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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023138059
(43)【公開日】2023-09-29
(54)【発明の名称】噴射装置
(51)【国際特許分類】
B05B 1/26 20060101AFI20230922BHJP
B05B 1/34 20060101ALI20230922BHJP
【ＦＩ】
B05B1/26 A
B05B1/34
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022044551
(22)【出願日】2022-03-18
(71)【出願人】
【識別番号】000006208
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】吉田 和弘
(72)【発明者】
【氏名】中川 篤
(72)【発明者】
【氏名】高田 智成
(72)【発明者】
【氏名】内山 直樹
【テーマコード（参考）】
4F033
【Ｆターム（参考）】
4F033AA04
4F033BA01
4F033DA01
4F033EA01
4F033JA03
4F033JA06
4F033KA00
4F033NA01
(57)【要約】
【課題】噴流を適切に発振する噴射装置を提供する。
【解決手段】噴射装置は、気体が流れる上流管と、前記上流管の、前記上流管における前記気体の流れ方向における下流側に、入口部を介して接続されて、前記流れ方向の下流側に向かうに従った広がり角が前記上流管よりも広い中空体と、を有し、前記中空体には、前記流れ方向において前記入口部よりも下流側であって、前記流れ方向から見て前記入口部と重なる位置にあり、前記入口部よりも大きい出口部と、前記流れ方向において前記入口部と前記出口部との間であって、前記流れ方向を軸方向とした場合の、前記入口部よりも径方向外側にある開口部と、が形成されている。
【選択図】図７
【解決手段】噴射装置は、気体が流れる上流管と、前記上流管の、前記上流管における前記気体の流れ方向における下流側に、入口部を介して接続されて、前記流れ方向の下流側に向かうに従った広がり角が前記上流管よりも広い中空体と、を有し、前記中空体には、前記流れ方向において前記入口部よりも下流側であって、前記流れ方向から見て前記入口部と重なる位置にあり、前記入口部よりも大きい出口部と、前記流れ方向において前記入口部と前記出口部との間であって、前記流れ方向を軸方向とした場合の、前記入口部よりも径方向外側にある開口部と、が形成されている。
【選択図】図７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
気体が流れる上流管と、
前記上流管の、前記上流管における前記気体の流れ方向における下流側に、入口部を介して接続されて、前記流れ方向の下流側に向かうに従った広がり角が前記上流管よりも広い中空体と、を有し、
前記中空体には、
前記流れ方向において前記入口部よりも下流側であって、前記流れ方向から見て前記入口部と重なる位置にあり、前記入口部よりも大きい出口部と、
前記流れ方向において前記入口部と前記出口部との間であって、前記流れ方向を軸方向とした場合の、前記入口部よりも径方向外側にある開口部と、
が形成されている、
噴射装置。
前記上流管の、前記上流管における前記気体の流れ方向における下流側に、入口部を介して接続されて、前記流れ方向の下流側に向かうに従った広がり角が前記上流管よりも広い中空体と、を有し、
前記中空体には、
前記流れ方向において前記入口部よりも下流側であって、前記流れ方向から見て前記入口部と重なる位置にあり、前記入口部よりも大きい出口部と、
前記流れ方向において前記入口部と前記出口部との間であって、前記流れ方向を軸方向とした場合の、前記入口部よりも径方向外側にある開口部と、
が形成されている、
噴射装置。
【請求項2】
前記中空体内の前記開口部が形成されている位置の、前記径方向外側には、空間が形成されている、請求項１に記載の噴射装置。
【請求項3】
前記中空体は、
前記入口部が形成された位置から径方向外側及び前記流れ方向の下流側に向けて延在して、前記開口部が形成される側面部と、
前記側面部の前記下流側の端部に設けられて、前記出口部が形成される底面部と、を有する、請求項２に記載の噴射装置。
前記入口部が形成された位置から径方向外側及び前記流れ方向の下流側に向けて延在して、前記開口部が形成される側面部と、
前記側面部の前記下流側の端部に設けられて、前記出口部が形成される底面部と、を有する、請求項２に記載の噴射装置。
【請求項4】
