JP2004223409A - 気液混合流の噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気液混合流の噴射装置1の内部に偏平状の液体噴射流を噴射する液体ノズル部6を設けるとともに、その下流側に偏平状の流通路を設け、さらに前記液体噴射流により発生する負圧によって気体を液体ノズル部6の噴射口近傍へ流入させる第1の気体吸引口と、その第1の気体吸引口の下流側で、前記液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流10の外側に位置する第2の気体吸引口13,14とを設け、扇状の噴射流10と前記流通路を構成する扇状部8の各内面との間に気体伴走流11が流れるように構成する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、物体の表面に付着した汚れやその他の付着物に対する洗浄ないし剥離処理などに好適な偏平状気液混合流を噴射するための噴射装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の気液混合流の噴射装置に関して、内部空間に設けた加圧液体の噴射口から噴射される液体噴射流とガス入口から流入する気体とを偏平状の混合室を通過させることにより偏平状の気液混合流を形成するものは従来から知られている(特許文献1参照)。しかしながら、この従来技術によれば、偏平状の気液混合流の形成は可能なものの、気液混合流の周辺部と偏平状の混合室の内面との接触による減衰が大きく、噴射速度が低下するという技術的問題があった。また、混合室の内面との接触に基づく抵抗作用によって偏平状混合流の周辺部に生じる部分的な減速により、均一な流速からなる偏平状気液混合流の形成が困難であるという技術的問題もあった。
【0003】
【特許文献1】
特開昭53−18009号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的状況に鑑みて発明したもので、加圧液体の噴射口から噴射される液体噴射流をもとに気体吸引口からの気体を混入しながら偏平状の気液混合流を形成する噴射流と流通路の内面との接触に起因する抵抗作用を解消し、前記噴射流の噴射速度の低下を低減し得る気液混合流の噴射装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項1の発明では、液体と気体からなる気液混合流を形成して噴射する気液混合流の噴射装置において、内部に偏平状の液体噴射流を噴射する加圧液体の噴射口を設けるとともに、その噴射口の下流側に偏平状の流通路を設け、さらに前記液体噴射流により発生する負圧によって気体を前記噴射口の近傍へ流入させる第1の気体吸引口と、該第1の気体吸引口の下流側で、前記液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流の外側に位置する第2の気体吸引口とを設け、前記扇状の噴射流と前記流通路の各内面との間に前記噴射流に沿って気体伴走流が流れるように構成するという技術手段を採用した。すなわち、前記第1の気体吸引口及び第2の気体吸引口から供給される気体によって形成される気体伴走流により、前記噴射流を前記流通路の各内面から離間させて直接接触しないように構成した。したがって、本発明によれば、前記気体伴走流により偏平状の噴射流の周辺部における前記流通路の各内面との接触による抵抗作用が大幅に解消される結果、それらの接触に起因する気液混合流の噴射速度の低下も大幅に低減される。また、噴射流の周辺部における部分的な噴射速度の低下が解消されるので、流速のより均一な偏平状気液混合流の形成が可能である。なお、前記流通路の途中に最小断面積部を設け、その最小断面積部の上流側は噴射流の幅方向と直交する方向に徐々に縮小し、下流側は幅方向に拡大するようにしてもよい(請求項2)。
【0006】
【発明の実施の形態】
