JP2003004208A

JP2003004208A - ベンチュリー・クラスター、バーナー装置及びこのクラスターを使用する方法

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Publication number: JP2003004208A
Application number: JP2002130559A
Authority: JP
Inventors: Roger L Poe; エル．ポーロジャー; Wesley Ryan Bussman; ライアンバズマンウェズリー; I-Ping Chung; チュンアイ−ピン; Ralph Robert Hayes; ロバートヘイズラルフ; Jaiwant D Jayakaran; ディー．ジャヤカランジャイワント; Jones Andrew; ジョーンズアンドリュー; Jason D Mcadams; ディー．マクアダムスジェーソン; Demetrs T Venizelos; ティー．ベニゼロスデミトリス; Richard T Waibel; ティー．ウェイベルリチャード
Original assignee: John Zink Co LLC
Current assignee: John Zink Co LLC
Priority date: 2001-06-04
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2022-05-02
Also published as: BR0201308A; BR0201308B1; KR20020092789A; JP3711086B2

Abstract

(57)【要約】【課題】可燃性混合物の流れを誘導し、燃焼域に導入
する混合物を形成するバーナー・アセンブリを提供す
る。【解決手段】バーナー・アセンブリ２０は、ベンチュ
リー管３２を具えたベンチュリー・クラスター３０を有
する。誘導流体として加圧燃料を用いて空気の流れを起
こさせるこの複数のベンチュリー管からなる機構は、燃
料と空気からなる非常に薄い燃料のプレミックスを提供
することができる。ノズルを具えた中心のバーナーチュ
ーブは、非常に薄い燃料の混合物を膨張させて速度を低
下させ、その直線速度が、離れた位置にあるノズルに達
する前に混合物の火炎の速度を越えないようにしてい
る。ノズルに隣接してそらせ板が設けられ、膨張と減速
プロセスが終了した後の火炎の安定化を助ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の誘導流が通
過すると別の流体の流れが誘導されるベンチュリー管に
関する。本発明は、更に、可燃性混合物の一つ以上の成
分の流れを誘導して、燃焼域に導入する混合物を形成す
る工業用のバーナーに関する。本発明は、酸素に富んだ
可燃性混合物を形成し取り扱うことのできるバーナー装
置にも関連している。

【０００２】

【従来の技術】一つの流体（誘導流体）の流れをによっ
て別の流体（被誘導流体）の流れを誘導するベンチュリ
ー装置は公知である。これらの装置は、一般的に、入口
端、スロート及び出口端によって構成されている。一般
的に云って、スロートは入口端よりも小さい流れ領域を
有し、したがってスロートに低圧領域を提供する。誘導
流体はベンチュリー管の入口端からチューブを通って流
れ、被誘導流体の源は誘導流体の流れによって装置のス
ロートに形成される低圧領域と流体的に連通している。
こうして、被導入流体はスロートに引き込まれて誘導流
体に混合される。

【０００３】ベンチュリー装置は、流体燃料が空気流を
誘導してベンチュリー管内に燃料と空気の混合物を形成
するのに使用される。しかし、燃焼空気を用いて燃料の
流れを誘導することにも役立つこともある。別の例で
は、ベンチュリー管を通る空気或いは燃料の流れを用い
て、再循環煙道ガスその他の希釈材の流れを誘導して火
炎温度を制御したり、窒素酸化物の生成に影響を与える
こともできる。

【０００４】広範に使用されているのにも関わらず、ベ
ンチュリー管には一定の制限がある。先ず、被誘導流体
の流れを引き出すためのベンチュリー管の能力は、誘導
流体の利用可能な圧力と所与の用途に必要なその量によ
って制限される。更に、有効なベンチュリー管の長さは
スロートの直径に直接関連している。したがって、作業
環境の物理的寸法はベンチュリー管の能力に限定的な影
響を与える。

【０００５】更に広い意味においては、工業用バーナー
における窒素酸化物の削減及び／又は減少は常に望まし
い目的である。以前にも気体状燃料の一部を段階的に薄
い燃料の一次可燃性燃料／空気混合物と関連させて使用
することによって、窒素酸化物をある程度減らすことが
可能であった。燃料の薄い一次混合物は、過剰な空気が
加えられることによって、火炎温度が低下して窒素酸化
物が削減するので、或る用途においては望ましいことが
多い。次に段階的に気体がバーナーの周囲に配置された
気体チップ又はバーナーノズルの下流端の中心を貫通し
て延在する中心気体チップから段階的に気体が燃焼域に
導入される。二次燃料は、希釈材として煙道ガスが利用
可能な環境において燃焼する。この構成は、窒素酸化物
を必ずしも所望のレベルまで削減するものではなかっ
た。

【０００６】或る例では、過剰な空気によってもたらさ
れる過剰な質量によって、燃料の薄い一次混合物が比較
的高い速度で燃焼域に導入される。この速度は、時とし
て火炎速度が高くなり過ぎて不安定な火炎状態をもたら
す場合がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の原理と構想に
よれば、一つの重要な態様においては、複数のベンチュ
リー管からなるベンチュリー・クラスターを具えた複合
型ベンチュリー構造が提供される。本発明の態様によれ
ば、複合型ベンチュリー構造は少なくとも二つのベンチ
ュリー管を有するものと定義される。望ましくは、この
構造は少なくとも三本の、時には六本のベンチュリー管
を有し、特定の用途においては六本以上のベンチュリー
管を有する場合もある。本発明の重要な目的は、バーナ
ー分野において現在なお残っている問題、特に酸化窒素
のレベルが高いと云う問題を実際に解決することにあ
る。即ち、本発明は、前述の問題を解決し解消する装置
及び方法を提供するものである。更に、本発明は、ベン
チュリー管に全般的に関連する問題を解決するものであ
る。複数のベンチュリー管を設けことによって表面積が
増加するので、所与の容積の誘導流体でより大きな被誘
導物質の流れを引き出すことができる。更に、所与の誘
導流体の流れに対して、束内のベンチュリー管のスロー
トは小さいスロートを有しているので、長さが短くな
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】クラスターの各ベンチュ
リー管は、入口、スロート及び出口を有し、それぞれ、
誘導流体を通すことによって被誘導物質の流れを生じさ
せるように配置・構成されている。各ベンチュリー管に
おいて、この作用は被誘導物質と誘導流体の混合物それ
ぞれを形成し、この混合物は次に各ベンチュリー管から
排出される。この構造は、ベンチュリー管の出口に接続
されてこれと流体的に連通するように配置された入口端
を有するコレクターも具えていることが望ましい。こう
して、出口から排出された誘導流体と被誘導物質の混合
物それぞれは、集められて相互に混合されて単一の混合
流となってコレクターの出口から排出される。被誘導物
質は流体物質であることが多い。しかし、本発明の広義
の態様と意図によれば、この被誘導物質は、粉末やフレ
ーク状の物質等の流動可能な固体状の物質であってもよ
い。

【０００９】本発明の複合型ベンチュリー構造のベンチ
ュリー管は、必須ではないが細長くて基本的に真っ直ぐ
なチューブであることが望ましい。必須ではないが、こ
のチューブは互いに基本的に平行に配置されていること
が望ましい。このベンチュリー管は基本的に同じ物理的
能力を有しているが、このことは本発明の必須の或いは
重要な特長ではなく、事実、所与のクラスターのベンチ
ュリー管の少なくとも１本が、同じクラスター内の他の
ベンチュリー管と異なる物理的能力を有することが望ま
しい多くの適用例がある。

【００１０】本発明の別の重要な態様においては、複合
型ベンチュリー構造は新規なバーナー・アセンブリの構
成部品をなしている。本発明のこの態様によれば、ベン
チュリー・クラスター及びコレクターに加えて、バーナ
ー・アセンブリはコレクターの出口端に取付けられてこ
れと流体的に連通するバーナーチップを具えている。こ
うして、このチップはコレクターから流体の単一の混合
流を受けて、これを燃焼域に向かわせるように配置され
ている。

【００１１】本発明の重要な一つの実施形態において
は、チップは細長く、チップから出た単一混合流をチッ
プの長手方向軸に対してほぼ半径方向に燃焼域に向かわ
せるように構成・配置されている。このチップは、チッ
プを取り巻く丸い平らな火炎を形成するように構成され
ていることが望ましい。

【００１２】本発明の別の重要な実施形態においては、
チップは細長く、チップから出た単一の混合流をチップ
の長手方向軸に対してほぼ軸方向に燃焼域に向かわせる
ように構成・配置されている。このチップは前記軸に沿
って延びる円筒状の火炎を形成するように構成されてい
ることが望ましい。

【００１３】一般的には、気体状燃料か空気の何れかが
誘導流体であるが、ベンチュリー管の少なくとも１本は
誘導流体として気体状燃料によって作動するように構成
・配置されていることが望ましい。気体状燃料が誘導流
体として使用される場合は、空気か再循環煙道ガスの何
れかが被誘導流体となる。望ましくは、少なくとも一本
のベンチュリー管は、誘導流体としての空気によって作
動するように構成・配置されている。こうして、気体状
燃料が誘導流体として使用され、空気が被誘導流体であ
る場合には、コレクターで形成される単一混合流は流体
燃料と空気の混合物を含むものとなる。同様に、気体状
燃料が誘導流体として使用され、再循環煙道ガスが被誘
導流体である場合には、単一混合流は流体燃料と煙道ガ
スの混合物を含むものとなる。幾つかの適用例に対して
は、気体状燃料が誘導流体として使用されて所与のクラ
スターの一本のベンチュリー管内に空気の流れを誘導
し、そしてクラスターの別のベンチュリー管内には煙道
ガスの流れを誘導する。こうして、単一混合流は流体燃
料、空気及び再循環煙道ガスの混合物を含むものとな
る。クラスター内の一本以上のベンチュリー管は被誘導
流体としての希釈材によって作動するように構成・配置
され、これによって単一混合流は流体燃料と希釈材とを
含むものとなる。希釈材は、燃焼反応プロセスに対して
不活性なスチーム、窒素、炭酸ガス等の入手可能な気体
である。

【００１４】本発明の重要な態様によれば、コレクター
は細長く、その両端の間に延在する中心軸を有するよう
に配置されていることが好ましい。アセンブリは、コレ
クターの軸に沿ってコレクターを貫通して延在する中心
の燃料チューブを具えていることも望ましい。理想的に
は、この中心燃料チューブはバーナーチップを貫通して
延び、バーナーチップの下流端の中心に位置する開口を
通って突出する下流端部分を有している。本発明の好適
実施態様によれば、このアセンブリは中心燃料チューブ
の下流端部分に位置する燃料ノズルを具えている。

