JP4353619B2 - 炉加熱用バーナ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス噴出端側部分が直円筒状で且つ同軸状に位置する内管及び外管を備えたバーナ本体が、そのガス噴出端を、炉内空間を区画形成する炉壁の内面よりも炉外側に位置させた状態で設けられると共に、前記バーナ本体のガス噴出端の外周部と前記炉壁との間に、炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間を形成する火炎通過空間形成部が設けられ、
前記内管内に形成される内側噴出路及び前記内管と前記外管との間に形成される外側噴出路のいずれか一方が燃料ガスを噴出し、且つ、他方が燃焼用酸素含有ガスを噴出するように構成された炉加熱用バーナに関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる炉加熱用バーナ（以下、単にバーナと称する場合がある）は、ガラスや金属等の被溶解物を溶解する溶解炉や、被加熱物を加熱する加熱炉等の各種炉を加熱するために用いられるものであり、図１２及び図１３に示すように、ガス噴出端側部分が直円筒状で且つ同軸状に位置する内管３及び外管４を備えたバーナ本体Ｍを、そのガス噴出端が、炉内空間３３を区画形成する炉壁３４の内面よりも炉外側に位置する状態で設けると共に、バーナ本体Ｍのガス噴出端の外周部と炉壁３４との間に、炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間１４を形成する火炎通過空間形成部Ｈを設け、内管３内に形成される内側噴出路６及び内管３と外管４との間に形成される外側噴出路８のいずれか一方が燃料ガスを噴出し、且つ、他方が空気、純酸素ガス等の燃焼用酸素含有ガスを噴出するように構成して、火炎通過空間１４を通過させる状態で火炎Ｆを形成するように、噴出燃料ガスを燃焼させるものである。
つまり、バーナ本体を、そのガス噴出端が炉壁の内面よりも炉外側に位置する状態で設けることにより、バーナ本体のガス噴出端の焼損を防止している。
【０００３】
尚、図１２は、炉壁３４に火炎通過空間形成部Ｈを設けて、その火炎通過空間形成部Ｈを設けた炉壁３４に対して、バーナ本体Ｍを取り付けた構成のものを示し、図１３は、炉壁３４の一部を構成するバーナタイル１に火炎通過空間形成部Ｈを設けると共に、そのバーナタイル１にバーナ本体Ｍを取り付けて、そのようにバーナ本体Ｍを取り付けたバーナタイル１を炉壁３４に対して取り付けた構成のものを示す。
【０００４】
従来は、図１２及び図１３に示すように、燃料ガス及び酸素含有ガス夫々の噴出用として、内側噴出路６及び外側噴出路８のみを設けていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来では、バーナ本体の内側噴出路及び外側噴出路から、火炎通過空間を通過する状態で燃料ガス及び燃焼用酸素含有ガスが噴出されることにより、火炎通過空間の圧力が炉内空間の圧力よりも低くなって、炉内気が火炎通過空間に流入するため、炉内気に含まれて浮遊している浮遊物（以下、炉内浮遊物と略記する場合がある）が、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端に付着するという不具合が発生していた。
しかも、火炎形成が不安定なために火炎の形状や形成方向の変化が大きいと、火炎が炉壁に近づいたり接触したりして、炉壁が過熱される虞があるため、火炎の形状や形成方向の変化が小さい、所謂、火腰の強い火炎の形成が要求される場合がある。そのような場合においては、火炎を安定形成するために、燃料ガスや燃焼用酸素含有ガスの噴出速度を増大することになるが、それらの噴出速度の増大に伴って、火炎通過空間への炉内気の流入が増長して、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端への炉内浮遊物の付着が一層顕著なものとなっていた。
【０００６】
尚、炉内浮遊物としては、例えば、被溶解物から蒸発した蒸発成分、被溶解物が飛散した飛散物、塵埃等がある。ちなみに、被溶解物から蒸発した蒸発成分は、凝固して火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端に付着することになる。
火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端への付着物の付着量が多くなると、火炎の形状が変化したり火炎の向きが変化したりして、炉内温度分布が変化したり、炉壁を過熱したりするという不具合が発生するため、付着物を除去するメンテナンスが必要となり、従来では、このような付着物除去のためのメンテナンスに係わる負担が重かった。
【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、炉内浮遊物が火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端に付着するのを抑制し得る炉加熱用バーナ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に記載の特徴構成は、前記バーナ本体にて形成される火炎の根元部と前記火炎通過空間形成部の内面との間の火炎根元外周部空間に炉内気が流入するのを抑制するように、燃焼用二次酸素含有ガスを前記火炎根元外周部空間に噴出する二次酸素含有ガス噴出口が、前記外側噴出路の外周部に設けられ、
前記内側噴出路の噴出端及び前記外側噴出路の噴出端が、前記火炎通過空間内に突出するように構成され、
