JP3942847B2 - 噴霧ノズル - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は噴霧ノズルに関し、特に、燃料ポンプから圧送されてきた燃料の一部を燃焼装置の燃焼部に向けて噴霧し、残りの燃料を燃料ポンプの上流側の合流部へ戻すようにした燃料供給装置に用いられる噴霧ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油などの液体燃料を用いる燃焼装置は、燃料を燃焼させる燃焼部に向けて、噴霧ノズルから燃料を噴霧する燃料供給装置を備えている。
【０００３】
図１７は一般的な燃料供給装置の概略構成を示す図である。
燃料供給装置１００は、燃料タンク１０１と噴霧ノズル１０２とをつなぐ燃料送り管１０３を有しており、この燃料送り管１０３の途中には燃料ポンプ１０４が設けられている。噴霧ノズル１０２からは、燃料ポンプ１０４より上流側の燃料送り管１０３に合流する燃料戻り管１０５が設けられていて、その途中には戻り弁１０６が設けられている。
【０００４】
燃料供給装置１００では、燃料ポンプ１０４が燃料タンク１０１からの燃料を一定の流量ＱＴで燃料送り管１０３から噴霧ノズル１０２に導入し、噴霧ノズル１０２はその導入された燃料の一部を噴霧する。その際、噴霧されなかった残りの燃料は、燃料戻り管１０５を介して燃料ポンプ１０４の上流側の合流部へ戻される。ここで、燃料ポンプ１０４から圧送される燃料の流量ＱＴは一定であるので、燃料戻り管１０５の戻り弁１０６が戻りの燃料の流量ＱＢを制御することにより、その流量差である流量ＱＮが噴霧ノズル１０２から噴霧され、燃焼装置の燃焼量が調整されることになる。
【０００５】
このような燃料供給装置に用いられる噴霧ノズルは、例えば、特開平７−２１７８７０号公報に示されているように、微細な螺旋溝が形成された円錐状スリット部を有し、燃料ポンプから圧送されてきた燃料がその円錐状スリット部を通過することによって霧状になり、その一部が噴霧ノズルの先端開口部を介して燃焼部へ渦巻き状に噴霧され、燃焼に供されない残りの燃料は円錐状スリット部の軸線位置に設けられた戻り流路を通って戻されるようにされている。
【０００６】
このような噴霧ノズルでは、噴霧量を少なくしようとした場合、戻りの量を増やすことになるが、戻りの量が多くなると、先端開口部の内側の圧力が低下し、この圧力が大気圧を下回った場合には、先端開口部から噴霧ノズル内部に空気が巻き込まれてしまう現象が起こる。
【０００７】
噴霧ノズル内部に空気が巻き込まれると、その空気は燃料とともに戻され、それが燃料供給装置の燃料ポンプに達すると、燃料ポンプの圧縮能力が極端に低下し、噴霧ノズルに導入される燃料の圧力が落ち込む。その結果、噴霧流量が急激に低下して、空燃比が限界値を下回って失火してしまうことがある。
【０００８】
このような空気巻き込み現象に対して、特開平５−２２３２４４号公報に、噴霧ノズルの軸線に沿って進退する噴霧通路調整ロッドを設け、噴霧量が少ない場合に噴霧通路調整ロッドの先端を先端開口部に移動して、その中央を塞ぐことにより、噴霧される燃料の渦巻き中心からの空気の巻き込みを抑制する噴霧ノズルが提案されている。
【０００９】
このような噴霧ノズルの場合、噴霧通路調整ロッドは、噴霧ノズルから噴霧する噴霧量に応じて、駆動モータなどを用いて進退駆動される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空気巻き込み対策として、噴霧ノズルにこのような噴霧通路調整ロッドとその噴霧通路調整ロッドを駆動する駆動機構を備えたことにより、噴霧ノズル自体が大型化し、複雑化してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造を有し、かつ、外部からの空気の混入を防止して燃料を安定して噴霧することのできる噴霧ノズルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、一定流量で送られてきた液体燃料の一部を噴霧して燃焼に供されない残りの燃料を戻すようにし、戻す量を制御することで噴霧量を制御する噴霧ノズルにおいて、ノズル本体の先端に設けられて前記液体燃料が噴霧される先端開口部の噴霧通路の大きさを前記液体燃料の送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差の変化によって変化させる噴霧通路調整手段を備え、前記噴霧通路調整手段は、前記先端開口部の中心を通る軸線上にて前記先端開口部から離れる方向に付勢された状態で進退可能に配置され、噴霧通路側先端から後端に向かって戻りの燃料を通過させる通路が形成され、前記噴霧通路側先端が前記先端開口部に対して接離することで前記噴霧通路の大きさを変化させる噴霧通路調整ロッドと、前記噴霧通路調整ロッドの前記後端の側に前記噴霧通路調整ロッドを通過してきた戻りの燃料による前記戻り側の圧力を受け、前記噴霧通路調整ロッドが配置されている側とは反対の側に前記送り側の圧力を受け、前記圧力差に応じて前記噴霧通路調整ロッドを前記先端開口部に接近する方向に付勢するピストンとを有していることを特徴とする噴霧ノズルが提供される。
【００１３】
このような噴霧ノズルによれば、液体燃料の噴霧量を多くするときは、戻り量を減らし、噴霧量を少なくするときは、戻り量を増やすように制御するが、戻り量を減らしたときには送り側と戻り側との圧力差が小さく、戻り量を増やしたときには送り側と戻り側との圧力差が大きくなる。ピストンがこの圧力差の変化をもとにして噴霧通路調整ロッドを先端開口部に対して接離させることで先端開口部の噴霧通路の大きさを、噴霧量を多くするときは大きく、噴霧量を少なくするときは小さくなるよう変化させるようにした。これにより、噴霧量が少ないときに先端開口部の噴霧通路の大きさが小さくなるため、外部から空気が巻き込まれる通路が形成されなくなる。供給される液体燃料の送り側と戻り側との圧力を利用することで、特別な駆動機構部などが必要なく、外部からの空気混入のない噴霧ノズルが実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００１５】
