JP2706500B2 - 流体噴流の運動制御 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は一般的にノズルから発出する気体、液体又は
混合された相の流体噴流の運動の制御に関する。本発明
は、特別の観点では噴流とその周囲物との混合割合を向
上又は制御することに関係し、且つ他の観点では噴流が
それを形成するノズルを去る方向を制御することに関係
する。本発明の特に有用な応用は、液体又は粒子の多燃
料流が燃焼に先立って酸化流体とできるだけ有効に混合
されることが必要である液体又は粒状固体燃料を燃やす
混合ノズル、バーナ又は燃焼器に対してである。しかし
ながら、本発明は一般的に流体の混合に向けられ、且つ
燃焼過程を含む応用面に制限されない。

特別の構成では、本発明は噴流がノズルを出るベクト
ル方向の制御を許し、且つこの故に噴流が発出する体部
に加えられるスラスト力の方向を制御するために使用さ
れ得る。また、他の目的のために特別の方向へ噴流を向
けるための機構が採用されることができる。

背景技術 熱エネルギは「再生可能な」天然源から及び再生不能
な燃料から得られることができる。現在、産業で及び発
電のために使用される最も有用な燃料は石炭、石油、天
然及び製造ガスである。石油及び天然ガスの便利さは、
それらの利用可能性での制限が地域的に又は世界的にそ
れらの価格を非経済的水準に上げるまでそれらが好まし
い燃料であることを保証する。石炭の埋蔵量は非常に多
く、且つ石炭が充分に将来まで特に発電のためのエネル
ギ要求の大部分に合うことはあり得る。ノズル形式のバ
ーナでの微粉炭の燃焼は現在では炉及びボイラ設備での
好ましい燃焼方法である。この好ましさは、流動床、石
油／石炭スラリ又は若干の形式の予処理が好ましいこと
がある最低等級の石炭を除く全ての石炭について続く。

石炭のガス化は認められた形式の予処理である。発電
及び加熱のためのエネルギ源としてガス化法による定等
級炭を使用することの生存率は、もしそれへ供給される
ガスの品質の幅広い変化を許容し得る本質的に安定なガ
スバーナが開発され得るならば、増大されることができ
る。

気体燃料のための将来の燃焼ノズルの設計及び動作の
１つの通常の制約は、与えられた寸法のノズルを通る燃
料の物質流量が、ノズル噴流速度が混合物での火炎伝搬
速度のそれへの混合によつて減衰する割合によつて制限
されることである。火炎が存在するために、この状態は
特別の燃料及び酸化体についての燃焼可能な範囲内の混
合物強度で起こらねばならない。もしノズルを通る流量
が多く、それにより乱流速度変動の強さ及び規模が両方
共に大きいノズルの出口面から遠方で該状態が起こるな
らば、火炎前端は混合物の燃焼の貧限界を越えて変動し
て火炎の消滅を生じることがある。この故に、もしノズ
ルから発出する流体噴流の広がり割合及び混合が大きく
向上され得るならば、火炎前端はより安定になり且つノ
ズルに一層近づいて配置される。同様に、ガス流中に連
行された粉状燃料（例えば微粉炭）の燃焼のための混合
法の改良は、揮発分の乾燥、再加熱、放出に要する粒子
滞留時間、粒子の燃焼並びに硫黄及び窒素の酸化物のよ
うな望ましくない放出生成物の抑制をより有効に制御す
るようにすることができる。

スイベルバーナ、絶縁体流れ拡張器又は火炎保持器及
び所謂スロツトバーナは、混合ノズル及び／又は二次空
気流装置を通しての圧力損失の増大を犠牲にして、前章
で説明した種類の燃料不安定性を克服又は遅延するため
に燃料噴流とその周囲物との混合を向上するために使用
されている装置の中にある。そのようなノズルは、安定
にする流れ構造が変化を突然に発生してそれらの安定の
質を失い、且つ火炎を不安定にさせて究極的に消滅させ
る臨界噴流運動量より下で動作するように強制される。

火炎安定性を改善する上述の手段の全ては通常な燃料
と空気又は酸化体との部分的な「予混合」と組合わされ
る。そのような予混合は、可燃混合物を作るために燃料
噴流とその酸化周囲物との間で必要とされる混合量を減
少させる効果を有する。

もし不正に設計され又は調整されるならば、予混合バ
ーナは火炎がバーナノズルから上流へ移動する状態の
「逆火」を生ずることがある。正規の安全手順を怠り又
は無視した厳しい場合に、これは爆発を導くことがあ
る。

安定な火炎を増大した燃料流量で発生する別の手段は
流体の流れを脈動させること又は混合率を増加するため
にノズル噴流を音響的に励振することによる。励振は１
つ以上のピストンによつて、シヤツタによつて、１つ以
上の回転するスロツト付円板によつて、又は噴流出口の
上流に、噴流出口に又は噴流出口から下流に配置された
拡声器又は振動する羽根又はダイヤフラムによつて行う
ことができる。拡声器が使用されるとき、音の位相及び
周波数は噴流出口に配置されたセンサからのフイードバ
ツク回路によつて設定されることができる。或る状態で
は、噴流は噴流出口における強い渦の作用によつて非常
に急速に拡張され且つ混合されることができる。また、
自然に起こる流れの変動により空洞を音響共振まで励振
させることによつて、電子回路又は類似物を必要とせず
に、噴流をそれ自体音響的に励振することは可能であ
る。特定の噴流速度でのノズル出口における空洞につい
て多少の利益が請求されている。噴流ノズル内で入口及
び出口部分の間に共振空洞を配置することによつて、高
められた混合が噴流速度のより広い範囲にわたつて起こ
る。これはオーストラリア特許出願第88999/82号の明細
書に記載されているいわゆる「気笛」バーナの原理であ
る。

気笛バーナの１つの厳しい制限は、励振がノズルから
の燃料噴流の高い速度を必要とするので向上がバーナの
動作範囲の高い端においてだけ起こることである。この
高い出口速度を達成するために必要とされる駆動圧力は
産業用ガス供給で通常利用し得る圧力よりも高い。

気笛バーナの別の不利益はとびとびの周波数で発生す
る高いレベルの騒音である。

説明したように、本発明は或る観点において噴流がそ
れを形成するノズルを去る方向を制御することに関す
る。ノズル自体を移動することによつて、又は噴流がノ
ズルを去る時に噴流を偏向するために噴流中へ挿入され
たそらせ羽根又はタブによつて、噴流を特別の方向へ向
ける噴流ノズルの設計及び製作は複雑であり、且つ前記
「ベクトル化された噴流」ノズルの動作に不十分又は誤
差の可能性があるあ。これらのノズルは、例えば短い離
着陸の航空機で、ミサイルおとり装置に、姿勢制御のた
めに宇宙船で、且つ流体制御装置で採用される。

