JP6630937B2 - 回転式スプレーノズル - Google Patents

Description

本発明は回転式スプレーノズルに関し、詳しくは、タンク、容器等のボックス内を洗浄あるいは冷却する場合に用いられる回転式スプレーノズルにおいて、構造の簡素化および回転速度の低速化により洗浄あるいは冷却機能を高めるものである。

前記回転式スプレーノズルは、医薬原料、食品、化粧品の原料等の貯蔵タンク、充填機のボックス、コンテナあるいはコンベヤ等の搬送用のボックス内を洗浄する必要がある場合、あるいはボックス内部の収容物を冷却する必要がある場合、洗浄液または冷却液の液体供給管の下端に取り付けて前記ボックス内に吊り下げている。該回転式スプレーノズルは液体供給管の下端に連結する給液軸管の外周を回転体で回転自在に囲み、給液軸管からの液体の噴射圧で回転体を回転させ、該回転体の噴口からボックス内に洗浄液または冷却液の噴霧を行っている。其の際、回転体の回転速度が低速であると、洗浄または冷却の対象物と噴霧との接触時間を高めることができ、よって、回転式スプレーノズルでは低速回転であることが好ましい。

この種の回転式スプレーノズルとして、従来、特公平６−７９６８６号公報（特許文献１）で、図７に示すノズル１００が提供されている。該ノズル１００は、給液軸管１１０の上下に設けられる軸受部１１１、１１２にリング１１５、１１６を介して回転体１２０を回転自在に取り付けて、給液軸管１１０の下端のネジ１１８をナット１３０と螺着して、回転体１２０を回転自在に保持している。回転体１２０で囲まれる給液軸管１１０に複数の液排出口１５０を異なった接線角度で設けると共に、回転体１２０の下部に近接して設けた２つの噴出口１６０Ａ、１６０Ｂから洗浄液または冷却液を噴霧している。かつ、該ノズルでは、給液軸管１１０には予め多数（実施形態では８個）の排出口１５０を設けておき、これらの排出口を給液軸管１１０内に内嵌するスリーブ１７０で選択的に閉鎖して排出量を変え、回転体１２０の回転数を調整している。

特公平６−７９６８６号公報

前記特許文献１のノズルは、給液軸管１１０、回転体１２０、ナット１３０、リング１１５、１１６から組み立てており、部品点数が５点と多くなり、組み立て工数もかかるため、コスト高になる問題がある。
かつ、該ノズルでは回転数を調整するため、給液軸管１１０内でスリーブ１７０を移動させて排出口１５０を選択的に閉鎖する必要があり、構造がより複雑になる。なお、排出口１５０を閉鎖するスリーブ１７０を用いないと、多数の排出口から排出する液体で回転体１２０の回転速度が１２０ｒｐｍ程度の高速になる問題がある。
さらに、噴霧を発生させる噴出口が、回転体１２０の下部の近接した位置に設けた２個のスリット状の細長い噴出口１６０Ａ、１６０Ｂであるため、回転体１２０は局部的に噴射の反力を受け、回転体１２０は回転速度が高速になると共に、安定した状態で回転しない恐れがあり、さらに、スリット状の噴出口から噴射される水量は均一にならない問題がある。

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、部品点数の削減、組付手数の低減によりコスト低下を図り、かつ、回転体が安定して低速で回転する回転式スプレーノズルを提供することを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、液供給管の先端に取り付けられる給液軸管と、該給液軸管を囲む回転体と、前記給液軸管の先端に固定されて前記回転体を回転自在に支持する軸受材の３部材からなり、
前記給液軸管の長さ方向の一端に液通路となる中空部の一端を液流入口として開口させる一方、前記液通路の他端は該給液軸管の長さ方向の中央部で終端させ、該終端に近接する前記液通路の周壁に旋回流を発生させる複数の液噴出口を設け、
前記回転体は大径筒部の両側を第１、第２小径筒部で挟む形状で、前記大径筒部の中央部の内周面に前記液噴出口と対向する中央環状溝を設けると共に、前記第１小径筒部は前記給液軸管に回転自在に外嵌すると共に前記第２小径筒部は前記軸受材に回転自在に外嵌保持され、かつ、前記大径筒部の長さ方向と周方向に間隔をあけた位置に噴口を設けていることを特徴とする回転式スプレーノズルを提供している。

前記給液軸管に設ける液噴出口は周方向に間隔をあけて３〜８個設け、各液噴出口の中心軸線を偏芯させて、これら液噴出口から前記回転体の内周面に向けて噴出する液体を旋回流としている。

