JP3267839B2 - 工業用炉および蓄熱燃焼用バーナ並びに工業用炉の燃焼方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、排気を蓄熱体に通
して排気の熱を蓄熱体に蓄熱し給気と排気の流れを交互
に切替え排気の熱を蓄熱した蓄熱体に給気を通して給気
をあたためる蓄熱燃焼を実行する工業用炉、およびその
蓄熱燃焼用バーナ、並びに工業用炉の燃焼方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−２５６４２３号公報は、交互
切替式燃焼用バーナを開示している。そこでは、バーナ
先端部において、燃料噴射面と、空気を給排する通気孔
が開口した給排気面とは、バーナ軸芯に直交する同一平
面にある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバーナ
で燃焼を行うと、排気中のＣＯ（一酸化炭素）、ＮＯ_X
（窒素酸化物）の量が大で、実用化に供することができ
ないか、あるいは大気解放前にＣＯ、ＮＯ_X 低減処理が
必要となる場合がある。また、火焔が炉の奥にまで届き
にくいという問題もある。本発明の目的は、燃焼中のＣ
Ｏ、ＮＯ_X の生成量を抑制でき、しかも火焔が炉の奥に
まで届く工業用炉、および蓄熱燃焼用バーナ、並びに工
業用炉の燃焼方法を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、次の通りである。 （１） 給排が切替えられる通気孔が複数開口された給
排気面と、該給排気面から突出された突出部と、該突出
部の内側から先端にわたって形成された噴射燃料を開放
する燃料開放面と、を有するバーナタイルを有してお
り、該バーナタイルは炉体に固定されており、 前記通気
孔の断面の少なくとも一部が前記給排気面において前記
突出部の断面と重なっておりこの重なった部分の前記突
出部の外周側部に前記通気孔と同芯状にかつ軸方向に延
びるガイド溝が形成されている、工業用炉。 （２） 前記燃料開放面を前記突出部先端に向かって末
拡がりに形成した（１）記載の工業用炉。 （３） 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位に、前
記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレータを
形成した（１）記載の工業用炉。 （４） 前記通気孔を前記給排気面に近づく程絞り、か
つ通気孔中心を前記給排気面に近づく程前記突出部の軸
芯側に近づけた（１）記載の工業用炉。 （５） 前記通気孔と前記燃料開放面をバーナタイルに
形成し、前記燃料開放面に一次（パイロット）空気供給
パイプを連通させてその内部に燃料噴射ノズルを配設
し、給排の切替えを回転ディスク切替式とした切替機構
を設け、前記燃料噴射ノズルを回転ディスクの回転に合
わせて回転可能とした（１）記載の工業用炉。 （６） 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ前記突
出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位置まで
延びる、直円筒状の副燃焼筒をさらに有する（１）記載
の工業用炉。 （７） 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ前記突
出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位置まで
延びる、先端部が絞られた筒状の副燃焼筒をさらに有
し、該副燃焼筒の後端部に排ガス戻り穴を設けた（１）
記載の工業用炉。 （８） 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位に、前
記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレータを
形成し、前記ガイド溝を有する前記突出部を外周側から
囲みかつ前記エアノズルセパレータの前端から前記突出
部と同芯状に軸方向に前記突出部の先端より前方位置ま
で延びる、筒状の副燃焼筒をさらに有する（１）記載の
工業用炉。 （９） 前記通気孔が、円筒状ノズルを斜めに延びる平
面で切った形状を有しており、前記平面は、通気孔内面
のうちバーナタイル軸芯から遠い部分に形成されてい
て、下流方向に向って突出部軸芯の延長に近づく方向に
傾けられている（１）記載の工業用炉。 （１０） 前記バーナタイルには、前記突出部の先端面
に開口して、通気孔を通る給気の一部を前記突出部の先
端面の前方に供給することができる副通気孔が設けられ
ている（１）記載の工業用炉。 （１１） 前記工業用炉が、溶解炉、焼結炉、予熱炉、
均熱炉、鍛造炉、加熱炉、焼鈍炉、容体化炉、メッキ
炉、乾燥炉、調質炉、焼入れ炉、焼もどし炉、酸化還元
炉、焼成炉、焼付炉、焙焼炉、溶解保持炉、前炉、ルツ
ボ炉、ホモジナイジング炉、エージング炉、反応炉、蒸
留炉、取鍋乾燥予熱炉、鋳型焼成予熱炉、焼準炉、ロー
付け炉、浸炭炉、塗装乾燥炉、保持炉、窒化炉、ソルト
バス炉、ガラス溶解炉、発電用ボイラを含むボイラ、ご
み焼却炉を含む焼却炉、給湯装置、の何れか１種の炉で
ある（１）記載の工業用炉。 （１２） 給排が切替えられる通気孔が複数開口された
給排気面と、該給排気面から突出された突出部と、該突
出部の内側から先端にわたって形成された噴射燃料を開
放する燃料開放面と、を有し、 前記通気孔の断面の少な
くとも一部が前記給排気面において前記突出部の断面と
重なっておりこの重なった部分の前記突出部の外周側部
に前記通気孔と同芯状にかつ軸方向に延びるガイド溝が
形成されている、蓄熱燃焼用バーナ。 （１３） 前記燃料開放面を前記突出部先端に向かって
末拡がりに形成した（１２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （１４） 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位に、
前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレータ
を形成した（１２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （１５） 前記通気孔を前記給排気面に近づく程絞り、
かつ通気孔中心を前記給排気面に近づく程前記突出部の
軸芯側に近づけた（１２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （１６） 前記通気孔と前記燃料開放面をバーナタイル
に形成し、前記燃料開放面に一次パイロット）空気供給
パイプを連通させてその内部に燃料噴射ノズルを配設
し、給排の切替えを回転ディスク切替式とした切替機構
を設け、前記燃料噴射ノズルを回転ディスクの回転に合
わせて回転可能とした（１２）記載の蓄熱燃焼用バー
ナ。 （１７） 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ前記
突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位置ま
で延びる、直円筒状の副燃焼筒をさらに有する（１２）
記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （１８） 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ前記
突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位置ま
で延びる、先端部が絞られた筒状の副燃焼筒をさらに有
し、該副燃焼筒の後端部に排ガス戻り穴を設けた（１
２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （１９） 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位に、
前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレータ
を形成し、前記ガイド溝を有する前記突出部を外周側か
ら囲みかつ前記エアノズルセパレータの前端から前記突
出部と同芯状に軸方向に前記突出部の先端より前方位置
まで延びる、筒状の副燃焼筒をさらに有する（１２）記
載の蓄熱燃焼用バーナ。 （２０） 前記通気孔が、円筒状ノズルを斜めに延びる
平面で切った形状を有しており、前記平面は、通気孔内
面のうちバーナタイル軸芯から遠い部分に形成されてい
て、下流方向に向って突出部軸芯の延長に近づく方向に
傾けられている（１２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （２１） 前記バーナタイルには、前記突出部の先端面
に開口して、通気孔を通る給気の一部を前記突出部の先
端面の前方に供給することができる副通気孔が設けられ
ている（１２）記載の蓄熱燃焼用バーナ。 （２２） 給排気面に形成された給排が切替えられる複
数の通気孔のうち給気孔として働らいている通気孔から
給気を炉内に供給し、該給気の少なくとも一部を前記給
排気面から前方に突出する突出部の外周側部の、前記突
出部の断面と前記通気孔の断面とが重なった部分に形成
された前記通気孔と同芯状にかつ軸方向に延びるガイド
溝内に流し、前記給気が前記突出部の側面に沿って該突
出部の先端に流れる間に炉内排ガスを該給気の流れに巻
込んで炉内排ガスの一部を炉内に循環させ、前記給気と
該給気に巻込んだ炉内排ガスの一部との流れが前記突出
部の先端まで流れてきたときに前記突出部の内側に形成
した燃料開放面から開放される燃料の流れと混合して前
記突出部の前方に流し、炉の奥の方向に延びた燃焼領域
を形成しつつ燃料を燃焼させる、工程からなる工業用炉
の燃焼方法。 （２３） 炉内で燃焼した排ガスを前記給排が切替えら
れる複数の通気孔のうち排気孔として働らいている通気
孔を通して炉外に排出する工程をさらに有し、該排出工
程では前記燃料開放面から炉内に開放される燃料の前記
通気孔への短絡が燃料開放面先端が給排気面より前記突
出部の長さだけ隔たっていることにより抑制される、
（２２）記載の工業用炉の燃焼方法。

