JPH09512734A - ノズル装置とその使用 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 処理すべき表面に対して鋭角（α）に向いた一つまたはいくつかの圧力流によって、固体粒子または流動媒体もしくはその両方を動かして容易に吸引するのに十分な強さのせん断力を得ることができる。このことの認識を、それ自体周知のコアンダ効果と共に、配分／吸引ノズル装置（１、２）に使用する。本発明の対象はすべて流動媒体と共に使用することができ、歩道及び車道の清掃、さらに表面の乾燥及び／または脱気、工業用加工、特に物質の分離に適用することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 ノズル装置とその使用 本発明は、分離して設けられたノズルコンポーネントが圧力管路または吸引管 路によって接続されている、固体粒子及び／または流動媒体を積極的に取り入れ 除去するためのノズル装置に関する。 本発明はさらに、このノズル装置の好ましい使用に関する。 砂、塵、充てん及び絶縁材料などの粒子、または気体、実液体、または微粉状 物質などの流動媒体（流動可能な媒体）を取り入れ除去するための周知のノズル は、概して搬送媒体を加速するコンプレッサに接続されている。好適な吸引過程 は、必要な引っ張り力を生成するために強い吸引力を必要とし、大抵は大量の騒 音を発生し、さらにかなり過剰なエネルギーによって搬送物質をその宛先に移動 させる。 その結果、例えば塵粒子はフィルタを通過し、その結果実際には掃除過程で大 小の粒子のみの物理的分離が行われ、フィルタを突き通った塵は単に移動するだ けである。 したがって本発明の目的は、従来の技術に見られる欠点を持たない装置を提供 することである。 必要なコンプレッサの出力は、周知の吸引装置に比べ低く、しかもなお最適に 使用できなければならない。搬送流動媒体は使用中に、変化する作動条件の下で も、手近な作業に、すなわち搬送すべき粒子、及び／または類似のもしくは異な る流動媒体に容易に適合可能なものでなければならない。 この目的は、特許請求の範囲第１項に記載された特徴によるノズル装置によっ て達成される。 本発明によれば、この目的は、流体力学で知られているコアンダ効果を利用し ながら搬送媒体の積極的な誘導を行うことによって達成される。 この解決法の実質的な利点は、誘導される圧力流によって発生するせん断力が 、取り入れるべき粒子及び／または追加の流動媒体を基質から分離して動かし、 その結果、これらの粒子または媒体がさらに容易に搬送でき、エネルギーの減少 と速度の低下をもたらすことにある。 上記のために使用される吸引流は量的に圧力流よりも大きいと有利である。 例えば請求の範囲第１項に記載の分離手段は、決して決定的なものと見做して はならない。これらの手段は、他のそれ自体 周知のプロセス工学的手段及びイオン交換や冷トラップなどの化学的／物理的方 法によって、補足または置き換えることができる。 これに続く従属請求項には、本発明の対象物の有利な展開を記載してある。 請求の範囲第２項に記載の分断エレメントは、積極的な渦形成とジェット誘導 に役立ち、分断エッジに加えて設けると有利である。 請求の範囲第３項によれば、ノズル口の領域に、弾性的にまたは蝶番式に配置 されたパルセータを取り付けることもできる。このパルセータは、作業領域にお いてコアンダ流を分離する働きをするインパルス状の乱流を発生させる。このパ ルセータは、これに対応するコストのかかる圧力流の制御にとって代わる非静止 プロセスを積極的に発生させる。 請求の範囲第４項に記載のさらに精巧な装置は、作業条件と搬送すべき媒体へ の流れの適応が容易である。また適当な制御部材を使用して、作動中に流動条件 を調節することができる。 請求の範囲第５項に記載の追加の穴またはスリットは、作業領域における流れ をブーストするという利点を有する。 請求の範囲第６項によれば、作業中の表面に直接接触するまたはこの表面の上 方に位置する動力式または自動回転ブラシが設けられ、これは単に流動に対して 横断方向にのみ作用し、これによって搬送すべき媒体の吸込みを助ける。 