特許 7613753 気体吐出用ノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】気体吐出用ノズル

(51)【国際特許分類】

   B05B 1/04 20060101AFI20250107BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20250107BHJP

   B08B 5/02 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

B05B1/04

B08B3/02 G

B08B5/02 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022052058

(22)【出願日】2022-03-28

(65)【公開番号】P2022176088

(43)【公開日】2022-11-25

【審査請求日】2023-11-15

(31)【優先権主張番号】P 2021082628

(32)【優先日】2021-05-14

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】517219454

【氏名又は名称】株式会社トリーエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】古堤 裕行

【審査官】佐藤 彰洋

(56)【参考文献】

【文献】登録実用新案第３２３０６３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０００－２１０８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０８０３０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２０５２５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１５－５２４５４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０８４９２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０５Ｂ １／０４

Ｂ０８Ｂ ３／０２

Ｂ０８Ｂ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前面に開口部を有し、内部に、外部から高圧気体が導入される導入孔を有する導入部と、前後方向に沿って前記導入部と前記開口部との間を連通させる連通部と、を備え、
前記連通部は、前記前後方向の中間部に前記前後方向に直交する断面積が最小となる狭窄部と、前記導入部から前記狭窄部に向かって徐々に断面積が縮小する縮小部と、前記狭窄部から前記開口部に向かって徐々に断面積が拡大する拡大部と、を有し、
平面視において、前記縮小部は、それぞれ平面で構成されるとともに前記導入部から前記狭窄部に向かって徐々に接近する２側面であって、前記前後方向に直交する幅方向の中心を通って前記前後方向に沿う中心軸について線対称となる位置に配置された２側面を備え、
平面視において、前記拡大部は、それぞれ平面で構成されるとともに前記狭窄部から前記開口部に向かって徐々に離間する２側面であって、前記中心軸について線対称となる位置に配置された２側面を備え、
平面視において、前記狭窄部は、前記縮小部の前記２側面のそれぞれと前記拡大部の前記２側面のそれぞれとの交点に位置し、
前記縮小部は前記中心軸を高さ方向に挟む位置に配置された互いに平行な第1平面及び第２平面の間に形成され、前記拡大部は前記中心軸を高さ方向に挟む位置に配置された互いに平行な複数の平面の間に形成され、前記第1平面は縮小部から前記狭窄部、前記拡大部及び前記開口部を経由して前面から所定長さだけ外部に延出した延出面に連続し、前記延出面の前端から背面方向に向かって延出面から離間するように傾斜した傾斜面を有する気体吐出用ノズル。

【請求項2】

前記拡大部は、前記第1平面との間に前記中心軸を高さ方向に挟む前記第1平面に平行な複数の平面であって、前記狭窄部から前記開口部に向かって前記第1平面との間隔が徐々に狭まる位置に配置された複数の平面を備えた請求項１に記載の気体吐出用ノズル。

【請求項3】

前記連通部における前記狭窄部近傍の前記縮小部又は前記拡大部に、前記導入部に導入される高圧気体とは異なる流体が外部から供給される供給孔を備えた請求項１又は２に記載の気体吐出用ノズル。

【請求項4】

前記導入部内の高圧気体を前記拡大部の前記２側面に沿って前記狭窄部を経由して前記拡大部内に導く凸部を前記導入部内に形成した請求項１乃至３の何れかに記載の気体吐出用ノズル。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、物品の表面に高圧気体を吐出して異物を除去する等の目的で使用される気体吐出用ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

製造工程で物品の表面に付着した異物を除去する手法として、被搬送物の表面に圧縮空気等の高圧気体を吐出する気体吐出用ノズルが用いられる。例えば、ポンプ又はコンプレッサー等の供給装置から供給された圧縮空気をエアナイフと呼ばれる気体吐出用ノズルから洗浄後の円筒状の容器の搬送中に高圧状態で吹き付け、容器の所定の領域から水分を除去するものがある（例えば、特許文献１参照。）。

【0003】

気体吐出用ノズルから吐出された高圧気体を吹き付けて物品の表面から異物を確実に除去するためには、物品の表面に対して多量の気体を十分な速度で吹き付ける必要がある。物品の表面から異物を確実に除去するために必要とされる気体の流量及び流速は、物品の形状や異物の種類によって異なるため、物品表面からの異物除去を目的とする気体吐出用ノズルには多量かつ高速の気体を吐出できる性能が要求される。

