JP2021010864A - ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】スポイラーを含むノズルに関し、本体及びスポイラーの寸法精度が高く、本体への装設方向に制限がなく、製造コストが低下するのみならず、空気汚染も引き起こさず、組み立ての密度も密になるノズルを提供する。【解決手段】本体２１及びスポイラー２２を備える。本体２１は流体通路２１１、流体通路２１１の対向する両側に位置される流入口２１２及び噴出口２１３を有する。スポイラー２２は流体通路内２１１に取り外し可能に設置され、複数の凹部２２１１を有すると共に流入口２１２に平行する堰き止め壁２２１を含み、各凹部２２１１には貫通孔２２１２が形成される。【選択図】図２

Description

本発明は、ノズルに関し、より詳しくは、スポイラーを含むノズルに関する。

ノズルは流体を霧化または分布させる部材であり、食品、機械、農業、鉄鋼、化学、自動車、電子、製紙、印刷、環境保護、発電、水処理等のあらゆる産業分野で応用されている。ノズルは流体の性質によって１流体ノズル、２流体ノズル、及び多流体ノズル等に分けられる。ノズルは噴流形状によって中空コーンノズル、ソリッドコーンノズル、矩形ノズル、楕円形ノズル、扇型ノズル、直線ノズル等に分けられる。ノズルの構造は簡単であるが、実際には流体力学、機械力学、材料学等の専門知識を応用し、精密な加工技術及び厳格な品質管理テストを用いることで始めて精確な噴射角度、噴射量、及び噴射圧を実現し、安定性及び耐用性が産業界の基準を満たすノズルを製造することができる。

スポイラーが装設されるソリッドコーンノズルを例にすると、従来のスポイラーの形状は皿形、Ｘ形状、Ｓ形状、螺旋形等が存在する。図１は従来のＸ状スポイラーを有するソリッドコーンノズルを示す断面図である。図１に示されるように、ソリッドコーンノズル１は本体１０及びＸ状スポイラー１１を備える。本体１０は流入口１０１と、乱気流区１０２と、霧化区１０３と、噴出口１０４と、を有し、霧化区１０３は乱気流区１０２に沿って噴出口１０４の方向に向くように徐々に収縮されて半球形空間を形成する。噴出口１０４は半球形空間の中心位置に形成される。Ｘ状スポイラー１１は乱気流区１０２に装設され、且つ乱気流構成１１１及び回転交錯する流路１１２を有する。

流体は流入口１０１から乱気流区１０２内に進入し、乱気流構成１１１は流体を流路１１２に沿って分流されて回転し、分流された流体は空間が徐々に小さくなる霧化区１０３に進入して分散されて体積が小さい水滴となる。回転しながら前進する小さい水滴が噴出口１０４を通過すると遠心力の作用を受けて分散され、ソリッドコーン状の噴霧が形成される。

スポイラーの製造方法は棒材の旋削加工及び金属粉末混合プラスチックの成形部材の高温焼結に分けられる。棒材の旋削加工は効率が悪く、少数のメーカーしか採用していない。高温焼結は低コストであるが、寸法の精度が低く、且つ焼結過程で空気汚染を引き起こす。従来のソリッドコーンノズルはスポイラーにより噴霧の噴射角度及び噴射量が制御されているが、本体とスポイラーとはそれぞれ異なる部材に属するため、更なる組み立てがないとソリッドコーンノズルを完成することができない。２つの異なる部材の製造過程及び組み立て過程では、精度のばらつきが出やすいのみならず、ノズルの動作パフォーマンスにも影響が及び、更にコストが増加し、損耗しやすく、現在の各産業界におけるノズルに対する要求を満たせなかった。従来のノズルの精度、組み立て、及びコスト等の問題をいかに解決するかが、本発明を発展させた主要な目的である。
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、ノズルを提供することを主目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様のノズルは、本体及びスポイラーを備える。本体は流体通路及び流体通路の対向する両側に位置される流入口並びに噴出口を有する。スポイラーは流体通路内に取り外し可能に設置され、複数の凹部を有すると共に流入口に平行する堰き止め壁を含み、各凹部には貫通孔が形成される。

