JP3173658B2 - バーナー装置 - Google Patents
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
- C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
- C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
- C03B5/235—Heating the glass
- C03B5/2353—Heating the glass by combustion with pure oxygen or oxygen-enriched air, e.g. using oxy-fuel burners or oxygen lances
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23C—METHODS OR APPARATUS FOR COMBUSTION USING FLUID FUEL OR SOLID FUEL SUSPENDED IN A CARRIER GAS OR AIR
- F23C10/00—Fluidised bed combustion apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/20—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone
- F23D14/22—Non-premix gas burners, i.e. in which gaseous fuel is mixed with combustion air on arrival at the combustion zone with separate air and gas feed ducts, e.g. with ducts running parallel or crossing each other
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23D—BURNERS
- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
- F23D14/32—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid using a mixture of gaseous fuel and pure oxygen or oxygen-enriched air
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23M—CASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F23M5/00—Casings; Linings; Walls
- F23M5/02—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used
- F23M5/025—Casings; Linings; Walls characterised by the shape of the bricks or blocks used specially adapted for burner openings
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B3/00—Hearth-type furnaces, e.g. of reverberatory type; Tank furnaces
- F27B3/10—Details, accessories, or equipment peculiar to hearth-type furnaces
- F27B3/22—Arrangements of air or gas supply devices
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/34—Indirect CO2mitigation, i.e. by acting on non CO2directly related matters of the process, e.g. pre-heating or heat recovery
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
- Y02P40/50—Glass production, e.g. reusing waste heat during processing or shaping
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Gas Burners (AREA)
- Pre-Mixing And Non-Premixing Gas Burner (AREA)
- Glass Melting And Manufacturing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、一般的には酸素−燃料バーナーに関し、さ
らに詳しくは液体冷却しない、安全なバーナー先端温度
を維持しながら広範囲な流量を有する酸素−ガスバーナ
ーに関する。
らに詳しくは液体冷却しない、安全なバーナー先端温度
を維持しながら広範囲な流量を有する酸素−ガスバーナ
ーに関する。
（従来の技術） 先行技術には異なった構造のバーナー装置が数多くあ
るが、その様なバーナーのほとんどは、本発明の酸素−
燃料バーナーでは無く、より低温の空気−燃料の組合せ
わ用に設計されている。
るが、その様なバーナーのほとんどは、本発明の酸素−
燃料バーナーでは無く、より低温の空気−燃料の組合せ
わ用に設計されている。
米国特許第2,458,543号は、低速度の炎が炉の中に入
るように、空気の一次および二次供給の両方を備えた低
粘度空気−ガスバーナーを記載している。
るように、空気の一次および二次供給の両方を備えた低
粘度空気−ガスバーナーを記載している。
米国特許第3,676,048号は、空気を狭い隙間を通して
著しく高い速度で供給し、ガス供給管のすぐ側を真空に
し、混合を良くし、効率的に燃焼させることを特徴とす
る、極めて大量の過剰空気により運転するように設計し
た空気−ガスバーナーを記載している。
著しく高い速度で供給し、ガス供給管のすぐ側を真空に
し、混合を良くし、効率的に燃焼させることを特徴とす
る、極めて大量の過剰空気により運転するように設計し
た空気−ガスバーナーを記載している。
米国特許第3,809,525号は、バーナー先端にらせん状
の通路を設け、燃料油滴を噴霧し、先端のすぐ側で渦を
巻いて逃げる二次空気と混合することを特徴とする、空
気−油混合物を使用する平炎バーナーを記載している。
の通路を設け、燃料油滴を噴霧し、先端のすぐ側で渦を
巻いて逃げる二次空気と混合することを特徴とする、空
気−油混合物を使用する平炎バーナーを記載している。
米国特許第4,181,491号は、本質的に化学量論的な比
率で制御する空気−ガスバーナーを使用する、炉の加熱
用装置を記載している。この冶金用炉は、ガラス熔融炉
に蓄熱器を使用するのと同様の方法で、バーナーに送る
空気を予熱するための回収熱交換器を含む。
率で制御する空気−ガスバーナーを使用する、炉の加熱
用装置を記載している。この冶金用炉は、ガラス熔融炉
に蓄熱器を使用するのと同様の方法で、バーナーに送る
空気を予熱するための回収熱交換器を含む。
米国特許第4,690,635号は、ガス導管の先端が、燃焼
を短時間遅らせるためのナイフエッジを形成する円すい
台形の部分を有し、その先端が、円形に配置した複数の
酸素放出穴または輪状の酸素放出オリフィスまたはその
両方に取り巻かれていることを特徴とする高温酸素−ガ
スバーナー装置を記載している。
を短時間遅らせるためのナイフエッジを形成する円すい
台形の部分を有し、その先端が、円形に配置した複数の
酸素放出穴または輪状の酸素放出オリフィスまたはその
両方に取り巻かれていることを特徴とする高温酸素−ガ
スバーナー装置を記載している。
（発明が解決しようとする課題） 上記の、先行技術によるバーナー装置の問題点および
