JP2001137747A

JP2001137747A - 微粒化ノズル

Info

Publication number: JP2001137747A
Application number: JP32666199A
Authority: JP
Inventors: Kimitoshi Mato; 公利間藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-11-17
Filing date: 1999-11-17
Publication date: 2001-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】極めて簡易な構造で、微粒化特性に優れた微
粒化ノズルの提供。【解決手段】ノズル内部に導入された気体Ｔを外部に
高速気流Ｔｈとして噴出して、前記ノズル１（１ａ、１
ｂ）から吐出される液体Ｒを外部混合により微粒化する
微粒化ノズル１（１ａ、１ｂ）において、前記高速気流
Ｔｈを、前記ノズル１（１ａ、１ｂ）に設けられた気体
噴射口２０１（２０１ａ，２０１ｂ）の前方位置に焦点
Ｆを結ぶ先細り円錐状に前記気体噴射口２０１（２０１
ａ，２０１ｂ）から噴出する構成とし、前記ノズル１
（１ａ、１ｂ）に形成された液体噴出口３０１（３０１
ａ、３０１ｂ）から吐出されてくる液体Ｒを、前記焦点
位置Ｆ領域で、前記高速気流Ｔｈにより瞬間的に液柱中
心に及ぶまで粉砕して微粒化する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液体を外部混合方
式で微粒化するノズルに関し、更に詳細には、ノズルか
ら吐出されて液柱を形成する液体を、ノズルから吐出さ
れてノズル前方位置に焦点を結ぶ先細り円錐状の高速気
流によって前記液柱の中心部まで破砕し、微粒化するノ
ズルに関する。

【０００２】

【従来の技術】液体を微粒化して噴霧吐出する微粒化ノ
ズルは、塗装、造粒、燃焼、窯業における釉薬吹き付
け、製紙、繊維生産工程の加湿作業、薄膜精密コーティ
ング等の多種多様な産業分野で、利用されている。

【０００３】典型的な従来技術を、簡略化して示す図９
を参照して説明する。ノズルボディ１８内部の中心領域
に配置された液体通路管１９の液体吐出口１３から液体
ｒをノズル２０の前方に吐出するとともに、この吐出液
体ｒ₁の外周領域に対して、ノズル２０内部に形成され
た気体通路１６に導入された気流ｔを、ノズルボディ１
８の尖頭部１４に形成された気体噴射口１２から前方に
吐出する構成によって、液体ｒを微粒化液体ｒｍに変換
する外部混合方式の微粒化ノズル２０がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、ノズル２０からノズル２０前方に吐出され
た直後の気流の初速度ｖ₀は、前方（下流側）に行くに
つれて分散傾向となり、風速も気流断面積の増加に伴い
急激に減衰（ｖ₀→ｖ₁→ｖ₂）していくことになる（図
９の風速変化を簡易に示すグラフ参照）。このため、吐
出気流ｔｈの液体を破砕する力は、急速に弱まって行く
ことになる。

【０００５】また、ノズル２０では、気体噴出口１５の
構成が、符号１５で示すように直線状に形成されている
ため、ノズル２０から吐出される液体ｒは、ノズル２０
前方の液体ｒと気流ｔｈの境界層Ｌにおいて、徐々に微
粒化されていく構成となっている。このため、ノズル２
０の前方には、所定長の液柱（微粒化されない液体部
分）ｒ₁を残してしまうことになる。

【０００６】その結果、ノズル２０の先端から符号ｄ
１、ｄ２で示す位置に、噴霧面１７がある場合において
は、噴霧された微粒化液体ｒ₃，ｒ₅の中心部分に、液柱
ｒ₁の存在によって微粒化不十分な液体ｒ₂，ｒ₄が相当
量噴霧されてしまい、噴霧面１７が所定距離にある場合
であっても、図９左側の粒径分布のグラフに示すよう
に、噴霧領域の中央には粒径の大きな液体が噴霧されて
しまうという不具合が発生し、精密かつ高度な微粒化を
達成できないという技術的課題があった。

【０００７】これに加え、液柱ｒ₁による影響を極力回
避して所望の液体微粒化を達成するためには、液体噴出
口１３の口径をできるだけ小さくしなければならい、と
いうノズル設計上の不可避的な制限もあった。具体的に
は、水を平均粒径５μｍ程度にまで微粒化するために
は、液体噴射口１３の内口径ｗを０．３〜０．５ｍｍ程
度にしなければならなかった。

