JP3801967B2 - ノズルおよび該ノズルによる導管内周面への流体噴射方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルおよび該ノズルによる導管内周面への流体噴射方法に関し、詳しくは、流体をノズルの周囲外方へ広範囲に噴射するものであり、特に流体が高粘度であっても液ダレすることなく広角な均一噴射を実現できるようにして、ガス管等の導管内周面への樹脂の塗装に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ノズルから噴射する流体をノズル軸線方向に対して９０度以上の広角で噴射できるノズルとして、先端に傘形状等のデフレクタを備えたノズルが多数提供されている。
これらデフレクタを備えたノズルは、ノズル噴口より噴出される流体を、ノズル噴口と対向するデフレクタの衝突板部に衝突させ、この衝突板部に沿って流体を周囲へ噴射している。
【０００３】
図１７（Ａ）は、特表平９−５０３９５７号で開示されている粉体スプレー装置１であり、該粉体スプレー装置１はデフレクタを有するノズル２を備えている。ノズル２は流体の導管２ａに円錐状の第一デフレクタ２ｂを設けると共にノズル先端２ｃに第二デフレクタ２ｄを設けている。導管２ａを流れる流体は、第一デフレクタ２ｂにより流れ方向を外方へ向けられ、第二デフレクタ２ｄで更に広角に偏向されてノズル２の周囲外方へ噴射されている。
【０００４】
上記以外にも、図１８（Ａ）に示す特開昭６２−９７６５４号に開示されているスプレー装置３は、先端のノズル部３ａに傘形状のデフレクタ３ｂを設けており、図１８（Ｂ）の特開平１０−２４４０１６号においては、デフレクタ４ａを備えたノズル４が開示されている。その他、図１８（Ｃ）に示すようにデフレクタ５ａの支持棒５ｂの周囲形状に沿って流路５ｃを形成しているノズル５も存在している。
【０００５】
また、上記のようなデフレクタを備えた各種ノズルは、デフレクタにより流体を広角で外方に噴射できるため、図１７（Ｂ）に示すように、ドラム６等の中空体内への流体噴射に適用されることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のデフレクタを備えた各種ノズルは、ノズル内を流れる流体を、流路に沿って流れる整流状態でデフレクタの衝突板部に衝突させているので、噴射する流体を微粒子にするのが困難な問題がある。そのため、噴射される流体の流体膜が均一にならず噴射パターンが安定しにくくなる問題があり、特に、噴射角度を広角に設定する場合に、上記現象は顕著になることが多く、噴射ムラが生じやすくなる。また、デフレクタに衝突した流体の飛散により、流体がノズル噴口周囲に付着して液ダレ等が生じ、噴口から噴出される流体の噴射を妨げる問題もある。
【０００７】
一方、噴射流体の微粒化が困難なことを少しでも補うため、図１８（Ｃ）のノズル５のように、流路５ｃの内径を小径化して流体圧を高めるようにしているものもあるが、このようにすると、小径の流路５ｃに流体に混在する異物等によりノズルの目詰まりが生じやすくなりメンテナンス等に手間がかかる問題がある。さらに、噴射対象の流体が粘液性のものであれば、ノズル５のような小径の流路５ｃの圧力損失が大きいため、流体の噴射角度を広角にできない問題がある。具体的には、図１９（Ａ）に示すように、噴射圧力が約１０ＭＰａで、流体が水であれば噴射角度を約８０度にできるノズル８でも、図１９（Ｂ）に示すように、粘度が１００ＣＰの高粘度の流体であれば、噴出される流体が錐揉み状態となり、もはや噴射パターンすら確保できない。
【０００８】
本発明は上記した種々の問題に鑑みてなされたものであり、第１に、デフレクタを備えたノズルであっても、異物の通過寸法を確保した状態で流体を微粒化して広角で噴射可能とすることを課題としている。第２に、デフレクタを用いない場合においてもノズルからの噴射を流体を広角で噴射可能とするノズルを提供することを課題としている。
さらに、上記ノズルは、噴射対象の流体が高粘度であっても均一な広範囲の噴射を可能して、導管内周面に塗料を噴射する場合に好適に用いられるようにすることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、第１に、ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、
上記ノズルチップの噴射側の先端中央に噴口を設けると共に、該ノズルチップの流体流入側に空洞部を設け、該空洞部を閉鎖するように上記アダプタを上記ノズルチップの流体流入側端部と嵌合配置して、上記空洞部からなる旋流室を設け、
上記ノズルチップの後端面に径方向の旋回溝を形成して上記アダプタとの間に上記旋流室と連通する旋回流路を設け、該旋回流路を上記ノズルチップおよびアダプタの外周と上記ノズル本体の周壁内面との間に形成される円環状の流路と連通させて、上記旋回流路を通して上記旋流室に旋回流として流入させる一方、
上記アダプタの先端面に上記デフレクタの支持棒の端部を着脱自在に固定し、該デフレクタの支持棒を上記旋流室内を通して上記噴口周囲と隙間をあけて貫通して突出させると共に、この外方に突出した支持棒の端部にデフレクタの衝突板部を設け、該衝突板部を上記噴射側の先端壁と対向させて配置し、
上記旋流室から旋回状態で上記噴口を通して噴出される流体を、上記デフレクタの衝突板部に衝突させて、該衝突板部と噴射側の先端壁の間から周囲外方へ噴射する構成としていることを特徴とするノズルを提供している。
【００１０】
上記のように、ノズルに旋流室を設けると、デフレクタの衝突板部には旋回状態の流体が衝突するため、デフレクタで偏向されてノズルの外方周囲へ噴射される流体を微粒化でき、噴射される流体の流体膜も均一にできる。また、噴口からの噴出流を旋回流にすることで、周囲に噴射される量も均等にできる上、デフレクタの衝突板部の衝突面の角度に沿わせやすくなり、噴射パターンや噴射角度をデフレクタの衝突板部等の形状で調整することが容易になり、噴射を広角度及び広範囲に設定できる。
【００１１】
このようなデフレクタを用いることで、噴射対象の流体が高粘度であっても、旋流室の旋回により広角な均等噴霧を確保できる。また、デフレクタの支持部と噴口周囲との間には隙間を設けているため、この箇所において異物の通過寸法を大きく確保することができ、目詰まり等の不具合も防止できる。
【００１２】
上記のように、噴口は、ノズル本体の噴射側に収容したノズルチップに設けると共に、該ノズルチップの流体流入側には空洞部を設け、該空洞部を閉鎖するようにアダプタを上記ノズルチップの流体流入側端部と嵌合配置することで、上記空洞部を上記旋流室にして、
上記ノズルチップは、周壁部に旋回流路を設け、該ノズルチップおよびアダプタの外周と上記ノズル本体の周壁内面との間に形成される流路を流れる流体を、上記旋回流路を通じて上記旋流室に旋回流として流入させる一方、
上記デフレクタの支持棒の衝突板部と反対側の端部を上記アダプタの先端面に着脱自在に固定している。
【００１３】
このように、ノズル本体の内部に空洞部と旋回流路を設けたノズルチップをアダプタで固定することで、流体を充分に旋回することができると共に、旋回流路でも充分な流路寸法を確保することができ、異物の目詰まり等の不具合発生をおさえることができる。このように本発明のノズルは、異物の通過径を大きく確保できるため、流体の噴射量を少量とした小噴量化の使用に好適である。
【００１４】
なお、旋回流路としては、ノズルチップの周壁嵌合面に空洞溝へ連通する湾曲した旋回溝や、周壁部から空洞部へ貫通する湾曲した旋回穴を好適に用いることができ、ワーラーを用いて流体を旋回させるようにしてもよい。また、ノズル自体をノズル本体、ノズルチップ、アダプタという複数の部品から構成することで、流路等を設けることでノズル内部の構成が複雑になっても、各部品毎の加工で容易に対応できノズルにかかるコストもおさえられる。
【００１５】
一方、デフレクタは支持棒を噴口より貫通させているため、ノズルチップの空洞部（旋流室）の中心に支持棒が位置することになり、支持棒自体が旋回流の中心軸として旋回おける核になるため、支持棒を中心に流体を強い勢いで旋回させることができる。さらに、デフレクタの支持棒はノズルチップの空洞部を通過してアダプタで着脱自在に固定されているので、種々な形状のデフレクタに容易に交換することができ、噴射用途に応じて、噴射角度の変更や噴射方向によって不均等の噴射量に変更することもできる。なお、デフレクタの支持棒を固定するアダプタはノズルチップと嵌合されるため、アダプタとノズルチップの位置合わせが正確にされており、それに伴いデフレクタの支持棒もノズルチップの噴口の中央箇所に正確に位置決めされる。
【００１６】
さらに、上記ノズルチップの噴口を設けた先端面を、上記ノズル本体の先端部に設けた開口に嵌合させ、かつ、ノズルチップの噴口は噴口周囲部を先端面より突出して上記噴口の内径を先端側へと拡径している。このように噴口周囲部をノズルチップの先端面より突出させると、噴口周囲の水切れ性が向上し流体が付着しにくくなり、さらに、噴口の内径を拡径しているので、異物の通過径も大きく確保できる。また、噴口内径の拡径により噴出される流体が外方へ角度を変えるため、噴射角度を広角にした場合の流体の噴霧パターン形状の安定化に貢献できる。
【００１７】
上記デフレクタの支持棒と衝突板部の連続箇所は、上記噴口の拡径角度に沿うテーパ状に連なる曲面で形成している。このような形状で支持棒と衝突板部の連続箇所を形成すると、上記噴口の拡径箇所との組み合わせで、スムーズにテーパ状の曲面に沿わせて流体を流通でき、支持棒と衝突板部の連続箇所に流体が激しく衝突して、流体の噴射方向が乱されて周囲に飛散することを防止できる。これにより流体の衝突が穏やかになり、一段と安定した噴霧パターンを確保でき、特に噴射角度が広角でも噴霧パターン形状の崩れを確実に防止できる。
【００１８】
上記デフレクタの衝突板部は、噴口側の衝突面を上記支持棒に対して２５度以上９０度以下の角度で形成している。このようにデフレクタの衝突面を種々の角度で形成すると、種々の噴射用途に対応できる。例えば、被噴射面に対して鉛直方向から噴射したい場合は、衝突面が支持棒に対して９０度で形成されたデフレクタを用いるようにすればよい。また、このように衝突面を上記のような角度で傾斜させることで、霧化された流体の飛散がおさえられ霧が支持棒等に付着することも防止でき、連続噴射に対しても安定した噴霧状態を確保できる。なお、デフレクタはアダプタに着脱自在に固定されているため、用途に応じたデフレクタへの変更も容易である。
【００１９】
上記デフレクタの衝突板部と噴射側の先端壁との間の距離を伸縮自在に調節可能にしている。このように衝突板部と先端壁間との距離を調節可能にすると、流体の衝突板部への衝突具合が変化するので、用途に応じて種々の噴霧形態に適応できる。具体的には、衝突板部と先端壁間とを長くすると、流体は噴口形状に沿って幾分拡がった状態で衝突板部と衝突するため、衝突板部の衝突面における液膜が厚くなり衝突板部からの噴射速度も遅くなり、それに伴い噴射される流体の粒子径は大きくなる。
【００２０】
一方、衝突板部と先端壁間とを短くすると、流体は噴口からあまり拡がっていない状態で衝突板部に衝突するため、衝突面における液膜は薄い状態となり、噴射速度の損失も少ないため噴霧の粒子径は小さくなる。なお、衝突板部と先端壁間との距離の調整は、デフレクタの支持棒の取付具合を浅い状態から深い状態にしたり、支持棒の長さが相異するデフレクタに付け替える等で行うことが好ましい。
【００２１】
