JP2009061354A - 噴射ノズルおよびこれを備える噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】使用温度環境によらず少量の加圧気体の吹き出しによってもその先端部が良好に旋回可能であって副次媒体が回転拡散されながら噴射され、かつ部品の汚損や磨耗のおそれのない噴射ノズルを提供する。
【解決手段】外管と、これに挿入された内管とで内外二重管構造をなし、内管と外管との間から加圧気体を噴射し、内管から副次媒体を噴射するためのノズルであって、（ａ）外管は固定外管と、硬質材料からなり固定外管の先端に回転自在に設けられた回転体とを有し、回転体先端の吹出口は回転軸オフセット位置に回転方向を向けて開口形成されている；（ｂ）内管は基端側が副次媒体供給源と連通し、先端側の開口端は、吹出口から噴射される加圧気体によって形成される負圧域に配置される；（ｃ）吹出口からの加圧気体の噴射により内管を通じて副次媒体が吸引され、加圧気体と混合されて吹出口より回転噴射される；ことを特徴とするノズル。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体、粉粒体またはこれらの混合物からなる副次媒体を、加圧気体とともに噴射するための回転式の噴射ノズル、およびこれを備える噴射装置に関する。

この種の装置としては、可撓性の管材を内外二重管構造としたフレキシブルノズルをラッパ状の規制部材に沿って旋回させながら液体とともに加圧気体を噴射するノズルの発明（下記特許文献１を参照）が知られている。かかる従来のフレキシブルノズルはナイロンやポリプロピレンなどの合成樹脂からなり、その先端の吹出口から加圧気体を勢いよく噴射することにより周囲に負圧域を形成し、かかる負圧によって吸引された副次媒体をエアロゾル化して加圧気体とともに被噴射物に吹き付けるものである。

フレキシブルノズルの先端（自由端）から加圧気体を噴射することにより、その反力によって当該ノズルは全体が旋回し、先端はラッパ状の規制部材の内周面に沿って円周軌跡を描く。このように先端を回転移動させながら加圧気体を噴射することにより、噴射される加圧気体の圧力波が増幅されて噴射力が増大するとともに、副次媒体が回転拡散されて微細径のエアロゾルを得ることができる。

噴射装置の具体的な用途としては、清掃装置、塗装装置、研掃（ブラスト）装置などが例示され、副次媒体としてはそれぞれ液体洗剤、液体または粉粒体である塗料、粉状や粒子状（粉粒体）である研掃材などが用いられている。

特開２００３−１５４２９４号公報

しかし上記従来の噴射装置の備えるフレキシブルノズルには以下の問題がある。
第一には、加圧気体の噴射によってフレキシブルノズルを安定して旋回させるためには相当の噴射圧が必要であるため、当該ノズルは高圧噴射用途でしか用いることができず、繊細な噴射を要する清掃装置や塗装装置としては用いることができない。

第二には、フレキシブルノズルの旋回径を所望に規定するためにはラッパ状のガイドが必須であるところ、ノズルの先端とガイドの内周面とが激しく擦れ合うため両者は容易に汚損および摩擦劣化する。このためノズルとガイド内周面との動摩擦抵抗が次第に増大してノズルの旋回性が低下する。

第三には、上述のように合成樹脂からなるフレキシブルノズルは冬季または寒冷地では硬化してしまい、旋回性が悪化することから副次媒体を良好に吸引して噴射することができなくなる。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、すなわち回転する吹出口から加圧気体および副次媒体を噴射するためのノズルであって、使用温度環境によらず、少量または比較的低圧の加圧気体の吹き出しによっても良好にその先端部が旋回可能であって副次媒体が回転拡散されながら噴射され、かつ部品の汚損や磨耗のおそれのない噴射ノズルを提供することを目的とする。また本発明は、上記噴射ノズルを備える噴射装置を提供することを他の目的とする。

本発明は、内外二重管構造の噴射ノズルを構成する外管の先端側を、加圧気体の流路となる通孔を内部に備える回転体として形成し、これを基端側の固定外管に対して軸回転可能に取り付け、またかかる回転体を硬質材料により作製することにより、ノズル先端を暴れさせることなく回転体を加圧気体の噴射反力によって回転させるという技術思想に基づいてなされたものである。