【0004】

その一方、物品の製造装置や搬送装置等において製造工程で物品の表面に付着した異物を除去する目的で使用される気体吐出用ノズルは、製造装置の限定された箇所に取り付けられるため、小型であるだけでなく、気体の吐出方向に高い指向性が要求される。また、消費電力の低減のためには気体の吐出量に対する供給量ができるだけ少なくなるように、効率性を高くする必要があり、さらに、製造環境の快適化のために吐出時の音量を小さくすることも要求される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平６－１７１６３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかし、従来の小型の気体吐出用ノズルでは、吐出方向の高指向性、供給量に対する吐出量の高効率性、及び吐出音の低騒音性の全てを高い水準で実現できるようにしたものがなかった。

【0007】

この発明の目的は、外部からの供給量に対して十分に多量かつ高速の高圧気体を吐出できるとともに、吐出方向の高指向性、吐出量の高効率性、及び吐出音の低騒音性の全てを高い水準で実現できる気体吐出用ノズルを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この発明の気体吐出用ノズルは、前面に開口部を有し、内部に、外部から高圧気体が導入される導入孔を有する導入部と、前後方向に沿って前記導入部と前記開口部との間を連通させる連通部と、を備え、
前記連通部は、前記前後方向の中間部に前記前後方向に直交する断面積が最小となる狭窄部と、前記導入部から前記狭窄部に向かって徐々に断面積が縮小する縮小部と、前記狭窄部から前記開口部に向かって徐々に断面積が拡大する拡大部と、を有し、
平面視において、前記縮小部は、それぞれ平面で構成されるとともに前記導入部から前記狭窄部に向かって徐々に接近する２側面であって、前記前後方向に直交する幅方向の中心を通って前記前後方向に沿う中心軸について線対称となる位置に配置された２側面を備え、
平面視において、前記拡大部は、それぞれ平面で構成されるとともに前記狭窄部から前記開口部に向かって徐々に離間する２側面であって、前記中心軸について線対称となる位置に配置された２側面を備え、
平面視において、前記狭窄部は、前記縮小部の前記２側面のそれぞれと前記拡大部の前記２側面のそれぞれとの交点に位置し、
前記縮小部は前記中心軸を高さ方向に挟む位置に配置された互いに平行な第1平面及び第２平面の間に形成され、前記拡大部は前記中心軸を高さ方向に挟む位置に配置された互いに平行な複数の平面の間に形成され、前記第1平面は縮小部から前記狭窄部、前記拡大部及び前記開口部を経由して前面から所定長さだけ外部に延出した延出面に連続し、前記延出面の前端から背面方向に向かって延出面から離間するように傾斜した傾斜面を有する。

【0009】

導入孔を介して外部から導入部に導入された高圧気体は、連通部を経由して開口部に至る間に、縮小部で昇圧された後、拡大部で降圧される。高圧気体は、狭窄部を通過する際に加速され、多量の高圧気体が高速かつ小音量で開口部から外部に吐出される。

【0011】

開口部から前面側に吐出された高圧気体は、延出面に沿って層流を形成しつつ前方に流れる際に、傾斜面に接する部分に位置する外気を層流内に二次気体として誘引し、より多量の気体による層流の高圧気体を延出面に沿う方向に長く形成することができる。

【0012】

拡大部は、第1平面との間に中心軸を高さ方向に挟む第1平面に平行な複数の平面であって、狭窄部から開口部に向かって第1平面との間隔が徐々に狭まる位置に配置された複数の平面を備えたものとすることができる。

【0013】

狭窄部を通過する際に加速された高圧気体は、徐々に昇圧された状態で開口部に至り、さらに高速で開口部から外部に吐出される。

【0014】

連通部における狭窄部近傍の縮小部又は拡大部に、導入部に導入される高圧気体とは異なる流体が外部から供給される供給孔を備えることで、開口部から高圧気体に別の流体が混合した混合気体を吐出できる。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、外部からの導入量に対して十分に多量かつ高速の高圧気体を吐出する際に、吐出方向の高指向性、吐出量の高効率性、及び吐出音の低騒音性の全てを高い水準で実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第1の実施形態に係る気体吐出用ノズルの開蓋状態の平面図及び閉蓋状態の側面断面図である。

