【手続補正書】
【提出日】平成14年6月14日(2002.6.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼帯の近傍にて加熱炉の壁部内の通路に設置され得る長寸ノズル機構を含む高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナであって、
上記加熱炉壁部は上記通路を囲繞する輻射表面であって上記燃焼帯の近傍に配置された輻射表面を提供し、
上記ノズル機構は、
長寸下流部分および長寸上流部分を含む長寸バーナ管であって、上記長寸下流部分は上記通路を貫通延伸すべく形状化され、上記各部分は中央配設されて長手方向に延在する軸心を夫々有する、長寸バーナ管と、
上記バーナ管内へ導入される希薄燃料可燃混合気の供給源を提供する混合気供給システムであって、上記バーナ管の上記上流部分の上流端部は該燃料供給システムと流体連通して接続されて希薄燃料可燃混合気を受け、上記管は該管に沿って上記上流端部から上記バーナ管の上記下流部分の下流端部まで上記希薄燃料可燃混合気の流れに対する管路を提供する、混合気供給システムと、
上記輻射表面の近傍において上記バーナ管の上記下流部分の上記下流端部に位置された主要ノズルであって、該主要ノズルは上記バーナ管に沿って流れる希薄燃料可燃混合気を受けるべく上記バーナ管の上記下流部分の上記下流端部と流体連通する内部チャンバを有し、該主要ノズルは上記混合気を上記チャンバ内へと方向変換すると共に上記バーナ管の上記下流部分の上記軸心に対して外径方向に且つ概略的に上記輻射表面上を横断して行く様に流すべく配置かつ形状化され、該主要ノズルは上記チャンバの回りに延在する壁部と該主要ノズルの該壁部内で径方向に延在する一連の開口とを含み、該開口は上記可燃混合気が燃焼するときに離脱円形火炎が生成されるべく該混合気の火炎伝播速度を超える初期速度にて且つ当該ノズルを本質的に径方向に囲繞する円形パターンにて上記径方向に上記可燃混合気を分配すべく配置かつ形状化される、主要ノズルと、
上記バーナ管の上記下流部分の長手方向に延在する長寸燃料管であって上記輻射表面からは逆側となる上記燃焼帯の側である上記加熱炉内の位置へと二次燃料の流れを導向すべく配設かつ配置された少なくとも一個の燃料気体ポートを有する長寸燃料管を含む二次燃料ノズル・システムであって、上記二次燃料は上記混合気供給システムおよび該二次燃料ノズル・システムにより上記燃焼帯に対して提供される燃料全体の相当の部分を構成する、二次燃料ノズル・システムと、
を備える、
高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２】
前記混合気供給システムは噴射器を備え、
該噴射器は、
加圧流体燃料の供給源に接続可能な燃料取入口と、
上記取入口と流体連通して接続されると共に空気源と流体連通されたスペースを介して流体燃料を噴射すべく位置された流体燃料スパッドと、
前記バーナ管の前記上流部分の前記上流端部に取付けられた略鐘状継手であって、噴射された流体燃料とそれに沿って搬送された空気とを受けてそれらを上記バーナ管の上記上流端部内に導向すべく位置された口部を有する略鐘状継手と、
を含む、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３】
前記各軸心は重畳されることにより前記バーナ管は本質的に直線状であり且つ前記主要ノズル、上記バーナ管および前記噴射器は上記各軸心に沿って本質的に整列される、請求項２記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項４】
前記上流部分の軸心は前記下流部分の軸心に対して所定角度にて配設されることにより、前記主要ノズルと前記バーナ管の上記下流部分とは該下流部分の上記軸心に沿って本質的に整列して配設され、且つ、前記噴射器と上記バーナ管の前記上流部分とは該上流部分の軸心に沿って本質的に整列して配設される、請求項２記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項５】
前記長寸燃料管は前記主要ノズルの外側に配置される、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項６】
前記二次燃料ノズル・システムは前記主要ノズルの外側に配置された複数本の前記長寸燃料管を含む、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項７】
前記ポートは、二次燃料の少なくとも一部を燃焼無しで混合気パターンを貫通させて前記加熱炉内の前記位置に到達させるべく形状化して位置される、請求項５記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項８】
前記主要ノズルは当該端部キャップ自身内に孔を有する端部キャップを含み、且つ、
前記燃料管は前記チャンバを貫通延伸すると共にその下流部分は上記孔を貫通して突出し、
前記ポートは上記燃料管の上記下流部分内であると共に前記加熱炉内の前記箇所の近傍に位置される、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項９】
