JPH062243B2 - 回転ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明はノズルより噴射した水その他の噴射液の反力に
より回転する回転ノズル装置に係り、特に車両洗浄用高
圧水噴射ノズル等の他に除雪、配管、タンク、ビル洗浄
用の高圧水噴射ノズルとして、更にはエアレス塗装用の
ノズルとして適用可能な回転ノズル装置に関する。

「従来の技術」 噴射ノズルより洗浄水を噴射して車両内外面に付着した
汚れを除去する為の洗浄装置においては、洗浄力を増す
為に洗浄水の噴射圧を高めるとともに直進ノズルを使用
し、単位面積当たりの噴射圧を高めているが、このよう
な構成を採ると必然的に洗浄域が狭小化して洗浄効率の
低下が避けられない。

この為、前記噴射ノズルを回転可能な支持体に取付ける
とともに、該ノズルの噴射方向を前記支持体の回転軸に
対し偏向して配置し、前記ノズルより噴射される噴射圧
の反作用力を利用して該ノズルを回転又は揺動させるよ
うにし、その噴射域を拡大させるようにした回転ノズル
装置が提案されている。

「発明が解決しようとする問題点」 しかしながらかかる回転ノズル装置においては、前記ノ
ズルの回転速度は噴射圧に起因して決定されるものであ
る為に、該噴射圧が高圧化すればする程前記回転速度が
大になり、一方前記ノズルは支持体の回転軸に対し偏心
している為に、該ノズルの回転により前記回転軸に対し
直交する方向に遠心力が働き、而も該遠心力は回転速度
に比例して増大する。

そしてこのように増大した遠心力は、ノズルより噴射さ
れた噴射水流にも作用して、その直進性を妨げるのみな
らず、該直進している噴射水流を散乱化させ、霧状態に
してしまう。そして一旦霧化した水流は例えその噴出速
度を維持して車両に衝突しても衝撃力が大幅に低下し、
洗浄効率が大幅に低下するという問題が生じる。

かかる欠点を解消する為に、前記ノズルと支持体との係
合をきつくして、その回転力をセーブするように構成す
る事も可能であるが、このように構成すると、起動初期
において前記ノズルが円滑に回転せず、この為該ノズル
を強制的に回転させる為に、ノズル噴射圧を起動初期に
おいて前記ノズルが回転し得るだけの高圧に設定し、ノ
ズル回転後前記ノズルを定常圧に戻す操作を必要とし、
制御操作が必要以上に複雑化するとともに、装置自体を
前記起動初期における高圧に耐えるだけの耐圧強度をも
たす必要がある。

又前記回転ノズルは、ノズルと支持体との偏心角度と偏
心距離が一定である為に、当然にその噴射角度や噴射域
も一定となる。

一方前記回転ノズルを取付けた車両洗浄装置において
は、常に同一種類の車両のみを洗浄する事はなく、大
型、小型、軽四輪、更には、乗用車や荷物車等、車両形
状や車両寸法の異なる多数種類の車両を洗浄可能に構成
する必要がありるが、前記のように噴射域が一定の回転
ノズルでは、このように多数種類の車両には対応出来
ず、洗浄残しが出たり、又必要以上に広い範囲に洗浄水
が噴射される結果、外部に水が飛散し、安全上からも又
環境上からも、更には洗浄効率の面からも極めて問題に
なる場合があった。

更に前記構成の車両洗浄装置においては、車両底部、車
両側部又は前面等の異なる洗浄部位毎に、夫々該洗浄部
位を洗浄するのに最も適した噴射角度を有する回転ノズ
ルを取付けていたが、このような場合においても車両が
異なれば前記ノズル噴射角度が必ずしも適合するとは限
らず、最悪の場合には各車両毎に回転ノズルを交換しな
ければならない場合もあり、その段取作業が極めて煩雑
化していた。

本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、簡単な構造で噴
射域を任意に調整可能な回転ノズル装置を提供する事を
目的とする。

又本発明の他の目的とする所は、高圧化した洗浄水を噴
射する場合においても、噴射水流が遠心力によって霧化
せず、その直進性を維持し得る回転ノズル装置を提供す
る事にある。

