JP6762213B2 - エア吸込吹出ツール - Google Patents
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Description
本発明は、筒状をなすツール内部に圧縮エアを導入することにより、ツール内部に筒中心軸に沿う大容量のエア流れを発生させて吸込又は吹出作業を可能にするエア吸込吹出ツールに関する。
従来より、製造工場等では、例えば、特許文献１に開示されているエア吸込吹出ツールを用いて、設備に付着する切粉や水滴を飛散させる作業や、或いは、工場内において発生する粉塵やゴミの回収作業が行われる。上記エア吸込吹出ツールは、エアが流通可能なエア通路を筒中心軸に沿って有する筒体を備え、該筒体の一端開口がエア吸込口を構成する一方、他端開口がエア吹出口を構成している。上記筒体の中途部には、図示しないコンプレッサーにより圧縮された圧縮エアを上記エア通路に導入するための圧縮エア導入部が設けられている。該圧縮エア導入部は、筒中心軸周りに環状に延びる形状をなしており、この圧縮エア導入部によって圧縮エアをエア通路にそのエア吹出口側に向かうように導入してエア通路のエア吸込口側を負圧にすることによりエア通路にエア流れを発生させ、エア吸込口からエア通路にエアを吸い込んでエア吹出口からエアを吹き出すよう構成されている。したがって、エア吸込吹出ツールのエア吹出口側を利用して切粉や水滴を飛散させる作業を行うことができる一方、エア吸込吹出ツールのエア吸込口側を利用して粉塵やゴミを吸い込んで回収する作業を行うことができる。
ところで、特許文献１の如きエア吸込吹出ツールでは、エア通路を流れるエアと圧縮エア導入部の圧縮エア出口部からエア通路に導入される圧縮エアとをスムーズに合流させることが、エア通路における圧縮エア出口部周りにおけるエネルギー損失を少なくしてエア通路におけるエアの体積流量を増やせると考えられている。したがって、圧縮エア導入部は、エア吹出口側に行くにつれて次第に筒中心軸側に位置するように縮径して筒体内周面に開口する形状のものが良いものであると一般的に考えられていた。
これに対し、本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、圧縮エア導入部を上述の如き形状にすると、筒体内周面の圧縮エア出口部を形成するエア吸込口側がエア吹出口側に行くにつれて次第に厚みが薄くなる尖鋭な形状となるが、圧縮エア出口部からエア通路に導入される圧縮エアのごく一部が上述の尖鋭な形状の部分に沿って折り返すように流れてエア通路のエア吸込口側に進んでしまい、当該部分においてエネルギー損失が発生しているという知見を得た。
これに対応するために、筒体内周面の圧縮エア出口部を形成するエア吸込口側の断面形状を尖鋭なものにならないように、圧縮エア出口部のエア吸込口側の周縁を出来るだけエア吸込口側に位置する形状にすることも考えられるが、そうすると、圧縮エア導入部の圧縮エア出口部が広くなり、圧縮エア導入部によってエア通路に導入される圧縮エアの流速が落ちてしまうので、返ってエア通路におけるエアの体積流量が減ってしまうことになる。
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、吸込量及び吹出量を多くすることができるエア吸込吹出ツールを提供することにある。
上記の目的を達成するために、本発明は、コアンダ効果を利用してエア通路に圧縮エアを導入する構造にしたことを特徴とする。
具体的には、エア吸込口を一端に、エア吹出口を他端に有するエア通路が筒中心軸に沿って設けられた筒体を備え、該筒体の中途部には、上記エア通路に圧縮エアを導入可能な圧縮エア導入部が設けられ、該圧縮エア導入部によって圧縮エアを上記エア通路にそのエア吹出口側に向かうように導入して上記エア通路のエア吸込口側を負圧にすることにより上記エア通路にエア流れを発生させ、上記エア吸込口から上記エア通路にエアを吸い込んで上記エア吹出口からエアを吹き出すよう構成されたエア吸込吹出ツールを対象とし、次のような解決手段を講じた。
