JPH10103620A - 燃焼室を作動するためのバーナ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 公知のバーナの作用効果を何等低下させるこ
となしに、火炎安定性の強化並びに燃焼室の規定の幾何
学的形状に対する火炎の適合を生ぜしめる改良策を提供
する。 【解決手段】 バーナ前面７０が、燃焼室側に少なくと
も１つのトーラス状の切欠成形部７１を有するように構
成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１に発明の
上位概念として記載したように、燃焼空気流用の旋動流
発生器と、燃焼空気流内へ燃料を噴射する手段とを主体
とし、前記旋動流発生器の下流側に混合区が配置されて
おり、該混合区が、流動方向で見て最初の混合区部分の
内部に複数の移行通路を有し、該移行通路が、前記旋動
流発生器において生成した流れを、前記移行通路の下流
側に後置されてバーナ前面へ移行する混合管内へ移送さ
せるように構成された形式の、燃焼室を作動するための
バーナに関する。

【０００２】

【従来の技術】流れ到達側が旋動流発生器から成ってい
るバーナは欧州特許第０７０４６５７号明細書に基づい
て公知になっており、この場合前記旋動流発生器におい
て生成された流れはスムーズに混合区内へ移流するよう
になっている。このスムーズな移流は、そのために混合
区始端部に形成された、複数の移行通路から成る幾何学
的移行形状部に基づいて行われ、該移行通路は、旋動流
発生器の作用部分体の数に相応して混合区の端面セクタ
をカバーしかつ流動方向にヘリカル状に延在している。
前記移行通路の下流側では混合区は、任意の数の膜形成
孔（Filmlegungs-bohrungen 又は prefilming bores）
を有しており、該膜形成孔は管壁に沿った流速を高める
ことを保証する。混合区には燃焼室が続いているが、こ
の場合混合区と燃焼室との間の移行部は横断面飛躍部に
よって形成され、該横断面飛躍部の平面内に逆流ゾーン
又は逆流バブルが形成される。

【０００３】従って旋動流発生器における旋動強さは、
渦の崩壊が混合区の内部では行われず、ずっと下流で、
つまり前記の横断面飛躍部の領域で行われるように選ば
れる。混合区の長さは、全ての燃料種に対して充分な混
合品質を保証するように設計されている。

【０００４】当該公知バーナがこれに先行する技術のバ
ーナに対比して、火炎安定性の強化、環境汚染物質の低
放出量、低脈動、完全燃焼、大きな運転使用範囲、諸バ
ーナ間の良好なクロス点火、コンパクトな構造、改善さ
れた混合等々の点で顕著な改善をもたらしたとは云え、
最近の予混合燃焼方式においては摩擦のない円滑な最高
レベルの運転を得るためには、火炎安定性の更なる強化
並びに、燃焼室の予め規定された幾何学的形状に対する
火炎の適合改善を必要としていることが明らかになって
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
で述べた形式のバーナにおいて、公知のバーナの作用効
果を何等低下させることなしに、火炎安定性の強化並び
に燃焼室の規定の幾何学的形状に対する火炎の適合を生
ぜしめる改良策を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明の構成手段は、混合区の終端部におけるバーナ
前面が、横断面飛躍部の平面内で燃焼室側に少なくとも
１つのトーラス状の切欠成形部を有するように構成され
ている点にある。

【０００７】この構成手段に基づいて、混合区を通って
流れる燃焼空気は、トーラス状又はドーナツ状の切欠成
形部において生成するトーラス流に接触し、これによっ
て主流の旋動係数（スワール係数）が著しく増大するこ
とになる。トーラス部なしに流動する流れに対比して、
横断面飛躍部の領域で生成する逆流バブルが強力に拡大
される。この拡大は半径方向の拡がりと軸方向の緊密さ
とによって特性づけられている。これによって火炎安定
性が強化され、かつ、トーラス部の相応の構成によって
燃焼室の予め規定された幾何学的形状に火炎を所期のよ
うに適合させることが可能になる。

【０００８】更に本発明の構成は、接線方向の空気取入
れスリットを有する円錐形に構成された旋動流発生器内
へ流入する燃焼空気の流入口に対してバーナヘッド側の
燃料ノズルをシフトバックすることにも関している。こ
のシフトバックによって燃料ノズルの開口は流入域の上
流に位置するので、従って燃料ノズルから噴射される燃
料スプレー円錐体は、一層大きなスプレー半径をもって
主流内へ噴入されることになる。この構成手段に基づい
て、燃料スプレーは、最初に燃焼空気と接触する際に、
膜から霧滴に崩壊されており、かつ、この燃料スプレー
の円錐周面はこの領域において係数１つ分だけ拡大され
ており、これによって燃料スプレーの拡がりが改善さ
れ、かつ燃焼空気の流入が妨げられることもなくなる。

