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(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】2024-11-06
(45)【発行日】2024-11-14
(54)【発明の名称】ガス燃焼システム
(51)【国際特許分類】
F23C 9/08 20060101AFI20241107BHJP
F23C 3/00 20060101ALI20241107BHJP
【ＦＩ】
F23C9/08 402
F23C3/00 301
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021049514
(22)【出願日】2021-03-24
(65)【公開番号】P2022148004
(43)【公開日】2022-10-06
【審査請求日】2023-08-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000221834
【氏名又は名称】東邦瓦斯株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000648
【氏名又は名称】弁理士法人あいち国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】野口 英成
【審査官】柳本 幸雄
(56)【参考文献】
【文献】特開２００７－０４０６４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５５－０４０２０６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭６３－２３８３０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭６３－１７３６１３（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開昭５３－１１１５３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５９－０２７１０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５８－０００１２５（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１２－１６３３０３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－１１８３５８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０７１０４７８７（ＵＳ，Ｂ２）
【文献】特開２００８－２１７２７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ２３Ｃ ９／０８
Ｆ２３Ｃ ３／００
Ｆ２３Ｌ ７／００
Ｆ２３Ｃ ９９／００
Ｆ２３Ｎ ３／００
Ｆ２３Ｄ １４／１２
Ｆ１６Ｌ ５５／００
Ｆ１５Ｄ １／０２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記流路形成プレートには、第１流路形成プレートと、前記第１流路形成プレートに比べて前記縮小流路部の流路断面積が大きい第２流路形成プレートとがあり、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、前記第１流路形成プレートが用いられ、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、前記第２流路形成プレートが用いられる、ガス燃焼システム。
【請求項2】
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
２つの前記フランジ部の間には、２枚の前記流路形成プレートが挟持されており、
２枚の前記流路形成プレートには、前記縮小流路部を形成するための、偏心形状又は角形状の流路調整穴が形成されており、
２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置の変更により、前記縮小流路部の流路断面積を変更可能であり、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第１回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を第１の流路断面積とし、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第２回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を前記第１の流路断面積よりも大きな第２の流路断面積とする、ガス燃焼システム。
【請求項3】
前記ガスバーナにおいて、
２つの前記フランジ部は、前記流路形成プレートとの間にガスケットを挟み込んだ状態で複数のボルトの締め付けによって互いに締結されており、
２つの前記フランジ部の中心軸線が鉛直方向に向けられていることにより、前記流路形成プレート及び前記ガスケットの落下が防止されている、請求項１又は２に記載のガス燃焼システム。
【請求項4】
前記ガスバーナにおいて、
前記燃料管の先端部、前記空気管の先端部及び前記バーナノズルは、ラジアントチューブ内に配置されており、
前記バーナノズルによって前記ラジアントチューブ内に形成された火炎の放射熱によって、前記ラジアントチューブの外部を間接的に加熱するよう構成されている、請求項１又は２に記載のガス燃焼システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、燃料ガス又は水素と燃焼用空気とを燃焼させるガスバーナを有するガス燃焼システムに関する。
【背景技術】
【0002】
ガスバーナは、加熱炉等の工業用炉に用いられ、炉内の加熱対象物、雰囲気ガス等を加熱するものである。また、低炭素化を促進するために、ガスバーナには、都市ガス等の燃料ガスの他に水素を用いることがある。水素を燃焼させる場合には、燃料ガスを燃焼させる場合に比べて、ＮＯｘ（窒素酸化物）の排出量が多くなる。そのため、水素を燃焼させる場合には、ＮＯｘの排出量を抑制するために、燃焼後の排ガスを空気に混合させて燃焼に利用する排気再循環（ＥＧＲ）を行うことが考えられる。
【0003】
例えば、特許文献１に記載されたボイラにおいては、ボイラから排出された燃焼排ガスを燃焼用空気に混合する技術について開示されている。また、このボイラにおいては、送風機による燃焼用空気の供給量と、排ガス循環路に設けられたＥＧＲダンパによる、燃焼用空気に混合する燃焼排ガスの循環量とを調節することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平１１－１４８６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来のガスバーナにおいては、燃料ガス及び水素の両方を適宜切り換えて使用する工夫はなされていない。燃料ガスを燃焼させる場合には、空気に混合させる排ガスの循環量の割合が多いと、失火、燃焼不良等の要因になる。一方、水素を燃焼させる場合には、空気に混合させる排ガスの循環量の割合が少ないと、ＮＯｘの発生量が多くなる要因になる。
【0006】
