JPH09112814A

JPH09112814A - 燃料およびオキシダント流の分離噴射を含む燃焼方法およびその燃焼装置

Info

Publication number: JPH09112814A
Application number: JP8187946A
Authority: JP
Inventors: Louis C Philippe; ルイス・シー・フィリップ; Harley A Borders; ハーレイ・エー・ボーダーズ; Kenneth A Mulderink; ケニス・エー・ムルデリンク; Pierre Bodelin; ピエール・ボデラン; Patrick Recourt; パトリック・ルクール; Lahoen Ougarane; ラーエン・ウガラーンス; Remi Tsiava; レミ・ツァバ; Bernard Dubi; ベルナール・デュビ; Laurent Rio; ローラン・リオ
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 1995-07-17
Filing date: 1996-07-17
Publication date: 1997-05-02
Anticipated expiration: 2016-07-17
Also published as: DE69632666D1; JP3989984B2; CN1195172C; DE69632666T2; US6068468A; CA2181292A1; CA2181292C; US5833447A; JP2007232364A; CN1148151A; EP0754912B1; ES2220965T3; EP0754912A3; JP4081129B2; EP0754912A2

Abstract

(57)【要約】【課題】炎の長さと形状を改善するための制御を行え
る燃焼方法及びバーナーアセンブリに代表する燃焼装置
を提供する。【解決手段】少なくとも１つの燃料インレットから燃
料流動体を搬送する手段(燃料キャビティ(1a,1b,1c))
と、少なくとも１つのオキシダントインレットからオキ
シダント流動体を搬送する手段(オキシダントキャビテ
ィ(3a,3b))とを有し、これらの流動体を燃焼室中に供給
するために、所定個数を所定位置に設けた燃料用とオキ
シダント用のインジェクタの配置構成において、燃料流
とオキシダント流とに所定の角度を付けて生成される２
つの面(2)(4)が交差するよう設定して、この混合気体を
点火燃焼させることにより、ＮＯxの少ない火炎の幅、
長さ及びその輝炎の状態を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱炉の燃焼室
（チャンバ）に燃料とオキシダント（過酸化物質）と流
れを分離して導くための分離形のインジェクション（噴
射・噴霧）を含む燃焼プロセスおよびその装置に関し、
例えば、オキシダントと共に燃料が広い範囲の輝炎で燃
焼する際にこのオキシダントと燃料の燃焼により窒素酸
化物（ＮＯx）の量を削減する燃焼方法およびその燃焼
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、工業上の高温プロセス、例えば、
ガラス又はフリット(窯ゆう薬)の融解や、鉄金属や非鉄
金属材の融解は、様々の自然そのままな原料を、高温溶
融産物（ホット・モルテンプロダクト）に変えるために
多くのエネルギを使っていた。そして、部材を包囲する
ケースに蓄積され成形されるか、又は、この工業上のプ
ロセスの更なるステージ工程に供給される。この様な運
用は通常、大型の加熱炉において行われ、１日における
モルテンプロダクトが毎日５００トンほど生成される。
化石燃料、例えば、天然ガスや、アトマイズ、例えば、
噴霧された燃料オイルや、プロパン又はそれらに類する
ものの燃焼においては、酸素を混入する好適な方法がエ
ネルギー供給の方法として有る。それらの内の幾つかの
場合、燃焼は電気的な加熱の助けにより行われる。

【０００３】通常、燃料およびオキシダントは、炎を生
成するためにバーナーを通過して加熱炉に導かれる。炎
からのエネルギーの金属／非金属材への伝搬は、その材
料表面における対流との組合せでその溶融を結果的に生
じさせると共に、もし仮にその部材が輻射に対して透過
であれば、その表面またはその内部への放射・輻射が行
われる。炎は極めて高い放射・輻射源である（だたし通
常は、輝炎として生ずる）。よって、これらの炎はその
高い熱伝搬を提供してくれるので、更に高い燃焼効率で
好適に利用される。

【０００４】炎の加熱のためには、金属／非金属材の表
面の上部に供給された炎からのエネルギーであっても保
有することが勿論極めて重要である。しかしながら、加
熱炉には熱い部位と冷たい部位が混在するが、これは望
ましいことではない。このような状態の加熱炉内で融解
された材料を伴う産物の品質はしばしば劣悪なものとな
る。例えば、モルテンガラスの浴槽においては、冷たい
部位にガラス石が在り、一方、熱い部位にはガラスの促
進された揮発物が在るとする。また、広い幅の炎は勿
論、ガラス浴槽全体を良好な熱状態に保つために必要と
される。

【０００５】多数の国、特に米国では、ＮＯxの発生に
鑑がみてその排出制限が益々厳しくされてきた。よっ
て、ＮＯxの構成(フォーメーション)が制限されるよう
な燃焼技術の開発が重要である。極めて高温なプロセス
においては、ＮＯxの構成が炎や加熱炉の高温部におけ
る酸素と窒素の分子の長い滞留時間によって促進され
る。オキシダントの気体として、実質的に純粋な酸素
（９０％のＯ₂、またはそれ以上）を代用することは、
９０％程度のＮＯx発散の削減に極めて有効であること
が証明されている。これはすべての窒素分が無くなるか
らである。しかし、実質的に純粋な酸素による気体の代
用は火炎温度の上昇をもたらす。よって、この気体との
燃焼により全体として減少しても、加熱炉内に酸素を伴
う窒素の活性化された高温部を生じる。勿論、加熱炉か
らすべての窒素を排除することは実際上は可能である。
なぜならば、工業用は気密性はあまく、燃料は常に窒素
を含み、酸素は非冷却の資源、例えば、Vacuum Swing A
dsorption plant（VSA）で生成された酸素が供給され
る。

【０００６】加熱炉のための燃料及び酸素の従来の燃焼
方法は、いわゆる「オキシーフュエル」混合バーナーを
用いている。この従来のバーナーは金属製であり、燃料
とオキシダントの入口を備えて酸素分子を集中的に供給
している。また、このバーナーのチップに配されたマル
チプル・インジェクタへ続く分離した同軸なチャネル
（溝）で燃料等の流れを搬送する手段を有する。

【０００７】これらバーナーの１つの欠点は、その先端
の狭いペンシル形状で加熱炉内に高温の炎を生成する結
果、加熱炉が融解する高温に達しないように冷却する必
要がある。例えば、水を循環させて冷却する方式の装置
が英国特許１,２１５,９２５号に開示されている。しか
し、加熱炉の大気に蓄積する蒸気が含まれる場合は、冷
却用のジャケットには分離・腐食の問題が生ずる。

【０００８】ガス冷式バーナーは水冷式バーナーを改良
したものであり、バーナー本体は、例えば、耐火レンガ
を用いた耐火ブロックで放射熱が防がれる。この形状
は、加熱炉の向きに開口された実質的に円柱形を成して
いる。バーナーは加熱炉の後ろに登載され、キャビティ
に配された燃料とオキシダント用の集中型のインジェク
タが加熱炉内壁から引っ込んだ状態に含まれている。こ
れらのレンガやバーナーは周辺を環流するガス流によっ
て冷却される。この様なバーナーについては、例えば、
米国特許(USP)５,３４６,３９０号および米国特許(USP)
５,２６７,８５０号に開示されている。このタイプのバ
ーナーによれば、加熱炉に達する前に燃焼が開始する。
つまり、火炎はこの中に閉じ込められ細い軸対称のジェ
ット流になって、加熱炉中の融解対象物を不十分に包囲
する。これらの炎は高温であり多量のＮＯxを発生す
る。この理由の１つは、燃料と酸素が希釈されること無
く直接的に結合することに起因する。

【０００９】バーナーを冷却するこれらのガスの他の欠
点は、火炎が過熱して加熱炉壁面に損傷を与えることで
ある。この原因は炎がこの壁自体から始まる故である。
この炎の基での再循環領域は、勿論、この加熱炉の大気
と壁材とが化学反応する際に、この耐火構造体自体を加
熱する結果、加熱炉の耐用年数を減ずる。

【００１０】英国特許番号１,０７９,８２６号および、
米国特許番号５,２９９,９２９号は、フラッタ(平坦)炎
を得るために、酸素と燃料用の多数のインジェクタを平
行に含むバーナーの例を開示している。確かにこれは融
解物の包囲する事に関しての改良をもたらすが、なお多
くのＮＯxを発生する。これらのバーナーの他の欠点は
平坦な炎を得るためには、装置が機械的に複雑であるこ
とである。

【００１１】また、分離して離間するインジェクタから
燃料とオキシダントを燃焼室に流出させて、耐火構造体
に狙いを定めて、炉壁から離れた処から火炎を生成する
ことも知られている。例えば、燃料とオキシダントのジ
ェット流がある角度で加熱炉内に噴射されるような装置
の一例が米国特許番号５,３０２,１１２号に開示され、
燃焼効率の向上と炎の短縮化が図られた。しかしなが
ら、このバーナーの炎は高温で多量の窒素酸化物が炉内
に作られる。そこで、この高温度を低下させ、ＮＯxの
生成を減少させるための、米国特許番号４,３７８,２０
５号が開示されており、燃料および／またはオキシダの
ジェット流を高速化し、これらの分離に用いて実際の燃
焼以前に希釈している。しかしながら、このバーナーで
生成された炎のほとんどは不可視火炎である事が、コラ
ム９，５８〜６５行に述べられている。よって、燃焼領
域の位置を決定および／または制御することは、この炉
のオペレータには極めて困難であると共に危険である。
また、このバーナーの他の欠点は、燃焼の液滴同伴(エ
ントレイメント)が炉内を再循環するガスの流れを生み
出すことにあり、加熱炉の耐火壁へガスを強力に高圧力
で供給できるようにすることである。

【００１２】また、高速のオキシダントジェット流を用
いることは当然、高圧のオキシダントの供給が必要とな
り、これはオキシダントガスの高圧生成または供給を意
味する（但し、燃料は通常は高圧である）。オキシダン
トガス、例えば低圧酸素ガスは、前述のＶＳＡユニット
によって供給されるので、加熱炉内に入る前に再度圧縮
しなければならない。

【００１３】今日、通常使用されているバーナーは、液
体燃料のスプレーによるガス状気体燃料または液体燃料
を使用するように設計されているが、これらを同時また
は、容易に切り替えて使用することはできない。

【００１４】液体燃料には、燃焼技工のそれ自体の問題
がある。液体燃料は通常、アトマイズ（例えば、微小滴
化）されるが、このアトマイズ処理のためには異なる数
種の技術が存在する。これらは液体燃料流動体の微小滴
（「スプレー」とも呼ぶ）のジェット流を生成すること
が目的である。

【００１５】液体燃料は液体の状態にあるが特に引火性
ではない。つまり、ガス状気体の場合のみ、酸化作用に
よって迅速な火炎の発生を提供できる。もし、燃料によ
って安定な炎を求める際、その大気温度において、液体
または粘性は基本的な難しさとして、火炎内部において
酸化作用を促すため「鋭敏な状態」における迅速な気化
を行うことである。

【００１６】この「鋭敏な状態」を達成するのに一時的
に用いられた方法は、燃料のアトマイジングで微小滴の
形態に構成されている。すなわち、与えられた燃料の量
に関しては、液体燃料の液体表面の量を実質的に増加さ
せることが可能になる。（すなわち、滴が微小になるに
従って、界面蒸発の場所が大きくなる）。

【００１７】簡単には、液体のアトマイゼーションを達
成するための３つの主要な手法が存在する。

【００１８】１．動く機械要素のエアーと(共に)、流
動体を細断すること、を含む、ローテーティング・カッ
プ・アトマイゼーション。

【００１９】２．化学的なアトマイゼーションにおい
ては、燃料が極めて高圧（１５〜３０bars）に圧縮さ
れ、それを高い運動エネルギーにする。

【００２０】このエネルギーは、その液体が外気に接触
し分離して、その結果、微小滴が形成される。

【００２１】３．ガス状流動体に施されるアトマイゼ
ーションは、セーブした高圧（２〜６bars）で達成され
ると同様な結果を達成するのに利用できる。

【００２２】つまり、これを単純化すると、ガス状流動
体に対するアトマイゼーションは２つのタイプに分類で
きる。すなわち、液体燃料と微小滴化された流動体とが
アトマイザヘッドの内側または外側の何れに接触してい
るか否かに基づいて分類できる。これらのタイプは「内
側アトマイゼーション」および「外側アトマイゼーショ
ン」と称して参照できる。

【００２３】この「内側アトマイゼーション」は、エマ
ルジョン・チャンバ内に液体燃料とアトマイジング流動
体とを閉じ込めることが特徴である。この２つの流動体
のチャンバへの導入モードは様々に変更可能であるが、
このチャンバから出るエマルジョンの特性には直接的な
影響を与える。同様に、このチャンバの内部形状（例え
ば、全容積、生成回転のための遠心ファン、入口や出口
の個数と直径、等）もまた、燃やされる前の燃料／アト
マイジング流動体の混合体の特性に影響を与える。

【００２４】アトマイジングのこのモードは、良好なア
トマイゼーションの質を生じさせる。つまり、極小の粒
子から成るエマルジョンが狭い小径に極小サイズで分布
する。与えられた燃料の供給レートにおいては、このエ
マルジョンの質は、そのアトマイジング流動体の供給レ
ートおよび、アトマイジング・チャンバの内部の圧力レ
ベルの関数となる。

【００２５】一方、「外側アトマイゼーション」は、閉
込みエンクロージャの外部に生ずる２つのフェーズ、す
なわち２相の接触する処において、エマルジョンは主
に、そのアトマイジング流動体によって液体燃料のジェ
ット流が分割されるこで生成される。これら２つの流動
体の為の出口の形状は、そのアトマイジングの質を決定
的に影響し、微小滴のサイズは広い直径の分布・分散に
表れる。（小さい粒子と大きい粒子の同時期における共
存）。

