JP2010203680A - 燃焼装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低ＮＯｘ化を図り、しかも、火炎を適正な形状にすることができる燃焼装置を提供する。
【解決手段】ガス燃料Ｇを燃焼空間に噴出する燃料噴出部Ｗが、燃焼空間の横側箇所からガス燃料Ｇを噴出するように設けられ、燃料噴出部Ｗの上部箇所から燃焼空間におけるガス燃料Ｇの燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部が設けられ、燃料噴出部Ｗが、空気比が１より小さくなる状態でガス燃料を噴出する濃燃焼用バーナＢ１と、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出する淡燃焼用バーナＢ２とを、左右方向に並べて構成され、濃燃焼用バーナＢ１のガス燃料噴出速度が、淡燃焼用バーナＢ２のガス燃料噴出速度よりも高くなるように構成されている燃焼装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガス燃料を燃焼空間に噴出する燃料噴出部が、前記燃焼空間の横側箇所からガス燃料を噴出するように設けられ、
前記燃料噴出部の上部箇所から前記燃焼空間におけるガス燃料の燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部が設けられた燃焼装置に関する。

かかる燃焼装置は、燃料噴出部が、燃焼空間の横側箇所から燃焼空間にガス燃料を噴出し、燃焼用空気供給部が、燃料噴出部の上部箇所から燃焼空間におけるガス燃料の燃焼域に燃焼用空気を供給することにより、ガス燃料と燃焼用空気とを燃焼空間内にて接触させて火炎を形成して燃焼させるようにしたものであり、例えば、ガラス原料を溶解させる溶解槽の上方空間を燃焼空間として、溶解槽を加熱するのに用いられることになる。

そして、このような燃焼装置においては、燃料噴出部が、２個あるいは３個等の複数の燃焼用バーナを左右方向に並べて構成されて、各燃焼用バーナからガス燃料を噴出させることにより、左右方向に広い範囲を加熱できるようにすることになる（例えば、特許文献１参照。）。
このように複数の燃焼用バーナを燃料噴出部に備えさせるにあたり、上記特許文献１には記載されてはいないが、従来では、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を同量ずつ噴出させるように構成されていた。

ちなみに、燃料噴出部の上部箇所から燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部は、一般に、下縁が直線状で且つその直線状の下縁の両端を結ぶ上方に突出する湾曲状の上縁を備える状態に形成された断面形状がカマボコ状の空気供給路及びその先端の形状がカマボコ状の空気口より燃焼用空気を供給するように構成されるものである（例えば、特許文献２参照。）。
そして、このようなカマボコ状の供給口から供給される燃焼用空気の量は、空気口の横幅方向の中央部の方が両側よりも大きくなるため、例えば、燃料噴出部が３個の燃焼用バーナを備える場合においては、各燃焼用バーナからのガス燃料噴出量を同じするようにしても、中央部の燃焼用バーナが両側の燃焼用バーナよりも空気比が大きくなる状態でガス燃料を噴出することになる。

特開２００２−２８６２２５号公報（図２、図１４） 特開２００３−２８６０３２号公報（図１）

従来の燃焼装置においては、燃料噴出部における複数の燃焼用バーナが、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出するものであり、そして、このように複数の燃焼用バーナの全てが、空気比が１より大きくなるようにガス燃料を噴出する場合には、燃料噴出部としての空気比を燃焼に適する値に設定する必要上、各燃焼用バーナは、空気比が燃焼に適する値となるようにガス燃料を噴出することになる。具体的には、空気比が１よりは大きくて、１に近い値となる。このため、各燃焼用バーナから噴出されるガス燃料によって火炎が適正に形成されるものの、その形成される火炎には高温部が発生し易いものとなり、低ＮＯｘ化を図り難いものとなっていた。

本発明は、上記実情に鑑みて為されたものであって、その目的は、低ＮＯｘ化を図り、しかも、火炎を適正な形状にすることができる燃焼装置を提供する点にある。

本発明の燃焼装置は、ガス燃料を燃焼空間に噴出する燃料噴出部が、前記燃焼空間の横側箇所からガス燃料を噴出するように設けられ、
前記燃料噴出部の上部箇所から前記燃焼空間におけるガス燃料の燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部が設けられたものであって、その第１特徴構成は、
前記燃料噴出部が、空気比が１より小さくなる状態でガス燃料を噴出する濃燃焼用バーナと、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出する淡燃焼用バーナとを、左右方向に並べて構成され、
前記濃燃焼用バーナのガス燃料噴出速度が、前記淡燃焼用バーナのガス燃料噴出速度よりも高くなるように構成されている点を特徴とする。

