(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して空気の連続的な噴流を当てるためのブローノズルの収縮段の内形状を、ノズルの入口半径をr０、ノズルの出口半径をr１、ノズルの収縮段の軸線方向長さをＬ、ノズルの収縮段始端からの軸線方向距離をｘ、距離ｘにおけるノズルの半径をｒとしたときに、式
ｒ＝r１｛１−［１−（r１／r０）２］
×（１−ｘ２／L２）２／（１＋ｘ２／３L２）２｝−１／２
で表される曲線をその軸線Ｘを中心として回転させて形成される曲面により形成し、
ノズル外形状先端の唇部の厚みを0.6r１〜1.0r１とし、上記唇部に連なる円錐部の円錐角度を約１２０°とし、Ｌ＝3.4r１とした、
ことを特徴とするブローノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気のもつ圧力エネルギーを運動エネルギーに変換するためのブローノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ノズルにより、流体のもつ圧力エネルギーを運動エネルギーに変換して、流体の連続的な噴流を作り出すことができる。この流体の連続的な噴流をワークに直接当てて、ワークに付着した粉粒子を除去したり、ワークを冷却したり、空気の噴流によりワークに付着した水分を除去したりしている。従来のブローノズルは、図２(b),(c) に示すように、ノズルの内形状（流体通路の形状）の先端部の収縮段が円錐状である。図２(b) のノズルは円錐部の円錐角度が相対的に大きく（収縮段が相対的に短い）、図２(c) のノズルは円錐部の円錐角度が相対的に小さい（収縮段が相対的に長い）。
【０００３】
従来のノズルは、流体の圧力エネルギーを流体の運動エネルギーに変換するとき、円錐部（収縮段）での摩擦により運動エネルギーの一部が熱エネルギーに変換されるため、ノズル効率が低い。また、噴流における流体の乱流度が高いため、噴流騒音を発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ノズルの内形状を変えて、ノズル効率を向上させ、また噴流騒音を低減させることを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明のブローノズルにおいては、ワークに対して空気の連続的な噴流を当てるためのブローノズルの収縮段の内形状を、ノズルの入口半径をr０、ノズルの出口半径をr１、ノズルの収縮段の軸線方向長さをＬ、ノズルの収縮段始端からの軸線方向距離をｘ、距離ｘにおけるノズルの半径をｒとしたときに、式
ｒ＝r１｛１−［１−（r１／r０）２］
×（１−ｘ２／L２）２／（１＋ｘ２／３L２）２｝−１／２
で表される曲線をその軸線Ｘを中心として回転させて形成される曲面により形成し、ノズル外形状先端の唇部の厚みを0.6r１〜1.0r１とし、上記唇部に連なる円錐部の円錐角度を約１２０°とし、Ｌ＝3.4r１としたことを特徴とするものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
次の式(1) で表される曲線が知られている。なお、式(1) と図１(b) の式とは同一である。
0004161012.tif 000002
【０００７】
本発明の実施の形態は式(1) を用いたブローノズルである。式(1) において、r0をノズルの入口半径、r1をノズルの出口半径、Ｌをノズルの収縮段の軸線方向長さ、ｘをノズルの収縮段始端からの軸線方向距離、r を距離ｘにおけるノズルの半径とする。式(1) から得られた曲線が図１(a) に示されており、この曲線を軸線Ｘを中心として回転させると曲面１（図２(a) 参照）が得られる。この曲面１をノズルの内形状の収縮段とする。
【０００８】
本発明の実施の形態によるノズルの形状は、図２(a) に示すとおりであり、内形状の収縮段は曲面１であって、曲面１に供給通路５が隣接している。ノズルの外形状（ノズルの外面の形状）は、ノズルの先端に軸線Ｘに垂直な唇部２が形成され、唇部２の後部に截頭円錐形の円錐部３が隣接し、円錐部３の後部に円筒表面部４が隣接している。
【０００９】