噴霧ノズル１０には、筒状のノズル本体１１の一端の内側に、ノズル本体１１の軸線上に先端開口部１２を有するノズル先端部材１３が設けられている。ノズル本体１１の他端には、ノズル本体１１の軸線上に送り側圧力導入通路１４ａが設けられた燃料流路管１４が螺嵌されている。
【００１６】
燃料流路管１４は、送り側圧力導入通路１４ａと平行に設けられた燃料導入流路１４ｂおよび燃料戻り流路１４ｃを有しており、さらに、燃料導入流路１４ｂは送り側圧力導入通路１４ａとも連通するように構成されている。
【００１７】
燃料流路管１４とノズル先端部材１３との間には、ノズル本体１１の軸線上に貫通孔１５ａを有するスリット部材１５が、燃料流路管１４に嵌入された状態で配置されている。スリット部材１５は、ノズル先端部材１３の内壁面と同じ傾斜を有する接面部を有し、その接面部には、燃料導入流路１４ｂから導入されてくる燃料を通過させ、霧状にして先端開口部１２に送るスリットを有している。このスリットは、軸線方向から見て螺旋状に並んで配置されている。さらに、スリット部材１５の側壁には、開口部１５ｂが設けられていて、貫通孔１５ａと燃料戻り流路１４ｃとが連通するようになっている。
【００１８】
また、スリット部材１５の貫通孔１５ａには、その内壁を軸線方向に摺動するピストン１７が配置されており、送り側圧力導入通路１４ａと連通する面に送り側の圧力を受け、貫通孔１５ａと連通する面に戻り側の圧力を受けるようにしている。
【００１９】
さらに、貫通孔１５ａには、ノズル本体１１の軸線上を進退可能に設けられた噴霧通路調整ロッド１８が内挿され、この噴霧通路調整ロッド１８は、ばね１６によって常にピストン１７に当接するよう付勢されている。噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、ノズル先端部材１３の先端開口部１２より細く形成されている。
【００２０】
図２はスリット部材によって案内される部分の噴霧通路調整ロッドの断面図である。
噴霧通路調整ロッド１８のスリット部材１５によって案内される部分は、その外周面に軸線方向に延びる溝１８ｂが複数、図示の例では４本設けられていている。この溝１８ｂは燃焼に供されない燃料を燃料ポンプの上流側の合流部へ戻すための戻り流路を形成している。
【００２１】
上記構成の噴霧ノズル１０において、一定流量で導入された燃料は、燃料導入流路１４ｂからノズル先端部材１３方向に送られる。そして、燃料がスリット部材１５とノズル先端部材１３との接面部に到達すると、その燃料は、スリット部材１５の先端の円錐面に螺旋状に配置されたスリットを通過し、通過した燃料の一部が先端開口部１２から渦巻き状に噴霧される。ここで、先端開口部１２から噴霧されなかった残りの燃料は、噴霧通路調整ロッド１８に設けられている溝１８ｂ、噴霧通路調整ロッド１８と貫通孔１５ａとの間の隙間、そして開口部１５ｂを経由して燃料戻り流路１４ｃに戻される。
【００２２】
ここで、噴霧量が多いときは、送り側の圧力と霧状になった燃料の圧力との圧力差が小さいので、ピストン１７はばね１６の付勢力によって図の右側に位置し、これによって、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは先端開口部１２の内側に待避している。
【００２３】
また、噴霧量を少なくする場合には、燃料供給装置の戻り弁が、噴霧ノズル１０から戻される燃料の流量が多くなるよう制御される。
図３は噴霧量が少ない場合の噴霧ノズルの断面図、図４は噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【００２４】
噴霧ノズル１０の噴霧量が少ない場合、噴霧ノズル１０から戻される燃料の流量が多くなるので、燃料戻り流路１４ｃの圧力は低くなり、送り側圧力導入通路１４ａの圧力との圧力差は大きくなる。これにより、ピストン１７はばね１６の付勢力に抗して先端開口部１２方向に押される。その結果、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、先端開口部１２に進入する。噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、ノズル先端部材１３の先端開口部１２より細く形成されているので、噴霧される燃料が通過するだけの隙間が形成されることになる。
【００２５】
この状態の噴霧ノズル１０に、燃料導入流路１４ｂから燃料が導入されると、燃料は、スリット部材１５のスリットを通過して、先端開口部１２とこれに進入している先端１８ａとの隙間から渦巻き状に噴霧される。
【００２６】
このとき、先端開口部１２では、先端１８ａの進入によって、渦巻き中心が塞がれるので、先端開口部１２からの空気の巻き込みが防止される。したがって、噴霧量が少ない場合であっても安定した燃料供給を行うことができる。
【００２７】
図５は燃料戻り流路から戻される燃料の圧力と流量との関係を示す図である。図５において、Ｐ1は噴霧ノズル１０に導入される燃料の送り側圧力、Ｐ2は噴霧ノズル１０から戻される燃料の戻り側圧力をそれぞれ示している。さらに、ＱTは噴霧ノズル１０に導入される燃料の総流量、ＱN1は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避している状態での噴霧流量、ＱN2は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２に進入している状態での噴霧流量、ＱB1は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避している状態での戻り流量、ＱB2は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２に進入している状態での戻り流量をそれぞれ示している。また、ΔＰ１およびΔＰ２は、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差を示している。
【００２８】
噴霧ノズル１０において、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差が小さい状態では、ΔＰ１になるまでは、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避した状態であり、噴霧ノズル１０から噴霧される量は噴霧流量ＱN1で変化する。また、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差が大きくなってΔＰ２より大きくなる範囲では、先端１８ａが先端開口部１２に進入した状態であり、噴霧ノズル１０から噴霧される量は噴霧流量ＱN2に沿って変化する。