特許文献１のボイラにおいては、送風機及びＥＧＲダンパの制御により、燃焼用空気に混合する燃焼排ガスの量を調整する。しかし、特許文献１のボイラにおいては、送風機及びＥＧＲダンパを制御するための電気的な制御装置が必要になる。また、特許文献１のボイラにおいては、ボイラにおいて燃料ガスと水素とを切り換えて使用することは考慮されていない。従って、燃料ガスと水素とを、電気的な制御装置を用いない簡単な方法によって切り換えて使用するためには、更なる工夫が必要とされる。
【0007】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、燃料ガスと水素とを、簡単な方法によって切り換えて使用することができるガスバーナを有するガス燃焼システムを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明の一態様は、
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、
前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記流路形成プレートには、第１流路形成プレートと、前記第１流路形成プレートに比べて前記縮小流路部の流路断面積が大きい第２流路形成プレートとがあり、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、前記第１流路形成プレートが用いられ、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、前記第２流路形成プレートが用いられる、ガス燃焼システムにある。
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、
前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記流路形成プレートには、第１流路形成プレートと、前記第１流路形成プレートに比べて前記縮小流路部の流路断面積が大きい第２流路形成プレートとがあり、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、前記第１流路形成プレートが用いられ、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、前記第２流路形成プレートが用いられる、ガス燃焼システムにある。
【0010】
本発明の他の態様は、
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、
前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
２つの前記フランジ部の間には、２枚の前記流路形成プレートが挟持されており、
２枚の前記流路形成プレートには、前記縮小流路部を形成するための、偏心形状又は角形状の流路調整穴が形成されており、
２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置の変更により、前記縮小流路部の流路断面積を変更可能であり、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第１回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を第１の流路断面積とし、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第２回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を前記第１の流路断面積よりも大きな第２の流路断面積とする、ガス燃焼システムにある。
ガスバーナを用いたガス燃焼システムであって、
前記ガスバーナは、
燃料ガス又は水素が導入される燃料管と、燃焼用空気が導入される空気管と、前記燃料管の先端部に設けられて、燃料ガス又は水素と燃焼用空気との燃焼が行われるバーナノズルと、前記バーナノズルによって燃焼が行われた後の排ガスが流れる排ガス管と、前記排ガス管から一部の前記排ガスが分流する分岐管と、前記分岐管から流入する前記排ガスと純空気とが混合された排ガス混合空気を前記燃焼用空気として前記空気管に導入するための混合導入管と、を備え、
前記分岐管は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部が締結された構造を有しており、
２つの前記フランジ部の間には、前記分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部を形成する流路形成プレートが交換可能に挟持されており、
２つの前記フランジ部の間には、２枚の前記流路形成プレートが挟持されており、
２枚の前記流路形成プレートには、前記縮小流路部を形成するための、偏心形状又は角形状の流路調整穴が形成されており、
２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置の変更により、前記縮小流路部の流路断面積を変更可能であり、
前記ガス燃焼システムにおいて、
前記燃料管に導入される燃料ガスと燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第１燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第１回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を第１の流路断面積とし、
前記燃料管に導入される水素と燃焼用空気との燃焼が前記バーナノズルにおいて行われる第２燃焼状態においては、２枚の前記流路形成プレートの相対的な回動位置を第２回動位置にして、前記縮小流路部の流路断面積を前記第１の流路断面積よりも大きな第２の流路断面積とする、ガス燃焼システムにある。
【発明の効果】
【0011】
前記一態様および前記他の態様のガス燃焼システムにおいて、ガスバーナは、排気再循環を行う際に、燃料ガス及び水素のいずれを用いても、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制して燃焼を行うことができるものである。具体的には、排ガス管から分岐され、２つに分断された分岐管のフランジ部の間に、流路形成プレートを挟持させている。また、流路形成プレートには、分岐管における流路断面積が最も縮小した縮小流路部が形成されている。
【0012】
ガスバーナの使用時には、縮小流路部の流路断面積が異なる２つの流路形成プレートを準備する。そして、燃料ガスを燃焼させる場合には、縮小流路部の流路断面積が小さい方の流路形成プレートを、２つの分岐管のフランジ部の間に挟持させる。これにより、燃料ガスを用いる場合には、純空気に排ガスを混合する割合を少なくして、失火、燃焼不良等の発生を抑制することができる。
【0013】
一方、水素を用いる場合には、縮小流路部の流路断面積が大きい方の流路形成プレートを、２つの分岐管のフランジ部の間に挟持させる。これにより、水素を用いる場合には、純空気（フレッシュエア）に排ガスを混合する割合を多くして、ＮＯｘの発生を抑制することができる。なお、燃料ガスを用いる場合には、ＮＯｘの発生が少なく抑えられており、水素を用いる場合には、失火、燃焼不良等の発生が少なく抑えられている。
【0014】
前記ガスバーナによれば、燃料ガスと水素とを、流路形成プレートを用いた簡単な方法によって切り換えて使用することができる。
【0015】
