专利名称：石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴以及石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头的制作方法
技术领域：
本发明涉及切削成流体供给通路，可以定量供给气体、液体、粉体等流体的新式石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴以及具备该单孔喷嘴的热加工用燃烧器、和石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头以及具备该多孔燃烧器头的石英玻璃制热加工用燃烧器。
背景技术：
迄今为止，为了确保前端部或者流通通路对伴随燃烧而产生的高温的耐久性和对伴随气相反应等化学反应而产生的污染·劣化(恶化)的耐久性，特别是在热加工用的燃烧器中，以石英玻璃为材料制作的燃烧器已广为所知。但是，在石英玻璃制成的燃烧器中，为了设置流通通路，以石英玻璃管为原材料(出发材料)，娴熟的加工人员用手工花很长时间才能制成。特别是在具有数个流通通路的燃烧器中，加工人员以多个石英玻璃管为原材料，一根一根仔细地加工制作将数根石英玻璃管巧妙地捆住，使其高精度一体化来制作石英玻璃制燃烧器。
但是，由于是手工制作，批量制品间的尺寸精度难免参差不齐，因此，使用每批燃烧器都得必须凭操作者的经验进行用于热加工的设定和调整。
对此，提出了例如以使用在特开2000-104908号公报公布的钻孔器的穿孔方法机械制造的石英玻璃棒材料一体加工制造燃烧器头的方案。
本发明者们在检讨所述制造方法的用途进行展开的过程中，为了将这种方法应用于原有技术中以不锈钢或铁、黄铜、铜等金属制品为主的单孔式燃烧器喷嘴和直线型多孔式燃烧器，反复进行深入探讨，结果得到了本发明。
即，在进行局部热加工的场合，特别是在使用单孔式燃烧器时，原有技术中用金属制成的燃烧器，对操作者来说存在既重又不利于灵活作业的缺点，在经常连续长时间进行热加工的场合，金属燃烧器由于来自被加工物反射的反射热等而使得燃烧器前端部被过度加热，来自前端部分等的金属单体飞沫或金属离子不可避免地附着在被加工物上及出现迁移现象。
另外，即使在没有进行热加工的场合，在使腐蚀性·反应性大的液体，例如盐酸等强酸类、烧碱等强碱类通过喷嘴的场合、或者在使四氯化硅等反应性高的气体通过喷嘴的场合，都无法避免腐蚀金属等缺点。
对此，虽然以前在特定领域使用了石英玻璃制的单孔式燃烧器，但是，由于不是像本发明这样首先在高纯度合成石英玻璃棒上直接精密地设置加工直径来钻孔加工而制造，因此流量控制不一定能够达到高精度，还需要根据使用燃烧器的操作者的经验进行各种调整作业。特别是在最近，也试验利用机器人的热加工，在这种场合，在固定位置设定燃烧器并设定其它操作条件来进行加工的场合，严格要求作为燃烧器本身的制品在性能方面的均一性和重复性，与此要求完全符合的燃烧器是我们所想要的。
其次，在因与被加工物的接触而使前端部破损的场合，必须整体更换昂贵的石英玻璃制燃烧器，对此在各方面都在等待解决方法。在细微加工领域，例如，在密封医疗用的注射器药剂玻璃安瓿等之际，特别是喷嘴的直径很小时，微细的误差就会造成流体供给量的不同，从而要求定量正确的规格样式。即使在通常的细微熔接加工领域也同样要求精密的规格。
另外，在所述的特开2000-104908号公报中，由于必须采用气体会聚式的结构，在例如用于火烤加工的场合，虽然也要求制造非会聚式的多孔式燃烧器(各供给通路平行的燃烧器)，但对此，由于难以确保穿削钻孔的准确的直线进行性地进行制造，所以在多孔式燃烧器的制造上总有伴随着困难的问题。
本发明者们在持续对所述制造方法的用途展开研究的时候，发现将此应用于原来以不锈钢或黄铜等金属制品为主的单孔式燃烧器喷嘴和直线式的多孔式燃烧器的事实而开发完成本发明。
发明内容
本发明的目的是提供能够高精度地进行流量控制，即使在因与被加工物的接触等前端部即喷嘴破损的场合，也只需更换其喷嘴即可而不必更换昂贵的石英玻璃制燃烧器整体，另外，如果应用于金属制燃烧器上的话，能够具有耐热性和耐污染性这些石英玻璃所具有的优点的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴以及具备该喷嘴的热加工用燃烧器、和适用于火烤加工等的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头以及具备该多孔燃烧器头的石英玻璃制热加工用燃烧器。
