JPS63100962A

JPS63100962A - スプレ−ノズル

Info

Publication number: JPS63100962A
Application number: JP24629886A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Harada; 和彦原田
Original assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Current assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Priority date: 1986-10-15
Filing date: 1986-10-15
Publication date: 1988-05-06
Also published as: JPH0568306B2

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、スプレーノズルに係り、特に、鉄等の高温物
体をミスト冷却するために用いる気液混合方式の楕円噴
霧を行うスプレーノズルに関するものである。

【従来技術】

従来、鉄等の高温物体を製造工程途中で冷却する場合、
液体のみを使用した一流体ノズルが用いられている。こ
の−流体ノズルでは、第１１図および第１２図に示すよ
うに、加圧水がスプレーチップ３の流入孔１１からチッ
プ内へ流れ込み、チップ内先端部の球面部１２で衝突し
て噴口ｌＯから噴出される。すなわち、加圧水はノズル
本体（図示せず）からスプレーチップ３内へ流入するに
際して特別に乱流を生じるような要素がなく、略層流に
近い状態で噴口１０から噴出される。スプレーチップ３
の噴口ｌＯは、スプレーチップ３の先端面１７に、前記
球面部１２の中心を通ってスプレーチップ内の空間部に
至る断面７字状の切り込みスリット１３を形成すること
によって構成され、この噴口ｌＯから噴出される噴霧パ
ターンは、噴口１０の長手方向にθＷの噴角、噴口１０
の短手方向にθｎの噴角で、その投影形状が第１３図に
示すような長円状に形成される。また、長手方向および
短手方向の各方向における噴霧量分布は第１４図および
第１５図のようになり、中央部が多く、周辺部が比較的
少なくなっていた。なお、−実験例では、θｗ＝９０°
のノズルでｏｎ＝２０゜となり、その投影形状の縦横比
（（！ｗ　：σｎ）は約６＝１となる。ところで、連続鋳造法の発達に対して旧来の一流体ノズ
ルでは、一定噴量の状態で、噴角θＷを拡げていくため
には、噴口１０の長平方向の長さをより長く、短手方向
の長さをより短くする必要がある。このため、十分な噴
角θｎが得られておらず、局部的な過冷却等による表面
割れおよびノズル目詰まりが発生している。これらを防
止し、かつ、製造時間の短縮を図るため、近時、従来の
一流体ノズルに代えて二流体ノズルを採用することが多
い。さらに、これら二流体ノズルの形式を見ると、特開
昭５９−１９９０７０号公報および特開昭５９−２１６
６４９号公報に開示されているスラブ用として開発され
た扇形噴霧パターンを有するスプレーノズル、またブル
ーム、ビレットなどロール間距離が広く短手方向に噴霧
を広げる必要がある場合には、特開昭６１−８６９６４
号に開示されている楕円噴霧パターンを有するスプレー
ノズルがある。二流体ノズルは、その性能を推持するた
めには、共通して圧搾空気を必要とする。そのため、従
来−流体ノズルを使用していてこれを二流体ノズルに変
更しようとする場合、ノズル用として圧搾空気源が必要
となり、場合によっては圧搾空気供給装置を新規に設け
る必要が出てくる。そのため、従来、圧搾空気源を新た
に設置できない場合では、ノズル内に中子を設け、この
中子の外周面に形成された螺旋溝に沿って液体を流すこ
とによってこれを旋回流とし、楕円噴霧を発生させる一
流体方式のスプレーノズルを使用しており、その中子の
螺旋溝が目詰まりを生じる要因となっていた。

【発明か解決しようとする問題点】

ところで、上述のような二流体ノズルは、その性能を維
持するためには共通して圧搾空気を必要とする。そのた
め、もともと−流体ノズルを使用していてこれを二流体
ノズルに変更しようとする場合、ノズル用として圧搾空
気源が必要となり、場合によっては圧搾空気供給装置を
新規に設ける必要が出てくる。そのため、従来、圧搾空
気源を新たに設置できない場合では、ノズル内に中子を
設け、この中子の外周面に形成された数条の螺旋溝に沿
って液体を流すことによってこれを旋回流とし、楕円噴
霧を発生させる一流体方式のスプレーノズルを使用して
いる。しかしながら、中子の個々の螺旋溝の断面径（異
物通過径）がノズル噴口の断面径よりも小さくなるため
、この螺旋溝が目詰まりを生じる要因となっていた。本発明は上述のごとき問題点に鑑み、これらを有効に解
決すべく創案されたものである。したがってその目的は
、−流体ノズルであって目詰まりの原因となる中子を用
いず、また、圧搾空気源を必要とせずに二流体ノズルと
同様の楕円噴霧パターンを実現しうるスプレーノズル、
を提供することにある。

