(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱メディアを介して燃焼用空気の供給及び排気を交互に行なって排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気を得て燃焼させる蓄熱式バーナシステムにおいて、少なくとも１本の燃焼ユニットの周りに前記蓄熱メディアを内蔵する複数の給排用スロートを配置すると共に、この給排用スロート毎に燃焼用空気の噴出と燃焼排ガスの排気とを交互に切り替える三方弁を直結し、かつ前記三方弁は、前記給排用スロートに連結されるポートに対し斜面となる２つの斜面に他の２つのポートを設けたハウジングと、前記２つの斜面の間のコーナー部分に配置される切替シャフトと、該切替シャフトに支持されて前記２つの斜面のポート間で揺動し各ポートを開閉するフラッパと、前記切替シャフトを揺動させるアクチュエータとから成り、連続的に前記燃焼ユニットから燃料を噴射すると共に前記三方弁による切替えで複数の前記蓄熱メディアの一部で給気しつつ一部で排気して連続燃焼させることを特徴とする蓄熱式バーナシステム。
【請求項２】
前記切替シャフトの前記ハウジングに軸受けされる部分よりも弁内空間寄りの部位にラビリンスを設け、このラビリンスと軸受け部分との間にハウジング外部と連通する空間を形成したものである請求項１記載の蓄熱式バーナシステム。
【請求項３】
前記切替シャフトは焼き入れ焼き戻し処理が施された焼き戻し鋼で構成し、更にこの切替シャフトと前記フラッパとをキーで連結して固定したものである請求項１または２記載の蓄熱式バーナシステム。
【請求項４】
蓄熱メディアを介して燃焼用空気の供給及び排気を交互に行なって排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気を得て燃焼させる蓄熱式バーナシステムにおいて、少なくとも１本の燃焼ユニットの周りに前記蓄熱メディアを内蔵する複数の給排用スロートを配置すると共に、この給排用スロート毎に燃焼用空気の噴出と燃焼排ガスの排気とを交互に切り替える三方弁を直結し、かつ前記三方弁は、前記給排用スロートに連結される給排室を区画形成するケーシングと、給気系ダクトに接続される給気室を形成するケーシングと、排気系ダクトに接続される排気室を区画形成されるケーシングと、前記排気室と前記給排室とを連通させるベンドと、前記給排室と前記給気室とを連通させる給気用のポートと、前記ベンドの前記給排室内の開口であって前記給気用のポートと相対して配置される排気用のポートと、これらポートの間を直線的に移動してこれらポートを選択的に開閉するピストンと、前記ピストンを往復動させるアクチュエータとを有し、往復動する前記ピストンによって前記排気室と前記給気室のいずれかを前記給排室に選択的に連通させるものであり、連続的に前記燃焼ユニットから燃料を噴射すると共に前記三方弁による切替えで複数の前記蓄熱メディアの一部で給気しつつ一部で排気して連続燃焼させることを特徴とする蓄熱式バーナシステム。
【請求項５】
前記給排気室毎に設けられた前記排気室は互いに連結されてから１つの排気系ダクトに接続されて排気されると共に、前記給気室は互いに連結されてから１つの給気系ダクトに接続されて給気されるものである請求項４記載の蓄熱式バーナシステム。
【請求項６】
前記排気室は前記給排室を区画形成するケーシングの周囲を包囲するケーシングで前記給排室の周りに区画形成されたものである請求項４または５記載の蓄熱式バーナシステム。
【請求項７】
前記蓄熱メディアは、前方には絞り部を有しかつ後方にはメディア収納部を有する一体のメディアケースに収納されて前記バーナ本体に対し着脱自在に装着されるカートリッジ式のメディアカセットであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の蓄熱式バーナシステム。
【請求項８】
前記蓄熱メディアはハニカム形状であることを特徴とする請求項７記載の蓄熱式バーナシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は蓄熱メディアを介して燃焼用空気の供給（給気）と燃焼排ガスの排出（排気）を例えば６０秒以内好ましくは２０〜３０秒あるいはそれより短時間で交互に行なって排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気を得て燃焼させる蓄熱式バーナシステム（リジェネバーナとも呼ばれる）に関する。更に詳述すると、本発明は、燃焼用空気（純酸素などの他の酸化剤が使われることもあるが、主に空気が使用されることから、本明細書では酸化剤を総称して燃焼用空気と呼ぶ）と排ガスとの切替えを高速化するための改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の蓄熱式バーナシステムでは、箱形の耐熱金属製ケースに蓄熱メディアが納められてバーナ本体の外に連結されている。そして、各蓄熱メディアケースあるいはウィンドボックスから離れた場所にダクトを介して例えば回転四方弁などの流路切替手段を接続し、更にそれに燃焼用空気供給系と排気系とのダクトがそれぞれ接続されてから押し込みファンないし誘引ファンに連結されている。バーナタイル周りには据え付けスペースが十分採れない上に一対のバーナの間でこれらを接続するように設置しなければならないため、バーナから離れた所に四方弁を設置せざるを得ない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような蓄熱式バーナシステムでは、高温の排ガスと常温の空気・酸化剤とを蓄熱メディアに交互に流す時間即ち切替時間を限りなく短縮することが温度効率を向上させてより高温の予熱空気を得て高温空気燃焼を実現させる上で必要である。
【０００４】
しかしながら、蓄熱メディアから相当離れた位置に四方弁・流路切替手段が配置されているため、排気と給気との切替時に掃気（パージ）する容積が大きくなるため、残存する排ガスを空気に入れ換えるのに要する無駄な時間が長くなる。パージ中に燃料を噴射しても燃焼せずに未燃分として排出されたり失火してしまうため、燃料噴射に１秒程度のタイムラグを採らざるを得ない。これは切替時間を短くすればするほど無視できない問題となっている。例えば、１秒程度のパージ時間であっても、３０秒の切替時間に対してそれが設定されると、３０台のバーナが据え付けられていても、実質的には１台のバーナが燃焼していないこととなる。
【０００５】
また、従来の流路切替手段の弁構造そのものに起因して切替時間を短くできない問題も有している。即ち、１枚の大形の弁板を９０°の範囲で正逆回転させることにより流路を切り替える従来の４方弁の場合には、切替に必要な弁板の動き・ストロークが大きく、高速駆動ができないし駆動動力も大きなものとなっている。また、揺動する弁板とその周りの弁ハウジングとの間で常時空気が排気系へリークする問題も有している。
【０００６】
