JP2019042670A - 液体噴射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】螺旋溝、直噴通路、及び弁部を有する中子を採用して液体の直噴パターンと充円錐噴射パターンを切替える液体噴射装置の直射流を安定させて直射での噴射飛距離を増大させることを課題としている。【解決手段】本体部8aの外周に螺旋溝8bを、先端側軸心部に直噴通路8dを、長手途中に本体部の外周から直噴通路8dに至る横孔8cそれぞれ有する弁軸7の先端の中子8をノブ13の回転操作で進退させて弁部9を弁座10に対して接離させ、直射と充円錐噴射の噴射パターンの切り替えを行なう液体噴射装置であり、中子8の外周に形成される環状通路16の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させるオリフィス孔15bを本体部15aに対して周方向に間隔をあけて複数設けた整流板15を、弁軸7の先端部外周の通路に設置した。【選択図】図1

Description

この発明は、薬剤や水などを散布するのに用いる液体噴射装置、詳しくは、直射と充円錐(フルコーン)噴射の切り替えができる液体噴射装置であって、直射の安定性向上と噴射飛距離の増大を図った装置に関する。
首記の液体噴射装置の従来例として、例えば、図6に示すものがある。例示の液体噴射装置1Bは、内部に噴射用の液体を通す外筒2、管継手3、Y管継手4、噴口ピース5、トップカバー6、弁軸7、中子8、弁部9、弁座10、ねじ孔11aと雄ねじ11bとで構成される推力発生部11、端栓12及びノブ13を組み合わせたものになっている。
管継手3は、外筒2の先端に、Y管継手4は、外筒2の後部にそれぞれ連結され、噴口ピース5は、管継手3の内部に組み込まれている。Y管継手4は、本体部4aと一体の分岐管4bを液体導入口となしたものである。
トップカバー6は、噴口ピース5を保持するために管継手3の先端外周に取付けられている。
弁軸7は、外筒2の軸心部に引き通され、その弁軸7の先端に中子8が、後部に雄ねじ11bがそれぞれ接続されている。
中子8は、外観がテーパコーン状をなす本体部8aの外周に、一方向にねじれた螺旋溝8bを、本体部8aの先端側の軸心部に、本体部の先端に開放する直噴通路8dを、本体部8aの長手途中に、本体部の外周から直噴通路8dに至る横孔8cをそれぞれ設けた部材であって、この中子8の先端に弁部9が設けられている。
弁座10は、管継手3の内部に形成されており、この弁座10に弁部9を接離させてその弁部9の外周に形成される通路を開閉する。
ねじ孔11aは、Y管継手4の本体部4aに設けられており、このねじ孔11aに雄ねじ11bがねじ込まれて推力発生部11が構成されている。
端栓12は、前記ねじ孔11aの開口を塞いでおり、その端栓12の中心部を貫通した雄ねじ11bの後部の軸がノブ13に連結され、そのノブ13の回転操作によって、ねじ孔11aに螺合した雄ねじ11bが推進し、弁軸7が進退するようになっている。
このように構成された液体噴射装置1は、ノブ13を操作して弁部9を弁座10に押し当てると、閉弁して弁部9の外周の通路が塞がれる。このため、外筒2に導入された液体は、横孔8c、直噴通路8dを順に通って噴口ピース5から直射状態に放出される。
また、ノブ13を操作して弁部9を弁座10から離反させると開弁して弁部9の外周の通路が開き、その通路を通る螺旋溝8bの影響を受けた旋回流と、直噴通路8dを通ったストレート流とが噴口ピース5のラッパ状入口部で合流して充円錐状に拡散して放出される。
なお、図6に示した液体噴射装置は、作業者が両手で掴んで操作する噴霧杆として構成されているが、下記特許文献1に記載されている、ハンドガンタイプの液体噴射装置も実用化されて市場に提供されている。
特開2016−168531号公報 特開2017−104056号公報