【００１５】理想的には、コレクターの入口端はクラス
ターの各ベンチュリー管のための各開口セグメントを具
え、ベンチュリー管の出口は各セグメントに接続されて
いる。このセグメントは、混合流がコレクターの内部に
均等に分配されるように一組となって中心燃料チューブ
を取り囲んで延在している。チップが、このチップを出
た単一混合流をチップの長手方向軸に対してほぼ半径方
向に燃焼域に向かわせるように構成・配置されている場
合には、燃料ノズルは二次燃料を燃焼域に供給するよう
に構成・配列されていることが望ましい。一方、チップ
が、このチップを出た単一混合流をチップの長手方向軸
に対してほぼ軸方向に燃焼域に向かわせるように構成・
配置されている場合には、燃料ノズルは、チップの下流
端にから軸方向に隔たった域内の位置に連続する一次火
炎を提供するように構成・配置されていることが望まし
い。後者の場合、理想的には燃焼域のチップの下流端か
ら充分に離れた位置に燃料ノズルが設けられ、単一混合
流が燃料ノズルに接近した場合にその速度が火炎維持速
度よりも大きくならないように、単一混合流が膨張して
速度が低下するようにしている。

【００１６】他の態様においては、本発明は、必須では
ないが一本以上のベンチュリー管あ具えたバーナーチュ
ーブ構造を具えたバーナー・アセンブリを提供する。し
かし、このバーナーチューブ構造は互いに隔たった入口
端と出口端を有する細長いバーナー導管を具えている。
この導管はベンチュリー管であってもよい。別の例で
は、これは単なる中空のチューブ又はパイプであっても
よい。この導管は、それに沿って好ましくは気体状燃料
の形を取った流体燃料と好ましくは空気の形を取った酸
素を含んだ可燃性気体混合物をその入口端から出口端ま
で向かわせるように構成・配置されている。本発明のこ
の態様によれば、導管の出口端にはバーナーチップが設
けられ、このバーナーチップは、中心軸と導管の出口端
から隔たった下流端とを有していることが望ましい。こ
のチップは、導管からの可燃性混合物を受け入れて、チ
ップの下流端の一つ以上の孔を通じてこれをチップの軸
に沿う方向に燃焼域に向かわせるように配置・構成され
ている。

【００１７】本発明のこの態様のアセンブリは、更に、
軸に沿ってチップを貫通して延在する細長い中心燃料チ
ューブを具えている。この燃料チューブはチップの下流
端を貫通して軸方向にチップから突出していることが望
ましく、そして燃料チューブはバーナーチップの下流端
から離れて燃焼域に位置する下流端部分を有する。この
チップの下流端の孔は燃料チューブの周囲に配置され、
それによって燃焼域に向かう混合物は燃料チューブを取
り囲んで軸に沿って燃料チューブの下流端部分の方に下
流端から外に延在するほぼ円筒状をなす。理想的には、
このアセンブリは、バーナーチップの下流端から充分に
離れた域内の位置に配置された燃料チューブの下流端部
分に燃料ノズルを具え、混合物がチップの下流端を離れ
た後に膨張して、それが燃料ノズルの近傍に到達する前
に火炎速度より低い速度まで減速されるようになってい
る。本発明のこの形態においては、バーナー・アセンブ
リは、可燃性混合物が非常に燃料の薄い燃料と空気の混
合物で構成されている状況で使用されるのに適してい
る。

【００１８】本発明の構想と原理によれば、ほぼドーム
形状をなしバーナーチップが設けられている。この新規
な本発明のバーナーチップは、中心軸を有するほぼリン
グ形状のベース部分と、該軸に沿う方向に延在する細長
い、並列された、円周に沿って間隔を置いて配置され
た、長手方向に湾曲したリブとを具えている。これらの
リブは、それぞれ、ベースに取付けられた第一端とベー
スから隔たった第二端とを有し、該第二端は第一端より
も軸の近くに位置している。ベース部分とリブとは一緒
になって、チップの内側に空気と流体燃料の混合物の流
れを受け入れるように構成された領域を形成し、リブは
それ自体で湾曲したスロットを形成し、スロット同士の
間を通ってチップの前記内側領域から、半径方向と軸に
沿って延在するベクトルを含む方向の両方に混合物が外
に流れ出すことができるようになっている。本発明によ
れば、バーナーチップはリブの第二端に接続された王冠
型部分を具え、この王冠型部分は、各スロットに整合し
た軸方向と半径方向に延在する複数の不連続部分を具
え、この不連続部分を通過する空気／流体燃料の混合物
が、スロットを通って流れる空気／流体燃料の混合物に
対してより著しい軸方向の流れを有するように構成され
ている。これらの不連続部分はそれを通じて空気／流体
燃料の混合物を流し、燃焼域の外側に予備段階の混合領
域を形成するように位置決めされていることが望まし
い。王冠型部分は、軸方向に整合した気体用ノズル収容
開口も有している。

【００１９】本発明の一好適実施形態においては、前段
に述べたチップが、前述の複合型ベンチュリー構造を具
えたバーナー・アセンブリと組み合わせて使用されてい
る。

【００２０】本発明は、第一流体の流れが装置を通過す
る際に第二流体の流れを第一流体に誘導するベンチュリ
ー装置の能力を増強する方法も提供する。この方法は、
第一流体を少なくとも二つの、好ましくは少なくとも三
つの、場合によっては六つ以上の分流部分に分離し、第
一流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通過させ
て、第二流体の流れを別々に分流部分各々に誘導し、そ
れによって第一及び第二流体の、個々に分流した混合物
を形成し、これらの、個々に分流した混合物を混合し
て、一本のベンチュリー管を通じて第一流体の全量を流
すことによって得られるであろう濃度よりも高い濃度の
第二流体を含んだ第一及び第二流体の混合物を形成す
る。本発明によれば、第一流体は望ましくは気体状燃料
であり、第二流体は望ましくは空気である。

【００２１】本発明は、更に、第一流体の流れが装置を
通過する際に第二流体の流れを第一流体に誘導するよう
に構成されたベンチュリー装置の長さを短くする方法を
提供する。本発明のこの態様においては、この方法は第
一流体を少なくとも二つの、好ましくは少なくとも三つ
の、場合によっては六つ以上の分流部分に分離し；第一
流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通過させて、
第二流体の流れを別々に第一流体の分流部分各々に誘導
し、それによって第一及び第二流体の混合物を形成し；
これらの分流混合物それぞれを混合して、同じ長さの一
本のベンチュリー管を通じて第一流体の全量を流すこと
によって得られるであろう濃度よりも高い濃度の第二流
体を含んだ、第一及び第二流体の混合物を形成する。

【００２２】更に、本発明はベンチュリー装置を作動さ
せる方法を提供し、少なくとも二本のベンチュリー管を
用意し、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を
有し、それぞれ、誘導流体がこれを通過する際に被誘導
物質の流れを起こさせ、それによって被誘導物質と誘導
流体との混合物を形成し、該混合物をその出口から排出
し、第一誘導流体を第一のベンチュリー管を通過させ、
それによって第一の被誘導物質の流れを起こさせて第一
誘導流体と第一被誘導物質からなる第一混合物を形成
し、該第一混合物を第一ベンチュリー管の出口から排出
し；第二誘導流体を第二のベンチュリー管を通過させ、
それによって第二の被誘導物質の流れを起こさせて第二
誘導流体と第二被誘導物質からなる第二混合物を形成
し、該第二混合物を第二ベンチュリー管の出口から排出
し；そして第一及び第二混合物を集めて互いに混合して
前記流体と物質からなる単一の混合流を形成する。

【００２３】更に、本発明は、可燃性混合物をバーナー
のノズルに供給するためのベンチュリー装置を具えたバ
ーナーを操作する方法を提供し、該バーナーは少なくと
も二本のベンチュリー管を具え、各ベンチュリー管は入
口、スロート及び出口を有し、それぞれが誘導流体がこ
れを通過する際に被誘導流体の流れを誘導して被誘導及
び誘導流体の各混合物を形成し、この混合物をその出口
から排出するように作動し、前記ベンチュリー管の第一
管に第一誘導流体を通し、それによって第一被誘導流体
の流れを誘導し、第一誘導流体と第一被誘導流体からな
る第一混合物を形成し、該第一混合物を前記第一ベンチ
ュリー管の出口から排出し；前記ベンチュリー管の第二
管に第二誘導流体をを通し、それによって第二被誘導流
体の流れを誘導し、第二誘導流体と第二被誘導流体とで
構成される第二混合物を形成し、第二ベンチュリー管の
出口から第二混合物を排出し；そして第一及び第二混合
物を集めて互いに混合して前記流体の単一の可燃性混合
流を形成する。理想的には、第一及び第二の誘導流体は
それぞれ気体状燃料であり、第一及び第二の被誘導流体
はそれぞれ空気である。別の例では、第一被誘導流体は
空気であり、第二被誘導流体は再循環煙道ガス或いはス
チーム、窒素、炭酸ガス等の不活性気体その他の希釈材
である。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明は多くの新規な特長を提供
し、これらの特長は組み合わされても或いは単独でも有
用である。特に、これらの特長は、流体燃料を燃焼させ
るように構成されたバーナー及び／又はバーナー・アセ
ンブリと接続させるのに有用である。この流体燃料は燃
料オイル等であってもよいが、好ましくは天然ガス、プ
ロパン、ブタン、水素等の気体状燃料である。

【００２５】本発明の原理と構想を具体化した一つのバ
ーナー・アセンブリが図１〜図５に符号２０で示されて
いる。このバーナー・アセンブリ２０はほぼ円筒状の外
側シェル２２と、燃料マニホールド２６に接続された周
縁に取付けられた一組の二次燃料ノズル２４とを具えて
いる。図２、４及び５に見られるように、このアセンブ
リ２０は、６本の別個のベンチュリー管３２で構成され
たベンチュリー・クラスター（venturi cluster)３０を
有する複合ベンチュリー構造２８も具えている。各ベン
チュリー管３２はその下端即ち上流端の入口３４と（図
２に示すのと同様に）、スロート３６と、その上端即ち
下流端の出口３８とを有している。図２、４、６及び７
に見られるように、入口３４からスロート３６まで延び
ているベンチュリー管の入口端部分３５は外側に拡がっ
て、実質的に円錐或いはベルの形をなしている。

【００２６】個々のベンチュリー管３２は、それぞれ、
単に誘導流体を通過させることによって被誘導物質に流
れに起こさせるように構成され配置されている、バーナ
ー技術の当業者にとっては周知の種類の従来型のベンチ
ュリー構造であってもよい。この現象によって、被誘導
物質と誘導流体の各混合物がベンチュリー管内に形成さ
れ、ベンチュリー管の下流端の出口３８を通って排出さ
れる。

【００２７】この構造２８は、入口端４２を有するコレ
クター４０も具えていて、図２に示されているように、
そのコレクター４０は、ベンチュリー管３２の出口３８
に接続され、これに流体的に連通するように配置されて
いる。当業者ならば判るであろうが、出口３８に隣接す
るベンチュリー管３２の上端３９は、図５に模式的に示
されているように、この出口３８とコレクター４０の入
口端４２とを結ぶ滑らかな推移域４１を提供する適宜な
形状を有している。このような構成のお陰で、ベンチュ
リー管の下流端で出口３８を離れた各混合物はコレクタ
ー４０に集められて相互に混合され、単一の混合された
流れを形成する。相互混合作用を円滑にするために、コ
レクター４０は図示のように半径方向に拡がった部分４
３を具えている。

