JP7453688B2

JP7453688B2 - 噴霧ノズル

Info

Publication number: JP7453688B2
Application number: JP2021151979A
Authority: JP
Inventors: 良成今川
Original assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Current assignee: Yamaho Industry Co Ltd
Priority date: 2021-09-17
Filing date: 2021-09-17
Publication date: 2024-03-21
Anticipated expiration: 2041-09-17
Also published as: JP2023044114A

Description

本発明は、農薬や水等の液体の散布に用いられる空気混入式の噴霧ノズルに関する。

農薬や水等の液体を散布するための噴霧ノズルには、例えば特許文献１等に記載されているような空気混入式のものがある。空気混入式の噴霧ノズルは、供給される液体に空気を混入させ、液体を粒子径の大きい霧粒にして噴射することにより、噴射距離を長くとれるようにしたもので、液体肥料や水の散布等、遠い場所への霧粒の到達性が重視される用途に適している。

図５は一般的な空気混入式の噴霧ノズルの一例を示す。この噴霧ノズルは、軸心部に液体通路１ａが貫通形成され、後端側に外周から液体通路１ａに貫通する空気導入孔１ｂが形成された円筒状のノズル本体１と、ノズル本体１の先端部にキャップ２で取り付けられる円盤状の噴板３と、噴板３とノズル本体１の間をシールする環状のシール部材４と、ノズル本体１の先端面と噴板３との間に配される整流中子５と、ノズル本体１の空気導入孔１ｂよりも後方の液体通路１ａ内に配されるオリフィス板６と、ノズル本体１を導液管等の外部の液体供給側部材に接続するユニオンナット７とを備えている。

その噴板３は、径方向に沿って延びる断面Ｕ字状の膨出部３ａが形成されており、その膨出部３ａの長手方向中央に幅方向に延びる噴口３ｂがあけられている。また、整流中子５は、ノズル本体１の空気導入孔１ｂから吸い込まれた空気と混合された液体を噴板３に向けて流す２つの流路５ａが、噴板３の膨出部３ａの延びる方向に並び、かつノズル本体１の軸心に対して対称となるように設けられている。

そして、ノズル本体１の後端側から液体通路１ａに供給された液体が、オリフィス板６の中央に設けられたオリフィス６ａを通過し、空気導入孔１ｂから吸い込まれた空気と混合されて、整流中子５で整流された後に、噴板３の噴口３ｂから霧粒の状態で噴射されるようになっている。その霧粒の噴霧パターンは、噴板３の膨出部３ａの長手方向に薄く、その方向と直交する平面に沿って扇形に広がる扁平なものとなる。

特開２０１８－５１４２７号公報（図１）

上記のような空気混入式の噴霧ノズルでは、霧粒の噴霧パターンである扁平な扇形の厚みを小さくした方が、霧粒をより均一に噴霧対象物へ散布することができる。また、ブームスプレイヤー等の大型の液体散布装置に取り付けた場合には、噴霧パターンの扇形の厚みが小さい方が、噴霧ノズルの周辺の部材への霧粒の付着を少なくすることができる。

そこで、本発明は、空気混入式の噴霧ノズルにおいて、霧粒の噴霧パターンである扁平な扇形の厚みを小さくすることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、軸心部に液体通路が貫通形成され、後端側に外周から前記液体通路に貫通する空気導入孔が形成された円筒状のノズル本体と、前記ノズル本体の先端部に取り付けられる円盤状の噴板と、前記ノズル本体の先端側で前記噴板の後方に配される整流中子とを備え、前記噴板は、径方向に沿って延びる断面Ｕ字状の膨出部が形成され、その膨出部の長手方向中央に幅方向に延びる噴口があけられたものであり、前記ノズル本体の後端側から前記液体通路に供給された液体が、前記空気導入孔から吸い込まれた空気と混合されて、前記整流中子で整流された後に、前記噴板の噴口から扁平な扇形の噴霧パターンで噴射されるようになっている噴霧ノズルにおいて、前記整流中子は、前記空気導入孔から吸い込まれた空気と混合された液体を前記噴板に向けて流す流路が、前記噴板の膨出部の延びる方向に並ぶように少なくとも３つ設けられており、その中央の流路は、前記ノズル本体の軸方向から見て前記噴板の噴口と重なる位置に配されている構成を採用した。

上記の構成によれば、整流中子の中央の流路を通過した液体が、進行方向を変えることなく噴板の噴口に到達し、霧粒となってノズル本体の軸方向に噴出するので、従来の２つの流路を有する整流中子を用いる場合に比べて、噴霧パターンの扇形の厚み方向両側の霧粒が厚み方向中央部の霧粒に引き付けられやすくなり、厚み方向の霧粒の広がりを抑えることができる。