螺旋溝、直噴通路及び弁部を有する中子を採用して液体の直噴と充円錐の噴射パターンを切替える上述した従来の液体噴射装置は、直射に乱れが生じる。
直射時には、充円錐噴射パターンを形成するために中子の外周に設けられた螺旋溝などの影響によって横孔8cから直噴通路8dに流れる液体の流れが不安定になる。そのために、噴口ピース5から噴射される液体が拡散傾向を示し、それが原因で噴射飛距離に損失が生じていた。
この発明は、上記の現状技術に鑑みてなされたものであって、螺旋溝、直噴通路、及び弁部を有する中子を採用して液体の直噴パターンと充円錐噴射パターンを切替える液体噴射装置の直射流を安定させて直射での噴射飛距離を増大させることを課題としている。
上記の課題を解決するため、この発明においては、内部に噴射用の液体を通す外筒と、この外筒の先端部に固定保持する噴口ピースと、前記外筒の軸心部に引き通す弁軸と、その弁軸の先端に取り付けられる中子と、前記弁軸の後部に連結されるノブを操作して前記弁軸と中子を進退させる推力発生部と、前記中子の先端に設ける弁部と、前記噴口ピースの入口部に配置する弁座とを有し、
前記中子は、本体部の外周に一方向にねじれた螺旋溝を、前記本体部の先端側軸心部に本体部先端に開放する直噴通路を、前記本体部の長手途中に本体部の外周から前記直噴通路に至る横孔をそれぞれ有し、
前記弁部を前記弁座に接離させてその弁部の外周に形成される通路を開閉し、前記直噴通路のみを通る液体が前記噴口ピースから噴射される直射の噴射パターンと、前記中子の外周の螺旋溝を通った旋回流と前記直噴通路を通ったストレート流とが前記噴口ピースの入口部で合流して拡散して放出される充円錐噴射パターンの切替がなされる液体噴射装置に以下の改善を加えた。
具体的には、前記中子の外周に形成される環状通路の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させるオリフィス孔を円盤状をなす本体部に対して周方向に間隔をあけて複数設けた整流板を有し、その整流板を、前記弁軸の先端部の外周の通路(液体供給路)に設置した。
前記整流板は、周方向に2つに分割されて弁軸の外周に外嵌されているものが好ましい。
なお、この発明の液体噴射装置は、下記の2形態が考えられる。
1)外筒の長手途中の外周に作業者が手で掴むグリップが設置され、全体が噴霧杆として構成されたもの。
2)前記外筒の後部にグリップを兼用した本体部と、その本体部の内部に設けた前記外筒の内部の通路に連通した液体供給路と、その液体供給路を開閉する弁部と、その弁部の弁体を開弁位置に動かすレバーと、前記弁体を閉弁位置に戻す復帰スプリングとを備えて全体がハンドガンタイプの装置として構成されたもの。
この発明の液体噴射装置は、前記整流板を設置したことによって、中子を取り巻く通路に供給される液体の流れが、中子の外周面に沿った位置で緩やかになる。
また、中子のオリフィス孔を通った液体は、オリフィス効果によって流速が増しており、その流速の増した液体が、中子の先端の弁部の外周に形成される通路が閉じられているときには中子の先端付近で反転することから、中子の外周面に添った位置では、直進する流れと反転した流れが互いに打ち消し合う。
そのために、前記螺旋溝による影響が緩和されて液体の流れが安定する。また、前記横孔の入口がある付近では流れが弱くなって液体は横孔の入口を素通りせずに横孔に安定して流れ込むようになる。
これにより、従来発生していた噴口ピースから噴射される直射流の拡散傾向が抑えられ、拡散による噴射圧のロスが減少して噴射飛距離の増大が実現可能となる。
なお、前記整流板は、弁軸先端のガイドとしても機能し、弁軸の先端側の芯振れを防止する。このことも、中子の外周における液体の流れの安定化に繋がっていると考えられる。
この発明の液体噴射装置の一例を示す断面図である。 図1の液体噴射装置の要部を示す拡大断面図である。 中子の外観を示す斜視図である。 整流板を取り外した状態にして示す斜視図である。 この発明の液体噴射装置の他の例を示す断面図である。 従来の液体噴射装置の一例を示す断面図である。