前記中空体内の、前記開口部が形成されている位置の、前記流れ方向における下流側に、遮蔽壁を有する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の噴射装置。
【請求項5】
前記中空体の、前記出口部が形成される底面部の外側の表面の、前記出口部の径方向外側には、前記流れ方向に突出するガイド部が設けられている、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の噴射装置。
【請求項6】
前記ガイド部は、前記流れ方向の下流側における端面がステップ形状である、請求項５に記載の噴射装置。
【請求項7】
前記ガイド部は、前記径方向外側に向かうに従って、前記端面が前記流れ方向のより下流側に位置するように、形成されている、請求項６に記載の噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
噴流を発振させるためのノズル構造が知られている。例えば、特許文献１には、ノズル部分にキャビティを形成し、このキャビティ内に発生する流体の乱れを利用して、流れに高周波の変動を与える技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第５８１４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかし、例えば超音速の圧縮性気体を噴射する場合など、噴流を適切に発振させるには、改善の余地がある。
【0005】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであり、噴流を適切に発振することができる噴射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示に係る噴射装置は、気体が流れる上流管と、前記上流管の、前記上流管における前記気体の流れ方向における下流側に、入口部を介して接続されて、前記流れ方向の下流側に向かうに従った広がり角が前記上流管よりも広い中空体と、を有し、前記中空体には、前記流れ方向において前記入口部よりも下流側であって、前記流れ方向から見て前記入口部と重なる位置にあり、前記入口部よりも大きい出口部と、前記流れ方向において前記入口部と前記出口部との間であって、前記流れ方向を軸方向とした場合の、前記入口部よりも径方向外側にある開口部と、が形成されている。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、噴流を適切に発振することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本開示に係る噴射装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態により、この発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組合わせて構成するものも含むものである。
【0010】
［第１実施形態］
（レーザガウジング装置）
図１は、レーザガウジング装置を模式的に示した斜視図である。図１に示すように、レーザガウジング装置１０は、ラインレーザ光学ヘッド１２と、噴射装置１４と、回収設備ダクト１６とを有する。なお、噴射装置１４は、本例ではレーザガウジング装置１０においてアシストガスを噴射する用途で用いられるが、使用用途は、レーザガウジング装置に限定されず、任意の用途に用いてもよい。
（レーザガウジング装置）
図１は、レーザガウジング装置を模式的に示した斜視図である。図１に示すように、レーザガウジング装置１０は、ラインレーザ光学ヘッド１２と、噴射装置１４と、回収設備ダクト１６とを有する。なお、噴射装置１４は、本例ではレーザガウジング装置１０においてアシストガスを噴射する用途で用いられるが、使用用途は、レーザガウジング装置に限定されず、任意の用途に用いてもよい。
【0011】
ラインレーザ光学ヘッド１２は、金属製の被加工部材Ｗの表面Ｗａにレーザ光Ｌを照射することで、この被加工部材Ｗの表面Ｗａに付着した付着物Ｗｃを溶融させるものである。噴射装置１４は、ラインレーザ光学ヘッド１２からのレーザ光照射位置Ｌａに向けて、被加工部材Ｗの表面Ｗａに沿うＹ方向に奥行き（幅Ｄ）を有した圧縮性気体（以下、気体）Ｇを超音速で噴射するものである。そのため、ラインレーザ光学ヘッド１２が被加工部材Ｗの表面Ｗａに平行なＡ方向に所定速度で移動するとき、噴射装置１４もラインレーザ光学ヘッド１２と同様に、被加工部材Ｗの表面Ｗａに平行なＢに所定速度で移動する。すると、被加工部材Ｗは、表面Ｗａにラインレーザ光学ヘッド１２及び噴射装置１４に沿って加工面Ｗｂが形成され、噴射装置１４から噴射される気体Ｇにより発生した溶融金属Ｗｄが吹き飛ばされて除去される。気体Ｇは、気体供給ホースＨから供給される。