前記ガスバーナを有する前記一態様のガス燃焼システムにおいては、縮小流路部の流路断面積が異なる第１流路形成プレート及び第２流路形成プレートの２種類を用いる。そして、燃料ガスを燃焼させる場合には、第１流路形成プレートを用いた第１燃焼状態を形成し、水素を燃焼させる場合には、第２流路形成プレートを用いた第２燃焼状態を形成する。
【0016】
前記一態様のガス燃焼システムによれば、燃料ガスと水素とを、流路形成プレートを用いた簡単な方法によって切り換えて使用することができる。
【0017】
前記ガスバーナを有する前記他の態様のガス燃焼システムにおいては、ガスバーナにおける、２つの分岐管のフランジ部の間に、偏心形状又は角形状の流路調整穴が形成された２枚の流路形成プレートが挟持されている。また、２枚の流路形成プレートの相対的な回動位置の変更により、２枚の流路形成プレートによる縮小流路部の流路断面積を変更可能である。そして、燃料ガスを燃焼させる場合には、２枚の流路形成プレートの相対的な回動位置を第１回動位置にした第１燃焼状態を形成し、水素を燃焼させる場合には、２枚の流路形成プレートの相対的な回動位置を第２回動位置にした第２燃焼状態を形成する。
【0018】
前記他の態様のガス燃焼システムによれば、燃料ガスと水素とを、流路形成プレートを用いた簡単な方法によって切り換えて使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【発明を実施するための形態】
【0020】
前述したガスバーナ及びガス燃焼システムにかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態のガスバーナ１は、図１に示すように、燃料管２、空気管３、バーナノズル２２、排ガス管４、分岐管５及び混合導入管６を備える。燃料管２は、燃料ガスＦ又は水素Ｈが切り換えられて導入されるものである。空気管３は、燃焼用空気Ａ２が導入されるものである。バーナノズル２２は、燃料管２の先端部に設けられて、燃料ガスＦ又は水素Ｈと燃焼用空気Ａ２との燃焼が行われるものである。
＜実施形態１＞
本形態のガスバーナ１は、図１に示すように、燃料管２、空気管３、バーナノズル２２、排ガス管４、分岐管５及び混合導入管６を備える。燃料管２は、燃料ガスＦ又は水素Ｈが切り換えられて導入されるものである。空気管３は、燃焼用空気Ａ２が導入されるものである。バーナノズル２２は、燃料管２の先端部に設けられて、燃料ガスＦ又は水素Ｈと燃焼用空気Ａ２との燃焼が行われるものである。
【0021】
排ガス管４は、バーナノズル２２によって燃焼が行われた後の排ガスＧ２が流れるものである。分岐管５は、排ガス管４から分岐して形成され、排ガス管４から一部の排ガスＧ２が分流するものである。混合導入管６は、分岐管５から流入する排ガスＧ２と純空気（フレッシュエア）Ａ１とが混合された排ガス混合空気Ａ２を燃焼用空気Ａ２として空気管３に導入するためのものである。
【0022】
図２～図４に示すように、分岐管５は、２つに分断されるとともに、分断された端部に設けられた２つのフランジ部５１が締結された構造を有している。２つのフランジ部５１の間には、分岐管５における流路断面積が最も縮小した縮小流路部５２１を形成する流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂが交換可能に挟持されている。
【0023】
以下に、本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０について詳説する。
（ガスバーナ１）
図１に示すように、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、加熱炉等の工業用炉７に用いられ、燃料ガスＦ又は水素Ｈを用いて燃焼を行い、炉内の加熱対象物、雰囲気ガスＮ等を加熱するものである。本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、通常時には、水素Ｈを用いて燃焼を行い、水素Ｈを用いないバックアップ時には、都市ガス等の燃料ガスＦを用いて燃焼を行うものである。水素Ｈを主に用いることにより、一酸化炭素、二酸化炭素等の排出量が低減される。本形態のガスバーナ１は、加熱空間を有するタンク形状の工業用炉７の上部に配置されている。
（ガスバーナ１）
図１に示すように、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、加熱炉等の工業用炉７に用いられ、燃料ガスＦ又は水素Ｈを用いて燃焼を行い、炉内の加熱対象物、雰囲気ガスＮ等を加熱するものである。本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、通常時には、水素Ｈを用いて燃焼を行い、水素Ｈを用いないバックアップ時には、都市ガス等の燃料ガスＦを用いて燃焼を行うものである。水素Ｈを主に用いることにより、一酸化炭素、二酸化炭素等の排出量が低減される。本形態のガスバーナ１は、加熱空間を有するタンク形状の工業用炉７の上部に配置されている。
【0024】
（バーナボディ１１）
図１に示すように、ガスバーナ１は、燃料管２及び空気管３の各基端側部分が内部に配置されたバーナボディ１１を備える。バーナボディ１１の内部には、空気管３の基端部に連通された、燃焼用空気Ａ２の流入室１１２が形成されている。また、バーナボディ１１の内部であって空気管３の外周側には、排気ボディ管部１１１が形成されている。排気ボディ管部１１１と空気管３との間には、燃焼ガスＧ１（排ガスＧ２）が流れる燃焼ガス流路１１３が形成されている。
図１に示すように、ガスバーナ１は、燃料管２及び空気管３の各基端側部分が内部に配置されたバーナボディ１１を備える。バーナボディ１１の内部には、空気管３の基端部に連通された、燃焼用空気Ａ２の流入室１１２が形成されている。また、バーナボディ１１の内部であって空気管３の外周側には、排気ボディ管部１１１が形成されている。排気ボディ管部１１１と空気管３との間には、燃焼ガスＧ１（排ガスＧ２）が流れる燃焼ガス流路１１３が形成されている。
【0025】
（燃料管２）
図１に示すように、燃料管２は、燃料供給源１２Ｆ，１２Ｈから燃料ガスＦ又は水素Ｈが供給されるものである。燃料管２の基端部には、燃料ガスＦの燃料供給源１２Ｆと水素Ｈの燃料供給源１２Ｈとが適宜切り替えられて接続される。燃料管２の中心部には、燃料ガスＦ又は水素Ｈと燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２との混合気に着火するためのスパークロッド２３が配置されている。燃料管２の内側には、燃料ガスＦ又は水素Ｈが流れる燃料流路２１が形成されている。
図１に示すように、燃料管２は、燃料供給源１２Ｆ，１２Ｈから燃料ガスＦ又は水素Ｈが供給されるものである。燃料管２の基端部には、燃料ガスＦの燃料供給源１２Ｆと水素Ｈの燃料供給源１２Ｈとが適宜切り替えられて接続される。燃料管２の中心部には、燃料ガスＦ又は水素Ｈと燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２との混合気に着火するためのスパークロッド２３が配置されている。燃料管２の内側には、燃料ガスＦ又は水素Ｈが流れる燃料流路２１が形成されている。
【0026】
（空気管３）
図１に示すように、空気管３は、インナーチューブとも呼ばれ、空気供給源としての送風機１３及び混合導入管６から燃焼用空気Ａ２が供給されるものである。空気管３の基端部には、混合導入管６が接続されている。空気管３の内側には、燃料管２が挿通されるとともに、純空気Ａ１と排ガスＧ２とが混合された燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２が流れる空気流路３１が形成されている。空気流路３１は、環形状の断面を有する。
