JP2004050122A

JP2004050122A - ノズル

Info

Publication number: JP2004050122A
Application number: JP2002213962A
Authority: JP
Inventors: Yoshinari Iwamura; 岩村　吉就; Yuji Honda; 本田　祐治
Original assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Current assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Priority date: 2002-07-23
Filing date: 2002-07-23
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】噴射幅を均一に広くすると共に、流量および騒音の低減を図る。
【解決手段】ノズル２０の中心軸線Ｃに沿って噴射側閉鎖壁１１ｈまで流路１４、１５を形成し、噴射側閉鎖壁１１ｈに噴射厚さ方向Ｔに複数列で且つ各列に幅方向に間隔をあけて複数の噴射孔１１ｄを流路１５と連通させて形成し、噴射幅方向Ｗに間隔をあけて設ける噴射孔１１ｄは中心軸線Ｃを始点として放射状に配置され、かつ、各噴射孔１１ｄの内径および流路長さは略同一としている。また、噴射側閉鎖壁１１ｈは、噴射側先端面１１ｂとなる外面および流路閉鎖面１１ｃとなる内面を相似形状の断面山型形状として、放射状に配置される噴射孔１１の流路長さを同一としている。
【選択図】　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズルに関し、幅方向および直交する厚さ方向に所定間隔をあけて配置し、対象物の広範囲の被噴射面に対し隙間なく均一な噴射を行うノズルであって、特に、連続鋳造機のおける鋼板水冷後の水切りやダスト吹き飛ばし、メッキ装置におけるメッキ鋼板の処理薬液の吹き飛ばし、さらに、製品検査センサー前の異物吹き飛ばし等に好適に用いられるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、連続鋳造機では、ノズルより高圧エアを噴射して、鋼板表面に残存した冷却水やダスト等の吹き飛ばしている。
近年、国際競争の激化に伴い、上記ノズルに対して、打力の均等化、噴射音の低減、コストダウン、メンテナンス性の向上など求められている。
【０００３】
上記用途に用いられるノズルとして、図１２〜図１４に示すノズル１、２、３が提供されている。図１２のノズル１は、円管状の先端開口を噴射孔１ａとする単孔ノズルであり、後端側にネジ部１ｂを備えている。
図１３のノズルは特開平１０−３３７５０３号に開示されたノズル２であって、平板状の先端に複数の噴射孔２ａを並列して配置していると共に、負圧によりエア吸込孔２ｂより吸い込み増幅したエアを先端の空間より噴射している。
図１４（Ａ）（Ｂ）に示すノズル３は、球面状の先端にスリット４ａを切り欠いたノズルチップ４をキャップ５を介してアダプタ６に取り付けており、スリット４ａよりエアを噴射する構成としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のノズルは、いずれも噴射幅、噴射厚さ、打力の点で十分なものはなかった。
具体的には、図１２に示すノズル１では、直管の先端に大径の噴射孔１ａを開口しているだけであるため噴射幅が狭く、複数のノズル１を並列させて均等に噴射するには、各ノズル１を狭ピッチで並べなければならない。そのため、多量のエア流量を供給する必要があるので、消費電力が増大する問題があった。
また、噴射孔１ａは大径であるので、乱流が発生し易く、噴射時の騒音が大きくなる問題もあった。
【０００５】
図１３に示すノズル２では、噴射孔２ａを平行に配列しているだけであるため、図１３に示すノズル１よりは噴射幅が広くなるものの十分ではなく、かつ、ノズル２の噴射孔２ａより離れるほど打力分布は両端が弱くなり、複数のノズル２を並列させて均等に噴射するには、各ノズル１を狭ピッチで、かつ、近距離で並べなければならない問題がある。
【０００６】
