JP2772500B2 - 流体吐出ノズル装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は空気・水等の流体を所定
圧力にて噴出して、流体性物質の管内圧送、沈澱汚泥の
吸引、あるいは各種物質の混合・浮上等を効果的に行う
複合式流体吐出ノズル装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】水・汚水・泥土・粉体・固形物・その他
の物質を圧送する場合、管内にノズルより高圧水を噴射
し、これにより管先端部に発生する負圧を利用して汚
水、沈澱汚泥、その他の物質を吸引し、この噴射圧力に
て管内を圧送する各種ジェットポンプが提案されてい
る。また水の代わりに高圧空気流を管内に噴射し、同様
にこの噴射空気流の反対側に発生する負圧にて吸引し、
管内のエアーレーション作用にて吸引汚泥等を管内上昇
させて圧送する装置も提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の高圧水または高
圧空気を噴射するノズルは図１０に示すように所要径を
有する吸入吐出管、または搬送管の外周より複数本の細
径のノズル管を所要の間隔で、かつ搬送管に対して所定
角にて嵌入し、溶着等にて一体としている。このため、
一本づつノズル管を吐出管内に嵌入固定するので、製作
に手数を要し、かつ吐出管、搬送管径が小径のものは製
作が困難、あるいは不能となると共に、吐出管に対する
ノズル管の侵入角度が製作可能範囲に限定され、さらに
吐出管内に突出するノズル管にて流体物、特に汚泥等に
含有される紐状体が絡みつき易く、このため吐出管等の
管内閉塞が発生することがある。またノズル管の本数、
及び段数が製作時に限定され、容易に変更することがで
きない。

【０００４】本発明は製作が容易で、きわめて小径なる
場合でも製作可能で、ノズルの設置段数を容易に変更で
き、しかもノズルより管内へ噴射される高圧流体は管中
心を回転中心として回転しながら連続した円錐形を形成
し、流体の圧送・混合が確実に行えることを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになしたもので、所要の大きさを有し、外周面
を角度を持った面とするリング状の内周ノズル片と、内
周部に内周ノズル片を嵌合するよう角度を持った内周面
とした外周ノズル片とを互いに対設嵌合して一体とする
と共に、この内外周ノズル片の対設面でそれぞれ異なる
位置に凹溝を形成し、この凹溝間を内周ノズル片の外周
面に形成した導通孔を介して導通し、かつ両ノズル片の
対設面間で一方の先端位置のみにリング状のノズル孔を
形成し、内外周ノズル片の各凹溝に、接線方向から高圧
流体を供給する流体供給管を設けて構成する。さらにこ
れをノズル本体の一ユニットとして必要に応じてリテー
ナを介して管体に一または二段以上設ける。また必要に
応じ、内外周ノズル片間にスリーブを挟んでノズル孔を
内外二重同心異径に形成して構成することを要旨とす
る。

【０００６】

【作用】本発明の流体吐出ノズル装置は、互いに接面に
角度を有する内周ノズル片と外周ノズル片に分割し、こ
の両ノズル片の対接面で互いに異なる位置に流体を導く
凹溝を両ノズル片の全周にわたって形成し、この両凹溝
を挟んで対向する面のいずれか一方を互いに密接するよ
うに嵌合し一体としてリング状ノズル本体を構成し、ま
た両ノズル片の先端面間に隙間を形成し、この隙間をリ
ング状のノズル孔とする。このためリング状ノズル本体
の製作が容易で、かつノズル孔を連続したリング状とす
ることができる。また各ノズル片の接面に互いに異なる
位置に形成し、導通孔を介して導通させると共に、ノズ
ル本体の各凹溝内へ接線方向より気体、または液体等の
高圧流体が供給されると、この凹溝内にて混合され先端
のノズル孔より噴射する高圧流体は混合され連続した円
錐形で、かつ旋回して噴出させることができ、搬送・混
合・撹拌が効率的に行え、しかもこのノズル孔の傾斜
角、断面形状を用途に応じて任意に変更することも可能
である。

