JP2017504776A - 燃焼のための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2013年12月4日に出願された米国特許仮出願第61/911,582号への優先権を主張する。この出願は全体として参照により本明細書に組み入れられる。
本発明は、概して、燃焼装置(たとえばバーナー)および方法に関し、より具体的には、ただし非限定的に、とりわけ流体の混合および火炎安定性を促進するように構成された燃焼装置および方法に関する。
燃焼装置および方法の例が、たとえば、韓国特許登録第1002257500000号(特許文献1)および米国特許第2,836,234号(特許文献2)に開示されている。
本開示は、たとえば、とりわけ流体の混合および火炎安定性を促進するように構成された燃焼装置(たとえばバーナー)および方法の態様を含む。開示される燃焼装置および方法は、一部にはコアンダ効果を利用することにより、火炎安定性を高め、バーナー負荷および燃焼効率を高め、流体が装置を出た後の流体乱流を増し、ひずみ速度を増強し(たとえば、装置の中を通って移動する流体の速度勾配および噴流衝突を最大化することにより)、ブローオフ速度を高め、装置を出る流体の混合を増し、逆火を減らす(たとえば、装置と接触している間の反応体の消炎距離を減らすことにより)ことができる。さらに、本装置および方法は、とりわけ温度、火炎高さ、流体流量ならびに装置の中を通って移動する流体のタイプおよび組成のようなパラメータの変更を可能にする。
ここで図面、特に図1〜2を参照すると、ベース14を含む燃焼装置10が示されている。ベース14は、たとえば燃焼装置10を安定化する、燃焼装置10に流体を提供する、などのように構成された任意の数の部材を含むことができる。たとえば、図1に示す態様において、ベース14は、上部縦部材22に結合された下部横部材18を含む。下部横部材18は、任意の適当な方法(たとえばボルト、釘、接着剤、溶接など)で上部横部材22に結合されることができる。他の態様において、下部横部材18と上部横部材22とは一体である(たとえば、同じ材料片で形成されている)ことができる。図1に示す態様において、装置10は、ベース14(たとえば、上部縦部材22に結合された下部横部材18)の中を通って延びる入口26を含む。装置10は、任意の数の入口26、たとえば一つ、二つ、三つ、四つ、五つ、六つまたはより多くの入口26を含むことができる。流体が入口26を通って装置10に入ることができるように入口26は装置10と流体連通している。
Claims (133)
- 縦軸を有し、かつ
少なくとも一部分が実質的に円柱形であるボディ;および
該ボディと一体であるチップであって、該チップの少なくとも一部分が実質的に半球形である、チップ
を含む、中心部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第一の外側部材であって、該第一の外側部材と該中心部材との間に第一の流路が画定されるように配置されている、第一の外側部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第二の外側部材であって、該第二の外側部材と該第一の外側部材との間に第二の流路が画定されるように配置されている、第二の外側部材と
を含む、燃焼装置であって、
流体が該第一の流路を通って移動して該第一の外側部材のチップから出ることを可能にし;かつ
流体が該第二の流路を通って移動して該第二の外側部材のチップから出ることを可能にするように構成されている、
燃焼装置。 - 第一の外側部材のチップの少なくとも一部分および第二の外側部材のチップの少なくとも一部分がそれぞれ中心部材のチップに向かって延びる、請求項1記載の装置。
- 中心部材が長さ250〜320ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 中心部材が長さ285ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 中心部材が25〜75ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 中心部材が50ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ230〜300ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ265ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が20〜80ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が56ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材が70〜120ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の外側部材が96ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ190〜260ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ228ミリメートルである、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が70〜140ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が106ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材が110〜160ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材が131.5ミリメートルの直径を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分が3ミリメートルの幅を含む、請求項1記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分が5ミリメートルの幅を含む、請求項1記載の装置。
- 第一の流路および第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように中心部材が第一の外側部材および第二の外側部材に対して調節可能である、請求項1記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第一の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項1記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第二の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項1記載の装置。
- 第一の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第一の流路に入ることができる、四つの入口;および
第二の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第二の流路に入ることができる、四つの入口
