JP2020148454A - nozzle - Google Patents
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
Description
本発明は、気体を物体して噴射するためのノズルに関する。 The present invention relates to a nozzle for injecting a gas as an object.
ＨＤＤ用ケース、食品トレー、部品トレー、パーツ通い箱、工業用精密部品などの物体は、水系の洗浄液で洗浄を行い、純水ですすいだ後、乾燥を行っている。乾燥は生産工程の能率化を図るため短時間で乾燥させる必要がある。これらを乾燥させるために通常は噴射ノズルにより洗浄物にエアーを噴き付けて行っている。 Objects such as HDD cases, food trays, parts trays, parts return boxes, and industrial precision parts are washed with a water-based cleaning liquid, rinsed with pure water, and then dried. It is necessary to dry in a short time in order to improve the efficiency of the production process. In order to dry these, air is usually sprayed onto the cleaning object by a jet nozzle.
しかし、トレー等の凹凸のある洗浄物を洗浄後、乾燥する場合に窪んだところに残留する水の水切りを行うのは困難であった。これらの水切りを行うためには洗浄物を立掛けて搬送し、洗浄物から水が自然に下方に落下して流れ出すように搬送するとか、また長時間エアーを噴きつけるかエアーの温度を上げるなどさまざまな工夫がされている。 However, it has been difficult to drain the water remaining in the recessed portion when the cleaning object having irregularities such as a tray is washed and then dried. In order to perform these draining, the cleaning object is transported by leaning against it, and the water is transported so that it naturally falls downward and flows out from the cleaning object, or air is blown for a long time or the temperature of the air is raised. Various ideas have been made.
また、自動車部品業界などでは機械部品等の加工後の切り粉、切削油をエアー・ガンで吹き飛ばして除去している。 Further, in the automobile parts industry and the like, chips and cutting oil after processing of machine parts and the like are blown off with an air gun to remove them.
このような用途に使用されるノズルとしては、例えば、特許第４７８３４６７号明細書（特許文献１）に記載されたエアースクリュー・ノズルを挙げることができる。 Examples of the nozzle used for such an application include the air screw nozzle described in Japanese Patent No. 4783467 (Patent Document 1).
特許文献１に記載されたエアースクリュー・ノズルは、圧縮空気を導入する送気管と、送気管の先端に配置された空気溜と、空気溜に連結されたノズルとを含んで構成されている。ノズルの先端は、空気溜の表面から物体の方向へ突出する構造を備えている。特許文献１に記載されたエアースクリュー・ノズルでもある程度の洗浄・乾燥処理は可能であったものの、近年の高生産性の要求の高まりに対応してさらに高効率で洗浄・乾燥のための気体流を生成するため、ノズルを改善することが要求されていた。 The air screw nozzle described in Patent Document 1 includes an air supply pipe for introducing compressed air, an air reservoir arranged at the tip of the air supply pipe, and a nozzle connected to the air reservoir. The tip of the nozzle has a structure that projects from the surface of the air reservoir toward the object. Although the air screw nozzle described in Patent Document 1 was able to perform cleaning / drying treatment to some extent, the gas flow for cleaning / drying with higher efficiency in response to the recent increase in demand for high productivity. It was required to improve the nozzle in order to generate.
本発明は、従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ノズルの空気噴射面の流体力学的特性をより改善し、さらに、高速・高圧の気体流を発生し、物体に向けて噴射するノズルを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, further improving the hydrodynamic characteristics of the air injection surface of the nozzle, and further generating a high-speed and high-pressure gas flow to inject toward an object. It is an object of the present invention to provide a nozzle.
本発明によれば、
回転しながら空気流を噴射するノズルであって、前記ノズルは、
気体を受け入れる流体流路を備え、回転可能に保持された回転体と、
前記回転体から内部が遮られずに延び、前記気体をオリフィスから噴射させるノズル部材と、
前記回転体および前記ノズル部材を収容する保護カバーと
保護カバー内部で、前記オリフィスを収容する空間を画定する底板と、
を備え、前記ノズル部材は、前記回転体に接合され、前記回転体との接合部から前記ノズル部材の内径を保持して前記オリフィスまで屈曲して延び、前記オリフィスから気体を径方向外側に偏向して噴出させる、ノズル。
が提供される。
According to the present invention
A nozzle that injects an air flow while rotating, and the nozzle is
A rotating body that is rotatably held with a fluid flow path that accepts gas,
A nozzle member that extends unobstructed from the rotating body and injects the gas from the orifice.
A protective cover accommodating the rotating body and the nozzle member, and a bottom plate defining a space accommodating the orifice inside the protective cover.
The nozzle member is joined to the rotating body, holds the inner diameter of the nozzle member from the joint with the rotating body, bends and extends to the orifice, and deflects the gas radially outward from the orifice. Nozzle to spout.
Is provided.
前記ノズル部材は、前記流体流路と前記オリフィスとの間に延び、前記底板に対して周方向および垂直方向に対して傾斜して延びてもよい。 The nozzle member may extend between the fluid flow path and the orifice and extend at an angle in the circumferential direction and the vertical direction with respect to the bottom plate.
前記ノズル部材は、垂直に対して５〜６０°傾斜して前記底板にまで延びることができる。 The nozzle member can be tilted 5 to 60 ° with respect to the vertical and extend to the bottom plate.
前記流体流路の最下部の断面積Ｓと、前記ノズル部材の断面積Ｓ１との比、Ｓ／Ｓ１を、２〜１００とすることが好ましい。 And bottom cross-sectional area S of the fluid flow path, the ratio of the sectional area S 1 of the nozzle member, the S / S 1, it is preferable to 2-100.
前記流体流路の上端は、前記ノズルの上端よりも低い位置まで延びて、クリアランスを提供することができる。 The upper end of the fluid flow path can extend below the upper end of the nozzle to provide clearance.
前記流体流路は、前記ノズル部材に至るまで径が拡大するように形成されることができる。 The fluid flow path can be formed so as to increase in diameter up to the nozzle member.
前記流体流路は、前記ノズル部材に至るまで径が拡大するように形成されてもよい。 The fluid flow path may be formed so as to increase in diameter up to the nozzle member.