請求の範囲第７項に記載の有利な展開は、一つの同じ圧力ノズルコンポーネン トにおける異なる流速を特徴とし、軽い粒子による装置の送り出し性能に特にプ ラスの効果を持つ。 請求の範囲第８項の共通駆動ユニットへの圧力管路と吸引管路の接続は、特に エネルギー節約型であり、経済的局面は別として、騒音発生にもプラスの影響を 及ぼす。 請求の範囲第９項の、流動媒体と場合によっては存在する粒子の除去を強化す るらせん流を発生させる吸引ノズル部分における側部開口は、特に好結果が確認 されている。 請求の範囲第１０項の本発明による対象物の好ましい用途は、歩道表面や車道 表面のための移動式掃除機械である。 本発明による対象物は、集砂池における使用や水泳プール掃除のための使用で 特に効能率が高いことが確認されている。 請求の範囲第１１項に記載の乾燥及び脱気は、一般の設備工学でも地下または 地上工学（道路建設）でも重要である。 請求の範囲第１２項に記載の使用は、プロセス工学にも有利であり、種々の密 度や流動抵抗の材料の循環における分離工程にも特に有益である。 以下に、本発明を特徴的な実施例について詳細に説明するが、記載の流動媒体 が別のものと置換え可能なことは明らかである。すべての図面において、機能的 に同等の構成部分には同じ参照番号が付けてある。 第１図は、第２図のノズル装置の第１変形例の面Ａ−Ａに沿った断面図である 。 第２図は、第１図のノズルの側面図である。 第３図は、中心で圧縮空気を供給され、ノズルに向かう方向に先細りとなった ノズル装置を示す図である。 第４図は、突起状の分断エレメントを備えた装置の一変形例の断面図である。 第５図は、突起状の分断エレメントを備えた装置の他の変形例の断面図である 。 第６図は、先行案内壁に弾性的にまたは蝶番式に取り付けられたパルセータを 示す図である。 第７図は、調節手段を有し、またさらに案内壁の中に穴と縦 スリットを有する装置を示す図である。 第８図は、流動媒体と粒子の追加移動のための回転ブラシを備えた、別の変形 例の図である。 第９図は、圧力ノズルを狭いノズルと外部ディフューザに分岐させる中間壁を 示す図である。 第１０図は、ブロワーを通る流動の循環がある、二つの対向するノズルを有す る本発明の対象物の一変形例を示す図である。 第１１図は、接線方向の中心流を発生させるための側羽根を有する、第１０図 と類似の装置の立面概略図の部分図である。 第１２図は、二つの２重渦を有する第１１図の一変形例を示す図である。 第１図には、圧力ノズルコンポーネントに参照番号１が、吸引ノズルコンポー ネントに参照番号２が付けてある。圧力ノズルコンポーネントは、圧力管路３と 圧力ノズルコンポーネント１との間の通路として使用される延長接続開口４によ って、圧力管路３に接続されている。吸引ノズルコンポーネント２は、管路５と 吸引ノズルコンポーネント２との間の延長接続開口を介して、引き込まれる固体 粒子を搬送できる引込み流動媒体のための管路５に接続されている。ノズルコン ポーネント１の端 部とノズルコンポーネント２の端部との間にノズル口７がある。両ノズルコンポ ーネント１、２は内管８に沿って導かれている。これらのノズルコンポーネント は、外側では外部案内壁９によって構成されている。 左外壁は外側すなわち下向きに曲がっており、これによってエッジ９ａを形成 している。参照番号１０は圧力流を示し、参照番号１０ａは吸引流を示す。ブレ ース１１は管路３と管路５をいっしょに支える。リブ１２はこれらの管路３、５ を中央管８に接続する。 管８で形成される内部案内壁、並びに壁９の内部案内壁は、滑らかに設計され ている。 一点鎖線で示された仮想面Ｅの位置は、ノズル口７によって決定される。圧力 ノズル１はこの仮想面にαで示される鋭角で衝撃を与える。 滑らかな面Ｆに起こるコアンダ流は、分断エッジＫによって突然の方向変化を 受け、装置の作業範囲に意図的な渦の形成を引き起こす。 わかりやすくするために、溶接継目１３を装置のいつかの点で示した。 第２図は、引き離された媒体のための前述の管路３と、外側に曲がったエッジ ９ａを有する左側外部案内壁９を示す。