さらに、従来の交互燃焼式蓄熱式バーナシステムの場合、燃焼バーナの切替の際に大きな炉圧変動が起きるという問題を有している。従来は、炉圧変動が切替の際のエアの開閉速度に左右され急激に空気と排ガスの流れを遮断すると炉圧変動が大きくなると考えられていたことから、流路の開閉が除除に行われるような流路切替手段が設定されている。しかしながら、それでも従来のバーナシステムは大きな炉圧変動を伴っている。この点について本発明者等が種々実験検討した結果、炉圧変動が燃焼バーナの切替に伴う消火と着火に起因しており、消火時に炉圧が下がり着火時に炉圧が上がるため、瞬時に切替る方が炉圧変動を少なくできることが解った。即ち、切替の際のパージ時間をできるだけなくして一方のバーナの燃焼を停止すると同時に他方のバーナを燃焼させるように切り替えると、炉圧変動が小さくなることを知見するに至った。
【０００７】
そこで、本発明は、給気と排気との高速切替を可能とする蓄熱式バーナシステムを提供することを目的とする。また、本発明は流体の洩れの少ない蓄熱式バーナシステムを提供することを目的とする。更に、本発明は蓄熱メディアのバーナ本体への取付・交換が容易な蓄熱式バーナシステム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】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の発明は、蓄熱メディアを介して燃焼用空気の供給及び排気を交互に行なって排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気を得て燃焼させる蓄熱式バーナシステムにおいて、少なくとも１本の燃焼ユニットの周りに前記蓄熱メディアを内蔵する複数の給排用スロートを配置すると共に、この給排用スロート毎に燃焼用空気の噴出と燃焼排ガスの排気とを交互に切り替える三方弁を直結し、かつ前記三方弁は、前記給排用スロートに連結されるポートに対し斜面となる２つの斜面に他の２つのポートを設けたハウジングと、前記２つの斜面の間のコーナー部分に配置される切替シャフトと、該切替シャフトに支持されて前記２つの斜面のポート間で揺動し各ポートを開閉するフラッパと、前記切替シャフトを揺動させるアクチュエータとから成り、連続的に前記燃焼ユニットから燃料を噴射すると共に前記三方弁による切替えで複数の前記蓄熱メディアの一部で給気しつつ一部で排気して連続燃焼させるようにしている。
【０００９】
したがって、バーナ本体の給排用スロートと三方弁との間のダクトが短縮されその分のパージ容積が不要となる分だけパージ容積が小さくなり、残留する排ガスを空気と入れ換えるパージ時間を短くでき、高速切替を可能とする。しかも三方弁の切り替えが最小の容積でフラッパの揺動を可能とするので、パージ容積がより小さくできる。このため、連続噴射されている燃料に対して排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気が少ないパージ時間で供給されるため交互燃焼と同様に蓄熱燃焼が実現される。しかも、給気と排気のバランスを排気が大きくなるように変えることによって炉圧を低くすることができる。ここで、切替シャフトのハウジングに軸受けされる部分よりも弁内空間寄りの部位にラビリンスを設け、このラビリンスと軸受け部分との間にハウジング外部と連通する空間を形成し、排気が軸受け部を通過しないようにすることが好ましい。この場合、ラビリンスによって摩擦なくシールができると共に排ガスが軸受けに触れる前に外に排出され、軸受け部に熱を伝え難く、駆動力も少なく済む。加えて、切替シャフトは焼き入れ焼き戻し処理が施された焼き戻し鋼で構成し、更にこの切替シャフトとフラッパとをキーで連結して固定することが好ましい。この場合、切替シャフトの狂いが少ないので、弁板のストローク端における位置が安定し高いシール性を保持できる。
【００１０】
また、請求項４記載の発明は、蓄熱メディアを介して燃焼用空気の供給及び排気を交互に行なって排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気を得て燃焼させる蓄熱式バーナシステムにおいて、少なくとも１本の燃焼ユニットの周りに前記蓄熱メディアを内蔵する複数の給排用スロートを配置すると共に、この給排用スロート毎に燃焼用空気の噴出と燃焼排ガスの排気とを交互に切り替える三方弁を直結し、かつ前記三方弁は、前記給排用スロートに連結される給排室を区画形成するケーシングと、給気系ダクトに接続される給気室を形成するケーシングと、排気系ダクトに接続される排気室を区画形成されるケーシングと、前記排気室と前記給排室とを連通させるベンドと、前記給排室と前記給気室とを連通させる給気用のポートと、前記ベンドの前記給排室内の開口であって前記給気用のポートと相対して配置される排気用のポートと、これらポートの間を直線的に移動してこれらポートを選択的に開閉するピストンと、前記ピストンを往復動させるアクチュエータとを有し、往復動する前記ピストンによって前記排気室と前記給気室のいずれかを前記給排室に選択的に連通させるものであり、連続的に前記燃焼ユニットから燃料を噴射すると共に前記三方弁による切替えで複数の前記蓄熱メディアの一部で給気しつつ一部で排気して連続燃焼させるようにしている。
【００１１】
したがって、ピストンを後退させて給気用のポートを閉じれば、給排室は排気用のポートを介して排気室と連通し、蓄熱メディアが収められた給排用スロートを排気系ダクトに接続する。また、ピストンを前進させて排気用のポートを閉じれば、給排室は給気用のポートを介して給気室と連通し、蓄熱メディアが収められた給排用スロートが給気系ダクトに接続される。各給排用スロート毎に独立したアクチュエータの駆動により、相対する給気用のポートと排気用のポートとの間のピストンの往復動によって高速に燃焼排ガスの排気と燃焼用空気の給気の切替えが行われるため、パージ時間を短くでき、排ガス温度に近い高温の予熱燃焼用空気がいずれかの給排用スロートから燃焼ユニットの周りに噴射され、燃焼ユニットから連続的に噴射される燃料との間で燃焼を持続する。
ここで、給排用スロート毎に設けられた排気室は互いに連結されてから１つの排気系ダクトに接続されて排気されると共に、給気室は互いに連結されてから１つの給気系ダクトに接続されて給気されることが好ましい。また、排気室は給排室を区画形成するケーシングの周囲を包囲するケーシングで給排室の周りに区画形成されることが好ましい。
【００１２】