【００２８】ベンチュリー・クラスターは６本の別個の
ベンチュリー管を具えているように図２、４及び５には
描かれているが、当業者であれば判るように、このクラ
スターは平行な流れのための配置された２本のベンチュ
リー管のみを具えていてもよい。逆にこのクラスター
は、所定の用途の必要性に応じて、６本以上例えば１２
本以上のベンチュリー管を具えることもできる。

【００２９】当業者にとって明らかなように、ベンチュ
リー管の誘導流体には種々のものがある。更に、被誘導
物質はこれと同じであるとは限らない。例えば、バーナ
ーの場合、誘導流体は気体状の化石燃料や水素等の流体
であり、一方被誘導物質は、空気、又は、回収された煙
道ガス、蒸気、炭酸ガス若しくは窒素等の燃焼不活性希
釈物質であってもよい。別の例では、誘導流体は空気で
あり、被誘導物質は流体燃料或いは希釈物質であっても
よい。いずれの場合でも、それぞれのベンチュリー管３
２で生成された各混合物は、コレクター４０で相互にう
まく混合されて一つの混合流を形成し、ベンチュリー・
クラスター３０がバーナーとして使用された場合には酸
化物、流体燃料及び適宜な希釈物質を含むことになる。

【００３０】本発明の構想と原理をバーナーと結び付け
て使用するためには、誘導流体は流体状の特に気体状の
燃料であることが好ましく、被誘導物質は気体好ましく
は空気を含んだ酸素であることが望ましい。この目的の
ために、バーナー・アセンブリ２０は、図示されていな
い共通の燃料源に接続された一組の燃料気体入口チュー
ブ４４を具えている。このバーナー・アセンブリ２０
は、好ましくは各ベンチュリー管３２に一つずつ設けら
れた一組の制御ハンドル４６も具えている。これらのハ
ンドル４６は、普通のやり方で各制御エレメント４８を
対応するベンチュリー管３２の入口３４に近づけそして
これから遠ざけるように動かすことが可能であり、これ
によって入口チューブ４４を経て入口３４に流入する加
圧燃料気体の結果として、周囲の空気ボックスから対応
するベンチュリー管３２に引き込まれる空気の量を制御
する。空気ボックスは図１に符号５０で概略的に示され
ている。

【００３１】前述の構成によって、対応するチューブ４
４を通じて燃料気体が各ベンチュリー管内に排出される
と、空気ボックス５０からの空気は各入口３４とこれに
対応するエレメント４８との間の間隙５２を通じて入口
３４に引き込まれる。入口３４に引き込まれる空気の量
は、対応するハンドル４６を使用してエレメント４８を
上昇及び／又は下降させることによって間隙５２の幅を
変化させて制御可能である。チューブ４４を経て入口３
４に流入する燃料気体によって入口３４に引き込まれる
この空気は、チューブ４４から排出された燃料気体と一
緒になって燃料気体と空気の混合物を形成し、これはベ
ンチュリー管３２を通じて流れて、出口３８を経てベン
チュリー管３８から排出される。

【００３２】空気制御装置の詳細は、三本のベンチュリ
ー管からなるバーナー機構の構成部品として図６と図７
に特に詳しく図示されている。これに関して、図６と図
７のベンチュリー管３２、チューブ４４、ハンドル４６
及び制御エレメント４８は、図１と図２のアセンブリ２
０の対応する構成部品と基本的には同じであることに留
意されたい。したがって、ハンドル４６が一方向に回さ
れると間隙５２は拡がり、反対方向に回されると間隙５
２は狭まる。図６と図７の機構は以下に述べる目的のた
めの中央燃料供給パイプ７０も具えている。

【００３３】ベンチュリー管３２からの各混合物はコレ
クター４０に集められて相互に混ぜられ、燃料気体と空
気の単一の混合流を形成し、この混合流はバーナーチッ
プ (burner tip) ５４に入り、バーナー機構２０の上端
５８をほぼ取り囲む燃焼域５６内に配分される。図２か
ら判るように、コレクター４０はバーナー・アセンブリ
２０の長手方向中心軸６０に沿った方向に延び、出口即
ち下流端６２にはバーナーチップ５４が設けられている
ことが望ましい。

【００３４】ベンチュリー管３２はクラスター３０内の
流れが平行になるように配置されていることが好まし
く、ベンチュリー管内で形成された各混合物は共通のコ
レクター４０に供給され、そこで互いに一緒になって空
気と燃料からなる単一の燃焼可能なプレミックスを形成
する。このプレミックスは次に、コレクターの下流端６
２に設けられた共通のプレミックスチップ５４に向か
う。プレミックスチップ５４は、このチップの内側の圧
力が、一本のベンチュリー管のみが使用されている場合
に通常現れる圧力と基本的に同じになるように構成され
ている。これによって、一本のベンチュリー管の場合と
同じ気体速度に関連する圧力低下が保証される。複数の
ベンチュリー管を使用することによって、同じ速度で空
気をこの一つの気体ジェットの中に拡散させる複数の気
体スパッド（噴射器）の使用が可能になる。三本の（或
いは用途における必要性に応じて更に多くの）ジェット
の付加された表面積によって、かなり多くの空気をジェ
ット中に拡散させることが可能になる。これによって、
更に多くの空気をジェットの運動量によってベンチュリ
ー管の開口に随伴させることも可能になる。なぜなら
ば、被誘導流体の随伴量は誘導流の表面積によって変化
するからである。随伴される付加空気は、使用される気
体ジェットの数と気体がスパッド（噴射器）を離れた時
点の気体の運動量との関数である。

【００３５】本発明の一実施形態においては、図１、図
２及び図３に関して前に述べたように、ベンチュリー・
クラスター３０は６本のベンチュリー管３２を具えてい
る。本発明の別の有用な形態においては、クラスター３
０は２本以上、３本以上又は６本以上のベンチュリー管
を具えている。例えば、３本のベンチュリー管を使用し
たバーナー・アセンブリが図６と図７に示されている。
これに関して、唯一の制限は各クラスターのベンチュリ
ー管が共通のコレクター４０内に排出され、そこで各ベ
ンチュリー管からの個々の混合物が一緒に混ぜられて単
一の混合流を形成することである。上述の実施形態にお
いては、誘導流体は燃料気体であり、被誘導流体は空気
である。

【００３６】本発明の好ましい形態においては、個々の
ベンチュリー管の容量は同じである。しかし、本発明の
広義の意図によれば、所与のクラスターの中の個々のベ
ンチュリー管は同じでなくてもよい。即ち、所与のクラ
スターの中の１本以上のベンチュリー管の容量が同じク
ラスターの中の１本以上の他のベンチュリーの容量と違
っていてもよい。更に、所与のクラスターの１本以上の
ベンチュリー管の誘導流体が同じクラスターの中の１本
以上の他のベンチュリー管の誘導流体と異なっていても
よい。更に、所与のクラスターの中の１本以上のベンチ
ュリー管の被誘導流体が同じクラスターの中の１本以上
の他のベンチュリー管の被誘導流体と異なっていてもよ
い。これに関する一例として、所与のクラスターの中の
１本のベンチュリー管の被誘導流体が空気であり、同じ
クラスターの中の別の１本のベンチュリー管の被誘導流
体が煙道ガス又は窒素やスチーム等の希釈物質である。
更に、バーナーの別の例として、誘導流体は空気であ
り、被誘導流体は燃料気体であってもよい。バーナー技
術の当業者であれば容易に理解されるように、本発明の
構想と原理によって一つのベンチュリー・クラスターに
有用に採用可能なベンチュリー管の容量、誘導流体及び
被誘導流体は膨大な数の組合せが可能である。

【００３７】所与の時刻に所与の用途に使用されるべき
ベンチュリー管の数は、バーナーの発熱とその用途に適
したバーナーの形状とによって決められる。非常に低い
窒素酸化物（ＮＯ_X ）の用途においては、炉から煙道ガ
スを引き出すのに１本以上のベンチュリー管が使用さ
れ、残りのベンチュリー管は気体と空気のために使用さ
れる。この炉の煙道ガスはコレクター４０内で他のベン
チュリー管からの燃料と空気の混合物と混合され、その
結果、全体の燃焼流に質量を加える。この付加された質
量による火炎への負荷の増加は、反応速度の減速と共に
火炎温度を低下させ、その結果、窒素酸化物の放出を少
なくする。この構想は、他のバーナーの設計において一
次燃料要素として気体と空気の均質なプレミックス混合
物を使用することと相俟って、他のタイプのバーナーに
おいて窒素酸化物をうまく減少させ、広い範囲の発熱を
もたらす。

【００３８】多数のベンチュリー管を使用して燃料と空
気のプレミックスを供給することによって、非常に燃料
の薄いプレミックスを提供することが可能になる。この
ような薄い燃料のプレミックスは必要な燃料の全量の約
５５％或いはそれ以下の量を含み、一方、全燃料を燃焼
させるのに必要な全部の酸素を含んでいることが望まし
い。次に残りの燃料が多段ノズルを通じて二次燃料とし
て供給される。燃焼の下限の真近に燃料気体対空気の比
率を維持するこの非常に薄いプレミックスの構想は、一
次火炎によって生じる熱に最大の負荷を与える。複数の
ベンチュリー管を有する機構は、多段気体として燃料の
濃い気体流を段階的に供給する能力を最大限に生かし
て、非常に薄い燃料のプレミックスを使用する構想をう
まく利用することができる。多段気体ジェットに随伴す
る燃料気体と一緒になった希釈されたプレミックス気体
流は、窒素酸化物の減少のための新たなきっかけとなっ
た。このバーナーの構成における窒素酸化物の放出は、
容量で３ppm まで低下したことが観測された。

【００３９】前述のように、独立した収束式ベル型入口
３５に設けられた分離した複数のジェットの表面領域が
図２、図４、図５及び図６に示され、空気の随伴を更に
良好にしている。これは、大きい一つのジェットを数個
の小さいジェットに分割したことによってジェットの表
面積が増えたことと直径が減少したことに起因するもの
である。ジェットのサイズはポートの直径と周囲の流体
内におけるジェットの拡がりとの関数として減少する。
気体ポートの設計に大きく関与している拡がりの角度も
ジェットの表面積を決めるものである。別々の気体ポー
トと複数のベンチュリー管を用いて形成された各ジェッ
トは、同じ燃料圧力で供給された場合、同じ速度で空気
を随伴し、拡散するであろう。この拡散／随伴速度は、
非常に薄い燃料のプレミックスを供給するバーナーの能
力を増大させるであろう。望ましいことではないが、複
数ベンチュリー・クラスターからのプレミックスの組成
は、混合物が引火限界より下にある時点で調節すること
ができる。燃焼される燃料の引火限界内にプレミックス
組成物を維持することによって、空気の量を最大にする
ことが可能になり、この空気はやがて火炎に対する熱負
荷を最大にするであろう。この付加的な熱負荷は火炎温
度を低下させ、結果として熱による窒素酸化物の形成を
減らすであろう。

