JPS61245858A - 洗浄用ノズル - 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〉 本発明は、噴射洗すに使用する洗す用ノズルに関し、特
に被洗浄物の洗浄部位が衝撃により変形し易かったり、
！過等で傷が生じ易いものである場合、例えば航空機や
自動車の如く外殻板に薄板材を使用しているもの、の洗
浄に適する洗浄用ノズルに関する。

〈従来の技術〉 このような場合に使用される洗す技術には接触式と称し
ては回転ブラシ等を用いて汚れを拭い取るものがある。

ところが回転ブラシやモー、プ等のデバイスを用いると
、被洗浄物表面における接触面圧は抵く、汚れをこすり
落すようにするため、洗す度は高いものの、デバイス保
持用の機構が必要で、しかもこれらを自在に動作させる
必要があるため、装置が複雑化し、重くなってしまうと
いう欠点がある。またこれに加えてブラシ等が洗浄液を
含んで重くなり、被洗詐物や突起物との衝突によりこれ
らを簡単に破壊、変形させてしまうことがあるため、作
動制御が難かしく、自動洗浄には不向きとされていた。

この点を解決する手段として、噴射ノズルを用いる技術
の場合には、倣い装置により噴射距離を調整可能なので
、被洗浄物からアンテナ等の障害物が突出している場合
にも、これらに邪魔されずに作業が行なえるという利点
を有する。この場合、ノズルと被洗浄物の距離は５００
ｍｍ以上とされている。

く解決すべき問題点〉 しかしながら、このような従来の噴射ノズルを用いた技
術にあっては、以下のような多くの欠点があり、実用化
には不十分なものであった。即ち、 （イ）洗浄効果が小さい。特に膜状の汚れについては効
果がＥらない。

（ロ）被洗浄物の受ける圧力（理想値は１００ｇ／ｃｒ
ｎ’以下）より大きすぎる。

（ハ）洗浄液、例えば水等、の消費量（理想値は３０ｍ
″／２４０ｍ″以下）よりも多すぎる。

（ニ）洗浄面積が小さすぎる（例えば洗浄幅は理想値が
２ｍ以上、洗浄速度は理想値が１０ｃｍ／ｓｅｅ以上）
。

（ホ）噴射液の圧力が高すぎて危険である（理想値は５
０ｋｇ／ｃｍ″以下）。

く問題点の解決手段〉 本発明は、洗浄液を液滴状にして噴射洗浄に用いると非
常に大きな洗す力を示すことがあるという知見に基づき
、上記従来の問題点を解決するために被洗浄物に洗浄液
を噴射して汚れを除去する洗浄用ノズルであって、 （イ）中央部に、洗浄液を乱流状に噴射して液滴化させ
る主ノズル孔を備え。

Ｃ口）上記主ノズル孔の外周に、該主ノズル孔から噴射
される主噴流の周囲を離隔して囲み１周囲の空気に速度
を４えて上記噴流中の液滴の速度低下を防止する補助噴
流を噴射する複数の補助ノズル孔を備え。

（ハ）少なくとも上記主ノズル孔は、入口が、流入する
洗浄液に液滴化促進用の渦流を生ぜしめる鋭い角又はボ
ルダの口金としである、 という各要件を具有するものを提供するものである。

く作用〉 圧力をかけた液体を小孔から噴射するとき液流を十分に
乱流化しておけば、小孔から出た噴流の静止空気に接す
る表面は波立ち、空気との摩接により波の頂上が削り取
られて安定な形の球状液滴となり、噴流は液滴群の流れ
となる。この場合液滴の径はノズルとなる小孔の径に比
例する。

またノズルの入口をベルマウス状とせずに鋭い角を残す
かボルダの口金状にしておけば、液が通過する際に渦を
発生するので、後流の液の流れは乱流となる。そしてノ
ズル径に比較してノズルの長さを短かくしておけば、乱
流のまま水は静止空気中に噴出する。

このとき液圧をｐとすれば噴流の速度Ｖは液圧ｐの二乗
様に比例し、液滴速度は、噴流速度Ｖに等しい、液滴群
が被洗浄物表面の汚れに衝突し、液滴のもつ運動エネル
ギにより汚れが落ちるので、液圧ｐの大きさによっては
液滴のみで洗浄できることもあるが、液滴群の射程、即
ちノズル口と被洗浄面の距離、が大きくなると、ストー
クスの定理により空気抵抗を受け、液滴群はその速度を
減じ、ついには洗浄力を喪失するが、空気は抵抗力の反
作用で液滴群と同方向に加速され速度Ｖｉ　　（この速
度を以下では誘導速度という、）を得る。

このため、主ノズル孔から噴射されだ液滴群は、補助ノ
ズル孔による噴射により発生した誘導速度ｖ、の空気に
助けられて、その速度を減らすことなく被洗浄物表面に
衝突し、洗浄力を発揮する。即ち、液滴が被洗浄物の表
面に当る際、一様な圧力で該表面を圧するだけでなく、
皮膜状に付着した汚れ（以下角膜という）を破壊して除
去するのである。

