JP3801778B2 - スプレーノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスプレーノズルに関し、詳しくは、製鉄工程でのスケール除去、船舶の錆び・塗料おとし、ワイヤー、スクリーンおよびフェルトなどの水洗浄等に好適に用いられる高圧洗浄用スプレーノズルにおいて、噴霧パターンを薄くして強打力とし、よって、節水を図ると共に、摩耗性を改善してメンテナンスサイクルを長くするものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の１．０−２０ＭＰａの噴霧圧力で水を噴射する洗浄用スプレーノズルでは、洗浄力を高めるためと共に節水を図るために噴射液の打力を強くすることが要望されていると共に、均等な流量分布とすることが要望されている。強打力とするには、噴霧の厚さを薄くする必要があり、そのためには、噴口に供給する流体の乱流を極力押さえて層流を供給して、噴射後に噴霧が微細化しないことが好ましく、かつ、乱流を押さえると均等な流量分布も得られる。
また、洗浄用スプレーノズルにおいては、メンテナンスサイクルを出来るだけ長くすることが要望されており、そのためには、耐摩耗性を向上させる必要があり、特に、強い負荷がかかるノズルチップのオリフィス部の摩耗を抑制することが必要となり、かつ、ノズルチップの流路内周面の摩耗が押さえられると、所期の噴霧パターンを安定して得られることとなる。
【０００３】
従来提供されている高圧洗浄用スプレーノズルにおいては、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、ノズル本体１の噴射端側に別体で組み付ける（あるいは一体に形成している）ノズルチップ２に、流入口２ａと噴口２ｂとを連通する流路２ｃの中間部に突起２ｄを設けてオリフィス２ｆを形成している。このオリフィス２ｆを形成する上記突起２ｄは図９（Ａ）に示すようにＶ字状に突出した場合、図９（Ｂ）に示すように段状に突出した場合が多い。
【０００４】
また、ノズル本体に水（流体）を整流させて供給するために、整流器をノズル本体に連結している場合が多い。この整流器としては、例えば、図１０に示すように、円筒状のハウジング３内に、軸部４ａの外周面に複数の同一幅の羽根４ｂを突設した整流板４を収容し、羽根４ｂの間に水が流れるようにして、整流化を図るものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記図９に示すように、ノズルチップ２に突起２ｄを設けてオリフィス２ｆを形成すると、突起２ｄに水圧が負荷されて、先端より摩耗し、オリフィス２ｆが拡大して所期の噴霧パターンが得られず、噴霧が厚くなり、打力が弱くなる。また、上記摩耗によりノズルチップの交換が必要となりメンテナンスサイクルが短くなるため、コスト高になると共に、ノズルチップ交換による洗浄作動の停止時間が長くなる問題がある。
【０００６】
また、図１０に示す整流器を取り付けても、整流器の羽根４ｂが長さ方向に同一幅であるため、羽根４ｂの先端から流出した水は乱流を発生しやすく、整流機能が劣る問題がある。
【０００７】
本発明は上記した問題に鑑みてなされたもので、ノズルチップの流路内面の摩耗を無くし、所期の噴霧パターンの厚さが薄く、強打力を保持できると共に、メンテナンスサイクルを長くできるスプレーノズルを提供することを第１の課題としている。さらに、本発明は、整流器の機能を高め、ノズルチップの流路まで水が整流（層状）で供給できるようにすることを第２の課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を解決するため、本発明は、ノズル本体の噴射側に取り付けるノズルチップの中心軸線に沿って、先端面の噴口と反対面の流入口とを連通する流路の断面積を、流入口側から噴口近傍までの漸次縮小させていく一方、
上記流路の断面形状は、流入口と噴口とを縦軸方向と横軸方向とに寸法差を有する形状とすると共に長寸方向を直交させ、かつ、流路中間部位は縦軸方向と横軸方向とに寸法差がない形状とし、さらに、断面形状を変化させながら軸線方向にエッジを設けず滑らかに連続させていることを特徴とするスプレーノズルを提供している。