すなわち、第１の発明では、上記圧縮エア導入部は、上記筒中心軸周りに延びる環状で、且つ、上記筒体の径方向に真っ直ぐに延びて上記エア通路に開口するスリット状の圧縮エア出口部を有し、上記筒体の上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の上記エア吹出口側には、上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の上記エア吸込口側よりも上記筒体の径方向内側に張り出すとともに上記筒中心軸周りに延びる環状張出面部が形成され、該環状張出面部の張出面は、上記圧縮エア出口部の上記エア吹出口側の周縁から上記筒体の径方向内側に進むとともに次第に上記エア吹出口側に湾曲しながら延びる形状をなしており、上記筒体の上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の開口周縁の上記エア吸込口側には、上記圧縮エア出口部の上記エア吸込口側の周縁に沿って延びる断面Ｌ字状に窪む環状段差面部が形成されていることを特徴とする。
第２の発明では、第１の発明において、上記エア通路の内周面における上記エア吸込口側には、上記筒中心軸に沿って真っ直ぐに延びる吸込側エア案内面が形成され、上記環状段差面部は、上記吸込側エア案内面と上記圧縮エア出口部との連続部分に形成されていることを特徴とする。
第３の発明では、第１又は第２の発明において、上記筒体は、それぞれ両端が開口する第１及び第２筒部材を備え、上記第１筒部材の一端側を上記第２筒部材の内部に挿入して上記第１筒部材の中途部外周面に上記第２筒部材の一端側を螺合させることにより組み立てられ、上記圧縮エア導入部は、上記第１筒部材の一端側外周面と上記第２筒部材の中途部内周面とで囲まれる部分で構成されていることを特徴とする。
第４の発明では、第３の発明において、上記第２筒部材の中途部内周面には、筒中心軸と直交する方向に延び、且つ、上記第１筒部材の一端面に対向する環状面が設けられ、上記圧縮エア出口部は、上記第１筒部材の一端面と上記環状面との間で構成されていることを特徴とする。
第１の発明では、圧縮エア導入部に導入された圧縮エアは、圧縮エア出口部から筒体内部のエア通路に筒体の径方向内側に向かって真っ直ぐ進むように導入される。そして、圧縮エア出口部のエア吹出口側には環状張出面部がある一方、圧縮エア出口部のエア吸込口側には壁が無いので、圧縮エア出口部からエア通路に導入された圧縮エアは、コアンダ効果によって環状張出面部の張出面に沿ってエア吹出口側に向かってスムーズに流れる。このように、圧縮エアは、結果的にエア通路にそのエア吹出口側に向かうように導入されるので、エア通路にエア流れが発生する。このとき、圧縮エア出口部は、筒体の径方向に延びるスリット状をなしているので、筒体内周面の圧縮エア出口部を形成するエア吸込口側の断面形状が鋭角にならず、圧縮エア出口部からエア通路に導入される圧縮エアの一部がエア吸込口側に進むといった現象が起き難くなる。したがって、圧縮エア出口部周りにおけるエネルギー損失の発生が少なくなり、エア通路におけるエアの体積流量を増やすことができる。また、圧縮エア出口部を広くする必要が無いので、圧縮エア導入部によってエア通路に導入される圧縮エアの流速が落ちない。さらには、筒体内周面における圧縮エア出口部のエア吸込口側がエア吹出口側よりも径方向外側に位置するので、エア吸込口の径を大きく設計してエア吸込口におけるエアの吸込量を増やすことができる。
また、もし仮に、圧縮エア出口部からエア通路に導入される圧縮エアの一部がエア吸込口側に進んだとしても、その流れが環状段差面部に対応する箇所に留まってエア通路におけるエア流れの邪魔になり難くなる。したがって、圧縮エア出口部周りにおけるエネルギー損失の発生がさらに少なくなり、エア通路におけるエアの体積流量を増やすことができる。