以下、本発明を好ましい実施形態を以て説明するが本発明は、後述する好ましい実施形態に限定されるものではない。図１は、本発明のノズルを搭載した気体噴出装置１００の底面図を示す。気体噴出装置１００は、筐体１１０と、筐体１１０の平面視内側に配置されたノズル１２０とを含んで構成されている。筐体１１０は、筐体１１０に形成されたボルト穴１１１を介して、例えば洗浄・乾燥システムのフレーム（図示せず）などに固定することができる。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the preferred embodiments described later. FIG. 1 shows a bottom view of a gas ejection device 100 equipped with the nozzle of the present invention. The gas ejection device 100 includes a housing 110 and nozzles 120 arranged inside the housing 110 in a plan view. The housing 110 can be fixed to, for example, a frame (not shown) of a cleaning / drying system via a bolt hole 111 formed in the housing 110.
ノズル１２０の底面は、平坦な底板１３１から形成され、底板１３１には、空気を噴出するためのオリフィス１２１ａ，１２１が形成されている。オリフィス１２１ａ、１２１ｂの部分における底板１３１には、オリフィス１２１ａ、１２１ｂよりも大径のアパーチャ１２１ｃが形成され、アパーチャ１２１ｃの位置にオリフィス１２１ａ，１２１ｂが位置決めされている。また、底板１３１は、物体側に突出を形成させることのない態様で、筐体１１０の内側に固定されている。 The bottom surface of the nozzle 120 is formed from a flat bottom plate 131, and the bottom plate 131 is formed with orifices 121a and 121 for ejecting air. An aperture 121c having a diameter larger than that of the orifices 121a and 121b is formed on the bottom plate 131 at the portions of the orifices 121a and 121b, and the orifices 121a and 121b are positioned at the positions of the apertures 121c. Further, the bottom plate 131 is fixed to the inside of the housing 110 in such a manner that no protrusion is formed on the object side.
また、ノズル１２０は、回転体１２６と、回転体１２６を外部から保護すると保護カバー１３０を備えており、好ましい実施形態では、保護カバー１３０は、回転体１２６、オリフィス１２１ａ，１２１ｂといった高速回転する部材を外部から遮蔽する。なお、図１では底面から見た時にオリフィス１２１ａ，１２１ｂに対するアパーチャ１２１ｃの位置が概略的に示されている。ただし、オリフィス１２１ａ、１２１ｂは、ノズル１２０の底面からは突出しないか、またはノズル１２０の最低部の水準に位置決めされている。ノズル１２０を構成する保護カバー１３０、底板１３１、回転体１２６、オリフィス１２１ａ，１２１ｂの詳細な構成については後述する。 Further, the nozzle 120 includes a rotating body 126 and a protective cover 130 for protecting the rotating body 126 from the outside. In a preferred embodiment, the protective cover 130 is a member that rotates at high speed such as the rotating body 126 and orifices 121a and 121b. Is shielded from the outside. Note that FIG. 1 schematically shows the position of the aperture 121c with respect to the orifices 121a and 121b when viewed from the bottom surface. However, the orifices 121a and 121b do not protrude from the bottom surface of the nozzle 120 or are positioned at the lowest level of the nozzle 120. The detailed configuration of the protective cover 130, the bottom plate 131, the rotating body 126, and the orifices 121a and 121b constituting the nozzle 120 will be described later.
筐体１１０の内側は、図示しないコンプレッサまたはブロワーから供給される気体を一旦蓄積し、圧力を均等化した後、筐体１１０に取付けられた複数のノズル１２０へと気体を供給する気体溜を構成する。 The inside of the housing 110 constitutes a gas reservoir that temporarily stores gas supplied from a compressor or blower (not shown), equalizes the pressure, and then supplies the gas to a plurality of nozzles 120 attached to the housing 110. To do.
ノズル１２０からは、コンプレッサで加圧されるか、またはブロワーで送気された空気、アルゴン、窒素その他の気体が物体に向かって噴射されており、図１に示す実施形態では、矢線Ａの方向、接線方向よりもわずかに保護カバー１３０の側に向けて気体を噴出する。ノズル１２０は、気体の噴出圧力の反動で、矢線Ａ方向とは反対側の矢線Ｂの方向に回動する。ノズル１２０の回転は、オリフィス１２１ａ，１２１ｂの位置を円周方向に移動させ、ノズル１２０の下流側に配置される物体に対してノズル１２０を回転させながら噴射している。 Air, argon, nitrogen or other gas pressurized by a compressor or blown by a blower is injected from the nozzle 120 toward the object, and in the embodiment shown in FIG. 1, the arrow A The gas is ejected slightly toward the protective cover 130 side in the direction and the tangential direction. The nozzle 120 rotates in the direction of the arrow line B opposite to the direction of the arrow line A due to the reaction of the gas ejection pressure. The rotation of the nozzle 120 moves the positions of the orifices 121a and 121b in the circumferential direction, and injects the nozzle 120 while rotating the nozzle 120 with respect to an object arranged on the downstream side of the nozzle 120.
なお本実施形態でのする１２０に供給される気体の圧力は、０．２〜１．５ＭＰａとすることができ、好ましい実施形態では、０．３〜１ＭＰａの範囲である。また、その際にノズル１２０に対して生成する回転トルクは、３ｋｇ・ｃｍ〜２０ｋｇ・ｃｍとすることができる。なお、気体噴出装置１００の運転電力を低減し、低炭素消費量目的を達成する上では、電力をより消費するコンプレッサよりも、ブロワーを使用することが好ましい。 The pressure of the gas supplied to 120 in the present embodiment can be 0.2 to 1.5 MPa, and in a preferred embodiment, it is in the range of 0.3 to 1 MPa. Further, the rotational torque generated for the nozzle 120 at that time can be 3 kg · cm to 20 kg · cm. In order to reduce the operating power of the gas ejection device 100 and achieve the purpose of low carbon consumption, it is preferable to use a blower rather than a compressor that consumes more power.
