(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
霧状流体を噴射する噴射ノズルであって、
同心に設けられた一対の外側部材および内側部材を備え、該外側部材および内側部材の間の所定の大きさの隙間から前記霧状流体を前方へ噴出させるノズル本体と、
該ノズル本体と略同心となる所定形状の誘導面を有して該ノズル本体に一体的に設けられ、前記隙間から前方へ噴出された前記霧状流体を該誘導面に沿って導く誘導部材と
を有することを特徴とする噴射ノズル。
【請求項２】
前記誘導部材の誘導面は、前方へ向かうに従って小径となるテーパ外周面で、該誘導部材は前記ノズル本体の内側部材に一体的に設けられている請求項１に記載の噴射ノズル。
【請求項３】
前記誘導部材の誘導面は、前方へ向かうに従って大径となるテーパ内周面で、該誘導部材は前記ノズル本体の外側部材に一体的に設けられている請求項１に記載の噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は霧状流体を噴射する噴射ノズルの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
切削加工においては、切削性向上などを目的として切削油剤（クーラントなど）を加工点（切削加工部）へ供給しているのが普通であるが、そのような切削油剤の供給手段として、切削油剤を霧状化させて加工点へ噴射する方法がある。すなわち、図４の（ａ）  ，（ｂ）  に示すように、エア供給管１００を経て圧力エアが供給されるとともに、クーラントタンク１０２から配管１０４を経てクーラントが供給されるミスト発生装置１０６により、クーラントを霧状態（ミスト）として噴射ノズル１０８から所定の噴射部位へ噴射するのである。（ａ）  は、ミスト発生装置１０６を噴射部位の近くに配置する場合で、噴射ノズル１０８がミスト発生装置１０６に直接取り付けられている。（ｂ）  は、ミスト供給管１１０を介して噴射ノズル１０８がミスト発生装置１０６に連結されており、噴射部位に応じて噴射ノズル１０８の位置を自由に設定できる。
【０００３】
ここで、上記噴射ノズル１０８は、図５に示すように先端へ向かうに従って径寸法が小さくなる先細のテーパ筒形状を成しているのが普通であり、噴射ノズル１０８から噴射された霧状クーラントは矢印で示すように拡散する。なお、図５は図４の（ｂ）  の場合である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記切削油剤（クーラント）は工具先端の加工部を冷却、潤滑するためのものであるため、広範囲に噴射する必要はなく、従来の噴射ノズルでは切削油剤の無駄が多いとともに浮遊ミストが多量に生じるという問題があった。所定の噴射部位に効率良く噴射することが困難なことは、エンジンの燃料噴射装置や塗装スプレー，殺虫剤スプレー等の他の噴射ノズルについても同様である。
【０００５】
本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、霧状クーラント等の霧状流体を所定の噴射部位に効率良く噴射できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、第１発明は、霧状流体を噴射する噴射ノズルであって、（ａ）  同心に設けられた一対の外側部材および内側部材を備え、その外側部材および内側部材の間の所定の大きさの隙間から前記霧状流体を前方へ噴出させるノズル本体と、（ｂ）  そのノズル本体と略同心となる所定形状の誘導面を有してそのノズル本体に一体的に設けられ、前記隙間から前方へ噴出された前記霧状流体をその誘導面に沿って導く誘導部材とを有することを特徴とする。
【０００７】
