(57)【要約】【課題】燃料ノズルと酸化剤ノズルとをポート内に容易に設置できるようにする。【解決手段】ガラス溶解炉１は、ガラス原料を溶解するための溶解室２と、この溶解室２に接続されるポート５ａ，５ｂと、各ポート５ａ，５ｂ内に配置されるノズル１１，１２ａ〜１２ｃとを備える。ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、燃料ガスを噴射する一つの燃料ノズル１１と、この燃料ノズル１１と離間して配置されるとともに、酸化剤ガスを噴射する複数の酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃとを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス原料を溶解するための溶解室と、前記溶解室に接続されるポートと、前記ポート内に配置されるバーナと、を備えるガラス溶解炉であって、
前記バーナは、燃料ガスを噴射する一つの燃料ノズルと、前記燃料ノズルと離間して配置されるとともに、酸化剤ガスを噴射する複数の酸化剤ノズルとを備えることを特徴とするガラス溶解炉。
【請求項２】
前記酸化剤ノズルは、前記燃料ノズルよりも溶解室側に配置されてなる請求項１に記載のガラス溶解炉。
【請求項３】
前記ポートは、所定幅及び所定長さを有しており、
前記酸化剤ノズルは、前記燃料ノズルに対して前記ポートの幅方向に対称的に配置されてなる請求項１又は２にガラス溶解炉。
【請求項４】
前記燃料ノズルは、燃料ガスの噴出口を有しており、
前記酸化剤ノズルは、酸化剤ガスの噴出口を有しており、
前記酸化剤ノズルの前記噴出口は、前記燃料ノズルの前記噴出口よりも下方位置に配置されてなる請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス溶解炉。  
【請求項５】
前記ポートは、前記燃料ノズルを挿通可能な第一挿通孔と、前記各酸化剤ノズルを挿通可能な第二挿通孔とを有する請求項４に記載のガラス溶解炉。
【請求項６】
前記燃料ノズル及び前記酸化剤ノズルは、直管状に構成されており、
前記酸化剤ノズルの前記噴出口及び前記燃料ノズルの前記噴出口は、前記直管から突出しないように、前記直管の側面に形成される開口部である請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス溶解炉。
【請求項７】
前記ポートを介して前記溶解室に接続される蓄熱室と、前記ポートに設けられるとともに前記溶解室と前記蓄熱室とを遮断する着脱可能な遮断壁とをさらに備える請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス溶解炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶解室に収容されるガラス原料をバーナによる火炎によって溶解するガラス溶解炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のガラス溶解炉としては、ガラス原料を溶融させる溶解室と、複数の蓄熱室と、溶解室と各蓄熱室とを接続するポート（空気供給路）とを備えたものが公知である（例えば特許文献１参照）。このガラス溶解炉は、ポート内に設置されたバーナ（スルーポートバーナ）から燃料ガスを噴射するとともに、蓄熱室によって加熱した空気（燃焼用酸素含有ガス）を、ポートを通じて溶解室に供給する。さらにガラス溶解炉は、溶解室内にて燃料ガスと空気とを混合し、緩慢燃焼させ、その輻射熱によって溶解室内のガラス原料を溶解する。
【０００３】
このガラス溶解炉では、溶解室にて生じた燃焼排ガスを排気する際に、この燃焼排ガスを、蓄熱室を通過させてその熱を吸収する。また、ガラス溶解炉は、新たな空気を溶解室に供給する際に、この空気を蓄熱室によって加熱する。蓄熱室によって加熱された空気を、ポートを介して溶解室に供給することにより、ガラス溶解炉は、溶解室のガラス原料を効率良く溶解できる。
【０００４】
上記のようないわゆる交番燃焼方式のガラス溶解炉では、燃焼排ガスを排気する際に、すす等の塵埃が蓄熱室に蓄積されることから、定期的に蓄熱室のメンテナンスを行う必要がある。特許文献２には、蓄熱室のメンテナンスを行う場合にもガラス原料の溶解を行うことができるようにしたガラス溶解炉が開示されている。
【０００５】
