JP2003117369A

JP2003117369A - ノズル、ノズルアセンブリー、及び拡散方法

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Publication number: JP2003117369A
Application number: JP2001315645A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Tabata; 隆一郎田畑
Original assignee: TOKYO FLOW METER KENKYUSHO KK
Current assignee: TOKYO FLOW METER KENKYUSHO KK
Priority date: 2001-10-12
Filing date: 2001-10-12
Publication date: 2003-04-22
Anticipated expiration: 2021-10-12
Also published as: JP3682585B2

Abstract

(57)【要約】【課題】圧力が１〜５０ＭＰａの流体を噴射させて、
所要の拡散能力を発揮させるとともに、構造上及び設計
上の自由度を高め得るノズル、ノズルアセンブリー、及
び拡散方法を提供する。【解決手段】ノズル本体２内に、少なくとも２つの細
孔によって構成された上流側ノズル孔３と、下流側ノズ
ル孔４と、上流側ノズル孔３と下流側ノズル孔４との間
に形成された中間滞留室５と、を有し、上流側ノズル孔
３の総流路断面積を下流側ノズル孔４の流路断面積より
大きく形成し、上流側ノズル孔３の出口を下流側ノズル
孔４の入口と対向しないように配置し、前記少なくとも
２つの細孔を、それら各々の出口が互いに同軸線上で対
向しないように形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気体又は液体でな
る流体に混入させた粒子や微生物等（以下、「粒子等」
と言う。）を拡散、均一混合、乳化、分散、或いは凝集
体の解砕等（本明細書において、単に「拡散」と言
う。）させるのに用いられる、ノズル、ノズルアセンブ
リー、及び拡散方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、気体又は液体でなる流体中に、様
々な物質や微生物等を混入し、これらを前記流体中で拡
散させるのに、５０ＭＰａを超える超高圧（数百ＭＰａ
〜５００ＭＰａ）でノズルから噴射させ、これを圧力壁
に衝突させたり、流体中に噴射して該流体と衝突させた
り、或いは、ノズルからの超高圧噴射どうしを流路内で
正面衝突させる等、超高圧流体による衝撃作用を利用し
て拡散を行う技術が広く知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、流体の
衝突作用を利用して拡散を行うには、流体を数百ＭＰａ
の超高圧にすることが必要となり、そのような超高圧に
耐えるために、ノズル自体の強度や圧力壁の強度は極め
て高いものが要求されるとともに、構造上の制約を大き
く受ける。

【０００４】そこで、本発明は、圧力が１〜５０ＭＰａ
の流体を噴射させて、所要の拡散能力を発揮させるとと
もに、構造上及び設計上の自由度を高め得るノズル、ノ
ズルアセンブリー、及び拡散方法を提供することを目的
とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、ノ
ズル本体内に、少なくとも２つの細孔によって構成され
た上流側ノズル孔と、下流側ノズル孔と、前記上流側ノ
ズル孔と前記下流側ノズル孔との間に形成された中間滞
留室と、を有し、該上流側ノズル孔の総流路断面積を前
記下流側ノズル孔の流路断面積より大きく形成し、前記
上流側ノズル孔の出口を前記下流側ノズル孔の入口と対
向しないように配置し、前記少なくとも２つの細孔を、
それら各々の出口が互いに同軸線上で対向しないように
形成したことを特徴とするノズルにより達成される。

【０００６】前記上流側ノズル孔の各細孔は、前記下流
側ノズル孔の軸線回りに対称配置されていることが好ま
しい。

【０００７】前記上流側ノズル孔は、該上流側ノズル孔
から前記中間滞留室内へ噴射された流体が前記中間滞留
室において前記下流側ノズル孔の中心軸線回りに渦流を
形成するように構成されていることが好ましい。

【０００８】前記中間滞留室の上流側内壁面略中央部に
突起部が形成され、該突起部の突端が前記下流側ノズル
孔の入口中心近傍に位置するように構成されていること
が好ましい。

