JP6868985B2 - 溶解炉 - Google Patents

Description

本発明は、溶解槽に投入された溶解対象物を前記溶解槽上部の燃焼空間に形成する火炎により加熱する燃焼装置を備え、前記溶解槽に投入された前記溶解対象物の内部へ気体を噴出する気体噴出孔を備える溶解炉に関する。

従来、溶解炉として、例えば、特許文献１に示されるように、溶解槽に投入された溶解対象物の進行方向に沿う一対の側壁の夫々に複数のバーナ及び蓄熱室が設けられ、一方の側壁に設けられるバーナと他方の側壁に設けられるバーナとを交互に燃焼させる、所謂、交番燃焼する形態で、溶解対象物を溶解するものが知られている。

ここで、溶解炉において、溶解対象物を効率よく溶解すると共に、均質で清澄な溶解生成物を得るには、溶解対象物（又は溶解対象物とそれを溶解した溶解生成物との混合物）を溶解槽内にて対流させることが好ましい。
そこで、例えば、特許文献２に示されるように、溶解槽の下部に気体噴出孔を設け、当該気体噴出孔から溶解槽の溶解対象物中へ空気を噴出し、溶解対象物の内部にて多数の気泡を発生させ、当該気泡により、溶解対象物を対流させる技術が知られている。

他の技術としては、特許文献３に示されるように、溶解槽の下部から溶解槽の内部へ向けて燃焼火炎を形成する状態で液中燃焼バーナを設け、当該液中燃焼バーナにて形成される燃焼火炎により、溶解対象物に対流を生じさせる溶解炉が知られている。

特開２００９−２４３８５３号公報 特開平０８−２９７１９８号公報 特開２０１４―１８９４２９号公報

上記特許文献２に開示の技術にあっては、溶解槽の溶解対象物を、空気により対流させることができるが、当該空気が炉内温度を低下させるため、熱効率が低下することとなり、改善の余地があった。因みに、特許文献２に開示の技術では、溶解槽へ送り込む空気を予熱する電気ヒータを備えているが、当該電気ヒータにより予熱する場合、電力を消費することとなり、トータルとしてのエネルギ効率が低下する。
一方、特許文献３に開示の技術にあっては、液中燃焼バーナの燃焼火炎により、溶解対象物を対流させている。しかしながら、このように液中燃焼バーナの燃焼火炎を溶解対象物の内部で形成する場合、燃焼火炎が形成される部位に、火炎の形状に沿う中空状の空洞が形成される虞がある。このような状況にあっては、燃焼火炎及び燃焼排ガスが素抜けすることとなるため、溶解対象物の対流を十分に促進することができないと共に、燃焼火炎により溶解対象物を十分に加熱できず、熱効率の観点から改善の余地があった。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶解槽の溶解対象物を良好に対流させて均質で清澄な溶解対象物を生成しながらも、高い熱効率で溶解対象物の溶解を実現できる溶解炉を提供することにある。

上記目的を達成するための溶解炉は、溶解槽に投入された溶解対象物を前記溶解槽上部の燃焼空間に形成する火炎により加熱する燃焼装置を備え、前記溶解槽に投入された前記溶解対象物の内部へ気体を噴出する気体噴出孔を備える溶解炉であって、その特徴構成は、
酸素含有ガスと燃料ガスとを可燃範囲の空気比で予混合した予混合ガスを前記溶解槽の底部へ前記気体噴出孔を介して導く予混合ガス導入機構を備え、
前記予混合ガス導入機構は、前記気体噴出孔へ導かれる前記予混合ガスの空気比を調整する空気比調整部を備え、
複数の前記気体噴出孔の全てから前記溶解槽へ導入される前記予混合ガスの最大投入熱量の８０％以上１００％以下の値である最大投入熱量関連値に対する、複数の前記気体噴出孔の全てから前記溶解槽へ導入される現時点での前記予混合ガスの投入熱量である部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め試験を行って決定される熱量割合であって前記予混合ガスの空気比としての所定の低空気比の方が当該低空気比より高い所定の空気比である高空気比よりも前記溶解槽での熱効率が高くなる上限の熱量割合として決定される特定の熱量割合判定閾値以下の場合、
前記空気比調整部は、前記予混合ガスの空気比を低下側に設定する点にある。