〈実施例〉 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。尚、
以下の説明は、単に一実施例に係るものであって１本発
明に係る洗浄用ノズルの形状、構造１寸法、材質等が図
示の例に限定されることはない。

第１図及び第２図（ａ）、（ｂ）によれば、洗浄用ノズ
ル（以下単に、ノズルという、）ｌは。

胴部２をセラミック等の堅く耐磨性の高い材質を用いて
形成し、複数のノズル孔３．４が貫通形成しである。複
数のノズル孔３．４は、図示の如く、１つの主ノズル孔
３を胴部２の軸線に沿わせて設け、他の６本の補助ノズ
ル孔４を主ノズル孔３の周囲に規則的に配設しである０
図示の例では、補助ノズル孔４は正六角形の各頂点に位
置し、主ノズル孔３は、その中心に正しく位置している
。また、主ノズル孔３及び補助ノズル孔４共に、入口３
ａ、４ａを鋭い角に形成してあり、内部に渦が発生する
ことを防止するベルマウス状にはしていない、即ち、両
孔３，４とも人口３ａ、４ａから内部に流入した洗浄液
５に入口３ａ、４ａ付近で積極的に渦を生ぜしめ、両孔
３．４内を流れる洗浄液５が渦流を形成し易いようにし
である。もっとも主ノズル孔３のみをそのようにすれば
よい、なお、両孔３．４の入口３ａ、４ａの形状は、第
３図（ｂ）で示すボルダの口金としてもよく、噴射条件
によって選定するものとなっている。また、ノズル孔３
．４内では渦流のために圧損が大きくなるが、これは洗
浄液の元圧を１げて解決できる。また、後述のように流
量や液滴の大きさは、ノズル径で調節できる。

第１図の噴射装置６は、を記のノズルｌを採用したもの
で、管部６ａの先端へキャップ７によりノズルｌを固定
しである。管部６ａ及びキャップ７には適宜のものを採
用すればよいが、例えばナイロン製のもの等にすれば軽
量で操作性が向上する。また図中８はストレーナで、洗
浄液５中のゴミ等を除去してノズル孔３．４につまりを
生じさせないようにしている。このストレーナ８の洗浄
には、管部６の途中位置に設けた支管９からノズルｌを
介して高圧の洗浄水５を逆流させて行なう手段が採用で
きる。

そして所定の圧力を与えた洗浄水５を管部６ａ内へ導入
すると、洗浄水５は、噴射ノズルｌから第１図に示すよ
うに噴射される。即ち、主ノズル孔３から被洗浄物ｌＯ
へ向う主噴流１１を中心に、補助ノズル孔４から噴射さ
れた補助噴流１２が主噴流１１の周囲をわずかに離れて
囲むように噴射される。このとき両噴流１１．１２は共
に、上記の如きノズル孔３．４の作用により十分液滴化
されている。

補助ノズル孔４から噴射された補助噴流１２は、空気の
粘性抵抗によって液滴が減速していく一方で、周囲の空
気、特に主噴流１１との間に存在する空気Ａに対し、誘
導速度ｖ、を与えて加速させる。一方、主ノズル孔３か
ら噴射された主噴流１１は、上記の如く周囲の空気が誘
導速度ｖ、を有することから、空気の粘性抵抗による減
速をあまり受けることなくわずかに円錐状に広がりつつ
被洗浄物１０に到達し、その表面に衝突して強力な洗浄
力を発揮し、被洗浄物ｌＯの表面に形成されている角膜
１０ａを除去してしまう。

このような洗浄力を発揮する原因を明確にするために行
なった実験を以下説明する。

まずこの実験に使用したノズルｌは、ノズル孔径が０．
５ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．３ｍｍの３種類、射程Ｌ＝
５００ｍｍ、相隣る補助ノズル孔４間の直線距離ｔ＝ｌ
Ｏｍｍ、主ノズル孔３を挟んで位置する２つの補助ノズ
ル孔４間の距離Ｄ＝２０ｍｍである。

噴射状態は、第４図に示されるものとなる。即ち、洗浄
輻Ｂは４４ｍｍとなる。また大きな物を洗浄するには、
第５図のようにｎ個のノズルｌを隣接するが、この場合
相隣るノズルｌの補助ノズル孔４同士が干渉しあって洗
浄輻Ｂは４４ｍｍＸｎよりも広くなっている。即ち、全
体洗浄輻Ｗは、相隣るノズルｌの２個の補助ノズル孔４
の洗浄輻Ｂ２　　（４０ｍｍ）とすると、Ｗ＝８２　　
ｍ　（ｎ−１）＋Ｂ＊　ｎとなる。但しｎはノズルｌの
個数である。

次に実験内容は以下の通りである。

（１）使用テストピース及機材 ａ、航空機の汚損外板として白色ラッカー塗りの鉄板に
、人工汚れとして絵具をゼラチン糊でかためて塗布した
もの。

ｂ、面圧測定手段としてロードセル。

（２）洗浄面圧の測定 洗浄面に相当する部分の面上を第４図中矢示Ｘ方向に沿
って平行にｉｎｍピッチでロードセルを移動させ−（１
０，２０，４０，５０ｋｇ／ｃゴという各種水圧ごとに
、荷重測定、測定結果は第６図（ａ）及び第６図（ｂ）
中の折線グラフＡに示す。