前記本発明のスプレーノズルは、給液軸管に設ける液噴射口から回転体の内面に向けて噴射する液体の噴射の反力のみで回転体を回転させるため、回転体を低速で回転できる。
かつ、本発明のスプレーノズルは、給液軸管と回転体と軸受材との３部材を組みつけて形成し、部品点数を最小限としているため、組付手数および部品コストを低減できる。さらに、前記従来例で必要とされた回転体の両側を回転自在に嵌合させるリングを不要としているため摺動抵抗を低減できる。

前記回転体に設ける前記噴口は長さ方向の両側にそれぞれ２個で合計４個設け、かつ、長さ方向で同一方向の２個の噴口は９０度間隔をあけると共に、長さ方向の一方側の噴口と他方側の噴口を対角線位置に設け、前記４個の噴口は９０度間隔をあけて配置していることが好ましい。
このように噴口を配置することにより、回転体が噴射による反力を受けず、回転体を安定姿勢で回転することができる。

前記回転体の前記大径筒部の内周面には、前記中央環状溝を挟んた両側に一対の環状溝を設けると共に、該大径筒部の両側角部にもそれぞれ環状溝を設け、これら４つの環状溝の底面をアール形状に窪ませると共に、該底面にそれぞれ１つの前記噴口を設け、各噴口を楕円形状または長円形状としていることが好ましい。
かつ、前記噴口を設ける位置の環状溝の外周面に円形凹部または半球状凹部を設け、該凹部の底面に長円形状または楕円状の前記噴口を設けることが好ましい。
前記形状とすると、噴口から噴射される水流が扇状に広がって噴射され、水流を均一化させることが出来ると共に、異物を詰まりにくくすることができる。かつ、噴口を半球状凹部の滑らかな底面に設けると、液溜まりが発生せず、衛生上好ましい。

本発明のノズルは、供給する液体圧力が０．１５〜１．０ＭＰａで、噴霧流量が９〜２７４リットル／分、供給する液体圧力が０．３ＭＰａの時の回転数が３〜１５ｒｐｍであることが好ましい。

本発明の回転式スプレーノズルは、前記のように、給液軸管と回転体と軸受材との３部材からなり、従来で必要とされていたリングを不要としているため摺動抵抗を低減でき、耐久性を高めることが出来ると共に、部品点数が少ないため、組付手数および部品コストを低減できる。特に、回転体の回転数を低減でき、噴霧と対象物との接触時間を長くでき、噴霧による洗浄効果あるいは冷却効果を高めることができる等の種々の利点を有する。

本発明の実施形態の回転式スプレーノズルを示し、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は分解斜視図である。 前記回転式スプレーノズルをタンク内に取り付けた状態を示す斜視図である。 前記回転式スプレーノズルの６面図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は正面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は底面図、（Ｆ）は背面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 前記回転式スプレーノズルの給液軸管を示し、（Ａ）は長さ方向の断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 前記回転式スプレーノズルの回転体を示し、（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 （Ａ）（Ｂ）は従来例を示す図面である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
回転式スプレーノズル１（以下、ノズル１と略称する）は、図２に示すように、液供給管２の先端に取り付けられる給液軸管１０と、該給液軸管１０を囲む回転体２０と、給液軸管１０の先端に固定されて回転体２０を回転自在に支持する軸受材３０との図１（Ｂ）に示す３部材からなる。これら３部材を図１（Ａ）に示すように組み立てており、該部材はいずれもステンレス製とし、強度および耐熱性（耐熱温度１５０℃）を備えたものとしている。

ノズル１は、図２に示すように、食品、薬剤原料あるいは化粧品原料等の貯蔵タンク３の内部を被貯蔵物を取り出した後に洗浄するため、タンク３の上端開口３ａより挿入する液供給管２の下端にノズル１の上端に位置する給液軸管１０の上端を螺着して吊り下げている。前記液供給管２よりノズル１の給液軸管１０に供給する液体（洗浄液）Ｑを回転体２０を回転させながらタンク３の内部に噴霧するものである。

給液軸管１０は図４、図５に示すように、長さ方向Ｌの一端（タンク３内にノズル１を吊り下げた状態で上端）から中間位置までに中空部からなる液通路１１を備え、上端開口を液流入口１２とし、連結する液供給管２から洗浄液を導入している。液通路１１の他端（下端）は給液軸管１０の長さ方向の略中央部で終端し、該終端に近接する液通路１１の周壁に６０度間隔をあけて６個の液噴出口１３を設けている。図５（Ｂ）に示すように、各液噴出口１３の中心線１３ａを液通路１１の中心Ｏ（給液軸管１０の中心）に対して時計周り方向に寸法ｐだけ偏芯させ、即ち、給液軸管１０に異なった接線角度で液噴出口１３を設け、これら液噴出口１３から噴出する液体が回転体２０の内面に当たった際、反時計周りの旋回流として噴射するように設定している。

