JP2005131486A - 噴霧ノズルおよび噴霧方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造を複雑化することなく、液滴径を均一かつ微細化するとともに、噴霧パターン周縁部に粗大液滴が発生するのを防止できる噴霧ノズルを提供する。
【解決手段】 噴霧ノズル１は、ノズルの中心軸線に沿って形成され、かつ液体及び気体のうち一方の流体を供給するための内部流路５と、前記ノズルのうち、この内部流路５の外周に形成され、かつ他方の流体を供給するための環状流路６と、前記内部流路５からの流体と前記環状流路６からの流体とを混合させるための混合流路７と、この混合流路７からの気液混合流体を噴射するための噴射孔４ａとを備えている。このように噴霧ノズルにおいて、前記内部流路内には、内部流路５からの流体を混合流路７の内壁に向けて吐出するための分散チップ９が配設されている。また、混合流路７の下流側には、段状に小径化して混合室８を形成してもよい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、気体と液体とを混合して噴霧するのに有用な噴霧ノズル（二流体ノズル）および噴霧方法、特に高温ガス（ゴミ焼却炉などの排ガス処理装置で生成するガスなど）などの加熱体を冷却するのに有用な噴霧ノズルおよび噴霧方法に関する。

加熱炉（例えば、ゴミや産業廃棄物の焼却炉、溶融炉、電気炉や加熱炉など）で発生する高温ガス、圧延ロールや、加熱された耐火物などの冷却には、気体（空気、不活性ガスなど）と水とを混合して、微細な混合ミストを生成するため噴霧ノズルが利用されている。この噴霧ノズルでは、冷却効率を高めるため、液滴を微粒子化する必要がある。特に、焼却炉では、ダイオキシンの生成を抑制するため、焼却炉に接続された減温炉（又は減温塔）に噴霧ノズルを装着し、最大液滴径を小さくするとともにミストを微細化し、焼却灰や集塵機などの濡れを防止しつつガスの冷却効率を高めている。

図１１は、従来の噴霧ノズルの概略断面図である。この噴霧ノズルは、ノズルの中心軸線に沿って設けられた液体流路５１と、この液体流路の外周に環状に設けられた気体流路５２と、液体と気体とが混合するための混合流路５３と、この混合流路からの気液混合流体を噴射するための噴射孔５４とを有しており、前記気液混合流路で、液体と気体とを衝突させて混合している。しかし、このノズルでは、液体と気体とを衝突させても、均一に微細化したミストを生成できず、噴射孔から混合ミストを噴射させると、混合ミストの噴霧域の外周部に液滴径の大きなミストが飛散する。このような液滴径の大きなミストは、焼却灰を湿潤、堆積させてしまうため、減温炉内での排ガスの流れを低下させ、焼却炉の稼働効率が低減する。

特開２００３−２２０３５４号公報（特許文献１）には、ノズル本体に形成された液体通路と、この液体通路と連通し、ノズル本体の先端部に形成された所定数の噴射口と、前記液体流路に径方向の外方側から連通し、かつ前記液体流路の周りに分散して形成された複数の気体流路と、所定数のノズル噴射孔と複数の前記気体流路の先端側開口部との間に形成され、前記液体流路を流れる気液混合流体を微粒化するための邪魔部材とで構成された噴霧ノズルが開示されている。しかし、このノズルでは邪魔部材を必要とするとともに、噴霧条件によっては、混合ミストの噴霧域の外周部に飛散した液滴径の大きな粒子により、焼却灰を湿潤させてしまうことがある。さらに構造が複雑であるため、メインテナンスが煩雑化する。

一方、特開２０００−１０７６５１号公報（特許文献２）には、軸線に沿って形成された液体流路と、前記液体流路の外周に環状に形成された気体環状流路と、前記液体流路内に介設されたワーラー及びオリフィスとで構成され、ワーラーで液体を旋回させるとともに、旋回した液体をオリフィスで絞り、気体環状流路からの気体と衝突混合させて混合ミストを生成する二流体ノズルが開示されている。しかし、このノズルは、加工が煩雑なワーラーを必要とするだけでなく、気水体積比を１００に低減した場合、最大粒子径は２００μｍであり、液滴径を効率よく微細化できない。そのため、噴霧域の外周部に径の大きな液滴が飛散する。
特開２００３−２２０３５４号公報（特許請求の範囲） 特開２０００−１０７６５１号公報（特許請求の範囲）

