JP4046633B2 - 加熱炉用の燃焼装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、
その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部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（以下、単に燃焼装置と称する場合がある）は、燃料噴出部により、ガス燃料噴出箇所から炉内にガス燃料を噴出し、酸素含有ガス供給部により、燃料噴出部からのガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給して、ガス燃料と燃焼用酸素含有ガスとを炉内で接触させて燃焼させるように構成したものである。
【０００３】
このような燃焼装置において、従来は、図８に示すように、燃料噴出部Ｂｎは、外径及び内径夫々が軸心方向に一定な直円筒状の外筒状体３１と先端にノズル３２を備えた直円筒状の内筒状体３３とを、外筒状体３１の先端とノズル３２の先端とが軸心方向で同位置に位置する状態で同軸芯状に備えて構成して、内筒状体３３と外筒状体３１との間に、ガス燃料を軸心方向に沿って真っ直ぐに噴出する環状の周囲噴出路３４を形成していた。
ノズル３２は、その中心に位置してガス燃料Ｇをノズル３２の軸心方向に沿って真っ直ぐに噴出する中央噴出孔３２ｃと、その中央噴出孔３２ｃの周囲に環状に並んでノズル３２の軸心側とは反対側の外向きにガス燃料Ｇを噴出する複数の外側噴出孔３２ｓとを備えて構成していた。
そして、ノズル３２の中央噴出孔３２ｃからその軸心方向、即ち燃料噴出部Ｂｎの軸心方向に沿って真っ直ぐにガス燃料Ｇを噴出し、その中央噴出孔３２ｃの周囲に環状に並ぶ複数の外側噴出孔３２ｓから先広がり状にガス燃料Ｇを噴出し、並びに、環状に並ぶ複数の外側噴出孔３２ｓの外側の環状の周囲噴出路３４から燃料噴出部Ｂｎの軸心方向に沿って真っ直ぐにガス燃料Ｇを噴出して、燃焼させるようになっていた。
又、燃料噴出部Ｂｎの外周部の周囲噴出路３４を通してガス燃料Ｇを通流させて、そのガス燃料Ｇの通流により燃料噴出部Ｂｎを冷却するようにして、例えば、冷却用の空気を燃料噴出部Ｂｎの外周を通して炉内に供給するように通流させたり、燃料噴出部Ｂｎの外周に冷却ジャケットを設けてその冷却ジャケットに水等の冷却用流体を通流させたりするというように、冷却専用の流体を通流させること無く燃料噴出部Ｂｎの冷却が可能なようにしていた。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２８６２２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の燃焼装置では、周囲噴出路から、燃料噴出部の軸心方向に沿って真っ直ぐにガス燃料が噴出されることから、その周囲噴出路から噴出されたガス燃料は広がり易く、しかも、ノズルの環状に並ぶ複数の外側噴出孔からは、先広がり状にガス燃料が噴出されることから、そのように外側噴出孔から先広がり状に噴出されるガス燃料流により、周囲噴出路から噴出されたガス燃料の広がりが助長されることとなる。
従って、燃料噴出部から噴出されるガス燃料は、全体として、その流れの勢いが弱くなり易いと共に拡散し易いので、形成される火炎の勢いが弱くなる、即ち、火腰が弱くなる。ちなみに、火炎の火腰が弱くなると、火炎が炉内の雰囲気に煽られやすくなって、火炎の形成方向が不安定となり、火炎が炉壁に接触し易くなるので、炉壁が損傷し易くなり、炉の耐久性を向上する面で好ましいものではない。
【０００６】
又、かかる燃焼装置では、加熱対象物の種類等に応じて、燃焼量を同レベル、即ち、燃料噴出部からのガス燃料の噴出量を同レベルにした状態で、火炎の長さを異ならして、炉内の温度分布を変更する必要がある場合がある。
このように火炎の長さを変更するに当たっては、従来の燃焼装置では、ノズルの中央噴出孔の口径を異ならすことにより対応することになる。
即ち、火炎の長さを短くするときは、中央噴出孔の口径を小さくして、その中央噴出孔からのガス燃料の噴出速度を速くすることにより、その速いガス燃料流によるエジェクタ作用によって燃焼用酸素含有ガスの吸引を促進させて、ガス燃料を速く燃焼させて火炎の長さを短くする。