【００２６】液体燃料のアトマイゼーションの分野にお
いては、発明の為に重要な要旨が欧州特許番号０６８７
８５８Ａ１に出版されている。これは、非常に狭い角
度（１５°以下）の外部アトマイゼーションデバイスに
ついての権利を請求している。この件では特に、アトマ
イジング流動体と液体燃料との間の角度は５°〜３０°
であれば良好であることを請求している。

【００２７】また、液体燃料のアトマイゼーションデバ
イスに関する他の開示は、欧州特許番号０３３５７２８
Ａ３にみられる。これは、メインのコンジットから数
本に分岐したコンジットの促進部を通って流動体を燃焼
室へ誘導する装置を開示している。低圧て運用されるバ
ーナーの必要性が１つあり、特に、オキシダントガスの
ためのもので、広くて平坦で且つ、ＮＯxの発散が削減
された輝炎を生成することであり、加熱炉に使われる炎
の長さを制御できるようなものである。

【００２８】また、従来技術においても同様なニーズは
あり、例えば、ガス状燃料や液体燃料が同時または交代
に燃焼可能な特性を有するバーナーが求められていた。

【００２９】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来か
らこの分野には運用上において不具合となるまだ解決さ
れない多くの課題が存在している。

【００３０】そこで本発明の目的は、上述したような従
来技術の不具合を最少化し、またはそれらを解消するこ
とのできる改良された燃焼方法とその燃焼装置を提供す
ることにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ために、次のような手段を講ずる。

【００３２】すなわち、本発明の１つの態様によれば、［１］燃料をオキシダント（酸化物質）と共に燃焼さ
せる燃焼方法は、ａ）オキシダント流動体の流れの供
給を提供するステップと、ｂ）前記オキシダント流動
体の流れを、燃焼チャンバ内に噴射して少なくとも１つ
のオキシダント流動体の流れを生成するステップと、
ｃ）１つの燃料流動体の流れを提供するステップと、
ｄ）前記燃料流動体の流れを、前記燃焼チャンバ内に
噴射して少なくとも２つの燃料流動体の流れを生成する
ステップと、ｅ）前記燃焼チャンバ内において、少な
くとも２つの噴射された燃料流動体の流れにより実質的
に平坦なシート状の幕体を第１平面として生成し、少な
くとも２つの噴射されたオキシダント流動体の流れで、
実質的に第１の燃料流動体の流れ平面（第１平面）に供
給するステップと、ｆ）前記燃焼チャンバ内におい
て、前記オキシダント流動体の流れを第２平面として生
成し、前記燃料流動体の流れのシート状の幕体（第１平
面）と交差するステップと、ｇ）前記燃焼チャンバ内
において、前記オキシダント流動体と前記燃料流動体を
燃焼させるステップと、から成ることを特徴とする燃料
およびオキシダント流の分離噴射を含む燃焼方法を提供
する。

【００３３】また、本発明のその他の態様により次の手
段を講じる。

【００３４】［１７］耐火ブロックは、オキシダント
および燃料の資源に接続する流れに接合されて成り、前
記耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞれ
の入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは
更に、複数の燃料キャビティと、第１平面を定義する少
なくとも２つの燃料キャビティと、第２平面を定義する
複数のオキシダントキャビティを有し、前記燃料キャビ
ティは前記オキシダントキャビティよりも多数在って成
り、改善された炎長および炎形状の制御を有することを
特徴とするバーナー・アセンブリを提供する。

【００３５】［２５］耐火ブロックは、この下方位置
に燃料を加熱炉の燃焼チャンバに噴射するための３つの
キャビティを有し、この上方位置には加熱炉の燃焼チャ
ンバに前記オキシダントを噴射するための２つのキャビ
ティを有していることを特徴とするバーナー・アセンブ
リを提供する。

【００３６】［４９］改善された炎長および炎形状制
御を有するバーナー・アセンブリであって、耐火ブロッ
クは、燃料およびオキシダントのそれぞれの入口端部
と、出口端部とを有し、耐火ブロックは更に、単一の燃
料キャビティと、複数のオキシダントを有し、オキシダ
ントキャビティは、第１オキシダント平面を定義し、２
つの燃料キャビティと、第２オキシダント平面を定義す
る複数のオキシダントキャビティを有し、耐火ブロック
の上方部であり、燃料キャビティの上方に配設されて成
ることを特徴とするバーナー・アセンブリを提供する。

【００３７】［５０］改善された炎長および炎形状制
御を有するバーナー・アセンブリであって、耐火ブロッ
クは、燃料およびオキシダントのそれぞれの入口端部
と、出口端部とを有し、耐火ブロックは更に、複数の燃
料キャビティと、複数のオキシダントキャビティを有
し、オキシダントキャビティの少なくとも２つは、１つ
のオキシダント平面（即ち、第１オキシダント平面）を
定義して耐火ブロックの上部に配設され、燃料キャビテ
ィの上にあり、１つの燃料平面（即ち、第１燃料平面）
を定義し、ここには、少なくとも複数の燃料キャビティ
が、１つの第２オキシダント平面を定義する複数のオキ
シダントキャビティを有し、第２オキシダント平面にお
ける少なくとも１つの前記オキシダントキャビティの１
つは、対応するオキシダントキャビティの直径よりも小
さい口径を有する１つの燃料インジェクタをその中に有
することを特徴とするバーナー・アセンブリを提供す
る。

【００３８】［５２］オキシダントキャビティが１つ
の「非円形」出口を有することを特徴とするバーナー・
アセンブリを提供する。

【００３９】［１２］隣接するオキシダント流動体の
流れは最終的な分岐角度を１５°よりも小さいことを特
徴とする燃焼方法を提供する。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施例について説明する。

【００４１】Ｉ．概要：本発明の一態様によれば、燃
焼プロセスおよびそのための装置は、例えば、真空スイ
ング吸着酸素生成装置のように、低圧のオキシダント供
給圧力で運用するために提供される。この低圧のオキシ
ダントとは、１０５０００〜１７００００ Pa(絶対圧
力)（５０m bar 〜０．７bar/相対圧力）程度の圧力を
意味する。

【００４２】本発明によれば、燃料およびオキシダント
が、バーナーアセンブリ内の分離したキャビティを通っ
て加熱炉に導かれる。ここでの「燃料」とは、本発明に
よれば例えば、メタン、天然ガス、液化天然ガス、プロ
パン、噴霧オイルまたは、これに類するものであり、ガ
ス状または液状で常温（２５℃）又は予め加熱された形
態のもののいずれかである。また、ここでの「オキシダ
ント」とは、本発明によれば例えば、少なくとも５０％
の酸素モル濃度を伴う１種類のガスを意味し、少なくと
も５０％vol.の酸素・濃縮のエアーや、酸素、例えば
「工業用」純粋酸素（９９．５％）を含む気体である。

【００４３】なお、この純粋酸素は、低温エアー分離プ
ラント又は、前述の真空スイング吸着プロセス（８８％
vol.Ｏ₂又はそれ以上）により生成された非純粋な酸
素、又は、エアーや他のソース・資源から例えば、ろ
過、吸着、薄膜分離、またはこれらに類する手法によっ
て常温か予め加熱された形態で余熱され生成された「非
純粋」な酸素である。

【００４４】ここで定義した「キャビティ」とは、セラ
ミックブロック又は加熱炉の隔壁を通る通路であり、好
適には円筒形状の断面を有している。なお、この他の形
状でも使用される。例えば、方形、三角形、楕円体、楕
円形等でもよい。また、インジェクタは、その対応する
キャビティに添った外形状を有する中空部材としてここ
では定義され、これは、溶解・溶融バーナーブロックの
使用に伴い延長して対応するキャビティに配されてい
る。インジェクタは、金属チューブ、セラミック製終端
材を伴う金属チューブ又はパイプ、セラミックチュー
ブ、又はそれらの組合せから成る。このインジェクタの
チューブの為に適するセラミック材は、アリミナ、ジル
コニア、イットリア、シリコンカーバイトおよびこれに
類する材料である。なお、このインジェクタが金属であ
る場合は各種のステンレス鋼も利用できる。金属インジ
ェクタは熱防御用の耐火コーティングが施され、例え
ば、セラミックインジェクタの為の前述の材料も利用で
きる。

【００４５】なお、このようなインジェクタは絶対的に
必要なものではない。例えば、セラミックやその他の高
温に耐え、しかもガスがブロックを通過しようとする浸
透を防ぐ材料によって、このキャビティがカバーまたは
コーティングされていれば上述の様なインジェクタは不
要であろう。

【００４６】これらのインジェクタは、加熱炉を通って
キャビティ内に開口されインストールされているか、耐
火またはセラミックブリックが加熱炉の隔壁にマウント
されている。数種の実施例においては、このインジェク
タの長さは、バーナーブロック内のキャビティ自体の長
さに対応するに十分な長さに延長され作られている。即
ち、この長さは、燃料又はオキシダントの流れがインジ
ェクタからキャビティ内へ達し、次にこのキャビティか
ら加熱炉の燃焼チャンバまでの長さである。

【００４７】このように、本発明の数種の実施例では、
キャビティの幾何形状によって伝搬されるガスの流れの
方向の変化が生ずる以前にその流れを止める。

【００４８】一方、他の実施例においては、このインジ
ェクタは、耐火ブロックの外部に突出してもよく、その
燃焼チャンバ内に在ってもよい。また、その他の実施例
ではインジェクタがまったく存在しなくともよい。

【００４９】燃料のインジェクション、即ち噴射は、少
なくとも２つ、好適には単独な１つで形成されており、
キャビティはその軸を好ましくは同一な平面になるよう
に配し、更にこれを「第１平面（燃料面）」と呼び、参
照している。燃料およびオキシダントのアウトレット
(出口)は物理的に分離され、幾何学的に配置されてお
り、これら燃料流動体の流れおよびオキシダント流動体
の流れを、それぞれ燃料流動体の流れとオキシダント流
動体の流れとが成す「角度」および「速度」が、その燃
料の燃焼状態において安定的に、広くかつ輝く炎（以
下、輝炎と称す）になるように、それらの流れを伝搬さ
せるため配設されている。

【００５０】好適実施例においては、燃料キャビティは
初期的角度において偏向し、次にこの初期の偏向角度
（分岐角度）は、この燃料が最終的な偏向角度まで至っ
て燃焼チャンバに入る直前まで徐々に増加する。ただし
この最終的角度は、初期の偏向角度よりもわずかに２〜
３°だけ大きい。なお、隣接する２つのキャビティ間の
好ましい最終角度は３〜１０°の間にある。また、燃料
が加熱炉内に入る時の、キャビティの肢の間隔ｌは、第
１平面における各燃料インジェクタの内径ｄの４〜１０
倍であることが好ましい。この第１平面は、融解表面に
対して必ずしも平行である必要はない。例えば、燃料イ
ンジェクタ又はキャビティが円形でない場合は、この値
「ｄ」はその断面の領域を表す等価な値である。燃料キ
ャビティからの燃料噴射（ジェット流）は１つの燃料
「シート」（即ち、薄膜）を形成する。燃料から成るこ
の「シート」によれば、燃料が実質的に連続して形成さ
れた霧幕(即ち雲)（但し、液体の場合）または、燃料ガ
スであることを意味し、第１平面の角度が最大で１２０
°、好ましくは２０°〜６０°であり、そして好ましく
は、燃料キャビティの長手方向の軸に対して対称であ
る。また、この燃料ガスのキャビティ中における速度
は、好ましくは少なくとも１５ｍ／ｓである。

【００５１】本発明の１つの好適実施例によれば、燃料
流動体の「シート」が加熱されるべきその表面の上部に
生成されるとき、１つのプロセスが提供される。なお、
この加熱は、例えば、１つの最終的な角度が１５°より
も少なくとも２つの燃料キャビティの手段により行わ
れ、この燃料キャビティは第１平面に内に在り、オキシ
ダント流動体は燃料流動体の速度よりも遅い速度、（好
ましくは、加熱されるべきその表面の上部に生成される
ときに６０ｍ／ｓを超過しない速度）を有し、好ましく
は、少なくとも２つの酸素キャビティと、最終的角度が
１５°よりも小さくなるような２つの隣接する酸素キャ
ビティとを伴っている。

【００５２】これらのキャビテチィは、好ましくは第２
平面内に配され、この面は燃焼チャンバ内における第１
平面に集中し且つ交差する。この燃料シートと交差する
低速度のオキシダント流動体ジェット流は、その燃料シ
ートに沿って燃料の流れを引きずり、このシートに沿っ
て延長された１つの燃焼ゾーンを形成する。したがっ
て、燃焼チャンバの燃焼ゾーンの先頭においては、燃料
が豊富な部分が、その燃料の霧幕の下方に形成され、こ
の部分は極めて多量のススが生成される。このススおよ
び燃料は次に、オキシダントにより累進的に酸化処理さ
れ、この燃焼ゾーンに沿って発散される。

【００５３】例えば、次のように実施する。すなわち、
燃料をオキシダントと共に燃焼させる燃焼方法を、ａ）
オキシダント流動体の流れの供給を提供するステップ
と、ｂ）前記オキシダント流動体の流れを、燃焼チャ
ンバ内に噴射して少なくとも１つのオキシダント流動体
の流れを生成するステップと、ｃ）１つの燃料流動体
の流れを提供するステップと、ｄ）前記燃料流動体の
流れを、前記燃焼チャンバ内に噴射して少なくとも２つ
の燃料流動体の流れを生成するステップと、ｅ）前記
燃焼チャンバ内において、少なくとも２つの噴射された
燃料流動体の流れにより実質的に平坦なシート状の幕体
を第１平面として生成し、少なくとも２つの噴射された
オキシダント流動体の流れで、実質的に第１の燃料流動
体の流れ平面（第１平面）に供給するステップと、ｆ）
前記燃焼チャンバ内において、前記オキシダント流動
体の流れを第２平面として生成し、前記燃料流動体の流
れのシート状の幕体（第１平面）と交差するステップ
と、ｇ）前記燃焼チャンバ内において、前記オキシダ
ント流動体と前記燃料流動体を燃焼させるステップと、
から構成した燃料およびオキシダント流の分離噴射を含
む燃焼方法を実施する。