前記燃料管の前記下流部分には複数個の前記ポートが配備され、且つ、前記加熱炉内の前記箇所は上記燃料管の上記下流部分を囲繞する、請求項８記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１０】
前記輻射表面は本質的に平坦である、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１１】
前記輻射表面は凹状である、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１２】
前記輻射表面はカップ状である、請求項１１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１３】
前記二次燃料システムは前記バーナ管の前記下流部分の壁部を貫通延伸する管材のセグメントを含み、該セグメントは上記燃料管の上流端部に流体連通して接続される、請求項８記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１４】
前記端部キャップは前記チャンバに対して凸状である、請求項８記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１５】
前記各開口は、前記バーナ管の前記下流部分の軸心に本質的に平行な方向に延在する長寸スロットから成る、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１６】
前記主要ノズルの前記壁部は円周方向に離間された一連のバーであってそれらの間に前記スロットを呈する一連のバーを備え、該バーは前記チャンバ内における再循環領域の形成を阻止すべく上記チャンバの近傍にては丸形表面を有する、請求項１５記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１７】
当該バーナは前記チャンバ内に配置された略鐘状の下流部分を有するバッフルを含み、該鐘状部分は、前記主要ノズルの前記壁部の近傍に配設されて円周方向に延在する外側縁部を有する、請求項１または１５記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１８】
前記スロットは上流端部および下流端部を有し、且つ、前記鐘状部分の前記外側縁部は上記スロットの上記下流端部に対してよりも該スロットの上記上流端部に接近して配置される、請求項１５に従属するときに請求項１７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項１９】
前記鐘状部分の前記外側縁部は前記スロットの前記上流端部から上記スロットの前記下流端部までの距離の約１／４に位置される、請求項１８記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２０】
前記スロットは、前記チャンバにおける再循環領域の形成を阻止すべく流体流の方向において傾斜する上流端部表面を有する、請求項１５に従属するときに請求項１７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２１】
前記混合気供給システムおよび前記二次燃料システムは、前記二次燃料の量が前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の約２０％超を構成する如く配置される、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２２】
前記混合気供給システムおよび前記二次燃料システムは、前記二次燃料の量が前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の少なくとも約３０％を構成する如く配置される、請求項２１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２３】
前記混合気供給システムおよび前記二次燃料システムは、前記二次燃料の量が前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の少なくとも約５０％を構成する如く配置される、請求項２２記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２４】
前記二次燃料ノズル・システムは少なくとも約１３．７９×１０３Ｐａ（２ｐｓｉｇ）の圧力の燃料気体の供給源に対して前記長寸燃料管を接続すべく配置される、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２５】
前記二次燃料ノズル・システムは少なくとも約２０．６９×１０３Ｐａ（３ｐｓｉｇ）の圧力の燃料気体の供給源に対して前記長寸燃料管を接続すべく配置される、請求項２４記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２６】