【０００９】前記ノズルへ送られる流体の圧力は、１〜
５０ＭＰａであることが好ましい。

【００１０】また、本発明の上記目的は、上記ノズルを
２以上組み込んだノズルアセンブリーであって、少なく
とも１対の前記ノズルと、該ノズルの出口が開口すると
ともに流体を排出するための排出口とを有する拡散室を
有し、前記少なくとも一対のノズルは、各々から前記拡
散室内へ噴射された流体が該拡散室の内周面に沿う渦流
を形成するように配設されていることを特徴とするノズ
ルアセンブリーにより達成される。

【００１１】前記拡散室が円筒状であり、前記ノズルの
出口が前記拡散室の内周壁面に備えられていることが好
ましい。

【００１２】前記ノズルは、上流側ノズル孔が形成され
た第１部材と、該第１部材の下流側に配置された下流側
ノズル孔が形成された第２部材とにより構成され、前記
第１部材と前記第２部材とが相対向する側には前記中間
滞留室を構成する空所を有し、前記拡散室を構成する壁
部には、前記ノズルを収容するための底部開口付き凹所
を有し、該凹所の内周面と前記第２部材の外周面とが螺
子結合されていることが好ましい。

【００１３】さらに、本発明の上記目的は、粒子や微生
物等を混入させた流体を、１〜５０ＭＰａに昇圧し、ノ
ズルから放射状に噴射させることにより前記流体を瞬時
に減圧させて、前記流体中の粒子や微生物等を拡散させ
ることを特徴とする拡散方法により達成される。

【００１４】上記ノズル内において予備分散を行った後
にノズルから噴射することが好ましい。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施形態につい
て以下に図面を参照して説明する。なお、全図を通じ、
同様の構成部分には同符号を付し、流体の流れ方向を矢
印で示した。

【００１６】図１は、本発明に係るノズルの第１実施形
態を示す平面図、図２は底面図、図３は図１のＡ−Ａ線
断面図、図４は図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

【００１７】ノズル１は、ノズル本体２内に、上流側ノ
ズル孔３と下流側ノズル孔４との間に円筒状の中間滞留
室５を備えている。中間滞留室５は、円筒状が好ましい
が、角筒状等とすることもできる。

【００１８】上流側ノズル孔３は、図示の例では２本の
細孔（３，３）により形成されている。上流側ノズル孔
３を構成する２本の細孔は、その出口は、下流側ノズル
孔４の入口と対向しないように配置されるとともに、下
流側ノズル孔４の軸線に対して線対称に形成されてい
る。また、前記２本の細孔は平行に形成されて、互いに
同軸上で対向しないように配置形成されている。さら
に、上流側ノズル孔３の総流路断面積は、下流側ノズル
孔４の流路断面積より大きく形成してある。

【００１９】中間滞留室５の上流側内壁面には、突起部
６が形成されている。突起部６は、図示の例では、略円
錐形状とされているが、円錐形状に限らず、円錐台形
状、半球形状等とすることができる。

【００２０】上記構成を有するノズル１においては、上
流側ノズル３に入った加圧流体は、上流側ノズル孔３の
孔内を通過する際に流速を増すが、上流側ノズル孔３か
ら噴射された流体は、上流側ノズル孔３の出口と下流側
ノズル孔４の入口とを対向しないように配置してあるか
ら中間滞留室５の内壁に衝突するとともに、上流側ノズ
ル孔３の総流路断面積が下流側ノズル孔４の流路断面積
より大きく形成してあるから下流側ノズル孔４により絞
られることにより、中間滞留室５内において流速を減速
させ、極めて短時間ではあるが一時的に滞留する。

【００２１】このように上流側ノズル孔から噴射された
流体が中間滞留室５内において一時的に滞留すること
で、下流側ノズル孔４に入る流体は、下流側ノズル孔４
の入口付近で渦流となる。この下流側ノズル孔４の入口
付近で発生する渦流は、中間滞留室５内に広がる。

