JPH08219409A - 炉のためのバーナー取り付けブロック及びバーナー取り付け方法 - Google Patents

炉のためのバーナー取り付けブロック及びバーナー取り付け方法

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JPH08219409A
JPH08219409A JP7295408A JP29540895A JPH08219409A JP H08219409 A JPH08219409 A JP H08219409A JP 7295408 A JP7295408 A JP 7295408A JP 29540895 A JP29540895 A JP 29540895A JP H08219409 A JPH08219409 A JP H08219409A
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melt
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Abstract

(57)【要約】 【課題】バーナーによって加熱されるべき溶融物を含む
炉内にバーナーを取り付けるためのバーナー取り付けブ
ロックの提供。 【解決手段】ブロック１２は、端部が末広がりの開口２
４となっている通路２２を有する本体２０を含む。この
通路は、バーナー１４が前記末広がりの開口の奥へと凹
み、バーナーによって生じた炎が溶融物１８の上方へと
導かれるように前記バーナーを受け入れるような形状と
されている。この末広がりの開口は、下方に角度が付け
られた下方部分２６を有し、この下方部分は炎の下方に
第１の再循環領域Ａを形成して炎を溶融物に向けて下方
に引っ張るための逆向き段部２８を有する。この逆向き
段部は、前記バーナーが使用されているときにこの開口
と溶融物との間に第２の再循環領域Ｂを形成して炎を溶
融物に向かって更に下方へ引っ張るように前記末広がり
の開口内に位置決めされる。この第２の再循環領域の高
さは、炉内の溶融物の高さに応じて変化して、溶融物に
向かう炎の自己調整を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、溶融物を含む炉内
にバーナーを取り付けるためのバーナー取り付けブロッ
クに関する。より特定すると、本発明は、第１及び第２
の再循環領域がバーナーから噴射される炎の下方に形成
されて炎を溶融物に向かって曲げ且つ変位させるように
なされたバーナー取り付けブロックに関する。別の観点
においては、本発明は、バーナーによって生じた炎が炎
の間に配置された第１及び第２の再循環領域によって溶
融物に向かって曲げられ且つ変位せしめられるようにな
された炉内で溶融物を加熱する方法に関する。更に別の
観点においては、本発明は溶融物とバーナー取り付けブ
ロックとの組み合わせに関する。
【０００２】
【従来の技術】溶融物、鉄及び非鉄は、酸化物か、空気
若しくは酸素濃度が高い空気か、高純度の酸素内で燃料
を燃焼させるように設計されたバーナーによって炉内で
加熱される。溶融物は、バーナーによって作られた噴射
炎によって加熱される。よく理解されているように、熱
は、溶融物のみならず炉の天井に伝達される。溶融物へ
の熱伝達を増加させるために、噴射炎を溶融物に向かっ
て導くことは従来技術によって知られている。例えば、
米国特許第４，９０９，７３３号すなわち本出願の発明
者の従来の特許においては、酸素又は酸素濃度が高い空
気からなる燃焼率を促進するガスをバーナー又は燃料噴
射の下側に当てて、広範囲に亙る燃焼を生じ且つ炎の下
方に低圧領域を形成することによって炎を溶融物に向け
て下方へ引っ張る。同じく、本発明者による従来の特許
である米国特許第５，１９９，８６７号においては、バ
ーナーには、末広がりで燃料噴射の下方に高い推進力の
酸化物噴射が設けられて、高速酸化物噴射によって下方
に引っ張られるファン形状の末広がりの炎が形成され
る。
【０００３】これらの先行特許は、ガラス溶解炉におい
ては特に望ましく且つ全ての燃焼用途のための特に望ま
しい全体的な燃焼特性を呈する。このような特許におけ
る炎の方向は、溶融物の高さが頻繁に変化するような用
途において動的に調整することができないことは理解さ
れるはずである。以下に論じるように、本発明は、炎が
溶融物に向かって変位せしめられる程度が熱負荷又は溶
融物の熱受け入れ境界面の変化に応じて変化するように
自動的に調整される装置及び方法を提供する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、バーナーに
