JPH0347905B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は流体噴流の自己発振作用によりこれを
広く散布せしめる流体散布素子に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

上記流体散布素子は噴流の自己発振を利用する
ことにより機械的可動部を設けることなく流体の
散布が可能であり、この点でコンパクトかつ信頼
性も高く、車両用ウインドウオツシヤノズルや農
工用の散水ノズル等広い用途に使用される。

かかる流体散布素子には大別して従来二種の構
造があり、これらを第９図（特公昭50−6644号）
および第１０図（特公昭59−9378号）に示す。各
図において、素子ハウジング１内には加圧流体を
供給するポート２、加圧流体を噴流Ｆとなすノズ
ル３、噴流Ｆの流路４および噴流Ｆをハウジング
１外へ噴出せしめるスロート５が設けてある。

第９図に示す素子（以下素子Ａという）は噴流
流路４を大きな渦室となし、噴流Ｆの一部を渦流
としてノズル３の基部に還流せしめてこれを直交
方向より上記噴流に衝突せしめることにより噴流
の偏向発振作用をなす。また第１０図に示す素子
（以下素子Ｂという）においてはフイードバツク
流路４′を設けて、該流路４′により壁付着流とな
つた噴流の一部をノズル３の基部に還流せしめて
発振作用を生起せしめている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、上記素子Ａはフイードバツク流路
４′を設けない点で構造簡単かつ製作容易である
が、還流する渦流が広い渦室内で拡散せしめられ
る結果噴流衝突時の運動量が小さくなり、しかも
噴流が直進流として安定する傾向があるため規則
的で広範囲な散布は困難である。これを改善する
ために渦室内に空気を導入して渦を形成せしめ、
この空気相の渦と側壁との間に実質的にフイード
バツク流路を形成することが試みられているが、
この場合には噴流に気泡が混入して散布密度が一
様でなくなる等の問題点が生じる。

フイードバツク流路４′を設けた素子Ｂにおい
ては上記の如き問題は生じないが、構造が比較的
複雑である上に、小径の流路４′が異物で塞がれ、
あるいは粘度の大きい流体では流通障害を生じる
等により作動不能となることがある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記従来の問題点に鑑み、フイードバ
ツク流路を設けないことにより異物による閉塞や
流通障害等に起因する作動停止のおそれがなく、
構造簡単で製作も容易な流体散布素子で、しかも
フイードバツク流路を有するものと同じく規則的
かつ広範囲で一様な流体散布が可能な自己発振型
流体散布素子を提供することを目的とする。

本発明の構成を説明すると、供給された流体を
噴流として送出するノズル３（第１図）と、該ノ
ズル３より送出される噴流を自己発振せしめる流
路４と、自己発振した噴流を外方へ通過せしめる
開口としてのスロート５とハウジング１内に一体
に設けた流体散布素子において、上記流路４を、
上記ノズル３に続く下流位置でノズル径よりも広
い対向間隔で平行に下流方向へ延びる偏流壁４１
ａ，４１ｂと、該偏流壁４１ａ，４１ｂの下流端
より段状に対向間隔が広がつて凹状に形成された
転流壁４２ａ，４２ｂと、該転流壁４２ａ，４２
ｂの下流端より対向方向へ接近するように突出せ
しめられ、先端間に上記スロート５を形成した分
流壁４３ａ，４３ｂとより構成したものである。

〔作用〕

ノズル３より噴出した噴流は偏流壁４１ａ，４
１ｂのいずれかに吸引偏向せしめられる。偏向し
た噴流はスロート５を通つて外方へ流出するが、
その一部は分流壁４３ａ，４３ｂにより分流せし
められて転流壁４２ａ，４２ｂに流入する。流入
した分流は転流壁４２ａ，４２ｂにより上流側へ
転流せしめられ、続いて図の左右方向へ転流せし
められて噴流にほぼ直交方向より衝突し、噴流を
その偏向方向と反対方向へ押しやる。噴流の偏向
と分流の衝突によるその復元が交互に周期的に行
なわれる結果、噴流は左右方向に一様に往復散布
される。

実施例 １ 流体散布素子のハウジング１は第２図に示す如
くベースプレート１１とこれに衝合されるカバー
プレート１２よりなる。ハウジング１には流体供
給管１３が接続してあり、上記ベースプレート１
１にはカバープレート１２との衝合面に所定深さ
で凹所が形成されて、該凹所は供給管１３に連通
する上流側より流体供給ポート２、ノズル３、噴
流流路４およびスロート５としてある。