【０００９】燃料ノズルをそのシフトバックによって固
定ジャケットの領域内に位置させた場合には、燃料ノズ
ルの開口をめぐって複数のポートを設けて、該ポートを
介して掃気を、燃料ノズルによって惹起される横断面内
へ流入させることが可能になる。この掃気用ポートの通
流横断面並びに燃料ノズルのシフトバック距離は、ガス
運転では前記ポートを通流する掃気が前記の逆流バブル
を更に下流側にシフトさせるのには不充分であるように
選ばれる。液状燃料運転では燃料スプレーは事実上ジェ
ットポンプとして作用し、これによって前記ポートを通
流する掃気流は増大し、ひいては逆流バブルを更に下流
側にシフトする、より大きな軸方向運動量が発生するこ
とになる。

【００１０】本発明の更なる利点は、燃料ノズルの開口
域に設けたポートを通流する掃気が、円錐形の旋動流発
生器の内壁濡れを防止する点にある。

【００１１】本発明の課題を解決する更に有利な解決手
段は、請求項２以降に記載した通りである。

【００１２】

【実施例】次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説す
る。なお本発明を直接理解する上で重要でない構成部分
はすべて省略した。また諸図面において同一の構成エレ
メントには同一の符号を付した。媒体の流動方向は矢印
で表示した。

【００１３】図１にはバーナの全体構造が図示されてい
る。最初に作用する旋動流発生器１００の詳細な構成に
ついては、図２乃至図５に基づいて追って説明する。こ
の旋動流発生器１００は、接線方向に流入する燃焼空気
流１１５によって接線方向で複数回負荷される円錐形構
造体である。この円錐形構造体内で生成する流れは、旋
動流発生器１００の下流側に設けられた幾何学的移行形
状部に基づいて支障無く円滑に、しかも剥離領域を発生
させることがないように移行部材２００内へ導かれる。
この幾何学的移行形状部の構成については図６に基づい
て詳細に説明する。前記移行部材２００は幾何学的移行
形状部の下流側で混合管２０によって延長されており、
しかも前記移行部材２００と混合管２０は本来の混合区
２２０を形成する。勿論この混合区２２０は単一の部材
から成ることもでき、すなわち、移行部材２００と混合
管２０は溶着されて１つの連繋した成形体を形成し、し
かもこの場合各部分の特性は維持されたままである。移
行部材２００と混合管２０が２つの部材から製作される
場合には、両者は１つのスリーブリング１０によって結
合されており、しかも同一のスリーブリング１０の頂面
側は、旋動流発生器１００のための定着面として役立て
られる。このようなスリーブリング１０は更に又、諸種
の混合管を使用できるという利点を有している。混合管
２０の下流側には本来の燃焼室３０が位置している。但
し該燃焼室３０は図１では単に１本の炎管によって具象
化されているにすぎない。混合区２２０は、旋動流発生
器１００の下流側に、異種の燃料の完璧な予混合を達成
できる限定区間を提供するという役目を充分に果たして
いる。更にこの混合区、要するに主として混合管２０
は、損失無く流れを導くことを可能にするので、幾何学