前記二次燃料ノズル・システムは少なくとも約３４．４８×１０３Ｐａ（５ｐｓｉｇ）の圧力の燃料気体の供給源に対して前記長寸燃料管を接続すべく配置される、請求項２５記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２７】
前記二次燃料ノズル・システムは少なくとも約６８．９５×１０３Ｐａ（１０ｐｓｉｇ）の圧力の燃料気体の供給源に対して前記長寸燃料管を接続すべく配置される、請求項２６記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２８】
前記二次燃料ノズル・システムは少なくとも約１０３．４３×１０３Ｐａ（１５ｐｓｉｇ）の圧力の燃料気体の供給源に対して前記長寸燃料管を接続すべく配置される、請求項２７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項２９】
前記離脱火炎の上流先端は前記ノズルから少なくとも約２．５４ｃｍ（１インチ）に位置される、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３０】
前記離脱火炎の上流先端は前記ノズルから約７．６２ｃｍ（３インチ）未満に位置される、請求項２９記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３１】
前記主要ノズルは当該端部キャップ自身内に孔を有する端部キャップを含み、且つ、
前記燃料管は前記チャンバとその下流部分を貫通延伸して上記孔を貫通して突出し、
前記ポートは上記燃料管の上記下流部分内であると共に前記加熱炉内の前記箇所の近傍に位置される、請求項４記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３２】
前記バーナ管は該バーナ管の前記下流部分および前記上流部分を相互接続する湾曲部分を含み、且つ、
前記二次燃料システムは、上記バーナ管の上記湾曲部分の壁を貫通延伸する管材のセグメントであって前記燃料管の上流端部と流体連通して接続される管材のセグメントを含む、請求項３１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３３】
前記管材のセグメントおよび前記燃料管は本質的に前記バーナ管の前記下流部分の軸心に沿って延在する、請求項３２記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３４】
前記二次燃料システムは前記燃料管の上流端部に流体連通して接続された管材のセグメントを含み、
上記セグメントは前記鐘状継手および前記スパッドを貫通延伸し、
上記スパッドは流体燃料を噴射する複数のオリフィスを含み、
該オリフィスは上記管材のセグメントの回りに配置される、請求項３に従属するときに請求項３１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３５】
前記燃料は天然ガスから成る、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３６】
前記燃料は水素から成る、請求項１記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナ。
【請求項３７】
希薄燃料可燃混合気を提供する段階と、
主要ノズルを径方向において本質的に囲繞する円形パターンにて燃焼帯内へと且つ概略的に輻射表面上を横断して行く様に、該主要ノズルから上記混合気を外方に流す段階と、
上記混合気が燃焼するときに離脱円形火炎が生成されるべく該混合気の火炎伝播速度を超える初期速度にて上記主要ノズルから上記混合気を外方に流す段階と、
混合気供給システムおよび上記二次燃料ノズル・システムにより上記燃焼帯に対して提供される燃料全体の相当の部分を構成する二次燃料を、上記輻射表面からは逆側となる上記燃焼帯の側にて加熱炉内の所定位置に提供する段階と、
を備えて成る、燃焼帯の近傍の輻射表面を加熱すべく高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項３８】
前記二次燃料は前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の約２０％超を構成する、請求項３７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項３９】
前記二次燃料は前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の少なくとも約３０％を構成する、請求項３８記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項４０】
前記二次燃料は前記燃焼帯に対して提供される燃料全体の少なくとも約５０％を構成する、請求項３９記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項４１】