本発明の好適例において、上述のスポイラーは上述の堰き止め壁に連接される側壁を備える。

本発明の好適例において、上述の側壁の表面形状は上述の流体通路の形状に対応する。

本発明の好適例において、上述のスポイラーは上述の凹部が上述の流入口に向くように上述の流体通路に設置される。

本発明の好適例において、上述のスポイラーは上述の凹部が上述の噴出口に向くように上述の流体通路に設置される。

本発明の好適例において、上述の凹部は上述の堰き止め壁の中央部から異なる方向に向くように延伸され、上述の凹部の間は等角度間隔に形成されている。

本発明の好適例において、上述の貫通孔は上述の凹部の延伸端の一側に形成される。

本発明の好適例において、上述の貫通孔は上述の堰き止め壁の中央部に形成される。

本発明の好適例において、上述の凹部は互いに連通されない。

本発明の好適例において、各上述の凹部の幅は一端から他端にかけて徐々に増加し、上述の貫通孔は上述の凹部の幅が最も広いまたは最も狭い一端に形成される。

本発明のノズルは、本体が流体通路を有し、流体通路に設置されるスポイラーは複数の凹部を有すると共に流入口に平行する堰き止め壁を備える。各凹部には貫通孔が形成され、凹部及び貫通孔により流体が往復してぶつかることで均一に分散される水滴が形成される。このように特定の形状で特定の効果を発生させる噴霧が形成される。

従来のＸ状スポイラーを有するソリッドコーンノズルを示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るノズルの分解断面図である。 本発明の一実施形態のスポイラーを示す斜視図である。 本発明の一実施形態のノズルを示す断面図である。 本発明の他の実施形態のノズルを示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。 本発明のさらなる他の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。 本発明の又別の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。 本発明の又別の実施形態に係るスポイラーの断面図である。 図７に示すノズルのスポイラーを示す斜視図である。 本発明の他の実施形態のスポイラーを示す斜視図である。 本発明のさらなる他の実施形態のスポイラーを示す斜視図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

図２は本発明の一実施形態に係るノズルの分解断面図である。図２に示されるように、ノズル２は本体２１及びスポイラー２２を備える。本体２１は流体通路２１１及び流体通路２１１の対向する両側に位置される流入口２１２並びに噴出口２１３を有する。スポイラー２２は流体通路２１１内に取り外し可能に設置され、流入口２１２に平行する堰き止め壁２２１を含む。堰き止め壁２２１は略片状を呈すると共に複数の凹部２２１１を有し、凹部２２１１の数量は２、３、４、５、或いはそれ以上でもよく、隣接する２つの凹部２２１１は等角度（例えば１２０°、９０°、７２°であるが、こららに限定されない）間隔に形成されている。各凹部２２１１には貫通孔２２１２が形成される。流体を分散させるため、貫通孔２２１２は各凹部２２１１の一端に形成され、貫通孔２２１２は堰き止め壁２２１の中央部に更に形成される。貫通孔２２１２の孔径は凹部２２１１の深さ（堰き止め壁２２１の垂直方向）に関係し、各貫通孔２２１２の孔径は凹部２２１１の深さよりやや小さく、例えば、凹部２２１１の深さが２ｍｍである場合、貫通孔２２１２の孔径は１.８ｍｍとなる。

本体２１の流体通路２１１は乱気流区２１１１及び霧化区２１１２を備え、乱気流区２１１１は円柱形空間であり、霧化区２１１２は円柱形空間が徐々に収縮する半球形空間を呈する。流入口２１２は乱気流区２１１１の一側に位置され、噴出口２１３は霧化区２１１２の一側の中央部に位置される。流体の流動方向と垂直になる断面では、噴出口２１３の断面積が流入口２１２の断面積より小さく、噴出口２１３の形状は限定されなく、例えば、円柱形、角柱形、円錐形、或いは角錐形を呈する。１／４ＰＴの雄ねじノズルを例にすると、流入口２１２の孔径が約８ｍｍであり、噴出口２１３の孔径が約３．５ｍｍである。

従来のノズルのスポイラーの装設方向には制限があるが、本発明のスポイラーには装設方向の制限はなく、凹部２２１１が流入口２１２または噴出口２１３のどちらに向くかを選択可能なようにスポイラー２２が流体通路２１１内に設置される。流体（図示省略）が本体２１の流入口２１２から乱気流区２１１１に流入すると、堰き止め壁２２１により阻まれ、凹部２２１１により流体が案内されて流れる方向が異なる複数の分流が形成され、各分流は孔径が狭い貫通孔２２１２を通過すると分散される小さい水滴が形成され、小さい水滴は霧化区２１１２で回転及び線性運動を行う。噴出口２１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用により特定の形状で噴霧される。噴霧の形状は、限定されなく、例えば、中空コーンまたはソリッドコーンを呈し、噴霧角度は５０°乃至１２０°の間の範囲である。

