JP6757301B2

JP6757301B2 - 液体噴射装置

Info

Publication number: JP6757301B2
Application number: JP2017168206A
Authority: JP
Inventors: 良成今川
Original assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Current assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Priority date: 2017-09-01
Filing date: 2017-09-01
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2037-09-01
Also published as: KR20190025481A; KR102338797B1; JP2019042670A

Description

この発明は、薬剤や水などを散布するのに用いる液体噴射装置、詳しくは、直射と充円錐（フルコーン）噴射の切り替えができる液体噴射装置であって、直射の安定性向上と噴射飛距離の増大を図った装置に関する。

首記の液体噴射装置の従来例として、例えば、図６に示すものがある。例示の液体噴射装置１Ｂは、内部に噴射用の液体を通す外筒２、管継手３、Ｙ管継手４、噴口ピース５、トップカバー６、弁軸７、中子８、弁部９、弁座１０、ねじ孔１１ａと雄ねじ１１ｂとで構成される推力発生部１１、端栓１２及びノブ１３を組み合わせたものになっている。

管継手３は、外筒２の先端に、Ｙ管継手４は、外筒２の後部にそれぞれ連結され、噴口ピース５は、管継手３の内部に組み込まれている。Ｙ管継手４は、本体部４ａと一体の分岐管４ｂを液体導入口となしたものである。

トップカバー６は、噴口ピース５を保持するために管継手３の先端外周に取付けられている。

弁軸７は、外筒２の軸心部に引き通され、その弁軸７の先端に中子８が、後部に雄ねじ１１ｂがそれぞれ接続されている。

中子８は、外観がテーパコーン状をなす本体部８ａの外周に、一方向にねじれた螺旋溝８ｂを、本体部８ａの先端側の軸心部に、本体部の先端に開放する直噴通路８ｄを、本体部８ａの長手途中に、本体部の外周から直噴通路８ｄに至る横孔８ｃをそれぞれ設けた部材であって、この中子８の先端に弁部９が設けられている。

弁座１０は、管継手３の内部に形成されており、この弁座１０に弁部９を接離させてその弁部９の外周に形成される通路を開閉する。

ねじ孔１１ａは、Ｙ管継手４の本体部４ａに設けられており、このねじ孔１１ａに雄ねじ１１ｂがねじ込まれて推力発生部１１が構成されている。

端栓１２は、前記ねじ孔１１ａの開口を塞いでおり、その端栓１２の中心部を貫通した雄ねじ１１ｂの後部の軸がノブ１３に連結され、そのノブ１３の回転操作によって、ねじ孔１１ａに螺合した雄ねじ１１ｂが推進し、弁軸７が進退するようになっている。

このように構成された液体噴射装置１は、ノブ１３を操作して弁部９を弁座１０に押し当てると、閉弁して弁部９の外周の通路が塞がれる。このため、外筒２に導入された液体は、横孔８ｃ、直噴通路８ｄを順に通って噴口ピース５から直射状態に放出される。

また、ノブ１３を操作して弁部９を弁座１０から離反させると開弁して弁部９の外周の通路が開き、その通路を通る螺旋溝８ｂの影響を受けた旋回流と、直噴通路８ｄを通ったストレート流とが噴口ピース５のラッパ状入口部で合流して充円錐状に拡散して放出される。

なお、図６に示した液体噴射装置は、作業者が両手で掴んで操作する噴霧杆として構成されているが、下記特許文献１に記載されている、ハンドガンタイプの液体噴射装置も実用化されて市場に提供されている。

特開２０１６−１６８５３１号公報特開２０１７−１０４０５６号公報

螺旋溝、直噴通路及び弁部を有する中子を採用して液体の直噴と充円錐の噴射パターンを切替える上述した従来の液体噴射装置は、直射に乱れが生じる。

直射時には、充円錐噴射パターンを形成するために中子の外周に設けられた螺旋溝などの影響によって横孔８ｃから直噴通路８ｄに流れる液体の流れが不安定になる。そのために、噴口ピース５から噴射される液体が拡散傾向を示し、それが原因で噴射飛距離に損失が生じていた。

この発明は、上記の現状技術に鑑みてなされたものであって、螺旋溝、直噴通路、及び弁部を有する中子を採用して液体の直噴パターンと充円錐噴射パターンを切替える液体噴射装置の直射流を安定させて直射での噴射飛距離を増大させることを課題としている。

