JP4137094B2

JP4137094B2 - 加熱炉用の燃焼装置

Info

Publication number: JP4137094B2
Application number: JP2005169515A
Authority: JP
Inventors: 誠平野
Original assignee: Osaka Gas Co Ltd
Current assignee: Osaka Gas Co Ltd
Priority date: 2005-06-09
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2008-08-20
Anticipated expiration: 2025-06-09
Also published as: JP2006343037A

Description

本発明は、炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部が、炉壁の炉内側に設けられた有底筒状の燃料噴出部装着用凹部の底部における中央又は略中央に、先端が前記炉壁の内面よりも後退した状態で設けられ、
前記炉壁における前記燃料噴出部装着用凹部とは異なる箇所に設けられた酸素含有ガス供給口から、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が設けられ、
前記燃料噴出部が、外筒状体と内筒状体とを前記外筒状体の先端が前記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前記内筒状体と前記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た加熱炉用の燃焼装置に関する。

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、炉壁の燃料噴出部装着用凹部の底部における中央又は略中央に先端が炉壁の内面よりも後退した状態で設けた燃料噴出部により、炉内にガス燃料を噴出し、炉壁における燃料噴出部装着用凹部とは異なる箇所の酸素含有ガス供給口から、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することにより、燃料噴出部装着用凹部の内面にて保炎させながら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に火炎を形成して、溶解槽を加熱する用途で用いられる。

そして、燃料噴出部装着用凹部の内面にて保炎させて、つまり、その内面にへばりつく状態で火炎を形成するようにすることにより、火炎のふらつきを抑制し、又、ガス燃料を燃料噴出部から噴出された後において速やかに燃焼させて、火炎の長さを短くしようとするものである。

又、かかる燃焼装置は、図１２に示すように、燃料噴出部Ｂを、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して、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料の周囲を覆う状態で、周囲噴出路３２からガス燃料を噴出させるようにするものであるから、火腰の強い火炎を形成しながらも、中央噴出路３１から噴出されるガス燃料と燃焼用酸素含有ガスとの接触を抑制して、炭素粒を発生させながらガス燃料を燃焼させることにより、輝炎を形成しようとするものである。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噴出部軸心と称する場合がある。

このような燃焼装置において、従来は、図１２に示すように、外筒状体１０の先端部の内周面１０ｓを、径が噴出部軸心方向に沿って等径となる等径状に形成し、中央噴出路３１をガス燃料を噴出部軸心方向に沿う直進状に噴出させ、且つ、環状の周囲噴出路３２をガス燃料を内筒状体２０の外周側から軸心側に向く状態で噴出させるように構成していた。
そして、そのように中央噴出路３１及び周囲噴出路３２から噴出されたガス燃料を、外筒状体１０の等径状の内周面部分１０ｓによる案内により、外筒状体１０の先端開口から噴出部軸心方向に沿う直進状に噴出させるように構成していた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００４−２９４０４２号公報

ところで、かかる燃焼装置を用いて加熱炉を加熱するに当たって、以下に説明するように、火炎の長さを更に短くすると共に、火炎の幅を広く（即ち、火炎の外径を大きく）することが望まれる場合がある。
即ち、燃料噴出部からのガス燃料の噴出方向（即ち、噴出部軸心方向）に沿う方向での炉内の長さが短い加熱炉の場合、火炎の長さが長くなると火炎が炉壁に当たって炉壁の耐久性が低下するので、火炎の長さの短縮化が望まれ、又、燃料噴出部からのガス燃料の噴出方向の先方に炉内ガスの排気口が設けられた加熱炉の場合、火炎の長さが長くなると、炉外に放出される熱量が多くなってエネルギ効率が低下するので、火炎の長さを短縮して、炉外に放出される熱量を少なくすることが望まれるものであり、それに併せて、燃料噴出部からのガス燃料の噴出方向に直交する方向での炉内の温度分布を小さくするために、火炎の幅の増大化が望まれる。

しかしながら、上述した従来の燃焼装置では、以下に説明するように、火炎の長さの短縮化及び幅の増大化を図る上で十分に満足できるものではなかった。

即ち、環状の周囲噴出路から、ガス燃料が内筒状体の外周側から軸心側に向く状態で噴出され、更に、そのように周囲噴出路から噴出されたガス燃料は、中央噴出路から噴出部軸心方向に沿う直進状に噴出されたガス燃料と共に、外筒状体の先端部の等径状の内周面部分により案内されて、外筒状体の先端開口から噴出部軸心方向に沿う直進状に噴出されるので、燃料噴出部から噴出されたガス燃料を内筒状体の径方向（以下、噴出部径方向と称する場合がある）外方に広がらせ難い。
そして、燃料噴出部から噴出されたガス燃料を噴出部径方向外方に広がらせ難いことから、火炎の幅を十分に広くし難いものであり、又、火炎を燃料噴出部装着用凹部の内面に十分にへばりつかせて火炎の長さを短くし難いものであり、火炎の長さの短縮化及び幅の増大化を図る上で改善の余地があった。

