JPS6340589B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明はスプレーノズルに関し、特に、鉄等
の高温物体をミスト冷却するために用いる気液混
合方式の広角均等扇形噴霧を行うスプレーノズル
に関するものである。

一般に、鉄等の高温物体を製造工程途中で冷却
するには、液体のみを使用した一流体ノズルが用
いられているが、連続鋳造法の発達に伴ない一流
体ノズルでは局部的な過冷却等により表面割れが
発生している。これを防止し、かつ、製造時間の
短縮を図るためには、一流体ノズルより二流体ノ
ズルにより対象物表面上に広い範囲にわたつて均
等な噴量及び液滴の大きさで気水混合ミストを散
布する必要がある。

従来技術 従来、上記した目的で提供されている二流体ノ
ズルは、流量分布の均一性、液滴粒の大きさ、霧
の幅方向の広がり等のいずれの点においても満足
すべきものはなかつた。これに対して、従来提供
されている第１図に示す如き広角均等扇形ノズル
を用いると、流量分布の均一性が不安定であり霧
の幅方向の広がりをあまり大きくできず液滴粒の
大きさが不均一になる欠点があつた。即ち、該ノ
ズルはノズル本体１の軸心に沿つて穿設した流路
２の先端２ａを丸あるいは惰円、疑似惰円形状と
し、この先端が丸くなつた孔に両側よりＶカツト
４をしてて吐出口３を形成している。この様な形
状のノズルに、気水混合液を流路２に供給する
と、液体が非圧縮であるのに対し、気体は圧縮性
であるため、先端の小径部へ行くに従い気体ａは
流路の両側に押しやられ、液体ｗが流路の中心部
に集中する。そのため、吐出口３より噴射される
霧は、広がり方向の両側で気水混合状態の微細な
液滴を発生するが、中心部はほとんど液体だけと
なり粗大粒子の液滴となり、中心部の霧の巾は広
がらない。

発明の目的 この発明は、上記した問題に鑑みてなされたも
のであり、気水混合液が吐出口の近傍で分離して
噴霧されることを防止し、均一な微細な液滴が霧
の広がり全体にわたつて噴霧されるようにするも
のである。

発明の構成及び作用 この発明は、上記した目的を達成するため、ノ
ズル本体の中心に軸心に沿つて設けた気水混合液
の流入路の先端を漸次縮小してオリフイス部を形
成すると共に、ノズル本体の頂面の前後両側に外
方に向つて対称的に切欠いた前後一対の傾斜面を
設け、該傾斜面の切欠きにより上記流入路のオリ
フイス部の先端に前後方向に長い吐出口を形成
し、噴霧方向を前後方向とする一方、上記流入路
の噴霧方向と直交する左右側方に対称的に撹拌孔
を形成し、該撹拌孔の先端部を漸次縮小し該先端
より内方の側部を流入路のオリフイス部に連続さ
せ、撹拌孔に流入した気水混合液が先端部に沿つ
て流入路のオリフイス部に逆流し、噴射直前の流
入路の混合液を撹拌することにより、気液の分離
を防止し、微細な液滴が吐出孔より霧の広がり方
向の全体にわたつて散布されるようにしたことを
特徴とするスプレーノズルを提供するものであ
る。

実施例 以下、この発明を第２図以下に示す実施例によ
り詳細に説明する。

ノズル本体１０は断面略小判状で、前後両側外
面１０ａは直線状で、左右両側外面１０ｂは円弧
状としており、かつ、図中、下側の先端面１０ｃ
より前後外面１０ｂに向つて対称的にＶ字状に切
込んだ傾斜面１０ｄを形成している。この断面Ｖ
字状の傾斜面１０ｄは、先端面１０ｃの中央より
前後両側に向つて拡大しながら上方へ傾斜してい
くと共に、前後外面１０ｂでは先端より縮小しな
がら上方へ伸長した状態となつている。

