(57)【要約】  液中燃焼溶融のための旋回バーナ１００であって、バーナから出る第１のガス及び第２のガスのうちの少なくとも１つを旋回するバーナを提供する。バーナは、第１のガスをノズルに送達するための中央管、及び第２のガスをノズルに送達するための外管を備える。螺旋羽根又は螺旋チャネルは、中央管及び外管の少なくとも１つに設けられ、バーナを出る第１のガス及び第２のガスの少なくとも１つを旋回させる。
2016505487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部及び底端部を有する中空の中央管；
前記中央管を通して第１のガスを送達し、前記中央管の前記上端部から排出するための、前記中央管の内部と連通する第１のガス供給ライン；
前記中央管の周りに同心状に設置されて、前記中央管と前記外管との間に環状空間を形成する中空の外管であって、底端部と、前記中央管の前記上端部に隣接する上端部とを有する外管；
前記外管を通して第２のガスを送達し、前記外管の上側端部から排出することにより、前記第１のガスと混合及び燃焼させるための、前記環状空間と連通する第２のガス供給ライン；
前記第１の管及び前記環状空間のうちの１つの上端部に位置する旋回誘導部材であって、前記第１のガス及び前記第２のガスのうちの対応する１つが、前記第１の管及び前記第２の管のうちの対応する１つを出る際に、前記ガスを旋回させるためのものである、旋回誘導部材
を備える、液中燃焼溶融のためのバーナ。
【請求項２】
前記旋回誘導部材が螺旋羽根から構成される、請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
前記旋回誘導部材が前記外管の前記上端部に配置され、前記外管の内周面が、収束して前記外管の前記上端部に接近し、前記第２のガスが前記外管を出る際に前記第２のガスの前記旋回を加速させる、請求項１に記載のバーナ。
【請求項４】
前記中央管の前記上端部上のノズルであって、該ノズルを通過する複数のガス排出口が前記中央管の内部と連通するものである、ノズルを更に備え、
前記少なくとも１つの旋回部材は、前記環状空間の前記上端部内の螺旋羽根から構成される、請求項１に記載のバーナ。
【請求項５】
前記複数の少なくとも１つのガラス排出口は、前記中央管の長手方向軸に対して２５°〜６５°の範囲の角度で外側に傾斜しているか、
前記複数の少なくとも１つのガラス排出口は、前記中央管の前記長手方向軸の周りに環状に配設され、かつ前記環に対して接する方向に垂直方向に傾斜しているか、又は
前記複数の少なくとも１つのガラス排出口は、前記中央管の前記長手方向軸の周りに環状に配設され、それぞれが螺旋の一部分として形成される、
請求項４に記載のバーナ。
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２０１２年１１月３０日に出願された米国特許出願第６１／７３１８５７号の優先権の利益を主張するものであり、上記出願の内容は参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は液中燃焼溶融に関する。より具体的には、本開示は、液中燃焼溶融のためのバーナに関し、より詳細には、旋回火炎を生成する液中燃焼溶融のための旋回バーナに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のガラス溶融炉では、バーナは、溶融炉内のガラス材料（例えばガラスバッチ材料及び後の溶融ガラス材料、又はまとめて「ガラス溶融物」）の表面の上側に配置され、かつガラス溶融物の上面に向けて下向きに配向されている。ガラス溶融炉の熱効率を上昇させるための努力において、バーナは溶融物の表面の下側にも配置され、液中燃焼溶融炉（「ＳＣＭ」）と呼ばれる炉内のガラス溶融物に点火する。ＳＣＭでは、燃焼の火炎及び生成物（主に二酸化炭素及び水）は、ガラス溶融物中を進み、かつガラス溶融物に直接接触するため、ガラス溶融物に直接熱が伝達され、その結果従来のガラス溶融炉よりも効率的にガラス溶融物に熱が伝達される。従って、従来のガラス溶融炉と比べてより多くの燃焼からのエネルギがＳＣＭ内のガラス溶融物に伝達される。ＳＣＭ内のガラス溶融物を通って進む燃焼の火炎及び生成物は、ガラス溶融物を振盪及び混合するため、従来のガラス溶融炉において典型的に必要とされる機械式ミキサを使用することなく、ガラス溶融物を効果的に混合できる。従来のガラス溶融炉内のガラス溶融物は、機械式ミキサの補助なしでは、ガラス材料の表面の上側のバーナ及び火炎の存在によって有意に攪拌されない。しかしながら、従来のガラス溶融炉内での機械式ミキサの使用には問題がある。ガラス溶融物の高温及び腐食性のために、ガラス溶融炉内の機械式ミキサは高価となり、かつ耐用年数が短い傾向がある。ガラス溶融炉内の機械式ミキサが劣化するにつれて、ミキサ由来の物質はガラス溶融物を汚染する。ＳＣＭは、機械式ミキサを用いる従来のガラス溶融炉と比べて少ない容量かつ短い時間で、ガラス溶融物を溶融及び均質化できる。ＳＣＭの改善された熱伝達及びより小さなサイズによって、従来のガラス溶融炉と比較してエネルギ消費及び資本コストを低減できる。
【０００４】
先行技術のＳＣＭバーナ１０が図１に示されている。図示したＳＣＭバーナ１０は２つの同心管１２及び１４を備える。中央管１２は天然ガスＧをノズル１８に送達する。外管１４はノズルから出るガスＧを燃焼させるために酸素Ｏをバーナに送達する。外管１４は内管１２及び外管１４を取り囲む冷却ジャケット１３の一部を形成する。ノズル１８は中央ガス排出口２２と、中央ガス排出口２２の周りにリング状に配設された複数の（例えば６穴の）外側ガス排出口２４とを有する。外側ガス排出口２４に通じる通路２５は、中央管１２の中心軸から外側に約５°のガス出口角度Ａ１で傾いている。酸素は外管１４の内面と中央管１２の外面との間に形成された環状の酸素排出口２６を通ってバーナを出る。ガス出口角度Ａ１に沿ってガス排出口２４から出るガスを、酸素排出口２６から出る酸素に向けて配向してこれと混合することで、ガスは燃焼し、ガラス溶融物（図示せず）に向かって垂直上方に燃えてガラス溶融物を通過する火炎（図示せず）を生成する。ガスがバーナの上端部２８に到達する前にガスを酸素と混合できるよう、図１の先行技術のバーナ１０は典型的には、ノズル１８の上部と、外管の上部と同一平面の又は外管１４の上部（及びバーナの上端部２８）の下側で約１．５インチ（約３．８ｃｍ）凹んだ中央管１２とを用いて操作される。冷却流体Ｆは冷却ジャケット１３を通って循環し、バーナを冷却する。
