特許 7605178 バーナ効率改善用取付け部品、及びその取付け構造

(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】2024-12-16

(45)【発行日】2024-12-24

(54)【発明の名称】バーナ効率改善用取付け部品、及びその取付け構造

(51)【国際特許分類】

   F23C 3/00 20060101AFI20241217BHJP

   F23L 15/02 20060101ALI20241217BHJP

   F23L 7/00 20060101ALI20241217BHJP

【ＦＩ】

F23C3/00 301

F23L15/02

F23L7/00 Z

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2022083666

(22)【出願日】2022-05-23

(65)【公開番号】P2023172094

(43)【公開日】2023-12-06

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103850

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 秀▲てつ▼

(74)【代理人】

【識別番号】100105854

【弁理士】

【氏名又は名称】廣瀬 一

(74)【代理人】

【識別番号】100116012

【弁理士】

【氏名又は名称】宮坂 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100066980

【弁理士】

【氏名又は名称】森 哲也

(72)【発明者】

【氏名】向井 協

(72)【発明者】

【氏名】富永 健一

【審査官】柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１３２５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１７３９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０６９５９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ２３Ｃ ３／００

Ｆ２３Ｌ １５／０２

Ｆ２３Ｌ ７／００

Ｆ２３Ｄ １４／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の給排気口が開口する給排気面と、上記給排気面の中心部から前方に突出する筒状の燃料吐出部とを備えるシングル型蓄熱燃焼バーナに対し、上記燃料吐出部の外周に配置されてバーナ効率を改善するための取付け部品であって、
上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けて、内径面を上記燃料吐出部の外径面と間隙を有して対向させ且つ一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で使用される、最小の内径が上記筒状の燃料吐出部の外径よりも大きな筒状の部品であり、
上記筒状の取付け部品は、
軸方向途中部分に内径が小径に絞られた縮径部と、
上記縮径部よりも上記一端開口部側の部分であって、上記一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている拡径部と、
を備え、
上記縮径部よりも上記一端開口部とは反対側の他端開口部の部分であって、上記他端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている第２拡径部を備える、
ことを特徴とするバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項2】

上記シングル型蓄熱燃焼バーナが、ラジアントチューブ炉のラジアントチューブの給気口に、上記筒状の燃料吐出部の先端開口側が挿入された状態で設置される、そのシングル型蓄熱燃焼バーナに配置される上記取付け部品であって、
上記一端開口部とは反対側の他端開口部の開口が、上記給気口の開口の形状及び寸法と同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項3】

上記シングル型蓄熱燃焼バーナが、ラジアントチューブ炉のラジアントチューブの給気口に、上記筒状の燃料吐出部の先端開口側が挿入された状態で設置される、そのシングル型蓄熱燃焼バーナに配置される上記取付け部品であって、
上記一端開口部とは反対側の他端開口部の開口が、上記給気口の開口の形状及び寸法と同じである、
ことを特徴とする請求項１に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項4】

上記給排気面の中心から上記給排気口の中心までの距離を、上記給排気口のピッチ円半径としたとき、
上記拡径部側の開口端の半径は、上記給排気口のピッチ円半径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項5】

上記給排気面の中心から上記給排気口の中心までの距離を、上記給排気口のピッチ円半径としたとき、
上記拡径部側の開口端の半径は、上記給排気口のピッチ円半径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項２に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項6】

上記給排気面の中心から上記給排気口の中心までの距離を、上記給排気口のピッチ円半径としたとき、
上記拡径部側の開口端の半径は、上記給排気口のピッチ円半径よりも大きい、
ことを特徴とする請求項３に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項7】

上記一端開口部側の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、上記縮径部からの軸方向距離が短い、
ことを特徴とする請求項１～請求項６のいずれか１項に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項8】

上記一端開口部側の開口端面の周方向に沿った環状の面を規定する面は、軸直方向の平面に対し軸方向に傾斜した面である、
ことを特徴とする請求項７に記載したバーナ効率改善用取付け部品。

【請求項9】

複数の給排気口が開口する給排気面と、上記給排気面の中心部から前方に突出する筒状の燃料吐出部とを備えるシングル型蓄熱燃焼バーナに対し、上記燃料吐出部の外周に配置されてバーナ効率を改善するための取付け部品の取付け構造であって、
上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けて、内径面を上記燃料吐出部の外径面と間隙を有して対向させ且つ一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で使用される、最小の内径が上記筒状の燃料吐出部の外径よりも大きな筒状の部品であり、
上記筒状の取付け部品は、軸方向途中部分に内径が小径に絞られた縮径部と、上記縮径部よりも上記一端開口部側の部分であって、上記一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている拡径部と、を備え、
上記縮径部よりも上記一端開口部とは反対側の他端開口部の部分であって、上記他端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている第２拡径部を備え、
上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けると共に、一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で、上記燃料吐出部の外周に配置させて取り付けられる、
ことを特徴とする取付け構造。

