JP2004344689A

JP2004344689A - ２流体ノズル

Info

Publication number: JP2004344689A
Application number: JP2003141091A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Iwamura; 吉就岩村; Kazuhiko Harada; 和彦原田; Kenji Isa; 健次伊佐
Original assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Current assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-09

Abstract

【課題】噴霧パターンを幅広で厚さを薄くて、噴霧の打力を高める。
【解決手段】気液混合流路の噴射側先端に、流路軸線に対して直交する閉鎖面を設け、該閉鎖面に直径方向の１つの溝を形成すると共に、該閉鎖面の外面側の噴射端面には上記溝と直交方向の長円或いは楕円からなる噴口を設けて、該噴口の短軸側と上記閉鎖面の溝とを同一方向とすると共に、該噴口を内面側に向けてテーパ状に切り込み、その中央部に上記溝と連通させた流出穴を設けている。
上記気液混合流路を軸芯に沿って設けたノズル本体の噴射側先端にノズルチップを取り付け、該ノズルチップの内面を上記閉鎖面とすると共に外面を上記噴射端面としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、２流体ノズルに関し、洗浄用、冷却用等に用いられ、特に、電気電子等の精密部品の微細洗浄に好適に用いられるもので、ノズルからの噴霧の厚みを薄くして強い打力を発生させ洗浄力あるいは冷却力を高めるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶製造工程において、ガラス切断後の洗浄や回路等の現像後の洗浄は、細部の洗浄を行う必要があるため、２流体ノズルを用い、水に空気を混合して水の微粒化を図った気液混合ミストを噴射して、洗浄を行うようにしている。
この種の２流体ノズルでは、噴霧幅を広げて広い範囲での洗浄を可能とすると共に、噴霧幅と直交方向の噴霧厚さを狭くして噴霧打力を高めることが好ましく、よって、噴口は長円あるいは楕円形状とされている。
【０００３】
例えば、本出願人は、従来、特開昭２−２７３５６５号公報において、図７に示す２流体ノズル１を提案している。
上記二流体ノズル１の噴射部では、図８（Ａ）（Ｂ）に拡大して示すように、気液混合流路１の先端内面には中心に向けて円弧状に収険させたドーム状部１ａを設ける一方、噴射端面２に長円形状の噴口３を設け、該噴口３を上記ドーム状部１ａの中央へと向けてテーパ状に切り込んで連通させ、噴口３の中央に流出口４を形成している。
該二流体ノズル１では、気液混合流体がドーム状部１ａから流出口４を経て噴口３から噴射され、流出口４から噴射される気液混合流体が噴口３の楕円形状に沿って横広がりで厚さが薄い噴霧パターンとなっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭２−２７３５６５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記２流体ノズルでは、気液混合流体がドーム状部１ａにおいて、その内周面の全面に沿って、図８中に矢印で示すように全周方向から流出口４に向けて流入するため、流出口４からは軸線方向を中心としてその全周方向にむけて放射状に噴出するように流れる。よって、噴口３を楕円形状とし、気液混合流体を長軸側ヘと広げる一方、短軸側は狭めるように設定していても、短軸方向への噴射を抑制する力が弱く、図９に示すように、噴霧パターンは幅方向Ｘと直交方向の厚さ方向Ｙにも広がることとなる。
このように、厚さ方向Ｙへと広がると、噴霧面積は増大し、その分、単位面積当たりの噴霧の打力が低下し、洗浄力が低下する問題がある。