さらに、上記の構成においては、前記ノズル本体の空気導入孔よりも後方の液体通路内に、中央にオリフィスを有するオリフィス板が配されており、前記オリフィス板よりも後方の液体通路内にオリフィス中子が配され、前記オリフィス中子は、前記ノズル本体の後端側から供給された液体を前記オリフィス板に向けて流す流路が、前記ノズル本体の軸方向から見て前記オリフィス板のオリフィスとずれた位置に配されていることが好ましい。

すなわち、上記のような３つの流路を有する整流中子を用いた場合に、中央にオリフィスを有するオリフィス板が空気導入孔よりも後方に配されていると、ノズル本体に供給される液体の流れによっては、オリフィス板を通過した液体が直線的に流れて空気の混入を生じにくくなり、空気混入の少ない液体が主に整流中子の中央の流路を流れて噴板の噴口から直射状に（扇形に広がらない状態で）噴射され、散布効率がかえって低下してしまうおそれがある。

これに対し、オリフィス板よりも後方に、ノズル本体の軸方向から見てオリフィス板のオリフィスとずれた位置に流路を有するオリフィス中子を配するようにすれば、オリフィス板を通過した液体の流れが乱れて（直線的なものでなくなって）空気の混入を生じやすくなり、十分に空気混入された液体が整流中子の各流路を流れて噴板の噴口から噴射され、オリフィス中子のない場合よりも散布効率の高い適度な広がり（噴霧角度）の扇形の噴霧パターンが得られるようになる。

本発明の噴霧ノズルは、上述したように、ノズル本体の後端側から供給された液体を整流して噴板側へ流す整流中子の流路を、ノズル本体の軸方向から見て噴板の噴口と重なる位置に配される中央のものを含めて、噴板の膨出部の延びる方向に並ぶように少なくとも３つ設けることにより、噴口から噴射される霧粒の噴霧パターンである扁平な扇形の厚みが小さくなるようにしたものであるから、従来の２つの流路を有する整流中子を用いたものよりも均一に霧粒を噴霧対象物へ散布することができ、噴霧ノズルの周辺の部材への霧粒の付着を少なくすることもできる。

実施形態の噴霧ノズルの使用状態の斜視図図１の噴霧ノズルの分解斜視図図１の噴霧ノズルの縦断正面図図３のIV－IV線に沿った断面図従来の噴霧ノズルの縦断正面図

以下、図１乃至図４に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１は、実施形態の噴霧ノズル１０を、ブームスプレイヤーのブーム２０の長手方向に所定間隔で設けられた導液管（枝管）２１に接続した状態を示す。ここで、ブーム２０の導液管２１は、図２に示すように、先端側の外周に噴霧ノズル１０を接続するためのおねじ２１ａが形成されており、その先端には噴霧ノズル１０を回り止めするための一対の切欠き２１ｂが設けられている。

この噴霧ノズル１０の概略の構造は、前述の図５に示した従来のものと同じである。すなわち、この噴霧ノズル１０は、図２乃至図４に示すように、軸心部に液体通路１ａが貫通形成された円筒状のノズル本体１と、ノズル本体１の先端部にねじ結合するキャップ２と、キャップ２によってノズル本体１に取り付けられる円盤状の噴板３と、噴板３とノズル本体１の間をシールする環状のシール部材４と、ノズル本体１の先端面と噴板３との間（噴板３の後方）に配される整流中子５と、ノズル本体１の後端側で液体通路１ａ内に配されるオリフィス板６と、ノズル本体１をブームスプレイヤーのブーム２０に設けられた導液管２１に接続するユニオンナット７とを備えている。そして、従来のものにはないオリフィス中子８が、オリフィス板６よりも後方の液体通路１ａ内に配されている。なお、図２乃至図４は図１と上下方向を逆にして描いたものであり、上方が液体噴出方向となっている。

前記ノズル本体１は、液体通路１ａの内径が先端部と後端側で大きく形成され、長手方向中央の外周の２面幅部分のそれぞれから液体通路１ａの後端側大径部に貫通する空気導入孔１ｂが設けられている。また、液体通路１ａの先端大径部の内周に、一対の円弧状の中子受け１ｃがノズル本体１の先端面から僅かに突出する状態で設けられ、液体通路１ａの先端大径部の底となる段差面には一対のピン穴１ｄが設けられている。

