JP5801109B2

JP5801109B2 - 洗浄ノズル

Info

Publication number: JP5801109B2
Application number: JP2011135132A
Authority: JP
Inventors: 智胤中井
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2011-06-17
Filing date: 2011-06-17
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2031-06-17
Also published as: JP2013000669A

Description

本発明は、気体や液体などの流体を噴出して、高圧ゴムホース、樹脂ホース、鋼管等の管状のものの内部を洗浄する洗浄ノズルに関する。

ホースの先端に取り付けられ、孔から流体を噴出させて、排水管の洗浄を行う洗浄用のノズルが開示されている（特許文献１参照）。

特公平１−３０５４８号公報

特許文献１のノズルでは、基体に対して回転体を旋回させながら洗浄を行うために、回転体の孔は、回転軸線に対して直角で半径方向に対して傾斜している。しかしながら、洗浄は、噴出した流体により洗浄対象の管内面から除去された水垢や土砂等の異物がノズルの後方、つまり排出方向に流し出されることにより行われるところ、該孔では、異物がノズルの前方へも流し出されてしまい、十分な洗浄効果が期待できない場合がある。

本発明は、上記事実を考慮して、洗浄対象から除去された異物を効果的に排出方向へ洗い流し、十分な洗浄を発揮する洗浄ノズルを提供することを目的とする。

請求項１の発明に係る洗浄ノズルは、一端が管体に取り付けられ、前記管体の軸方向に流路が構成されると共に前記流路から径方向外側に延出されて外周に開口する外周孔の構成された軸部材と、前記軸部材の外周に前記軸部材と同軸で相対回転可能に取り付けられ、前記軸部材の軸方向で前記外周孔と対応する位置に内周側が開口し径方向に対する回転角度及び外周へ向かうにつれて前記管体側へ向かって前記軸部材の軸方向に対する角度を有する第１噴射孔が貫通構成され、外周に、前記第１噴射孔の外周側が開口した第１溝と、前記第１溝の前記第１噴射孔に対応する位置で前記管体側の壁面から連続した凹部と、が形成された回転部材と、を備えている。

請求項１に記載の洗浄ノズルでは、管体から流路へ流入された流体は、外周孔を通り、回転部材の第１噴射孔から噴射される。回転部材の第１噴射孔は、軸部材と同軸で相対回転可能に取り付けられ径方向に対して回転角度を有しているので、流体の噴出によって軸部材に対して回転する。また、第１噴射孔は、外周へ向かうにつれて管体側へ向かって軸部材の軸方向に対する角度を有しているので、噴出した流体により洗浄対象から除去された異物がノズルの後方、つまり排出方向に流し出されることにより、十分な洗浄効果を発揮することができる。

また、第１噴射孔は、回転部材の軸部材の軸方向で外周孔と対応する位置に内周側が開口されている。ここで、第１噴射孔が回転部材の軸部材の軸方向で外周孔と対応する位置とは、第１噴射孔の少なくとも一部が、回転によって外周孔と重なり合う位置をいう。このように、第１噴射孔を配置することにより、回転部材が軸部材に対して回転し、第１噴射孔と外周孔とが重なり合った時に、流体は高い排出圧で噴出され、高い洗浄力を得ることができる。また、前述の回転で第１噴射孔と外周孔とが重なり合う位置と重なり合わない位置とで流体の排出圧が変化するので、流体が不均一に噴射され、洗浄力を高めることができる。

請求項２の発明に係る洗浄ノズルは、前記第１噴射孔は軸線が、前記回転部材の中心軸に対してねじれ関係で、直線的に穿孔されていること、を特徴とする。

ここで、第１噴射孔の軸線が回転部材の中心軸に対してねじれ関係とは、回転部材の中心軸と第１噴射孔の軸線とが、平行でなく、かつ、交わらない関係をいう。

このように、第１噴射孔を穿孔することにより、孔開け加工を容易に行うことができる。

請求項３の発明に係る洗浄ノズルは、前記回転部材には、前記軸部材の軸方向で前記第１噴射孔と異なる位置に第２噴射孔が貫通構成されていること、を特徴とする。

このように、第２噴射口を第１噴射孔と別に構成することにより、軸方向で広範囲に流体を噴射させて、洗浄力を高めることができる。
請求項４の発明に係る洗浄ノズルは、前記第２噴射孔が、外周へ向かうにつれて前記管体側へ向かって前記軸部材の軸方向に対する角度を有すること、を特徴とする。
このように、第２噴射孔も外周へ向かうにつれて管体側へ向かって軸部材の軸方向に対する角度を有することにより、噴出した流体により洗浄対象から除去された異物がノズルの後方、つまり排出方向に流し出されやすくなり、さらに洗浄効果を発揮することができる。