【0012】
（噴射装置）
ここで、第１実施形態の噴射装置について、図２から図４を用いて、詳細に説明する。図２は、第１実施形態の噴射装置の模式的な断面図である。図３は、第１実施形態の噴射装置の断面を模式的に示す斜視図である。図４は、第１実施形態の噴射装置の気体の流れを模式的に示す図である。
ここで、第１実施形態の噴射装置について、図２から図４を用いて、詳細に説明する。図２は、第１実施形態の噴射装置の模式的な断面図である。図３は、第１実施形態の噴射装置の断面を模式的に示す斜視図である。図４は、第１実施形態の噴射装置の気体の流れを模式的に示す図である。
【0013】
図２及び図３に示すように、噴射装置１４は、上流管２２と、中空体２４と、ガイド部３６とを備える。気体Ｇは、上流管２２から中空体２４内を経て、ガイド部３６を通過するように流れる。ここで、上流管２２内において気体Ｇが流れる方向を、流れ方向Ｆｄとする。流れ方向Ｆｄは、後述する入口部２３における気体Ｇの流れ方向であり、入口部２３の中心軸方向において、上流管２２側から中空体２４側に向かう方向といえる。また、流れ方向Ｆｄに直交する一方向をＸ方向とし、直交する他の一方向をＹ方向とする。
【0014】
（上流管）
上流管２２は、例えばラバールノズルであり、絞り部２２ａと、開放部２２ｂと、入口部２３とから構成される。絞り部２２ａは、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流路（断面積）が狭くなっている。開放部２２ｂは、絞り部２２ａに対して流れ方向Ｆｄ側に接続され、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流路（断面積）が広くなっている。入口部２３は、上流管２２と中空体２４とを接続する開口であり、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側の端部（図２の例では開放部２２ｂの流れ方向Ｆｄ側の端部）に、形成される。なお、上流管２２は、ラバールノズルに限定されず、任意の形状の管であってよく、超音速の気体を形成できる形状の管であることが好ましい。
上流管２２は、例えばラバールノズルであり、絞り部２２ａと、開放部２２ｂと、入口部２３とから構成される。絞り部２２ａは、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流路（断面積）が狭くなっている。開放部２２ｂは、絞り部２２ａに対して流れ方向Ｆｄ側に接続され、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流路（断面積）が広くなっている。入口部２３は、上流管２２と中空体２４とを接続する開口であり、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側の端部（図２の例では開放部２２ｂの流れ方向Ｆｄ側の端部）に、形成される。なお、上流管２２は、ラバールノズルに限定されず、任意の形状の管であってよく、超音速の気体を形成できる形状の管であることが好ましい。
【0015】
入口部２３は、上流管２２内の気体Ｇが、中空体２４に流入するための開口であり、上流管２２と中空体２４とを接続する開口といえる。上流管２２を流れる気体Ｇは、流れ方向Ｆｄに沿って入口部２３を通って、中空体２４に流入する。
【0016】
（中空体）
中空体２４は、内部に空間３２（キャビティ）が形成される部材である。中空体２４は、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側に、入口部２３を介して接続される。すなわち、入口部２３を介して、上流管２２と空間３２とが接続されている。中空体２４は、流れ方向Ｆｄ側に向かうに従った広がり角θが、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側に向かうに従った広がり角よりも広くなるような形状となっている。言い換えれば、流れ方向Ｆｄから見た場合の空間３２の断面積は、入口部２３と重なる位置から、流れ方向Ｆｄに向かうに従って大きくなっているといえる。そして、入口部２３と重なる位置からの空間３２の断面積が大きくなる度合いは、流れ方向Ｆｄから見た場合の上流管２２の断面積の、流れ方向Ｆｄに向かうに従って大きくなる度合いよりも、大きいといえる。
