ミストノズル
【課題】ミストノズルの種々の特性の自由度を得るとともにミストノズルの製造コストの低減を図る。
【解決手段】
液体が旋回する渦室１７ｃを構成する開口部、渦室１７ｃに対して液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路１７ｂを構成する開口部、及びその液体を各々の流路１７ｂに導く導入口１７ａが形成された少なくとも１枚の第１薄板１３ａと、液体が旋回する渦室１７ｃを構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路１７ｄを構成する開口部、及びその液体を各々の流路１７ｄに導く導入口１７ａが形成された少なくとも１枚の第２薄板１３ｂと、流路１７ｂ，１７ｄ及び渦室１７ｃの内壁の一部を構成するとともに導入口１７ａが形成された第３薄板１４と、その液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板３０とを備え、オリフィス板３０と第３薄板１４との間に第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂとが重ね合わせて配置されている。
【解決手段】
液体が旋回する渦室１７ｃを構成する開口部、渦室１７ｃに対して液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路１７ｂを構成する開口部、及びその液体を各々の流路１７ｂに導く導入口１７ａが形成された少なくとも１枚の第１薄板１３ａと、液体が旋回する渦室１７ｃを構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路１７ｄを構成する開口部、及びその液体を各々の流路１７ｄに導く導入口１７ａが形成された少なくとも１枚の第２薄板１３ｂと、流路１７ｂ，１７ｄ及び渦室１７ｃの内壁の一部を構成するとともに導入口１７ａが形成された第３薄板１４と、その液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板３０とを備え、オリフィス板３０と第３薄板１４との間に第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂとが重ね合わせて配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を霧状に噴射することができるミストノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミストノズルは所望の噴射角度や噴射されるミスト量に適合するように個別に設計、加工されてきた。従って、用途や対象に適合したミストを得るためには、それぞれの要求や仕様を満足するミストノズルを製造するための金型や加工装置等の成形手段を準備する必要があった。
【０００３】
従来の一般的なミストノズルは、特許文献１の図１２に記載されているような構造を有している。具体的には、ノズルヘッド１０４となるオリフィス部材と、液体が傾斜溝１０６を介して送り込まれる渦室たる凹部１０７を備える制御部材が成形されている。しかし、このようなミストノズルを採用した場合、オリフィス部材と制御部材のいずれもが複雑な立体構造を有しているため、その成形には切削加工等の高度な加工技術が必要となる。その結果、ミストノズルの製造単価を低く抑えることが非常に困難になる。
【０００４】
このような技術的課題を解決する手段として、例えば、特許文献１に記載されているような、ミストの拡散角を任意に設定する構造が提案されている。しかしながら、この構造が採用されても、ミストの拡散角の任意性を実現するオリフィス板が所望の拡散角に応じた設計の変更及び加工を必要としており、画一化した部材が複数の要求を満足するようには成形されていない。
【０００５】
また、従来の消火用ミストノズルは、例えば、特許文献４に記載のとおり、近投ノズルと遠投ノズルという散水分布の異なるノズルを予め用意し、それらを適宜配置することによって対象物を消火していた。特許文献１には、上記の異種のノズルを１つの本体内に備えた構造を有しているが、このようなミストノズルは複雑な立体構造を有しているため、その成形には切削加工等の高度な加工技術が必要となる。その結果、ミストノズルの製造単価を低く抑えることが非常に困難になる。また、このような従来の消火用ミストノズルは、一旦、ある仕様に適合するようにミストノズルの各部品が設計及び加工されると、そのノズルはその仕様としてのみ用いられる。従って、従来の消火用ミストノズルも、画一化した部品が複数の要求を満足するようには成形されていない。
【０００６】
上述の通り、種々の用途や対象に適合したミストを得るためには、それぞれの仕様に適合するミストノズルの各部材の設計が必要である。従って、一旦、ある仕様に適合するようにミストノズルの各部材が設計及び加工されると、そのノズルはその仕様としてのみ用いられる。しかしながら、逐一、個別の要求に応じたミストノズルを生産することは直ちに製造コストの上昇という問題を生じさせる。
【０００７】
また、例えば、消火用ミストノズルに着目すると、種々の消火対象に適合したミストを得るためには、それぞれの仕様に適合する消火用ミストノズルの各部品の設計が必要である。上述の通り、一旦、ある仕様に適合するように設計及び加工された消火用ミストノズルは、その仕様としてのみ用いられる。しかしながら、逐一、個別の要求に応じた消火用ミストノズルを生産することは直ちに製造コストの上昇という問題を生じさせる。
【０００８】
他方、本願出願人により、ミストの拡散角（本出願では、噴射角度）の自由度のみならず、噴射量の自由度も簡便に高められる構造が提案されている（特許文献２及び特許文献３）。しかし、その簡便さを維持した上で、噴射されるミストの性質を変更する技術も市場にとって大変興味深いものである。
【特許文献１】特開平１１−７６８７１号公報
【特許文献２】特願２００７−２３５２２７号公報
【特許文献３】特願２００７−２３５２２８号公報
【特許文献４】特開２００１−９５９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、消火用ミストノズルの種々の特性の自由度を得るとともに、消火用ミストノズルの製造コストの低減に対しても大きく貢献するものである。さらに、本発明は、噴射されるミストの性質も変更される。発明者らは、従来のミストノズルを構成する各部材が、予め定められた仕様以外のミストを噴射することができない点に着目し、旋回型又は渦巻き型と呼ばれるミストノズルの各部材の構造及び機能について鋭意研究を行った。その結果、発明者らは、ミストノズルの特性を決定すると考えられる種々の部材の機能を細分化して部品の単純化と共通化を図り、それらの自由な組み合わせを可能にした。更に、発明者らは、その単純化された部品を配置する方向を工夫することによって、噴射されるミストの性質を変更することが可能であることを見出した。本発明はこのような視点に基づいて創出された。
【００１０】
本発明の１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１薄板と、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２薄板と、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成するとともにその導入口が形成された第３薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板とを備え、そのオリフィス板とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１１】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、噴射されるミストを充円錐状、すなわち、噴射されるミストの広がりの中で略空洞な領域が低減される状態にすることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１２】
本発明のもう１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成するとともにその導入口が形成された第３金属薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスを底面に有し、その底面に対向するようにその第１金属薄板、その第２金属薄板、及びその第３金属薄板とを収める筐体とを備え、その筐体とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１３】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、充円錐状のミストを噴射させることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、例えば、順送金型を用いた加工により従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１４】
