JP7244526B2

JP7244526B2 - バーナおよびその使用方法

Info

Publication number: JP7244526B2
Application number: JP2020537832A
Authority: JP
Inventors: ルイリムー，; トンゾウトゥ，
Original assignee: ベイジンゾンユートップサンエナジーテクノロジーカンパニーリミテッド
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2023-03-22
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN111819394B; EP3688373B1; WO2019057166A1; JP2020535385A; EP3688373A1; US11226094B2; CN111819394A; US20200224872A1; EP3688373A4

Description

（関連出願の相互参照）
本願は、その内容が、参照することによってその全体として本明細書に組み込まれる、２０１７年９月２５日に出願された、ＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０１７／１０３１３５号からの優先権を主張する。

本開示の実施形態は、概して、バーナおよびその使用方法に関する。

工業用火炉は、石油分解、金属未加工材料融解、未加工材料焼結および熱処理、または同等物等の多種多様なプロセスのために使用されることができる。これらの火炉は、エネルギー源として可燃性燃料を使用して火炉に熱を提供するためのコア構成要素としてバーナを有し得る。バーナは、同一のタイプのいくつかの燃焼ユニットから成り得、そのそれぞれは、他の燃焼ユニットから独立して燃焼を発生させることができる。燃焼ユニットの燃焼条件は、エネルギー節約のために重要である。伝統的工業用火炉の燃焼ユニットの空気供給ノズルは、概して、燃料ノズルと平行に配列される。したがって、燃料（またはガス燃料）および空気は、個別のパイプの正面のノズルから同一の方向に排出され、バーナの燃焼ヘッドの外側に燃料および空気の混合をもたらす。本構造の主な欠点は、燃料の不十分な燃焼につながる、空気および燃料の不適正な混合である。さらに、燃焼燃料の熱効率は、比較的に低く、火炉から排出される排出燃料は、高い窒素含有量を有し、これは、エネルギーの浪費を引き起こすだけでなく、また、環境を汚染し得る。

適正に混合し、エネルギーを節約し、環境への低減された汚染を有することが可能な改良されたバーナの必要性が存在する。本明細書におけるバーナは、バーナの下流部分に配列される多段混合ユニットを有してもよい。多段混合ユニットはそれぞれ、バーナの少なくとも１つの燃料パイプに接続される、少なくとも１つの燃料チャネルと、バーナの少なくとも１つの空気パイプに接続される、少なくとも１つの空気チャネルとを含んでもよい。少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口は、燃料チャネルの出口から排出される燃料が、空気チャネルの出口から排出される空気と十分に混合され得るように、相互に対して特定の角度において角度を付けられてもよい。空気チャネルの空気流速度は、負圧が空気および燃料の混合場所において発生され得るように、燃料チャネルの燃料流速度を上回るように構成されることができる。このように発生される負圧は、燃料チャネルの出口から排出されるより多くの燃料を引き込み、それによって、結果として生じる混合物をより均一にしながら、混合物における燃料対空気比を増加させ得る。空気チャネルおよび燃料チャネルの出口における多段混合は、中心混合チャンバ内でのそれらの混合物のさらなる混合とともに、過剰な混合に起因して従来のバーナにおいて起こる傾向がある逆火およびバーンアウトを防止することにおいて有利である。

本開示の一側面によると、バーナが、提供される。バーナは、少なくとも１つの空気パイプと、少なくとも１つの燃料パイプと、バーナの下流端部に配置される、混合ユニットの複数の群であって、混合ユニットの複数の群はそれぞれ、同軸上に、相互に隣接して配列され、混合ユニットの各群は、少なくとも１つの燃料パイプに接続される、少なくとも１つの燃料チャネルと、少なくとも１つの空気パイプに接続される、少なくとも１つの空気チャネルとを備える、混合ユニットの複数の群とを備えることができ、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口は、少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料が、少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合され、それによって、空気および燃料の多段混合を達成するように、相互に対して角度を付けられる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの複数の群は、バーナの中心縦方向軸に沿って垂直に配置されることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの各群は、複数の燃料チャネル、複数の空気チャネル、またはそれらの組み合わせを備えることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群とを備えることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第１の群および混合ユニットの第２の群は、３つの段を伴う発火板上に配列されることができ、３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備えることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第１の群は、発火板の第１の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備えることができ、第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルは、発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列されることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルは、発火板の第１の段の周辺の周囲に均一に離間されることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルは、発火板の第１の段の周辺の周囲に不均一に離間されることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の燃料チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列されることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の燃料チャネルの数は、第１の複数の空気チャネルの数に比例する場合があるか、または比例しない場合がある。

いくつかの実施形態では、第１の複数の燃料チャネルの数は、第２の複数の空気チャネルの数に等しくあり得る。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり得、出口の半径は、発火板の第２の段の外側縁までの空気チャネルの底面の垂直距離に等しくあり得る。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第２の群は、発火板の第２の段上に配列される第２の複数の空気チャネルと、発火板の第３の段上に配列される第２の複数の燃料チャネルとを備えることができ、第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ度数において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の空気チャネルはそれぞれ、少なくとも１つの空気パイプと接続するために発火板の第１および第２の段を通過する通路となるように配列されることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルは、発火板の第３の段の周辺の周囲に円周方向に配列されることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルの数は、第２の複数の空気チャネルの数に比例する場合があるか、または比例しない場合がある。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルの数は、第２の複数の空気チャネルの数に等しくあり得る。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり得、出口の半径は、発火板の第３の段の外側縁までの第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しくあり得る。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群と、混合ユニットの第３の群とを備えることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第１の群、混合ユニットの第２の群、および混合ユニットの第３の群は、３つの段を伴う発火板上に配列されることができ、３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備えることができる。

いくつかの実施形態では、第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ度数において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、出口の半径は、発火板の第３の段の外側縁までの第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しくあり得る。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第３の群は、発火板の第３の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備えることができ、第１の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、第１の複数のガスチャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第３の群の第１の複数の空気チャネルは、バーナ本体の中心において少なくとも１つの燃料パイプまたはその一部によって置換されることができる。

いくつかの実施形態では、混合ユニットの第３の群の第２の複数の燃料チャネルは、第３の段の内面の周囲に環状に配列されることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して鋭角において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して３０度～９０度の範囲から選択される角度において角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の空気チャネルの合計断面積は、発火板の３つの段上の全ての空気チャネルの合計断面積の約５０％～８０％を占めることができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の空気チャネルの合計断面積は、発火板の３つの段上の全ての空気チャネルの合計断面積の約６０％を占めることができる。

いくつかの実施形態では、バーナはさらに、バーナの内側に混合ユニットの複数の群を包含するように構成される、バーナ筐体を備えることができる。

いくつかの実施形態では、バーナはさらに、混合ユニットの複数の群の前に配列される、先細ノズルを備えることができ、先細ノズルは、混合区域において発生される火炎を収束し、これをバーナから出射するように構成されることができる。

いくつかの実施形態では、バーナ本体の中心縦方向軸に対する先細ノズルの収束角度は、２０度～７０度に及び得る。

いくつかの実施形態では、耐火性材料が、先細ノズルの外面とバーナ筐体の内面との間に充填されることができる。

本開示の別の側面によると、バーナを使用するための方法が、提供される。本方法は、バーナの少なくとも１つの空気パイプおよび少なくとも１つの燃料パイプを提供することと、バーナの下流端部に混合ユニットの複数の群を配置することであって、混合ユニットの複数の群はそれぞれ、同軸上に、相互に隣接して配列されることができ、混合ユニットの各群は、少なくとも１つの燃料パイプに接続される、少なくとも１つの燃料チャネルと、少なくとも１つの空気パイプに接続される、少なくとも１つの空気チャネルとを備えることができる、ことと、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口が相互に対して角度を付けられるように、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口を配列することと、空気を少なくとも１つの空気パイプに供給することと、燃料を少なくとも１つの燃料パイプに供給することと、混合ユニットの複数の群によって、少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料を、少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合し、それによって、空気および燃料の多段混合を達成することとを含むことができる。

本開示のさらなる側面によると、バーナが、提供される。バーナは、少なくとも１つの空気パイプと、少なくとも１つの燃料パイプと、バーナの下流端部に配置される、混合ユニットの複数の群であって、混合ユニットの複数の群はそれぞれ、同軸上に、相互に隣接して配列されることができ、混合ユニットの各群は、少なくとも１つの燃料パイプに接続される、少なくとも１つの燃料チャネルと、少なくとも１つの空気パイプに接続される、少なくとも１つの空気チャネルとを備えることができる、混合ユニットの複数の群とを備えることができ、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口は、少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料が、少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合されるように、相互に対して特定の度数において角度を付けられることができ、少なくとも１つの空気チャネルから流動する空気の空気速度は、少なくとも１つの負圧が空気および燃料の混合場所において形成されるように、少なくとも１つの燃料チャネルから流動する燃料の燃料速度を上回るように構成されることができる。

本開示の付加的側面によると、制御された火炎を発生させるためのバーナが、提供される。バーナは、バーナのバーナ本体を包含するように配列される、バーナ筐体と、バーナの出口に配列される、先細ノズルと、先細ノズルに隣接するバーナ本体の下流に沿って配列される、中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構とを備えることができ、中心火炎形成機構は、バーナ本体の軸方向に対して角度を付けられ得る、複数の中心空気チャネルと、複数の中心燃料チャネルとを備えることができ、周辺火炎形成機構は、バーナ本体の軸方向に対して角度を付けられ得る、複数の周辺空気チャネルと、複数の周辺燃料チャネルとを備えることができ、それによって、燃料および空気の混合物が、中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構を通して先細ノズルから出射され、内側火炎および周辺火炎を有する制御された火炎を形成することができ、内側火炎は、周辺火炎によって包囲され、制御された火炎の所望の形状を形成する。

