CN114630715B - 二流体喷嘴喷雾装置 - Google Patents

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Abstract

一方式涉及的二流体喷嘴喷雾装置的特征在于，具有：气体用调节器，在压缩气体供给系统内输出规定压力的压缩气体；容积式泵，具备在加压液体供给系统内使超过预定压力的加压液体向液体供给侧返回的泄放阀，输出加压液体；液体用调节器或者针阀，将容积式泵输出的加压液体保持为规定值的喷出压力而输出；以及二流体喷嘴，使气体用调节器输出的压缩气体与液体用调节器或者针阀输出的加压液体混合而喷雾。

Description

二流体喷嘴喷雾装置
技术领域
本发明涉及一种二流体喷嘴喷雾装置。
背景技术
例如，已知有如下的二流体喷嘴喷雾装置：利用压缩后的气体的高速流动，使水等液体与气体混合，由此对使液体粉碎后的微粒子进行喷雾。
此外，周知如下的二流体喷雾系统：具备控制装置，该控制装置预先对使压缩气体与加压液体混合而喷雾的二流体喷嘴的喷嘴特性进行测定，并对向二流体喷嘴赋予的气体的压力或流量、以及液体的压力或流量进行控制(例如参照专利文献1)。
此外，作为与本发明相关的文献，申请人发现包含上述文献在内的以下记载的文献。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2017-176975号公报
专利文献2：日本特开2013-096648号公报
专利文献3：日本特开2019-209233号公报
专利文献4：日本专利5898581号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，为了高精度地调整二流体喷嘴的喷雾量、所喷雾的微粒子的粒径，需要大型的装置、复杂的构成。
本发明是为了解决上述那样的课题而进行的，其目的在于提供能够通过简单的构成来高精度地调整喷雾的二流体喷嘴喷雾装置。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式所涉及的二流体喷嘴喷雾装置的特征在于，具有：气体用调节器，在压缩气体供给系统内输出规定压力的压缩气体；容积式泵，具备在加压液体供给系统内使超过预定压力的加压液体向液体供给侧返回的泄放阀，输出加压液体；液体用调节器或者针阀，将上述容积式泵输出的加压液体保持为规定值的喷出压力而输出；以及二流体喷嘴，使上述气体用调节器输出的压缩气体与上述液体用调节器或者上述针阀输出的加压液体混合而喷雾。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够通过简单的构成来高精度地调整喷雾的二流体喷嘴喷雾装置。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式所涉及的二流体喷嘴喷雾装置的构成例的图。
图2是表示二流体喷嘴喷雾装置的第1变形例的构成例的图。
图3是表示二流体喷嘴喷雾装置的第2变形例的构成例的图。
图4是表示二流体喷嘴喷雾装置的第3变形例的构成例的图。
具体实施方式
以下，使用附图对二流体喷嘴喷雾装置的第1实施方式进行说明。图1是表示一个实施方式所涉及的二流体喷嘴喷雾装置1的构成例的图。
例如，二流体喷嘴喷雾装置1具有喷雾装置主体2和二流体喷嘴4，并具备如下功能：利用压缩后的气体的高速流动，使水等液体与气体混合，由此对使液体粉碎后的微粒子进行喷雾。
喷雾装置主体2具有从气体供给口20侧朝向气体喷出口21侧流动作为流体的压缩气体、对二流体喷嘴4供给压缩气体的压缩气体供给系统22。此外，喷雾装置主体2具有从液体供给口23侧朝向液体喷出口24侧流动作为流体的加压液体、对二流体喷嘴4供给加压液体的加压液体供给系统25。
气体供给口20经由配管10连接有压缩机6。气体喷出口21经由配管11而与二流体喷嘴4连接。液体供给口23经由配管12而与液体箱8连接。液体喷出口24经由配管13而与二流体喷嘴4连接。