図１に示した好ましい実施形態では、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、ノズル１２０当たり２個形成されているが、の数は、要求される気体速度が得られる限り、特に限定はない。また、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、ノズル１２０の中心に対して中心対称に配置されていて、ノズル１２０に対して偏りのない回転トルクを発生させている。 In the preferred embodiment shown in FIG. 1, two orifices 121a and 121b are formed per nozzle 120, but the number of orifices 121a and 121b is not particularly limited as long as the required gas velocity can be obtained. Further, the orifices 121a and 121b are arranged symmetrically with respect to the center of the nozzle 120, and generate rotational torque without bias with respect to the nozzle 120.
また、好ましい実施形態では、オリフィス２１ａ，１２１ｂは、オリフィス１２１ａ，１２１ｂが配置された位置の接線方向よりも、径方向外側に偏向して気体を噴出するように構成されていて、ノズル１２０の下側空間において効率的な旋回流を形成する。なお、他の実施形態では、オリフィス１２１ａ、１２１ｂの配置角度は、接線方向でもよく、また接線よりも中心側に向けられていても良い。 Further, in a preferred embodiment, the orifices 21a and 121b are configured to deflect the gas radially outward from the tangential direction of the position where the orifices 121a and 121b are arranged, and are configured to eject the gas below the nozzle 120. Form an efficient swirling flow in the side space. In another embodiment, the arrangement angles of the orifices 121a and 121b may be in the tangential direction, or may be directed toward the center side of the tangent line.
ノズル１２０の紙面方向裏側には、ノズル１２０を回動可能に保持する構成とされた送気部（図示せず）および取付部（図示せず）が配置されていて、気体をノズル１２０へと供給すること共に、ノズル１２０を回転可能に保持している。さらに、図１に示した好ましい実施形態では、隣接したノズル１２０は同一の方向に回動するようにノズル１２１が配置されている。このため、２つのノズル１２０の間の相対回転速度はノズル１２０の回転速度の２倍となり、また、互いに対向するノズル１２０の回転に伴って粘性抵抗により隣接するノズル１２０の隙間に侵入する気体の侵入が阻まれ、その結果、物体方向に向かう別の空気流を形成し、より洗浄効率を改善することが可能となる。 An air supply part (not shown) and a mounting part (not shown) configured to rotatably hold the nozzle 120 are arranged on the back side of the nozzle 120 in the paper surface direction, and gas is sent to the nozzle 120. Both supplying and holding the nozzle 120 rotatably. Further, in the preferred embodiment shown in FIG. 1, the nozzles 121 are arranged so that the adjacent nozzles 120 rotate in the same direction. Therefore, the relative rotation speed between the two nozzles 120 is twice the rotation speed of the nozzles 120, and the gas that invades the gap between the adjacent nozzles 120 due to the viscous resistance as the nozzles 120 facing each other rotate. Intrusion is blocked, resulting in the formation of another airflow towards the object, which can further improve cleaning efficiency.
図２は、好ましい実施形態の気体噴出装置１００を図１の矢線Ｃの方向から見た平面図である。ノズル１２０は、紙面右手側から左手側に向かって回転する配置とされる。また、これに対応して、気体は、その反対方向に噴射されている。気体噴出装置１００は、筐体１１０に２つのノズル１２０が互いの回動を妨げないように配置されている。また筐体１１０の上部には空気供給部材１１２が配設されていて、ノズル１２０に対してコンプレッサ（図示せず）またはブロワーからの気体をノズル１２０のオリフィス１２１ａ，１２１ｂへと、矢線Ｄのように供給している。なお、図２では説明のため、空気流は左側のオリフィス１２１aへと向かうものを記載しているが、好ましい実施形態では、左右両方のオリフィス１２１ａ，１２１ｂへと均等に気体が供給される。 FIG. 2 is a plan view of the gas ejection device 100 of the preferred embodiment as viewed from the direction of arrow C in FIG. The nozzle 120 is arranged to rotate from the right-hand side to the left-hand side of the paper surface. Correspondingly, the gas is injected in the opposite direction. In the gas ejection device 100, the two nozzles 120 are arranged in the housing 110 so as not to interfere with each other's rotation. An air supply member 112 is arranged on the upper part of the housing 110, and gas from a compressor (not shown) or a blower is sent to the nozzles 120 to the orifices 121a and 121b of the nozzle 120 with respect to the nozzle 120. Is supplying. Note that, for the sake of explanation, FIG. 2 shows the air flow directed to the orifice 121a on the left side, but in a preferred embodiment, the gas is evenly supplied to both the left and right orifices 121a and 121b.
また、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、その先端がノズル１２０の最低部から突出することなく、好ましい実施形態では、ノズル１２０の最低部の水準に位置決めされている。またオリフィス１２１ａ、１２１ｂ自体は、最低部よりも内側に配置されているので、ノズル１２０の物体側の空気流を妨げる構造は存在せず、物体までの空間内に阻害流を形成させず、効率的に物体２００に高速気体流を供給することが可能とされている。 Further, the orifices 121a and 121b are positioned at the level of the lowest portion of the nozzle 120 in a preferred embodiment without the tips of the orifices 121a and 121b protruding from the lowest portion of the nozzle 120. Further, since the orifices 121a and 121b themselves are arranged inside the lowest portion, there is no structure that obstructs the air flow on the object side of the nozzle 120, and no obstructive flow is formed in the space to the object, resulting in efficiency. It is possible to supply a high-speed gas flow to the object 200.
図２の左手側のオリフィス１２１ａは、回転方向向かってオリフィス１２１ａが向かないように、オリフィス１２１ａの回転方向上流側が長くなるように、傾斜してノズル部材１２７を切断して形成されている。ノズル部材１２７の切断角度は、切断面の回転方向下流側が、回転方向上流側と水平面上で同一面となるか、またはノズル部材１２７の切断面が水平面に対して傾斜して、回転方向上流側が底部の近くにまで延び、回転方向下流側がよりも底部から離れるように配置される限り、特に限定はない。 The orifice 121a on the left hand side of FIG. 2 is formed by cutting the nozzle member 127 so as to be inclined so that the orifice 121a does not face in the rotation direction and the orifice 121a upstream side in the rotation direction becomes longer. The cutting angle of the nozzle member 127 is such that the downstream side in the rotation direction of the cutting surface is the same as the upstream side in the rotation direction on the horizontal plane, or the cutting surface of the nozzle member 127 is inclined with respect to the horizontal plane and the upstream side in the rotation direction is There is no particular limitation as long as it extends close to the bottom and is arranged so that the downstream side in the rotation direction is farther from the bottom.
