JP4141006B2 - 高圧清浄スプレーノズル - 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（噴霧ノズル）に関し、特に高圧清浄用途のためのスプレーノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧清浄用途のためのスプレーノズルは、通常、平坦な噴霧液体噴流を被清浄面に向ける。この液体噴流は、面の上の汚れやその他の粒子を取り除くため、その面に強く衝突する。均一な清浄を行う場合、液体放出噴霧が所与の区域に対して実質的に均一な衝突力を有している必要がある。従来は、液体噴霧の必要な速度のもとでノズル本体内に生成される乱流のために、放出噴霧粒の力のこのような均一性を達成することが困難であった。このような清浄装置の開発の他の目的は、清浄用流体の消費量をできる限り抑えながら高い清浄効果を得ることにある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の全体的な目的は、高圧清浄用途で用いるための新規な改良ノズル構造を提供することである。
【０００４】
本発明は更に、放出噴霧の衝突力が大きい高圧スプレーノズルを提供することも目的としている。
【０００５】
本発明のより具体的な目的は、流体がノズルから放出されるときの乱流を低減する特定の内面構造を有するノズル構造を提供することにより前述の事項を達成することである。
【０００６】
本発明は更に、高圧スプレーノズルにおける横方向の噴霧安定性を高めることを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記および他の目的と利点は、公知のシステムよりも優れた性能を示す特定の構造配置を有する高圧スプレーノズルを用いて提供される。このスプレーノズルは、内部に形成された縦方向流路を有するノズル本体を含んでいる。この流路は、入口端と出口または排出オリフィスとの間に流体通路を形成する。この通路は、上流入口から出口区域に向かって徐々に縮小しており、この通路を出口区域に近接して配置されたアプローチ区域に移行させる全体的に丸みを帯びた部分を有する肩部を含んでいる。このアプローチは、公知のノズル設計に対して小さな直径と大きな長さを有している。この構造により、ノズルから放出される流体に関して、より大きな衝突力と、より均一な噴霧の分布を実現することができる。他の目的と利点は、添付図面と共に以下の詳細な説明を参照することによって、より明らかなる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
一般に、本発明は、優れた衝撃噴霧分布を与えるノズル構造に関する。本発明は、流動噴霧が被清浄面に衝突させられる各種の高圧清浄用途で使用するためのものである。通常、流動噴霧は、水や他の適切な清浄用溶液または流体である。
【０００９】
図１および図２は、本発明を取り入れた高圧スプレーノズル１０を示している。このノズル１０は、高圧扇形ウォータジェットを被清浄面に向けて噴出する高圧清浄装置で使用される。このスプレーノズルは、ノズル本体１２を備えている。このノズル本体は、一体の金属または他の適切な材料に構成されていることが好ましい。ノズル本体１２は、上流端１４を有している。この上流端は、ねじ山（例えば、ねじ山１８）を用いて供給導管１６に接続することができる。ノズル口区域２０は、ノズル本体の下流端に配置されている。図示の実施形態では、ノズル本体１２は、縦軸２２を中心としたほぼ対称形である。
【００１０】
流路または流体通路２４は、ノズル本体を貫通するように配置されており、軸２２を中心としたノズル本体と同心の縦穴として形成されている。この流路２４の直径は、ノズル口区域２０に向かって徐々に縮小し、様々な流路セクションを形成している。円錐入口区域２６は、ノズル本体１２の上流入口区域に配置されている。この入口区域２６は、第１の円筒セクション２８に通じている。第２の円錐区域３０は、第１円筒セクション２８を第２の円筒セクション３２に連結している。この第２円筒セクション３２は、上流の、すなわち第１の円筒セクション２８よりも小さな直径を有している。
【００１１】
本発明のある態様によれば、この内部流路構造には、大きな円筒セクションからアプローチセクションへの丸みを帯びた移行部が含まれていて、より優れた性能特性を提供するようになっている。上述の実施形態では、湾曲のどセクション３４が第２円筒セクション３２をアプローチセクション３６に連結する。このアプローチセクションまたは区域３６は、ノズル口区域２０で終端する。のどセクション３４は、丸みを帯びた肩部を備えている。この肩部は、アプローチセクション３６に向かって徐々に狭まり、第２円筒セクション３２とアプローチセクション３６との間に滑らかな移行面構造を与える。このアプローチセクション３６は、選択された直径Ａを有するほぼ円筒形の区域を提供する。この区域は、図２に示されるように長さＬにわたって延在する壁を画成している。
【００１２】
ノズル内の乱流を抑えるために、肩部３４は、肩部３４の丸み部分と接する移行部、例えば図２に示される移行点Ｔ、においてアプローチ区域の壁と交わっていることが好ましい。これにより滑らかな移行流体経路が得られ、流路内の乱流が低減される。ここに記載する実施形態では、肩部３４の半径に対するアプローチセクション３６の直径Ａの比は、約０．２３〜０．２５となるように選択される。