複雑さを解決するために、本発明の目的は、広範囲な流
量を有し、比較的低流量でも、流体冷却を利用せずに、
本体先端の温度を十分低温に維持する、酸素−燃料バー
ナーを提供することである。
複雑さを解決するために、本発明の目的は、広範囲な流
量を有し、比較的低流量でも、流体冷却を利用せずに、
本体先端の温度を十分低温に維持する、酸素−燃料バー
ナーを提供することである。
動作においては、本発明の改良された構造により、容
量が増加し、それによってより長く、直径がより小さな
高温炎つまり高温のおおいが造られ、それを炉構造内部
に正確に配置することによって、望ましい熱条件を作り
出すことができる。さらに、酸素とガスまたは油の組合
わせを燃焼するその様な酸素−燃料バーナーを従来のガ
ラス熔融炉に使用することにより、十分な熱が発生する
ので、その様な炉に従来使用されている蓄熱器を省くこ
とができる。
量が増加し、それによってより長く、直径がより小さな
高温炎つまり高温のおおいが造られ、それを炉構造内部
に正確に配置することによって、望ましい熱条件を作り
出すことができる。さらに、酸素とガスまたは油の組合
わせを燃焼するその様な酸素−燃料バーナーを従来のガ
ラス熔融炉に使用することにより、十分な熱が発生する
ので、その様な炉に従来使用されている蓄熱器を省くこ
とができる。
（課題を解決するための手段） 本発明は、その最も簡便な形態において、特にガラス
および冶金用の炉に使用されている酸素−燃料バーナー
に新しい概念を導入するものである。
および冶金用の炉に使用されている酸素−燃料バーナー
に新しい概念を導入するものである。
燃焼を支えるのに、空気ではなく、標準的な酸素を使
用する場合、空気だけを使用するバーナーに比べて、形
成される炎の温度が極端に高くなる。したがって、流量
が低下すると、それに伴ってバーナー先端を通過して噴
射する燃料および空気の冷却効果も低下し、そのために
先端が300℃以上の危険な温度に達し、先端およびバー
ナー本体の酸化あるいは変形を起こすので、先行技術の
酸素−燃料バーナーでは燃料低減率（ターンダウン比）
が著しく制限されている。本発明の構造では、バーナー
先端が、バーナー装置の突出部内に形成された中央オリ
フィスの内側中央にあり、そこを通って突き出ているだ
けではなく、そこから外に伸びているので、バーナー先
端を通して供給されるガスと、その先端を取り巻く突出
部の中央オリフィスを通して供給される酸素との間の燃
焼が遅延し、それによってバーナー先端の温度を十分な
水準に下げている。
用する場合、空気だけを使用するバーナーに比べて、形
成される炎の温度が極端に高くなる。したがって、流量
が低下すると、それに伴ってバーナー先端を通過して噴
射する燃料および空気の冷却効果も低下し、そのために
先端が300℃以上の危険な温度に達し、先端およびバー
ナー本体の酸化あるいは変形を起こすので、先行技術の
酸素−燃料バーナーでは燃料低減率（ターンダウン比）
が著しく制限されている。本発明の構造では、バーナー
先端が、バーナー装置の突出部内に形成された中央オリ
フィスの内側中央にあり、そこを通って突き出ているだ
けではなく、そこから外に伸びているので、バーナー先
端を通して供給されるガスと、その先端を取り巻く突出
部の中央オリフィスを通して供給される酸素との間の燃
焼が遅延し、それによってバーナー先端の温度を十分な
水準に下げている。
（実 施 例） 本発明のバーナー装置は、中央開口部を備えた末端を
有するハウジング内に燃料導管が位置しており、その燃
料導管上に形成されたバーナー先端がその開口部の中央
を通って伸び、そこを越えて外側に突き出ているのが特
徴である。ハウジングは、その末端で、燃料導管の回り
に、伸びているバーナー先端内に形成された軸方向の通
路の回りに同心円状に形成されたオリフィスに酸素を供
給するための室を形成している。したがって、バーナー
によって造られる実際の炎は、バーナー先端から外側に
短い距離だけ遅れ、そこで酸素と燃料が組合わされ、遅
れて燃焼することにより、バーナー先端の温度を下げて
いる。
有するハウジング内に燃料導管が位置しており、その燃
料導管上に形成されたバーナー先端がその開口部の中央
を通って伸び、そこを越えて外側に突き出ているのが特
徴である。ハウジングは、その末端で、燃料導管の回り
に、伸びているバーナー先端内に形成された軸方向の通
路の回りに同心円状に形成されたオリフィスに酸素を供
給するための室を形成している。したがって、バーナー
によって造られる実際の炎は、バーナー先端から外側に
短い距離だけ遅れ、そこで酸素と燃料が組合わされ、遅
れて燃焼することにより、バーナー先端の温度を下げて
いる。
第３図に示すように、バーナー全体、つまり本発明の
装置（10）は、中央放出オリフィス、つまり輪状開口部
（16）を備えた突出部（14）を有するハウジング（12）
を含む。さらに、第１図に示すように、ハウジング（1
2）の突出部（14）は、その入り口末端（44）に固定し
た中心合わせリング機構、つまりスパイダー（18）を有
する。燃料またはガス入口機構（20）がハウンジング
（12）内にあり、バーナー先端部（22）は、中心合わせ
リング（18）により、突出部（14）の中央輪状開口部
（16）の中央を通って外に伸びるように位置合わせして
ある。
装置（10）は、中央放出オリフィス、つまり輪状開口部
（16）を備えた突出部（14）を有するハウジング（12）
を含む。さらに、第１図に示すように、ハウジング（1
2）の突出部（14）は、その入り口末端（44）に固定し
た中心合わせリング機構、つまりスパイダー（18）を有
する。燃料またはガス入口機構（20）がハウンジング
（12）内にあり、バーナー先端部（22）は、中心合わせ
リング（18）により、突出部（14）の中央輪状開口部
（16）の中央を通って外に伸びるように位置合わせして
ある。
ここで第１および２図に関して、燃料入口機構（20）
は、ガスの様な適当な燃料供給を受けるための入口接続
端（26）を有する燃料ガス導管（24）を含む。出口端
は、バーナー先端部（22）の入口端を受け入れている。
先端部（22）は、ガス導管（24）に溶接しても、あるい
は一体成形してもよいが、以下に述べる理由から、バー
ナー先端部は、ねじなどにより、ガス導管（24）から容
易に取り外せるのが望ましい。ガス導管（24）およびバ
ーナー先端部（22）を含む燃料入口機構（20）は、入口
接続端（26）からバーナー先端（22）の出口端（32）ま
で連続した中央燃料−ガス導管通路（30）を形成する。
は、ガスの様な適当な燃料供給を受けるための入口接続
端（26）を有する燃料ガス導管（24）を含む。出口端
は、バーナー先端部（22）の入口端を受け入れている。
先端部（22）は、ガス導管（24）に溶接しても、あるい
は一体成形してもよいが、以下に述べる理由から、バー
ナー先端部は、ねじなどにより、ガス導管（24）から容
易に取り外せるのが望ましい。ガス導管（24）およびバ
ーナー先端部（22）を含む燃料入口機構（20）は、入口
接続端（26）からバーナー先端（22）の出口端（32）ま
で連続した中央燃料−ガス導管通路（30）を形成する。
中心合わせリング機構（18）は、スパイダーの形にな
っており、精密穴が通っている中央ハブ（34）および複
数のアーム（38）を有し、そのアームは（Ｗ）で突出部
（14）の予め決めた窪み部分（40）の中に溶接してあ
り、ハブ部分を突出部（14）の中央輪状開口部（16）の
中央に正確に位置合わせし、保持している。アーム（3
8）は、穴（36）が突出部（14）および輪状開口部（1
6）の中央軸上に中心が合う様に中央ハブ（34）に適切
に溶接するとよい。
っており、精密穴が通っている中央ハブ（34）および複
数のアーム（38）を有し、そのアームは（Ｗ）で突出部
（14）の予め決めた窪み部分（40）の中に溶接してあ
り、ハブ部分を突出部（14）の中央輪状開口部（16）の
中央に正確に位置合わせし、保持している。アーム（3
8）は、穴（36）が突出部（14）および輪状開口部（1
6）の中央軸上に中心が合う様に中央ハブ（34）に適切
に溶接するとよい。
突出部（14）はその入口端（44）に隣接して取り付け
フランジ（42）を備えているが、このフランジはハウジ
ング（12）に固定してあり、ガスケット（46）により密
閉されている。突出部（14）の出口端（48）は、半径方