上記デフレクタは、衝突板部の外形寸法を上記噴射側の先端壁の外周径より小さく設定することが好適である。衝突板部の周囲寸法を噴射側となるノズル本体の外径より小さくすると、先端壁の周囲部分では対向する箇所に衝突板部は存在しないため、衝突板部と噴射側の先端壁の間から外方へ流体が噴射される際に、衝突板部側よりスムーズに外方へ流体が流れ、先端壁の周囲等に霧化された液分等が付着することを確実に防止でき、安定した噴霧状態を確保できる。
【００２２】
さらに、上記デフレクタは、衝突板部の周囲を円形状あるいは多角形状に形成している。このような形状の衝突板部を用いると、外方周囲へ均等噴霧から非均等噴霧まで幅広く対応することができる。例えば、流体を均等噴霧する場合は周囲形状を円形状に形成し、放射状に特定の方向へ非均等噴霧する場合は、噴射する方向に応じた角を有する形状に衝突板部を形成すればよい。上記以外の形状として、楕円形状や非対称形状等に形成することも可能である。
【００２３】
なお、デフレクタを上記のように衝突面を種々の角度に設定したり、衝突部の周囲形状を種々の形状に形成しても、デフレクタに衝突する流体は旋回状態であるため、噴射液膜は安定し、微粒化された粒径の変化も殆ど生じない。よって、本発明のノズルは中空体の内部への流体噴射等に好適である。
【００２４】
本発明は、第２に、デフレクタをノズルに取り付けていないが、デフレクタを用いた場合と同様に広角に噴射することができノズルを提供している。
該ノズルは、ノズル本体の周壁内周面に沿って円環状の流路を設けると共に、上記ノズル本体の噴射側先端中央に位置させる噴口と連通する旋流室を設け、該旋流室の流入側中央に台円錐形状の凸部を配置すると共に、該旋流室の周壁の流入側端面に上記円環状の流路とを連通する径方向の湾曲させた旋回流路を設け、
上記旋回流路より旋回しながら上記旋流室に流入する流体を、該旋流室内で更に上記台円錐形状の凸部外周面に沿って旋回させ、該旋流室の先端に設けられた上記噴口より流体を旋回させながら噴射させて噴射角度を広角としていることを特徴とするノズルからなる。
上記旋回流路は対向位置に設けた一対の湾曲させた流路からなることが好ましい。
【００２５】
本発明者が種々の実験を重ねた結果、デフレクタを取り付けていないノズルにおいても、旋流室内において流体を旋回させながら流入し、更に、旋流室内において流体の旋回を加速させ、噴口より噴射される流体を確実に旋回させながら噴射させることで、ノズル軸線に対して９０度以上の広角で流体を噴射することが出来ることを知見した。
この知見により、上記構成のデフレクタを備えていないノズルを提供している。
【００２６】
即ち、旋流室内に旋回しながら流入した流体は、旋流室の中央に台円錐形状の凸部が存在しているため、この台円錐形状の凸部の外周面に沿って強制的に旋回され、螺旋状を描きながら旋回が加速され、遠心力が負荷された状態となり、噴口より広角で旋回しながら噴射される。かつ、この旋回で流体の微粒化も促進される。
このように、ノズル噴口の外方にデフレクタを取り付け、その衝突板部に衝突して外周方向に噴射方向を変換しなくとも、噴口から噴射される流体の噴射方向をノズル軸線に対して９０°以上の広角として、外周方向とすることができる。
【００２７】
上記台円錐形状の凸部の中心軸線を上記噴口の中心軸線と一致させると共に該台円錐形状の凸部の先端面は上記噴口と近接させた対向位置に配置し、かつ、該噴口の大きさと凸部の先端面の大きさとは略同等に設定していることが好ましい。
【００２８】
上記のように台円錐形状の凸部を噴口に近接させた位置まで突出させると、噴口より噴射される寸前まで凸部の外周に沿って流体が強制的に旋回させられるため、噴口から噴射される流体をより確実に旋回流とすることができる。
さらに、台円錐形状の凸部先端面の面積を噴口と略同等とすると、噴口から噴射される流体の旋回流を大きな径とすることができ、外周方向への噴射距離を大きくできる。
【００２９】
また、上記旋流室内で旋回され上記噴口より噴射される旋回流の空気芯の中心軸線上に位置する上記凸部先端面の中央に穴を凹設し、上記旋回流の空気芯を上記噴口中心に安定保持する構成とすることが好ましい。
この凸部先端面の中央に凹設する穴は奥端に向けて縮径する円錐形状とすることが好ましいが、同径の丸穴としてもよい。
このように、台円錐形状の外周面から離れて噴口へと旋回していく旋回流の空気芯を安定保持すると、噴口から外周方向への噴射距離を均一とすることができると共に、旋回流中心の流体により発生しやすい液垂れを防止できる。
【００３０】
具体的な構成は、前記第１の発明のノズルと同様に、ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、該アダプタの外周面と上記ノズル本体との内周面との間に上記環状の流路を設けると共に、該アダプタの噴射側先端面より上記台円錐形状の凸部を突設している一方、
上記ノズルチップは先端に噴口を設けると共に該噴口に連続する大面積の空洞部を備え、該空洞部の流体流入側を上記アダプタの先端面で閉鎖して上記旋流室を形成し、該アダプタの先端面と対向する位置のノズルチップの周壁内面に上記旋流溝を形成している。
【００３１】
上記ノズルは、供給する流体を１００ｃｐ程度の高粘度を有する塗料とし、ガス管等の導管内周面に２液硬化性の樹脂塗料を噴射して塗装を行う導管ライニング用ノズルとして、最も好適に用いられる。
【００３２】
本発明は、第３に、上記第１の発明のデフレクタ付きのノズルあるいは上記第２の発明のデフレクタ無しのノズルを用いた導管内周面への流体の噴射方法を提供している。
本発明方法は、上記ノズルを導管内に所要速度で移動させ、上記ノズルより流体をノズル軸線に対して略９０度以上の広角で噴射させて、上記導管内周面に流体を噴射していくことを特徴とするノズルによる導管内周面への流体噴射方法からなる。
具体的には、ノズルを搭載した噴射装置をロープ等の牽引手段に取り付けて導管の中空部を軸線方向に移動可とすると共に、上記噴射装置から突設したアームの先端に取り付けたガイドローラを導管内面に沿って沿わせ、上記噴射装置を移動させながらノズルより流体を広角度に噴射している。
【００３３】
上記方法によれば、ノズルより流体を外周の全方向に向けて流体を略均一に噴射させることができため、このノズルを移動させながら流体の噴射を行わせることで、導管内周面に全域に流体を噴射させていくことができる。
【００３４】
上記ノズルから噴射する流体を高粘度を有する２液硬化性樹脂からなる塗料とし、導管内周面に塗料を噴射して均一な厚さを有する塗膜を連続的に形成していくことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるノズルを図面を参照して説明する。
図１乃至図６は本発明の第一実施形態を示し、ノズル１０はノズル本体１１、ノズルチップ１２、パッキン１３、アダプタ１４、デフレクタ１５、および、Ｏ−リング１６より構成している。
【００３６】
ノズル本体１１は、外形は略筒形状で先端壁面１１ａに大きく開口１１ｂを設け、中央の外周部分にはナット部１１ｃを形成している。また、ナット部１１ｃの後方にはリング溝１１ｄを凹設すると共に、外周後部は流体供給管（図示せず）への取付用となるネジ部１１ｅを形成している。また、ノズル本体１１の内部は開口１１ｂとも連通する円柱状の空間部１１ｆとしている。
【００３７】
ノズルチップ１２は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、外周の略中央部分にフランジ部１２ａを形成した短柱部材であり、後方側の端部１２ｂは周壁を残してアダプタ１４への外嵌部１２ｃを形成すると共に、外嵌部１２ｃの内側には後端面１２ｄを形成し、後端面１２ｄの中央部分を深く凹設して旋流室となる空洞部１２ｅを形成している。また、後端面１２ｄには、旋回流路として外周の周壁部１２ｆから空洞部１２ｅへ湾曲しながら連通する旋回溝１２ｇを対向する二箇所に凹設している。これら旋回溝１２ｇは図４（Ｃ）に示すように、底面を半円形状にしており、本実施形態では溝幅を０．６ｍｍ溝深さを０．５ｍｍ、底面の半径寸法Ｒを０．３ｍｍと設定し、流体に異物が混在していても目詰まりすることなく通過できる寸法を確保している。
【００３８】
また、ノズルチップ１２のフランジ部１２ａより先端側となる外周部分１２ｈは、ノズル本体１１の先端壁面１１ａの開口１１ｂに内嵌される外径寸法に設定している。さらに、ノズルチップ１２の先端面１２ｉには、中央部分より台形円錐状の突出部１２ｊを形成しており、この突出部１２ｊの中央箇所に内部の空洞部１２ｅと連通する噴口１２ｋを形成している。噴口１２ｋは、空洞部１２ｅより連続する部分は同一の内径寸法の同径部１２ｍにすると共に、突出部１２ｊにおける箇所では先端側へと拡径する拡径部１２ｎにしている。本実施形態では、噴口１２ｋは、同径部１２ｍでφ２ｍｍに設定しており、拡径部１２ｎの拡径角度αを６０度にしている。
【００３９】
ノズルチップ１２の流体流入側となる後方に嵌合されるアダプタ１４は、円柱形状で、外周部分１４ａの外径寸法をノズル本体１１の空間部１１ｆの内径寸法より小さく設定すると共に先端側の外周に段をつけてノズルチップ１２と嵌合する内嵌部１４ｂを形成している。また、先端面１４ｃの中央部には台形円錐状の凸部１４ｄを突設し、凸部１４ｄの中央にデフレクタ１５の支持棒１５ａの固定穴部１４ｅを凹設している。
【００４０】
デフレクタ１５は、図５に示すように支持棒１５ａの一方の端部に円板形状の衝突板部１５ｂを設けて全体を傘形状に形成している。本実施形態では支持棒１５ａの棒径をφ１．５ｍｍ、衝突板部１５ｂの外径をφ１１ｍｍに設定している。衝突板部１５ｂは、支持棒１５ａ側の面を流体との衝突面１５ｃにしており支持棒１５ａに対する角度θが鋭角から直角の範囲になるように形成し、本実施形態では角度θを８５度に設定している。衝突板部１５ｂと支持棒１５ａの端部の連続箇所１５ｄは、テーパー状で支持棒１５ａの周囲から衝突板部１５ｂの衝突面１５ｃへなだらかな連なる曲面で形成している。
【００４１】
連続箇所１５ｄの曲面の曲率は、ノズルチップ１２における噴口１２ｋの拡径部１２ｎの拡径角度αに沿うように設定しており、具体的には、連続箇所１５ｄの曲面における接線の方向が拡径部１２ｎの拡径方向と略同方向となるように規定している。なお、支持棒１５ａの衝突板部１５ｂを設けた反対側となる他方の端部１５ｅは、先細に形成してアダプタ１４の固定穴部１４ｅに挿入しやすくしている。
【００４２】
ノズル１０の組立は、図２、３に示すように、ノズル本体１１の内部の空間部１１ｆの先端側に、先ず、ノズルチップ１２をフランジ部１２ａの前面にリング状のパッキン１３を嵌め込んだ状態で収容して、ノズルチップ１２の先端の外周部１２ｈをノズル本体１１の開口１１ｂに内嵌している。次に、アダプタ１４をノズル本体１１の空間部１１ｆに収めて、アダプタ１４の先端の内嵌部１４ｂとノズルチップ１２の後方の外嵌部１２ｃを嵌合し、アダプタ１４の先端面１４ｃとノズルチップ１２の後端面１２ｄを当接した状態で配置している。
【００４３】
上記状態で、デフレクタ１５の支持棒１５ａをノズルチップ１２の噴口１２ｋから挿通して空洞部１２ｅを貫通させて基部側端部１５ｅをアダプタ１４の固定穴部１４ｅに圧入してデフレクタ１５を固定している。この際、ノズルチップ１２とアダプタ１４は嵌合で位置決めされているため、ノズルチップ１２とデフレクタ１５も正確に位置決めされた状態となっており、噴口１２ｋの中央で噴口１２ｋの周囲とリング状に隙間をあけて支持棒１５ａが位置している。噴口１２ｋでは、このリング状の隙間を流路として充分な幅寸法を確保している。最後に、ノズル本体１１の外周のリング溝１１ｄにＯ−リング１６を嵌め込んでノズル１０を完成している。なお、ノズル１０は、上記のように多数の部品で組み立てているため、複雑な流路の加工も容易に形成できる。
