JP2006187752A

JP2006187752A - ２流体特殊洗浄ノズル

Info

Publication number: JP2006187752A
Application number: JP2005026982A
Authority: JP
Inventors: Hirohisa Mori; 裕久森; Akio Kosaka; 昭雄高坂; Tetsuya Mochida; 哲也持田
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2005-01-06
Filing date: 2005-01-06
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】キャビテーション領域を活用した表面改質から壁面、部品表面、食品等の比較的柔らかい物質の洗浄に至るまでの広範な用途に適した２流体特殊洗浄ノズルを提供する。
【解決手段】洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路１１と、高圧水導入路１１の内寸Ｄｗに対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径ｄの通路でなる高圧水噴出口１３と、その先端広角部１４とからなる高圧水ノズル１と、高圧水ノズル１の下流に形成された気体室２１と、その下流に連通して気体室２１の内寸Ｄａに対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズル２２と、気体室２１に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口２３とからなる噴霧ノズル２とで構成した洗浄ノズル。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物の壁面や床面、自動車や機械類、飲食品容器等の洗浄に適した気液混合洗浄装置用の２流体特殊洗浄ノズルに関するものである。

技術背景

この種洗浄方法としては、高圧の噴流水に抵抗を与えて洗浄面積を拡大する方法や、液体流の中に気体を混合させる方法などがあり、例えば特許第３３１５６１１号公報に示すごとく、加圧されたガスと液体とを混合して液滴を形成する長さが３〜５０ｍｍの混合管と、混合管先端に接続され液滴を加速して気中に噴射する長さが３０〜２００ｍｍの加速管とを備え、混合管には加圧されたガスの流入口と、混合管の側壁を貫通して混合管中に先端が混合管と同軸状に配置された液体の流入口が開口した流入管がもうけられ、混合管は加速管と接続する方向に徐々に断面積を細くした気体用管路内に液体用管路を形成したものとし、半導体基板等の表面上に付着している汚染物を強力に除去することを目的とした洗浄用２流体ジェットノズルがある。

また、例えば特開２００２−１１３８７号公では、気体の流通路の内面は先細となるよう縮径されたテーパー部が形成されており、この気体の流通路でテーパー部の下流側は流通路が中細ノズル部の最小径部を経て末広がりのテーパー状に形成された噴射ノズルに連通しており、気体の流通路で内方の先端に洗浄液の噴射口が形成されている洗浄液噴射ノズルが設けてあり、この洗浄液噴射ノズルの外面に形成されているテーパー部と気体の流通路のテーパー部との間に気体噴射口を形成し、この気体噴射口は中細ノズル部の最小径部の手前に形成したラッパ部に添わせてその途中に開口したものとし、気体を洗浄液より高速で噴射することにより、自動車、建物の壁、食器等の洗浄に適した加速された液滴として噴射することを目的とした洗浄ノズルがある。

前記従来のものでは、広範囲な用途、例えばキャビテーション領域を活用した表面改質から壁面、部品表面、食品等の比較的柔らかい物質の洗浄に至るまでの用途の解消までに至っていない。また、前記特許第３３１５６１１号公報に示すものは、混合管は加速管と接続する方向に単純に断面積を細くした気体用管路内に液体用管路を形成したものであり、気体と液体の混合作用や液滴の形成や加速作用も不充分である。また、特開２００２−１１３８７号公に示すものは、洗浄液噴射ノズルの外面に形成されているテーパー部と気体の流通路のテーパー部との間に気体噴射口を形成するので、気体噴射口を正確に形成するには、テーパー部同士の同心度、前後位置等加工困難であるという問題があった。

上記の課題を解決するために、本発明は洗浄ノズルを高圧水ノズルと噴霧ノズルとで構成し、前記高圧水ノズルは洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路と、高圧水導入路の内寸に対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径の通路でなる高圧水噴出口と、その先端広角部とからなり、前記噴霧ノズルは高圧水ノズルの下流に形成された気体室と、その下流に連通して気体室の内寸に対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズルと、気体室に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口とからなっているものとした。

また，前記拡大ノズルは気体室の内寸に対して先細に縮径した境部の曲面の下流を、入り口側最小径に対し出口側に向かって徐々に拡大されるラバーノズル形状とした。

前記構成により、高圧ポンプにて加圧された洗浄水が高圧水導入路から導入され、絞り部にて絞られながら、高圧水導入路に対して大幅に縮径された高圧水噴出口に導入され、拡大ノズル中心へ噴射させる。高圧水ノズルと拡大ノズルの間に設けた気体室で圧力が低下し、飽和蒸気圧以下となるため水は急激に発泡し、気泡（キャビテイ）を含む高圧水となる。空気圧縮機により加圧された圧縮空気を気体室内に導入することで、空気と水の境界面に乱流が生じ、高圧水を液滴にする。この混合気体流は境部の曲面に導かれて拡大ノズル内に導入され、ラバーノズル形状とした拡大ノズル内では入り口側最小径から出口側最大径に拡大される。この拡大ノズルの形状と、圧縮空気による気層が介在し拡大ノズルの圧力損失を低下させ、流速を高める。液滴化した気泡交じりの超音速混合流となり、水の流れに乗せて被洗浄面にぶつけると、気泡破裂の際の衝撃波キャビティー現象と高圧ジェット水流の便乗効果により、強力な洗浄効果を発揮することが出来る。

