(57)【要約】【課題】長さ方向に広い噴射角度をもつノズルにおいて、直交方向の幅方向の噴射角度も広げると共に幅方向の噴霧量の均等化を図る。【解決手段】ノズル本体の中心軸線に沿って、一端の流入口より他端の噴射側に向けて流入路を設け、該流入路の噴射側先端にノズル本体の中心から幅方向の両側に、先端を円弧状とした一対の主孔を設ける一方、前記ノズル本体の噴射側の平坦状の頂面に、前記幅方向と直交方向で且つノズル本体の中心を通る直径方向の広幅の切込溝を設け、該切込溝は長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させ、前記一対の主孔と連通させて、幅方向に近接する一対の噴射孔を設け、かつ、前記切込溝の幅方向の両側壁を前記頂面に向けて近接する方向に傾斜させ、該切込溝の幅方向断面を台形状としている。【選択図】図１
2007237086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体の中心軸線に沿って、一端の流入口より他端の噴射側に向けて流入路を設け、該流入路の噴射側先端にノズル本体の中心から幅方向の両側に、先端を円弧状とした一対の主孔を設ける一方、
前記ノズル本体の噴射側の平坦状の頂面に、前記幅方向と直交方向で且つノズル本体の中心を通る直径方向の広幅の切込溝を設け、該切込溝は長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させ、前記一対の主孔と連通させて、幅方向に近接する一対の噴射孔を設け、かつ、前記切込溝の幅方向の両側壁を前記頂面に向けて近接する方向に傾斜させ、該切込溝の幅方向断面を台形状としていることを特徴とするノズル。
【請求項２】
前記一対の噴射孔は、長さ方向が長軸で、幅方向が短軸となる楕円孔とし、
前記切込溝の底面の長さ方向の中心に向けた傾斜角度で噴霧範囲の長さ寸法を調整し、切込溝の幅方向の両側壁の傾斜角度で噴霧範囲の幅方向寸法を調整している請求項１に記載のノズル。
【請求項３】
前記切込溝は長さ方向の両端から中心に向けて次第に幅狭となるように傾斜させている請求項１または請求項２に記載のノズル。
【請求項４】
前記切込溝は、幅方向の中心の主切込溝と、該主切込溝の幅方向の両側に更に切り込んだ一対の副切込溝とからなる段状とし、
前記主切込溝の溝底面を平坦面とすると共に、幅方向の両側を長さ方向の両端に向けて幅狭となるように傾斜させている一方、
前記副切込溝の溝底面を長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させて、前記一対の主孔と連通する前記一対の噴射孔を設け、かつ、各副切込溝の両側壁のうち外側壁を前記平坦状頂面まで連続する傾斜壁とすると共に、主切込溝側の内側壁も外側に傾斜させている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のノズル。
【請求項５】
前記各噴射孔は、前記副切込溝の溝底面に開口する楕円状の噴射孔と、該噴射孔と連通して、副切込溝の対向する両側壁に開口する直交方向の半円形状の噴射孔とからなる請求項４に記載のノズル。
【請求項６】
前記一対の主孔の軸線は、ノズル本体の軸線と平行、ノズル本体の軸線に対してノズル中心に向けて傾斜、あるいはノズル本体の軸線に対してノズル中心より離れる方向に傾斜させている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載のノズル。
【請求項７】
