JPH05231616A - バーナと燃料を燃焼させる方法 - Google Patents
バーナと燃料を燃焼させる方法Info
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- JPH05231616A JPH05231616A JP4226915A JP22691592A JPH05231616A JP H05231616 A JPH05231616 A JP H05231616A JP 4226915 A JP4226915 A JP 4226915A JP 22691592 A JP22691592 A JP 22691592A JP H05231616 A JPH05231616 A JP H05231616A
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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- F23D14/00—Burners for combustion of a gas, e.g. of a gas stored under pressure as a liquid
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- F23D2900/00—Special features of, or arrangements for burners using fluid fuels or solid fuels suspended in a carrier gas
- F23D2900/00012—Liquid or gas fuel burners with flames spread over a flat surface, either premix or non-premix type, e.g. "Flächenbrenner"
- F23D2900/00013—Liquid or gas fuel burners with flames spread over a flat surface, either premix or non-premix type, e.g. "Flächenbrenner" with means for spreading the flame in a fan or fishtail shape over a melting bath
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、燃料のより多くの浮遊粒体
が酸化体の外側で燃焼しないように酸化体へ燃料を効果
的に吸引する燃料燃焼装置を提供することにある。 【構成】 燃料を酸化体中へ下方に広げる低圧の領域を
燃料の下方で生成する酸化体の下方噴射を発生させるた
めに下方の酸化体ノズルが燃料ノズルの下方に位置して
いる。さらに、燃料の益々浮遊性の粒体を燃焼するよう
に酸化体の上方噴射を生成するために上方酸化体ノズル
が燃料ノズルと下方の酸化体ノズルとの上方に位置して
いる。上下の酸化体噴射の速度はそれらの質量流量とは
独立して調整され、燃料の化学当量を変えることなく焔
形状をシャープな（伝導主体の）焔からレージな（輻射
主体の）焔になるよう調整可能である。
が酸化体の外側で燃焼しないように酸化体へ燃料を効果
的に吸引する燃料燃焼装置を提供することにある。 【構成】 燃料を酸化体中へ下方に広げる低圧の領域を
燃料の下方で生成する酸化体の下方噴射を発生させるた
めに下方の酸化体ノズルが燃料ノズルの下方に位置して
いる。さらに、燃料の益々浮遊性の粒体を燃焼するよう
に酸化体の上方噴射を生成するために上方酸化体ノズル
が燃料ノズルと下方の酸化体ノズルとの上方に位置して
いる。上下の酸化体噴射の速度はそれらの質量流量とは
独立して調整され、燃料の化学当量を変えることなく焔
形状をシャープな（伝導主体の）焔からレージな（輻射
主体の）焔になるよう調整可能である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は燃料燃焼装置と、燃料が
酸化体において燃焼し、ガラス、鉄および非鉄の溶融物
等の炉熱負荷を加熱する方法に関する。特に、本発明は
燃料燃焼装置と、酸化体と燃料との混合を大域的に高め
る方法に関する。
酸化体において燃焼し、ガラス、鉄および非鉄の溶融物
等の炉熱負荷を加熱する方法に関する。特に、本発明は
燃料燃焼装置と、酸化体と燃料との混合を大域的に高め
る方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えばガラスとか金属溶融物のような熱
負荷を加熱するために使用される炉は典型的には、炉の
側部に沿ってバーナブロック内に設置された１個以上の
バーナを組み入れている。バーナは、例えばＮｏ．２あ
るいはＮｏ．６燃料油のような液体燃料あるいは例えば
酸素あるいは酸素富有空気のような酸化体中の天然ガス
のようなガス状燃料を燃焼することにより必要な熱を生
成する。その結果の焔は溶融物の上方を延在し、輻射や
伝導により焔から溶融物に熱が伝達される。
負荷を加熱するために使用される炉は典型的には、炉の
側部に沿ってバーナブロック内に設置された１個以上の
バーナを組み入れている。バーナは、例えばＮｏ．２あ
るいはＮｏ．６燃料油のような液体燃料あるいは例えば
酸素あるいは酸素富有空気のような酸化体中の天然ガス
のようなガス状燃料を燃焼することにより必要な熱を生
成する。その結果の焔は溶融物の上方を延在し、輻射や
伝導により焔から溶融物に熱が伝達される。
【０００３】酸化体と燃料との局所的な混合と比較し
て、大域で酸化体と燃料との混合が発生する大域向上
（グローバルエンハンスメント）バーナが提供される。
その結果、焔を通して極めて均一となりうる調整された
熱解放パターンを有する広域の焔が生成される。大域向
上バーナの例が米国特許第４，９２７，３５７号に記載
されており、該特許においては、非軸対称の酸化物ノズ
ルが燃料ノズルの下方に位置し燃料ノズルの下方で酸化
体の低圧領域を提供する。低圧領域は酸化体への燃料の
吸引を向上させる。酸化体と燃料用のノズルにより生成
された酸化体と燃料の噴射がバーナから吹き出されるこ
とにより広い領域にわたって酸化体と燃料とが混合され
る。酸化体内の燃料の燃焼により生成された焔は熱分布
が極めて均一でポットスポットが事実上排除されてい
る。ある作動様式においては、燃料の未燃焼粒体が焔の
長さにわたって益々浮遊するようになる長い焔が生成さ
れる。この欠点は、焔の終わりにおける燃料の未燃焼粒
体が上昇して、整然とバーナを通して直接提供される酸
化体の外側で燃焼することである。このことは典型的
に、その端部において燃え上がる焔として見られる。そ
の結果、焔により解放された熱の部分は熱負荷から炉の
頂部即ちクラウンまで分岐される。
て、大域で酸化体と燃料との混合が発生する大域向上
（グローバルエンハンスメント）バーナが提供される。
その結果、焔を通して極めて均一となりうる調整された
熱解放パターンを有する広域の焔が生成される。大域向
上バーナの例が米国特許第４，９２７，３５７号に記載
されており、該特許においては、非軸対称の酸化物ノズ
ルが燃料ノズルの下方に位置し燃料ノズルの下方で酸化
体の低圧領域を提供する。低圧領域は酸化体への燃料の
吸引を向上させる。酸化体と燃料用のノズルにより生成
された酸化体と燃料の噴射がバーナから吹き出されるこ
とにより広い領域にわたって酸化体と燃料とが混合され
る。酸化体内の燃料の燃焼により生成された焔は熱分布
が極めて均一でポットスポットが事実上排除されてい
る。ある作動様式においては、燃料の未燃焼粒体が焔の
長さにわたって益々浮遊するようになる長い焔が生成さ
れる。この欠点は、焔の終わりにおける燃料の未燃焼粒