第２発明は、上記第１発明の噴射ノズルにおいて、前記誘導部材の誘導面は、前方へ向かうに従って小径となるテーパ外周面で、その誘導部材は前記ノズル本体の内側部材に一体的に設けられていることを特徴とする。
【０００８】
第３発明は、前記第１発明の噴射ノズルにおいて、前記誘導部材の誘導面は、前方へ向かうに従って大径となるテーパ内周面で、その誘導部材は前記ノズル本体の外側部材に一体的に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の効果】
このような噴射ノズルにおいては、ノズル本体の隙間から前方へ噴出された霧状流体が、誘導部材の誘導面に沿って導かれるため、霧状流体を噴射すべき噴射部位に応じて誘導部材の誘導面を適当に定めることにより、霧状流体をその噴射部位に効率良く噴射できるようになる。これにより、例えば霧状クーラントを加工点へ噴射する場合には、加工点へ十分な量の霧状クーラントを供給しつつ、クーラントの無駄が節減されるとともに浮遊ミストが低減される。
【００１０】
第２発明の噴射ノズルは、前方へ向かうに従って小径となるテーパ外周面に沿って霧状流体が集束され、比較的細いビーム状に噴射されるため、例えば霧状クーラントを比較的小さな加工点へ集中して噴射する場合に好適に用いられる。その場合に、本発明者等の実験によれば、霧状クーラントの霧状態が良好に維持されるようになり、深さが１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の深孔の穿孔加工においても、霧状クーラントが工具先端の加工点まで十分に供給されるようになり、工具折損等が少なくなって工具寿命が大幅に向上した。
【００１１】
第３発明の噴射ノズルは、前方へ向かうに従って大径となるテーパ内周面に沿って霧状流体が円環状に拡開されるため、霧状流体を円環状に噴射する場合に好適に用いられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明の噴射ノズルは、切削加工などにおいて霧状クーラント（切削油剤）を加工点へ噴射する噴射ノズルに好適に適用されるが、エンジンの燃料噴射装置や塗装スプレー，殺虫剤スプレー等に用いられる他の噴射ノズルにも適用できる。また、ノズルの径寸法すなわち円環形状を成す隙間の径寸法は、使用場所等に応じて適宜定められる。霧状クーラントの噴射に用いる噴射ノズルの場合も、隙間の直径寸法は適宜設定され、例えば１０ｍｍ程度とコンパクトに構成することもできる。
【００１３】
前記ノズル本体の外側部材と内側部材との間の隙間が大き過ぎると、霧状流体の流れが乱れるようになって好ましくなく、隙間の大きさは、霧状流体の流れが乱れないようにその霧状流体の種類や圧力などに応じて設定される。例えば切削加工における霧状クーラントを噴射する場合、霧状クーラントの圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ２  程度であれば隙間の大きさは０．３ｍｍ程度以下が適当で、霧状流体の圧力が７ｋｇｆ／ｃｍ２  程度であれば隙間の大きさは１ｍｍ程度以下まで可能である。但し、隙間の大きさを０．３ｍｍ程度以下としておけば、圧力が３ｋｇｆ／ｃｍ２  程度以上の通常の霧状クーラントに対して好適に適用できる。隙間の下限値は、少なくとも霧状流体が通過できる大きさであれば良い。なお、１ｋｇｆ／ｃｍ２  ≒９．８×１０４  Ｐａである。
【００１４】
第２発明におけるテーパ外周面のテーパ角度は適宜定められるが、切削加工における霧状クーラントを噴射する場合には１０°〜３０°程度が適当である。テーパ外周面の先端は必ずしも尖っている必要はなく、截頭円錐形状や先端が球形状に丸められたものなどでも差し支えない。
【００１５】