本発明の他の目的および特徴が、本明細書、請求項、および添付される図の精査によって明白となるであろう。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
バーナであって、
少なくとも１つの空気パイプと、
少なくとも１つの燃料パイプと、
前記バーナの下流端部に配置される混合ユニットの複数の群であって、前記混合ユニットの複数の群のそれぞれは、同軸上に、相互に隣接して配列され、混合ユニットの各群は、前記少なくとも１つの燃料パイプに接続される少なくとも１つの燃料チャネルと、前記少なくとも１つの空気パイプに接続される少なくとも１つの空気チャネルとを備える、混合ユニットの複数の群と
を備え、
前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口および前記少なくとも１つの空気チャネルの出口は、前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料が、前記少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合され、それによって、前記空気および前記燃料の多段混合を達成するように、相互に対して角度を付けられる、バーナ。
（項目２）
前記混合ユニットの複数の群は、前記バーナの中心縦方向軸に沿って垂直に配置される、項目１に記載のバーナ。
（項目３）
混合ユニットの各群は、複数の燃料チャネル、複数の空気チャネル、またはそれらの組み合わせを備える、項目１に記載のバーナ。
（項目４）
前記混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群とを備える、項目３に記載のバーナ。
（項目５）
前記混合ユニットの第１の群および前記混合ユニットの第２の群は、３つの段を伴う発火板上に配列され、前記３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備える、項目４に記載のバーナ。
（項目６）
前記混合ユニットの第１の群は、前記発火板の第１の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目５に記載のバーナ。
（項目７）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ角度を付けられる、項目６に記載のバーナ。
（項目８）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目７に記載のバーナ。
（項目９）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される、項目６に記載のバーナ。
（項目１０）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周辺の周囲に均一に離間される、項目６に記載のバーナ。
（項目１１）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周辺の周囲に不均一に離間される、項目６に記載のバーナ。
（項目１２）
前記第１の複数の燃料チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列される、項目６に記載のバーナ。
（項目１３）
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第１の複数の空気チャネルの数に比例するか、または比例しない、項目６に記載のバーナ。
（項目１４）
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に等しい、項目１３に記載のバーナ。
（項目１５）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第２の段の外側縁までの前記空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目６に記載のバーナ。
（項目１６）
前記混合ユニットの第２の群は、前記発火板の第２の段上に配列される第２の複数の空気チャネルと、前記発火板の第３の段上に配列される第２の複数の燃料チャネルとを備え、前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目６に記載のバーナ。
（項目１７）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ度数において角度を付けられる、項目１６に記載のバーナ。
（項目１８）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目１７に記載のバーナ。
（項目１９）
前記第２の複数の空気チャネルはそれぞれ、前記少なくとも１つの空気パイプと接続するために前記発火板の第１および第２の段を通過する通路となるように配列される、項目１６に記載のバーナ。
（項目２０）
前記第２の複数の燃料チャネルは、前記発火板の第３の段の周辺の周囲に円周方向に配列される、項目１６に記載のバーナ。
（項目２１）
前記第２の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に比例するか、または比例しない、項目１６に記載のバーナ。
（項目２２）
前記第２の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に等しい、項目１６に記載のバーナ。
（項目２３）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第３の段の外側縁までの前記第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目１６に記載のバーナ。
（項目２４）
前記混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群と、混合ユニットの第３の群とを備える、項目３に記載のバーナ。
（項目２５）
前記混合ユニットの第１の群、前記混合ユニットの第２の群、および前記混合ユニットの第３の群は、３つの段を伴う発火板上に配列され、前記３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備える、項目２４に記載のバーナ。
（項目２６）
前記混合ユニットの第１の群は、前記発火板の第１の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目２５に記載のバーナ。
（項目２７）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ度数において角度を付けられる、項目２６に記載のバーナ。
（項目２８）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目２７に記載のバーナ。
（項目２９）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される、項目２６に記載のバーナ。
（項目３０）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周辺の周囲に均一に離間される、項目２９に記載のバーナ。
（項目３１）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周辺の周囲に不均一に離間される、項目２９に記載のバーナ。
（項目３２）
前記第１の複数の燃料チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列される、項目２６に記載のバーナ。
（項目３３）
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第１の複数の空気チャネルの数に比例するか、または比例しない、項目２６に記載のバーナ。
（項目３４）
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に等しい、項目２６に記載のバーナ。
（項目３５）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第２の段の外側縁までの前記空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目２６に記載のバーナ。
（項目３６）
前記混合ユニットの第２の群は、前記発火板の第２の段上に配列される第２の複数の空気チャネルと、前記発火板の第３の段上に配列される第２の複数の燃料チャネルとを備え、前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目２６に記載のバーナ。
（項目３７）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ度数において角度を付けられる、項目３６に記載のバーナ。
（項目３８）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目３７に記載のバーナ。
（項目３９）
前記第２の複数の空気チャネルはそれぞれ、前記少なくとも１つの空気パイプと接続するために前記発火板の第１および第２の段を通過する通路となるように配列される、項目３６に記載のバーナ。
（項目４０）
前記第２の複数の燃料チャネルは、前記発火板の第３の段の周辺の周囲に円周方向に配列される、項目３６に記載のバーナ。
（項目４１）
前記第２の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に比例するか、または比例しない、項目３６に記載のバーナ。
（項目４２）
前記第２の複数の燃料チャネルの数は、前記第２の複数の空気チャネルの数に等しい、項目３６に記載のバーナ。
（項目４３）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第３の段の外側縁までの前記第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目４２に記載のバーナ。
（項目４４）
前記混合ユニットの第３の群は、前記発火板の第３の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目３６に記載のバーナ。
（項目４５）
前記混合ユニットの第３の群の第１の複数の空気チャネルは、前記バーナ本体の中心において前記少なくとも１つの燃料パイプまたはその一部によって置換される、項目４４に記載のバーナ。
（項目４６）
前記混合ユニットの第３の群の第２の複数の燃料チャネルは、前記第３の段の内面の周囲に環状に配列される、項目４５に記載のバーナ。
（項目４７）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記バーナ本体の中心縦方向軸に対して鋭角において角度を付けられる、項目４６に記載のバーナ。
（項目４８）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記バーナ本体の中心縦方向軸に対して３０度～９０度の範囲から選択される角度において角度を付けられる、項目４７に記載のバーナ。
（項目４９）
前記発火板の第１の段上の前記空気チャネルの合計断面積は、前記発火板の３つの段上の全ての前記空気チャネルの合計断面積の約５０％～８０％を占める、項目３６に記載のバーナ。
（項目５０）
前記発火板の第１の段上の前記空気チャネルの合計断面積は、前記発火板の３つの段上の全ての前記空気チャネルの合計断面積の約６０％を占める、項目４９に記載のバーナ。
（項目５１）
前記バーナの内側に前記混合ユニットの複数の群を包含するように構成されるバーナ筐体をさらに備える、項目１に記載のバーナ。
（項目５２）
前記混合ユニットの複数の群の前に配列される先細ノズルをさらに備え、前記先細ノズルは、混合区域において発生される火炎を収束し、これを前記バーナから出射するように構成される、項目５１に記載のバーナ。
（項目５３）
前記バーナ本体の中心縦方向軸に対する前記先細ノズルの収束角度は、２０度～７０度に及ぶ、項目５２に記載のバーナ。
（項目５４）
耐火性材料が、前記先細ノズルの外面と前記バーナ筐体の内面との間に充填される、項目５３に記載のバーナ。
（項目５５）
バーナを使用するための方法であって、前記方法は、
前記バーナの少なくとも１つの空気パイプおよび少なくとも１つの燃料パイプを提供することと、
前記バーナの下流端部に混合ユニットの複数の群を配置することであって、前記混合ユニットの複数の群のそれぞれは、同軸上に、相互に隣接して配列され、混合ユニットの各群は、前記少なくとも１つの燃料パイプに接続される少なくとも１つの燃料チャネルと、前記少なくとも１つの空気パイプに接続される少なくとも１つの空気チャネルとを備える、ことと、
前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口および前記少なくとも１つの空気チャネルの出口が相互に対して角度を付けられるように、前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口および前記少なくとも１つの空気チャネルの出口を配列することと、
前記空気を前記少なくとも１つの空気パイプに供給することと、
前記燃料を前記少なくとも１つの燃料パイプに供給することと、
前記混合ユニットの複数の群によって、前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料を、前記少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合し、それによって、前記空気および前記燃料の多段混合を達成することと
を含む、方法。
（項目５６）
前記混合ユニットの複数の群は、前記バーナの中心縦方向軸に沿って垂直に配置される、項目５５に記載の方法。
（項目５７）
混合ユニットの各群は、複数の燃料チャネル、複数の空気チャネル、およびそれらの組み合わせを備える、項目５５に記載の方法。
（項目５８）
前記混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群とを備える、項目５７に記載の方法。
（項目５９）
３つの段を伴う発火板上に前記混合ユニットの第１の群および前記混合ユニットの第２の群を配列することをさらに含み、前記３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備える、項目５８に記載の方法。
（項目６０）
前記混合ユニットの第１の群は、前記発火板の第１の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目５９に記載の方法。
（項目６１）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目６０に記載の方法。
（項目６２）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される、項目６０に記載の方法。
（項目６３）
前記第１の複数の燃料チャネルは、前記バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列される、項目６０に記載の方法。
（項目６４）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第２の段の外側縁までの前記空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目６０に記載の方法。
（項目６５）
前記混合ユニットの第２の群は、前記発火板の第２の段上に配列される第２の複数の空気チャネルと、前記発火板の第３の段上に配列される第２の複数の燃料チャネルとを備え、前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目６０に記載の方法。
（項目６６）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目６５に記載の方法。
（項目６７）
前記少なくとも１つの空気パイプと接続するために前記発火板の第１および第２の段を通過する通路となるように前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれを配列することをさらに含む、項目６５に記載の方法。
（項目６８）
前記第２の複数の燃料チャネルは、前記発火板の第３の段の周辺の周囲に円周方向に配列される、項目６５に記載の方法。
（項目６９）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第３の段の外側縁までの前記第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目６５に記載の方法。
（項目７０）
前記混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群と、混合ユニットの第３の群とを備える、項目５７に記載の方法。
（項目７１）
３つの段を伴う発火板上に前記混合ユニットの第１の群、前記混合ユニットの第２の群、および前記混合ユニットの第３の群を配列することをさらに含み、前記３つの段は、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備える、項目７０に記載の方法。
（項目７２）
前記混合ユニットの第１の群は、前記発火板の第１の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目７１に記載の方法。
（項目７３）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目７２に記載の方法。
（項目７４）
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される、項目７１に記載の方法。
（項目７５）
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第２の段の外側縁までの前記空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目７１に記載の方法。
（項目７６）
前記混合ユニットの第２の群は、前記発火板の第２の段上に配列される第２の複数の空気チャネルと、前記発火板の第３の段上に配列される第２の複数の燃料チャネルとを備え、前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目７１に記載の方法。
（項目７７）
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約９０度において角度を付けられる、項目７６に記載の方法。
（項目７８）
前記第２の複数の燃料チャネルは、前記発火板の第３の段の周辺の周囲に円周方向に配列される、項目７６に記載の方法。
（項目７９）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記出口の半径は、前記発火板の第３の段の外側縁までの前記第２の段上の各空気チャネルの底面の垂直距離に等しい、項目７６に記載の方法。
（項目８０）
前記混合ユニットの第３の群は、前記発火板の第３の段上に配列される第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の第２の段上に配列される第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数のガスチャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられる、項目７６に記載の方法。
（項目８１）
前記混合ユニットの第３の群の第２の複数の燃料チャネルは、前記第３の段の内面の周囲に環状に配列される、項目８０に記載の方法。
（項目８２）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記バーナ本体の中心縦方向軸に対して鋭角において角度を付けられる、項目８１に記載の方法。
（項目８３）
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記バーナ本体の中心縦方向軸に対して３０度～９０度の範囲から選択される角度において角度を付けられる、項目８２に記載の方法。
（項目８４）
前記発火板の第１の段上の前記空気チャネルの合計断面積は、前記発火板の３つの段上の全ての前記空気チャネルの合計断面積の約５０％～８０％を占める、項目７１に記載の方法。
（項目８５）
前記発火板の第１の段上の前記空気チャネルの合計断面積は、前記発火板の３つの段上の全ての前記空気チャネルの合計断面積の約６０％を占める、項目８４に記載の方法。
（項目８６）
前記バーナの内側に前記混合ユニットの複数の群を包含するように構成されるバーナ筐体を提供することをさらに含む、項目５５に記載の方法。
（項目８７）
前記混合ユニットの複数の群の前に配列される先細ノズルを提供することをさらに含み、前記先細ノズルは、混合区域において発生される火炎を収束し、これを前記バーナから出射するように構成される、項目８６に記載の方法。
（項目８８）
前記バーナ本体の中心縦方向軸に対する前記先細ノズルの収束角度は、２０度～７０度に及ぶ、項目８７に記載の方法。
（項目８９）
前記先細ノズルの外面と前記バーナ筐体の内面との間に耐火性材料を充填することをさらに含む、項目８７に記載の方法。
（項目９０）
バーナであって、
少なくとも１つの空気パイプと、
少なくとも１つの燃料パイプと、
前記バーナの下流端部に配置される混合ユニットの複数の群であって、前記混合ユニットの複数の群のそれぞれは、同軸上に、相互に隣接して配列され、混合ユニットの各群は、前記少なくとも１つの燃料パイプに接続される少なくとも１つの燃料チャネルと、前記少なくとも１つの空気パイプに接続される少なくとも１つの空気チャネルとを備える、混合ユニットの複数の群と
を備え、
前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口および前記少なくとも１つの空気チャネルの出口は、前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料が、前記少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合されるように、相互に対して特定の度数において角度を付けられ、
前記少なくとも１つの空気チャネルから流動する前記空気の空気速度は、少なくとも１つの負圧が前記空気および燃料の混合場所において形成されるように、前記少なくとも１つの燃料チャネルから流動する前記燃料の燃料速度を上回るように構成される、バーナ。
（項目９１）
制御された火炎を発生させるためのバーナであって、
前記バーナのバーナ本体を包含するように配列されるバーナ筐体と、
前記バーナの出口に配列される先細ノズルと、
前記先細ノズルに隣接する前記バーナ本体の下流に沿って配列される中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構と
を備え、
前記中心火炎形成機構は、前記バーナ本体の軸方向に対して角度を付けられる複数の中心空気チャネルと、複数の中心燃料チャネルとを備え、
前記周辺火炎形成機構は、前記バーナ本体の軸方向に対して角度を付けられる複数の周辺空気チャネルと、複数の周辺燃料チャネルとを備え、
それによって、燃料および空気の混合物が、前記中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構を通して前記先細ノズルから出射され、内側火炎および周辺火炎を有する前記制御された火炎を形成し、前記内側火炎は、前記周辺火炎によって包囲され、前記制御された火炎の所望の形状を形成する、バーナ。