本発明に係る噴射装置により形成される偏平状の気液混合流は、物体表面に付着した汚れやその他の付着物に対する洗浄ないし剥離処理に好適であるが、これらに限定されることなく、偏平状の気液混合流の使用可能な場面には広く適用することが可能である。加圧液体として使用される液体の種類に関しては、噴射可能なものであれば特段の制約はなく、水や温水のほか、界面活性剤等の添加剤を加えた洗浄液などの適宜の液体の採用が可能である。気体に関しても同様に特段の制約はなく、研掃材等の粉粒体を混入させることも可能である。なお、研掃材等の粉粒体は、第1の気体吸引口とは別の供給口から供給するように構成してもよい。加圧液体の噴射口と第1の気体吸引口とを設けた内部空間の大きさや具体的形状に関しても特段の制約はなく、下流側に接続される流通路との関係からスムーズに気液混合流が形成できるものであればよい。第1気体吸引口から流入する気体が流通し得る間隙が確保されていれば、加圧液体の噴射口に前記流通路を直接接続する構成も可能である。また、加圧液体の噴射口の具体的構成に関しては、偏平状の液体噴射流の形成が可能なものであればよく、断面形状がスリット状や楕円形の噴射口や、円形の流路の噴射側先端部分に横長の偏平溝を形成したものなどが可能である。
【0007】
前記噴射口からの液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流の外側に設ける第2の気体吸引口の設置個数や設置場所に関しては、その第2の気体吸引口から流入する気体によって形成される気体伴走流によって、前記噴射流が前記流通路の各内面に直接接触しないように構成し得るものであれば、任意の設定が可能である。また、前記流通路に関しては、例えば以下の実施例のように、幅方向に直交する方向が徐々に縮小形成された絞り部と、該絞り部の下流側に接続され、幅方向の寸法が徐々に拡大形成された扇状部とから構成することができる。この場合、絞り部の幅方向あるいは扇状部の厚さ方向に関しては、一定の寸法でもよいし、絞られる形態のものでもよい。なお、流路断面積が最も絞られる最小断面積部の位置に関しては、加圧液体の噴射口近傍では噴射流の幅が小さく気体の吸引力も弱いことから、前記噴射口からある程度は離した位置に設定するのがよい。また、流通路を構成する前記扇状部に関しては、その広がり角度と前記噴射口からの液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流の広がり角度との関係から、前記噴射流の両側外面と前記扇状部の両側内面との間の隙間を平行あるいは下流側へ向けて徐々に縮小するように設定することも可能である。そして、気液混合流の両側外面と前記扇状部の両側内面との間の隙間を下流側へ向けて徐々に縮小するように設定すれば、扇状部の後端部から外部へ噴射される偏平状気液混合流の両側部に生じやすい外側への余計な広がりを抑制することも可能である。
【0008】
【実施例】
以下、図面を用いて本発明の実施例に関して説明する。図1は本発明の一実施例を示した縦断面図であり、図2はそのA−A断面図である。また、図3〜図7は本実施例に使用された各構成部分を示したもので、図3はノズル本体の縦断面図、図4はその左側面図を示したものであり、図5は液体噴射部の縦断面図、図6はその右側面図、図7は左側面図をそれぞれ示したものである。図1及び図2に示したように、本実施例に係る気液混合流の噴射装置1は、気液混合流の噴射部を構成するノズル本体2の端部に加圧液体噴射用の液体噴射部3を組込むことにより形成される。ノズル本体2は中央部から二分割され、それらの部分2aと部分2bとを溶接等により一体的に結合することにより形成される。その一方の端部には、図3に示したように外部へ開口した空間部4が形成されるように構成されている。そして、前記空間部4に、図5に示したように液体噴射部3の端板5の片側に設けられた液体ノズル部6側を挿入して、前記端板5を介して液体噴射部3をノズル本体2の端部に固定することにより、図1及び図2に示した噴射装置1が形成されることになる。
【0009】
図3に示したように、気液混合流の噴射部を構成するノズル本体2は、一方の端部に前述の空間部4を有しており、その空間部4の下流側は、図2に示したように幅広の偏平状に形成され、上下面が図1及び図3に示したように空間部4の傾斜面に続いてテーパ状に絞られた絞り部7が形成され、さらにその絞り部7の下流側に、高さが一定に形成され、図2に示したように幅方向の寸法が徐々に大きくなるように形成した扇状部8が連続的に形成されている。これらの絞り部7と扇状部8により偏平状の流通路が構成され、それらの絞り部7と扇状部8との接続部が流路断面積の最も小さい最小断面部9を構成している。この最小断面部9の位置は、液体ノズル部6からの液体噴射流をもとに、第1の気体吸引口から流入する気体を巻込みながら気液混合流へと変化していく噴射流10の流れの状態や、第1及び第2の気体吸引口から流入する気体によって前記噴射流10と扇状部8の各内面との間に形成される気体伴走流11の形成状態に着目しながら、速度低下の少ない偏平状の気液混合流からなる外部噴射流12が安定的かつ効率的に形成できるように設定する。
