炎の方向及び／又は軸角度を変更可能なバーナー並びにそれを実施する方法
酸化剤及び／又は燃料及び／又は酸化剤と燃料とのプレミクス等の少なくとも１つの第１ジェットを射出するための少なくとも１つの流路（１０）と、流体（２）の少なくとも１つの第２ジェットを射出する前記流路へと通じた手段（２１）とを備え、第１ジェットと少なくとも１つの第２ジェットとの間の相互作用が炎の方向及び／又は寸法を変化させることが可能なバーナー。変更可能な方向及び／又は変更可能な寸法の炎を用いた装入物を加熱するための上記バーナーの使用。
【発明の詳細な説明】
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とするバーナーに関し、上記バーナーは、少なくとも１つの主又は第１ジェットを射出するための少なくとも１つのチャネルと、アクチュエータ又は第２ジェットを射出するための少なくとも１つのチャネルとを備えている。第１ジェットは、典型的には、酸化剤及び／又は燃料及び／又は酸化剤と燃料とのプレミクス（premelange）のジェットである。本発明は、炎の方向及び／又は軸角度を変化させるための上記バーナーの使用にも関する。本発明は、このバーナーを使用して、炎の方向及び／又は軸角度を変化させて装入物を加熱する方法にも関する。
【０００２】
発明の背景
殆んどの炉又は産業用ボイラは、非混合モード、即ち、酸化剤と燃料とが燃焼場所まで別個に到達するモードで作用するバーナーを使用する。燃料と酸化剤とは、その後、燃焼室内で、部分的に（耐火性ポート又は前室ブロック un bloc ouvreau ou d’une prechambre への炎の閉じ込め）又は全体的に混合される。この混合は、バーナーのパラメータを設計及び操作することにより制御され、バーナーの性能特性（作用範囲、加熱されるべき装入物への熱の移動、汚染物質の排出など）を決定する。バーナーによって提供される酸化剤及び燃料の種々のジェット又はフローの相互作用は、実際には、そのバーナーが設計されるときに決定される。いったんバーナーが作製されると、作用条件だけが変更され得る。これは、火室の上流のバーナー中で酸化剤／燃料混合物が生成される「プレミクス」バーナーにも当てはまる。試薬（reactifs）は、その後、単一の管によって射出される。
【０００３】
産業用の燃焼方法の作用条件は、時間ごとに変化し得る。これは間欠的な方法では当然であるが、加熱されるべき装入物の特性が製造条件に応じて変化し得る連続的な方法においても事実である。それは、より一般的には、経年劣化を被り易いか又は環境の種々の条件に敏感なあらゆる生産ユニットについても事実である。
【０００４】
バーナーの性能特性を変動する作用条件に適応させるために、オペレータは、通常２つのパラメータ：バーナーの作用パワー及び酸化剤過剰レベル（酸素の過剰量）しか有していない。
【０００５】
ある燃焼技術は、離散的であり且つ非常に限られた数の作用モードを可能とする。これは、例えば、バーナーを低インパルスで操作すべきか高インパルスで操作すべきかに依存して２つの異なった注入システムを使用する「二元インパルス」バーナーについて事実である。これら２つの作用モードは、バーナーの作用又は使用範囲を増加させるか又は所定の作用位置について炎の長さを変化させることを可能とする。
【０００６】
しかしながら、位置及び／又は作用モードの修正は、通常、バーナーの又はこれらバーナーを使用する方法の性能特性を全ての条件において最適化するためには不十分である。例えば、常温で固体である物質を融解するための炉への繰り返しの導入は、決して溶融すべき装入物を劣化させたり（製品の品質）又は炉を過熱させたり（装置の寿命）することなしに（生産性を向上させるべく）最速の溶融を達成するために加熱パワーを増加させることへと、オペレータ（又は制御システム）を導くであろう。この生産性と品質及び／又は寿命との間のトレードオフは、特には、システムが装入物へとエネルギーを移動させる容量に依存しており、後者又は炉の耐火性物質の局所的な過熱を回避している。このトレードオフは溶融時間に反映され、生産性における全てのゲインは、製品の性能の低下又は炉の寿命の減少によって相殺されるであろう。ＷＯ−Ａ−９７４４６１８は、燃料の中央ジェットであって、はじめに酸化剤の複数の第１ジェットにより囲まれ、次に酸化剤の複数の第２ジェットにより囲まれたジェットを備えたバーナーを開示している。これにより、作用中に炎の位置を変化させることが可能である。
【０００７】
しかしながら、炎の最大の偏向は、実際には、中央の位置から端の位置までの約１５゜に制限されており（全体で最大３０゜）、入射する炎が装入物の広い表面を掃射することを可能とせず、また、酸化剤の第１ジェットのための複数の開口部及び酸化剤の第２ジェットのための複数の開口部が必要であるために、対応したバーナーの製造が比較的過重である。
【０００８】
更には、混合物（バーナーブロックの「外部」の混合物）の性質が入射角によって変化するために、炎の性質がその位置に従って変化し、汚染物質の排出、放熱移動（炎の発光効率）の質、及び炎の長さ（熱緩和ピークの位置）の変動を誘起する。
【０００９】
発明の課題
本発明の主題は、炎の方向及び／又は軸角度の幅広い変更を可能とし且つバーナー又は炉の作用を遮る必要がないバーナーである。本発明の他のねらいは、最適化された頑丈な（robuste）バーナーを用いて、このような変更を可能とすることである。
【００１０】
発明の簡潔な説明
本発明は、流体のジェット（第１ジェット又は主ジェットと呼ぶ）と少なくとも１つの他の流体のジェット（第２ジェット又はアクチュエータジェットと呼ぶ）との相互作用であって、この主ジェットを送り出す手段（管、耐火性ポートなど）の内部で前記主ジェットが前記手段へと通じる前に起こる相互作用によって、炎の方向及び／又は軸角度を制御することを提案する。
【００１１】
本発明に係るバーナーは、第１ジェットを主流出開口へと導く流路を備えている。第１ジェットは、典型的には、燃料、酸化剤、又は燃料−酸化剤のプレミクスを含んだジェットである。このバーナーは、第２ジェットの射出のための少なくとも１つの第２ダクトをも備えている。第２ジェットにより射出される流体は、第１ジェットからの流体と同一のカテゴリに属していてもよく、属していなくてもよい。第２ジェットにより射出される流体は、第１ジェットからの流体と異なっていてもよく、異なっていなくてもよい。第２ジェットは、特には、蒸気などの不活性ジェット、又はリサイクルされた煙道ガスなどの燃焼生成物であり得る。
【００１２】
少なくとも１つの第２ダクトは、主流出開口の上流に位置した第２開口を通じて、第１ジェットの流路上へと開いている。第２ダクトは、この第２ダクトからの第２ジェット（以後、対応する第２ジェットと呼ぶ）と第１ジェットとの間の相互作用位置（両フローに共通する想像上の表面の慣性中心）において、対応する第２ジェットの軸と第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θが０゜以上であり且つ９０゜より小さく、好ましくは０゜から８０゜であり、また好ましくは０゜から４５゜であるようにして、上記流路に対して位置を定められている。好ましい場合である角度θ＝０゜のときには、対応する第２ジェットの軸は、第１ジェットの軸に垂直な平面内に配置されている。
【００１３】
少なくとも１つの第２開口は、主流出開口の断面積ｓの平方根の１０倍以下である距離Ｌ、好ましくはＬ≦５×√ｓ、また好ましくはＬ≦３×√ｓだけ、主開口から離間している。
【００１４】
「２００２年７月１４−１８日のＦＥＤＳＭ’０２ Ｊｏｉｎｔ ＵＳ ＡＳＭＥ−Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｆｌｕｉｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｓｕｍｍｅｒ Ｍｅｅｔｉｎｇの会報」並びにＶ．Ｆａｉｖｒｅ及びＴｈ．Ｐｏｉｎｓｏｔによる、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ第５巻、第１号、２００４年３月、２５頁の記事「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｊｅｔ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」から分かることは、主ジェットの周りの４つの第２ジェットの特定の配置を使用して、第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用により炎を安定化する方法である。より広い分散角度が観察されている。
【００１５】
本発明によると、バーナーには、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを制御するための手段が設けられている。
【００１６】
従って、以下で詳細に説明するように、本発明は、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを上記手段を用いて変更することにより、バーナーから得られる炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とする。
【００１７】
好ましくは、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを制御するための手段は、第２ジェットのインパルスと第１ジェットのインパルスとの間の比を制御することを可能とする手段である。
【００１８】
従って、本発明は、特には高温の及び／又は汚染された又は腐食性の雰囲気を有した火室などの悪環境において不調の源となりうる機械的な手段を使用することなしに、炎の方向及び／又は軸角度の幅広い変更を引き起こすことを可能とする。
【００１９】
制御手段は、特には、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスをアクティブに又は動的に制御することを可能とする。即ち、それらは、バーナーの作用を遮ることなしに／炎を遮ることなしに、パルスを変化させることを可能とする。従って、本発明に係る器具は、同程度に動的な炎の方向及び／又は軸角度の変動を可能とする。
【００２０】
好ましくは、炎について所望の効果を達成すべく第１ジェットと相互作用する第２ジェットの数は、バーナーの製造の複雑性及びコストを制限するために、並びに、第２ジェットが独立に駆動されるならば、流体の流速を供給及び制御するためのシステムの複雑性及びコストを制限するために、最小化されるであろう。例えば、単一の第２ジェットを用いると、単一方向効果（effet monodirectionnel）が達成され得る。
【００２１】
この記載中で使用される用語のうち幾つかは、それらの範囲をより良く定めるために、本発明の文脈において、より正確な定義をされる価値がある：
・ジェットの／炎の方向は、流体の／炎の流路の断面に垂直であり、流れの方向、即ち、上流から下流へと向けられた単位ベクトルであるとして定義される。
【００２２】
・「厚さｅ」は、第１ジェットの流れの方向（図１における矢印による）における第２ダクトの寸法を意味している。この図１の特定の場合では、それゆえ、ｅは、第２開口３１のレベルにおける第２ダクト２１の直径を表す。なぜなら、この例では、この第２ダクト２１が円筒形であるからである。
【００２３】
ジェットの／炎の「軸角度」は、図１における１０などの円筒形の流路へと通じているジェット／炎について、上記流路の縦軸と、上記流路を離れるジェット／炎の表面における母線との間の角度を表している。第２ジェットとの相互作用がない場合には上記母線はこの軸に対して約１０から１５゜だけ傾いており、本発明によると、この傾きは７０゜にも達する（図９Ａ参照）。敷衍すると、軸角度という用語は、流路が円形の断面を有していない場合には、流路における流れの方向と上記母線との間の角度を表すであろう。
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明に係るバーナー及びその使用の態様の種々の特徴は、以下の詳細な説明からより容易に明らかとなり、非限定的な例を用いて与えられる典型的な形態を概略的に表す図が参照されるであろう。より詳細には：
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ジェットの相互作用による炎の制御用の本発明に係る（プレミクス）バーナーの理論図。
【図２】火室上に搭載された本発明に係るバーナーの制御。
【図３Ａ】炎の方向を制御するためのバーナーであって、それぞれ互いに９０゜で配置され且つ第１ジェットの方向に垂直に入射するように向けられた４つの第２ジェットを含んだバーナーの横方向の断面図。
【図３Ｂ】炎の方向を制御するためのバーナーであって、それぞれ互いに９０゜で配置され且つ第１ジェットの方向に垂直に入射するように向けられた４つの第２ジェットを含んだバーナーの縦方向の断面図。
【図３Ｃ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステル（pastille）の使用。
【図３Ｄ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステルの使用。
【図３Ｅ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステルの使用。
【図４Ａ】合成ジェットの軸角度を制御することを可能とするバーナーの縦方向の断面図。
【図４Ｂ】合成ジェットの軸角度を制御することを可能とするバーナーの横方向の断面図。
【図５Ａ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図５Ｂ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図５Ｃ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図６】耐火性ポートが設けられた「チューブ・イン・チューブ」型バーナー。
【図７Ａ】分離した（separes）ジェットを有したバーナー。
【図７Ｂ】分離したジェットを有したバーナー。
【図７Ｃ】分離したジェットを有したバーナー。。
【図８】異なった入射角についての、射出点までの距離に応じた炎の熱流束密度。
【図９Ａ】炎の軸角度制御の態様の変形。
【図９Ｂ】炎の軸角度制御の態様の変形。
【図１０Ａ】炎の偏向及び装入物への熱の移動に対する制御パラメータの影響。
【図１０Ｂ】炎の偏向及び装入物への熱の移動に対する制御パラメータの影響。
【図１１】ジェットのインパルス比に応じた炎の軸角度。
【図１２Ａ】炎の入射角の変化を伴った装入物の加熱への本発明のシステムの典型的な応用。
【図１２Ｂ】炎の入射角の変化を伴った装入物の加熱への本発明のシステムの典型的な応用。
【図１３】炎を横方向に動かすことにより装入物を加熱するための本発明の使用。
【図１４】炉からのガスの飛沫同伴への変更可能な炎の軸角度の応用。
【図１５】制御パラメータに応じた炎の射出のレベル。
【図１６】耐火性ポートによるバーナーの端の保護。
【図１７】スリーブブリックによるバーナーの端の保護。
【００２６】
以後、一方では第１ジェット及びそれが流れる流路を、他方では第２ジェット又はアクチュエータジェット及びこの第２ジェットが流れる対応した第２ダクトを表すために同じ参照符号が使用される。
【００２７】
図１は、本発明に係るバーナーにおいて炎を制御する方法の理論図を表している。
【００２８】
バーナーは、第１ジェットを主流出開口１１へと導くことを可能とする流路１０を備えている。
【００２９】
第１ジェットは、第２ジェットが無い場合の炎の方向及び／又は軸角度とは異なった方向及び／又は軸角度の炎１を出口開口１１の下流に生成するために流路１０によって方向付けられ、第２ダクト２１から得られる第２ジェットと相互作用する。
【００３０】
第２ジェットを射出するための少なくとも１つの第２ダクト２１は、第２開口３１を通じて、流路１０へと開いている。この第２ダクト２１は、対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、第２ジェット２１の軸と第１ジェット１０の軸に垂直な平面との間の角度θが０゜以上且つ９０゜未満（図１ではθ＝０゜）となるように、流路１０に対して位置を定められている。
【００３１】
第２開口３１は、主開口１１から距離Ｌだけ離間しており、Ｌは１０×√ｓ（ｓ＝主開口１１の断面積）以下である。距離Ｌは、各々の同一のインパルスを用いて、第２ジェットの第１ジェットへの衝撃に影響を与えることを可能とする。例えば、指向効果（effet directionnel）を最適化すべく、この距離を最小化するための努力が為されるであろう。概して、酸素バーナー及びメガワットオーダーの出力については、距離Ｌは２０ｃｍ以下であり、より好ましくは１０ｃｍ以下である。
【００３２】
バーナーは、第２ジェットのインパルスを制御するための手段を備えている。これら手段は、質量流の制御、装入物の損失（perte de charge）の制御、流路の断面の制御のための素子に加えて、温度の制御、流体の化学組成の制御又は圧力の制御のための素子から有効に選ばれ得る。
【００３３】
これら手段は、好ましくは、第２ジェットのパルスと第１ジェットのパルスとの間の比を制御することを可能とする手段である。
【００３４】
上記制御手段は、炎の方向及び／又は軸角度を動的に変化させるために、１以上の第２ジェットを活性化及び不活性化（関係している第２ジェットの流れ又は流れの不在）することを可能とする。
【００３５】
上記制御手段は、好ましくは、１以上の第２ジェットのインパルス（ゼロでない）を動的に増加及び減少させるか、又は、第２ジェットのインパルスと第１ジェットのインパルスとの間の比を増加及び減少させることをも可能とする。
【００３６】
バーナーには、同軸上に配置された酸化剤注入チャネル及び少なくとも１つの燃料注入チャネルを介して、又は、互いに離れており且つ好ましくは互いに平行な酸化剤注入チャネル及び少なくとも１つの燃料注入チャネルを介して、燃料及び酸化剤が供給され得る。
【００３７】
バーナーは、有利には、耐火性材料のブロックなどの材料ブロック５を備え、その中には流路１０の少なくとも一部が置かれ、主開口１１は上記ブロックの外面又は表面の１つ：前面６に配置されている。
【００３８】
図１では、第２ジェットは、ブロック５を通過する第２ダクト２１によって運ばれ、この第２ジェットは、好ましくは、第１ジェットに実質的に垂直に通じている。
【００３９】
第１ジェットと第２ジェットとの間の相互作用は、第１ジェットの流路１０が通じているブロックのうち前面６から距離Ｌの位置で起こり、この距離Ｌは、先に示したように、ことによっては変化する。
【００４０】
炎の方向を変化させることが可能な図３Ａ及び３Ｂに描かれた一態様によると、バーナーは、少なくとも１つの第２ダクト３２１、３２２、３２３及び３２４を備えており、それらは、対応する第２開口３３１、３３２、３３３及び３３４（即ち、関係する第２ダクトがそれを通じて流路上へと開いている第２開口）のレベルにおいて第１ジェットの軸と対応する第２ジェットの軸とが交差（secants）又は略交差（quasi-secants）するように、第１ジェットの流路３１０に対して位置を定められている。
【００４１】
流路と第２ダクトとの間のこのような配置は、少なくとも１つの対応する第２ジェットのインパルスを変化させることにより、炎の軸と第２開口の上流における第１ジェットの軸との間の角度を変化させることを可能とする。
【００４２】
アクチュエータジェットが無い場合に主流出開口３１１から得られる炎が図３Ａの平面に垂直であれば、第２ダクト３２３を通じたジェットの注入は、図３Ａの右側への、即ち、３２３からのジェットの流れの方向と同じ方向への炎の偏りを可能とする。
【００４３】
同時に第２ダクト３２４を通じて第２ジェットの注入がある場合には、３２３及び３２４からのジェットの相対的な運動量に依存して、３２３及び３２４からのジェットの方向（図３Ａにおける右及び下）の間で連続的に変動し得る方向（図３Ａの平面に射影された方向）に偏向させた炎を得ることが可能となる。
【００４４】