上記の課題を解決するため、この発明においては、内部に噴射用の液体を通す外筒と、この外筒の先端部に固定保持する噴口ピースと、前記外筒の軸心部に引き通す弁軸と、その弁軸の先端に取り付けられる中子と、前記弁軸の後部に連結されるノブを操作して前記弁軸と中子を進退させる推力発生部と、前記中子の先端に設ける弁部と、前記噴口ピースの入口部に配置する弁座とを有し、
前記中子は、本体部の外周に一方向にねじれた螺旋溝を、前記本体部の先端側軸心部に本体部先端に開放する直噴通路を、前記本体部の長手途中に本体部の外周から前記直噴通路に至る横孔をそれぞれ有し、
前記弁部を前記弁座に接離させてその弁部の外周に形成される通路を開閉し、前記直噴通路のみを通る液体が前記噴口ピースから噴射される直射の噴射パターンと、前記中子の外周の螺旋溝を通った旋回流と前記直噴通路を通ったストレート流とが前記噴口ピースの入口部で合流して拡散して放出される充円錐噴射パターンの切替がなされる液体噴射装置に以下の改善を加えた。
具体的には、前記中子の外周に形成される環状通路の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させるオリフィス孔を円盤状をなす本体部に対して周方向に間隔をあけて複数設けた整流板を有し、その整流板を、前記弁軸の先端部の外周の通路（液体供給路）に設置した。

前記整流板は、周方向に２つに分割されて弁軸の外周に外嵌されているものが好ましい。

なお、この発明の液体噴射装置は、下記の２形態が考えられる。
１）外筒の長手途中の外周に作業者が手で掴むグリップが設置され、全体が噴霧杆として構成されたもの。
２）前記外筒の後部にグリップを兼用した本体部と、その本体部の内部に設けた前記外筒の内部の通路に連通した液体供給路と、その液体供給路を開閉する弁部と、その弁部の弁体を開弁位置に動かすレバーと、前記弁体を閉弁位置に戻す復帰スプリングとを備えて全体がハンドガンタイプの装置として構成されたもの。

この発明の液体噴射装置は、前記整流板を設置したことによって、中子を取り巻く通路に供給される液体の流れが、中子の外周面に沿った位置で緩やかになる。

また、中子のオリフィス孔を通った液体は、オリフィス効果によって流速が増しており、その流速の増した液体が、中子の先端の弁部の外周に形成される通路が閉じられているときには中子の先端付近で反転することから、中子の外周面に添った位置では、直進する流れと反転した流れが互いに打ち消し合う。

そのために、前記螺旋溝による影響が緩和されて液体の流れが安定する。また、前記横孔の入口がある付近では流れが弱くなって液体は横孔の入口を素通りせずに横孔に安定して流れ込むようになる。

これにより、従来発生していた噴口ピースから噴射される直射流の拡散傾向が抑えられ、拡散による噴射圧のロスが減少して噴射飛距離の増大が実現可能となる。

なお、前記整流板は、弁軸先端のガイドとしても機能し、弁軸の先端側の芯振れを防止する。このことも、中子の外周における液体の流れの安定化に繋がっていると考えられる。

この発明の液体噴射装置の一例を示す断面図である。図１の液体噴射装置の要部を示す拡大断面図である。中子の外観を示す斜視図である。整流板を取り外した状態にして示す斜視図である。この発明の液体噴射装置の他の例を示す断面図である。従来の液体噴射装置の一例を示す断面図である。

以下、この発明の液体噴射装置の実施の形態を、添付図面の図１〜図５に基づいて説明する。

この発明の液体噴射装置の一例を図１に示す。この図１の液体噴射装置１は、作業者が両手で持って操作する噴霧杆として構成されたものであって、外筒２、直管の管継手３、Ｙ管継手４、噴口ピース５、トップカバー６、弁軸７、中子８、弁部９、弁座１０、ねじ孔１１ａと雄ねじ１１ｂとで構成される推力発生部１１、端栓１２、ノブ１３、エンドキャップ１４、及び整流板１５を組み合わせたものになっている。

管継手３は、外筒２の先端に、Ｙ管継手４は、外筒２の後部にそれぞれ連結されている。管継手３は、外筒２の先端に固定される第１部材３ａと、その第１部材３ａの前部に螺合させて接続する第２部材３ｂの２者で構成されている。