第３発明の噴射ノズルにおいては、前方に向かうに従って大径となるテーパ外周面を有する第２の誘導部材を、ノズル本体の内側部材に配設することが望ましい。その第２の誘導部材の軸方向長さは、外側部材に設ける誘導部材の軸方向長さよりも十分に短くて良いとともに、第２の誘導部材と外側部材に設ける誘導部材との間の隙間寸法は、前記外側部材と内側部材との間の隙間と略同じで良い。第２発明の噴射ノズルについても、前方へ向かうに従って小径となるテーパ筒形状等の第２の誘導部材を外側部材に配設することが可能である。
【００１６】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
図１の噴射ノズル１０は、請求項１および２に記載の噴射ノズルの一例で、切削加工の加工点に霧状流体としての霧状クーラントを噴射するためのものであり、前記図４（ｂ）  のミスト供給管１１０に取り付けられて使用される場合である。この噴射ノズル１０は、リング部材１２および先端部材１４から構成されており、ミスト供給管１１０の中心線である一中心線Ｓ上に一体的に取り付けられるようになっている。
【００１７】
リング部材１２は、軸方向の一端に設けられた第１雄ねじ部１２ａと、反対側の端部に設けられた第２雄ねじ部１２ｂと、軸方向の中間部において第２雄ねじ部１２ｂ側すなわち図の右方向である前方へ突き出すように一中心線Ｓと平行に設けられた有底円筒形状の外筒部１２ｃとを同軸上に一体に備えており、第１雄ねじ部１２ａがミスト供給管１１０に設けられた雌ねじ１１０ａに螺合されることにより、一中心線Ｓ上においてミスト供給管１１０に一体的に取り付けられる。リング部材１２にはまた、第１雄ねじ部１２ａ側の端部から有底穴１２ｄが設けられているとともに、外筒部１２ｃの内側に位置する軸部分には、その有底穴１２ｄと外部とを連通するように一中心線Ｓまわりに等角度間隔で複数の貫通穴１２ｅが設けられており、ミスト供給管１１０を介して噴射ノズル１０へ供給された霧状クーラントは、有底穴１２ｄから複数の貫通穴１２ｅを経て外部へ流出させられる。
【００１８】
先端部材１４は、図の右方向である前方へ向かうに従って小径となる截頭円錐形状のテーパ形状部１４ａと、その大径側端部に設けられた雌ねじ１４ｂと、大径側端部の外周部に後方へ突き出すように一中心線Ｓと平行に設けられた円筒形状の内筒部１４ｃとを同軸上に一体に備えており、雌ねじ１４ｂが前記第２雄ねじ部１２ｂに螺合されることにより、一中心線Ｓ上においてリング部材１２に一体的に取り付けられる。内筒部１４ｃの外径は前記外筒部１２ｃの内径よりも小さく、且つそれ等の内筒部１４ｃおよび外筒部１２ｃは一中心線Ｓを中心として同心に配置されるため、それ等の間には一中心線Ｓと平行に円環状隙間１６が形成される。また、取付け状態において、内筒部１４ｃは外筒部１２の底部との間に所定の隙間を有する状態で前記貫通穴１２ｅの外周側に位置させられるとともに、内筒部１４ｃとテーパ形状部１４ａとの境界位置は、外筒部１２ｃの前端よりも更に所定寸法だけ前方すなわち図の右側に位置させられている。
【００１９】
ここで、ミスト供給管１１０を経て噴射ノズル１０に供給される霧状クーラントは、水溶性切削油剤を霧状化したもので圧力は約３ｋｇｆ／ｍｍ２  であり、上記円環状隙間１６の隙間寸法ｄは０．３ｍｍ以下に設定されている。また、テーパ形状部１４ａのテーパ角度は１０°〜３０°の範囲内で設定され、円環状隙間１６の直径寸法は約１０ｍｍである。なお、内筒部１４ｃと外筒部１２の底部との間の隙間寸法は、上記隙間寸法ｄと同じかそれより大きい。
【００２０】
