JPH0622707B2 - 高圧ガス流体用の吹出しノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、高圧ガス流体内に存在する粒子のサイズより
も僅かに大きな幅をもつ少なくとも２個の狭い排出通路
を備えた高圧ガス流体用の吹出しノズルに関するもので
ある。

吹出しノズルは、種々の工業目的例えば穿孔から切削片
を吹き飛ばしたり工作物から他の破片を吹き飛ばした
り、そして溶接又は圧搾機械からの排出物のような他の
熱発生加工中に冷却したりすることに使用され、また塗
料の乾燥にも使用される。

従来の装置の最大の欠点は、高い吹き出し力が必要な場
合、有害なノイズレベルを発生する恐れが多分にあるこ
とである。約１１３ｄＢ（Ａ）というノイズレベルは、
高出力をもつ吹出しノズルにとっては異常なことであ
る。

吹出しノズルのノイズの低減はスウェーデン特許（Ｓ
Ｅ）第７８０６８８３−０号から既知であり、このノズ
ルは数個の小さな円形通路を有している。この小さな通
路は、所望のノイズ低減を行うために大変精度の高いド
リル加工を行わなければならない。これらノズルは高精
度を要求されるため製造コストが比較的高くつく。同時
にこれらノズルの一個の吹出し能力には限界があり、こ
の限界は、所定の大きな吹出し力を得るために、数個の
ノズルを平行に設けねばならないことによる。多くの場
合、吹出しノズルのノイズ低減はこのノイズ問題の解決
に対して大変なコストがかかる。

したがって、本発明の目的はノイズ低減特性をもつ安価
で有効なノズルを製造することであり、このノズルを使
用すれば、従来の吹出しノズルに比してかなり大きな吹
出し力を前面面積に与えることができる。

この目的を達成するために本発明高圧ガス流体用の吹出
しノズルは、排出通路がほぼ矩形断面のスリット状に形
成され、各排出通路が各スリットの平均幅の１０倍以下
の長さを有し、前記排出通路がノズルの端面に平行又は
半径方向に延在すると共に長手方向の軸線に垂直な投影
部分に延在することを特徴とする。

更に、本発明によれば、スリット状に形成された前記各
排出通路の深さを前記スリットの長さの少なくとも５か
ら１０倍とする。

好適には、数個の排出通路を、ケーシングによって包囲
された中央体内でノズルの長手方向軸線と平行に形成す
る。

本発明の他の実施例によれば、ノズルは通常の長手方向
の軸線を中心に半径方向に同心状に配置される排出通路
を備えた円形前部を有し、その場合、スリット状に形成
された前記排出通路をスリットの幅の３倍の各最小距離
（スリットの中心間距離）で配列する。

好適には、長手方向の軸線に沿って見た場合、前記排出
通路は包囲するケーシングに向かって半径方向外方に分
岐する。

矩形前部及び平行な排出通路を有するノズルは、好適に
は排出通路の間に所定の距離を有しており、この距離は
スリットの長さとスリットの幅との積の平方根の少なく
とも３倍にする。

本発明に係る実施例を添付図面を参照して以下詳細に説
明する。

第１図は本発明の第１実施例に係る円形ノズルを示す端
面図、 第２図は図面の右半分及び左半分で２個の違った本発明
の実施例を示すと共に第１図のII−II線に沿う断面図、 第３図は円形ノズルの第２実施例を示す端面図、 第４図は本発明に係る矩形ノズルの端面図、 第５図は第４図のＶ−Ｖ線に沿う断面図、 第６図は第７図のVI−VI線に沿う断面図であると共に
５：１の尺度で示された本発明の第３の実施例を示す断
面図、 第７図は本発明に係る第３の実施例の部分拡大正面図、 第８図は第７図のVIII−VIII線に沿う断面図である。

吹出しノズルは長手方向に複数個の細長いスリットを有
する中央体１０を備えると共に、薄壁ケーシング１１に
よって包囲されている。前記スリットはケーシング１１
と一緒に狭い排出通路１２を形成し、この通路１２はス
リットの幅ｄの１０倍以下の長さＬを有すると共に、ス
リットの長さＬの少なくとも５〜１０倍程度の深さｔを
有する。