すなわち本発明の噴射ノズルは、
（１）外管と、これに挿入された内管とで内外二重管構造をなし、
加圧気体供給源に蓄えられた加圧気体を、前記内管と前記外管との間から噴射し、
液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなり副次媒体供給源に蓄えられた副次媒体を、前記内管から噴射するためのノズルであって、以下の（ａ）〜（ｃ）の特徴をすべて備える噴射ノズル；
（ａ）前記外管は、（i）基端が前記加圧気体供給源と連通する固定外管と、（ii）硬質材料からなり、前記固定外管と連通する通孔を内部に備えるとともに、前記固定外管の先端に対して回転自在に設けられた回転体と、を有し、（iii）前記回転体の先端には、回転体の回転軸から径方向にオフセットした位置に、回転軸方向および前記径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口が開口形成されている；
（ｂ）前記内管は可撓性を有し、基端側が前記副次媒体供給源と連通し、先端側が前記吹出口と連通している；
（ｃ）前記吹出口より前記加圧気体を噴射することで、当該噴射反力により前記回転体が回転軸まわりに回転し、前記吹出口の近傍または前記通孔の内部に生じた負圧により前記内管を通じて前記副次媒体供給源より副次媒体が吸引され、かつ、前記吸引された副次媒体が、前記噴射される加圧気体と混合されて前記吹出口より噴射される；
（２）外管と、これに挿入された内管とで内外二重管構造をなし、
加圧気体供給源に蓄えられた加圧気体を、前記内管と前記外管との間から噴射し、
液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなり副次媒体供給源に蓄えられた副次媒体を、前記内管から噴射するためのノズルであって、以下の（ａ）〜（ｃ）の特徴をすべて備える噴射ノズル；
（ａ）前記外管は、（i）基端が前記加圧気体供給源と連通する固定外管と、（ii）硬質材料からなり、前記固定外管と連通する通孔を内部に備えるとともに、前記固定外管の先端に対して回転自在に設けられた回転体と、を有し、（iii）前記回転体の先端には、回転体の回転軸から径方向にオフセットした位置に、回転軸方向および前記径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口が開口形成されている；
（ｂ）前記内管は、（i）前記固定外管に挿通され、基端が前記副次媒体供給源と連通する固定内管と、（ii）硬質材料からなり、基端が前記固定外管の内部または前記通孔の内部において前記固定内管の先端に対して回転自在に接続され、先端側が前記通孔に挿入された回転内管と、を有する；
（ｃ）前記吹出口より前記加圧気体を噴射することで、当該噴射反力により前記回転体および回転内管が前記回転軸まわりに回転し、前記吹出口の近傍または前記通孔の内部に生じた負圧により前記内管を通じて前記副次媒体供給源より副次媒体が吸引され、かつ、前記吸引された副次媒体が、前記噴射される加圧気体と混合されて前記吹出口より噴射される；
（３）回転体が、固定外管の前記先端とそれぞれ連通した複数の吹出口を前記回転軸に対して回転対称位置に有し、かつ、前記複数の吹出口が、前記回転軸まわりに同一の回転方向に向けて形成されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の噴射ノズル；
（４）内管の先端側の開口端が、前記加圧気体の噴射により吹出口の近傍に形成される負圧域に配置されている上記（１）、（２）または（２）に従属する（３）のいずれかに記載の噴射ノズル；
（５）内管の先端側の開口端が、前記通孔の内部に配置されている上記（１）から（３）のいずれかに記載の噴射ノズル；
（６）固定外管と回転体とがベアリングを介して接続されている上記（１）から（５）のいずれかに記載の噴射ノズル；
（７）回転体が、該回転体の回転により前記回転軸方向に軸流を発生させるファンを備える上記（１）から（６）のいずれかに記載の噴射ノズル；
（８）回転体が、該回転体の先端より突出するブラシを有する上記（１）から（７）のいずれかに記載の噴射ノズル；
を要旨とする。

また本発明の噴射装置は、
（９）加圧気体が蓄えられた加圧気体供給源と、
液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなる副次媒体が蓄えられた副次媒体供給源と、
上記（１）〜（８）のいずれかに記載の噴射ノズルと、
前記加圧気体供給源から前記外管に流通する前記加圧気体を閉止または開放する弁体と、
を備え、前記加圧気体と前記副次媒体とを混合状態で噴射する噴射装置；
を要旨とする。

本発明の噴射ノズルによれば、加圧気体の流路の一部を構成する回転体を硬質材料で作製するとともに固定外管の先端に対してこれを回転自在に取り付けることにより、加圧気体の噴射によって暴れようとするフレキシブルノズルの全体をラッパ状のガイドの内面に沿って旋回させる従来の方式の噴射ノズルがもつ上記課題が解決される。すなわち少量または比較的低圧の加圧気体を吹き出すだけでその噴射反力により回転体を良好に回転させることができる。また本発明の噴射ノズルによればガイド内面との接触によるノズルの摩擦損耗やガイド内面の汚損がなく、また使用温度によらず副次媒体が良好に吸引されて回転拡散される。
したがって本発明の噴射ノズルを備える噴射装置によれば、少量または比較的低圧の加圧気体の吹き出しによってもノズルが安定して回転することから、噴射対象物を逸れて副次媒体が飛散することがなく、また噴射対象物が繊細な噴射を要する場合にも清掃、塗装、研掃などの目的を達成することができる。
また回転する吹出口から加圧気体を噴射する本発明の噴射ノズルおよび噴射装置によれば加圧気体の圧力波が増幅されるため、副次媒体を良好に拡散させて微細径のエアロゾルが得られるとともに、高い吹き付け力によってこれを噴射対象物に向かって噴射することができる。

また本発明の更に具体的な態様として、回転体に開口形成された吹出口を複数個とし、各吹出口を回転軸に対して回転対称位置に設けてもよい。これにより、加圧気体の噴射に伴う径方向の反力がバランスし、回転体は偏心することなく固定外管まわりに滑らかに回転する。このとき各吹出口を同一の回転方向に向けることにより、副次媒体が回転軸まわりの全方位に向けてバランスよく噴射されるとともに、各吹出口が受ける加圧気体の噴射反力は回転方向に相殺されることがなく当該同一方向と反対の方向に向かって回転体を良好に回転させることができる。

また本発明においては、副次媒体を噴射する内管の先端側の開口端を、吹出口の近傍または回転体の通孔の内部に配置するとよい。これにより、加圧気体の噴射によって形成される負圧域の内部に内管の前記開口端が配置されるため、副次媒体が内管を通じて副次媒体供給源から吸い出されることとなる。したがって副次媒体供給源に大気圧以上の内圧を与える必要がなく、噴射装置が簡略化されるとともにハンドリング性に優れる。

また本発明の更に具体的な態様として、回転体と固定外管とをベアリングによって回転自在に接続してもよい。これにより、回転体に作用する回転摩擦を低減し、加圧気体の少量の噴射量によっても、また低温で使用した場合も、回転体を良好に回転させることができる。

また本発明の更に具体的な態様として、回転体の軸方向に軸流を発生させる軸流ファンをこれに設けてもよい。これにより、回転する吹出口から噴射される気体の回転成分が抑制され、軸方向成分が増大する。したがって、加圧気体の噴射方向が径方向に過剰であって副次媒体が過大に回転拡散される虞がある場合に、当該軸流ファンによって回転体の回転を抑制し、軸方向への吹き付け力を高めることができる。

