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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024111532
(43)【公開日】2024-08-19
(54)【発明の名称】工業炉及び工業炉の燃料供給方法
(51)【国際特許分類】
F23C 1/00 20060101AFI20240809BHJP
F23K 5/00 20060101ALI20240809BHJP
【ＦＩ】
F23C1/00 301
F23K5/00 302
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023016098
(22)【出願日】2023-02-06
(71)【出願人】
【識別番号】592017002
【氏名又は名称】三建産業株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】503360115
【氏名又は名称】国立研究開発法人科学技術振興機構
(74)【代理人】
【識別番号】100105175
【弁理士】
【氏名又は名称】山広 宗則
(74)【代理人】
【識別番号】100105197
【弁理士】
【氏名又は名称】岩本 牧子
(72)【発明者】
【氏名】三宅 智久
(72)【発明者】
【氏名】園田 高久
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 順一
【テーマコード（参考）】
3K068
3K091
【Ｆターム（参考）】
3K068AA02
3K068AA03
3K068AA05
3K068BA03
3K068BB05
3K068BB12
3K068CA24
3K068DA06
3K068EA03
3K068EA08
3K091AA20
3K091BB07
3K091BB26
3K091CC06
3K091CC23
3K091DD02
3K091DD10
(57)【要約】
【課題】簡易な設備で水素を効率的に燃焼させ安全性の高い工業炉及び工業炉の燃料供給方法を提供する。
【解決手段】炉壁３に設けられたバーナ１０に、第一開閉弁３１付きの第一配管１１を介して水素と、第二開閉弁３２付きの第二配管１２を介してガス燃料と、エア用開閉弁３３付きのエア配管１３を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉であって、第二配管１２から第三開閉弁３５付きの第三配管１５を分岐させ、第三配管１５をバーナ１０と第一配管１１に設けられた第一開閉弁３１との間に接続した。バーナ１０の消火前には、第一開閉弁３１をオフするとともに、第二開閉弁３２及び第三開閉弁３５をオンして、第一配管１１のバーナ１０と第一開閉弁３１間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させる。
【選択図】図１
【解決手段】炉壁３に設けられたバーナ１０に、第一開閉弁３１付きの第一配管１１を介して水素と、第二開閉弁３２付きの第二配管１２を介してガス燃料と、エア用開閉弁３３付きのエア配管１３を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉であって、第二配管１２から第三開閉弁３５付きの第三配管１５を分岐させ、第三配管１５をバーナ１０と第一配管１１に設けられた第一開閉弁３１との間に接続した。バーナ１０の消火前には、第一開閉弁３１をオフするとともに、第二開閉弁３２及び第三開閉弁３５をオンして、第一配管１１のバーナ１０と第一開閉弁３１間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続したことを特徴とする工業炉。
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続したことを特徴とする工業炉。
【請求項2】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉の燃料供給方法であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの消火前には、前記第一開閉弁をオフするとともに、前記第二開閉弁及び前記第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの消火前には、前記第一開閉弁をオフするとともに、前記第二開閉弁及び前記第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。
【請求項3】
前記水素をガス燃料と置換した後、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオフして消火することを特徴とする請求項２に記載の工業炉の燃料供給方法。
【請求項4】
