(57)【要約】【課題】凸部と凹部を有する板材を組み合わせてスリットを構成することにより、スリットの幅、及び、長さに対する制限が少なく、スリットの幅のバラツキが少ないノズル機構を提供する。【解決手段】それぞれ長手方向に沿って、一方の長辺に複数の凸部と凹部を備える一対の矩形板材を有するノズル機構であって、前記凸部の高さは、前記凹部深さより所定量大きく設定され、前記一対の矩形板材のそれぞれの長辺の凸部と凹部が対向するように接合されることにより、前記所定量に対応する幅のスリットが形成されることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ長手方向に沿って、一方の長辺に複数の凸部と凹部を備える一対の矩形板材を有し、
前記凸部の高さは、前記凹部深さより所定量大きく設定され、
前記一対の矩形板材のそれぞれの長辺の凸部と凹部が対向するように接合されることにより、前記所定量に対応する幅のスリットが形成されることを特徴とするノズル機構。
【請求項２】
請求項１において、
前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺に対向する長辺は、それぞれ接合されて中空の柱状構造を構成し、
さらに、前記柱状構造の両端を閉止する二つの閉止板を有することを特徴とするノズル機構。
【請求項３】
請求項１において、
前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺は、前記複数の凸部と凹部を交互に有することを特徴とするノズル機構。
【請求項４】
請求項１において、
さらに、前記スリットから流出する流体の圧力を均一化する制圧調整板を有し、
前記制圧調整板は、前記一対の矩形板材に接合することを特徴とするノズル機構。
【請求項５】
請求項２において、
前記柱状構造の断面は、台形であり、
前記台形の上底に対応する平面は、前記スリットを有することを特徴とするノズル機構。
【請求項６】
請求項５において、
前記台形における上底に対応する平面は、下底に対応する平面に対して傾斜していることを特徴とするノズル機構。
【請求項７】
請求項６において、
前記下底に対応する平面は、流体を供給するための流体取り入れ口を有することを特徴とするノズル機構。
【請求項８】
請求項１において、
前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺は、研磨されていることを特徴とするノズル機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を噴射するためのノズル機構に関し、特に、噴射される流体の圧力の均一化に関する。
【背景技術】
【０００２】
ノズル機構は、乾燥空気、高温空気、水蒸気、水などの流体を、所定の圧力で噴射することにより、加熱、水切り、乾燥、切断などの作業を行う際に用いられる。このノズル機構の中で、特に、スリット状の噴射口を有し、線状に等圧力で流体を噴射するノズルをフラットエアーノズルと呼ぶ。従来のフラットエアーノズルには、円筒型、角型（特許文献１参照）などのタイプが存在する。
【０００３】
図１は、従来の円筒型エアーノズルの斜視図である。また、図２は、図１の円筒型エアーノズルを面Ａに沿って切断した場合の断面図である。また、図３は、図１の円筒型エアーノズルを面Ｂに沿って切断した場合の断面図である。図１及び図３においては、円筒型エアーノズルは図示される構成を、省略される部分に同様に有する。
【０００４】
円筒型エアーノズルは、直径の大きなパイプC10が、直径の小さなパイプC20を内部に含む構造をとっている。パイプC10上には、長手方向に等間隔にスリットC40が形成されている。また、図２における破線の矢印は、円筒型エアーノズル内に満たされる流体の流れを表す。
【０００５】
流体は、パイプC20の一端から送り込まれ、パイプC20の下部に、長手方向に等間隔で設けられた孔C30を介して、パイプC10に流入する。パイプC10に流入した流体は、パイプC10の下面に衝突し、パイプC10の左右に分かれて上昇し、上部のスリットC40を介して上方に噴射される。
【０００６】
図４は、従来の角型エアーノズルの斜視図である。また、図５は、図４の角型エアーノズルを面Ｃに沿って切断した場合の断面図である。また、図６は、図４の角型エアーノズルを面Ｄに沿って切断した場合の断面図である。図４及び図６においては、円筒型エアーノズルは図示される構成を、省略される部分に同様に有する。
【０００７】
角型エアーノズルは、断面積の大きな角型パイプS20が、断面積の小さな円筒パイプS10を内部に含む構造をとっている。角型パイプS20上には、長手方向に等間隔にスリットS40が形成されている。角型パイプS20の内部には、スリットS40に沿って、制圧調整板S60がスリットS40から所定の距離を隔てて固定されている。図５における破線の矢印は、角型エアーノズルの内部を満たす流体の流れを表す。
【０００８】
流体は、円筒パイプS10の一端から送り込まれ、円筒パイプS10の下面において長手方向に等間隔で設けられた孔S30を介して、角型パイプS20に流入する。角型パイプS20に流入した流体は、角型パイプS20の下面に衝突し、断面図において角型パイプS20の左右に分かれて上昇し、上部のスリットS40を介して噴射される。