図１に示すように、空気管３は、インナーチューブとも呼ばれ、空気供給源としての送風機１３及び混合導入管６から燃焼用空気Ａ２が供給されるものである。空気管３の基端部には、混合導入管６が接続されている。空気管３の内側には、燃料管２が挿通されるとともに、純空気Ａ１と排ガスＧ２とが混合された燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２が流れる空気流路３１が形成されている。空気流路３１は、環形状の断面を有する。
【0027】
（バーナノズル２２）
図１に示すように、バーナノズル２２は、燃料管２の先端部において燃料ガスＦ又は水素Ｈを噴出させるものである。バーナノズル２２は、空気管３の内側に配置されている。バーナノズル２２から噴出される燃料ガスＦ又は水素Ｈは、空気管３の内側において排ガス混合空気Ａ２と燃焼されて、火炎Ｋを形成する。
図１に示すように、バーナノズル２２は、燃料管２の先端部において燃料ガスＦ又は水素Ｈを噴出させるものである。バーナノズル２２は、空気管３の内側に配置されている。バーナノズル２２から噴出される燃料ガスＦ又は水素Ｈは、空気管３の内側において排ガス混合空気Ａ２と燃焼されて、火炎Ｋを形成する。
【0028】
（ラジアントチューブ３２）
図１に示すように、燃料管２の先端部、空気管３の先端部及びバーナノズル２２は、ラジアントチューブ３２内に配置されている。本形態のガスバーナ１は、バーナノズル２２によってラジアントチューブ３２内に形成された火炎Ｋの放射伝熱及び対流伝熱によって、ラジアントチューブ３２の外部を間接的に加熱するよう構成されている。
図１に示すように、燃料管２の先端部、空気管３の先端部及びバーナノズル２２は、ラジアントチューブ３２内に配置されている。本形態のガスバーナ１は、バーナノズル２２によってラジアントチューブ３２内に形成された火炎Ｋの放射伝熱及び対流伝熱によって、ラジアントチューブ３２の外部を間接的に加熱するよう構成されている。
【0029】
ラジアントチューブ３２の内側には、バーナノズル２２から噴出される燃料ガスＦ又は水素Ｈと、空気管３から噴出される排ガス混合空気Ａ２との燃焼後に生じる燃焼ガスＧ１が流れる燃焼ガス流路３２１が形成されている。ラジアントチューブ３２は、アウターチューブとも呼ばれ、空気管３の先端側部分の全体を覆い、燃焼ガスＧ１が外部に漏れないよう、先端部が閉塞されている。燃焼ガスＧ１と排ガスＧ２とは明確に区分されない。本形態においては、バーナノズル２２における燃焼後に、ラジアントチューブ３２を介して放射熱を生じさせるものを燃焼ガスＧ１といい、バーナボディ１１から排気されるものを排ガスＧ２という。
【0030】
図１に示すように、燃焼ガス流路３２１は、空気管３とラジアントチューブ３２との間に形成されており、環形状の断面を有する。燃焼ガス流路３２１は、排気ボディ管部１１１の燃焼ガス流路１１３に接続されている。燃焼ガス流路３２１を燃焼ガスＧ１が流れる際に、ラジアントチューブ３２から放射される放射熱によって、工業用炉７の炉内が加熱される。ラジアントチューブ３２の基端部は、バーナボディ１１内に形成された排気ボディ管部１１１に接続されている。
【0031】
（排ガス管４）
図１に示すように、排ガス管４は、バーナボディ１１の排気ボディ管部１１１に接続されており、排気ボディ管部１１１から排気用の煙突４１へと繋がっている。バーナノズル２２における燃焼後の排ガスＧ２は、排気ボディ管部１１１の燃焼ガス流路１１３から排ガス管４の排ガス流路４０へ流れ、煙突４１から大気へ排気される。
図１に示すように、排ガス管４は、バーナボディ１１の排気ボディ管部１１１に接続されており、排気ボディ管部１１１から排気用の煙突４１へと繋がっている。バーナノズル２２における燃焼後の排ガスＧ２は、排気ボディ管部１１１の燃焼ガス流路１１３から排ガス管４の排ガス流路４０へ流れ、煙突４１から大気へ排気される。
【0032】
（分岐管５）
図１に示すように、排ガス管４の途中には、排ガスＧ２を燃焼用空気Ａ２の一部として再循環させるための分岐管５が接続されている。排ガス管４を流れる排ガスＧ２の一部は、分岐管５へ流入する。分岐管５は、排ガス管４と混合導入管６とを繋ぐ状態に形成されている。分岐管５には、分岐流路５０が形成されている。分岐管５の中間部分５００は、鉛直方向に沿って形成されている。図２に示すように、分岐管５は、中間部分５００において２つに分断され、上側の分岐管５の端部と下側の分岐管５の端部とのそれぞれには、外周側に突出するフランジ部５１が形成されている。
図１に示すように、排ガス管４の途中には、排ガスＧ２を燃焼用空気Ａ２の一部として再循環させるための分岐管５が接続されている。排ガス管４を流れる排ガスＧ２の一部は、分岐管５へ流入する。分岐管５は、排ガス管４と混合導入管６とを繋ぐ状態に形成されている。分岐管５には、分岐流路５０が形成されている。分岐管５の中間部分５００は、鉛直方向に沿って形成されている。図２に示すように、分岐管５は、中間部分５００において２つに分断され、上側の分岐管５の端部と下側の分岐管５の端部とのそれぞれには、外周側に突出するフランジ部５１が形成されている。
【0033】
分岐管５の中間部分５００が鉛直方向に沿って形成されていることにより、２つのフランジ部５１の中心軸線Ｏが鉛直方向に向けられている。流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂ及びガスケット５３は、鉛直方向に対して直交する方向から、２つのフランジ部５１の間に差し込まれる。この構成により、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを交換する際、又は流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂ及びガスケット５３を組み付ける際に、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂ及びガスケット５３が落下することが防止されている。そのため、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを交換すること、及び流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂ及びガスケット５３を組み付けることが容易である。
【0034】
図２及び図３に示すように、２つのフランジ部５１として、上側の分岐管５のフランジ部５１及び下側の分岐管５のフランジ部５１は、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂとの間にガスケット５３を挟み込んだ状態で複数のボルト５１２及びナット５１３の締め付けによって互いに締結されている。換言すれば、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、その両側に配置されたガスケット５３を介して、上側の分岐管５のフランジ部５１と下側の分岐管５のフランジ部５１との間に挟持されている。
【0035】
図２に示すように、各フランジ部５１には、複数のボルト５１２が挿通される複数の挿通孔５１１が形成されている。ガスケット５３にも、複数のボルト５１２が挿通される複数の挿通孔５３１が形成されている。ガスケット５３は、樹脂、ゴム、エラストマー、繊維材、金属等の材料によって構成されている。ガスケット５３には、流路形成穴５２２よりも大きな貫通穴が形成されている。