更に本発明の他の目的とする所は、噴射媒体を洗浄水の
みに限定する事なく、塗料、油等にも適用可能な回転ノ
ズル装置を提供する事を目的とする。

「問題点を解決する為の手段」 本発明は、かかる技術的課題を達成する為に、第１図
（Ｂ）に示すように、 圧力源に連結される本
体１に回転自在に支持される支持体５を有する点 該支持体５の回転軸Ｍに対し偏心した軸心αに沿って
回転可能に、前記支持体５に係合させたノズル取付体６
を有する点、 前記取付体に固設された直進ノズル７を有し、そして
該ノズル７より噴射される噴射圧により前記ノズル取付
体６が前記支持体５回転軸Ｍを中心として回転可能に、
前記ノズル７を所定角度傾斜させて配設した点 例えば、前記ノズル取付体６を螺子部5aを介して支持
体５に係合させる等の手段により、前記ノズル取付体６
が前記支持体５回転軸Ｍを中心として回転した際に発生
する遠心力に抗して位置保持が可能な程度にノズル取付
体６と支持体５間の回転抵抗を大に設定した点 を構成要件とする回転ノズル７装置を提案する。

この場合前記直進ノズル７の入口側に整流片7aを設ける
事により、より直進性が向上する。

又前記支持体５を転がり軸受を介して本体１に支持する
事により、支持体５と本体１間の面保持が可能であり、
且つ耐圧性も向上する。

「作用」 直進ノズル７はノズル取付体６を介して該支持体５の回
転軸Ｍに対し偏心した軸心αに沿って回転可能に構成さ
れている為に、第１図(A)に示すように、前記ノズル取
付体６を回転させる事により、前記直進ノズル７と支持
体５回転軸Ｍ間の距離を可変させる事が可能であり、こ
れにより前記支持体５回転軸Ｍを中心として回転する直
進ノズル７の噴射域を任意に調整させる事が出来る。

而も前記ノズル取付体６が前記支持体５回転軸Ｍを中心
として回転した際に発生する遠心力に抗して位置保持が
可能な程度にノズル取付体６と支持体５間の回転抵抗を
大に設定、具体的に前記ノズル取付体６と支持体５間を
螺子係合により回転可能に支持させている為に、前記支
持体５の回転により発生する遠心力によっても前記直進
ノズル７が位置変位又は揺動する事なく、前記噴射域を
精度よく確実に保持する事が出来る。

又、前記直進ノズル７と支持体５回転軸Ｍ間の距離を可
変させると、これに比例して前記直進ノズル７に発生す
る遠心力も可変させる事が出来る為に、噴射水流が遠心
力によって霧化した場合は、前記支持体５回転軸Ｍ間の
距離を縮小させる事により、前記遠心力の強度を低減
し、その直進性を保持する事が出来る。

「実施例」 以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に
詳しく説明する。ただしこの実施例に記載されている構
成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特
定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれのみに
限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

第１図は本発明の実施例を示す回転ノズル装置で、
（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は縦断正面図、（Ｃ）は右側
面図である。

図中１は耐圧ホースを流入口に螺着させる事により高圧
流体源が内部に流入可能に構成した本体で、その先端外
輪側を螺子係合させたスリーブ２によりベアリングを含
む転がり軸受３の外輪３ａをパッキング押え４と共に締
着させる。

支持体５は前記転がり軸受３の内輪に圧入固定され、該
転がり軸受３を介して本体１に回転自在に支持されてお
り、そして該支持体５は前記本体流入口１ａと対面開口
する流体導通空間5aを有しその基側筒部に耐圧シールを
介在させ、前記流入口１ａと転がり軸受３間の本体１内
部空間を遮断させるとともに、本体１より突設する側に
六角フランジ5bを介して、上部が開口し、外周囲にガス
螺子が刻設してあり筒状体５ｃを設け、該筒状体５ｃを
支持体５の回転軸Ｍ（転がり軸受３の軸心に対し偏位し
た位置に設ける。