前記一対の主孔の間のノズル本体の中心に前記流入路の中心に連通する副孔を設け、該副孔を両側の前記主孔と連通させ、該副孔の先端を円弧形状としている請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はノズルに関し、詳しくは、水と空気からなる気液混合の二流体のみならず、水からなる一流体にも使用でき、長さ方向において均等で、直交する幅方向において大きく（即ち、厚幅）に噴射でき、例えば、連続鋳造装置の二次冷却帯に連続的に引き出される鋳片に対して冷却水噴霧用、洗浄用、エッチング用等として好適に用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続鋳造装置の二次冷却帯では並設されたロール間に多数ノズルを間隔をあけて並設し、噴霧範囲をラップさせて鋳片全面に冷却ミストを噴射して未冷却部分の発生をなくすと共に、冷却ムラを発生しないようにしている。
【０００３】
この種の鋳片冷却用のノズルとしては、本出願人は先に特開平５−３２９４０２号において、図９に示す二流体ノズルを提供している。
該ノズル１はノズル本体１の中心軸線にそった気液混合流路の先端を円弧形状として主孔２を設けると共に、その両側に副孔３を設け、噴射側頂面に直径方向に設けた切り込み４を主孔２および副孔３と連通させて噴射孔５を設けている。
【０００４】
前記ノズルでは、噴霧パターンが両側のスソ引き部分が短い台形状となり、噴射範囲がラップした部分とラップしていない部分の流量、打力および粒子径の均等化が図られる。かつ、流量制御範囲のターンダウン比を１：２０以上の広い範囲に変動しても、前記ラップした部分とラップしていない部分との流量、打力、粒子径の変動が抑制できる利点を有するものである。
【０００５】
一般に二流体ノズルでは、空気量の割合を増大させると、厚さ方向の噴霧範囲を広がる一方、空気量の割合を減少させると噴霧範囲が狭くなる。
図９に示すノズルでは、空気量の割合を減少させると、図１０（Ａ）（Ｂ）に示すように、噴射孔５の長さ方向Ｘに対して直交する幅方向Ｙの噴霧角度が狭くなる傾向がある。
近時、冷却速度をスピード化と省エネルギーの観点より、高圧空気の使用量を減少させることが要望されており、前記二流体ノズルにおいて空気量の割合を減少させても厚さ方向の噴霧角度を減少させないことが課題となる。
【０００６】
前記問題に対して、本出願人は特開２００４−１６８４６号（特許文献２）において、図１１（Ａ）（Ｂ）に示す如き、ノズル本体の中心軸線に沿た流路の噴射側先端を円弧状の主孔２とし、該ノズル本体の噴射側先端の平坦面に直径方向の切り込み４を設けると共に、該切り込み４は長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させ、該切り込みの中央部を前記主孔３の先端と連通させて幅の長い噴射孔５を設け、かつ、前記主孔２の基部に、前記切り込み４と平行なデフレクタ６を噴射孔５と対向させて流路を横断させて取り付け、前記流入口側より流入する流体を前記デフレクタ６と衝突させて前記主噴射孔５の長さ方向と直交する幅方向に分流させ、幅方向の噴霧角度を増大させるノズルを提供している。
【０００７】
前記構成によれば、流体がデフレクタ６と衝突して噴射孔５の長さ方向と直交する幅方向に分流され、幅方向へ拡がりを持たせた後に、噴射孔５より噴射させているため、噴射孔５の長さ方向と直交する幅方向の噴射角度を広げることができる。よって、気液混合の二流体の空気量の割合を減少させても、デフレクタを取り付けていることにより、長さ方向の噴射角度を減少させず、かつ、幅方向の噴射角度が広がったことにより、冷却効果を高めることができる。
【０００８】
しかしながら、特許文献２のノズルにおいても、主孔２の基部にデフレクタ６に衝突させて分流を発生させて幅方向の噴霧角度を広げているだけであるため、図１２（Ａ）（Ｂ）幅方向の噴霧範囲および噴霧量の均等化が困難で、改善の余地があった。
【０００９】
【特許文献１】特開平５−３２９４０２号公報
【特許文献２】特開２００４−１６８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は前記課題を解決せんとするもので、幅方向において噴霧範囲を広げながら噴霧量を均等化することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記課題を解決するため、ノズル本体の中心軸線に沿って、一端の流入口より他端の噴射側に向けて流入路を設け、該流入路の噴射側先端にノズル本体の中心から幅方向の両側に、先端を円弧状とした一対の主孔を設ける一方、
