JP3394884B2

JP3394884B2 - キャビテーション装置

Info

Publication number: JP3394884B2
Application number: JP08994097A
Authority: JP
Inventors: 直久阿部
Original assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Current assignee: Maruyama Manufacturing Co Inc
Priority date: 1997-03-26
Filing date: 1997-03-26
Publication date: 2003-04-07
Anticipated expiration: 2017-03-26
Also published as: JPH10263490A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、キャビテーショ
ンを利用してはつり、バリ取り、及び洗浄等を行うキャ
ビテーション装置に係り、詳しくは空気泡に因る機能低
下を抑制できるキャビテーション装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１１は従来のキャビテーション装置60
の構成図である。後述のこの発明の実施の形態と同一の
要素は、同符号で指示して、主要点について述べる。キ
ャビテーションノズル18からの高速噴流22によりキャビ
テーション（図示せず）が生成され、生成されたキャビ
テーションは、高速噴流22によりワーク24に運ばれて、
ワーク24に衝突し、崩壊する。ワーク24に衝突した高速
噴流22の一部は、上昇して、水面16を波打たせる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】キャビテーション装置
60では、水面16が大きく波打ち、空中の空気が水14に混
入して、多量の空気泡42となる。水面16におけ大きな波
打ちは騒音の原因となり、また、空気泡42に因る水14へ
の空気混入は、高速噴流22が、水14の沸騰キャビテーシ
ョンの代わりに、溶解中の空気を気泡として発生させ、
その分、キャビテーションの機能低下に繋がる。これを
防止するためには、水14の量を増大させることが考えら
れるが、その場合、水槽12が大型化する。

【０００４】この発明の目的は、液槽を大型化すること
なく、液中の混入空気を低減できるキャビテーション装
置を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のキャビテーシ
ョン装置(10)は次の（ａ）及び（ｂ）を有している。（ａ）液槽(12)の液(14)内に被処理物(24)と共に沈めら
れ被処理物(24)へ向かってキャビテーション生成用の噴
流(22)を放出するノズル(18) （ｂ）液槽(12)の液(14)の液面(16)の波打ちを抑制する
波打ち抑制手段(26,28)

【０００６】ノズル(18)からの噴流(22)により、液面(1
6)は波打とうとするが、波打ち抑制手段(26,28)は液面
(16)の波打ちを抑制する。これにより、騒音が抑制さ
れ、かつ空気中の空気の液(14)内への混入が抑制され
る。

【０００７】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、波打ち抑制手段(26,28)は、被処理物(24)の
上方の液(14)中にほぼ水平に配設される第１の穴付き板
(26)を含む。

【０００８】液槽(12)の液(14)中を上昇する液流は、液
面(16)の波打ちに繋がる。該液流は、一部が第１の穴付
き板(26)の穴(30)を通過し、他部は第１の穴付き板(26)
に衝突して、水平方向へ向きを変更され、上昇力を適当
に低減される。結果、液面(16)における波打ちが抑制さ
れる。

【０００９】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、第１の穴付き板(26)の穴(30)は、第１の穴付
き板(26)の上面側の周縁部を環状隆起部(38)としてい
る。

【００１０】液面(16)の波打ちにより空気中の空気が液
面(16)近傍の液(14)に空気泡(42)として混入する。第１
の穴付き板(26)の穴(30)の上端側周縁部としての環状隆
起部(38)は、第１の穴付き板(26)の上面側の空気泡(42)
が穴(30)を介して第１の穴付き板(26)の下面側へ浸入す
るのを抑制する。

【００１１】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、第１の穴付き板(26)は周縁部に垂下部(44)を
備えている。

【００１２】液(14)中を上昇する液流の一部は、第１の
穴付き板(26)の穴(30)を通過することなく、第１の穴付
き板(26)に当接して、向きを水平方向へ転換され、第１
の穴付き板(26)周縁部へ移動する。第１の穴付き板(26)
の周縁部の垂下部(44)は、周縁部の方へほぼ水平方向へ
移動して来た液流を下方へ方向転換させ、これにより、
第１の穴付き板(26)の周縁部から液面(16)へ上昇して、
波打ちの原因になるのを抑制する。

【００１３】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、波打ち抑制手段(26,28)は、ノズル(18)から
の噴流(22)の方向へ被処理物(24)より下流に配設されて
上部を下部に対して噴流(22)の上流側へ傾けている第２
の穴付き板(28)を含む。