また、ノズル１２０は、底板１３１と、底板を含むノズル１２０の可動部分を外部から遮蔽する保護カバー１３０保護カバーとの間に形成される空間は、噴射された気体に対するノズルコーンのような機能を提供し、旋回しながら物体２００へと下降する旋回流を形成させさらに効率的に物体２００に対して気体を噴射する。 Further, the nozzle 120 has a space formed between the bottom plate 131 and the protective cover 130 protective cover that shields the movable portion of the nozzle 120 including the bottom plate from the outside, and functions like a nozzle cone for the injected gas. Provided, a swirling flow that descends to the object 200 while swirling is formed, and gas is more efficiently injected onto the object 200.
物体２００は、ノズル１２０を跨ぐようにしてラインを流され、ラインの流れ方向に対して交差した方向に並ぶ対となったノズル１２０が、物体２００へと気体を噴射する配置とされている。 The object 200 is arranged so that a line is flowed so as to straddle the nozzle 120, and a pair of nozzles 120 arranged in a direction intersecting the flow direction of the line injects gas onto the object 200.
図３は、好ましい実施形態におけるノズル１２０における、筐体１１０に対する配置を図１の矢線Ｅの方向から見て示した模式図である。ノズル１２０は、気体噴出装置１００の適切なフレームなどに保持されていて、ノズル１２０が高速回転するように保持されている。ノズル１２０のオリフィス１２１ａ、１２１ｂは、ノズル１２０の中心に対して中心対称に配置され、それぞれ反対側に、垂直に対して好ましい実施形態ではθ＝３０°傾斜して配置されている。なお、図３に示したオリフィス１２１ｂを提供するノズル部材１２７が、紙面奥側に配置されているため、破線で示している。また、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、中心軸に対して「はす切り」されていて回転方向上流側から当たる空気流からオリフィス１２１ａ，１２１ｂを通って噴出される空気流が、オリフィス１２１ａ、１２１ｂ近傍でかく乱されないように配置されている。 FIG. 3 is a schematic view showing the arrangement of the nozzle 120 in the preferred embodiment with respect to the housing 110 as viewed from the direction of the arrow E in FIG. The nozzle 120 is held in an appropriate frame or the like of the gas ejection device 100, and the nozzle 120 is held so as to rotate at high speed. The orifices 121a and 121b of the nozzle 120 are arranged symmetrically with respect to the center of the nozzle 120, and are arranged on opposite sides of the nozzle 120 so as to be inclined by θ = 30 ° in a preferred embodiment with respect to the vertical. Since the nozzle member 127 that provides the orifice 121b shown in FIG. 3 is arranged on the back side of the paper surface, it is shown by a broken line. Further, the orifices 121a and 121b are "cut off" with respect to the central axis, and the air flow ejected from the air flow hitting from the upstream side in the rotation direction through the orifices 121a and 121b is in the vicinity of the orifices 121a and 121b. It is arranged so as not to be disturbed.
オリフィス１２１ａ，１２１ｂから噴射された気体流は、物体２００に対してθ＝３０°の角度を持って衝突し、物体２００上の付着物、例えばチリ、切削屑、水滴その他の異物を吹き飛ばして、表面の洗浄・乾燥、その他の処理を可能としている。なお、オリフィス１２１ａ、１２１ｂの垂直方向に対する傾斜角は、例示的なものであり、例えば垂直に対して５°〜６０°の範囲で任意に設定することができる。θを小さくすると、回転付勢力が低下して、物体に向かう旋回流の生成効率が低下し、θを大きくしすぎると、物体２００に対する噴射圧が低下するので、いずれも洗浄効率が低下する。 The gas flow injected from the orifices 121a and 121b collides with the object 200 at an angle of θ = 30 °, and blows off deposits on the object 200, such as dust, cutting chips, water droplets, and other foreign substances. It enables surface cleaning / drying and other treatments. The inclination angles of the orifices 121a and 121b in the vertical direction are exemplary, and can be arbitrarily set in the range of 5 ° to 60 ° with respect to the vertical, for example. When θ is made small, the rotational urging force is lowered and the efficiency of generating a swirling flow toward the object is lowered. When θ is made too large, the injection pressure on the object 200 is lowered, so that the cleaning efficiency is lowered in both cases.
図４は、本実施形態のノズル１２０の詳細な構成を示した図である。図４（ａ）は、ノズル１２０の内部の側面構成を、一部断面として示した図である。また、図４（ｂ）は、ノズル１２０の底面図であり、併せてノズル１２０の下部の平面構成を示す。図４（ａ）に示すように、ノズル１２０は、固定部１２２と、送気部１２３と、回転体１２０と、保護カバー１３０とを含んでいる。送気部１２３の内側にベアリング１２４を介して回転可能に回転体１２６が保持されている。回転体１２６の内側壁は、噴出される気体を通過させる流体流路Ｌを画定する。ベアリング１２４は、スラストベアリングとすることができるが他の構成のいかなるベアリングでも利用することができる。 FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the nozzle 120 of the present embodiment. FIG. 4A is a view showing a side surface configuration inside the nozzle 120 as a partial cross section. Further, FIG. 4B is a bottom view of the nozzle 120, and also shows a planar configuration of the lower portion of the nozzle 120. As shown in FIG. 4A, the nozzle 120 includes a fixing portion 122, an air supply portion 123, a rotating body 120, and a protective cover 130. The rotating body 126 is rotatably held inside the air supply unit 123 via the bearing 124. The inner wall of the rotating body 126 defines a fluid flow path L through which the ejected gas passes. The bearing 124 can be a thrust bearing, but any bearing of any other configuration can be used.