また、請求項７記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の蓄熱式バーナシステムにおいて、蓄熱メディアが、前方には絞り部を有しかつ後方にはメディア収納部を有する一体のメディアケースに収納されてバーナ本体に対し着脱自在に装着されるカートリッジ式のメディアカセットであることを特徴としている。この場合、蓄熱メディアがメディアカセット単位で簡単に装着、取り外し、交換が可能であると共に、メディアカセットの数を変更することによって給気量及び排気量を増減させて要求されるバーナ定格燃焼量を設定できる。即ち、バーナ仕様を大きく変更せずにメディアカセットの数を追加することで定格燃焼量を増やすことができる。しかも、メディアケースとその周りのバーナ本体との間は、ケース後端の低温部で低温用シール材によって確実なシールが施され、またメディアケースには絞り部とメディア収納部との間に繋ぎ部分が存在しないため、より確実なシールが可能となる。そこで、燃焼用空気の供給圧を上げることができ、燃焼用空気の高流速化を可能とする。高速化された燃焼用空気の流れは、加熱空間の広い領域においてガス流動をこれまでよりも格段に激しくし、炉内ガスの巻き込み・混合を促進させて燃焼用空気の酸素濃度の低下による酸化発熱反応の低速化と対流伝熱の増加を起こして局部的な温度差を解消する。こうして、熱流束のピークが小さく抑えられ、均一な温度分布が形成される。
【００１３】
また、請求項８記載の発明は、請求項１から７記載の蓄熱式バーナシステムにおいて、蓄熱メディアをハニカム形状としている。この場合、蓄熱容量の割に圧損が低いため、給気及び排気用ブロワ（ファン）の能力を上げずに給気と排気とが実施可能である。例えば３００mmＡｑ以下の低圧損で実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１から図５に本発明の蓄熱式バーナシステムの実施の一形態を示す。この蓄熱式バーナシステムは、交互に燃焼する１組のバーナ３０，３０によって構成される燃焼システムであって、一方のバーナを燃焼させる間に他方のバーナから排気して、蓄熱メディアで熱回収すると共にその回収熱を次の燃焼時に供給する燃焼用空気の予熱に用いるようにしたものである。
【００１９】
各バーナ３０は、図１に示すように、蓄熱メディア３２をメディアケース３３に収容したメディアカセット３１と、燃焼ユニット２６と、流路切替手段たるフラッパ式三方弁（スイッチバルブ）１と、ガス遮断用電磁弁３８及びこれらを支持するバーナ本体２０とから構成されている。そして、バーナ本体２０の給排用スロート２８に蓄熱メディア３２を内蔵すると共に、該バーナ本体２０に燃焼用空気と排ガスとを切り替える流路切替手段１を直結し、バーナ本体２０の直近で燃焼用空気と排ガスとの切替えを行うようにしている。
【００２０】
更に、この蓄熱式バーナシステムは、図５に示すように、フラッパ式三方弁１の一方のポートにそれぞれ空気供給系３９を連結すると共に他方のポートに排気系４０を連結している。排気系のダクト４１は更にフレキシブル管４３を介して集合管４４に連結されて１本にまとめられてから排気系４０に接続されている。排気集合管４４には排気ガス温度を検出するための熱電対４５が設置され、排ガス温度を測定してフラッパ式三方弁１の切替などに利用されている。三方弁１の切替は、予め決められた切替時間に基づいて行われるが、熱電対４５で測定される排ガス温度によって切替られることもある。排気温度は２００℃から３００℃の間で管理されることが好ましい。
【００２１】
ここで、バーナ本体２０とは、炉に取り付けられる取り合いフランジ２３やケーシング２４等を含み、主にバーナタイル２１、場合によっては更に本実施形態のようにエアチャンバー２２を含めたもの、あるいは図７に示すようなウィンドボックス２２’を含めたものを意味している。本実施形態の場合のバーナ本体２０は、バーナタイル２１、断熱ブロック２５、取り合いフランジ２３、ケーシング２４及びエアチャンバ２２で構成されている。この場合、バーナタイル２１によってメディアカセット３１全体が覆われ、炉内からの輻射熱から遮蔽されているがこれに特に限定されず、耐火断熱材や耐熱性金属などの遮蔽板をメディアカセットの前端に設置してメディアカセットの前端を支持するようにしても良い。そして、バーナタイル２１には蓄熱メディアを収める給排用スロート２８と燃焼ユニット２６を収める燃料スロート２９とを形成している。即ち、本実施形態の場合、蓄熱メディアを装填した給排用スロート２８と燃焼ユニット２６を収容した燃料スロート２９とは各々１本ずつで１ユニットのバーナ構成している。
【００２２】
ここで、エアチャンバ２２は、火炎監視用のビューワ２７を設置できるようにするためのもので、Ｌ型を成している。また、燃焼ユニット２６は、燃料ガン及びパイロットバーナ並びに必要に応じて一次空気ガンにより構成され、バーナ本体２０に対して一括して取り外し可能に取り付けられたり、パイロットバーナまたは燃料ガンを単独に取り外すことができるように構成されている。本実施形態の場合、燃焼ユニット２６としてはパイロットバーナ内蔵の燃料ガンを採用している。この燃料ガンの後端には燃料遮断用電磁弁３８などを含む燃料ガンアッセンブリが備えられている。
【００２３】
フラッパ式三方弁１は、図３及び図４に示すように、バーナ本体２０に直結されるポート６ｂに対し斜交する２つの斜面１７ａ，１７ｃに他の２つのポート６ａ，６ｃを設けたハウジング２と、２つの斜面１７ａ，１７ｃの間のコーナー部分に配置される切替シャフト３と、該切替シャフト３に支持されて２つの斜面１７ａ，１７ｃのポート６ａ，６ｃ間で揺動し各ポート６ａ，６ｃを開閉するフラッパ４と、切替シャフト３を所定角度内で揺動させるアクチュエータ５とから構成されている。本実施形態の場合、バーナ本体を構成するＬ型のエアチャンバ２２にハウジング２が固定されている。また、２つの斜面１７ａ，１７ｃの各ポート６ａ，６ｃは、ハウジング２の斜面１７ａ，１７ｃの孔に各々はめ込まれてボルト９で固定される円筒形のバルブシート部材８によって形成されている。そして、バルブシート部材８のフラッパ４と相対する弁座は、逆テーパの溝に圧入固定された環状のパッキング７によって構成されている。このバルブシート部材８は、フランジ部分をハウジング２の外側から当接してボルト９で固定されることによって、ハウジング２の外側から取り外し可能に取り付けられている。
【００２４】
フラッパ４はパッキング７と同径の円環状のフランジを縁に有する円板で構成され、その基端部のボス部１１がハウジング２の軸受け部１４に支持された切替シャフト３に固定され、左右に僅かな角度θ例えば２６度づつ回転するように設けられている。このとき、フラッパ４の揺動角は、フラッパ４がパッキング７に当接した後も僅かにフラッパを弁座のパッキングに押しつける大きさに設定され、パッキング７を弾性変形させてシールすることによってリークを極めて少ない値に抑制するようにしている。ここで、フラッパ４の位置は図示していない近接スイッチで検出され、フィードバックされ、制御に使われる。
【００２５】
