(57)【要約】【課題】ラジアントチューブバーナにおいて、失火させることなくラジアントチューブバーナ全体を均等に加熱する。【解決手段】起動時に、内部バーナ３のみから燃焼領域Ｒ１に酸化剤ガスＹを供給し、全ての通気路８から燃焼ガスＧを排気する暖機運転を行う。【選択図】図２
2013057450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有底筒形状の耐熱性チューブと、前記開口端側から前記耐熱性チューブ内に燃料及び酸化剤ガスを供給する内部バーナと、前記耐熱性チューブの開口端側に配置されると共に内部に蓄熱体を収容する複数の通気路とを備え、定常運転時において何れかの前記通気路から前記耐熱性チューブの前記閉塞端側に設けられた燃焼領域に酸化剤ガスを供給すると共に他の前記通気路から燃焼ガスを排気するラジアントチューブバーナの起動方法であって、
起動時に、前記内部バーナのみから前記燃焼領域に酸化剤ガスを供給し、全ての前記通気路から前記燃焼ガスを排気する暖機運転を行うことを特徴とするラジアントチューブバーナの起動方法。
【請求項２】
各前記通気路に対して、前記燃焼領域に前記酸化剤ガスを供給する際に開放される吸気弁と、前記燃焼領域から前記燃焼ガスを排気する際に開放される排気弁とが接続され、
前記暖機運転において、全ての吸気弁を閉鎖し、全ての排気弁を開放する
ことを特徴とする請求項１記載のラジアントチューブバーナの起動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラジアントチューブバーナの起動方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から加熱炉の炉内を加熱するために、例えば特許文献１や特許文献２に示すようなラジアントチューブバーナが用いられている。
このラジアントチューブバーナは、有底筒形状の耐熱性チューブを有しており、当該耐熱性チューブ内で発生した燃焼ガスにより加熱された耐熱性チューブにて炉内を加熱するものである。
このようなラジアントチューブバーナでは、耐熱性チューブの開口端側から閉塞端に向けて燃料や空気を供給し、耐熱性チューブの内部で発生した燃焼ガスを再び耐熱性チューブの開口端側から排気する構成を採用している。
【０００３】
上述のラジアントチューブバーナでは、蓄熱体を収容する通気路が２つ設けられている。そして、ラジアントチューブバーナは、耐熱性チューブ内部における燃焼領域に対して、一方の通気路から空気を供給すると共に他方の通気路から燃焼ガスを排気する。また、ラジアントチューブバーナは、空気を供給する通気路と燃焼ガスを排気する通気路とを所定時間ごとに切り替える。
このような動作を行うことによって、先に燃焼ガスを排気する通気路に配置された蓄熱体に燃焼ガスの熱量が蓄熱され、次に当該通気路から空気を供給する際に当該空気を加熱して燃焼領域に供給することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−７９５２４号公報
【特許文献２】特開平１０−１３２２２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ラジアントチューブバーナを起動する際には、ラジアントチューブバーナは室温程度に冷却された状態となっている。
このため、上述のように一方の通気路から空気を供給すると共に他方の通気路から燃焼ガスを排気すると、ラジアントチューブバーナの片側のみが高温となる。ラジアントチューブバーナの部位ごとの温度差が大きくなると、熱変形によりラジアントチューブバーナが歪に変形する。この結果、ラジアントチューブバーナ全体に大きな応力が作用し、ラジアントチューブバーナの構成部品への影響が懸念される。例えば、蓄熱体等に大きな応力が発生し、蓄熱体等の寿命に影響を与える恐れもある。また、シール領域に大きな応力が発生し、シール効果が低減する恐れもある。
【０００６】
上述のような歪な熱変形を抑止するためには、空気を供給する通気路と燃焼ガスを排気する通気路とを短時間で切り替えることでラジアントチューブバーナの全体を均等に加熱することが考えられる。
しかしながら、空気を供給する通気路と燃焼ガスを排気する通気路とを短時間で切り替えると、燃焼領域への空気の供給位置が短時間で変化する。このため、燃焼領域における流れが乱れ、失火等の不具合が生じる恐れがある。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、ラジアントチューブバーナにおいて、失火させることなくラジアントチューブバーナ全体を均等に加熱することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００９】