【０００９】
上記ノズルチップは、ノズル本体に内嵌固定される別体の円筒体からなり、該ノズルチップの中心軸線に沿って上記流路を貫通させて設けている。
上記流路断面形状を、流入口および噴口は楕円あるいは長円とし、中間部位は略真円とすることが好ましい。
例えば、上記流入口を楕円、噴口をスリット状の長円とし、流入口の縦軸方向と横軸方向の寸法差をＬ１、噴口の縦軸方向と横軸方向の寸法差をＬ２、流路中間部位の縦軸方向と横軸方向の寸法差をＬ３とすると、Ｌ３＜Ｌ１＜Ｌ２と変化させて噴口を偏平化させている。
なお、上記寸法差Ｌ１とＬ２とが逆転し、Ｌ３＜Ｌ２＜Ｌ１の場合もある。また、ノズルチップの流路の断面形状は上記楕円→真円→長円に限定されず、長方形→正方形→長方形、長円→真円→楕円としてもよい。
【００１０】
上記のように、本発明では、ノズルチップに設ける流路の形状を上記構成とし、シャープエッジを備えたオリフィスを設けていないため、流路内周面の摩耗を最小限に押さえることができる。また、流入口と噴口との長寸方向を直交させると共に、その間に縦横寸法の略同一の中間部を通していることにより噴口側での周壁に沿って発生する乱流の発生を抑制して層流状態を保持でき、噴射後に噴霧を微細化させない、その結果、所期の厚さの薄い噴霧パターンを安定して保持でき、かつ、強打力の噴霧を得ることができると共に、節水を図ることができる。また、摩耗が最小限となるため、メンテナンスサイクルを長くすることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記ノズル本体の流入口側に、略円筒状のハウジングと、該ハウジングに収容する整流板とからなる整流器を連結し、
上記ハウジングはノズル本体連結側を開口すると共に他端を閉鎖し、該閉鎖壁側より周壁にかけて周方向に間隔をあけて長さ方向の縦溝を設け、該縦溝より流体がハウジング内部に流入するようにし、かつ、
上記整流板は、ハウジングの中心軸線に沿って配置する軸部の中間より先端にかけて、外周面に複数の羽根を突設し、各羽根は先端に向かって縮小するように傾斜させて矢尻状とし、該羽根の傾斜部分を、ノズル本体側の縮径する流路に沿って配置していることが好ましい。
【００１２】
上記した整流器のハウジング内に収容する整流板は、その羽根を先端側に向かって縮小するように傾斜させ、矢尻状とし、かつ、相似状にテーパをかけて縮小させた流路に配置しているため、羽根の間を流れて層流化した水は、羽根の先端から出ても層流を保持し、この層流状態でノズルチップ側まで供給することができる。このように、乱流をなくして層流でノズルチップに水が供給されると、ノズルチップの流路により設計されたパターン通りの噴霧を均一の流量分布で得ることができる。
【００１３】
上記ノズルチップを備えたノズル本体に上記整流器を連結すると、噴霧の厚さを薄くして強打力の噴霧を得るには、乱流を極力おさせて層流でノズルチップの流路に水を供給する必要があり、よって、整流機能が高い整流器を第一の発明のスプレーノズルと組み合わせると、より噴霧を強打力とすることが出来ると共に、節水を図ることができる。
【００１４】
上記ノズルチップを設けるノズル本体と上記整流器の間にアダプターを介設し、該アダプターの中心軸線に沿って流路を設け、上記整流器のハウジングと連通させる開口よりノズル本体と連通する開口まで縮径させていることが好ましい。なお、アダプターを介在させずに、ノズル本体に整流器を連結し、ノズル本体の流路を整流器側からノズルチップまで縮径させてもよい。さらに、ノズル本体のハウジングを延在させ、該ハウジングの水供給側に水流入用の溝を設けると共に、該ハウジング内部に上記整流板を収容してもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