よって加熱されるべき溶融物を含む炉内にバーナーを取
り付けるためのバーナー取り付けブロックを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のバーナー取り付
けブロックは、端部が前記炉に向かって末広がりの開口
で終わっている通路を有する本体を含む。この通路は、
前記バーナーが末広がりの開口の奥へと凹んでおり、前
記バーナーによって生じた炎が前記末広がり開口から溶
融物の上方へと導かれるように前記バーナーを収容する
するような形状とされている。この末広がり開口は、下
方に角度が付けられた下方部分を有し、この下方部分
は、炎の下方に第１の再循環領域を形成して前記炎を溶
融物に向かって下方に引っ張る逆向き段部を有する。こ
の逆向き段部は、前記バーナーが使用されているときに
前記末広がりの開口と溶融物との間に第２の再循環領域
が形成されるように、末広がりの開口内に位置決めされ
ている。この第２の再循環領域は、炎を溶融物に向かっ
て更に下方に引っ張る。
【０００６】別の点において、本発明は、炉内の溶融物
を加熱する方法を提供する。この方法に従って、外方に
噴射された炎が溶融物の上方に形成されるように燃料が
バーナー内で燃焼される。第１の再循環領域は、炎の下
方でバーナーに隣接して形成されて、外側に噴射された
炎を溶融物に向かって下方に引っ張るようになされてい
る。第２の再循環領域は、溶融物の炎と第１の再循環領
域の下流との間に形成されて、外方に噴射された炎が溶
融物に向かって下方へ更に引っ張るようになされてい
る。
【０００７】更に別の点においては、本発明は、炉と、
炉内に配置された溶融物と、溶融物を加熱するためのバ
ーナーと、炉内でバーナーを取り付けるための取り付け
ブロックと、を含む組み合わせに関する。このバーナー
取り付けブロックは、端部が炉に対する末広がりの開口
で終わっている通路を有する本体を含む。この通路は、
前記バーナーが末広がり開口から出て溶融物の上方へと
導かれるようにバーナーを受け入れる形状とされてい
る。この末広がりの開口は、下方に角度が付けられた下
方部分を有し、この下方部分は、炎の下方に第１の再循
環領域を生じさせて前記炎を溶融物に向けて下方に引っ
張る第１の再循環領域を形成するための逆向き段部を有
する。この逆向き段部は、末広がりの開口内に位置決め
されて、前記バーナーが使用されているときに、第２の
再循環領域が前記末広がりの開口と溶融物との間に形成
されるようになされている。この第２の再循環領域は、
炎を溶融物に向かって更に下方に引っ張る。
【０００８】第２の再循環領域の形成によって、炎が溶
融物に対して自動的に位置決めされる。この第２の再循
環領域の有効性は、第１の再循環の結果として、炎の変
位及び偏りによって形成される薄い境界層によって高め
られる。溶融物の高さが低くなると、第２の再循環領域
は末広がりの開口と溶融物との間に常に存在するので、
炎は更に変位し且つ偏って、炉の天井よりも溶融物によ
り近くなる。この逆向きの動作は、溶融物の高さが上昇
したときに生じる。実際には、炎はＳ字形状であると仮
定できる。この結果、炎から噴射されるエネルギのより
多くの部分が炉の天井よりも溶融物に向かって導かれ
る。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１及び２を参照すると、本発明
によるバーナー取り付けブロック１２を組み込んだ炉１
０が示されている。噴射炎１６が形成されて溶融物を加
熱するように、バーナー取り付けブロック１２が燃料を
燃焼させるためのバーナー１４を取り付けている。
【００１０】バーナー取り付けブロック１２は、耐熱性
セラミックによって形成されるのが好ましい本体２０を
有する。本体２０には、端部が末広がりの開口となって
いる通路２２が設けられている。通路２２は、バーナー
１４が末広がりの開口２４の奥へと凹んでいて、炎１６
が末広がりの開口２４から溶融物１８の上方へと導かれ
るように、バーナー１４を受け入れる形状とされてい
る。
【００１１】末広がりの開口２４は、下方に角度が付け
られた下方部分２６と、逆向き段部２８とを有する。逆
向き段部２８は、図中では符号“Ａ”によって示されて
いる、炎の下方に配置された第１の再循環領域を生じ
る。第１の再循環領域Ａにおいては、主に、燃焼生成物
が再循環して炎を溶融物１８に向かって下方に引っ張る
ために低圧領域を形成する。更に、逆向き段部２８も末
広がり開口２４の外側末端に関して位置決めされ、この
末広がり領域２４は、図示された実施例においては、バ
ーナー取り付けブロック１２の前面３０であり、バーナ