請求項５の発明に係る洗浄ノズルは、前記第２噴射孔は、軸線が前記回転部材の中心軸に対してねじれ関係で、直線的に穿孔されていること、を特徴とする。

このように、第２噴射孔を穿孔することにより、第１噴射孔と同様に、孔開け加工を容易に行うことができる。
請求項６の発明に係る洗浄ノズルは、洗浄対象がホースであることを特徴とする。

以上説明したように、本発明に係る洗浄ノズルによれば、洗浄対象から除去された異物を効果的に排出方向へ洗い流し、十分な洗浄を発揮することができる。

ホース内に配置された洗浄ノズルを示す部分破断斜視図である。洗浄ノズルの分解斜視図である。洗浄ノズルの側断面図である。ホース内に配置された洗浄ノズルを示す、図３におけるＡ−Ａ矢視拡大断面図である。洗浄ノズルを示す平面図である。洗浄ノズルにおける噴射孔の構成を示す斜視断面図である。洗浄ノズルにおける回転部材と軸部材との関係を示す部分破断平面図である。ホース内に配置された変形例に係る洗浄ノズルの拡大断面図である。変形例に係る洗浄ノズルの噴射孔の構成を示す斜視断面図である。ホース内に配置された他の変形例に係る洗浄ノズルを示す部分破断斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１及び図２に示されるように、本実施形態に係る洗浄ノズル１０は、軸部材１２、回転部材２０、及び、先端部材３０を備えている。これらの各部材は、SUS303、304等のステンレス系材料からなるものを用いると、防錆効果が高く好適である。また、S45C等のＳＣ材からなるものを用いてもよい。ＳＣ材は安価であり、また金属接触によるカジリ（摩擦熱等による金属同士の凝着）が少なく、回転部材が回転し易いため好適に用いられる。本実施形態では、洗浄ノズル１０を、ホース４０の洗浄用として説明する。洗浄ノズル１０は、先端部材３０側からホース４０に挿入して、ホース４０を洗浄するものであり、先端部材３０側が前方となる。洗浄のための流体としては、圧縮空気などの気体、水、洗浄液などの液体を用いることができる。

図３にも示されるように、軸部材１２は、軸状とされ、基端部１４及び芯部１６を有している。軸部材１２の中心軸をＣＬとする。基端部１４は芯部１６よりも大径とされ、芯部１６と逆側の端部の内周には、管体Ｋを取り付ける取付雌ねじ部１４Ａが構成されている。芯部１６の基端部１４と逆側の先端には、先端部材３０と連結するための雄ねじ部１６Ａが突出形成されている。

管体Ｋの先端外周には、取付雌ねじ部１４Ａと螺合する雄ねじＫＮが形成されている。雄ねじＫＮが取付雌ねじ部１４Ａと螺合することにより、基端部１４が管体Ｋに取り付けられる。管体Ｋは、ステンレス等の鋼管、ホース、樹脂パイプ等を用いることができるが、特に鋼管が好ましい。管体Ｋから圧力のかかった流体が供給されるため、ある程度の硬性を持つものでないと、洗浄対象のホース４０内部で管体Ｋが震動し易くなるためである。

図３に示すように、軸部材１２の内側には、中心軸ＣＬ方向に沿って流路１３が構成されている。流路１３は、基端部１４側が大径の大流路１３Ａとされ、芯部１６側が基端部１４側よりも小径の小流路１３Ｂとされている。小流路１３Ｂは、芯部１６の中間部まで延出されている。

小流路１３Ｂの先端側には、外周孔１５が連通されている。外周孔１５は、小流路１３Ｂから径方向外側に延出され、芯部１６の外側まで貫通形成されている。外周孔１５は、周方向に開口が等間隔で並ぶように４箇所に形成されている。なお、外周孔１５の個数は４個に限定されるものではなく、１〜３個でも、５個以上でもよい。

雌ねじ部１４Ａには、先端部材３０が取り付けられている。先端部材３０は略半球状とされ、芯部１６の雄ねじ部１６Ａが螺合される雌ねじ３０Ａが形成されている。先端部材３０の外径は芯部１６よりも大径で、基端部１４の外径と略同じとされている。先端部材３０は、本発明の必須の構成要件ではないが、略半球状の先端部材３０を取り付けることにより、前方への挿入をスムーズに行うことができる。

