(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズルチップの中心に設けられた主炎孔の周囲に複数の補助炎孔を設け、補助炎孔の口径を主炎孔の１／４〜１／１０とすると共に、補助炎孔の炎孔軸を外側へ１５〜３０度傾斜させ、更に補助炎孔の長さを口径の５〜１５倍としたことを特徴とするガラス溶解炉用ガスバーナ。
【請求項２】
補助炎孔の炎孔軸を円周方向へ１５〜４５度傾斜させたことを特徴とする請求項１記載のガラス溶解炉用ガスバーナ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は蓄熱式の大型ガラス溶解炉（タンク窯）に用いるガスバーナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に大型ガラス溶解炉には重油を燃料とするものが多いが、近年設備費の安いガス燃焼式も用いられるようになった。図１はガス燃焼式ガラス溶解炉の概略構造を示したもので、炉壁６に貫設されたガスバーナ９の火炎からの直射熱と天井からの反射熱によって、下方の溶解槽５を加熱するものであり、ガスバーナ９には燃料と空気を別々に炉内へ供給する先混合式を採用して、拡散燃焼により放射率の高い長炎を形成するようにしたものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしガラス溶解炉は、炉内が１５００〜１６００℃ときわめて高温であるために熱伝達は輻射が支配的であり、一方ＬＰＧやメタン系のガス燃料を用いるガス燃焼式は、重油燃焼式に比し火炎の輻射強度が低く、特に火炎の根元の未燃焼部分が比較的長いために、バーナ９に近い側の温度が遠い側の温度に比しかなり低くなるという問題がある。図２は、炉内の温度分布を天井の３箇所に設けた温度センサＴ１  ，  Ｔ２  ，  Ｔ３  により測定したもので、同図中破線は従来の単孔型ガスバーナ９を使用した場合の温度分布であるが、実線で示した理想温度分布に比し、火炎の最大放射部分が先端側に偏っていることが分かる。
【０００４】
図３はこれを改善するために試みられた分岐型ガスバーナの構造を示したもので、主ガスノズル１１から補助ガスノズル１２を分岐して、それぞれ炉壁６に複数穿設したバーナ挿通孔１０に嵌挿し、補助炎孔の口径を主炎孔よりも小さくすることによって、主炎よりも火炎長の短い補助炎を噴出するようにしたものである。この構成によれば、主ガスノズル１１と補助ガスノズル１２の間に火炎同士が混じり合わない程度の距離が確保されるために、補助炎は主炎に影響されることなく独立に燃焼し、それによって主炎の根元の低温部分の側方に補助炎の最大放射部分がくるように構成することが可能となり、主炎の長さを短くすることなく、炉内の温度分布を理想パターンに近付けることができる。
【０００５】
しかし図４の構成は、炉壁３の主ノズル挿通孔８の両側に２個の補助ノズル挿通孔９を設けなければならず、そのために築炉工事が複雑となってコストアップを招く上に、既設の溶解炉にバーナだけ取り替えて利用するわけには行かないという欠点があった。本発明はかかる点に鑑み、主炎とは独立した補助炎を形成することができ、しかも補助ノズル挿通孔９を必要とせず、従って既設の溶解炉にもそのまま採用できるようなガスバーナの構造を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によるガラス溶解炉用ガスバーナは、図４に示すように、ノズルチップ１の中心に設けられた主炎孔２の周囲に、炎孔軸が外側へ傾斜した複数の補助炎孔３を設けて、補助炎孔の口径を主炎孔の１／４〜１／１０とすると共に、補助炎孔３の傾斜角を１５〜３０度とし、更に補助炎孔３の長さを口径の５〜１５倍としたものであり、請求項２記載の発明は、同図（ｂ）に示すように、補助炎孔３の炎孔軸を更に円周方向へ１５〜４５度傾斜させたものである。
【０００７】
【作用】
上記の構成によれば、主炎と補助炎が互いに混じり合わない程度の距離が確保されるために、補助炎は主炎に影響されることなく独立に燃焼し、それによって主炎の根元の低温部分の側方に補助炎の最大放射部分がくるように構成することが可能となり、主炎の長さを短くすることなく、炉内の温度分布を理想パターンに近付けることができる。もちろん補助炎孔３に傾斜角を設けなくても、主炎孔２と補助炎孔３の距離を大きくすれば、補助炎を独立に燃焼させることは可能であるが、炉内が１５００〜１６００℃ときわめて高温であるために、ガスノズル４を太くすることはノズル挿通孔５からの熱の放散やノズルチップ１の熱損傷などの点で問題があり、またノズル先端部分のみを炉壁面から突出させて太くすることも、金属製のガスノズルの耐熱性の点で不可能である。
【０００８】