此外，在喷雾装置主体2设置有排出口26，该排出口26用于在使二流体喷嘴4的喷雾停止了的情况下使残留于加压液体供给系统25的液体的一部分排出。排出口26经由配管14而将残留于加压液体供给系统25的液体的一部分向外部排出。
此外，配管10～14例如一部分或者全部由具有弹性的部件形成。此外，分别用于形成压缩气体供给系统22以及加压液体供给系统25的配管例如也是一部分或者全部由具有弹性的部件形成。由此，即使流体产生脉动，也能够通过具有弹性的配管来抑制脉动的影响。
此外，喷雾装置主体2例如在内部具有控制部27。控制部27具有CPU28以及存储器29，具备作为计算机的功能，对构成喷雾装置主体2的各控制对象进行控制。此外，关于控制部27进行控制的具体的控制对象将后述。
二流体喷嘴4对于从喷雾装置主体2的加压液体供给系统25供给的加压液体，向液体流动反方向传递从喷雾装置主体2的压缩气体供给系统22供给的压缩气体的压力，同时使压缩气体与加压液体进行内部混合而喷雾。
例如，二流体喷嘴4是如下那样构成的逆压二流体喷嘴：对于在中心部朝向喷雾口流动的加压液体，对置地从交叉的2个方向喷射压缩气体，由此使流出的液体柱由2个气体柱夹着而粉碎，并将粉碎后的液体的微粒子向外部进行喷雾。
因此，二流体喷嘴4具有通过较少的压缩气体量就能够使液体的微粒子向外部喷雾的特征。
压缩机6例如对空气等气体进行压缩，并经由配管10将压缩气体向喷雾装置主体2供给。液体箱8例如将内部收容的水等液体，经由配管12向喷雾装置主体2供给。此外，与排出口26连接的配管14也可以设置为，使从排出口26排出的液体向液体箱8返回。
接下来，对喷雾装置主体2所具有的压缩气体供给系统22以及加压液体供给系统25的具体的构成例进行说明。
压缩气体供给系统22在从气体供给口20到气体喷出口21的压缩气体流路上具有气体用调节器30、电磁阀31、压力计32、低压调节器33、电磁阀34以及压力计35。
气体用调节器30为，在压缩气体供给系统22内使从气体供给口20供给的气体成为规定的恒定压力的压缩气体，并经由电磁阀31向气体喷出口21侧输出。
电磁阀31根据控制部27的控制来进行开启或者关断，由此将气体用调节器30输出的压缩气体相对于气体喷出口21进行供给或者切断。
压力计32例如在气体用调节器30与电磁阀31之间检测压缩气体的压力，并将检测结果向控制部27输出。压力计32也可以被配置为，对电磁阀31与气体喷出口21之间的配管的压力进行检测。此外，在规定的气体用调节器30相对于喷雾装置主体2的设定结束之后，也可以将压力计32拆卸。
低压调节器33为，在压缩气体供给系统22内相对于气体用调节器30并联设置，使从气体供给口20供给的气体成为比气体用调节器30低的规定的恒定压力的低压压缩气体而向气体喷出口21侧输出。
电磁阀34根据控制部27的控制来进行开启或者关断，由此将低压调节器33输出的低压压缩气体相对于气体喷出口21进行供给或者切断。
压力计35例如在低压调节器33与电磁阀34之间检测低压压缩气体的压力，并将检测结果向控制部27输出。此外，在针对喷雾装置主体2的规定的设定结束之后，也可以将压力计35拆卸。此外，在压力计32被配置为对电磁阀31与气体喷出口21之间的配管的压力进行检测的情况下，也可以不设置压力计35，而使压力计32兼具压力计35的功能。
加压液体供给系统25在从液体供给口23到液体喷出口24的加压液体流路上具有容积式泵36、液体用调节器37、压力计38以及电磁阀39。
容积式泵36例如具有隔膜泵360以及泄放阀362，例如根据控制部27的控制来进行动作的开始或者结束(停止)。
隔膜泵360例如由未图示的马达、螺线管等驱动装置驱动，并根据控制部27的控制来调整喷出量。例如，控制部27通过对驱动装置的动作频率、规定的周期内的动作期间(开启期间)与停止期间(关断期间)的比例进行调整，由此对隔膜泵360的喷出量进行调整。
此外，隔膜泵360例如为自吸式的泵，经由液体供给口23以及配管12吸入液体箱8内收容的液体，使其成为规定的加压液体而向液体用调节器37输出。