的移行形状部とも作用結合して第１に逆流ゾーン又は逆
流バブルが形成することがなく、これによって混合区２
２０の全長にわたってあらゆる燃料種のための混合品質
に影響を及ぼすことが可能になる。しかも該混合区２２
０は別の特性も有している。この別の特性は、混合区２
２０自体において軸方向速度プロフィールが軸線上で顕
著な最大値を有しているので、燃焼室３０からの火炎の
逆着火（逆火）が不可能である点にある。このような構
成の場合、前記の軸方向速度が壁寄りでは低下するのは
勿論のことである。この領域においても逆火を抑えるた
めに混合管２０には流動方向及び周方向で多種多様の横
断面と方向とをもった任意の数の孔２１が規則的又は不
規則的に配分して穿設されており、この孔を通って空気
量が混合管２０の内部に流入し、かつ膜を形成するよう
に壁に沿って速度の増大化を惹起する。同等の作用を達
成するための別の手段は、混合管２０の通流横断面が、
すでに述べた幾何学的移行形状部を形成する移行通路２
０１の下流側で狭窄され、これによって混合管２０の内
部の全速度レベルが高められる点にある。図１では前記
孔２１はバーナ軸線６０に対して鋭角を成して延びてい
る。更に移行通路２０１の出口は、混合管２０の最も狭
い通流横断面に等しい。従って前記移行通路２０１は各
横断面差をカバーし、その場合、生成した流れにネガテ
ィブな影響を及ぼすことはない。混合管２０に沿って管
流４０をガイドする場合に選ばれた手段が、許容不能の
圧力損失を惹起する場合には、該混合管の端部に、図面
には図示しなかったデフューザを設けることによって対
処することが可能である。次いで混合管２０の端部には
燃焼室３０が接続しており、しかも混合管２０の通流横
断面と燃焼室３０の通流横断面との間には、バーナ前面
７０によって形成された横断面飛躍部（図８乃至図１１
参照）が設けられている。ここで始めて中央の逆流ゾー
ン５０が形成され、該逆流ゾーンは、実体のない保炎器
の特性を有している。運転中に前記横断面飛躍部の内部
で流体力学的縁域が形成され、該流体力学的縁域におい
て、其処で支配する負圧によって渦剥離が生じると、こ
れに基づいて逆流ゾーン５０の環状安定化が強化される
ことになる。燃焼室３０は端面側に任意数のポート３１
を有し、該ポートを通って空気量が横断面飛躍部内へ直
接流入し、就中、逆流ゾーン５０の環状安定化を強化す
るために寄与する。ここで看過する訳にはいかないこと
は、安定的な逆流ゾーン５０を発生させるためには管内
において充分に高いスワール（旋動）係数を必要とする
点である。このような高いスワール係数が当初は所望さ
れていなかった場合でも、管端部において例えば接線方
向のポートを介して強く旋動される小さな空気流を供給
することによって、安定的な逆流ゾーンを発生させるこ
とが可能である。その場合の条件は、この安定的な逆流
ゾーン発生のために必要とする空気量が総空気量の約５
〜２０％であることである。逆流ゾーン又は逆流バブル
５０を安定化させるために混合管２０の端部のバーナ前
面７０を構成することに関しては、図８乃至図１１に就
いての説明を参照されたい。

