JPH0435900A - 超高圧水噴射ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本願発明は、超高圧水噴射ノズルに関するものである。

（従来の技術） 従来の超高圧水噴射ノズルにおいては、噴流の０Ｎ１０
ＦＦ制御（即ち、噴流の噴射実行あるいは噴射停止制御
）を行うための弁装置として、ニードル弁を用いるのが
一般的であった。ところが、このようなニードル弁方式
の場合には、円錐穴状の弁シートに円錐状のニードルを
着座させるという機構上、閉弁時にニードルか径方向へ
振れてこれが弁シートに斜めに入ったりし易く、その結
果、噴流制御の応答性が悪化するということがあった。

このような噴流制御の応答性の悪化は、超高圧水噴射ノ
ズルを使用して切断・穴明は加工等の作業を行う場合に
はその作業性の低下に直結する重大な事柄であるため、
その改善が強く要請されるところである。

このような背景から、例えば、特開昭５６−８４６５７
号公報には、ニードル弁を用いたものではないが、弁の
取付位置を噴流出口となるオリフィスの直前位置に設定
することによって噴流制御の応答性の向上を図ったもの
が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、この公知例のようにオリフィスの近傍に弁装
置を配置した場合には、噴流制御の応答性の改善は図れ
るものの、その一方で該弁装置がオリフィス直前におけ
る超高圧水の流れを乱してその収束性を損ねる等の悪影
響を与えるおそれがあり、両者の得失を考慮すれば必ず
しも好ましい手段とは言えないものである。

また一方、この超高圧水噴射ノズルは超高圧水を使用す
るものであるため、この超高圧水のシール性は高度のも
のが要求されコストアップの一要因ともなるものである
。このため、超高圧水噴射ノズルにおいてはできるだけ
超高圧水のノール部分を少なくすること、望ましくはこ
れを皆無とすることが要求されるが、従来の超高圧水噴
射ノズルにおいては、ニードルの一端を超高圧水噴射ノ
ズルの外部まで突出させてこの突出端を外部に配置した
アクチュエータによって駆動する構成とするのが一般的
であったため、超高圧水シール部分を皆無とすることは
事実上困難であった。

そこで本願発明では、上述の如き従来の問題点に鑑み、
弁装置をその駆動部となる部分ともども超高圧水噴射ノ
ズルの内部に、しかも比較的オリフィスから遠い位置に
組み込むことによって噴流の収束性を損ねることなく超
高圧水シール部分の皆無化を実現するとともに、併せて
弁機構の改善により噴流の制御応答性の向上を図るよう
にした超高圧水噴射ノズルを提供せんとしてなされたも
のである。

（課題を解決するための手段） 本願発明はかかる課題を解決するための具体的手段とし
て、 （１）請求項１記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズル
では、第１図及び第２図に例示するように、超高圧水供
給通路４を介して超高圧水が供給される超高圧水導入部
２の先端部にオリフィス３を設け、該超高圧水導入部２
内の超高圧水を上記オリフィス３を通して噴射するよう
にした超高圧水噴射ノズルにおいて、上記超高圧水供給
通路４から超高圧水導入部２に至る内部通路５内のしか
も比較的上記オリフィス３から遠い位置に、該内部通路
５側に固定配置される電磁石部材１１と、態動配置され
且つ上記電磁石部材１１との間の相対関係に応じて両者
間に作用する電磁力により該電磁石部材１１に対して接
離動される永久磁石部材Ｉ２と、弁シート１３ａを備え
た弁シート部材１３と、上記電磁石部材１１と一体的に
設けられ該電磁石部材１１の変位に応して上記弁ノー）
１３ａに着座あるいは離間可能とされる弁体１４とを備
えた電磁弁装置１０を嵌装配置し、上記電磁石部材１１
への通電制御により該電磁弁装置１０を開閉操作して上
記オリフィス３への超高圧水の供給あるいは供給停止を
制御し得る如く構成したことを特徴とし、 （ＩＩ）請求項２記載の発明では、第１図及び第２図に
例示するように請求項１記載の超高圧水噴射ノズルにお
いて、電磁弁装置１０の弁シート部材１３の弁シー）１
３ａと弁体１４の弁体面１４ａとを相互に略平面接触と
するとともに、上記弁体１４をその移動方向において内
部通路５の内周面によってガイドしたことを特徴とし、 （ＩＩ［）請求項３記載の発明では、第１図及び第２図
に例示するように請求項１及び２記載の超高圧水噴射ノ
ズルにおいて、電磁弁装置１０を、超高圧水導入部２の
超高圧水上流側位置に配置したことを特徴とし、 （ＴＶ）請求項４記載の発明ノズルでは、第１図及び第
２図に例示するように請求項１及び２記載の超高圧水噴
射ノズルにおいて、電磁弁装置１０を、超高圧水供給通
路４の内部に配置したことを特徴としている。

