JPH0774686B2 - 燃料ノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バーナにおいて燃料ガ
スを噴射する燃料ノズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、火炎形状可変型バーナとして、図
４，５に示すものが知られている。これらのバーナのう
ち図４のバーナ３０は、燃料供給管３１に接続された筒
状の燃料ノズル３２と、この燃料ノズル３２を囲む空気
ノズル３３とからなり、空気ノズル３３は内側の第１空
気ノズル部３４と該第１空気ノズル部３４の外側に位置
する第２空気ノズル部３５とで構成され、これら空気ノ
ズル部３４，３５は隔壁３６によって分離され、配分弁
３７によって第１空気ノズル部３４と第２空気ノズル部
３５に供給する空気量を適宜調整できるようにしてあ
る。

【０００３】このバーナ３０では、燃料供給管３１より
供給された燃料ガス３８が燃料ノズル３２より噴射され
る。一方、空気ノズル３３に供給された燃焼空気３９
は、配分弁３７の開度に応じて第１空気ノズル部３４と
第２空気ノズル部３５に分配される。そして、燃料ノズ
ル３２より噴射された燃料ガス３８は、まず第１空気ノ
ズル部３４より噴射された燃焼空気（一次空気）３９１
と混合拡散燃焼され、その火炎（図示せず）の先端側す
なわち下流側で第２空気ノズル部３５より噴射された燃
焼空気（二次空気）３９２と混合拡散燃焼される。した
がって、配分弁３７により一次空気３９１の量を多くす
れば火炎は短炎となり、二次空気３９２の量を多くすれ
ば長炎となる。

【０００４】次に、図５のバーナ４０は、燃料ノズル４
１を二重構造として内側に第１燃料ノズル部４２、外側
に第２燃料ノズル部４３を形成し、第２燃料ノズル部４
３の噴射孔４４を斜め外方に方向づけ、これらのノズル
４２，４３に供給する燃料供給量が配分弁４５によって
調整できるようにしてある。また、空気ノズル４６は燃
料ノズル４１を囲っており、内側の第１空気ノズル部４
７と該第１空気ノズル部４７の外側に位置する第２空気
ノズル部４８が形成されている。

【０００５】このバーナ４０では、燃料供給路４９に供
給された燃料ガス５０は、配分弁４５の開度に応じて第
１燃料ノズル部４２と第２燃料ノズル部４３に分配さ
れ、第１燃料ノズル部４２より噴射された燃料ガス５０
１は軸方向に真っすぐ噴射され、第２燃料ノズル部４３
より噴射された燃料ガス５０２は斜め外方に向かって噴
射される。一方、空気ノズル４６に供給された空気５１
は、第１空気ノズル部４７と第２空気ノズル部４８より
噴射される。そして、第２燃料ノズル部４３より噴射さ
れた燃料ガス５０２は第１，２空気ノズル部４７，４８
より噴射された空気５１とバーナ４０の近くで混合拡散
燃焼され、第１燃料ノズル部４２より噴射された燃料ガ
ス５０１は火炎の先端側で燃焼される。したがって、第
１燃料ノズル部４２より噴射される燃料ガス５０１を多
くすれば小口径の長炎となり、第２燃料ノズル部４３の
より噴射される燃料ガス５０２を多くすれば大口径の短
炎となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
バーナ３０では、燃料ノズル３２の構成は簡単である
が、空気ノズル３３の内部を第１空気ノズル部３４と第
２空気ノズル部３５に分割する隔壁３６が必要で、構造
が複雑となり、製造コストが高くなるという問題があ
る。一方、後者のノズルでは、空気ノズルを分割する隔
壁は不要であるが、配分弁４５により一方の燃料ノズル
部を閉鎖して他方の燃料ノズル部だけから燃料ガス５０
を噴射すると、燃焼空気５１の予熱温度（５００℃以
上）や炉内の輻射熱によって閉鎖された燃料ノズル部に
残留している燃料ガスが炭化したり、これによってバー
ナ４０が焼損するという問題がある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するためになされたもので、燃料ノズルを、筒状体の
前部と後部をそれぞれ内方に突設して環状の前壁と後壁
を設けるとともに上記前壁に複数の第１燃料噴射孔を設
けた外筒と、この外筒に燃料ガスを供給する燃料供給路
と、上記外筒内にこれと同軸上に収容され、後端部を上
記後壁に固定し、前端部と上記前壁との間に燃料流路を
形成した内筒と、上記内筒にシール部材を介して進退自
在に挿入したシャフトに、複数の第２燃料噴射孔を有す
るフランジを介して上記内筒の前端部に向かって延びる
スリーブを外装し、上記スリーブに上記燃料流路を介し
て内筒より外方に突出しかつ上記第１燃料噴射孔に対向
するシール部を設けた切換弁とで構成したものである。