前記バーナの着火前には、前記第一開閉弁をオフし、前記エア用開閉弁をオンするとともに、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁をオンするとともに前記第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする請求項２又は３に記載の工業炉の燃料供給方法。
【請求項5】
炉壁に設けられたバーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉の燃料供給方法であって、
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの着火前には、前記第一開閉弁をオフし、前記エア用開閉弁をオンするとともに、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁をオンするとともに前記第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。
前記第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、前記第三配管を前記バーナと前記第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続し、
前記バーナの着火前には、前記第一開閉弁をオフし、前記エア用開閉弁をオンするとともに、前記第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、前記第一配管の前記バーナと前記第一開閉弁間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁をオンするとともに前記第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする工業炉の燃料供給方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素とガスを混焼させる工業炉及びその工業炉の燃料供給方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、地球温暖化抑制の観点から、燃焼しても二酸化炭素を発生しない水素が新たな燃料として注目を集めていて水素を化石燃料と混合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【0003】
特許文献１に記載の発明（請求項５）は、ガス燃料に水素を含むものであるが、図４に示すように、別系統でガス燃料と水素をバーナに送って混焼させるものも知られています。
【0004】
図４に示すものは、工業炉１の炉体２の側壁３に設けられたバーナ１０に対して、水素（Ｈ2）と、ガス燃料と、燃焼用空気がそれぞれ供給されている。水素（Ｈ2）は、水素供給装置２１から第一配管１１を介してバーナ１０に送られ第一配管１１には途中、第一開閉弁（電磁弁）３１が設けられている。ガス燃料は、都市ガスやプロパンガスなどといった既存のガス（従来燃料）からなり、ガス供給装置２２から第二配管１２を介してバーナ１０に送られ第二配管１２には途中、第二開閉弁（電磁弁）３２が設けられている。燃焼用空気は、外気がブロワ２３でエア配管１３を介してバーナ１０に送られエア配管１３には途中、エア用開閉弁（電磁弁）３３が設けられている。
【0005】
このように水素を扱った工業炉では水素の燃焼を停止し消火した場合、配管（ここでは第一配管１１）内に水素が残ってしまう。特に、水素は燃焼速度が速く可燃範囲が広いため、配管内に逆火して大きい音が発せられる場合がある。
また、水素は分子量及び密度が小さいため配管から漏洩する場合あり、仮に漏洩した場合には水素爆発を起こすといった危険性がある。
また、水素は分子量及び密度が小さいため配管から漏洩する場合あり、仮に漏洩した場合には水素爆発を起こすといった危険性がある。
【0006】
そこで、図５に示すように、第一配管１１内の水素を窒素で置換する方法が知られている。
これは、窒素供給装置２４から窒素（Ｎ2）を供給する窒素用配管１４の端部を、バーナ１０と第一配管１１の第一開閉弁３１の間に接続して、水素の燃焼を停止し消火する場合には、第一開閉弁３１をオフ（閉鎖）するとともに、窒素用配管１４に設けられた窒素用開閉弁３４をオン（開放）して、窒素（Ｎ2）を第一配管１１の第一開閉弁３１からバーナ１０側に充填することで水素を窒素で置換させる。
これは、窒素供給装置２４から窒素（Ｎ2）を供給する窒素用配管１４の端部を、バーナ１０と第一配管１１の第一開閉弁３１の間に接続して、水素の燃焼を停止し消火する場合には、第一開閉弁３１をオフ（閉鎖）するとともに、窒素用配管１４に設けられた窒素用開閉弁３４をオン（開放）して、窒素（Ｎ2）を第一配管１１の第一開閉弁３１からバーナ１０側に充填することで水素を窒素で置換させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第７１８３３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、水素を窒素で置換させる方法では、窒素供給装置２４とともに窒素をあらたに設ける必要がある。