中空体２４は、内部に空間３２（キャビティ）が形成される部材である。中空体２４は、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側に、入口部２３を介して接続される。すなわち、入口部２３を介して、上流管２２と空間３２とが接続されている。中空体２４は、流れ方向Ｆｄ側に向かうに従った広がり角θが、上流管２２の流れ方向Ｆｄ側に向かうに従った広がり角よりも広くなるような形状となっている。言い換えれば、流れ方向Ｆｄから見た場合の空間３２の断面積は、入口部２３と重なる位置から、流れ方向Ｆｄに向かうに従って大きくなっているといえる。そして、入口部２３と重なる位置からの空間３２の断面積が大きくなる度合いは、流れ方向Ｆｄから見た場合の上流管２２の断面積の、流れ方向Ｆｄに向かうに従って大きくなる度合いよりも、大きいといえる。
【0017】
なお、広がり角θは、Ｙ方向から見た場合において、中空体２４の内周面の、入口部２３から流れ方向Ｆｄ側に向けた傾斜角度を指す。さらに言えば、図２の例では、Ｙ方向から見た場合に、後述するＸ方向に対向する側面部２６の、入口部２３から流れ方向Ｆｄ側に向かう接線を、接線ＬＩとする。この場合、対向する側面部２６の接線ＬＩ同士のなす角が、広がり角θといえる。広がり角θは、気体が管から放出されて管の先端から下流方向に広がる角度、例えば、２０°よりも大きいことが好ましい。これにより、後述するように、気体Ｇ（主流Ｇ１）の主流の混合領域Ｇ２を形成できる。
【0018】
本実施形態では、中空体２４は、側面部２６と、底面部２８とを有し、側面部２６と底面部２８によって囲まれた空間が空間３２となっている。側面部２６は、中空体２４の入口部２３が形成された位置から、径方向外側及び流れ方向Ｆｄ側に向けて延在する部材であり、流れ方向Ｆｄにおいて空間３２の径方向外側を覆う。ここでの径方向とは、入口部２３の中心軸を軸方向とした場合の、径方向を指す。図２の例では、側面部２６は、入口部２３に対してＸ１方向側（Ｘ方向の一方側）と、入口部２３に対してＸ２方向側（Ｘ方向の他方側）とに設けられている。Ｘ１方向側の側面部２６は、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流れ方向Ｆｄに対してＸ１方向側に傾斜している（Ｘ１方向側に広がっている）。Ｘ２方向側の側面部２６は、流れ方向Ｆｄに向かうに従って、流れ方向Ｆｄに対してＸ２方向側に傾斜している（Ｘ２方向側に広がっている）。底面部２８は、側面部２６の、流れ方向Ｆｄの端部に接続されて、空間３２の流れ方向Ｆｄ側を覆う。底面部２８は、一方の側面部２６の流れ方向Ｆｄ側の端部から他方の側面部２６の流れ方向Ｆｄ側の端部まで延在している。なお、図２では、説明の便宜上、Ｙ方向に空間３２が開放された図となっているが、実際には、中空体２４は、空間３２のＹ方向とＹ方向の反対側とにも、空間３２のＹ方向とＹ方向の反対側とを覆う部材を有している。
【0019】
本実施形態では、中空体２４は、Ｙ方向に奥行きをもった部材であり、Ｙ方向から見て三角形状である。また、中空体２４は、図３に示すように、奥行方向であるＹ方向に均一な形状であることが好ましい。ただし、中空体２４の形状は、Ｙ方向から見て三角形状に限定されず、Ｙ方向に均一な形状であることにも限られず、任意の形状であってよい。中空体２４は、例えば、Ｙ方向から見て四角形状や円形状であってよく、非対称であってもよい。ここで、中空体２４の形状が四角形状の場合には、上面と側面とを含んだ面を側面部とし、下面を底面部としてよい。また、中空体２４の形状が円形状の場合には、円弧状の側方側の領域（樽状の場合には、上面と円弧状の側面とを含んだ領域）を側面部とし、下側の領域を底面部としてよい。
【0020】
（出口部）
中空体２４には、空間３２と空間３２の外側とを連通する開口である出口部３０が形成されている。本実施形態では、出口部３０は、底面部２８に形成される。出口部３０は、入口部２３よりも流れ方向Ｆｄ側に形成されており、流れ方向Ｆｄから見た場合に、入口部２３と重なる位置に形成される。また、出口部３０は、入口部２３よりも面積が大きくなっている。さらに言えば、流れ方向Ｆｄから見た場合に、出口部３０は、入口部２３が出口部３０からはみ出さないように、言い換えれば、入口部２３の全域が出口部３０と重なるように、形成されている。また、出口部３０は、底面部２８における気体Ｇの想定接触面積よりも、狭く形成されている。想定接触面積とは、入口部２３から流入した流れ方向Ｆｄに流れる気体Ｇが、２０°の広がり角θで径方向外側に広がって底面部２８に到達したと想定した際の、気体Ｇと底面部２８との接触面積を指す。言い換えれば、ここでの想定接触面積とは、入口部２３の面積を径方向外側に２０°広げつつ底面部２８に投影した場合の投影面積ともいえる。出口部３０は、その大きさによって、中空体２４内に形成される気体Ｇの流れを調整できる。
