KR20120107469A - 용해로용의 연소 장치 및 용해로 - Google Patents

Abstract

연소불꽃의 복사열에 의한 용해 대상물의 가열 및 연소불꽃의 복사열에 의한 용해로(溶解爐)의 천정부의 가열의 각각을 양호하게 행할 수 있는 용해로용의 연소 장치를 제공한다.
용해조(溶解槽)(2)에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐(12)에, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(噴出孔)(13, 14)을 수평 방향으로 정렬한 상태로 구비하는 복수의 연료 분출부 F1, F2가, 상하 방향으로 배열되어 형성되고, 복수의 연료 분출부 F1, F2의 연료 분출공(13, 14)이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로, 또한 가장 상방의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공(14)의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향 B가 경사 상방이 되는 상태로 형성되고, 복수의 연료 분출부 F1, F2 중, 상방측의 연료 분출부 F1에서의 연료 분출공(13)이, 평면에서 볼 때 방사상(放射狀)으로 정렬된 상태로 형성되어 있다.

Description

용해로용의 연소 장치 및 용해로{COMBUSTION DEVICE FOR MELTING FURNACE, AND MELTING FURNACE}

본 발명은, 용해조(溶解槽)에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐이, 상기 연소 공간의 가로측 개소(個所)로부터 가스 연료를 분출하도록 설치되고, 상기 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부가, 상기 연료 분출 노즐의 상부 개소에 설치된 용해로용의 연소 장치, 및 그 용해로용의 연소 장치를 구비한 용해로에 관한 것이다.

전술한 용해로용의 연소 장치는, 유리나 금속 등의 용해 대상물을 용해시키는 용해로에 사용되는 것이다. 그리고, 이와 같은 용해로용의 연소 장치를 장비한 용해로로서는, 용해로용의 연소 장치가, 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라, 용해층의 가로측부에 배열된, 이른바 사이드 포트형(side-port type)의 용해로가 있다.

이와 같은 용해로용의 연소 장치로서, 연료 분출 노즐에, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(噴出孔)을 수평 방향으로 정렬된 상태로 구비하는 연료 분출부가, 상하 방향의 1개소에 설치되고, 복수의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상(放射狀)으로 형성된 것이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조).

일본 특허출원 공개번호 2004-301369호 공보(도 3, 도 4, 도 9)

종래의 용해로용의 연소 장치에서는, 연료 분출 노즐에는, 복수의 연료 분출공을 수평 방향으로 정렬된 상태로 구비하는 연료 분출부가 상하 방향의 1개소에만 설치되는 것이므로, 용해 대상물을 양호한 효율로 가열할 수 없는 것이었다.

즉, 연료 분출 노즐로부터 분출된 가스 연료를 연소용 공기 공급부로부터 공급되는 공기에 의해 연소시키면, 그 연소불꽃에 의한 복사열에 의해 용해 대상물이 가열되게 된다. 연소불꽃에 의한 복사열에 의해, 용해로의 천정부도 가열됨으로써, 가열된 용해로의 천정부의 복사열에 의해서도 용해 대상물이 가열되게 된다.

즉, 용해 대상물은, 연소불꽃의 복사열과 용해로의 천정부의 복사열에 의해 가열되는 것이므로, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해 대상물을 가열하는 것과, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해로의 천정부를 가열하는 것의 양자가 양호하게 행해지는 것이 요구된다.

그러나, 종래의 용해로용의 연소 장치는, 연료 분출 노즐에는, 복수의 연료 분출공을 수평 방향으로 정렬된 상태로 구비하는 연료 분출부가 상하 방향의 1개소에만 설치되는 것이다. 연료 분출 노즐로부터 분출된 가스 연료를 연소용 공기 공급부로부터 공급되는 연소용 공기에 의해 연소시켰을 때 생성되는 연소불꽃은, 상하 방향의 폭이 좁은 상태로 되어, 용해 대상물을 연소불꽃의 복사열에 의해 가열하는 것과, 용해로의 천정부를 연소불꽃의 복사열에 의해 가열하는 것의 양자가 양호하게 행해지고 어려운 것이며, 개선이 요구되는 것이었다.

덧붙여서 설명하면, 연소불꽃이 상하 방향의 폭이 좁은 상태로 되는 경우에 있어서는, 용해로의 내부에서 방출되는 열량이 적어져서, 화도(火道)를 유동하는 연소 배기 가스의 온도가 높아지게 된다.

또한, 용해로용의 연소 장치가, 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라, 용해층의 가로측부에 배열된 용해로에 있어서는, 투입구에 가까운 개소에서는, 용해 전의 용해 대상물이 상하 방향으로 요철(凹凸)된 상태로 존재하고, 취출구에 가까운 개소에서는, 용해된 용해 대상물이 상면이 평탄형인 상태로 존재하고, 투입구와 취출구와의 사이의 중간 개소에서는, 용해 도중의 용해 대상물이 투입구에 가까운 개소보다 크지는 않지만, 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하게 된다.

따라서, 투입구에 가까운 개소에서는, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 취출구에 가까운 개소에서는, 연소불꽃에 의해 용해 대상물의 전체를 균일하게 가열 가능하도록 하기 위해, 연소불꽃이 용해 대상물의 상면을 따라 크게 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구와 취출구와의 사이의 중간 개소에서는, 투입구에 가까운 개소보다 크게 상방으로 향하도록 할 필요는 없기는 하지만, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다.

그러므로, 종래의 용해로용의 연소 장치에 있어서는, 투입구에 가까운 개소와 취출구에 가까운 개소에서, 연료 분출 노즐의 설치 각도를 변경하도록 하여, 연소불꽃의 형성 상태를 변경시키는 것이 행해지고 있다. 연료 분출 노즐의 설치 각도를 변경하면, 연소 장치의 설치 작업이 번잡하게 된다.

본 발명은, 전술한 실정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은, 연소불꽃의 복사열에 의한 용해 대상물의 가열 및 연소불꽃의 복사열에 의한 용해로의 천정부의 가열의 각각을 양호하게 행할 수 있는 용해로용의 연소 장치를 제공하는 점에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 연소 장치의 설치 작업의 간략화를 도모하면서도, 가열에 적절한 연소불꽃을 형성할 수 있는 용해로를 제공하는 점에 있다.