（３）粘径の測定 写真撮影を行ない計測したところ水滴の粒径は噴流の中
心で４００共、外周で３００１Ｌであった。これを第６
図に（ｂ）の折線グラフＢで示す。

ロードセルの読みと粒径から水滴の粒速を計算して第６
図（ｂ）の折線グラフＣに示す、これによると、測定点
７付近から急に増速しでいることがわかる。即ち、主ノ
ズル孔３から噴射した主噴流１１中の水滴が補助噴流１
２に助けられて増速していることを示している。

（４）各測定点の面圧荷重は、第７図（Ｌ）、（ｂ）、
（Ｃ）に示す通りである。また各測定点の血圧分布は第
８［１ｉｊ（ａ）、（ｂ）に示す通りであり、更にノズ
ル口径と流量との関係は、第９図に示す通りとなること
が確認された。更に水溶性汚れ洗浄の有効範囲は第１θ
図に示すようになった。

第１１図は、本発明を航空機の洗浄に用いた例を説明す
るための図である。即ち、航空機１５を洗浄ピッ）１６
に位置せしめ、貯水槽１７内の洗浄液５をポンプ１８で
汲上げて加圧し、ホース１９の先端に取付けた噴射装Ｗ
ｔ６から、第４．５図の如く洗浄液５を噴射させて洗浄
を行なうものである。ここで噴射装置６は、第５図の如
く、横一列に多数のノズルｌを並べたもので、所定の輻
Ｗだけ同時に洗浄できるようにする。なお、航空機の洗
浄にあたっては、ノズルｌと被洗浄物ｌＯの表面との間
の距離りを少なくとも４００ｍｍとしてアンテナやピト
ー菅等の突出物と噴射ノズルが衝突しないようにするこ
とが必要である。また洗浄液５は６０℃程度の温水が適
し、航空機の外板や合成樹脂製の部材等にひっかき傷を
生じさせないように、硬質物を混入させないことが必要
である。

なお１本発明に係るノズル１を、航空機等大形物の自動
洗浄装置として採用するに当っては、保持装置、駆動装
置、制御装置等々必要である。しかしながら、本発明に
係るノズル１は、その機能を発揮するためには、ノズル
ｌ自体以外殆んど余分なものがいらないため、装置を非
常に軽量に構成でき、自動洗浄装置化にあたっては、公
知の簡易な保持装置等で十分である。

以１の説明においては、被洗浄対象として航空機のみを
挙げているが、車両等の自動洗浄にも採用できるのは勿
論であり、小形物の洗浄装置にも噴射条件等勘案するこ
とにより十分に適用できることは、いうまでもない。

〈発明の効果〉 本発明は、以上説明してきたものなので、非常に強力な
洗浄力を発揮し得るものとなる。そして１本発明に係る
洗浄用ノズルを用いれば、噴射洗浄装置全体の構成を簡
略化、軽量化でき、自動洗浄に最適な装置の提供を可能
とするという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る洗浄用ノズルの一実施例を用い
た噴射洗浄装置の部分断面図、第２図（ａ）、（ｂ）は
本発明に係る洗浄用ノズルの一実施例の側面を示す部分
断面図及びノズル孔の入口を示す背面図、 第３図（ａ）、（ｂ）は、ノズル孔の入口に用しくる鋭
い角とボルダの口金を示す断面図。 第４図は、洗浄用ノズルと噴流の関係を示す説明図、 第５図は、洗浄用ノズルを連設した場合の噴流の状態を
示す説明図、 第６図（ａ）、（ｂ）は、受圧面荷重測定結果を示すグ
ラフ図及び洗浄岬″費重、粒径、粒速を示すグラフ図、 第７図（Ｑ、（ｂ）、（Ｃ）は、各測定点の面圧荷重を
示すグラフ図。 第８図（ａ）、（ｂ）は、各測定点の面圧分布を示すグ
ラフ図、 第９図は、ノズル口径と流量との関係を示すグラフ図。 第１θ図は、水溶性汚れ洗浄の有効範囲を示すグラフ図
、そして 第１１図は、本発明を航空機の洗浄に用いる場合を説明
するための図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被洗浄物に洗浄液を噴射して汚れを除去する以下
   の要件を備えたことを特徴とする洗浄用ノズル。 （イ）中央部に、洗浄液を乱流状に噴射して液滴化させ
   る主ノズル孔を備え、 （ロ）上記主ノズル孔の外周に、該主ノズル孔から噴射
   される主噴流の周囲を離隔して囲み、周囲の空気に速度
   を与えて上記噴流中の液滴の速度低下を防止する補助噴
   流を噴射する複数の補助ノズル孔を備え、 （ハ）少なくとも上記主ノズル孔は、入口が、流入する
   洗浄液に液滴化促進用の渦流を生ぜしめる鋭い角又はボ
   ルダの口金としてある。
2. （２）上記補助ノズル孔は、上記主ノズル孔を中心に六
   角形の頂点位置に配してある請求の範囲第１項記載の洗
   浄用ノズル。