【０００５】
図１に示すように、バーナ１０から上述のようなＳＣＭ内のガラス溶融物を通って垂直に進む火炎は、大量のガラス溶融物を取り込み、ガラス溶融物を溶融炉の側部（図示せず）に噴霧する傾向がある。取り込まれたガラスの一部は溶融炉の排気システムへと噴霧されることさえある。取り込まれたガラス材料溶融物は、観察窓、センサ位置、排気ダクト等を含む溶融炉及び排気システムの上壁で硬化してこれらを被覆する。取り込まれた材料はまた、汚染低減システム（バッグハウス、フィルタ等）のフィルタシステム中及びフィルタシステム上で回収されるため、フィルタが詰まることがある。燃焼生成物はガラス溶融物の一部を上向きに飛ばす大きな「バープ（ｂｕｒｐ）」の際にガラス溶融物の表面を突き破ることがあり、これは未溶融及び／又は十分に混合されていないガラス溶融材料をタップ（図示せず）と呼ばれる溶融炉のガラス出口に向けて飛ばし得る。時折、この未溶融又は十分に混合されていないガラス溶融物の一部は、所望の完全に溶融されて混合されたガラス溶融物と共にタップを出ることがあり、これは極めて望ましくない。図１に示す典型的なＳＣＭバーナにおける高速の燃焼生成はまた、溶融物中に多数の気泡の形成をもたらし得る。多数の用途では、「清澄」段階においてこれらの気泡を除去する必要がある。清澄中、ガラス溶融物から気泡を除去するためにガラス溶融物中で気泡を上昇させるのに十分に高い温度でガラス溶融物を保持しなければならず、大きなエネルギ需要が発生する。このようなＳＣＭバーナはまた、特定のいくつかのガラス組成物を用いて作動させた際に、極めて大きな甲高い音を生成することがある。騒音レベルは、耳栓及び耳あての両方を着用していないと操作者の聴覚に対する大きな脅威を発生させる約９−ｄＢ又は１００ｄＢに到達し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、酸素及びガスの一方又は両方をこれらがバーナを出る際に旋回させることにより、ＳＣＭバーナによる燃料と酸化剤との混合を容易にする。旋回バーナは、火炎が流れの垂直方向に単に集中する代わりに、典型的には燃え広がるか又は燃え上がるという利点を有する。従って、旋回は、燃焼ガスの垂直運動量の拡散を強化し、これによりＳＣＭの内側のバーナによって飛ばされるガラス溶融物がより少なくなり、並びに燃焼ガスの混合が強化される。
【０００７】
一態様では、本開示は、第１の長手方向孔を有する中空の第１の中央管と、中空の第２の長手方向孔を有する第２の外管とを備えるバーナに関する。第１の管は第２の管内に配置され、これにより環状空間が第２の管と第１の管との間に画定される。旋回誘導部材は、第１の管及び環状空間のうちの１つの上端部に配置され、第１の管の上端部を通過して出る第１のガスと、第２の管の上端部（例えば環状空間）を通過して出る第２のガスとを旋回させる。
【０００８】
本開示の別の態様では、バーナは更に、第２の管の上端部に形成されたノズルを備える。ノズルはその内部に形成される複数のガス排出口を備えてよい。ガス排出口をノズルの長手方向軸に対して外側に傾斜させ、かつ第２の長手方向孔と連通させてよい。
【０００９】
別の態様では、本開示は、溶融プールを収容するための溶融チャンバを備える液中燃焼溶融装置に関する。溶融チャンバはその壁に形成されたオリフィスを有する。溶融チャンバ内に火炎を噴射するために、上述のようなバーナをオリフィスに位置決めする。
【００１０】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明及び添付の請求項から明らかになるであろう。
【００１１】
一実施形態は、
更なる実施形態は、を含む
以下の詳細な説明において、更なる特徴及び利点について述べるが、その一部は当業者には本説明から容易に明らかとなり、又は以下の詳細な説明、請求項及び添付の図面を含む本出願において説明されているように実施形態を実施することにより、当業者には容易に理解されるだろう。
【００１２】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は単なる例示であり、かつ特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は構成を提供することを意図していることを理解されたい。添付の図面は更なる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部に組み込まれ、かつこれを構成する。図面は１つ又は複数の実施形態を示し、説明と共に、様々な実施形態の原理及び作用を説明する役割を果たす。
【００１３】
以下に記載の添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するものであり、本発明はその他の同等に有効な実施形態を許容し得るものであるため、上記図面は本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、特定の特徴及び図面の特定の図は、明瞭化及び簡略化を目的として、縮尺に関して又は図式的に誇張して示されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術の液中燃焼溶融炉バーナの側断面図
【図２】本明細書の第１の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図３】図２の旋回カラー及び中央管を示す図２の部分側断面図
【図４】中央管、旋回カラー及び外管を示す図２のバーナの部分上面図
【図５】本明細書の第２の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図６】本明細書の第３の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図７】図２〜４のバーナ装置を備える液中燃焼溶融システム