図１４に示すノズル３では、打力分布が両端が強い谷状分布となり、均等でない問題があると共に、スリット４ａを横断的に切り欠いているため、エア流量が大きくなりコンプレッサー等の消費電力を低減できない問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、打力分布が均等で、かつ、噴射厚さおよび噴射幅を共に広げることができ、しかも、騒音を低減できると共に、必要流量を低減して消費電力を低減できるノズルを提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ノズルの基端側に流入口を開口すると共に中心軸線に沿って噴射側閉鎖壁まで流路を形成し、該噴射側閉鎖壁に厚さ方向に複数列で且つ各列に幅方向に間隔をあけて複数の噴射孔を上記流路と連通させて形成し、
上記幅方向に間隔をあけて設ける噴射孔は上記中心軸線を始点として放射状に配置され、かつ、各噴射孔の内径および流路長さは略同一としていることを特徴としているノズルを提供している。
【０００９】
上記構成とすると、複数の噴射孔を噴射幅方向に向けて放射状に配置しているため、噴射幅方向の噴射角度を扇形に拡げて噴射幅を広げることができる。
また、各噴射孔は流路の中心軸線を始点として放射状に配置、つまり、各噴射孔の各軸線の焦点を中心軸線に位置させているので、流路から各噴射孔に均等に流れ込むことができ、各噴射孔より噴射された流体の打力分布をより均等にすることができる。さらに、各噴射孔は、内径および軸線方向の長さを略同一としているので、各噴射孔を通過する流量が略同一となると共に、各噴射孔内において夫々均一に整流化される。したがって、打力分布を均一にすることができると共に騒音を低減することができる。
また、幅方向に放射状に配置する噴射孔を、直交する厚さ方向に複数列設けているため、厚さ方向の噴射範囲も増大できる。特に、複数列設けずに１つの大きく開口を設ける場合に比べて、全体として噴射孔の流路面積を縮小できるため必要流量を低減することができる。その結果、流体を供給するコンプレッサー等の消費電力を削減することができると共に、噴射幅および噴射厚さともに増大できるため、ノズルの配置ピッチを広くできる。
なお、上記ノズルは、１流体用と２流体用のいずれにも限定されず、１流体として使用した場合にも、流体は液体と気体のいずれにも限定されない。また、噴射孔へ連通する流路を断面円形状（円筒状、円錐状）とすれば、流路を流通する流体の流体圧が流路内面に対して均等に負荷され、ノズルの強度向上にも貢献する。
【００１０】
上記夫々同一長さの複数の噴射孔を放射状に配列する一例としては、上記噴射側閉鎖壁は、外面および流路閉鎖面となる内面を相似形状の断面山型形状として、上記放射状に配置される噴射孔の流路長さを同一とすると好適である。
【００１１】
上記噴射側閉鎖壁の先端側外面に直径方向に切り込みを設け、該切込部の底面に上記噴射孔を開口している。なお、この噴射孔が開口する切込部の底面も上記山型形状となるように切り込むことが好ましい。
上記構成とすると、噴射孔の出口面である上記切込部の底面（噴射側先端面）より噴射された流体が、噴射厚さ方向を上記切込部の側壁により規制されるので、噴射された流体が噴射厚さ方向に拡散するのが抑えられ、厚さ方向の噴射量の均一化を図ることができる。
【００１２】
上記並列する各噴射孔の最外位置にある噴射孔の軸線は、ボディの中心軸線に対して５°〜３０°の角度で噴射幅方向に拡がっており、また、上記各噴射孔の内径は０．８〜１．５ｍｍとしている。
【００１３】
噴射孔の内径は、０．８ｍｍ以上とすることで目詰まり防止が図られる。
また、噴射孔の内径を１．５ｍｍ以下とすることで乱流の発生を低減して噴射音による騒音の低減を図ることができる。乱流の指標となるレイノルズ数Ｒｅ＝ｖｄ／υの式より、内径が小さくなればレイノルズ数Ｒｅが減少するため、噴射孔内での流れが層流化されるためである。なお、ｖは流速（ｍ／ｓ）、ｄは内径（ｍ）、υは動粘度（ｍ^２／ｓ）である。
【００１４】
上記各噴射孔は直線状の比較的長い流路とし、その長さを２．５〜７．５ｍｍとしていると好ましい。
即ち、各噴射孔を直線状に長尺とすることで、整流効果が促進され、騒音の低減に貢献する。
【００１５】
上記噴射孔を設けたノズルチップをキャップを介してノズル本体に着脱自在に螺着し、これらノズルチップ、キャップ、ノズル本体を組み合わせてノスルを形成している。