【0010】
そして、本実施例では、前記絞り部7の部分に、図2に示したように前記噴射流10の幅方向の外側に気体吸引口13,14を形成し、これらを第2の気体吸引口として気体を噴射流10と扇状部8の内面との間に供給することにより、前記第1の気体吸引口から流入する気体により形成される気体伴走流11の流量を効果的に増加し得るように構成しており、この点で、本発明としての特徴を有している。この第2の気体吸引口を設けないと、第1の気体吸引口からの気体により形成される気体伴走流11は、下流側へいくに従って噴射流10に巻込まれていき、その気体伴走流11としての厚さが減少し、噴射流10の周辺部が下流側で扇状部8の内面と接してしまうことになる。因みに、第2の気体吸引口に関しては、以上のように絞り部7において前記噴射流10の幅方向の外側に位置するように設けられた場合に限られない。例えば、最小断面部9の上流側あるいは下流側近傍と外部とを連通するようにノズル本体2を横方向に貫通して穿設された1個あるいは複数個の連通孔など、噴射流10の流れの外側に開口して気体を噴射流10と扇状部8の内面との間に供給し得るものであれば構わない。なお、前記ノズル本体2の一方の端部に形成される空間部4の部分は、図4の左側面図に示したように断面矩形状に形成されており、その両側には液体噴射部3の端板5の固定用ボルトに螺合する雌ねじ孔15,16が形成されている。
【0011】
図5に示したように、前記液体噴射部3には、軸心に沿って加圧液体の供給路17が形成され、その下流側端部には前記液体ノズル部6が螺着されている。本実施例の液体ノズル部6の場合には、図6の右側面図に示したように、前記扇状部8に適合した扇状の噴射流10が形成されるように楕円形等の偏平状の噴射口18が形成されている。因みに、本実施例に係る噴射口18では、図2に示したように、該噴射口18から噴射された噴射流10の幅方向の広がり角度αが前記扇状部8の幅方向、すなわち扇状部8の幅方向の内面8a,8b間の広がり角度βより若干大きくなるように設定されており、これにより噴射流10の両側外面と扇状部8の両側内面8a,8bとの間の隙間Sが下流側へ向けて徐々に縮小するように構成している。また、図1に示したように、噴射口18から噴射される噴射流10の幅方向に直交する方向の広がり角度に関しても、その噴射流10が扇状部8の内面に接しないように設定した。
【0012】
前記液体ノズル部6の外形は、その液体噴射部3の端部への着脱時の便宜から六角形に形成し、液体噴射部3の他端部には加圧液体の供給管への接続用の雌ねじを形成した。また、前記端板5は液体噴射部3に対して溶接等により一体的に固着されており、その上下には図7の左側面図に示したように断面矩形状の凹欠部19,20を形成した。この端板5には更に固定用ボルトの挿通孔21,22が形成されており、これらの挿通孔21,22を介して図示しない固定用ボルトを挿通し、ノズル本体2側に形成された前記雌ねじ孔15,16に螺合して締付けることにより、端板5を介して液体噴射部3をノズル本体2側に着脱可能に固定し得るように構成した。したがって、液体噴射部3をノズル本体2から取外すことにより、液体ノズル部6を交換したり取付調整を行うことも可能である。そして、本実施例では、端板5をノズル本体2側へ固定した状態において、該端板5に形成した断面矩形状の凹欠部19,20とノズル本体2側に形成した断面矩形状の空間部4とが重なる部分が外部へ開口され、第1の吸引口を形成するように構成されている。
【0013】