前記二次燃料は前記主要ノズルを貫通延伸する二次燃料ノズルを用いて前記箇所に提供される、請求項３７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項４２】
前記二次燃料は燃焼なしで前記パターンを貫通する燃料の噴流を発射する二次燃料ノズルを用いて前記箇所に提供される、請求項３７記載の高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを作動させる方法。
【請求項４３】
離間された取入端部および吐出端部を有する長寸バーナ管路であって、該管路は燃焼されるべき流体燃料全体の一部と酸素とを備える希薄燃料混合気を上記取入端部から当該管路に沿って上記吐出端部へと導向し得るべく配置された長寸バーナ管路を備えたバーナ管構造と、
上記管路の上記吐出端部における主要バーナ・ノズルであって、該バーナ・ノズルは、中央軸心と、該バーナ・ノズル内において中央に配置されたチャンバの回りに延在する壁部と、上記管路の上記吐出端部から離間された下流端部とを有し、該主要バーナ・ノズルは、上記チャンバ内において上記管路から上記混合気を受けるべく、且つ、それほどの再循環無しで最小限の圧力低下にて上記壁部における複数の開孔を介して燃焼帯内へと上記軸心を横切る方向において上記混合気の火炎伝播速度より大きな速度にて該混合気を方向変換し得るべく配置され、上記各開孔は上記壁部の回りに分布されることから該各開孔を介して上記燃焼帯内へと導向された上記混合気は略々円形平坦火炎の形態であり、該円形平坦火炎は上記ノズルから離脱され、上記壁部を囲繞し且つ外方に向けて輻射表面上を横断して行く、主要バーナ・ノズルと、
上記軸心に沿って上記主要ノズルを貫通延伸すると共に、上記下流端部における孔を介して軸心方向において上記主要ノズルから突出し、且つ、上記燃焼帯に対して離間された関係に配置された下流端部を有する長寸中央燃料管と、を備え、
上記燃料管の上記下流端部上には二次燃料ノズルが在り、該二次燃料ノズルは、加熱炉内において上記輻射表面からは逆側となる上記円形平坦火炎の側であり且つ上記燃焼帯から十分に離間された箇所にて二次燃料を送給する位置に配置された少なくとも一個の二次燃料ポートであって上記二次燃料が上記燃焼帯に進入する以前に該二次燃料が排煙と相互混合するのを許容する少なくとも一個の二次燃料ポートを有する、
輻射式バーナ用のバーナ・アセンブリ。
【請求項４４】
離間された取入端部および吐出端部を有する長寸バーナ管路であって、該管路は燃焼されるべき流体燃料全体の一部と酸素とを備える希薄燃料混合気を上記取入端部から当該管路に沿って上記吐出端部へと導向し得るべく配置された長寸バーナ管路を備えたバーナ管構造と、
上記管路の上記吐出端部における主要バーナ・ノズルであって、該バーナ・ノズルは、中央軸心と、該バーナ・ノズル内において中央に配置されたチャンバの回りに延在する壁部と、上記管路の上記吐出端部から離間された下流端部とを有し、該主要バーナ・ノズルは、上記チャンバ内において上記管路から上記混合気を受けるべく、且つ、それほどの再循環無しで最小限の圧力低下にて上記壁部における複数の開孔を介して燃焼帯内へと上記軸心を横切る方向において上記混合気の火炎伝播速度より大きな速度にて該混合気を方向変換し得るべく配置され、上記各開孔は上記壁部の回りに分布されることから該各開孔を介して上記燃焼帯内へと導向された上記混合気は略々円形平坦パターンの形態であり、該円形平坦火炎は上記ノズルから離脱され、上記壁部を囲繞し且つ外方に向けて輻射表面上を横断して行く、主要バーナ・ノズルと、
上記軸心に対して略々平行な方向に延在すると共に下流端部を有する長寸燃料管と、を備え、
上記燃料管の上記下流端部上の二次燃料ポートを含む二次燃料ノズルが在り、上記二次燃料ポートは、加熱炉内において上記輻射表面からは逆側となる上記パターンの側であり且つ上記燃焼帯から十分に離間された箇所へと二次燃料を送給して該二次燃料が上記燃焼帯に進入する以前に該二次燃料が排煙と相互混合するのを許容すべく位置決め且つ配置される、
輻射式バーナ用のバーナ・アセンブリ。
【請求項４５】
前記混合気は気体状燃料と空気の混合気から成り、且つ、
前記バーナ管構造は、上記混合気を生成するために空気の流れを誘起すべく上記気体状燃料の流れを使用するベンチュリ管を備える、請求項４３または４４記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項４６】
前記混合気は気体状燃料と空気の混合気から成り、且つ、
前記バーナ管構造は平行流のために配置された複数のベンチュリ管から成り、該ベンチュリの各々は上記混合気を燃料と空気の超希薄燃料混合気として生成するために空気の流れを誘起すべく上記気体状燃料の流れを使用し得る様に配置される、請求項４３または４４記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項４７】
前記長寸燃料管は前記主要燃料ノズルの外部に配置され、且つ、
前記二次燃料ポートは、二次燃料の少なくとも一部が前記パターンを貫通して上記位置に到達する如く該二次燃料を所定速度にて且つ所定方向に送給すべく位置決めして配置される、請求項４４記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項４８】