【０００７】この内外周両ノズル片を一対として形成さ
れるリング状ノズルをユニットとし、これをリテーナを
介して配設すれば、より強力な圧送力、混合力を有する
複数段ノズルも容易に構成され、しかも吐出管、圧送管
内に突起物がなく、圧送物の流れを円滑にすることがで
き、圧送管の途中任意位置に形成すれば、供給流体が気
体と液体等、異なる流体をそれぞれ供給し、ノズル孔に
より噴射と同時に混合できるので、使用直前に瞬時に混
合すべき物質の混合用にも適している。

【０００８】

【実施例】以下本発明流体吐出ノズル装置を図示の実施
例に基づいて説明する。初めに本発明のリング状ノズル
本体Ａを図１の原理にもとづいて説明する。このリング
状ノズル本体Ａは所要の円錐形を有する内周ノズル片１
と、これと対設して嵌合する外周ノズル片２とにより構
成され、これを一ユニットとし、一ユニットもしくは二
ユニット以上をリテーナ５を介して重ねて使用し、この
材質は各種鉄鋼及び非鉄金属鋼等の所要の金属、さらに
用途に応じて合成樹脂を用い、用途・目的等に応じて所
要の大きさに形成される。

【０００９】内周ノズル片１はその外周面、すなわち外
周ノズル片２と対設する面のほぼ中央部分に内周ノズル
片１の全周にわたって凹溝１１を形成する。この凹溝１
１は図示の半円弧形の他に、角溝、その他の所望の断面
形状と大きさにて形成されると共に、この凹溝１１を挟
んで凹溝の両側面の対設面１２，１３のいずれか一方は
外周ノズル片と互いに接面するようになし、他方の側面
を外周ノズル片２との間に隙間を生じるようにし、この
隙間をリング状のノズル孔３とする。そしてこのノズル
孔３は内周ノズル片の側面１３を形状、例えば図示のよ
うにノズル孔中心の軸線に対し、平行とするかもしくは
少し内方に傾斜させることにより所望の円錐角とし、ノ
ズル孔より噴射される流体形状をコーン形にしたり、ま
た平行ノズルとしたり種々選択可能であり、さらにノズ
ル孔の隙間を平行とするか、あるいは図示のように内端
より外部に開口する外端側の隙間を大きくして先拡状と
することができる。

【００１０】外周ノズル片２はその内周面のほぼ中央部
に、その内周面全長にわたって凹溝２１を形成し、この
凹溝２１の形状を内周ノズル片１と同様とし、内外両ノ
ズル片１，２の凹溝１１，２１を互いに合わせて一つの
リング状溝を形成するようになすと共に、この凹溝２１
を挟んで形成される一方の内周側面２２を先の内周ノズ
ル片１の側面１２と密接させ、必要に応じ接着または溶
着して一体とし、また他方の側面２３は内周ノズル片１
の側面１３と隙間を有して対設し、これを前述のように
ノズル孔３とする。この側面２３の形状も任意に選定
し、用途、圧送、または混合する物質の種別等に応じた
形状とする。そしてこの外周ノズル片２の外側面に接線
方向にして一または二以上の流体供給管４を接合し、凹
溝１１，２１内に気体・液体、あるいは気泡混合した流
体を旋回させつつ、供給可能とする。

【００１１】なお、この内外周ノズル片１，２を一体と
したリング状ノズル本体Ａを図１に示すように一ユニッ
トとして使用し、これを圧送管また混合管の基端部分、
あるいは途中に接合する場合、この外周ノズル片２とフ
ランジまたはリテーナとの接触面にＯリング嵌合溝を形
成し、この溝内にＯリングを嵌合してシールすることも
ある。