向で内側に伸びるフランジ部分（50）を備え、このフラ
ンジ部分が中央の輪状開口部（16）の大きさを限定し、
以下に述べるように、バーナー（10）用の酸素出口を形
成している。
フランジ（42）を備えているが、このフランジはハウジ
ング（12）に固定してあり、ガスケット（46）により密
閉されている。突出部（14）の出口端（48）は、半径方
向で内側に伸びるフランジ部分（50）を備え、このフラ
ンジ部分が中央の輪状開口部（16）の大きさを限定し、
以下に述べるように、バーナー（10）用の酸素出口を形
成している。
特に第１および３図に示すように、燃料入口機構（2
0）はハウジング（12）内に位置し、バーナー先端部（2
2）は中心合わせリング（18）の精密穴（36）を通って
伸び、先端部（22）が中央輪状開口部（16）の中央で、
その開口部と同軸になっている。ガス導管（24）はフラ
ンジ部（52）を備え、その中に、ガス入口機構（20）を
ハウンジング（12）の外側縁部（56）に対して密閉する
ため、一つ以上のｏ−リング（54）がある。酸素入口
（58）はハウジング（12）の中にあり、酸素供給室、つ
まりマニホルド（60）に連絡しているが、このマニホル
ドは、ハウジング（12）内部に位置する燃料ガス導管
（24）および突出部（14）の中を通って伸びるバーナー
先端部（22）を含む燃料入口機構（20）を取り囲んでい
る。
0）はハウジング（12）内に位置し、バーナー先端部（2
2）は中心合わせリング（18）の精密穴（36）を通って
伸び、先端部（22）が中央輪状開口部（16）の中央で、
その開口部と同軸になっている。ガス導管（24）はフラ
ンジ部（52）を備え、その中に、ガス入口機構（20）を
ハウンジング（12）の外側縁部（56）に対して密閉する
ため、一つ以上のｏ−リング（54）がある。酸素入口
（58）はハウジング（12）の中にあり、酸素供給室、つ
まりマニホルド（60）に連絡しているが、このマニホル
ドは、ハウジング（12）内部に位置する燃料ガス導管
（24）および突出部（14）の中を通って伸びるバーナー
先端部（22）を含む燃料入口機構（20）を取り囲んでい
る。
ハウジング（12）は、保持器、つまり支持ブロックホ
ルダー（62）に接続しており、そのホルダーが、適当な
セグメント（63）により保持した、安定化したジルコニ
アのような耐火性バーナーブロック（64）を有する。バ
ーナーブロック（64）は、バーナー先端（22）を受け入
れるための円筒状の入口部分（68）および拡張する、つ
まり拡がる炎室部分（70）を有する燃焼室（66）を備え
ている。保持器、つまり支持ブロックホルダー（62）、
炉（76）の炉壁（74）に取り付けるためのフランジ部
（72）を有する。炉は、炉壁（74）を熔融室（80）から
絶縁している、通常の耐火性ブロック材料（78）を有す
る。
ルダー（62）に接続しており、そのホルダーが、適当な
セグメント（63）により保持した、安定化したジルコニ
アのような耐火性バーナーブロック（64）を有する。バ
ーナーブロック（64）は、バーナー先端（22）を受け入
れるための円筒状の入口部分（68）および拡張する、つ
まり拡がる炎室部分（70）を有する燃焼室（66）を備え
ている。保持器、つまり支持ブロックホルダー（62）、
炉（76）の炉壁（74）に取り付けるためのフランジ部
（72）を有する。炉は、炉壁（74）を熔融室（80）から
絶縁している、通常の耐火性ブロック材料（78）を有す
る。
第１図に示すように、燃料ガス入口機構（20）および
特にバーナーの先端部（22）の軸（Ａ）は、精密穴（3
6）の軸および中央輪状開口（16）の軸と一致してい
る。すなわち、中心合わせリング、つまりスパイダー
（18）は、バーナー先端部が輪状開口部（16）の中央に
正確に位置し、酸素の流れが先端に出口端（32）に達し
たときに均一になるように、ハウジング（12）の突出部
（14）内に位置する。
特にバーナーの先端部（22）の軸（Ａ）は、精密穴（3
6）の軸および中央輪状開口（16）の軸と一致してい
る。すなわち、中心合わせリング、つまりスパイダー
（18）は、バーナー先端部が輪状開口部（16）の中央に
正確に位置し、酸素の流れが先端に出口端（32）に達し
たときに均一になるように、ハウジング（12）の突出部
（14）内に位置する。
動作に際して、ガスの様な適当な燃料がガス導管（2
4）の入口接続端（26）に供給され、中央の連続したガ
ス導管通路（30）に沿ってバーナー先端部（22）を通
り、出口端（32）から外に出る。同時に、酸素が酸素入
口（58）に供給され、室、つまりマニホルド（60）を通
り、中央輪状開口部（16）を通り、燃焼室（66）の円筒
状入口部分（68）の中でバーナー先端（22）の回りに均
一に流出する。ガスと酸素が一体になり、バーナー先端
（22）の出口端（32）を過ぎた外側で、遅れて燃焼する
ので、バーナー先端の温度が低くなる。さらに、市販の
酸素は本質的に純粋であり、大気中にある78％窒素を含
まないので、本発明の酸素−燃料バーナーを使用するこ
とによって好ましくない、有害なNOXの発生を事実上防
ぐことができる。その上、バーナー先端（22）を通過す
る酸素がかなりの熱容量を有するので、本発明の、水で
冷却していないバーナーから熱を除去し、適度の先端温
度を維持する。
4）の入口接続端（26）に供給され、中央の連続したガ
ス導管通路（30）に沿ってバーナー先端部（22）を通
り、出口端（32）から外に出る。同時に、酸素が酸素入
口（58）に供給され、室、つまりマニホルド（60）を通
り、中央輪状開口部（16）を通り、燃焼室（66）の円筒
状入口部分（68）の中でバーナー先端（22）の回りに均
一に流出する。ガスと酸素が一体になり、バーナー先端
（22）の出口端（32）を過ぎた外側で、遅れて燃焼する
ので、バーナー先端の温度が低くなる。さらに、市販の
酸素は本質的に純粋であり、大気中にある78％窒素を含
まないので、本発明の酸素−燃料バーナーを使用するこ
とによって好ましくない、有害なNOXの発生を事実上防
ぐことができる。その上、バーナー先端（22）を通過す
る酸素がかなりの熱容量を有するので、本発明の、水で
冷却していないバーナーから熱を除去し、適度の先端温
度を維持する。
本構造により、望ましいガス−酸素流の設計を容易に
変えることができる。すなわち、ガス入口機構（20）
は、ハウジング（12）および中心合わせリング（18）の
中に滑り込ませたりそこから滑り出させることができる
ので、単にバーナー先端（22）の内径および外径を変え
るだけで、出口端（32）から出るガスの流れに対しては
開口部（32）、および室（60）からの酸素の流れに対し
ては開口部（16）を変化させることができる。すなわ
ち、例えばガス導管（24）の出口端（28）内に新しいバ
ーナー先端部（22）を取り外しできるようにねじ込むこ
となどにより、単にバーナー先端部（22）を交換するだ
けで、ガスおよび酸素出口面積を必要に応じて適切に変
えることができる。バーナー先端部（22）の内径を小さ
くすれば、ガス出口端（32）の断面積が小さくなり、一
方、外径を大きくすれば、輪状開口部（16）の酸素出口
面積が小さくなる。この様に、バーナーオリフィス先端
（22）がねじ込みにより容易に交換できるので、必要な
熱エネルギーの変化に十分に対応することができる。さ
らに、バーナー先端部の軸と同心円状の中央輪状開口部
（16）により、ガスの入口を取り囲む均一な酸素の環が
得られ、同等の大きさの大型バーナーで得られる炎より
も、より長く、直径がより小さい高温の炎が得られるこ
とも重要である。
変えることができる。すなわち、ガス入口機構（20）
は、ハウジング（12）および中心合わせリング（18）の
中に滑り込ませたりそこから滑り出させることができる
ので、単にバーナー先端（22）の内径および外径を変え
るだけで、出口端（32）から出るガスの流れに対しては
開口部（32）、および室（60）からの酸素の流れに対し
ては開口部（16）を変化させることができる。すなわ
ち、例えばガス導管（24）の出口端（28）内に新しいバ
ーナー先端部（22）を取り外しできるようにねじ込むこ
となどにより、単にバーナー先端部（22）を交換するだ
けで、ガスおよび酸素出口面積を必要に応じて適切に変