該給液軸管１０の外周１４は、上端から下端にかけて段状の小径とした第１段部１４ａ、第２段部１４ｂ、第３段部１４ｃ、第４段部１４ｄ、第５段部１４ｅとしている。上端側の第１段部１４ａの内周面は液供給管２と螺着するネジ部を設け、第２段部１４ｂは前記回転体２０の後述する第１小径筒部２１を回転自在に外嵌する受け部とし、第３段部１４ｃは回転体２０の大径筒部２２に空隙Ｃをあけて囲まれる部分としている。第４段部１４ｄは軸受材３０の内嵌固定部とし、下端側の第５段部１４ｅは外周面に軸受材３０と螺着するネジを設けている。

給液軸管１０の下端側のネジを設けた第５段部１４ｅに、図４に示すように、軸受材３０の中央ネジ穴３１を螺着して外嵌すると、該軸受材３０の上部筒部３２が給液軸管１０の第４段部１４ｄに外嵌される。該上部筒部３２の外周面から上端にかけて環状凹部３３を切り欠いて設けている。回転体２０を給液軸管１０に外嵌した状態で軸受材３０を螺着すると、該回転体２０の第２小径筒部２３が環状凹部３３に回転自在に外嵌保持される状態で組み付けられる。

回転体２０は、図６に示すように、大径筒部２２の両側に前記第１小径筒部２１と第２小径筒部２３を備えた筒形状で、第１、第２小径筒部２１、２３の内径を大径筒部２２の内径より小さくしている。第１小径筒部２１と大径筒部２２の間の円弧状屈曲部２４を設け、第２小径筒部２３と大径筒部２２の間の円弧状屈曲部２５を設けている。かつ、大径筒部２２の内周面の長さ方向の中心に幅広の中央環状溝２６を設け、その両側に間隔をあけて細幅の環状溝２７、２８を設けている。かつ、円弧状屈曲部２４、２５の内面にも環状溝２４ｖ、２５ｖを設けている。前記環状溝２７、２８、２４ｖ、２５ｖは底面をアール形状に窪ませた形状としている。

該回転体２０の長さ方向の中央に位置する中央環状溝２６は給液軸管１０の液噴出口１３と対応して位置し、給液軸管１０の第３段部１４ｃの外周面と回転体２０の大径筒部２２とに囲まれた環状の空隙Ｃ内を液体が長さ方向の両側に流れるようにしている。其の際、液噴出口１３から噴射される旋回流が、まず、中央環状溝２６内に流れ込んで旋回し、続いて、両側の環状溝２７、２８内を旋回して流れ、前記環状の空隙Ｃの全体に旋回流を充満させるようにしている。

前記回転体２０の大径筒部２２に、空隙Ｃ内の旋回流を外部に噴射する４個の噴口４１〜４４を設けている。図１（Ａ）、図３および図６に示すように、上部の環状溝２７に第１噴口４１、下部の環状溝２８に第２噴口４２を設け、第１噴口４１と第２噴口４２とは対角線上に位置させている。また、上部の円弧状屈曲部２４の環状溝２４ｖに第３噴口４３、下部の円弧状屈曲部２５の環状溝２５ｖに第４噴口４４を設け、第３噴口４３と第４噴口４４とを対角線上に位置させている。かつ、上部側の第１噴口４１と第３噴口４３とに９０度間隔をあけると共に、下部側の第２噴口４２と第４噴口４４とに９０度間隔をあけて設けている。このように、４個の噴口４１〜４４を上下および周方向に分散させて設け、４個の９０度間隔をあけた噴口４１〜４４から液体（洗浄液）Ｑを噴霧しながら回転体２０が回転し、これにより、ノズル１から外周全域に４つの噴口４１〜４４より均等に噴霧が成されるようにしている。

さらに、図６に示すように、４つの噴口４１〜４４は、いずれも先端Ｒ形状の環状溝２７、２８、２４ｖ、２５ｖの外周面の１カ所に半球状凹部４１ｈ、４２ｈ、４３ｈ、４４ｈを設けて、周方向を長径とする楕円形状に開口させた前記４つの噴口４１〜４４を設けている。このように、噴口４１〜４４は周方向を長径とする楕円形状とすることにより、扇状に噴射して、噴射される水流を均一化させると共に異物を詰まりにくくし、かつ、噴口４１〜４４の外周を半球状凹部として噴射する水が溜りにくくして衛生的にしている。

前記構造としたノズル１では、給液軸管１０に所要圧力の液体Ｑが液通路１１に導入され、液通路１１の先端閉鎖部に接する外周壁に６０度間隔をあけて設けた６個の液噴出口１３から回転体２０との間の空隙Ｃに噴出し、液噴出口１３の中心軸を偏芯（オフセット）しているため、旋回流となって噴出される。噴出された旋回流の液体Ｑは回転体２０の対向する中央環状溝２６内を旋回し、噴口４１〜４４が中央環状溝２６から離れた上下両側にあるため、液体は隣接する環状溝２７、２８内に旋回しながら流れていき、上下両側に９０度間隔をあけて設けている噴口４１〜４４より噴射する。