본 발명의 용해로용의 연소 장치는, 용해조에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐이, 상기 연소 공간의 가로측 개소로부터 가스 연료를 분출하도록 설치되고,

상기 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부가, 상기 연료 분출 노즐의 상부 개소에 설치된 것으로서, 그것의 제1 특징적 구성은,

상기 연료 분출 노즐에, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공을 수평 방향으로 정렬된 상태로 구비하는 복수의 연료 분출부가, 상하 방향으로 배열되어 형성되고,

상기 복수의 연료 분출부의 연료 분출공이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태에, 또한 가장 상방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향이 경사 상방이 되는 상태로 형성되고,

상기 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되고, 또한 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태 또는 평행하게 정렬된 상태로 형성되어 있는 점을 특징으로 한다.

즉, 연료 분출 노즐에 상하 방향으로 배열되어 형성된 복수의 연료 분출부의 연료 분출공이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로 형성되어 있으므로, 가스 연료가 상하로 퍼지는 방사상으로 분출되므로, 상하로 퍼지는 연소불꽃이 형성되게 된다.

그리고, 복수의 연료 분출부의 연료 분출공이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로 형성되는 것에 더하여, 가장 상방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향이 경사 상방이 되는 상태로 형성되어 있다. 상하로 퍼지는 방사상으로 분출되는 가스 연료는, 전체적으로 보면, 경사 상방측을 향해 분출되므로, 경사 상방측을 향해 뻗어나가는 연소불꽃이 형성되게 된다.

따라서, 연료 분출 노즐에 상하 방향으로 배열되어 형성된 복수의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출된 가스 연료가 연소용 공기 공급부로부터 공급된 공기에 의해 연소되어 형성되는 연소불꽃은, 전체적으로는 경사 상방측을 향해 뻗어나가는 상태에서, 상하로 퍼지는 상태로 된다. 전체적으로는 경사 상방측을 향해 뻗어나감으로써, 용해 대상물에 접촉하는 것이 회피되면서도, 상하로 퍼짐으로써, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해 대상물을 가열하는 것과, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해로의 천정부를 가열하는 것의 양자를 양호하게 행할 수 있다.

또한, 측면에서 볼 때 방사상으로 형성되는 복수의 연료 분출부의 연료 분출공 중에서, 가장 상방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향이 경사 상방으로 되는 상태는, 다음의 3가지 경우가 있다.

첫번째 경우는, 복수의 연료 분출공 모두가 경사 상방측으로 향하는 상태로 형성되는 경우이다.

두번째 경우는, 복수의 연료 분출공 중, 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향이 수평 방향이며, 나머지 연료 분출공 모두가 경사 상방측으로 향하는 상태로 형성되는 경우이다.

세번째 경우에는, 복수의 연료 분출공 중, 하방측의 하나 또는 복수의 연료 분출공의 연료 분출 방향이 경사 하향이며, 연료 분출 방향이 경사 하향인 연료 분출공을 제외한 연료 분출공 모두가 경사 상방측으로 향하는 상태, 또는 연료 분출 방향이 경사 하향인 연료 분출공을 제외한 연료 분출공 중, 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향이 수평 방향이며, 나머지 연료 분출공 모두가 경사 상방측으로 향하는 상태로 형성되는 경우이다.

세번째 경우와 같이, 연료 분출 방향이 하향인 연료 분출공을 구비하게 할 필요가 있는 경우는, 용해조에서의 용해 대상물 존재 영역과 연료 분출 노즐의 설치 개소와의 사이의 상하 간격이 클 때를 고려한 경우이다. 그리고, 하방측의 연료 분출공의 연료 분출 방향을 경사 하향으로 향하게 할 때, 어느 정도 하향으로 향하게 할 것인가는, 용해조에서의 용해 대상물 존재 영역과 연료 분출 노즐과의 사이의 상하 간격에 따라 결정하게 된다.

또한, 제1 특징적 구성에 의하면, 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되고, 또한 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태 또는 평행하게 정렬된 상태로 형성되어 있다. 따라서, 불필요하게 상방으로 뻗어나가는 연소불꽃이 형성되는 것을 억제하여, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해 대상물을 가열하는 것과 연소불꽃의 복사열에 의해 용해로의 천정부를 가열하는 것의 양자를 적절하게 행할 수 있게 된다.

즉, 일반적으로, 가스 연료를 연소용 공기에 의해 연소시키는 경우에는, 예를 들면, 연소용 공기 공급부로부터 경사 하향으로 공급되는 연소용 공기의 공급 속도가, 8?15 m/S인데 비해, 연료 분출 노즐로부터 분출되는 가스 연료의 분출 속도가, 30?50 m/S로 되는 등, 가스 연료의 분출 속도가 연소용 공기의 공급 속도보다 수 배 빨라진다.

이와 같이 가스 연료의 분출 속도가 연소용 공기의 공급 속도보다 수 배 빠르지만, 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되어 있다. 따라서, 분출되는 가스 연료가 좌우 방향으로 분산되므로, 분출되는 가스 연료가 연소용 공기 공급부로부터 공급되는 연소용 공기를 밀어올리는 상태로 연소되는 것을 회피하여, 불필요하게 상방으로 뻗어나가는 연소불꽃이 형성되는 것을 억제할 수 있게 된다.

또한, 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때 평행하게 정렬된 상태로 형성되어 있으면, 분출되는 가스 연료가 좌우 방향으로 분산되지 않고 집중하여 유동하므로, 연소용 공기를 밀어올리는 상태로 연소된다. 그 결과, 불필요하게 상방으로 뻗어나가는 연소불꽃이 형성되어, 용해로의 천정에 접촉하여, 그 천정을 조기에 손상시키는 등의 문제를 초래할 우려가 있으며, 연소불꽃의 복사열에 의해 용해 대상물을 가열하는 것과 연소불꽃의 복사열에 의해 용해로의 천정부를 가열하는 것의 양자를 적절하게 행할 수 없게 된다.

그리고, 복수의 연료 분출부 중, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료는, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료보다 하향이며, 연소용 공기를 적게 밀어올리게 된다. 따라서, 필요한 가열 상황에 맞추어서, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태 또는 평행하게 정렬된 상태로 형성되게 된다.