すなわち、濃燃焼用バーナと淡燃焼用バーナとが左右方向に並べられ、そして、濃燃焼用バーナが、空気比が１より小さくなる状態でガス燃料を噴出し、淡燃焼用バーナが、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出するものとなる。
そして、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料は、空気比が１より小さい状態で噴出されるものであるため、淡燃焼用バーナ側から流れ込む燃焼用空気にて燃焼用空気を補われながら、緩慢な状態で燃焼することになり、高温部を発生することなく燃焼し易いものとなるのであり、また、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料は、空気比が１より大きい状態で噴出されるものとなるため、燃焼によって生じる熱が過剰に存在する燃焼用空気によって奪われるものとなって、高温部を発生することなく燃焼し易いものとなるのである。
従って、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料及び淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料が高温部を発生することなく燃焼し易いものとなるため、全体として、ＮＯｘの発生を抑制しながら、燃焼させることが可能となる。

しかも、濃燃焼用バーナのガス燃料噴出速度が、淡燃焼用バーナのガス燃料噴出速度よりも高くなるように構成されているから、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料にて形成される火炎や、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料にて形成される火炎の形状を、ガス燃料の噴出方向に適正に延びる状態にすることができるものとなる。
説明を加えると、淡燃焼用バーナから空気比が１より大きくなる状態で噴出されるガス燃料は、過剰状態で存在する燃焼用空気の流れの整流作用によって、噴出方向に適正に延びる状態の火炎を形成することになる。これに対して、濃燃焼用バーナから空気比が１より小さい状態で噴出されるガス燃料は、燃焼用空気の流れによる整流作用が少ないため、上方に向けて屈曲する、つまり、めくり上がる状態の火炎を形成する虞があるが、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料は、その噴出速度が高いため、その噴出方向に適正に移動するものとなり、噴出方向に適正に延びる状態の火炎を形成することになる。

要するに、本発明の第１特徴構成によれば、低ＮＯｘ化を図り、しかも、火炎を適正な形状にすることができる燃焼装置を提供できる。

本発明の第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記燃焼用空気供給部が、前記濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速を前記淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速よりも低くするように構成されている点を特徴とする。

すなわち、濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速が、淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速よりも低いものであるから、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料を適確に緩慢燃焼させることができ、また、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料を適確に燃焼させることができるものとなる。

説明を加えると、濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速が低いものであるから、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料と燃焼用空気との混合が抑制されるものとなり、上述の第１特徴構成で述べた如く、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の噴出速度を高速にしても、ガス燃料と燃焼用空気との混合が抑制されて、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料を緩慢な状態で燃焼させて、低ＮＯｘ化を適確に図ることができるものとなる。

また、淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速が高いものであるから、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料と燃焼用空気との混合が促進されるものとなり、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料を適確に燃焼させることができるものとなる。

したがって、本発明の第２特徴構成によれば、上記第１特徴構成による作用効果に加えて、一層適確に低ＮＯｘ化を図ることができる燃焼装置を提供できる。

本発明の第３特徴構成は、上記第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、
前記燃焼用空気供給部が、前記濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量を前記淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量よりも少なくするように構成されている点にある。

すなわち、濃燃焼用バーナに対して供給される燃焼用空気の流量が淡燃焼用バーナに対して供給される燃焼用空気の流量よりも少ないものであるから、濃燃焼用バーナに対する空気比を１より小さくし、淡燃焼用バーナに対する空気比を１より大きくすることを、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の量と、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の量とに大きな差を持たせることなく行えるものとなる。

このように、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の量と、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の量とに大きな差を持たせることがないため、濃燃焼用バーナと淡燃焼用バーナの構成やそれらバーナに対するガス燃料の供給構成としては、同じ構成ものを用いるようにしながら、濃燃焼用バーナと淡燃焼用バーナとに対する燃料供給量を調整することにより、濃燃焼用バーナに対する空気比を１より小さくし、淡燃焼用バーナに対する空気比を１より大きくすることができるものとなって、全体構成の簡素化を図ることができるものとなる。

したがって、本発明の第３特徴構成によれば、上記第１特徴構成又は第２特徴構成による作用効果に加えて、全体構成の簡素化を図ることができる燃焼装置を提供できる。

本発明の第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、
前記濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量が、前記淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量よりも多くなるように構成され、
前記濃燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差が、前記淡燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差よりも小さくなるように構成されている点にある。

すなわち、上記した第３特徴構成のごとく、燃焼用空気供給部が、濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量を前記淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量よりも少なくするように構成されることに加えて、濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量が、淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量よりも多くなるように構成され、濃燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差が、前記淡燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差よりも小さくなるように構成されるものであるから、淡燃焼用バーナに対する燃焼用空気の流量を十分に大きくできない場合において、濃燃焼用バーナにおける空気比を空気比１より大きく低下させないようにして、濃燃焼用バーナにおいて不完全燃焼が発生するのを回避しながら、濃淡燃焼を行わせることができる。

説明を加えると、淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量を、濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量よりも大きくなるようにするものの、十分に大きくできない場合においては、濃燃焼用バーナにおける空気比を空気比１より大きく低下させると、淡燃焼用バーナに対して供給される燃焼用空気によって濃燃焼用バーナの燃焼用空気を補う作用が不十分となって、濃燃焼用バーナにおいて不完全燃焼を発生するものとなるが、濃燃焼用バーナにおける空気比を空気比１より大きく低下させないようにすることにより、濃燃焼用バーナにおいて不完全燃焼が発生するのを回避しながら、濃淡燃焼を行わせることができる。