本発明のもう１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、その第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、かつ液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、その第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成し、かつその導入口が形成された第３金属薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスをその第１金属薄板の外形と略同じ外形を持つ底面に有し、その底面に対向するようにその第１金属薄板、その第２金属薄板、及びその第３金属薄板とを収める筐体とを備え、その筐体とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１５】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、充円錐状のミストを噴射させることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、例えば、順送金型を用いた加工により従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１６】
ところで、本出願において、ミストノズルから噴射されるミストの噴射角度とは、代表的には、図７に示す、ミストノズル１００から噴射される液体の飛行範囲の広がり角度θを意味する。尚、ミストノズル１００は、噴射角度の説明のための公知のミストノズルである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の１つのミストノズルによれば、第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得ることができる。また、渦室の接線速度を調整することができるため、噴射されるミストを充円錐状にすることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、従来技術と比較して製造コストの大幅な低減が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。図２Ａは、本実施形態のミストノズルを図１のＡ方向から観察した斜視図であり、図２Ｂは、本実施形態のミストノズルの平面図である。また、図２Ｃは、図２ＢにおけるＤ−Ｄ断面図である。また、図３Ａは第１薄板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＺ方向から見た第１薄板の側面図であり、図３Ｃは第２薄板の平面図である。また、図４は第３薄板の平面図である。尚、第２薄板及び第３薄板の側面図は、第１薄板のそれと同じであるので省略する。
【００２０】
図１乃至図４に示すように、本実施形態のミストノズル１００は、有底円筒状の筐体１０内に、第１薄板１３ａと、第２薄板１３ｂと、１枚の第３薄板１４と、金網状のストレーナ１５を収める構造を有している。また、筐体１０の底部中央には液体の噴射口となるオリフィス１１が形成され、収納された第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、第３薄板１４、及びストレーナ１５を固定するために折り曲げられる３箇所の爪部１２が筐体１０の側面から延設されている。尚、爪部１２による固定をより容易、かつ確実にするために、ストレーナ１５に接した状態でリング１６が配置されている。
【００２１】
筐体１０の底面が第１薄板１３ａの外周形状と同一か一回り大きい円形の外周形状を有する第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂは、液体の導入口１７ａからその流路１７ｂ，１７ｄに連なる３つの開口部、及び液体が旋回する渦室１７ｃとなる１つの開口部を有している。第１薄板１３ａの渦室１７ｃと連結する流路１７ｂ，１７ｂ，１７ｂの幅は、渦室１７ｃに対して液体が略回転方向に向けて流入するように狭められている。他方、第２薄板１３ｂの渦室１７ｃと連結する流路１７ｄ，１７ｄ，１７ｄの幅は、渦室１７ｃに対して液体が略回転方向に逆らう方向に向けて流入するように狭められている。また、第３薄板１４は、第１薄板１３ａと同じ外周形状を有しているが、形成された開口部は３箇所の導入口１７ａ，１７ａ，１７ａのみである。
【００２２】
また、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４は、薄板同士を重ね合わせる際の位置決めのためのダボ出し突起をそれぞれ３箇所有している。本実施形態では、１つのダボ出し突起の高さは、０．１ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。但し、最もオリフィス１１側に配置される第１薄板１３ａは、ダボ出し突起の代わりに、そのダボ出し突起の少なくとも一部が嵌入される孔が形成される。
【００２３】
ところで、本実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４の材質はＳＵＳ３１６である。また、各薄板の厚みは０．２ｍｍであり、各薄板の外形となる円の直径は９．４ｍｍである。また、筐体１０及びリング１６の材質もＳＵＳ３１６であるが、それぞれの厚みは０．３ｍｍである。また、筐体１０の内径及びリングの外径はともに９．４ｍｍであり、筐体１０の一部に形成されているオリフィス１１の直径は１．０ｍｍである。また、ストレーナ１５の材質はＳＵＳ３１６であり、そのメッシュの番手は♯１２０である。また、外周形状が円形であるストレーナ１５の直径も９．４ｍｍである。尚、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、第３薄板１４、及びストレーナ１５の直径、並びにリング１６の外径は特に限定されるものではないが、ノズルの小型化とミスト流量の融通性の観点から、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。また、ストレーナ１５の厚みは、約０．３ｍｍであり、また、そのメッシュの番手は、ノズルの目詰まりを防止する観点から、♯８０か、又はそれよりも目が細かい方が好ましい。
【００２４】
図１乃至図４に示すように、本実施形態では、オリフィス１１側から順に、５枚の第１薄板１３ａ、２枚の第２薄板１３ｂ、１枚の第３薄板１４、及び２枚の第１薄板１３ａが配置されている。ここで、第３薄板１４からオリフィス１１に至るまでの領域がミストの噴射角度及び／又はその噴射量を制御し、かつミストの状態を変化させる制御部１９ａであり、第３薄板１４からストレーナ１５に至るまでの領域が液体導入部１９ｂである。
【００２５】
まず、制御部１９ａでは、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂを積層させることによって形成された各流路１７ｂ，１７ｄの方向と断面積、さらに渦室１７ｃの連結部の断面積が定まることによって、ミストの噴射角度及び／又は噴射量の一定の範囲に収めることが可能となる。すなわち、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を変更することにより、各流路１７ｂ，１７ｄの深さと液体の流入状態が変化する。特に、第１薄板と第２薄板の各流路１７ｂ，１７ｄからの液体の流入方向が異なるため、積層枚数のみならず積層順序によっても、渦室１７ｃへの流入状態の多様性が高まる。その結果、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序と積層枚数を調整することにより、ミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を獲得することができるとともに、噴射されるミストの状態を変化させることができる。
【００２６】
次に、液体導入部１９ｂは、第３薄板１４、及び制御部１９ａに使用されている第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂ以外の第１薄板１３ａ，１３ａの開口部によって構成されている。液体導入部１９ｂは、制御部１９ａのそれと同じ第１薄板１３ａ，１３ａを積層した構造を有しており、液体を制御部１９ａに導入するための導入部として利用される。なお、本実施形態では、第１薄板１３ａが液体導入部１９ｂを構成しているが、これに代えて第２薄板１３ｂが用いられても本実施形態の効果は実質的に同じである。
【００２７】