（参照による組み込み）
本明細書に言及される全ての公開、特許、および特許出願は、各個々の公開、特許、または特許出願が、具体的かつ個々に参照することによって組み込まれると示される場合と同程度が、参照することによって本明細書に組み込まれる。

本発明の新規の特徴が、添付される請求項において具体的に記載される。本発明の特徴および利点のより深い理解が、本発明の原理が利用される、例証的実施形態を記載する以下の詳細な説明と、付随の図面とを参照することによって得られるであろう。

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナの斜視図を図示する。

図２は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナの断面図を図示する。

図３は、本開示のいくつかの実施形態による、図２に示されるバーナの発火板の断面図を図示する。

図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、図３に示される発火板の側方図を図示する。

図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図３に示される発火板の部分断面図を図示する。

図５は、本開示のいくつかの他の実施形態による、バーナの断面図を図示する。

図６は、本開示のいくつかの実施形態による、図５に示されるバーナの発火板の断面図を図示する。

図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、図６に示される発火板の側方図を図示する。

図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図６に示される発火板の部分断面図を図示する。

図８は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用するための方法のフローチャートを図示する。

図９は、従来のバーナと比較した、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用して取得される天然ガスの熱負荷のチャートである。

図１０は、従来のバーナと比較した、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用する火炎長さおよび燃料流量の関係のチャートである。

本明細書に説明されるような装置、システム、および方法は、少ない窒素酸化物（ＮＯｘ）排出量および熱効率の改良を伴う、空気および燃料の均一な混合物を提供することが可能なバーナに関する。このために、いくつかの実施形態における潜在的変形例を伴う発火板が、設計され、燃料流の方向においてバーナの下流に設置される。発火板を用いて、それぞれ、空気チャネルおよび燃料チャネルから排出または噴射される空気および燃料は、均一な混合物を形成するために相互に十分に混合されることができる。発火板は、多段形状断面を有し、空気および燃料の混合は、各段において起こり得るため、空気および燃料の多段混合が、製造費用および複雑性を追加し得る付加的機械的機構または構成要素を要求することなく、達成されることができる。空気速度および燃料速度を適切に制御することによって、空気速度が燃料速度を上回るとき、負圧が、発生されることができ、増加された燃料速度をもたらす。したがって、より多くの燃料が、混合に引き込まれ、より均一な混合およびより高い燃料対空気比につながるであろう。本明細書に議論されるような技術的効果および利点は、例証目的にすぎず、他の効果または利点もまた、後で詳細に議論されるであろうように、本開示の実施形態に基づいて理解され得る。

本開示の異なる側面が、個々に、集合的に、または相互に組み合わせて理解され得ることを理解されたい。本明細書に説明される開示の種々の側面は、下記に記載される特定の用途のうちのいずれかに、または任意の他のタイプの火炉またはバーナに関して適用されてもよい。

本開示の実施形態の詳細な説明は、付随の図面を参照して、以降に記載されるであろう。

図１は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナ１０の斜視図を図示する。例証の目的のために、かつ明確化のために、図１のバーナは、その外側筐体またはケーシングが除去されて示される。本明細書に説明されるようなバーナは、石油分解、金属未加工材料融解、未加工材料焼結および熱処理、または同等物等の多種多様な用途のために使用されることができる。実施例として、本明細書に説明されるバーナは、工業用火炉において使用されてもよく、エネルギー節約および低窒素放出等の利点を提供することができる。

図１に示されるように、バーナ１０は、形状が円筒形であり得るバーナ本体１２を備えるが、他の幾何学形状もまた、適用されてもよい。少なくとも１つの空気パイプ（または通路）１３が、バーナ本体の内側に位置し、バーナ本体の中心縦方向軸に沿って提供される。空気パイプは、周辺環境から空気を受容するように構成され、空気がそれを通して流動することを可能にする。空気パイプ１３の外面１３－１とバーナ本体１２の内面１２－１との間に提供されるものは、燃料入口１５からの燃料がそれを通して流動することを可能にし得る、中空かつ環状の燃料パイプ（図２に示される燃料パイプ１４等）である。バーナ１０は、図２に示されるバーナ筐体１６等のバーナ筐体によって支持されることができる。環状空気チャンバ（図２に示される環状空気チャンバ１７等）が、燃料パイプ１４の外面１４－１とバーナ筐体１６の内面１６－１との間に提供される。環状空気チャンバは、バーナ筐体上に配列される、空気入口１８を備える。いくつかの実施形態（図示せず）では、環状空気チャンバは、空気パイプ１３と接続されることができる。故に、それらの実施形態では、空気入口１８から受容された空気は、空気パイプおよび環状空気チャンバの両方を通して流動することができる。

バーナ本体の前端上に配列されるものは、流入する空気および燃料の均一かつ多段混合を提供するように構成される、発火板１９である。発火板は、複数の段、例えば、発火板の第１の段２０と、発火板の第２の段２１と、発火板の第３の段２２とを備えてもよい。いくつかの実施形態では、複数の段は、例えば、図２に示される、３つの円錐台として形成されてもよい。段は、相互に隣接して同軸上にあってもよく、バーナの下流方向に沿って漸減する直径を有してもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の空気チャネル２３が、第１の段２０の外側縁の周辺上に配列されることができる。例えば、空気チャネルは、第１の段２０の周辺の周囲に均一に離間されるスロットまたは溝として形成されることができる。空気チャネルは、発火板の第１の段の外面とバーナ筐体の内面との間に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、空気チャネルの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に平行であり得る。いくつかの実施形態では、空気チャネルの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して斜めであってもよい。

図１にさらに示されるものは、発火板の第２の段２１上に半径方向に配列される、１つ以上の燃料チャネル２４の１つ以上の出口である。燃料チャネル２４の数は、発火板の第１の段２０上に配列される空気チャネル２３の数と同一であり得る、または異なり得る。いくつかの実施形態では、燃料チャネル２４の数は、空気チャネル２３の数に比例する場合とそうではない場合がある。例えば、燃料チャネルおよび空気チャネルは、１対１関係にあり得る。ある場合には、発火板の第１の段上に配列される空気チャネルおよび発火板の第２の段上に配列される燃料チャネルは、集合的に、混合ユニットを構成する。したがって、環状に配列される空気チャネルおよび燃料チャネルは、燃料および空気が個別のチャネルから排出されているときに燃料および空気を混合するための混合ユニットの第１の群を形成することができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、発火板の第２の段上の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対してある角度を有する。空気チャネルおよび対応する燃料チャネルの中心軸の間の角度は、約４５度～１２０度に及んでもよい。いくつかの好ましい実施形態では、角度は、燃料チャネルから流動する燃料チャネルおよび空気チャネルから流動する空気が相互に垂直であるように、約９０度であってもよく、これは、空気および燃料の混合を助長する。

１つ以上の空気チャネルが、発火板の第２の段上に配列され、図１に示されるような個別の出口２５を有することができる。いくつかの事例では、図２に示される空気チャネル２６等、発火板の第２の段上の空気チャネルは、発火板の第２の段の中心縦方向軸に平行な方向に、かつその周囲で環状に延在することができる。発火板の第１および第２の段と同様に、発火板の第３の段は、図１に示されるような個別の出口２７を有する、その上に配列される１つ以上の燃料チャネルを備えてもよい。

