特許 7146193 排熱回収型バーナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-09-26

(45)【発行日】2022-10-04

(54)【発明の名称】排熱回収型バーナ

(51)【国際特許分類】

   F23L 15/00 20060101AFI20220927BHJP

   F23D 14/66 20060101ALI20220927BHJP

【ＦＩ】

F23L15/00 A

F23D14/66 C

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2019059907

(22)【出願日】2019-03-27

(65)【公開番号】P2020159634

(43)【公開日】2020-10-01

【審査請求日】2021-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000220262

【氏名又は名称】東京瓦斯株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】592187796

【氏名又は名称】株式会社ナリタテクノ

(73)【特許権者】

【識別番号】000006644

【氏名又は名称】日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000936

【氏名又は名称】特許業務法人青海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋元 直人

(72)【発明者】

【氏名】矢川 憲利

(72)【発明者】

【氏名】高田 秀伸

(72)【発明者】

【氏名】篠田 岳史

(72)【発明者】

【氏名】紺谷 省吾

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特表２０１０－５２８２４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１６２１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－０３７４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－００３８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０４７５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－１１２７０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１３－００６１１６７（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２００５－５５０８３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｌ １５／００

Ｆ２３Ｄ １４／６６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

燃焼用空気が流通する空気流通管と、
前記空気流通管の外側に位置し、少なくとも波板を含む板材を積層することで第１連通孔が複数形成され、排ガスを前記第１連通孔に流通させる第１積層体と、
前記空気流通管内に位置し、少なくとも波板を含む板材を積層することで第２連通孔が複数形成され、前記燃焼用空気を前記第２連通孔に流通させる第２積層体と、
を備え、
前記空気流通管と前記第１積層体とがロウ付け接合されており、
前記空気流通管と前記第２積層体とがロウ付け接合されており、
前記第１積層体が、前記空気流通管の長手方向に複数設けられ、
前記空気流通管の長手方向に互いに隣り合う前記第１積層体の間に、空隙が形成され、
前記第２積層体が、前記空気流通管の長手方向に複数設けられ、
前記空気流通管の長手方向に互いに隣り合う前記第２積層体の間に、空隙が形成される排熱回収型バーナ。

【請求項2】

前記空気流通管は、前記第１積層体よりも熱膨張率が大きな材質で構成される請求項１に記載の排熱回収型バーナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排熱回収型バーナに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、扁平した複数の熱交換パイプが波状金属薄板要素によって支持された排熱回収型バーナが開示されている。熱交換パイプには、燃焼用空気が流通し、波状金属薄板要素の隙間には、燃料ガスの燃焼によって生じた排ガスが流通する。かかる技術では、波状金属薄板要素の隙間を流通する排ガスの熱によって、熱交換パイプを流通する燃焼用空気が予熱される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特表２０１０－５２８２４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の技術では、波状金属薄板要素に伝わった排ガスの熱が熱交換パイプに十分に伝達されず、燃焼用空気を十分に予熱することができなかった。

【0005】

本発明は、このような課題に鑑み、燃焼用空気を十分に予熱することが可能な排熱回収型バーナを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、本発明の排熱回収型バーナは、燃焼用空気が流通する空気流通管と、空気流通管の外側に位置し、少なくとも波板を含む板材を積層することで第１連通孔が複数形成され、排ガスを第１連通孔に流通させる第１積層体と、空気流通管内に位置し、少なくとも波板を含む板材を積層することで第２連通孔が複数形成され、燃焼用空気を第２連通孔に流通させる第２積層体と、を備え、空気流通管と第１積層体とがロウ付け接合されており、空気流通管と第２積層体とがロウ付け接合されており、第１積層体が、空気流通管の長手方向に複数設けられ、空気流通管の長手方向に互いに隣り合う第１積層体の間に、空隙が形成され、第２積層体が、空気流通管の長手方向に複数設けられ、空気流通管の長手方向に互いに隣り合う第２積層体の間に、空隙が形成される。

【0007】

また、空気流通管は、第１積層体よりも熱膨張率が大きな材質で構成されてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、燃焼用空気を十分に予熱することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施形態による排熱回収型バーナの構成を示す斜視図である。