えることができる。バーナー先端部（22）の内径を小さ
くすれば、ガス出口端（32）の断面積が小さくなり、一
方、外径を大きくすれば、輪状開口部（16）の酸素出口
面積が小さくなる。この様に、バーナーオリフィス先端
（22）がねじ込みにより容易に交換できるので、必要な
熱エネルギーの変化に十分に対応することができる。さ
らに、バーナー先端部の軸と同心円状の中央輪状開口部
（16）により、ガスの入口を取り囲む均一な酸素の環が
得られ、同等の大きさの大型バーナーで得られる炎より
も、より長く、直径がより小さい高温の炎が得られるこ
とも重要である。
ガス−酸素バーナーは、同等のガス−空気バーナーよ
りもはるかに高温の炎を発生するので、水で冷却してい
ないバーナーの先端部を300℃以下の適度の温度に維持
する事が重要である。バーナーの金属部分は、310、316
または330ステンレス鋼またはハスタロイのような合金
鋼にするのが好ましい。本発明では、冷却のために長さ
を変えることができる。長く伸びたバーナー先端（22）
が、その外周に沿った酸素の流れにより冷却されている
だけではなく、円筒状室（68）内に伸びる構造によって
先端における酸素の速度が低下し、バーナー先端の末端
から離れた所で遅れた燃焼が起こるので、先端部におけ
る炎の温度を下げ、炎からバーナー先端により保持され
る熱の量並びにNOXに転換される窒素含有燃料の量をも
著しく低下させる。
りもはるかに高温の炎を発生するので、水で冷却してい
ないバーナーの先端部を300℃以下の適度の温度に維持
する事が重要である。バーナーの金属部分は、310、316
または330ステンレス鋼またはハスタロイのような合金
鋼にするのが好ましい。本発明では、冷却のために長さ
を変えることができる。長く伸びたバーナー先端（22）
が、その外周に沿った酸素の流れにより冷却されている
だけではなく、円筒状室（68）内に伸びる構造によって
先端における酸素の速度が低下し、バーナー先端の末端
から離れた所で遅れた燃焼が起こるので、先端部におけ
る炎の温度を下げ、炎からバーナー先端により保持され
る熱の量並びにNOXに転換される窒素含有燃料の量をも
著しく低下させる。
本発明の新規な構造により、液体冷却を行わずに、バ
ーナー構造を適度の温度限界内に維持する上で、２つの
利点を実際に提供する。すなち、バーナー先端部を伸ば
し、炎をハウジング（12）の突出部（14）から遠ざける
ことによって、バーナー面を炎の高温から保護している
だけではなく、酸素の流速に対する燃料の流速の比率を
調整し、先端部（22）の出口端（32）から炎を遠ざける
ことによっても、炎温度の有害な影響から先端部を保護
しているのである。ハウジング（12）から室（68）の中
に伸びているバーナー先端部（22）の構造により、炎温
度の影響からハウジング（12）の出口面（48）が保護さ
れており、一方、オリフィス（16）の直径、先端部（2
2）の内径および外径を含むバーナー（10）の構造、お
よび室（68）の両方が、先端部（22）の出口端（32）か
ら離れた所で燃焼を遅らせている酸素流速に対する燃料
流速の比率と組合わされて、炎の高温から先端部を保護
しているのである。
ーナー構造を適度の温度限界内に維持する上で、２つの
利点を実際に提供する。すなち、バーナー先端部を伸ば
し、炎をハウジング（12）の突出部（14）から遠ざける
ことによって、バーナー面を炎の高温から保護している
だけではなく、酸素の流速に対する燃料の流速の比率を
調整し、先端部（22）の出口端（32）から炎を遠ざける
ことによっても、炎温度の有害な影響から先端部を保護
しているのである。ハウジング（12）から室（68）の中
に伸びているバーナー先端部（22）の構造により、炎温
度の影響からハウジング（12）の出口面（48）が保護さ
れており、一方、オリフィス（16）の直径、先端部（2
2）の内径および外径を含むバーナー（10）の構造、お
よび室（68）の両方が、先端部（22）の出口端（32）か
ら離れた所で燃焼を遅らせている酸素流速に対する燃料
流速の比率と組合わされて、炎の高温から先端部を保護
しているのである。
バーナーを設計する場合、予め決めたBTU/時間をその
利用に関して指示し、それに応じてその様なBTU/時間を
生じるのに必要なガスおよび酸素の流量を決定する。望
ましい内径および外径を有する先端部（22）を備えた燃
料入口機構（20）を使用し、機構（20）から出る燃料の
流速と、オリフィス（16）を通る酸素の流速との間の比
が約４対１になる様に、中央輪状開口部、つまりオリフ
ィス（16）の大きさを決定する。すなわち、オリフィス
（16）を通る酸素の流速は、機構（20）の導管（30）を
通る燃料の速度の少なくとも約1/4になる様に設定す
る。特に第３図から分かるように、オリフィス（16）の
直径は、バーナー先端部が内側に突き出ている室（66）
の直径よりも小さい。したがって、酸素がオリフィス
（16）を通って室（66）の中に放出される時、室（66）
内の酸素の流速は、室（66）内で膨脹するために、オリ
フィス（16）を通過する酸素の流速よりも遅い。そのた
め、バーナー先端（22）の出口端（32）の近くでは、酸
素流に対する燃料流の速度比を約６対１にすることも可
能である。
利用に関して指示し、それに応じてその様なBTU/時間を
生じるのに必要なガスおよび酸素の流量を決定する。望
ましい内径および外径を有する先端部（22）を備えた燃
料入口機構（20）を使用し、機構（20）から出る燃料の
流速と、オリフィス（16）を通る酸素の流速との間の比
が約４対１になる様に、中央輪状開口部、つまりオリフ
ィス（16）の大きさを決定する。すなわち、オリフィス
（16）を通る酸素の流速は、機構（20）の導管（30）を
通る燃料の速度の少なくとも約1/4になる様に設定す
る。特に第３図から分かるように、オリフィス（16）の
直径は、バーナー先端部が内側に突き出ている室（66）
の直径よりも小さい。したがって、酸素がオリフィス
（16）を通って室（66）の中に放出される時、室（66）
内の酸素の流速は、室（66）内で膨脹するために、オリ
フィス（16）を通過する酸素の流速よりも遅い。そのた
め、バーナー先端（22）の出口端（32）の近くでは、酸
素流に対する燃料流の速度比を約６対１にすることも可
能である。
バーナー先端（22）の出口端の近くで酸素の速度が低
下するために燃焼の遅延が起こり、先端部の温度が、先
行技術による構造で得られるそれよりも著しく低くな
る。
下するために燃焼の遅延が起こり、先端部の温度が、先
行技術による構造で得られるそれよりも著しく低くな
る。
一例として、燃料対酸素の速度比が先行技術で通常採
用されている様に１対１である場合、突出部（14）は70
0℃の温度に達したのに対し、２対１の比では突出部の
温度を400℃、３対１では突出部の温度を300℃、４対１
では突出部の温度を200℃に下げることが分かった。こ
の様に、本発明の構造を使用し、さらに酸素の流速に対
する燃料の流速の比を適切に制御することにより、突出
部とバーナー先端の温度を著しく下げ、それによって耐
用期間の長いバーナー構造を得ることができる。米国特
許第4,690,635号に記載するバーナーは1.4対１のガス／
酸素速度比で運転するように設計されているが、３対１
までの比で運転されている。
用されている様に１対１である場合、突出部（14）は70
0℃の温度に達したのに対し、２対１の比では突出部の
温度を400℃、３対１では突出部の温度を300℃、４対１
では突出部の温度を200℃に下げることが分かった。こ
の様に、本発明の構造を使用し、さらに酸素の流速に対
する燃料の流速の比を適切に制御することにより、突出
部とバーナー先端の温度を著しく下げ、それによって耐
用期間の長いバーナー構造を得ることができる。米国特
許第4,690,635号に記載するバーナーは1.4対１のガス／
酸素速度比で運転するように設計されているが、３対１
までの比で運転されている。
また、先行技術の構造で一般的である様に、バーナー
ハウジングの突出部のすぐ近くで炎が形成される場合、
炎は、先行技術の構造のその様な突出部を含めてあらゆ
る方向にその熱を放射し、装置に極端に高い温度を与え
ることになる。しかし、本発明のバーナー先端部（22）
は室（68）内に伸びているので、その室が炎の放射負荷
