(57)【要約】【課題】  緯糸を緯入れするウォータージェットノズルにおいて、ジェット水流の収束性が良くて、かつ超高速の織機スピードに対応でき、しかも省エネ性で節水型であること。【解決手段】  緯糸導入用の糸孔を有するニードルの先端近傍とその周りに同軸配置したオリフィス部材のテーパー部との間でジェット水を放出するウォータージェットノズルにおいて、オリフィス出口端面の内径とその外側のテーパー開始コーナー部とで形成される厚みｔを、０．１５乃至１ｍｍとし、かつオリフィス出口端面の前記テーパー開始コーナー部から上流側に向けて、Ｕ字状の凹部からなる気流ポケットを設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体の内部に緯糸挿入用のニードルを同軸配置し、前記ニードルの先端部近傍のヘッド周りにオリフィス部材を配置し、更にオリフィスの上流側に整流用のスタビライザーを備えたウォータージェットノズルにおいて、前記オリフィス部材の出口端面の内径とその外側のテーパー開始コーナー部とで形成される厚みｔが０．１５乃至１ｍｍで、しかも、オリフィス部材の出口端面の前記テーパー開始コーナー部から上流側に向けて、Ｕ字状の凹部からなる気流ポケットを設けたことを特徴とするウォータージェットノズル。
【請求項２】
ニードルの先端部のヘッド周りに配設したオリフィス部材の内径側テーパー角θが１０乃至３０°であることを特徴とする請求項１に記載のウォータージェットノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、ウォータージェットルームにおけるウォータージェットノズルに係り、特に、収束性に優れたジェット水流が得られ、しかも、使用水量の少ない節水型のウォータージェットノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】  自動織機のウォータージェットルームは、ポンプから供給される圧力水をノズルでジェット水流に変換して放出することにより、ニードル内の緯糸をジェット水流で搬送して緯入れを行なうためのウォータージェットノズルを備えている。【０００３】  このウォータージェットノズルは、ポンプから供給される圧力水をノズル本体内で整流を行なうスタビライザーと、スタビライザーの下流側で、ニードル外周部とオリフィス部材の内面テーパー部との間で圧力水の流路を順次狭めて圧力水をジェット水流に変換して放出することにより、真空状態になったニードル内の緯糸を真空吸引してジェット水流で搬送する作用を有する。【０００４】  また、ウォータージェットノズルの性能としては、ポンプから供給される圧力水を整流状態にして、でき得る限り収束性の良いジェット水流を得て、多種類で多用途の緯糸を安定的に緯入れできることが要求されている。【０００５】  ウォータージェットノズルの性能を高めるために、オリフィスの上流側に設けた整流用のスタビライザーにおいて、放射状に複数のスリットを流路として形成した翼を軸線方向のほぼ全長に備え、翼の下流側の端面を形成するバックエッジとオリフィスとの間に空洞部を形成し、バックエッジ付近で発生するキャビテーションを防止することにより、安定したジェット水流の放出を可能にしたものがある。（例えば、特許文献１参照）【０００６】  更に、オリフィス部材のテーパー角θを１５°乃至３５°に形成することにより、１２００ｒｐｍ以上の超高速運転に適したジェット水流を発生させ、またオリフィス部材の出口コーナー部から突出させるニードル先端までの長さＩをＩ＝θ／３６０°×１０Ｌ×Ｙの数式で求めることができるようにしたウォータージェットノズルがある。（例えば、特許文献２参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−２９６１５１
【特許文献２】特開２００１−４０５５１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  ウォータージェットノズルは、前述の特許文献のみならず、種々改良が加えられ現在に至っているが、収束性の良いジェット水流が得られ、しかも１０００ｒｐｍ以上の高速織機スピードが達成され、かつジェット水流からの拡散飛沫が少なくて、なおかつ、水の消費量の少ない節水型の特長を有すること、等の特性を全て満足する性能レベルには達していない。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、ノズル本体の内部に緯糸挿入用のニードルを同軸配置し、前記ニードルの先端部近傍のヘッド周りにオリフィス部材を配置し、更にオリフィスの上流側に整流用のスタビライザーを備えたウォータージェットノズルにおいて、前記オリフィス部材の出口端面の内径とその外側のテーパー開始コーナー部とで形成される厚みｔが０．１５乃至１ｍｍで、しかも、オリフィス部材の出口端面の前記テーパー開始コーナー部から上流側に向けて、Ｕ字状の凹部からなる気流ポケットを設けたことを特徴とするウォータージェットノズルとする。【００１０】  また、本発明は、ニードルの先端部のヘッド周りに配設したオリフィス部材の内径側テーパー角θが１０乃至３０°であることを特徴とする請求項１に記載のウォータージェットノズルとする。