また、水素の燃焼を再開する場合には、第一配管１１に充填された窒素をまず排出させる必要があるので着火までに時間がかかるといった問題がある。
また、水素の燃焼を再開する場合には、第一配管１１に充填された窒素をまず排出させる必要があるので着火までに時間がかかるといった問題がある。
【0009】
そこで、本発明の目的とするところは、簡易な設備で水素を効率的に燃焼させ安全性の高い工業炉及び工業炉の燃料供給方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記の目的を達成するために、本発明の工業炉は、炉壁（３）に設けられたバーナ（１０）に、第一開閉弁（３１）付きの第一配管（１１）を介して水素と、第二開閉弁（３２）付きの第二配管（１２）を介してガス燃料と、エア用開閉弁（３３）付きのエア配管（１３）を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉（１）であって、
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続したことを特徴とする。
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続したことを特徴とする。
【0011】
また本発明の工業炉の燃料供給方法は、炉壁（３）に設けられたバーナ（１０）に、第一開閉弁（３１）付きの第一配管（１１）を介して水素と、第二開閉弁（３２）付きの第二配管（１２）を介してガス燃料と、エア用開閉弁（３３）付きのエア配管（１３）を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉（１）の燃料供給方法であって、
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続し、
前記バーナ（１０）の消火前には、前記第一開閉弁（３１）をオフするとともに、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオンして、前記第一配管（１１）の前記バーナ（１０）と前記第一開閉弁（３１）間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたことを特徴とする。
なお、ここで第二開閉弁（３２）をオンするとは、オフをオンすることに加え、オンの状態を維持することも含まれる。通常、消火前の燃焼時では、第二開閉弁（３２）はオンの状態である。
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続し、
前記バーナ（１０）の消火前には、前記第一開閉弁（３１）をオフするとともに、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオンして、前記第一配管（１１）の前記バーナ（１０）と前記第一開閉弁（３１）間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたことを特徴とする。
なお、ここで第二開閉弁（３２）をオンするとは、オフをオンすることに加え、オンの状態を維持することも含まれる。通常、消火前の燃焼時では、第二開閉弁（３２）はオンの状態である。
【0012】
また本発明は、前記水素をガス燃料と置換した後、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオフして消火することを特徴とする。
【0013】
また本発明は、前記バーナ（１０）の着火前には、前記第一開閉弁（３１）をオフし、前記エア用開閉弁（３３）をオンするとともに、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオンして、前記第一配管（１１）の前記バーナ（１０）と前記第一開閉弁（３１）間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁（３１）をオンするとともに前記第三開閉弁（３５）をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする。
なお、ここで第一開閉弁（３１）をオフするとは、オンをオフすることに加え、オフの状態を維持することも含む。消火時に第一開閉弁（３１）はオフにされるので通常はオフの状態である。
なお、ここで第一開閉弁（３１）をオフするとは、オンをオフすることに加え、オフの状態を維持することも含む。消火時に第一開閉弁（３１）はオフにされるので通常はオフの状態である。
【0014】
