JP6820018B2

JP6820018B2 - 液体散布ノズル

Info

Publication number: JP6820018B2
Application number: JP2018191564A
Authority: JP
Inventors: 良成今川
Original assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Current assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Priority date: 2018-10-10
Filing date: 2018-10-10
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2038-10-10
Also published as: JP2020058978A

Description

この発明は、畑に植えられた野菜などの植物に対して農薬や水などの液体を霧化して散布するためのノズル、中でも液体の吐出が空気を混入して低圧でなされる、ノズル１個当たりの液体吐出量も小さな液体散布ノズルに関する。

液体の吐出が空気を混入して低圧でなされる首記の液体散布ノズルの代表的なもののひとつにブームスプレーヤ用ノズルがある。この発明の液体散布ノズルは、ブームスプレーヤ以外に液体散布装置にも利用できるが、以下の説明は、そのブームスプレーヤ用ノズルを例に挙げて行う。

ブームスプレーヤは、広い畑を効率よく薬液や水を散布する目的で利用されている。このブームスプレーヤ用ノズルは、例えば、噴霧圧力０．２ＭＰａ〜０．６ＭＰａの範囲で利用されている。

そのブームスプレーヤ用ノズル（以下では単にノズルとも言う）の従来品を、図９、図１０に示す。図示のノズル１Ａは、フラットノズルと称されるものであって、本体１０と、その本体１０の内部に挿入する空気混入筒２０とからなる。

本体１０は、端壁１２を有する筒状胴部１１、端壁１２の中心に開けられた噴孔１３、端壁１２の前面に設けられた拡散溝１４、筒状胴部１１の後部に設けられたフランジ１５、及び筒状胴部１１に明けられた空気導入孔１６を有する。

拡散溝１４は、一文字状のＶカット溝であり、噴孔１３から霧化されて噴出する液体の微粒子を平たく拡散させる。

空気混入筒２０は、先端部２１が、本体１０の内側に適合して嵌る。先端部２１に続く部分は小径部２２となっており、その小径部２２の外周面と本体１０の内周面との間に図２に示した空気通路４０が形成される。

小径部２２には、空気通路４０から空気混入筒２０の内側に空気を導入する空気孔２３が設けられ、さらに、空気混入筒２０の後部外周には、本体１０の後部外周のフランジ１５に重ねる取り付け用のフランジ２４が設けられている。

空気孔２３は、空気混入筒２０の内部通路２０ａを液体が流れ、その際に生じるエジェクタ効果によって空気混入筒２０の内部に空気が吸入されて液体と混合される。

内部通路２０ａには、エジェクタ効果を生じさせるために、空気孔２３よりも上流側（液体の供給源に近い側）に、通路を細くするオリフィス孔２０ｂが設けられている。

このように構成された液体散布ノズル１Ａは、図１１、図１２に示すように、噴管５１に固定された管継手５２をホルダとして働かせて、その管継手５２に、バヨネット嵌合させる図示の如きキャップ５０やユニオンナット等で取り付けて使用される。図中５３は、シール用のパッキンである。

そのブームスプレーヤ用ノズルの従来品の噴霧圧力と、霧化された粒子のサイズと、噴出量の関係を表１に示す。

表１の数値は、出願人の会社カタログに示された、コードNo.４９４１０２、ノズル形式ＰＶＡ１１００２の数値を転記したものである。

なお、図９、図１０のノズルと同様に、液体を、空気を混入しながら霧化して噴出するスプレーヤ用ノズルは、例えば、下記特許文献１，２などにも示されている。

特開平５−１０４０３４号公報特開昭６０−１８６２４０号公報

図９、図１０に示した構造のブームスプレーヤ用ノズルは、例えば、低噴霧圧力で単位時間当たりの噴出量をさらに減少させようとすると、オリフィス孔２０ｂを要求される噴出量に対応する大きさになるところまで絞る（縮小する）必要がある。

ところが、オリフィス孔２０ｂを縮小すると、噴霧が不安定になって良好な霧化がなされず、従来品については、例えば、０．３ＭＰａの噴霧圧力での１分間当たりの噴出量は、表１に記載の０．８０Ｌ／ｍｉｎが、実用化面での噴出量下限となっていた。

１ＭＰａに満たない低圧の噴霧圧力で単位時間当たりの噴出量をさらに減少させる要求があるが、図９、図１０のようなノズル構造では、上記の要求に応えることができなかった。