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、添付の図面に示されるようないくつかの実施形態を参照しながら、本発明を詳細に説明する。本実施形態の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、これらの特定の詳細の一部又は全てを含まずに、本発明を実施できることは当業者には明らかであろう。他の例では、周知の特徴及び／又は処理ステップは、本発明を不必要に曖昧にしないために、詳細に説明しない。更に共通又は類似の要素を識別するために、同様又は同一の参照番号を使用する。
【００１６】
図２〜４に示すように、本開示の第１の実施形態によるＳＣＭ用の旋回バーナ１００は、中空の第１の管、即ち中央管１２と、中空の第２の管、即ち外管１４とを備え、環状空間１６は中央管と外管との間で画定される。中央管は外管の中心であってよい。中央管１２は中央管の底部を密閉する閉鎖底端部１３を有してよい。底端部１３の付近において、内管１２は中央管の内部と連通するポート１５を備える。例えば燃料源等のガスの外部供給源（図示せず）をポート１５に接続することにより、ガスを中央管に供給できる。他の実施形態では、閉鎖底端部１３は、孔１０８内にガスを導入するためのポートを備えてよい。外管１４は内管１２を通して受承するための開口部を有する部分的に閉じた底端部１７を有する。底端部１７は外管１４と内管１２との間に延在することで、環状空間１６の底部を密閉する。図２、５及び６に示す例では、ポート１５を含む内管１２の底部１３は、外管１４の底端部１７の下方に延在する。内管１２は開口部に対して摺動可能であってよく、これにより外管１４の位置に対する内管１２の位置の調整が可能となる。底端部１７の付近において、外管１４は環状空間１６と連通するポート１９を備える。例えば酸化剤の供給源等のガスの外部供給源（図示せず）をポート１９に接続することにより、ガスを環状空間１６に供給できる。あるいは底端部１７は、環状空間１６内にガスを導入するためのポートを備えてよい。
【００１７】
ノズル１８を中央管１２の上端部に設けてよい。ノズルは、中央管１２の中心軸周りにリング状に配設された複数のガス排出穴２４（例えば６個の排出口）を有してよい。ガス排出口２４に通じるノズル内の通路２５（図３参照）を、中央管１２の中心軸から外側に約２５°の出口角度で傾斜させてよい。旋回カラー１２０を中央管１２の上端部に取り付けることにより、旋回カラー１２０を外管１４の内側に設置する。４枚の螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４をカラー１２０の外周面に形成して、旋回カラー１２０と外管１４との間の環状空間に４つの螺旋チャネル１３１、１３２、１３３及び１３４を画定する。螺旋羽根及び螺旋チャネルは、外管中を進んでＳＣＭバーナ１００を出てガラス溶融物中に入る酸素に対して旋回運動を誘導し、これによりバーナを出る酸素を、バーナを出るガスの周りに旋回させる。螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４の外端部は外管１４の内面と接触するか又は近接しており、これにより旋回カラー上の羽根によって第２の管を通過する酸素を確実に旋回させる。代替実施形態では、ノズルは図１のガス排出口２２等の中央ガス排出口を備えてよい。中央排出口はガス流のための開口部として、又はＵＶ安全センサ等の機器用の受口又は通路として機能してよい。
【００１８】
図２〜４を参照すると、（酸素等の）酸化剤Ｏは、ポート１９を通して環状空間１６に供給され、燃料ガスＧは、ポート１５を通して孔１５に供給される。燃料ガスはノズル１８を通って内管を出て環状空間の上部を出る酸化剤と混合して、火炎（図示せず）を形成する。バーナ１００が作動すると、冷却流体Ｆが冷却ジャケット１３に供給される。液中燃焼溶融では、バーナ装置１００の火炎はガラス溶融物内で形成される。
【００１９】
酸素をガスの周りに旋回させることによってガスと酸素との混合を促進し、より効率的な燃焼をもたらす。酸素の旋回流はまた、ノズル１８から出る酸素の速度に横方向成分を付与し、これはバーナ１００が生成する火炎を、図１に示すような典型的な先行技術のＳＣＭバーナのように垂直方向に主に集中させる代わりに、外向きに拡大する又は燃え上がらせる。この火炎の燃え上がりによって、燃焼ガスの運動量は、典型的な先行技術のＳＣＭバーナと比較して、より拡散されてガラス溶融物中に広がる。これにより典型的なＳＣＭバーナと比較して、ガラス溶融物を通って進む燃焼ガスの垂直の速度及び運動量が減少し、ガラスの飛散が減少する。短くて幅広い火炎は、火炎がガラス溶融物中に噴射された場所における凝固の低減又は排除に役立ち得る。これは、最終的には溶融プール中でのコールドフィンガの形成の回避に役立ち得る。旋回バーナによって生成される火炎の最大の旋回を達成するために、外管１４を通して、かつ旋回カラーの螺旋のチャネル及び羽根を通して最大容積（従って最大運動量）のガスを供給してよい。図示した例では、酸素をガスよりも大きな容積で供給してよく、よって外管を通して酸素を供給してよく、かつ中央管を通してガスを供給してよい。しかしながら、酸素を代替的に中央管に供給してよく、ガスを代替的に外管に供給してもよい。
【００２０】
図示したカラー１２０は、図４に最もよく示されているように、互いから９０°に配設された４つの螺旋チャネル１３１〜１３４を形成する、互いから９０°に配設された４枚の螺旋羽根１２１〜１２４を有する。しかしながら、螺旋羽根及び螺旋チャネルの数は変化させてよい。例えば、螺旋羽根が２〜６枚及び螺旋チャネルが２〜６つあってもよい。更に、中央管１２に取り付けられた別個の螺旋カラー１２０を用いるのではなく、螺旋羽根１２１〜１２４を代替的に中央管１２の外周面（図示せず）に一体的に形成し、これが中央管、螺旋羽根及びノズルを備える単一の一体的に形成された構成部品を形成してもよい。図示した旋回カラー１２０は一般的に円筒形状であり、滑らかな円筒面及び外向きに伸びる外周面上の螺旋羽根を備える。あるいは、旋回カラーは、外管１４の内面に設置される滑らかな円筒状の外周面を有してよく、又は内向きに伸びる螺旋羽根を外管の内周面上に一体的に形成してよい。
【００２１】
内管１２、外管１４、ノズル１８、旋回カラー１２０及び螺旋羽根１２１〜１２４は、ステンレス鋼（例えば３０４、３１２）又は他の高温ステンレス鋼、オーステナイト系ニッケル‐クロム‐鉄合金（例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標））等の任意の適切な耐熱材料で作製してよい。ノズル１８内のガス排出通路２５の中央管の長手方向軸に対する角度は、５５°と異なっていてよい。例えば、出口角度は、約０°〜約７５°、約１５°〜約７０°、約４５°〜約５０°、約２５°〜約６５°、又は約４５°から中央管の中心軸（例えば垂直）の範囲内であってよい。
