(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも圧力気体と圧力液体とを混合噴射する気液混合流の噴射装置において、圧力気体供給装置に接続される圧力気体の流通路をほぼ直線状に形成し、その圧力気体の流通路内に圧力液体供給装置に接続される液体貯留室を配設するとともに、前記圧力気体の流通路の下流側に断面積を徐々に縮小した加速部を形成し、その加速部内に前記液体貯留室に連通した液体噴射ノズルの噴射口を配設して、それらの加速部の内壁面と液体噴射ノズルの外壁面とによって圧力気体の流路断面積を徐々に縮小しながら液体噴射ノズルの下流端外側に気体噴射口を形成するように構成したことを特徴とする気液混合流の噴射装置。
【請求項２】
前記気体噴射口の下流の混合流噴射用ノズルに断面積を縮小した絞り部を設けた請求項１に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項３】
前記液体噴射ノズルに複数個の噴射口を設けた請求項１又は２に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項４】
前記液体噴射ノズルの噴射口を列状に配列し、気体噴射口を偏平状に形成した請求項３に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項５】
前記加速部を形成する部分を交換可能に構成した請求項１〜４のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項６】
前記圧力気体の噴射口より上流側に粉粒体の供給部を設けた請求項１〜５のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項７】
前記粉粒体の供給部より下流側に該粉粒体の滞留防止用の液体供給部を設けた請求項６に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項８】
前記圧力液体の噴射口より上流側に粉粒体の供給部を設けた請求項１〜５のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。
【請求項９】
前記圧力液体に洗剤を混入させた請求項１〜８のいずれか一項に記載の気液混合流の噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車、ビルの壁面、壜、食器等の種々の洗浄に用いる噴射流などに好適な気液混合流の噴射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の気液混合流の噴射装置としては、液体噴射ノズルの噴射口を囲繞するように気体噴射口側を外側に設けたタイプ（特開昭６０−２６１５６６号公報）と、逆に気体噴射ノズルの噴射口を囲繞するように液体噴射口側を外側に設けたタイプ（実開平５−６３６５８号公報）が知られている。本発明においては、前者の液体噴射ノズルの噴射口の外側に気体噴射口を設けるタイプを採用した。ところで、この前者のタイプの従来技術における噴射装置への圧力気体の導入に関しては、中心部に位置する直線状の液体用流通路を取巻くように環状断面の気体用流通路を形成し、その環状断面の流通路に対して直角方向に導入用ダクトを接続して圧力気体を導入するものが知られている（前出公報参照）。しかしながら、その導入用ダクトを介して流入する圧力気体は、その導入の際に流れの方向を直角に変えるため、その分流路抵抗が増大されるばかりでなく、前記導入用ダクトが環状断面の気体用流通路の円周上の一部に部分的に接続される点も相俟って、前記気体用流通路内の圧力気体の流れを環状断面に対して均等に分布することは技術的に困難であった。このため、圧力気体の流出速度が高速であればあるほど気体用流通路内の圧力気体の流れが乱れやすく、ノズルから噴射される気液混合流にも影響して均質の安定した混合流が害されやすいといった技術上の難点があった。また、気体用流通路内の圧力気体の流れの乱れが大きくなると、噴射状態が不安定になりやすいため、噴射状態に関する調整可能な範囲も狭められる傾向にあった。