【0036】
（流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂ）
図２～図４に示すように、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、円板の中心部に流路形成穴５２２が形成された円環形状のプレートとして形成されている。流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、縮小流路部５２１を形成する流路形成穴５２２の大きさが異なる複数種類のものを用いる。図３及び図４においては、大きさが異なる２つの流路形成穴５２２を実線及び二点鎖線によって示す。
図２～図４に示すように、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、円板の中心部に流路形成穴５２２が形成された円環形状のプレートとして形成されている。流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、縮小流路部５２１を形成する流路形成穴５２２の大きさが異なる複数種類のものを用いる。図３及び図４においては、大きさが異なる２つの流路形成穴５２２を実線及び二点鎖線によって示す。
【0037】
流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの流路形成穴５２２の流路断面積は、分岐管５の分岐流路５０の流路断面積よりも小さい。２つの分岐管５の各フランジ部５１の間に挟持する流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを他の流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂに交換することにより、分岐管５を流れる排ガスＧ２の流量を変更することができる。流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、金属材料、セラミック材料等によって構成されている。
【0038】
本形態の流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂは、複数のボルト５１２が周方向Ｃに並んで配置された領域の内周側に配置されている。一方、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂには、複数のボルト５１２が挿通される複数の挿通孔が形成されていてもよい。
【0039】
流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの流路形成穴５２２は、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの中心部に１つ形成される以外にも、例えば、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの適宜箇所に複数形成されていてもよい。
【0040】
（混合導入管６）
図１に示すように、混合導入管６は、送風機１３の送風管１３１に分岐管５が接続された部位と、バーナボディ１１とを接続する配管として形成されている。混合導入管６の導入流路６０は、バーナボディ１１の流入室１１２に接続されている。混合導入管６には、送風管１３１を流れる純空気Ａ１と、分岐管５を流れる排ガスＧ２とが混合された、燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２が流れる。
図１に示すように、混合導入管６は、送風機１３の送風管１３１に分岐管５が接続された部位と、バーナボディ１１とを接続する配管として形成されている。混合導入管６の導入流路６０は、バーナボディ１１の流入室１１２に接続されている。混合導入管６には、送風管１３１を流れる純空気Ａ１と、分岐管５を流れる排ガスＧ２とが混合された、燃焼用空気Ａ２としての排ガス混合空気Ａ２が流れる。
【0041】
混合導入管６に分岐管５が接続される部位には、送風機１３から送られる純空気Ａ１に排ガスＧ２を混合するためのベンチュリミキサ６１が配置されている。ベンチュリミキサ６１は、純空気Ａが流れる際の負圧力を利用して排ガスＧ２を混合させるように構成されている。純空気Ａ１がベンチュリミキサ６１のノズルを通過するときには、ノズルの外周部が負圧状態になり、この負圧力によって、ノズルに接続された接続部から排ガスＧ２が吸引され、排ガスＧ２が混合された純空気Ａ１がノズルから吹き出される。
【0042】
（ガス燃焼システム１０）
図１に示すように、本形態においては、ガスバーナ１を用いたガス燃焼システム１０が形成されている。ガス燃焼システム１０においては、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂとして、縮小流路部５２１の流路断面積が異なる第１流路形成プレート５２Ａ及び第２流路形成プレート５２Ｂの２種類を用いる。そして、ガスバーナ１において燃料ガスＦを燃焼させる場合には、第１流路形成プレート５２Ａを用いた第１燃焼状態を形成し、ガスバーナ１において水素Ｈを燃焼させる場合には、第２流路形成プレート５２Ｂを用いた第２燃焼状態を形成する。
図１に示すように、本形態においては、ガスバーナ１を用いたガス燃焼システム１０が形成されている。ガス燃焼システム１０においては、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂとして、縮小流路部５２１の流路断面積が異なる第１流路形成プレート５２Ａ及び第２流路形成プレート５２Ｂの２種類を用いる。そして、ガスバーナ１において燃料ガスＦを燃焼させる場合には、第１流路形成プレート５２Ａを用いた第１燃焼状態を形成し、ガスバーナ１において水素Ｈを燃焼させる場合には、第２流路形成プレート５２Ｂを用いた第２燃焼状態を形成する。
【0043】
より具体的には、図３及び図４に示すように、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂには、第１流路形成プレート５２Ａと、第１流路形成プレート５２Ａに比べて縮小流路部５２１の流路断面積が大きい第２流路形成プレート５２Ｂとがある。燃料管２に導入される燃料ガスＦと排ガス混合空気Ａ２との燃焼がバーナノズル２２において行われる第１燃焼状態においては、第１流路形成プレート５２Ａが用いられる。また、燃料管２に導入される水素Ｈと排ガス混合空気Ａ２との燃焼がバーナノズル２２において行われる第２燃焼状態においては、第２流路形成プレート５２Ｂが用いられる。
【0044】
（第１流路形成プレート５２Ａの他の構成）
第１流路形成プレート５２Ａは、流路形成穴５２２を有しない、分岐管５を閉塞するプレートとしてもよい。この場合には、燃料ガスＦを用いて燃焼を行う場合には、排ガスＧの再循環は行わず、燃料ガスＦと純空気Ａ１とを燃焼させることができる。この分岐管５を閉塞する第１流路形成プレート５２Ａは、燃料ガスＦを燃焼させる際に、排気再循環が不要な場合に有効である。
第１流路形成プレート５２Ａは、流路形成穴５２２を有しない、分岐管５を閉塞するプレートとしてもよい。この場合には、燃料ガスＦを用いて燃焼を行う場合には、排ガスＧの再循環は行わず、燃料ガスＦと純空気Ａ１とを燃焼させることができる。この分岐管５を閉塞する第１流路形成プレート５２Ａは、燃料ガスＦを燃焼させる際に、排気再循環が不要な場合に有効である。