【００５４】さらに、本発明は、燃料および／又はオキ
シダントの軸方向の噴射を伴う、炎のスタビライゼーシ
ョン（即ち、安定化）も提供する。

【００５５】本発明の他の実施例によれば、更なる燃料
キャビティを有することも可能であり、例えばこれは第
２の燃料平面に配され、そして第１燃料平面の下方であ
りしかも、その平面に平行かわずかにその第１燃料平面
に集中するように配されてもよい。また、オキシダント
流動体の噴射は少なくとも２つ作られ、好ましくは、単
独で、キャビティの軸は同様ないわゆる「第１オキシダ
ント平面」と呼ぶ面に配されている。なお、オキシダン
トキャビティのティップ間の軸間隔Ｌは、好ましい最終
角度は３〜１０°の間にある。また、燃料が加熱炉内に
入る時のキャビティの肢の間隔ｌは、第１平面における
各燃料インジェクタの内径Ｄ（又は、前述に「ｄ」とし
て定義した値）の２〜１０倍であることが好適である。
これらの２つの隣接するオキシダントキャビティは、最
終的な偏向角度が（その流れの方向において）０〜１５
°、好ましくは、０〜７°である。これらのキャビティ
におけるオキシダントの速度は、第１オキシダント平面
のキャビティにおける燃料の速度よりは遅く、例えば好
ましくは、６０(ｍ／ｓ)よりは遅い。また、本発明の数
種の実施例では、オキシダントキャビティは、通称「ス
ワーラー」と呼ばれる「うず流(渦流)」を含み、そのオ
キシダント・スワーリングモーション（即ち、渦流動
作）をそのオキシダントの流れに与えて、燃焼ゾーン内
のオキシダントの流の発散を増加させ、オキシダントと
燃料との間の更なる混合を図るものである。最適な渦流
は、金属性フィンまたは、ツイストされた金属製のツイ
スト帯を、そのキャビティまたはインジェクタに配置さ
れている。

【００５６】この燃焼システムにより使用される燃料と
オキシダントの総量は、燃料の流れの完全燃焼をもたら
すために必要な酸素の理論上の化学量論の流れとして、
０．９５〜１．０５の範囲にある。

【００５７】また、この記述の他の表現としては、０．
９５〜１．０５の範囲の「燃焼レシオ」であるとも言
う。

【００５８】第１燃料平面と第２（オキシダント）平面
との間の角度αは、０〜２０°であり、第１燃料平面と
第２（オキシダント）平面は、燃焼チャンバに向かうに
従って集中している。また、第１燃料平面と第２（オキ
シダント）平面との間の距離ｈは、そのキャビティの出
口における鉛直面における直径Ｄの少なくとも２倍に等
しい。なお、ここでは第１燃料平面が実質的に水平であ
ると仮定した場合である。

【００５９】また、次のように実施する。すなわち、少
なくとも２つの燃料流動体キャビティと、少なくとも１
つのオキシダント流動体キャビティと、少なくとも１つ
の噴射出口面を有し、この面では、燃料流動体キャビテ
ィの少なくとも１つ、又は、前記オキシダント流動体キ
ャビティの少なくとも１つ、又はこれら流動体の両方が
共に集束するようにして燃焼させるバーナー・アセンブ
リであって、ａ）オキシダント流動体の流れを供給す
る手段と、ｂ）少なくとも１つのオキシダント流動体
の流れを生成するため、前記オキシダント流動体の流れ
を少なくとも１つのオキシダント流動体キャビティに噴
射する手段と、ｃ）１つの燃料流動体の流れを供給す
る手段と、ｄ）前記燃料流動体の流れを、少なくとも
２つの燃料流動体の流れとして生成するため、少なくと
も２つの燃料流動体チャネル（狭溝）に噴射する手段
と、ｅ）前記オキシダント流動体の流れおよび前記燃
料流動体の流れの方向は、実質的に燃焼領域において集
中および交差し、少なくとも２つの隣接する燃料流動体
チャネルの方向は分岐して構成することを特徴とするバ
ーナー・アセンブリを実施する。

【００６０】図１には、上述の２つの平面の配置構成が
図示されている。本発明の燃焼バーナーアセンブリの第
１の溶融ブロック要素５が、図１に示され、（第１平面
２の中に）３つの燃料流動体キャビティ１ａ，１ｂ，１
ｃおよび、第２平面４の中に２つのオキシダント流動体
キャビティ３ａ，３ｂを有している。この第１および第
２平面（２および４）は、角度αを成す。また、３つの
燃料流動体キャビティ１ａ，１ｂ，１ｃは、それぞれ隣
接する同士の間で同じ角度βを成している。好ましく
は、中央の燃料キャビティ１ｂの軸は、溶融ブロック５
の出口面１０に対して垂直である。

【００６１】図２は、図１のブロック５の正面図を示し
ている。図示の如く、ｄは、出口（ガズ噴出面）１０に
おける燃料キャビティｌａ，ｌｂ，ｌｃの直径を表し、
ｌは、出口１０における当該燃料キャビティに対応する
軸間隔を表し、Ｄは、出口１０におけるオキシダントキ
ャビティ３ａ，３ｂの直径を表し、Ｌは、出口１０にお
ける当該オキシダントキャビティに対応する軸間隔を表
し、”ｈ”は、出口１０における当該第１平面２と第２
平面４との間隔を表している。なお、ここに図２を参照
して記述されたすべてのディメンジョンは、使用される
燃料の種類に基づいて変更されてもよいことがわかる。
例えば、燃料オイルが用いられる場合は、間隔ｈは、燃
料として天然ガスが用いられた場合に比べて大きく設定
され得る。

【００６２】図３には、図１又は図２に示すような設定
の燃焼システムの運用を側断面図で示し、図４には、図
１〜図３のシステムを斜視図で示している。図３を参照
すると、燃料「シート」または「霧幕」と呼ぶものが、
第１平面２（燃料面）における燃料キャビティから噴出
する燃料流動体によって形成される。また、オキシダン
ト６のジェット流が第２平面４（オキシダント面）のキ
ャビティから噴出し、加熱炉の燃焼チャンバ７０内の燃
料シートと交差する。このオキシダントの交差を伴う燃
料の燃焼は互いに交わって融解体の上方に炎８を生成す
る。燃焼プロセスの初期の段階では、この炎の下部は濃
い燃料の状態であり、これは、カーボン粒子（即ち、ス
ス）の構成を生み出してその炎の輝きを強調する。これ
は本発明の１つの特徴である。すなわち、一平面に燃料
を散布し、そして、溶解又は融解部位の全体に対して実
質的に平行な平面または「シート」状の面を作り、そし
て、この「シート」の方向へ酸素を上方から指向させ、
続いて、この燃料流動体とオキシダント流動体とが互い
に交差する所の間で所望する燃焼が起こる。これら２平
面の交差する以前には、それらのフロー（流れ）はまっ
すぐに成層され、その炎（但し、溶融部に近い炎）の下
部は特に燃料が濃縮であり、よって、燃料過剰であるの
でその高温の炎によりそれがクラックされる故にその付
近でススが生成される。このススはまた、それらの平面
が交差する所より先方にガス状の気体によって再度利用
されて、益々明るく輝く炎でさらに再燃(reburned)され
る。

【００６３】図１〜図３に示された配置構成は、試験的
な寸法（幅１m × 長さ２．５m）の方形または矩形の加
熱炉でテストされた。この加熱炉は、補助的な酸素・天
然ガスバーナーの助けによって８２０℃（１５００゜
Ｆ）以上に加熱された。加熱炉の温度が充分に高い状態
になると、本発明の燃焼システムは始動され、一方、補
助的なバーナーは止められた。観測ポートを有する加熱
炉の側面から炎が観測された。図１に示した耐火ブロッ
クを含むこのバーナーアセンブリは、（例えば、９０
度）回されて、観測ポートからその炎の状態が見やすく
なるように調整される。経験したすべてにおいては、天
然ガスキャビティの第１平面は、加熱炉の壁（側壁また
は底壁）の１つに平行であった。

【００６４】テストされた燃焼システムは、燃料流動体
として３２nm³/hr（１２００scfh）の天然ガス流およ
び、オキシダント流動体として６５nm³/hr（２４００sc
fh）の純粋酸素流が使用され、この加熱炉上において１
００m barの圧力の基で行われた。これは「燃焼レシ
オ」が１であることを表す。また、酸素キャビティ間の
間隔Ｌは１５cmであり、その天然ガスキャビティ間の角
度は５度であった。第１平面と第２平面との間隔ｈは
２．５cm 〜１０cmで変更することも許される。さら
に、２つの酸素キャビティに関する角度も０〜５度で変
更できる。このキャビティは、セラミック窯(ムライト)
チューブ製のインジェクタを含む。なお、ステンレスス
チール・チューブも既にテストされた。すべてのキャビ
ティは、耐火部材（これは例えば、耐火ブロック５とし
て参照される部材）に貫通して配されていた。この天然
ガスキャビティの直径は、０．９２５cm 〜１．５８cm
（０．３６４および０．６２２インチ）で変更さ
れ、流動体の速度が４４m/s，２６m/s，１６m/sになる
ように設定された。また、酸素キャビティの直径は、
１．９cm 〜２．６６cm（０．７５および１０．４９イ
ンチ）で変更され、酸素流動体の速度が１６m/s，２７m
/s ，３１m/sになるように設定された。燃料ガス中のＣ
Ｏ、Ｏ₂、ＣＯ₂およびＮＯxは、継続的にモニタされ
た。過剰な酸素を伴う同様な条件および、加熱炉のリー
ク（即ち、漏れやエアー入来）は、全テスト期間中にわ
たって、様々な組成からのＮＯxの発散が比較され得る
ように調整された。加熱炉の平均温度は、全テストにお
いて１４５０℃であった。また、サンプリング・プロー
ブは加熱炉の中に挿入され、ブロック５からの２メータ
ーの距離で、炎の中のローカルなＣＯの集中が測定する
ために設けられた。このサンプリングプローブにより低
い値に測定されたＣＯの集中は、短い炎を表している。
この加熱炉のための短い炎によって表される他の事項と
しては、相対的に低い温度の炉筒ガスの存在である。

【００６５】勿論、試験的なこの加熱炉においてテスト
されたものには、ポストミックスタイプの酸素−天然ガ
スバーナーがあり、類似概念の「チューブの中にチュー
ブが在る」デザインのもの、すなわち、環状の酸素シス
テムによって包囲された天然ガスのインジェクションで
ある。このバーナーは１つのレファレンスとして使用さ
れたものである。またこのバーナーは加熱炉の壁に取り
付けられ、炉筒ガス中に５００ ppmのＮＯxを生成す
る。

【００６６】本発明によるシステムのためには、例え
ば、間隔ｈが２．５cmに等しい場合、および、２つの平
面の成す角度が０度に等しい場合には、１つの安定した
炎が生成され、そのバーナーブロックから取り外(detac
hed)される。なお、燃料ジェットと酸素ジェットとの極
めて良好な混合の生成が在った。炎長は、特に燃料速度
が酸素速度の２〜４倍である場合に、短い値（例えば
１．５ｍ）を示した。また、ＮＯxの集中は４００ ppm
である。その炎は、わずかにレファレンスの炎に比べて
広いように示された。

【００６７】間隔ｈが増加した場合（まだα＝０°に保
持されている場合）、天然ガスと酸素との混合が遅延
し、その炎の中に幾らかのススが形成された。ｈ＝８cm
の場合には、炎は極めてそのボリュームを増すと共に、
非常に長くなった。ススは、バーナーがインストールさ
れたブロックから２メーター離れた所に設けられた水冷
のサンプリングプローブには、多量のススが発生した。
その炎は目に見えたが、炎の明るさ等の程度は、その炎
の状態が不安定であったので定義することは困難だっ
た。加熱炉の圧力は、この不安定度により、重要な圧力
変動(フラクチュエーション)であることを呈した。ＮＯ
xの発散は６０ ppmまでに劇的に削減された。しかし、
燃焼の質的要素は相対的に劣化するように見えるたが、
燃料ガス中にはＣＯの残留が無かった。

【００６８】また、ｈ＝８cmの場合に、第１平面と第２
平面との成す角度が５°，１０°および２０°である
場合に、その炎の安定性の改善が得られた。角度α＝２
０°がベストな安定性を与えてくれた。一方、この２０
°を超過して増加する角度においては、発生するススの
量および炎の輝きの改善は見られず、また炎の幅の減少
も無かった。しかし、炉筒ガス中のＮＯxの集中が増大
すると共に、炎の長さを減少させた。勿論、酸素の衝突
ジェットが角度２０°で燃料シート上に噴射し、例え、
酸素速度が減少したり、この「シート」の形状が変更さ
れた場合であっても、第１平面に対して平行な壁に向か
ってそのジェットを偏向し、それが不可欠であることが
認識された。その炎は、例えば、角度が５°〜１５°の
場合には、その状態が「安定」又は「極めて安定」（ｈ
＝８cmの場合）であると考えられる。