【０００５】低温時の着火安定性を向上させるには、給
気ノズルと燃料ノズルの間隔を小さくして近づければよ
いが、同一平面に給排気孔と燃料ノズルがあると、燃料
が排気孔に逆流してＣＯを増大させてしまうし、また炉
内排ガスの再循環が弱く高温時には強い燃焼反応による
ＮＯｘ増大が問題となる。上記（１）の工業用炉、上記
（１２）の蓄熱燃焼用バーナ、上記（２２）、（２３）
の工業用炉の燃焼方法では、燃料開放面が給排気面から
突出した突出部に形成されているため、燃料開放面から
開放された燃料が給排気面に開口している通気孔のうち
排気孔として働いている通気孔に流れていく排気に巻き
込まれること（燃料が排気通気孔に短絡して流れるこ
と）が抑制される。その結果、燃料が排気に巻き込まれ
た場合に生じる燃料の不完全燃焼とそれによるＣＯの生
成が抑制される。さらに、突出部の軸方向の突出によっ
て給気が炉内排気ガスの一部を巻きこんだ後に燃料と出
会い、その結果炉内排ガスが強循環し燃焼が緩慢燃焼と
なるので、高温時のＮＯｘ生成を抑制できる。また、燃
焼の緩慢化によって、燃焼領域（温度場）が炉の奥に向
って長く延びるとともに燃焼領域の温度が平均化する。
したがって、温度差の大きい従来の燃焼領域に比べて燃
焼領域全体の温度を許容温度近く迄上げることができ、
その結果平均熱流束を増大でき、高効率伝熱（ふく射伝
熱を大幅に向上できる）が可能になり、同じ伝熱量を達
成させる場合には炉体のコンパクト化、スペース効率向
上、イニシャルコスト低減がはかられる。また、燃焼領
域温度の平均化によって、炉壁が局所的に高温になるこ
とが回避され、炉体の長寿命化、メンテナンスコストの
低減、イニシャルコストの低減がはかられる。さらに、
燃焼の緩慢により、燃焼騒音も小さくなる。上記（１）
の工業用炉、上記（１２）の蓄熱燃焼用バーナでは、突
出部の側面に軸方向に延びるガイド溝があるため、給排
気面に開口した通気孔のうち給気孔として働いている通
気孔から流出する給気の少なくとも一部がガイド溝を通
って 流れる。給気のうちガイド溝を通る流れは強い指向
性をもちかつ流速も速いので、燃料流を随伴し、燃料流
が排気に巻き込まれるのを抑制してＣＯの生成を低減す
る。また、平行流の随伴混合の特性としてガイド溝の外
側からは炉内排ガスが空気に巻きこまれ燃料流との混合
以前に排ガスが再循環されるため、また指向性によって
給気がかたまりになって流れ、燃料流との混合が遅れる
ため、燃焼は緩慢になり、Ｎ ₂ とＯ ₂ との結合が遅くな
ってＮＯ _X の生成も低減される。また、流速が大のた
め、火焔が炉の奥まで延び、炉内での加熱の均一化がは
かれる。上記（２）の工業用炉、上記（１３）の蓄熱燃
焼用バーナでは、燃料開放面が突出部先端に向かって末
拡がりとなっているため、燃料の、給気流れへの随伴性
が高まる。逆に、燃料の、排気流れへの巻き込まれは抑
制される。何となれば、燃料開放面が突出部軸芯に直交
する面の場合は、燃料は排気に引かれると直交面に沿っ
て排気側に移動できるが、テーパまたはＲ面等の末拡が
り面からなる場合は、面が燃料の排気側への移動を阻止
する壁となって作用するためである。燃料の排気への巻
き込み抑制によって、ＣＯの生成がさらに抑制される。
上記（３）の工業用炉、上記（１４）の蓄熱燃焼用バー
ナでは、バーナタイルの給排気面には、通気孔の間の部
位に、エアノズルセパレータを設けたので、給気孔から
噴出された燃焼空気が排気孔に流れることが防止され、
燃焼空気の全てが燃焼に寄与できるようになる。上記
（４）の工業用炉、上記（１５）の蓄熱燃焼用バーナで
は、通気孔を給排気面に近づく程絞ったので、給気の流
速がさらに増される。また通気孔中心を突出部軸芯側に
近づけたので、燃料の随伴性がさらに高まる。上記
（５）の工業用炉、上記（１６）の蓄熱燃焼用バーナで
は、燃料噴射ノズルを回転ディスクの回転に合わせて回
転させるようにしたので、パイロット火炎を常に給気孔
側に向けることができ、着火が安定される。上記（６）
の工業用炉、上記（１７）の蓄熱燃焼用バーナでは、副
燃焼筒を設けたので、低温時においても、燃焼空気が散
ることを抑制でき、燃焼が安定して、ＣＯ、ＮＯｘとも
減少する。上記（７）の工業用炉、上記（１８）の蓄熱
燃焼用バーナでは、副燃焼筒を設け、その先端部を絞っ
たので、燃焼空気の散りをさらに抑制でき、燃焼が安定
して、ＣＯ、ＮＯｘとも減少する。また、排ガス戻り穴
を設けたので、排ガスを副燃焼筒内に導入でき、ＮＯｘ
がさらに減少する。上記（８）の工業用炉、上記（１
９）の蓄熱燃焼用バーナでは、副燃焼筒を設けたので、
低温時においても、燃焼空気が散ることを抑制でき、燃
焼が安定して、ＣＯ、ＮＯｘとも減少する。（６）、
（１７）に比べて、副燃焼筒の長さは短くてもよい。上
記（９）の工業用炉、上記（２０）の蓄熱燃焼用バーナ
では、通気孔のバーナでは、通気孔の内面のうちバーナ
タイル軸芯から遠い部分に斜めの平面を設けたので、低
温時には通気孔を出た直後の給気が燃料流に斜めに衝突
する方向に流れて燃料と給気の混合が強まり、高温時に
は上記斜めの平面の作用によって給気の散りが増大して
低ＮＯｘ化がはかられる。上記（１０）の工業用炉、上
記（２１）の蓄熱燃焼用バーナでは、通気孔と燃料吐出
口との間に給気の一部を供給する副通気孔を設けたの
で、低温時にはパイロット火炎領域とメイン火炎領域と
のつながりが改善されて燃焼が安定する。また、高温時
には給気流速が増して副通気孔の上流端の静圧がさがっ
て副給気孔を通して供給される空気量が低減するので、
ＮＯｘ増大が防止できる。上記（１１）は本発明が適用
され得る種種の工業用炉を例示している。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施例
を図面を参照して説明する。図１〜図６および図１８、
図１９は本発明の第１実施例の工業用炉および蓄熱燃焼
用バーナ並びに工業用炉の燃焼方法を示し、図７、図８
は本発明の第２実施例の工業用炉および蓄熱燃焼用バー
ナを示し、図９は本発明の第３実施例の工業用炉および
蓄熱燃焼用バーナを示し、図１０は本発明の第４実施例
の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナを示し、図１１は本
発明の第５実施例の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナを
示し、図１２〜図１４は本発明の第６実施例の工業用炉
および蓄熱燃焼用バーナを示し、図１５〜図１７は本発
明の第７実施例の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナを示
し、図２０は比較例（従来例）を示している。共通構成
部分には本発明の全実施例にわたって同じ符号を付して
ある。