燃焼されるべき燃料全体の一部と空気とを備えた希薄燃料可燃混合気の流れを、中央軸心を有する長寸ノズルから、該ノズルを囲繞すると共に輻射表面の近傍である燃焼帯に対し、壁部を囲繞する円形平坦パターンであって上記ノズルを上記混合気が出射する速度よりも該混合気の火炎伝播速度が遅くなる組成である円形平坦パターンの形態にて送給する段階と、
上記混合気に点火して、径方向において上記ノズルを囲繞する円形平坦離脱火炎であって上記輻射表面の近傍に配置される円形平坦離脱火炎を生成する段階と、
当該二次燃料が上記火炎に進入する前に排煙と相互混合する様に、上記輻射表面からは逆側となる上記火炎の側の箇所であって該火炎から十分に離間された箇所にて二次燃料を供給する段階と、
を備えて成る、輻射式バーナを作動させる方法。
【請求項４９】
前記混合気システムは前記燃料全体の燃焼に必要な空気の全てを前記混合気内で供給し得るべく配置される、請求項１または２記載の輻射式ウォールバーナ。
【請求項５０】
前記混合気システムは前記燃料全体の燃焼に必要な空気の全てを含む、請求項３７記載の方法。
【請求項５１】
前記希薄燃料混合気は前記燃料全体の燃焼に必要な酸素の全てを含む、請求項４３または４４記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項５２】
前記希薄燃料混合気は前記燃料全体の燃焼に必要な空気の全てを含む、請求項４６または４７記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項５３】
前記希薄燃料混合気は前記燃料全体の燃焼に必要な酸素の全てを含む、請求項４８記載の方法。
【請求項５４】
前記輻射表面は前記加熱炉壁部に挿入された耐火性バーナ・タイルの一部であり且つ前記通路は上記タイルを貫通延伸する、請求項１記載の輻射式ウォールバーナ。
【請求項５５】
前記輻射表面は加熱炉の壁部に挿入された耐火性バーナ・タイルの一部であり且つ前記主要バーナ・ノズルは上記タイル内の通路を貫通延伸する、請求項４３または４４記載のバーナ・アセンブリ。
【請求項５６】
前記輻射表面は加熱炉の壁部に挿入された耐火性バーナ・タイルの一部であり且つ前記長寸ノズルは上記タイル内の通路を貫通延伸する、請求項４８記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
先行技術の状況
輻射式バーナにおけるＮＯｘの減少および／または削減は、常に望まれる目標である。工業分野においては更に、ＮＯｘ発生に不都合に影響すること無く個々の輻射式バーナの熱生成容量を増大することは望ましい目標であった。流体燃料により空気の流れを誘起して生成された一次予備混合気を使用する輻射式バーナは公知であるが、これまでのバーナは燃焼されるべき燃料全体の約８０％未満を含む予備混合気（ｆｕｅｌ−ａｉｒ  ｐｒｅｍｉｘ）を生成することができなかった。斯かる予備混合気は高温で燃焼し、ＮＯｘおよび他の汚染物質の過剰生成に帰着する。更に、火炎内に排煙（ｆｌｕｅ  ｇａｓ）を搬送するなどの他の目的に利用され得る二次燃料の量は非常に限定されて来た、と言うのも、一次予備混合気は燃焼に必要な燃料の大部分を含むからである。故に工業分野においては、一次予備混合気の燃料が更に希薄であることにより初期燃焼の間には大量の空気が利用可能とされて燃焼温度を下げると共に、火炎から離間した加熱炉空間内を循環すべく大量の二次燃料が利用可能とされて、大量の排煙と予備混合して更に燃焼温度を下げる如く輻射式バーナ用途に対してバーナの効率を改善する手段が必要とされて来た。工業分野においてはまた、更に大きな熱生成容量を有する輻射式バーナも必要とされて来た。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の上記ノズル機構は更に、上記輻射表面の近傍において上記バーナ管の上記下流部分の上記下流端部に位置された主要ノズルであって、該主要ノズルは上記バーナ管に沿って流れる希薄燃料可燃混合気を受けるべく上記バーナ管の上記下流部分の上記下流端部と流体連通する内部チャンバを有する主要ノズルを含み得る。該主要ノズルはそれほどの再循環無しで上記混合気を上記チャンバ内へと方向変換すると共に上記バーナ管の上記下流部分の上記軸心に対して外径方向に且つ概略的に上記輻射表面上を横断して行く様に流すべく配置かつ形状化される。該主要ノズルは上記チャンバの回りに延在する壁部と該壁部内で径方向に延在する一連の開口とを含む。該開口は上記可燃混合気が燃焼するときに離脱円形火炎が生成されるべく該混合気の火炎伝播速度を超える初期速度にて且つ上記ノズルを本質的に径方向に囲繞する円形パターンにて径方向に上記可燃混合気を分配すべく配置かつ形状化される。最後に、上記ノズル機構は好適には、上記バーナ管の上記下流部分の長手方向に延在する長寸燃料管であって上記輻射表面からは逆側となる上記燃焼帯の側である上記加熱炉内の位置へと二次燃料の流れを導向すべく配設かつ配置された少なくとも一個の燃料気体ポートを有する長寸燃料管を含む二次燃料ノズル・システムを含み得る。