【００２９】
差圧がΔＰ１とΔＰ２との間の範囲では、先端１８ａが先端開口部１２に進入し始めている状態であり、この範囲で噴霧される量は、噴霧流量ＱN1と噴霧流量ＱN2との間で連続的に変化する。すなわち、先端開口部１２の噴霧通路が大きい状態と空気巻き込み分の通路をなくした小さい状態との切り換わり領域を示している。
【００３０】
したがって、噴霧ノズル１０では、圧力差に応じた先端１８ａの位置変化によって、先端開口部１２への進入状態を調節し、広範囲の噴霧量の噴霧において空気の混入を防止し、安定した燃料供給を行うことができるようになる。
【００３１】
次に第２の実施の形態について説明する。
図６は噴霧量が多い場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図７は噴霧量が少ない場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００３２】
この第２の実施の形態の噴霧ノズル１０ａは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０における噴霧通路調整ロッド１８とピストン１７とが一体となった噴霧通路調整ロッド１９を有しており、その他の構成は第１の実施の形態の噴霧ノズル１０と同じである。
【００３３】
本形態の噴霧ノズル１０ａによれば、噴霧ノズル１０ａを構成する部品点数が減り、コストの低下を図ることができるようになる。
次に第３の実施の形態について説明する。
【００３４】
図８は噴霧量が多い場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図９は噴霧量が少ない場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００３５】
この第３の実施の形態の噴霧ノズル１０ｂは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０における先端開口部１２より大きな外径で、先端開口部１２の内壁面に当接可能に形成されて、先端近傍の側面から先端２０ａに貫通する穴２０ｃが設けられた噴霧通路調整ロッド２０を有している。その他の構成は第１の実施の形態の噴霧ノズル１０と同じである。なお、軸線方向の穴２０ｃに連通する側面からの穴は、図示の例では１つであるが、好ましくは、周囲から霧状の燃料が導入されるよう複数設けるのがよい。
【００３６】
図１０は第３の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。噴霧通路調整ロッド２０の先端２０ａが、先端開口部１２の内側に当接する場合、噴霧通路調整ロッド２０の穴２０ｃと先端開口部１２との位置が重なるように構成されている。
【００３７】
以上の構成の噴霧ノズル１０ｂにおいて、噴霧量が少ない場合は、送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差が大きいので、噴霧通路調整ロッド２０の先端２０ａが先端開口部１２の内壁面に当接され、スリット部材１５に螺旋状に配置されたスリットを通過した霧状の燃料は、穴２０ｃを通って先端開口部１２から噴霧される。このとき、スリットを通過した燃料は、小さな穴２０ｃから噴霧されることにより、空気の巻き込みが生じる空間的な余地がなく、したがって、噴霧量が少ないときの空気の巻き込みが防止されるようになる。
【００３８】
次に第４の実施の形態について説明する。
図１１は噴霧量が多い場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図１２は噴霧量が少ない場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図１３は第４の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【００３９】
この第４の実施の形態の噴霧ノズル１０ｃは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０に比べて、先端部分２１ａが先端開口部１２の内径より大きな外径を有し、先端開口部１２の内壁面と同じ傾斜を有する截頭円錐状に形成され、その円錐面には霧状の燃料を通過させる複数のスリットを形成している点で異なる。
【００４０】
第４の実施の形態の噴霧ノズル１０ｃでは、噴霧通路調整ロッド２１は、スリット部材１５に遊嵌されていて、その内壁面との間の隙間が戻り流路を形成している。
【００４１】
噴霧量が少なく、噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａが、先端開口部１２の内壁面に当接された状態では、スリット部材１５に形成された螺旋状のスリットを通ってきた燃料は、一部が噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａに形成されたスリットを通って先端開口部１２から噴霧され、残りが噴霧通路調整ロッド２１とスリット部材１５の内壁面との間の隙間を介して戻されるようになる。
【００４２】
図１４は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第１のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。この図において、噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａのスリット２１ｃとともにスリット部材１５に設けられているスリット１５ｃも示している。
【００４３】
この第１のスリット形状によれば、噴霧通路調整ロッド２１の先端部分２１ａの円錐面には、４本のスリット２１ｃがスリット部材１５に設けられているスリット１５ｃの螺旋方向と同じ方向に螺旋状に設けられている。これにより、スリット部材１５のスリット１５ｃを通ってきた燃料は、同じ方向でスリット２１ｃに入るため、同じ旋回流で先端開口部１２から噴霧される。