前記ノズル本体の噴射側の平坦状の頂面に、前記幅方向と直交方向で且つノズル本体の中心を通る直径方向の広幅の切込溝を設け、該切込溝は長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させ、前記一対の主孔と連通させて一対の噴射孔を設け、かつ、前記切込溝の幅方向の両側壁を前記頂面に向けて近接する方向に傾斜させ、該切込溝の幅方向断面を台形状としていることを特徴とするノズルを提供している。
【００１２】
前記構成のノズルでは、噴射側の平坦状の頂面に直径方向に切り込んだ切込溝の長さ方向と直交する幅方向の中央両側に近接して一対の噴射孔を設け、幅方向の２つの噴射孔より流体を噴射することで、幅方向の噴射範囲を広げて、噴霧の幅を広げる（所謂、噴霧の厚さを大とする）ことができる。かつ、このように２つの噴射孔で幅方向の噴射範囲を広げながら、切込溝の両側壁を頂面に向けて近接させているため、幅方向の噴霧を拡散させず、幅方向の噴霧範囲を所定幅に均等化させて噴霧量の均等化を図ることができる。
さらに、幅方向と直交する長さ方向においても、直径方向に切り込んだ切込溝の両側壁で噴霧を長さ方向にガイドしていることで、長さ方向の噴射範囲も均等化することができると共に噴霧量の均等化も図ることができる。
【００１３】
前記一対の噴射孔は、長さ方向が長軸で、幅方向が短軸となる楕円孔とし、
前記切込溝の底面の長さ方向の中心に向けた傾斜角度で噴霧範囲の長さ寸法を調整し、切込溝の幅方向の両側壁の傾斜角度で噴霧範囲の幅方向寸法を調整している。
【００１４】
即ち、楕円形状の噴射孔の長軸寸法を大とすると、噴霧の長さ方向を大とすることができ、短軸方向を大とすると、噴霧の幅方向を大とすることができる。しかしながら、供給する流体量、流体圧が一定であると、長さ方向および幅方向の両方を大とすると、噴霧範囲における噴霧量は小さくなり、例えば、冷却用とすると冷却能力が低下する。
よって、噴霧範囲の全体における均等な噴霧量をある程度確保するには、長さ方向を増大として、幅方向は減少し、細長い楕円形状の噴霧範囲とするか、長さ方向を減少して、幅方向を増大させ、円形に近い楕円形状の噴霧範囲とするかは、ノズルを使用する用途に応じて設定することが好ましいこととなる。
本発明では、前記切込溝の長さ方向の中心に向かう傾斜角度により、楕円形状の噴射孔の長軸寸法を調整できると共に、切込溝の両側壁の傾斜角度により、楕円形状の噴射孔の短軸寸法を調整でき、用途に応じた噴霧パターンを備えたノズルとすることができる。
【００１５】
前記切込溝の底面の長さ方向の中心に向かう下方傾斜角度は２０゜〜７０゜の範囲であることが好ましい。また、切込溝の両側壁の下方傾斜角度は５°〜４０°、好ましくは１０°〜３０°である。
また、一対の楕円形状の噴射孔の長軸寸法：短軸寸法の比は５：１〜１．５：１の範囲とすることが好ましい。
さらに、噴射孔は、平坦状頂面から深さ５ｍｍ〜２０ｍｍの位置に設けることが好ましい。
【００１６】
前記切込溝は長さ方向の両端から中心に向けて次第に幅狭となるように傾斜させていることが好ましい。この傾斜角度は１０゜〜３０゜、好ましくは１４゜〜１５゜である。
このように、切込溝を長さ方向の両端に向けて広げることで、幅方向の噴霧範囲を増大させることができる。
【００１７】
前記切込溝は、詳細には、幅方向の中心の主切込溝と、該主切込溝の幅方向の両側に更に切り込んだ一対の副切込溝とからなる段状とし、
前記主切込溝の溝底面を平坦面とすると共に、幅方向の両側を長さ方向の両端に向けて幅狭となるように傾斜させている一方、