ちなみに、内筒状体及び外筒状体夫々の径を大きくすることにより、燃料噴出部からガス燃料を幅を広くして噴出させることにより、火炎の長さの短縮化及び幅の増大化が可能となるが、燃料噴出部が太くなって、加熱炉に設置し難くなる等の問題が生じるので好ましくない。

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、燃料噴出部の大径化を回避しながら、火炎の長さの短縮化及び幅の増大化を図り得る加熱炉用の燃焼装置を提供することにある。

本発明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が、炉壁の炉内側に設けられた有底筒状の燃料噴出部装着用凹部の底部における中央又は略中央に、先端が前記炉壁の内面よりも後退した状態で設けられ、
前記炉壁における前記燃料噴出部装着用凹部とは異なる箇所に設けられた酸素含有ガス供給口から、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が設けられ、
前記燃料噴出部が、外筒状体と内筒状体とを前記外筒状体の先端が前記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前記内筒状体と前記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たものであって、
第１特徴構成は、前記外筒状体の先端部の内周面が、先端側ほど大径となる先広がり状に形成され、
前記環状の周囲噴出路に、その周囲噴出路から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回手段が設けられている点を特徴とする。

即ち、環状の周囲噴出路からガス燃料が旋回手段による旋回作用により旋回する状態で噴出され、更に、そのように環状の周囲噴出路から旋回する状態で噴出されたガス燃料が、外筒状体の先端部の先広がり状の内周面部分による案内により、外筒状体の先端開口から先広がり状に旋回する状態で噴出されるので、燃料噴出部からガス燃料をその噴出部径方向外方に十分に広がらせるように噴出させることが可能となる。

つまり、環状の周囲噴出路から旋回する状態で噴出されることによる旋回力により、ガス燃料を噴出部径方向外方に広がらせることができることに加えて、そのように環状の周囲噴出路から旋回する状態で噴出されたガス燃料を外筒状体の先端部の先広がり状の内周面部分により案内することにより、ガス燃料を先広がり状に旋回する状態で噴出させるので、内筒状体及び外筒状体夫々の径を大きくして燃料噴出部を太くすること無く、燃料噴出部によりガス燃料を噴出部径方向外方に十分に広がらせるように噴出させることが可能となるのである。

そして、燃料噴出部により噴出部径方向外方に十分に広がるように噴出されたガス燃料は、燃料噴出部装着用凹部の内面に十分にへばりつく火炎を形成して燃焼することになり、このように燃焼する火炎は、燃料噴出部から噴出されたガス燃料が噴出部径方向外方に十分に広がりながら速やかに燃焼することにより、長さが十分に短く、しかも、幅が十分に広くなるのである。
従って、燃料噴出部の大径化を回避しながら、火炎の長さの短縮化及び幅の増大化を図り得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。

又、環状の周囲噴出路からガス燃料を旋回する状態で噴出させて、その周囲噴出路から噴出される旋回状のガス燃料流にて中央噴出路から噴出されたガス燃料の周囲を覆うことにより、中央噴出路から噴出されるガス燃料と燃焼用酸素含有ガスとの接触をより一層抑制することができるので、炭素粒を効率良く発生させながら燃焼させることが可能となり、輝炎の発生率を更に向上させることが可能となった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記内筒状体が、その先端が前記外筒状体の前記先広がり状の内周面部分の後端よりも先端側に位置するように設けられている点を特徴とする。

即ち、内筒状体が、その先端が外筒状体における先広がり状の内周面部分の後端よりも先端側に位置するように設けられていることにより、環状の周囲噴出路の先端部が外筒状体の先広がり状の内周面部分の一部を用いて形成されると共に、中央噴出路のガス燃料噴出位置が外筒状体における先広がり状の内周面部分における噴出部軸心方向の途中に位置することになるので、環状の周囲噴出路により旋回しつつ先広がり状に環状に噴出されるガス燃料流の中央部から、中央噴出路によりガス燃料が噴出されることになり、環状の周囲噴出路から噴出されるガス燃料の旋回力の低下を十分に抑制することが可能となるので、燃料噴出部によりガス燃料を噴出部径方向外方に一段と広がらせるように噴出させることが可能となり、火炎の幅を一段と広くすると共に、火炎の長さを一段と短くすることが可能となる。