一方、火炎の長さを長くするときは、中央噴出孔の口径を大きくして、その中央噴出孔からのガス燃料の噴出速度を遅くすることにより、燃焼用酸素含有ガスの吸引を少なくして、ガス燃料をゆっくり燃焼させて火炎の長さを長くする。
しかしながら、従来では、燃料噴出部からのガス燃料の噴出速度を変更することにより、火炎の長さを変更することになるが、火炎の長さを短くするためにガス燃料の噴出速度が速くなると、燃焼用酸素含有ガスの吸引が促進されて、ガス燃料の燃焼が速くなることから、火炎温度が高くなり、延いては、ＮＯｘの発生量が増加するという問題が生じることになる。
【０００７】
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、燃料噴出部を冷却するための専用の冷却用流体を不要としながら、火腰の強い火炎を形成し得ると共にＮＯｘの発生を抑制することが可能になる加熱炉用の燃焼装置を提供することにある。
【０００８】
【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に記載の加熱炉用の燃焼装置は、炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、
その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置ものであって、
前記燃料噴出部が、外筒状体と内筒状体とを外筒状体の先端が内筒状体の先端よりも突出する状態で同軸心状に備えて、前記内筒状体の筒内にて中央噴出路を形成し且つ内筒状体と外筒状体との間に環状の周囲噴出路を形成するように構成され、
前記内筒状体の外周面及び前記外筒状体の内周面夫々の前記周囲噴出路の先端側を形成する部分が先端側ほど小径となる先細り状に形成されて、前記周囲噴出路の先端側が、ガス燃料を内筒状体の外周側から軸芯側に向けて収束するように噴出する収束噴出路部分に構成され、
前記外筒状体における前記内筒状体からの突出部分の内周面が、前記収束噴出路部分の先端の環状の周囲噴出口の外周縁からその外周縁と同径又は略同径にて前方に延びて、前記中央噴出路及び前記周囲噴出路から噴出されるガス燃料を案内する筒状の案内面となるように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、中央噴出路から、燃料噴出部の軸心に沿って真っ直ぐにガス燃料が噴出され、周囲噴出路の先端側の収束噴出路部分から、ガス燃料が燃料噴出部の軸心側に向けて収束するようにガス燃料が噴出され、そのように中央噴出路及び周囲噴出路から噴出されたガス燃料が、筒状の案内面にて案内される。
つまり、収束噴出路部分からは、中央噴出路から真っ直ぐに噴出されるガス燃料流に向かって収束するようにガス燃料が噴出され、しかも、筒状の案内面が、収束噴出路部分の先端の環状の周囲噴出口の外周縁からその外周縁と同径又は略同径にて前方に延びるように設けられていて、その筒状の案内面にて、中央噴出路及び収束噴出路部分から噴出されるガス燃料が広がりが規制されながら前方に向かって流れるように案内されて、収束噴出路部分から噴出されるガス燃料が中央噴出路から噴出されるガス燃料流に向かって収束するのが助長されることになるので、燃料噴出部からは、全体として広がりが抑制されながら勢い良くガス燃料が噴出されることになり、火腰の強い火炎が形成される。
又、燃料噴出部の外周部の周囲噴出路を通してガス燃料を通流させて、そのガス燃料の通流により燃料噴出部が冷却されるので、冷却専用の流体を通流させること無く燃料噴出部の冷却が可能になる。
又、火炎の長さを変更する場合は、中央噴出路の流路横断面積及び収束噴出路部分の流路横断面積を同一又は略同一にして、燃料噴出部からのガス燃料の噴出速度を同一又は略同一にしながら、収束噴出路部分の噴出方向の燃料噴出部の軸心側に向く角度（以下、内向き角度と称する場合がある）を異ならせることにより、対応することが可能となる。
即ち、収束噴出路部分の噴出方向の内向き角度を大きくすることにより、火炎の長さを短くすることができ、逆に収束噴出路部分の噴出方向の内向き角度を小さくすることにより、火炎の長さを長くすることができる。
