JP5956760B2

JP5956760B2 - 洗浄ノズル

Info

Publication number: JP5956760B2
Application number: JP2012021725A
Authority: JP
Inventors: 正裕荻原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2012-02-03
Filing date: 2012-02-03
Publication date: 2016-07-27
Anticipated expiration: 2032-02-03
Also published as: JP2013158681A

Description

本発明は洗浄ノズル（以下、単に「ノズル」とも称する）に関し、詳しくは、ホース等の管状部材の内面の洗浄に用いられる洗浄ノズルに関する。

一般に、油圧機器で使用される油圧ホースは、長尺で製造されたホースを用途に合わせた長さで裁断し、両端に接続用の金具を加締めて使用される。このホースの裁断の際にはホースの内面に裁断くずが付着するが、この裁断くずを放置したままホースを油圧機器で使用すると、バルブ詰まりなどの故障の原因となる。よって、裁断後には、ホースの内面を洗浄する必要がある。

しかし、ホース内面を洗浄する際に、ホースの裁断長が長い場合には、裁断口から洗浄液を流すだけでは、裁断くずをホース内部に押し込むことになり、洗浄効果が得られない。そのため、ホース内面の洗浄においては、ホース開口側に向かい傾斜する噴射口を側面に設けたノズルを、ホースの裁断口から挿入して、ホースの内部から開口側へ洗浄液を噴射（逆噴射）させる手法が用いられている。この手法は、ホースに限らず、各種管状部材の内面の洗浄において適用可能である。

管の内面を洗浄するために用いられるノズルに関する技術としては、例えば、特許文献１に、母体の中心に雌ネジを構成した穴を貫通させ、この穴にホースを挿入し、さらに、ホースを雌ネジと先端をふさいだニップルとで母体に圧着固定し、母体外周からホース及びニップルに複数個ノズル穴を貫通させた高圧洗浄ノズルが開示されている。また、特許文献２には、圧力水供給用ホースに接続される継手部を備えた基体と、基体にベアリングを介して支持された回転体とから成り、回転体の半球状頭部に偏心空室を形成して回転体の重心位置を回転軸線に対して偏心させるとともに、回転体の裾部に回転軸線に対して直角で半径方向に対して一側方に傾斜した方向に圧力水を噴出する複数の孔を穿設し、孔から圧力水が噴出することにより回転体が自動的に回転し、かつ、振動するようになっている暗渠排水管掃除用振動ノズルが開示されている。

特開平１０−２３０２３０号公報（特許請求の範囲等）特公平１−３０５４８号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、洗浄ノズルとして、ホース開口側に向かい傾斜する噴射口を側面に設けた従来構造のノズルを用いた場合、洗浄液が当たる部分だけしか裁断くず等の異物が除去されない、いわゆる洗浄ムラを生ずる場合があった。また、噴射された洗浄液が管状部材の内壁に衝突した際に、管状部材の開口側だけでなく内部側に向かっても跳ね返って、噴射された洗浄液が管状部材の内部方向に逆流することで、異物が管状部材内部に残留し、十分な洗浄効果が得られない場合もあり、洗浄効果を低減させていた。

ここで、噴射口の形成方向がノズル軸方向に対し直角に近いほど、洗浄液は噴射圧が高いまま管状部材の内面に衝突するので、高い洗浄効果を得ることができる。しかし、その反面、噴射口の形成方向がノズル軸方向に対し直角に近いと、排水抵抗により、上述のような洗浄液の逆流が生じやすくなり、剥離除去された異物が排水方向とは逆方向に押し流されて、洗浄効果が低下することになる。また、洗浄液の流れが不均一となって、洗浄ムラが生じやすい。よって、噴射口の形成方向を調整するのみでは、洗浄ムラの発生を防止しつつ、十分な洗浄効果が得られるものではなかった。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、管状部材の内面を洗浄するにあたり、流体の逆流を防止しつつ、洗浄ムラの発生なしで洗浄効果をより高めることのできる洗浄ノズルを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、流体を噴射する噴射口として噴射スリットを設けるとともに、ノズル内部からこの噴射スリットに流体を供給するための供給孔の形成方向および形状を改良することで、上記問題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の洗浄ノズルは、内部に流体の供給路を有するノズル本体と、該ノズル本体に、ノズル先端側から順次、着脱自在に外嵌されるノズルヘッドおよびノズルリングと、を備え、該ノズルヘッドと該ノズルリングとの間に、ノズル周方向にわたり形成されて流体を噴射する、噴射スリットが形成されている洗浄ノズルであって、
前記ノズル本体に、前記供給路から前記噴射スリットに連通する前記流体の供給孔が、少なくとも１箇所にて設けられ、該供給孔が、該供給路の周面の接線方向に設けられており、ノズル軸方向に対し垂直な断面内における該供給孔の形成方向が、ノズル半径方向に対し角度をもっており、かつ、該供給孔の形成方向に対し垂直な断面内における該供給孔の開口径が、ノズル軸方向においてノズル軸方向に直交する方向よりも大きく形成されていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記供給孔が、ノズル周方向において等間隔で２箇所以上、特には、４〜８箇所にて設けられていることが好ましい。

