JP2000334334A - 丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、流体の温度分布及び流速によって
生ずる噴射部の開口幅の広がりや縮まりを防止し、これ
により流体を噴射部から均一に噴射することができ、騒
音の発生を抑え、かつ処理作業の条件に合わせてスリッ
ト状噴射部の中央部と両端部の流速バランスを調整する
ことができる丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構
に関する。 【解決手段】 一端に流体の供給口を設けた丸パイプ
と、これを包囲する角パイプとで二重ノズル体を形成
し、角パイプの一隅に長手方向に沿ってスリット状の噴
射部を形成し、かつ丸パイプの所定位置に丸パイプから
角パイプに流体を導くための導入口を形成してなる丸パ
イプと角パイプの組合わせノズル機構において、前記ス
リット状の噴射部の開口幅を調整できる開口幅調整手段
を前記両パイプ間に設けたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体を噴射するた
めのノズル機構に関し、さらに詳しくは丸パイプと角パ
イプの組合わせノズル機構であって、例えばエアカーテ
ンとして、あるいは製品の水切り装置や乾燥装置等とし
て用いられる丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、丸パイプと角パイプの組合わせ
ノズル機構は、例えばエアカーテンで空間を仕切る場
合、また生産ラインで製品の水切りや乾燥をしたり、熱
処理や焼付けをする場合、さらには流体膜を形成する場
合等の現場で利用されている。

【０００３】この丸パイプと角パイプの組合わせノズル
機構６０は、図１１に示すように丸パイプ６１を角パイ
プ６５で包囲して、角パイプ６５の一隅６３の長手方向
に沿ってスリット状の噴射部６６を形成し、丸パイプ６
１の所定位置に丸パイプ６１内から角パイプ６５に流体
を導くための導入口６２を形成したものである。

【０００４】この組合わせノズル機構６０によれば、丸
パイプ６１内に供給した流体は、矢印で示すように導入
口６２を通過して角パイプ６５内に流入し、角パイプ６
５の上隅６７で左右に分岐して整流作用（すなわち、流
体の流速を平均化すること）が行われる。その後、流体
は、丸パイプ６１と角パイプ６５との隙間が小さくなる
エリア６３ａ、６３ｂで合流して整流される。

【０００５】ついで、流体は、角パイプの左右隅６８、
６９に沿って流路方向を変更することにより整流され、
丸パイプ６１と角パイプ６５との隙間が小さくなるエリ
ア６４ａ、６４ｂで合流して整流された後、噴射部６６
から噴射される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の組合わ
せノズル機構６０は、噴射部６６から噴射する流体の温
度が高温である場合には、角パイプ６５が熱膨脹により
噴射部６６の中央部Ｈ１の開口幅Ｓ１が広げられ、また
流体温度が低温である場合には縮められるため、流体を
噴射部６６から均一に噴射できなくなるという問題点が
あった。

【０００７】また、ノズル機構６０は、パイプ、ダク
ト、ホース、バルブ等の配管部品、さらには送風機、コ
ンプレッサー、ポンプ等の流体供給設備に接続して使用
されるが、各部から生ずる様々な要因により騒音を発生
させることがある。これは、流体供給設備から噴射部６
６迄の流路内の抵抗を受けて発生する流体の振動音、風
切り音、機械音、及び流体の流速により発生する波動や
マッハ・ツェンダー、回転渦等の原因で噴射部６６周辺
が共鳴、振動するためである。従来型のノズル機構で
は、このときにビビリ音や「ピー」音が発生するという
問題点があった。

【０００８】さらに、噴射部６６から高流速の流体を噴
射させた場合には、図１２に示す噴射部６６の中央部Ｈ
１の開口幅Ｓ１が、噴射部６６の両側部Ｈ２、Ｈ３の開
口幅Ｓ１より内部圧を強く受けて広がり易く、そのため
噴射部６６から流体を均一に噴射することができなくな
るという問題点もあった。

【０００９】従来型ノズル機構６０は、噴射部６６の各
部位Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３の流速が均一になることが特徴で
あるが、スリット状の噴射部６６から噴射される一線状
に整えられた流体は、噴射部から離れるほど流速を低下
させ、噴射幅を減少させる特性がある。したがって、
紙、フィルム、鋼板等、平板状のワークの乾燥、水切
り、熱処理等を行うコンベアーラインの作業において
は、前述の原因により、これらワークの両端部付近の処
理が不十分となる問題点もあった。