上記のように、ノズルをノズルチップ、キャップ、ノズル本体の３部品により構成することで、メンテナンス時におけるノズルを分解が容易となり、目詰まり時などの洗浄が非常に簡単となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図５はエアーノズルからなる第１実施形態を示す。
本実施形態のノズル１０は、ノズルチップ１１をキャップ１２を介してノズル本体１３に着脱自在に螺着し、ノズルチップ１１、ノズル本体１３の中心に設けた第１流路１４、第２流路１５の軸線を一致させている。
【００１７】
ノズルチップ１１は、第２流路１５を形成する流路を円錐形状とし、その噴射側閉鎖壁１１ｈの内面側の流路閉鎖面１１ｃを断面山型形状としていると共に、該噴射側閉鎖壁１１ｈに直管状の噴射孔１１ｄを噴射幅方向Ｗに７つ配列すると共に、それを噴射厚さ方向Ｔに２列並列して計１４つ穿設している。
これら複数の噴射孔１１ｄは放射状に配置しており、図３に示すように、各噴射孔１１ｄの各軸線の焦点Ｆは、流路１５の中心軸線Ｃ上に位置している。
【００１８】
並列する各噴射孔１１ｄの最外位置にある噴射孔１１ｄの軸線は、流路１５の中心軸線Ｃに対する角度θは、５°〜３０°の範囲で噴射幅方向Ｗに拡がっており、本実施形態では２０°として、噴射幅方向Ｗの噴射角度を４０°としている。
また、各噴射孔１１ｄの内径は０．８〜１．５ｍｍとし、本実施形態では１ｍｍとしていると共に、その軸線方向の長さを２．５〜７．５ｍｍとし、本実施形態では５ｍｍとしている。
つまり、各噴射孔１１ｄの内径および長さは略同一としている。
また、各噴射孔１１ｄ間のピッチは２〜３．９ｍｍとし、本実施形態では２．６ｍｍとしている。
【００１９】
各噴射孔１１ｄの出口となる噴射側先端面１１ｂは、図４および図５に示すようにノズル先端面１１ｇを直径方向に切り込んだ切込部１１ｅの底面とし、その噴射側先端面（底面）１１ｂを流路閉鎖面１１ｃと相似・平行な断面山型形状としていると共に、切込部１１ｅの両側壁を噴射厚さ方向Ｔのガイド壁１１ｆとしている。また、ノズルチップ１１の流入側の縁部には外方に鍔部１１ａを突出している。
【００２０】
キャップ１２は、円筒状の内周面にネジ部１２ｂを刻設していると共に、先端側にノズルチップ１１の鍔部１１ａの抜け止めを図るための抜止部１２ａを内方に突出している。
【００２１】
ノズル本体１３は、円筒状の内部空間を第１流路とすると共に、先端側外周面にネジ部１３ａを刻設していると共に、後端側外周面にもネジ部１３ｂを刻設している。
【００２２】
次に、ノズル１０の組付手順について説明する。
キャップ１２の後端側よりノズルチップ１１を内部に挿入し、ノズルチップ１１の鍔部１１ａがキャップ１２の抜止部１２ａで停止した状態とし、その後、ノズル本体１３をキャップ１２の後端側より挿入し、ノズル本体１３の先端側ネジ部１３ａをキャップ１２のネジ部１２ｂに螺着し、図２に示すノズル１０が完成する。
【００２３】
上記ノズル１０をノズル本体１３後端のネジ部１３ｂをエア供給管に螺着して固定し、ノズル本体１３の流入口１３ｃより流入したエアが、第１流路１４、第２流路１５を流通する。
第２流路１５のエアは、放射状に配置された各噴射孔１１ｄに流入し、噴射側先端面１１ｂより噴射される。なお、この際、噴射孔１１ｄの出口より噴射されたエアはガイド壁１１ｆにより規制されるので、噴射されたエアが噴射厚さ方向Ｔに拡散するのが抑えられ、噴射幅を広くすることに貢献する。
【００２４】
上記構成とすると、複数の噴射孔１１ｄを噴射幅方向Ｗに放射状に配置しているので、噴射幅方向Ｗの噴射角度が拡がり打力分布を幅広にすることができると共に、ノズル１０を幅広にすることなく噴射幅を広くできるので、ノズル１０の小型化にも貢献する。
また、各噴射孔１１ｄは、夫々の内径および長さを略同一としているので、各噴射孔１１ｄを通過するエア流量が夫々均一となると共に、各噴射孔１１ｄ内において夫々均一に整流化される。したがって、打力分布を均一にできると共に噴射音も低減することができる。
【００２５】
また、噴射孔１１ｄは、複数個を並列させて設けているため、図１３に示すノズル１のように噴射項１ａを大きな開口とした場合に比べ、全体として噴射孔１１ｄの流路面積が縮小され、エア流量を低減することができるので、エアを供給するコンプレッサーの消費電力を削減することもできる。
さらに、噴射孔１１ｄへ連通する第１流路１４、第２流路１５は断面円形状としているので、流路１４、１５内面に負荷されるエアの流体圧が内周方向に均一となる。