【００１３】
本発明の一つの利点によれば、アプローチ長に対するアプローチ直径の比は、流体速度を高めるように選択される。すなわち、アプローチ区域は、公知の設計と比較して大きなアプローチ区域長Ｌと共に用いられる小さな直径をＡを有している。例えば、流路セクション長Ｌは、アプローチ区域の直径Ａの約１．５〜２倍となるように選択される。図示の実施形態では、アプローチ長Ｌの比はアプローチ直径の２倍である。アプローチ長Ｌと比較してわずかに小さいまたはデスケーリングされた直径Ａにより、高い流体速度が得られる。この構造により流体速度が高まるとともに、得られる噴霧も安定化する。１５°の噴霧角と４０p.s.i.で０．４ガロンの噴霧容量を有する好適なスプレーノズルの場合、０．０７６インチのアプローチ直径を使用する従来のスプレーノズルではなく、０．０６３インチの直径を有するアプローチ区域を使用することができる。
【００１４】
アプローチ区域３６の末端には、円弧の一部をなすアプローチオリフィス３８が含まれている。中心軸２２に対するアプローチオリフィス３８の角度αは、４０〜４８度であることが好ましい。アプローチオリフィス半径３８に対するアプローチ直径Ａの比は、上述の好適なスプレーノズルに関しては、約１．５となるように選択される。
【００１５】
ノズル口区域２０は、図２および図３に詳細に示されている。この口区域２０は、一対のリブ４０、４２によって形成されている。これらのリブは、相互に平行に離間して配置されており、ノズル本体１２の末端に配置されている。溝４４は、ノズル本体１２を横方向に貫通するように配置されており、縦方向中心軸２２に対して直角に配置されている。この溝は、丸みを帯びた側壁４６、４８を有している。これらの側壁は、それぞれ円弧の一部分に沿っている。外向き開口溝型凹部５０が、溝４４内の中心に配置されている。底面５２（図３を参照）を有するこの凹部５０は、その両端部が丸みを帯びており、平面構造溝壁５４、５６を画成している。これらの溝壁５４、５６は、平行に離間しながら相互に対向するように配置されている。
【００１６】
凹部５０は、丸みを帯びたアプローチオリフィス壁３８の区域において縦方向流路２４と交わる。この配置により、エッジ６０によって境界が定められる通路５８が形成される（図３を参照）。このエッジ６０は連続的に湾曲しており、その平面形状は楕円に似ている。これは、凹部５０の半円筒形底面５２のうちアプローチオリフィスの湾曲壁３８を有するセクションによって画成される。
【００１７】
本発明の一つの好適な実施形態では、ノズルが、焼入ステンレス鋼から単一部材として製造される。この他に、ノズルは、例えば図４に示される実施形態のように、嵌合またはプレス嵌めによって一体になるように設計された二つ以上の部材として製造されていてもよい。この図に示されるように、高圧スプレーノズル１００は、流路１２４を与える中心軸１２２と同心の縦穴を有するノズル本体１１２を含んでいる。この実施形態では、流路１２４は、第１の円筒セクション１２８および第２の円筒セクション１３２を有するように形成されている。この第２円筒セクションは、円錐区域１３０からノズル本体１１２の末端まで実質的に延びている。円筒セクション１３０は、環状インサートを収容するような大きさの円筒開口を形成している。インサート１３３の内面構造は、図１〜３に関連して上述したものと同様に、ノズル口区域１２０のアプローチオリフィス１３８その他の構成要素に加えて、丸みを帯びた肩部１３４、アプローチセクション１３６を含んでいる。肩部１３４およびアプローチセクション１３６の大きさ、形状寸法、および相対的配置も、図１〜３に関連して上述したものと同じである。
【００１８】
図示の実施形態では、インサート１３３は、ノズル本体１１２の端部に配置されたフランジ１３９を用いて開口１３０内の所定箇所に保持することができる。インサートは、例えば炭化タングステンや適切なセラミック材料から製造することができる。これは、ノズルが噴霧研磨液等のためのものである場合、特定の効用を持っている。
【００１９】
スプレーノズルを供給導管に連結するため、供給導管１６の端部に配置された従来の雌継手に入口端が連結されている。この他に、当業者であれば理解できるように、急速着脱構造も容易に利用することができる。
【００２０】
動作中、流体は、図１の矢印に示される方向に沿って供給導管１６を通過し、上流端１４に向かう。アプローチ直径が小さいので、ノズルを通過する流体速度は増加する。アプローチの長さが大きいことにより、噴霧が安定する。更に、アプローチ区域を伴う丸肩部３４および移行部は、流体がアプローチ区域３６に入るときの乱流を抑える。この結果得られる噴霧パターンは、比較的平坦な扇形噴霧パターンである。水消費量および水圧が一定に維持される場合、噴射力が従来のフラットジェットノズルに対して１．５倍に増加する。得られる清浄効果は、高圧洗浄または清浄用途で通常使用される流量および噴霧角度の範囲全体にわたって、従来のノズルと比較して実質的に１３０〜２００パーセント以上増加する。
【００２１】