【図2】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第２の実施形態に係る気体吐出用ノズルの開蓋状態の平面図及び閉蓋状態の側面断面図である。

【図3】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第３の実施形態に係る気体吐出用ノズルの開蓋状態の平面図及び閉蓋状態の側面断面図である。

【図4】（Ａ）～（Ｃ）は、この発明の第４の実施形態に係る気体吐出用ノズルの開蓋状態の平面図、閉蓋状態の側面断面図及び本体要部の拡大側面断面図である。

【図5】（Ａ）及び（Ｂ）は、この発明の第５の実施形態に係る気体吐出用ノズルの開蓋状態の平面図及び閉蓋状態の側面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、この発明の実施形態に係る気体吐出用ノズル及び搬送装置について、図面を参照しつつ説明する。

【0018】

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の第1の実施形態に係る気体吐出用ノズル１０は、一例として、本体１と蓋体２とからなり、金属又は樹脂を素材として、前面に矩形の開口部３を有する筐体構造を呈し、内部に導入部４及び連通部５を有し、延出面６、蓋体傾斜面７、導入孔８を備えている。気体吐出用ノズル１０において、導入孔８を介して導入部４内に導入された高圧気体が連通部５を経由して開口部３から前方に吐出される。本体１と蓋体２とは図示しない複数のネジ、接着剤、溶接等の適宜の方法で接合できる。

【0019】

連通部５は、前後方向に沿う中心軸ＣＬを高さ方向に挟む互いに平行な第１平面１１及び第２平面１２の間に形成されている。第１平面１１と第２平面１２との間隔は、一例として１ｍｍにされている。一例として第２平面１２は、蓋体２の底面である。連通部５は、前後方向の中間部に中心軸ＣＬに直交する断面積が最小となる狭窄部５Ａを備え、導入部４から狭窄部５Ａに向かって断面積が縮小する縮小部５Ｂと、狭窄部５Ａから開口部３に向かって断面積が拡大する拡大部５Ｃと、からなる。

【0020】

連通部５が互いに平行な第１平面１１及び第２平面１２の間に形成されているため、縮小部５Ｂ及び拡大部５Ｃにおける中心軸ＣＬに直交する断面積の変化は、第１平面１１及び第２平面１２に直交する側面２３と側面２４との間隔、並びに側面２５と側面２６との間隔によって生じる。平面視において、側面２３及び側面２４は、それぞれ中心軸ＣＬとのなす角度を１８度として中心軸ＣＬを幅方向に挟んで線対称となる位置に配置されている。側面２５及び側面２６は、それぞれ中心軸ＣＬとのなす角度を１８度として中心軸ＣＬを幅方向に挟んで線対称となる位置に配置されている。側面２３～２６が中心軸ＣＬとなす角度はこれに限るものではない。側面２３及び側面２４が中心軸ＣＬについて対称となり、側面２５及び側面２６が中心軸ＣＬについて線対称となることを条件に、任意の角度とすることができる。また、側面２３と側面２４との間及び側面２５と側面２６との間に円弧を挟むこともできる。

【0021】

導入部４は、一例として平面視において円形を呈しているが、これに限るものではない。導入孔８は、一例として、円形断面を呈し、本体１の底面側から導入部４に向けて前傾して貫通している。導入孔８は、導入部４を本体１の外部に連通させるものであり、軸方向の少なくとも一部に、図外の接続器具の雄ねじ部が螺合する雌ねじ部（図示せず。）が形成されている。接続器具が螺合によって導入孔８に接続されることで、図外のポンプ又はコンプレッサー等の供給装置から供給される高圧気体が、導入孔８を介して導入部４内に導入される。

【0022】

延出面６は、蓋体傾斜面７とともに蓋体２に形成されており、第１平面１１に連続して開口部３から前方に所定長さＬ１だけ延出している。所定長さＬ１は、一例として５ｍｍである。蓋体傾斜面７は、延出面６の前端から面取部７Ａを挟んで背面１Ｂ側に向かって第１平面１１から離間するように傾斜している。面取部７Ａは、取扱時の安全性を考慮して形成されており、円弧状に形成することもでき、安全性を考慮する必要が無い場合は省略できる。