固定部１２２は、気体噴出装置１００のフレームにノズル１２０を固定する機能を有し、中心に気体を流体流路Ｌへと供給するためのアパーチャ１２２ａが形成されている。固定部１２２の上端と、回転体１２６の上端との間には、わずかなクリアランス１２２ａが形成されていて、回転体１２６の回転を上方からの圧迫により阻害するのを防止する。また、クリアランス１２２ａは、オリフィス１２１ａ，１２１ｂから噴出される気体圧により回転体１２６がわずかに上方に変位することを許容することで、ベアリングへの荷重を低減することで高速回転を容易にしている。 The fixing portion 122 has a function of fixing the nozzle 120 to the frame of the gas ejection device 100, and an aperture 122a for supplying gas to the fluid flow path L is formed at the center thereof. A slight clearance 122a is formed between the upper end of the fixed portion 122 and the upper end of the rotating body 126 to prevent the rotation of the rotating body 126 from being hindered by pressure from above. Further, the clearance 122a allows the rotating body 126 to be slightly displaced upward by the gas pressure ejected from the orifices 121a and 121b, thereby reducing the load on the bearing and facilitating high-speed rotation. ..
また、送気部１２３は、ベアリング保持空間を提供しており、回転体１２６の外側壁１２５と、送気部１２３の内側壁１２５ａとの間には、ベアリング１２４がデュアル配置され、回転体１２６の高速回転を可能としている。回転体１２６は、送気部１２３の内側に回転可能に配置されており、その中央部に形成された流体流路Ｌに気体が導入される。回転体１２６の下側には、オリフィス１２１ａ，１２１ｂが形成されていて、回転体１２６の流体流路Ｌを介して供給された気体を物体に向けて噴出する。 Further, the air supply unit 123 provides a bearing holding space, and dual bearings 124 are arranged between the outer wall 125 of the rotating body 126 and the inner side wall 125a of the air supply unit 123, and the rotating body 126 Allows high-speed rotation. The rotating body 126 is rotatably arranged inside the air supply unit 123, and gas is introduced into the fluid flow path L formed in the central portion thereof. Orifices 121a and 121b are formed on the lower side of the rotating body 126, and the gas supplied through the fluid flow path L of the rotating body 126 is ejected toward the object.
なお、図４では、オリフィス１２１ｂが、回転方向（紙面右手側から左手側）に対する配置を、断面として示しており、紙面手前側が底板１３１近くにまで延び、紙面奥側が、底板１３１よりも離れた位置で終了するのが詳細に示されている。ただし、オリフィス１２１ａ，１２１ｂが水平面に対して形成する傾斜は、ノズル１２０の回転方向に対してオリフィス１２１ａ，１２１ｂを影とし、オリフィス１２１ａ、１２１ｂの移動に伴う空気流が、オリフィス１２１ａ，１２１ｂから噴出される気体流を回転に伴う空気流が妨げないような角度であれば、特に制限はない。例えばこの角度をαとすると、オリフィス１２１ａ,１２１ｂの先端部断面積を低下させ、回転数を向上させる目的からは、水平面に対して時計回りの方向でθ〜（１８０−θ）°の範囲とすることができる。 In addition, in FIG. 4, the arrangement of the orifice 121b in the rotation direction (from the right hand side to the left hand side of the paper surface) is shown as a cross section, the front side of the paper surface extends close to the bottom plate 131, and the back side of the paper surface is separated from the bottom plate 131. It is shown in detail that it ends at the position. However, the inclination formed by the orifices 121a and 121b with respect to the horizontal plane is shaded by the orifices 121a and 121b with respect to the rotation direction of the nozzle 120, and the air flow accompanying the movement of the orifices 121a and 121b is ejected from the orifices 121a and 121b. There is no particular limitation as long as the angle does not obstruct the air flow accompanying the rotation of the gas flow. For example, assuming that this angle is α, the range is set to θ to (180-θ) ° in the clockwise direction with respect to the horizontal plane for the purpose of reducing the cross-sectional area of the tip portions of the orifices 121a and 121b and increasing the rotation speed. can do.
さらに、流体流路Ｌは、回転体１２６の上部からオリフィス１２１ａ，１２１ｂの後方に向かうにつれて、徐々に拡径するように形成されており、気体の動圧増加を妨げない配置とされている。 Further, the fluid flow path L is formed so as to gradually increase in diameter from the upper part of the rotating body 126 toward the rear side of the orifices 121a and 121b, and is arranged so as not to hinder the increase in the dynamic pressure of the gas.
回転体１２６の底部からは、ノズル部材１２７が底板１３１に向かって延びており、ノズル部材１２７の先端に、オリフィス１２１ａ，１２１ｂが、角度θを持って底板１３１から露出する。ノズル部材１２７は、金属パイプなどの剛性材料で形成されており、ノズル部材１２７のオリフィス１２１ａの他端は、回転体１２６の底部近傍の流体流路Ｌに流路の径を遮ることなく、回転体１２６に熔接、ロウ付け、はんだ付けなどの方法により直接結合されている。ノズル部材１２７は、回転体１２６に対して継ぎ手を使用することなく、直接接合されているので、ノズル部材１２７の内径を維持しながらそのままオリフィス１２１ａ，１２１ｂまで、圧力寝室を最小として気体を搬送することを可能とする。さらに、ノズル部材１２７を回転体１２６に直接接合することにより、ノズル１２０のサイズを小型化し高速回転を可能とすると共に、長期間の高速回転による噴射角度θの変化や耐久性を改善することができる。 A nozzle member 127 extends from the bottom of the rotating body 126 toward the bottom plate 131, and orifices 121a and 121b are exposed from the bottom plate 131 at an angle θ at the tip of the nozzle member 127. The nozzle member 127 is made of a rigid material such as a metal pipe, and the other end of the orifice 121a of the nozzle member 127 rotates without blocking the diameter of the flow path L in the fluid flow path L near the bottom of the rotating body 126. It is directly bonded to the body 126 by a method such as welding, brazing, or soldering. Since the nozzle member 127 is directly joined to the rotating body 126 without using a joint, the gas is conveyed to the orifices 121a and 121b as it is while maintaining the inner diameter of the nozzle member 127 with the pressure bedroom as the minimum. Make it possible. Further, by directly joining the nozzle member 127 to the rotating body 126, the size of the nozzle 120 can be reduced to enable high-speed rotation, and the change in injection angle θ and durability due to long-term high-speed rotation can be improved. it can.