発明の概要 本発明の１つ以上の観点で本発明の目的は、現在使用
中の燃焼ノズルの前述した不利益を少なくとも一部軽減
する燃焼ノズルとして利用され得る流体混合装置を提供
することである。

本発明の好適な実施例の特別の目的は、「気笛」バー
ナで得られる大きさと同様な大きさであるがはるかに低
い燃料噴流出口速度で、はるかに低い駆動圧力で且つと
びとびの周波数の高い強さの騒音を発生することなく、
流体噴流及びその周囲物の間の高められた混合を提供す
ることである。

本発明の別の好適な実施例の別の特別の目的は、噴流
の方向が制御し得る噴流ノズルを提供することである。

従つて、本発明は、第１の観点において、 流体入口及び入口と概ね反対側に配置された流体出口
を有する室を画成する壁構造と、 前記室が前記入口及び出口の間の空間の少なくとも一
部分について前記入口よりも横断面において大きいこと
と、 前記入口を完全に占める第１の流体の流れを出口の上
流で前記壁構造から分離させる流れ分離手段（壁構造に
接触して流れていた流体の流れを、壁構造に接触しない
ように、壁構造から切り離す手段であって、かかる手段
として、後に説明するように、横断面を不連続なものと
するとか、又は横断面を急激に変化させるようにして構
成できる。例えば、後に説明する実施例に見るごとく、
入口オリフィス１を有する入口面２や、突出部106など
が流れ分離手段の一例である）とを具備し、 前記流れ分離手段及び前記出口の間の距離が、分離さ
れた流れがそれ自体出口の上流で室の壁構造へ非対称的
に再付着し且つ非対称的に出口を通して室を出るに充分
なだけ室の幅に関して長く、それにより前記再付着にお
ける前記第１の流体の逆流及び／又は前記室の外側から
前記出口を通して誘起された第２の流体の流れが前記流
れ分離及び前記再付着の間で室中で旋回し且つそれによ
り前記分離され／再付着された流れの歳差運動を誘起
し、該歳差運動が室の外側まで、前記分離され／再付着
された流れと前記第２の流体との混合を高める噴流混合
ノズルを提供するにある。

本発明は更に第２の観点において、第１及び第２の流
体を混合する方法であつて、 第１の流体を室の壁構造から分離する流れとして室中
へ入れることと、 分離した流れをそれ自体、入れた流れと概ね反対側に
配置された室の出口の上流で室の壁構造へ非対称的に再
付着させ、且つ非対称的に出口を通して室から出すこと
からなり、 それにより前記再付着における第１の流体の逆流及び
／又は室の外側から前記出口を通して誘起された第２の
流体の流れが前記流れ分離及び前記再付着の間で室中で
旋回するように組合わされ且つそれにより前記分離され
／再付着された流れの歳差運動を誘起し、該歳差運動が
室の外側まで、前記分離され／再付着された流れと第２
の流体との混合を高める方法を提供する。

第３の観点では、本発明は、本発明の第１の観点に従
う流体混合装置を具備する燃焼ノズルを組入れる燃焼装
置を更に提供する。第１の流体は気体燃料であることが
でき且つ第２の流体はノズル周りの空気又は酸素である
ことができる。燃焼器で又は異種流体の混合で、２つの
流体の役割はもし相互交換が有利であるならば相互交換
されることができる。

装置好ましくは実質的に軸線方向に対称的であるが、
非対称的な実施例が可能である。装置が軸対象であると
き、一次噴流の再付着の非対称性は、室の囲われた空間
内からの周囲流体の連行割合で自然に起こる小さい方位
角変化から生ずる。この状態は本質的に不安定であるの
で、一次流体の偏向の割合はそれが室の内部壁へ付着す
るまで漸進的に増加する。

出口は有利には入口よりも大きいか又は流れの前記分
離における室の横断面よりも少なくとも大きい。これ
は、非対称的に流出する歳差運動する流れ及び誘起され
た流れの両方を収容するに充分な横断面を保証する。出
口は簡単には一様な横断面の室又は室部分の開いた端で
あり得るが、再付着された歳差運動する流れに速度の横
方向成分を誘起し又は増加するために出口に少なくとも
若干の周辺制限部があることは好ましい。

流体入口は最も好ましくは第１の流体が室へ入る時に
第１の流体を分割しない隣接する単一の開口である。こ
こで用いる用語「歳差運動」は入口及び出口を結ぶ軸線
の周りで斜めに向けられた非対称的な流れの回転を言
う。すなわち、傾いて回っているこまの心棒に見られる
ような、すりこぎのような円錐運動を、流体の流れが行
うことを、「流れの歳差運動」と言うわけである。それ
は流れが回転する時に流れ自体内の旋回（これは勿論起
こり得るが）を必ずしも市すものではなく又は意味する
ものでもない。

本発明は更に広くは、２つの流体を混合する方法であ
つて、流体の一方の流れを鋭角で偏向し又は偏向を許す
こと、偏向された流れを歳差運動させること、且つ好ま
しくは発散もさせることからなり、該歳差運動が室の外
側までの該流れと他方の流れとの混合を高める方法を提
供する。

本発明の第１および第２の観点はこの広い発明に包含
されるが、これらの場合に流れの歳差運動は装置自体の
幾何学的形状によつて生じる。

流れの実質的に完全な分離と、流出する非対称的に向
けられた流体の誘起された歳差運動との代わりに、分離
は例えば入口及び軸線の一方の側で部分的にだけあるこ
とができ、且つその結果生じた部分的に分離された流れ
は分離が起こつた側と同じ室の側の方へ軸線に対して角
度をもつて方向付けられた流れであることができる。

従つて、本発明は第４の観点において、 流体入口と入口と概ね反対側に配置された流体出口と
を有する室を画成する壁構造と、 該室が前記入口及び出口の間の空間の少なくとも一部
分について前記入口よりも横断面において大きいこと
と、 前記入口を完全に占める第１の流体の流れを出口の上
流で前記壁構造から部分的に分離させる流れ分離手段と
を具備し、 流れ分離手段及び前記出口の間の距離が、部分的に分
離された流れが第２の流れを室の外側から前記出口を通
して誘起し且つこの第２の流れが部分的に分離された流
れに作用するに充分なだけ室の幅に関して長く、それに
より部分的に分離された流れが流れ分離と同じ室の側の
方への方向に非対称的に室を出る流体流れ制御装置を提
供する。

この場合、出口が流れに作用し且つ出口からのその非
対称的方向を高める周囲唇部のような周辺制限部を含む
ことは最も好ましい。入口は好ましくは前記部分的な分
離を生ずるためにその最大横断面において又はその近く
において一方の側で突出部又は他の妨害部を取付けた平
滑に収斂−発散する制限部である。突出部は有利には引
込むことができ且つ相対的に円周方向に移動することが
でき、流出する流れの方向の制御を許す。代替的に、多
数の要素がそれらを引込め又は異なる方位角で又は円周
方向位置で突出させる手段を個々に設ける。突出部はタ
ブ又は他の材料の装置であることができ、又はそれは一
次噴流の流体と類似の又は非類似の流体の小さい噴流で
あることができる。