さらに、本発明において、ノズル軸を通る断面における、前記噴射スリットの形成方向とノズル軸方向とがなす角は、好適には２０〜７０°の範囲内である。さらにまた、本発明においては、前記ノズルヘッドおよび前記ノズルリングにおける前記噴射スリットを形成する周面の、ノズル軸を通る断面における形状が、屈曲部においてＲを有することが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことで、管状部材の内面を洗浄するにあたり、管状部材の内壁での流体の跳ね返りを抑制して、流体の逆流を防止し、洗浄効果をより高めることのできる洗浄ノズルを実現することが可能となった。かかる本発明の洗浄ノズルを用いることで、管状部材、特にはホースの内面を、洗浄ムラを生ずることなく、均―かつ十分に洗浄することが可能である。

本発明の洗浄ノズルの一例を示す軸方向片側断面図である。図１に示す洗浄ノズルを分解して示す軸方向片側断面図である。（ａ）図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図、および、（ｂ）図２中のＡ−Ａ線近傍の部分側面図である。噴射スリットから螺旋噴流が発生する状態を示す説明図である。（ａ），（ｂ）は、洗浄ノズルの噴射スリット近傍を示す拡大部分断面図である。本発明の洗浄ノズルの他の例を示す軸方向片側断面図である。図６に示す洗浄ノズルを分解して示す軸方向片側断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の洗浄ノズルの一例を示す軸方向片側断面図を示す。また、図２は、図１に示す洗浄ノズルを分解して示す軸方向片側断面図である。さらに、図３は、（ａ）図２中のＡ−Ａ線に沿う断面図、および、（ｂ）図２中のＡ−Ａ線近傍の部分側面図である。

図示する本発明の洗浄ノズルは、円筒状であって、内部に流体の供給路２１１を有するノズル本体２１と、ノズル本体２１に、ノズル先端側から順次、着脱自在に外嵌されるノズルヘッド２２、ノズルリング２３およびロックナット２４と、を備えている。図示する本発明の洗浄ノズルは、このような構成としたことで、組立てがし易く、簡易に製造可能なものとなっている。

また、図示する本発明の洗浄ノズルには、ノズルヘッド２２とノズルリング２３との間に、ノズル先端側から後端側に向かい流体を噴射する、噴射スリット１１が形成されている。ここで、本発明において噴射スリットとは、ノズル周方向にわたり形成された隙間状の噴射口を意味する。

本発明の洗浄ノズルにおいては、ノズル本体２１に、供給路２１１から噴射スリット１１に連通する流体の供給孔２１２が、少なくとも１箇所にて設けられている。図３（ａ）に示すように、この供給孔２１２は、ノズル軸方向に対し垂直な断面内における供給孔２１２の形成方向が、ノズル半径方向に対し角度をもつよう形成されている。また、図３（ａ）中の供給孔２１２ａの形成方向に平行な方向から見た側面図である図３（ｂ）等に示すように、供給孔２１２は、供給孔２１２の形成方向に対し垂直な断面内において、ノズル軸方向の開口径Ｒｘがノズル軸方向に直交する方向の開口径Ｒｙよりも大きく形成されており、すなわち、ノズル軸方向に沿って延在する長孔として設けられている。