【０００９】
図７は、図４の角型エアーノズルのスリット近傍の拡大図である。スリットS40の幅を一定に保つために、スリットS40の端の部分の角型パイプS20は、制圧調整板S60に制圧調整板支持ネジS50を介して固定される。制圧調整板S60は、スリットS40から噴射する流体の流速や流量を均一化するために設けられている。また、この制圧調整板を多段に組み合わせた機構も考案されている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−３３４３３４号公報
【特許文献２】特開２０００−３３４３３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、これらのノズル機構はそれぞれに問題点を有している。
【００１１】
円筒型エアーノズルの第一の問題点は、スリットの加工の困難である。円筒型エアーノズルは、噴射口であるスリットC40を機械刃物によってパイプ上に加工することによって生産される。そのため、使用する機械刃物によって生成されるスリットC40の幅は制限され、スリット幅は0.15mmから0.3mmの範囲に限定されていた。機械刃物による加工の場合、加工の精度も悪く、スリットC40の長さに対するスリット幅にバラツキが生じ、噴射する流体の圧力を均等にすることが困難である。
【００１２】
また、スリットC40をレーザーによって加工する場合、スリット幅は0.2mmよりも小さくすることが困難である。そして、スリットC40の長さは、200mmよりも大きくすることが困難である。さらに、スリットC40をレーザーによって加工する場合、加工面に溶断によるざらつきが残り、流体の噴射の際の摩擦抵抗が大きくなる。さらに、スリットC40の淵にはバリが残り、バリ取り加工が必要となる。
【００１３】
円筒型エアーノズルの第二の問題点は、熱膨張によるスリットの変形である。乾燥作業のための高温空気を円筒型エアーノズルに対して供給し、スリットC40から噴射した場合、パイプC10の円周方向への熱膨張によってスリット幅が狭められる。スリット幅の変化によって、作業効率も変化してしまう。
【００１４】
円筒型エアーノズルの第三の問題点は、噴射される流体の圧力の効率である。所定の圧力で流体を噴射するために、円筒型エアーノズル内は高圧に保たれるが、噴射口であるスリットから流出する流体は、スリットC40の手前で突然に圧縮されるため圧力損失が大きくなる。このため、所定の圧力で噴射するためには、円筒型エアーノズル内の圧力をより高く維持しなければならない。また、これにともないスリットC40からの流体の流出量も、パイプC20において流体が供給される一端では大きくなるが、反対の端では流体の流出量は小さくなる。
【００１５】
円筒型エアーノズルの第四の問題点は、スリットC40が落下物によって塞がれることである。野菜などの洗浄や乾燥の作業を行う際に、円筒型エアーノズル上に落下する断片が、スリット上で固着し、スリットを塞ぐ。
【００１６】
また、同様に角型エアーノズルもいくつかの問題点を有する。
【００１７】
角型エアーノズルの第一の問題点は、部品数の多さである。角型エアーノズルは、円筒パイプS10と角型パイプS20との２重構造に加え、制圧調整板S60、また、それを支持するための多数の制圧調整板支持ネジS50が必要であるため、部品数が多くなり、重量が大きくなる。また、部品数の増加に伴い、コストも増加する。
【００１８】
角型エアーノズルの第二の問題点は、衛生の確保の困難さである。角型エアーノズルは、表面に多数の制圧調整板支持ネジS50が配置されるため、汚れやすく、清掃もしにくい構造である。汚れた部分には雑菌が繁殖する恐れがあり、食品加工用のノズルとしては利用できない。
【００１９】
角型エアーノズルの第三の問題点は、熱膨張によるスリットの変形である。乾燥作業のための高温空気を角型エアーノズルに対して供給し、スリットS40から噴射した場合、角型パイプS20の外周方向への熱膨張によってスリット幅が狭められる。スリットS40の幅の変化によって、作業効率も変化してしまう。
【００２０】
そこで本発明の目的は、スリットの幅、及び、長さに対する制限が少なく、スリットの幅のバラツキが少ないノズル機構を提供することにある。
【００２１】
また、本発明の別の目的は、レーザーを使用せずにスリットを形成し、スリット周辺に対するバリ取りなどの作業を必要としないノズル機構を提供することにある。
【００２２】
また、本発明の別の目的は、高温の流体を噴出する場合にも、スリットが変形、縮小、もしくは、拡大しないノズル機構を提供することにある。
【００２３】
また、本発明の別の目的は、噴出する流体の圧縮効率の高いノズル機構を提供することにある。
【００２４】
また、本発明の別の目的は、落下物がスリットの塞ぎにくい構造をもつノズル機構を提供することにある。
【００２５】
また、本発明の別の目的は、部品数の少ないノズル機構を提供することにある。
【００２６】