を下げる様に作用し、突出部（14）に戻る熱を遮り、先
行技術の構造では加熱される突出部の温度を著しく下げ
る。
ハウジングの突出部のすぐ近くで炎が形成される場合、
炎は、先行技術の構造のその様な突出部を含めてあらゆ
る方向にその熱を放射し、装置に極端に高い温度を与え
ることになる。しかし、本発明のバーナー先端部（22）
は室（68）内に伸びているので、その室が炎の放射負荷
を下げる様に作用し、突出部（14）に戻る熱を遮り、先
行技術の構造では加熱される突出部の温度を著しく下げ
る。
米国特許第4,690,635号に記載するバーナーと構造が
似ている小型のガス−酸素バーナーは、運転範囲が約70
〜1000SCFH（毎時標準立法フィート）のガスで、低減比
（ターンダウン比）が３対１であり、より大型の装置は
運転範囲が、同じ低減比で、400〜6,000SCFHである。し
かし、本発明の設計では、類似の小型酸素−ガスバーナ
ーは、約30〜5,000SCFHの設計ガス流量を有するが、ど
の個別に設計したバーナーでも低減比が５対１である。
同様に、類似の大型バーナーは低減比が５対１で、より
上の、約10,000SCFHのガス流量を有する。
似ている小型のガス−酸素バーナーは、運転範囲が約70
〜1000SCFH（毎時標準立法フィート）のガスで、低減比
（ターンダウン比）が３対１であり、より大型の装置は
運転範囲が、同じ低減比で、400〜6,000SCFHである。し
かし、本発明の設計では、類似の小型酸素−ガスバーナ
ーは、約30〜5,000SCFHの設計ガス流量を有するが、ど
の個別に設計したバーナーでも低減比が５対１である。
同様に、類似の大型バーナーは低減比が５対１で、より
上の、約10,000SCFHのガス流量を有する。
一例を示すために、本発明を具体化する、31.176mm
（1.2274インチ）の中央輪状開口部を備えた316ステン
レス鋼製の突出部を有する小型の酸素−ガスバーナーを
製作した。内径9.65mm（0.380インチ）、外径12.83mm
（0.505インチ）の、330ステンレス鋼製のバーナー先端
部を有するガス入口機構を、突出部により保持された中
央リングの中に先端部を滑り込ませて、合金鋼製のハウ
ジング内に取り付けた。バーナー先端部の外周に沿って
酸素が均一に流れるように、先端部を、突出部内の31.1
76mm（1.2274インチ）の中央輪状開口部の中心に正確に
合わせた。このガス入口機構は、最大ガス流量が1,700S
CFHで、バーナー速度で毎秒600フィートで、ガス／酸素
速度比が4.19対１であった。
（1.2274インチ）の中央輪状開口部を備えた316ステン
レス鋼製の突出部を有する小型の酸素−ガスバーナーを
製作した。内径9.65mm（0.380インチ）、外径12.83mm
（0.505インチ）の、330ステンレス鋼製のバーナー先端
部を有するガス入口機構を、突出部により保持された中
央リングの中に先端部を滑り込ませて、合金鋼製のハウ
ジング内に取り付けた。バーナー先端部の外周に沿って
酸素が均一に流れるように、先端部を、突出部内の31.1
76mm（1.2274インチ）の中央輪状開口部の中心に正確に
合わせた。このガス入口機構は、最大ガス流量が1,700S
CFHで、バーナー速度で毎秒600フィートで、ガス／酸素
速度比が4.19対１であった。
本発明により製作した類似の小型バーナーも、合金鋼
ハウジング内に取り付けた316ステンレス鋼製の突出部
および330ステンレス鋼製のバーナー先端部を使用して
いる。突出部内の中央輪状開口部は直径が33.33mm（1.3
122インチ）であり、バーナー先端部は内径が10.46mm
（0.412インチ）、外径が13.64mm（0.537インチ）であ
った。このガス入口機構は、最大ガス流量が2,000SCFH
で、バーナー速度が毎秒600フィートで、ガス／酸素速
度比が4.08対１であった。両実施例において、バーナー
先端部の軸および輪状開口部が同心円状になるように、
中心合わせリング、つまりスパイダー（18）により、バ
ーナー先端部（22）を中央輪状開口部（16）の中心に正
確に合わせた。
ハウジング内に取り付けた316ステンレス鋼製の突出部
および330ステンレス鋼製のバーナー先端部を使用して
いる。突出部内の中央輪状開口部は直径が33.33mm（1.3
122インチ）であり、バーナー先端部は内径が10.46mm
（0.412インチ）、外径が13.64mm（0.537インチ）であ
った。このガス入口機構は、最大ガス流量が2,000SCFH
で、バーナー速度が毎秒600フィートで、ガス／酸素速
度比が4.08対１であった。両実施例において、バーナー
先端部の軸および輪状開口部が同心円状になるように、
中心合わせリング、つまりスパイダー（18）により、バ
ーナー先端部（22）を中央輪状開口部（16）の中心に正
確に合わせた。
さらに、バーナー先端部（22）は、突出部（14）の出
口端（48）を越えて、燃焼室（66）の円筒状入口部分
（68）の中に31.75mm（１−1/4″インチ）伸びている。
運転中、その様なバーナーは、液体冷却に頼ることな
く、先端温度を300℃未満に維持した。酸素は、入口（5
8）を経由して供給室、つまりマニホルド（60）に供給
され、その中で、バーナー先端部（22）の回りに、中央
輪状開口部（16）により与えられるオリフィスを通して
放出された。ガスは、入口端（26）を経由して供給さ
れ、連続中央ガス導管通路（30）を通り、出口端（32）
から放出され、周囲の酸素と混合され、室（66）内で遅
延燃焼した。炎のゆがみ、およびそのために起こるバー
ナーブロックの沸騰あるいは焼き切れを防ぐために、先
端部（22）は、オリフィス、つまり開口部（16）の中心
に合わせる必要がある。
口端（48）を越えて、燃焼室（66）の円筒状入口部分
（68）の中に31.75mm（１−1/4″インチ）伸びている。
運転中、その様なバーナーは、液体冷却に頼ることな
く、先端温度を300℃未満に維持した。酸素は、入口（5
8）を経由して供給室、つまりマニホルド（60）に供給
され、その中で、バーナー先端部（22）の回りに、中央
輪状開口部（16）により与えられるオリフィスを通して
放出された。ガスは、入口端（26）を経由して供給さ
れ、連続中央ガス導管通路（30）を通り、出口端（32）
から放出され、周囲の酸素と混合され、室（66）内で遅
延燃焼した。炎のゆがみ、およびそのために起こるバー
ナーブロックの沸騰あるいは焼き切れを防ぐために、先
端部（22）は、オリフィス、つまり開口部（16）の中心
に合わせる必要がある。
バーナーをガラス炉中のガラスを溶融するのに使用す
る場合、エネルギー供給の精度を高めることによって、
ガラスの滞留時間を増加する回転を起こすのが望ましい
溶融ガラス中における強い上方向への運動が発生する。
その様な正確に調整した溶融ガラスの回転は、炉の各部
分を物理的に仕切り、気体状の含有物を融解し、燃焼す
るのに現在使用している耐火性の仕切り壁に取って代わ
ることができる。仕切り壁は数か月の比較的短い寿命し
か持たないのに対し、熱的に仕切り壁はその炉が運転し
ている限り使用できる。
る場合、エネルギー供給の精度を高めることによって、
ガラスの滞留時間を増加する回転を起こすのが望ましい
溶融ガラス中における強い上方向への運動が発生する。
その様な正確に調整した溶融ガラスの回転は、炉の各部
分を物理的に仕切り、気体状の含有物を融解し、燃焼す
るのに現在使用している耐火性の仕切り壁に取って代わ
ることができる。仕切り壁は数か月の比較的短い寿命し
か持たないのに対し、熱的に仕切り壁はその炉が運転し
ている限り使用できる。
本発明のバーナーを使用する他の利点としては、標準
型のガラス炉で従来使用されている蓄熱器または回収熱
交換器の必要性が無くなることである。すなわち、通
常、るつぼがま、および連続タンクの両方が、煙道ガス
が煙突に達する前にそこから熱を回収することによって
燃料を節約する蓄熱器または回収熱交換器を備えてい
る。対になって運転される蓄熱器室は、格子積みで満た
されている。一対の一方の室が炉の高温燃焼生成物によ
り加熱されている間、もう一方の室は燃焼用の空気を加
熱している。様々な間隔をおいて空気および煙道ガスの
流れが逆転し、一方の格子積み室で排ガスから蓄えられ
た熱が燃焼用の空気に伝えられ、もう一方の室の、空気