このガラス溶解炉では、スルーポートバーナは、第一の酸化剤導管、第二の酸化剤導管、及び燃料導管を備える。第一の酸化剤導管は、燃料導管と一体的に構成されており、第二の酸化剤導管は、燃料導管から分離されているが、この燃料導管と近接した位置に設けられている。すなわち、このスルーポートバーナは、燃料導管（燃料ノズル）と各酸化剤導管（酸化剤ノズル）とを集約的に構成しており、ポートの中途部（ポートネック）に形成した孔から挿通されることにより、ポート内に設置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２６９７０９号公報
【特許文献２】特開２０１２−５２９６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のスルーポートバーナは、燃料ノズルと酸化剤ノズルとを集約的に構成していたため、大型化してしまい、ポート内への設置作業が非常に困難になってしまっていた。すなわち、集約的な構成によって大径化したバーナをポート内に配置するには、ポートの床部に形成する孔も大径にする必要がある。このため、ポートにそのような大径の孔を形成し、さらには重量が増大したバーナをこの孔に挿通する作業が非常に困難なものであった。
【０００８】
本発明は上記の事情に鑑みて為されたものであり、燃料ノズルと酸化剤ノズルとをポート内に容易に設置することが可能なガラス溶解炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、ガラス原料を溶解するための溶解室と、前記溶解室に接続されるポートと、前記ポート内に配置されるバーナと、を備えるガラス溶解炉であって、前記バーナは、燃料ガスを噴射する一つの燃料ノズルと、前記燃料ノズルと離間して配置されるとともに、酸化剤ガスを噴射する複数の酸化剤ノズルとを備えることを特徴とする。
【００１０】
かかる構成によれば、複数の酸化剤ノズルを燃料ノズルから離間して配置することで、各ノズルを個別にポート内に設置することが可能になる。すなわち、ポート内にバーナを設置するための孔を形成する場合、燃料ノズル用の孔と酸化剤ノズル用の孔とを別々に設置できることから、大径の孔を形成する必要がなく、その孔径を小さくできる。したがって、ポートに対してこれらの孔を容易に貫通形成することが可能である。また、酸化剤ノズルを複数に分けて配設することにより、一個あたりの酸化剤ノズルの大きさ（管径）及び重量を小さくでき、ポートに対する酸化剤ノズルの設置作業を容易に行うことができる。
【００１１】
上記構成のガラス溶解炉では、前記酸化剤ノズルは、前記燃料ノズルよりも溶解室側に配置されることが望ましい。これにより、例えば酸化剤ノズルを使用してガラス原料を溶解させる場合に、その火炎が燃料ノズルに接近することを抑制でき、火炎による燃料ノズルの損耗を防止することができる。
【００１２】
また、上記構成のガラス溶解炉では、前記ポートは、所定幅及び所定長さを有しており、前記酸化剤ノズルは、前記燃料ノズルに対して前記ポートの幅方向に対称的に配置されることが望ましい。
【００１３】
このように、ポートの幅方向において、酸化剤ノズルを燃料ノズルから離間させて配置することで、各酸化剤ノズルから噴射される酸化剤ガスは、横方向に広がりをもって溶解室に供給される。さらに、酸化剤ノズルは、燃料ノズルに対して対称的に配置されていることから、溶解室内に供給された酸化剤ガスを燃焼させたときに、横方向に均一で幅広の火炎を発生させることができる。これにより、溶解室内のガラス原料を均一に溶解することが可能になる。
【００１４】
また、上記構成のガラス溶解炉において、前記燃料ノズルは、燃料ガスの噴出口を有しており、前記酸化剤ノズルは、酸化剤ガスの噴出口を有しており、前記酸化剤ノズルの前記噴出口は、前記燃料ノズルの前記噴出口よりも下方位置に配置されることが望ましい。
【００１５】
これによれば、燃料ノズルから噴射される燃料ガスの下側に、酸化剤ノズルから噴射された酸化剤ガスによる層を形成することができる。複数の酸化剤ノズルにより、この酸化剤ガスによる層を形成することで、溶解室内に扁平状で面積の広い火炎を発生させることができる。これにより、溶解室内のガラスを均一に溶解することが可能になる。
【００１６】
