高温炉で用いることはできない。蓄熱体としてセラミックフォームを用いるものは、熱収縮により割れを生じる可能性がある。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、高温炉に対応できる蓄熱燃焼式フラットフレームバーナを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するための第１の発明は、燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、バーナ中心軸に配置する燃料供給管とを有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナである。
【００１３】
蓄熱体は、複数の略球形又はハニカム形状のセラミックなどで構成される。
通気通路の蓄熱室側開口部は、蓄熱体の通気通路への通過を阻止する形状である。即ち蓄熱室側開口部は、略球状の蓄熱体よりも幅の狭いスリット形状である。
【００１４】
第１の発明の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナは、燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、バーナ中心軸に配置する燃料供給管とを有し、バーナタイルには、蓄熱室から炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設ける。
【００１５】
第２の発明は、燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、バーナ中心軸に配置する燃料供給管とを有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、前記燃料供給管の炉側先端部が、前記バーナタイルに設ける前記通気通路の炉内側開口部よりも、前記蓄熱室側に設けられ、前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナである。
【００１６】
第２の発明の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナは、燃料供給管の炉側先端部は、バーナタイルに設ける通気通路の炉内側開口部よりも、蓄熱室側に設け、バーナタイルには、蓄熱室から炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設ける。
【００１７】
第３の発明は、燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、バーナ中心軸に配置する燃料供給管とを有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、前記燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、前記燃料供給管及び前記保炎器を囲み、空気を供給する空気供給管を設け、前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナである。
【００１８】
第３の発明の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナは、燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、燃料供給管及び保炎器を囲み空気を供給する空気供給管を設け、バーナタイルには、蓄熱室から炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設ける。
【００１９】
第４の発明は、燃焼時に燃焼用空気を給気し、排気時に排ガスを排気する給排気部と、前記給排気部と連通し、通気性を有する蓄熱室と、前記蓄熱室と炉内側との間に配置するバーナタイルと、バーナ中心軸に配置する燃料供給管とを有する蓄熱燃焼式フラットフレームバーナであって、前記燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、前記燃料供給管及び前記保炎器を囲み、空気を供給する空気供給管を設け、前記空気供給管の炉側先端部が、前記バーナタイルに設ける前記通気通路の炉内側開口部よりも、前記蓄熱室側に設けられ、前記バーナタイルには、前記蓄熱室から前記炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設けることを特徴とする蓄熱燃焼式フラットフレームバーナである。
【００２０】
第４の発明の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナは、燃料供給管の炉側先端に保炎器を設け、燃料供給管及び保炎器を囲み空気を供給する空気供給管を設け、空気供給管の炉側先端部は、バーナタイルに設ける通気通路の炉内側開口部よりも、蓄熱室側に設け、バーナタイルには、蓄熱室から炉内側に連通し空気に旋回を与える通気通路を設ける。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａの構成を示す図である。蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａは、円筒形状の風箱２７の中心軸に燃料供給管１７を配する。
【００２２】
燃料供給管１７の外周には通気室２５及び蓄熱室１１を同心円状に配置する。通気室２５には給排気部２３が設けられ、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが燃焼モードの時に給気１３し、蓄熱モードの時に排気１５を行う。又、蓄熱室１１には、セラミックボールやセラミックハニカム等からなる蓄熱体９が配設されており、通気室２５との間は通気性板２１で仕切られている。
【００２３】
また、蓄熱室１１の、バーナ燃焼側には、バーナタイル３が設置される。バーナタイル３は耐火物で構成され、バーナの空洞部５に向かって末広がりの曲面部２９を有する。また、バーナタイル３には、蓄熱室１１から空洞部５へ複数の通気通路７−１が設けられる。通気通路７−１は、バーナタイル３の中で傾斜を持って配置され、通過する空気が旋回流となり空洞部５へ噴出される。
【００２４】
バーナタイル３と通気通路７−１の詳細図を、図２及び図３に示す。図２は、図１の位置ｄからバーナタイル３側を見た斜視図である。図３は、図２のバーナタイル３を位置ｄから見た断面図である。
【００２５】
図２、図３に示すように、バーナタイル３には複数の通気通路７−１が設けられる。それぞれの通気通路７−１の蓄熱室１１側には、スリット形状の蓄熱室側開口部７−２が設けられる。また、通気通路７−１は、バーナタイル３内部で、曲線状に傾斜を持った形状を持つ。通気通路７−１のバーナ側開口部７−３は、バーナ内空洞部５に設けられる。尚、蓄熱室側開口部７−２は、蓄熱体９（セラミックボールやセラミックハニカム）の通過ができない形状及び大きさに設定される。例えば蓄熱室側開口部７−２は、略球形の蓄熱体９の直径より狭い幅のスリットとする。従って、蓄熱室側開口部７−２と蓄熱体９との間には、別途蓄熱体９の支持機構を設ける必要はない。
【００２６】
次に、図１、図２、図３を用いて、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａの燃焼モードでの動作について説明する。
【００２７】
蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが燃焼モードであるとき、燃料供給管１７には燃料１９が供給される。また、給排気部２３から給気１３される外部の空気は、通気室２５、通気性板２１及び蓄熱室１１を経て、蓄熱式側開口部７−２に至り、さらに通気通路７−１を通り、バーナ側開口部７−３からバーナの空洞部５に旋回流として噴出される。
【００２８】
尚、蓄熱室１１では、蓄熱モードの時に燃焼ガスの熱を蓄熱した蓄熱体９により、給気１３は熱交換されて予熱され、温まった給気１３がバーナの空洞部５に旋回流として噴出される。