図３Ａは本発明の一実施形態のスポイラーを示す斜視図である。図３Ａに示されるように、スポイラー３２は堰き止め壁３２１及び堰き止め壁３２１に連接される側壁３２２を備え、側壁３２２の形状は流体通路２１１の形状に対応し、例えば、角柱形や円柱形を呈するが、これらに限定されない。本実施形態において、堰き止め壁３２１は側壁３２２に向く方向には陥没するように４つの凹部３２１１が形成され、凹部３２１１は堰き止め壁３２１の中心部からそれぞれ異なる方向に延伸されて十字形状が形成され、貫通孔３２１２は各凹部３２１１の延伸端の一側に形成される。

図３Ｂは本発明の一実施形態のノズルを示す断面図である。図３Ｂに示されるように、スポイラー３２は凹部３２１１が本体２１の噴出口２１３に向くように流体通路２１１の乱気流区２１１１に設置される。流体（図示省略）が本体２１の流入口２１２から乱気流区２１１１に流入すると、堰き止め壁３２１によって阻まれ、凹部３２１１の対向側の凸面により流体が案内されて流れる方向が異なる複数の分流が形成される。各分流が孔径の狭い貫通孔３２１２を通過して凹部３２１１に流入すると、分流の一部が凹部３２１１に衝突して分散された小さい水滴が形成され、分流の一部が各凹部３２１１に沿って堰き止め壁３２１の中央部に流されて互いに衝突すると分散された小さい水滴が形成される。小さい水滴は霧化区２１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口２１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用によって特定の形状で噴霧される。

図３Ｃは本発明の他の実施形態のノズルを示す断面図である。図３Ｃに示されるように、スポイラー３２は凹部３２１１が本体２１の流入口２１２に向くように流体通路２１１の乱気流区２１１１に設置される。流体（図示省略）が本体２１の流入口２１２から乱気流区２１１１に流入すると、堰き止め壁３２１によって阻まれ、凹部３２１１により流体が案内されて流れる方向が異なる複数の分流が形成される。各分流が孔径の小さい貫通孔３２１２を通過して異なる方向に向いて流体通路２１１の内側表面に衝突すると分散される小さい水滴が形成され、小さい水滴は霧化区２１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口２１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用により特定の形状で特定の効果を発生させるように噴霧される。

図４は本発明の他の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。図４に示されるように、本実施例では、ノズルの本体の形状及び構造は図２、図３Ｂ、または図３Ｃに示されるように、スポイラー４２は堰き止め壁４２１及び堰き止め壁４２１に連接される円柱形の側壁４２２を備える。堰き止め壁４２１には側壁４２２に対向する方向に突出するように４つの凹部４２１１が形成される。各凹部４２１１が堰き止め壁４２１の中央部から異なる方向に延伸されて十字形状が形成され、貫通孔４２１２は各凹部４２１１の延伸端の一側に形成される。

図５は本発明のさらなる他の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。図５に示されるように、本実施例では、ノズルの本体の形状及び構造は図２、図３Ｂ、または図３Ｃに示されるように、スポイラー５２が堰き止め壁５２１及び堰き止め壁５２１に連接される円柱形の側壁５２２を備える。堰き止め壁５２１には側壁５２２に向く方向に陥没するように４つの凹部５２１１が形成され、各凹部５２１１が堰き止め壁５２１の中央部から異なる方向に延伸されて螺旋形状が形成され、貫通孔５２１２は各凹部５２１１の延伸端の一側に形成される。

図６は本発明の又別の実施形態に係るスポイラーの斜視図である。図６に示されるように、本実施例では、ノズルの本体の形状及び構造は図２、図３Ｂ、または図３Ｃに示されるように、スポイラー６２が堰き止め壁６２１及び堰き止め壁６２１に連接される円柱形の側壁６２１２を備える。堰き止め壁６２１には側壁６２２に対向する方向に突出するように４つの凹部６２１１が形成され、各凹部６２１１が堰き止め壁６２１の中央部から異なる方向に延伸されて螺旋形状が形成され、貫通孔６２１２は各凹部６２１１の延伸端の一側に形成される。

図４〜図６に示されるスポイラー４２、５２、６２は凹部４２１１、５２１１、６２１１が本体２１の流入口２１２または噴出口２１３のどちらに向くか選択可能なように流体通路２１１の乱気流区２１１１に設置される。流体（図示省略）が本体２１の流入口２１２から乱気流区２１１１に流入すると、凹部４２１１、５２１１、６２１１、または対向側の凸面及び貫通孔４２１２、５２１２、６２１２により流体が案内されて流れる方向が異なる複数の分流が形成され、各分流が往復して衝突することで分散される小さい水滴が形成される。小さい水滴は霧化区２１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口２１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用により特定の形状で特定の効果を発生させるように噴霧される。

