JP2015066567A - 高圧噴射ノズル及び高圧噴射ノズル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガスケットを介在させてノズル本体を導管に装着した高圧噴射ノズル装置のシール性能を向上できる高圧噴射ノズルを提供する。【解決手段】内部にオリフィスが形成され、かつフランジ部２３を有する円筒状ノズルケース２２を含むノズル本体と、中空円板状であり、前記フランジ部の上流側の側面と接触して配設可能なガスケット２７と、前記ガスケット２７を介在させてフランジ部２３を係合可能なアダプターとを備えた高圧噴射ノズル２１において、前記フランジ部の上流側の側面に、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部２３ａを形成する。【選択図】図４

Description

本発明は、高圧噴流を噴射又は噴霧するのに有用な高圧噴射ノズル及び高圧噴射ノズル装置に関する。

熱延鋼材は、鋼スラブを酸化性雰囲気の加熱炉で１１００〜１４００℃程度に加熱し、圧延機で熱間圧延することにより製造されている。前記加熱炉での加熱により鋼スラブの表面には酸化鉄で構成されたスケールが生成し、このスケールを除去しないまま熱間圧延すると、圧延鋼板の表面にスケール疵が生じ、製品価値を低下させる。そのため、このようなスケールを除去するため、水を高圧で噴射するためのデスケーリングノズルが提案されており、スケール疵のない高い品質を維持した鋼板を製造するために、水圧は高圧化される方向に進んでいる。

特開２００９−１０１４１１号公報（特許文献１）には、超合金製ノズルチップが内部に装着された円筒状ノズルケースを備えたデスケーリングノズルが開示されている。このデスケーリングノズル（ノズル本体）は、ノズルケースの上流端と下流端との途中部で周方向に延出したフランジ部（鍔部又は外フランジ部）を有しており、このフランジ部に対してアダプターを利用して導管（ヘッダ又は配管）に取り付けられる。

特許文献１には、アダプターを利用してノズルを導管に取り付ける態様については記載されていないが、このデスケーリングは、通常、ネジ部を介して螺合可能な円筒状のアダプター本体及びキャップで構成されたアダプターを用いて導管に装着される。

詳しくは、図１に示すように、圧延鋼板のスケールを除去するためのノズル装置では、複数のデスケーリングノズル１が、高圧水流を供給するための長尺筒状の導管２の長手方向に間隔をおいて、導管を貫通して取り付けられており、図中の矢印の方向に搬送される加熱された圧延鋼板４に対して、各ノズルから噴射した高圧水流３を吹き付ける。

図２及び３に示すように、各デスケーリングノズル１１は、外周の上流端と下流端との途中部で周方向に延出したフランジ部１３を有する円筒状ノズルケース１２と、このノズルケース１２に接続された円筒状フィルター１４とでノズル本体が構成され、このノズル本体に加えて、さらにフランジ部１３よりも上流側でノズルケース１２を収容して配設され、前記ノズル本体を導管に連結するための円筒状アダプター本体１５と、この円筒状アダプター本体１５とノズルケース１２とをフランジ部１３との係合により締結するための筒状キャップ１６とを備えている。詳しくは、円筒状アダプター本体１５は、下流側の開口端部の外壁（外周）にネジ部（外ネジ部）１５ａが形成されており、筒状キャップ１６の内壁（内周）に形成されたネジ部（内ネジ部）１６ａと螺合可能である。筒状キャップ１６の下流端には、下流端から内側（内周側）に延出してフランジ部の外径よりも小さい内径を有し、かつノズルケースのフランジ部１３に係合可能な係合壁（内フランジ部）１６ｂが形成されている。そのため、螺合したアダプター本体及びキャップにおいて、円筒状アダプター本体１５のネジ部１５ａの開口端と、筒状キャップ１６の係合壁１６ｂとは対向しており、筒状キャップ１６のネジ部１６ａを円筒状アダプター本体１５のネジ部１５ａに螺合することにより、フランジ部１３を係合壁１６ｂ及びネジ部１５ａの開口端に係合させた状態で締結し、ノズルケース（ノズル本体）をアダプターに固定している。なお、円筒状アダプター本体１５は、ノズルケース１２に対して、摺動可能に密着するため、ノズルケースの１２の外壁に軸方向に延びる突条に対して装着可能な切欠溝が形成されている。さらに、高圧水流の漏出を抑制するために、フランジ部１３と円筒状アダプター本体１５のネジ部１５ａの開口端との間に、銅などの金属で形成されたガスケット１７を介在させている。このようにしてノズル本体に装着されたアダプターは、前記ネジ部１５ａから、上流側に向かって、ネジ部１５ａよりも径大な胴体部１５ｂ及びこの胴体部１５ｂよりも径小な導管接続部１５ｃが延出している。さらに、上流側の端部に位置する導管接続部１５ｃは、導管２の孔部に嵌合可能な径で形成されており、嵌合した状態で溶接により固定されている。