すなわち、第１図に示す如く、流体供給ポート
２は流体供給管１３の接続部から下流に向けてそ
の幅が縮小するテーパ状をなし、下流端は所定幅
のノズル３としてある。ノズル３の下流に位置す
る噴流流路４はノズル３の中心に対して左右対称
に形成されており、その上流部の側壁はノズル３
の開口端より段状に対向間隔が拡大した平行な偏
流壁４１ａ，４１ｂとしてある。

流路４の下流部の側壁は、上記偏流壁４１ａ，
４１ｂの下流端よりさらに段状に対向間隔を広く
なして凹状の転流壁４２ａ，４２ｂとしてある。
転流壁４２ａ，４２ｂの下流側壁は対向方向へ突
出せしめて近接対向する分流壁４３ａ，４３ｂと
してあり、該分流壁４３ａ，４３ｂ間に噴出用開
口としてのスロート５が形成される。スロート５
の下流の開口壁５１は外方に向けて拡開してい
る。

ここで、上記ノズル３、流路４およびスロート
５の各部寸法を、第３図、第４図に示す如くそれ
ぞれＡ、Ｂ、Ｄ、Ｌ、Ｘ、Ｙ、Ｗとすると、好ま
しい寸法比の一例は以下の通りである。なお、寸
法Ａはノズル３、流路４およびスロート５の深さ
を示す。

Ｗ／Ｂ＝５、Ｌ／Ｂ＝７、Ｙ／Ｌ＝0.3、Ｘ／Ｙ＝0
.5 Ｄ／Ｂ＝1.2、Ａ／Ｂ＝1.5 上記寸法比はあくまでも一例であり、発明者ら
の実験によればその値はかなりの許容幅を有す
る。

以下、上記構造を有する流体散布素子の作動を
説明する。

第５図１において、供給ポート２を経て圧力流
体がノズル３に供給されると、所定幅の噴流Ｆが
流路４内に形成される。噴流Ｆは周囲流体の巻込
みを誘起するが偏流壁４１ａ，４１ｂによりこれ
は抑制されて両壁４１ａ，４１ｂ間に負圧を生
じ、下流側より巻込流Ｆ１，Ｆ２が流入する。左
右の巻込流Ｆ１，Ｆ２は、流路形状のわずかな非
対称性等によりその流量が異なり、この結果噴流
Ｆと偏流壁４１ａ，４１ｂ間に生じる負圧に差を
生じて上記噴流Ｆは左右いずれかに吸引偏向せし
められる（図は左方に偏向した状態を示す）。図
において、噴流Ｆの偏向に伴ないこれと偏流壁４
１ａ間の負圧は次第に大きくなり、噴流Ｆはさら
に大きく偏向せしめられる。

この時、下流側において噴流Ｆはスロート５を
通つて外方へ流出するが、その一部は分流壁４３
ａ，４３ｂに衝突して分流せしめられ、分流Ｆ
３，Ｆ４は凹状の転流壁４２ａ，４２ｂに流入し
て上流側へ転流せしめられる。上記分流Ｆ３，Ｆ
４の流量は噴流Ｆの左右への偏向量に応じて増大
し、図示の如く噴流Ｆが左方へ偏向する場合には
分流Ｆ３の流量が増大する。噴流Ｆの偏向に伴つ
て分流Ｆ３は生長し、転流壁４２ａに沿つて今度
は右方へ転流して終には噴流Ｆにほぼ直交方向に
衝突する。この時の衝突力とさらには上記分流Ｆ
３の一部が巻込流Ｆ１として供給されることによ
る偏流壁４１ａ間の負圧の減少により噴流Ｆは直
進状態に押し戻される（第５図２）。

直進状態は右方へ慣性力が働くことにより長く
は続かず、噴流Ｆは今度は右方へ偏向して巻込流
Ｆ２および分流Ｆ４を生じる。第５図３は、噴流
Ｆの右方への偏向により生長した分流Ｆ４が転流
壁４２ｂにより転流せしめられて噴流Ｆに衝突す
る直前を示す。この状態では噴流Ｆはスロート５
に至る直前で上記分流Ｆ３の残留分により大きく
右方へわん曲せしめられ、ノズル３の中心線と角
度θをなして開口壁５１に沿つて左外方へ噴出せ
しめられる。

生長した分流Ｆ４が噴流Ｆに衝突すると、噴流
Ｆは次第に左方へ押しやられ、直進状態より今度
は左方へわん曲する（図中鎖線）。これにより、
噴流Ｆは第５図３と全く対称的にノズル３の中心
線と角度θをなす右外方へ噴出せしめられる。

