JP2003269703A - 加熱炉用の燃焼装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 加熱炉用の燃焼装置において、加熱炉の耐久
性を向上しながら、炉内温度分布の均一化、高熱効率化
及び低ＮＯｘ化を図る。 【解決手段】 炉内に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸
素含有ガス供給路と、その酸素含有ガス供給路の途中に
配置されて炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部１０を
備えた燃料供給手段Ｂとが設けられ、燃料噴出部１０
に、中央噴出口１１とその周囲に位置する複数の周囲噴
出口１２とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であって、
燃料供給手段Ｂが、中央噴出口１１及び周囲噴出口１２
から噴出方向が互いに平行又は略平行になるようガス燃
料を噴出し、且つ、中央噴出口１１からは周囲噴出口１
２よりも速い噴出速度でガス燃料を噴出するように構成
されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炉内に燃焼用酸素
含有ガスを供給する酸素含有ガス供給路と、その酸素含
有ガス供給路の途中に配置されて前記炉内にガス燃料を
噴出する燃料噴出部を備えた燃料供給手段とが設けら
れ、前記燃料噴出部に、中央噴出口とその周囲に位置す
る複数の周囲噴出口とが設けられた加熱炉用の燃焼装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる加熱炉用の燃焼装置は、酸素含有
ガスが通流する酸素含有ガス供給路内にガス燃料を供給
して、ガス燃料と燃焼用酸素含有ガスとを混合しながら
炉内に供給する所謂スルーポート式のものにおいて、燃
料噴出部に、中央噴出口とその周囲に位置する複数の周
囲噴出口とを設けたものであり、比較的燃焼量の小さい
場合に適用し易いものである。従来では、図１０及び図
１１に示すように、燃料供給手段Ｂは、複数の周囲噴出
口１２のそれぞれから、中央噴出口１１からのガス燃料
の噴出方向に対して、中央噴出口１１の周方向の同方向
に傾斜し且つ中央噴出口１１の径方向の中心側に傾斜す
る方向にガス燃料を噴出し、且つ、中央噴出口１１から
は周囲噴出口１２よりも速い噴出速度でガス燃料を噴出
するように構成していた（例えば、特開平１１−１９９
９６号公報参照）。ちなみに、中央噴出口１１からのガ
ス燃料に噴出速度は、５０〜３００ｍ／秒、周囲噴出口
１２からの噴出速度は３０〜２００ｍ／秒にそれぞれ設
定していた。

【０００３】説明を加えると、燃料噴出部１０に、中央
噴出口１１を形成する中央噴出孔１１ｈ、及び、周囲噴
出口１２を形成する複数の周囲噴出孔１２ｈを穿設し、
周囲噴出孔１２ｈの軸心Ｐ２を、中央噴出孔１１ｈの軸
心方向視にて、中央噴出孔１１ｈの径方向に対して、中
央噴出孔１１ｈの周方向の同方向に傾斜し、且つ、中央
噴出孔１１ｈの軸心方向に直交する方向視にて、中央噴
出孔１１ｈの軸心Ｐ１に対して内方側に傾斜する方向と
なるように設定していた。そして、中央噴出口１１から
は周囲噴出口１２よりも速い噴出速度でガス燃料を噴出
してエジェクタ作用を現出させることによるガス燃料拡
散抑制作用、及び、複数の周囲噴出口１２からは中央噴
出口１１から噴出されるガス燃料の噴出流を囲み且つ噴
出先で収束するように旋回状態でガス燃料を噴出するこ
とによるガス燃料拡散抑制作用により、炎の拡散を抑制
すると共に、炎の形成方向を安定化させることにより、
所謂、火腰の強い炎を形成するようにしていた。そし
て、火腰の強い炎を形成して、炎が炉壁に接触するのを
抑制することにより、炉壁の焼損を抑制して、加熱炉の
耐久性を向上するようにしていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の燃焼
装置では、複数の周囲噴出口から旋回状態でガス燃料を
噴出することにより、炎の拡散を抑制すると共に、炎の
形成方向を安定化させていることから、炎の形成方向を
安定化させるにはガス燃料の旋回を促進させる必要があ
り、そのためには周囲噴出口からの噴出速度を速くする
必要がある。しかしながら、複数の周囲噴出口からガス
燃料を速い噴出速度にて旋回を促進させるように噴出す
るようにすると、中央噴出口から噴出されたガス燃料と
酸素含有ガスとの混合が抑制されて、燃焼の開始が遅く
なることから、遅延燃焼となり易いので、炉内における
酸素含有ガス供給路のガス出口側の領域の温度がそのガ
ス出口の先の方の領域よりも低くなり易く、炉内の温度
分布が不均一になり易いという問題があった。又、遅延
燃焼となり易くて、噴出方向の先の方でまとまって燃焼
し易いので、緩慢燃焼を促進させ難く、高熱効率化及び
低ＮＯｘ化を図り難いという問題もあった。ちなみに、
緩慢燃焼を促進させると、ガス燃料の熱分解により炭素
分の発生が促進されて、輝度の高い炎（以下、輝炎と称
する場合がある）が形成されるので、輻射熱量が多くな
って加熱効率が向上し、又、燃焼温度が低くなって、Ｎ
Ｏｘの発生を抑制することが可能となる。