【００１０】この発明は、流体の温度分布及び流速によ
って生ずる噴射部の開口幅の広がりや縮まりを防止し、
これにより流体を噴射部から均一に噴射することがで
き、騒音の発生を抑え、かつ処理作業の条件に合わせて
スリット状噴射部の中央部と両端部の流速バランスを調
整することができる丸パイプと角パイプの組合わせノズ
ル機構を提供して、上述の全ての問題点を解消しようと
するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】このため本発明の請求項
１は、一端に流体の供給口を設けた丸パイプと、これを
包囲する角パイプとで二重ノズル体を形成し、角パイプ
の一隅に長手方向に沿ってスリット状の噴射部を形成
し、かつ丸パイプの所定位置に丸パイプから角パイプに
流体を導くための導入口を形成してなる丸パイプと角パ
イプの組合わせノズル機構において、前記スリット状の
噴射部の開口幅を調整できる開口幅調整手段を丸パイプ
と角パイプ間に設けたことを特徴とする丸パイプと角パ
イプの組合わせノズル機構である。

【００１２】上記した本発明に係る丸パイプと角パイプ
の組合わせノズル機構は、スリット状の噴射部の開口幅
を調整できる開口幅調整手段を設けたため、噴射部の中
央部Ｈ１位置の開口幅を広くしたり、狭くしたりの調整
が自由に行える。

【００１３】さらに、この開口幅調整手段はスリット状
の噴射部の開口部付近を強固に抑えつけることができ、
高温流体による熱膨張や、高圧高流速の流体による噴射
部の開口幅の広がり、又は低温流体による開口幅の縮ま
り等を防止することが可能となる。さらに、流体を噴射
部の中央部に集中させる必要がある場合には、中央部の
開口幅を広げ、逆に両端部に集中させたい場合には中央
部の開口幅を狭くする等の調整が可能となる。

【００１４】請求項２は、前記の開口幅調整手段は、噴
射部に隣接する角パイプの側壁に、その外側から拡幅用
ボルトと縮幅用ボルトをねじ結合させ、拡幅用ボルトの
先端は丸パイプに当接させ、縮幅用ボルトの先端は丸パ
イプにねじ結合させたことを特徴とする。

【００１５】このように、拡幅用ボルト及び縮幅用ボル
トを角パイプに取り付けることにより、角パイプを強固
に丸パイプに取り付けることが可能となり、高圧高流速
の流体を噴射部から噴射しても、噴射部周辺の振動を抑
え、騒音の発生を防止することができる。また、拡幅用
ボルト及び縮幅用ボルトを押し込んだり、引き戻したり
するように回転させるだけで、噴射部の開口幅を簡単に
調整することが可能となる。

【００１６】請求項３は、拡幅用ボルトを所定のピッチ
で配設し、隣接する拡幅用ボルト間に、縮幅用ボルトを
配設したことを特徴とする。

【００１７】拡幅用ボルトと縮幅用ボルトとを交互に配
置したので、所望位置の噴射部の開口幅を適宜広くした
り、狭くしたりする調整が可能となる。

【００１８】請求項４は、拡幅用ボルト及び縮幅用ボル
トが丸パイプと対面する丸パイプ周壁部位付近であっ
て、流体流路の下流側に相当する丸パイプ周壁部位に、
丸パイプ内部と角パイプ内部を連通する補正孔を形成し
たことを特徴とする。

【００１９】この補正孔の存在により、流体流路中に設
けられる拡幅用ボルトや縮幅用ボルトで流体の流れが、
部分的に一旦切断されたとしても、その先における流体
を速やかに接続させて均一性のある連続流体が確保さ
れ、結果的に噴射部から流量・流速が揃った流体を噴射
できることになる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は本発明に係る丸パイプと角
パイプの組合わせノズル機構の斜視図、図２は図１のＸ
−Ｘ線断面図、図３は図１のＹ−Ｙ線断面図、図４及び
図５は本発明に係る丸パイプと角パイプの組合わせノズ
ル機構の流体の流れを説明した図である。

【００２１】丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構
１は、図１に示すように、一端３に流体の供給口４を設
けた丸パイプ２と、この丸パイプ２を包囲する角パイプ
１０とで二重ノズル体を形成し、角パイプ１０の一隅１
１に長手方向に沿ってスリット状の噴射部２０を形成
し、かつ丸パイプ２の所定位置には丸パイプ２内から角
パイプ１０内に流体を流すための導入口６（図２、図３
参照）を形成したものであって、スリット状の噴射部２
０の開口幅Ｓを調整する開口幅調整手段２５を設けたも
のである。

【００２２】丸パイプ２は、その一端３に送風機やコン
プレッサ（図示せず）に連通するパイプを繋ぐためのね
じ３ａ又はホース接続口（図示せず）を形成し、前記の
導入口６を角パイプ１０の噴射部２０の位置から最も離
れた位置に形成したものである。この導入口６は、スリ
ットで形成されたり、あるいは所定ピッチで穿設された
複数の孔で形成される。