第３の段上に配列される燃料チャネルの数は、発火板の第２の段２１上に配列される空気チャネルの数と同一であり得る、または異なり得る。いくつかの実施形態では、第３の段上に配列される燃料チャネルの数は、第２の段上に配列される空気チャネルの数に比例する場合とそうではない場合がある。例えば、燃料チャネルおよび空気チャネルは、１対１関係にあり得る、または１対多関係にあり得る。ある場合には、発火板の第２の段上に配列される空気チャネルおよび発火板の第３の段上に配列される燃料チャネルは、集合的に、混合ユニットを構成する。故に、環状に配列される空気チャネルおよび燃料チャネルは、燃料および空気が個別のチャネルから排出されている際に燃料および空気を混合するための混合ユニットの第２の群を形成することができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第２の段上の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、発火板の第３の段上の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対してある角度を有する。角度は、約４５度～１２０度に及んでもよい。いくつかの好ましい実施形態では、角度は、燃料チャネルから流動する燃料チャネルおよび空気チャネルから流動する空気が相互に垂直であるように、約９０度であってもよく、これは、空気および燃料の混合を助長する。図１にさらに示されるものは、中心に空気パイプ１３を伴い、空気パイプを環状に包囲する１つ以上の燃料チャネルを伴う、発火板の第３の段２２である。燃料チャネルの出口２８の中心縦方向軸は、空気パイプの中心縦方向軸に対して、例えば、約３０度～約９０度の範囲内の角度を有する。

いくつかの実施形態では、複数の燃料チャネル２８は、空気パイプ１３の周囲に均一に離間されることができる。ある場合には、発火板の第３の段上に配列される燃料チャネルおよび第３の段において空気チャネルとしての役割も果たす空気パイプは、集合的に、燃料および空気が個別のチャネルから排出されている際に燃料および空気を混合するための混合ユニットの第３の群を構成する。

図１を参照する前述の説明から、本開示の実施形態は、複数の段を伴う発火板を介して燃料および空気の多段混合を実装するために使用され得ることを理解されたい。段階的混合を通して、空気および燃料は、空気チャネルおよび燃料チャネルの個別の出口において十分に事前混合されることができ、空気パイプの出口の正面に位置する主要混合チャンバ２９（図２参照）内でさらに混合されることができる。故に、所望の濃度および混合比を有する燃料混合物が、発生されることができ、これは、従来のバーナにおいて観察される過剰な混合に起因する逆火または吹消えを防止する。

本明細書に説明されるような発火板の形状および配列は、例証目的にすぎず、任意の好適な変更が、本開示の範囲および精神から逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。例えば、発火板およびその各段は、円形として示されるが、発火板および各段の断面は、長円形、長方形、三角形、台形、五角形、または任意の他の規則的または不規則な多角形等の他の形状を有するように設計および製造されることができる。さらに、本開示の実施形態による発火板は、３つの段を伴う円錐台（または３つの異なる円錐台）として本明細書に描写されるが、直方体、立方体、または同等物等の他の多面体もまた、本開示の教示に基づいて当業者によって想定されるはずである。

加えて、空気および燃料が、一連の軸方向に隣接する段内に配列される複数の空気チャネルおよび燃料チャネル（開口または開口部の形態における）を通して混合チャンバの中に導入されるが、それらはまた、軸方向に離間される段を介して混合チャンバの中に導入されることができる。いくつかの実施形態では、空気チャネルおよび燃料チャネルは、ガス混合物の渦巻を発達させるために、傾斜される、または相互に対して傾斜され、それによって、燃料－空気相互混合、点火制御、および火炎保持を強化する。本開示の実施形態によると、空気チャネルおよび燃料チャネルの種々のパラメータが、製造要件に応じて決定されることができる。パラメータは、限定ではないが、開示されるバーナの１つ以上の構成要素に関する、サイズ（直径、半径、長さ、高さ、および幅を含む）、形状、場所、配向、１つ以上の軸または平面に対する相対的距離を含んでもよい。

本開示における用語「空気」は、点火および燃焼を可能にする、周囲空気または供給酸素等の他の物質の燃焼を引き起こす、またはそれに寄与し得る任意の好適な酸化剤を含み得ることを理解されたい。さらに、本開示における用語「燃料」は、酸化剤と混合されることに応じて、石油分解、金属未加工材料融解、未加工材料焼結および熱処理のために使用される制御された火炎を生成する、アセチレン、天然ガス、またはプロパン等の任意の燃料ガスを含んでもよい。

図１は、本開示の実施形態による、バーナのいくつかの主要構成要素のみを図示し、他の構成要素または随意の構成要素もまた、必要に応じて本明細書に議論されるようにバーナに追加され得ることをさらに理解されたい。例えば、１つ以上のコントローラまたは制御機構が、空気および燃料の圧力、体積、または流速を制御するために導入されることができる。これらのコントローラは、バーナの外部またはバーナの内部にあり、例えば、バーナの内側に配列されることができ、ユーザによって手動で制御されることができる。いくつかの実施形態では、１つ以上のセンサが、バーナ内に配列されることができ、したがって、バーナの動作状態は、ユーザによって監視されることができ、必要に応じて調節されることができる。

図２は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナの断面図を図示する。特に、図２は、図１を参照して例示的に議論されるものと同様に、バーナの内部の付加的詳細およびバーナ本体の内側の発火板の例示的構造を図示する。いくつかの実施形態では、図２を参照して議論されるバーナは、図１を参照して議論されるものと同一または類似する（外部または内部）構造を有してもよい。いくつかの他の実施形態では、本明細書に議論されるバーナは、本開示の教示に基づいて当業者によって想定されるように、図１に示されるものと異なる構造を有するように構成または製造されてもよい。以下では、単に、容易な理解および議論の目的のために、図２に図示されるバーナの詳細な説明は、図１に議論されるようなそれらの同一または類似する要素、構成要素、またはアセンブリを参照して、これらとともに行われるであろう。

図２に図示されるように、バーナは、円筒形形状を有し、空気パイプ１３は、バーナ本体の中心縦方向軸に沿って、発火板が配置されるバーナの下流端部に向かって延在するように配列される。いくつかの実施形態では、空気パイプは、バーナ本体の中心縦方向軸に平行に配列されてもよい。いくつかの他の実施形態では、空気パイプは、バーナ本体の中心縦方向軸に斜めに配列されてもよい。空気パイプを通して流動する空気は、空気入口１８から提供されることができ、これは、圧力下で大量の空気を空気入口１８に供給するための空気源または手段と接続されてもよい。例えば、空気源は、空気を空気パイプの中に噴射するために空気入口１８に接続される、空気取入口および空気排出口を有する遠心ファンユニットを備えてもよい。図２にさらに示されるものは、空気パイプと同軸であり、燃料パイプ１４の内面と空気パイプ１３の外面との間に中空通路を形成する、燃料パイプである。いくつかの実施形態では、燃料入口１５は、燃料源に接続されてもよく、これは、燃料入口１５を介して１つ以上の圧縮燃料を燃料パイプ１４の中に送達するように調整されてもよい。環状空気チャンバ１７は、燃料パイプの外面と燃焼筐体１６の内面との間に形成されることができる。本明細書の別の場所に説明されるように、環状空気チャンバは、空気パイプ１３と接続してもよく、両方が、同一の空気源と流体連通してもよい。いくつかの事例では、環状空気チャンバは、別個の空気源に接続されてもよい。

示されるような発火板は、空気および燃料パイプの下流端部上に配置される。いくつかの実施形態では、本開示の実施形態による発火板は、空気および燃料パイプまたは少なくともその区分と一体的に形成されてもよい。いくつかの実施形態では、空気および燃料パイプの下流端部は、ねじ山を介して発火板と接続されてもよい。いくつかの実施形態では、空気および燃料パイプの下流端部は、発火板に結合（例えば、溶接）されてもよい。図１を参照して前述で議論されるように、発火板は、３段円筒形構造であり得る。空気チャネル２３は、発火板１９の第１の段の周辺の周囲に環状に配列される。いくつかの実施形態では、空気チャネルは、発火板の第１の段の周辺の周囲に均一に離間されてもよい。いくつかの実施形態では、空気チャネルは、発火板の第１の段の周辺の周囲に均一に離間される必要はない。空気チャネルの数は、奇数または偶数であってもよい。例えば、空気チャネルの数は、４個、６個、８個、１２個、１４個、１６個、１８個、２０個、２４個、２８個、３０個、またはより多くのものであってもよい。いくつかの事例では、空気チャネルの数は、３個、５個、７個、９個、１１個、１３個、１５個、１７個、１９個、２１個、２３個、２５個、２７個、２９個、３３個、またはより多くのものであってもよい。空気チャネルの数は、第１の段の寸法またはサイズ、例えば、第１の段の幅または半径、空気の所望の体積、空気速度、または同等物等の１つ以上の因子に基づいて決定されることができる。いくつかの実施形態では、各段の半径は、３０ｍｍ（ミリメートル）、４０ｍｍ、４５ｍｍ、５０ｍｍ、５５ｍｍ、６０ｍｍ、６５ｍｍ、７０ｍｍ、７５ｍｍ、８０ｍｍ、８５ｍｍ、９０ｍｍ、１ｍ（メートル）、１．１ｍ、１．２ｍ、１．３ｍ、１．５ｍ、１．６ｍ、１．８ｍ、１．９ｍ、２．０ｍ、２．２ｍ、２．４ｍ、２．５ｍ、２．６ｍ、２．７ｍ、２．８ｍ、２．９ｍ、３．０ｍ、３．２ｍ、３．４ｍ、３．６ｍ、３．０ｍ、３．５ｍ、４．０ｍであり得る。半径は、実践的用途の要件を満たすために、本明細書に例示的に列挙されるような任意の値を上回り得る、または下回り得る。さらに、半径は、本明細書に例示的に列挙されるような２つの値のうちのいずれかの間に及ぶ範囲から選択されることができる。

本明細書における空気チャネル２３は、バーナ筐体の内面および発火板の第１の段の外面によって閉じ込められ、それによって、１つ以上の中空空気通路を形成してもよく、それを通して、空気パイプから流動する空気が、主要混合チャンバ２９の中に排出されるであろう。空気チャネル２３の断面は、長方形であり、それによって、発火板の第１の段の周辺の周囲に１つ以上のスロットまたは溝を形成することができる。いくつかの実施形態では、スロットまたは溝の中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸および空気パイプの中心縦方向軸のうちの１つに平行であってもよい。いくつかの実施形態では、スロットの中心縦方向軸は、空気パイプの中心縦方向軸に対して、例えば、約３０度～約８５度に及ぶ角度を有する。