以下、この発明の液体噴射装置の実施の形態を、添付図面の図1〜図5に基づいて説明する。
この発明の液体噴射装置の一例を図1に示す。この図1の液体噴射装置1は、作業者が両手で持って操作する噴霧杆として構成されたものであって、外筒2、直管の管継手3、Y管継手4、噴口ピース5、トップカバー6、弁軸7、中子8、弁部9、弁座10、ねじ孔11aと雄ねじ11bとで構成される推力発生部11、端栓12、ノブ13、エンドキャップ14、及び整流板15を組み合わせたものになっている。
管継手3は、外筒2の先端に、Y管継手4は、外筒2の後部にそれぞれ連結されている。管継手3は、外筒2の先端に固定される第1部材3aと、その第1部材3aの前部に螺合させて接続する第2部材3bの2者で構成されている。
この管継手3は、穴径、外径及び長さが従来品に比べて大きく、従来品では、外筒2の内側にあった中子8の全体を内部に入り込ませるものになっている。
この管継手3の穴3cは、後部がストレート穴、前部はテーパ角が2段階に変化するテーパ穴となっている。テーパ穴のテーパ角は、例示の管継手の場合、後部側のテーパ穴が15°程度、前部側のテーパ穴が40°程度である。
Y管継手4は、外筒2の後部に連結されている。このY管継手4は、本体部4aと一体の分岐管4bを液体導入口となし、本体部4aの後部側に後端に開放するねじ孔11aを形成したものであって、ねじ孔11aに雄ねじ11bがねじ込まれている。
トップカバー6は、管継手3の先端外周に螺合され、このトップカバー6によって噴口ピース5が管継手3の先端部に保持されている。
弁軸7は、外筒2の軸心部に引き通され、その弁軸7の先端に中子8が、後部に雄ねじ11bがそれぞれ接続されている。図示の弁軸7は、装置の軽量化のために中空軸を用いているが、中実軸であってもよい。
中子8は、図1〜図3に示すように、本体部8aが後細りのテーパコーン状をなし、その本体部8aの外周に、一方向にねじれて本体部8aの先端に至る螺旋溝8bを備えている。また、本体部8aの先端側軸心部に本体部8aの先端に開放する直噴通路8dを有し、さらに、本体部8aの長手途中に本体部8aの外周から直噴通路8dに至る横孔8cを有している。
この中子8は従来品と同一品であり、先端外周が弁部9として構成されている。また、中子8の外周には、環状通路16が作り出されている。
弁座10は、管継手3の内部に形成されており、この弁座10に弁部9を接離させてその弁部9の外周に形成される通路を開閉する。
ねじ孔11aは、Y管継手4の本体部4aの内部に設けられており、このねじ孔11aに雄ねじ11bが螺合してそのねじ孔11aと雄ねじ11bが推力発生部11を構成している。
ねじ孔11aの開口部は、端栓12によって塞がれており、その端栓12の中心の孔に雄ねじ11bの後部の軸が通され、その軸の外部に抜け出した後端部にノブ13が固定されている。
そのノブ13を回転させると、ねじ孔11aに螺合した雄ねじ11bが推進して弁軸7が進退する。そして、その進退により、弁座10に対する弁部9の接離がなされて噴口ピース5からの液体の噴射パターンが切り替わる。
エンドキャップ14は、管継手3とY管継手4の端部を覆う部材であり、好ましい要素であるが必須ではない。
図1の17は、外筒2の長手途中に設けたグリップであり、作業者が片方の手でこのグリップ17を掴んで装置を操作する。
図1の18は、ノブ13に回転抵抗を付与してそのノブ13による調整位置の予期せぬ変動を防止する調整位置保持機構である。この調整位置保持機構18は、好ましい要素であるが、本出願人が特許文献2によって提案しているものであるし、本願の必須の要素でもないので、ここでの詳細説明は省く。
以上の構成は、従来品と大差のない構成になっている。
即ち、この発明の特徴部は、管継手3を、穴径、外径、長さ及び形状が従来品と異なるものに置き換え、その管継手3の内周面と弁軸7の外周面との間に整流板15を追設した点にある。