図７は本発明の又別の実施形態に係るスポイラーの断面図である。図７に示されるように、ノズル７は本体７１及びスポイラー７２を備える。本体７１は流体通路７１１及び流体通路７１１の対向する両側に位置される流入口７１２並びに噴出口７１３を有する。流体通路７１１は乱気流区７１１１及び霧化区７１１２を備える。スポイラー７２は流入口７１２に平行する堰き止め壁７２１及び堰き止め壁７２１に連接される側壁７２２を含み、堰き止め壁７２１は複数の凹部７２１１を有し、凹部７２１１の数量は３、４、５、或いはそれ以上でもよく、各凹部７２１１には貫通孔７２１２が形成される。側壁７２２の外径は霧化区７１１２の内径に対応し、スポイラー７２は凹部が流入口７１２に向くように霧化区７１１２の乱気流区７１１１に連通される一側に取り外し可能に設置される。

乱気流区７１１１は円柱形空間であり、霧化区７１１２は円柱形空間から徐々に収縮して半球形空間を呈する。流入口７１２は乱気流区７１１１の一側に位置し、噴出口７１３は霧化区７１１２の一側の中央部に位置する。流体通路７１１の径方向の断面では、乱気流区７１１１の内径の幅が霧化区７１１２の内径の幅より大きい。

図８は図７に示すノズルのスポイラーを示す斜視図である。図８に示されるように、スポイラー７２は堰き止め壁７２１及び堰き止め壁７２１に連接される円柱形の側壁７２２を備える。３つの凹部７２１１は環状に配列されると共に互いに連通されない。各凹部７２１１はほぼ錐形を呈し、その深さ及び幅は一端から他端にかけて徐々に増加し、貫通孔７２１２は各凹部７２１１の幅が最も広い一端に形成される。

流体（図示省略）が本体７１の流入口７１２から乱気流区７１１１に流入すると、堰き止め壁７２１によって阻まれ、凹部７２１１によって流体が案内されて異なる方向に流れる３つの渦流が形成される。各渦流が貫通孔７２１２を通過して凹部７２１１の対向側の凸面及び霧化区７１１２の内壁に衝突すると小さい水滴が形成され、小さい水滴は霧化区７１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口７１３を通過した小さい水滴が遠心力の作用によって特定の形状で噴霧される。噴霧の形状は制限されなく、例えば、中空コーンまたはソリッドコーンを呈し、噴霧角度は５０°乃至１２０°の間の範囲である。

図９は本発明の他の実施形態のスポイラーを示す斜視図である。図９に示されるように、本実施例では、ノズルの本体の形状及び構造は図７に示されるように、スポイラー８２は堰き止め壁８２１及び堰き止め壁８２１に連接される円柱形の側壁８２２を備え、２つの凹部８２１１は交錯して配列されると共に互いに連通されない。各凹部８２１１はほぼ錐形を呈し、その深さ及び幅は一端から他端にかけて徐々に増加し、貫通孔８２１２は各凹部８２１１の幅が最も広い一端に形成される。

流体（図示省略）が本体７１の流入口７１２から乱気流区７１１１に流入すると、堰き止め壁８２１によって阻まれ、凹部８２１１によって流体が案内されて流れる方向が反対する２つの渦流が形成される。各渦流が貫通孔８２１２を通過して霧化区７１１２の内壁に衝突すると小さい水滴が形成され、小さい水滴は霧化区７１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口７１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用によって特定の形状で噴霧される。噴霧の形状は制限されなく、例えば、中空コーンまたはソリッドコーンを呈し、噴霧角度は５０°乃至１２０°の間の範囲である。

図１０は本発明のさらなる他の実施形態のスポイラーを示す斜視図である。図１０に示されるように、ノズルの本体の形状及び構造は図７に示されるように、スポイラー９２は堰き止め壁９２１及び堰き止め壁９２１に連接される円柱形の側壁９２２を備え、３つの凹部９２１１は環状に配列されると共に互いに連通されない。各凹部９２１１はほぼ扇型を呈し、その深さ及び幅は一端から他端にかけて徐々に増加し、貫通孔９２１２は各凹部９２１１の幅が最も狭い一端に形成される。

