JP2021186699A

JP2021186699A - ノズル

Info

Publication number: JP2021186699A
Application number: JP2020090817A
Authority: JP
Inventors: 武長尾; Takeshi Nagao; 富男沢崎; Tomio Sawazaki
Original assignee: Sugino Machine Ltd
Current assignee: Sugino Machine Ltd
Priority date: 2020-05-25
Filing date: 2020-05-25
Publication date: 2021-12-13
Anticipated expiration: 2040-05-25
Also published as: CN113713974A; EP3915685A1; US11938494B2; JP6868144B1; US20210362169A1

Abstract

【課題】ノズル穴から噴射する噴流の乱れを抑制する、ノズルの提供。【解決手段】ノズル１００は、中心軸を有する軸体１０２と、軸体の内部に設けられ、中心軸に沿って延びる導液路１０４と、導液路の先端部に配置された液室１０６であって、中心軸と異なる方向に延びる噴射軸線に沿って、液室の先端部に配置されるノズル穴１０８であって、液室に接続され、下流に向かい径が小さくなる導入部と、導入部の下流に接続され、噴口に液体を導く導出部と、を有するノズル穴１０８を有する液室１０６と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、ノズルに関する。

長手方向に伸びるノズル本体と、ノズル本体内部に設けられた２つのガイド溝と、２つの噴射穴とを有し、噴流により付着物を除去するノズルが提案されている（中国特許第１０３７３６６０７号）。

従来のノズルでは、ノズル穴から噴射する噴流が乱れる場合がある。
本発明は、ノズル穴から噴射する噴流の乱れを抑制することを目的とする。

本発明の第１の側面は、
中心軸を有する軸体と、
前記軸体の内部に設けられ、前記中心軸に沿って延びる導液路と、
前記導液路の先端部に配置された液室であって、
前記中心軸と異なる方向に延びる噴射軸線に沿って、前記液室の先端部に配置されるノズル穴であって、
液室に接続され、下流に向かい径が小さくなる導入部と、
前記導入部の下流に接続され、噴口に液体を導く導出部と、
を有するノズル穴を有する液室と、
を有する、ノズルである。

液体は、例えば、水系洗浄液である。液体の圧力は、例えば、１．５ＭＰａ〜２００ＭＰａである。洗浄は、高圧噴流によるバリ取りを含む。付着物は、例えば、切りくず、油分である。

軸体は、例えば、略円筒状である。出口平面は、軸体に対して切り欠いて設けられてもよい。出口平面は、軸体に対し周方向等間隔に設けられてよい。

導液路は、例えば、略円筒状である。導液路は、液室よりも断面積が大きい円筒でもよい。液室は、例えば、直柱状である。液室の断面形状は、例えば、円、扇型、半円状、等脚台形状である。好ましくは、液室の底部は、平面である。液室の底部は凸部を有しても良い。凸部は、中央が基端側に凸の形状、または先端側に凸の形状であっても良い。凸部は、例えば、半球面や円錐である。入口平面は、液室に対し周方向等間隔に設けられてよい。

噴射軸線は、噴流の設計上の中心線である。噴射軸線は、液室底部から離隔して配置される。噴射軸線は、好ましくは、液室底部から少なくとも噴口径分だけ離隔して配置される。ここで、噴射軸線と液室底部との距離を噴射軸線高さという。噴射軸線は、好ましくは、軸体中心軸と交差する。噴射軸線は、軸体中心軸に対して基端方向または先端方向に傾斜して配置されてよい。噴射軸線は、軸体中心軸に対して直交してよい。
噴射軸線が軸体中心軸に対して直交し、噴射軸線高さが噴口径の０．５倍以下の場合、噴口へ流入する液体の流束分布がノズルの基端部寄りに偏る。その結果、噴口から噴出する液体が非対称になり、噴流がノズル軸線方向に偏向して、拡散する。他方、噴射軸線高さが噴口径の２倍以上になると、噴口よりも先端側の液室内で渦が発生しやすい。液室内の液体の流れの構造が乱れると、噴口から噴出した噴流内部の流れの構造が乱れて、液体が拡散する。そのため、噴射軸線高さは、噴口径の０．５倍から２倍であることが好ましい。

