JP2002013704A - 炉加熱用バーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 内管３及び外管４を同軸状に備えたバー
ナ本体Ｍが、そのガス噴出端を、炉壁３４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、バーナ本
体Ｍのガス噴出端の外周部と炉壁３４との間に、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が設けられ、内側噴出路６及び外側噴出路８のいずれ
か一方が燃料ガスを噴出し、且つ、他方が燃焼用酸素含
有ガスを噴出するように構成され、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、燃焼用二次酸素含有ガスを火炎根元
外周部空間１５に噴出する二次酸素含有ガス噴出口１３
が、外側噴出路８の外周部に設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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３
４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】〔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２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３
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、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５記載の発明〕請求項５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５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】〔第１実施形態〕以下、図２及び図３に基
づいて、本発明の第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１
０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】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、第２〜第７の各実施形態を説明する
が、第２〜第７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、
第１実施形態と同様に構成してあるので、第１実施形態
と異なる構成を主として説明して、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】〔第２実施形態〕図４に基づいて、第２実
施形態を説明する。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、第２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１
３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、５
０％）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】第２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】〔第３実施形態〕図５に基づいて、第３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。
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】〔第４実施形態〕図６に基づいて、第４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。
第４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】〔第５実施形態〕図７に基づいて、第５実
施形態を説明する。第５実施形態においては、第４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、第４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】〔第６実施形態〕図８に基づいて、第６実
施形態を説明する。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】〔第７実施形態〕図９に基づいて、第７実
施形態を説明する。第７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１
２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、第４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、上記の第２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１０
ｂ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
の第３実施形態においては、三次酸素含有ガス噴出口１
７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】第１実施形態に係る炉加熱用バーナの縦断側面
図

【図３】第１実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図

【図４】第２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】第３実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図

【図６】第４実施形態に係る炉加熱用バーナを示す図

【図７】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８】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９】第７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】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】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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竜田 孝司 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 Ｆターム(参考） 3K019 AA09 BA02 BA03 BB02 BB04 BD09 BD10 3K091 AA13 BB07 BB26 CC06 CC22 EB39 4K063 AA04 CA03 CA05 DA14

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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て
   いる炉加熱用バーナ。
2. 【請求項２】 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請求項１
   記載の炉加熱用バーナ。
3. 【請求項３】 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又は２記載
   の炉加熱用バーナ。
4. 【請求項４】 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〜
   ３のいずれか１項に記載の炉加熱用バーナ。
5. 【請求項５】 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１〜４のいずれか１項に記載の炉加熱用バーナ。