【００１２】リング状ノズル本体Ａは図１ではノズル孔
３をその内周側に、しかも所望の円錐角をなすように形
成したが、このノズル孔の穿設位置はリング状ノズル本
体Ａの内周面にて軸心と直角をなすように形成する。こ
のようにノズル孔の形成方法によって各種物体の混合
用、拡散用、圧送用等、その用途に合わせて適宜使用で
き、これは用途等により任意に選定される。

【００１３】上述のように構成される一ユニットとして
のリング状ノズル本体Ａを管体の途中に二段以上にして
構成する場合は、図２に示すようにして用いる。

【００１４】図２に於いては２つのノズル本体Ａ・Ａを
所要の間隔をおいて固定するよう両ノズル本体Ａ・Ａ間
にノズル本体Ａの内径より少し大径のリテーナ５を挟
み、そして一方のノズル本体Ａには上流側の管６を、他
方のノズル本体Ａには下流側の管７をそれぞれ配設し、
この対向する管６，７のフランジ６１，７１間に連結ロ
ッド８を貫通し、ナット９を螺着して両管６，７間に２
つのノズル本体Ａ・Ａとリテーナ５とを同一軸線上に一
体とする。この時、各ノズル本体Ａのノズル孔３，３は
管６またはリテーナ５内に開口し、しかもその内周面に
対し、予め定めた所望の角度αを有するように配設され
る。この場合、ノズル本体Ａとリテーナ５間及びノズル
本体Ａと管６または７との間より流体が洩出するのを防
止するため、Ｏリング等のシール材１０を介在せしめる
ことがある。このシール材１０はフランジ６１，７１、
ノズル本体Ａまたはリテーナ５のいずれかにＯリング嵌
合溝を形成し、この溝にＯリングを嵌めてシールするも
のである。

【００１５】なお、図２では管体に対し、２つのノズル
本体をリテーナを介して配設したが、長管路においては
このノズル本体Ａを複数段に、しかも管路の予め定めた
間隔毎に配列し、これにより物質の圧送をより確実に行
えるようになすこともできる。さらにはこのノズル本体
Ａをリテーナを介して三段以上に組み合わせて、これを
一ユニットとして管路内に１または２以上配置すること
も可能である。

【００１６】従って図２に示すように管体に一段または
二段以上に本発明ノズル本体Ａを設ける場合、流体供給
管４より所要高圧の空気（ガス）または水（液体）を供
給すると、ノズル本体Ａ内のリング状をした凹溝内に、
しかも旋回流として供給され、互いに混合されると共
に、この凹溝に導通するリング状のノズル孔３より管体
内へ混合された流体が噴射される。この時、ノズル孔に
より噴射される高圧流体はノズル孔の設置角度に応じた
円錐状となり、管体中心にて交わるようになる。これに
より反ノズル本体側の管体内に負圧が発生するので、こ
の負圧が吸引力と作用して管体内へ汚泥等の流体物また
は固形物（粉体も含む）を吸引され、しかもノズル孔よ
りの旋回流となる円錐形噴射流体にて混合撹拌され、管
体内へ圧送されるものである。

【００１７】このように管体内に二段以上ノズル本体Ａ
を設置する際、各ノズル本体Ａのノズル孔３の角度αは
すべて等しくするか、あるいは混合練知の状態によって
はそのノズル孔の角度を変えることも可能である。

【００１８】図４〜図６は本発明の第１実施例を示すも
ので、一ユニットのノズル本体Ａをリテーナ５を介して
２段重ねとしたものである。このノズル本体Ａは図１の
本発明の原理で示したように内周リング片１と外周リン
グ片２を互いに対設して構成する。内周ノズル片１は外
周面が円錐形となし、この外周面に凹溝１１を形成す
る。外周ノズル片２は内周面に内周ノズル片１が嵌合す
るようテーパ形状とし、かつ内周面に凹溝２１を形成す
る。この凹溝は図４に示すように内周ノズル片１を外周
ノズル片２内に嵌合したとき、両ノズル片１，２の互い
に対接する面のそれぞれ異なった位置に前記凹溝１１と
２１が形成されるものとし、この各凹溝１１，２１に接
線方向より流体供給管４，４を接続して各凹溝１１，２
１に個別に流体を導入するようにし、内外周ノズル片
１．２の接面間に形成されるノズル孔３より噴射するよ
うになしたものである。

