JP5042770B2

JP5042770B2 - 広角ベーンレスフルコーンスプレーノズル

Info

Publication number: JP5042770B2
Application number: JP2007273498A
Authority: JP
Inventors: 雅樹山本; 俊一浜浦
Original assignee: Spraying Systems Japan Co
Current assignee: Spraying Systems Japan Co
Priority date: 2007-10-22
Filing date: 2007-10-22
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-10-22
Also published as: JP2009101266A

Description

本発明は広角噴霧を形成しうるベーンレスフルコーンスプレーノズルに関し、特に、広範囲対象の水によるスプレー冷却やスプレー洗浄、或いは異物を多く含む不良水質の水等の広範囲の散布等の多様な目的に用いるスプレーノズルに関する。

従来の広角スプレーノズルには、例えば図４Ａおよび図４Ｂに示すものがあり、このスプレーノズル１０は図示しないスプレー液供給管と接続される導入口を軸線上の一端に持つ筒状のノズルボディ１１と、このノズルボディ１１の軸線上他端の内面に、一端で螺結され他端中央に円形のノズル口１３を持つ筒状のノズルキャップ１２とでなる。このノズルキャップ１２の一端の内周面には軸線に向けて突き出るベーン１４が設けられ、ノズルボディ１１の導入口から送られてここを通過するスプレー液に乱流が生じ、ノズル口１３から噴出される噴霧はこの乱流によって円形のスプレーパターンを形成する。スプレー液流路に突き出るベーン１４は流路径の実寸を減じることとなるため、スプレー液に異物が混入している場合には異物通過径が小さくなり、異物含有量が多ければベーン設置個所に異物が容易に堆積して目詰まりを起こす危惧があり、円滑なスプレー作業の支障となるという問題がある。

そこで、ベーンを用いることなく乱流を発生させることを図るベーンレススプレーノズルが提案されている。図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃにその一例が示される（特許文献１参照）。このベーンレススプレーノズル２０は、第１の軸線の一端側に開いて冷却水等のスプレー液の供給管（図示しない）が螺結される導入口２３を設けたノズルボディ２１と、このノズルボディ２１の第１の軸線の他端側においてこの軸線と直交する第２の軸線に沿って設けた円筒形の乱流室２５の、第１の軸線から見て側方となる第２の軸線の一端の開口に螺合するノズルキャップ２２とでなる。第２の軸線の他端において乱流室２５は閉鎖された底壁を有し、この底壁表面と円筒状の周壁の間は円弧面２６による曲面をもって連続する。乱流室２５は周壁の一部において、第１の軸線から乱流室２５の底壁側に偏位させた比較的小径の連通路２４を介して導入口２３に連通する。ノズルキャップ２２は中央に第２の軸線に沿うノズル口２７を有し、その内周面２８は、図５Ａの断面図に見られるように、内面の外周近くから中央部にかけて径を直線的に漸減する斜面部２８aと、ほぼ中央の曲面状の喉部２８ｂと、再び外面にかけて径を曲線的に漸増するラッパ部２８ｃが連続してなる。このベーンレススプレーノズル２０は、特に、ノズルキャップ２２の外面においてノズル口２７を囲繞してほぼ十字形に盛り上がるランド部２９を備え、ラッパ部２８ｃの表面に連続するランド部２９の表面はラッパ部２８ｃの曲面をほぼ十字方向に延長する。

この構成において、図示しないスプレー液供給管から導入口２３に所定圧力下で供給されたスプレー液は、小径の連通路２４で加速されて乱流室２５に送られる。乱流室２５に送られた液流は連通路と反対側の周壁に当たって方向転換し、渦流を形成し、そのノズルキャップ２２側の一部は液圧によってノズル口２７に向かうことになるが、底壁側の一部は円弧面２６の曲面に沿って第２の軸線方向において渦流に干渉する流れとなり、全体としてノズル口２７方向に方向付けられた乱流が形成される。連通路２４を乱流室２５の底壁側に偏位させる構成は、この乱流の方向付けに有効である。