上述の通り、本実施形態では、制御部１９ａの性能が、単に第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって変化することになるため、ミストノズル１００の各部品の設計や加工手段を変更することなく、簡便にミストの噴射角度及び／又は噴射量を制御し、かつミストの状態を充円錐状にすることができる。すなわち、制御部１９ａ及び液体導入部１９ｂが第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４という共通の部品によって構成されているため、製造の容易化及び低コスト化が実現されうる。特に、本実施形態では、第１薄板１３ａと第３薄板１４が同じ外周形状を有する金属薄板であり、それらの差異が、上述の流路１７ｂ，１７ｄ、ダボ出し突起の方向とその有無、及び渦室１７ｃとなる開口部の有無のみであるから、順送金型を用いた加工を適用することが可能となる。なお、本実施形態では、第２薄板１３ｂは、単に第１薄板１３ａの表裏を逆転させただけのものである。従って、この順送金型による加工を採用すれば、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を容易かつ自在に変更することが可能となるため、作業工程数の低減によって歩留まりが向上しうる。さらに、順送金型によれば、単一の加工装置による製造のため、製造コストを一層低減することができる。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
図５は、本実施形態におけるミストノズル２００の分解組立図である。また、図６は、第１の実施形態における図２Ｃに相当する箇所の断面図である。ここで、本実施形態におけるミストノズル２００は、第１の実施形態で使用された第１薄板１３ａ，第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４を有しているが、ストレーナ及びリングは配置されていない。従って、筐体２０の側面から延設された爪部２２は直接、第１薄板を押圧するように折り曲げられている。尚、オリフィス２１の位置及び大きさは第１の実施形態の筐体１０と同じである。また、本実施形態では、最もオリフィス側に配置された第１薄板１３ａは、その他の第１薄板１３ａと同様、ダボ出し突起を有している。本実施形態におけるミストノズル２００は、上記の点を除いて第１の実施形態と同じである。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略される。
【００２９】
本実施形態においても、制御部１９ａの性能が、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって変化することになるため、ミストノズル２００の各部品の設計や加工手段を変更することなく、簡便にミストの状態を充円錐状に変化させることができ、かつミストの噴射角度及び／又は噴射量を制御することができる。すなわち、制御部１９ａ及び液体導入部１９ｂが第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４という共通の部品によって構成されているため、製造の容易化及び低コスト化が実現されうる。特に、本実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が同じ外周形状を有する金属薄板であり、それらの差異が、上述の流路１７ｂ，１７ｄ、ダボ出し突起の方向、及び渦室１７ｃとなる開口部の有無のみであるから、順送金型を用いた加工を適用することが可能となる。この順送金型による加工を採用すれば、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を容易かつ自在に変更することを可能となるため、作業工程数の低減によって歩留まりが向上しうる。さらに、順送金型によれば、単一の加工装置による製造のため、製造コストを一層低減することができる。
【実施例】
【００３０】
次に、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を変更させた場合の第１の実施形態のミストノズル１００を用いた場合のミストの噴射角度及び噴射量の変化について説明する。表１及び表２は、制御部１９ａに配置されている第１薄板１３ａと第２薄板１３ｂの枚数及び積層順序の変化に対する、噴射されるミストの噴射角度及び噴射量の変化を測定した結果を示している。尚、オリフィス１１の直径は１．５ｍｍ又は２ｍｍに固定され、さらに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの渦室１７ｃの直径（図３ＡのＤ）並びに渦室１７ｃと流路１７ｂ，１７ｄが連結する部分の最短幅（図３ＡのＷ）は一定にされている。また、この測定結果の一例は、２種類の放射圧力（０．５ＭＰａ及び０．８ＭＰａ）の場合の結果であるが、噴射角度については０．８ＭＰａの結果のみが示されている。また、図３Ａにおける一点鎖線は、渦室１７ｃの直径を理解するために便宜上描かれている。また、制御部１９ａに配置されている総計７枚の第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの順序も各表中に示されている。具体的には、表１又は表２におけるＸ欄がオリフィスに近い位置に配置されていることを示し、表１又は表２におけるＹ欄がオリフィスから遠い位置に配置されていることを示す。従って、図１に示す第１の実施形態は、例えば表１における最下段の例に該当する。また、前述のＤの値は、３ｍｍであり、前述のＷの値は、０．７ｍｍである。
【００３１】
【表１】
【表２】
【００３２】
表１及び表２に示すとおり、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層枚数及び／又は積層順序を変更することにより、噴射量及び噴射角度を広範囲で変えることが出来ることが分かった。また、表１及び表２におけるミストの状態を目視観察したところ、全てのミストが充円錐状となっていることが分かった。この充円錐状のミストが形成されることにより、噴射されるミストの広がりの中でミストが略全体に存在することが分かった。他方、表１及び表２には示されていないが、本願出願人が目視観察したところ、第２薄板を含まずに制御部１９ａが形成された場合、前述の略空洞な領域が形成されることが分かっている。従って、第２薄板を含めて制御部１９ａを構成することにより、噴射されるミストの充円錐状化が達成される。
【００３３】
さらに、表１及び表２には示されていないが、第２薄板１３ｂを含まずに、第１薄板１３ａのみを積層した場合と比較して、噴射量が全体的に増大する傾向があることも明らかとなった。従って、噴射量を増大させる手段として、第２薄板１３ｂを用いることが有効であることが明らかとなった。なお、ミストの状態が全ての条件で充円錐状となっていると考えられるが、その程度は条件によって差が生じていると考えられる。
【００３４】
また、第２の実施形態のミストノズル２００についても、上述の第１の実施形態における実施例と同様の測定を行った。その結果、第１の実施形態で得られた値と実質的に同じ値が得られた。すなわち、与えられる液体中に物理的な不純物がなければ、ストレーナが配置されていなくても、本発明の効果が奏されることがわかる。
【００３５】
ところで、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の材質がＳＵＳ３１６であったが、材質はこれに限定されない。例えば、代替しうる金属として、アルミニウム合金、銅合金、又はチタンが適用可能である。また、金属のみならず、セラミックスや、プラスチック材料であっても、公知の手段によって十分な硬度を得ることにより適用することができる。
【００３６】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の厚みが０．２ｍｍであったが、本発明はこの厚みに限定されない。但し、ミストを発生させるためには渦室１７ｃ内での液体の角速度の高速化を図ることが必要となるため、図３ＡのＷに示す流路１７ｂ，１７ｄの絞り幅を出来る限り狭めることによって渦室１７ｃに流入する液体の流速を上げることが有力な手段となる。従って、出来るだけ小さいＷ値（例えば、０．２ｍｍ乃至１ｍｍ）を得るためには、加工の困難性の観点から上述の薄板の厚みが０．１５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。他方、１．５ｍｍを超えるとその加工が非常に困難になる。尚、上述の好ましい範囲であれば、順送金型を採用した場合であってもその加工が容易になる。また、オリフィスの直径も２ｍｍ又は１．５ｍｍに限定されない。オリフィスの直径が０．５ｍｍであった場合、全般的な傾向として、ミストの噴射量及び噴射角度のいずれもが直径が２ｍｍ又は１．５ｍｍの場合と比べて小さくなることが確認されている。従って、オリフィスの直径を変えた上で、第３薄板よりもオリフィス側に配置されている第１薄板及び第２薄板の数、及びそれらの積層順序を変化させることにより、噴射されるミストの状態を変化させるとともに、そのミストの噴射量及び／又は噴射角度の融通性を更に高めることが可能となる。
【００３７】
また、上述の各実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が、オリフィス１１が形成された筐体１０，２０内に収められているが、筐体１０，２０がなくても良い。すなわち、図８に示すミストノズル３００のように、オリフィス１１が形成されたオリフィス板３０が上述の各実施形態で用いられた筐体１０，２０の替わりに配置され、オリフィス板３０、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が公知の接着剤によって接着されてもよい。これは、制御部１９ａの性能は、渦室や流路などの開口部の広さと形状、並びに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって影響される一方、筐体の有無には影響されないからである。但し、筐体１０，２０が第１薄板及び第２薄板を収納することは、ミストノズルの製造を容易にし、かつ、機械的強度を向上させるため好ましい。