また本発明は、炉壁（３）に設けられたバーナ（１０）に、第一開閉弁（３１）付きの第一配管（１１）を介して水素と、第二開閉弁（３２）付きの第二配管（１２）を介してガス燃料と、エア用開閉弁（３３）付きのエア配管（１３）を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉（１）の燃料供給方法であって、
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続し、
前記バーナ（１０）の着火前には、前記第一開閉弁（３１）をオフし、前記エア用開閉弁（３３）をオンするとともに、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオンして、前記第一配管（１１）の前記バーナ（１０）と前記第一開閉弁（３１）間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁（３１）をオンするとともに前記第三開閉弁（３５）をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする。
なお、ここで第一開閉弁（３１）をオフするとは、オンをオフすることに加え、オフの状態を維持することも含む。消火時に第一開閉弁（３１）はオフにされるので通常はオフの状態である。
前記第二配管（１２）から第三開閉弁（３５）付きの第三配管（１５）を分岐させ、前記第三配管（１５）を前記バーナ（１０）と前記第一配管（１１）に設けられた第一開閉弁（３１）との間に接続し、
前記バーナ（１０）の着火前には、前記第一開閉弁（３１）をオフし、前記エア用開閉弁（３３）をオンするとともに、前記第二開閉弁（３２）及び第三開閉弁（３５）をオンして、前記第一配管（１１）の前記バーナ（１０）と前記第一開閉弁（３１）間をガス燃料だけとし、着火後に、前記第一開閉弁（３１）をオンするとともに前記第三開閉弁（３５）をオフして水素を炉内に供給するようにしたことを特徴とする。
なお、ここで第一開閉弁（３１）をオフするとは、オンをオフすることに加え、オフの状態を維持することも含む。消火時に第一開閉弁（３１）はオフにされるので通常はオフの状態である。
【0015】
なお、上記括弧内の記号は、図面および後述する発明を実施するための形態に掲載された対応要素または対応事項を示す。
【発明の効果】
【0016】
本発明の工業炉は、バーナに、第一開閉弁付きの第一配管を介して水素と、第二開閉弁付きの第二配管を介してガス燃料と、エア用開閉弁付きのエア配管を介して燃焼用空気をそれぞれ供給して水素とガスを混焼させる工業炉で、第二配管から第三開閉弁付きの第三配管を分岐させ、その第三配管をバーナと第一配管に設けられた第一開閉弁との間に接続したものであるので、第一開閉弁をオフ（閉鎖）にし、かつ第三開閉弁をオン（開放）することで第一配管においてバーナと第一開閉弁の間の水素をガス燃料に容易に置換することができる。
すなわち、従来のように水素を窒素で置換する場合には、窒素供給装置とともに窒素用の配管を新設する必要があるが、本発明では、既存のガス燃料の第二配管から分岐させた第三配管を第一配管に接続するように改造するだけでよいので設備費用を抑えられる。
また、水素を既存のガス燃料に置換することで爆発危険性の高い水素が漏洩することが防止されるので安心である。また、水素が配管内に逆火して大きい音が発せられることで酷く心労するといったことも避けられる。
なお、水素を置換するガス燃料は、水素より分子が大きく漏洩しにくいもので、しかも従来より使用されてきたものであるため、万一配管から漏洩することがあったとしても、有臭であり、既存のガス漏れ検知手段が活用できることにより安全に取り扱うことができる。
すなわち、従来のように水素を窒素で置換する場合には、窒素供給装置とともに窒素用の配管を新設する必要があるが、本発明では、既存のガス燃料の第二配管から分岐させた第三配管を第一配管に接続するように改造するだけでよいので設備費用を抑えられる。
また、水素を既存のガス燃料に置換することで爆発危険性の高い水素が漏洩することが防止されるので安心である。また、水素が配管内に逆火して大きい音が発せられることで酷く心労するといったことも避けられる。
なお、水素を置換するガス燃料は、水素より分子が大きく漏洩しにくいもので、しかも従来より使用されてきたものであるため、万一配管から漏洩することがあったとしても、有臭であり、既存のガス漏れ検知手段が活用できることにより安全に取り扱うことができる。
【0017】
また本発明の工業炉の燃料供給方法によれば、バーナの消火前には、第一開閉弁をオフするとともに、第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、第一配管のバーナと第一開閉弁間の水素をガス燃料と置換し水素を炉内に排出させるようにしたので、消火後、すなわち工業炉の非稼働時に逆火可能性が高い水素が第一配管内や炉内に残ることがないので安全である。ガス燃料は水素と比較して燃焼速度が遅いため逆火して大きい音を発することもない。
【0018】