しかし、現状のデスケーリングノズルでは、シール性能が充分でないため、低いトルクで締め付けた場合、図３の矢印の方向に流通する高圧水流によって、漏れが生じたり、水圧の負荷によりガスケットが外周方向に変形する。特に、ガスケットの変形が大きい場合には、ガスケットがキャップのネジ溝に入り込み、円筒状アダプター本体と筒状キャップとの螺合部に噛み込んで、円筒状アダプター本体から筒状キャップを取り外すのが困難となる。高圧噴射ノズルでは、ノズルチップが摩耗するため、定期的にアダプターからノズルを取り外す必要があるが、筒状キャップの取り外しが困難となり、ノズルの交換作業性が低下する。さらに、漏れが生じた状態で使用し続けると、ノズルやアダプターが高圧水流により浸食又は損傷する。一方、高いトルクで締め付けた場合でも、シール性能が低い場合は、漏れを生じる上に、締め付けにより、螺合が過度に強固となるだけでなく、ガスケットが外周方向に変形して螺合部に噛み込まれる場合もあり、ノズルの交換作業性が低下する。また、締め付けを行う作業スペースによっては充分な締め付けトルクを付与するのが困難な場合もあり、そのようなケースでは、ガスケットによるシール性を向上できない。

特開２００９−１０１４１１号公報（特許請求の範囲、段落［００２５］、図１）

従って、本発明の目的は、ガスケットを介在させてノズル本体を導管に装着した高圧噴射ノズル装置のシール性能を向上できる高圧噴射ノズル及びこのノズルを備えた高圧噴射ノズル装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、長期間使用してもガスケットの外周方向への変形を抑制でき、ネジ部の螺合によりガスケットを締め付けて固定する高圧噴射ノズル装置であっても、ガスケットの螺合部への噛み込みを抑制できる高圧噴射ノズル及びこのノズルを備えた高圧噴射ノズル装置を提供することにある。

本発明者らは、前記課題を解決するため、鋭意検討の結果、ノズルケースのフランジ部の上流側側面とアダプターとの間にガスケットを介在させた高圧噴射ノズル装置において、フランジ部の上流側側面に、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部を形成することにより、高圧噴射ノズル装置のシール性能を向上できることを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の噴射ノズルは、内部にオリフィスが形成され、かつフランジ部を有する円筒状ノズルケースを含むノズル本体と、
中空円板状であり、前記フランジ部の上流側の側面と接触して配設可能なガスケットと、
前記ガスケットを介在させてフランジ部を係合可能なアダプターとを備えた高圧噴射ノズルであって、
前記フランジ部の上流側の側面が、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部を有している。

この高圧噴射ノズルでは、ガスケットと接触する側のフランジ部の側面に傾斜部が形成されているため、ガスケットとフランジ部との接触面積が小さく、両者の接触面圧が大きくなり、シール性を向上できる。そのため、高いトルクでガスケットを締め付ける必要がなく、キャップの取り外しが容易となり、ノズルの交換作業性を向上できる。さらに、噴射流体の圧力や締め付けによりガスケットを外周方向に変形する力が、傾斜面に沿って変形する（潰れる）力に変換されるため、自己シール性を向上できる。

前記アダプターは、ノズルケースのフランジ部に対して接触可能な開口端部と、導管に接続可能な導管接続部とを備えた円筒状アダプター本体と、このアダプター本体に対して装着可能であり、かつ前記フランジ部に対して係合可能な係合部を有する筒状キャップとで構成されていてもよい。前記アダプターをこのような円筒状アダプター本体と筒状キャップとで構成することにより、高いシール性を保持しつつ、簡便な方法でノズル本体を導管に装着できる。

前記円筒状アダプター本体は、下流端部の外壁にネジ部を有していてもよい。また、前記筒状キャップは、上流端部の内壁に形成され、かつ前記円筒状アダプター本体のネジ部と螺合可能なネジ部と、下流端から内側に延出し、かつ前記フランジ部に係合可能な係合壁とを有するとともに、フランジ部よりも上流側に前記円筒状アダプター本体を装着したノズルケースと嵌合可能であってもよい。このような円筒状アダプター本体と筒状キャップとで構成されるアダプターにおいて、前記円筒状アダプター本体のネジ部の開口端と、前記筒状キャップの係合壁とを対向させ、前記筒状キャップのネジ部を前記円筒状アダプター本体のネジ部に螺合することにより、前記フランジ部を前記係合壁及び前記ネジ部の開口端に係合させた状態で締結し、ノズルケースをアダプターに固定可能であってもよい。本発明では、高圧噴射ノズルがこのようなアダプターで形成されていても、噴射流体の圧力や締め付けによるガスケットの外周方向への変形を抑制できるため、変形したガスケットがキャップとアダプターとの螺合部に噛み込むことを抑制できる。そのため、高圧噴流で長期間使用しても、キャップの取り外しが容易であり、ノズルの交換作業性を向上できる。