このような噴射ノズル１０においては、ミスト供給管１１０を介して供給された霧状クーラントは、有底穴１２ｄから複数の貫通穴１２ｅを経て外部へ流出させられ、外筒部１２ｃと内筒部１４ｃとの間の円環状隙間１６から前方へ噴出される。その場合に、貫通穴１２ｅから外部へ流出した霧状クーラントは、内筒部１４ｃを迂回して円環状隙間１６内へ流入するため、一中心線Ｓまわりにおいて霧状クーラントが略均一に分布させられるようになる。また、先端部材１４には内筒部１４ｃから連続してテーパ形状部１４ａが設けられているため、円環状隙間１６から前方へ噴出させられた霧状クーラントは図１の（ｂ）  に矢印で示すように、テーパ形状部１４ａの外周面１４ｄに沿って集束され、比較的細いビーム状に噴射される。外周面１４ｄに沿って集束される際に外気を巻き込むため、霧状クーラントの推力が大きくなって噴射速度が速くなる。リング部材１２および先端部材１４のうち上記外筒部１２ｃおよび内筒部１４ｃはそれぞれ外側部材、内側部材に相当し、それ等を含んでノズル本体が構成されているとともに、先端部材１４のテーパ形状部１４ａは誘導部材に相当し、その外周面１４ｄは誘導面に相当する。
【００２１】
このように、本実施例の噴射ノズル１０によれば、霧状クーラントが比較的細いビーム状に噴射されるため、霧状クーラントを比較的小さな加工点へ集中して効率良く供給でき、加工点へ十分な量の霧状クーラントを供給しつつ、クーラントの無駄を節減できるとともに、浮遊ミストが減少して作業環境が向上する。また、本発明者等の実験によれば、霧状クーラントの霧状態が良好に維持されるようになり、深さが１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度の深穴のドリルによる穿孔加工においても、霧状クーラントが工具先端の加工点まで十分に供給されるようになり、工具折損等が少なくなって工具寿命が大幅に向上した。
【００２２】
なお、上記実施例では先端部材１４のテーパ形状部１４ａが截頭円錐形状を成していたが、図２の（ａ）  に示す先端部材２０のようにテーパ形状部２０ａの先端が尖っていても良いし、同図の（ｂ）  に示す先端部材２２のようにテーパ形状部２２ａの先端が球面形を成していても良い。これ等の図の符号２０ａ〜２０ｄ、２２ａ〜２２ｄはそれぞれ前記テーパ形状部１４ａ、雌ねじ１４ｂ、内筒部１４ｃ、外周面１４ｄに対応する。
【００２３】
図３の噴射ノズル３０は請求項１および３に記載の噴射ノズルの一例で、ミスト供給管３２の先端部３２ａは閉塞されているとともに、先端部３２ａの外周面３２ｂは前方へ向かうに従って大径となるテーパ形状を成している。この外周面３２ｂは、ミスト供給管３２の本体部すなわち一中心線Ｓと平行な部分の外周面に滑らかに接続されている。また、先端部３２ａの少し手前部分には、一中心線Ｓまわりに等角度間隔で複数の貫通穴３２ｃが設けられており、ミスト供給管３２を介して噴射ノズル３０へ供給された霧状流体は、複数の貫通穴３２ｃから外部へ流出させられる。
【００２４】
上記ミスト供給管３２の外周側には、ガイド部材３４がねじ等の固設手段により同心に一体的に固設されている。ガイド部材３４は、前記貫通穴３２ｃよりも後方すなわち図の左側においてミスト供給管３２の外周面に固定される固定部３４ａと、その固定部３４ａの外周部から前方へ向かって一中心線Ｓと平行に延び出す外筒部３４ｂと、その外筒部３４ｂから前方へ向かうに従って大径となるテーパ筒形状（ラッパ形状）のテーパ筒形状部３４ｃとを備えている。テーパ筒形状部３４ｃのテーパ角度は前記先端部３２ａの外周面３２ｂのテーパ角度と略同じで、外周面３２ｂと略平行に設けられているが、テーパ筒形状部３４ｃの方が先端部３２ａよりも前方まで延び出している。
【００２５】