上記構成のガラス溶解炉では、前記ポートは、前記燃料ノズルを挿通可能な第一挿通孔と、前記各酸化剤ノズルを挿通可能な第二挿通孔とを有することになる。このように、第一挿通孔と第二挿通孔とを個別に形成することで、その孔径を可及的に小さくでき、ポートに対して各孔を形成する作業を容易に行うことができる。
【００１７】
また、前記燃料ノズル及び前記酸化剤ノズルは、直管状に構成されており、前記酸化剤ノズルの前記噴出口及び前記燃料ノズルの前記噴出口は、前記直管から突出しないように、前記直管の側面に形成される開口部であることが望ましい。このように、各噴出口を各ノズルから突出しないように構成することにより、バーナをポート内に設置する場合やメンテナンスを行う際に、各ノズルを第一挿通孔及び第二挿通孔に対して容易に挿脱できる。
【００１８】
また、本発明に係るガラス溶解炉は、前記ポートを介して前記溶解室に接続される蓄熱室と、前記ポートに設けられるとともに前記溶解室と前記蓄熱室とを遮断する着脱可能な遮断壁とをさらに備えることが望ましい。
【００１９】
かかる構成によれば、遮断壁をポート内に配置することで、蓄熱室からのポートへの空気の供給を遮断し、蓄熱室を使用することなく、燃料ノズル及び酸化剤ノズルによって溶解室内のガラスを溶解することができる。これにより、例えば蓄熱室のメンテナンス作業を行いながら、溶解室においてガラス原料を効率的に溶解することが可能になる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、燃料ノズルと酸化剤ノズルとをポート内に容易に設置することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】溶解炉の全体構成を示す断面図である。
【図２】ポートの構成を示す正面断面図である。
【図３】ポートの構成を示す側面断面図である。
【図４】ポートの構成を示す平面断面図である。
【図５】バーナの構成を示す正面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】バーナの他の例を示す正面図である。
【図９】バーナの他の例を示す正面図である。
【図１０】バーナの他の例を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図１乃至図１０は、本発明に係るガラス溶解炉の一実施形態を示す。
【００２３】
図１に示すように、ガラス溶解炉１は、ガラス原料を溶解させる溶解室２と、溶解室２に繋がる一対の蓄熱室３ａ，３ｂと、蓄熱室３ａ，３ｂに接続する煙道４ａ，４ｂと、溶解室２と各蓄熱室３ａ，３ｂとの間に設けられるポート５ａ，５ｂとを主に備える。なお、本実施形態では、一対の蓄熱室３ａ，３ｂと対応する一対のポート５ａ，５ｂを例示しているが、複数対の蓄熱室及び複数対のポートが溶解室２に接続され得る。
【００２４】
溶解室２は、溶解対象物たるガラス原料を収容する溶解槽６と、溶解槽６の上方位置に設けられる天井７とにより構成される。溶解室２は、図示しない投入口及び取出口を有しており、ガラス原料を投入口から溶解槽６へと投入し、この溶解槽６内でガラス原料を溶融させ、溶融ガラスを取出口から取り出すように構成される。取り出された溶融ガラスは、図示しない清澄槽へと送られる。天井７はアーチ状に構成されており、溶解室２内に発生する火炎の輻射熱を反射するように構成される。
【００２５】
蓄熱室３ａ，３ｂは、溶解室２の一方の側部に接続される第一蓄熱室３ａと、溶解室２の他方の側部に接続される第二蓄熱室３ｂとを含む。各蓄熱室３ａ，３ｂは、チェッカーパッキング８を内蔵する。チェッカーパッキング８は、チェッカーブリックと呼ばれる多数の蓄熱用煉瓦を積み上げることにより構成される。
【００２６】
図１に示すように、煙道４ａ，４ｂは、主煙道４ａと枝煙道４ｂとを含む。主煙道４ａは屋外に繋がるように構成され、枝煙道４ｂは、主煙道４ａと各蓄熱室３ａ，３ｂとを接続するように構成される。枝煙道４ｂには、空気を取り込むための吸気ダクト９と、枝煙道４ｂにおける空気の流路を切り替える交換弁（流路切替装置）１０とが配設されている。
【００２７】
図１に示すように、ポート５ａ，５ｂは、溶解室２と第一蓄熱室３ａとを接続する第一ポート５ａと、溶解室２と第二蓄熱室３ｂとを接続する第二ポート５ｂとを含む。図２乃至図４に示すように、各ポート５ａ，５ｂは、天井部５ｃ、側壁部５ｄ及び床部５ｅによって管状に構成される。各ポート５ａ，５ｂは、蓄熱室３ａ，３ｂによって加熱された空気を溶解室２へと供給し、又は溶解室２にて発生した燃焼排ガスを蓄熱室３ａ，３ｂに排出する。