流体（図示省略）が本体７１の流入口７１２から乱気流区７１１１に流入すると、堰き止め壁９２１によって阻まれ、凹部９２１１によって流体が案内されて３つの異なる方向に流れる渦流が形成される。各渦流が貫通孔９２１２を通過して霧化区７１１２の内壁に衝突すると小さい水滴が形成され、小さい水滴は霧化区７１１２で回転及び線性運動を行い、噴出口７１３を通過した小さい水滴は遠心力の作用によって特定の形状で噴霧される。噴霧の形状は制限されなく、例えば、中空コーンまたはソリッドコーンを呈し、噴霧角度は５０°乃至１２０°の間の範囲である。

本発明のノズルは、本体に設置されるスポイラーが複数の凹部を有する堰き止め壁を備え、各凹部には貫通孔が形成され、凹部及び貫通孔により流体が往復して衝突して均一に分散される水滴が形成される。これにより特定の形状で特定の効果を発生させる噴霧が形成される。ちなみに、本発明のスポイラーは従来のインパクト成形設備によりインパクト成形され、毎分１０００個以上のペースで製造される。スポイラーの寸法精度が高く、本体への装設方向には制限がなく、製造コストが低下するのみならず、空気汚染も引き起こさず、本体及びスポイラーの寸法精度も高まり、組み立ての密度も密になる。これにより、ノズル設計の弾力性が高まり、製品の歩留まりも向上し、本発明の目的を達成させる。

従って、本明細書に開示された実施例は、説明するためのものであり、本発明を限定するものではなく、このような実施例によって本発明の思想と範囲が限定されるものではない。本発明の範囲は特許請求の範囲により解釈すべきであり、それと均等の範囲内にある全ての技術は、本発明の権利範囲に含まれるものと解釈すべきである。

１ ソリッドコーンノズル
１０ 本体
２１ 本体
７１ 本体
１１ Ｘ状スポイラー
１０１ 流入口
２１２ 流入口
７１２ 流入口
１０２ 乱気流区
２１１１ 乱気流区
７１１１ 乱気流区
１０３ 霧化区
２１１２ 霧化区
７１１２ 霧化区
１０４ 噴出口
２１３ 噴出口
７１３ 噴出口
１１１ 乱気流構成
１１２ 流路
２ ノズル
７ ノズル
２２ スポイラー
３２ スポイラー
４２ スポイラー
５２ スポイラー
６２ スポイラー
７２ スポイラー
８２ スポイラー
９２ スポイラー
２１１ 流体通路
７１１ 流体通路
２２１ 堰き止め壁
３２１ 堰き止め壁
４２１ 堰き止め壁
５２１ 堰き止め壁
６２１ 堰き止め壁
７２１ 堰き止め壁
８２１ 堰き止め壁
９２１ 堰き止め壁
３２２ 側壁
４２２ 側壁
５２２ 側壁
６２２ 側壁
７２２ 側壁
８２２ 側壁
９２２ 側壁
２２１１ 凹部
３２１１ 凹部
４２１１ 凹部
５２１１ 凹部
６２１１ 凹部
７２１１ 凹部
８２１１ 凹部
９２１１ 凹部
２２１２ 貫通孔
３２１２ 貫通孔
４２１２ 貫通孔
５２１２ 貫通孔
６２１２ 貫通孔
７２１２ 貫通孔
８２１２ 貫通孔
９２１２ 貫通孔

Claims (10)

1. 流体通路及び前記流体通路の対向する両側に位置する流入口並びに噴出口を有する本体と、
   前記流体通路内に取り外し可能に設置され、複数の凹部を有すると共に前記流入口に平行する堰き止め壁を含むスポイラーと、を備え、
   各前記凹部には貫通孔が形成されることを特徴とするノズル。
2. 前記スポイラーは前記堰き止め壁に連接される側壁を備えることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
3. 前記側壁の表面形状は前記流体通路の形状に対応することを特徴とする請求項２に記載のノズル。
4. 前記スポイラーは前記凹部が前記流入口に向くように前記流体通路に設置されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
5. 前記スポイラーは前記凹部が前記噴出口に向くように前記流体通路に設置されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
6. 前記凹部は前記堰き止め壁の中央から異なる方向に向くように延伸され、前記凹部の間は等角度間隔に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のノズル。
7. 前記貫通孔は前記凹部の延伸端の一側に形成されることを特徴とする請求項６に記載のノズル。
8. 前記貫通孔は前記堰き止め壁の中央部に形成されることを特徴とする請求項６に記載のノズル。
9. 前記凹部は互いに連通されないことを特徴とする請求項１に記載のノズル。
10. 各前記凹部の幅は一端から他端にかけて徐々に増加し、前記貫通孔は前記凹部の幅が最も広いまたは最も狭い一端に形成されることを特徴とする請求項１に記載のノズル。