さらに、本発明の別の目的は、表面が複雑な構造を持たず、清掃が容易なノズル機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記課題を解決するため、本発明の第一の側面によるノズル機構は、それぞれ長手方向に沿って、一方の長辺に複数の凸部と凹部を備える一対の矩形板材を有し、前記凸部の高さは、前記凹部深さより所定量大きく設定され、前記一対の矩形板材のそれぞれの長辺の凸部と凹部が対向するように接合されることにより、前記所定量に対応する幅のスリットが形成されることを特徴とする。
【００２８】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺に対向する長辺は、それぞれ接合されて中空の柱状構造を構成し、さらに、前記柱状構造の両端を閉止する二つの閉止板を有することを特徴とする。
【００２９】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺は、前記複数の凸部と凹部を交互に有することを特徴とする。
【００３０】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、さらに、前記スリットから流出する流体の圧力を均一化する制圧調整板を有し、前記制圧調整板は、前記一対の矩形板材に接合することを特徴とする。
【００３１】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記柱状構造の断面は、台形であり、前記台形の上底に対応する平面は、前記スリットを有することを特徴とする。
【００３２】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記台形における上底に対応する平面は、下底に対応する平面に対して傾斜していることを特徴とする。
【００３３】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記下底に対応する平面は、流体を供給するための流体取り入れ口を有することを特徴とする。
【００３４】
上記発明の第一の側面において、好ましい実施例では、前記一対の矩形板材の複数の凸部と凹部を有する長辺は、研磨されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
本発明のノズル機構は、凸部と凹部を有する板材を組み合わせてスリットを構成することにより、スリットの幅、及び、長さに対する制限が少なく、スリットの幅のバラツキが少ないノズル機構を実現することができる。このようにスリットを形成することにより、レーザーによる加工やバリ取りのような作業も不必要となる。
【００３６】
また、本発明のノズル機構は、流体が供給される位置から、流体が噴出するスリットまでの間に、流体の通路を狭める構造をもつことにより圧縮効率の高いノズル機構を実現することができる。
【００３７】
また、本発明のノズル機構は、スリットが形成する面を傾けることで、落下物がスリット上に固着することを防ぐ構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、図面に従って本発明の実施の形態について説明する。但し、本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００３９】
図８は、本発明を適用したノズル機構の斜視図である。また、図９は、図８のノズル機構を面Ｅに沿って切断した場合の断面図である。また、図１０は、図８のノズル機構を面Ｆに沿って切断した場合の断面図である。図８と図１０においては、ノズル機構は図示される構成を、省略される部分に同様に有する。
【００４０】
本発明の適用されるノズル機構は、一方の長辺に凸部と凹部を交互に有する一対の矩形板材である第一の矩形板材20と第二の矩形板材30とで構成される。本発明の適用されるノズル機構のスリット10は、第一の矩形板材20と第二の矩形板材30とを接合することによって、一対の矩形板材の間に構成される。
【００４１】
図１１は、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の接合を示す図である。第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30は長辺の一方に、凸部、及び、凹部を交互に有する。第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の一方の凸部は、他方の凹部にかみ合うように配置される。そして、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30は互いに接近し、凸部と凹部はかみ合う。かみ合った部分は溶接される。
【００４２】