【０００５】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、加熱炉用の燃焼装置において、
加熱炉の耐久性を向上しながら、炉内温度分布の均一
化、高熱効率化及び低ＮＯｘ化を図ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔請求項１記載の発明〕
請求項１に記載の特徴構成は、燃料供給手段が、前記中
央噴出口及び前記周囲噴出口から噴出方向が互いに平行
又は略平行になるようにガス燃料を噴出し、且つ、前記
中央噴出口からは前記周囲噴出口よりも速い噴出速度で
ガス燃料を噴出するように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、中央噴出口及び周
囲噴出口から、中央噴出口からの方が周囲噴出口からよ
りも噴出速度が速くなる状態で、噴出方向が互いに平行
又は略平行になるようにガス燃料が噴出される。そし
て、中央噴出口及び周囲噴出口から噴出方向が互いに平
行又は略平行になるようにガス燃料を噴出することか
ら、以下に説明するように、周囲噴出口からの噴出速度
を従来よりも遅くしながらも、ガス燃料拡散抑制作用を
従来と同等に又は従来より促進させて作用させることが
可能となる。即ち、従来では、ガス燃料の旋回を促進さ
せる必要があって、そのために周囲噴出口からの噴出速
度を速くする必要があるが、請求項１に記載の特徴構成
によれば、周囲噴出口からは直進状にガス燃料を噴出す
るのであって、旋回状態で噴出するのではないので、噴
出速度を従来のように速くする必要がなくて遅くするこ
とが可能となり、その分、燃焼量を同じにする条件で、
従来よりも中央噴出口からの噴出速度を速くして、その
中央噴出口からの速いガス燃料流によりエジェクタ作用
を従来よりも促進させて強くすることができて、ガス燃
料の拡散を抑制することが可能となる。従って、炎の拡
散を抑制すると共に、炎の形成方向を安定化させて、火
腰の強い炎を形成することが可能となるので、炎が炉壁
に接触するのを抑制して、炉壁の焼損を抑制することが
可能となり、もって、加熱炉の耐久性を向上することが
可能となる。しかも、周囲噴出口からのガス燃料の噴出
速度が遅いことから、中央噴出口から噴出されたガス燃
料は、噴出後の早い時期から酸素含有ガスと徐々に混合
されるようになり易く、緩慢燃焼が促進され易い。そし
て、緩慢燃焼が促進されることから、輝炎の形成が促進
されるので、輻射熱量が多くなって加熱効率が向上し、
又、燃焼温度が低くなって、ＮＯｘの発生を抑制するこ
とが可能となる又、中央噴出口から噴出されたガス燃料
が、噴出後の早い時期から酸素含有ガスと混合されて燃
焼することから、炉内における酸素含有ガス供給路のガ
ス出口側の領域の低温化が抑制されて、炉内の温度分布
を均一化することが可能となる。要するに、加熱炉の耐
久性を向上しながら、炉内温度分布の均一化、高熱効率
化及び低ＮＯｘ化を図ることができるようになった。