また本発明の更に具体的な態様として、回転体の先端より突出するブラシをこれに設けてもよい。これにより、本発明の噴射装置を洗浄用や研掃用に用いた場合に、加圧気体の噴射力とともにブラシによる噴射対象の直接的な払拭の効果を得ることができるため、除塵性能が更に高められ、または研掃面を清掃することができる。

以下、本発明にかかる噴射ノズルおよびこれを備える噴射装置について、図面を用いて更に具体的に説明する。
図１は本発明の第一実施形態の噴射ノズル１０、およびこれを先端側（図中右方）に備える噴射装置３０の一部縦断面模式図（側面図）である。噴射ノズル１０、これが接続される連結部４０、カバー４２、副次媒体容器７２、および導出管７６については、回転軸（ＡＸ）を通る垂直断面で切った縦断面図を図示している。
図２（ａ）は本実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）である。固定外管１２の基端側（図中左方）は図示を省略している。同図（ｂ）は噴射ノズル１０の正面図であり、図中のＡ−Ａ矢視が同図（ａ）に相当している。同図（ｃ）は同図（ｂ）の部分拡大図である。

＜噴射装置について＞
本発明の噴射装置３０は、旋回する回転体１４の先端から加圧気体を勢いよく噴射することによって形成される負圧により液体や粉粒体などの副次媒体７４を副次媒体容器７２より吸引し、これを上記加圧気体と混合して回転拡散しながら噴射するものである。本実施形態の場合、具体的には副次媒体７４として洗剤液を用い、これを加圧気体の噴射力によってエアロゾル化したうえで被洗浄面に吹き付けて洗浄力を得る洗浄用スプレーとして噴射装置３０は用いられる。
噴射装置３０は大別して、噴射ノズル１０やカバー４２を備えるスプレーガン３２と、加圧気体（図示せず）が蓄えられた加圧気体供給源５０と、副次媒体７４が貯留された副次媒体供給源７０とからなる。

スプレーガン３２は、内部に加圧気体の流路を備えるガン本体３４および連結部４０と、レバー３６と、レバー３６によって上記流路と加圧気体供給源５０とが連通される弁体３８と、連結部４０の先端に連通して接続される本発明の噴射ノズル１０と、噴射ノズル１０を保護するラッパ状のカバー４２とを備えている。噴射ノズル１０の具体的な構造は後述する。またガン本体３４と加圧気体供給源５０とは可撓性のチューブ４４によって接続されている。
これにより、使用者がレバー３６を手で引くことで弁体３８が流路を開放し、加圧気体供給源５０に蓄えられた加圧気体が連結部４０を経由して噴射ノズル１０の先端から噴射される。また使用者がレバー３６を元に戻すことにより、加圧気体供給源５０から連結部４０に至る流路が弁体３８によって閉止され、したがって加圧気体の流通が停止される。

加圧気体には一般に数ＭＰａから数十ＭＰａ程度に圧縮した空気を用いるほか、窒素や二酸化炭素などの不活性ガスや、代替フロンなどを用いてもよい。弁体３８の開放によって加圧気体は減圧され、大気圧以上、１ＭＰａ未満程度に噴射圧にて噴射ノズル１０の吹出口１６より吹き出される。

副次媒体７４としては、本実施形態で用いる洗浄液のほか、粉粒体であるブラスト用の研掃材や、粉粒体または液体である塗料などを用いることができる。
副次媒体容器７２に大気圧で貯留された副次媒体７４は、導出管７６を通じて噴射ノズル１０内に導出されて該ノズルの先端から噴射される。導出管７６には、副次媒体７４が副次媒体容器７２から噴射ノズル１０に至る流路を開放または閉止するための切換弁７８が設けられている。使用者は切換弁７８を操作することにより、噴射ノズル１０の先端より加圧気体のみを噴射するか、副次媒体７４を混合して噴霧するかを選択することができる。

＜噴射ノズルについて＞
本発明の噴射ノズル１０は内管と外管とで内外二重管構造をなし、内管から副次媒体７４を、そして内管の外面と外管の内面との間から加圧気体を、それぞれ噴射するものである。
外管１１は、スプレーガン３２に対して固定された固定外管１２と、その先端に回転自在に取り付けられた回転体１４とを組み合わせて構成されている。回転体１４は硬質材料からなり、その内部には固定外管１２と連通した通孔１８が設けられており、固定外管１２とともに一連の流路が形成されている。回転体の先端にあたるノズル先端部１５には、回転体の回転軸（ＡＸ）から径（Ｒ）方向にオフセットした位置に、回転軸方向および当該径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口１６が開口形成されている。
かかる噴射ノズル１０において、固定外管の基端と連結部４０とを気密に連接することにより、加圧気体供給源５０と通孔とは連通し、したがって弁体３８の開放操作によって加圧気体が通孔の先端から噴射され、その反力がノズル先端部に負荷されることにより回転体は回転軸（ＡＸ）まわりに旋回することとなる。

一方、内管６０には、可撓性のフレキシブルチューブを用いるか、または外管と同様に、スプレーガン３２に対して固定された固定内管とこれに回転自在に接続された回転内管とを組み合わせて構成してもよい。

本実施形態に相当する前者の場合、内管６０の基端側（図中左方）は固定外管１２に挿通され、先端側（図中右方）は回転体１４の吹出口１６と連通している。内管６０の基端は副次媒体容器７２と連通している。内管６０の先端側の開口端６４は、図２（ｂ），（ｃ）に示すように吹出口１６より僅かに突出させてもよいが、回転体１４の通孔１８の内部に配置しても、または固定外管１２の先端近傍に留めてもよい。加圧気体が吹出口１６より噴射されることで、吹出口１６の近傍のみならず、通孔１８の内部から固定外管１２の先端にかけて負圧域（ＮＰ）が形成されるため、当該開口端６４が上記いずれの位置に配置されても、副次媒体容器７２より副次媒体７４を吸い出すことができる。