上記特徴構成によれば、溶解槽に備えられる気体噴出孔から、酸素含有ガスと燃料ガスとを可燃範囲の空気比で予混合した予混合ガスを溶解槽の底部へ噴出するから、当該予混合ガスにより、溶解槽にて溶解される溶解対象物を良好に対流させて、溶解対象物の全体を略均一に溶解でき、均質で清澄な溶解対象物を得ることができる。
また、燃焼装置にて形成される火炎により溶解槽内が可燃温度域まで昇温することで、溶解槽の底部から噴出している可燃範囲の空気比の予混合ガスを、溶解対象物の内部で燃焼させることができ、空気を導入する場合に比べ、溶解対象物の温度低下を低減でき、熱効率の向上を図ることができる。
更に、このように、予混合ガスを溶解槽へ噴出する構成によれば、予混合ガスを噴出する噴出速度を適切に調整することで、液中バーナにて燃焼火炎を溶解槽の底部に形成する場合に比べ、燃焼ガスの溶解対象物中での滞留時間を長くとることができ、熱効率のより一層の向上を期待できる。
以上より、溶解槽の溶解対象物を良好に対流させて均質で清澄な溶解対象物を生成しながらも、高い熱効率で溶解対象物を溶解できる溶解炉を実現できる。
更に、溶解炉は、溶解槽の空気比を適切に調整することで、溶解対象物の生産量や品種に応じた加熱・溶解状態を実現することができる。例えば、溶解対象物がガラスの場合、溶解槽を酸化雰囲気に調整することで、透明ガラスを生産することができ、溶解槽を還元雰囲気に調整することで、色ガラスを生産できる。
上記特徴構成によれば、予混合ガス導入機構の空気比調整部が、気体噴出孔へ導かれる予混合ガスの空気比を調整することで、溶解槽の溶解対象物の内部にて適切に燃焼しながらも、その燃焼を酸化雰囲気から還元雰囲気まで、様々な酸化還元雰囲気にて実現できるから、溶解対象物の生産量や品種に応じた燃焼状態を適切に実現することができる。
しかも、このような調整を、火炎が形成される燃焼空間のみならず、溶解対象物の内部から実現できるから、例えば、溶解対象物としてガラスを採用する場合、溶解対象物の全体で色ムラのない均一な製品を生産することができる。
更に、本願の発明者らは、鋭意検討することにより、図４のグラフ図に示すように、複数の気体噴出孔の全てから溶解槽へ導入される予混合ガスの最大投入熱量の８０％以上１００％以下の値である最大投入熱量関連値に対する、複数の気体噴出孔の全てから溶解槽へ導入される現時点での予混合ガスの投入熱量である部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め試験を行って決定される熱量割合であって予混合ガスの空気比としての所定の低空気比の方が当該低空気比より高い所定の空気比である高空気比よりも溶解槽での熱効率が高くなる上限の熱量割合として決定される特定の熱量割合判定閾値以下の場合、複数の気体噴出孔から導入される予混合ガスの空気比が小さい方が、熱効率が高くなることを見出した。
上記特徴構成によれば、複数の気体噴出孔の全てから溶解槽へ導入される予混合ガスの最大投入熱量の８０％以上１００％以下の値である最大投入熱量関連値に対する、複数の気体噴出孔の全てから溶解槽へ導入される現時点での予混合ガスの投入熱量である部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め試験を行って決定される熱量割合であって予混合ガスの空気比としての所定の低空気比の方が当該低空気比より高い所定の空気比である高空気比よりも溶解槽での熱効率が高くなる上限の熱量割合として決定される特定の熱量割合判定閾値以下の場合、空気比調整部が予混合ガスの空気比を低下側に設定することで、熱効率のより一層の向上を図ることができる。
因みに、『特定の熱量割合判定閾値』は、溶解炉の大きさ等に基づいて溶解炉毎に個別に決まる閾値であり、溶解炉毎に予め試験等を行って決定され記憶部等に記憶される値である。

溶解炉の更なる特徴構成は、
前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
複数の前記気体噴出孔から噴出される前記予混合ガスの噴出量の夫々を、各別に調整自在な噴出量調整部を備えている点にある。