【００１４】旋動流発生器１００の構造を一層良く理解
するためには、図２に図３を同時に関係づけるのが有利
である。更にこの図２を、概観できないほど必要以上に
詳細に作図しないようにするために、図３に略示した誘
導プレート１２１ａ，１２１ｂは図２では示唆する程度
に作図されているにすぎない。以下の図２についての説
明において、必要に応じて前記の諸図面を参照すること
にする。

【００１５】図１に示したバーナの第１の部分が、図２
に示した旋動流発生器１００を形成している。該旋動流
発生器１００は２つの中空円錐形部分体１０１，１０２
から成り、両中空円錐形部分体は、互いにずらして互い
に入り組むように配置されている。中空円錐形部分体の
個数は、図４及び図５に示したように２個より多くても
よいのは勿論である。この個数は、追って詳説するよう
に、バーナの運転方式にそれぞれ関連している。或る特
定の運転状況にあっては、ただ１つのスパイラルから成
る旋動流発生器を設けることを排除するものではない。
各中空円錐形部分体１０１，１０２の中心軸線つまり長
手方向対称軸線１０１ｂ，１０２ｂの相互ずれによっ
て、鏡面対称に配置された隣接壁では、それぞれ接線方
向の通路、つまり空気取入れスリット１１９，１２０
（図３）が形成され、該空気取入れスリットを通って燃
焼空気１１５が旋動流発生器１００の内室へ、つまり旋
動流発生器の円錐中空室１１４内へ流入する。図示の中
空円錐形部分体１０１，１０２の円錐形状は流動方向
で、所定の固定角度を有している。勿論また運用条件に
応じて中空円錐形部分体１０１，１０２は流動方向で、
トランペット状又はチューリップ状に、漸増又は漸減す
る円錐勾配を有することもできる。たった今述べた形状
は、当業者には容易に追感かつできる推考できることな
ので、その図示は省いた。両中空円錐形部分体１０１，
１０２はそれぞれ円筒形始端部分１０１ａ，１０２ａを
有し、両円筒形始端部分は、両中空円錐形部分体１０
１，１０２のように矢張り互いにずらされて延びている
ので、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０は
旋動流発生器１００の全長にわたって存在している。円
筒形始端部分の領域内に、特に液状燃料１１２用のノズ
ル１０３が収容されており、該ノズルの燃料噴射口１０
４は、中空円錐形部分体１０１，１０２によって形成さ
れた円錐中空室１１４の最狭横断面にほぼ合致してい
る。ノズル１０３の噴射能と噴射方式は各バーナの規定
のパラメータに依存している。勿論また旋動流発生器１
００は純然たる円錐形に、要するに円筒形始端部分１０
１ａ，１０２ａなしに構成することもできる。各中空円
錐形部分体１０１，１０２は更にまた夫々１本の燃料導
管１０８，１０９を有し、該燃料導管は前記の接線方向
の空気取入れスリット１１９，１２０に沿って配置され
て複数の噴射ポート１１７を有しており、該噴射ポート
を通って特にガス状燃料１１３が、矢印１１６で示した
ように、そこを通流する燃焼空気１１５内へ噴射され
る。前記燃料導管１０８，１０９は、最適の空気／燃料
混合気を得るために殊に有利には、遅くとも接線方向の
空気取入れスリットの終端部において、しかも円錐中空
室１１４への入口の手前に配置されている。ノズル１０
３を通って導かれる燃料は、すでに述べた通り通常の場
合は液状燃料１１２であり、その場合、別の媒体との混
合気形成も容易に可能である。この液状燃料１１２は鋭
角を成して円錐中空室１１４内へ噴射される。ノズル１
０３から次いで燃料スプレー円錘体１０５つまり燃料噴
射流プロフィールが形成され、該燃料スプレー円錐体
は、接線方向に流入して旋回する燃焼空気１１５によっ
て包囲される。噴射された液状燃料１１２の濃度は軸方
向で見て、混合のために流入する燃焼空気１１５によっ
て、気化する方向に連続的に減少される。ガス状燃料１
１３が噴射ポート１１７を介して装入される場合には、
燃料／空気混合気の形成は、空気取入れスリット１１
９，１２０の終端部で直接行われる。燃焼空気１１５が
付加的に予熱されているか、又は例えば戻される煙道ガ
ス又は排ガスによって富化されている場合には、これ
は、前記混合気が下流側の後置段へ流入する以前に、液
状燃料１１２の気化を持続的に助成する。燃料導管１０
８，１０９を介して液状燃料を供給しようとする場合も
同等のことが当て嵌まる。円錐角及び接線方向の空気取
入れスリット１１９，１２０に関して中空円錐形部分体
１０１，１０２を構成する場合、燃焼空気１１５の所望
の流動フィールドが旋動流発生器１００の出口で生じ得
るようにするために、本来狭い限界範囲が厳守されねば
ならない。一般的に云えば、接線方向の空気取入れスリ
ット１１９．１２０の縮小化は、旋動流発生器の領域に
おいてすでに逆流ゾーンのより迅速な形成を促進する。
旋動流発生器１００の内部における軸方向速度は、軸方
向燃焼空気流を適当に供給すること（図示せず）によっ
て変化することができる。適正な旋動流の発生は、旋動
流発生器１００に後置された混合管の内部における流れ
剥離の生成を阻止する。更にまた旋動流発生器１００の
構成は、接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０
の大きさを変化させるのに殊に適しており、ひいては旋
動流発生器１００の構造長を変化させること無しに比較
的大きな運転帯域幅をカバーすることが可能になる。勿
論また中空円錐形部分体１０１，１０２は別の平面内に
おいても互いに相対的にシフト可能であり、これによっ
て両者をオーバーラップさせるようにすることもでき
る。更に両中空円錐形部分体１０１，１０２を、逆向き
の回転運動によってスパイラル状に相互に入り込ませる
ことも可能である。従って接線方向の空気取入れスリッ
ト１１９，１２０の形状、大きさ及び構成配置を任意に
変化させ、ひいては旋動流発生器１００を、その構造長
を変化させないままで万能的に使用することが可能であ
る。