前記二次酸素含有ガス噴出口が、前記内側噴出路の噴出端の内側噴出口及び前記外側噴出路の噴出端の外側噴出口よりも、前記内側噴出路からのガス噴出方向上流側に位置するように構成されていることにある。
請求項１に記載の特徴構成によれば、バーナ本体の内側噴出路及び外側噴出路から、火炎通過空間を通過する状態で燃料ガス及び燃焼用酸素含有ガスが噴出されると共に、外側噴出路の外周部に設けられた二次酸素含有ガス噴出口から、燃焼用二次酸素含有ガスが、バーナ本体にて形成される火炎の根元部と火炎通過空間形成部の内面との間の火炎根元外周部空間に炉内気が流入するのを抑制するように噴出されるので、炉内気が火炎根元外周部空間に流入するのが抑制される。
従って、炉内浮遊物が火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端に付着するのを抑制することができるようになった。
その結果、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端に付着した付着物を除去するメンテナンスに係わる負担を軽減することができるようになった。
【０００９】
また、請求項１に記載の特徴構成によれば、火炎の根元よりも後方から、燃焼用二次酸素含有ガスが火炎根元外周部空間に噴出されるので、燃料ガスの燃焼用として寄与する前の燃焼用二次酸素含有ガスの噴出流により、炉内気が効果的に押し戻されるので、炉内気が火炎根元外周部空間に流入するのが効果的に抑制される。
しかも、二次酸素含有ガス噴出口を形成する部材とバーナ本体との配置形態を、所定の配置形態にするだけの簡単な構成にて、二次酸素含有ガス噴出口が、内側噴出口及び外側噴出口よりもガス噴出方向上流側に位置する構成とすることができる。
従って、本発明を実施するための構成を簡略化して、実施コストを低減する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【００１０】
〔請求項２記載の発明〕
請求項２に記載の特徴構成は、前記二次酸素含有ガス噴出口よりも、前記内側噴出路からのガス噴出方向下流側の位置から、前記ガス噴出方向と交差する方向に燃焼用三次酸素含有ガスを噴出するように、三次酸素含有ガス噴出口が前記火炎通過空間形成部に設けられていることにある。
請求項２に記載の特徴構成によれば、三次酸素含有ガス噴出口からは、燃焼用三次酸素含有ガスが、二次酸素含有ガス噴出口よりも前記ガス噴出方向下流側の位置から、前記ガス噴出方向と交差する方向に噴出されるので、二次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスと、三次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用三次酸素含有ガスとの協働にて、炉内気が火炎根元外周部空間に流入するのが抑制される。又、二次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスと、三次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用三次酸素含有ガスとを衝突させるようにすると、燃焼用二次酸素含有ガス及び燃焼用三次酸素含有ガスは、衝突に伴って拡散して、火炎根元外周部空間への炉内気流入を抑制する作用が一層増大するので、好ましい。
従って、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端への炉内浮遊物の付着を可及的に抑制する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【００１１】
〔請求項３記載の発明〕
請求項３に記載の特徴構成は、前記二次酸素含有ガス噴出口が、燃焼用二次酸素含有ガスを前記火炎通過空間形成部の内面に沿わせるように噴出するように構成されていることにある。
請求項３に記載の特徴構成によれば、二次酸素含有ガス噴出口から、燃焼用二次酸素含有ガスが火炎通過空間形成部の内面に沿うように噴出する、換言すれば、燃焼用二次酸素含有ガスは、火炎通過空間形成部の内面を覆う状態で流動するので、燃焼用二次酸素含有ガスの噴出流によって、炉内気が押し戻されるとともに、火炎通過空間形成部の内面を覆う状態で流動する燃焼用二次酸素含有ガスによって、炉内気が火炎通過空間形成部の内面に接触するのが抑制される。
しかも、火炎通過空間形成部の内面に沿わせるように噴出させるべく、燃焼用二次酸素含有ガスを案内するように構成するだけの簡単な構成で、本発明を実施することができる。
従って、本発明を実施するための構成を簡略化しながら、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端への炉内浮遊物の付着を可及的に抑制する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【００１２】
〔請求項４記載の発明〕
請求項４に記載の特徴構成は、前記二次酸素含有ガス噴出口から燃焼用二次酸素含有ガスが旋回する状態で噴出されるように、前記二次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスを旋回させる旋回羽根が設けられていることにある。
請求項４に記載の特徴構成によれば、二次酸素含有ガス噴出口から旋回状態で
噴出される燃焼用二次酸素含有ガスは、遠心力によって広がって、火炎通過空間形成部の内面に沿って旋回しながら流動することにより、火炎通過空間形成部の内面がより広範囲にわたって燃焼用二次酸素含有ガスによって覆われるので、燃焼用二次酸素含有ガスの噴出流によって、炉内気が押し戻されるとともに、火炎通過空間形成部の内面をより広範囲にわたって覆う状態で流動する燃焼用二次酸素含有ガスによって、炉内気が火炎通過空間形成部の内面に接触するのが一層抑制される。