【図2】排熱回収型バーナの縦断面図である。

【図3】第１積層体の構成を示す部分拡大図である。

【図4】空気流通管の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態の態様について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

【0012】

図１は、本実施形態による排熱回収型バーナ１の構成を示す斜視図であり、図２は、排熱回収型バーナ１の縦断面図である。図２では、燃料ガスの流れの方向を実線の矢印で示し、燃料ガスの燃焼に用いられる空気（以下、燃焼用空気という）の流れの方向を一点鎖線の矢印で示し、燃料ガスの燃焼により生じた排ガスの流れの方向を破線の矢印で示している。

【0013】

排熱回収型バーナ１は、燃料ガスを燃焼用空気とともに燃焼させて炉内を加熱する。また、排熱回収型バーナ１では、燃料ガスの燃焼により生じた排ガスの熱を利用して、燃焼用空気の予熱が行われる。排熱回収型バーナ１は、筐体１０、内管１２、空気流通管１４、第１積層体１６、第２積層体１８、ガス管２０、パイロット保炎器２２、パイロットガス管２４を含む。

【0014】

筐体１０は、円筒状に形成されている。筐体１０は、例えば、炉の側壁を貫通する貫通孔に挿入される。筐体１０の先端３０（炉内側端）は、炉内に向かって開口している。なお、筐体１０は、中空であり、炉内に向かって開口していればよく、円筒状に限らない。

【0015】

内管１２は、円筒状に形成されている。内管１２の外径は、筐体１０の内径よりも小さい。内管１２は、筐体１０内に挿入されている。内管１２の中心軸は、筐体１０の中心軸と重なる。内管１２の先端３２（炉内側端）は、炉内に向かって開口しており、筐体１０の先端３０よりも突出している。

【0016】

空気流通管１４は、円筒状に形成されている。具体的には、空気流通管１４は、中心軸に垂直な断面の形状が真円となっている。空気流通管１４は、例えば、金属で構成される。空気流通管１４の外径は、内管１２の外径よりも小さい。空気流通管１４は、筐体１０と内管１２との間に挿入されている。空気流通管１４は、筐体１０および内管１２の長手方向に延在する。

【0017】

空気流通管１４の先端３４（炉内側端）は、炉内に向かって開口している。空気流通管１４の先端３４は、内管１２の先端３２と大凡面一に位置するように、筐体１０の先端３０よりも突出している。空気流通管１４における筐体１０内に位置する部分は、内管１２に並行している。空気流通管１４における筐体１０外に位置する部分は、筐体１０側に比べ先端３４側が内管１２に近くなるように、内管１２側に傾斜している。

【0018】

空気流通管１４は、内管１２の周囲に分散して複数配置される。例えば、複数の空気流通管１４は、筐体１０の内面付近から内管１２の外面付近に向かって、内管１２の中心軸周りに変位するように配置される。つまり、複数の空気流通管１４は、図１の破線で示すように、内管１２を中心とした渦状（径方向に連れて周方向に流れる形状）に配置される。なお、空気流通管１４の配置は、例示した渦状に限らない。

【0019】

空気流通管１４には、炉内とは反対側端から燃焼用空気が供給される。空気流通管１４に供給された燃焼用空気は、空気流通管１４内を流通し、空気流通管１４の先端３４から炉内に送入される。

【0020】

筐体１０の内面、内管１２の外面および空気流通管１４の外面で形成される空間には、第１積層体１６が設けられる。第１積層体１６は、空気流通管１４の外面に接する。なお、図２では、第１積層体１６をクロスハッチングで示している。

【0021】

図３は、第１積層体１６の構成を示す部分拡大図である。第１積層体１６は、波板４０および平板４２を含む。波板４０および平板４２は、例えば、金属で構成される。波板４０は、例えば、平板４２に略三角波状の波付き加工を施したものである。なお、波板４０は、略三角波状の波付き加工を施したものに限らず、例えば、正弦波状や台形波状の波付き加工を施したものであってもよい。