【００６９】与えられたコンフィギュレーション（構成
配置の設定）において、酸素速度に対する天然ガス速度
のレシオが増加することは、生成される炎の安定性を確
実なものにする。例えば、コンフィギュレーションにお
いてα＝１０°でｈ＝８cmに設定された場合には、燃料
速度が７０m/sでかつ酸素速度が１６m/sである場合には
炎も安定する。しかしながら、この安定性の作用効果は
炎の長さおよびその輝きに対しては有害な関係にある。
さらに大きな天然ガスの速度は、天然ガスのすべてがそ
の２つのガスキャビティの出口（噴出口）から流出され
るように、第１平面の中央に在る天然ガス・インジェク
タを閉じていくことにより得られる。

【００７０】この図５には、本発明のバーナー組立の耐
火ブロック要素の第２の実施例を概念図で示している。

【００７１】なお、期待しないで得られた事項がある
が、これは、炎の輝度やその長さに影響すること無くそ
の炎の安定性が得られたことであり、これは、１つの天
然ガスインジェクタが、図５に示されたように、例え
ば、第２平面の２つの酸素キャビティの間に配設された
場合である。好ましくは、第１平面２の１つの天然ガス
インジェクタ２１が第２平面４に移動されるか、また
は、そのインジェクタを閉じ、酸素インジェクタ２３，
２４のそれぞれから実質的に等しい距離に設けられた場
合である。なお、その他の２つの燃料キャビティ２０，
２２は同じ位置を維持している。最も好適な例として
は、３つのガスキャビティ２０，２１，２２および２つ
の酸素キャビティ２３，２４が提供され、第１平面２に
は２つの天然ガスキャビティ２０，２２が、一方、第２
平面４には２つの酸素キャビティ２３，２４が配設さ
れ、第３の天然ガスキャビティ２１が第２平面４上ま
たはそれに近い位置に配設されている場合であり、好ま
しくは、燃料キャビティからは実質的に等しい距離に配
され、その距離は２つの酸素キャビティからの距離より
も近いかほぼ等しいかのいずれかであることが望まれ
る。炎の安定を図るために、例えば、第１平面２からの
ガスの約１／３が分離されてもよい。また、燃焼安定化
領域（スタビライゼーション・ゾーン）が第１平面２と
第２平面４との間に設けられ、メイン燃料シートの上部
での燃焼を始動する。安定化したジェット流の好ましい
配置位置は、酸素キャビティ間にある中間平面が望まし
い。条件としては、天然ガス速度４４m/s、酸素速度１
６m/s、間隔ｈは８cmであり、角度αは１０°である。
その結果、天然ガスキャビティが酸素キャビティ間に配
設され場合に、低いＮＯxの発生（６３ppm）が得られ
た。そして、この天然ガスキャビティがこれらの何れか
の酸素キャビティの近くに配された場合にもＮＯxの発
生（７４ppm）が得られた。しかし、これら両方の場合
のＮＯxの発生は共に低いものであった。

【００７２】角度αの変更は、第１平面方向の隔壁への
熱の伝搬を増加させるために利用できる。角度αが０°
から１０°に増加することにより、第１平面近傍の隔壁
とその反対側の隔壁との温度差が０℃〜２７℃だけ異な
ることが観られた。また、α＝２０°においては、この
温度差は３２℃であった。

【００７３】このように、本発明の燃焼システムによれ
ば、熱伝搬の効率を増加させると共に、加熱炉のクラウ
ン（頭頂部）の温度上昇を減少させることができる。

【００７４】本発明の他の実施例によると、図６に示す
例の如く、炎の安定化の改善が得られ、これは、図示の
燃料キャビティ２０，２２の第１平面２に酸素インジェ
クタ２５がインストールされた場合に可能である。（な
お、この例は図５で開示したのと同じ相対的な位置関係
である。）この配置設定においては、第２平面４に２つ
の酸素キャビティが在り、第１平面２には２つの燃料キ
ャビティ２０，２２および１つの酸素インジェクタ２５
が在る。

【００７５】上記の燃焼システムの運用操作の記述から
明かなことは、炎の長さの調節は酸素キャビティの第２
平面４と燃料キャビティの第１平面２とが成す角度αを
変化させることにより可能である。また、この炎の安定
性は、酸素キャビティの近傍での燃料の噴射によって適
合された炎の長さに関して促進および修正される。ま
た、２つの炎の間の角度の変更は、加熱炉の火路方向へ
の伝搬を増加させるためにも利用できる。ガラス製の加
熱炉においては、その加熱炉のどこかに対しての付加的
な熱伝搬も便利であり、融解ガラスの対流循環を促進し
たり、かつ／または、ガラスの品質に関わる加熱炉内の
融解ガラスの滞留時間を増やすために有効である。

【００７６】本発明の燃焼システムは、例えば、既存の
加熱炉のエアー・燃料の燃焼システムに代わるものか、
又は、新しい加熱炉内のメインソースとして使用される
ことを目指している。

【００７７】また、本発明の他の実施例によれば、オキ
シダントの出口（噴出口）を有するバーナーが示され、
これらの出口はわずかに側面側に曲がっており、通常そ
れらは等高で、好ましくは先端部（即ち、出口面１０）
にラウンド（曲率Ｒ）が施されている。驚くべき事項と
して、これらの曲げられて成る出口は酸素流を許容し、
よって、炎をより幅広くすると共に、燃えないで残留す
る燃料をなくする効果を発揮した。さらに、これらのラ
ウンドが施された先端部は、乱流が無いので、炎の形状
に関しての良好な制御を与える。

【００７８】実際、適正な炎形状を得ることは最も重要
なことであり、利用者が求めるものに合致するように炎
を調整することができることは極めて有利なことであ
る。

【００７９】続いて、本発明のその他の内容として、図
７〜図１２を参照しながら以下に説明する。

【００８０】図７に示す本発明の好適なバーナーアセン
ブリの一例は、次の主要な要素から構成されている。す
なわち、１）耐火ブロック５と；２）登載ブラケット
アセンブリ７２と；３）前記ブラケットアセンブリの
下部に配された燃料ディストリビュータ７４と；４）
前記ブラケットアセンブリの上部に配された酸素ディス
トリビュータ７６と；から主に構成されている。燃料は
インレット７８を通って供給され、オキシダントはイン
レット８０を通ってバーナーアセンブリに供給される。

【００８１】図８（Ａ）は本発明のバーナー組立の一例
が示され（平面図）、図８（Ｂ）はその裏面図、図８
（Ｃ）はその側面図である。図に示す如く、燃料キャビ
ティおよびオキシダントキャビティは、耐火ブロック５
を貫通するまっすぐな穴である。各オキシダントキャビ
ティおよび各燃料キャビティのガス噴出口は、その反対
側にある角ばったエッジ（角部）に対し、ラウンドが施
されたエッジの形状を成している。これらのラウンド付
きエッジは、ブロックからその周囲の大気中に排出され
るガス流のグラジエント(gradient)を減速させ、またこ
れは、それらキャビティのアウトレットの周囲に形成さ
れる粒子又は揮発種がこの大気中に含まれることを防い
でいる。この様なキャビティの形状は、逆に、キャビテ
ィの幾何学的な特徴にかわるものである。またこれは、
特に天然ガスキャビティの場合には重要な特徴となる。
その理由は、上記物質の形成プロセスは、天然ガスのサ
ーマルクラッキングおよび、加熱炉から出る天然ガスに
おける炭素付着のフォーメーションによって凝集される
ことが可能であり、またこれは、加熱炉内の流れを変化
させることができる。

【００８２】燃料用に使用される下部キャビティは、シ
ート状のパターンにその燃料を散布するために分岐角度
βを形成する。例えば、図８（Ａ）に代表して示された
角度βは５度である。角度の数値上のシュミレーション
の結果から、天然ガスキャビティの角度が増加によって
炎の幅を増幅することができることが解った。例えば、
角度β＝７．５の場合の方が角度β＝５の場合よりも更
に広い幅の炎を生じさせ、しかもその炎の長さを激減さ
せることなしに達成できる。

【００８３】図９（Ａ）（側面図）および図９（Ｂ）
（平面図）に示された本発明のバーナーアセンブリの耐
火ブロックは５本のキャビティを有し、その内の３つは
加熱炉の燃料インジェクション用としてこのブロックの
下部に設けられ、残る２つはオキシダントインジェクシ
ョン用としてその上部に設けられている。図９（Ａ），
（Ｂ）に示された耐火ブロック５は、好ましくは、多数
のキャビティ又はこのブロック中を貫通する穴（スルー
ホール）を有した単一の耐熱性材料で（一体的に形成さ
れている。これらの例としては、図示するオキシダント
用のキャビティ９１，９２および、燃料用のキャビティ
９４，９６，９８である。

【００８４】図９（Ａ），（Ｂ）に例示された実施例に
おいては、オキシダント用キャビティ９１，９２は（構
造上の）初期的においては、燃料用キャビティと互いに
平行である（即ち、部分９１ａ，９２ａ）。しかし、角
度２Θの角度で左右に互いに離れていき、且つ、角度μ
で燃料キャビティに向かって偏向して形成されている。
また、燃料用キャビティ９４，９８（ブロック５中の両
側へ向かう２つ）は、好ましくは、角度Θで中心におる
燃料キャビティからそれぞれ反対方向に離れていく。こ
のデザインは、図８に示された実施例におけるデザイン
よりも、燃料キャビティの出口の配置が互いに近くに設
定される可能性を許容している。

【００８５】この様な燃料の出口は、その使用する燃料
が燃料オイルである場合に有用であろう。

【００８６】耐火ブロックのための適切な材料は、融解
ジルコニア（ＺｒＯ₂）、融解キャストＡＺＳ（アルミ
ナ・ジルコニア・シリカ）、再ボンデッド(reboned)ア
ルミナ・ジルコニア・シリカまたは、融解キャストアル
ミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）である。最適な材料の選択は、ガラス
タンク中で融かされるガラスの種類によって、他のパラ
メータを考慮して選ばれる。

【００８７】図８に示された様ないわゆる「ストレート
キャビティ」は、ガス用アウトレットが何らかの材料で
閉塞（ブロック）された場合にそれをクリーニングする
には容易な構造である。しかしながら、その燃料ガス流
に対する１つの分岐角度を添えるためには、これらキャ
ビティの最後の２〜３センチに及ぶ部分の角度付けで充
分である。

【００８８】この様なキャビテチィのデザインは、図１
０（Ａ）〜（Ｄ）に例示され、（Ａ）は耐火ブロックの
オキシダントキャビティのみを示す平断面図、（Ｂ）は
燃料キャビティとオキシダントキャビティを示す平面
図、（Ｃ）はその裏面図、（Ｄ）はその側面図をそれぞ
れ示している。

【００８９】オキシダントキャビティ９１，９２は、２
本のストレートな流通路（フローパス、即ち、部分９１
ａ，９２ａ）から成り、その構造上の初期においては互
いに平行で、その出口近傍でわずかに外側に偏向してい
る。このわずかな分岐角度で偏向させる目的は、オキシ
ダント流を外側方向に指向させる為であり、前述の燃料
ガスのジェット流の場合と同じ形態である。

【００９０】実験および試験する分野においては、オキ
シダント（但し、酸素を使用した）キャビティの角度付
けは、炎の更なる安定を提供すると共に、炎の著しい長
さの減少も無くその幅を広げることにより、有益な効果
が得られる。好適な設定としては、例えば、２つのオキ
シダントキャビティの各終端部で成す角度が、両側の２
つの燃料ガスキャビティが成す角度と互いに等しい場合
である。

【００９１】図１１（Ａ）〜（Ｅ）に例示された実施例
は、図１０に示された実施例に類似している。ただし、
図１１（Ｅ）は、出口付近で外側にわずかに角度付けさ
れた２つの両側の燃料インジェクタを例示している。つ
まり、オキシダントキャビティ９１ｂ，９２ｂの両方
は、出口面１０の近傍で外側に曲がっているのみなら
ず、燃料インジェクタ９４ｂ，９８ｂの両側の２つもそ
の近傍で外側に曲がっている。

【００９２】図８、図１０および図１１からは、酸素キ
ャビティが、好ましくは天然ガスキャビティに向かって
下方向に角度付けされていることが解る。この角度は図
示によれば１０度である。所定の条件の基では、これよ
り小さな角度（例えば、７．５度）が使える。またここ
でも、その酸素ジェット流と天然ガスのジェット流との
間に施される分岐角度を添えるには、これらキャビティ
の最後の２〜３インチに及ぶ部分の角度付けで充分であ
る。

【００９３】図１２（Ａ）に示された本発明のバーナー
アセンブリは、耐火ブロック５の上部と下部との両方に
配された２つの部分から成る１つのマウントブラケット
を含み、これは、プレートＰにねじ込まれたボルト３２
で互いに締結されている。また、マウントブラケットア
センブリは、耐火ブロックの鉛直グルーブＧ1およびＧ2
に滑入又は挿填し、ボルト６０および６１によりしっか
りと取り付けられている。

【００９４】図１２（Ｂ）のオキシダントディストリビ
ュータ３０は、ボルト３２によってマウントブラケット
アセンブリ上のプレート３４に取り付けられている。こ
のオキシダントディストリビュータとブロックとの間は
ガスケット３６によって確実に封止されている。また、
このディストリビュータ３０は、オキシダントインジェ
クタ４０，４１が溶接(welded)された上にある１枚のプ
レート３８を備えている。これらのオキシダントイン
ジェクタがバーナーの上に登載された場合、このブロッ
ク５のバーナー内にこのインジェクタが貫入し、そし
て、そのブロックの出口面１０から約１０cm（４イン
チ）だけ離れて止まる。ただしこれは、このオキシダン
トキャビティの幾何学的な特徴により分けられる流れの
方向に何等の変化が無い以前の状態である。