ー１４が使用されているときに、符号“Ｂ”によって示
された第２の再循環領域が末広がり開口２４と溶融物１
８との間に形成されるようになされている。第２の再循
環領域Ｂにおいては、主に、燃焼生成物が再循環して低
圧領域を形成して炎１６を溶融物に向かって更に下方に
引っ張る。第２の再循環領域Ｂは、常に、末広がり開口
２４と溶融物１８の表面との間に配置されるので、溶融
物１８の高さが低下すると、第２の再循環領域Ｂは依然
として炎１６を溶融物１８に向けて引っ張る。
【００１２】第２の再循環領域Ｂの有効性は、第１の再
循環領域Ａによって高められる。基本的に、第１の再循
環によって下方部分２６上の薄い境界層が下方部分２６
と前面３０との境界において流れの明確な分離を生じる
ようにする。
【００１３】好ましくは、逆向き段部２８は、前面３０
の後方で第１の再循環領域Ａの長さＬＡの約２〜１０倍
に等しい距離ＬＣのところに位置決めされるべきであ
る。より好ましくは、距離ＬＣは長さＬＡの約３〜４倍
であるべきである。このことによって、再循環気泡が確
実に閉じ込められ、炉内の雰囲気ガスがバーナーの方へ
移動しない。更に、末広がり開口２４の下方部分２６は
通路２２の軸線から約５〜４０°の角度であるべきであ
る。この角度の相対関係は図１においてαによって示さ
れている。ほとんどの場合には、上に概略を示した制限
内で逆向き段部２８と下方部分２６の下方角度とは、バ
ーナー取り付けブロック１２の外側面３０の近くに配置
された末広がり開口２４に極めて薄い境界層が形成され
ることによって第２の再循環領域Ｂを形成するであろ
う。
【００１４】バーナー１４は、酸素又は酸素濃度の高い
空気の存在下で気体燃料を燃焼させるように設計された
公知の酸素燃料バーナーである。バーナー１４は、本明
細書において参考として取り入れられている米国特許第
５，２９９，９２９号に十分に記載されている。バーナ
ー１４は、ファン形状に外方に広がった燃料噴射を生じ
るように外方に向いた開口３４を有する中央燃料ノズル
３２を有している。上方及び下方の酸化物ノズル３６及
び３８には各々羽根４０及び４２が設けられていて、フ
ァン形状の外方に広がった酸化物の噴射を生じる。バー
ナー１４は、燃料ノズル３２によって生じた中央燃料噴
射よりも低速で且つ高圧であることにより、酸化物の噴
射が燃料内に吸引されるように作動するように設計され
ている。
【００１５】バーナー１４は矩形断面なので、通路２２
及び末広がりの開口２４もまた矩形形状である。本発明
は、いかなる特定の形状のバーナーにも限定されないこ
とが理解される。環状の酸化物噴射によって包囲された
中央の円形燃料噴射を有する互いに対称形状のバーナー
又は互いに別個の独立した酸化物の噴射が本発明に適用
可能である。このような円形のバーナーの場合には、末
広がりの開口２４は円形又は円錐形である。
【００１６】特に、溶融物の高さが大きく変化するアル
ミニウムを含有する溶融物のようなバッチ溶融工程に対
して本発明の技術を使用することは有利である。１つの
例として、本発明は、セラミック及び非鉄溶融物に対し
て特有の適用性を有する。
【００１７】以上、本発明を好ましい実施例に関して説
明したけれども、多くの変更、省略及び追加を本発明の
精神及び範囲から逸脱することなく行ってもよいことは
当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】炉の部分及びバーナー取り付けブロックとが断
面された本発明によるバーナー取り付けブロックを組み
入れた炉の断面図である。
【図２】本発明によるバーナー取り付けブロックの前面
図である。
【符号の説明】
１０ 炉、 １２ バーナー取り付けブロック、
１４ バーナー、１６ 噴射炎、 １８ 溶融物、
２０ ブロックの本体、２２ 通路、 ２４ 末広
がりの開口、 ２６ 下方部分、２８ 段部、 ３
０ 前面、 ３２ 中央燃料ノズル、３４ 開口、
３６，３８ 酸化物ノズル、 ４０，４２ 羽根、

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 バーナーによって加熱されるべき溶融物
    を含む炉内に前記バーナーを取り付けるためのバーナー
    取り付けブロックであって、 端部が前記炉に対して末広がりの開口となっている通路
    を有する本体であって、前記通路が前記バーナーが前記
    末広がりの開口の奥へと凹んでおり、前記バーナーによ
    って生じる炎が前記末広がりの開口から前記溶融物の上
    方へと導かれるように前記バーナーを受け入れる形状と
    され、 前記末広がりの開口は下方へと角度が付けられた下方部