【0022】

第１積層体１６は、波板４０と平板４２とが交互に積層されて構成される。具体的には、第１積層体１６は、積層された波板４０および平板４２が、内管１２の周りに、一体的に渦状に巻回されて形成される。この際、積層された波板４０および平板４２は、積層方向が筐体１０の径方向となるように巻回される。

【0023】

このように、波板４０および平板４２が積層されることで、第１積層体１６には、筒状の第１連通孔４４が複数形成される。第１連通孔４４は、波板４０および平板４２の積層方向、および、波板４０および平板４２の巻回方向（筐体１０の周方向）にそれぞれ交差する方向（空気流通管１４の長手方向）に連通する。第１連通孔４４の開口形状は、略三角形となっている。そして、第１積層体１６の端面は、略三角形の開口が集合されたメッシュ状に形成される。第１連通孔４４は、炉内で生じた排ガスを炉外側に流通させる。

【0024】

なお、第１積層体１６は、波板４０と平板４２とが交互に積層された構成に限らず、波板４０のみが積層されて構成されてもよい。例えば、第１積層体１６は、台形波状の波板を積層することで、端面がハニカム構造（略正六角形を隙間なく並べた構造）となるように構成されてもよい。つまり、第１積層体１６は、少なくとも波板４０を含む板材を積層することで筒状の第１連通孔４４が複数形成されていればよい。

【0025】

図１および図２に示すように、第１積層体１６は、内管１２の外面と筐体１０の内面との間において径方向の全域に開展される。第１積層体１６は、空気流通管１４が設けられる部分が切り欠かれている。そして、空気流通管１４は、第１積層体１６が切り欠かれた部分に挿入される。

【0026】

排熱回収型バーナ１では、波板４０と平板４２とが互いにロウ付け接合されている。また、排熱回収型バーナ１では、第１積層体１６と空気流通管１４とが互いにロウ付け接合されている。具体的には、波板４０と空気流通管１４の外面とがロウ付け接合されており、平板４２と空気流通管１４の外面とがロウ付け接合されている。

【0027】

第１積層体１６の第１連通孔４４に排ガスが流通すると、排ガスの熱が波板４０および平板４２に伝わる。排熱回収型バーナ１では、波板４０と平板４２とがロウ付け接合されているため、波板４０および平板４２間で、排ガスの熱が相互に伝わり易い。

【0028】

排熱回収型バーナ１では、波板４０と空気流通管１４とがロウ付け接合されているため、波板４０に伝わった排熱ガスの熱が空気流通管１４に伝わり易い。また、排熱回収型バーナ１では、平板４２と空気流通管１４とがロウ付け接合されているため、平板４２に伝わった排熱ガスの熱が空気流通管１４に伝わり易い。空気流通管１４に伝わった熱は、空気流通管１４内を流通する燃焼用空気に伝わる。これにより、排熱回収型バーナ１では、燃焼用空気が十分に予熱される。

【0029】

また、空気流通管１４は、第１積層体１６の波板４０および平板４２よりも熱膨張率（具体的には、線膨張係数）が大きな材質で構成される。例えば、波板４０および平板４２は、線膨張係数が１０×１０^－６／Ｋ程度のフェライト系ステンレス鋼で構成される。一方、空気流通管１４は、線膨張係数が１７×１０^－６／Ｋ程度のオーステナイト系ステンレス鋼で構成される。

【0030】

空気流通管１４および第１積層体１６のロウ付け接合時には、ロウに加え、空気流通管１４および第１積層体１６が加熱される。上述のように、空気流通管１４の熱膨張率が第１積層体１６の熱膨張率よりも大きいため、空気流通管１４の外面および第１積層体１６は、ロウ付け接合で加熱された際に互いに密着する。つまり、排熱回収型バーナ１では、空気流通管１４と第１積層体１６とが十分に密着した状態でロウ付け接合される。その結果、排熱回収型バーナ１では、第１積層体１６に伝わった排ガスの熱を空気流通管１４に十分に伝えることができる。

【0031】

また、第１積層体１６は、空気流通管１４の長手方向に複数設けられる。空気流通管１４の長手方向に互いに隣り合う第１積層体１６の間には、空隙４６が形成される。なお、図２では、空気流通管１４の長手方向に第１積層体１６が２個設けられているが、空気流通管１４の長手方向に設けられる第１積層体１６の数は、２個に限らず、３個以上であってもよい。また、図２では、空気流通管１４の長手方向に空隙４６が１個設けられているが、空気流通管１４の長手方向に設けられる空隙４６の数は、１個に限らず、２個以上であってもよい。