【問題点を解決するための手段】

本発明に係るスプレーノズルは、従来波クトｉの問題点
を解決し、目的を達成するために以下のような構成を備
えている。すなわち、ノズル本体の液体流入路となる液孔の下流側
先端部分にオリフィス部が形成され、該オリフィス部の
下流側には、大気側と連通して大気圧に解放された誘引
吸気孔が開口する気液混合室が形成される。さらに好ま
しくは、前記誘引吸気孔の配置か、噴口形状の対称軸に
対して対称にされている。

【作用】

本発明に係るスプレーノズルは、従来技術の問題点を解
決し、目的を達成するために以下のように作用する。すなわち、液孔からオリフィス部を通過した液体は、混
合室内で大気圧に対する負圧を生じ、大気を混合室内へ
誘引してこれと混合する。液体が空気を混入することと
、オリフィス部で絞られた液体が混合室で拡がって乱流
を生じることとによって、噴角の増大を促す。また、誘
引吸気孔が噴口の対称軸に対して対称の位置に配置され
ていれば噴霧パターンら噴口の対称軸に対して対称形状
となる。

【発明の効果】

以上の説明より明らかなように、本発明によれば次のご
とき優れた効果が発揮される。すなわち、液体と空気とを混合させるに際して、従来の
二流体ノズルのようには圧搾空気を必要とせず、また、
圧搾空気を用いない一流体ノズルに対しては、目詰まり
の原因となる中子を用いずに、液体と空気の混合体の衝
突により、噴角を広げることができる。