ちなみに、内筒状体を、その先端が、噴出部軸心方向において、外筒状体の先広がり状の内周面部分の後端と同位置に位置するように、あるいは、外筒状体の先広がり状の内周面部分の後端よりも後方側に位置するように設ける場合が考えられる。
しかしながら、これらの場合は、環状の周囲噴出路のガス燃料噴出位置及び中央噴出路のガス燃料噴出位置が、噴出部軸心方向において、外筒状体の先広がり状の内周面部分の後端と同位置に位置する、又は、外筒状体の先広がり状の内周面部分の後端よりも後方側に位置することになって、環状の周囲噴出路から旋回する状態で噴出されるガス燃料と中央噴出路から噴出されるガス燃料とが混合し易くなるので、環状の周囲噴出路から噴出されるガス燃料の旋回力の低下を十分に抑制することができない。従って、燃料噴出部によりガス燃料を噴出部径方向外方に十分に広がらせるように噴出させることができず、火炎の幅を広くすると共に火炎の長さを短くする上で、不利となる。

要するに、火炎の幅を一段と広くし且つ火炎の長さを一段と短くする上で好適な具体構成を提供することができるようになった。

第３特徴構成は、上記第１又は第２特徴構成に加えて、
前記環状の周囲噴出路が、前記外筒状体における前記先広がり状の内周面部分よりも後端側においては、先端側ほど小径となる先細状噴出路部分と、その先細状噴出路部分の後端に連なり且つ径が軸心方向に沿って等径又は略等径の等径状噴出路部分とを備えるように形成されている点を特徴とする。

即ち、環状の周囲噴出路が、外筒状体における先広がり状の内周面部分よりも後端側においては、先細状噴出路部分とその先細状噴出路部分の後端に連なる等径状噴出路部分とを備えるように形成されていることから、ガス燃料が環状の周囲噴出路の等径状噴出路部分から先細状噴出路部分を流動して圧力が高められた状態で、外筒状体の先端部における先広がり状の内周面部分に噴出されることになるので、環状の周囲噴出路から噴出されたガス燃料が広がり易くなり、燃料噴出部によりガス燃料を噴出部径方向外方に更に広がらせるように噴出させることが可能となる。

従って、火炎の幅を一段と広くすると共に、火炎の長さを一段と短くすることが可能となる。

第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
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変更調節することにより、火炎の形状を変更することが可能となる。

例えば、燃料噴出部全体のガス燃料の噴出量を変更する、即ち、燃焼量を変更する場合に、その燃焼量を小さくするほど、中央噴出路からのガス燃料の噴出量の割合が大きくなるように、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変更調節すると、燃焼量の変更に拘らず、火炎の長さの変動を小さくすることが可能となる。

又、例えば、燃料噴出部からのガス燃料の噴出方向に沿う方向での長さが長い加熱炉ほど、中央噴出路からのガス燃料の噴出量の割合が大きくなるように、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変更調節して、火炎の長さを長くする等、火炎を加熱炉の形状に適合する形状にて形成することが可能となる。

従って、燃焼量の変更に拘らず火炎の長さの変動を小さくしたり、燃焼装置の設置対象の加熱炉の形状に適合するように火炎形状を変更することが可能となるので、使い勝手を向上することができるようになった。

〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明を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、燃焼装置を設ける加熱炉の一例であ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、平面視で矩形状の溶解槽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の一側縁を区画する炉壁４に設けた投入口４ｉからガラス原料を投入し、その投入口４ｉを設けた炉壁４に対向する炉壁４に形成した取り出し孔４ｅから溶融ガラスを取り出すように構成してある。
そして、投入口４ｉから取り出し孔４ｅへ向かう原料移送方向に対して、炉本体１の左右夫々に、蓄熱室３を原料移送方向に沿って延設し、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、溶解炉横側部の空気口５（酸素含有ガス供給口に相当する）から炉内７に空気を燃焼用酸素含有ガスとして供給するように構成してあり、酸素含有ガス供給部に相当する。

前記取り出し孔４ｅを形成した炉壁４の外部に、その取り出し孔４ｅにて前記溶解槽２と連通する状態で作業槽８を設けて、前記投入口４ｉから投入したガラス原料を、溶解槽２にて溶融させて作業槽８に向かって流動させて、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。

図３にも示すように、前記炉本体１の左右の炉壁４の炉内側において、前記複数の空気口５夫々の下方に、有底円筒状の燃料噴出部装着用凹部４ｓを設け、炉内７にガス燃料を噴出する長尺状の燃料噴出部Ｂを、複数の燃料噴出部装着用凹部４ｓ夫々の底部における中央に、先端が炉壁４の内面よりも後退した状態で設けてある。
前記空気供給路６は、燃焼用空気を前記空気口５から斜め下方に向けて、燃料噴出部Ｂから噴出されるガス燃料の燃焼域に供給するように構成してある。