前記フランジ部の上流側の側面は、ノズル本体の軸に垂直な方向に形成され、かつガスケットと接触可能な接触部を有するとともに、この接触部の内周端から前記傾斜部が延出していてもよい。このような接触部を形成することにより、低い締め付けトルクであっても、ガスケットをフランジ部に安定して固定できるとともに、接触部における高い面圧でガスケットを固定できるため、シール性を向上できる。

本発明の高圧噴射ノズルにおいて、前記傾斜部の傾斜角度は１〜３０°であってもよい。また、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部の幅と、フランジ部の外径との比は、前者／後者＝１／３０〜１／５程度であってもよい。また、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部と接触部との幅比は、前者／後者＝１／６〜２０／１程度であってもよい。さらに、接触部とガスケットとの幅比は、前者／後者＝１／２００〜３／１程度であってもよい。これらの角度や比率を調整することにより、ガスケットによるシール性を更に向上できる。

本発明には、流体を供給するための長尺筒状の導管と、この導管の長手方向に間隔をおいて、この導管を貫通して取り付けられた複数の高圧噴射ノズルとを備えた噴射ノズル装置であって、これらの複数の高圧噴射ノズルが、前記高圧噴射ノズルである高圧噴射ノズル装置も含まれる。

なお、本明細書では、「外周方向」とは、ノズル本体の中心軸に垂直な断面方向において、中心軸から外側（外周）に向かう方向を意味し、「内周方向」とは、ノズル本体の中心軸に垂直な断面方向において、外周から中心軸に向かう方向を意味する。

本発明では、ノズルケースのフランジ部の上流側側面とアダプターとの間にガスケットを介在させた高圧噴射ノズル装置において、フランジ部の上流側側面に、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部（傾斜面）が形成されているため、シール性能を向上できる。特に、長期間使用してもガスケットの外周方向への変形を抑制でき、ネジ部の螺合によりガスケットを締め付けて固定する高圧噴射ノズル装置であっても、ガスケットの螺合部への噛み込み（齧り付き）を抑制でき、ノズルの交換作業性を向上できる。

図１は、デスケーリングノズルを備えた高圧噴射ノズル装置で圧延鋼板に高圧水流を噴射している状態を示す概略斜視図である。 図２は、図１のデスケーリングノズルの一部切欠概略側面図である。 図３は、図２のデスケーリングノズルのフランジ部近傍の拡大断面図である。 図４は、本発明のデスケーリングノズルのフランジ部近傍の断面図である。 図５は、図４のフランジ部における傾斜部近傍の拡大断面図である。

以下、必要に応じて添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。

図４は、本発明の高圧噴射ノズルであるデスケーリングノズルのフランジ部近傍の断面図であり、図５は、図４のフランジ部における傾斜部近傍の拡大断面図である。

このデスケーリングノズル２１は、フランジ部２３の上流側の側面に傾斜部（テーパ部又は傾斜面）２３ａを形成することを除いては、図２及び３のデスケーリングノズルと同一であり、上流端と下流端との途中部で周方向に延びるフランジ部（外フランジ部）２３を有する円筒状ノズルケース２２に対して、ガスケット２７を介在させて、円筒状アダプター本体２５と筒状キャップ２６とが装着されている。

すなわち、フランジ部２３の上流側の側面（ガスケットと接触する側の面）は、従来のノズルでは、図２及び３に示すように、ガスケットの面方向（ノズル本体の軸に対して垂直方向）に延びる接触面が形成されていたが、本発明のデスケーリングノズル２１では、フランジ部２３の上流側側面の一部に、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部（第１の傾斜部又はテーパ部）２３ａを形成している。すなわち、フランジ部のガスケットと接触する側の面にすり鉢形状の傾斜面を形成し、フランジ部とガスケットとの接触面積を小さくして面圧を上昇させることにより、ガスケットによるシール性を向上させている。さらに、傾斜部の外周側には、傾斜部の外周端からノズル本体の中心軸に垂直な方向に沿って外周方向に延出し、かつガスケットと接触するための接触部２３ｂが形成されており、この接触部がガスケットと接触することにより、低い締め付けトルクでガスケットとフランジ部とを安定かつ強固にシーリングできる。この例では、筒状キャップ２６と円筒状アダプター本体２５との締め付けによりガスケットが接触部によって若干陥没して変形している。

なお、この例では、接触部２３ｂの外周端から外周方向に向かうにつれて下流方向に傾斜する第２の傾斜部（テーパ部）２３ｃが延出しており、第１の傾斜部２３ａの内周端から内周方向に向かうにつれて上流方向に傾斜する第３の傾斜部（テーパ部）２３ｄが延出している。また、第１の傾斜部２３ａと第３の傾斜部２３ｄとの境界は、フランジ部の強度などの点から、曲面湾曲状（Ｒ状）に形成されている。さらに、第３の傾斜部２３ｄの内周端からノズル本体の軸方向で上流側に向かって延びる台部２３ｅが延出し、この台部の上流端から内周方向に向かうにつれて上流方向に傾斜する第４の傾斜部２３ｆが延出している。このフランジ部では、台部及び第４の傾斜部を形成することにより、ガスケットの装着性を向上できるとともに、台部の高さを調整することにより、ガスケットの位置決め精度を向上させてもよい。