【０００７】〔請求項２記載の発明〕請求項２に記載の
特徴構成は、前記燃料供給手段が、前記燃料噴出部から
のガス燃料の総噴出量のうちの１０〜４０％を前記中央
噴出口から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出口から噴
出するように構成されていることにある。請求項２に記
載の特徴構成によれば、ガス燃料の総噴出量のうちの１
０〜４０％が中央噴出口から噴出され、残りが周囲噴出
口から噴出される。つまり、本発明の発明者らは、燃料
供給手段を、中央噴出口及び周囲噴出口から噴出方向が
互いに平行又は略平行になるようにガス燃料を噴出し、
且つ、中央噴出口からは周囲噴出口よりも速い噴出速度
でガス燃料を噴出するように構成した場合において、一
層火腰の強い炎を形成すると共に、緩慢燃焼を一層効果
的に行わせるようにすべく、鋭意研究した。そして、燃
料噴出部からのガス燃料の総噴出量のうちの１０〜４０
％を中央噴出口から噴出し、残りを複数の周囲噴出口か
ら噴出するようにすると、火腰の強い炎を形成すると共
に、緩慢燃焼を効果的に行わせるようにする上で好まし
いことを見出した。つまり、燃料噴出部からのガス燃料
の総噴出量のうちの１０〜４０％を中央噴出口から噴出
し、残りを複数の周囲噴出口から噴出するようにする
と、中央噴出口からのガス燃料流によるエジェクタ作用
によるガス燃料拡散抑制作用、及び、中央噴出口から噴
出されたガス燃料と酸素含有ガスとを徐々に混合させる
緩慢混合作用の両立を図ることが可能となり、火腰の強
い炎を形成すると共に、緩慢燃焼を効果的に行わせるよ
うにする上で好ましいと考えられる。これに対して、中
央噴出口からのガス燃料の噴出量を総噴出量のうちの１
０〜４０％の範囲よりも少なくすると、中央噴出口から
のガス燃料流によるエジェクタ作用が弱くなり、ガス燃
料拡散抑制作用が弱くなるので、炎拡散抑制作用が弱く
なり、炎の形成方向が不安定になり易いと考えられる。
又、中央噴出口からのガス燃料の噴出量を総噴出量のう
ちの１０〜４０％の範囲よりも多くすると、中央噴出口
からのガス燃料の噴出速度が速くなり過ぎて、遅延燃焼
になり易く、緩慢燃焼を促進させ難くなると考えられ
る。従って、加熱炉用の燃焼装置において、加熱炉の耐
久性を向上しながら、炉内温度分布の均一化、高熱効率
化及び低ＮＯｘ化を図るようにする上で、一段と好まし
い具体構成を提供することができる。

【０００８】〔請求項３記載の発明〕請求項３に記載の
特徴構成は、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料を
案内する筒状の案内面が、前記燃料噴出部からのガス燃
料噴出方向視で前記複数の周囲噴出口の外周を囲む状態
で、且つ、筒軸心が前記ガス燃料噴出方向と平行又は略
平行になる状態で設けられていることにある。請求項３
に記載の特徴構成によれば、筒状の案内面により、複数
の周囲噴出口から噴出されたガス燃料は、噴出された噴
出方向のまま、広がるのが抑制される状態で流れるよう
に案内される。つまり、複数の周囲噴出口から噴出され
たガス燃料は、筒状の案内面による案内作用により、筒
状にまとまり易く、しかも広がり難くなるので、中央噴
出口から噴出されたガス燃料と酸素含有ガスとの混合
を、長い経路にわたって徐々に行わせることが可能とな
り、緩慢燃焼を効果的に促進させることが可能となる。
従って、緩慢燃焼を効果的に促進させることが可能とな
ることにより、高熱効率化及び低ＮＯｘ化を一段と図る
ことができる。