燃料噴出部Ｂの設置構成について説明を加えると、各燃料噴出部装着用凹部４ｓは、炉内側ほど上方に位置する上向きの傾斜姿勢にて設け、各燃料噴出部装着用凹部４ｓの内周面は、炉内７の側ほど大径となる先広がり状に形成してある。
そして、各燃料噴出部装着用凹部４ｓに、燃料噴出部Ｂを先端側ほど上方に位置する上向きの傾斜姿勢にて設けてある。ちなみに、水平方向に対する燃料噴出部Ｂの上向き傾斜角度は、例えば、８°程度に設定してある。

つまり、本発明の燃焼装置は、上述のように前記左右夫々の炉壁４に設けた複数の燃料噴出部Ｂと、燃焼用空気Ａを各燃料噴出部Ｂの上方に設けた空気口５を通して各燃料噴出部Ｂから噴出されるガス燃料Ｇの燃焼域に供給するように上述のように夫々設けた複数の空気供給路６とを備えて、所謂アンダーポート式に構成してある。

左右の燃料噴出部Ｂは、一定時間（例えば、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噴出部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噴出部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、左右の燃料噴出部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１ないし図３は、左側の燃料噴出部Ｂにて燃焼させている状態を示している。

燃料噴出部Ｂ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を噴出している燃料噴出部Ｂ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、高輝度の輝炎を含む火炎Ｆが形成され、その火炎の輻射熱により、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噴出部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。

以下、図４ないし図７に基づいて、燃焼装置について説明を加える。
尚、図６は、図５におけるロ−ロ矢視図であり、図７は、図５におけるハ−ハ矢視図である。
図４ないし図７に示すように、前記燃料噴出部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噴出部軸心Ｐにて同軸心状に備えて、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してある。
そして、本発明では、前記外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃを先端側ほど大径となる先広がり状に形成し、前記環状の周囲噴出路２０に、その周囲噴出路２０から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回手段としての旋回羽根３３を設けてある。

前記外筒状体１０は、長尺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外筒噴出路形成部１２とを備えて構成し、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内筒噴出路形成部２２とを備えて構成してある。

外筒本体部１１と内筒本体部２１とは、内筒本体部２１の後端が外筒本体部１１の後端から突出する状態で同軸心状に一体的に組み付け、外筒本体部１１及び内筒本体部２１夫々の後端を閉塞すると共に、外筒本体部１１の後端部に、前記環状の周囲噴出路３２から噴出させるガス燃料を供給する周囲噴出路用受入口３４を設け、内筒本体部２１の後端部に、前記中央噴出路３１から噴出させるガス燃料を供給する中央噴出路用受入口３５を設けてある。

図４及び図５に示すように、前記外筒本体部１１の先端には、雄ネジ部１１ｓを形成し、前記外筒噴出路形成部１２の後端側には、外筒本体部２１の雄ネジ部１１ｓに螺合自在な雌ねじ部１２ｓを形成して、外筒噴出路形成部１２の雌ねじ部１２ｓを外筒本体部１１の雄ネジ部１１ｓに螺合することにより、外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に着脱自在に接続可能なように構成してある。
そして、外筒噴出路形成部１２として、後述するように仕様が異なる複数種を用意して、仕様が異なる外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に付け換え自在なように構成してある。

又、前記内筒本体部２１の先端には、雄ネジ部２１ｓを形成し、前記内筒噴出路形成部２２の後端側には、内筒本体部２１の雄ネジ部２１ｓに螺合自在な雌ねじ部２２ｓを形成して、内筒噴出路形成部２２の雌ねじ部２２ｓを内筒本体２１の雄ネジ部２１ｓに螺合することにより、内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に着脱自在に接続可能なように構成してある。
そして、内筒噴出路形成部２２として、後述するように仕様が異なる複数種を用意して、仕様が異なる内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に付け換え自在なように構成してある。

前記外筒噴出路形成部１２の外周面は、外径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状に形成してある。
又、外筒噴出路形成部１２の内周面は、内径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の内周面部分１２ａと、内径が先端側ほど小径となる先細状の内周面部分１２ｂと、内径が先端側ほど大径となる先広がり状の内周面部分１２ｃとが、後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してある。
前記雌ねじ部１２ｓは、前記外筒噴出路形成部１２の内周面における等径状の内周面部分１２ａに形成してある。

そして、外筒噴出路形成部１２として、例えば、先広がり状の内周面部分１２ｃの後端の内径を一定とする状態で、その先広がり状の内周面部分１２ｃの先端の内径を異ならせることにより、先広がり状の内周面部分１２ｃの噴出部軸心Ｐに対する傾斜角度を異ならせた複数種を用意してある。

