JP3934455B2 - 複数流体ノズル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧送される複数流体を噴霧，例えば不活性ガスと水とを噴霧する複数流体ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種の複数流体ノズルを図６に示す例えば特開２０００−９３５３７公報の二流体ノズルを用いて説明する。
【０００３】
図６は二流体ノズルを示す断面図で、図中右側の水入口１から水を取り込み、これを水ノズル部２からガスノズル部３内の空間４に噴出すると共に、図中上側のガス入口５から不活性ガスを取り込み、この不活性ガスの圧力により水ノズル部２から空間４に噴出された水を図中左側のガスノズル部３の先端の噴出孔６から吹き出して水微粒子を噴霧する構成となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来のこの種の二流体ノズルは以上のように構成されているので、空間４の部分でミキシング（衝突エネルギーを利用した瞬時の全体的ミキシング）が十分に行われないために、不活性ガス中の水の粒子が微細化かつ均一になりにくいという問題点がある。従って、例えばこれを消火用ノズルとして使用した場合には、不活性ガス中の水の粒子の微細化，均一化の悪さから消火性能が低下するという問題点がある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る複数流体ノズルはかかる問題点を解消するためになされたもので、衝突板部の表面に凹部を配設して第１ミキシング部を形成し、前記円筒部の内周面を前記流入孔の内径とほぼ同径あるいはそれより大径として第２ミキシング部を形成し、前記ノズル本体の孔径二段の段差面に凹部を配設して第３ミキシング部を形成し、この第３ミキシング部からの複数流体が衝突する衝突面を前記段差面の凹部と対向する位置の環状噴口内に設けて第４ミキシング部を形成し、かかる第１ミキシング部から第４ミキシング部を複数流体が経由することにより、同一気体量において気体中の液体の粒子が微細化かつ均一になる。従って、例えばこれを消火用ノズルとして使用した場合には、不活性ガス中の水の粒子が微細化かつ均一になることから消火性能が向上する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施の形態を図１〜図５について説明する。図１はノズル全体を示す縦断側面図、図２は図１を下から見た図、図３は図１を上から見た図、図４は図１の要部を拡大して示す図、図５は図４の線イ−イに沿う断面図である。
【０００７】
図において、７は流入孔７ａと段差面７ｂにより流入孔７ａよりも大きい内径に形成されている流出孔７ｃとで孔径二段の円筒状に構成したノズル本体、８は流出孔７ｃ内でその同心軸線上に位置して流出孔７ｃの内周面との間に環状噴口９を形成する円筒部８ａと円筒部の内周側に設けられた衝突板部８ｂであって流入孔７ａからの複数流体が衝突する衝突板部８ｂとで軸方向の断面を凹状に構成した衝突部材、１０は衝突部材８の衝突板部８ｂの表面に複数個（図面では６個）配設した凹部、１１は衝突部材８の円筒部８ａに形成した流入孔７ａの内径とほぼ同径あるいはそれより大径の内周面（ミキシング部）、１２はノズル本体７の段差面７ｂに複数個（図面では８個）配設した凹部、１３は段差面７ｂの凹部１２とそれぞれ対向する位置（図面では８カ所）の環状噴口９内にそれぞれ設けた円柱体で、その端面１３ａを円筒部８ａの端面１４からへこませて衝突面を構成している。
【０００８】
不活性ガスと水との二流体を噴霧する二流体ノズルについてその作用を説明する。今、ノズル本体７の流入孔７ａに不活性ガスと水とが圧送され、まずこれが衝突板部８ｂの表面に衝突するとその凹部１０により乱流が発生して１回目のミキシングが行われる。
【０００９】
次に、衝突板部８ｂ内において周囲に分散することにより円筒部８ａの内周面１１に衝突して２回目のミキシングが行われる。
【００１０】
次に、この不活性ガス・水の混合流体は、拡散分散力によって段差面７ｂの方向にＵタ−ンしてゆき、ここで強烈で爆発的な３回目のミキシングが行われる。
つまり、図５に示すように凹部１２が円筒部８ａの内周面１１によりさえぎられて構成されるほぼ半月状部分１２ａに、前記した２回目のミキシング後の不活性ガス・水の混合流体が分散流入すると、このときに乱流が発生してミキシングが行われる。その際、半月状部分１２ａが非円形ノズルを構成しているので、この部分で流出速度が不均一になって圧力変化による乱流が発生する。
引き続き、凹部１２が円筒部８ａの端面１４により形成されるほぼ長方形状部分１２ｂを通るときに、流路の形状変更（ほぼ半月状からほぼ長方形状に）により乱流が発生してミキシングが行われる。
