(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラジアントチューブの両端部内にバーナ本体を設けてこのバーナ本体の外周部に蓄熱体を配置するとともに、前記蓄熱体後部に位置するラジアントチューブに燃焼用空気供給口兼排ガス排出口を備えた蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、燃料供給管の外方に外筒を設け、前記燃料供給管と前記外筒とで形成される空間に前記蓄熱体を充填するとともに、前記外筒とラジアントチューブ内面との隙間を仕切部材で長手方向に区画し、バーナ本体先端側の区画隙間に連通する冷却用空気供給口兼排気口を設けたことを特徴とする蓄熱式ラジアントチューブバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蓄熱式ラジアントチューブバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱処理炉における加熱手段としてラジアントチューブバーナが広く使用されている。
また、熱処理炉において、ヒートサイクルの変更あるいは炉内修理等を行なう場合、炉内温度を急速に冷却しなければならない事態が生じる。
これに対処するため、実公平１−２１９７２号公報に開示のように、バーナ本体の位置するラジアントチューブの後部に冷却空気供給口を設け、炉内を急冷する場合、バーナを消火するとともに燃焼用空気の供給を停止して、冷却空気供給口から冷却用空気をラジアントチューブ内に供給して、他端に設けた冷却空気排気口から排出するようにしている。
【０００３】
一方、近年、特公平６−３５８８５号公報で、図４に示すように、ラジアントチューブ１の両端部に蓄熱体２ａ，２ｂを備えたバーナ本体３ａ，３ｂを設け、バーナを交互に燃焼させ、燃焼排ガスを一方の蓄熱体で回収し、つぎのバーナ切替え時にこの蓄熱体で燃焼用空気を予熱して省エネルギーを図る蓄熱式ラジアントチューブバーナが提案されている。
この蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいては、切替弁Ｖ10および遮断弁Ｖ11、Ｖ12を操作して燃料ガスと燃焼用空気を図に示すように、一方のバーナ本体３ａに供給して燃焼させて炉内を加熱する。そして、８００〜９００℃の燃焼排ガスは蓄熱体２ｂを通過して蓄熱体２ｂを８００〜９００℃とし、燃焼排ガス自身は約２００℃に降温して切替弁Ｖ10を介して排ガス吸引ファン４から排気される。その後、所定時間経過すると、前記切替弁Ｖ10および遮断弁Ｖ11，Ｖ12を操作して、バーナ本体３ｂを燃焼させる。この場合、燃焼用空気は蓄熱体２ｂを通過することにより予熱され、その燃焼排ガスは約２００℃の蓄熱体２ａを８００〜９００℃に加熱したのち排ガス吸引ファン４から排気されるものである。なお、５は燃焼用空気供給ブロワ、６は炉壁である。
【０００４】
ところで、この蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、前述のように、炉内冷却機能をもたせるためには、バーナを消火して、ラジアントチューブ１内に燃焼用空気（冷却空気兼用）を供給することによりラジアントチューブを冷却することが考えられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、いま、燃焼状態のバーナ本体３ａを消火し、この消火したバーナ本体３ａ側から冷却用空気を供給すると、常温の冷却用空気は初期において約２００℃の蓄熱体２ａを通過して予熱されたのち、ラジアントチューブ１内に流入し、ラジアントチューブ１を冷却したのち、バーナ本体３ａの燃焼によって発生した燃焼排ガスで８００〜９００℃に加熱された蓄熱体２ｂを通過するため、冷却初期には７００〜８００℃に加熱されて排出されることになるが、このとき、切替弁Ｖ10および排ガス吸引ファン４を焼損するという問題を有する。
なお、切替弁Ｖ10および排ガス吸引ファン４を耐熱鋼製とすることにより焼損事故は防止できるが、高価になるばかりか、つぎにバーナを燃焼させる場合、各蓄熱体２ａ，２ｂは低温になっているため、立上がり時間がかかるという問題を有する。
【０００６】
また、逆に、他方のバーナ本体３ｂ側から冷却用空気を供給すると、前記同様、冷却用空気は初期において高温状態の蓄熱体２ｂを通過して予熱され、７００〜８００℃となってラジアントチューブ１内に供給されるため、冷却時間が長くなるという問題を有する。