【００４０】本発明の原理と構想を具体化したバーナー
・アセンブリの別の実施形態が図１１に符号１２０によ
って概略的に示されている。図１１において、図１〜図
５に示されたのと基本的に同じ構成部品には同じ符号が
付されている。図１１には、二本だけのベンチュリー管
３２を有するベンチュリー・クラスター３０が示されて
いるが、前述のように図１１のクラスター３０は、利用
可能な空間さえあれば、３本又は４本又はそれ以上のベ
ンチュリー管を持つことが可能である。図１１に示され
ているように、各ベンチュリー管３２は、スロート３６
と出口３８との間に延在する細長い基本的に真っ直ぐな
チューブ６４を具えている。図から判るように、チュー
ブ６４は互いに平行に配列されている。特に、チューブ
６４は流体が平行に流れるように配列されている。しか
し、この点に関して、図１１に示された構成はクラスタ
ー３０の性能にとっては重要なものではないことに留意
すべきである。当業者ならば理解できるように、ベンチ
ュリー管の下流側部分６４は真っ直ぐでなくてもよく、
或いは互いに平行に位置決めされていなくてもよい。

【００４１】図１１のバーナー・アセンブリのバーナー
チップ１５４は図１０に更に詳細に示されているが、軸
６０の方向に延びていることが望ましく、コレクター４
０から受け取った燃料と空気の単一の混合流を外側に導
いて軸６０に沿った方向に領域５６内に入れるように構
成され、配列されている。この目的のために、チップ１
５４はその下流端６７に複数の開口６６を具え、これら
の開口６６は、この燃料と空気の混合流を図１１に示さ
れているように軸６０に沿って流すように位置決めされ
ている。

【００４２】図１１に示されているように、各ベンチュ
リー管３２は入口パイプ或いはスパッド６８を介して燃
料気体を供給され、空気流は可動制御エレメント４８
（図１１には示されていないハンドル４６）を用いて前
述と同じように制御されている。こうして、図１１の実
施形態においては、燃料気体は誘導流体であり空気が被
誘導流体である。図１１のアセンブリ１２０は細長い中
心一次燃料チューブ７０も具えており、このチューブは
図示のようにアセンブリ１２０の中心軸６０に沿って延
在し、チップ１５４の下流端６７の孔６９を通じて突出
している。小さなベンチュリー管７２がチューブ７０の
上流端７４に設けられ、チューブ７０に対する一次燃料
の供給が入口燃料スパッド或いはパイプ７６を介してお
こなわれる。こうして、空気と燃料の一次混合物が、燃
焼域５６に設けられたチューブ７０の下流端部分８０の
上に位置する一次ノズル７８の方にチューブ７０に沿っ
て流される。本発明によれば、ノズル７８に供給される
物質は空気／燃料のプレミックスであることが望ましい
が、安定化の目的のために生の燃料をノズル７８に供給
してもよい。

【００４３】図１１から判るように、開口６６がチュー
ブ７０を取り囲んで配置されている。こうして、燃料と
空気の可燃性混合物がこれらの開口６６を通じてチップ
１５４から排出される際には、この混合物はチューブ７
０を取り囲むようにノズル７８の方に延びる円筒状をな
している。この可燃性混合物に点火すると、軸６０に沿
って延びるほぼ円筒状の火炎が形成される。

【００４４】後述する目的のための火炎ホルダー８２が
ノズル７８の直下のチューブ７０に取付けられている。
この火炎ホルダー８２とノズル７８の好ましい実施形態
の詳細が図１３と図１４に示されている。しかし、図１
３に示されたバーナーチップ２５４は図１１のバーナー
チップ１５４とは異なり、後者はその端壁１５６に複数
の開口６６を有しているのに対し、バーナーチップ２５
４の方は下流側端２５６が基本的に広く開いた円筒状を
なしている。

【００４５】図１３を参照すると、火炎ホルダー８２は
ノズル７８から離れた頂点８４を有する円錐形状をなし
ていることが望ましい。好ましくはこの頂点８４はチッ
プ２５４の上端２５６の上方約２０．３cm（約８in）の
箇所に設けられている。本発明の好ましい一つの形態に
おいては、火炎ホルダー８２は、チューブ７０が約２．
５４cm（１in）直径のパイプで作られている場合には約
１０．２cm（約４in）の外径を有し、仮付け溶接や取付
けねじ等によってチューブ７０に取付けられた特殊形状
のプレートで形成されている。軸６０と火炎ホルダー８
２の円錐のスカート８３とのなす角度αは４５度である
ことが望ましい。

【００４６】最も好ましい形態においては、ホルダー８
２は、チューブ７０を取り囲むパターンで分布している
約６．３５mm（１／４in）の直径を有する複数の孔８６
を有している。これらの孔８６は、理想的にはホルダー
８２の表面積の約３０％が開口領域となるような充分な
大きさと数を有している。しかし、この点に関して、本
発明の原理と構想によればこの開放領域は、ホルダー８
２の表面積の約１０％以下から約７５％以上までの範囲
にあることが必要なことに留意しなければならない。こ
のために、本発明によれば、ホルダーは炉へのバーナー
の主たる開口の直径に応じて種々の直径を有している。
こうして、ホルダー８２の直径は炉へのバーナーの主た
る開口の直径の１／４から炉へのバーナーの主たる開口
と同じ直径まで変化することができる。更に、角度αは
約３０度以下から８０度以上までの範囲にある。前述の
ことと関連して、ホルダー８２の形状は重要な要素では
なく、チップ１５４、２５４を離れた可燃性混合物を偏
向させて火炎ホルダー８２の下流側３００に低圧を形成
し、点火が安定して維持される停滞した低速域に可燃性
混合物を引き込むのに役立つのであれば、殆ど任意の形
状を使用できる。

【００４７】ノズル７８は図１４に示された形状である
ことが望ましく、六角形の棒材を穿孔し機械加工して作
製されたピースで作られたベース８８と、開いた上端９
２を有する円筒状のカップ部分９０を具えている。ベー
ス８８は孔９４を具え、カップ部分９０は孔９６を具え
ており、これらの孔９４と９６はノズル７８が所望の一
次火炎を提供する結果を得るのに必要な大きさと位置に
なっている。カップ部分９０は火炎が周囲の気体の流れ
によってベース８８の開放端８７から吹き飛ばされるを
防いでいる。この流れが無い場合には、カップ部分９０
は不要である。

【００４８】図１１、図１３及び図１４に概略的に示さ
れた構成は、非常に優れた窒素酸化物低減性能を提供す
る。前述のように、複数のベンチュリー管を設ける構想
は、それ自体で実質的な窒素酸化物低減を可能にする非
常に燃料の薄いプレミックスの提供を可能にする。この
複数のベンチュリー管を設ける構想を図１１、図１３及
び図１４の構成と結び付ければ、非常に薄いプレミック
スの低速域での安定化によって更に窒素酸化物が低減さ
れる。

【００４９】図１１を参照すると、全燃料の約１０％未
満、好ましくは２％未満のごく小部分がスパッド７６を
経て誘導され、空気ボックス５０から空気を引き出すの
に使用される。この燃料と空気はバーナーの中心を通る
チューブ７０において予備混合される。前述したよう
に、チューブ７０を介して生の燃料を供給することが望
ましい場合もある。チューブ７０は一次プレミックス気
体用チップ１５４を通過して、一次即ち主プレミックス
用チップ１５４の上方に或る距離を置いて設けられた遮
蔽されたノズル７８で終わっている。この距離は、プレ
ミックスがチップ１５４を離れる際の速度と圧力及びバ
ーナーの大きさに応じて約７．６２cm（約３in）未満か
ら約３８．１cm（約１５in）を越える長さまで変えられ
る。こうして、主プレミックス用チップ１５４の上端１
５６の上方に設けられた高い位置にあるノズル７８に、
小さい一次火炎が確実に得られる。孔空きプレートで作
られた円錐状の火炎ホルダー８２が高い位置にあるノズ
ル７８の真下に設けられ、チップ１５４からの主プレミ
ックス混合物がノズル７８に隣接して形成された安定し
た一次火炎に引き込まれる位置を提供する。こうして、
円錐８２と一次ノズル７８は、チップ１５４から供給さ
れた非常に燃料の薄いプレミックスにおいて安定した火
炎を維持する機構を提供する。安定した火炎が確立され
れば、ノズル７８の出口端９２で発生した一次火炎は消
火されて更に窒素酸化物を減らすことができる。

【００５０】前述のように、バーナーチップ１５４の出
口から実質的に上方に離れた位置に一次火炎を位置決め
することによって、主チップ１５４から出た後の空気／
燃料の主たる混合物を膨張させて減速させる機会を提供
する。このように、プレミックスを火炎の速度より大き
くない速度まで低下させことは、非常に燃料の薄いプレ
ミックスの火炎の安定化にとって望ましい。非常に燃料
の薄い可燃性混合物を使用する場合に生じる深刻な問題
は、火炎速度が燃料の含量と共に直接変化することであ
る。即ち、非常に燃料の薄い混合物においては火炎速度
は非常に遅くなる。混合物の温度も火炎速度に影響を及
ぼし、温度が高いと火炎速度も速くなり、逆もまた真で
ある。換言すれば、可燃性混合物が非常に燃料の薄いも
のであって、非常に多くの過剰な空気を含んでいると、
主バーナーチップから出てくる流れの速度が火炎速度を
上回って、この状態ではバーナーチップから火炎が吹き
飛ばされることがある。

【００５１】主たる燃料と空気の混合物がチップ端から
出てきて炉の空間に拡がって速度が低下し、熱い周囲か
らの放射によって段々に加熱された後まで点火を遅らせ
ることによって、火炎速度が再び流れの速度より速くな
り、火炎が高い位置にあるノズル７８とホルダー８２に
よって提供される安定域内の安定条件に容易に維持され
る状況が作り出される。低速域で安定した状態で主気体
の点火と燃焼が主プレミックス用チップ出口から実質的
に離れた箇所で行われることによって、天然ガスの場合
には５ppm に近い、精製されたブレンド燃料ガス（例え
ば２５％の水素、２５％のプロパン、５０％のメタン）
の場合には３ppm 未満の従来では得ることのできなかっ
た窒素酸化物の低減性能が得られる。これに加えて、既
に希釈されている燃料の薄いプレミックスは、主チップ
を出た後に膨張して遅くなり、それによって点火前に更
に希釈されつつある炉の煙道生成物を随伴する。これも
窒素酸化物の低減に大いに寄与する。

【００５２】図１１に示された構成によれば、中心ベン
チュリー管７２を全く燃料の薄い状態ではあるが安定し
た引火限界に保つことができ、且つ周囲の複数のベンチ
ュリー管／共通のコレクター１４０を駆動して、引火限
界以下であって、かつ炉の温度に依存して燃料の酸化を
完全に行うことのできる極めて燃料の薄い混合物にする
ことができる。