此外，隔膜泵360具有例如在液体进入侧的压力为-25kPa～+350kPa的情况下能够在喷出侧确保+300kPa～600kPa程度的压力的特征。此外，隔膜泵360具有液体进入侧的压力不对喷出侧产生影响、能够通过提高该隔膜泵360内的止回阀的密闭性来确保自吸性能等特征。因此，隔膜泵360能够在较大范围的供给液体压力条件下应用，例如从处于2.5m下方的大气压的箱中吸起液体的情况、从自来水等加压供给系统接受液体供给的情况等。此外，隔膜泵360几乎没有滑动部，维护较容易。
泄放阀362相对于隔膜泵360并联设置。并且，泄放阀362在加压液体供给系统25内使超过预定压力的加压液体从隔膜泵360的液体输出侧(液体用调节器37侧)向液体供给侧(液体供给口23侧)返回，防止隔膜泵360内成为过于高压。
此外，容积式泵36在此具备自吸式的隔膜泵360，但也可以是其他构成的泵。此外，隔膜泵360以及泄放阀362也可以分别独立地设置。
液体用调节器37在加压液体供给系统25内将容积式泵36输出的加压液体保持为规定值的恒定的喷出压力而向液体喷出口24输出。此时，即使容积式泵36输出的加压液体产生了脉动，液体用调节器37也能够抑制该脉动的影响。
压力计38检测液体用调节器37输出的加压液体的压力，并将检测结果向控制部27输出。此外，在针对喷雾装置主体2的规定的设定结束了之后，也可以将压力计38拆卸。
电磁阀39根据控制部27的控制来进行开启或者关断。具体地说，电磁阀39是在使二流体喷嘴4的喷雾停止了的情况下根据来自二流体喷嘴4的气压或者扬程差使液体用调节器37输出的加压液体的一部分或者全部从加压液体供给系统25经由排出口26排出的排出阀。例如，在电磁阀39处于打开的情况下，能够利用虹吸原理等将残留在从容积式泵36的喷出侧到二流体喷嘴4的配管中的液体全部或者一部分从排出口26排出。
接下来，对二流体喷嘴喷雾装置1的动作例进行说明。二流体喷嘴喷雾装置1为，在从二流体喷嘴4进行喷雾的情况下，控制部27进行控制，以使电磁阀34以及电磁阀39闭合，使电磁阀31打开，使容积式泵36运转。喷雾装置主体2为，当被从压缩机6供给压缩气体，并从液体箱8接受液体的供给时，从气体喷出口21向二流体喷嘴4输出压缩气体，从液体喷出口24向二流体喷嘴4输出加压液体。
然后，二流体喷嘴4将经由配管11供给的压缩气体、与经由液体供给口23供给的加压液体进行内部混合，并将粉碎后的液体的微粒子向外部进行喷雾。
此外，控制部27例如对电磁阀31以及容积式泵36进行控制，对压缩气体以及加压液体相对于二流体喷嘴4的供给和切断进行切换，由此对二流体喷嘴4的喷雾量进行时间比例控制。例如，控制部27以30秒～120秒程度的恒定周期，与喷雾量相匹配地控制容积式泵36的运转期间(驱动装置的开启期间)。
此外，二流体喷嘴喷雾装置1为，在使二流体喷嘴4的喷雾暂时停止的情况(时间比例控制中的驱动装置的关断期间)下，控制部27使容积式泵36停止而使加压液体相对于二流体喷嘴4的供给停止，将电磁阀31闭合而将电磁阀34打开。然后，二流体喷嘴喷雾装置1为，从低压调节器33向二流体喷嘴4供给低压的压缩气体，由此防止由于来自低压调节器33的气压而导致从二流体喷嘴4漏液。
此外，在使喷雾完全停止的情况下，控制部27在使电磁阀34闭合、使电磁阀31打开的状态下使容积式泵36停止，并使电磁阀39打开，由此使残留在配管13等中的液体从排出口26排出。
此外，喷雾装置主体2将压缩气体以及加压液体各自的压力例如准确地保持为目标值±1～5kPa而向二流体喷嘴4输出。
如此，二流体喷嘴喷雾装置1具有气体用调节器30、容积式泵36、液体用调节器37以及二流体喷嘴4，因此通过各部分分别具备的功能的组合，能够起到能够通过简单的构成来高精度地调整喷雾这样的效果。
接下来，对二流体喷嘴喷雾装置1的第1实施方式的第1变形例进行说明。图2是表示二流体喷嘴喷雾装置1的第1变形例(二流体喷嘴喷雾装置1a)的构成例的图。此外，对于与上述构成实质相同的构成赋予相同的符号。