【００２３】角パイプ１０は、四つの側壁１６〜１９で
矩形状に形成され、四つの側壁１６〜１９のうちの第１
側壁１６及び第２側壁１７で形成される一隅１１にスリ
ット状の噴射部２０を形成したものである。この噴射部
２０は、一例としては、その開口幅が０．１〜２．０ｍ
ｍに設定されている。

【００２４】開口幅調整手段２５は、第１、第２の側壁
１６，１７に所定のピッチＰ（一例として、Ｐ＝４０ｍ
ｍ）で取り付けられた拡幅用ボルト２７…と、拡幅用ボ
ルト２７、２７の中間に取り付けられた縮幅用ボルト３
０…とから構成される。

【００２５】拡幅用ボルト２７は、第１、第２の側壁１
６、１７にねじ結合されていて、その先端２７ａを丸パ
イプ２の周壁８に当接させてあり、ロックナット２８を
頭部２７ｂと角パイプ１０との間に取り付けたものであ
る。縮幅用ボルト３０は、第１、第２の側壁１６、１７
にねじ結合されると共に、その先端３０ａを丸パイプ２
の周壁８にもねじ結合させたものである。

【００２６】このように、拡幅用ボルト２７及び縮幅用
ボルト３０を角パイプ１０に配設することにより、角パ
イプ１０を強固に丸パイプ２に取り付けることができ、
これにより高圧高流速の流体を噴射部２０から噴射して
も、噴射部２０の周辺が振動共鳴することは防止され
る。また、拡幅用ボルト２７及び縮幅用ボルト３０を回
転させるだけで、噴射部２０の開口幅Ｓを簡単に調整す
ることができる。

【００２７】つぎに、丸パイプと角パイプの組合わせノ
ズル機構１の作用を説明する。図４に示すように、ロッ
クナット２８、２８を緩めた後、拡幅用ボルト２７、２
７を矢印ａの方向に回転させて、角パイプ１０の第１、
第２の側壁１６、１７を矢印ｂの方向に広げることによ
り、噴射部２０の開口幅Ｓを広げる。

【００２８】図５に示すように、縮幅用ボルト３０、３
０を矢印ｃの方向に回転させることにより、角パイプ１
０の第１、第２の側壁１６、１７を矢印ｄの方向に押し
込むことにより、噴射部２０の開口幅Ｓを狭めることが
できる。

【００２９】つぎに、流体の流れを図４に基づいて説明
する。なお、丸パイプ２と角パイプ１０間の矢印は流体
が流れる方向を示している。丸パイプ２内に供給された
流体は、導入口６を通過して角パイプ１０内に流入し、
角パイプ１０の上隅１２で左右に分岐して整流（すなわ
ち、流体の圧力が揃えられること）が行われる。このよ
うにして、流体は丸パイプ２と角パイプ１０との隙間が
小さくなるエリア３５、３６で合流して整流される。

【００３０】ついで流体は、左右の隅１３、１４に沿っ
て流路方向を変更することにより整流され、丸パイプ２
と角パイプ１０との隙間が小さくなるエリア３７、３８
で合流して再度整流された後、噴射部２０から均一に噴
射されることとなる。

【００３１】ここで、図４の場合には、開口幅調整手段
２５で噴射部２０の開口幅Ｓを広くできるので、流体の
噴射量を増加させることができる。一方、図５の場合に
は、開口幅調整手段２５で噴射部２０の開口幅Ｓを狭く
できるので、流体の噴射量を抑えることができる。

【００３２】したがって、高温の加熱流体の影響で、角
パイプ１０が熱膨脹して噴射部２０の開口幅Ｓが広げら
れた場合には、開口幅調整手段２５で噴射部の開口幅を
狭めることで、加熱流体の噴射量を適正に設定すること
が可能となる。

【００３３】また、噴射部２０から高圧の流体を噴射し
て、図１に示す噴射部２０の中央部Ｈ５の開口幅Ｓが、
両側部Ｈ６、Ｈ７の開口幅Ｓより広げられた場合には、
前記開口幅調整手段２５で中央部Ｈ５の開口幅Ｓを狭め
て、加熱流体の噴射量を適正に設定することが可能とな
る。

【００３４】さらに、流体が噴射部２０の中央部Ｈ５か
ら集中して噴射される場合には、噴射部２０の中央部Ｈ
５の開口幅Ｓを狭めて、流体の多くを噴射部２０の両側
部Ｈ６、Ｈ７付近に強制的に導くことができる。