前記副切込溝の溝底面を長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させて、前記一対の主孔と連通する前記一対の噴射孔を設け、かつ、各副切込溝の両側壁のうち外側壁を前記平坦状頂面まで連続する傾斜壁とすると共に、主切込溝側の内側壁も外側に傾斜させていることが好ましい。
【００１８】
前記のように、切込溝を溝底面の中央に段状突起部を設け、その両側に深溝の副切込溝を設け、これら副切込溝の溝底面を前記一対の主孔の先端部側と連通させて一対の噴射孔を設けると、切込溝の溝底面全体を平坦面とした場合と比較して、噴射孔を長軸方向に対して短軸方向を対称とした楕円形状とすることができる。
また、各噴射孔は、副切込溝の溝底面に開口する楕円状の噴射孔と、該噴射孔と連通して、副切込溝の対向する両側壁に開口する直交方向の半円形状の噴射孔とから構成することができる。
このように  溝底面の噴射孔の幅方向の両側に連通した垂直方向の噴射孔を設けると、各噴射孔から噴射される噴霧量を、噴霧範囲の幅方向両側端まで略均等とすることができ、幅方向の噴霧量の均等化をより促進することができる。
【００１９】
前記一対の主孔の軸線は、ノズル本体の軸線と平行としてもよいし、ノズル本体の軸線に対してノズル中心に向けて傾斜、あるいはノズル本体の軸線に対してノズル中心より離れる方向に傾斜させてもよい。
【００２０】
また、前記一対の主孔の間のノズル本体の中心に、前記流入路の中心に連通する副孔を設け、該副孔を両側の前記主孔と連通させ、該副孔の先端を円弧形状とすることが好ましい。
前記のように一対の主孔の近接側を副孔を介して連通すると、長さ方向の噴霧範囲を広くしながら噴霧量を均等化とすることができる。
【００２１】
本発明のノズルは、液体とエアの二流体用として好適に用いることができるが、液体のみの一流体用としても用いることができる。
特に、水とエアの気液混合の二流体用とし、連続鋳造装置の二次冷却帯においてロール間に並設する冷却水噴射用として噴霧し、前記ロールによって連続的に引き出される鋳片の全面に対して噴霧することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
上述したように、本発明のノズルは、長さ方向を長軸とした楕円状の一対の噴射孔からの噴射で長さ方向の噴射角度を広げていると共に、噴射孔を幅方向に近接して一対設けていることで幅方向の噴射角度も広げ厚幅とすることができる。
かつ、このように２つの噴射孔で幅方向の噴射範囲を広げながら、切込溝の両側壁を頂面に向けて近接させているため、幅方向の噴霧を拡散させず、幅方向の噴霧範囲を所定幅に均等化させて噴霧量の均等化を図ることができる。
さらに、幅方向と直交する長さ方向においても、直径方向に切り込んだ切込溝の両側壁で噴霧を長さ方向にガイドしていることで、長さ方向の噴射範囲も均等化することができると共に噴霧量の均等化も図ることができる
よって、二流体ノズルとする場合、空気量の割合を減少させても幅方向の噴射角度が減少させないと共に幅方向における噴霧を均等化できる。かつ、水量の割合が増加することで、冷却速度を速めることができる。よって、鋳片冷却用として前記ノズルを配置した時に、各ノズルへの供給空気量の割合を低減して、エネルギーの省力化を図ることができ、大幅なランニングコストの削減を図ることができると同時に、冷却速度も早くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図６は第１実施形態のノズルを示す。
該ノズルは、ノズル本体１０は中心軸線Ｌに沿った形成した流入路１１の基端を気液混合液の流入口１２とし、該流入口１２の噴射側先端に先端を円弧状の閉鎖面１３を設けている。
前記閉鎖面１３から噴射側に向けて、ノズル本体の中心軸線Ｌを挟んで幅方向の左右両側に一対の主孔１４（１４Ａ、１４Ｂ）を設けている。また、これら主孔１４Ａと１４Ｂはノズル本体１０の中心軸線Ｌと平行に設け、かつ、その間にノズル本体１０の中心軸線に沿って副孔１５を設け、副孔１５の両側面を主孔１４Ａ、１４Ｂの近接側の側面と連通させている。これら主孔１４および副孔１５の先端は円弧形状としている。