上記特徴構成によれば、噴出量調整部が、溶解槽の底部に複数設けられる気体噴出孔からの予混合ガスの噴出量の夫々を、各別に調整自在に構成されているから、溶解対象物の種類、生産量、及び溶解炉の種類等に応じて、溶解槽での溶解対象物の対流状態を適宜、適切なものに調整できる。

溶解炉の更なる特徴構成は、
前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
複数の前記気体噴出孔のうち少なくとも一対の前記気体噴出孔の噴出方向は、複数の前記気体噴出孔の上方において、互いの前記気体噴出孔から噴出された前記予混合ガスが拡散する拡散方向に向けて設けられている点にある。

上記特徴構成の如く、複数の気体噴出孔のうち少なくとも一対の気体噴出孔の噴出方向を、複数の気体噴出孔の上方において、互いの気体噴出孔から噴出された予混合ガスが拡散する拡散方向に向けて設けることで、溶解槽の平面視で、より広い領域で予混合ガスの気泡による対流促進が可能となる。
また、溶解槽の平面視で、より広い領域へ予混合ガスを噴出して、当該予混合ガスの燃焼により溶解対象物を加熱できるから、溶解対象物の全体を適切に加熱でき、より一層、熱効率の向上を図ることができる。

溶解炉の更なる特徴構成は、
前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
複数の前記気体噴出孔のうち少なくとも一対の前記気体噴出孔の噴出方向は、複数の前記気体噴出孔の上方において、互いの前記気体噴出孔から噴出された前記予混合ガスが収束する収束方向に向けて設けられている点にある。

溶解槽の溶解対象物の対流を促進する観点からは、気体噴出孔から噴出される予混合ガスの溶解対象物の中に形成される気泡は大径であることが好ましい。
ただし、大径の気泡を形成するべく、一の気体噴出孔からの予混合ガスの噴出量を増加させる場合、気体噴出孔の孔径が一定であると仮定すると、予混合ガスの噴出速度が増加するため、必ずしも大径の気泡を形成できるとは限らない。例えば、予混合ガスの噴出速度が所定速度以上になる場合、噴出された予混合ガスが気泡を形成することなく、溶解槽の上部まで連続して気体通流路を形成し、対流促進の観点からは好ましいとは言えない状態になる虞がある。
上記特徴構成の如く、複数の気体噴出孔のうち少なくとも一対の気体噴出孔の噴出方向を、複数の気体噴出孔の上方において、互いの気体噴出孔から噴出された予混合ガスが収束する収束方向に向けて設けることで、気体噴出孔からの気体噴出速度を必要以上に速めることなく、少なくとも一対の気体噴出孔から噴出された予混合ガスにて溶解対象物中に形成される気泡を合流させ、大径の気泡を形成でき、当該大径の気泡にて対流を促進できる。

溶解炉の更なる特徴構成は、
前記予混合ガス導入機構は、前記予混合ガスを通流して前記気体噴出孔へ連接する予混合ガス通流管を備え、
当該予混合ガス通流管の管内径が、燃料ガスの消炎距離以下である点にある。

上記特徴構成によれば、予混合ガス通流管を通流する燃料ガスが逆火することを防止して、安全に予混合ガスを気体噴出孔から噴出できる。

実施形態に係る溶解炉であり、図２に示す溶解炉のＩ-Ｉ断面図 実施形態に係る溶解炉の平面断面図 実施形態に係る溶解炉であり、図２に示す溶解炉のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図 空気比毎において予混合投入熱量割合を変更したときの熱効率を示すグラフ図 別実施形態に係る溶解炉の縦断面図 別実施形態に係る溶解炉の縦断面図

本発明の実施形態に係る溶解炉１００は、図１〜３に示すように、溶解槽１１の溶解対象物を良好に対流させて均質で清澄な溶解生成物を生成しながらも、高い熱効率で溶解対象物を溶解できる溶解炉１００に関する。
以下、図１〜４に基づいて、当該溶解炉１００について説明する。