【００４４】
図１５は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第２のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
第２のスリット形状は、噴霧通路調整ロッド２１の先端部分２１ａの円錐面に形成したスリット２１ｃをスリット１５ｃの螺旋方向と逆方向になるようにしている。したがって、スリット１５ｃを出た燃料の旋回流は逆転してスリット２１ｃに入り、スリット２１ｃの旋回方向に沿った旋回流で先端開口部１２から噴霧される。
【００４５】
図１６は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第３のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
第３のスリット形状は、スリット２１ｃを円錐面に噴霧通路調整ロッド２１の軸線に向かってまっすぐな方向に形成している。これにより、スリット１５ｃを出て旋回していた燃料はスリット２１ｃに入り、このスリット２１ｃから噴霧通路調整ロッド２１の軸線に向かって四方からまっすぐ噴射され、軸線位置で衝突された燃料が先端開口部１２から分散して噴霧される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ノズル本体の先端に設けられて前記液体燃料が噴霧される先端開口部の噴霧通路の大きさを前記液体燃料の送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差の変化によって変化させる構成にした。これにより、噴霧量が少ないときに先端開口部の噴霧通路の大きさを送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差で小さくできるので、特別な駆動機構部などを必要とすることなく、外部からの空気混入のない噴霧ノズルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図２】スリット部材によって案内される部分の噴霧通路調整ロッドの断面図である。
【図３】噴霧量が少ない場合の噴霧ノズルの断面図である。
【図４】噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図５】燃料戻り流路から戻される燃料の圧力と流量との関係を示す図である。
【図６】噴霧量が多い場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図７】噴霧量が少ない場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図８】噴霧量が多い場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図９】噴霧量が少ない場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図１１】噴霧量が多い場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１２】噴霧量が少ない場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図１４】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第１のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１５】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第２のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１６】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第３のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１７】一般的な燃料供給装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 噴霧ノズル
１１ ノズル本体
１２ 先端開口部
１３ ノズル先端部材
１４ 燃料流路管
１４ａ 送り側圧力導入通路
１４ｂ 燃料導入流路
１４ｃ 燃料戻り流路
１５ スリット部材
１５ａ 貫通孔
１５ｂ 開口部
１５ｃ スリット
１６ ばね
１７ ピストン
１８，１９，２０，２１ 噴霧通路調整ロッド
１８ａ，２０ａ，２１ａ 先端
１８ｂ 溝
２０ｃ 穴
２１ｃ スリット
【発明の属する技術分野】
本発明は噴霧ノズルに関し、特に、燃料ポンプから圧送されてきた燃料の一部を燃焼装置の燃焼部に向けて噴霧し、残りの燃料を燃料ポンプの上流側の合流部へ戻すようにした燃料供給装置に用いられる噴霧ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油などの液体燃料を用いる燃焼装置は、燃料を燃焼させる燃焼部に向けて、噴霧ノズルから燃料を噴霧する燃料供給装置を備えている。
【０００３】
図１７は一般的な燃料供給装置の概略構成を示す図である。
燃料供給装置１００は、燃料タンク１０１と噴霧ノズル１０２とをつなぐ燃料送り管１０３を有しており、この燃料送り管１０３の途中には燃料ポンプ１０４が設けられている。噴霧ノズル１０２からは、燃料ポンプ１０４より上流側の燃料送り管１０３に合流する燃料戻り管１０５が設けられていて、その途中には戻り弁１０６が設けられている。
【０００４】
燃料供給装置１００では、燃料ポンプ１０４が燃料タンク１０１からの燃料を一定の流量ＱＴで燃料送り管１０３から噴霧ノズル１０２に導入し、噴霧ノズル１０２はその導入された燃料の一部を噴霧する。その際、噴霧されなかった残りの燃料は、燃料戻り管１０５を介して燃料ポンプ１０４の上流側の合流部へ戻される。ここで、燃料ポンプ１０４から圧送される燃料の流量ＱＴは一定であるので、燃料戻り管１０５の戻り弁１０６が戻りの燃料の流量ＱＢを制御することにより、その流量差である流量ＱＮが噴霧ノズル１０２から噴霧され、燃焼装置の燃焼量が調整されることになる。
