(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンチュリークラスターと、細長いコレクターと、細長い管状セグメントとを具備する複合型ベンチュリー構造体であって：
前記ベンチュリークラスターは、少なくとも２本のベンチュリー管を含んでいて、前記ベンチュリー管各々は、導管を形成する細長いベンチュリー管主ボデー部分と、ベンチュリー管入口と、ベンチュリー管出口とを備えており、前記ベンチュリー管各々は、誘導流体を通過させることによって被誘導物質の流れを生じさせるように配置・構成され、それによって被誘導物質と誘導流体との混合物それぞれは前記ベンチュリー管出口から排出されており；
前記細長いコレクターは、前記ベンチュリー管出口から排出された被誘導物質と誘導流体との前記混合物それぞれを受け入れるために、かつ前記誘導流体と前記被誘導物質との単一混合液を提供するべく前記混合物を集めて相互混合するために配置・構成されていて、前記コレクターは、内部混合チャンバを形成する外周壁面と、入口端部と、出口端部と、前記両端部間に延在している長手方向に延在する中心軸とを備えており、前記細長いベンチュリー管主ボデー部分は前記中心軸に対してほぼ平行的に配列されていて；
前記細長い管状セグメントそれぞれは前記ベンチュリー管各々のためのものであって、前記管状セグメントが、前記コレクターの前記入口端部と前記ベンチュリー管出口とを相互接続かつ相互連通するべく配置・構成されていて、前記管状セグメントは、対応するベンチュリー管の前記出口に接続された入口と、前記コレクターの前記入口端部に接続された出口とを備えており、さらに前記管状セグメント各々が、前記中心軸に対して所定角度で前記コレクターの前記入口端部から外向きに遠ざかるように延伸するべく配向されているので、前記管状セグメントの前記入口及び前記対応するベンチュリー管の入口は、前記中心軸から半径方向に離間した位置に配列されており、その離間距離は、前記中心軸から前記管状セグメントの前記出口が前記コレクターと接続されている地点への距離より長い距離となっている；複合型ベンチュリー構造体。
【請求項２】
前記ベンチュリー管の入口すべてがほぼ同一面にある請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項３】
前記ベンチュリークラスターが少なくとも３本の前記ベンチュリー管を備えている請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項４】
前記ベンチュリークラスターが少なくとも６本の前記ベンチュリー管を備えている請求項３に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項５】
前記ベンチュリー管各々の入口端がベル型をしている請求項１，３又は４に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項６】
前記被誘導物質が流体である、請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項７】
前記被誘導物質が流動性固形物である、請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項８】
前記ベンチュリー管が、同一の物理的容量である、請求項１，３又は４に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項９】
前記ベンチュリー管の少なくとも一本が他の前記ベンチュリー管と異なる物理的容量である、請求項１，３又は４に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１０】
前記中心軸に沿って前記コレクターを通過する中心管を具備する、請求項１に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１１】
前記複合型ベンチュリー構造体が、前記中心管の上流端部と接続された一本のベンチュリー管を含んでいる、請求項１０に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１２】
前記複合型ベンチュリー構造体が、前記中心管の上流端部と接続された複数のベンチュリー管を含んでいる、請求項１０に記載の複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１３】
第一及び第二ベンチュリークラスター装置を含んでいる複合型ベンチュリー構造体であって、第一及び第二ベンチュリークラスター装置が、ベンチュリークラスターとコレクターとを具備していて：
前記ベンチュリークラスターは、少なくとも２本のベンチュリー管を具え、各前記ベンチュリー管各々は、入口、スロット及び出口を有し、誘導流体を通過させることによって被誘導物質に流れを生じさせるように配置・構成され、それによって被誘導物質と誘導流体との混合物それぞれは前記出口から排出されており；
前記コレクターは、前記ベンチュリー管の出口に接続されると共にこれと流体的に連通するように配置された入口端部を有し、それによって前記出口から排出された誘導流体と被誘導物質との混合物それぞれは集められて相互に混合されて、前記誘導流体と前記被誘導物質との単一混合流を形成していて；
前記第一ベンチュリークラスター装置の前記ベンチュリー管は離間していて、前記コレクターは中心スペースを提供するように環状であって、前記第二ベンチュリークラスター装置は前記中心スペースに配列されている；複合型ベンチュリー構造体。
【請求項１４】
ベンチュリークラスターと、細長いコレクターと、細長い管状セグメントとバーナーチップとを具備するバーナー・アセンブリであって：
前記ベンチュリークラスターは、少なくとも２本のベンチュリー管を含んでいて、前記ベンチュリー管各々は、導管を形成する細長いベンチュリー管主ボデー部分と、ベンチュリー管入口と、ベンチュリー管出口とを備えており、前記ベンチュリー管各々は、誘導流体を通過させることによって被誘導流体の流れを生じさせるように配置・構成され、それによって被誘導流体と誘導流体との混合物それぞれは前記ベンチュリー管出口から排出されており；
前記コレクターは、前記ベンチュリー管出口から排出された被誘導流体と誘導流体との前記混合物それぞれを受け入れるために、かつ前記誘導流体と前記被誘導流体との単一混合液を提供するべく前記混合物を集めて相互混合するために配置・構成されていて、前記コレクターは、内部混合チャンバを形成する外周壁面と、入口端部と、出口端部と、前記両端部間に延在している長手方向延伸中心軸とを備えており、前記細長いベンチュリー管主ボデー部分は前記中心軸に対してほぼ平行的に配列されていて；
前記細長い管状セグメントそれぞれは前記ベンチュリー管各々のためのものであって、前記管状セグメントが、前記コレクターの前記入口端部と前記ベンチュリー管出口とを相互接続かつ相互連通するべく配置・構成されていて、前記管状セグメントは、対応するベンチュリー管の前記出口に接続された入口と、前記コレクターの前記入口端部に接続された出口とを備えており、さらに前記管状セグメント各々が、前記中心軸に対して所定角度で前記コレクターの前記入口端部から外向きに遠ざかるように延伸するべく配向されているので、前記管状セグメントの前記入口及び前記対応するベンチュリー管の入口は、前記中心軸から半径方向に離間した位置に配列されており、その離間距離は、前記中心軸から前記管状セグメントの前記出口が前記コレクターと接続されている地点への距離より長い距離となっており；
前記バーナーチップは、前記コレクターの出口端に取付けられると共にこれと流体的に連通し、前記バーナーチップは前記コレクターからの流体の前記単一混合流を受け入れて、これを燃焼域に向かわせるように配置されている；バーナー・アセンブリ。
【請求項１５】
前記ベンチュリー管入口すべてがほぼ同一面に配列されている、請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１６】
気体燃料を前記ベンチュリー管入口に受け入れることにより空気流れを誘発し、かつ前記気体燃料を前記導管に通過させることを可能にするために、また前記空気と前記気体燃料との非常に燃料の薄い混合物を生成するためにさらに前記非常に燃料の薄い混合物を前記ベンチュリー管出口から排出するために、前記ベンチュリー管各々が配置・構成されている、請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１７】
前記ベンチュリー管の少なくとも１本が、誘導流体として気体燃料によって作動するように配置・構成されている請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１８】
前記ベンチュリー管の少なくとも１本が、被誘導流体として空気によって作動するように配置・構成され、それによって前記単一混合流が流体燃料と空気とで構成されている請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項１９】
前記ベンチュリー管の前記少なくとも１本が、被誘導流体として再循環煙道ガスによって作動するように配置・構成され、それによって前記単一混合流が流体燃料と再循環煙道ガスとで構成されている請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２０】
前記ベンチュリー管の前記別の１本が、誘導流体として気体状燃料によって、被誘導流体として再循環煙道ガスによって作動するように配置・構成され、それによって前記単一混合流が流体燃料と空気と再循環煙道ガスとで構成されている請求項１８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２１】
前記ベンチュリー管の少なくとも１本が、被誘導流体として燃焼不活性希釈材によって作動するように配置・構成され、それによって前記単一混合流が流体燃料と前記燃焼不活性希釈材とで構成されている請求項１７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２２】
前記燃焼不活性希釈材が蒸気である、請求項２１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２３】
前記燃焼不活性希釈材が窒素である、請求項２１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２４】
前記ベンチュリー管がそれぞれ誘導流体として気体状燃料によって、そして被誘導流体として空気によって作動するように配置・構成され、それによって前記単一混合流が気体状燃料と空気とで構成される請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２５】