ノズル本体２１に、ノズル半径方向に対し角度をもつ方向（傾斜方向）に延びる供給孔２１２を設けたことで、この供給孔２１２から吐出する流体は、供給孔２１２のノズル軸方向に延びる側面孔壁２１２Ａに干渉されて、ノズル周方向の速度成分をもつものとなり、回転流が発生する。このノズル周方向の速度成分をもつ回転流が噴射スリット１１から噴射されると、噴射された流体には、さらに、噴射スリット１１の形成方向に応じた速度成分が付与されるので、図４に示すように、噴射された流体は螺旋状となる。図中、Ｖｘは吐出圧によるノズル軸方向の速度成分、Ｖｙは供給孔２１２により生ずるノズル周方向の速度成分を示し、Ｖが合成された速度成分である。図示するように、この螺旋流は、洗浄対象となる管状部材１００の内面に当たると、管状部材１００の内面に沿って流れるものとなるので、これにより、排水抵抗が低下して逆流が抑制されるとともに、洗浄ムラについても低減される。

また、本発明の洗浄ノズルにおいては、ノズル周方向にわたり形成された隙間状の噴射口である噴射スリット１１より流体を吐出して洗浄を行うので、ノズル周方向における洗浄ムラの発生も抑制される。ここで、供給孔２１２は全周にわたり設けるものではないので、ノズル本体２１から供給される流体については、ノズル周方向で流れが不均一となるが、本発明の洗浄ノズルにおいては、ノズル本体２１とノズルリング２３との間で回転流が発生することで、この不均一性が低減されるので、結果として、ノズル周方向における洗浄ムラへの影響を小さくすることができる。

さらに、本発明に係る供給孔２１２は、ノズル軸方向に沿う長孔として設けられているので、孔の断面積が大きくなることで、ノズル本体２１からノズルヘッド２３側へ送り込む流体の流量を効率良く稼ぐことができ、これにより、ノズル内部での圧力損失を低減することができる。

ここで、供給孔２１２は、図３（ａ）に示すように、ノズル中心から延びる放射線が、必ず供給孔２１２の側面孔壁２１２Ａに干渉するよう形成する。これにより、供給孔２１２から吐出する流体が、必ず供給孔２１２の側面孔壁２１２Ａの干渉を受けるものとなるので、ノズル本体２１とノズルリング２３との間の空間内で、回転流を確実に発生させることができる。かかる観点から、特に、本発明の洗浄ノズルを切削加工により製造する場合には、上記条件を満足するようノズル本体２１の肉厚を設計することが必要である。ノズル本体２１の肉厚が薄すぎると、供給孔２１２から吐出する流体が、供給孔２１２の側面孔壁２１２Ａの干渉をほとんど受けないかまたは受けないものとなるので、吐出する流体に付与されるノズル周方向の速度成分が小さくなるかまたはなくなって、吐出する流体が十分な回転流とならず、本発明の効果を十分得られない。これに対し、本発明の洗浄ノズルを射出成形加工により製造する場合には、ノズル本体２１における供給孔２１２の外径側の側面孔壁２１２Ａ近傍の形状を改良して、凸状の噴射ガイド（図示せず）を設ければ、肉厚が薄くても、流体が側面孔壁２１２Ａの干渉を受けるものとすることができる。

供給孔２１２の具体的な形成方向については、上述したように回転流を発生させることができるものであれば、特に制限されるものではない。特に、切削加工を用いる場合の加工性の観点からは、供給孔２１２は、図３（ａ）に示すように、供給路２１１の周面の接線方向に設けることが好ましい。

また、供給孔２１２は、図示する例では、ノズル本体２１に、ノズル周方向において等間隔で４箇所にて設けられているが、これには限られず、好適には、ノズル周方向において等間隔で２箇所以上、特には４〜８箇所にて設けるものとする。供給孔２１２の配設箇所がノズル周方向において１箇所のみであると、ノズル周方向における流体の流れの均一性を損なうおそれがある。供給孔２１２の配設箇所は多いほど好適であり、これにより、噴射スリット１１からの吐出圧のバラツキをより小さくすることができる。