ノズル部材１２７は、回転体１２６の流体流路からオリフィス１２１ａ，ｂに至るまでの間に、水平から垂直方向へと高さ方向および径方向に変位し、底板１３１に向かって垂直に対して３０°傾斜して延び、底板１３１からオリフィス１２１ａ１２１ｂが突出する位置まで延びている。オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、好ましい実施形態では、ノズル部材１２７を、ノズル１２０の回転方向に対して切断面の回転方向上流側が、下流側よりも下側に向かって延びるように傾斜を付けて切断され、いわゆるノズル部材１２７の中心軸に対して「はす切り」形態として形成されていて、回転方向に対してオリフィス１２１ａ，１２ａｂが露出しない配置となるようにされている。 The nozzle member 127 is displaced in the height direction and the radial direction from the horizontal direction to the vertical direction from the fluid flow path of the rotating body 126 to the orifices 121a and 121, and is 30 with respect to the vertical direction toward the bottom plate 131. It extends at an angle of ° and extends from the bottom plate 131 to a position where the orifice 121a121b protrudes. In a preferred embodiment, the orifices 121a and 121b are cut by inclining the nozzle member 127 so that the upstream side of the cutting surface in the rotation direction of the nozzle 120 extends downward from the downstream side. , So-called nozzle member 127 is formed in a “cutting” form with respect to the central axis, and the orifices 121a and 12ab are arranged so as not to be exposed in the rotation direction.
言い換えれば、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、ノズル１２０の回転方向に対して回転方向上流側の壁によりノズル１２０の回転に伴う空気流から遮蔽されるように配置されている。はす切りの角度は、ノズル部材１２７の回転方向上流側の壁が、オリフィス１２１ａ，１２１ｂを遮蔽することができる限り、特に制限はないが、好ましい実施形態では、水平面に対して例えば２０°〜１６０°の範囲の角度とすることができる。またその角度は、オリフィス１２１ａ，１２１ｂを遮蔽することができる向きに定義される。 In other words, the orifices 121a and 121b are arranged so as to be shielded from the air flow accompanying the rotation of the nozzle 120 by the wall on the upstream side in the rotation direction with respect to the rotation direction of the nozzle 120. The cutting angle is not particularly limited as long as the wall on the upstream side in the rotation direction of the nozzle member 127 can shield the orifices 121a and 121b, but in a preferred embodiment, for example, from 20 ° to a horizontal plane. The angle can be in the range of 160 °. The angle is defined so that the orifices 121a and 121b can be shielded.
図４では、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、ノズル１２０の底板１３１に対して３０°傾斜して配置されており、オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、ノズル部材１２７の中心軸に対して垂直に切断されていて、この結果、オリフィス１２１ａ，１２１ｂの回転方向下流側の端部は、回転方向上流側の端部よりも水平面に対して３０°上側に配置されている。 In FIG. 4, the orifices 121a and 121b are arranged at an angle of 30 ° with respect to the bottom plate 131 of the nozzle 120, and the orifices 121a and 121b are cut perpendicular to the central axis of the nozzle member 127. As a result, the ends of the orifices 121a and 121b on the downstream side in the rotation direction are arranged 30 ° above the horizontal plane with respect to the ends on the upstream side in the rotation direction.
他の実施形態では、さらに空力的特性を考慮して他の形状、角度とすることができ、角度θは、５〜６０°、より好ましくは、２０°〜４０°の範囲である。オリフィス１２１ａ，１２１ｂは、図１に示したアパーチャ１２１ｃ（図示せず）底面を超えて、筐体１１０の最低部の水準まで延びていて、筐体１１０と、底板１３１との間の空間内に先端を含め収容されている。 In other embodiments, other shapes and angles can be made in consideration of aerodynamic characteristics, and the angle θ is in the range of 5 to 60 °, more preferably 20 ° to 40 °. Orifices 121a, 121b extend beyond the bottom surface of aperture 121c (not shown) shown in FIG. 1 to the lowest level of the housing 110 and in the space between the housing 110 and the bottom plate 131. It is housed including the tip.
また、回転体１２６の下部には、回転プレート１３２を固定するためのスタッド１２８が形成されていて、底板１３１を、台座部を通してビス１２９により固定することを可能としている。図４（ａ）に示すように、好ましい実施形態では、底板１３１は、筐体１１０の最低部と、底板１３１との間にノズルコーンの機能を提供する空間を提供し、ノズル１２０が、物体２００に対して効率的に高圧・高速の気体流を噴射することを可能としている。 Further, a stud 128 for fixing the rotating plate 132 is formed in the lower portion of the rotating body 126, and the bottom plate 131 can be fixed by the screw 129 through the pedestal portion. As shown in FIG. 4A, in a preferred embodiment, the bottom plate 131 provides a space between the lowest portion of the housing 110 and the bottom plate 131 to provide the function of a nozzle cone, where the nozzle 120 is an object. It is possible to efficiently inject a high-pressure, high-speed gas flow with respect to 200.
図４（ｂ）は、好ましい実施形態のノズル１２０の底面構造を、その内部配置と共に示した図である。ノズル１２０は、保護カバー１３０の内側に収容されており、回転体１２６を中心として、中心対称に径方向に延びたノズル部材１２７が配置され、ノズル部材１２７の一端にオリフィス１２１ａ、１２１ｂが形成され、他端が回転体１２６の流体流路Ｌに連通している。 FIG. 4B is a diagram showing the bottom surface structure of the nozzle 120 of the preferred embodiment together with its internal arrangement. The nozzle 120 is housed inside the protective cover 130, and a nozzle member 127 extending in the radial direction symmetrically with respect to the center of the rotating body 126 is arranged, and orifices 121a and 121b are formed at one end of the nozzle member 127. The other end communicates with the fluid flow path L of the rotating body 126.