本発明のこの実施例によるノズルでは、室を通る付着
された流れは室からの出口において、出口面における唇
部と外側から誘起された流体の非対称的連行との複合作
用によつて、突然に偏向され、流れが付着したままであ
つた室の側から反対側の方向へ移動する噴流としてノズ
ルを去る。この非対称的に方向付けられた噴流はノズル
の周りで歳差運動せず、入口面で突出部又は妨害部に対
して一定の角度位置にとどまる。このため、噴流のベク
トル方向な喉部において又はその近くで、即ちノズルへ
の入口の最小断面において又はその近くで、挿入され又
は噴射された小さい突出部又は妨害部によつて固定され
得る。

方向は突出部の方位角位置を変化することによつて変
化され得る。これは、ノズル全体をその主軸線の周りに
回転することによつて、又はそれぞれがピン、棒又は局
部的噴流であるならば流れへ挿入され又は流れから引込
められて突出部を特別の方位角位置で形成し又は除去し
得る多数のアクチユエータを入口ノズル喉部の周りに配
置することによつて、達成されることができる。そのよ
うなアクチユエータは手動で又は機械的に又は電磁気的
に作動されることができ且つコンピユータ又は他の論理
制御装置によつて制御されることができる。

本発明の第１の観点による混合ノズルが気体燃料の燃
焼のためのバーナ噴流として具現化されてるとき、混
合、従つて火炎安定性は、口火から、バーナ内の最小の
穴を通して音速流を発生するに要求される駆動圧力の数
倍までにわたる全動作範囲にわたつて高められる。この
ため、通常の動作のために、本発明を具現化する噴流ノ
ズルは従来の燃焼ノズルを代表する動作圧力及び流れに
おいて改善された安定性の火炎を発生することができ
る。非常に高い強さの燃焼を要求する特別の応用例のた
めに、それは、安定な火炎を、ノズル内で音速（「チヨ
ークされた」）流れを生ずるために必要とされる圧力ま
で及びそれを越えて発生する。

上述の優勢なレベルの安定性が燃料及び酸化体を予混
合することを必要とせずに得られることを注目すること
は重要である。しかしながら、もし予混合の制限された
量が利用されるならば、予混合された噴流とその周囲物
との間の高められた混合は火炎安定性を更に改善する。

本発明を具現化する噴流混合ノズルは、二次空気の旋
回、入口耐火レンガ、及び若干の応用のために高い運動
量の火炎を発生するために室及び絞りを形成するための
「燃焼タイル」のような他の燃焼装置と組合せられるこ
とができる。

噴流混合ノズルは低い噴流速度で作動されることがで
き且つそれを通る流れの音響特性に存在しないので、そ
れは微粉固体燃料、霧化液体燃料又は燃料スラリの燃焼
に適用されることができる。

若干の応用例及び実施例では、混合の向上は特に非常
に小さいノズルにおいて随時の断続を示すことがある。
そのような断続は小さい絶壁の体部又は中空のシリンダ
を室内に又は室出口の直ぐ外側に配置することによつて
排除されることができる。代替的に、室へ入る流れは所
望により予旋回羽根によつて又は他の手段によつて僅か
に旋回するように誘起され、断続を減らし又は排除する
ことができる。

再付着位置における室の直径に対する流れ分離手段及
び出口の間の距離の比は、好ましくは1.8よりも大き
く、一層好ましくは2.0よりも大きいか又は2.0に等し
く、且つ最も好ましくは約2.7である。室が前記入口及
び出口を含む直交端壁間に延びる一様な横断面の円筒体
である場合、この比は室の直径に対する室の長さの比で
ある。

図面の簡単な説明 第１（ａ）図〜第１（ｈ）図は流れをノズルの流体周
囲物と混合するために適する本発明に従い構成された混
合ノズルの代替的実施例の選択を例示し、 第２（ａ）図〜第２（ｅ）図は２つの流れの混合が要
求される本発明に従う混合ノズルの応用例の選択を例示
し、 第３図は特別のノズルについてノズル出口から下流の
２つの出口直径の位置の噴流中心線での測定された全圧
力（静圧力に動圧力を加えたもの）を室の長さの関数と
して示す。全圧力の低い値は低い流れ速度を示すことに
注目されたい。

第４図は本発明に従うバーナノズルについての出口直
径に対する火炎の離隔距離の測定された比と比較される
標準的な非旋回式バーナノズルについての出口直径に対
する火炎の離隔距離の測定された比をレイノルズ数の関
数として［第４（Ａ）図］及び出口面を通る平均速度の
関数として［第４（Ｂ）図］を示し、 第５図は、本発明に従う２つの異なるノズルについて
及び従来の「気笛」ノズルについて、安定な燃焼ノズル
を得るために必要とされる幾何学比を示し、 第６図は向上された混合が確立された時に発明のノズ
ルに及びその周りに存在すると考えられる三次元的の動
的に歳差運動し且つ旋回する流れの瞬間的なパターンの
斜視図を示す単に概略的な断面図の流れ線図であり、 第７図は装置の噴流ベクトル付けする応用例の１つの
実施例を例示する。

例示した実施例の詳細な説明 第１（ａ）図〜第１（ｅ）図に例示する本発明の実施
例では、ノズルは室６を含む導管５を具備する。室６は
導管５の内方円筒状面と、入口面２及び出口面３を画成
する直交端壁とによつて画成される。入口面２は直径d₁
の入口オリフイス１を含み、その周辺部はそれにより入
口オリフイス１を通る流れを室の壁から分離する手段と
して作用する。出口面３は本質的にd₁よりもやや大きい
直径d₂の出口オリフイス４を画成する狭いリム又は唇部
3aからなる。リム又は唇部3aは入口オリフイス１の周辺
におけるようにその内方縁において図示したようにテー
パを付けられることができる。流体は直径d₀の供給管Ｏ
を通してオリフイス１へ送出される。

第１（ａ）図〜第１（ｅ）図に例示する５つの実施例
の全ては、長さｌ及び直径Ｄの実質的に管状の室からな
る（ここでは直径Ｄは入口流れ部分の直径d₁よりも大き
い）。室は流れ方向へその長さに沿つて一定の直径を有
する必要はない。好ましくは、流れ分離手段として、横
断面の不連続又は他の比較的急激な変化が入口面２に現
存する。上流導管d₀及び入口導管d₁の直径間の関係は任
意であるが、d₀≧d₁である。