【０００７】本発明は、工業用炉１００および蓄熱燃焼
用バーナ１の何れにも適用可能である。本発明が工業用
炉に適用される場合は、たとえば、蓄熱燃焼用バーナが
複数の部分に分離可能な構造を有し、そのうちの一部
（たとえば、後述するバーナタイル、またはバーナタイ
ルと枠体、等）が工業用炉の炉体に固定されて炉体側の
部材または炉体の一部を構成している場合を含む。ま
た、工業用炉１００には、溶解炉、焼結炉、予熱炉、均
熱炉、鍛造炉、加熱炉、焼鈍炉、容体化炉、メッキ炉、
乾燥炉、調質炉、焼入れ炉、焼もどし炉、酸化還元炉、
焼成炉、焼付炉、焙焼炉、溶解保持炉、前炉、ルツボ
炉、ホモジナイジング炉、エージング炉、反応炉、蒸留
炉、取鍋乾燥予熱炉、鋳型焼成予熱炉、焼準炉、ロー付
け炉、浸炭炉、塗装乾燥炉、保持炉、窒化炉、ソルトバ
ス炉、ガラス溶解炉、発電用ボイラを含むボイラ、ごみ
焼却炉を含む焼却炉、給湯装置、等が含まれる。

【０００８】まず、本発明の全実施例に共通な構成を、
たとえば図１〜図６および図１８、図１９を参照して説
明する。図１、図２、および図１８に示すように、本発
明実施例の工業用炉１００および蓄熱燃焼用バーナ１
は、燃料噴射ノズル２０を挿通させるバーナタイル２２
と、燃料噴射ノズル２０を囲みたとえば隔壁３１によっ
て複数の部分に分離された蓄熱体３０と、蓄熱体３０の
軸方向一端に配置され給排気の仕切壁４１を有し仕切壁
４１の一側に給気通気用開口部４２と他側に排気通気用
開口部４３を有する切替機構４０と、からなる。工業用
炉１００および蓄熱燃焼用バーナ１は、さらに、燃料噴
射ノズル２０、蓄熱体３０、および切替機構４０を内部
に組みつけた枠体１０を有していてもよい。工業用炉１
００の場合は、バーナタイル２２、またはバーナタイル
２２と枠体１０が炉壁５側に固定されて炉１００側の部
材を構成していてもよい。

【０００９】工業用炉１００および蓄熱燃焼用バーナ１
は、給気通路２を介して送風手段（たとえば、ブロワ、
コンプレッサ等）４に接続されており、排気通路３を介
して大気に解放されている。一方、燃料噴射ノズル２０
からの燃料および一次空気（パイロット空気ともいう）
と、給気通気用開口部４２から蓄熱体３０を通って流れ
てきた給気は、炉１００内に送り込まれる。切替機構４
０は、給気と排気の蓄熱体分割部分への流れを、所定時
間間隔毎（たとえば、２０秒〜数分毎）に切替える。給
気は蓄熱体３０の上流側でたとえば約２０℃であったも
のが、蓄熱体３０を通るときに温められ、空気噴射ノズ
ル（通気孔）２６から燃焼用空気となって流れるときに
はたとえば約９００℃となり、排ガス流となって蓄熱体
３０に入るときはたとえば約１０００℃となり、蓄熱体
３０を通るときに蓄熱体の温度を上げて自身はたとえば
約２００℃に温度が低下される。ついで、切替機構４０
が給排気を切替え、それまで排気が流れていたところに
給気を通し、それまで給気が流れていたところに排気を
通す。かくして排気の熱は蓄熱体３０に蓄熱され、給気
に切替えられたときに蓄熱した熱で給気を温める。

【００１０】図２は工業用炉１００の一部および蓄熱燃
焼用バーナ１の一例を拡大して示している。燃料噴射ノ
ズル２０は、バーナ中心部で軸方向に延び、それと同芯
状に一次空気（パイロットエア）パイプ２１が延びてい
て、燃料噴射ノズル２０の外周面と一次空気（パイロッ
トエア）パイプ２１の内周面との間の環状通路を一次空
気（パイロットエア）が流れるようになっている。燃料
噴射ノズル２０の外周面には先端部を除いて電気絶縁用
の碍子が設けられており、碍子が設けられていない先端
部には、側部に燃料の一部（約１０％）をパイロット燃
料として吐出するパイロット燃料吐出口が設けられてい
て、そこから噴射されるパイロット燃料に、燃料噴射ノ
ズル２０の碍子が設けられていない先端部と一次空気パ
イプ２１との間に電気的に火花をとばすことにより、着
火するようになっている。

【００１１】図３、図４は、バーナタイル２２の部分の
詳細構造を示している。バーナタイル２２は、給排が切
替えられる通気孔２６が複数開口された給排気面２３
と、給排気面２３から炉内に向って突出された突出部２
４と、突出部２４の内側から先端にわたって形成され
た、燃料／一次空気混合物を開放する燃料開放面２５を
有している。突出部２４の給排気面２３からの突出距離
は、後で述べる突出部２４の効果を持たせるために、任
意の一つの通気孔２６の直径の１／３以上、望ましくは
１／２以上とされている。通気孔２６はある時は給気孔
として働き、ある時は排気孔として働き、給排が切替え
られる。給排の切替は後述の切替機構４０による。バー
ナタイル２２の給排気面２３には、通気孔２６間に、エ
アノズルセパレータ２９が突出させて設けられており、
給気孔から噴出された燃焼空気が排気孔に流れることを
防止し、燃焼空気が全て燃焼に寄与できるようにしてあ
る。燃料開放面２５は突出部２４の先端に向かって末拡
がりに形成されている。末拡がり構造は、テーパであっ
てもよいし、Ｒ（湾曲）であってもよいし、またテーパ
面、Ｒ面はなめらかな面であってもよいし、ぎざぎざを
付された（接触面積を大とするため）面であってもよ
い。

