JP2013158731A - 首振りノズルおよびこれを用いた流体放出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】安定的に平面内での首振り運動を行うことができる首振りノズルおよびこれを用いた流体放出装置の提供。
【解決手段】内側を流体が通過することで該流体の流れによって首振り運動をする首振りノズル１２であって、複数の先細の筒状体３３〜３５を、一の筒状体３３（３４）の基端部４６の内側に、他の筒状体３４（３５）の先端部を間隔をあけて挿入し、これら基端部４６および先端部４７を、これらを結ぶ方向に沿う連結軸４９，５０（６２，６３）で回動可能に連結してなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、首振りノズルおよびこれを用いた流体放出装置に関する。

筒状をなし内周側に流体を通過させて噴出させる流体放出ノズルにおいて、可撓性を有する偏平部を形成することで平面内での首振りを行わせるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２８６４９４号公報

上記の流体放出ノズルでは、内部を通過する流体の流量が多くなると扁平部が円形状に膨らんでしまい、平面内での首振り運動ができなくなってしまう可能性があった。

したがって、本発明は、安定的に平面内での首振り運動を行うことができる首振りノズルおよびこれを用いた流体放出装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内側を流体が通過することで該流体の流れによって首振り運動をする首振りノズルであって、複数の先細の筒状体を、一の筒状体の基端部の内側に、他の筒状体の先端部を間隔をあけて挿入し、これら基端部および先端部を、これらを結ぶ方向に沿う連結軸で回動可能に連結してなることを特徴としている。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記複数の筒状体のうち最も基端側の筒状体の基端部の内側に、筒状の基端部材の先端部を間隔をあけて挿入し、これら基端部および先端部を、これらを結ぶ方向に沿う連結軸で回動可能に連結してなり、前記基端部材には、前記最も基端側の筒状体の基端部に当接可能な当接部材が軸方向移動可能に設けられていることを特徴としている。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の首振りノズルを流体供給源に連結してなることを特徴としている。

本発明によれば、内側を通過した流体を最も先端側の筒状体から放出させると、その放出反力で先端側の筒状体が、その基端側に隣り合う２番目の筒状体に対し、基端部を当接させるまで一方向に回動する。このようにして、回動可能なすべての筒状体が前記一方向に回動すると、放出反力で、回動可能なすべての筒状体が上記と同様にして逆方向に回動する。これらを繰り返して、往復揺動、つまり首振り運動する。そして、複数の筒状体を連結軸で回動可能に連結してなるものであるため、安定的に平面内での首振り運動を行うことができる。また、流体が通過する際に、隣り合う筒状体間の隙間から外気を吸い込み流量を増幅させて放出することになり、放出流量を入力以上に増大させることができる。

また、基端部材に設けられた当接部材を移動させることで、最も基端側の筒状体の基端部への当接位置を調整し、この筒状体の基端部材に対する回動角度範囲を変更することができる。これにより、全体の首振りの角度範囲を変更することができる。

本発明の一実施形態に係る首振りノズルおよびこれが用いられた流体放出装置を示す一部を断面とした側面図である。 本発明の一実施形態に係る首振りノズルの振幅大での首振り運動を示す平断面図である。 本発明の一実施形態に係る首振りノズルの振幅小での首振り運動を示す平断面図である。

本発明の一実施形態に係る首振りノズルおよびこれを用いた流体放出装置を図面を参照して以下に説明する。

図１は、本実施形態に係る流体放出装置１１を示すものであり、流体放出装置１１は、首振りノズル１２と、流体供給源としてのブロア１３と、液体供給機構１４とを有しており、首振りノズル１２がブロア１３に連結され、首振りノズル１２に液体供給機構１４が連結されて構成されている。

ブロア１３は、気体としてのエアを供給するもので、使用者により把持されるハンドル１５と、このハンドル１５に一体に設けられたブロア本体部１６と、ハンドル１５の下部に着脱可能に設けられたバッテリ１７とを有するコードレス式のブロアとなっている。