【００２２】
図５に示すように、本開示の旋回バーナ１１０の代替実施形態では、外管１４の上側部分１４４の内周面は収束してノズル１８に接近するため、旋回する酸素はガスと混合される前に集中する。旋回カラー１２０の上側部分上の螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４の外端部は対応する収束部又はテーパを有することにより、外管の内面に対する羽根の近接又は羽根の接触を維持し、かつ旋回カラーの羽根によって第２の管を通過する酸素を確実に旋回させる。旋回する酸素の集中は、アイススケーター又はダイバーが腕を外に出してスピンを開始し、次いで腕を引っ込めてスピンを加速させるのと同じように、酸素の角速度を増加させる傾向がある。
【００２３】
収束部１４４を、外管１４と一体的に形成してよい。代替実施形態では、図６に示すように、上側収束円錐台形部分２３４を有する円筒状シュラウド２１４を、外管１４の上側端部に設置してよい。シュラウドの代わりに、図６のシュラウド２１４の収束上部のみを備える収束リングを外管の上側端部（図示せず）に設置してよい。
【００２４】
本開示の代替の態様（図示せず）では、酸素及びガスの両方を旋回させてよい。この代替の態様の第１の実施形態では、本明細書において前述しかつ図２〜５に示すように、酸素は外管を出る際に螺旋羽根及び螺旋チャネルにより旋回させられる。図２〜５に示すノズル１８の代わりに、螺旋羽根及び螺旋チャネルの第２のセットを中央管の上部内側に設置してよい。このようにして、中央管を出るガスは螺旋羽根及び螺旋チャネルの第２のセット（図示せず）によって旋回させられ、かつ外管を出る酸素は本明細書において前述したように旋回させられる。
【００２５】
両方のガスを旋回させる本開示のこの代替の態様の第３の実施形態では、中央管の内側に第２の旋回カラーを追加してガスを旋回させるのではなく、ノズル内のガス排出通路を、中央管の中心軸から離れる方向、及びノズル内のガス排出口によって画定される円に接する方向の両方向の垂直線に対して傾斜させてよく、これにより外向きの動径成分及び接線成分の両方がガス排出口を出るガス（図示せず）の運動量に付与される。本明細書において前述したように、ガス排出通路２５の角度Ａは０°であってよく、これにより接線成分のみがガス排出口から放出されるガスの運動量に付与される。別の代替実施形態では、ガス排出通路を螺旋部分と近接する又は同じ経路に沿って形成することにより、旋回運動をガスに付与してよい。螺旋経路は、拡張して旋回ガスを外側に配向し、外管を出る酸素と接触させてよく、収束してノズルを出る旋回ガスの角速度を加速させてよく、又は（例えば、円筒経路をたどって）収束も拡張もしなくてよい。
【００２６】
両方のガスを旋回させる本開示のこの別の態様の第３の実施形態では、４枚の螺旋羽根１２１〜１２４及び４つの螺旋チャネル１３１〜１３４を有する図２〜５に示されるような旋回カラー１２０の場合、中央管は１枚おきの螺旋チャネル、例えば螺旋チャネル１３１及び１３３の第１のセットにガスを供給してよく、外管は、介在する螺旋チャネル、例えば螺旋チャネル１３２及び１３４の第２のセットに酸素を供給してよい。これは、外管が螺旋チャネルの第２のセットとのみ連通するように螺旋チャネルの第１のセットの下端部を遮断し、中央管の内部を螺旋チャネルの第１のセットと連通させる一連の穴又は孔を中央管（及び必要に応じてカラー１２０）内に提供することによって達成してよい。このような実施形態では、ノズル１８はいずれのガス排出口を有さなくてよく、又は単一のパイロットガス排出口を含んでよい。この第３の実施形態の変形例では、中央管を配置してよく、マニホールド（図示せず）がガスを螺旋チャネルの第１のセットに導き、酸素を螺旋チャネルの第２のセットに導いてよい。本明細書において前述したように、螺旋羽根及び螺旋チャネルの数は変化させてよい。
【００２７】
図７は、溶融プール１７４を含む溶融チャンバ１７２を備える液中燃焼溶融装置１７１を示す。溶融チャンバ１７２は、ホッパー１７５から溶融チャンバ１７２にバッチ材料を供給するためのポート１７６を備える。バッチ材料は液化形態で提供してよい。溶融チャンバ１７２はポート１６８も備え、このポート１６８を通って排気ガスは溶融チャンバ１７２を脱出できる。溶融装置１７１は、流路１８２によって溶融チャンバ１７２に接続された調整チャンバ１８０も備える。溶融プール１６４からの溶融材料は、溶融チャンバ１７２から流路１８２を通って調整チャンバ１８０に流れ、その後、溶融装置１７１を出る。オリフィス１８６は溶融チャンバ１７２の壁内に形成される。オリフィス１７６は溶融チャンバ１７２の底壁１８８内に示されている。代替構成では、オリフィス１７６は溶融チャンバ１７２の側壁１９０に設けられてもよい。オリフィス１８６は溶融チャンバ１７２の壁に対して垂直又は傾斜していてよい。バーナ装置１００はオリフィス１８６に配設されて、火炎を溶融プール１７４に噴射する。
【００２８】
ＳＣＭバーナを出るガス及び酸素のうちの少なくとも１つの旋回は、燃焼ガスの運動量の垂直成分を減少させるという有利な効果を有し、これにより溶融炉内で上向きに飛ぶガラスの量の減少、かつ酸素とガスとの混合の強化がもたらされ、より効率的な燃焼が提供される。
【００２９】
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正及び変形を実施できることは当業者に明らかであろう。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１００  ＳＣＭバーナ
１２  中央管
１３  冷却ジャケット
１４  外管
１５  ポート
１６  環状空間
１７  閉鎖底端部
１８  ノズル
１９  ポート
２２  中央ガス排出口
２４  外側ガス排出口
２５  通路
２６  酸素排出口
２８  上端部
１０８  孔
１１０  旋回バーナ
１２０  旋回カラー
１２１、１２２、１２３、１２４  螺旋羽根
１３１、１３２、１３３、１３４  螺旋チャネル
１４４  外管の上側部分／収束部
１６４  溶融プール
１６８  ポート
１７１  溶融装置