第１の発明は、一端が閉塞端とされると共に他端が開口端とされる有底筒形状の耐熱性チューブと、上記開口端側から上記耐熱性チューブ内に燃料及び酸化剤ガスを供給する内部バーナと、上記耐熱性チューブの開口端側に配置されると共に内部に蓄熱体を収容する複数の通気路とを備え、定常運転時において何れかの上記通気路から上記耐熱性チューブの上記閉塞端側に設けられた燃焼領域に酸化剤ガスを供給すると共に他の上記通気路から燃焼ガスを排気するラジアントチューブバーナの起動方法であって、起動時に、上記内部バーナのみから上記燃焼領域に酸化剤ガスを供給し、全ての上記通気路から上記燃焼ガスを排気する暖機運転を行うという構成を採用する。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、各上記通気路に対して、上記燃焼領域に上記酸化剤ガスを供給する際に開放される吸気弁と、上記燃焼領域から上記燃焼ガスを排気する際に開放される排気弁とが接続され、上記暖機運転において、全ての吸気弁を閉鎖し、全ての排気弁を開放するという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、暖機運転の際に、内部バーナのみから燃焼領域に酸化剤ガスが供給され、全ての通気路から燃焼ガスが排気される。このため、全ての通気路及び当該通気路に収容される蓄熱体が均等に加熱される。また、蓄熱体に限られず、ラジアントチューブバーナの各箇所が均等に加熱され、ラジアントチューブバーナを構成する他部品も均等に加熱される。
さらに、本発明によれば、暖機運転の際に、燃焼領域における流れが大きく変化することはない。このため、起動時に失火することを抑制することができる。
このように、本発明によれば、ラジアントチューブバーナにおいて、失火させることなくラジアントチューブバーナ全体を均等に加熱することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態におけるラジアントチューブバーナの起動方法を適用するラジアントチューブバーナの概略構成を示す全体図である。
【図２】本発明の一実施形態におけるラジアントチューブバーナの起動方法を適用するラジアントチューブバーナの暖機運転時の流れを説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態におけるラジアントチューブバーナの起動方法を適用するラジアントチューブバーナの定常運転時の流れを説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明に係るラジアントチューブバーナの起動方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１４】
図１は、本実施形態のラジアントチューブバーナの起動方法を適用するラジアントチューブバーナの概略構成を示す全体図である。
これらの図に示すようにラジアントチューブバーナ１は、耐熱性チューブ２と、ガスバーナ３と、点火装置４と、ガス供給排気装置５と、制御装置６とを備えている。
【００１５】
耐熱性チューブ２は、内部で燃焼ガスが生成されることによって加熱され部位である。
この耐熱性チューブ２は、図１に示すように、一端が閉塞端２ａとされ、他端が開口端２ｂとされる有底筒形状に形状されている。なお、耐熱性チューブ２は、断面が略楕円形状の扁平した形状を有している。
さらに、耐熱性チューブ２は、例えば耐熱性の金属あるいは炭化ケイ素（ＳｉＣ）によって形成されることで耐熱性を付与されている。
【００１６】
この耐熱性チューブ２の内部には、図１に示すように仕切板７が設けられており、これによって耐熱性チューブ２の内部空間が閉塞端２ａ側の領域と開口端２ｂ側の領域とに区分けされている。
そして、仕切板７によって区分けされた耐熱性チューブ２の内部領域のうち、閉塞端２ａ側の空間は燃焼領域Ｒ１とされ、開口端２ｂ側の領域には燃焼領域Ｒ１と耐熱性チューブ２との外部との間で気体を通気する通気路８が設けられている。
【００１７】
通気路８は、図１に示すように、耐熱性チューブ２の左右に分かれて２つ設けられている。これらの通気路８同士は、互いに独立しており、内部の気体が混ざり合うことがないように構成されている。
なお、後に詳説するが、仕切板７にはダクト９が設けられており、通気路８は当該ダクト９を介して燃焼領域Ｒ１と連通されている。また、ダクト９と反対側の通気路８の端部には、通気孔１０が設けられている。