第３の発明では、組み立てられたエア吸込吹出ツールの中途部において、第１及び第２筒部材の各々の周壁が重なり合うようになるので、剛性の高いエア吸込吹出ツールにすることができる。また、エア吸込吹出ツールを構成する部品が２つしかないので、組立時間が短くなって組立コストを下げることができる。
第４の発明では、第１及び第２筒部材を組み立てたときに第１及び第２筒部材の間において形成される隙間が圧縮エア導入部における圧縮エア出口部になるので、第１及び第２筒部材に圧縮エア出口部となる孔や溝の加工を予め施しておくといった必要が無く、加工コストを抑えることができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
図１は、本発明の実施形態に係るエア吸込吹出ツール１を示す。このエア吸込吹出ツール１は、コンプレッサー（図示せず）で発生させる圧縮エアを大容量のエア流れに変換し、設備に付着する切粉や水滴にエアを吹き付けて飛散させる作業や、或いは、工場内において発生する粉塵やゴミをエアで吸い込んで回収する作業に用いられるものである。
上記エア吸込吹出ツール１は、内部にエアが流通可能なエア通路２ａを筒中心軸Ｃ１に沿って有する筒体２を備え、上記エア通路２ａの一端開口がエア吸込口２ｂを構成する一方、他端開口がエア吹出口２ｃを構成している。
上記筒体２は、図２及び図３に示すように、それぞれ両端が開口する第１筒部材３及び第２筒部材４を備えている。
上記第１筒部材３の一端側外周面には、筒中心軸Ｃ１周りに延びる環状の第１凹条溝部３ａが形成され、該第１凹条溝部３ａは、溝幅が広く、且つ、底が浅い形状をなしている。
上記第１筒部材３の中途部外周面には、雄ネジ部３ｂが上記第１凹条溝部３ａに連続して形成されている。
また、上記第１筒部材３の中途部外周面には、径方向外側に突出するとともに筒中心軸Ｃ１周りに延びる環状突条部３ｃが上記雄ネジ部３ｂに連続して形成されている。
上記第１筒部材３の一端側内周面には、上記筒体２の径方向内側に張り出すとともに筒中心軸Ｃ１周りに延びる環状張出面部３０が形成されている。
該環状張出面部３０の張出面３０ａは、上記第１筒部材３の一端面（後述する圧縮エア出口部５ａのエア吹出口２ｃ側の周縁）から上記筒体２の径方向内側に進むとともに次第に上記第１筒部材３の他端側に湾曲しながら延びる形状をなしている。
また、上記第１筒部材３の内周面における中途部から他端側に亘る部分には、上記張出面３０ａに連続する吹出側エア案内面３ｄが形成され、該吹出側エア案内面３ｄは、上記張出面３０ａから遠ざかるにつれて次第に拡径するテーパ状をなしている。
上記第２筒部材４の一端側外周面には、一端に行くにつれて次第に縮径するテーパ面部４ａが形成されている。
一方、上記第２筒部材４の他端側外周面には、段差状に窪むとともに他端開口周縁に沿って延びる環状取付面部４ｂが形成され、該環状取付面部４ｂの表面には、図示しないネジ部が形成されている。
上記第２筒部材４の中途部内周面には、筒中心軸Ｃ１周りに延びる環状の第２凹条溝部４０が形成され、該第２凹条溝部４０は、溝幅が広く、且つ、底が浅い形状をなしている。
上記第２凹条溝部４０は、筒中心軸Ｃ１周りに環状に延びる帯状底面４０ａと、該帯状底面４０ａの一方の縁部から上記筒中心軸Ｃ１に直交する方向に延びる第１環状面４０ｂと、該帯状底面４０ａの他方の縁部から上記筒中心軸Ｃ１に直交する方向に延びる第２環状面４０ｃとで構成されている。
上記第２筒部材４の中途部には、上記第２凹条溝部４０の帯状底面４０ａに開口する圧縮エア導入孔４０ｄが貫通形成され、該圧縮エア導入孔４０ｄには、Ｌ字配管６（図１参照）が接続されている。
上記第２筒部材４の一端側内周面には、雌ネジ部４ｃが上記第２凹条溝部４０に連続して設けられ、該雌ネジ部４ｃに上記雄ネジ部３ｂが螺合可能となっている。
また、上記第２筒部材４の一端側内周面における上記雌ネジ部４ｃに連続する部分には、上記環状突条部３ｃに対応する環状嵌合部４ｄが形成されている。