バーナーは、好ましくは、一方では２つの対応する第２開口が流路３１０の同一横断面上に配置され、他方ではこれら２つの第２開口のレベルにおいて対応する第２ジェットの軸が第１ジェットの軸と交差又は略交差するように、流路３１０に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを備えている。この場合、２つの対応する第２開口は、有効に、第１ジェットの軸の両側（開口３３１及び３３３については右及び左側；開口３３２及び開口３３４については下及び上側）に配置され、２つの第２開口及び第１ジェットの軸は、好ましくは、単一平面（開口３３１及び３３３については水平；開口３３２及び３３４については垂直）内に配置され得る。
【００４５】
他の有用な構成によると、２つの対応する第２開口のレベルにおいて、第１ジェットの軸と２つの対応する開口の１つとにより定義される平面は、第１ジェットの軸と２つの対応する開口の他の１つとにより定義される平面に垂直である。例えば、流路３１０の軸と第２開口３３１とにより定義される水平面は、この軸と第２開口３３２とにより定義される垂直面に垂直である。
【００４６】
これら２つの態様を組み合わせることも可能である。この場合、図３Ａ及び３Ｂに描かれているように、バーナーは、少なくとも４つのダクト３２１、３２２、３２３及び３２４を備え、これらは流路３１０に対して、以下のようにして位置を定められる：
（１）４つの対応する第２開口３３１、３３２、３３３、３３４は、流路の同一横断面上に配置されており、
（２）これら対応する第２開口３３１及び３３３の２つは、第１ジェットの軸と第１平面を定義し、この軸の両側に配置され、他の２つの第２開口３３２及び３３４は第１ジェットの軸と第２平面を定義し、第１平面は、好ましくは、第２平面に垂直である。
【００４７】
この配置は、第１平面及び第２平面内（例えば水平面及び垂直面内）で、各平面内に配置された４つの第２開口の１つ又は他の選ばれた方向（例えば、水平面内では左及び右、並びに垂直面内では上及び下）へと、及び、上で説明したようにあらゆる中間の方向へと、炎の方向を変化させることを可能とする。
【００４８】
４つの対応する第２開口３３１乃至３３４のレベルでは、４つの対応する第２ジェットの軸は、好ましくは、第１ジェット３１０の軸に垂直な同一平面内にある。
【００４９】
本発明は、第１ジェットと１以上の第２ジェットとの間の相互作用を引き起こし、この相互作用に起因した流体のジェット及び炎のその軸の周りの回転を生成、保持又は強化することをも可能とする。このような相互作用は、炎の軸角度を変化させることを可能とする。
【００５０】
図４Ａ及び４Ｂに描かれているように、バーナーには、対応する第２開口４３１乃至４３４のレベルにおいて対応する第２ジェット４２１乃至４２４の軸が第１ジェット４１０の軸と同一平面又は実質的に同一平面にはなく、この少なくとも１つの第２ダクト４２１乃至４２４が好ましくは第１ジェットの流路４１０へと接して通じるように、第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた少なくとも１つの第２ダクト４２１乃至４２４が設けられ得る。
【００５１】
バーナーは、有効に、２つの対応する第２開口４３１、４３２のレベルにおいて上記２つの対応する第２ジェット４２１及び４２２の軸が第１ジェット４１０の軸と同一平面になく、２つの第２ジェットが第１ジェットの軸の周りの回転の同一の方向に向けられるように、第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた２つの第２ダクト４２１及び４２２を備え得る。このようにして、上記２つの第２ジェットは、炎に付与される回転インパルスに寄与する。
【００５２】
２つの第２開口は、有利には、流路４１０の同一の横断面上／第１ジェットの軸に垂直な同一平面内に配置されている。それらは、第１ジェットの軸の両側に配置され得る（開口４３１及び４３３又は４３２及び４３４）。それらは、第１ジェットの軸と２つの第２開口の１つ４３１とにより定義される平面が、第１ジェットと２つの第２開口の他の１つ４３２とにより定義される平面に垂直となるようにも配置され得る。
【００５３】
一態様によると、バーナーは、対応する第２開口４３１乃至４３４のレベルにおいて対応する第２ジェットの軸が第１ジェットの軸と実質的に同一平面にないように第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた少なくとも４つの第２ダクト４２１乃至４２４を備えている。対応する２つの第２開口４３１及び４３３は、第１平面内で第１ジェット４１０の軸と実質的に同一平面にあり、第１ジェットの軸の両側に配置されている。他の２つの対応する第２開口４３２及び４３４は、第２平面内で第１ジェット４１０の軸と実質的に同一平面にあり、また、第１軸の両側に配置され、４つの対応する第２ジェットは、第１ジェットの軸の周りの回転と同一の方向に向けられている。第１及び第２平面は、特には、互いに垂直であり得る。４つの対応する第２開口が流路４１０の同一横断面上にあることもまた好ましい。
【００５４】
第１ジェットに回転インパルスを付与して炎の軸角度を変化させるために、第１ジェットと対応する第２ジェットとが相互作用する第２開口のレベルにおいて、一方では第２ジェットの軸がこの位置で第１ジェットの軸に垂直な平面に属し、他方ではこの平面における第２ジェットの軸と第２開口（より正確には、第２開口のレベルにおける第１ジェットの流路の想像上の表面）の接線との角度が０゜と９０゜との間、好ましくは０゜と４５゜との間であることを保証することが好ましい。
【００５５】
図４Ａ及びＢは、炎の軸角度を制御するための典型的な態様を示している。第１ジェット（図４Ａにおいて、流路４１０中を左から右へと流れる）は、第２ダクト４２１、４２２、４２３及び４２４（図４Ａの平面ＡＡ上の横断面である図４Ｂに表されている）からの第２ジェットと出合う。これら第２ジェットは、流路４１０に接して第１ジェットに衝突し、これら異なったジェットのインパルスに依存して、炎を多かれ少なかれ「開く」ことを可能とする。この軸角度効果（effet d’ouverture）は、主には、第２ジェットと第１ジェットとがそれらの間に物理的な相互作用を有しているにも拘らず、交差しない軸を有していることのおかげである。これは、合成ジェット及び炎のその軸上での回転をもたらす。
【００５６】
上記の構成の方法の任意の１つによって炎の方向を変化させることを可能とする態様と、合成ジェットの回転を生成、保持又は強化して、炎の軸角度を変化させることを可能とする上記態様の任意の１つとを、単一のバーナーにおいて組み合わせることも可能である。
【００５７】
従って、指向及び回転効果の両方を得るために、上記パラグラフの教示が組み合され得る。指向及び回転効果を動的に変化させるために、例えば、いくつかの第２ジェット射出システムを用意することも可能である。
【００５８】
フィードバルブなどの第２ジェットのインパルスを制御する手段を有した別個の第２ダクトを用意することにより、単に上記制御手段（バルブ）を作動させることによって合成ジェットの形態及び方向を連続的に又は不連続的に変化させることが可能となる。
【００５９】
第２ジェットが第１ジェット上で可能な限り効率的に作用することを可能とするために、アクチュエータジェットは、主ジェットの方向に実質的に垂直に射出されるべきである。
【００６０】
最適な動作のためには、バーナーは、少なくとも１つの第２ダクト２１であって、対応する第２開口３１のレベルにおいてこのダクトがｌ≧０．５×ｅ、好ましくは：０．５×ｅ≦ｌ≦５．０ｅ（図１参照）を満たす厚みｅ及び高さｌを示すように、第１ジェットの流路１０に対して位置を定められた第２ダクト２１を備え得る。高さの最小値が０．５×ｅ以上であることは、対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の最適な相互作用をもたらすことを可能とする。
【００６１】
例えば、この第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、実際に第２ジェットの軸と第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θがゼロとなるように第２ジェットを生成するためには、対応する第２開口の前で、第２ダクトが、好ましくは上記ダクトの厚みｅ（主流体の流れ方向の寸法；ｅは、ダクトが円筒形であるときには、ダクトの直径）の０．５及び５倍の間の長さｌに亘って第１ジェットの軸に実質的に垂直な方向を有することが好ましいであろう。明らかに、この距離ｌが５ｅ以上となることも可能であるが、このことは、第２ジェットの第１ジェット上への有意な衝撃に関して、付加的な効果を加えない。例えば、周囲条件（conditions ambiantes）における気体の炭化水素、及び酸素の射出を用いたバーナーでは、１００ｋＷのバーナーについて少なくともｌ＝５ｍｍが得られ、１０ｍＷのバーナーについて少なくともｌ＝５０ｍｍが得られる。
【００６２】
バーナーは、流路の端に置かれた耐火性ポート又は燃焼前室（例えば、セラミック製）を含むことができ、少なくとも１つの第２ダクトが、少なくとも部分的に耐火性ポート／燃焼前室内に配置されている。
【００６３】
第１ジェットの流路は、全体として又は少なくとも部分的に、第１ジェットの射出のための第１ダクトからなり得る。この第１ダクトは、第１開口へと通じている。
【００６４】
この第１開口は、流路の主流出開口と一致し得る。
【００６５】
図３Ｃ、Ｄ及びＥ並びに図６に描かれているように、第１ダクト３０８、６０８は、主流出開口３１１、６１１の手前に端を有しており、第１開口３０９、６０９は、主開口３１１，６１１の上流に位置している。この場合、少なくとも１つの第２開口３３４、６３２、６３４は、第１ダクト３０８、６０８の第１開口３０９、６０９と、流路の主開口３１１、６１１との間に配置され得る。
【００６６】
図６は、その中で炎が安定化されるセラミックの耐火性ポートの内部に設置された前室を有した（例えば、特許出願第ＵＳ−Ａ−５７７２４２７号及びＵＳ−Ａ−５６２０３１６号に本出願人の名義で記載され及び本出願人により商品名ＡＬＧＬＡＳＳのもとで市場取引されている）チューブ・イン・チューブ型のバーナーにおける本発明の典型的な態様をより詳細に表している。図中、耐火性ポートブロック６０５は、その中へとバイチューブ（bi-tube）が通じている空洞６７１（又は前室）を備えている。
【００６７】
第１ジェットの流路６１０は、従って、第１開口６０９を通じて空洞６７１へと開いており、空洞は、第１開口６０９の下流の耐火性ポートの前面に配置された主流出開口６１１を通じて開いている。
【００６８】
バーナーの耐火性ポート（ブロック）６０５には、バーナーの対称軸Ｘ−Ｘに実質的に垂直に、各々が主流出開口６１１から距離Ｌの位置に配置された第２開口６３２及び６３４を通じて、流路６１０へと、より詳細には空洞へと開いている複数の第２ダクト６２２、６２４が存在している。
【００６９】
厳密な意味で（proprement dit）、バイチューブは、概略的には、酸化剤が注入される同軸の管によって囲まれた、（好ましくは）燃料を射出するための中央管を備え、これら２つの流体は空洞６７１中で混合される。
【００７０】
この典型的な態様では、第２開口６３２、６３４の上流において、管により同軸に射出された酸化剤と燃料と（ことによると燃焼生成物と）の混合が起こる。炎の方向及び／又は軸角度は、その後、少なくとも１つのアクチュエータジェット６２２、６２４の作用、より詳細には、制御されたインパルスにより制御される。
【００７１】
本発明に係るバーナーの最適な動作のために、第１ジェットの流路は、少なくとも１つの対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の効果的な相互作用を可能とすべく、少なくとも１つの対応する第２ダクトの延長線上であって、少なくとも１つの第２開口のレベルにおいて遮断されていないか又は少なくとも実質的に遮断されていない流体経路を呈しているであろう。典型的には、第１ジェットの流路の横断面は、少なくとも１つの第２開口のレベルにおいて、遮断されていないか又は実質的に遮断されていない流体経路を規定するであろう。これは、燃料を方向付けている中央管が、第１開口のレベルで、即ち第２開口のかなり前において終結している図６に描かれている。
【００７２】
図３Ｃ、Ｄ及びＥは、第１ダクト３０８が主流出開口３１１の前で終結しているバーナーの別の態様を示している。
【００７３】
図３Ｃは、図３Ｂに類似した変形態様を表しているが、ノズル３４５中に２つの平行なチャネル（第１ダクト３０８及び第２ダクト３２４）があり、２つのチャネル３０８及び３２４がノズルの前面上へと開いている。この前面上にはパステル３４２があてがわれ、第１ダクトを離れていく第１ジェットへと、より詳細には第１ジェットに垂直又は実質的に垂直に、第２ダクト３２４からの第２ジェットを向けることを可能としている。このように、例えば図３Ｃにおいて矢印３４４によって表されている方向へと炎を偏向させることが可能となる。（炎の方向３４４は、第１及び第２ジェットのインパルスの比に依存するであろう）。従って、制御手段を用いて第２ジェットのインパルスを変化させることにより、炎を用いて加熱されるべき液浴の表面などの全表面を掃射することを可能とする、変更可能な炎の方向を得ることが可能となる。
【００７４】
図３Ｄは、パステル３４２が（この図に表されていない手段により）取り付けられたノズル３４５の分解図であり、このパステルは、ここでは、ノズル３４５の一端を支えている一方で第１ダクト３０８が通じている場所にその開口３４６が配置された中空で横向きの円筒状部分３５０の形態を有している。
【００７５】
図３Ｅはこのパステル３４２の底（内部）を表し、その内面３４９は、空洞３４７であって、第２ダクト３２４からの第２ジェットがその中で広げられた後、主流出開口３４６上のスロット３４８を介して第１ダクト３０８からの第１ジェットに実質的に垂直に衝突する空洞３４７を備えている。この開口３４６からの炎３４４（図３Ｃ）は、このようにして、（図３Ｃ、Ｄ及びＥに対して）下方に偏向させられる。
【００７６】
なお、パステルを用いて１以上の第２ジェット上に第１ジェットとのそれぞれの相互作用位置の手前で所望の指向性を付与する可能性は、炎の方向を変化させるために方向付けられた第２ジェットに限られず、炎の軸角度を変化させることを可能とする上述した第２ジェットにも当てはまる。
【００７７】
本発明は、ジェットの流れを変化させるために並びに第１及び／又は第２ジェットの特性（特には方向及び運動量）に応じて方向及び／又は軸角度が変化させられ得る炎を生成するために第１ジェットに衝突する１以上の第２ジェットを用いて、燃焼システム又はバーナーの性能特性を動的に又はアクティブに制御するための方法にも関している。この方法は、閉又は開ループモードにおいて、流体ジェット（液体、気体又は固体分散液）の射出を行う燃焼システムの性能特性を制御するために使用され得る。
【００７８】
図２は、火室２１２上に据え付けられた本発明に係るバーナー２１０の性能特性を制御する方法を表している。
【００７９】
センサ２１４、２１６及び２１７は、それぞれ、燃焼生成物、燃焼又は火室の作用条件及びバーナーの作用を特徴付ける量を測定する。これら測定値は、ライン２１８、２１９及び２２０を用いて、コントローラ２１５へと伝達される。後者は、これら特徴量について与えられた設定値に応じて、上記特徴値をそれらの設定値に保持するために第２ジェットの操業パラメータを決定し、ライン２２１を用いてこれらパラメータをバーナーの制御ユニット２１１へと伝達する。
【００８０】
本発明に係るバーナーは、有利には、第１及び／又は第２ジェットのインパルスを制御するための手段又は第１ジェットのインパルスと第２ジェットのインパルスとの比を制御するための手段を備えている。この比は、第１ジェットの流路の断面積及び第２ダクトの断面積の比、炎を供給する合成ジェットの流速に対する第２ダクト中の流速の比、並びに第１ジェット及び第２ジェットの流体の比重の比の関数である。（以下の段落では、これら比の１つの変動を考慮したときには、他の２つは一定であるとみなされる。）
各々の一定の流速を仮定すれば、対応する第２ジェットは、対応する第２開口のレベルにおける流路の断面積及び第２ダクトの断面積の比の値が増加するにつれて、第１ジェット上へのますます増加する衝撃を有する。断面積比は、好ましくは、５と５０との間、より好ましくは１５と３０との間から選ばれるであろう。全ての第２ジェットの流速の全体の流速に対する比は、この流速比が増加するほど炎の偏向及び／又は軸角度は増大することに注意して、典型的には０（第２ジェットがないとき）と０．５との間、好ましくは０と０．３との間、より好ましくは０と０．１５との間で変化するであろう。
【００８１】
第２ジェットを構成している各流体の比重の第１ジェットの流体の比重に対する比は、第２ジェットの衝撃を制御することを可能とする。第２ジェットの第１ジェット上への効果は、一定の流速において、この比の値が減少するほど増大するであろう。実際的な理由により、第２ジェット及び第１ジェットにおいて、同一の流体がしばしば使用されるであろう（比は１に等しい）。（一定の質量流速において）第２ジェットの効果を増大させるべく、第１ジェット中の流体より小さな密度の流体が使用されるであろう。第２ジェット中の流体の性質は、目標とする応用に従って選ばれるであろう。空気とヘリウム（より低密度）との混合物が、例えば空気のジェットの偏向を制御するために使用されることができ、又は、蒸気の第２ジェットを用いて主燃料ジェット及び／又は酸化剤ジェットを制御することにより、プロパンにより燃料を供給された燃焼生成物の飛沫同伴を増大させることが可能となる。一般に、最も濃い流体の最も薄い流体に対する比重の（又は密度の）比は、１と２０との間、好ましくは１と１０との間、より好ましくは１と５との間で変化し得る。
【００８２】
流路の及び／又は第２ダクトの射出断面の外形は、様々な形態、特には、円形、正方形、長方形、三角形、横長形、多葉形等であり得る。これら射出断面の外形は、合成ジェット／炎の不安定性の発達に影響する。例えば、三角形の射出器を離れるジェットは、円形の射出器から得られるものより不安定であり、この不安定性は、合成ジェットと周囲の媒体との混合を促進する。同様に、横長形の射出器は、円形又は正方形の射出器とは違って、射出器に近い領域においてジェットの非対称な発達を促進する。
【００８３】
第２ジェットを生成するために使用される流体の物理的／化学的性質に関しては、これらは、合成流のある性質を制御するために選択され得る。例えば、燃料（例えば天然ガス）及び酸化剤（例えば空気）用の主ジェットの混合物の反応性を、酸素（又は他の酸化剤）及び／又は水素（又は他の燃料）の使用を通じて変更することができる。
【００８４】
第１及び第２ジェットの相互作用位置の直前の第１ジェットの流路の端に、収斂／発散リードを備えたノズル（文献ではＬａｖａｌノズルとも呼ばれる）が設けられていれば、流体の第１ジェット及び合成ジェット、例えば酸素ジェットに、発散リードの出口において、その後に様々な方向性を有し得る超音波（ことによると様々な軸角度を有し得るが、一般にはその超音速のスピードを失って、ある方法において亜音速及び超音速のスピードを交互にすることを可能とする）を（文献においてそれ自体で知られている仕方で）得させることが可能である。Ｌａｖａｌノズルは、主流出開口の手前で、合成ジェット上に配置されることもできる。
【００８５】
上記方法の変形によると、平面内において炎の方向を（例えば、左及び右又は上及び下へと）変化させるために、少なくとも２つの第２ジェットが使用される。少なくとも２つの交差平面内における炎の方向の変動を得るために、少なくとも２つの第２ジェットを使用することも可能である。これら２つの変形は、単独で又は組み合わされて、装入物の表面等の表面の少なくとも一部を掃射することを可能とする。
【００８６】
第１ジェットの軸と交差又は略交差しない軸を有した第２ジェットを使用することにより、単独で又は掃射と組み合わせて、装入物上における炎の軸角度を変化させ得る。
【００８７】
好ましくは、第１ジェット及び／又は少なくとも１つの第２ジェットの運動量を制御するための手段が設けられる。