さらに、切替弁Ｖ10および排ガス吸引ファン４の焼損を防止するために、冷却空気を短時間（数秒間隔）で供給方向を切換えるようにすると、前述の７００〜８００℃の空気の熱を蓄熱体２ａ，２ｂで受渡しすることになり、炉内を短時間で冷却することができないという問題を有する。
【０００７】
したがって、本発明は、簡単な構成で、冷却用空気を蓄熱体を通過することなくラジアントチューブに供給するようにして、前記問題を解決することのできる蓄熱式ラジアントチューブバーナを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、ラジアントチューブの両端部内にバーナ本体を設けてこのバーナ本体の外周部に蓄熱体を配置するとともに、前記蓄熱体後部に位置するラジアントチューブに燃焼用空気供給口兼排ガス排出口を備えた蓄熱式ラジアントチューブバーナにおいて、燃料供給管の外方に外筒を設け、前記燃料供給管と前記外筒とで形成される空間に前記蓄熱体を充填するとともに、前記外筒とラジアントチューブ内面との隙間を仕切部材で長手方向に区画し、バーナ本体先端側の区画隙間に連通する冷却用空気供給口兼排気口を設けたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施の形態を図１にしたがって説明する。
１０はラジアントチューブで、その両端部には、燃料供給管１１ａ，１１ｂが設けられるとともに、この燃料供給管１１ａ，１１ｂの外方に設けた内筒１２ａ，１２ｂの外周に外筒１３ａ，１３ｂが設けられ、前記内筒１２ａ，１２ｂと外筒１３ａ，１３ｂとで形成される空間にはたとえば、セラミックボールやセラミック製のハニカム体からなる蓄熱体１４ａ，１４ｂが充填されている。なお、蓄熱体１４ａ，１４ｂの前方には多数の開口１５ａ，１５ｂが設けられている。
【００１０】
また、前記外筒１３ａ，１３ｂとラジアントチューブ１０との間には隙間Ａが形成されているが、この隙間Ａは仕切板１６ａ，１６ｂにより長手方向に２分割されている。
さらに、ラジアントチューブ１０の前記仕切板１６ａ，１６ｂより後方には燃焼用空気供給兼排気口１７ａ，１７ｂが、前方には冷却用空気供給兼排気口１８ａ，１８ｂが設けられている。
【００１１】
そして、前記燃料供給管１１ａ，１１ｂは燃料遮断弁Ｖ1a,Ｖ1bを介して燃料供給ラインに接続するとともに、燃焼用空気供給兼排気口１７ａ，１７ｂは排ガス遮断弁Ｖ2a，Ｖ2bを介して排ガス吸引ファンＦ1に連通し、かつ、前記排ガス遮断弁Ｖ2a，Ｖ2bと燃焼用空気供給兼排気口１７ａ，１７ｂ間は燃焼用空気遮断弁Ｖ3a，Ｖ3bを介して燃焼用空気供給ブロワＦ2に連通している。
【００１２】
また、前記冷却用空気供給兼排気口１８ａ，１８ｂは冷却用空気遮断弁Ｖ4a，Ｖ4bを介して前記燃焼用空気供給ブロワＦ2に連通するとともに、前記冷却用空気遮断弁Ｖ4a，Ｖ4bと冷却用空気供給兼排気口１８ａ，１８ｂとの間は冷却用空気遮断弁Ｖ5a，Ｖ5bに接続している。
【００１３】
さらに、前記排ガス遮断弁Ｖ2a，Ｖ2bより下流の排ガス合流点ａより下流の排ガスラインに排ガス遮断弁Ｖ6を設けるとともに、この排ガス遮断弁Ｖ6のバイパスラインに調整弁Ｖ7とモータ駆動により開・閉する脈動流発生機構である回転弁Ｖ8が設置してある。
【００１４】
前記回転弁Ｖ8は、図２に示すように、流路Ｐを有する弁箱２０と、弁体２１を回転するシャフト２２とからなり、モータＭの駆動により流路Ｐを開閉するものである。なお、２３はシールパッキンで２４はグランドである。
【００１５】
つぎに、前記構成からなる蓄熱式ラジアントチューブバーナＢは、まず、前記燃料遮断弁Ｖ1a、排ガス遮断弁Ｖ2b、燃焼用空気遮断弁Ｖ3aおよび排ガス遮断弁Ｖ6を開、その他の遮断弁を閉とし、燃焼用空気供給ブロワＦ2、排ガス吸引ファンＦ1を駆動するとともに燃料供給ラインから燃料ガスを一方のバーナ本体Ｂraに供給する。燃焼用空気は蓄熱体１４ａを通過して開口１５ａから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管１１ａの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは開口１５ａと燃料供給管１１ａの先端開口部との間に形成される保炎部１９ａで混合され、図示しない点火プラグのスパークによりバーナ本体Ｂraが着火し完全燃焼する。そして、その燃焼排ガスはラジアントチューブ１０を通り、その輻射伝熱により炉Ｔ内を加熱したのち蓄熱体１４ｂを通過して、該蓄熱体１４ｂを８００〜９００℃に加熱し、燃焼ガス自身は約２００℃に降温し、排ガス吸引ファンＦ1から排気される。
【００１６】