本発明の高圧噴射ノズルは、ノズルケースのフランジ部の上流側側面において、少なくとも第１の傾斜部を備えていればよく、接触部、第２〜４の傾斜部及び台部は必ずしも必要ではない。さらに、第２〜４の傾斜部及び台部は、第１の傾斜部（及び接触部）を目的のサイズで形成できればよく、そのサイズも特に限定されない。

第１の傾斜部は、上流側でシールして、螺合部などのへの高圧噴流の侵入を防止するために、ノズルケースのフランジ部の上流側の側面（ガスケットとの接触面）に形成されている。

第１の傾斜部の形状は、ノズル本体の中心軸に沿った断面において、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に直線状に（ノズル本体の中心軸に垂直な垂線に対して一定の角度で）傾斜するテーパ部に限定されず、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に緩やかに曲線状（円弧状又は放物線状）に傾斜する非テーパ部であってもよい。傾斜部が非テーパ部の場合、テーパ部に対して凸部となる形状で曲線状の傾斜部が形成されていてもよいが、ガスケットが変形するためのスペースを確保し易い点から、テーパ部に対して凹部となる形状で曲線状の傾斜部が形成されるのが好ましい。

第１の傾斜部の傾斜角度は、例えば、１〜３０°、好ましくは３〜２５°、さらに好ましくは５〜２０°（特に８〜１８°）程度であり、高い耐圧性が要求される場合、例えば、１０〜２０°（特に１２〜１８°）程度であってもよい。傾斜角度が小さすぎると、ガスケットとの接触面積が大きくなり、ガスケットが変形するためのスペースも小さくなるため、シール性を向上するのが困難となる。さらに、アダプターがネジ部の螺合によりガスケットを固定するノズルでは、ガスケットが外周方向に変形し、螺合部への噛み込みが発生し易い。一方、傾斜角度が大きすぎると、フランジ部の厚みを大きくする必要がある上に、変形したガスケットが傾斜部に密着するのが困難となり、自己シール性も低下する。

本明細書では、図５に示されるように、第１の傾斜部の傾斜角度Ａは、傾斜部がテーパ部である場合、ノズル本体の中心軸に沿った断面において、ノズル本体の中心軸に垂直な垂線とテーパ部の傾斜面との角度を意味する。さらに、傾斜部が非テーパ部である場合、第１の傾斜部の傾斜角度Ａは、ノズル本体の中心軸に沿った断面において、ノズル本体の中心軸に垂直な垂線と、傾斜部の両端を結ぶ直線との角度を意味する。

第１の傾斜部の幅は、フランジ部の外径に応じて適宜選択でき、シール性を向上できる点から、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部の幅Ｌ２は、例えば、フランジ部の外径Ｄ０に対して１／３０以上であってもよい。具体的には、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における第１の傾斜部の幅Ｌ２と、フランジ部の外径Ｄ０との比は、例えば、前者／後者＝１／３０〜１／５、好ましくは１／２５〜１／８、さらに好ましくは１／２０〜１／１０（特に１／１７〜１／１２）程度であり、高い耐圧性が要求される場合、例えば、１／１５〜１／１１（特に１／１４〜１／１２）程度であってもよい。フランジ部の外径に対する第１の傾斜部の幅が小さすぎると、ガスケットとの接触面積が大きくなり、ガスケットが変形するためのスペースも小さくなるため、シール性を向上するのが困難となる。

ノズル本体の中心軸に垂直な方向における第１の傾斜部の幅Ｌ２は、シール性を向上できる点から、例えば、接触部の幅Ｌ１に対して１／２以上であってもよい。具体的には、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部と接触部との幅比（Ｌ２／Ｌ１）は、例えば、前者／後者＝１／６〜２０／１、好ましくは１／４〜１５／１、さらに好ましくは１／２〜１０／１（特に１／１〜５／１）程度であり、高い耐圧性が要求される場合、例えば、３／１〜１２／１（特に５／１〜１０／１）程度であってもよい。接触部に対する傾斜部の幅比が小さすぎると、ガスケットとの接触面積が大きくなり、ガスケットが変形するためのスペースも小さくなるため、シール性を向上するのが困難となる。