また図４（ｂ）に示されているように、補助炎孔２の炎孔軸を円周方向に傾斜させれば、比較的口径の大きな補助炎孔でも短炎と同等の効果を得ることができるので、補助炎からの熱輻射を一層向上することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明バーナを使用するガラス溶解炉の一例を示したもので、天井が湾曲したかまぼこ型の炉４の下部に設けられた溶解槽５は、一端から原料が装入され、他端から溶融ガラスが取り出されるようになっており、左右の炉壁６にはそれぞれ蓄熱室７に連通した通気口８が複数箇所に設けられて、各通気口８のすぐ下の炉壁６にガスバーナ９が貫設されている。左右のガスバーナ９は、一定時間（１５〜３０分）毎に交互に燃料ガスが供給されて燃焼と停止を繰り返し、燃焼側（図では左側）の通気口８からは蓄熱室７を通って９００〜１１００℃に予熱された燃焼用空気が噴出し、この燃焼用空気にガスノズルから噴出する燃料ガスが接触して拡散燃焼して、長くて赤い火炎を形成する。また高温の排気は停止側（図では右側）の通気口８に吸引されて、蓄熱室７を通って蓄熱材を加熱したのち、外部に排出されるようになっている。
【００１０】
図４は本発明に使用するガスバーナの先端に被着されるノズルチップの構造を示したもので、ノズルチップ１の中心に設けられた主炎孔２の周囲に、炎孔軸が外側へα度、円周方向へβ度傾斜した複数（３〜８個）の補助炎孔３を設けて、補助炎孔の口径Ｄ２  を主炎孔２の口径Ｄ１  （１００万ｋｃａｌ／ｈの場合、Ｄ１  ＝１０〜２０ｍｍ）の１／４〜１／１０（すなわちＤ２  ＝１〜５ｍｍ）とすると共に、傾斜角α＝１５〜３０度、β＝１５〜４５度とし、更に補助炎孔３の長さＤ３  をその口径Ｄ２  の５〜１５倍としたものである。このように補助炎孔３を主炎孔２よりも小さくするのは、主炎よりも火炎長の短い補助炎を噴出させ、補助炎による放射強度を炉の中央よりも手前側に分布させるためであり、補助炎孔２の数を適当に選ぶことにより、図２に実線で示したように、理想温度分布にきわめて近い温度分布を実現することができるのである。また燃焼量をｎ倍にする場合には、主炎孔２の断面積及び補助炎孔３の合計断面積がそれぞれｎ倍になるようにすればよい。
【００１１】
なお主炎孔に対する補助炎孔の口径比Ｄ２  ／Ｄ１  の上限を１／４としたのは、それ以上補助炎を長くすると、補助炎の放射強度の中心が炉の中央に近付き過ぎて、放射強度を均等に分布させるという目的から外れてしまうからであり、また下限を１／１０としたのは、それ以上補助炎を短くすると、補助炎からの放射強度が小さくなって、やはり手前側の強度を高めるという効果がなくなってしまうからである。また補助炎孔の口径に対する長さの比Ｄ３  ／Ｄ２  を十分に大きくする理由は、補助炎孔内でガス流を整流して方向性を持たせることにより、補助炎と主炎とが混合して火炎が一体化し、補助炎が主炎により冷却されて手前で燃焼するのが妨げられてしまうのを防止するためであるが、この比が１５を超えると通気抵抗が大きくなり過ぎて補助炎が小さくなってしまい、またこの比が５以下になると、補助炎が層流にならないために炎孔３を出たところで拡散し、主炎と混じってしまうからである。また補助炎の外側への傾斜角αを１５〜３０度としたのは、これ以下では補助炎が主炎に近付き過ぎ、これ以上では周囲に広がり過ぎて火炎温度が下がってしまうからである。また補助炎を円周方向へ傾斜させた理由は、補助炎を主炎の周りで旋回させることによって、できるだけ噴出速度を落とさずに短炎化を図ると共に、補助炎の根元部分で主炎から十分に離れたのちは、補助炎同士がなるべく接近して燃焼温度が下がらないようにし、放射強度を維持するためであるが、その傾斜角βを１５〜４５度としたのは、これ以下でも以上でも効果的な旋回がかからないためである。
【００１２】
【発明の効果】
本発明によれば上述のように、主炎と補助炎の間に火炎同士が混じり合わない程度の距離が確保されるために、補助炎は主炎に影響されることなく独立に燃焼し、それによって主炎の根元の低温部分の側方に補助炎の最大放射部分がくるように構成して炉内の温度分布を理想パターンに近付けることができるという利点があり、またその際に図３の従来例のように、炉壁６にバーナ挿通孔１０を複数設ける必要がないので、築炉が容易且つ低コストで行える上に、既設の炉をバーナを取り替えるだけで改良することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明及び従来例に共通のガラス溶解炉の断面図。
【図２】本発明の動作状態を示す炉内温度分布図。
【図３】従来例の断面図。
【図４】（ａ）は本発明の要部断面図、（ｂ）は同上の上面図。
【符号の説明】
１  ノズルチップ
２  主炎孔
３  補助炎孔
４  炉
５  溶解槽
６  炉壁
７  蓄熱室
８  通気口
９  ガスバーナ
１０  バーナ挿通孔
１１  主ガスノズル
１２  補助ガスノズル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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