さらに、供給孔２１２のノズル軸方向における配設位置としては、図示するように、噴射スリット１１よりもノズルリング２３側とすることが好ましい。供給孔２１２の位置がノズル軸方向において噴射スリット１１に近づきすぎると、ノズル周方向における供給孔２１２の配設部近傍のみにおいて排水抵抗が小さくなるので、この部分のみ流体が勢いよく大量に噴射されることになり、結果として洗浄ムラが生ずるおそれがある。このため、本発明においては、ノズル本体２１の供給孔２１２と噴射スリット１１との間の流路に、流体の溜め部１１１を設けることが、供給孔２１２のピッチによるムラを抑制する観点から、好ましい。ノズル本体２１から噴射スリット１１に至る間の流路に溜め部１１１を設けることにより、ノズル本体２１の供給孔２１２から流れ込む流体が、噴射スリット１１に到達する前に一旦ノズル先端側に回り込むことになる。これにより、供給路２１１から供給孔２１２に流入して乱れた流体の流れを整え、層流状態にすることができるので、流体の噴射ムラを抑制して、ノズル周方向にわたり、より均一に流体を噴射させることが可能となる。ここで、溜め部とは、ノズル軸方向における噴射スリット１１の開始位置よりノズル先端側に設ける流体の貯留部であり、流体の流れを整える効果を得るために、可能な限り大きな容量で形成することが好ましい。

図５（ａ）に、本発明の洗浄ノズルの噴射スリット近傍の拡大部分断面図を示す。図示するように、本発明の洗浄ノズルにおいては、ノズルヘッド２２およびノズルリング２３における噴射スリット１１を形成する周面２２Ａ，２３Ａの、ノズル軸を通る断面における形状が、屈曲部においてＲを有するものとすることが好ましい。これにより、図５（ｂ）に示すようにＲを設けなかった場合における、流体がノズルヘッド２２側からノズルリング２３側に折り返す際の乱流の発生を緩和させることができ、ノズル内部で発生した回転方向の速度成分の減少を抑制することができる。この周面２２Ａ，２３Ａのノズル軸方向断面におけるＲ形状は、上記効果を得る上で、可能な限り大きく設定することが好適である。

また、本発明の洗浄ノズルにおいて、ノズル軸を通る断面における、噴射スリット１１の形成方向とノズル軸方向とがなす角θは、２０〜７０°の範囲内とすることが好ましい。この角度が小さすぎても大きすぎても、十分な洗浄効果が得られないおそれがある。

本発明において、ノズル本体２１は、内部に流体の供給路２１１を有しており、洗浄ホース（図示せず）に接続されて、供給路２１１および上記供給孔２１２を介して、噴射スリット１１に流体を供給するものである。ノズル本体２１は、ノズルリング２３へのねじ込み量を調整することにより、洗浄液の吐出量を微調整可能に形成される。

ノズルヘッド２２は、ノズル先端部をなし、管状部材１００への挿入ガイドの機能を有する部材であり、ノズルリング２３との間に噴射スリット１１を形成する。ノズルヘッド２２とノズルリング２３との間の隙間量、すなわち、スリット幅により、流体の吐出量を微調整することができる。また、ノズルヘッド２２の、噴射スリット１１を形成する周面２２Ａのノズル軸を通る断面における形成角度により、噴射スリット１１からの噴射角を適宜設定することができる。

ノズルリング２３は、ノズル本体２１から供給路２１１および上記供給孔２１２を介して供給された流体を、ノズル先端側の隙間である噴射スリット１１へ流す機能を有する。ノズルリング２３には、Ｏリングを設けるか、ネジ部にシール剤を塗布することにより、供給側からの洗浄液の漏出を防止することができる。

ロックナット２４は、本発明においては必須ではなく、洗浄液の吐出量を調整した後のネジの緩みを防止するとともに、ノズルリング２３の位置を固定するために、必要に応じて設けることができる。

また、図示はしないが、本発明の洗浄ノズルにおいては、ノズルヘッドを、ネジを用いてノズル本体と接合させることが好ましい。これにより、ネジサイズを大きくすることで、ノズルヘッドの接合強度を向上させることができる。

本発明の洗浄ノズルは、管状部材の開口端近傍の内面の洗浄に用いられるものであり、かかる管状部材としては、具体的には例えば、各種用途に用いられるホースやパイプ部材等を挙げることができ、中でも、ホースの内面の洗浄に特に好適である。本発明の洗浄ノズルは、常法に従い、鋼材などの金属材料等からなるものとすることができる。

