JP4532534B2 - 回転式スプレーノズル - Google Patents

Description

この発明は、圧力液水を回転しながら外部に噴霧する回転式スプレーノズルに関する。

タンク内や容器内等を洗浄したり冷却するのに回転式スプレーノズルが用いられている。

図１０（ａ）は一従来例の組立状態を示す全体斜視図、（ｂ）は分解斜視図を示す。

これらの図中、２０はボディ、２１はボディ２０の一端部に設けられたフランジ、２２はフランジ２１の上方に設けられた丸噴射口、２３はボディ２０の外周に回転自在に取り付けられる回転ヘッド、２４は回転ヘッド２３に設けられた噴射用の丸オリフィス、２５はリング状のスペーサ、２６は０リングで、２０ａはボディ２０内への液供給口である。

動作にあたっては、液供給口２０ａから圧力液水をボディ２０内に供給すると、圧力液水は、ボディ２０の下方に設けられた丸噴射口２２から回転ヘッド２３側に噴出され、かつ回転ヘッド２３は回転しながら丸オリフィス２９から噴霧される。
特開２００１−３５３４７６号公報

しかしながら、上記一従来例を洗浄用に用いると、噴霧口の形状が丸オリフィスのため、噴霧形状にムラが生じ、洗浄効果が小さいという課題があった。

また、回転駆動方式が、回転ヘッド中心軸から任意の距離だけ離れた丸オリフィス２４から噴射される圧力液水の反力によるものだけであったため、回転にムラがあり、回転が一定しなかった。

また、供給液水の圧力を上げると回転ヘッド２３が圧力液水の反力により高速回転するため、洗浄効果が小さい場合があった。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、噴霧形状のムラを防止し、洗浄効果の向上を図った低速、高速回転可能な回転式スプレーノズルを提供することにある。
また、回転安定性を向上させ、かつ耐久性を高めた回転式スプレーノズルを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１では、一端部に液供給口が形成され、かつ供給された圧力液水を噴射する複数の噴射口が形成されたほぼ円筒状のボディと、このボディの外周に軸受けを介し回転自在に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドを前記ボディに取り付けるナットを備えた回転式スプレーノズルであって、前記ボディは大径部と小径部とを有し、小径部の上方に任意の角度で傾斜した第１の溝が形成され、この第１の溝内に第１の放射状噴射口が形成され、かつ前記小径部の下方に前記第１の溝の傾斜方向に対し反対側に傾斜した第２の溝が形成され、この第２の溝内に第２の放射状噴射口が形成され、前記小径部の外周の上下にリング状の第１、第２の軸受けが設けられ、これら第１、第２の軸受けを介し前記小径部の外周部分に回転自在に中空状の回転ヘッドが取り付けられ、この回転ヘッドにはスリット状の複数のオリフィスが形成され、かつ内壁は円弧状をなし、前記第１、第２の放射状噴射口から噴射された圧力液水が内壁に当たりその反力で回転させるとともに、前記オリフィスから圧力液水を噴霧させる、ことを特徴とする。
請求項２では、一端部に液供給口が形成され、かつ供給された圧力液水を噴射する複数の噴射口が形成されたほぼ円筒状のボディと、このボディの外周に軸受けを介し回転自在に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドを前記ボディに取り付けるナットを備えた回転式スプレーノズルであって、前記ボディは大径部と小径部とを有し、小径部の上方に第１の放射状噴射口が形成され、かつ前記小径部の下方に第２の放射状噴射口が形成され、前記小径部の外周の上下にリング状の第１、第２の軸受けが設けられ、これら第１、第２の軸受けを介し前記小径部の外周部分に回転自在に中空状の回転ヘッドが取り付けられ、この回転ヘッドにはスリット状の複数のオリフィスが形成され、内壁は円弧状をなし、かつ回転ヘッドの第１、第２の取付部内に、間隔を介し前記第１、第２の放射状噴射口と対向配置され、噴射された圧力液水が当たる第１、第２のタービンをそれぞれ設け、回転ヘッドを回転させるとともに、前記オリフィスから圧力液水を噴霧させる、ことを特徴とする。
請求項３では、請求項１または２記載の回転式スプレーノズルにおいて、前記回転ヘッドの内壁面は、外周側に向って突出した２つの円弧面が組み合わされた円弧状としたことを特徴とする。
請求項４では、請求項１、２または３記載の回転式スプレーノズルにおいて、前記第１、第２の軸受けは同形状のものからなることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第１、第２の溝内に第１、第２の放射状噴射口を設けたため、噴射される圧力液水は溝に沿って流れ、回転ヘッド内部で回転し、回転した液水の噴射力は、液水自体が回転すると力と回転ヘッドを回転させる力とに分散される。これにより、回転ヘッドを回転させる力が調整され、回転ヘッドを低速で回転させることができる。
請求項２記載の発明によれば、第１、第２の放射状噴射口から噴射される圧力液水が回転ヘッド側に設けた第１、第２のタービンに当たるようにしたため、回転ヘッドを高速で回転させることができる。
また、請求項１〜３記載の発明によれば、回転ヘッドの内壁を円弧面としたため、液水は円弧に沿って流れ、オリフィスに収束して外部へ噴射される。この場合、その収束圧力が円弧では均一に強いため、オリフィスから噴射された液水は扇状に均一な噴霧水量分布になる。
請求項４記載の発明によれば、各軸受けを同形状としたため、水圧により回転ヘッドが一方の軸受けのみを押圧することを軽減でき、摩擦抵抗が低減し、回転ヘッドの回転が安定し、かつ軸受けの磨耗も低減するので、耐久性が向上する。

