JP2000210599A

JP2000210599A - 気液混合噴霧器

Info

Publication number: JP2000210599A
Application number: JP1675099A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Natsu; 恒夏; Koji Nakanishi; 康二中西
Original assignee: Kuroda Precision Industries Ltd
Current assignee: Kuroda Precision Industries Ltd
Priority date: 1999-01-26
Filing date: 1999-01-26
Publication date: 2000-08-02

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で、空気流量や液体粘度によらず
液の供給量を調整でき、液体の微細な粒子を発生する気
液混合噴霧器を提供することにある。【解決手段】強制的に液体を供給する液体供給手段に
連結する液体噴射口と、この噴射口に連接する混合室
と、この混合室に配置されるとともに、前記液体噴射口
の軸線に対しておよそ直角あるいは鈍角の軸線を有する
空気噴射口と、前記混合室に形成されるとともに、該混
合室より空気と液体の微粒子の混合した気体を外気に噴
霧する噴霧ノズルとを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体の微粒子化の
ための噴霧器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の噴霧器は、液体と高速の圧縮空気
を衝突、破砕させて微粒子を発生させる場合が多い（例
えば、特公平４−２１５５１号公報や特公昭６２−１４
３４３号公報など）。特公平４−２１５５１号公報に記
載のノズルは、液体がノズルの外部で高速旋回渦流（空
気）と衝突し、破砕拡散されて超微粒子となる構造をし
ている。

【０００３】また、特公昭６２−１４３４３号公報に記
載された噴霧発生装置では、複数のノズルチップを用い
て、ノズルチップから噴射された空気と液の混合体が軸
線の集軸点において激突し、剪断作用によって噴霧する
仕組となっている（液の供給方法としては、圧縮空気の
通過に伴う負圧によるものと推定される。）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、特公平４−２
１５５１号公報に記載のノズルは、高速旋回流を発生す
る渦流室や、液体噴射口の前方に焦点を持つ先細り円錐
形の高速渦流を噴射形成する環状の気体噴射口が必要で
あるため、構造が複雑になり、加工精度や組立精度が高
く要求される。

【０００５】また、特公昭６２−１４３４３号公報に記
載された噴霧発生装置では、同公報第３頁の記載から、
圧縮空気の消費量と発生する噴霧量および粒径の大きさ
が噴射孔の大きさと喉部の平行部の隙間、給液孔の口
径、給液孔の個数などに大きく影響されるので、加工精
度や組立精度が要求される。また、粒径の大きさの調整
が困難である。

【０００６】なお、以上のような噴霧器は、噴霧の原理
としては、空気流と液流との間の衝突や、液体微粒子の
間の衝突によって発生する剪断作用を利用したものであ
る。以上のように、従来の噴霧器には、下記のような問
題点がある。１）空気の流れによって液が吸い上げられ、空気流と液
流を衝突させて噴霧する場合が多い。したがって、空気
の流量によって吸い上げられる液の量が異なる。温度に
よる液体粘度の変化が液量に影響を及ばす。

【０００７】２）ノズルの構造が複雑で、加工しにく
い。本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされた
もので、その目的は、簡単な構造で、空気流量や液体粘
度によらず液の供給量を調整でき、液体の微細な粒子を
発生する気液混合噴霧器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、強制
的に液体を供給する液体供給手段に連結する液体噴射口
と、この噴射口に連接する混合室と、この混合室に配置
されるとともに、前記液体噴射口の軸線に対しておよそ
直角あるいは鈍角の軸線を有する空気噴射口と、前記混
合室に形成されるとともに、該混合室より空気と液体の
微粒子の混合した気体を外気に噴霧する噴霧ノズルとを
備えたことを特徴とする。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１記載の気液混
合噴霧器において、前記噴霧ノズルの有効断面積が、前
記空気噴射口の有効断面積と同等以下であることを特徴
とする。請求項３の発明は、請求項１記載の気液混合噴
霧器において、前記混合室の内部壁面が、凹凸にして壁
面面積を増加していることを特徴とする。

【００１０】請求項４の発明は、請求項１記載の気液混
合噴霧器において、前記空気噴射口が、液体の流れに対
して距離を調整できるように前記混合室に配置されるこ
とを特徴とする。

【００１１】（作用）請求項１においては、先ず、外部
より強制的に供給される微細化対象である液体が、液体
噴射口から混合室に向かって噴射されると同時に、この
液体の流れに対して、空気噴射口から液体を微細に粉砕
するための高速の空気がぶつけられる。この衝突によっ
て、液体と気体が混合される。