図１〜３に示すように、溶解炉１００は、ガラス原料Ｇ（溶解対象物の一例）を溶解するガラス溶解用の溶解炉であり、所謂、スルーポート式の溶解炉として構成されている。説明を加えると、溶解槽１１に投入されたガラス原料Ｇを溶解槽１１の上部の燃焼空間Ｓに形成する火炎により加熱する燃焼装置Ｎを備え、溶解槽１１に投入されたガラス原料Ｇの内部へ気体を噴出する気体噴出孔３０ａを備えており、酸素含有ガスＡ（例えば、空気）と燃料ガスＦ（例えば、都市ガス１３Ａ）とを可燃範囲の空気比で予混合した予混合ガスを気体噴出孔３０ａへ導く予混合ガス導入機構を備えて構成されている。
溶解炉１００は、平面視において、長手方向（図２で矢印Ｘに沿う方向）を有する矩形状の炉本体１０を備えており、当該溶解炉本体１０の上方には、ガラス原料Ｇ及びそれが溶解した溶解ガラスＧを保持しつつ移送する溶解槽１１が設けられ、当該溶解槽１１の上方には、燃焼空間Ｓが形成されている。

溶解槽１１には、平面視において、長手方向の一方端の壁面１１ａにガラス原料Ｇを受け入れる受入口（図示せず）が設けられていると共に、長手方向の他方端の壁面１１ｂに溶解ガラスＧを吐出する吐出口（図示せず）が設けられている。
溶解槽１１の側方には、溶解槽１１の長手方向に沿って、蓄熱用の煉瓦等が設けられる一対の蓄熱室Ｔが設けられており、当該一対の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとは、気体を通流する気体通流路１２にて連通接続されている。尚、一方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ａと、他方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ｂとは、両者の燃焼空間Ｓに臨む流路開口端が、互いに対向する状態で設けられており、更に、一方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ａと、他方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ｂとの組みが、溶解槽１１の長手方向に沿って、複数設けられている。

当該実施形態に係る溶解炉１００は、交番燃焼を実現するべく、図１に示すように、ファンＦ１にて圧送される酸素含有ガスＡを通流する酸素含有ガス流路Ｌ０と、排ガスＥを外部へ排出する排ガス排出路Ｌ３と、流路切換弁Ｖ０と、流路切換弁Ｖ０と一方の蓄熱室Ｔとを繋ぐ第１通流路Ｌ１と、流路切換弁Ｖ０と他方の蓄熱室Ｔとを繋ぐ第２通流路Ｌ２とが設けられ、流路切換弁Ｖ０は、酸素含有ガス流路Ｌ０を第１通流路Ｌ１に接続すると共に排ガス排出路Ｌ３を第２通流路Ｌ２に接続する第１通流状態と、酸素含有ガス流路Ｌ０を第２通流路Ｌ２と接続すると共に排ガス排出路Ｌ３を第１通流路Ｌ１と接続する第２通流状態とを切り換え可能に構成されている。
当該構成により、酸素含有ガス流路Ｌ０、排ガス排出路Ｌ３、第１通流路Ｌ１、第２通流路Ｌ２、流路切換弁Ｖ０、及び当該流路切換弁Ｖ０の切り換えを制御する運転制御部（図示せず）が、一方の蓄熱室Ｔを通過した酸素含有ガスＡを気体通流路１２ａを介して燃焼空間Ｓへ供給すると共に燃焼空間Ｓからの排ガスＥを気体通流路１２ｂを介して他方の蓄熱室Ｔを通過させた後に外部へ排出する第１通流状態と、他方の蓄熱室Ｔを通過した酸素含有ガスＡを気体通流路１２ｂを介して燃焼空間Ｓへ供給すると共に燃焼空間Ｓからの排ガスＥを気体通流路１２ａを介して一方の蓄熱室Ｔを通過させた後に外部へ排出する第２通流状態とを切り換える。