【００２４】
ノズル本体１０の噴射側先端は平坦状の頂面１６とし、該頂面１６には、前記一対の主孔１４Ａと１４Ｂを結ぶ幅方向線Ｘと直交方向で且つノズル本体１０の中心を通る直径方向の広幅な切込溝２０を設けている。該切込溝２０の幅方向の対向する両側壁２１（２１Ａ、２１Ｂ）は頂面１６に向けて互いに近接する方向に傾斜させた傾斜壁とし、切込溝２０を幅方向断面で略台形状としている。かつ、両側壁２１は長さ方向の両端から中心に向けて近接させた傾斜させて「く」の字状とし、中央部を幅狭、両端を幅広としている。
【００２５】
前記切込溝２０は、幅方向の中心の主切込溝２５と、該主切込溝２５の幅方向の両側に更に切り込んだ一対の副切込溝２６（２６Ａ、２６Ｂ）とからなる段状としている。
主切込溝２０の溝底面２０ａを平坦面とすると共に、該溝底面２０ａの幅方向の両側２０ｂを長さ方向の両端に向けて幅狭となるように傾斜させている。
一方、両側の副切込溝２６の溝底面２６ａを長さ方向の両端より中心に向けて深さ方向に傾斜させて切り込んでいる。これにより、前記一対の主孔１４と連通させて、ノズル本体１０の中心軸線Ｌを挟んで幅方向に左右一対の噴射孔３０（３０Ａ、３０Ｂ）を設けている。
【００２６】
前記各副切込溝２６の両側壁のうち外側壁２６ｂが前記頂面１６まで連続する傾斜した両側壁２１となると共に、主切込溝側の内側壁２６ｃも外側に傾斜させている
各副切込溝２６と主孔１４と連通して形成する前記一対の噴射孔３０は、溝底面２６ａに開口する細長い水平方向の楕円状部３０ａと、該楕円形状部３０ａの両側と連通して外側壁２６ｂと内側側２６ｃに夫々形成される垂直方向の半円状部３０ｂ、３０ｃとからなる。
前記副切込溝２６の溝底面に開口する噴射孔３０の楕円状部３０ａは、図５に示すように、幅方向Ｘを短軸方向、長さ方向Ｙを長軸方向とする楕円形状である。この短軸方向の寸法は両側壁２１の傾斜角度を大とすることで広げることができると共に、長軸方向の寸法は溝底面２６ａの傾斜角度を大とすることで広げることができる。
【００２７】
前記形状としたノズルでは、ノズル本体１０の流入路１１に流入する気液混合流体は一対の主孔１４とその間の副孔１５に流入し、副孔１５に流入した流体は両側の主孔１４へと更に流入して、一対の噴射孔３０より噴射される。
噴射時において、一対の噴射孔３０からの噴射される噴霧は、噴射孔３０の楕円状部３０ａが長さ方向Ｙが長軸方向であるため、長さ方向Ｙに広がった形状となると共に、幅方向に近接する２つの噴射孔３０（３０Ａ、３０Ｂ）から噴射されることで幅方向Ｘにも所要の広幅となり、幅方向Ｘの噴霧角度も比較的広い厚幅噴霧となる。
【００２８】
さらに、幅方向Ｘでは、切込溝２０の両側壁２１を頂面１６に向けて近接させているため、幅方向Ｘで互いに離反する外方への噴霧の拡散を抑制でき、幅方向の両端への噴霧量を減少させず、図６（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、噴霧範囲の幅方向Ｘを厚幅としながら、その全域にわたり噴霧量を均等化することができる。
【００２９】
前記本発明のノズルは、連続鋳造装置の二次冷却帯のロール（図示せず）の間に長さ方向Ｙおよび幅方向Ｘとも間隔をあけて配置され、噴射孔３０の長さ方向Ｙと対応する噴霧範囲の両側をラップさせると共に幅方向Ｘの噴射範囲の両側をラップさせている。前記ノズル１０は噴霧の幅方向Ｘの噴霧角度が従来のノズルよりも拡げられているため、言わば、厚幅ノズルとなる。該ノズルは、長さ方向と直交する幅方向を厚幅に噴射ができる構成としているため、気液混合流体の空気量の割合を低減しても、幅方向の噴射角度が低減せず、空気量の割合の低減化で省エネルギー化を図ることができる共に、水量の割合の増加で冷却速度を早めることができる。
【００３０】
図７（Ａ）（Ｂ）は第２実施形態を示し、第１実施形態との相違点は、切込溝２０’の溝底面を平坦として第１実施形態のように中央部に段状突出部を設けていない点である。