芯部１６の外周には、回転部材２０が軸部材１２と同軸で相対回転可能に取り付けられている。回転部材２０は円筒状とされ、芯部１６が筒内に挿入され（回転部材２０が芯部１６に外挿され）ている。回転部材２０は、先端部材３０と基端部１４の間で中心軸ＣＬ方向の移動が規制されている。回転部材２０の筒内には、凹部２０Ａが構成されている。凹部２０Ａは回転部材２０の筒内において、中心軸ＣＬ方向の両端よりも中間部を大径とすることで構成され、芯部１６の外周面との間に空間Ｒが構成される。空間Ｒを構成することにより、圧縮空気を外周孔１５から後述する第１噴射孔２２、第２噴射孔２６へスムーズに送出することができる。

回転部材２０の外周には、第１溝２１、及び、第２溝２３が形成されている。第１溝２１、及び、第２溝２３は、周方向に沿って互いに中心軸ＣＬ方向に離間して形成され、断面Ｖ字形とされている。なお、断面は、Ｖ字形である必要はなく、円弧形であっても、凹形状であってもよい。第１溝２１は、中心軸ＣＬ方向で外周孔１５に対応する位置よりも基端部１４側に構成されている。第２溝２３は、中心軸ＣＬ方向で外周孔１５に対応する位置よりも先端部材３０側に構成されている。第１溝２１、及び、第２溝２３は、本発明の必須の構成要件ではないが、第１溝２１、及び、第２溝２３を形成することにより、後述する第１噴射孔２２、第２噴射孔２６の穿孔をより簡単に行うことができる。

回転部材２０には、第１噴射孔２２、及び、第２噴射孔２６が構成されている。第１噴射孔２２、及び、第２噴射孔２６の開口径は、ノズルの大きさにより適宜設定されるが、開口部を略円形状とした場合、その直径は０．５〜３．０ｍｍ程度とすることが好ましい。圧力のかかった流体を比較的小径の開口部から噴射することで高い洗浄力を確保することができ、また噴射孔の穿孔時にドリル等の工具の折損を防止する観点からも、直径０．５〜３．０ｍｍ程度のドリル部等を持つ工具を用いることが望ましいためである。第１噴射孔２２は、図７に示すように、筒内側の一端が芯部１６の外周孔１５に対応する位置に開口されている。第１噴射孔２２の筒外側の他端は、第１溝部２１の先端部材３０側の溝壁に開口するように構成されている。第１噴射孔２２の軸線Ｌ１は直線となっており、第１噴射孔２２は直線的に穿孔されている。したがって、第１噴射孔２２は、外周へ向かうにつれて中心軸ＣＬ方向の後方へ向かい（管体Ｋへ向かい）、中心軸ＣＬ方向に対する角度α１を有している（図３参照）。この角度α１は、例えば３０〜６０°である。３０°を下回ると、第1噴射孔２２からホース４０の内面４０Ａまで距離が大きくなり、噴射圧が低下して十分な洗浄力が得られなくなるためである。一方、６０°を上回ると、ホース４０の内面４０Ａまでの距離は短いので噴射圧は高いものの、洗浄ノズル１０の後方、すなわち排出方向（矢印Ｚ方向、図１参照）に噴射が困難となり、異物が洗浄ノズル１０の前方へも流し出されてしまい、十分な洗浄効果が期待できない場合があるためである。より好ましい角度範囲は、３０〜４５°である。

また、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１は、図４に示すように、中心軸ＣＬ方向からみて中心軸ＣＬから偏心量ｅだけオフセットされて、中心軸ＣＬとねじれ関係となるように配置されている。ここで、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１が中心軸ＣＬに対してねじれ関係とは、空間において、中心軸ＣＬと軸線Ｌ１とが、平行でなく、かつ、交わらない関係をいう。したがって、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１は、径方向に対して回転角度βを有している。このように、回転角度βを有することにより、第１噴射孔２２から流体が噴射されると、回転部材２０が軸部材１２周りに回転する。なお、回転角度β、すなわち、偏心量ｅを変化させることで、回転部材２０の回転力を変化させることができる。例えば偏心量ｅを大きく設定すると回転角度βは大きくなり、回転力を大きくすることができ、偏心量ｅを小さく設定すると回転角度βは小さくなり、回転力を小さくすることができる。この偏心量ｅは、回転部材２０の内径の半径を１００とすると、３０〜７５程度とすることが好ましい。偏心量ｅが３０を下回ると、回転角度βが小さくなるため、十分な回転力が得られなくなり、偏心量ｅが７５を上回ると、回転力は大きくなるが第１噴射孔２２、第２噴射孔２６からホース４０の内面４０Ａまでの距離が大きくなるため（距離Ｄ１・Ｄ２、図４参照）、噴射圧が低下して十分な洗浄力が得られなくなるおそれがある。
なお、後述するように第２噴射孔２６の軸線Ｌ２が、径方向に対して回転角度を有する場合は、図８及び図９に示すように、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１は径方向に対して回転角度βを有していなくてもよい。第２噴射孔２６から噴射される流体の圧力のみでも回転部材２０を回転させることができるためである。