そこで、導入用ダクトの設置数を増やして前記気体用流通路の円周上の複数箇所から圧力気体を導入するように構成することも示唆されているが、構造が複雑になるとともに、やはり均質な流れの形成には構造からくる限界があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来の技術的事情に鑑みて開発したものであり、噴射装置に対する圧力気体の導入部における流路抵抗の増大を回避するとともに、簡単な構成により、圧力気体に関する均質な流れがより円滑に得られるように改良し、これによりノズルから噴射される気液混合流の均質性及び安定性を改善するとともに、噴射状態に関する調整可能な範囲を拡大することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明では、少なくとも圧力気体と圧力液体とを混合噴射する気液混合流の噴射装置において、圧力気体供給装置に接続される圧力気体の流通路をほぼ直線状に形成し、その圧力気体の流通路内に圧力液体供給装置に接続される液体貯留室を配設するとともに、前記圧力気体の流通路の下流側に断面積を徐々に縮小した加速部を形成し、その加速部内に前記液体貯留室に連通した液体噴射ノズルの噴射口を配設して、それらの加速部の内壁面と液体噴射ノズルの外壁面とによって圧力気体の流路断面積を徐々に縮小しながら液体噴射ノズルの下流端外側に気体噴射口を形成するという技術手段を採用した。以上のように、本発明では、噴射装置内の圧力気体の流通路をほぼ直線状に形成したので、流路抵抗を低減でき、しかも圧力気体の流れが従来のように乱れることなく円滑に行われ、調整範囲の広い安定した良好な噴射状態が得られる。しかも、加速部の内壁面と液体噴射ノズルの外壁面とによって圧力気体の流路断面積を徐々に縮小しながら液体噴射ノズルの下流端外側に気体噴射口を形成するように構成したので、簡単な構成によって、気体流を乱れを抑えて安定的に加速しながら液体噴流を囲繞するように高速噴射させることができ、それらの液体と気体の混合を促進して良好な気液混合流をより円滑に形成することができる。
【０００５】
なお、前記気体噴射口の下流の混合流噴射用ノズルに断面積を縮小した絞り部を設けてもよい（請求項２）。また、前記液体噴射ノズルに複数個の噴射口を設けてもよく（請求項３）、その場合に、それらの噴射口を列状に配列するとともに前記気体噴射口を偏平状に形成してもよい（請求項４）。また、前記加速部を形成する部分を交換可能に構成してもよい（請求項５）。さらに、前記圧力気体の噴射口より上流側に粉粒体の供給部を設けてもよく（請求項６）、その場合には、前記粉粒体の供給部より下流側に該粉粒体の滞留防止用の液体供給部を設けてもよい（請求項７）。また、前記圧力液体の噴射口より上流側に粉粒体の供給部を設けてもよい（請求項８）。なお、前記圧力液体に洗剤を混入させることも可能である（請求項９）。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態としては、自動車、ビルの壁面、壜、食器等の種々の洗浄に使用される気液混合流の噴射装置として好適であるが、他の用途にも適用することも可能である。また、前述のように、少なくとも気体と液体との気液混合流を形成するものであればよく、他に炭酸水素ナトリウムやアルミナ等の研掃材などからなる適宜の粉粒体を混入することも可能である。さらに、洗浄力の向上等のために前記圧力気体として高温気体や蒸気を使用したり、前記圧力液体中に必要に応じて界面活性剤等の添加剤を加えることも可能である。なお、直線状の流通路の内方に配設される前記液体貯留室は、液体噴射ノズルの噴射口の手前において、多少でも蓄圧容積を有して圧力の平滑化機能を奏するものであればよい。また、噴射装置から噴射される気液混合流の形態は、噴射装置の各部の具体的な寸法や噴射装置に供給される圧力気体や圧力液体の導入条件により調整することができる。その主な形態は、多量の圧力気体を主体として適量の液体を加えるという形態であり、気液混合流を構成する液滴の大きさに関しては、例えば前記液体噴射ノズルからの液体の噴射量を加減することにより、細かい霧状のものから大粒のものまで処理形態に応じて設定することが可能である。