図３は、本発明のノズルａ（図２(a) 参照）と従来のノズルｂ，ｃ（図２(b),(c) 参照）について行った実験の結果をあらわす。図３(a) は、噴流の半径がノズルの出口内径と等しくなる位置における、軸線Ｘに垂直な断面上の噴流の速度分布を示し、Ｘ軸がｒ／ｄ（ｒは半径方向距離、ｄはノズルの出口内径）、Ｙ軸が流速ｕ（ｍ／ｓ）である。噴流の速度はノズルａの噴流の方がノズルｂ，ｃの噴流よりも相当高く、ノズルａの方がノズルｂ，ｃよりも流体の圧力エネルギーをより多く流体の運動エネルギーに変換していることが分かる。すなわち、本発明のノズルａの方が従来のノズルｂ，ｃよりもノズル効率が相当高い。また、ノズルａでは噴流の中心から離れても噴流の流速の低下が少なく、流れに偏りがない。これに対して、ノズルｂ，ｃでは噴流の流れに偏りがあり、噴流の周辺部で噴流の流速がかなり低下する。
【００１０】
図３(b) は、噴流の半径がノズルの出口内径と等しくなる位置における、軸線Ｘに垂直な断面上の噴流の圧力分布を示し、Ｘ軸がｒ／ｄ、Ｙ軸が圧力Ｐ（ＭＰａ）である。噴流の圧力は、ノズルａの噴流の方がノズルｂ，ｃの噴流よりも相当低く、ノズルｂ，ｃの噴流の方がノズルａの噴流よりも圧力エネルギーが変換されずに残っていることが分かる。（ノズルａの方がノズルｂ，ｃよりも流体の圧力エネルギーをより多く流体の運動エネルギーに変換している。）すなわち、本発明のノズルａの方が従来のノズルｂ，ｃよりもノズル効率が相当高い。
【００１１】
図３(c) は、軸線Ｘに平行な断面における噴流の速度分布を示し、Ｘ軸がｘ／ｄ（ｘはＸ軸方向距離、ｄはノズルの出口内径）、Ｙ軸が流速ｕ（ｍ／ｓ）である。ｘ／ｄが０（ノズル出口位置）〜６の範囲ではノズルａもノズルｂ，ｃも噴流の流速が略同一であるが、ｘ／ｄが略６〜１６の範囲ではノズルａの噴流の方がノズルｂ，ｃの噴流よりも流速が高い。すなわち、ｘ／ｄが略６〜１６の範囲において、本発明のノズルａの方が従来のノズルｂ，ｃよりもノズル効率が高い。
【００１２】
図４は、本発明のノズル(5), (6)と従来のノズル (1)〜(4) について行った実験の結果をあらわす。図４(a) は、Ｘ軸が噴流の圧力Ｐ、Ｙ軸が騒音ＬＡである。図４(a) から、噴流の圧力が高いときに、本発明のノズル(5), (6)の方が従来のノズル(1) 〜(4) よりも騒音レベルが低いことが分かる。また、図４(b) は、Ｘ軸が噴流の圧力Ｐ、Ｙ軸が噴流の流量Ｑである。図４(b) から、本発明のノズル(5), (6)の方が従来のノズル(1) 〜(4) よりも流量が多いことが分かる。
【００１３】
実験によると、ノズルの収縮段の軸線方向長さＬの最適値は1.70ｄ（3.4r1 ）であり、ノズル外形状先端の唇部２の厚み（円錐部３の先端半径と出口半径r1との差）の最適値は0.3 ｄ〜0.5 ｄ（0.6 r1〜1.0 r1）であり、ノズル外形状先端部の円錐部の円錐角度の最適値は約120 度である。これらの最適値のときに、最適のノズル効率（省エネルギー効果）及び低騒音効果が向上する。
【００１４】
【発明の効果】
本発明においては、ブローノズルの収縮段の内形状を、前記式で表される曲線をその軸線Ｘを中心として回転させて形成される曲面により形成し、更にノズル各部の形状等を実験により得られた最適値に設定したので、収縮段における摩擦・流体抵抗が少なく、ノズル効率が向上し、また空気の噴流騒音を低下させることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１(a) は本発明のブローノズルに適用される曲線を示す図であり、図１(b) はこの曲線の公式である。
【図２】図２(a) は本発明のブローノズルの断面図であり、図２(b) 及び図２(c) は従来のブローノズルの断面図である。
【図３】図３(a) は噴流の横断面の速度分布を示す図であり、図３(b) は噴流の横断面の圧力分布を示す図であり、図３(c) は噴流の縦断面の速度分布を示す図である。
【図４】図４(a) は噴流の圧力と騒音との関係を示す図であり、図４(b) は噴流の圧力と流量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１  曲面
２  唇部
３  円錐部
【図１】
0004161012.tif 000003
【図２】
0004161012.tif 000004
【図３】
0004161012.tif 000005
【図４】
0004161012.tif 000006