この管継手３は、穴径、外径及び長さが従来品に比べて大きく、従来品では、外筒２の内側にあった中子８の全体を内部に入り込ませるものになっている。

この管継手３の穴３ｃは、後部がストレート穴、前部はテーパ角が２段階に変化するテーパ穴となっている。テーパ穴のテーパ角は、例示の管継手の場合、後部側のテーパ穴が１５°程度、前部側のテーパ穴が４０°程度である。

Ｙ管継手４は、外筒２の後部に連結されている。このＹ管継手４は、本体部４ａと一体の分岐管４ｂを液体導入口となし、本体部４ａの後部側に後端に開放するねじ孔１１ａを形成したものであって、ねじ孔１１ａに雄ねじ１１ｂがねじ込まれている。

トップカバー６は、管継手３の先端外周に螺合され、このトップカバー６によって噴口ピース５が管継手３の先端部に保持されている。

弁軸７は、外筒２の軸心部に引き通され、その弁軸７の先端に中子８が、後部に雄ねじ１１ｂがそれぞれ接続されている。図示の弁軸７は、装置の軽量化のために中空軸を用いているが、中実軸であってもよい。

中子８は、図１〜図３に示すように、本体部８ａが後細りのテーパコーン状をなし、その本体部８ａの外周に、一方向にねじれて本体部８ａの先端に至る螺旋溝８ｂを備えている。また、本体部８ａの先端側軸心部に本体部８ａの先端に開放する直噴通路８ｄを有し、さらに、本体部８ａの長手途中に本体部８ａの外周から直噴通路８ｄに至る横孔８ｃを有している。

この中子８は従来品と同一品であり、先端外周が弁部９として構成されている。また、中子８の外周には、環状通路１６が作り出されている。

ねじ孔１１ａは、Ｙ管継手４の本体部４ａの内部に設けられており、このねじ孔１１ａに雄ねじ１１ｂが螺合してそのねじ孔１１ａと雄ねじ１１ｂが推力発生部１１を構成している。

ねじ孔１１ａの開口部は、端栓１２によって塞がれており、その端栓１２の中心の孔に雄ねじ１１ｂの後部の軸が通され、その軸の外部に抜け出した後端部にノブ１３が固定されている。

そのノブ１３を回転させると、ねじ孔１１ａに螺合した雄ねじ１１ｂが推進して弁軸７が進退する。そして、その進退により、弁座１０に対する弁部９の接離がなされて噴口ピース５からの液体の噴射パターンが切り替わる。

エンドキャップ１４は、管継手３とＹ管継手４の端部を覆う部材であり、好ましい要素であるが必須ではない。

図１の１７は、外筒２の長手途中に設けたグリップであり、作業者が片方の手でこのグリップ１７を掴んで装置を操作する。

図１の１８は、ノブ１３に回転抵抗を付与してそのノブ１３による調整位置の予期せぬ変動を防止する調整位置保持機構である。この調整位置保持機構１８は、好ましい要素であるが、本出願人が特許文献２によって提案しているものであるし、本願の必須の要素でもないので、ここでの詳細説明は省く。

以上の構成は、従来品と大差のない構成になっている。

即ち、この発明の特徴部は、管継手３を、穴径、外径、長さ及び形状が従来品と異なるものに置き換え、その管継手３の内周面と弁軸７の外周面との間に整流板１５を追設した点にある。

整流板１５は、図４に詳しく示すように、円盤状をなす本体部１５ａに、液体を噴出させるオリフィス孔１５ｂを周方向に間隔をあけて複数設けたものである。そのオリフィス孔１５ｂは、中子８の軸心と平行な孔になっており、中子８の外周の環状通路１６の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させる位置にある。

このオリフィス孔１５ｂは、例示の整流板１５には、計１０個設けられているが、オリフィス孔１５ｂの孔径や孔数は、液体噴射装置のサイズや液体の供給圧などを考慮して安定したオリフィス効果が期待できる孔径と設置数を設定する。

図示の整流板１５は、図４に示すように、周方向に２つに分割されており、中子８を弁軸７に組み付けた状態で弁軸７の外周に外嵌することができる。

その整流板１５は、管継手３の第１部材３ａと第２部材３ｂ間に挟み込んで保持されている。この整流板１５は、弁軸７の先端のガイドとしても機能し、弁軸７の先端側の芯振れも防止する。従来は、弁軸の外周にガイドとなる羽根などを設けていたが、そのようなものが不要になる。