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 中心部材のチップが第一端および第二端を有し、かつ該チップの第二端が実質的に凹状である、請求項1記載の装置。
- 第一の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第一の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の流路および第二の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第二の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項26記載の装置。 - 中心部材が、該中心部材の縦軸と同心的でありかつ該中心部材のボディおよびチップを通って延びる内腔を含むならば、該中心部材の内腔を通って移動する流体が攪乱される、該中心部材に結合された渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の外側部材が、流体を第一の流路に対して実質的に垂直に該第一の流路に導入することができるように構成されている、請求項1記載の装置。
- 第二の外側部材が、流体を第二の流路に対して実質的に垂直に該第二の流路に導入することができるように構成されている、請求項1記載の装置。
- 中心部材に結合された点火プラグ
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 縦軸を有し、かつ
少なくとも一部分が実質的に円柱形であるボディ;
該ボディと一体であるチップであって、該チップの少なくとも一部分が実質的に半球形である、チップ;および
該ボディおよび該チップを通って延びる内腔であって、中心部材の縦軸と同心的である、内腔
を含む、中心部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第一の外側部材であって、該第一の外側部材と該中心部材との間に第一の流路が画定されるように配置されている、第一の外側部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第二の外側部材であって、該第二の外側部材と該第一の外側部材との間に第二の流路が画定されるように配置されている、第二の外側部材と
を含む、燃焼装置であって、
流体が該中心部材の内腔を通って移動して該中心部材のチップから出ることを可能にし;
流体が該第一の流路を通って移動して該第一の外側部材のチップから出ることを可能にし;かつ
流体が該第二の流路を通って移動して該第二の外側部材のチップから出ることを可能にするように構成されている、
燃焼装置。 - 第一の外側部材のチップの少なくとも一部分および第二の外側部材のチップの少なくとも一部分がそれぞれ中心部材のチップに向かって延びる、請求項32記載の装置。
- 中心部材が長さ250〜320ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 中心部材が長さ285ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 中心部材が25〜75ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 中心部材が50ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ230〜300ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ265ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が20〜80ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が56ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材が70〜120ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の外側部材が96ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ190〜260ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ228ミリメートルである、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が70〜140ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が106ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材が110〜160ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材が131.5ミリメートルの直径を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分が3ミリメートルの幅を含む、請求項32記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分が5ミリメートルの幅を含む、請求項32記載の装置。
- 第一の流路および第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように中心部材が第一の外側部材および第二の外側部材に対して調節可能である、請求項32記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第一の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項32記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第二の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項32記載の装置。
- 第一の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第一の流路に入ることができる、四つの入口;および
第二の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第二の流路に入ることができる、四つの入口
をさらに含む、請求項32記載の装置。 - 中心部材のチップが第一端および第二端を有し、かつ該チップの第二端が実質的に凹状である、請求項32記載の装置。
- 第一の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第一の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の流路および第二の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第二の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項26記載の装置。 - 中心部材の内腔を通って移動する流体が攪乱されるように、該中心部材に結合された渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の外側部材が、流体を第一の流路に対して実質的に垂直に該第一の流路に導入することができるように構成されている、請求項32記載の装置。