【実施例】

以下に本発明の好適一実施例について第１図ないし第１
０図を参照して説明する。第１図は本発明に係るスプレーノズルの断面図であり、
第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線矢視断面図、第３図は噴
口側から見た側面図である。各図に示すように、本発明
に係るスプレーノズル１は、ノズル本体としてのエジェ
クタ２と、エジェクタ２の先端部に取り付けられるスプ
レーチップ３と、該スプレーチップ３をエジェクタ２に
締付固定するために袋ナツト状に形成されたキャップ４
とから構成されている。エジェクタ２内には、その軸に
沿って上流側から順次、液孔５、オリフィス部６、第１
混合室７、第２混合室８が形成されている。液孔５は、
加圧水が最初にエジェクタ２内に流入する略円筒状の面
室であり、その下流側先端部が面取り形状に漸次縮径さ
れてオリフィス部６に接続されている。オリフィス部６
を出た下流側には、その流路断面径が十分に急拡大され
た状態の略円筒状の第１混合室７が接続されている。こ
の第１混合室７の周側面には、−万端が大気側に開放さ
れている誘引吸気孔９の他方端が開口している。この誘
引吸気孔９は、後述するスプレーチップ３の噴口１０の
形状の対称軸に対して対称位置に配置されており、図示
例では２箇所形成されている。なお、非対称位置に配置
されている場合には噴霧パターンが軸方向に対して偏倚
した方向へ形成されたり、あるいは非対称形状に形成さ
れたりする。例えば第１図において上半分に図示された
誘引吸気孔のみが形成されて下半分に図示された誘引吸
気孔が形成されていない場合には、噴霧パターンは短手
方向に沿う噴角θｎが軸方向から下方へ偏倚した状態に
形成される。第１混合室７の下流側先端部は面取り形状
に漸次拡径されて第２混合室８に接続されている。第２
混合室８は第１混合室７よりも大径の略円筒状に形成さ
れ、エジェクタ２の先端部に取り付けられるスプレーチ
ップ３の流入孔ｌ！に接続される。第１混合室７で水に
誘引された空気は第２混合室８でさらにその混合が進む
。スプレーチップ３内の流入孔１１は上流側の円筒面と
下流側の半球面とによって形成され、その球面部１２の
先端には噴口１０が開口形成されている。この噴口ｌＯ
は、スプレーチップ３の先端面１７に、球面部１２の中
心を通ってスプレーチップ３内の流入孔１１に至る断面
Ｖ字状の切り込みスリット１３を形成することによって
構成され、図示のように楕円状に形成されている。第２
混合室８内で十分に混合した気液流はスプレーチップ３
内の流入孔１１に流れ込み、その下流側の球面部１２に
衝突してさらにその球面に沿って流れ、噴口１０部分で
さらに互いに衝突して乱流を形成し、噴口１０から噴射
されて楕円の噴霧パターンを形成する。第４図は本実施例のスプレーノズルｌによる噴霧パター
ンの投影形状を示す図であり、第５図および第６図はそ
れぞれ噴口１０の長手方向および短手方向に沿う噴霧量
分布を示す図である。θＷは噴口ｌＯの長手方向に沿う
噴角、ｏｎは噴口１０の短手方向に沿う噴角を示し、従
来技術による実験（第１４図ないし第１５図に示すデー
タ）と同じ加圧水圧で噴霧した場合のデータである。本
実施例によればθｗ＝　Ｉ　００°、ｏｎ−４０°であ
り、その投影形状の縦横比（（２ｗ　：σｎ）は約３＝
１となっている。また、投影形状の中心から長手方向両
端側へ移行した位置での短手方向の噴角が減衰する率は
小さく、広い範囲にわたって噴霧が行なわれており、そ
のことは第７図によく示されている。第７図はノズル直下（投影形状の中心）での短手方向の
噴角θｎと、投影形状の中心から長手方向に沿って（１
／３）・ρＷたけ偏倚した位置Ｐでの短手方向の噴角θ
ｎｐとに関して、従来のノズルと本実施例のノズルとを
比較実験した結果を示すグラフ図である。本実施例のノ
ズルに関しては実線で示し、従来技術のノズルに関して
は破線で示す。また、○でプロットした点がｏｎｌｏで
プロットした点がＯｎｐをそれぞれ示す。第７図によれ
ば、加圧水圧り月、　Ｏｋｇ７ａｍ’以下（通常は使用
しない。）では従来ノズルのｏｎが最も大きく、実施例
ノズルのＯｎｐ、次に実施例ノズルのｏｎの順に大きく
、３５°前後の値を示している。最も小さいのが従来ノ
ズルのＯｎｐであり、２０°強の値を示している。しか
し、通常の使用圧力範囲である２、０ｋｇ／ｃｙｒ”　
〜５　、　Ｏｋｇ７ｃｍ２では、ｏｎおよびＯｎｐのい
ずれもが従来ノズルよりも実施例ノズルの方が大きく、
従来ノズルのｏｎおよびＯｎｐが約２０°前後であるの
に対して、実施例ノズルのｏｎおよびＯｎｐは略４０°
前後の値を示している。第８因は、スプレーチップ３を装着せずに第２混合室８
から標準圧で直接噴出される水の量をＱｅとし、また、
スプレーチップ３だけの場合（標準圧下）の水の噴出量
をＱｖとし、エジェクタ２のオリフィス径を変化させる
ことによって流量比Ｑｅ／Ｑｖを変化させ、この変化に
対する長手方向の噴角θＷと噴霧ｍ分布との関係を示す
グラフ図である。なお、長手方向に沿う噴角に関しては