    分を有し、 前記下方部分は、前記炎の下方に第１の再循環領域を形
    成するための逆向き段部を有し、前記炎を溶融物に向け
    て下方に引っ張り、前記逆向き段部は、前記バーナーが
    使用されているときに前記末広がりの開口と前記溶融物
    との間に第２の再循環領域が形成されて前記炎を前記溶
    融物に向けて更に下方に引っ張るように、前記末広がり
    の開口内に位置決めされている、ことを特徴とするバー
    ナー取り付けブロック。
  2. 【請求項２】 前記末広がりの開口が前記バーナー取り
    付けブロックの外側表面に形成されており、 前記第１の再循環領域が前記逆向き段部から測ってある
    長さを有し、 前記逆向き段部は、前記外側面の後方で前記第１の再循
    環領域の長さの約２〜１０倍に等しい距離のところに配
    置されている、請求項１に記載のバーナー取り付けブロ
    ック。
  3. 【請求項３】 前記末広がりの開口は、前記バーナー取
    り付けブロックの外側表面に形成されており、 前記第１の再循環領域が前記逆向き段部から測ってある
    長さを有し、 前記逆向き段部は、前記外側表面の後方で、前記第１の
    再循環領域の長さの約３〜４倍に等しい距離のところに
    配置されている、請求項１に記載のバーナー取り付けブ
    ロック。
  4. 【請求項４】 前記末広がりの開口の前記下方部分は、
    前記通路の中心軸から約５〜４０°だけ下方に角度が付
    けられている、請求項１に記載のバーナー取り付けブロ
    ック。
  5. 【請求項５】 炉内の溶融物を加熱する方法であって、 外方に噴射された炎が前記溶融物の上方に形成されるよ
    うに炎内で燃料を燃焼させ、 前記外方に噴射された炎が前記溶融物に向かって下方に
    引っ張られるように前記炎の下方で前記バーナーに隣接
    して第１の再循環領域を形成し、 前記外方に噴射された炎が前記溶融物に向かって下方へ
    更に引っ張られるように前記炎と前記溶融物との間で前
    記第１の再循環領域の下流に第２の再循環領域を形成す
    ること、からなる方法。
  6. 【請求項６】 炉と、 前記炉内に配置された溶融物と、 前記溶融物を加熱するためのバーナーと、 前記炉内に前記バーナーを取り付けるためのバーナー取
    り付けブロックとを含み、 前記バーナー取り付けブロックは、端部が前記炉に向い
    た末広がりの開口で終わっている通路であって、前記バ
    ーナーが前記末広がりの開口の奥へと凹んでおり且つ前
    記バーナーによって生じた炎が前記末広がりの開口から
    前記溶融物の上方へと導かれるように前記バーナーを受
    け入れるような形状とされた前記通路を有し、 前記末広がりの開口は、下方へ角度が付けられた下方部
    分を有し、 前記下方部分は、前記炎の下方に第１の再循環領域を形
    成して前記炎を前記溶融物に向けて下方に引っ張るため
    の逆向き段部を有し、同逆向き段部は、前記バーナーが
    使用されているときに前記末広がりの開口と前記溶融物
    との間に第２の再循環領域を形成して前記炎を前記溶融
    物に向けて更に下方へ引っ張るように前記末広がりの開
    口内に位置決めされている、組み合わせ体。
  7. 【請求項７】 前記溶融物がアルミニウムを含む、請求
    項６に記載の組み合わせ体。
JP7295408A 1994-12-15 1995-11-14 炉のためのバーナー取り付けブロック及びバーナー取り付け方法 Withdrawn JPH08219409A (ja)

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US08/356,087 US5560305A (en) 1994-12-15 1994-12-15 Burner block and method for furnace
US356087 1994-12-15

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EP (1) EP0717240A3 (ja)
JP (1) JPH08219409A (ja)
CN (1) CN1135030A (ja)
AU (1) AU4039595A (ja)
CA (1) CA2161493C (ja)
NZ (1) NZ280436A (ja)
PL (1) PL311847A1 (ja)
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