空気チャネル２６は、バーナ本体の中心縦方向軸に平行な個別の中心軸に沿って発火板の第１および第２の段内を通過する中空空気通路であってもよい。本配列では、環状空気チャンバ１７内の空気は、発火板の第１および第２の段の内部を通過することによって、主要混合チャンバ２９の中に直接流動することができる。燃料チャネル２４は、発火板の第２の段内に配置され、出口が、空気チャネル２３の出口の近傍にある。いくつかの実施形態では、燃料チャネルは、燃料パイプ１４の内面から半径方向に延在するように配列されてもよい。本明細書の別の場所に説明されるように、燃料チャネル２４の中心縦方向軸は、空気チャネル２３の中心縦方向軸に対して角度を付けられてもよい。いくつかの実施形態では、燃料チャネル２４の中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して約４５度～１２０度に及ぶ角度を有してもよい。いくつかの事例では、角度は、約９０度においてであってもよい。本角度配列を用いて、燃料および空気は、事前混合された可燃性燃料を取得するために十分に混合されることができ、これは、本開示の実施形態による、第１段混合と見なされることができる。

発火板の第３の段上にさらに示されるものは、燃料パイプ１５の環状燃料出口２７および空気パイプ１３の環状空気出口２８である。燃料パイプおよび空気パイプは、環状に配列される出口を伴う、それぞれ、燃料チャネルおよび空気チャネルとしての役割を果たす。図２から、空気チャネル２６の中心縦方向軸は、出口２７の中心縦方向軸に対して、例えば、約９０度における角度を有し得ることが分かり得る。このように、燃料パイプから排出される燃料および環状空気チャンバから排出される空気は、出口において相互に接線方向に混合され、第２段混合を構成する、適正な事前混合をもたらすことができる。

空気パイプ１３の環状燃料出口２８は、第３の段の杯状（すなわち、ボウル様形状）部分の周囲に均一に離間されることができ、空気パイプの中心縦方向軸に対してある角度を有する。いくつかの実施形態では、燃料出口２８の中心縦方向軸と空気パイプの中心縦方向軸との間の角度は、約３０度～約９０度の範囲内であってもよい。このように、燃料パイプから流動する燃料および空気パイプから流動する空気は、空気パイプの出口の前で（すなわち、主要混合区域において）混合され、本開示の実施形態による、第３段混合を集合的に構成する、適正な事前混合をもたらすことができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の空気チャネルの合計断面積は、発火板の３つの段上の全ての空気チャネルの合計断面積の約５０％～８０％を占めてもよい。いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の空気チャネルの合計断面積は、発火板の３つの段上の全ての空気チャネルの合計断面積の約６０％を占めてもよい。本開示の実施形態による燃料圧力または空気圧力は、１ｋｇ／ｃｍ^２、１．５ｋｇ／ｃｍ^２、１．６ｋｇ／ｃｍ^２、１．８ｋｇ／ｃｍ^２、２．０ｋｇ／ｃｍ^２、２．２ｋｇ／ｃｍ^２、２．４ｋｇ／ｃｍ^２、２．５ｋｇ／ｃｍ^２、２．７ｋｇ／ｃｍ^２、２．８ｋｇ／ｃｍ^２、３．０ｋｇ／ｃｍ^２、３．２ｋｇ／ｃｍ^２、３．５ｋｇ／ｃｍ^２、３．８ｋｇ／ｃｍ^２、４．０ｋｇ／ｃｍ^２、４．１ｋｇ／ｃｍ^２、４．２ｋｇ／ｃｍ^２、４．４ｋｇ／ｃｍ^２、４．５ｋｇ／ｃｍ^２、４．６ｋｇ／ｃｍ^２、４．７ｋｇ／ｃｍ^２、４．８ｋｇ／ｃｍ^２、４．９ｋｇ／ｃｍ^２、または５．０ｋｇ／ｃｍ^２においてであってもよい。代替として、または加えて、燃料圧力または空気圧力は、５００Ｐａ、６００Ｐａ、６５０Ｐａ、７００Ｐａ、７５０Ｐａ、８００Ｐａ、８５０Ｐａ、９００Ｐａ、１，０００Ｐａ、１，１００Ｐａ、１，２００Ｐａ、１，３００Ｐａ、１，５００Ｐａ、１，６００Ｐａ、１，７００Ｐａ、１，８００Ｐａ、２，０００Ｐａ、２，２００Ｐａ、２，３００Ｐａ、２，５００Ｐａ、２，７００Ｐａ、２，８００Ｐａ、３，０００Ｐａ、３，１００Ｐａ、３，２００Ｐａ、３，５００Ｐａ、３，６００Ｐａ、３，８００Ｐａ、４，０００Ｐａ、４，２００Ｐａ、４，３００Ｐａ、４，４００Ｐａ、または４，５００Ｐａにおいてであってもよい。本明細書における燃料または空気圧力は、本明細書に例示的に列挙されるような任意の値を上回ってもよい、または下回ってもよい。さらに、燃料または空気圧力は、本明細書に例示的に列挙されるような２つの値のうちのいずれかの間に及ぶ範囲から選択されることができる。

先細ノズル３０は、バーナ筐体の内側かつ発火板の前に形成され、それによって、混合チャンバ２９を画定してもよい。先細ノズルは、耐火性かつ非金属材料から作製されることができる。いくつかの事例では、耐火性材料３１が、先細ノズルの外面とバーナ筐体の内面との間に充填されることができる。それによって、バーナ筐体は、燃焼された空気－燃料混合物、すなわち、可燃性燃料によって損傷を受けない、または変形されないように保護されることができる。いくつかの実施形態では、所望の火炎形状を取得するために、先細ノズル３０は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して所定の角度において収束するように配列されることができる。例えば、先細ノズル３０は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して約２０度～約７０度の角度において収束してもよい。いくつかの実施形態では、本明細書における収束角度は、約４５度であってもよい。

動作時、オペレータは、バーナを点火するために点火装置を使用することができる。点火装置は、点火デバイスによって続けて点火され得る可燃性混合物を形成するために、燃料源から燃料を受容し、空気源から空気を受容することが可能な小型バーナを備えてもよい。いくつかの実施形態では、点火デバイスは、スパークプラグまたは類似するデバイスであってもよい。本開示の実施形態によるバーナの点火は、空気チャネルの出口から流動する空気チャネルおよび燃料チャネルの出口から流動する燃料が相互に混合される任意の場所において起こり得る。したがって、オペレータが、バーナの点火位置を選択および構成することは、容易であろう。バーナの点火は、空気および燃料の多段混合後の数秒後に起こり得る。空気チャネルおよび燃料チャネルの外側および内側環状設計とともに、多段配列に応じて、本開示の実施形態によるバーナは、多くの異なる用途のための制御された火炎を発生させるために使用されることができる。主要混合チャンバの内側の可燃性ガスの攪拌後に燃焼される火炎の異なる部分は、異なる温度を有することができる。ある場合には、火炎の中心温度は、１，０００℃～１，８００℃、１，２００℃～２，０００°Ｃ、または１，５００℃～２，２００℃の範囲内であってもよい。火炎の中心温度は、本明細書に例示的に列挙されるような任意の値によって定義される範囲内であり得る。いくつかの実施形態では、火炎の中心温度は、約１，４００℃においてであってもよい。さらに、火炎の縁温度は、８００℃～１，１００°Ｃ、９００℃～１，２００°Ｃ、または９５０℃～１，３００℃の範囲内であってもよい。火炎の縁温度は、本明細書に列挙されるような任意の値によって定義される範囲内であってもよい。いくつかの実施形態では、火炎の縁温度は、８５０℃においてであってもよい。

図３は、本開示のいくつかの実施形態による、図２に示されるようなバーナの発火板の断面図を図示する。明確化のために、図３は、バーナ筐体１６および先細ノズル３０が省略される、図２に示されるような発火板のみを図示する。

図３に図示されるように、燃料は、燃料パイプ１４を通過され、発火板の各段上に配列される燃料チャネルの出口を介して混合区域の中に進入することができる。同様に、空気もまた、空気パイプ１３を通過され、発火板の各段上に配列される空気チャネルの出口を介して混合区域の中に進入することができる。空気および燃料が混合される混合区域は、発火板の第２の段の周囲の３２において示される区域および発火板の第３の段の周囲の３３において示される区域、または中心空気パイプの正面の区域等の空気出口および対応する燃料出口に近接して位置付けられる。このように、空気および燃料の多段混合は、本開示の実施形態による、発火板を介して達成されることができる。

いくつかの実施形態では、燃料チャネル２４の断面が円形であるとき、燃料チャネルの半径Ｒ１は、発火板の第２の段の外側縁までの空気チャネル２３の底面の垂直距離Ｈ１を考慮して設定されることができる。いくつかの事例では、半径Ｒ１は、Ｒ１≦Ｈ１≦２Ｒ１として設定されることができる。いくつかの実施形態では、Ｒ１のサイズは、Ｈ１のサイズに等しく設定されることができる。同様に、発火板の第３の段上の燃料出口２７の断面が円形であるとき、その半径Ｒ２は、発火板の第２の段の外側縁までの空気チャネル２６の底面の垂直距離Ｈ２を考慮して設定されることができる。いくつかの事例では、半径Ｒ２は、Ｒ２≦Ｈ２≦２Ｒ２として設定されることができる。いくつかの実施形態では、Ｒ２のサイズは、Ｈ２のサイズに等しく設定されることができる。

図４Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、図３に示されるような発火板の側方図を図示する。図４Ａから、本開示の実施形態による発火板は、バーナ本体の中心縦方向軸３４に沿って連続して相互に隣接するように例示的に示される、第１の段２０、第２の段２１、および第３の段２２等の複数の段を備えることが分かり得る。

図４Ａに示されるように、空気チャネル２３は、発火板の第１の段２０の周辺の周囲に環状に配列される。空気チャネルの中心軸は、図４Ａに描写されるもの等の発火板の中心縦方向軸に対して角度を付けられる、または斜めであり得る。代替として、または加えて、空気チャネル２３の中心軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に平行であるように配列されることができる。第１の段の周辺の周囲に均一に離間されるように示されるが、空気チャネル２３はまた、第１の段の周辺の周囲に環状に不均一に離間されることができる。

発火板の第２の段２１にさらに示されるものは、燃料チャネル２４の燃料出口３５である。例証から、燃料出口は、第２の段２１の周辺の周囲に円周方向に配列される孔または開口部であり、それを通して、燃料が、本開示の実施形態による、第１段混合のために混合区域の中に排出されることが分かり得る。前述で議論されるように、燃料出口３５の中心軸は、空気チャネル２３の中心軸に対してある角度を有する。いくつかの実施形態では、燃料出口３５の中心軸は、空気チャネルの中心軸に垂直であることができ、それによって、混合区域における空気および燃料の混合をさらに促進することができる。図示されるような燃料出口３５は、発火板の第２の段の周辺の周囲に均一に離間されるが、燃料出口３５は、発火板の第２の段の周辺の周囲に不均一に離間されてもよい。いくつかの事例では、１つの燃料出口３５が、１つの空気チャネル２３に対応してもよい。代替として、１つの燃料出口３５が、２つ以上の空気チャネル２３に対応してもよい。いくつかの事例では、１つの空気チャネル２３が、２つ以上の燃料出口３５に対応してもよい。