本発明は、以上の構成としたので、完全に液滴化した気泡交じりの超音速混合気体流となり、被洗浄面にぶつけると、気泡破裂の際の衝撃波キャビティー現象と超音速混合気体流とにより、強力な洗浄効果を発揮する２流体特殊洗浄ノズルが提供出来る。

また、この洗浄方法は、水と空気による自然洗浄のため環境にやさしく、液滴化による飛散防止効果があり作業者への負担が軽減でき、空気を混気することによる水量低下に伴い洗浄作業工数及びランニングコストの低減効果も増大する。

以下本発明の一実施例を図により説明する。図１は本発明の一実施形態に係る２流体特殊洗浄ノズルの構造図であり、図２は同じく噴霧ノズルの中の拡大ノズル部詳細図である。

図１において、洗浄ノズルは高圧水ノズル１と、噴霧ノズル２とで構成し、高圧水ノズル１は洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路１１と、高圧水導入路１１の内寸Ｄｗに対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径ｄの通路でなる高圧水噴出口１３と、その先端広角部１４からなり、噴霧ノズル２は高圧水ノズル１の下流に形成された気体室２１と、その下流に連通して気体室２１の内寸Ｄａに対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズル２２と、気体室２１に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口２３とからなっており、気体室２１内高圧水ノズル１先端と拡大ノズル２２入り口との距離Ｌ１、拡大ノズル２２入り口と先端出口との寸法Ｌ２、ラバーノズル形状とした拡大ノズル２２入り口側最小径をｄ１、出口側最大径をｄ２とする。

次に、前記構成からなる本実施例の動作について説明する。高圧ポンプにて加圧された洗浄水が高圧水導入路１１から導入され、絞られながら、高圧水導入路１１の内寸Ｄｗに対して大幅に縮径された高圧水出口径ｄの高圧水噴出口１３に導入されると、高圧水噴出口１３における洗浄水の流速は大幅に増大し、その先端広角部１４で急激に減圧され、拡大ノズル部詳細図である図２に示す如く拡大ノズル２２中心へ噴射される。

高圧水ノズル１と拡大ノズル２２の間に設けた気体室２１で圧力が低下し、飽和蒸気圧以下になるため水は急激に発泡し気泡（キャビテイ）を含む高圧水となる。気体導入口２３から気体室２１内に導入される圧縮空気によりその噴射流の全周囲に超音速流を発生させ液滴を分割するとともに、更に細かいキャビテイ（気泡）を発生させ曲面に導かれて拡大ノズル２２（ラバールノズル）内に導入される。拡大ノズル２２内では入り口側最小径ｄ１から出口側最大径ｄ２に拡大され、圧縮空気により超音速領域まで加速され、更に液滴化した気泡交じりの超音速混合気体流となり、被洗浄面にぶつけると、気泡が破裂するときの衝撃波キャビティ現象と超音速混合気体流とにより、強力な洗浄効果を発揮する。

噴霧ノズル２部、特に拡大ノズル２２の形状（ｄ１／ｄ１比、Ｌ１、Ｌ２の関係）を変えることにより気泡（キャビテーション）の大きさ、気泡混合状態を変えることが可能であり、それにより被洗浄物の種類や汚れの状態に応じた多用途の洗浄も可能である。

本発明の一実施例を示す２流体特殊洗浄ノズルの構造図である。噴霧ノズルの中の拡大ノズル部詳細図である。

符号の説明

１高圧水ノズル
１１高圧水導入路
１２絞り部
１３高圧水噴出口
１４先端広角部
２噴霧ノズル
２１気体室
２２拡大ノズル
２３気体導入口

Claims

洗浄ノズルは高圧水ノズルと噴霧ノズルとで構成し、前記高圧水ノズルは洗浄水を高圧ポンプにて加圧され高圧水として受ける高圧水導入路と、高圧水導入路の内寸に対して先細テーパー状の絞り部と、所定最小径の高圧水出口径の通路でなる高圧水噴出口と、その先端広角部とからなり、前記噴霧ノズルは高圧水ノズルの下流に形成された気体室と、その下流に連通して気体室の内寸に対して先細に縮径し境部は曲面となるように形成された拡大ノズルと、気体室に開口した空気圧縮機より送られる所定高圧の圧縮空気を導入する気体導入口とからなっているものとしたことを特徴とする２流体特殊洗浄ノズル。
前記拡大ノズルは気体室の内寸に対して先細に縮径した境部の曲面の下流を、入り口側最小径に対し出口側に向かって徐々に拡大されるラバーノズル形状とした請求項１記載の２流体特殊洗浄ノズル。