【０００６】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、厚さ方向への噴霧を抑制し、噴霧面積を減少させることにより、打力をアップして洗浄力を高めることを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、気液混合流路の噴射側先端に、流路軸線に対して直交する閉鎖面を設け、該閉鎖面に直径方向の１つの溝を形成すると共に、該閉鎖面の外面側の噴射端面には上記溝と直交方向の長円或いは楕円からなる噴口を設けて、該噴口の短軸側と上記閉鎖面の溝とを同一方向とすると共に、該噴口を内面側に向けてテーパ状に切り込み、その中央部に上記溝と連通させた流出穴を設けていることを特徴とする２流体ノズルを提供している。
【０００８】
上記構成とすると、気液混合流路に沿って流通してきた気液混合流体は閉鎖面で遮断された先端において、中央部を流れる気液混合流体は流出口から直進して噴口へと流出していくが、外周部の気液混合流体は閉鎖面に対して直交方向で衝突し、該閉鎖面に設けた溝の内部を通って流出口に向かうこととなる。また、溝を設けていない閉鎖面に衝突した気液混合流体は溝へと流れ込んで中央の流出口へと向かうこととなる。流出口の両側から流れ込む気液混合流体は衝突しながら流出口から噴口へと流れて噴射される。このため、まず、流出口を挟んで衝突することにより、溝方向と同一の噴口の短軸側への流れが少なくなり、かつ、噴口の短軸方向に対向するテーパ状壁面に衝突することにより、噴口から噴射される噴霧は短軸方向、即ち、厚さ方向へ広がるのを抑制することができる。よって、噴口の形状に沿った長軸方向の幅方向が長く、厚さ方向には薄い噴霧パターンとなり、噴霧面積が減少し、単位当たりの噴霧打力を高めて、洗浄力をアップすることができる。
【０００９】
さらに、上記両側の溝から流出口へと流れ込む流体が正面衝突することで、気液混合流体の微粒化が図れ、噴口から噴射される噴霧の微粒化が促進されることにより、微細部分の洗浄能力も高めることができる。
さらにまた、ノズル形状により噴霧の打力を高めることができるため、気液混合流体の空気圧力もしくは空気量を低減でき、その分、エネルギーコストの削減も図ることが出来る。
【００１０】
上記閉鎖面に設ける溝は、幅を比較的広くし、かつ、断面形状を円弧状あるいはＶ字状としている。
【００１１】
上記気液混合流路を軸芯に沿って設けたノズル本体の噴射側先端にノズルチップを取り付け、該ノズルチップの内面を上記閉鎖面とすると共に外面を上記噴射端面としている。
即ち、ノズル本体の軸芯に沿って設ける気液混合流路は噴射側先端で縮径せずに断面円形の開口とし、該開口にノズルチップを組みつけて、上記内面側の閉鎖面に直径方向の溝を設ける一方、外面側に溝方向が短軸側となる長円あるいは楕円形状の噴口を設けている。
【００１２】
詳細には、上記ノズルチップは内部側に小径部を設けると共に外部側に大径部を連続させた２段の円盤状とし、上記小径部を上記ノズル本体の気液混合流路の先端に嵌合して上記閉鎖面を形成し、上記大径部をパッキンを介してノズル本体の外面に当接させ、該ノズルチップにキャップを外嵌して、該キャップとノズル本体とをネジ締め固定して、ノズル本体に対して着脱自在に取り付けている。
【００１３】
上記大小２段形状のノズルチップの肉厚部分に、外面側の長円あるいは楕円状の噴口よりテーパ状の切り込みが内面側の溝に向けて設けられることにより、噴口には比較的深い周壁が設けられ、この周壁により流出口から噴射される気液混合流体がガイドされて、長軸方向に広がると共に短軸方向には広がらない厚さの薄い噴霧となる。
【００１４】
また、ノズルチップをノズル本体に着脱自在に取り付けることにより、噴霧幅、噴霧厚さを変えて噴霧パターンを変更する場合には、ノズルチップのみを取り替えれば良い。また、ノズルチップの流出口に目詰まりが発生すると、ノズルチップのみを取り外してメンテナンスすることが出来る。