したがって、本発明の第４特徴構成によれば、淡燃焼用バーナに対する燃焼用空気の流量を十分に大きくできない場合において、濃燃焼用バーナにおいて不完全燃焼が発生するのを回避しながら、濃淡燃焼を行わせることができる燃焼装置を提供できる。

本発明の第５特徴構成は、上記第１〜第４特徴構成のいずれかに加えて、
前記燃料噴出部が、前記淡燃焼用バーナの両側に前記濃燃焼用バーナを位置させる状態に構成されている点にある。

すなわち、淡燃焼用バーナの両側に濃燃焼用バーナが位置するものであるから、淡燃焼用バーナに対して供給される燃焼用空気の過剰分を両側の濃燃焼用バーナに供給しながら、淡燃焼用バーナ及び一対の濃燃焼用バーナを燃焼させることができるものとなるため、淡燃焼用バーナの片側にのみ濃燃焼用バーナを位置させる場合に比べて、淡燃焼用バーナンに供給される燃焼用空気を一対の濃燃焼用バーナにて適切に使用しながら、淡燃焼用バーナ及び一対の濃燃焼用バーナを良好に燃焼させることができる。

したがって、本発明の第５特徴構成によれば、上記第１〜第４特徴構成のいずれかによる作用効果に加えて、淡燃焼用バーナ及び一対の濃燃焼用バーナを良好に燃焼させることができる燃焼装置を提供できる。

ガラス溶解炉の縦断正面図 図１のイ−イ矢視図 ガラス溶解炉における要部の縦断正面図 ガラス溶解炉における要部の側面図 燃焼用バーナの一部切欠側面図 燃焼用バーナの先端側部分の縦断側面図 図６のロ−ロ矢視図 図６のハ−ハ矢視図 燃焼用バーナの要部の縦断側面図 別実施形態に係わるガラス溶解炉の縦断正面図 図１０のニ−ニ矢視図 別実施形態に係わる燃焼用バーナの先端側部分の縦断側面図 図１２のホ−ホ矢視図

〔実施形態〕
以下、本発明の燃焼装置をガラス溶解炉に適用した場合の実施形態を図面に基づいて説明する
図１及び図２に示すように、ガラス溶解炉は、天井がアーチ型に形成された炉本体１の下部に、平面視にて矩形状の溶解槽２を備え、溶解槽２を区画形成する炉壁４における前面部に、ガラス原料を投入する投入口４ｉが形成され、炉壁４における後面部に、溶融ガラスを取り出す取出孔４ｅが形成され、取出孔４ｅを形成した炉壁部分の外部に、取出孔４ｅにて溶解槽２と連通する作業槽８が設けられ、そして、燃焼装置Ｎが、炉本体１の内部７で且つ溶解槽２の上方空間を燃焼空間として、ガス燃料を燃焼させるように設けられており、もって、投入口４ｉから投入したガラス原料を、溶解槽２にて溶融させながら作業槽８に向かって流動させて、清浄な溶融ガラスを取出孔４ｅを通して作業槽８に導くように構成されている。

前記燃焼装置Ｎは、溶解槽２の左右両横側部の夫々に、溶解槽前後方向（ガラス原料の流動方向）に沿って、３個ずつ並ぶ状態で設けられ、そして、左側の３個の燃焼装置Ｎと、右側の３個の燃焼装置Ｎとが、一定時間（例えば、約１５〜３０分）毎に、交互に燃焼するように構成されている。
また、炉本体１の左右の横外側部の夫々に、溶解槽前後方向に延びる蓄熱室３が設けられており、燃焼装置Ｎは、後述の如く、蓄熱室３を通って高温（１０００〜１２００℃）に予熱された燃焼用空気Ａにてガス燃料を燃焼させるように構成されている。

前記燃焼装置Ｎの夫々は、図３及び図４にも示すように、燃焼空間の横側箇所からガス燃料を燃焼空間に噴出する燃料噴出部Ｗと、その燃料噴出部Ｗの上方箇所から燃焼空間におけるガス燃料の燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部Ｋとを備えるものであり、そして、燃料噴出部Ｗが、空気比が１より小さくなる状態でガス燃料を噴出する濃燃焼用バーナＢ１と、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出する淡燃焼用バーナＢ２とを、左右方向に並べて構成され、且つ、濃燃焼用バーナＢ１のガス燃料噴出速度が、淡燃焼用バーナＢ２のガス燃料噴出速度よりも高くなるように構成されている。