従って、火炎通過空間形成部の内面やバーナ本体のガス噴出端への炉内浮遊物の付着を可及的に抑制する上で好ましい具体構成を提供することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
炉加熱用バーナ（以下、単にバーナと記載する場合がある）Ｂは、例えば、図１に示すように、ガラス溶解炉３０の加熱用として用いられる。
ガラス溶解炉３０は、炉本体３１内の下部に溶解槽３２を設け、その溶解槽３２の上部に、炉内空間３３を、炉壁３４によって区画形成して構成してある。
バーナＢは、燃料ガス及び燃焼用酸素含有ガスを、溶解槽３２の上方の炉内空間３３に対して横方向に噴出するように、縦向き姿勢の炉壁３４に保持して設けて、溶解槽３２の上方の炉内空間３３に、横向きに火炎Ｆを形成する。
【００１４】
〔参考の第１実施形態〕
以下、図２及び図３に基づいて、本発明の参考の第１実施形態を説明する。尚、図２は、バーナＢの縦断側面図であり、図３の（イ）は、バーナＢの要部の縦断側面図、（ロ）は、バーナＢの正面図である。
バーナＢは、バーナ本体Ｍ、炉壁３４の一部を構成するバーナタイル１、及び、燃焼用二次空気供給用の風箱２を備えて構成してある。
バーナ本体Ｍは、直円筒状（軸芯方向に径が一定）の内管３と、直円筒状の外管４とを、ガス噴出端が軸芯方向において同位置又は略同位置に位置する状態で、同軸状に組付けて構成してある。内管３の基端側は、外管４の基端よりも突出させてあり、外管４の基端を閉塞し、外管４の基端部には、供給口５を設けてある。
内管３内を、内側噴出路６とすると共に、その内側噴出路６の噴出端を内側噴出口７とし、内管３の外周面と外管４の内周面との間に形成される空間を外側噴出路８とすると共に、その外側噴出路８の噴出端の環状の開口部を外側噴出口９とするように構成してある。
【００１５】
尚、本実施形態においては、内側噴出路６にて燃料ガスを噴出し、外側噴出路８にて、内側噴出路６から噴出される燃料ガスを燃焼させるための一次酸素含有ガスとしての空気を噴出するように構成するので、以下の説明では、内側噴出路６を燃料ガス噴出路６と、内側噴出口７を燃料ガス噴出口７と、外側噴出路８を一次空気噴出路８と、外側噴出口９を一次空気噴出口９と、夫々記載する。
【００１６】
バーナタイル１には、バーナ本体Ｍの燃料ガス噴出路６からのガス噴出方向（即ち、内管３の軸芯方向）に貫通する状態で、孔１０を形成してある。孔１０は、ガス噴出方向上流側の二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂと、ガス噴出方向下流側の火炎通過空間形成用孔部分１０ａとを連ならせて形成してあり、二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂは、外管４よりも大径で且つ軸芯方向に径が一定な直円柱状に形成し、火炎通過空間形成用孔部分１０ａは、ガス噴出方向下流側ほど大径となる円錐台状、即ち、先広がり状に形成してある。
【００１７】
風箱２は、ガス噴出方向下流側の前面部を開口させた箱状に形成すると共に、二次空気供給口１１を設け、その風箱２を、前面開口部をバーナタイル１の後面に当て付けた状態で、バーナタイル１に保持させてある。
【００１８】
バーナ本体Ｍは、風箱２をその後壁側から貫通させて、ガス噴出端側を、バーナタイル１の孔１０に、それと同軸状になるように挿入した状態で、バーナタイル１及び風箱２に保持させてある。
そして、バーナ本体Ｍの外管４の外周面と、バーナタイル１の孔１０における二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂの内周面との間に形成される空間を、二次空気噴出路１２とし、その二次空気噴出路１２の噴出端の環状の開口部を二次空気噴出口１３とするように構成してある。
【００１９】
バーナ本体Ｍを、バーナタイル１の孔１０に挿入するに当たっては、バーナ本体Ｍの噴出端を、二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂにおけるガス噴出方向下流側の端と、ガス噴出方向において、同位置又は略同位置に位置させてある。
つまり、燃料ガス噴出口７、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３を、ガス噴出方向において、同位置又は略同位置に位置させてある。
【００２０】
更に、二次空気噴出路１２における流路横断面積（ガス噴出方向に直交する面での横断面積）が、一次空気噴出路８の流路横断面積よりも大きくなるように、、二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂの径を設定してある。
【００２１】
ガラス溶解炉３０の炉壁３４において、バーナＢを取り付けるべき位置には、、バーナ取り付け用孔３５を形成してある。
そして、バーナ本体Ｍを保持させたバーナタイル１を、その内面が炉壁３４の内面と同一面又は略同一面を形成するように、バーナ取り付け用孔３５に挿通した状態で、炉壁３４に保持させてある。
つまり、バーナ本体Ｍを、そのガス噴出端が、炉内空間３３を区画形成する炉壁３４の内面（具体的には、バーナタイル１の内面）よりも炉外側に位置させた状態で設けてある。
【００２２】