【０００８】上記第１燃料噴射孔は斜め外方に向かって
形成し、上記第２燃料噴射孔はシャフトの軸方向に形成
するのが好ましい。また、上記第１燃料噴射孔の孔径と
第２燃料噴射孔の孔径が異なるようにしてもよい。

【０００９】

【作用】上記構成からなる燃料ノズルでは、シャフトを
進退することによりスリーブとシール部が燃料流路を前
後に移動する。そして、シャフトが最も前進した位置に
おいて、スリーブは内筒の前端部と離間して燃料流路を
開放し、シール部は外筒前壁の第１燃料噴射孔をシール
する。したがって、燃料供給管より供給された燃料ガス
は、燃料流路を介して第２燃焼燃料噴射孔より噴射され
る。シャフトが最も後退した位置において、スリーブは
内筒の前端部に当接して燃料流路を閉鎖し、シール部は
第１燃料噴射孔を開放する。したがって、燃料ガス供給
管より供給された燃料ガスは、第１燃料噴射孔より噴射
される。シャフトが最も前進した位置と後退した位置の
間にある場合、燃料流路と第１燃料噴射孔がともに開放
され、燃料流路の開度に応じた量の燃料が第１燃料噴射
孔と第２燃料噴射孔より噴射される。

【００１０】上記第１燃料噴射孔が斜め外方に向かって
形成し、第２燃料噴射孔がシャフト軸方向に形成されて
いる場合、第１燃料噴射孔より噴射された燃料ガスはノ
ズルの近傍で外方に広がり、第２燃料噴射孔より噴射さ
れた燃料ガスはシャフト軸方向に沿って真っすぐ進行す
る。したがって、燃料ノズルの周囲に燃焼空気ノズルを
配置すれば、これらのノズルから噴射された燃料と燃焼
空気がノズルの近傍で混合拡散燃焼する。そして、第２
燃料噴射孔を閉鎖すれば、第１燃料噴射孔より斜めに噴
射された燃料ガスがノズルの近傍で燃料空気と混合拡散
燃料され、火炎は大口径の短炎となる。一方、第１燃料
噴射孔を閉鎖すれば、第２燃料噴射孔より噴射された燃
料はシャフト軸方向に真っすぐ進行し、その先端部で混
合拡散燃焼されるので、火炎は小口径の長炎となる。

【００１１】第１燃料噴射孔と第２燃料噴射孔の孔径を
違えたものでは、燃料の性質、例えば発熱量、圧力に応
じて大口径の第１燃料噴射孔と小口径の第２燃料噴射孔
を適宜使い分けることができる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例に
ついて説明する。図１，２は本発明にかかる燃料ノズル
１を示し、円筒体からなる外筒２の前部と後部にはそれ
ぞれ外周壁３を内方に突出してリング状の前壁４および
後壁５を設け、これにより前部開口部６と後部開口部７
が形成されており、上記前壁４には斜め外方に向かう第
１燃料噴射孔８が所定間隔ごとに形成されている。ま
た、外筒２の外周部には燃料ガス供給管１０が接続され
ている。