従って、本発明の目的は、均一で微細な液滴を生成でき、噴霧域の外周部においても径の大きな液滴が飛散するのを有効に防止できる噴霧ノズルおよび噴霧方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、低い気水体積比で噴射しても、混合ミストを均一に微粒化できる噴霧ノズルおよび噴霧方法を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、構造が簡単であり、メインテナンスが容易な噴霧ノズルを提供することにある。

本発明者らは、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、ノズルに形成された内部流路から水を供給し、内部流路の外周に形成された環状流路から空気を供給し、混合流路で水と空気とを混合して噴射孔から噴射させる方法において、水を混合流路の内壁に向けて噴出させると、水と空気とを効率よく衝突させて混合でき、噴射孔から噴射したミストを均一に微細化できるとともに粗大液滴の生成を抑制できることを見いだし、本発明を完成した。

すなわち、本発明の噴霧ノズルは、ノズルの中心軸線に沿って形成され、かつ液体及び気体のうち一方の流体を供給するための内部流路と、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成され、かつ他方の流体を供給するための環状流路と、前記内部流路からの流体と前記環状流路からの流体とを混合させるための混合流路と、この混合流路からの気液混合流体を噴射するための噴射孔とを備えている。このような噴霧ノズルにおいて、前記内部流路内には、内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出するための分散チップが配設されている。

このような噴霧ノズルでは、内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出するので、環状流路からの流体と衝突させて効率よく衝突混合でき、噴霧ミストの液滴径を均一化できるとともに、液滴径の大きなミストの生成を防止できる。

前記噴霧ノズルにおいて、液滴径をさらに微細化しつつ均一化するため、混合流路の下流側には、段状に小径化した混合室を形成してもよい。また、分散チップは、複数の分散孔、例えば、周方向に形成された複数の分散孔を有していてもよい。さらに、環状流路からの流体を混合流路に吐出するための吐出孔と、分散チップに形成された分散孔とが、ノズルの中心軸線を基準として、実質的に異なる位相で配向していてもよい。このような噴霧ノズルでは、混合流路の内壁に対する内部流路からの流体の衝突効率および他方の流体との衝突混合効率を向上でき、液滴径をより一層均一化できるとともに粗大粒子の生成を防止できる。

なお、内部流路と環状流路とには、気体（空気など）と液体（水など）のうち互いに異なる流体を供給すればよく、内部流路から液体を供給し、環状流路から気体を供給してもよい。

より具体的には、ノズルの中心軸線に沿って形成され、かつ液体を供給するための内部流路と、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成され、かつ気体を供給するための環状流路と、前記内部流路からの液体と前記環状流路からの気体とを混合させるための混合流路と、この混合流路からの混合流体を噴射するための噴射孔とを備えている噴霧ノズルにおいて、環状流路からの気体を、混合流路に向けて吐出させるための複数の吐出孔と、この吐出孔の上流側の流路内に配設された分散チップと、この分散チップの周方向に形成され、かつ内部流路からの液体を混合流路の内壁に向けて吐出するための複数の分散孔と、ノズルの先端部の周方向に形成された複数の噴射孔とを備えていてもよい。さらに、分散チップに形成された複数の分散孔は、気体の吐出孔又はその近傍（上流側など）の内壁方向に向けてもよい。

本発明は、ノズルの中心軸線に沿って形成された内部流路から液体及び気体のうち一方の流体を供給し、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成された環状流路から他方の流体を供給し、前記内部流路からの流体と前記環状流路からの流体とを混合流路で混合し、この混合流路からの混合流体を噴射孔から噴霧（又は噴射）する方法も含む。この方法では、前記内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出して前記環状流路からの流体と混合（又は衝突させて混合）することにより、液滴径を均一に微細化する。この方法でも、環状流路からの気体を複数の吐出孔から混合流路へ吐出させるとともに、分散チップに形成された複数の分散孔から液体を混合流路へ吐出させ、気体と液体とを衝突させて混合流路で混合し、ノズルの先端部の周方向に形成された複数の噴射孔から混合流体を噴射させてもよい。

本発明では、分散チップの分散孔からの流体を混合流体の内壁に向けて吐出するので、内部流路からの流体と環状流路からの流体とを効率よく衝突させながら均一で微細な液滴を生成できるるとともに粗大液滴の生成を防止できる。そのため、噴霧域の外周部においても径の大きな液滴が飛散するのを有効に防止できる。また、衝突効率が高いため、低い気水体積比で噴射しても、混合ミストを均一に微粒化できる。さらに、構造が簡単であるため、メインテナンスも容易である。