すなわち、燃焼用空気供給部Ｋは、炉壁４に開口した空気口５と、蓄熱室３と空気口５とを連通する空気供給路６とから構成され、上述の如く、蓄熱室３を通って高温に予熱された燃焼用空気Ａを、ガス燃料の燃焼域に供給するように構成されている。
ちなみに、図１に示すように、送風機Ｓの空気を左右の蓄熱室３の一方に供給し且つ他方の蓄熱室３からの空気を排ガスとして排出する状態と、送風機Ｓの空気を左右の蓄熱室３の他方に供給し且つ一方の蓄熱室３からの空気を排ガスとして排出する状態とに切換える流路切換機構Ｖが設けられており、上述の如く、左側の３個の燃焼装置Ｎを燃焼させる状態と右側の３個の燃焼装置Ｎを燃焼させる状態とに切換える際には、流路切換機構Ｖの切換により、左側の３個の燃焼装置Ｎに燃焼用空気を供給する状態と、右側の３個の燃焼装置Ｎに燃焼用空気を供給する状態とに切換るように構成されている。

燃料噴出部Ｗにおける濃燃焼用バーナＢ１と淡燃焼用バーナＢ２とは、後述の如く同様の構成のバーナＢ（図５参照）にて構成されるものであり、そして、本実施形態においては、燃料噴出部Ｗが、淡燃焼用バーナＢ２の両側に濃燃焼用バーナＢ１を位置させる状態で、３つのバーナＢを並べて構成されている。
そして、図５に示すように、各バーナＢの夫々に対する燃料供給路３３には、各バーナＢへの燃料供給量を調整する燃料供給量調整弁３８が設けられており、これら燃料供給量調整弁３８の調整により、３つのバーナＢのうちの中央のものを、淡燃焼用バーナＢ２とし、両側のものを、濃燃焼用バーナＢ１とするように構成されている。
また、３つのバーナＢへの燃料の供給を断続する燃料断続弁３７が設けられており、上述の如く、左側の３個の燃焼装置Ｎを燃焼させる状態と右側の３個の燃焼装置Ｎを燃焼させる状態とに切換える際には、この燃料断続弁３７を燃料供給状態と供給停止状態とに切換えることになる。

前記燃焼用空気供給部Ｋにおける空気供給路６の断面形状及びその先端の空気口５の形状は、図４に示すように、下縁が直線状で且つその直線状の下縁の両端を結ぶ上方に突出する湾曲状の上縁を備える状態に形成されたカマボコ状である。
そして、このような断面形状がカマボコ状の空気供給路６を通して流れてカマボコ状の空気口５から供給される燃焼用空気の流速は、空気口の横幅方向の中央部の方が両側よりも速くなるため、燃焼用空気供給部Ｋが、濃燃焼用バーナＢ１に対して供給する燃焼用空空気の流速を淡燃焼用バーナＢ２に対して供給する燃焼用空気の流速よりも低くするように構成されることになる。

また、このような断面形状がカマボコ状の空気供給路６を通して流れてカマボコ状の空気口５から供給される燃焼用空気の流量は、空気口の横幅方向の中央部の方が両側よりも多くなるため、燃焼用空気供給部Ｋが、濃燃焼用バーナＢ１に対して供給する燃焼用空気の流量を淡燃焼用バーナＢ２に対して供給する燃焼用空気の流量よりも少なくするように構成されることになる。

そして、上述した燃料供給量調整弁３８の調整により、濃燃焼用バーナＢ１から噴出されるガス燃料の流量が、淡燃焼用バーナＢ２から噴出されるガス燃料の流量よりも多くなるように構成され、且つ、濃燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差が、前記淡燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差よりも小さくなるように構成されている。
本実施形態では、濃燃焼用バーナＢ１から噴出されるガス燃料の流量が、淡燃焼用バーナＢ２から噴出されるガス燃料の流量の２倍である。そして、濃燃焼用バーナＢ１に空気比が０．９で、淡燃焼用バーナＢ２の空気が１．４であり、燃焼装置Ｎの全体としての空気比は、１．０６である。

ちなみに、本実施形態の燃焼装置Ｎは、図１に示すように、空気供給路６が斜め下方に向かうように形成されて、燃焼用空気供給部Ｋが、燃焼用空気Ａを空気口５から斜め下方に向けて供給するように構成され、濃燃焼用バーナＢ１及び淡燃焼用バーナＢ２がガス燃料を斜め上方に向けて噴出するように設けられて、燃料噴出部Ｂがガス燃料を斜め上方に向けて噴出するように構成されており、ガス燃料と燃焼用空気とが的確に混合するように構成されている。

次に、濃燃焼用バーナＢ１及び淡燃焼用バーナＢ２を構成するバーナＢ及びその設置構成について説明する。

図３にも示すように、前記炉本体１の左右の炉壁４における空気口５の下方に、バーナ装着孔４ｓが設けられ、長尺状のバーナＢが、バーナ装着孔４ｓに、先端が炉壁４の内面よりも後退した状態で設けられている。
つまり、バーナ装着孔４ｓにおける炉内側の部分の内周面が、炉内側ほど大径となる先広がり状に形成され、そして、バーナＢが、バーナ装着孔４ｓに、その先端を先広がり状の内周面部分よりも後退させた形態で挿通した状態に設けられている。