【００９５】一方、図１２（Ｃ）の燃料ガスディストリ
ビュータ５０は、１枚のプレート５２の上にマウントさ
れて、クイックコネクトクランプ５３ａ，５３ｂで取り
付けられている。このプレート５２と耐火ブロック５と
の間はガスケット５６によって確実に封止されている。
また、これら３つのガスインジェクタ５８ａ，５８ｂ，
５８ｃは、このブロック５のバーナー内にこのインジェ
クタが貫入し、そして、そのブロックの出口面１０から
約１０cm（４インチ）だけ離れて止まる。ただしこれ
も、この燃料キャビティの幾何学的な特徴により分けら
れる流れの方向に何等の変化が無い以前の状態であると
する。これらの燃料ガスキャビティのインレットの頭部
は、このインジェクタ６０とプレート５２の間に囲まれ
る如くに挟持されている。燃料ガスインジェクタの取着
されている「きつさ」は、その燃料ガスインジェクタの
インレットの頭部のＯリング６２，６４によって確実に
係止されている。なお、図１２（Ｄ）にはこのインジェ
クタのチューブに関するシーリングの詳しい拡大図が特
に示されている。

【００９６】図１３（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明のバー
ナーアセンブリの耐火ブロックが示されている。図１３
（Ａ）は本発明の有用なブロック５の斜視図であり、２
つのオキシダントキャビティ９１ａ，９１ｂと、３つの
燃料ガスキャビティ９４ａ，９４ｂ，９４ｃおよび、１
つの液体燃料キャビティ９５が描かれている。

【００９７】図１３（Ｂ）は、図１３（Ａ）の耐火ブロ
ックに在る各ガス出口の間隔ｄ₁およびｄ₂を示し、ｄ₂
は、２つのオキシダントキャビティ（９１ａ，９１ｂ）
を含む平面（第２平面）と１つの液体燃料キャビティ９
５との間隔を表し、ｄ₁はこの第２平面と３つの燃料ガ
スキャビティ（９４ａ〜９４ｃ）を含む第１平面との間
隔を表している。（但し、ｄ₁は図２中のｈとしての間
隔と等しい距離である。）図１３（Ｃ）は、図１３（Ａ）の耐火ブロックのために
設計されたガスの出口の他の側面図を示している。図示
の如く、ガス状の燃料の出口が存在しない例を示してい
るが、ただ１つの液体燃料出口９７が存在している。
（なお、２つのオキシダントガス出口は図１３（Ａ）に
例示したと同様である）。

【００９８】この発明のバーナーのパワーすなわち出力
と、図２、図１３（Ｂ）、図２２に示された間隔ｄ₁＝
ｈ，ｄ₂，ｄ，Ｄ，Ｌおよび２１には、何らかの相関関
係があることが解った。すなわち、バーナーの酸素出口
および天然ガス出口との距離が、間隔ｄ₁によって次の
ように表される。すなわち、少なくとも１つの液体燃料
インジェクタを、前記第１燃料平面の下方に配設し、次
式で表される距離ｄ₂を満たし、ｄ₂ ＝ｄ₁ρ_FO／ρ_NG ［（Ｉ_FO ＋Ｉ_AIR）／Ｉ_NG］
（１０^-3）但し、Ｉ_FO ＝キャビティ又はインジェクタ内の液体燃料
の運動量、Ｉ_AIR ＝キャビティ又はインジェクタ内のアトマイ
ジングエアーの運動量、Ｉ_NG ＝ガス状（気体）燃料の運動量、 ρ_FO ＝液体燃料の固有の重量、 ρ_NG ＝ガス状（気体）燃料の重量、および、第１平面および第２平面が次式で表される距離ｄ₁で離
間され、ｄ₁ ＝Ａ（Ｐ／１０００）^1/2 但し、Ｐは、バーナーキャパシティ(kW)、Ａは、５０００ mm ＜Ａ＜１５０ mm であるバーナー・アセンブリを実施する。

【００９９】また、上記のバーナー・アセンブリは、Ｉ_FO ＝０．０６ＮＩ_AIR ＝１．７９ＮＩ_NG ＝１．５６Ｎ ρ_FO ＝０．９ kg/dm³ ρ_NG ＝０．７４ kg/dm³ 更に、次表に示された値では、ｄは、ガス燃料の出口の
直径、Ｄは、オキシダントの出口の直径、Ｌは、外部オ
キシダントの出口の間隔（距離）、ｌは、燃料出口の２
つの出口の間隔（距離）であるとすると、［表１］バーナー出力

【表２】であることを特徴とするバーナー・アセンブリを実施す
る。

【０１００】図１４には、耐火ブロックの無いバーナー
・アセンブリの側断面が示されており、本発明のバーナ
ーアセンブリの実施例に従って、オキシダントインジェ
クタ１０２および燃料インジェクタ１０４だけが加熱炉
又はガラス融解タンクの隔壁を通ってしっかりと装着さ
れている。オキシダントインジェクタは、まっすぐな状
態で描かれており、角度の変化は無いが、勿論、このオ
キシダンインジェクタは、燃料インジェクタに最初平行
で、続いて向きを変えて、燃料とオキシダントの混合気
体を燃焼チャンバの中に供給している。この実施例は、
燃料が液体燃料の場合にも使用できる。この様なアレン
ジメントのみならず図１７に示された実施例は、その燃
焼チャンバ内で燃える燃料により、その燃料とオキシダ
ントの組合せにおいては有効となり得ると共に、その燃
料の燃焼効率を増大させる。

【０１０１】図１５は耐火ブロックの平面図であり、キ
ャビティ（オキシダント用又は燃料用）９１ａ，９１ｂ
が示されている。図１６は、図１５の耐火ブロックを示
す平面図であり、キャビティ内部に短いインジェクタ１
０２ａ，１０２ｂを有する一実施例が描かれている。ま
た、図１７には、図１５の耐火ブロックを示す平面図で
あり、キャビティの外部に突出して成る長いインジェク
タ１０２ａ，１０２ｂを有する一実施例が描かれてい
る。

【０１０２】II．液体燃料のアトマイゼーション(噴霧
・微粒化)のための仕様：図１８は、本発明において有
用な液体燃料アトマイザ（噴霧器）２００を示す断面図
である。

【０１０３】発明の背景として前述のように、本発明の
内容・要旨は、液体燃料の噴霧または微粒化に関し第三
のモードに到達する。すなわち、これは、ここに述べる
ようなバーナーアセンブルの様に例えば、ガス状流動体
を使用する液体燃料の噴霧・微粒化を制御できる完成さ
れたデバイスである。

【０１０４】本発明においては、流動体の導入部材の形
状が幾何学的に同じであるとしても、燃焼ゾーンに流入
する流動体の導入形態には、アトマイゼーションガスの
２相（フェーズ）混合および、液体燃料の微小滴であ
る。さらに、本発明の詳しい特徴は、アトマイゼーショ
ンがノズルの外側において行われること（即ち、外部ア
トマイゼーション）であり、また、相対的に大きな角度
（５°〜３０°）を有して明らかに異なるスプレージェ
ット流の形成を可能にすることに在る。

【０１０５】高温（１４００℃〜１７００℃）の燃焼ゾ
ーンにおける液体燃料用アトマイザの運用を行う際の基
本的な強制条件には、耐久・持続性がある。さらに、こ
のインジェクタのアウトレット（出口）で発生する炎
は、オキシ（即ち、酸素）炎であり、これは、より高い
温度（＞２２００℃）でも存続する。これらの高い温度
は、本デバイスを構成する要素に何等のダメージを与え
る様な環境条件であってはならない。本デバイスは、こ
れらの条件下で継続的にしかも月単位の周期の観察にお
いても正常に機能すべきである。

【０１０６】本発明の液体燃料アトマイザは、単一の火
炎の生成と、単一な長い炎または、それと同時に短い炎
も生成することが確実なものである。

【０１０７】本発明のアトマイザにおける主要な内容
は、外部のアトマイゼーションに適合するものである。
この選択は、第三世代のバーナー（分離型のインジェク
タを伴うセルフ冷却化バーナー等）に使用される際、イ
ンジェクタの温度に対する抵抗力およびメンテナンスの
強制力によって必ず課せられるものであった。その効果
においては、このタイプのバーナーの燃料インジェクタ
によって潜在的に達する温度レベルは、第一世代および
第二世代のバーナーと組み合わされたものの場合に比較
して極めて高い値に達する。

【０１０８】よって、これらの温度レベルは、燃料スプ
レーと高温の金属部材との間の直接的な接触は許さな
い。この接触は、インジェクタの先端部において（不具
合な）コークスの生成を招き、この先端部のプラグ締め
は短い期間でしか使えない。

【０１０９】外部のアトマイゼーションは、この困難性
を取り除けるようなアトマイゼーションのモードだけが
適用可能であり、これによって、一ケ月単位のサービス
周期のインジェクタを確実なものにできる。また、効果
においても、このアトマイゼーションはインジェクタの
外部のスプレーのフォーメーションによって特徴付けら
れ、スプレーと金属部材との間の接触がすべて除去され
ている。

【０１１０】さらに、デバイスの記述から解るように、
液体燃料はアトマイジング流動体によって継続的に「シ
ース」即ちサヤのように包囲保護され、これは、所望に
より加熱されて、インジェクタに伝達されるヒートフラ
ックスが除去される。冷却のための熱伝搬流動体の役割
を用いることで、このアトマイジング流動体はコークス
の生成のきっかけをつくる過熱状態からこの液体燃料を
守る。

【０１１１】Ａ．液体アトマイゼーション・デバイス
についての記述（参照：図１８）：本発明のアトマイゼ
ーション・デバイスは、液体燃料インジェクタ、およ
び、このインジェクタを完全に包囲して成る外部ノズル
が特徴的である。

【０１１２】アトマイゼーション・デバイスのクリーニ
ングに備えるため、このノズルは２つの対称形状を成す
カウル（通気帽）から構成され、これらが互いに対面し
た場合には、この燃料インジェクタを完全に取り囲ん
で、外部ノズルを形成する。

【０１１３】図１８〜図１９にそのレファレンスを示
す。図１８には液体燃料用のアトマイザの一例が示さ
れ、液体燃料インジェクタ２００は、内径Ｄ_OIおよび外
径Ｄ_OEが中空の基本的なコンジットＣ₁，Ｃ₂，Ｃ₃に達
する所定の数値を有した中空シリンダから構成されてい
る。液体燃料は、内径Ｄ_OIのシリンダ内に供給され、次
にすべての中空のコンジット(導管)の内部に供給された
後、この液体燃料インジェクタ（但し、燃焼チャンバ
側）の外部に抜け出る。これら基本的なコンジットの数
は２〜５（通常、２又は３）本である。すべての基本的
コンジットの軸は同一な平面（「スプレー平面」と称
す）の上に在る。なお、この平面は中空シリンダ
（Ｄ_OI；Ｄ_OE）の軸を含んでいる。

【０１１４】図１８およびそれに付随した記述におい
て、シンボル”ｉ”で表すものは、良好なポジションで
このアトマイゼーションデバイスと共に配された「基本
的アトマイザｉ」のように参照され、このｉは、基本的
インジェクタの個数によって例えば１，２，３，４また
は５と等しい値である。

【０１１５】中空のコンジット(導管)のそれぞれは、内
径Ｄⁱ ₁（この内部を液体燃料が流れる）および、外径Ｄ
ⁱ ₂を有する。このコンジットの外形状は円柱形である必
要は無い。すなわち、矩形の部分を有して平行であって
もよい。この場合、Ｄⁱ ₂はこの矩形（正方形）の一辺で
あり「スプレー平面」に平行である。

【０１１６】これらコンジットのそれぞれは中空シリン
ダ（Ｄ_OI；Ｄ_OE）の軸に対する所定の取付け角度αⁱ ₁を
有し、この角度は「スプレー平面」にある。

【０１１７】これらの各コンジットの長さ（即ち、シリ
ンダ（Ｄ_OI；Ｄ_OE）とコンジットの終端部との距離）は
Ｌⁱ ₁である。

【０１１８】Ｂ．外部ノズルについての記述（参照：
図１９（Ａ），（Ｂ））：外部ノズルは中空のシリンダ
（内径Ｄ_FIおよび外径Ｄ_FE）で形成され、１つの拡張部
分によって広げられている。直径Ｄ_FEのシリンダを含む
チャネル（狭溝）によってこの拡張されたノズルの一部
分は穴開けされ、このチャネルと交わっている。チャネ
ルの数は、本発明の液体燃料インジェクタの数と等し
い。すべてのチャネルの軸は「スプレー平面」にあり、
この平面は中空シリンダ（Ｄ_FI；Ｄ_FE）の軸を含んでい
る。

【０１１９】これらチャネルは、長さＬⁱ ₂ および直径
Ｄⁱ ₃ を有する。チャネルの形状は燃料インジェクタの
基本的コンジットのものと同等である。すなわち、円柱
形または平行管(parallelepipedal)でもよく、矩形の部
分（前者ではＤⁱ ₃がシリンダの直径）を有し、後者では
Ｄⁱ ₃がこの矩形（正方形）の一辺であり「スプレー平
面」に平行である。

【０１２０】これらチャネルのそれぞれは、中空シリン
ダ（Ｄ_FI；Ｄ_FE）の軸に対する所定の取付け角度αⁱ ₂を
有し、この角度は「スプレー平面」にある。

【０１２１】中空シリンダ（Ｄ_OI；Ｄ_OE）の軸は、中空
シリンダ（Ｄ_FI；Ｄ_FE）の軸に一致する。また、アトマ
イジング流動体は、外部ノズルの内部に供給され、液体
燃料インジェクタに達する。

【０１２２】Ｃ．「エレメンタリ・アトマイザ（基本的
噴霧器）」についての詳細（参照：図１８）：このエレ
メンタリ・アトマイザは主に次の要素により構成されて
いる。