【００１２】この際、空気噴射口を液の流れに対して９
０度より鈍角にすれば液体と空気の相対衝突速度が増加
するので、さらに液体を微細かに粉砕する。次に、混合
室において混合された、空気と液体の微粒子の混合した
気体が、噴霧ノズルから外気に噴霧される。この噴霧ノ
ズルを通過するときに生じた爆発力（膨脹波）によっ
て、混合体が破砕し、細かい霧が発生する。

【００１３】請求項２においては、空気噴射口の有効断
面積が噴霧ノズルの有効断面積より大きいため、混合室
内の圧力は高められる。この高圧状態にある空気と液体
の混合体が、噴霧ノズルを通過して高速で外気に開放す
ることで、より微細な粒子を霧化できる。

【００１４】請求項３においては、混合室の内部壁面を
ねじなどによって凹凸にするとともに壁面面積を増加さ
せ、粉砕された液体の粒子を壁面に衝突させ、さらに液
体の微粒子を微細する機能を有する混合室を形成するこ
とができる。請求項４においては、液体の流れに対して
空気噴射口の距離が近づければより微細な粒子が得ら
れ、離れればより大きな微粒子となり、噴射量が減少す
るので、空気噴射口の距離を調整することで、適切な微
粒子と噴霧量を得ることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明を実施形態により説
明する。図１は、本発明の第一実施形態に係る気液混合
噴霧器を示す（請求項１ないし請求項３に対応する）。
本実施形態に係る気液混合噴霧器は、液体噴射口１と、
この液体噴射口１を取り込む位置に形成された混合室４
と、この混合室４に配置した空気噴射口７と、混合室４
に形成された噴霧ノズル９とで構成されている。

【００１６】液体噴射口１は、外部より強制的に供給さ
れる微細化対象である液体Ｌを、混合室４に向かって噴
射するものである。液体噴射口１は、先端部の外周にね
じ部２を有する管体で構成され、内部に液体Ｌを通す通
路３を有する。液体噴出口１は、ねじ部２を介して混合
室４の一側部の内壁面に形成したねじ部５に螺合されて
いる。

【００１７】混合室４は、有底の筒体で構成され、ねじ
部５の一部に空気噴射口７を取り付ける穴部６を設けて
いる。また、混合室４の底部には、噴霧ノズル９が形成
されている。空気噴射口７は、液体噴射口１の軸線１ａ
に対しておよそ直角の軸線７ａを有するようにして混合
室４に配置されている。空気噴射口７は、内部に空気Ａ
を通す通路８を有する。

【００１８】噴霧ノズル９は、混合室４より空気Ａと液
体Ｌの微粒子の混合した気体を外気に噴霧するために、
混合室４の底部に形成されている。噴霧ノズル９の有効
断面積は、空気噴射口７の有効断面積より小さくしてあ
る。次に、本実施形態の作用を説明する。液体Ｌは、強
制的に液体を供給する液体供給手段であるポンプやプラ
ンジャなど（図示せず）によって、連続的あるいは間欠
的に液体噴射口１から混合室４に送られる。送られてき
た液体Ｌの量は、ポンプやプランジャによってコントロ
ールする。

【００１９】同時に、液流と直角になる位置に配置され
た空気噴射口７から、高速の圧縮空気Ａが混合室４に送
られる。液体Ｌは、混合室４内の衝突領域１０で空気Ａ
と衝突し、高速の空気流によって微細に粉砕される（図
２の（Ａ））。また、液体Ｌと空気Ａの混合体が空気流
によって混合室４のねじ部５あるいは混合室４の内壁に
激突し、さらに粉砕された液粒子は微粒子化して、細か
い霧を含んだ混合体が発生する。

【００２０】そして、空気噴射口７の有効断面積が、噴
霧ノズル９の有効断面積より大きいため、混合室４内の
圧力は高められる。その結果、高圧状態にある空気Ａと
液体Ｌの混合体が、噴霧ノズル９を通過して高速で外気
に開放することとなり、より微細な粒子を霧化できる。
以上のように、本実施形態によれば、空気Ａの流量や液
体Ｌの粘度によらず、液体Ｌの供給量が一定にできるの
で、噴霧量を安定できる。ポンプやプランジャなどを使
用することにより、噴霧量の調整が可能である。空気量
と液量を独立に調整できる。より簡単な構造で、液体Ｌ
を微細な粒子に霧化できる。構造が簡単で、コストが削
減できる等の利点がある。