以上の通りに構成された液体噴射装置１は、ノブ１３を操作して弁部９を弁座１０に押し当てると閉弁して弁部９の外周の通路が塞がれる。この状態では、外筒２に導入された液体が、横孔８ｃ、直噴通路８ｄを順に通って噴口ピース５から直射状態（図１、図２のに鎖線で示す状態）に噴射される。

また、ノブ１３を操作して弁部９を弁座１０から離反させると開弁して弁部９の外周の通路が開き、その通路を通る螺旋溝８ｂの影響を受けた旋回流と、直噴通路８ｄを通ったストレート流とが噴口ピース５のラッパ状に加工された入口部で合流して充円錐（フルコーン）状に拡散して放出される。

直射状態での噴射は、先に述べた通り、整流板１５の働きによって環状通路１６に供給される液体の流れが、中子の外周面に沿った位置で緩やかになる。また、整流板に設けたオリフィス孔１５ｂのオリフィス効果によって中子が有する螺旋溝の影響が緩和されて中子８の外周面に添った位置での液体の流れが安定する。

このために、供給された液体が横孔に安定して流れ込んで噴口ピース５から噴射される液体の拡散傾向が抑えられ、拡散による噴射圧のロスが少なくなって噴射飛距離の増大が可能になる。

図示の液体噴射装置について、従来品との直射パターンでの噴射飛距離の違いを調べた。装置の基本サイズは、外筒の外径φ１７ｍｍ、内径＝φ１４ｍｍ、弁軸７の外径＝φ６ｍｍ、中子８の外径（最大部）＝φ８．０ｍｍ、噴口ピース５の孔径（最小部）＝φ３．６ｍｍ、整流板に設けたオリフィス孔の直径＝φ３．０ｍｍ、オリフィス孔の総数＝１０個である。

液体供給圧：１．０ＭＰａの条件での噴射飛距離は、従来品が１４ｍであったのに対し、発明品は約３割アップの１８ｍであり、整流板設置の有効性を確認できた。

次に、この発明の液体噴射装置の他の例を、図５に示す。この図５の液体噴射装置１Ａは、前記特許文献１が開示しているハンドガンタイプの装置にこの発明を適用したものである。

この液体噴射装置１Ａは、外筒２の後部にグリップを兼用した本体部２０と、その本体部２０の内部に設けた液体供給路２１と、その液体供給路２１を開閉する弁部２２と、その弁部２２の弁体２２ａを開弁位置に動かすレバー２３と弁体２２ａを閉弁位置に戻す弁体復帰スプリング２４と、引かれたレバー２３を元の位置に戻すレバー復帰スプリング２５を備えている。レバー２３は、支軸（ピン）２６を用いて本体部２０にピボット結合されている。

また、好ましい要素として、レバー２３の引き込み状態を保持する保持の解除が可能なロック機構２７を備えている。そのロック機構２７は、既述の特許文献１に詳しく記載されているので、ここでの説明は省く。

本体部２０は、図１の装置のＹ管継手４を置き換えたものと考えることができる。この本体部２０に設けた液体供給路２１は、外筒２の内部の通路に連通している。本体部２０は、スリーブ継手２８を介して外筒２の後部に連結されている。

弁軸７の先端に中子８を、後端に雄ねじ１１ｂをそれぞれ連結し、本体部２０に設けたねじ孔１１ａに雄ねじ１１ｂをねじ込み、その雄ねじ１１ｂの、端栓１２から外部に突出させた後部の軸にノブ１３を取り付けている。

また、図１の装置と同様に、中子８を外筒２の先端に連結した管継手３の穴３ｃの内部に入り込ませ、管継手３の内周面と弁軸７の先端の外周面との間に整流板１５を設置し、管継手３の先端に噴口ピース５を設けている。