本発明の高圧洗浄用スプレーノズル（以下、ノズルと略す）１０は、ノズル本体１１、該ノズル本体１１の噴射側先端に取り付けるノズルチップ１２、ノズル本体１１の流入口側に連結するアダプター１３、該アダプター１３に連結する整流器１４とからなる。該ノズル１０は、水供給管１５に所要間隔をあけて取り付けている。該水供給管１５の周壁に穿設した各取付穴１５ａには、その周縁より外管４０を溶着して突設し、該外管４０の先端に取付部材４１を螺着するようにしている。上記外管４０より整流器１４、アダプター１３を挿入し、ノズル本体１１の外周面より突設したフランジ１１ｃを外管４０の先端面に当接させ、この状態で取付部材４１の先端フランジ４１ａとの間に挟んで、取付部材４１を外管４０とねじ締めすることにより、スプレーノズル１０を取り付けている。この状態で、整流器１４は水供給管１５内に位置し、アダプター１３は外管４０内に位置し、ノズル本体１１の先端側は取付部材４１より突出している。
【００１７】
上記ノズル本体１１は略円筒形状で、先端側にノズルチップ１２を内嵌固定すると共に、該ノズルチップ１２に連続してスリーブ４２を内嵌し、他端側の内周面にネジ１１ｂを設けて、アダプター１３と螺着して連結している。
【００１８】
上記ノズルチップ１２は図２および図３に示す形状で、円筒体の一端に大径部を有する形状で、その円筒体の外周面１２ａはノズル本体１１の噴射側内周面と一致させている。中心軸線に沿って先端面の噴口２０と反対面の流入口２１とを連通する流路２２の断面積を、流入口側から噴口までの漸次縮小させている。該流路２２の断面形状は、上記流入口２１を楕円形状とし、噴口２０を長円形状とし、長さ方向の中間部位２３を略真円形状としている。
【００１９】
このように、流入口２１から中間部２３までを楕円形状から略真円形状へと断面積を縮小しながらエッジを設けずに滑らかに変形させ、該中間部位２３から噴口２０までを真円形状から長円形状へと断面積を縮小しながらエッジを設けずに滑らかに変形させている。即ち、流路２２は従来設けられていたエッジを有するオリフィスは設けていない。
【００２０】
本実施形態では、流入口２１の長軸は９．１ｍｍ，短軸は８．３ｍｍ、真円状の中間部２３は直径４．９ｍｍ、噴口２０の長軸は７．６ｍｍ、横軸は１．５ｍｍとしている。
【００２１】
なお、流路２２の噴口２０、流入口２１、中間部２３の形状は図示の実施形態に限定されず、流入口２１と噴口２０とを縦軸方向と横軸方向とに寸法差を有する形状とすると共に長寸方向を直交させ、かつ、流路中間部２３は縦軸方向と横軸方向とに寸法差がない形状とすればよい。
【００２２】
上記アダプター１３は略円筒形状で、軸線に沿って流路１３ａを備え、その他端側の外周にはネジ１３ｂを設け、整流器１４のハウジング３０の一端側にネジ込んで連結している。上記流路１３ａはハウジング３０との連結側からノズル本体１１との連結側にかけて縮径しているが、このテーパ形状を整流器連結側の部分１３ｃは角度を大きくしている（本実施形態では３０度）とし、該部分１３ｃからノズル本体連結側の部分１３ｄは緩やかな角度（本実施形態では２度）としている。
【００２３】
上記整流器１４は、略円筒状の上記ハウジング３０と、該ハウジング３０に収容する整流板３１とからなる。ハウジング３０はアダプター連結側に開口３２を設けると共に、他端に閉鎖壁３３を設け、該閉鎖壁３３は中央部を外側に向かって突出させ、内部からみてＶ字状凹部３３ａを設けた形状としている。この閉鎖壁３３の外周部位からハウジング外周面３０ａにかけて細長い縦溝３４を周方向に一定間隔をあけて複数本穿設している。なお、本実施形態では３０゜間隔で、幅１．１ｍｍの縦溝３４を１２本設けており、外周面側の先端を鋭角状に傾斜させている。該整流器１４を水供給管１５の内部に位置させることにより、上記縦溝３４からハウジング内部に水を流入させている。
【００２４】
上記ハウジング３０に収容する整流板３１は、ハウジング３０の中心軸線に沿って配置する軸部３５の中間より先端にかけて、外周面に複数の羽根３６を突設している。軸部３５の羽根取付部分は小径部３５ａとし、羽根３６より出た基部は大径部３５ｂとし、その先端部３５ｃを上記Ｖ状凹部３３ａに内嵌固定する円錐形状としている。また、羽根側の大径部３５ｂには隣接する羽根３６の間に連続した円弧状の切り込み部３５ｄを設けている。
【００２５】
上記各羽根３６は、その幅が、先端点に向かって集中するように傾斜させて縮小し、言わば、矢尻状としている。本実施形態では９０度間隔をあけて４毎の羽根３６を設けている。なお、羽根の個数は上記４枚に限定されない。
【００２６】
