本发明涉及用于向物体喷射气体的喷嘴和气体喷出装置。
背景技术：
hdd(硬盘)用壳体、食品托盘、零件托盘、配件周转箱、工业用精密零件等物体由水系清洗液进行清洗，由纯水洗涤后进行干燥。关于干燥，为了实现生产工序的效率化，需要在短时间内使其干燥。为了使它们干燥，通常通过喷射喷嘴对清洗物喷出空气来进行。
然而，将托盘等有凹凸的清洗物清洗之后，在干燥时进行残留在凹陷处的水的排水是困难的。为了进行这些排水，作出了各种研究，如将清洗物立起搬运，以水从清洗物自然地向下方落下并流出的方式搬运，或者长时间喷出空气或提高空气的温度等。
另外，在汽车零件业界等中，将机械零件等的加工后的切屑和切削油由空气喷枪吹走而除去。
作为使用于如此用途的喷嘴，例如能够举例日本专利第4783467号说明书(专利文献1)所记载的空气螺旋喷嘴。
专利文献1所记载的空气螺旋喷嘴构成为包含导入压缩空气的进气管、配置于进气管的前端的空气贮藏器、和联接于空气贮藏器的喷嘴。喷嘴的前端具备从空气贮藏器的表面向物体的方向突出的结构。在专利文献1所记载的空气螺旋喷嘴中，也能够进行一定程度的清洗/干燥处理，但为了对应于近年来的高生产率的要求的提高而进一步生成用于以高效率清洗/干燥的气体流，要求改善喷嘴。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4783467号说明书。
技术实现要素：
发明要解决的课题
本发明是鉴于现有技术的问题点而作出的，目的在于提供更加改善喷嘴的空气喷射面的流体力学特性，进而产生高速/高压的气体流并朝向物体喷射的喷嘴和气体喷出装置。
用于解决课题的方案
依据本发明，提供喷嘴，其为旋转同时喷射空气流的喷嘴，前述喷嘴具备：旋转体，具备纳入气体的流体流路，可旋转地被保持；喷嘴部件，内部不从前述旋转体遮挡地延伸，使前述气体从孔口喷射；保护盖，容纳前述旋转体和前述喷嘴部件；和底板，在保护盖内部划定容纳前述孔口的空间；前述喷嘴部件接合至前述旋转体，从与前述旋转体的接合部保持前述喷嘴部件的内径而弯曲并延伸至前述孔口。
前述喷嘴部件还可以在前述流体流路与前述孔口之间延伸，相对于前述底板相对周向和垂直方向倾斜并延伸。
前述喷嘴部件能够相对于垂直倾斜5至60°并延伸至前述底板。
优选地，前述流体流路的最下部的截面积s与前述喷嘴部件的截面积s1之比s/s1为2至100。
前述流体流路的上端能够延伸至比前述喷嘴的上端更低的位置而提供间隔。
前述流体流路能够形成为直径扩大直至前述喷嘴部件。
依据本发明，气体喷出装置为使多个喷嘴接近配置的气体喷出装置，具备：框体，前述喷嘴以不阻碍互相的旋转的方式接近配置，且全部在相同方向上旋转；和前述喷嘴，具备：旋转体，具备纳入气体的流体流路，可旋转地被保持；喷嘴部件，内部不从前述旋转体遮挡地延伸，使前述气体从孔口喷射；保护盖，容纳前述旋转体和前述喷嘴部件；和底板，在保护盖内部划定容纳前述孔口的空间；前述喷嘴部件接合至前述旋转体，从与前述旋转体的接合部保持前述喷嘴部件的内径而弯曲并延伸至前述孔口。
前述弯曲管还可以在前述流体流路与前述孔口之间延伸，相对于前述底板相对周向和垂直方向倾斜并延伸。
前述喷嘴部件还可以相对于垂直倾斜5至60°并延伸至前述底板。
能够使前述流体流路的最下部的截面积s与前述喷嘴部件的截面积s1之比s/s1为2至100。
前述流体流路的上端能够延伸至比前述喷嘴的上端更低的位置而提供间隔。
前述流体流路还可以形成为直径扩大直至前述喷嘴部件。
附图说明
图1是搭载有本发明的喷嘴的气体喷出装置100的仰视图。
图2是从图1的箭头c的方向观察优选实施方式的气体喷出装置100的平面图。
图3是示出优选实施方式中的喷嘴120与喷嘴121的配置的示意图。
图4是示出本实施方式的喷嘴120的详细构成的图。
图5是示出本实施方式的气体喷出装置140的第二实施方式的图。
图6是示出本实施方式的第三实施方式的气体喷出装置160的图。
具体实施方式