【0023】

導入孔８を経由して導入部４内に高圧気体を連続して導入すると、高圧気体は連通部５を通過して開口部３から前方に向けて吐出される。このとき、高圧気体は、狭窄部５Ａに至る間に縮小部５Ｂで昇圧された後、拡大部５Ｃで降圧されて加速し、高速で開口部３から吐出された後、延出面６に沿って層流を形成するとともに、蓋体傾斜面７に接する部分に位置する外気を層流内に二次気体として誘引する。開口部３から吐出された高圧気体は誘引した二次気体によって増幅され、開口部３からの吐出量よりも多量の気体による層流が延出面６の表面に沿う方向に形成される。

【0024】

これによって、気体吐出用ノズル１０は、供給装置からの供給量に比較して多量の高圧気体を高速で層流にして吐出することができ、吐出された高圧気体の指向性を高く保つことができるとともに、高圧気体の拡散による騒音の発生を抑制して快適な作業環境を提供できる。

【0025】

なお、所定長さＬ１は、気体吐出用ノズル１０が高圧気体を吐出する際の騒音量だけでなく高圧気体の流速や圧力にも影響を与える。所定長さＬ１を種々変更して高圧気体の流速及び圧力、並びに騒音量を測定した結果、所定長さＬ１は、２～７ｍｍの範囲が好ましく、より好ましくは４～６ｍｍであった。また、延出面６と蓋体傾斜面７とがなす角度は、気体吐出用ノズル１０から吐出される高圧気体の流量に影響を与えるが、気体吐出用ノズル１０の小型化を考慮すれば１５度～４５度の範囲が好ましい。

【0026】

加えて、高さ方向における本体１と蓋体２との分割位置は、第１平面１１に限るものではなく、第１平面１１と第２平面１２との間の任意の位置とすることができる。また、３Ｄプリンタ等を用いて気体吐出用ノズル１０を一体的に形成することもできる。さらに、導入孔８は導入部４を本体１の底面に貫通させるものに限らず、使用状況に応じて本体１の背面若しくは側面、又は蓋体２の背面、側面若しくは上面に貫通させるものとすることもできる。

【0027】

図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の第２の実施形態に係る気体吐出用ノズル２０は、狭窄部５Ａの近傍における縮小部５Ｂ内の第１平面１１に開口した孔部２１を備えている。孔部２１は、本体１の底面側から液体供給用の接続器具が螺合するネジ孔２２に連通している。その他の構成は、気体吐出用ノズル１０と同様である。

【0028】

導入孔８を経由して導入部４内に高圧気体を連続して導入するとともに、ネジ孔２２に螺合した図外の接続器具から孔部２１に液体を供給すると、液体が混合した高圧気体が開口部３から延出面６に沿う層流をなして前方に向けて吐出される。これによって、液体が混合した多量かつ高速の高圧気体を高指向性かつ低騒音で吐出することができる。液体として、例えば洗浄液を用いることにより、被洗浄物を快適な環境下で効率的に洗浄できる。なお、第２平面１２に開口する孔部２１をネジ孔２２とともに蓋体２に配置することもできる。

【0029】

図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の第３の実施形態に係る気体吐出用ノズル３０は、狭窄部５Ａの近傍における拡大部５Ｃ内の第１平面１１に開口した孔部３１を備えている。孔部３１は、本体１の底面側から液体供給用の接続器具が螺合するネジ孔３２に連通している。その他の構成は、気体吐出用ノズル１０と同様である。

【0030】

導入孔８を経由して導入部４内に高圧気体を連続して導入するとともに、ネジ孔３２に螺合した図外の接続器具から孔部３１に液体を供給すると、液体が混合した高圧気体が開口部３から前方に向けて吐出される。孔部３１が露出する拡大部５Ｃ内の圧力は、縮小部５Ｂ内の圧力よりも低圧であるため、接続器具から孔部３１に液体を供給する際の圧力を低くすることができる。

【0031】

図４（Ａ）～（Ｃ）に示すように、この発明の第４の実施形態に係る気体吐出用ノズル４０は、拡大部４５Ｃに第３平面１３を備え、開口部４３に第４平面１４を備え、第１平面１１と第２平面１２との間隔を一例として２．５ｍｍとしている。また、蓋体傾斜面４７の角度を３０度とし、導入部４４を平面視において長円形状とし、本体傾斜面４９を形成している。さらに、蓋体４２の背面と導入部４４との間を連通する導入孔４８を蓋体４２に設けている。その他の構成は、気体吐出用ノズル１０と同様である。