【００５３】本発明の別の態様によれば、チューブ７０
内の燃料／空気の混合物は、複数のベンチュリー管３２
を具えたクラスター機構によって供給される。この機構
は図１７に概略的に示されている。この場合、全体のア
センブリは別個の二つのベンチュリー・クラスターを含
み、外側のクラスターはバーナーチップ１５４に空気／
燃料のプレミックスを供給し、内側のクラスターはチュ
ーブ７０に空気／燃料のプレミックスを供給する。内側
の複数ベンチュリー・バンドルが外側のベンチュリー・
バンドルによって完全に取り囲まれている別の構成が図
１６に模式的に示されている。図１６に示されているよ
うに、外側のベンチュリー・バンドルはベンチュリー管
３２と共通のコレクター１４０とを具え、内側のベンチ
ュリー・バンドルはベンチュリー管７２と共通のコレク
ター３４０とを具えている。外側の複数ベンチュリー・
バンドルの中に内側の複数ベンチュリー・バンドルが入
っているこれらの場合には、内側クラスターは安定した
引火限界内で作動し、外側クラスターは非常に薄い燃料
の空気／燃料プレミックスを提供して窒素酸化物の低減
に必要な最良の条件を作りだすように作動する。この種
の構成によれば、内側バンドルに６本以上のベンチュリ
ー管を有し、外側バンドルに１２本以上のベンチュリー
管を有する非常に大きなバーナーを容易に作ることでき
る。

【００５４】図１２を参照すると、本発明の原理と構想
が、プレミックスがチップ３５４から放射状に出る輻射
型バーナーにも適用されていることが判る。この点に関
して、２００１年３月１２日に出願された係属中の共通
に譲渡された米国出願番号 09/803,808 を参照するもの
で、この出願の開示は本出願中に参考として包含しここ
に参考として提示します。こうして、図１２に概略的に
示されているバーナー・アセンブリ３２０は、このバー
ナー・アセンブリを軸方向に貫通して延びる一方向に細
長いバーナーチップ３５４を具え、このバーナーチップ
は、コレクター４０から受け入れられた単一の混合流を
軸６０に対してほぼ半径方向に燃焼域５６に向けるよう
に構成され、配置されている。したがって、バーナーチ
ップ３５４はチップ３５４を取り囲む丸い平らな火炎を
形成するように構成され、配置されている。更に図１２
を参照すると、このアセンブリ３２０は中心チューブ１
７０を具え、二次燃料をノズル１７８を介して燃焼域に
供給する。

【００５５】本発明の特に好ましい形態においては、バ
ーナーチップ３５４は図８と図９に示された形状を有
し、そこでチップ３５４はほぼリング形状のベース部分
９８と中心軸１００とを有する。更にチップ３５４は細
長い、並列された、円周に沿って所定間隔で配置され
た、長手方向に延びる湾曲した複数のリブ１０２を有す
る。これらのリブ１０２はベース部分９８に装着された
第一端１０４と、ベース部分９８から離れた第二端１０
６とを有する。第二端１０６は第一端１０４よりも軸６
０の近くに位置している。リブ１０２とベース部分９８
は、コレクター４０から燃料と空気の一つの混合物の流
れを受け入れるように構成された領域１０８をチップ３
５４の内側に形成している。リブ１０２は互いの間に複
数の湾曲したスロット１１０を形成している。図８と図
９から明らかなようにこれらのスロット１１０は、領域
１０８の混合物が、該領域１０８から外向きに、半径方
向と軸６０に沿って延びるベクトルを含む方向とに流
れ、チップ３５４の外側の燃焼域５６に入るように配列
され、位置決めされている。

【００５６】図８と図９に示された好ましい形態におい
ては、チップ３５４はチップ３５４の各第二端１０６に
接続された王冠型部分１１２も具えている。好ましく
は、この王冠型部分１１２は、軸方向と半径方向に延在
する複数の不連続箇所１１４を具え、これらの不連続箇
所１１４は、これを通じて領域１０８を出て行く混合物
がスロット１１０自体を通って領域１０８を出て行く混
合物よりも著しい軸方向の流れとなるように、特定のス
ロット１１０と整合して設けられている。理想的には、
不連続箇所１１４はこれを通って流れる軸方向の混合物
が燃焼域５６の外側の前段階の混合領域１１６（図１２
参照）を形成し、不連続箇所１１４を通じて流れた燃料
と空気の混合物が矢印１１５で示された方向にこの領域
１１６を取り囲んで、燃焼のために燃焼域に戻る前に煙
道ガスによって希釈されるように回転する。これに対し
て、スロット１１０から流れるプレミックスの流れの方
向が、概略的に矢印１１７で示されている。本発明の特
に好ましい形態においては、チップ３５４の王冠型部分
１１２は、軸方向に整合した気体用中心ノズル収容開口
１１８を具えている。

【００５７】本発明の一つの態様では、組合せベンチュ
リー・クラスターを具えて１００％プレミックスによっ
て高い発熱を得ることができる輻射壁型バーナーが提供
される。本発明以前にはこうしたことは不可能であっ
た。以前には、達成できる最高の発熱は二次空気によっ
て約１．７９×１０³MJ/h（１．７MMBTU/h）程度であっ
た。しかし、二次空気は、すべての空気がベンチュリー
管セクションにおける空気／燃料のプレミックスとして
供給される場合よりも高い窒素酸化物を発生する。この
障壁は、平行な流体の流れのための単一のクラスターの
中に配置された複数のベンチュリー管からなる複合ベン
チュリー・クラスターを具えたここに開示された新しい
設計によって打ち破られた。

【００５８】本発明によって、段階的な燃料供給による
窒素酸化物の低減、特定形状における騒音の減少、バー
ナーの外部の煙道ガスを随伴する段階的な気体ジェッ
ト、急速な窒素酸化物の低減、二次空気の調節を行わな
いための作業の簡単化、短い輪郭の火炎、追加されるプ
レミックスのチップ速度による高いターンダウン比率、
高い安定性、ＣＯの発生の低減、（付加される質量の流
れと大きな熱伝達による）プレミックスチップの冷却、
付加されるチップ速度によるフラッシュバック問題の減
少が得られる。

【００５９】本発明は複数のベンチュリー管の構成に関
し、就中、プレミックス用途のための非常に薄い燃料混
合物用に過剰な空気を提供する構成に関する。特に、本
発明は、輻射壁バーナーが軸方向の火炎を提供するバー
ナーのいずれかに関連して有用である。本発明は、窒素
酸化物低減機構として１００％或いは部分的プレミック
スで形成された一次可燃性混合物による大型プロセスヒ
ーターと関連させても有用である。しかし、本発明の複
数のベンチュリー管を具えた構成は汎用的な適用性を有
し、ベンチュリー管が必要な時には一般的な用途に適用
可能である。特に、本発明の複数のベンチュリー管を具
えた構成は、質量の移動と拡散を増大させることによっ
て、以前に思われていたよりも多くの空気を随伴するよ
うに作動する。更に、本発明の複数のベンチュリー管を
具えた構成は、典型的なタンクと容器の換気、空気の取
り扱い、固体の輸送及び取り扱い、及び短いベンチュリ
ー管を使って大量の物質を移動させることを要するあら
ゆる場合に好適に適用可能である。

【００６０】以前には、輻射壁型バーナーは、他の空気
源を使用しなければ約１．５８×１０³MJ/h（１．５MMB
tu/h）以上の発熱に達することは不可能であった。平行
な複数のベンチュリー管を用いることにより、ベンチュ
リー管同士の間の確実な相互作用を保証するように細部
に注意して正しい形状に作製すれば、約１０．６×１０
³MJ/h（１０MMBtu/h）以上の発熱を達成することが可能
である。

【００６１】本発明の一つの形態によれば、本発明をベ
ンチュリー管噴射器が付加されて能力が増強され或いは
窒素酸化物を低減させるようにしたモジュラー型バーナ
ーに適用することが可能である。この構想においては、
バーナーは複数のベンチュリー管によって構成され、後
でベンチュリー管を追加して性能を向上させたり、スチ
ームや煙道ガスその他の不活性ガスを加えて窒素酸化物
を低減させたりしてもよい。別の形態においては、本発
明は窒素酸化物を低減するための希釈材として煙道ガス
を使用することに限定されず、質量を付加すると共に火
炎を冷却する他の任意の希釈材を用いることが可能であ
る。このような希釈材は、窒素やスチームや炭酸ガス等
の不活性気体から精製ＰＳＡガス等の低いＢＴＵ値の燃
料その他の任意の割合の可燃性気体を含む蒸気や気体流
を添加された燃料まで広がっている。

【００６２】他の形態において、本発明は、炉の側壁で
はなく床や屋根に取付け可能な種々のプロセスヒーター
型バーナーに適用可能である。これらは自由に直立した
丸い或いは平らな火炎を形成する。これらは、火炎によ
って壁が加熱されなくてもよい炉で機能する。

【００６３】更に別の形態においては、燃料を単一以上
の噴射器内で可動流体として使用する代わりに、上述の
特徴を有するスチームその他の圧縮された希釈気体が可
動流体として使用される。

【００６４】典型的な複写壁型バーナーは単一の気体用
スパッドの動力を使用して大気中の空気を随伴させてい
る。平行な複数のベンチュリー管或いは噴射器を使用す
るこの新しい構想は、燃焼工業に新たな一面を与える。
バーナー技術に適用された場合の本発明の利点は次の通
りである。（１）燃料気体と空気の均質性が良好なので火炎が短く
なる。（２）絞り比が大きい（従来技術の装置では３：１であ
るのに対して、１０：１となる）。（３）バーナーの周囲の騒音が減る。（４）燃焼ジェットによって生じるホットスポットにタ
イルが曝されることがなく、孔があくことが防がれる。（５）１００％プレミックスを使用するので、二次的な
追加が不要となる。（６）バーナーの作用が非常に安定になる。（７）バーナーがフラッシュバックを生じることなく、
計算した通りに作動できる。（８）煙道ガスの注入と混合によって、即発窒素酸化物
及びサーマル窒素酸化物の両方とも低下させることがで
きる。（９）燃料の段階的供給が単一の内部チップ又は複数の
放射状チップによって容易に行われる。（１０）チップ速度が速いので、揮発性燃料によるフラ
ッシュバックが減少する。（１１）以前に可能であると考えられていたよりの大量
の発熱が得られる。

【００６５】本発明の構想と原理によれば、前述の開示
の主題である新規な組合せベンチュリー・クラスターを
具えたバーナーは、上方、下方或いは水平方向に点火す
るように構成することができる。更に、本発明の複数の
ベンチュリー管からなるバーナーは、燃料オイル等の可
燃性液体を燃焼させるのに使用される。したがって、こ
のバーナーは、容易に且つ少しの物理的変更によって、
組合せ点火機構に適用可能である。本発明のバーナーは
種々の形状に容易に改変可能であることも注目に値す
る。例えば、このバーナーは、前述の円形火炎でなく、
矩形その他の所望の形状にすることができる。