以下，以优选的实施方式说明本发明，但本发明不限定于后述的优选实施方式。图1示出搭载有本发明的喷嘴的气体喷出装置100的仰视图。气体喷出装置100构成为包含框体110和配置于框体110的俯视内侧的喷嘴120。框体110经由形成于框体110的螺栓孔111，能够固定于例如清洗/干燥系统的框架(未图示)等。
喷嘴120的底面由平坦的底板131形成，在底板131形成有用于喷出空气的孔口121a、121。在孔口121a、121b的部分处的底板131，形成有比孔口121a、121b直径更大的开口121c，孔口121a、121b定位于开口121c的位置。另外，底板131以在物体侧不形成突出的形态固定于框体110的内侧。
另外，喷嘴120具备旋转体126和从外部保护旋转体126的保护盖130，在优选的实施方式中，保护盖130从外部遮蔽旋转体126、孔口121a、121b这样的高速旋转的部件。此外，在图1中概略性地示出从底面观察时开口121c相对于孔口121a、121b的位置。然而，孔口121a、121b不从喷嘴120的底面突出，而且定位于喷嘴120的最低部的水平。对构成喷嘴120的保护盖130、底板131、旋转体126、孔口121a、121b的详细构成，后面阐述。
框体110的内侧构成气体贮藏器，其暂时积蓄从未图示的压缩机或者鼓风机供给的气体，将压力均等化后，向安装于框体110的多个喷嘴120供给气体。
由压缩机加压或由鼓风机进气的空气、氩气、氮气或其它气体从喷嘴120朝向物体喷射，在图1所示的实施方式中，将气体朝向箭头a的方向、比切线方向稍稍朝向保护盖130一侧喷出。喷嘴120通过气体的喷出压力的反作用，在与箭头a的方向相反侧的箭头b的方向上转动。喷嘴120的旋转使孔口121a、121b的位置在圆周方向上移动，使喷嘴120相对于配置在喷嘴120的下游侧的物体旋转同时喷射。
此外，在本实施方式中供给至120的气体的压力能够为0.2至1.5mpa，在优选的实施方式中，为0.3至1mpa的范围。另外，在此时相对于喷嘴120生成的旋转转矩能够为3kg/cm至20kg/cm。此外，为了降低气体喷出装置100的运转电力，达成低碳消耗量目的，相比于更加消耗电力的压缩机，优选地使用鼓风机。
在图1所示的优选的实施方式中，每个喷嘴120形成有两个孔口121a、121b，但其数量只要能得到所要求的气体速度，就不特别限定。另外，孔口121a、121b相对于喷嘴120的中心配置为中心对称，产生相对于喷嘴120没有偏移的旋转转矩。
另外，在优选的实施方式中，孔口21a、121b构成为比孔口121a、121b所配置的位置的切线方向更偏向径向外侧而喷出气体，在喷嘴120的下侧空间中形成高效的回旋流。此外，在其它实施方式中，孔口121a、121b的配置角度可以为切线方向，或者也可以比切线更朝向中心侧。
在喷嘴120的纸面方向背侧，配置有为可转动地保持喷嘴120的构成的进气部(未图示)和安装部(未图示)，向喷嘴120供给气体，并且可旋转地保持喷嘴120。进而，在图1所示的优选实施方式中，以相邻的喷嘴120在同一方向上转动的方式配置有喷嘴121。因此，两个喷嘴120之间的相对旋转速度为喷嘴120的旋转速度的两倍，另外，伴随互相相对的喷嘴120的旋转，通过粘滞阻力阻止侵入相邻的喷嘴120的间隙的气体的侵入，其结果，形成朝向物体方向的另一空气流，能够进一步改善清洗效率。
图2是从图1的箭头c的方向观察优选实施方式的气体喷出装置100的平面图。喷嘴120配置为从纸面右手侧朝向左手侧旋转。另外，与此相对应，气体在其相反方向上喷射。气体喷出装置100中，两个喷嘴120在框体110配置为不妨碍互相的转动。另外在框体110的上部配设有空气供给部件112，如箭头d那样，对喷嘴120将来自压缩机(未图示)或鼓风机的气体向喷嘴120的孔口121a、121b供给。此外，在图2中为了说明，空气流记载为朝向左侧的孔口121a的空气流，但在优选的实施方式中，向左右两个孔口121a、121b均等地供给气体。