【００１８】
各通気路８の内部には、蓄熱体１１が配置されている。これらの蓄熱体１１は、メッシュ構造等により気体を通過可能に構成されており、例えばセラミックスによって形成されている。
なお、各蓄熱体１１に燃焼領域Ｒ１側から燃焼ガスが供給されると、燃焼ガスの熱量が蓄熱体１１に吸収されて蓄熱される。一方、各蓄熱体１１に通気孔１０側から空気Ｙが供給されると、蓄熱体１１に蓄熱された熱量が空気Ｙに伝熱されて空気が加熱される。
【００１９】
ガスバーナ３（内部バーナ）は、耐熱性チューブ２内に燃料及び空気を噴出すると共に耐熱性チューブ２内に火炎を形成するものである。
このガスバーナ３は、図１に示すように、燃料噴射ノズル３ａと、空気噴射ノズル３ｂと、燃料供給部３ｃと、空気供給部３ｄとを備えている。
【００２０】
燃料噴射ノズル３ａは、耐熱性チューブ２内部の燃焼領域Ｒ１に対して燃料Ｎを噴射するものであり、仕切板７の中央に形成された貫通孔７ａから燃焼領域Ｒ１側に燃料Ｎを噴射する先端部を覗かせて配置されている。
【００２１】
空気噴射ノズル３ｂは、耐熱性チューブ２内部の燃焼領域Ｒ１に対して空気を噴射するものであり、燃料噴射ノズル３ａを囲うと共に空気を噴射する先端部を仕切板７の貫通孔７ａから燃焼領域Ｒ１側に覗かせて配置されている。
【００２２】
燃料供給部３ｃは、燃料噴射ノズル３ａに対して燃料を供給することによって、耐熱性チューブ２の開口端２ｂ側から耐熱性チューブ２の内部に燃料を供給するものである。
この燃料供給部３ｃは、制御装置６の制御の下、燃料噴射ノズル３ａに供給する燃料量を調節する。
【００２３】
空気供給部３ｄは、空気噴射ノズル３ｂに対して空気を供給するものであり、制御装置６の制御の下、空気噴射ノズル３ｂに供給する空気量を調節する。
なお、空気供給部３ｄから供給される空気は、ガスバーナ３による火炎を形成することを主たる目的とするものであり、耐熱性チューブ２内部の燃焼領域Ｒ１全体における燃料の燃焼を主たる目的とするものではない。
【００２４】
点火装置４は、ラジアントチューブバーナ１の起動にあたり、ガスバーナ３から噴射される燃料及び空気に対して着火するものである。
この点火装置４は、燃料噴射ノズル３ａ及び空気噴射ノズル３ｂの先端部に近接して配置される点火プラグ４ａと、制御装置６の制御の下において点火プラグ４ａに規定の電圧を印加する点火トランス４ｂとを備えている。
【００２５】
ガス供給排気装置５は、開口端２ｂ側から耐熱性チューブ２内に空気Ｙを供給すると共に耐熱性チューブ２内で発生した燃焼ガスＧを開口端２ｂ側から排気するものである。
このガス供給排気装置５は、図１に示すように、制御装置６によって制御される吸気弁５ａと排気弁５ｂとを備えている。
吸気弁５ａと排気弁５ｂとは、通気路８の各々に対して設けられている。そして、接続された通気路８を介して燃焼領域Ｒ１に空気Ｙを供給する場合には吸気弁５ａが開放されて排気弁５ｂが閉鎖され、接続された通気路８を介して燃焼領域Ｒ１から燃焼ガスＧを排気する場合には排気弁５ｂが開放されて吸気弁５ａが閉鎖される。
また、ガス供給排気装置５は、後述する暖機運転を行う場合には、全ての吸気弁５ａを閉鎖し、全ての排気弁５ｂを開放する。
【００２６】
ダクト９は、通気路８を介して供給される空気Ｙを燃焼領域Ｒ１に導入するため、あるいは、燃焼領域Ｒ１から通気路８に燃焼ガスＧを導入するための流路である。
【００２７】
このような構成を採用する本実施形態のラジアントチューブバーナ１においては、起動時において図２に示すような暖機運転を行う。
具体的には、制御装置６の制御の下、図２に示すように、ガス供給排気装置５が備える全ての吸気弁５ａが閉鎖される。一方、制御装置６の制御の下、ガス供給排気装置５が備える全ての排気弁５ｂが開放される。そして、ガスバーナ３によって、燃焼領域Ｒ１に燃料Ｎ及び空気Ｙが供給されると共に火炎が形成される。
この結果、燃焼領域Ｒ１内にはガスバーナ３のみによって空気Ｙが供給される。一方、燃焼領域Ｒ１において発生した燃焼ガスＧは、全ての通気路８を介して排気される。このため、全ての通気路８及び蓄熱体１１が均等に加熱される。
【００２８】
図３は、ラジアントチューブバーナ１の定常運転時における流れを示す概略全体図である。
例えば、図１における紙面左側の通気路８に空気Ｙを供給する場合には、図１における実線の矢印で示すように、左側の通気路８を空気Ｙが通過し、左側の通気路８を通過する際に空気Ｙが蓄熱体１１に蓄熱された熱量で加熱される。
そして、左側の通気路８で加熱された空気Ｙは、ダクト９を介して耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。
耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給された空気Ｙは、耐熱性チューブ２の左側の側壁内面２ｃに沿って耐熱性チューブ２の閉塞端２ａに向けて流れ、この過程で耐熱性チューブ２内の燃料Ｎと混合された燃焼される。
一方、燃料Ｎと空気Ｙとが燃焼されて発生した燃焼ガスＧは、図１における実線の矢印で示すように、燃焼領域Ｒ１からダクト９を介して右側の通気路８に供給されて排気される。この際、右側の通気路８に収容された蓄熱体１１に燃焼ガスＧの熱量が吸熱されて蓄熱される。
【００２９】
また、図１における紙面右側の通気路８に空気Ｙを供給する場合には、図１における破線の矢印で示すように、右側の通気路８を空気Ｙが通過し、右側の通気路８を通過する際に空気Ｙが蓄熱体１１に蓄熱された熱量で加熱される。
そして、右側の通気路８で加熱された空気Ｙは、ダクト９を介して耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給される。
耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１に供給された空気Ｙは、耐熱性チューブ２の右側の側壁内面２ｃに沿って耐熱性チューブ２の閉塞端２ａに向けて流れ、この過程で耐熱性チューブ２内の燃料Ｎと混合された燃焼される。
一方、燃料Ｎと空気Ｙとが燃焼されて発生した燃焼ガスＧは、図１における破線の矢印で示すように、燃焼領域Ｒ１からダクト９を介して左側の通気路８に供給されて排気される。この際、左側の通気路８に収容された蓄熱体１１に燃焼ガスＧの熱量が吸熱されて蓄熱される。
【００３０】
以上のような本実施形態のラジアントチューブバーナ１の起動方法によれば、暖機運転の際に、ガスバーナ３のみから燃焼領域Ｒ１に空気Ｙが供給され、全ての通気路８から燃焼ガスＧが排気される。このため、全ての通気路８及び当該通気路８に収容される蓄熱体１１が均等に加熱される。また、蓄熱体１１に限られず、ラジアントチューブバーナ１の各箇所が均等に加熱され、ラジアントチューブバーナ１を構成する他部品も均等に加熱される。
さらに、本実施形態のラジアントチューブバーナ１の起動方法によれば、暖機運転の際に、燃焼領域Ｒ１における流れが大きく変化することはない。このため、起動時に失火することを抑制することができる。
このように、本実施形態のラジアントチューブバーナ１の起動方法によれば、失火させることなくラジアントチューブバーナ１全体を均等に加熱することが可能となる。
【００３１】
本実施形態のラジアントチューブバーナ１の起動方法においては、各通気路８に対して、燃焼領域Ｒ１に空気Ｙを供給する際に開放される吸気弁５ａと、燃焼領域Ｒ１から燃焼ガスＧを排気する際に開放される排気弁５ｂとが接続され、暖機運転において、全ての吸気弁５ａを閉鎖し、全ての排気弁５ｂを開放するという構成を採用する。
このような構成を採用する本実施形態のラジアントチューブバーナ１によれば、簡易な構成にて暖機運転と定常運転との両方を行うことができる。
【００３２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３３】
例えば、上記実施形態においては、空気Ｙが酸化剤ガスである構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、酸化剤ガスとして空気と異なる組成のガスを用いることも可能である。
【００３４】
また、上記実施形態においては、耐熱性チューブ２の燃焼領域Ｒ１が区切られていない構成について説明した。
しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、燃焼領域Ｒ１が閉塞端２ａ側を覗いて左右に区切られた構成を採用することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
１……ラジアントチューブバーナ、２……耐熱性チューブ、２ａ……閉塞端、２ｂ……開放端、２ｃ……側壁内面、３……ガスバーナ（内部バーナ）、３ａ……燃料噴射ノズル、３ｂ……空気噴射ノズル、３ｃ……燃料供給部、３ｄ……空気供給部、４……点火装置、５……ガス供給排気装置、５ａ……吸気弁、５ｂ……排気弁、６……制御装置、７……仕切板、８……通気路、９……ダクト、１０……通気孔、１１……蓄熱体、Ｇ……燃焼ガス、Ｎ……燃料、Ｙ……空気（酸化剤ガス）
【図１】
2013057450.tif 000003
【図２】
2013057450.tif 000004
【図３】
2013057450.tif 000005