体が上昇して、整然とバーナを通して直接提供される酸
化体の外側で燃焼することである。このことは典型的
に、その端部において燃え上がる焔として見られる。そ
の結果、焔により解放された熱の部分は熱負荷から炉の
頂部即ちクラウンまで分岐される。
【０００４】大域向上バーナを含む多くの従来技術のバ
ーナの別の欠点は、焔の化学当量を変えることなく溶融
物への伝熱モードの制御が難しいことである。この点に
おいて、溶融物のあるタイプは輻射熱を高度に反射す
る。そのような場合、伝導タイプの焔により、より効果
的な伝熱を達成しうることが知られている。このことを
達成するための一方法は酸化体の噴射速度を増大させ、
したがってレージ焔パターンから焔パターンをシャープ
にすることである。シャープな焔はレージ焔よりも輻射
は低度であるか伝熱は高度にする。しかしながら、複雑
な流量制御装置を用いることなく酸化体の質量流量とは
独立して酸化体の速度を制御することは難しい。そのた
め、酸化体の質量流量を低減することにより酸化体の速
度を増加させることができる。酸化体の質量流量が低減
することにより燃料と酸化体との間の反応の化学当量を
変え、そのため焔により熱が解放される速度を変え、炉
の排出系で未燃焼燃料を発生させうる。
ーナの別の欠点は、焔の化学当量を変えることなく溶融
物への伝熱モードの制御が難しいことである。この点に
おいて、溶融物のあるタイプは輻射熱を高度に反射す
る。そのような場合、伝導タイプの焔により、より効果
的な伝熱を達成しうることが知られている。このことを
達成するための一方法は酸化体の噴射速度を増大させ、
したがってレージ焔パターンから焔パターンをシャープ
にすることである。シャープな焔はレージ焔よりも輻射
は低度であるか伝熱は高度にする。しかしながら、複雑
な流量制御装置を用いることなく酸化体の質量流量とは
独立して酸化体の速度を制御することは難しい。そのた
め、酸化体の質量流量を低減することにより酸化体の速
度を増加させることができる。酸化体の質量流量が低減
することにより燃料と酸化体との間の反応の化学当量を
変え、そのため焔により熱が解放される速度を変え、炉
の排出系で未燃焼燃料を発生させうる。
【０００５】本発明は、燃料のさらに多くの浮遊性粒体
が酸化体の外側で燃焼するのを阻止するよう燃料を酸化
物へより効果的に吸引するバーナを提供する。さらに、
本発明のバーナは、燃料と酸化体との間の反応の化学当
量に影響を与えることなく、シャープあるいはレージ焔
パターンを選択的に生成するように酸化体の速度をその
質量流量と独立して制御できるようにする。その結果、
焔の熱解放特性は化学当量とは独立して優性とされた伝
導へ輻射から調整することができる。
が酸化体の外側で燃焼するのを阻止するよう燃料を酸化
物へより効果的に吸引するバーナを提供する。さらに、
本発明のバーナは、燃料と酸化体との間の反応の化学当
量に影響を与えることなく、シャープあるいはレージ焔
パターンを選択的に生成するように酸化体の速度をその
質量流量と独立して制御できるようにする。その結果、
焔の熱解放特性は化学当量とは独立して優性とされた伝
導へ輻射から調整することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は燃料と酸化体
とを燃焼するためのバーナを提供する。
とを燃焼するためのバーナを提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】焔を外方に延在させて酸
化体の中で燃焼するようにされ、そのため燃料の粒体が
焔の長さにわたって益々浮遊性とされるように燃料の噴
射を発生させるための燃料ノズル手段が提供される。燃
料を下方へ酸化体中へ吸引するために燃料噴射の下方で
低圧領域を発生させる酸化体の下方の噴射を発生させる
下方酸化体ノズル手段が燃料ノズル手段の下方に設けら
れている。上方酸化体ノズル手段は、燃料と下方の酸化
体ノズル手段の上方に位置し上方の酸化体噴射を発生さ
せ燃料の益々浮遊性粒体を燃焼させる。上方の酸化体噴
射は燃料の益々浮遊性の粒体を燃焼させることにより燃
料が酸化体の外側で燃焼するのを阻止する。このため酸
化体をさらに効果的に利用することにより焔はその端で
燃え上がらず炉の頂部を加熱しない。燃料は、燃料噴射
と比較して低圧のために上方の酸化体噴射中へ上方に吸
引されることを注目すべきである。しかしながら、下方
の酸化体噴射からの燃料への酸化体の吸引は上方の酸化
体噴射により提供されるものよりはるかに効果的であっ
て、そのためこの機能を優先させる。詳しく述べていな
いものの、このことは下記する本発明の説明と特許請求
の範囲に記載しているケースであることが理解される。
化体の中で燃焼するようにされ、そのため燃料の粒体が
焔の長さにわたって益々浮遊性とされるように燃料の噴
射を発生させるための燃料ノズル手段が提供される。燃
料を下方へ酸化体中へ吸引するために燃料噴射の下方で
低圧領域を発生させる酸化体の下方の噴射を発生させる
下方酸化体ノズル手段が燃料ノズル手段の下方に設けら
れている。上方酸化体ノズル手段は、燃料と下方の酸化
体ノズル手段の上方に位置し上方の酸化体噴射を発生さ
せ燃料の益々浮遊性粒体を燃焼させる。上方の酸化体噴
射は燃料の益々浮遊性の粒体を燃焼させることにより燃
料が酸化体の外側で燃焼するのを阻止する。このため酸
化体をさらに効果的に利用することにより焔はその端で
燃え上がらず炉の頂部を加熱しない。燃料は、燃料噴射
と比較して低圧のために上方の酸化体噴射中へ上方に吸
引されることを注目すべきである。しかしながら、下方
の酸化体噴射からの燃料への酸化体の吸引は上方の酸化
体噴射により提供されるものよりはるかに効果的であっ
て、そのためこの機能を優先させる。詳しく述べていな
いものの、このことは下記する本発明の説明と特許請求
の範囲に記載しているケースであることが理解される。
【０００８】上方および下方の酸化体ノズル手段は酸化
体ダクトに形成することができ、該酸化体ダクトはそこ
から上方および下方の酸化体噴射が排出される開放前端
と酸化体ダクトの開放前端の後ろに離隔され、加圧され
た酸化体を受け取る入口とを有する。中央の燃料本体が
酸化体ダクト内でくぼみとされ、酸化体ダクトの開放前
端と入口との間に位置している。中央の燃料本体と酸化
体ダクトとは２つの対向し離隔した組の上面と底面を有
することができ、前記面は中央の燃焼本体によって分離
され、そこを通って酸化体が圧送され、上方と下方の酸
化体噴射を発生させる輻合／分出した上下のノズルを画
成する形状とされている。上下のノズルは１以下の横断
面積比を有することにより、酸化体のより大きい質量流
量が上方ノズルでなく下方ノズルを通ることにより下方
の酸化体噴射に低圧領域が生成される。燃料ノズル手段
は燃料噴射を形成するように構成された燃料ノズルから
構成できる。燃料ノズルは中央の燃料本体の前方に位置
することにより燃料噴射が上方および下方の酸化体噴射
の間で酸化体ダクトの開放前端を通して排出される。加
圧された燃料を燃料ノズルへ供給するための燃料供給手
段が設けられている。
体ダクトに形成することができ、該酸化体ダクトはそこ
から上方および下方の酸化体噴射が排出される開放前端
と酸化体ダクトの開放前端の後ろに離隔され、加圧され
た酸化体を受け取る入口とを有する。中央の燃料本体が
酸化体ダクト内でくぼみとされ、酸化体ダクトの開放前
端と入口との間に位置している。中央の燃料本体と酸化
体ダクトとは２つの対向し離隔した組の上面と底面を有
することができ、前記面は中央の燃焼本体によって分離
され、そこを通って酸化体が圧送され、上方と下方の酸
化体噴射を発生させる輻合／分出した上下のノズルを画
成する形状とされている。上下のノズルは１以下の横断
面積比を有することにより、酸化体のより大きい質量流
量が上方ノズルでなく下方ノズルを通ることにより下方