【請求項10】

上記シングル型蓄熱燃焼バーナが、ラジアントチューブ炉のラジアントチューブの給気口に、上記筒状の燃料吐出部の先端開口側が挿入された状態で設置される設備に取り付けられ、
上記一端開口部とは反対側の他端開口部の開口を、上記給気口の開口の形状及び寸法と同じ構成として、当該他端開口部を上記給気口に連結する、
ことを特徴とする請求項９に記載した取付け構造。

【請求項11】

ラジアントチューブから排気される排ガスを、上記一端開口部と上記給排気面との間隙に向けて、上記拡径部の半径方向に沿った方向から案内する排ガス導入通路を備える設備に取り付けられ、
上記一端開口部側の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、上記縮径部からの軸方向距離が短い構造となっており、
上記一端開口部と上記給排気面との間隙における、周方向に沿った間隙の大きさについて、上記排ガス導入通路が配置された側の間隙を、その他の部分の間隙よりも大きくなるように、取付け部品を配置する、
ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載した取付け構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、シングル型蓄熱燃焼バーナと一緒に用いてバーナ効率を改善するための取付け部品、及びその取付け構造に関する。本発明は、特に、シングル型蓄熱燃焼バーナをラジアントチューブ炉で使用する場合に好適な技術に関する。

【背景技術】

【0002】

シングル型蓄熱燃焼バーナは、単一のバーナ本体と、複数の給排気通路を有する蓄熱体と、給排気切換弁を備える。そして、シングル型蓄熱燃焼バーナは、蓄熱体を通しての燃焼用空気の供給（給気）及び排ガスの排出（排気）を交互に行うことで、給排気間の熱交換を行う。これによって、シングル型蓄熱燃焼バーナは、給気（燃焼用空気）を予熱すると共に排ガス温度を低下させて、熱効率を高めることができる機構となっている。このようなシングル型蓄熱燃焼バーナは、例えばラジアントチューブ炉で用いられる。

【0003】

ここで、従来技術には、ラジアントチューブ炉で用いられるシングル型蓄熱燃焼バーナ用の筒状の部品について開示されているものがある。その筒状の部品は、給排気面の中心部から突出する筒状の燃料吐出部の外周側に、燃焼用空気吐出通路を形成してバーナ効率を向上させるための取付け部品である。

【0004】

例えば、特許文献１には、シングル型蓄熱燃焼バーナの燃料吐出部の周囲に設けられ、燃料吐出部の外側に燃焼用空気吐出通路を形成する筒状の圧力損失ピースが記載されている。この圧力損失ピースは、燃焼用空気吐出通路の上流部にヘッダー（テーパ部）を形成し、そのヘッダーの下流に絞り部（直筒部）を有する形状からなる。また、圧力損失ピースには、蓄熱バーナの給排気口近傍の側方部分に２以上の排気導入口が開口している。特許文献１には、圧力損失ピースによって、給排気口における給気と排気を両立させると共に、燃料ガスが排気側の給排気口にショートパスすることを防止することが開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、シングル型蓄熱燃焼バーナの燃料吐出部の周囲に供給される燃焼用空気を絞るための第１絞り部材と、第１絞り部材上流側にあるバーナの給排気口周囲に給排気口から吐き出される燃焼用空気を絞るための漏斗形状の第２絞り部材を設けることが記載されている。そして、特許文献２には、第１絞り部材と第２絞り部材の間及び第１絞り部材の外周に排ガスを導入するようにした技術が開示されている。特許文献２には、第１絞り部材と第２絞り部材との組合せによって、排ガス再循環量を増大させてＮＯｘの発生を低減することが可能となることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００３－１３０３３８号公報

【文献】特開２００４－１３２５７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、特許文献１に記載の環状の圧力損失ピースでは、燃焼用空気が排気側の給排気口へショートパスしてしまう量が多いという問題点があった。その理由は、次の通りである。圧力損失ピースを用いた場合、圧力損失ピースで形成される排気導口から給排気口への流路が狭い。このため、排気導口から給排気口側に排ガスを十分に吸い込めないことから、相対的に燃焼用空気のショートパス量が増大してしまうおそれがある。
また、特許文献２に記載される第１絞り部材と漏斗状の第２絞り部材との組合せは、供給された燃料ガスがバーナ側へショートパスすることを抑制すると共に排ガス再循環率を高める。このため、第１絞り部材と第２絞り部材との組合せは、排ガスが燃料吐出部の方向へ流れることを促しており、燃焼用空気のショートパスは改善されていない。