第１図と比較して、フランジ状の蓋１４ は取り外し可能で、このため内部を清掃することができる。第２図の左部分には さらに一つの固定配置されている蓋１５がある。参照番号１６は管路３と５のた めの接続部材を示すもので、この部材はそれ自体周知の方法で、ブロワー（図示 せず）に続く吸引管路と圧力管路との接続具として使用される。 第３図は、第１図と第２図の変形例であり、ここでは圧力管路３は、コネタタ 部材１６ａを用いて中央から圧縮空気が供給される。外部案内壁９は、ノズル口 に向かって下方に先細りとなっている。第２図におけると同様に、蓋１４、１５ が設けられている。 類似の方法で、球形による解決法（図示せず）も実現することができ、この場 合、内管８も球形に変えなければならない。 第４図は、ノズル口７と処理されるべき表面との間をさらに狭くする突起状の 角状物体２１を示す。 第５図は、丸みをつけた剛性または弾力性の突起状物体２２を示す。この物体 もまたノズル口における流動条件を変えるが、 前述の角状物体２１と同じ度合いではない。 これら両物体はコアンダ流の方向変更に影響を与え、したがって意図される非 静止渦形成に役立つ。 第６図は、処理すべき表面Ｍ、並びに特にパルセータ２４を示しており、パル セータ２４は案内壁９に弾性的または蝶番式に取り付けられ、流動１０の中、し たがって流動１０ａの中の振動の発生に役立つ。 パルセータ２４の振動方向を二重矢印で示す。 第７図は、処理すべき表面Ｍを再び示すが、さらに外部案内壁９の中のノズル 状の穴すなわち縦スリット２３ａを通過する２次流動２３を示す。この２次流動 も、ノズル装置の作業範囲に衝撃を与える。 管８における追加の超過圧力ｐは、穴１９すなわちスリットまたはいくつかの 穴１９ａを通じて、作業領域において作用する矢印２０で示すさらなる流動を発 生させる。 超過圧力ｐを容易に制御することができ、またこれを追加流動として断続的に 加えることができる。 第８図は、この場合に流動１０、１０ａによって駆動される回転ブラシ２５を 示す。電動機または例えばタービンによって 駆動され、やはり矢印の方向に回転する回転ブラシを備えることも、明らかに可 能である。 このブラシは、ノズル口の領域に固体粒子を運ぶのに役立ち、固体粒子は吸引 流１０ａによって同領域の中に捕獲される。 第９図は、（太線で描かれた）中間壁２６ａによる圧力流の有利な分割と案内 を示し、これにより速度ｃ１とｃ２が生ずる結果となり、ただしｃ１＞ｃ２であ る。ノズル口で、この中間壁は外側に曲がったエッジ９ａと共に最適に案内壁に 作用し、装置の性能を強化する。 第１０図は、ノズル装置の他の変形例を示す。圧力ノズルコンポーネント１は 圧縮空気の流動をノズル口７の中央に導く。この装置によって、処理すべき表面 Ｍの上にせん断力が集中的に作用する。図示のように、吸引ノズルコンポーネン トは、平行軸を有する渦の形成の下で、搬送すべき媒体をノズル口７から引き込 む。外部案内壁９は平らなボックスを形成し、このボックスの中に上から、圧力 流１０と吸引流１０ａのための管が入っている。吸引ノズルコンポーネント２は 管状コンポーネント２’と案内フランジ２’’から構成され、案内フランジは管 状コンポーネント２’から同心的に出て、案内壁９のボックス 形状に側部で合致している。 表面Ｆで前述のコアンダ流が再び生じ、エッジＫによって分離される。 循環のための接続管路３０は吸引流１０ａを、バイパス２８を備えたコンベヤ 及び／または、セパレータ及び／または、凝縮器２７に導く。後続の接続管路３ １は循環用のコンプレッサ２９を圧力ノズルコンポーネント１に接続する。 第１０図には示されていない側部開口３２（第１１図と第１２図を参照のこと ）によって、好ましくは案内壁９から曲げによって立ち上がった羽根によって、 ボックス内の渦形成に影響を与えることができる。 この可能性は、第１１図と第１２図に概略図示されており、ここで番号３３で 示されるボックスの中に曲げられた羽根によって、再び矢印１８で示される渦流 が発生する結果となる。 第１１図に、結果として生ずる循環渦流をＷで示す。第１２図の装置の中に形 成される２重渦の各々をＷ’で示す。 