【０００９】〔請求項４記載の発明〕請求項４に記載の
特徴構成は、前記燃料供給手段が、前記中央噴出口から
は３００〜５００ｍ／秒の噴出速度でガス燃料を噴出
し、前記周囲噴出口からは１０〜５０ｍ／秒の噴出速度
でガス燃料を噴出するように構成されていることにあ
る。請求項４に記載の特徴構成によれば、中央噴出口か
らは、３００〜５００ｍ／秒の噴出速度でガス燃料が噴
出され、周囲噴出口からは、１０〜５０ｍ／秒の噴出速
度でガス燃料が噴出される。つまり、本発明の発明者ら
は、燃料供給手段を、中央噴出口及び周囲噴出口から噴
出方向が互いに平行又は略平行になるようにガス燃料を
噴出し、且つ、中央噴出口からは周囲噴出口よりも速い
噴出速度でガス燃料を噴出するように構成した場合にお
いて、一層火腰の強い炎を形成すると共に、緩慢燃焼を
一層効果的に行わせるようにすべく、鋭意研究した。そ
して、中央噴出口からは３００〜５００ｍ／秒の噴出速
度でガス燃料を噴出し、前記周囲噴出口からは１０〜５
０ｍ／秒の噴出速度でガス燃料を噴出するようにする
と、火腰の強い炎を形成すると共に、緩慢燃焼を効果的
に行わせるようにする上で好ましいことを見出した。つ
まり、中央噴出口からの噴出速度及び周囲噴出口からの
噴出速度をそれぞれ上記の範囲内にて設定すると、中央
噴出口からのガス燃料流によるエジェクタ作用によるガ
ス燃料拡散抑制作用、及び、中央噴出口から噴出された
ガス燃料と酸素含有ガスとを徐々に混合させる緩慢混合
作用の両立を図ることが可能となり、火腰の強い炎を形
成すると共に、緩慢燃焼を効果的に行わせるようにする
上で好ましいと考えられる。これに対して、中央噴出口
からの噴出速度及び周囲噴出口からの噴出速度のうちの
いずれか一方又は両方を上記の範囲外に設定すると、ガ
ス燃料拡散抑制作用及び緩慢混合作用のうちのいずれか
一方又は両方が弱くなり易く、火腰の強い炎を形成する
と共に、緩慢燃焼を効果的に行わせるようにする上で不
利になる考えられる。従って、加熱炉用の燃焼装置にお
いて、加熱炉の耐久性を向上しながら、炉内温度分布の
均一化、高熱効率化及び低ＮＯｘ化を図るようにする上
で、一段と好ましい具体構成を提供することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】〔第１実施形態〕以下、図面に基
づいて、本発明を加熱炉としてのガラス溶解炉用の燃焼
装置に適用した場合の第１実施形態を説明する。先ず、
燃焼装置を設けるガラス溶解炉について説明する。図５
及び図６に示すように、ガラス溶解炉は、溶解槽２を下
部に備えると共にアーチ型の天井を備えた炉本体１を中
央に設け、溶解槽２の一端からガラス原料を投入し、他
端から溶融ガラスを取り出すように構成し、ガラス原料
の移送方向Ｔに対して、炉本体１の左右夫々に、複数の
蓄熱室３を原料移送方向Ｔに沿って延設し、炉本体１の
左右の炉壁４の上部に、複数の空気口（所謂ポート）５
を原料移送方向Ｔに沿って並設し、蓄熱室３と各空気口
５とを空気供給路６にて連通させて、所謂サイドポート
式に構成してある。つまり、空気供給路６は、空気を燃
焼用酸素含有ガスとして炉内７に供給するように構成し
てあり、酸素含有ガス供給路に相当する。

【００１１】燃料供給部（燃料供給手段に相当する）Ｂ
のノズル１０（図１参照、燃料噴出部に相当する）を、
炉内７に燃焼用空気Ａを供給する空気供給路６の途中に
設けて、ノズル１０にて炉内７にガス燃料Ｇを噴出し
て、ガス燃料Ｇと燃焼用空気Ａとを混合させながら炉内
７に供給するようにして、所謂スルーポート式に構成し
てある。そして、図１に示すように、ノズル１０には、
中央噴出口１１とその周囲に位置する複数の周囲噴出口
１２とを設けてある。

【００１２】左右の燃料供給部Ｂは、一定時間（約１５
〜３０分）毎に交互に、ガス燃料Ｇの噴出と噴出停止を
繰り返し、ガス燃料Ｇを噴出している燃料供給部Ｂの側
の空気口５からは、蓄熱室３を通って高温（１０００〜
１２００°Ｃ程度）に予熱された燃焼用空気Ａが炉内７
に供給され、ガス燃料Ｇの噴出を停止している燃料供給
部Ｂの側の空気口５からは炉内７の燃焼ガスＥを排出さ
せるようにして、左右の燃料供給部Ｂにて交互に燃焼さ
せる、所謂交番燃焼を行わせるようにしてある。尚、図
５及び図６は、左側の燃料供給部Ｂにて燃焼させている
状態を示している。

