(57)【要約】【課題】火炎の形成状態を加熱対象に合わせた適正状態にすることが可能となる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を提供する。【解決手段】炉内に連通し且つ蓄熱体１を備える一対の給排気路２が、給気状態と排気状態とを設定時間ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うように設けられ、一対の給排気路２のうちの給気状態にある給排気路２からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように、燃料ガス噴出方向を変更自在に設けられた燃料ガス噴出部Ｇが、燃料ガス噴出方向を変更自在な燃料噴出ノズル７と、その燃料噴出ノズル７の内部に配置されて、燃料ガス噴出方向の変更に合せて前記燃料ガスよりも高圧の空気を噴出方向を変更して噴出する高圧空気噴出ノズル８とを備えて構成されている。【選択図】        図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内に連通し且つ蓄熱体を備える一対の給排気路が、給気状態と排気状態とを設定時間ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うように設けられ、
燃料ガス噴出部が、前記一対の給排気路のうちの給気状態にある給排気路からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように、燃料ガス噴出方向を変更自在に設けられた炉加熱用の蓄熱式燃焼装置であって、
前記燃料ガス噴出部が、燃料ガス噴出方向を変更自在な燃料噴出ノズルと、その燃料噴出ノズルの内部に配置されて、燃料ガス噴出方向の変更に合せて前記燃料ガスよりも高圧の空気を噴出方向を変更して噴出する高圧空気噴出ノズルとを備えて構成されている炉加熱用の蓄熱式燃焼装置。
【請求項２】
前記燃料噴出ノズルとして、交互に燃料ガスを噴出し且つ燃料ガス噴出方向が異なる一対の燃料噴出ノズルが設けられ、
前記高圧空気噴出ノズルとして、前記一対の燃料噴出ノズルに対応する一対の高圧空気噴出ノズルが交互に空気を噴出するように設けられている請求項１記載の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置。
【請求項３】
前記燃料噴出ノズルが、ノズル長手方向に対して直交又は略直交する方向に向けて燃料ガスを噴出するように構成されている請求項２に記載の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置。
【請求項４】
前記高圧空気噴出ノズルが、空気の噴出に伴って燃料ガスを吸引するように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉加熱用の蓄熱式燃焼装置に関し、詳しくは、炉内に連通し且つ蓄熱体を備える一対の給排気路が、給気状態と排気状態とを設定時間ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うように設けられ、燃料ガス噴出部が、前記一対の給排気路のうちの給気状態にある給排気路からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように、燃料ガス噴出方向を変更自在に設けられた炉加熱用の蓄熱式燃焼装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置は、容器を加熱する加熱炉等に用いられるものであって、蓄熱体にて加温した空気にて燃料ガスを燃焼させることによって、炉内を効率よく高温に加熱できるものである。
かかる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置として、前記燃料ガス噴出部が、交互に燃料ガスを噴出し且つ燃料ガス噴出方向が異なる一対の燃料噴出ノズルを設けて構成されたものがある。つまり、一対の燃料噴出ノズルを、一対の給排気路の夫々における空気供給域に燃料ガスを噴出するように噴出方向を異ならせた状態で設けて、燃料ガスの供給圧を利用して燃料ガスを噴出するように構成されたものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−８１８６８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この種の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置においては、一対の燃料噴出ノズルの夫々から噴出される燃料ガスにて形成される火炎の形成状態を、加熱対象に合わせた適正状態にすることが望まれる。例えば、容器を加熱する加熱炉に対して、容器の横側方に位置する炉壁に燃焼装置を設置する場合において、一対の燃料噴出ノズルの夫々に対応する火炎を、炉壁に沿って異なる方向に向かうように形成することにより、容器の局部加熱を抑制しながら良好に加熱することができるようにする等、一対の燃料噴出ノズルの夫々に対応する火炎の形成状態を、加熱対象に合わせた適正状態にすることが望まれる。