【００１２】突出部２４の外周側部に、通気孔２６と同
芯状に、軸方向に延びるガイド溝２７が形成されていて
もよい（ただし、ガイド溝２７は必須のものではな
い）。ガイド溝２７が設けられている場合は、通気孔２
６のうち給気孔として働いている通気孔２６を通って流
出される給気（２次空気、メインエア）は、少なくとも
一部がガイド溝２７を通って指向性の強い、流速の速い
流れ２８Ａとなる。通気孔２６は給気流れ方向に給排気
面２３に近づく程なめらかに絞られており（ただし、通
気孔２６の給排気面２３への開口端部は排気の通気孔２
６への流入を円滑にするためにＲ部２６Ｒ部としてもよ
い）、蓄熱体３０を通過した給気が通気孔２６を通る時
に、流速が増加されるようになっている。また、通気孔
２６は給気流れ方向に給排気面２３に近づく程通路中心
が突出部２４の軸芯側に近づけられている。通気孔２６
は給排気面２３において通気孔２６の断面の少なくとも
一部が突出部２４と重なることが望ましく、この重なっ
た部分の突出部側面にガイド溝２７が形成されている。
したがって、通気孔２６は突出部２４によって閉塞され
ない。ただし、通気孔２６を、給排気面２３において通
気孔２６の断面が突出部２４の外周に接するように配設
してもよく、その場合は突出部２４の側面にガイド溝を
設ける必要はない。

【００１３】蓄熱体３０はハニカム状のセラミック、耐
熱金属、等の耐熱材からなり、ガスとの接触面積を大と
するために、望ましくはモノリスハニカム構造としてあ
る。ただし、ガスとの接触面積を大とする構造はハニカ
ム構造に限るものではなく、たとえば線材や細い径のパ
イプを束ねた構造等であってもよい。蓄熱体３０は軸方
向にガスを通過させる。蓄熱体３０は、隔壁３１によっ
てあるいは互いに独立のスリーブに内蔵されることによ
り、周方向に互いに分離された複数の蓄熱体部分からな
っている。蓄熱体３０は、温度勾配によるクラックの発
生防止および製作容易上軸方向にも複数の蓄熱体部分に
分割されていてもよい。蓄熱体３０が軸方向に複数の蓄
熱体部分に分割されている場合は、組み立てるときに蓄
熱体部分間に耐熱材からなるスペーサ３２を介在させて
蓄熱体部分間に若干の（たとえば、約３〜５ｍｍ）の隙
間３３を形成し、乱流を発生させるようにしてもよい。
乱流場を設けることによって排気から蓄熱体３０への、
かつ蓄熱体３０から給気への熱伝達が向上される。

【００１４】図５、図６は、切替機構４０側の詳細を示
している。蓄熱体３０および隔壁３１は静止部材であ
り、切替機構４０のうち少なくとも一部の部材は可動部
材である。たとえば図５の例では仕切壁４１、ディスク
４４は可動部材である。また、図７の例では、回転ディ
スク４４は可動部材であり、回転ディスク４４に摺動接
触し穴４７を有する固定ディスク４６は静止部材であ
る。切替機構４０のうちの可動部材は、駆動手段（たと
えば、モータ、シリンダ等）４５によって回転駆動され
る。蓄熱体３０はたとえば隔壁３１により複数の部分に
分離されている。隔壁３１は、図６に示すように放射状
に延びて、蓄熱体３０を周方向に複数（２以上、図６の
実施例では４）に分割している。これに対し、切替機構
４０の仕切壁４１は、周方向に延びていて、内周面の一
方に給気通路２、他方に排気通路３を形成する。ディス
ク４４のうち、仕切壁４１の内外周の一方に給気通気用
開口部４２があけられており、他方に排気通気用開口部
４３があけられている。給気通気用開口部４２は給気通
路２側に設けられ、排気通気用開口部４３は排気通路３
側に設けられる。ディスク４４はばね５１で仕切壁４１
の端面に押しつけられている（図１１参照）。ディスク
４４が回転されて給、排気通気開口部４２、４３が蓄熱
体３０の隔壁３１を通過したときに、蓄熱体３０の分割
された部分の給、排気の流れが切替わる。

【００１５】複数に分割された蓄熱体部分のうち排気通
気用開口部４３でカバーされる部分の容積は給気通気用
開口部４２でカバーされる部分の容積以上となるように
給、排気通気用開口部４２、４３の個数、形状が設定さ
れている。たとえば、蓄熱体３０が隔壁３１によって４
個に分割された場合、排気通気用開口部４３でカバーさ
れるのは３個または２個で、給気通気用開口部４２でカ
バーされるのは１個または２個である。排気容積を大き
くすることによって排気圧損が減少し、したがって、全
圧損も小となって、ブロワ容量も小にできる。また、排
気流速も低減するため、蓄熱体３０が蓄熱しやすくな
り、熱回収率が向上する。また、駆動手段４５がモータ
からなる場合、モータが排気の熱の影響を受けないよう
にするために、仕切壁４１より給気通路２側に設置され
ている。また、複数に分離された蓄熱体部分には、それ
ぞれに対して、下流側にバーナタイル２２の通気孔２６
が設けられている。この通気孔２６のうち、排気通気用
開口部４３でカバーされる通気孔２６の通路断面積の和
が給気通気用開口部４２でカバーされる通気孔２６の通
路断面積の和以上となるように、給、排気通気用開口部
４２、４３の個数、形状が設定されている。たとえば、
図４〜図６の例では、排気通気用開口部４３でカバーさ
れる通気孔は３個または２個で、給気通気用開口部４２
でカバーされる通気孔は１個または２個である。

【００１６】つぎに、上記共通構成によって実施される
工業用炉および蓄熱燃焼用バーナの燃焼方法を説明す
る。本発明実施例の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナの
燃焼方法は、給排気面２３に形成された給排が切替えら
れる複数の通気孔２６のうち給気孔として働らいている
通気孔から給気を炉内に供給し、給気が前記給排気面２
３から前方に突出する突出部２４の側面に沿って突出部
２４の先端に流れる間に炉内排ガスを給気の流れに巻込
んで炉内排ガスの一部を炉内に循環させ、給気と給気に
巻込んだ炉内排ガスの一部との流れが突出部２４の先端
まで流れてきたときに突出部２４の内側に形成した燃料
開放面２５から開放される燃料の流れと混合して突出部
２４の前方に流し、炉５の奥の方向に長く延びた燃料領
域を形成しつつ燃料を燃焼させる、工程からなる。ま
た、本発明実施例の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナの
燃焼方法は、炉内で燃焼した排ガスを給排が切替えられ
る複数の通気孔２６のうち排気孔として働らいている通
気孔を通して炉外に排出する工程をさらに有し、この排
出工程では燃料開放面２５から炉内に開放される燃料の
通気孔２６への短絡が燃料開放面２５の先端が給排気面
２３より突出部２４の長さだけ隔たっていることにより
抑制される。