另外，孔口121a、12ab其前端不从喷嘴120的最低部突出，在优选的实施方式中定位于喷嘴120的最低部的水平。另外，孔口121a、121b自身配置于比最低部更靠内侧，因而不存在妨碍喷嘴120的物体侧的空气流的结构，在直至物体的空间内不形成阻碍流，能够高效地对物体200供给高速气体流。
图2的左手侧的孔口121a形成为倾斜并切断喷嘴部件127，从而孔口121a的旋转方向上游侧变长，以使孔口121a不朝向旋转方向。喷嘴部件127的切断角度只要配置成使切断面的旋转方向下游侧与旋转方向上游侧在水平面上齐平，或者喷嘴部件127的切断面相对于水平面倾斜、旋转方向上游侧延伸至底部附近、旋转方向下游侧更远离底部，就不特别限定。
另外，喷嘴120中，在底板131与从外部遮蔽包含底板的喷嘴120的可动部分的保护盖130保护盖之间形成的空间，提供针对所喷射的气体的喷嘴锥那样的功能，回旋同时形成向物体200下降的回旋流，进而高效地对物体200喷射气体。
物体200配置为以跨过喷嘴120的方式流过管线，在相对于管线的流过方向交叉的方向上并排成对的喷嘴120向物体200喷射气体。
图3是示出从图1的箭头e的方向观察优选实施方式中的喷嘴120中的、相对于框体110的配置的示意图。喷嘴120被气体喷出装置100的合适的框架等保持，喷嘴120被保持为高速旋转。喷嘴120的孔口121a、121b配置为相对于喷嘴120的中心呈中心对称，分别在相反侧配置为相对于垂直在优选的实施方式中倾斜θ=30°。此外，图3所示的提供孔口121b的喷嘴部件127配置于纸面里侧，因而以虚线示出。另外，孔口121a、121b配置为相对于中心轴被“斜切”，通过孔口121a、121b喷出的空气流在孔口121a、121b附近不被自旋转方向上游侧撞击的空气流扰乱。
从孔口121a、121b喷射的气体流相对于物体200以θ=30°的角度碰撞，吹走物体200上的附着物，例如灰尘、切削屑、水滴或其它异物，能够进行表面的清洗/干燥或其它处理。此外，相对于孔口121a、121b的垂直方向的倾斜角是示例性的角，能够例如相对于垂直在5°至60°的范围内任意设定。若缩小θ，则旋转偏压力降低，朝向物体的回旋流的生成效率降低；若过分增大θ，则相对于物体200的喷射压降低，因而清洗效率均降低。
图4是示出本实施方式的喷嘴120的详细构成的图。图4(a)是将喷嘴120的内部的侧面构成作为部分截面示出的图。另外，图4(b)是喷嘴120的仰视图，兼而示出喷嘴120的下部的平面构成。如图4(a)所示，喷嘴120包含固定部122、进气部123、旋转体120和保护盖130。旋转体126经由轴承124可旋转地保持于进气部123的内侧。旋转体126的内侧壁划定使被喷出的气体通过的流体流路l。轴承124能够为推力轴承，但也能够利用任何其它构成的轴承。
固定部122具有将喷嘴120固定于气体喷出装置100的框架的功能，在中心形成有用于向流体流路l供给气体的开口122a。在固定部122的上端与旋转体126的上端之间形成微小的间隔122a，防止由于来自上方的压迫而阻碍旋转体126的旋转。另外，间隔122a由于从孔口121a、121b喷出的气体压，允许旋转体126稍稍向上方位移，从而通过降低向轴承的载荷，而使高速旋转变容易。
另外，进气部123提供轴承保持空间，在旋转体126的外壁部125与进气部123的内壁部125a之间双重配置有轴承124，使旋转体126的高速旋转成为可能。旋转体126在进气部123的内侧可旋转地配置，在形成于其中央部的流体流路l导入气体。在旋转体126的下侧形成有孔口121a、121b，朝向物体喷出经由旋转体126的流体流路l供给的气体。