の酸化体噴射に低圧領域が生成される。燃料ノズル手段
は燃料噴射を形成するように構成された燃料ノズルから
構成できる。燃料ノズルは中央の燃料本体の前方に位置
することにより燃料噴射が上方および下方の酸化体噴射
の間で酸化体ダクトの開放前端を通して排出される。加
圧された燃料を燃料ノズルへ供給するための燃料供給手
段が設けられている。
【０００９】酸化体ダクトの開放前端は水平方向に広が
り、上方および下方の酸化体噴射がそこを通して排出さ
れるとき水平方向に分出し、扇状の形状となるような形
状としうる。また、燃料ノズルも、燃料噴射が上方およ
び下方の酸化体の噴射の水平方向に分出し、扇状の形状
となるような形状としうる。その結果、酸化体と燃料と
の混合が広い領域にわたって、かつ極めて均一に大域的
に行われる。
り、上方および下方の酸化体噴射がそこを通して排出さ
れるとき水平方向に分出し、扇状の形状となるような形
状としうる。また、燃料ノズルも、燃料噴射が上方およ
び下方の酸化体の噴射の水平方向に分出し、扇状の形状
となるような形状としうる。その結果、酸化体と燃料と
の混合が広い領域にわたって、かつ極めて均一に大域的
に行われる。
【００１０】中央の燃料本体は酸化体ダクトの開放前端
に向かって、かつそこから離れる方向に運動するように
しうる。そのような場合、上方および下方のノズルの横
断面積は可変であって、燃料本体が酸化体ダクトの前端
から離れる方向に、そしてそれに向かってそれぞれ運動
するにつれて増減する。また、上方および下方のノズル
もそれらの横断面積比が酸化体ダクトに沿ったいずれの
位置においても、かつ中央燃料本体のいずれの位置にお
いても一定のままとなるような形状としうる。したがっ
て、下方の酸化体噴射は燃料ノズルのいずれの位置にお
いても低圧領域を生成する。また、酸化体ノズル手段
は、酸化体ダクトの開放前端に向かって、かつ離れる方
向に選択位置まで中央燃料本体を選択的に運動させる選
択運動手段を設けることができる。その結果、酸化体ダ
クトの開放前端から離れる方向や、それに向かっての中
央燃料本体の選択的な運動が同時に、上方および下方の
ノズルの横断面積の増減にしたがって酸化体噴射速度を
増減させて焔にシャープな形状やレージな形状を選択的
に与える。さらに、上方および下方の酸化体ノズルも、
バーナの作動圧において酸化体が、上方および下方のノ
ズルを形成する２つの対向し離隔した組の上面と底面の
形に追従するような形状としうる。このことの効果は、
所定のバーナ作動圧において、酸化体の質量流速が中央
燃料本体のいずれの位置においても本質的に一定のまま
である。このように、燃料と酸化体との間の反応の化学
当量を変えることなくシャープな焔形状とレージな焔形
状とを自在に選択しうる。
に向かって、かつそこから離れる方向に運動するように
しうる。そのような場合、上方および下方のノズルの横
断面積は可変であって、燃料本体が酸化体ダクトの前端
から離れる方向に、そしてそれに向かってそれぞれ運動
するにつれて増減する。また、上方および下方のノズル
もそれらの横断面積比が酸化体ダクトに沿ったいずれの
位置においても、かつ中央燃料本体のいずれの位置にお
いても一定のままとなるような形状としうる。したがっ
て、下方の酸化体噴射は燃料ノズルのいずれの位置にお
いても低圧領域を生成する。また、酸化体ノズル手段
は、酸化体ダクトの開放前端に向かって、かつ離れる方
向に選択位置まで中央燃料本体を選択的に運動させる選
択運動手段を設けることができる。その結果、酸化体ダ
クトの開放前端から離れる方向や、それに向かっての中
央燃料本体の選択的な運動が同時に、上方および下方の
ノズルの横断面積の増減にしたがって酸化体噴射速度を
増減させて焔にシャープな形状やレージな形状を選択的
に与える。さらに、上方および下方の酸化体ノズルも、
バーナの作動圧において酸化体が、上方および下方のノ
ズルを形成する２つの対向し離隔した組の上面と底面の
形に追従するような形状としうる。このことの効果は、
所定のバーナ作動圧において、酸化体の質量流速が中央
燃料本体のいずれの位置においても本質的に一定のまま
である。このように、燃料と酸化体との間の反応の化学
当量を変えることなくシャープな焔形状とレージな焔形
状とを自在に選択しうる。
【００１１】本発明の別の局面においては、断熱した囲
繞体と、１個以上のバーナとを有する炉が提供される。
断熱した囲繞体は上壁、底壁および側壁を接続して囲繞
体の側壁と底壁の上方で、かつその間で溶融物を収容す
る。溶融物の上方で、炉へ突入している少なくとも１個
のバーナが設けられている。バーナは焔を外方へ延在さ
せて酸化体の内部で燃焼するようにされた燃料噴射を発
生させ、燃料の粒体が焔の長さにわたって益々浮遊する
ようにする燃料ノズル手段を有している。燃料を下方へ
酸化体中へ吸引させるために燃料噴射の下方で低圧領域
を生成する下方の酸化体噴射を発生させるための下方の
酸化体ノズル手段が燃料ノズル手段の下方に位置してい
る。上方の酸化体ノズル手段が燃料ノズルと下方の酸化
体ノズル手段との上方に設けられ、酸化体の上方噴射を
発生させ、燃料の益々浮遊化した粒体を燃焼して外方へ
延在している焔が炉の上壁に向かって、かつ溶融物から
離れる方向に分出されないように阻止する。前記の少な
くとも１個のバーナは、その利点と共に前述した酸化体
ダクトと燃料本体とから構成することができる。
繞体と、１個以上のバーナとを有する炉が提供される。
断熱した囲繞体は上壁、底壁および側壁を接続して囲繞
体の側壁と底壁の上方で、かつその間で溶融物を収容す
る。溶融物の上方で、炉へ突入している少なくとも１個
のバーナが設けられている。バーナは焔を外方へ延在さ
せて酸化体の内部で燃焼するようにされた燃料噴射を発
生させ、燃料の粒体が焔の長さにわたって益々浮遊する
ようにする燃料ノズル手段を有している。燃料を下方へ
酸化体中へ吸引させるために燃料噴射の下方で低圧領域
を生成する下方の酸化体噴射を発生させるための下方の
酸化体ノズル手段が燃料ノズル手段の下方に位置してい
る。上方の酸化体ノズル手段が燃料ノズルと下方の酸化
体ノズル手段との上方に設けられ、酸化体の上方噴射を
発生させ、燃料の益々浮遊化した粒体を燃焼して外方へ
延在している焔が炉の上壁に向かって、かつ溶融物から
離れる方向に分出されないように阻止する。前記の少な
くとも１個のバーナは、その利点と共に前述した酸化体
ダクトと燃料本体とから構成することができる。
【００１２】本発明はさらに別の局面において、酸化体
中で燃料を燃焼させる方法を提供する。本方法は焔を外
方に延在させて酸化体の内部で燃焼するようにさせ、燃
料の粒体が焔の長さにわたって益々浮遊性となるように
燃料の噴射を発生させることを含む。酸化体の下方の噴
射が燃料の噴射の下方で生成され、燃料を酸化体の下方
へ吸引する低圧領域を生成する。酸化体の上方噴射が燃
料の噴射と酸化体の下方の噴射の上方で生成され燃料の
益々浮遊性となった粒体を燃焼させる。
中で燃料を燃焼させる方法を提供する。本方法は焔を外
方に延在させて酸化体の内部で燃焼するようにさせ、燃
料の粒体が焔の長さにわたって益々浮遊性となるように
燃料の噴射を発生させることを含む。酸化体の下方の噴
射が燃料の噴射の下方で生成され、燃料を酸化体の下方
へ吸引する低圧領域を生成する。酸化体の上方噴射が燃
料の噴射と酸化体の下方の噴射の上方で生成され燃料の
益々浮遊性となった粒体を燃焼させる。
【００１３】本発明は別の局面において、溶融物を加熱
する方法を提供する。前記方法によれば、溶融物は、上
壁と、底壁と、側壁とを接続した断熱囲繞体内で、その
断熱囲繞体の側壁と底壁の間で収容される。焔を外方に
延在させて酸化体の中で燃焼するようにされ、焔の長さ
にわたって燃料の粒体を益々浮遊化させる燃料の噴射が
溶融物の上方に生成させる。酸化体の下方の噴射が燃料