図４Ａにさらに図示されるものは、発火板の第３の段２２の周辺の周囲に環状に配列される、燃料出口２７である。燃料出口は、第３の段を包囲する孔または溝として形成される。動作時、燃料出口２７から流動する燃料は、空気出口２５から流動する空気と混合され、それによって、本開示の実施形態による第２段混合を形成することができる。前述で記述されるように、燃料出口２７の中心縦方向軸は、対応する空気出口２５の中心縦方向軸に対してある角度を有する。いくつかの実施形態では、角度は、９０度であり得る。加えて、燃料出口２７の数は、空気出口２５の数と同一であり得る。代替として、燃料出口２７の数は、空気出口２５の数を上回り得る、または下回り得る。いくつかの実施形態では、燃料出口２７の数は、空気出口２５の数に比例し得る。

図４Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図４Ａの断面線３６から得られる、発火板の断面図を図示する。図４Ｂに図示されるように、発火板の第１、第２、および第３の段は、相互に同軸である。空気チャネル２３は、発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される。燃料チャネル２４は、発火板の中心から半径方向に延在し、発火板の中心を中心として円形に配列される空気チャネル２６の空気出口２５の間に均一に離間される。発火板の中心にあるものは、空気を発火板の各段上の空気チャネルに供給するための通路としての役割を果たす、空気パイプ１３である。

図１－４を参照して行われる前述の説明から、当業者は、本開示の実施形態がまた、制御された火炎を発生させるためのバーナを開示することを理解することができる。バーナは、バーナ筐体１６等のバーナのバーナ本体を包含するように配列される、バーナ筐体と、上記に議論されるようなバーナ本体１２とを備えてもよい。バーナはさらに、バーナの出口において配列される、先細ノズルを備えてもよく、そこで、空気および燃料の混合物は、燃焼しながらバーナの出口から出射されるように加速されることができる。いくつかの実施形態では、バーナは、複数の中心空気チャネルおよび複数の中心燃料チャネルを備える、中心火炎形成機構を有することができる。中心火炎形成機構は、例えば、図２に関して前述で説明されるような発火板の第３の段２２であり得、複数の中心空気チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸に沿った空気パイプであり得、複数の中心燃料チャネルは、燃料チャネルまたは燃料出口２７であり得る。前述で議論されるように、空気チャネルおよび燃料チャネルの中心縦方向軸は、相互に対して角度を付けられることができる。いくつかの事例では、空気チャネルおよび燃料チャネルの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して角度を付けられることができる。

いくつかの実施形態では、上記に議論されるようなバーナはさらに、複数の周辺空気チャネルおよび複数の周辺燃料チャネルを備える、周辺火炎形成機構を備えてもよい。周辺火炎形成機構は、発火板の第１および第２の段を備えてもよく、発火板の第１および第２の段上の空気チャネルは、周辺空気チャネルに対応し、発火板の第１および第２の段上の燃料チャネルは、周辺燃料チャネルに対応する。空気チャネルの中心縦方向軸および燃料チャネルの中心縦方向軸は、相互に対して角度を付けられ、空気および燃料の事前混合を助長することができる。

本明細書に説明される中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構は、先細ノズルに隣接するバーナ本体の下流端部に沿って配列されることができる。このように、燃料および空気の混合物が、中心火炎形成機構および周辺火炎形成機構を通過した後に先細ノズルから出射され、それによって、内側火炎および周辺火炎を有する制御された火炎を形成することができ、内側火炎は、周辺火炎によって包囲され、制御された火炎の所望の形状を形成する。実践では、火炎は、バーナの出口からバーナの軸方向においてある距離（例えば、１または２メートル）だけ延伸されることができる。これに照らして、標的物体は、バーナの出口から１または２メートル離れるように事前配置され、それによって、良好な加熱効果を達成することができる。

図５は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナ５０の断面図を図示する。バーナ５０の機能性は、図１－４を参照して議論されるようなバーナ１０と類似する。例えば、バーナ５０は、石油分解、金属未加工材料融解、未加工材料焼結および熱処理、または同等物等の多くの用途のために使用されることができる。

図５に示されるように、バーナ５０は、全体として円筒形形状であり得る、バーナ本体を有し、少なくとも１つの燃料パイプ（または通路）５１が、その中に位置し、円筒の中心縦方向軸に沿って配置される。バーナ５０は、バーナ筐体５２等のバーナ筐体によって支持されることができ、環状空気チャンバ５３が、燃料パイプの外面とバーナ筐体の内面との間に形成され、空気入口５４が、バーナ筐体上に配列されることができる。いくつかの実施形態では、環状空気チャンバは、空気入口５４を介して空気パイプと連通することができる。故に、空気入口５４から噴射される空気は、空気パイプおよび環状空気チャンバの両方に沿って流動することができる。

燃料パイプ５１の下流端部上に配列されるものは、空気および燃料の均一かつ多段混合が可能である、発火板５５である。示されるように、発火板は、相互に隣接して同軸上にあり、バーナの下流に沿って漸減する直径を有する、発火板の第１の段５６、発火板の第２の段５７、および発火板の第３の段５８に対応する、３つの円錐台を備えてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の空気チャネル５９が、第１の段５６の外側縁の周辺上に配列されることができる。例えば、１つ以上の空気チャネルは、第１の段５６の周辺の周囲に均一に離間され得るスロットまたは溝から形成され、それによって、発火板の第１の段の外面とバーナ筐体の内面との間に空気チャネルを形成することができる。いくつかの実施形態では、空気チャネルの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に平行であり得る。いくつかの実施形態では、空気チャネルの中心縦方向軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に対して斜めであってもよい。

図５はさらに、発火板の第２の段５７上に半径方向に配列される、１つ以上の燃料チャネル６０の１つ以上の出口を示す。燃料チャネル６０の数は、発火板の第１の段５６上に配列される空気チャネル５９の数と同一であってもよい、または異なってもよい。いくつかの実施形態では、燃料チャネル６０の数は、空気チャネル６０の数に比例する場合とそうではない場合がある。例えば、燃料チャネルおよび空気チャネルは、１対１関係にあり得る。ある場合には、発火板の第１の段上に配列される空気チャネルおよび発火板の第２の段上に配列される燃料チャネルは、集合的に、混合ユニットを構成する。したがって、環状に配列される空気チャネルおよび燃料チャネルは、燃料および空気が個別のチャネルから排出されている際に燃料および空気を混合するための混合ユニットの第１の群を形成することができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第１の段上の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、発火板の第２の段上の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対してある角度を有する。角度は、約４５度～１２０度に及んでもよい。いくつかの事例では、角度は、約９０度であってもよい。このように、燃料チャネルから流動する燃料チャネルおよび空気チャネルから流動する空気は、相互に垂直であってもよく、それによって、空気および燃料の十分な混合を促進してもよい。

発火板の第２の段もまた、その上に１つ以上の空気チャネル６１を配列されることができ、その個別の出口が、６２において示される。いくつかの事例では、１つ以上の空気チャネル６１の一部はまた、発火板の第１の段内に形成されることができる。環状空気チャンバ５３内の空気は、第２の段の中に空気チャネルに沿って移動し、出口６３から流動することができる。発火板の第１および第２の段と同様に、１つ以上の燃料チャネルが、図５の６３において示される個別の出口を有する、発火板の第３の段上に配列されてもよい。いくつかの実施形態では、１つ以上の燃料チャネルは、所定の長さを有する中空通路であり得る。いくつかの事例では、１つ以上の燃料チャネルは、燃料パイプが図５に描写される第３の段のための燃料チャネルとしての役割を果たしているとき、発火板の第３の段の周辺の周囲に環状に配列される、１つ以上の孔または開口部として簡略化されることができる。

いくつかの実施形態では、第３の段５８上に配列される燃料チャネルの数は、発火板の第２の段５７上に配列される空気チャネルの数と同一であり得る、または異なり得る。いくつかの実施形態では、第３の段上に配列される燃料チャネルの数は、第２の段上に配列される空気チャネルの数に比例する場合とそうではない場合がある。例えば、燃料チャネルおよび空気チャネルは、１対１関係にあり得る、または１対多関係にあり得る。ある場合には、発火板の第２の段５８上に配列される空気チャネルおよび発火板の第３の段５７上に配列される燃料チャネルは、集合的に、混合ユニットを構成することができる。したがって、環状に配列される空気チャネルおよび燃料チャネルは、燃料および空気が個別のチャネルから排出されている際に燃料および空気を混合するための混合ユニットの第２の群を形成することができる。

いくつかの実施形態では、発火板の第２の段上の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、発火板の第３の段上の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して、例えば、約４５度～１２０度に及ぶ角度を有する。いくつかの事例では、角度は、約９０度であってもよい。このように、燃料チャネルから流動する燃料チャネルおよび空気チャネルから流動する空気は、相互に垂直であってもよく、それによって、空気および燃料の十分な混合を促進してもよい。

図５を参照して上記に行われる前述の説明から、本開示の実施形態は、本明細書に説明される３つの段等の複数の段を伴う発火板を介して燃料および空気の多段混合を実装することを理解されたい。段階的混合を通して、空気および燃料は、空気チャネルおよび燃料チャネルの個別の出口において適正に事前混合されることができ、空気パイプの出口の正面に位置する主要混合チャンバ６４においてさらに混合されることができる。このように、結果として生じる可燃性燃料混合物は、適切な濃度および混合比を有し、それによって、従来のバーナにおいて観察される過剰な混合に起因する逆火または吹消えを回避することができる。

図５の図示から、本明細書に示される発火板は、図５の発火板が３段混合を提供せず、２段混合を提供することを除いて、図１－４に示されるものと類似することが明白であり得る。これは、３段混合のために第３の段上に配列される、いかなるさらなる空気チャネルおよび燃料チャネルも存在しないためである。言い換えると、本開示の多段混合は、図１－４に示されるような３段混合から図５に示されるような２段混合に簡略化されることができる。したがって、発火板の段の数は、種々の用途要件に従って容易に選択および設定され得ることが、当業者によって想定されることができる。例えば、発火板の費用を低減させるために、２段発火板が、適用されることができる。対照的に、発火板の費用が懸念されないとき、３段発火板またはさらには３つを上回る段を伴う発火板が、適用されることができる。さらに、燃料および空気のより十分な事前混合を取得するために、発火板の２つまたは３つを上回る段が、適用されてもよい。