【００１９】この場合、凹溝１１内に導入された流体が
ノズル３より噴射されるために、凹溝１１より凹溝２１
に通ずるよう、内外両リング片１，２間の接面を図６に
示すように、周回方向に円弧形の導通孔１８を円環状に
配列配置して構成し、導通孔１８，１８間の突条片１９
にて外周リング片２の内周面と当接させ、内外両リング
片１，２の対設精度を保持し、かつ凹溝１１に導入され
た流体が導通孔１８より凹溝２１を経てノズル孔３から
噴射可能とする。

【００２０】したがって内外両外周リング片１，２にそ
れぞれ個別に凹溝を形成し、それぞれ独立して流体を導
入しても、このノズル本体内しかも導通孔を経て凹溝２
１内で両流体が混合された後、ノズル孔３より噴射され
るものとなる。この流体としては一方を気体、他方を液
体とすれば、気液の混合体がノズルより噴射され、また
異なる２つの流体をそれぞれ供給することも、異なる２
つの気体を供給することも可能で、この供給する流体の
種別は用途等に応じて自由に組み合わせられる。

【００２１】ノズル本体Ａの外形状を円盤形の他に、図
５に示すように角形とすることもでき、これにより円形
のフランジを用いる場合、ロッド８の挿通位置を図５の
ようにノズル本体の外側面に沿って配することができ、
２以上のユニットを図６に示すようにリテーナ５を介し
て組み合わせるとき、コンパクトに行えるものとなる。

【００２２】さらに図７〜図９は本発明の異なる実施例
を示す。これは図４，図５に示す第１実施例において互
いに対向する内外周ノズル片１，２間にこの対向面の形
成する角度にあったスリーブＳを嵌挿することにより同
一のリング状ノズル孔３を、このスリーブＳを挟んで内
外二重式となり、同心異径二重ノズル孔より噴出される
それぞれの流体がノズル孔外で混合するようになしたも
のである。

【００２３】そしてこのスリーブＳを挟む内外周ノズル
片１，２のノズル孔３は図９に示すように連続したリン
グ状ではなく、円弧形のノズル孔３１，３１を破線円環
状に配列して形成され、この円弧形ノズル孔３１，３１
間にスリーブＳの内周と外周を挟持せしめる突片３２を
形成し、この突片３２，３２にてスリーブをノズル孔の
中心に固持させ、ノズル孔を全周において等しい幅とす
る。

【００２４】尚、内周ノズル片１の凹溝１１に流体を供
給する方法、及び内外周ノズル片１，２の組み立ては図
７，図８に示すようになす。すなわち内外において対設
される内外周ノズル片１，２の上下にそれぞれフランジ
１４，１５を配設し、この内外周ノズル片１，２を挟ん
で対向するフランジ１４，１５を四角形状の内外周ノズ
ル片１，２に対し、４５度配設角度を旋回させることに
より、内外周リング片の外側に沿って配設されるロッド
８にて締結固定し、かつ一方のフランジ１５に形成した
凹溝１５ｈに流体供給管４を介して導入した流体を、こ
の凹溝１５ｈより供給孔１７を経て、内周ノズル片１内
の凹溝１１内へ供給するようになす。