そして、そのように火炎の長さを変更するに当たっては、燃料噴出部からのガス燃料の噴出速度を同一又は略同一にしながら、火炎の長さを変更することが可能となるので、ガス燃料の噴出速度が速くなることに起因した上述従来の如きＮＯｘの発生量が増加するといった不具合を回避することが可能となる。
従って、燃料噴出部を冷却するための専用の冷却用流体を不要としながら、火腰の強い火炎を形成し得ると共にＮＯｘの発生を抑制することが可能になる加熱炉用の燃焼装置を提供することができるようになった。
【０００９】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の加熱炉用の燃焼装置は、請求項１において、前記筒状の案内面の長さが、前記周囲噴出口の外周縁の直径よりも短く、且つ、前記周囲噴出口の内周縁の直径よりも長くなるように構成されている点を特徴構成とする。
即ち、本願発明の発明者は、鋭意研究して、筒状の案内面の長さを、収束噴出路部分の先端の周囲噴出口の外周縁の直径よりも短く、且つ、その周囲噴出口の内周縁の直径よりも長くなるように設定すると、筒状の案内面の長さを不必要に長くすること無く、案内面にて、収束噴出路部分から噴出されるガス燃料を中央噴出路から噴出されるガス燃料流に向かって効果的に収束させるように案内させることが可能になることを見出した。
つまり、筒状の案内面の長さを周囲噴出口の内周縁の直径よりも短くすると、案内面の長さが短過ぎて、収束噴出路部分から噴出されるガス燃料を収束させるように案内する作用が弱くなり、一方、筒状の案内面の長さを周囲噴出口の外周縁の直径よりも長くすると、案内作用がそれ程強くならず、却って、案内面の長さが長くなり過ぎて燃料噴出部が大型化するという欠点が顕著になる。
従って、燃料噴出部の小型化を図りながら本発明を実施する上で好ましい具体構成を提供することができるようになった。
【００１０】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の加熱炉用の燃焼装置は、請求項１又は２において、前記燃料噴出部が、その燃料噴出部にガス燃料を供給する燃料供給部に対して付け替え自在なように構成され、
前記燃料噴出部として、前記収束噴出路部分の噴出方向の前記軸心側に向く角度が異なる複数の燃料噴出部が設けられている点を特徴構成とする。
即ち、燃料噴出部に取り付ける燃料噴出部を、収束噴出路部分の噴出方向の内向き角度が異なる燃料噴出部に付け替えることにより、形成する火炎の長さを変更することができる。
つまり、上記の請求項１記載の発明において説明したように、収束噴出路部分の噴出方向の内向き角度を異ならせることにより、火炎の長さを変更することができることから、燃料噴出部を燃料供給部に対して付け替え自在なように構成すると共に、燃料噴出部として、収束噴出路部分の内向き角度の異なる複数の燃料噴出部を用意しておくことにより、燃料噴出部のみを付け替えることにより、火炎の長さを変更することが可能になる。
ちなみに、燃料噴出部をそれにガス燃料を供給する燃料供給部を一体的に備えるように構成して、そのように燃料供給部を一体的に備えた燃料噴出部として、収束噴出路部分の内向き角度の異なる複数の燃料噴出部を用意しておいて、その燃料供給部を一体的に備えた燃料噴出部を交換することにより、火炎の長さの変更か可能なように構成することが考えられる。しかしながら、この場合は、燃料供給部を一体的に備えた高価な燃料噴出部を複数用意する必要があるので、燃焼装置が高騰化することになる。
従って、低廉化を図りながら、火炎の長さを変更可能なようにすることができるようになった。
【００１１】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の加熱炉用の燃焼装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記中央噴出路からのガス燃料の噴出量と前記周囲噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節する噴出量比調節手段が設けられている点を特徴構成とする。即ち、噴出量比調節手段により、中央噴出路からのガス燃料の噴出量と周囲噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節することにより、火炎の長さを変更することができる。