により冷却されていた煉瓦が外へ出ていく煙道ガスによ
り再び加熱される。回収熱交換器は、耐火性材料製であ
っても金属製であっても、熱交換用の隣接する通路を通
して排ガスおよび燃焼用空気を連続的に流すことによ
り、連続燃焼できるので、蓄熱器より優れている。
型のガラス炉で従来使用されている蓄熱器または回収熱
交換器の必要性が無くなることである。すなわち、通
常、るつぼがま、および連続タンクの両方が、煙道ガス
が煙突に達する前にそこから熱を回収することによって
燃料を節約する蓄熱器または回収熱交換器を備えてい
る。対になって運転される蓄熱器室は、格子積みで満た
されている。一対の一方の室が炉の高温燃焼生成物によ
り加熱されている間、もう一方の室は燃焼用の空気を加
熱している。様々な間隔をおいて空気および煙道ガスの
流れが逆転し、一方の格子積み室で排ガスから蓄えられ
た熱が燃焼用の空気に伝えられ、もう一方の室の、空気
により冷却されていた煉瓦が外へ出ていく煙道ガスによ
り再び加熱される。回収熱交換器は、耐火性材料製であ
っても金属製であっても、熱交換用の隣接する通路を通
して排ガスおよび燃焼用空気を連続的に流すことによ
り、連続燃焼できるので、蓄熱器より優れている。
そこで、本発明の酸素−燃料バーナーの列を使用する
ことにより、先行技術の複雑で、経費の掛かる蓄熱器ま
たは回収熱交換器および工程を使わずに、ガラスタンク
中でラスを経済的に溶融することができる。すなわち、
必要な溶融を行うための炉の熱需要が４百万BTU/時間以
上であっても、本発明の酸素−燃料バーナーを使用する
だけで、通常使用している蓄熱器または回収熱交換器を
除去し、十分な溶融を行えることが分かった。
ことにより、先行技術の複雑で、経費の掛かる蓄熱器ま
たは回収熱交換器および工程を使わずに、ガラスタンク
中でラスを経済的に溶融することができる。すなわち、
必要な溶融を行うための炉の熱需要が４百万BTU/時間以
上であっても、本発明の酸素−燃料バーナーを使用する
だけで、通常使用している蓄熱器または回収熱交換器を
除去し、十分な溶融を行えることが分かった。
その上、本発明により、蓄熱器または回収熱交換器を
使用する場合に空気の供給および除去に必要な大型の出
入り口を無くすことにより、放射熱損失を80％も低減す
ることができる。その様な大型の出入り口のために、購
入したエネルギーの30％もが放射熱損失として失われる
が、本発明の酸素−燃料バーナーにより、その様な大型
の出入り口が必要無くなるので、その30％損失の約75％
〜80％を避けることができる。
使用する場合に空気の供給および除去に必要な大型の出
入り口を無くすことにより、放射熱損失を80％も低減す
ることができる。その様な大型の出入り口のために、購
入したエネルギーの30％もが放射熱損失として失われる
が、本発明の酸素−燃料バーナーにより、その様な大型
の出入り口が必要無くなるので、その30％損失の約75％
〜80％を避けることができる。
さらに、ガス−酸素バーナーは、蓄熱器または回収熱
交換器を使用するガス−空気炉の半分程度の導入エネル
ギーを使用するだけである。つまり、空気に必要な熱の
80％を占める窒素の熱需要をなくすことにより、この酸
素−ガスバーナーにより放出される熱は、蓄熱器または
回収交換器を使用せずに、バッチ材料を溶融し、商業的
に十分均一な粘度を持つ溶融ガラスを得るのに必要な熱
を与えるのに十分である。
交換器を使用するガス−空気炉の半分程度の導入エネル
ギーを使用するだけである。つまり、空気に必要な熱の
80％を占める窒素の熱需要をなくすことにより、この酸
素−ガスバーナーにより放出される熱は、蓄熱器または
回収交換器を使用せずに、バッチ材料を溶融し、商業的
に十分均一な粘度を持つ溶融ガラスを得るのに必要な熱
を与えるのに十分である。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、無
論、当業者には、請求項に記載する本発明の精神および
範囲から逸脱することなく、各種の変形および修正を行
うことができる。
論、当業者には、請求項に記載する本発明の精神および
範囲から逸脱することなく、各種の変形および修正を行
うことができる。
以下、本発明の実施態様を項分け記載する。尚、特許
請求の範囲に記載される発明は、下記実施態様の１乃至
３、5,8および12乃至14に対応するものである。
請求の範囲に記載される発明は、下記実施態様の１乃至
３、5,8および12乃至14に対応するものである。
１） 突出部を有するバーナーハウジング、 前記突出部に形成された中央輪状開口部、 前記ハウジング内に位置し、前記突出部の前記中央輪
状開口部を通ってそこからさらに延在するバーナー先端
部を有する燃料入口機構、 前記中央和状開口部内で、前記バーナー先端部を軸方
向で中心合せするための手段、 前記燃料入口機構を通して、前記バーナー先端部の出
口端に燃料を供給するための手段、および 前記バーナーハウジングに酸素を供給し、前記ハウジ
ングと前記燃料入口機構との間に形成された室内で、前
記燃料入口機構の回りに酸素を流し、前記輪状開口部を
通して、前記突出部を越えて伸びる前記バーナー先端部
の外周に沿って酸素を放出し、前記出口端近くで燃料と
共に遅延燃焼させるための手段 を有してなる酸素−燃料バーナー装置。
状開口部を通ってそこからさらに延在するバーナー先端
部を有する燃料入口機構、 前記中央和状開口部内で、前記バーナー先端部を軸方
向で中心合せするための手段、 前記燃料入口機構を通して、前記バーナー先端部の出
口端に燃料を供給するための手段、および 前記バーナーハウジングに酸素を供給し、前記ハウジ
ングと前記燃料入口機構との間に形成された室内で、前
記燃料入口機構の回りに酸素を流し、前記輪状開口部を
通して、前記突出部を越えて伸びる前記バーナー先端部
の外周に沿って酸素を放出し、前記出口端近くで燃料と
共に遅延燃焼させるための手段 を有してなる酸素−燃料バーナー装置。
２） 前記突出部が、半径方向内側に伸びるフランジ部
を備えた外端部を有し、前記フランジ部の中央に前記突
出部内の前記輪状開口部があり、前記フランジ部によっ
て前記輪状開口部の外周の大きさが規定されることを特
徴とする実施態様１記載のバーナー装置。
を備えた外端部を有し、前記フランジ部の中央に前記突
出部内の前記輪状開口部があり、前記フランジ部によっ
て前記輪状開口部の外周の大きさが規定されることを特
徴とする実施態様１記載のバーナー装置。
３） 前記バーナー先端部が前記輪状開口部の中央を通
り、前記突出部の前記外端部を越えて外に伸びているこ
とを特徴とする実施態様２記載のバーナー装置。
り、前記突出部の前記外端部を越えて外に伸びているこ
とを特徴とする実施態様２記載のバーナー装置。
４） 前記燃料入口機構が燃料導管部材および前記バー
ナー先端部を含み、前記燃料導管部材が前記燃料入口機
構の一端で入口接続端を有し、前記バーナー先端部が前
記燃料入口機構の他端で出口端を有し、前記燃料入口機
構内で、前記入口接続端と前記出口端との間に連続中央
燃料導管通路が伸びていることを特徴とする実施態様１
記載のバーナー装置。
ナー先端部を含み、前記燃料導管部材が前記燃料入口機
構の一端で入口接続端を有し、前記バーナー先端部が前
記燃料入口機構の他端で出口端を有し、前記燃料入口機
構内で、前記入口接続端と前記出口端との間に連続中央
燃料導管通路が伸びていることを特徴とする実施態様１
記載のバーナー装置。
５） 前記バーナー先端部が、前記燃料導管部材に取り
外しできるように固定され、熱エネルギー要求の変化に
対応するために、異なった内径および外径を有するバー
ナー先端部を前記燃料入口機構内で自在に交換できるこ
とを特徴とする実施態様４記載のバーナー装置。
外しできるように固定され、熱エネルギー要求の変化に
対応するために、異なった内径および外径を有するバー
ナー先端部を前記燃料入口機構内で自在に交換できるこ
とを特徴とする実施態様４記載のバーナー装置。
６） 前記バーナー先端部を軸方向で中心合せするため
の手段が、中心合わせスパイダー部材を含み、前記スパ
イダー部材が、前記バーナー先端部を滑動可能に受容す
ると共に前記中央輪状開口部の中心に位置合わせするた
めの、前記中央輪状開口部の軸と軸が一致する精密穴を
備えた中央ハブを有することを特徴とする実施態様１記
載のバーナー装置。
