JP3639706B2

JP3639706B2 - 水膜スクリーン形成ノズル

Info

Publication number: JP3639706B2
Application number: JP33055197A
Authority: JP
Inventors: 貞彦西澤
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1997-12-01
Filing date: 1997-12-01
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2017-12-01
Also published as: JPH11165097A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映写用ウォ−タスクリ−ンのような水膜スクリーンを形成する水膜スクリーン形成ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の水膜スクリーン形成ノズルとして、図８および図９に示すものが知られている。この水膜スクリーン形成ノズル１は、後端部に高圧水導入口２を設けた円筒体３（以下、筒体３という）の前端を当板４で塞ぎ、筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の上半部の周壁３Ａと水平面５より下側の下半部の周壁３Ｂにおける水平面５に近い部分を軸方向に少し切欠して、開口部６を形成した構造になっている。したがって、ポンプ７Ａと高圧水供給配管７Ｂによってなる高圧水供給系７を高圧水導入口２に接続し、ポンプ７Ａを運転することにより、高圧水導入口２から筒体３に導入された高圧水は、当板４に衝突したのち当板４に沿って開口部６から略等速で噴出して、図１０において実線で示す水膜スクリーン８を形成する。
【０００３】
ところで、前記従来の水膜形成ノズル１では、当板４における筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の形状が半円形になっている。したがって、筒体３の中心Ｏから当板４の外端４Ａまでの距離は１／２円周上の全ての点で等しく、開口部６から噴出する高圧水と当板４との摩擦抵抗は１／２円周上の全ての点で等しくなる。このため、高圧水は当板４の外端４Ａから略等速で半径方向外側に噴出する。
【０００４】
水の重力を無視すれば、当板４の外端４Ａから半径方向外側への高圧水の噴出距離は半円周で等しく、水膜スクリーン８は図１０において破線で示すような略半円形に形成される。しかし、実際は、水の重力が影響して、当板４の外端４Ａから半径方向外側への高圧水の噴出距離は水平方向およびその付近で最も長く、ここから鉛直方向へ変位するにつれて漸次短くなり、鉛直方向で最も短くなる。このため、水膜スクリーン８は、実線で示すような、幅Ｗに対して高さＨが小さい三日月状に形成される。
【０００５】
一方、水膜スクリーン８には、図１０の仮想線で示すような横長の長方形を呈する映像９が映写される。このような、横長の長方形を呈する映像９が映写されるのにもかかわらず、水膜スクリーン８が幅Ｗに対して高さＨが小さい三日月状に形成されると、映像９における上側の両角部９Ａ，９Ａが斜線で示すように水膜スクリーン８からはみ出すことになる。このようなはみ出しは、開口部６からの水の噴出速度を高めて、噴出距離を大きくすることにり、水膜スクリーン８の高さＨを稼ぐことによって解消することができる。しかし、高さＨを稼ぐために噴出速度を高めて、噴出距離を大きくすると、重力の影響が小さい水平方向およびその付近の噴出距離が大幅に長くなるので、屋内において水膜スクリーン８を形成する場合には、高さＨを稼ぐために水の噴出距離を大きくすることが制限される。このため、映像９を一点鎖線で示すように縮小しなければならない欠点を有している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、従来の水膜スクリーン形成ノズルでは、幅に対して高さが小さい三日月状の水膜スクリーンが形成される上に、屋内では水膜スクリーンの高さを稼ぐために、水の噴出速度を高めて、噴出距離を大きくすることが制限されるので、映像を縮小しなければならない欠点を有している。
【０００７】