後述する第三実施形態に相当する後者の場合、内管６０の基端側を構成する固定内管を固定外管１２に挿通し、先端側を構成する回転内管を回転体１４の通孔１８内部に配置する。回転内管の先端側の開口端は吹出口１６より僅かに突出させても、通孔１８の内部に留めてもよい。そして固定内管と回転内管とを回転自在に接続することで、回転内管は回転体１４に追随して回転可能、かつ固定内管を介して副次媒体容器７２と連通する。したがって、加圧気体を吹出口１６を噴射することで吹出口１６の近傍および通孔１８の内部に負圧域（ＮＰ）が形成されると、副次媒体容器７２からは副次媒体７４が固定内管および回転内管を通じて吸い出され、これが加圧気体と混合されて吹出口１６より噴射される。

このように、高圧の加圧気体が流通する流路の先端側を、硬質材料からなる回転体によって構成することにより、加圧気体の噴射時にノズル先端が暴れることがなく、かつ低温環境下で噴射装置３０を使用した場合もノズルの硬化や閉塞が生じないため、副次媒体７４の安定した噴射が可能になる。

本実施形態においては、内管６０の基端側（図中左方）は切換弁７８を介して副次媒体容器７２と連通し、中間部は固定外管１２に挿通され、先端部（内管先端部）６２（図中右方）は回転体１４の内部に設けられた通孔１８に挿入されている。
外管１１を構成する固定外管１２の基端は連結部４０を介して加圧気体供給源５０と連通している。
固定外管１２と連通する通孔１８の先端（図中右方）に位置するノズル先端部１５は、回転体１４の回転軸（ＡＸ）から径（Ｒ）方向にオフセットした位置にある。またノズル先端部１５には、回転軸方向および径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口１６が開口形成されている。換言すると、吹出口１６の開口面の法線方向である噴射方向は、回転軸まわりの回転方向成分をもっている。かかる構成とすることにより、レバー３６を操作して加圧気体の流路を開放して吹出口１６から加圧気体を噴射すると、図２（ｂ）に示すようにノズル先端部１５は噴射反力Ｆを受け、これと一体化した回転体１４は回転軸まわりに回転する。図示の噴射ノズル１０の場合、吹出口１６は回転軸直進方向と、回転軸まわりの回転方向との中間方向を向いているため、加圧気体が吹出口１６から噴射されると、回転体１４は回転軸方向から見て反時計回りに吹出口１６とともに回転し、吹出口１６はノズル先端部１５の回転軸からのオフセット幅を半径とする円周上を移動することとなる。

また図２（ｃ）に示すように、内管６０の先端側の開口端６４は吹出口１６から僅かに突出し、吹出口１６から加圧気体が噴射される際に形成される負圧域（ＮＰ）に配置されている。したがって加圧気体を噴射することによって、副次媒体７４は負圧域（ＮＰ）によって吸引され、開口端６４から流出する。負圧域（ＮＰ）は、図示のように吹出口１６の外側近傍のほか、通孔１８の内部にも形成される。ただし吹出口１６の外側近傍では加圧気体が吹出口１６から噴射されてもっとも急膨張して低圧となるため、副次媒体７４の吸引力をもっとも強く得ることができる。またかかる加圧気体の急膨張により、開口端６４から流出した副次媒体７４は微細に分散してエアロゾル化する。したがって、副次媒体７４として洗剤液を用いる本実施形態の噴射ノズル１０によれば、エアロゾル化した洗剤液を加圧気体のジェットに乗せて被洗浄面に吹き付けることができる。また、洗剤液（エアロゾル）と加圧気体の混合気体は、旋回する回転体１４より噴射されることで、回転拡散されつつも加圧気体の圧力波が増幅されるため、被洗浄面の広い面積に対して均等に、かつ高い噴射圧にてこれを吹き付けることができる。

固定外管１２は、スプレーガン３２に対して固定的に設けられた管体である。固定外管１２の基端と連結部４０との接続態様は特に限定されるものではないが、固定外管１２の基端側外周面に雄ネジ、連結部４０の先端側にこれと対になる雌ネジを形成して互いに螺合するとよい。また固定外管１２の中心線形状、断面形状とも特に限定されるものではなく、本実施形態の噴射ノズル１０では断面が円形、中心線形状が直線状の固定外管１２を例示している。

本実施形態では、固定外管１２の断面中心と、回転体１４の回転軸（ＡＸ）とが一致している。ただし回転体１４が固定外管１２に対して回転可能であって、かつ噴射される加圧気体が固定外管１２と回転体１４との隙間から有意に漏れ出すことのないかぎり、回転体１４の回転軸は必ずしも固定外管１２の断面中心と一致している必要はなく、回転軸が固定外管１２の中心に対して偏心した位置にあっても、また固定外管１２の先端の伸びる方向と回転軸とが不一致であってもよい。

加圧気体の流路を構成する固定外管１２と回転体１４とはともに硬質材料からなり、加圧気体の噴射によってそれ自身が有意に変形することがない。具体的には、硬質プラスチック材料や金属材料を用いることができ、耐圧性や耐久性の観点から固定外管１２にはステンレス鋼などの金属材料が、慣性モーメントを小さくして回転を良好にする観点から回転体１４には可塑剤を添加したポリウレタンなどの硬質プラスチック材料が、それぞれ好適に用いられる。

本実施形態の噴射ノズル１０においては、固定外管１２と回転体１４とは転がり軸受やすべり軸受などのベアリング２０によって接続されている。
固定外管１２の先端部にフランジ２２が形成されている。一方、回転体１４の基端側内部には、フランジ２２およびベアリング２０を収容可能な収容室２３が設けられている。また収容室２３の基端側は、フランジ２２よりも小径かつ固定外管１２よりも大径となるよう凸部１９が張り出している。これにより、フランジ２２と凸部１９との間にベアリング２０を介装することで、固定外管１２と回転体１４とは、固定外管１２の断面中心を回転軸として回転自在に接続される。