の手段が、中心合わせスパイダー部材を含み、前記スパ
イダー部材が、前記バーナー先端部を滑動可能に受容す
ると共に前記中央輪状開口部の中心に位置合わせするた
めの、前記中央輪状開口部の軸と軸が一致する精密穴を
備えた中央ハブを有することを特徴とする実施態様１記
載のバーナー装置。
７） 前記スパイダー部材がさらに、前記中央ハブ内の
前記穴の軸を、前記中央輪状開口部の軸と同軸に、正確
に位置合わせするための、前記中央ハブと前記突出部と
の間に伸びる複数のアームを含むことを特徴とする実施
態様６記載のバーナー装置。
前記穴の軸を、前記中央輪状開口部の軸と同軸に、正確
に位置合わせするための、前記中央ハブと前記突出部と
の間に伸びる複数のアームを含むことを特徴とする実施
態様６記載のバーナー装置。
８） 前記バーナー先端部を前記軸方向で中心合せする
ための手段内に滑動可能に受容して前記燃料入口機構を
前記バーナーハウジング内に配置させ、前記ハウジング
内で前記燃料入口機構の回りに酸素供給室が形成され、
前記ハウジングを通り前記酸素供給室と連通する酸素入
口が形成され、前記酸素供給室が前記中央輪状開口部を
貫通するように延在して酸素を前記バーナー先端部に沿
ってその出口端に供給し、前記燃料入口機構を通して供
給された燃料と遅延燃焼させることを特徴とする実施態
様１記載のバーナー装置。
ための手段内に滑動可能に受容して前記燃料入口機構を
前記バーナーハウジング内に配置させ、前記ハウジング
内で前記燃料入口機構の回りに酸素供給室が形成され、
前記ハウジングを通り前記酸素供給室と連通する酸素入
口が形成され、前記酸素供給室が前記中央輪状開口部を
貫通するように延在して酸素を前記バーナー先端部に沿
ってその出口端に供給し、前記燃料入口機構を通して供
給された燃料と遅延燃焼させることを特徴とする実施態
様１記載のバーナー装置。
９） 前記軸方向に中心合せする手段が、前記突出部に
固定され、前記中央輪状開口部の軸と同軸に伸びる穴を
有する中心合わせリング機構を含み、前記バーナー先端
部を滑動可能に受容し、前記バーナー先端部を前記輪状
開口部を通して同軸に、正確に位置合わせすることを特
徴とする実施態様１記載のバーナー装置。
固定され、前記中央輪状開口部の軸と同軸に伸びる穴を
有する中心合わせリング機構を含み、前記バーナー先端
部を滑動可能に受容し、前記バーナー先端部を前記輪状
開口部を通して同軸に、正確に位置合わせすることを特
徴とする実施態様１記載のバーナー装置。
10）出口端を末端とする突出部を有するバーナーハウジ
ングを含み、 前記突出部が前記出口端に形成された中央放出オリフ
ィスを有し、 前記ハウジング内に位置するガス入口機構を含み、 前記ガス入口機構を取り囲む前記ハウジング内に形成
された酸素供給室を含み、 前記ハウジングに固定してあり、前記放出オリフィス
内で前記ガス入口機構の少なくとも一部を中心合せする
ため、前記放出オリフィスと実質的に同軸に並ぶ中央穴
を有する中心合わせリング手段を含み、 前記ガス入口機構が、前記中心合わせリング手段の前
記中央穴内に滑動可能に受容され、前記中央放出オリフ
ィスの軸と実質的に同軸に並んだバーナー先端部を含
み、 前記バーナー先端部が前記中央放出オリフィスの中心
を通って伸び、前記突出部の出口端を越えて外に伸びる
出口端を有し、 前記バーナー先端部の出口端を通してガスを放出する
ように、前記ガス入口機構にガスを供給するための手段
を含み、 前記中央放出オリフィスを通して、前記突出部の出口
端を越えて外に伸びる前記バーナー先端部に沿って酸素
を放出し、前記バーナー先端部の出口端の近くで前記ガ
スと遅延燃焼させるように、前記酸素供給室に酸素を供
給するための手段を含む ことを特徴とする酸素−ガスバーナー装置。
ングを含み、 前記突出部が前記出口端に形成された中央放出オリフ
ィスを有し、 前記ハウジング内に位置するガス入口機構を含み、 前記ガス入口機構を取り囲む前記ハウジング内に形成
された酸素供給室を含み、 前記ハウジングに固定してあり、前記放出オリフィス
内で前記ガス入口機構の少なくとも一部を中心合せする
ため、前記放出オリフィスと実質的に同軸に並ぶ中央穴
を有する中心合わせリング手段を含み、 前記ガス入口機構が、前記中心合わせリング手段の前
記中央穴内に滑動可能に受容され、前記中央放出オリフ
ィスの軸と実質的に同軸に並んだバーナー先端部を含
み、 前記バーナー先端部が前記中央放出オリフィスの中心
を通って伸び、前記突出部の出口端を越えて外に伸びる
出口端を有し、 前記バーナー先端部の出口端を通してガスを放出する
ように、前記ガス入口機構にガスを供給するための手段
を含み、 前記中央放出オリフィスを通して、前記突出部の出口
端を越えて外に伸びる前記バーナー先端部に沿って酸素
を放出し、前記バーナー先端部の出口端の近くで前記ガ
スと遅延燃焼させるように、前記酸素供給室に酸素を供
給するための手段を含む ことを特徴とする酸素−ガスバーナー装置。
11）前記中心合わせリング手段が、前記中央穴を備えた
ハブ部分を含み、前記バーナー先端部を前記放出オリフ
ィス内の中心に合わせるために、前記中央穴の軸および
前記中央放出オリフィスの軸が同軸になる様に前記ハブ
部分を前記ハウジング内に取り付けることを特徴とする
実施態様10記載のバーナー装置。
ハブ部分を含み、前記バーナー先端部を前記放出オリフ
ィス内の中心に合わせるために、前記中央穴の軸および
前記中央放出オリフィスの軸が同軸になる様に前記ハブ
部分を前記ハウジング内に取り付けることを特徴とする
実施態様10記載のバーナー装置。
12）前記ガス入口機構がガス導管および前記バーナー先
端部を含み、前記バーナー先端部が前記ガス導管に取り
外しできるように固定してあり、バーナーの熱エネルギ
ー要求の変化に対応するために前記バーナー先端部を容
易に交換できるようになっていることを特徴とする実施
態様10記載のバーナー装置。
端部を含み、前記バーナー先端部が前記ガス導管に取り
外しできるように固定してあり、バーナーの熱エネルギ
ー要求の変化に対応するために前記バーナー先端部を容
易に交換できるようになっていることを特徴とする実施
態様10記載のバーナー装置。
13）前記バーナー先端部の内径が減少するとガスの流れ
の断面積が減少し、前記バーナー先端部の外径が増加す
ると酸素の流れの断面積が減少するように、前記バーナ
ー先端部の内径および外径を変えることによって、ガス
および酸素の流れの断面積が変えられることを特徴とす
る実施態様10記載のバーナー装置。
の断面積が減少し、前記バーナー先端部の外径が増加す
ると酸素の流れの断面積が減少するように、前記バーナ
ー先端部の内径および外径を変えることによって、ガス
および酸素の流れの断面積が変えられることを特徴とす
る実施態様10記載のバーナー装置。
14）前記ハウジングが、そこに固定した支持ブロックホ
ルダーを有して耐火性バーナーブロックが保持され、中
央燃焼室が前記耐火性バーナーロック中に形成され、前
記バーナー先端部が前記中央燃焼室内に伸びていること
を特徴とする実施態様10記載のバーナー装置。
ルダーを有して耐火性バーナーブロックが保持され、中
央燃焼室が前記耐火性バーナーロック中に形成され、前
記バーナー先端部が前記中央燃焼室内に伸びていること
を特徴とする実施態様10記載のバーナー装置。
第１図は、バーナーの全体を形成するハウジングの突出
部を含む、ガス−酸素バーナーの断面図であり、 第２図は、第１図の線２−２に沿って見た、突出部およ
び中心合わせスパイダーの図であり、 第３図は、バーナーブロックを伴い、炉の側壁内に取り
付けた、本発明のバーナー装置全体の、部分的に断面を
示す、立面図である。 10……バーナー装置（機構） 12……ハウジング 14……突出部 16……中央放出オリフィス（輪状開口部） 18……中心合わせリング機構（スパイダー） 20……燃料（ガス）入口機構 22……バーナー先端 24……燃料（ガス）導管 26……入口接続端部 30……中央燃料（ガス）通路（26から32） 32……バーナー先端（22）の出口端 34……スパイダー（18）の中央ハブ 36……（34）における精密穴 38……アーム（スパイダーの） ｗ……溶接点 40……突出部（14）内の窪み 42……取り付けフランジ（突出部（14）の） 44……入口端（突出部（14）の） 46……ガスケット 48……出口端（突出部（14）の） 50……フランジ（突出部（14）の） 52……フランジ（導管（24）の） 54……ｏ−リング 56……外縁部（ハウジング（12）の） 58……酸素入口 60……酸素供給室（マニホルド） 62……支持ブロックホルダー 63……セメント 64……耐火性バーナーブロック 66……中央穴（燃焼室） 68……円筒状入口 70……（拡張する、つまり広がる）通路 72……フランジ（ホルダー（62）の） 74……炉壁 76……炉 78……耐火性ブロック 80……溶融室
