JP4766622B2

JP4766622B2 - 気液混合流の噴射装置

Info

Publication number: JP4766622B2
Application number: JP2001045829A
Authority: JP
Inventors: 真一原
Original assignee: Shibuya Corp
Current assignee: Shibuya Corp
Priority date: 2001-02-21
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2021-02-21
Also published as: JP2002239425A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両、ビルの壁面、壜、食器等の洗浄用ノズルなど、各種の噴射ノズルとして広く適用可能な気液混合流の噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の従来の噴射装置においては、円形あるいは偏平状からなる１個の噴射口から気液混合流を噴射するものが広く知られている。しかしながら、噴射口が円形である場合には、噴射された気液混合流の中心部と周辺部では吹付け作用の強さが異なるため、吹付け作用の強い中心部が通るところと通らないところでは吹付けムラが生じてしまうという技術的な問題があった。これに対して偏平状の噴射口の場合には、幅広の効率的な吹付けが可能ではあるが、この場合にも中央部と周辺部の吹付け作用が均一になるように噴射流を均等に形成することは容易ではなかった。とりわけ、噴射状態を変化し得るように構成した場合に、どのような噴射状態においても常に中央部と周辺部の吹付け作用が均一になるように設定することは技術的に困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて発明したもので、噴射口から噴射される気液混合流による吹付け作用の均一性を図り、吹付けムラが少なく効率的な吹付けが可能な使い勝手のよい気液混合流の噴射装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、少なくとも液体と気体を混合して気液混合流を形成しながら噴射口から噴射するように構成した噴射装置において、気液混合流の流通路を偏平状に形成するとともに、該流通路を仕切りにより流れに沿った複数の流通路に分割して、それぞれの流通路に対応する流通路と同数の気液混合流の噴射口を設け、それらの噴射口から噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しくなるように構成し、かつ前記仕切りの上流側端部を液体噴射口から下流側へ離れた位置に配設して、該液体噴射口の下流側に仕切りによって分割されない非分割状態の気液混合流の形成領域を設けるという技術手段を採用した。本発明においては、気液混合流の流通路を偏平状に形成し、その流通路内を流通する際に形成される偏平状の気液混合流を仕切りにより複数の流れに分割して、それぞれ対応する噴射口から噴射するように構成したので、複数の噴射口に対して気液混合流を設定通りに的確に分配することが可能である。すなわち、液体噴射流を中央に集中させずに幅方向に分散させ、その分散状態を維持するように仕切りを設けたので、より的確に分配することができる。したがって、液体噴射口の設置数や噴射状態、その設置位置と前記各仕切りとの位置関係などを勘案することにより、それぞれの噴射口から噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しくなるように容易に設定できることから、均一性が良好で吹付け範囲の広い気液混合流を簡便に得ることが可能である。しかも、前記仕切りの上流側端部を前記液体噴射口から下流側へ離れた位置に配設して、該液体噴射口の下流側に仕切りによって分割されない非分割状態の気液混合流の形成領域を設けたので、その非分割状態の形成領域において気液混合が同時に行われ、その上で前記仕切りによって分割され、更に気液混合が促進されることから、均一性の良好な気液混合流をより安定的に得ることができる。
【０００５】