【００１３】ノズル１０から噴出されたガス燃料Ｇの周
囲に、その噴出方向に沿って、そのガス燃料Ｇを噴出し
ているノズル１０が設けられている空気口５から燃焼用
空気Ａが供給されて、ガス燃料Ｇと燃焼用空気Ａとが接
触して拡散燃焼して、所謂、緩慢燃焼し、長さが長くて
高輝度の燃焼炎（輝炎）Ｆが形成され、その燃焼炎Ｆの
輻射熱により、溶解槽２内のガラス原料を溶解する。炉
本体１のアーチ状の天井は、燃焼炎Ｆの輻射熱を反射さ
せる。炉内７の燃焼ガスＥは、ガス燃料Ｇの噴出を停止
している燃料供給部Ｂの側の空気口５から、蓄熱室３に
流入し、蓄熱材を通過して、蓄熱材に排熱が回収された
後、排気される。蓄熱室３においては、燃焼ガスＥを排
出させる状態のときに、燃焼ガスＥから排熱を蓄熱材に
回収して蓄熱し、燃焼用空気Ａを供給する状態のときに
は、蓄熱材の蓄熱により燃焼用空気Ａを予熱する。そし
て、そのように予熱された燃焼用空気Ａが、空気供給路
６を通流して空気口５から炉内７に供給されるのであ
る。

【００１４】炉本体１の炉壁４に投入口４ｉを形成し、
投入口４ｉを形成した炉壁４と対面する炉壁４の外部に
作業槽８を設けると共に、その作業槽８を溶解槽２に連
通させる取り出し孔４ｅを炉壁４に形成して、投入口４
ｉから投入したガラス原料を、溶解槽２にて溶融させて
作業槽８に向かって流動させ、取り出し孔４ｅを通じ
て、清浄な溶融ガラスを作業槽８に導くように構成して
ある。

【００１５】燃料供給部Ｂについて、説明を加える。燃
料供給部Ｂは、図１及び図２に示すように、中央噴出口
１１と複数（本実施形態では８個）の周囲噴出口１２と
を備えたノズル１０を、外形形状が円柱状に形成された
本体部１３の周壁の一端側に組み付けて構成してある。
本体部１３は、中空の二層構造の周壁にて、内部にガス
燃料供給室１４を備えるように円柱状に形成し、二層構
造の周壁の中空部分を冷却水を通流させる冷却水ジャケ
ット１５として用いるように構成してある。

【００１６】図１ないし図４に示すように、ノズル１０
は、大径部分とその大径部分よりも小径の小径部分とを
軸心方向に沿って備えた段付きの円柱状に形成し、その
ノズル１０の中心に、孔軸心Ｐａをノズル１０の軸心に
一致させた状態で、中央噴出口１１を形成する円孔状の
中央噴出孔１１ｈを穿設し、大径部分における小径部分
よりも径方向に突出した部分に、複数の周囲噴出口１２
を形成する複数の円孔状の周囲噴出孔１２ｈをその孔軸
心Ｐｂが中央噴出孔１１ｈの孔軸心Ｐａと平行になる状
態で周方向に間隔を隔てて穿設してある。

【００１７】図１及び図２に示すように、本体部１３の
先端側における側周壁に、ノズル取り付け用の円孔１３
ｈを形成し、その円孔１３ｈに、円筒状の案内筒１６を
その先端面が本体部１３の外側面と面一になるように内
嵌し、その案内筒１６に、円柱状のノズル１０を、その
小径部分を内方側に向けた姿勢で、案内筒１６の先端か
ら後方側に引退させた状態で同軸状に内嵌してある。案
内筒１６の孔は、小孔径部分とその小孔径部分の後方に
位置して小孔径部分よりも孔径が大きい大孔径部分とを
備えた段付き状に形成し、ノズル１０は、その先端面を
案内筒１６の孔の段部分に当て付けた状態で、案内筒１
６の大孔径部分に内嵌させてある。案内筒１６の小孔径
部分の孔径は、ノズル１０からのガス燃料噴出方向（孔
軸心Ｐａ，Ｐｂの方向）視で、小孔径部分の内周面が各
周囲噴出口１２の開口縁に接する状態となるように設定
してある。