本発明に関連する技術分野の当業者であれば分かるように、流体通路２４を通過する液体を更に安定させるために、案内羽根やフロースタビライザ（図示せず）を本発明と共に使用してもよい。通常、このようなフロースタビライザは、ノズルの上流端から見たときに「８の字」形または十字形を有するように形成された一片の金属薄板として設置される。このスタビライザは、円筒セクション２８内に配置され、円錐区域３０に対向して隣接しつつ実質的に円筒セクション２８の長手方向に沿って延在していてもよい。
【００２２】
本発明によれば、得られる噴霧パターンにおいて種々の利点が実現される。例えば、従来のスプレーノズルは、縞などが清浄面で観察される傾向を有する比較的不均一な噴霧パターンを形成する場合があるが、本発明は、清浄面に一定した噴霧パターンを形成する。すなわち、面に加わる衝突の衝撃力は、与えられた流れに対する大きなアプローチ長さのために、面全体にわたって均一化される。与えられた流れに対する小さなアプローチ直径は、使用される特定の流量に対して大きな流体速度を与えることにもなる。
【００２３】
このように、上述の目的を満足する高圧スプレーノズルについて説明した。本発明は種々の変形や代替構造を採用することが可能であるが、本発明の特定の例示形態を図面に示し、詳細に説明した。しかしながら、開示した特定の形態に本発明を限定する意図はなく、本発明の趣旨と範囲に含まれるすべての変形例、代替構造および均等物をカバーすることを意図している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を取り入れた高圧清浄ノズルの部分切取図である。
【図２】図１に示されるノズルの軸方向に沿った断面図である。
【図３】図２に示されるノズルの端面図である。
【図４】本発明の別の実施形態に係る高圧清浄ノズルの軸方向に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０…高圧スプレーノズル、１２…ノズル本体、１４…上流端、１６…供給導管、２０…ノズル口区域、２２…縦軸、２４…流体通路、２６…入口区域、２８…第１円筒セクション、３０…円錐区域、３２…第２円筒セクション、３４…肩部、３６…アプローチセクション。

Claims (7)

1. 上流入口端および出口端を有するノズル本体（１２）であって、液体が前記上流入口端を通過してこのノズル本体内に向かうことができるようになっているノズル本体（１２）と、
   前記ノズル本体（１２）内に配置され、前記入口端と前記出口端との間に延びて継続的に液体が移送される縦方向流路（２４）であって、第１の直径を有する筒状の第１の流路セクション（３２）と、前記第１の流路セクション（３２）の下流側に配置され、前記第１の流路セクション（３２）の直径よりも小さな直径（Ａ）を有する筒状の第２のアプローチ流路セクション（３６）と、前記第１の流路セクション（３２）と前記第２のアプローチ流路セクション（３６）との間に湾曲移行部を形成している肩部（３４）と、前記ノズル本体（１２）の前記出口端に形成され、所定の噴霧パターンを形成するように前記第２のアプローチ流路セクション（３６）よりも小径となる排出オリフィスと、前記第２のアプローチ流路セクション（３６）と前記排出オリフィスとの間に湾曲移行部を形成している湾曲壁（３８）と、を有している縦方向流路（２４）と、を有し、
   前記第２のアプローチ流路セクション（３６）の長手方向の長さ（Ｌ）は、
   前記肩部（３４）及び前記湾曲壁（３８）の湾曲移行部によって前記第１の流路セクション（３２）から前記排出オリフィスまで漸次に収束しながら前記縦方向流路（２４）を通過する液体が、高圧の液体として前記排出オリフィスから乱れることなく噴射され、且つ、液体が向けられる面に一様な衝突力をかける噴霧パターンでの噴射を可能にするように、前記第２のアプローチ流路セクション（３６）の直径の少なくとも１．５倍である、高圧清浄スプレーノズル。
2. 前記肩部（３４）は、前記第２のアプローチ流路セクション（３６）に接点で交わる丸み部分を形成している、請求項１記載の高圧清浄スプレーノズル。
3. 前記肩部（３４）の半径に対する前記第２のアプローチ流路セクション（３６）の直径の比は、約０．２３〜０．２５である、請求項２記載の高圧清浄スプレーノズル。
4. 前記縦方向流路（２４）は、前記第１の流路セクション（３２）の上流に配置され、前記入口端と前記第１の流路セクション（３２）との間に流体流通経路を形成するために前記第１の流路セクション（３２）より大きな直径を有する筒状の第３流路セクション（２８）を更に有する請求項１記載の高圧清浄スプレーノズル。
5. 前記ノズル本体は単一の部品として設けられている、請求項１記載の高圧清浄スプレーノズル。
6. 前記縦方向流路（２４）は、前記ノズル本体（１２）の一部と前記ノズル本体（１２）の内部に装着されたインサート（１３３）の一部によって形成されている請求項１記載の高圧清浄スプレーノズル。
7. 前記第２のアプローチ流路セクション（３６）の長手方向の長さ（Ｌ）は、前記アプローチ流路セクションの直径（Ａ）の１．５〜２倍である、請求項１記載の高圧清浄スプレーノズル。

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