ノズル口２７に達した乱流スプレー液は斜面部２８ａと喉部２８ｂで加速され、ラッパ部２８ｃで拡散され、広角のスプレーパターンを形成するが、ほぼ十字形に設けたランド部２９はラッパ部２８ｃの表面を十字方向に延長させるため、本来は円形のスプレーパターンを十字方向に、つまり、四角形の対角線方向にスプレーを拡張することにより、広角で四角形のスプレーパターンを得ることができる。

図６は、上記した図５の構成のベーンレススプレーノズルからノズルキャップ外面のランド部を省略して、ベーンレスでフルコーンスプレーパターンを生成する従来のスプレーノズル３０を示す。従ってこのベーンレススプレーノズル３０のノズルボディ３１も、第１の軸線の一端で開口するスプレー液導入口３３と、第１の軸線の他端側でこの軸線と直交する第２の軸線に沿い一端を開口とし他端を底壁として設けた乱流室３５と、図５Aと同じ曲面３８でなるノズル口３７を有して乱流室３５の開口に螺合されるノズルキャップ３２と、乱流室３５の周壁と底壁を曲面でつなぐ円弧部３６と、乱流室３５の周壁の一部と導入口３３の底壁の間を連通する連通路３４とでなる。つまり、ノズルキャップ３２がノズル口３７の外面に十字形のランド部を備えていない点以外は図５の構成と同じ構成を有し、生成されるスプレーパターンは円形のフルコーン型である。
特公平５−５５４１号公報

以上図４について述べた従来のスプレーノズルは円形のスプレーパターン生成を目的とする乱流発生手段としてベーンを用いるが、ベーンによるスプレー液流路の異物通過径の減少に起因して異物が堆積し、目詰まり発生と円滑なスプレー作業中断の危惧を伴う。図５の特許文献１が開示するスプレーノズルは、四角形のスプレーパターン生成のために先ず円形のスプレーをベーンレス構成で生成すべく、乱流発生手段の使用を試みている。図６のスプレーノズルは図５のものを円形スプレーパターン専用の構成としている。これら従来のスプレーノズルにおける乱流発生手段は、しかし、その効果が不十分であるため、生成するスプレー角度が９０゜以下に限られ、それ以上の広角度をもって広範囲にスプレーすることができないと言う問題があった。

本発明はこのような従来のスプレーノズルが有していた課題を解決しようとするものであり、ベーンレス構成において流路の充分な異物通過径を維持しつつ、高い乱流効果を発揮してスプレー角度が９０゜以上、望ましくは１００〜１３０゜の範囲となるような広角のフルコーンスプレーパターンを生成し得るスプレーノズルの実現を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルは、第１の軸線上の一端側で開口する液導入口を有しスプレー液供給管と螺結される接続部と、第１の軸線とはその他端側において直交する第２の軸線の一端側を開口とし他端側を閉鎖底壁としかつ周壁の一部において第１の軸線から偏位する小径の連通路を介して液導入口と連通する筒状の乱流室を備えるノズルボディと、内周面を外方に向け径を曲線的に漸増するラッパ状のオリフィス面としたノズル口を中央に有し外周面において乱流室の開口に螺合するノズルキャップとを備えてなる広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルにおいて、乱流室の底壁はその内面に一体に形成され、第２の軸線を中心として互いに交差して放射方向に伸びる複数の直線状の部材でなる乱流手段を備え、乱流手段は互いに等角度で交差する少なくとも３本の溝または突起でなり、乱流室の円周方向に対して放射方向に交差する少なくとも６個の放射状壁面が底壁に設けられ、第１の軸線から偏位する連通路の軸線が乱流室側において第１の軸線からの偏位を増す方向に傾斜させて設けられ、この偏位させた連通路によって、連通路から乱流室に流入したスプレー液を第１の軸線から外れた位置で周壁に当て、乱流室内に旋回流を発生させ、乱流室の底壁側の旋回流を放射状壁面に衝突させて第２の軸線方向に向けて方向付けると共に、一部が高速化され、一部が低速化された軸流となって旋回流に干渉することで、全体としてノズル口に向かう複雑な乱流を形成し、外方に向けて円形ラッパ状に開くノズル口で、噴出する乱流状態のスプレー液を全周方向に角度１００〜１３０゜の円錐形で拡散噴霧させることを特徴とする。