そこで、本発明は、水膜スクリーンの高さを稼ぐために、水の噴出速度を高めて、噴出距離を大きくしても、水平方向およびその付近の噴出距離を抑えることにより、水の噴出距離が制限される屋内でも映像を縮小することなく映写できる略半円形の水膜スクリーンの形成が可能な水膜スクリーン形成ノズルを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、上流端部に高圧水導入口を設けた筒体の下流端を当板で塞ぎ、少なくとも前記筒体の中心を通る水平面より上側の上半部の周壁を前記当板の近傍で切欠して開口部を形成した水膜スクリーン形成ノズルにおいて、前記開口部に臨む筒体下流端部の通水断面形状が前記中心を通る水平面下側の小面積部と、該小面積部より面積の大きい前記中心を通る水平面上側の大面積部によって形成されていることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、前記小面積部が前記筒体における上下流方向の途中から前記下流端部にかけてその大きさを漸次縮小されながら形成されているとともに、上流側から下流側にかけて上がり勾配で傾斜していることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、小面積部から噴出する高圧水の水量は大面積部から噴出する高圧水の水量よりも少なくなる。このため、当板に当って該当板の外端から横方向に噴出する高圧水の初速度は、当板に当って該当板の外端から上方向に噴出する高圧水の初速度よりも小さくなり、横方向への拡がりが上方向への拡がりよりも小さくなる。その結果、従来の三日月状の水膜スクリーンと比較して、横方向の拡がりが小さく上方の拡がりの大きい略半円形の水膜スクリーンを形成することができる。
請求項２に記載の発明によれば、小面積部の大きさが上流側から下流側にかけて漸次縮小されていることにより、水平面下側の高圧水の水量を緩やかに低減しつつ開口部に導くことができるので、筒体内での流れがスムーズになる。
また、小面積部が上流側から下流側にかけて上がり勾配で傾斜していることにより、小面積部を流れる高圧水流から大面積部を流れる高圧水流に付与する上向きの力が徐々に増大される。その結果、当板に当って該当板の外端から上方向に噴出する高圧水の初速度を一層高くするように作用する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、前記従来例で述べた水膜形成スクリーンノズルと同一または相当部分には、同一符号を付して説明する。
図１ないし図３において、水膜スクリーン形成ノズル１は、後端部に高圧水導入口２を設けた円筒体３（以下、筒体３という）前端を当板４で塞ぎ、筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の上半部の周壁３Ａおよび水平面５より少し下側の下半部の周壁３Ｂを当板４に平行に切欠して、開口部６を形成した構造になっている。高圧水導入口２には、従来例と同様にポンプ７Ａと高圧水供給配管７Ｂによってなる高圧水供給系７（図示省略）が接続される。
【００１１】
筒体３は上流端部に高圧水導入口２を備えた入口部３１、入口部３１の下流側に隣接して設けられた整流部３２、整流部３２の下流側に隣接して設けられた上流側ノズル部３３、上流側ノズル部３３の下流側に隣接して設けられた中間ノズル部３４および中間ノズル部３４の下流側に隣接して設けられて、前端が当板４で塞がれているとともに前記開口部６を備えた下流側ノズル部３５とからなる。
【００１２】
入口部３１および整流部３２は、筒体３の中心Ｏを通る水平面５を対称軸として上下対称で内径が軸方向で一様な正円形断面に形成され、上流側ノズル部３３、中間ノズル部３４および下流側ノズル部３５は、筒体３の中心Ｏを通る水平面５を対称軸として上下対称で内径が下流側に向かって漸次縮小される正円形断面のテーパ管によって構成されている。また、下流側ノズル部３５における筒体３の中心Ｏを通る水平面５下側の内面には、肉厚が上流側から下流側にかけて漸次大きくなる縮流部材１０が取付けられている。したがって、下流側ノズル部３５の開口部６に臨む通水断面形状は、中心Ｏを通る水平面５下側の断面Ｖ字形の小面積部３Ｘと、中心Ｏを通る水平面５上側の断面半円形で前記小面積部３Ｘより面積の大きい大面積部３Ｘ１によって形成されるとともに、小面積部３Ｘは、その大きさが上流側から下流側にかけて漸次縮小されるとともに上がり勾配で傾斜している。
【００１３】
前記構成において、図８の従来例で示すポンプ７Ａを運転することにより、高圧水導入口２から筒体３の入口部３１に導入された高圧水は、整流部３２で整流されて上流側ノズル部３３に導かれる。上流側ノズル部３３、中間ノズル部３２および下流側ノズル部３５は、内径が下流側に向かって漸次縮小されるテーパ管によって構成されているので、この領域を通過することによって流速が高められ高圧水は当板４に衝突したのち当板４に沿って開口部６から噴出する。
【００１４】