ブロア本体部１６は、上記したバッテリ１７から給電される図示略の電動モータと、この電動モータで駆動される図示略のファンとを内蔵しており、ファンが回転することにより側部に設けられた吸気口１８から外気を吸い込み先端に設けられた送風口１９から送出する。なお、送風口１９は先端の外径が小径となる段差形状をなしている。

ハンドル１５には、ハンドル１５を把持した状態で操作可能な位置にスイッチ２１が設けられており、このスイッチ２１のオン・オフでバッテリ１７と電動モータとの通電・遮断および通電量を切り換える。よって、ブロア１３はスイッチ２１の操作量により送風口１９から送出する風量を複数段階に調整可能となっている。バッテリ１７は、リチウムイオンバッテリ等であり、家庭用の商用電源で繰り返し充電可能なものとなっている。

以上のブロア１３としては、ゴミ等を吹き飛ばす清掃用等に市販されている汎用製品を用いることができる。なお、流体供給源として、ブロア１３に代えて、商用電源で駆動される大型のエアコンプレッサで生成される工場エアや、商用電源で駆動される汎用の小型のエアコンプレッサ等のエア供給源を用いることもできる。さらには、エア以外の気体あるいは気液混合流体を供給するガスボンベ等の流体供給源を用いることも可能である。

首振りノズル１２は、ブロア１３の送風口１９に外嵌される筒状の取付部材３１と、この取付部材３１のブロア１３とは反対の内周側に嵌合固定される円筒状の基端部材３２と、この基端部材３２のブロア１３とは反対側に連設される複数具体的には三つの先細の筒状体３３〜３５と、基端部材３２に軸方向に摺動可能に外嵌される円環状の当接部材３６と、基端部材３２内に液体を放出する液体放出部３７とを有している。

筒状体３３〜３５は、比較的高剛性の合成樹脂からなる略同一形状の部品であり、一定厚さの切頭円錐筒形状をなしている。具体的に、筒状体３３〜３５は、円環状の先端面４１と、この先端面４１と平行かつ同心の円環状をなす、先端面４１よりも大径の基端面４２と、一定のテーパ状をなして先端面４１の外周縁部と基端面４２の外周縁部とを繋ぐ外周面４３と、この外周面４３と同様のテーパ状をなして先端面４１の内周縁部と基端面４２の内周縁部とを繋ぐ内周面４４とを有している。最も先端側に配置される筒状体３３の先端面４１の内側が首振りノズル１２において流体を放出する放出口４５となっている。

最も先端側に配置される筒状体３３（一の筒状体）は、その基端面４２を含む基端部４６の内側に、先端から２番目に配置される筒状体３４（他の筒状体）の先端面４１を含む先端部４７が間隔をあけるように挿入され、これら筒状体３３の基端部４６および筒状体３４の先端部４７が、これら基端部４６および先端部４７を結ぶ方向に沿う２カ所の連結軸４９および連結軸５０で回動可能に連結されている。これら連結軸４９，５０は、筒状体３４の周方向（中心軸の軸回りの方向）の位相を１８０°異ならせている。言い換えれば、連結軸４９，５０は、それぞれの中心軸が同一平面に配置されており、この平面に筒状体３４の中心軸が配置されている。なお、これら連結軸４９，５０は、筒状体３３の基端部４６および筒状体３４の先端部４７を結ぶ方向に沿っていれば、例えば、筒状体３４の中心軸に直交する直線上に配置されていても良い。

連結軸４９，５０は、頭部５２とネジ軸部５３とを有するネジ部材５４と、ネジ軸部５３に螺合するナット５５とからなっている。筒状体３３の基端部４６には、穴部５７および穴部５８が、筒状体３３の周方向の位相を１８０°異ならせてそれぞれ垂直に穿設されており、筒状体３４の先端部４７には、穴部５９および穴部６０が、筒状体３４の周方向の位相を１８０°異ならせてそれぞれ垂直に穿設されている。そして、連結軸４９においては、ネジ部材５４が、その頭部５２が筒状体３３の外側に位置する姿勢で、そのネジ軸部５３を穴部５７および穴部５９に挿通させており、筒状体３４の内側に突出するネジ軸部５３にナット５５が螺合されている。連結軸５０においても、同様に、ネジ部材５４が、その頭部５２が筒状体３３の外側に位置する姿勢で、そのネジ軸部５３を穴部５８および穴部６０に挿通させており、筒状体３４の内側に突出するネジ軸部５３にナット５５が螺合されている。なお、穴部５７，５９のうちの少なくとも一方はネジ軸部５３に対し回転可能に遊嵌されており、穴部５８，６０のうちの少なくとも一方もネジ軸部５３に対し回転可能に遊嵌されている。