整流板15は、図4に詳しく示すように、円盤状をなす本体部15aに、液体を噴出させるオリフィス孔15bを周方向に間隔をあけて複数設けたものである。そのオリフィス孔15bは、中子8の軸心と平行な孔になっており、中子8の外周の環状通路16の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させる位置にある。
このオリフィス孔15bは、例示の整流板15には、計10個設けられているが、オリフィス孔15bの孔径や孔数は、液体噴射装置のサイズや液体の供給圧などを考慮して安定したオリフィス効果が期待できる孔径と設置数を設定する。
図示の整流板15は、図4に示すように、周方向に2つに分割されており、中子8を弁軸7に組み付けた状態で弁軸7の外周に外嵌することができる。
その整流板15は、管継手3の第1部材3aと第2部材3b間に挟み込んで保持されている。この整流板15は、弁軸7の先端のガイドとしても機能し、弁軸7の先端側の芯振れも防止する。従来は、弁軸の外周にガイドとなる羽根などを設けていたが、そのようなものが不要になる。
以上の通りに構成された液体噴射装置1は、ノブ13を操作して弁部9を弁座10に押し当てると閉弁して弁部9の外周の通路が塞がれる。この状態では、外筒2に導入された液体が、横孔8c、直噴通路8dを順に通って噴口ピース5から直射状態(図1、図2のに鎖線で示す状態)に噴射される。
また、ノブ13を操作して弁部9を弁座10から離反させると開弁して弁部9の外周の通路が開き、その通路を通る螺旋溝8bの影響を受けた旋回流と、直噴通路8dを通ったストレート流とが噴口ピース5のラッパ状に加工された入口部で合流して充円錐(フルコーン)状に拡散して放出される。
直射状態での噴射は、先に述べた通り、整流板15の働きによって環状通路16に供給される液体の流れが、中子の外周面に沿った位置で緩やかになる。また、整流板に設けたオリフィス孔15bのオリフィス効果によって中子が有する螺旋溝の影響が緩和されて中子8の外周面に添った位置での液体の流れが安定する。
このために、供給された液体が横孔に安定して流れ込んで噴口ピース5から噴射される液体の拡散傾向が抑えられ、拡散による噴射圧のロスが少なくなって噴射飛距離の増大が可能になる。
図示の液体噴射装置について、従来品との直射パターンでの噴射飛距離の違いを調べた。装置の基本サイズは、外筒の外径φ17mm、内径=φ14mm、弁軸7の外径=φ6mm、中子8の外径(最大部)=φ8.0mm、噴口ピース5の孔径(最小部)=φ3.6mm、整流板に設けたオリフィス孔の直径=φ3.0mm、オリフィス孔の総数=10個である。
液体供給圧:1.0MPaの条件での噴射飛距離は、従来品が14mであったのに対し、発明品は約3割アップの18mであり、整流板設置の有効性を確認できた。
次に、この発明の液体噴射装置の他の例を、図5に示す。この図5の液体噴射装置1Aは、前記特許文献1が開示しているハンドガンタイプの装置にこの発明を適用したものである。
この液体噴射装置1Aは、外筒2の後部にグリップを兼用した本体部20と、その本体部20の内部に設けた液体供給路21と、その液体供給路21を開閉する弁部22と、その弁部22の弁体22aを開弁位置に動かすレバー23と弁体22aを閉弁位置に戻す弁体復帰スプリング24と、引かれたレバー23を元の位置に戻すレバー復帰スプリング25を備えている。レバー23は、支軸(ピン)26を用いて本体部20にピボット結合されている。
また、好ましい要素として、レバー23の引き込み状態を保持する保持の解除が可能なロック機構27を備えている。そのロック機構27は、既述の特許文献1に詳しく記載されているので、ここでの説明は省く。
本体部20は、図1の装置のY管継手4を置き換えたものと考えることができる。この本体部20に設けた液体供給路21は、外筒2の内部の通路に連通している。本体部20は、スリーブ継手28を介して外筒2の後部に連結されている。