一方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ａと、他方の蓄熱室Ｔと溶解炉本体１０の燃焼空間Ｓとを繋ぐ気体通流路１２ｂとの間には、その流路部位から燃焼空間Ｓへ向けて火炎Ｋを形成する燃焼装置Ｎが設けられている。
説明を追加すると、当該燃焼装置Ｎは、燃焼空間Ｓへ燃料ガスＦを噴出する燃料ガス噴出部(図示せず)が形成される頂部を、気体通流路１２の流路部位に突出する突出姿勢と、気体通流路１２の流路部位から流路外へ引退する引退姿勢とで切り換える昇降機構（図示せず）を備えている。運転制御部（図示せず）は、燃焼装置Ｎのうち、酸素含有ガスＡが通流する気体通流路１２に設けられる燃焼装置Ｎを突出姿勢にすると共に、排ガスＥが通流する気体通流路１２に設けられる燃焼装置Ｎを引退姿勢とし、突出姿勢にある燃焼装置Ｎに火炎Ｋを形成させる。即ち、運転制御部は、酸素含有ガスＡ及び排ガスＥの第１通流状態と第２通流状態とを切り換えに対応して、燃焼装置Ｎの突出姿勢と引退姿勢とを切り換える形態で、交番燃焼を実行する。当該交番燃焼を実行することにより、溶解対象物としてガラス原料Ｇを溶解する場合、溶解炉本体１０の内部は、１５００℃程度の温度に保たれ、ガラス原料Ｇが溶解される。

さて、当該実施形態に係る溶解炉１００は、溶解槽１１のガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧを良好に対流させて均質で清澄な溶解ガラスＧを生成しながらも、高い熱効率でガラス原料Ｇを溶解するべく、酸素含有ガスＡと燃料ガスＦとを可燃範囲の空気比で予混合した予混合ガスを気体噴出孔３０ａへ導く予混合ガス導入機構を備えている。因みに、当該実施形態にあっては、一の気体噴出孔３０ａを有する気体噴出部３０が、溶解槽１１の底部に気体噴出孔３０ａを臨ませる形態で、複数設けられており、複数の気体噴出部３０の夫々に対し各別に予混合ガスを供給する構成を採用している。
説明を追加すると、図１、２に示すように、酸素含有ガスＡを通流する酸素含有ガス通流路Ｌ４と、燃料ガスＦを通流する燃料ガス通流路Ｌ５と、酸素含有ガス通流路Ｌ４と燃料ガス通流路Ｌ５との下流側の接続部位と気体噴出部３０とを接続する予混合ガス通流路Ｌ６、Ｌ７とが設けられており、当該実施形態にあっては、予混合ガス通流路Ｌ６、Ｌ７（予混合ガス通流管の一例）は、上流側で予混合ガスを通流する上流側予混合ガス通流路Ｌ６と、当該上流側予混合ガス通流路Ｌ６から分岐する複数の下流側予混合ガス通流路Ｌ７とから構成されており、複数の下流側予混合ガス通流路Ｌ７の夫々は、複数の気体噴出部３０の夫々に各別に連通接続されている。

更に、酸素含有ガス通流路Ｌ４には、当該酸素含有ガス通流路Ｌ４を通流する酸素含有ガスＡの流量を制御する第１流量制御弁Ｖ１が設けられ、燃料ガス通流路Ｌ５には、当該燃料ガス通流路Ｌ５を通流する燃料ガスＦの流量を制御する第２流量制御弁Ｖ２が設けられ、複数の下流側予混合ガス通流路Ｌ７の夫々には、当該下流側予混合ガス通流路Ｌ７を通流する予混合ガスの流量を制御する第３流量制御弁Ｖ３が設けられている。
そして、第１流量制御弁Ｖ１、第２流量制御弁Ｖ２、及び第３流量制御弁Ｖ３の弁開度は、図示しない運転制御部にて制御され、第１流量制御弁Ｖ１及び第２流量制御弁Ｖ２の弁開度を制御することにより、供給される予混合ガスの空気比が可燃範囲の空気比に適切に調整される。また、複数の第３流量制御弁Ｖ３の開度を各別に制御することで、複数の気体噴出孔３０ａから噴出される予混合ガスの噴出量の夫々が、各別に調整される。
即ち、第１流量制御弁Ｖ１、第２流量制御弁Ｖ２、及び運転制御部が、空気比調整部として働き、第３流量制御弁Ｖ３及び運転制御部が、噴出量調整部として働く。更に、酸素含有ガス通流路Ｌ４、燃料ガス通流路Ｌ５、予混合ガス通流路Ｌ６、Ｌ７、第１流量制御弁Ｖ１、第２流量制御弁Ｖ２、第３流量制御弁Ｖ３、及び運転制御部が、予混合導入機構として働く。