또한, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공을, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로 형성되면, 가로 폭 방향으로 퍼진 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다. 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공을, 평면에서 볼 때, 평행하게 정렬된 상태로 형성하면, 가스 연료의 분출 방향으로 충분히 뻗어나가는 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

요컨대, 본 발명의 제1 특징적 구성에 의하면, 연소불꽃의 복사열에 의한 용해 대상물의 가열 및 연소불꽃의 복사열에 의한 용해로의 천정부의 가열의 각각을 양호하게 행할 수 있는 용해로용의 연소 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제2 특징적 구성은, 상기 제1 특징적 구성에 더하여,

상기 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공보다, 대경(大徑)으로 형성되어 있는 점을 특징으로 한다.

즉, 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공보다, 대경으로 형성되어 있으므로, 복수의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료의 분출 속도를, 복수의 연료 분출부 중 하방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료의 분출 속도보다 저속으로 할 수 있다.

이와 같이, 복수의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료의 분출 속도를, 복수의 연료 분출부 중 하방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료의 분출 속도보다 저속으로 함으로써, 복수의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료가, 연소용 공기 공급부로부터 공급되는 연소용 공기를 밀어올리는 상태로 연소되는 것을 적절하게 회피할 수 있게 된다.

요컨대, 본 발명의 제2 특징적 구성에 의하면, 상기 제1 특징적 구성에 의한 작용 효과에 더하여, 복수의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부의 연료 분출공으로부터 분출되는 가스 연료가, 연소용 공기 공급부로부터 공급되는 연소용 공기를 밀어올리는 상태로 연소되는 것을 적절하게 회피할 수 있는 용해로용의 연소 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 제3 특징적 구성은, 상기 제1 특징적 구성 또는 제2 특징적 구성에 더하여,

상기 상하 복수단(複數段)의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을 변경 조절하는 변경 조절 수단이 설치되어 있는 점을 특징으로 한다.

즉, 변경 조절 수단에 의해 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을 변경 조절할 수 있게 된다.

즉, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태, 상하 복수단의 연료 분출부 중 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태, 및 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 같아지게 되는 상태로 조절할 수 있게 된다.

그리고, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 같아지게 되는 상태는, 양자의 가스 연료의 분출량이 동일한 경우뿐만이 아니다. 예를 들면, 연료 분출 노즐로부터 분출되는 가스 연료의 분출량의 5%에 상당하는 범위에서 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 상이한 경우를 포함하는 것이다. 즉, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 거의 같아지는 상태도 포함하는 것이다.

그리고, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하면, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태로 된다. 상하 복수단의 연료 분출부 중 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하면, 연소불꽃이 수평 방향으로 향하는 길이가 큰 상태로 된다.

또한, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 같아지게 되는 상태로 하면, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 상방으로 크게 향하지는 않지만, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가고, 또한 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 길어지지는 않지만, 연소불꽃의 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태로 된다.

따라서, 용해로용의 연소 장치를, 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라, 용해층의 가로측부에 정렬되는 용해로를 구성하는 경우에 있어서, 그 용해로용의 연소 장치로서 설치하면, 그 용해로에 있어서 요구되는 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

즉, 투입구에 가까운 개소에서는, 용해 전의 용해 대상물이 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하므로, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구에 가까운 개소에 설치할 때는, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하면, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 취출구에 가까운 개소에서는, 용해된 용해 대상물이 상면이 평탄형인 상태로 존재하므로, 연소불꽃에 의해 용해 대상물의 전체를 균일하게 가열 가능하도록 하기 위해, 연소불꽃이 용해 대상물의 상면을 따라 크게 뻗어나가는 것이 바람직하다. 취출구에 가까운 개소에 설치할 때는, 상하 복수단의 연료 분출부 중 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하면, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 투입구와 취출구와의 사이의 중간 개소에서는, 용해 도중의 용해 대상물이 투입구에 가까운 개소보다 크지는 않지만, 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하게 되므로, 투입구에 가까운 개소보다 크게 상방향으로 할 필요가 없지만, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구와 취출구와의 사이의 중간 개소에 설치할 때는, 상하 복수단의 연료 분출부 중 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 같아지게 되는 상태로 하면, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 크게 상방으로 향하지 않지만, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있고, 또한 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 길게 되지 않지만, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

요컨대, 본 발명의 제3 특징적 구성에 의하면, 상기 제1 또는 제2 특징적 구성에 의한 작용 효과에 더하여, 용해조에 대한 설치 위치에 따른 연소불꽃을 형성할 수 있는 용해로용의 연소 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 용해로는, 상기 제1 특징적 구성?제3 특징적 구성 중 어느 하나에 기재된 용해로용의 연소 장치가, 상기 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라, 상기 용해층의 가로측부에 3개 이상 배열되어 설치되고,

배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 투입구에 가까운 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되고,

배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 투입구와 상기 취출구와의 사이의 중간의 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부가 동일하게 되도록 설정되고, 배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 취출구에 가까운 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되어 있는 점을 특징으로 한다.

즉, 배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 투입구에 가까운 연소 장치는, 연료 분출 노즐에서의 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되어 있으므로, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 되어, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태로 된다.

또한, 배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 취출구에 가까운 연소 장치는, 연료 분출 노즐에서의 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되어 있으므로, 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 되어, 연소불꽃의 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태로 된다.

또한, 배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 투입구와 취출구와의 사이의 중간의 연소 장치의 연료 분출 노즐에서의 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부가 동일하게 되도록 설정되어 있으므로, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 같아지게 되는 상태로 된다. 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 크게 상방으로 향하지 않지만, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가고, 또한 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 가스 연료의 분출량이 많아지는 상태로 하는 경우보다 길어지지는 않으나, 연소불꽃의 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태로 된다.

그리고, 배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 투입구와 상기 취출구와의 사이의 중간의 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부가 동일하게 되도록 설정되는 것은, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 동일해지는 상태로 설정하는 경우뿐만이 아니다. 예를 들면, 연료 분출 노즐로부터 분출되는 가스 연료의 분출량의 5%에 상당하는 범위에서 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 상이하도록 설정하는 경우를 포함하는 것이다. 즉, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 거의 동일하게 되는 상태가 되도록 설정하는 경우도 포함하는 것이다.