【００２２】このように渦流となって下流側ノズル孔４
に入った流体は、下流側ノズル孔４の出口から噴射され
る際に側面視扇形に広がって放射状に噴射されることに
より、圧力が瞬間的に急激に減少する。なお、中間滞留
室５内における流体の前記渦流が、下流側ノズル孔４か
ら噴射される流体を前記放射状にすることと密接に関係
していることは重要である。

【００２３】こうして下流側ノズル孔４より噴射される
流体が、側面視扇状で放射状に広がり、瞬時に減圧され
ることで瞬時に拡散が生じる。本発明に係るノズルは、
このような瞬時減圧による拡散作用を利用することによ
り、５０ＭＰａ以下の圧力であっても、所要の拡散能力
を得ることができる。

【００２４】また、それに伴って、耐圧性能を高めるた
めに高価で加工困難な硬質材料の使用を少なくできるほ
か、耐圧構造上の制限が少なくなる。

【００２５】上記のように下流側ノズル孔４の入口にお
いて生じる渦流は、下流側ノズル孔４の入口をテーパー
状としておくことで、より生じやすくなり、その結果、
下流側ノズル孔４から噴射される流体が広がりやすくな
り、前記瞬時減圧効果を高め得る。また、下流側ノズル
孔４の出口をテーパー状としておくことによっても、噴
射される流体が広がりやすくなる。図示のように下流側
ノズル孔４の出入口をテーパー状とし、下流側ノズル孔
４にある円筒状の直線部分（のど部）は短い方が流体を
放射状に噴射するのには適するが、のど部の損耗により
製品寿命が短縮されるため、実際には、前記テーパー状
の部分の大きさは、製品寿命、製品能力等を勘案して決
定される。

【００２６】さらに、中間滞留室５の上流側内壁面略中
央部に突起部６を形成しておくと、中間滞留室５内にお
いて突起部６回りに生じる流体を整流し、突起部５の回
りに渦流を効率よく生じさせる。突起部５の突端は、下
流側ノズル孔４の入口中心に近づけるほど整流作用を増
すから好ましいが、下流側ノズル孔４に入り込むと流路
を絞ることになって好ましくない。

【００２７】また、中間滞留室５は、対象とする流体の
種類、圧力（流速）によっては、予備分散室としての働
きもある。即ち、微粒子の凝集体等が含まれているよう
な流体の場合には、中間滞留室５内で生じる衝突と乱流
により凝集体が解砕される。この凝集体が下流側ノズル
孔の閉塞（目詰まり）を誘発する危険性がある場合に
は、これを回避し得る利点もある。

【００２８】上流側ノズル孔３を構成する各細孔を同軸
上で対向しないように配置することにより、中間滞留室
５内での渦流の形成に寄与する。すなわち、各細孔の軸
線がずれて配置されることで、渦流が生じやすくなる。
この渦流が下流側ノズル孔４からの放射状の噴射に寄与
することは前記した通りである。逆に上流側ノズル孔３
を構成する各細孔を同軸上で対向させると前記渦流の発
生を阻害するので好ましくない。

【００２９】また、上流側ノズル孔３を構成する各細孔
は、下流側ノズル孔４の軸線回りに線対称に配置するこ
とで、中間滞留室５内に生じる前記渦流を均等に形成す
るよう作用する。このような均等化作用は、下流側ノズ
ル４からの前記放射状の噴射を効率よく行うことに寄与
する。

【００３０】上記第１実施形態における上流側ノズル３
を構成する２本の細孔は、下流側ノズル孔４の軸線に平
行であるが、下流側ノズル孔４の軸線に対して傾斜又は
９０°の角度をなすように形成することもできる。