本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴，其特征在于具有由石英玻璃材料制成的喷嘴主体部、和设置在该喷嘴主体部基端部的安装部，在该喷嘴主体部内部切削成流体供给通路，并且可以介由该安装部拆装自如地安装在热加工用燃烧器主体的前端。
并且，在进行切削加工时石英玻璃发生加工变形而必须将其除去的场合，也可以利用退火除去喷嘴整体的变形。从有可能混入杂物的观点来看，作为这种石英玻璃材料最好使用合成石英玻璃。如果将石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴的端部可以拆装自如地安装在热加工用燃烧器主体的前端的话，具有在只有喷嘴损坏了的场合或者污染了的场合只需简单更换的优点。另外，如果将该单孔喷嘴的前端安装部加工成外螺纹或者内螺纹形状的话，就使得拆装操作很容易。
本发明的石英玻璃制热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部前端部的燃烧器头部，在该燃烧器头部具备所述本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴。
本发明的金属制或者陶瓷制热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部前端部的燃烧器头部，在该燃烧器头部具备所述本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴。
本发明的热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部前端部的燃烧器头部，在该燃烧器头部的前端一体形成穿过喷嘴主体部的内部设置了流体供给通路的单孔喷嘴。在这些热加工用燃烧器中，也可以根据需要使燃烧器头部成为弯曲的形状。本发明的手持燃烧器是本发明的石英玻璃制热加工用燃烧器、金属制或者陶瓷制热加工用燃烧器或者热加工用燃烧器，是操作者能够手持操作的燃烧器。在主体全部为石英玻璃制的场合，其重量大约是不锈钢制燃烧器重量的1/5，以整体的轻量化确保准确地操作。
采用本发明的手持燃烧器，为了防止长柄部分的破损，也可以根据需要在燃烧器主体部分安装或覆盖具有收缩性和可挠性的硅酮·橡胶及其他合成树脂膜。
本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，其特征在于是切穿(切削·穿孔)加工石英玻璃材料而制造成的。该多孔燃烧器头最好是流体能够以非会聚状态流出的结构。本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头的结构，更具体地说，其特征在于具有外筒、在该外筒的内部以所定间隔设置且使内部成为流体供给通路的内筒、在该外筒的内部以所定间隔设置且使内部成为流体供给通路的中心筒，在该内筒和中心筒的前端部，一体设置使多个通孔穿过的喷嘴部，在该喷嘴部的前端部前方，在所定间隔位置的该外筒的前端部，设置使多个流体通路出口穿过的火口部，所述各流体供给通路、通孔以及流体通路出口相互平行，在流体排出之际，流体的流向不会聚，流体能够以非会聚的状态流出来。
本发明的石英玻璃制热加工用燃烧器，其特征在于，具备具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部前端的燃烧器头部，并以所述本发明的多孔燃烧器头部为燃烧器头部。
即，在对局部进行热加工的场合，特别是在使用的单孔式燃烧器中，用所述制造方法在石英棒材料的端面圆的中心部分高精度地进行钻孔加工，通过以一定直径的同心圆状贯穿而形成流通通路，就能够准确控制经由流通通路的流体的流量控制。并且，通过将本发明的喷嘴的端部加工成外螺纹或者内螺纹拧入式等，就能够简单地安装在金属制的燃烧器的前端部，可以全部解决特别是在进行长时间热加工的场合，来自喷嘴前端部分的金属杂物等飞散，附着在被加工物上而使之被污染这种原有技术中的缺点。由于可以拆装，即使由金属或陶瓷等不同种类的材料构成的燃烧器，也能够简单地得到单孔式石英玻璃制喷嘴的所具有的材料上的优点，即，高耐热性和耐污染性。
图1是表示本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴的图，(a)是剖面说明图，(b)是主视图。
图2是表示本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴和安装有该单孔喷嘴的石英玻璃制热加工用燃烧器主体的分解剖面说明图。
图3是表示从图2的状态将石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴安装在石英玻璃制热加工用燃烧主体上的状态的剖面说明图。