以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。

図１は低速回転タイプの回転式スプレーノズルの組立斜視図、図２は分解斜視図、図３は本発明で用いられる回転ヘッド部分の縦断面図、図４は組立状態の縦断面図を示す。

図１に示すように、本発明の第１実施例に係る低速回転タイプの回転式スプレーノズル１は、ほぼ円筒状をなし、上部に液供給口２が形成された大径部３ａ、この大径部３ａの下方に形成された小径部（図２参照）を有する液供給用のボディ３と、このボディ３の小径部外周に回転自在に設けられ、中空状をなし、かつ外周面６ａに液噴射用の第１、第２のオリフィス４、５が複数形成された回転ヘッド６と、この回転ヘッド６をボディ３から抜け出るのを防止する回転ヘッド取付用のナット７とを備えて構成されている。

液供給口２を有するほぼ円筒状のボディ３の構造は、詳しくは図２に示すように、その上方は大径部３ａとなっており、外周部の一部の適位置には切削加工によるフラット面３ａ’が形成されている。

大径部３ａの下方には下側に向って順次外径が小となるテーパ面３ｃが形成され、テーパ面３ｃの下部は円筒部３ｄが形成され、この円筒部３ｄの下部には回転ヘッド上部取付部３ｅが形成されている。

回転ヘッド上部取付部３ｅはこの上方の円筒部３ｄよりやや小径をなす円筒状となっており、下方外周部にはほぼ逆Ｕ字状をなす第１の溝３ｆが適間隔でもって複数形成され、かつこの第１の溝３ｆ内の底部に、液供給口２から供給された圧力液水を外部に噴射する第１の放射状噴射口３ｇが形成されている。ここで、放射状とは、中から外に向って広がっている、という意味である。なお、第１の溝３ｆは任意の角度でもって斜め、つまり図示の状態において、左側に傾斜して形成され、第１の放射状噴射口３ｇは、第１の溝を形成する内壁に囲まれている。

回転ヘッド上部取付部３ｅの下方には円筒状をなす小径部３ｂが形成されている。小径部３ｂの下部には、この小径部３ｂより大径の回転ヘッド下部取付部３ｈが形成されている。すなわち、小径部３ｂの上部に回転ヘッド上部取付部３ｅが、下部には回転ヘッド下部取付部３ｈが形成されている。

回転ヘッド下部取付部３ｈの上方外周部にはほぼＵ字状をなす第２の溝３ｉが適間隔でもって複数形成され、この第２の溝３ｉ内には第２の放射状噴射口３ｊが形成されている。

この第２の溝３ｉの斜め方向の傾きは回転ヘッド上部取付部３ｅ側の第１の溝３ｆの傾き方向と逆の任意の角度で形成されている。

また、複数の第１、第２の放射状噴射口３ｇ、３ｊは、各噴射口３ｇ、３ｊの中心線がボディ３面に対し直角の接線角度に開口している。また、各噴射口３ｇ、３ｊの中心線がボディ３面に対し直角以外の任意の同じ接線角度をもって開口したものとしても良い。

小径部３ｂの外周部分には、回転ヘッド６が回転自在に取り付けられる。

回転ヘッド６は大径であって中空状の胴部６ｂと、この胴部６ｂの上部に設けられたほぼ円筒状をなす第１の取付部６ｃと、胴部６ｂの下部に設けられ、同じくほぼ円筒状をなす第２の取付部６ｄとを有し、胴部６ｂには、噴射用の第１のオリフィス４、第２のオリフィス５が複数形成されている。