寸法Ｄに対するｌの典型的な比は範囲2.0≦l/D≦5.0
内にある。

l/D≒2.7の比は混合の特に良好な向上を与えることが
判明されている。

寸法Ｄに対するd₁の典型的な比は範囲0.15≦d₁/D≦0.
3内にある。

寸法Ｄに対するd₂の典型的な比は範囲0.75≦d₂/D≦0.
95内にある。

これらの比は第１（ａ）図〜第１（ｅ）図に例示する
実施例について代表的なものであるが限定的なものでは
なく、また全ての実施例に適用し得るものとは限らな
い。従来技術のノズルの比に対する、上に与えられた本
発明の幾何学的比の関係は、第５図に例示される。混合
の向上が一貫して安定である幾何学的比の範囲は第１
（ｅ）図に例示する実施例によつて実質的に増大される
ことは注目されるべきである。

第１（ｅ）図に、断続、即ち歳差運動の方向の反転を
阻止する前述した目的のために流れ中に適当に懸垂され
た体部７が示される。体部は中実であることができ又は
それは中空であることができる。また、それはその内側
表面からその外側表面まで通気されることができる。体
部７は所与の応用に便利であり且つ有効であることが分
かつている上流及び下流形状を有することができる。例
えば、それは弾丸形状又は球面形状にされることができ
る。それは液体又は粒状燃料の噴射点を更に備えること
ができる。体部の長さ（x₂−x₁）は任意であるが、通常
は空洞の長さｌの半分よりも小さく且つ典型的には約D/
4よりも小さい。それは典型的には第１（ｅ）図に例示
するように空洞内に配置され、その場合x₂＜ｌであり且
つx₁＜ｌであり、また体部は出口面３をまたがつて配置
されることができ、その場合x₂＜ｌであり且つx₁＞ｌで
あり、又は体部はノズルの出口面３の完全に外側にある
ことができ、その場合x₂＞ｌであり且つx₁＞ｌである。
体部の外径d₃は空洞直径Ｄよりも小さく且つ内径d₄は零
（中実の体部）からd₃に近づく限界までの値をとり得
る。体部は典型的には導管に対して対称的に配置される
が、それは非対称的に配置されることができる。

第１（ｆ）図、第１（ｇ）図及び第１（ｈ）図の実施
例は室が入口オリフイス１から徐々に発散することで相
違する。この場合、発散の角度及び／又は発散角度の増
加割合は噴流の歳差運動が起こるように入口オリフイス
１を通して受入れられ且つ入口オリフイス１を完全に占
める流れの完全な又は一部分の分離を生ずるに充分でな
ければならない。

第２（ａ）図〜第２（ｅ）図は、流れ１又は流れ２に
よつてそれぞれ示された１つの内方流れ及び他の外方流
れの２つの流体流れの混合のための典型的な幾何学的形
状を例示する。流れ１又は流れ２のいずれかが例えば燃
料を示すことができ、且つ流れ１及び／又は流れ２のい
ずれか又は両方が粒状物質又は滴を含むことができる。
第２（ａ）図の場合、流れ２は旋回を誘起するように導
入され、その方向は好ましくは噴流歳差運動の方向と反
対にされるが、必ずしもそうである必要はない。直径Ｄ
及びｄの間の関係は両流れの間の必要とされる混合比の
達成と一致する物理的に可能な値をとり得る。膨大部８
は耐火レンガであり、その形状及び角度は各応用例につ
いて適当に選択され得る。

第２（ｂ）図は第２（ａ）図の変形例を示し、そこで
は室10は燃焼タイル９を付加することによつて形成さ
れ、それを通して燃料及び酸化体の燃焼混合物は耐火レ
ンガ直径d_Qから縮小されて燃焼噴流を直径d_Eの出口11か
ら又は高さd_Eの出口スロツト11から形成し、且つどんな
幅でも都合よくできる。この構成では、流れ１の旋回及
び流れ２の歳差運動に関して耐火レンガ８の形状及び膨
大角度を適当に選択することによつて、噴流の歳差運動
によつて発生される大規模混合に加えて、流れ１及び流
れ２を形成する流体間の微細規模混合を得るために渦バ
ーストが生じることができる。

本発明によるノズルは好ましくは金属で作られる。他
の材料が形成され、鋳造され又は組立てられて使用され
ることができ、且つノズルは例えば適当なセラミツク材
料で作られることができる。燃焼タイルが利用される場
合、タイル及び耐火レンガの両方が理想的にはセラミツ
ク又は他の耐熱材料で作られる。温度が比較的低い非燃
焼応用例については、プラスチツク、ガラス又は木材の
ような有機材料がノズルを構成するために使用され得
る。

本発明のノズルは好ましくは横断面が円形であるが、
四角形、六角形、八角形、楕円形又は類似の形状のよう
な他の形状を有することができる。もし空洞の横断面が
鋭い隅又は縁を持つならば、それらに丸みを付けること
によつて利益を得ることができる。前述したように、１
つ以上の流体流れがあることができ且つどの流体流れも
粒状物質を運ぶことができる。直径d₁の入口オリフイス
１を通る流れ速度は亜音速であることができ、又は、も
し充分な圧力比がノズル間に存在するならば、音速であ
ることができる。即ち、それはオリフイス１を通る流体
を形成する特別の流体中の音速に等しい速度を達成する
ことができる。供給管Ｏが流れを超音速にするに充分加
熱される例外的な環境以外では、オリフイス１を通る最
大速度は流体中の音速である。多くの燃焼応用例では、
速度はおそらく亜音速である。若干の応用例では、室中
への超音波流れを発生するように設計された輪郭にされ
た断面をもつ喉部断面d₁に従うことは適当であることが
ある。

本発明による混合ノズル内の及びそれを越える流れの
注意深い可視化（ノズルの内方表面上における水中での
染料の軌跡の、空気中での煙のパターンの、粒子運動の
及び油膜の移動の、高速度及び低速度映画撮影による）
と、装置中での平均速度及び変動速度の測定との組合せ
から、次の作用順序が流れを説明すると思われる。この
詳細な説明はそれが観察された作用の分析に基づく仮定
であるので本発明の範囲を制限するものと解釈されるべ
きでない。作用順序は第６図と関連して説明される。

まず上流の入口管Ｏ中の旋回されない（平行な）流れ
から始めると、流体は入口オリフイス１を通して室６中
へ排出し、そこで流れは噴流20として分離する。ノズル
の幾何学的形状は、自然に起こる流れの不安定性が流れ
20（それはそれが空洞内から流体を連行する時に徐々に
発散する）を室６の内方表面の部分へ22において非対称
的に再付着させるように選択される。流れの大部分は、
それがノズルの出口面３中の出口オリフイス４の周りの
唇部又は不連続部3aと会うまで概ね下流方向へ連続す
る。唇部はノズルの幾何学的中心線の方へ向けられた流
れ速度の成分を誘起し、主要な発散流れ、すなわち主要
な噴流を、符号23によって概略的に示すような態様で、
非対称的にノズルから出させるか、又は出させるように
助力する。室内及びノズルの出口面における静圧力は室
内の一次噴流による連行のために周囲物中の静圧力より
も低く、且つ流出する噴流間のこの圧力差は幾何学的中
心線の方へ且つそれを横切る噴流の偏向を増大させる。
主流れがノズルの出口オリフイスの利用可能な面積の全
部を占めないので、周囲からの流れ24が室６中へ入るよ
うに誘起され、主流れ20によつて占められない出口オリ
フイスの部分を通して上流方向へ移動する。