【０００８】このように、液体噴射口１３の内口径を小
さくする設計が採用されたノズルの場合では、目詰まり
を起こしやすく、また粘度のより大きな液体では、より
大きな圧力で噴出する必要があることから、作業上の制
限が多く、不便であった。

【０００９】一方、近年、微粒化ノズルには、精密かつ
均一に、所望の粒径の超微粒子を得ることができるとい
う高度の性能が要求され、特に、近年成長著しい磁気デ
ィスクの薄膜精密コーティングや半導体製造業などの分
野では、その要求精度は益々高いものとなっている。

【００１０】そこで、本発明の目的は、極めて簡易な構
造で、微粒化特性に優れた微粒化ノズルを提供すること
にある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１では、ノズルボディ内部に導入された液体
を吐出するとともに、同ノズルボディ内部に導入された
気体を高速気流として噴射することにより、前記液体を
外部混合により微粒化するノズルにおいて以下の手段を
採用する。即ち、前記高速気流を、前記ノズルボディに
設けられた気体噴射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円
錐状に前記気体噴射口から噴射される構成として、前記
焦点領域で、前記気体噴射口の内側に設けられた液体噴
出口から噴出されて液柱を形成する液体を、前記高速気
流によって前記液柱の中心に及ぶまで粉砕して微粒化す
るこの手段では、微粒化ノズルの気体噴射口から噴射吐
出される高速気流が、この気体噴射口に近接する位置に
焦点を結ぶ先細り円錐状に噴射されるように構成されて
いるため、前記焦点領域で気流の破砕力が集中し、液体
は瞬間的に均一に破砕されて、超微粒化されることにな
る。即ち、微粒化ノズルの気体噴射口から噴出される高
速気流は、気体噴射口からやや離れた下流側に形成され
る焦点領域で、強制的により「縮流」される状態とさ
れ、高速気流の断面積が、気体噴射口の面積よりも小さ
くされるため、該焦点位置で流速が最大となって、強い
破砕力が得られる。尚、「縮流」とは、流体がオリフィ
スや容器の壁に開いた小さい孔から噴流となって吐出す
る場合に、吐出口から少し離れた下流位置で噴流の断面
積が吐出部の面積よりも小さくなる現象をいう。

【００１２】請求項２では、前記ノズルを、別体で形成
された二つの部材（１）、（２）で構成する。具体的に
は、（１）ノズル内部に気体を導入する気体導入口と、
該気体導入口から導入された気体を外部に噴射する前記
気体噴射口と、を備えた中空形状の前記「ノズルボデ
ィ」と、（２）ノズル内部に導入された液体の通過路を
形成する液体通路管と、該液体通路管の先端部に開口し
て、前記気体噴射口に臨むように配置される液体噴出口
と、を備え、前記ノズルボディ内部に挿着される中子様
の部材であって、前記ノズルボディ内側に前記気体導入
口及び前記気体噴射口と連通する気体通路領域を形成す
るとともに、前記ノズルボディの先細り尖頭部の内側領
域に、該尖頭部内壁と協働して、前記気体噴射口から前
記焦点に向かって噴射される高速気流を形成する「液体
通路部材」である。この手段では、微粒化ノズルを中空
のノズルボディと、該ノズルボディに挿着される中子様
の液体通路部材と、の二つの部材からなる簡易な構成に
よっても、気体噴射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円
錐状の高速気流が、吐出された液体の液柱中心部に及ぶ
ように形成することができる。

【００１３】請求項３では、請求項２記載の微粒化ノズ
ルにおいて、ノズルボディの尖頭部内壁を、下流側方向
に先細りするように形成されるとともに、ノズルボディ
の気体噴射口に臨む液体噴出口の先端部外周壁を、下流
側方向に先細りするように形成する。この手段では、下
流側方向（気体（液体）吐出方向）に先細りする、ノズ
ルボディ尖頭部内壁と液体噴出口の先端部外周壁を、整
流板として作用させることによって、ノズルボディ内部
に形成された請求項２記載の気体通路領域を直進して来
る気体を、気体噴射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円
錐状の気流に変換して気体噴射口から噴射吐出する。

【００１４】請求項４では、請求項３記載の微粒化ノズ
ルにおいて、液体通路部材の液体噴出口のやや下方位置
部分に、ノズルボディの尖頭部内壁に当接するリング部
を形成し、該リング部には、気体通路領域を進行してき
た気体を通過させて整流高速化し、気体噴射口から吐出
する高速気流を形成するための高速気流形成溝を、周方
向等間隔に、ノズル中心方向から放射状に複数形成す
る。この手段では、気体通路領域の前方に栓をするよう
に、ノズルボディの尖頭部内壁に当接して配置リング部
に形成された高速気流形成溝は、気体通路領域を進行し
てきた気流を狭小な通路に追い込んで、気流を高速化す
るとともに、前方方向に整流する作用を発揮する。