【０００５】
このような燃料供給装置に用いられる噴霧ノズルは、例えば、特開平７−２１７８７０号公報に示されているように、微細な螺旋溝が形成された円錐状スリット部を有し、燃料ポンプから圧送されてきた燃料がその円錐状スリット部を通過することによって霧状になり、その一部が噴霧ノズルの先端開口部を介して燃焼部へ渦巻き状に噴霧され、燃焼に供されない残りの燃料は円錐状スリット部の軸線位置に設けられた戻り流路を通って戻されるようにされている。
【０００６】
このような噴霧ノズルでは、噴霧量を少なくしようとした場合、戻りの量を増やすことになるが、戻りの量が多くなると、先端開口部の内側の圧力が低下し、この圧力が大気圧を下回った場合には、先端開口部から噴霧ノズル内部に空気が巻き込まれてしまう現象が起こる。
【０００７】
噴霧ノズル内部に空気が巻き込まれると、その空気は燃料とともに戻され、それが燃料供給装置の燃料ポンプに達すると、燃料ポンプの圧縮能力が極端に低下し、噴霧ノズルに導入される燃料の圧力が落ち込む。その結果、噴霧流量が急激に低下して、空燃比が限界値を下回って失火してしまうことがある。
【０００８】
このような空気巻き込み現象に対して、特開平５−２２３２４４号公報に、噴霧ノズルの軸線に沿って進退する噴霧通路調整ロッドを設け、噴霧量が少ない場合に噴霧通路調整ロッドの先端を先端開口部に移動して、その中央を塞ぐことにより、噴霧される燃料の渦巻き中心からの空気の巻き込みを抑制する噴霧ノズルが提案されている。
【０００９】
このような噴霧ノズルの場合、噴霧通路調整ロッドは、噴霧ノズルから噴霧する噴霧量に応じて、駆動モータなどを用いて進退駆動される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、空気巻き込み対策として、噴霧ノズルにこのような噴霧通路調整ロッドとその噴霧通路調整ロッドを駆動する駆動機構を備えたことにより、噴霧ノズル自体が大型化し、複雑化してしまうという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造を有し、かつ、外部からの空気の混入を防止して燃料を安定して噴霧することのできる噴霧ノズルを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、一定流量で送られてきた液体燃料の一部を噴霧して燃焼に供されない残りの燃料を戻すようにし、戻す量を制御することで噴霧量を制御する噴霧ノズルにおいて、ノズル本体の先端に設けられて前記液体燃料が噴霧される先端開口部の噴霧通路の大きさを前記液体燃料の送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差の変化によって変化させる噴霧通路調整手段を備え、前記噴霧通路調整手段は、前記先端開口部の中心を通る軸線上にて前記先端開口部から離れる方向に付勢された状態で進退可能に配置され、噴霧通路側先端から後端に向かって戻りの燃料を通過させる通路が形成され、前記噴霧通路側先端が前記先端開口部に対して接離することで前記噴霧通路の大きさを変化させる噴霧通路調整ロッドと、前記噴霧通路調整ロッドの前記後端の側に前記噴霧通路調整ロッドを通過してきた戻りの燃料による前記戻り側の圧力を受け、前記噴霧通路調整ロッドが配置されている側とは反対の側に前記送り側の圧力を受け、前記圧力差に応じて前記噴霧通路調整ロッドを前記先端開口部に接近する方向に付勢するピストンとを有していることを特徴とする噴霧ノズルが提供される。
【００１３】
このような噴霧ノズルによれば、液体燃料の噴霧量を多くするときは、戻り量を減らし、噴霧量を少なくするときは、戻り量を増やすように制御するが、戻り量を減らしたときには送り側と戻り側との圧力差が小さく、戻り量を増やしたときには送り側と戻り側との圧力差が大きくなる。ピストンがこの圧力差の変化をもとにして噴霧通路調整ロッドを先端開口部に対して接離させることで先端開口部の噴霧通路の大きさを、噴霧量を多くするときは大きく、噴霧量を少なくするときは小さくなるよう変化させるようにした。これにより、噴霧量が少ないときに先端開口部の噴霧通路の大きさが小さくなるため、外部から空気が巻き込まれる通路が形成されなくなる。供給される液体燃料の送り側と戻り側との圧力を利用することで、特別な駆動機構部などが必要なく、外部からの空気混入のない噴霧ノズルが実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は第１の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００１５】
噴霧ノズル１０には、筒状のノズル本体１１の一端の内側に、ノズル本体１１の軸線上に先端開口部１２を有するノズル先端部材１３が設けられている。ノズル本体１１の他端には、ノズル本体１１の軸線上に送り側圧力導入通路１４ａが設けられた燃料流路管１４が螺嵌されている。
【００１６】
燃料流路管１４は、送り側圧力導入通路１４ａと平行に設けられた燃料導入流路１４ｂおよび燃料戻り流路１４ｃを有しており、さらに、燃料導入流路１４ｂは送り側圧力導入通路１４ａとも連通するように構成されている。
【００１７】
燃料流路管１４とノズル先端部材１３との間には、ノズル本体１１の軸線上に貫通孔１５ａを有するスリット部材１５が、燃料流路管１４に嵌入された状態で配置されている。スリット部材１５は、ノズル先端部材１３の内壁面と同じ傾斜を有する接面部を有し、その接面部には、燃料導入流路１４ｂから導入されてくる燃料を通過させ、霧状にして先端開口部１２に送るスリットを有している。このスリットは、軸線方向から見て螺旋状に並んで配置されている。さらに、スリット部材１５の側壁には、開口部１５ｂが設けられていて、貫通孔１５ａと燃料戻り流路１４ｃとが連通するようになっている。
【００１８】
また、スリット部材１５の貫通孔１５ａには、その内壁を軸線方向に摺動するピストン１７が配置されており、送り側圧力導入通路１４ａと連通する面に送り側の圧力を受け、貫通孔１５ａと連通する面に戻り側の圧力を受けるようにしている。
【００１９】
