(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体に流路を形成し、前記ノズル本体の先端部に、その先端部の径方向に長い流体噴射用溝を前記流路に連通する状態に形成してある流体噴射ノズルであって、
前記流路は、前記流体噴射用溝に連通する一対の分割流路を前記ノズル本体に形成して構成し、前記一対の分割流路を流れる流体が前記流体噴射用溝側で互いに正面又はほぼ正面から衝突して前記流体噴射用溝から噴射するように、前記一対の分割流路の姿勢を設定し、
前記ノズル本体の軸芯方向視で前記流体噴射用溝の幅方向両外方側に前記一対の分割流路を各別に配置し、各分割流路が流体を前記ノズル本体の軸芯方向に案内し、さらに、前記ノズル本体の軸芯方向視で前記流体噴射用溝の長手方向中央部と直交又はほぼ直交する方向に案内するように前記各分割流路の姿勢を設定して、前記流体噴射用溝の長手方向中央部側で前記一対の分割流路からの流体が合流衝突するよう構成し、
前記分割流路の終端部の断面形状が、前記ノズル本体の先端面側に窄まった先窄まり状になり、かつ、その先窄まりの分割流路部分の頂部が、前記ノズル本体の先端面側に位置する状態に前記分割流路を形成してある流体噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ノズル本体に流路を形成し、前記ノズル本体の先端部に、その先端部の径方向に長い流体噴射用溝を前記流路に連通する状態に形成してある流体噴射ノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の流体噴射ノズルは、一例として熱間圧延工程において鋼材を冷却する手段として用いられており、幅の広い噴射パターン（噴射方向から見たパターン）を得るために、上記のようにノズル本体の先端部に、その先端部の径方向に長い流体噴射用溝を形成してある。
【０００３】
従来、上記の流体噴射ノズルは、例えば実開平６−３４８５１号公報に開示されているように、前記流体噴射用溝に連通する一つの流路をノズル本体に、そのノズル本体の軸芯に沿って形成し、ノズル本体の先端側の流路部分に前記軸芯と直交するデフレクタを取り付け、このデフレクタで分流した流体を流路の軸芯方向に浅い角度で向かわせて衝突させ、その衝突により乱流化させて流体噴射用溝から噴射するよう構成してあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の構成によれば、デフレクタで分流した流体同士を流路の軸芯方向に浅い角度で向かわせて衝突させていたために、両流体の反発力があまり強くならず、その衝突による乱流化が不十分になって、噴射パターンの幅と厚みとのいずれも広くすることが困難であった。
【０００５】
その結果、例えば熱間圧延工程において鋼材を冷却する手段として用いる場合、多数の流体噴射ノズルが必要となり、冷却作業に要するコスト（設備のコスト・運転コスト）が高くなるという問題があった。
【０００６】
本発明の目的は、流体の噴射方向から見た噴射パターンの幅と厚みとをいずれも大きくすることができる流体噴射ノズルを提供することで、できるだけ少ない数の流体噴射ノズルで熱間圧延工程における鋼板の冷却作業や、その他の種々の工程における作業（洗浄・塗装・薬剤散布・消泡等）を行うことができるようにして、前記作業に要するコストを低廉化する点にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１による発明の構成・作用・効果は次の通りである。
【０００８】
［構成］
冒頭に記載した流体噴射ノズルにおいて、前記流路は、前記流体噴射用溝に連通する一対の分割流路を前記ノズル本体に形成して構成し、前記一対の分割流路を流れる流体が前記流体噴射用溝側で互いに正面又はほぼ正面から衝突して前記流体噴射用溝から噴射するように、前記一対の分割流路の姿勢を設定してある。
［作用］
ノズル本体に形成した一対の分割流路を流れる流体が、流体噴射用溝側で互いに正面又はほぼ正面から衝突するから、互いの流体の反発力が大きくなって乱流化を十分促進することができ、これにより、流体を流体噴射用溝の幅方向及び長手方向に、より拡散しやすくすることができるとともに、噴射パターンの幅方向及び厚さ方向での流量分布を均一化することができる。
【０００９】