切替シャフト３としては焼き入れ焼き戻し処理が施された焼き入れ鋼が採用されている。したがって、フラッパ３と溶接などで一体化できないため、キー等の連結手段１０を利用して固定している。また、切替シャフト３は、ハウジング２に軸受けされる部分１４よりも弁内空間Ｓ寄りの部位にラビリンス１２が設けられている。即ち、軸受け部１４と弁内空間Ｓとはラビリンスシール１２で仕切られている。更に、このラビリンス１２と軸受け部分１４との間にはハウジング外部と連通する空間１７が形成され、弁内空間Ｓから漏れ出た排気が軸受け部１４を通過せずにハウジング外部に排出されるように設けられている。したがって、軸受け部１４が排ガスで直接加熱されることがないため、軸受け部１４は切替シャフト３を介した伝熱により排ガスである程度加熱されるが１００℃前後にしか達しない。依って軸受け部１４の硬度保持の面での問題がなくなった。また、軸受け部１４は本実施形態の場合、ベアリングで構成されており、その外側にカラーやロックアップナットなどの固定部材１９が配置されている。更にその外側には給油口を有するオイルカバー１８が装着されて、外側からグリスアップが可能な給油口付き油溜め構造とされている。このため、高温状態で劣化したグリスを交換可能となる。しかも、外部からグリスアップできる軸受け構造をとっているので、定期的なグリス交換によってグリスの変質の問題も解消される。尚、軸受け部１４は精度向上を目的としてハウジング２に嵌め合い固定されている。
【００２６】
アクチュエータ５としては、流体圧シリンダや電動モータなどが使用可能である。例えば、図３及び図４の実施形態の場合、油圧揺動モータや空圧モータなどのロータリアクチュエータを使用して直接切替シャフトを揺動させるようにしている。アクチュエータ５と切替シャフト３とはカップリング手段を使用して直結されている。勿論、アクチュエータとしては特に上述のものに限定されるものではなく、例えば図１に示すような直動式のエアシリンダや油圧シリンダから成るアクチュエータ５や、図示していない電気モータなどを採用しても良い。直動式アクチュエータ５の場合には、アクチュエータ５の直線運動を回転運動に変換する手段が必要である。例えば、複動シリンダをラックピニオンで回転運動に変換するようにしたり、シリンダの往復動を揺動レバーを介して切替シャフトの揺動に変換する。更に、アクチュエータは一般に耐熱温度が低いため、防熱板（図示省略）をブラケット１６とアクチュエータ５との間に設けることによってアクチュエータ５に及ぶ温度を低減することが好ましい。
【００２７】
このように構成されたフラッパ式三方弁１は、フラッパ４が揺動する範囲で占められる最小の空間Ｓから成り、給気と排気との切替時にパージする容積が極めて小さくなり、残留する排ガスを空気に入れ換えるための時間を短くして無駄な時間が切替時間に占める割合を小さくする。
【００２８】
また、蓄熱メディア（蓄熱体とも呼ばれる）３２は、例えば図１に示すようなメディアケース３３にあらかじめ組み込まれ、カートリッジ式のメディアカセット３１としてバーナ本体２０に組み込まれている。より具体的には、メディアカセット３１は給排用スロート２８へ挿入され、メディアケース後端のフランジ３６部分を取り合いフランジ２３にボルト止めされるエアチャンバ２２のフランジ部分との間で挟み着けるようにして固着されている。そして、メディアケース３３の先端の絞り部３４の開口が給排用スロート２８内へ臨むように配置される。この実施形態の場合、図１に示すように、メディアカセット３１と燃焼ユニット２６とはバーナタイル２１に並べて組み込まれ、１つのバーナタイルアッセンブリとして構成されている。そして、このバーナタイルアッセンブリは炉体４６のバーナ取付口に嵌め込まれて固定されている。また、メディアカセット３１とバーナ本体２０との間には、メディアケース３３の後端のフランジ３６とバーナ本体２０の取り合いフランジ２２との間にゴムリングなどの低温用シール材（図示省略）を介在させることによってシールされている。したがって、メディアカセット３１はバーナタイル２１によって炉内の高温雰囲気から保護され、シール部分は低温雰囲気に晒されて保護されることとなる。勿論、蓄熱メディア３２は、カートリッジ式とせずに蓄熱メディア単体でバーナ本体２０の給排スロート２８へ直接装填しても良い。
【００２９】
メディアケース３３は、蓄熱メディア３２を収納するメディア収納部３５の前方に絞り部３４を有し全体に先端が急に細くなった円筒形を成し、同一材料で一体成形されている。例えば、１０００℃程度の排ガスを流す場合にはステンレススティールなどの耐熱鋼が、また１０００℃よりも高い程度の排ガスを流す場合にはＳｉＣなどのセラミックスが使用されている。ステンレススティール製の場合には、溶接によってメディア収納部３５と絞り部３４とが溶着されて一体化されている。このメディアケースの絞り部３４の先端の開口の大きさを変えることで、燃焼用空気の噴射速度（運動量）を自由にコントロールすることができ、火炎の形状及び性状を変えることができる。尚、メディアケース３３の断面形状は特に円筒形に限られず、四角形や三角形あるいはその他の多角形若しくは楕円形などの必要に応じた断面形状が適宜採用される。
【００３０】
メディアケース３３のメディア収納部３５には、蓄熱メディア３２が装入されその周りのメディア収納部３５との間の隙間にガスケット３７が配置されて保持されるように組み込まれている。ガスケット３７は、高温で適度の流動性を有しかつ低温では固化ないし高粘着性を有するもの、例えば接着剤、接合剤、硬化剤、充填剤などを含む耐熱接着剤などが使用可能である。具体的には、ガスケット３７としては、水ガラス（アルカリケイ酸塩の濃厚水溶液）やケイ酸カリウムなどのアルカリ金属系シリケート系、無機充填剤が加えられた金属リン酸塩などのホースフェート系あるいはコロダイルシリカ系などの耐熱接着剤の使用が可能であり、例えば水ガラスまたはケイ酸カリウムまたはこれらと他の組成物との混合物の使用が好ましい。混合物としては、アルミナ粉などのセラミックス微粉やモルタル等の耐火物微粉などの使用が好ましい。特に、水ガラス、例えばＳｉＯ2（３５−３８％）、Ｎａ2Ｏ（１７−１９％）、Ｆｅ（０．０２％以下）、Ｈ2Ｏ（約５０％以下）からなる組成の水ガラスは、経済的でかつ所望の効果を奏することから好ましい。この組成の水ガラスの場合、低温時の固定効果が高いだけでなく、１０００〜１２００℃程度の高温でもタール程度あるいはそれよりも僅かに低い程度の高粘性を示して２．８×１０-3ｇｆ／ｍｍ2以上の接着力を有し、尚かつ安価である。したがって、高温時にはメディア収納部３５内で蓄熱メディア３２を束縛することな自由に移動可能なように緩やかに保持し、尚かつ低温時には、粘性を増し更には固化することによって、メディア収納部３５に固定する。これによって、蓄熱メディアとメディアケースとの間に隙間がなくなり、蓄熱メディア３２の周りをすり抜けるガスの流れを阻止してほぼ全量が蓄熱メディア３２を通過するようにできる。このため、蓄熱メディア３２の中を均一にガスが流れてサーマルクラックなどの発生を防止できる。ここで、水ガラスのガスケットとしての使用はアルミナ製蓄熱材などには好適であるが、コージライトから成る蓄熱メディアの場合には、水ガラス中のナトリウム成分が触れるとコロージョンを起こす虞があるのでケイ酸カリウムの使用が好ましい。
【００３１】