【００３１】上流側ノズル孔３を構成する２本の細孔
を、下流側ノズル孔４の軸線に対して傾斜させた例を図
５〜図１０に示し（以下、第２実施形態と言う。）、下
流側ノズル孔４の軸線に対して９０°の角度をなすよう
に形成した例を図１１、図１２に示す（以下、第３実施
形態と言う。）。

【００３２】図５は第２実施形態のノズルを示す平面
図、図６は第２実施形態のノズルを示す底面図、図７は
図５のＣ−Ｃ線断面図、図８は図５のＤ−Ｄ線断面図、
図９は図５のＥ−Ｅ線断面図、図１０は図７のＦ−Ｆ線
断面図である。

【００３３】第２実施形態のノズル１は、上流側ノズル
孔３を形成する一対の細孔が下流側ノズル孔４の軸線に
対して傾斜している点が上記第１実施形態と異なり、そ
の他の構成は上記第１実施形態と同様である。

【００３４】図８，９に示すように、上流側ノズル孔３
を構成する一対の細孔を、一方から断面で見ると互いに
反対方向に傾斜させることにより、上流側ノズル孔３か
ら中間滞留室５内への噴射軸線（噴射の中心線）は、中
間滞留室５の円周方向の一方向に向く方向成分と下流側
に向く方向成分とを有することとなる。

【００３５】中間滞留室５の円周方向一方向に沿う方向
成分（即ち、下流側ノズル孔４の中心軸線回りの方向）
は、細孔から噴射される流体に対し、中間滞留室５内で
強制的に渦流を生じさせる。そして、この矯正渦流によ
って、下流側ノズル４から最終的に噴射される流体は、
側面視扇状に広がって噴射され、瞬時に減圧される。こ
の瞬時減圧によって、瞬間的に微粒化が起こり、拡散が
効果的になされる。

【００３６】次に、図１１は、第３実施形態のノズルを
示す平面図、図１２は、図１１の縦断面図である。第３
実施形態のノズル１は、上流側ノズル孔３を形成する一
対の細孔が下流側ノズル孔４の軸線に対して９０°の角
度をなしている点が上記第１実施形態と異なり、その他
の構成は上記第１実施形態と大凡同様である。ただ、図
１２に示すように上流側ノズル孔３を構成する２本の細
孔を下流側ノズル孔４の軸線に対して９０°にするため
に、前記細孔を中間滞留室５の円周側面に開口させてい
る。

【００３７】第３実施形態のノズル１では、上流側ノズ
ル孔３を構成する細孔からの噴射は、中間滞留室５の円
周方向一方向に向く成分が殆どであり、前記渦流を強制
的に発生させる効果が大きい。

【００３８】なお、上記第１〜第３実施形態の例では、
上流側ノズル孔と下流側ノズル孔とを２段階に分けた例
を示したが、３段階以上のノズル孔を形成することもで
き、その場合は、各ノズル孔の間に中間滞留室が形成さ
れることになる。

【００３９】上記第１〜第３実施形態で説明したノズル
は、２以上を組み合わせてノズルアセンブリーを構成す
ることができる。２つのノズルを組み合わせたノズルア
センブリーについて、次に図１３、１４を参照して説明
する。図１３はノズルアセンブリーの縦断面図、図１４
は図１３のＨ−Ｈ線に沿う横断面図である。

【００４０】ノズルアセンブリー２０は、１対のノズル
１，１の出口と流体を排出するための排出口２１とを有
する拡散室２２を有し、一対のノズル１，１は、それら
各々からの噴射方向が偏芯対向するように配設されてい
る。流体の流入口２３は、流路２４を介してノズル１の
入口（上流側ノズル孔３）に連通している。拡散室２２
は円筒状とされており、ノズル１の出口が拡散室２２の
内周壁面に開口している。