さらに、貫通孔１５ａには、ノズル本体１１の軸線上を進退可能に設けられた噴霧通路調整ロッド１８が内挿され、この噴霧通路調整ロッド１８は、ばね１６によって常にピストン１７に当接するよう付勢されている。噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、ノズル先端部材１３の先端開口部１２より細く形成されている。
【００２０】
図２はスリット部材によって案内される部分の噴霧通路調整ロッドの断面図である。
噴霧通路調整ロッド１８のスリット部材１５によって案内される部分は、その外周面に軸線方向に延びる溝１８ｂが複数、図示の例では４本設けられていている。この溝１８ｂは燃焼に供されない燃料を燃料ポンプの上流側の合流部へ戻すための戻り流路を形成している。
【００２１】
上記構成の噴霧ノズル１０において、一定流量で導入された燃料は、燃料導入流路１４ｂからノズル先端部材１３方向に送られる。そして、燃料がスリット部材１５とノズル先端部材１３との接面部に到達すると、その燃料は、スリット部材１５の先端の円錐面に螺旋状に配置されたスリットを通過し、通過した燃料の一部が先端開口部１２から渦巻き状に噴霧される。ここで、先端開口部１２から噴霧されなかった残りの燃料は、噴霧通路調整ロッド１８に設けられている溝１８ｂ、噴霧通路調整ロッド１８と貫通孔１５ａとの間の隙間、そして開口部１５ｂを経由して燃料戻り流路１４ｃに戻される。
【００２２】
ここで、噴霧量が多いときは、送り側の圧力と霧状になった燃料の圧力との圧力差が小さいので、ピストン１７はばね１６の付勢力によって図の右側に位置し、これによって、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは先端開口部１２の内側に待避している。
【００２３】
また、噴霧量を少なくする場合には、燃料供給装置の戻り弁が、噴霧ノズル１０から戻される燃料の流量が多くなるよう制御される。
図３は噴霧量が少ない場合の噴霧ノズルの断面図、図４は噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【００２４】
噴霧ノズル１０の噴霧量が少ない場合、噴霧ノズル１０から戻される燃料の流量が多くなるので、燃料戻り流路１４ｃの圧力は低くなり、送り側圧力導入通路１４ａの圧力との圧力差は大きくなる。これにより、ピストン１７はばね１６の付勢力に抗して先端開口部１２方向に押される。その結果、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、先端開口部１２に進入する。噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａは、ノズル先端部材１３の先端開口部１２より細く形成されているので、噴霧される燃料が通過するだけの隙間が形成されることになる。
【００２５】
この状態の噴霧ノズル１０に、燃料導入流路１４ｂから燃料が導入されると、燃料は、スリット部材１５のスリットを通過して、先端開口部１２とこれに進入している先端１８ａとの隙間から渦巻き状に噴霧される。
【００２６】
このとき、先端開口部１２では、先端１８ａの進入によって、渦巻き中心が塞がれるので、先端開口部１２からの空気の巻き込みが防止される。したがって、噴霧量が少ない場合であっても安定した燃料供給を行うことができる。
【００２７】
図５は燃料戻り流路から戻される燃料の圧力と流量との関係を示す図である。図５において、Ｐ1は噴霧ノズル１０に導入される燃料の送り側圧力、Ｐ2は噴霧ノズル１０から戻される燃料の戻り側圧力をそれぞれ示している。さらに、ＱTは噴霧ノズル１０に導入される燃料の総流量、ＱN1は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避している状態での噴霧流量、ＱN2は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２に進入している状態での噴霧流量、ＱB1は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避している状態での戻り流量、ＱB2は噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２に進入している状態での戻り流量をそれぞれ示している。また、ΔＰ１およびΔＰ２は、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差を示している。
【００２８】
噴霧ノズル１０において、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差が小さい状態では、ΔＰ１になるまでは、噴霧通路調整ロッド１８の先端１８ａが先端開口部１２から退避した状態であり、噴霧ノズル１０から噴霧される量は噴霧流量ＱN1で変化する。また、送り側圧力Ｐ1と戻り側圧力Ｐ2との圧力差が大きくなってΔＰ２より大きくなる範囲では、先端１８ａが先端開口部１２に進入した状態であり、噴霧ノズル１０から噴霧される量は噴霧流量ＱN2に沿って変化する。
【００２９】
差圧がΔＰ１とΔＰ２との間の範囲では、先端１８ａが先端開口部１２に進入し始めている状態であり、この範囲で噴霧される量は、噴霧流量ＱN1と噴霧流量ＱN2との間で連続的に変化する。すなわち、先端開口部１２の噴霧通路が大きい状態と空気巻き込み分の通路をなくした小さい状態との切り換わり領域を示している。
【００３０】
したがって、噴霧ノズル１０では、圧力差に応じた先端１８ａの位置変化によって、先端開口部１２への進入状態を調節し、広範囲の噴霧量の噴霧において空気の混入を防止し、安定した燃料供給を行うことができるようになる。
【００３１】
次に第２の実施の形態について説明する。
図６は噴霧量が多い場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図７は噴霧量が少ない場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００３２】
この第２の実施の形態の噴霧ノズル１０ａは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０における噴霧通路調整ロッド１８とピストン１７とが一体となった噴霧通路調整ロッド１９を有しており、その他の構成は第１の実施の形態の噴霧ノズル１０と同じである。