バーナタイル１の孔１０の火炎通過空間形成用孔部分１０ａによって、バーナ本体Ｍのガス噴出端の外周部と炉壁３４（具体的には、バーナタイル１）との間に、炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間１４が形成される。つまり、バーナタイル１の火炎通過空間形成用孔部分１０ａが、火炎通過空間１４を形成する火炎通過空間形成部Ｈとして機能する。
【００２３】
上述のように構成することにより、バーナ本体Ｍにて形成される火炎Ｆの根元部と火炎通過空間形成部Ｈの内面との間の火炎根元外周部空間１５に炉内気が流入するのを抑制するように、燃焼用二次空気（燃焼用二次酸素含有ガスに相当する）を火炎根元外周部空間１５に噴出する二次空気噴出口１３（二次酸素含有ガス噴出口に相当する）を、一次空気噴出路８（外側噴出路に相当する）の外周部に設けてある。
【００２４】
燃料ガス噴出路６の基端には、都市ガス等の燃料ガスを供給する燃料ガス供給路２１を接続し、一次空気噴出路８の供給口５及び風箱２の二次空気供給口１１夫々には、送風機２２からの空気を供給する空気供給路２３を接続してある。
一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量は、燃料ガス噴出口７から噴出される燃料ガスを燃焼させるための理論空気量の５０％以上（例えば、５０％）に設定して、燃焼用一次空気にて、火炎形状を形成できるようにしてある。
この参考の第１実施形態においては、二次空気噴出路１２の流路横断面積を、一次空気噴出路８の流路横断面積よりも大きくなるようにして、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気量が、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量よりも多くなるようにしてある。
【００２５】
従って、図３の（イ）において、燃料ガスの流れを白抜き矢印にて、燃焼用空気の流れを黒塗り矢印にて、及び、炉内気の流れを破線矢印にて夫々示すように、燃料ガス噴出口７から、燃料ガスが火炎通過空間１４を通過する状態で炉内空間３３に噴出され、一次空気噴出口９から、燃焼用一次空気が、火炎通過空間１４を通過する状態で燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に炉内空間３３に噴出されて、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスが一次空気噴出口９から噴出された燃焼用一次空気にて燃焼して、火炎Ｆが形成され、並びに、二次空気噴出口１３から、一次空気噴出口９からの燃焼用一次空気量よりも多い量の燃焼用二次空気が、燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に火炎根元外周部空間１５に噴出され、二次空気噴出口１３から噴出された燃焼用二次空気によって、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのが抑制されると共に、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスの未燃分が燃焼する。
【００２６】
参考の第１実施形態においては、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気量を、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量よりも多くなるようにしてあるので、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのを抑制する能力が一層高くなる。
【００２７】
以下、本発明の第１実施形態及び参考の第２〜第６実施形態の各実施形態を説明するが、本発明の第１実施形態及び参考の第２〜第６実施形態の各実施形態は、主として二次空気噴出路１２及び二次空気噴出口１３の構成が異なる以外は、参考の第１実施形態と同様に構成してあるので、参考の第１実施形態と異なる構成を主として説明して、参考の第１実施形態と同じ構成要素や同じ作用を有する構成要素については、重複説明を避けるために、説明を省略する。
【００２８】
〔本発明の第１実施形態〕
図４に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
本発明の第１実施形態においては、二次空気噴出口（二次酸素含有ガス噴出口に相当する）１３を、燃料ガス噴出路６の噴出端の燃料ガス噴出口７及び一次空気噴出路８の噴出端の一次空気噴出口９よりも、燃料ガス噴出路６からのガス噴出方向上流側に位置するように構成してある。
【００２９】
即ち、バーナ本体Ｍは、内管３と外管４とを、内管３の噴出端が外管４の噴出端よりも突出するように、同軸状に組付けて構成し、そのバーナ本体Ｍを、その外管４の噴出端が、ガス噴出方向において、二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂにおけるガス噴出方向下流側の端部よりも下流側に位置するように、バーナタイル１の孔１０に挿入してある。
つまり、燃料ガス噴出口７、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３を、ガス噴出方向において、一次空気噴出口９が燃料ガス噴出口７よりも上流側に位置し、且つ、二次空気噴出口１３が一次空気噴出口９よりも上流側に位置する配置形態にて、設けてある。