【００３８】
また、上述の各実施形態では、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂが３箇所の導入口１７ａ及び流路１７ｂ，１７ｄを有していたが、それらの数は、３つに限定されない。例えば、図９Ａに示す第１薄板４３及び図９Ｂに示す第３薄板４４のように、導入口２７ａ，２７ａ及び流路２７ｂ，２７ｂが２箇所であっても、渦室２７ｃにおいて本発明の効果が発揮されるための十分な液体の角速度を得ることができる。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す第１薄板５３及び第３薄板５４のように、導入口３７ａ及び流路３７ｂがそれぞれ１箇所のみであっても、渦室３７ｃにおいて本発明の少なくとも一部の効果が発揮されるための十分な液体の角速度を得ることができる。但し、導入口及び流路の数が少なすぎると、加工精度の限界等の理由により、渦室内における液体の旋回速度にバラつきを生じさせる可能性があるため、最も好ましい導入口及び流路の数は３個以上である。また、上述の第１薄板４３，５３に関する説明は、第２薄板に対しても適用される。
【００３９】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の総枚数が１０枚であったが、これに限定されない。前述の総枚数は、筐体の大きさによって自由に変更しうる。さらに、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板が筐体側面から延設された爪部を折り曲げることによって固定されたが、固定手段はこれに限定されない。例えば、接着剤を各薄板間に塗布して固定する手段も適用しうる。
【００４０】
また、上述の各実施形態では、液体導入部１９ｂが形成されていたが、この液体導入部１９ｂが形成されない場合であっても、本発明の効果が実質的に奏される。これは、制御部１９ａの性能が、渦室や流路などの開口部の広さと形状、並びに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって影響される一方、液体導入部１９ｂによる影響が殆ど無いと言えるからである。
【００４１】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の外周形状が円形であったが、ミストの噴射角度及び噴射量に対する融通性は、上記第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の開口部の形状や、それらの積層枚数及び／又は積層順序に依存するため、外周形状に対する限定はされない。以上、述べたとおり、本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、例えば農業用、又は粉塵除去や消臭等の空気清浄化用などのノズルとして広く利用されうる。また、本発明は、種々の消火対象に対応しうる消火用のミストノズルとしても利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図２Ａ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルを図１のＡ方向から観察した斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの平面図である。
【図２Ｃ】図２ＢのＤ−Ｄ断面図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第１薄板の側面図である。
【図３Ｃ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第２薄板の側面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの断面図である。
【図７】ミストの噴出角度を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図９Ａ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図９Ｂ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【図１０Ａ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図１０Ｂ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，２０ 筐体
１１，２１ オリフィス
１２，２２ 爪部
１３ａ，４３，５３ 第１薄板
１３ｂ 第２薄板
１４，４４，５４ 第３薄板
１５ ストレーナ
１６ リング
１７ａ，２７ａ，３７ａ 導入口
１７ｂ，１７ｄ，２７ｂ，３７ｂ 流路
１７ｃ，２７ｃ，３７ｃ 渦室
１８ ダボ出し突起
１８ａ ダボ出し突起嵌入孔
１９ａ 制御部
１９ｂ 液体導入部
３０ オリフィス板
１００，２００，３００ ミストノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を霧状に噴射することができるミストノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミストノズルは所望の噴射角度や噴射されるミスト量に適合するように個別に設計、加工されてきた。従って、用途や対象に適合したミストを得るためには、それぞれの要求や仕様を満足するミストノズルを製造するための金型や加工装置等の成形手段を準備する必要があった。
【０００３】
従来の一般的なミストノズルは、特許文献１の図１２に記載されているような構造を有している。具体的には、ノズルヘッド１０４となるオリフィス部材と、液体が傾斜溝１０６を介して送り込まれる渦室たる凹部１０７を備える制御部材が成形されている。しかし、このようなミストノズルを採用した場合、オリフィス部材と制御部材のいずれもが複雑な立体構造を有しているため、その成形には切削加工等の高度な加工技術が必要となる。その結果、ミストノズルの製造単価を低く抑えることが非常に困難になる。
【０００４】
このような技術的課題を解決する手段として、例えば、特許文献１に記載されているような、ミストの拡散角を任意に設定する構造が提案されている。しかしながら、この構造が採用されても、ミストの拡散角の任意性を実現するオリフィス板が所望の拡散角に応じた設計の変更及び加工を必要としており、画一化した部材が複数の要求を満足するようには成形されていない。
【０００５】
また、従来の消火用ミストノズルは、例えば、特許文献４に記載のとおり、近投ノズルと遠投ノズルという散水分布の異なるノズルを予め用意し、それらを適宜配置することによって対象物を消火していた。特許文献１には、上記の異種のノズルを１つの本体内に備えた構造を有しているが、このようなミストノズルは複雑な立体構造を有しているため、その成形には切削加工等の高度な加工技術が必要となる。その結果、ミストノズルの製造単価を低く抑えることが非常に困難になる。また、このような従来の消火用ミストノズルは、一旦、ある仕様に適合するようにミストノズルの各部品が設計及び加工されると、そのノズルはその仕様としてのみ用いられる。従って、従来の消火用ミストノズルも、画一化した部品が複数の要求を満足するようには成形されていない。
【０００６】
上述の通り、種々の用途や対象に適合したミストを得るためには、それぞれの仕様に適合するミストノズルの各部材の設計が必要である。従って、一旦、ある仕様に適合するようにミストノズルの各部材が設計及び加工されると、そのノズルはその仕様としてのみ用いられる。しかしながら、逐一、個別の要求に応じたミストノズルを生産することは直ちに製造コストの上昇という問題を生じさせる。
【０００７】
また、例えば、消火用ミストノズルに着目すると、種々の消火対象に適合したミストを得るためには、それぞれの仕様に適合する消火用ミストノズルの各部品の設計が必要である。上述の通り、一旦、ある仕様に適合するように設計及び加工された消火用ミストノズルは、その仕様としてのみ用いられる。しかしながら、逐一、個別の要求に応じた消火用ミストノズルを生産することは直ちに製造コストの上昇という問題を生じさせる。
【０００８】
他方、本願出願人により、ミストの拡散角（本出願では、噴射角度）の自由度のみならず、噴射量の自由度も簡便に高められる構造が提案されている（特許文献２及び特許文献３）。しかし、その簡便さを維持した上で、噴射されるミストの性質を変更する技術も市場にとって大変興味深いものである。
【特許文献１】特開平１１−７６８７１号公報
【特許文献２】特願２００７−２３５２２７号公報
【特許文献３】特願２００７−２３５２２８号公報