［効果］
従って、流体の噴射方向から見た噴射パターンの幅方向及び厚さ方向での流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの幅と厚みとを大きくすることができる流体噴射ノズルを提供できて、できるだけ少ない数の流体噴射ノズルで熱間圧延工程における鋼板の冷却や、その他の種々の工程における作業（洗浄・塗装・薬剤散布・消泡等）を行うことができるようになり、前記作業に要するコストを低廉化することができた。
【００１１】
［構成］
さらに請求項１による発明は、前記ノズル本体の軸芯方向視で前記流体噴射用溝の幅方向両外方側に前記一対の分割流路を各別に配置し、各分割流路が流体を前記ノズル本体の軸芯方向に案内し、さらに、前記ノズル本体の軸芯方向視で前記流体噴射用溝の長手方向中央部と直交又はほぼ直交する方向に案内するように前記各分割流路の姿勢を設定して、前記流体噴射用溝の長手方向中央部側で前記一対の分割流路からの流体が合流衝突するよう構成してある。
【００１２】
［作用］
前記の作用と同様の作用を奏することができるのに加え、次の作用を奏することができる。
【００１３】
例えば、ノズル本体の軸芯方向視で流体噴射用溝の長手方向と直交又はほぼ直交する方向に案内するように各分割流路の姿勢を設定しただけの構造のものでは、ノズル本体の配管接続口（つまり流体取り入れ口）がノズル本体の径方向外方側を向いた状態になり、前記配管接続口に配管の先端部を接続した場合、配管の前記先端側の部分がノズル本体の径方向外方側に広がった状態になり、ノズル本体の周りの構造が複雑化する。
【００１４】
これに対して本発明の構成によれば、前記ノズル本体の軸芯方向視で流体噴射用溝の幅方向両外方側に一対の分割流路を各別に配置して、各分割流路が流体をノズル本体の軸芯方向にノズル本体の先端側まで案内するように分割流路の姿勢を設定してあるから、ノズル本体の配管接続口がノズル本体の軸芯方向を向いた状態になり、前記配管接続口に配管の先端部を接続した場合、配管を前記軸芯方向に沿わせることができて、ノズル本体の周りの構造の複雑化を回避することができる。
【００１５】
そして上記のように、ノズル本体の先端側まで案内した流体を、ノズル本体の軸芯方向視で流体噴射用溝の長手方向中央部と直交又はほぼ直交する方向に案内するように各分割流路の姿勢を設定して、流体噴射用溝の長手方向中央部側で前記一対の分割流路からの流体を合流衝突させるから、噴射パターンの幅方向及び厚さ方向での流量分布をより均一化することができる。
【００１６】
［効果］
従って、前記の構成による効果と同様の効果をより得やすくすることができ、しかも、配管接続状態でのノズル本体周りの構造を簡素化することができるようになった。
【００１８】
［構成］
さらに請求項１による発明は、前記分割流路の終端部の断面形状が、前記ノズル本体の先端面側に窄まった先窄まり状になり、かつ、その先窄まりの分割流路部分の頂部が、前記ノズル本体の先端面側に位置する状態に前記分割流路を形成してある。
【００１９】
［作用］
前記の構成による作用と同様の作用を奏することができるのに加え、次の作用を奏することができる。
【００２０】
前記分割流路の終端部の断面形状が、ノズル本体の先端面側に窄まった先窄まり状になり、かつ、その先窄まりの分割流路部分の頂部が、ノズル本体の先端面側に位置する状態に分割流路を形成してあるから、噴射パターンの幅がより大きくなるように流体噴射用溝を形成した場合であっても、噴射幅の中央部分の水量が他の部分の水量よりも増大するといったことが生じにくくなり、前記噴射幅の中央部分の水量密度が他の部分の水量密度よりも高くなるのを抑制することができる。
【００２１】
［効果］
従って、流体の噴射方向から見た噴射パターンの幅方向及び厚さ方向での流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの幅をより大きくすることができるとともに、噴射パターンの厚みを大きくすることができる流体噴射ノズルを提供できて、できるだけ少ない数の流体噴射ノズルで熱間圧延工程における鋼板の冷却や、その他の種々の工程における作業（洗浄・塗装・薬剤散布・消泡等）の作業を行うことができるようになり、前記作業に要するコストをより低廉化することができた。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