前記誘導流体が気体燃料である請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２６】
前記誘導流体が燃料オイルである請求項１４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２７】
前記被誘導流体が空気を含んでいる請求項１４，１５又は２６に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２８】
前記燃焼不活性希釈材がＣＯ2 である、請求項２１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項２９】
ベンチュリークラスターと、コレクターと、バーナーチップとを具備するバーナー・アセンブリであって：
前記ベンチュリークラスターは、少なくとも２本のベンチュリー管を含んでいて、前記ベンチュリー管各々は、バーナー導管を形成する細長いベンチュリー管主ボデー部分と、ベンチュリー管入口と、ベンチュリー管出口とを備えており、（１）気体燃料が前記ベンチュリー管入口に導入される場合空気流れを誘発し、かつ前記気体燃料を前記導管に通過させるために、（２）前記空気と前記気体燃料の非常に燃料の薄い混合物を生成するために、（３）さらに前記非常に燃料の薄い混合物を前記ベンチュリー管出口から排出するために、前記ベンチュリー管各々が配置・構成されていて；
前記コレクターは、前記ベンチュリー管の前記出口と流体連通して接続され配列された入口端部を備えていて、従って前記ベンチュリー管出口から排出された空気と燃料との非常に燃料の薄い混合物それぞれが、集められ相互混合され、空気と燃料との非常に燃料の薄い単一混合流を提供しており；
前記バーナーチップは、前記コレクターの出口端部と流体連通して接続され配列され、空気と燃料との非常に燃料の薄い前記単一混合流を前記コレクターから受け入れ燃焼域に導入している；
バーナー・アセンブリ。
【請求項３０】
前記燃焼域に補助燃料を供給するための第二燃料ノズルを含んでいる、請求項２９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３１】
前記ベンチュリー管は、前記非常に燃料の薄い混合物が、前記燃焼域に供給された燃料の燃焼を促進するために必要な空気すべてを含んでいるように配置・構成されている、請求項３０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３２】
前記ベンチュリークラスターが少なくとも３本の前記ベンチュリー管を備えている請求項２９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３３】
前記ベンチュリークラスターが少なくとも６本の前記ベンチュリー管を備えている請求項３２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３４】
前記ベンチュリー管各々の入口端がベル型をしている請求項２９，３２又は３３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３５】
前記ベンチュリー管各々が、お互いにほぼ平行的に配列されている直線部分を含んでいる、請求項３４に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３６】
前記ベンチュリー管が、同一の物理的容量である、請求項２９，３２又は３３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３７】
前記ベンチュリー管の少なくとも一本が他の前記ベンチュリー管と異なる物理的容量である、請求項２９，３２又は３３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３８】
前記コレクターは細長くて、かつ前記コレクターは前記端部間に延在する中心軸を含んでいる、請求項２９，３２又は３３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項３９】
前記中心軸に沿って前記コレクターを通過する中心燃料チューブを備えている、請求項３８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４０】
前記コレクターの入口端部が各ベンチュリー管用の開口セグメントを含んでいて、前記ベンチュリー管の出口は対応するセグメントと流体連通的に各々接続されており、前記開口セグメントは前記中心燃料チューブ周囲に列をなして配列されている、請求項３９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４１】
前記中心燃料チューブの上流端が燃料源に接続されるように構成されている請求項３９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４２】
前記中心燃料チューブの上流端が空気／燃料のプレミックス源に接続されるように構成されている請求項３９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４３】
前記バーナー・アセンブリが前記中心燃料チューブの上流端に接続されたベンチュリー管を具えている請求項４２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４４】
前記バーナー・アセンブリが前記中心燃料チューブの上流端に接続された複数のベンチュリークラスターを具えている請求項４２に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４５】
前記中心燃料チューブが前記バーナーチップを貫通して延在し、そして前記バーナーチップの下流端の中心に位置する開口を通じて突出する下流端部分を有するところの、請求項４０のいずれか一項に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４６】
中心燃料チューブの下流端部分に燃料ノズルを具えているところの、請求項４５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４７】
前記チップは細長く、前記チップからの非常に燃料の薄い前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほぼ半径方向に前記燃焼域に向かわせるように構成・配置されているところの、請求項２９又は４５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４８】
前記チップが、前記チップを取り囲む丸い平らな火炎を形成するように構成・配置されているところの、請求項４７に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項４９】
前記チップは細長く、前記チップからの非常に燃料の薄い前記単一混合流を前記チップの長手方向軸に対してほぼ軸方向に前記燃焼域に向かわせるように構成・配置されているところの、請求項２９又は４５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５０】
前記チップが、前記軸に沿って延びる円筒状の火炎を形成するように構成・配置されているところの、請求項４９に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５１】
前記燃料ノズルが二次燃料を前記燃焼域に提供するように構成・配置されているところの、請求項４８に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５２】
前記ベンチュリー管は、前記非常に燃料の薄い混合物が、前記燃焼域に供給された燃料の燃焼を促進するために必要な空気すべてを含んでいるように配置・構成されている、請求項２９又は５１に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５３】
前記燃料ノズルが、前記チップの下流端から軸方向に隔たった燃焼域の位置に連続的な火炎を提供するように構成・配置されているところの、請求項５０に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５４】
チップから燃料ノズルの近傍に向かう単一混合流の速度が火炎維持速度よりも大きくならないように、前記位置が前記燃焼域の前記下流端から充分に離れているところの、請求項５３に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５５】
バーナーチューブ構造体とバーナーチップと細長い中心燃料チューブと燃料ノズルとを具備しているバーナー・アセンブリであって：
そのバーナーチューブ構造体は、互いに隔たった入口端と出口端を有する細長いバーナー導管を具え、前記導管はそれに沿って流体燃料と酸素を含んだ気体状混合物を前記入口から前記出口まで向かわせるように構成・配置されており；
そのバーナーチップは、前記導管の出口端にあり、前記バーナーチップは、中心軸と、導管の前記出口端から隔たった下流端とを有し、前記チップは導管から前記混合物を受けて、それを前記下流端の一つ以上の孔を通じて前記中心軸に沿う方向に燃焼域へ向かわせるように配置・構成されていて；
その細長い中心燃料チューブは、前記中心軸に沿って前記チップを通って延在し、前記燃料チューブは前記チップから軸方向に前記下流端を貫通して突出し、前記燃料チューブはバーナーチップの前記下流端に対して隔たった関係で前記燃焼域に位置する下流端部分を有し、前記一つ以上の孔は前記燃料チューブの周囲に配置され、それによって前記一つ以上の孔を通じて燃焼域に向かう混合物は、前記燃料チューブを取り囲むほぼ円筒状をなし、そして前記軸に沿ってチップの下流端から外に出て燃料チューブの下流端部分の方に向かっており；
その燃料ノズルは、前記燃料チューブの前記下流端部分の上にあり、前記燃料ノズルはバーナーチップの前記下流端から充分に隔たった前記燃焼域の位置に設けられ、混合物が、チップの下流端を離れた後に膨張し、火炎速度より低い速度まで減速して燃料ノズルの近傍に到達することを可能にしている；
ところのバーナー・アセンブリ。
【請求項５６】
前記混合物が気体状燃料と空気の混合物であり、前記バーナーチューブ構造体が、前記気体状燃料の流れを利用して空気流を誘導し、それによって前記混合物を形成するベンチュリー管を具えている請求項５５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５７】