さらに、本明細書に開示されるような発火板の形状および配列は、例証目的にすぎず、任意の好適な変更および改正が、本開示の範囲および精神から逸脱することなく行われ得ることを理解されたい。例えば、発火板および各段の断面は、長円形、長方形、三角形、台形、五角形、または任意の他の規則的または不規則な多角形等の種々の形状を有するように設計および製造されることができる。さらに、本開示の実施形態による発火板は、３つの段を伴う円錐台（または３つの異なる円錐台）として本明細書に描写されるが、直方体、立方体、または同等物等の他の多面体もまた、本開示の教示に基づいて当業者によって想定されるはずである。

加えて、空気および燃料が、一連の軸方向に隣接する段内に配列される複数の空気チャネルおよび燃料チャネル（具体的には、開口または開口部の形態における）を通して混合チャンバの中に導入されるが、それらはまた、軸方向に離間される段を介して混合チャンバの中に導入されることができる。いくつかの実施形態では、空気チャネルおよび燃料チャネルは、ガス混合物の渦巻を発達させるために、傾斜される、または相互に対して傾斜され、それによって、燃料－空気相互混合、点火制御、および火炎保持を強化する。ある場合には、バーナの一連の製造の間、限定ではないが、サイズ（直径、半径、長さ、高さ、および幅を含む）、形状、場所、配向、１つ以上の軸または平面に対する相対的距離を含む、空気チャネルおよび燃料チャネルの種々のパラメータが、考慮されることができる。したがって、実践的使用のためにより好適であるカスタマイズされたバーナが、取得されることができる。

さらに、図５に示されないが、先細ノズルが、バーナ筐体の下流に沿って、その内側に、点火板５５の前に配列され得ることを理解されたい。このように、主要混合チャンバ６４が、形成されることができ、発火板の各段における混合された可燃性ガスが、混合チャンバ内でさらに混合されることができ、それによって、可燃性ガスの点火に応じて、制御された火炎が、発生され、例えば、加熱処理のためにノズルから噴射されることができる。

図６は、本開示のいくつかの実施形態による、図５に示されるバーナの発火板の断面図を図示する。明確化のために、図６は、バーナ筐体５３が省略される、図５に示されるような発火板のみを図示する。

図６に図示されるように、燃料は、燃料パイプ５１を通過され、発火板の各段上に配列される燃料チャネルの出口を介して混合区域の中に進入することができる。同様に、空気もまた、空気パイプを通過され、発火板の各段上に配列される空気チャネルの出口を介して混合区域の中に進入することができる。空気および燃料が混合される混合区域は、発火板の第２の段の周囲の６５において示される、および発火板の第３の段の周囲の６６において示されるそれらの区域等の空気出口および合致される燃料出口に近接して位置付けられる。このように、空気および燃料の２段混合は、本開示の実施形態による、発火板を介して達成されることができる。

いくつかの実施形態では、燃料チャネル６０の断面が円形であるとき、燃料チャネルの半径Ｒ３は、発火板の第２の段の外側縁までの空気チャネル５９の底面の垂直距離Ｈ３を考慮して設定されることができる。いくつかの事例では、半径Ｒ３は、Ｒ３≦Ｈ３≦２Ｒ３として設定されることができる。いくつかの実施形態では、Ｒ３のサイズは、Ｈ３のサイズに等しいように選択されることができる。同様に、発火板の第３の段上の燃料出口６３の断面が円形であるとき、その半径Ｒ４は、発火板の第２の段の縁までの空気チャネル６１の底面の垂直距離Ｈ４を考慮して設定されることができる。いくつかの事例では、半径Ｒ４は、Ｒ４≦Ｈ４≦２Ｒ４として設定されることができる。いくつかの実施形態では、Ｒ４のサイズは、Ｈ４のサイズに等しいように選択されることができる。

図７Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、図５に示されるような発火板の側方図を図示する。図７Ａから、本開示の実施形態による発火板は、バーナ本体の中心縦方向軸６７に沿って連続して相互に隣接するように例示的に示される、第１の段５６、第２の段５７、および第３の段５８等の複数の段を備え得ることが分かり得る。

図７Ａに示されるように、空気チャネル５９は、発火板の第１の段５６の周辺の周囲に環状に配列される。空気チャネルの中心軸は、図７Ａに描写されるもの等の発火板の中心縦方向軸に対して角度を付けられる、または斜めであり得る。代替として、または加えて、空気チャネル５９の中心軸は、バーナ本体の中心縦方向軸に平行であるように配列されることができる。第１の段の周辺の周囲に均一に離間されるように示されるが、空気チャネル５９はまた、第１の段の周辺の周囲に環状に不均一に離間されることができる。

発火板の第２の段５７にさらに示されるものは、燃料チャネルの燃料出口６０である。例証から、燃料出口は、第２の段５７の周辺の周囲に円周方向に配列される孔または開口部であり、それを通して、燃料が、本開示の実施形態による、第１段混合のために混合区域の中に排出されることが分かり得る。前述で議論されるように、燃料出口６０の中心軸は、空気チャネル５９の中心軸に対して所定の角度を有することができる。いくつかの実施形態では、燃料出口６０の中心軸は、空気チャネルの中心軸に垂直であることができ、それによって、混合区域における空気および燃料の混合をさらに促進することができる。図示されるような燃料出口６０は、発火板の第２の段の周辺の周囲に均一に離間されるが、それらは、発火板の第２の段の周辺の周囲に不均一に離間されてもよい。いくつかの事例では、１つの燃料出口６０が、１つの空気チャネル５９に対応してもよい。代替として、１つの燃料出口６０が、２つ以上の空気チャネル５９に対応してもよい。いくつかの事例では、１つの空気チャネル５９が、２つ以上の燃料出口６０に対応してもよい。

図７Ａにさらに図示されるものは、発火板の第３の段５８の周辺の周囲に環状に配列される、燃料出口６３である。燃料出口は、第３の段を包囲する孔または溝として形成されることができる。動作時、燃料出口６３から流動する燃料は、空気出口６２から流動する空気と混合され、それによって、本開示の実施形態による第２段混合を形成することができる。前述で記述されるように、燃料出口６３の中心縦方向軸は、対応する空気出口６２の中心縦方向軸に対して所定の角度を有することができる。いくつかの実施形態では、角度は、約９０度であり得る。加えて、燃料出口６３の数は、空気出口６２の数と同一であり得る。代替として、燃料出口６３の数は、空気出口６２の数を上回り得る、または下回り得る。いくつかの実施形態では、燃料出口６３の数は、空気出口６２の数に比例し得る。

図７Ｂは、本開示のいくつかの実施形態による、図７Ａの断面線６８から得られる、発火板の部分断面図を図示する。図７Ｂに図示されるように、発火板の第１、第２、および第３の段は、相互に同軸である。空気チャネル５９は、発火板の第１の段の周囲に円周方向に配列される。燃料チャネル６０は、発火板の中心から半径方向に延在し、発火板の中心を中心として円形に配列される空気チャネルの間に均一に離間される。発火板の中心にあるものは、空気を発火板の各段上の空気チャネルに供給するための通路としての役割を果たし得る、空気パイプ５１である。

図８は、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用するための方法８０のフローチャートを図示する。本明細書におけるバーナは、図１－７に関して前述されたバーナまたは本明細書の別の場所に議論されるバーナのうちのいずれかであり得ることを理解されたい。例えば、図８に議論されるバーナは、図１を参照して議論されるようなバーナ１０または図５を参照して議論されるようなバーナ５０であり得る。したがって、本明細書の前述または別の場所で行われるバーナのいずれかの説明はまた、図８を参照して本明細書に議論されるバーナに適用可能であり得る。

図８に図示されるように、ブロックＳ８１において、バーナの少なくとも１つの空気パイプおよび少なくとも１つの燃料パイプが、提供される。空気パイプは、空気を少なくとも１つの空気チャネルに供給するように構成されることができる。同様に、燃料パイプは、燃料を少なくとも１つの燃料チャネルに供給するように構成されることができる。次いで、ブロックＳ８２において、混合ユニットの複数の群が、バーナの下流端部に配置される。いくつかの実施形態では、混合ユニットの複数の群はそれぞれ、同軸上に、相互に隣接して配列され、混合ユニットの各群は、少なくとも１つの燃料パイプに接続される、少なくとも１つの燃料チャネルと、少なくとも１つの空気パイプに接続される、少なくとも１つの空気チャネルとを備える。

ブロックＳ８３において、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口が、少なくとも１つの燃料チャネルの出口および少なくとも１つの空気チャネルの出口が相互に対して角度を付けられるように、配列される。ブロックＳ８４において、バーナの動作の間、空気および燃料は、それぞれ、空気源および燃料源から少なくとも１つの空気パイプおよび少なくとも１つの燃料パイプに供給される。空気および燃料が空気パイプおよび燃料パイプを通して流動すると、それらは、段階的に混合ユニットの複数の群の各群の中に進入し、それを通して、空気および燃料は、混合され、それによって、空気および燃料の多段混合を達成する。

前述で説明されるように、いくつかの実施形態では、混合ユニットの複数の群は、バーナの中心縦方向軸に沿って垂直に配置される。いくつかの事例では、混合ユニットの各群は、複数の燃料チャネル、複数の空気チャネル、またはそれらの組み合わせを備えてもよい。例えば、混合ユニットの複数の群は、混合ユニットの第１の群と、混合ユニットの第２の群とを備えてもよい。いくつかの事例では、混合ユニットの複数の群はさらに、混合ユニットの第３の群を備えてもよい。混合ユニットのこれらの群は、複数の段を伴う発火板上に配列されることができる。いくつかの実施形態では、段は、３つの段、すなわち、第１の段と、第２の段と、第３の段とを備えてもよい。

いくつかの事例では、複数の段が、２つの段、すなわち、第１の段および第２の段であるとき、発火板は、図５、６、７Ａ、および７Ｂに前述で示されるような構成を有してもよい。他の事例では、複数の段が、３つの段、すなわち、第１の段、第２の段、および第３の段であるとき、発火板は、図１－３、４Ａ、および４Ｂに前述で示されるような構成を有してもよい。したがって、発火板に関して前述で行われるいずれかの説明は、図８に関して議論されるような発火板に等しく適用可能であり得る。

下記は、従来のバーナと比較した、本開示の実施形態による、バーナを使用して取得される増加されたエネルギーセーブ率を示す、表である。

本明細書における従来のバーナは、その端部に１つ以上の排出出口を伴う燃料チャネルと、空気チャネルとを有するバーナであり得る。動作時、空気および燃料は、燃料チャネルの排出出口において混合されることができる。言い換えると、本明細書における従来のバーナは、本開示の実施形態に従って議論されるような多段混合配列を有していない。