図５ないし図８に示すように、バーナＢは、外筒状体１０と内筒状体２０とを外筒状体１０の先端が内筒状体２０の先端よりも突出する状態で同軸心状に備えて、内筒状体２０の筒内にて中央噴出路３１を形成し且つ内筒状体２０と外筒状体１０との間に環状の周囲噴出路３２を形成するように構成されている。尚、外筒状体１０と内筒状体２０とは同軸心状であるので、以下では、外筒状体１０及び内筒状体２０夫々の軸心を統一してバーナ軸心Ｐと称する場合がある。

前記内筒状体２０は、長尺円筒状の内筒本体部２１と、その内筒本体部２１の先端に着脱自在に接続される円筒状の内筒ノズル部２２とを備えて長尺状に構成され、前記外筒状体１０は、円筒状の外筒本体部１１と、その外筒本体部１１の先端に着脱自在に接続される円筒状の外筒キャップ部１２とを備えて構成され、そして、外筒状体１０が、長尺状の内筒状体２０における先端側に偏った状態で内筒状体２０の外周部に設けられている。

前記内筒状体２０の内筒本体部２１における前記外筒状体１０内に位置する部分に、前記中央噴出路３１に供給されたガス燃料の一部を前記周囲噴出路３２に供給するように連通孔３４が設けられている。
また、中央噴出路３１内における前記連通孔３２よりもガス燃料通流方向下流側の箇所に、ガス燃料の通過を制限する通過孔４０ｈを備えた通過制限体４０が設けられている。

更に、前記内筒ノズル部２２の外周面には、複数の羽根体３６ｗが周方向に間隔を隔てて並べた状態で溶接にて取り付けられ、それら複数の羽根体３６ｗにより、周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回羽根３６が構成されている。
その旋回羽根３６の羽根体３６ｗ夫々は、内筒ノズル部２２の径方向視にてその内筒ノズル部２２の軸心、即ち、バーナ軸心Ｐに対してその周方向一方側に傾斜するように設けられて、周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料Ｇを旋回させるように構成されている。
ちなみに、内筒ノズル部２２の径方向視にて、羽根体３６ｗがバーナ軸心Ｐに対して傾斜する角度（以下、旋回角度と記載する場合がある）は、例えば、１５°〜４５°の範囲に設定されている。

前記外筒状体１０、前記内筒状体２０及び前記通過制限体４０について、更に説明を加える。
図９に示すように、前記外筒本体部１１の後端開口部に、リング状の蓋板１３が溶接にて取り付けられ、前記内筒本体部２１の先端部が、蓋板１３の孔に挿通された状態で、蓋板１３に溶接にて固定されて、外筒本体部１１と内筒本体部２１とが同軸心状に一体的に組み付けられている。
以下、このように外筒本体部１１と内筒本体部２１とを同軸心状に一体的に組み付けたものを、バーナ本体Ｂｍと称する場合がある。

図６に示すように、前記外筒本体部１１の先端には、雄ネジ部１１ｓが形成され、前記外筒キャップ部１２の後端には、外筒本体部２１の雄ネジ部１１ｓに螺合自在な雌ねじ部１２ｓが形成されて、外筒本体部１１の雄ネジ部１１ｓに外筒キャップ部１２の雌ねじ部１２ｓを螺合することにより、外筒キャップ部１２を外筒本体部１１の先端に着脱自在に接続できるように構成されている。

前記外筒状体１０を構成する前記外筒キャップ部１２の内周面は、バーナ軸心Ｐに沿う方向に等径状に延びる等径状主内周面部分１２ａと、その等径状主内周面部１２ａの先端に連なり且つ先端側ほど小径となる先細り状の収束用内周面部分１２ｂと、その収束用内周面部分１２ｂの先端から等径状に延びる等径状の案内用内周面部分１２ｃとを備えるように構成され、そして、外筒状体１０の先端噴出口１０ａが、外筒キャップ部１２の先端の内周縁部により、円形状の噴出口として形成されている。

図５及び図６に示すように、内筒ノズル部２２が、外周面及び内周面ともバーナ軸心Ｐに沿う方向に略等径状の大等径状部分２２Ａと、その大等径状部分２２Ａの先端から、外周面及び内周面とも先端側ほど小径となる状態で延びる先細り状部分２２Ｂと、その先細り状部２２Ｂの先端から等径状に延びる小等径状部分２２Ｃとを備えるように構成されている。
更に、前記内筒ノズル部２２の大等径状部分２２Ａの内周面における後端部分に、先端側の部分よりも大径の大径内周面部分２２ａが形成されている。

図６に示すように、前記連通孔３４は、前記内筒本体部２１における前記外筒本体部１１への挿通部分に、周方向に分散する状態で並ぶ連通孔列がバーナ軸心Ｐに沿う方向に２列並び且つ隣り合う列同士で千鳥状になる形態で複数形成されている。

又、前記内筒本体部２１の先端には、雄ネジ部２１ｓが形成され、前記内筒ノズル部２２の大径内周面部分２２ａには、内筒本体部２１の雄ネジ部２１ｓに螺合自在な雌ねじ部２２ｓが形成されて、内筒本体部２１の雄ネジ部２１ｓに内筒ノズル部２２の雌ねじ部２２ｓを螺合することにより、内筒ノズル部２２が内筒本体部２１の先端に着脱自在に接続できるように構成されている。