【特許文献４】特開２００１−９５９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、消火用ミストノズルの種々の特性の自由度を得るとともに、消火用ミストノズルの製造コストの低減に対しても大きく貢献するものである。さらに、本発明は、噴射されるミストの性質も変更される。発明者らは、従来のミストノズルを構成する各部材が、予め定められた仕様以外のミストを噴射することができない点に着目し、旋回型又は渦巻き型と呼ばれるミストノズルの各部材の構造及び機能について鋭意研究を行った。その結果、発明者らは、ミストノズルの特性を決定すると考えられる種々の部材の機能を細分化して部品の単純化と共通化を図り、それらの自由な組み合わせを可能にした。更に、発明者らは、その単純化された部品を配置する方向を工夫することによって、噴射されるミストの性質を変更することが可能であることを見出した。本発明はこのような視点に基づいて創出された。
【００１０】
本発明の１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１薄板と、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２薄板と、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成するとともにその導入口が形成された第３薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板とを備え、そのオリフィス板とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１１】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、噴射されるミストを充円錐状、すなわち、噴射されるミストの広がりの中で略空洞な領域が低減される状態にすることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１２】
本発明のもう１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成するとともにその導入口が形成された第３金属薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスを底面に有し、その底面に対向するようにその第１金属薄板、その第２金属薄板、及びその第３金属薄板とを収める筐体とを備え、その筐体とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１３】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、充円錐状のミストを噴射させることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、例えば、順送金型を用いた加工により従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１４】
本発明のもう１つのミストノズルは、液体が旋回する渦室を構成する開口部、その渦室に対してその液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、その第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、かつ液体が旋回する渦室を構成する開口部、その液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及びその液体を前述の各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、その第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、その流路及びその渦室の内壁の一部を構成し、かつその導入口が形成された第３金属薄板と、前述の液体を噴射するためのオリフィスをその第１金属薄板の外形と略同じ外形を持つ底面に有し、その底面に対向するようにその第１金属薄板、その第２金属薄板、及びその第３金属薄板とを収める筐体とを備え、その筐体とその第３薄板との間に前述の第１薄板及び第２薄板とが重ね合わせて配置されている。
【００１５】
このミストノズルによれば、上述の第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得られるとともに、渦室の接線速度を調整することができる。その結果、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストの噴射角度及び／又は噴射量を変動させることができる。さらに、上述の構成により、噴射されるミストの性質を変更することができる。具体的には、このミストノズルは、充円錐状のミストを噴射させることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、例えば、順送金型を用いた加工により従来技術と比較して製造コストの低減が達成できる。
【００１６】
ところで、本出願において、ミストノズルから噴射されるミストの噴射角度とは、代表的には、図７に示す、ミストノズル１００から噴射される液体の飛行範囲の広がり角度θを意味する。尚、ミストノズル１００は、噴射角度の説明のための公知のミストノズルである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の１つのミストノズルによれば、第１薄板及び第２薄板をオリフィス板と第３薄板との間に配置して重ね合わせることにより、部材自身の設計や加工を変更することなく、ミストノズルの主要な特性であるミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を流体の圧力を変えることなく低コストで得ることができる。また、渦室の接線速度を調整することができるため、噴射されるミストを充円錐状にすることができる。また、一枚の第１薄板又は第２薄板が、液体の渦室、その液体の流路、及びその流路に液体を導入する導入口を構成する３種の孔を有するだけの単純な構造が採用されている。さらに、第３薄板も、前述の導入口が形成される単純な加工物である。従って、従来技術と比較して製造コストの大幅な低減が達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
つぎに、本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。尚、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、本実施形態の要素は必ずしもスケール通りに示されていない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【００１９】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。図２Ａは、本実施形態のミストノズルを図１のＡ方向から観察した斜視図であり、図２Ｂは、本実施形態のミストノズルの平面図である。また、図２Ｃは、図２ＢにおけるＤ−Ｄ断面図である。また、図３Ａは第１薄板の平面図であり、図３Ｂは図３ＡのＺ方向から見た第１薄板の側面図であり、図３Ｃは第２薄板の平面図である。また、図４は第３薄板の平面図である。尚、第２薄板及び第３薄板の側面図は、第１薄板のそれと同じであるので省略する。
【００２０】
図１乃至図４に示すように、本実施形態のミストノズル１００は、有底円筒状の筐体１０内に、第１薄板１３ａと、第２薄板１３ｂと、１枚の第３薄板１４と、金網状のストレーナ１５を収める構造を有している。また、筐体１０の底部中央には液体の噴射口となるオリフィス１１が形成され、収納された第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、第３薄板１４、及びストレーナ１５を固定するために折り曲げられる３箇所の爪部１２が筐体１０の側面から延設されている。尚、爪部１２による固定をより容易、かつ確実にするために、ストレーナ１５に接した状態でリング１６が配置されている。
【００２１】
筐体１０の底面が第１薄板１３ａの外周形状と同一か一回り大きい円形の外周形状を有する第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂは、液体の導入口１７ａからその流路１７ｂ，１７ｄに連なる３つの開口部、及び液体が旋回する渦室１７ｃとなる１つの開口部を有している。第１薄板１３ａの渦室１７ｃと連結する流路１７ｂ，１７ｂ，１７ｂの幅は、渦室１７ｃに対して液体が略回転方向に向けて流入するように狭められている。他方、第２薄板１３ｂの渦室１７ｃと連結する流路１７ｄ，１７ｄ，１７ｄの幅は、渦室１７ｃに対して液体が略回転方向に逆らう方向に向けて流入するように狭められている。また、第３薄板１４は、第１薄板１３ａと同じ外周形状を有しているが、形成された開口部は３箇所の導入口１７ａ，１７ａ，１７ａのみである。
【００２２】