【００１５】
なお、上記ノズル本体の気液混合流路への液体（水）と気体（空気）との供給方法は特定されないが、空気圧を高める場合には該空気圧により供給される水の逆流を生じない構成とすることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５は第１実施形態の２流体ノズル１０を示す。該ノズル１０はノズル本体１１の前端にパッキン１２を介してノズルチップ１３を取り付け、該ノズルチップ１３をキャップ１４を外嵌してノズル本体１１にネジ締め固定している。
【００１７】
ノズル本体１１は軸芯Ｌ１に沿って、後端側に空気供給管２０が接続される大径の空気流入路２１を設け、該空気流入路２１の前端を縮径して小径流路のオリフィス２２に連通させている。オリフィス２２の前端を大径の気液混合流路２３に連通させ、この気液混合流路２３は噴射側先端に縮径せずに同一径を維持した中空部として先端開口まで延在させている。
【００１８】
ノズル本体１１の周壁外面に水供給管２５が接続される水流入路２６を開口させ、該水流入路２６の内端を環状水流路２７に連通させている。該環状水流路２７の前部側を周方向に間隔をあけて設けた連通路２８を介して上記気液混合流路２３に連通している。よって、気液混合流路２３の後端面にオリフィス２２より直進方向で流入する圧力空気に対して、気液混合流路２３の後部側内周面より流入する水が側面衝突で混合され、該気液混合流路２３の噴射側前部では水と圧力空気とは略均一に混合された状態となっている。
【００１９】
上記ノズル本体１１の先端面は段状凹部１１ａを設け、該段状凹部に環状パッキン１２を嵌合し、該環状のパッキン１２を介してノズルチップ１３を取り付けている。なお、パッキン１２を介設せずに、ノズル本体１１の端面に直接ノズルチップ１３をシール状態で当接させてもよい。
【００２０】
ノズルチップ１３は図２および図３に示すように、小径部１３ａと大径部１３ｂとを連続させた２段の円盤状としている。小径部１３ａの直径は気液混合流路２３の直径と同一としている。該小径部１３ａをパッキン１２に内嵌して気液混合流路２３の先端開口を閉鎖し、該小径部１３ａで気液混合流路２３の軸線方向と直交方向の閉鎖面３０を形成している。大径部１３ｂはノズル本体１１の前端面より突出したパッキン１２の前端面に当接させ、ノズル本邸１１の前端外面側に配置している。
【００２１】
この状態でキャップ１４の環状とした前端壁１４ａをノズルチップ１３の大径部前端面の周縁に被せ、該キャップ１４の外周壁内面に設けた雌ネジ１４ｂをノズル本体１１の外周面の雄ネジにネジ締めし、ノズルチップ１３をノズル本体１１に固定している。
【００２２】
ノズルチップ１３には、気液混合流路２３の噴射側前端の閉鎖面３０となる小径部１３ａの内面には、直径方向に比較的幅の広く且つ断面円形に切り込んだ溝３１を形成している。
一方、ノズルの噴射側端面３２となる大径部１３ｂの外面には上記溝３１と直交方向の楕円状の噴口３３を直径方向に形成し、ノズルチップ１３の内外面で溝３１と噴口３３とがクロス状に配置している。即ち、噴口３３の短軸Ｌ２の方向を溝３１の方向と一致させ、長軸Ｌ３を溝３１と直交させている。
図３（Ｂ）に示すように、噴口３３からは内面側の閉鎖面３０の中央に向けてテーパ状に切り込み溝３１の中央部と連通させている。これにより、噴口３３の中央部底面に気液混合流路２３からの流出口３５を形成し、該流出口３５の短軸Ｌ２側の両側を近接して立設するテーパ状周壁３４ａで囲むと共に、長軸Ｌ３側は左右方向の外周側に延在する細幅のテーパ状周壁３４ｂで囲んでいる。
【００２３】
つぎに、上記形状の２流体ノズル１０の作用を説明する。
空気供給管２０より空気流入路２１に供給された所要圧力の空気はオリフィス２２を通って大径の気液混合流路２３に流入する。一方、水供給管２５より水流入路２６に供給される水Ｗは環状水流路２７、連通路２８を介して気液混合流路２３に周壁側より流入する。よって、気液混合流路２３に直進方向で流入する圧力空気に水が側面衝突で混合され、この気液混合流路２３内で均一に混合しながらノズルチップ１３で形成される閉鎖面３０へ向けて流通していく。