【００４４】
次に、上記のように組み立てたノズル１０による流体の噴射を図６により説明する。
ノズル１０は、ノズル本体１１のネジ部１１ｅで流体供給管（図示せず）に締結固定され、該流体供給管から流体Ｔがノズル１０へ送り込まれている。ノズル１０には、ノズル本体１１の空間部１１ｆの周壁内面とアダプタ１４やノズルチップ１２の外周との間の隙間として流体Ｔの流路１０ａが形成されており、ノズル１０に送り込まれた流体Ｔは流路１０ａを通じてノズル１０の先端側へ流通している。
【００４５】
ノズルチップ１２の周壁部１２ｆに達した流体は、旋回溝１２ｇに流れ込み、旋回溝１２ｇの通過で流体Ｔは旋回状態となる。旋回状態となった流体Ｔは、旋回溝１２ｇを通過して旋流室である空洞部１２ｅに入り込み、旋回状態のままで噴口１２ｋへと流通している。この空洞部１２ｅでは、中央にデフレクタ１５の支持棒１５ａが存在しているので、旋回状態の流体Ｔは支持棒１５ａを旋回の核として支持棒１５ａの周囲を螺旋状に旋回しながら進行することで強い旋回力が得られると共に微粒化されている。
【００４６】
噴口１２ｋに達した流体Ｔは支持棒１５ａと噴口周囲との隙間より外方へ放出されている。この噴出の際、噴口１２ｋが先端側で拡径部１２ｎを形成していることから、流体Ｔの噴出方向も支持棒１５ａの周囲に沿った方向から少し外方へ広がっている。外方へ噴出された流体Ｔはデフレクタ１５の支持棒１５ａと衝突板部１５ｂとの連続箇所１５ｄの曲面に沿って大きく方向を偏向される。偏向された流体Ｔは衝突板部１５ｂの略鉛直方向へ衝突面１５ｃに沿って進行し、衝突板部１５とノズル本体１１の先端壁面１１ａの間から周囲外方へ勢い良く微粒化状態で噴射されている。
【００４７】
このようにして外方へ噴射された流体Ｔは、衝突面１５ｃでスムーズに外方へ案内されるので、旋回により微粒化された流体Ｔの噴射パターンや噴射方向が乱されることなく、均一な液膜状態で噴射され、突出した噴口１２ｋの拡径部１２ｎとデフレクタ１５の連続箇所１５ｄの曲面との案内により安定した噴霧パターンを維持している。また、この状態でもデフレクタ１５との衝突が穏やかなので噴口１２側へ飛散する流体Ｔが少量なのに加え、噴口１２ｋ自体がノズルチップ１２の先端面１２ｉより突出しているので噴口周囲に流体Ｔが付着して流体の噴出を妨げるようなことはない。
【００４８】
さらに、流路１０ａ、旋回溝１２ｇ、噴口１２ｋ等の流体Ｔの通過箇所は、寸法が充分に確保されているため、流体に異物等が混在していても詰まることなく連続して噴射されている。その上、このように通過箇所の寸法が大きいので流体が少量でも安定した噴射を実現できる。また、流体が高粘度であっても圧力損失および境界層の影響を低減してスムーズに流すことができ、旋回流をデフレクタで案内して広角で均等な広範囲噴霧を可能にしている。
このノズル１０は噴射できる流体は低粘度のものから高粘度のものが可能であり、流体の種類も気体及び液体を噴射できる。また、ノズル１０の用途として、噴射角度を広角にして微粒化した流体を噴射することがから、後述する導管内周面への保護塗膜の形成に利用することができる。
【００４９】
上記デフレクタ付きのノズル１０において、デフレクタ１５の形状を変更することで種々の噴射角度、噴射パターンを形成することが可能である。
例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示すデフレクタ２５、２５’のように、円板状の衝突板部２５ｂ、２５ｂ’の衝突面２５ｃ、２５ｃ’の角度を、第一実施形態のデフレクタ１５の角度θである８５度より小さくして、支持棒２５ａ、２５ａ’に対して６０度、或いは、４５度に設定してもよい。また、図７（Ｃ）に示すデフレクタ２５”のように衝突面２５ｃ”の角度を９０度に設定してもよい。なお、デフレクタの衝突面の角度としては支持棒に対して４５度以上でも設定可能である。
【００５０】
使用するデフレクタを変更する場合には、デフレクタをアダプタ１４より抜いてから、アダプタ１４の固定穴部１４ｅへ圧入固定することでノズル１０へ容易に装着できる。デフレクタ２５、２５’を使用した場合、噴射角度はデフレクタ１５の場合に比べて狭角となり、ノズル斜め前方の周囲へ流体を噴射する場合に好適である。また、デフレクタ２５”をノズル１０に装着した場合は、デフレクタ１５に比べて更に噴射角度は広角となり、ノズル１０の軸線方向に対して略直角方向へ流体が噴射される。なお、このようにデフレクタの衝突面の角度を変更する場合は、噴口１２ｋの拡径部１２ｎの拡径角度も衝突面の角度に沿うように変更してもよい。
【００５１】
さらに、デフレクタの形状は、図８（Ａ）（Ｂ）のデフレクタ３５のように、衝突板部３５ｂの周囲形状を四角形状に形成してもよい。このように形成すると、流体の噴射方向はノズル周囲の全方向に均等ではなくなり角部分における噴射力が弱くなるので、４方向へ放射状に広がる噴霧パターンを形成する。なお。衝突板部３５ｂの周囲形状は、四角形状以外にも、三角、五角、六角、七角、八角のような各種多角形状で形成してもよい。
【００５２】
図９は、本発明の第二実施形態のノズル５０であり、デフレクタ５５の衝突板部５５ｂとノズル本体５１の先端壁面５１ａとの間の距離Ｌを調節可能にして、噴射形態を調整可能としている。デフレクタ５５は支持棒５５ａの端部５５ｅの近傍外周にスプリングで付勢されたボールプランジャ５５ｆを突設している。一方、アダプタ５４は、支持棒５５ａを挿通する固定穴部５４ｅを、第一実施形態より深く穿設する一方、固定穴部５４ｅの内周面に間隔を開けて第一、第二、第三溝部５４ｇ、５４ｈ、５４ｉを凹設している。
【００５３】
これら第一〜第三溝部５４ｇ、５４ｈ、５４ｉは、支持棒５５ａのボールプランジャ５５ｆを嵌め込んで係止できる寸法に設定している。また、第二溝部５４ｈの位置は、支持棒５５ａを固定穴部５４ｅに挿入して、ボールプランジャ５５ｆが第二溝部５４ｈに嵌合された状態で、衝突板部５５ｂの衝突面５５ｃと先端壁面５１ａとの間の距離Ｌが第一実施形態のノズル１０と同寸法となるように設定している。また、第一及び第三溝部５４ｇ、５４ｉは、距離Ｌを長く或いは短くしたい寸法分の間隔を第二溝部５４ｈに対して取り配置している。
なお、デフレクタ５５及びアダプタ５４の上述した以外の箇所と、ノズル本体５１、ノズルチップ５２、パッキン５３等は第一実施形態のノズル１０と同様の構成及び形状にしている。
【００５４】
ノズル５０の噴射形態は、図９に示すボールプランジャ５５ｆを第二溝部５４ｈに係止嵌合している状態では、第一実施形態のノズル１０と同様である。一方、噴射速度を遅くするように噴射形態を変化させる場合は、図９の状態から距離Ｌが長くなる方向にデフレクタ５５を移動させて、ボールプランジャ５５ｆを第一溝部５４ｇに係止嵌合して、図１０（Ａ）に示すように衝突板部５５ｂと先端壁面５１ａの間を距離Ｌ１にしている。
【００５５】
距離Ｌ１の状態で噴口５２ｋより流体を旋回状態で噴射すると、流体は噴口５２ｋの拡径部５２ｎに沿って外方へ拡がる方向へ噴出され、また、距離Ｌ１が距離Ｌより長い分、流体は第一実施形態のノズル１０に比べて外方へ拡がり、液膜の厚み寸法ｔ１が厚くなった状態で衝突板部５５ｂの衝突面５５ｃと衝突している。これに伴い衝突板部５５ｂの周囲より外方へ噴出される速度ｖ１も第一実施形態のノズル１０に比べ遅くなっており、噴射される流体の粒子径も大きくなっている。
【００５６】
また、噴射速度を早くするように変化させる場合は、図９の状態から距離Ｌを短くする方向にデフレクタ５５を移動させて、ボールプランジャ５５ｆを第三溝部５４ｉに係止嵌合して、図１０（Ｂ）に示すように、衝突板部５５ｂと先端壁面５１ａとの間を距離Ｌ２にしている。
【００５７】
距離Ｌ２の状態で噴口５２ｋより流体を旋回状態で噴射すると、距離Ｌ２は第一実施形態の場合の距離Ｌより短いため、噴口５２ｋより噴射される流体は拡がらない状態、即ち、流体の液膜の厚み寸法ｔ２が第一実施形態のノズル１０の場合より薄い状態で衝突面５５ｃと衝突する。液膜が薄い状態での衝突は、衝突により流体が損失する噴射速度も小さいため、衝突板部５５ｂの周囲より外方へ噴出される速度ｖ２も第一実施形態のノズル１０より増加しており、それに伴い噴射される流体の粒子径も小さくなっている。
【００５８】
このようにノズル５０は、距離Ｌを伸縮することで、噴射速度や噴射される流体の粒子径を増減できるため、幅広い用途にデフレクタ５５の位置を調節するだけで対応可能となる。また、デフレクタ５５の位置調節は、上記のようなボールプランジャと溝部による係止嵌合以外にも、支持棒の長さが相異するデフレクタを多数揃え、所要の隙間の距離Ｌを形成できるものを選択するようにしてもよく、支持棒の長さ自体が伸縮するデフレクタを使用するようなどしてもよい。なお、ノズル５０は、第一実施形態の種々の変形例のデフレクタも適用可能である。
【００５９】
図１１は、第三実施形態のノズル８０であり、デフレクタ８５の衝突板部８５ｂの外径寸法Ｒ１を、ノズル本体８１の先端壁面８１ａにおける外径寸法Ｒ２より小さく設定している。また、支持棒８５ａと衝突板部８５ｂへの連続箇所８５ｄ及び衝突面８５ｃは、噴口８２ｋの拡径部８２ｎと対向する箇所より拡径し、支持棒８５ａに対する角度を３０度に設定すると共に、衝突板部８５ｂの衝突面８５ｃと連続する周囲面８５ｇは、支持棒８５ａと直交する平面にしている。
【００６０】
デフレクタ８５の上述した箇所以外は、第一実施形態と同様の構成としている。また、ノズル本体８１、ノズルチップ８２、パッキン、アダプタ８４等は第一実施形態のノズル１０と同様の構成及び形状にしている。
【００６１】
ノズル８０からの流体の噴射は、図１２に示すように、流体が噴口８２ｋよりデフレクタ８５の衝突面８５ｃ及び拡径部８２ｎに沿って、第一実施形態のノズル１０に比べて外方へ拡がりながら噴出し、衝突板部８５ｂの周囲面８５ｇの案内で方向を変えて衝突板部８５ｂの周縁より外方へ噴射されている。噴口８２ｋから衝突板部８５ｂにかけては、流体は噴口８２ｋの根元から拡径方法に傾斜する衝突面８５ｃにより、強制的に流れを外方へ向けられているので、流れがよどむような箇所は衝突面８５ｃの周囲に生じず、連続して噴射を続けても流体は殆ど衝突面８５ｃに付着していない。
【００６２】
また、流体は一旦、衝突板部８５ｂより外方へ噴射されると、衝突板部８５ｂからの影響を受けず、第三実施形態のノズル８０の衝突板部８５ｂはノズル本体８１より小径であるため、第一実施形態のノズル１０に比べて、早い時期に衝突板部からの影響を受けなくなる。よって、流体は、衝突板部８５ｂとノズル本体８１の先端壁８１ａの間を抜けてスムーズに外方へ噴射され、流体の流れがノズル本体８１の先端壁８１ａより剥離して巻き込むような箇所が皆無となり、衝突板部８５ｂの周縁やノズル本体８１の周囲先端部等にも流体が殆ど付着していない。
【００６３】
よって、ノズル８０は、連続して流体を噴射しても、流体が付着する箇所が生じないので、安定した噴射を長時間確保できる。なお、ノズル８０は、デフレクタ８５の傾斜した衝突面８５ｃで主に流体の流れ方向を案内しているので、噴口８２ｋより拡径部８２ｎを内含する突出部８２ｊを省略するようにしてもよい。また、ノズル８０は、第一実施形態の種々の変形例を適用することが可能であると共に第二実施形態のノズル５０のようにデフレクタの衝突板部と先端壁間の距離を調整可能にして種々の噴射形態に対応するようにしてもよい。
【００６４】
図１３及び図１４は本発明の第四実施形態のデフレクタ無しのノズル９０を示す。