噴射の下方で、かつ溶融物の上方で生成され、燃料を酸
化体へ下方に吸引する低圧領域を燃料の噴射の下方で発
生される。酸化体の上方の噴射が燃料の噴射と下方の酸
化体の噴射との上方で生成され、燃料のさらに浮遊化し
た粒体を燃焼することにより外方に延在する焔が炉の上
壁に向かって、かつ溶融物から離れる方向に向けられな
いように阻止する。
する方法を提供する。前記方法によれば、溶融物は、上
壁と、底壁と、側壁とを接続した断熱囲繞体内で、その
断熱囲繞体の側壁と底壁の間で収容される。焔を外方に
延在させて酸化体の中で燃焼するようにされ、焔の長さ
にわたって燃料の粒体を益々浮遊化させる燃料の噴射が
溶融物の上方に生成させる。酸化体の下方の噴射が燃料
噴射の下方で、かつ溶融物の上方で生成され、燃料を酸
化体へ下方に吸引する低圧領域を燃料の噴射の下方で発
生される。酸化体の上方の噴射が燃料の噴射と下方の酸
化体の噴射との上方で生成され、燃料のさらに浮遊化し
た粒体を燃焼することにより外方に延在する焔が炉の上
壁に向かって、かつ溶融物から離れる方向に向けられな
いように阻止する。
【００１４】本明細書は本発明の出願人が発明と考える
主題を明確に指摘する特許請求の範囲で結論されるが、
本発明は添付図面と関連して読めば最良に理解される。
主題を明確に指摘する特許請求の範囲で結論されるが、
本発明は添付図面と関連して読めば最良に理解される。
【００１５】
【実施例】図１から図３までを参照すれば、本発明によ
るバーナ１０は、炉のバーナブロック１２内において設
置され、作動状態において示されている。バーナ１０に
は、酸化体内で燃料を燃焼することによる生じる焔に沿
って、そこから上方および下方の酸化体の噴射が排出さ
れる開放前端１６を有する酸化体ダクト１４が設けられ
ている。酸化体は開放前端１６の後ろで離隔された入口
１８を通して、加圧されて酸化体ダクト１４へ入る。中
央の燃料本体２０は酸化体ダクト１４内でくぼみ、開放
端１６と入口１８との間に位置している。中央の燃料本
体２０と酸化体ダクト１４とは２つの対向した組の離隔
した上面と下面、２２，２４と２６，２８とを有し、そ
れらそれぞれ輻合／分出する上下のノズル３０，３２を
画成するように形成されている。酸化体は圧力により上
下のノズル３０，３２を圧送され、上下の酸化体の噴射
を形成する。
るバーナ１０は、炉のバーナブロック１２内において設
置され、作動状態において示されている。バーナ１０に
は、酸化体内で燃料を燃焼することによる生じる焔に沿
って、そこから上方および下方の酸化体の噴射が排出さ
れる開放前端１６を有する酸化体ダクト１４が設けられ
ている。酸化体は開放前端１６の後ろで離隔された入口
１８を通して、加圧されて酸化体ダクト１４へ入る。中
央の燃料本体２０は酸化体ダクト１４内でくぼみ、開放
端１６と入口１８との間に位置している。中央の燃料本
体２０と酸化体ダクト１４とは２つの対向した組の離隔
した上面と下面、２２，２４と２６，２８とを有し、そ
れらそれぞれ輻合／分出する上下のノズル３０，３２を
画成するように形成されている。酸化体は圧力により上
下のノズル３０，３２を圧送され、上下の酸化体の噴射
を形成する。
【００１６】酸化体用ダクト１４は、後端２２におい
て、追って明らかとなる目的に対してねじ部分３６と非
ねじ部分３８とを有する軸線方向の孔３４を備えてい
る。酸化体用ダクト１４の開放前端１６の近傍で、一対
の対向する軌条４０，４２が酸化体用ダクト１４の内側
に形成されている。中央の燃料本体２０には反対側の水
平方向の突起４４，４６が設けられている。前記突起４
４，４６は軌条４０，４２内で摺動し、適所に支持され
ながら酸化体用ダクト１４の軸線方向に前後に摺動する
ように構成されている。
て、追って明らかとなる目的に対してねじ部分３６と非
ねじ部分３８とを有する軸線方向の孔３４を備えてい
る。酸化体用ダクト１４の開放前端１６の近傍で、一対
の対向する軌条４０，４２が酸化体用ダクト１４の内側
に形成されている。中央の燃料本体２０には反対側の水
平方向の突起４４，４６が設けられている。前記突起４
４，４６は軌条４０，４２内で摺動し、適所に支持され
ながら酸化体用ダクト１４の軸線方向に前後に摺動する
ように構成されている。
【００１７】中央の燃料本体２０は内側の孔４８を有
し、該孔内においてチューブ状真空ジャケット５０がそ
の一端で突出している。真空ジャケット５０の方は、そ
の開口５４を通過する燃料配管５２を密閉している。真
空ジャケット５０は熱伝導による燃料の加熱あるいは冷
却を阻止することが認められる。燃料ノズル５６は中央
の燃料本体１６の前方に位置しており、燃料配管５２と
連通している。加圧された燃料が燃料配管５２を介して
ノズル５６に供給され、燃料噴射が、上方と下方の酸化
体噴射の間で酸化体ダクト１４の開放前端１６を介して
排出される。
し、該孔内においてチューブ状真空ジャケット５０がそ
の一端で突出している。真空ジャケット５０の方は、そ
の開口５４を通過する燃料配管５２を密閉している。真
空ジャケット５０は熱伝導による燃料の加熱あるいは冷
却を阻止することが認められる。燃料ノズル５６は中央
の燃料本体１６の前方に位置しており、燃料配管５２と
連通している。加圧された燃料が燃料配管５２を介して
ノズル５６に供給され、燃料噴射が、上方と下方の酸化
体噴射の間で酸化体ダクト１４の開放前端１６を介して
排出される。
【００１８】真空ジャケット５０が、酸化体ダクト１４
の軸線方向孔３４を通過する非ねじ部分６０と、ねじ部
分６２とを有するシース５８により被覆されている。狭
いねじ部分６６と広いねじ部分６８とを有するパッキン
ナット６４が軸線方向孔３４のねじ部分３６内で狭いね
じ部分６６とねじ係合している。パッキンナット６４は
軸線方向孔３４のねじ部分３６内で緊締され、シース５
８の入口において酸化体ダクト１４をシールするテフロ
ンパッキン６８に圧接される。調整ナット７０がシース
５８のねじ部分６２にねじ込まれる。調整ナット５８は
パッキンナット６４のねじ部分６８にねじ込まれたロッ
クナット７２により保持され、そのため調整ナット７０
の回転がシース５８と、したがって真空ジャケット４０
に作用し、中央の燃料本体２０を前方あるいは後方に運
動させる。調整ナット７０の作用はロックナット７２を
パッキンナット６４に締め付けることにより固定され
る。燃料配管５２は真空ジャケット５０の他端から突出
し、加圧された燃料源に接続するように構成されたパイ
プ装具７３に接続されている。
の軸線方向孔３４を通過する非ねじ部分６０と、ねじ部
分６２とを有するシース５８により被覆されている。狭
いねじ部分６６と広いねじ部分６８とを有するパッキン
ナット６４が軸線方向孔３４のねじ部分３６内で狭いね
じ部分６６とねじ係合している。パッキンナット６４は
軸線方向孔３４のねじ部分３６内で緊締され、シース５
８の入口において酸化体ダクト１４をシールするテフロ
ンパッキン６８に圧接される。調整ナット７０がシース
５８のねじ部分６２にねじ込まれる。調整ナット５８は
パッキンナット６４のねじ部分６８にねじ込まれたロッ
クナット７２により保持され、そのため調整ナット７０
の回転がシース５８と、したがって真空ジャケット４０
に作用し、中央の燃料本体２０を前方あるいは後方に運
動させる。調整ナット７０の作用はロックナット７２を
パッキンナット６４に締め付けることにより固定され
る。燃料配管５２は真空ジャケット５０の他端から突出
し、加圧された燃料源に接続するように構成されたパイ
プ装具７３に接続されている。
【００１９】上下のノズル３０，３２，即ち正確には酸
化体ダクト１４と中央燃料本体２０との対向する２対の
上面と底面２２，２４と２６，２８とは極めて特殊な形
状とされている。酸化体ダクト１４のいずれかの位置お
よび中央燃料本体２０のいずれかの位置における、上下