【００１６】ところで図３から明らかになる幾何学的形
態をもった誘導プレート１２１ａ，１２１ｂは流れ導入
機能を有し、しかも該誘導プレートはその長さに応じ
て、中空円錐形部分体１０１，１０２の各端部を、燃焼
空気１１５に対して流れ到来方向に延長している。円錐
中空室１１４内への燃焼空気１１５の誘導通路作用は、
円錐中空室１１４への該通路の入口域に配置された旋回
支点１２３を中心とする誘導プレート１２１ａ，１２１
ｂの開閉によって最適化することができ、この誘導プレ
ートの開閉は特に、接線方向の空気取入れスリット１１
９，１２０の元のギャップ寸法をダイナミックに変化さ
せようとする場合に必要である。勿論また、前記の動的
な手段を静的手段に構成することも可能であり、その場
合、要求される誘導プレートは、中空円錐形部分体１０
１，１０２と共に１つの固定的な一体構成部分を形成す
る。また旋動流発生器１００は誘導プレート無しに運転
することもでき、或いは該誘導プレートに代わる別の補
助手段を設けることも可能である。

【００１７】図３に対比して図４に図示した旋動流発生
器１００は、４個の中空円錐形部分体１３０，１３１，
１３２，１３３から構成されている。各中空円錐形部分
体１３０，１３１，１３２，１３３に所属する長手方向
対称軸線は、符号１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３
３ａで表されている。この実施形態について云えること
は、この構成によって発生する旋動強さがより小さいこ
とに基づいて、かつ相応に拡大されたスリット幅と相俟
って、旋動流発生器の下流側の混合管内で渦流が崩壊す
るのを防止するのに最も適しており、この渦流崩壊防止
によって、混合管に課された役割を混合管は最良に果た
すことができる。

【００１８】図４に対する図５の相違点は、中空円錐形
部分体１４０，１４１，１４２，１４３がブレード断面
形状を有していることであり、該ブレード断面形状は或
る流れを生成するために設けられる。因みに旋動流発生
器の作動方式は等しい。燃焼空気流１１５内への燃料１
１６の混加は、ブレード断面形状の内部から行われる。
すなわち燃料導管１０８は本実施形態では、個々のブレ
ード内に一体に組込まれている。図５においても個々の
中空円錐形部分体１４０，１４１，１４２，１４３に所
属する長手方向対称軸線は、符号１４０ａ，１４１ａ，
１４２ａ，１４３ａで表されている。

【００１９】図６では移行部材２００が三次元作図法で
立体的に図示されている。幾何学的移行形状部は、図４
又は図５に相応して４個の中空円錐形部分体を備えた旋
動流発生器１００のために構成されている。従って幾何
学的移行形状部は、上流で作用する中空円錐形部分体の
自然な延長部として４つの移行通路２０１を有してお
り、これによって前記中空円錐形部分体の円錐四半面
は、混合管の壁に交わるまで延長される。同等の事項
は、旋動流発生器が、図２について記載した原理とは異
なった原理に基づいて構成されている場合にも当て嵌ま
る。個々の移行通路２０１の、下方へ向かって流動方向
に延びる面は、流動方向にスパイラル状に延びる形状を
有し、該スパイラル形状は、この場合移行部材２００の
通流横断面が流動方向で円錐形に拡張しているという事
実に相応して、鎌形状の曲線経過を描いている。流動方
向での移行通路２０１の旋動流角度は、管流に続いて燃
焼室入口の横断面飛躍部に至るまでに、噴射された燃料
との完璧な予混合を実現するのに充分大きな距離が残さ
れているように選ばれている。更に又、前記の構成手段
によって、旋動流発生器の下流側の混合管壁に沿った軸
方向速度も増速される。幾何学的移行形状部と、混合管
域における構成手段とに基づいて、混合管の中心点寄り
の軸方向速度の顕著な上昇が得られるので、早期着火の
危険が決定的に阻止される。