方向を逆転する室内の再付着する流れのその部分26
は、最初に室６の内側表面に沿つてほぼ軸線方向にある
が曲がり始め且つ方位角方向へ漸増的に向けられ始める
経路をとる。これは誘起された流れ24をして旋回を発生
せしめ、該旋回は室の入口端へ近づくにつれて大きく増
幅する。この領域での流れの流線は第６図に破線25で示
すように殆ど完全に方位角方向にある。流体は次に室の
中心へ渦巻形に進み、主流れ20中へ再連行されることは
考えられる。分離点１及び再付着点22の間で室内で強い
旋回を駆動する圧力場は、主流れ20を室の内側周囲の周
りに歳差運動させようとする同等の且つ反対方向の回転
力を主流れ20へ加える。この歳差運動は室内の流体旋回
25の方向と反対方向にあり且つ室内に圧力場の回転を発
生する。定常状態はこのため動的不安定性の１つであ
り、そこで室６内での一次噴流の歳差運動及びその再付
着点22と関連した（流れ方向の）角運動量は室内の流体
の残りの部分の旋回運動の角運動量と同等で且つ反対に
なる。これは入口流れに角運動量がないこと及び室内の
流体に加えられる外部適用接線力がないことのためであ
り、このため全角運動量はいつでも零であるにちがいな
い。

主流れは、ノズルを去る際に、既に注目されたよう
に、ノズルの中心線に対して非対称的に方向付けられ且
つ出口面の周りで急速にい歳差運動する。この時、平均
して、ノズルからの流れの非常に著しい初期膨張があ
る。主流れが出口面の周りで歳差運動するので、周囲か
ら誘起された流れ24もそれが室へ入る時に歳差運動する
ことに注目されたい。この外側流体は室内で主流れ中へ
連行されるので、混合工程を開始する。角運動量に関す
る全章の観察の結果は主流れがノズルを去る時に歳差運
動するので噴流内の流体は角運動量を平衡させるために
歳差運動の方向と反対の方向へ旋回しなければならない
ことである。

室内で開始された旋回に必要な好適な方向がない。開
始されると、それは相当な期間同じ旋回方向及び反対の
歳差運動方向を維持しようとする。しかしながら、時
折、方向はまだ理解されない理由のために変化すること
がある。これが起こると、混合の向上の程度に瞬間的な
変化がある。旋回及び歳差運動の方向でのそのような変
化の周波数はノズルの寸法が減少するにつれて増加する
らしい。このため、向上の程度が変化する範囲は大きい
ノズルについてよりも小さいノズルについてより大き
い。これは、先に述べた「断続」である。それは、第１
（ｅ）図の体部７、又は前述した中実の体部のような小
さい障害物を室中に又は室からの出口を直ぐ越えて導入
することによつて、又はノズルへの供給管Ｏ中の旋回発
生装置によつて旋回の好適な方向を規定することによつ
て、排除されることができる。その結果生じる歳差運動
は安定であり、且つ旋回の方向と反対の方向にある。い
つでも全角運動量はノズルへの供給管Ｏ中の旋回発生装
置によつて流れに導入された角運動量と同等であるにち
がいない。

第６図に例示する噴流偏向及び急速な歳差運動を起こ
す流れの場合の作用順序の解釈は、第７図に例示する別
の結果によつて支持される。上流即ち入口断面１′は縮
小する断面101と、喉部即ち最小流れ横断面102と、ラバ
ル（Laval）ノズルにおけるような発散断面103への平滑
な遷移部分とからなる。発散部分103での膨大割合は流
れを表面のどこかへ付着させたままで円周の一セグメン
トから分離させるようになつている。

そのような状態では、分離された噴流の再付着がなく
且つこのため第６図の流れ26と同等な流れの部分がな
い。更に、流体が一次噴流の周りで方位角方向又は螺旋
方向へ移動し得る経路がない。このため、逆転された流
れの旋回及びその結果生じる主噴流の歳差運動が起きる
ことができる機構がない。それ故噴流は室６′壁104の
１つのセグメントの上に支配的に付着されたままであ
る。このセグメントの方位角位置はノズルの収斂−発散
入口１′の喉部102の表面上の点に小さい突出部106を配
置することによつて確実に決定され得る。付着はこの時
突出部106の位置から反対側の室の壁上で起こる。付着
された流れは外側の場から出口４′を通して室中へ誘起
された戻り流れと強く混合しそれ故室の断面を横切る圧
力勾配を発生する。この圧力勾配に、出口面における唇
部3a′の影響が加わって、噴流を流れが付着された室の
側から反対の方向へ鋭角でノズルを去らせる。突出部10
6の相対的周方向位置は多くの手段によつて変化され得
る。例えばノズル全体はその主軸線の周りに回転される
ことができる。代替的に、小さい流体噴流が流れるよう
にされ得る一組のピン113又は穴が喉部において周辺の
周りに配置されることができる。簡単な手動、機械的又
は電気的作動によつて、どの１つのピンも流れ中へ突出
するようにされることができ、又はどの１つの噴流も流
れ中へ噴出されることができ、突出部又は局部的な空気
動力学的な妨害部を形成し、それ故噴流が出口４′を通
してノズルを出る方向を決定する。その結果として、第
７図に例示する実施例はベクトル付けられたスラストノ
ズルとして採用され得る。

流出する流れが火炎安定性を改善するために本発明に
従つて歳差運動する混合バーナノズルの有効性の指摘は
第４図を検討することによつて得られることができ、同
図においてレイノルズ数及び平均ノズル出口速度に対す
る天然ガス火炎の離隔距離がプロツトされる。離隔距離
はノズル出口面と火炎前端との間の距離であり、且つ燃
料及び酸化体が移流される速度に対する燃料及び酸化体
が混合される割合の基準である。簡単には、これは、与
えられた混合割合に対して、噴流出口速度（移流速度に
比例する）が速くなる程火炎がノズルから一層離隔する
ことを意味する。同様に、与えられた噴流出口速度に対
して、混合割合が高くなる程離隔距離はより短くなる。
第４図から、向上された混合バーナについての離隔距離
は極端に小さく、混合の割合が非常に高いことを示すこ
とは理解され得る。