【００１５】請求項５では、請求項１から４のいずれか
に記載された液体噴出口の内口径を直径２ｍｍ以上に形
成した場合においても、粒径５μｍ以下の液体微粒子を
形成できる。この手段では、液体噴出口の内口径を大き
く設計できるので、目詰まりを防止することができるだ
けでなく、粘度の大きい液体であっても低圧で吐出する
ことが可能となる。

【００１６】以上のような手段を採用することにより、
本発明は、簡易な構成でありながら、微粒化特性に優れ
た微粒化ノズルを提供できるようになる。即ち、本発明
に係る微粒化ノズルは簡易な構成であることから、ノズ
ルのサイズも可変しやすく、かつ、微粒化調整も容易な
ため、種々の産業分野に対して、生産工程の効率化や自
動化、製品の向上などの面で役立つ、より精密な液体微
粒化技術を提供できるようになるという技術上の意義を
有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施形態に
ついて、添付図面を参照しながら説明する。図１（Ａ）
は、本発明に係る微粒化ノズルの好適な実施形態の要部
を簡略化して表す断面図、同図（Ｂ）は、同微粒化ノズ
ルの尖頭部の拡大断面図、図２は、同ノズルの実施例の
外観構成を示す斜視図、図３は、同実施例の構成部品を
分解して示す図、図４（Ａ）は、同実施例の構成部品で
ある液体通路部材の先端部分を拡大して示す斜視図、
（Ｂ）は、同先端部分を真上から見た平面図、図５
（Ａ）は、同実施例の内部構成を示す縦断面図、同図
（Ｂ）は、同実施例の尖頭部の拡大断面図、図６は、同
実施例による液体の微粒化状態を簡易に表す図、図７
は、実施例である微粒化ノズルを使用して、液体流量別
の５０％粒径を測定した結果をグラフに表した図、図８
は、液体Ｒ、気体Ｔのそれぞれをノズル１ｂに送り込む
場合の実施形態を簡略化して示す図、である。

【００１８】まず、図１を参照して、本発明の好適な実
施形態である微粒化ノズル１ａの要部構成を、簡略化し
て説明する。微粒化ノズル１ａは、（１）気体噴射口２
０１ａを先端部に備え、ノズル外筒部を構成する中空の
ノズルボディ２ａと、（２）符号４ａに示す液体通路に
連通する液体噴出口３０１ａを先端部に備え、該液体噴
出口３０１ａを前記気体噴射口２０１ａに臨むように前
記ノズルボディ２ａ内部に挿着される液体通路部材３ａ
と、から構成されており、ノズルボディ２ａと液体通路
部材３ａによって形成される内部空間５ａは、ノズル１
ａに導入される気体Ｔの通路（以下「気体通路」とい
う。）となっている。

【００１９】ノズルボディ２ａの尖頭部２０７ａは、前
方方向（下流側）に先細り形状とされている。この尖頭
部２０７ａの尖頭部内壁２０７１ａと液体通路部材３ａ
の尖頭部３１０ａの外壁面によって形成され、斜め前方
ノズル中央に向けて傾斜された気体吐出路５０１ａの口
径は、気体通路５ａの口径よりも小さく設計されてい
る。

【００２０】このため、気体通路５ａを直進してきた気
体Ｔは、狭小な気体吐出路５０１ａを通過する過程で高
速化されるとともに方向変換されて、ノズル１ａ前方に
先細り円錐形状に吐出される高速気流Ｔｈを形成する。

【００２１】この高速気流Ｔｈの内側領域からは、液体
噴出口３０１ａから所定流量で液体Ｒが吐出される。こ
の吐出された液体Ｒは、液体噴出口３０１ａから少し離
れた下流側の位置で、流体特有の特性により断面積最小
の縮流部Ｒｓを形成する。

【００２２】この縮流部Ｒｓ領域に重なるように、上記
高速気流Ｔｈは、断面積最小、風速最大の縮流部を構成
する焦点Ｆを形成する。これにより、高速気流Ｔｈは、
この焦点Ｆ位置で瞬間的に液体Ｒを破砕し、微粒化液体
Ｒｍを所望の噴霧面８に噴霧できるようにする。