【0045】
（ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０の動作）
図１に示すように、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０の通常時においては、燃料管２に水素Ｈが流入し、送風機１３によって空気管３に燃焼用空気Ａ２が流入する。燃焼用空気Ａ２は、バーナボディ１１の流入室１１２を経由して、空気管３の空気流路３１に流れる。燃料管２の燃料流路２１を流れる水素Ｈは、バーナノズル２２から噴出されて、空気管３の空気流路３１を流れる燃焼用空気Ａ２に混合され、スパークロッド２３によって着火されて燃焼用空気Ａ２とともに燃焼する。そして、バーナノズル２２から火炎Ｋが形成される。
図１に示すように、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０の通常時においては、燃料管２に水素Ｈが流入し、送風機１３によって空気管３に燃焼用空気Ａ２が流入する。燃焼用空気Ａ２は、バーナボディ１１の流入室１１２を経由して、空気管３の空気流路３１に流れる。燃料管２の燃料流路２１を流れる水素Ｈは、バーナノズル２２から噴出されて、空気管３の空気流路３１を流れる燃焼用空気Ａ２に混合され、スパークロッド２３によって着火されて燃焼用空気Ａ２とともに燃焼する。そして、バーナノズル２２から火炎Ｋが形成される。
【0046】
次いで、バーナノズル２２における燃焼後の燃焼ガスＧ１は、空気管３の空気流路３１からラジアントチューブ３２の燃焼ガス流路３２１及びバーナボディ１１の燃焼ガス流路１１３を経由して、排ガスＧ２として排ガス管４へ流れる。排ガス管４を流れる排ガスＧ２の一部は、分岐管５からベンチュリミキサ６１に流れ、送風機１３によって送風管１３１からベンチュリミキサ６１に送られる純空気Ａ１に混合される。
【0047】
このとき、分岐管５へ流れる排ガスＧ２の流量は、分岐管５の一対のフランジ部５１間に挟持された第２流路形成プレート５２Ｂの縮小流路部５２１の流路断面積によって決定される。そして、純空気Ａ１と排ガスＧ２とが混合された排ガス混合空気Ａ２が、ベンチュリミキサ６１から混合導入管６へ流出し、かつ混合導入管６から燃焼用空気Ａ２として空気管３に送られる。
【0048】
そして、燃料管２に流入する水素Ｈと、空気管３に流入する、酸素濃度が相対的に低い排ガス混合空気Ａ２とが、バーナノズル２２において、失火、燃焼不良等を起こさずに適切に燃焼する。また、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０のバックアップ時においては、第２流路形成プレート５２Ｂが第１流路形成プレート５２Ａに取り換えられ、燃料管２に燃料ガスＦが流入される。このときには、燃料管２に流入する燃料ガスＦと、空気管３に流入する、酸素濃度が相対的に高い排ガス混合空気Ａ２とが、バーナノズル２２において、ＮＯｘの発生を抑えて適切に燃焼する。
【0049】
（作用効果）
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、排気再循環を行う際に、燃料ガスＦ及び水素Ｈのいずれを用いても、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制して燃焼を行うことができるものである。具体的には、排ガス管４から分岐され、２つに分断された分岐管５のフランジ部５１同士の間に、ガスケット５３を介して流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを挟持させている。また、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂには、分岐管５における流路断面積が最も縮小した縮小流路部５２１が形成されている。
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、排気再循環を行う際に、燃料ガスＦ及び水素Ｈのいずれを用いても、ＮＯｘ（窒素酸化物）の発生を抑制して燃焼を行うことができるものである。具体的には、排ガス管４から分岐され、２つに分断された分岐管５のフランジ部５１同士の間に、ガスケット５３を介して流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを挟持させている。また、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂには、分岐管５における流路断面積が最も縮小した縮小流路部５２１が形成されている。
【0050】
流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの縮小流路部５２１は、分岐管５に流れる排ガスＧ２の流量を律速する。排ガス管４から分岐管５へ流れる排ガスＧ２の流量、換言すれば、排ガス管４から煙突４１へ流れる排ガスＧ２の割合に対する、排ガス管４から分岐管５へ流れる排ガスＧ２の割合は、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの縮小流路部５２１の流路断面積によって決定される。
【0051】
ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０の使用時には、縮小流路部５２１の流路断面積が互いに異なる第１流路形成プレート５２Ａ及び第２流路形成プレート５２Ｂを準備する。本形態においては、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０の通常時として、水素Ｈを燃焼させる場合には、縮小流路部５２１の流路断面積が大きい方の第２流路形成プレート５２Ｂを、２つの分岐管５のフランジ部５１の間に挟持させる。これにより、水素Ｈを燃焼させる場合には、純空気（フレッシュエア）Ａ１に排ガスＧ２を混合する割合を多くして、排ガス混合空気Ａ２の酸素濃度を適切に低くする。そのため、水素Ｈを燃焼させる場合のＮＯｘの発生を抑制することができる。なお、水素Ｈを燃焼させる場合には、失火、燃焼不良等の発生は少なく抑えられている。
【0052】
一方、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０のメンテナンス等を行うバックアップ時として、燃料ガスＦを燃焼させる場合には、流路断面積が小さい方の第１流路形成プレート５２Ａを、２つの分岐管５のフランジ部５１の間に挟持させる。これにより、燃料ガスＦを燃焼させる場合には、純空気Ａ１に排ガスＧ２を混合する割合を少なくして、水素Ｈを燃焼させる場合に比べて、排ガス混合空気Ａ２の酸素濃度を適切に高くする。そのため、燃料ガスＦを燃焼させる場合の失火、燃焼不良等の発生を抑制することができる。なお、燃料ガスＦを燃焼させる場合には、ＮＯｘの発生は少なく抑えられている。
【0053】
本形態においては、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂの取り換えを利用して、排ガス混合空気Ａ２における排ガスＧ２の混合量を変更することができる。そのため、流量制御弁等を動作させる電気的な制御装置を用いずに、排ガス混合空気Ａ２における排ガスＧ２の混合量を変更することができる。なお、電気的な制御装置は、排ガス混合空気Ａ２における排ガスＧ２の混合量を変更する以外の用途においては、適宜用いてもよい。
【0054】