図１２は、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の接合後を示す図である。また、図１３は、凸部、及び、凹部の拡大図である。第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の有する凸部と凹部は接合され、接合部の間にスリット10を形成する。図１３において、凸部２と凹部１は、かみ合うように同程度の幅を有している。また、凸部２の高さ４は、凹部１の深さ３よりも所定の幅だけ高くなっている。この幅は、凸部２と凹部１が溶接されてできる複数の接合部の間に形成するスリット10の幅となる。凸部２と凹部１との間隔、凸部２の高さ、凹部１の深さは、例えば、50mm、3.1mm、3.0mmとなる。この場合の、スリット10の幅は0.1mm、スリット10の長さは50mmとなる。
【００４３】
このように凸部と凹部とを組み合わせてスリットを形成することにより、凸部の高さと凹部の深さとの差であるスリット幅は、容易に変化させることができ、使用する工具などによる制限を受けない。この技術を用いると、スリット幅を0.01mmまで狭めることが可能である。また、凸部、及び、凹部の間隔を調整することにより、スリットの長さも容易に変化させることが可能である。また、同様に使用する工具などによる制限を受けない。さらに、凸部と凹部を交互に設けることにより、スリット10の偏り、歪みを少なくすることができる。
【００４４】
また、このような構成をとることにより、２枚の矩形板材のスリット10周辺部となる部分は、組立以前に研磨作業を施しておくことが容易になる。スリット10周辺部の表面が滑らかでない場合、スリット10を流れる流体が流れにくくなり、圧力損失が生じる。また、スリットごとの流量の違いの原因にもなる。
【００４５】
図１４は、図８のノズル機構の底面の図である。長手方向に等間隔で配置される接合部60において、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30が溶接されている。第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30は、密接した状態で溶接されるため、隙間の幅は狭く、ノズル機構内部の流体は表面張力によって流出しない。
【００４６】
底面200の中央には流体取り入れ口80が有り、使用時には、流体が供給されるパイプが接続される。また、その左右には、ノズル機構の内部を確認するための点検窓70があり、ノズル機構の使用時には所定の板とネジで閉鎖されている。
【００４７】
スリット10周辺における凸部と凹部の接合と、底面における接合により、一対の矩形板材は中空の柱状構造を形成する。形成された中空の柱状構造は、図８における２枚の閉止板400によって両端を気密に閉止される。
【００４８】
図９の断面図に示されるように、本発明の適用されるノズル機構における中空の柱状構造は、スリット10を有する平面にむかって空間が狭められる構造であるため、流体の流れがスムーズで、圧力損失が少なく、省エネルギーでの運転を可能にする。
【００４９】
また、図８や図９に示されるように、スリット10は平面100上に形成される。スリット10が形成される平面100は、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30を折り曲げることによってできる折り曲げ部を組み合わせることによって構成される。ノズル機構のスリット10周辺にこのような平面を設けることによって、熱膨張による影響を抑えることができる。
【００５０】
図１５は、スリットに対する熱膨張の影響を説明する図である。第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30は、高温の流体を用いる際に、矢印D20、及び、D30の方向へ熱膨張する。これらの方向への膨張は、スリット10に対する影響が小さく、スリット10の幅はほとんど変化しない。また、スリット10を有する平面100内では、平面100の幅が狭いために、スリット幅の方向DSの膨張はほとんどない。
【００５１】
さらに、スリット10を有する平面100は、水平ではなく、水平から数度傾いた状態に維持される。このようにすることにより、スリット10上に落下した落下物が、スリット10上で固着することを防ぐことができる。
【００５２】
図１６は、図８のノズル機構の内部に取り付けられる制圧調整板を示す図である。制圧調整板40は、ノズル機構の底面の中央部に配置される流体取り入れ口に近いスリット10と、流体取り入れ口から遠いスリット10とで、噴射される流体の圧力に差ができないように調整するための板である。
【００５３】
流体取り入れ口80から供給された流体は、制圧調整板40がない場合、直接スリット10へ流れ、流体取り入れ口80に近いスリット10からは勢いよく噴射する。逆に、流体取り入れ口80から遠いスリット10からの流体の勢いは弱まる。
【００５４】
そこで、制圧調整板40を設けることによって、本発明が適用されるノズル機構の内部の空間を２つに分ける。流体取り入れ口80から流入した流体は、ノズル機構の内部の流体取り入れ口80側の空間を満たし、図１６における複数の流通口90から、ノズル機構の内部のスリット10側の空間へ流入する。ノズル機構の内部のスリット10側の空間へ流入した流体は、いずれのスリット10からもほぼ等しい圧力でノズル機構の外へ噴出する。
【００５５】