この結果、本体１側支持体５の回転軸Ｍと筒状体軸心α
とが第１図（Ａ）に示す如く偏心する事になる。

そして前記筒状体の外周囲にテープシールを巻回させた
後、キャップ状のノズル取付体６（以下キャップとい
う）を回転可能に螺合させる。

キャップ６は、入口側に整流片7aを設けた直進ノズル７
を螺着するとともに、該ノズル７をキャップ６の軸心Ｃ
αを指向するよう斜方向に配置する。

上記構成において、例えば第１図（Ａ）に示すようにキ
ャップ６を支持体５上で螺子によりα（例えば１３０
°）回動すると、ノズル７の先端の中心ＯはＯ′に移動
する。Ｍを支持体５の回転中心軸とすると、Ｏ−Ｍは最
大のオフセット量を、又Ｏ′−Ｍは最小のオフセット量
を示す。このようにキャップ６を支持体５上で回動する
ことによりオフセット量が変化するので、その噴射反力
で回転するノズル７の回転数と噴射域が制御出来る。

尚、上記ノズル７の入口には整流片7aが挿着されてい
る。該整流片7aは金属薄板を屈曲して例えば、星形の形
状に成形したもので、市販のノズル７の入口に挿着され
る。その作用は次の通りである。導入された高圧温水は
支持体５−キャップ内で容積拡大してノズル７へと流れ
て行く。この容積拡大のため流体に乱流が発生し、この
乱流の状態のままノズル７より噴射させると噴射角度が
設定値より広がり、インパクト（清浄効果）が減少す
る。

整流片7aを組込むと乱流流体が整流片7a通過中に整えら
れ、上記の欠点が防止される。

第２図(A)(B)は本発明の回転ノズル７装置の応用例たる
揺動型のサイドフィレーム部の洗浄装置の４柱リフト取
付全体図を示し、２１は回転ノズル装置、22は該回転ノ
ズル装置21が設けられる分配ブロックで、ノブ23により
正逆回転軸24に対して任意の位置に取付けて清浄高さを
設定する。軸24の正逆回転はモータ25により減速駆動さ
れる回転板26、コネクチングロッド27、正逆回動片28に
よって行なわれる。本装置は車両がリフトアップするた
め進入して来る際障害とならずに、最も洗浄効果の有効
な位置として、４柱リフト移動側台車に左右各々取付け
られて自動洗浄を行なうものであり、自動洗浄の範囲
は、ノズル装置21の高さ及び角度が任意に調整できるの
で、車種による洗浄範囲設定が可能である。又、横方向
の揺動機構を設けることにより一層洗浄範囲を拡大し、
洗浄効果を増大することが出来る。

第３図（Ａ）（Ｂ）は本発明の回転ノズル装置の他の応
用例たる下部洗浄機自送型装置の斜視図である。従来の
下部洗浄装置では、ノズルアーム取付のノズルを設定
し、ノズルアームを本体に収納した状態で前進又は後退
し、停止時に左右にノズルアームを広げるという動作を
繰り返しながら洗浄していたので充分な洗浄効果が得ら
れなかった。本装置によると、下方から上元部を洗う条
件にもかかわらず、洗浄角度が広角なため洗浄面積の拡
大と重複した洗浄とで良好な洗浄効果を得られる。

図中31本発明の回転ノズル装置で、保護カバー33内、分
配ブロック32に取付られ、ノズルアーム34が揺動し、さ
らにノズルアーム34を広げるという動作を繰り返し洗浄
面積を拡大し、回転ノズル装置31により重複洗浄する。
このように、ノズルアーム34は揺動及び横行するため、
外部動力で回転ノズル装置31を駆動する方法は、非常に
複雑な機構となる。本発明の回転ノズル装置31を使用す
ることで、いっさいの複雑な機構を使用せずに、流体の
エネルギーを利用し回転させるものである。

第４図は前記洗浄装置に組込まれる回転ノズル装置で、
（Ａ）は平面図、（Ｂ）は縦断正面図である。

図中11は耐圧ホースを流入口1aに螺着させる事により高
圧流体源が内部に流入可能に構成した本体11で、上面側
にノズル取付体16（以下ロータ16という）収納する円筒
凹部を有する筒状外被体12を螺子結合させるとともに、
該外被体12下側内周部と本体11上面間に転がり軸受３の
外輪3aを挟着させる。