【００８８】
なお、上では１以上の第２ジェットと相互作用するようにされた単一の第１ジェットを用いた態様を参照しながらバーナー及び方法を説明したが、本発明は、１以上の第２ジェットと相互作用する多数の第１ジェットによって変更可能な軸角度及び／又は方向を有した１以上の炎を生成するようなバーナーをも含んでいることは明らかである。
【００８９】
図５は、本発明に係るバーナーが如何にして２つの第１ジェット：燃料の第１ジェット及び酸化剤の第１ジェットから変更可能な炎を生成することを可能とするかを示している。各第１ジェットは、１以上の第２ジェットと相互作用する。この相互作用のおかげで、バーナーから、変更可能な方向及び／又は軸角度を有した２つの合成ジェット即ち炎が得られる。
【００９０】
図５Ａは、燃料の合成ジェット６１とその上にある酸化剤６２の合成ジェットとを、これらジェットの何れもが１以上の第２ジェットとの相互作用によって制御されていないという状況において概略的に示している。図５Ｂは、同じ合成ジェットであるが、後者が反対に制御又は偏向された状況におけるもの（収斂ジェット）を示している。ジェット６０は第２ジェット６２によって下向きに偏向されており、ジェット６１は第３ジェット６３によって上向きに、（６１とは異なって）下部から上部へと偏向されている。図５Ｃは、これらジェットが同じ方向（図では上向き）に制御又は偏向されている状況における合力を示している：第２ジェット６３及び６５が主ジェット６１及び６０の各々に下部から上部へと作用し、両方が上向きの合成ジェットを生成する。これら３つの例は、非常に異なった方向及び形態（長さ、平坦度など）の炎を得ることを可能とする。炎６４は２つのジェットの中央の水平面内において非常に幅広くなり、炎６７は上向きに強く偏向されるであろう。
【００９１】
本発明によると、第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、第２ジェットの軸は、第１ジェットの軸に垂直な平面と、９０゜より小さく、好ましくは０゜に等しい角度を為している。しかしながら、図３Ｃ及びＤに描かれているように、これらジェットを供給するチャネルは、容積の理由から、通常は実質的に平行である。２つのフローの相互作用領域のレベルにおいて第２フローの向きを変えるためには、平行なチャネルを有したバーナーの一端に射出パステル（pastille d’injection）と名づけられた後述するエンドピースを設置することができ、その機能は、最初は第１ジェットに平行であった第２ジェットの方向を、上記第２ジェットの軸が好ましくは第１ジェットの軸に垂直な平面内に位置するように、第１ジェットに衝突する第２ジェットへと変化させることである。
【００９２】
しかしながら、非常に高温の方法（Ｔ＞１０００℃）についてのバーナーの使用は、射出パステルの過熱及び劣化をもたらし得る。この種の問題を克服すべく、射出パステルの大きさの設定について、高温の囲いの中で放射に供されるバーナーの前面を減らす努力が為されるであろう。このためには、比ｌ／ｅを制限する努力が為されるであろう。
【００９３】
図１６及び１７に描かれている２つの解決法のうちの１つを使用することも可能である。第１の解決法（図１６）は、耐火性部品５０１であって、その外形及び相対的なバーナー／耐火性ポートの位置がバーナーを過剰な放射から保護するであろう部品中に、バーナー５００を置くことにある。耐火性部品中におけるバーナーの位置又はセットバックはそれを放射から保護するのに十分でなければならないが、炎の方向強度を制限することがあってはならない。このために、耐火性ポートの外形は、図１６における破線に沿って角度αで後者の一部を除去することにより修正され得る。好ましくは、比Ｒ／ｄは、０．３から３の範囲内であり、角度αは［０゜，６０゜］の範囲内にあるであろう。
【００９４】
第２の解決法は、図１７に描かれているように、スリーブブリック型の耐火性部品をバーナーの突出部（主流出開口が位置する場所）に直接的に付加することにある。この解決法は、複雑な外形の耐火性ポートを省略することを可能とする。スリーブブリックの寸法は、射出器の方向強度を制限しないような寸法である。これは、特には、スリーブブリックの厚みｆが小さい（主ジェットの直径より小さい）か、又は、このスリーブブリックを製造するために使用される材料が非常に低い熱伝導度を有していることを意味している。例えば、アルミナが選択される。
【００９５】
本発明は、装入物に対して炎の方向（及び／又は軸角度）を変更可能なバーナーを用いて装入物を加熱する方法にも関する。先に述べたように、本発明は、特には、平面内において炎の方向の（例えば、左及び右又は上又は下への）変動を得るために、１つ又は少なくとも２つのジェットを使用することを可能とする。少なくとも２つの交差平面内において炎の方向の変動を得るために、少なくとも２つの第２ジェットを使用することも可能である。これら２つの変形は、単独で又は組み合わされて、装入物の表面の少なくとも一部を掃射することを可能とする。
【００９６】
一態様によると、装入物の加熱は、第１期には炎が装入物へと向けられ、第２期には炎が装入物に実質的に平行に向けられるようにして為される。特には、第１期においては、炎の射出角度は、約９０゜と５゜との間、典型的には約９０゜と１０゜との間であり得る。第２期においては、炎の射出角度は、典型的には約５゜と０゜との間である。
【００９７】
好ましくは、第１期における炎の射出角度は、５゜と７５゜との間、より好ましくは２５゜から４５゜である。
【００９８】
図８は、装入物上への炎の入射角に応じた、炎反応物の射出点までの距離の関数としての、炎によって装入物へと伝達された熱流束の３つのプロファイルを示している。炎の入射角の増加につれて、装入物へと伝達された熱流束の非常に強い増加が観察された。ゼロの入射角（α＝０−図１２参照）では、熱流束は、炎の全長に亘って実質的に一定であり；１５゜の入射角では、伝達された流束は、非常に急激に、点Ａから後はやや緩やかな急激さで増大し、３０゜の炎入射角では、伝達された流束は、点Ｂまでは極めて素早く、点Ａ辺りまではやや素早く増大し、点Ａからは伝達が減少する。
【００９９】
図９Ａ及びＢは、第２ジェット（アクチュエータ）の流速の第１ジェット（主ジェット）の流速に対する比に応じた炎の軸角度を表している。
【０１００】
図９Ａでは、曲線Ｃ１及びＣ２は、それぞれ、アクチュエータ／主ジェットの流速比の関数としての軸角度を表している。Ｃ１は、アクチュエータが主ジェットに垂直であり且つ主流出開口から距離ｈの位置で通じている配置ＣＯＮＦ１に関し、Ｃ２は、ＣＯＮＦ１と同一であるが、第２開口と主流出開口との間の距離がｈの代わりに２×ｈである配置に対応している。これら２つの曲線は、アクチュエータと主ジェットとの間の衝突が主流出開口に近いほど炎の軸角度が大きいことを示している。
【０１０１】
図９Ｂは、アクチュエータの流速と主ジェットの流速との比に応じた軸角度の変化を描いている：曲線Ｃ３は、アクチュエータが主ジェットに、９０゜（即ち、主ジェットの軸に垂直な平面上：θ＝０゜）で、主流出開口から距離２×ｈの位置において衝突する配置ＣＯＮＦ３（ＣＯＮＦ２に類似）に対応し、曲線Ｃ４は、アクチュエータの入射角αが主ジェットの軸に対して４５゜（即ち、アクチュエータの軸と主ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θ＝９０゜−α＝４５゜）であることを除いてはＣＯＮＦ３と同一の配置ＣＯＮＦ４に対応している。なお、他の全てが等しいままでアクチュエータジェットが主ジェットに垂直であるとき（ＣＯＮＦ３：θ＝０゜）には、アクチュエータジェットの入射角αがより低い（ここでは４５゜）とき（ＣＯＮＦ４：θ＝４５゜）よりも大きな炎の軸角度が得られる。
【０１０２】
図９は、百分率で表されたアクチュエータジェットの流速と主ジェットの流速との比の関数としての偏向角（度単位）を表している。図１０Ａは、他の全てが等しいままで主ジェットの流速がそれぞれ２００ｌ／ｍｉｎ、１５０ｌ／ｍｉｎ、１００ｌ／ｍｉｎ及び５０ｌ／ｍｉｎである４つの曲線を与える。なお、これら４つの曲線は殆んど同じであり、炎の偏向は主ジェットの流速の関数ではないことを明確に示している。
【０１０３】
図１０Ｂは、アクチュエータジェットの流速の主ジェットの流速に対する比（ここでもまた、主ジェットの流速の百分率で表されている）が、燃料のジェット及び酸化剤のジェットの両方について変化する場合（分離射出を有したバーナー）の装入物への熱の移動：本発明に係るバーナーにより伝達された熱流束を表している。各ジェットは、最初は装入物の上部に平行に射出され、次第に装入物へと傾いて、装入物への熱伝達を増大させる。
【０１０４】
図１１は、ジェットのインパルス比の関数としての炎の軸角度の曲線を表している。
【０１０５】
この曲線は、軸角度を制御するために得られた３種のデータの全てを寄せ集めている。測定された軸角度は、アクチュエータジェット及び主ジェットの特定のインパルスの比である物理パラメータＪに応じて記録されている。この比は、密度の（アクチュエータ流体の主流体に対する）比と、アクチュエータジェットの速さの２乗の主ジェットの速さの２乗に対する比との積として表される。主流体は３つ全てについて同一であるが、アクチュエータについては異なった流体が使用されている。これら流体は、主に密度において異なっている（最も高い密度から最も低い密度へ：ＣＯ2、空気、空気−ヘリウム混合物）。３つ全ての点は（流速及び使用された流体によらず）一直線に並んでいる。これは、軸角度を制御する物理パラメータが、実際に上で定義された特定のインパルスであることを示している。
【０１０６】
例
以下の例は、本発明及びそれが如何にして使用され得るかに関するより良い理解をもたらすであろう。図７は、異なった流体の分離射出を有したバーナーの例をより詳細に示している。
【０１０７】
分離射出を有したバーナー１０１は、ジェットの形態の酸素１１２の射出器である上列と、ジェットの形態の天然ガス（燃料）１２４の射出器とを備え、射出器の全ては耐火性マス（masse refractaire）１２１内に置かれている（図７Ｃ）。
【０１０８】
バーナー１０１の通常は金属製の部分１０２は、図７Ａの右手側に置かれ、一方では管１０７及び１０９によって酸素ガスを、他方では管２０７及び２０９によって天然ガスを、図７Ａ中左方向へと射出するために延長されている。
【０１０９】
この図では、管１０９及び１０７に各々が接続されたボックス１０３及び１０５に、各々が管１１０及び１０８を通じて酸素を送り込む２つの独立した酸素（又は任意の酸化剤）供給源１０４及び１０６が設けられている。
【０１１０】
主ジェット１０８及び動作制御ジェット１１０の相互作用の説明を助けるために、管の端１１１が図７Ｂにおいて拡大されている。管１０７及び１０９の端には、アクチュエータジェットのフローを運ぶチャネル１１０を延長したチャネル１２７が存在する。壁１０９は（図において）上方に傾いた壁１１３、水平な壁１１４、垂直な壁１１５によって延長されており、中央の塊り１２６は、最初は上方に傾き、次いで水平であり、その後垂直（即ち、気体フローチャネル１０８に対して９０゜を為し、後者中へと開口１２０を通じて開いている）なチャネル１２７を定めている。上で定義されたチャネル１２７の垂直部分は高さＬを有し、１２０のレベルにおけるジェット１１０及び１０８の垂直性を保証することを可能とする（明らかに、異なったジェットの９０゜の交差角度が選ばれる場合、チャネル１２７は、上述した制限の範囲内に含まれる必要な傾斜及びその長さＬを有しているであろう）。バーナーの金属部分は、今の場合には垂直であり、チャネル１２７の縁を為している壁１２３において終結しており、金属部分は、使用中の火室の熱放射に曝されている。射出管のこの末端の長寿命を保証するために、例えばアルミナからなり、高温に耐性があり、例えば、この金属末端上に据え付けられてそれを保護し、開口１１２と等しい開口を有している保護要素を備え付けることが可能である（図７Ｃ）。
【０１１１】
燃料供給システム２０４、２０６、２０３、２０５は、上述した酸化剤供給システムに類似しており、主チャネル２０７、主燃料ジェット２０８の範囲を定めるアクチュエータチャネル２０９、及び燃料アクチュエータ２１０を有し、全てが耐火性ポート２２１の円筒形の開口２２２中に収容されている（酸化剤についての１２２と類似）。末端１２４及び１２５は、１２３及び１１２と類似している。図７Ｂに示されているように、同じ燃料制御ジェット射出システムが燃料の特性に応じた寸法で２０７及び２０９の末端に設けられている。
【０１１２】
しかしながら、一般的に、各射出器について、最も高いインパルスを有した流体（バーナーの場合、一般的には酸化剤）上に単一のアクチュエータジェットを供給し、適切に偏向されたジェットそれ自体がバーナーの外において他のジェットの偏向をもたらすことが好ましい。このような場合、もちろん、最も高いインパルスのジェットへのアクチュエータジェットの一部の作用がない場合にはバーナーが一般に水平に向いた炎を送り出し、アクチュエータジェット（最も高い運動量の主ジェット上に、上部から下部へと作用する）が主ジェットに作用する場合には、後者が、上で説明したように、下方向に向けられて（インパルスの比に応じて連続的に）より低いインパルスの第２ジェット（この場合、燃料）をそれとともに追いやり、バーナーの炎の下に置かれた加熱されるべき装入物へと向けて、水平な位置から傾斜した位置へと通過し得る炎を形成するように、最も高いインパルスのジェット（又はジェットの列）は、一般には、より低いインパルスのジェットの上方にあるであろう。主ジェットの何れかの側で９０゜（又は０゜と１８０゜との間の任意の他の角度）を為しているアクチュエータジェットを、図７Ａに描かれた上記アクチュエータジェットに（即ち、図７Ｃにおける１２３のレベルにおいて水平に、Ａ−Ａに垂直に）加えることにより、加熱されるべき装入物上で炎を左から右又は右から左へと動かして、加熱されるべき全表面を実質的にカバーすることが可能となる。
【０１１３】
本発明によると、アクチュエータジェットは、主ジェットと０より大きな角度を形成する。これらジェットを導く２つのチャネルには、容積の理由から、通常、同軸の供給システムによって供給がされている（平行なチャネル−図７参照）。
【０１１４】
本発明は、以下、鉄若しくは非鉄金属、ガラス製造、セメント製造用の固体材料の装入物などの、金属装入物又は溶解され及び／又は高温へと導かれ、その後、後者において保持される必要がある他のあらゆる装入物、又は、逆に、液浴から乾燥されるべき装入物を加熱するのに役立つバーナーの場合について説明されるであろう。
【０１１５】
特には、本発明を、例えば以下のようにして、電気アーク炉における鋼の処理用の道具について使用することが可能である：この種の道具は、特には精錬の始動時に、金属を加熱し、それを融解するために使用される炎（通常、亜音速）を一般に備えている。この炎は、本出願で説明されているように、バーナーの本体の方向を変化させる大型の機械的手段を必要とすることなしに装入物一面にこの炎を動かすことを可能とすべく、その方向及び／又はその軸角度を変化させるアクチュエータジェットを有した各主ジェット（酸化剤、燃料、プレミクス）又は少なくとも１つの主ジェットを備え付けることによって、変更可能な方向を有し得る。これら道具には、しばしば、粉末炭を射出するための槍（lances）が設けられ、この粉末炭は、一般に槍中の媒介ガスを用いて射出される。第２ジェット、例えば粉末炭を「押し出す」ガスと同一のガス、を射出するためのダクトにこの槍を備え付けることによって、射出された燃料のジェットと炎との迅速な合流を促進するか又はこのジェットを炎から遠ざけるために、粉末炭（又は噴霧された気体の燃料オイル）のジェットの方向を（全ての流体についてはジェットの軸角度も）変化させることを可能とする。
【０１１６】
以下の例は、装入物の精錬方法における、本発明に係るバーナーによる、金属等の装入物への熱移動の制御に関する。
【０１１７】
アルミニウムを精錬するための炉には、一般に、金属が完全に溶融した（液体）際の金属のフロートライン上に配置され、炉の精錬槽（bassin de fusion）を取り囲んだ１以上の側壁上に、１以上のバーナーが備え付けられている。炎の軸は、炎が水平であるときには、このフロートラインに対して１０及び１００ｃｍの間、好ましくは４０及び８０ｃｍの間の高さに配置される。
【０１１８】
例１：炉内の固体材料の場合：
本発明に係るバーナーは、炎の入射角を変更可能とするために使用される。（用語「入射角」は、水平面に対する炎の角度を意味すると理解されるべきである）。入射角がゼロであるときは、炎は水平である。入射角が非ゼロであるときは、炎は、水平面から傾斜して、炉の精錬槽の炉床へと向けられている。
【０１１９】
上記バーナーは流体の各ジェットを炉の室内へと射出するが、この種の射出器は、炎の所望の偏向を得るために、より高いインパルスの流体（酸化剤又は燃料）がより低いインパルスのそれと相互作用し得るときには、より高いインパルスの流体、空気／気体燃料バーナー又は酸素／気体燃料バーナーの場合には典型的には酸化剤、についてのみ使用され得る。
【０１２０】
アルミニウム精錬サイクルの最初の部分では、金属が殆んど固体状態で存在するときには、炎の方向は、後者が非ゼロの入射角（炎の軸が５゜及び７５゜の間、好ましくは２５゜及び４５゜の間）を有するように調整される。この調整は、（図１０を用いて説明するように）バーナーからの熱移動をかなり増大させ、従って、精錬時間を減少させることを可能とする。
【０１２１】
固体金属のブロックの殆んどが融解されたときには、ゼロの入射角を有するように炎の方向が調整される。炎は、従って、液体金属のフロートラインに平行である。この調整は、装入物へとエネルギーを移動させることを継続して金属の精錬を完了するか、又は、既に融解された金属の加熱、結果として炎による酸化又は燃焼生成物を制限することによってそれを精製することを可能とする。
【０１２２】
上述した炎の両極端の位置（明瞭な入射 incidence franche 又はゼロの入射角）の間において、炎の入射角が５゜及び３０゜の間、好ましくは１０゜及び２５゜の間である中間的で静的な設定をサイクルの最初の部分で採用して、炎による炉の装入物のカバレッジ（炎の浴上への射影表面）と熱移動の強度との間のトレードオフを達成することも可能である。図１２は、装入物に対する炎の両極端の位置を描いている。
【０１２３】
図１２Ａは、金属浴上に位置した２つの炎を生成する２つの本発明に係るバーナーが備え付けられたアルミニウム精錬炉の上面図である。炉の煙道は、炎によって生成された煙道ガスを排出するために使用される。
【０１２４】
図１２Ｂ及び１２Ｃは、炎のレベルにおける同じ炉の側面図を表している。
【０１２５】
図１２Ｂでは、好ましくは金属浴中に固体金属がまだ存在しているときに、炎が水平面に対して角度αだけ傾いており、図１２Ｃでは、炎がゼロの入射角（α＝０）に位置している。
【０１２６】
炎の両極端の位置（明瞭な入射及びゼロの入射角）の間で、炎の入射角をサイクルの第１部分において周期的に変化させることも可能である。例えば、炉のオペレータは、入射角を０゜及び４５゜の間で変化させた後、０゜に戻すことができる。
【０１２７】
好ましくは、バーナーは、バーナーの制御比、即ち主及びアクチュエータジェットのインパルスの比、結果として浴上への炎の入射角を周期的に変調させることを可能とする制御モジュールを用いて駆動されるであろう。制御モジュールからの制御シグナルは、０．０５Ｈｚから１００Ｈｚまでで変更可能な周波数のサイン波、三角波、四角波などであり、好ましくは０．１から１０Ｈｚの周波数の三角波である。炎の位置を周期的に変化させることにより、炉の内部における熱移動が均一にされるため、固体要素はより迅速に融解される。
【０１２８】
例２：装入物への均一なエネルギー移動の創成：
本発明に係るバーナーは、図１３に描かれているように、水平面内における炎の向きを、各バーナーの制御比に応じて要求があり次第変化させ得るようにして定めるために使用される。
【０１２９】
各流体ジェットは、本発明に係るバーナーを通じて炉の室内へと射出されるが、同一の水平面内又は互いに非常に近い（１から２ジェット直径未満だけ離れた）複数の水平面内に位置したジェットについては、周縁ジェットが他のジェットと相互作用し得るときには、これら射出器を周縁ジェットとしてのみ使用することが可能である。