上記二次燃料は上記混合気供給システムおよび該二次燃料ノズル・システムにより上記燃焼帯に対して提供される燃料全体の相当の部分を構成する。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明の非常に好適な形態に依れば上記混合気供給システムは噴射器を備え得るものであり、該噴射器は、加圧流体燃料の供給源に接続可能な燃料取入口と、上記取入口と流体連通して接続されると共に空気源と流体連通されたスペースを介して流体燃料を噴射すべく位置された流体燃料スパッドと、上記バーナ管の上記上流部分の上記上流端部に取付けられた略鐘状継手とを含む。該鐘状継手は、噴射された流体燃料とそれに沿って搬送された空気とを受けてそれらを上記バーナ管の上記上流端部内に導向すべく位置された口部を有する。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の好適な形態において上記混合気供給システムおよび上記二次燃料システムは、上記二次燃料の量が上記燃焼帯に対して提供される燃料全体の約２０％超、好適には少なくとも約３０％、且つ、理想的には少なくとも約５０〜６０％を構成する如く配置され得る。本発明の更なる好適形態において上記一次混合気が上記各スロットを離脱する速度と上記混合気の火炎伝播速度との間の関係は、上記輻射タイルが均一に加熱されるのを確実にすべく、上記ノズルから約２．５４ｃｍ（１インチ）乃至７．６２ｃｍ（３インチ）に位置せしめられる如きものである。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
発明の好適実施例の詳細な説明
本発明は、高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナを提供する。ひとつの重要な側面において本発明は、一次火炎に対して燃料供給すべく希薄燃料混合気（ｆｕｅｌ−ｌｅａｎ  ｆｕｅｌ−ａｉｒ  ｍｉｘｔｕｒｅ）を採用する高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナの配備に焦点を合わせている。希薄燃料一次混合気に依れば少なくとも部分的にターンダウン比（ｔｕｒｎ  ｄｏｗｎ  ｒａｔｉｏ）の改善が支援される、と言うのも、希薄燃料混合気は低速で燃えて低い燃焼速度を有するからである。希薄燃料一次混合気はまた、多くの場合にＮＯｘの生成を増大する二次空気の必要性を減少し、且つ、おそらくはこの必要性を完全に排除する様に作用する。しかし更に希薄な燃焼混合気は主要バーナの全体的容量を減少する傾向があることから、これまでは、約１４ｃｍ（５．５インチ）の外側ノズル直径を有するバーナに対して可能な最大容量は約１．２７×１０９Ｊ（１．２ＭＭＢｔｕ）／時間より少ないと考えられて来た。しかし本発明に依れば、ＮＯｘ出力に悪影響を与えずに約２．１１×１０９Ｊ（２．０ＭＭＢｔｕ）を超える容量が定常的となった。実際、本発明のバーナが高出力を達成すべく使用された場合、ＮＯｘレベルは多くの場合に改善された。本発明のバーナはまた増大した容量と減少した火炎伝播速度（ｆｌａｍｅ  ｓｐｅｅｄ）の故に、燃料の大部分が水素の場合でも、輻射タイルの均一な加熱を提供すると共に逆火（ｆｌａｓｈｂａｃｋ）の傾向を減少する。後者に関し、上記バーナにより使用される燃料の種類が重要な限定であることは企図されず、本発明の概念および原理に依れば本発明のバーナは、限定的なものとしてで無く、天然ガス、水素、天然ガスと水素との混合気などの利用可能な任意の種類の可燃流体燃料または燃料混合気と共に使用され得る。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図２を参照すると理解され得る如くノズル２６は、内部に中央配置孔６６を有すべく内方湾曲した略トランペット形状端部キャップ６４を備えている。ノズル２６はまた、完全に該ノズルの回りに延在する壁部６８も含む。故に端部キャップ６４および壁部６８はノズル２６の内側に、バーナ管２４からの希薄燃料混合気を受けるべくバーナ管２４の下流部分４４の下流端部５２と流体連通するチャンバ７０を画成する。図２を参照すると理解され得る如く、端部キャップ６４はチャンバ７０に対して凸状である。故にノズル２６は、それほどの再循環なしで希薄燃料一次混合気を方向変換すべく且つこの混合気を該ノズル２６から軸心４８に対して外径方向に流すべく形状化して配置される。故に一次混合気は、燃焼帯３２に流入して輻射表面６０上を横断して行く。この目的の為にノズル２６は円周方向に延在する一連の径方向延在開口７２を備え、該開口は好適には軸心方向に延在する長寸スロットである。図３を参照すると理解され得る如く、本質的に軸心４８と平行な方向に延在するこれらの長寸スロット７２は好適には、円周方向に離間された一連のバー７４により画成される。好適には本発明の極めて重要なひとつの用途において、ノズル２６は円筒状とされて外径が約１４ｃｍ（５．５インチ）とされ得る。バー７４は径方向において約１．２７ｃｍ（１／２インチ）幅とされ得ることから、チャンバ７０の内径は約１１．