本実施形態の噴射ノズル１０においては、回転体１４にパイプ１７を埋設することにより通孔１８が構成されている。回転体１４とともに軸まわりに回転するパイプ１７は、基端が回転軸（ＡＸ）と一致または略一致し、収容室２３に対して開口することで固定外管１２と連通している。またパイプ１７の先端は回転軸から所定のオフセット位置にあり、かつ、開口端である吹出口１６の向きが所定の回転軸方向成分と回転方向成分とをもつよう曲げられてノズル先端部１５が形成されている。
パイプ１７の材質や形状は特に限定されず、例えば硬質プラスチック材料の円管を用いることができる。また、パイプ１７は図示のように直管を回転軸に対して斜交させて用いるほか、中心線形状が湾曲または屈曲したものを用いてもよい。

一方、副次媒体７４の流路となる内管６０には、副次媒体容器７２内の貯留圧である高々大気圧程度の圧力しか負荷されないため、本実施形態においてはこれを軟質材料より作成している。特に、回転体１４の通孔１８に挿入された内管６０の内管先端部６２が回転体１４に追随して良好に旋回するよう、内管６０にはナイロン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリウレタン、ポリプロピレンなどの可撓性を有する合成樹脂からなるフレキシブルチューブを用いるとよい。
内管６０は固定外管１２および回転体１４からなる外管１１によって保護されているため、内管６０にフレキシブルチューブを用いた場合も内管先端部６２が暴れることはなく、したがってカバー４２に衝突してこれが損耗することはない。
内管６０は基端から先端まで一連の可撓性チューブで構成してもよく、または、固定外管１２の内部に挿通された部分は硬質プラスチックや金属などからなる固定内管とし、その先端にフレキシブルチューブを装着して旋回可能としてもよい。

本実施形態の噴射ノズル１０は以下のようにして作製される。
（１）金属管の先端を拡径してフランジ２２を形成した固定外管１２を作製する。一方、基端側を小径に、先端側を大径にくり抜いた円筒状の回転体１４を硬質プラスチック材料により作製する。回転体１４の基端側の小径は上記した凸部１９の内径と一致し、先端側の大径は図２（ａ）に破線で示すように収容室２３の内径と一致している。
（２）ベアリング２０を周囲に装着した固定外管１２を、回転体１４に対して大径にくり抜かれた先端側から挿通する。回転体１４の凸部１９の内径は固定外管１２のフランジ２２よりも小径であるため、フランジ２２がストッパーとなって凸部１９とフランジ２２とがベアリング２０を介して当接する。
（３）固定外管１２の内径よりも小さな外径をもつ可撓性のチューブからなる内管６０を、固定外管１２の基端側または先端側からこれに挿通し、内管先端部６２の一部を回転体１４から突出させる。
（４）基端が固定外管１２と対向し、先端が回転軸（ＡＸ）から所定のオフセット位置となるよう曲げ形成したパイプ１７を、くり抜かれた回転体１４の先端側からこれに仮固定するとともに、パイプ１７の先端側開口にあたる吹出口１６から内管６０の先端部を突出させる。このとき、仮固定されるパイプ１７は、吹出口１６が所望の回転軸方向成分と回転方向成分とをもつ向きとする。
（５）上記仮固定されたパイプ１７の周囲に、溶融した樹脂材料２５を注入することでこれを回転体１４に固定するとともに、回転体１４の先端側を施蓋することで回転体１４の内部に収容室２３を残存形成する。収容室２３の基端側はベアリング２０で気密に封止されている。なお、回転体１４の先端側に注入される樹脂材料２５は、回転体１４と同一材料であっても、異種材料であってもよい。
（６）吹出口１６から突出した内管６０の先端部を、当該突出長さが所定量となるよう切断する。突出長さは、吹出口１６から加圧気体が噴射される際に形成される負圧域（ＮＰ）に内管６０の開口端６４が配置され、副次媒体７４が良好に吸引されるか否かという観点から調整される。

上述のように固定外管１２と回転体１４をともに硬質材料で作製し、両者をベアリング２０で接続して外管１１とすることにより、各部品は加圧気体の噴射反力によって変形することがないため、加圧気体の噴射エネルギーの内部ロスがない。
また回転体１４を、回転軸を中心とする円柱形状とし、またノズル先端部１５や吹出口１６を回転体１４の先端側端面の面内に収まるよう形成することにより、回転する回転体１４からは径方向に何ら突出する部位がなく、使用者またはその周囲の者にとって本発明の噴射装置３０を安全に使用することができる。

なお、本発明の噴射装置３０においては、さらに使用者等の安全に配慮し、図１に示すように回転体１４の径方向側方に、ラッパ状などに構成されたカバー４２を設けてもよい。本発明で用いるカバー４２は回転体１４と接触することがないため、その内面が汚損したり、回転体１４を磨耗させたりすることがない。したがって、回転する回転体１４と接触しないかぎりカバー４２の形状は特に限定されるものではないが、旋回する吹出口１６から噴射される加圧気体が過剰に回転拡散されることを抑えるべく、カバー４２の先端を吹出口１６よりも先端側に庇状に突出させてもよい。カバー４２は、ガン本体３４のうち例えば連結部４０に取り付けられる。なお、カバー４２はガン本体３４に対して着脱可能としてもよい。

なお本発明においては、上記のようにパイプ１７を回転体１４に埋設して通孔１８を構成するほか、中実の回転体１４に貫通孔を穿設することで通孔１８を設けてもよい。また内部に通孔１８を設けた回転体１４を半割りに構成し、固定外管１２やベアリング２０を回転体１４に嵌め合わせた状態で、対になる半割りの回転体１４同士を接合一体化してもよい。