【００６６】前述の説明からも明らかなように、本発明
は、燃料／空気のプレミックスを中心の一次火炎ノズル
に供給し、或いは純粋な燃料を二次燃料を燃焼域に供給
する中心ノズルに供給する中心燃料チューブと組み合わ
されたベンチュリー・クラスターを使用することを意図
しているものである。

【００６７】本発明の原理と構想は、外側の複数ベンチ
ュリー・クラスターの中に設けられた内側の複数ベンチ
ュリー・クラスターを具えた大きなバーナー機構を提供
するのに適用可能である。

【００６８】本発明は、単独で又は流体燃料を燃焼させ
るように構成されたバーナー及び／又はバーナー・アセ
ンブリと組み合わされて役立つ多くの新規な特長を提供
する。これらの流体燃料は燃料オイル等であってもよい
が、天然ガス、プロパン、ブタン、水素等の気体状燃料
であることが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の構想と原理を具体化した複合
型複数ベンチュリー・クラスターを具えたバーナー・ア
センブリの正面図である。

【図２】図２は、内部部品を見せるために一部を断面に
してアセンブリが示されている他は図１と同じ図であ
る。

【図３】図３は、図１のバーナー・アセンブリの平面図
である。

【図４】図４は、図２の４−４線で切断した断面図であ
る。

【図５】図５は、図２の５−５線で切断した断面図であ
る。

【図６】図６は、本発明の構想と原理を具体化した別の
複合型複数ベンチュリー・クラスターの一部を示す、部
分断面した正面図である。

【図７】図７は、図６の複合型ベンチュリー・クラスタ
ーの取り囲まれた部分７を示す拡大詳細図である。

【図８】図８は，本発明の複合型ベンチュリー・クラス
ターと組み合わせて使用されてバーナー・アセンブリを
形成する本発明の構想と原理を具体化したバーナーチッ
プの一実施形態の斜視図である。

【図９】図９は、図８のバーナーチップの平面図であ
る。

【図１０】図１０は、本発明の複合型ベンチュリー・ク
ラスターと組み合わせて使用されてバーナー・アセンブ
リを形成する本発明の構想と原理を具体化したバーナー
チップの別の実施形態の斜視図である。

【図１１】図１１は、本発明の構想と原理を具体化した
バーナー・アセンブリの更に別の実施形態の概略図であ
る。

【図１２】図１２は、本発明の構想と原理を具体化した
バーナー・アセンブリの更に別の実施形態の概略図であ
る。

【図１３】図１３は、本発明の構想と原理を具体化した
バーナー・アセンブリの更に別の実施形態の下流部分を
示す部分断面した正面図である。

【図１４】図１４は、図１３のバーナー・アセンブリの
詳細を示す拡大断面図である。

【図１５】図１５は、図１３のバーナー・アセンブリの
平面図である。

【図１６】図１６は、中心ベンチュリーの束が外側ベン
チュリーの束で取り囲まれていることを除いて、図１１
と図１７のバーナー・アセンブリと同じバーナー・アセ
ンブリの模式図である。

【図１７】図１７は、図１１のバーナー・アセンブリの
更に他の実施形態の概略図である。

【符号の説明】

２０…バーナー・アセンブリ２２…円筒状シェル２４…二次燃料ノズル２６…燃料マニホールド２８…複合型ベンチュリー構造３０…ベンチュリー・クラスター３２…ベンチュリー管３４…入口３６…スロート３８…出口

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月２５日（２００２．７．２
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