この水ガラス製ガスケット３７は、溶液状態のまま無乾燥でメディア収納部３５内に装填するようにしても良いが、予め１〜２４時間かけて自然乾燥あるいは低温（５０℃以下）加熱乾燥させてから使用することが好ましい。本発明者等の実験の結果によると、無乾燥あるいはほとんど乾燥していない状態では、蓄熱メディア３２の良好な保持が確保し難いことが判明した。これは、水ガラスは、約８０℃前後で水分の蒸発による発泡が始まるため、高温の排ガスに晒されて急速に加熱されると発泡が顕著となって気泡として残り、ガスケットとしての配置が不連続で不均一なものとなる虞がある。そこで、加熱乾燥の場合には５０℃以下で１時間以上、好ましくは６時間から１２時間程度加熱し、自然乾燥の場合には２４時間以上、好ましくは５日以上かけて十分乾燥させることが望まれる。
【００３２】
また、ガスケット３７はそれ単独で蓄熱メディア３２とメディア収納部３５との間の隙間に配置されることも可能であるが、場合によっては使用温度において耐熱性を有するガラスファイバやセラミックファイバあるいはこれらの織物ないし不織布、更には耐熱金属の織物ないし不織布などの耐熱性補強材（図示省略）に含浸させて配置することも可能である。この場合、耐熱性補強材によってガスケット３７が補強されかつ耐熱性補強材を伸縮させながらいつも蓄熱メディア３２と周辺のメディア収納部３５とに固定されているため、より弾力的に蓄熱メディア３２を保持できると共にガスケット３７そのものの保持力を増して蓄熱メディア３２の周りをすり抜ける流体の漏れを少なくして蓄熱メディア３２に均一に流体を通過させ得る。また、耐熱性補強材の介在により、蓄熱メディア３２とメディア収納部３５とが直接接触して衝撃により割れが生じるのを防ぐことができる。
【００３３】
また、蓄熱メディア３２は、比較的圧力損失が低い割に熱容量が大きく耐久性の高い材料、例えばセラミックスで成形されたハニカム形状のセル孔を多数有する筒体の使用が好ましい。この場合、蓄熱容量の割に圧損が低いため、給気及び排気用ブロワ（ファン）の能力を上げずに給気と排気とが実施可能である。例えば３００mmＡｑ以下の低圧損で実現できる。また、蓄熱メディア３２としては、例えば、排ガスのように１０００℃前後の高温流体と燃焼用空気のように２０℃前後の低温流体との熱交換には、コージライトやムライト、アルミナ等のセラミックスを材料として押し出し成形によって製造されるハニカム形状のものの使用が好ましい。また、ハニカム形状の蓄熱メディア３２は、その他のセラミックスやミックス以外の素材例えば耐熱鋼等の金属あるいはセラミックスと金属の複合体例えばポーラスな骨格を有するセラミックスの気孔中に溶融した金属を自発浸透させ、その金属の一部を酸化あるいは窒化させてセラミックス化し、気孔を完全に埋め尽くしたＡｌ2 Ｏ3 −Ａｌ複合体、ＳｉＣ−Ａｌ2 Ｏ3 −Ａｌ複合体などを用いて製作しても良い。尚、ハニカム形状とは、本来六角形のセル（穴）を意味しているが、本明細書では本来の六角形のみならず四角形や三角形のセルを無数にあけたものを含む。また、一体成形せずに管などを束ねることによってハニカム形状の蓄熱メディア３２を得るようにしても良い。尚、ハニカム形状とは、本来六角形のセル（穴）を意味しているが、本明細書では本来の六角形のみならず四角形や三角形のセルを無数にあけたものを含む。また、一体成形せずに管などを束ねることによってハニカム形状の蓄熱メディアを得るようにしても良い。また、蓄熱メディアの形状も特に図示のハニカム形状に限定されず、図示していないが筒状のメディア収納部に平板形状や波板形状の蓄熱材料を放射状にあるいは環状に配置したり、パイプ形状の蓄熱材料を軸方向に流体が通過するように充填したものであっても良い。
【００３４】
斯様にカートリッジ式として構成された蓄熱メディア３２は、バーナ本体２０にメディアカセット３１を挿入してからエアチャンバ２２を被せるだけの簡単な作業で装着できる。また、蓄熱メディア３２の交換もメディアカセット３１単位で同様に簡単に行える。更に、カートリッジ式とした場合、１本当たりのメディアカセット３１が賄える燃焼空気量（排気量を含む）が定まるので、要求される定格燃焼量に応じて必要となる数のメディアカセット３１を組み込むことで容易にバーナ仕様を得ることができる。即ち、燃焼ユニット２６、取り合いフランジ、ウインドボックス、フラッパ式三方弁１などは定格燃焼量に大きな影響を受けないことから共用化ができ、メディアカセット３１の数とそれを支持するバーナタイルなどを変更するだけでバーナ仕様の変更が可能である。
【００３５】
このように構成されたバーナ３０によると、次のようにして炉圧変動が少なく温度効率の良い高温燃焼を実施できる。
【００３６】
まず、常温から炉内温度が決められた温度（高温燃焼が実施可能な温度で、例えば７６０℃程度）に昇温するまでは、全バーナ３０を運転する。全バーナ運転とは、フラッパ式三方弁・スイッチバルブ１を駆動せず、空気側のポート６ａを全開する位置に保持した状態で一次空気を供給しながら通常型のバーナとして燃焼させることである。
【００３７】
所定温度への昇温後、フラッパ式三方弁１を動作させて交互燃焼運転を行う。交互燃焼は、隣接する２セットのバーナ３０，３０でペア（ＡバーナおよびＢバーナ）を組み、一方のバーナが燃焼モードの時、他方のバーナは排気モード（炉内の燃焼ガスを吸引し炉外へ排出する）となる。燃焼ユニット２６に平行して設けられたメディアカセット３１に高温の排ガスを通すことで、排ガスの持っていた顕熱を蓄熱メディアで蓄熱する。蓄熱されたメディアカセット３１に燃焼空気を通すことで、炉内燃焼ガス温度に近い予熱空気が得られる。この時、燃焼ユニット２６に組み込まれたパイロットバーナは燃焼モードでも排気モードでも常時燃焼し、着火源となる。燃焼ユニット２６にはパイロットバーナの他に燃焼ガンが内蔵され、燃焼空気の供給と同一タイミングで燃料を供給する。尚、炉内温度が７６０℃以上であれば切替運転後は一次空気を完全停止しても燃焼を持続できるが、燃焼ユニット２６の保護のため、冷却空気として供給を続ける。また、燃焼空気は燃料流量に対応して調整する。排気より未燃分が発生しない範囲でできる限り少ない過剰運転で運転することが好ましい（空気比＝約１．１）。ただし、炉内温度が７００℃以下では、燃焼が不安定となる恐れがあるので、空気比２．０程度で運転することが好ましい。また、フラッパ式三方弁１と同期して一対のバーナ３０，３０の各ガス電磁弁は開閉する。
【００３８】
一対のバーナ３０，３０の切替は、所定の切替時間経過後例えば約３０秒後に燃焼モードと排気モードの役割を入れ替える。燃焼バーナの切替は、ペア毎にタイミングをずらし、順次行うことにより、炉内圧力の変動を最小限にする。このとき、いずれの場合にも、Ａバーナ燃焼とＢバーナ燃焼の間の休止時間は設けられていない。切替運転用燃料弁はＡバーナの閉止と同時にＢバーナが開放される。とはいっても、厳密には０．１秒タイマーが入っている。本実施例の場合には、切替時間にはパージ時間が極めて短時間（例えば消して着けるまでが０．３秒以内のパージ時間）しか採られず、消すと同時に着火するように設けられている。本実施形態のバーナシステムは、バーナ本体２０とフラッパ式三方弁１とを直結しているので、バーナ本体２０と流路切替手段との間のダクト分のパージ容積が不要となる分だけパージ容積が小さくなり、残留する排ガスを空気と入れ換える時間を短くでき、高速切替を可能とする。このため、消すとほぼ同時に着火することができる。これによって、炉圧変動を小さく抑えることができる。本発明者の実験によると、例えば、今まで２００ｍｍＡｑ程度の炉圧変動が起きていた設備において本発明のバーナシステムを採用すると、３０ｍｍＡｑ程度の炉圧変動に抑制することができた。また、高速切替が可能であるため、温度効率を向上させてより高温の予熱空気を得て高温空気燃焼を実現させることができ。