【００１４】ノズル(18)からの噴流(22)は、被処理物(2
4)に衝突することなく、被処理物(24)を通過し、液槽(1
2)の側壁に衝突しようとする。第２の穴付き板(28)は、
液槽(12)の側壁と被処理物(24)との間に配設され、被処
理物(24)を通過して来た噴流(22)を受け、液槽(12)の側
壁への噴流(22)の衝突を抑制して、液面(16)の波打ちを
抑制する。また、第２の穴付き板(28)は、上部側を被処
理物(24)の方へ傾けているので、第２の穴付き板(28)に
衝突して第２の穴付き板(28)の面に沿って上方及び下方
へ向かう液流の量は、それぞれ少量及び多量となる。こ
れにより、第２の穴付き板(28)に沿って上昇する液流が
抑制され、波打ちを抑制できる。

【００１５】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、第２の穴付き板(28)は、それに沿って上昇し
て来る液流の方向をほぼ水平又は下方へ転換させる張出
し部(52)を備えている。

【００１６】第２の穴付き板(28)の面に沿って上昇して
来た液流は、張出し部(52)に衝突して、向きをほぼ水平
方向又は下方へ転換される。これにより、液面(16)に上
昇して来る液流の強さは減少され、液面(16)の波打ちが
抑制される。

【００１７】この発明の他のキャビテーション装置(10)
によれば、第１の穴付き板(26)及び／又は第２の穴付き
板(28)は、間隔を空けてかつ穴(30)の位置を相互にずら
して複数枚配設されている。

【００１８】波打ち及び／又は第２の穴付き板(28)が、
間隔を空けてかつ穴(30)の位置を相互にずらして配設さ
れていることにより、液(14)中の液流は、強さを弱めら
れ、液面(16)の波打ちの原因となるのを抑制される。

【００１９】この発明のキャビテーション装置(10)によ
れば、波打ち抑制手段(26,28)は、液槽(12)の液(14)の
液面(16)のほぼ全体に分布、浮遊する複数個の浮遊体で
ある。

【００２０】浮遊体は例えば粒状、ボール状である。液
(14)の液面(16)のほぼ全体に分布、浮遊している浮遊体
は、空気と液(14)とを適切に遮断し、液(14)への空気の
混入を防止する。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１はキャビテーション
装置10の構成図である。キャビテーション装置10は、ワ
ーク24のはつり、洗浄、バリ取り等に使用される。水槽
12には水14が貯留され、水14の水面16は水槽12のほぼ上
端付近に達している。キャビテーションノズル18は、水
14中に沈められ、高圧ポンプ20から供給された高圧水を
ほぼ水平方向へ噴射して、高速噴流22を生成する。高速
噴流22と周囲の水14との境界部では、両者の相対速度差
により圧力が蒸気圧まで低下し、また、渦中心でも圧力
が蒸気圧まで低下し、水14の沸騰又は水14中の混入溶解
空気が、キャビテーションとなる。ワーク24は、水14中
の高速噴流22に当たる位置に配設され、キャビテーショ
ンを衝突される。上方パンチングプレート26は、ワーク
24の上方でかつ水面16から所定深さの所に水平に配設さ
れるように、水槽12に固定される。側方パンチングプレ
ート28は、ワーク24に対してキャビテーションノズル18
とは反対側の水槽12の側壁近傍に配設され、上端を下端
に対して高速噴流22の方向の上流側へ傾けるように、水
槽12に固定される。

【００２２】図２は上方パンチングプレート側方パンチ
ングプレート28の厚さ方向の断面図、図３は上方パンチ
ングプレート側方パンチングプレート28を複数枚配設し
たときの平面図である。上方パンチングプレート26及び
側方パンチングプレート28は、パンチングによりパンチ
穴30を面全体に分布させて穿設されている。パンチ穴30
の開口率（上方パンチングプレート26又は側方パンチン
グプレート28の全面積に対するパンチ穴30の面積の合計
の百分率）は３０％以上とされる。開口率が３０％未満
の場合は、上方パンチングプレート26及び側方パンチン
グプレート28の水流の通過流量が減少し、循環流量が増
大し、外部への空気泡の放出量が低減して、好ましくな
い。上方パンチングプレート26又は側方パンチングプレ
ート28を複数個配設するときは、隣接する上方パンチン
グプレート26又は側方パンチングプレート28のパンチ穴
30を相互にずらす。