第１のオリフィス４は、胴部６ｂの軸方向に延びる第１スリット４ａと、この第１スリット４ａと連なり、胴部６ｂの上方の湾曲した肩部にまで延びる第２スリット４ｂからなる。

第２のオリフィス５は肩部に位置し、胴部６ｂの径方向に延びる第１スリット５ａと、この第１スリット５ａと連なり、下部が肩部下方の胴部６ｂの上方に位置する第２のスリット５ｂからなる。

このようなスリットからなる第１、第２のオリフィス４、５は互いに離間して胴部上方に並設されている。図示例では、第１、第２のオリフィス４、５は一つずつ設けているが、必要に応じ適数個設けても良いことは勿論である。

回転ヘッド６の内部は、図３に示すように、リング状の第１、第２の軸受け８、９を収納する第１の軸受け収納部６ｃ’、第２の軸受け収納部６ｄ’が第１、第２の取付部６ｃ、６ｄの内側に形成されている。

また、回転ヘッド６の胴部６ｂ内は、第１、第２の室１０ａ、１０ｂが形成されている。これら上下に形成された第１、第２の室１０ａ、１０ｂはそれぞれ横長のトラック形状をなし、胴部６ｂの内壁面は、外側の外周面側に向って突出した２つの円弧面が組み合わされたダルマ状の円弧状となっている。

回転ヘッド６上方の第１の取付部６ｃは、図２に示すように、ボディ３の回転ヘッド上部取付部３ｅ側に位置し、かつ回転ヘッド６下方の第２の取付部６ｄは回転ヘッド下部取付部３ｈ側に位置する。

回転ヘッド下部取付部３ｈの底部は塞がれており、かつその下方には外周にネジが切られたナット取付部３ｋが形成されている。

次に、図２、図４を参照しつつ組立の手順を説明する。

組立にあたっては、まずボディ３の下方からリング状の第１の軸受け８をボディ３の回転ヘッド上部取付部３ｅの上方に位置させ、次に、回転ヘッド６をボディ３の下方から挿通し胴部６ｂを小径部外周に位置させ、その後、第２の軸受け９を回転ヘッド下部取付部３ｈの下部に位置させ、ナット７をナット取付部３ｋの外周に螺着させれば良い。このようにして本発明では一方向から各部材を組み込んで組み立てることができ、組立性が良い。

第１、第２の軸受け８、９は、それぞれ同じ形状、サイズであって同じ材質からなり、回転ヘッド６の上下にそれぞれ形成された第１、第２の取付部６ｃ、６ｄの第１、第２の軸受け収納部６ｃ’、６ｄ’に位置し、これら第１、第２の軸受け８、９を介し回転ヘッド６はボディ３に対し回転自在に取り付けられている。

ボディ３側の第１の放射状噴射口３ｇは、回転ヘッド６の第１の取付部６ｃの内側に位置し、第２の放射状噴射口３ｊは第２の取付部６ｄの内側に位置する。

また、ボディ３の液供給口２の内周には、図４に示すように、他の部材との接続用の接続ネジ２’が形成されている。

次に本発明の第１実施例に係る回転式スプレーノズル１の動作について説明する。

液供給口２から注入された圧力液水は、第１、第２の溝３ｆ、３ｉ内に開口された第１、第２の放射状噴射口３ｇ、３ｊを介して回転ヘッド６の内部側に噴射される。この場合、第１の噴射口３ｇから出た液水は、図２、図４において矢印で示すように、第１の溝３ｆに沿って斜め下向きに噴射される。一方、下方の第２の噴射口３ｊから出た液水は、第２の溝３ｉに沿って斜め上向きに噴射される。したがって、これらの水流により回転ヘッド６は、図示の状態において、右方向に低速回転する。

低速となる理由は次のとおりである。

液水は第１、第２の溝３ｆ、３ｉに沿って流れ、回転ヘッド６の内部で回転する。回転した液水の噴射力は、液水自体が回転する力と回転ヘッド６を回転させる力とに分散される。それにより、回転ヘッド６を回転させる力が調整され、回転ヘッド６は低速で回転する。