【００２８】
各ポート５ａ，５ｂは、その内側にバーナを構成する複数のノズル１１，１２ａ〜１２ｃを有する。ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、燃料ガスを噴出可能な一個の燃料ノズル１１と、酸化剤ガスを噴出可能な複数個（図例では三個）の酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃとを含む。各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、ポート５ａ，５ｂの内側中途部に設けられていることから、スルーポートバーナと呼ばれる。
【００２９】
図３及び図４に示すように、各ポート５ａ，５ｂには、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃよりも蓄熱室３ａ，３ｂ寄りの位置に、このポート５ａ，５ｂを遮断する遮断壁１３を着脱自在に取り付けることができる。遮断壁１３が設けられると、溶解室２と蓄熱室３ａ，３ｂとの連通が遮断されるとともに、各ポート５ａ，５ｂは、蓄熱室３ａ，３ｂ側の端部が閉塞され、溶解室２側の端部のみが開口することになる。
【００３０】
ポート５ａ，５ｂの床部５ｅは、所定長さ及び所定幅を有する矩形状に構成されるが、この形状に限定されない。図３に示すように、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、この床部５ｅにおいて、その長手方向Ｙの中央部よりも溶解室２寄りの位置に設けられている。図２に示すように、燃料ノズル１１は、ポート５ａ，５ｂの床部５ｅにおける幅方向Ｘの中央部に配置されている。また、図４に示すように、各酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃは、ポート５ａ，５ｂの床部５ｅの長手方向Ｙにおいて、燃料ノズル１１から等距離Ｄで離間されて配置されている。酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃは、床部５ｅの長手方向Ｙにおいて、燃料ノズル１１よりも溶解室２寄りの位置に配置される。
【００３１】
酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃは、第一酸化剤ノズル１２ａと、第二酸化剤ノズル１２ｂと、第三酸化剤ノズル１２ｃとを含む。図２に示すように、第一酸化剤ノズル１２ａは、燃料ノズル１１と同様に、ポート５ａ，５ｂの床部５ｅにおける幅方向Ｘの中央部に配置される。第二酸化剤ノズル１２ｂ及び第三酸化剤ノズル１２ｃは、溶解室２側からポート５ａ，５ｂをみた（正面視）ときに、燃料ノズル１１を挟んでポート５ａ，５ｂの床部５ｅの幅方向Ｘにおいて対称的に配置されている。すなわち、床部５ｅの幅方向Ｘにおいて、燃料ノズル１１と第二酸化剤ノズル１２ｂとの距離Ｌ１は、燃料ノズル１１と第三酸化剤ノズル１２ｃとの距離Ｌ２と等しい（Ｌ１＝Ｌ２）。
【００３２】
各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、図３に示すように、水平方向に対して所定の角度θ１，θ２で溶解室２側に傾斜している。本実施形態において、燃料ノズル１１の傾斜角度θ１と、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃの傾斜角度θ２は等しく設定されるが、これらを異ならせてもよい。
【００３３】
また、図４に示すように、各ポート５ａ，５ｂの床部５ｅには、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃを挿通する挿通孔５ｆ，５ｇが形成されている。挿通孔５ｆ，５ｇは、燃料ノズル１１を挿通可能な第一挿通孔５ｆと、各酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃを挿通可能な第二挿通孔５ｇとを含む。各挿通孔５ｆ，５ｇは、ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの傾斜姿勢に対応して、水平方向又は鉛直方向に対して所定の角度で傾斜するように形成される。
【００３４】