尚、本発明の第１実施形態においては、一次空気噴出路８及び二次空気噴出路１２夫々の流路横断面積を同一にして、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３夫々から同量の燃焼用空気を噴出するように構成してある。又、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量は、燃料ガス噴出口７から噴出される燃料ガスを燃焼させるための理論空気量の５０％以上（例えば、５０％）に設定してある。
【００３０】
従って、図４において、燃料ガスの流れを白抜き矢印にて、燃焼用空気の流れを黒塗り矢印にて、及び、炉内気の流れを破線矢印にて夫々示すように、燃料ガス噴出口７から、燃料ガスが火炎通過空間１４を通過する状態で炉内空間３３に噴出され、一次空気噴出口９から、燃焼用一次空気が、火炎通過空間１４を通過する状態で、燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に炉内空間３３に噴出されて、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスが一次空気噴出口９から噴出された燃焼用一次空気にて燃焼して、火炎Ｆが形成され、並びに、二次空気噴出口１３からは、一次空気噴出口９よりもガス噴出方向上流側の位置から、燃焼用二次空気が、燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に火炎根元外周部空間１５に噴出され、二次空気噴出口１３から噴出された燃焼用二次空気によって、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのが抑制されると共に、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスの未燃分が燃焼する。
【００３１】
本発明の第１実施形態においては、燃焼用二次空気を、火炎Ｆの根元よりも後方から噴出するようにして、燃料ガスの燃焼用として寄与する前の燃焼用二次空気の噴出流により、炉内気が効果的に押し戻されるようにしてあるので、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのを抑制する能力が一層高くなる。
【００３２】
〔参考の第２実施形態〕
図５に基づいて、参考の第２実施形態を説明する。尚、図５の（イ）は、バーナＢの要部の縦断側面図、（ロ）は、バーナＢの正面図である。
参考の第２実施形態においては、二次空気噴出口（二次酸素含有ガス噴出口に相当する）１３よりも、前記ガス噴出方向下流側の位置から、そのガス噴出方向と交差する方向に燃焼用三次空気（燃焼用三次酸素含有ガスに相当する）を噴出するように、三次空気噴出口１７（三次酸素含有ガス噴出口に相当する）を火炎通過空間形成部Ｈに設けてある。
【００３３】
即ち、バーナタイル１の孔１０における火炎通過空間形成用孔部分１０ａの内周面に、環状の三次空気噴出口１７を形成し、バーナタイル１には、その三次空気噴出口１７に連通する三次空気噴出路１６を、風箱２内に連通するように形成してある。
【００３４】
燃料ガス噴出口７、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３を、ガス噴出方向において、同位置又は略同位置に位置させ、一次空気噴出路８及び二次空気噴出路１２夫々の流路横断面積を略同一にして、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３夫々から略同量の燃焼用空気を噴出するように構成してある。又、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量は、燃料ガス噴出口７から噴出される燃料ガスを燃焼させるための理論空気量の５０％以上（例えば、５０％）に設定してある。
【００３５】
従って、図５の（イ）において、燃料ガスの流れを白抜き矢印にて、燃焼用空気の流れを黒塗り矢印にて、及び、炉内気の流れを破線矢印にて夫々示すように、燃料ガス噴出口７から、燃料ガスが火炎通過空間１４を通過する状態で炉内空間３３に噴出され、一次空気噴出口９から、燃焼用一次空気が、火炎通過空間１４を通過する状態で燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に炉内空間３３に噴出されて、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスが一次空気噴出口９から噴出された燃焼用一次空気にて燃焼して、火炎Ｆが形成され、並びに、二次空気噴出口１３から、燃焼用二次空気が、燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に火炎根元外周部空間１５に噴出されると共に、三次空気噴出口１７から、燃焼用三次空気が、二次空気噴出口１３よりもガス噴出方向下流側の位置から、二次空気噴出口１３からのガス噴出方向と交差する方向に噴出される。
従って、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気と、三次空気噴出口１７から噴出される燃焼用三次空気との協働にて、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのが抑制される。
しかも、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気と、三次空気噴出口１７から噴出される燃焼用三次空気とを衝突させるようにしてあるので、燃焼用二次空気及び燃焼用三次空気が、衝突に伴って拡散して、火炎根元外周部空間１５への炉内気流入を抑制する作用が一層増大する。
【００３６】
〔参考の第３実施形態〕
図６に基づいて、参考の第３実施形態を説明する。尚、図６の（イ）は、バーナＢの要部の縦断側面図、（ロ）は、バーナＢの正面図である。