つまり、噴出量比調節手段により、中央噴出路からの噴出量を多くするように調整すると、中央噴出孔からのガス燃料の噴出速度が速くなって、エジェクタ作用による燃焼用酸素含有ガスの吸引が促進されるので、火炎の長さが短くなり、逆に、中央噴出路からの噴出量を少なくするように調整すると、エジェクタ作用が弱まって燃焼用酸素含有ガスの吸引が弱まるので、火炎の長さが長くなる。
ちなみに、中央噴出路からの噴出量が多くなり過ぎて、中央噴出孔からのガス燃料の噴出速度が速くなり過ぎると、ＮＯｘの発生量が多くなるので、噴出量比調節手段による火炎の長さ調節範囲は、ＮＯｘの発生量が多くなり過ぎないような狭い範囲に規制するようにし、広い範囲での火炎の長さの調節は、燃料噴出部を収束噴出路部分の内向き角度が異なるものに変更することにより対応するのが好ましい。
従って、ＮＯｘの発生を抑制しながら、火炎の長さを細かく調節することができるようになった。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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１及び図２に示すように、ガラス溶解炉は、炉本体１内の下部に平面視で矩形状の溶解槽２を備え、その溶解槽２の一側縁側の燃焼装置設置用の炉壁４に、その燃焼装置設置用の炉壁４に対向する炉壁４に向ける状態で炉内３にガス燃料Ｇを噴出して溶解槽２の上方に火炎Ｆを形成すべく燃焼装置を設けるように構成してある。
【００１３】
前記燃焼装置設置用の炉壁４の横方向一端に連なる炉壁４における燃焼装置設置側の端部には、ガラス原料を前記燃焼装置からのガス燃料噴出方向と略直交する方向に供給する投入口４ｉを設け、前記燃焼装置設置用の炉壁４に対向する炉壁４の外部に作業槽９を設けると共に、その作業槽９と溶解槽２との間の炉壁４に、溶解槽２と作業槽９とを連通させる開口部４ｅを溶解槽２の炉床部に位置させて形成して、所謂、エンドポート式に構成してある。
つまり、前記燃焼装置にて形成される火炎Ｆにて溶解槽２のガラス原料を溶融させ、投入口４ｉからガラス原料を溶解槽２に投入して、そのガラス原料を開口部４ｅ側に向かって蛇行状に流動させながら溶融させ、炉床部の開口部４ｅを通じて、清浄な溶融ガラスを作業槽９に導くように構成してある。
【００１４】
前記燃焼装置について説明を加えると、前記燃焼装置は、前記燃焼装置設置用の炉壁４に左右に並べて設ける一対の燃焼部を備えて構成して、それら一対の燃焼部を一定時間（例えば、約１５〜３０分）毎に交互に燃焼させる、所謂交番燃焼を行わせるようにしてある。
前記一対の燃焼部夫々は、炉内３にガス燃料Ｇを噴出する２個のガスバーナＢと、そのガスバーナＢのガス燃料噴出箇所の上方に位置する１個の空気口５から、前記ガスバーナＢから噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域に対して燃焼用酸素含有ガスとして燃焼用空気Ａを斜め下向きに供給する酸素含有ガス供給部としての１個の空気供給路６とを備えて、所謂、アンダーポート式に構成し、更には、前記空気供給路６に連通し且つ蓄熱材を備えた１個の蓄熱室８を備えて、蓄熱式に構成してある。尚、前記空気口５が、前記ガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所に相当する。
【００１５】
前記一対の燃焼部のガスバーナＢは、前記一定時間毎に交互に、ガス燃料Ｇを噴出する噴出状態と、ガス燃料Ｇの噴出を停止する噴出停止状態とに切り換えるように構成し、前記一対の燃焼部の空気供給路６は、前記噴出状態のガスバーナＢの方の燃焼部の空気供給路６を通じて、前記蓄熱室８を通って前記蓄熱材にて高温（１０００〜１２００°Ｃ程度）に予熱された燃焼用空気Ａが前記空気口５から炉内３に供給される給気状態と、前記噴出停止状態のガスバーナＢの方の燃焼部の空気供給路６を通じて、前記空気口５から炉内３の燃焼ガスＥが排出されると共にその燃焼排ガスＥの排熱を前記蓄熱材に蓄熱させる排気状態とに切り換えるように構成してある。