一方、上記第２筒部材４の他端側内周面には、他端開口周縁から上記第２筒部材４の内方に行くにつれて次第に縮径するテーパ状のエア吸込面４ｅと、該エア吸込面４ｅに連続して設けられ、第２筒部材４の筒中心線に沿って当該第２筒部材４の一端側に真っ直ぐに延びる吸込側エア案内面４ｆとが形成され、該吸込側エア案内面４ｆにおける第２筒部材４の一端側には、上記第２凹条溝部４０の開口周縁に沿って延びる環状段差面部４ｇが形成されている。
そして、上記第１筒部材３の一端側を上記第２筒部材４の内部にその他端側から挿入して上記環状突条部３ｃが上記環状嵌合部４ｄに嵌合するまで上記第１筒部材３の雄ネジ部３ｂを上記第２筒部材４の雌ネジ部４ｃに螺合させることにより、上記筒体２が組み立てられるようになっている。
上記第１及び第２筒部材３，４を組み立てると、上記第１凹条溝部３ａと上記第２凹条溝部４０とが対向するようになっていて、当該第１凹条溝部３ａと上記第２凹条溝部４０とで囲まれる部分が本発明の圧縮エア導入部５を構成するようになっている。
また、上記第１及び第２筒部材３，４を組み立てた状態で、上記第１筒部材３の一端面が上記第１環状面４０ｂに対向するようになっていて、上記第１筒部材３の一端面と上記第１環状面４０ｂとの間に形成される隙間が本発明の圧縮エア出口部５ａを構成している。
すなわち、上記圧縮エア出口部５ａは、筒中心軸Ｃ１周りに延びる環状で、且つ、筒体２の径方向に真っ直ぐに延びてエア通路２ａに開口するスリット状をなしている。したがって、上記環状張出面部３０は、圧縮エア出口部５ａのエア吸込口２ｂ側の吸込側エア案内面４ｆよりも筒体２の径方向内側に張り出す形状となっている。また、上記環状段差面部４ｇは、圧縮エア出口部５ａのエア吸込口２ｂ側の周縁に沿って延びる形状となっている。
そして、上記圧縮エア導入部５は、圧縮エア出口部５ａからエア通路２ａに圧縮エアを導入するようになっていて、本願発明では、圧縮エアは、圧縮エア出口部５ａから筒体２内部のエア通路２ａに筒体２の径方向内側に向かって真っ直ぐ進むように導入されるようになっている。そして、圧縮エア出口部５ａのエア吹出口２ｃ側には環状張出面部３０がある一方、圧縮エア出口部５ａのエア吸込口２ｂ側には壁が無いので、圧縮エア出口部５ａからエア通路２ａに導入された圧縮エアは、図３の矢印Ｘ１に示すように、コアンダ効果によって環状張出面部３０の張出面３０ａに沿ってエア吹出口２ｃ側に向かってスムーズに流れる。このように、圧縮エアは、結果的にエア通路にそのエア吹出口側に向かうように導入されるので、エア通路２ａにエア流れが発生する。このとき、圧縮エア出口部５ａは、径方向に延びるスリット状をなしているので、筒体２内周面の圧縮エア出口部５ａを形成するエア吸込口２ｂ側の断面形状が鋭角にならず、圧縮エア出口部５ａからエア通路２ａに導入される圧縮エアの一部がエア吸込口２ｂ側に進むといった現象が起き難くなる。したがって、圧縮エア出口部５ａ周りにおけるエネルギー損失の発生が少なくなり、エア通路２ａにおけるエアの体積流量を増やすことができる。また、圧縮エア出口部５ａを広くする必要が無いので、圧縮エア導入部５によってエア通路２ａに導入される圧縮エアの流速が落ちない。さらには、筒体２内周面における圧縮エア出口部５ａのエア吸込口２ｂ側がエア吹出口２ｃ側よりも径方向外側に位置するので、エア吸込口２ｂの径を大きく設計してエア吸込口２ｂにおけるエアの吸込量を増やすことができる。
また、もし仮に、圧縮エア出口部５ａからエア通路２ａに導入される圧縮エアの一部がエア吸込口２ｂ側に進んだとしても、その流れが図３の矢印Ｙ１に示すように環状段差面部４ｇに対応する箇所に留まってエア通路２ａにおけるエア流れ（図３の矢印Ｚ１）の邪魔になり難くなる。したがって、圧縮エア出口部５ａ周りにおけるエネルギー損失の発生がさらに少なくなり、エア通路２ａにおけるエアの体積流量を増やすことができる。
さらに、組み立てられたエア吸込吹出ツール１の中途部において、第１及び第２筒部材３，４の各々の周壁が重なり合うようになるので、剛性の高いエア吸込吹出ツール１にすることができる。また、エア吸込吹出ツール１を構成する部品が２つしかないので、組立時間が短くなって組立コストを下げることができる。