【００３３】
本形態の噴霧ノズル１０ａによれば、噴霧ノズル１０ａを構成する部品点数が減り、コストの低下を図ることができるようになる。
次に第３の実施の形態について説明する。
【００３４】
図８は噴霧量が多い場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図９は噴霧量が少ない場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【００３５】
この第３の実施の形態の噴霧ノズル１０ｂは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０における先端開口部１２より大きな外径で、先端開口部１２の内壁面に当接可能に形成されて、先端近傍の側面から先端２０ａに貫通する穴２０ｃが設けられた噴霧通路調整ロッド２０を有している。その他の構成は第１の実施の形態の噴霧ノズル１０と同じである。なお、軸線方向の穴２０ｃに連通する側面からの穴は、図示の例では１つであるが、好ましくは、周囲から霧状の燃料が導入されるよう複数設けるのがよい。
【００３６】
図１０は第３の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。噴霧通路調整ロッド２０の先端２０ａが、先端開口部１２の内側に当接する場合、噴霧通路調整ロッド２０の穴２０ｃと先端開口部１２との位置が重なるように構成されている。
【００３７】
以上の構成の噴霧ノズル１０ｂにおいて、噴霧量が少ない場合は、送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差が大きいので、噴霧通路調整ロッド２０の先端２０ａが先端開口部１２の内壁面に当接され、スリット部材１５に螺旋状に配置されたスリットを通過した霧状の燃料は、穴２０ｃを通って先端開口部１２から噴霧される。このとき、スリットを通過した燃料は、小さな穴２０ｃから噴霧されることにより、空気の巻き込みが生じる空間的な余地がなく、したがって、噴霧量が少ないときの空気の巻き込みが防止されるようになる。
【００３８】
次に第４の実施の形態について説明する。
図１１は噴霧量が多い場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図１２は噴霧量が少ない場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図、図１３は第４の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【００３９】
この第４の実施の形態の噴霧ノズル１０ｃは、第１の実施の形態の噴霧ノズル１０に比べて、先端部分２１ａが先端開口部１２の内径より大きな外径を有し、先端開口部１２の内壁面と同じ傾斜を有する截頭円錐状に形成され、その円錐面には霧状の燃料を通過させる複数のスリットを形成している点で異なる。
【００４０】
第４の実施の形態の噴霧ノズル１０ｃでは、噴霧通路調整ロッド２１は、スリット部材１５に遊嵌されていて、その内壁面との間の隙間が戻り流路を形成している。
【００４１】
噴霧量が少なく、噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａが、先端開口部１２の内壁面に当接された状態では、スリット部材１５に形成された螺旋状のスリットを通ってきた燃料は、一部が噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａに形成されたスリットを通って先端開口部１２から噴霧され、残りが噴霧通路調整ロッド２１とスリット部材１５の内壁面との間の隙間を介して戻されるようになる。
【００４２】
図１４は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第１のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。この図において、噴霧通路調整ロッド２１の先端２１ａのスリット２１ｃとともにスリット部材１５に設けられているスリット１５ｃも示している。
【００４３】
この第１のスリット形状によれば、噴霧通路調整ロッド２１の先端部分２１ａの円錐面には、４本のスリット２１ｃがスリット部材１５に設けられているスリット１５ｃの螺旋方向と同じ方向に螺旋状に設けられている。これにより、スリット部材１５のスリット１５ｃを通ってきた燃料は、同じ方向でスリット２１ｃに入るため、同じ旋回流で先端開口部１２から噴霧される。
【００４４】
図１５は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第２のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
第２のスリット形状は、噴霧通路調整ロッド２１の先端部分２１ａの円錐面に形成したスリット２１ｃをスリット１５ｃの螺旋方向と逆方向になるようにしている。したがって、スリット１５ｃを出た燃料の旋回流は逆転してスリット２１ｃに入り、スリット２１ｃの旋回方向に沿った旋回流で先端開口部１２から噴霧される。
【００４５】
図１６は噴霧通路調整ロッド先端に形成された第３のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
第３のスリット形状は、スリット２１ｃを円錐面に噴霧通路調整ロッド２１の軸線に向かってまっすぐな方向に形成している。これにより、スリット１５ｃを出て旋回していた燃料はスリット２１ｃに入り、このスリット２１ｃから噴霧通路調整ロッド２１の軸線に向かって四方からまっすぐ噴射され、軸線位置で衝突された燃料が先端開口部１２から分散して噴霧される。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ノズル本体の先端に設けられて前記液体燃料が噴霧される先端開口部の噴霧通路の大きさを前記液体燃料の送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差の変化によって変化させる構成にした。これにより、噴霧量が少ないときに先端開口部の噴霧通路の大きさを送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差で小さくできるので、特別な駆動機構部などを必要とすることなく、外部からの空気混入のない噴霧ノズルを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図２】スリット部材によって案内される部分の噴霧通路調整ロッドの断面図である。