本明細書では、図５に示されるように、フランジ部の外径Ｄ０及び接触部の幅Ｌ１は、実際の長さ（面の長さ）で評価されるのに対して、傾斜部の幅は、傾斜面の長さではなく、ノズル本体の中心軸に沿った断面において、ノズル本体の中心軸に垂直な方向での長さで評価される。例えば、図４及び５の傾斜部（テーパ部）では、第３の傾斜部（テーパ部）との境界が曲面（Ｒ状）であるため、接触部の境界と曲面の頂部と基準にし、ノズル本体の中心軸に垂直な方向における長さ（すなわち、前記頂部からノズル本体の軸方向に延長した線と、前記境界からノズル本体の軸方向に垂直な方向に延長した線との交点から、前記境界までの長さ）で評価される。

フランジ部において、接触部は必須ではなく、接触部が形成されていない場合（ガスケットとフランジ部とが第１の傾斜部の頂部において線接触する場合）でも、締め付けトルクを調整することにより、ガスケットを変形させて、ガスケットとフランジ部とを面接触させて、シール性を向上できる。また、接触部を形成した場合は、接触部においてガスケットと面接触するため、ガスケットを変形させなくてよいが、ガスケットによるシール性を向上させるために、締め付けトルクを調整することにより、接触部をガスケットに陥没させるようにガスケットを変形させるのが好ましい。これらのうち、低い締め付けトルクでガスケットとフランジ部とを安定かつ強固にシーリングできる点から、第１の傾斜部と接触部とを組み合わせるのが好ましい。

接触部の幅Ｌ１は、シール性を向上できる点から、例えば、ガスケットの幅に対して３倍以下であってもよい。具体的には、接触部とガスケットとの幅比は、例えば、前者／後者＝１／２００〜３／１、好ましくは、１／１００〜２／１、さらに好ましくは１／５０〜１／１（特に１／３０〜１／２）程度であり、高い耐圧性が要求される場合、例えば、１／２０〜１／５（特に１／１５〜１／８）程度であってもよい。ガスケットに対する接触部の幅比が大きすぎると、ガスケットとの接触面積が大きくなり、ガスケットが変形するためのスペースも小さくなるため、シール性を向上するのが困難となる。

フランジ部のサイズは、特に限定されないが、外径に対する内径の比（内径／外径比）は、例えば、０．５〜０．９、好ましくは０．６〜０．８５、さらに好ましくは０．６５〜０．８（特に０．７〜０．７５）程度である。フランジ部の幅［（外径−内径）×１／２］は、ノズルのサイズに応じて選択でき、特に限定されないが、例えば、１〜１００ｍｍ、好ましくは２〜５０ｍｍ、さらに好ましくは３〜１０ｍｍ程度である。フランジ部の厚みは、１〜１５０ｍｍ、好ましくは２〜１００ｍｍ、さらに好ましくは３〜３０ｍｍ程度である。

フランジ部を形成する位置は、特に限定されないが、通常、ノズルケース外周の上流端と下流端との途中部で周方向にフランジ部を形成し、例えば、上流端と下流端との略中間部で周方向にフランジ部を形成してもよい。

ノズル本体は、前記フランジ部を有するノズルケースを含み、かつ内部のオリフィスに高圧噴流を流通可能なノズルであれば特に限定されないが、通常、ステンレスなどの金属材料で形成されたノズルケースの内部に、高圧噴流を吐出するための超硬合金製ノズルチップを内蔵するとともに、ノズルケースの下流側には、導管からの高圧噴流を導入するためのフィルター部が接続されている。フィルターもステンレスなどの金属材料で形成されており、フィーの中空内部には導入した高圧噴流を整流するための整流板などが配設されていてもよい。このようなノズル本体としては、慣用の高圧噴射ノズル、例えば、特開２００４−２１６４５４号公報、特開２００９−１０１４１１号公報、特開２０１１−１１５７４９号公報、特開２０１１−１３１２７５号公報、特開２０１２−７６１３４号公報、特開２０１２−１８３４９７号公報に開示されたデスケーリングノズルなどが挙げられる。

高圧噴流は、高圧噴射又は噴霧される流体であれば、特に限定されず、水などの液体、空気などの気体、液体と気体との混合物のいずれであってもよい。

本発明の高圧噴射ノズルの噴射圧力は１０ＭＰａ以上程度の高圧であり、例えば、９〜１５０ＭＰａ、好ましくは１０〜８０ＭＰａ、さらに好ましくは１１〜５０ＭＰａ（特に１２〜３０ＭＰａ）程度であってもよい。

アダプターは、ガスケットを介在させてノズルケースのフランジ部を係合することにより、ノズル本体を導管に固定できればよく、図２〜５に示されるネジ部で螺合可能な円筒状アダプター本体と筒状キャップとで構成されたアダプターに限定されないが、通常、ノズルケースのフランジ部よりも上流側に配設される円筒状アダプター本体と、ノズルケースのフランジ部（又は円筒状アダプター本体）よりも下流側に配設される筒状キャップとを組み合わせたアダプターである。