また、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４は、薄板同士を重ね合わせる際の位置決めのためのダボ出し突起をそれぞれ３箇所有している。本実施形態では、１つのダボ出し突起の高さは、０．１ｍｍ以上０．１５ｍｍ以下である。但し、最もオリフィス１１側に配置される第１薄板１３ａは、ダボ出し突起の代わりに、そのダボ出し突起の少なくとも一部が嵌入される孔が形成される。
【００２３】
ところで、本実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４の材質はＳＵＳ３１６である。また、各薄板の厚みは０．２ｍｍであり、各薄板の外形となる円の直径は９．４ｍｍである。また、筐体１０及びリング１６の材質もＳＵＳ３１６であるが、それぞれの厚みは０．３ｍｍである。また、筐体１０の内径及びリングの外径はともに９．４ｍｍであり、筐体１０の一部に形成されているオリフィス１１の直径は１．０ｍｍである。また、ストレーナ１５の材質はＳＵＳ３１６であり、そのメッシュの番手は♯１２０である。また、外周形状が円形であるストレーナ１５の直径も９．４ｍｍである。尚、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、第３薄板１４、及びストレーナ１５の直径、並びにリング１６の外径は特に限定されるものではないが、ノズルの小型化とミスト流量の融通性の観点から、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であることが好ましい。また、ストレーナ１５の厚みは、約０．３ｍｍであり、また、そのメッシュの番手は、ノズルの目詰まりを防止する観点から、♯８０か、又はそれよりも目が細かい方が好ましい。
【００２４】
図１乃至図４に示すように、本実施形態では、オリフィス１１側から順に、５枚の第１薄板１３ａ、２枚の第２薄板１３ｂ、１枚の第３薄板１４、及び２枚の第１薄板１３ａが配置されている。ここで、第３薄板１４からオリフィス１１に至るまでの領域がミストの噴射角度及び／又はその噴射量を制御し、かつミストの状態を変化させる制御部１９ａであり、第３薄板１４からストレーナ１５に至るまでの領域が液体導入部１９ｂである。
【００２５】
まず、制御部１９ａでは、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂを積層させることによって形成された各流路１７ｂ，１７ｄの方向と断面積、さらに渦室１７ｃの連結部の断面積が定まることによって、ミストの噴射角度及び／又は噴射量の一定の範囲に収めることが可能となる。すなわち、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を変更することにより、各流路１７ｂ，１７ｄの深さと液体の流入状態が変化する。特に、第１薄板と第２薄板の各流路１７ｂ，１７ｄからの液体の流入方向が異なるため、積層枚数のみならず積層順序によっても、渦室１７ｃへの流入状態の多様性が高まる。その結果、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序と積層枚数を調整することにより、ミストの噴射角度及び／又は噴射量に対する融通性を獲得することができるとともに、噴射されるミストの状態を変化させることができる。
【００２６】
次に、液体導入部１９ｂは、第３薄板１４、及び制御部１９ａに使用されている第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂ以外の第１薄板１３ａ，１３ａの開口部によって構成されている。液体導入部１９ｂは、制御部１９ａのそれと同じ第１薄板１３ａ，１３ａを積層した構造を有しており、液体を制御部１９ａに導入するための導入部として利用される。なお、本実施形態では、第１薄板１３ａが液体導入部１９ｂを構成しているが、これに代えて第２薄板１３ｂが用いられても本実施形態の効果は実質的に同じである。
【００２７】
上述の通り、本実施形態では、制御部１９ａの性能が、単に第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって変化することになるため、ミストノズル１００の各部品の設計や加工手段を変更することなく、簡便にミストの噴射角度及び／又は噴射量を制御し、かつミストの状態を充円錐状にすることができる。すなわち、制御部１９ａ及び液体導入部１９ｂが第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４という共通の部品によって構成されているため、製造の容易化及び低コスト化が実現されうる。特に、本実施形態では、第１薄板１３ａと第３薄板１４が同じ外周形状を有する金属薄板であり、それらの差異が、上述の流路１７ｂ，１７ｄ、ダボ出し突起の方向とその有無、及び渦室１７ｃとなる開口部の有無のみであるから、順送金型を用いた加工を適用することが可能となる。なお、本実施形態では、第２薄板１３ｂは、単に第１薄板１３ａの表裏を逆転させただけのものである。従って、この順送金型による加工を採用すれば、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を容易かつ自在に変更することが可能となるため、作業工程数の低減によって歩留まりが向上しうる。さらに、順送金型によれば、単一の加工装置による製造のため、製造コストを一層低減することができる。
【００２８】
＜第２の実施形態＞
図５は、本実施形態におけるミストノズル２００の分解組立図である。また、図６は、第１の実施形態における図２Ｃに相当する箇所の断面図である。ここで、本実施形態におけるミストノズル２００は、第１の実施形態で使用された第１薄板１３ａ，第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４を有しているが、ストレーナ及びリングは配置されていない。従って、筐体２０の側面から延設された爪部２２は直接、第１薄板を押圧するように折り曲げられている。尚、オリフィス２１の位置及び大きさは第１の実施形態の筐体１０と同じである。また、本実施形態では、最もオリフィス側に配置された第１薄板１３ａは、その他の第１薄板１３ａと同様、ダボ出し突起を有している。本実施形態におけるミストノズル２００は、上記の点を除いて第１の実施形態と同じである。従って、第１の実施形態と重複する説明は省略される。
【００２９】
本実施形態においても、制御部１９ａの性能が、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって変化することになるため、ミストノズル２００の各部品の設計や加工手段を変更することなく、簡便にミストの状態を充円錐状に変化させることができ、かつミストの噴射角度及び／又は噴射量を制御することができる。すなわち、制御部１９ａ及び液体導入部１９ｂが第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４という共通の部品によって構成されているため、製造の容易化及び低コスト化が実現されうる。特に、本実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が同じ外周形状を有する金属薄板であり、それらの差異が、上述の流路１７ｂ，１７ｄ、ダボ出し突起の方向、及び渦室１７ｃとなる開口部の有無のみであるから、順送金型を用いた加工を適用することが可能となる。この順送金型による加工を採用すれば、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を容易かつ自在に変更することを可能となるため、作業工程数の低減によって歩留まりが向上しうる。さらに、順送金型によれば、単一の加工装置による製造のため、製造コストを一層低減することができる。
【実施例】
【００３０】
次に、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数を変更させた場合の第１の実施形態のミストノズル１００を用いた場合のミストの噴射角度及び噴射量の変化について説明する。表１及び表２は、制御部１９ａに配置されている第１薄板１３ａと第２薄板１３ｂの枚数及び積層順序の変化に対する、噴射されるミストの噴射角度及び噴射量の変化を測定した結果を示している。尚、オリフィス１１の直径は１．５ｍｍ又は２ｍｍに固定され、さらに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの渦室１７ｃの直径（図３ＡのＤ）並びに渦室１７ｃと流路１７ｂ，１７ｄが連結する部分の最短幅（図３ＡのＷ）は一定にされている。また、この測定結果の一例は、２種類の放射圧力（０．５ＭＰａ及び０．８ＭＰａ）の場合の結果であるが、噴射角度については０．８ＭＰａの結果のみが示されている。また、図３Ａにおける一点鎖線は、渦室１７ｃの直径を理解するために便宜上描かれている。また、制御部１９ａに配置されている総計７枚の第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの順序も各表中に示されている。具体的には、表１又は表２におけるＸ欄がオリフィスに近い位置に配置されていることを示し、表１又は表２におけるＹ欄がオリフィスから遠い位置に配置されていることを示す。従って、図１に示す第１の実施形態は、例えば表１における最下段の例に該当する。また、前述のＤの値は、３ｍｍであり、前述のＷの値は、０．７ｍｍである。