【００２６】
また、各噴射孔１１ｄの各軸線の焦点Ｆを流路１４、１５の中心軸線Ｃに位置させているので、エアが流路１５から各噴射孔１１ｄに均等に流れ込むことができ、各噴射孔１１ｄより噴射されたエアの打力分布の均等化を促進することができる。
【００２７】
噴射孔１１ｄの内径は、０．８ｍｍ以上としているので目詰まり防止が図られると共に、１．５ｍｍ以下としているので、乱流の発生を低減して噴射音による騒音の低減を図ることができる。
また、各噴射孔１１ｄは直線状とし、長さを２．５〜７．５ｍｍとして長尺しているので、整流効果が促進され、騒音の低減にさらに貢献する。
【００２８】
また、ノズル１０に目詰まり等が発生して洗浄する必要がある場合、ノズル１０をノズルチップ１１、キャップ１２、ノズル本体１３の３部品により分割して構成しているので、ノズル１０を容易に分解洗浄することができ、メンテナンス性が向上する。
【００２９】
図６（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態のノズルチップ１１’を示す。
第１実施形態との相違点は、ノズルチップ１１’の噴射項１１ｄ’を噴射厚さ方向Ｔに３列に並列している点である。
図６（Ａ）に示すように、噴射厚さ方向Ｔの中央の列の噴射孔１１ｄ’は噴射幅方向Ｗに７つ並設していると共に、その両側に隣接する列の噴射孔１１ｄ’は上記中央の列の噴射孔１１ｄ’と互い違いになるようにして６つ並設している。
上記構成とすると、噴射孔１１ｄより噴射されるエアの噴射厚さを厚くすることができる。
【００３０】
図７（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第３実施形態を示す。
第１実施形態の相違点は、ノズルチップ１１”の先端側に凸部１１ｉ”を設けている点である。
ノズルチップ先端に突出した凸部１１ｉ”の噴射側先端面１１ｂ”を断面山型形状とし、第１実施形態と同様に噴射孔１１ｄを放射状に穿設し、円錐形状の第２流路１５と連通している。
他の構成は第１実施形態と同様であるため説明を省略する。
【００３１】
本発明のノズル１０と前記図１２〜１４のノズルの打力、噴霧幅さを測定して、比較した。
図８は、各ノズルから噴射されたエアの打力分布を示し、図１２に示す従来例１のノズル１では図８中に点線で示すように噴射幅がかなり狭く、図１３に示す従来例２のノズル２では図８中に２点鎖線で示すように、噴射幅が十分な広さではなかった。また、図１４に示す従来例３のノズル３では図８中に１点鎖線に示すように、打力分布が谷形状となり均一でなかった。
これに対して本発明のノズル１０では、図８中に実線で示すように、十分な噴射幅を有すると共に、打力分布形状も均一となっていた。
【００３２】
次に、本発明および上記従来例１〜３のノズルを、複数並列して打力分布等を測定し比較した。
測定方法は、図９に示すように、エア供給管１００にノズルを間隔Ｌをあけて並設し、ノズルより距離Ｈ離れた位置に打力センサーＳを位置させた。
【００３３】
従来例１のノズル１および従来例２のノズル２を用いた場合は、上記間隔Ｌを４５ｍｍとし、上記距離Ｈを１５０ｍｍとして測定した。距離Ｈを１５０ｍｍとした理由は、鋼板の冷却水吹き飛ばし等に用いる場合には、板が飛び跳ねてノズルに当たり易いため、ノズルを対象物から１００〜１５０ｍｍ離して使用することが多いためである。
測定結果は、図１１（Ａ）に示すように、従来例１のノズルでは、各ノズル１より噴射されたエアの噴射幅が狭いためラップ部分の打力が弱くなり、波型の非常に不均一な分布形状となっていた。
従来例２のノズル２でも、図１１（Ｂ）に示すように、各ノズル２より噴射されたエアの噴射幅が十分でないためラップ部分の打力が弱まり、不均一な分布形状となっていた。
【００３４】
本発明のノズル１０では、上記間隔Ｌを１００ｍｍとし、上記距離Ｈを１５０ｍｍとして測定すると、間隔Ｌを１００ｍｍと広く設定したにも関わらず、噴射幅が広いためラップ部分が確実に重なるので、各ノズルから噴射したエアの合成した打力分布は、図１０の白矢印に示すように、均一な打力分布となっていた。
【００３５】
次に、本発明のノズル１０と上記従来例１〜３のノズル１〜３を用いた場合の流量および騒音を測定して比較した。