图4是表示本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器的图，(a)是剖面说明图，(b)是主视图，(c)是后视图。
具体实施例方式
下面基于附图对本发明的实施例进行说明，不过，只要不超出本发明的技术思想，还可以采用图示例以外的各种变形例。
图1是表示本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴的图。图2是表示分解本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴、和安装有该单孔喷嘴的石英玻璃制热加工用燃烧器主体(手持燃烧器)的剖面说明图。图3是表示从图2的状态将石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴安装在石英玻璃制热加工用燃烧主体上的状态(做成手持燃烧器的状态)的剖面说明图。如此，在为手持燃烧器的状态时，比起相同形状的现有的不锈钢制燃烧器，为1/4～1/5的重量。图4是表示本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器的图。
在图1中，10是本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴。该单孔喷嘴10由朝前端方向形成前端稍变细的喷嘴主体部10a、和设在该喷嘴主体部10a基端部作为安装部的直径变大的阶梯部10b所组成。作为该喷嘴主体部10a的形状，除图示的例子之外，还可以是直筒状或者根据需要而制成的各种形状。12是供给气体等(气体、液体、粉体等)流体的流体供给通路，穿过该喷嘴主体部10a的内部而设置，其前端成为流体排出口12a。在该阶梯部10b的内部形成有内螺纹部14。另外，作为阶梯部10b图示的虽然是比喷嘴主体部10a直径还大的形状，不过，也可以与喷嘴主体部10a直径相同，根据情况也可以比喷嘴主体部10a直径小。这可以根据供给方式的需要而设计。
在图示的例子中，虽然表示的是形成内螺纹部14的例子，如后所述，该内螺纹部14是用于使单孔喷嘴10可以拆装自如地拧在燃烧器主体的前端部的，因此也能够采用外螺纹部作为在阶梯部10b的外周形成的螺纹部。
在图2中，20是本发明的石英玻璃制热加工用燃烧器。该燃烧器20具有燃烧器主体20a、和设在该燃烧器主体20a前端部的燃烧器头部20b。22是供给气体等流体的流体供给通路，它穿过该燃烧器20的内部而设置。另外，通过使该燃烧器头部20b的前端成为屈曲的形状，能够提高其操作上的便利性。
25是突出于所述燃烧器头部20b的前端而设置的安装部，在其外周部形成外螺纹部25a。26a、26b是连续设置在燃烧器主体部20a的基端部的流体导入管。该流体导入管26a、26b具有将从其前端的流体导入口27a、27b导入的气体等流体导入流体供给经路22的作用。另外，作为燃烧器20的类型即使是手持燃烧器的形式也可以，对此没有特别限定。
如图3所示，通过将单孔喷嘴10的内螺纹部14拧在所述安装部25的外螺纹部25a上，单孔喷嘴10就被安装在该燃烧器头部20b的前端。由于该单孔喷嘴10拆装自如地拧在安装部25上，所以，在单孔喷嘴10破损了的情况下能够简单地取下来换上新部件。因此，就可以避免像原有技术那样的只因喷嘴部分破损了就得将昂贵的燃烧器整体换掉的那样不经济的做法。另外，如上所述，在将所述单孔喷嘴10的内螺纹部14换成外螺纹部的场合，当然，与此相应，把安装部25的外螺纹部25a换成内螺纹部就可以。
本发明的特征之一是，本发明中的单孔喷嘴10以及燃烧器20中的流体供给通路12、22为穿过其主体设置而成。特别是，通过以高纯度合成石英棒作为石英玻璃材料，直接设定精密加工直径，利用钻孔加工使流体供给通路12、22穿过石英玻璃棒而形成同心圆状，就能够准确地控制通过流体供给通路12、22的流体的流量。
并且，在图2以及图3的例子中，虽然给出的是在石英玻璃制燃烧器20的前端安装上本发明的石英玻璃制单孔喷嘴10的例子，作为燃烧器也可以使用石英玻璃制以外的材料，例如，也可以以金属燃烧器为对象。即，也可以采用在与图2以及图3所示的石英玻璃制燃烧器20同样形状的金属燃烧器(图示省略)的前端安装部安装拆装自如的石英玻璃制单孔喷嘴10的结构。使用原有的金属燃烧器，特别是在长时间进行热加工的场合，会有金属杂物等从喷嘴前端部飞散、附着在被加工物上使其被污染的缺点，而通过使用本发明的石英玻璃制单孔喷嘴具有一次解决上述缺点的优点。也就是，由于本发明的石英玻璃制单孔喷嘴10采用的是拆装自如的结构，即使是使用金属等与石英玻璃不同材料的燃烧器，也可以得到石英玻璃制单孔喷嘴所具有的材料上的优点，亦即高耐热性和耐污染性。