例えば、先広がり状の内周面部分１２ｃの後端の内径を２７．５ｍｍφとし、且つ、先広がり状の内周面部分１２ｃにおける噴出部軸心方向での長さを３０ｍｍとする状態で、その先広がり状の内周面部分１２ｃの先端の内径を３７．５〜５０ｍｍφの範囲で異ならせてある。

前記内筒噴出路形成部２２の外周面は、外径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の大径外周面部分２２ａと、外径が先端側ほど小径となる先細状の外周面部分２２ｂと、外径が前記等径状の大径外周面部分２２ａよりも小径で且つ噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の小径外周面部分２２ｃとが、後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してある。
又、内筒噴出路形成部２２の内周面は、内径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の大径内周面部分２２ｄと、内径が先端側ほど小径となる先細状の内周面部分２２ｅと、内径が前記等径状の大径内周面部分２２ｄよりも小径で且つ噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の小径内周面部分２２ｆとが、後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してある。
前記雌ねじ部２２ｓは、前記内筒噴出路形成部２２の内周面における等径状の大径内周面部分２２ｄに形成してある。

更に、内筒噴出路形成部２２の等径状の大径外周面部分２２ａには、周方向に間隔を隔てて並ぶ複数の羽根体３３ｗからなる旋回羽根３３を設けてある。
その旋回羽根３３の羽根体３３ｗ夫々は、内筒噴出路形成部２２の径方向視にてその内筒噴出路形成部２２の軸心、即ち、噴出部軸心Ｐに対してその周方向一方側に傾斜角度α（図５参照）にて傾斜するように設けてある。以下、羽根体３３ｗが噴出部軸心Ｐに対して傾斜する傾斜角度αを旋回羽根３３の旋回角度と記載する場合がある。

そして、内筒噴出路形成部２２として、等径状の小径外周面部分２２ｃの外径を一定にする状態で、その等径状の小径外周面部分２２ｃにおける噴出部軸心方向での長さを異ならせた複数種を用意してある。
例えば、等径状の小径外周面部分２２ｃの外径を２２ｍｍφとしてある。
そして、外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に取り付け且つ内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に取り付けた状態で、内筒噴出路形成部２２の先端と外筒噴出路形成部１２の先端との噴出部軸心方向での間隔（図５においてＬにて示す）を８〜２０ｍｍの範囲で異ならせるように、等径状の小径外周面部分２２ｃにおける噴出部軸心方向での長さを異ならせてある。

又、内筒噴出路形成部２２として、前記旋回羽根３３の旋回角度が異なる複数種を用意してある。
例えば、その旋回羽根３３の旋回角度を１５°〜４５°の範囲で異ならせてある。

そして、外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に取り付けると共に、内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に取り付けると、上述のように、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が形成されると共に、その環状の周囲噴出路２０に、その周囲噴出路２０から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回羽根３３が設けられることになる。
又、外筒噴出路形成部１２の先端の先広がり状の内周面部分１２ｃにて、上述のように、外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃが先端側ほど大径となる先広がり状に形成されることになる。

更に、上述のように、外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に取り付けると共に、内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に取り付けると、内筒噴出路形成部２２の先端が外筒噴出路形成部１２の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも先端側に位置することになって、内筒状体２０が、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも先端側に位置するように設けられることになる。

又、前記外筒噴出路形成部１２の内周面における先細状の内周面部分１２ｂと、前記内筒噴出路形成部２２の外周面における先細状の外周面部分２２ｂとにより、前記外筒状体１０における先広がり状の内周面部分１２ｃよりも後端側において、先端側ほど小径となる先細状噴出路部分３２ｂが形成され、前記外筒本体部１１の内周面及び前記外筒噴出路形成部１２の内周面における等径状の内周面部分１２ａと、前記内筒噴出路形成部２２の外周面における等径状の大径外周面部分２２ａとの間に、前記先細状噴出路部分３２ｂの後端に連なる状態で、径が軸心方向に沿って略等径の等径状噴出路部分３２ａが形成されることになる。
つまり、前記環状の周囲噴出路３２が、前記外筒状体１０における前記先広がり状の内周面部分１２ｃよりも後端側においては、先端側ほど小径となる先細状噴出路部分３２ｂと、その先細状噴出路部分３２ｂの後端に連なり且つ径が軸心方向に沿って略等径の等径状噴出路部分３２ａとを備えるように形成されている。

図４に示すように、前記燃料噴出部Ｂから噴出させるためのガス燃料を供給するガス燃料供給路３６を、周囲噴出路供給用分岐路３６ｓと中央噴出路供給用分岐路３６ｃとに分岐させて、周囲噴出路供給用分岐路３６ｓを前記周囲噴出路用受入口３４に接続し、中央噴出路供給用分岐路３６ｃを前記中央噴出路用受入口３５に接続してある。