【００３５】つぎに、上述のような開口幅調整手段を設
けたことにより、図６に示すように流体の流れに切断箇
所が表れる惧れがある。即ち、図６Ａに示すように、流
体が上流側から下流側に流れる際、各ボルト位置で流れ
が一旦切断される。ボルト位置を通過した流体は、その
先で徐々に流れが揃うように作用するため、通常のエア
ー等の気体の使用にあっては、噴射部またはワークに到
達する迄の間に、流体の前記切断箇所が解消されるた
め、問題が生ずることは少ない。

【００３６】しかしながら、図６Ｂに示すように、流体
が高流速（亜音速、超音速領域）である場合とか、液体
（液体膜の形成等）である場合には、流体の切断箇所が
噴射部２０の外側にまで伸びてくることがある。その結
果、流体がワークに到達する迄に切断箇所が解消しない
ときは、流体の均一性を欠き、処理ムラを発生させるこ
とがある。

【００３７】このため、本発明では各ボルト２７、３０
の形成位置の丸パイプ周壁部位に補正孔４０を設けるこ
とにより、その補正孔４０を通過させて丸パイプ内の流
体を角パイプ内に導き、流体の切断箇所を短時間で補正
できるようにした（図６Ｃ参照）。

【００３８】この補正孔４０は、図７、図８に示すよう
な形状を呈し、図９、図１０に示すような作用をなす。
補正孔４０の大きさは、丸パイプ内部の動圧及び渦等の
影響が少ない範囲で、静圧により流体が押し出される程
度の開口面積で形成されることが好ましい。

【００３９】前記実施の形態では、噴射部２０から噴射
する流体を加熱流体とする例を説明したが、この流体と
しては、加熱流体に限られず、水などの液体、あるいは
常温又は低温のエア等も含まれることは当然である。上
記の説明では、噴射部２０の開口幅Ｓを０．１〜２．０
ｍｍに設定した例を説明したが、この開口幅Ｓは任意に
設定されることは言う迄もない。

【００４０】また、開口幅調整手段２５は、第１、第２
の側壁１６，１７に拡幅用ボルト２７…及び縮幅用ボル
ト３０…を取り付けた例を説明したが、第１、第２の側
壁１６，１７のいずれか一方に拡幅用ボルト２７…及び
縮幅用ボルト３０…を取り付けるようにしてもよい。さ
らに、開口幅調整手段２５は、拡幅用ボルト２７…のピ
ッチＰを４０ｍｍに設定した例を説明したが、そのピッ
チＰの寸法はこれに限られず、任意に選択できることは
もちろんである。

【００４１】

【発明の効果】よって本発明の請求項１は、スリット状
の噴射部の開口幅を調整する開口幅調整手段を備えたこ
とにより、噴射部の開口幅を広げたり、狭めたりするこ
とができ、さらに噴射部の周辺部を強固に保持すること
もできる。したがって、高温流体の影響による熱膨脹
で、噴射部の開口幅を広げる力が働いた場合には、開口
幅を保持することが可能となり、低温流体による影響で
開口幅を狭める力が働いた場合には、同様の作用により
開口幅が保持される。これにより、従来型のノズル機構
に比べて、広い温度範囲で、流体を噴射部から均一に噴
射することができるようになった。

【００４２】また、噴射部から高圧・高流速の流体を噴
射させることで、噴射部の中央部の開口幅が両側部の開
口幅より広げられる力が働いた場合には、開口幅調整手
段により噴射部の開口幅が均一になるよう保持されるた
め、噴射部から流体を均一に噴射させることが可能とな
った。

【００４３】請求項２は、拡幅用ボルトと縮幅用ボルト
を角パイプに設けたことにより、角パイプ及び噴射部の
周辺を強固に丸パイプに接続して保持することができ、
ノズル機構、配管部品、流体供給設備等から、流路内の
抵抗で発生する振動、風切り音、機械音、及び流体の速
度により発生する波動やマッハ・ツェンダー、回転渦等
が原因で発生する騒音を抑えることができる。これは、
前述の開口幅調整手段が共鳴、振動、増幅を抑えるため
で、従来型のノズル機構と比べ、いわゆるビビリ音や
「ピー」音の発生を大幅に減少させることができるよう
になった。

【００４４】また、拡幅用ボルトと縮幅用ボルトを回転
させるだけで、噴射部の開口幅を調整することができる
ので、丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構の使い
勝手が向上する。

【００４５】請求項３は、拡幅用ボルトと縮幅用ボルト
とを交互に配置したので、所望の位置の噴射部の開口幅
を適宜広くしたり、狭くすることができ、噴射部から噴
射する流体の流量を高精度に調整することが可能とな
る。