在图2所示的二流体喷嘴喷雾装置1a中，在喷雾装置主体2a内具有压缩气体供给系统22以及加压液体供给系统25a。加压液体供给系统25a在从液体供给口23到液体喷出口24的加压液体流路上具有容积式泵36、针阀50、压力计38以及电磁阀39。与第1实施方式的不同点在于，代替液体用调节器37而使用针阀50。例如，针阀50是电动式的能够调节开度的阀。
针阀50根据控制部27的控制来使开度变化，在加压液体供给系统25a内将由容积式泵36输出的加压液体保持为规定的喷出压力而向液体喷出口24输出。更具体地说，针阀50为，全开时的Cv值例如为0.05～1，能够比其他构成的阀(例如球阀)更高精度地调节加压液体的流量等。
与此相对，例如，在一般情况下，15A尺寸的球阀的Cv值为6等。例如，在针阀50被置换为球阀的情况下，即使球阀的能力范围为30：1，也难以如针阀50那样高精度地调节微小量的加压液体的流量等。例如，在图2所示的例子中，二流体喷嘴4为一个，但有时也可以设置多个，并在其液体输入侧设置阀，通过改变二流体喷嘴4的运用数量来大范围地改变喷雾量。在该情况下，根据二流体喷嘴4的运用数量，从液体喷出口24来看的合成后的二流体喷嘴4侧的水头损失会较大地变动。但是，通过使用针阀50那样能够高精度地进行开度调节的器具，能够应对这样的变动。
然后，控制部27例如对电磁阀31、容积式泵36以及针阀50进行控制，对压缩气体以及加压液体相对于二流体喷嘴4的供给和切断进行切换，由此能够与第1实施方式同样地对二流体喷嘴4的喷雾量进行时间比例控制。此外，控制部27通过对压缩气体的压力、加压液体的压力以及针阀50的开度中的至少任一个进行控制，由此对二流体喷嘴4的喷雾特性(喷雾量·粒径等)进行控制。
此外，与第1实施方式同样，控制部27为，在使二流体喷嘴4的喷雾暂时停止的情况下，将针阀50闭合而相对于二流体喷嘴4切断加压液体，并将电磁阀31闭合而将电磁阀34打开。然后，二流体喷嘴喷雾装置1a从低压调节器33向二流体喷嘴4供给低压的压缩气体，由此防止由于来自低压调节器33的气压而导致从二流体喷嘴4漏液。并且，在使喷雾完全停止的情况下也与第1实施方式相同，因此省略说明。
接下来，对二流体喷嘴喷雾装置1的第1实施方式的第2变形例进行说明。图3是表示二流体喷嘴喷雾装置1的第2变形例(二流体喷嘴喷雾装置1b)的构成例的图。此外，对于与上述构成实质相同的构成，赋予相同的符号。
在图3所示的二流体喷嘴喷雾装置1b中，在喷雾装置主体2b内具有压缩气体供给系统22b以及加压液体供给系统25a。压缩气体供给系统22b在从气体供给口20到气体喷出口21的压缩气体流路上具有电空调节器(EPR)51。与图2所示的二流体喷嘴喷雾装置1的第1变形例的不同点在于，代替气体用调节器30、低压调节器33、电磁阀31、34以及压力计32、35，而使用电空调节器51。
电空调节器51根据控制部27的控制，在压缩气体供给系统22b内对从气体供给口20供给的气体进行减压，将规定压力的压缩气体相对于气体喷出口21进行供给或者切断。
然后，控制部27对相对于二流体喷嘴4的压缩气体以及加压液体的供给压力进行控制，由此对二流体喷嘴4的喷雾量进行比例控制。此外，控制部27通过对压缩气体的压力或者加压液体的压力的至少任一个进行控制，由此对二流体喷嘴4的喷雾特性(喷雾量·粒径等)进行控制。作为控制方法，可以根据喷雾量而使压缩气体的压力或者加压液体的压力变化，也可以与第1实施方式同样通过压缩气体的供给压力的控制以及加压液体的供给和切断，对喷雾量进行时间比例控制。
此外，控制部27为，在使二流体喷嘴4的喷雾暂时停止的情况下，使容积式泵36停止，相对于二流体喷嘴4切断加压液体，从电空调节器51向二流体喷嘴4供给与上述低压调节器33同等的低压的压缩气体，由此防止由于来自电空调节器51的气压而导致从二流体喷嘴4漏液。在使喷雾完全停止的情况下，控制部27在从电空调节器51向二流体喷嘴4供给了规定压力的压缩气体的状态下，使容积式泵36停止，将电磁阀39打开，由此使残留在配管13等中的液体从排出口26排出。此外，在第2变形例中，也可以代替针阀50而使用液体用调节器37。