その後、所定時間経過後、前記冷却用空気遮断弁Ｖ4a，Ｖ4b，Ｖ5a，Ｖ5bを除く他の遮断弁を互いに逆方向に切替え、つまり、バーナ本体Ｂrbが燃焼し、バーナ本体Ｂraは消火する。
この場合、バーナ本体Ｂrbに供給される燃焼用空気は、既に高温となった蓄熱体１４ｂを通過して高温（７００〜８００℃）に予熱されて開口１５ｂから噴出する一方、燃料ガスは燃料供給管１１ｂの先端開口部から噴出する。そして、燃焼用空気と燃料ガスは燃料供給管１１ｂの先端開口部との間で形成される保炎部１９ｂで混合され完全燃焼する。この燃焼排ガスは今度は蓄熱体１４ａを通って蓄熱体１４ａを８００〜９００℃に予熱して排気される。
その後、所定時間が経過すると、前述とは逆に各遮断弁が元の状態に切替り順次バーナ本体Ｂra，Ｂrbは交番燃焼を行なう。
【００１７】
つぎに、ラジアントチューブ１０内の燃焼排ガスを脈動させるには、前述のように、バーナ本体Ｂra，Ｂrbを交番燃焼させるとともに、前記排ガス遮断弁Ｖ6を閉とし、調整弁Ｖ7をラジアントチューブ１０内の圧力Ｐ1をプラス圧力となるように調整したうえで、モータＭの駆動により回転弁Ｖ8を作動させて数１０Ｈｚ〜１００Ｈｚのサイクルで流路Ｐを開閉させる。これによりラジアントチューブ１０内の圧力は、図３に示すように圧力はＰ1，Ｐmaxと変動し、つまり、燃焼排ガスは脈動流となって排気されることとなり、ラジアントチューブ１０内の加熱効率が向上することになる。
【００１８】
つぎに、ヒートサイクルの変更等により、炉温を降温させる必要が生じると、前記燃料遮断弁Ｖ1a，Ｖ1b、排ガス遮断弁Ｖ2a，Ｖ2b、燃焼用空気遮断弁Ｖ3a，Ｖ3bを閉とするとともに、たとえば、冷却用空気遮断弁Ｖ4aを開、Ｖ4bを閉とし、また冷却用空気遮断弁Ｖ5aを閉、Ｖ5bを開、排ガス吸引ファンＦ1を停止する。
そうすると、冷却用空気供給兼排気口１８ａから燃焼用空気供給ブロワＦ2からの冷却用空気が供給され、この冷却用空気は高温となっている蓄熱体１４ａ内を通過することなく、すなわち、余り昇温することなくラジアントチューブ１０に供給され、ラジアントチューブ１０を有効に冷却したのち冷却用空気遮断弁Ｖ5bから排気されることになる。
【００１９】
なお、冷却用空気を供給する冷却用空気供給口兼排気口は１８ａ，１８ｂのいずれでもよいが、低温側蓄熱体、たとえば、今まで燃焼状態にあったバーナ本体側から供給すれば、ラジアントチューブ１０を通過して昇温した冷却用空気が高温側蓄熱体の外周を通過するため該蓄熱体の保有熱の損失が少なく、つぎのバーナ燃焼時に、バーナ点火初期から燃焼用空気を予熱することができる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、ラジアントチューブを冷却する冷却用空気は、蓄熱体の外方とラジアントチューブ内方間の区画隙間に供給され、蓄熱体内を通過することなく供給・排気されることになる。したがって、冷却用空気が蓄熱体により予熱されることがなく、従来、炉内冷却に要していた時間を、たとえば１時間から３０分に短縮でき生産効率を向上することができる。
また、炉の冷却終了後、再度、炉を昇温させる場合、蓄熱体は余り降温していないため、バーナ点火初期から燃焼用空気を予熱することができ省エネルギーを図ることができるという著効を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる蓄熱式ラジアントチューブバーナおよびその配管系統を示す図。
【図２】  回転弁の断面図。
【図３】  回転弁開閉周期と炉圧との関係を示すグラフ。
【図４】  従来の蓄熱式ラジアントチューブバーナを示す図。
【符号の説明】
１０…ラジアントチューブ、１１ａ，１１ｂ…燃料供給管、１２ａ，１２ｂ…内筒、１３ａ，１３ｂ…外筒、１４ａ，１４ｂ…蓄熱体、１５ａ，１５ｂ…開口、１６ａ，１６ｂ…仕切板、１７ａ、１７ｂ…燃焼用空気供給兼排気口、１８ａ，１８ｂ…冷却用空気供給兼排気口、１９ａ，１９ｂ…保炎部、Ａ…隙間、Ｂra，Ｂrb…バーナ本体、Ｆ1…排ガス吸引ファン、Ｆ2…燃焼用空気供給ブロワ、Ｖ1a，Ｖ1b…燃料遮断弁、Ｖ2a，Ｖ2b…排ガス遮断弁、Ｖ3a，Ｖ3b…燃焼用空気遮断弁、Ｖ4a，Ｖ4b…冷却用空気遮断弁、Ｖ5a，Ｖ5b…冷却用空気遮断弁、Ｖ6…排ガス遮断弁、Ｖ7…調整弁、Ｖ8…回転弁、ａ…排ガス合流点、Ｔ…炉。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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