前記混合物が気体状燃料と空気の混合物であり、前記バーナーチューブ構造体が平行な流れを形成するように配列された複数のベンチュリー管で構成され、前記ベンチュリー管各々は前記気体状燃料の流れを利用して空気流を誘導し、それによって前記混合物を非常に燃料の薄い燃料と空気の混合物として生成するように構成・配置されている請求項５５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５８】
前記バーナーチップがその前記下流端に端壁を具え、前記端壁は複数の前記孔と前記燃料チューブのための一つの中心開口を具えている請求項５５に記載のバーナー・アセンブリ。
【請求項５９】
ベース部分と複数のリブとを具備しているほぼドーム状をなすバーナーチップであって：
そのベース部分は、ほぼリング形状であって中心軸を有しており；
その複数のリブは、細長い横並びに円周上に間隔を置いて配置されて長手方向に湾曲し、前記中心軸に沿う方向に延在し、前記ベース部分上に取付けられた第一端と前記ベース部分から離れた第二端とを有し、前記第二端は前記第一端よりも前記中心軸の近くに位置し、前記ベース部分と前記リブとはチップの内側に空気と流体燃料との混合物の流れを受け入れるように構成された領域を形成し、前記リブはそれ同士の間に湾曲した複数のスロットを形成し、前記混合物を前記領域から前記バーナーチップの外側の燃焼域に半径方向と前記軸に沿って延びるベクトルを含む方向の両方に流すことが可能である；
ところのほぼドーム状をなすバーナーチップ。
【請求項６０】
前記リブの第二端に接続された王冠型部分を具えている請求項５９に記載のバーナーチップ。
【請求項６１】
前記王冠型部分が軸方向と半径方向に延在する複数の不連続部分を具え、前記不連続部分は、不連続部分を流れる空気／流体燃料の混合物がスロットを通って流れる空気／燃料の混合物に対してより著しい軸方向の流れを有するように各スロットに整合している請求項６０に記載のバーナーチップ。
【請求項６２】
前記不連続部分は、空気／流体燃料の混合物が通過するように配置されていて、前記燃焼域の外側に予備段階混合領域を形成する請求項６１に記載のバーナーチップ。
【請求項６３】
前記王冠型部分が、軸方向に整合した気体ノズル収容開口をその中に有している請求項６０に記載のバーナーチップ。
【請求項６４】
複合型ベンチュリー構造体と前記複合型ベンチュリー構造体の下流端に設けられた請求項５９に記載のバーナーチップとで構成されたバーナー・アセンブリであって、前記複合型ベンチュリー構造体がベンチュリー・クラスターとコレクターとを具備していて：
そのベンチュリー・クラスターは、少なくとも２本のベンチュリー管を具え、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれは誘導流体をそれを通過させることによって被誘導流体の流れを誘導するように配置・構成され、それによって被誘導及び誘導流体の混合物それぞれは前記出口から排出されており；
そのコレクターは、前記ベンチュリー管の出口に接続され且つ流体的に連通するように配置された上流端を有し、それによって前記出口から排出された誘導及び被誘導流体の混合物それぞれは集められ相互に混合され、前記流体の単一の混合流を形成し、前記バーナーチップは、前記コレクターの出口端に取り付けられ且つ流体的に連通させられ、そして前記コレクターからの前記流体の単一混合流を受け入れて、これを燃焼域に分配するように配置されている；
ところのバーナー・アセンブリ。
【請求項６５】
流体の前記単一混合流が燃料と空気とで構成されている請求項６４に記載の複合型ベンチュリークラスター。
【請求項６６】
流体の前記単一混合流が非常に燃料の薄い流体燃料と空気との混合物で構成されている請求項６５に記載の複合型ベンチュリークラスター。
【請求項６７】
誘導流体の流れが装置を通過する場合に、被誘導物質の流れを誘導流体に導入するためのベンチュリー装置能力増大方法において、ベンチュリー装置能力増大方法が：
前記第一流体を少なくとも二つの分流部分に分離する段階と；
前記第一流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通して、前記被誘導物質の流れを別々に誘導して前記分流部分各々に導入し、それによって前記被誘導物質と前記誘導流体との、分流した混合物それぞれを形成する段階と；
それぞれの分流した混合物を混合して、前記誘導流体の全量を単一のベンチュリー管を通すことによって得られるであろう被誘導物質の濃度よりも高い濃度を有する被誘導物質との混合物を形成する段階と；
を含んでいるベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項６８】
前記誘導流体が少なくとも三つの前記分流部分に分流される請求項６７に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項６９】
前記誘導流体が少なくとも六つの前記分流部分に分流される請求項６７に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項７０】
前記誘導流体が気体状燃料である請求項６７に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項７１】
前記被誘導物質が空気である請求項７０に記載のベンチュリー装置能力増大方法。
【請求項７２】
誘導流体の流れが装置を通過する際に被誘導物質を誘導流体の中に導入するように構成されたベンチュリー装置長さ短縮方法において、ベンチュリー装置長さ短縮方法が：
前記誘導流体を少なくとも二つの分流部分に分離する段階と；
前記誘導流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通して、前記被誘導物質の流れを別々に誘導して前記分流部分各々に導入し、それによって前記被誘導物質と前記誘導流体との、分流した混合物それぞれを形成する段階と；
それぞれの分流した混合物を混合して、前記誘導流体の全量を同じ長さの単一のベンチュリー管を通すことによって得られるであろう被誘導物質の濃度よりも高い濃度を有する被誘導物質との混合物を形成する段階と；
を含んでいるベンチュリー装置長さ短縮方法。
【請求項７３】
ベンチュリー装置操作方法が：
少なくとも二本のベンチュリー管を用意する段階であって、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれは誘導流体がこれを通過する際に被誘導物質の流れを誘導して、被誘導物質と誘導流体との混合物それぞれを形成し、この混合物をその出口から排出するように作動する段階と；
前記ベンチュリー管の第一管に第一誘導流体を通する段階であって、それによって第一被誘導物質の流れを誘導し、第一誘導流体と第一被誘導物質からなる第一混合物を形成し、前記第一混合物を前記第一ベンチュリー管の出口から排出する段階と；
前記ベンチュリー管の第二管に第二誘導流体をを通する段階であって、それによって第二被誘導物質の流れを誘導し、第二誘導流体と第二被誘導物質からなる第二混合物を形成し、前記第二混合物を前記第二ベンチュリー管の出口から排出する段階と；
前記流体と物質の単一の混合流を形成するべく、前記第一及び第二混合物を集めて相互に混合する段階と；
を含んでいるベンチュリー操作方法。
【請求項７４】
前記物質が流体である、請求項６２，７２又は７３に記載のベンチュリー操作方法。
【請求項７５】
前記物質が流動性固形物である、請求項６２，７２又は７３に記載のベンチュリー操作方法。
【請求項７６】
可燃性混合物をバーナーのノズルに供給するためのベンチュリー装置を具えたバーナー操作方法において、バーナー操作方法が：
少なくとも２本のベンチュリー管を用意する段階であって、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれは誘導流体がこれを通過する際に被誘導流体の流れを誘導して、被誘導と誘導流体との混合物それぞれを形成し、この混合物をその出口から排出するように作動する段階と；
前記ベンチュリー管の第一管に第一誘導流体を通する段階であって、それによって第一被誘導流体の流れを誘導し、第一誘導流体と第一被誘導流体からなる第一混合物を形成し、前記第一混合物を前記第一ベンチュリー管の出口から排出する段階と；
前記ベンチュリー管の第二管に第二誘導流体を通する段階であって、それによって第二被誘導流体の流れを誘導し、第二誘導流体と第二被誘導流体からなる第二混合物を形成し、前記第二混合物を前記第二ベンチュリー管の出口から排出する段階と；
前記流体同士の単一の可燃性混合流を形成するべく、前記第一及び第二混合物を集めて相互に混合する段階と；
を含んでいるバーナー操作方法。
【請求項７７】
前記第一及び第二誘導流体がそれぞれ気体状燃料である請求項７６に記載のバーナー操作方法。
【請求項７８】
前記第一及び第二被誘導流体がそれぞれ空気である請求項７７に記載のバーナー操作方法。
【請求項７９】
前記第一被誘導流体が空気であり、前記第二被誘導流体が再循環煙道ガスである請求項７７に記載のバーナー操作方法。
【請求項８０】
前記被誘導流体の一方が希釈材である請求項７６に記載のバーナー操作方法。
【請求項８１】
前記希釈材がスチームである請求項８０に記載のバーナー操作方法。
【請求項８２】
前記希釈材が窒素である請求項８０に記載のバーナー操作方法。
【請求項８３】
前記流体の単一可燃性混合物流は、燃料の薄いものであって、かつ混合物の火炎速度を超える速度で燃焼域に供給されていて；
前記混合物が、膨張し、そのことにより前記火炎速度より大きくない速度まで減速することを可能にする段階と、前記火炎速度より大きくない前記速度が得られた後に初めて前記混合物に点火する段階と、を含んでいる；
請求項７８に記載のバーナー操作方法。
【請求項８４】
バーナー操作方法が：
燃料と空気からなる可燃性混合物を、前記混合物の火炎速度がそれがノズルを出る際の混合物の速度より遅くなる組成でノズルから燃焼域に供給する段階と；
前記混合物が、膨張し、そのことにより前記火炎速度より大きくない速度まで減速することを可能にする段階と；
前記火炎速度より大きくない前記速度が得られた後に初めて前記混合物に点火する段階と；
を含んでいるバーナー操作方法。
【請求項８５】
前記混合物が非常に燃料の薄いものである、請求項８４に記載のバーナー操作方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体の誘導流が通過すると別の流体の流れが誘導されるベンチュリー管に関する。本発明は、更に、可燃性混合物の一つ以上の成分の流れを誘導して、燃焼域に導入する混合物を形成する工業用のバーナーに関する。本発明は、酸素に富んだ可燃性混合物を形成し取り扱うことのできるバーナー装置にも関連している。