なお、前掲の特許文献１，２に示される噴霧ノズルは、１ＭＰａ未満の圧力で使用される低圧仕様の製品ではない。

特許文献１，２に示される噴霧ノズルは、構造が図９、図１０のノズルに近似している。従って、これらの噴霧ノズルも、１ＭＰａ未満の低圧の噴霧圧力で良好な霧化を実現しながら単位時間当たりの噴出量を従来のブームスプレーヤ用ノズルの噴出量以下に減少させるのは困難である。

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、低圧で使用される空気混入型のノズルについて、良好な霧化性能を確保しながら単位時間当たりの噴出量を従来以下に減少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、本体と、その本体の内部に挿入する空気混入筒と、この空気混入筒の先端に相対回転不可に係合させる整流部材とからなる液体散布ノズルを提供する。

この液体散布ノズルは、従来の空気混入型のノズルに前記整流部材と、その整流部材を係合させる部位を追設したものと考えてよい。

前記本体は、先端に端壁を備えた筒状胴部と、前記端壁の中心に開けられた噴孔と、その噴孔を横切って端壁の前面に設けられた拡散溝と、前記筒状胴部の後部外周に形成された取り付け用のフランジと、前記筒状胴部の長手方向途中に開けられた空気導入孔とを有する。

前記空気混入筒は、先端部が、前記本体の内側に適合して嵌る大きさになっている。また、その先端部に続く部分は先端部よりも外径が小さな小径部となっていて、その小径部の外周面と前記本体の内周面との間に空気通路が形成されるものになっている。

さらに、この空気混入筒の前記小径部の後部には、前記空気通路から前記空気混入筒の内側に空気を導入する空気孔と液体を通すオリフィス孔が設けられ、さらに、空気混入筒の最後部の外周には、前記本体の後部外周のフランジの背面に重ねる、取り付け用のフランジが設けられている。前記オリフィス孔は、規定吐出圧での要求吐出量に応えたものになっており、従来品に比べて孔径が小さい。

前記整流部材は、前記空気混入筒よりもノズルの前方において本体の内側に適合して嵌められて本体の内径段差部に突き当てられるリング部と、そのリング部と一体の整流翼を有する。

前記整流翼は、前記オリフィス孔を出て空気混入がなされた液体の直進を阻止し、前記本体の内部の通路内を流れる液体を表面に添わせて前方へ誘導するものである。

この整流翼は、ノズルの端面視において前記本体の中心を通って本体の内部の通路を２分する板や、本体の内部の通路を４等分する端面視十文字状の板等を利用する。

その整流翼は、前記空気混入筒の先端側の内径部に溝を設けその溝に差し込むとよい。

図９、図１０に示した構造の空気混入型のノズルは、空気混入筒２０の空気孔２３から空気が吸入されるが、オリフィス孔２０ｂを従来よりも小さくすると、空気孔２３から
の空気の吸入によってオリフィス孔２０ｂを通った噴射液が内部通路２０ａ及び通路１７内で充満せずに噴孔１３から噴出する。そのため、噴射パターンが安定せず、良好な霧化がなされない。

噴射パターンの不安定化は、噴出量が少なくなるほど（オリフィス孔２０ｂが小さくなるほど）顕著になる。

この発明のノズルは、整流部材の整流翼が前記オリフィス孔の前方に位置し、空気が混入された噴射液の噴孔からの直接の噴出を阻止する。空気が混入された噴射液はその整流翼に突き当たり、整流翼の側面に沿って直進し、整流翼を通り過ぎた位置で中央側に寄って噴孔に至る。

この作用により、オリフィス孔が小さくなっても噴孔から噴出する液体の噴射パターンが安定し、１ＭＰａ未満の低噴霧圧でも液体の霧化が良好になされる。その結果、全長、外観を従来品と同じにして（これにより、既存の散布装置をそのまま利用できる）単位時間当たりの噴出量を従来品よりも減少させることが可能になった。

この発明の液体散布ノズルの一形態を示す斜視図である。図１のノズルの分解斜視図である。図１のノズルの正面図である。図３のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図１のノズルに採用した整流部材の平面図である。整流部材の他の例を示す平面図である。整流部材のさらに他の例を示す平面図である。改善対象の液体散布ノズル（従来品）の一例を示す分解斜視図である。図９のノズルの組み立て状態の断面図である。図９のノズルの噴管に対する取り付け状態を示す部分破断側面図である。図９のノズルの取り付け部の詳細を示す拡大断面図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面の図１〜図８に基づいて説明する。