気液混合流噴射用のノズルや液体噴射ノズルを交換し得るように構成し、寸法や形状の異なるものを用意すれば、それらのノズルの交換により、各噴射口の大きさや、加速部の壁面の傾斜状態、ノズルの内径や噴射流の広がり角などを場合に応じて変更することも可能である。なお、圧力気体供給装置に関しては、場合に応じて、ルーツブロアやターボ形ブロアなどの送風機や、往復動形や回転形などのコンプレッサあるいは蒸気供給源の選択使用が可能である。同様に、圧力液体供給装置に関しても、ターボ形等の非容積形のポンプや、往復動形や回転形等の容積形のポンプの選択使用が可能である。
【０００７】
【実施例】
以下、図面に基づいて本発明の実施例に関して説明する。図１は本発明を洗浄用として適用した一実施例の要部を概略的に示した回路構成図である。図中、１は本発明に係る噴射装置で、この噴射装置１内にほぼ直線状に形成された圧力気体の流通路２の導入口部には、コンプレッサ３等からなる圧力気体供給装置が接続される。他方、その直線状の流通路２の内方に配設された液体貯留部４の導入口部には、水タンク５及びポンプ６等からなる圧力液体供給装置が接続される。なお、本実施例においては、コンプレッサ３の下流側に粉粒体の貯留タンク７及びスクリュウコンベヤ等の送出し装置８からなる粉粒体供給装置が接続されている。さらに、この粉粒体供給装置の下流側には、粉粒体が流通路の内壁に付着することを防止したり、付着した粉粒体を洗い流したりする滞留防止用ないし結露防止用の水タンク９及びポンプ１０からなる液体供給装置がバルブ１１を介して接続されている。なお、前記粉粒体供給装置や粉粒体の滞留防止用ないし結露防止用の液体供給装置は、必要に応じて省略することも可能である。また、粉粒体供給装置の接続先に関しては、前記液体貯留部４の導入口部に接続される圧力液体の供給系の適宜部位や、圧力気体の噴射口の手前の適宜部位などに接続することも可能である。
【０００８】
本実施例の使用に際しては、前記コンプレッサ３からの圧力気体が噴射装置１の流通路２内に供給されるとともに、ポンプ６を介して水タンク５からの圧力水が液体貯留部４に供給される。しかして、圧力気体は流通路２に沿ってほぼ直線状に直進し、その前方に形成された加速部において加速され、気体噴射口より高速噴射される。その気体噴射口からの圧力気体の高速噴流の内方に前記液体貯留部４から圧力液体が噴射され、両者が混合されてノズル１２より気液混合流として噴射されることになる。この場合、圧力気体は、以上のように噴射装置１内をほぼ直線状に直進するので、その圧力気体の流れは、従来のように乱れることなく円滑に行われ、広い混合条件の範囲で安定した良好な噴射状態が得られる。なお、本実施例の場合、圧力液体に関しては、液体貯留部４に対して直交した方向から流入することになるが、圧力液体の場合は非圧縮性であり、しかも液体貯留部４内に形成される貯留室に滞留して圧力の平滑化が行われるので、前記流入方向による影響は殆ど問題になることはなく、良好な噴射状態が得られる。
【０００９】
次に、前記噴射装置１に関して詳細に説明する。図２は縦断面図であり、図３はその液体噴射ノズルの先端部分の拡大縦断面図、図４はＡ−Ａ断面図である。図示のように、本実施例における噴射装置１は、円筒状の装置本体１３と、その上流側に螺合結合されるように構成された気体導入口部１４と、下流側に螺合結合されるように構成された気液混合流用のノズル１２から構成されている。なお、このノズル１２の後述する気体噴射口の下流側部分に、気体と液体の混合を促進するための断面積を縮小した絞り部を設けることができる。また、このノズル１２の上流側には、内壁面が先細状のテーパ状に形成された２段の傾斜面１５，１６からなる加速部が一体形成されており、その加速部の具体的な傾斜角等の形状に関して種々の形態のものを用意することにより、作業形態に応じて交換し得るように構成することも可能である。装置本体１３の内部に形成した孔部は、気体導入口部１４より大径に形成されており、その大径部分に前記液体貯留部４が配設されている。液体貯留部４は、貯留本体１７とその下流側に螺合結合されるように構成された液体噴射ノズル１８から構成されている。貯留本体１７の内部には液体貯留室１９が形成されており、上流側の外壁面はテーパ状のガイド面２０に形成されている。さらに、貯留本体１７には、液体貯留室１９に連通した状態に液体導入口部２１が直角方向に螺合結合されている。また、液体噴射ノズル１８の内部には、液体貯留室１９に連通した流通路２２が形成されており、その先端部には図３に示したように噴射口２３が形成され、下流側の外壁面は２段の傾斜面２４，２５に形成されている。なお、前記導入口部１４，２１の各内部通路の上流側には供給管接続用の雌ネジ２６，２７が形成されている。