しかして、図1及び図2において、液体噴射部3に形成された供給路17を介して加圧液体が供給されると、その加圧液体は液体ノズル部6の噴射口18から噴射され、噴射流10が形成されるとともに、その噴射流10を囲んで気体伴走流11が形成される。この液体ノズル部6の噴射口18から噴射される噴射流10は、噴射直後は液体のみの細い噴射流であるが、噴射口18から離れるに従って、図2に示したように広がり角度αに沿って噴射幅を徐々に広げるとともに、この噴射流10中に、本実施例では噴射流10自体のエジェクタ作用によって端板5に形成された凹欠部19,20とノズル本体2側に形成された空間部4との重なりによって形成される第1の吸引口を介して吸引される空気等の気体が巻込まれて混入し、徐々に気液混合流を形成しながら、最終的にはノズル本体2から偏平状の気液混合流からなる外部噴射流12として噴射されることになる。また、本実施例においては、絞り部7を形成して最小断面部9を設けるようにしたので、第1の吸引口からの気体の吸引力を強化して噴射流10に対する気体の混入を促進することができ、より均質な高速の気液混合流からなる噴射流を形成することができる。
【0014】
また、本発明の特徴として、噴射流10の外側に第2の気体吸引口13,14を形成し、これらの第2の気体吸引口13,14から吸引される気体によって、噴射流10と扇状部8の内面との間に形成される気体伴走流11の流量を効果的に増加するように構成したので、噴射流10と扇状部8の内面との直接接触による噴射流10に対する抵抗作用を大幅に解消することができ、外部噴射流12の周辺部の噴射速度の低下を大幅に低減することができる。なお、図2に示した本実施例の場合のように、前記噴射流10の幅方向の広がり角度αを扇状部8の幅方向の内面8a,8b間の広がり角度βより若干大きく設定し、噴射流10の両側外面と扇状部8の両側内面8a,8bとの間の隙間Sが下流側へ向けて徐々に縮小されるように設定すれば、ノズル本体2から外部へ噴射される偏平状の外部噴射流12の両側部の外側への余計な広がりを抑制してきれいな偏平流を形成することができる。
【0015】
【発明の効果】
本発明によれば、加圧液体の噴射口近傍へ気体を供給する第1の気体吸引口と、液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流の外側に位置する第2の気体吸引口を設け、これらの第1及び第2の気体吸引口から流入する気体により形成される気体伴走流によって、前記噴射流を流通路の各内面から離間させることにより直接接しないように構成したので、その噴射流の周辺部と流通路の各内面との接触に起因する抵抗作用が大幅に解消され、噴射流の速度低下を大幅に低減することができる。また、噴射流の周辺部分における部分的な噴射速度の低下が解消されるので、流速のより均一な偏平状噴射流の形成が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示した縦断面図である。
【図2】図1のA−A断面図である。
【図3】ノズル本体の縦断面図である。
【図4】同ノズル本体の左側面図である。
【図5】液体噴射部の縦断面図である。
【図6】同液体噴射部の右側面図である。
【図7】同液体噴射部の左側面図である。
【符号の説明】
1…噴射装置、2…ノズル本体、3…液体噴射部、4…空間部、5…端板、6…液体ノズル部、7…絞り部、8…扇状部、9…最小断面部、10…噴射流、11…気体伴走流、12…外部噴射流、13,14…気体吸引口、15,16…雌ねじ孔、17…加圧液体の供給路、18…噴射口、19,20…凹欠部、21,22…ボルト挿通孔
Claims (2)
- 液体と気体からなる気液混合流を形成して噴射する気液混合流の噴射装置において、内部に偏平状の液体噴射流を噴射する加圧液体の噴射口を設けるとともに、その噴射口の下流側に偏平状の流通路を設け、さらに前記液体噴射流により発生する負圧によって気体を前記噴射口の近傍へ流入させる第1の気体吸引口と、該第1の気体吸引口の下流側で、前記液体噴射流に基づいて形成される扇状の噴射流の外側に位置する第2の気体吸引口とを設け、前記扇状の噴射流と前記流通路の各内面との間に前記噴射流に沿って気体伴走流が流れるように構成したことを特徴とする気液混合流の噴射装置。
- 前記流通路の途中に最小断面積部を設け、その最小断面積部の上流側は噴射流の幅方向と直交する方向に徐々に縮小し、下流側は幅方向に拡大するようにした請求項1に記載の気液混合流の噴射装置。
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