【００１７】つぎに、上記共通構成による作用を図１〜
図６および図１８〜図２０を参照して説明する。給排気
面２３から突出部２４が突出され、その内側に燃料開放
面２５が形成されているため、燃料開放面２５と、通気
孔２６のうち排気孔として働いている通気孔とが離れ、
燃料開放面２５から出た燃料と一次空気との混合物の流
れ２８Ｂが排気孔に流れる排気の流れ２８Ｃに巻き込ま
れにくくなる。排気流れ２８Ｃは排気孔近辺で排気孔に
向かってまわりから集まり、突出部先端では排気流れは
強くない。燃料が排気に巻き込まれると、燃料はほとん
ど燃焼せずに燃料開放面２５から排気孔に短絡して流
れ、しかも排気中の酸素量が少ないため燃料は不完全燃
焼となり、ＣＯを多量に生成するが、本発明実施例では
燃料の排気への巻き込みが抑えられるので、ＣＯは大幅
に少なくなる。図１９は本発明の工業用炉、および蓄熱
燃焼用バーナの１００，０００Ｋｃａｌ／ｈ燃焼テスト
結果を示している。図１９に示す如く、ＣＯ排出量は極
めて少ない。

【００１８】また、燃料開放面２５が給排気面２３から
離れていること、および通気孔２６のうち給気孔として
働いている通気孔の断面積の和が排気孔として働いてい
る通気孔の断面積の和以下であるため給気流速が高くさ
れていること、等により、給気が突出部２４の側面に沿
って流れる時に炉内排気ガスが給気に巻込まれて強循環
し（図１８）、燃焼が緩慢となる。その結果、ＮＯｘ生
成量が図１９に示すように約２０ｐｐｍに減少する。従
来の蓄熱燃焼用バーナ１´を備えた工業用炉５´（図２
０）では約２００ｐｐｍのＮＯｘが生成し、通常のバー
ナの炉では約２０００ｐｐｍのＮＯｘが生成するので、
それらに比べて、ＮＯｘ生成量が大幅に減少する。

【００１９】また、燃焼が緩慢になることによって、燃
焼領域Ｒが従来炉の燃焼領域Ｒ´に比べて炉の奥の方に
向って延び、燃焼領域の温度Ｔが図１２に示すように平
均化する。すなわち、温度差ΔＴが従来の炉の温度差Δ
Ｔ´（図２０）に比べて少なくなる。そのため、最高温
度を炉壁許容温度Ｔａ以下にするという条件下で、燃焼
領域Ｒの温度Ｔを従来のＴ´に比べて全体的に上げるこ
とができる。その結果、燃焼領域Ｒのほぼ全域にわたっ
て平均熱流束を上げることができ、高効率伝熱が可能に
なり、同じ伝熱を達成する場合、炉体のコンパクト化、
スペース効率向上、イニシャルコスト低減がはかられ
る。また、燃焼領域温度Ｔの平均化によって、炉壁が局
所的に高温になることが回避され、炉の長寿命化、メン
テナンスコストの低減がはかられる。さらに、燃焼の緩
慢によって、燃焼騒音も小さくなる。

【００２０】また、燃料開放面２５が突出部先端に向か
って末拡がり状とされているため、燃料と一次空気とが
燃料開放面２５の内側を流れている間は、排気流れ２８
Ｃから排気孔側に誘引されても燃料開放面２５が邪魔に
なって排気流れ２８Ｃへの巻き込みが抑えられる。ま
た、燃料開放面２５が末拡がり状となっているため、燃
料の給気流れ２８Ａへの随伴性が高まり、給気と混合さ
れて完全燃焼されやすくなる。これによって、さらにＣ
Ｏの生成が少なくなる。突出部２４と、燃料開放面２５
の末拡がり構造によって、従来構造では排気中に約３０
００ｐｐｍあったＣＯが、約２００ｐｐｍ以下に低減さ
れる。

【００２１】また、突出部２４の側部にガイド溝２７が
形成されているため、通気孔２６から流れ出た給気は、
少なくとも一部がガイド溝２７に入る。ガイド溝２７に
入った給気は、ガイド溝２７内を直線状に流れて突出部
先端から前方に向かって指向性をもって流出する。この
流れはガイド溝２７を流れている間はほとんど拡散がな
いので流速のおとろえない、流速大の流れである。この
流れの、燃料を誘引して随伴させる力は大きい。この随
伴力は燃料が排気に巻き込まれるのをさらに抑制し、上
記のＣＯの約２００ｐｐｍ以下を、さらに約１００ｐｐ
ｍ以下に低減する。燃料が、指向性大かつ流速大の給気
と混合しても、燃料と給気との混合は瞬時には促進され
ず、給気の流れが下流に移るとともに徐々に混合してい
って、緩慢に燃焼し、その過程で完全燃焼していく。ま
た、ガイド溝２７を流れる流れは外側から排ガスを巻き
込むため酸素不足によっても燃焼が緩慢となる。この緩
慢燃焼によってもＮ₂ とＯ₂ との結合も緩慢になり、Ｎ
Ｏ_X の生成も大幅に低減される。さらに、流速大、緩慢
燃焼によって、さらに火焔が炉中、奥深いところ迄延
び、炉内が全体にわたって加熱されるようになり、より
均一加熱が可能になるとともに、炉の奥に置かれた被加
熱物をも十分に加熱できるようになる。

【００２２】また、通気孔２６が給排気面２３に近づく
につれて絞られているので、給気が通気孔２６を通ると
きに給気の流速が増大される。これによって、上記の給
気流速大による作用がさらに強められる。また、通気孔
２６の中心が突出部軸芯側に寄せられているので、給気
が通気孔２６から出るときには、かなりの部分がガイド
溝２７の中に入っていく。そして、上記の指向性のある
給気流れがより強く生成される。また、反応性をさらに
高めるために、必要に応じて、通気孔２６の軸芯をやや
（１０〜２０度）内向き（給気が突出部軸芯に近づく方
向）にしてもよい。

【００２３】つぎに、本発明の工業用炉および蓄熱燃焼
用バーナの各実施例に特有な構成、作用について説明す
る。本発明の第１実施例では、バーナタイル２２は静止
部材であり、枠体１０または炉体５に固定されている。
このため、通気孔２６は、切替機構４０のディスク４４
の回転による給排の切替に従って、同じ通気孔２６があ
る時は給気孔として働き、ある時は排気孔として働く。
その他の構成、作用は、共通構成、共通作用で説明した
通りである。

【００２４】本発明の第２実施例では、図７、図８に示
すように、一次空気パイプ２１と燃料噴射ノズル２０は
一体回転可能に互いに電気絶縁材２０ｂで連結されてい
る。そして、一次空気パイプ２１は、回転ディスク４４
と連結されており、ディスク４４の回転に合わせて、燃
料噴射ノズル２０も同期して回転するようになってい
る。また、パイロット燃料吐出口２０ａは給気孔として
働く通気孔２６の方向に向けられている。燃料噴射ノズ
ル２０がディスク４４と同期して回転することによっ
て、通気孔２６のうち給気孔として働く給気孔とパイロ
ット燃料吐出口２０ａの方向が常に一致し、着火火炎に
燃焼空気が常に供給され、着火時の燃焼が安定する。

【００２５】本発明の第３実施例では、図９に示すよう
に、給排気面２３に、複数の通気孔２６を外周側から囲
みかつ突出部２４と同芯状に軸方向に突出部２４の先端
より前方位置まで延びる、直円筒状の副燃焼筒６０が設
けられている。この副燃焼筒６０は金属製で、枠体１０
に固定される。燃焼ガスは副燃焼筒６０の先端から出て
いき、排ガスは副燃焼筒６０の先端から入る。燃焼空気
の温度が低い時は給気孔での空気の速度は遅いので、給
気孔を出た時に燃焼空気が散り（拡散）しやすいが、副
燃焼筒６０を設けることによって、空気の散りを抑制す
ることができ、空気不足が生じにくく、燃焼が安定す
る。その結果、ＣＯがさらに減少し、約１０ｐｐｍ以下
にすることができる。また、ＮＯｘは約３０ｐｐｍ以下
になる。