【０１３０】
水平面での方向の変動は、各種ジェットに２つの横からのアクチュエータジェットを備え付けるか又は各々の周縁の主ジェットに単一のアクチュエータジェットを備え付けるかの何れによっても左右両方向に達成可能であり、水平面内の方向であるが互いに逆の方向に主ジェットを作動することが可能となる。ゼロの制御比においては、炎が図１３中のバーナーのＸ−Ｘ’軸に対して自然に（右へと又は左へと）偏向されるようにして主射出器を片寄らせ、その後、制御システムの制御比を次第に増加させる（即ち、軸Ｘ−Ｘ’上の非ゼロの制御比を有したジェットを得る）ことによって炎の配向を変化させることも可能である。
【０１３１】
変更可能な炎の配向を有した１以上のバーナーの使用は、水平面内での炎の移動によって装入物のカバレッジを増加させることを可能とする。
【０１３２】
（上で使用された表現「制御比」は、流体ジェットのインパルスが単純にバルブの口径を変化させることにより制御可能であり、他の全ての条件が等しいときバルブの口径の増加がジェットの流速の増加に比例するならば、アクチュエータジェット及び主ジェットの流速の比であると定義される）。
【０１３３】
バーナーの制御比がゼロであるときは、炎の配向はバーナーの自然軸内に位置し、炎は装入物の一部分をカバーする。制御比の１つが非ゼロであるときには、炎の位置は偏向され、炎は装入物の他の部分をカバーする。
【０１３４】
図１３は、装入物上における炎の水平面内での移動の例を示している；各々の主ジェット１３０、１３２（酸化剤又は燃料）には、アクチュエータジェット１３１、１３３が設けられている；図１３Ａでは、ジェット１３０の制御比ＣＲはゼロであり、即ち、チャネル１３１中には流体が射出されない；他方、ジェット１３２の制御比ＣＲは正であり、これは、図１３Ａにおいて１３３が下部から上部へと作用するため、アクチュエータジェット１３３が主ジェット１３２を図中上方へと、即ち、バーナーのＸ−Ｘ’軸に対して左側へと偏向させることを意味する。
【０１３５】
図１３Ｂでは、２つの主ジェット１３０及び１３２の制御比はゼロであり（ＣＲ＝０）、それゆえ、作用するアクチュエータジェットがなく、炎は軸Ｘ−Ｘ’上を伝播する。
【０１３６】
図１３Ｃでは、図１３Ａとは違って、ジェット１３０及びジェットの制御比ＣＲは正であり、図中下方（上から見て右）への炎の偏向を引き起こし、主ジェット１３２及びアクチュエータジェット１３３は、ゼロの制御比（ジェット１３３なし）を有している。
【０１３７】
このように、各々のバーナーは装入物のより広い部分をカバーすることができ、熱移動の均一性を促進して、もし耐火性物質（例えば、再利用された又は精錬中に金属の酸化により形成されつつあるアルミナを素材とする残留物）が浴中に含まれているならば、起こり得る熱点（points chauds）の形成を制限すること、及び、全体としての熱移動を促進し、一定のパワーでの精錬プロセスを加速するか又は一定の精錬時間でのエネルギー消費を減少させ得るようにすることを可能とする。
【０１３８】
例３：装入物上において入射角を変更可能であり、装入物を横方向に掃射する炎。
【０１３９】
例４：閉ループ制御：
本発明のこの典型的な態様は、例えば、炉に設置された異なった型のセンサ、特には、熱流束、温度、又は、ことによると化学組成のセンサ（例えばＴＤＬ型レーザーダイオード）によって与えられる炉の異なった作動パラメータに応じて、炎の水平及び垂直の両方の移動を制御することを可能とする。
【０１４０】
−センサが、測定装置であって、装入物への熱移動又はアルミニウム浴の酸化の像を得ることを可能とし、この情報は上述したように動作ジェットからの流速に作用することによって装入物への移動を減少又は増加させることを可能とする測定装置である制御ループ。
【０１４１】
−浴の少なくとも一部が液体状態で存在しているときに浴の温度の測定に基づいて炎の位置を制御するためのループ。浴温が、アルミニウムについては例えば６５０℃と７５０℃との間である値Ｔｃ以下である限り、炎は浴上への非ゼロの入射角を保持して熱の移動を最大化しなければならない。装入物の酸化のリスクを制限するため、Ｔｃが近づくにつれて炎が浴から隔離されることが次第に認められ、目標値に到達すると益々そうである。炎の入射角は、その後、その目標値において、温度を保持するように制御される。
【０１４２】
−熱流速の測定に基づいて炎の位置を制御するためのループ：
この熱流速は、必要であれば、炉の炉床に垂直な同一の母線上の２つの異なった深さにおいて浴中に浸された２つの熱電対間で読み取られた温度差を通じて評価され得る。
【０１４３】
熱流速は、炉の炉床を通じて、その中での温度差を測定することにより計算された熱移動から導き出すことも可能である。耐火性物質からなる炉床のより高い抵抗が与えられると、有意な温度勾配を得ることがより容易となる。
【０１４４】
熱流速は、例えば精錬室の天盤に置かれたフロー計により追跡することも可能である。実際には、他の全ては等しいままで、天盤によって知覚されフロー計により観察された任意の流速の減少は、少なくとも部分的には、装入物に伝導される熱流速の増大に対応するであろう（装入物へ伝導される熱流速（又は壁面におけるロス）の絶対的な値には、それに対応する信号の時間に対する傾向と比較してより低い関心しかもたれない）。
【０１４５】
装入物の精錬は、装入物上への明瞭な入射を有した炎から始まり、装入物へと伝達されるフラックスが高いままである間は、この入射角が保持される。このフラックスが減少し、装入物の温度上昇及びその熱吸収能の減少を現すと、酸化又は装入物の加熱のリスクを制限するために、炎は次第に持ち上げられて、浴から隔離される。
【０１４６】
炉を離れつつあるか又は炉の煙道ガスの多岐管の前、浴上、入射する炎とアルミニウム浴との間等の炉の内部に存在する、ＣＯなどのアルミニウム浴の酸化を明らかにする１以上の種の検出のための煙道ガスの組成の測定に基づいて、炎の位置を制御するためのループ：
ａ．煙道ガスの組成は、抽出後における分析（慣用的な分析器、ＴＤＬなど）又は、その場での吸収（レーザーダイオード又は他の手段）若しくは電気化学的プローブによって、それ自体で知られている仕方で測定され得る。
【０１４７】
ｂ．精錬は、装入物上への明瞭な入射を有した炎から始まり、装入物の酸化のトレーサが安定で小さな値である限り、この入射角は保持される。酸化のトレーサの濃度が増加すると、トレーサの濃度、つまり装入物の酸化を制限するために、上述したようにアクチュエータジェットの媒介を通じて主ジェットに作用することにより、炎は次第に持ち上げられて、浴から隔離される。
【０１４８】
ｃ．更には、炎の位置は、酸化トレーサの濃度の設定値に到達した後、正確な設定値を保持するように調節され得る。実際には、越えられない濃度閾値を設定して、それに到達するように炎の入射角を永続的に調節することも可能である。
【０１４９】
なお、装入物が少なくとも部分的に冷たい固体からなる全ての場合において、炎は、明瞭な入射で装入物上へと配向され得る。なぜなら、温度が穏当に保持される限り、アルミニウムについては例えば６００℃より低く保持される限り、酸化の速度も遅いままだからである。装入物が主に液体となると、使用される制御が重要となり、金属の温度上昇及びその酸化を回避する。アルミニウム以外の物質の加熱、例えばガラス浴の加熱などへの本発明の適用については、それ自体で当業者によく知られている物質ごとに異なった温度及び基準について、同一の制御原理が適用される。
【０１５０】
例５：排出の制御：
バーナー又は産業用の炉床からの窒素酸化物の排出を低減するための全ての主たる技術は、流体又は炎の流れの局所的な性質を使用して、それらの生成を制限している。特には、それらは、温度、又は試薬（燃料、酸素）の濃度、又は炎及び／又は燃焼生成物中における試薬の滞留時間を減少させることを目的とする。これら技術の１つは、試薬の温度若しくは濃度を減少させるか又は滞留時間を減少させるために、試薬又は炎中の煙道ガスを十分に飛沫同伴することにある。このために、バーナーは、高速（強インパルス）で且つ炎の良い安定化と両立する煙道ガスの飛沫同伴又は再循環の最大速度を得るのに十分なほど離された燃料及び／又は酸化剤のジェットを得るべく寸法を定められている。安定化限界は、炭化水素についての一酸化炭素等の、燃焼生成物中の燃焼残渣の出現において検出される。ある条件では、排出を減少させるために特に好ましい「フレイムレス」燃焼レジームを達成することが可能である。
【０１５１】
この技法及びそれを使用する燃焼技術の限界は、煙道ガスの飛沫同伴の速度がバーナーの寸法及び作用条件によって定められることである。結果として、排出に関する性能特性は、これら条件からのずれがあるときだけでなく、燃料が変えられたり、炉又は炉床に特有のフローが炎の性質に有意に寄与するときには直ちに、非常に重大に悪化し得る。
【０１５２】
本発明は、作用中において、炎の性質、特には煙道ガスの再循環速度を適合させることを可能とし、あらゆる状況で、汚染物質の排出を最小化し、最終的にはバーナーの性能特性を最適化することを可能とする。
【０１５３】
例６：炉床中に置かれた射出器を備えたプレミクスバーナー。
【０１５４】
上述したアクチュエータジェットは、作用中において、流体の主ジェット（又はいくつかのジェット）の軸角度を変更するために使用される。この場合、主ジェットは、燃料及び酸化剤の気体プレミクスである。ジェットの軸角度は後者による環境媒体の飛沫同伴のレベルの目安となり、それは、ジェットの軸と、ジェットと環境媒体との間の境界に接した直線との間の角度によって測定され得る。（この境界は、ジェット中において射出された流体の濃度がゼロとなる場所として定義され得る）。
【０１５５】
ジェットの軸角度は、アクチュエータジェットの流速と合成ジェットの全体の流速との間の比によって制御される。この制御比がゼロのときには、排出レベルＮ１が測定される（図１５）。この制御比は、実際には、上述したジェットのインパルスの比である。
【０１５６】
制御パラメータは、その後、ジェット中の煙道ガスの飛沫同伴を増加させて射出された燃料混合物を希釈すべく増加させられる。この希釈は、一方では温度の減少を、他方では炎中の試薬の濃度の減少をもたらすであろう。ＮＯxの排出は、従って、減少してレベルＮ２に到達するであろう（図１５）。制御パラメータの値が更に増加させられると、温度と試薬の濃度とが低すぎて炎の良い安定化を保証できなくなる：その後、燃焼残渣が燃焼生成物中に現れるのが見られる。窒素酸化物の排出は、その後レベルＮ３となり、燃焼残渣の排出は、過度に高いレベルＩ３となる。制御パラメータは、その後減少させられて、排出に関する最適レベルＮ０及びＩ０（図１５におけるＮＯx及び燃焼残渣曲線の交点）を得る。この最適値は、手動で（受動制御）、又は、好ましくはアクティブ制御装置によって得られうる。この装置は、少なくとも１つの射出器に、窒素酸化物及び燃焼残渣の排出量を測定するためのセンサ、上述した制御論理を使用する論理コントローラ、並びに、主ジェット及びアクチュエータジェットの流速を制御するためのユニットを含んでいる。論理コントローラは、窒素酸化物及び燃焼残渣の排出量を最小化する制御パラメータの値を決定する。最適化されるべきパラメータの数が２以上であるときは、アクティブ制御が必須となる。例えば、煙道ガスによる炎の希釈の速度を増大させることにより汚染物質の排出を最小化することと、装入物に向けた炎の傾斜によって装入物への移動を最大化することとを同時に望むことが可能である。
【０１５７】
例６：非プレミクス燃焼を有したバーナー
燃焼技術が非プレミクス型であるならば、制御は、燃料、酸化剤又はその両方について、例５と類似の仕方で、非実体的に実行され得る。
【０１５８】
必要であれば、ジェット（発散性の燃料及び酸化剤ジェット）の軸角度（環境媒体の飛沫同伴）及び偏向の効果が組み合わされて、特には炎の希釈の衝撃を増加させ、排出量の減少を最大化する。
【発明の概要】
【０００１】
本発明は、炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とするバーナーに関し、上記バーナーは、少なくとも１つの主又は第１ジェットを射出するための少なくとも１つのチャネルと、アクチュエータ又は第２ジェットを射出するための少なくとも１つのチャネルとを備えている。第１ジェットは、典型的には、酸化剤及び／又は燃料及び／又は酸化剤と燃料とのプレミクス（premelange）のジェットである。本発明は、炎の方向及び／又は軸角度を変化させるための上記バーナーの使用にも関する。本発明は、このバーナーを使用して、炎の方向及び／又は軸角度を変化させて装入物を加熱する方法にも関する。
【０００２】
発明の背景
殆んどの炉又は産業用ボイラは、非混合モード、即ち、酸化剤と燃料とが燃焼場所まで別個に到達するモードで作用するバーナーを使用する。燃料と酸化剤とは、その後、燃焼室内で、部分的に（耐火性ポート又は前室ブロック un bloc ouvreau ou d’une prechambre への炎の閉じ込め）又は全体的に混合される。この混合は、バーナーのパラメータを設計及び操作することにより制御され、バーナーの性能特性（作用範囲、加熱されるべき装入物への熱の移動、汚染物質の排出など）を決定する。バーナーによって提供される酸化剤及び燃料の種々のジェット又はフローの相互作用は、実際には、そのバーナーが設計されるときに決定される。いったんバーナーが作製されると、作用条件だけが変更され得る。これは、火室の上流のバーナー中で酸化剤／燃料混合物が生成される「プレミクス」バーナーにも当てはまる。試薬（reactifs）は、その後、単一の管によって射出される。
【０００３】
産業用の燃焼方法の作用条件は、時間ごとに変化し得る。これは間欠的な方法では当然であるが、加熱されるべき装入物の特性が製造条件に応じて変化し得る連続的な方法においても事実である。それは、より一般的には、経年劣化を被り易いか又は環境の種々の条件に敏感なあらゆる生産ユニットについても事実である。
【０００４】
バーナーの性能特性を変動する作用条件に適応させるために、オペレータは、通常２つのパラメータ：バーナーの作用パワー及び酸化剤過剰レベル（酸素の過剰量）しか有していない。
【０００５】
ある燃焼技術は、離散的であり且つ非常に限られた数の作用モードを可能とする。これは、例えば、バーナーを低インパルスで操作すべきか高インパルスで操作すべきかに依存して２つの異なった注入システムを使用する「二元インパルス」バーナーについて事実である。これら２つの作用モードは、バーナーの作用又は使用範囲を増加させるか又は所定の作用位置について炎の長さを変化させることを可能とする。
【０００６】
しかしながら、位置及び／又は作用モードの修正は、通常、バーナーの又はこれらバーナーを使用する方法の性能特性を全ての条件において最適化するためには不十分である。例えば、常温で固体である物質を融解するための炉への繰り返しの導入は、決して溶融すべき装入物を劣化させたり（製品の品質）又は炉を過熱させたり（装置の寿命）することなしに（生産性を向上させるべく）最速の溶融を達成するために加熱パワーを増加させることへと、オペレータ（又は制御システム）を導くであろう。この生産性と品質及び／又は寿命との間のトレードオフは、特には、システムが装入物へとエネルギーを移動させる容量に依存しており、後者又は炉の耐火性物質の局所的な過熱を回避している。このトレードオフは溶融時間に反映され、生産性における全てのゲインは、製品の性能の低下又は炉の寿命の減少によって相殺されるであろう。ＷＯ−Ａ−９７４４６１８は、燃料の中央ジェットであって、はじめに酸化剤の複数の第１ジェットにより囲まれ、次に酸化剤の複数の第２ジェットにより囲まれたジェットを備えたバーナーを開示している。これにより、作用中に炎の位置を変化させることが可能である。
【０００７】
しかしながら、炎の最大の偏向は、実際には、中央の位置から端の位置までの約１５゜に制限されており（全体で最大３０゜）、入射する炎が装入物の広い表面を掃射することを可能とせず、また、酸化剤の第１ジェットのための複数の開口部及び酸化剤の第２ジェットのための複数の開口部が必要であるために、対応したバーナーの製造が比較的過重である。
【０００８】
更には、混合物（バーナーブロックの「外部」の混合物）の性質が入射角によって変化するために、炎の性質がその位置に従って変化し、汚染物質の排出、放熱移動（炎の発光効率）の質、及び炎の長さ（熱緩和ピークの位置）の変動を誘起する。
【０００９】
発明の課題
本発明の主題は、炎の方向及び／又は軸角度の幅広い変更を可能とし且つバーナー又は炉の作用を遮る必要がないバーナーである。本発明の他のねらいは、最適化された頑丈な（robuste）バーナーを用いて、このような変更を可能とすることである。
【００１０】
発明の簡潔な説明
本発明は、流体のジェット（第１ジェット又は主ジェットと呼ぶ）と少なくとも１つの他の流体のジェット（第２ジェット又はアクチュエータジェットと呼ぶ）との相互作用であって、この主ジェットを送り出す手段（管、耐火性ポートなど）の内部で前記主ジェットが前記手段へと通じる前に起こる相互作用によって、炎の方向及び／又は軸角度を制御することを提案する。
【００１１】
本発明に係るバーナーは、第１ジェットを主流出開口へと導く流路を備えている。第１ジェットは、典型的には、燃料、酸化剤、又は燃料−酸化剤のプレミクスを含んだジェットである。このバーナーは、第２ジェットの射出のための少なくとも１つの第２ダクトをも備えている。第２ジェットにより射出される流体は、第１ジェットからの流体と同一のカテゴリに属していてもよく、属していなくてもよい。第２ジェットにより射出される流体は、第１ジェットからの流体と異なっていてもよく、異なっていなくてもよい。第２ジェットは、特には、蒸気などの不活性ジェット、又はリサイクルされた煙道ガスなどの燃焼生成物であり得る。
【００１２】
少なくとも１つの第２ダクトは、主流出開口の上流に位置した第２開口を通じて、第１ジェットの流路上へと開いている。第２ダクトは、この第２ダクトからの第２ジェット（以後、対応する第２ジェットと呼ぶ）と第１ジェットとの間の相互作用位置（両フローに共通する想像上の表面の慣性中心）において、対応する第２ジェットの軸と第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θが０゜以上であり且つ９０゜より小さく、好ましくは０゜から８０゜であり、また好ましくは０゜から４５゜であるようにして、上記流路に対して位置を定められている。好ましい場合である角度θ＝０゜のときには、対応する第２ジェットの軸は、第１ジェットの軸に垂直な平面内に配置されている。
【００１３】
少なくとも１つの第２開口は、主流出開口の断面積ｓの平方根の１０倍以下である距離Ｌ、好ましくはＬ≦５×√ｓ、また好ましくはＬ≦３×√ｓだけ、主開口から離間している。
【００１４】
「２００２年７月１４−１８日のＦＥＤＳＭ’０２ Ｊｏｉｎｔ ＵＳ ＡＳＭＥ−Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｆｌｕｉｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｓｕｍｍｅｒ Ｍｅｅｔｉｎｇの会報」並びにＶ．Ｆａｉｖｒｅ及びＴｈ．Ｐｏｉｎｓｏｔによる、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｔｕｒｂｕｌｅｎｃｅ第５巻、第１号、２００４年３月、２５頁の記事「Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｊｅｔ ａｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｆｏｒ ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ」から分かることは、主ジェットの周りの４つの第２ジェットの特定の配置を使用して、第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用により炎を安定化する方法である。より広い分散角度が観察されている。
【００１５】