さらに引き続き、凹部１２が円筒部８ａの外周面によりさえぎられて構成されるほぼ半月状部分１２ｃに、不活性ガス・水の混合流体が流入するときに、流路の形状変更（ほぼ長方形状からほぼ半月状に）により乱流が発生してミキシングが行われる。その際、半月状部分１２ｃが非円形ノズルを構成しているので、この部分で流出速度が不均一になって圧力変化による乱流が発生する。
こうして、凹部１２によって３段階の連続したミキシングが行われるので、この３回目のミキシングでは強烈で爆発的なミキシングとなる。
【００１１】
次に、段差面７ｂの凹部１２から環状噴口９に入るときに、ガス・水の混合流体の一部が円柱体１３の端面１３ａに衝突すると乱流が発生して４回目のミキシングが行われる。
この後は、そのまま環状噴口９からノズル本体７外に噴霧される。
【００１２】
このように何回にもわたってミキシングが行われることにより、不活性ガス中の水の粒子が微細化かつ均一した微粒子となる。つまり、理想的なミキシングが行われる。
【００１３】
なお、図中円筒部８ａの端面１４に設けた切欠きは、流入孔７ａに対する内周面１１の径の大きさによって変化するものであるから、必ずしも必要ではない。
【００１４】
上記実施の形態では端面１３ａの形状を円柱体１３によって円形になるものを示したが、角形であっても良いし，これらが凸面，凹面であっても良い。また、円柱体１３の端面１３ａの端面１４からのへこみは、必ずしも必要ない。さらに、円柱体１３の長さが環状噴口９の全長にわたって延びているが、これは途中までの長さであっても良い。
【００１５】
また、上記実施の形態では円柱体１３を流出孔７ｃの外から流出孔７ｃの内周面に突出する部材により円筒部８ａの外周面に押しつけて固定しているが、円柱体１３の取り付け方法はこれに限るものではない。
【００１６】
さらに、上記実施の形態では凹部１０，１２の形状が円形であるものを示したが、円形である必要はないし，またその凹部の底面は平ら面，凹面，凸面のいずれの形状であっても良い。
【００１７】
以上の説明では不活性ガスと水との二流体を噴霧する二流体ノズルについて説明したが、用途によっては各種の気体，液体を数種組み合わせて噴霧することも勿論可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば衝突板部の表面に凹部を配設して第１ミキシング部を形成し、前記円筒部の内周面を前記流入孔の内径とほぼ同径あるいはそれより大径として第２ミキシング部を形成し、前記ノズル本体の孔径二段の段差面に凹部を配設して第３ミキシング部を形成し、この第３ミキシング部からの複数流体が衝突する衝突面を前記段差面の凹部と対向する位置の環状噴口内に設けて第４ミキシング部を形成し、かかる第１ミキシング部から第４ミキシング部を複数流体が経由するので、同一気体量において気体中の液体の粒子が微細化かつ均一になるという効果が得られる。従って、例えばこれを消火用ノズルとして使用した場合には、不活性ガス中の水の粒子が微細化かつ均一になることから消火性能が向上するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施の形態を示す縦断側面図である。
【図２】図１を下から見た図である。
【図３】図１を上から見た図である。
【図４】図１の要部を拡大して示す図である。
【図５】図４の線イ−イに沿う断面図である。
【図６】従来の二流体ノズルを示す断面図である。
【符号の説明】
７ ノズル本体
７ａ 流入孔
７ｂ 段差面
７ｃ 流出孔
８ 衝突部材
８ａ 円筒部
８ｂ 衝突板部
９ 環状噴口
１０ 凹部
１１ 内周面
１２ 凹部
１３ 円柱体
１３ａ 端面
１４ 端面

Claims (1)

1. 混合された複数流体が圧送される後面に開口する流入孔とこれの先に段差により連設されかつ前面に開口する前記流入孔の内径よりも大きい内径の流出孔とを有する孔径二段の円筒状ノズル本体と、前記流出孔内でその同心軸線上に位置して前記流出孔の内周面との間に環状噴口を形成する円筒部と前記円筒部の内周側に設けられた衝突板部であって前記流入孔からの複数流体が衝突する衝突板部とを有する、軸方向の断面が凹状の衝突部材とからなり、かつ前記衝突板部の表面に凹部を配設して第１ミキシング部を形成し、前記円筒部の内周面を前記流入孔の内径とほぼ同径あるいはそれより大径として第２ミキシング部を形成し、前記ノズル本体の孔径二段の段差面に凹部を配設して第３ミキシング部を形成し、この第３ミキシング部からの複数流体が衝突する衝突面を前記段差面の凹部と対向する位置の前記環状噴口内に設けて第４ミキシング部を形成し、かかる第１ミキシング部から第４ミキシング部を経由した複数流体を前記環状噴口から噴霧するようにしたことを特徴とする複数流体ノズル。

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