【００２５】

【発明の効果】本発明流体吐出ノズル装置によるとき
は、ノズル本体に供給される高圧流体は接線方向から供
給されるので、ノズル本体の凹溝内で旋回流が発生し、
かつノズル孔により管体内へ噴出されるため、この高圧
流体は管体内に、回転力を有しながら連続した円錐状
（コーン）となり、従来のジェットポンプに比べ、搬送
流体の混合力または圧送力が増す。更に管７の入口側が
負圧となるために、真空発生装置としも利用できる。さ
らに供給圧、及びノズル孔開口面積等により定まるエネ
ルギーを持つノズル孔より噴射される流体は、また推進
方向のエネルギーを有し、これにより円錐状となる噴出
高圧流体にて管内を搬送される流体物を管中心に集める
ように作用し、かつコーン状の噴出流体自身、旋回力が
与えられているので、管内を搬送される流体は管内面に
圧接されることなく、旋回しつつ効率的に搬送でき、長
管路でも搬送可能となる。本発明ノズル装置は内周ノズ
ル片と外周ノズル片を個別に、内側にリング状の凹溝を
外側にリング状のノズル孔を形成して製作し、これを互
いに対設して一体とするため、製作が簡易で連続したノ
ズル孔とし、かつノズル孔の形状・角度を任意に選定し
て、しかも小径のものも容易に製作でき、これを一ユニ
ットとして一または二以上組合せて、用途に応じて使用
できる。またノズル孔を設ける方向に応じて搬送用、混
合撹拌用として、更にその他の用途に応じたものとして
使用できる。また内外周ノズル片にそれぞれ異なる位置
に凹溝を形成し、さらに必要に応じ、この内外周ノズル
片間にスリーブを挟み、この各凹溝に個別的に流体を供
給し、一つのノズル孔より噴射することによりノズル本
体内で異なる二流体を混合して噴射することができ、こ
の時、二流体の圧力や種類を変えることにより種々の流
体噴出方式を採用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明流体吐出ノズル装置の一ユニットの原理
を説明する説明図である。

【図２】本発明ノズル本体を管体に、しかも二段にして
用いた搬送用、またはポンプとして使用する実施例の断
面図である。

【図３】図２の横断平面図である。

【図４】本発明流体吐出ノズル装置の実施例を示すの断
面図である。

【図５】同平面図である。

【図６】図４の実施例におけるＸ−Ｘ断面図である。

【図７】内外同心二重式ノズル孔を持つ本発明の第２実
施例の断面図である。

【図８】同平面図である。

【図９】図７の実施例における上方のフランジを取り外
した状態を示す平面図である

【図１０】公知例の説明図である。

【符号の説明】

Ａ リング状ノズル本体 １ 外周ノズル片 １１ 凹溝 ２ 内周ノズル片 ２１ 凹溝 ３ ノズル孔 ４ 流体供給管 ５ リテーナ ６ 管体 ７ 管体 ８ 連結ロッド

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所要の大きさを有し、外周面を角度を持
   った面とするリング状の内周ノズル片と、内周部に内周
   ノズル片を嵌合するよう角度を持った内周面とした外周
   ノズル片とを互いに嵌合して一体とし、この内外周ノズ
   ル片の対設面でそれぞれ異なる位置に凹溝を形成し、こ
   の凹溝間を内周ノズル片の外周面に形成した導通孔を介
   して互いに導通し、かつ両ノズル片の対設面間で一方の
   先端位置のみにリング状のノズル孔を形成すると共に、
   内外周ノズル片の各凹溝に、接線方向から高圧流体を供
   給する流体供給管を設けて構成することを特徴とする複
   合式の流体吐出ノズル装置。
2. 【請求項２】 所要の大きさを有し、外周面を角度を持
   った面とするリング状の内周ノズル片と、内周部に内周
   ノズル片を嵌合するよう角度を持った内周面とした外周
   ノズル片とを互いに対設嵌合して一体とすると共に、こ
   の内外周ノズル片の対設面でそれぞれ異なる位置に凹溝
   を形成し、かつ両ノズル片の対設面間で一方の先端位置
   のみにリング状のノズル孔を形成し、この内外周ノズル
   片の当接面間にスリーブを挟持し、ノズル孔をこのスリ
   ーブを挟んで内外同心二重式とし、かつ内外周ノズル片
   の各凹溝に、接線方向から高圧流体を供給する流体供給
   管を設けて構成することを特徴とする複合式の流体吐出
   ノズル装置。