そして、前記ガス燃料供給路３６には、前記燃料噴出部Ｂへのガス燃料の供給を断続する燃料断続弁３７、及び、燃料噴出部Ｂへのガス燃料の供給量を調節する燃料供給量調節弁３８を設け、前記周囲噴出路供給用分岐路３６ｓには、周囲噴出路供給比率調節弁３９を設け、前記中央噴出路供給用分岐路３６ｃには、中央噴出路供給比率調節弁４０を設けてある。

つまり、前記燃料供給量調節弁３８の開度を調節することにより、前記燃料噴出部Ｂへのガス燃料の供給量、つまり、燃焼量を調節し、前記中央噴出路供給比率調節弁４０及び前記周囲噴出路供給比率調節弁３９夫々の開度を調節することにより、前記中央噴出路３１からのガス燃料の噴出量と前記周囲噴出路３２からのガス燃料の噴出量との比率を調節することになり、中央噴出路供給比率調節弁４０及び周囲噴出路供給比率調節弁３９により、噴出量比調節手段を構成してある。

次に、上述のように構成した燃焼装置による燃焼形態について説明する。
図５に示すように、中央噴出路３１からガス燃料Ｇが噴出部軸心方向に直進状に噴出され、その中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇの周囲を覆う状態で、環状の周囲噴出路３２からガス燃料Ｇが旋回羽根３３による旋回作用により旋回する状態で噴出され、そのように環状の周囲噴出路３２から旋回する状態で噴出されたガス燃料Ｇが、外筒状体１０の先端部の先広がり状の内周面部分１２ｃによる案内により、外筒状体１０の先端開口から先広がり状に旋回する状態で噴出されるので、燃料噴出部Ｂからガス燃料Ｇが噴出部径方向外方に十分に広がるように噴出される。

そして、図３に示すように、燃料噴出部Ｂから噴出部径方向外方に十分に広がるように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、火炎Ｆの長さを十分に短くし、しかも、火炎Ｆの幅を十分に広くすることが可能となる。
つまり、燃料噴出部Ｂにより噴出部径方向外方に十分に広がるように噴出されたガス燃料Ｇは、燃料噴出部装着用凹部４ｓの内面に十分にへばりつく火炎Ｆを形成して燃焼することになり、このように燃焼する火炎Ｆは、燃料噴出部Ｂから噴出されたガス燃料Ｇが噴出部径方向外方に十分に広がりながら速やかに燃焼することにより、長さが十分に短く、しかも、幅が十分に広くなるのである。

又、環状の周囲噴出路３２からガス燃料Ｇを旋回する状態で噴出させることにより、その周囲噴出路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から噴出されたガス燃料Ｇの周囲を覆うことにより、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との接触をより一層抑制することができるので、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、輝炎の発生率を更に向上させることができる。

又、内筒状体２０が、その先端が外筒状体１０における先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも先端側に位置するように設けられているので、環状の周囲噴出路３２により、ガス燃料Ｇが外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃにより先広がり状に案内される状態で旋回しつつ環状に噴出され、そのように環状の周囲噴出路３２により旋回しつつ先広がり状に環状に噴出されるガス燃料流Ｇの中央部から、中央噴出路３１によりガス燃料Ｇが噴出されることになり、環状の周囲噴出路３２から旋回する状態で噴出されるガス燃料Ｇと中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇとの混合を遅らせることが可能となる。
従って、環状の周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料Ｇの旋回力の低下を十分に抑制することが可能となるので、燃料噴出部Ｂによりガス燃料Ｇを噴出部径方向外方に一段と広がらせるように噴出させることが可能となり、火炎Ｆの幅を一段と広くすると共に、火炎Ｆの長さを一段と短くすることが可能となる。

又、環状の周囲噴出路３２が、外筒状体１０における先広がり状の内周面部分１２ｃよりも後端側においては、先細状噴出路部分３２ｂとその先細状噴出路部分３２ｂの後端に連なる等径状噴出路部分３２ａとを備えるように形成されていることから、ガス燃料Ｇが環状の周囲噴出路３２の等径状噴出路部分３２ａから先細状噴出路部分３２ｂを流動して圧力が高められた状態で、外筒状体１０の先端部における先広がり状の内周面部分１２ｃに噴出されることになるので、環状の周囲噴出路３２から噴出されたガス燃料Ｇが広がり易くなり、燃料噴出部Ｂによりガス燃料Ｇを噴出部径方向外方に更に広がらせるように噴出させることが可能となる。
従って、火炎Ｆの幅を一段と広くすると共に、火炎Ｆの長さを一段と短くすることができる。