【発明の効果】
【００１１】  本発明に係るウォータージェットノズルは、以下に示すような優れた効果を発揮する。【００１２】  １．オリフィス部材の出口端面の内径とその外側のテーパー開始コーナー部とで形成される厚みｔが、従来のウォータージェットノズルに比べて格別に小さく、オリフィス端面に気流ポケットを形成してあるので、出口端面部に付着して滞留する水の量が図５に示すように非常に少なくなる結果、ジェット水発射瞬間のジェット水放出を滞留水が妨げることがなく、拡散飛沫の少ないジェット水流が得られる。【００１３】  ２．オリフィス部材の出口端面の内径より外側のテーパー開始コーナー部から上流側に向けてＵ字状の気流ポケットを設けているので、高速ジェット水の放出時に、空気の流れが生じる結果、オリフィスの出口端面部で発生する真空現象を格段に緩和する作用効果が得られるためにジェット水の拡散飛沫を大幅に削減することができる。【００１４】  ３．前述の発明の効果１及び２によって、収束性に優れたジェット水流が得られる。【００１５】  ４．従来のノズルでは伸縮性の強い糸の緯入れには、織幅１８０ｃｍ、回転数６８０ｒｐｍにおいて、ウォータージェットポンプは、ピストン径が２４乃至２６ｍｍでストローク１３乃至１５ｍｍを用いた技術が適用されているが、本発明のウォータージェットノズルにおいては、ジェット水流の収束性がよくて拡散水が少ないので、ピストン径が２０ｍｍでストローク１２ｍｍで製織可能であることが判明した。【００１６】  ５．ウォータージェットポンプのピストン径が２６ｍｍ、ストローク１３ｍｍの場合の水の消費量が１日当たり６７００リットルであり、ピストン径２０ｍｍ、ストローク１２ｍｍに小型化した場合の水の消費量は１日当たり３６００リットルであるので、節水量は、１日２４時間稼働の場合３１００リットル／日となり大幅な節水が達成できる。【００１７】  ６．オリフィス部材の出口端面部の厚みｔを小さくし、かつ、Ｕ字状の気流ポケットを設け、しかもオリフィス部材のテーパー角θを１０乃至３０°に形成することにより、従来のノズルよりも収束性のよいウォータージェットノズルを得ることができる。【００１８】  ７．ジェット水流の収束性がよいので、ジェット水流からの高速拡散水によって縦糸に傷（毛羽立ち）等が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】  本発明のウォータージェットノズルの縦断面図である。
【図２】  本発明のオリフィス部材の縦断面拡大図である。
【図３】  本発明のウォータージェットノズルのニードル先端近傍とオリフィス部材の出口端面近傍の縦断面図である。
【図４】  注水用ポンプによる注水圧力の圧力波形図である。
【図５】  （ａ）本発明のオリフィス出口端面近傍の滞留水の状態を示す。（ｂ）従来のオリフィス出口端面近傍の滞留水の状態を示す。
【図６】  従来のウォータージェットノズルの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２１】  図１乃至図３に示す本発明のウォータージェットノズルは、ノズル本体１の内部に緯糸導入用のニードル３を同軸配置し、前記ニードル３のニードル先端部４近傍の周りにオリフィス部材６を同軸配置し、更にオリフィス部材６の上流側に供給水を整流するスタビライザー５を同軸配設している。このウォータージェットノズルにおいて、注水孔１２から供給された圧力水はスタビライザー５で整流され、次いでニードル先端部４近傍のテーパー部分と前記オリフィス部材６のテーパー部分との間で圧力水の流路が狭まるにつれて水流が増速し、ニードル先端部４とオリフィス部材６の出口との間からジェット水流となって放出される。
【００２２】  ニードル３内の緯糸は、このジェット水流によって、糸孔１４内が真空状態になるために緯糸が吸引されてジェット水流に取り込まれて緯入れされるようになっている。
【００２３】  本発明のウォータージェットノズルに配設したオリフィス部材６は、図２に示しているように、オリフィステーパー角θを１０乃至３０°で形成し、オリフィス出口端面８の内径とその外側のテーパー開始コーナー部とで形成される厚みｔを０．１５乃至１ｍｍで形成し、更に前記厚みｔの外径部から上流側に向けてＵ字状の凹部からなる気流ポケット９が設けられている。前記オリフィス部材６は、通常ジェット水流に伴って発生する真空現象（流体抵抗）による放出抵抗を、図３に示すように空気の流れ１０を生じさせることによって緩和する効果を発揮する。
【００２４】  更に、前記オリフィス部材６に形成したオリフィス出口端面厚みｔは、図６に示す従来のウォータージェットノズルのオリフィス出口端面に比べて非常に面積が小さいので、ジェット水放出毎に付着滞留する水の量を非常に少なくする作用効果を発揮する。