それに加えて、第１及び第２筒部材３，４を組み立てたときに第１及び第２筒部材３，４の間において形成される隙間が圧縮エア導入部５における圧縮エア出口部５ａになるので、第１及び第２筒部材３，４に圧縮エア出口部５ａとなる孔や溝の加工を予め施しておくといった必要が無く、加工コストを抑えることができる。
本発明は、筒状をなすツール内部に圧縮エアを導入することにより、ツール内部に筒中心軸に沿う大容量のエア流れを発生させて吸込作業又は吹出作業を可能にするエア吸込吹出ツールに適している。
１ エア吸込吹出ツール
２ 筒体
２ａ エア通路
２ｂ エア吸込口
２ｃ エア吹出口
３ 第１筒部材
４ 第２筒部材
４ｇ 環状段差面部
５ 圧縮エア導入部
５ａ 圧縮エア出口部
３０ 環状張出面部
３０ａ 張出面
４０ｂ 第１環状面
Ｃ１ 筒中心軸
２ 筒体
２ａ エア通路
２ｂ エア吸込口
２ｃ エア吹出口
３ 第１筒部材
４ 第２筒部材
４ｇ 環状段差面部
５ 圧縮エア導入部
５ａ 圧縮エア出口部
３０ 環状張出面部
３０ａ 張出面
４０ｂ 第１環状面
Ｃ１ 筒中心軸
Claims (4)
- エア吸込口を一端に、エア吹出口を他端に有するエア通路が筒中心軸に沿って設けられた筒体を備え、
該筒体の中途部には、上記エア通路に圧縮エアを導入可能な圧縮エア導入部が設けられ、
該圧縮エア導入部によって圧縮エアを上記エア通路にそのエア吹出口側に向かうように導入して上記エア通路のエア吸込口側を負圧にすることにより上記エア通路にエア流れを発生させ、上記エア吸込口から上記エア通路にエアを吸い込んで上記エア吹出口からエアを吹き出すよう構成されたエア吸込吹出ツールであって、
上記圧縮エア導入部は、上記筒中心軸周りに延びる環状で、且つ、上記筒体の径方向に真っ直ぐに延びて上記エア通路に開口するスリット状の圧縮エア出口部を有し、
上記筒体の上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の上記エア吹出口側には、上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の上記エア吸込口側よりも上記筒体の径方向内側に張り出すとともに上記筒中心軸周りに延びる環状張出面部が形成され、
該環状張出面部の張出面は、上記圧縮エア出口部の上記エア吹出口側の周縁から上記筒体の径方向内側に進むとともに次第に上記エア吹出口側に湾曲しながら延びる形状をなしており、
上記筒体の上記エア通路を形成する内周面における上記圧縮エア出口部の開口周縁の上記エア吸込口側には、上記圧縮エア出口部の上記エア吸込口側の周縁に沿って延びる断面Ｌ字状に窪む環状段差面部が形成されていることを特徴とするエア吸込吹出ツール。 - 請求項１に記載のエア吸込吐出ツールにおいて、
上記エア通路の内周面における上記エア吸込口側には、上記筒中心軸に沿って真っ直ぐに延びる吸込側エア案内面が形成され、
上記環状段差面部は、上記吸込側エア案内面と上記圧縮エア出口部との連続部分に形成されていることを特徴とするエア吸込吹出ツール。 - 請求項１又は２に記載のエア吸込吹出ツールにおいて、
上記筒体は、それぞれ両端が開口する第１及び第２筒部材を備え、上記第１筒部材の一端側を上記第２筒部材の内部に挿入して上記第１筒部材の中途部外周面に上記第２筒部材の一端側を螺合させることにより組み立てられ、
上記圧縮エア導入部は、上記第１筒部材の一端側外周面と上記第２筒部材の中途部内周面とで囲まれる部分で構成されていることを特徴とするエア吸込吹出ツール。 - 請求項３に記載のエア吸込吹出ツールにおいて、
上記第２筒部材の中途部内周面には、筒中心軸と直交する方向に延び、且つ、上記第１筒部材の一端面に対向する環状面が設けられ、
上記圧縮エア出口部は、上記第１筒部材の一端面と上記環状面との間で構成されていることを特徴とするエア吸込吹出ツール。
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