【００２３】この焦点Ｆ位置では、高速気流Ｔｈの風速
は最大となるので、液体Ｒと高速気流Ｔｈの境界層にお
いては、液体破砕力は極大となって、液体Ｒの超微粒化
が、効率良くかつ確実に達成されることになる。即ち、
高速気流Ｔｈは、ノズル１ａから吐出された液体Ｒが形
成する液柱Ｒｐの中心部にまで及んで破砕するため、破
砕されない液体Ｒを最小限に止めることができる。

【００２４】ここで、液体噴出口３０１ａを形成する液
体通路部材３ａの傾斜尖頭部３１０ａの傾斜角度は、そ
の前方延長線Ｌ（図１（Ｂ）参照）が交わったときの角
度αが６０°〜９０°になるように設計するのが望まし
い。これは、高速気流Ｔｈの噴射角度が、鈍角すぎても
鋭角すぎても、所望する微粒化効果が得られにくいから
である。

【００２５】以下、図２を参照して、本発明に係る微粒
化ノズルの具体的な実施例の構成について、説明する。
まず、本実施例であるノズル１ｂの外観は、略円筒形状
のノズル外筒部を構成する中空のノズルボディ２ｂと、
該ノズルボディ２ｂの中空部分に挿着されて、ノズルボ
ディ２ｂ下端部にナット部３０６を露出させている液体
通路部材３ｂと、から構成されている。

【００２６】ここで、ノズルボディ２ｂは、外観上、次
の（１）〜（５）の部分から構成されている。即ち、
（１）該ノズルボディ２ｂの前端部に形成され、その外
周部分に雄ネジ２０９形成された細筒部２０６と、
（２）この細筒部２０６の先端に形成された、ノズル中
心Ｘ方向に傾斜する先細り尖頭部２０７ｂと、（３）こ
の尖頭部２０７ｂの先端に開口する気体噴射口２０１ｂ
と、（４）該ボディ２ｂの外周部分を垂直方向に刳り抜
いて、その内周面に雌ネジ２０３が形成され、気体噴射
口２０１ｂに連通する気体導入口２０２と、（５）ノズ
ルボディ２ｂの外周部分に対向形成された一対の凹状平
坦部２０４と、から構成されている。

【００２７】尚、前記細筒部２０６の雄ネジ２０９部に
は、雄ネジ部６０１が内周部に形成された孔６０２を備
える六角ナット６が、螺着されている。また、上記凹状
平坦部２０４は、ノズル１ｂをスパナ等の把持部材で挟
んで、周辺部材に固定し易くして、ノズルの組立てを容
易化したり等するために設けられた部位である。

【００２８】図３は、このノズル１ｂを構成する部材を
分解して示している。上記ノズル１ｂは、上述したノズ
ルボディ２ｂと、該ノズルボディ１ｂの細筒部２０６に
螺着されるナット６（上述）と、ノズルボディ１ｂ内部
に挿着され、微粒化対象の液体Ｒの通路を形成する中子
様の液体通路部材３ｂと、気体密閉用のパッキン（Ｏリ
ング）７と、から構成されている。

【００２９】ここで、液体通路部材３ｂの外観構成を、
図３、図４に基づいて説明する。まず、液体通路部材３
ｂは、次の（１）〜（７）で構成されている。即ち、
（１）内側に液体Ｒの通路４ｂ（図５参照）を備える円
筒状の管部３０３と、（２）この管部３０３の上端に開
口形成されて、液体Ｒを外部に吐出する液体噴出口３０
１ｂと、（３）管部３０３の先端やや下方部分３１０ｂ
に、周方向にリング状に突設され、前記ノズルボディ２
ｂの尖頭部内壁２０７１ｂ（図５参照）に当接するリン
グ部３０２と、（４）このリング部３０２で囲まれた内
側領域であって、上方に開口するリング状溝部３０２２
と、（５）管部３０３の下方に雄ねじ３０５１が周設さ
れ、ノズルボディ２ｂの下方内周部に形成された雌ネジ
部２０５（図５参照）に螺着する螺着部３０５と、
（６）この螺着部３０５の下方に周方向に凸設して設け
られ、Ｏリング状のパッキン７が装着されるパッキン装
着部３０４と、（７）このパッキン装着部３０４の更に
下方に形成され、組立て時のスパナ把持部位となるスパ
ナ把持部３０６と、から構成されている。