【００３１】
【表１】
【表２】
【００３２】
表１及び表２に示すとおり、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層枚数及び／又は積層順序を変更することにより、噴射量及び噴射角度を広範囲で変えることが出来ることが分かった。また、表１及び表２におけるミストの状態を目視観察したところ、全てのミストが充円錐状となっていることが分かった。この充円錐状のミストが形成されることにより、噴射されるミストの広がりの中でミストが略全体に存在することが分かった。他方、表１及び表２には示されていないが、本願出願人が目視観察したところ、第２薄板を含まずに制御部１９ａが形成された場合、前述の略空洞な領域が形成されることが分かっている。従って、第２薄板を含めて制御部１９ａを構成することにより、噴射されるミストの充円錐状化が達成される。
【００３３】
さらに、表１及び表２には示されていないが、第２薄板１３ｂを含まずに、第１薄板１３ａのみを積層した場合と比較して、噴射量が全体的に増大する傾向があることも明らかとなった。従って、噴射量を増大させる手段として、第２薄板１３ｂを用いることが有効であることが明らかとなった。なお、ミストの状態が全ての条件で充円錐状となっていると考えられるが、その程度は条件によって差が生じていると考えられる。
【００３４】
また、第２の実施形態のミストノズル２００についても、上述の第１の実施形態における実施例と同様の測定を行った。その結果、第１の実施形態で得られた値と実質的に同じ値が得られた。すなわち、与えられる液体中に物理的な不純物がなければ、ストレーナが配置されていなくても、本発明の効果が奏されることがわかる。
【００３５】
ところで、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の材質がＳＵＳ３１６であったが、材質はこれに限定されない。例えば、代替しうる金属として、アルミニウム合金、銅合金、又はチタンが適用可能である。また、金属のみならず、セラミックスや、プラスチック材料であっても、公知の手段によって十分な硬度を得ることにより適用することができる。
【００３６】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の厚みが０．２ｍｍであったが、本発明はこの厚みに限定されない。但し、ミストを発生させるためには渦室１７ｃ内での液体の角速度の高速化を図ることが必要となるため、図３ＡのＷに示す流路１７ｂ，１７ｄの絞り幅を出来る限り狭めることによって渦室１７ｃに流入する液体の流速を上げることが有力な手段となる。従って、出来るだけ小さいＷ値（例えば、０．２ｍｍ乃至１ｍｍ）を得るためには、加工の困難性の観点から上述の薄板の厚みが０．１５ｍｍ以上０．７ｍｍ以下であることが好ましい。他方、１．５ｍｍを超えるとその加工が非常に困難になる。尚、上述の好ましい範囲であれば、順送金型を採用した場合であってもその加工が容易になる。また、オリフィスの直径も２ｍｍ又は１．５ｍｍに限定されない。オリフィスの直径が０．５ｍｍであった場合、全般的な傾向として、ミストの噴射量及び噴射角度のいずれもが直径が２ｍｍ又は１．５ｍｍの場合と比べて小さくなることが確認されている。従って、オリフィスの直径を変えた上で、第３薄板よりもオリフィス側に配置されている第１薄板及び第２薄板の数、及びそれらの積層順序を変化させることにより、噴射されるミストの状態を変化させるとともに、そのミストの噴射量及び／又は噴射角度の融通性を更に高めることが可能となる。
【００３７】
また、上述の各実施形態では、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が、オリフィス１１が形成された筐体１０，２０内に収められているが、筐体１０，２０がなくても良い。すなわち、図８に示すミストノズル３００のように、オリフィス１１が形成されたオリフィス板３０が上述の各実施形態で用いられた筐体１０，２０の替わりに配置され、オリフィス板３０、第１薄板１３ａ、第２薄板１３ｂ、及び第３薄板１４が公知の接着剤によって接着されてもよい。これは、制御部１９ａの性能は、渦室や流路などの開口部の広さと形状、並びに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって影響される一方、筐体の有無には影響されないからである。但し、筐体１０，２０が第１薄板及び第２薄板を収納することは、ミストノズルの製造を容易にし、かつ、機械的強度を向上させるため好ましい。
【００３８】
また、上述の各実施形態では、第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂが３箇所の導入口１７ａ及び流路１７ｂ，１７ｄを有していたが、それらの数は、３つに限定されない。例えば、図９Ａに示す第１薄板４３及び図９Ｂに示す第３薄板４４のように、導入口２７ａ，２７ａ及び流路２７ｂ，２７ｂが２箇所であっても、渦室２７ｃにおいて本発明の効果が発揮されるための十分な液体の角速度を得ることができる。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す第１薄板５３及び第３薄板５４のように、導入口３７ａ及び流路３７ｂがそれぞれ１箇所のみであっても、渦室３７ｃにおいて本発明の少なくとも一部の効果が発揮されるための十分な液体の角速度を得ることができる。但し、導入口及び流路の数が少なすぎると、加工精度の限界等の理由により、渦室内における液体の旋回速度にバラつきを生じさせる可能性があるため、最も好ましい導入口及び流路の数は３個以上である。また、上述の第１薄板４３，５３に関する説明は、第２薄板に対しても適用される。
【００３９】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の総枚数が１０枚であったが、これに限定されない。前述の総枚数は、筐体の大きさによって自由に変更しうる。さらに、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板が筐体側面から延設された爪部を折り曲げることによって固定されたが、固定手段はこれに限定されない。例えば、接着剤を各薄板間に塗布して固定する手段も適用しうる。
【００４０】
また、上述の各実施形態では、液体導入部１９ｂが形成されていたが、この液体導入部１９ｂが形成されない場合であっても、本発明の効果が実質的に奏される。これは、制御部１９ａの性能が、渦室や流路などの開口部の広さと形状、並びに第１薄板１３ａ及び第２薄板１３ｂの積層順序及び／又は積層枚数によって影響される一方、液体導入部１９ｂによる影響が殆ど無いと言えるからである。
【００４１】
また、上述の各実施形態では、第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の外周形状が円形であったが、ミストの噴射角度及び噴射量に対する融通性は、上記第１薄板、第２薄板、及び第３薄板の開口部の形状や、それらの積層枚数及び／又は積層順序に依存するため、外周形状に対する限定はされない。以上、述べたとおり、本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、例えば農業用、又は粉塵除去や消臭等の空気清浄化用などのノズルとして広く利用されうる。また、本発明は、種々の消火対象に対応しうる消火用のミストノズルとしても利用される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図２Ａ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルを図１のＡ方向から観察した斜視図である。
【図２Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの平面図である。
【図２Ｃ】図２ＢのＤ−Ｄ断面図である。
【図３Ａ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図３Ｂ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第１薄板の側面図である。
【図３Ｃ】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第２薄板の側面図である。
【図４】本発明の１つの実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【図５】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図６】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの断面図である。
【図７】ミストの噴出角度を説明する図である。
【図８】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの分解組立図である。