このように、切込溝２０’の溝底面２０ａ’を平坦面としても、主孔１４を先端円弧形状としているため溝底面２０ａ’と連通させて、溝底面２０’の長さ方向の中央の幅方向の両側に左右一対の噴射孔３０’（３０Ａ’、３０Ｂ’）を設けることができる。
他の構成は第１実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００３１】
図８（Ａ）（Ｂ）は主孔１４（１４Ａ，１４Ｂ）の変形例を示す。
図８（Ａ）では主孔１４Ａ、１４Ｂをノズル本体の中心軸線Ｌと平行とせず、先端を互いに離反する方向に傾斜させている。該構成とすると、幅方向の噴霧範囲をより広くする作用効果を有する。
図８（Ｂ）では主孔１４Ａ、１４Ｂをノズル本体の中心軸線Ｌと平行とせず、（Ａ）とは逆に先端を互いに近接する方向に傾斜させている。該構成とすると、幅方向の噴霧範囲を抑制し噴射量を集中させる作用効果を有する。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されず、第１実施形態では主孔の間に副孔を設けているが、必ずしも副孔を設ける必要はなく、かつ、副孔の先端も円弧形状と限定されない。
さらに、前記ノズルは空気と水とを混合した二流体ノズルとして好適に用いられるが、空気量の割合を減少しても厚み方向の噴射角度が低減しないことより、空気量の割合をゼロとして水のみによる一流体ノズルとしても使用できる。
この場合には冷却効果をより高めることが出来ると共に、高圧空気を不要とできるため、ランニングコストを大幅に低減することができる。
また、冷却用に限定されず、各種用途に使用できることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施形態のノズルの斜視図である。
【図２】（Ａ）が第１実施形態のノズルの噴射側の正面図である。
【図３】前記ノズルの噴射側の側面図である。
【図４】前記ノズルの断面図である。
【図５】要部拡大断面図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｄ）は噴霧パターンと噴霧量の関係を示す説明図である。
【図７】（Ａ）（Ｂ）は本発明の第２実施形態を示す図面である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は主孔の変形例を示す概略図である。
【図９】（Ａ）乃至（Ｃ）は従来例のノズルを示す図面である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は図９のノズルの噴霧パターンを示す図面である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は他の従来例のノズルを示す図面である。
【図１２】（Ａ）（Ｂ）は図１１のノズルの噴霧パターンを示す図面である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ノズル本体
１１  流入路
１４（１４Ａ、１４Ｂ）  主孔
１５  副孔
１６  頂面
２０  切込溝
２１  両側壁
２５  主切込溝
２６  副切込溝
３０  噴射孔
Ｘ  幅方向
Ｙ  長さ方向
【図１】
2007237086.tif 000003
【図２】
2007237086.tif 000004
【図３】
2007237086.tif 000005
【図４】
2007237086.tif 000006
【図５】
2007237086.tif 000007
【図６】
2007237086.tif 000008
【図７】
2007237086.tif 000009
【図８】
2007237086.tif 000010
【図９】
2007237086.tif 000011
【図１０】
2007237086.tif 000012
【図１１】
2007237086.tif 000013
【図１２】
2007237086.tif 000014