なお、前記液体噴射口は、分割した前記各流通路に対応するように設けてもよい（請求項２）。すなわち、分割したそれぞれの流通路に対して１個あるいは複数個の液体噴射口を対応させて設置するようにしてもよい。また、前記各流通路を、それぞれ対応する噴射口へ向けて、それらの各流通路が並ぶ方向と同じ方向に徐々に薄い幅広の偏平形状になるように形成したり（請求項３）、それらの各流通路が並ぶ方向と直交する方向に徐々に薄い幅広の偏平形状になるように形成することが可能である（請求項４）。さらに、前記気液混合流の流通路に気体を供給する気体流通路の断面積をその供給口へ向けて徐々に縮小するように形成して気体の噴射速度を上げることにより、前記液体噴射口から噴射される液体の減速を抑えることができる（請求項５）。また、前記仕切りにより仕切られた前記各流通路の途中に断面積を絞った最小絞り部を設け、その下流側の断面積を最小絞り部より同じか又は徐々に拡大するように形成することにより、気液混合流の各流通路内での減速を抑えたり、加速することも可能である（請求項６）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る噴射装置は、車両、ビルの壁面、壜、食器などの洗浄用ノズルや塗装用ノズルなど、各種の噴射ノズルとして広く適用することができる。前記流通路に噴射される液体としては、水道水などの普通水や、必要に応じて界面活性剤などの添加剤を加えて洗浄力や殺菌力等を向上させた洗浄液など、適宜の液体の使用が可能である。また、その液体の供給圧は、水道水程度の圧力でもよいが、高圧ポンプ等からの高圧の吐出圧を用いてもよい。気体に関しては、混合流の流通路へ噴射される液体噴射流のエジェクタ作用によって大気を吸引するように構成してもよいし、圧縮エアなどの加圧気体や、高温気体あるいは蒸気などの高温高圧気体を使用することも可能である。さらに、前記液体及び気体のほかに、炭酸水素ナトリウムや研掃材などの適宜の粉粒体をそれらの液体や気体に混入させて供給したり、別個の注入口から流通路に供給するように構成することも可能である。
【０００７】
なお、前記流通路に液体を噴射する液体噴射口に関しては、１個の液体噴射口を設けて、前記仕切りの設置の仕方により、各噴射口から外部へ噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しくなるように設定してもよい。すなわち、例えば仕切りによって分割された各流通路の上流側の開口幅を中央部より側方部を広くとることにより均等の流入量を確保することができる。また、前述のように、各流通路に対して１個あるいは複数個の液体噴射口を対応させて設置するようにしてもよいことはいうまでもない。その場合に、液体噴射口を上下方向に複数段並列に並べて配設することも可能である。例えば、上下方向に２個ずつ並べた状態の液体噴射口をそれぞれの流通路に対応させるようにしてもよい。また、各流通路に対応する液体噴射口の設置数に変化を持たせたり、各液体噴射口からの噴射量に変化をもたせたりすることも可能である。例えば、中央部の流通路に２個の液体噴射口を対応させ、その両側の流通路に３個ずつの液体噴射口を対応させることも可能である。さらに、液体噴射口の形状としては、円形や流通路入口形状と同じような矩形などの適宜の形状が可能である。また、液体噴射口の向きは、噴射流が流通路の入口近傍で壁面に接しないように設けられている。
【０００８】
前記気液混合流を仕切る仕切りの設置数は一つでも複数でもよい。すなわち、気液混合流の流通空間を仕切りにより２分割以上に分割して、複数の流通路を形成するものであればよい。また、仕切りの上流側端部の設置位置に関しては、液体噴射口から下流側へ適宜の距離離れた位置に仕切りの上流側端部を設けて、流通路を非分割部と分割部とから構成する。なお、仕切りによって仕切られるそれぞれの流通路の断面積は必ずしも一致している必要性はなく、流通路により断面積が異なるように仕切り、対応するそれぞれの気液混合流の噴射口の口径を変えたりして構成することも可能である。要するに、それぞれの噴射口から外部へ噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しければよく、仕切りの設置の仕方や、噴射口の具体的形状に関しては任意の設定が可能である。さらに、噴射範囲を幅広くする場合には、気液混合流の流通路をより幅広にしたり広角の末広がり状にして、仕切り数を増やすことも可能である。また、仕切りは先端までなくともよく、噴射口の手前の途中までとしてもよい。