ノズル穴は、液室底部から離隔して配置される。ノズル穴は、好ましくは、液室底部に近接して設けられる。ノズル穴は、液室底部から少なくとも噴口径分の長さ離隔して配置される。ノズル穴は、噴射軸線を中心とする断面視円形である。導入部は、下流に向かい径が小さくなる。導入部は、例えば、円形の横断面を有し、径方向内側に向かって凸の曲線形状の縦断面を有する。導入部は、例えば、円錐台状であってもよい。

円錐台である導入部の頂角は、１０度〜６０度（両端含む）であり、好ましくは、２０度〜５０度（両端含む）である。導入部長さは、噴口径の３分の１〜２分の１である。ここで、導入部長さとは、導入部の上流端が液室と接続する箇所から導入部の下流端が導出部と接続する箇所までの距離である。導出部は、噴射軸線を中心とする円筒である。導出部長さは、導入部長さの１．２５倍〜３倍（両端含む）である。ここで、導出部長さとは、導出部上流端が導入部に接続する箇所から導出部下流端が軸体の外面に接続する箇所までの距離である。噴口は、軸体に対して切り欠いて設けられてもよい。噴口は、先端部が下流に進むにしたがって拡大してもよい。
導入部は、液室からノズル穴へ向かうときの流路断面積の変化を緩めて、導出部内の液体の流れの乱れを抑制する。頂角が１０度未満又は６０度超では、断面積の変化が大きい。導出部を通過することによって、液体の流れが壁面効果により整えられる。導入部の長さが長すぎる場合には導出部の長さが短くなり、ノズル穴の内部における流体の乱れが残りやすい。また、導出部の長さが短い場合、断面積変化が大きく、流体の流れが大きく乱れる。

複数のノズル穴が、軸体中心軸に対して線対称の位置に配置されてもよい。複数のノズル穴の噴射軸線は、それぞれ同一平面上で交わってもよい。

プレートは、液室底部に設けられ、軸体中心軸に沿って延びる。プレート長は、例えば、噴口径の１倍〜６倍（両端含む）の長さであり、好ましくは、噴口径の２倍〜４倍（両端含む）の長さである。ここで、プレート長とは、プレートの上端部から液室底部までの長さである。プレート幅は、例えば、液室径に対して４分の１〜８分の１（両端含む）の長さであり、好ましくは、液室径に対して５分の１〜６分の１（両端含む）の長さである。ここで、プレート幅とは、液室の径方向のプレートの長さである。
プレートは、液室を２室に分離する。プレート長が噴口径の１倍以下では、かえって液室内の液体の流れを乱す。プレート長が噴口径の２倍以下の場合、分離効果が薄れる。プレート長が４倍を超えると、プレート長の増加に対する整流効果は、プレート長が４倍以下の場合に比べて減少する。プレート長が６倍以上では、プレート設置による整流効果の変化は少ない。他方、プレート長が長いと、ノズル全体の有効断面積が減少する。プレート幅が大きくなると、ノズルの有効断面積が減少する。プレート幅は、薄いことが望ましい。プレートは、液室をそれぞれ断面積が等しい複数の液室に区画する。プレートは、例えば、液室を軸体中心軸に対して線対称に第１液室と第２液室とに区画する。第１液室と第２液室には、それぞれひとつずつノズル穴が設けられる。

本発明のノズルによれば、噴流の乱れを抑制できる。

第１実施形態のノズルの斜視図第１実施形態のノズルの縦断面図第２実施形態のノズルの斜視図第２実施形態のノズルの縦断面図図４のＶ―Ｖ断面図第３実施形態のノズルの一部断面斜視図第３実施形態のノズルの縦断面図図７のＶＩＩＩ―ＶＩＩＩ断面図

（第１実施形態）
図１および図２に示すように、本実施形態のノズル１００は、軸体１０２と、導液路１０４と、液室１０６と、ノズル穴１０８とを有する。
軸体１０２は、軸体中心軸（中心軸）１２７に沿って延びる。軸体１０２は、段付き円筒である。軸体１０２の基端部は、先端部よりも大きい径を有する。

導液路１０４は、軸体１０２の内部に配置され、中心軸１２７に沿って延びる。導液路１０４は、円形の断面を有する。導液路１０４は、縮径部１０５を有する。縮径部１０５は、導液路１０４の先端に位置し、下流に向かい径の小さくなる円錐形である。