前記液体Ｑの噴出時に、回転体２０は上下両側の小径筒部２１、２３が給液軸管１０の外周面に回転自在に外嵌しているだけであるため、中間の大径筒部２２の中央環状溝２６の内面および環状溝２７、２８の内面に液体Ｑの旋回流が当たり、その反力で回転体２０を回転させる。

このように、給液軸管１０の液噴出口１３からの液体の噴射力は、液体自体を旋回させる力と、回転体２０を回転させる力の旋回力とに分散される。これにより、回転体２０の回転力を調整でき、回転体２０を所要の低速にできる。特に、回転体２０を質量が大きなステンレスで形成しているが、噴口４１〜４４を上下左右対称に設け、バランスを均等に保つことで軸受との抵抗を減らし、液噴出口１３からの噴射力のみで旋回力を制御でき、回転体を低速で回転させることができる。

特に、本発明のノズル１では、給液軸管１０の液噴出口１３からの旋回液体を、対向位置に設けた中央環状溝２６で安定して受け止め、かつ、液体Ｑを噴射する噴口４１と４３が上部側に位置し、噴口４２と４４が下部側に位置し、かつ、噴口４１〜４４が９０度間隔をあけて位置するため、液体の噴射時の反力の影響を抑制できる。その結果、回転体２０は安定した姿勢で回転し、回転しながらノズル１を囲む外周の全域に均等に噴霧することができる。

具体的には、前記ノズル１では、給液軸管１０に供給する液体圧力が０．１５〜１．０ＭＰａ、噴霧流量が９〜２７４リットル／分、液体圧力が０．３ＭＰａの時の回転数が３〜１５ｒｐｍである。

本発明は前記実施形態に限定されず、噴霧する液体を洗浄液にかえて、冷却用として水を噴霧してもよい。

１ 回転式スプレーノズル
２ 液供給管
３ タンク
１０ 給液軸管
１１ 液通路
１３ 液噴出口
２０ 回転体
２１ 第１小径筒部
２２ 大径筒部
２３ 第２小径筒部
２６ 中央環状溝
３０ 軸受材
４１〜４４ 噴口
４１ｈ〜４４ｈ 半球状凹部
Ｑ 液体

Claims (5)

1. 液供給管の先端に取り付けられる給液軸管と、該給液軸管を囲む回転体と、前記給液軸管の先端に固定されて前記回転体を回転自在に支持する軸受材の３部材からなり、
   前記給液軸管の長さ方向の一端に液通路となる中空部の一端を液流入口として開口させる一方、前記液通路の他端は該給液軸管の長さ方向の中央部で終端させ、該終端に近接する前記液通路の周壁に旋回流を発生させる複数の液噴出口を設け、
   前記回転体は大径筒部の両側を第１、第２小径筒部で挟む形状で、前記大径筒部の中央部の内周面に前記液噴出口と対向する中央環状溝を設けると共に、前記第１小径筒部は前記給液軸管に回転自在に外嵌すると共に前記第２小径筒部は前記軸受材に回転自在に外嵌保持され、かつ、前記大径筒部の前記中央環状溝から離れた長さ方向の両側に周方向に間隔をあけて噴口を設けていることを特徴とする回転式スプレーノズル。
2. 前記給液軸管に設ける液噴出口は周方向に間隔をあけて３〜８個設け、各液噴出口の中心軸線を偏芯させて、これら液噴出口から前記回転体の内周面に向けて噴出する液体を旋回流としている請求項１に記載の回転式スプレーノズル。
3. 前記回転体に設ける前記噴口は、前記中央環状溝から離れた長さ方向の両側にそれぞれ２個で合計４個設け、かつ、長さ方向で同一方向の２個の噴口は９０度間隔をあけると共に、長さ方向の一方側の噴口と他方側の噴口を対角線位置に設け、前記４個の噴口は９０度間隔をあけて配置している請求項１または請求項２に記載の回転式スプレーノズル。
4. 前記回転体の前記大径筒部の内周面には、前記中央環状溝を挟んだ両側に一対の環状溝を設けると共に、該大径筒部の両側角部にもそれぞれ環状溝を設け、これら４つの環状溝の底面をアール形状に窪ませると共に、該底面にそれぞれ１つの楕円形状または長円形状の前記噴口を設けている請求項３に記載の回転式スプレーノズル。
5. 供給する液体圧力が０．１５〜１．０ＭＰａで、噴霧流量が９〜２７４リットル／分、液体圧力０．３ＭＰａの時の回転数が３〜１５ｒｐｍである請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の回転式スプレーノズル。

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