ノズル９０は前記第一実施形態と略同様な形状のノズル本体９１、ノズルチップ９２、アダプタ９３よりなり、デフレクタを取り付けていない点と、アダプタ９３の先端より突出する台円錐形状の凸部９３ａの突出量と、凸部９３ａの先端面９３ｂに設ける凹部９３ｃの形状を第一実施形態と相違させている。
【００６５】
ノズルチップ９２の内部に設けられる旋流室となる空洞部９２ａ内に突出する上記台円錐形状の凸部９３ａは第一実施形態よりも突出量を大として、噴口９２ｃに近接させ、かつ、該凸部９３ａの先端面９３ｂの面積を噴口９２ｃの面積と略同一とすると共に凸部９３ａの軸線を噴口９２ｃの中心と一致させている。
さらに、凸部先端面に設ける凹部９３ｃの円錐形状としている。
【００６６】
ノズル９０には、第一実施形態のノズルと同様に、ノズル本体９１の周壁内周面とアダプタ９３の外周面との間に円環状の流路９０ａが形成されていると共に、該流路９０ａはノズルチップ９２の周壁内面に対向位置に設けた一対の湾曲させた旋回溝９２ｄとアダプタ９３の先端壁との間に形成される旋回流路９０ｂを介して空洞部９２ａとアダプタ９３の先端壁とで囲まれる旋流室に流入させている。この旋回流路９０ｂより旋流室内に渦巻き状で流入するの流入側中央に上記台円錐形状の凸部９３ａが位置し、旋回しながら流入する流体を更に台円錐形状の凸部９３ａの外周面に沿って螺旋状に旋回させ、該旋流室の先端に設けられた噴口９２ｃより流体を旋回させながら径方向の外周に広角で噴射させている。
他の構成は第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
上記したデフレクタ無しのノズル９０とした場合においても、旋回流路より旋回させながら旋流室に流入させた流体を更に台円錐形状の凸部９３ａの外周面に沿わせて強制的に旋回させ、かつ、凸部９３ｃを噴口９２ｃに近接した位置まで突出させていると共に凸部外径を噴口９２ｃと略同径としているため、図１４に示すように、噴口９２ｃより渦巻き状に旋回させた状態のままで外方に噴射できる。この旋回流は大気中に解放されることにより、遠心力により大きな旋回流となって、径方向の向かって、ノズル軸線に対して９０°以上の広角で噴射される。 また、旋回流の中心軸線に発生する空気芯は凸部先端面の円錐形状の凹部９３ｃに収めることができるため、空気芯を噴口９２ｃの中心に安定保持できる。よって、噴口９２ｃからの旋回流の中心を常時噴口９２ｃの中心に一致させて径方向への噴射分布を均等とすることができる。
【００６８】
さらに、台円錐形状の凸部９３ａの外周に沿って流体を旋回させることにより、流体の微粒子化もはかれ、デフレクタを設けていない場合においても、上記第一実施形態のデフレクタ付きノズルの場合と略同等近い性能を持たせることができる。
【００６９】
図１５は第四実施形態の変形例のノズル９５を示し、前記第一実施形態のノズル１０よりデフレクタ１５を除いた形状としている点のみが相違するため、同一符号を付して説明を省略する。
本発明者が、第一実施形態のノズル１０において、デフレクタを取り除いて実験を繰り返した結果、噴射する流体として粘度を有する流体を低圧で用いた場合、デフレクタ取り付けた場合と略同等な広角噴射を得ることができた。
【００７０】
図１６（Ａ）（Ｂ）は第五実施形態を示し、（Ａ）は前記第一実施形態のノズル１０を用いてガス用の導管１００の内周面１００ａに保護塗膜層１２０を形成している方法を示す。（Ｂ）は前記第四実施形態のノズル９０を用いた場合を示す。
【００７１】
上記ノズル１０あるいはノズル９０を搭載した噴射装置１１０に牽引手段となるロープ１１１を張架してガス管の中空部１００ｂを矢印で示す軸線方向に沿って移動可能とし、かつ、上記噴射装置１１０よりコイルバネ１１５で付勢して突設したガイド板１１２にガイドローラ１１３を取り付け、これらガイドローラ１１３を導管内周面１００ｃに摺動自在に当接させている。
上記噴射装置１１０に搭載したノズル１０あるいは９０からは２液硬化性樹脂からなる塗料Ｑを噴射させている。
【００７２】
上記噴射装置１１０はノズル１０（９０）側を前端とすると後退する矢印方向に移動させ、前端のノズル１０（９０）より塗料Ｑはノズル軸線に対して直交する９０°以上（図１６（Ａ））では１８０°近く）の広角で噴射されるため、塗料Ｑは導管１００の内周面の全域に亙って均等に塗布される。
なお、デフレクタ付きのノズル１０により導管内面に塗料を噴射して１回塗りした塗料、デフレクタ無しのノズル９０により導管内面に塗料を噴射して２回塗りし、最後に、再度、デフレクタ付きノズル１０により噴射して３回塗りすると、導管内面に凹凸があっても、凹凸の表面を含む導管内面の全面に亙って均一の厚さの塗膜層１２０を形成することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明では、デフレクタを取り付けたノズルあるいはデフレクタを取り付けていないノズルのいずれにおいても、流体を全周方向に向かって広角に噴射することができる。よって、特に、導管の内周面に塗膜を形成する場合に好適に用いることができる。
【００７４】
また、デフレクタを取り付けたノズルでは、デフレクタの支持棒と衝突板部を滑らかな曲面で連続することで、流体とデフレクタとの衝突が穏やかになり、スムーズに外方へ導かれて安定した形状の噴霧パターンを形成でき、噴射角度が約１５０度以上の広角でも安定した噴霧パターンを維持できる。このようなことは、噴射対象の流体が高粘度であっても変わることなく、同様に広角で微粒化した流体を均一に広範囲噴射できる。
その上、デフレクタは容易にノズルに脱着可能なので、種々の形態のデフレクタを揃えておくことで、様々な噴射角度および噴霧パターンを形成でき、用途に応じた噴射を行える。また、デフレクタの衝突板部と先端壁間の距離を調節可能にすると、種々の噴射形態に対応でき、衝突板部の外径をノズル本体より小さくすることで、霧の付着も解消され、安定した連続噴射を長時間にわたり確保できる。
【００７５】
さらに、デフレクタ付きのノズル及びデフレクタ無しのノズルのいずれにおいても、ノズル内の流路は充分な寸法が確保されているため、流体に混在する異物も目詰まりすることなく通過でき、ノズルのメンテナンスにかかる手間も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態にかかるノズルであり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】 第一実施形態のノズルの要部断面図である。
【図３】 第一実施形態のノズルの分解斜視図である。
【図４】 ノズルチップであり、（Ａ）は後端面の図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】 デフレクタの側面図である。
【図６】 流体の噴射状態を示すノズルの要部断面図である。
【図７】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は変形例のデフレクタの側面図である。
【図８】 別の変形例のデフレクタであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図９】 第二実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１０】 第二実施形態のノズルの噴射状態であり、（Ａ）はデフレクタとノズル本体の間隔を長くした状態での概略図、（Ｂ）はデフレクタとノズル本体の間隔を短くした状態での概略図である。
【図１１】 第三実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１２】 第三実施形態のノズルの噴射状態を示す概略図である。
【図１３】 第四実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１４】 第四実施形態のノズルの噴射状態を示す概略図である。
【図１５】 第四実施形態のノズルの変形例を示す要部断面図である。
【図１６】 （Ａ）（Ｂ）は第五実施形態を示し、ノズルにより導管内周面の塗装を行う方法を示す概略図である。
【図１７】 従来のデフレクタを備えたノズルであり、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は使用状況を示す概略図である。
【図１８】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ別の従来のデフレクタを備えたノズルの各種概略図である。
【図１９】 流体の噴射状況であり、（Ａ）は流体が水の場合の概略図、（Ｂ）は流体が高粘度の場合の概略図である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１１ ノズル本体
１２ ノズルチップ
１２ｃ 外嵌部
１２ｅ 空洞部
１２ｋ 噴口
１２ｎ 拡径部
１３ パッキン
１４ アダプタ
１４ｂ 内嵌部
１４ｅ 固定部
１５ デフレクタ
１５ａ 支持棒
１５ｂ 衝突板部
１５ｃ 衝突面
１５ｄ 連続箇所
１６ Ｏ−リング
Ｔ 流体
Ｑ 塗料
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルおよび該ノズルによる導管内周面への流体噴射方法に関し、詳しくは、流体をノズルの周囲外方へ広範囲に噴射するものであり、特に流体が高粘度であっても液ダレすることなく広角な均一噴射を実現できるようにして、ガス管等の導管内周面への樹脂の塗装に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ノズルから噴射する流体をノズル軸線方向に対して９０度以上の広角で噴射できるノズルとして、先端に傘形状等のデフレクタを備えたノズルが多数提供されている。
これらデフレクタを備えたノズルは、ノズル噴口より噴出される流体を、ノズル噴口と対向するデフレクタの衝突板部に衝突させ、この衝突板部に沿って流体を周囲へ噴射している。
【０００３】
図１７（Ａ）は、特表平９−５０３９５７号で開示されている粉体スプレー装置１であり、該粉体スプレー装置１はデフレクタを有するノズル２を備えている。ノズル２は流体の導管２ａに円錐状の第一デフレクタ２ｂを設けると共にノズル先端２ｃに第二デフレクタ２ｄを設けている。導管２ａを流れる流体は、第一デフレクタ２ｂにより流れ方向を外方へ向けられ、第二デフレクタ２ｄで更に広角に偏向されてノズル２の周囲外方へ噴射されている。
【０００４】
上記以外にも、図１８（Ａ）に示す特開昭６２−９７６５４号に開示されているスプレー装置３は、先端のノズル部３ａに傘形状のデフレクタ３ｂを設けており、図１８（Ｂ）の特開平１０−２４４０１６号においては、デフレクタ４ａを備えたノズル４が開示されている。その他、図１８（Ｃ）に示すようにデフレクタ５ａの支持棒５ｂの周囲形状に沿って流路５ｃを形成しているノズル５も存在している。
【０００５】
また、上記のようなデフレクタを備えた各種ノズルは、デフレクタにより流体を広角で外方に噴射できるため、図１７（Ｂ）に示すように、ドラム６等の中空体内への流体噴射に適用されることが多い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のデフレクタを備えた各種ノズルは、ノズル内を流れる流体を、流路に沿って流れる整流状態でデフレクタの衝突板部に衝突させているので、噴射する流体を微粒子にするのが困難な問題がある。そのため、噴射される流体の流体膜が均一にならず噴射パターンが安定しにくくなる問題があり、特に、噴射角度を広角に設定する場合に、上記現象は顕著になることが多く、噴射ムラが生じやすくなる。また、デフレクタに衝突した流体の飛散により、流体がノズル噴口周囲に付着して液ダレ等が生じ、噴口から噴出される流体の噴射を妨げる問題もある。