【００２６】本発明の第４実施例では、図１０に示すよ
うに、給排気面２３に、複数の通気孔２６を外周側から
囲みかつ突出部２４と同芯状に軸方向に突出部２４の先
端より前方位置まで延びる、先端が絞られた筒状の副燃
焼筒６１が設けられている。この副燃焼筒６１は金属製
で、枠体１０に固定される。燃焼ガスは副燃焼筒６１の
先端から出ていき、排ガスは副燃焼筒６１の後端から入
る。副燃焼筒６１の後端には、ガイド溝２７に対応させ
て、排ガス戻り穴６２がガイド溝２７の数だけ設けられ
ている。副燃焼筒６１を設けることによって、空気の散
りを抑制することができる。副燃焼筒６１の先端が絞ら
れているので、第３実施例にくらべて、さらに空気の広
がりを抑制できる。その結果、空気不足が生じにくく、
燃焼が安定し、ＣＯがさらに減少する（１０ｐｐｍ以
下）。副燃焼筒６１の先端が絞られている分、副燃焼筒
６１の先端から副燃焼筒６１内に入る排ガスは少ない
が、排ガスは排ガス戻り穴６２からも副燃焼筒６１内に
入るので、圧損は増えない。高温時には排ガス戻り穴６
２から副燃焼筒６１内に入る排ガス量も増えるので、燃
焼も緩慢になり、ＮＯｘは増えない。

【００２７】本発明の第５実施例では、図１１に示すよ
うに、ガイド溝２７を有する突出部２４を外周側から囲
みかつ突出部２４と同芯状に軸方向に突出部２４の先端
より前方位置まで延びる、筒状の副燃焼筒６３が、突出
部２４と一体に設けられている。副燃焼筒６３は第３実
施例の副燃焼筒６０よりも短い。副燃焼筒６３はバーナ
タイル２２と同じ材料（セラミックス）から構成されて
いる。副燃焼筒６３の後端は給排気面２３からエアノズ
ルセパレータ２９の厚さだけ離れている。副燃焼筒６３
を設けたので、第３実施例と同じように、燃焼空気の散
り（広がり）が抑制される。その結果、空気不足が生じ
にくく、燃焼が安定し、ＣＯがさらに減少する（１０ｐ
ｐｍ以下）。また、副燃焼筒６３の後端と給排気面２３
との間の空間は、第４実施例の排ガス戻り穴６２と同じ
ように機能する。

【００２８】本発明の第６実施例では、図１２〜図１４
に示すように、バーナタイル２２の通気孔２６は、円筒
を斜めの平面２６Ｆでカットした形状のノズルからな
る。斜めの平面２６Ｆは、通気孔２６の内面のうちバー
ナタイル軸芯から遠い部分に形成されている。斜めの平
面２６Ｆの傾きの方向は、斜めの平面２６Ｆの下流側の
延長が突出部２４の軸芯の延長に近づく方向である。斜
めの平面２６Ｆを設けたことにより、通気孔２６を出た
直後の給気の流れ方向が斜め内側に向けられて給気の散
りが抑制されるので、副燃焼筒６１、６３は設けなくて
済む。また、低温時には、給気はその流れ方向を平面２
６Ｆによって斜め内側に向けられるので、通気孔２６を
出た給気は燃料流と衝突し、燃料と給気の混合が強ま
り、火炎、燃焼が安定する。高温時には、蓄熱体から給
気に与えられる熱量が大になり給気温度が上昇して給気
流速が増大し、図１４に示すように、平面２６Ｆによる
流れの散り成分Ｓが増すため、リーンバーンが可能にな
り、低ＮＯｘ化が達成される。

【００２９】本発明の第７実施例では、図１５〜図１７
に示すように、バーナタイル２２には、通気孔２６と燃
料吐出口との間に、給気の一部を突出部２４の先端面の
前方に供給する副通気孔２６Ｓが設けられている。副通
気孔２６Ｓの数は任意である。副通気孔２６Ｓの上流端
は通気孔２６の内面に開口し、副通気孔２６Ｓの下流端
は突出部２４の先端面に開口している。通気孔２６の内
面のうち副通気孔２６Ｓの上流開口端より上流側部分の
接線は副通気孔２６Ｓの上流開口端より下流側部分より
も通気孔２６の内方にせりだしている。通気孔２６と燃
料吐出口の間の部分は空気不足領域であるが、そこに副
通気孔２６Ｓを通して給気の一部を導くことにより、火
炎が安定する。図１７に示すように、燃料ノズルの先端
近傍にパイロット火炎領域Ｐが存在し、メイン燃料と通
気孔２６からの給気との混合領域に二次火炎（メイン火
炎）領域Ｍが存在するが、パイロット火炎領域Ｐと二次
火炎（メイン火炎）領域Ｍとの間の領域に副通気孔２６
Ｓを通して給気の一部を供給することによって火炎のつ
ながりが改善され、火炎が安定する。低温時には、給気
の流速が低いので、副通気孔２６Ｓの上流端の静圧は高
くなり、副通気孔２６Ｓを通して給気の一部が流れ、上
記の火炎の安定化が得られる。高温時には、蓄熱体から
給気に与えられる熱量が大になって給気流速が増し、給
気流速が高くなるので、副通気孔２６Ｓの上流開口端の
静圧が低くなり、副通気孔２６Ｓを通しての給気の流れ
が少なくなり、ＮＯｘ増大を防止できる。