【００２０】図７に概略図で示した旋動流発生器１００
ａは、図２乃至図５との関連において詳細に説明され
た。図７における重要な点は、燃料ノズル１０３ａが中
点に配置されていることであり、しかも該燃料ノズルは
円錐形通流横断面の始端部１２５に対して上流側へシフ
トバックされており、その場合該シフトバック距離１２
６は、選択した燃料スプレー円錐角度１０５に関連して
おり、かつ該シフトバック距離１２６は、前記始端部に
おける横断面の直径にほぼ等しい長さである。このシフ
トバックによって燃料ノズル１０３ａの燃料噴射口１０
４は、頭部側の固定的な円筒形始端部分１０１ａ，１０
２ａの領域内に位置することになる。燃料ノズル１０３
ａのシフトバックによって生じる燃料スプレー円錐体１
０５は、より大きな円錐半径でもって、バーナの円錐中
空室１１４内への燃焼空気の主流によって被覆される領
域内へ流入するので、燃料スプレー円錐体１０５はこの
領域では最早固定的な緊密体としては挙動せず、むしろ
すでに霧滴に崩解されており、従って燃焼空気によって
容易に侵透可能である。燃料スプレー円錐体１０５への
燃焼空気１１５の合流はもはや阻止されず、これは、燃
料スプレー円錐体１０５が一層容易に燃焼空気によって
侵透され得ることによって、混合品質を改善するプラス
の方向に作用する。更に又、燃料噴射口１１４の平面域
には、半径方向又はほぼ半径方向に配置した複数のポー
ト１２４が設けられており、該ポートを通って掃気が、
燃料ノズル１０３ａのサイズによって規定される横断面
内へ流入する。前記ポート１２４の通流横断面は、ガス
状燃料の使用時には前記ポートを通流する空気質量流が
逆流ゾーン（図１参照）を更に下流寄りにシフトさせる
のには不充分であるように選ばれる。液状燃料の使用時
には燃料スプレー円錐体１０５は事実上ジェットポンプ
として作用し、これによって前記ポート１２４を通る空
気質量流は増加する。その結果、逆流ゾーンを更に下流
寄りにシフトさせる、より大きな軸方向運動量が生じ、
これは、火炎の逆着火を防止する良好な対処手段として
作用する。略示した中空円錐形部分体１０１，１０２並
びに接線方向の空気取入れスリット１１９，１２０の形
態と作用については、図２乃至図５に基づいてすでに詳
説した通りである。

【００２１】図８では、混合管２０の終端部の燃焼室側
に、バーナ前面７０を形成する半径方向終端縁に沿って
トーラス（ドーナツ状）部７１がどの様に切欠成形され
ているかが図示されている。原則として該トーラス部７
１のサイズは、混合区に所属する混合管２０の内部にお
ける主流又は管流４０に関連している。すなわち：トー
ラス部７１は、主流４０がトーラス部によって生成され
るトーラス流７２に接触して、これによって旋動（スワ
ール）係数が著しく増大するように選ばれる。前記接触
に基づいて同時に、バーナ軸線６０に対して斜めに偏向
された主流７３が生じ、この偏向された主流は前記トー
ラス流７２に対して接線方向に進展する。このトーラス
部７１に起因して生じる流体動特性は、図１において示
唆したように、逆流バブルつまり逆流ゾーン５０をトー
ラス部のない流れに対比して強力に拡大し、ひいてはこ
の領域における火炎安定性の強化を惹起する責務を負っ
ている。この図８から判るトーラス部７１は、混合管２
０の内縁を起点として半円形を描いている。半径方向に
残留する半径方向終端縁、つまり残留するバーナ前面７
０はトーラス部７１の半円形トーラスプロフィールを経
たのち変化しない元の状態を維持する。

【００２２】図９にはトーラス部の別の実施態様が図示
されている。該トーラス部は四半円形トーラスプロフィ
ール７４から半径方向終端縁７５へ移行し、該半径方向
終端縁は、図８に示した元のバーナ前面７０からシフト
バックされている。この場合も旋動係数の強力な増大化
が生じ、かつ前述の理由に基づいて逆流バブル５０の強
化が生じる。

【００２３】前記の２つの実施例から既に明らかなよう
に、トーラス部の形成は種々様々な形式によって可能で
あり、この場合以下のことが重要である。すなわち、ト
ーラス流７２は、主流４０によって駆進され、該主流４
０は図示の方向に偏向される。

【００２４】図１０は、トーラス部７１のプロフィール
に関しては、図８に示した構成に相当している。図１０
において意図されている改良手段は、主流４０に加えて
更に二次流７６によって駆進されるトーラス流７２に関
する。この二次流７６は、バーナ前面を形成する半径方
向終端縁７０のための冷却空気流を同時に形成してい
る。

【００２５】図１１に示した実施形態は、図１０の別の
変化態様であり、ここではトーラス流７２の形成に関連
して燃料パイロット段７７を一緒に構成することを可能
にする原理的手段が図示されている。燃料パイロット段
７７に所属しかつ軸方向に延びる通路は、燃料をトーラ
ス流７２内へ導入し、かつ燃料にパイロット処理を施す
ために役立てられ、しかも該通路はトーラス部７１のほ
ぼ最高部位に開口している。