尚、当該実施形態にあっては、複数の気体噴出部３の夫々に設けられる気体噴出孔３０ａは、図１〜３に示すように、溶解槽１１でガラス原料Ｇの受入口（図示せず）から吐出口（図示せず）への全体としての流れ方向（図１、２、３で矢印Ｘに沿う方向）に直交する方向（図１、２、３で矢印Ｚに沿う方向）に沿って、列をなす形態で、等間隔に設けられている。当該実施形態にあっては、複数の気体噴出部３０ａは、受入口と吐出口とから略等距離にある部位に設けられている。
当該配置構成を採用することにより、ガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物は、溶解槽１１において受入口から吐出口へ向かう全体としての流れ方向（図１、２、３で矢印Ｘに沿う方向）での流れに加え、図３に示すように、気体噴出孔３０ａから噴出される複数の気泡Ｂの下方から上方への移動に沿って、溶解槽１１の下方に存在する比較的低温のガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物が、溶解槽１１の下方から上方へ対流する。当該対流により、溶解槽１１の下方の比較的低温のガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物が、燃焼空間Ｓの近傍まで上昇し、燃焼空間Ｓにて火炎Ｋにより加熱される。これにより、ガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物の全体をより均一に加熱でき、熱効率の向上を図ることができる。
更に、当該実施形態にあっては、複数の気体噴出孔３０ａから噴出される予混合ガスの空気比は、空気比調整部により可燃範囲に調整され噴出されるので、溶解槽１１でガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物の内部にて、着火温度域まで昇温する。これにより、複数の気泡Ｂの内部にて予混合ガスを自己着火させることができ、ガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物を内部から加熱できる。結果、ガラス原料Ｇ及び溶解ガラスＧの混合物の全体をより均一に加熱でき、熱効率の向上を図ることができる。

尚、予混合ガス通流路Ｌ６、Ｌ７において、空気比を可燃範囲に調整した予混合ガスを通流することに伴って逆火が発生することを防止するべく、予混合ガス通流路Ｌ６、Ｌ７である予混合ガス通流管の管内径は、燃料ガスＦの消炎距離以下に設定されている。当該実施形態の如く、燃料ガスＦとして都市ガス１３Ａを用いる場合であって、空気比を１．１に設定する場合、予混合ガス通流管の管内径は、１．７ｍｍ以下に設定することが好ましい。

因みに、製品として透明ガラスを生産する場合、運転制御部は、複数の気体噴出孔３０ａから噴出する予混合ガスの空気比が、酸化雰囲気となるように空気比調整部を調整すると共に、気体通流路１２から供給される酸素含有ガスＡと燃焼装置Ｎの燃料ガス噴出部(図示せず)から噴出される燃料ガスＦとの流量比を、燃焼空間Ｓが酸化雰囲気となるように、ファンＦ１の回転数等を調整する。
一方、製品として色つきガラスを生産する場合、運転制御部は、複数の気体噴出孔３０ａから噴出する予混合ガスの空気比が、還元雰囲気となるように空気比調整部を調整すると共に、気体通流路１２から供給される酸素含有ガスＡと燃焼装置Ｎの燃料ガス噴出部(図示せず)から噴出される燃料ガスＦとの流量比を、燃焼空間Ｓが還元雰囲気となるように、ファンＦ１の回転数等を調整する。
当該制御を実行することにより、火炎Ｋが形成される燃焼空間Ｓのみならず、溶解対象物の内部から、酸化還元雰囲気の調整を実現できるから、例えば、溶解対象物としてガラス原料Ｇを採用する場合、ガラス原料Ｇの全体で色ムラのない均一な製品を生産できる。

さて、本願の発明者らは、鋭意検討することにより、図４のグラフ図に示すように、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入される予混合ガスの最大投入熱量に関連する最大投入熱量関連値に対する、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入される予混合ガスの部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め決定される特定の熱量割合判定閾値（図４で一点鎖線で示す閾値）以下の場合、複数の気体噴出孔３０ａから導入される予混合ガスの空気比が小さい方が、熱効率が高くなることを見出した。
因みに、図４は、テスト炉にて実施した実際の試験結果を示すグラフ図であり、当該テスト炉においては、図４のグラフ図に示すように、熱量割合判定閾値は、予混合投入熱量割合が６０％であるときであり、予混合ガス投入熱量割合が当該熱量割合判定閾値以下の場合、空気比２．０の場合よりも空気比１．５の場合の方が、熱効率が高いという知見が得られている。