中空体２４には、空間３２と空間３２の外側とを連通する開口である出口部３０が形成されている。本実施形態では、出口部３０は、底面部２８に形成される。出口部３０は、入口部２３よりも流れ方向Ｆｄ側に形成されており、流れ方向Ｆｄから見た場合に、入口部２３と重なる位置に形成される。また、出口部３０は、入口部２３よりも面積が大きくなっている。さらに言えば、流れ方向Ｆｄから見た場合に、出口部３０は、入口部２３が出口部３０からはみ出さないように、言い換えれば、入口部２３の全域が出口部３０と重なるように、形成されている。また、出口部３０は、底面部２８における気体Ｇの想定接触面積よりも、狭く形成されている。想定接触面積とは、入口部２３から流入した流れ方向Ｆｄに流れる気体Ｇが、２０°の広がり角θで径方向外側に広がって底面部２８に到達したと想定した際の、気体Ｇと底面部２８との接触面積を指す。言い換えれば、ここでの想定接触面積とは、入口部２３の面積を径方向外側に２０°広げつつ底面部２８に投影した場合の投影面積ともいえる。出口部３０は、その大きさによって、中空体２４内に形成される気体Ｇの流れを調整できる。
【0021】
なお、本実施形態では、出口部３０は、流れ方向Ｆｄ側から見て、空間３２の中央近傍に形成されている。したがって、出口部３０の径方向外側（Ｘ方向の両側）には後述の循環渦Ｖが発生する空間が形成されているといえる。言い換えれば、空間３２のうちで、出口部３０の径方向外側の部分が、後述の循環渦Ｖが発生する空間であるといえる。
【0022】
（開口部）
中空体２４には、空間３２と空間３２の外側とを連通する開口である開口部３４が形成されている。開口部３４は、流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３と出口部３０との間であって、入口部２３よりも径方向外側に位置している。図２の例では、開口部３４は、Ｙ方向から見て、入口部２３のＸ１方向側とＸ２方向側とに形成されている。さらに言えば、本実施形態では、開口部３４は、Ｘ１方向側の側面部２６とＸ２方向側の側面部２６とに形成されており、図３に示すようにＹ方向に延びて形成される。開口部３４は、気体Ｇ（循環渦Ｖ）の流れの妨げにならない入口部２３側に形成されることが好ましい。開口部３４の大きさは、例えば、中空体２４の側面部２６に対して、５０％未満であることが望ましい。なお、開口部３４は、Ｙ方向から見てＸ１方向側とＸ２方向側とのうちの片側だけに形成されていてもよい。
中空体２４には、空間３２と空間３２の外側とを連通する開口である開口部３４が形成されている。開口部３４は、流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３と出口部３０との間であって、入口部２３よりも径方向外側に位置している。図２の例では、開口部３４は、Ｙ方向から見て、入口部２３のＸ１方向側とＸ２方向側とに形成されている。さらに言えば、本実施形態では、開口部３４は、Ｘ１方向側の側面部２６とＸ２方向側の側面部２６とに形成されており、図３に示すようにＹ方向に延びて形成される。開口部３４は、気体Ｇ（循環渦Ｖ）の流れの妨げにならない入口部２３側に形成されることが好ましい。開口部３４の大きさは、例えば、中空体２４の側面部２６に対して、５０％未満であることが望ましい。なお、開口部３４は、Ｙ方向から見てＸ１方向側とＸ２方向側とのうちの片側だけに形成されていてもよい。
【0023】
（ガイド部）
ガイド部３６は、中空体２４の空間３２外において、出口部３０の径方向外側に設けられる部材である。ガイド部３６は、底面部２８の空間３２外側の表面２８ａの、出口部３０の径方向外側の位置に設けられている。ガイド部３６は、表面２８ａから、流れ方向Ｆｄに突出するものである。なお、ガイド部３６は、例えば、出口部３０から流出する気体Ｇの広がる方向に（図３の例ではＸ方向側に）設けられることが好ましい。すなわち、図２の例では、ガイド部３６は、出口部３０のＸ１方向側とＸ２方向側とに設けられる。図３の例では、ガイド部３６は、Ｙ方向から見て直方体であるが、ガイド部３６の形状は、任意であってよい。なお、ガイド部３６のＸ方向における長さ（幅）は例えば、出口部３０のＸ方向における長さ（幅）の０．５倍以上であることが望ましい。
ガイド部３６は、中空体２４の空間３２外において、出口部３０の径方向外側に設けられる部材である。ガイド部３６は、底面部２８の空間３２外側の表面２８ａの、出口部３０の径方向外側の位置に設けられている。ガイド部３６は、表面２８ａから、流れ方向Ｆｄに突出するものである。なお、ガイド部３６は、例えば、出口部３０から流出する気体Ｇの広がる方向に（図３の例ではＸ方向側に）設けられることが好ましい。すなわち、図２の例では、ガイド部３６は、出口部３０のＸ１方向側とＸ２方向側とに設けられる。図３の例では、ガイド部３６は、Ｙ方向から見て直方体であるが、ガイド部３６の形状は、任意であってよい。なお、ガイド部３６のＸ方向における長さ（幅）は例えば、出口部３０のＸ方向における長さ（幅）の０．５倍以上であることが望ましい。