図２乃至図４に示すように、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、直管状の本体部（バーナランス）１４と、この本体部１４の端部に取り付けられるキャップ部１５とを有する。各本体部１４は、その中途部がポート５ａ，５ｂに形成された挿通孔５ｆ，５ｇに挿通されている。
【００３５】
キャップ部１５は、本体部１４と同径の円筒状に構成される。したがって、キャップ部１５が本体部１４に取り付けられた状態では、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、全体として、その外面に突起部が存在しない直管状に構成される。
【００３６】
図５乃至図７に示すように、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、燃料ガス又は酸化剤ガスを噴出するノズル部１６を有する。ノズル部１６は、図５に示すように、燃料ガス又は酸化剤ガス（高濃度酸素ガス）を噴出する噴出口１７を備える。噴出口１７は、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの外面から外方に突出しないように、その本体部１４及びキャップ部１５の側面に貫通形成された開口部である。
【００３７】
噴出口１７は、正面視矩形状に構成されており、上縁部１７ａと、下縁部１７ｂと、上縁部１７ａ及び下縁部１７ｂを繋ぐ一対の側縁部１７ｃ，１７ｄと、上縁部１７ａから下方に突出する突起部１８を有する。各縁部１７ａ〜１７ｄは正面視において直線状に構成される。また、上縁部１７ａと下縁部１７ｂとは平行に構成され、一対の側縁部１７ｃ，１７ｄは平行に構成される。側縁部１７ｃ，１７ｄは、上縁部１７ａの一端部と下縁部１７ｂの一端部とを繋ぐ第一側縁部１７ｃと、上縁部１７ａの他端部と下縁部１７ｂの他端部とを繋ぐ第二側縁部１７ｄとを含む。
【００３８】
図５及び図６に示すように、噴出口１７の上縁部１７ａ及び各側縁部１７ｃ，１７ｄは、キャップ部１５に形成されている。また、噴出口１７の下縁部１７ｂは、本体部１４の端部（端面）に形成されている。
【００３９】
第一側縁部１７ｃ及び第二側縁部１７ｄは、図７に示すように、燃料ガス又は酸化剤ガスの噴出方向に向かって拡開するテーパ面１７ｅを有する。第一側縁部１７ｃのテーパ面１７ｅと第二側縁部１７ｄのテーパ面１７ｅとは、所定の角度θ３を為すように構成される。本実施形態において、この角度θ３は６０°に設定されているが、これに限定されず、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの大きさ、燃料ガス及び酸化剤ガスの流速等に応じて適宜設定できる。
【００４０】
図３に示すように、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃの噴出口１７は、燃料ノズル１１の噴出口１７よりも下方に配置されている。さらに、第一酸化剤ノズル１２ａの噴出口１７は、第二酸化剤ノズル１２ｂ及び第三酸化剤ノズル１２ｃの噴出口１７よりも下方に配置される。また、第二酸化剤ノズル１２ｂの噴出口１７と第三酸化剤ノズル１２ｃの噴出口１７とは、上下方向において同位置に設けられている。
【００４１】
キャップ部１５は、上下方向に貫通するとともに、このキャップ部１５を本体部１４に取り付けるための複数の取付孔１９を有する。本体部１４には、キャップ部１５の取付孔１９に一致するようにねじ孔２１が形成される。キャップ部１５は、取付孔１９とねじ孔２１を一致させた状態で、これらにボルト、ねじ部材等の固定部材２０を嵌め込むことにより、本体部１４に固定される。
【００４２】
突起部１８は、円柱状に構成されるが、これに限定されず、多角柱状その他の柱状又は棒状に構成され得る。突起部１８は、タングステンカーバイドにより構成されるが、これに限定されず、金属、セラミックその他の耐熱性に優れた素材により構成され得る。
【００４３】
図５及び図６に示すように、突起部１８は、その一端部が上縁部１７ａに溶接固定されるとともに、その他端部が下方の下縁部１７ｂに向かって突出している。突起部１８における上縁部１７ａからの突出長さＬ３は、上縁部１７ａと下縁部１７ｂとの距離Ｌ４に対して、１／４以上１／２以下（Ｌ４／４≦Ｌ３≦Ｌ４／２）に設定されることが望ましい。また、突起部１８の太さ（幅）Ｗ１は、噴出口１７の幅、すなわち一対の側縁部１７ｃ，１７ｄの間隔Ｗ２に対して、１／１０以上１／５以下（Ｗ２／１０≦Ｗ１≦Ｗ２／５）に設定されることが望ましい。