그리고, 투입구에 가까운 개소에서는, 용해 전의 용해 대상물이 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하므로, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구에 가까운 연소 장치에 의해, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태로 되는 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 취출구에 가까운 개소에서는, 용해된 용해 대상물이 상면이 평탄형인 상태로 존재하므로, 연소불꽃에 의해 용해 대상물 전체를 균일하게 가열 가능하도록 하기 위해, 연소불꽃이 용해 대상물의 상면을 따라 크게 뻗어나가는 것이 바람직하다. 취출구에 가까운 연소 장치에 의해, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 투입구와 취출구와의 사이의 중간 개소에서는, 용해 도중의 용해 대상물이 투입구에 가까운 개소보다 크지는 않지만, 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하게 되므로, 투입구에 가까운 개소보다 크게 상방향으로 할 필요는 없지만, 연소불꽃이 용해 대상물에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구와 취출구와의 사이의 중간의 연소 장치에 의해, 투입구에 가까운 연소 장치에 의해 형성되는 연소불꽃보다 크게 상방으로 향하지 않지만, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있고, 또한 취출구에 가까운 연소 장치에 의해 형성되는 연소불꽃보다 길지는 않지만, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

따라서, 용해로용의 연소 장치를, 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라, 용해층의 가로측부에 정렬되는 용해로를 구성하는 경우에 있어서, 그 용해로에 있어서 요구되는 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 연료 분출 노즐에서의 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을, 용해로용의 연소 장치의 용해조에 대한 설치 위치에 따라 설정함으로써, 용해조에 대한 설치 위치에 따른 연소불꽃을 형성하므로, 용해조의 가로측부에 병설되는 복수의 용해로용의 연소 장치는, 동일한 상태로 설치하면 되므로, 연소 장치의 설치 작업의 간소화를 도모할 수 있다.

덧붙여서 설명하면, 연료 분출 노즐에서의 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을, 용해로용의 연소 장치의 용해조에 대한 설치 위치에 따라 설정할 때, 제3 특징적 구성의 용해로용의 연소 장치의 경우에는, 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을 변경 조절하는 변경 조절 수단에 의해, 가스 공급 비율을 설정할 수 있게 된다. 전술한 바와 같은 변경 조절 수단을 구비하지 않을 경우에는, 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 연료의 공급로에, 가스 공급 비율을 설정하기 위한 스로틀(throttle) 배치하는 등의 방법에 의해, 가스 공급 비율을 설정할 수 있다.

요컨대, 본 발명의 용해로는, 연소 장치의 설치 작업의 간략화를 도모하면서도, 가열에 적절한 연소불꽃을 형성할 수 있는 용해로를 제공할 수 있다.

도 1은 유리 용해로의 종단 정면도이다.
도 2는 도 1의 가-가 화살표 방향으로 바라보았을 때의 도면이다.
도 3은 유리 용해로의 종단 정면도이다.
도 4는 유리 용해로의 종단 정면도이다.
도 5는 유리 용해로에서의 주요부의 측면도이다.
도 6은 연료 공급부의 일부 커팅 측면도이다.
도 7은 도 6의 나-나 화살표 방향으로 바라 보았을 때의 도면이다.
도 8은 연료 분출 노즐의 정면도이다.
도 9는 다른 실시예의 연료 공급부의 일부 커팅 측면도이다.
도 10은 다른 실시예의 연료 분출 노즐의 정면도이다.
도 11은 다른 실시예의 연료 공급부의 일부 커팅 측면도이다.
도 12는 다른 실시예의 연료 분출 노즐의 정면도이다.
도 13은 다른 실시예의 연료 공급부의 일부 커팅 측면도이다.
도 14는 다른 실시예의 연료 분출 노즐의 정면도이다.
도 15는 실험 장치를 개략적으로 나타낸 정면도이다.
도 16은 실험 장치를 개략적으로 나타낸 측면도이다.
도 17은 천정 온도에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 18은 바닥면 온도에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.
도 19는 화도 온도에 대한 실험 결과를 나타내는 도면이다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 용해로로서의 유리 용해로는, 천정이 아치형으로 형성된 노 본체(1)의 하부에, 평면에서 볼 때 직사각형의 용해조(2)를 구비하고 있다. 용해조(2)를 구획 형성하는 노벽(4)에서의 전면부에, 용해 대상물로서의 유리 원료를 투입하는 투입구(4i)가 형성되고, 노벽(4)에서의 후면부에, 용해 유리를 취출하는 취출구(4e)가 형성되고, 취출구(4e)가 형성된 노벽 부분의 외부에, 취출구(4e)에 의해 용해조(2)와 연통되는 작업조(作業槽)(3)가 설치되어 있다. 용해조(2)에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에서 가스 연료를 연소시키는 용해로용의 연소 장치 N이, 용해조(2)의 양 가로측부에 설치되어 있다. 용해로로서의 유리 용해로는, 투입구(4i)로부터 투입한 유리 원료를, 용해조(2)에서 용해시키면서 작업조(3)를 향해 유동시켜, 취출구(4e)를 통해 청정한 용해 유리를 작업조(3)로 안내하도록 구성되어 있다.

연소 장치 N은, 용해조(2)의 좌우 양 가로측부의 각각에, 투입구(4i)와 취출구(4e)가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라, 3개씩 정렬된 상태로 설치되어 있다. 그리고, 좌측의 3개의 연소 장치 N과, 우측의 3개의 연소 장치 N이, 일정 시간(예를 들면, 약 15?30 분)마다, 교대로 연소하도록 구성되어 있다.

노 본체(1)의 좌우의 옆외측부의 각각에, 용해조 전후 방향으로 뻗어나가는 축열실(蓄熱室) T가 설치되어 있고, 연소 장치 N은, 후술하는 바와 같이, 축열실 T를 통과하여 고온(1000?1200 ℃)으로 예열된 연소용 공기 A에 의해 가스 연료를 연소시키도록 구성되어 있다.

축열실 T는, 연소 장치 N에 의한 연소를 행한 후의 배기 가스 E가 통과함으로써, 그 배기 가스 E가 보유하는 열을 축열하도록 구성되어 있다.

각각의 연소 장치 N은, 도 5에도 나타낸 바와 같이, 연소 공간의 가로측 개소로부터 가스 연료를 연소 공간에 분출하는 연료 공급부 W와, 그 연료 공급부 W의 상방 개소에 설치되고, 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부 K를 구비하고 있다.