【００４６】請求項４は、丸パイプ周壁の所定位置に補
正孔を形成したため、拡幅用ボルトや縮幅用ボルトの存
在により、流体の流れが部分的に一旦切断されたとして
も、その切断位置の先における流体を速やかに連続的に
接続させて均一性のある流体を確保できるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る丸パイプと角パイプの組合わせノ
ズル機構の斜視図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】図１のＹ−Ｙ線断面図である。

【図４】本発明に係る丸パイプと角パイプの組合わせノ
ズル機構の、流体の流れを説明した図である。

【図５】本発明に係る丸パイプと角パイプの組合わせノ
ズル機構の、流体の流れを説明した図である。

【図６】拡幅用ボルトと縮幅用ボルト位置で流体の流れ
が、部分的に一旦切断される状態を説明した図で、図６
Ａは流体の切断の影響が噴射部の位置に来る前に解消さ
れている例、図６Ｂは同噴射部の位置に来ても解消され
ていない例、図６Ｃは本発明の補正孔を形成したために
流体の切断の影響が噴射部の位置に来る前に解消されて
いる例である。

【図７】図７Ａは、拡幅用ボルト側の補正孔の平面図、
同Ｂは拡幅用ボルトを所定位置にセットした際の平面図
である。

【図８】図８Ａは、縮幅用ボルト側の補正孔の平面図、
同Ｂは縮幅用ボルトを所定位置にセットした際の平面図
である。

【図９】拡幅用ボルト側の補正孔を形成した個所の、流
体の流れを説明した図である。

【図１０】縮幅用ボルト側の補正孔を形成した個所の、
流体の流れを説明した図である。

【図１１】従来の丸パイプと角パイプの組合わせノズル
機構の断面図である。

【図１２】図１１のＺ矢視図である。

【符号の説明】

１、６０…丸パイプと角パイプの組合わせノズル機構 ２、６１…丸パイプ ３…丸パイプの一端 ３ａ…ねじ ４…供給口 ６、６２…導入口 ８…丸パイプの周壁 １０、６５…角パイプ １１、６３…角パイプの一隅 １２、６７…角パイプの上隅 １３、１４、６８、６９…角パイプの左右隅 １６〜１９…側壁 ２０、６６…噴射部 ２５…開口幅調整手段 ２７…拡幅用ボルト ２７ａ、３０ａ…ボルトの先端 ２７ｂ…ボルトの頭部 ２８…ロックナット ３０…縮幅用ボルト ３５、３６、３７、３８、６３ａ、６３ｂ、６４ａ、６
４ｂ…エリア ４０…補正孔 Ｈ１、Ｈ５…噴射部の中央部 Ｈ２、Ｈ３、Ｈ６、Ｈ７…噴射部の両側部 Ｐ…ピッチ Ｓ、Ｓ１…噴射部の開口幅

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端に流体の供給口を設けた丸パイプ
   と、これを包囲する角パイプとで二重ノズル体を形成
   し、角パイプの一隅に長手方向に沿ってスリット状の噴
   射部を形成し、かつ丸パイプの所定位置に丸パイプから
   角パイプに流体を導くための導入口を形成してなる丸パ
   イプと角パイプの組合わせノズル機構において、前記ス
   リット状の噴射部の開口幅を調整できる開口幅調整手段
   を前記両パイプ間に設けたことを特徴とする丸パイプと
   角パイプの組合わせノズル機構。
2. 【請求項２】 前記の開口幅調整手段は、噴射部に隣接
   する角パイプの側壁に、その外側から拡幅用ボルトと縮
   幅用ボルトをねじ結合させ、拡幅用ボルトの先端は丸パ
   イプに当接させ、縮幅用ボルトの先端は丸パイプにねじ
   結合させたことを特徴とする請求項１記載の丸パイプと
   角パイプの組合わせノズル機構。
3. 【請求項３】 拡幅用ボルトを所定のピッチで配設し、
   隣接する拡幅用ボルト間に、縮幅用ボルトを配設したこ
   とを特徴とする請求項２記載の丸パイプと角パイプの組
   合わせノズル機構。
4. 【請求項４】 拡幅用ボルト及び縮幅用ボルトが丸パイ
   プと対面する丸パイプ周壁部位付近であって、流体流路
   の下流側に相当する丸パイプ周壁部位に、丸パイプ内部
   と角パイプ内部を連通する補正孔を形成したことを特徴
   とする請求項２又は３記載の丸パイプと角パイプの組合
   わせノズル機構。