また、ノズル本体１の先端側の外周にはキャップ２とねじ結合するおねじ１ｅが形成されており、後端部の外周には、空気導入孔１ｂよりも後端側にユニオンナット７を係止するためのフランジ１ｆが設けられ、フランジ１ｆよりも後端側に一対の回り止め用凸部１ｇが設けられている。

前記キャップ２は、先端側内周に内フランジ２ａを有しており、ノズル本体１の先端面にシール部材４を介して噴板３を押し付けた状態で、ノズル本体１のおねじ１ｅとねじ結合することにより、噴板３の外周縁部を内フランジ２ａで締め付けて、噴板３をシール部材４および整流中子５とともにノズル本体１に固定するようになっている。

前記噴板３は、径方向に沿って延びる断面Ｕ字状の膨出部３ａが形成されており、その膨出部３ａの長手方向中央に幅方向に延びる噴口３ｂがあけられている。

前記シール部材４は、汎用のＯリングが用いられており、キャップ２の締め付けにより噴板３とノズル本体１の先端面との間で圧縮されて、噴板３とノズル本体１との間を液密に封止するようになっている。

前記整流中子５は、ノズル本体１の空気導入孔１ｂから吸い込まれた空気と混合されて液体通路１ａを通ってきた液体の流れを整えるもので、その液体を噴板３に向けて流す流路５ａが径方向に３つ並ぶように設けられている。また、背面（ノズル本体１に対向する側の面）には一対の位置決めピン５ｂが設けられ、前面（噴板３に対向する側の面）の周縁部には、流路５ａの並びの両側の延長線上に突起５ｃが設けられている。

そして、この整流中子５は、各位置決めピン５ｂがノズル本体１のピン穴１ｄに挿入され、背面の周縁部の一部がノズル本体１の中子受け１ｃに当接する状態で組み込まれ、メンテナンス時には背面とノズル本体１の先端面との間に生じた隙間を利用してノズル本体１から簡単に取り外せるようになっている。

また、この整流中子５を噴板３およびシール部材４とともにキャップ２でノズル本体１に固定するときには、整流中子５の前面の各突起５ｃが噴板３の膨出部３ａの背面（整流中子５に対向する側の面）の溝に嵌まり込み、これによって整流中子５と噴板３とが周方向に位置決めされて、整流中子５の３つの流路５ａが噴板３の膨出部３ａの延びる方向に並び、その中央の流路５ａがノズル本体１の軸方向から見て噴板３の噴口３ｂと重なるようになっている。

前記オリフィス板６は、ノズル本体１の空気導入孔１ｂよりも後方の液体通路１ａ内に配され、中央のオリフィス６ａにノズル本体１の後端側から供給される液体を通すことにより、その液体の流速を高めてベンチュリ効果を生じさせるものである。

前記オリフィス中子８は、円盤状の部材であり、その外周部の４箇所にノズル本体１の後端側から供給された液体をオリフィス板６に向けて流す流路８ａが等間隔で切欠き状に形成されている。このオリフィス中子８が供給された液体の流れを変えることにより、オリフィス板６を通過した液体の流れが乱れて広がりやすくなっている。

前記ユニオンナット７は、先端側内周に内フランジ７ａを有しており、ノズル本体１の回り止め用凸部１ｇを導液管２１の切欠き２１ｂに嵌め込んだ状態で、導液管２１のおねじ２１ａとねじ結合することにより、内フランジ７ａでノズル本体１のフランジ１ｆを締め付けて、ノズル本体１を導液管２１に接続するようになっている。

また、上述した各部材の材料は、ノズル本体１がポリプロピレン（ＰＰ）、キャップ２と整流中子５とユニオンナット７とオリフィス中子８がポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、噴板３とオリフィス板６がステンレス鋼、シール部材４がニトリルゴム（ＮＢＲ）を用いているが、これに限定されない。例えば、ノズル本体１、キャップ２、整流中子５、ユニオンナット７およびオリフィス中子８の材料は、散布する液体に対して耐性のあるものであればよく、散布する液体が農薬の場合、ポリアミド樹脂（ＰＡ）やフッ素系樹脂を用いることもできる。

この噴霧ノズルは、上記の構成であり、ノズル本体１の後端に接続されたブーム２０の導液管２１から液体通路１ａに供給された液体が、オリフィス中子８の流路８ａおよびオリフィス板６のオリフィス６ａを通過し、空気導入孔１ｂから吸い込まれた空気と混合された後、整流中子５の流路５ａを通過する際に整流されて、噴板３の噴口３ｂから霧粒の状態で噴射される。そして、噴口３ｂから噴出された液体が、噴板３の膨出部３ａの長手方向に薄く、その方向と直交する平面に沿って扇形に広がる扁平な噴霧パターンを形成する。