このほか本発明においては、パイプ１７を回転体１４に埋設することなく、これを外部に露出させてもよい。すなわち、先端が回転軸（ＡＸ）から径（Ｒ）方向にオフセットし、かつ開口方向が少なくとも回転方向成分をもつよう形成されたパイプ１７を硬質材料で作製し、これをもって回転体１４として用いてもよい。また、かかる回転体１４を固定外管１２の先端に対して回転自在に取り付けるにあたっては、ベアリングを介さずに嵌合装着するなど、摺動可能に両者を直接接合してもよく、図示しない他の回転軸部材を介して両者を一体化してもよい。

＜第二実施形態について＞
図３（ａ）は本発明の第二の実施形態の噴射ノズル１０の先端部に関する部分縦断面模式図（側面図）、同図（ｂ）はその正面図である。図３（ｂ）のＡ−Ａ矢視が同図（ａ）に相当する。
本実施形態は、回転体１４に埋設されたパイプ１７が先端（図中右方）に向かって二又に分岐し、それぞれの先端部が曲げ形成されてノズル先端部１５ａ，１５ｂが設けられるとともに、吹出口１６ａ，１６ｂが開口形成されている。また内管６０（固定内管６６）は、基端側が固定外管１２に挿入され、先端側が固定外管１２よりノズル先端方向に突出して通孔１８の内部に挿入されている点で第一の実施形態（図２を参照）と相違している。ただし内管先端部６２は通孔１８の二又の分岐部１７１には至らず、回転体１４とともにパイプ１７が回転軸（ＡＸ）まわりに回転した場合に内管６０とパイプ１７とは干渉しない。

固定内管６６は、基端側が副次媒体容器７２と連通して副次媒体７４の流路となる。
固定内管６６は、固定外管１２の内部に挿通固定可能であって、副次媒体７４の流通によって内面が腐食または損耗しない限りその材質は特に限定されるものではなく、硬質プラスチックや金属が好適に用いられる。

固定内管６６と固定外管１２との間を噴射ノズル１０の先端に向かって加圧ガスが流れ、二又のパイプ１７で二方向に分岐したのち吹出口１６ａ，１６ｂから噴射されると、吹出口１６ａ，１６ｂの外側近傍および通孔１８の内部には負圧域が形成され、内管先端部６２はかかる負圧域に配置されることになる。したがって固定内管６６を通じて副次媒体７４が吸い出され、通孔１８の内部で加圧気体と混合されて、吹出口１６ａ，１６ｂから回転噴射されることとなる。

固定内管６６の内管先端部６２は、本実施形態のように通孔１８の内部に挿入されている態様のほか、負圧域の吸引効果により内管６０から副次媒体７４を吸い出し可能である限り、固定外管１２の先端と面一、または固定外管１２の内部に配置されてもよい。ただし負圧域は吹出口１６ａ，１６ｂの出口近傍で最も低圧となるため、内管先端部６２は極力吹出口１６ａ，１６ｂに近接して配置することが好ましく、したがって通孔１８の内部であって分岐部１７１の後方近傍にこれを配置するとよい。

図中、回転体１４の下半分と上半分とは回転軸（ＡＸ）を中心に回転対称形状をなしている。したがって二つのノズル先端部１５ａ，１５ｂ、吹出口１６ａ，１６ｂおよび開口端６４ａ,６４ｂは回転軸を中心に回転対称位置に配置されている。下側の吹出口１６ａは、回転軸方向（同図（ｂ）の紙面手前方向）と回転軸からのオフセット方向（同図（ｂ）の下方向）とに対してともに交差する方向である回転逆方向（同図（ｂ）の左方向）の開口成分を有している。また副次媒体７４を回転軸方向に噴射する必要性から、吹出口１６ａは当然回転軸方向の開口成分を有している。したがって吹出口１６ａは回転軸方向と回転逆方向との中間方向に向かって開口している。同様に上側の吹出口１６ｂは、回転軸方向と、回転逆方向（同図（ｂ）の右方向）との中間方向に向かって開口している。換言すると、二つの吹出口１６ａ，１６ｂは、ともに回転軸まわりに同一の回転方向成分をもって回転体１４の先端に開口形成されている。
これにより、固定外管１２内部の通孔１８を通じて供給された加圧気体が吹出口１６ａ，１６ｂからともに噴射されるに際して、回転体１４が受ける反力Ｆは、同図（ｂ）に矢印にて示すように、共通の回転方向、具体的には回転軸方向から見て反時計回りとなる。

このように吹出口１６ａ，１６ｂを回転軸まわりの回転対称位置に複数個設け、各開口を同一の回転方向に向けることにより、加圧気体の噴射反力のうち回転方向の成分が合算され、径方向の成分が相殺されるため、回転体１４が固定外管１２に対して径方向に偏心したり首振り振動をしたりすることなく回転軸まわりに良好に回転する。
また内管の開口端６４ａ,６４ｂを複数個とすることにより、副次媒体７４をより分散させて均一に噴射することができる。

なお本発明で、複数の吹出口が同一の回転方向を向いているとは、いずれかの吹出口から噴射される加圧気体が他の吹出口から噴射される加圧気体と互いに干渉して回転体１４に作用する反力を相殺することの無い状態をいうものであり、開口方向の厳密な一致を要するものではない。
複数の吹出口が配置される回転軸まわりの回転対称位置についても同様であり、当該複数の吹出口が回転軸を中心に、その周囲にバランスして配置されていれば足りる。

なお、本実施形態においては一つのパイプ１７が分岐して複数個の吹出口１６ａ，１６ｂがその先端に形成された態様を例示しているが、本発明においてはこのほか、各１個の吹出口を備える複数本のパイプ１７が、一本または複数本の固定外管１２の先端に対して直接に、または他の接続部材を介して間接に、それぞれ回転自在に取り付けられていてもよい。また中実に構成された回転体１４の内部に複数本の独立した通孔１８を穿設して、それぞれの先端に吹出口１６ａ，１６ｂを本実施形態の如き開口方向を向けて形成してもよい。