ノズル３０，３２の間の横断面積の比は１以下であり、
かつ一定のままである。このことの結果により、上方ノ
ズル３０以上に下方ノズル３２からより大きい酸化体の
流量により燃料噴射の下方で低圧領域を作り、低圧領域
は燃料噴射を下方へ酸化体噴射中へ吸引させ２種類の噴
射間を完全に混合する。質量流量のより低い上方燃料噴
射は燃料噴射に対して同じ作用を有さない。前述のよう
に、未燃焼燃料粒体は焔の長さにわたり進行し、加熱さ
れるにつれて益々浮遊性となる傾向がある。そのような
未燃焼燃料粒体の浮遊性は、燃料粒体が燃焼されない
か、あるいは空気富有酸素において燃焼されるので焔を
燃え上がらせる。上方の酸素噴射がより浮遊性の燃料粒
体を燃焼させ焔が終わりで燃え上るのを阻止し、したが
って燃料のこの部分の熱価が無駄にされないようにす
る。
化体ダクト１４と中央燃料本体２０との対向する２対の
上面と底面２２，２４と２６，２８とは極めて特殊な形
状とされている。酸化体ダクト１４のいずれかの位置お
よび中央燃料本体２０のいずれかの位置における、上下
ノズル３０，３２の間の横断面積の比は１以下であり、
かつ一定のままである。このことの結果により、上方ノ
ズル３０以上に下方ノズル３２からより大きい酸化体の
流量により燃料噴射の下方で低圧領域を作り、低圧領域
は燃料噴射を下方へ酸化体噴射中へ吸引させ２種類の噴
射間を完全に混合する。質量流量のより低い上方燃料噴
射は燃料噴射に対して同じ作用を有さない。前述のよう
に、未燃焼燃料粒体は焔の長さにわたり進行し、加熱さ
れるにつれて益々浮遊性となる傾向がある。そのような
未燃焼燃料粒体の浮遊性は、燃料粒体が燃焼されない
か、あるいは空気富有酸素において燃焼されるので焔を
燃え上がらせる。上方の酸素噴射がより浮遊性の燃料粒
体を燃焼させ焔が終わりで燃え上るのを阻止し、したが
って燃料のこの部分の熱価が無駄にされないようにす
る。
【００２０】さて図４を参照すれば、酸化体ダクト１４
の開放前端１６は水平方向に広がり、特に、上下の酸化
体噴射が水平方向に分出した扇状となるような形状とさ
れる。さらに、上下のノズル３０，３２はまた、長方形
の横断面形状であり垂直方向の上下の酸化体噴射の分出
が最小となる。燃料ノズル５６は、そこから出てくる燃
料噴射が酸化体噴射と同じ形状となるように構成されて
いる。この点について、液体燃料に対しては、燃料ノズ
ル５６はイリノイ州６０１８８，ホイートンのスプレイ
ング システムズ社（Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｃｏ． ｏｆ Ｗｈｅａｔｏｎ， Ｉｌ．６０１８
８）によって製作されているノズル５０００３３でよ
い。酸化体および燃料ノズルの構成の最終的な結果は、
燃料が広い領域にわたって酸化体と混合し、そのためバ
ーナ１０はグローバル エンハンスメント バーナであ
るといえる。燃料ノズル５６はガス燃料に対しても構成
しうる。
の開放前端１６は水平方向に広がり、特に、上下の酸化
体噴射が水平方向に分出した扇状となるような形状とさ
れる。さらに、上下のノズル３０，３２はまた、長方形
の横断面形状であり垂直方向の上下の酸化体噴射の分出
が最小となる。燃料ノズル５６は、そこから出てくる燃
料噴射が酸化体噴射と同じ形状となるように構成されて
いる。この点について、液体燃料に対しては、燃料ノズ
ル５６はイリノイ州６０１８８，ホイートンのスプレイ
ング システムズ社（Ｓｐｒａｙｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ
ｓ Ｃｏ． ｏｆ Ｗｈｅａｔｏｎ， Ｉｌ．６０１８
８）によって製作されているノズル５０００３３でよ
い。酸化体および燃料ノズルの構成の最終的な結果は、
燃料が広い領域にわたって酸化体と混合し、そのためバ
ーナ１０はグローバル エンハンスメント バーナであ
るといえる。燃料ノズル５６はガス燃料に対しても構成
しうる。
【００２１】中央燃料本体２０が酸化体ダクト１４の開
放前端１６から離れる方向に後方に運動するにつれて、
上下ノズル３０，３２の横断面積が同時に減少する。面
積の減少は上下の酸化体噴射の速度を増大させる。中央
の燃料本体２０が酸化体ダクト１４の開放前端１６に向
かって前方向に運動すると、逆作動が起こる。即ち、上
下の酸化体噴射の速度が減少する。このように、調整ナ
ット７０を調整することにより上下の酸化体噴射の速度
を制御し、したがって焔形状を（酸化体噴射の速度が増
した）シャープな焔形状あるいは（酸化体噴射の速度が
低減した）レージな焔のいずれかとして選択されるよう
にする。
放前端１６から離れる方向に後方に運動するにつれて、
上下ノズル３０，３２の横断面積が同時に減少する。面
積の減少は上下の酸化体噴射の速度を増大させる。中央
の燃料本体２０が酸化体ダクト１４の開放前端１６に向
かって前方向に運動すると、逆作動が起こる。即ち、上
下の酸化体噴射の速度が減少する。このように、調整ナ
ット７０を調整することにより上下の酸化体噴射の速度
を制御し、したがって焔形状を（酸化体噴射の速度が増
した）シャープな焔形状あるいは（酸化体噴射の速度が
低減した）レージな焔のいずれかとして選択されるよう
にする。
【００２２】上下のノズル３０，３２はまた、所定の圧
力において、上下の酸化体噴射の質量流量が中央燃料本
体２０のいずれの位置においても概ね一定となるように
特殊形状とされる。０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉ
ｇ）までの圧力において、酸化体として純酸素を、燃料
としてＮｏ．２燃料オイルとを用いることにより、中央
の燃料本体２０が、中央燃料本体と酸化体ダクトとの曲
線の屈曲点が整合する位置から順次、３ミリおよび６ミ
リ中央燃料本体２０の一連の前方運動まで運動するにつ
れてバーナ１０を通過する酸化体の質量流量の差はせい
ぜい１％から３％の差であることが判明した。
力において、上下の酸化体噴射の質量流量が中央燃料本
体２０のいずれの位置においても概ね一定となるように
特殊形状とされる。０．７ｋｇ／ｃｍ2（１０ｐｓｉ
ｇ）までの圧力において、酸化体として純酸素を、燃料
としてＮｏ．２燃料オイルとを用いることにより、中央
の燃料本体２０が、中央燃料本体と酸化体ダクトとの曲
線の屈曲点が整合する位置から順次、３ミリおよび６ミ
リ中央燃料本体２０の一連の前方運動まで運動するにつ
れてバーナ１０を通過する酸化体の質量流量の差はせい
ぜい１％から３％の差であることが判明した。
【００２３】また、上下ノズル３０，３２の形状により
バーナ１０を静かに作動させることも注目すべきであ
る。１００％燃焼時、即ちバーナ１０の完全定格出力が
１１０ＫＷであるとき、バーナ１０の直接前方で８８．
７ｄｂａのノイズレベルが測定され、それはバーナ１０
の中心線を３０度離れたところでは８９．９ｄｂａまで
増加し、バーナ１０の中心線を６０度離れたところで９
０．２ｄｂａに、バーナ１０の中心線から９０度離れた
ところで９２．２ｄｂａまで増加した。均等出力を有す
る従来技術によるバーナでは１００ｄｂａから約１１０
ｄｂａまでのいずれかのノイズレベルを発生させるもの
と思われる。
バーナ１０を静かに作動させることも注目すべきであ
る。１００％燃焼時、即ちバーナ１０の完全定格出力が
１１０ＫＷであるとき、バーナ１０の直接前方で８８．
７ｄｂａのノイズレベルが測定され、それはバーナ１０
の中心線を３０度離れたところでは８９．９ｄｂａまで
増加し、バーナ１０の中心線を６０度離れたところで９
０．２ｄｂａに、バーナ１０の中心線から９０度離れた
ところで９２．２ｄｂａまで増加した。均等出力を有す
る従来技術によるバーナでは１００ｄｂａから約１１０
ｄｂａまでのいずれかのノイズレベルを発生させるもの
と思われる。
【００２４】前述したようなバーナ１０の作動に固有の