【0008】

ここで、上述のように燃焼用空気がショートパスした場合、予熱に使われた熱が燃焼に寄与せずに排出されることになるため、結果として回収熱量が低減し燃料量の増加に繋がる。また、上記従来技術では、いずれの技術においても、取付け部品によって燃焼用空気の流路が曲げられる際に、燃焼用空気の気流で渦を発生し、燃焼用空気の一部が排気側に逆流してしまう。

【0009】

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、燃焼用空気の排気側へのショートパスを低減して、シングル型蓄熱燃焼バーナのバーナ効率を改善することが可能な取付け部品を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

課題解決のために、本発明の一態様は、複数の給排気口が開口する給排気面と、上記給排気面の中心部から前方に突出する筒状の燃料吐出部とを備えるシングル型蓄熱燃焼バーナに対し、上記燃料吐出部の外周に配置されてバーナ効率を改善するための取付け部品であって、上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けて、内径面を上記燃料吐出部の外径面と間隙を有して対向させ且つ一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で使用される、最小の内径が上記筒状の燃料吐出部の外径よりも大きな筒状の部品であり、上記筒状の取付け部品は、軸方向途中部分に内径が小径に絞られた縮径部と、上記縮径部よりも上記一端開口部側の部分であって、上記一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている拡径部と、を備えることを要旨とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明の態様の取付け部品を、シングル型蓄熱燃焼バーナの燃料吐出部の外周に配置した場合、筒状の取付け部品の内径面と燃料吐出部の外径面との間に燃焼用空気吐出通路が形成される。このとき、給排気面に形成された給排気口からの給気流である燃焼用空気の流れが、拡径部で絞られることで、燃焼用空気吐出通路において、燃焼用空気が周方向に行き渡る。更に、拡径部よりも下流側位置において、燃焼用空気の流れが縮径部で絞られることで、燃焼用空気吐出通路での燃焼用空気の流速を増加させると共に、燃焼用空気を燃料ガス吐出部の全周に更に行き渡らせる。

【0012】

そして、本発明の態様によれば、縮径部での絞りによって、燃焼用空気の流速を増加させることで、燃焼用空気吐出通路での燃焼用空気の逆流による燃焼用空気のショートパスを防止する。
また、燃焼用空気を絞るための本発明の取付け部品をバーナ本体から分離して隙間を形成したことで、バーナの給排気口において排ガスを吸い込む際の障壁が無くなり、排ガスの排気側の給排気口への排気が促進される。その結果、給気側の給排気口から吐き出された燃焼用空気は相対的に排気側の給排気口へ吸い込まれにくくなり、排気側の給排気口への燃焼用空気のショートパス量が低減される。

【0013】

以上のことから、本発明の態様によれば、燃焼用空気の排気側へのショートパスを低減して、シングル型蓄熱燃焼バーナのバーナ効率を改善することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に基づく実施形態に係るラジアントチューブバーナの一実施形態の模式図である。

【図2】バーナ効率改善用取付け部品の各部の寸法を示す図である。

【図3】下側の給排気口が排気の場合のガスの流れの模式図である。

【図4】上側の給排気口が排気の場合のガスの流れの模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
以下の説明では、バーナ効率改善用取付け部品を配置したシングル型蓄熱燃焼バーナを、ラジアントチューブバーナとして用いる場合を例に説明する。
（シングル型蓄熱燃焼バーナ１）
図１に示すシングル型蓄熱燃焼バーナ１は、筒状の燃料吐出部１３と複数の蓄熱体１０とを備える。燃料吐出部１３は、給排気面１１の中央から前方に突出し、その先端の燃料吐出口１３ａから、燃料ガス及びパイロットエアを吐出する。各蓄熱体１０は、給排気面１１に給排気口１２を有する。給排気面１１に開口する複数の給排気口１２は、給排気面１１の中央を中心とした同一の円の円周上に沿って配置されている。そして、シングル型蓄熱燃焼バーナ１は、給排気切換弁１４によって、各蓄熱体１０を介した燃焼用空気の給気と排ガスの排気とを交互に行うことにより、蓄熱体１０で熱交換を行う。そのため、各給排気口１２では、給気と排気が連続的に切り替わりながら交互に行われ、給気及び排気が給排気面１１において行われる。