そして、前記一定時間毎に交互に、前記一対の燃焼部のガスバーナＢを前記噴出状態と噴出停止状態とに切り換え、且つ、前記一対の燃焼部の空気供給路６を前記給気状態と前記排気状態とに切り換えて、前述のように前記一対の燃焼部を交互に燃焼させるようにしてある。尚、図１及び図２は、右側の燃焼部が燃焼し、左側の燃焼部が消火している状態を示している。
【００１６】
以下、ガスバーナＢについて説明を加える。
図３、図５及び図６に示すように、ガスバーナＢは、炉内３にガス燃料Ｇを噴出する前記燃料噴出部Ｂｎと、その燃料噴出部Ｂｎにガス燃料Ｇを供給する燃料供給部Ｂｓとを備えて構成し、燃料噴出部Ｂｎは燃料供給部Ｂｓに対して付け替え自在なように構成してある。
【００１７】
図４ないし図６に示すように、ガスバーナＢの燃料噴出部Ｂｎは、夫々円筒状の外筒状体１１と内筒状体１２とを外筒状体１１の先端が内筒状体１２の先端よりも突出し且つ内筒状体１２の後端が外筒状体１１の後端よりも突出する状態で同軸心状に備えて、内筒状体１２の筒内にて中央噴出路１３を形成し且つ内筒状体１２と外筒状体１１との間に環状の周囲噴出路１４を形成するように構成し、内筒状体１２の外周面及び外筒状体１１の内周面夫々の周囲噴出路１４の先端側を形成する部分１２ｇ、１１ｇを先端側ほど小径となる先細り状に形成して、周囲噴出路１４の先端側を、ガス燃料を内筒状体１２の外周側から燃料噴出部Ｂｎの軸芯Ｐ（同軸状態の外筒状体１１及び内筒状体１２の軸心に相当する）側に向けて収束するように噴出する収束噴出路部分１４ｇに構成し、外筒状体１１における内筒状体１２からの突出部分の内周面を、収束噴出路部分１４ｇの先端の環状の周囲噴出口１５の外周縁からその外周縁と同径にて前方に延びて、中央噴出路１３及び周囲噴出路１４から噴出されるガス燃料を案内する筒状の案内面１６となるように構成してある。
【００１８】
燃料噴出部Ｂｎとして、収束噴出路部分１４ｇの噴出方向の軸心Ｐ側に向く角度、即ち、内向き角度αが異なる複数の燃料噴出部Ｂｎを設けて、複数の燃料噴出部Ｂｎのうち、いずれかを選択して、燃料供給部Ｂｓに取り付けるようになっている。ちなみに、図５にて示す燃料噴出部Ｂｎの収束噴出路部分１４ｇの内向き角度αは、図６にて示す燃料噴出部Ｂｎの収束噴出路部分１４ｇの内向き角度αよりも大きい。
【００１９】
図５及び図６に基づいて、内筒状体１２及び外筒状体１１夫々について説明を加える。
内筒状体１２の筒内部は、先端側の内径を後端側の内径よりも小さくして、中央噴出路１３の後端側を大径部に、先端側を小径部に形成して、ガス燃料を中央噴出路１３の大径部にて圧力をかけた状態で中央噴出路１３の小径部を通じて先端の中央噴出口１７から噴出するように構成してある。内筒状体１２の後端部には、後述する燃料供給部Ｂｓに接続するための雌ネジ部１２ｓを形成してある。又、内筒状体１２の外周面の先端側部分は、前述した先細り状部分１２ｇに構成してある。
外筒状体１１の内周面における軸芯Ｐ方向の中間部分に、前述した先細り状部分１１ｇを形成し、その先細り状部分１１ｇの先端から先の内周面は、先細り状部分１１ｇの先端と同径で外筒状体１１の先端まで延びるように形成して、筒状の案内面１６を形成してある。又、外筒状体１１の後端部には、後述する燃料供給部Ｂｓに接続するための雌ネジ部１１ｓを形成してある。
【００２０】
そして、内筒状体１２と外筒状体１１とを、内筒状体１２の先端と外筒状体１１の内周面の先細り状部分１１ｇの先端とが軸芯Ｐ方向において同位置に位置する状態で同軸状に配設した状態で、後述する燃料供給部Ｂｓに接続するように構成して、内筒状体１２の筒内にて中央噴出路１３を形成し、内筒状体１２と外筒状体１１との間に環状の周囲噴出路１４を形成すると共に、内筒状体１２の外周面の先細り状部分１２ｇと外筒状体１１の内周面の先細り状部分１１ｇとの間に、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇに構成し、更に、収束噴出路部分１４ｇの先端の環状の周囲噴出口１５の外周縁からその外周縁と同径にて前方に延びる外筒状体１１の内周面を筒状の案内面１６に構成してある。
【００２１】