【図９Ａ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図９Ｂ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【図１０Ａ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第１薄板の平面図である。
【図１０Ｂ】本発明の他の実施形態におけるミストノズルの第３薄板の平面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１０，２０ 筐体
１１，２１ オリフィス
１２，２２ 爪部
１３ａ，４３，５３ 第１薄板
１３ｂ 第２薄板
１４，４４，５４ 第３薄板
１５ ストレーナ
１６ リング
１７ａ，２７ａ，３７ａ 導入口
１７ｂ，１７ｄ，２７ｂ，３７ｂ 流路
１７ｃ，２７ｃ，３７ｃ 渦室
１８ ダボ出し突起
１８ａ ダボ出し突起嵌入孔
１９ａ 制御部
１９ｂ 液体導入部
３０ オリフィス板
１００，２００，３００ ミストノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１薄板と、
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２薄板と、
前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成するとともに前記導入口が形成された第３薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板とを備え、
前記オリフィス板と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項２】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、
前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成するとともに前記導入口が形成された第３金属薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを底面に有し、前記底面に対向するように前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板とを収める筐体とを備え、
前記筐体と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項３】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、
前記第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、かつ液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、
前記第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成し、かつ前記導入口が形成された第３金属薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを前記第１金属薄板の外形と略同じ外形を持つ底面に有し、前記底面に対向するように前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板とを収める筐体とを備え、
前記筐体と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項４】
前記第１薄板の枚数と前記第２薄板の枚数が、ミストの所望の噴射角度及び／又は噴射量を得るように定められる
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項５】
前記第１薄板と前記第２薄板とが重なり合う順序が、ミストの所望の噴射角度及び／又は噴射量を得るように定められる
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項６】
ストレーナを介して前記液体が前記第３薄板に到達する
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項７】
前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板が、重ね合わせの際の位置決めのためのダボ出し突起をさらに備えた
請求項２乃至請求項３に記載のミストノズル。
【請求項８】
前記薄板の厚みが０．１５ｍｍ超０．７ｍｍ以下である
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項１】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１薄板と、
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２薄板と、
前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成するとともに前記導入口が形成された第３薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを有するオリフィス板とを備え、
前記オリフィス板と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項２】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、
前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成するとともに前記導入口が形成された第３金属薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを底面に有し、前記底面に対向するように前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板とを収める筐体とを備え、
前記筐体と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項３】
液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記渦室に対して前記液体の略回転方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第１金属薄板と、
前記第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、かつ液体が旋回する渦室を構成する開口部、前記液体の略回転方向に逆らう方向に向けて流入する単数又は複数の流路を構成する開口部、及び前記液体を前記各々の流路に導く導入口が形成された少なくとも１枚の第２金属薄板と、
前記第１金属薄板の外形と同じ外形を有し、前記流路及び前記渦室の内壁の一部を構成し、かつ前記導入口が形成された第３金属薄板と、
前記液体を噴射するためのオリフィスを前記第１金属薄板の外形と略同じ外形を持つ底面に有し、前記底面に対向するように前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板とを収める筐体とを備え、
前記筐体と前記第３薄板との間に前記第１薄板及び前記第２薄板とが重ね合わせて配置された
ミストノズル。
【請求項４】
前記第１薄板の枚数と前記第２薄板の枚数が、ミストの所望の噴射角度及び／又は噴射量を得るように定められる
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項５】
前記第１薄板と前記第２薄板とが重なり合う順序が、ミストの所望の噴射角度及び／又は噴射量を得るように定められる
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項６】
ストレーナを介して前記液体が前記第３薄板に到達する
請求項１に記載のミストノズル。
【請求項７】
前記第１金属薄板、前記第２金属薄板、及び前記第３金属薄板が、重ね合わせの際の位置決めのためのダボ出し突起をさらに備えた
請求項２乃至請求項３に記載のミストノズル。
【請求項８】
前記薄板の厚みが０．１５ｍｍ超０．７ｍｍ以下である
請求項１に記載のミストノズル。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図２Ｃ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公開番号】特開２０１０−１２４２３（Ｐ２０１０−１２４２３Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１７５３３１（Ｐ２００８−１７５３３１）
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（３９１００８３２０）株式会社初田製作所 (78)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月４日（２００８．７．４）
【出願人】（３９１００８３２０）株式会社初田製作所 (78)
【Ｆターム（参考）】
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