本発明の対象物は同じ原理を適用して、例えば歩道域や車道域の清掃、表面の 乾燥及び／または脱気において、さらにまた適切な液体搬送において、少ない動 力で良好な結果を示すのは 驚くべきことである。 前述の装置によっても同じ駆動ユニットによる還流形式が可能であり利点を提 供することは自明である。 構造上の設計は広い制限範囲内で融通性があり、望みの形態に適応することが できる。 例えば、バイパスによって一定の濃度に維持される、またはこの濃度まで補給 される不活性搬送媒体を使用する、プロセス工学的サイクルも計画される。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９６年５月２８日 【補正内容】 ノズル装置とその使用 本発明は、請求の範囲第１項の前文によるノズル装置に関する。 砂、塵、充てん及び絶縁材料などの粒子、または気体、実液体、または微粉状 物質などの流動媒体（流動可能な媒体）を取り入れ除去するための周知のノズル は、概して搬送媒体を加速するコンプレッサに接続されている。好適な吸引過程 は、必要な引っ張り力を生成するために強い吸引力を必要とし、大抵は大量の騒 音を発生し、さらにかなり過剰なエネルギーによって搬送物質をその宛先に移動 させる。 その結果、例えば塵粒子はフィルタを通過し、その結果実際には掃除過程で大 小の粒子のみの物理的分離が行われ、フィルタを突き通った塵は単に移動するだ けである。 請求の範囲第１項の前文によるノズルは知られている（米国特許出願第４０１ ８４８３号）。このノズルにおいて、圧力流は広いノズル口を介して作業面に偏 向し、これによって廃物、塵、草、水などがこの表面から取り上げられる。圧力 管と対向する側にあって、やはりノズル口で終る吸引管によって、粒子 が収集される。ノズル口の上には吸引管の中を通る一つの面があり、この面の上 にコアンダ効果が発生する。分断エッジ及びその他の手段によって、流動の積極 的な乱流がノズル口で達成され、粒子の取り込みが容易になる。 流動が隅で偏向することによって、このノズルのは大きなエネルギー損失があ る。その上に、広いノズル口における流動が弱まって、さらに偏向する。コアン ダ効果は単に部分的に吸引領域においてのみ利用される。 したがって本発明の目的は、従来の技術に見られる欠点を持たない装置を提供 することである。 必要なコンプレッサの出力は、周知の吸引装置に比べ低く、しかもなお最適に 使用できなければならない。搬送流動媒体は使用中に、変化する作動条件の下で も、手近な作業に、すなわち搬送すべき粒子、及び／または類似のもしくは異な る流動媒体に容易に適合可能なものでなければならない。 請求の範囲 １．互いに分離したノズルコンポーネント（１、２）がそれぞれ圧力管路（３０ ）及び吸引管路（３１）に接続されている、固体粒子及び／または流動媒体もし くはその両方を積極的に取り入れ除去するためのノズル装置において、少なくと も圧力流（１０）がノズル口（７）の作業領域において、滑らかに構成された表 面（Ｆ）により、ノズル口（７）によって決定される平面（Ｅ）に対して鋭角α で導かれること、ならびに作業領域において流れ方向に、発生するコアンダ流に 方向の切換えを行わせる、少なくとも一つの分断部材（Ｋ、２１、２２）が圧力 流（１０）のために設けられること、ならびに渦で支えられたこの圧力流（１０ ）のせん断力が固体粒子または流動媒体もしくはその両方を取り込み、ノズル口 （７）を通じて、ノズル口に加わる吸引流（１０ａ）の助けによって、フィルタ 、セパレータ、及び／または触媒（２７）など任意選択で取り付けた物理的／機 械的な装置を通じて前記粒子または媒体を搬送し、コアンダ流のために、入れ子 式の実質的に円筒形管部分（８、９）から成る滑らかに形成された内部及び外部 の案内表面（Ｆ）が 設けられ、この端部が蓋（１４、１５）によって閉鎖されており、内管部分（８ ）の中心軸が、ノズル口（７）の方向に外管部分（９）の中心軸に対して平行に ずれており、ノズル口が外部案内壁（Ｆ）中に配置されていることを特徴とする ノズル装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，Ｃ Ｚ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＶ，ＭＤ， ＭＧ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｇ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．