又、内筒状体１２の外周面の先細り状部分１２ｇ及び外筒状体１１の内周面の先細り状部分１１ｇは、それらの間の間隔が先端側ほど狭くなるように形成して、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇの流路横断面積が先端側ほど狭くなるように構成してある。そして、ガス燃料を収束噴出路部分１４ｇを通じて圧力をかけてその先端の周囲噴出口１５から勢い良く軸芯Ｐ側に向かって収束するように噴出するように構成してある。
そして、内筒状体１２の外周面の先細り状部分１２ｇ及び外筒状体１１の内周面の先細り状部分１１ｇ夫々の軸芯Ｐ側に向く角度を異ならせることにより、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇの内向き角度αを異ならせるようになっている。
【００２２】
周囲噴出口１５の外周縁の径（即ち、筒状の案内面１６の径）をａ、周囲噴出口１５の内周縁の径をｂ、中央噴出口１７の径をｃ、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇにおける軸芯Ｐ方向の長さをＹとすると、本願発明の発明者は鋭意研究して、周囲噴出口１５の外周縁の径ａ、周囲噴出口１５の内周縁の径ｂ、中央噴出口１７の径ｃ、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇにおける軸芯方向長さＹの間の関係を下記の数〔１〕，〔２〕にて示す関係に規定すると、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇの内向き角度αを異ならせることにより、火腰の強い火炎を形成すると共にＮＯｘの発生を抑制することができながら、火炎の長さを変更することができることを見出した。
【００２３】
【数１】
ａ≧１．２ｂ≧３．６ｃ
【００２４】
【数２】
Ｙ≧（ａ−ｂ）／２
【００２５】
又、筒状の案内面１６における軸芯Ｐ方向の長さをＸとすると、筒状の案内面１６の軸芯方向の長さＸ、周囲噴出口１５の外周縁の径ａ、周囲噴出口１５の内周縁の径ｂの間の関係を下記の〔数３〕にて示す関係に規定すると、筒状の案内面１６にて、収束噴出路部分１４ｇから噴出されるガス燃料を中央噴出路１３から噴出されるガス燃料流に向かって効果的に収束させるように案内させることが可能になることを見出した。
【００２６】
【数３】
ａ＞Ｘ＞ｂ
【００２７】
図５及び図６に示すように、ガスバーナＢの燃料供給部Ｂｓは、夫々円筒状の外供給筒１８と内供給筒１９とを外供給筒１８の先端が内供給筒１９の先端よりも突出し且つ内供給筒１９の後端が外供給筒１８の後端よりも突出する状態で同軸心状に組み付け、外供給筒１８の後端開口部を環状の蓋板２０にて閉じ、外供給筒１８にその内部に連通する状態で接続管２１を接続して構成してある。
外供給筒１８の先端には、前記燃料噴出部Ｂｎの外筒状体１１の雌ネジ部１１ｓに螺合する雄ネジ部１８ｓを形成し、内供給筒１９の先端には、前記燃料噴出部Ｂｎの内筒状体１２の雌ネジ部１２ｓに羅合する雄ネジ部１９ｓを形成してある。
【００２８】
そして、燃料供給部Ｂｓの内供給筒１９の先端に前記燃料噴出部Ｂｎの内筒状体１２の後端を螺合し、並びに、燃料供給部Ｂｓの外供給筒１８の先端に前記燃料噴出部Ｂｎの外筒状体１１の後端を螺号すると、内筒状体１２と外筒状体１１とが上述した如き位置関係に配設された状態で、燃料供給部Ｂｓに燃料噴出部Ｂｎを取り付けられるように構成してある。
【００２９】
図３に示すように、上述のように燃料供給部Ｂｓに燃料噴出部Ｂｎを取り付けて成るガスバーナＢを、燃料噴出部Ｂｎの先端側から炉壁４のバーナ挿通孔４ｂに挿入して配置し、ガスバーナＢの周囲とバーナ挿通孔４ｂとの間の隙間を封止材２２にて封止して、ガスバーナＢの外周部を通じて外部から炉内３に空気が浸入するのを遮断するようにしてある。
【００３０】
都市ガス等のガス燃料Ｇを供給するガス供給管２３から分岐した２本の分岐管２３ｂの一方の分岐管２３ｂを燃料供給部Ｂｓの内供給筒１９の後端に接続し、他方の分岐管２３ｂを燃料供給部Ｂｓの接続管２１に接続してある。
各分岐管２３ｂには、ガス燃料の流量を調節する調節弁２４及び内部の圧力を計測する圧力計２５を設けてある。