ハウジング３０の底面凹部３３ａに軸部３５の先端部３５ｃを嵌合して整流板３１をハウジング３０に収容した状態で、軸部基部側の大径部３５ｂとハウジング周壁との間には空隙Ｃがあり、羽根３６の広幅の基部側はハウジング周壁と略接する位置にある。かつ、羽根３６の先端側がハウジング３０より突出し、整流器１４に連結するアダプター１３の流路１３ａの傾斜角度の大きな部分１３ｃ内に挿入される。この挿入部分の羽根３６の外端縁３６ａは、流路内周面と略接するようにしている。
【００２７】
上記構成のスプレーノズル１０を、図１に示すように水供給管１５に取り付ける。該水供給管１５内に挿入されている整流器１４のハウジング３０には多数の縦溝３４からハウジング３０内に水が流入する。流入した水はハウジング３０と軸部３５の間の空隙Ｃより、羽根３６の間に流れ込み、層状に整流化されてアダプター１３側へと流入する。整流器側のアダプター１３の流路部分１３ｃのテーパ状の内周面に羽根３６の外端面３６ａが略当接するため、アダプター１３の流路１３ａに流入した水は羽根３６により規制された状態で流通する。羽根３６の先端を鋭角に突出させているため、羽根３６よりでた水は乱流を発生することなく、かつ、流路１３ａを緩やかなテーパ状としていることにより、整流された状態のままノズル本体１１の流路に流入し、ノズルチップ１２の流入口２１に達する。
【００２８】
このように、整流状態を保持しながら、ノズルチップ１２の流入口２１に流入した水は、ノズルチップ１２の流路２２内において、流入口２１より噴口２２へと断面積が漸次絞られていくため、水圧が高められた状態で、偏平な噴口２０より噴射される。このノズルチップ１２の流路２２内には流路にシャープに突出したオリフィスを設けておらず、滑らかに連続させているため、流路内面に局所的に摩耗が発生されない。また、楕円状の流入口２１より略真円状の中間部２３に水が集められた後に、直交する方向に偏平化する噴口２０へと水が流れるため、噴口２０では周壁に沿って乱流が発生しにくく層流状態で噴射され、噴霧後に噴霧は微細化しない。よって、噴口２０より噴射される噴霧パターンは、所期のパターンに保持できると共に、該パターン内での流量の均等化を図ることができる。
【００２９】
さらに、整流器１４によりノズル本体１１へ供給される水の流れに乱流を発生させず、整流化して供給しているため、ノズルチップの細長い噴口２０より噴射する噴霧に、より確実に乱れが発生させず、噴霧の厚さを薄く保持して、強打力とすることが出来き、その結果、節水も図ることができる。
【００３０】
図７は本発明の実施形態のスプレーノズル１０を用いて噴霧した場合と、本出願人が市販されている従来の図８（Ａ）（Ｂ）に示す高圧均等扇状ノズル５０を用いて噴霧した場合とにおける、幅方向および厚さ方向の噴霧状況および打力を、比較試験した場合の試験結果を示す。噴霧圧力は２．０ＭＰａ、噴霧量は７．１１リットル／分とした。
【００３１】
図８に示す従来の高圧均等扇状ノズル５０では、ノズル本体５１に内嵌固定しているノズルチップ５２は噴口近傍にオリフィス５３を備えたものである。
【００３２】
図７のテスト結果に示すように、本発明のスプレーノズル１０を用いた場合、ノズル５０を用いた場合と比較して、噴霧の厚さｔが薄くなっており、それだけ、打力が強くなっていることが確認できた。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、第一の本発明のスプレーノズルによれば、ノズルチップの流路を、流入口側から噴口へと漸次断面積を縮小し、かつ、流入口と噴口との長寸方向を直交させると共に、その中間部は縦横寸法の略同一としているため、該流路を通る流水は、噴口側で周壁に沿って乱流の発生することなく、層流状態を保持できる。よって、噴射後に噴霧を微細化させず、所期の厚さの薄い噴霧パターンを安定して保持でき、かつ、強打力の噴霧を得ることができると共に、節水を図ることができる。
【００３４】
また、流路途中にオリフィスを設けていないために、従来発生していたオリフィスの先端の摩耗によるノズルチップの交換期間を長く延ばすことができ、メンテナンスサイクルを長くすることができる。
【００３５】