１７２  溶融チャンバ
１７４  溶融プール
１７５  ホッパー
１７６  ポート
１８０  調整チャンバ
１８２  流路
１８６  オリフィス
２１４  シュラウド
２３４  上側収束円錐台形部分
Ａ１  出力角度
Ｆ  冷却流体
Ｇ  天然ガス
【図１】
2016505487.tif 000003
【図２】
2016505487.tif 000004
【図３】
2016505487.tif 000005
【図４】
2016505487.tif 000006
【図５】
2016505487.tif 000007
【図６】
2016505487.tif 000008
【図７】
2016505487.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成27年8月11日(2015.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【優先権】
【０００１】
本出願は、２０１２年１１月３０日に出願された米国特許出願第６１／７３１８５７号の優先権の利益を主張するものであり、上記出願の内容は参照によりその全体が本出願に援用される。
【技術分野】
【０００２】
本開示は液中燃焼溶融に関する。より具体的には、本開示は、液中燃焼溶融のためのバーナに関し、より詳細には、旋回火炎を生成する液中燃焼溶融のための旋回バーナに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のガラス溶融炉では、バーナは、溶融炉内のガラス材料（例えばガラスバッチ材料及び後の溶融ガラス材料、又はまとめて「ガラス溶融物」）の表面の上側に配置され、かつガラス溶融物の上面に向けて下向きに配向されている。ガラス溶融炉の熱効率を上昇させるための努力において、バーナは溶融物の表面の下側にも配置され、液中燃焼溶融炉（「ＳＣＭ」）と呼ばれる炉内のガラス溶融物に点火する。ＳＣＭでは、燃焼の火炎及び生成物（主に二酸化炭素及び水）は、ガラス溶融物中を進み、かつガラス溶融物に直接接触するため、ガラス溶融物に直接熱が伝達され、その結果従来のガラス溶融炉よりも効率的にガラス溶融物に熱が伝達される。従って、従来のガラス溶融炉と比べてより多くの燃焼からのエネルギがＳＣＭ内のガラス溶融物に伝達される。ＳＣＭ内のガラス溶融物を通って進む燃焼の火炎及び生成物は、ガラス溶融物を振盪及び混合するため、従来のガラス溶融炉において典型的に必要とされる機械式ミキサを使用することなく、ガラス溶融物を効果的に混合できる。従来のガラス溶融炉内のガラス溶融物は、機械式ミキサの補助なしでは、ガラス材料の表面の上側のバーナ及び火炎の存在によって有意に攪拌されない。しかしながら、従来のガラス溶融炉内での機械式ミキサの使用には問題がある。ガラス溶融物の高温及び腐食性のために、ガラス溶融炉内の機械式ミキサは高価となり、かつ耐用年数が短い傾向がある。ガラス溶融炉内の機械式ミキサが劣化するにつれて、ミキサ由来の物質はガラス溶融物を汚染する。ＳＣＭは、機械式ミキサを用いる従来のガラス溶融炉と比べて少ない容量かつ短い時間で、ガラス溶融物を溶融及び均質化できる。ＳＣＭの改善された熱伝達及びより小さなサイズによって、従来のガラス溶融炉と比較してエネルギ消費及び資本コストを低減できる。
【０００４】
先行技術のＳＣＭバーナ１０が図１に示されている。図示したＳＣＭバーナ１０は２つの同心管１２及び１４を備える。中央管１２は天然ガスＧをノズル１８に送達する。外管１４はノズルから出るガスＧを燃焼させるために酸素Ｏをバーナに送達する。外管１４は内管１２及び外管１４を取り囲む冷却ジャケット１３の一部を形成する。ノズル１８は中央ガス排出口２２と、中央ガス排出口２２の周りにリング状に配設された複数の（例えば６穴の）外側ガス排出口２４とを有する。外側ガス排出口２４に通じる通路２５は、中央管１２の中心軸から外側に約５°のガス出口角度Ａ１で傾いている。酸素は外管１４の内面と中央管１２の外面との間に形成された環状の酸素排出口２６を通ってバーナを出る。ガス出口角度Ａ１に沿ってガス排出口２４から出るガスを、酸素排出口２６から出る酸素に向けて配向してこれと混合することで、ガスは燃焼し、ガラス溶融物（図示せず）に向かって垂直上方に燃えてガラス溶融物を通過する火炎（図示せず）を生成する。ガスがバーナの上端部２８に到達する前にガスを酸素と混合できるよう、図１の先行技術のバーナ１０は典型的には、ノズル１８の上部と、外管の上部と同一平面の又は外管１４の上部（及びバーナの上端部２８）の下側で約１．５インチ（約３．８ｃｍ）凹んだ中央管１２とを用いて操作される。冷却流体Ｆは冷却ジャケット１３を通って循環し、バーナを冷却する。
【０００５】
図１に示すように、バーナ１０から上述のようなＳＣＭ内のガラス溶融物を通って垂直に進む火炎は、大量のガラス溶融物を取り込み、ガラス溶融物を溶融炉の側部（図示せず）に噴霧する傾向がある。取り込まれたガラスの一部は溶融炉の排気システムへと噴霧されることさえある。取り込まれたガラス材料溶融物は、観察窓、センサ位置、排気ダクト等を含む溶融炉及び排気システムの上壁で硬化してこれらを被覆する。取り込まれた材料はまた、汚染低減システム（バッグハウス、フィルタ等）のフィルタシステム中及びフィルタシステム上で回収されるため、フィルタが詰まることがある。燃焼生成物はガラス溶融物の一部を上向きに飛ばす大きな「バープ（ｂｕｒｐ）」の際にガラス溶融物の表面を突き破ることがあり、これは未溶融及び／又は十分に混合されていないガラス溶融材料をタップ（図示せず）と呼ばれる溶融炉のガラス出口に向けて飛ばし得る。時折、この未溶融又は十分に混合されていないガラス溶融物の一部は、所望の完全に溶融されて混合されたガラス溶融物と共にタップを出ることがあり、これは極めて望ましくない。図１に示す典型的なＳＣＭバーナにおける高速の燃焼生成はまた、溶融物中に多数の気泡の形成をもたらし得る。多数の用途では、「清澄」段階においてこれらの気泡を除去する必要がある。清澄中、ガラス溶融物から気泡を除去するためにガラス溶融物中で気泡を上昇させるのに十分に高い温度でガラス溶融物を保持しなければならず、大きなエネルギ需要が発生する。このようなＳＣＭバーナはまた、特定のいくつかのガラス組成物を用いて作動させた際に、極めて大きな甲高い音を生成することがある。騒音レベルは、耳栓及び耳あての両方を着用していないと操作者の聴覚に対する大きな脅威を発生させる約９−ｄＢ又は１００ｄＢに到達し得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様は、酸素及びガスの一方又は両方をこれらがバーナを出る際に旋回させることにより、ＳＣＭバーナによる燃料と酸化剤との混合を容易にする。旋回バーナは、火炎が流れの垂直方向に単に集中する代わりに、典型的には燃え広がるか又は燃え上がるという利点を有する。従って、旋回は、燃焼ガスの垂直運動量の拡散を強化し、これによりＳＣＭの内側のバーナによって飛ばされるガラス溶融物がより少なくなり、並びに燃焼ガスの混合が強化される。