そして、燃料噴出部Ｂｎの中央噴出路１３には燃料供給部Ｂｓの内供給筒１９も筒内流路を通じて、燃料噴出部Ｂｎの周囲噴出路１４には燃料供給部Ｂｓの外供給筒１８と内供給筒１９との間の環状の流路を通じてそれぞれ各別にガス燃料Ｇを供給するように構成してある。
２台の調節弁２４により、各圧力計２５の検出圧力に基づいて、中央噴出路１３からのガス燃料の噴出量と周囲噴出路１４からのガス燃料の噴出量との比率を調節するように構成してあり、２台の調節弁２４にて噴出量比調節手段を構成してある。
【００３１】
上述のように燃料噴出部Ｂｎを構成したことにより、中央噴出路１３からは軸芯Ｐに沿って真っ直ぐにガス燃料Ｇが噴出され、周囲噴出路１４の収束噴出路部分１４ｇからは、中央噴出路１３から真っ直ぐに噴出されるガス燃料流Ｇに向かって収束するようにガス燃料Ｇが噴出され、そのように中央噴出路１３及び収束噴出路部分１４ｇから噴出されたガス燃料Ｇが筒状の案内面１６にて広がりが規制されながら前方に向かって流れるように案内されるので、燃料噴出部Ｂｎからは、全体として広がりが抑制されながら勢い良くガス燃料Ｇが噴出されることになり、火腰の強い火炎Ｆが形成される。
又、燃料噴出部Ｂｎの外周部の周囲噴出路１４を通してガス燃料Ｇを通流させて、そのガス燃料Ｇの通流により燃料噴出部Ｂｎが冷却されるので、ガスバーナＢをその外周部を通じて外部から炉内３に空気が浸入するのを封止材２２にて遮断する状態で設けることが可能になり、加熱効率を向上することが可能となる。
【００３２】
２台の調節弁２４により、中央噴出路１３からのガス燃料Ｇの噴出量と周囲噴出路１４からのガス燃料Ｇの噴出量との比率を調節することにより、火炎Ｆの長さを調節することができる。ちなみに、前記比率はＮＯｘの発生量が多くなり過ぎない範囲に設定してあり、通常は、１：１になるように調節する。
火炎Ｆの長さを２台の調節弁２４により調整可能な範囲を越えて変更する場合は、燃料供給部Ｂｓに取り付けられている燃料噴出部Ｂｎを、それとは収束噴出路部分１４ｇの内向き角度αが異なる燃料噴出部Ｂｎに付け替えることになる。ちなみに、内向き角度αが大きい燃料噴出部Ｂｎほど、長さの短い火炎Ｆが形成される。
【００３３】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の実施形態においては、本発明をエンドポート式のガラス溶解炉に適用する場合について例示したが、これ以外にも、例えば、所謂サイドポート式のガラス溶解炉にも適用することができる。
サイドポート式のガラス溶解炉は、図７に示すように、平面視で矩形状の溶解槽２の一側縁側の炉壁４に投入口４ｉを設け、その投入口４ｉを設けた炉壁４に対向する炉壁４の外部に作業槽９を設けると共に、その作業槽９と溶解槽２との間の炉壁４に、溶解槽２と作業槽９とを連通させる開口部４ｅ（図示省略）を溶解槽２の炉床部に位置させて形成して構成してある。
燃焼装置は、前記投入口４ｉから取出し孔４ｅに向かって左右に位置する炉壁４に夫々設ける一対の燃焼部を備えて構成してある。
前記一対の燃焼部夫々は、炉内３にガス燃料Ｇを噴出する２個のガスバーナＢと、そのガスバーナＢのガス燃料噴出箇所の上方に位置する１個の空気口５（図示省略）を通してガスバーナＢから噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域に対して燃焼用空気Ａを斜め下向きに供給する１個の空気供給路６（図示省略）とからなるガスバーナ組の複数（図７では４組）を横方向に並べて備えると共に、前記複数のガスバーナ組に含まれる複数の空気供給路６に連通する１個の蓄熱室８を備えて構成してある。
そして、前記一対の燃焼部を一定時間毎に交互に燃焼させて、交番燃焼を行わせ、投入口４ｉからガラス原料を溶解槽２に投入して、そのガラス原料を溶融させながら、取出し孔４ｅに向かって流下させて、取出し孔４ｅを通じて、清浄な溶融ガラスを作業槽９に導くよう構成してある。
【００３４】
（ロ） 各空気口５に対応して設置するガスバーナＢの個数は上記の実施形態において例示した２個に限定されるものではなく、１個でも、３個以上でも良い。
【００３５】