【００１８】つまり、案内筒１６の小孔径部分の内周面
を、ノズル１０から噴出されるガス燃料を案内する筒状
の案内面１６ｓとして機能させるように構成してあり、
その筒状の案内面１６ｓを、ノズル１０からのガス燃料
噴出方向視で複数の周囲噴出口１２の外周を囲む状態
で、且つ、筒軸心がノズル１０からのガス燃料噴出方向
と平行になる状態で設けてある。そして、その筒状の案
内面１６ｓにより、複数の周囲噴出口１２から噴出され
るガス燃料は、噴出された噴出方向のまま、広がるのが
抑制される状態で流れるように案内されるので、筒状に
まとまり易く、しかも広がり難くなる。

【００１９】本体部１３の基端面部には、内部のガス燃
料供給室１４に連通する状態で、周囲噴出口用ガス供給
管１７を接続して、ガス燃料供給室１４を通じて複数の
周囲噴出口１２にガス燃料を供給し、中央噴出口用ガス
供給管１８を、本体部１３の周壁を貫通してガス供給室
１４内に挿入してノズル１０の小径部分に接続して、中
央噴出口用ガス供給管１８を通じて中央噴出口１１にガ
ス燃料を供給するように構成してある。

【００２０】中央噴出口１１と各周囲噴出口１２それぞ
れの孔径は、ガス燃料の噴出速度が中央噴出口１１の方
が周囲噴出口１２よりも速くなるように、具体的には、
中央噴出口１１の噴出速度が３００〜５００ｍ／秒の範
囲、周囲噴出口１２の噴出速度が１０〜５０ｍ／秒の範
囲になり、且つ、ノズル１０からのガス燃料の総噴出量
のうちの１０〜４５％を中央噴出口１１から噴出し、残
りを複数の周囲噴口１２から噴出するように設定してあ
る。

【００２１】つまり、燃料供給部Ｂは、中央噴出口１１
及び周囲噴出口１２から噴出方向が互いに平行になるよ
うにガス燃料を噴出し、且つ、中央噴出口１１からは周
囲噴出口１２よりも速い噴出速度でガス燃料を噴出する
ように構成してある。又、燃料供給部Ｂは、ノズル１０
からのガス燃料の総噴出量のうちの１０〜４０％を中央
噴出口１１から噴出し、残りを複数の周囲噴出口１２か
ら噴出するように構成してある。又、燃料供給部Ｂは、
中央噴出口１１からは３００〜５００ｍ／秒の噴出速度
でガス燃料を噴出し、周囲噴出口１２からは１０〜５０
ｍ／秒の噴出速度でガス燃料を噴出するように構成して
ある。

【００２２】冷却水供給管１９を、冷却水ジャケット１
５内に連通するように、本体部１３の周壁に接続し、冷
却水排出管２０を、その基端側の開口部を、本体部１３
の冷却水ジャケット１５内における本体部１３の先端に
相当する箇所に位置させた状態で、冷却水ジャケット１
５内を通して先端側を本体部１３の周壁を貫通させて外
部に導出するように設けてある。そして、冷却水供給管
１９を通じて冷却水を冷却水ジャケット１５に流入させ
て、冷却水ジャケット１５を通流させた後、冷却水排出
管２０の基端開口部に流入させて、冷却水排出管２０を
通じて排出するようにして、燃料供給部Ｂを冷却するよ
うに構成してある。

【００２３】そして、上述のように構成した燃料供給部
Ｂを、その長手方向が空気供給路６における空気通流方
向に略直交する姿勢で、そのノズル１０の設置部分が空
気供給路６内における略中央に位置するように設けてあ
る。

【００２４】上述のように、中央噴出口１１からの噴出
速度と周囲噴出口１２からの噴出速度を設定して、中央
噴出口１１からの噴出速度を周囲噴出口１２からの噴出
速度よりもかなり速く設定することにより、中央噴出口
１１からの速いガス燃料流によりエジェクタ作用を促進
させることができて、ガス燃料の拡散を抑制することが
可能となる。従って、炎の拡散を抑制すると共に、炎の
形成方向を安定化させて、火腰の強い炎を形成すること
が可能となる。又、周囲噴出口１２からのガス燃料の噴
出速度が遅いことから、中央噴出口１１から噴出された
ガス燃料は、噴出後早い時期から燃焼用空気と徐々に混
合されるので、緩慢燃焼が促進される。しかも、筒状の
案内面１６ｓの案内作用により、複数の周囲噴出口１２
から噴出されるガス燃料は、筒状にまとまって流れ、し
かも広がり難いので、中央噴出口１１から噴出されたガ
ス燃料と燃焼用空気の混合を、一段と長い経路にわたっ
て徐々に行わせることが可能となることから、緩慢燃焼
を更に促進させることができる。