開口部６に臨む筒体３下流端部の通水断面形状が中心Ｏを通る水平面５下側の小面積部３Ｘと、中心Ｏを通る水平面５上側の大面積部３Ｘ１によって形成されているので、小面積部３Ｘから噴出する高圧水の水量は大面積部３Ｘ１から噴出する高圧水の水量よりも少なくなる。このため、当板４に当って該当板４の外端から横方向に噴出する高圧水の初速度は、当板４に当って該当板４の外端から上方向に噴出する高圧水の初速度よりも小さくなり、横方向への拡がりが上方向への拡がりよりも小さくなる。その結果、高さを稼ぐために噴出速度を若干高めて、噴出距離を大きくしても、横方向の噴出距離が抑えられるので、水の噴出距離が制限される屋内でも図４に示すような略半円形の水膜スクリーン８を形成して、映像９を縮小することなく映写することができる。
【００１５】
特に、下流側ノズル部３５の小面積部３Ｘは、その大きさが上流側から下流側にかけて漸次縮小されるとともに上がり勾配で傾斜しているので、水平面５下側の高圧水の水量を緩やかに低減しつつ開口部６に導くことができるから、下流側ノズル部３５内での流れがスムーズになるとともに、小面積部３Ｘが上流側から下流側にかけて上がり勾配で傾斜していることにより、小面積部３Ｘを流れる高圧水流から大面積部３Ｘ１を流れる高圧水流に付与する上向きの力が徐々に増大される。その結果、当板４に当って該当板４の外端から上方向に噴出する高圧水の初速度を一層高くするように作用して、略半円形の水膜スクリーン８の形成を容易にする。
【００１６】
前記実施の形態では、下流側ノズル部３５と縮流部材１０を別体で製作し、下流側ノズル部３５の内面に縮流部材１０を取付けた構成で説明しているが、下流側ノズル部３５と縮流部材１０を一体で製作してもよい。また、小面積部３Ｘの断面形状はシヤープなＶ字形にのみ限定されるものではなく、丸みを帯びた半楕円形（半卵形）であってもよい。
【００１７】
一方、筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の上半部の周壁３Ａおよび水平面５より下側の下半部の周壁３Ｂにおける水平面５に近い部分を当板４に平行に切欠することで、開口部６を形成しているが、図５に示すように、下端から上端にかけて漸次当板４から離れる方向に切欠することで開口部６を形成してもよい。また、図６に示すように、下端から水平面５より少し上側までを当板４に平行に切欠し、ここから上端にかけて漸次当板４から離れる方向に切欠することで開口部６を形成してもよい。さらに、前記実施の形態では、筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の上半部の周壁３Ａおよび水平面５より下側の下半部の周壁３Ｂにおける水平面５に近い部分を切欠して、開口部６を形成しているが、図７に示すように、筒体３の中心Ｏを通る水平面５より上側の上半部の周壁３Ａのみを切欠して、開口部６を形成してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、高圧水が当板の外端から外側に噴出する初速度を横方向で遅く、ここから鉛直方向へ変位するにつれて漸次速くして、垂直およびその付近で最も速くなる速度分布をもたせることにより、高さを稼ぐために噴出速度を若干高めて、噴出距離を大きくしても、高さ方向およびその付近の噴出距離が抑えられるので、水の噴出距離が制限される屋内でも略半円形の水膜スクリーンを形成して、映像を縮小することなく映写することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１の正面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】本発明によって形成される水膜スクリーンの一例を示す正面図である。
【図５】開口部の変形例を示す拡大縦断側面図である。
【図６】開口部の他の変形例を示す拡大縦断側面図である。
【図７】開口部のさらに異なる変形例を示す拡大縦断側面図である。
【図８】従来例の縦断側面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線断面図である。
【図１０】従来の水膜スクリーンを示す正面図である。
【符号の説明】
１水膜スクリーン形成ノズル
２高圧水導入口
３筒体
３Ａ筒体の上半部の周壁
４当板
５水平面
６開口部
３Ｘ小面積部
３Ｘ１大面積部
Ｏ筒体の中心

Claims

上流端部に高圧水導入口を設けた筒体の下流端を当板で塞ぎ、少なくとも前記筒体の中心を通る水平面より上側の上半部の周壁を前記当板の近傍で切欠して開口部を形成した水膜スクリーン形成ノズルにおいて、前記開口部に臨む筒体下流端部の通水断面形状が前記中心を通る水平面下側の小面積部と、該小面積部より面積の大きい前記中心を通る水平面上側の大面積部によって形成されていることを特徴とする水膜スクリーン形成ノズル。
前記小面積部が前記筒体における上下流方向の途中から前記下流端部にかけてその大きさを漸次縮小されながら形成されているとともに、上流側から下流側にかけて上がり勾配で傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の水膜スクリーン形成ノズル。