参考の第３実施形態においては、二次空気噴出口（二次酸素含有ガス噴出口に相当する）１３を、燃焼用二次空気（燃焼用二次酸素含有ガスに相当する）を火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿わせるように噴出するように構成してある。
【００３７】
即ち、ガス噴出方向下流側ほど大径となり、火炎通過空間形成用孔部分１０ａの内周面と平行な側周面を有する環状体１８を、外管４のガス噴出端に外嵌してあり、環状体１８の側周面によって、二次空気噴出路１２を通流する空気を、火炎通過空間形成用孔部分１０ａの内周面に沿う方向に変向案内するように構成してある。
【００３８】
燃料ガス噴出口７、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３を、ガス噴出方向において、同位置又は略同位置に位置させ、一次空気噴出路８及び二次空気噴出路１２夫々の流路横断面積を略同一にして、一次空気噴出口９及び二次空気噴出口１３夫々から略同量の燃焼用空気を噴出するように構成してある。又、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気量は、燃料ガス噴出口７から噴出される燃料ガスを燃焼させるための理論空気量の５０％以上（例えば、５０％）に設定してある。
【００３９】
従って、図６の（イ）において、燃料ガスの流れを白抜き矢印にて、燃焼用空気の流れを黒塗り矢印にて、及び、炉内気の流れを破線矢印にて夫々示すように、燃料ガス噴出口７から、燃料ガスが火炎通過空間１４を通過する状態で炉内空間３３に噴出され、一次空気噴出口９から、燃焼用一次空気が、火炎通過空間１４を通過する状態で、燃料ガス噴出口７からの燃料ガスと同方向に炉内空間３３に噴出されて、燃料ガス噴出口７から噴出された燃料ガスが一次空気噴出口９から噴出された燃焼用一次空気にて燃焼して、火炎Ｆが形成され、並びに、二次空気噴出口１３から、燃焼用二次空気が、火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿うよう噴出されるので、二次空気噴出口１３から噴出された燃焼用二次空気の噴出流によって、炉内気が押し戻されるとともに、火炎通過空間形成部Ｈの内面を覆う状態で流動する燃焼用二次空気によって、炉内気が火炎通過空間形成部Ｈの内面に接触するのが抑制される。
【００４０】
〔参考の第４実施形態〕
図７に基づいて、参考の第４実施形態を説明する。
参考の第４実施形態においては、参考の第３実施形態と同様に、二次空気噴出口１３を、燃焼用二次空気を火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿わせるように噴出するように構成した上に、更に、二次空気噴出口１３から燃焼用二次空気が旋回する状態で噴出されるように、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気を旋回させる旋回羽根１９を設けてある。
【００４１】
即ち、参考の第３実施形態と同様に、環状体１８を、外管４のガス噴出端に外嵌し、更に、二次空気噴出路１２において、環状体１８よりもガス噴出方向上流側の位置に、旋回羽根１９を設けてある。
【００４２】
従って、二次空気噴出口１３から、燃焼用二次空気が、旋回する状態で、火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿うよう噴出されることにより、燃焼用二次空気は、火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿って旋回しながら流動するので、火炎通過空間形成部Ｈの内面がより広範囲にわたって燃焼用二次空気によって覆われる。従って、炉内気が火炎通過空間形成部Ｈの内面に接触するのが一層抑制される。
【００４３】
〔参考の第５実施形態〕
図８に基づいて、参考の第５実施形態を説明する。
参考の第５実施形態においては、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気の流速が、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気の流速よりも速くなるように構成してある。
【００４４】
即ち、一次空気噴出路８及び二次空気噴出路１２夫々の流路横断面積を同一に構成すると共に、二次空気噴出路１２の噴出端側に、流路横断面積を狭くする流路絞り体２０を設けてある。
具体的には、流路絞り体２０を直円筒状に形成し、その直円筒状の流路絞り体２０を外管４のガス噴出端に外嵌することにより、流路横断面積を狭くして、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気の流速が、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気の流速よりも速くなるように構成してある。
【００４５】
燃焼用二次空気の流速を速くすることにより、燃焼用二次空気による炉内気の押し戻し能力がより強くなるので、炉内気が火炎根元外周部空間１５に流入するのを抑制する能力が一層高くなる。
【００４６】
〔参考の第６実施形態〕
図９に基づいて、参考の第６実施形態を説明する。
参考の第６実施形態においては、二次空気噴出口１３から噴出される燃焼用二次空気の圧力が、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気の圧力よりも高くなるように構成してある。