上記ノズル本体１０の中央部には、上面に開口
した気水混合液流入路１１をノズル本体１０の軸
線l₁に沿つて上下方向に穿設している。該流入路
１１は上側部を大径部１１ａとし、下側を小径部
１１ｂとし、該小径部１１ｂの先端部を漸次縮小
して底面を丸形としたオリフイス部１１ｃを設
け、該オリフイス部１１ｃの底面はノズル本体１
０の先端面１０ｃより僅かに内方に位置させてい
る。該流入路１１のオリフイス部先端部は上記Ｖ
字状の切込みにより底面中央より前後両側にかけ
て開口し、図示の如き、前後方向の吐出口１３を
形成し、該吐出口１３より噴射される霧の噴射方
向を前後方向としている。

上記ノズル本体１０内には、流入路１１の大径
部１１ａに連続して、中央の小径部１１ｂの左右
両側部に断面円弧状の撹拌孔１４を対称的に穿設
している。該撹拌孔１４は内側部が流入路小径部
１１ｂに連通した状態で軸芯に沿つてノズル本体
の下端近傍まで伸長し、下端部を漸次縮小して底
面１４ａを丸型としている。該底面１４ａは流入
路底面と略同一位置に左右方向に隣接して位置さ
せ、底面１４ａより僅かに上方の内側部を流入路
１１のオリフイス部１１ｃの左右側面に連通させ
ている。このように、撹拌孔１４は吐出口１３の
噴霧方向と直角方向に配設している。

上記した構造よりなるスプレーノズルでは、流
入路１１の大径部１１ａより気水混合液は、中央
の小径部１１ｂと左右両側の撹拌孔１４に分かれ
て流入し、夫々軸芯に沿つて流通する。撹拌孔１
４に流入した気水混合液は底面１４ａに達する
と、丸形の底面１４ａに沿つて連通した流入路１
１のオリフイス部１１ｃに図示の如く逆流して流
入する。この撹拌孔１４からの逆流による流入液
により、流入路１１のオリフイス部１１ｃを流下
してきた気水混合液は第２図トに示す如く撹拌さ
れる。よつて、オリフイス部１１ｃで中央部に液
体が周囲に気体が分離して偏在していた液体と気
体が、撹拌孔からの逆流による撹拌で均一に混合
され、吐出口１３の近傍では均一な気水混合液と
なる。従つて、吐出口１３から噴射される霧の広
がり全体にわたつて気水混合状体で微細な液滴が
発生する。その際、撹拌孔は噴射方向と直交する
方向に設けているため、撹拌により霧の幅方向の
広がりは阻害されず、かつ、気体と液体の混合が
広がり方向の全体にわたつて均一になされ、広が
り方向で気体と液体が分離することがないため、
流量分布も均等に制御しやすく、霧の幅も広くな
る。

上記した第２図に示す本発明のスプレーノズル
と、第１図に示す従来のスプレーノズルとを用い
て、霧の粒径の比較実験および流量分布の比較実
験を行なつた。

粒径比較実験 第１図と第２図のスプレーノズルを流入路及び
オリフイスの形状を同一寸法に加工し、同一の気
水混合液を使用し、空気圧４Kg／cm²、液圧４Kg／
cm²で噴霧した場合のノズルを下の霧は第３図に示
す如くであり、第１図の従来例のイの場合はザウ
ター平均粒径は240μ、第２図の本発明のロの場
合は同180μであつた。この結果より、撹拌孔を
設けたものがザウター平均粒径は小さくなつてお
り、霧の中心部まで空気が混ざり、微細化に寄与
していることが立証できた。