液室１０６は、縮径部１０５に接続し、中心軸１２７に沿って延びる。液室１０６は、円筒状である。液室１０６の径は、導液路１０４の径よりも小さい。液室１０６は、下流側先端に底部１１４を有する。底部１１４は、基端方向に円錐状に形成された凸部１１５を有する。

ノズル穴１０８は、液室１０６の先端部に位置する。ノズル穴１０８は、噴射軸線１２２に沿って延びる。任意の位置において、ノズル穴１０８は、噴射軸線１２２を中心とした円形の断面を有する。ノズル穴１０８は、導入部１１０と、導出部１１２と、噴口１１３とを有する。軸線高さ１２０は、噴口径１１８に等しい。
導入部１１０は、液室１０６に接続される。導入部１１０は、底部１１４に接しない。導入部１１０は、下流に向かい径が小さくなる形状である。導入部１１０は、例えば、円錐台状である。導入部長さ１２６は、例えば、噴口径１１８の３分の１である。
導出部１１２は、導入部１１０の下流に位置する。導出部１１２は、円筒状である。導出部長さ１２４は、例えば、導入部長さ１２６の１．２５倍である。
噴口１１３は、軸体１０２の外面に位置する開口部である。

ノズル１００に流入した液体は、導液路１０４、液室１０６、ノズル穴１０８を通って、噴口１１３から噴出する。ノズル１００は、直線棒流の噴流を生成する。導入部１１０により、液室１０６から導出部１１２にかけて径の縮小が緩やかになる。この結果、ノズル穴１０８の急激な径の縮小による流線の乱れが抑制され、噴流の直進性が向上する。

（第２実施形態）
図３、図４および図５に示すように、本実施形態のノズル２００は、軸体２０２と、導液路１０４と、液室２０６と、プレート２２８と、ノズル穴２０８ａ、２０８ｂとを有する。
軸体２０２は、中心軸１２７に沿って延びる。軸体２０２は、円筒状である。

導液路１０４は、軸体２０２の内部に配置される。
液室２０６は、導液路１０４の先端部に配置され、中心軸１２７に沿って延びる。液室２０６は、底部２１４を有する。
プレート２２８は、底部２１４から中心軸１２７に沿って延びる。プレート２２８は、中心軸１２７に沿って延びる平面２３０を有する柱体である。プレート２２８は、液室２０６を第１液室２０６ａと第２液室２０６ｂとに区画する。各平面２３０は、第１液室２０６ａと第２液室２０６ｂにそれぞれ対向する。プレート長さ２３８は、例えば、噴口径１１８の４倍である。プレート幅２３４は、例えば、液室径１１６の６分の１である。第１液室２０６ａと第２液室２０６ｂは、中心軸１２７に対して対称である。

ノズル穴（第１ノズル穴）２０８ａは、第１液室２０６ａの先端部に位置する。ノズル穴２０８ａは、導入部２１０ａを有する。導入部２１０ａは、第１液室２０６ａに接続する。導入部２１０ａは、頂角２３６を有する円錐台である。頂角２３６は、例えば、６０度である。
ノズル穴（第２ノズル穴）２０８ｂは、第２液室２０６ｂの先端部に位置する。ノズル穴２０８ｂは、ノズル穴２０８ａと実質的に同一である。
ノズル穴２０８ａ、２０８ｂは、噴射軸線１２２を中心とした円形である。

プレート２２８が液室２０６を第１液室２０６ａと第２液室２０６ｂとに区画することにより、ノズル穴２０８ａ、２０８ｂから噴出する液体が、ノズル穴２０８ａ、２０８ｂの空気を巻き込むことによって生じる液室内部の液体の乱れを抑制できる。これにより、ノズル穴２０８ａとノズル穴２０８ｂから噴出する液体の乱れが抑制され、噴流の直進性が向上する。

（第３実施形態）
図６、図７及び図８に示すように、本実施形態のノズル３００は、軸体３０２と、導液路１０４と、段差３４０と、液室３０６と、ノズル穴３０８ａ、３０８ｂとを有する。軸体３０２は、中心軸１２７に沿って延びる。軸体３０２は、出口平面３４２ａ、３４２ｂを有する。出口平面３４２ａ、３４２ｂは、軸体３０２の外形に切り欠いて設けられる。出口平面３４２ａ、３４２ｂは、中心軸１２７を中心として線対称に位置する。出口平面３４２ａ、３４２ｂは、噴射軸線１２２に対して垂直である。