【0032】

空隙４６部分における排ガスの流通断面積は、第１積層体１６部分における排ガスの流通断面積より、波板４０および平板４２の断面積分だけ大きい。このため、排熱回収型バーナ１では、空隙４６において排ガスの流れに乱流成分が発生する。排ガスの流れに乱流成分が発生するため、排熱回収型バーナ１では、排ガスの熱が空気流通管１４に伝わり易い。

【0033】

また、第１積層体１６を構成する波板４０および平板４２の肉厚、および、第１積層体１６の端面のメッシュサイズは、排ガスと接触する波板４０および平板４２の表面積が大きく、かつ、第１連通孔４４を流通する排ガスの圧損が大きくなり過ぎないように設定される。例えば、波板４０および平板４２の肉厚は、１００μｍ以上２００μｍ以下に設定される。また、第１積層体１６の端面のメッシュサイズは、１００ｃｐｓｉ以上１５０ｃｐｓｉ以下に設定される。なお、ｃｐｓｉは、１平方インチ当たりのセル数であり、メッシュ（開口）の細かさを表す単位である。

【0034】

空気流通管１４内には、第２積層体１８が設けられる。第２積層体１８は、空気流通管１４の内面に接する。なお、図２では、第２積層体１８をクロスハッチングで示している。

【0035】

図４は、空気流通管１４の断面図である。第２積層体１８は、波板５０および平板５２を含む。波板５０および平板５２は、例えば、金属で構成される。波板５０は、例えば、平板５２に略三角波状の波付き加工を施したものである。なお、波板５０は、略三角波状の波付き加工を施したものに限らず、例えば、正弦波状や台形波状の波付き加工を施したものであってもよい。

【0036】

第２積層体１８は、波板５０と平板５２とが交互に積層されて構成される。具体的には、第２積層体１８は、積層された波板５０および平板５２が、空気流通管１４の中心軸付近から中心軸周りに、一体的に渦状に巻回されて形成される。この際、積層された波板５０および平板５２は、積層方向が空気流通管１４の径方向となるように巻回される。

【0037】

このように、波板５０および平板５２が積層されることで、第２積層体１８には、筒状の第２連通孔５４が複数形成される。第２連通孔５４は、波板５０および平板５２の積層方向、および、波板５０および平板５２の巻回方向（空気流通管１４の周方向）にそれぞれ交差する方向（空気流通管１４の長手方向）に連通する。第２連通孔５４の開口形状は、略三角形となっている。そして、第２積層体１８の端面は、略三角形の開口が集合されたメッシュ状に形成される。第２連通孔５４は、空気流通管１４内において燃焼用空気を流通させる。

【0038】

なお、第２積層体１８は、少なくとも波板５０を含む板材を積層することで筒状の第２連通孔５４が複数形成されていればよい。

【0039】

排熱回収型バーナ１では、波板５０と平板５２とが互いにロウ付け接合されている。また、排熱回収型バーナ１では、第２積層体１８と空気流通管１４とが互いにロウ付け接合されている。具体的には、第２積層体１８の最外層が波板の場合、波板５０と空気流通管１４の内面とがロウ付け接合されており、第２積層体１８の最外層が平板５２の場合、平板５２と空気流通管１４の内面とがロウ付け接合されている。

【0040】

排熱回収型バーナ１では、第２積層体１８と空気流通管１４とがロウ付け接合されているため、空気流通管１４に伝わった排ガスの熱が第２積層体１８の波板５０および平板５２に伝わり易い。また、排熱回収型バーナ１では、波板５０と平板５２とがロウ付け接合されているため、波板５０および平板５２間で、排ガスの熱が相互に伝わり易い。波板５０および平板５２に伝わった熱は、第２連通孔５４を流通する燃焼用空気に伝わる。これにより、排熱回収型バーナ１では、燃焼用空気が十分に予熱される。