【０００７】
一方、噴射流体の微粒化が困難なことを少しでも補うため、図１８（Ｃ）のノズル５のように、流路５ｃの内径を小径化して流体圧を高めるようにしているものもあるが、このようにすると、小径の流路５ｃに流体に混在する異物等によりノズルの目詰まりが生じやすくなりメンテナンス等に手間がかかる問題がある。さらに、噴射対象の流体が粘液性のものであれば、ノズル５のような小径の流路５ｃの圧力損失が大きいため、流体の噴射角度を広角にできない問題がある。具体的には、図１９（Ａ）に示すように、噴射圧力が約１０ＭＰａで、流体が水であれば噴射角度を約８０度にできるノズル８でも、図１９（Ｂ）に示すように、粘度が１００ＣＰの高粘度の流体であれば、噴出される流体が錐揉み状態となり、もはや噴射パターンすら確保できない。
【０００８】
本発明は上記した種々の問題に鑑みてなされたものであり、第１に、デフレクタを備えたノズルであっても、異物の通過寸法を確保した状態で流体を微粒化して広角で噴射可能とすることを課題としている。第２に、デフレクタを用いない場合においてもノズルからの噴射を流体を広角で噴射可能とするノズルを提供することを課題としている。
さらに、上記ノズルは、噴射対象の流体が高粘度であっても均一な広範囲の噴射を可能して、導管内周面に塗料を噴射する場合に好適に用いられるようにすることを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、第１に、ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、
上記ノズルチップの噴射側の先端中央に噴口を設けると共に、該ノズルチップの流体流入側に空洞部を設け、該空洞部を閉鎖するように上記アダプタを上記ノズルチップの流体流入側端部と嵌合配置して、上記空洞部からなる旋流室を設け、
上記ノズルチップの後端面に径方向の旋回溝を形成して上記アダプタとの間に上記旋流室と連通する旋回流路を設け、該旋回流路を上記ノズルチップおよびアダプタの外周と上記ノズル本体の周壁内面との間に形成される円環状の流路と連通させて、上記旋回流路を通して上記旋流室に旋回流として流入させる一方、
上記アダプタの先端面に上記デフレクタの支持棒の端部を着脱自在に固定し、該デフレクタの支持棒を上記旋流室内を通して上記噴口周囲と隙間をあけて貫通して突出させると共に、この外方に突出した支持棒の端部にデフレクタの衝突板部を設け、該衝突板部を上記噴射側の先端壁と対向させて配置し、
上記旋流室から旋回状態で上記噴口を通して噴出される流体を、上記デフレクタの衝突板部に衝突させて、該衝突板部と噴射側の先端壁の間から周囲外方へ噴射する構成としていることを特徴とするノズルを提供している。
【００１０】
上記のように、ノズルに旋流室を設けると、デフレクタの衝突板部には旋回状態の流体が衝突するため、デフレクタで偏向されてノズルの外方周囲へ噴射される流体を微粒化でき、噴射される流体の流体膜も均一にできる。また、噴口からの噴出流を旋回流にすることで、周囲に噴射される量も均等にできる上、デフレクタの衝突板部の衝突面の角度に沿わせやすくなり、噴射パターンや噴射角度をデフレクタの衝突板部等の形状で調整することが容易になり、噴射を広角度及び広範囲に設定できる。
【００１１】
このようなデフレクタを用いることで、噴射対象の流体が高粘度であっても、旋流室の旋回により広角な均等噴霧を確保できる。また、デフレクタの支持部と噴口周囲との間には隙間を設けているため、この箇所において異物の通過寸法を大きく確保することができ、目詰まり等の不具合も防止できる。
【００１２】
上記のように、噴口は、ノズル本体の噴射側に収容したノズルチップに設けると共に、該ノズルチップの流体流入側には空洞部を設け、該空洞部を閉鎖するようにアダプタを上記ノズルチップの流体流入側端部と嵌合配置することで、上記空洞部を上記旋流室にして、
上記ノズルチップは、周壁部に旋回流路を設け、該ノズルチップおよびアダプタの外周と上記ノズル本体の周壁内面との間に形成される流路を流れる流体を、上記旋回流路を通じて上記旋流室に旋回流として流入させる一方、
上記デフレクタの支持棒の衝突板部と反対側の端部を上記アダプタの先端面に着脱自在に固定している。
【００１３】
このように、ノズル本体の内部に空洞部と旋回流路を設けたノズルチップをアダプタで固定することで、流体を充分に旋回することができると共に、旋回流路でも充分な流路寸法を確保することができ、異物の目詰まり等の不具合発生をおさえることができる。このように本発明のノズルは、異物の通過径を大きく確保できるため、流体の噴射量を少量とした小噴量化の使用に好適である。
【００１４】
なお、旋回流路としては、ノズルチップの周壁嵌合面に空洞溝へ連通する湾曲した旋回溝や、周壁部から空洞部へ貫通する湾曲した旋回穴を好適に用いることができ、ワーラーを用いて流体を旋回させるようにしてもよい。また、ノズル自体をノズル本体、ノズルチップ、アダプタという複数の部品から構成することで、流路等を設けることでノズル内部の構成が複雑になっても、各部品毎の加工で容易に対応できノズルにかかるコストもおさえられる。
【００１５】
一方、デフレクタは支持棒を噴口より貫通させているため、ノズルチップの空洞部（旋流室）の中心に支持棒が位置することになり、支持棒自体が旋回流の中心軸として旋回おける核になるため、支持棒を中心に流体を強い勢いで旋回させることができる。さらに、デフレクタの支持棒はノズルチップの空洞部を通過してアダプタで着脱自在に固定されているので、種々な形状のデフレクタに容易に交換することができ、噴射用途に応じて、噴射角度の変更や噴射方向によって不均等の噴射量に変更することもできる。なお、デフレクタの支持棒を固定するアダプタはノズルチップと嵌合されるため、アダプタとノズルチップの位置合わせが正確にされており、それに伴いデフレクタの支持棒もノズルチップの噴口の中央箇所に正確に位置決めされる。
【００１６】
さらに、上記ノズルチップの噴口を設けた先端面を、上記ノズル本体の先端部に設けた開口に嵌合させ、かつ、ノズルチップの噴口は噴口周囲部を先端面より突出して上記噴口の内径を先端側へと拡径している。このように噴口周囲部をノズルチップの先端面より突出させると、噴口周囲の水切れ性が向上し流体が付着しにくくなり、さらに、噴口の内径を拡径しているので、異物の通過径も大きく確保できる。また、噴口内径の拡径により噴出される流体が外方へ角度を変えるため、噴射角度を広角にした場合の流体の噴霧パターン形状の安定化に貢献できる。
【００１７】
上記デフレクタの支持棒と衝突板部の連続箇所は、上記噴口の拡径角度に沿うテーパ状に連なる曲面で形成している。このような形状で支持棒と衝突板部の連続箇所を形成すると、上記噴口の拡径箇所との組み合わせで、スムーズにテーパ状の曲面に沿わせて流体を流通でき、支持棒と衝突板部の連続箇所に流体が激しく衝突して、流体の噴射方向が乱されて周囲に飛散することを防止できる。これにより流体の衝突が穏やかになり、一段と安定した噴霧パターンを確保でき、特に噴射角度が広角でも噴霧パターン形状の崩れを確実に防止できる。
【００１８】
上記デフレクタの衝突板部は、噴口側の衝突面を上記支持棒に対して２５度以上９０度以下の角度で形成している。このようにデフレクタの衝突面を種々の角度で形成すると、種々の噴射用途に対応できる。例えば、被噴射面に対して鉛直方向から噴射したい場合は、衝突面が支持棒に対して９０度で形成されたデフレクタを用いるようにすればよい。また、このように衝突面を上記のような角度で傾斜させることで、霧化された流体の飛散がおさえられ霧が支持棒等に付着することも防止でき、連続噴射に対しても安定した噴霧状態を確保できる。なお、デフレクタはアダプタに着脱自在に固定されているため、用途に応じたデフレクタへの変更も容易である。
【００１９】
上記デフレクタの衝突板部と噴射側の先端壁との間の距離を伸縮自在に調節可能にしている。このように衝突板部と先端壁間との距離を調節可能にすると、流体の衝突板部への衝突具合が変化するので、用途に応じて種々の噴霧形態に適応できる。具体的には、衝突板部と先端壁間とを長くすると、流体は噴口形状に沿って幾分拡がった状態で衝突板部と衝突するため、衝突板部の衝突面における液膜が厚くなり衝突板部からの噴射速度も遅くなり、それに伴い噴射される流体の粒子径は大きくなる。
【００２０】
一方、衝突板部と先端壁間とを短くすると、流体は噴口からあまり拡がっていない状態で衝突板部に衝突するため、衝突面における液膜は薄い状態となり、噴射速度の損失も少ないため噴霧の粒子径は小さくなる。なお、衝突板部と先端壁間との距離の調整は、デフレクタの支持棒の取付具合を浅い状態から深い状態にしたり、支持棒の長さが相異するデフレクタに付け替える等で行うことが好ましい。
【００２１】
上記デフレクタは、衝突板部の外形寸法を上記噴射側の先端壁の外周径より小さく設定することが好適である。衝突板部の周囲寸法を噴射側となるノズル本体の外径より小さくすると、先端壁の周囲部分では対向する箇所に衝突板部は存在しないため、衝突板部と噴射側の先端壁の間から外方へ流体が噴射される際に、衝突板部側よりスムーズに外方へ流体が流れ、先端壁の周囲等に霧化された液分等が付着することを確実に防止でき、安定した噴霧状態を確保できる。
【００２２】
さらに、上記デフレクタは、衝突板部の周囲を円形状あるいは多角形状に形成している。このような形状の衝突板部を用いると、外方周囲へ均等噴霧から非均等噴霧まで幅広く対応することができる。例えば、流体を均等噴霧する場合は周囲形状を円形状に形成し、放射状に特定の方向へ非均等噴霧する場合は、噴射する方向に応じた角を有する形状に衝突板部を形成すればよい。上記以外の形状として、楕円形状や非対称形状等に形成することも可能である。
【００２３】
なお、デフレクタを上記のように衝突面を種々の角度に設定したり、衝突部の周囲形状を種々の形状に形成しても、デフレクタに衝突する流体は旋回状態であるため、噴射液膜は安定し、微粒化された粒径の変化も殆ど生じない。よって、本発明のノズルは中空体の内部への流体噴射等に好適である。
【００２４】
本発明は、第２に、デフレクタをノズルに取り付けていないが、デフレクタを用いた場合と同様に広角に噴射することができノズルを提供している。
該ノズルは、ノズル本体の周壁内周面に沿って円環状の流路を設けると共に、上記ノズル本体の噴射側先端中央に位置させる噴口と連通する旋流室を設け、該旋流室の流入側中央に台円錐形状の凸部を配置すると共に、該旋流室の周壁の流入側端面に上記円環状の流路とを連通する径方向の湾曲させた旋回流路を設け、
上記旋回流路より旋回しながら上記旋流室に流入する流体を、該旋流室内で更に上記台円錐形状の凸部外周面に沿って旋回させ、該旋流室の先端に設けられた上記噴口より流体を旋回させながら噴射させて噴射角度を広角としていることを特徴とするノズルからなる。
上記旋回流路は対向位置に設けた一対の湾曲させた流路からなることが好ましい。
【００２５】
本発明者が種々の実験を重ねた結果、デフレクタを取り付けていないノズルにおいても、旋流室内において流体を旋回させながら流入し、更に、旋流室内において流体の旋回を加速させ、噴口より噴射される流体を確実に旋回させながら噴射させることで、ノズル軸線に対して９０度以上の広角で流体を噴射することが出来ることを知見した。
この知見により、上記構成のデフレクタを備えていないノズルを提供している。
【００２６】