ガスが通路又は導管を通って高速で密閉系から大気中へ
排出される場合、乱流が生じると共に大変大きなノイズ
が生じる。高振動音を弱めることは簡単なことであり、
大きな通路を数個の小さな通路と取換えることが音響的
に有益なことである。円形通路の最大発生音は振動数ｆ
_maxで発生し、この振動数は通路の直径ｄに比例するの
で出来るだけ小さな直径を選択すべきである。

本発明に係る矩形の通路においては、振動数ｆ_maxはス
リットの長さＬとスリットの幅ｄとの積の平方根に、大
変大きな数値Ｌ／ｄまで比例することが分かった。しか
しながら、１０より大きなＬ／ｄ値にすることは実用的
ではない。（注：Ｌ／ｄ≒１００又はそれ以上の値にす
るとｆ_maxは幅ｄに比例するのみである。しかし、この
ことは、吹出しノズルの分野には何の関係もない。） 好適にはこの振動数の最大値を１５０００Ｈｚ近く又は
それ以上、即ち人間の耳に感じる普通の上限以上にする
とよい。この理由から、排出通路１２は、排出空気中に
含まれている物によって詰まる危険がないように、でき
るだけ狭くするとよい。同時に、十分な出口面積は多数
の排出通路を設けることによって確保され、この排出通
路の数は必要に応じて変化させることができる。

隣接する数個の排出通路を使用すれば、前記排出通路が
あまりにも接近しすぎた場合、排出通路が音響的に一個
の大きな開口部のように機能する危険がある。そこで、
スリット状に形成された排出通路間の距離は一つのスリ
ットの幅ｄの３倍程度がよく、そして前記排出通路はノ
ズルの中心に向かって外径Ｒ_yのほぼ半分以上延在させ
ない。

エアージェットが周囲のガスを搬送する場合、ノイズの
発生が減少するということも判明した。これができるた
めには、ノズルの排出通路をノズル前部の端近くに設け
る。

中央体１０がケーシングからその軸線方向に突出する場
合、周囲のガスの搬送を増すことができる。

第２図から明かなように、スリット状を形成する排出通
路１２はノズルの内側に広がって行く。スリットの深さ
ｔがスリットの長さＬの５〜１０倍の間の値に達するま
でスリットの深さｔを増すことによりノイズの発生は徐
々に減少するというとこが実験によって判明した。この
値より小さい場合、第２図の右半分に示された分岐して
いる通路部分に影響を及ぼす。

第３図は本発明のノズルの変形例を示し、スリットは２
種類の異なる長さＬ₁とＬ₂とをそれぞれ有する。この実
施例は与えられた前面面積に対して大きな吹出し能力を
与える。しかしながら、この配列は第１図の配列よりも
僅かに高いレベルの音を発生する。

第４，５図は本発明に係る矩形のノズルを示し、このノ
ズルは中央体１０を通って延在する４つの排出通路１２
を有すると共に４個の側面からなるケーシング１１によ
って包囲されている。

前述した円形ノズルと同様に、排出通路は狭くスリット
状に形成されている。排出通路の間の距離はスリットの
長さＬとスリットの幅ｄとの積の平方根の少なくとも３
倍である。排出通路１２は両長辺にわたって中央体１０
内に切り込まれれおり、したがってケーシング１１内へ
軸線方向に押し込まれた中央体は一体に維持されてい
る。前記実施例において、スリット１２の長さＬはスリ
ットの幅ｄの１０倍以下であり、そしてスリットの深さ
ｔはスリットの長さＬの少なくとも５〜１０倍程度であ
る。排出通路はまた、ガス流の方向においてノズル前部
の方へ収束される。