【0041】

図１および図２に示すように、第２積層体１８は、空気流通管１４の長手方向に複数設けられる。空気流通管１４の長手方向に互いに隣り合う第２積層体１８の間には、空隙５６が形成される。なお、図２では、空気流通管１４の長手方向に第２積層体１８が２個設けられているが、空気流通管１４の長手方向に設けられる第２積層体１８の数は、２個に限らず、３個以上であってもよい。また、図２では、空気流通管１４の長手方向に空隙５６が１個設けられているが、空気流通管１４の長手方向に設けられる空隙５６の数は、１個に限らず、２個以上であってもよい。

【0042】

空隙５６部分における燃焼用空気の流通断面積は、第２積層体１８部分における燃焼用空気の流通断面積より、波板５０および平板５２の断面積部分だけ大きい。このため、排熱回収型バーナ１では、空隙５６において燃焼用空気の流れに乱流成分が発生する。燃焼用空気の流れに乱流成分が発生するため、排熱回収型バーナ１では、空気流通管１４に伝わった熱が燃焼用空気に伝わり易い。

【0043】

また、第２積層体１８を構成する波板５０および平板５２の肉厚、および、第２積層体１８の端面のメッシュサイズは、燃焼用空気と接触する波板５０および平板５２の表面積が大きく、かつ、第２連通孔５４を流通する燃焼用空気の圧損が大きくなり過ぎないように設定される。波板５０および平板５２の肉厚は、第１積層体１６を構成する波板４０および平板４２の肉厚と等しくてもよいし異なっていてもよい。また、第２積層体１８の端面のメッシュサイズは、第１積層体１６の端面のメッシュサイズと等しくてもよいし異なっていてもよい。

【0044】

ガス管２０は、第１ガス管６０、第２ガス管６２、連結部６４および終端部６６を含む。第１ガス管６０および第２ガス管６２は、円筒状に形成される。第１ガス管６０および第２ガス管６２の外径は、内管１２の内径よりも小さい。第２ガス管６２の内径は、第１ガス管６０の内径に等しい。

【0045】

第１ガス管６０は、内管１２内に挿入されている。第１ガス管６０の中心軸は、内管１２の中心軸に重なる。第１ガス管６０の先端（炉内側端）は、内管１２の先端３２よりも突出している。

【0046】

第２ガス管６２は、内管１２外において第１ガス管６０の延長方向に延在している。第２ガス管６２の中心軸は、第１ガス管６０の中心軸の延長線と重なる。第１ガス管６０と第２ガス管６２との間には、第１ガス管６０と第２ガス管６２とを連結する連結部６４が設けられる。第１ガス管６０および第２ガス管６２は、連結部６４を通じて連通している。

【0047】

第２ガス管６２における連結部６４とは反対側の先端には、終端部６６が設けられる。終端部６６は、第２ガス管６２の先端を閉塞させる。終端部６６には、側面を貫通する主ガスノズル７０が設けられている。

【0048】

第１ガス管６０には、炉内とは反対側端から燃料ガスが供給される。燃料ガスは、例えば、都市ガスなどである。第１ガス管６０に供給された燃料ガスは、ガス管２０内（第１ガス管６０内および第２ガス管６２内）を流通し、終端部６６の主ガスノズル７０から、図２中の実線の矢印で示す方向に噴出される。

【0049】

上述のように空気流通管１４の先端３４側が内管１２側に傾斜しているため、空気流通管１４から送出された燃焼用空気は、主ガスノズル７０付近に移動する。そして、主ガスノズル７０から噴出された燃料ガスは、空気流通管１４から送出された燃焼用空気と混合されて燃焼する。これにより、主ガスノズル７０付近から広がる火炎が形成される。

【0050】

また、空気流通管１４から送出される燃焼用空気の流速は、比較的早い。このため、空気流通管１４から送出された燃焼用空気の周囲の圧力が低下する。そうすると、空気流通管１４から送出された燃焼用空気（図２中の一点鎖線の矢印）の周囲に存在する排ガスが、図２中の破線の矢印で示すように、燃焼用空気に巻き込まれ、燃焼用空気と排ガスとが混合される。その結果、燃料ガスは、燃焼用空気と共に排ガスとも混合されて燃焼する。排熱回収型バーナ１では、このような自己排ガス再循環が行われるため、低ＮＯｘ化することができる。