【００４４】
以下、上記構成のガラス溶解炉１の使用方法（ガラスの溶解方法）について説明する。
【００４５】
本実施形態に係るガラス溶解炉１では、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃを使用することなく、燃料ノズル１１及び蓄熱室３ａ，３ｂを使用する第一の燃焼方式と、蓄熱室３ａ，３ｂを使用することなく、燃料ノズル１１と酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃとを使用する第二の燃焼方式とを選択的に用いて、ガラス原料を溶解することが可能である。
【００４６】
第一の燃焼方式は、交番燃焼方式と呼ばれるものであり、第一ポート５ａの燃料ノズル１１による溶解室２の加熱と第二ポート５ｂの燃料ノズル１１による溶解室２の加熱とを交互に行う。
【００４７】
具体的には、吸気ダクト９から導入された空気を第一蓄熱室３ａのチェッカーパッキング８によって加熱する。加熱された空気は、第一ポート５ａを介して溶解室２に供給される。第一ポート５ａでは、その燃料ノズル１１によって溶解室２内に燃料ガスを噴射し、この燃料ガスと第一蓄熱室３ａから供給された空気とを混合し、緩慢燃焼による火炎を生じさせ、溶解槽６内のガラス原料を加熱する。
【００４８】
なお、第一ポート５ａを使用して火炎を生じさせる場合には、第二ポート５ｂ内のノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、火炎によって損傷しないように、この第二ポート５ｂの床部５ｅの各挿通孔５ｆ，５ｇから下方に抜き取られた状態となっている（図１参照）。
【００４９】
第一ポート５ａにおける燃料ノズル１１の噴出口１７から噴射される燃料ガスは、この噴出口１７の突起部１８及びテーパ面１７ｅによって、ポート５の幅方向Ｘに広がるように噴射される。具体的には、燃料ガスは、噴出口１７において、突起部１８と第一側縁部１７ｃとの間、突起部１８と第二側縁部１７ｄとの間、そして、突起部１８と下縁部１７ｂとの間の隙間から連続的に噴射される。
【００５０】
突起部１８は、下縁部１７ｂに接触していないことから、突起部１８と第一側縁部１７ｃとの間から噴出する燃料ガスと、突起部１８と第二側縁部１７ｄの間から噴出する燃料ガスと、突起部１８と下縁部１７ｂとの間から噴出する燃料ガスとは、一体となって噴射される。これにより、この燃料ガスが溶解室２に供給された空気と混合することによって発生する火炎は、幅方向Ｘに広がる扁平状に構成されることになる。溶解槽６内のガラス原料は、この火炎の輻射熱によって加熱される。
【００５１】
この火炎による加熱の際に生じた燃焼排ガスは、第二ポート５ｂを通じて第二蓄熱室３ｂに排出される。第二蓄熱室３ｂでは、チェッカーパッキング８に燃焼排ガスを通過させることで、燃焼排ガスの熱をこのチェッカーパッキング８に吸収（蓄熱）させる。燃焼排ガスは、第二蓄熱室３ｂから枝煙道４ｂ及び主煙道４ａを通じて屋外へと排出される。
【００５２】
第一ポート５ａによる所定時間の加熱が終了すると、交換弁１０が作動し、空気の流路を切り替える。すなわち、第一蓄熱室３ａへの吸気が遮断され、第二蓄熱室３ｂへの吸気が開始する。第二蓄熱室３ｂへと導入された新たな空気は、そのチェッカーパッキング８を通過して加熱されるとともに、第二ポート５ｂを介して溶解室２へと供給される。
【００５３】
第二ポート５ｂでは、燃料ノズル１１から燃料ガスが噴出し、溶解室２では、この燃料ガスと、第二ポート５ｂから溶解室２へと供給される空気とを混合させて火炎を発生させ、その輻射熱により溶解槽６内のガラス原料を加熱する。第二ポート５ｂから発せられた火炎の燃焼により発生する燃焼排ガスは、第一ポート５ａを介して第一蓄熱室３ａのチェッカーパッキング８を通過し、煙道４ａ，４ｂを介して屋外へと排出される。
【００５４】
なお、第二ポート５ｂを使用して火炎を生じさせる場合には、第一ポート５ａ内のノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、火炎によって損傷しないように、この第一ポート５ａの床部５ｅの各挿通孔５ｆ，５ｇから下方に抜き取られた状態となる。
【００５５】