【００４１】ノズル１，１の各々は、上流側ノズル孔３
が形成された第１部材２ａと、下流側ノズル孔４が形成
された第２部材２ｂとにより構成され、第１部材２ａ
は、第２部材２ｂと対向する側に中間滞留室５を構成す
る空所５ａを有し、拡散室２２を構成する壁部２２ａに
は、ノズル１，１を収容するための底部開口２２ｃ付き
凹所２２ｂを有し、凹所２２ｂの内周面と第２部材２ｂ
の外周面に形成された螺子により、ノズル１，１を壁部
２２ａに固定している。

【００４２】斯かる構成のノズルアセンブリーでは、拡
散室２２内に噴射された流体が、図１２の矢印Ｘで示す
ような回転運動を生じ、高速で飛散する流体の進路を変
えて拡散室２２内壁面の損傷を抑制することが出きる。

【００４３】また、ノズル１，１を第１部材２ａと第２
部材の２部材で構成し、第２部材と拡散室壁部２２ａと
の螺合により固定することとしたので、組立・分解が容
易であり、製造が容易であり、メンテナンス性が良く、
また部品交換も容易である。

【００４４】さらに本発明に係るノズルは、拡散対象に
よって、大きく分けて２通りの形態があり、拡散対象に
応じて上流側ノズル孔３を構成する細孔と下流側ノズル
孔４との孔径比率を変更する。

【００４５】前記拡散対象の一つは、ノズル孔に比べて
十分小さい粒子を拡散する場合（以下、第１の場合と言
う。）であり、他の一つは、拡散対象が粒子の凝集体を
含むような、下流側ノズル孔が目詰まりを起こす危険性
のある粒子を拡散する場合（以下、第２の場合と言
う。）である。

【００４６】上記第１の場合では、ノズル孔の目詰まり
を考慮する必要は無いので、上流側ノズル孔３を構成す
る各細孔の孔径を、下流側ノズル孔４の孔径より小さく
することができる。但し、この場合でも、前記各細孔の
総流路断面積は、下流側ノズル孔４の流路断面積より大
きくしておくことが必要である。

【００４７】このような第１の場合としては、例えば、
半導体製造プロセスに用いられる研磨材（スラリー）の
拡散に本発明ノズルを適用する場合や、液体中での気体
のエマルジョン化に本発明ノズルを適用する場合があ
る。これらの適用例では、拡散（分散或いは乳化）され
るべき粒子がノズル孔の孔径に比べて十分小さく、目詰
まりする畏れがない。このような第１の場合について
は、後述する実施例１，２において具体的に説明する。

【００４８】また、第２の場合としては、汚泥減量化シ
ステムがあり、これについては、後述する実施例３にお
いて具体的に説明する。

【００４９】

【実施例１】半導体製造プロセスにおける研磨による平
坦化プロセスにおいてスラリーが使用されるが、スラリ
ーを本発明ノズルから上記のように噴射させることで、
スラリーの沈殿を防止することができる。

【００５０】本発明ノズルを用いた半導体製造プロセス
用スラリー沈殿防止システムを図１５に示す。図１５に
おいて、４１はスラリータンク、４２は本発明ノズルを
用いたアセンブリー、４３はポンプである。実施条件
は、下記表１の通りである。

【００５１】

【表１】

【００５２】ここで、ポンプ圧力、ポンプ流量、ノズル
のオリフィス径の関係は、以下の式で表すことができ
る。

【００５３】

【数１】

【００５４】Ｄ：ノズルのオリフィス径（ｍｍφ）Ｑ：ポンプ流量（リットル／分）ａ：ノズル係数ｎ：ノズル個数ｐ：圧力（ＭＰａ）一般に高圧においてノズル係数は、ノズル形状により決
定され、高圧になるほど流体の種類、粘度の影響を受け
なくなる傾向にある。本実験例では、上記第１実施形態
のノズルと同じものを用い、ノズル係数は０．６であ
る。