２カ所の連結軸４９，５０で連結された筒状体３３および筒状体３４は、互いの中心軸を一致させる状態となることが可能であり、この状態では、相互間に一定の幅の隙間を全周にわたって形成するように完全に離間することになる。筒状体３３および筒状体３４は、この状態を中心として、図２に示すように、筒状体３３の基端部４６の一側が、筒状体３４の一側に当接する位置と、筒状体３３の基端部４６の逆側が、筒状体３４の逆側に当接する位置との間で回動する。

図１に示すように、先端から２番目に配置される筒状体３４（一の筒状体）は、その基端部４６の内側に、先端から３番目に配置される筒状体３５（他の筒状体）の先端部４７が間隔をあけるように挿入され、これら筒状体３４の基端部４６および筒状体３５の先端部４７が、これらを結ぶ方向に沿う２カ所の連結軸６２および連結軸６３で回動可能に連結されている。これら連結軸６２，６３は、筒状体３５の周方向の位相を１８０°異ならせている。言い換えれば、連結軸６２，６３は、それぞれの中心軸が同一平面に配置されており、この平面に筒状体３５の中心軸が配置されている。

連結軸６２，６３は、上記と同様のネジ部材５４およびナット５５からなっており、筒状体３４の基端部４６には、上記と同様の穴部５７，５８が、筒状体３５の先端部４７にも、上記と同様の穴部５９，６０が、それぞれ形成されている。なお、筒状体３４において前後の穴部５７，５９が筒状体３４の周方向における位相を合わせており、前後の穴部５８，６０も位相を合わせている。そして、連結軸６２においては、ネジ部材５４が、ネジ軸部５３を筒状体３４の穴部５７および筒状体３５の穴部５９に挿通させており、連結軸６３においても、ネジ部材５４が、ネジ軸部５３を筒状体３４の穴部５８および筒状体３５の穴部６０に挿通させている。

２カ所の連結軸６２，６３で連結された筒状体３４および筒状体３５も、互いの中心軸を一致させる状態となることが可能であり、この状態では、相互間に隙間を全周にわたって形成するように完全に離間することになる。筒状体３４および筒状体３５も、上記と同様、互いの中心軸を一致させる状態を中心として、図２に示すように、筒状体３４の基端部４６の一側が、筒状体３５の一側に当接する位置と、筒状体３４の基端部４６の逆側が、筒状体３５の逆側に当接する位置との間で回動する。

図１に示すように、先端から３番目つまり最も基端側の筒状体３５の基端部４６の内側に、筒状の基端部材３２の円筒状の先端部６６が間隔をあけるように挿入され、これら筒状体３５の基端部４６および基端部材３２の先端部６６が、これら基端部４６および先端部６６を結ぶ方向に沿う２カ所の連結軸６８，６９で回動可能に連結されている。これら連結軸６８，６９は、基端部材３２の周方向の位相を１８０°異ならせている。言い換えれば、これら連結軸６８，６９は、それぞれの中心軸が同一平面に配置されており、この平面に基端部材３２の中心軸が配置されている。