又前記本体11の中心貫通孔11aを有する中心管11bの外周
囲には、ライナパッキン１３を介してロータ１６のガイ
ド部16aが嵌合されており、該ガイド部16b外周囲に転が
り軸受３の内輪3bが圧入固定され、この結果転がり軸受
３を介して前記ロータ16が本体11に回転自在に支持され
る事となる。尚図中14はシールパッキン等より漏洩した
流体の逃穴、15はドレンカバー、17は転がり軸受３のス
トッパとして機能するスナップリングである。

一方、ロータ16上部は、外被体12の円筒凹部内壁面12a
より僅かに小なる外径をもって形成され、その上面に整
流片7aを設けた直進ノズル７を螺着するとともに、該ノ
ズル７をロータ16の軸心Ｃを指向するよう斜めに且つ周
径方向にも僅かに傾斜させて配置する。そして前記本体
11側の中心貫通孔11aと直進ノズル７間を連通させる為
に前記ロータ16内に導通孔16bを穿孔する。この結果前
記中心貫通孔11aに高圧流体を導入する事により、ノズ
ル７よりの噴射圧により前記ロータ16が回転する。

さて前記ロータ16は、外被体12と対面する外周面側に、
複数のＵ字溝52を所定角度隔てた位置に凹設するととも
に、該Ｕ字溝52に、Ｕ字溝52直径と同形の円筒体51を収
納し、更に該ロータ16外周面と円筒体51周面上に形成し
たリング溝53にＯリング54を巻回し、前記円筒体51をＵ
字溝52側に所定の弾性力で保持させる。この結果ロータ
16の非回転の状態においては円筒体51は、外被体12内壁
面12aに対し非接触の状態を維持させる事が出来る。又
前記ロータ16の上面側には断面コの字状キャップ18を取
付け、前記Ｕ字溝52の隠蔽を図る。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、円筒体
51は外被体12内壁面12aに対し非接触の状態を維持して
いる為に、前記ノズル７の噴射反力でロータ16が容易に
回転し始め、そして該ロータ16の回転により生じる遠心
力によりＯリング54の弾性力保持力に抗して、前記円筒
体51が外被体12内壁面12aに接触押圧し、その摺動抵抗
によりロータ16の回転を抑制し、該ロータ16の回転数の
増大に比例して前記摺動抵抗が増大する為に、結果とし
て回転速度が抑制され、噴射水流が霧化し得るだけの遠
心力が発生せず、その直進性を維持する事が出来る。

第５図はライニングシューを利用した他の実施例で、自
由端56a側を二つに折り返し、外被体12内壁面12aに非接
触の状態まで重畳させたライニングシュー56と、該ライ
ニングシュー56の基端側を固定させた円筒体57と、該円
筒体57を収納する為に、ロータ16外周面上に凹設した円
筒凹部58とから回転抑制手段を構成する。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、ライニ
ングシュー56は外被体12内壁面12aに対し非接触の状態
を維持し、又例え僅かに接触したとしても該ライニング
シュー56は低抵抗性である為に、前記ノズル７の噴射反
力でロータ16が容易に回転し始め、そして該ロータ16の
回転により生じる遠心力により円筒体57の押圧力によ
り、前記ライニングシュート56が外被体12内壁面12aに
接触押圧し、その摺動抵抗によりローラ16の回転を抑制
し、該ロータ16の回転数の増大に比例して前記摺動抵抗
が増大する為に、結果として回転速度が抑制され、前記
と同様な効果を発生させる。