此外，在图4中，将孔口121b相对于旋转方向(从纸面右手侧向左手侧)的配置作为截面示出，详细地示出纸面近前侧延伸至底板131附近、纸面里侧在远离底板131的位置处结束。然而，孔口121a、121b相对于水平面形成的倾斜相对于喷嘴120的旋转方向在孔口121a、121b形成阴影，只要伴随孔口121a、121b的移动的空气流是伴随旋转的空气流不妨碍从孔口121a、121b喷出的气体流这样的角度，就无特别限制。例如若使该角度为α，则出于使孔口121a、121b的前端部截面积减小、使转速提高的目的，能够相对于水平面在顺时针方向上为θ至(180-θ)°的范围。
进而，流体流路l形成为随着从旋转体126的上部朝向孔口121a、121b的后方而逐渐扩大直径，成为不妨碍气体的动压增加的配置。
喷嘴部件127从旋转体126的底部朝向底板131延伸，在喷嘴部件127的前端，孔口121a、121b以角度θ从底板131露出。喷嘴部件127由金属管等刚性材料形成，喷嘴部件127的孔口121a的另一端在旋转体126的底部附近的流体流路l不遮挡流路的直径，通过熔接、钎焊、焊接等方法直接结合于旋转体126。喷嘴部件127对旋转体126不使用接口，而是直接接合，因而能够维持喷嘴部件127的内径同时保持至孔口121a、121b，使压力室为最小并搬运气体。进而，通过将喷嘴部件127直接接合于旋转体126，从而能够小型化喷嘴120的尺寸并高速旋转，并且能够改善长期的高速旋转所导致的喷射角度θ的变化和耐久性。
喷嘴部件127在从旋转体126的流体流路直至孔口121a、b之间，从水平向垂直方向在高度方向和径向上位移，朝向底板131相对于垂直倾斜30°并延伸，延伸至孔口121a、121b从底板131突出的位置。孔口121a、121b在优选的实施方式中对喷嘴部件127附加倾斜并切断，以使切断面的旋转方向上游侧相对于喷嘴120的旋转方向比下游侧更朝向下侧延伸，形成为所谓的相对于喷嘴部件127的中心轴为“斜切”方式，成为孔口121a、12ab相对于旋转方向不露出的配置。
换言之，孔口121a、121b配置为通过相对于喷嘴120的旋转方向在旋转方向上游侧的壁来被遮蔽免于伴随喷嘴120的旋转的空气流。只要喷嘴部件127的旋转方向上游侧的壁能够遮蔽孔口121a、121b，斜切的角度就无特别限制，在优选的实施方式中，能够为相对于水平面成例如20°至160°的范围的角度。另外该角度在能够遮蔽孔口121a、121b的方向上定义。
在图4中，孔口121a、121b配置为相对于喷嘴120的底板131倾斜30°，孔口121a、121b相对于喷嘴部件127的中心轴垂直地被切断，其结果，孔口121a、121b的旋转方向下游侧的端部配置于比旋转方向上游侧的端部相对于水平面在30°上侧。
在其他的实施方式中，进一步考虑空气动力特性而能够为其它的形状和角度，角度θ为5至60°，更优选地为20°至40°的范围。孔口121a、121b超出图1所示的开口121c(未图示)底面，延伸至框体110的最低部的水平，前端被包含容纳在框体110与底板131之间的空间内。
另外，在旋转体126的下部，形成有用于固定旋转板132的螺柱128，能够将底板131通过台座部由螺丝129固定。如图4(a)所示，在优选的实施方式中，底板131提供在框体110的最低部与底板131之间提供喷嘴锥的功能的空间，使喷嘴120能够相对于物体200高效地喷射高压/高速的气体流。
图4(b)是将优选实施方式的喷嘴120的底面结构与其内部配置共同示出的图。喷嘴120配置有容纳于保护盖130的内侧、以旋转体126为中心而中心对称地在径向上延伸的喷嘴部件127，在喷嘴部件127的一端形成有孔口121a、121b，另一端与旋转体126的流体流路l连通。
另外，在底板131的孔口121a、121b所配置的部位，在不妨碍从孔口121a、121b的空气喷出的位置形成有开口121c(未图示)，使空气对物体200的喷出成为可能。进而，喷嘴部件127向旋转体126的连接通过熔接w接合而一体化，防止由于长期的高速旋转所导致的接口等接头处的松动而性能恶化，并且防止接口结构的导入所导致的向喷嘴部件127流入的气体量的减少，防止在接口前后处的压力损失，能够将气体输送至孔口121a、121b。