さらに本発明の工業炉の燃料供給方法によれば、バーナの着火前には、第一開閉弁をオフし、エア用開閉弁をオンするとともに、第二開閉弁及び第三開閉弁をオンして、第一配管のバーナと第一開閉弁間をガス燃料だけとするので、着火前に水素が送られることはなく爆発危険性の高い水素が漏洩する心配もない。
そして、着火後に、第一開閉弁をオンするとともに第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたので、水素がバーナ側に送られるにしたがって第一配管に充填されたガス燃料が徐々にバーナ側に押し出され第一配管内が水素に置換されるので燃焼を容易に制御することができる。
そして、着火後に、第一開閉弁をオンするとともに第三開閉弁をオフして水素を炉内に供給するようにしたので、水素がバーナ側に送られるにしたがって第一配管に充填されたガス燃料が徐々にバーナ側に押し出され第一配管内が水素に置換されるので燃焼を容易に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の実施形態に係る工業炉の要部と燃料供給系統を示す一部断面図である。
【図4】従来例に係る工業炉の要部と燃料供給系統を示す一部断面図である。
【図5】従来例に係る工業炉の要部と別の燃料供給系統を示す一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図１を参照して、本発明の実施形態に係る工業炉１について説明する。なお、従来例と同様の構成には同一の符号を付した。
【0021】
本実施形態に係る工業炉１（ここでは、金属加熱炉を例に説明する）は、図１に示すように、断面略矩形状で、炉体２を構成する炉壁３にはバーナ１０が設けられ、そのバーナ１０からの火炎で水素（Ｈ2）をガス燃料と混焼させる炉１である。
【0022】
水素（Ｈ2）は、水素供給装置２１から第一配管１１を介してバーナ１０に送られ第一配管１１には途中、第一開閉弁（電磁弁）３１が設けられている。ガス燃料は、都市ガスやプロパンガスなどといった既存のガスからなり、ガス供給装置２２から第二配管１２を介してバーナ１０に送られ第二配管１２には途中、第二開閉弁（電磁弁）３２が設けられている。燃焼用空気は、外気がブロワ２３でエア配管１３を介してバーナ１０に送られエア配管１３には途中、エア用開閉弁（電磁弁）３３が設けられている。
【0023】
そして、燃料ガスを送る第二配管１２から第三開閉弁３５付きの第三配管１５を分岐させ、第三配管１５をバーナ１０と水素を送る第一配管１１に設けられた第一開閉弁３１との間に接続している。第三開閉弁３５は電磁弁で、第三開閉弁３５と第一開閉弁との間には逆止弁２５が設けられ、第一配管１１側から第二配管１２側に水素やガス燃料が流れ込まないようにしている。
ここでは、第三配管１５を第二配管１２に設けられた第二開閉弁３２とガス供給装置２２の間から分岐させているが、第二開閉弁３２とバーナ１０の間から分岐させるようにしてもよい。
また第一配管１１，第二配管１２及びエア配管１３には、開閉弁３１，３２，３３の他に流量を変えることができる絞り弁も設けられているが図示を省略している。
ここでは、第三配管１５を第二配管１２に設けられた第二開閉弁３２とガス供給装置２２の間から分岐させているが、第二開閉弁３２とバーナ１０の間から分岐させるようにしてもよい。
また第一配管１１，第二配管１２及びエア配管１３には、開閉弁３１，３２，３３の他に流量を変えることができる絞り弁も設けられているが図示を省略している。
【0024】
上記各開閉弁（電磁弁）３１，３２，３３，３５の開閉は、工業炉１の電気系統全体を制御する制御装置５００によって開閉弁３１，３２，３３，３５毎に実行される。
制御装置５００は、制御部であるＣＰＵ，制御用プログラムが格納されたＲＯＭやデータの書き込み，取り出し用のＲＡＭからなる記憶部を有していて、タイマーＴが接続されている。ここでは、外部タイマーＴを示したが内部タイマーを利用するようにしてもよい。
制御装置５００は、制御部であるＣＰＵ，制御用プログラムが格納されたＲＯＭやデータの書き込み，取り出し用のＲＡＭからなる記憶部を有していて、タイマーＴが接続されている。ここでは、外部タイマーＴを示したが内部タイマーを利用するようにしてもよい。
【0025】
制御装置５００は、燃焼時には、第一開閉弁３１，第二開閉弁３２，エア用開閉弁３３をオンした状態（開放した状態）で、かつ第三開閉弁３５をオフした状態（閉鎖した状態）とするが、消火時には、図２に示すような操作を実行させる。
【0026】
より具体的には、制御装置５００のＣＰＵは、バーナ１０の消火前には、先ず、第一開閉弁３１をオフする（すなわち、閉鎖状態とする）（ステップＳ１０１：以下、「ステップ」という語を省略する）。これにより、バーナ１０に水素が水素供給装置２１から流入することがカットされる。
【0027】