なお、低速とは、回転ヘッド６の回転が、一般的には、１分間に１５０回転未満の場合であり、１５０回転以上を高速と呼んでいる。溝の角度、深さ、噴射口の数、径などを違ったものにすることにより、１分間に１０回転〜１５０回転未満の任意の回転数のものを製造することができる。

内部に噴射された液水は、胴部６ｂの内壁面の円弧（球状面）に沿って流れ、第１、第２のオリフィス４、５に収束して外部へ噴射される。その収束圧力が円弧では均一に強いため、各オリフィス４、５から噴射された液水は扇状に均一な噴霧水量分布になる。これに対し、内壁が単なる円筒形状の場合は、液水の収束圧力に強弱のある箇所ができるため、均一な水量分布にならない。

なお、本発明では、回転ヘッド６の内壁はダルマ状の２つの円弧面によって形成されている。図示の状態において、上の円弧は、回転ヘッド６の上半分に開口されたオリフィスに対して作用し、上から斜め下をカバーする。一方、下の円弧は下半分のオリフィスに対して作用し、斜め上から下をカバーする。

すなわち、図２において、第２のオリフィス５は、ダルマの頭部分の円弧が作用し、上側に均一な噴射を形成する。第１のオリフィス４のスリット４ａの部分にはダルマの顎部分が作用し、横から斜め下に噴射するように作用する。第１のオリフィス４のスリット４ｂの部分は上である。

特に、図示していないが、通常、下側にも同様なオリフィスが開口され、上下のオリフィスで都合３６０°全体をカバーする液水を噴射させる。

図５（ａ）、（ｂ）は、オリフィスを一つにした場合の本発明品の噴霧水量と、回転ヘッド内壁を単なる円筒状としたノズルとの噴霧水量の分布を比較した水量分布データを示す。（ａ）は本発明品、（ｂ）は単なる円筒状としたノズルの場合である。単なる円筒状のノズルでは、回転ヘッドから外周に放射される噴霧水量は、内壁面がフラットな単なる円筒状の回転ヘッドに開口された直線状のオリフィスから噴射されるため、（ｂ）に示すように、ムラがあり不均一であったが、本発明品によれば、（ａ）に示すように、回転ヘッド６から外周に放射される噴霧水量は均一であることが分かる。

なお、第１、第２のオリフィス４、５の数、形状等を変えることにより均一化された扇状の液水を３６０°全域に噴霧させたり、３６０°未満の任意の角度に噴霧させることも可能である。

本発明では、オリフィスは回転ヘッド６に直接開口させており、回転ヘッド６内に、別体のノズルチップを組付ける構造でないため、部品点数が増加することはなく、また、小型化することができる。

また、本発明品によれば、回転ヘッド６は回転する際、第１、第２の軸受け８、９は同じ形状、サイズであるため、水圧により回転ヘッド６が一方の軸受けのみを押し付ける力が軽減することにより、摩擦抵抗が低減し、回転ヘッド６の回転安定性が向上し、また、軸受けが磨耗しにくくなり、耐久性が向上するといった利点がある。

図６〜図９は高速回転タイプの本発明の第２実施例を示す。図６は組立斜視図、図７は分解斜視図、図８はこの実施例における回転ヘッドの内部構造を示す断面図、図９は組立状態の断面図を示す。

この実施例では、図７および図８と、前述の第１実施例の図２および図３とを対比すれば明らかなように、小径部３ｂの上下に設けられた第１、第２の放射状噴射口３ｇ’、３ｊ’は、大径部３ａおよび小径部３ｂを備えたボディ３面に対しそれぞれ同じ接線角度をもって開口し、この第２実施例では、噴射口の周囲外側に、第１実施例における第１、第２の溝３ｆ、３ｉ（図２および図４参照）がない。

また、これに加え、回転ヘッド６の第１、第２の取付部６ｃ、６ｄの内周壁に、第１、第２の放射状噴射口３ｇ’、３ｊと間隔を介し対向配置され、噴射された圧力液水により回転ヘッド６を高速回転させるための第１、第２のタービン１１ａ、１１ｂが設けられた構成としたことに特徴を有している。

その他の構成、作用等は第１実施例とほぼ同様のため、同じ部分には同一符号を用い説明は省略する。

動作にあたり、この実施例では、液供給口２から圧力液水をボディ３内に供給すると、その圧液水は第１、第２の放射状噴射口３ｇ’、３ｊ’からこれと対向配置された第１、第２のタービン１１ａ、１１ｂへと噴射される。このため、回転ヘッド６を高速回転させることができるように構成されている。