【００１０】
前記液体貯留部４は、図４に示したように、前記液体導入口部２１との螺合軸部２８を介して装置本体１３の内壁面との間に所定の間隔を保持して前記流通路２を形成するように配設されている。すなわち、前記流通路２は、気体導入口部１４の内部通路と、その気体導入口部１４の内壁面と貯留本体１７の上流側のガイド面２０との間隙部と、装置本体１３の内壁面と貯留本体１７ないし液体噴射ノズル１８の外壁面との間隙部と、ノズル１２に形成された傾斜面１５，１６と液体噴射ノズル１８に形成された傾斜面２４，２５との間隙部から形成されている。そして、前記傾斜面１５，１６と傾斜面２４，２５との間隙部により、圧力気体の流通路２の断面積を徐々に縮小して加速部を形成し、それらの下流側の傾斜面１６と傾斜面２５との間隙部により圧力気体用の気体噴射口２９を形成している。すなわち、加速部内において、液体噴射ノズル１８の噴射口２３を囲繞するように気体噴射口２９が外側に形成されている。なお、螺合軸部２８の前後面を傾斜面等に形成すれば流路抵抗を抑えることができる。また、必要に応じて液体貯留部４の支持手段として螺合軸部２８のほかに、空気抵抗の少ない適宜の形状からなる支持部を設置してもよい。
【００１１】
しかして、前記気体導入口部１４から導入された圧力気体は、ほぼ直線状に形成された流通路２内を直進し、液体貯留部４の周囲の間隙部を経て、加速部を構成する１段目の傾斜面１５，２４間の間隙部を通過する際に加速され、さらに２段目の傾斜面１６，２５間の間隙部を通過する際に更に加速されながら、それらの傾斜面１６，２５相互間に形成される気体噴射口２９から高速噴射されることになる。他方、前記液体導入口部２１に導入された圧力液体は、液体貯留室１９内で滞留して圧力が平滑化され、流通路２２を経て液体噴射ノズル１８の先端部に形成された噴射口２３を介して、前記気体噴射口２９から高速噴射された気体流の中央部に噴射されることになる。なお、気体噴射口２９は加速部を構成する傾斜面１６の中間部に形成されているので、液体噴射ノズル１８の噴射口２３から噴射された液体は、その傾斜面１６の内側を通過する際に絞られながら前記気体噴射口２９から高速噴射された気体と混合することになる。したがって、それらの液体と気体は、傾斜面１６の内側で絞られながら混合が促進され、良好な気液混合流が得られる。そして、その気液混合流は、ノズル１２内を通過する際に更に混合が促進されながら先端部より噴射されることになる。以上の噴射装置１を用いると、噴射口２３から高速で噴射される液体は、速度低下の少ないほぼ直線状の流通路２を経て気体噴射口２９から高速で噴射される圧力気体と混合されて液滴状となり、さらにその噴射気体からエネルギをもらうことによって、被洗浄面に吹付けられ、頑固な汚れも除去することが可能になる。
【００１２】
なお、気液混合流の噴射用の前記ノズル１２の内部通路に関しては、全長にわたって同一径に形成してもよいし、先端の噴射側を若干大径あるいは小径にしたテーパ状に形成してもよい。また、ノズル１２内の気体噴射口２９の下流側に流路断面積を絞った絞り部３０を形成することによって気液混合を促進することができる。また、絞り部３０より下流側の広がり角によって気液混合流の吹付けられる領域を調整することができる。図５は前記液体噴射ノズル１８の先端部に形成される噴射口に関する他の実施例を示した拡大図であり、図示のように、本実施例では、１個からなる前記噴射口２３に替えて、６個の噴射口３１を形成している。この噴射口３１の設置数は一例で、必要に応じて増減することが可能である。
【００１３】