【００１３】内筒１１は前端部を外方に突出してリング
状のストッパ壁１２を設けた円筒体で、上記外筒２の内
部にこれと同軸上に収容され、後端部が上記後壁５に固
定されており、上記ストッパ壁１２と前壁４との間に所
定長さの燃料流路１３が形成されている。

【００１４】切換弁１４は、シャフト１５と、このシャ
フト１５の先端部を外方に突設し、上記開口部６とほぼ
同一の外径を有するリング状のフランジ部１６と、この
フランジ部１６の外周端部を後方に延設したスリーブ１
７と、このスリーブ１７の後部外周面を外方に突設した
リング状のシール部１８とからなり、上記フランジ部１
６には第１燃料噴射孔８よりも大径の第２燃料噴射孔１
９が所定間隔ごとに形成されている。この切換弁１４
は、後壁５の開口部７を介して内筒１１にシャフト１４
を挿入し、スリーブ１７の後端を内筒１１の先端部に設
けたストッパ壁１２に対向させ、シール部１８を燃料流
路１３に位置させ、図１に示すように、スリーブ１７の
後端がストッパ壁１２に当接した後退位置と、図２に示
すように、シール部１８が第１燃料噴射孔８を閉鎖した
前進位置との間を進退できるようにしてある。なお、シ
ャフト１５と開口部７の間はシール部材９によってシー
ルされている。また、シャフト１５と内筒１１との間に
適宜シール部材や軸受部材を設けてもよい。

【００１５】上記構成の燃料ノズル１では、切換弁１４
が図１に示す後退位置にある場合、シール部１８が前壁
４から離間し、スリーブ１７の後端がストッパ壁１２に
当接して燃料流路１３を閉鎖している。したがって、燃
料ガス供給管１０より供給された燃料ガス２０は、外筒
２と内筒１１の間に形成された環状空間を前方に移動
し、ストッパ壁１８の外側を通過して第１燃料噴射孔８
より斜め外方に噴出される。また、切換弁１４が図２に
示す前進位置にある場合、スリーブ１７がストッパ壁１
２から離れて燃料流路１３を開放し、シール部１８が前
壁４の後面に当接して第１燃料噴射孔８を閉鎖する。し
たがって、供給された燃料ガス２０は、燃料流路１３を
介してスリーブ１７の内側空間に搬送され、第２燃料噴
射孔１９を介して真っすぐ軸方向に噴射される。さら
に、切換弁１４が前進位置と後端位置の中間に位置する
場合、燃料流路１３と第１燃料噴射孔８が共に開放さ
れ、燃料流路１３の開度に応じて第１燃料噴射孔８と第
２燃料噴射孔１９から燃料ガス２０が噴射される。

【００１６】次に、上記燃料ノズル１を組み込んだバー
ナについて図３を参照して説明する。このバーナ２１
は、本体２２の中央部に上記燃料ノズル１を有し、燃料
ノズル１の周囲に空気ノズル２３が配置されている。空
気ノズル２３の前部には燃料ノズル１の周囲に第１空気
噴射孔２４が形成され、その外側に周方向に沿って第２
空気噴射孔２５が所定間隔ごとに設けてあり、本体２２
の後部に空気供給管２６が接続されている。

【００１７】上記構成のバーナ２１では、空気供給管２
６より空気ノズル２３に供給された燃焼空気２７は第１
空気噴射孔２４と第２空気噴射孔２５より噴射され、燃
料ノズル１より噴射される燃料ガス２０と混合されて燃
焼される。そして、燃料ノズル１の切換弁１４が前進位
置にある場合、燃料ノズル１の第２燃料噴射孔１９から
軸方向に噴射された燃料ガス２０は、まず第１空気噴射
孔２４より噴射された燃焼空気２７と拡散混合されて燃
焼され、その火炎先端側で第２空気噴射孔２５より噴射
された燃焼空気２７と拡散混合されて燃焼され、火炎は
小口径の長炎２８となる。一方、切換弁１４が後退位置
にある場合、燃料ノズル１の第１燃料噴射孔８から斜め
外方に噴射された燃料ガス２０は、第１空気噴射孔２４
より噴射された燃焼空気２７と拡散混合しながら外方に
広がり、その周囲を流れる第２空気噴射孔２５から噴射
された空気２７と拡散混合されて燃焼される。したがっ
て、バーナ２１の近傍で燃料ガス２０と燃焼空気２７の
混合および燃焼が行われるために、火炎は大口径の短炎
２９となる。また、切換弁１４が前進位置と後退位置の
中間にある場合、燃料ガス２０は第１燃料噴射孔８と第
２燃料噴射孔１９から噴射され、それぞれの噴射孔８，
１９から噴射される燃料ガス２０の量に応じて火炎形状
が調整される。