例えば、図４において、中心軸ＣＬ方向から見て、軸線Ｌ１が上下方向となる第１噴射孔２２（左上の第１噴射孔２２）を、回転部材２０の上方から見たとき、図５に示されるように、該第１噴射孔２２（下側の第１噴射孔２２）の軸線Ｌ１は、中心軸ＣＬと平行となる。またこの第１噴射孔２２を回転部材２０の側方からみたとき、図６に示されるように、第１噴射孔２２（上側の第１噴射孔２２）の軸線Ｌ１は、中心軸ＣＬに対して角度α１傾斜している。

すなわち、図６に示されるように、中心軸ＣＬを含み互いに直交する投影面Ｐ１、Ｐ２を考えると、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１は、投影面Ｐ１に投影すると中心軸ＣＬと平行となり、投影面Ｐ２に投影すると中心軸ＣＬに対してα１傾斜している。このように第１噴射孔２２を穿孔することにより、穿孔時にドリル等の工具の折損を抑制できるようになっている。

第１噴射孔２２は、中心軸ＣＬに対して点対称となるように複数設けられている。本実施形態では、第１噴射孔２２が２箇所に設けられている。

第１溝２１を挟んで第１噴射孔２２の後方側には、凹部２１Ａが構成されている。凹部２１Ａは、第１溝２１の後方側壁面と回転部材２０の外周面とで構成される角部を一部削り取ることで構成されている。この凹部２１Ａを設けることで、流体を第１噴射孔２２から斜め後方（矢印Ａ方向）に円滑に噴射できるようになっている。

第２噴射孔２６は、筒内側の一端が芯部１６の外周孔１５よりも先端部材３０側に開口されている。第２噴射孔２６の筒外側の他端は、第２溝２３の先端部材３０側の溝壁に開口するように構成されている。第２噴射孔２６の軸線Ｌ２は直線となっており、第２噴射孔２６は直線的に穿孔されている。したがって、第２噴射孔２６は、外周へ向かうにつれて中心軸ＣＬ方向の後方へ向かい（管体Ｋへ向かい）、中心軸ＣＬ方向に対する角度α２を有している（図３参照）。この角度α２の好ましい角度範囲は、角度α１と同様である。すなわち、例えば３０〜６０°であり、より好ましくは、３０〜４５°である。

また、第２噴射孔２６の軸線Ｌ２は、図４に示すように、軸線Ｌ１と同様に、中心軸ＣＬ方向からみて中心軸ＣＬから偏心量ｅだけオフセットされて、中心軸ＣＬとねじれ関係となるように配置されている。したがって、第２噴射孔２６の軸線Ｌ２は、径方向に対して回転角度βを有している。第２噴射孔２６は、中心軸ＣＬ方向からみて、第１噴射孔２２から９０度回転した位置に、第１噴射孔２２と同様に穿孔されている。したがって、第２噴射孔２６の穿孔時にも、ドリル等の工具の折損を抑制できるようになっている。本実施形態では、第２噴射孔２６が２箇所に設けられている。なお、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１が径方向に対して回転角度βを有している場合、第２噴射孔２６の軸線Ｌ２は径方向に対して回転角度βを有していなくてもよい。第１噴射孔２２から噴射される流体の圧力のみでも回転部材２０を回転させることができるためである。

第２溝２３を挟んで第２噴射孔２６の後方側には、凹部２３Ａが構成されている。凹部２３Ａは、第２溝２３の後方側壁面と回転部材２０の外周面とで構成される角部を一部削り取ることで構成されている。この凹部２３Ａを設けることで、流体を第２噴射孔２６から斜め後方（矢印Ａ方向）に円滑に噴射できるようになっている。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。