【図３】噴霧量が少ない場合の噴霧ノズルの断面図である。
【図４】噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図５】燃料戻り流路から戻される燃料の圧力と流量との関係を示す図である。
【図６】噴霧量が多い場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図７】噴霧量が少ない場合での第２の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図８】噴霧量が多い場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図９】噴霧量が少ない場合での第３の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１０】第３の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図１１】噴霧量が多い場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１２】噴霧量が少ない場合での第４の実施の形態に係る噴霧ノズルの断面図である。
【図１３】第４の実施の形態に係る噴霧ノズル先端部の部分拡大断面図である。
【図１４】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第１のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１５】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第２のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１６】噴霧通路調整ロッド先端に形成された第３のスリット形状を示す噴霧ノズルの部分端面図である。
【図１７】一般的な燃料供給装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 噴霧ノズル
１１ ノズル本体
１２ 先端開口部
１３ ノズル先端部材
１４ 燃料流路管
１４ａ 送り側圧力導入通路
１４ｂ 燃料導入流路
１４ｃ 燃料戻り流路
１５ スリット部材
１５ａ 貫通孔
１５ｂ 開口部
１５ｃ スリット
１６ ばね
１７ ピストン
１８，１９，２０，２１ 噴霧通路調整ロッド
１８ａ，２０ａ，２１ａ 先端
１８ｂ 溝
２０ｃ 穴
２１ｃ スリット
Claims (8)
- 一定流量で送られてきた液体燃料の一部を噴霧して燃焼に供されない残りの燃料を戻すようにし、戻す量を制御することで噴霧量を制御する噴霧ノズルにおいて、
ノズル本体の先端に設けられて前記液体燃料が噴霧される先端開口部の噴霧通路の大きさを前記液体燃料の送り側の圧力と戻り側の圧力との圧力差の変化によって変化させる噴霧通路調整手段を備え、
前記噴霧通路調整手段は、前記先端開口部の中心を通る軸線上にて前記先端開口部から離れる方向に付勢された状態で進退可能に配置され、噴霧通路側先端から後端に向かって戻りの燃料を通過させる通路が形成され、前記噴霧通路側先端が前記先端開口部に対して接離することで前記噴霧通路の大きさを変化させる噴霧通路調整ロッドと、前記噴霧通路調整ロッドの前記後端の側に前記噴霧通路調整ロッドを通過してきた戻りの燃料による前記戻り側の圧力を受け、前記噴霧通路調整ロッドが配置されている側とは反対の側に前記送り側の圧力を受け、前記圧力差に応じて前記噴霧通路調整ロッドを前記先端開口部に接近する方向に付勢するピストンとを有していることを特徴とする噴霧ノズル。 - 前記噴霧通路調整ロッドは、外径が前記先端開口部の噴霧通路よりも細い先端部分を有し、前記先端開口部からの噴霧量が少ないときに、前記先端部分が前記噴霧通路内に進入することで前記噴霧通路の大きさを変化させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の噴霧ノズル。
- 前記噴霧通路調整ロッドは、軸線位置に前記噴霧通路よりも小さく形成された中央通路とこの中央通路に連通するように半径方向に開けられた導入孔とを有する先端部分を有し、前記先端開口部からの噴霧量が少ないときに、前記先端部分を前記先端開口部の内壁に当接させて噴霧する燃料を前記導入孔、前記中央通路および前記先端開口部の前記噴霧通路を介して噴霧させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の噴霧ノズル。
- 前記噴霧通路調整ロッドは、前記先端開口部の内壁と同じ傾きを持った斜面に大径部から小径部にわたって複数のスリットが形成された截頭円錐形状の先端部分を有し、前記先端開口部からの噴霧量が少ないときに、前記先端部分を前記先端開口部の内壁に当接させて噴霧する燃料を前記スリットおよび前記先端開口部の前記噴霧通路を介して噴霧させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の噴霧ノズル。
- 前記スリットは、前記先端部分の斜面に螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の噴霧ノズル。
- 前記スリットは、ノズル本体側に設けられて一定流量で送られてきた液体燃料を霧状にする本体側スリットの螺旋方向と逆向きに形成されていることを特徴とする請求項５記載の噴霧ノズル。
- 前記スリットは、ノズル本体側に設けられて一定流量で送られてきた液体燃料を霧状にする本体側スリットの螺旋方向と同じ向きに形成されていることを特徴とする請求項５記載の噴霧ノズル。
- 前記スリットは、延長線が前記軸線を通るように直線状に形成されていることを特徴とする請求項４記載の噴霧ノズル。
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