第６図はタービンブレーキ機構を利用した他の実施例
で、ロータ16中心管11bを外被体12内壁面12a位置まで延
設して形成し、該延設部位に先端を八の字状に分岐させ
た摺動片61を有する円板部材60を設けるとともに、該摺
動片61の両端に重錘63を取付け、該重錘63に遠心力が作
用する事により前記摺動片61が閉塞可能に構成する。一
方外被体12内壁面12a側には前記摺動片61と対面する位
置に、周径方向に沿って半径複数の半球状摩擦球62を設
ける。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、半球状
摩擦球62と摺動片61は非接触の状態を維持している為
に、前記ノズル７の噴射反力でロータ16が容易に回転し
始め、そして該ロータ16の回転により生じる遠心力によ
り前記八の字状に拡開している摺動片61が閉塞し摩擦球
62に摺擦する為に、その摺動抵抗によりロータ16の回転
を抑制し、該ロータ16の回転数の増大に比例して前記摺
動抵抗は増大する為に、結果として回転速度が抑制さ
れ、前記と同様な効果を発生させる。

第７図は羽根体66を利用した他の実施例で、ロータ16と
一体的に回転するキャップ18の外周面に、周径方向に沿
って複数の垂直軸67を取付け、該軸67に羽根体66を螺子
を介して取付ける。

前記羽根体66はステンレス板で形成され、キャップ18外
周面に沿って延設させた後、その自由端66aを折り返し
て受圧面66bを形成する。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、前記羽
根体66の自由端66a側は180゜重畳して折返されている為
に受圧面積が僅かであり、従ってこの状態では、前記ノ
ズル７の噴射反力でロータ16が容易に回転し始め、そし
て該ロータ16の回転により生じる遠心力と回転風力によ
り前記180度重畳して折返されている羽根体66自由端66a
が羽根体66自体の弾性力に抗して半径方向に立ち上が
り、その風力抵抗によりロータ16の回転を抑制し、該ロ
ータ16の回転数の増大に比例して前記自由端66aの受圧
面積が増大してその風力抵抗は増大する為に、結果とし
て回転速度が抑制され、前記と同様な効果を発生させ
る。

第８図は磁石の反発磁界を利用した他の実施例で、外被
体12内壁面12aとロータ16外周面上の夫々対面する位置
に、同極性の磁石体71-72を、夫々複数個取付ける。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、磁石体
71-72同士の反発磁界により前記磁石体71-72同士が周径
方向に最も遠去かった位置に位置しており、従ってこの
状態では磁界の影響がほとんど無視し得る状態にあり、
従ってノズル７の噴射反力でロータ16が容易に起動し、
そして該起動後前記磁石体71-72同士が対面する位置に
来た時にその回転力が抑制され、そして更に回転速度の
増大に連れ対面度数が比例的に増大する為に、結果とし
て回転速度も比例的に抑制され、噴射水流が霧化し得る
だけの遠心力が発生せず、その直進性を維持する事が出
来る。

る。

第９図は逃がし弁を利用した他の実施例で、前記高圧流
体をノズル７に導くロータ16内の導通孔16bと連通する
小孔75を中心位置より半径方向に向け穿孔するととも
に、その出口側にテーパシート面76aを介して密閉空間7
6の出口側に垂直に逃がし孔77を上面位置まで貫通さ
せ、該空間76内に、バネ78により遠心力と抗する方向に
弾性力が付勢された鋼球79を収納し、該鋼球79を前記シ
ート面76aに当接シールさせ、前記小孔75と逃がし孔77
間を遮断している。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、ロータ
16は外被体12内壁面12aに対し非接触の状態を維持して
いる為に、前記ノズル７の噴射反力でロータ16が容易に
回転し始め、そして該ロータ16の回転により生じる遠心
力が前記鋼球79に作用して、その回転速度がバネ78圧に
より大になると、鋼球79とシート面76a間が僅かに離間
し、導通孔16b内を流れる高圧流体の一部が小孔75より
逃がし孔77を通って外部に逃げ、その流体圧の低下によ
りロータ16の回転が抑制され、そして該ロータ16の回転
数の増大に比例して前記鋼球79とシート面76a間の離間
距離は拡がる為に、前記流体の逃げ量は一層大になり、
結果として回転速度が抑制され、前記と同様な効果を発
生させる。

第１０図はホールブレーキを利用した他の実施例で、鋼
球収納孔83を、ロータ16外周面の周径方向に複数個凹設
するとともに、該収納孔83内に僅かに小なる鋼球81を収
納した後、その外周端にストッパ85を取付け鋼球81の離
脱を防ぐとともに、その下側外周面上にＯリング84を巻
回させてロータ16回転の容易化を図る。一方外被体12内
壁面12a側には前記鋼球81と対面する位置の内、選択さ
れた一又は二個所（本実施例の場合は180゜隔てた二個
所）に、浅い弧状凹溝82を設け、該凹溝に前記鋼球81が
係合可能に構成する。