図６及び図９に示すように、前記通過制限体４０が、前記内筒状体の内径よりも小径で且つ先端が閉じられた筒状部４１Ａと、その筒状部４１Ａの基端部と前記内筒状体２０との間に位置する環状部としての鍔状部４１Ｂとを備えるハット状に形成したハット状通過制限体４１にて構成され、前記通過孔４０ｈが、そのハット状通過制限体４１における前記筒状部４１Ａの周壁に、その周方向に分散する状態で複数設けられている。
尚、そのハット状通過制限体４１は、前記複数の通過孔４０ｈの開口面積を合計した総通過孔面積が前記内筒ノズル部２２の横断面積よりも小さい状態となるように構成されている。

そして、前記ハット状通過制限体４１が、その鍔状部４１Ｂを前記内筒ノズル部２２の大径内周面部分２２ａに内嵌した状態で、その内筒ノズル部２２の雌ねじ部２２ｓを前記内筒本体部２１の雄ネジ部２１ｓに羅合することにより、内筒ノズル部２２の内周面の段部と内筒本体部２１の先端面との間に挟持される形態で、内筒状体２０に着脱自在に保持されるように構成されている。

つまり、前記ハット状通過制限体４１を前記中央噴出路３１に設けることにより、そのハット状通過制限体４１により前記中央噴出路３１を通流するガス燃料Ｇに抵抗を与えて、前記燃料供給路３３から供給されて中央噴出路３１を通流するガス燃料Ｇの一部を前記複数の連通孔３４を通過させて前記周囲噴出路３２に流入させることにより、燃料供給路３３により前記中央噴出路３１に供給されたガス燃料Ｇを前記周囲噴出路３２に分配するように構成されている。

そして、前記複数の通過孔４０ｈの総通過孔面積と前記複数の連通孔３４の開口面積を合計した総連通孔面積との比率により、前記燃料供給路３３により前記中央噴出路３１に供給されたガス燃料Ｇを前記複数の連通孔３４を通して周囲噴出路３２に分配するガス燃料分配比率が設定されることになるので、中央噴出路３１内に設けるハット状通過制限体４１を総通過孔面積が異なるものに変更することにより、前記中央噴出路３１を通流するガス燃料Ｇの通流抵抗を変更して、前記ガス燃料分配比率を変更できるように構成されている。尚、ガス燃料分配比率としては、例えば、中央噴出路３１からのガス燃料の噴出量と周囲噴出路３２からのガス燃料の噴出量との比を１：１０〜５：３の範囲で設定するとよい。

上述の如く、燃料噴出部本体Ｂｍの内筒本体部２１の先端に、ハット状通過制限体４１を大径内周面部分２２ａに内嵌した状態の内筒ノズル部２２を取り付け、燃料噴出部本体
Ｂｍの外筒本体部１１の先端に外筒キャップ部１２を取り付けると、外筒状体１０と内筒状体２０とが外筒状体１０の先端が内筒状体２０の先端よりも突出する状態で噴出部軸心Ｐにて同軸心状に備えられて、内筒状体２０の筒内にて中央噴出路３１が形成され且つ内筒状体２０と外筒状体１０との間に環状の周囲噴出路３２が形成され、その環状の周囲噴出路３２に、その周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料Ｇを旋回させる旋回羽根３６が設けられ、更に、前記ハット状通過制限体４１が前記中央噴出路３１内における前記連通孔３２よりもガス燃料通流方向下流側の箇所に設けられることになる。

ちなみに、上述のように前記燃料噴出部本体Ｂｍに前記内筒ノズル部２２及び前記外筒キャップ部１２を取り付けることにより燃料噴出部Ｂを組み付けた状態では、前記内筒状体２０の先端が、噴出部軸心Ｐに沿う方向において、前記外筒状体１０の外筒キャップ部１２における収束用内周面部分１２ｂと案内用内周面部分１２ｃとの境界部分に位置するように構成してある。

そして、内筒状体２０の先端の開口部が、中央噴出路３１からガス燃料が噴出される中央噴出口３１ｎとなり、内筒状体２０の先端の外周縁と外筒状体１０の内周面とにより、環状の周囲噴出路３２からガス燃料が噴出される環状の周囲噴出口３２ｎが形成されることになる。
又、外筒状体１０における前記内筒状体２０からの突出部分の内周面が、等径状の案内用内周面部分１２ｃとなる。