【0024】
（気体Ｇの流れ）
以下、図４を用いて、中空体２４に流入される気体Ｇの流れについて説明する。図４に示すように、気体Ｇは、上流管２２から、入口部２３を通って、中空体２４の空間３２に流入する。ここで、空間３２内に流入した気体Ｇは、流れ方向Ｆｄに向かいつつ広がるが、気体Ｇの広がり角よりも、中空体２４の内周面の広がり角θの方が広い。したがって、気体Ｇは、主流の混合領域Ｇ２として、広がりつつも、中空体２４内で中空体２４の内周面よりも内側を流れ方向Ｆｄに流れる。そして、底面部２８に到達した主流の混合領域Ｇ２の一部は、底面部２８に衝突し、出口部３０の径方向外側の空間内において、底面部２８から側面部２６に沿って上流側に戻る循環渦Ｖを形成する。循環渦Ｖと主流の混合領域Ｇ２とで速度が異なるので、循環渦Ｖと主流の混合領域Ｇ２との間（速度せん断層）には、乱れ渦Ｖ１が形成される。しかる後、出口部３０付近には、主流の混合領域Ｇ２と、乱れ渦Ｖ１とが混合した噴流Ｇ３が形成されて、噴流Ｇ３が、出口部３０から中空体２４の外に流出する。噴流Ｇ３は、ガイド部３６にガイドされつつ、出口部３０を通って空間３２の外部に噴出され、被加工部材Ｗの表面Ｗａに衝突する。さらに、中空体２４には開口部３４が形成されているので、開口部３４から空間３２内に気体Ｇが流入出することで、中空体２４内の圧力Ｐを回復させて、循環渦Ｖを適切に形成できる。
以下、図４を用いて、中空体２４に流入される気体Ｇの流れについて説明する。図４に示すように、気体Ｇは、上流管２２から、入口部２３を通って、中空体２４の空間３２に流入する。ここで、空間３２内に流入した気体Ｇは、流れ方向Ｆｄに向かいつつ広がるが、気体Ｇの広がり角よりも、中空体２４の内周面の広がり角θの方が広い。したがって、気体Ｇは、主流の混合領域Ｇ２として、広がりつつも、中空体２４内で中空体２４の内周面よりも内側を流れ方向Ｆｄに流れる。そして、底面部２８に到達した主流の混合領域Ｇ２の一部は、底面部２８に衝突し、出口部３０の径方向外側の空間内において、底面部２８から側面部２６に沿って上流側に戻る循環渦Ｖを形成する。循環渦Ｖと主流の混合領域Ｇ２とで速度が異なるので、循環渦Ｖと主流の混合領域Ｇ２との間（速度せん断層）には、乱れ渦Ｖ１が形成される。しかる後、出口部３０付近には、主流の混合領域Ｇ２と、乱れ渦Ｖ１とが混合した噴流Ｇ３が形成されて、噴流Ｇ３が、出口部３０から中空体２４の外に流出する。噴流Ｇ３は、ガイド部３６にガイドされつつ、出口部３０を通って空間３２の外部に噴出され、被加工部材Ｗの表面Ｗａに衝突する。さらに、中空体２４には開口部３４が形成されているので、開口部３４から空間３２内に気体Ｇが流入出することで、中空体２４内の圧力Ｐを回復させて、循環渦Ｖを適切に形成できる。
【0025】
このように、第１実施形態においては、循環渦Ｖを形成し、循環渦Ｖと主流の混合領域Ｇ２との間に形成された乱れ渦Ｖ１により、噴流Ｇ３に、適切に振幅（時間ごとの圧力振幅）を付与できる。さらに、開口部３４により、中空体２４内の圧力Ｐを回復させて、循環渦Ｖを適切に形成できる。従って、本実施形態によると、噴流を適切に発振することができる。
【0026】
さらに言えば、ガイド部３６は、ガイド部３６の端面３６ａの下流に剥離渦Ｖ２を形成する。剥離渦Ｖ２は、噴流Ｇ３がガイド部３６から放出された際に形成される。剥離渦Ｖ２は、中空体２４内の気体Ｇの流れが変動しているため、非対称に形成される。剥離渦Ｖ２によって、噴流Ｇ３が擾乱して振れることで、噴流Ｇ３にさらに好適に振幅を付与することができる。
【0027】
また、第１実施形態の噴射装置は、気体供給ホースＨから上流管２２へ供給される気体Ｇを、流れ方向Ｆｄに向かって、中空体２４及びガイド部３６間を通過させて、噴射する。この時、ガイド部３６を流れた気体Ｇは、上流管２２に超音速の気体を形成できる管を用いることで、上流管２２の絞り部２２ａの通過時に音速に加速され、速度を均一化することができる。そして、開放部２２ｂで超音速に加速されることとなる。すると、中空体２４に流れる気体Ｇの流速が上昇し、気体Ｇの流体力分布の発生を抑制できる。
【0028】
［第２実施形態］
図５は、第２実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図５は、第２実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0029】
図５において、噴射装置１４は、上流管２２と、中空体２４と、ガイド部４０とを備える。上流管２２と、中空体２４は第１実施形態と同様であるから、説明は省略する。