また、底板１３１のオリフィス１２１ａ、１２１ｂが配置される箇所には、オリフィス１２１ａ、１２１ｂからの空気噴出を妨げない位置にアパーチャ１２１ｃ（図示せず）が形成されていて、物体２００に対する空気の噴出を可能としている。さらに、ノズル部材１２７の回転体１２６への接続は、溶接Ｗにより接合されて、一体化されていて、長期間の高速回転による継手などのジョイントの緩みにより性能劣化を防止していると共に、継手構造の導入によるノズル部材１２７へと流入する気体の量の低下を防止し、継手前後での圧力損失を防止して、オリフィス１２１ａ，１２１ｂまで気体を輸送するのを可能としている。 Further, at a position where the orifices 121a and 121b of the bottom plate 131 are arranged, an aperture 121c (not shown) is formed at a position that does not hinder the air ejection from the orifices 121a and 121b, so that the air ejection to the object 200 can be prevented. It is possible. Further, the connection of the nozzle member 127 to the rotating body 126 is joined and integrated by welding W to prevent performance deterioration due to loosening of joints such as joints due to high-speed rotation for a long period of time, and the joints. The introduction of the structure prevents a decrease in the amount of gas flowing into the nozzle member 127, prevents pressure loss before and after the joint, and makes it possible to transport the gas to the orifices 121a and 121b.
図４に示した構成から理解されるように、好ましい実施形態のノズル１２０は、回転体１２６の内側壁で形成される流体流路Ｌに供給される気体が遮る構造無しにそのままノズル部材１２７に供給される。このため流体流路ＬにＶ／ｓで定常流として供給される気体は、流体流路Ｌの最下部の断面積をＳ、ノズル部材１２７の断面積をＳ１とすると、流体の連続の式からノズル部材１２７を、おおよそＶout＝Ｖ×Ｓ／Ｓ１の速度に加速されて通過する。このことは、本実施形態のノズル１２０は、物体２００に対して噴射される気体の静圧を効率的に動圧に変換する。 As can be understood from the configuration shown in FIG. 4, the nozzle 120 of the preferred embodiment is directly attached to the nozzle member 127 without a structure in which the gas supplied to the fluid flow path L formed in the inner side wall of the rotating body 126 is blocked. Will be supplied. Thus the gas supplied as a steady flow in V / s in the fluid flow path L, when the bottom cross-sectional area of the fluid flow path L S, the sectional area of the nozzle member 127 and S 1, the continuous fluid formula Is accelerated to pass through the nozzle member 127 to a speed of approximately V out = V × S / S 1 . This means that the nozzle 120 of the present embodiment efficiently converts the static pressure of the gas injected onto the object 200 into a dynamic pressure.
例えば、流体流路Ｌの最下部の断面積を４００πｍｍ２、ノズル部材１２７の内径を９πｍｍ２とすると、流体流路Ｌに供給される空気速度の約４０倍の速度でオリフィス１２１ａ、１２１ｂを通過することとなり、空気流の効率的な高速化が可能となる。
これは同時に、効率的に流体流路Ｌに供給された気体の静圧を動圧に変換することを可能とし、ノズル部材１２７を通過する際の圧力損失を最低限とする。さらに、ノズル部材１２７は、圧力損失を最低限とするように最小限の曲率で形成されているため、流体流路Ｌからオリフィス１２１ａ、１２１ｂまで、圧力損失および送気抵抗を最小限としながら効率的に空気流の高速化を可能としている。
For example, passing 400Paimm 2 a cross-sectional area of the bottom of the fluid flow path L, and the inner diameter of the nozzle member 127 and 9Paimm 2, orifice 121a at about 40 times the speed of the air velocity to be supplied to the fluid flow path L, and 121b This makes it possible to efficiently increase the speed of the air flow.
At the same time, this makes it possible to efficiently convert the static pressure of the gas supplied to the fluid flow path L into dynamic pressure, and minimizes the pressure loss when passing through the nozzle member 127. Further, since the nozzle member 127 is formed with a minimum curvature so as to minimize the pressure loss, efficiency is achieved from the fluid flow path L to the orifices 121a and 121b while minimizing the pressure loss and the air supply resistance. It is possible to increase the speed of air flow.
なお、好ましい本実施形態では、流体流路Ｌの最下部の内径と、ノズル部材１２７の内径との面積比は、噴出する気体の粘性抵抗にもよるがＳ／Ｓ１が、２〜１００、ノズル部材１２７の圧力損失およびオリフィス１２１ａ、１２１ｂから噴出される気体の流速を考慮すると、５〜６０の範囲とすることができる。 In the preferred embodiment, the area ratio of the inner diameter of the lowermost portion of the fluid flow path L to the inner diameter of the nozzle member 127 depends on the viscous resistance of the ejected gas, but S / S 1 is 2 to 100. Considering the pressure loss of the nozzle member 127 and the flow velocity of the gas ejected from the orifices 121a and 121b, the range can be in the range of 5 to 60.
なお、ノズル部材１２７の長さは、長すぎると圧力損失が高まり、また曲がりが急でも圧力損失が生じるので、ノズル部材１２７の長さは、流体流路Ｌの０．５〜３倍程度とすることができ、また屈曲は、流体流路Ｌから高さ方向および径方向の両方に対して水平および垂直に傾斜して角度付けられていることが好ましい。 If the length of the nozzle member 127 is too long, the pressure loss increases, and even if the bending is steep, the pressure loss occurs. Therefore, the length of the nozzle member 127 is about 0.5 to 3 times the fluid flow path L. It is possible, and the bending is preferably angled so as to be inclined horizontally and vertically from the fluid flow path L in both the height direction and the radial direction.
図５は、本実施形態の気体噴出装置１４０の第２の実施形態を示す図である。第２の実施形態の気体噴出装置１４０は、筐体１５０に４つのノズル１２０を搭載し、ボルト穴１６１により洗浄・乾燥システムのフレーム（図示せず）などに固定することができる。また、ノズル１２０は、夫々が矢線Ｂの方向に回動する構成とされている。この結果、気体噴出装置１４０のノズル１２０が隣接する領域ではノズル１２０の回転に伴って、図５からも理解されるように中心部付近で物体に向かう空気流が生成され、より効率的な洗浄・乾燥が可能となる。 FIG. 5 is a diagram showing a second embodiment of the gas ejection device 140 of the present embodiment. In the gas ejection device 140 of the second embodiment, four nozzles 120 are mounted on the housing 150, and the gas ejection device 140 can be fixed to a frame (not shown) of a cleaning / drying system by means of bolt holes 161. Further, each of the nozzles 120 is configured to rotate in the direction of the arrow line B. As a result, in the region adjacent to the nozzle 120 of the gas ejection device 140, as the nozzle 120 rotates, an air flow toward the object is generated near the central portion as can be seen from FIG. 5, and more efficient cleaning is performed.・ Drying is possible.