【００２３】図４は上方パンチングプレート26を複数枚
間隔を空けて配設したときのスペーサ32の作用を説明す
る図である。スペーサ32が、上方パンチングプレート26
の間に介在して、上方パンチングプレート26の間隔を保
持している。この間隔は、上方パンチングプレート26又
は側方パンチングプレート28のパンチ穴30の直径をＤと
すると、０．５〜２．０Ｄの範囲である。間隔が０．５
Ｄ未満の場合は、水流の通過流量が減少して、循環流量
が増大して、外部への空気泡の放出量が減少し、また、
２．０Ｄを越える場合は、整流効果が低減し、水面16の
波打ちが激しくなる。ワーク24に衝突した高速噴流22の
一部は、上昇液流34となってワーク24の上方へ流れる。
スペーサ32が１枚の場合（図１）でも、スペーサ32の一
部が、パンチ穴30を通過し、他部は上方パンチングプレ
ート26に衝突して、向きを水平方向へ転換され、これに
より、水面16に達する液流が弱められ、水面16の波打ち
が抑制される。スペーサ32が複数枚の場合（図４）で
は、隣接同士の上方パンチングプレート26のパンチ穴30
は、中心線を相互にずらされているので、上昇液流34
は、上方パンチングプレート26のパンチ穴30を通過して
も、次の上方パンチングプレート26に当接して、この結
果、各上方パンチングプレート26の下面側では、上昇液
流34は水平分流36に分流し、水面16に達する上昇液流34
は弱められ、水面16の波打ちが抑制される。

【００２４】図５は上方パンチングプレート26の別の構
造例を示す図である。各パンチ穴30の上端は、隆起周縁
38とされて、上方パンチングプレート26の上面より隆起
し、下端は、アール状周縁40とされて、下方へ向かって
側方パンチングプレート28の径を漸増するテーパとなっ
ている。キャビテーションノズル18からの高速噴流22に
より、水14中に溶解している空気が空気泡42となって出
現するが、この空気泡42は、アール状周縁40に案内され
て、パンチ穴30へ入り、パンチ穴30を通過して、水面16
より空気中へ放出される。一方、水面16の波打ちにより
空気中から水14へ混入した空気は、上方パンチングプレ
ート26の上面において空気泡42を生成するが、上方パン
チングプレート26の上面側の空気泡42は、隆起周縁38に
よりパンチ穴30内への導入を抑制され、パンチ穴30を経
て上方パンチングプレート26の下面側へ侵入するのを抑
制される。これにより、水14中の溶解空気を円滑に空気
中に放出し、かつ空気中の空気が上方パンチングプレー
ト26より下側へ浸入するのを防止できる。

【００２５】図６及び図７は上方パンチングプレート26
の構造例を高速噴流22に対して直角の垂直面における断
面として示す図である。図６では、垂下部44が上方パン
チングプレート26の周縁に備えられているのに対し、図
７では、垂下部44が省略されている。ワーク24に衝突し
た後の衝突流46の一部は、上昇し、そのまた一部は、上
方パンチングプレート26のパンチ穴30を通過せずに、上
方パンチングプレート26の下面に沿って水平方向へ流
れ、上方パンチングプレート26の端に達する。図７の垂
下部44無しの上方パンチングプレート26では、上方パン
チングプレート26の周縁に達した液流は、上方パンチン
グプレート26の周縁の横を通過して、水面16に達して、
上方パンチングプレート26の周縁部における波打ちに繋
がるが、図６の垂下部44付きのものでは、液流は、垂下
部44に衝突して、向きを下向きに転換され、上方パンチ
ングプレート26の周縁部における波打ちを抑制できる。
なお、垂下部44にもパンチ穴30が穿設されている。

【００２６】図８は側方パンチングプレート28の説明
図、図９は図８における側方パンチングプレート28への
高速噴流22の衝突部の拡大図である。ワーク24はトンネ
ル50を備え、キャビテーションノズル18からの高速噴流
22の一部は、トンネル50を通過して、側方パンチングプ
レート28に衝突する。側方パンチングプレート28は、上
端を高速噴流22の上流方向へ傾斜させているので、側方
パンチングプレート28に衝突して側方パンチングプレー
ト28に沿って進む液流の内、大部は下方へ向かい、小部
が上方へ向かう。上方へ向かった液流は、水面16に達す
る少し前において、張出し部52に衝突し、向きを水平方
向へ転換され、水面16に沿って進む。これにより、水面
16における波打ちが抑制される。なお、張出し部52には
パンチ穴30はなく、張出し部52は、水平ではなく、やや
下向きに張出していてもよい。