図６〜図９は噴射装置に関する他の実施例を示したもので、それぞれ、図６は縦断面図、図７は横断面図、図８はＢ−Ｂ断面図、図９はノズル部分の拡大側面図を示したものである。図示のように、本実施例における噴射装置３２は、外形が円形で内部の孔部が矩形状に形成された装置本体３３と、その上流側に螺合結合されるように構成された気体導入口部３４と、下流側の穴部に嵌合させた状態で、外周面に形成したＶ溝３５に係合する止めネジ３６によって固定するように構成された気液混合流用のノズル３７から構成されている。なお、このノズル３７には、上下壁面を先細状の２段の傾斜面３８，３９に形成してなる加速部が一体形成されており、その加速部の具体的な傾斜角等の形状に関して種々の形態のものを用意することにより、作業形態に応じて交換し得るように構成することも可能である。また、ノズル３７の先端部には、前記傾斜面３９に連なり流路が偏平状に絞られた噴射口４０が形成されている。
【００１４】
前記装置本体３３の内部に形成した孔部は、気体導入口部３４より大径に形成されており、その大径部分に液体貯留部４１が配設されている。この液体貯留部４１には、内部に液体貯留室４２が形成されており、下流側には液体噴射ノズル４３が一体形成されている。また、その上流側には、傾斜面からなる偏平状のガイド面４４が形成されている。さらに、液体貯留部４１には、液体貯留室４２に連通した状態に液体導入口部４５が直角方向に螺合結合されている。なお、本実施例の場合には、前記液体噴射ノズル４３の先端部に、図９に示したように複数個の噴射口４６を列状に形成し、前記ノズル３７に形成した偏平状の噴射口４０を介して偏平状の気液混合流を噴射するように構成している。また、液体噴射ノズル４３の下流側の外壁面は傾斜面４７に形成されており、この傾斜面４７と前記傾斜面３８，３９との間に形成される圧力気体の流通路の断面積を徐々に縮小することによって加速部を形成している。なお、前記導入口部３４，４５の各内部通路の上流側には供給管接続用の雌ネジ４８，４９が形成されている。
【００１５】
前記液体貯留部４１は、図８に示したように、前記液体導入口部４５との螺合軸部５０を介して前記装置本体３３の内壁面との間に所定の間隔を保持して圧力気体の流通路を形成するように配設されている。しかして、本実施例における圧力気体の流通路５１は、前記気体導入口部３４の内部通路と、その気体導入口部３４の内壁面と液体貯留部４１の上流側のガイド面４４との間隙部と、装置本体３３の内壁面と液体貯留部４１の外壁面との間隙部と、ノズル３７の上流側の内壁面に形成された傾斜面３８，３９と液体噴射ノズル４３の外壁面に形成された傾斜面４７との間隙部とから形成され、前述の実施例と同様に、ほぼ直線状に形成されている。そして、前述のように、ノズル３７の上流側の内壁面に形成された傾斜面３８，３９と液体噴射ノズル４３の外壁面に形成された傾斜面４７との間に形成される圧力気体の流通路５１の断面積を徐々に縮小して加速部を形成するとともに、その下流側の傾斜面３９と傾斜面４７との間に形成される上下の間隙部により圧力気体用の気体噴射口５２を形成している。すなわち、本実施例では、加速部内において、液体噴射ノズル４３の複数個の噴射口４６から噴射される液体噴流を上下から囲繞するように気体噴射口５２が形成されている。なお、この気体噴射口５２は、加速部を構成する傾斜面３９の中間部に形成されており、前述の実施例と同様に、液体噴射ノズル４３の複数個の噴射口４６から噴射された液体は、その傾斜面３９の内側を通過する際に絞られながら、前記気体噴射口５２から高速噴射された気体と混合することになる。したがって、それらの液体と気体は傾斜面３９の内側で絞られながら混合が促進され、ノズル３７の噴射口４０から偏平状の良好な気液混合流が得られることになる。
【００１６】
図１０は本発明を洗浄用として適用した場合の他の回路構成図を示したものである。本実施例は、図１の実施例の変形例として噴射装置１を使用した場合を例示したもので、液体導入口部２１の上流側の水タンク５との中間に、粉粒体を混入した水からなるメディア水原液用タンク５３と洗剤原液用タンク５４をそれぞれバルブ５５，５６を介して接続したものである。本実施例では、バルブ５５，５６を開閉調整することにより、液体導入口部２１を介して液体噴射ノズル１８に供給される圧力液体に対する粉粒体や洗剤の混入の有無やそれらの混入量を調整することができる。その場合、粉粒体の種類によって供給の仕方を選択できるようにしてもよい。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、次の効果を得ることができる。