本発明によると、バーナーには、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを制御するための手段が設けられている。
【００１６】
従って、以下で詳細に説明するように、本発明は、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを上記手段を用いて変更することにより、バーナーから得られる炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とする。
【００１７】
好ましくは、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスを制御するための手段は、第２ジェットのインパルスと第１ジェットのインパルスとの間の比を制御することを可能とする手段である。
【００１８】
従って、本発明は、特には高温の及び／又は汚染された又は腐食性の雰囲気を有した火室などの悪環境において不調の源となりうる機械的な手段を使用することなしに、炎の方向及び／又は軸角度の幅広い変更を引き起こすことを可能とする。
【００１９】
制御手段は、特には、少なくとも１つの第２ジェットのインパルスをアクティブに又は動的に制御することを可能とする。即ち、それらは、バーナーの作用を遮ることなしに／炎を遮ることなしに、パルスを変化させることを可能とする。従って、本発明に係る器具は、同程度に動的な炎の方向及び／又は軸角度の変動を可能とする。
【００２０】
好ましくは、炎について所望の効果を達成すべく第１ジェットと相互作用する第２ジェットの数は、バーナーの製造の複雑性及びコストを制限するために、並びに、第２ジェットが独立に駆動されるならば、流体の流速を供給及び制御するためのシステムの複雑性及びコストを制限するために、最小化されるであろう。例えば、単一の第２ジェットを用いると、単一方向効果（effet monodirectionnel）が達成され得る。
【００２１】
この記載中で使用される用語のうち幾つかは、それらの範囲をより良く定めるために、本発明の文脈において、より正確な定義をされる価値がある：
・ジェットの／炎の方向は、流体の／炎の流路の断面に垂直であり、流れの方向、即ち、上流から下流へと向けられた単位ベクトルであるとして定義される。
【００２２】
・「厚さｅ」は、第１ジェットの流れの方向（図１における矢印による）における第２ダクトの寸法を意味している。この図１の特定の場合では、それゆえ、ｅは、第２開口３１のレベルにおける第２ダクト２１の直径を表す。なぜなら、この例では、この第２ダクト２１が円筒形であるからである。
【００２３】
ジェットの／炎の「軸角度」は、図１における１０などの円筒形の流路へと通じているジェット／炎について、上記流路の縦軸と、上記流路を離れるジェット／炎の表面における母線との間の角度を表している。第２ジェットとの相互作用がない場合には上記母線はこの軸に対して約１０から１５゜だけ傾いており、本発明によると、この傾きは７０゜にも達する（図９Ａ参照）。敷衍すると、軸角度という用語は、流路が円形の断面を有していない場合には、流路における流れの方向と上記母線との間の角度を表すであろう。
【００２４】
発明の詳細な説明
本発明に係るバーナー及びその使用の態様の種々の特徴は、以下の詳細な説明からより容易に明らかとなり、非限定的な例を用いて与えられる典型的な形態を概略的に表す図が参照されるであろう。より詳細には：
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】ジェットの相互作用による炎の制御用の本発明に係る（プレミクス）バーナーの理論図。
【図２】火室上に搭載された本発明に係るバーナーの制御。
【図３Ａ】炎の方向を制御するためのバーナーであって、それぞれ互いに９０゜で配置され且つ第１ジェットの方向に垂直に入射するように向けられた４つの第２ジェットを含んだバーナーの横方向の断面図。
【図３Ｂ】炎の方向を制御するためのバーナーであって、それぞれ互いに９０゜で配置され且つ第１ジェットの方向に垂直に入射するように向けられた４つの第２ジェットを含んだバーナーの縦方向の断面図。
【図３Ｃ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステル（pastille）の使用。
【図３Ｄ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステルの使用。
【図３Ｅ】平行な第１及び第２ジェットを有したノズルを本発明に係るバーナーへと変形させるためのパステルの使用。
【図４Ａ】合成ジェットの軸角度を制御することを可能とするバーナーの縦方向の断面図。
【図４Ｂ】合成ジェットの軸角度を制御することを可能とするバーナーの横方向の断面図。
【図５Ａ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図５Ｂ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図５Ｃ】２つのジェット（合成）、燃料のジェット及び酸化剤のジェットを用いて炎を変化させるためのバーナーの使用。
【図６】耐火性ポートが設けられた「チューブ・イン・チューブ」型バーナー。
【図７Ａ】分離した（separes）ジェットを有したバーナー。
【図７Ｂ】分離したジェットを有したバーナー。
【図７Ｃ】分離したジェットを有したバーナー。。
【図８】異なった入射角についての、射出点までの距離に応じた炎の熱流束密度。
【図９Ａ】炎の軸角度制御の態様の変形。
【図９Ｂ】炎の軸角度制御の態様の変形。
【図１０Ａ】炎の偏向及び装入物への熱の移動に対する制御パラメータの影響。
【図１０Ｂ】炎の偏向及び装入物への熱の移動に対する制御パラメータの影響。
【図１１】ジェットのインパルス比に応じた炎の軸角度。
【図１２Ａ】炎の入射角の変化を伴った装入物の加熱への本発明のシステムの典型的な応用。
【図１２Ｂ】炎の入射角の変化を伴った装入物の加熱への本発明のシステムの典型的な応用。
【図１３】炎を横方向に動かすことにより装入物を加熱するための本発明の使用。
【図１４】炉からのガスの飛沫同伴への変更可能な炎の軸角度の応用。
【図１５】制御パラメータに応じた炎の射出のレベル。
【図１６】耐火性ポートによるバーナーの端の保護。
【図１７】スリーブブリックによるバーナーの端の保護。
【００２６】
以後、一方では第１ジェット及びそれが流れる流路を、他方では第２ジェット又はアクチュエータジェット及びこの第２ジェットが流れる対応した第２ダクトを表すために同じ参照符号が使用される。
【００２７】
図１は、本発明に係るバーナーにおいて炎を制御する方法の理論図を表している。
【００２８】
バーナーは、第１ジェットを主流出開口１１へと導くことを可能とする流路１０を備えている。
【００２９】
第１ジェットは、第２ジェットが無い場合の炎の方向及び／又は軸角度とは異なった方向及び／又は軸角度の炎１を出口開口１１の下流に生成するために流路１０によって方向付けられ、第２ダクト２１から得られる第２ジェットと相互作用する。
【００３０】
第２ジェットを射出するための少なくとも１つの第２ダクト２１は、第２開口３１を通じて、流路１０へと開いている。この第２ダクト２１は、対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、第２ジェット２１の軸と第１ジェット１０の軸に垂直な平面との間の角度θが０゜以上且つ９０゜未満（図１ではθ＝０゜）となるように、流路１０に対して位置を定められている。
【００３１】
第２開口３１は、主開口１１から距離Ｌだけ離間しており、Ｌは１０×√ｓ（ｓ＝主開口１１の断面積）以下である。距離Ｌは、各々の同一のインパルスを用いて、第２ジェットの第１ジェットへの衝撃に影響を与えることを可能とする。例えば、指向効果（effet directionnel）を最適化すべく、この距離を最小化するための努力が為されるであろう。概して、酸素バーナー及びメガワットオーダーの出力については、距離Ｌは２０ｃｍ以下であり、より好ましくは１０ｃｍ以下である。
【００３２】
バーナーは、第２ジェットのインパルスを制御するための手段を備えている。これら手段は、質量流の制御、装入物の損失（perte de charge）の制御、流路の断面の制御のための素子に加えて、温度の制御、流体の化学組成の制御又は圧力の制御のための素子から有効に選ばれ得る。
【００３３】
これら手段は、好ましくは、第２ジェットのパルスと第１ジェットのパルスとの間の比を制御することを可能とする手段である。
【００３４】
上記制御手段は、炎の方向及び／又は軸角度を動的に変化させるために、１以上の第２ジェットを活性化及び不活性化（関係している第２ジェットの流れ又は流れの不在）することを可能とする。
【００３５】
上記制御手段は、好ましくは、１以上の第２ジェットのインパルス（ゼロでない）を動的に増加及び減少させるか、又は、第２ジェットのインパルスと第１ジェットのインパルスとの間の比を増加及び減少させることをも可能とする。
【００３６】
バーナーには、同軸上に配置された酸化剤注入チャネル及び少なくとも１つの燃料注入チャネルを介して、又は、互いに離れており且つ好ましくは互いに平行な酸化剤注入チャネル及び少なくとも１つの燃料注入チャネルを介して、燃料及び酸化剤が供給され得る。
【００３７】
バーナーは、有利には、耐火性材料のブロックなどの材料ブロック５を備え、その中には流路１０の少なくとも一部が置かれ、主開口１１は上記ブロックの外面又は表面の１つ：前面６に配置されている。
【００３８】
図１では、第２ジェットは、ブロック５を通過する第２ダクト２１によって運ばれ、この第２ジェットは、好ましくは、第１ジェットに実質的に垂直に通じている。
【００３９】
第１ジェットと第２ジェットとの間の相互作用は、第１ジェットの流路１０が通じているブロックのうち前面６から距離Ｌの位置で起こり、この距離Ｌは、先に示したように、ことによっては変化する。
【００４０】
炎の方向を変化させることが可能な図３Ａ及び３Ｂに描かれた一態様によると、バーナーは、少なくとも１つの第２ダクト３２１、３２２、３２３及び３２４を備えており、それらは、対応する第２開口３３１、３３２、３３３及び３３４（即ち、関係する第２ダクトがそれを通じて流路上へと開いている第２開口）のレベルにおいて第１ジェットの軸と対応する第２ジェットの軸とが交差（secants）又は略交差（quasi-secants）するように、第１ジェットの流路３１０に対して位置を定められている。
【００４１】
流路と第２ダクトとの間のこのような配置は、少なくとも１つの対応する第２ジェットのインパルスを変化させることにより、炎の軸と第２開口の上流における第１ジェットの軸との間の角度を変化させることを可能とする。
【００４２】
アクチュエータジェットが無い場合に主流出開口３１１から得られる炎が図３Ａの平面に垂直であれば、第２ダクト３２３を通じたジェットの注入は、図３Ａの右側への、即ち、３２３からのジェットの流れの方向と同じ方向への炎の偏りを可能とする。
【００４３】
同時に第２ダクト３２４を通じて第２ジェットの注入がある場合には、３２３及び３２４からのジェットの相対的な運動量に依存して、３２３及び３２４からのジェットの方向（図３Ａにおける右及び下）の間で連続的に変動し得る方向（図３Ａの平面に射影された方向）に偏向させた炎を得ることが可能となる。
【００４４】
バーナーは、好ましくは、一方では２つの対応する第２開口が流路３１０の同一横断面上に配置され、他方ではこれら２つの第２開口のレベルにおいて対応する第２ジェットの軸が第１ジェットの軸と交差又は略交差するように、流路３１０に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを備えている。この場合、２つの対応する第２開口は、有効に、第１ジェットの軸の両側（開口３３１及び３３３については右及び左側；開口３３２及び開口３３４については下及び上側）に配置され、２つの第２開口及び第１ジェットの軸は、好ましくは、単一平面（開口３３１及び３３３については水平；開口３３２及び３３４については垂直）内に配置され得る。
【００４５】
他の有用な構成によると、２つの対応する第２開口のレベルにおいて、第１ジェットの軸と２つの対応する開口の１つとにより定義される平面は、第１ジェットの軸と２つの対応する開口の他の１つとにより定義される平面に垂直である。例えば、流路３１０の軸と第２開口３３１とにより定義される水平面は、この軸と第２開口３３２とにより定義される垂直面に垂直である。
【００４６】
これら２つの態様を組み合わせることも可能である。この場合、図３Ａ及び３Ｂに描かれているように、バーナーは、少なくとも４つのダクト３２１、３２２、３２３及び３２４を備え、これらは流路３１０に対して、以下のようにして位置を定められる：
（１）４つの対応する第２開口３３１、３３２、３３３、３３４は、流路の同一横断面上に配置されており、
（２）これら対応する第２開口３３１及び３３３の２つは、第１ジェットの軸と第１平面を定義し、この軸の両側に配置され、他の２つの第２開口３３２及び３３４は第１ジェットの軸と第２平面を定義し、第１平面は、好ましくは、第２平面に垂直である。
【００４７】
この配置は、第１平面及び第２平面内（例えば水平面及び垂直面内）で、各平面内に配置された４つの第２開口の１つ又は他の選ばれた方向（例えば、水平面内では左及び右、並びに垂直面内では上及び下）へと、及び、上で説明したようにあらゆる中間の方向へと、炎の方向を変化させることを可能とする。
【００４８】
４つの対応する第２開口３３１乃至３３４のレベルでは、４つの対応する第２ジェットの軸は、好ましくは、第１ジェット３１０の軸に垂直な同一平面内にある。
【００４９】
本発明は、第１ジェットと１以上の第２ジェットとの間の相互作用を引き起こし、この相互作用に起因した流体のジェット及び炎のその軸の周りの回転を生成、保持又は強化することをも可能とする。このような相互作用は、炎の軸角度を変化させることを可能とする。
【００５０】
図４Ａ及び４Ｂに描かれているように、バーナーには、対応する第２開口４３１乃至４３４のレベルにおいて対応する第２ジェット４２１乃至４２４の軸が第１ジェット４１０の軸と同一平面又は実質的に同一平面にはなく、この少なくとも１つの第２ダクト４２１乃至４２４が好ましくは第１ジェットの流路４１０へと接して通じるように、第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた少なくとも１つの第２ダクト４２１乃至４２４が設けられ得る。
【００５１】
バーナーは、有効に、２つの対応する第２開口４３１、４３２のレベルにおいて上記２つの対応する第２ジェット４２１及び４２２の軸が第１ジェット４１０の軸と同一平面になく、２つの第２ジェットが第１ジェットの軸の周りの回転の同一の方向に向けられるように、第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた２つの第２ダクト４２１及び４２２を備え得る。このようにして、上記２つの第２ジェットは、炎に付与される回転インパルスに寄与する。
【００５２】
２つの第２開口は、有利には、流路４１０の同一の横断面上／第１ジェットの軸に垂直な同一平面内に配置されている。それらは、第１ジェットの軸の両側に配置され得る（開口４３１及び４３３又は４３２及び４３４）。それらは、第１ジェットの軸と２つの第２開口の１つ４３１とにより定義される平面が、第１ジェットと２つの第２開口の他の１つ４３２とにより定義される平面に垂直となるようにも配置され得る。
【００５３】
一態様によると、バーナーは、対応する第２開口４３１乃至４３４のレベルにおいて対応する第２ジェットの軸が第１ジェットの軸と実質的に同一平面にないように第１ジェットの流路４１０に対して位置を定められた少なくとも４つの第２ダクト４２１乃至４２４を備えている。対応する２つの第２開口４３１及び４３３は、第１平面内で第１ジェット４１０の軸と実質的に同一平面にあり、第１ジェットの軸の両側に配置されている。他の２つの対応する第２開口４３２及び４３４は、第２平面内で第１ジェット４１０の軸と実質的に同一平面にあり、また、第１軸の両側に配置され、４つの対応する第２ジェットは、第１ジェットの軸の周りの回転と同一の方向に向けられている。第１及び第２平面は、特には、互いに垂直であり得る。４つの対応する第２開口が流路４１０の同一横断面上にあることもまた好ましい。
【００５４】
第１ジェットに回転インパルスを付与して炎の軸角度を変化させるために、第１ジェットと対応する第２ジェットとが相互作用する第２開口のレベルにおいて、一方では第２ジェットの軸がこの位置で第１ジェットの軸に垂直な平面に属し、他方ではこの平面における第２ジェットの軸と第２開口（より正確には、第２開口のレベルにおける第１ジェットの流路の想像上の表面）の接線との角度が０゜と９０゜との間、好ましくは０゜と４５゜との間であることを保証することが好ましい。
【００５５】
図４Ａ及びＢは、炎の軸角度を制御するための典型的な態様を示している。第１ジェット（図４Ａにおいて、流路４１０中を左から右へと流れる）は、第２ダクト４２１、４２２、４２３及び４２４（図４Ａの平面ＡＡ上の横断面である図４Ｂに表されている）からの第２ジェットと出合う。これら第２ジェットは、流路４１０に接して第１ジェットに衝突し、これら異なったジェットのインパルスに依存して、炎を多かれ少なかれ「開く」ことを可能とする。この軸角度効果（effet d’ouverture）は、主には、第２ジェットと第１ジェットとがそれらの間に物理的な相互作用を有しているにも拘らず、交差しない軸を有していることのおかげである。これは、合成ジェット及び炎のその軸上での回転をもたらす。
【００５６】
上記の構成の方法の任意の１つによって炎の方向を変化させることを可能とする態様と、合成ジェットの回転を生成、保持又は強化して、炎の軸角度を変化させることを可能とする上記態様の任意の１つとを、単一のバーナーにおいて組み合わせることも可能である。
【００５７】
従って、指向及び回転効果の両方を得るために、上記パラグラフの教示が組み合され得る。指向及び回転効果を動的に変化させるために、例えば、いくつかの第２ジェット射出システムを用意することも可能である。
【００５８】
フィードバルブなどの第２ジェットのインパルスを制御する手段を有した別個の第２ダクトを用意することにより、単に上記制御手段（バルブ）を作動させることによって合成ジェットの形態及び方向を連続的に又は不連続的に変化させることが可能となる。
【００５９】
第２ジェットが第１ジェット上で可能な限り効率的に作用することを可能とするために、アクチュエータジェットは、主ジェットの方向に実質的に垂直に射出されるべきである。
【００６０】
最適な動作のためには、バーナーは、少なくとも１つの第２ダクト２１であって、対応する第２開口３１のレベルにおいてこのダクトがｌ≧０．５×ｅ、好ましくは：０．５×ｅ≦ｌ≦５．０ｅ（図１参照）を満たす厚みｅ及び高さｌを示すように、第１ジェットの流路１０に対して位置を定められた第２ダクト２１を備え得る。高さの最小値が０．５×ｅ以上であることは、対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の最適な相互作用をもたらすことを可能とする。
【００６１】
例えば、この第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、実際に第２ジェットの軸と第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θがゼロとなるように第２ジェットを生成するためには、対応する第２開口の前で、第２ダクトが、好ましくは上記ダクトの厚みｅ（主流体の流れ方向の寸法；ｅは、ダクトが円筒形であるときには、ダクトの直径）の０．５及び５倍の間の長さｌに亘って第１ジェットの軸に実質的に垂直な方向を有することが好ましいであろう。明らかに、この距離ｌが５ｅ以上となることも可能であるが、このことは、第２ジェットの第１ジェット上への有意な衝撃に関して、付加的な効果を加えない。例えば、周囲条件（conditions ambiantes）における気体の炭化水素、及び酸素の射出を用いたバーナーでは、１００ｋＷのバーナーについて少なくともｌ＝５ｍｍが得られ、１０ｍＷのバーナーについて少なくともｌ＝５０ｍｍが得られる。