部を含む、ガス−酸素バーナーの断面図であり、 第２図は、第１図の線２−２に沿って見た、突出部およ
び中心合わせスパイダーの図であり、 第３図は、バーナーブロックを伴い、炉の側壁内に取り
付けた、本発明のバーナー装置全体の、部分的に断面を
示す、立面図である。 10……バーナー装置（機構） 12……ハウジング 14……突出部 16……中央放出オリフィス（輪状開口部） 18……中心合わせリング機構（スパイダー） 20……燃料（ガス）入口機構 22……バーナー先端 24……燃料（ガス）導管 26……入口接続端部 30……中央燃料（ガス）通路（26から32） 32……バーナー先端（22）の出口端 34……スパイダー（18）の中央ハブ 36……（34）における精密穴 38……アーム（スパイダーの） ｗ……溶接点 40……突出部（14）内の窪み 42……取り付けフランジ（突出部（14）の） 44……入口端（突出部（14）の） 46……ガスケット 48……出口端（突出部（14）の） 50……フランジ（突出部（14）の） 52……フランジ（導管（24）の） 54……ｏ−リング 56……外縁部（ハウジング（12）の） 58……酸素入口 60……酸素供給室（マニホルド） 62……支持ブロックホルダー 63……セメント 64……耐火性バーナーブロック 66……中央穴（燃焼室） 68……円筒状入口 70……（拡張する、つまり広がる）通路 72……フランジ（ホルダー（62）の） 74……炉壁 76……炉 78……耐火性ブロック 80……溶融室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実公 平４−49447（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4690635（ＵＳ，Ａ) 米国特許3861858（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F23D 14/22 F23D 14/32 F23C 11/00 310
Claims (9)
- 【請求項１】突出部を有するバーナーハウジング、 前記突出部に形成された中央輪状開口部、 前記ハウジング内に位置し、前記突出部の前記中央輪状
開口部を通ってそこからさらに延在するバーナー先端部
を有する燃料入口機構、 前記中央輪状開口部内で、前記バーナー先端部を軸方向
で中心合せするための手段、 前記燃料入口機構を通して、前記バーナー先端部の出口
端に燃料を供給するための手段、および 前記バーナーハウジングに酸素を供給し、前記ハウジン
グと前記燃料入口機構との間に形成された室内で、前記
燃料入口機構の回りに酸素を流し、前記輪状開口部を通
して、前記突出部を越えて伸びる前記バーナー先端部の
外周に沿って酸素を放出し、前記出口端近くで燃料と共
に遅延燃焼させるための手段 を有してなる酸素−燃料バーナー装置。 - 【請求項２】前記突出部が、半径方向内側に伸びるフラ
ンジ部を備えた外端部を有し、前記フランジ部の中央に
前記突出部内の前記輪状開口部があり、前記フランジ部
によって前記輪状開口部の外周の大きさが規定されるこ
とを特徴とする請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項３】前記バーナー先端部が前記輪状開口部の中
央を通り、前記突出部の前記外端部を越えて外に伸びて
いることを特徴とする請求項２記載のバーナー装置。 - 【請求項４】前記燃料入口機構が燃料導管部材および前
記バーナー先端部を含み、前記燃料導管部材が前記燃料
入口機構の一端で入口接続端を有し、前記バーナー先端
部が前記燃料入口機構の他端で出口端を有し、前記燃料
入口機構内で、前記入口接続端と前記出口端との間に連
続中央燃料導管通路が伸びており、 前記バーナー先端部が、前記燃料導管部材に取り外しで
きるように固定され、熱エネルギー要求の変化に対応す
るために、異なった内径および外径を有するバーナー先
端部を前記燃料入口機構内で自在に交換できることを特
徴とする請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項５】前記バーナー先端部を前記軸方向で中心合
せするための手段内に滑動可能に受容して前記燃料入口
機構を前記バーナーハウジング内に配置させ、前記ハウ
ジング内で前記燃料入口機構の回りに酸素供給室が形成
され、前記ハウジングを通り前記酸素供給室と連通する
酸素入口が形成され、前記酸素供給室が前記中央輪状開
口部を貫通するように延在して酸素を前記バーナー先端
部に沿ってその出口端に供給し、前記燃料入口機構を通
して供給された燃料と遅延燃焼させることを特徴とする
請求項１記載のバーナー装置。 - 【請求項６】出口端を末端とする突出部を有するバーナ
ーハウジングを含み、 前記突出部が前記出口端に形成された中央放出オリフィ
スを有し、 前記ハウジング内に位置するガス入口機構を含み、 前記ガス入口機構を取り囲む前記ハウジング内に形成さ
れた酸素供給室を含み、 前記ハウジングに固定してあり、前記放出オリフィス内
で前記ガス入口機構の少なくとも一部を中心合せするた
め、前記放出オリフィスと実質的に同軸に並ぶ中央穴を
有する中心合わせリング手段を含み、 前記ガス入口機構が、前記中心合わせリング手段の前記
中央穴内に滑動可能に受容され、前記中央放出オリフィ
スの軸と実質的に同軸に並んだバーナー先端部を含み、 前記バーナー先端部が前記中央放出オリフィスの中心を
通って伸び、前記突出部の出口端を越えて外に伸びる出
口端を有し、 前記バーナー先端部の出口端を通してガスを放出するよ
うに、前記ガス入口機構にガスを供給するための手段を
含み、 前記中央放出オリフィスを通して、前記突出部の出口端
を越えて外に伸びる前記バーナー先端部に沿って酸素を
放出し、前記バーナー先端部の出口端の近くで前記ガス
と遅延燃焼させるように、前記酸素供給室に酸素を供給
するための手段を含む ことを特徴とする酸素−ガスバーナー装置。 - 【請求項７】前記ガス入口機構がガス導管および前記バ
ーナー先端部を含み、前記バーナー先端部が前記ガス導
管に取り外しできるように固定してあり、バーナーの熱
エネルギー要求の変化に対応するために前記バーナー先
端部を容易に交換できるようになっていることを特徴と
する請求項６記載のバーナー装置。 - 【請求項８】前記バーナー先端部の内径が減少するとガ
スの流れの断面積が減少し、前記バーナー先端部の外径
が増加すると酸素の流れの断面積が減少するように、前
記バーナー先端部の内径および外径を変えることによっ
て、ガスおよび酸素の流れの断面積が変えられることを
特徴とする請求項６記載のバーナー装置。 - 【請求項９】前記ハウジングが、そこに固定した支持ブ
ロックホルダーを有して耐火性バーナーブロックが保持
され、中央燃焼室が前記耐火性バーナーロック中に形成
され、前記バーナー先端部が前記中央燃焼室内に伸びて
いることを特徴とする請求項６記載のバーナー装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US451,258 | 1989-12-15 | ||
| US07/451,258 US4986748A (en) | 1989-12-15 | 1989-12-15 | Wide range oxy-fuel burner and furnace operation |
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|---|---|
| JPH03186111A JPH03186111A (ja) | 1991-08-14 |
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