接下来，对二流体喷嘴喷雾装置1的第3变形例进行说明。图4是表示二流体喷嘴喷雾装置1的第3变形例(二流体喷嘴喷雾装置1c)的构成例的图。此外，对于与上述构成实质相同的构成赋予相同的符号。
在图4所示的二流体喷嘴喷雾装置1c中，相对于图1所示的二流体喷嘴喷雾装置1的不同点在于，液体箱8被替代为自来水(或者其他泵)等供水源52。
在图1所示的二流体喷嘴喷雾装置1中，容积式泵36例如吸起大气压下的液体，并向液体用调节器37输出。
与此相对，在图4所示的二流体喷嘴喷雾装置1c中，容积式泵36从自来水等被施加了压力的供水源52吸起液体，并向液体用调节器37输出。
此外，喷雾装置主体2为，在加压液体供给系统25中，使液体升压到比自来水等的一般的送水压力即0.1～0.3MPa高的压力即0.3～0.6MPa。
即，喷雾装置主体2能够从较大压力范围的供水源吸起液体而使二流体喷嘴4喷雾，因此无需在液体箱8内对液体进行加压。
此外，控制部27所进行的控制的各功能，各自的一部分或者全部可以由PLD(Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等硬件构成，也可以作为CPU等处理器执行的程序而构成。
此外，在第1实施方式、第1变形例、第3变形例中，在使二流体喷嘴4的喷雾暂时停止时，在能够忽略压缩气体的损失的情况下，也可以不设置低压调节器33、压力计35以及电磁阀34。在该情况下，即便使二流体喷嘴4的喷雾暂时停止，也可以从电磁阀31向二流体喷嘴4供给与喷雾中同样压力的压缩气体来防止漏液。
符号的说明
1、1a、1b、1c：二流体喷嘴喷雾装置，2、2a、2b：喷雾装置主体，4：二流体喷嘴，6：压缩机，8：液体箱，10～14：配管，20：气体供给口，21：气体喷出口，22、22b：压缩气体供给系统，23：液体供给口，24：液体喷出口，25、25a：加压液体供给系统，26：排出口，27：控制部，28：CPU，29：存储器，30：气体用调节器，31：电磁阀，32：压力计，33：低压调节器，34：电磁阀，35：压力计，36：容积式泵，37：液体用调节器，38：压力计，39：电磁阀(排出阀)，50：针阀，51：电空调节器，52：供水源，360：隔膜泵，362：泄放阀。

Claims (4)

1.一种二流体喷嘴喷雾装置，其特征在于，具有：
气体用调节器，在压缩气体供给系统内输出规定压力的压缩气体；
容积式泵，具备在加压液体供给系统内使超过预定压力的加压液体向液体供给侧返回的泄放阀、以及隔膜泵，输出加压液体；
液体用调节器或者针阀，将上述容积式泵输出的加压液体保持为规定值的喷出压力而输出；
二流体喷嘴，对于上述液体用调节器或者上述针阀输出的加压液体，向液体流动反方向传递上述气体用调节器输出的压缩气体的压力，且使上述压缩气体与上述加压液体进行内部混合而喷雾；
配管，具有弹性，朝向上述二流体喷嘴供给压缩气体或者加压液体，
低压调节器，在上述压缩气体供给系统内相对于上述气体用调节器并联设置，输出比上述气体用调节器低的规定的恒定压力的低压压缩气体；以及
控制部，
上述控制部在使上述二流体喷嘴的喷雾停止的情况下进行控制，使得相对于上述二流体喷嘴，切断加压液体，使从上述气体用调节器的压缩气体的输出停止，并从上述低压调节器供给上述低压压缩气体。
2.如权利要求1所述的二流体喷嘴喷雾装置，其特征在于，
上述控制部通过切换加压液体相对于上述二流体喷嘴的供给和切断，由此对上述二流体喷嘴的喷雾量进行时间比例控制。
3.如权利要求2所述的二流体喷嘴喷雾装置，其特征在于，
上述控制部通过对压缩气体的压力、加压液体的压力以及上述针阀的开度中的至少任一个进行控制，由此对上述二流体喷嘴的喷雾特性进行控制。
4.如权利要求1所述的二流体喷嘴喷雾装置，其特征在于，
还具有：
排出阀，在使上述二流体喷嘴的喷雾停止了的情况下，利用来自上述二流体喷嘴的气压或者扬程差，从加压液体供给系统排出上述液体用调节器或者上述针阀输出的加压液体。
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