また、本発明の洗浄ノズルは、図１等に示す、管状部材の内部から開口側へ流体を噴射させるいわゆる逆噴射ノズルの他、図６および図７の軸方向片側断面図に示すような、管状部材の開口側から内部へ流体を噴射させる通常の噴射方向のノズル（正噴射ノズル）にも適用可能である。この場合も、管状部材の内壁での流体の跳ね返りを抑制して、流体の逆流を防止しつつ、十分な洗浄効果を得ることができ、管状部材、特にはホースの内面を、洗浄ムラを生ずることなく、均一かつ十分に洗浄することが可能である。

ここで、図６，図７に示す洗浄ノズルは、円筒状であって、内部に流体の供給路４１１を有するノズル本体４１と、ノズル本体４１に、ノズル先端側から順次、着脱自在に外嵌されるノズルヘッド４２、ノズルリング４３およびロックナット４４と、を備えている。また、ノズルヘッド４２とノズルリング４３との間には、ノズル後端側から先端側に向かい流体を噴射する、噴射スリット３１が形成されており、ノズル本体４１には、供給路４１１から噴射スリット３１に連通する流体の供給孔４１２が、少なくとも１箇所にて設けられている。この供給孔４１２の形成条件等については、図１等に示す洗浄ノズルにおける供給孔２１２と同様である。また、この場合も、ノズルリング４３における噴射スリット３１を形成する周面４３Ａの、ノズル軸を通る断面における形状は、図示するように、屈曲部においてＲを有するものとすることが好ましい。

本発明の洗浄ノズルを用いて、ホース等の管状部材の内面の洗浄を行う場合の手順としては、まず、上記本発明の洗浄ノズルを、洗浄ホースの先端に接続した状態で、管状部材の開口部から内部に挿入する。その後、洗浄ホースから洗浄ノズルに流体を圧送して、噴射スリットから流体を噴射させながら、洗浄ノズルを管状部材の内部から引き抜くことにより、管状部材の内面を洗浄する。この際の流体の輸送圧やノズルの引抜き速度等については、洗浄対象となるホースの寸法や、各スリットのスリット幅等の諸条件等に応じて、常法に従い適宜決定することができ、特に制限されるものではない。また、本発明の洗浄ノズルに適用可能な流体としては、水等の通常用いられる洗浄液の他、エアを用いてもよい。なお、エアを用いる場合には、洗浄液の場合よりも噴射時の抵抗が少ないので、洗浄液の場合よりも噴射スリットの幅を狭くすることが好ましい。

１１，３１噴射スリット
２１，４１ノズル本体
２２，４２ノズルヘッド
２２Ａノズルヘッドの周面
２３，４３ノズルリング
２３Ａ，４３Ａノズルリングの周面
２４，４４ロックナット
１００管状部材
１１１溜め部
２１１，４１１供給路
２１２，４１２供給孔
２１２Ａ供給孔の側面孔壁

Claims

内部に流体の供給路を有するノズル本体と、該ノズル本体に、ノズル先端側から順次、着脱自在に外嵌されるノズルヘッドおよびノズルリングと、を備え、該ノズルヘッドと該ノズルリングとの間に、ノズル周方向にわたり形成されて流体を噴射する、噴射スリットが形成されている洗浄ノズルであって、
前記ノズル本体に、前記供給路から前記噴射スリットに連通する前記流体の供給孔が、少なくとも１箇所にて設けられ、該供給孔が、該供給路の周面の接線方向に設けられており、ノズル軸方向に対し垂直な断面内における該供給孔の形成方向が、ノズル半径方向に対し角度をもっており、かつ、該供給孔の形成方向に対し垂直な断面内における該供給孔の開口径が、ノズル軸方向においてノズル軸方向に直交する方向よりも大きく形成されていることを特徴とする洗浄ノズル。
前記供給孔が、ノズル周方向において等間隔で２箇所以上にて設けられている請求項１記載の洗浄ノズル。
前記供給孔が、ノズル周方向において等間隔で４〜８箇所にて設けられている請求項２記載の洗浄ノズル。
ノズル軸を通る断面における、前記噴射スリットの形成方向とノズル軸方向とがなす角が、２０〜７０°の範囲内である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の洗浄ノズル。
前記ノズルヘッドおよび前記ノズルリングにおける前記噴射スリットを形成する周面のノズル軸を通る断面における形状が、屈曲部においてＲを有する請求項１〜４のうちいずれか一項記載の洗浄ノズル。