利点は酸化体は、バーナ１０の作動圧力範囲（０．１４
−０．７ｋｇ／ｃｍ2：２-１０ｐｓｉｇ）において分離
することなく面２２，２４，２６および２８の曲形を追
従する傾向がある。滑らかな流れから派生するその他の
重要な利点の中には、焔が高度のターンアップおよびタ
ーンダウン比で安定することがある。即ち、バーナ１０
は酸化体と燃料との広い質量流量比にわたって、従って
広範囲の熱出力にわたって安定した焔を発生させる。さ
らに、酸化体における圧力低下が低く、したがって、バ
ーナ１０の使用と共に酸素コンプレッサを使用すること
により酸素を圧縮させる必要がない。
利点は酸化体は、バーナ１０の作動圧力範囲（０．１４
−０．７ｋｇ／ｃｍ2：２-１０ｐｓｉｇ）において分離
することなく面２２，２４，２６および２８の曲形を追
従する傾向がある。滑らかな流れから派生するその他の
重要な利点の中には、焔が高度のターンアップおよびタ
ーンダウン比で安定することがある。即ち、バーナ１０
は酸化体と燃料との広い質量流量比にわたって、従って
広範囲の熱出力にわたって安定した焔を発生させる。さ
らに、酸化体における圧力低下が低く、したがって、バ
ーナ１０の使用と共に酸素コンプレッサを使用すること
により酸素を圧縮させる必要がない。
【００２５】図５と図６とを参照すれば、酸化体ダクト
１４と中央燃料本体１６とは、上下の酸化体ノズルの横
断面積の比率が１：２となるように機械加工されてい
る。正確な機械加工仕様は以下の通りである。
１４と中央燃料本体１６とは、上下の酸化体ノズルの横
断面積の比率が１：２となるように機械加工されてい
る。正確な機械加工仕様は以下の通りである。
【００２６】
【表１】 酸化体ダクト機械加工座標 Ｘｍ ｙｏｂｍ ｙｏｔｍ Ｘｍ ｙｏｂｍ ｙｏｔｍ (ミリ) （ミリ） （ミリ） （ミリ） （ミリ） （ミリ） −２４ ０ ０ ５１ ９.８４６ ４.９２３ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ １００ ０ ０ ５０ ９.８６７ ４.９３３
【表２】 中央燃料本体機械加工座標 Ｘｍ ｙｆｂｍ ｙｆｔｍ Ｘｍ ｙｆｂｍ ｙｆｔｍ (ミリ) （ミリ） （ミリ） （ミリ） （ミリ） （ミリ） ０ ０ ０ １７ −８.６５４ −４.３２７ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ １５ −７.９９６ −３.９９８ ８４ −９.４４０ −４.７２０ 酸化体ダクト１４および中央燃料本体１２の双方に対し
て、「ｂｍ」は底部の機械加工座標を示し、「ｔｍ」は
頂部の機械加工座標を示す。
て、「ｂｍ」は底部の機械加工座標を示し、「ｔｍ」は
頂部の機械加工座標を示す。
【００２７】バーナ１０によって大量の熱が発生し、酸
化体ダクト１４内で伝導されることが認められる。この
熱は酸化体ダクト１４を囲む水ジャケット７４を貫流す
る冷却水により奪われる。水ジャケットは、冷却水が水
ジャケット７４へ入り、酸化体ダクト１４を循環した後
水ジャケット７４から出ていくように適当な装具により
形成された入口および出口７８を有している。バーナ１
０はバーナブロック１２に接続されたクランプ８０によ
りバーナブロック１２内に取り付けられ、かつ水ジャケ
ット７４の周りで締め付けられている。
化体ダクト１４内で伝導されることが認められる。この
熱は酸化体ダクト１４を囲む水ジャケット７４を貫流す
る冷却水により奪われる。水ジャケットは、冷却水が水
ジャケット７４へ入り、酸化体ダクト１４を循環した後
水ジャケット７４から出ていくように適当な装具により
形成された入口および出口７８を有している。バーナ１
０はバーナブロック１２に接続されたクランプ８０によ
りバーナブロック１２内に取り付けられ、かつ水ジャケ
ット７４の周りで締め付けられている。
【００２８】図７と図８とを参照すれば、バーナ１０
は、双方共水平方向に分出し、かつ扇形である、シャー
プな焔１０とレージな焔８２を放出しているものとして
示されている。図９から判るように、バーナ１０はシャ
ープは焔８１を炉８４の断熱した密閉体８２へ吹き込ん
でいる。断熱密閉体８２は底壁８５、側壁８６，８８お
よび頂壁９０を有している。溶融物９２がバーナ１０の
下方で、底壁８５と側壁８６，８８の間に収容されてい
る。この図から明らかなように、シャープな焔８１は垂
直方向の分出が極めて少なく、その端で燃え上がらず断
熱密閉体８２の上壁９０を加熱しない。バーナ１０はバ
ーナブロック１２において下方向に角度をつけて設置さ
れているが、これは図示した炉に対しては垂直であっ
て、バーナ１０は水平方向において使用されることが知
られている。図示していないものの、当該技術分野にお
いては炉８４は溶融物の原料用の入口と溶融物用の出口
とを有していることは周知である。さらに、燃焼した燃
料の燃焼生成物を排出するための煙突も設けられてい
る。
は、双方共水平方向に分出し、かつ扇形である、シャー
プな焔１０とレージな焔８２を放出しているものとして
示されている。図９から判るように、バーナ１０はシャ
ープは焔８１を炉８４の断熱した密閉体８２へ吹き込ん
でいる。断熱密閉体８２は底壁８５、側壁８６，８８お
よび頂壁９０を有している。溶融物９２がバーナ１０の
下方で、底壁８５と側壁８６，８８の間に収容されてい
る。この図から明らかなように、シャープな焔８１は垂
直方向の分出が極めて少なく、その端で燃え上がらず断
熱密閉体８２の上壁９０を加熱しない。バーナ１０はバ
ーナブロック１２において下方向に角度をつけて設置さ
れているが、これは図示した炉に対しては垂直であっ
て、バーナ１０は水平方向において使用されることが知
られている。図示していないものの、当該技術分野にお
いては炉８４は溶融物の原料用の入口と溶融物用の出口
とを有していることは周知である。さらに、燃焼した燃
料の燃焼生成物を排出するための煙突も設けられてい
る。
【００２９】バーナ１０の多くの個々の特徴は有利であ
って、そのようなバーナ１０の他の特徴を使用すること
なくバーナ設計に組み入れることが可能なことに注目す
べきである。例えば、燃料のより多くの浮遊粒体を燃焼
させるために上方の酸化体ノズルと、燃料噴射の下方で
低圧の酸化体噴射を生成するように下方の酸化体ノズル
とをバーナに構成することが可能である。そのような場
合、バーナは図１に示す各々の特徴を組み入れるように
構成する必要はない。別の実施例として、酸化体内でシ
ャープな焔あるいはレージな焔で燃料を燃焼するように
固定の中央燃料本体をプリセットした好適実施例の特徴
を組み入れることができる。
って、そのようなバーナ１０の他の特徴を使用すること
なくバーナ設計に組み入れることが可能なことに注目す
べきである。例えば、燃料のより多くの浮遊粒体を燃焼
させるために上方の酸化体ノズルと、燃料噴射の下方で
低圧の酸化体噴射を生成するように下方の酸化体ノズル
とをバーナに構成することが可能である。そのような場
合、バーナは図１に示す各々の特徴を組み入れるように
構成する必要はない。別の実施例として、酸化体内でシ
ャープな焔あるいはレージな焔で燃料を燃焼するように
固定の中央燃料本体をプリセットした好適実施例の特徴
を組み入れることができる。
【００３０】本発明の好適実施例を図示し、かつ詳細に
前述してきたが、当該技術分野の専門家には判るよう
に、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく多くの
省略、変更、追加が可能である。
前述してきたが、当該技術分野の専門家には判るよう
に、本発明の精神と範囲とから逸脱することなく多くの
省略、変更、追加が可能である。
【図１】バーナおよびバーナブロックの一部を破断し
て、炉のバーナブロック内に設置した本発明によるバー
ナの側面図。