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０によれば、燃料ガスＦと水素Ｈとを、流路形成プレート５２Ａ，５２Ｂを用いた簡単な方法によって切り換えて使用することができる。
【0055】
＜実施形態２＞
本形態は、図５～図９に示すように、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄを重ねて用いて、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの相対的な回動位置の変更によって縮小流路部５２１の流路断面積を変更するよう構成したガスバーナ１及びガス燃焼システム１０について示す。本形態の２つの分岐管５の各フランジ部５１の間には、ガスケット５３を介して２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄとしての１枚目流路形成プレート５２Ｃ及び２枚目流路形成プレート５２Ｄが挟持されている。図６及び図７に示すように、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄには、縮小流路部５２１を形成するための、偏心形状又は角形状の流路調整穴５４が形成されている。
本形態は、図５～図９に示すように、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄを重ねて用いて、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの相対的な回動位置の変更によって縮小流路部５２１の流路断面積を変更するよう構成したガスバーナ１及びガス燃焼システム１０について示す。本形態の２つの分岐管５の各フランジ部５１の間には、ガスケット５３を介して２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄとしての１枚目流路形成プレート５２Ｃ及び２枚目流路形成プレート５２Ｄが挟持されている。図６及び図７に示すように、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄには、縮小流路部５２１を形成するための、偏心形状又は角形状の流路調整穴５４が形成されている。
【0056】
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０においては、１枚目流路形成プレート５２Ｃと２枚目流路形成プレート５２Ｄとの相対的な回動位置の変更により、縮小流路部５２１の流路断面積を変更可能である。本形態の１枚目流路形成プレート５２Ｃ及び２枚目流路形成プレート５２Ｄに形成された各流路調整穴５４は、長穴の偏心形状に形成されている。各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの回動位置とは、２つの分岐管５の各フランジ部５１の中心軸線Ｏを回動中心とする回動位置のことをいう。
【0057】
本形態の第１燃焼状態においては、図６及び図７に示すように、１枚目流路形成プレート５２Ｃと２枚目流路形成プレート５２Ｄとの相対的な回動位置を第１回動位置５０１にして、縮小流路部５２１の流路断面積を第１の流路断面積Ｄ１とする。第１燃焼状態においては、１枚目流路形成プレート５２Ｃの流路調整穴５４としての長穴の長径部の周方向Ｃの位置と、２枚目流路形成プレート５２Ｄの流路調整穴５４としての長穴の長径部の周方向Ｃの位置とを９０°異ならせる。
【0058】
このとき、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの長穴においては、長径部の両端部分が塞がれ、短径部に相当する中心部分のみが開口される。そして、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄによる縮小流路部５２１の第１の流路断面積Ｄ１は、長穴の中心部分の断面積として、長穴の断面積よりも小さな断面積となる。この縮小流路部５２１の第１の流路断面積Ｄ１による第１燃焼状態により、燃料ガスＦと、純空気Ａ１に対する排ガスＧ２の混合割合が少ない排ガス混合空気Ａ２との燃焼を行って、失火、燃焼不良等の発生を抑制することができる。
【0059】
本形態の第２燃焼状態においては、図８及び図９に示すように、１枚目流路形成プレート５２Ｃと２枚目流路形成プレート５２Ｄとの相対的な回動位置を第２回動位置５０２にして、縮小流路部５２１の流路断面積を第１の流路断面積Ｄ１よりも大きな第２の流路断面積Ｄ２とする。第２燃焼状態においては、１枚目流路形成プレート５２Ｃの流路調整穴５４としての長穴の長径部の周方向Ｃの位置と、２枚目流路形成プレート５２Ｄの流路調整穴５４としての長穴の長径部の周方向Ｃの位置とを合わせる。
【0060】
このとき、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄにおいては、長穴の全体が開口される。そして、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄによる縮小流路部５２１の第２の流路断面積Ｄ２は、長穴の全体の断面積となる。この縮小流路部５２１の第２の流路断面積Ｄ２による第２燃焼状態により、水素Ｈと、純空気Ａ１に対する排ガスＧ２の混合割合が多い排ガス混合空気Ａ２との燃焼を行って、ＮＯｘの発生を抑制することができる。
【0061】
１枚目流路形成プレート５２Ｃと２枚目流路形成プレート５２Ｄとは、いずれか一方の回動位置を固定し、他方を中心軸線Ｏの周りに回動させることによって、縮小流路部５２１の流路断面積を変更可能である。１枚目流路形成プレート５２Ｃ及び２枚目流路形成プレート５２Ｄのいずれか一方は、フランジ部５１に回動不能に配置してもよい。
【0062】
図６～図９に示すように、各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの外周位置の一部には、外周側に突出して、作業者が把持可能な把持部５５が形成されている。把持部５５は、各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄにおける流路調整穴５４の周方向Ｃの基準位置に設けられている。そして、１枚目流路形成プレート５２Ｃの把持部５５と、２枚目流路形成プレート５２Ｄの把持部５５との周方向Ｃの位置を合わせることにより、縮小流路部５２１の第２の流路断面積Ｄ２が形成されるようにしている。なお、各把持部５５の周方向Ｃの位置が合ったときに、縮小流路部５２１の第１の流路断面積Ｄ１が形成されるようにしてもよい。把持部５５は、流路調整穴５４の周方向Ｃの特定方向として、例えば、長径部の一方側の方向、短径部の一方側の方向等に形成すればよい。
【0063】
２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの少なくとも一方は、複数のボルト５１２の内周側に配置して、フランジ部５１の中心軸線Ｏの周りに回動可能にしてもよい。この場合には、回動可能な流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄは、複数のボルト５１２の内周側を回動ガイドとして、複数のボルト５１２の内周側を中心軸線Ｏの付近を中心に回動させることができる。
【0064】
ガスケット５３は、各フランジ部５１と各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄとの間だけでなく、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄ同士の間に配置してもよい。ガスケット５３には、流路調整穴５４よりも大きな貫通穴が形成されている。