さらに、第二の発明の整流器を取り付けた場合、ハウジング内に収容する羽根を先端に向かって縮小するように傾斜させ、矢尻状とし、しかも、羽根の外端面に沿うよう流路内周面を傾斜させているため、羽根により整流化された水は、羽根の間から出た解きに乱れて、乱流が生じることを防止でき、ノズルチップまで整流状態で供給することができる。その結果、細長い噴口から噴射される噴霧の厚さを更に薄くして打力を強めることができる。
【００３６】
このように、高圧洗浄用ノズルとして用いた場合に要求される、強打力で、節水ができ、かつ、メンテナンスサイクルが長い等の要求を満たすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のスプレーノズルを示す断面図である。
【図２】 上記スプレーノズルに取り付けるノズルチップを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）はＩ−Ｉ線断面図である。
【図３】 （Ａ）は上記ノズルチップの左側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＩＩ−ＩＩ線断面図、（Ｄ）は右側面図である。
【図４】 上記スプレーノズルに用いるアダプターの断面図である。
【図５】 上記スプレーノズルに用いる整流器を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は断面図である。
【図６】 上記整流器の整流板を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図である。
【図７】 本発明のスプレーノズルと従来のスプレーノズルとの試験結果を示す図である。
【図８】 上記試験に用いる従来のスプレーノズルを示し、（Ａ）は一部断面正面図、（Ｂ）は噴口側の底面図である。
【図９】 （Ａ）（Ｂ）は従来のノズルチップを示す要部断面図である。
【図１０】 従来の整流器を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ スプレーノズル
１１ ノズル本体
１２ ノズルチップ
１３ アダプター
１４ 整流器
１５ 水供給管
２０ 噴口
２１ 流入口
２２ 流路
３０ ハウジング
３１ 整流板
３４ 縦溝
３５ 軸部
３６ 羽根

Claims (5)

1. ノズル本体の噴射側に取り付けるノズルチップの中心軸線に沿って、先端面の噴口と反対面の流入口とを連通する流路の断面積を、流入口側から噴口近傍までの漸次縮小させていく一方、
   上記流路の断面形状は、流入口と噴口とを縦軸方向と横軸方向とに寸法差を有する形状とすると共に長寸方向を直交させ、かつ、流路中間部位は縦軸方向と横軸方向とに寸法差がない形状とし、さらに、断面形状を変化させながら軸線方向にエッジを設けず滑らかに連続させていることを特徴とするスプレーノズル。
2. 上記ノズルチップは、上記ノズル本体に内嵌固定される別体の円筒体からなり、該ノズルチップの中心軸線に沿って上記流路を貫通させて設けている請求項１に記載のスプレーノズル。
3. 上記ノズルチップの流路断面形状を、流入口および噴口は楕円あるいは長円とし、中間部位は略真円としている請求項１または請求項２に記載のスプレーノズル。
4. 上記ノズル本体の流入口側に、略円筒状のハウジングと、該ハウジングに収容する整流板とからなる整流器を連結し、
   上記ハウジングはノズル本体連結側を開口すると共に他端を閉鎖し、該閉鎖壁側より周壁にかけて周方向に間隔をあけて長さ方向の縦溝を設け、該縦溝より流体がハウジング内部に流入するようにし、かつ、
   上記整流板は、ハウジングの中心軸線に沿って配置する軸部の中間より先端にかけて、外周面に複数の羽根を突設し、各羽根は先端に向かって縮小するように傾斜させて矢尻状とし、該羽根の傾斜部分を、ノズル本体側の縮径する流路に沿って配置している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のスプレーノズル。
5. 上記ノズルチップを設けるノズル本体と上記整流器の間にアダプターを介設し、該アダプターの中心軸線に沿って流路を設け、上記整流器のハウジングと連通させる開口よりノズル本体と連通する開口まで縮径させている請求項４に記載のスプレーノズル。

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