【０００５】
しかしながら、従来の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置では、一対の燃料噴出ノズルの夫々に対応する火炎は、単に、燃料ガスの供給圧を利用して噴出される燃料ガスにて形成されるものであるため、火炎の形成状態を適正状態にすることができない虞があった。ちなみに、火炎の形成状態を適正状態にするには、燃料ガスが十分に高圧であれば達成できるものであるが、一般に、燃料ガスの元圧は１ｋＰａ程度であり、火炎の形成状態を適正状態にし難いものである。
【０００６】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、火炎の形成状態を加熱対象に合わせた適正状態にすることが可能となる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を提供する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置は、炉内に連通し且つ蓄熱体を備える一対の給排気路が、給気状態と排気状態とを設定時間ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うように設けられ、
燃料ガス噴出部が、前記一対の給排気路のうちの給気状態にある給排気路からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように、燃料ガス噴出方向を変更自在に設けられたものであって、
前記燃料ガス噴出部が、燃料ガス噴出方向を変更自在な燃料噴出ノズルと、その燃料噴出ノズルの内部に配置されて、燃料ガス噴出方向の変更に合せて前記燃料ガスよりも高圧の空気を噴出方向を変更して噴出する高圧空気噴出ノズルとを備えて構成されている点を特徴とする。
【０００８】
すなわち、燃料噴出ノズルから噴出される燃料ガスは、燃料噴出ノズルの内部に配置された高圧空気噴出ノズルから噴出され且つ燃料ガス噴出方向に合わせて噴出方向が変更される高圧の空気と合流状態になって、噴出されるものとなるから、高圧の空気により噴出状態が燃料ガスを単独で噴出するよりも安定するものとなり、結果的に、火炎の形成状態を燃料ガスを単独で噴出するよりも適正状態にし易いものとなる。例えば、容器を加熱する加熱炉に対して、容器の横側方に位置する炉壁に燃焼装置を設置する場合において、一対の燃料噴出ノズルの夫々に対応する火炎を、炉壁に沿って異なる方向に向かうように形成する際に、炉壁に沿う状態となり且つ所望の向きを向かう状態となるような火炎を的確に形成できることになるのである。
したがって、適正状態の火炎を形成することが可能となって一層便利に使用できる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を得るに至った。
【０００９】
請求項２の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置は、請求項１の特徴に加えて、前記燃料噴出ノズルとして、交互に燃料ガスを噴出し且つ燃料ガス噴出方向が異なる一対の燃料噴出ノズルが設けられ、前記高圧空気噴出ノズルとして、前記一対の燃料噴出ノズルに対応する一対の高圧空気噴出ノズルが交互に空気を噴出するように設けられている点を特徴とする。
すなわち、異なる方向に噴出する一対の燃料噴出ノズルによって交互に燃料ガスを噴出することによって、燃焼ガスの噴出方向を変更するようにし、そして、その一対の燃料噴出ノズルに対応して、交互に空気を噴出する高圧空気噴出ノズルを設けて、適正状態の火炎を形成するようにするものであるから、例えば、内部に高圧空気噴出ノズルを備えた単一の燃料噴出ノズルを、その燃料ガスの噴出方向や空気噴出方向を変更させるために、揺動操作するような構成を採用するに較べて、可動部分が無いがために構成の簡素化を図り易いものである。
もって、構成の簡素化を図る状態で簡素な構成で適正状態の火炎を形成することが可能となって、一層便利に使用できる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を得ることができるのである。
【００１０】
請求項３の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置は、請求項２の特徴に加えて、前記燃料噴出ノズルが、ノズル長手方向に対して直交又は略直交する方向に向けて燃料ガスを噴出するように構成されている点を特徴とする。