【0016】

（バーナ効率改善用取付け部品３）
本実施形態のバーナ効率改善用取付け部品３は、燃料吐出部１３の外周に配置されてバーナ効率を改善するための部品である。バーナ効率改善用取付け部品３は、図１のように、筒状の部品であって、最小の内径が燃料吐出部１３の外径よりも大きな部品からなる。
そして、そのバーナ効率改善用取付け部品３は、図１に示すように、燃料吐出部１３の軸と同方向（この例では同軸）に軸を向けて、内径面を燃料吐出部１３の外径面と間隙を有して対向させた状態で、且つ一端開口部（図１中右端側）を、給排気面１１と間隙を開けて対向させた状態で取り付けられる。
バーナ効率改善用取付け部品３は、図１に示すように、縮径部３１と、拡径部を構成する第１拡径部３２と、第２拡径部３３と、を備える。

【0017】

＜縮径部３１＞
縮径部３１は、軸方向途中部分に形成された、内径が小径に絞られた部分である。
ここで、燃料吐出部１３の外面と縮径部３１の内面との間の離隔距離（径方向の隙間）は、２０ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。離隔距離が小さすぎると、燃焼空気の必要流量が確保できない。

【0018】

＜第１拡径部（拡径部）３２＞
第１拡径部３２は、縮径部３１よりも一端開口部側（給排気面１１側）の部分であって、一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている。本実施形態の第１拡径部３２は、縮径部３１に連通し、内径面が周方向全周に渡って所定の傾斜角からなるテーパがつけられたテーパ面を有する、円錐台形状となっている。
縮径部３１と第１拡径部３２との間に軸方向の径が等しい直筒の直筒部を有していても良い。

【0019】

＜第２拡径部３３＞
また、第２拡径部３３は、縮径部３１よりも他端開口部側の部分であって、他端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている。本実施形態の第２拡径部３３は、縮径部３１に連通し、内径面が周方向全周に渡って所定の傾斜角からなるテーパがつけられたテーパ面を有する、円錐台形状となっている。縮径部３１と第２拡径部３３の間に軸方向の径が等しい直筒の直筒部を有していても良い。

【0020】

また、第２拡径部３３は、軸方向に沿って内径が等しい筒状の部分で構成されていても良いが、圧力損失を低減するためにテーパがある方が好ましい。
また、本実施形態のバーナ効率改善用取付け部品３では、他端開口部の開口が、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａの開口の形状及び寸法と同じに設定されている。すなわち、給気口２１ａの開口形状が円形形状であれば、他端開口部の開口も同形の円形形状となっている。また、給気口２１ａの開口形状が楕円形状であれば、他端開口部の開口も同形の楕円形状となっている。

【0021】

これによって、他端開口部を、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａに密封状態で連結可能となっている。
ここで、本実施形態のバーナ効率改善用取付け部品３では、図２に示すように、縮径部３１の内径が、上記ラジアントチューブ２１の給気口２１ａの内径よりも小さい。
また、本実施形態のバーナ効率改善用取付け部品３では、図２に示すように、給排気面１１の中心から上記給排気口１２の中心までの距離を、給排気口１２のピッチ円半径（Ｄ１／２）としたとき、拡径部側の開口端の半径（Ｄ２／２）は、給排気口１２のピッチ円半径（Ｄ１／２）よりも大きい。

【0022】

ここで、Ｄ２が小さすぎる場合、燃焼用空気が取付け部品３の外に漏れてしまう恐れがある。またＤ２が大きすぎる場合、渦が発生しやすくなってショートパス量が増加する。
また、Ｄ３が小さすぎると、燃料吐出部１３と取付け部品３との間の通路に必要流量の燃焼用空気が入らなくなる。一方、Ｄ３が大きすぎると燃焼用空気の逆流の発生によって燃焼用空気のショートパス量が増加する。
以上のことから、Ｄ２及びＤ３の好適な範囲は、それぞれＤ１、Ｄ４とのバランスで設計することが好ましく、例えば、１．２≦Ｄ２／Ｄ１≦１．６、０．６≦Ｄ３／Ｄ４≦０．９の範囲がそれぞれ好ましい。