又、前記周囲噴出路供給比率調節弁３９及び前記中央噴出路供給比率調節弁４０夫々の開度を調節して、前記中央噴出路３１からのガス燃料の噴出量と前記周囲噴出路３２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、火炎形状を変更することができる。

例えば、燃焼量の調節範囲において、燃焼量を小さくするほど、中央噴出路３１からのガス燃料の噴出量の割合が大きくなる状態で、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率を２：８から８：２の範囲で変更調節すると、燃焼量の変更に拘らず、火炎Ｆの長さの変動を小さくすることができる。

又、前記外筒本体部１１の先端に接続する外筒噴出路形成部１２として、先広がり状の内周面部分１２ｃの傾斜角度が大きいものを選択するほど、火炎Ｆの幅を広くすると共に、火炎Ｆの長さを短くすることができる。

前記内筒本体部２１の先端に接続する内筒噴出路形成部２２として、前記内筒噴出路形成部２２の先端と前記外筒噴出路形成部１２の先端との噴出部軸心方向での間隔Ｌを小さくするものを選択するほど、環状の周囲噴出路３２から旋回する状態で噴出されるガス燃料Ｇと中央噴出路３１から噴出されるガス燃料Ｇとの混合を遅らせることが可能となって、火炎Ｆの幅を広くすると共に、火炎Ｆの長さを短くすることができる。
又、前記内筒本体部２１の先端に接続する内筒噴出路形成部２２として、前記旋回羽根３３の旋回角度が大きいものを選択するほど、前記燃料噴出部Ｂから噴出されるガス燃料Ｇの噴出部径方向外方への広がりを大きくすることができるので、火炎Ｆの幅を広くすると共に、火炎Ｆの長さを短くすることができる。

以下、本発明の第２及び第３の各実施形態を説明するが、第２及び第３の各実施形態においては、燃料噴出部Ｂの構成が異なる以外は、第１実施形態と同様に構成してあるので、主として、燃料噴出部Ｂの構成について説明する。

〔第２実施形態〕
図８に示すように、この第２実施形態では、上記の第１実施形態と同様に、前記外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃを先端側ほど大径となる先広がり状に形成し、前記環状の周囲噴出路３２に、その周囲噴出路３２から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回羽根３３を設けてある。
そして、第１実施形態と同様に、前記外筒状体１０を、長尺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外筒噴出路形成部１２とを備えて構成し、前記内筒状体２０を、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内筒噴出路形成部２２とを備えて構成し、更に、外筒噴出路形成部１２を第１実施形態と同様に構成してあるが、前記内筒噴出路形成部２２が第１実施形態と異なる。

即ち、第１実施形態と同様に、内筒噴出路形成部２２の外周面を、等径状の大径外周面部分２２ａと先細状の外周面部分２２ｂと等径状の小径外周面部分２２ｃとが後端側から先端側に向けて連なる形状に形成し、内筒噴出路形成部２２の内周面を、等径状の大径内周面部分２２ｄと先細状の内周面部分２２ｅと等径状の小径内周面部分２２ｆとが後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してあるが、内筒噴出路形成部２２の等径状の小径外周面部分２２ｃの長さを第１実施形態におけるよりも短くなるように設定してある。

そして、外筒噴出路形成部１２を外筒本体部１１の先端に取り付けると共に、内筒噴出路形成部２２を内筒本体部２１の先端に取り付けると、内筒噴出路形成部２２の先端が外筒噴出路形成部１２の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端と噴出部軸心方向において同位置に位置することになって、内筒状体２０が、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端と噴出部軸心方向において同位置に位置するように設けられることになる。

尚、第１実施形態と同様に、外筒噴出路形成部１２の先端の先広がり状の内周面部分１２ｃにて、外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃが先端側ほど大径となる先広がり状に形成されることになる。
又、前記環状の周囲噴出路３２を、前記外筒状体１０における前記先広がり状の内周面部分１２ｃよりも後端側においては、先端側ほど小径となる先細状噴出路部分３２ｂと、その先細状噴出路部分３２ｂの後端に連なり且つ径が軸心方向に沿って略等径の等径状噴出路部分２２ｂとを備えるように形成してある。

〔第３実施形態〕
図９に示すように、この第３実施形態では、上記の第１実施形態と同様に、前記外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃを先端側ほど大径となる先広がり状に形成し、前記環状の周囲噴出路２０に、その周囲噴出路２０から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回羽根３３を設けてある。
そして、第１実施形態と同様に、前記外筒状体１０を、長尺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外筒噴出路形成部１２とを備えて構成し、前記内筒状体２０を、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内筒噴出路形成部２２とを備えて構成してあるが、前記外筒噴出路形成部１２及び前記内筒噴出路形成部２２が第１実施形態と異なる。