연소용 공기 공급부 K는, 노벽(4)에 개구된 공기구(5)와, 축열실 T와 공기구(5)를 연통시키는 공기 공급로(6)로 구성되고, 전술한 바와 같이, 축열실 T를 통과하여 고온으로 예열된 연소용 공기 A를, 가스 연료의 연소 영역에 공급하도록 구성되어 있다. 그리고, 연소용 공기 A의 공급 속도는, 예를 들면, 8?15 m/S이다.

공기 공급로(6)의 단면 형상 및 그 선단(先端)의 공기구(5)의 형상은, 도 5에 나타낸 바와 같이, 하측 둘레가 직선형이면서 이 직선형의 하측 둘레의 양단을 연결하는, 상방으로 돌출하는 만곡형의 상측 둘레를 구비하는 상태로 형성되며 어묵모양을 가진다. 그리고, 공기 공급로(6)의 하측 둘레 부분은, 측면에서 볼 때, 수평 방향에 대하여 10°만큼 경사지고, 공기 공급로의 상측 둘레의 정상부 부분은, 측면에서 볼 때, 수평 방향에 대하여 20°만큼 경사지도록 형성되어 있다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 송풍기 S의 공기를 좌우의 축열실 T 중 한쪽에 공급하면서 다른 쪽 축열실 T로부터 배출되는 배기 가스 E를 외부로 배출하는 상태와, 송풍기 S의 공기를 좌우의 축열실 T 중 다른 쪽에 공급하면서 한쪽 축열실 T로부터 배출되는 배기 가스를 외부로 배출하는 상태로 전환하는 유로 전환 기구 V가 설치되어 있다. 이 유로 전환 기구 V에 의해, 좌측의 3개의 연소 장치 N에 연소용 공기를 공급하는 상태와, 우측의 3개의 연소 장치 N에 연소용 공기를 공급하는 상태로 전환함으로써, 전술한 바와 같이, 좌측의 3개의 연소 장치 N을 연소시키는 상태와 우측의 3개의 연소 장치 N을 연소시키는 상태로 전환하도록 구성되어 있다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 연료 공급부 W가, 가스 연료 공급원으로부터 가스 연료가 공급되는 가스 공급관부(10), 이 가스 공급관부(10)의 선단에 접속된 가스 공급실부(11), 및 이 가스 공급실부의 선단에 접속되어, 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐(12)을 구비하여 구성되어 있다.

즉, 연료 공급부 W는, 가스 공급관부(10), 가스 공급실부(11), 및 연료 분출 노즐(12)를 일체적으로 조립한 유닛형으로 구성되어 있다. 그리고, 연료 공급부 W는, 연료 분출 노즐(12)을 노벽(4)의 장착공(4s)에 삽입시킨 상태로, 노벽(4)에 장착되어 있다.

덧붙여 설명하면, 연료 공급부 W는, 가스 공급관부(10)의 길이 방향이, 수평 방향에 대하여 5?15 °만큼 상 방향으로 경사지도록 장착된다. 그리고, 본 실시예의 예시도에서는, 10°만큼 상 방향으로 경사져 있다.

연료 분출 노즐(12)에는, 도 8에도 나타낸 바와 같이, 2개의 연료 분출부 F1, F2가, 상하 방향으로 배열되어 형성되고, 이 2개의 연료 분출부 F1, F2 각각 은, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(13, 14)을 수평 방향으로 정렬한 상태로 구비하고 있다.

그리고, 2개의 연료 분출부 F1, F2의 연료 분출공(13, 14)이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로 형성되어 있다.

또한, 2개의 연료 분출부 F1, F2의 연료 분출공(13, 14)의 연료 분출 방향이, 모두, 경사 상방이 되는 상태로 형성되며, 가장 상방의 연료 분출공으로서의 상방의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공으로서의 하방의 연료 분출공(14)의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향(이하, 중앙 방향으로 약칭함) B가 경사 상방이 되는 상태로 형성되어 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 2개의 연료 분출부 F1, F2 중, 하방측의 연료 분출부 F2에서의 연료 분출공(14)이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로 형성되고, 마찬가지로, 상방측의 연료 분출부 F1에서의 연료 분출공(13)이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되어 있다.

2개의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부 F1에서의 연료 분출공(13)이, 하방측의 연료 분출부 F2에서의 연료 분출공(14)보다, 10%의 범위 내에서 대경으로 형성되어 있다.

그리고, 2개의 연료 분출부 F1, F2의 연료 분출공(13, 14)는, 구멍의 길이가 구멍의 직경보다 2배 이상이 되도록 형성되어 있다.

가스 공급실부(11)는, 도 6 및 도 7에 나타낸 바와 같이, 연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 맞추어서, 2개의 연료 공급실 G1, G2를 구비하는 상태로 구획 형성되어 있다.

구체적으로는, 4각통형의 본체부(11A)의 선단부가, 연료 분출 노즐(12)의 배면부에 접속되고, 원통형의 본체부(11A)의 뒤쪽에는, 가스 공급관부(10)가 접속되는 배벽부(11B)가 설치되어 있다. 그리고, 4각통형의 본체부(11A)의 내부가, 구분벽(11C)에 의해 상하로 구획 형성되어 있다.

가스 공급관부(10)는, 가스 공급관(도시하지 않음)의 접속부로부터 2갈래로 분기하는 기단측(基端側) 관부(10A), 및 가스 공급실부(11)에서의 2개의 연료 공급실 G1, G2에 별개로 접속되는 한쌍의 관로 부분(10B)을 주요부로 하여 구성되며, 기단측 관부분(10A)과 한쌍의 관로 부분(10B) 사이에는, 유량 조정 밸브 R1, R2가 설치되어 있다.

연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율을 변경 조절하는 변경 조절 수단 H가 설치되어 있다.

이 변경 조정 수단 H는, 기단측 관부(10A)와 한쌍의 관로 부분(10B)과의 사이에 설치된 유량 조정 밸브 R1, R2를 사용하여 구성되어 있다.

즉, 한쌍의 유량 조정 밸브 R1, R2가 연결축(20)에 의해 일체적으로(동시에) 개폐되도록 연계되고, 이들 유량 조정 밸브 R1, R2를 일체적으로(동시에) 개폐 조작하는 왕복 요동 조작식 조작 레버(21)가 설치되어 있다. 또한, 한쌍의 유량 조정 밸브 R1, R2가, 조작 레버(21)를 일방측으로 요동시킬수록, 일방측의 개방도가 커져서 타방측의 개방도가 작아지고, 또한 조작 레버(21)를 타방측으로 요동시킬수록, 타방측의 개방도가 커져서 일방측의 개방도가 작아지도록, 개방도가 역 방향으로 변경되도록 구성되어 있다.