【0030】
ガイド部４０は、その端面４０ａがステップ形状となっている。端面４０ａは、ガイド部４０の流れ方向Ｆｄ側の端面である。端面４０ａは、径方向外側に向かうに従って、端面４０ａが流れ方向Ｆｄのより下流側に位置するように、ステップ状（段状）に形成されている。より詳しくは、図５の例では、出口部３０のＸ１方向側のガイド部４０の端面４０ａは、Ｘ１方向側に向かうに従って、流れ方向Ｆｄのより下流側に位置するように、ステップ状に形成されている。同様に、出口部３０のＸ２方向側のガイド部４０の端面４０ａは、Ｘ２方向側に向かうに従って、流れ方向Ｆｄのより下流側に位置するように、ステップ状に形成されている。
【0031】
剥離渦Ｖ２は、端面４０ａのステップの数及び大きさに応じて発生する。したがって、端面４０ａのステップの数及び大きさを適宜調整することで、剥離渦Ｖ２の発生数や大きさ、周波数を調整することができる。すなわち、端面４０ａのステップ数が細かくて多いほど、小さなサイズの剥離渦Ｖ２を発生させることで、周波数を高くすることができる。一方、ステップ数が大きくて少ないほど、大きなサイズの剥離渦Ｖ２を発生させることで、周波数を低くすることができる。また、端面４０ａのステップを不揃いにすることで、できる剥離渦Ｖ２の大きさが変わり、周波数に範囲を持たせることもできる。すなわち、剥離渦Ｖ２のサイズは、噴流Ｇ３（主流Ｇ１）の周波数に影響するので、噴流Ｇ３（主流Ｇ１）の周波数を調整することができる。
【0032】
第２実施形態の噴射装置では、ガイド部４０にステップ形状を形成している。これにより、剥離渦Ｖ２の周波数や発生するサイズを調整することができるので、被加工部材Ｗに衝突する噴流Ｇ３（主流Ｇ１）の周波数をも調整でき、被加工部材Ｗに適した加工ができる。
【0033】
［第３実施形態］
図６は、第３実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図６は、第３実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0034】
図６において、噴射装置１４は、上流管２２と、中空体２４と、ガイド部３６と、遮蔽壁５０とを備える。上流管２２と、中空体２４と、ガイド部３６は第１実施形態と同様であるから、説明は省略する。
【0035】
遮蔽壁５０は、中空体２４内（空間３２）に設けられる。遮蔽壁５０は、中空体２４内の開口部３４が形成されている位置の、流れ方向Ｆｄにおける下流側に設けられる。遮蔽壁５０は、循環渦Ｖと開口部３４との間に位置することになるため、循環渦Ｖを開口部３４から漏れることなく空間３２内に形成できる。なお、遮蔽壁５０は、流れ方向Ｆｄから見て入口部２３と重ならないように、入口部２３よりも径方向外側に位置するように設けられることが好ましい。これにより、主流の混合領域Ｇ２が遮蔽壁５０に遮られることを抑制できる。
【0036】
第３実施形態の噴射装置では、中空体２４に遮蔽壁５０を設けている。これにより、循環渦Ｖを開口部３４から漏れることなく空間３２内に形成できる。
【0037】
［第４実施形態］
図７は、第４実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
図７は、第４実施形態の噴射装置を模式的に示す側面図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【0038】
図７において、噴射装置１４は、上流管２２と、中空体２４と、ガイド部３６と、を備える。上流管２２と、ガイド部３６は第１実施形態と同様であるから、説明は省略する。
【0039】
中空体２４は、上流管２２の気体Ｇの流れ方向Ｆｄにおける下流側に、入口部２３を介して接続する。中空体２４は、側面部２６と、底面部２８とから構成される。中空体２４は、空洞で、上流側に広がり角θ、内部に空間３２、Ｙ方向に奥行きを有する。
【0040】
側面部２６は、流れ方向Ｆｄを軸方向とした場合、入口部２３よりも径方向外側に位置する。側面部２６には、開口部６０が形成される。上述した実施形態における開口部３４は、一律にＹ方向に連続して形成されていたが、本実施形態における開口部６０は、一律にＹ方向に連続して形成されていない点が異なる。
【0041】
開口部６０は、矩形状の穴が間欠的に形成される。開口部６０は、中空体２４内の気体Ｇ（循環渦Ｖ）の流れの妨げにならない入口部２３側に形成されることが好ましい。開口部６０は、間欠的に形成され、具体的には、交互形成、正方配列形成、一か所に集中的に形成等であってよい。また、開口部６０の形状は、矩形状に限らず、多角形や丸形状であってよい。すなわち、開口部６０は、側面部２６の、中空体２４内の気体Ｇ（循環渦Ｖ）の流れの妨げにならない、箇所に形成されていればよい。