即ち、一次空気噴出路８に対しては、一次空気用送風機２２からの空気を供給する一次空気供給路２３を接続し、二次空気噴出路１２に対しては、一次空気用送風機２２よりも高圧の空気を吐出する二次空気用送風機２４からの空気を供給する二次空気供給路２５を接続してある。
更に、参考の第３実施形態と同様に、環状体１８を、外管４のガス噴出端に外嵌して、二次空気噴出口１３から、燃焼用二次空気を火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿わせるように噴出するように構成してある。
【００４７】
従って、二次空気噴出口１３からは、燃焼用二次空気が、一次空気噴出口９から噴出される燃焼用一次空気よりも高圧にて、火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿うように噴出されるので、燃焼用二次空気による炉内気の押し戻し能力が強くなると共に、火炎通過空間形成部Ｈの内面が燃焼用二次空気によって広範囲にわたって覆われるので、火炎通過空間形成部Ｈの内面やバーナ本体Ｍのガス噴出端への炉内浮遊物の付着を効果的に抑制することができる。
【００４８】
〔別実施形態〕
次に、本発明の別実施形態及び参考の別実施形態を説明する。
（イ） 二次酸素含有ガス噴出口１３を、火炎根元外周部空間１５に炉内気が流入するのを抑制するように、燃焼用二次酸素含有ガスを火炎根元外周部空間１５に噴出するように構成するに当たって、下記の（ａ）〜（ｆ）の構成を一つずつ採用する場合に限定されるものではなく、（ａ）〜（ｆ）の構成のうちのいずれか二つ以上を組み合わせて採用しても良い。
例えば、（ａ）、（ｂ）、（ｅ）及び（ｆ）のうちのいずれか一つと（ｄ）とを組み合わせても良い。あるいは、（ａ）、（ｃ）、（ｅ）及び（ｆ）のうちのいずれか一つと （ｂ）とを組み合わせても良い。あるいは、（ａ）又は（ｅ）と（ｃ）とを組み合わせても良い。あるいは、（ａ）と（ｂ）と（ｄ）とを組み合わせたり、（ａ）と（ｃ）と（ｄ）とを組み合わせたり、（ｂ）と（ｃ）と（ｄ）とを組み合わせても良い。尚、上記の組み合わせ例は一例であり、その他、種々の組合わせが可能である。
（ａ） 二次酸素含有ガス噴出口１３から噴出される燃焼用二次酸素含有ガス量が、外側噴出口９から噴出される燃焼用一次酸素含有ガス量よりも多くなるように構成する。
（ｂ） 二次酸素含有ガス噴出口１３を、内側噴出口７及び外側噴出口９よりも、ガス噴出方向上流側に位置させる。
（ｃ） 二次酸素含有ガス噴出口１３を、燃焼用二次酸素含有ガスを火炎通過空間形成部Ｈの内面に沿わせるように噴出するように構成する。
（ｄ） 二次酸素含有ガス噴出口１３から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスを旋回させる旋回羽根１９を設ける。
（ｅ） 二次酸素含有ガス噴出口１３から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスの流速が、外側噴出口９から噴出される燃焼用一次酸素含有ガスの流速よりも速くなるように構成する。
（ｆ） 二次酸素含有ガス噴出口１３から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスの圧力が、外側噴出口９から噴出される燃焼用一次酸素含有ガスの圧力よりも高くなるように構成する。
【００４９】
（ロ） 三次酸素含有ガス噴出口１７を設ける構成と、上記（ａ）〜（ｆ）の内のいずれか一つの構成とを組み合わせても良い。あるいは、三次酸素含有ガス噴出口１６を設ける構成と、上記（ａ）〜（ｆ）の内のいずれか二つ以上の構成とを組み合わせても良い。
【００５０】
（ハ） 二次空気噴出口１３を、燃料ガス噴出口７及び一次空気噴出口９よりも、燃料ガス噴出路６からのガス噴出方向上流側に位置するように構成するに当たって、上記の本発明の第１実施形態においては、一次空気噴出口９を燃料ガス噴出口７よりも前記ガス噴出方向上流側に位置させるように構成する場合について例示したが、図１０に示すように、一次空気噴出口９及び燃料ガス噴出口７を、前記ガス噴出方向において同位置又は略同位置に位置させるように構成しても良い。
【００５１】
（ニ） 上記の実施形態においては、内管３と外管４とを同軸状に組付けて構成したバーナ本体Ｍを、バーナタイル１の二次空気噴出路形成用孔部分１０ｂに挿入することにより、二次空気噴出路１２及び二次空気噴出口（二次酸素含有ガス噴出路）１３を形成する場合について例示した。
これに代えて、図１１に示すように、バーナタイル１を省略して、バーナ本体Ｍを、外管４の外側に、それと同軸状に二次噴出路形成用管２６を組付けて構成して、外管４の外周面と二次噴出路形成用管２６の内周面との間に形成される空間を、二次空気噴出路１２とし、その二次空気噴出路１２の噴出端の環状開口部を二次空気噴出口（二次酸素含有ガス噴出口）１３としても良い。尚、図１１の（イ）は、バーナＢの要部の縦断側面図、 （ロ）は、バーナＢの正面図である。
【００５２】
この場合は、孔３６を、その炉外側部分が直円柱状のバーナ取り付け用孔部分３６ｂとなり、且つ、炉内側部分が炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間形成用孔部分３６ａとなるように、炉壁３４においてバーナＢを取り付けるべき位置に形成し、そして、バーナ本体Ｍを、孔３６のバーナ取り付け用孔部分３６ｂに挿通した状態で設けることにより、孔３６の火炎通過空間形成用孔部分３６ａによって、バーナ本体Ｍのガス噴出端の外周部と炉壁３４との間に、炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間１４を形成する。つまり、孔３６の火炎通過空間形成用孔部分３６ａが、火炎通過空間形成部Ｈとして機能する。