【００６２】
バーナーは、流路の端に置かれた耐火性ポート又は燃焼前室（例えば、セラミック製）を含むことができ、少なくとも１つの第２ダクトが、少なくとも部分的に耐火性ポート／燃焼前室内に配置されている。
【００６３】
第１ジェットの流路は、全体として又は少なくとも部分的に、第１ジェットの射出のための第１ダクトからなり得る。この第１ダクトは、第１開口へと通じている。
【００６４】
この第１開口は、流路の主流出開口と一致し得る。
【００６５】
図３Ｃ、Ｄ及びＥ並びに図６に描かれているように、第１ダクト３０８、６０８は、主流出開口３１１、６１１の手前に端を有しており、第１開口３０９、６０９は、主開口３１１，６１１の上流に位置している。この場合、少なくとも１つの第２開口３３４、６３２、６３４は、第１ダクト３０８、６０８の第１開口３０９、６０９と、流路の主開口３１１、６１１との間に配置され得る。
【００６６】
図６は、その中で炎が安定化されるセラミックの耐火性ポートの内部に設置された前室を有した（例えば、特許出願第ＵＳ−Ａ−５７７２４２７号及びＵＳ−Ａ−５６２０３１６号に本出願人の名義で記載され及び本出願人により商品名ＡＬＧＬＡＳＳのもとで市場取引されている）チューブ・イン・チューブ型のバーナーにおける本発明の典型的な態様をより詳細に表している。図中、耐火性ポートブロック６０５は、その中へとバイチューブ（bi-tube）が通じている空洞６７１（又は前室）を備えている。
【００６７】
第１ジェットの流路６１０は、従って、第１開口６０９を通じて空洞６７１へと開いており、空洞は、第１開口６０９の下流の耐火性ポートの前面に配置された主流出開口６１１を通じて開いている。
【００６８】
バーナーの耐火性ポート（ブロック）６０５には、バーナーの対称軸Ｘ−Ｘに実質的に垂直に、各々が主流出開口６１１から距離Ｌの位置に配置された第２開口６３２及び６３４を通じて、流路６１０へと、より詳細には空洞へと開いている複数の第２ダクト６２２、６２４が存在している。
【００６９】
厳密な意味で（proprement dit）、バイチューブは、概略的には、酸化剤が注入される同軸の管によって囲まれた、（好ましくは）燃料を射出するための中央管を備え、これら２つの流体は空洞６７１中で混合される。
【００７０】
この典型的な態様では、第２開口６３２、６３４の上流において、管により同軸に射出された酸化剤と燃料と（ことによると燃焼生成物と）の混合が起こる。炎の方向及び／又は軸角度は、その後、少なくとも１つのアクチュエータジェット６２２、６２４の作用、より詳細には、制御されたインパルスにより制御される。
【００７１】
本発明に係るバーナーの最適な動作のために、第１ジェットの流路は、少なくとも１つの対応する第２ジェットと第１ジェットとの間の効果的な相互作用を可能とすべく、少なくとも１つの対応する第２ダクトの延長線上であって、少なくとも１つの第２開口のレベルにおいて遮断されていないか又は少なくとも実質的に遮断されていない流体経路を呈しているであろう。典型的には、第１ジェットの流路の横断面は、少なくとも１つの第２開口のレベルにおいて、遮断されていないか又は実質的に遮断されていない流体経路を規定するであろう。これは、燃料を方向付けている中央管が、第１開口のレベルで、即ち第２開口のかなり前において終結している図６に描かれている。
【００７２】
図３Ｃ、Ｄ及びＥは、第１ダクト３０８が主流出開口３１１の前で終結しているバーナーの別の態様を示している。
【００７３】
図３Ｃは、図３Ｂに類似した変形態様を表しているが、ノズル３４５中に２つの平行なチャネル（第１ダクト３０８及び第２ダクト３２４）があり、２つのチャネル３０８及び３２４がノズルの前面上へと開いている。この前面上にはパステル３４２があてがわれ、第１ダクトを離れていく第１ジェットへと、より詳細には第１ジェットに垂直又は実質的に垂直に、第２ダクト３２４からの第２ジェットを向けることを可能としている。このように、例えば図３Ｃにおいて矢印３４４によって表されている方向へと炎を偏向させることが可能となる。（炎の方向３４４は、第１及び第２ジェットのインパルスの比に依存するであろう）。従って、制御手段を用いて第２ジェットのインパルスを変化させることにより、炎を用いて加熱されるべき液浴の表面などの全表面を掃射することを可能とする、変更可能な炎の方向を得ることが可能となる。
【００７４】
図３Ｄは、パステル３４２が（この図に表されていない手段により）取り付けられたノズル３４５の分解図であり、このパステルは、ここでは、ノズル３４５の一端を支えている一方で第１ダクト３０８が通じている場所にその開口３４６が配置された中空で横向きの円筒状部分３５０の形態を有している。
【００７５】
図３Ｅはこのパステル３４２の底（内部）を表し、その内面３４９は、空洞３４７であって、第２ダクト３２４からの第２ジェットがその中で広げられた後、主流出開口３４６上のスロット３４８を介して第１ダクト３０８からの第１ジェットに実質的に垂直に衝突する空洞３４７を備えている。この開口３４６からの炎３４４（図３Ｃ）は、このようにして、（図３Ｃ、Ｄ及びＥに対して）下方に偏向させられる。
【００７６】
なお、パステルを用いて１以上の第２ジェット上に第１ジェットとのそれぞれの相互作用位置の手前で所望の指向性を付与する可能性は、炎の方向を変化させるために方向付けられた第２ジェットに限られず、炎の軸角度を変化させることを可能とする上述した第２ジェットにも当てはまる。
【００７７】
本発明は、ジェットの流れを変化させるために並びに第１及び／又は第２ジェットの特性（特には方向及び運動量）に応じて方向及び／又は軸角度が変化させられ得る炎を生成するために第１ジェットに衝突する１以上の第２ジェットを用いて、燃焼システム又はバーナーの性能特性を動的に又はアクティブに制御するための方法にも関している。この方法は、閉又は開ループモードにおいて、流体ジェット（液体、気体又は固体分散液）の射出を行う燃焼システムの性能特性を制御するために使用され得る。
【００７８】
図２は、火室２１２上に据え付けられた本発明に係るバーナー２１０の性能特性を制御する方法を表している。
【００７９】
センサ２１４、２１６及び２１７は、それぞれ、燃焼生成物、燃焼又は火室の作用条件及びバーナーの作用を特徴付ける量を測定する。これら測定値は、ライン２１８、２１９及び２２０を用いて、コントローラ２１５へと伝達される。後者は、これら特徴量について与えられた設定値に応じて、上記特徴値をそれらの設定値に保持するために第２ジェットの操業パラメータを決定し、ライン２２１を用いてこれらパラメータをバーナーの制御ユニット２１１へと伝達する。
【００８０】
本発明に係るバーナーは、有利には、第１及び／又は第２ジェットのインパルスを制御するための手段又は第１ジェットのインパルスと第２ジェットのインパルスとの比を制御するための手段を備えている。この比は、第１ジェットの流路の断面積及び第２ダクトの断面積の比、炎を供給する合成ジェットの流速に対する第２ダクト中の流速の比、並びに第１ジェット及び第２ジェットの流体の比重の比の関数である。（以下の段落では、これら比の１つの変動を考慮したときには、他の２つは一定であるとみなされる。）
各々の一定の流速を仮定すれば、対応する第２ジェットは、対応する第２開口のレベルにおける流路の断面積及び第２ダクトの断面積の比の値が増加するにつれて、第１ジェット上へのますます増加する衝撃を有する。断面積比は、好ましくは、５と５０との間、より好ましくは１５と３０との間から選ばれるであろう。全ての第２ジェットの流速の全体の流速に対する比は、この流速比が増加するほど炎の偏向及び／又は軸角度は増大することに注意して、典型的には０（第２ジェットがないとき）と０．５との間、好ましくは０と０．３との間、より好ましくは０と０．１５との間で変化するであろう。
【００８１】
第２ジェットを構成している各流体の比重の第１ジェットの流体の比重に対する比は、第２ジェットの衝撃を制御することを可能とする。第２ジェットの第１ジェット上への効果は、一定の流速において、この比の値が減少するほど増大するであろう。実際的な理由により、第２ジェット及び第１ジェットにおいて、同一の流体がしばしば使用されるであろう（比は１に等しい）。（一定の質量流速において）第２ジェットの効果を増大させるべく、第１ジェット中の流体より小さな密度の流体が使用されるであろう。第２ジェット中の流体の性質は、目標とする応用に従って選ばれるであろう。空気とヘリウム（より低密度）との混合物が、例えば空気のジェットの偏向を制御するために使用されることができ、又は、蒸気の第２ジェットを用いて主燃料ジェット及び／又は酸化剤ジェットを制御することにより、プロパンにより燃料を供給された燃焼生成物の飛沫同伴を増大させることが可能となる。一般に、最も濃い流体の最も薄い流体に対する比重の（又は密度の）比は、１と２０との間、好ましくは１と１０との間、より好ましくは１と５との間で変化し得る。
【００８２】
流路の及び／又は第２ダクトの射出断面の外形は、様々な形態、特には、円形、正方形、長方形、三角形、横長形、多葉形等であり得る。これら射出断面の外形は、合成ジェット／炎の不安定性の発達に影響する。例えば、三角形の射出器を離れるジェットは、円形の射出器から得られるものより不安定であり、この不安定性は、合成ジェットと周囲の媒体との混合を促進する。同様に、横長形の射出器は、円形又は正方形の射出器とは違って、射出器に近い領域においてジェットの非対称な発達を促進する。
【００８３】
第２ジェットを生成するために使用される流体の物理的／化学的性質に関しては、これらは、合成流のある性質を制御するために選択され得る。例えば、燃料（例えば天然ガス）及び酸化剤（例えば空気）用の主ジェットの混合物の反応性を、酸素（又は他の酸化剤）及び／又は水素（又は他の燃料）の使用を通じて変更することができる。
【００８４】
第１及び第２ジェットの相互作用位置の直前の第１ジェットの流路の端に、収斂／発散リードを備えたノズル（文献ではＬａｖａｌノズルとも呼ばれる）が設けられていれば、流体の第１ジェット及び合成ジェット、例えば酸素ジェットに、発散リードの出口において、その後に様々な方向性を有し得る超音波（ことによると様々な軸角度を有し得るが、一般にはその超音速のスピードを失って、ある方法において亜音速及び超音速のスピードを交互にすることを可能とする）を（文献においてそれ自体で知られている仕方で）得させることが可能である。Ｌａｖａｌノズルは、主流出開口の手前で、合成ジェット上に配置されることもできる。
【００８５】
上記方法の変形によると、平面内において炎の方向を（例えば、左及び右又は上及び下へと）変化させるために、少なくとも２つの第２ジェットが使用される。少なくとも２つの交差平面内における炎の方向の変動を得るために、少なくとも２つの第２ジェットを使用することも可能である。これら２つの変形は、単独で又は組み合わされて、装入物の表面等の表面の少なくとも一部を掃射することを可能とする。
【００８６】
第１ジェットの軸と交差又は略交差しない軸を有した第２ジェットを使用することにより、単独で又は掃射と組み合わせて、装入物上における炎の軸角度を変化させ得る。
【００８７】
好ましくは、第１ジェット及び／又は少なくとも１つの第２ジェットの運動量を制御するための手段が設けられる。
【００８８】
なお、上では１以上の第２ジェットと相互作用するようにされた単一の第１ジェットを用いた態様を参照しながらバーナー及び方法を説明したが、本発明は、１以上の第２ジェットと相互作用する多数の第１ジェットによって変更可能な軸角度及び／又は方向を有した１以上の炎を生成するようなバーナーをも含んでいることは明らかである。
【００８９】
図５は、本発明に係るバーナーが如何にして２つの第１ジェット：燃料の第１ジェット及び酸化剤の第１ジェットから変更可能な炎を生成することを可能とするかを示している。各第１ジェットは、１以上の第２ジェットと相互作用する。この相互作用のおかげで、バーナーから、変更可能な方向及び／又は軸角度を有した２つの合成ジェット即ち炎が得られる。
【００９０】
図５Ａは、燃料の合成ジェット６１とその上にある酸化剤６２の合成ジェットとを、これらジェットの何れもが１以上の第２ジェットとの相互作用によって制御されていないという状況において概略的に示している。図５Ｂは、同じ合成ジェットであるが、後者が反対に制御又は偏向された状況におけるもの（収斂ジェット）を示している。ジェット６０は第２ジェット６２によって下向きに偏向されており、ジェット６１は第３ジェット６３によって上向きに、（６１とは異なって）下部から上部へと偏向されている。図５Ｃは、これらジェットが同じ方向（図では上向き）に制御又は偏向されている状況における合力を示している：第２ジェット６３及び６５が主ジェット６１及び６０の各々に下部から上部へと作用し、両方が上向きの合成ジェットを生成する。これら３つの例は、非常に異なった方向及び形態（長さ、平坦度など）の炎を得ることを可能とする。炎６４は２つのジェットの中央の水平面内において非常に幅広くなり、炎６７は上向きに強く偏向されるであろう。
【００９１】
本発明によると、第２ジェットと第１ジェットとの間の相互作用位置において、第２ジェットの軸は、第１ジェットの軸に垂直な平面と、９０゜より小さく、好ましくは０゜に等しい角度を為している。しかしながら、図３Ｃ及びＤに描かれているように、これらジェットを供給するチャネルは、容積の理由から、通常は実質的に平行である。２つのフローの相互作用領域のレベルにおいて第２フローの向きを変えるためには、平行なチャネルを有したバーナーの一端に射出パステル（pastille d’injection）と名づけられた後述するエンドピースを設置することができ、その機能は、最初は第１ジェットに平行であった第２ジェットの方向を、上記第２ジェットの軸が好ましくは第１ジェットの軸に垂直な平面内に位置するように、第１ジェットに衝突する第２ジェットへと変化させることである。
【００９２】
しかしながら、非常に高温の方法（Ｔ＞１０００℃）についてのバーナーの使用は、射出パステルの過熱及び劣化をもたらし得る。この種の問題を克服すべく、射出パステルの大きさの設定について、高温の囲いの中で放射に供されるバーナーの前面を減らす努力が為されるであろう。このためには、比ｌ／ｅを制限する努力が為されるであろう。
【００９３】
図１６及び１７に描かれている２つの解決法のうちの１つを使用することも可能である。第１の解決法（図１６）は、耐火性部品５０１であって、その外形及び相対的なバーナー／耐火性ポートの位置がバーナーを過剰な放射から保護するであろう部品中に、バーナー５００を置くことにある。耐火性部品中におけるバーナーの位置又はセットバックはそれを放射から保護するのに十分でなければならないが、炎の方向強度を制限することがあってはならない。このために、耐火性ポートの外形は、図１６における破線に沿って角度αで後者の一部を除去することにより修正され得る。好ましくは、比Ｒ／ｄは、０．３から３の範囲内であり、角度αは［０゜，６０゜］の範囲内にあるであろう。
【００９４】
第２の解決法は、図１７に描かれているように、スリーブブリック型の耐火性部品をバーナーの突出部（主流出開口が位置する場所）に直接的に付加することにある。この解決法は、複雑な外形の耐火性ポートを省略することを可能とする。スリーブブリックの寸法は、射出器の方向強度を制限しないような寸法である。これは、特には、スリーブブリックの厚みｆが小さい（主ジェットの直径より小さい）か、又は、このスリーブブリックを製造するために使用される材料が非常に低い熱伝導度を有していることを意味している。例えば、アルミナが選択される。
【００９５】
本発明は、装入物に対して炎の方向（及び／又は軸角度）を変更可能なバーナーを用いて装入物を加熱する方法にも関する。先に述べたように、本発明は、特には、平面内において炎の方向の（例えば、左及び右又は上又は下への）変動を得るために、１つ又は少なくとも２つのジェットを使用することを可能とする。少なくとも２つの交差平面内において炎の方向の変動を得るために、少なくとも２つの第２ジェットを使用することも可能である。これら２つの変形は、単独で又は組み合わされて、装入物の表面の少なくとも一部を掃射することを可能とする。
【００９６】
一態様によると、装入物の加熱は、第１期には炎が装入物へと向けられ、第２期には炎が装入物に実質的に平行に向けられるようにして為される。特には、第１期においては、炎の射出角度は、約９０゜と５゜との間、典型的には約９０゜と１０゜との間であり得る。第２期においては、炎の射出角度は、典型的には約５゜と０゜との間である。
【００９７】
好ましくは、第１期における炎の射出角度は、５゜と７５゜との間、より好ましくは２５゜から４５゜である。
【００９８】
図８は、装入物上への炎の入射角に応じた、炎反応物の射出点までの距離の関数としての、炎によって装入物へと伝達された熱流束の３つのプロファイルを示している。炎の入射角の増加につれて、装入物へと伝達された熱流束の非常に強い増加が観察された。ゼロの入射角（α＝０−図１２参照）では、熱流束は、炎の全長に亘って実質的に一定であり；１５゜の入射角では、伝達された流束は、非常に急激に、点Ａから後はやや緩やかな急激さで増大し、３０゜の炎入射角では、伝達された流束は、点Ｂまでは極めて素早く、点Ａ辺りまではやや素早く増大し、点Ａからは伝達が減少する。
【００９９】
図９Ａ及びＢは、第２ジェット（アクチュエータ）の流速の第１ジェット（主ジェット）の流速に対する比に応じた炎の軸角度を表している。
【０１００】
図９Ａでは、曲線Ｃ１及びＣ２は、それぞれ、アクチュエータ／主ジェットの流速比の関数としての軸角度を表している。Ｃ１は、アクチュエータが主ジェットに垂直であり且つ主流出開口から距離ｈの位置で通じている配置ＣＯＮＦ１に関し、Ｃ２は、ＣＯＮＦ１と同一であるが、第２開口と主流出開口との間の距離がｈの代わりに２×ｈである配置に対応している。これら２つの曲線は、アクチュエータと主ジェットとの間の衝突が主流出開口に近いほど炎の軸角度が大きいことを示している。
【０１０１】
図９Ｂは、アクチュエータの流速と主ジェットの流速との比に応じた軸角度の変化を描いている：曲線Ｃ３は、アクチュエータが主ジェットに、９０゜（即ち、主ジェットの軸に垂直な平面上：θ＝０゜）で、主流出開口から距離２×ｈの位置において衝突する配置ＣＯＮＦ３（ＣＯＮＦ２に類似）に対応し、曲線Ｃ４は、アクチュエータの入射角αが主ジェットの軸に対して４５゜（即ち、アクチュエータの軸と主ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θ＝９０゜−α＝４５゜）であることを除いてはＣＯＮＦ３と同一の配置ＣＯＮＦ４に対応している。なお、他の全てが等しいままでアクチュエータジェットが主ジェットに垂直であるとき（ＣＯＮＦ３：θ＝０゜）には、アクチュエータジェットの入射角αがより低い（ここでは４５゜）とき（ＣＯＮＦ４：θ＝４５゜）よりも大きな炎の軸角度が得られる。
【０１０２】
図９は、百分率で表されたアクチュエータジェットの流速と主ジェットの流速との比の関数としての偏向角（度単位）を表している。図１０Ａは、他の全てが等しいままで主ジェットの流速がそれぞれ２００ｌ／ｍｉｎ、１５０ｌ／ｍｉｎ、１００ｌ／ｍｉｎ及び５０ｌ／ｍｉｎである４つの曲線を与える。なお、これら４つの曲線は殆んど同じであり、炎の偏向は主ジェットの流速の関数ではないことを明確に示している。
【０１０３】
図１０Ｂは、アクチュエータジェットの流速の主ジェットの流速に対する比（ここでもまた、主ジェットの流速の百分率で表されている）が、燃料のジェット及び酸化剤のジェットの両方について変化する場合（分離射出を有したバーナー）の装入物への熱の移動：本発明に係るバーナーにより伝達された熱流束を表している。各ジェットは、最初は装入物の上部に平行に射出され、次第に装入物へと傾いて、装入物への熱伝達を増大させる。
【０１０４】
図１１は、ジェットのインパルス比の関数としての炎の軸角度の曲線を表している。
【０１０５】