フランジ部よりも上流側に配設される円筒状アダプター本体は、筒状キャップと組み合わせて、ノズルケースのフランジ部を係合可能な係合部と、導管に接続可能な導管接続部とを備えていればよい。係合部は、図２〜５に示されるネジ部の開口端に限定されず、開口端から外周方向に延出するフランジ部（外フランジ部）などであってもよいが、簡便な構造で操作性に優れる点から、外壁にネジ部を有する下流端部の開放端が好ましい。

前記導管接続部は、高圧噴流が漏れることなく、導管にアダプターを固定できればよく、図２に示すような導管に形成された孔部に嵌合させて溶接する導管接続部に限定されず、導管の孔部に形成されたネジ部に螺合可能なネジ部を外壁に形成した導管接続部であってもよい。

円筒状アダプター本体の内径は、ノズルケースのフランジ部の外径よりも小さく、ノズル本体を収容できる大きさであればよいが、ノズルケースを固定するために、少なくとも下流端部はノズルケースの外径と同一の内径で形成されているのが好ましい。導管接続部を含む下流端部は、ノズル本体の外径よりも大きい内径で形成されていてもよい。

円筒状アダプター本体の外径は、前記内径に応じて選択でき、特に限定されないが、導管接続部を導管に接続するための操作性を向上できる点から、導管接続部の外径を導管接続部よりも下流側の外径に対して小径に形成してもよい。

フランジ部（又は円筒状アダプター本体）よりも下流側に配設される筒状キャップは、前記アダプター本体に対して装着可能であり、ノズルケースのフランジ部に対して係合可能な係合部を有していればよい。係合部は、図２〜５に示される下流端から内側に延出する係合壁（内フランジ部）に限定されず、上流端から外側に延出する係合壁（外フランジ部）などであってもよいが、上流端部の内壁にネジ部を形成することにより、下流端部の外壁にネジ部を形成した円筒状アダプター本体に対して容易に装着できる点から、下流端から内側に延出する係合壁（内フランジ部）が好ましい。この係合壁（内フランジ部）は、ノズルケースのフランジ部の外径よりも小さく、ノズル本体の外径以上である孔径の円形状孔部を有しており、この孔部の孔径は、ノズル本体の外径と同一であってもよい。

円筒状アダプター本体と筒状キャップとの装着方法は、ネジ部による螺合に限定されず、例えば、筒状キャップの上流端から延出する外フランジ部と円筒状アダプター本体の下流端から延出する外フランジ部とをノズルケースのフランジ部及びガスケットを介在して対向させ、慣用の固定具（ボルトとナットなど）で装着する方法などであってもよい。これらのうち、簡便な方法でノズル本体に装着できるとともに、ガスケットの噛み込みによるノズルの交換作業性の低下を抑制できる点から、円筒状アダプター本体及び筒状キャップのネジ部同士を螺合させ、円筒状アダプター本体のネジ部の開口端と筒状キャップの係合壁とでノズルケースのフランジ部を係合して装着する方法が好ましい。この装着方法では、円筒状アダプター本体のネジ部の開口端と、筒状キャップの係合壁とを対向させ、前記筒状キャップのネジ部を前記円筒状アダプター本体のネジ部に螺合することにより、前記フランジ部を前記係合壁及び前記ネジ部の開口端（詳しくは、前記係合壁と筒状キャップの内壁と前記ネジ部の開放端とで形成された凹部）に係合（又は嵌合）させた状態で締結し、ノズルケースをアダプターに固定できる。

筒状キャップの形状は、ノズル先端から高圧噴流を吐出可能な形態であればよく、円筒状アダプター本体との装着方法に応じて選択できる。例えば、上流端に外フランジ部としての係合壁を有する形状などであってもよいが、ネジ部の螺合部へのガスケットの噛み込みを有効に防止できるとともに、操作性に優れる点などから、上流端部の内壁に形成されたネジ部と、下流端から内側に延出する内フランジ部としての係合壁を有するとともに、円筒状アダプター本体を装着したノズルケースと嵌合可能な形状が好ましい。

筒状キャップの内径も、ノズルケースを収容可能な大きさであればよく、円筒状アダプター本体との装着方法に応じて選択できるが、ネジ部の螺合により装着される場合は、ノズルケースのフランジ部の外径と同一であってもよく、外フランジ部同士を対向させて固定して装着される場合は、ノズルケースの外径と同一であってもよい。

円筒状アダプター本体を装着したノズルケースと嵌合可能な筒状キャップは、内部空間が円柱状であればよく、外部の形状は特に限定されない。外部の形状は円柱状であってもよいが、作業性などの点から、六角柱状などの多角柱状であってもよい。