【００２４】
気液混合流路２３の気液混合流体ＡＷは閉鎖面３０で遮断された先端において、中央部を流れる気液混合流体ＡＷは流出口３５から直進して噴口３３へと流れる。一方、気液混合流路２３の外周部の気液混合流体ＡＷは閉鎖面３０に対して直交方向で衝突し、図１および図４（Ａ）に矢印で示すように、閉鎖面３０に設けた溝３１の内部を通って両側より流出口３５へと流れ込む。また、溝３１を設けていない部分の閉鎖面３０に衝突した気液混合流体ＡＷも閉鎖面３０に沿って溝３１へと流れ込み、中央の流出口３５へと向かう。流出口３５の両側から流れ込む気液混合流体ＡＷは、言わば正面衝突しながら流出口３５から噴口３３のテーパ状周壁３４ａ、３４ｂで規制されながら外部へと噴射される。
【００２５】
上記のように、流出口３５を挟んで衝突することにより、溝３１の方向と同一の方向の噴口３３の短軸Ｌ２側への流れ方向および流速が弱まると共に、噴口３３の短軸方向に対向するテーパ状周壁３４ａに衝突することにより、噴口３３から噴射される噴霧は短軸Ｌ２方向、即ち、厚さ方向Ｙへ広がるのを抑制することができる。流出口３５の長軸方向Ｌ３から流出する気液混合流体ＡＷは左右方向に細長く延在するテーパ状周壁３４ｂに誘導されて長軸方向Ｌ３には広がって噴射される。
【００２６】
よって、噴口３３から噴射される噴霧は図５に示すように、長軸方向Ｌ３の幅方向Ｘが長く、短軸方向Ｌ２の厚さ方向Ｙが薄い噴霧パターンとなり、噴霧面積が減少し、単位当たりの噴霧打力を高めて、洗浄力をアップすることができる。
さらに、閉鎖面３０で両側の溝３１から流出口３５へと流れ込む気液混合流体ＡＷが正面衝突することで、気液混合流体の微粒化が図れ、噴口３３から噴射される噴霧の微粒化が促進され、微細部分の洗浄能力も高めることができる。
【００２７】
図６は第２実施形態の２流体ノズル１０’を示し、前記第１実施形態とは、気液混合流路２３’に対する圧力空気と水との供給構造であり、気液混合流路２３’の噴射側先端はパッキン１２を介してノズルチップ１３で閉鎖してキャップ１４により固定する構成は同一である。よって、同一構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
第２実施形態の２流体ノズル１０’は、軸芯Ｌ１に沿って設ける気液混合流路２３’に流入させる空気の流量もしくは圧力を略一定に保持した状態で、水の供給量（ターンダウン比）を調節できる構成としている。
ノズル本体１１’の周壁に気液混合流路２３’と直交方向に連通する水流入路４０を設け、該水流入路４０に水供給用のアダプ４１を接続している。このアダプタ４１には導入部４１ａにオリフィス４１ｂを介して大径とした導出部４１ｃを連続させ、該導出部４１ｃを気液混合流路２３’の側面に開口している。
【００２９】
上記構成とすると、水の供給量を低減した場合、気液混合流路２３’では液圧が気液混合流体の圧力より小さくなり、空気が液体流入路４０よりアダプタ４１の内部に逆流する恐れがあるが、空気がオリフィス４１ｂまで流入しても、その上流側に大径の導入部４１ａが存在しているため、空気圧は低下し逆流を阻止できる。
【００３０】
ノズルチップ１３の形状は第１実施形態と同一であるため、この２流体ノズル１０’から噴射される噴霧パターンも図５に示すように、幅方向Ｘに広がり、厚さ方向Ｙは広がらずに薄くなり、噴霧面積が減少して打力の強いものとなる。
【００３１】
なお、上記空気に変えて他の気体を用いてもよく、同様に水に代えて他の液体を用いても、この気液混合噴霧を打力の強いものとすることができる。