このようにして噴流Ｆは周期的に偏向を繰り返
し、広範囲に一様な流体の散布が行なわれる。

なお、開口壁５１はスロート５から外方へ向け
て拡開する直線または曲線とすることができ、そ
の広がり角は使用目的によつて任意に選定して良
い。

また、スロート５の幅は、外方より空気が流入
して噴流密度が変化する等の不具合を生じること
のないように噴流幅よりやや小さくすることが望
ましい。

実施例 ２ 分流壁４３ａ，４３ｂはこれを噴流Ｆの上流側
に向けて傾斜せしめるほうが分流作用はスムーズ
に行なわれ、また分流Ｆ３，Ｆ４を噴流Ｆに衝突
せしめる場合にはこれを噴流Ｆの流れ方向と対向
する下流側より衝突せしめるのが良い。そこで、
第６図に示す如く分流壁４３ａ，４３ｂおよび転
流壁４２ａ，４２ｂの上流側壁を噴流の上流方向
に向けて傾斜せしめる。もちろん、第７図に示す
如く分流壁４３ａ，４３ｂとともにこれに連なる
転流壁４２ａ，４２ｂの下流側壁を上流方向に向
けて傾斜せしめても良い。

実施例 ３ 転流壁４２ａ，４２ｂは第８図に示す如く半円
形の凹状壁としても良く、この方が転流がスムー
ズに行なわれる。そして、転流した分流の噴流と
の衝突までを確実にガイドするためには半円形状
の開始点は図示の如く段付部よりδだけ後方に下
げた位置とするのが良い。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明の流体散布素子はその噴流
流路に、噴流との相互作用によりこれを吸引偏向
せしめる偏流壁、噴流を分流せしめる分流壁およ
び分流を転流せしめて上記噴流に衝突せしめるこ
とにより噴流をその偏向方向と反対方向へ押しや
る転流壁を設けることにより、フイードバツク流
路を設けないにもかかわらず規則的で広範囲かつ
一様な流体散布を可能としたものである。そし
て、フイードバツク流路を不要としたことによ
り、散布素子の構造は簡単となり製作も容易であ
る。また、小径のフイードバツク流路にて流通障
害が生じあるいはこれが異物で閉塞する等の不具
合もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は散布素子の流路形状を示すベースプレ
ートの平面図、第２図はカバープレートを切り欠
いた散布素子の斜視図、第３図、第４図は流路の
各部寸法を示す図、第５図は散布素子の作動説明
図、第６図、第７図、第８図はそれぞれ流路形状
の他の例を示すベースプレートの平面図、第９
図、第１０図は従来の散布素子の流路形状を示す
図である。 １……ハウジング、１１……ベースプレート、
１２……カバープレート、１３……流体供給管、
２……加圧流体供給ポート、３……ノズル、４…
…噴流流路、４１ａ，４１ｂ……偏流壁、４２
ａ，４２ｂ……転流壁、４３ａ，４３ｂ……分流
壁、５……スロート（開口）、Ｆ……噴流、Ｆ１，
Ｆ２……巻込流、Ｆ３，Ｆ４……分流。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給された流体を噴流として送出するノズル
   と、該ノズルより送出される噴流を自己発振せし
   める流路と、自己発振した噴流を外方へ通過せし
   める開口とをハウジング内に一体に設けた流体散
   布素子において、上記流路を、上記ノズルに続く
   下流位置でノズル径よりも広い対向間隔で平行に
   下流方向へ延びる偏流壁と、該偏流壁の下流端よ
   り段状に対向間隔が広がつて凹状に形成された転
   流壁と、該転流壁の下流端より対向方向へ接近す
   るように突出せしめられ、先端間に上記開口を形
   成した分流壁とより構成した自己発振型流体散布
   素子。 ２ 上記転流壁を矩形の凹状に形成した特許請求
   の範囲第１項記載の自己発振型流体散布素子。 ３ 上記転流壁を半円形の凹状に形成した特許請
   求の範囲第１項記載の自己発振型流体散布素子。 ４ 上記分流壁を噴流の上流方向に向けて傾斜せ
   しめた特許請求の範囲第１項記載の自己発振型流
   体散布素子。 ５ 上記転流壁はその上流側および下流側の対向
   壁を上流方向に向けて傾斜せしめた特許請求の範
   囲第１項記載の自己発振型流体散布素子。