弁軸7の先端に中子8を、後端に雄ねじ11bをそれぞれ連結し、本体部20に設けたねじ孔11aに雄ねじ11bをねじ込み、その雄ねじ11bの、端栓12から外部に突出させた後部の軸にノブ13を取り付けている。
また、図1の装置と同様に、中子8を外筒2の先端に連結した管継手3の穴3cの内部に入り込ませ、管継手3の内周面と弁軸7の先端の外周面との間に整流板15を設置し、管継手3の先端に噴口ピース5を設けている。
その他の構成は、図1と同様であるので、図1と同一要素に同一符号を付して説明を省く。
このように、この発明は、ハンドガンタイプの液体噴射装置に利用しても、その有効性が発揮される。
1、1A、1B 液体噴射装置
2 外筒
3 管継手
3a 第1部材
3b 第2部材
3c 穴
4 Y管継手
4a 本体部
4b 分岐管
5 噴口ピース
6 トップカバー
7 弁軸
8 中子
8a 本体部
8b 螺旋溝
8c 横孔
8d 直噴通路
9 弁部
10 弁座
11 推力発生部
11a ねじ孔
11b 雄ねじ
12 端栓
13 ノブ
14 エンドキャップ
15 整流板
15a 本体部
15b オリフィス孔
16 環状通路
17 グリップ
18 調整位置保持機構
20 本体部
21 液体供給路
22 弁部
22a 弁体
23 レバー
24 弁体復帰スプリング
25 レバー復帰スプリング
26 支軸
27 ロック機構
28 スリーブ継手

Claims (3)

  1. 内部に噴射用の液体を通す外筒(2)と、この外筒の先端部に固定保持する噴口ピース(5)と、前記外筒(2)の軸心部に引き通す弁軸(7)と、その弁軸の先端に取り付けられる中子(8)と、前記弁軸(7)の後部に連結されるノブ(13)を操作して前記弁軸(7)と中子(8)を進退させる推力発生部(11)と、前記中子(8)の先端に設ける弁部(9)と、前記噴口ピース(5)の入口部に配置する弁座(10)とを有し、
    前記中子(8)は、本体部(8a)の外周に一方向にねじれた螺旋溝(8b)を、前記本体部(8a)の先端側軸心部に本体部先端に開放する直噴通路(8d)を、前記本体部(8a)の長手途中に本体部外周から前記直噴通路(8d)に至る横孔(8c)をそれぞれ有し、
    前記弁部(9)を前記弁座(10)に接離させてその弁部(9)の外周に形成される通路を開閉し、前記直噴通路(8d)のみを通る液体が前記噴口ピース(5)から噴射される直射の噴射パターンと、前記中子(8)の外周の螺旋溝(8b)を通った旋回流と前記直噴通路(8d)を通ったストレート流とが前記噴口ピース(5)の入口部で合流して拡散して放出される充円錐噴射パターンの切替がなされる液体噴射装置であって、
    前記中子(8)の外周に形成される環状通路(16)の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させるオリフィス孔(15b)を円盤状をなす本体部(15a)に対して周方向に間隔をあけて複数設けた整流板(15)を有し、その整流板(15)が前記弁軸(7)の先端部外周の通路に設置された液体噴射装置。
  2. 前記外筒(2)の長手途中の外周に作業者が手で掴むグリップ(17)が設置され、全体が噴霧杆として構成された請求項1に記載の液体噴射装置。
  3. 前記外筒(2)の後部にグリップを兼用した本体部(20)と、その本体部の内部に設けた前記外筒(2)の内部の通路に連通した液体供給路(21)と、その液体供給路を開閉する弁部(22)と、その弁部の弁体(22a)を開弁位置に動かすレバー(23)と、前記弁体(22a)を閉弁位置に戻す復帰スプリング(25)とを備えて全体がハンドガンタイプの装置として構成された請求項1に記載の液体噴射装置。
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