【００３０】

【発明の効果】請求項１の工業用炉、請求項１２の蓄熱
燃焼用バーナ、請求項２２、２３の工業用炉の燃焼方法
によれば、突出部を設けて燃料開放面の先端と給排気面
とを軸方向に隔てたので、燃料の排気流れへの巻き込
み、排気孔への短絡流れが抑制され、ＣＯの生成を大幅
に抑制できる。さらに、高温時には軸方向の突出距離に
よって空気に炉内排気ガスを巻きこんだ後に燃料と出会
う緩慢燃焼となるので、ＮＯｘの生成を抑制できる。さ
らに、緩慢燃焼によって燃焼領域を炉の奥に向って延ば
すことができるとともに燃焼領域温度を平均化できる。
その結果、燃焼領域の温度を全体的に上げることがで
き、平均熱流束を増大でき、高効率熱伝達が可能にな
り、同じ伝熱に対して炉体のコンパクト化、スペース効
率向上、イニシャルコスト低減がはかられる。また、燃
焼領域温度の平均化によって、炉壁が局所的に高温にな
ることが回避され、炉体の長寿命化、メンテナンスコス
トの低減がはかられる。また、燃焼の緩慢により、燃焼
騒音も小さくなる。請求項１の工業用炉、請求項１２の
蓄熱燃焼用バーナによれば、突出部外周側部にガイド溝
を設けたので、給気の指向性と流速を高めることがで
き、燃料の給気への随伴性が強まってＣＯの生成がさら
に抑制できるとともに、ガイド溝の外側からの排ガスの
巻き込み作用とあいまって緩慢燃焼となり、ＮＯ _X の生
成も低減できる。また、火焔も炉奥に延ばすことができ
る。請求項２の工業用炉、請求項１３の蓄熱燃焼用バー
ナによれば、燃料開放面を末拡がり状としたので、燃料
の給気への随伴性を高めることができるとともに、燃料
の排気への巻き込みをさらに抑制できる。 請求項３の工
業用炉、請求項１４の蓄熱燃焼用バーナによれば、バー
ナタイルの給排気面に、通気孔の間の部位に、エアノズ
ルセパレータを設けたので、給気孔から噴出された燃焼
空気が排気孔に流れることを防止でき、燃焼空気の全て
を燃焼に寄与させることができる。請求項４の工業用
炉、請求項１５の蓄熱燃焼用バーナによれば、通気孔を
絞ったので、給気の流速を上げることができ、給気流速
大によって得られる効果をさらに強めることができる。
請求項５の工業用炉、請求項１６の蓄熱燃焼用バーナに
よれば、燃料噴射ノズルをディスクの回転に合わせて回
転可能としたので、常にパイロット燃料吐出方向と給気
孔の位置を合わすことができ、着火時の燃焼を安定させ
ることができる。請求項６の工業用炉、請求項１７の蓄
熱燃焼用バーナによれば、副燃焼筒を設けたので、低温
時の燃焼空気の散りを抑制でき、空気不足を生じさせ
ず、ＣＯをさらに低減できる。請求項７の工業用炉、請
求項１８の蓄熱燃焼用バーナによれば、副燃焼筒を設け
てその先端部を絞ったので低温時の燃焼空気の散りを抑
制でき、空気不足を生じさせず、ＣＯをさらに低減でき
る。請求項８の工業用炉、請求項１９の蓄熱燃焼用バー
ナによれば、突出部に副燃焼筒を設けたので、低温時の
燃焼空気の散りを抑制でき、空気不足を生じさせず、Ｃ
Ｏをさらに低減できる。請求項９の工業用炉、請求項２
０の蓄熱燃焼用バーナでは、通気孔のバーナでは、通気
孔の内面のうちバーナタイル軸芯から遠い部分に斜めの
平面を設けたので、低温時には通気孔を出た直後の給気
が燃料流に斜めに衝突する方向に流れて燃料と給気の混
合が強まり、高温時には上記斜めの平面の作用によって
給気の散りが増大して低ＮＯｘ化がはかられる。請求項
１０の工業用炉、請求項２１の蓄熱燃焼用バーナでは、
通気孔と燃料吐出口との間に給気の一部を供給する副通
気孔を設けたので、低温時にはパイロット火炎領域とメ
イン火炎領域とのつながりが改善されて燃焼が安定す
る。また、高温時には給気流速が増して副通気孔の上流
端の静圧がさがって副給気孔を通して供給される空気量
が低減するので、ＮＯｘ増大が防止できる。請求項１１
に例示した種種の工業用炉に本発明は適用され得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の工業用炉および蓄熱燃焼用バーナの全
体概略断面図である。

【図２】図１のうち工業用炉の一部および蓄熱燃焼用バ
ーナの拡大断面図である。

【図３】本発明の第１実施例に係わり、図２のうちバー
ナタイル部の断面図である。

【図４】図３の平面図である。

【図５】図２のうち切替機構とその近傍に対応する部分
の断面図である。

【図６】図５の平面図である。

【図７】本発明の第２実施例に係る工業用炉の一部およ
び蓄熱燃焼用バーナのうち切替機構とその近傍の拡大断
面図である。

【図８】本発明の第２実施例に係わり、図７のうちバー
ナタイルとその近傍の拡大断面図である。

【図９】本発明の第３実施例に係る工業用炉の一部およ
び蓄熱燃焼用バーナのうちバーナタイルとその近傍の拡
大断面図である。

【図１０】本発明の第４実施例に係る工業用炉の一部お
よび蓄熱燃焼用バーナのうちバーナタイルとその近傍の
拡大断面図である。

【図１１】本発明の第５実施例に係る工業用炉の一部お
よび蓄熱燃焼用バーナのうちバーナタイルとその近傍の
拡大断面図である。

【図１２】本発明の第６実施例に係る工業用炉の一部お
よび蓄熱燃焼用バーナのうちバーナタイルとその近傍の
拡大断面図である。

【図１３】図１２の平面図である。

【図１４】図１２のうち通気孔の斜視図である。

【図１５】本発明の第７実施例に係る工業用炉の一部お
よび蓄熱燃焼用バーナのうちバーナタイルとその近傍の
拡大断面図である。

【図１６】図１５の平面図である。

【図１７】図１５において、パイロット火炎とメイン火
炎との位置関係を示す図である。

【図１８】本発明の工業用炉とその炉内の熱流束分布の
概略図である。

【図１９】図１８の工業用炉のＣＯ、ＮＯｘ生成量と炉
温との関係を示す図である。

【図２０】従来の蓄熱燃焼用バーナをもつ工業用炉とそ
の炉内の熱流束分布の概略図である。

【符号の説明】

１ 蓄熱燃焼用バーナ ２ 給気通路 ３ 排気通路 ４ 送風手段 ５ 炉体 １０ 枠体 ２０ 燃料噴射ノズル ２１ 一次空気パイプ ２２ バーナタイル ２３ 給排気面 ２４ 突出部 ２５ 燃料開放面 ２６ 通気孔 ２６Ｆ 平面 ２６Ｓ 副通気孔 ２７ ガイド溝 ３０ 蓄熱体 ３１ 隔壁 ４０ 切替機構 ４２ 給気通気用開口部 ４３ 排気通気用開口部 ４４ ディスク ６０、６１、６３ 副燃焼筒 １００ 工業用炉

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 良一 神奈川県横浜市鶴見区尻手２丁目１番53 号 日本ファーネス工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平７−113509（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−256423（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−225701（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−193837（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−184328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−195011（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−27326（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−64315（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−46138（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F23L 15/02 F23C 11/00 309 F23C 11/00 321 F23C 11/00 323 F23D 14/66