ノズルから別の方法の静止周囲物中への流体の噴流は
それが下流へ移動するにつれて速度を減少した。噴流中
の流体が周囲流体を連行し又はそれと混合するにつれ
て、噴流は周囲流体を静止から混合速度まで加速しなけ
ればならない。これを達成するために、噴流はその運動
量の若干を犠牲にしなければならず且つこのため速度を
減少しなければならない。噴流横断面の増加、即ち噴流
の広がりが速度の減少と関連する。このため、噴流速度
の減少の割合は広がり割合の、又は噴流のその周囲物と
の混合割合の、基準である。このため、異なるノズル形
状についての混合割合の簡単な比較は速度センサを噴流
出口面に対して一定の幾何学的位置において噴流中心線
に配置することによつて得られる。

そのような実験の結果が第３図に示され、同図におい
て出口面から下流の２つのノズル出口直径の位置での噴
流中の時間平均化された全圧力が、駆動圧力の範囲につ
いて、即ち流量の範囲について本発明に従う特別の向上
された混合ノズル内の室の長さの関数としてブロツトさ
れている。もし静圧力が一定であるならば、全圧力は測
定点における噴流の速度の二乗に比例する。第３図か
ら、l/D＝2.64と同等である240mmの室長さについて、測
定された全圧力が全ての流量についてほぼ零であり、ノ
ズル出口から離れた２つのノズル出口直径で非常に低い
噴流速度を示すことは理解され得る。これは、噴流の非
常に急激な拡散及びその周囲物との混合の向上を示す。
（一層詳しくは、極端に急速な広がり割合と関連した噴
流の平均流線の曲率はノズル出口に近い中心線上の静圧
力を初期に周囲よりも低くするが、出口面からの２つの
ノズル直径の距離内で周囲圧力へ戻す。このため、ノズ
ル出口面に非常に近い零全圧力は速度が零であることを
必ずしも意味しない。） 第２（ａ）図及び第２（ｂ）図の実施例に従つて旋回
し得る共流する環状流状態にある燃料及び酸化体を混合
するバーナとしてノズルを作動する時、第２（ａ）図に
例示するような耐火レンガ、又は第２（ｂ）図に例示す
るような耐火レンガ及び燃焼タイルの組合せを使用する
ことは有利である。そのような構成は反応物間の非常に
微細な規模の混合を刺激して歳差運動と関連した大規模
の混合を補う。これらの手段によって、安定な火炎が非
常な濃厚から極端な希薄まで全混合比で得ることができ
る。

現在までに得られた全ての結果は、同じ流れ現象が全
ての流量について起こり、従つて「気笛」ノズルを使用
する時に起こる制限されたターンダウン比の問題を克服
する。

要約すると、結果は、本発明による混合ノズルはノズ
ルを出る噴流によつて周囲流体の連行割合を大きく向上
し、噴流の非常に迅速な広がりを生じることを示す。そ
の結果、バーナノズルとして使用される時、火炎を支持
するために必要な混合物強度は標準的なバーナノズルか
ら匹敵する流量を有する場合におけるよりもノズルのは
るかに近くで確立される。大きい広がり角度は噴流速度
の非常に急速な現象と関連し、それは火炎前端をノズル
出口に非常に近づけて配置させ、そこで乱流変動の規模
は小さく、非常に安定な火炎を起こす。これは特に天然
ガスのような低い火炎速度を有する燃料、及び低い発熱
量を有する燃料を燃やす時に重要である。

本発明による燃焼／バーナノズルは次の利益を提供す
る。

（ｉ）それは、１キロパスカルの何分の一の駆動圧力
で、「口火」流れから、有効にチヨークされた流れ（即
ち、例えば、大気圧に対して約150kPaの天然ガス又はLP
Gのための駆動圧力で、180kPaにおいて流れは確かに完
全にチヨークされる）までにわたつて完全な作動範囲に
わたつて安定である。この駆動圧力は、約1.2〜1.4kPa
の通常の家庭用ガス圧力、約15〜50kPaの産業用主要圧
力、及び約70から350kPaまでの範囲の「特殊需要者」圧
力と比較されるべきである。

（ii）ノズルは吹過ぎされることができる。800kPa（ガ
ス圧力）までの試験は火炎をバーナから離して吹くこと
に失敗した。

（iii）第２（ｂ）図の耐火レンガ及びタイル構造及び
2.5kPa又はそれより大きいガス供給圧力によつて、実験
装置で利用し得る空気供給容量内で火炎をノズルから離
して吹くことは可能でなかつた。利用し得るピーク空気
流は化学量論的燃焼に要求されるよりも約1000パーセン
ト多い空気と同等である。

（iv）作動騒音は「気笛」ノズルの騒音よりも低く且つ
優勢なとびとびの音色を含まない。同じ物質流量で安定
に作動する在来式のノズルに対して、騒音レベルは少な
くとも匹敵する。

（ｖ）燃料は全作動範囲のどの点においても簡単に点火
されることができる。

（vi）火炎はバーナ出口における大きな妨害を起こすこ
とによつて、例えば交差流によつて又はパドルを火炎に
おいて又は火炎を通して揺らすことによつて、消されな
い。

（vii）作動は比較的大きい変化（与えられたd₁及びＤ
について寸法ｌ及びd₂で約±10％）を許容する。このた
め、耐久性が良好であると期待され得る。

特許出願第88999/82に開示された「気笛」ノズルと外
面的に似ているが、本発明の説明した実施例は非常に異
なる詳細な幾何学的形状を有し且つ完全に異なる物理的
過程によつて混合向上を達成する。流れの音響的刺激は
強制されたものも自然に起こるものも含まれない。この
ことは詳細な音響スペクトルによつて及び次の結果によ
つて論証される。本発明による混合ノズルの与えられた
実施例について、水の噴流がノズルから水の静止体中へ
噴出する時に得られる混合割合は、空気又はガスの噴流
がノズルから同じレイノズル数で静止空気中へ噴出する
時と実質的に同じである。もし混合が音響現象に依存し
たならば、この結果は水及び空気の物質特性の差が２つ
の流れ中のマツハ数を約70の係数だけ相違させるので得
られることができなかつたろう。

本発明による混合ノズルから噴出する不活性ガス噴流
によつて発生される騒音のスペクトルは優勢なとびとび
の周波数を示さないし、また噴流が点火される時に優勢
なとびとびの周波数を示さない。本発明による混合ノズ
ルから噴出する噴流から放射される騒音は同じ物質流量
の在来の噴流から放射される騒音よりも少ないか又はそ
れに匹敵し且つ特許出願第88999/82号に従う「気笛」ノ
ズルからの騒音よりもかなり少ない。