【００２５】〔第２実施形態〕以下、図面に基づいて、
本発明を加熱炉としてのガラス溶解炉用の燃焼装置に適
用した場合の第２実施形態を説明する。第２実施形態に
おいては、ガラス溶解炉は、所謂エンドポート式に形成
してある。図７及び図８に基づいて、そのエンドポート
式のガラス溶解炉について説明する。炉体１の一側面を
形成する炉壁４の外側に、２室の蓄熱室３を設けると共
に、その炉壁４に、各蓄熱室３に対応させて空気口５を
形成し、各蓄熱室３と各空気口５とを空気供給路６にて
連通させて、各空気供給路６に対して、第１実施形態と
同様の燃料供給部Ｂを第１実施形態と同様に設けて、左
右の燃料供給部Ｂを用いて交番燃焼を行わせるように構
成してある。

【００２６】燃料供給部Ｂを設けた側面に隣接する側面
を形成する炉壁４におけるガ燃料供給部Ｂの側の端部
に、ガラス原料の投入口４ｉを設け、燃料供給部Ｂを設
けた側面に対向する側面を形成する炉壁４の外部に作業
槽８を設けると共に、その作業槽８と溶解槽２との間の
炉壁４には、溶解槽２と作業槽８とを連通させる取り出
し孔４ｅ形成してある。つまり、投入口４ｉからガラス
原料を溶解槽２に投入して、そのガラス原料を、取り出
し孔４ｅの側に向かって蛇行状に流動させながら溶融さ
せ、取り出し孔４ｅを通じて、清浄な溶融ガラスを作業
槽８に導くように構成してある。

【００２７】次に、上述のように構成した加熱炉用の燃
焼装置の性能を検証した結果を説明する。検証試験おい
ては、上述した従来の加熱炉用の燃焼装置と性能を比較
した。検証試験に用いたエンドポート式のガラス溶解炉
の炉本体１の寸法（外寸）は、燃料供給部Ｂからのガス
燃料Ｇの噴出方向に沿う奥行きが８．８ｍ、幅及び高さ
はそれぞれ１．８ｍである。燃焼装置の燃焼量は１００
０ｋＷ、予熱された後の燃焼用空気の温度は１０００°
Ｃ、炉内３の温度は１５００°Ｃ、燃焼ガス中の酸素濃
度は約３％、炎Ｆの長さは約４ｍである。

【００２８】燃料供給部Ｂからのガス燃料Ｇの噴出方向
に沿う方向での炉内３の温度分布を測定した結果を図９
に示す。図９に示すように、本発明の加熱炉用の燃焼装
置では、炉内３における空気口５（酸素含有ガス供給路
のガス出口に相当する）側の領域の低温化が抑制され
て、燃料供給部Ｂからのガス燃料Ｇの噴出方向に沿う方
向での炉内５の温度分布を、従来の加熱炉用の燃焼装置
よりも均一化することができた。又、ＮＯｘ（Ｏ₂ ＝０
％）を測定した結果は、本発明の加熱炉用の燃焼装置で
は５５０ｐｐｍ程度であり、従来の加熱炉用の燃焼装置
では６８０ｐｐｍ程度であり、低ＮＯｘ化を図ることが
できた。

【００２９】〔別実施形態〕次に別実施形態を説明す
る。 （イ） 上記の各実施形態において、中央噴出口１１の
孔径、周囲噴出口１２の口径及び個数は、中央噴出口１
１の噴出速度が３００〜５００ｍ／秒の範囲、周囲噴出
口１２の噴出速度が１０〜５０ｍ／秒の範囲になり、且
つ、ノズル１０からのガス燃料総噴出量のうちの１０〜
４０％程度を中央噴出口１１から噴出し、残りを複数の
周囲噴出口１２から噴出する条件で、適宜設定可能であ
る。