（ハ） 空気口５から炉内３に供給する燃焼用酸素含有ガスとしては、上記の実施形態において例示した空気以外に、空気に炉内３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。
【００３６】
（ニ） 本発明は、上記の実施形態で例示したガラス溶解炉や、図７にて示す別実施形態で例示したガラス溶解炉以外にも、種々の加熱炉用の燃焼装置に適用することができる。
例えば、ガスバーナＢを交番燃焼させる形式以外に、連続燃焼式のものにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置を設けたガラス溶解炉の縦断側面図
【図２】図１におけるＩ−Ｉ矢視図
【図３】実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置を設けたガラス溶解炉の要部の縦断側面図
【図４】実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置のガスバーナにおける燃料噴出部の軸心に直交する面での断面図
【図５】実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置のガスバーナにおける燃料噴出部の軸芯に沿う面での断面図
【図６】実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置のガスバーナにおける燃料噴出部の軸芯に沿う面での断面図
【図７】別実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置を備えたガラス溶解炉の横断面図
【図８】従来の加熱炉用の燃焼装置の縦断面図
【符号の説明】
３ 炉内
６ 酸素含有ガス供給部
１１ 外筒状体
１２ 内筒状体
１３ 中央噴出路
１４ 周囲噴出路
１４ｇ 収束噴出路部分
１５ 周囲噴出口
１６ 案内面
２４ 噴出量比調節手段
Ｂｎ 燃料噴出部
Ｂｓ 燃料供給部

Claims (4)

1. 炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部と、
   その燃料噴出部のガス燃料噴出箇所とは異なる燃焼用酸素含有ガス供給箇所から、前記燃料噴出部から噴出されるガス燃料の燃焼域に燃焼用酸素含有ガスを供給する酸素含有ガス供給部とが設けられた加熱炉用の燃焼装置であって、
   前記燃料噴出部が、外筒状体と内筒状体とを外筒状体の先端が内筒状体の先端よりも突出する状態で同軸心状に備えて、前記内筒状体の筒内にて中央噴出路を形成し且つ内筒状体と外筒状体との間に環状の周囲噴出路を形成するように構成され、
   前記内筒状体の外周面及び前記外筒状体の内周面夫々の前記周囲噴出路の先端側を形成する部分が先端側ほど小径となる先細り状に形成されて、前記周囲噴出路の先端側が、ガス燃料を内筒状体の外周側から軸芯側に向けて収束するように噴出する収束噴出路部分に構成され、
   前記外筒状体における前記内筒状体からの突出部分の内周面が、前記収束噴出路部分の先端の環状の周囲噴出口の外周縁からその外周縁と同径又は略同径にて前方に延びて、前記中央噴出路及び前記周囲噴出路から噴出されるガス燃料を案内する筒状の案内面となるように構成されている加熱炉用の燃焼装置。
2. 前記筒状の案内面の長さが、前記周囲噴出口の外周縁の直径よりも短く、且つ、前記周囲噴出口の内周縁の直径よりも長くな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. 前記燃料噴出部が、その燃料噴出部にガス燃料を供給する燃料供給部に対して付け替え自在なように構成され、
   前記燃料噴出部として、前記収束噴出路部分の噴出方向の前記軸心側に向く角度が異なる複数の燃料噴出部が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. 前記中央噴出路からのガス燃料の噴出量と前記周囲噴出路からのガス燃料の噴出量との比率を調節する噴出量比調節手段が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の加熱炉用の燃焼装置。

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