【0051】

主ガスノズル７０は、内管１２の先端３２から主ガスノズル７０までの距離Ｄ１が内管１２の内径Ｄ２の２倍以上となるように設けられる。このように主ガスノズル７０の位置を第１積層体１６から離隔することで、主ガスノズル７０付近で形成される火炎が第１連通孔４４に進入することを防止できる。

【0052】

主ガスノズル７０は、終端部６６においてガス管２０の中心軸周りに複数設けられる。これにより、終端部６６において火炎が分割して形成される（火炎が複数形成される）。炉内に供給する熱量を複数の火炎で発生させる場合の火炎の表面積の合計は、炉内に供給する熱量を１個の火炎で発生させる場合の火炎の表面積よりも大きい。火炎の表面積の合計が大きいと、火炎の表面から炉内への伝熱が効率よく行われる。その結果、排熱回収型バーナ１では、火炎に高温のホットスポットが形成されることが抑制され、低ＮＯｘ化することができる。

【0053】

主ガスノズル７０の開口方向は、ガス管２０の中心軸に対して所定の角度θ１となっている。つまり、角度θ１方向に燃料ガスが噴出されて火炎が延びる。所定の角度θ１は、ガス管２０の中心軸方向の炉長を考慮して設定される。具体的には、所定の角度θ１は、３０度以上９０度以下に設定される。例えば、炉長が長い場合には角度θ１が小さく設定され、炉長が短い場合には角度θ１が大きく設定される。このように主ガスノズル７０の開口方向を設定することで、炉内を均一に加熱することができる。

【0054】

連結部６４には、側面を貫通する補助ガスノズル７２が設けられている。補助ガスノズル７２は、内管１２の先端３２と主ガスノズル７０との間に位置する。ガス管２０内を流通する燃料ガスの一部は、補助ガスノズル７２から、図２中の実線の矢印で示す方向に噴出される。

【0055】

補助ガスノズル７２から噴出された燃料ガスは、空気流通管１４から送出された燃焼用空気および燃焼用空気に巻き込まれた排ガスと混合されて燃焼する。これにより、補助ガスノズル７２付近から広がる火炎が形成される。

【0056】

排熱回収型バーナ１では、補助ガスノズル７２が設けられているため、補助ガスノズル７２がない態様に比べ、火炎をより分割することができる。また、補助ガスノズル７２は、連結部６４においてガス管２０の中心軸周りに複数設けられる。このため、排熱回収型バーナ１では、補助ガスノズル７２が１個の態様に比べ、火炎をより分割することができる。つまり、排熱回収型バーナ１では、炉内に供給する熱量に対する火炎の表面積の合計がより大きくなり、より低ＮＯｘ化することができる。

【0057】

補助ガスノズル７２の開口方向は、ガス管２０の中心軸に対して所定の角度θ２となっている。つまり、角度θ２方向に燃料ガスが噴出されて火炎が延びる。所定の角度θ２は、主ガスノズル７０における角度θ１と等しく設定されてもよいし、異なるように設定されてもよい。

【0058】

補助ガスノズル７２の開口径は、主ガスノズル７０の開口径と等しくてもよいし、異なっていてもよい。また、補助ガスノズル７２の数は、主ガスノズル７０の数と等しくてもよいし、異なっていてもよい。例えば、補助ガスノズル７２による火炎は、主ガスノズル７０による火炎より小さくてもよい。

【0059】

内管１２の内面と第１ガス管６０の外面との間には、パイロット保炎器２２およびパイロットガス管２４が設けられている。パイロット保炎器２２は、第１ガス管６０を中心とする円形のカップ状に形成される。

【0060】

パイロット保炎器２２の炉内側端８０は、内管１２の先端３２よりも内管１２内に後退している。具体的には、パイロット保炎器２２の炉内側端８０は、内管１２の中心軸方向における内管１２の先端３２と筐体１０の先端３０との間に位置する。パイロット保炎器２２の炉内側端８０は、炉内に向かって開口している。一方、パイロット保炎器２２の炉外側端８２には、パイロット保炎器２２内と内管１２内とを仕切る底部８４が形成される。