【０００２】
【従来の技術】
一つの流体（誘導流体）の流れをによって別の流体（被誘導流体）の流れを誘導するベンチュリー装置は公知である。これらの装置は、一般的に、入口端、スロート及び出口端によって構成されている。一般的に云って、スロートは入口端よりも小さい流れ領域を有し、したがってスロートに低圧領域を提供する。誘導流体はベンチュリー管の入口端からチューブを通って流れ、被誘導流体の源は誘導流体の流れによって装置のスロートに形成される低圧領域と流体的に連通している。こうして、被導入流体はスロートに引き込まれて誘導流体に混合される。
【０００３】
ベンチュリー装置は、流体燃料が空気流を誘導してベンチュリー管内に燃料と空気の混合物を形成するのに使用される。しかし、燃焼空気を用いて燃料の流れを誘導することにも役立つこともある。別の例では、ベンチュリー管を通る空気或いは燃料の流れを用いて、再循環煙道ガスその他の希釈材の流れを誘導して火炎温度を制御したり、窒素酸化物の生成に影響を与えることもできる。
【０００４】
広範に使用されているのにも関わらず、ベンチュリー管には一定の制限がある。先ず、被誘導流体の流れを引き出すためのベンチュリー管の能力は、誘導流体の利用可能な圧力と所与の用途に必要なその量によって制限される。更に、有効なベンチュリー管の長さはスロートの直径に直接関連している。したがって、作業環境の物理的寸法はベンチュリー管の能力に限定的な影響を与える。
【０００５】
更に広い意味においては、工業用バーナーにおける窒素酸化物の削減及び／又は減少は常に望ましい目的である。以前にも気体状燃料の一部を段階的に薄い燃料の一次可燃性燃料／空気混合物と関連させて使用することによって、窒素酸化物をある程度減らすことが可能であった。燃料の薄い一次混合物は、過剰な空気が加えられることによって、火炎温度が低下して窒素酸化物が削減するので、或る用途においては望ましいことが多い。次に段階的に気体がバーナーの周囲に配置された気体チップ又はバーナーノズルの下流端の中心を貫通して延在する中心気体チップから段階的に気体が燃焼域に導入される。二次燃料は、希釈材として煙道ガスが利用可能な環境において燃焼する。この構成は、窒素酸化物を必ずしも所望のレベルまで削減するものではなかった。
【０００６】
或る例では、過剰な空気によってもたらされる過剰な質量によって、燃料の薄い一次混合物が比較的高い速度で燃焼域に導入される。この速度は、時として火炎速度が高くなり過ぎて不安定な火炎状態をもたらす場合がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の原理と構想によれば、一つの重要な態様においては、複数のベンチュリー管からなるベンチュリー・クラスターを具えた複合型ベンチュリー構造が提供される。本発明の態様によれば、複合型ベンチュリー構造は少なくとも二つのベンチュリー管を有するものと定義される。望ましくは、この構造は少なくとも三本の、時には六本のベンチュリー管を有し、特定の用途においては六本以上のベンチュリー管を有する場合もある。本発明の重要な目的は、バーナー分野において現在なお残っている問題、特に酸化窒素のレベルが高いと云う問題を実際に解決することにある。即ち、本発明は、前述の問題を解決し解消する装置及び方法を提供するものである。更に、本発明は、ベンチュリー管に全般的に関連する問題を解決するものである。複数のベンチュリー管を設けことによって表面積が増加するので、所与の容積の誘導流体でより大きな被誘導物質の流れを引き出すことができる。更に、所与の誘導流体の流れに対して、束内のベンチュリー管のスロートは小さいスロートを有しているので、長さが短くなる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
クラスターの各ベンチュリー管は、入口、スロート及び出口を有し、それぞれ、誘導流体を通すことによって被誘導物質の流れを生じさせるように配置・構成されている。各ベンチュリー管において、この作用は被誘導物質と誘導流体の混合物それぞれを形成し、この混合物は次に各ベンチュリー管から排出される。この構造は、ベンチュリー管の出口に接続されてこれと流体的に連通するように配置された入口端を有するコレクターも具えていることが望ましい。こうして、出口から排出された誘導流体と被誘導物質の混合物それぞれは、集められて相互に混合されて単一の混合流となってコレクターの出口から排出される。被誘導物質は流体物質であることが多い。しかし、本発明の広義の態様と意図によれば、この被誘導物質は、粉末やフレーク状の物質等の流動可能な固体状の物質であってもよい。
【０００９】
本発明の複合型ベンチュリー構造のベンチュリー管は、必須ではないが細長くて基本的に真っ直ぐなチューブであることが望ましい。必須ではないが、このチューブは互いに基本的に平行に配置されていることが望ましい。このベンチュリー管は基本的に同じ物理的能力を有しているが、このことは本発明の必須の或いは重要な特長ではなく、事実、所与のクラスターのベンチュリー管の少なくとも１本が、同じクラスター内の他のベンチュリー管と異なる物理的能力を有することが望ましい多くの適用例がある。
【００１０】
本発明の別の重要な態様においては、複合型ベンチュリー構造は新規なバーナー・アセンブリの構成部品をなしている。本発明のこの態様によれば、ベンチュリー・クラスター及びコレクターに加えて、バーナー・アセンブリはコレクターの出口端に取付けられてこれと流体的に連通するバーナーチップを具えている。こうして、このチップはコレクターから流体の単一の混合流を受けて、これを燃焼域に向かわせるように配置されている。
【００１１】
本発明の重要な一つの実施形態においては、チップは細長く、チップから出た単一混合流をチップの長手方向軸に対してほぼ半径方向に燃焼域に向かわせるように構成・配置されている。このチップは、チップを取り巻く丸い平らな火炎を形成するように構成されていることが望ましい。
【００１２】
本発明の別の重要な実施形態においては、チップは細長く、チップから出た単一の混合流をチップの長手方向軸に対してほぼ軸方向に燃焼域に向かわせるように構成・配置されている。このチップは前記軸に沿って延びる円筒状の火炎を形成するように構成されていることが望ましい。
【００１３】
一般的には、気体状燃料か空気の何れかが誘導流体であるが、ベンチュリー管の少なくとも１本は誘導流体として気体状燃料によって作動するように構成・配置されていることが望ましい。気体状燃料が誘導流体として使用される場合は、空気か再循環煙道ガスの何れかが被誘導流体となる。望ましくは、少なくとも一本のベンチュリー管は、誘導流体としての空気によって作動するように構成・配置されている。こうして、気体状燃料が誘導流体として使用され、空気が被誘導流体である場合には、コレクターで形成される単一混合流は流体燃料と空気の混合物を含むものとなる。同様に、気体状燃料が誘導流体として使用され、再循環煙道ガスが被誘導流体である場合には、単一混合流は流体燃料と煙道ガスの混合物を含むものとなる。幾つかの適用例に対しては、気体状燃料が誘導流体として使用されて所与のクラスターの一本のベンチュリー管内に空気の流れを誘導し、そしてクラスターの別のベンチュリー管内には煙道ガスの流れを誘導する。こうして、単一混合流は流体燃料、空気及び再循環煙道ガスの混合物を含むものとなる。クラスター内の一本以上のベンチュリー管は被誘導流体としての希釈材によって作動するように構成・配置され、これによって単一混合流は流体燃料と希釈材とを含むものとなる。希釈材は、燃焼反応プロセスに対して不活性なスチーム、窒素、炭酸ガス等の入手可能な気体である。
【００１４】
本発明の重要な態様によれば、コレクターは細長く、その両端の間に延在する中心軸を有するように配置されていることが好ましい。アセンブリは、コレクターの軸に沿ってコレクターを貫通して延在する中心の燃料チューブを具えていることも望ましい。理想的には、この中心燃料チューブはバーナーチップを貫通して延び、バーナーチップの下流端の中心に位置する開口を通って突出する下流端部分を有している。本発明の好適実施態様によれば、このアセンブリは中心燃料チューブの下流端部分に位置する燃料ノズルを具えている。
【００１５】
理想的には、コレクターの入口端はクラスターの各ベンチュリー管のための各開口セグメントを具え、ベンチュリー管の出口は各セグメントに接続されている。このセグメントは、混合流がコレクターの内部に均等に分配されるように一組となって中心燃料チューブを取り囲んで延在している。チップが、このチップを出た単一混合流をチップの長手方向軸に対してほぼ半径方向に燃焼域に向かわせるように構成・配置されている場合には、燃料ノズルは二次燃料を燃焼域に供給するように構成・配列されていることが望ましい。一方、チップが、このチップを出た単一混合流をチップの長手方向軸に対してほぼ軸方向に燃焼域に向かわせるように構成・配置されている場合には、燃料ノズルは、チップの下流端にから軸方向に隔たった域内の位置に連続する一次火炎を提供するように構成・配置されていることが望ましい。後者の場合、理想的には燃焼域のチップの下流端から充分に離れた位置に燃料ノズルが設けられ、単一混合流が燃料ノズルに接近した場合にその速度が火炎維持速度よりも大きくならないように、単一混合流が膨張して速度が低下するようにしている。
【００１６】
他の態様においては、本発明は、必須ではないが一本以上のベンチュリー管あ具えたバーナーチューブ構造を具えたバーナー・アセンブリを提供する。しかし、このバーナーチューブ構造は互いに隔たった入口端と出口端を有する細長いバーナー導管を具えている。この導管はベンチュリー管であってもよい。別の例では、これは単なる中空のチューブ又はパイプであってもよい。この導管は、それに沿って好ましくは気体状燃料の形を取った流体燃料と好ましくは空気の形を取った酸素を含んだ可燃性気体混合物をその入口端から出口端まで向かわせるように構成・配置されている。本発明のこの態様によれば、導管の出口端にはバーナーチップが設けられ、このバーナーチップは、中心軸と導管の出口端から隔たった下流端とを有していることが望ましい。このチップは、導管からの可燃性混合物を受け入れて、チップの下流端の一つ以上の孔を通じてこれをチップの軸に沿う方向に燃焼域に向かわせるように配置・構成されている。
【００１７】