図１，図２，図３，図４に、熱間圧延工程において鋼材の冷却に用いる水噴射ノズル（流体噴射ノズルに相当）を示してある。
【００２４】
前記水噴射ノズルは、側面視で先端に丸みを付けた円柱状黄銅製のノズル本体１に流路２を形成し、ノズル本体１の先端部に、その先端部の径方向に長い一定幅の水噴射用溝３（流体噴射用溝に相当）を、側面視で先広がりの三角形状（詳しくはノズル本体１の先端側に丸みを付けてあることから扇形）に、かつ、流路２に連通する状態に形成し、ノズル本体１の後端側に配管接続用の雄ねじ部７を形成して構成してある。
【００２５】
前記流路２は、水噴射用溝３に連通する一対の分割流路４，５（断面形状が円形である）をノズル本体１に形成して構成し、一対の分割流路４，５を流れる水が水噴射用溝３側で互いに正面又はほぼ正面から衝突して前記水噴射用溝３から噴射するように、一対の分割流路４，５の姿勢を設定してある。
【００２６】
詳述すると、前記ノズル本体１の軸芯方向視で水噴射用溝３の幅方向両外方側に一対の分割流路４，５を各別に配置し、各分割流路４，５が水をノズル本体１の軸芯方向に案内し、さらに、前記ノズル本体１の軸芯方向視で水噴射用溝３の長手方向中央部と直交又はほぼ直交する方向に案内するように各分割流路４，５の姿勢を設定して、水噴射用溝３の長手方向中央部側で一対の分割流路４，５からの水が合流衝突するよう構成してある。
【００２７】
前記水噴射用溝３は、その幅方向の両内壁３Ａを互いに平行になる状態に形成してあり、これら幅方向の両内壁３Ａが水の噴射厚み角度（水の噴射パターンの厚みに対応する角度）を設定する機能を有している。
【００２８】
また、水噴射用溝３の長手方向の両内壁３Ｂを側面視でそれらがＶ字を成す状態に形成してあり、これら長手方向の両内壁３Ｂが水の噴射角度（水の噴射パターンの幅に対応する角度）を設定する機能を有している。
【００２９】
図５，図６に、上記構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の流量分布の測定結果を示してある。
【００３０】
噴射距離は２００ｍｍ、噴射圧力は３ｋｇ／cm2 （≒２９．４×１０4 Ｐａ）である。
【００３１】
各図において、横軸はノズルセンターからの距離、縦軸は流量密度である。
【００３２】
図中、実線が上記構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の測定結果、破線は従来構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の測定結果である。
【００３３】
従来構造の水噴射ノズルとは、実開平６−３４８５１号公報に開示されているように、水噴射用溝に連通する一つの流路をノズル本体に、そのノズル本体の軸芯に沿って形成し、ノズル本体の先端側の流路部分に前記軸芯と直交するデフレクタを取り付け、このデフレクタで分流した流体を流路の軸芯方向に浅い角度で向かわせて衝突させ、その衝突により乱流化させて流体噴射用溝から噴射するよう構成してあるノズルである。
【００３４】
図５に示すように、上記構造の水噴射ノズルでは、噴射パターンの幅方向の流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの幅を大きくすることができ、図６に示すように、噴射パターンの厚さ方向の流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの厚みを大きくすることができる。
【００３５】
上記の場合における水の噴射角度は１２０度、噴射厚み角度は５０度である。
【００３６】
［第２実施形態］
図７，図８，図９，図１０に示すように、前記分割流路４，５の終端部の断面形状が、ノズル本体１の先端面Ｆ側に窄まった先窄まり状の涙形状になり、かつ、その先窄まりの分割流路部分６の頂部が、ノズル本体１の先端面Ｆ側に位置する状態に分割流路４，５を形成してあり、その他の構造は第１実施形態の構造と同一である。
【００３７】
例えば前記水噴射用溝３について説明すると、その幅方向の両内壁３Ａを互いに平行になる状態に形成してあり、これら幅方向の両内壁３Ａが水の噴射厚み角度（水の噴射パターンの厚みに対応する角度）を設定する機能を有している。