【0061】

パイロットガス管２４は、パイロット保炎器２２よりも炉外側において、内管１２の長手方向に延在する。パイロットガス管２４は、パイロット保炎器２２の底部８４を貫通してパイロット保炎器２２内に連通している。

【0062】

パイロットガス管２４には、パイロット保炎器２２とは反対側からパイロット火炎用の燃料ガスが供給される。パイロットガス管２４に供給された燃料ガスは、パイロットガス管２４内を流通し、パイロット保炎器２２内に供給される。

【0063】

パイロット保炎器２２の底部８４には、底部８４を貫通する貫通孔８６が形成される。内管１２には、炉外側から燃焼用空気が供給される。内管１２に供給された燃焼用空気は、内管１２内を流通する。内管１２内を流通する燃焼用空気の一部は、底部８４の貫通孔８６を通ってパイロット保炎器２２内に供給される。

【0064】

パイロット保炎器２２内に供給された燃料ガスは、パイロット保炎器２２内に供給された燃焼用空気と混合されて燃焼する。これにより、パイロット保炎器２２の炉内側端８０付近から炉内側に向かって広がるパイロット火炎が形成される。パイロット保炎器２２は、パイロット火炎を保炎する。パイロット火炎は、主ガスノズル７０および補助ガスノズル７２から噴出される燃料ガスを着火させる火種として機能する。

【0065】

パイロットガス管２４には、ガス管２０とは独立して、炉の稼働中において常時、燃料ガスが供給される。また、内管１２には、空気流通管１４とは独立して、炉の稼働中において常時、燃焼用空気が供給される。つまり、主ガスノズル７０および補助ガスノズル７２における燃料ガスの流量に依らず、炉の稼働中において常時、パイロット火炎が形成される。

【0066】

パイロットガス管２４には、排熱回収型バーナ１に供給される燃料ガス全量の５％以上１５％以下の燃料ガスが供給される。また、内管１２には、排熱回収型バーナ１に供給される燃焼用空気全量の５％以上２５％以下の燃焼用空気が供給される。これらにより、パイロット火炎は、主ガスノズル７０および補助ガスノズル７２から噴出される燃料ガスを、確実に着火させることができる。

【0067】

また、パイロット火炎は、主ガスノズル７０から噴出される燃料ガスを、直接的に着火させる態様に限らない。パイロット火炎は、補助ガスノズル７２から噴出される燃料ガスを着火させ、補助ガスノズル７２で形成された火炎によって間接的に、主ガスノズル７０から噴出される燃料ガスを着火させてもよい。つまり、排熱回収型バーナ１では、補助ガスノズル７２を設けることで、パイロット保炎器２２から主ガスノズル７０への火炎の移りを滑らかにすることができる。

【0068】

以上のように、本実施形態の排熱回収型バーナ１では、燃焼用空気が流通する空気流通管１４と、排ガスが流通する第１連通孔４４が形成される第１積層体１６とがロウ付け接合されている。このため、本実施形態の排熱回収型バーナ１では、排ガスの熱が第１積層体１６から空気流通管１４に十分に伝達される。

【0069】

したがって、本実施形態の排熱回収型バーナ１によれば、燃焼用空気を十分に予熱することが可能となる。

【0070】

また、本実施形態の排熱回収型バーナ１では、空気流通管１４と、空気流通管１４内に設けられた第２積層体１８とがロウ付け接合されている。これにより、本実施形態の排熱回収型バーナ１では、空気流通管１４に伝わった熱が第２積層体１８に十分に伝達される。このため、本実施形態の排熱回収型バーナ１では、第２積層体１８を通じて、燃焼用空気を十分に予熱することが可能となる。

【0071】

以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【産業上の利用可能性】

【0072】

本発明は、排熱回収型バーナに利用することができる。

【符号の説明】

【0073】

１ 排熱回収型バーナ
１４ 空気流通管
１６ 第１積層体
１８ 第２積層体
４０、５０ 波板
４４ 第１連通孔
５４ 第２連通孔

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】