＜第三実施形態について＞
図４（ａ）は本発明の第三の実施形態の噴射ノズル１０の先端部に関する部分縦断面模式図（側面図）、同図（ｂ）はその正面図である。図３（ｂ）のＡ−Ａ矢視が同図（ａ）に相当する。
本実施形態は、第二実施形態（図３を参照）と同様に二又に分岐したパイプ１７が回転体１４に埋設されて通孔１８が構成されている点で共通し、通孔１８の内部に二又の回転内管６８が挿入固定されて固定内管６６と回転自在に接続されている点で相違している。

回転内管６８は、その基端６８１が固定内管６６の内管先端部６２に対して回転自在に装着されている。また二又に分岐した回転内管６８の先端６８２ａ，６８２ｂは、二又の通孔１８にそれぞれ挿入されている。
先端６８２ａ，６８２ｂの配置位置としては、通孔１８の内部であっても、吹出口１６ａ，１６ｂからノズル先端側に突出した位置であってもよい。本実施形態においては、図４（ｂ）に示すように、回転内管６８の先端６８２ａ，６８２ｂは回転体１４の吹出口１６ａ，１６ｂからそれぞれ突出し、先端６８２ａの開口端６４ａ、および先端６８２ｂの開口端６４ｂは、いずれも吹出口１６ａ，１６ｂの外側近傍に形成される負圧域に配置されている。

回転内管６８は硬質プラスチックや金属などの硬質材料からなり、内管先端部６２と接続されて固定内管６６との連通状態を保ったまま、加圧気体の噴射に伴う回転体１４の回転に追随して回転軸（ＡＸ）まわりに回転することができる。かかる状態で加圧気体が吹出口１６ａ，１６ｂより噴射されると、回転内管６８の開口端６４ａ,６４ｂ近傍が負圧となるため、回転内管６８および固定内管６６を通じて副次媒体７４が吸引され、加圧気体と混合されて回転噴射される。

回転内管６８の基端６８１と内管先端部６２とは気密に接続されることが好ましいが、基端６８１をより大径として内管先端部６２を覆うようにしてこれに装着することにより、副次媒体７４が内管先端部６２から通孔１８に漏れ出すことがない。

本実施形態の回転内管６８は、固定内管６６の内管先端部６２自体を回転軸として基端６８１がそのまわりを摺動回転可能に構成されている。このほか、回転内管６８の回転軸となる軸芯部材を固定内管６６より先端側に突出して設け、回転内管６８をかかる軸芯部材に装着してもよい。

＜その他の実施形態について＞
図５（ａ）は本発明の第四の実施形態の噴射ノズル１０の先端部に関する部分縦断面模式図（側面図）、同図（ｂ）はその正面図である。図５（ｂ）のＡ−Ａ矢視が同図（ａ）に相当する。
本実施形態の回転体１４はその周囲に軸流ファン（ファン）５２が設けられており、加圧気体の噴射によって回転体１４が回転すると、ファン５２が回転軸方向（ＡＸ）に向かって気流を発生させる点で第一の実施形態（図２を参照）と相違する。

これにより、本実施形態にかかる噴射ノズル１０では、吹出口１６から噴射される加圧気体の径方向（Ｒ）成分が過大であって回転軸（ＡＸ）方向成分が不十分となる虞がある場合にも、回転体１４にファン５２を設けることで軸流が生じ、その反力によって回転体１４の回転が抑制され、前記軸流とあいまって回転軸方向への噴射力を十分に得ることができる。
すなわち、ファン５２によって回転体１４の過剰回転を抑制することで加圧気体および副次媒体７４の拡散が抑えられ、回転軸方向への噴射力が向上する。したがってかかる観点からは、回転体１４の回転を抑制する回転抵抗を設けるだけでも回転軸方向への噴射力の調整が可能になるところ、本実施形態のように軸流ファンを回転体１４に設けることで、回転体１４に生じる回転抵抗を単なるエネルギーロスとするのではなく、これを回転軸方向への噴流に変換して加圧気体の噴射力を補助している。

本実施形態の噴射ノズル１０のさらなる変形態様として、ファン５２は回転体１４に対して着脱可能としてもよい。これにより、噴射装置３０の用途に応じて回転軸方向への噴射力を任意で増減調整可能となる。
また同様の観点から、ファン５２の捩れ角度や、回転体１４に対する取付角度を可変調整可能としてもよい。

図６（ａ）は本発明の第五の実施形態の噴射ノズル１０の先端部に関する部分縦断面模式図（側面図）、同図（ｂ）はその正面図である。図６（ｂ）のＡ−Ａ矢視が同図（ａ）に相当する。
本実施形態は、回転体１４が、その先端より突出するブラシ５４を備えている。したがって加圧気体の噴射反力Ｆによって回転体１４が回転すると、ブラシ５４もまた回転軸を中心に回転するため、当該ブラシ５４を用いて被噴射面を回転方向に物理的に払拭することができる。また回転する吹出口１６から噴射される加圧気体の膨張および回転拡散によりブラシ５４は径方向にも曲げられるため、当該ブラシ５４による被噴射面の払拭は、回転方向と径方向があわさったものとなる。
したがって噴射装置３０を洗浄用スプレーとして用いた場合、本実施形態の噴射ノズル１０によればエアロゾル化した洗浄液を被噴射面に吹き付けつつ、強固に付着した汚れをブラシ５４によって縦横から物理的に払拭してこれを除去することができる。