【００３０】ここで、図４を参照すると、上記（３）で
記載したリング部３０２には、ノズル１ｂ内部の気体通
路５ｂ（後述、図５参照）に連通されて、上下に貫通形
成された高速気流形成溝３０２１が複数形成されてい
る。この高速気流形成溝３０２１は、ノズル１ｂ中心方
向Ｘ（図２参照）から放射状に（符号Ｐで示す）周方向
に等間隔で形成されている。

【００３１】高速気流形成溝３０２１は、気体通路領域
３０８へ導入されて前方に進行してくる気体Ｔを、該高
速気流形成溝３０２１で構成される狭小な通路に追い込
んで整流するとともに高速化し、気体噴射口２０１ｂか
ら吐出される高速気流Ｔｈ（図６参照）を形成するとい
う役割を有効に果たしている。

【００３２】次に、リング部３０２の外形形状において
は、液体通路部材３ｂがノズルボディ２ｂ内部所定位置
に挿着されたとき（図５に示す状態のとき）に、ノズル
ボディ２ｂの尖頭部２０７ｂの内壁２０７１ｂに対抗す
る先細り傾斜面３０２３を備えている。

【００３３】この構成によって、気体通路５ｂを進行し
てきた気体Ｔは、リング部３０２に至ると、高速気流形
成溝３０２１以外に前方に進むことができる隙間が閉塞
されてしまうことから、必然的に狭小な高速気流形成溝
３０２１を通過していくことになって、整流及び高速化
されることになる。

【００３４】また、リング部３０２の内側領域には、管
部３０３よりも小口径の先端管部３０３１が突設されて
いる。この先端管部３０３１は、この先端管部３０３１
の周囲を取り囲むリング部内周壁３０２４とともに、上
記リング状溝部３０２２を形成している。このリング状
溝部３０２２は、高速気流形成溝３０２１を通過してき
た高速気流Ｔｈを、更に前方の気体噴射口２０１ｂへ送
り込む整流用の領域として作用する。

【００３５】また、先端管部３０３１の最先端部分に
は、液体通路４ｂと連通して、液体Ｒを外部に吐出する
液体噴出口３０１ｂが開口形成されているとともに、同
最先端部外筒部分には、前方方向に先細りする傾斜尖頭
部３０３２が形成されている。

【００３６】この傾斜尖頭部３０３２は、この傾斜尖頭
部３０３２と同方向に傾斜するように形成されている
（ノズルボディ２ｂの）尖頭部内壁２０７１ｂととも
に、リング状溝部３０２２を通過してきた高速気流Ｔｈ
を、先細り円錐状に前方に吐出させるための整流板とし
て作用する。尚、傾斜尖頭部３０３２の傾斜角度は、上
記した傾斜尖頭部３１０ａ（図１参照）の傾斜角度と同
様であるので説明を割愛する。

【００３７】以下、ここで、実施例であるノズル１ｂの
内部構造について、図５に基づき説明する。ノズルボデ
ィ２ｂ内部に中空領域を形成している内周壁２０８の下
方内周部領域には、雌ネジ部２０５が形成されている。
この雌ネジ部２０５に液体通路部材３ｂの下方外周に形
成された雄ネジ部３０５が螺合することにより、ノズル
ボディ２ｂに対して液体通路部材３ｂは挿着されてい
る。

【００３８】この際、液体通路部材３ｂのパッキン装着
部３０４に装着されたリング状のパッキン７は、ノズル
ボディ２ｂの下端内周に周方向に形成されたパッキン収
納部２０８に収まって、高圧状態の気体Ｔが外部に漏れ
るのを防止している。

【００３９】尚、図５に示す符号３０７は、液体通路部
材３ｂに、液体ホース１０（図８参照）が連結されたホ
ース連結部材１１（図８参照）の図示しない雄ネジ部分
が挿入されるための孔であって、この孔３０７の内周に
は、ホース連結部材１１の雄ネジ部が螺合する雌ネジ３
０９が形成されている。

【００４０】ここで、ノズルボディ２ｂの内周壁２０８
と液体通路部材３ｂの管部３０５の外周壁３０８と、で
囲まれた領域は、気体導入孔２０２から導入された気体
Ｔが通過するための気体通路５ｂとなる。

【００４１】即ち、気体Ｔは、この気体通路５ｂを通っ
て、前方へ向かい、上記した高速気流形成溝３０２１
（図４参照）及びリング状溝部３０２２を通過する際に
整流高速化される。そして、気体Ｔは、気体噴射口２０
１ｂに臨むように配置された（先端管部３０３１の）液
体噴出口３０１ｂ外側領域に、リング状に開口している
気体噴射口２０１ｂを通過する際に、更に高速化される
とともに先細り円錐状の呈をなす高速気流Ｔｈとして、
吐出される。