この曲線は、軸角度を制御するために得られた３種のデータの全てを寄せ集めている。測定された軸角度は、アクチュエータジェット及び主ジェットの特定のインパルスの比である物理パラメータＪに応じて記録されている。この比は、密度の（アクチュエータ流体の主流体に対する）比と、アクチュエータジェットの速さの２乗の主ジェットの速さの２乗に対する比との積として表される。主流体は３つ全てについて同一であるが、アクチュエータについては異なった流体が使用されている。これら流体は、主に密度において異なっている（最も高い密度から最も低い密度へ：ＣＯ2、空気、空気−ヘリウム混合物）。３つ全ての点は（流速及び使用された流体によらず）一直線に並んでいる。これは、軸角度を制御する物理パラメータが、実際に上で定義された特定のインパルスであることを示している。
【０１０６】
例
以下の例は、本発明及びそれが如何にして使用され得るかに関するより良い理解をもたらすであろう。図７は、異なった流体の分離射出を有したバーナーの例をより詳細に示している。
【０１０７】
分離射出を有したバーナー１０１は、ジェットの形態の酸素１１２の射出器である上列と、ジェットの形態の天然ガス（燃料）１２４の射出器とを備え、射出器の全ては耐火性マス（masse refractaire）１２１内に置かれている（図７Ｃ）。
【０１０８】
バーナー１０１の通常は金属製の部分１０２は、図７Ａの右手側に置かれ、一方では管１０７及び１０９によって酸素ガスを、他方では管２０７及び２０９によって天然ガスを、図７Ａ中左方向へと射出するために延長されている。
【０１０９】
この図では、管１０９及び１０７に各々が接続されたボックス１０３及び１０５に、各々が管１１０及び１０８を通じて酸素を送り込む２つの独立した酸素（又は任意の酸化剤）供給源１０４及び１０６が設けられている。
【０１１０】
主ジェット１０８及び動作制御ジェット１１０の相互作用の説明を助けるために、管の端１１１が図７Ｂにおいて拡大されている。管１０７及び１０９の端には、アクチュエータジェットのフローを運ぶチャネル１１０を延長したチャネル１２７が存在する。壁１０９は（図において）上方に傾いた壁１１３、水平な壁１１４、垂直な壁１１５によって延長されており、中央の塊り１２６は、最初は上方に傾き、次いで水平であり、その後垂直（即ち、気体フローチャネル１０８に対して９０゜を為し、後者中へと開口１２０を通じて開いている）なチャネル１２７を定めている。上で定義されたチャネル１２７の垂直部分は高さＬを有し、１２０のレベルにおけるジェット１１０及び１０８の垂直性を保証することを可能とする（明らかに、異なったジェットの９０゜の交差角度が選ばれる場合、チャネル１２７は、上述した制限の範囲内に含まれる必要な傾斜及びその長さＬを有しているであろう）。バーナーの金属部分は、今の場合には垂直であり、チャネル１２７の縁を為している壁１２３において終結しており、金属部分は、使用中の火室の熱放射に曝されている。射出管のこの末端の長寿命を保証するために、例えばアルミナからなり、高温に耐性があり、例えば、この金属末端上に据え付けられてそれを保護し、開口１１２と等しい開口を有している保護要素を備え付けることが可能である（図７Ｃ）。
【０１１１】
燃料供給システム２０４、２０６、２０３、２０５は、上述した酸化剤供給システムに類似しており、主チャネル２０７、主燃料ジェット２０８の範囲を定めるアクチュエータチャネル２０９、及び燃料アクチュエータ２１０を有し、全てが耐火性ポート２２１の円筒形の開口２２２中に収容されている（酸化剤についての１２２と類似）。末端１２４及び１２５は、１２３及び１１２と類似している。図７Ｂに示されているように、同じ燃料制御ジェット射出システムが燃料の特性に応じた寸法で２０７及び２０９の末端に設けられている。
【０１１２】
しかしながら、一般的に、各射出器について、最も高いインパルスを有した流体（バーナーの場合、一般的には酸化剤）上に単一のアクチュエータジェットを供給し、適切に偏向されたジェットそれ自体がバーナーの外において他のジェットの偏向をもたらすことが好ましい。このような場合、もちろん、最も高いインパルスのジェットへのアクチュエータジェットの一部の作用がない場合にはバーナーが一般に水平に向いた炎を送り出し、アクチュエータジェット（最も高い運動量の主ジェット上に、上部から下部へと作用する）が主ジェットに作用する場合には、後者が、上で説明したように、下方向に向けられて（インパルスの比に応じて連続的に）より低いインパルスの第２ジェット（この場合、燃料）をそれとともに追いやり、バーナーの炎の下に置かれた加熱されるべき装入物へと向けて、水平な位置から傾斜した位置へと通過し得る炎を形成するように、最も高いインパルスのジェット（又はジェットの列）は、一般には、より低いインパルスのジェットの上方にあるであろう。主ジェットの何れかの側で９０゜（又は０゜と１８０゜との間の任意の他の角度）を為しているアクチュエータジェットを、図７Ａに描かれた上記アクチュエータジェットに（即ち、図７Ｃにおける１２３のレベルにおいて水平に、Ａ−Ａに垂直に）加えることにより、加熱されるべき装入物上で炎を左から右又は右から左へと動かして、加熱されるべき全表面を実質的にカバーすることが可能となる。
【０１１３】
本発明によると、アクチュエータジェットは、主ジェットと０より大きな角度を形成する。これらジェットを導く２つのチャネルには、容積の理由から、通常、同軸の供給システムによって供給がされている（平行なチャネル−図７参照）。
【０１１４】
本発明は、以下、鉄若しくは非鉄金属、ガラス製造、セメント製造用の固体材料の装入物などの、金属装入物又は溶解され及び／又は高温へと導かれ、その後、後者において保持される必要がある他のあらゆる装入物、又は、逆に、液浴から乾燥されるべき装入物を加熱するのに役立つバーナーの場合について説明されるであろう。
【０１１５】
特には、本発明を、例えば以下のようにして、電気アーク炉における鋼の処理用の道具について使用することが可能である：この種の道具は、特には精錬の始動時に、金属を加熱し、それを融解するために使用される炎（通常、亜音速）を一般に備えている。この炎は、本出願で説明されているように、バーナーの本体の方向を変化させる大型の機械的手段を必要とすることなしに装入物一面にこの炎を動かすことを可能とすべく、その方向及び／又はその軸角度を変化させるアクチュエータジェットを有した各主ジェット（酸化剤、燃料、プレミクス）又は少なくとも１つの主ジェットを備え付けることによって、変更可能な方向を有し得る。これら道具には、しばしば、粉末炭を射出するための槍（lances）が設けられ、この粉末炭は、一般に槍中の媒介ガスを用いて射出される。第２ジェット、例えば粉末炭を「押し出す」ガスと同一のガス、を射出するためのダクトにこの槍を備え付けることによって、射出された燃料のジェットと炎との迅速な合流を促進するか又はこのジェットを炎から遠ざけるために、粉末炭（又は噴霧された気体の燃料オイル）のジェットの方向を（全ての流体についてはジェットの軸角度も）変化させることを可能とする。
【０１１６】
以下の例は、装入物の精錬方法における、本発明に係るバーナーによる、金属等の装入物への熱移動の制御に関する。
【０１１７】
アルミニウムを精錬するための炉には、一般に、金属が完全に溶融した（液体）際の金属のフロートライン上に配置され、炉の精錬槽（bassin de fusion）を取り囲んだ１以上の側壁上に、１以上のバーナーが備え付けられている。炎の軸は、炎が水平であるときには、このフロートラインに対して１０及び１００ｃｍの間、好ましくは４０及び８０ｃｍの間の高さに配置される。
【０１１８】
例１：炉内の固体材料の場合：
本発明に係るバーナーは、炎の入射角を変更可能とするために使用される。（用語「入射角」は、水平面に対する炎の角度を意味すると理解されるべきである）。入射角がゼロであるときは、炎は水平である。入射角が非ゼロであるときは、炎は、水平面から傾斜して、炉の精錬槽の炉床へと向けられている。
【０１１９】
上記バーナーは流体の各ジェットを炉の室内へと射出するが、この種の射出器は、炎の所望の偏向を得るために、より高いインパルスの流体（酸化剤又は燃料）がより低いインパルスのそれと相互作用し得るときには、より高いインパルスの流体、空気／気体燃料バーナー又は酸素／気体燃料バーナーの場合には典型的には酸化剤、についてのみ使用され得る。
【０１２０】
アルミニウム精錬サイクルの最初の部分では、金属が殆んど固体状態で存在するときには、炎の方向は、後者が非ゼロの入射角（炎の軸が５゜及び７５゜の間、好ましくは２５゜及び４５゜の間）を有するように調整される。この調整は、（図１０を用いて説明するように）バーナーからの熱移動をかなり増大させ、従って、精錬時間を減少させることを可能とする。
【０１２１】
固体金属のブロックの殆んどが融解されたときには、ゼロの入射角を有するように炎の方向が調整される。炎は、従って、液体金属のフロートラインに平行である。この調整は、装入物へとエネルギーを移動させることを継続して金属の精錬を完了するか、又は、既に融解された金属の加熱、結果として炎による酸化又は燃焼生成物を制限することによってそれを精製することを可能とする。
【０１２２】
上述した炎の両極端の位置（明瞭な入射 incidence franche 又はゼロの入射角）の間において、炎の入射角が５゜及び３０゜の間、好ましくは１０゜及び２５゜の間である中間的で静的な設定をサイクルの最初の部分で採用して、炎による炉の装入物のカバレッジ（炎の浴上への射影表面）と熱移動の強度との間のトレードオフを達成することも可能である。図１２は、装入物に対する炎の両極端の位置を描いている。
【０１２３】
図１２Ａは、金属浴上に位置した２つの炎を生成する２つの本発明に係るバーナーが備え付けられたアルミニウム精錬炉の上面図である。炉の煙道は、炎によって生成された煙道ガスを排出するために使用される。
【０１２４】
図１２Ｂ及び１２Ｃは、炎のレベルにおける同じ炉の側面図を表している。
【０１２５】
図１２Ｂでは、好ましくは金属浴中に固体金属がまだ存在しているときに、炎が水平面に対して角度αだけ傾いており、図１２Ｃでは、炎がゼロの入射角（α＝０）に位置している。
【０１２６】
炎の両極端の位置（明瞭な入射及びゼロの入射角）の間で、炎の入射角をサイクルの第１部分において周期的に変化させることも可能である。例えば、炉のオペレータは、入射角を０゜及び４５゜の間で変化させた後、０゜に戻すことができる。
【０１２７】
好ましくは、バーナーは、バーナーの制御比、即ち主及びアクチュエータジェットのインパルスの比、結果として浴上への炎の入射角を周期的に変調させることを可能とする制御モジュールを用いて駆動されるであろう。制御モジュールからの制御シグナルは、０．０５Ｈｚから１００Ｈｚまでで変更可能な周波数のサイン波、三角波、四角波などであり、好ましくは０．１から１０Ｈｚの周波数の三角波である。炎の位置を周期的に変化させることにより、炉の内部における熱移動が均一にされるため、固体要素はより迅速に融解される。
【０１２８】
例２：装入物への均一なエネルギー移動の創成：
本発明に係るバーナーは、図１３に描かれているように、水平面内における炎の向きを、各バーナーの制御比に応じて要求があり次第変化させ得るようにして定めるために使用される。
【０１２９】
各流体ジェットは、本発明に係るバーナーを通じて炉の室内へと射出されるが、同一の水平面内又は互いに非常に近い（１から２ジェット直径未満だけ離れた）複数の水平面内に位置したジェットについては、周縁ジェットが他のジェットと相互作用し得るときには、これら射出器を周縁ジェットとしてのみ使用することが可能である。
【０１３０】
水平面での方向の変動は、各種ジェットに２つの横からのアクチュエータジェットを備え付けるか又は各々の周縁の主ジェットに単一のアクチュエータジェットを備え付けるかの何れによっても左右両方向に達成可能であり、水平面内の方向であるが互いに逆の方向に主ジェットを作動することが可能となる。ゼロの制御比においては、炎が図１３中のバーナーのＸ−Ｘ’軸に対して自然に（右へと又は左へと）偏向されるようにして主射出器を片寄らせ、その後、制御システムの制御比を次第に増加させる（即ち、軸Ｘ−Ｘ’上の非ゼロの制御比を有したジェットを得る）ことによって炎の配向を変化させることも可能である。
【０１３１】
変更可能な炎の配向を有した１以上のバーナーの使用は、水平面内での炎の移動によって装入物のカバレッジを増加させることを可能とする。
【０１３２】
（上で使用された表現「制御比」は、流体ジェットのインパルスが単純にバルブの口径を変化させることにより制御可能であり、他の全ての条件が等しいときバルブの口径の増加がジェットの流速の増加に比例するならば、アクチュエータジェット及び主ジェットの流速の比であると定義される）。
【０１３３】
バーナーの制御比がゼロであるときは、炎の配向はバーナーの自然軸内に位置し、炎は装入物の一部分をカバーする。制御比の１つが非ゼロであるときには、炎の位置は偏向され、炎は装入物の他の部分をカバーする。
【０１３４】
図１３は、装入物上における炎の水平面内での移動の例を示している；各々の主ジェット１３０、１３２（酸化剤又は燃料）には、アクチュエータジェット１３１、１３３が設けられている；図１３Ａでは、ジェット１３０の制御比ＣＲはゼロであり、即ち、チャネル１３１中には流体が射出されない；他方、ジェット１３２の制御比ＣＲは正であり、これは、図１３Ａにおいて１３３が下部から上部へと作用するため、アクチュエータジェット１３３が主ジェット１３２を図中上方へと、即ち、バーナーのＸ−Ｘ’軸に対して左側へと偏向させることを意味する。
【０１３５】
図１３Ｂでは、２つの主ジェット１３０及び１３２の制御比はゼロであり（ＣＲ＝０）、それゆえ、作用するアクチュエータジェットがなく、炎は軸Ｘ−Ｘ’上を伝播する。
【０１３６】
図１３Ｃでは、図１３Ａとは違って、ジェット１３０及びジェットの制御比ＣＲは正であり、図中下方（上から見て右）への炎の偏向を引き起こし、主ジェット１３２及びアクチュエータジェット１３３は、ゼロの制御比（ジェット１３３なし）を有している。
【０１３７】
このように、各々のバーナーは装入物のより広い部分をカバーすることができ、熱移動の均一性を促進して、もし耐火性物質（例えば、再利用された又は精錬中に金属の酸化により形成されつつあるアルミナを素材とする残留物）が浴中に含まれているならば、起こり得る熱点（points chauds）の形成を制限すること、及び、全体としての熱移動を促進し、一定のパワーでの精錬プロセスを加速するか又は一定の精錬時間でのエネルギー消費を減少させ得るようにすることを可能とする。
【０１３８】
例３：装入物上において入射角を変更可能であり、装入物を横方向に掃射する炎。
【０１３９】
例４：閉ループ制御：
本発明のこの典型的な態様は、例えば、炉に設置された異なった型のセンサ、特には、熱流束、温度、又は、ことによると化学組成のセンサ（例えばＴＤＬ型レーザーダイオード）によって与えられる炉の異なった作動パラメータに応じて、炎の水平及び垂直の両方の移動を制御することを可能とする。
【０１４０】
−センサが、測定装置であって、装入物への熱移動又はアルミニウム浴の酸化の像を得ることを可能とし、この情報は上述したように動作ジェットからの流速に作用することによって装入物への移動を減少又は増加させることを可能とする測定装置である制御ループ。
【０１４１】
−浴の少なくとも一部が液体状態で存在しているときに浴の温度の測定に基づいて炎の位置を制御するためのループ。浴温が、アルミニウムについては例えば６５０℃と７５０℃との間である値Ｔｃ以下である限り、炎は浴上への非ゼロの入射角を保持して熱の移動を最大化しなければならない。装入物の酸化のリスクを制限するため、Ｔｃが近づくにつれて炎が浴から隔離されることが次第に認められ、目標値に到達すると益々そうである。炎の入射角は、その後、その目標値において、温度を保持するように制御される。
【０１４２】
−熱流速の測定に基づいて炎の位置を制御するためのループ：
この熱流速は、必要であれば、炉の炉床に垂直な同一の母線上の２つの異なった深さにおいて浴中に浸された２つの熱電対間で読み取られた温度差を通じて評価され得る。
【０１４３】
熱流速は、炉の炉床を通じて、その中での温度差を測定することにより計算された熱移動から導き出すことも可能である。耐火性物質からなる炉床のより高い抵抗が与えられると、有意な温度勾配を得ることがより容易となる。
【０１４４】
熱流速は、例えば精錬室の天盤に置かれたフロー計により追跡することも可能である。実際には、他の全ては等しいままで、天盤によって知覚されフロー計により観察された任意の流速の減少は、少なくとも部分的には、装入物に伝導される熱流速の増大に対応するであろう（装入物へ伝導される熱流速（又は壁面におけるロス）の絶対的な値には、それに対応する信号の時間に対する傾向と比較してより低い関心しかもたれない）。
【０１４５】
装入物の精錬は、装入物上への明瞭な入射を有した炎から始まり、装入物へと伝達されるフラックスが高いままである間は、この入射角が保持される。このフラックスが減少し、装入物の温度上昇及びその熱吸収能の減少を現すと、酸化又は装入物の加熱のリスクを制限するために、炎は次第に持ち上げられて、浴から隔離される。
【０１４６】
炉を離れつつあるか又は炉の煙道ガスの多岐管の前、浴上、入射する炎とアルミニウム浴との間等の炉の内部に存在する、ＣＯなどのアルミニウム浴の酸化を明らかにする１以上の種の検出のための煙道ガスの組成の測定に基づいて、炎の位置を制御するためのループ：
ａ．煙道ガスの組成は、抽出後における分析（慣用的な分析器、ＴＤＬなど）又は、その場での吸収（レーザーダイオード又は他の手段）若しくは電気化学的プローブによって、それ自体で知られている仕方で測定され得る。
【０１４７】
ｂ．精錬は、装入物上への明瞭な入射を有した炎から始まり、装入物の酸化のトレーサが安定で小さな値である限り、この入射角は保持される。酸化のトレーサの濃度が増加すると、トレーサの濃度、つまり装入物の酸化を制限するために、上述したようにアクチュエータジェットの媒介を通じて主ジェットに作用することにより、炎は次第に持ち上げられて、浴から隔離される。
【０１４８】
ｃ．更には、炎の位置は、酸化トレーサの濃度の設定値に到達した後、正確な設定値を保持するように調節され得る。実際には、越えられない濃度閾値を設定して、それに到達するように炎の入射角を永続的に調節することも可能である。
【０１４９】
なお、装入物が少なくとも部分的に冷たい固体からなる全ての場合において、炎は、明瞭な入射で装入物上へと配向され得る。なぜなら、温度が穏当に保持される限り、アルミニウムについては例えば６００℃より低く保持される限り、酸化の速度も遅いままだからである。装入物が主に液体となると、使用される制御が重要となり、金属の温度上昇及びその酸化を回避する。アルミニウム以外の物質の加熱、例えばガラス浴の加熱などへの本発明の適用については、それ自体で当業者によく知られている物質ごとに異なった温度及び基準について、同一の制御原理が適用される。
【０１５０】
例５：排出の制御：
バーナー又は産業用の炉床からの窒素酸化物の排出を低減するための全ての主たる技術は、流体又は炎の流れの局所的な性質を使用して、それらの生成を制限している。特には、それらは、温度、又は試薬（燃料、酸素）の濃度、又は炎及び／又は燃焼生成物中における試薬の滞留時間を減少させることを目的とする。これら技術の１つは、試薬の温度若しくは濃度を減少させるか又は滞留時間を減少させるために、試薬又は炎中の煙道ガスを十分に飛沫同伴することにある。このために、バーナーは、高速（強インパルス）で且つ炎の良い安定化と両立する煙道ガスの飛沫同伴又は再循環の最大速度を得るのに十分なほど離された燃料及び／又は酸化剤のジェットを得るべく寸法を定められている。安定化限界は、炭化水素についての一酸化炭素等の、燃焼生成物中の燃焼残渣の出現において検出される。ある条件では、排出を減少させるために特に好ましい「フレイムレス」燃焼レジームを達成することが可能である。
【０１５１】
この技法及びそれを使用する燃焼技術の限界は、煙道ガスの飛沫同伴の速度がバーナーの寸法及び作用条件によって定められることである。結果として、排出に関する性能特性は、これら条件からのずれがあるときだけでなく、燃料が変えられたり、炉又は炉床に特有のフローが炎の性質に有意に寄与するときには直ちに、非常に重大に悪化し得る。
【０１５２】
本発明は、作用中において、炎の性質、特には煙道ガスの再循環速度を適合させることを可能とし、あらゆる状況で、汚染物質の排出を最小化し、最終的にはバーナーの性能特性を最適化することを可能とする。