本発明では、アダプターの締め付けトルクが低くても、シール性を向上でき、例えば、円筒状アダプター本体及び筒状キャップのネジ部同士を螺合させるアダプターの場合、締め付けトルクは８００Ｎ・ｍ以下であってもよく、例えば、５０〜６００Ｎ・ｍ、好ましくは１００〜５００Ｎ・ｍ、さらに好ましくは２００〜４００Ｎ・ｍ（特に２５０〜３５０Ｎ・ｍ）程度であってもよい。さらに、本発明では、低い締め付けトルク（例えば、４００Ｎ・ｍ以下）であっても、シール性を向上できるとともに、シール性を向上させるために、高い締め付けトルク（例えば、６００Ｎ・ｍ以上）で締め付けても、第１の傾斜部によりガスケットの螺合部への噛み込みを抑制できる。そのため、例えば、締め付け作業のスペースが充分にとれる場合などにおいて、より高度なシール性を実現することもできる。

ガスケットの形状は、ノズルケースのフランジ部の形状に合わせて選択でき、通常、ノズルケースのフランジ部と略同一形状の中空円板状である。ガスケットのサイズは、少なくとも傾斜部をカバーできるサイズに調整するのが好ましく、接触部を有する場合は、少なくとも接触部及び傾斜部をカバーできるサイズに調整するのが好ましい。

ガスケットの材質は、ゴムやプラスチックなどの有機材料であってもよいが、耐熱性及び耐圧性の点から、金属材料が好ましく、適度な軟性を有し、シール性にも優れる点から、銅、黄銅、鉛、スズ、アルミニウムなどの軟質金属又はこれらの合金が特に好ましい。

ガスケットは、螺合部などへの高圧噴流の侵入を防止するために、ノズルケースのフランジ部の上流側の側面と接触させて配設されるが、さらに下流側の面にも配設してもよい。

本発明の高圧噴射ノズル装置は、前記高圧噴射ノズルを備えていれば特に限定されないが、通常、流体を供給するための長尺筒状の導管と、この導管の長手方向に間隔をおいて、この導管を貫通して前記高圧噴射ノズルが複数取り付けられている。複数の高圧噴射ノズルは、通常、等間隔で、直線状又は千鳥状に配置されている。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例における各評価項目の評価方法は以下の通りである。

［フランジ部における長さ及び角度］
フランジ部外径（Ｄ０）はノギスを用いて測定し、接触部のサイズ（Ｌ１）及びテーパ部のサイズ（Ｌ２）は、顕微鏡写真に基づいて測定した。また、テーパ部の角度（Ａ）は、各ノズルの軸方向に沿って切断し、投影機を用いて測定した。

［耐圧性及びガスケットの変形］
図２〜５に示すデスケーリングノズルにおいて、フィルターを装着せず、ノズル先端の吐出孔を塞いだデスケーリングノズルを装着したアダプター本体と、手動の油圧式ポンプ（理研機器（株）製「ＵＰ−１２」）とをホースで繋ぎ、前記ポンプによりノズル内部に水圧を負荷し、水漏れが発生した圧力を測定した。

耐圧性の試験後、アダプターを取り外し、ガスケットの変形量を測定するとともに、アダプターの螺合部へのガスケットの齧り付き（噛み込み）の有無について目視で観察した。

このような耐圧性及びガスケットの変形試験を３回行った。耐圧性試験の圧力は３回の平均値で示した。ガスケットの変形試験については、１つのノズルでも齧り付きが観察できた場合は、齧り付きが「あり」と評価し、変形量は、齧り付きがなかったノズルについての平均値で示した。

比較例１
図２〜５に記載のアダプター本体（ネジ部の外径３４ｍｍ）に対して、銅製ガスケット（外径３０ｍｍ、内径２４ｍｍ、厚み１．５ｍｍ）を介在させて、キャップ（ネジ部内径３１．６ｍｍ）の締め付けトルク９８．１Ｎ・ｍで、特開２００９−１０１４１１号公報の実施例１に記載のデスケーリングノズル（フランジ部外径（Ｄ０）３０ｍｍ、フランジ部厚み５ｍｍ、フランジ部幅４ｍｍ、ノズルケース外径２２ｍｍ）を、フィルターを装着せず、先端の吐出孔が形成されていないノズルチップ装着した。

実施例１〜４
フランジ部に、表１に示すサイズ（Ｌ１）の接触部、表１に示すサイズ（Ｌ２）及び角度（Ａ）のテーパ部を形成したデスケーリングノズルを用いる以外は比較例１と同様にしてデスケーリングノズルをアダプターに装着した。

比較例１及び実施例１〜４の高圧噴射ノズルについて、耐圧性を評価した結果を表１に示す。

表１の結果から明らかなように、比較例のノズルでは、耐圧性が低いのに対して、実施例のノズルでは、耐圧性が高く、特に、テーパ部の長さが大きくなり、かつ接触部の長さが小さくなるほど、耐圧性が向上した。

比較例２
キャップの締め付けトルクを２４５．２Ｎ・ｍとする以外は比較例１と同様にしてデスケーリングノズルをアダプターに装着した。

実施例５〜６
フランジ部に、表２に示すサイズ（Ｌ１）の接触部、表２に示すサイズ（Ｌ２）及び角度（Ａ）のテーパ部を形成したデスケーリングノズルを用いる以外は比較例２と同様にしてデスケーリングノズルをアダプターに装着した。