【００４２】以下、図６を参照して、ノズル１ｂ外部に
吐出された液体Ｒ及び高速気流Ｔｈの動態について、詳
述する。まず、液体通路部材３ｂ内部の液体通路４ｂを
通過してきた液体Ｒは、液体噴出口３０１ｂからノズル
前方に吐出される。この吐出された液体Ｒは、流体特有
の性質である縮流現象によって、液体噴出口３０１ｂか
らやや下流側において、断面積最小の縮流領域Ｒｓを形
成する。

【００４３】一方、液体噴出口３０１ｂ外側にリング状
に開口する気体噴射口２０１ｂから吐出される高速気流
Ｔｈは、吐出されてくる液体Ｒを囲む先細り円錐状に、
上記縮流部Ｒｓ位置で焦点（断面積最小となる部分）Ｆ
を結ぶように、吐出される。

【００４４】即ち、先細り円錐状に吐出された高速気流
Ｔｈは、ノズル１ｂから真っ直ぐ前方に初速度Ｖ₀で吐
出された場合において、流体の性質により自然に生じる
縮流部よりも、さらに断面積最小、流速最大Ｖｍの縮流
部（焦点Ｆ領域）を強制的に形成することになる。この
ため、該焦点Ｆ領域において、高速気流Ｔｈによる液体
破砕力は極大となる。

【００４５】従って、液体Ｒは、焦点Ｆ領域において、
液柱Ｒｐ中心まで瞬間的に破砕され、超微粒化されるこ
とから、焦点Ｆ領域から下流側では液柱がほとんど残ら
ない。例えば、図６に示すＤ₁（風速Ｖ₁）、Ｄ₂（風速
Ｖ₂）地点におけるそれぞれの噴霧面８０１，８０２お
いても、それぞれ良好な微粒化液体Ｒｍ₁、Ｒｍ₂の噴霧
が可能となる。即ち、ノズル１ｂから噴霧面８までの距
離が小さい場合でも、良好な噴霧を行なうことができ
る。

【００４６】図６の噴霧面８近傍に示した簡易な粒径分
布グラフのように、本発明に係る微粒化ノズル１では、
液柱Ｒｐ中心部に対応する噴霧面８０３でも、粒径を最
小に抑えることができる（従来技術を示す図９の粒径分
布グラフと比較参照）。

【００４７】図７は、実施例である微粒化ノズル１ｂを
使用して、液体（水を使用）の流量別に、液体の５０％
粒径を測定した結果をグラフにしたものである。グラフ
中に示す符号Ａ₁〜Ａ₅は、水の流量別５０％粒径ライン
を示しており、Ａ₁は３００ｃｃ／ｍｉｎ、Ａ₂は２００
ｃｃ／ｍｉｎ、Ａ₃は１００ｃｃ／ｍｉｎ、Ａ₄は５０ｃ
ｃ／ｍｉｎ、Ａ₅は３０ｃｃ／ｍｉｎの水の流量にそれ
ぞれ対応したラインとなっている。符号Ｂに示すライン
は、ノズルに導入された気体（Ａｉｒ）の噴射圧力（ｋ
ｇ／ｃｍ²）別の消費風量（Ｎｌ／ｍｉｎ）を示してい
る。

【００４８】図７に示すグラフに示すように、特に、水
の流量５０ｃｃ／ｍｉｎ、３０ｃｃ／ｍｉｎの場合にお
いては、Ａｉｒ噴射圧力５ｋｇ／ｃｍ²の条件で、５０
％粒径が５μｍ以下となる。また、本ノズル１ｂは、Ａ
ｉｒ噴射圧力と水の流量を調整することによって、所望
の粒径の微粒化液体Ｒｍを得ることができるため、制御
しやすいという特性を備えている。尚、本実験で使用し
たノズル１ｂの液体噴出口の内口径Ｗはφ２，０ｍｍ、
気体噴射口の口径は、φ３．０ｍｍである。

【００４９】以下、図８を参照して、微粒化ノズル１ｂ
を使用して液体Ｒを微粒化する場合において、液体Ｒ、
気体Ｔのそれぞれを、ノズル１ｂに送り込む方法の実施
形態について説明する。