かかる実施例によれば、回転停止時においては、鋼球81
は外被体12内壁面12aに対し非接触の状態を維持してい
る為に、前記ノズル７の噴射反力でロータ16が容易に回
転し始め、そして該ロータ16の回転により生じる遠心力
により鋼球81が収納孔83外方に移動し、その一部が収納
孔83より突設して前記凹溝82に係合し且つロータ16の回
転により離脱し、該鋼球81の係合離脱を繰り返す事によ
りロータ16の回転を抑制し、該ロータ16の回転数の増大
に比例して遠心力が大になると、前記鋼球81に付勢され
る押圧力も大になる為に、前記鋼球81と凹溝82間の係合
強度が増大し、結果として回転速度が抑制され、前記と
同様な効果を発生させる。

第１１図は、転がり軸受３を用いずに、ライニングシー
ル材19によりロータ16を本体11に対し回転自在に支持さ
せた他の実施例で、前記第８図に示す実施例と同様に鋼
球収納孔83をロータ16外周面に複数個凹設するととも
に、該収納孔83内に僅かに小なる鋼球81を収納した後、
その外周端ににＯリング86を巻回させてロータ16回転の
容易化を図るとともに、鋼球離脱防止のストッパとして
機能させる。

一方外被体12内壁面12a側にも浅い弧状凹溝82を設け、
該凹溝82に前記鋼球81が係合可能に構成する事により回
転抑制手段として機能させる。かかる実施例の作用は前
記第10図と同様である。

「発明の効果」 以上記載した如く本発明によれば、簡単な構造で噴射域
を任意に調整し得るとともに、高圧化した洗浄水を噴射
する場合においても、噴射水流が遠心力によって霧化せ
ず、その直進性を維持し得る。

尚、本発明は車両洗浄用高圧水噴射ノズルのみに限定さ
れる事なく、除雪水噴射ノズル、配管洗浄ノズル、タン
ク洗浄ノズル、ビル外壁洗浄ノズルとして、更にはエア
レス塗装用のノズルとしても適用可能である。

等の種々の著効を有す。

【図面の簡単な説明】

第１図は本第１発明の実施例を示す回転ノズル装置で、
（Ａ）は左側面図、（Ｂ）は縦断正面図である。 第２図(A)(B)は本発明の回転ノズル装置の応用例たる揺
動型のサイドフィレーム部の洗浄装置を示す正面図と側
面図、第３図（Ａ）（Ｂ）は本発明の回転ノズル装置の
他の応用例たる下部洗浄機自送型装置を示し全体斜視図
と要部斜視図である。 第４図乃至第11図は前記洗浄装置に組込まれる回転ノズ
ル装置で、いずれも（Ａ）は中央破断平面図、（Ｂ）は
縦断正面図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧力源に連結される本体に回転自在に支持
   される支持体と、該支持体の回転軸に対し偏心した軸心
   に沿って回転可能に、前記支持体に係合させたノズル取
   付体と、該取付体に固設された直進ノズルとからなり、
   該ノズルより噴射される噴射圧により前記ノズル取付体
   が前記支持体回転軸を中心として回転可能に前記ノズル
   を所定角度傾斜させて配設するとともに、前記ノズル取
   付体が前記支持体回転軸を中心として回転した際に発生
   する遠心力に抗して位置保持が可能な程度に、ノズル取
   付体と支持体間の回転抵抗を大に設定した事を特徴とす
   る回転ノズル装置。
2. 【請求項２】前記支持体が転がり軸受を介して本体に支
   持されており、又前記ノズル取付体が螺子部を介して支
   持体に係合している特許請求の範囲第１項記載の回転ノ
   ズル装置。
3. 【請求項３】前記直進ノズルの入口側に整流片が取付け
   られている特許請求の範囲第１項記載の回転ノズル装
   置。