ここで、整流中子５の流路５ａは噴板３の膨出部３ａの延びる方向に並ぶように３つ設けられており、その中央の流路５ａはノズル本体１の軸方向から見て噴板３の噴口３ｂと重なる位置に配されているので、その中央の流路５ａを通過した液体が、進行方向を変えることなく噴板３の噴口３ｂに到達し、霧粒となってノズル本体１の軸方向に噴出する。このため、従来の２つの流路を有する整流中子を用いた場合に比べて、噴霧パターンの扇形の厚み方向両側の霧粒が厚み方向中央部の霧粒に引き付けられやすく、厚み方向の霧粒の広がりが抑えられる。これにより、この噴霧ノズル１０は、従来のものと同じ噴霧量を確保しつつ従来のものよりも均一に霧粒を噴霧対象物へ散布することができ、噴霧ノズル１０の周辺の部材への霧粒の付着を少なくすることもできる。

また、オリフィス板６よりも後方に、ノズル本体1の軸方向から見てオリフィス板６のオリフィス６ａとずれた位置に流路８ａを有するオリフィス中子８を配して、オリフィス板６を通過した液体の流れが乱れる（直線的なものでなくなる）ようにしているので、オリフィス中子のない場合よりも液体通路１ａの後端側大径部で液体への空気混入が生じやすい。これにより、十分に空気混入された液体が整流中子５の各流路５ａを流れて噴板３の噴口３ｂから噴射され、散布効率の高い適度な広がり（噴霧角度）の扇形の噴霧パターンが得られる。

なお、噴霧角度は、整流中子５の各流路５ａの大きさのバランスを変更することにより、噴霧量を変えることなく容易に調整することができる。すなわち、中央の流路５ａを両側の流路５ａに対して相対的に大きくすれば、液体が噴板３の噴口３ｂからノズル本体１の軸方向に噴射されやすくなって（直射状の噴射に近くなって）噴霧角度が小さくなり、逆に中央の流路５ａを両側の流路５ａに対して相対的に小さくすれば、噴霧角度が大きくなる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、オリフィス中子は、実施形態のような形状のものに限らず、ノズル本体の軸方向から見てオリフィス板のオリフィスとずれた位置に流路を有し、ノズル本体の後端側から供給された液体の流れを変えて、オリフィス板通過後の液体の流れを広がりやすくできるものであればよい。

１ノズル本体
１ａ液体通路
１ｂ空気導入孔
２キャップ
３噴板
３ａ膨出部
３ｂ噴口
４シール部材
５整流中子
５ａ流路
６オリフィス板
６ａオリフィス
７ユニオンナット
８オリフィス中子
８ａ流路
１０噴霧ノズル
２０ブーム
２１導液管

Claims

軸心部に液体通路が貫通形成され、後端側に外周から前記液体通路に貫通する空気導入孔が形成された円筒状のノズル本体と、前記ノズル本体の先端部に取り付けられる円盤状の噴板と、前記ノズル本体の先端側で前記噴板の後方に配される整流中子とを備え、
前記噴板は、径方向に沿って延びる断面Ｕ字状の膨出部が形成され、その膨出部の長手方向中央に幅方向に延びる噴口があけられたものであり、
前記ノズル本体の後端側から前記液体通路に供給された液体が、前記空気導入孔から吸い込まれた空気と混合されて、前記整流中子で整流された後に、前記噴板の噴口から扁平な扇形の噴霧パターンで噴射されるようになっている噴霧ノズルにおいて、
前記整流中子は、前記空気導入孔から吸い込まれた空気と混合された液体を前記噴板に向けて流す流路が、前記噴板の膨出部の延びる方向に並ぶように少なくとも３つ設けられており、その中央の流路は、前記ノズル本体の軸方向から見て前記噴板の噴口と重なる位置に配されていることを特徴とする噴霧ノズル。
前記ノズル本体の空気導入孔よりも後方の液体通路内に、中央にオリフィスを有するオリフィス板が配されており、前記オリフィス板よりも後方の液体通路内にオリフィス中子が配され、前記オリフィス中子は、前記ノズル本体の後端側から供給された液体を前記オリフィス板に向けて流す流路が、前記ノズル本体の軸方向から見て前記オリフィス板のオリフィスとずれた位置に配されていることを特徴とする請求項１に記載の噴霧ノズル。