【００２１】なお、上記実施形態では、空気噴射口７
を、液体噴射口１の軸線１ａに対しておよそ直角の軸線
７ａを有するようにして混合室４に配置した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限らず、図１における混
合室４内の衝突領域１０において、θで示すように、空
気噴射口７の軸線７ａが液体噴射口１の軸線１ａに対し
て９０度以上の鈍角になるように配置しても良い。

【００２２】この場合には、図２の（Ｂ）に示すよう
に、液体Ｌと空気Ａの相対衝突速度が増加するので、さ
らに液体Ｌを微細かに粉砕することができる。図３は、
本発明の第二実施形態に係る気液混合噴霧器を示す（請
求項１ないし請求項４に対応する）。本実施形態に係る
気液混合噴霧器では、空気噴射口７が液体Ｌの流れに対
して距離Ｘを調整できるようにしたものである。

【００２３】そのために、空気噴射口７が、外周にねじ
部１１を設け、混合室４のねじ部５を貫通するねじ部１
２に螺合されるようになっている。なお、その他の構成
は第一実施形態と同様である。本実施形態によれば、液
体Ｌの流れに対して空気噴射口７の距離Ｘを小さくする
ことにより、より微細な粒子が得れ、大きくすればより
大きな微粒子となり、噴射量が減少する。

【００２４】従って、空気噴射口７の距離Ｘを調整する
ことで、適切な微粒子と噴霧量が得られる。図４は、図
１に示す気液混合噴霧器に二つの空気噴射口７を対向し
て設けたものである。この場合には、液体Ｌに対する空
気Ａの衝突量が増加し、さらに液体Ｌを微細に粉砕する
ことが可能となる。

【００２５】なお、この場合には、液体噴射口１から空
気Ａを噴射し、空気噴射口７から液体を噴射するように
しても良い。図５は、図１に示す気液混合噴霧器の混合
室４の外形を変化させた例を示す。

【００２６】この場合は、混合室４の底部を外方に張り
出し、混合室４の容積を大きくするとともに、粉砕され
た液粒子を多段階的にさらに微粒子化して、細かい霧を
含んだ混合体にすることができる。なお、この場合に
は、液体噴射口１から空気Ａを噴射し、空気噴射口７か
ら液体を噴射するようにしても良い。

【００２７】図６は、図１に示す気液混合噴霧器の液体
噴射口１の距離Ｙを調整することができるようにしたも
のである。この場合には、液体噴射口１のねじ部２の外
周にナット１３を設け、混合室４に対して軸線１ａ方向
に移動できるようにしてある。なお、各実施形態では、
混合室４の内部壁面をねじなどによって凹凸にすること
によって壁面面積を増加させ、粉砕された液体の粒子を
壁面に衝突させ、さらに液体Ｌの微粒子を微細する機能
を有する混合室４を形成した場合について説明したが、
壁面面積を増加させる手段はねじに限らず任意である。

【００２８】図７は、図１に示す第一実施形態に係る気
液混合噴霧器２０をマシニングセンタのような工作機械
３８に適用した装置について説明する。気液混合噴霧器
２０は、ミスト発生手段としてタンク装置３０の上部に
取り付けられている。タンク装置３０は、内部が仕切板
３１によって上下に仕切られ、この仕切板３１の下方は
オイルタンク３２を構成し、上方部空間がミストタンク
３３を構成している。この仕切板３１の中央には両タン
クを連通する通気口３４が形成されている。

【００２９】タンク装置３０の下方には、オイルを気液
混合噴霧器２０に圧送するためのポンプ３５が設置さ
れ、タンク装置３０の上部（天壁）には、取出口３６が
設けられ、配管３７を通して工作機械３８に向けてミス
トを供給するようになっている。このポンプ３５は、詳
細は省略するが、オイルタンク３２内のオイルを一定量
ずつ所定間隔で気液混合噴霧器２０へ供給する、いわゆ
るパルス給油可能なプランジャポンプが用いられてい
る。ポンプ３５はチェック弁５３を有するオイル供給路
３９を介してタンク装置３０に連絡するとともに、チェ
ック弁５４を有する配管通路４０を介して気液混合噴霧
器２０に連絡している。