そこで、当該実施形態にあっては、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入される予混合ガスの最大投入熱量に関連する最大投入熱量関連値に対する、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入される予混合ガスの部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め決定される特定の熱量割合判定閾値（図４で一点鎖線で示される値：図４では予混合投入熱量割合が６０％）以下の場合、空気比調整部としての運転制御部は、予混合ガスの空気比を低下側に設定する。
これにより、溶解炉１００の熱効率のより一層の向上を図ることができる。
因みに、『複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入される予混合ガスの最大投入熱量に関連する最大投入熱量関連値』とは、例えば、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入可能な予混合ガスの最大投入熱量の８０％程度の熱量を意味するものである。尚、当該最大投入熱量関連値は、８０％程度に限定されず、複数の気体噴出孔３０ａの全てから溶解槽１１へ導入可能な予混合ガスの最大投入熱量の８０％程度以上１００％以下の値であっても構わない。
また、『特定の熱量割合判定閾値』は、溶解炉の大きさ等に基づいて溶解炉毎に個別に決まる閾値であり、溶解炉１００毎に予め試験等を行って決定され、運転制御部の記憶部（図示せず）に記憶される。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態において、溶解対象物は、ガラス原料Ｇである例を示した。しかしながら、当該溶解対象物は、ガラス原料Ｇ以外の金属等であっても構わない。

（２）上記実施形態にあっては、溶解炉１００は、スルーポート式の溶解炉を例として説明した。しかしながら、溶解炉１００は、アンダーポート式の溶解炉や、エンドーポート式の溶解炉であっても、本発明の作用効果を良好に発揮し得る。

（３）上記実施形態においては、燃焼装置Ｎ及び気体噴出孔３０ａに対し、酸素含有ガスＡとして空気を供給する例を示したが、別に、酸素を富化した酸素濃度が２１％以上の酸素富化ガスを供給しても構わない。
また、燃焼装置Ｎ及び気体噴出孔３０ａに対し、燃料ガスＦとして、都市ガス１３Ａを供給する例を挙げたが、例えば、メタンガスや天然ガス等の可燃性ガスを供給しても構わない。

（４）上記実施形態では、一の気体噴出孔３０ａを有する気体噴出部３０を、複数設ける構成例を示したが、一の気体噴出部３０に対し複数の気体噴出孔３０ａを設ける構成を採用しても構わない。
当該構成にあっても、夫々の気体噴出孔３０ａに対して、各別に下流側予混合ガス通流路Ｌ７が連通接続され、各別に予混合ガスを供給する構成を採用することが好ましい。
また、一の気体噴出部３０に対し一の気体噴出孔３０ａを設ける構成を採用しても構わない。

（５）図５に示すように、複数の気体噴出孔３０ａのうち少なくとも一対の気体噴出孔３０ａの噴出方向（図５では、３つ）は、複数の気体噴出孔３０ａの上方において、互いの気体噴出孔３０ａから噴出された予混合ガスが拡散する拡散方向に向けて設けられる構成を採用しても構わない。
当該構成により、溶解槽１１の平面視で、より広い領域で予混合ガスの気泡Ｂによる対流促進が可能となる。また、溶解槽１１の平面視で、より広い領域へ予混合ガスを噴出して、当該予混合ガスの燃焼により溶解対象物を加熱でき、溶解対象物の全体を適切に加熱でき、熱効率の向上を図ることができる。

（６）図６に示すように、複数の気体噴出孔３０ａのうち少なくとも一対の気体噴出孔３０ａ（図６では、３つ）の噴出方向は、複数の気体噴出孔３０ａの上方において、互いの気体噴出孔３０ａから噴出された予混合ガスが収束する収束方向に向けて設けられる構成を採用しても構わない。
当該構成により、気体噴出孔３０ａからの気体噴出速度を必要以上に早くすることなく、少なくとも一対の気体噴出孔３０ａから噴出された予混合ガスにて溶解対象物中に形成される気泡Ｂを合流させ、大径の気泡Ｂを形成でき、当該大径の気泡Ｂにて対流を促進できる。