【００３９】
一方、メディアカセット３１を経て噴出される燃焼用空気は、高流速化が可能となる。したがって、高温かつ高流速の燃焼用空気噴流に燃料噴流が随伴されて燃焼ガスともども随時取り込んで緩慢燃焼しながら炉内のガス流動を激しくする。このため、発生ＮＯｘが燃料噴流中に取り込まれて還元されたり、炉内ガスの混合の促進が起きて局所高温域のない平滑な温度分布が形成されるため、ＮＯｘの発生を小さく抑えることができる。また、絞り部の開口の大きさが異なる蓄熱メディアカートリッジと交換することによって、燃焼用空気の炉内への噴射速度（運動量）や方向などを簡単に変更できかつ自由にコントロールすることができ、火炎の形状及び性状を変えることができる。
【００４０】
図９〜図１１に三方弁の他の実施形態と連続燃焼式蓄熱バーナシステムの一例とを示す。この実施形態の三方弁１’は、往復動するピストン５４によって排気系・ダクト４２に連通する排気室５８と給気系・ダクト４１に連通する給気室５６のいずれかを蓄熱メディア３２に連通する給排室５７に選択的に連通させるようにしたものである。
【００４１】
排気室５８は、矩形状の外ケーシング５０と円筒状の内ケーシング５９との間で区画形成された環状の太鼓状空間で、その中に給排室５７を区画形成する円筒状のケーシング５２が軸方向に貫通して燃焼ユニット２６の周りに環状に配置されて成る。外ケーシング５０には排気系・ダクト４２が取り付けられ、排気ファン（図示省略）を備える排気系に接続される。
【００４２】
給排室５７を区画するケーシング５２は、その前端が蓄熱メディア３２を収めるカセットケース３３の後端を固定するリング６０に連結され、外ケーシング５０の外に突出した後端に給気室５６を区画形成するケーシング５１が接続されている。このケーシング５２には、排気室５８と給排室５７とを連通させる両端開口のベンド５３がそれぞれ設けられている。このベンド５３の給排室５７側の開口・ポート６３は、給気室５６と給排室５７とを区画するケーシング５１によって形成される開口・ポート５６と僅かな空間をあけて相対するように配置されている。したがって、給排室５７は排気室５７と給気室５６との双方に連通可能な構造とされている。
【００４３】
また、給気室５６を形成するケーシング５１は例えば五角形を成し、各ケーシング５２毎に設けられている。そして、各ケーシング５１は相互にダクト６１で連結されて環状を成し、１箇所のケーシング５１に設けられた給気系・ダクト４１によって給気ファン（図示省略）を備える給気系に接続される。各ケーシング５１には、それぞれピストン５４を駆動するアクチュエータ５５が備えられ、給気室５６と排気室５８の各ポート６２，６３の間に配置されたピストン５４を支持するように設けられている。
【００４４】
したがって、ピストン５４を後退させてポート６２を閉じれば、給排室５７はポート６３を介して排気室５８と連通し、蓄熱メディア３２が収められたメディアカセット３１（給排スロート）を排気系に接続する。また、ピストン５４を前進させてポート６３を閉じれば、給排室５７はポート６２を介して給気室５６と連通し、蓄熱メディア３２が収められたメディアカセット３１（給排スロート）を給気系に接続する。これによって、燃焼排ガスの排気と燃焼用空気の給気とが交互に行われ、排ガス温度に近い高温の予熱燃焼用空気が燃焼ユニット２６の周りから炉内へ高速噴射される。
【００４５】
ここで、蓄熱メディア３２は少なくとも１本の燃焼ユニット２６の周りに複数例えば本実施形態の場合には６本配置されており、各給排用スロート・メディアケース３１毎に独立したアクチュエータ５５を駆動して燃焼用空気の噴出と燃焼排ガスの排気とを交互に切り替えるようにしている。そして、燃焼ユニット２６からは連続的に燃料が噴射され、いずれかのメディアケース３１から噴出される高温予熱空気との間で燃焼させるようにしている。各蓄熱メディア３２で各々交互に給気と排気とを繰り返すことによって、複数の蓄熱メディア３２の一部で給気しつつ一部で排気して連続燃焼させる。この連続燃焼の蓄熱式バーナシステムでは、連続噴射されている燃料に対して排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気が少ないパージ時間で供給されるため交互燃焼と同様に燃焼量に変動なく蓄熱燃焼が実現される。しかも、給気と排気のバランスを排気が大きくなるように変えることによって、即ち排気用の蓄熱メディアの数を空気用のメディアの数よりも多くすることによって、炉圧を低くすることができる。また、リジェネバーナは蓄熱メディア３２を介して排熱回収するため、燃焼空気量と排気量のバランスが重要である。例えば、燃料としてＣＯＧを使用する場合は空気量１００に対して、排気量は１２５となり、排気量の全量を蓄熱メディア３２を通して排気すると、排気温度が高くなる。これも給排バランスを崩すことによって調整できる。
【００４６】
また、図１に示される１ユニットのバーナは上述したように固定的にペアを組んで交互燃焼を行わずに、順次ペアを組む相手バーナを変更しても良い。
【００４７】
例えば図８に示すように、交互切換蓄熱バーナシステムは、１つの燃焼ユニットに対し蓄熱メディアを装填した１ないし複数の給排用スロートを１つの流路切替手段で空気と排ガスとが切替えられる１ユニットの蓄熱バーナ、例えば図１のバーナ３０を単位ユニットとして３ユニット以上で燃焼システムを構成し、燃焼させるバーナの台数と停止させるバーナの台数の比率を可変とし、ユニットが固定的な対を組まないで順次全ユニットが交互燃焼を繰り返すようにしている。尚、図中４７は給気ファン、４８は排気ファンである。また、図示していないが、燃焼バーナと排気バーナとは公知のプログラマブル調節計などによって一定の手順に従って選定されて短時間で切換られる。
【００４８】
この蓄熱バーナシステムによると、まず、昇温時には、６ユニットのバーナ３０,…,３０のうちから、半分以上のユニットを燃焼バーナとし残りのユニットを排気バーナとして、ユニットが固定的な対を組まないで順次全ユニットが交互蓄熱燃焼を繰り返す。ここで、蓄熱バーナは燃料供給機構（燃料ノズルや一次燃焼室）及び蓄熱体の容量により燃焼量が制限され、冷起動（昇温時）には蓄熱体の抵抗（圧力損失）が少なくより多くの燃焼用空気を供給することができる（例えば昇温後に対して２００％程度）し排気能力も十分である（例えば昇温後に対して２００％程度）が、燃料供給機構は昇温中も昇温後も変わらない。このことから、送風機や排風機の設計容量によっても異なり一概にはいえないが、燃焼バーナ４：排気バーナ２で昇温し、昇温後は燃焼バーナ２：排気バーナ４で運転することが最も合理的となる。
【００４９】