図１に示した液体散布ノズル１（以下では、略してノズル１と記す）は、図２、図４、図５に示した本体１０と、その本体１０の内部に挿入する空気混入筒２０と、空気混入筒２０の先端に相対回転不可に係合させて本体１０の内部に組み込む整流部材３０とからなる。

本体１０は、先端に端壁１２を備えた筒状胴部１１と、端壁１２の中心に開けられた噴孔１３（図３〜図５参照）と、その噴孔１３を横切って端壁１２の前面に設けられた拡散溝１４と、筒状胴部１１の後部外周に形成された取り付け用のフランジ１５と、筒状胴部１１の長手方向中間部付近に明けられた空気導入孔１６（図１、図２、図５参照）とを有する。この本体１０は、従来品と変わるところがない。

空気混入筒２０は、先端部２１が、本体１０の内側に適合して嵌る大きさになっている。先端部２１に続く部分は、先端部２１よりも外径が小さな小径部２２となっており、その小径部２２の外周面と本体１０の内周面との間に空気通路４０（図４、図５参照）が形成される。

小径部２２の後部には、エジェクタ効果を利用して空気通路４０から空気混入筒２０の内部に空気を導入する空気孔２３が設けられ、さらに、空気混入筒２０の後部外周には、本体１０の後部外周のフランジ１５の背面に重ねる取り付け用のフランジ２４が設けられている。

また、空気混入筒２０の先端側の内径部には後述する整流部材３０の整流翼３２を差し込む溝２５が設けられている。その溝２５に対する整流翼３２の差し込みにより、空気混入筒２０と整流部材３０は、相対回転が阻止される。

溝２５を除く空気混入筒２０のその他の箇所の構成は、従来の空気混入筒２０と同じであり、内部通路２０ａには、オリフィス孔２０ｂが設けられている。そのオリフィス孔２０ｂは、規定の吐出圧力での単位時間当たりの要求噴出量に応えた大きさになっている。
例示のノズルのオリフィス孔２０ｂは、通路断面積が０．６ｍｍ^２となっており、吐出圧０．３ＭＰａ時に０．６０Ｌ／ｍｉｎの噴出量が得られる。

本体１０と空気混入筒２０は、その両者が突き合わされる箇所に、互いに嵌り合う位置決め用の凹部と凸部を対応させて設けてその両者が組み合わされたときの周方向位相を常に一定させることができる。

本体１０と空気混入筒２０の周方向位相の位置決めは必須ではないが、その位置決めを行うと、整流翼３２と拡散翼１４の位置関係が変動する心配が無い。

整流部材３０は、図２、図４、図５からわかるように、リング部３１と整流翼３２とからなる部材である。リング部３１は、整流翼３２の支持部材として働く部材であり、空気混入筒２０の先端よりも本体１０の内側前方に適合して嵌められて本体１０の内径段差部に突き当てられる。

そのリング部３１の後部に整流翼３２が一体に設けられている。

整流翼３２は、本体１０の内部に組み込まれて通路１７内を流れる液体を本体１０の先端側に向けて直進させるものである。

図示の整流翼３２は、本体１０の中心を通って通路１７を２分する１枚の板で構成されている。その１枚の板で構成された整流翼３２は、図では、ノズル１の端面視において拡散溝１４に対して直交する向きになっているが、ノズルの端面視において拡散溝１４に対して斜めに交わる向きや、拡散溝１４と平行をなす向きになっていても構わない。

拡散溝１４は、噴孔１３を横切った一文字状のＶカットの溝であり、その溝の両端は端壁１２の外周に至っている。

整流翼３２は、端面視形状が図７に示すような、十文字状の板や、リング部３１の内側を６等分する図８に示すようなものなども考えられる。このような形状の整流翼３２も、整流部材３０の回転防止のために、空気混入筒２０の先端側の内径部に溝を設けてその溝に一部を差し込む。

このように構成した液体散布ノズル１は、従来のノズルと同様に、ユニオンナットで噴管に取り付けて使用する。

本出願人が製品化して販売している、図９、図１０に示した構造の、コードNo.４９４１０２、ノズル形式ＰＶＡ１１００２のブームスプレーヤ用ノズル（ＰＶＡフラットノズル）をベースにし、そのノズルのオリフィス孔（従来品は、そのオリフィス孔の通路断面積が０．８ｍｍ^２）を、通路断面積０．６ｍｍ^２に縮小したノズルに、図２、図４、図５に示した整流部材３０を追加した。