以下に必要に応じて添付図面を参照しつつ、本発明を詳細に説明する。

図１は本発明の噴霧ノズル（二流体ノズル）の一例を示す分解斜視図であり、図２は図１に示すノズルの概略断面図であり、図３は、図１に示す噴霧ノズルの吐出孔と分散孔との配置状態を示す概略正面図である。なお、以下の例では、液体として水（高圧水などの加圧水）を用い、気体として空気（加圧空気）を利用している。

この噴霧ノズル１は、中心軸線に沿って形成された流路を有する二重管状の供給管体２と、この供給管体２の下流側の外周部に形成された螺合部に対して螺合により装着可能であり、かつ前記供給管体２に形成された流路に連通する流路を有するアダプタ３と、このアダプタ３の下流側の内周部に形成された螺合部に対して螺合により装着可能であり、かつ前記流路に連通して先端部の周方向に形成された複数の噴射孔を有するノズル本体（又はノズルヘッド）４とを備えている。

具体的には、供給管体２は、中心軸線に沿って形成された円筒状の中空部を有する内管２ａと、この内管の外周に形成された外管２ｂとで構成され、二重管状の管体を形成している。なお、外管２ｂよりも内管２ａの方が下流側に延出しており、この内管の外周にはアダプタ３に対して螺合可能なネジ溝が形成されている。前記内管２ａの中空部は、液体を供給するための内部流路５Ａを形成する。また、内管２ａと外管２ｂとの間には、気体を供給するための環状流路６Ａが形成されている。

アダプタ３は、中心軸線にそって形成された円筒状の中空部を有する内管３ａと、この内管の外周に形成された外管３ｂとで構成され、二重管状の管体を形成している。内管３ａの上流側の内周面には、前記管体２のネジ溝が螺合可能なネジ部が形成されている。アダプタ３の内管３ａの中空部は、前記供給管体２の内管２ａの中空部と連通して内部流路５Ｂを形成する。また、アダプタ３の内管３ａと外管３ｂとの間には、環状流路６Ｂが形成されており、この環状流路は前記供給管体２の環状流路６Ａと連通している。さらに、アダプタ３の外管３ｂの下流側の内周面には、ノズル本体４と螺合可能なネジ溝が形成されている。

すなわち、噴霧ノズルは、ノズルの中心軸線に沿って、水（加圧水）を供給するための内部流路（供給管体およびアダプタで形成される内部流路）５と、ノズルのうち前記内部流路の外周に形成され、かつ空気（加圧空気）を供給するための環状流路（供給管体およびアダプタで形成される環状流路）６とを備えている。

ノズル本体（又はノズルヘッド）４は、先端部が膨出して先細状に湾曲して形成されている。このノズル本体（又はノズルヘッド）は、上流側から下流側に向かって中心軸線に沿って形成され、かつ内部流路５及び混合流路７を構成する円筒状中空部と、この中空部（又は混合流路）の下流端に段状に狭まって小径化され、かつ混合室８を構成する小径の円筒状中空部と、この小径中空部に連通し、かつ先端部の周方向に形成された複数の噴射孔（この例では、周方向に等間隔に形成された８つの噴射孔）４ａとを備えている。また、ノズル本体４の外周部には、前記アダプタ３と螺合可能なネジ溝が形成されている。

さらに、前記ノズル本体４のうち環状流路６に対応する側壁には、混合流路７に向かって（又は下流方向にいくにつれて）内方に傾斜し、かつ周方向に散在する複数の吐出孔（この例では、周方向に等間隔に形成された８つの吐出孔）６ａが形成されている。

そして、前記内部流路５の下流端には、先端部が円錐状の分散チップ９が装着されている。この分散チップ９の先端部には、周方向に散在して複数の分散孔（この例では、周方向に等間隔に形成された８つの分散孔）９ａが形成されており、これらの分散孔９ａは、前記混合流路７の内壁（又はノズル本体の内壁）に向いている。すなわち、分散チップ９に形成された複数の分散孔９ａは、環状流路６の吐出孔６ａ又はその近傍（吐出孔の上流側）の内壁方向に向いている。また、図３に示されるように、分散チップ９の分散孔９ａと、環状流路６の吐出孔６ａとは、ノズル本体の軸芯を基準にして、実質的に同じ位相で配向している。