次に、上述のように構成した燃焼装置によるガス燃料の燃焼形態について説明する。
図５に示すように、燃料供給路３３から中央噴出路３１に供給されたガス燃料Ｇは、所定の分配比率にて複数の連通孔３４を通して周囲噴出路３２に分配される。
そして、中央噴出路３１を通流するガス燃料Ｇは、ハット状通過制限体４１の複数の通過孔４０ｈを内筒状体２０の径方向に向かって通過した後、内筒状体２０の長手方向に沿う方向に向きを変える形態で通流することにより、動圧が弱まって層流化が促進された状態で、内筒ノズル部２２の小等径状部分２２Ｃにて直進するように案内されて、中央噴出口３１ｎから噴出部軸心方向に直進状に噴出される。
一方、複数の連通孔３４を通して周囲噴出路３２に分配されるガス燃料Ｇは、中央噴出路３１から通流面積が狭まった連通孔３４を通して周囲噴出路３２の長手方向に直交する方向に向けて周囲噴出路３２に供給されることにより、動圧が弱まり、更に、ガス燃料Ｇの通流方向が周囲噴出路３２の長手方向に直交する方向からその周囲噴出路３２の長手方向に沿う方向に変わることにより、動圧が更に弱まり、そして、旋回羽根３６を通過することから、流速が低下し且つ旋回する状態で、中央噴出口３１ｎから噴出されるガス燃料Ｇの周囲を覆うように、環状の周囲噴出口３２ｎから噴出される。つまり、周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料Ｇの流速を遅くして、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇを緩慢燃焼させるのに好都合な流速にすることができる。

尚、前記ハット状通過制限体４１の複数の通過孔４０ｈの総通過孔面積を中央噴出路３１における通流面積が最も狭い部分、つまり、内筒ノズル部２２の小等径状部分２２Ｃにおける筒内の横断面積よりも小さくしてあることから、前記ハット状通過制限体４１の複数の通過孔４０ｈにて律速となって中央噴出路３１を通流するガス燃料の流速が決まるので、中央噴出路３１から噴出されたガス燃料の層流状態が乱れるのを防止することができる。

そして、そのように環状の周囲噴出口３２ｎから流速が低下し且つ旋回する状態で噴出されたガス燃料Ｇは、中央噴出口３１ｎから噴出部軸心方向に直進状に噴出されたガス燃料Ｇを覆う状態で、収束用内周面部分１２ｂの先端から延びる等径状の案内用内周面部分１２ｃによる案内により、旋回しつつ噴出部軸心方向に進むように外筒状体１０の先端噴出口１０ａから噴出されるので、ガス燃料Ｇが燃料噴出部Ｂから噴出方向が安定した状態で噴出される。

その結果、図３に示すように、燃料噴出部Ｂから噴出方向が安定した状態で噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域に空気口５から燃焼用空気Ａが供給されて、ガス燃料Ｇが燃焼するので、炉内７の雰囲気に煽られ難い火腰の強い火炎Ｆを形成することができる。
又、周囲噴出路３２から噴出される旋回状のガス燃料流Ｇにて、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇの周囲を覆い、しかも、周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料Ｇの流速が遅くて、そのガス燃料Ｇと燃焼用空気Ａとの混合が速くなり過ぎないようにすることができると共に、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇは層流状態で通流するので、その中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇと燃焼用空気Ａとの混合を緩慢化することができるものとなり、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇを、炭素粒を効率良く発生させながら燃焼させることができて、輝炎の発生率をより一層向上させることができる。
更に、環状の周囲噴出路３２からガス燃料Ｇが旋回する状態で噴出されるので、火炎Ｆの幅を広くすることができる。

ところで、本実施形態においては、上述の如く、濃燃焼用バーナＢ１から噴出されるガス燃料の流量が、淡燃焼用バーナＢ２から噴出されるガス燃料の流量よりも多くなるように構成されるものであるから、濃燃焼用バーナＢ１と淡燃焼用バーナＢ２とを、同じ仕様のバーナＢを用いて構成しても、濃燃焼用バーナＢ１のガス燃料噴出速度を、淡燃焼用バーナＢ２のガス燃料噴出速度よりも高く構成できるものであるが、濃燃焼用バーナＢ１のガス燃料噴出速度を、さらに速くする場合には、濃燃焼用バーナＢ１を構成するバーナＢにおける中央噴出口３１ｎや環状の周囲噴出口３２ｎの大きさを、淡燃焼用バーナＢ２を構成するバーナＢにおける中央噴出口３１ｎや環状の周囲噴出口３２ｎの大きさよりも小さくすると良い。

〔バーナの別実施形態〕
次に、バーナＢの別実施形態を説明する。
図１２及び図１３に示すように、この別実施形態においては、前記外筒状体１０の先端噴出口１０ａが横長状である点以外は、上記の実施形態と同様に構成してあるので、主として、前記外筒状体１０について説明する。

前記外筒状体１０が、前記外筒本体部１１とその外筒本体部１１に螺合自在な前記外筒キャップ部１２とを備えて構成され、更に、その外筒キャップ部１２の内周面が、等径状主内周面部分１２ａと、その等径状主内周面部１２ａの先端に連なる収束用内周面部分１２ｂと、その収束用内周面部分１２ｂの先端に連なる案内用内周面部分１２ｃとを備えるように構成されている。