【0023】

また、本実施形態のバーナ効率改善用取付け部品３は、一端開口部側の開口端、つまり第１拡径部３２の開口端面を構成する環状の面を規定する面Ｓが、図２に示すように、軸直方向の平面に対し軸Ｐ方向に傾斜した面となっている。すなわち、軸直方向の平面に対し軸Ｐ方向に傾斜した面Ｓに位置するように、第１拡径部３２の開口端面が形成されている。
これによって、第１拡径部３２の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、縮径部３１からの軸方向距離が短い非対称の形状となっている。

【0024】

第１拡径部３２の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、縮径部３１からの軸方向距離が短い形状となっていれば、これに限定されない。一端開口部の周方向の一部を切欠くなどによって実現してもよい。
ただし、第１拡径部３２の開口端において、周方向の一部が、相対的に、縮径部３１からの軸方向距離が短い構成であっても、当該開口端の周方向全周において、第１拡径部３２側の開口端の半径が、給排気口１２のピッチ円半径よりも大きくなるように設定される。例えば、第１拡径部３２の開口端の周方向全周において、どの部分も半径が等しくなるように構成する。この場合、相対的に縮径部３１からの軸方向距離が短い部分の第１拡径部３２の位置のテーパ角が、相対的に大きく設定される。

【0025】

ここで、第１拡径部３２の開口端と給排気面１１との間の間隙は、例えば、５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下が好ましい。当該隙間が５０ｍｍ未満の場合、排ガスの吸い込みが十分に行えない恐れがある。一方、隙間が２００ｍｍより大きいと、燃焼用空気が広がり、取付け部品３の外側へ必要以上に漏れてしまう恐れがある。
また、第２拡径部３３のテーパ角は、第１拡径部３２のテーパ角よりも小さい。
第２拡径部３３のテーパ角は、２０度以下が好ましい。第２拡径部３３のテーパ角が大きすぎると、燃焼用空気の流れが剥離して、許容以上に圧力損失が増大するおそれがある。

【0026】

以下、バーナ効率改善用取付け部品３を、単に取付け部品３とも記載する。
（ラジアントチューブ炉２０）
本実施形態のラジアントチューブ炉２０は、図１に示すように、ラジアントチューブ２１と、バーナ取付け装置４と、を備える。
バーナ取付け装置４は、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａ側に、シングル型蓄熱燃焼バーナ１の燃料吐出部１３の先端部側を挿入した状態で、シングル型蓄熱燃焼バーナ１を支持する躯体部分である。また、バーナ取付け装置４は、内部に、ラジアントチューブ２１の排気口に接続し、燃料吐出部１３の給排気面１１側の外周空間に向けて延びる排ガス導入通路４１が形成されている。
排ガス導入通路４１は、ラジアントチューブ２１から排気される排ガスを、第１拡径部３２の開口端と給排気面１１との間隙に向けて、拡径部の半径方向に沿った方向から案内する通路である。
図１に示す排ガス導入通路４１は、下方から上方に向けて排ガスの気流を案内し、下方から排ガスを導入するように構成されている。

【0027】

（バーナ効率改善用取付け部品３の取付け）
本実施形態の筒状の取付け部品３は、図１に示すように、燃料吐出部１３の外周に同軸に配置されている。取付け部品３は、第１拡径部３２側の一端開口部とバーナ１の給排気面１１とが軸方向で所定の間隙を有するように配置し、他端開口部（第２拡径部３３側）を、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａに連結することで行われる。連結は、ガスが漏れないようにして、給気口２１ａに設けたフランジ部と他端開口部に設けたフランジ部をボルト締結などで接続することによって行われる。

【0028】

また、本実施形態では、図２に示すように、第１拡径部３２の開口端の周方向で縮径部３１からの軸方向距離が短い側を下方、つまり排ガス導入通路４１を通じて送られてくる排ガスの気流と対向する側となるように、取付け部品３の円周方向の向きを調整して当該取付け部品３を配置しておく。面Ｓを傾けた場合、第１拡径部３２の開口端と給排気面１１との周方向に沿った間隙について、排ガス導入通路４１側に近づくほど、相対的に間隙が大きくなるように設定する。
ここで、この間隙は、排気側の給排気口１２への排ガス導入口５０となる。

【0029】

（動作その他）
取付け部品３は、縮径部３１と縮径部３１に連通する第１拡径部３２とを備える筒状の部品である。第１拡径部３２は、縮径部３１に連通して該取付け部品３の軸方向片端（給排気面１１側）に向かって径が広がり、該取付け部品３の軸に対して鋭角の円錐台状の内面を有する。そして、第１拡径部３２を、給排気面１１と取付け部品３の軸方向に間隙を設けて対向させ、取付け部品３の内径面が、筒状の燃料吐出部１３の外径面と該取付け部品３の半径方向に間隔を設けて、当該取付け部品３は、燃料吐出部１３の外側に配置される。これにより、燃料吐出部１３の外径面と取付け部品３の内径面との間が燃焼用空気吐出通路が形成される。