フロントページの続き (72)発明者ウェズリーライアンバズマンアメリカ合衆国，オクラホマ 74127，チュルサ，サウスインディアンアベニュ 1335 (72)発明者アイ−ピンチュンアメリカ合衆国，オクラホマ 74133，チュルサ，サウスエイティーセカンドイーストアベニュ 6434，アパートメント 814 (72)発明者ラルフロバートヘイズアメリカ合衆国，オクラホマ 74021，コリンズビル，イーストワンハンドレットトゥエンティーナインスプレース 13147 (72)発明者ジャイワントディー．ジャヤカランアメリカ合衆国，オクラホマ 74137，チュルサ，イーストワンハンドレットセカンドプレース 2812 (72)発明者アンドリュージョーンズアメリカ合衆国，カンザス 67156，ウィンフィールド，レイクショアドライブ 3502 (72)発明者ジェーソンディー．マクアダムスアメリカ合衆国，オクラホマ 74146，チュルサ，サウスナインティーナインスイーストアベニュ 3815 (72)発明者デミトリスティー．ベニゼロスアメリカ合衆国，オクラホマ 74107，クレアモア，イーストハッカモアロードサウス 14376 (72)発明者リチャードティー．ウェイベルアメリカ合衆国，オクラホマ 74014，ブロークンアロウ，サウストゥーハンドレットエイティーンスイーストアベニュ 6552 Ｆターム(参考） 3K017 AA06 AB02 AC02 AD04 CA06 CB01 CB08 CB11 CD01 3K065 TA01 TA04 TA07 TA11 TA12 TB10 TC03 TD05 TD10 TE01 TH01 TL02 TL04 TM07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ベンチュリークラスターとコレクターと
を具備している複合型ベンチュリー構造体であって：そ
のベンチュリークラスターは、少なくとも２本のベンチ
ュリー管を有し、各ベンチュリー管は入口、スロート及
び出口を有し、それぞれが誘導流体を通過させることに
よって被誘導物質に流れを生じさせるように配置・構成
され、それによって被誘導物質と誘導流体の各混合物は
前記出口から排出されており；そのコレクターは、前記
ベンチュリー管の出口に接続されると共にこれと流体的
に連通するように配置された入口端を有し、それによっ
て前記出口から排出された誘導流体と被誘導物質の混合
物それぞれは集められて相互に混合されて、前記流体と
物質の単一混合流を形成している；ところの複合型ベン
チュリー構造体。
【請求項２】前記クラスターが少なくとも３本のベン
チュリー管を具えている請求項１に記載の複合型ベンチ
ュリー構造体。
【請求項３】前記クラスターが少なくとも６本のベン
チュリー管を具えている請求項２に記載の複合型ベンチ
ュリー構造体。
【請求項４】前記各ベンチュリー管が細長いチューブ
を具え、その入口端がベル型をしている請求項１に記載
の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項５】前記チューブが互いに基本的に平行に配
列されている請求項４に記載の複合型ベンチュリー構造
体。
【請求項６】前記各ベンチュリー管が細長いチューブ
を具え、その入口端がベル型をしている請求項２に記載
の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項７】前記チューブが互いに基本的に平行に配
列されている請求項６に記載の複合型ベンチュリー構造
体。
【請求項８】前記各ベンチュリー管が細長いチューブ
を具え、その入口端がベル型をしている請求項３に記載
の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項９】前記チューブが互いに基本的に平行に配
列されている請求項８に記載の複合型ベンチュリー構造
体。
【請求項１０】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項１に記載の複合型ベン
チュリー構造体。
【請求項１１】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別のベンチュリー管とは異なる物理的能力を有してい
る請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１２】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項２に記載の複合型ベン
チュリー構造体。
【請求項１３】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別の前記ベンチュリー管とは異なる物理的能力を有し
ている請求項２に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１４】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項３に記載の複合型ベン
チュリー構造体。
【請求項１５】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別の前記ベンチュリー管とは異なる物理的能力を有し
ている請求項３に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１６】ベンチュリー・クラスターとコレクタ
ーとバーナーチップとを具備しているバーナー・アセン
ブリーであって：そのベンチュリー・クラスターは、少
なくとも２本のベンチュリー管を具え、前記各ベンチュ
リー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれが誘
導流体を通過させることによって被誘導物質に流れを生
じさせように配置・構成され、それによって被誘導物質
と誘導流体の混合物それぞれは前記出口から排出されて
おり；そのコレクターは、前記ベンチュリー管の出口に
接続されると共にこれと流体的に連通するように配置さ
れた入口端を有し、それによって前記出口から排出され
た誘導流体と被誘導物質の混合物それぞれは集められて
相互に混合されて、前記流体と物質の単一混合流を形成
していて；そのバーナーチップは、前記コレクターの出
口端に取付けられると共にこれと流体的に連通し、該チ
ップは前記コレクターからの流体の前記単一混合流を受
け入れて、これを燃焼域に向かわせるように配置されて
いる；ところのバーナー・アセンブリ。
【請求項１７】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ半径方向に前記域に向かわせるように構成・配置され
ている請求項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１８】前記チップが、該チップを取り囲む丸
い平らな火炎を形成するように構成・配置されている請
求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１９】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ軸方向に前記域に向かわせるように構成・配置されて
いる請求項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２０】前記チップが、前記軸に沿って延びる
円筒状の火炎を形成するように構成・配置されている請
求項１９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２１】前記クラスターが少なくとも３本の前
記ベンチュリー管を具えている請求項１６に記載のバー
ナー・アセンブリ。
【請求項２２】前記クラスターが少なくとも６本の前
記ベンチュリー管を具えている請求項２１に記載のバー
ナー・アセンブリ。
【請求項２３】前記各ベンチュリー管が、入口端がベ
ル型をした細長いチューブで構成されている請求項１６
に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２４】前記チューブが互いに基本的に平行に
配置されている請求項２３に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項２５】前記各ベンチュリー管が、入口端がベ
ル型をした細長いチューブで構成されている請求項２１
に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２６】前記チューブが互いに基本的に平行に
配置されている請求項２５に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項２７】前記各ベンチュリー管が、入口端がベ
ル型をした細長いチューブで構成されている請求項２２
に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２８】前記チューブが互いに基本的に平行に
配置されている請求項２７に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項２９】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項１６に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項３０】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別の前記ベンチュリー管とは異なる物理的能力を有し
ている請求項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３１】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項２１に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項３２】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別の前記ベンチュリー管とは異なる物理的能力を有し
ている請求項２１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３３】前記各ベンチュリー管が、基本的に同
じ物理的能力を有している請求項２２に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項３４】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が別の前記ベンチュリー管とは異なる物理的能力を有し
ている請求項２２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３５】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が、誘導流体として気体燃料によって作動するように構
成・配列されている請求項３０に記載のバーナー・アセ
ンブリ。
【請求項３６】前記ベンチュリー管の少なくとも１本
が、被誘導流体として空気によって作動するように構成
・配列され、それによって前記単一混合流が流体燃料と
空気とで構成されている請求項３５に記載のバーナー・
アセンブリ。
【請求項３７】前記ベンチュリー管の前記少なくとも
１本が、被誘導流体として再循環煙道ガスによって作動
するように構成・配列され、それによって前記単一混合
流が流体燃料と再循環煙道ガスとで構成されている請求
項３５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３８】前記ベンチュリー管の前記別の１本
が、誘導流体として気体状燃料によって、被誘導流体と
して再循環煙道ガスによって作動するように構成・配列
され、それによって前記単一混合流が流体燃料と空気と
再循環煙道ガスとで構成されている請求項３６に記載の
バーナー・アセンブリ。
【請求項３９】前記１本のベンチュリー管が、被誘導
流体として燃焼不活性希釈材によって作動するように構
成・配列され、それによって前記単一混合流が流体燃料
と該燃焼不活性希釈材とで構成されている請求項３５に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４０】前記希釈材がスチームである請求項３
９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４１】前記希釈材が窒素である請求項３９に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４２】前記ベンチュリー管がそれぞれ誘導流
体として気体状燃料によって、そして被誘導流体として
空気によって作動し、それによって前記単一混合流が気
体状燃料と空気とで構成される請求項３３に記載のバー
ナー・アセンブリ。
【請求項４３】前記誘導流体が気体状燃料である請求
項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４４】前記誘導流体が燃料オイルである請求
項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４５】前記被誘導流体が空気で構成されてい
る請求項１６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４６】前記被誘導流体が空気で構成されてい
る請求項４３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４７】前記コレクターが細長く、そしてその
両端の間に延在する中心軸を具えている請求項１６に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４８】前記中心軸に沿って前記コレクターを
貫通して延在する中心燃料チューブを具えている請求項
４７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４９】前記コレクターの入口端が少なくとも
二つの開口セグメントを具え、前記ベンチュリー管の出
口がそれぞれ各セグメントに接続されている請求項４８
に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５０】前記コレクターが細長く、そしてその
両端の間に延在する中心軸を具えている請求項２１に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５１】前記中心軸に沿って前記コレクターを
貫通して延在する中心燃料チューブを具えている請求項
５０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５２】前記コレクターの入口端が少なくとも
三つの開口セグメントを具え、前記ベンチュリー管の出
口がそれぞれ各セグメントに接続され、前記セグメント
は一群となって前記中心燃料チューブを囲んで延在する
ように配置されている請求項５１に記載のバーナー・ア
センブリ。
【請求項５３】前記コレクターが細長く、そしてその
両端の間に延在する中心軸を具えている請求項２２に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５４】前記中心軸に沿って前記コレクターを
貫通して延在する中心燃料チューブを具えている請求項
５３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５５】前記コレクターの入口端が少なくとも
六つの開口セグメントを具え、前記ベンチュリー管の出
口がそれぞれ各セグメントに接続され、前記セグメント
は一群となって前記中心燃料チューブを囲んで延在する
ように配置されている請求項５４に記載のバーナー・ア
センブリ。
【請求項５６】前記中心燃料チューブが前記バーナー
チップを貫通して延在し、そして該バーナーチップの下
流端の中心に位置する開口を通じて突出する下流端部分
を有する請求項４９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５７】中心燃料チューブの下流端部分に燃料
ノズルを具えている請求項５６に記載のバーナー・アセ
ンブリ。
【請求項５８】前記中心燃料チューブが前記バーナー
チップを貫通して延在し、そして該バーナーチップの下
流端の中心に位置する開口を通じて突出する下流端部分
を有する請求項５２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５９】中心燃料チューブの下流端部分に燃料
ノズルを具えている請求項５８に記載のバーナー・アセ
ンブリ。
【請求項６０】前記中心燃料チューブが前記バーナー
チップを貫通して延在し、そして該バーナーチップの下
流端の中心に位置する開口を通じて突出する下流端部分
を有する請求項５５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６１】中心燃料チューブの下流端部分に燃料
ノズルを具えている請求項６０に記載のバーナー・アセ
ンブリ。
【請求項６２】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ半径方向に前記域に向かわせるように構成・配置され
ている請求項５６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６３】前記チップが、該チップを取り囲む丸
い平らな火炎を形成するように構成・配置されている請
求項６２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６４】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ軸方向に前記域に向かわせるように構成・配置されて
いる請求項５６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６５】前記チップが、前記軸に沿って延びる
円筒状の火炎を形成するように構成・配置されている請
求項６４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６６】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ半径方向に前記域に向かわせるように構成・配置され
ている請求項５８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６７】前記チップが、該チップを取り囲む丸
い平らな火炎を形成するように構成・配置されている請
求項６６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６８】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ軸方向に前記域に向かわせるように構成・配置されて
いる請求項５８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項６９】前記チップが、前記軸に沿って延びる
円筒状の火炎を形成するように構成・配置されている請
求項６８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７０】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ半径方向に前記域に向かわせるように構成・配置され
ている請求項６０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７１】前記チップが、該チップを取り囲む丸
い平らな火炎を形成するように構成・配置されている請