- 第二の外側部材が、流体を第二の流路に対して実質的に垂直に該第二の流路に導入することができるように構成されている、請求項32記載の装置。
- 中心部材に結合された点火プラグ
をさらに含む、請求項32記載の装置。 - ベースと;
縦軸を有し、かつ
該ベースに結合されたボディであって、該ボディの少なくとも一部分が実質的に円柱形である、ボディ;および
該ボディと一体であるチップであって、該チップの少なくとも一部分が実質的に半球形である、チップ
を含む、中心部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップであって、該中心部材のチップの少なくとも一部分が第一の外側部材のチップよりも該ベースから遠い、チップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第一の外側部材であって、該第一の外側部材と該中心部材との間に第一の流路が画定されるように配置されている、第一の外側部材と;
ボディ;
該ボディと一体であるチップであって、該中心部材のチップの少なくとも一部分が第二の外側部材のチップよりも該ベースから遠い、チップ;および
該中心部材の縦軸と同心的である内腔
を含む第二の外側部材であって、該第二の外側部材と該第一の外側部材との間に第二の流路が画定されるように配置されている、第二の外側部材と
を含む、燃焼装置であって、
流体が該第一の流路を通って移動して該第一の外側部材のチップから出ることを可能にし;かつ
流体が該第二の流路を通って移動して該第二の外側部材のチップから出ることを可能にするように構成されている、
燃焼装置。 - 第一の外側部材のチップの少なくとも一部分および第二の外側部材のチップの少なくとも一部分がそれぞれ中心部材のチップに向かって延びる、請求項63記載の装置。
- 中心部材が長さ250〜320ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 中心部材が長さ285ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 中心部材が25〜75ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 中心部材が50ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ230〜300ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材が長さ265ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が20〜80ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材の内腔が56ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材が70〜120ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の外側部材が96ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ190〜260ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材が長さ228ミリメートルである、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が70〜140ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材の内腔が106ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材が110〜160ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材が131.5ミリメートルの直径を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分が3ミリメートルの幅を含む、請求項63記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分が5ミリメートルの幅を含む、請求項63記載の装置。
- 第一の流路および第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように中心部材が第一の外側部材および第二の外側部材に対して調節可能である、請求項63記載の装置。
- 第一の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第一の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項63記載の装置。
- 第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化することができるように第二の外側部材が中心部材に対して調節可能である、請求項63記載の装置。
- 第一の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第一の流路に入ることができる、四つの入口;および
第二の流路と流体連通した四つの入口であって、これらを通って流体が該第二の流路に入ることができる、四つの入口
をさらに含む、請求項63記載の装置。 - 中心部材のチップが第一端および第二端を有し、かつ該チップの第二端が実質的に凹状である、請求項63記載の装置。
- 第一の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第一の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の流路および第二の流路を通って移動する流体が攪乱されるように、中心部材に結合されかつ少なくとも部分的に該第二の流路の中に広がる渦流式導流板
をさらに含む、請求項26記載の装置。 - 中心部材が、該中心部材の縦軸と同心的でありかつ該中心部材のボディおよびチップを通って延びる内腔を含むならば、該中心部材の内腔を通って移動する流体が攪乱される、該中心部材に結合された渦流式導流板
をさらに含む、請求項1記載の装置。 - 第一の外側部材が、流体を第一の流路に対して実質的に垂直に該第一の流路に導入することができるように構成されている、請求項63記載の装置。
- 第二の外側部材が、流体を第二の流路に対して実質的に垂直に該第二の流路に導入することができるように構成されている、請求項63記載の装置。
- 中心部材に結合された点火プラグ
をさらに含む、請求項63記載の装置。 - チップを有する中心部材であって、該チップの少なくとも一部分が実質的に半球形である、中心部材;および
第一の外側部材
によって画定される第一の流路に第一の流体を導入する工程;