【００３８】
そして、水噴射用溝３の長手方向の両内壁３Ｂを側面視でそれらがＶ字を成す状態に形成してあり、これら長手方向の両内壁３Ｂが水の噴射角度（水の噴射パターンの幅に対応する角度）を設定する機能を有している。
【００３９】
前記分割流路４，５の終端部の断面形状を上記のように設定したことで、噴射パターンの幅がより大きくなるように水噴射用溝３を形成した場合であっても、噴射幅の中央部分の水量が他の部分の水量よりも増大するといったことが生じにくくなり、前記噴射幅の中央部分の水量密度が他の部分の水量密度よりも高くなるのを抑制することができる。
【００４０】
つまり、噴射パターンの幅をより大きくすることができる。
【００４１】
図１１，図１２に、上記構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の流量分布の測定結果を示してある。
【００４２】
噴射距離は２００ｍｍ、噴射圧力は３ｋｇ／cm（≒２９．４×１０4 Ｐａ）である。
【００４３】
各図において、横軸はノズルセンターからの距離、縦軸は流量密度である。
【００４４】
図中、実線が上記構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の測定結果、破線は従来構造の水噴射ノズルを用いて水を噴射した場合の測定結果である。
【００４５】
従来構造の水噴射ノズルとは、上記第１実施形態における従来構造の水噴射ノズルと同一のノズルである。
【００４６】
図１１に示すように、上記構造の水噴射ノズルでは、噴射パターンの幅方向の流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの幅をより大きくすることができ、図１２に示すように、噴射パターンの厚さ方向の流量分布を均一化した状態で、噴射パターンの厚みを大きくすることができる。
【００４７】
上記の場合における水の噴射角度は１５０度、噴射厚み角度は５０度である。
【００４８】
［第１実施形態及び第２実施形態の別実施形態］
第１実施形態及び第２実施形態では前記水噴射用溝３の幅方向の両内壁３Ａを互いに平行になる状態に形成したが、前記幅方向の両内壁３Ａを側面視でそれらがＶ字を成す状態つまり先広がり状に形成してあってもよい。
【００４９】
このように両内壁３Ａを側面視でそれらがＶ字を成す状態に形成することで、水の噴射厚み角度をより大きくすることができる。
【００５０】
また、前記水噴射用溝３の長手方向の両内壁３Ｂが成す角度は、上記の各実施形態における角度（水の噴射角度が１２０度になるような角度（第１実施形態の場合）、又は水の噴射角度が１５０度になるような角度（第２実施形態の場合））に限られるものではなく、例えば前記長手方向の両内壁３Ｂが成す角度を上記の場合よりも大きく設定することで、水の噴射角度をより大きくすることができる。
【００５１】
前記流体は水等の液体の他に気体、あるいは気液混合体であってもよい。
【００５２】
本発明にかかる流体噴射ノズルは、熱間圧延工程における鋼板の冷却の手段としてだけでなく、その他の種々の工程における作業、例えば洗浄・塗装・薬剤散布・消泡等の手段としても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】流体噴射ノズルの平面図
【図２】流体噴射ノズルの正面図
【図３】流体噴射ノズルの横断平面図
【図４】図３におけるＡ−Ａ視図
【図５】噴射幅方向の流量分布を示す図
【図６】噴射厚み方向の流量分布を示す図
【図７】第２実施形態の流体噴射ノズルの平面図
【図８】第２実施形態の流体噴射ノズルの正面図
【図９】第２実施形態の流体噴射ノズルの横断平面図
【図１０】図９におけるＡ−Ａ視図
【図１１】第２実施形態における噴射幅方向の流量分布を示す図
【図１２】第２実施形態における噴射厚み方向の流量分布を示す図
【符号の説明】
１      ノズル本体
２      流路
３      流体噴射用溝
４，５  分割流路
６      分割流路部分
Ｆ      ノズル本体の先端面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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