在所述的说明中，虽然给出的是将石英玻璃制单孔喷嘴10作为另外的附件制作，并将其拆装自如地安装在燃烧器20上的例子，但是，也可以通过钻孔加工并利用精密地切穿加工，使与所述的单孔喷嘴10同样结构的喷嘴部分在石英玻璃制热加工用燃烧器20的前端部一体形成。在该场合，也具有能够预先准确地控制通过流通同路的流体的流量的优点。
其次，基于图4就本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头进行说明。在图4中，30是本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头。该燃烧器头30具有外筒32、在该外筒32的内部以所定间隔设置的内筒34以及在该内筒34的内部以所定间隔设置的中心筒36。在该内筒34的基端安装有以基端为气体等流体导入口34a的流体导入管34b，能够从流体导入口34a将流体导入该内筒34内部的流体供给通路35。该中心筒36的基端部向外方延伸，使得其基端成为流体导入口36a。从该流体导入口36a能够将流体导入该中心筒36内部的流体供给通路37。
在所述内筒34以及中心筒36的前端一体设有穿过有数个通孔38的喷嘴部40。另外，以所定间隔位于该喷嘴部40前端的前方的所述外筒32的前端部设有穿过有数个流体通路出口42的火口部44。
本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头30的特征是各流体供给通路35、37、各通孔38以及各流体通路出口42平行贯穿设置，使得气体等流体在排出之际流体的流动不会会聚，具有流体能够以非会聚的状态流出来的优点。虽然这种所谓直线型燃烧器在火烤加工等之际是必需的，但在原有技术中，由于难以确保穿削钻孔的准确的直线进行性而基本上不能制造。本发明者们在进行精密的钻孔工具的开发的同时，利用该钻孔工具使精密的钻孔加工成为可能，从而可以制造所述的多孔燃烧器头30。通过将该多孔燃烧器头30拆装自如地安装在所述的石英玻璃制燃烧器20或者金属燃烧器、陶瓷燃烧器的前端安装部上，就能够用作具备有多孔燃烧器头30的热加工用燃烧器。
实施例下面利用实施例对本发明进行更具体的说明。首先给出使用本发明的单孔喷嘴的实施例1与使用原有技术的金属(黄铜)喷嘴的比较例1(实施例1以及比较例1)作为被加工材料为粗细为15mm的熔融天然石英棒，以表1那样的条件下使用由合成石英玻璃构成的本发明的单孔喷嘴和原有的黄铜制的单孔喷。
表1
实施例2在本发明的合成石英玻璃的单孔喷嘴的前端，安装长方体形状的石英玻璃制的盖，利用氧-氢的燃烧反应使火焰从单一的细缝孔(单一细缝)喷出，使单一细缝固定放置在一定的位置(X，Y，Z)，获取着火试验的数据。利用改变氧-氢混合气体的流量(F)、单一细缝的剖面尺寸(S)、从细缝至测量用的热电偶的距离(D)，测量温度(TC)来观察温度分布、火焰的稳定性。根据以上结果，显示出本发明的喷嘴的火焰的温度分布偏差小而获得良好结果。另外，氧-氢的流量比为2∶5
表2[1](X，Y，Z)＝(0mm，2mm，0mm)
(X，Y，Z)＝(0mm，3mm，0mm)
(X，Y，Z)＝(0mm，4mm，0mm)
生产上利用的可能性如上所述，本发明的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴在应用于石英玻璃制热加工用燃烧器的场合，能够进行高精度流量控制，即使在因与被加工物的接触等而使前端部分(喷嘴)破损的场合也只需要更换其喷嘴就可以，而不必整体更换昂贵的石英玻璃制燃烧器全体，另外，在应用于金属制燃烧器的场合，能够得到石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴所具有的材料上的优点，即得到高耐热性和耐污染性的效果。另外，采用本发明的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，由于流体能够以非会聚的状态流出，所以作为供给非会聚的燃料用气体热加工使用的燃烧器，最适合用于火烤加工等。
另外，作为供给时使之通过的流体，用于热加工的话，可以是供给燃烧反应的气体，在制造新的化合物或者混合物之际，可以是多种多样的液体、混合气体、粉体、蒸汽物质等。燃烧器主体全部由石英玻璃制成的话，能够放心地使腐蚀性强的液体或者气体通过。特别多余的杂物不混入到生成物或者处理对象中，适用于超高纯度的合成反应、化学反应。在主体全部为石英玻璃制品的场合，其重量大约是不锈钢制燃烧器重量的1/5，通过整体的轻量化而能够确保精密的操作性。