連結軸６８，６９は、頭部７０とネジ軸部７１とを有するネジ部材からなっている。筒状体３５の基端部４６には、上記と同様の穴部５７，５８が形成されており、基端部材３２の先端部には、ネジ穴部７４，７５が周方向の位相を１８０°異ならせてそれぞれ斜め方向に穿設されている。なお、筒状体３５において前後の穴部５７，５９が筒状体３５の周方向における位相を合わせており、前後の穴部５８，６０も位相を合わせている。そして、連結軸６８においては、その頭部７０が筒状体３５の外側に位置する姿勢で、そのネジ軸部７１が筒状体３５の穴部５７に挿通された後、基端部材３２のネジ穴部７４に螺合されており、連結軸６９においても、その頭部７０が筒状体３５の外側に位置する姿勢で、そのネジ軸部７１が筒状体３５の穴部５８に挿通された後、基端部材３２のネジ穴部７５に螺合されている。なお、筒状体３５の穴部５７，５８も、ネジ軸部７１に対し回転可能に遊嵌されている。

２カ所の連結軸６８，６９で連結された筒状体３５および基端部材３２は、互いの中心軸を一致させる状態となることが可能であり、この状態では、相互間に隙間を全周にわたって形成するように完全に離間することになる。筒状体３５および基端部材３２は、この状態を中心として、図２に示すように、筒状体３５の基端部４６の一側が、基端部材３２の一側に当接する位置と、筒状体３５の基端部４６の逆側が、基端部材３２の逆側に当接する位置との間で回動する。

なお、図１に示すように、筒状体３３および筒状体３４を連結する連結軸４９と、筒状体３４および筒状体３５を連結する連結軸６２と、筒状体３５および基端部材３２を連結する連結軸６８とは、すべて首振りノズル１２の周方向の位相を合わせており、連結軸５０、連結軸６３および連結軸６９も、すべて首振りノズル１２の周方向の位相を合わせている。よって、筒状体３３〜３５および基端部材３２のすべてが中心軸を一致させる状態となったときに、連結軸４９，５０，６２，６３，６８，６９の中心軸は、すべて同一平面に配置される。そして、上記の筒状体３３〜３５および基端部材３２を有する首振りノズル１２は、筒状体３３〜３５および基端部材３２がすべて中心軸を一致させた状態で、この中心軸を含む平面であって、連結軸４９，５０，６２，６３，６８，６９の中心軸が配置される面に対し直交する平面内で首振り運動をする。

当接部材３６は、円環状の当接部材本体７７と、当接部材本体７７に径方向に沿って螺合されるイモネジ７９とを有している。当接部材３６は、イモネジ７９が緩められた状態で基端部材３２の外周面に沿って軸方向に移動可能となり、イモネジ７９が基端部材３２に当接するまで締め込まれると基端部材３２に対し固定される。当接部材３６は、図２および図３に示すように、最も基端側の筒状体３５の基端部４６に対し離間および当接可能であり、図３に示すように最も筒状体３５側に位置すると全周にわたって基端部４６に当接して筒状体３５の基端部材３２に対する一切の回動を規制し、この位置から離れると筒状体３５の基端部材３２に対する回動を、基端部４６が当接する位置までの範囲に規制する。当接部材３６は、筒状体３５から離れるほど、筒状体３５の基端部材３２に対する回動を大きくすることになり、図２に示すように、基端部４６が基端部材３２に当接する位置まで回動した筒状体３５に対し当接しない位置まで離れると、筒状体３５の回動に影響しなくなる。

液体放出部３７は、基端部材３２の中間位置に取り付けられた本体８０と、基端部材３２内にて本体８０から筒状体３３〜３５に向け延出する可撓性の放出ノズル８１とを有しており、本体８０の基端部材３２から外側に突出する部分に液体供給機構１４が連結される。液体放出部３７は、液体供給機構１４から圧送された液体を放出ノズル８１から放出させることになり、その際に放出ノズル８１は旋回運動を行う。

液体供給機構１４は、流量調整弁８３とタンク８４とを有しており、液体放出部３７の本体８０に取り付けられている。タンク８４は、液体を貯留する上部開口のタンク本体８５と、タンク本体８５の上部開口を閉塞する着脱可能なキャップ８６とを有している。流量調整弁８３は、キャップ８６上に取り付けられており、流量調整弁８３の下部には、流量調整弁８３内の弁通路８８の下部に連通してタンク本体８５内の底部近傍まで延出する給液配管８９が固定されている。流量調整弁８３の弁通路８８の上部は、液体放出部３７の放出ノズル８１に連通している。流量調整弁８３は、回転可能に設けられた手動の調整ハンドル９２と、調整ハンドル９２の回転位置に応じて弁通路８８の流路断面積を調整する弁本体９３とを有している。