（１）噴射装置内の圧力気体の流通路をほぼ直線状に形成したので、その流路抵抗を小さく抑えることができる。したがって、圧力気体の円滑な流通状態が得られるとともに、延いては圧力気体発生装置の能力の縮小化にも有効である。
（２）しかも、前記圧力気体の流通路の下流側に断面積を徐々に縮小した加速部を形成し、その加速部内に液体貯留室に連通した液体噴射ノズルの噴射口を配設して、それらの圧力気体の加速部の内壁面と液体噴射ノズルの外壁面とによって圧力気体の流路断面積を徐々に縮小しながら液体噴射ノズルの下流端外側に気体噴射口を形成するように構成したので、簡単な構成によって、気体流を乱れを抑えて安定的に加速しながら液体噴流を囲繞するように高速噴射させることができ、それらの液体と気体の混合を促進して良好な気液混合流をより円滑に形成することができる。
（３）圧力気体発生装置からの圧力気体が噴射装置内の流通路に対して全体的に導入されるとともに、その圧力気体の流れがほぼ直線状に形成されることから、流路断面全体に均質の流れが形成される。したがって、圧力気体の流れが従来のように乱れることなく円滑に行われ、安定した良好な噴射状態が得られる。
（４）圧力気体の均質な流れによって噴射状態が安定するので、噴射状態に関する調整可能な範囲も拡大される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を洗浄用として適用した実施例の要部を概略的に示した回路構成図である。
【図２】  本発明に係る噴射装置に関する実施例を示した縦断面図である。
【図３】  同実施例における液体噴射ノズルの先端部分を示した拡大縦断面図である。
【図４】  図２中のＡ−Ａ断面図である。
【図５】  前記液体噴射ノズルの先端部に形成される噴射口に関する他の実施例を示した拡大図である。
【図６】  本発明に係る噴射装置に関する他の実施例を示した縦断面図である。
【図７】  同実施例の横断面図である。
【図８】  図６中のＢ−Ｂ断面図である。
【図９】  同実施例におけるノズル部分を示した拡大側面図である。
【図１０】  本発明を洗浄用として適用した他の実施例の要部を概略的に示した回路構成図である。
【符号の説明】
１…噴射装置、２…圧力気体の流通路、３…コンプレッサ、４…液体貯留部、５…水タンク、６…ポンプ、７…粉粒体の貯留タンク、８…送出し装置、９…水タンク、１０…ポンプ、１１…バルブ、１２…気液混合流噴射用のノズル、１３…装置本体、１４…気体導入口部、１５，１６…傾斜面、１７…貯留本体、１８…液体噴射ノズル、１９…液体貯留室、２０…ガイド面、２１…液体導入口部、２２…流通路、２３…噴射口、２４，２５…傾斜面、２６，２７…雌ネジ、２８…螺合軸部、２９…気体噴射口、３０…絞り部、３１…噴射口、３２…噴射装置、３３…装置本体、３４…気体導入口部、３５…Ｖ溝、３６…止めネジ、３７…気液混合流噴射用のノズル、３８，３９…傾斜面、４０…噴射口、４１…液体貯留部、４２…液体貯留室、４３…液体噴射ノズル、４４…ガイド面、４５…液体導入口部、４６…噴射口、４７…傾斜面、４８，４９…雌ネジ、５０…螺合軸部、５１…圧力気体の流通路、５２…気体噴射口、５３…メディア水原液用タンク、５４…洗剤原液用タンク、５５，５６…バルブ
【図１】
0004341864.tif 000002
【図２】
0004341864.tif 000003
【図３】
0004341864.tif 000004
【図４】
0004341864.tif 000005
【図５】
0004341864.tif 000006
【図６】
0004341864.tif 000007
【図７】
0004341864.tif 000008
【図８】
0004341864.tif 000009
【図９】
0004341864.tif 000010
【図１０】
0004341864.tif 000011