【０００９】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明に係る第１実施例の概略を示した分解組立図である。また、図２は同実施例の縦断面図であり、図３はその部分拡大図である。図４は同実施例の水平方向の断面図であり、図５はその部分拡大図である。図６は同実施例の噴射口を示した拡大図である。図示のように、本実施例の噴射装置１は、長尺のノズル部２を有しており、下部本体３と上部本体４とを、それらの間の上流側に形成される設置空間に液体供給部５を設置しながら組立てることにより形成される。液体供給部５は、複数の部材から組立て形成するように構成しており、中央部には偏平貯留部６を形成している。その偏平貯留部６から本実施例では図５に示したように３本の流路７〜９を介して先端部に３個の液体噴射口１０〜１２を形成している。また、偏平貯留部６の上部には液体供給路１３が接続され、接続部１４を介して図示しない加圧液体供給源から加圧液体が供給されるように構成している。液体供給部５の上流側にはテーパ部１５を形成して、気体の流れを阻害しないように構成している。さらに、液体供給部５の側方には係合凸部１６，１７が形成してあり、場合に応じて下部本体３及び上部本体４の双方又は一方に形成した係合凹部１８，１９に係合することにより、両者の位置決めを行うように構成している。
【００１０】
本実施例の前記下部本体３及び上部本体４は、図３に示したように、液体供給路１３の挿入部を除いてほぼ対称的に形成されており、液体供給部５の設置空間を形成する凹部２０，２１の前後に斜面２２，２３及び斜面２４，２５を形成するとともに、その上流側の斜面２２，２３に連なるように加圧気体用の接続部２６を形成し、図示しない加圧気体供給源から加圧気体を供給するように構成している。また、下流側の斜面２４，２５の内側には、液体供給部５の下流側に形成したテーパ部２７を配設し、それらの斜面２４，２５とテーパ部２７との間に断面積が供給口へ向けて徐々に縮小する気体流通路２８，２９を形成している。しかして、本実施例の場合では、前記液体噴射口１０〜１２から噴射される液体噴射流の上下に気体流通路２８，２９からの加圧気体が噴射され、それぞれの液体噴射流の周囲を気体噴射流によって囲むように噴射され、これにより気液混合流が形成されることになる。
【００１１】
次に、本発明の特徴部分に関して説明する。図示のように、前記液体噴射口１０〜１２及び気体流通路２８，２９の下流側には、断面積を最小に絞った最小絞り部３０が設けてあり、この最小絞り部３０の上流側の空間において、液体噴射口１０〜１２から噴射される液体と気体流通路２８，２９から噴射される気体との混合が促進されて気液混合流の形成が始るように構成している。この最小絞り部３０の上流側の空間は、混合作用を促進するとともに液滴状の液体の減速を抑制するように下流側へ向けて断面積を徐々に縮小すべく、上下面をテーパ状の傾斜面に形成している。また、同空間は、図４及び図５に示したように、液体噴射口１０〜１２の配列方向に沿った幅広の偏平状に形成され、本実施例では、その中間から下流側へ向けて仕切り３１，３２を設けて気液混合流の流れを複数の流通路３３〜３５に分割している。すなわち、それらの仕切り３１，３２の上流側に位置する非分割状態からなる幅広偏平状の前記空間にて偏平状の気液混合流を形成し、その偏平状の気液混合流を仕切り３１，３２により分割して、流通路３３〜３５を介してそれぞれの噴射口３６〜３８へ導くように構成している。これにより、気液混合流を流通路３３〜３５に設定通りに的確かつ安定的に分配することが可能となり、噴射口３６〜３８からの噴射流によって形成される全体としての偏平状の気液混合流についての中央部と周辺部との間の吹付け作用のムラを的確に解消できる点で特徴を有する。仕切り３１，３２の位置決めに際しては、液体噴射口１０〜１２からの液体の噴射状態や、気体流通路２８，２９からの気体の噴射状態、気液混合流の混合状態等を勘案しながら、噴射口３６〜３８から噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しくなるように、仕切り３１，３２の上流側端部の位置、すなわち液体噴射口１０〜１２と仕切り３１，３２の前端部との位置関係や、仕切り３１，３２相互間の間隔等を設定する。なお、仕切り３１，３２によって分割された流通路３３〜３５を流下する気液混合流は、その間においても更に混合が促進され、混合状態のより良好な気液混合流として噴射口３６〜３８から外部へ噴射されることになる。また、各流通路３３〜３５の断面積に関しては、本実施例では、最小絞り部３０から下流側へ向けて断面積が徐々に拡大するように構成しているが、断面積を一定に設定することも可能である。なお、最小絞り部３０から下流側へ向けて断面積を徐々に拡大した場合には気液混合流の加速が可能であり、ラバールノズルのように気液混合流の流速を音速近くあるいはそれ以上に加速することも可能である。