流量分布比較実験 上記粒径実験と同様に、オリフイス形状等を同
一寸法に加工し、同一気水混合液を用いて、空気
圧３Kg／cm²、液圧３Kg／cm²で噴霧し、噴霧高さに
100mmの位置で、霧の広がり方向に流量分布を測
定し、かつ、霧の厚さをスプレーパターンで測定
した。その結果は第４図に示す通りであり、イに
示す第１図の従来のノズルでは、400mmに広がり、
均等部の長さS_Lは80mmで、ノズル直下から100mm
離れた所では50％となつていた。また、霧の厚さ
は中心部が狭く35mmであつた。これに対し、ロに
示す第２図の本発明ノズルでは、従来タイプと同
じく400mmに広がつているが、均等部の長さS_Lは
280mmと非常に長くなつている。かつ、霧の厚さ
は中心部で50mmとなり従来タイプより厚い。上記
結果より、本発明のノズルでは、オリフイス近傍
で気体と液体が十分撹拌され、霧の広がり方向に
ほぼ均等に気水混合液が噴射されるため、均等な
流量分布が安定して得られやすく、かつ、幅の広
い霧が得られることが立証された。

尚、この発明は、第２図に示す実施例に限定さ
れず、ノズル本体１′は第５図に示す如く断面真
円形状でもよく、また、第６図に示す如く、撹拌
孔１４′の先端１４′ａは円錐形状とし必ずしも丸
味をつけなくてもよい。さらに、第７図に示す如
く、撹拌孔１４″は流入路１１′の噴霧方向と直角
方向に夫々２個設けてもよい。この場合、ノズル
先端面に切込むＶカツトの傾斜面１０′ｄは外方
に向けて巾広がりとせずに細巾としており、撹拌
孔１４″の底面が開口しないようにしている。さ
らに、第８図に示す如く、吐出口１３′を前後方
向に長い惰円状としてもよい。なおカツトはＶカ
ツトのみでなく、第９図に示す如く、Ｕカツトで
吐出口を惰円形状としてもよい。

上記第５図から第９図に示す変形例において、
他の部分は第２図と同一の構造であるため、同一
符号を付して説明を省略する。

効 果 以上の説明より明らかなように、この発明に係
わるスプレーノズルによれば、吐出口近傍のオリ
フイスの気水混合液が十分撹拌されるように噴霧
方向に直角な位置に対称的に撹拌孔を設けた構成
としているため、吐出口近傍の気体と液体の分離
が防止される。よつて、霧の広がり全体にわたつ
て気水混合状態で微細な液滴が発生する効果を有
すると共に、流量分布の均一性、霧の広がり等に
おいて、極めて大きな効果を有するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のスプレーノズルを示しイは正面
図ロは平面図ハは底面図ニはハの−線断面図
ホはニの−線断面図、第２図はこの発明のス
プレーノズルを示しイは正面図ロは側面図ハは平
面図ニは底面図ホはニの−線断面図ヘはニの
−線断面図、トはニの要部拡大図、第３図
イ，ロは粒径実験の結果を示す図面、第４図イ，
ロは流量分布実験の結果を示す図面、第５図はこ
の発明のスプレーノズルの変形例を示しイは平面
図ロは断面図、第６図は他の変形例を示す断面
図、第７図は他の変形例を示しイは平面図ロは底
面図ハは断面図、第８図は他の変形例を示しイは
平面図ロは底面図、第９図も他の変形例を示しイ
は底面図ロは断面図である １０……ノズル本体、１１……気水混合液流入
路、１３……吐出口、１４……撹拌孔。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ノズル本体の中心に軸心に沿つて設けた気水
   混合液の流入路の先端を漸次縮小してオリフイス
   部を形成すると共に、ノズル本体の頂面の前後両
   側に外方に向つて対称的に切欠いた前後一対の傾
   斜面を設け、該傾斜面の切欠きにより上記流入路
   のオリフイス部の先端に前後方向に長い吐出口を
   形成し、噴霧方向を前後方向とする一方、上記流
   入路の噴霧方向と直交する左右両側方に対称的に
   撹拌孔を形成し、該撹拌孔の先端部を漸次縮小し
   該先端より内方の側部を流入路のオリフイス部に
   連続させ、撹拌孔に流入した気水混合液が先端部
   に沿つて流入路のオリフイス部に逆流し、噴射直
   前の流入路の混合液を撹拌する構成としたことを
   特徴とするスプレーノズル。