【0065】
各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの流路調整穴５４は、四角形状等の角形状穴に形成してもよい。この場合には、１枚目流路形成プレート５２Ｃの流路調整穴５４としての角形状穴の角部の周方向Ｃの位置と、２枚目流路形成プレート５２Ｄの流路調整穴５４としての角形状穴の角部の周方向Ｃの位置とが９０°異なるときに、第１燃焼状態が形成される。一方、この場合には、１枚目流路形成プレート５２Ｃの流路調整穴５４としての角形状穴の角部の周方向Ｃの位置と、２枚目流路形成プレート５２Ｄの流路調整穴５４としての角形状穴の角部の周方向Ｃの位置とが合わさるときに、第２燃焼状態が形成される。
【0066】
本形態においては、フランジ部５１同士を締め付ける全体のボルト５１２及びナット５１３を緩めるとともに、一部のボルト５１２及びナット５１３を取り外した状態において、１枚目流路形成プレート５２Ｃと２枚目流路形成プレート５２Ｄとの周方向Ｃの相対的な回動位置を変更して、縮小流路部５２１の流路断面積を調整することができる。
【0067】
なお、各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄにおける把持部５５の周方向Ｃの形成位置により、フランジ部５１同士を締め付ける全体のボルト５１２及びナット５１３を緩めることによって、各流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄの周方向Ｃの相対的な回動位置を第１回動位置Ｄ１と第２回動位置Ｄ２との間で変更することもできる。
【0068】
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０においても、実施形態１の場合と同様に、燃料ガスＦと水素Ｈとを、流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄを用いた簡単な方法によって切り換えて使用することができる。
【0069】
本形態のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０における、その他の構成、作用効果等については、実施形態１の構成、作用効果等と同様である。また、本形態においても、実施形態１に示した符号と同一の符号が示す構成要素は、実施形態１の構成要素と同様である。
【0070】
＜他の実施形態＞
実施形態２に示したガスバーナ１の構成は、次のように変更してもよい。具体的には、１枚目流路形成プレート５２Ｃは、一方の分岐管５のフランジ部５１の端面に溶接等によって設け、２枚目流路形成プレート５２Ｄは、他方の分岐管５のフランジ部５１の端面に溶接等によって設けてもよい。この場合には、２つの分岐管５の少なくとも一方を、分岐管５の中間部分５００の中心軸線Ｏの周りに回動可能にする。この少なくとも一方の分岐管５を回動可能にする構造は、例えば、一方の分岐管５の中間部分５００の途中にニップルによって接続された部分を形成し、この一方の分岐管５の中間部分５００を、ニップルを介して回動可能にする構造とすればよい。また、一方の分岐管５を回動可能にする構造は、例えば、一方の分岐管５の中間部分５００に中心軸線Ｏの周りに回動可能なジョイントを設けることによって実現してもよい。
実施形態２に示したガスバーナ１の構成は、次のように変更してもよい。具体的には、１枚目流路形成プレート５２Ｃは、一方の分岐管５のフランジ部５１の端面に溶接等によって設け、２枚目流路形成プレート５２Ｄは、他方の分岐管５のフランジ部５１の端面に溶接等によって設けてもよい。この場合には、２つの分岐管５の少なくとも一方を、分岐管５の中間部分５００の中心軸線Ｏの周りに回動可能にする。この少なくとも一方の分岐管５を回動可能にする構造は、例えば、一方の分岐管５の中間部分５００の途中にニップルによって接続された部分を形成し、この一方の分岐管５の中間部分５００を、ニップルを介して回動可能にする構造とすればよい。また、一方の分岐管５を回動可能にする構造は、例えば、一方の分岐管５の中間部分５００に中心軸線Ｏの周りに回動可能なジョイントを設けることによって実現してもよい。
【0071】
この場合には、各フランジ部５１における挿通孔５１１及び挿通孔５１１に挿通された複数のボルト５１２は、フランジ部５１の周方向Ｃに等間隔に配置する。そして、一方の分岐管５は、他方の分岐管５に対して、複数のボルト５１２が周方向Ｃに設けられた間隔の量だけ回動させて、２枚の流路形成プレート５２Ｃ，５２Ｄによる縮小流路部５２１の流路断面積を調整することができる。この場合のガスバーナ１及びガス燃焼システム１０における、その他の構成、作用効果等については、実施形態２の構成、作用効果等と同様である。
【0072】
本発明は、各実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。例えば、ガスバーナ１及びガス燃焼システム１０は、ラジアントチューブ３２を用いない、火炎Ｋによって加熱対象を直接加熱するものとしてもよい。この場合には、排ガス管４は、ガスバーナ１が設置された工業用炉７に接続すればよい。また、バーナボディ１１の構造は、燃焼用空気（排ガス混合空気）Ａ２、燃焼ガスＧ１、排ガスＧ２の各流路が確保されれば、適宜異なる構造としてもよい。
【0073】
また、本発明は、工業用炉７に対して一対のガスバーナ１を設け、各ガスバーナ１において交互に燃焼を行うリジェネバーナに適用してもよい。また、本発明は、様々な変形例、均等範囲内の変形例等を含む。さらに、本発明から想定される様々な構成要素の組み合わせ、形態等も本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【0074】
１ ガスバーナ
１０ ガス燃焼システム
１１ バーナボディ
１２Ｆ，１２Ｈ 燃料供給源
１３ 送風機
１３１ 送風管
２ 燃料管
２２ バーナノズル
３ 空気管
３２ ラジアントチューブ
４ 排ガス管
４１ 煙突
５ 分岐管
５００ 中間部分
５１ フランジ部
５１２ ボルト
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ 流路形成プレート
５２１ 縮小流路部
５２２ 流路形成穴
５３ ガスケット
５４ 流路調整穴
５５ 把持部
６ 混合導入管
６１ ベンチュリミキサ
７ 工業用炉
Ｆ 燃料ガス
Ｈ 水素
Ａ１ 純空気
Ａ２ 排ガス混合空気（燃焼用空気）
Ｇ１ 燃焼ガス
Ｇ２ 排ガス
１０ ガス燃焼システム
１１ バーナボディ
１２Ｆ，１２Ｈ 燃料供給源
１３ 送風機
１３１ 送風管
２ 燃料管
２２ バーナノズル
３ 空気管
３２ ラジアントチューブ
４ 排ガス管
４１ 煙突
５ 分岐管
５００ 中間部分
５１ フランジ部
５１２ ボルト
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ 流路形成プレート
５２１ 縮小流路部
５２２ 流路形成穴
５３ ガスケット
５４ 流路調整穴
５５ 把持部
６ 混合導入管
６１ ベンチュリミキサ
７ 工業用炉
Ｆ 燃料ガス
Ｈ 水素
Ａ１ 純空気
Ａ２ 排ガス混合空気（燃焼用空気）
Ｇ１ 燃焼ガス
Ｇ２ 排ガス
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】