【０００７】
一態様では、本開示は、第１の長手方向孔を有する中空の第１の中央管と、中空の第２の長手方向孔を有する第２の外管とを備えるバーナに関する。第１の管は第２の管内に配置され、これにより環状空間が第２の管と第１の管との間に画定される。旋回誘導部材は、第１の管及び環状空間のうちの１つの上端部に配置され、第１の管の上端部を通過して出る第１のガスと、第２の管の上端部（例えば環状空間）を通過して出る第２のガスとを旋回させる。
【０００８】
本開示の別の態様では、バーナは更に、第２の管の上端部に形成されたノズルを備える。ノズルはその内部に形成される複数のガス排出口を備えてよい。ガス排出口をノズルの長手方向軸に対して外側に傾斜させ、かつ第２の長手方向孔と連通させてよい。
【０００９】
別の態様では、本開示は、溶融プールを収容するための溶融チャンバを備える液中燃焼溶融装置に関する。溶融チャンバはその壁に形成されたオリフィスを有する。溶融チャンバ内に火炎を噴射するために、上述のようなバーナをオリフィスに位置決めする。
【００１０】
本発明の他の特徴及び利点は、以下の説明及び添付の請求項から明らかになるであろう。
【００１１】
以下の詳細な説明において、更なる特徴及び利点について述べるが、その一部は当業者には本説明から容易に明らかとなり、又は以下の詳細な説明、請求項及び添付の図面を含む本出願において説明されているように実施形態を実施することにより、当業者には容易に理解されるだろう。
【００１２】
前述の一般的な説明及び以下の詳細な説明の両方は単なる例示であり、かつ特許請求の範囲の性質及び特徴を理解するための概観又は構成を提供することを意図していることを理解されたい。添付の図面は更なる理解を提供するために含まれており、本明細書の一部に組み込まれ、かつこれを構成する。図面は１つ又は複数の実施形態を示し、説明と共に、様々な実施形態の原理及び作用を説明する役割を果たす。
【００１３】
以下に記載の添付の図面は、本発明の典型的な実施形態を例示するものであり、本発明はその他の同等に有効な実施形態を許容し得るものであるため、上記図面は本発明の範囲を限定するものと考えられるべきではない。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、特定の特徴及び図面の特定の図は、明瞭化及び簡略化を目的として、縮尺に関して又は図式的に誇張して示されている場合がある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】先行技術の液中燃焼溶融炉バーナの側断面図
【図２】本明細書の第１の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図３】図２の旋回カラー及び中央管を示す図２の部分側断面図
【図４】中央管、旋回カラー及び外管を示す図２のバーナの部分上面図
【図５】本明細書の第２の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図６】本明細書の第３の実施形態による液中燃焼溶融炉用の旋回バーナの部分側断面図
【図７】図２〜４のバーナ装置を備える液中燃焼溶融システム
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで、添付の図面に示されるようないくつかの実施形態を参照しながら、本発明を詳細に説明する。本実施形態の説明では、本発明の完全な理解を提供するために多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、これらの特定の詳細の一部又は全てを含まずに、本発明を実施できることは当業者には明らかであろう。他の例では、周知の特徴及び／又は処理ステップは、本発明を不必要に曖昧にしないために、詳細に説明しない。更に共通又は類似の要素を識別するために、同様又は同一の参照番号を使用する。
【００１６】
図２〜４に示すように、本開示の第１の実施形態によるＳＣＭ用の旋回バーナ１００は、中空の第１の管、即ち中央管１２と、中空の第２の管、即ち外管１４とを備え、環状空間１６は中央管と外管との間で画定される。中央管は外管の中心であってよい。中央管１２は中央管の底部を密閉する閉鎖底端部１３を有してよい。底端部１３の付近において、内管１２は中央管の内部と連通するポート１５を備える。例えば燃料源等のガスの外部供給源（図示せず）をポート１５に接続することにより、ガスを中央管に供給できる。他の実施形態では、閉鎖底端部１３は、孔１０８内にガスを導入するためのポートを備えてよい。外管１４は内管１２を通して受承するための開口部を有する部分的に閉じた底端部１７を有する。底端部１７は外管１４と内管１２との間に延在することで、環状空間１６の底部を密閉する。図２、５及び６に示す例では、ポート１５を含む内管１２の底部１３は、外管１４の底端部１７の下方に延在する。内管１２は開口部に対して摺動可能であってよく、これにより外管１４の位置に対する内管１２の位置の調整が可能となる。底端部１７の付近において、外管１４は環状空間１６と連通するポート１９を備える。例えば酸化剤の供給源等のガスの外部供給源（図示せず）をポート１９に接続することにより、ガスを環状空間１６に供給できる。あるいは底端部１７は、環状空間１６内にガスを導入するためのポートを備えてよい。
【００１７】