求項７０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７２】前記チップは細長く、前記チップから
の前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほ
ぼ軸方向に前記域に向かわせるように構成・配置されて
いる請求項６０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７３】前記チップが、前記軸に沿って延びる
円筒状の火炎を形成するように構成・配置されている請
求項７２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７４】前記燃料ノズルが二次燃料を前記燃焼
域に提供するように構成・配置されている請求項６３に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７５】前記燃料ノズルが二次燃料を前記燃焼
域に提供するように構成・配置されている請求項６７に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７６】前記燃料ノズルが二次燃料を前記燃焼
域に提供するように構成・配置されている請求項７１に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７７】前記燃料ノズルが、前記チップの下流
端から軸方向に隔たった域内の位置に連続的な火炎を提
供するように構成・配置されている請求項６５に記載の
バーナー・アセンブリ。
【請求項７８】チップから燃料ノズルの近傍に向かう
単一混合流の速度が火炎維持速度よりも大きくならない
ように、前記位置が前記域の前記下流端から充分に離れ
ている請求項７７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項７９】前記燃料ノズルが、チップの前記下流
端から軸方向に隔たった域内の位置に連続火炎を提供す
るように構成・配置されている請求項６９に記載のバー
ナー・アセンブリ。
【請求項８０】チップから燃料ノズルの近傍に向かう
単一混合流の速度が火炎維持速度よりも大きくならない
ように、前記位置が前記域の前記下流端から充分に離れ
ている請求項７９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項８１】前記燃料ノズルが、チップの前記下流
端から軸方向に隔たった域内の位置に連続火炎を提供す
るように構成・配置されている請求項７３に記載のバー
ナー・アセンブリ。
【請求項８２】チップから燃料ノズルの近傍に向かう
単一混合流の速度が火炎維持速度よりも大きくならない
ように、前記位置が前記域の前記下流端から充分に離れ
ている請求項８１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項８３】バーナーチューブ構造体とバーナーチ
ップと細長い中心燃料チューブと燃料ノズルとを具備し
ているバーナー・アセンブリであって：そのバーナーチ
ューブ構造体は、互いに隔たった入口端と出口端を有す
る細長いバーナー導管を具え、前記導管はそれに沿って
流体燃料と酸素を含んだ気体状混合物を前記入口から前
記出口まで向かわせるように構成・配置されており；そ
のバーナーチップは、前記導管の出口端にあり、前記バ
ーナーチップは、中心軸と、導管の前記出口端から隔た
った下流端とを有し、前記チップは導管から前記混合物
を受けて、それを前記下流端の一つ以上の孔を通じて前
記中心軸に沿う方向に燃焼域へ向かわせるように配置・
構成されていて；その細長い中心燃料チューブは、前記
中心軸に沿って前記チップを通って延在し、前記燃料チ
ューブは前記チップから軸方向に前記下流端を貫通して
突出し、前記燃料チューブはバーナーチップの前記下流
端に対して隔たった関係で前記域に位置する下流端部分
を有し、前記一つ以上の孔は前記燃料チューブの周囲に
配置され、それによって前記一つ以上の孔を通じて燃焼
域に向かう混合物は、前記燃料チューブを取り囲むほぼ
円筒状をなし、そして前記軸に沿ってチップの下流端か
ら外に出て燃料チューブの下流端部分の方に向かってお
り；その燃料ノズルは、前記燃料チューブの前記下流端
部分の上にあり、前記燃料ノズルはバーナーチップの前
記下流端から充分に隔たった前記域内の位置に設けら
れ、混合物が、チップの下流端を離れた後に膨張し、火
炎速度より低い速度まで減速して燃料ノズルの近傍に到
達することを可能にしている；ところのバーナー・アセ
ンブリ。
【請求項８４】前記混合物が気体状燃料と空気の混合
物であり、前記バーナーチューブ構造体が、前記気体状
燃料の流れを利用して空気流を誘導し、それによって前
記混合物を形成するベンチュリー管を具えている請求項
８３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項８５】前記混合物が気体状燃料と空気の混合
物であり、前記バーナーチューブ構造体が平行な流れを
形成するように配列された複数のベンチュリー管で構成
され、前記ベンチュリー管各々は前記気体状燃料の流れ
を利用して空気流を誘導し、それによって前記混合物を
非常に燃料の薄い燃料と空気の混合物として生成するよ
うに構成・配置されている請求項８３に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項８６】前記バーナーチップがその前記下流端
に端壁を具え、該端壁は複数の前記孔と前記燃料チュー
ブのための一つの中心開口を具えている請求項８３に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項８７】ベース部分と複数のリブとを具備して
いるほぼドーム状をなすバーナーチップであって：その
ベース部分は、ほぼリング形状であって中心軸を有して
おり；その複数のリブは、細長い横並びに円周上に間隔
を置いて配置されて長手方向に湾曲し、前記中心軸に沿
う方向に延在し、前記ベース部分上に取付けられた第一
端と前記ベース部分から離れた第二端とを有し、前記第
二端は前記第一端よりも前記中心軸の近くに位置し、前
記ベース部分と前記リブとはチップの内側に空気と流体
燃料との混合物の流れを受け入れるように構成された領
域を形成し、前記リブはそれ同士の間に湾曲した複数の
スロットを形成し、前記混合物を前記領域から前記バー
ナーチップの外側の燃焼域に半径方向と前記軸に沿って
延びるベクトルを含む方向の両方に流すことが可能であ
る；ところのほぼドーム状をなすバーナーチップ。
【請求項８８】前記リブの第二端に接続された王冠型
部分を具えている請求項８７に記載のバーナーチップ。
【請求項８９】前記王冠型部分が軸方向と半径方向に
延在する複数の不連続部分を具え、該不連続部分は、不
連続部分を流れる空気／流体燃料の混合物がスロットを
通って流れる空気／燃料の混合物に対してより著しい軸
方向の流れを有するように各スロットに整合している請
求項８８に記載のバーナーチップ。
【請求項９０】前記不連続部分が、空気／流体燃料の
混合物をこれを通って流して、前記燃焼域の外側に予備
段階混合領域を形成する請求項８９に記載のバーナーチ
ップ。
【請求項９１】前記王冠型部分が、軸方向に整合した
気体ノズル収容開口をその中に有している請求項８８に
記載のバーナーチップ。
【請求項９２】複合型ベンチュリー構造体と前記複合
型ベンチュリー構造体の下流端に設けられた請求項８７
に記載のバーナーチップとで構成されたバーナー・アセ
ンブリであって、前記複合型ベンチュリー構造体がベン
チュリー・クラスターとコレクターとを具備していて：
そのベンチュリー・クラスターは、少なくとも２本のベ
ンチュリー管を具え、各ベンチュリー管は入口、スロー
ト及び出口を有し、それぞれは誘導流体をそれを通過さ
せることによって被誘導流体の流れを誘導するように配
置・構成され、それによって被誘導及び誘導流体の混合
物それぞれは前記出口から排出されており；そのコレク
ターは、前記ベンチュリー管の出口に接続され且つ流体
的に連通するように配置された上流端を有し、それによ
って前記出口から排出された誘導及び被誘導流体の混合
物それぞれは集められた相互に混合され、前記流体の単
一の混合流を形成し、前記バーナーチップは、前記コレ
クターの出口端に取り付けられ且つ流体的に連通させら
れ、そして前記コレクターからの前記流体の単一混合流
を受け入れて、これを燃焼域に分配するように配置され
ている；ところのバーナー・アセンブリ。
【請求項９３】流体の前記単一混合流が燃料と空気と
で構成されている請求項９２に記載の複合型ベンチュリ
ー・クラスター。
【請求項９４】流体の前記単一混合流が非常に燃料の
薄い流体燃料と空気との混合物で構成されている請求項
９３に記載の複合型ベンチュリー・クラスター。
【請求項９５】誘導流体の流れが装置を通過する場合
に、被誘導物質の流れを誘導流体に導入するためのベン
チュリー装置能力増大方法において、ベンチュリー装置
能力増大方法が：前記第一流体を少なくとも二つの分流
部分に分離する段階と；前記第一流体の分流部分各々を
各ベンチュリー管を通して、前記被誘導物質の流れを別
々に誘導して前記分流部分各々に導入し、それによって
前記被誘導物質と前記誘導流体との、個々に分流した、
混合物を形成する段階と；個々に分流した、混合物を混
合して、前記誘導流体の全量を単一のベンチュリー管を
通すことによって得られるであろう被誘導物質の濃度よ
りも高い濃度を有する被誘導物質との混合物を形成する
段階と；を含んでいるベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項９６】前記誘導流体が少なくとも三つの前記
分流部分に分流される請求項９５に記載のベンチュリー
装置能力増大方法。
【請求項９７】前記誘導流体が少なくとも六つの前記
分流部分に分流される請求項９５に記載のベンチュリー
装置能力増大方法。
【請求項９８】前記誘導流体が気体状燃料である請求
項９５に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項９９】前記誘導流体が空気である請求項９８
に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項１００】誘導流体の流れが装置を通過する際
に被誘導物質を誘導流体の中に導入するように構成され
たベンチュリー装置長さ短縮方法において、ベンチュリ
ー装置長さ短縮方法が：前記誘導流体を少なくとも二つ
の分流部分に分離する段階と；前記誘導流体の分流部分
各々を各ベンチュリー管を通して、前記被誘導物質の流
れを別々に誘導して前記分流部分各々に導入し、それに
よって前記被誘導物質と前記誘導流体との、個々に分流
した混合物を形成する段階と；個々に分流した混合物を
混合して、前記誘導流体の全量を同じ長さの単一のベン
チュリー管を通すことによって得られるであろう被誘導
物質の濃度よりも高い濃度を有する被誘導物質との混合
物を形成する段階と；を含んでいるベンチュリー装置長
さ短縮方法。
【請求項１０１】ベンチュリー装置操作方法が：少な
くとも二本のベンチュリー管を用意する段階であって、
各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、そ
れぞれは誘導流体がこれを通過する際に被誘導物質の流
れを誘導して、被誘導物質と誘導流体との各混合物を形
成し、この混合物をその出口から排出するように作動す
る段階と；前記ベンチュリー管の第一管に第一誘導流体
を通する段階であって、それによって第一被誘導物質の
流れを誘導し、第一誘導流体と第一被誘導物質からなる
第一混合物を形成し、前記第一混合物を前記第一ベンチ
ュリー管の出口から排出する段階と；前記ベンチュリー
管の第二管に第二誘導流体をを通する段階であって、そ
れによって第二被誘導物質の流れを誘導し、第二誘導流
体と第二被誘導物質からなる第二混合物を形成し、前記
第二混合物を前記第二ベンチュリー管の出口から排出す
る段階と；前記流体と物質の単一の混合流を形成するべ
く、前記第一及び第二混合物を集めて相互に混合する段
階と；を含んでいるベンチュリー操作方法。
【請求項１０２】可燃性混合物をバーナーのノズルに
供給するためのベンチュリー装置を具えたバーナー操作
方法において、バーナー操作方法が：少なくとも２本の
ベンチュリー管を用意する段階であって、各ベンチュリ
ー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれは誘導
流体がこれを通過する際に被誘導流体の流れを誘導し
て、被誘導及び誘導流体の各混合物を形成し、この混合
物をその出口から排出するように作動する段階と；前記
ベンチュリー管の第一管に第一誘導流体を通する段階で
あって、それによって第一被誘導流体の流れを誘導し、
第一誘導流体と第一被誘導流体からなる第一混合物を形
成し、前記第一混合物を前記第一ベンチュリー管の出口
から排出する段階と；前記ベンチュリー管の第二管に第
二誘導流体を通する段階であって、それによって第二被
誘導流体の流れを誘導し、第二誘導流体と第二被誘導流
体からなる第二混合物を形成し、前記第二混合物を前記
第二ベンチュリー管の出口から排出する段階と；前記流
体同士の単一の可燃性混合流を形成するべく、前記第一
及び第二混合物を集めて相互に混合する段階と；を含ん
でいるバーナー操作方法。
【請求項１０３】前記第一及び第二誘導流体がそれぞ
れ気体状燃料である請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０４】前記第一及び第二被誘導流体がそれ
ぞれ空気である請求項１０３に記載の方法。
【請求項１０５】前記第一被誘導流体が空気であり、
前記第二被誘導流体が再循環煙道ガスである請求項１０
３に記載の方法。
【請求項１０６】前記被誘導流体の一方が希釈材であ
る請求項１０２に記載の方法。
【請求項１０７】前記希釈材がスチームである請求項
１０６に記載の方法。
【請求項１０８】前記希釈材が窒素である請求項１０
６に記載の方法。
【請求項１０９】バーナー操作方法が：燃料と空気か
らなる可燃性混合物を、該混合物の火炎速度がそれがノ
ズルを出る際の混合物の速度より遅くなる組成でノズル
から燃焼域に供給する段階と；前記混合物が、膨張し、
そのことにより前記火炎速度より大きくない速度まで減
速することを可能にする段階と；前記火炎速度より大き
くない前記速度が得られた後に初めて前記混合物に点火
する段階と；を含んでいるバーナー操作方法。
【請求項１１０】前記混合物が非常に燃料の薄いもの
である請求項１０９に記載の方法。
【請求項１１１】前記流体の単一可燃性混合流が燃料
の薄いものであり、混合物の火炎速度を上回る速度で燃
焼域に供給されるところの；更に、前記混合流が膨張
し、そのことにより前記火炎速度より大きくない速度ま
で減速することを可能にする段階と；前記火炎速度より
大きくない前記速度が得られた後に初めて前記混合物に
点火する段階と；を含んでいるところの請求項１０４に
記載の方法。
【請求項１１２】前記物質が流体である請求項１に記
載の複合型ベンチュリー構造。
【請求項１１３】前記物質が流動可能な固体である請
求項１に記載の複合型ベンチュリー構造。
【請求項１１４】前記物質が流体である請求項９５に
記載の方法。
【請求項１１５】前記物質が流動可能な固体である請
求項９５に記載の方法。
【請求項１１６】前記物質が流体である請求項１００
に記載の方法。
【請求項１１７】前記物質が流動可能な固体である請
求項１００に記載の方法。
【請求項１１８】前記物質が流体である請求項１０１
に記載の方法。
【請求項１１９】前記物質が流動可能な固体である請
求項１０１に記載の方法。
【請求項１２０】前記希釈材が炭酸ガス（ＣＯ₂ ）で
ある請求項３９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２１】前記中心燃料チューブの上流端が燃
料源に接続されるように構成されている請求項４８に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２２】前記中心燃料チューブの上流端が空
気／燃料のプレミックス源に接続されるように構成され
ている請求項４８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２３】前記バーナー・アセンブリが前記中
心燃料チューブの上流端に接続されたベンチュリー管を
具えている請求項１２２に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項１２４】前記バーナー・アセンブリが前記中
心燃料チューブの上流端に接続された複数のベンチュリ
ー管からなるクラスターを具えている請求項１２２に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２５】前記中心燃料チューブの上流端が燃
料源に接続されるように構成されている請求項５４に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２６】前記中心燃料チューブの上流端が空
気／燃料のプレミックス源に接続されるように構成され
ている請求項５４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２７】前記バーナー・アセンブリが前記中
心燃料チューブの上流端に接続されたベンチュリー管を
具えている請求項１２６に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項１２８】前記バーナー・アセンブリが前記中
心燃料チューブの上流端に接続された複数のベンチュリ
ー管からなるクラスターを具えている請求項１２６に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１２９】前記コレクターが細長く、そしてそ
の両端の間に延在する中心軸を具えている請求項１に記
載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１３０】前記中心軸に沿って前記を貫通して
延在する中心チューブを具えている請求項１２９に記載
の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１３１】前記複合型ベンチュリー構造体が前
記中心チューブの上流端に接続されたベンチュリー管を
具えている請求項１３０に記載の複合型ベンチュリー構
造体。
【請求項１３２】前記複合型ベンチュリー構造体が前
記中心チューブの上流端に接続された複数のベンチュリ
ー管からなるクラスターを具えている請求項１３０に記
載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１３３】第一及び第二ベンチュリー・クラス
ター機構を具えた複合型ベンチュリー構造体であって、
前記ベンチュリー・クラスター機構各々がベンチュリー
・クラスターとコレクターとを具備していて：そのベン
チュリー・クラスターは、少なくとも２本のベンチュリ
ー管を具え、前記各ベンチュリー管は入口、スロート及
び出口を有し、それぞれが誘導流体を通過させることに
よって被誘導物質に流れを生じさせように配置・構成さ
れ、それによって被誘導物質と誘導流体の混合物それぞ
れは前記出口から排出されていて；そのコレクターは、
前記ベンチュリー管の出口に接続されると共にこれと流
体的に連通するように配置された入口端を有し、それに
よって前記出口から排出された誘導流体と被誘導物質の
混合物それぞれは集められて相互に混合されて、前記流
体と物質の単一混合流を形成し、前記第一ベンチュリー
・クラスター機構のベンチュリー管同士は互いに間隔を
隔てて配置され、それのコレクターは中心空間を提供す
るように環状をなし、前記第二ベンチュリー・クラスタ
ー機構は該中心空間内に設けられている；ところの複合
型ベンチュリー構造体。