【０１２３】・液体燃料が流れる中空なコンジットの
内部。

【０１２４】このコンジットの外部は、円柱形または矩
形部分伴う平行管であり、このコンジットの幾何学的内
部形状は円柱形である。

【０１２５】・中空コンジットがアレンジされた切削
チャネル（狭溝）。

【０１２６】このチャネルの幾何学的形状は、中空コン
ジットの外部的形状と同じである。アトマイジング流動
体はこのチャネルを循環してコンジットの全体に廻る。

【０１２７】液体燃料の外部的アトマイゼーション（霧
状・粒子化）を提供するために、アトマイジング流動体
によって、本発明のアトマイゼションデバイスを構成す
るすべての基本的なアトマイザには特有な技術基準を適
合させる。

【０１２８】なお、シンボル”ｉ”で表すものは、良好
なポジションでこのアトマイゼーションデバイスと共に
配された「基本的アトマイザｉ」で参照され、このｉ
は、基本的インジェクタの個数によって例えば１，２，
３，４または５と等しい。

【０１２９】本発明のアトマイゼーションデバイスは、
次のように適用される。

【０１３０】１．液体燃料が循環する場合、中空コン
ジットのプラギング（栓締め）を避けるためには、Ｄⁱ ₁ ≧ ０．５ mm および通常、Ｄⁱ ₁ ＝２ mm ２．中空コンジットの厚さは可能な限り薄くなければ
ならず、その外縁（外周）に沿って流れるアトマイジン
グ流動体により、このコンジットから出るように、液体
燃料のジェット流の迅速な分配を可能にする。すなわ
ち、燃料とアトマイジング流動体とを分離する部材の厚
さが薄ければ薄いほど、これら２つの流動体は迅速に送
出され、よって、効果的な２つのジェットのシャリング
が行える。さらに、このコンジットの厚さの削減は、角
度の狭いスプレーの配置構成を可能にする。

【０１３１】３．この厚さの減少はまた、燃焼チャン
バからの熱放出を起こす部材の量を削減する。すなわ
ち、コンジットの厚さが薄くなれば、このコンジットに
より得られた熱量も制限される。その結果、コンジット
の温度は低減される。

【０１３２】それに反して、この厚さは、そのアトマイ
ゼーションデバイスの操作中に起きるショックに対する
機械的耐久性を充分に与えるべきである。

【０１３３】Ｄⁱ ₂ − Ｄⁱ ₁ ≦ ６ mm および好適に
は、Ｄⁱ ₂ − Ｄⁱ ₁ ＝１ mm である。

【０１３４】なお、中空コンジットの外部とチャネルの
内部（「火炎」）との間の空間は、アトマイジング流、
即ち噴霧流動体（Ｖatomizing fluid）の流れの速度に
比例するべきである。

【０１３５】Mach ０．３ ≦ Ｖatomizing fluid ≦
Mach １．２よって、アトマイズされようとする燃料の供給レートに
従って次式が適用する。

【０１３６】０．２ mm ≦ （Ｄⁱ ₃ − Ｄⁱ ₂） ≦ ６ mm および、通常は、（Ｄⁱ ₃ − Ｄⁱ ₂）＝１ mm であ
る。

【０１３７】基本的アトマイザのそれぞれの目的は、正
確な方向に微小滴のスプレーを噴出させることである。
その方向は、チャネルおよび液体燃料用の中空コンジッ
トの軸方向である。

【０１３８】スプレーされる微小滴の飛翔経路の正確な
方位を確実にするには、チャネルと中空コンジットとの
完全な同軸状態を有することが必要となる。そこで、こ
の判定基準を次式に示す。

【０１３９】αⁱ ₁ ＝ αⁱ ₂ さらに、中空コンジットとチャネルの長さは、対応する
コンジットにおける２つの流動体の流れを確実に維持す
るに充分でなければならない。もし、２つの流動体が、
速度ベクトルの座標成分の同一方位をもって流入するこ
とを所望する場合は、下式が示す条件が好ましい。

【０１４０】Ｌⁱ ₁ ≧ ５Ｄⁱ ₁ および、通常は、Ｌⁱ ₁
＝１０Ｄⁱ ₁ Ｌⁱ ₂ ≧ ５（Ｄⁱ ₃ − Ｄⁱ ₂）および、通常は、Ｌⁱ ₂
＝１５（Ｄⁱ ₃ − Ｄⁱ ₂）Ｄ．異なるエレメンタリ・アトマイザ間の流動体の分
配・配給について：このデバイスを形成する異なる基本
的なコンジット間の液体燃料の適切な供給を確実にする
ためには、次式に示す判定条件が満たされる。

【０１４１】Ｄ_OI ² ≧ １．３Σ_iＤⁱ ₁ ² および、通
常、Ｄ_OI ＝４mm さらに、コンジットの１つ１つの長さは可能な限り近似
であるべきである。すなわち、ｉ，ｊを異なる２つの基
本的なアトマイザと仮定すると、次式が満足される。
Ｌⁱ ₁ ＝Ｌ^j ₁ それぞれの基本的コンジットに対し、異なる液体燃料供
給レートで配給したいか否かに基づいて、各コンジット
にＤⁱ ₁の値を選んでもよい。値Ｄⁱ ₁が大きくなれば、ア
トマイザｉによってより多量の燃料が運ばれる。

【０１４２】また、このデバイスを形成する基本的なチ
ャネルにアトマイジング流動体を適切に供給することを
確実にするためには、次式に示す判定条件が満たされ
る。

【０１４３】Ｄ_FP ² − Ｄ_OE ² ≧ １．３Σ_i（Ｄⁱ ₃ ² − Ｄⁱ ₂ ²）さらに、コンジットの１つ１つの長さは可能な限り近似
であるべきである。すなわち、ｉ，ｊを異なる２つの基
本的なアトマイザと仮定すると、次式が満足される。
Ｌⁱ ₂ ＝Ｌ^j ₂ Ｅ．異なるエレメンタリ・アトマイザ間の関連する角
度：例えば３つのエレメンタリ・アトマイザを有する
デバイスの例（図１８）：異なる基本的アトマイザ間の角度は、そのアトマイゼー
ションデバイスを構成する基本的なアトマイザの個数の
関数であり、炎の形態学的特徴は次式が得られることが
期待される。

【０１４４】０°≦ αⁱ ₁ ≦ ６０° および０°≦
αⁱ ₂ ≦ ６０° 通常、基本的アトマイザの個数が多いほど、これら関連
するアトマイザ間の角度は大きくなり、また、炎は幅広
くそしてその長さがより長くなる。

【０１４５】２つの基本的アトマイザを有するアトマイ
ゼーションデバイスで、小さな角度（例えば、１０°オ
ーダーで、α¹ ₁ ＝ α¹ ₂ ＝５°且つα² ₁ ＝ α² ₂ ＝
５°）では、長くてまっすぐな炎を生成する。

【０１４６】また実例としては、ガラス加熱炉および試
験的な加熱炉における工業上のテストにおいて、２つの
アトマイゼーションデバイスを有し、それぞれが３つの
基本的アトマイザをもっている場合では、燃料オイル供
給レート＝１００kg/h；アトマイジングエアー供給レー
ト＝２０kg/hの条件下では次のような結果が得られた。
すなわち、デバイスＡ（図１８）の場合： α¹ ₁ ＝ α¹ ₂ ＝１６°; α² ₁ ＝ α² ₂ ＝０°; α
³ ₁ ＝ α³ ₂ ＝１６° Ｄ¹ ₁ ＝Ｄ² ₁ ＝Ｄ³ ₁ ＝２．０ mm 可視火炎の長さ＝３．５ｍ、可視火炎の幅＝１．５ｍ。

【０１４７】・デバイスＢ（図１８）の場合： α¹ ₁ ＝ α¹ ₂ ＝１２°; α² ₁ ＝ α² ₂ ＝０°; α
³ ₁ ＝ α³ ₂ ＝１２° Ｄ¹ ₁ ＝Ｄ² ₁ ＝Ｄ³ ₁ ＝２．０ mm 可視火炎の長さ＝４．５ｍ、可視火炎の幅＝０．７ｍ。

【０１４８】また、基本的アトマイザの角度や中空コン
ジットの直径に基づけば、各々のアトマイザからは分離
した炎も得られる。

【０１４９】次の例は前例と同じ燃料オイルとアトマイ
ジングエアーの供給レートでの場合である。すなわち、・デバイスＣ（図１８）の場合： α¹ ₁ ＝ α¹ ₂ ＝２０°; α² ₁ ＝ α² ₂ ＝０°; α
³ ₁ ＝ α³ ₂ ＝２０° Ｄ¹ ₁ ＝Ｄ² ₁ ＝Ｄ³ ₁ ＝２．０ mm ３つの可視火炎の長さ＝４．５ｍ、３つの分離した可視火炎の幅＝０．７ｍ。

【０１５０】Ｆ．ガラス加熱炉における、アトマイゼ
ーション・デバイスの使用に関する、外部ノズルの更な
る特徴について（図１９（Ａ）および図１９（Ｂ））：
図１９には、図１８に示す液体燃料アトマイザの部分が
断面図で示されている。

【０１５１】このデバイスをガラス加熱炉（温度が１５
００℃〜１６７０℃の範囲で変化する燃焼チャンバ）に
継続的に利用する場合において、本発明のアトマイゼー
ションデバイスは一ケ月の単位で安定した炎を生成する
ことが確実でなければならない。

【０１５２】アトマイゼーションの基本理念は、デバイ
スを構成する金属部材の温度を１１００℃に維持される
ように選択される。よって、工業テスト中のそのデバイ
スの頭頂部で測定された温度は、ガラス加熱炉において
１ケ月にわたり、１６００℃で、決して８００℃を越え
ない。

【０１５３】これらの温度は、ガラス融解温度（〜１３
５０℃）に比べれば決して高くはなく、加熱炉中に在る
ガラス質の材料によって堆積現象が生じる。

【０１５４】外部ノズルの外側のガラス層の堆積層の形
成を避けるためには、２つの対称形の穴が図１９
（Ａ），（Ｂ）が示すノズルに設けられている。

【０１５５】直径Ｄ_OR および高さＨ_ORは、この穴から
噴出する霧状の流動体のジェット流がこの外部ノズルの
終端の全面をカバーするように設定されている。これら
は通常、Ｄ_ORは１mmまたはそれ以内であり、Ｈ_ORは１
０mmまたはそれ以内である。

【０１５６】Ｇ．固定的な幾何学的な炎の長さの制御
について：本発明のデバイスにおけるアトマイゼーショ
ンの与えられた幾何学形のためには、このデバイスに使
用するバーナーによって生成された１つまたは複数の炎
の例えば長さを変えることが可能である。一定の燃料供
給率における炎の長さに関する事項のフレキシビリティ
（自由度）は、このデバイスがレシオ１〜３（即ち、炎
の長さが、３．７〜１．２ m ）のガラス加熱炉が開
発された時に決まる。

【０１５７】この炎の長さの制御は、外部ノズルと液体
燃料インジクタとの間を流れる霧状流動体の流れの供給
率を増減することによって達成される。この供給率のバ
リエーションは、アトマイゼーションデバイスからの流
動体の流れる圧力のバリエーションに直接的にリンクす
る。

【０１５８】通常使用においては、このアトマイジング
流動体の圧力は、相体的に１〜６である。つまり、この
圧力が高いほどこの率も高くなり、一方、炎の長さが短
い場合ほどこの率は「むずかしい」小さい値である。こ
の現象は、スプレーを構成する液体燃料の微小滴の供給
における変化に直接的に帰属する現象である。つまり、
アトマイジング流動体の供給率の増加は、その微小滴の
直径の減少に作用し、そして、この意味する値について
の供給範囲を成す直径を狭くする。逆に、この流動体の
供給率の減少は、その微小滴の直径を増加させ、供給範
囲を広げる。

【０１５９】液体燃料の燃焼メカニズムは３つの特徴的
時間を示し、与えられたアトマイゼーション（霧状微粒
子化）から得られる炎のタイプをすべて決定する。これ
らの３つの特徴的時間とは、「蒸発時間」「化学的時
間」および「ハイドロダイナミック時間」である。極小
な滴の直径の狭い範囲の供給を得ることは、その小滴の
蒸発のための時間を減少させると共に、急激な爆燃(def
lagration)を増加させる。何故ならば、化学的時間はほ
ぼ一定であるからである。

【０１６０】よって、このような供給即ち、高いアトマ
イジング流動体供給率によるスプレーは、急速な燃焼を
するタイプの短い長さの炎を極めて局所的な空間に生成
する。

【０１６１】なお、好適な加圧されたアトマイザション
流動体としては、例えば、エアー、スチーム、水蒸気お
よびそれらに類するものが採用される。

【０１６２】III．他のバーナー・アセンブリの実施
例：図２０（Ａ）は耐火ブロック５と燃料ガスキャビテ
ィ９４を同図中に表し、一方、図２０（Ｂ）は直径Ｄ’
のキャビティスロートと、ガス噴出口の直径Ｄのインジ
ェクタ又はキャビティを示している。燃料ガスのために
は、ｌのレシオ（即ち、図２からわかる隣接するガスの
噴出口間の距離間隔）およびＤ’（即ち、燃料キャビテ
ィ又はインジェクタスロートの直径）の範囲が１．５〜
１０であり、好ましくは、１．５〜３で、２が最適であ
る。図２０（Ａ）にはまた耐火ブロック内のキャビティ
も図示され、ガス流の方向において直径が変更されたも
のを有してもよいことを示している。そして、ガスの出
口は通常、等しい高さにあり、それらの出口がプラグ
（即ち差込み）されるようにはなっていない。