（作用） このような構成であるから、本願各発明ではそれぞれ次
のような作用が得られる。

（ｉ）請求項１記載の発明では、超高圧水噴射ノズルの
内部通路５内のしかも比較的オリフィス３から遠い位置
に電磁弁装置１０を配置し、該電磁弁装置１０の電磁石
部材１１（即ち、電磁弁装置１０の駆動機構部分）に供
給される電流の方向を外部からの操作によって適宜変更
することにより、永久磁石部材１２を上記電磁石部材１
１との間に作用する電磁吸引力あるいは電磁反発力によ
って適宜方向に移動させ、これに一体的に形成した弁体
１４を弁ノー）　１３ａに着座あるいは離間させること
によりオリフィス３への超高圧水の供給あるいは供給停
止、即ち、噴流の噴射実行あるいは噴射停止を制御する
ことができるものであり、これにより超高圧水噴射ノズ
ルの内部通路５からその外部へ突出する可動部分（即ち
、超高圧水ンール構造が必要な部分）を皆無とすること
が可能ならしめられるものである。

また、この場合、電磁弁装置１０か内部通路５の内部で
も比較的オリフィス３から遠い位置に配置されているた
め、例え該電磁弁装置１０の存在によって超高圧水の流
れが乱され１ことしてもその影響か縮流性・用を行うオ
リフィス３部分に及ぶのが可及的に防止され、該オリフ
ィス３における縮流作用が良好に維持されることとなる
。

（１１）請求項２記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズ
ルでは、上記い）に記載の作用に加えて、弁シート部材
Ｉ３の弁シート１３ａと弁体１４の弁体面１４ａとが略
平面接触構造とされ且つ該弁体１４がその移動方向にお
いてガイドされているため、該弁体１４の弁シート部材
１３側への着座、即ち、閉弁動作が確実且つ迅速に行な
われるという作用が得られる。

（山）請求項３記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズル
では、上記（ｉ）に記載の作用に加えて、電磁弁装置１
０が超高圧水噴射ノズルの内部通路５のうちでも比較的
容積の大きい超高圧水導入部２に配置されているため、
該電磁弁装置１０自体を比較的大きく形成することがで
き、該電磁弁装置１０の加工性が良好となるとともに、
該電磁弁装置１０による超高圧水の流れの乱れによる影
響が効果的に吸収されるという作用が得られる。

（ＩＸ）請求項４記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズ
ルでは、上記（１）に記載の作用に加えて、電磁弁装置
１０か内部通路５のうちでオリフィス３から最も遠い位
置に配置されているため、該電磁弁装置１０の存在によ
る超高圧水の乱れの影響かオリフィス３部分に及ぶのか
可及的に少ならしめられるという作用が得られる。

（発明の効果） 従って、本願各発明によれはそれぞれ次のような効果か
得られる。

■請求項１記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズルによ
れば、超高圧水が流通する内部通路５内に電磁弁装置１
０か配置されしかしその作動制御を外部からの電気的操
作のみによって行うことができるものであるため、該電
磁弁装置１０の可動部分を該内部通路５から外部へ突出
させる必要はなく、従って、超高圧水に対するンール機
構か不要であり、それだけ超高圧水噴射ノズルの構造の
簡略化あるいはコストダウンか図れるという効果が得ら
れる。