このような噴霧ノズル１では、内部流路５から水（加圧水）を供給し、環状流路６から空気（加圧空気）を供給すると、分散チップ９の複数の分散孔９ａから、吐出孔６ａ又は混合流路７の内壁方向に向かって水が吐出されるとともに、環状流路６からの空気が複数の吐出孔６ａから混合流路７に吐出される。そのため、水と空気とを混合流路内で効率よく衝突混合でき、均一に微細化（一次微粒化）した気液混合流体（混合ミスト）を生成できる。そして、混合流路７の下流域に存在する混合室８が段状に狭まっているため、前記一次微粒化した気液混合流体をさらに衝突させることができ、さらなる微細化（二次微粒化）した気液混合流体が生成できる。この二次微粒化した気液混合流体は、噴射孔４ａより外部へと噴射される。そのため、噴射孔４ａから噴射すると、図１０に示すように、釣鐘状（又は円錐状）の噴霧パターン全体が均一な微粒子で形成されるとともに、噴霧域Ｓの外周部Ｓａにおいても、液滴径の大きなミストの発生を防止できる。従って、高圧ガス流などの被冷却体を均一に冷却できるとともに、粗大な液滴によるダスト（焼却灰）の濡れや堆積を有効に防止できる。

なお、内部流路はノズルの中心軸線に沿って形成されていればよく、断面多角形状、断面楕円状などの中空部で形成された流路であってもよいが、通常、円筒状流路で構成できる。この円筒状流路は、単一の管体による単一のストレートな流路で構成してもよく、流体の流通に支障がない限り、前記のように、複数の管体で形成された複数の流路で構成してもよい。

環状流路は、前記内部流路の外周部に形成され、かつ流体が流通可能である限り、断面多角形状や楕円状などの環状であってもよいが、通常、円環状である場合が多い。この環状流路も単一のストレートな流路であってもよく、前記のように、複数の部材で形成され、かつ互いに連通した流路で構成してもよい。

混合流路は、内部流路からの流体と環状流路からの流体とを混合可能な空間で形成すればよく、前記円筒状中空部に限らず、多角柱状中空部、楕円体状中空部、球体状中空部などで形成してもよい。

混合流路の下流側には、必ずしも混合室を形成する必要はない。また、混合室は、段状（又は階段状）に小径化した単一又は複数の混合室で形成してもよく、下流方向の流路径が噴射孔に向かって狭まった円錐台状の混合室であってもよい。

ノズル本体に形成された噴射孔は、噴霧パターンに応じて種々の形態で形成でき、例えば、スリット状（直線状、十字状などの放射状など）であってもよく、非スリット状（円形、楕円形、多角形など）であってもよい。また、噴射孔は、単一の噴射孔で構成してもよく、複数の噴射孔（例えば、３〜１２個、好ましくは４〜１０個程度）で構成してもよい。例えば、複数の噴射孔はランダムに形成されてもよいが、通常、先端部において周方向に所定間隔をおいて形成されている。また、ノズル本体の先端部には、周方向に複数の噴射孔列を形成してもよい。さらに、周方向に形成された分散孔に対して、周方向に形成された噴射孔の位相は、中心軸線を基準として、同一又は異なっていてもよい。

吐出孔及び分散孔は、円形状（円状、楕円形状など）、多角形状（方形状など）、円周状（帯状）などの形状であればよく、単一孔で構成してもよく、複数孔（例えば、３〜１２個、好ましくは４〜１０個程度）で構成してもよい。複数の孔は、ランダムに形成してもよいが、通常、周方向（例えば、先端部の周方向）に形成されている。好ましくは、各孔は、等間隔で同心円上に周方向に形成されている。また、吐出孔と分散孔との数は、同一又は異なっていてもよい。

前記吐出孔は、環状流路からの流体が混合流路に吐出可能である限り、前記ノズル本体に形成する必要はなくアダプタの内管に形成してもよい。また、吐出孔は環状吐出孔であってもよいが、混合効率を高めるためには、複数の吐出孔で構成するのが有利である。また、複数の吐出孔は、ランダム又は周方向に千鳥状に形成してもよいが、通常、周方向に並んで所定間隔毎に形成する場合が多い。また、周方向に形成された複数の吐出孔は、同心円状（又は多重環状）に形成してもよい。環状流路からの流体は、混合流路に向けて吐出又は噴出する場合が多い。すなわち、環状流路の吐出孔は、分散孔からの流体との混合効率を高めるため、下流方向にいくにつれて軸線に対して内方へ傾斜（例えば、軸線に対して３０〜８０°、好ましくは４０〜７０°程度）している場合が多い。