Claims (23)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給排が切替えられる通気孔が複数開口さ
   れた給排気面と、 該給排気面から突出された突出部と、 該突出部の内側から先端にわたって形成された噴射燃料
   を開放する燃料開放面と、 を有するバーナタイルを有しており、 該バーナタイルは炉体に固定されており、 前記通気孔の断面の少なくとも一部が前記給排気面にお
   いて前記突出部の断面と重なっておりこの重なった部分
   の前記突出部の外周側部に前記通気孔と同芯状にかつ軸
   方向に延びるガイド溝が形成されている、 工業用炉。
2. 【請求項２】 前記燃料開放面を前記突出部先端に向か
   って末拡がりに形成した請求項１記載の工業用炉。
3. 【請求項３】 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位
   に、前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレ
   ータを形成した請求項１記載の工業用炉。
4. 【請求項４】 前記通気孔を前記給排気面に近づく程絞
   り、かつ通気孔中心を前記給排気面に近づく程前記突出
   部の軸芯側に近づけた請求項１記載の工業用炉。
5. 【請求項５】 前記通気孔と前記燃料開放面をバーナタ
   イルに形成し、前記燃料開放面に一次（パイロット）空
   気供給パイプを連通させてその内部に燃料噴射ノズルを
   配設し、給排の切替えを回転ディスク切替式とした切替
   機構を設け、前記燃料噴射ノズルを回転ディスクの回転
   に合わせて回転可能とした請求項１記載の工業用炉。
6. 【請求項６】 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ
   前記突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位
   置まで延びる、直円筒状の副燃焼筒をさらに有する請求
   項１記載の工業用炉。
7. 【請求項７】 前記複数の通気孔を外周側から囲みかつ
   前記突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方位
   置まで延びる、先端部が絞られた筒状の副燃焼筒をさら
   に有し、該副燃焼筒の後端部に排ガス戻り穴を設けた請
   求項１記載の工業用炉。
8. 【請求項８】 前記給排気面に、前記通気孔の間の部位
   に、前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパレ
   ータを形成し、前記ガイド溝を有する前記突出部を外周
   側から囲みかつ前記エアノズルセパレータの前端から前
   記突出部と同芯状に軸方向に前記突出部の先端より前方
   位置まで延びる、筒状の副燃焼筒をさらに有する請求項
   １記載の工業用炉。
9. 【請求項９】 前記通気孔が、円筒状ノズルを斜めに延
   びる平面で切った形状を有しており、前記平面は、通気
   孔内面のうちバーナタイル軸芯から遠い部分に形成され
   ていて、下流方向に向って突出部軸芯の延長に近づく方
   向に傾けられている請求項１記載の工業用炉。
10. 【請求項１０】 前記バーナタイルには、前記突出部の
    先端面に開口して、通気孔を通る給気の一部を前記突出
    部の先端面の前方に供給することができる副通気孔が設
    けられている請求項１記載の工業用炉。
11. 【請求項１１】 前記工業用炉が、溶解炉、焼結炉、予
    熱炉、均熱炉、鍛造炉、加熱炉、焼鈍炉、容体化炉、メ
    ッキ炉、乾燥炉、調質炉、焼入れ炉、焼もどし炉、酸化
    還元炉、焼成炉、焼付炉、焙焼炉、溶解保持炉、前炉、
    ルツボ炉、ホモジナイジング炉、エージング炉、反応
    炉、蒸留炉、取鍋乾燥予熱炉、鋳型焼成予熱炉、焼準
    炉、ロー付け炉、浸炭炉、塗装乾燥炉、保持炉、窒化
    炉、ソルトバス炉、ガラス溶解炉、発電用ボイラを含む
    ボイラ、ごみ焼却炉を含む焼却炉、給湯装置、の何れか
    １種の炉である請求項１記載の工業用炉。
12. 【請求項１２】 給排が切替えられる通気孔が複数開口
    された給排気面と、該給排気面から突出された突出部
    と、 該突出部の内側から先端にわたって形成された噴射燃料
    を開放する燃料開放面と、 を有し、 前記通気孔の断面の少なくとも一部が前記給排気面にお
    いて前記突出部の断面と重なっておりこの重なった部分
    の前記突出部の外周側部に前記通気孔と同芯状 にかつ軸
    方向に延びるガイド溝が形成されている、 蓄熱燃焼用バーナ。
13. 【請求項１３】 前記燃料開放面を前記突出部先端に向
    かって末拡がりに形成した請求項１２記載の蓄熱燃焼用
    バーナ。
14. 【請求項１４】 前記給排気面に、前記通気孔の間の部
    位に、前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパ
    レータを形成した請求項１２記載の蓄熱燃焼用バーナ。
15. 【請求項１５】 前記通気孔を前記給排気面に近づく程
    絞り、かつ通気孔中心を前記給排気面に近づく程前記突
    出部の軸芯側に近づけた請求項１２記載の蓄熱燃焼用バ
    ーナ。
16. 【請求項１６】 前記通気孔と前記燃料開放面をバーナ
    タイルに形成し、前記燃料開放面に一次パイロット）空
    気供給パイプを連通させてその内部に燃料噴射ノズルを
    配設し、給排の切替えを回転ディスク切替式とした切替
    機構を設け、前記燃料噴射ノズルを回転ディスクの回転
    に合わせて回転可能とした請求項１２記載の蓄熱燃焼用
    バーナ。
17. 【請求項１７】 前記複数の通気孔を外周側から囲みか
    つ前記突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方
    位置まで延びる、直円筒状の副燃焼筒をさらに有する請
    求項１２記載の蓄熱燃焼用バーナ。
18. 【請求項１８】 前記複数の通気孔を外周側から囲みか
    つ前記突出部と同芯状に軸方向に突出部の先端より前方
    位置まで延びる、先端部が絞られた筒状の副燃焼筒をさ
    らに有し、該副燃焼筒の後端部に排ガス戻り穴を設けた
    請求項１２記載の蓄熱燃焼用バーナ。
19. 【請求項１９】 前記給排気面に、前記通気孔の間の部
    位に、前記突出部の突出方向に突出するエアノズルセパ
    レータを形成し、前記ガイド溝を有する前記突出部を外
    周側から囲みかつ前記エアノズルセパレータの前端から
    前記突出部と同芯状に軸方向に前記突出部の先端より前
    方位置まで延びる、筒状の副燃焼筒をさらに有する請求
    項１２記載の蓄熱燃焼用バーナ。
20. 【請求項２０】 前記通気孔が、円筒状ノズルを斜めに
    延びる平面で切った形状を有しており、前記平面は、通
    気孔内面のうちバーナタイル軸芯から遠い部分に形成さ
    れていて、下流方向に向って突出部軸芯の延長に近づく
    方向に傾けられている請求項１２記載の蓄熱燃焼用バー
    ナ。
21. 【請求項２１】 前記バーナタイルには、前記突出部の
    先端面に開口して、通気孔を通る給気の一部を前記突出
    部の先端面の前方に供給することができる副通気孔が設
    けられている請求項１２記載の蓄熱燃焼用バーナ。
22. 【請求項２２】 給排気面に形成された給排が切替えら
    れる複数の通気孔のうち給気孔として働らいている通気
    孔から給気を炉内に供給し、該給気の少なくとも一部を
    前記給排気面から前方に突出する突出部の外周側部の、
    前記突出部の断面と前記通気孔の断面とが重なった部分
    に形成された前記通気孔と同芯状にかつ軸方向に延びる
    ガイド溝内に流し、 前記給気が前記突出部の側面に沿って該突出部の先端に
    流れる間に炉内排ガスを該給気の流れに巻込んで炉内排
    ガスの一部を炉内に循環させ、 前記給気と該給気に巻込んだ炉内排ガスの一部との流れ
    が前記突出部の先端まで流れてきたときに前記突出部の
    内側に形成した燃料開放面から開放される燃料の流れと
    混合して前記突出部の前方に流し、炉の奥の方向に延び
    た燃焼領域を形成しつつ燃料を燃焼させる、 工程からなる工業用炉の燃焼方法。
23. 【請求項２３】 炉内で燃焼した排ガスを前記給排が切
    替えられる複数の通気孔のうち排気孔として働らいてい
    る通気孔を通して炉外に排出する工程をさらに有し、該
    排出工程では前記燃料開放面から炉内に開放される燃料
    の前記通気孔への短絡が燃料開放面先端が給排気面より
    前記突出部の長さだけ隔たっていることにより抑制され
    る、請求項２２記載の工業用炉の燃焼方法。