■請求項２記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズルよれ
ば、上記■に記載の効果に加えて、電磁弁装置１０にお
いてはその弁シート部材１３に対する弁体１４の着座動
作が、ニードル弁方式の従来のものよりも確実且つ迅速
に行なわれるところから、噴流制御の応答性が向上し、
延いては超高圧水噴射ノズルによる作業性の向上が図れ
るという効果が得られるものである。

■請求項３記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズルでは
、上記■及び■に記載の効果に加えて、電磁弁装置１０
の加工性の向上によるコストダウン及び超高圧水の乱れ
の抑制による噴流の収束性の向上が図れるという効果が
得られる。

■請求項４記載の発明にかかる超高圧水噴射ノズルでは
、上記■及び■に記載の効果に加えて、超高圧水の乱れ
の抑制により噴流の収束性が向上し、延いては超高圧水
噴射ノズルの切断性能等の性能の向上が図れるという効
果が得られるものである。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願各発明の好適な実施例を
説明する。

第１実施例 第１図には、本願の請求項１．２及び３記載の発明の実
施例にかかる超高圧水噴射ノズルＺ１の要部が示されて
おり、同図において符号ｌはその内部を超高圧水導入部
２としたノズル本体であって、該超高圧水導入部２の下
端部にはオリフィス３が設けられている。また、該超高
圧水導入部２の上端部には、該超高圧水導入部２より小
径の超高圧水供給通路４の一端か略直交状態で開口され
ている。そして、この超高圧水供給通路４を通して供給
される超高圧水は、該超高圧水供給通路４から超高圧水
導入部２内に流入した後、上記オリフィス３において縮
流作用を受け、十分に収束した噴流として噴射され、例
えば、軟質材の切断加工等の作業に利用される。尚、こ
の超高圧水供給通路４と超高圧水導入部２とで、請求項
Ｉｉ、：Ｍ己載の内部通路５が構成されている。

一方、このように噴流によって所定の作業を行う場合に
は、その作業中に噴流の噴射と噴射停止とが必要に応じ
て行われるため、この噴流の０Ｎ１０ＦＦ制御用の弁装
置を設けることが必要になる。このため、この実施例に
おいては本願の請求項１，２及び３記載の発明を適用し
て、上記超高圧水導入部２の上部（即ち、オリフィス３
から比較的遠い位置）に後述の電磁弁装置１０を設けて
いる。

電磁弁装置１０は、コイル２４を備えるとともに上記超
高圧水導入部２の最上部に固定配置される電磁石部材１
１と、路弁状形態を有する永久磁石で一体構成され上記
超高圧水導入部２内に可動状態で配置される永久磁石部
材１２と、該永久磁石部材１２よりオリフィス３寄り位
置に固定配置されるとともにその軸心部に通水孔２０形
成し且つ該通水孔２０の一端部を平面状の弁シート１３
ａとした弁シート部材１３と、上記永久磁石部材１２の
上記弁ソート部材１３側部位に突設されたロッド体で一
体構成され且つその先端面を上記弁シート１３ａに着座
して上記通水孔２０を閉塞する弁体面１４ａとした弁体
１４とを有している。

そして、上記電磁石部材１１のコイル２４への通電方向
を適宜に切り替えることにより、上記永久磁石部材１２
は上記電磁石部材１１との間に作用する電磁吸引力ある
いは電磁反発力によって上下方向に移動せしめられ、こ
れに突設した弁体１４をして上記通水孔２０を開閉する
ようになっている。

またこの場合、上記永久磁石部材Ｉ２は、上記弁体１４
と同軸状の対向位置に突設したカイドロシト２２を上記
電磁石部材ＩＩ側に形成したカイト孔２３に嵌入せしめ
ており、該永久磁石部材１２はこのカイトロット２２の
端面かカイト孔２３の孔底面に当接することによってそ
の上動（即ち、上記弁体１４の最大バルブリフト）が規
制（第１図に示した状態）されるようになってＬ）る。

さらに、この永久磁石部材１２の径方向の移動を規制し
て上記弁体１４の弁シート部材１３に対する着座性を確
保するために、第１図及び第２図に示すように、永久磁
石部材１２の外周面には所定間隔て４つのカイト用突起
２］、２１．・・が設けられている。