上記の本発明による広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの効果は次の通りである。すなわち、接続部に接続したスプレー液供給管から液導入口に適宜圧力で供給されたスプレー液は連通路を介して加速されて乱流室に流入し、連通路出口に対向する乱流室の円筒状周壁に衝突して方向を転じ、主として乱流室の第２の軸線について旋回する旋回流となる。その間、ノズル口側の一部の旋回流はその圧力でノズル口に押し出されるが、乱流室の底壁側の旋回流は底壁内面に設けた乱流手段の放射状直線部材に衝突し、第２の軸線方向、つまり、乱流室の底壁からノズル口に向けて方向付けられると共に、一部は高速化され、一部は低速化された軸流となって旋回流に干渉し、全体としてノズル口に向かう複雑な乱流が形成される。外方に向けて円形ラッパ状に開くノズル口は、噴出する乱流状態のスプレー液を全周方向に広い角度で拡散させ、広角フルコーン状のスプレーパターンが実現される。

以下、この発明の実施例を添付図面に沿って説明する。

図１及び２に本発明による広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの実施例を示す。このスプレーノズル４０は、乱流室の底壁以外は、基本的に図６について述べた従来のスプレーノズル３０と同様に構成される。従ってノズルボディ４１はその長手方向の第１の軸線の一端側に、図示しないスプレー液供給管の先端に接続される接続部４４を備え、その端面に開口する有底の液導入口４５が形成される。スプレー液供給管との螺合のための螺条は、円筒状とした接続部４４の外周面と液導入口４５の内周面の一方又は双方に設けられる。

ノズルボディ４１は、第１の軸線とはその他端側において直交する第２の軸線上の一方の側方端に開口し、他方端側を閉鎖して底壁とした乱流室４２を備え、周面に螺条を設けた開口にノズルキャップ４３の外周が螺合する。第２の軸線と整合するノズルキャップ４３の中心に沿ってノズル口４８が設けられ、ノズル口４８の内周面は乱流室４２に面して直線的に径を漸減する斜面部４８ａと、ほぼ中央で縮径した喉部４８ｂと、喉部４８ｂから外方へ曲線的に径を漸増するラッパ部４８ｃとでなる。

乱流室４２は円筒状の周壁の一部において、第１の軸線から偏位して設けた小径の連通路４６を介して液導入口４５と連通する。望ましくは、図１Ａに点線で、図１Ｃに実線で示す様に、連通路４６の軸線を乱流室４２の側において第１の軸線からの偏位が増す方向に傾斜させることにより、連通路４６の軸線が第２に軸線、つまり乱流室４２の中心線からずれるようにする。もちろん、連通路４６の軸線の第２の軸線からの偏位を大きく取って互いに平行となるようにしても良い。このように偏位させ、ないしは傾斜させた連通路４６によって、連通路４６から乱流室４２に流入したスプレー液は第１の軸線から外れた位置で周壁に当たるため、乱流室内には主として旋回流が発生することとなる。

乱流室４２は、更に、その底壁の表面に乱流手段４７を備える。この実施例では、図２Ａ及び図２Ｂに見られるように、それぞれ乱流室４２の直径とほぼ等しい長さの直線状の３本の溝が、第２の軸線を中心として互いに等角度で交差する６角形に配置される。従って、乱流室の円周方向に対して放射方向に交差する６個の壁面が底壁に設けられることになる。そしてこれらの放射状壁面に乱流室の底壁側の旋回流が衝突し、第２の軸線方向、つまり、乱流室の底壁からノズル口に向けて方向付けられると共に、一部は高速化され、一部は低速化された軸流となって旋回流に干渉し、全体としてノズル口４８に向かう複雑な乱流が形成される。外方に向けて円形ラッパ状に開くノズル口は、噴出する乱流状態のスプレー液を全周方向に広い角度１００〜１３０゜の完全な円錐形で拡散噴霧させ、広角フルコーン状のスプレーパターンが実現される。