【００５５】下流側ノズル孔のオリフィス径は、上記数
１の計算式より、ａ＝０．６，ｎ＝２となり、約２．４
２７mmとなる。一般的な工作精度の問題、及び、ノズル
摩耗による動力への負担を考慮し、ノズル径は２．４ｍ
ｍ±０．１mmとしている。圧力を５ＭＰａに保った場
合、オリフィス内流速は９０．０８m/secとなる。

【００５６】ＣＭＰスラリー（機械化学式平坦化スラリ
ー）では、微粒子の中心粒径は０．１６μｍであり、ス
クラッチの原因となる極小数の粗大粒子の粒径は約１〜
５μｍ程度である。したがって、下流側ノズル孔の閉塞
（目詰まり）を考慮する必要がないので、上流側ノズル
孔の総面積＞下流側ノズル孔の総面積とすれば良く、上
流側ノズル孔を構成する細孔を２本とすると、各細孔の
孔径は、約１．９ｍｍとし、上流側ノズル孔内の流速は
約７３．５２m/secとなる。

【００５７】

【実施例２】次に、本発明ノズルを用いて気体エマルシ
ョン化を行う実施例について説明する。溶存酸素、溶存
オゾンの高濃度化、及び溶存酸素低濃度化のための不活
性ガス購入等、液中への気体エマルション化技術には用
途が多数ある。

【００５８】本実施例２における気体エマルションシス
テムのシステム図を図１６に概略的に示す。図１６にお
いて、５０は対象液体を収容したタンク、５１はポン
プ、５２は気体混入部、５３は本発明ノズルを用いたア
センブリーである。

【００５９】図１６に示すシステムにおいて、ポンプ圧
力を０．３ＭＰａ、ポンプ流量を１００リットル／分と
した。下流側ノズル孔のオリフィス径は、ノズル係数
０．６の上記第１実施形態と同様のノズルを２個使用し
て、前記数式１より、ａ＝０．６、ｎ＝２となり、約
６．９３６mmとなる。一般的な工作精度の問題、及びノ
ズル摩耗による動力への負担を考慮し、ノズル径は６．
９mm±０．１mmとした。ポンプ圧力を０．３ＭＰａに保
った場合、下流側ノズル孔内の流速は２２．０６m/sec
となる。

【００６０】本実施例２の場合（気体エマルション化の
場合）も、下流側ノズルの閉塞（目詰まり）を考慮する
必要はないから、上流側ノズル孔の総流路断面積＞下流
側ノズル孔の流路断面積とすればよく、上流側ノズル孔
を構成する細孔の数を４本とすると、各細孔のオリフィ
ス径を約３．８mmとすれば、上流側ノズル孔の流速は１
８．３８m/secとなる。ただし、この条件の場合は、圧
力、流速が低いため、ノズル前後の条件、流体の種類、
粘度に影響を受けるため、あくまでも数値は目安である
が、本発明ノズルを用いた気体エマルションシステムで
は、前記中間滞留室での前記予備分散作用との相乗効果
によって効率良いエマルション化が可能となる。

【００６１】

【実施例３】次に本発明ノズルを用いた汚泥減量化シス
テムの実施例について以下に説明する。このシステム
は、余剰汚泥を減量化するために、汚泥中に存在する微
生物の細胞を破壊、又は傷つけることにより、可溶化を
促すシステムである。このシステムのシステム図を図１
７に概略的に示す。

【００６２】図１７において、６１は調整槽、６２は爆
気槽、６３は沈殿槽である。汚染減量化装置６０では、
沈殿槽６３に沈殿した余剰汚泥をポンプ６４によって２
０ＭＰａに加圧し、本発明ノズルを備えるアセンブリー
６５に圧送している。アセンブリー６５内では、上記し
た流体の拡散により、汚泥細胞を破壊又は細胞壁に傷を
つけ、溶化を促すようになっている。