【0042】
第４実施形態の噴射装置では、開口部６０がＹ方向に一律に連続せずに形成される。したがって、開口部６０は、連続して形成されていないため、開口部６０からの気体Ｇの大規模な流出を低減することができる。
【0043】
（効果）
本開示の噴射装置１４は、気体Ｇが流れる上流管２２と、上流管２２の、上流管２２における気体Ｇの流れ方向Ｆｄにおける下流側に、入口部２３を介して接続されて、流れ方向Ｆｄの下流側に向かうに従って、広がり角θが上流管２２よりも広い中空体２４と、を有し、中空体２４には、流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３よりも下流側であって、流れ方向Ｆｄから見て入口部２３と重なる位置にあり、入口部２３よりも大きい出口部３０と、
流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３と出口部３０との間であって、流れ方向Ｆｄを軸方向とした場合の、入口部２３よりも径方向外側にある開口部３４と、が形成されている。したがって、中空体２４内に気体Ｇの流れを形成することができ、開口部３４により、中空体２４内の圧力Ｐを回復させることができる。
本開示の噴射装置１４は、気体Ｇが流れる上流管２２と、上流管２２の、上流管２２における気体Ｇの流れ方向Ｆｄにおける下流側に、入口部２３を介して接続されて、流れ方向Ｆｄの下流側に向かうに従って、広がり角θが上流管２２よりも広い中空体２４と、を有し、中空体２４には、流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３よりも下流側であって、流れ方向Ｆｄから見て入口部２３と重なる位置にあり、入口部２３よりも大きい出口部３０と、
流れ方向Ｆｄにおいて入口部２３と出口部３０との間であって、流れ方向Ｆｄを軸方向とした場合の、入口部２３よりも径方向外側にある開口部３４と、が形成されている。したがって、中空体２４内に気体Ｇの流れを形成することができ、開口部３４により、中空体２４内の圧力Ｐを回復させることができる。
【0044】
本開示の噴射装置１４は、中空体２４内の開口部３４が形成されている位置の、径方向外側には、空間３２が形成されている。したがって、中空体２４内に、循環渦Ｖを形成することができ、速度せん断層に乱れ渦Ｖ１を形成することができる。これにより、主流Ｇ１と乱れ渦Ｖ１との噴流Ｇ３によって振動を発生させることができる。
【0045】
本開示の噴射装置１４の中空体２４は、入口部２３が形成された位置から径方向外側及び流れ方向Ｆｄの下流側に向けて延在して、開口部３４が形成される側面部２６と、側面部２６の下流側の端部に設けられて、出口部３０が形成される底面部２８と、を有する。したがって、速度せん断層に発生した乱れ渦Ｖ１を下流側へ送ることができる。
【0046】
本開示の噴射装置１４の中空体２４は、中空体２４内の、開口部３４が形成されている位置の、流れ方向Ｆｄにおける下流側に、遮蔽壁５０を有する。したがって、中空体２４内に形成された気体Ｇの流れを大規模に流出することなく空間３２内に形成できる。
【0047】
本開示の噴射装置１４の中空体２４の、出口部３０が形成される底面部２８の外側の表面２８ａの、出口部３０の径方向外側には、流れ方向Ｆｄに突出するガイド部３６が設けられている。したがって、ガイド部３６の下流に剥離渦Ｖ２を形成することができ、この剥離渦Ｖ２によって、噴流Ｇ３が擾乱して振れることで、噴流Ｇ３にさらに好適に振幅を付与することができる。
【0048】
本開示の噴射装置１４のガイド部４０は、径方向外側に向かうに従って、端面４０ａが流れ方向Ｆｄのより下流側に位置するように、形成されている。したがって、剥離渦Ｖ２のサイズを調整することができ、被加工部材Ｗに衝突する噴流Ｇ３（主流Ｇ１）の周波数をも調整でき、被加工部材Ｗに適した加工ができる。
【0049】
本開示の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
【符号の説明】
【0050】
１４ 噴射装置
２２ 上流管
２３ 入口部
２４ 中空体
２６ 側面部
２８ 底面部
２８ａ 表面
３０ 出口部
３２ 空間
３４、６０ 開口部
３６、４０ ガイド部
３６ａ、４０ａ 端面
５０ 遮蔽壁
Ｆｄ 流れ方向
Ｇ 気体
θ 広がり角
２２ 上流管
２３ 入口部
２４ 中空体
２６ 側面部
２８ 底面部
２８ａ 表面
３０ 出口部
３２ 空間
３４、６０ 開口部
３６、４０ ガイド部
３６ａ、４０ａ 端面
５０ 遮蔽壁
Ｆｄ 流れ方向
Ｇ 気体
θ 広がり角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】