【００１２】
図４に示したように、本実施例における仕切り３１，３２は、隣接する噴射口３６〜３８相互間の間隙を小さくするため、厚さを下流側へ向けて徐々に薄く形成している。これらの仕切り３１，３２は、下部本体３及び上部本体４の双方又はいずれか一方に削り出しにより形成したり、鋳造等により一体成形したり、あるいは後から付設するように構成することができる。また、本実施例では、３個の液体噴射口１０〜１２に対応させて、仕切り３１，３２により３つの流通路３３〜３５を形成したが、場合に応じてそれらの設置数を変更することが可能なことはいうまでもない。また、図６に示したように、噴射口３６〜３８に関しては、流通路３３〜３５の下流側端部をそのまま開口して偏平状の噴射口とするという形態を採用したが、それぞれの流通路３３〜３５の下流側端部の中央部に円形や矩形等の適宜形状の噴射口を形成するようにしてもよい。さらに、前記仕切り３１，３２の終端部に関しても、前述のように噴射口の手前の途中までとしてもよい。なお、図中、３９は下部本体３及び上部本体４を一体的に締付けるためのボルト締付孔を示したものである。
【００１３】
図７は本発明に係る第２実施例を示した縦断面図、図８は同実施例の水平方向の断面図、図９は噴射口を示した拡大図である。本実施例の噴射装置４０は、前記第１実施例の変形例であり、図９に示したように、噴射口４１〜４３を並列的な配列に変更した点で特徴を有する。このために、本実施例の仕切り４４，４５は、図８に示したように、下流側へ向けて厚さを徐々に大きく形成して、これらの仕切り４４，４５によって形成される流通路４６〜４８が噴射口４１〜４３に連なるように、それらの流通路４６〜４８の各通路幅を噴射口４１〜４３へ向けて徐々に縮小するようにしている。また、図７に示したように、流通路４６〜４８は、噴射口４１〜４３に連なるように、下流側へ向けて通路高さを徐々に高くなるように形成し、それに合わせて前記仕切り４４，４５の高さも下流側へ向けて徐々に高くしている。したがって、本噴射装置４０におけるノズル部４９の高さ寸法は、前記第１実施例の場合より大きく設定されている。しかして、本実施例の場合には、ノズル部４９を偏平状の噴射口４１〜４３の方向にに沿って移動するようにしてもよいが、ノズル部４９を噴射口４１〜４３に直交する方向、すなわちそれらの噴射口４１〜４３が並んでいる方向に沿って移動するようにすれば、噴射口４１〜４３からの偏平状の気液混合流は並列的に噴射されることから、１回の噴射行程により、噴射口の設置数だけ、すなわち本実施例では各噴射口４１〜４３からの気液混合流による計３回の吹付けを一度に実行することが可能である。
【００１４】
図１０は本発明に係る第３実施例の要部を示した縦断面図、図１１は同実施例の水平方向の断面図、図１２は噴射口を示した拡大図である。本実施例の噴射装置５０は、前記第１実施例に対して、気体の供給の仕方を大気を吸引する方式に変更した点で特徴を有する。すなわち、本実施例の噴射装置５０においては、下部本体５１及び上部本体５２はほぼ対称的に形成してあり、液体供給部５３の設置空間を形成する凹部５４，５５の上流側に大気に開放された吸引口５６，５７を形成し、下流側に斜面５８，５９を形成している。下流側の斜面５８，５９の内側には、液体供給部５３の下流側に形成したテーパ部６０を配設し、それらの斜面５８，５９とテーパ部６０との間に断面積が供給口へ向けて徐々に縮小するように気体流通路６１，６２を形成している。しかして、本実施例の場合には、加圧液体供給管６３を介して液体供給部５３に供給された液体は、液体噴射口６４〜６６から噴射され、その液体噴射流によるエジェクタ作用により吸引口５６，５７から大気が吸引され、気体流通路６１，６２を介して噴射される。断面積を最小に絞った最小絞り部６７の上流側の空間では、それらの液体と空気とが混合されて偏平状の気液混合流が形成され、仕切り６８，６９により分割された流通路７０〜７２を介して噴射口７３〜７５に流下する。気液混合流は、流通路７０〜７２内を流下する間にも更に混合が促進され、噴射口７３〜７５から外部へ混合状態の良好な偏平状の気液混合流として噴射される。