【００６３】汚泥の場合はノズル孔が閉塞する畏れがあ
るため、上流側ノズル孔３（図１３，１４参照）は、そ
れを構成する各細孔の孔径が、下流側ノズル孔４の孔径
よりも大きいことが必要で、好ましくは、約１．５倍で
ある。但し、上流側ノズル孔３の孔径が、下流側ノズル
孔４に対して大きすぎると（例えば、２〜３倍）、上流
側ノズル孔３による流体の増速が不十分となり、前記し
た予備分散能力が減少するとともに、下流側ノズル孔か
らの放射状の噴射が弱まるからである。

【００６４】上記構成を有するノズル１は、中間滞留室
５において流体中に含まれた粒子等を拡散させてから、
即ち予備分散させてから下流側ノズル孔４に送る構成と
なっている。そのため、流体中に含まれる粒子の凝集体
を拡散（予備分散）により解砕し、下流側ノズル孔４で
の目詰まりを効果的に減少させ、或いは、無くすという
付加的効果を奏する。

【００６５】実施条件を２通り設定し、各条件を下記表
２、表３に示す。

【００６６】

【表２】

【００６７】ノズル係数０．６、ノズル２個とし、上記
数式数１より、ａ＝０．６、ｎ＝２を代入すると、下流
側ノズル孔のオリフィス径は約１．７１６mmとなる。一
般的な工作精度の問題、及び、ノズル摩耗による動力へ
の負担を考慮し、、ノズル径は、１．７mm±０．１mmと
する。圧力を２０ＭＰａに保った場合、オリフィス内の
流速は、１８０．１５m/secとなる。

【００６８】上流側ノズル孔は、中間滞留室内において
予備分散を行って下流側ノズル孔の閉塞を防ぐため、上
流側ノズル孔を構成する各細孔のオリフィス径は、下流
側ノズル孔のオリフィス径の約１．５倍を確保する。し
たがって、上流側ノズル孔のオリフィス径は、約２．６
mmとなる。下流側ノズル孔１個に対し、上流側ノズル孔
を構成する細孔を２個とすると、上流側ノズル孔を構成
する各細孔内の流速は、３９．２６m/secとなる。

【００６９】

【表３】

【００７０】表３は、ノズルを１個セットした実施条件
である。下流側ノズル孔のオリフィス径は、上記数１式
より、ａ＝０．６、ｎ＝１として、約２．４２７mmとな
る。一般的な工作精度の問題、及び、ノズル摩耗による
動力への負担を考慮し、ノズル径は、２．４mm±０．１
mmとする。ポンプ圧力を２０ＭＰａに保った場合、オリ
フィス内の流速は、１８４．３０m/secとなる。

【００７１】上流側ノズル孔は、中間滞留室内において
予備分散を行って下流側ノズル孔の閉塞を防ぐため、上
流側ノズル孔を構成する各細孔のオリフィス径は、下流
側ノズル孔のオリフィス径の約１．５倍を確保する。

【００７２】したがって、上流側ノズル孔を構成する各
細孔のオリフィス径は、約３．７mmとなる。下流側ノズ
ル孔１個に対し、上流側ノズル孔を構成する細孔を２個
とすると、各細孔内の流速は、約３８．７７m/secとな
る。

【００７３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、ノズルから流体を放射状に噴射し、瞬時減圧
により拡散させることにより、優れた拡散効果を奏する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るノズルの第１実施形態を示す平面
図である。