また、ノズルチップをキャップを介さずにノズル本体に直接ネジ締め固着してもよい。さらに、ノズル本体の噴射側先端にノズルチップと同様な形状とした噴射側先端部を一体的に形成してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明に係わる２流体ノズルでは、気液混合流路の噴射側先端を該流路の軸線と直交方向の閉鎖面とし、該閉鎖面に直径方向の溝を設けると共に、該溝の中央を噴口と連通する流出口としているため、気液混合流体は噴射側先端にドーム状の全周から中央に向けて収険して噴口へと噴射されずに、中央部分で気液混合流体が流出口から噴口へと直進する一方、外周部の気液混合流体は上記溝を通って中央の流出口へと流れ込み、流出口部分で正面衝突しながら噴口へと流出して噴射される。よって、溝形成方向の気液混合流体の流れ方向および流速は低減されると共に、正面衝突により気液混合流体の微粒化が図れる。一方、噴口は溝方向と直交方向に長軸を有し、溝方向と同一方向は短軸側となっているため、噴口からの短軸方向の噴射角度は小さくなり、噴霧は噴口の長軸方向の幅方向は長く、直交する厚さ方向は薄くなる。
このように、噴霧パターンは幅が広く且つ厚さが薄くなるため、噴霧面積を減少でき、その分、噴霧の打力を高めることができる。よって、本発明の２流体ノズルからの噴霧を洗浄に利用する場合には洗浄力を高めることができると共に微粒化が促進されているため、微細な部分まで洗浄することができる。また、冷却用として用いる場合にも、打力が強いため冷却効果を高めることができる。
【００３３】
さらに、上記気液混合流路の噴射側閉鎖面をノズル本体に着脱自在に組みつけるノズルチップで形成しているため、該ノズルチップを交換することにより、噴霧パターンの変更することができると共に、メンテナンス性も優れたものとできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の２流体ノズルの断面図である。
【図２】上記第１実施形態で用いるノズルチップを示し、（Ａ）は内面側から見た斜視図、（Ｂ）は外面側から見た斜視図である。
【図３】上記ノズルチップを示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は右側面図である。
【図４】（Ａ）（Ｂ）は噴霧状態を示す要部拡大断面図である。
【図５】噴霧パターンを示す図面である。
【図６】本発明の第２実施形態の２流体ノズルの断面図である。
【図７】従来例の２流体ノズルの断面図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は従来の噴霧状態を示す要部拡大断面図である。
【図９】従来の噴霧パターンを示す図面である。
【符号の説明】
１０２流体ノズル
１１ノズル本体
１２パッキン
１３ノズルチップ
１３ａ小径部
１３ｂ大径部
１４キャップ
２０圧力空気供給管
２３気液混合流路
２５水供給管
３０閉鎖面
３１溝
３２噴射側端面
３３噴口
３４流出口

Claims

気液混合流路の噴射側先端に、流路軸線に対して直交する閉鎖面を設け、該閉鎖面に直径方向の１つの溝を形成すると共に、該閉鎖面の外面側の噴射端面には上記溝と直交方向の長円或いは楕円からなる噴口を設けて、該噴口の短軸側と上記閉鎖面の溝とを同一方向とすると共に、該噴口を内面側に向けてテーパ状に切り込み、その中央部に上記溝と連通させた流出穴を設けていることを特徴とする２流体ノズル。
上記気液混合流路を軸芯に沿って設けたノズル本体の噴射側先端にノズルチップを取り付け、該ノズルチップの内面を上記閉鎖面とすると共に外面を上記噴射端面としている請求項１に記載の２流体ノズル。
上記ノズルチップは内部側に小径部を設けると共に外部側に大径部を連続させた２段の円盤状とし、上記小径部を上記ノズル本体の気液混合流路の先端に嵌合して上記閉鎖面を形成し、上記大径部をパッキンを介してノズル本体の外面に当接させ、該ノズルチップにキャップを外嵌して、該キャップとノズル本体とをネジ締め固定して、ノズル本体に対して着脱自在に取り付けている請求項２に記載の２流体ノズル。
上記閉鎖面に設ける溝は断面形状を円弧状あるいはＶ字状としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の２流体ノズル。