次に、制御装置５００のＣＰＵは、タイマーＴを一定時間にセットした後、オンして（Ｓ１０２）、第二開閉弁３２及び第三開閉弁３５をオンする（すなわち開放状態とする）（Ｓ１０３）。なお、ここで第二開閉弁３２をオンするとは、オフをオンすることに加え、オンの状態を維持することも含まれる。消火前の燃焼時では、第二開閉弁３２はオンの状態である。
これにより、第一配管１１のバーナ１０と第一開閉弁３１間に残っていた水素が炉内に排出させられ、水素がガス燃料と完全に置換される。
これにより、第一配管１１のバーナ１０と第一開閉弁３１間に残っていた水素が炉内に排出させられ、水素がガス燃料と完全に置換される。
【0028】
その後、タイマーＴがアップすると（Ｓ１０４）、第二開閉弁３２及び第三開閉弁３５をオフして（すなわち、閉鎖状態として）（Ｓ１０５）、バーナ１０側へのガス燃料の流入をカットして消火する（Ｓ１０６）。
【0029】
これによれば、水素がガス燃料に置換され、爆発危険性の高い水素が漏洩することが防止されるので、安心である。また、水素が配管内に逆火して大きい音が発せられることで酷く心労するといったことも避けられる。
なお、水素を置換するガス燃料は、水素より分子が大きく漏洩しにくいもので、しかも従来より使用されてきたものであるため、万一配管から漏洩することがあったとしても、有臭であり、既存のガス漏れ検知手段が活用できることにより安全に取り扱うことができる。
なお、水素を置換するガス燃料は、水素より分子が大きく漏洩しにくいもので、しかも従来より使用されてきたものであるため、万一配管から漏洩することがあったとしても、有臭であり、既存のガス漏れ検知手段が活用できることにより安全に取り扱うことができる。
【0030】
また制御装置５００は、着火時には、図３に示すような操作を実行させる。
【0031】
より具体的には、制御装置５００のＣＰＵは、バーナ１０の着火前には、先ず、第一開閉弁３１をオフにする（すなわち、閉鎖状態とする）（ステップＳ２０１：以下、「ステップ」という語を省略する）。なお、ここで第一開閉弁３１をオフするとは、オンをオフすることに加え、オフの状態を維持することも含む。消火時に第一開閉弁３１はオフにされるので通常はオフの状態である。
次にタイマーＴを一定時間にセットした後、オンして（Ｓ２０２）、エア用開閉弁３３をオンする（すなわち、開放状態とする）（Ｓ２０３）。これにより、バーナ１０に燃焼用空気が流れる。
次にタイマーＴを一定時間にセットした後、オンして（Ｓ２０２）、エア用開閉弁３３をオンする（すなわち、開放状態とする）（Ｓ２０３）。これにより、バーナ１０に燃焼用空気が流れる。
【0032】
次に、制御装置５００のＣＰＵは、タイマーＴがアップすると（Ｓ２０４）、第二開閉弁３２及び第三開閉弁３５をオンする（すなわち、開放状態とする）（Ｓ２０５，Ｓ２０６）。これにより、バーナ１０にガス燃料が送られ、第一配管１１の第一開閉弁３１よりバーナ１０側，第二配管１２及び第三配管１５にはガス燃料が充満した状態になっている。
【0033】
そして、制御装置５００のＣＰＵは、遅延なく着火（スパーク）を指示し（Ｓ２０７）、着火が完了すると（Ｓ２０８）、第一開閉弁３１をオンする（すなわち、開放状態とする）とともに第三開閉弁３５をオフして（すなわち、閉鎖状態として）水素を炉内に供給する（Ｓ２０９，Ｓ２１０）。
【0034】
その後、制御装置５００のＣＰＵは、温度制御を行い（Ｓ２１１）、工業炉１の燃焼を開始する。
【0035】
これによれば、着火前にバーナ１０に水素が送られることはなく、ガス燃料が送られて確実に着火された後に、水素がバーナ１０側に送られる。
このように水素がバーナ１０側に送られるにしたがって第一配管１１に充填されたガス燃料が徐々にバーナ１０側に押し出され第一配管１１内が水素に置換されるので燃焼を容易に制御することができる。
このように水素がバーナ１０側に送られるにしたがって第一配管１１に充填されたガス燃料が徐々にバーナ１０側に押し出され第一配管１１内が水素に置換されるので燃焼を容易に制御することができる。
【0036】
本実施形態では、工業炉１として金属加熱炉に適用した例について説明したが、熱処理炉，鍛造炉，溶解炉，取鍋予熱装置など燃焼式の熱設備に広く利用することができる。
【符号の説明】
【0037】
１ 工業炉
２ 炉体
３ 側壁
１０ バーナ
１１ 第一配管
１２ 第二配管
１３ エア配管
１４ 窒素用配管
１５ 第三配管
２１ 水素供給装置
２２ ガス供給装置
２３ ブロワ
２４ 窒素供給装置
２５ 逆止弁
３１ 第一開閉弁
３２ 第二開閉弁
３３ エア用開閉弁
３４ 窒素用開閉弁
３５ 第三開閉弁
５００ 制御装置
Ｔ タイマー
２ 炉体
３ 側壁
１０ バーナ
１１ 第一配管
１２ 第二配管
１３ エア配管
１４ 窒素用配管
１５ 第三配管
２１ 水素供給装置
２２ ガス供給装置
２３ ブロワ
２４ 窒素供給装置
２５ 逆止弁
３１ 第一開閉弁
３２ 第二開閉弁
３３ エア用開閉弁
３４ 窒素用開閉弁
３５ 第三開閉弁
５００ 制御装置
Ｔ タイマー
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】