ノズル１８を中央管１２の上端部に設けてよい。ノズルは、中央管１２の中心軸周りにリング状に配設された複数のガス排出穴２４（例えば６個の排出口）を有してよい。ガス排出口２４に通じるノズル内の通路２５（図３参照）を、中央管１２の中心軸から外側に約２５°の出口角度で傾斜させてよい。旋回カラー１２０を中央管１２の上端部に取り付けることにより、旋回カラー１２０を外管１４の内側に設置する。４枚の螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４をカラー１２０の外周面に形成して、旋回カラー１２０と外管１４との間の環状空間に４つの螺旋チャネル１３１、１３２、１３３及び１３４を画定する。螺旋羽根及び螺旋チャネルは、外管中を進んでＳＣＭバーナ１００を出てガラス溶融物中に入る酸素に対して旋回運動を誘導し、これによりバーナを出る酸素を、バーナを出るガスの周りに旋回させる。螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４の外端部は外管１４の内面と接触するか又は近接しており、これにより旋回カラー上の羽根によって第２の管を通過する酸素を確実に旋回させる。代替実施形態では、ノズルは図１のガス排出口２２等の中央ガス排出口を備えてよい。中央排出口はガス流のための開口部として、又はＵＶ安全センサ等の機器用の受口又は通路として機能してよい。
【００１８】
図２〜４を参照すると、（酸素等の）酸化剤Ｏは、ポート１９を通して環状空間１６に供給され、燃料ガスＧは、ポート１５を通して孔に供給される。燃料ガスはノズル１８を通って内管を出て環状空間の上部を出る酸化剤と混合して、火炎（図示せず）を形成する。バーナ１００が作動すると、冷却流体Ｆが冷却ジャケット１３に供給される。液中燃焼溶融では、バーナ装置１００の火炎はガラス溶融物内で形成される。
【００１９】
酸素をガスの周りに旋回させることによってガスと酸素との混合を促進し、より効率的な燃焼をもたらす。酸素の旋回流はまた、ノズル１８から出る酸素の速度に横方向成分を付与し、これはバーナ１００が生成する火炎を、図１に示すような典型的な先行技術のＳＣＭバーナのように垂直方向に主に集中させる代わりに、外向きに拡大する又は燃え上がらせる。この火炎の燃え上がりによって、燃焼ガスの運動量は、典型的な先行技術のＳＣＭバーナと比較して、より拡散されてガラス溶融物中に広がる。これにより典型的なＳＣＭバーナと比較して、ガラス溶融物を通って進む燃焼ガスの垂直の速度及び運動量が減少し、ガラスの飛散が減少する。短くて幅広い火炎は、火炎がガラス溶融物中に噴射された場所における凝固の低減又は排除に役立ち得る。これは、最終的には溶融プール中でのコールドフィンガの形成の回避に役立ち得る。旋回バーナによって生成される火炎の最大の旋回を達成するために、外管１４を通して、かつ旋回カラーの螺旋のチャネル及び羽根を通して最大容積（従って最大運動量）のガスを供給してよい。図示した例では、酸素をガスよりも大きな容積で供給してよく、よって外管を通して酸素を供給してよく、かつ中央管を通してガスを供給してよい。しかしながら、酸素を代替的に中央管に供給してよく、ガスを代替的に外管に供給してもよい。
【００２０】
図示したカラー１２０は、図４に最もよく示されているように、互いから９０°に配設された４つの螺旋チャネル１３１〜１３４を形成する、互いから９０°に配設された４枚の螺旋羽根１２１〜１２４を有する。しかしながら、螺旋羽根及び螺旋チャネルの数は変化させてよい。例えば、螺旋羽根が２〜６枚及び螺旋チャネルが２〜６つあってもよい。更に、中央管１２に取り付けられた別個の螺旋カラー１２０を用いるのではなく、螺旋羽根１２１〜１２４を代替的に中央管１２の外周面（図示せず）に一体的に形成し、これが中央管、螺旋羽根及びノズルを備える単一の一体的に形成された構成部品を形成してもよい。図示した旋回カラー１２０は一般的に円筒形状であり、滑らかな円筒面及び外向きに伸びる外周面上の螺旋羽根を備える。あるいは、旋回カラーは、外管１４の内面に設置される滑らかな円筒状の外周面を有してよく、又は内向きに伸びる螺旋羽根を外管の内周面上に一体的に形成してよい。
【００２１】
内管１２、外管１４、ノズル１８、旋回カラー１２０及び螺旋羽根１２１〜１２４は、ステンレス鋼（例えば３０４、３１２）又は他の高温ステンレス鋼、オーステナイト系ニッケル‐クロム‐鉄合金（例えばＩｎｃｏｎｅｌ（登録商標））等の任意の適切な耐熱材料で作製してよい。ノズル１８内のガス排出通路２５の中央管の長手方向軸に対する角度は、５５°と異なっていてよい。例えば、出口角度は、約０°〜約７５°、約１５°〜約７０°、約４５°〜約５０°、約２５°〜約６５°、又は約４５°から中央管の中心軸（例えば垂直）の範囲内であってよい。
【００２２】
図５に示すように、本開示の旋回バーナ１１０の代替実施形態では、外管１４の上側部分１４４の内周面は収束してノズル１８に接近するため、旋回する酸素はガスと混合される前に集中する。旋回カラー１２０の上側部分上の螺旋羽根１２１、１２２、１２３及び１２４の外端部は対応する収束部又はテーパを有することにより、外管の内面に対する羽根の近接又は羽根の接触を維持し、かつ旋回カラーの羽根によって第２の管を通過する酸素を確実に旋回させる。旋回する酸素の集中は、アイススケーター又はダイバーが腕を外に出してスピンを開始し、次いで腕を引っ込めてスピンを加速させるのと同じように、酸素の角速度を増加させる傾向がある。
【００２３】
収束部１４４を、外管１４と一体的に形成してよい。代替実施形態では、図６に示すように、上側収束円錐台形部分２３４を有する円筒状シュラウド２１４を、外管１４の上側端部に設置してよい。シュラウドの代わりに、図６のシュラウド２１４の収束上部のみを備える収束リングを外管の上側端部（図示せず）に設置してよい。
【００２４】
本開示の代替の態様（図示せず）では、酸素及びガスの両方を旋回させてよい。この代替の態様の第１の実施形態では、本明細書において前述しかつ図２〜５に示すように、酸素は外管を出る際に螺旋羽根及び螺旋チャネルにより旋回させられる。図２〜５に示すノズル１８の代わりに、螺旋羽根及び螺旋チャネルの第２のセットを中央管の上部内側に設置してよい。このようにして、中央管を出るガスは螺旋羽根及び螺旋チャネルの第２のセット（図示せず）によって旋回させられ、かつ外管を出る酸素は本明細書において前述したように旋回させられる。
【００２５】