本測定では、エアの流体圧を０．１、０．３、０．５ＭＰａに夫々変化させて、騒音測定器をノズル前方１ｍに配置して行った。
なお、暗騒音値は、６４ｄｂ（Ａ）である。
上記測定結果を下記の表１に示す。
【００３６】
【表１】

【００３７】
表１に示すように、従来例１〜３のノズル１、２、３に比べて、本発明のノズル１０は流量を低減することができることが分かる。その結果、流体を供給するコンプレッサー等の消費電力を削減することができると共に、噴射幅および噴射厚さともに増大できるため、ノズルの配置ピッチを広くできる。
また、騒音値も従来例１〜３のノズル１、２、３に比べて、本発明のノズル１０の方が低減されていることが確認できた。
【００３８】
【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、複数の噴射孔を噴射幅方向に向けて放射状に配置しているので、噴射幅方向の噴射角度が拡がり打力分布を幅広にすることができる。また、上記各噴射孔は、内径および軸線方向の長さを略同一としているので、各噴射孔を通過する流量が略同一となるので、打力分布を均一にすることができる。
【００３９】
噴射孔は、１つの大開口とせず複数個を並列させて設けているため、全体として噴射孔の流路面積が縮小されて流量を低減されるので、流体を供給するコンプレッサー等の消費電力を削減することができる。また、各噴射孔を小径とすることで乱流の発生を低減して噴射音による騒音の低減を図ることができる。
また、ノズルをノズルチップ、キャップ、アダプターの３部品により分割構成することで、万が一、目詰まり等を起こした場合でも、分解洗浄ができメンテナンス性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態のノズルの側面図である。
【図２】ノズルの断面図である。
【図３】ノズルの要部断面図である。
【図４】ノズルの正面図である。
【図５】ノズルチップの上面図である。
【図６】（Ａ）は第２実施形態のノズルチップの正面図、（Ｂ）は上面図である。
【図７】（Ａ）は第３実施形態のノズルチップの正面図、（Ｂ）は上面図、（Ｃ）は断面図である。
【図８】打力分布を示す図面である。
【図９】複数のノズルを用いた場合の打力分布の計測方法を示す図面である。
【図１０】本発明のノズルを複数個用いた場合の打力分布を示す図面である。
【図１１】（Ａ）は従来例１のノズルを複数個用いた場合の打力分布を示す図面、（Ｂ）は従来例２のノズルを複数個用いた場合の打力分布を示す図面である。
【図１２】従来例１のノズルの斜視図である。
【図１３】従来例２のノズルの斜視図である。
【図１４】（Ａ）は従来例３のノズルの一部断面側面図、（Ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１０　　　　ノズル
１１、１１’ノズルチップ
１１ａ　　　鍔部
１１ｂ　　　噴射側先端面（底面）
１１ｃ　　　流路閉鎖面
１１ｄ　　　噴射孔
１１ｅ　　　切込部
１１ｆ　　　ガイド壁（側面）
１１ｈ　　　噴射側閉鎖壁
１２　　　　キャップ
１２ａ　　　抜止部
１３　　　　ノズル本体
１４　　　　第１流路
１５　　　　第２流路
Ｃ　　　　　中心軸線

Claims

ノズルの基端側に流入口を開口すると共に中心軸線に沿って噴射側閉鎖壁まで流路を形成し、該噴射側閉鎖壁に厚さ方向に複数列で且つ各列に幅方向に間隔をあけて複数の噴射孔を上記流路と連通させて形成し、
上記幅方向に間隔をあけて設ける噴射孔は上記中心軸線を始点として放射状に配置され、かつ、各噴射孔の内径および流路長さは略同一としていることを特徴としているノズル。
上記噴射側閉鎖壁は、外面および流路閉鎖面となる内面を相似形状の断面略山型形状としている請求項１に記載のノズル。
上記噴射側閉鎖壁の先端側外面に直径方向に切り込みを設け、該切込部の底面に上記噴射孔を開口している請求項１または請求項２に記載のノズル。
上記並列する各噴射孔の最外位置にある噴射孔の軸線は、ボディの中心軸線に対して５°〜３０°の角度で噴射幅方向に拡がっている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズル。
上記各噴射孔の内径は０．８〜１．５ｍｍ、流路長さを２．５〜７．５ｍｍとしている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のノズル。