従来の「気笛」ノズルの共振空洞はノズル中に２つの
オリフイス板によつて形成される。該従来の気笛バーナ
で及びそれから観察される高められた混合流パターンは
その固有音響モードの１つ以上で共振するようにされた
２つのオリフイス板の間の空洞の結果として発生され
る。これらは上流の入口オリフイス板から周期的に発せ
られる強いトロイド状渦によつて励振される。これらの
渦は、出口板での制限部との相互作用によつて、空洞中
で主要な半径方向音響（０、１）モードを駆動する。独
力では大きな混合向上を生ずるに充分ではないが、この
（０、１）モードはオルガンパイプモードのような空洞
の共振モード１の１つ又はそれ以上と結合することがで
きる。１つ又はそれ以上の共振モードはノズル出口の近
くで及びそれから下流で強いトロイド状渦、又はトロイ
ド状渦の系を駆動する。「気笛」ノズルの空洞のその直
径に対する長さの比は2.0より小さく且つ作動する噴流
速度に臨界的に依存する。典型的な比は0.6である。

「気笛」ノズルの空洞の音響共振は上流のオリフイス
からストロウハル分界周波数（Strouhal shedding freq
uency）で発せられる渦によつて駆動される。この周波
数は混合向上が結果として生ずる噴流で起こるように空
洞の音響モードの１つ又はそれ以上の共振周波数に合わ
ねばならない。空洞の共振モードを励振するストロウハ
ル渦の能力はそれらの強さに依存し、該強さはそれらの
形成点における速度に依存する。また、ストロウハル分
界周波数は速度に依存するので、共振が「カツトオン」
する最小流量がある。オリフイス板を横切る圧力降下は
速度の二乗で増加し、且つこのため最小の、又は「カツ
トオン」流量の達成は高い駆動圧力を必要とする。

この高められた混合噴流ノズルは、それが室又は空洞
の音響モードのどれかと結合するどんな妨害にも依存し
ないことで「気笛」ノズルと相違する。更に、それは入
口から室中への強い渦の分界を必要とせず、且つ向上が
起こる最低流量は共振の「カツトオン」によつて決定さ
れない。

産業上の応用例 本発明によるノズルは次の燃焼応用例で使用するため
に良く適合されていると予期される。

気体燃料 （ｉ）石油燃料炉の天然ガスへの変換。天然ガスは石油
の発熱量の約1/3を有する。従つて、炉の定格を維持す
るために、石油に対してガスの３倍の物質流が必要とさ
れる。体積では増加は約2000倍である。在来のバーナで
は、これは非常に長いガス火炎を生じ、それは炉の後端
を破損することがあり、又は断続的な燃焼停止を導くこ
とがあり又は１つ又はそれ以上の系の共振を励振するこ
とがある火炎前端振動のために不安定に作動することが
ある。両方の結果は炉の定格外れ又は炉の燃焼端の大改
造を強制する。新しいバーナからの火炎の形状は比較的
短く且つ球根状又はボール状である。

（ii）化学処理工場又はブラスト炉から、又はカーボン
ブラツク又は無煙燃料製造からのような低発熱量「廃」
ガスの燃焼が可能である。

（iii）工業で又は発電所でのガス燃焼ボイラの不安定
な動作の修正がおこなわれ得る。そのような不安定性は
非常に一般的であり且つしばしば燃焼技術者によつて
「内因性」と呼ばれている。発電所のガス燃焼ボイラの
多くはその問題に遇つている。本発明者は、不安定性が
完全に内因性ではなく、第一にガス／空気混合物での低
い流れ広がりの作用を悪化させる貧弱な混合によること
を示唆する。

（iv）家庭用及び産業用水加熱器。安全性は火炎が火炎
検知装置の故障により検知されずに火炎が消える可能性
によつて決定される。本発明では、火炎が予期せずに消
える可能性は減少される。

（ｖ）産業用ガスタービン燃焼器。船用推進装置での、
産業用処理プラントでの、又は発電用蒸気プラントのト
ツピングサイクルとしてのガスタービンへの多くの応用
例が現れており且つ多くの設備が存在する。低特性のガ
スタービン燃焼器でのガスの燃焼は重大な問題を導くこ
とがある。本発明はこれらの問題を減らす。

（vi）石炭の大量ガス化の１つの源。そのようなガスは
本発明を用いてガスタービンで使用されることができ又
はボイラ燃料として使用されることができる。比較的低
発熱量のガスを作る新しい再生石炭ガス化プラント、例
えばウーデーラインブラウン、住友、ウエスチングハウ
ス等、の開発は応用例を広げる。そのようなプラントは
通常はガスが合成天然ガス（SNG）になるように再構成
される段階を伴う。これは高価な工程であり、且つもし
迂回されるならば低発熱量、低火炎速度、可変品質のガ
スを安定に燃やす問題を残す。これを在来の手段で行う
ためには、複雑な点火器及び口火装置を必要とし、また
おそらく石炭ガス品質が低い時に高品質のガスの追加を
必要とする。本発明によつて火炎安定性は大きく増大さ
れることができ且つ燃焼空間は大きく減少されることが
できる。

液体燃料 （ｉ）このノズルは特にもし空気ブラスト霧化が使用さ
れるならば石油燃焼プラントを性能を改善する。

（ii）もし液体燃料で好効果があるならば、応用例は気
体燃料について列挙したものを含むが、これらにつぎの
ものが追加される。

一般空機用ガスタービン（特にもし火炎を完全燃料流
で点火する能力がガスで分かつたならば、液体燃料でも
繰返して言うことができる）。

−自動車用燃料噴射装置−特にオービタル・エンジン
社で開発され且つ特許になつた空気ブラスト装置。

固体（微粉化された）燃料 （ｉ）微粉化された燃料の予備的研究はノズル内の室が
自浄し且つ燃料で詰まらないとを示している。

（ii）低流量で動作するこのノズルを有するバーナの能
力、及びそれがノズル出口で再循環区域に頼らないこと
は、好結果の微粉燃料燃焼が新しい設計によつて可能で
あることを示唆する。体部７を通して入れられた微粉燃
料による第１（ｅ）図に示すもの、又は流れ１で導入さ
れた微粉燃料による第２（ａ）図に示すもののような実
施例は裏付けを示す。もし好結果であるならば、バーナ
の応用範囲は発電所から金属産業でのものを含む産業用
ボイラまでの全ての形式の燃焼ボイラを含むように広が
る。

（iii）可能な副次的的利益は硫黄質の石炭が微粉燃料
にドロマイトを配合することによつて燃焼できるように
し得ることである。これが可能である理由は、燃焼温度
の制御が一次空気量及び温度及び二次空気の混合割合の
間の適当な関係を確立することによつて利用し得ること
である。

本発明による高められた混合ノズルは、もしそれが上
述した燃焼応用例に加えて強い混合を作る簡単なノズル
として考えられるならば、次の非燃焼応用例へ適合され
ることができる。