（７）複数の気体噴出孔３０ａは、図１〜３に示すように、溶解槽１１でガラス原料Ｇの受入口（図示せず）から吐出口（図示せず）への全体としての流れ方向（図１、２、３で矢印Ｘに沿う方向）に直交する方向（図１、２、３で矢印Ｚに沿う方向）に沿って、列をなす形態で、等間隔に設けられる構成例を示した。
しかしながら、複数の気体噴出孔３０ａは、例えば、溶解槽１１でガラス原料Ｇの全体としての流れ方向（図１、２、３で矢印Ｘに沿う方向）に直交する方向（図１、２、３で矢印Ｚに沿う方向）に沿って、２列以上の列をなす形態で、設けられる構成を採用しても構わない。また、複数の気体噴出部３０ａ同士の間隔は、等間隔でなくても構わない。

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

本発明の溶解炉は、溶解槽の溶解対象物を良好に対流させて均質で清澄な溶解生成物を生成しながらも、高い熱効率で溶解対象物を溶解できる溶解炉として、有効に利用可能である。

１０ ：溶解炉本体
１１ ：溶解槽
３０ａ ：気体噴出孔
１００ ：溶解炉
Ａ ：酸素含有ガス
Ｆ ：燃料ガス
Ｇ ：ガラス原料、溶解ガラス
Ｌ６、Ｌ７：予混合ガス通流路
Ｎ ：燃焼装置
Ｖ１ ：第１流量制御弁
Ｖ２ ：第２流量制御弁
Ｖ３ ：第３流量制御弁

Claims (5)

1. 溶解槽に投入された溶解対象物を前記溶解槽上部の燃焼空間に形成する火炎により加熱する燃焼装置を備え、前記溶解槽に投入された前記溶解対象物の内部へ気体を噴出する気体噴出孔を備える溶解炉であって、
   酸素含有ガスと燃料ガスとを可燃範囲の空気比で予混合した予混合ガスを前記溶解槽の底部へ前記気体噴出孔を介して導く予混合ガス導入機構を備え、
   前記予混合ガス導入機構は、前記気体噴出孔へ導かれる前記予混合ガスの空気比を調整する空気比調整部を備え、
   複数の前記気体噴出孔の全てから前記溶解槽へ導入される前記予混合ガスの最大投入熱量の８０％以上１００％以下の値である最大投入熱量関連値に対する、複数の前記気体噴出孔の全てから前記溶解槽へ導入される現時点での前記予混合ガスの投入熱量である部分投入熱量の割合である予混合投入熱量割合が、溶解炉毎に予め試験を行って決定される熱量割合であって前記予混合ガスの空気比としての所定の低空気比の方が当該低空気比より高い所定の空気比である高空気比よりも前記溶解槽での熱効率が高くなる上限の熱量割合として決定される特定の熱量割合判定閾値以下の場合、
   前記空気比調整部は、前記予混合ガスの空気比を低下側に設定する溶解炉。
2. 前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
   複数の前記気体噴出孔から噴出される前記予混合ガスの噴出量の夫々を、各別に調整自在な噴出量調整部を備えている請求項１に記載の溶解炉。
3. 前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
   複数の前記気体噴出孔のうち少なくとも一対の前記気体噴出孔の噴出方向は、複数の前記気体噴出孔の上方において、互いの前記気体噴出孔から噴出された前記予混合ガスが拡散する拡散方向に向けて設けられている請求項１又は２に記載の溶解炉。
4. 前記気体噴出孔は、前記溶解槽の底部に複数設けられ、
   複数の前記気体噴出孔のうち少なくとも一対の前記気体噴出孔の噴出方向は、複数の前記気体噴出孔の上方において、互いの前記気体噴出孔から噴出された前記予混合ガスが収束する収束方向に向けて設けられている請求項１又は２に記載の溶解炉。
5. 前記予混合ガス導入機構は、前記予混合ガスを通流して前記気体噴出孔へ連接する予混合ガス通流管を備え、
   当該予混合ガス通流管の管内径が、燃料ガスの消炎距離以下である請求項１〜４の何れか一項に記載の溶解炉。

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