尚、上記超高圧水供給通路４から超高圧水導入部２内に
流入して通水孔２０側に流れる超高圧水は、永久磁石部
材１２部分においては該永久磁石部材１２の外周面と各
ガイド用突起２１．２’ｌ。

・と超高圧水導入部２の内周面とで囲まれた通水隙間１
６．１６．・・を通過することになる。

このように構成された超高圧水噴射ノズルＺ。

においては、電磁石部材１１のコイル２４への通電制御
により永久磁石部材１２及び弁体１４をして通水孔２０
を開閉せしめ、もってオリフィス３側への超高圧水の供
給あるいは供給停止、即ち、噴流の噴射実行あるいは噴
射停止制御を行うことができるしのである。

この場合、この実施例の超高圧水噴射ノズルＺ１におい
ては、電磁弁装置１０が、その駆動機構部となる電磁石
部材１１及び永久磁石部材１２を含めてその全体が超高
圧水導入部２内に配置されているため、従来のニードル
弁式の弁装置のようにその可動部が超高圧水導入部２か
ら外部に突出するということがなく、従って、超高圧水
のノール機構を設ける必要が全くなく、それだけ装置の
構造の簡略化あるいは低コスト化を促進し得るものであ
る。

また、電磁弁装置１０が超高圧水の通路となる超高圧水
導入部２内に配置されていることがら、該電磁弁装置１
０の存在によって超高圧水の流れが乱されることになる
が、この実施例のように該電磁弁装置１０を超高圧水導
入部２の上部、即ち、オリフィス３から遠い位置に配置
した場合には、該超高圧水導入部２の容積効果と相まっ
て、例え電磁弁装置１０の存在によって流れが乱れたと
してもその影響がオリフィス３部分に及ぶのが可及的に
防止されるので、該オリフィス３における縮流作用が良
好に行なわれ収束性の良い噴流を得ることができる。

サラに、この実施例のものにおいては、弁シート部材１
３の弁ソート１３ａと弁体１４の弁体面１４ａとが平面
接触とされているため、弁体１４（即ち、永久磁石部材
１２）の径方向への振れによって着座性（即ち、閉弁性
）が損なわれるということがなく、応答性の良好な開閉
弁特性が得られることとなる。このように電磁弁装置１
０の応答性が向上するということは、超高圧水噴射ノズ
ルＺの作業性の向上に直接的に結び付くものであり、こ
のことがらしてその実用上の効果は顕著なものであると
言える。

第２実施例 第３図には本願の請求項１．２及び４記載の発明の実施
例にかかる超高圧水噴射ノズルＺ２が示されている。こ
の超高圧水噴射ノズルＺ、は、その基本構成は上記第１
実施例のものと同様であるため第１図に対応させて符号
を付することによりその説明を省略するものとし、ここ
では第１実施例のものとは構成を異にする電磁弁装置１
０についてのみ詳述する。

電磁弁装置１０は、上記第１実施例と異なって、超高圧
水供給通路４内に配置されており、該超高圧水供給通路
４の出口部分を閉塞する状態で固定配置され且つその周
囲にコイル２４を備えた電磁石部材１１を有している。

この電磁石部材１１は、請求項１記載の弁ソート部材１
３を一体化したものであって、その軸心部には通水孔２
０か形成され、またこの通水孔２０の一端部は平面状の
弁ノドｌ　３　ａとされている。

さらに、この電磁石部材１１の上流側位置には、永久磁
石で構成される後述の永久磁石部材１２か下動配置され
ている。この永久磁石部材１２は、上記弁シート１３ａ
に着座する弁体１４を一体的に形成しｆこ構成であって
、その先端面を弁体面１４ａとするとともに、その周囲
には第４図に示すように３つのガイド用突起２５．２５
．２５を突設している。そして、この永久磁石部材１２
は、その弁体面１４ａを上記電磁石部材ｌｌ側に向けた
状態で超高圧水供給通路４内に可動配置され、且つ上記
各カイト用突起２５．２５．２５によってその径方向へ
の振れが規制される。