本発明のこの態様のアセンブリは、更に、軸に沿ってチップを貫通して延在する細長い中心燃料チューブを具えている。この燃料チューブはチップの下流端を貫通して軸方向にチップから突出していることが望ましく、そして燃料チューブはバーナーチップの下流端から離れて燃焼域に位置する下流端部分を有する。このチップの下流端の孔は燃料チューブの周囲に配置され、それによって燃焼域に向かう混合物は燃料チューブを取り囲んで軸に沿って燃料チューブの下流端部分の方に下流端から外に延在するほぼ円筒状をなす。理想的には、このアセンブリは、バーナーチップの下流端から充分に離れた域内の位置に配置された燃料チューブの下流端部分に燃料ノズルを具え、混合物がチップの下流端を離れた後に膨張して、それが燃料ノズルの近傍に到達する前に火炎速度より低い速度まで減速されるようになっている。本発明のこの形態においては、バーナー・アセンブリは、可燃性混合物が非常に燃料の薄い燃料と空気の混合物で構成されている状況で使用されるのに適している。
【００１８】
本発明の構想と原理によれば、ほぼドーム形状をなしバーナーチップが設けられている。この新規な本発明のバーナーチップは、中心軸を有するほぼリング形状のベース部分と、該軸に沿う方向に延在する細長い、並列された、円周に沿って間隔を置いて配置された、長手方向に湾曲したリブとを具えている。これらのリブは、それぞれ、ベースに取付けられた第一端とベースから隔たった第二端とを有し、該第二端は第一端よりも軸の近くに位置している。ベース部分とリブとは一緒になって、チップの内側に空気と流体燃料の混合物の流れを受け入れるように構成された領域を形成し、リブはそれ自体で湾曲したスロットを形成し、スロット同士の間を通ってチップの前記内側領域から、半径方向と軸に沿って延在するベクトルを含む方向の両方に混合物が外に流れ出すことができるようになっている。本発明によれば、バーナーチップはリブの第二端に接続された王冠型部分を具え、この王冠型部分は、各スロットに整合した軸方向と半径方向に延在する複数の不連続部分を具え、この不連続部分を通過する空気／流体燃料の混合物が、スロットを通って流れる空気／流体燃料の混合物に対してより著しい軸方向の流れを有するように構成されている。これらの不連続部分はそれを通じて空気／流体燃料の混合物を流し、燃焼域の外側に予備段階の混合領域を形成するように位置決めされていることが望ましい。王冠型部分は、軸方向に整合した気体用ノズル収容開口も有している。
【００１９】
本発明の一好適実施形態においては、前段に述べたチップが、前述の複合型ベンチュリー構造を具えたバーナー・アセンブリと組み合わせて使用されている。
【００２０】
本発明は、第一流体の流れが装置を通過する際に第二流体の流れを第一流体に誘導するベンチュリー装置の能力を増強する方法も提供する。この方法は、第一流体を少なくとも二つの、好ましくは少なくとも三つの、場合によっては六つ以上の分流部分に分離し、第一流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通過させて、第二流体の流れを別々に分流部分各々に誘導し、それによって第一及び第二流体の、個々に分流した混合物を形成し、これらの、個々に分流した混合物を混合して、一本のベンチュリー管を通じて第一流体の全量を流すことによって得られるであろう濃度よりも高い濃度の第二流体を含んだ第一及び第二流体の混合物を形成する。本発明によれば、第一流体は望ましくは気体状燃料であり、第二流体は望ましくは空気である。
【００２１】
本発明は、更に、第一流体の流れが装置を通過する際に第二流体の流れを第一流体に誘導するように構成されたベンチュリー装置の長さを短くする方法を提供する。本発明のこの態様においては、この方法は第一流体を少なくとも二つの、好ましくは少なくとも三つの、場合によっては六つ以上の分流部分に分離し；第一流体の分流部分各々を各ベンチュリー管を通過させて、第二流体の流れを別々に第一流体の分流部分各々に誘導し、それによって第一及び第二流体の混合物を形成し；これらの分流混合物それぞれを混合して、同じ長さの一本のベンチュリー管を通じて第一流体の全量を流すことによって得られるであろう濃度よりも高い濃度の第二流体を含んだ、第一及び第二流体の混合物を形成する。
【００２２】
更に、本発明はベンチュリー装置を作動させる方法を提供し、少なくとも二本のベンチュリー管を用意し、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれ、誘導流体がこれを通過する際に被誘導物質の流れを起こさせ、それによって被誘導物質と誘導流体との混合物を形成し、該混合物をその出口から排出し、第一誘導流体を第一のベンチュリー管を通過させ、それによって第一の被誘導物質の流れを起こさせて第一誘導流体と第一被誘導物質からなる第一混合物を形成し、該第一混合物を第一ベンチュリー管の出口から排出し；第二誘導流体を第二のベンチュリー管を通過させ、それによって第二の被誘導物質の流れを起こさせて第二誘導流体と第二被誘導物質からなる第二混合物を形成し、該第二混合物を第二ベンチュリー管の出口から排出し；そして第一及び第二混合物を集めて互いに混合して前記流体と物質からなる単一の混合流を形成する。
【００２３】
更に、本発明は、可燃性混合物をバーナーのノズルに供給するためのベンチュリー装置を具えたバーナーを操作する方法を提供し、該バーナーは少なくとも二本のベンチュリー管を具え、各ベンチュリー管は入口、スロート及び出口を有し、それぞれが誘導流体がこれを通過する際に被誘導流体の流れを誘導して被誘導及び誘導流体の各混合物を形成し、この混合物をその出口から排出するように作動し、前記ベンチュリー管の第一管に第一誘導流体を通し、それによって第一被誘導流体の流れを誘導し、第一誘導流体と第一被誘導流体からなる第一混合物を形成し、該第一混合物を前記第一ベンチュリー管の出口から排出し；前記ベンチュリー管の第二管に第二誘導流体をを通し、それによって第二被誘導流体の流れを誘導し、第二誘導流体と第二被誘導流体とで構成される第二混合物を形成し、第二ベンチュリー管の出口から第二混合物を排出し；そして第一及び第二混合物を集めて互いに混合して前記流体の単一の可燃性混合流を形成する。理想的には、第一及び第二の誘導流体はそれぞれ気体状燃料であり、第一及び第二の被誘導流体はそれぞれ空気である。別の例では、第一被誘導流体は空気であり、第二被誘導流体は再循環煙道ガス或いはスチーム、窒素、炭酸ガス等の不活性気体その他の希釈材である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明は多くの新規な特長を提供し、これらの特長は組み合わされても或いは単独でも有用である。特に、これらの特長は、流体燃料を燃焼させるように構成されたバーナー及び／又はバーナー・アセンブリと接続させるのに有用である。この流体燃料は燃料オイル等であってもよいが、好ましくは天然ガス、プロパン、ブタン、水素等の気体状燃料である。
【００２５】
本発明の原理と構想を具体化した一つのバーナー・アセンブリが図１〜図５に符号２０で示されている。このバーナー・アセンブリ２０はほぼ円筒状の外側シェル２２と、燃料マニホールド２６に接続された周縁に取付けられた一組の二次燃料ノズル２４とを具えている。図２、４及び５に見られるように、このアセンブリ２０は、６本の別個のベンチュリー管３２で構成されたベンチュリー・クラスター（venturi cluster)３０を有する複合ベンチュリー構造２８も具えている。各ベンチュリー管３２はその下端即ち上流端の入口３４と（図２に示すのと同様に）、スロート３６と、その上端即ち下流端の出口３８とを有している。図２、４、６及び７に見られるように、入口３４からスロート３６まで延びているベンチュリー管の入口端部分３５は外側に拡がって、実質的に円錐或いはベルの形をなしている。
【００２６】
個々のベンチュリー管３２は、それぞれ、単に誘導流体を通過させることによって被誘導物質に流れに起こさせるように構成され配置されている、バーナー技術の当業者にとっては周知の種類の従来型のベンチュリー構造であってもよい。この現象によって、被誘導物質と誘導流体の各混合物がベンチュリー管内に形成され、ベンチュリー管の下流端の出口３８を通って排出される。
【００２７】
この構造２８は、入口端４２を有するコレクター４０も具えていて、図２に示されているように、そのコレクター４０は、ベンチュリー管３２の出口３８に接続され、これに流体的に連通するように配置されている。当業者ならば判るであろうが、出口３８に隣接するベンチュリー管３２の上端３９は、図５に模式的に示されているように、この出口３８とコレクター４０の入口端４２とを結ぶ滑らかな推移域４１を提供する適宜な形状を有している。このような構成のお陰で、ベンチュリー管の下流端で出口３８を離れた各混合物はコレクター４０に集められて相互に混合され、単一の混合された流れを形成する。相互混合作用を円滑にするために、コレクター４０は図示のように半径方向に拡がった部分４３を具えている。
【００２８】
ベンチュリー・クラスターは６本の別個のベンチュリー管を具えているように図２、４及び５には描かれているが、当業者であれば判るように、このクラスターは平行な流れのための配置された２本のベンチュリー管のみを具えていてもよい。逆にこのクラスターは、所定の用途の必要性に応じて、６本以上例えば１２本以上のベンチュリー管を具えることもできる。
【００２９】
当業者にとって明らかなように、ベンチュリー管の誘導流体には種々のものがある。更に、被誘導物質はこれと同じであるとは限らない。例えば、バーナーの場合、誘導流体は気体状の化石燃料や水素等の流体であり、一方被誘導物質は、空気、又は、回収された煙道ガス、蒸気、炭酸ガス若しくは窒素等の燃焼不活性希釈物質であってもよい。別の例では、誘導流体は空気であり、被誘導物質は流体燃料或いは希釈物質であってもよい。いずれの場合でも、それぞれのベンチュリー管３２で生成された各混合物は、コレクター４０で相互にうまく混合されて一つの混合流を形成し、ベンチュリー・クラスター３０がバーナーとして使用された場合には酸化物、流体燃料及び適宜な希釈物質を含むことになる。
【００３０】
本発明の構想と原理をバーナーと結び付けて使用するためには、誘導流体は流体状の特に気体状の燃料であることが好ましく、被誘導物質は気体好ましくは空気を含んだ酸素であることが望ましい。この目的のために、バーナー・アセンブリ２０は、図示されていない共通の燃料源に接続された一組の燃料気体入口チューブ４４を具えている。このバーナー・アセンブリ２０は、好ましくは各ベンチュリー管３２に一つずつ設けられた一組の制御ハンドル４６も具えている。これらのハンドル４６は、普通のやり方で各制御エレメント４８を対応するベンチュリー管３２の入口３４に近づけそしてこれから遠ざけるように動かすことが可能であり、これによって入口チューブ４４を経て入口３４に流入する加圧燃料気体の結果として、周囲の空気ボックスから対応するベンチュリー管３２に引き込まれる空気の量を制御する。空気ボックスは図１に符号５０で概略的に示されている。