【０１５３】
例６：炉床中に置かれた射出器を備えたプレミクスバーナー。
【０１５４】
上述したアクチュエータジェットは、作用中において、流体の主ジェット（又はいくつかのジェット）の軸角度を変更するために使用される。この場合、主ジェットは、燃料及び酸化剤の気体プレミクスである。ジェットの軸角度は後者による環境媒体の飛沫同伴のレベルの目安となり、それは、ジェットの軸と、ジェットと環境媒体との間の境界に接した直線との間の角度によって測定され得る。（この境界は、ジェット中において射出された流体の濃度がゼロとなる場所として定義され得る）。
【０１５５】
ジェットの軸角度は、アクチュエータジェットの流速と合成ジェットの全体の流速との間の比によって制御される。この制御比がゼロのときには、排出レベルＮ１が測定される（図１５）。この制御比は、実際には、上述したジェットのインパルスの比である。
【０１５６】
制御パラメータは、その後、ジェット中の煙道ガスの飛沫同伴を増加させて射出された燃料混合物を希釈すべく増加させられる。この希釈は、一方では温度の減少を、他方では炎中の試薬の濃度の減少をもたらすであろう。ＮＯxの排出は、従って、減少してレベルＮ２に到達するであろう（図１５）。制御パラメータの値が更に増加させられると、温度と試薬の濃度とが低すぎて炎の良い安定化を保証できなくなる：その後、燃焼残渣が燃焼生成物中に現れるのが見られる。窒素酸化物の排出は、その後レベルＮ３となり、燃焼残渣の排出は、過度に高いレベルＩ３となる。制御パラメータは、その後減少させられて、排出に関する最適レベルＮ０及びＩ０（図１５におけるＮＯx及び燃焼残渣曲線の交点）を得る。この最適値は、手動で（受動制御）、又は、好ましくはアクティブ制御装置によって得られうる。この装置は、少なくとも１つの射出器に、窒素酸化物及び燃焼残渣の排出量を測定するためのセンサ、上述した制御論理を使用する論理コントローラ、並びに、主ジェット及びアクチュエータジェットの流速を制御するためのユニットを含んでいる。論理コントローラは、窒素酸化物及び燃焼残渣の排出量を最小化する制御パラメータの値を決定する。最適化されるべきパラメータの数が２以上であるときは、アクティブ制御が必須となる。例えば、煙道ガスによる炎の希釈の速度を増大させることにより汚染物質の排出を最小化することと、装入物に向けた炎の傾斜によって装入物への移動を最大化することとを同時に望むことが可能である。
【０１５７】
例６：非プレミクス燃焼を有したバーナー
燃焼技術が非プレミクス型であるならば、制御は、燃料、酸化剤又はその両方について、例５と類似の仕方で、非実体的に実行され得る。
【０１５８】
必要であれば、ジェット（発散性の燃料及び酸化剤ジェット）の軸角度（環境媒体の飛沫同伴）及び偏向の効果が組み合わされて、特には炎の希釈の衝撃を増加させ、排出量の減少を最大化する。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
・酸化剤若しくは燃料又は酸化剤−燃料プレミクスの第１ジェットを主流出開口へと向けるための流路と、
・第２ジェットの射出のための少なくとも１つの第２ダクトと
を具備し、
・前記少なくとも１つの第２ダクトは、前記主開口の上流に位置した第２開口を通じて前記流路上へと開いており、対応する前記第２ジェットと前記第１ジェットとの間の相互作用位置において、前記対応する第２ジェットの軸と前記第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θが、０゜以上且つ９０゜未満、好ましくは０゜から８０゜、より好ましくは０゜から４５゜であるように、前記流路に対して位置を定められており、
・前記少なくとも１つの第２開口は、前記主開口から、第１開口の断面積ｓの平方根の１０倍以下の距離Ｌ、好ましくはＬ≦５×√ｓ、また好ましくはＬ≦３×√ｓだけ離間している
バーナーであって、
・前記バーナーは、各々の対応する第２ジェットのインパルスを制御する手段を備え、
前記バーナーは、少なくとも１つの対応する第２ジェットのインパルスを変化させることにより炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とすることを特徴とするバーナー。
【請求項２】
前記制御手段は、各々の対応する第２ジェットの前記インパルスと前記第１ジェットのインパルスとの間の比を制御する請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
対応する第２開口の上流での前記第１ジェットの軸に対する前記バーナーからの前記流出口における炎の角度を変更可能とすべく、前記対応する第２開口のレベルにおいて前記第１ジェット及び前記第２ジェットの軸が交差又は略交差するように、前記流路に対して位置を定められている少なくとも１つの第２ダクトを具備した請求項１又は２に記載のバーナー。
【請求項４】
２つの対応する第２開口が第１ジェットの軸に垂直な同一の平面上に位置し、これら２つの対応する第２開口のレベルにおいて前記対応する第２ジェットの軸が前記第１流体ジェットの軸と交差又は略交差するように、前記流路に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを具備した請求項３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記２つの対応する第２開口は、前記２つの開口のレベルにおいて前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり、前記第１ジェットのこの軸の両側に配置されている請求項４に記載のバーナー。
【請求項６】
前記２つの対応する第２開口のレベルにおける前記第１ジェットの軸と前記２つの対応する第２開口の１つとにより定義される平面は、前記第１ジェットの軸と前記２つの対応する第２開口の他の１つとにより定義される平面と垂直である請求項４に記載のバーナー。
【請求項７】
４つの対応する第２開口が前記第１ジェットの軸に垂直な同一の平面上にあり、これら４つの第２開口のレベルにおいて前記対応する第２ジェットの軸が前記第１ジェットの軸と交差又は略交差しており、これら対応する第２開口のうち２つが第１平面上で前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり且つこの軸の両側に位置し、対応する第２開口の他の２つが第２平面内で前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり且つこの軸の両側に位置するようにして、前記流路に対して位置を定められた少なくとも４つの第２ダクトを具備した請求項４乃至６の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項８】
少なくとも１つの第２ダクトは、その軸の周りにおける流体の合成ジェットの回転を生成、保持又は強化して、これにより前記バーナーの前記流出口において前記炎の前記軸角度を変化させることを可能とするために、前記対応する第２開口のレベルにおいて流体の前記対応する第２ジェットの軸が流体の前記第１ジェットの軸と実質的には同一平面上にないように、前記流路に対して位置を定められている請求項１乃至７の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項９】
前記対応する第２ジェットの軸が前記第１ジェットの軸と実質的には同一平面上になく、前記対応する第２ジェットが前記第１ジェットの軸の周りの回転と同一の方向に向けられているように、前記流路に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを具備した請求項８に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記２つの対応する第２開口は、前記第１開口の軸の両側に配置されている請求項９に記載のバーナー。
【請求項１１】
少なくとも１つの第２ダクトは、対応する前記第２開口のレベルにおいて前記第２ダクトが厚みｅ及び高さｌを有し、前記高さｌは前記厚みｅの０．５倍以上であり、好ましくは０．５×ｅと５×ｅとの間であるように、前記流路に対して位置を定められている請求項１乃至１０の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１２】
第１流体ジェットのインパルスと第２流体ジェットのインパルスとの比を制御するための手段を具備した請求項１乃至１１の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１３】
前記流路の少なくとも一部分がその内部に配置された物質のブロックを具備し、前記主開口は前記ブロックの外面又は表面の１つの上に配置されている請求項１乃至１２の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１４】
前記第１及び／又は第２ジェットのインパルスを制御するための手段を具備した請求項１乃至１３の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１５】
前記流路の端に置かれた耐火性ポートと、前記耐火性ポート内に配置された第２開口を通じて前記流路上へと開いている少なくとも１つの第２ダクトとを具備した請求項１乃至１４の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１６】
炎を用いて装入物を加熱する方法であって、前記炎は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載のバーナーを使用することにより生成される方法。
【請求項１７】
前記炎の方向及び／又は軸角度が、第１ジェットを少なくとも１つの第２ジェットと相互作用させることによって変化させられる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１ジェットは、酸化剤、又は燃料、又は酸化剤及び燃料のプレミクスを含有したジェットである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記装入物の表面の少なくとも一部を掃射するために、前記炎の前記方向が変化させられる請求項１６乃至１８の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記装入物の表面の少なくとも一部を掃射するために、少なくとも２つの交差平面内で前記炎の前記方向が変化させられる請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１相では前記炎が装填物へと向けられ、第２相では前記炎が前記装入物に実質的に平行に向けられる請求項１６乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【請求項１】
・酸化剤若しくは燃料又は酸化剤−燃料プレミクスの第１ジェットを主流出開口へと向けるための流路と、
・第２ジェットの射出のための少なくとも１つの第２ダクトと
を具備し、
・前記少なくとも１つの第２ダクトは、前記主開口の上流に位置した第２開口を通じて前記流路上へと開いており、対応する前記第２ジェットと前記第１ジェットとの間の相互作用位置において、前記対応する第２ジェットの軸と前記第１ジェットの軸に垂直な平面との間の角度θが、０゜以上且つ９０゜未満、好ましくは０゜から８０゜、より好ましくは０゜から４５゜であるように、前記流路に対して位置を定められており、
・前記少なくとも１つの第２開口は、前記主開口から、第１開口の断面積ｓの平方根の１０倍以下の距離Ｌ、好ましくはＬ≦５×√ｓ、また好ましくはＬ≦３×√ｓだけ離間している
バーナーであって、
・前記バーナーは、各々の対応する第２ジェットのインパルスを制御する手段を備え、
前記バーナーは、少なくとも１つの対応する第２ジェットのインパルスを変化させることにより炎の方向及び／又は軸角度を変化させることを可能とすることを特徴とするバーナー。
【請求項２】
前記制御手段は、各々の対応する第２ジェットの前記インパルスと前記第１ジェットのインパルスとの間の比を制御する請求項１に記載のバーナー。
【請求項３】
対応する第２開口の上流での前記第１ジェットの軸に対する前記バーナーからの前記流出口における炎の角度を変更可能とすべく、前記対応する第２開口のレベルにおいて前記第１ジェット及び前記第２ジェットの軸が交差又は略交差するように、前記流路に対して位置を定められている少なくとも１つの第２ダクトを具備した請求項１又は２に記載のバーナー。
【請求項４】
２つの対応する第２開口が第１ジェットの軸に垂直な同一の平面上に位置し、これら２つの対応する第２開口のレベルにおいて前記対応する第２ジェットの軸が前記第１流体ジェットの軸と交差又は略交差するように、前記流路に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを具備した請求項３に記載のバーナー。
【請求項５】
前記２つの対応する第２開口は、前記２つの開口のレベルにおいて前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり、前記第１ジェットのこの軸の両側に配置されている請求項４に記載のバーナー。
【請求項６】
前記２つの対応する第２開口のレベルにおける前記第１ジェットの軸と前記２つの対応する第２開口の１つとにより定義される平面は、前記第１ジェットの軸と前記２つの対応する第２開口の他の１つとにより定義される平面と垂直である請求項４に記載のバーナー。
【請求項７】
４つの対応する第２開口が前記第１ジェットの軸に垂直な同一の平面上にあり、これら４つの第２開口のレベルにおいて前記対応する第２ジェットの軸が前記第１ジェットの軸と交差又は略交差しており、これら対応する第２開口のうち２つが第１平面上で前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり且つこの軸の両側に位置し、対応する第２開口の他の２つが第２平面内で前記第１ジェットの軸と同一平面上にあり且つこの軸の両側に位置するようにして、前記流路に対して位置を定められた少なくとも４つの第２ダクトを具備した請求項４乃至６の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項８】
少なくとも１つの第２ダクトは、その軸の周りにおける流体の合成ジェットの回転を生成、保持又は強化して、これにより前記バーナーの前記流出口において前記炎の前記軸角度を変化させることを可能とするために、前記対応する第２開口のレベルにおいて流体の前記対応する第２ジェットの軸が流体の前記第１ジェットの軸と実質的には同一平面上にないように、前記流路に対して位置を定められている請求項１乃至７の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項９】
前記対応する第２ジェットの軸が前記第１ジェットの軸と実質的には同一平面上になく、前記対応する第２ジェットが前記第１ジェットの軸の周りの回転と同一の方向に向けられているように、前記流路に対して位置を定められた少なくとも２つの第２ダクトを具備した請求項８に記載のバーナー。
【請求項１０】
前記２つの対応する第２開口は、前記第１開口の軸の両側に配置されている請求項９に記載のバーナー。
【請求項１１】
少なくとも１つの第２ダクトは、対応する前記第２開口のレベルにおいて前記第２ダクトが厚みｅ及び高さｌを有し、前記高さｌは前記厚みｅの０．５倍以上であり、好ましくは０．５×ｅと５×ｅとの間であるように、前記流路に対して位置を定められている請求項１乃至１０の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１２】
第１流体ジェットのインパルスと第２流体ジェットのインパルスとの比を制御するための手段を具備した請求項１乃至１１の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１３】
前記流路の少なくとも一部分がその内部に配置された物質のブロックを具備し、前記主開口は前記ブロックの外面又は表面の１つの上に配置されている請求項１乃至１２の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１４】
前記第１及び／又は第２ジェットのインパルスを制御するための手段を具備した請求項１乃至１３の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１５】
前記流路の端に置かれた耐火性ポートと、前記耐火性ポート内に配置された第２開口を通じて前記流路上へと開いている少なくとも１つの第２ダクトとを具備した請求項１乃至１４の何れか１項に記載のバーナー。
【請求項１６】
炎を用いて装入物を加熱する方法であって、前記炎は、請求項１乃至１５の何れか１項に記載のバーナーを使用することにより生成される方法。
【請求項１７】
前記炎の方向及び／又は軸角度が、第１ジェットを少なくとも１つの第２ジェットと相互作用させることによって変化させられる請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１ジェットは、酸化剤、又は燃料、又は酸化剤及び燃料のプレミクスを含有したジェットである請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記装入物の表面の少なくとも一部を掃射するために、前記炎の前記方向が変化させられる請求項１６乃至１８の何れか１項に記載の方法。
【請求項２０】
前記装入物の表面の少なくとも一部を掃射するために、少なくとも２つの交差平面内で前記炎の前記方向が変化させられる請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
第１相では前記炎が装填物へと向けられ、第２相では前記炎が前記装入物に実質的に平行に向けられる請求項１６乃至２０の何れか１項に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図５Ｃ】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図１１】
【図１２Ａ】
【図１２Ｂ】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公表番号】特表２００９−５４３０１２（Ｐ２００９−５４３０１２Ａ）
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５１７３６２（Ｐ２００９−５１７３６２）
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／０５１５９８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３９０８
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５９１０３６５７２）レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード (438)
【出願人】（５００１７４６６１）サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− (54)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００７／０５１５９８
【国際公開番号】ＷＯ２００８／００３９０８
【国際公開日】平成２０年１月１０日（２００８．１．１０）
【出願人】（５９１０３６５７２）レール・リキード−ソシエテ・アノニム・プール・レテュード・エ・レクスプロワタシオン・デ・プロセデ・ジョルジュ・クロード (438)
【出願人】（５００１７４６６１）サントル・ナショナル・ドゥ・ラ・レシェルシュ・サイエンティフィーク−セ・エン・エール・エス− (54)
【Ｆターム（参考）】
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