【００２５】  付着滞留水の状態は、図５（ｂ）で示すように、従来のオリフィス部材６における滞留水１５がニードル先端部まで付着しているのに対し、本発明の状態を示す（ａ）は、オリフィス出口コーナー部と水平レベルを示す矢印のライン１６以下に付着しているのみであるので、ジェット水の放出を妨げることがほとんど発生しない。従って、本発明のウォータージェットノズルは、従来のウォータージェットノズルよりもジェット水流の収束性が良く、大幅に節水効果を得ることができるので、省コスト及び省エネ性を発揮する。
【００２６】  また、図２に示すオリフィス部材６のオリフィステーパー角θは、１０乃至３０°でウォータージェットノズル性能を発揮するが、オリフィステーパー角θが大きくなる程、オリフィス出口端面（ｔ部）に付着滞留する水が少なくなる傾向がある。従って、オリフィステーパー角θは、好ましくは２０乃至３０°であり、より好ましくは２５°に形成することにより高性能を発揮する。
【００２７】  次に、気流ポケット９は、図２に示す気流ポケット９形成角度αは４５乃至９０°が好ましく、また、気流ポケット９の深さＬは少なくとも１乃至４ｍｍ程度にするのが好ましい。
【実施例】
【００２８】  本実施例に用いたウォータージェットノズルは、従来から用いているウォータージェットノズルにおけるオリフィス部材６のオリフィステーパー角度θを２０°で、気流ポケット形成角度αを６０°で、オリフィス出口端面８のｔ寸法を０．５ｍｍで、しかも気流ポケット深さＬを１．５ｍｍで形成して、本発明品として評価を行なった。【００２９】  伸縮性の強い糸の緯入れには、織幅１８０ｃｍ、回転数６８０ｒｐｍにおいて、従来の製織では、ウォータージェットポンプは、ピストン径が２４乃至２６ｍｍでストローク１３乃至１５ｍｍ、ウォータージェットノズルのサイズは、ニードル先端部外径１．８ｍｍ、オリフィステーパー最細部内径２．６ｍｍを用いた技術が適用されていたが、本実施例のウォータージェットノズルにおいては、ジェット水流の収束性がよくて拡散水が少ないので、ピストン径が１８乃至２０ｍｍでストローク１２乃至１４ｍｍ、ウォータージェットノズルのサイズは、ニードル先端部外径１．５ｍｍ、オリフィステーパー最細部内径２．３ｍｍでパイプ状のジェット水流の断面積が約１４％小さくても製織可能であることが実証された。【００３０】  本実施例の結果は、ジェット水流からの拡散飛沫が小さく、良好な収束性を示し、織機スピードが超高速の１２００ｒｐｍ以上にも良好に使用でき、多種多様な製織においては、従来仕様のノズルに対して、本発明のノズルを使用した場合３０％以上の節水効果を示した。１フロアに数百乃至数千台の製織工場においては、多大な節水効果が得られることがこの実験で実証された。【００３１】  ウォータージェットポンプの加圧は、コイル型圧縮スプリングの伸び縮みを回転カムの落差で行っている。ウォータージェットルームを６８０ｒｐｍで可動した場合のノズル内の圧力波形図を図４に示す。▲１▼はポンプカムが最長点を超えて、スプリングが作動した時を示す。▲２▼はピークに達した時であって、ノズルから出るジェット水流が最速の時を示す。▲３▼はスプリングが伸びきって、ポンプ内の圧力が０になった時を示す。▲６▼は１ピック当たりの時間であって、約０．０９秒である。▲４▼▲５▼は緯入れに寄与しない無駄な水が発生している時間であり、この水の影響を最小限にするための効果が図５に示されている。
【符号の説明】
【００３２】  １    ノズル本体
２    ボディ
３    ニードル
４    ニードル先端部
５    スタビライザー
６    オリフィス部材
７    オリフィス内面テーパー
８    オリフィス部材の出口端面（オリフィス出口端面）
９    気流ポケット
１０    空気の流れ
１１    ジェット水流
１２    注水孔
１３    Ｏリング
１４    糸孔
θ    オリフィステーパー角
α    気流ポケット角
ｔ    オリフィス出口端面厚み
Ｌ    気流ポケット深さ
１５    滞留水（点線範囲）
１６    オリフィス出口コーナー部と水平レベルを示すライン
▲１▼    ウォータージェットポンプのカム圧力作動開始時点
▲２▼    ウォータージェットポンプのカム圧力がピークに達した位置
▲３▼    ウォータージェットポンプのカム圧力が完全に開放された位置
▲４▼    無駄な水が滞留する時間帯１
▲５▼    無駄な水が滞留する時間帯２
▲６▼    １ピック当たりの時間
【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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【図６】
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