【００３０】（ロ） 燃料噴出部に中央噴出口１１及び
複数の周囲噴出孔１２を設ける形態は、上記の各実施形
態において例示した形態、即ち、燃料噴出部としての１
個のノズル１０に、中央噴出口１１と複数の周囲噴出口
１２を形成する形態に限定されるものではない。例え
ば、周囲噴出口１２を１個ずつ形成した燃料噴出部とし
ての複数の円筒状の周囲ノズルを、中央噴出口１１を形
成した燃料噴出部としての円筒状の中央ノズルの周囲に
配置する形態でも良い。あるいは、リング状の部材に、
複数の周囲噴出口１２を周方向に並べて形成して、燃料
噴出部としてのリング状の周囲ノズルを形成し、そのリ
ング状の周囲ノズルの内部に、中央噴出口１１を形成し
た燃料噴出部としての円筒状の中央ノズルを配置するよ
うに構成しても良い。

【００３１】（ハ） 空気口５から炉内７に供給する燃
焼用酸素含有ガスとしては、上記の各実施形態において
例示した空気以外に、空気に炉内７から排出した燃焼排
ガスを混合したものや、酸素含有率を高くした酸素富化
空気等、種々のものを用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置における
燃料供給手段の縦断面図

【図２】実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置における
燃料供給手段の要部の正面図

【図３】実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置における
燃料供給手段の燃料噴出部の縦断面図

【図４】実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置における
燃料供給手段の燃料噴出部の正面図

【図５】第１実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置を備
えたガラス溶解炉の縦断面図

【図６】図５のイ−イ矢視図

【図７】第２実施形態にかかる加熱炉用の燃焼装置を備
えたガラス溶解炉の縦断面図

【図８】図７のロ−ロ矢視図

【図９】炉内の温度分布の測定結果を示す図

【図１０】従来の加熱炉用の燃焼装置における燃料供給
手段の縦断面図

【図１１】従来の加熱炉用の燃焼装置における燃料供給
手段の燃料噴出部の正面図

【符号の説明】

６ 酸素含有ガス供給路 １０ 燃料噴出部 １１ 中央噴出口 １２ 周囲噴出口 １６ｓ 筒状の案内面 Ｂ 燃料供給手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小倉 啓宏 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3K017 CA06 CB01 CD03 3K019 AA06 BA01 BB01 BD01 3K065 TA01 TA11 TA15 TB01 TC03 TD05 TE04 TF03 TG02 TH05 TH06 TH12 TM03 TM06 4K063 AA00 AA13 CA01 CA02 DA06 DA13 DA14

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炉内に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸
   素含有ガス供給路と、 その酸素含有ガス供給路の途中に配置されて前記炉内に
   ガス燃料を噴出する燃料噴出部を備えた燃料供給手段と
   が設けられ、 前記燃料噴出部に、中央噴出口とその周囲に位置する複
   数の周囲噴出口とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であ
   って、 前記燃料供給手段が、前記中央噴出口及び前記周囲噴出
   口から噴出方向が互いに平行又は略平行になるようにガ
   ス燃料を噴出し、且つ、前記中央噴出口からは前記周囲
   噴出口よりも速い噴出速度でガス燃料を噴出するように
   構成されている加熱炉用の燃焼装置。
2. 【請求項２】 前記燃料供給手段が、前記燃料噴出部か
   らのガス燃料の総噴出量のうちの１０〜４０％を前記中
   央噴出口から噴出し、残りを前記複数の周囲噴出口から
   噴出するように構成されている請求項１記載の加熱炉用
   の燃焼装置。
3. 【請求項３】 前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料
   を案内する筒状の案内面が、前記燃料噴出部からのガス
   燃料噴出方向視で前記複数の周囲噴出口の外周を囲む状
   態で、且つ、筒軸心が前記ガス燃料噴出方向と平行又は
   略平行になる状態で設けられている請求項１又は２記載
   の加熱炉用の燃焼装置。
4. 【請求項４】 前記燃料供給手段が、前記中央噴出口か
   らは３００〜５００ｍ／秒の噴出速度でガス燃料を噴出
   し、前記周囲噴出口からは１０〜５０ｍ／秒の噴出速度
   でガス燃料を噴出するように構成されている請求項１〜
   ３のいずれか１項に記載の加熱炉用の燃焼装置。