その他の構成は、図１と同様であるので、図１と同一要素に同一符号を付して説明を省く。

このように、この発明は、ハンドガンタイプの液体噴射装置に利用しても、その有効性が発揮される。

１、１Ａ、１Ｂ液体噴射装置
２外筒
３管継手
３ａ第１部材
３ｂ第２部材
３ｃ穴
４Ｙ管継手
４ａ本体部
４ｂ分岐管
５噴口ピース
６トップカバー
７弁軸
８中子
８ａ本体部
８ｂ螺旋溝
８ｃ横孔
８ｄ直噴通路
９弁部
１０弁座
１１推力発生部
１１ａねじ孔
１１ｂ雄ねじ
１２端栓
１３ノブ
１４エンドキャップ
１５整流板
１５ａ本体部
１５ｂオリフィス孔
１６環状通路
１７グリップ
１８調整位置保持機構
２０本体部
２１液体供給路
２２弁部
２２ａ弁体
２３レバー
２４弁体復帰スプリング
２５レバー復帰スプリング
２６支軸
２７ロック機構
２８スリーブ継手

Claims

噴射用の液体を後部側から先端側に向けて内部に通す外筒（２）と、この外筒（２）の先端に連結される直管の管継手（３）と、前記管継手（３）の先端外周に螺合されるトップカバー（６）と、このトップカバー（６）で保持して前記管継手（３）の先端部に配置される噴口ピース（５）と、前記外筒（２）の軸心部に引き通す弁軸（７）と、その弁軸（７）の先端に取り付けられる中子（８）と、前記弁軸（７）の後部に連結されるノブ（１３）を操作して前記弁軸（７）と中子（８）を進退させる推力発生部（１１）と、前記中子（８）の先端に設ける弁部（９）と、前記噴口ピース（５）の入口部に配置する弁座（１０）とを有し、
前記中子（８）は、本体部（８ａ）の外周に一方向にねじれた螺旋溝（８ｂ）を、前記本体部（８ａ）の先端側軸心部に本体部先端に開放する直噴通路（８ｄ）を、前記本体部（８ａ）の長手途中に本体部外周から前記直噴通路（８ｄ）に至る横孔（８ｃ）をそれぞれ有し、
前記弁部（９）を前記弁座（１０）に接離させてその弁部（９）の外周に形成される通路を開閉し、前記直噴通路（８ｄ）のみを通る液体が前記噴口ピース（５）から噴射される直射の噴射パターンと、前記中子（８）の外周の螺旋溝（８ｂ）を通った旋回流と前記直噴通路（８ｄ）を通ったストレート流とが前記噴口ピース（５）の入口部で合流して拡散して放出される充円錐噴射パターンの切替がなされる液体噴射装置であって、
前記管継手（３）は、前記外筒（２）の先端に固定される第１部材（３ａ）と、その第１部材（３ａ）の先端に接続する第２部材（３ｂ）の２者で構成されて前記中子（８）の全体を内部に入り込ませるものになっており、
前記中子（８）の外周に形成される環状通路（１６）の中子外周面よりも径方向外側に液体を噴出させるオリフィス孔（１５ｂ）を円盤状をなす本体部（１５ａ）に対して周方向に間隔をあけて複数設けた整流板（１５）を有し、その整流板（１５）が前記中子（８）よりも前記外筒（２）の後部側において前記弁軸（７）の外周に外嵌され、前記管継手（３）に保持されて前記弁軸（７）の先端部外周の通路に設置された液体噴射装置。
前記外筒（２）の後部にＹ管継手（４）が連結され、そのＹ管継手（４）に設けたねじ孔（１１ａ）と前記弁軸（７）の後部に接続されて前記ねじ孔（１１ａ）にねじ込まれた雄ねじ（１１ｂ）とで前記推力発生部（１１）が構成され、前記ねじ孔（１１ａ）の開口を塞ぐ端栓（１２）の中心の孔に前記雄ねじ（１１ｂ）の後部の軸が通され、その軸の外部に抜け出した後端部に前記ノブ（１３）が固定され、前記外筒（２）の長手途中の外周に作業者が手で掴むグリップ（１７）が設置され、全体が噴霧杆として構成された請求項１に記載の液体噴射装置。
前記外筒（２）の後部にグリップを兼用した本体部（２０）と、その本体部の内部に設けた前記外筒（２）の内部の通路に連通した液体供給路（２１）と、その液体供給路を開閉する弁部（２２）と、その弁部の弁体（２２ａ）を開弁位置に動かすレバー（２３）と、前記弁体（２２ａ）を閉弁位置に戻す復帰スプリング（２５）とを備えて全体がハンドガンタイプの装置として構成された請求項１に記載の液体噴射装置。