以上のように、第一の燃焼方式では、交番燃焼方式により、第一蓄熱室３ａ及び第二蓄熱室３ｂによって、燃焼排ガスの熱を吸収しながら、第一ポート５ａ及び第二ポート５ｂにより交互に火炎を生じさせる。これにより、溶解室２のガラス原料を効率良く溶解できる。
【００５６】
第二の燃焼方式では、図３及び図４に示すように、例えば第一ポート５ａ内に遮断壁１３を設置して、溶解室２と第一蓄熱室３ａとを遮断する。その後、燃料ノズル１１から燃料ガスを噴射するとともに、三個の酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃから酸化剤ガス（高濃度酸素）を噴射し、これらを混合させることで、溶解室２内に火炎を発生させる。この場合において、全ての酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃから酸化剤ガスを噴射しても良く、また、一部の酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃから酸化剤ガスを噴射してもよい。
【００５７】
第二の燃焼方式によって発生させる火炎は、第一燃焼方式によって発生させる火炎と比較して、高輝度の燃焼炎となり、より効率的にガラスを溶解することが可能である。また、第一の燃焼方式では、蓄熱室３ａ，３ｂを使用することにより、すす等の塵埃がチェッカーパッキング８に詰まるため、定期的なメンテナンスを要する。これに対し、第二の燃焼方式では、蓄熱室３ａ，３ｂを使用しないため、その維持管理も容易になる。また、蓄熱室３ａ，３ｂのメンテナンスを行う間も第二の燃焼方式により継続してガラスを溶解させることができるため、効率の良い操業が可能となる。
【００５８】
一方、第一の燃焼方式では、蓄熱室３ａ，３ｂに取り込んだ空気と燃料ガスとを混合して火炎を発生させるため、第二の燃焼方式と比較して、燃費を抑制することが可能である。このように、本実施形態に係るガラス溶解炉１では、双方の燃焼方式の利点を活用することにより、製造するガラス製品に適した方法でガラス原料を溶解することが可能である。
【００５９】
以上説明した本実施形態に係るガラス溶解炉１によれば、燃料ノズル１１と酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃとを集約的に配置するのではなく、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃを燃料ノズル１１から離間させてポート５ａ，５ｂ内に配置することで、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃをポート５ａ，５ｂに配置させるための挿通孔５ｆ，５ｇを可及的に小さくすることができる。これにより、例えば既存のスルーポートバーナ式のガラス溶解炉１に酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃを設置する場合に、ポート５ａ，５ｂにその挿通孔５ｆ，５ｇを容易に形成することが可能になる。
【００６０】
また、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃを複数に分けることにより、酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃとして、小型なものを採用できる。これにより、ポート５ａ，５ｂの床部５ｅに形成する第二挿通孔５ｇを可及的に小さくすることができる。したがって、各ポート５ａ，５ｂに対する酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃの設置作業を容易に行うことが可能になる。
【００６１】
また、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃは、全体としてその外面に突起部のない直管状に構成されることから、各挿通孔５ｆ，５ｇに対する挿脱を容易に行うことができるため、ポート５ａ，５ｂへの設置作業及びメンテナンス作業を効率良く行うことが可能になる。
【００６２】
なお、本発明は、上記実施形態の構成に限定されるものではなく、上記した作用効果に限定されるものでもない。本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００６３】