权利要求
1.一种石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴，其特征在于具有由石英玻璃材料形成的喷嘴主体部、和设置在该喷嘴主体部的基端部的安装部，在该喷嘴主体部的内部切削成流体供给通路，并且经由该安装部可以拆装自如地安装在热加工用燃烧器主体的前端。
2.根据权利要求1所述的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴，其特征在于所述石英玻璃为合成石英玻璃。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴，其特征在于所述安装部被加工成外螺纹或内螺纹，可以拆装自如地安装在热加工用燃烧器主体的前端。
4.一种石英玻璃制热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部的前端部的燃烧器头部，并在该燃烧器头部具备权利要求1～3中任意一项所述的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴。
5.一种金属制或者陶瓷制热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部的前端部的燃烧器头部，并在该燃烧器头部具备权利要求1～4中任意一项所述的石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴。
6.一种石英玻璃制热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部的前端部的燃烧器头部，并在该燃烧器头部的前端部一体形成于喷嘴主体部的内部贯穿设置有流体供给通路的单孔喷嘴。
7.根据权利要求4～6中任意一项所述的热加工用燃烧器，其特征在于使所述燃烧器头部弯曲构成。
8.一种手持燃烧器，其特征在于是权利要求4～7中任意一项所述的热加工用燃烧器，操作者能够手持操作。
9.一种石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，其特征在于对石英玻璃材料进行切穿加工而制成。
10.根据权利要求9所述的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，其特征在于所述流体以非会聚的状态流出。
11.根据权利要求9或10所述的石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，其特征在于具有外筒、以所定间隔设置在该外筒的内部且使内部作为流体供给通路的内筒、以所定间隔设置在该内筒的内部且使内部作为流体供给通路的中心筒；在该内筒和中心筒的前端部，一体设置贯穿有多个通孔的喷嘴部，在以所定间隔位于该喷嘴部的前端部前方的该外筒的前端部设置贯穿有多个流体通路出口的火口部，所述各流体供给通路、通孔以及流体通路出口相互平行设置，在流体排出时，流体的流向不会聚，流体能够以非会聚的状态流出。
12.一种热加工用燃烧器，其特征在于具有燃烧器主体部和设在该燃烧器主体部的前端部的燃烧器头部，并作为该燃烧器头部具备权利要求9～11中任意一项所述的多孔燃烧器头。
全文摘要
一种石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴以及石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，该石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴具有由石英玻璃材料制成的喷嘴主体部和设置在该喷嘴主体部基端部的安装部，在该喷嘴主体部内部切削成流体供给通路，并且借由该安装部可以拆装自如地安装在热加工用燃烧器主体的前端。因此，这种石英玻璃制流体供给用单孔喷嘴以及石英玻璃制流体供给用多孔燃烧器头，能够高精度地进行流量控制，即使在因与被加工物的接触等前端部即喷嘴破损的场合，也只需更换其喷嘴即可而不必更换昂贵的石英玻璃制燃烧器整体，另外，如果应用于金属制燃烧器上能够具有耐热性和耐污染性这些石英玻璃的优点。
文档编号F23D14/48GK1564924SQ02819479
公开日2005年1月12日 申请日期2002年12月3日 优先权日2001年12月4日
发明者水野彻, 水野浩一, 柳濑一郎, 金亨培 申请人:株式会社爱特科, 信越石英株式会社