すなわち、燃料噴出ノズルの長手方向に対して直交又は略直交する状態の火炎を形成できるものとなるのであり、例えば、炉壁に対して燃料噴出ノズルを炉壁厚さ方向に貫通状態で配置しても、炉壁に沿う火炎を形成できるものとなるのであり、つまり、燃料噴出ノズルを炉壁厚さ方向に貫通状態で炉壁に配置するという設置し易い形態を採用しても、容器などの加熱を適正に行い易い炉壁に沿った炎を適正に形成できるのであり、もって、一層便利に使用できる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を提供できる。
【００１１】
請求項４の炉加熱用の蓄熱式燃焼装置は、請求項１〜３のいずれかの特徴に加えて、前記高圧空気噴出ノズルが、空気の噴出に伴って燃料ガスを吸引するように構成されている点を特徴とする。
すなわち、すなわち、燃料ガスよりも高圧の空気を高圧空気噴出部から噴出することにより、エゼクタ作用によって、燃料噴出ノズルより噴出される燃料ガスが増加するように燃料ガスが吸引されることになり、燃焼噴出ノズルから噴出される燃料ガス量が増加することとなって、高負荷燃焼させることができるものとなる。
ちなみに、高圧空気噴出部から噴出する空気の圧量は、燃料ガスの元圧が１ｋＰａ程度のときにおいては１００〜１０００ｋＰａ程度、つまり、燃料ガスの１００倍程度以上の圧力で噴出すれば、主たる燃焼用空気の数％程度となる微量の空気で燃料ガスを的確に吸引できるものとなる。また、エゼクタ作用による吸引の場合には、二次側の圧力によりその吸引性能が大きく変わるが、本発明の燃焼装置を加熱炉に用いれば、二次側に相当する箇所が炉内であり、燃料が変化したも二次側の圧力は一定状態に近いものとなるから、良好に使用できるものとなるのである。さらに、高圧空気噴出部から噴出する空気は、エアコンプレッサを工場の動力として備えている工場においては、このコンプレッサから供給できるものであり、燃料ガスよりも高圧の空気を得るために全体構成が高価になることを抑制する状態で本願発明を実施することも可能である。
要するに、請求項４によれば、高負荷燃焼を行わせることが可能となって一層良好に使用できる炉加熱用の蓄熱式燃焼装置を提供できるに至った。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、鉄製等の容器Ｙにて金属類等を溶解状態に保持する溶解保持炉Ｋを示し、容器Ｙを加熱する蓄熱式燃焼装置Ｎが炉壁Ｒに設けられている。
この蓄熱式の燃焼装置Ｎは、図７及び図８に示すように、炉内に連通し且つ蓄熱体１を備える一対の給排気路２が、給気状態と排気状態とを設定時間（例えば３０秒）ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うように設けられ、燃料ガス噴出部Ｇが、前記一対の給排気路２うちの給気状態にある給排気路２からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように、燃料ガス噴出方向を変更自在に設けられている。
【００１３】
図２〜図４をも参照しながら説明を加えると、炉壁Ｒに組み付けられるバーナタイル３にバーナケーシング３Ａを備えさせて、このバーナタイル３及びバーナケーシング３Ａを用いて、燃焼用空気の供給及び燃焼ガスの排気を行う給排気路２（図３参照）を形成すると共に、バーナタイル３及びバーナケーシング３Ａを貫通する状態で、前記燃料ガス噴出部Ｇを備えたバーナユニットＢを組み付けてある。
【００１４】
前記給排気路２に燃焼用空気を供給する送風ファン４、及び、給排気路２から燃焼排ガスを排気する排気ファン５が設けられている。そして、一対の給排気路２の一方を送風ファン４に連通し且つ他方を排気ファン５に連通させる状態と、一対の給排気路２の一方を排気ファン５に連通し且つ他方を送風ファン４に連通する状態とに切換える四方弁６が設けられて、この四方弁６を制御コントローラ（図示せず）により設定時間（例えば３０秒）ごとに切換ることにより、上述の如く、一対の給排気路２が、給気状態と排気状態とを設定時間（例えば３０秒）ごとに交互に切換える状態で、一方より給気して他方より排気する給排気作動を行うようになっている。
【００１５】
前記バーナユニットＢが、前記一対の給排気路２の中央部の下方側箇所に設置されて、そのバーナユニットＢに備えさせた燃料ガス噴出部Ｇが、一対の給排気路２うちの給気状態にある給排気路２からの空気供給域に燃料ガスを噴出するように燃料ガス噴出方向を変更自在な燃料噴出ノズル７と、その燃料噴出ノズル７の内部に配置されて、燃料ガス噴出方向の変更に合せて前記燃料ガスよりも高圧の空気を噴出方向を変更して噴出する高圧空気噴出ノズル８とを備えて構成されている。詳しくは、前記燃料噴出ノズル７として、交互に燃料ガスを噴出し且つ燃料ガス噴出方向が異なる一対の燃焼噴出ノズル７が設けられ、高圧空気噴出ノズル８として、前記一対の燃料噴出ノズル７に対応する一対の高圧空気噴出ノズル８が交互に空気を噴出するように設けられている。
【００１６】