外筒部３４ｂとミスト供給管３２との間には円環状隙間３６が形成され、貫通穴３２ｃから外部へ流出した霧状流体は、その円環状隙間３６から前方へ噴出されるとともに、先端部３２ａの外周面３２ｂとテーパ筒形状部３４ｃとの間の隙間を通って、矢印で示すようにテーパ筒形状部３４ｃの内周面３４ｄに沿って拡開しながら噴出される。内周面３４ｄに沿って拡開される際に外気を巻き込むため、霧状流体の推力が大きくなって噴射速度が速くなる。先端部３２ａの外周面３２ｂとテーパ筒形状部３４ｃとの間の隙間寸法は円環状隙間３６の隙間寸法と略同じで、前記実施例と同様に霧状クーラントの噴射ノズルとして用いる場合には、その隙間寸法は０．３ｍｍ程度以下に設定される。外筒部３４ｂは外側部材に相当するとともに、ミスト供給管３２のうち外筒部３４ｂの内側に位置する部分、すなわち貫通穴３２ｃが設けられた部分は内側部材に相当し、それ等を含んでノズル本体が構成されている。また、テーパ筒形状部３４ｃは誘導部材に相当し、その内周面３４ｄは誘導面に相当する。ミスト供給管３２の先端部３２ａは、第２の誘導部材として機能している。
【００２６】
このような噴射ノズル３０においては、前方へ向かうに従って大径となるテーパ筒形状部３４ｃの内周面３４ｄに沿って霧状流体が円環状に拡開されるため、霧状流体を円環状に噴射する場合に好適に用いられる。
【００２７】
以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明は更に別の態様で実施することもできる。
【００２８】
例えば、前記噴射ノズル１０はリング部材１２および先端部材１４によって構成され、ねじ結合によって一体化されるようになっているが、圧入，溶接などの他の一体化手段を用いることもできる。リング部材１２をミスト供給管１１０に連結する連結手段も、ねじ結合以外の手段を採用できる。
【００２９】
噴射ノズル３０については、先端部３２ａがミスト供給管３２に一体に設けられていたが、別体に構成してねじ結合などの一体化手段で固設するようにしても良い。他の部材についても、必要に応じて複数に分割して構成することができる。
【００３０】
複数の部材をねじ結合などで一体化する場合、必要に応じてシール部材などを介在させ、霧状流体の漏出を防止することも勿論可能である。
【００３１】
また、前記実施例では一中心線Ｓと直角に設けられた複数の貫通穴１２ｅ，３２ｃを経て円環状隙間１６，３６に霧状流体が導かれるようになっているが、例えば一中心線Ｓまわりに一中心線Ｓと平行に設けられた複数の貫通穴によって円環状隙間に霧状流体を導くこともできるなど、円環状隙間に略均等に霧状流体を導くための流体導入手段は適宜定められる。
【００３２】
また、前記円環状隙間１６，３６は一中心線Ｓと平行に設けられていたが、外筒部（外側部材）や内筒部（内側部材）をテーパ形状としてテーパ筒形状の隙間を設けることも可能である。例えば、図３における先端部３２ａの外周面３２ｂとテーパ筒形状部３４ｃとの間のテーパ筒形状の隙間も、請求項１に記載の隙間の一形態と見做すことができる。なお、内側部材は必ずしも筒状である必要はなく、中実の円柱形状等であっても良い。
【００３３】
その他一々例示はしないが、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である噴射ノズルの断面図である。
【図２】図１の噴射ノズルに用いられる先端部材の別の例を示す断面図である。
【図３】本発明の別の実施例である噴射ノズルの断面図である。
【図４】従来の噴射ノズルを備えた霧状クーラント噴射システムの一例を説明する図である。
【図５】図４に用いられている噴射ノズルの断面図である。
【符号の説明】
１０：噴射ノズル
１２ｃ：外筒部（外側部材）
１４ａ，２０ａ，２２ａ：テーパ形状部（誘導部材）
１４ｃ，２０ｃ，２２ｃ：内筒部（内側部材）
１４ｄ，２０ｄ，２２ｄ：外周面（誘導面）
１６：円環状隙間（隙間）
３０：噴射ノズル
３２：ミスト供給管（内側部材）
３４ｂ：外筒部（外側部材）
３４ｃ：テーパ筒形状部（誘導部材）
３４ｄ：内周面（誘導面）
３６：円環状隙間（隙間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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