て、炉のバーナブロック内に設置した本発明によるバー
ナの側面図。
【図２】図１に示すバーナの拡大端面図。
【図３】図１の線３−３に沿って視た図１の拡大図。
【図４】図１に示すバーナの酸化体ダクトの部分上断面
図。
図。
【図５】酸化体ダクトの内面の曲形を示すグラフ。
【図６】図１に示すバーナの中央燃料本体の上面および
下面の曲形を示すグラフ。
下面の曲形を示すグラフ。
【図７】バーナがシャープな焔を生成するように作動し
ている状態で、かつバーナブロックの外形を点線で示
す、図１の部分上面図。
ている状態で、かつバーナブロックの外形を点線で示
す、図１の部分上面図。
【図８】バーナがレージな焔を生成するように作動して
いる状態で、かつバーナブロックの外面を点線で示す、
図１の部分上面図。
いる状態で、かつバーナブロックの外面を点線で示す、
図１の部分上面図。
【図９】溶融したガラスの熱負荷を加熱している、図１
のバーナを組み入れた炉の断面図。
のバーナを組み入れた炉の断面図。
１０：バーナ １２：バーナブロック １４：酸化下ダクト １６：開放前端 １８：入口 ２０：燃料本体 ２２，２４：上面 ２６，２８：下面 ３０，３２：ノズル ３４：軸線方向の孔 ４０．４２：トラック ４４，４６：突起 ５０：ジャケット ５２：燃料配管 ５４：開口 ５６：燃料ノズル ７０：調整ねじ ７２：ロックナット ７４：水ジャケット ８０：クランプ ８１：シャープな焔 ８２：レージな焔 ８４：炉 ８５，８６，８８，９０：壁 ９２：溶融物
Claims (32)
- 【請求項１】 焔を外方に延在させて、かつ燃料粒体が
焔の長さにわたり益々浮遊性となるようにして、酸化体
内で燃焼するようにされた燃料の噴射を生成する燃料ノ
ズル手段と、 燃料ノズル手段の下方に位置し、燃料を酸化体中へ下方
に吸引するための低圧領域を燃料の下方で生成する酸化
体の下方噴射を生成する下方酸化体ノズル手段と、 燃料および下方酸化体ノズル手段の上方に位置し、燃料
の益々浮遊性の粒体を燃焼する上方酸化体噴射を生成す
る上方酸化体ノズル手段とを含むことを特徴とする酸化
体中で燃料を燃焼するバーナ。 - 【請求項２】 燃料および酸化体の噴射並びに焔が外方
に分出し、かつ扇状であって、広い範囲にわたり燃料が
酸化体に混合されることを特徴とする請求項１に記載の
バーナ。 - 【請求項３】 前記上下の酸化体ノズル手段が上下の酸
化体の噴射の質量流量とは独立して、上下の酸化体の噴
射速度を同時に調整してレージな焔やシャープな焔形状
を選択的に生成する選択的な速度制御手段を有している
ことを特徴とする請求項１に記載のバーナ。 - 【請求項４】 上下の酸化体ノズル手段が、上下の酸化
体噴射の質量流量とは独立して、レージな焔やシャ−プ
な焔形状を選択的に生成するように上下の酸化体噴射速
度を同時に調整する選択的な速度制御手段を有している
ことを特徴とする請求項２に記載のバーナ。 - 【請求項５】 上下の酸化体ノズル手段が、 そこから上下の酸化体噴射が排出される開放した前端
と、前記開放前端の後ろで離隔され、加圧された酸化体
を受け取る入口とを有する酸化体ダクトと、 前記酸化体ダクト内でくぼみ、前記酸化体ダクトの開放
前端と入口との間に位置した中央燃料本体とを含み、 前記中央燃料本体と酸化体ダクトとが、中央燃料本体に
より分離された対向して離隔した２組の上面と底面とを
有し、そこを通して酸化体が圧出され上下の酸化体噴射
を発生させる輻合／分出した上下のノズルを画成する形
状とされ、 前記上下ノズルが、１以下の横断面積比を有することに
より上方ノズル以上に大きい酸化体の質量流量が下方ノ
ズルを通り、そのため下方の酸化体噴射において低圧領
域が生成され、 燃料ノズル手段が、 燃料噴射を形成するように構成された燃料ノズルであっ
て、中央燃料本体の前方に位置することにより、燃料噴
射が上下の酸化体ノズルの間で酸化体ダクトの開放前端
を通して排出される燃料ノズルと、 加圧された燃料を燃料ノズルへ供給する燃料供給手段と
を含むことを特徴とする請求項１に記載のバーナ。 - 【請求項６】 前記酸化体ダクトの開放前端が水平方向
に広がり、かつ上下の酸化体噴射がそこを通って排出さ
れるとき水平方向に分出し、扇状となるような形状とさ
れ、 燃料ノズルも、燃料噴射が上下の酸化体噴射の水平方向
に分出し、扇状と同じ形状となることによって、広い範
囲にわたり酸化体と燃料との混合が行われ、バーナがグ
ローバル エンハンスメント バーナとなるような形状
とされていることを特徴とする請求項５に記載のバー
ナ。 - 【請求項７】 上下酸化体ノズルと酸化体ダクトの横断
面積が全て長方形であって、酸化体噴射の、したがって
焔の垂直方向分出を制限することを特徴とする請求項６
に記載のバーナ。 - 【請求項８】 中央の燃料本体が酸化体ダクトの開放前
端に向かって、かつ離れる方向に運動するようにされて
おり、 上下のノズルの横断面積が可変であって、燃料本体が酸
化体ダクトの前端から離れて、かつ向かって運動するに
つれて増減し、 上下ノズルがまた、酸化体ダクトに沿ったいずれかの位
置および中央燃料本体のいずれの位置においても前記断
面積の比が一定のままであって、上下酸化体の噴射の質
量流量が中央燃料本体のいずれの位置においても基本的
に一定のままであるような形状とされており、 また、酸化体ノズルが酸化体の開放前端に向かって、か
つ離れる方向に中央燃料本体を選定位置まで選択的に運
動させる選択運動手段を有し、そのため酸化体ダクトの
開放前端から離れる方向、およびそれに向かう方向の中
央燃料本体の選択的な運動が、上下ノズルの横断面積の
増減に応じて同時に酸化体噴射速度を増減することによ
って酸化体の質量流量とは概ね独立して焔をシャープな
形やレージな形にすることを特徴とする請求項５に記載
のバーナ。 - 【請求項９】 酸化体ダクトの開放前端が水平方向に広
がり、かつ上下の酸化体噴射がそこを通って排出される
とき水平方向に分出し、扇状となるような形状とされて
おり、 燃料ノズルも、燃料噴射が上下酸化体噴射の水平方向に
分出し扇状の形と同じ形であり、そのため焔の広い範囲
にわたって酸化体と燃料との混合が行われ、バーナがグ
ローバル エンハンスメント バーナとなるような形状
とされていることを特徴とする請求項７に記載のバー
ナ。 - 【請求項１０】 前記の上下酸化体ノズルの横断面が長
方形であって酸化体の噴射、したがって焔の垂直方向の
分出を制限することを特徴とする請求項９に記載のバー
ナ。 - 【請求項１１】 酸化体ダクトはまた、前記前端とは反
対側で位置し、開口を有する後端を有し、 中央燃料本体が長手方向に延びる通路を有し、 燃料供給手段が、前記の長手方向に延びる通路を一端に
おいて貫通し、他端において酸化体ダクトの後端開口を
貫通している真空ジャケットの燃料配管を含むことを特
徴とする請求項８に記載のバーナ。 - 【請求項１２】 酸化体ダクトが、そこを通して冷却水
を循環させる水入口と水出口とを有する水ジャケットに
より被覆されていることを特徴とする請求項１１に記載
のバーナ。 - 【請求項１３】 密閉体の側壁と底壁との間で溶融物を
収容するように接続された上壁、底壁および側壁を有す
る断熱密閉体と、 溶融物の上下で炉へ突出した少なくとも１個のバーナと
を含み、 前記少なくとも１個のバーナが、 焔を外方に延在させ溶融物の上方に位置させて、酸化体
内で燃焼すべく燃料の噴射を生成し、燃料の粒体が焔の
長さにわたって益々浮遊性となるようにする燃料ノズル
手段と、 燃料を酸化体中へ下方に吸引するための低圧領域を燃料
噴射の下方で発生させる酸化体の下方噴射を発生させる
ために、燃料ノズル手段の下方に位置した下方酸化体ノ
ズル手段と、 燃料の益々浮遊性となった粒体を燃やすための酸化体の
上方噴射を発生させ、外方に延びた焔が炉の頂壁に向か
って、かつ溶融物から離れる方向にそらされるのを阻止
するために、燃料と、下方酸化体ノズル手段の上方に位