上記の表に示されるように、比較が、所与の酸素含有量の下で行われ、３つのタイプの燃料、すなわち、液化石油ガス、天然ガス、および製造ガス（例えば、石炭ガス）が、比較のために利用される。本開示の実施形態によるバーナは、従来のバーナと比較して、エネルギーセーブ率を有意に改良し得ることが分かり得る。例えば、排気ガス中の酸素含有量が、体積パーセントにおいて１％であるとき、本開示の実施形態によるバーナは、燃料が液化石油ガスであるとき、従来のバーナと比較して、エネルギーセーブ率を３０％改良することができる。同様に、本開示の実施形態によるバーナは、それぞれ、燃料が天然ガスおよび製造ガスであるとき、従来のバーナと比較して、エネルギーセーブ率を２８％および２５％改良することができる。上記の表から、本開示の実施形態によるバーナは、従来のバーナよりも高いエネルギーセーブ率を達成し、それによって、燃料費用を低下させ、環境汚染を減少させ得ることが分かり得る。

図９は、従来のバーナと比較した、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用して取得される天然ガスの熱負荷のチャートである。図９から分かるように、燃料流量および酸素含有量が同一であるとき、本開示のいくつかの実施形態によるバーナを使用して発生される天然ガスの熱負荷は、従来のバーナを使用して発生される天然ガスの熱負荷を有意に上回る。例えば、燃料流量が８０立方メートル／時（ｍ^３／時）にあり、酸素含有量が３％であるとき、従来のバーナを使用して発生される熱負荷は、３００キロワット（ｋＷ）に到達する。しかしながら、本開示の実施形態によるバーナを使用して発生される熱負荷は、７００ｋＷに到達する。言い換えると、本開示のバーナを使用して取得される熱負荷は、従来のバーナを使用して取得されるものを２倍以上上回る。同様に、燃料流量が８０ｍ^３／時にあり、酸素含有量が２％であるとき、従来のバーナを使用して発生される熱負荷は、約４２０ｋＷに到達する。しかしながら、本開示の実施形態によるバーナを使用して発生される熱負荷は、約８００ｋＷに到達する。本開示のバーナを使用して達成される熱負荷は、従来のバーナを有意に上回り、より高い燃焼効率、燃焼温度、および効率的な加熱につながることが、当業者に明白である。

図１０は、従来のバーナと比較した、本開示のいくつかの実施形態による、バーナを使用して取得される火炎長さおよび燃料流率の関係のチャートである。複数の実験的測定および比較を通して、本開示の実施形態によるバーナを使用して発生される火炎長さは、燃料流量が両方のタイプのバーナに関して同一であるとき、従来のバーナを使用して発生される火炎長さよりも短いことが分かり得る。例えば、燃料流量が６０ｍ^３／時にあるとき、本開示の実施形態によるバーナを使用して発生される火炎長さは、酸素含有量にかかわらず、従来のバーナを使用して発生されるものよりも短い。特に、酸素含有量が１％であるとき、本開示の実施形態によるバーナは、０．８メートル（ｍ）の火炎長さを発生させ得る一方、従来のバーナは、１．４ｍの火炎長さを発生させ得る。従来のバーナを使用して達成される火炎長さは、本開示の実施形態によるバーナを使用して達成される火炎長さよりもはるかに長いことが明白である。当業者に公知であるように、火炎長さは、燃焼強度を具現化または反映し得、より短い火炎長さは、より高い燃焼温度および燃焼強度を意味する。本開示の実施形態によるバーナを使用して生成される混合効果は、完全燃焼が幾分短い火炎長さで起こることを可能にすることを理解されたい。

バーナの構成要素は、任意の好適な構成において配列され得ることを理解されたい。例えば、バーナの構成要素のうちの１つ以上のものは、設計要件に基づいて、異なる場所上に位置することができる。さらに、本明細書に使用されるように、Ａおよび／またはＢは、ＡまたはＢのうちの１つ以上のもの、およびＡおよびＢ等のそれらの組み合わせを包含する。用語「第１」、「第２」、および「第３」等は、種々の要素、構成要素、領域、および／または区分を説明するために本明細書に使用され得るが、これらの要素、構成要素、領域、および／または区分は、これらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、単に、１つの要素、構成要素、領域、または区分を別の要素、構成要素、領域、または区分から区別するために使用される。したがって、下記に議論される第１の要素、構成要素、段、群、領域、または区分は、本発明の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、または区分と称され得る。

本明細書に使用される専門用語は、特定の実施形態を説明することのみを目的とし、本発明の限定であることを意図していない。本明細書に使用されるように、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が別様に明確に示さない限り、複数形も同様に含むことを意図している。本明細書に使用されるときの用語「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」および／または「～を備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」または「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「～を含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」は、記載される特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つ以上の他の特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を除外しないことをさらに理解されたい。

さらに、「下側」または「底部」、「内側」または「外側」、および「上側」または「上部」等の相対的用語は、図に図示されるような一方の要素の他方の要素に対する関係を説明するために本明細書に使用されてもよい。相対的用語は、図に描写される配向に加えて、要素の異なる配向を包含することを意図していることを理解されたい。例えば、図のうちの１つにおける要素が、上下反転される場合、他の要素の「下側」上にあるものとして説明される要素は、他の要素の「上側」上に配向されるであろう。例示的用語「下側」は、したがって、図の特定の配向に応じて、「下側」および「上側」の両方の配向を包含することができる。同様に、図のうちの１つにおける要素が、上下反転された場合、他の要素の「下方」または「真下」として説明される要素は、他の要素の「上方」に配向されるであろう。例示的用語「下方」または「真下」は、したがって、上方および下方の両方の配向を包含することができる。

本発明の好ましい実施形態が、本明細書に示され、説明されたが、そのような実施形態は、実施例としてのみ提供されることが、当業者に明白となるであろう。多数の変形例、変更、および代用が、ここで、本発明から逸脱することなく、当業者に想起されるであろう。本明細書に説明される本発明の実施形態の種々の代替が、本発明を実践する際に採用され得ることを理解されたい。本明細書に説明される実施形態の多数の異なる組み合わせが、可能性として考えられ、そのような組み合わせは、本開示の一部と見なされる。加えて、本明細書におけるいずれか１つの実施形態と関連して議論される全ての特徴は、本明細書における他の実施形態において使用するために容易に適合されることができる。以下の請求項は、本発明の範囲を定義し、これらの請求項の範囲内の方法および構造およびそれらの均等物は、それによって網羅されることを意図している。

Claims

バーナであって、前記バーナは、
少なくとも１つの空気パイプと、
少なくとも１つの燃料パイプと、
前記バーナの下流端部に配置されている複数の群の混合ユニットであって、前記複数の群の混合ユニットのそれぞれは、相互に隣接するように配列されており、各群の混合ユニットは、前記少なくとも１つの燃料パイプに接続されている少なくとも１つの燃料チャネルと、前記少なくとも１つの空気パイプに接続されている少なくとも１つの空気チャネルとを備える、複数の群の混合ユニットと
を備え、
前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口および前記少なくとも１つの空気チャネルの出口は、前記少なくとも１つの燃料チャネルの出口から流動する燃料が前記少なくとも１つの空気チャネルの出口から流動する空気と混合されるように、相互に対して角度を付けられており、
各群の混合ユニットは、複数の燃料チャネル、複数の空気チャネル、または、それらの組み合わせを備え、
前記複数の群の混合ユニットは、第１の群の混合ユニットと第２の群の混合ユニットとを備え、
前記第１の群の混合ユニットおよび前記第２の群の混合ユニットは、３つの段を伴う発火板上に配列されており、前記３つの段は、第１の段と第２の段と第３の段とを備え、
前記第１の群の混合ユニットは、前記発火板の前記第１の段上に配列されている第１の複数の空気チャネルと、前記発火板の前記第２の段上に配列されている第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられており、
前記第２の群の混合ユニットは、前記発火板の前記第２の段上に配列されている第２の複数の空気チャネルと、前記発火板の前記第３の段上に配列されている第２の複数の燃料チャネルとを備え、前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられている、バーナ。
前記複数の群の混合ユニットは、バーナ本体の中心縦方向軸に沿って相互に隣接するように配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～約１２０度に及ぶ角度を付けられている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の前記第１の段の周囲に円周方向に配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の燃料チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第２の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して約４５度～約１２０度に及ぶ度数で角度を付けられている、請求項１に記載のバーナ。
前記第２の複数の空気チャネルのそれぞれは、前記少なくとも１つの空気パイプと接続するために前記発火板の前記第１の段および前記第２の段を通過する通路となるように配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第２の複数の燃料チャネルは、前記発火板の前記第３の段の周囲に円周方向に配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の燃料チャネルは、バーナ本体の中心縦方向軸から半径方向に外向きに延在されるように配列されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形である、請求項１に記載のバーナ。
前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の断面は、円形であり、前記第２の複数の燃料チャネルのそれぞれの出口の半径は、前記発火板の前記第３の段の外側縁までの前記第２の段上の各空気チャネルの底面の距離に等しい、請求項１に記載のバーナ。
前記発火板の前記第１の段上の前記空気チャネルの合計断面積は、前記発火板の３つの段上の全ての空気チャネルの合計断面積の約５０％～約８０％を占める、請求項１に記載のバーナ。
前記バーナは、前記バーナの内側に前記複数の群の混合ユニットを包含するように構成されているバーナ筐体をさらに備える、請求項１に記載のバーナ。
前記バーナは、前記複数の群の混合ユニットの前に配列されている先細ノズルをさらに備え、前記先細ノズルは、混合区域において発生される火炎を収束し、これを前記バーナから出射するように構成されている、請求項１３に記載のバーナ。
前記バーナ本体の中心縦方向軸に対する前記先細ノズルの収束角度は、２０度～７０度に及ぶ、請求項１４に記載のバーナ。
耐火性材料が、前記先細ノズルの外面と前記バーナ筐体の内面との間に充填されている、請求項１５に記載のバーナ。
前記バーナは、第３の群の混合ユニットをさらに備え、前記第１の群の混合ユニットおよび前記第２の群の混合ユニットおよび前記第３の群の混合ユニットは、３つの段を伴う前記発火板上に配列されており、前記第３の群の混合ユニットは、前記発火板の前記第３の段上に配列されている第３の複数の空気チャネルと、前記発火板の前記第２の段上に配列されている前記第１の複数の燃料チャネルとを備え、前記第１の複数の空気チャネルのそれぞれの中心縦方向軸は、前記第１の複数の燃料チャネルのうちの対応するものの中心縦方向軸に対して角度を付けられている、請求項１に記載のバーナ。
前記第３の群の混合ユニットの前記第３の複数の空気チャネルは、前記バーナ本体の中心において前記少なくとも１つの燃料パイプまたはその一部によって置換される、請求項１７に記載のバーナ。
前記第１の複数の空気チャネルは、前記発火板の前記第１の段の周囲に均一にまたは不均一に離間されている、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第１の複数の空気チャネルの数に比例する、請求項１に記載のバーナ。
前記第１の複数の燃料チャネルの数は、前記第１の複数の空気チャネルの数に比例しない、請求項１に記載のバーナ。