キャップ８６には、一端がタンク８４の液面上の空間に開口する導入配管９５が固定されており、この導入配管９５の他端側は、首振りノズル１２の基端部材３２内のブロア１３側に接続されている。導入配管９５の他端の開口部９５ａはブロア１３側に指向するように斜めにカットされている。また、基端部材３２内には導入配管９５の開口部９５ａと放出ノズル８１との間に、圧力差を生じさせるための絞り板９６が設けられている。

以上に述べた流体放出装置１１を使用する場合、使用者は、例えば、殺菌剤等の消毒液や農薬等、目的に応じた液体をタンク８４内に注入した状態で、流量調整弁８３を開くとともに、ブロア１３のハンドル１５に付設されたスイッチ２１をオンする。すると、ブロア１３が吸気口１８からエアを吸い込み先端に設けられた送風口１９から送出することになり、ブロア１３の送風口１９から送出されたエアが、一方で導入配管９５を介してタンク８４内の空間に入ってタンク８４内の液体を加圧する。すると、液体が、給液配管８９、流量調整弁８３の弁通路８８を通り、首振りノズル１２の基端部材３２内に設けられた放出ノズル８１からミスト状に放出される。ブロア１３の送風口１９から送出されたエアは、他方で、首振りノズル１２の基端部材３２内を通り、放出ノズル８１から放出された液体と混合されて気液混合流体となり、首振りノズル１２の筒状体３５，３４，３３内を順に通過して最も先端側の筒状体３３の放出口４５から外部に放出される。

その際に、内側を通過する気液混合流体の流れによる放出反力で、図２に示すように、先端側の筒状体３３が、その基端側に隣り合う２番目の筒状体３４に対し、基端部４６を当接させるまで一方向に回動するとともに、この２番目の筒状体３４が、その基端側に隣り合う３番目の筒状体３５に対し、基端部４６を当接させるまで前記一方向に回動し、さらに、この３番目の筒状体３５が、その基端側に隣り合う基端部材３２に対し、基端部４６を当接させるまで前記一方向に回動する。このようにして、すべての筒状体３３〜３５が基端部材３２に対し前記一方向の限界位置まで回動すると、放出反力で、先端側の筒状体３３が、その基端側に隣り合う２番目の筒状体３４に対し、基端部４６を当接させるまで逆方向に回動するとともに、この２番目の筒状体３４が、その基端側に隣り合う３番目の筒状体３５に対し、基端部４６を当接させるまで前記逆方向に回動し、さらに、この３番目の筒状体３５が、その基端側に隣り合う基端部材３２に対し、基端部４６を当接させるまで前記逆方向に回動する。首振りノズル１２は、内側を通過する気液混合流体の流れのみによって、これらを繰り返して、往復揺動、つまり首振り運動し、その結果、同一平面内で往復移動する筒状体３３の先端の放出口４５から流体を広範囲に放出させる。この首振り運動により気液混合流体は、パルス状に脈動を生じながら放出されることになり、例えば、土壌に向けて放出すれば、より奥深くまで浸透する。

さらに、気液混合流体が、上記のように首振りノズル１２内を通過する際に、筒状体３３，３４間の隙間と、筒状体３４，３５間の隙間と、筒状体３５および基端部材３２間の隙間とから、外気を吸い込み、流量を増幅させて放出する。

以上において、筒状体３５から当接部材３６を完全に離間させると、図２に示すように、筒状体３３〜３５がすべて回動可能な全範囲で回動することになって、放出口４５の移動範囲を最も広くすることになる。他方、図３に示すように、筒状体３５の基端部４６の全周に当接部材３６を当接させると、筒状体３５が回動不可となり、筒状体３３，３４のみが回動することになって、放出口４５の移動範囲を最も狭くすることになる。そして、当接部材３６の位置を調整することで、これらの間の移動範囲で放出口４５を移動させることになる。