本発明の第１実施例に係る低速回転タイプの回転式スプレーノズルの組立斜視図を示す。 同上の分解斜視図を示す。 本発明の第１実施例で用いられる回転ヘッドの縦断面図を示す。 本発明の第１実施例の組立状態の縦断面図を示す。 （ａ）は本発明の噴霧水量の分布を示す説明図、（ｂ）は単なる円筒状のノズルの場合を示す。 本発明の第２実施例に係る高速回転タイプの回転式スプレーノズルの組立斜視図。 同上の分解斜視図を示す。 本発明の第２実施例で用いられる回転ヘッドの縦断面図を示す。 本発明の第２実施例の組立状態の縦断面図を示す。 （ａ）は従来例の分解斜視図、（ｂ）は組立斜視図を示す。

符号の説明

１ 回転式スプレーノズル
２ 液供給口
２’ 接線ネジ
３ ボディ
３ａ 大径部
３ｂ 小径部
３ａ’ フラット面
３ｃ テーパ面
３ｄ 円筒部
３ｅ 回転ヘッド上部取付部
３ｆ 第１の溝
３ｇ、３ｇ’ 第１の放射状噴射口
３ｈ 回転ヘッド下部取付部
３ｉ 第２の溝
３ｊ、３ｊ’ 第２の放射状噴射口
３ｋ ナット取付部
４ 第１のオリフィス
５ 第２のオリフィス
６ 回転ヘッド
６ａ 回転ヘッド外周面
６ｂ 胴部
６ｃ 第１の取付部
６ｄ 第２の取付部
７ ナット
８ 第１の軸受け
９ 第２の軸受け
１０ａ 第１の室
１０ｂ 第２の室
１１ａ 第１のタービン
１１ｂ 第２のタービン

Claims (4)

1. 一端部に液供給口が形成され、かつ供給された圧力液水を噴射する複数の噴射口が形成されたほぼ円筒状のボディと、このボディの外周に軸受けを介し回転自在に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドを前記ボディに取り付けるナットを備えた回転式スプレーノズルであって、
   前記ボディは大径部と小径部とを有し、小径部の上方に任意の角度で傾斜した第１の溝が形成され、この第１の溝内に第１の放射状噴射口が形成され、かつ前記小径部の下方に前記第１の溝の傾斜方向に対し反対側に傾斜した第２の溝が形成され、この第２の溝内に第２の放射状噴射口が形成され、
   前記小径部の外周の上下にリング状の第１、第２の軸受けが設けられ、
   これら第１、第２の軸受けを介し前記小径部の外周部分に回転自在に中空状の回転ヘッドが取り付けられ、
   この回転ヘッドにはスリット状の複数のオリフィスが形成され、かつ内壁は円弧状をなし、前記第１、第２の放射状噴射口から噴射された圧力液水が内壁に当たりその反力で回転させるとともに、前記オリフィスから圧力液水を噴霧させる、
   ことを特徴とする回転式スプレーノズル。
2. 一端部に液供給口が形成され、かつ供給された圧力液水を噴射する複数の噴射口が形成されたほぼ円筒状のボディと、このボディの外周に軸受けを介し回転自在に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドを前記ボディに取り付けるナットを備えた回転式スプレーノズルであって、
   前記ボディは大径部と小径部とを有し、小径部の上方に第１の放射状噴射口が形成され、かつ前記小径部の下方に第２の放射状噴射口が形成され、
   前記小径部の外周の上下にリング状の第１、第２の軸受けが設けられ、
   これら第１、第２の軸受けを介し前記小径部の外周部分に回転自在に中空状の回転ヘッドが取り付けられ、
   この回転ヘッドにはスリット状の複数のオリフィスが形成され、内壁は円弧状をなし、かつ回転ヘッドの第１、第２の取付部内に、間隔を介し前記第１、第２の放射状噴射口と対向配置され、噴射された圧力液水が当たる第１、第２のタービンをそれぞれ設け、回転ヘッドを回転させるとともに、前記オリフィスから圧力液水を噴霧させる、
   ことを特徴とする回転式スプレーノズル。
3. 請求項１または２記載の回転式スプレーノズルにおいて、
   前記回転ヘッドの内壁面は、外周側に向って突出した２つの円弧面が組み合わされた円弧状としたことを特徴とする回転式スプレーノズル。
4. 請求項１、２または３記載の回転式スプレーノズルにおいて、
   前記第１、第２の軸受けは同形状のものからなることを特徴とする回転式スプレーノズル。

Images