上記の実施形態では、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの噴出口１７において、上縁部１７ａから突出する突起部１８を例示したが、これに限定されない。突起部１８は、下縁部１７ｂから上方に突出するように構成されてもよい。
【００６４】
また、上記実施形態では、噴出口１７に一個の突起部１８が形成された例を示したが、これに限定されない。例えば図８に示すように、噴出口１７は、上縁部１７ａから下方に突出する第一突起部１８ａと、この第一突起部１８ａに対向するように、下縁部１７ｂから上方に突出する第二突起部１８ｂとを備えていてもよい。この場合、第一突起部１８ａと第二突起部１８ｂとは接触することなく、その間に隙間が形成されていることが望ましい。その他、図９に示すように、一個の第一突起部１８ａと二個の第二突起部１８ｂとを噴出口１７に設けても良い。この場合、第一突起部１８ａと第二突起部１８ｂとが対向しないようにその位置をずらして噴出口１７に固定してもよい。これに限らず、複数の第一突起部１８ａ、及び複数の第二突起部１８ｂを噴出口１７に設けてもよい。
【００６５】
また、上記の実施形態では、突起部１８を噴出口１７の上縁部１７ａに溶接固定した例を示したが、これに限定されず、突起部１８を噴出口１７に対して着脱自在に構成することも可能である。この場合、図１０に示すように、突起部１８は、棒状部２２と、この棒状部２２の一端部に設けられるフランジ部２３とを有する。フランジ部２３は、棒状部２２よりも大径に構成される。突起部１８のフランジ部２３は、本体部１４の上部に形成された挿通孔２４に挿通されている。
【００６６】
挿通孔２４は、突起部１８の棒状部２２が挿通される第一の孔２４ａと、突起部１８のフランジ部２３を挿通可能な第二の孔２４ｂとを有する。第一の孔２４ａの径は、突起部１８の棒状部２２の外径よりもやや大きく、フランジ部２３の外径よりも小さい。第二の孔２４ｂの径は、突起部１８のフランジ部２３の径よりもやや大きくなっている。この構成により、突起部１８は、その棒状部２２が第一の孔２４ａに挿通されて、噴出口１７の上縁部１７ａから下方に突出するとともに、そのフランジ部２３が第二の孔２４ｂ内にて保持される。なお、第二の孔２４ｂには、フランジ部２３を固定する蓋体が設けられ得る。
【００６７】
上記の実施形態では、各ポート５ａ，５ｂの床部５ｅに各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの挿通孔５ｆ，５ｇを形成したが、これに限定されず、天井部５ｃ、側壁部５ｄにこれらの孔を形成してもよい。
【００６８】
上記の実施形態では、各ノズル１１，１２ａ〜１２ｃの噴出口１７を正面視矩形状に構成した例を示したが、これに限定されない。また、噴出口１７の上縁部１７ａ、下縁部１７ｂ及び各側縁部１７ｃ，１７ｄは、直線状のみならず、曲線状その他の形状に構成され得る。
【００６９】
上記の実施形態では、第二酸化剤ノズル１２ｂ及び第三酸化剤ノズル１２ｃは、各ポート５ａ，５ｂの長手方向Ｙにおいて、燃料ノズル１１から距離Ｄにて離間されていたが、これに限定されず、これらを長手方向Ｙにおいて、燃料ノズル１１と同位置に設けてもよい。
【００７０】
上記の実施形態では、各ポート５ａ，５ｂを介して各蓄熱室３ａ，３ｂを溶解室２に接続してなるガラス溶解炉１を例示したが、これに限定されない。例えば、燃料ノズル１１及び酸化剤ノズル１２ａ〜１２ｃのみを有するガラス溶解炉１についても本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００７１】
１          ガラス溶解炉
２          溶解室
３ａ        蓄熱室
３ｂ        蓄熱室
５ａ        ポート
５ｂ        ポート
５ｆ        第一挿通孔
５ｇ        第二挿通孔
１１          燃料ノズル
１２ａ        酸化剤ノズル
１２ｂ        酸化剤ノズル
１２ｃ        酸化剤ノズル
１３          遮断壁
１７          噴出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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