また、以上において、流量調整弁８３の調整ハンドル９２を調整することで、放出される気液混合流体内の液体の割合を調整することができる。併せて、スイッチ２１の操作によりブロア１３の風量を調整することができるため、放出する気液混合流体の詳細な調整が可能となっている。

以上に述べた本実施形態によれば、複数の筒状体３３〜３５および基端部材３２を、連結軸４９，５０，６２，６３，６８，６９で順次回動可能に連結してなるものであるため、安定的に平面内での首振り運動を行うことができる。

また、流体が内側を通過する際に、隣り合う筒状体３３，３４間の隙間と、隣り合う筒状体３４，３５間の隙間と、隣り合う筒状体３５および基端部材３２間の隙間とから外気を吸い込み流量を増幅させて放出することになり、放出口４５からの放出流量を入力以上に増大させることができる。

また、基端部材３２に設けられた当接部材３６を移動させることで、最も基端側の筒状体３５の基端部材３２に対する回動角度範囲を変更することができ、これにより、全体の首振り範囲を変更することができる。

なお、上記筒状体３３〜３５の数は、上記三つに限られず、二つあるいは四つ以上としても良い。また、筒状体３３〜３５を先細の四角錐筒状としても良い。

以上の実施形態においては、流体供給源としてのブロア１３に首振りノズル１２を取り付ける場合を例にとり説明したが、より高圧のガスを供給することができる例えばエアコンプレッサやガスボンベからの流路先端に首振りノズル１２を設けても良い。この場合、放出ノズル８１の位置に負圧を発生させることができ、タンク８４の液体をエジェクタ効果で吸い上げることができることになって、タンク８４内を加圧する必要がなくなる。あるいは、液体供給機構１４として、気液混合流体を加圧保持するタンクを用いても良い。

また、液体供給機構１４を廃止し、首振りノズル１２から液体放出部３７を除いても良い。この場合、首振りノズル１２を流体供給源である気体供給源（例えばエアコンプレッサやガスボンベ）からの流路先端に設ければ、首振りノズル１２に首振り運動をさせながら気体を放出することができ、首振りノズル１２を流体供給源である液体供給源（例えば高圧洗浄機）からの流路先端に設ければ、首振りノズル１２に首振り運動をさせながら液体を放出することができる。さらには、洗剤等を発泡させて噴出する発泡噴出装置の先端に首振りノズル１２を設ければ、首振りノズル１２に首振り運動をさせながらムース状の発泡飛沫を放出することができる。この場合、洗剤に活性炭の粉末をまぜて、発泡飛沫として除染範囲に放出すれば、除染対象物質を活性炭に吸着させて発泡飛沫の状態のまま良好に回収することができる。

１１ 流体放出装置
１２ 首振りノズル
１３ ブロア（流体供給源）
３２ 基端部材
３３〜３５ 筒状体
４６ 基端部
４７ 先端部
４９，５０，６２，６３，６８，６９ 連結軸
６６ 先端部

Claims (3)

1. 内側を流体が通過することで該流体の流れによって首振り運動をする首振りノズルであって、
   複数の先細の筒状体を、一の筒状体の基端部の内側に、他の筒状体の先端部を間隔をあけて挿入し、これら基端部および先端部を、これらを結ぶ方向に沿う連結軸で回動可能に連結してなることを特徴とする首振りノズル。
2. 前記複数の筒状体のうち最も基端側の筒状体の基端部の内側に、筒状の基端部材の先端部を間隔をあけて挿入し、これら基端部および先端部を、これらを結ぶ方向に沿う連結軸で回動可能に連結してなり、
   前記基端部材には、前記最も基端側の筒状体の基端部に当接可能な当接部材が軸方向移動可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載の首振りノズル。
3. 請求項１に記載の首振りノズルを流体供給源に連結してなることを特徴とする流体放出装置。

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