（ａ）エゼクターそれはp₁からp₂まで小さい圧力上昇を
発生するため（もしp₂／p₁がノズルにより与えられた高
圧力蒸気消費のために増加され得るならば処理産業で多
くの応用例がある蒸気「エゼクタ」におけるような）又
は減少した圧力p₁を発生するため（例えば蛇口での実験
室用噴流真空ポンプ）又は装置を通して物質流を誘起す
るためのいずれかで使用される）。これの１つ実施例は
水泳プールの「真空浄化器」であるが、別のより重要な
実施例はラムジエツトで援助されたロケツトであつて、
小さい固体、液体又は気体燃料ロケツトが高温度高圧力
の噴流を発生し、それが周囲空気を連行し、それ故簡単
に前進飛行で起こるよりも大きい物質流を装置を通して
誘起するものである。また、そのような装置は、ラムジ
エツト作用が動作し始める前に乗物は最小速度に達する
必要がないことで自動始動することができ、即ち補助動
力ユニツトを必要としない。

（ｂ）航空機用ジエツトエンジン排気ノズル。排気ノズ
ルの出口面を通る運動量流束はノズル推力を決定する。
これは出口面の下流で噴流の広がり割合（混合割合）に
よつて作用されない。高混合割合を含むことによつて、
噴流騒音は大きく減少され得る。

（ｃ）航空機の離着陸距離は、推進噴流、又は補助噴流
を全部又は一部下方へ向けることによつて減らすことが
できる。第７図に例示する本発明の実施例は、噴流方向
が機械的に作動されるフラツプ、羽根又はタブを高温度
噴流排気中へ挿入せずに調節され得る手段を提供する。

（ｄ）航空機が飛行中に方向を変え得る割合は航空機に
対する推進噴流のベクトル方向を変えることによつて大
きく増加され得る。第７図に例示する本発明の実施例
は、噴流方向が急激に且つ大きな重量不利を伴わずに変
更され得るそのような手段を提供する。

（ｅ）航空機の上昇は推進噴流が翼の上流表面近くで角
度をもつて向けられ得るように航空機を設計することに
よつて実質的に増加され得る。第７図に例示する実施例
はそのような噴流の偏向を達成する手段を提供する。

（ｆ）ホバリングロケツトはミサイルおとりとして輸送
して使用するために提案されている。そのようなロケツ
トは安定性を維持するために支持噴流を一方向から別の
方向へ急速に偏向することを必要とする。第７図の実施
例は一次噴流又は１つ以上の二次噴流がそのように偏向
され得る手段を提供する。

（ｇ）宇宙船は、重力及び空気力学的上昇力及び牽引力
がないとき、位置及び高度を維持するために反作用力に
頼る。これは典型的には宇宙船の運動が要求される方向
と反対の方向へ向くように配向され得る小さい噴流によ
つて行われる。第７図に例示するベクトル付けられたス
ラスト実施例は所望の反作用方向を得る簡単でより信頼
できる手段を提供することができる。

（ｈ）大きなガンから燃焼されるシエルの精度及び範囲
はシエルに基づいて小さいロケツトモータを点火するこ
とによつて増加され得る。点火の信頼性はそのような応
用例では重要であり、この故に本発明の適用性がある。

（ｉ）エスプレツソコーヒー機械−蒸気噴流ははねかけ
る可能性のある程多くなくコーヒー／クリームを泡立て
ることができる。

（ｊ）鉄の鋼への塩基性酸素転換。酸素槍（例えばもし
セラミツクで作られているならば）の実際の浸入は非常
に高い速度の酸素噴流による溶融物の表面の貫入に頼ら
ねばならないよりは寧ろ可能にすることができ、このた
め酸素の消費量を減らす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−137594（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−40805（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−73327（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−28252（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭52−22131（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】流体入口及び該入口と概ね反対側に配置さ
   れた流体出口を有する室を画成する壁構造であって、前
   記室が前記入口及び前記出口の間の空間の少なくとも一
   部分において前記入口よりも横断面が大きくなってい
   る、前記壁構造と、 前記入口を完全に占めている第１の流体の流れを前記出
   口の上流で前記壁構造から分離させる流れ分離手段とを
   具備し、 前記流れ分離手段及び前記出口の間の距離が、この分離
   された流れがそれ自体前記出口の上流で前記室の壁構造
   へ非対称的に再付着し且つ非対称的に前記出口を通して
   前記室を出るに充分なだけ該室の幅に対して長く、それ
   により前記再付着したときにおける前記第１の流体の逆
   流及び／又は前記室の外側から前記出口を通して誘起さ
   れた第２の流れが前記流れ分離手段と前記再付着したと
   ころの間で前記室中で旋回し且つそれにより前記分離さ
   れ／再付着された流れの歳差運動を誘起し、該歳差運動
   が前記室の外側まで、前記分離され／再付着された流れ
   と前記第２の流体との混合を高めるようになっている噴
   流混合ノズル。
2. 【請求項２】２つの流体を混合する方法であって、流体
   の一方の流れを鋭角で偏向し又は偏向を許容して、この
   偏向された流れを歳差運動させ、該歳差運動が室の外側
   まで、該偏向された流れと他方の流れとの混合を高める
   ようにする方法。
3. 【請求項３】第１及び第２の流体を混合する方法であっ
   て、 第１の流体を室の壁構造から分離した流れとして該室中
   へ入れ、 この分離した流れをそれ自体、入れた流れと概ね反対側
   に配置された前記室の出口の上流で前記室の壁構造へ非
   対称的に再付着させ、且つ非対称的に前記出口を通して
   前記室から外側に出し、 それにより前記再付着したときにおける第１の流体の逆
   流及び／又は前記室の外側から前記出口を通して誘起さ
   れた第２の流体の流れが前記流れ分離したところと前記
   再付着したところの間で前記室中で旋回するように組合
   わされ且つそれにより前記分離され／再付着された流れ
   の歳差運動を誘起し、該歳差運動が前記室の外側まで、
   前記分離され／再付着された流れと前記第２の流体との
   混合を高めるようにする方法。
4. 【請求項４】流体入口と該入口と概ね反対側に配置され
   た流体出口とを有する室を画成する壁構造であって、該
   室が前記入口及び前記出口の間の空間の少なくとも一部
   分において前記入口よりも横断面が大きくなっている、
   前記壁構造と、 前記入口を完全に占めている第１の流体の流れを前記出
   口の上流で前記壁構造から部分的に分離させる流れ分離
   手段とを具備し、 前記流れ分離手段と前記出口の間の距離が、この部分的
   に分離された流れが第２の流れを前記室の外側から前記
   出口を通して誘起し且つこの第２の流れが前記の部分的
   に分離された流れに作用するに十分なだけ前記室の幅に
   対して長く、それにより前記の部分的に分離された流れ
   が前記流れ分離手段が置かれた側と同じ室の側に向かう
   方向に非対称的に前記室を出るようにする流体流れ制御
   装置。