該第一の外側部材および第二の外側部材によって画定される第二の流路に第二の流体を導入する工程;
該第一の流体および該第二の流体を該中心部材のチップの上に流し、混合させる工程;および
該第一の流体と該第二の流体との混合物を発火させる工程
を含む、燃焼方法。 - 第一の流体を第一の流路に対して実質的に垂直に該第一の流路に導入する工程
をさらに含む、請求項94記載の方法。 - 第二の流体を第二の流路に対して実質的に垂直に該第二の流路に導入する工程
をさらに含む、請求項94記載の方法。 - 第一の流路および第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように中心部材を第一の外側部材および第二の外側部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項94記載の方法。 - 第一の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように第一の外側部材を中心部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項94記載の方法。 - 第一の流路の少なくとも一部分の幅が消炎距離に類似している、請求項98記載の方法。
- 第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように第二の外側部材を中心部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項94記載の方法。 - 第二の流路の少なくとも一部分の幅が消炎距離に類似している、請求項100記載の方法。
- 第一の流体と第二の流体との混合物を点火プラグで発火させる工程
をさらに含み、点火プラグが中心部材に結合されている、請求項94記載の方法。 - 第一の流体が燃料を含み、かつ第二の流体が空気を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が空気を含み、かつ第二の流体が燃料を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が燃料を含み、かつ第二の流体が酸化剤を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が酸化剤を含み、かつ第二の流体が燃料を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が空気と燃料との混合物を含み、かつ第二の流体が燃料と空気との混合物を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が酸化剤と燃料との混合物を含み、かつ第二の流体が燃料と酸化剤との混合物を含む、請求項94記載の方法。
- 第一の流体が希薄予混合物を含み、かつ第二の流体が濃厚予混合物を含む、請求項94記載の方法。
- 希薄予混合物および濃厚予混合物が可燃性である、請求項109記載の方法。
- 第一の流体が濃厚予混合物を含み、第二の流体が希薄予混合物を含む、請求項94記載の方法。
- 希薄予混合物および濃厚予混合物が可燃性である、請求項111記載の方法。
- 中心部材および第一の外側部材によって画定される第一の流路に第一の流体を導入する工程;
第一の外側部材および第二の外側部材によって画定される第二の流路に第二の流体を導入する工程;
第三の流体を該中心部材の内腔を通って導入する工程であって、該中心部材が、縦軸を有し、かつ
少なくとも一部分が実質的に円柱形であるボディ;および
該ボディと一体であるチップであって、該チップの少なくとも一部分が実質的に半球形である、チップ
を含み、該中心部材の内腔が該中心部材の縦軸と同心的でありかつ該ボディおよび該チップを通って延びる、工程;
該第一の流体および該第二の流体を該中心部材のチップの上に流し、該第三の流体と混合させる工程;および
該第一の流体、該第二の流体および該第三の流体の混合物を発火させる工程
を含む、燃焼方法。 - 第一の流体を第一の流路に対して実質的に垂直に該第一の流路に導入する工程
をさらに含む、請求項113記載の方法。 - 第二の流体を第二の流路に対して実質的に垂直に該第二の流路に導入する工程
をさらに含む、請求項113記載の方法。 - 第一の流路および第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように中心部材を第一の外側部材および第二の外側部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項113記載の方法。 - 第一の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように第一の外側部材を中心部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項113記載の方法。 - 第二の流路の少なくとも一部分の幅が消炎距離に類似している、請求項117記載の方法。
- 第二の流路の少なくとも一部分の幅が変化するように第二の外側部材を中心部材に対して調節する工程
をさらに含む、請求項113記載の方法。 - 第一の流路の少なくとも一部分の幅が消炎距離に類似している、請求項119記載の方法。
- 第一の流体、第二の流体および第三の流体の混合物を点火プラグで発火させる工程
をさらに含み、点火プラグが中心部材に結合されている、請求項113記載の方法。 - 第一の流体が燃料を含み、かつ第二の流体が空気を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が空気を含み、かつ第二の流体が燃料を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が燃料を含み、かつ第二の流体が酸化剤を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が酸化剤を含み、かつ第二の流体が燃料を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が空気と燃料との混合物を含み、かつ第二の流体が燃料と空気との混合物を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が酸化剤と燃料との混合物を含み、かつ第二の流体が燃料と酸化剤との混合物を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が希薄予混合物を含み、かつ第二の流体が濃厚予混合物を含む、請求項113記載の方法。
- 希薄予混合物および濃厚予混合物が可燃性である、請求項128記載の方法。
- 第一の流体が濃厚予混合物を含み、かつ第二の流体が希薄予混合物を含む、請求項113記載の方法。
- 希薄予混合物および濃厚予混合物が可燃性である、請求項130記載の方法。
- 第一の流体が燃料を含み、第二の流体が空気を含み、かつ第三の流体が燃料を含む、請求項113記載の方法。
- 第一の流体が空気を含み、第二の流体が燃料を含み、かつ第三の流体が燃料を含む、請求項113記載の方法。
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