ここでは断面をほぼＵ字形とする溝が乱流手段４７の最良の実施形態として示されているが、断面をＶ字形とする溝としても良く、又、溝に代えて逆Ｕ字形または逆Ｖ字形の断面の突起とすることもできる。突起とする場合には、更に、断面Ｉ字形でも良い。放射方向に交差する直線状の部材の数については、２本、つまり十字状では乱流の形成が弱く、噴霧角度が１００゜に満たない。また、４本、つまり米字状以上の本数でも、３本の場合に匹敵するか、それ以上の効果が認められるが、実用上は３本で充分と認められる。

表１に、乱流手段４７の直線状部材を３本の溝とした上記実施例における本発明のスプレーノズルと、図６に示す従来例のスプレーノズルの、接続部の接続ネジ径を３／８インチ（約９．５ｍｍ）、スプレー液圧力が０．２ＭＰａの時の流量（噴霧量）が３種となるように連通路径（最大異物通路径）を変えたものを比較した実験結果を示す。
表１

この表１から判るように、図６に示す従来のスプレーノズルと比較して、本発明によるスプレーノズルは同流量でも最大異物通過径を大きくでき、スプレー角度は１２０°となり、スプレーパターンは円形全面噴霧の広角フルコーンスプレーパターンを示した。

図３に、上記実施例の３本交差溝による乱流手段を用いた本発明によるスプレーノズルで、圧力０．２ＭＰａの時の噴霧量が１３Ｌ／ｍｉｎのものの圧力／流量、圧力／スプレー角度の性能図を示し、圧力が０．１ＭＰａでスプレー角度１１７°、０．７ＭＰａでも１１３°を示し、十分に広角なスプレーパターンが得られた。

この発明に係る広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの一実施例の上面図。図１Ａの広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの、一部を切欠いて内部構成を示す正面図。図１Ａの広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの右側面図。図１ＢのＡ−Ａ線に沿う断面斜視図。図１ＣのＢ−Ｂ線に沿う断面斜視図。図１Ａ−図１Ｃの広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルの圧力／流量及び圧力／スプレー角度の性能図。従来のベーン付きスプレーノズルの上面図。図４Ａのスプレーノズルの、一部を切欠いて内部構成を示す正面図。従来の広角ベーンレススプレーノズルの一例の正面断面図。図５Ａのスプレーノズルの上面図。図５Ａのスプレーノズルの右側面図。従来の広角ベーンレススプレーノズルの他例の一部を切欠いた正面図。

符号の説明

４０スプレーノズル
４１ノズルボディ
４２乱流室
４３ノズルキャップ
４４接続部
４５液導入口
４６連通路
４７乱流手段
４８ノズル口

Claims

第１の軸線上の一端側で開口する液導入口を有しスプレー液供給管と螺結される接続部と、第１の軸線とはその他端側において直交する第２の軸線の一端側を開口とし他端側を閉鎖底壁としかつ周壁の一部において第１の軸線から偏位する小径の連通路を介して液導入口と連通する筒状の乱流室を備えるノズルボディと、内周面を外方に向け径を曲線的に漸増するラッパ状のオリフィス面としたノズル口を中央に有し外周面において乱流室の開口に螺合するノズルキャップとを備えてなる広角ベーンレスフルコーンスプレーノズルにおいて、
乱流室の底壁はその内面に一体に形成され、第２の軸線を中心として互いに交差して放射方向に伸びる複数の直線状の部材でなる乱流手段を備え、
乱流手段は互いに等角度で交差する少なくとも３本の溝または突起でなり、乱流室の円周方向に対して放射方向に交差する少なくとも６個の放射状壁面が底壁に設けられ、
第１の軸線から偏位する連通路の軸線が乱流室側において第１の軸線からの偏位を増す方向に傾斜させて設けられ、
この偏位させた連通路によって、連通路から乱流室に流入したスプレー液を第１の軸線から外れた位置で周壁に当て、乱流室内に旋回流を発生させ、乱流室の底壁側の旋回流を放射状壁面に衝突させて第２の軸線方向に向けて方向付けると共に、一部が高速化され、一部が低速化された軸流となって旋回流に干渉することで、全体としてノズル口に向かう複雑な乱流を形成し、外方に向けて円形ラッパ状に開くノズル口で、噴出する乱流状態のスプレー液を全周方向に角度１００〜１３０゜の円錐形で拡散噴霧させることを特徴とする広角ベーンレスフルコーンスプレーノズル。