그리고, 용해조(2)의 좌우 양 가로측부의 각각에 3개씩 정렬된 상태로 설치되는 연소 장치 N의 연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율이, 변경 조절 수단 H에 의해, 하기와 같이 설정되어 있다.

즉, 투입구(4i)와 취출구(4e)가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열되어 설치되는 3개의 연소 장치 N 중, 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N의 연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 F1 쪽이 하방측의 연료 분출부 F2보다 많아지도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 8:2의 비율로 되도록 설정되어 있다.

또한, 투입구(4i)와 취출구(4e)가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열되어 설치되는 3개의 연소 장치 N 중, 투입구(4i)와 취출구(4e)와의 사이의 중간의 연소 장치 N에서의 연료 분출 노즐(12)의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 F1과 하방측의 연료 분출부 F2가 동일하게 되도록 설정되어 있다.

그리고, 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 F1과 하방측의 연료 분출부 F2가 동일하게 되도록 설정하는 것은, 상방측의 연료 분출부 F1과 하방측의 연료 분출부 F2의 가스 연료의 분출량이 동일해지는 상태로 설정하는 경우만을 의미하는 것은 아니다. 예를 들면, 연료 분출 노즐로부터 분출되는 가스 연료의 분출량의 5%에 상당하는 범위에서 상방측의 연료 분출부 F1과 하방측의 연료 분출부 F2의 가스 연료의 분출량이 상이하도록 설정하는 경우를 포함하는 것이다. 즉, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부의 가스 연료의 분출량이 대략 같아지는 상태로 되도록 설정하는 경우도 포함하는 것이다.

또한, 투입구(4i)와 취출구(4e)가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열되어 설치되는 3개의 연소 장치의 중, 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N의 연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율이, 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되어 있다. 구체적으로는, 3:7로 되도록 설정되어 있다.

따라서, 도 1?도 4에 나타낸 바와 같이, 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염이, 투입구(4i)와 취출구(4e)와의 사이의 중간의 연소 장치 N에 형성되는 화염보다 짧고, 그 중간의 연소 장치 N에 형성되는 화염이, 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N보다 짧아지도록, 각 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염의 길이가 변동된다.

또한, 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 하방측으로는 퍼지지 않고, 상방으로 퍼지는 경향이 있다. 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염은, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상부에는 퍼지지 않고, 용해조(2)에서의 용해 대상물 존재 영역을 따라, 크게 뻗어나간다.

그리고, 투입구(4i)와 취출구(4e)와의 사이의 중간의 연소 장치 N에 형성되는 화염은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염보다 상방향으로 되지는 않지만, 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염보다 위를 향하는 형상으로 형성된다.

따라서, 투입구(4i)에 가까운 개소에서는, 용해 전의 용해 대상물(유리 원료)이 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하므로, 연소불꽃이 용해 대상물(유리 원료)에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N에 의해, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태가 되는 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 취출구(4e)에 가까운 개소에서는, 용해된 용해 대상물(유리 원료)이 상면이 평탄형인 상태로 존재하므로, 연소불꽃에 의해 용해 대상물(유리 원료) 전체를 균일하게 가열 가능하도록 하기 위해, 연소불꽃이 용해 대상물의 상면을 따라 크게 뻗어나가는 것이 바람직하다. 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N에 의해, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

또한, 투입구(4i)와 취출구(4e)와의 사이의 중간 개소에서는, 용해 도중의 용해 대상물(유리 원료)이 투입구(4i)에 가까운 개소보다 크지는 않지만, 상하 방향으로 요철된 상태로 존재하게 되므로, 투입구(4i)에 가까운 개소보다 크게 상방향으로 할 필요는 없지만, 연소불꽃이 용해 대상물(유리 원료)에 접촉하는 것을 회피하기 위하여, 연소불꽃이 경사 상방측으로 뻗어나가는 것이 바람직하다. 투입구(4i)와 취출구(4e)와의 사이의 중간의 연소 장치 N에 의해, 투입구(4i)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 연소불꽃보다 크게 상방으로 향하지 않지만, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있고, 또한 취출구(4e)에 가까운 연소 장치 N에 의해 형성되는 연소불꽃보다 길지 않지만, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성할 수 있게 된다.

요컨대, 용해조(2)에서의 원료를 투입하는 투입구(4i)와 용해물을 취출하는 취출구(4e)가 정렬된 방향을 따라 정렬된 3개의 연소 장치 N 각각이, 그 용해로에 있어서 요구되는 연소불꽃을 형성하게 된다.

[실험 결과에 대하여]

다음으로, 상기 실시예에서 기술한 연소 분출부 W를, 도 15 및 도 16에 나타낸 바와 같이, 실험용 가열로(30)에 장비하고 연소시킨 경우의 실험 결과를 설명한다.

실험 가열로(30)는, 안길이 D가 8.8m이며, 높이 Y가 1.6m이며, 그리고, 가로폭 L이 1.8m이다.

연소용 공기 A를 공급하는 공기구(31) 및 이 공기구(31)에 이어지는 공기 공급로(32)의 단면 형상은, 도 16에 나타낸 바와 같이 가로로 긴 직사각형상이다. 구체적으로는, 가로 폭이 0.9m이며, 높이가 0.45m이며, 공기 공급로(32)의 하면이, 수평 방향에 대하여 10°만큼 경사지고, 상면이 수평 방향에 대하여 20°만큼 경사져 있다.

연소용 공기 A로서는, 1000℃의 공기가, 4m/S로 공급되는 것으로 한다.

화도(33)에는, 배기 저항을 조절하는 댐퍼(34)가 설치되어 있다. 또한, 가열로(30)의 저부(底部)는 단순한 바닥면(35)에 형성되어 있다.