また、そのノズルの空気混入筒の先端側に内周面に整流部材３０の整流翼３２の自由端側を差し込む溝２５を追設して図１〜図５に示した構造の発明品のノズルに仕上げた。

この試作ノズルを用いて噴霧圧力０．３ＭＰａで水を霧化して噴射させた。その結果、
噴射量０．６Ｌ／ｍｉｎでも噴射水の良好な霧化がなされ、単位時間当たりの噴射量を従来品よりも低減できることを確認した。

なお、この発明の適用対象は、ブームスプレーヤ用ノズルに限定されない。農薬の散布などが低圧で行われる液体散布装置用の全てのノズルに適用することができる。

噴霧圧が低圧であるほど、また、単位時間当たりの噴出量が少なくなるほど噴霧ノズルによる噴射液の霧化が困難になる。

従来の空気混入型の液体散布ノズルでは、オリフィス孔を出た液体が、通路に充満せずに乱れたまま流れて噴孔から噴射されるが、この発明の液体散布ノズルでは、整流部材の働きによって通路に充満されて噴孔から出るため液体の流れが安定する。

これにより、噴霧圧０．３ＭＰａ、０．２ＭＰａと言った低圧でも良好な霧化が行われるようになり、全長、外観を従来品と変えることなく、噴射量を従来以上に減少させることが可能になったと考えられる。

１、１Ａ液体散布ノズル
１０本体
１１筒状胴部
１２端壁
１３噴孔
１４拡散溝
１５フランジ
１６空気導入孔
１７通路
２０空気混入筒
２０ａ内部通路
２０ｂオリフィス孔
２１先端部
２２小径部
２３空気孔
２４フランジ
２５溝
３０整流部材
３１リング部
３２整流翼
４０空気通路
５０ユニオンナット
５１噴管
５２管継手
５３パッキン

Claims

先端に端壁（１２）を備えた筒状胴部（１１）、前記端壁（１２）の中心に開けられた噴孔（１３）、その噴孔（１３）を横切って端壁（１２）の前面に設けられた拡散溝（１４）、前記筒状胴部（１１）の後部外周に形成された取り付け用のフランジ（１５）、及び前記筒状胴部（１１）の長手方向途中に明けられた空気導入孔（１６）を有する本体（１０）と、その本体（１０）の内部に挿入する規定吐出圧力での要求噴出量に応えた大きさのオリフィス孔（２０ｂ）を備えた空気混入筒（２０）と、
前記空気混入筒（２０）の先端に相対回転不可に係合させる整流部材（３０）とからなり、
前記空気混入筒（２０）は、先端部（２１）が、前記本体（１０）の内側に適合して嵌る大きさになっており、その先端部（２１）に続く部分は先端部よりも外径が小さな小径部（２２）となっていてその小径部（２２）の外周面と前記本体（１０）の内周面との間に空気通路（４０）が形成され、
前記小径部（２２）の後部、かつ、前記オリフィス孔（２０ｂ）の前方に、前記空気通路（４０）から前記空気混入筒（２０）の内側に空気を導入する空気孔（２３）を備え、さらに、空気混入筒（２０）の最後部の外周に、前記本体（１０）の後部外周のフランジ（１５）の背面に重ねる取り付け用のフランジ（２４）を有し、
前記整流部材（３０）は、前記空気混入筒（２０）よりもノズルの前方において前記本体（１０）の内側に適合して嵌るリング部（３１）と、そのリング部（３１）と一体の整流翼（３２）を有し、
前記整流翼（３２）が、前記オリフィス孔（２０ｂ）を通った液体の直進を阻止し、前記本体（１０）の内部の通路（１７）内を流れる液体を当該整流翼（３２）の表面に添わせて前方へ誘導するように構成された液体散布ノズル。
前記整流翼（３２）が、ノズルの端面視において前記本体（１０）の中心を通って本体（１０）に内部の通路（１７）を２分する１枚の板で構成され、その整流翼（３２）の一部が、前記空気混入筒（２０）の先端側の内径部に設けられた溝（２５）に差し込まれている請求項１に記載の液体散布ノズル。
前記整流翼（３２）が、ノズルの端面視において十文字状をなす板で構成され、その整流翼（３２）の一部が、前記空気混入筒（２０）の先端側の内径部に設けられた溝（２５）に差し込まれている請求項１に記載の液体散布ノズル。