【０１６３】図２１および図２２には、本発明の耐火ブ
ロックのガスの出口終端部の実施例が示されている。ま
た、オキシダントキャビティ９１ａ，９１ｂが示されて
いる。

【０１６４】図２１が示す実施例は燃料ガスキャビティ
９４は、各キャビティにおいて同心のガスインジェクタ
を含んでもよく、例えば、低圧パワーでの運用で燃料が
小さい直径の燃料ガスインジェクタ９４’にインジェク
トされ、直径の大きい方の燃料ガスインジェクタ９４だ
けか、又は燃料ガスインジェクタ９４’の両方から高圧
パワーでのバーナーの運用を行ってもよい。これらイン
ジェクタ９４と９４’との間の燃料の流れに関する制御
は、適切なバルブのアレンジによって制御されるか又
は、インジェクタ９４と９４’の一方または両方の供給
ラインにおける口穴の使用を通して行われてもよい。な
お、液体燃料イジェクータ９５もまた図示されている。

【０１６５】図２２は、本発明の耐火ブロックの極めて
重要な一実施例を示し、外周のオキシダントインジェク
タ９１ａ，９１ｂが図示の如く配置され、離された間隔
Ｌが隣接する燃料インジェクタ間の間隔ｌの２倍の場合
（即ち、Ｌ＞２ｌの場合）、炎の安定性が著しく高くな
ることがわかる。またこの傾向は、燃料とオキシダント
がこれらのインジェクタだけを経由してインジェクトさ
れる場合のほうが、耐火ブロックを使う場合よりも確実
である。

【０１６６】図２３〜３１は、本発明のバーナーアセン
ブルの正面に関する他の実施例を断面図でそれぞれ示し
ている。

【０１６７】まず図２３には、２つのオキシダントキャ
ビティ９１ａ，９１ｂが矩形の出口を有すると共に、３
つの燃料ガス出口９４および１つの液体燃料の出口９５
を有する一実施例が示されている。

【０１６８】図２４には、オキシダントが発散する２つ
のオキシダント出口９１ａ，９１ｂおよび、燃料出口９
４’を取り巻く３つの同心部９１’を有する一実施例が
示されている。

【０１６９】図２５には、１つのオキシダント出口９１
を有する例が示され、特にこれは幅がその高さに比べて
著しく長い長方形を成している。この実施例では、この
オキシダントキャビティの出口の幅と高さの比が、１：
１〜４：１の範囲にある。

【０１７０】図２６には、楕円形を成す出口をもつ２つ
のオキシダントキャビティ９１ａ，９１ｂを有すると共
に、３つの燃料ガスの出口９４を有する一実施例が示さ
れている。

【０１７１】図２７には、図２６が示す実施例に類似
し、円形の更なる液体燃料キャビティ９５を有する一実
施例が示されている。

【０１７２】図２８には、３つの燃料ガスキャビティ９
４と共に、楕円形を成す更なる液体燃料キャビティ９１
を有する一実施例が示されている。

【０１７３】図２９には、図２８が示す実施例に類似
し、円形の更なる液体燃料キャビティ９５を有する一実
施例が示されている。

【０１７４】図３０には、２つの燃料ガスキャビティ９
４と共に、楕円形を成す更なる液体燃料キャビティ９１
を有する一実施例が示されている。

【０１７５】図３１には、図３０が示す実施例に類似
し、円形の２つの液体燃料キャビティ９５を更に有する
一実施例が示されている。

【０１７６】また、図３２および図３３は、燃料出口の
上部および下部にはオキシダントが発散する１つ又はそ
れ以上の出口を有する複数の実施例を示している。これ
らの実施例において、燃料キャビティは、下部のオキシ
ダントキャビティに平行であり、上部のオキシダント流
動体が燃料流動体に集中し、下部のオキシダント流動体
が燃焼チャンバ内に流入するように角度付け（アングル
ダウン）されている。

【０１７７】図３２においては、１つの燃料キャビティ
９４の上下にそれぞれオキシダント出口９１ａ，９１ｂ
が配置されている。

【０１７８】また、図３３にはこれと類似する例が示さ
れているが、特に、燃料出口９４の上下に２つのオキシ
ダント出口９１ａ，９１ａ’および、９１ｂ，９１ｂ’
が各々配置されている。また、２つ以上の燃料出口があ
ってもよく、それに伴ってそれらの上下には対応するオ
キシダント出口が備えられてもよい。

【０１７９】（その他の実施形態）以上の内容を理解し
た当業者によれば、その他の実施形態も種々あり得る。

【０１８０】なお、図８〜図１１に例示されたように、
すべての実施例におけるオキシダントおよび燃料の出口
は、好適には等しい高さに配置されていることに留意す
る必要がある。

【０１８１】また、以上に説明した本発明は、この発明
の要旨を著しく逸脱しない範囲で修正・変更して実施す
ることも可能である。

【０１８２】

【発明の効果】このように、本発明の燃焼方法および、
バーナーアセンブリに代表される燃焼装置によれば、生
成する炎の大きさおよびその炎の形状が用途に対して最
適に制御できると共に、これに加熱炉を用いることでユ
ーザーが所望するように安全・確実に使用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のバーナー組立の耐火ブロック要素の
第１実施例を示す概念図であり、燃料「シート」は第１
平面に在る３つの燃料インジェクタを使い形成され、オ
キシダントは第２平面に在る２つのインジェクタにより
供給されることを示す。

【図２】図１に示した配置の正面図。

【図３】図１又は図２に示した配置設定を用いた場合
の加熱炉で生ずる燃焼プロセスを示す側断面図。

【図４】図３の燃焼プロセスを上方から示す斜視図。

【図５】本発明のバーナー組立の耐火ブロック要素の
第２実施例を示す概念図であり、燃料「シート」は第１
平面に在る２つの燃料キャビティを用いて形成され、オ
キシダントは第２平面に在る２つのキャビティにより供
給され、炎の安定化は第２平面の補助的な燃焼インジェ
クションにより提供されることを示す。

【図６】本発明のバーナー組立の耐火ブロック要素の
第３実施例を示す概念図であり、燃料「シート」は第１
平面に在る２つの燃料キャビティを用いて形成され、オ
キシダントは第２平面に在る２つのキャビティにより供
給され、炎はその燃料キャビティ間の第１平面に在る補
助的なオキシダントキャビティによって安定化されるこ
とを示す。

【図７】本発明のバーナー組立の一例を示す斜視図。

【図８】本発明のバーナー組立の一例を示し、（Ａ）
はその平面図、（Ｂ）はその裏面図、（Ｃ）はその側面
図。

【図９】本発明のバーナー組立の耐火ブロック要素を
示し、（Ａ）はその側面図、（Ｂ）はその平面図。

【図１０】本発明のバーナー組立の耐火ブロック要素
を示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）
はその裏面図、（Ｄ）はその側面図。

【図１１】本発明のその他のバーナー・ブロック組立
要素、酸素ディストリビュータおよび燃料ディストリビ
ュータを示し、（Ａ）は断面図、（Ｂ）はその平面図、
（Ｃ）はその側面図、（Ｄ）はその裏面図、（Ｅ）はそ
の他の断面図。

【図１２】本発明のバーナー組立要素を示し、（Ａ）
は平断面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は底断面図、
（Ｄ）は特にチューブシーリングの詳細拡大図。

【図１３】（Ａ）は本発明のバーナー・組立要素の耐
火ブロックの斜視図を示し、（Ｂ）は図１３（Ａ）の耐
火ブロックの側面図を示し、（Ｃ）は図１３（Ａ）の耐
火ブロックの他の側面図を示す。

【図１４】耐火ブロックが無いバーナー・組立要素の
側断面図。

【図１５】耐火ブロックを示す平面図であり、キャビ
ティを描写している。

【図１６】図１５の耐火ブロックを示す平面図であ
り、キャビティ内部に短いインジェクタを有する一実施
例を描写している。

【図１７】図１５の耐火ブロックを示す平面図であ
り、キャビティの外部に突出した長いインジェクタを有
する一実施例を描写している。

【図１８】本発明において有用な液体燃料アトマイザ
(噴霧器)を示す側断面図。

【図１９】図１８に示す液体燃料アトマイザの部分を
示し、（Ａ）はこの断面図、（Ｂ）はこのフロントエン
ドの断面図。

【図２０】耐火ブロックとキャビティを表し、（Ａ）
はこのブロックとキャビティの断面図、（Ｂ）はスロー
トの直径とインジェクタ又はキャビティのためのガス噴
出口の関係を示す断面図。

【図２１】本発明の一実施例を示す耐火ブロックの正
面図。

【図２２】本発明の一実施例を示す耐火ブロックの正
面図。

【図２３】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２４】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２５】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２６】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２７】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２８】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図２９】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図３０】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図

【図３１】本発明の他の実施例を示す耐火ブロックの
正面図。

【図３２】本発明のその他の実施例を示す耐火ブロッ
クの正面図。

【図３３】本発明のその他の実施例を示す耐火ブロッ
クの正面図。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ，１ｃ…燃料キャビティ、２…第１平面（燃料面）、３ａ，３ｂ…オキシダントキャビティ、４…第２平面（オキシダント面）、５…耐火ブロック、８…炎（火炎）、９…溶融体、１０…ガス出口面（噴出面）、１１…，１２…ガラス溶解タンク、２０，２１，２２…燃料キャビティ、２１…天然ガスインジェクタ、２３，２４…酸素インジェクタ、７０…燃焼チャンバ（燃焼室）、７２…ブラケットアセンブリ、７４…燃料ディストリビュータ、７６…酸素ディストリビュータ、７８，８０…インレット（入口）、９１，９２…酸素キャビティ、９６…中央キャビティ、９４，９８…燃料キャビティ、２００…アトマイザ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハーレイ・エー・ボーダーズアメリカ合衆国、イリノイ州 60148、ロンバード、イー・テイラー・ロード 244 (72)発明者ケニス・エー・ムルデリンクアメリカ合衆国、イリノイ州 60525、カントリーサイド、エス・コンスタンス・レーン 105 (72)発明者ピエール・ボデランフランス国、92170 バンベ、アブニュ・デュ・ジェネラル・ドゥ・ゴール 35 (72)発明者パトリック・ルクールフランス国、91460 マルグッシス、リュ・トゥルーズ − ロートレック５ (72)発明者ラーエン・ウガラーンスフランス国、78180 モンティーニー・ル・ブルトロンノー、リュ・ジャン・コクトー１ (72)発明者レミ・ツァバフランス国、91350 グリグニ、リュ・ドゥ・ラック１ (72)発明者ベルナール・デュビフランス国、78140 ベリジー・ビラクーブレー、アブニュ・ドゥ・プロバンス 22 (72)発明者ローラン・リオフランス国、78000 ベルサイユ、レジダンス・デ・ペピニエール８