そして、設定温度に近くなったところで、燃焼バーナ数を減らすことによって燃焼量を少なくして（全ユニットで対を構成した時のバーナ容量よりも低い燃焼量で運転）交互蓄熱燃焼を行う。燃焼バーナ数は、例えば２台にして運転する。このとき、残りの５ユニットは排気バーナとなる。バーナ切換の際の燃焼バーナと排気バーナとの選定は、蓄熱行程の後には必ず排気行程があるという規則性に従って行われる。例えば、６のユニットのうち、まず、最初と３番目の２ユニットが燃焼バーナとなり、残りの４ユニットが排気バーナとなる。そして、所定の切換時間の経過後は、排気側だった４ユニットのバーナの中から２ユニットが燃焼バーナとなり、残りの４ユニットが排気バーナとなる。斯様にして燃焼バーナとなる２ユニットを１つずつずらすことによって、ユニットが固定的な対を組まないで順次全ユニットが交互蓄熱燃焼を繰り返す。排気量は全量を排気バーナから排気させるようにしても良いが、一部を排気バーナを通さずに直接炉外へ抜き取り、排気バーナの蓄熱体を経て冷却された排ガスと一緒にしてから排気されることもある。例えば、燃焼用空気１に対して排気量１．２から０．６の範囲で排ガスが複数の排気バーナから分配されて排気される。排気量１．２は蓄熱再生バーナで排気が実用上成り立つ比率で、排気量０．６は廃熱回収で意義のある限界である。勿論、昇温時（起動時）の燃焼バーナの比率をもっと上げて燃焼量を増やし昇温速度を高めることも可能である。
【００５０】
昇温時に比べて定格燃焼時には、燃焼量の低減により給気量は削減されるが、４台で運転した時と比べて２台で運転するときの方が空気の速度は早くなることから、結果として燃焼バーナから噴射される燃焼用空気は高速を保持したままである。このため、燃焼量を落としても、燃焼室内での燃焼ガスの循環が活発であり、よく攪拌されて燃焼室炉内温度が平坦化されると共に燃焼用空気の流れに随伴される燃焼ガス量が増えて混合気の酸素濃度が大幅に低下する。したがって、炉内低Ｏ2雰囲気で希釈されＮＯｘを低く維持することができる。しかも、一部のバーナを間引きした場合と異なり、すべてのユニットのバーナが時間をずらして燃焼するので、炉内全域といった広い範囲で形成される非定在火炎により炉内温度を均一にすることができると共に、パイロットや燃料ノズルには連続的にまたは断続的に冷却流体が流れるので過熱焼損し難い。ここで、燃焼バーナと排気バーナとの比率の調整方法としては、特に限定されるものではないが、例えば燃焼開始から排気完了までの１サイクルを６０秒と定めると、燃焼／排気を１０／５０、３０／３０、５０／１０秒のように変化させたり、燃焼時間を一定として燃焼／排気を１０／１０、１０／３０、１０／５０秒のように変化させることも可能である。
【００５１】
この場合、全てのユニットのバーナが時間をずらして尚かつ切替の際のパージ時間をできるだけなくして燃焼するため、広い範囲で非定在火炎を形成しながら交互燃焼を成立させる。したがって、上述の図１から図５に示す実施形態の交互燃焼バーナシステムよりも火炎の非定在化が進み、炉内温度分布がより均一化される。また、燃焼量を落としても燃焼バーナの数の増減によって給排スロートから噴出される燃焼用空気の速度を高速に維持でき、炉内ガスの流動を活発にして局所的な高温域の発生を抑制した平坦な炉内温度分布を形成可能とする。ここで、燃焼バーナと蓄熱バーナの数が異なっても、供給空気量と排気量との関係は変わらない。即ち、燃焼バーナと排気バーナとの台数比率が１：１であっても１：２であっても、１行程内でみれば、空気の流れる量も排気量も変わらない。ただし、燃焼バーナの比率が減ればその分だけ空気時間の比率が減ることとなり、蓄熱体の中を流れる流体速度は空気のときは速く、排気のときは遅くなり、冷却の伝熱の伝熱の方が良好となるため、蓄熱体の効率は良くなる傾向となる。即ち、加熱空気の温度が上がり、排気温度が下がる傾向となる。
【００５２】
尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、蓄熱メディア３２と燃焼ユニット２６との配置関係は、上述の実施形態のように、図６の（Ａ）に示すように１対１の関係に特に限定されない。図６の（Ｂ）に示すように、蓄熱メディア３２を装填する給排用スロート２８が、１つの燃焼ユニット２６に対して複数備えられ、１つの流路切替手段例えばフラッパ式三方弁１で選択的に給気系あるいは排気系に接続されることもある。即ち、図７に示すように、単一の流路切替手段たるフラッパ式三方弁１によって流路切替が制御される単一のウインドボックス２２’に、燃焼ユニット２６の周りに４本のメディアカセット３１に収められた蓄熱メディア３２が配置されてたり、さらに図６の（Ｃ）に示すように複数例えば７本の蓄熱メディア３２をメディアカセット３１に収めて燃焼ユニット２６を非対称に包囲するように配置させても良い。斯様にカートリッジ式として構成された蓄熱メディア３２は、バーナ本体２０にメディアカセット３１を挿入してからエアチャンバ２２を被せるだけの簡単な作業で装着できる。また、蓄熱メディア３２の交換もメディアカセット３１単位で同様に簡単に行える。更に、カートリッジ式とした場合、１本当たりのメディアカセット３１が賄える燃焼空気量（排気量を含む）が定まるので、要求される定格燃焼量に応じて必要となる数のメディアカセット３１を組み込むことで容易にバーナ仕様を得ることができる。即ち、燃焼ユニット２６、取り合いフランジ、ウインドボックス、フラッパ式三方弁１などは定格燃焼量に大きな影響を受けないことから共用化ができ、メディアカセット３１の数とそれを支持するバーナタイルなどを変更するだけでバーナ仕様の変更が可能である。また、蓄熱メディア３２は必ずしもメディアケース３３に収めたメディアカセット３１の形態で給排スロート２８に収めるカートリッジ式にせずとも、給排スロート２８に直接装填するようにしても良い。
【００５３】
また、本実施形態では流路切替手段として主に図２から図４に示されるフラッパ式三方弁について説明したが、これに特に限定されるものではなく、ボウル型や円筒型の三方弁の他、図９〜図１１に示すような三方弁、特願平７−２１７４４８号に開示されている三方弁、あるいは特願平４−２１６４７３号に開示された切換弁や四方弁などが使用可能である。
【００５４】
更に、各実施形態では、蓄熱メディア３２としてハニカム状の蓄熱材を使用する例について主に説明したがこれに特に限定されるものではなく、細管状の蓄熱材を束ねたものやボール状、ナゲット状の蓄熱材ブロック片を集合させてメディアケースに収めることも可能である。ボール状やナゲット状の蓄熱材の場合、蓄熱材ブロック片の周りにガスが流れる流路が形成されるため、ハニカム状蓄熱メディアに比べて圧力損失が大きくダストが詰まり易いという不利な点は有しているものの、小型化により耐熱衝撃性に優れるという利点を有しつつ熱交換能力の向上を達成することができる。
【００５５】