如从图4所示的构成所理解的那样，优选实施方式的喷嘴120没有遮挡供给至在旋转体126的内侧壁形成的流体流路l的气体的结构，原样地被供给至喷嘴127。因此，对流体流路l以v/s为恒定流供给的气体，若设流体流路l的最下部的截面积为s，喷嘴部件127的截面积为s1，则由于流体的连续方式而在大约vout=v×s/s1的速度下加速通过喷嘴部件127。这就是，本实施方式的喷嘴120将对物体200喷射的气体的静压高效地变换为动压。
例如，使流体流路l的最下部的截面积为400πmm2，喷嘴部件127的内径为9πmm2，则成为以供给至流体流路l的空气速度的约40倍的速度通过孔口121a、121b，空气流的高效的高速化成为可能。这同时能够高效地将供给至流体流路l的气体的静压转换为动压，使通过喷嘴部件127时的压力损失为最小限度。进而，喷嘴部件127以最小限度的曲率形成，以使压力损失为最小限度，因而从流体流路l至孔口121a、121b，能够使压力损失和进气阻力为最小限度，同时高效地进行空气流的高速化。
此外，在优选的本实施方式中，流体流路l的最下部的内径与喷嘴部件127的内径的面积比取决于喷出的气体的粘滞阻力，s/s1能够为2至100，若考虑喷嘴部件127的压力损失和从孔口121a、121b喷出的气体的流速，则为5至60的范围。
此外，喷嘴部件127的长度若过长则压力损失增高，并且弯曲较陡也产生压力损失，因而喷嘴部件127的长度优选地能够为流体流路l的0.5至3倍左右，并且弯曲是从流体流路l相对于高度方向和径向双方水平和垂直地倾斜一定角度。
图5是示出本实施方式的气体喷出装置140的第二实施方式的图。第二实施方式的气体喷出装置140在框体150搭载四个喷嘴120，且能够由螺栓孔161固定于清洗/干燥系统的框架(未图示)等。另外，喷嘴120分别为在箭头b的方向上转动的构成。其结果，在气体喷出装置140的喷嘴120相邻的区域，伴随喷嘴120的旋转，如从图5理解的那样，在中心部附近生成朝向物体的空气流，更高效的清洗/干燥成为可能。
图6是示出本实施方式的第三实施方式的气体喷出装置160的图。图3的实施方式的气体喷出装置160被供给有来自压缩机的压缩空气，在框体170搭载两个喷嘴120，能够由螺栓孔171固定于清洗/干燥系统的框架(未图示)等。另外，喷嘴120直径为75mm，为易于高速的构成。喷嘴120分别为在箭头b的方向上转动的构成。
另外，两个喷嘴120配置为相对于前进方向的中心线，喷嘴120的喷射范围重叠。其结果，包含气体喷出装置150的喷嘴120相邻的区域，如从图6理解的那样，在中心部附近更高效地生成朝向物体的空气流，能够改善清洗/干燥效率。物体200在相对于流动方向交叉地配置的喷嘴120之间，接受两个成对的喷嘴120所导致的气体的喷射而被处理。
此时，在框部110的下部，由底板131和保护盖130形成的空间作为用于使从孔口121a、121b喷射的气体高效地朝向物体200的喷嘴锥起作用，进而能够倾斜并使从孔口121a、121b喷射的气体为回旋流而朝向物体200，高效地朝向物体200喷射气体。
此外，在其它实施方式中，能够与特定的用途对应而在底面增设气刀喷嘴，也能够追加其它形状的喷嘴。
至此，对本实施方式进行了说明，但本发明不限定于上述的实施方式，而是能够在其它实施方式、增加、改变、去除等本领域技术人员能够想到的范围内变更，只要在任何形态中实现本发明的作用/效果，就被包含在本发明的范围中。
产业上的可利用性
依据本发明，能够提供喷嘴和气体喷出装置，其能够更加改善喷嘴的空气喷射面的流体力学特性，进而产生高速/高压的气体流，并朝向物体喷射。
符号说明
100气体喷出装置
110框体
111螺栓孔
112空气供给部件
120喷嘴
121a、b孔口
121c开口
122固定部
123进气部
124轴承
126旋转体
127喷嘴部件
128螺柱
129螺丝
130保护盖
131底板
l流体流路。