【００５０】まず、液体ホース１０からホース連結部材
１１を介してノズル１ｂに送り込まれる微粒化対象の液
体Ｒは、液体タンク１００４に、予め必要量貯めてお
く。そして、液体Ｒは、該タンク１００４からストレー
ナ１００３で濾過した後、液送ポンプ１００２による圧
力によって、液体送量調整バルブ（オリフィス又は電磁
バルブなど）１００１で送量調整を行い、ノズル１ｂへ
送り込む。尚、符号１００５は、液体送量調整過程で、
余分な液体Ｒを再び液体タンク１００４に戻す返送管を
示している。

【００５１】一方、液体を微粒化するための気体Ｔは、
エアーコンプレッサ９０３から吐出直後に、装置９０４
において、ストレーナＳで粉塵が除去されるとともに、
ドライヤーＤによって湿気が除去され、オンオフバルブ
９０２及び圧力微調整用バルブ９０１を経て、気体送通
管９が連結される（ノズル１ｂの）気体導入孔２０２か
らノズル１ｂ内部へ送り込まれる。

【００５２】尚、液体Ｒ、気体Ｔのそれぞれを、ノズル
１ｂに送り込む方法は、上記実施形態に限定するもので
はなく、液体タンク１００４をエアーコンプレッサ９０
３から導入される気体で加圧し、圧力調整弁を介して液
体をノズル１ｂに送り込む、タンク加圧方式等も採用し
得る。

【００５３】

【発明の効果】本願によって開示される発明が奏する効
果を列記すれば、以下の通りである。（１）請求項１に係る微粒化ノズルでは、ノズルの内部
に導入された気体を外部に高速気流として噴出して、前
記ノズルから吐出される液体を外部混合により微粒化す
る微粒化ノズルから高速気流を、ノズルに設けられた気
体噴射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円錐状に前記気
体噴射口から吐出する構成とすることで、前記ノズルに
形成された液体噴出口から吐出されてくる液体を、液柱
を残さずに、前記焦点位置で前記高速気流により瞬間的
に粉砕し、微粒化することができるので、精密かつ安定
した微粒化を達成できる。

【００５４】（２）請求項２に係る微粒化ノズルでは、
微粒化ノズルを、所定形状の中空の「ノズルボディ」と
該ノズルボディに挿着される「液体通路部材」の二つの
部材からなる極めて簡易な構成とするこちによって、気
体噴射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円錐状の高速気
流を形成することもできて便利であり、ノズル設計も容
易である。

【００５５】（３）請求項３に係る微粒化ノズルでは、
ノズルボディの尖頭部内壁を、気体吐出方向に先細りす
るように形成されるとともに、ノズルボディの気体噴射
口に臨む液体噴出口の先端部外周壁部分を、液体吐出方
向に先細りするように形成することによって（傾斜尖頭
部を形成することによって）、ノズルボディ尖頭部内壁
と液体噴出口の先端部外周壁を、先細り高速気流形成用
の整流板として作用させ、確実に気体噴射口の前方位置
に焦点を結ぶ先細り円錐状の高速気流を得ることがで
き、ノズルの微粒化性能の向上に寄与する。

【００５６】（４）請求項４に係る微粒化ノズルでは、
請求項３記載の微粒化ノズルにおいて、液体通路部材の
液体噴出口の下方位置部分に、ノズルボディの尖頭部内
壁に当接するリング部を形成し、該リング部には、気体
通路領域を進行してきた気体を通過させて整流高速化
し、気体噴射口から吐出する高速気流を形成するための
高速気流形成溝を、周方向等間隔に複数形成し、ノズル
中心方向から放射状に形成することによって、リング部
に形成された高速気流形成溝は、気体通路領域を進行し
てきた気流を狭小な通路に追い込んで、気流を高速化す
るとともに、前方方向に整流する作用を有効に発揮する
ため、安定的に所望の高速気流をを得ることができ、ノ
ズルの微粒化性能の向上に寄与する。

【００５７】（５）請求項５に係る微粒化ノズルでは、
液体噴出口の内口径を直径２ｍｍ以上に形成した場合に
おいて、粒径５μｍ以下の液体微粒子を形成できるとい
う優れた特性を備えているため、液体噴出口の内口径を
大きく設計して目詰まりを防止することができるだけで
なく、粘度の大きい液体であっても低圧で吐出すること
ができる。