【図面の簡単な説明】

【図１】旋動流発生器の下流側に混合区を有する予混合
バーナとして構成されたバーナの概略断面図である。

【図２】複数の殻板から成る旋動流発生器を一部破断し
て示した斜視図である。

【図３】２枚殻板形旋動流発生器の横断面図である。

【図４】４枚殻板形旋動流発生器の横断面図である。

【図５】案内ブレード形断面に成形された４枚の殻板か
ら成る旋動流発生器の概略図である。

【図６】旋動流発生器と混合区との間の移行部材の幾何
学的形状の立体図である。

【図７】シフトバックされた燃料ノズルを備えた図２相
当の旋動流発生器の概略断面図である。

【図８】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に
形成されたトーラス流発生手段の第１実施態様の概略図
である。

【図９】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面に
形成されたトーラス流発生手段の第２実施態様の概略図
である。

【図１０】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面
に形成されたトーラス流発生手段の第３実施態様の概略
図である。

【図１１】逆流バブルを安定化させるためにバーナ前面
に形成されたトーラス流発生手段の第４実施態様の概略
図である。

【符号の説明】

１０ スリーブリング、 ２０ 混合区部分を形成
する混合管、 ２１ポート、 ３０ 燃焼室、 ３１
ポート、 ４０ 混合管内の管流又は主流、 ５
０ 逆流ゾーン又は逆流バブル、 ６０ バーナ軸
線、 ７０半径方向終端縁としてのバーナ前面、 ７１
トーラス部、 ７２ トーラス流、 ７３ 偏
向された主流、 ７４ 四半円形トーラスプロフィー
ル、 ７５ シフトバックされた半径方向終端縁、
７６ 二次流又は冷却空気流、 ７７ 燃料パイロ
ット段、 １００，１００ａ 旋動流発生器、１０
１，１０２ 中空円錐形部分体、 １０１ａ，１０２
ａ 円筒形始端部分、 １０１ｂ，１０２ｂ 長手
方向対称軸線、 １０３，１０３ａ 燃料ノズル、
１０４ 燃料噴射口、 １０５ 燃料スプレー円錘
体又は燃料スプレー円錐角度、 １０８，１０９ 燃
料導管、 １１２ 液状燃料、１１３ ガス状燃
料、 １１４ 円錐中空室、 １１５ 燃焼空気
又は燃焼空気流、 １１６ 燃料導管から噴射される
燃料を示す矢印、 １１７噴射ポート、 １１９，１２
０ 接線方向の空気取入れスリット、 １２１ａ，１
２１ｂ 誘導プレート、 １２３ 誘導プレートの
旋回支点、 １２４ ポート、 １２５ 円錐形通
流横断面の始端部、 １２６ 円錐形通流横断面始端
部に対する燃料ノズルのシフトバック距離、 １３０，
１３１，１３２，１３３ 中空円錐形部分体、 １３
０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１３３ａ 長手方向対称
軸線、 １４０，１４１，１４２，１４３ ブレード
断面形状の中空円錐形部分体、 １４０ａ，１４１ａ，
１４２ａ，１４３ａ 長手方向対称軸線、 ２００
混合区部分を成す移行部材、 ２０１ 移行通路、２
２０ 混合区