即ち、旋流室内に旋回しながら流入した流体は、旋流室の中央に台円錐形状の凸部が存在しているため、この台円錐形状の凸部の外周面に沿って強制的に旋回され、螺旋状を描きながら旋回が加速され、遠心力が負荷された状態となり、噴口より広角で旋回しながら噴射される。かつ、この旋回で流体の微粒化も促進される。
このように、ノズル噴口の外方にデフレクタを取り付け、その衝突板部に衝突して外周方向に噴射方向を変換しなくとも、噴口から噴射される流体の噴射方向をノズル軸線に対して９０°以上の広角として、外周方向とすることができる。
【００２７】
上記台円錐形状の凸部の中心軸線を上記噴口の中心軸線と一致させると共に該台円錐形状の凸部の先端面は上記噴口と近接させた対向位置に配置し、かつ、該噴口の大きさと凸部の先端面の大きさとは略同等に設定していることが好ましい。
【００２８】
上記のように台円錐形状の凸部を噴口に近接させた位置まで突出させると、噴口より噴射される寸前まで凸部の外周に沿って流体が強制的に旋回させられるため、噴口から噴射される流体をより確実に旋回流とすることができる。
さらに、台円錐形状の凸部先端面の面積を噴口と略同等とすると、噴口から噴射される流体の旋回流を大きな径とすることができ、外周方向への噴射距離を大きくできる。
【００２９】
また、上記旋流室内で旋回され上記噴口より噴射される旋回流の空気芯の中心軸線上に位置する上記凸部先端面の中央に穴を凹設し、上記旋回流の空気芯を上記噴口中心に安定保持する構成とすることが好ましい。
この凸部先端面の中央に凹設する穴は奥端に向けて縮径する円錐形状とすることが好ましいが、同径の丸穴としてもよい。
このように、台円錐形状の外周面から離れて噴口へと旋回していく旋回流の空気芯を安定保持すると、噴口から外周方向への噴射距離を均一とすることができると共に、旋回流中心の流体により発生しやすい液垂れを防止できる。
【００３０】
具体的な構成は、前記第１の発明のノズルと同様に、ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、該アダプタの外周面と上記ノズル本体との内周面との間に上記環状の流路を設けると共に、該アダプタの噴射側先端面より上記台円錐形状の凸部を突設している一方、
上記ノズルチップは先端に噴口を設けると共に該噴口に連続する大面積の空洞部を備え、該空洞部の流体流入側を上記アダプタの先端面で閉鎖して上記旋流室を形成し、該アダプタの先端面と対向する位置のノズルチップの周壁内面に上記旋流溝を形成している。
【００３１】
上記ノズルは、供給する流体を１００ｃｐ程度の高粘度を有する塗料とし、ガス管等の導管内周面に２液硬化性の樹脂塗料を噴射して塗装を行う導管ライニング用ノズルとして、最も好適に用いられる。
【００３２】
本発明は、第３に、上記第１の発明のデフレクタ付きのノズルあるいは上記第２の発明のデフレクタ無しのノズルを用いた導管内周面への流体の噴射方法を提供している。
本発明方法は、上記ノズルを導管内に所要速度で移動させ、上記ノズルより流体をノズル軸線に対して略９０度以上の広角で噴射させて、上記導管内周面に流体を噴射していくことを特徴とするノズルによる導管内周面への流体噴射方法からなる。
具体的には、ノズルを搭載した噴射装置をロープ等の牽引手段に取り付けて導管の中空部を軸線方向に移動可とすると共に、上記噴射装置から突設したアームの先端に取り付けたガイドローラを導管内面に沿って沿わせ、上記噴射装置を移動させながらノズルより流体を広角度に噴射している。
【００３３】
上記方法によれば、ノズルより流体を外周の全方向に向けて流体を略均一に噴射させることができため、このノズルを移動させながら流体の噴射を行わせることで、導管内周面に全域に流体を噴射させていくことができる。
【００３４】
上記ノズルから噴射する流体を高粘度を有する２液硬化性樹脂からなる塗料とし、導管内周面に塗料を噴射して均一な厚さを有する塗膜を連続的に形成していくことができる。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるノズルを図面を参照して説明する。
図１乃至図６は本発明の第一実施形態を示し、ノズル１０はノズル本体１１、ノズルチップ１２、パッキン１３、アダプタ１４、デフレクタ１５、および、Ｏ−リング１６より構成している。
【００３６】
ノズル本体１１は、外形は略筒形状で先端壁面１１ａに大きく開口１１ｂを設け、中央の外周部分にはナット部１１ｃを形成している。また、ナット部１１ｃの後方にはリング溝１１ｄを凹設すると共に、外周後部は流体供給管（図示せず）への取付用となるネジ部１１ｅを形成している。また、ノズル本体１１の内部は開口１１ｂとも連通する円柱状の空間部１１ｆとしている。
【００３７】
ノズルチップ１２は、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、外周の略中央部分にフランジ部１２ａを形成した短柱部材であり、後方側の端部１２ｂは周壁を残してアダプタ１４への外嵌部１２ｃを形成すると共に、外嵌部１２ｃの内側には後端面１２ｄを形成し、後端面１２ｄの中央部分を深く凹設して旋流室となる空洞部１２ｅを形成している。また、後端面１２ｄには、旋回流路として外周の周壁部１２ｆから空洞部１２ｅへ湾曲しながら連通する旋回溝１２ｇを対向する二箇所に凹設している。これら旋回溝１２ｇは図４（Ｃ）に示すように、底面を半円形状にしており、本実施形態では溝幅を０．６ｍｍ溝深さを０．５ｍｍ、底面の半径寸法Ｒを０．３ｍｍと設定し、流体に異物が混在していても目詰まりすることなく通過できる寸法を確保している。
【００３８】
また、ノズルチップ１２のフランジ部１２ａより先端側となる外周部分１２ｈは、ノズル本体１１の先端壁面１１ａの開口１１ｂに内嵌される外径寸法に設定している。さらに、ノズルチップ１２の先端面１２ｉには、中央部分より台形円錐状の突出部１２ｊを形成しており、この突出部１２ｊの中央箇所に内部の空洞部１２ｅと連通する噴口１２ｋを形成している。噴口１２ｋは、空洞部１２ｅより連続する部分は同一の内径寸法の同径部１２ｍにすると共に、突出部１２ｊにおける箇所では先端側へと拡径する拡径部１２ｎにしている。本実施形態では、噴口１２ｋは、同径部１２ｍでφ２ｍｍに設定しており、拡径部１２ｎの拡径角度αを６０度にしている。
【００３９】
ノズルチップ１２の流体流入側となる後方に嵌合されるアダプタ１４は、円柱形状で、外周部分１４ａの外径寸法をノズル本体１１の空間部１１ｆの内径寸法より小さく設定すると共に先端側の外周に段をつけてノズルチップ１２と嵌合する内嵌部１４ｂを形成している。また、先端面１４ｃの中央部には台形円錐状の凸部１４ｄを突設し、凸部１４ｄの中央にデフレクタ１５の支持棒１５ａの固定穴部１４ｅを凹設している。
【００４０】
デフレクタ１５は、図５に示すように支持棒１５ａの一方の端部に円板形状の衝突板部１５ｂを設けて全体を傘形状に形成している。本実施形態では支持棒１５ａの棒径をφ１．５ｍｍ、衝突板部１５ｂの外径をφ１１ｍｍに設定している。衝突板部１５ｂは、支持棒１５ａ側の面を流体との衝突面１５ｃにしており支持棒１５ａに対する角度θが鋭角から直角の範囲になるように形成し、本実施形態では角度θを８５度に設定している。衝突板部１５ｂと支持棒１５ａの端部の連続箇所１５ｄは、テーパー状で支持棒１５ａの周囲から衝突板部１５ｂの衝突面１５ｃへなだらかな連なる曲面で形成している。
【００４１】
連続箇所１５ｄの曲面の曲率は、ノズルチップ１２における噴口１２ｋの拡径部１２ｎの拡径角度αに沿うように設定しており、具体的には、連続箇所１５ｄの曲面における接線の方向が拡径部１２ｎの拡径方向と略同方向となるように規定している。なお、支持棒１５ａの衝突板部１５ｂを設けた反対側となる他方の端部１５ｅは、先細に形成してアダプタ１４の固定穴部１４ｅに挿入しやすくしている。
【００４２】
ノズル１０の組立は、図２、３に示すように、ノズル本体１１の内部の空間部１１ｆの先端側に、先ず、ノズルチップ１２をフランジ部１２ａの前面にリング状のパッキン１３を嵌め込んだ状態で収容して、ノズルチップ１２の先端の外周部１２ｈをノズル本体１１の開口１１ｂに内嵌している。次に、アダプタ１４をノズル本体１１の空間部１１ｆに収めて、アダプタ１４の先端の内嵌部１４ｂとノズルチップ１２の後方の外嵌部１２ｃを嵌合し、アダプタ１４の先端面１４ｃとノズルチップ１２の後端面１２ｄを当接した状態で配置している。
【００４３】
上記状態で、デフレクタ１５の支持棒１５ａをノズルチップ１２の噴口１２ｋから挿通して空洞部１２ｅを貫通させて基部側端部１５ｅをアダプタ１４の固定穴部１４ｅに圧入してデフレクタ１５を固定している。この際、ノズルチップ１２とアダプタ１４は嵌合で位置決めされているため、ノズルチップ１２とデフレクタ１５も正確に位置決めされた状態となっており、噴口１２ｋの中央で噴口１２ｋの周囲とリング状に隙間をあけて支持棒１５ａが位置している。噴口１２ｋでは、このリング状の隙間を流路として充分な幅寸法を確保している。最後に、ノズル本体１１の外周のリング溝１１ｄにＯ−リング１６を嵌め込んでノズル１０を完成している。なお、ノズル１０は、上記のように多数の部品で組み立てているため、複雑な流路の加工も容易に形成できる。
【００４４】
次に、上記のように組み立てたノズル１０による流体の噴射を図６により説明する。
ノズル１０は、ノズル本体１１のネジ部１１ｅで流体供給管（図示せず）に締結固定され、該流体供給管から流体Ｔがノズル１０へ送り込まれている。ノズル１０には、ノズル本体１１の空間部１１ｆの周壁内面とアダプタ１４やノズルチップ１２の外周との間の隙間として流体Ｔの流路１０ａが形成されており、ノズル１０に送り込まれた流体Ｔは流路１０ａを通じてノズル１０の先端側へ流通している。
【００４５】
ノズルチップ１２の周壁部１２ｆに達した流体は、旋回溝１２ｇに流れ込み、旋回溝１２ｇの通過で流体Ｔは旋回状態となる。旋回状態となった流体Ｔは、旋回溝１２ｇを通過して旋流室である空洞部１２ｅに入り込み、旋回状態のままで噴口１２ｋへと流通している。この空洞部１２ｅでは、中央にデフレクタ１５の支持棒１５ａが存在しているので、旋回状態の流体Ｔは支持棒１５ａを旋回の核として支持棒１５ａの周囲を螺旋状に旋回しながら進行することで強い旋回力が得られると共に微粒化されている。
【００４６】
噴口１２ｋに達した流体Ｔは支持棒１５ａと噴口周囲との隙間より外方へ放出されている。この噴出の際、噴口１２ｋが先端側で拡径部１２ｎを形成していることから、流体Ｔの噴出方向も支持棒１５ａの周囲に沿った方向から少し外方へ広がっている。外方へ噴出された流体Ｔはデフレクタ１５の支持棒１５ａと衝突板部１５ｂとの連続箇所１５ｄの曲面に沿って大きく方向を偏向される。偏向された流体Ｔは衝突板部１５ｂの略鉛直方向へ衝突面１５ｃに沿って進行し、衝突板部１５とノズル本体１１の先端壁面１１ａの間から周囲外方へ勢い良く微粒化状態で噴射されている。
【００４７】
このようにして外方へ噴射された流体Ｔは、衝突面１５ｃでスムーズに外方へ案内されるので、旋回により微粒化された流体Ｔの噴射パターンや噴射方向が乱されることなく、均一な液膜状態で噴射され、突出した噴口１２ｋの拡径部１２ｎとデフレクタ１５の連続箇所１５ｄの曲面との案内により安定した噴霧パターンを維持している。また、この状態でもデフレクタ１５との衝突が穏やかなので噴口１２側へ飛散する流体Ｔが少量なのに加え、噴口１２ｋ自体がノズルチップ１２の先端面１２ｉより突出しているので噴口周囲に流体Ｔが付着して流体の噴出を妨げるようなことはない。
【００４８】