また、本実施形態においてフラッパ式三方弁１は、Ｌ型のエアチャンバ２２に取り付けて蓄熱メディア３２から退避した位置に配置することによって火炎監視用ビューワ２７の設置を可能とするようにしているが、火炎を視覚的に監視する必要がない場合には、蓄熱メディア３２を内装している給排用スロート２８の出口に直接フラッパ式三方弁１のポート６ｂが接続されるように直結することも可能である。この場合には、パージ容積をウィンドボックスあるいはエアチャンバ分だけ小さくすることができ、パージ時間をそれだけ短縮できる。このため、一方のバーナの消火と他方のバーナの着火とがほぼ同時に行うことができ、炉圧変動を極めて小さくできると共に無駄なパージ時間の短縮により温度効率を更に向上させ得る。このことからも理解できるように、バーナ本体２０には、少なくともバーナタイル２１あるいはそれに代わる蓄熱メディア保持手段が含まれるが、エアチャンバ２２やウィンドボックスは省かれる場合もある。
【００５６】
また、燃焼ユニット２６は、パイロットバーナと燃料ガン及び一次空気ガンにより構成し、この燃焼ユニットを一括して取り外すこともできるし、パイロットバーナまたは燃料ガンを単独で取り外すように設けても良い。更に燃焼ユニットはガス燃料ガンに限らず、オイル燃料ガンあるいはオイル・ガス混焼バーナガンでも適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、請求項１記載の蓄熱式バーナシステムによると、バーナ本体の給排用スロートと三方弁との間のダクトが短縮されその分のパージ容積が不要となる分だけパージ容積が小さくなり、残留する排ガスを空気と入れ換えるパージ時間を短くでき、高速切替を可能とすることができる。しかも三方弁の切り替えが最小の容積でフラッパの揺動を可能とするので、パージ容積をより小さくできる。このため、パージ時間をさらに短くでき、排ガス温度に近い高温の予熱燃焼用空気がいずれかの給排用スロートから燃焼ユニットの周りに噴射され、連続噴射されている燃料に対して排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気が少ないパージ時間で供給されるため交互燃焼と同様に燃焼量に変動なく蓄熱燃焼を実現できる。しかも、給気と排気のバランスを排気が大きくなるように変えることによって、即ち排気用の蓄熱メディアの数を空気用のメディアの数よりも多くすることによって、炉圧を低くすることができる。さらに、最小の容積でフラッパの揺動を可能とするのでコンパクトとなり場所をとらず、据え付けや配管の取り回しも容易であると共にメンテナンスが容易となる。特に、蓄熱メディアとポートとが対向するように配置した場合にはパージ容積が最小限にでき、より高速切替が可能となる。
【００５８】
また、請求項２記載の発明によると、ラビリンスによって摩擦なくシールができると共に排ガスが軸受けに触れる前に外に排出され、軸受け部に熱を伝え難く、駆動力も少なく済む。さらに、請求項３記載の発明によると、切替シャフトの狂いが少ないので、弁板のストローク端における位置が安定し高いシール性を保持できる。
【００５９】
また、請求項４記載の発明によると、各給排用スロート毎に独立したアクチュエータの駆動により、相対する給気用のポートと排気用のポートとの間のピストンの往復動によって高速に燃焼排ガスの排気と燃焼用空気の給気の切替えが行われるため、パージ時間をさらに短くでき、排ガス温度に近い高温の予熱燃焼用空気がいずれかの給排用スロートから燃焼ユニットの周りに噴射され、連続噴射されている燃料に対して排ガス温度に近い高温に予熱された燃焼用空気が少ないパージ時間で供給されるため交互燃焼と同様に燃焼量に変動なく蓄熱燃焼を実現できる。しかも、給気と排気のバランスを排気が大きくなるように変えることによって、即ち排気用の蓄熱メディアの数を空気用のメディアの数よりも多くすることによって、炉圧を低くすることができる。
また、請求項５記載の発明によると、各給排用スロート毎に独立している排気室と給気室とが連結されてから１つの排気系ダクトと給気系ダクトを介して給排気されるので、設備が簡略化できる。さらに、請求項６記載の発明によると、給排室と排気室とを同心状に配置するので、設備がコンパクトにできる。
【００６０】
また、請求項７記載の発明によると、蓄熱メディアがカートリッジ式なのでバーナ本体にメ挿入して固定するだけの簡単な作業で装着でき、また交換もメディアカセット毎に単独で簡単に行える。更に、カートリッジ式としたので、メディアカセットを組み込み数を変更することによって、１本当たりのメディアカセットが賄える燃焼空気量（排気量を含む）分だけ定格燃焼量をバーナ仕様の大幅な変更を伴うことなく増大できる。しかも、燃焼用空気の高流速化を可能とするので、炉内ガスの巻き込み・混合を促進させて低ＮＯｘとすると共に局部的な温度差を解消して、熱流束のピークが小さく抑えられた均一な温度分布を得るようにできる。
【００６１】
また、請求項８記載の発明によると、給気及び排気用ブロワ（ファン）の能力を上げずに給気と排気とが実施可能である。例えば３００mmＡｑ以下の低圧損で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の蓄熱式バーナシステムの実施の一形態を示す中央縦断面図である。
【図２】フラッパ式三方弁の側面図である。
【図３】フラッパ式三方弁の拡大中央縦断面図である。
【図４】図４のフラッパ式三方弁のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】蓄熱式バーナシステムの概略原理図である。
【図６】蓄熱メディアと燃焼ユニットとの配置関係の他の実施の形態を示す説明図である。
【図７】本発明の蓄熱式バーナシステムの他の実施の形態を示す説明図である。
【図８】本発明の蓄熱式バーナシステムの更に他の実施の形態を示す説明図である。
【図９】三方弁及び蓄熱式バーナシステムの他の実施の形態を示す中央縦断面図である。
【図１０】図９の背面図である。
【図１１】図９の正面図である。
【符号の説明】
１  フラッパ式三方弁（流路切替手段）
１’三方弁（流路切替手段）
２  ハウジング
３  切替シャフト
４  フラッパ
５  アクチュエータ
６ｂ  バーナ本体に接続されたポート
６ａ  燃焼用空気系に接続されるポート
６ｃ  排気系に接続されるポート
１７ａ，１７ｃ  ポート６ｂに対して斜めとなる斜面
２０  バーナ本体
３０  バーナ
３１  メディアカセット
３２  蓄熱メディア
３３  メディアケース
３４  絞り部
３５  メディア収容部
【図１】
0003796343.tif 000002
【図２】
0003796343.tif 000003
【図３】
0003796343.tif 000004
【図４】
0003796343.tif 000005
【図５】
0003796343.tif 000006
【図６】
0003796343.tif 000007
【図７】
0003796343.tif 000008
【図８】
0003796343.tif 000009
【図９】
0003796343.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
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