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼空気流用の旋動流発生器と、燃焼空
   気流内へ燃料を噴射する手段とを主体とし、前記旋動流
   発生器の下流側に混合区が配置されており、該混合区
   が、流動方向で見て最初の混合区部分の内部に複数の移
   行通路を有し、該移行通路が、前記旋動流発生器におい
   て生成した流れを、前記移行通路の下流側に後置されて
   バーナ前面へ移行する混合管内へ移送させるように構成
   された形式の、燃焼室を作動するためのバーナにおい
   て、バーナ前面（７０）が、燃焼室側に少なくとも１つ
   のトーラス状の切欠成形部（７１，７４）を有するよう
   に構成されていることを特徴とする、燃焼室を作動する
   ためのバーナ。
2. 【請求項２】 バーナ前面（７０）内に設けたトーラス
   状の切欠成形部（７１）が半円形を描いている、請求項
   １記載のバーナ。
3. 【請求項３】 バーナ前面（７０）内に設けたトーラス
   状の切欠成形部（７４）が四半円形を描いており、該四
   半円形が次いで、バーナ前面（７０）からシフトバック
   された終端縁（７５）へ移行している、請求項１記載の
   バーナ。
4. 【請求項４】 トーラス状の切欠成形部（７１，７４）
   のプロフィールが、混合管（２０）の内壁とバーナ前面
   （７０）との間の移行部で始まっている、請求項１記載
   のバーナ。
5. 【請求項５】 トーラス状の切欠成形部（７１，７４）
   が、二次空気（７６）及び／又は燃料（７７）を流入さ
   せるために、前記トーラス状の切欠成形部で生成される
   トーラス流（７２）へ開口する少なくとも１つの通路を
   有している、請求項１記載のバーナ。
6. 【請求項６】 混合区（２２０）における移行通路（２
   ０１）の数が、旋動流発生器（１００，１００ａ）によ
   って生成される部分流の数に等しい、請求項１記載のバ
   ーナ。
7. 【請求項７】 移行通路（２０１）に後置された混合管
   （２０）が、前記混合管（２０）の内部に空気流を噴射
   するための複数のポート（２１）を流動方向及び周方向
   に有している、請求項１記載のバーナ。
8. 【請求項８】 ポート（２１）が、混合管（２０）のバ
   ーナ軸線（６０）に対して鋭角を成して延びている、請
   求項７記載のバーナ。
9. 【請求項９】 移行通路（２０１）の下流側における混
   合管（２０）の通流横断面が、旋動流発生器（１００，
   １００ａ）内で生成した流れ（４０）の横断面よりも小
   又は大であるか、或いは該横断面に等しい、請求項１記
   載のバーナ。
10. 【請求項１０】 混合区（２２０）の下流に燃焼室（３
    ０）が配置されており、前記の混合区（２２０）と燃焼
    室（３０）との間に、該燃焼室（３０）の初期流動横断
    面を惹起する横断面飛躍部が存在し、かつ該横断面飛躍
    部の流域において逆流ゾーン（５０）が作用可能であ
    る、請求項１記載のバーナ。
11. 【請求項１１】 バーナ前面（７０）の上流にデフュー
    ザ及び／又はベンチュリ区が存在している、請求項１記
    載のバーナ。
12. 【請求項１２】 旋動流発生器（１００，１００ａ）
    が、流動方向で相互に入り組み合った少なくとも２個の
    中空円錐形部分体（１０１，１０２；１３０，１３１，
    １３２，１３３；１４０，１４１，１４２，１４３）か
    ら成り、該中空円錐形部分体の各長手方向対称軸線（１
    ０１ｂ，１０２ｂ；１３０ａ，１３１ａ，１３２ａ，１
    ３３ａ；１４０ａ，１４１ａ，１４２ａ，１４３ａ）が
    相互にずれて延在し、前記中空円錐形部分体の隣接した
    壁が該中空円錐形部分体の長手方向延在範囲にわたっ
    て、燃焼空気（１１５）用の接線方向の空気取入れスリ
    ット（１１９，１２０）を形成しており、かつ前記中空
    円錐形部分体によって形成された円錐中空室（１１４）
    内に少なくとも１つの燃料ノズル（１０３，１０３ａ）
    が配置されている、請求項１記載のバーナ。
13. 【請求項１３】 接線方向の空気取入れスリット（１１
    ９，１２０）の長手方向延在範囲内に別の複数の燃料噴
    射ポート（１１７）が配置されている、請求項１２記載
    のバーナ。
14. 【請求項１４】 中空円錐形部分体（１４０，１４１，
    １４２，１４３）がブレード状の成形横断面を有してい
    る、請求項１２記載のバーナ。
15. 【請求項１５】 中空円錐形部分体が流動方向で見て固
    定円錐角或いは漸増又は漸減する円錐勾配を有してい
    る、請求項１２記載のバーナ。
16. 【請求項１６】 中空円錐形部分体がスパイラル状に相
    互に入り組み合っている、請求項１２記載のバーナ。
17. 【請求項１７】 燃料ノズル（１０３）が接線方向の空
    気取入れスリット（１１９，１２０）の始端部に対して
    距離（１２６）分だけシフトバックされている、請求項
    １２記載のバーナ。
18. 【請求項１８】 距離（１２６）の区間に、二次空気を
    流入させるための複数の半径方向又はほぼ半径方向のポ
    ート（１２４）が設けられている、請求項１７記載のバ
    ーナ。