さらに、流路１０ａ、旋回溝１２ｇ、噴口１２ｋ等の流体Ｔの通過箇所は、寸法が充分に確保されているため、流体に異物等が混在していても詰まることなく連続して噴射されている。その上、このように通過箇所の寸法が大きいので流体が少量でも安定した噴射を実現できる。また、流体が高粘度であっても圧力損失および境界層の影響を低減してスムーズに流すことができ、旋回流をデフレクタで案内して広角で均等な広範囲噴霧を可能にしている。
このノズル１０は噴射できる流体は低粘度のものから高粘度のものが可能であり、流体の種類も気体及び液体を噴射できる。また、ノズル１０の用途として、噴射角度を広角にして微粒化した流体を噴射することがから、後述する導管内周面への保護塗膜の形成に利用することができる。
【００４９】
上記デフレクタ付きのノズル１０において、デフレクタ１５の形状を変更することで種々の噴射角度、噴射パターンを形成することが可能である。
例えば、図７（Ａ）（Ｂ）に示すデフレクタ２５、２５’のように、円板状の衝突板部２５ｂ、２５ｂ’の衝突面２５ｃ、２５ｃ’の角度を、第一実施形態のデフレクタ１５の角度θである８５度より小さくして、支持棒２５ａ、２５ａ’に対して６０度、或いは、４５度に設定してもよい。また、図７（Ｃ）に示すデフレクタ２５”のように衝突面２５ｃ”の角度を９０度に設定してもよい。なお、デフレクタの衝突面の角度としては支持棒に対して４５度以上でも設定可能である。
【００５０】
使用するデフレクタを変更する場合には、デフレクタをアダプタ１４より抜いてから、アダプタ１４の固定穴部１４ｅへ圧入固定することでノズル１０へ容易に装着できる。デフレクタ２５、２５’を使用した場合、噴射角度はデフレクタ１５の場合に比べて狭角となり、ノズル斜め前方の周囲へ流体を噴射する場合に好適である。また、デフレクタ２５”をノズル１０に装着した場合は、デフレクタ１５に比べて更に噴射角度は広角となり、ノズル１０の軸線方向に対して略直角方向へ流体が噴射される。なお、このようにデフレクタの衝突面の角度を変更する場合は、噴口１２ｋの拡径部１２ｎの拡径角度も衝突面の角度に沿うように変更してもよい。
【００５１】
さらに、デフレクタの形状は、図８（Ａ）（Ｂ）のデフレクタ３５のように、衝突板部３５ｂの周囲形状を四角形状に形成してもよい。このように形成すると、流体の噴射方向はノズル周囲の全方向に均等ではなくなり角部分における噴射力が弱くなるので、４方向へ放射状に広がる噴霧パターンを形成する。なお。衝突板部３５ｂの周囲形状は、四角形状以外にも、三角、五角、六角、七角、八角のような各種多角形状で形成してもよい。
【００５２】
図９は、本発明の第二実施形態のノズル５０であり、デフレクタ５５の衝突板部５５ｂとノズル本体５１の先端壁面５１ａとの間の距離Ｌを調節可能にして、噴射形態を調整可能としている。デフレクタ５５は支持棒５５ａの端部５５ｅの近傍外周にスプリングで付勢されたボールプランジャ５５ｆを突設している。一方、アダプタ５４は、支持棒５５ａを挿通する固定穴部５４ｅを、第一実施形態より深く穿設する一方、固定穴部５４ｅの内周面に間隔を開けて第一、第二、第三溝部５４ｇ、５４ｈ、５４ｉを凹設している。
【００５３】
これら第一〜第三溝部５４ｇ、５４ｈ、５４ｉは、支持棒５５ａのボールプランジャ５５ｆを嵌め込んで係止できる寸法に設定している。また、第二溝部５４ｈの位置は、支持棒５５ａを固定穴部５４ｅに挿入して、ボールプランジャ５５ｆが第二溝部５４ｈに嵌合された状態で、衝突板部５５ｂの衝突面５５ｃと先端壁面５１ａとの間の距離Ｌが第一実施形態のノズル１０と同寸法となるように設定している。また、第一及び第三溝部５４ｇ、５４ｉは、距離Ｌを長く或いは短くしたい寸法分の間隔を第二溝部５４ｈに対して取り配置している。
なお、デフレクタ５５及びアダプタ５４の上述した以外の箇所と、ノズル本体５１、ノズルチップ５２、パッキン５３等は第一実施形態のノズル１０と同様の構成及び形状にしている。
【００５４】
ノズル５０の噴射形態は、図９に示すボールプランジャ５５ｆを第二溝部５４ｈに係止嵌合している状態では、第一実施形態のノズル１０と同様である。一方、噴射速度を遅くするように噴射形態を変化させる場合は、図９の状態から距離Ｌが長くなる方向にデフレクタ５５を移動させて、ボールプランジャ５５ｆを第一溝部５４ｇに係止嵌合して、図１０（Ａ）に示すように衝突板部５５ｂと先端壁面５１ａの間を距離Ｌ１にしている。
【００５５】
距離Ｌ１の状態で噴口５２ｋより流体を旋回状態で噴射すると、流体は噴口５２ｋの拡径部５２ｎに沿って外方へ拡がる方向へ噴出され、また、距離Ｌ１が距離Ｌより長い分、流体は第一実施形態のノズル１０に比べて外方へ拡がり、液膜の厚み寸法ｔ１が厚くなった状態で衝突板部５５ｂの衝突面５５ｃと衝突している。これに伴い衝突板部５５ｂの周囲より外方へ噴出される速度ｖ１も第一実施形態のノズル１０に比べ遅くなっており、噴射される流体の粒子径も大きくなっている。
【００５６】
また、噴射速度を早くするように変化させる場合は、図９の状態から距離Ｌを短くする方向にデフレクタ５５を移動させて、ボールプランジャ５５ｆを第三溝部５４ｉに係止嵌合して、図１０（Ｂ）に示すように、衝突板部５５ｂと先端壁面５１ａとの間を距離Ｌ２にしている。
【００５７】
距離Ｌ２の状態で噴口５２ｋより流体を旋回状態で噴射すると、距離Ｌ２は第一実施形態の場合の距離Ｌより短いため、噴口５２ｋより噴射される流体は拡がらない状態、即ち、流体の液膜の厚み寸法ｔ２が第一実施形態のノズル１０の場合より薄い状態で衝突面５５ｃと衝突する。液膜が薄い状態での衝突は、衝突により流体が損失する噴射速度も小さいため、衝突板部５５ｂの周囲より外方へ噴出される速度ｖ２も第一実施形態のノズル１０より増加しており、それに伴い噴射される流体の粒子径も小さくなっている。
【００５８】
このようにノズル５０は、距離Ｌを伸縮することで、噴射速度や噴射される流体の粒子径を増減できるため、幅広い用途にデフレクタ５５の位置を調節するだけで対応可能となる。また、デフレクタ５５の位置調節は、上記のようなボールプランジャと溝部による係止嵌合以外にも、支持棒の長さが相異するデフレクタを多数揃え、所要の隙間の距離Ｌを形成できるものを選択するようにしてもよく、支持棒の長さ自体が伸縮するデフレクタを使用するようなどしてもよい。なお、ノズル５０は、第一実施形態の種々の変形例のデフレクタも適用可能である。
【００５９】
図１１は、第三実施形態のノズル８０であり、デフレクタ８５の衝突板部８５ｂの外径寸法Ｒ１を、ノズル本体８１の先端壁面８１ａにおける外径寸法Ｒ２より小さく設定している。また、支持棒８５ａと衝突板部８５ｂへの連続箇所８５ｄ及び衝突面８５ｃは、噴口８２ｋの拡径部８２ｎと対向する箇所より拡径し、支持棒８５ａに対する角度を３０度に設定すると共に、衝突板部８５ｂの衝突面８５ｃと連続する周囲面８５ｇは、支持棒８５ａと直交する平面にしている。
【００６０】
デフレクタ８５の上述した箇所以外は、第一実施形態と同様の構成としている。また、ノズル本体８１、ノズルチップ８２、パッキン、アダプタ８４等は第一実施形態のノズル１０と同様の構成及び形状にしている。
【００６１】
ノズル８０からの流体の噴射は、図１２に示すように、流体が噴口８２ｋよりデフレクタ８５の衝突面８５ｃ及び拡径部８２ｎに沿って、第一実施形態のノズル１０に比べて外方へ拡がりながら噴出し、衝突板部８５ｂの周囲面８５ｇの案内で方向を変えて衝突板部８５ｂの周縁より外方へ噴射されている。噴口８２ｋから衝突板部８５ｂにかけては、流体は噴口８２ｋの根元から拡径方法に傾斜する衝突面８５ｃにより、強制的に流れを外方へ向けられているので、流れがよどむような箇所は衝突面８５ｃの周囲に生じず、連続して噴射を続けても流体は殆ど衝突面８５ｃに付着していない。
【００６２】
また、流体は一旦、衝突板部８５ｂより外方へ噴射されると、衝突板部８５ｂからの影響を受けず、第三実施形態のノズル８０の衝突板部８５ｂはノズル本体８１より小径であるため、第一実施形態のノズル１０に比べて、早い時期に衝突板部からの影響を受けなくなる。よって、流体は、衝突板部８５ｂとノズル本体８１の先端壁８１ａの間を抜けてスムーズに外方へ噴射され、流体の流れがノズル本体８１の先端壁８１ａより剥離して巻き込むような箇所が皆無となり、衝突板部８５ｂの周縁やノズル本体８１の周囲先端部等にも流体が殆ど付着していない。
【００６３】
よって、ノズル８０は、連続して流体を噴射しても、流体が付着する箇所が生じないので、安定した噴射を長時間確保できる。なお、ノズル８０は、デフレクタ８５の傾斜した衝突面８５ｃで主に流体の流れ方向を案内しているので、噴口８２ｋより拡径部８２ｎを内含する突出部８２ｊを省略するようにしてもよい。また、ノズル８０は、第一実施形態の種々の変形例を適用することが可能であると共に第二実施形態のノズル５０のようにデフレクタの衝突板部と先端壁間の距離を調整可能にして種々の噴射形態に対応するようにしてもよい。
【００６４】
図１３及び図１４は本発明の第四実施形態のデフレクタ無しのノズル９０を示す。
ノズル９０は前記第一実施形態と略同様な形状のノズル本体９１、ノズルチップ９２、アダプタ９３よりなり、デフレクタを取り付けていない点と、アダプタ９３の先端より突出する台円錐形状の凸部９３ａの突出量と、凸部９３ａの先端面９３ｂに設ける凹部９３ｃの形状を第一実施形態と相違させている。
【００６５】
ノズルチップ９２の内部に設けられる旋流室となる空洞部９２ａ内に突出する上記台円錐形状の凸部９３ａは第一実施形態よりも突出量を大として、噴口９２ｃに近接させ、かつ、該凸部９３ａの先端面９３ｂの面積を噴口９２ｃの面積と略同一とすると共に凸部９３ａの軸線を噴口９２ｃの中心と一致させている。
さらに、凸部先端面に設ける凹部９３ｃの円錐形状としている。
【００６６】
ノズル９０には、第一実施形態のノズルと同様に、ノズル本体９１の周壁内周面とアダプタ９３の外周面との間に円環状の流路９０ａが形成されていると共に、該流路９０ａはノズルチップ９２の周壁内面に対向位置に設けた一対の湾曲させた旋回溝９２ｄとアダプタ９３の先端壁との間に形成される旋回流路９０ｂを介して空洞部９２ａとアダプタ９３の先端壁とで囲まれる旋流室に流入させている。この旋回流路９０ｂより旋流室内に渦巻き状で流入するの流入側中央に上記台円錐形状の凸部９３ａが位置し、旋回しながら流入する流体を更に台円錐形状の凸部９３ａの外周面に沿って螺旋状に旋回させ、該旋流室の先端に設けられた噴口９２ｃより流体を旋回させながら径方向の外周に広角で噴射させている。
他の構成は第一実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６７】
上記したデフレクタ無しのノズル９０とした場合においても、旋回流路より旋回させながら旋流室に流入させた流体を更に台円錐形状の凸部９３ａの外周面に沿わせて強制的に旋回させ、かつ、凸部９３ｃを噴口９２ｃに近接した位置まで突出させていると共に凸部外径を噴口９２ｃと略同径としているため、図１４に示すように、噴口９２ｃより渦巻き状に旋回させた状態のままで外方に噴射できる。この旋回流は大気中に解放されることにより、遠心力により大きな旋回流となって、径方向の向かって、ノズル軸線に対して９０°以上の広角で噴射される。 また、旋回流の中心軸線に発生する空気芯は凸部先端面の円錐形状の凹部９３ｃに収めることができるため、空気芯を噴口９２ｃの中心に安定保持できる。よって、噴口９２ｃからの旋回流の中心を常時噴口９２ｃの中心に一致させて径方向への噴射分布を均等とすることができる。
【００６８】
さらに、台円錐形状の凸部９３ａの外周に沿って流体を旋回させることにより、流体の微粒子化もはかれ、デフレクタを設けていない場合においても、上記第一実施形態のデフレクタ付きノズルの場合と略同等近い性能を持たせることができる。
【００６９】