【0030】

そして、給排気面１１の一部の給排気口１２から給気された燃焼用空気は、第１拡径部３２から取り入れられて縮径部３１へと導かれる。
更に、図１に示すように、取付け部品３を取り付けたシングル型蓄熱燃焼バーナ１をラジアントチューブバーナとして適用する場合は、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａ側（入口側）には、シングル型蓄熱燃焼バーナ１の燃料吐出部１３の先端部側が挿入された状態でバーナ１が取り付けられ、ラジアントチューブ２１の排気側は、排ガス導入通路４１に接続される。

【0031】

そして、取付け部品３で形成される燃焼用空気吐出通路を通じて、給気される燃焼用空気をラジアントチューブ２１内に導入する。
このとき、給排気面１１に形成された給排気口１２からの給気流である燃焼用空気の流れが、第１拡径部３２で絞られることで、燃焼用空気吐出通路において、燃焼用空気が周方向に行き渡る。
また、Ｄ２／２をＤ１／２以上とすることで、給気側の給排気口１２から燃焼用空気は、より確実に第１拡径部３２内に取り込まれるようになる。これによって、第１拡径部３２の開口端近傍での渦の発生を抑制可能となる。

【0032】

続いて、本実施形態では、第１拡径部３２よりも下流側位置において縮径部３１で絞られることで、燃焼用空気吐出通路での燃焼用空気の流速を増加させると共に、流れを中央側に寄せて、燃焼用空気の逆流を抑制する。そして、本発明の態様によれば、縮径部３１での絞りで、燃焼用空気の流速を増加させることで、ラジアントチューブ２１からの逆流によるショートパスを防止する。

【0033】

また、第２拡径部３３で、給気口２１ａ側に向けて径を広げることで、圧力損失を低減して燃焼用空気の拡散を促し、燃焼用空気の周方向への均一化を高める
また、ラジアントチューブ２１からの排ガスは、排ガス導入通路４１を通じて燃料吐出部１３の外周空間に向けて供給される。具体的には、排ガス導入通路４１は、ラジアントチューブ２１の外気側から排気された排ガスを、第１拡径部３２と給排気面１１の間の間隙からなる排ガス導入口５０に導入する。
排ガス導入口５０へ導入された排ガスは、排ガス導入口５０から入り、給排気面１１に設けられた排気側の給排気口１２より排気される。

【0034】

本実施形態では、取付け部品３の第１拡径部３２と給排気面１１との間が分離していることから、第１拡径部３２と給排気面１１の間は、周方向全周に渡って間隙が形成され、その間隙の調整も容易である。したがって、第１拡径部３２と給排気面１１との間の間隔を広く設定することができる。このように、第１拡径部３２と給排気面１１との間隙からなる排ガス導入口５０を広く且つ周方向全周に形成できるため、給排気面１１に形成したバーナ１の給排気口１２で排ガスを吸い込み易くなっている。すなわち、排ガスの排気が促進される。その結果、給気側の給排気口１２から吐出された燃焼用空気が、排気側の給排気口１２に対し相対的に吸い込まれにくくなり、排気側へのショートパス量が低減される。

【0035】

ここで、本発明者らの検討によれば、排ガスは、流速のある状態よりも淀んだ状態（流速が遅い状態）である方が、排気側の給排気口１２から吸い込まれやすい。このため、第１拡径部３２と給排気面１１との間隙を周方向全周に渡って等しく設定した場合、排ガス導入通路４１に近い側の給排気口１２（図１では下側）では、相対的に排ガスの流速が高く淀み難いため、排ガス導入通路４１から遠い側の給排気口１２（図１では上側）よりも、排ガス量が減少する。つまり、排ガス導入通路４１から遠く排ガスの流速が小さい給排気口１２では、排ガス導入通路４１に近い給排気口１２よりも、排気量が多くなり、その結果、相対的に、下側の給排気口１２にて排気時の燃焼用空気のショートパス量が増大する、という知見を得た。