図１に示すように、洗浄ノズル１０を先端部材３０側からホース４０内に挿入し、管体Ｋ側から流体（ここでは圧縮空気）を供給する。すると、圧縮空気は、流路１３を通って外周孔１５から空間Ｒへ噴出される。そして、空間Ｒから、第１噴射孔２２、第２噴射孔２６を経て、回転部材２０の外へ噴射される。噴射された圧縮空気は、ホース４０の内面４０Ａに当たって内面４０Ａの異物除去（洗浄）が行われる。

このとき、第１噴射孔２２、第２噴射孔２６は、回転角度βを有しているので、回転部材２０には、中心軸ＣＬを中心として、矢印Ｂ方向（図４参照）の回転力が生じ、軸部材１２の外周で回転する。回転部材２０は、回転しつつ圧縮空気を噴射するので、ホース４０の内面４０Ａの異物除去（洗浄）を満遍なく行うことができる。

また、第１噴射孔２２は、回転により外周孔１５と重なり合う位置に配置されると、外周孔１５からの圧縮空気が直接第１噴射孔２２へ入り外側へ噴射される。したがって、第１噴射孔２２と外周孔１５とが重なり合う位置に配置された時に、圧縮空気は高い排出圧で噴射され、高い洗浄力を得ることができる。

また、回転部材２０の回転により、第１噴射孔２２と外周孔１５が重なり合う位置と重なり合わない位置とで圧縮空気の排出圧が変化するので、圧縮空気が不均一に噴射され、洗浄力を高めることができる。

また、第１噴射孔２２、第２噴射孔２６は、各々後方へ向かう角度α１、α２を有しているので、圧縮空気は後方へ向かう成分を有する矢印Ａ方向に噴射される。したがって、噴出した圧縮空気によりホース４０の内面４０Ａから除去された異物が洗浄ノズル１０の後方、すなわち排出方向（矢印Ｚ方向、図１参照）に流し出されることにより、十分な洗浄効果を発揮することができる。

なお、本実施形態では、第２噴射孔２６を設けた例について説明したが、第２噴射孔２６は必ずしも設ける必要はない。図１０に示すように、第１噴射口２２のみを設け、第２噴射孔２６を設けない構成にすることもできる。本実施形態のように、中心軸ＣＬ方向で第１噴射孔２２と別の位置に第２噴射孔２６を設けることにより、中心軸ＣＬ方向で広範囲に流体を噴射して、洗浄力を高めることができる。

また、本実施形態では、第１噴射孔２２の軸線Ｌ１、第２噴射孔２６の軸線Ｌ２を、中心軸ＣＬとねじれ関係となるように設定したが、必ずしもねじれ関係となるように設定する必要はない。本実施形態のようにすることで、第１噴射孔２２、第２噴射孔２６の穿孔時に、工具の折損を抑制して孔開け加工を容易に行うことができる。

１０洗浄ノズル
１２軸部材
１３流路
１５外周孔
２０回転部材
２２第１噴射孔
２６第２噴射孔
ＣＬ中心軸
Ｋ管体
Ｌ１軸線
Ｌ２軸線

Claims

一端が管体に取り付けられ、前記管体の軸方向に流路が構成されると共に前記流路から径方向外側に延出されて外周に開口する外周孔の構成された軸部材と、
前記軸部材の外周に前記軸部材と同軸で相対回転可能に取り付けられ、前記軸部材の軸方向で前記外周孔と対応する位置に内周側が開口し径方向に対する回転角度及び外周へ向かうにつれて前記管体側へ向かって前記軸部材の軸方向に対する角度を有する第１噴射孔が貫通構成され、外周に、前記第１噴射孔の外周側が開口した第１溝と、前記第１溝の前記第１噴射孔に対応する位置で前記管体側の壁面から連続した凹部と、が形成された回転部材と、
を備えた洗浄ノズル。
前記第１噴射孔は、軸線が前記回転部材の中心軸に対してねじれ関係で、直線的に穿孔されていること、を特徴とする請求項１に記載の洗浄ノズル。
前記回転部材には、前記軸部材の軸方向で前記第１噴射孔と異なる位置に第２噴射孔が貫通構成されていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の洗浄ノズル。
前記第２噴射孔は、外周へ向かうにつれて前記管体側へ向かって前記軸部材の軸方向に対する角度を有すること、を特徴とする請求項３に記載の洗浄ノズル。
前記第２噴射孔は、軸線が前記回転部材の中心軸に対してねじれ関係で、直線的に穿孔されていること、を特徴とする請求項３または請求項４に記載の洗浄ノズル。
洗浄対象がホースであることを特徴とする、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の洗浄ノズル。