【００３０】一方、このタンク装置３０上部の気液混合
噴霧器２０は、空気圧源４１と接続されており、その途
中にフィルタ４２、減圧弁４３、圧力計４４、スタート
弁である２方電磁弁４５とさらに可変絞り弁４６が介在
しており、所定圧の空気を気液混合噴霧器２０へ供給し
ている。さらに、２方電磁弁４４と可変絞り弁４５内の
通路４７途中からさらに通路４８を分岐し、その通路４
８ａをタンク装置３０のミストタンク３３へ連通させ、
通路４８ｂは前述したポンプ３５へタイマ５２（ポンプ
３５のプランジャ往復頻度を調整する電磁弁）を介して
接続されている。通路４８ａには圧力計４９が取り付け
てある。

【００３１】そして、通路４８ａには、減圧弁５０が接
続され、スタート弁である２方電磁弁４５のＯＮにより
空気圧はこの減圧弁５０を通ってミストタンク３３へ流
入することになる。さらに、この減圧弁５０は、パイロ
ット式であり、２次側圧力の変化に対応して設定した圧
力に調整する機能を有しているものである。本例におい
ては、パイロット通路５１をミストタンク３３へ接続し
ており、ミストタンク３３内の圧力の変化に対応可能に
構成している。

【００３２】かくして、ミスト供給装置からのミストエ
アは、配管通路３７を介して工作機械３８の主軸内へ導
入され、主軸に装着されている切削工具５５まで供給さ
れ、被加工物Ｗの加工点に対して噴射される。なお、本
適用例では、気液混合噴霧器２０を、ミスト発生手段と
して使用した場合について説明したが、本発明はこれに
限らず、液体の微細な粒子を発生させるものであれば如
何なるものであっても良い。

【００３３】

【発明の効果】請求項１ないし請求項４に係る発明によ
れば、次のような二段階（第二〜第三段階）によって霧
を発生するものである。第一段階：衝突によって液体と気体を混合させる（主な
目的は混合）。第二段階：液体と気体の混合と同時に、衝突によって液
体が粉砕されることにより、第一次霧が発生する（噴霧
の原理は衝突波）。

【００３４】第三段階：噴霧ノズルを通過するときに生
じた爆発力（膨脹波）によって第一次霧がさらに破砕
し、第二次霧（さらに細かい霧）が発生する（噴霧の原
理は爆発力（膨脹波））。そのため、次のような効果が得られる。１）空気の流量や液体の粘度によらず、液の供給量が一
定に供給するので、噴霧量を安定できる。

【００３５】２）ポンプやプランジャなどを使用するこ
とにより噴霧量の調整が可能である。３）空気量と液量を独立に調整できる。４）より簡単な構造で液体を微細な粒子に霧化できる。５）ノズルの構造が簡単で、コストが削減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係る気液混合噴霧器を
示す断面図である。

【図２】図１の気液混合噴霧器による液体と空気との衝
突状況を示す説明図である。

【図３】本発明の第二実施形態に係る気液混合噴霧器を
示す断面図である。

【図４】図１の気液混合噴霧器の変形例を示す断面図で
ある。

【図５】図１の気液混合噴霧器の変形例を示す断面図で
ある。

【図６】図１の気液混合噴霧器の変形例を示す断面図で
ある。

【図７】図１の気液混合噴霧器をマシニングセンタのよ
うな工作機械に適用した装置の説明図である。

【符号の説明】

１液体噴射口１ａ軸線４混合室５ねじ部７空気噴射口７ａ軸線９噴霧ノズル１０衝突領域Ａ空気Ｌ液体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F033 QA03 QB02Y QB08X QB12Y QB16X QD15 QE13 QE23 QE25 QF08X QF15Y 4G035 AB04 AC37 AE13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】強制的に液体を供給する液体供給手段に
連結する液体噴射口と、この噴射口に連接する混合室
と、この混合室に配置されるとともに、前記液体噴射口
の軸線に対しておよそ直角あるいは鈍角の軸線を有する
空気噴射口と、前記混合室に形成されるとともに、該混
合室より空気と液体の微粒子の混合した気体を外気に噴
霧する噴霧ノズルとを備えたことを特徴とする気液混合
噴霧器。
【請求項２】請求項１記載の気液混合噴霧器におい
て、前記噴霧ノズルの有効断面積が、前記空気噴射口の
有効断面積と同等以下であることを特徴とする気液混合
噴霧器。
【請求項３】請求項１記載の気液混合噴霧器におい
て、前記混合室の内部壁面が、凹凸にして壁面面積を増
加していることを特徴とする気液混合噴霧器。
【請求項４】請求項１記載の気液混合噴霧器におい
て、前記空気噴射口が、液体の流れに対して距離を調整
できるように前記混合室に配置されることを特徴とする
気液混合噴霧器。