【００３１】
前述の構成によって、対応するチューブ４４を通じて燃料気体が各ベンチュリー管内に排出されると、空気ボックス５０からの空気は各入口３４とこれに対応するエレメント４８との間の間隙５２を通じて入口３４に引き込まれる。入口３４に引き込まれる空気の量は、対応するハンドル４６を使用してエレメント４８を上昇及び／又は下降させることによって間隙５２の幅を変化させて制御可能である。チューブ４４を経て入口３４に流入する燃料気体によって入口３４に引き込まれるこの空気は、チューブ４４から排出された燃料気体と一緒になって燃料気体と空気の混合物を形成し、これはベンチュリー管３２を通じて流れて、出口３８を経てベンチュリー管３８から排出される。
【００３２】
空気制御装置の詳細は、三本のベンチュリー管からなるバーナー機構の構成部品として図６と図７に特に詳しく図示されている。これに関して、図６と図７のベンチュリー管３２、チューブ４４、ハンドル４６及び制御エレメント４８は、図１と図２のアセンブリ２０の対応する構成部品と基本的には同じであることに留意されたい。したがって、ハンドル４６が一方向に回されると間隙５２は拡がり、反対方向に回されると間隙５２は狭まる。図６と図７の機構は以下に述べる目的のための中央燃料供給パイプ７０も具えている。
【００３３】
ベンチュリー管３２からの各混合物はコレクター４０に集められて相互に混ぜられ、燃料気体と空気の単一の混合流を形成し、この混合流はバーナーチップ (burner tip) ５４に入り、バーナー機構２０の上端５８をほぼ取り囲む燃焼域５６内に配分される。図２から判るように、コレクター４０はバーナー・アセンブリ２０の長手方向中心軸６０に沿った方向に延び、出口即ち下流端６２にはバーナーチップ５４が設けられていることが望ましい。
【００３４】
ベンチュリー管３２はクラスター３０内の流れが平行になるように配置されていることが好ましく、ベンチュリー管内で形成された各混合物は共通のコレクター４０に供給され、そこで互いに一緒になって空気と燃料からなる単一の燃焼可能なプレミックスを形成する。このプレミックスは次に、コレクターの下流端６２に設けられた共通のプレミックスチップ５４に向かう。プレミックスチップ５４は、このチップの内側の圧力が、一本のベンチュリー管のみが使用されている場合に通常現れる圧力と基本的に同じになるように構成されている。これによって、一本のベンチュリー管の場合と同じ気体速度に関連する圧力低下が保証される。複数のベンチュリー管を使用することによって、同じ速度で空気をこの一つの気体ジェットの中に拡散させる複数の気体スパッド（噴射器）の使用が可能になる。三本の（或いは用途における必要性に応じて更に多くの）ジェットの付加された表面積によって、かなり多くの空気をジェット中に拡散させることが可能になる。これによって、更に多くの空気をジェットの運動量によってベンチュリー管の開口に随伴させることも可能になる。なぜならば、被誘導流体の随伴量は誘導流の表面積によって変化するからである。随伴される付加空気は、使用される気体ジェットの数と気体がスパッド（噴射器）を離れた時点の気体の運動量との関数である。
【００３５】
本発明の一実施形態においては、図１、図２及び図３に関して前に述べたように、ベンチュリー・クラスター３０は６本のベンチュリー管３２を具えている。本発明の別の有用な形態においては、クラスター３０は２本以上、３本以上又は６本以上のベンチュリー管を具えている。例えば、３本のベンチュリー管を使用したバーナー・アセンブリが図６と図７に示されている。これに関して、唯一の制限は各クラスターのベンチュリー管が共通のコレクター４０内に排出され、そこで各ベンチュリー管からの個々の混合物が一緒に混ぜられて単一の混合流を形成することである。上述の実施形態においては、誘導流体は燃料気体であり、被誘導流体は空気である。
【００３６】
本発明の好ましい形態においては、個々のベンチュリー管の容量は同じである。しかし、本発明の広義の意図によれば、所与のクラスターの中の個々のベンチュリー管は同じでなくてもよい。即ち、所与のクラスターの中の１本以上のベンチュリー管の容量が同じクラスターの中の１本以上の他のベンチュリーの容量と違っていてもよい。更に、所与のクラスターの１本以上のベンチュリー管の誘導流体が同じクラスターの中の１本以上の他のベンチュリー管の誘導流体と異なっていてもよい。更に、所与のクラスターの中の１本以上のベンチュリー管の被誘導流体が同じクラスターの中の１本以上の他のベンチュリー管の被誘導流体と異なっていてもよい。これに関する一例として、所与のクラスターの中の１本のベンチュリー管の被誘導流体が空気であり、同じクラスターの中の別の１本のベンチュリー管の被誘導流体が煙道ガス又は窒素やスチーム等の希釈物質である。更に、バーナーの別の例として、誘導流体は空気であり、被誘導流体は燃料気体であってもよい。バーナー技術の当業者であれば容易に理解されるように、本発明の構想と原理によって一つのベンチュリー・クラスターに有用に採用可能なベンチュリー管の容量、誘導流体及び被誘導流体は膨大な数の組合せが可能である。
【００３７】
所与の時刻に所与の用途に使用されるべきベンチュリー管の数は、バーナーの発熱とその用途に適したバーナーの形状とによって決められる。非常に低い窒素酸化物（ＮＯX ）の用途においては、炉から煙道ガスを引き出すのに１本以上のベンチュリー管が使用され、残りのベンチュリー管は気体と空気のために使用される。この炉の煙道ガスはコレクター４０内で他のベンチュリー管からの燃料と空気の混合物と混合され、その結果、全体の燃焼流に質量を加える。この付加された質量による火炎への負荷の増加は、反応速度の減速と共に火炎温度を低下させ、その結果、窒素酸化物の放出を少なくする。この構想は、他のバーナーの設計において一次燃料要素として気体と空気の均質なプレミックス混合物を使用することと相俟って、他のタイプのバーナーにおいて窒素酸化物をうまく減少させ、広い範囲の発熱をもたらす。
【００３８】
多数のベンチュリー管を使用して燃料と空気のプレミックスを供給することによって、非常に燃料の薄いプレミックスを提供することが可能になる。このような薄い燃料のプレミックスは必要な燃料の全量の約５５％或いはそれ以下の量を含み、一方、全燃料を燃焼させるのに必要な全部の酸素を含んでいることが望ましい。次に残りの燃料が多段ノズルを通じて二次燃料として供給される。燃焼の下限の真近に燃料気体対空気の比率を維持するこの非常に薄いプレミックスの構想は、一次火炎によって生じる熱に最大の負荷を与える。複数のベンチュリー管を有する機構は、多段気体として燃料の濃い気体流を段階的に供給する能力を最大限に生かして、非常に薄い燃料のプレミックスを使用する構想をうまく利用することができる。多段気体ジェットに随伴する燃料気体と一緒になった希釈されたプレミックス気体流は、窒素酸化物の減少のための新たなきっかけとなった。このバーナーの構成における窒素酸化物の放出は、容量で３ppm まで低下したことが観測された。
【００３９】
前述のように、独立した収束式ベル型入口３５に設けられた分離した複数のジェットの表面領域が図２、図４、図５及び図６に示され、空気の随伴を更に良好にしている。これは、大きい一つのジェットを数個の小さいジェットに分割したことによってジェットの表面積が増えたことと直径が減少したことに起因するものである。ジェットのサイズはポートの直径と周囲の流体内におけるジェットの拡がりとの関数として減少する。気体ポートの設計に大きく関与している拡がりの角度もジェットの表面積を決めるものである。別々の気体ポートと複数のベンチュリー管を用いて形成された各ジェットは、同じ燃料圧力で供給された場合、同じ速度で空気を随伴し、拡散するであろう。この拡散／随伴速度は、非常に薄い燃料のプレミックスを供給するバーナーの能力を増大させるであろう。望ましいことではないが、複数ベンチュリー・クラスターからのプレミックスの組成は、混合物が引火限界より下にある時点で調節することができる。燃焼される燃料の引火限界内にプレミックス組成物を維持することによって、空気の量を最大にすることが可能になり、この空気はやがて火炎に対する熱負荷を最大にするであろう。この付加的な熱負荷は火炎温度を低下させ、結果として熱による窒素酸化物の形成を減らすであろう。
【００４０】
本発明の原理と構想を具体化したバーナー・アセンブリの別の実施形態が図１１に符号１２０によって概略的に示されている。図１１において、図１〜図５に示されたのと基本的に同じ構成部品には同じ符号が付されている。図１１には、二本だけのベンチュリー管３２を有するベンチュリー・クラスター３０が示されているが、前述のように図１１のクラスター３０は、利用可能な空間さえあれば、３本又は４本又はそれ以上のベンチュリー管を持つことが可能である。図１１に示されているように、各ベンチュリー管３２は、スロート３６と出口３８との間に延在する細長い基本的に真っ直ぐなチューブ６４を具えている。図から判るように、チューブ６４は互いに平行に配列されている。特に、チューブ６４は流体が平行に流れるように配列されている。しかし、この点に関して、図１１に示された構成はクラスター３０の性能にとっては重要なものではないことに留意すべきである。当業者ならば理解できるように、ベンチュリー管の下流側部分６４は真っ直ぐでなくてもよく、或いは互いに平行に位置決めされていなくてもよい。
【００４１】
図１１のバーナー・アセンブリのバーナーチップ１５４は図１０に更に詳細に示されているが、軸６０の方向に延びていることが望ましく、コレクター４０から受け取った燃料と空気の単一の混合流を外側に導いて軸６０に沿った方向に領域５６内に入れるように構成され、配列されている。この目的のために、チップ１５４はその下流端６７に複数の開口６６を具え、これらの開口６６は、この燃料と空気の混合流を図１１に示されているように軸６０に沿って流すように位置決めされている。
【００４２】
図１１に示されているように、各ベンチュリー管３２は入口パイプ或いはスパッド６８を介して燃料気体を供給され、空気流は可動制御エレメント４８（図１１には示されていないハンドル４６）を用いて前述と同じように制御されている。こうして、図１１の実施形態においては、燃料気体は誘導流体であり空気が被誘導流体である。図１１のアセンブリ１２０は細長い中心一次燃料チューブ７０も具えており、このチューブは図示のようにアセンブリ１２０の中心軸６０に沿って延在し、チップ１５４の下流端６７の孔６９を通じて突出している。小さなベンチュリー管７２がチューブ７０の上流端７４に設けられ、チューブ７０に対する一次燃料の供給が入口燃料スパッド或いはパイプ７６を介しておこなわれる。こうして、空気と燃料の一次混合物が、燃焼域５６に設けられたチューブ７０の下流端部分８０の上に位置する一次ノズル７８の方にチューブ７０に沿って流される。本発明によれば、ノズル７８に供給される物質は空気／燃料のプレミックスであることが望ましいが、安定化の目的のために生の燃料をノズル７８に供給してもよい。