【００２７】図１０は側方パンチングプレート28を間隔
を空けて複数枚、配設したものである。隣接同士の側方
パンチングプレート28のパンチ穴30は、図４の上方パン
チングプレート26の場合と同様に、中心線が相互に一致
しないように相互にずらされている。全部の側方パンチ
ングプレート28を通過して来る高速噴流22の量が低減さ
れる。また、各側方パンチングプレート28において高速
噴流22が上向きと下向きに分流され、配分は下向きの方
が多くなっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャビテーション装置の構成図である。

【図２】上方パンチングプレート側方パンチングプレー
トを複数枚配設したときの平面図である。

【図３】上方パンチングプレート側方パンチングプレー
トを複数枚配設したときの平面図である。

【図４】上方パンチングプレートを複数枚間隔を空けて
配設したときのスペーサの作用を説明する図である。

【図５】上方パンチングプレートの別の構造例を示す図
である。

【図６】上方パンチングプレートの構造例を高速噴流に
対して直角の垂直面における断面として示す図である。

【図７】上方パンチングプレートの別の構造例を高速噴
流に対して直角の垂直面における断面として示す図であ
る。

【図８】側方パンチングプレートの説明図である。

【図９】図８における側方パンチングプレートへの高速
噴流の衝突部の拡大図である。

【図１０】側方パンチングプレートを間隔を空けて複数
枚、配設したものである。

【図１１】従来のキャビテーション装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１０キャビテーション装置１２水槽（液槽）１４水（液）１６水面（液面）１８キャビテーションノズル（ノズル）２２高速噴流（噴流）２４ワーク（被処理物）２６上方パンチングプレート（波打ち抑制手段、第
１の穴付き板）２８側方パンチングプレート（波打ち抑制手段、第
２の穴付き板）３０パンチ穴（穴）３８隆起周縁（環状隆起部）４２空気泡４４垂下部５２張出し部

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）液槽(12)の液(14)内に被処理物(2
4)と共に沈められ前記被処理物(24)へ向かってキャビテ
ーション生成用の噴流(22)を放出するノズル(18)、及び
（ｂ）前記液槽(12)の前記液(14)の液面(16)の波打ちを
抑制する波打ち抑制手段(26,28)、を有していることを
特徴とするキャビテーション装置。
【請求項２】前記波打ち抑制手段(26,28)は、前記被
処理物(24)の上方の前記液(14)中にほぼ水平に配設され
る第１の穴付き板(26)を含むことを特徴とする請求項１
記載のキャビテーション装置。
【請求項３】前記第１の穴付き板(26)の穴(30)は、前
記第１の穴付き板(26)の上面側の周縁部を環状隆起部(3
8)としていることを特徴とする請求項２記載のキャビテ
ーション装置。
【請求項４】前記第１の穴付き板(26)は、周縁部に垂
下部(44)を備えていることを特徴とする請求項２又は３
記載のキャビテーション装置。
【請求項５】前記被処理物(24)へ向かう噴流(22)放出
の方向はほぼ水平方向であり、前記波打ち抑制手段(26,
28)は、前記ノズル(18)からの噴流(22)の方向へ前記被
処理物(24)より下流に配設されて上部が下部よりも前記
噴流(22)の上流側に位置するように傾いている第２の穴
付き板(28)を含むことを特徴とする請求項１〜４のいず
れかに記載のキャビテーション装置。
【請求項６】前記第２の穴付き板(28)は、それに沿っ
て上昇して来る液流の方向をほぼ水平又は下方へ転換さ
せる張出し部(52)を備えていることを特徴とする請求項
５記載のキャビテーション装置。
【請求項７】前記第１の穴付き板(26)及び／又は前記
第２の穴付き板(28)は、間隔を空けてかつ穴(30)の位置
を相互にずらして複数枚配設されていることを特徴とす
る請求項２〜６のいずれかに記載のキャビテーション装
置。
【請求項８】前記波打ち抑制手段(26,28)は、前記液
槽(12)の前記液(14)の液面(16)のほぼ全体に分布、浮遊
する複数個の浮遊体であることを特徴とする請求項１記
載のキャビテーション装置。