置している上方酸化体ノズル手段とを含むことを特徴と
する炉。 - 【請求項１４】 燃料と酸化体の噴射と焔とが外方に分
出し、かつ扇状であって、酸化体への燃料の混合が酸化
体の広い範囲にわたって行われることを特徴とする請求
項１３に記載の炉。 - 【請求項１５】 上下の酸化体ノズル手段が、上下の酸
化体噴射の質量流量とは独立して上下酸化体噴射速度を
同時に調整してレージな焔形態とシャープな焔形態とを
選択的に提供する選択的速度制御手段を有していること
を特徴とする請求項１３に記載の炉。 - 【請求項１６】 上下の酸化体ノズル手段が、上下の酸
化体噴射の質量流量とは独立して上下酸化体噴射を同時
に調整してレージな焔形態とシャープな焔形態とを選択
的に提供する選択的速度制御手段を有していることを特
徴とする請求項１４に記載の炉。 - 【請求項１７】 上下の酸化体ノズル手段が、 そこから上下の酸化体噴射が排出される開放前端と、前
記開放前端の後ろに離隔され、加圧された酸化体を受け
取る入口とを有する酸化体ダクトと、 酸化体ダクト内でくぼみ、酸化体ダクトの開放前端と入
口との間に位置した中央燃料本体とを含み、 中央燃料本体によって分離され、そこを通して酸化体が
圧送され上下の酸化体噴射を生成する輻合／分出する上
下ノズルを画成する形状とされた反対側の離隔した２組
の頂面と底面とを中央燃料本体とダクトとが有し、 上下ノズルが１以下の横断面積比を有することにより上
方のノズルよりも下方のノズルを通してより大きい酸化
体の質量流量が流れるようにされ、 燃料ノズル手段が、 燃料の噴射を形成する形態とされた燃料ノズルであっ
て、上下の酸化体噴射の間で酸化体ダクトの開放前端を
介して燃料噴射が排出されるように中央燃料本体の前方
に位置した燃料ノズルと、 加圧された燃料を燃料ノズルへ供給する燃料供給手段と
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の炉。 - 【請求項１８】 酸化体ダクトの開放前端が水平方向に
広がり、かつ上下酸化体噴射がそこを通って排出される
とき水平方向に分出、扇形となるような形状とされてお
り、 燃料ノズルも、燃料噴射が上下酸化体噴射の水平方向に
分出し、扇形の形と同じ形を有することにより燃料と酸
化体の間の混合が広い領域にわたって行われ、バーナが
グローバル エンハンスメント バーナとなるような形
状とされていることを特徴とする請求項１７に記載の
炉。 - 【請求項１９】 上下の酸化体ノズルと酸化体ダクトの
横断面が全て長方形であって、上下酸化体噴射の、した
がって焔の垂直方向分出を制限することを特徴とする請
求項１８に記載の炉。 - 【請求項２０】 中央燃料本体が酸化体ダクトの開放前
端に向かって、かつ離れる方向に運動するようにされ、 上下ノズルの横断面積が可変であって、燃料本体が酸化
体ダクトの前端から離れる方向に、かつそれに向かって
運動するにつれて増減し、 また、上下ノズルは、それらの面積比が酸化体ダクトに
沿ったいずれの位置においても、中央燃料本体のいずれ
の位置においても一定のままであり、酸化体の質量流量
は中央燃料本体のいずれの位置においても基本的に一定
であるような形状とされ、 また、酸化体ノズル手段は、酸化体ダクトの開放前端に
向かって、かつ離れる方向に選択位置まで中央燃料本体
を選択的に運動させる選択的運動手段を有することによ
って、酸化体ダクトの開放前端から離れる方向に、かつ
それに向かう方向に中央燃料本体が選択的に運動するこ
とにより、上下ノズルの横断面積の増減に応じて、酸化
体噴射質量流量とは独立して、酸化体速度を同時に増減
することにより焔をシャープな形態やレージな形態とす
ることを特徴とする請求項１７に記載の炉。 - 【請求項２１】 酸化体ダクトの開放前端が水平方向に
広がり、かつ上方酸化体噴射がそこを通って排出される
とき水平方向に分出し、扇形の形をとるように形成され
ており、 燃料ノズルも、燃料噴射が上下の酸化体噴射の水平方向
に分出し、扇形の形と同じ形を有することによって、酸
化体と燃料の間の混合が焔の広い範囲にわたって行わ
れ、そのためバーナがグローバル エンハンスメント
バーナとなるようにした形態であることを特徴とする請
求項１９に記載の炉。 - 【請求項２２】 上下の酸化体ノズルの横断面積が長方
形であり、酸化体噴射の、したがって焔の垂直方向分出
を制限することを特徴とする請求項２１に記載の炉。 - 【請求項２３】 酸化体ダクトは、前記前端とは反対側
に位置し、開口を有する後端も有し、 中央燃料本体が長手方向に延びた通路を有し、 燃料供給手段が、一端において、長手方向に延びた通路
を貫通して燃料ノズルと連通し、他端において、酸化体
ダクトの後端開口を貫通している真空ジャケットの燃料
配管からなり、 選択的な運動手段が酸化体ダクトの後端開口において真
空ジャケットの燃料配管に作用して中央燃料本体を選択
的に運動させることを特徴とする請求項２１に記載の
炉。 - 【請求項２４】 酸化体ダクトが、水ジャケットを通し
て冷却水を循環させるための水入口と水出口とを有する
水ジャケットにより被覆されていることを特徴とする請
求項２３に記載の炉。 - 【請求項２５】 焔を外方に延在させて酸化体内で燃焼
する燃料の噴射を発生させ、かつ焔の長さにわたって燃
料の粒体を益々浮遊化させ、 燃料を酸化体中の下方に吸引するための低圧領域を燃料
噴射の下方において生成する下方の酸化体噴射を燃料噴
射の下方において発生させ、 燃料の益々浮遊化した粒体を燃焼する形態の上方酸化体
噴射を燃焼と下方酸化体噴射の上方で発生させることを
含む、酸化体において燃料を燃焼する方法。 - 【請求項２６】 燃料と酸化体との噴射並びに焔が外方
に分出し、かつ扇形であり、そのため酸化体への燃料の
混合が広い領域にわたって行われることを特徴とする請
求項２５に記載の方法。 - 【請求項２７】 上下の酸化体噴射の質量流量とは独立
して上下の酸化体の噴射速度を同時に制御することをさ
らに含むことを特徴とする請求項２５に記載の方法。 - 【請求項２８】 上下の酸化体噴射の質量流量とは独立
して上下の酸化体噴射速度を同時に制御してレージな焔
形態とシャープな焔形態を選択的に提供することを特徴
とする請求項２６に記載の方法。 - 【請求項２９】 上壁、底壁および側壁を有する断熱密
閉体の側壁と底壁との間で溶融物を収容し、 焔を外方へ延在させて酸化体内で燃焼する燃料の噴射を
前記溶融物の上方で生成し、かつ燃料の粒体が焔の長さ
にわたり益々浮遊性となるようにし、 燃料を酸化体中へ下方に吸引するための低圧領域を燃料
噴射の下方で生成する下方酸化体噴射を燃料噴射の上方
で、かつ溶融物の上方で発生させ、 燃料の益々浮遊性となった粒体を燃焼させ、外方に延在
した焔が炉の上壁に向かって、かつ溶融物から離れる方
向にそらせられないようにする上方酸化体噴射を燃料お
よび下方酸化体噴射の上方で発生させることを含む、溶
融物を加熱する方法。 - 【請求項３０】 燃料と酸化体との噴射と焔とが外方に
分出し、かつ扇形であって、酸化体への燃料の混合が広
い領域において行われることを特徴とする請求項２９に
記載の方法。 - 【請求項３１】 上下の酸化体噴射の質量流量とは独立
して上下の酸化体噴射速度を同時に制御してレージな焔
形態とシャープな焔形態とを選択的に提供することをさ
らに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方法。 - 【請求項３２】 上下の酸化体の噴射の質量流量とは独
立して上下の酸化体の噴射速度を同時に制御してレージ
な焔形態とシャープな焔形態とを選択的に提供すること
をさらに含むことを特徴とする請求項２９に記載の方
法。
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