ブラシ５４を回転体１４に取り付ける態様は種々を採ることができる。図示のように吹出口１６よりも回転軸（ＡＸ）中心側に設けることにより、吹出口１６から噴射された加圧気体が回転軸側（中心方向）に流れることを妨げ、回転軸の延長線上に捉えた噴射対象物（汚れ）に対してその周囲を等しく取り囲むように洗浄液を吹き付けることができる。逆に吹出口１６よりも外周側にブラシ５４を設けることにより、吹出口１６から噴射された加圧気体を軸中心側に導き、噴射対象物に対して集中的に洗浄液を吹き付けることができる。
またブラシ５４は、図示のように回転体１４の先端面上に植え付けられる態様のほか、回転体１４の周面上に取り付けられてブラシ５４の先端を吹出口１６より突出させてもよい。

本発明の第一実施形態の噴射ノズル１０、およびこれを先端側に備える噴射装置３０の一部縦断面模式図（側面図）である。 （ａ）は第一実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）であり、（ｂ）は同図（ａ）の正面図であり、（ｃ）は同図（ｂ）の部分拡大図である。 （ａ）は第二実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）であり、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は第三実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）であり、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は第四実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）であり、（ｂ）はその正面図である。 （ａ）は第五実施形態の噴射ノズル１０の部分縦断面模式図（側面図）であり、（ｂ）はその正面図である。

符号の説明

１０ 噴射ノズル
１１ 外管
１２ 固定外管
１４ 回転体
１５ ノズル先端部
１６ 吹出口
１７ パイプ
１８ 通孔
２０ ベアリング
３０ 噴射装置
３２ スプレーガン
３８ 弁体
５０ 加圧気体供給源
５２ ファン
５４ ブラシ
６０ 内管
６４ 開口端
６６ 固定内管
６８ 回転内管
７０ 副次媒体供給源
７２ 副次媒体容器
７４ 副次媒体
ＮＰ 負圧域

Claims (9)

1. 外管と、これに挿入された内管とで内外二重管構造をなし、
   加圧気体供給源に蓄えられた加圧気体を、前記内管と前記外管との間から噴射し、
   液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなり副次媒体供給源に蓄えられた副次媒体を、前記内管から噴射するためのノズルであって、以下の（ａ）〜（ｃ）の特徴をすべて備える噴射ノズル。
   （ａ）前記外管は、（i）基端が前記加圧気体供給源と連通する固定外管と、（ii）硬質材料からなり、前記固定外管と連通する通孔を内部に備えるとともに、前記固定外管の先端に対して回転自在に設けられた回転体と、を有し、（iii）前記回転体の先端には、回転体の回転軸から径方向にオフセットした位置に、回転軸方向および前記径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口が開口形成されている；
   （ｂ）前記内管は可撓性を有し、基端側が前記副次媒体供給源と連通し、先端側が前記吹出口と連通している；
   （ｃ）前記吹出口より前記加圧気体を噴射することで、当該噴射反力により前記回転体が回転軸まわりに回転し、前記吹出口の近傍または前記通孔の内部に生じた負圧により前記内管を通じて前記副次媒体供給源より副次媒体が吸引され、かつ、前記吸引された副次媒体が、前記噴射される加圧気体と混合されて前記吹出口より噴射される；
2. 外管と、これに挿入された内管とで内外二重管構造をなし、
   加圧気体供給源に蓄えられた加圧気体を、前記内管と前記外管との間から噴射し、
   液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなり副次媒体供給源に蓄えられた副次媒体を、前記内管から噴射するためのノズルであって、以下の（ａ）〜（ｃ）の特徴をすべて備える噴射ノズル。
   （ａ）前記外管は、（i）基端が前記加圧気体供給源と連通する固定外管と、（ii）硬質材料からなり、前記固定外管と連通する通孔を内部に備えるとともに、前記固定外管の先端に対して回転自在に設けられた回転体と、を有し、（iii）前記回転体の先端には、回転体の回転軸から径方向にオフセットした位置に、回転軸方向および前記径方向に対してともに交差する方向に向けて吹出口が開口形成されている；
   （ｂ）前記内管は、（i）前記固定外管に挿通され、基端が前記副次媒体供給源と連通する固定内管と、（ii）硬質材料からなり、基端が前記固定外管の内部または前記通孔の内部において前記固定内管の先端に対して回転自在に接続され、先端側が前記通孔に挿入された回転内管と、を有する；
   （ｃ）前記吹出口より前記加圧気体を噴射することで、当該噴射反力により前記回転体および回転内管が前記回転軸まわりに回転し、前記吹出口の近傍または前記通孔の内部に生じた負圧により前記内管を通じて前記副次媒体供給源より副次媒体が吸引され、かつ、前記吸引された副次媒体が、前記噴射される加圧気体と混合されて前記吹出口より噴射される；
3. 回転体が、固定外管の前記先端とそれぞれ連通した複数の吹出口を前記回転軸に対して回転対称位置に有し、かつ、前記複数の吹出口が、前記回転軸まわりに同一の回転方向に向けて形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の噴射ノズル。
4. 内管の先端側の開口端が、前記加圧気体の噴射により吹出口の近傍に形成される負圧域に配置されている請求項１、２または請求項２に従属する請求項３、のいずれかに記載の噴射ノズル。
5. 内管の先端側の開口端が、前記通孔の内部に配置されている請求項１から３のいずれかに記載の噴射ノズル。
6. 固定外管と回転体とがベアリングを介して接続されている請求項１から５のいずれかに記載の噴射ノズル。
7. 回転体が、該回転体の回転により前記回転軸方向に軸流を発生させるファンを備える請求項１から６のいずれかに記載の噴射ノズル。
8. 回転体が、該回転体の先端より突出するブラシを有する請求項１から７のいずれかに記載の噴射ノズル。
9. 加圧気体が蓄えられた加圧気体供給源と、
   液体、粉粒体または液体と粉粒体との混合物からなる副次媒体が蓄えられた副次媒体供給源と、
   請求項１〜８のいずれかに記載の噴射ノズルと、
   前記加圧気体供給源から前記外管に流通する前記加圧気体を閉止または開放する弁体と、
   を備え、前記加圧気体と前記副次媒体とを混合状態で噴射する噴射装置。

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