第６，７及び８図は本発明の異なる実施例を示し、排出
通路１２は、図面から分るように長手方向に延在し、包
囲ケーシング１１の半径方向に分岐している。本実施例
は、約５mm程度の先端径を有する大変狭い吹出しノズル
を製造する場合に特に好適である。本実施例において、
排出通路はノズルの中心の方にかなり近づくことがで
き、前記排出通路は上述したように分岐しているので、
隣接した排出通路間の最小距離をスリット状に形成した
排出通路の３倍にすることで衝突を回避し、このことに
より、少なからず与えられたノズルの前方面積に対して
吹出し力をかなり増大させることができる。仮にノズル
を第７，８図に示すように先細形状にすると、ノズルの
接近性が増大し、そして、このノズルは大変小さなドリ
ル穴を洗浄するのに使われる。同じ出口面積の総和（８
０mm²）、同じ作業圧力（６００ｋＰａ）、同じ吹出し
力（１０cmの離間で２０Ｎ）の条件下で円形通路を有す
る従来の吹出しノズルと本発明に係るノズルとを比較テ
ストした結果、ノイズは従来のノズルに対する１１３ｄ
Ｂ（Ａ）から新規なノズルに対する９６ｄＢ（Ａ）への
減少した。このような大変大きなノイズの減少は、新し
い工場を建てる場合にかなりのコスト低減を図ることが
でき、又既存する工場内での環境改善に役立てることが
できる。

本発明に係るノズルに対して驚くべき良好なテスト結果
を得られた一つの理由は周囲の空気を搬送する能力にあ
る。

今まで、ノズルの外部に生じる乱流内でのノイズ発生に
対して排出通路の内側形状は重要なことではないとされ
てきた。しかしながら、薄い壁内にある孔から吹出すエ
アージェットは孔の縁に沿って逆流を生じ、この逆流は
乱流及びノイズの発生を増加させている。

本発明に係るノズルにおいて、スリット状に形成された
通路の均整のとれた深さは上記逆流を防止し、したがっ
てノイズレベルを低くすることができる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく種々の変
更を加えることができることは言うまでもない。本発明
に係る前記中央体は比較的低コストでモールドさせたり
カットさせたり突出させたりすることができる。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧ガス流体内に存在する粒子のサイズよ
   りも僅かに大きな幅をもつ少なくとも２個の狭い排出通
   路（１２）を備えた高圧ガス流体用の吹出しノズルにお
   いて、前記排出通路（１２）はほぼ矩形断面のスリット
   状に形成され、各排出通路（１２）は各スリットの平均
   幅（ｄ）の１０倍以下の長さ（Ｌ）を有し、前記排出通
   路（１２）はノズルの端面に平行又は半径方向に延在す
   ると共に長手方向の軸線に垂直な投影部分に延在し、前
   記各排出通路（１２）の深さ（ｔ）を前記スリットの長
   さ（Ｌ）の少なくとも５から１０倍としたことを特徴と
   する高圧ガス流体用の吹出しノズル。
2. 【請求項２】前記ノズルの長手方向の軸線と平行にある
   数個の排出通路（１２）をケーシング（１１）によって
   包囲された中央体（１０）内に形成したことを特徴とす
   る請求の範囲第１項に記載の吹出しノズル。
3. 【請求項３】共通の長手方向の軸線を中心に、半径方向
   に同心状に配置される排出通路を備えた円形前面を有す
   る吹出しノズルにおいて、スリット状に形成された前記
   排出通路（１２）をスリットの幅（ｄ）の３倍の各最小
   距離（スリットの中心間距離）で配列したことを特徴と
   する請求の範囲第１又は２項に記載の吹出しノズル。
4. 【請求項４】長手方向の軸線（Ｌ）に沿って見た場合前
   記排出通路（１２）は包囲するケーシング（１１）に向
   かって半径方向外方に分岐していることを特徴とする請
   求の範囲第３項記載の吹出しノズル。
5. 【請求項５】前記中央体（１０）はノズルを包囲する空
   気の搬送を増大させるためにケーシング（１１）から突
   出したことを特徴とする請求の範囲第３又は第４項に記
   載の吹出しノズル。
6. 【請求項６】矩形前面及び平行な排出通路を有する吹出
   しノズルにおいて、前記排出通路（１２）の間の距離
   を、スリットの長さ（Ｌ）とスリットの幅（ｄ）との積
   の平方根の少なくとも３倍としたことを特徴とする請求
   の範囲第１又は２項に記載の吹出しノズル。