導液路１０４は、段差３４０を有する。段差３４０は、導液路１０４の先端に配置され、導液路１０４の外形の一部分を成す。段差３４０は、下流に向かうにつれて断面積が小さくなるように、導液路１０４と液室３０６とを接続する。

液室３０６は、導液路１０４の先端部に配置され、中心軸１２７に沿って延びる。液室３０６は、底部３１４と、入口平面３４４ａ、３４４ｂとを有する。底部３１４は、平面である。入口平面３４４ａ、３４４ｂは、段差３４０に接続する。入口平面３４４ａ、３４４ｂは、中心軸１２７を中心として線対称に位置する。入口平面３４４ａ、３４４ｂは、噴射軸線１２２に対して垂直である。

ノズル穴３０８ａ、３０８ｂは、ノズル穴１０８と実質的に同一である。ノズル穴３０８ａの上流端は、入口平面３４４ａに接続される。ノズル穴３０８ａの下流端は、出口平面３４２ａに接続される。
ノズル穴３０８ｂは、入口平面３４４ｂと出口平面３４２ｂに接続される。ノズル穴３０８ｂは、ノズル穴３０８ａと実質的に同一である。

出口平面３４２ａ、３４２ｂにより、噴口３１３ａ、３１３ｂの周囲から流入する空気量が均一になる。また、入口平面３４４ａ、３４４ｂ、および出口平面３４２ａ、３４２ｂにより、ノズル穴３０８ａ、３０８ｂの周方向における軸線方向長さが均等になる。その結果、ノズル穴３０８ａ、３０８ｂから噴出する液体の乱れが抑制され、噴流の直進性が向上する。
底部３１４が平面で構成された場合、液室３０６内の液体の流線が整う。そのため、ノズル穴３０８ａ、３０８ｂの内部における乱れが抑制され、噴流の直進性が向上する。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であり、特許請求の範囲に記載された技術思想に含まれる技術的事項の全てが本発明の対象となる。前記実施形態は、好適な例を示したものであるが、当業者ならば、本明細書に開示の内容から、各種の代替例、修正例、変形例あるいは改良例を実現することができ、これらは添付の特許請求の範囲に記載された技術的範囲に含まれる。

１００ノズル
１０２軸体
１０４導液路
１０６液室
１０８ノズル穴
１１０導入部
１１２導出部
１１３噴口

Claims

中心軸を有する軸体と、
前記軸体の内部に設けられ、前記中心軸に沿って延びる導液路と、
前記導液路の先端部に配置された液室であって、
前記中心軸と異なる方向に延びる噴射軸線に沿って、前記液室の先端部に配置されるノズル穴であって、
前記液室に接続され、下流に向かい径が小さくなる導入部と、
前記導入部の下流に接続され、噴口に液体を導く導出部と、
を有するノズル穴を有する液室と、
を備える、ノズル。
前記導入部は、径方向内側に向かって凸の曲線形状の断面を有する、
請求項１に記載のノズル。
前記導入部は、円錐台状である、
請求項１に記載のノズル。
前記導入部の頂角は、１０°以上６０°以下である、
請求項３に記載のノズル。
前記導出部は、円筒状である、
請求項１〜４のいずれかに記載のノズル。
前記液室は、前記噴射軸線に垂直であって、前記導入部が配置される入口平面を有する、
請求項１〜５のいずれかに記載のノズル。
前記軸体は、前記噴射軸線に垂直であって、前記噴口が配置される出口平面を有する、
請求項１〜６のいずれかに記載のノズル。
複数の前記液室を有し、
各前記液室に一つの前記ノズル穴が配置される、
請求項１〜７のいずれかに記載のノズル。
前記軸体は、円筒状であり、
前記ノズル穴は、前記中心軸と直交する、
請求項１〜８のいずれかに記載のノズル。
複数の前記ノズル穴は、周方向に等間隔に配置される、
請求項８に記載のノズル。
複数の前記液室に区画するプレートを更に有する、
請求項８〜１０のいずれかに記載のノズル。
前記液室の底からの前記噴射軸線の高さは、前記噴口の径の０．５倍から２倍である、
請求項１〜１１のいずれかに記載のノズル。