【００４３】
図１１から判るように、開口６６がチューブ７０を取り囲んで配置されている。こうして、燃料と空気の可燃性混合物がこれらの開口６６を通じてチップ１５４から排出される際には、この混合物はチューブ７０を取り囲むようにノズル７８の方に延びる円筒状をなしている。この可燃性混合物に点火すると、軸６０に沿って延びるほぼ円筒状の火炎が形成される。
【００４４】
後述する目的のための火炎ホルダー８２がノズル７８の直下のチューブ７０に取付けられている。この火炎ホルダー８２とノズル７８の好ましい実施形態の詳細が図１３と図１４に示されている。しかし、図１３に示されたバーナーチップ２５４は図１１のバーナーチップ１５４とは異なり、後者はその端壁１５６に複数の開口６６を有しているのに対し、バーナーチップ２５４の方は下流側端２５６が基本的に広く開いた円筒状をなしている。
【００４５】
図１３を参照すると、火炎ホルダー８２はノズル７８から離れた頂点８４を有する円錐形状をなしていることが望ましい。好ましくはこの頂点８４はチップ２５４の上端２５６の上方約２０．３cm（約８in）の箇所に設けられている。本発明の好ましい一つの形態においては、火炎ホルダー８２は、チューブ７０が約２．５４cm（１in）直径のパイプで作られている場合には約１０．２cm（約４in）の外径を有し、仮付け溶接や取付けねじ等によってチューブ７０に取付けられた特殊形状のプレートで形成されている。軸６０と火炎ホルダー８２の円錐のスカート８３とのなす角度αは４５度であることが望ましい。
【００４６】
最も好ましい形態においては、ホルダー８２は、チューブ７０を取り囲むパターンで分布している約６．３５mm（１／４in）の直径を有する複数の孔８６を有している。これらの孔８６は、理想的にはホルダー８２の表面積の約３０％が開口領域となるような充分な大きさと数を有している。しかし、この点に関して、本発明の原理と構想によればこの開放領域は、ホルダー８２の表面積の約１０％以下から約７５％以上までの範囲にあることが必要なことに留意しなければならない。このために、本発明によれば、ホルダーは炉へのバーナーの主たる開口の直径に応じて種々の直径を有している。こうして、ホルダー８２の直径は炉へのバーナーの主たる開口の直径の１／４から炉へのバーナーの主たる開口と同じ直径まで変化することができる。更に、角度αは約３０度以下から８０度以上までの範囲にある。前述のことと関連して、ホルダー８２の形状は重要な要素ではなく、チップ１５４、２５４を離れた可燃性混合物を偏向させて火炎ホルダー８２の下流側３００に低圧を形成し、点火が安定して維持される停滞した低速域に可燃性混合物を引き込むのに役立つのであれば、殆ど任意の形状を使用できる。
【００４７】
ノズル７８は図１４に示された形状であることが望ましく、六角形の棒材を穿孔し機械加工して作製されたピースで作られたベース８８と、開いた上端９２を有する円筒状のカップ部分９０を具えている。ベース８８は孔９４を具え、カップ部分９０は孔９６を具えており、これらの孔９４と９６はノズル７８が所望の一次火炎を提供する結果を得るのに必要な大きさと位置になっている。カップ部分９０は火炎が周囲の気体の流れによってベース８８の開放端８７から吹き飛ばされるを防いでいる。この流れが無い場合には、カップ部分９０は不要である。
【００４８】
図１１、図１３及び図１４に概略的に示された構成は、非常に優れた窒素酸化物低減性能を提供する。前述のように、複数のベンチュリー管を設ける構想は、それ自体で実質的な窒素酸化物低減を可能にする非常に燃料の薄いプレミックスの提供を可能にする。この複数のベンチュリー管を設ける構想を図１１、図１３及び図１４の構成と結び付ければ、非常に薄いプレミックスの低速域での安定化によって更に窒素酸化物が低減される。
【００４９】
図１１を参照すると、全燃料の約１０％未満、好ましくは２％未満のごく小部分がスパッド７６を経て誘導され、空気ボックス５０から空気を引き出すのに使用される。この燃料と空気はバーナーの中心を通るチューブ７０において予備混合される。前述したように、チューブ７０を介して生の燃料を供給することが望ましい場合もある。チューブ７０は一次プレミックス気体用チップ１５４を通過して、一次即ち主プレミックス用チップ１５４の上方に或る距離を置いて設けられた遮蔽されたノズル７８で終わっている。この距離は、プレミックスがチップ１５４を離れる際の速度と圧力及びバーナーの大きさに応じて約７．６２cm（約３in）未満から約３８．１cm（約１５in）を越える長さまで変えられる。こうして、主プレミックス用チップ１５４の上端１５６の上方に設けられた高い位置にあるノズル７８に、小さい一次火炎が確実に得られる。孔空きプレートで作られた円錐状の火炎ホルダー８２が高い位置にあるノズル７８の真下に設けられ、チップ１５４からの主プレミックス混合物がノズル７８に隣接して形成された安定した一次火炎に引き込まれる位置を提供する。こうして、円錐８２と一次ノズル７８は、チップ１５４から供給された非常に燃料の薄いプレミックスにおいて安定した火炎を維持する機構を提供する。安定した火炎が確立されれば、ノズル７８の出口端９２で発生した一次火炎は消火されて更に窒素酸化物を減らすことができる。
【００５０】
前述のように、バーナーチップ１５４の出口から実質的に上方に離れた位置に一次火炎を位置決めすることによって、主チップ１５４から出た後の空気／燃料の主たる混合物を膨張させて減速させる機会を提供する。このように、プレミックスを火炎の速度より大きくない速度まで低下させことは、非常に燃料の薄いプレミックスの火炎の安定化にとって望ましい。非常に燃料の薄い可燃性混合物を使用する場合に生じる深刻な問題は、火炎速度が燃料の含量と共に直接変化することである。即ち、非常に燃料の薄い混合物においては火炎速度は非常に遅くなる。混合物の温度も火炎速度に影響を及ぼし、温度が高いと火炎速度も速くなり、逆もまた真である。換言すれば、可燃性混合物が非常に燃料の薄いものであって、非常に多くの過剰な空気を含んでいると、主バーナーチップから出てくる流れの速度が火炎速度を上回って、この状態ではバーナーチップから火炎が吹き飛ばされることがある。
【００５１】
主たる燃料と空気の混合物がチップ端から出てきて炉の空間に拡がって速度が低下し、熱い周囲からの放射によって段々に加熱された後まで点火を遅らせることによって、火炎速度が再び流れの速度より速くなり、火炎が高い位置にあるノズル７８とホルダー８２によって提供される安定域内の安定条件に容易に維持される状況が作り出される。低速域で安定した状態で主気体の点火と燃焼が主プレミックス用チップ出口から実質的に離れた箇所で行われることによって、天然ガスの場合には５ppm に近い、精製されたブレンド燃料ガス（例えば２５％の水素、２５％のプロパン、５０％のメタン）の場合には３ppm 未満の従来では得ることのできなかった窒素酸化物の低減性能が得られる。これに加えて、既に希釈されている燃料の薄いプレミックスは、主チップを出た後に膨張して遅くなり、それによって点火前に更に希釈されつつある炉の煙道生成物を随伴する。これも窒素酸化物の低減に大いに寄与する。
【００５２】
図１１に示された構成によれば、中心ベンチュリー管７２を全く燃料の薄い状態ではあるが安定した引火限界に保つことができ、且つ周囲の複数のベンチュリー管／共通のコレクター１４０を駆動して、引火限界以下であって、かつ炉の温度に依存して燃料の酸化を完全に行うことのできる極めて燃料の薄い混合物にすることができる。
【００５３】
本発明の別の態様によれば、チューブ７０内の燃料／空気の混合物は、複数のベンチュリー管３２を具えたクラスター機構によって供給される。この機構は図１７に概略的に示されている。この場合、全体のアセンブリは別個の二つのベンチュリー・クラスターを含み、外側のクラスターはバーナーチップ１５４に空気／燃料のプレミックスを供給し、内側のクラスターはチューブ７０に空気／燃料のプレミックスを供給する。内側の複数ベンチュリー・バンドルが外側のベンチュリー・バンドルによって完全に取り囲まれている別の構成が図１６に模式的に示されている。図１６に示されているように、外側のベンチュリー・バンドルはベンチュリー管３２と共通のコレクター１４０とを具え、内側のベンチュリー・バンドルはベンチュリー管７２と共通のコレクター３４０とを具えている。外側の複数ベンチュリー・バンドルの中に内側の複数ベンチュリー・バンドルが入っているこれらの場合には、内側クラスターは安定した引火限界内で作動し、外側クラスターは非常に薄い燃料の空気／燃料プレミックスを提供して窒素酸化物の低減に必要な最良の条件を作りだすように作動する。この種の構成によれば、内側バンドルに６本以上のベンチュリー管を有し、外側バンドルに１２本以上のベンチュリー管を有する非常に大きなバーナーを容易に作ることできる。
【００５４】
図１２を参照すると、本発明の原理と構想が、プレミックスがチップ３５４から放射状に出る輻射型バーナーにも適用されていることが判る。この点に関して、２００１年３月１２日に出願された係属中の共通に譲渡された米国出願番号 09/803,808 を参照するもので、この出願の開示は本出願中に参考として包含しここに参考として提示します。こうして、図１２に概略的に示されているバーナー・アセンブリ３２０は、このバーナー・アセンブリを軸方向に貫通して延びる一方向に細長いバーナーチップ３５４を具え、このバーナーチップは、コレクター４０から受け入れられた単一の混合流を軸６０に対してほぼ半径方向に燃焼域５６に向けるように構成され、配置されている。したがって、バーナーチップ３５４はチップ３５４を取り囲む丸い平らな火炎を形成するように構成され、配置されている。更に図１２を参照すると、このアセンブリ３２０は中心チューブ１７０を具え、二次燃料をノズル１７８を介して燃焼域に供給する。
【００５５】
本発明の特に好ましい形態においては、バーナーチップ３５４は図８と図９に示された形状を有し、そこでチップ３５４はほぼリング形状のベース部分９８と中心軸１００とを有する。更にチップ３５４は細長い、並列された、円周に沿って所定間隔で配置された、長手方向に延びる湾曲した複数のリブ１０２を有する。これらのリブ１０２はベース部分９８に装着された第一端１０４と、ベース部分９８から離れた第二端１０６とを有する。第二端１０６は第一端１０４よりも軸６０の近くに位置している。リブ１０２とベース部分９８は、コレクター４０から燃料と空気の一つの混合物の流れを受け入れるように構成された領域１０８をチップ３５４の内側に形成している。リブ１０２は互いの間に複数の湾曲したスロット１１０を形成している。図８と図９から明らかなようにこれらのスロット１１０は、領域１０８の混合物が、該領域１０８から外向きに、半径方向と軸６０に沿って延びるベクトルを含む方向とに流れ、チップ３５４の外側の燃焼域５６に入るように配列され、位置決めされている。