【００５３】
（ホ） 上記の各実施形態においては、二次酸素含有ガス噴出口１３を、環状に形成する場合について例示したが、これに代えて、複数の二次酸素含有ガス噴出口１３を、環状に並べて設けても良い。又、上記の参考の第２実施形態においては、三次酸素含有ガス噴出口１７を、環状に形成する場合について例示したが、これに代えて、複数の三次酸素含有ガス噴出口１７を、環状に並べて設けても良い。
【００５４】
（ヘ） 上記の実施形態においては、内側噴出路６にて燃料ガスを噴出し、外側噴出路８にて一次酸素含有ガスを噴出するように構成する場合について例示したが、内側噴出路６にて一次酸素含有ガスを噴出し、外側噴出路８にて燃料ガスを噴出するように構成しても良い。
【００５５】
（ト） 上記の実施形態においては、内管３及び外管４を全長にわたって直円筒状に形成する場合について例示したが、これに限定されるものではなく、基端側部分の径を、噴出端側部分の径と異ならせたり、中間部で屈曲させたりしても良い。
【００５６】
（チ） 燃焼用酸素含有ガスとしては、上記の実施形態で例示した空気以外に、純酸素ガス、酸素含有率を高くした空気等を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 炉加熱用バーナを設けたガラス溶解炉の縦断側面図
【図２】 参考の第１実施形態に係る炉加熱用バーナの縦断側面図
【図３】 参考の第１実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図
【図４】 本発明の第１実施形態に係る炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【図５】 参考の第２実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図
【図６】 参考の第３実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図
【図７】 参考の第４実施形態に係る炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【図８】 参考の第５実施形態に係る炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【図９】 参考の第６実施形態に係る炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【図１０】 本発明の別実施形態に係る炉加熱用バーナの要部の縦断側面図図
【図１１】 参考の別実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図
【図１２】 従来の炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【図１３】 従来の炉加熱用バーナの要部の縦断側面図
【符号の説明】
１，３４ 炉壁
３ 内管
４ 外管
６ 内側噴出路
７ 内側噴出口
８ 外側噴出路
９ 外側噴出口
１３ 二次酸素含有ガス噴出口
１４ 火炎通過空間
１５ 火炎根元外周部空間
１７ 三次酸素含有ガス噴出口
１９ 旋回羽根
３３ 炉内空間
Ｆ 火炎
Ｈ 火炎通過空間形成部
Ｍ バーナ本体

Claims (4)

1. ガス噴出端側部分が直円筒状で且つ同軸状に位置する内管及び外管を備えたバーナ本体が、そのガス噴出端を、炉内空間を区画形成する炉壁の内面よりも炉外側に位置させた状態で設けられると共に、前記バーナ本体のガス噴出端の外周部と前記炉壁との間に、炉内側ほど大径となる先広がり状の火炎通過空間を形成する火炎通過空間形成部が設けられ、
   前記内管内に形成される内側噴出路及び前記内管と前記外管との間に形成される外側噴出路のいずれか一方が燃料ガスを噴出し、且つ、他方が燃焼用酸素含有ガスを噴出するように構成された炉加熱用バーナであって、
   前記バーナ本体にて形成される火炎の根元部と前記火炎通過空間形成部の内面との間の火炎根元外周部空間に炉内気が流入するのを抑制するように、燃焼用二次酸素含有ガスを前記火炎根元外周部空間に噴出する二次酸素含有ガス噴出口が、前記外側噴出路の外周部に設けられ、
   前記内側噴出路の噴出端及び前記外側噴出路の噴出端が、前記火炎通過空間内に突出するように構成され、
   前記二次酸素含有ガス噴出口が、前記内側噴出路の噴出端の内側噴出口及び前記外側噴出路の噴出端の外側噴出口よりも、前記内側噴出路からのガス噴出方向上流側に位置するように構成されている炉加熱用バーナ。
2. 前記二次酸素含有ガス噴出口よりも、前記内側噴出路からのガス噴出方向下流側の位置から、前記ガス噴出方向と交差する方向に燃焼用三次酸素含有ガスを噴出するように、三次酸素含有ガス噴出口が前記火炎通過空間形成部に設けられている請求項１記載の炉加熱用バーナ。
3. 前記二次酸素含有ガス噴出口が、燃焼用二次酸素含有ガスを前記火炎通過空間形成部の内面に沿わせるように噴出するように構成されている請求項１又は２記載の炉加熱用バーナ。
4. 前記二次酸素含有ガス噴出口から燃焼用二次酸素含有ガスが旋回する状態で噴出されるように、前記二次酸素含有ガス噴出口から噴出される燃焼用二次酸素含有ガスを旋回させる旋回羽根が設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の炉加熱用バーナ。

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