互いに分離したノズルコンポーネント（１、２）がそれぞれ圧力管路（３０ ）及び吸引管路（３１）に接続されている、固体粒子及び／または流動媒体もし くはその両方を積極的に取り入れ除去するためのノズル装置において、少なくと も圧力流（１０）がノズル口（７）の作業領域において、滑らかに構成された表 面（Ｆ）により、ノズル口（７）によって決定される平面（Ｅ）に対して鋭角α で導かれること、ならびに作業領域において流れ方向に、発生するコアンダ流に 方向の切換えを行わせる、少なくとも一つの分断部材（Ｋ、２１、２２）が圧力 流（１０）のために設けられること、ならびに渦で支えられたこの圧力流（１０ ）のせん断力が固体粒子または流動媒体もしくはその両方を取り込み、ノズル口 （７）を通じて、ノズル口に加わる吸引流（１０ａ）の助けによって、フィルタ 、セパレータ、及び／または触媒（２７）など任意選択で取り付けた物理的／機 械的な装置を通じて前記粒子または媒体を搬送することを特徴とするノズル装置 。 ２．分断部材（２１、２２）が突起状の物体（２２）として設 計され、剛性または弾性であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノズ ル装置。 ３．圧力ノズルコンポーネント（１）の端部に弾性的にまたは蝶番式に配置され パルセータ（２４）があることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノズル装 置。 ４．圧力流（１０）及び／または吸引流（１０ａ）が、幅を調節する手段（９ｂ ）によって制御または調節されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノ ズル装置。 ５．ノズルコンポーネント（１、２）の案内壁（８、９）の少なくとも一つにお いて、穴（１９）または縦スリット（２３ａ）が作業領域にさらに設けられてい ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノズル装置。 ６．ノズル口（７）の作業領域に、固体粒子及び／または流動媒体を取り込んで 推進させる、円筒形の動力式または自動回転式のブラシ（２５）が設けられてい ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノズル装置。 ７．圧力ノズルコンポーネント（１）の中に中間壁（２６ａ）が設けられ、この 中間壁（２６ａ）は、その内壁によってノズル１を狭め、その外壁によってディ フューザ（２６）を形成す ることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のノズル装置。 ８．吸引流（１０ａ）のための吸引管路（３０）がコンプレッサ（２９）の入口 に接続され、圧力管路（３１）がコンプレッサの出口に接続され、これによって 流れ（１０、１０ａ）の少なくとも部分的再循環が発生することを特徴とする請 求の範囲第１項に記載のノズル装置。 ９．吸引ノズルコンポーネント（２）の中に、吸引流（１０ａ）に対して接線方 向に延びる追加流のための、少なくとも一つの側部開口（３２）が設けられてい ることを特徴とする請求の範囲第１項または第８項に記載のノズル装置。 １０．歩道表面や車道表面を清掃するため、及びプール清掃装置における圧力／ 吸引ノズルとしての、請求の範囲第１項から第９項の少なくとも一項に記載のノ ズル装置の使用。 １１．表面の乾燥及び／または脱気のための、請求の範囲第１項から第９項の少 なくとも一項に記載のノズル装置の使用。 １２．材料分離設備における、請求の範囲第１項から第９項の少なくとも一項に 記載のノズル装置の使用。