【図２】図１のノズルの底面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ線に沿う縦断面図である。

【図４】図３のＢ−Ｂ線に沿う横断面図である。

【図５】本発明に係るノズルの第２実施形態を示す平面
図である。

【図６】図５のノズルの底面図である。

【図７】図５のＣ−Ｃ線に沿う縦断面図である。

【図８】図５のＤ−Ｄ線に沿う縦断面図である。

【図９】図５のＥ−Ｅ線に沿う縦断面図である。

【図１０】図７のＦ−Ｆ線に沿う横断面図である。

【図１１】本発明に係るノズルの第３実施形態を示す平
面図である。

【図１２】図１１のＧ−Ｇ線に沿う縦断面図である。

【図１３】本発明に係るアセンブリーの好ましい実施形
態を示す縦断面図である。

【図１４】図１３のアセンブリーのＨ−Ｈ線に沿う横断
面図である。

【図１５】図１３のアセンブリーを用いたＣＭＰスラリ
ーの再凝集防止システムを示すシステム図である。

【図１６】図１３のアセンブリーを用いた気体エマルシ
ョン化システムを示すシステム図である。

【図１７】図１１のアセンブリーを用いた汚泥減量化装
置のシステム図である。

【符号の説明】

１ノズル２ノズル本体２ａ第１部材２ｂ第２部材３上流側ノズル孔４下流側ノズル孔５中間滞留室５ａ空所６突起部２０ノズルアセンブリー２１排出口２２拡散室２２ａ壁部２２ｂ凹所２２ｃ開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズル本体内に、少なくとも２つの細孔
によって構成された上流側ノズル孔と、下流側ノズル孔
と、前記上流側ノズル孔と前記下流側ノズル孔との間に
形成された中間滞留室と、を有し、該上流側ノズル孔の総流路断面積を前記下流側ノズル孔
の流路断面積より大きく形成し、前記上流側ノズル孔の
出口を前記下流側ノズル孔の入口と対向しないように配
置し、前記少なくとも２つの細孔を、それら各々の出口
が互いに同軸線上で対向しないように形成したことを特
徴とするノズル。
【請求項２】前記上流側ノズル孔の各細孔が、前記下
流側ノズル孔の軸線回りに対称配置されていることを特
徴とする請求項１記載のノズル。
【請求項３】前記上流側ノズル孔は、該上流側ノズル
孔から前記中間滞留室内へ噴射された流体が前記中間滞
留室において前記下流側ノズル孔の中心軸線回りに渦流
を形成するように構成されていることを特徴とする請求
項１記載のノズル。
【請求項４】前記中間滞留室の上流側内壁面略中央部
に突起部が形成され、該突起部の突端が前記下流側ノズ
ル孔の入口中心近傍に位置するように構成されているこ
とを特徴とする請求項１記載のノズル。
【請求項５】前記ノズルへ送られる流体の圧力が１〜
５０ＭＰａであることを特徴とする請求項１記載のノズ
ル。
【請求項６】請求項１〜５の何れかに記載のノズルを
２以上組み込んだノズルアセンブリーであって、少なく
とも１対の前記ノズルと、該ノズルの出口が開口すると
ともに流体を排出するための排出口とを有する拡散室と
を有し、前記少なくとも一対のノズルは、各々から前記
拡散室内へ噴射された流体が該拡散室の内周面に沿う渦
流を形成するように配設されていることを特徴とするノ
ズルアセンブリー。
【請求項７】前記拡散室が円筒状であり、前記ノズル
の出口が前記拡散室の内周壁面に備えられていることを
特徴とする請求項６記載のノズルアセンブリー。
【請求項８】前記ノズルは、上流側ノズル孔が形成さ
れた第１部材と、該第１部材の下流側に配置された下流
側ノズル孔が形成された第２部材とにより構成され、前
記第１部材と前記第２部材とが相対向する側には前記中
間滞留室を構成する空所を有し、前記拡散室を構成する
壁部には、前記ノズルを収容するための底部開口付き凹
所を有し、該凹所の内周面と前記第２部材の外周面とが
螺子結合されていることを特徴とする請求項６又は７記
載のノズルアセンブリー。
【請求項９】粒子や微生物等を混入させた流体を、１
〜５０ＭＰａに昇圧し、ノズルから放射状に噴射させる
ことにより前記流体を瞬時に減圧させて、前記流体中の
粒子や微生物等を拡散させることを特徴とする拡散方
法。
【請求項１０】前記ノズル内において予備分散を行っ
た後にノズルから噴射することを特徴とする請求項９記
載の拡散方法。