４ｃｍ（４．５インチ）である。ノズル２６は約９０個のスロットを有し得るが、その各々は約５ｃｍ（２インチ）長で約１．４ｃｍ（０．５５インチ）幅である。以上に関し、これらの寸法などは既存の用途に対して好適であるが、上記ノズルおよびスロットの寸法は本発明の重要な特徴でないことを理解すべきである。たとえば改造用途においては、ノズルの直径は概略的に既存のノズル通路のサイズにより制限され得ると共に、上記スロットのサイズおよび形状は加熱炉容量および燃料特性ならびに各パラメータにより制限され得る。但し新たな加熱炉構造においては更なる自由度が在り、ノズル直径に関する特別の制限は無い。スロットのサイズおよび形状に関しては、混合気の体積流量を処理すべく、且つ、混合気の火炎伝播速度を超える脱出速度（ｅｓｃａｐｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）であって輻射表面が均一に加熱される如く火炎の離脱上流端部を位置決めする脱出速度を提供すべく、十分な面積が配備されるべきことを述べれば十分である。当業者であれば理解し得る如く、最適な各寸法は利用可能な燃料の特性およびパラメータ、加熱炉の加熱容量、および一次混合気などの変数に依存し得る結果、任意の所定の用途に対するスロット寸法は多くの場合、ノズル内における圧力低下と再循環領域を最小化すべく実験的に決定される必要があり得る。


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
図５を参照すると、ノズル機構２２は好適には、ノズル２６のチャンバ７０内に取付けられたバッフル８４を含み得ることが理解される。バッフル８４は一連のタブ８６（１個のみが示される）を備え得るが、該タブ８６は溶接などにより壁部６８の内面８８に取付けられてバッフル８４を適切に中心合わせして位置決めし得る。バッフル８４は好適には、壁部６８の内面８８の近傍に位置された外周方向延在縁部９０を有するベル形状下流部分８９を含み得る。各スロット７２は好適には上流端部９２および下流端部９４を有し、且つ、バッフル８４の軸心方向位置は、縁部９０が下流端部９４に対してよりも上流端部９２に対して接近する如きであれば好適である。理想的には、縁部９０は上流端部９２から下流端部９４までの距離の約１／４に位置され得る。すなわち、スロット７２が５ｃｍ（２インチ）長である場合、縁部９０は好適には軸心方向において該スロット７２の端部９２から１．２７ｃｍ（１／２インチ）に位置され得る。縁部９０の軸心方向位置に関し、当業者であれば、これもまた本発明の有効範囲に関して重要な限定でないことを理解し得よう。この点に関しては、縁部９０の最適な軸心方向位置は単に、圧力低下と再循環領域の進展とが最小化される箇所であることを述べれば十分である。


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
バーナ管２４の上流部分４２は、ベンチュリ吸込部（ｖｅｎｔｕｒｉ  ｔｈｒｏａｔ  ｐｏｒｔｉｏｎ）５０および拡散器部分５２を含み得る。取入鐘状部１００は、スペース９８からベンチュリ吸込部５０への燃焼用空気に対して円滑で均一な流路を提供すべく設計される。取入鐘状部１００の直下流に配置されるベンチュリ吸込部５０は本質的に、直管から成る。この管の設計パラメータ、特にその長さおよび直径は重要である、と言うのも、それらは燃焼用空気の吸引性能において重要な役割を果たすからである。上記ベンチュリ吸込部の下流端部は、拡散器５２に取付けられる。拡散器５２は好適には、吸込部５０から長径の肘部６２まで漸進的遷移を提供する長寸円錐部分の形態とされ得る。長径の肘部６２は２つの機能を提供する。第１に、該肘部に依れば上記ベンチュリは、ベンチュリ吸込部５０をバイパスして二次燃料システム２８を好都合に位置すべくオフセットされ得る。この設計形態に依れば、上記吸込部の中心線に沿って二次的燃料ライザ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｆｕｅｌ  ｒｉｓｅｒ）が配置される場合の設計態様と比較して空気吸引性能が相当に改善される。この設計態様は燃焼用空気の吸引性能を高め、ＮＯｘ排出を相当に減少するという低い火炎温度に帰着する。第２に肘部６２は、上記バーナの全長を減少する方法を提供する。多くの用途においてバーナの全長は、加熱炉スペースの制約により制限される。種々の角度の肘部を用いると、特定の顧客の要望を満足する設計態様が許容される。特定長を有する管の形態とされ得る下流部分４４は、上記肘部の下流端部に取付けられる。混合気が上記長径肘部を出射するとき、混合気の流れパターンは相当に傾斜される。而して下流部分４４に依れば、気体流の断面（ｐｒｏｆｉｌｅ）はバーナ・ノズル２６に入る前に均一に分布され得る。良好な火炎の品質に対し、上記バーナ・ノズルを介した均一な流れ分布は重要である。


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