【0036】

これに対し、本実施形態では、図２のように、第１拡径部３２の開口端を規定する面Ｓを、取付け部品３の軸直の平面に対し軸方向に傾けた形状とした。これよって、第１拡径部３２の開口端とバーナ１の給排気面１１との距離を、排ガス導入通路４１に近いほど相対的に大きくなるように構成した。そのため、図２に示すように、排ガス導入通路４１に近い下側の給排気口１２側の排ガス導入口５０を広げることで排気を促し、周方向における各給排気口１２の位置によるショートパス量の差を低減した。すなわち、本実施形態では、全体のショートパス量を低減することが可能となった。

【0037】

これによって、給排気面１１に対し周方向で並ぶ各給排気口１２の位置によるショートパス量の差を小さくし、全体のショートパス量を低減することが可能となった。
ここで、図３及び図４に、燃焼用空気の流れ７０と、排ガスの流れ６０、６１を例示する模式図を示す。図３は、排ガス導入通路４１に近い下側の給排気口１２Ｂが排気側の場合の図である。図４は、排ガス導入通路４１から遠い上側の給排気口１２Ａが排気側の場合の図である。

【0038】

図３の場合、排ガス導入通路４１からの排ガス６０の流速が高いために、排ガス導入口５０から排ガスを引き込み難くなりがちである。これに対し、本実施形態では、相対的に、下側部分の排ガス導入口５０を広くすることで、下側の給排気口１２への排ガスの導入を促進して、上側の給排気口１２からの燃焼用空気の吸い込みを抑制する。
なお、符号６１の排ガスの流れは、上側の給排気口１２からの燃焼用空気の流れに、エジェクタ効果で引き込まれて再循環する排ガスの流れを示す。

【0039】

図４の場合、送られてきた排ガスが取付け部の上側の空間で淀んで、排ガスの流速が遅くなっている。その遅くなった排ガスが、排ガスの流れ６０のように上側の給排気口１２Ａから吸い込まれる。この場合、上側部分の排ガス導入口５０が相対的に小さくなっているが、排ガスの給排気口１２Ａからの排気を下側の給排気口１２Ｂからの排気と同程度となる。

【0040】

（その他）
本開示は、次の構成も取り得る。
（１）複数の給排気口が開口する給排気面と、上記給排気面の中心部から前方に突出する筒状の燃料吐出部とを備えるシングル型蓄熱燃焼バーナに対し、上記燃料吐出部の外周に配置されてバーナ効率を改善するための取付け部品であって、
上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けて、内径面を上記燃料吐出部の外径面と間隙を有して対向させ且つ一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で使用される、最小の内径が上記筒状の燃料吐出部の外径よりも大きな筒状の部品であり、
上記筒状の取付け部品は、
軸方向途中部分に内径が小径に絞られた縮径部と、
上記縮径部よりも上記一端開口部側の部分であって、上記一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている拡径部と、
を備える。

【0041】

（２）上記縮径部よりも上記一端開口部とは反対側の他端開口部の部分であって、上記他端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている第２拡径部を備える。
（３）上記シングル型蓄熱燃焼バーナが、ラジアントチューブ炉のラジアントチューブの給気口に、上記筒状の燃料吐出部の先端開口側が挿入された状態で設置される、そのシングル型蓄熱燃焼バーナに配置される上記取付け部品であって、
上記一端開口部とは反対側の他端開口部の開口が、上記給気口の開口の形状及び寸法と同じである。

【0042】

（４）上記給排気面の中心から上記給排気口の中心までの距離を、上記給排気口のピッチ円半径としたとき、
上記拡径部側の開口端の内径は、上記給排気口のピッチ円半径よりも大きい。
（５）上記一端開口部側の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、上記縮径部からの軸方向距離が短い。
（６）上記一端開口部側の開口端面の周方向に沿った環状の面を規定する面は、軸直方向の平面に対し軸方向に傾斜した面である。

【0043】

（７）本開示のバーナ効率改善用取付け部品の取付け構造であって、
上記取付け部品は、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けると共に、一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で、上記燃料吐出部の外周に配置させて取り付けられる。
本開示のバーナ効率改善用取付け部品としては、上記燃料吐出部の軸と同方向に軸を向けて、内径面を上記燃料吐出部の外径面と間隙を有して対向させ且つ一端開口部を上記給排気面と間隙を開けて対向させた状態で使用される、最小の内径が上記筒状の燃料吐出部の外径よりも大きな筒状の部品であり、上記筒状の取付け部品は、軸方向途中部分に内径が小径に絞られた縮径部と、上記縮径部よりも上記一端開口部側の部分であって、上記一端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている拡径部と、を備え、上記縮径部よりも上記一端開口部とは反対側の他端開口部の部分であって、上記他端開口部の開口端に向けて、当該開口端に近づくほど内径が大きくなっている第２拡径部を備える取付け部品が例示できる。