이와 같은 실험 설비에 있어서, 연료 공급부 W가 구비하는 변경 조절 수단 H에 의해, 연료 분출 노즐(12)에서의 2개의 연료 분출부 F1, F2에 대한 가스 공급 비율을, 상방측의 연료 분출부 F1 쪽이 하방측의 연료 분출부 F2보다 많아지도록, 구체적으로는, 8:2의 비율로 되도록 설정하는 상태(이하, 상향 셋팅으로 약칭), 상방측의 연료 분출부 F1와 하방측의 연료 분출부 F2가 동일하게 되도록 설정하는 상태(이하, 표준 셋팅으로 약칭), 및 하방측의 연료 분출부 F2 쪽이 상방측의 연료 분출부 F2보다 많아지도록, 구체적으로는, 3:7로 되도록 설정하는 상태(이하, 하향 셋팅으로 약칭)로 전환하여 연소시켜, 실험용 가열로(30)의 바닥 온도, 천정 온도, 화도 온도를 계측한 바, 도 17?도 19의 결과가 되었다.

이 실험 결과에 의해, 연소 장치 N에 의해 형성되는 화염이, 바닥 및 천정을 적절하게 가열하는 것을 알았다.

또한, 하향 셋팅에 있어서는, 화도 온도가 고온으로 된다. 그 이유는, 화염이 바닥면(35)을 따라 크게 뻗어나가는 상태로 되어, 천정을 효율적으로 가열하지 않고, 화도로 흘러들어간 것에 의한 것이다.

그리고, 화도(33)를 유동하는 배기 가스의 NOx를 계측한 결과, 허용할 수 있는 농도가 되는 결과도 얻었다.

상기 실험 결과에 의해, 상기 실시예에 의해 상세하게 기술한 바와 같이, 용해조(2)에서의 원료를 투입하는 투입구(4i)와 용해물을 취출하는 취출구(4e)가 정렬된 방향을 따라 정렬된 연소 장치 N 각각이, 상기 용해로에서 요구되는 연소불꽃을 형성하는 것을 검증할 수 있었다.

[연료 공급부의 다른 실시예]

다음으로, 연료 공급부 W의 다른 실시예를 설명한다.

도 9 및 도 10에 나타낸 바와 같이, 이 다른 실시예에 있어서는, 상기 실시예와 마찬가지로, 연료 분출 노즐(12)에는, 2개의 연료 분출부 F1, F2가, 상하 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 그리고, 2개의 연료 분출부 F1, F2의 연료 분출공(13, 14)이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로, 또한 가장 상방의 연료 분출공으로서의 상방의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공으로서의 하방의 연료 분출공(14)의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향(이하, 중앙 방향으로 약칭) B가 경사 상방이 되는 상태로 형성되어 있는 점에 있어서, 상기 실시예와 동일하다.

또한, 2개의 연료 분출부 F1, F2의 복수의 연료 분출공(13, 14) 각각이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 구비되어 있는 점도, 상기 실시예와 동일하다.

상기 실시예와 상이한 점은, 2개의 연료 분출부 F1, F2 중 상방의 연료 분출부 F1의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향이, 경사 상 방향인데 비해, 하방의 연료 분출부 F2의 연료 분출공(14)의 연료 분출 방향이, 경사 상 방향이지만, 수평 방향에 가까운 방향인 점이다.

도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에서는, 연료 분출 노즐(12)에는, 3개의 연료 분출부 F1, F2, F3가, 상하 방향으로 배열되어 형성되어 있다. 3개의 연료 분출부 F1, F2, F3 각각은, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(13, 14, 15)을 수평 방향으로 정렬한 상태로 구비하고 있다. 또한, 3개의 연료 분출부 F1, F2, F3의 복수의 연료 분출공(13, 14, 15) 각각이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되어 있다.

그리고, 3개의 연료 분출부 F1, F2, F3의 연료 분출공(13, 14, 15)이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로, 또한 가장 상방의 연료 분출공으로서의 상방의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공으로서의 하방의 연료 분출공(15)의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향(이하, 중앙 방향으로 약칭) B가 경사 상방이 되는 상태로 형성되어 있다.

3개의 연료 분출부 F1, F2, F3 중 상방의 연료 분출부 F1 및 상하 중간의 연료 분출부 F2의 연료 분출공(13, 14)의 연료 분출 방향이, 경사 상 방향인데 비해, 하방의 연료 분출부 F3의 연료 분출공(15)의 연료 분출 방향이, 경사 상 방향이지만, 수평 방향에 가까운 방향이다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 가스 공급관부(10)에, 3개의 관부분(10B)이 설치되고, 가스 공급실부(11)가, 3개의 연료실 G1, G2, G3로 구획되고, 변경 조정 수단 H를 구성하는 3개의 유량 조정 밸브 R1, R2, R3가, 별개로 조작 가능한 상태로, 전술한 3개의 관부분(10B) 각각에 대응되어 설치되어 있다.

도 13 및 도 14에 나타낸 바와 같이, 이 실시예에서는, 연료 분출 노즐(12)에는, 4개의 연료 분출부 F1, F2, F3, F4가, 상하 방향으로 배열되어 형성되고, 4개의 연료 분출부 F1, F2, F3, F4 각각은, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(13, 14, 15, 16)을 수평 방향으로 정렬한 상태로 구비하고 있다.

그리고, 4개의 연료 분출부 F1, F2, F3, F4의 연료 분출공(13?16)이, 측면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태로, 또한 가장 상방의 연료 분출공으로서의 상방의 연료 분출공(13)의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공으로서의 하방의 연료 분출공(16)의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향(이하, 중앙 방향으로 약칭) B가 경사 상방이 되는 상태로 형성되어 있다.

4개의 연료 분출부 F1?F4 중 상방의 연료 분출부 F1 및 상하 중간의 연료 분출부 F2, F3의 연료 분출공(13, 14, 15)의 연료 분출 방향이, 경사 상 방향인데 비해, 하방의 연료 분출부 F4의 연료 분출공(16)의 연료 분출 방향이, 수평 방향에 가까운 방향이지만, 경사 하향이다.

또한, 이 실시예에 있어서는, 4개의 관부분(10B)이 설치되고, 가스 공급실부(11)가, 3개의 연료 실G1, G2, G3, G4로 구획되어 있다. 그리고, 변경 조정 수단 H를 구성하는 4개의 유량 조정 밸브 R1, R2, R3, R4가, 별개로 조작 가능한 상태로, 전술한 4개의 관부분(10B)의 각각에 대응되어 설치되어 있다.

[다른 실시예]

다음으로, 다른 실시예를 설명한다.

(가) 본 발명의 용해로용의 연소 장치는, 상기 실시예에 있어서 예시한 바와 같이, 용해조의 가로측부에, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열되어 설치되는 것이 바람직하지만, 반드시 이와 같은 형태로 설치할 필요는 없고, 각종 형태의 용해로에 적용할 수 있다.