図１５は第四実施形態の変形例のノズル９５を示し、前記第一実施形態のノズル１０よりデフレクタ１５を除いた形状としている点のみが相違するため、同一符号を付して説明を省略する。
本発明者が、第一実施形態のノズル１０において、デフレクタを取り除いて実験を繰り返した結果、噴射する流体として粘度を有する流体を低圧で用いた場合、デフレクタ取り付けた場合と略同等な広角噴射を得ることができた。
【００７０】
図１６（Ａ）（Ｂ）は第五実施形態を示し、（Ａ）は前記第一実施形態のノズル１０を用いてガス用の導管１００の内周面１００ａに保護塗膜層１２０を形成している方法を示す。（Ｂ）は前記第四実施形態のノズル９０を用いた場合を示す。
【００７１】
上記ノズル１０あるいはノズル９０を搭載した噴射装置１１０に牽引手段となるロープ１１１を張架してガス管の中空部１００ｂを矢印で示す軸線方向に沿って移動可能とし、かつ、上記噴射装置１１０よりコイルバネ１１５で付勢して突設したガイド板１１２にガイドローラ１１３を取り付け、これらガイドローラ１１３を導管内周面１００ｃに摺動自在に当接させている。
上記噴射装置１１０に搭載したノズル１０あるいは９０からは２液硬化性樹脂からなる塗料Ｑを噴射させている。
【００７２】
上記噴射装置１１０はノズル１０（９０）側を前端とすると後退する矢印方向に移動させ、前端のノズル１０（９０）より塗料Ｑはノズル軸線に対して直交する９０°以上（図１６（Ａ））では１８０°近く）の広角で噴射されるため、塗料Ｑは導管１００の内周面の全域に亙って均等に塗布される。
なお、デフレクタ付きのノズル１０により導管内面に塗料を噴射して１回塗りした塗料、デフレクタ無しのノズル９０により導管内面に塗料を噴射して２回塗りし、最後に、再度、デフレクタ付きノズル１０により噴射して３回塗りすると、導管内面に凹凸があっても、凹凸の表面を含む導管内面の全面に亙って均一の厚さの塗膜層１２０を形成することができる。
【００７３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明では、デフレクタを取り付けたノズルあるいはデフレクタを取り付けていないノズルのいずれにおいても、流体を全周方向に向かって広角に噴射することができる。よって、特に、導管の内周面に塗膜を形成する場合に好適に用いることができる。
【００７４】
また、デフレクタを取り付けたノズルでは、デフレクタの支持棒と衝突板部を滑らかな曲面で連続することで、流体とデフレクタとの衝突が穏やかになり、スムーズに外方へ導かれて安定した形状の噴霧パターンを形成でき、噴射角度が約１５０度以上の広角でも安定した噴霧パターンを維持できる。このようなことは、噴射対象の流体が高粘度であっても変わることなく、同様に広角で微粒化した流体を均一に広範囲噴射できる。
その上、デフレクタは容易にノズルに脱着可能なので、種々の形態のデフレクタを揃えておくことで、様々な噴射角度および噴霧パターンを形成でき、用途に応じた噴射を行える。また、デフレクタの衝突板部と先端壁間の距離を調節可能にすると、種々の噴射形態に対応でき、衝突板部の外径をノズル本体より小さくすることで、霧の付着も解消され、安定した連続噴射を長時間にわたり確保できる。
【００７５】
さらに、デフレクタ付きのノズル及びデフレクタ無しのノズルのいずれにおいても、ノズル内の流路は充分な寸法が確保されているため、流体に混在する異物も目詰まりすることなく通過でき、ノズルのメンテナンスにかかる手間も削減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第一実施形態にかかるノズルであり、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は側面図である。
【図２】 第一実施形態のノズルの要部断面図である。
【図３】 第一実施形態のノズルの分解斜視図である。
【図４】 ノズルチップであり、（Ａ）は後端面の図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】 デフレクタの側面図である。
【図６】 流体の噴射状態を示すノズルの要部断面図である。
【図７】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は変形例のデフレクタの側面図である。
【図８】 別の変形例のデフレクタであり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。
【図９】 第二実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１０】 第二実施形態のノズルの噴射状態であり、（Ａ）はデフレクタとノズル本体の間隔を長くした状態での概略図、（Ｂ）はデフレクタとノズル本体の間隔を短くした状態での概略図である。
【図１１】 第三実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１２】 第三実施形態のノズルの噴射状態を示す概略図である。
【図１３】 第四実施形態のノズルの要部断面図である。
【図１４】 第四実施形態のノズルの噴射状態を示す概略図である。
【図１５】 第四実施形態のノズルの変形例を示す要部断面図である。
【図１６】 （Ａ）（Ｂ）は第五実施形態を示し、ノズルにより導管内周面の塗装を行う方法を示す概略図である。
【図１７】 従来のデフレクタを備えたノズルであり、（Ａ）は一部断面図、（Ｂ）は使用状況を示す概略図である。
【図１８】 （Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は、それぞれ別の従来のデフレクタを備えたノズルの各種概略図である。
【図１９】 流体の噴射状況であり、（Ａ）は流体が水の場合の概略図、（Ｂ）は流体が高粘度の場合の概略図である。
【符号の説明】
１０ ノズル
１１ ノズル本体
１２ ノズルチップ
１２ｃ 外嵌部
１２ｅ 空洞部
１２ｋ 噴口
１２ｎ 拡径部
１３ パッキン
１４ アダプタ
１４ｂ 内嵌部
１４ｅ 固定部
１５ デフレクタ
１５ａ 支持棒
１５ｂ 衝突板部
１５ｃ 衝突面
１５ｄ 連続箇所
１６ Ｏ−リング
Ｔ 流体
Ｑ 塗料
Claims (15)
- ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、
上記ノズルチップの噴射側の先端中央に噴口を設けると共に、該ノズルチップの流体流入側に空洞部を設け、該空洞部を閉鎖するように上記アダプタを上記ノズルチップの流体流入側端部と嵌合配置して、上記空洞部からなる旋流室を設け、
上記ノズルチップの後端面に径方向の旋回溝を形成して上記アダプタとの間に上記旋流室と連通する旋回流路を設け、該旋回流路を上記ノズルチップおよびアダプタの外周と上記ノズル本体の周壁内面との間に形成される円環状の流路と連通させて、上記旋回流路を通して上記旋流室に旋回流として流入させる一方、
上記アダプタの先端面に上記デフレクタの支持棒の端部を着脱自在に固定し、該デフレクタの支持棒を上記旋流室内を通して上記噴口周囲と隙間をあけて貫通して突出させると共に、この外方に突出した支持棒の端部にデフレクタの衝突板部を設け、該衝突板部を上記噴射側の先端壁と対向させて配置し、
上記旋流室から旋回状態で上記噴口を通して噴出される流体を、上記デフレクタの衝突板部に衝突させて、該衝突板部と噴射側の先端壁の間から周囲外方へ噴射する構成としていることを特徴とするノズル。 - 上記ノズルチップの噴口を設けた先端面を、上記ノズル本体の先端部に設けた開口に嵌合させ、かつ、ノズルチップの噴口は噴口周囲部を先端面より突出して上記噴口の内径を先端側へと拡径している請求項１に記載のノズル。
- 上記デフレクタの支持棒と衝突板部の連続箇所は、上記噴口の拡径角度に沿うテーパ状に連なる曲面で形成している請求項２に記載のノズル。
- 上記デフレクタの衝突板部は、噴口側の衝突面を上記支持棒に対して２５度以上９０度以下の角度で形成している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズル。
- 上記デフレクタの衝突板部と噴射側の先端壁との間の距離を伸縮自在に調節可能にしている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズル。
- 上記デフレクタは、衝突板部の外形寸法を上記噴射側の先端壁の外周径より小さく設定している請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズル。
- 上記デフレクタは、衝突板部の周囲を円形状あるいは多角形状に形成している請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のノズル。
- ノズル本体の周壁内周面に沿って円環状の流路を設けると共に、上記ノズル本体の噴射側先端中央に位置させる噴口と連通する旋流室を設け、該旋流室の流入側中央に台円錐形状の凸部を配置すると共に、該旋流室の周壁の流入側端面に上記円環状の流路とを連通する径方向の湾曲させた旋回流路を設け、
上記旋回流路より旋回しながら上記旋流室に流入する流体を、該旋流室内で更に上記台円錐形状の凸部外周面に沿って旋回させ、該旋流室の先端に設けられた上記噴口より流体を旋回させながら噴射させて噴射角度を広角としていることを特徴とするノズル。 - 上記台円錐形状の凸部の中心軸線を上記噴口の中心軸線と一致させると共に該台円錐形状の凸部の先端面は上記噴口と近接させた対向位置に配置し、かつ、該噴口の大きさと凸部の先端面の大きさとは略同等に設定している請求項８に記載のノズル。
- 上記旋流室内で旋回され上記噴口より噴射される旋回流の空気芯の中心軸線上に位置する上記凸部先端面の中央に穴を凹設し、上記旋回流の空気芯を上記噴口中心に安定保持する構成としている請求項９に記載のノズル。
- 上記凸部先端面の中央に凹設する穴は奥端に向けて縮径する円錐形状としている請求項１０に記載のノズル。
- 上記ノズル本体の内部には、噴射側にノズルチップを収容していると共に該ノズルチップより流入側にアダプタを収容し、該アダプタの外周面と上記ノズル本体との内周面との間に上記環状の流路を設けると共に、該アダプタの噴射側先端面より 上記台円錐形状の凸部を突設している一方、
上記ノズルチップは先端に噴口を設けると共に該噴口に連続する大面積の空洞部を備え、該空洞部の流体流入側を上記アダプタの先端面で閉鎖して上記旋流室を形成し、該アダプタの先端面と対向する位置のノズルチップの周壁内面に上記旋流溝を形成している請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のノズル。 - 上記ノズルに供給する流体は高粘度を有する塗料とし、ガス管等の導管内周面に塗装を行う導管ライニング用ノズルとしている請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のノズル。
- 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載のノズルを導管内に所要速度で移動させ、上記ノズルより流体をノズル軸線に対して略９０度以上の広角で噴射させて、上記導管内周面に流体を噴射していくことを特徴とするノズルによる導管内周面への流体噴射方法。
- 上記ノズルから噴射する流体は高粘度を有する塗料であり、導管内周面に塗料を噴射して塗膜を形成している請求項１４に記載のノズルによる導管内周面への流体噴射方法。
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