作動時にスロット７２はバッフル８４と協働し、希薄燃料一次混合気の火炎伝播速度を超える初期速度にて、それほどの再循環なしで且つ径方向における最小限の圧力低下を以て該混合気を分配する。この望ましい火炎伝播速度条件は、各スロットにより提供される合計流れ面積、混合気の合計流れ体積、および、混合気の圧力に依存して実験的に決定され得る。各スロット７２はまた、径方向においてノズル２６を囲繞する円形パターン１０２を該ノズル２６から燃焼帯３２内へと形成すべく該ノズル２６から外径方向に一次混合気を導向する様にも配置される。好適には、各スロット７２を介して分配された希薄燃料一次混合気は、燃焼帯３２で燃焼されるべき燃料全体の８０％未満を含んでいる。更に好適には、上記希薄燃料一次混合気は、燃焼帯３２で燃焼されるべき燃料全体の約７０％未満を含んでいる。理想的には、上記希薄燃料一次混合気は、燃焼帯３２で燃焼されるべき燃料全体の約５０％未満を含んでいる。上記混合気の初期速度の結果として円形パターン１０２は好適には、燃焼が生じたときに、ノズル２６から離脱された火炎であってノズル２６から約２．５４ｃｍ（１インチ）〜７．６２ｃｍ（３インチ）離間して位置せしめられた上流先端１０４を有する火炎を提供する。


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
図６において、代替的形状を有する端部キャップは参照番号１６４で識別される。この場合に端部キャップ１６４は概略的に円錐形状である。端部キャップ１６４の形状およびその寸法を除き、図６のノズル１２６は図５のノズル２６と本質的に同一である。好適には、本発明の別の極めて重要な用途においてノズル１２６は円筒状であり且つ外径が約８．５７ｃｍ（３．３７５インチ）とされ得る。各バー１７４は径方向において約０．６４ｃｍ（１／４インチ）であることから、チャンバ１７０の内側径は約７．３ｃｍ（２．８７５インチ）である。ノズル１２６は、各々が約５ｃｍ（２インチ）長で約０．１５ｃｍ（０．０５８インチ）幅の約６０個のスロット１７２を有し得る。


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
図１５には、参照番号６２０で識別されて本発明の概念および原理を具現する高容量／低ＮＯｘ輻射式ウォールバーナの更なる代替実施例が示される。この場合に二次燃料システム２８ｆの長寸燃料管８０ｆは、ノズル２６ｆの外側に配設される。各管８０ｆは、図１１に示された端部８２と同様の下流端部８２ｆを有する。すなわち各端部８２ｆは一個以上のポート８３ｆを備え得るが、該ポート８３ｆは、図１のバーナ２０に関して上述された様式にて上記加熱炉内であるがノズル２６ｆにより生成されたパターン１０２ｆの下流であり且つ（図１５では示されない）輻射表面からは逆側となるパターン１０２ｆの側における箇所１０６ｆに対して二次燃料の少なくとも一部が送給される如く、形状化して位置決めされる。二次燃料が燃焼せずに箇所１０６ｆへと未燃焼状態で到達する様に、適切な方向で且つ十分な速度で二次燃料を送給してパターン１０２ｆを貫通させることで、二次燃料はポート８３ｆにより箇所１０６ｆへと送給される。この貫通流は、図１５において矢印１０８ｆにより示される。燃料が燃焼帯３２ｆから離間した加熱炉空間であって箇所１０６ｆの近傍の加熱炉空間を介して循環するとき、該燃料は排煙を捕捉して最終的に燃焼帯３２ｆに戻り、其処で燃焼反応へと進入する。この捕捉は矢印１１０ｆにより示される。上記段階式燃料ライザは好適には、段階式燃料が１３．７９×１０３Ｐａ（２ｐｓｉｇ）〜１０３．４３×１０３Ｐａ（１５ｐｓｉｇ）の圧力で且つ水平から所定角度で加熱炉内に射出される如く設計される。射出燃料の一部は一次火炎と混合するが、その相当の部分は一次火炎包絡面を貫通して一次火炎から加熱炉下流へと貫通し、其処で一次火炎に再捕捉される前に加熱炉気体と混合する。以前は、米国特許第５，１８０，３０２号に示された如く同様の外部二次燃料ノズルは端部開放管であり且つ二次燃料気体は単に一次火炎と混合していた。しかし本発明の場合、一次火炎の貫通が生ずる如く二次気体はポート８３ｆに慎重に計量されて燃料の圧力により加速される。


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
上記段階式燃料は好適には、輻射タイルからは逆側となる一次燃焼帯の側における箇所にて且つ１３．７９×１０３Ｐａ（２ｐｓｉｇ）〜１０３．４３×１０３Ｐａ（１５ｐｓｉｇ）の圧力にて加熱炉内へと射出される。これに加え、上記二次燃料は水平から所定角度にて且つ一次火炎から離間して加熱炉内に射出される。上記段階式燃料は、一次火炎に捕捉される前に加熱炉気体と混合する。上記段階式燃料が射出される様式と上記プロセスにおいて使用される圧力の故に、確立された”二次的”な火炎は、より正確には段階化火炎は（特に、重炭化水素燃料により）短寸であると共に良好に画成されて加熱炉タイルから離間され、加熱炉のタイルおよび壁部の均一な加熱に帰着する。上記中央ライザは低いノイズ放出に帰着するが、これは主要バーナ尖端に対して一次燃料を送給すべく複数のポートを使用するからである。複数の燃料ポートを使用すると、噴流により生成されるノイズは高周波へとシフトされる。