【００５６】
図８と図９に示された好ましい形態においては、チップ３５４はチップ３５４の各第二端１０６に接続された王冠型部分１１２も具えている。好ましくは、この王冠型部分１１２は、軸方向と半径方向に延在する複数の不連続箇所１１４を具え、これらの不連続箇所１１４は、これを通じて領域１０８を出て行く混合物がスロット１１０自体を通って領域１０８を出て行く混合物よりも著しい軸方向の流れとなるように、特定のスロット１１０と整合して設けられている。理想的には、不連続箇所１１４はこれを通って流れる軸方向の混合物が燃焼域５６の外側の前段階の混合領域１１６（図１２参照）を形成し、不連続箇所１１４を通じて流れた燃料と空気の混合物が矢印１１５で示された方向にこの領域１１６を取り囲んで、燃焼のために燃焼域に戻る前に煙道ガスによって希釈されるように回転する。これに対して、スロット１１０から流れるプレミックスの流れの方向が、概略的に矢印１１７で示されている。本発明の特に好ましい形態においては、チップ３５４の王冠型部分１１２は、軸方向に整合した気体用中心ノズル収容開口１１８を具えている。
【００５７】
本発明の一つの態様では、組合せベンチュリー・クラスターを具えて１００％プレミックスによって高い発熱を得ることができる輻射壁型バーナーが提供される。本発明以前にはこうしたことは不可能であった。以前には、達成できる最高の発熱は二次空気によって約１．７９×１０3MJ/h（１．７MMBTU/h）程度であった。しかし、二次空気は、すべての空気がベンチュリー管セクションにおける空気／燃料のプレミックスとして供給される場合よりも高い窒素酸化物を発生する。この障壁は、平行な流体の流れのための単一のクラスターの中に配置された複数のベンチュリー管からなる複合ベンチュリー・クラスターを具えたここに開示された新しい設計によって打ち破られた。
【００５８】
本発明によって、段階的な燃料供給による窒素酸化物の低減、特定形状における騒音の減少、バーナーの外部の煙道ガスを随伴する段階的な気体ジェット、急速な窒素酸化物の低減、二次空気の調節を行わないための作業の簡単化、短い輪郭の火炎、追加されるプレミックスのチップ速度による高いターンダウン比率、高い安定性、ＣＯの発生の低減、（付加される質量の流れと大きな熱伝達による）プレミックスチップの冷却、付加されるチップ速度によるフラッシュバック問題の減少が得られる。
【００５９】
本発明は複数のベンチュリー管の構成に関し、就中、プレミックス用途のための非常に薄い燃料混合物用に過剰な空気を提供する構成に関する。特に、本発明は、輻射壁バーナーが軸方向の火炎を提供するバーナーのいずれかに関連して有用である。本発明は、窒素酸化物低減機構として１００％或いは部分的プレミックスで形成された一次可燃性混合物による大型プロセスヒーターと関連させても有用である。しかし、本発明の複数のベンチュリー管を具えた構成は汎用的な適用性を有し、ベンチュリー管が必要な時には一般的な用途に適用可能である。特に、本発明の複数のベンチュリー管を具えた構成は、質量の移動と拡散を増大させることによって、以前に思われていたよりも多くの空気を随伴するように作動する。更に、本発明の複数のベンチュリー管を具えた構成は、典型的なタンクと容器の換気、空気の取り扱い、固体の輸送及び取り扱い、及び短いベンチュリー管を使って大量の物質を移動させることを要するあらゆる場合に好適に適用可能である。
【００６０】
以前には、輻射壁型バーナーは、他の空気源を使用しなければ約１．５８×１０3MJ/h（１．５MMBtu/h）以上の発熱に達することは不可能であった。平行な複数のベンチュリー管を用いることにより、ベンチュリー管同士の間の確実な相互作用を保証するように細部に注意して正しい形状に作製すれば、約１０．６×１０3MJ/h（１０MMBtu/h）以上の発熱を達成することが可能である。
【００６１】
本発明の一つの形態によれば、本発明をベンチュリー管噴射器が付加されて能力が増強され或いは窒素酸化物を低減させるようにしたモジュラー型バーナーに適用することが可能である。この構想においては、バーナーは複数のベンチュリー管によって構成され、後でベンチュリー管を追加して性能を向上させたり、スチームや煙道ガスその他の不活性ガスを加えて窒素酸化物を低減させたりしてもよい。別の形態においては、本発明は窒素酸化物を低減するための希釈材として煙道ガスを使用することに限定されず、質量を付加すると共に火炎を冷却する他の任意の希釈材を用いることが可能である。このような希釈材は、窒素やスチームや炭酸ガス等の不活性気体から精製ＰＳＡガス等の低いＢＴＵ値の燃料その他の任意の割合の可燃性気体を含む蒸気や気体流を添加された燃料まで広がっている。
【００６２】
他の形態において、本発明は、炉の側壁ではなく床や屋根に取付け可能な種々のプロセスヒーター型バーナーに適用可能である。これらは自由に直立した丸い或いは平らな火炎を形成する。これらは、火炎によって壁が加熱されなくてもよい炉で機能する。
【００６３】
更に別の形態においては、燃料を単一以上の噴射器内で可動流体として使用する代わりに、上述の特徴を有するスチームその他の圧縮された希釈気体が可動流体として使用される。
【００６４】
典型的な複写壁型バーナーは単一の気体用スパッドの動力を使用して大気中の空気を随伴させている。平行な複数のベンチュリー管或いは噴射器を使用するこの新しい構想は、燃焼工業に新たな一面を与える。バーナー技術に適用された場合の本発明の利点は次の通りである。
（１）燃料気体と空気の均質性が良好なので火炎が短くなる。
（２）絞り比が大きい（従来技術の装置では３：１であるのに対して、１０：１となる）。
（３）バーナーの周囲の騒音が減る。
（４）燃焼ジェットによって生じるホットスポットにタイルが曝されることがなく、孔があくことが防がれる。
（５）１００％プレミックスを使用するので、二次的な追加が不要となる。
（６）バーナーの作用が非常に安定になる。
（７）バーナーがフラッシュバックを生じることなく、計算した通りに作動できる。
（８）煙道ガスの注入と混合によって、即発窒素酸化物及びサーマル窒素酸化物の両方とも低下させることができる。
（９）燃料の段階的供給が単一の内部チップ又は複数の放射状チップによって容易に行われる。
（１０）チップ速度が速いので、揮発性燃料によるフラッシュバックが減少する。
（１１）以前に可能であると考えられていたよりの大量の発熱が得られる。
【００６５】
本発明の構想と原理によれば、前述の開示の主題である新規な組合せベンチュリー・クラスターを具えたバーナーは、上方、下方或いは水平方向に点火するように構成することができる。更に、本発明の複数のベンチュリー管からなるバーナーは、燃料オイル等の可燃性液体を燃焼させるのに使用される。したがって、このバーナーは、容易に且つ少しの物理的変更によって、組合せ点火機構に適用可能である。本発明のバーナーは種々の形状に容易に改変可能であることも注目に値する。例えば、このバーナーは、前述の円形火炎でなく、矩形その他の所望の形状にすることができる。
【００６６】
前述の説明からも明らかなように、本発明は、燃料／空気のプレミックスを中心の一次火炎ノズルに供給し、或いは純粋な燃料を二次燃料を燃焼域に供給する中心ノズルに供給する中心燃料チューブと組み合わされたベンチュリー・クラスターを使用することを意図しているものである。
【００６７】
本発明の原理と構想は、外側の複数ベンチュリー・クラスターの中に設けられた内側の複数ベンチュリー・クラスターを具えた大きなバーナー機構を提供するのに適用可能である。
【００６８】
本発明は、単独で又は流体燃料を燃焼させるように構成されたバーナー及び／又はバーナー・アセンブリと組み合わされて役立つ多くの新規な特長を提供する。これらの流体燃料は燃料オイル等であってもよいが、天然ガス、プロパン、ブタン、水素等の気体状燃料であることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の構想と原理を具体化した複合型複数ベンチュリー・クラスターを具えたバーナー・アセンブリの正面図である。
【図２】図２は、内部部品を見せるために一部を断面にしてアセンブリが示されている他は図１と同じ図である。
【図３】図３は、図１のバーナー・アセンブリの平面図である。
【図４】図４は、図２の４−４線で切断した断面図である。
【図５】図５は、図２の５−５線で切断した断面図である。
【図６】図６は、本発明の構想と原理を具体化した別の複合型複数ベンチュリー・クラスターの一部を示す、部分断面した正面図である。
【図７】図７は、図６の複合型ベンチュリー・クラスターの取り囲まれた部分７を示す拡大詳細図である。
【図８】図８は，本発明の複合型ベンチュリー・クラスターと組み合わせて使用されてバーナー・アセンブリを形成する本発明の構想と原理を具体化したバーナーチップの一実施形態の斜視図である。
【図９】図９は、図８のバーナーチップの平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の複合型ベンチュリー・クラスターと組み合わせて使用されてバーナー・アセンブリを形成する本発明の構想と原理を具体化したバーナーチップの別の実施形態の斜視図である。
【図１１】図１１は、本発明の構想と原理を具体化したバーナー・アセンブリの更に別の実施形態の概略図である。
【図１２】図１２は、本発明の構想と原理を具体化したバーナー・アセンブリの更に別の実施形態の概略図である。
【図１３】図１３は、本発明の構想と原理を具体化したバーナー・アセンブリの更に別の実施形態の下流部分を示す部分断面した正面図である。
【図１４】図１４は、図１３のバーナー・アセンブリの詳細を示す拡大断面図である。
【図１５】図１５は、図１３のバーナー・アセンブリの平面図である。
【図１６】図１６は、中心ベンチュリーの束が外側ベンチュリーの束で取り囲まれていることを除いて、図１１と図１７のバーナー・アセンブリと同じバーナー・アセンブリの模式図である。
【図１７】図１７は、図１１のバーナー・アセンブリの更に他の実施形態の概略図である。
【符号の説明】
２０…バーナー・アセンブリ
２２…円筒状シェル
２４…二次燃料ノズル
２６…燃料マニホールド
２８…複合型ベンチュリー構造
３０…ベンチュリー・クラスター
３２…ベンチュリー管
３４…入口
３６…スロート
３８…出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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