そして、この別の実施形態では、前記外筒キャップ部１２の内周面のうちの案内用内周面部分１２ｃが、上記の実施形態とは異なって、横断面形状が両側の半円形部分を２本の平行な直線部分で連結した形状（以下、横長円形状と称する場合がある）の横長状となり且つ横断面形状が長手方向に沿って一定になるように形成されて、前記外筒状体１０の先端噴出口１０ａが横長円形状の横長状に形成されている。

この別の実施形態のバーナＢでは、周囲噴出路３２からのガス燃料Ｇが、外筒状体１０の横長状の先端噴出口１０ａにより、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇの周囲を覆う状態で横幅方向に広い広幅状に噴出されるので、図１ないし図３において示す火炎Ｆを、横幅方向に広い広幅状に形成することができる。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）本発明の燃焼装置は、上記の実施形態において例示したサイドポート式のガラス溶解炉以外に、図１０及び図１１に示すように、いわゆるエンドポート式のガラス溶解炉にも適用することができる。
以下、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、左右一対の蓄熱室３が設けられ、その炉壁４に、各蓄熱室３に対応させて空気口５が形成され、各蓄熱室３と各空気口５とが空気供給路６にて連通されている。
そして、左右一対の空気口５を形成した炉壁４における前記左右一対の空気口５夫々の下方に、燃料噴出部装着孔４ｓが設けられ、各燃料噴出部装着孔４ｓに、上記実施形態と同様のバーナＢが上記実施形態と同様に設けられて、左右の燃焼装置Ｎを用いて交番燃焼を行わせるように構成されている。

燃焼装置Ｎを設けた側面の一方に隣接する側面を形成する炉壁４における燃焼装置Ｎが位置する側の端部に、ガラス原料の投入口４ｉが設けられ、燃焼装置Ｎ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が設けられ、そして、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が形成されている。
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、燃焼装置Ｎを設けた側面側からそれに対向する側面側の取り出し孔４ｅに向けて、火炎Ｆの長手方向に沿って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に導くように構成されている。

（ロ）本発明の燃焼装置は、上記の実施形態で例示したガラス溶解炉や、図１０及び図１１にて示す別実施形態で例示したガラス溶解炉に適用するほか、ガラス原料以外の金属を溶解させる溶解炉に適用する等、種々の加熱炉における燃焼装置として用いることができるものである。

（ハ）上記実施形態では、燃料噴出部が、淡燃焼用バーナの両側に濃燃焼用バーナを位置させる状態に構成される場合を例示したが、一つの淡燃焼用バーナと一つの濃燃焼用バーナとを並べて設ける形態で実施してもよい。

（ニ）上記実施形態では、燃料噴出部が、淡燃焼用バーナの両側に濃燃焼用バーナを位置させる状態で、３つのバーナを並べる形態に構成される場合を例示したが、淡燃焼用バーナの両側に濃燃焼用バーナを位置させる状態で、例えば、５つのバーナを並べるようにする等、淡燃焼用バーナの両側に濃燃焼用バーナを位置させる状態で、多数のバーナを並べる形態に構成してもよい。

（ホ）上記実施形態では、淡燃焼用バーナと濃燃焼用バーナとが同仕様のバーナを用いて構成される場合を例示したが、淡燃焼用バーナと濃燃焼用バーナとを異なる仕様のバーナを用いて構成する等、淡燃焼用バーナと濃燃焼用バーナとの具体構成は、各種変更できるものである。

Ａ 燃焼用空気
Ｇ ガス燃料
Ｂ１ 濃燃焼用バーナ
Ｂ２ 淡燃焼用バーナ
Ｋ 燃焼用空気供給部
Ｗ 燃料噴出部

Claims (5)

1. ガス燃料を燃焼空間に噴出する燃料噴出部が、前記燃焼空間の横側箇所からガス燃料を噴出するように設けられ、
   前記燃料噴出部の上部箇所から前記燃焼空間におけるガス燃料の燃焼域に燃焼用空気を供給する燃焼用空気供給部が設けられた燃焼装置であって、
   前記燃料噴出部が、空気比が１より小さくなる状態でガス燃料を噴出する濃燃焼用バーナと、空気比が１より大きくなる状態でガス燃料を噴出する淡燃焼用バーナとを、左右方向に並べて構成され、
   前記濃燃焼用バーナのガス燃料噴出速度が、前記淡燃焼用バーナのガス燃料噴出速度よりも高くなるように構成されている燃焼装置。
2. 前記燃焼用空気供給部が、前記濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速を前記淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流速よりも低くするように構成されている請求項１記載の燃焼装置。
3. 前記燃焼用空気供給部が、前記濃燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量を前記淡燃焼用バーナに対して供給する燃焼用空気の流量よりも少なくするように構成されている請求項１又は２記載の燃焼装置。
4. 前記濃燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量が、前記淡燃焼用バーナから噴出されるガス燃料の流量よりも多くなるように構成され、
   前記濃燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差が、前記淡燃焼用バーナにおける空気比と空気比１との差よりも小さくなるように構成されている請求項３記載の燃焼装置。
5. 前記燃料噴出部が、前記淡燃焼用バーナの両側に前記濃燃焼用バーナを位置させる状態に構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼装置。

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