【００５８】（６）以上のように、本発明は、極めて簡
易な構成でありながら、微粒化特性に優れた微粒化ノズ
ルを提供できるので、種々の産業分野に対して、生産工
程の効率化や自動化、製品の向上などの面で役立つ、よ
り精密な液体微粒化技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）本発明に係る微粒化ノズルの好適な実施
形態の要部を簡略化して表す断面図（Ｂ）同微粒化ノズルの先端部分の拡大断面図

【図２】同ノズルの実施例の外観構成を示す斜視図

【図３】同実施例の構成部品を分解して示す図

【図４】（Ａ）同実施例の構成部品である液体通路部材
の先端部分を拡大して示す斜視図（Ｂ）同先端部分を真上から見た平面図

【図５】（Ａ）同実施例の内部構成を示す縦断面図（Ｂ）同実施例の尖頭部の拡大断面図、同実施例内の内
部構成を示す縦断面図

【図６】同実施例による液体の微粒化状態を簡易に表す
図

【図７】実施例である微粒化ノズルを使用して、液体流
量別の５０％粒径を測定した結果をグラフに表した図

【図８】液体Ｒ、気体Ｔのそれぞれをノズル１ｂに送り
込む場合の実施形態を簡略化して示す図

【図９】一般的な従来技術の構成を簡易に表す図

【符号の説明】

１（１ａ、１ｂ）微粒化ノズル２（２ａ、２ｂ）ノズルボディ３（３ａ、３ｂ）液体通路部材４（４ａ、４ｂ）液体通路５（５ａ、５ｂ）気体通路２０１（２０１ａ、２０１ｂ）気体噴射口２０２気体導入口２０７（２０７ａ、２０７ｂ）先細り尖頭部３０１（３０１ａ、３０１ｂ）液体噴出口３０２リング部３０３液体通路管２０７１（２０７１ａ、２０７１ｂ）尖頭部内壁３０２１（リング部の）高速気流形成溝３０３２（液体噴出口の）傾斜尖頭部Ｆ焦点Ｒ液体Ｒｍ微粒化液体Ｒｐ液柱Ｒｓ縮流部Ｔ気体Ｔｈ高速気流

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルボディ内部に導入された液体を吐
出するとともに、同ノズルボディ内部に導入された気体
を高速気流として噴射することにより、前記液体を外部
混合により微粒化するノズルにおいて、前記高速気流は、前記ノズルボディに設けられた気体噴
射口の前方位置に焦点を結ぶ先細り円錐状に前記気体噴
射口から噴射される構成であって、前記焦点領域で、前記気体噴射口の内側に設けられた液
体噴出口から噴出されて液柱を形成する液体を、前記高
速気流によって前記液柱中心に及ぶまで粉砕して微粒化
することを特徴とする微粒化ノズル。
【請求項２】前記ノズルは、ノズル内部に気体を導入
する気体導入口と、該気体導入口から導入された気体を
外部に噴射する前記気体噴射口と、を備えた中空形状の
前記ノズルボディと、ノズル内部に導入された液体の通過路を形成する液体通
路管と、該液体通路管の先端部に開口して、前記気体噴
射口に臨むように配置される液体噴出口と、を備え、前
記ノズルボディ内部に挿着される中子様の部材であっ
て、前記ノズルボディ内側に前記気体導入口及び前記気
体噴射口と連通する気体通路領域を形成するとともに、
前記ノズルボディの先細り尖頭部の内側領域に、該尖頭
部内壁と協働して、前記気体噴射口から前記焦点に向か
って噴射される高速気流を形成する液体通路部材と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の微粒化ノズ
ル。
【請求項３】前記ノズルボディの前記尖頭部内壁は、
下流側方向に先細りするように形成されるとともに、前
記気体噴射口に臨む前記液体噴出口の先端部の外周壁
は、下流側方向に先細りするように形成されたことを特
徴とする請求項２記載の微粒化ノズル。
【請求項４】前記液体通路部材の前記液体噴出口のや
や下方位置には、前記ノズルボディの尖頭部内壁に当接
するリング部が形成され、該リング部には、前記気体通路領域を進行してきた空気
を通過させて整流高速化し、前記気体噴射口から吐出さ
れる高速気流を形成するための高速気流形成溝が、周方
向等間隔に複数形成された構成であって、前記高速気流形成溝は、ノズル中心方向から放射状に形
成されたことを特徴とする請求項３記載の微粒化ノズ
ル。
【請求項５】前記液体噴出口の内口径を直径２ｍｍ以
上に形成した場合において、粒径５μｍ以下の液体微粒
子を形成できることを特徴とする請求項１から４のいず
れかに記載されたことを特徴とする微粒化ノズル。