両方のガスを旋回させる本開示のこの代替の態様の第３の実施形態では、中央管の内側に第２の旋回カラーを追加してガスを旋回させるのではなく、ノズル内のガス排出通路を、中央管の中心軸から離れる方向、及びノズル内のガス排出口によって画定される円に接する方向の両方向の垂直線に対して傾斜させてよく、これにより外向きの動径成分及び接線成分の両方がガス排出口を出るガス（図示せず）の運動量に付与される。本明細書において前述したように、ガス排出通路２５の角度Ａは０°であってよく、これにより接線成分のみがガス排出口から放出されるガスの運動量に付与される。別の代替実施形態では、ガス排出通路を螺旋部分と近接する又は同じ経路に沿って形成することにより、旋回運動をガスに付与してよい。螺旋経路は、拡張して旋回ガスを外側に配向し、外管を出る酸素と接触させてよく、収束してノズルを出る旋回ガスの角速度を加速させてよく、又は（例えば、円筒経路をたどって）収束も拡張もしなくてよい。
【００２６】
両方のガスを旋回させる本開示のこの別の態様の第３の実施形態では、４枚の螺旋羽根１２１〜１２４及び４つの螺旋チャネル１３１〜１３４を有する図２〜５に示されるような旋回カラー１２０の場合、中央管は１枚おきの螺旋チャネル、例えば螺旋チャネル１３１及び１３３の第１のセットにガスを供給してよく、外管は、介在する螺旋チャネル、例えば螺旋チャネル１３２及び１３４の第２のセットに酸素を供給してよい。これは、外管が螺旋チャネルの第２のセットとのみ連通するように螺旋チャネルの第１のセットの下端部を遮断し、中央管の内部を螺旋チャネルの第１のセットと連通させる一連の穴又は孔を中央管（及び必要に応じてカラー１２０）内に提供することによって達成してよい。このような実施形態では、ノズル１８はいずれのガス排出口を有さなくてよく、又は単一のパイロットガス排出口を含んでよい。この第３の実施形態の変形例では、中央管を配置してよく、マニホールド（図示せず）がガスを螺旋チャネルの第１のセットに導き、酸素を螺旋チャネルの第２のセットに導いてよい。本明細書において前述したように、螺旋羽根及び螺旋チャネルの数は変化させてよい。
【００２７】
図７は、溶融プール１７４を含む溶融チャンバ１７２を備える液中燃焼溶融装置１７１を示す。溶融チャンバ１７２は、ホッパー１７５から溶融チャンバ１７２にバッチ材料を供給するためのポート１７６を備える。バッチ材料は液化形態で提供してよい。溶融チャンバ１７２はポート１６８も備え、このポート１６８を通って排気ガスは溶融チャンバ１７２を脱出できる。溶融装置１７１は、流路１８２によって溶融チャンバ１７２に接続された調整チャンバ１８０も備える。溶融プール１６４からの溶融材料は、溶融チャンバ１７２から流路１８２を通って調整チャンバ１８０に流れ、その後、溶融装置１７１を出る。オリフィスは溶融チャンバ１７２の壁内に形成される。オリフィス１７６は溶融チャンバ１７２の底壁１８８内に示されている。代替構成では、オリフィス１７６は溶融チャンバ１７２の側壁１９０に設けられてもよい。オリフィスは溶融チャンバ１７２の壁に対して垂直又は傾斜していてよい。バーナ装置１００はオリフィスに配設されて、火炎を溶融プール１７４に噴射する。
【００２８】
ＳＣＭバーナを出るガス及び酸素のうちの少なくとも１つの旋回は、燃焼ガスの運動量の垂直成分を減少させるという有利な効果を有し、これにより溶融炉内で上向きに飛ぶガラスの量の減少、かつ酸素とガスとの混合の強化がもたらされ、より効率的な燃焼が提供される。
【００２９】
本発明の精神又は範囲から逸脱することなく様々な修正及び変形を実施できることは当業者に明らかであろう。
【符号の説明】
【００３０】
１０、１００  ＳＣＭバーナ
１２  中央管
１３  冷却ジャケット
１４  外管
１５  ポート
１６  環状空間
１７  閉鎖底端部
１８  ノズル
１９  ポート
２２  中央ガス排出口
２４  外側ガス排出口
２５  通路
２６  酸素排出口
２８  上端部
１０８  孔
１１０  旋回バーナ
１２０  旋回カラー
１２１、１２２、１２３、１２４  螺旋羽根
１３１、１３２、１３３、１３４  螺旋チャネル
１４４  外管の上側部分／収束部
１６４  溶融プール
１６８  ポート
１７１  溶融装置
１７２  溶融チャンバ
１７４  溶融プール
１７５  ホッパー
１７６  ポート
１８０  調整チャンバ
１８２  流路
１８６  オリフィス
２１４  シュラウド
２３４  上側収束円錐台形部分
Ａ１  出力角度
Ｆ  冷却流体
Ｇ  天然ガス
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上端部及び底端部を有する中空の中央管；
前記中央管を通して第１のガスを送達し、前記中央管の前記上端部から排出するための、前記中央管の内部と連通する第１のガス供給ライン；
前記中央管の周りに同心状に設置されて、前記中央管と前記外管との間に環状空間を形成する中空の外管であって、底端部と、前記中央管の前記上端部に隣接する上端部とを有する外管；
前記外管を通して第２のガスを送達し、前記外管の上側端部から排出することにより、前記第１のガスと混合及び燃焼させるための、前記環状空間と連通する第２のガス供給ライン；
前記中央管及び前記環状空間のうちの１つの上端部に位置する旋回誘導部材であって、前記第１のガス及び前記第２のガスのうちの対応する１つが、前記中央管及び前記外管のうちの対応する１つを出る際に、前記ガスを旋回させるためのものである、旋回誘導部材
を備える、液中燃焼溶融のためのバーナ。
【請求項２】
前記旋回誘導部材が螺旋羽根から構成される、請求項１に記載のバーナ。
【請求項３】
前記旋回誘導部材が前記外管の前記上端部に配置され、前記外管の内周面が、収束して前記外管の前記上端部に接近し、前記第２のガスが前記外管を出る際に前記第２のガスの前記旋回を加速させる、請求項１に記載のバーナ。
【請求項４】
前記中央管の前記上端部上のノズルであって、該ノズルを通過する複数のガス排出口が前記中央管の内部と連通するものである、ノズルを更に備え、
前記少なくとも１つの旋回部材は、前記環状空間の前記上端部内の螺旋羽根から構成される、請求項１に記載のバーナ。
【請求項５】
前記複数のガス排出口は、前記中央管の長手方向軸に対して２５°〜６５°の範囲の角度で外側に傾斜しているか、
前記複数のガス排出口は、前記中央管の前記長手方向軸の周りに環状に配設され、かつ前記環に対して接する方向に垂直方向に傾斜しているか、又は
前記複数のガス排出口は、前記中央管の前記長手方向軸の周りに環状に配設され、それぞれが螺旋の一部分として形成される、
請求項４に記載のバーナ。
【国際調査報告】
2016505487.tif 000010
2016505487.tif 000011