【００１８】なお、上記実施例では、第２燃料噴射孔１
９を第１燃料噴射孔８よりも大径としたが、これに限ら
ず、第１燃料噴射孔８を第２燃料噴射孔１９よりも大径
にしてもよいし、両者を同径にしてもよい。また、燃料
の種類によって第１燃料噴射孔８と第２燃料噴射孔１９
を使い分けるようにしてもよい。この場合、燃料の性
質、例えば発熱量、圧力に応じて大口径の燃料噴射孔と
小口径の燃料噴射孔を適宜選択する。

【００１９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
かかる燃料ノズルによれば、この燃料ノズルを使用した
バーナでは空気ノズルを隔壁によって分割せずとも火炎
形状を変化させることができるので、バーナ自体の構造
が簡単になる。また、シール部とスリーブを切換弁の前
部に設け、これらによって第１燃料噴射孔と燃料流路を
それぞれ開閉するようにしているので、一方の燃料噴射
孔のみを使用する場合でも、他方の燃料流路に燃料ガス
が残留せず、この残留燃料の炭化による問題もない。さ
らに、第１燃料噴射孔と第２燃料噴射孔の径を違えるこ
とによって異なる種類の燃料ガスを燃焼することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 切換弁が前進位置にある燃料ノズルの断面図
である。

【図２】 切換弁が後退位置にある燃料ノズルの断面図
である。

【図３】 本発明にかかる燃料ノズルを備えたバーナの
断面図である。

【図４】 従来のバーナの断面図である。

【図５】 従来の他のバーナの断面図である。

【符号の説明】

１…燃料ノズル、２…外筒、４…前壁、５…後壁、６，
７…開口部、８…第１燃料噴射孔、１０…燃料供給管、
１１…内筒、１２…ストッパ壁、１３…燃料流路、１４
…切換弁、１５…シャフト、１６…フランジ部、１７…
スリーブ、１８…シール部、１９…第２燃料噴射孔、２
０…燃料ガス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状体の前部と後部をそれぞれ内方に突
   設して環状の前壁と後壁を設けるとともに上記前壁に複
   数の第１燃料噴射孔を設けた外筒と、 この外筒に燃料ガスを供給する燃料供給路と、 上記外筒内にこれと同軸上に収容され、後端部を上記後
   壁に固定し、前端部と上記前壁との間に燃料流路を形成
   した内筒と、 上記内筒にシール部材を介して進退自在に挿入したシャ
   フトに、複数の第２燃料噴射孔を有するフランジを介し
   て上記内筒の前端部に向かって延びるスリーブを外装
   し、上記スリーブに上記燃料流路を介して内筒より外方
   に突出しかつ上記第１燃料噴射孔に対向するシール部を
   設けた切換弁と、を備えたことを特徴とする燃料ノズ
   ル。
2. 【請求項２】 上記第１燃料噴射孔が斜め外方に向かっ
   て形成され、上記第２燃料噴射孔がシャフトの軸方向に
   形成されていることを特徴とする請求項１の燃料ノズ
   ル。
3. 【請求項３】 上記第１燃料噴射孔の孔径と第２燃料噴
   射孔の孔径が異なることを特徴とする請求項１，２のい
   ずれかの燃料ノズル。