この制圧調整板40は、通常、ノズル機構の両端を閉止する閉止板400に溶接などで接合される。しかし、閉止板400に接合される場合、高温空気など温度の高い流体を使用すると、熱膨張によって制圧調整板40が膨張する。そして、両端が固定されているため、制圧調整板40が波打つように変形するという現象が起きる。  
【００５６】
このような変形を防ぐために、本発明が適用されるノズル機構では、制圧調整板40を閉止板400に接合せず、第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30に接合する。組立の開始後、まず、第一の矩形板材20に対して制圧調整板40が溶接によって接合される。そして、第二の矩形板材30が第一の矩形板材20に対して接合される位置におかれた時に、点検窓70を介して溶接器具がノズル機構内部に入り、制圧調整板40と第二の矩形板材30とを接合する。
【００５７】
このようにすることによって、制圧調整板40を長手方向の両端で接合することを回避することができる。このように接合された制圧調整板40は、高温の流体を使用する際にも、変形を回避することが可能である。
【００５８】
また、制圧調整板40を外側からネジなどで固定する必要がないため、本発明の適用されるノズル機構の表面には凹凸がない。そのため、清掃がしやすく、衛生的であるため食品加工の用途に用いることが可能である。
【００５９】
図１７は、図８のノズル機構の内部の流体の流れを示す図である。底面200に設けられる流体取り入れ口に接続されるパイプ500などから、流体が供給され、ノズル機構の制圧調整板40より下に位置する空間を満たす。流体は、ノズル機構の制圧調整板40より下に位置する空間から、図１６における流通口90を介して、ノズル機構の制圧調整板40より上に位置する空間へ流入する。そして、流体はスリット10を介して外部に噴射する。
【００６０】
図１８は、流体が長手方向から供給される場合の図８のノズル機構における流体の流れを示す図である。流体が長手方向から供給される場合は、流体を誘導する誘導路600が取り付けられ、底面200に設けられる流体取り入れ口80に流体を導く。流体取り入れ口80から本発明の適用されるノズル機構内に流入した流体は、図１７の場合と同様の経路をとり、スリット10から噴射する。
【００６１】
図１９は、流体が長手方向から供給されるノズル機構の実施例である。流体は、流体供給路700を通じて、並行に並ぶ本発明の適用されるノズル機構800に供給される。この際、流体は、複数のノズル機構800にそれぞれ接続される複数の誘導路600を通じて１つの流体供給路700から供給することが可能である。このような構成の際には、例えば、食品のような加工物をベルトコンベアーのような機械によって矢印Ｘの方向に移動させ、順次加工を行うことが容易になる。
【００６２】
これまでに記述したように、本発明の適用されるノズル機構は、第一の矩形板材20、第二の矩形板材30、制圧調整板40、及び、2枚の閉止板で構成され、部品数が少ない。このため、軽量なノズル機構を実現できる。また、部品数が少なく、構造が単純であるため、製造コストを抑制することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】従来の円筒型エアーノズルの斜視図である。
【図２】図１の円筒型エアーノズルを面Ａに沿って切断した場合の断面図である。
【図３】図１の円筒型エアーノズルを面Ｂに沿って切断した場合の断面図である。
【図４】従来の角型エアーノズルの斜視図である。
【図５】図４の角型エアーノズルを面Ｃに沿って切断した場合の断面図である。
【図６】図４の角型エアーノズルを面Ｄに沿って切断した場合の断面図である。
【図７】図４の角型エアーノズルのスリット近傍の拡大図である。
【図８】本発明を適用したノズル機構の斜視図である。
【図９】図８のノズル機構を面Ｅに沿って切断した場合の断面図である。
【図１０】図８のノズル機構を面Ｆに沿って切断した場合の断面図である。
【図１１】第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の接合を示す図である。
【図１２】第一の矩形板材20、及び、第二の矩形板材30の接合後を示す図である。
【図１３】凸部、及び、凹部の拡大図である。
【図１４】図８のノズル機構の底面の図である。
【図１５】スリットに対する熱膨張の影響を説明する図である。
【図１６】図８のノズル機構の内部に取り付けられる制圧調整板を示す図である。
【図１７】図８のノズル機構の内部の流体の流れを示す図である。
【図１８】流体が長手方向から供給される場合の図８のノズル機構における流体の流れを示す図である。
【図１９】流体が長手方向から供給されるノズル機構の実施例である。
【符号の説明】
【００６４】
10 スリット
20 第一の矩形板材
30 第二の矩形板材
40 制圧調整板
60 接合部
70 点検窓
80 流体取り入れ口
90 流通口
400 閉止板
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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