比較例２及び実施例５〜６の高圧噴射ノズルについて、ガスケットの変形について評価した結果を表２に示す。

表２の結果から明らかなように、比較例のノズルでは、ガスケットの変形量が大きく、ガスケットの螺合部への齧り付きが見られたのに対して、実施例のノズルでは、ガスケットの変形量が小さく、齧り付きも見られなかった。

比較例３
キャップの締め付けトルクを１７１．６Ｎ・ｍとする以外は比較例１と同様にしてデスケーリングノズルをアダプターに装着した。

実施例７〜９
フランジ部に、表３に示すサイズ（Ｌ１）の接触部、表３に示すサイズ（Ｌ２）及び角度（Ａ）のテーパ部を形成したデスケーリングノズルを用いる以外は比較例３と同様にしてデスケーリングノズルをアダプターに装着した。

比較例３及び実施例７〜９の高圧噴射ノズルについて、耐圧性を評価した結果を表３に示す。

表３の結果から明らかなように、比較例のノズルでは、耐圧性が低いのに対して、実施例のノズルでは、耐圧性が高く、特に、テーパ部の角度が大きいほど、耐圧性が向上した。

本発明は、高圧噴流を噴射又は噴霧するための種々の高圧噴射ノズルに利用でき、例えば、鋼板表面のデスケーリングを除去するためのデスケーリングノズルなどに利用できる。

１，１１…デスケーリングノズル
２…導管
３…高圧水流
４…圧延鋼板
１２，２２…ノズルケース
１３，２３…フランジ部
２３ａ…傾斜部（テーパ部）
２３ｂ…接触部
１４，２４…フィルター
１５，２５…アダプター本体
１６，２６…キャップ
１７，２７…ガスケット

Claims (9)

1. 内部にオリフィスが形成され、かつフランジ部を有する円筒状ノズルケースを含むノズル本体と、
   中空円板状であり、前記フランジ部の上流側の側面と接触して配設可能なガスケットと、
   前記ガスケットを介在させてフランジ部を係合可能なアダプターとを備えた高圧噴射ノズルであって、
   前記フランジ部の上流側の側面が、外周からノズル本体の中心軸に向かうにつれて下流方向に傾斜する傾斜部を有する高圧噴射ノズル。
2. アダプターが、ノズルケースのフランジ部に対して接触可能な開口端部と、導管に接続可能な導管接続部とを備えた円筒状アダプター本体と、
   このアダプター本体に対して装着可能であり、かつ前記フランジ部に対して係合可能な係合部を有する筒状キャップとで構成されている請求項１記載の高圧噴射ノズル。
3. 円筒状アダプター本体が、下流端部の外壁にネジ部を有し、かつ
   筒状キャップが、上流端部の内壁に形成され、かつ前記円筒状アダプター本体のネジ部と螺合可能なネジ部と、下流端から内側に延出し、かつフランジ部に係合可能な係合壁とを有するとともに、前記フランジ部よりも上流側に前記円筒状アダプター本体を装着したノズルケースと嵌合可能なキャップであって、
   前記円筒状アダプター本体のネジ部の開口端と、前記筒状キャップの係合壁とを対向させ、前記筒状キャップのネジ部を前記円筒状アダプター本体のネジ部に螺合することにより、前記フランジ部を前記係合壁及び前記ネジ部の開口端に係合させた状態で締結し、ノズルケースをアダプターに固定可能である請求項２記載の高圧噴射ノズル。
4. フランジ部の上流側の側面が、ノズル本体の軸に垂直な方向に形成され、かつガスケットと接触可能な接触部を有するとともに、この接触部の内周端から傾斜部が延出している請求項１〜３のいずれかに記載の高圧噴射ノズル。
5. 傾斜部の傾斜角度が１〜３０°である請求項１〜４のいずれかに記載の高圧噴射ノズル。
6. ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部の幅と、フランジ部の外径との比が、前者／後者＝１／３０〜１／５である請求項１〜５のいずれか記載の高圧噴射ノズル。
7. ノズル本体の中心軸に垂直な方向における傾斜部と接触部との幅比が、前者／後者＝１／６〜２０／１である請求項１〜６のいずれか記載の高圧噴射ノズル。
8. 接触部とガスケットとの幅比が、前者／後者＝１／２００〜３／１である請求項１〜７のいずれか記載の高圧噴射ノズル。
9. 流体を供給するための長尺筒状の導管と、この導管の長手方向に間隔をおいて、この導管を貫通して取り付けられた複数の高圧噴射ノズルとを備えた高圧噴射ノズル装置であって、前記複数の高圧噴射ノズルが、請求項１〜８のいずれかに記載の高圧噴射ノズルである高圧噴射ノズル装置。

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