【0044】

（８）上記シングル型蓄熱燃焼バーナが、ラジアントチューブ炉のラジアントチューブの給気口に、上記筒状の燃料吐出部の先端開口側が挿入された状態で設置される設備に取り付けられ、
上記一端開口部とは反対側の他端開口部の開口を、上記給気口の開口の形状及び寸法と同じ構成として、当該他端開口部を上記給気口に連結する。

【0045】

（９）ラジアントチューブから排気される排ガスを、上記一端開口部と上記給排気面との間隙に向けて、上記拡径部の半径方向に沿った方向から案内する排ガス導入通路を備える設備に取り付けられ、
上記一端開口部側の開口端は、周方向に沿った一部分が、周方向に沿った他の部分よりも、上記縮径部からの軸方向距離が短い構造となっており、
上記一端開口部と上記給排気面との間隙における、周方向に沿った間隙の大きさについて、上記排ガス導入通路が配置された側の間隙を、その他の部分の間隙よりも大きくなるように、取付け部品を配置する。

【実施例】

【0046】

次に、本実施形態に基づく実施例について説明する。
上述のように、図２において、符号Ｄ１は、給排気口１２のピッチ円直径、符号Ｄ２は、取付け部品３の第１拡径部３２の開口端での内径の直径、符号Ｄ３は、取付け部品３の縮径部３１の内径の直径、符号Ｄ４は、ラジアントチューブ２１の給気口２１ａ側の内径の直径である。また、符号Ａは、第１拡径部３２の開口端とバーナ１の給排気面１１との、円周方向の位置による距離の差の最大値を表している。その最大値の位置は、図２のように、下側となるように設定する。
「実験例１」
実験例１では、Ｄ３＝Ｄ４＝１７０ｍｍとして、取付け部品３に対し縮径部３１を形成しないで、第１拡径部３２だけを形成した場合の例である。
そして、第１拡径部３２の開口端の内径Ｄ２を変更した際のショートパス率を求めた。その結果を表１に示す。
ここで、ショートパス率とは燃焼用空気の給気量に対する、ショートパスして排気された燃焼用空気量の比である。

【0047】

【表1】

【0048】

表１から分かるように、Ｄ２／Ｄ１が小さくなると、ショートパス率が高くなることが分かる。
すなわち、Ｄ２／Ｄ１が小さくなると、燃焼用空気が取付け部品３の第１拡径部３２の外部へ漏洩しやすくなる。その後、漏洩した燃焼用空気が、排ガスと共に、排気用の給排気口１２から排気されるため、ショートパス率が高くなる。
そして、Ｄ２／Ｄ１は１．２以上であることが好ましい。
「実験例２」
次に、Ｄ２／Ｄ１を１．４と固定した状態で、縮径部３１の内径Ｄ３を変更した際のショートパス率を求めた。その結果を表２に示す。

【0049】

【表2】

【0050】

表２から分かるように、Ｄ３／Ｄ４が１以上となるとショートパス率が大きく増大することがわかる。
表２の結果から、縮径部３１の内径をラジアントチューブ２１内径以下に絞ることで、縮径部３１を設ける場合に比べて、ショートパス率が低減することが分かった。
ここで、Ｄ３／Ｄ４を１未満とすると、テーパ状の第２拡径部３３を有する取付け部品３形状となる。
「実験例３」
更に、図２におけるオフセット量Ａを変更した際のショートパス率を求めた。その結果を表３に示す。
この実験例では、Ｄ１＝１７０ｍｍ、Ｄ２＝２４０ｍｍ、Ｄ３＝１００ｍｍに設定した場合の例である。

【0051】

【表3】

【0052】

表３から分かるように、周方向において、排ガス導入通路４１に近い側の大径部の開口端と給排気面１１との距離を、相対的に大きくすることで燃焼用空気のショートパス率を低減できることが分かった。

【符号の説明】

【0053】

１ シングル型蓄熱燃焼バーナ
３ 取付け部品
１０ 蓄熱体
１１ 給排気面
１２ 給排気口
１３ 燃料吐出部
１３ａ 燃料吐出口
１４ 給排気切換弁
２０ ラジアントチューブ炉
２１ ラジアントチューブ
２１ａ 給気口
３１ 縮径部
３２ 第１拡径部（拡径部）
３３ 第２拡径部
４０ バーナ取付け装置
４１ 排ガス導入通路
５０ 排ガス導入口
Ｓ 規定する面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】