(나) 본 발명의 용해로용의 연소 장치는, 상기 실시예에서 예시한 유리 용해로에 적용하는 것 외에 유리 원료 이외의 금속을 용해시키는 용해로 등, 각종 용해로에서의 연소 장치로서 사용할 수 있다.

(다) 상기 실시예에서는, 용해로용의 연료 장치가, 용해조의 가로측부에, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 3개 배열되어 설치되는 경우를 예시했다. 2개의 용해로용의 연소 장치를, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열하여 설치해도 된다. 또한, 4개 이상의 용해로용의 연소 장치를, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열하여 설치해도 된다.

그리고, 2개의 용해로용의 연소 장치를, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열하여 설치할 경우에는, 투입구에 가까운 연소 장치에서는 상방향의 연소불꽃을 형성하도록 하고, 취출구에 가까운 연소 장치에서는 용해 대상물의 상면을 따라 크게 뻗어나가는 연소불꽃을 형성하도록 한다.

또한, 4개 이상의 용해로용의 연소 장치를, 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향(유리 원료의 유동 방향)을 따라 배열하여 설치하는 경우에 있어서는, 연소 장치를 3개 정렬하는 경우와 마찬가지로, 투입구에 가까운 연소 장치에서는, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태가 되는 연소불꽃을 형성하고, 취출구에 가까운 연소 장치에서는, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성하고, 투입구와 취출구와의 사이의 중간에 위치하는 연소 장치에서는, 투입구에 가까운 연소 장치에 의해 형성되는 연소불꽃보다 크게 상방으로 향하지 않지만, 경사 상방측으로 뻗어나가는 상태로, 또한 취출구에 가까운 연소 장치에 의해 형성되는 연소불꽃보다 길지 않지만, 수평 방향으로 향하는 길이가 커지게 되는 상태의 연소불꽃을 형성하면 된다.

(라) 상기 실시예에서는, 연료 분출 노즐에, 2?4 개의 연료 분출부를 상하로 배열하여 구비되는 경우를 예시했지만, 5개 이상의 연료 분출부를 구비하도록 해도 된다.

또한, 각 연료 분출부에 대하여, 수평 방향으로 배열하여 구비하게 하는 연료 분출공의 수는, 다양하게 변경할 수 있다. 그리고, 각 연료 분출부에 대하여 구비하게 하는 연료 분출공의 수는, 반드시 동일하게 할 필요는 없고, 변경할 수 있다.

(마) 상기 실시예에서는, 연료 분출 노즐에 구비시키는 상하의 연소 분출부 중, 하방측의 연료 분출부가 구비하는 복수의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태를 예시했지만, 복수의 연료 분출공이 평행하게 정렬된 상태로 형성하여 실시해도 된다.

[산업상 이용가능성]

본 발명은, 용해조에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐이, 상기 연소 공간의 가로측 개소로부터 가스 연료를 분출하도록 설치되고, 상기 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부가, 상기 연료 분출 노즐의 상부 개소에 설치되고, 연소불꽃의 복사열에 의한 용해 대상물의 가열 및 연소불꽃의 복사열에 의한 용해로의 천정부의 가열의 각각을 양호하게 행할 수 있는 각종 용해로용의 연소 장치에 적용 가능하다.

2: 용해조 4i: 투입구
4e: 취출구 12: 연료 분출 노즐
13: 연료 분출공 14: 연료 분출공
15: 연료 분출공 16: 연료 분출공
A: 연소용 공기 B: 중앙의 각도를 따른 방향
F1: 연료 분출부 F2: 연료 분출부
F3: 연료 분출부 F4: 연료 분출부
H: 변경 조절 수단 K: 연소용 공기 공급부
N: 용해로용의 연소 장치

Claims (4)

1. 용해조(溶解槽)에서의 용해 대상물 존재 영역의 상방의 연소 공간에 가스 연료를 분출하는 연료 분출 노즐이, 상기 연소 공간의 가로측 개소로부터 가스 연료를 분출하도록 설치되고,
   상기 연소 공간에 대하여 연소용 공기를 경사 하향으로 공급하는 연소용 공기 공급부가, 상기 연료 분출 노즐의 상부 개소에 설치된 용해로용의 연소 장치로서,
   상기 연료 분출 노즐에, 연료 분출 방향에서 볼 때 복수의 연료 분출공(噴出孔)을 수평 방향으로 정렬한 상태로 구비하는 복수의 연료 분출부가, 상하 방향으로 배열되어 형성되고,
   상기 복수의 연료 분출부의 연료 분출공이, 측면에서 볼 때, 방사상(放射狀)으로 정렬된 상태로, 또한 가장 상방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과 가장 하방의 연료 분출공의 연료 분출 방향과의 사이의 각도 범위에서의 중앙의 각도를 따른 방향이 경사 상방이 되는 상태로 형성되고,
   상기 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때 방사상으로 정렬된 상태로 형성되고, 또한 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 평면에서 볼 때, 방사상으로 정렬된 상태 또는 평행하게 정렬된 상태로 형성되어 있는, 용해로용의 연소 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 복수의 연료 분출부 중, 상방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공이, 하방측의 연료 분출부에서의 연료 분출공보다, 대경(大徑)으로 형성되어 있는, 용해로용의 연소 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상하 복수단(複數段)의 상기 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율을 변경 조절하는 변경 조절 수단이 설치되어 있는, 용해로용의 연소 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 용해로용의 연소 장치가, 상기 용해조에서의 원료를 투입하는 투입구와 용해물을 취출하는 취출구가 정렬된 방향을 따라 상기 용해층의 가로측부에 3개 이상 배열되어 설치되고,
   배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 투입구에 가까운 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부 쪽이 하방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되고,
   배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 투입구와 상기 취출구와의 사이의 중간의 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 상방측의 연료 분출부와 하방측의 연료 분출부가 동일하게 되도록 설정되고,
   배열되어 설치되는 복수의 연소 장치의 중, 상기 취출구에 가까운 연소 장치의 상기 연료 분출 노즐에서의 상기 상하 복수단의 연료 분출부에 대한 가스 공급 비율이, 하방측의 연료 분출부 쪽이 상방측의 연료 분출부보다 많아지도록 설정되어 있는, 용해로.

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