【0032】

第３平面１３及び第４平面１４は、第１平面１１及び第２平面１２と平行であり、第２平面１２との間に中心軸ＣＬを高さ方向に挟む。第２平面１２と第３平面１３との間隔は一例として１ｍｍ、第２平面１２と第４平面１４との間隔は一例として０．０５ｍｍにされている。本体傾斜面４９は、開口部４３の前端から一例として０．５ｍｍの面取部４９Ａを介して３０度の角度で背面側に向かって第４平面から離間する方向に傾斜している。

【0033】

導入孔４８を経由して導入部４４内に高圧気体を連続して導入すると、高圧気体は、狭窄部４５Ａに至る間に縮小部４５Ｂで昇圧され、拡大部４５Ｃで降圧されて加速し、開口部４３で再度昇圧された後、延出面４６で再度加速されて前面側に層流を形成しつつ吐出される。このとき、蓋体傾斜面４７に接する部分に位置する外気だけでなく、本体傾斜面４９に接する部分に位置する外気をも層流内に二次気体として誘引する。より多量かつより高速の高圧気体を高指向性かつ低騒音で吐出することができる。

【0034】

拡大部４５Ｃにおいて、第１平面１１と第３平面１３との間に傾斜面を挟むことができ、第３平面１３と第４平面１４との間に傾斜面を挟むこともできる。また、中心軸ＣＬについて第３平面１３及び第４平面１４と線対称となる第５平面及び第６平面を蓋体４２に形成することもできる。さらに、導入孔４８は導入部４４を蓋体４２の背面に貫通させるものに限らず、使用状況に応じて蓋体４２の上面若しくは側面、又は本体４１の背面、側面若しくは底面に貫通させるものとすることもできる。

【0035】

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この発明の第５の実施形態に係る気体吐出用ノズル５０は、気体吐出用ノズル４０において、導入部４４に凸部５１を設けたものである。その他の構成は、気体吐出用ノズル４０と同様である。

【0036】

凸部５１は、一例として本体４１に一体的に形成され、導入部４４の高さに一致する高さにされて導入部４４の全高にわたって配置されている。凸部５１は、平面視において三角形形状を呈し、側面５２５及び側面５２６からそれぞれ延長された壁面５１Ａ及び壁面５１Ｂ、直線状の背面５１Ｃを備えている。なお、凸部５１を蓋体２に一体的に形成することもできる。

【0037】

背面５１Ｃは、凸部５１の外側に向かって凸となる円弧状、又は凸部５１の内側に向かって凸となる円弧状に形成することもできる。また、背面５１Ｃは、複数の平面で形成することもでき、この場合には凸部５１は、平面視において菱形や五角形等の形状となるが、拡大部４５Ｃ側は壁面５１Ａ及び壁面５１Ｂで構成する。凸部５１における最も拡大部４５Ｃ側は、円弧面で構成することもできる。

【0038】

導入部４４に凸部５１を備えることにより、導入部４４内の高圧気体が拡大部４５Ｃに流入する際に壁面５１Ａ及び壁面５１Ｂに沿う方向に導かれる。これによって、側面５２５及び側面５２６に沿って流れる高圧気体の流量が増加し、開口部４３の長手方向について高圧気体が中央部に集中することを防止して均一に吐出させることができる。壁面５１Ａ及び壁面５１Ｂは、必ずしも側面５２５及び側面５２６からそれぞれ延長した面で形成する必要は無いが、気体の流通方向に沿って側面５２５及び側面５２６との間隔を一定にする面で構成するか、少なくとも気体の流通方向に沿って側面５２５及び側面５２６との間隔を徐々に狭める面で構成すべきである。

【0039】

なお、上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。例えば、蓋体傾斜面７、蓋体傾斜面４７及び本体傾斜面４９は、高圧気体の吐出方向について層流が剥離しない範囲で湾曲させることもできる。また、取扱時の安全性を考慮して、気体吐出用ノズル１０、２０、３０及び４０の外表面における角部の一部又は全部を面取り又は円弧で形成することもできる。

【符号の説明】

【0040】

１－本体
２－蓋体
３－開口部
４－導入部
５－連通部
５Ａ－狭窄部
５Ｂ－縮小部
５Ｃ－拡大部
６－延出面
７－蓋体傾斜面
８－導入孔
１０－気体吐出用ノズル

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】