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】燃料をオキシダント(酸化物質)と共に燃
焼させる燃焼方法は、ａ）オキシダント流動体の流れの供給を提供するステ
ップと、ｂ）前記オキシダント流動体の流れを、燃焼チャンバ
内に噴射して少なくとも１つのオキシダント流動体の流
れを生成するステップと、ｃ）１つの燃料流動体の流れを提供するステップと、ｄ）前記燃料流動体の流れを、前記燃焼チャンバ内に
噴射して少なくとも２つの燃料流動体の流れを生成する
ステップと、ｅ）前記燃焼チャンバ内において、少なくとも２つの
噴射された燃料流動体の流れにより実質的に平坦なシー
ト状の幕体を第１平面として生成し、少なくとも２つの噴射されたオキシダント流動体の流れ
で、実質的に第１の燃料流動体の流れ平面（第１平面）
に供給するステップと、ｆ）前記燃焼チャンバ内において、前記オキシダント
流動体の流れを第２平面として生成し、前記燃料流動体
の流れのシート状の幕体（第１平面）と交差するステッ
プと、ｇ）前記燃焼チャンバ内において、前記オキシダント
流動体と前記燃料流動体を燃焼させるステップと、から
成ることを特徴とする燃料およびオキシダント流の分離
噴射を含む燃焼方法。
【請求項２】２つの隣接する前記燃料流動体の流れ
は、所定の分岐角度を有し、当該角度は１５°より大き
くないことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項３】前記燃料流動体の流れの主要な部分は、
実質的に前記第１平面に配され、前記第１平面は前記オ
キシダント流動体の下方に在ることを特徴とする、請求
項１に記載の燃焼方法。
【請求項４】前記燃料流動体の流れのすべては、実質
的に前記第１平面に配され、前記第１平面は前記オキシ
ダント流動体の下に在ることを特徴とする、請求項１に
記載の燃焼方法。
【請求項５】前記燃料流動体の流れは、気体またはガ
ス状の燃料であることを特徴とする、請求項１に記載の
燃焼方法。
【請求項６】前記燃料流動体の流れは、メタン、天然
ガス、液化天然ガス、スチームリフォームド天然ガス、
プロパン、カーボンモノキサイド、ハイドロジェン、噴
霧オイルまたは、この混合体から構成されるグループか
ら選択されることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼
方法。
【請求項７】前記オキシダント流動体は、１つの酸素
組成ガスであり、少なくとも５０％の酸素の体積量を有
していることを特徴とする、請求項１に記載の燃焼方
法。
【請求項８】最終的な前記分岐角度は、３°〜１０°
であることを特徴とする、請求項２に記載の燃焼方法。
【請求項９】前記オキシダント流動体の流れの主要な
部分は、前記第２平面を定義する２つのオキシダントの
流れに噴射され、前記第２平面における少なくとも２つの前記オキシダン
ト流動体は、所定の分岐角度で前記第１平面において、
前記燃料流動体の流れを分岐し、前記燃焼チャンバにお
いて、前記第１平面における当該燃料の流れと交差する
ことを特徴とする、請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項１０】前記燃料流動体の流れのすべては、実
質的に前記第１平面に配され、前記第１平面は前記オキ
シダントの流れに噴射され、前記第２平面における少なくとも２つの前記オキシダン
ト流動体は、所定の分岐角度で前記第１平面において、
前記燃料の流れを分岐し、前記燃焼チャンバにおいて、
前記第１平面における当該燃料の流れと交差することを
特徴とする、請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項１１】前記分岐角度は、２０°よりも大きく
ないことを特徴とする、請求項９に記載の燃焼方法。
【請求項１２】前記の隣接するオキシダント流動体の
流れは、最終的な分岐角度を１５°よりも小さいことを
特徴とする、請求項９に記載の燃焼方法。
【請求項１３】前記の燃料の流れの噴射は、燃料の霧
幕を発生させ、拡散角度が最大でも１２０°であること
を特徴とする、請求項１に記載の燃焼方法。
【請求項１４】前記拡散角度は、１０°〜６０°であ
ることを特徴とする、請求項１３に記載の燃焼方法。
【請求項１５】前記燃料の速度は、少なくとも、１５
m/sec.であることを特徴とする、請求項１５に記載の燃
焼方法。
【請求項１６】少なくとも２つの燃料流動体キャビテ
ィと、少なくとも１つのオキシダント流動体キャビティ
と、少なくとも１つの噴射出口面を有し、この面では、前記燃料流動体キャビティの少なくとも１
つ、又は、前記オキシダント流動体キャビティの少なく
とも１つ、又はこれら流動体の両方が共に集束するよう
にして燃焼させるバーナー・アセンブリであって、ａ）オキシダント流動体の流れを供給する手段と、ｂ）少なくとも１つのオキシダント流動体の流れを生
成するため、前記オキシダント流動体の流れを少なくと
も１つのオキシダント流動体キャビティに噴射する手段
と、ｃ）１つの燃料流動体の流れを供給する手段と、ｄ）前記燃料流動体の流れを、少なくとも２つの燃料
流動体の流れとして生成するため、少なくとも２つの燃
料流動体チャネル（狭溝）に噴射する手段と、ｅ）前記オキシダント流動体の流れおよび前記燃料流
動体の流れの方向は、実質的に燃焼領域において集中お
よび交差し、少なくとも２つの隣接する燃料流動体チャ
ネルの方向は、分岐して成ることを特徴とするバーナー
・アセンブリ。
【請求項１７】耐火ブロックは、オキシダントおよび
燃料の資源に接続する流れに接合されて成り、前記耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞ
れの入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは更に、複数の燃料キャビティと、第
１平面を定義する少なくとも２つの燃料キャビティと、
第２平面を定義する複数のオキシダントキャビティを有
し、前記燃料キャビティは前記オキシダントキャビティより
も多数在って成り、改善された炎長および炎形状の制御
を有することを特徴とするバーナー・アセンブリ。
【請求項１８】前記オキシダントの出口（噴出口）
は、前記燃料出口（噴出口）よりも大きいことを特徴と
する、請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１９】前記マウンティング・ブラケット・ア
センブリは、前記耐火ブロックの、前記オキシダントの
入口および前記燃料入口の終端に対して取り除き可能に
取り付けられており、前記マウンティング・ブラケット・アセンブリは、ガス
分配・配給面を有していることを特徴とする、請求項１
７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２０】前記ガス分配・配給面の下方位置に
は、燃料分配・配給器（ディストリビュータ）が配設さ
れていることを特徴とする、請求項１９に記載のバーナ
ー・アセンブリ。
【請求項２１】前記ガス分配・配給面の上方位置に
は、オキシダント分配・配給器が配設されていることを
特徴とする、請求項１９に記載のバーナー・アセンブ
リ。
【請求項２２】前記耐火ブロックは、融解ジルコニ
ア、融解キャストアルミナジルコニア・シリカ、再ボン
デッド・アルミナジルコニア・シリカまたは、融解キャ
ストアルミナから構成されて成るグループから選択され
た材料であることを特徴とする、請求項１７に記載のバ
ーナー・アセンブリ。
【請求項２３】１つまたはそれ以上の前記キャビティ
は、この中に１つのインジェクタを有することを特徴と
する、請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２４】前記耐火ブロックは、少なくとも５つ
のキャビティを有していることを特徴とする、請求項１
７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２５】前記耐火ブロックは、この下方位置に
前記燃料を加熱炉の燃焼チャンバに噴射するための３つ
のキャビティを有し、この上方位置には前記加熱炉の燃焼チャンバに前記オキ
シダントを噴射するための２つのキャビティを有してい
ることを特徴とする、請求項１７に記載のバーナー・ア
センブリ。
【請求項２６】前記燃料の出口およびオキシダントの
出口は、円形であることを特徴とする、請求項１７に記
載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２７】前記キャビティは、前記耐火ブロック
を通過するまっすぐな穴であり、前記キャビティの出口
は、等しい高さ(等高)に配されていることを特徴とす
る、請求項２６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２８】前記の燃料噴射ための前記下方位置の
３つのキャビティは、前記燃料出口および前記オキシダ
ント出口において、最終的な分岐角度でセットされ、
この角度は隣接する燃料キャビティに関し、３°〜１５
°の範囲にあることを特徴とする、請求項２５に記載の
バーナー・アセンブリ。
【請求項２９】前記の燃料噴射ための前記下方位置の
３つのキャビティは、前記燃料出口および前記オキシダ
ント出口において、最終的な分岐角度でセットされ、
この角度は隣接する燃料キャビティに関し、３°〜１０
°の範囲にあることを特徴とする、請求項２５に記載の
バーナー・アセンブリ。
【請求項３０】前記のオキシダント噴射ための前記上
方位置の２つのキャビティは、前記燃料出口および前記
オキシダント出口の終端における、これらの間の分岐角
度は、０°〜１５°の範囲にあることを特徴とする、請
求項２５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３１】前記の燃料噴射ための前記上方位置の
２つのキャビティは、前記燃料出口および前記オキシダ
ント出口において、最終的な分岐角度に配設され、前記
燃料出口と前記オキダント出口の終端における角度は、
７°〜１５°の範囲にあることを特徴とする、請求項２
５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３２】前記オキシダントディストリビュータ
（分配・配給器）は、留付け締結手段によって、前記マ
ウンティングブラケット・アセンブリに直接的に載置さ
れていることを特徴とする、請求項２５に記載のバーナ
ー・アセンブリ。
【請求項３３】前記燃料分配・配給器は、留付け締結
手段によって、前記マウンティングブラケット・アセン
ブリに直接載置されていることを特徴とする、請求項２
０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３４】前記燃料ディストリビュータは、単一
で全体的なコンポーネントであり、前記耐火ブロックの
１つのキャビティの内部に取着して成り、前記燃料ディ
ストリビュータは、多重的（マルチ）な燃料出口を有す
ることを特徴とする、請求項２５に記載のバーナー・ア
センブリ。
【請求項３５】前記燃料キャビティのそれぞれは、直
径Ｄ’の１つのスロートと、直径ｄ’の１つの出口を有
し、前記燃料キャビティ出口は距離ｌの間隔で離間され
ていることを特徴とする、請求項１７に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項３６】前記距離ｌに対する前記燃料キャビテ
ィスロートの最小の直径Ｄ’のレシオは、１．５〜１０
の範囲にあることを特徴とする、請求項３５に記載のバ
ーナー・アセンブリ。
【請求項３７】前記レシオは、１．５〜３の範囲であ
ることを特徴とする、請求項３６に記載のバーナー・ア
センブリ。
【請求項３８】前記レシオは、２であることを特徴と
する、請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３９】（ｌ／ｄ）のレシオは、４〜１０の範
囲であることを特徴とする、請求項３６に記載のバーナ
ー・アセンブリ。
【請求項４０】（Ｌ／Ｄ）のレシオは、２〜１０の範
囲であることを特徴とする、請求項１７に記載のバーナ
ー・アセンブリ。
【請求項４１】少なくとも１つの液体燃料インジェク
タを、前記第１燃料平面の下方に配設し、次式で表され
る距離ｄ₂を満たし、ｄ₂ ＝ｄ₁ρ_FO／ρ_NG ［（Ｉ_FO ＋Ｉ_AIR）／Ｉ_NG］
（１０^-3）但し、Ｉ_FO ＝キャビティ又はインジェクタ内の液体燃料
の運動量、Ｉ_AIR ＝キャビティ又はインジェクタ内のアトマイ
ジングエアーの運動量、Ｉ_NG ＝ガス状（気体）燃料の運動量、 ρ_FO ＝液体燃料の固有の重量、 ρ_NG ＝ガス状（気体）燃料の重量、および、前記第１平面および第２平面が次式で表される距離ｄ₁
で離間され、ｄ₁ ＝Ａ（Ｐ／１０００）^1/2 但し、Ｐは、バーナーキャパシティ(kW)、Ａは、５０００ mm ＜Ａ＜１５０ mm であることを特徴とする、請求項１７に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項４２】前記請求項４１に記載のバーナー・ア
センブリは、Ｉ_FO ＝０．０６ＮＩ_AIR ＝１．７９ＮＩ_NG ＝１．５６Ｎ ρ_FO ＝０．９ kg/dm³ ρ_NG ＝０．７４ kg/dm³ 更に、次表に示された値では、ｄは、ガス燃料の出口の直径、Ｄは、オキシダントの出口の直径、Ｌは、外部オキシダントの出口の間隔（距離）、ｌは、燃料出口の２つの出口の間隔（距離）であるとす
ると、［表１］バーナー出力【表１】であることを特徴とする、請求項４１に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項４３】少なくとも２つの末端のオキシダント
キャビティは、距離Ｌで離間され、前記燃料キャビティ
の隣接する１つは距離ｌで離間され、前記Ｌは前記ｌよりも、この所定ファクタが少なくとも
２により大きいことを特徴とする、請求項１７に記載の
バーナー・アセンブリ。
【請求項４４】前記第１平面における前記燃料流動体
キャビティは、前記キャビティ内に１つのチューブを有
し、前記チューブの外径が、実質的に前記キャビティの内径
よりも小さいことを特徴とする、請求項１７に記載のバ
ーナー・アセンブリ。
【請求項４５】前記第２平面および前記第１平面は、
０°〜１５°の範囲の角度を成すように集中して配され
ていることを特徴とする、請求項１７に記載のバーナー
・アセンブリ。
【請求項４６】少なくとも１つのキャビティは、１つ
のインジェクタの中に配設されていることを特徴とす
る、請求項１８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４７】前記インジェクタは、前記燃焼チャン
バ内に突出して配設されていることを特徴とする、請求
項４６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４８】前記インジェクタは、前記燃焼チャン
バ内には突出ぜず、この代わりに前記耐火ブロックの内
部に到達するように配設されていることを特徴とする、
請求項４６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４９】改善された炎長および炎形状制御を有
するバーナー・アセンブリであって、前記耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞ
れの入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは更に、単一の燃料キャビティと、複
数のオキシダントを有し、前記オキシダントキャビティは、第１オキシダント平面
を定義し、２つの燃料キャビティと、第２オキシダント
平面を定義する複数のオキシダントキャビティを有し、
前記耐火ブロックの上方部であり、前記燃料キャビティ
の上方に配設されて成ることを特徴とするバーナー・ア
センブリ。
【請求項５０】改善された炎長および炎形状制御を有
するバーナー・アセンブリであって、耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞれの
入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは更に、複数の燃料キャビティと、複
数のオキシダントキャビティを有し、前記オキシダントキャビティの少なくとも２つは、１つ
のオキシダント平面（即ち、第１オキシダント平面）を
定義して前記耐火ブロックの上部に配設され、前記燃料
キャビティの上にあり、１つの燃料平面（即ち、第１燃
料平面）を定義し、ここには、少なくとも複数の燃料キャビティが、１つの
第２オキシダント平面を定義する複数のオキシダントキ
ャビティを有し、前記第２オキシダント平面における少なくとも１つの前
記オキシダントキャビティの１つは、対応するオキシダ
ントキャビティの直径よりも小さい口径を有する１つの
燃料インジェクタをその中に有することを特徴とするバ
ーナー・アセンブリ。
【請求項５１】改善された炎長および炎形状を制御す
るバーナー・アセンブリであって、耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞれの
入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは更に、複数の燃料キャビティと、１
つのオキシダントキャビティを有し、前記オキシダントキャビティは、前記耐火ブロックの上
部および、１つの燃料平面（第１平面）を定義する前記
燃料キャビティの一部上方に配されて成ることを特徴と
するバーナー・アセンブリ。
【請求項５２】前記オキシダントキャビティは、１つ
の「非円形」出口を有することを特徴とする、請求項５
１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５３】ａ）第１平面を定義する少なくとも２
つの燃料インジェクタと、ｂ）少なくとも１つのオキシダントインジェクタと、ｃ）前記オキシダントインジェクタおよび前記燃料イ
ンジェクタが形成されて成る１つの燃焼チャンバの１つ
の隔壁と、を有し、前記オキシダントインジェクタは、前記隔壁に対して取
り外し可能に確実に取着され、前記オキシダントインジェクタは、前記燃焼チャンバに
おける前記第１平面に向かって、０°〜１５°の範囲で
集中して配されていることを特徴とする、請求項５１に
記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５４】改善された炎長および炎形状の制御機
能を有するバーナー・アセンブリであって、耐火ブロックは、燃料およびオキシダントのそれぞれの
入口端部と、出口端部とを有し、前記耐火ブロックは更に、少なくとも１つの燃料キャビ
ティと、少なくとも２つのオキシダントキャビティを有
し、前記オキシダントキャビティの少なくとも１は、前記耐
火ブロックの低い部分および、前記燃料キャビティの下
方に配されて成ることを特徴とするバーナー・アセンブ
リ。