また、この永久磁石部材１２よりさらに上流側位置には
、環状のストッパー２６か固定配置されており、上記永
久磁石部材１２の上流側への移動、即ち、弁体１４の７
・ルブリフトは該永久磁石部材１２がこのストッパー２
６と当接することによって規制されるようになっている
□ このよに構成された超高圧水噴射ノズルＺ、は、電磁石
部材１１のコイル２４への通電を制御し、該電磁石部材
１１と上記永久磁石部材Ｉ２との間に作用する電磁吸引
力あるいは電磁反発力により該永久磁石部材１２を適宜
方向に移動させることによって上記弁体１４をして通水
孔２０を開閉し、もって上記オリフィス３からの噴流の
噴射を制御するようになっている。

この場合、この超高圧水噴射ノズルＺ２においては、上
記第１実施例の場合と同様の作用効果が得られることは
勿論であるが、これに加えて、電磁弁装置１０がオリフ
ィス３から最も遠い位置に配置されているため、該電磁
弁装置１０の存在による超高圧水の流れの乱れの影響が
オリフィス３に及ぶのをより一層抑制することができ、
結果的に第１実施例のものよりさらに高い噴流収束性に
より高能力が期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の第１実施例にかかる超高圧水噴射ノ
ズルの要部縦断面図、第２図は第１図の■−■横断面図
、第３図は第２実施例にかかる超高圧水噴射ノズルの要
部縦断面図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ横断面図であ
る。 １・・・ノズル本体 ２・・・超高圧水導入部 ３・・・オリフィス ４・・・超高圧水供給通路 ５・・・内部通路 １０・・電磁弁装置 １１・・電磁石部材 １２・・永久磁石部材 １３・・弁シート部材 １３ａ・・弁シート １４・・弁体 １４ａ・・弁体面 １６・・通水隙間 ２０・・通水孔 ２１・・ガイド用突起 ２２　・ ２３　・ ２５　・ ２６　・ ガイドロッド ガイド孔 一コイル ガイド用突起 ストッパー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、超高圧水供給通路（４）を介して超高圧水が供給さ
   れる超高圧水導入部（２）の先端部にオリフィス（３）
   を設け、該超高圧水導入部（２）内の超高圧水を上記オ
   リフィス（３）を通して噴射するようにした超高圧水噴
   射ノズルであって、上記超高圧水供給通路（４）から超
   高圧水導入部（２）に至る内部通路（５）内のしかも比
   較的上記オリフィス（３）から遠い位置に、該内部通路
   （５）側に固定配置される電磁石部材（１１）と、可動
   配置され且つ上記電磁石部材（１１）との間の相対関係
   に応じて両者間に作用する電磁力により該電磁石部材（
   １１）に対して接離動される永久磁石部材（１２）と、
   弁シート（１３ａ）を備えた弁シート部材（１３）と、
   上記電磁石部材（１１）と一体的に設けられ該電磁石部
   材（１１）の変位に応じて上記弁シート（１３ａ）に着
   座あるいは離間可能とされる弁体（１４）とを備えた電
   磁弁装置（１０）を嵌装配置し、上記電磁石部材（１１
   ）への通電制御により該電磁弁装置（１０）を開閉操作
   して上記オリフィス（３）への超高圧水の供給あるいは
   供給停止を制御し得る如く構成したことを特徴とする超
   高圧水噴射ノズル。 ２、請求項１において、電磁弁装置（１０）の弁シート
   部材（１３）の弁シート（１３ａ）と弁体（１４）の弁
   体面（１４ａ）とが相互に略平面接触とされるとともに
   、上記弁体（１４）がその移動方向において内部通路（
   ５）の内周面によってガイドされていることを特徴とす
   る超高圧水噴射ノズル。 ３、請求項１及び２において、電磁弁装置（１０）が、
   超高圧水導入部（２）の超高圧水上流側位置に配置され
   ていることを特徴とする超高圧水噴射ノズル。 ４、請求項１及び２において、電磁弁装置（１０）が、
   超高圧水供給通路（４）の内部に配置されていることを
   特徴とする超高圧水噴射ノズル。