即ち、外筒噴出路形成部１２の内周面は、内径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状の内周面部分１２ａと、内径が先端側ほど大径となる先広がり状の内周面部分１２ｃとが、後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してある。

又、内筒噴出路形成部２２の内周面は、第１実施形態と同様に、等径状の大径内周面部分２２ｄと先細状の内周面部分２２ｅと等径状の小径内周面部分２２ｆとが、後端側から先端側に向けて連なる形状に形成してあるが、内筒噴出路形成部２２の外周面の全体を、外径が噴出部軸心方向に沿って等径な等径状に形成してある。

又、前記環状の周囲噴出路３２は、全長にわたって、径が軸心方向に沿って略等径な等径状に形成してある。

尚、第１実施形態と同様に、外筒噴出路形成部１２の先端の先広がり状の内周面部分１２ｃにて、外筒状体１０の先端部の内周面１２ｃが先端側ほど大径となる先広がり状に形成されることになる。

〔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、所謂エンドポート式のガラス溶解炉の燃焼装置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にて連通させてある。
そして、前記左右一対の空気口５を形成した炉壁４の内側において、前記左右一対の空気口５夫々の下方に、有底円筒状の燃料噴出部装着用凹部４ｓを設け、各燃料噴出部装着用凹部４ｓに、第１実施形態と同様の燃料噴出部Ｂを第１実施形態と同様に設けて、左右の燃料噴出部Ｂを用いて交番燃焼を行わせるように構成してある。

燃料噴出部Ｂを設けた側面に隣接する側面を形成する炉壁４における燃料噴出部Ｂの側の端部に、ガラス原料の投入口４ｉを設け、燃料噴出部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、燃料噴出部Ｂ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に導くように構成してある。

（ロ）上記の第１実施形態において、内筒状体２０を、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端と噴出部軸心方向において同位置に位置するように設けたり、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも噴出部軸心方向において後端側に位置するように設けても良い。
又、上記の第２実施形態において、内筒状体２０を、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも噴出部軸心方向において後端側に位置するように設けても良い。
又、上記の第３実施形態において、内筒状体２０を、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも噴出部軸心方向において先端側に位置するように設けたり、その先端が外筒状体１０の先広がり状の内周面部分１２ｃの後端よりも噴出部軸心方向において後端側に位置するように設けても良い。

（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。

（ニ）本発明は、上記の各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。

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面図図１のイ−イ矢視図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面図第１実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置の燃料噴出部の縦断面図第１実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置の燃料噴出部の要部の縦断面図図５のロ−ロ矢視図図５のハ−ハ矢視図第２実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置の燃料噴出部の要部の縦断面図第３実施形態に係る加熱炉用の燃焼装置の燃料噴出部の要部の縦断面図別実施形態に係るガラス溶解炉の縦断面図図１０のニ−ニ矢視図従来の加熱炉用の燃焼装置の燃料噴出部の縦断面図

符号の説明

４炉壁
４ｓ燃料噴出部装着用凹部
５酸素含有ガス供給口
６酸素含有ガス供給部
７炉内
１０外筒状体
１２ｃ先広がり状の内周面部分
２０内筒状体
３１中央噴出路
３２周囲噴出路
３２ａ等径状噴出路部分
３２ｂ先細状噴出路部分
３３旋回手段
３９，４０噴出量比調節手段
Ｂ燃料噴出部

Claims

炉内にガス燃料を噴出する燃料噴出部が、炉壁の炉内側に設けられた有底筒状の燃料噴出部装着用凹部の底部における中央又は略中央に、先端が前記炉壁の内面よりも後退した状態で設けられ、
前記炉壁における前記燃料噴出部装着用凹部とは異なる箇所に設けられた酸素含有ガス供給口から、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が設けられ、
前記燃料噴出部が、外筒状体と内筒状体とを前記外筒状体の先端が前記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前記内筒状体と前記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た加熱炉用の燃焼装置であって、
前記外筒状体の先端部の内周面が、先端側ほど大径となる先広がり状に形成され、
前記環状の周囲噴出路に、その周囲噴出路から噴出されるガス燃料を旋回させる旋回手段が設けられている加熱炉用の燃焼装置。
前記内筒状体が、その先端が前記外筒状体の前記先広がり状の内周面部分の後端よりも先端側に位置するように設けられている請求項１記載の加熱炉用の燃焼装置。
前記環状の周囲噴出路が、前記外筒状体における前記先広がり状の内周面部分よりも後端側においては、先端側ほど小径となる先細状噴出路部分と、その先細状噴出路部分の後端に連なり且つ径が軸心方向に沿って等径又は略等径の等径状噴出路部分とを備えるように形成されている請求項１又は２記載の加熱炉用の燃焼装置。
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。