図６は、本実施形態の第３の実施形態の気体噴出装置１６０を示す図である。図３の実施形態の気体噴出装置１６０は、コンプレッサからの圧縮空気が供給され、筐体１７０に２つのノズル１２０を搭載し、ボルト穴１７１により洗浄・乾燥システムのフレーム（図示せず）などに固定することができる。また、ノズル１２０は、径が７５ｍｍとされていて、高速しやすい構成とされている。ノズル１２０は、夫々が矢線Ｂの方向に回動する構成とされている。 FIG. 6 is a diagram showing a gas ejection device 160 according to a third embodiment of the present embodiment. In the gas ejection device 160 of the embodiment of FIG. 3, compressed air from a compressor is supplied, two nozzles 120 are mounted on a housing 170, and a bolt hole 171 is used to form a frame (not shown) of a cleaning / drying system. Can be fixed. Further, the nozzle 120 has a diameter of 75 mm, and has a configuration that facilitates high speed. The nozzles 120 are configured to rotate in the direction of the arrow line B, respectively.
また、２つのノズル１２０は、進行方向の中心線に対してノズル１２０の噴射範囲が重畳するように配置されている。この結果、気体噴出装置１５０のノズル１２０が隣接する領域を含め、図６からも理解されるように中心部付近で物体に向かう空気流がより効率的に生成され、洗浄・乾燥効率を改善することが可能となる。物体２００は、流れ方向に対して交差して配置されたノズル１２０の間を２つの対となったノズル１２０による気体の噴射を受けて処理される。 Further, the two nozzles 120 are arranged so that the injection range of the nozzles 120 overlaps with the center line in the traveling direction. As a result, as can be seen from FIG. 6, an air flow toward the object is more efficiently generated near the central portion including the region where the nozzle 120 of the gas ejection device 150 is adjacent, and the cleaning / drying efficiency is improved. It becomes possible. The object 200 is processed by receiving gas injection by two pairs of nozzles 120 between the nozzles 120 arranged so as to intersect the flow direction.
この際、筐体１１０の下部に、底板１３１と、保護カバー１３０により形成される空間は、オリフィス１２１ａ，１２１ｂから噴射される気体を効率的に物体２００へと向かわせるためのノズルコーンとして機能し、さらに、傾斜してオリフィス１２１ａ，１２１ｂから噴射された気体を旋回流として物体２００と向かわせることを可能とし、効率的に気体を物体２００に向けて噴射している。 At this time, the space formed by the bottom plate 131 and the protective cover 130 at the lower part of the housing 110 functions as a nozzle cone for efficiently directing the gas injected from the orifices 121a and 121b to the object 200. Further, the gas injected from the orifices 121a and 121b can be inclined and directed toward the object 200 as a swirling flow, and the gas is efficiently injected toward the object 200.
なお、他の実施形態では、特定の用途に応じて底面にエアナイフノズルを増設することも出来るし、他の形状のノズルを追加することもできる。 In another embodiment, an air knife nozzle can be added to the bottom surface according to a specific application, or a nozzle having another shape can be added.
これまで本実施形態につき説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。 Although the present embodiment has been described so far, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and other embodiments, additions, changes, deletions, and the like can be conceived by those skilled in the art. As long as it can be changed and the action / effect of the present invention is exhibited in any of the embodiments, it is included in the scope of the present invention.
本発明によれば、ノズルの空気噴射面の流体力学的特性をより改善し、さらに、高速・高圧の気体流を発生し、物体に向けて噴射するノズルおよび気体噴出装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a nozzle and a gas ejection device that further improve the hydrodynamic characteristics of the air injection surface of the nozzle, generate a high-speed and high-pressure gas flow, and inject the gas toward an object. ..
１００ ：気体噴出装置
１１０ ：筐体
１１１ ：ボルト穴
１１２ ：空気供給部材
１２０ ：ノズル
１２１ａ，ｂ：オリフィス
１２１ｃ ：アパーチャ
１２２ ：固定部
１２３ ：送気部
１２４ ：ベアリング
１２６ ：回転体
１２７ ：ノズル部材
１２８ ：スタッド
１２９ ：ビス
１３０ ：保護カバー
１３１ ：底板
Ｌ ：流体流路
100: Gas ejection device 110: Housing 111: Bolt hole 112: Air supply member 120: Nozzle 121a, b: Orifice 121c: Aperture 122: Fixed part 123: Air supply part 124: Bearing 126: Rotating body 127: Nozzle member 128 : Stud 129: Screw 130: Protective cover 131: Bottom plate L: Fluid flow path
Claims (6)
気体を受け入れる流体流路を備え、回転可能に保持された回転体と、
前記回転体から内部が遮られずに延び、前記気体をオリフィスから噴射させるノズル部材と、
前記回転体および前記ノズル部材を収容する保護カバーと
保護カバー内部で、前記オリフィスを収容する空間を画定する底板と、
を備え、前記ノズル部材は、前記回転体に接合され、前記回転体との接合部から前記ノズル部材の内径を保持して前記オリフィスまで屈曲して延び、前記オリフィスから気体を径方向外側に偏向して噴出させる、ノズル。 A nozzle that injects an air flow while rotating, and the nozzle is
A rotating body that is rotatably held with a fluid flow path that accepts gas,
A nozzle member that extends unobstructed from the rotating body and injects the gas from the orifice.
A protective cover accommodating the rotating body and the nozzle member, and a bottom plate defining a space accommodating the orifice inside the protective cover.
The nozzle member is joined to the rotating body, holds the inner diameter of the nozzle member from the joint with the rotating body, bends and extends to the orifice, and deflects the gas radially outward from the orifice. Nozzle to spout.
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