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、気液混合流の流通路を偏平状に形成し、その流通路にて形成される偏平状の気液混合流を仕切りによって複数に分割して各流通路に分配するように構成したので、それらの流通路に対応して設置したそれぞれの噴射口に対して気液混合流を的確かつ安定的に分配することができる。したがって、液体噴射口の設置数や噴射状態、その設置位置と前記各仕切りとの位置関係などに関する簡単な設定によって、気液混合流を容易にそれぞれの噴射口に対してほぼ均等に分配できるので、均一性が良好で吹付け範囲の広い気液混合流が簡便に得られる。しかも、前記仕切りの上流側端部を液体噴射口から下流側へ離れた位置に配設して、該液体噴射口の下流側に仕切りによって分割されない非分割状態の気液混合流の形成領域を設けたので、その非分割状態の形成領域において気液混合が同時に行われ、その上で前記仕切りによって分割され、更に気液混合が促進されることから、均一性の良好な気液混合流をより安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１実施例の概略を示した分解組立図である。
【図２】同実施例の縦断面図である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】同実施例の水平方向の断面図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】同実施例の噴射口を示した拡大図である。
【図７】本発明に係る第２実施例の縦断面図である。
【図８】同実施例の水平方向の断面図である。
【図９】同実施例の噴射口を示した拡大図である。
【図１０】本発明に係る第３実施例の要部を示した縦断面図である。
【図１１】同実施例の要部を示した水平方向の断面図である。
【図１２】同実施例の噴射口を示した拡大図である。
【符号の説明】
１…噴射装置、２…ノズル部、３…下部本体、４…上部本体、５…液体供給部、６…偏平貯留部、７〜９…流路、１０〜１２…液体噴射口、１３…液体供給路、１４…接続部、１５…テーパ部、１６，１７…係合凸部、１８，１９…係合凹部、２０，２１…凹部、２２〜２５…斜面、２６…接続部、２７…テーパ部、２８，２９…気体流通路、３０…最小絞り部、３１，３２…仕切り、３３〜３５…流通路、３６〜３８…噴射口、３９…ボルト締付孔、４０…噴射装置、４１〜４３…噴射口、４４，４５…仕切り、４６〜４８…流通路、４９…ノズル部、５０…噴射装置、５１…下部本体、５２…上部本体、５３…液体供給部、５４，５５…凹部、５６，５７…吸引口、５８，５９…斜面、６０…テーパ部、６１，６２…気体流通路、６３…加圧液体供給管、６４〜６６…液体噴射口、６７…最小絞り部、６８，６９…仕切り、７０〜７２…流通路、７３〜７５…噴射口

Claims

少なくとも液体と気体を混合して気液混合流を形成しながら噴射口から噴射するように構成した噴射装置において、気液混合流の流通路を偏平状に形成するとともに、該流通路を仕切りにより流れに沿った複数の流通路に分割して、それぞれの流通路に対応する流通路と同数の気液混合流の噴射口を設け、それらの噴射口から噴射される気液混合流の断面積当りの質量流量がほぼ等しくなるように構成し、かつ前記仕切りの上流側端部を液体噴射口から下流側へ離れた位置に配設して、該液体噴射口の下流側に仕切りによって分割されない非分割状態の気液混合流の形成領域を設けたことを特徴とする気液混合流の噴射装置。
前記液体噴射口を分割した前記各流通路に対応するように設けた請求項１に記載の気液混合流の噴射装置。
分割した前記各流通路を、それぞれ対応する噴射口へ向けて、それらの各流通路が並ぶ方向と同じ方向に徐々に薄い幅広の偏平形状になるように形成した請求項１又は２に記載の気液混合流の噴射装置。
分割した前記各流通路を、それぞれ対応する噴射口へ向けて、それらの各流通路が並ぶ方向と直交する方向に徐々に薄い幅広の偏平形状になるように形成した請求項１又は２に記載の気液混合流の噴射装置。
前記気液混合流の流通路に気体を供給する気体流通路の断面積をその供給口へ向けて徐々に縮小するように形成した請求項１〜４のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。
前記仕切りにより仕切られた前記各流通路の途中に断面積を絞った最小絞り部を設け、その下流側の断面積を最小絞り部と同じか又は徐々に拡大するように形成した請求項１〜５のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。