前記一対の燃料噴出ノズル７に燃料ガスの供給路９が接続され、一対の燃料ガス噴出ノズル７の夫々に対応して、燃料ガスの供給を断続する一対のガス弁１０が設けられており、この一対のガス弁１０を制御コントローラ（図示せず）により設定時間（例えば３０秒）ごとに切換ることにより、上述の如く、一対の給排気路２うちの給気状態にある給排気路２からの空気供給域に燃料ガスを噴出するようにようになっている。これら一対の燃料噴出ノズル７は、図５及び図６にも示すように、長尺状に形成されて、炉壁Ｒを貫通する形態で設置されている。
【００１７】
前記一対の高圧空気噴出ノズル８に燃料ガスよりも高圧の空気を供給するコンプレッサ１１が接続され、それら一対の高圧空気噴出ノズル８の夫々に対応して、コンプレッサ１１からの高圧空気の供給を断続するこの一対の空気弁１２が設けられており、この一対の空気弁１２を制御コントローラ（図示せず）により設定時間（例えば３０秒）ごとに切換ることにより、上述の如く、燃料ガスを噴出する燃料噴出ノズル７からの燃料ガスの噴出方向に合せて、燃料ガスよりも高圧の空気を噴出するようになっている。これら一対の高圧空気噴出ノズル８は、図５及び図６にも示すように、前記燃料噴出ノズル７の長手方向に沿って長い長尺状に形成されて、前記燃料噴出ノズル７内に配置されている。
【００１８】
前記一対の燃料ガス噴出ノズル７の夫々が、図５及び図６に示すように、ノズル長手方向で異なる位置でかつ周方向で異なる位相に、一対の燃料噴出孔７ａを備えており、これら燃料噴出孔７ａが、ノズル長手方向に対して直交又は略直交する方向に向けて燃料ガスを噴出するようになっている。そして、前記一対の高圧空気噴出ノズル８が、前記一対の燃料噴出孔７ａに合せて、ノズル長手方向で異なる位置でかつ周方向で異なる位相に、一対の空気噴出孔８ａを備えており、もって、図４に示すように、炉壁Ｒに沿って斜め上方に伸び且つ位相が異なる２種の火炎が形成されるようになっている。
また、図６にて示すように、一対の高圧空気噴出ノズル８が、エジェクタ作用により、空気の噴出に伴って燃焼ガスを吸引するようになっており、このような燃料ガスの吸引により高負荷燃焼を行えるようなっている。
【００１９】
前記バーナユニットＢについて説明を加えると、バーナ保持筒１３内に前記一対の燃料噴出ノズル７を装備し、燃焼ガス供給口７Ａより燃料ガスを燃料噴出ノズル７に供給するようになっており、燃料噴出ノズル７の内部に配置される高圧空気噴出ノズル８に対して高圧の空気が空気供給口８Ａより供給されるようになっている。また、パイロットバーナ１４がバーナ保持筒１３内に装備され、そして、パイロットバーナ用燃料ガス供給口１４Ａより燃料ガスがパイロットバーナ１４供給されるようになっている。また、前記送風ファン４からの燃焼用空気の一部が、バーナ保持筒１３の内部に向けてパイロットバーナ用燃焼用空気として空気供給口１５より供給され、バーナ保持筒１３の先端側の閉塞板１６に形成した燃焼用空気排出口１７より燃焼用空気が排出されて、パイロット火炎が形成されるようになっている。
【００２０】
尚、図中、１８は給排気路２おける排気路部分２ａに連通されて、希釈用空気を導入する導入路である。
【００２１】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（１）上記の実施形態においては、本発明の蓄熱式燃焼装置を溶解保持炉に適用する場合について例示したが、種々の炉の加熱に適用できるものである。
（２）上記の実施形態においては、炉壁に沿った火炎を形成する場合を例示したが、例えば炉壁と直交する、つまり、炉内に直進する火炎を形成する状態で本発明を実施してもよい。
（３）上記実施形態においては、位相が異なる２種の火炎を形成する場合を例示したが、一つの火炎を形成するようにしても良く、さらには、位相が異なる３種以上の火炎を形成するようにしても良い。
（４）上記実施形態においては、前記燃料噴出ノズルとして、交互に燃料ガスを噴出し且つ燃料ガス噴出方向が異なる一対の燃料噴出ノズルが設けられ、前記高圧空気噴出ノズルとして、前記一対の燃料噴出ノズルに対応する一対の高圧空気噴出ノズルが交互に空気を噴出するように設けられている場合を例示したが、内部に高圧空気噴出ノズルを備えた単一の燃料噴出ノズルを、その燃料ガスの噴出方向や空気噴出方向を変更させるために揺動操作させるようにする形態で実施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】溶解保持炉の概略縦断面図
【図２】蓄熱式燃焼装置の切欠き側面図
【図３】蓄熱式燃焼装置の切欠き平面図
【図４】蓄熱式燃焼装置の正面図
【図５】バーナユニットの一部省略切欠き側面図
【図６】バーナユニットの一部省略切欠き平面図
【図７】蓄熱式燃焼装置の燃焼作動を示す概略展開図
【図８】蓄熱式燃焼装置の燃焼作動を示す概略展開図
【符号の説明】
２    給排気路
７    燃料噴出ノズル
８    高圧空気噴出ノズル
Ｇ    燃料ガス噴出部
【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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