、ノズル直下における噴霧量分布度を１００とした場合
に、噴霧ｍ分布度４０となる位置の噴角をθＷ４０とす
る。また、スプレーチップ３は、標準圧をかけたときの
噴角θｗｖが９０°になるようにその噴口１０の形状が
設定される。このグラフ図から、適正な噴角と噴Ｍ量分
布とを得るためのＱｅ／Ｑｖが求められる。すなわち、
標準圧をかけたときの噴角θｗｖが９０°になるような
噴口ｌＯに対して、適正な噴角と噴霧量分布とを得るた
めのオリフィス径を求めることができる。データによれ
ば、流量比が０．４７の場合、ノズル直下の噴角θＷが
１３０°に対して、４０％分布度点の噴角θｗｈｏが約
４２°であり、流量比が０．５０の場合、θＷがｔｉｏ
”　に対してθＷ４Ｇが約４３°であり、噴霧パターン
は十分に広がっているが、噴霧量の分布が中央部に集中
しすぎており、好ましくない。流量比が増大するにつれ
てθＷは９０６に漸近し、且つθＱ’ｔｏが大きくなる
。また、流量比が０．７をこえると誘引吸気孔９から水
が噴出し使用不可能となる。因に、流量比が０．５７で
は、θ吉が１００°に対してθＷａｏが約４５°である
。流量比が０．６９では、θＷが９５°に対しθＷ４０が
約５８°となっている。したがって、適正範囲は流１比
が０５２以上０．７０以下となる。第９図は、本実施例における誘引吸気孔９の開口面積と
短手方向に沿う噴角θｎとの関係を示すグラフ図である
。このグラフ図によれば、開口面積が３ｙ”以上になる
とｏｎが一定になる。また、誘引吸気孔９は、ｏｎが小
さくならないように吸気できるだけの開口面積を確保し
ていればよく、本実施例では３ｉ、ｙ”であれば十分で
あ、る。第１０図は、本発明の他の実施例を示す断面図であり、
噴口形状が略円形に形成されている。この実施例では、
ノズル本体２°内に、オリフィス部６′と第１混合室７
゛とを形成すべく中子１４が嵌装されている。ノズル本
体２°の側壁には、中子１４の装着位置に対応させて誘
引吸気孔となるべく開口部１５か形成されており、中子
１４にも誘引吸気孔となるべく開口部１６が形成されて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るスプレーノズルの一実施例を示す
断面図、第２図は第１図の■−■線矢視断面図、第３図
は噴口側から見た側面図、第４図は本実施例のスプレー
ノズルによる噴霧パターンの投影形状を示す図、第５図
および第６図はそれぞれ噴口の長手方向および短手方向
に沿う噴霧１分布を示す図である。第７図はノズル直下
（投影形状の中心）での短手方向の噴角θｎと、投影形
状の中心から長手方向へ（１／３）・ｈだけ偏倚した位
置Ｐでの短手方向の噴角θｎｐとに関して、従来のノズ
ルと本実施例のノズルとを比較実験した結果を示すグラ
フ図である。第８図はスプレーチップを装着仕ずに第２
混合室から標準圧で直接噴出される水の量をＱｅとし、
また、スプレーチップだけの場合（標準圧下）の水の噴
出ｍをＱｖとし、エジェクタのオリフィス径を変化させ
ることによって流量比Ｑｅ／Ｑｖを変化させ、この変化
に対する長手方向の噴角θＷと噴霧量分布との関係を示
すグラフ図である。第９図は本実施例における誘引吸気
孔の開口面積と短手方向に沿う噴角θｎとの関係を示す
グラフ図、第１０図は他の実施例を示す断面図、第１１
図は従来技術におけるノズルのスプレーチップを示す断
面図、第１２図は第１Ｉ図の■−■線矢視断面図、第１
３図は従来技術におけるノズルの噴霧パターンの投影形
状を示す図、第１４図および第１５図はそれぞれ、従来
技術におけるスプレーノズルの噴口の長手方向および短
手方向に沿う噴Ｎｆｆ１分布を示す図である。２・・・ノズル本体としてのエジェクタ、２°・・・ノ
ズル本体、５・・・液孔、６．６°・・・オリフィス部
、７．７°・・・気液混合室としての第１混合室、８・・
・気液混合室としての第２混合室、９・・・誘引吸気孔
、！５・・・誘引吸気孔としての開口部、１６・・・誘引
吸気孔としての開口部。特　許　出　願　人　　　株式会社いけうち代　理　人
　弁理士　　　青白　葆（ほか２名）第４図第７図０　　　　　１．０　　　２．０　　　３．０　　　４
．０　　　５．０匹力（ｋｇ／ｃｍ　）第８図０．２　　　　０．３　　　　　　Ｑ、４　　　　　０
．５　　　　　０．６　　　　０．７　　　　０８第９
図謝１吸凭孔の一進１ｍｍ２１第１０図第１１】璽Ｉ４図第１２図第１３面第１５図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）、ノズル本体（２、２’）の液体流入路となる液
孔（５）の下流側先端部分にオリフィス部（６、６’）
を形成し、該オリフィス部（６、６’）の下流側に、大気側と連通
して大気圧に解放された誘引吸気孔（９、１５、１６）
が開口する気液混合室（７、８）が形成されたことを特
徴とするスプレーノズル。
（２）、前記誘引吸気孔（９、１５、１６）は、噴口形
状の対称軸に対して対称位置に配置されている特許請求
の範囲第１項記載のスプレーノズル。