【００２９】
燃料１９は旋回流と混合されて燃焼し、火炎はバーナタイル３の曲面部２９に沿って広がり、火炎の先端は扁平形状となる。火炎が扁平形状となることで、均一加熱ができるバーナを提供できる。通気通路７−１は耐火性のあるバーナタイル３の内部にスリットで形成されるので、高温炉に対応できる。従って、高温炉で、火炎の先端が扁平形状（フラットフレーム）の蓄熱燃焼式バーナが実現できる。
【００３０】
また、旋回流を発生させる通気通路７−１はバーナタイル３の内部に設けられるので、部品数の削減とコスト削減を図ることができる。
【００３１】
また、蓄熱体９として耐熱性、耐久性に優れたセラミックボールを用いることができるので、高温炉での使用も可能となる。
【００３２】
次に、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが蓄熱モードに切り替わったときの動作について説明する。蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが蓄熱モードに切り替わると、燃料供給管１７からの燃料１９の供給が停止する。また、空洞部５対向方向の別のバーナが燃焼して発生する燃焼ガスが、空洞部５からバーナ側開口部７−３に入り、通気通路７−１を経て蓄熱室側開口部７−２から蓄熱室１１に到る。燃焼ガスの熱は蓄熱体９に伝わり、温度の下がったガスは通気性板２１及び通気室２５を経て給排気部２３から排気１５される。このとき蓄熱体９に蓄熱される熱が、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａが燃焼モードに切り替わったときに給気１３を予熱する。
【００３３】
図４に、第２の実施の形態の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｂを示す。
【００３４】
蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｂは、燃料供給管１７の炉内側先端が、バーナタイル３に設けられる通気通路７−１のバーナ側開口部７−３よりも蓄熱室１１側に配置される。その他の構成、及び動作は、前述の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａと同じであるので説明を省略する。
【００３５】
蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｂは、燃料供給管１７の炉内先端が、高温の予熱空気、或いは燃焼ガスにさらされることがないので、燃焼供給管１７を耐熱金属で構成しても耐久上の問題はない。従って、より高温炉に対応できる蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｂを提供できる。
【００３６】
図５に、第３の実施の形態の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃを示す。
【００３７】
蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃは、円筒形状の風管２７の中心軸に燃料供給管１７を配置し、燃料供給管１７のバーナ側先端に保炎器３５を設ける。保炎器３５は、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃが蓄熱モードの場合でも燃料供給管１７から少量の燃料１９が供給されパイロット炎を保つ。蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃが燃焼モードに切り替わるとき、パイロット炎を利用して主炎を確実に点火し動作の安定化を図る。
【００３８】
燃料供給管１７及び保炎器３５の外周には、外部からの空気３３（常温外気）を供給する空気供給管３１を同心円状に配置する。蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃが、燃焼モード或いは蓄熱モードいずれの場合にも外部からの空気３３を供給することで、空気供給管３１及び保炎器３５が冷却され、空気供給管３１及び保炎器５の熱に対する耐久性を高めることができる。
【００３９】
更に、空気供給管３１の外周に、通気室２５及び蓄熱室１１を同心円状に配置する。通気室２５には給排気部２３が設けられ、蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃが燃焼モードの時に吸気１３し、蓄熱モードの時に排気１５を行う。又、蓄熱室１１には、セラミックボールやセラミックハニカム等からなる蓄熱体９が配設されており、通気室２５との間は通気性板２１で仕切られている。
【００４０】
耐火物からなるバーナタイル３及びバーナタイル３内に設けられる通気通路７−１の構成及び動作については、前述の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａと同じであるので説明を省略する。
【００４１】
図５では、空気供給管３１のバーナ側先端は、通気通路７−１のバーナ側開口部７−３よりも蓄熱室１１側に設けている。この構成により、空気供給管３１のバーナ側先端は高温にさらされることがないので、空気供給管３１の耐久性が得られる。
【００４２】
また、空気供給管３１のバーナ側先端を、通気通路７−１のバーナ側開口部７−３よりもバーナ内部側に設けても良い。
【００４３】
このように、本実施の形態及び第２、第３の実施の形態によれば、バーナタイル３の内部に、旋回流を形成するための複数の通気通路７−１を設けるので、１０００°Ｃを超える高温炉の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナが実現できる。
【００４４】
また、旋回流を発生させる部品を新たに設置しなくてもよいので、小型化とコストダウンの効果がある。
【００４５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、高温炉に対応できる蓄熱燃焼式フラットフレームバーナを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ａの構成を示す図
【図２】バーナタイル３を位置ｄから見た斜視図
【図３】バーナタイル３を位置ｄから見た断面図
【図４】第２の実施の形態に係る蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｂの構成を示す図
【図５】第３の実施の形態に係る蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ１ｃの構成を示す図
【図６】蓄熱燃焼式バーナシステム１０１を示す図
【図７】従来の蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ２０１の構成を示す図
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、２０１・・・　蓄熱燃焼式フラットフレームバーナ
１０１・・・　蓄熱燃焼式バーナシステム
３、２０３・・・　バーナタイル
５、２０５・・・　空洞部
７−１、２２５・・・　通気通路
７−２・・・　蓄熱室側開口部
７−３・・・　バーナ側開口部
９、１０７、１０９、２０９・・・　蓄熱体
１１・・・　蓄熱室
１３、１１１、２１３・・・　給気
１５、１１３、２１５・・・　排気
１７、２１７・・・　燃料供給管
１９、２１９・・・　燃料
２１・・・　通気性板
２３、２２３・・・　給排気部
２５・・・　通気室
２７、２２７・・・　風箱
２９、２２９・・・　曲面部
３１・・・　空気供給管
３３・・・　空気
３５・・・　保炎器
１０３、１０５・・・　蓄熱燃焼式バーナ
２０７・・・　旋回器
【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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