分散チップ（又は分散部材）は、分散孔からの流体が混合流路に吐出又は噴射可能である限り、適当な流路に配設又は装着でき、通常、内部流路の下流端（又は混合流路の上流端）に配設又は装着する場合が多い。特に、分散チップは、環状流路の吐出孔の上流側の流路内に配設する場合が多い。分散チップは、前記流路径に適合した外径を有する中空軸部と、この中空軸部から下流側に突出した円錐部とで構成しているが、内部流路からの流体を混合流路に分散しながら吐出又は噴出可能であればよく、分散チップの形状は特に制限されない。例えば、分散チップは、係止、嵌合などの装着機構により流路に装着可能な装着部を有していてもよく、分散チップの先端部は、下流側に湾曲又は膨出した膨出状であってもよく、平板又は平坦状や、上流側に湾曲又は膨出した形状であってもよい。

分散チップの分散孔も、ランダム又は周方向に千鳥状に形成してもよいが、通常、周方向に並んで所定間隔毎に形成する場合が多い。また、周方向に形成された複数の分散孔は、同心円状（又は多重環状）に形成してもよい。分散孔は、衝突効率を向上させるため、内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出又は噴出可能であればよく、環状流路の吐出孔の下流側、吐出孔、又は吐出孔の上流側の内壁に向いていてもよい。好ましい態様では、分散孔は、環状流路の吐出孔（例えば、気体の吐出孔）又はその近傍、例えば、吐出孔の上流側の内壁に向いていてもよい。

前記吐出孔６ａと分散孔９ａとは、図３に示すように実質的に同じ位相で配向してもよいが、液体と気体との衝突混合効率を高めるためには、ノズルの中心軸線を基準として、実質的に異なる位相で配向しているのが好ましい。

図４は吐出孔と分散孔との配置状態を示す概略正面図である。なお、前記図１〜図３と同様の要素又は部材には、同じ符号を付して説明する（以下、同じ）。この図に示す例では、ノズル本体４の混合流路７の周方向に形成され、かつ環状流路６からの流体を吐出又は噴出させるための複数の吐出孔（この例では、８個の吐出孔）６ａと、分散チップ（又は分散部材）９の先端部に周方向に形成され、かつ内部流路５からの流体を吐出又は噴出させるための複数の分散孔（この例では、８個の分散孔）９ａは、中心軸線を基準として互いに重なることなく、実質的に異なる位相で配向している。すなわち、この例では、周方向に等間隔（角度４５°毎）で形成された８個の吐出孔に対して、分散孔は４５／２°の角度で位置ずれして形成されている。そのため、分散孔により、内部流路からの流体を、環状流路の隣接する吐出孔の間の内壁に向けて吐出又は噴出でき、内壁との衝突と環状流路からの流体との衝突混合とにより、液滴径を効率よく均一かつ微細化できる。

なお、中心軸線を基準として、吐出孔と分散孔とが互いに異なる位相で配向している場合、吐出孔に対して分散孔は、完全に位置ズレして異なる位相で配向していてもよく、少なくとも一部重複して異なる位相で配向していてもよい。

さらに、前記の例では、内部流路に水を供給し、環状流路に空気を供給しているが、液体及び気体のうち一方の流体を内部流路に供給し、他方の流体を環状流路に供給してもよい。例えば、内部流路から液体（加圧水など）を供給し、環状流路から気体（加圧空気など）を供給する場合が多いものの、内部流路に気体（加圧空気など）を供給し、環状流路に液体（加圧水など）を供給してもよい。後者の形態において、周方向の分散孔とともに、分散チップの軸芯に沿って分散孔を形成してもよい。

図５は本発明の噴霧ノズル（二流体ノズル）の他の例を示す概略断面図であり、図６は図５に示すノズルのＡ−Ａ線断面図である。

この噴霧ノズル１１では、分散チップ９に代えて、傘状分散チップ（又は分散部材）１９が使用されている。すなわち、内部流路５の流体を分散させるための分散機構は、内部流路５の下流端に配設された取付部材１２と、この取付部材１２に螺合や嵌合などにより取り付けられ、かつ下流方向に向かって外方向に拡がった傘状部材１９と、この傘状部材の外形に対応する内壁を有し、かつ前記傘状部材１９と所定距離隔てて取付部材１２又はノズル本体４の内壁に取り付けられた流路形成部材１３とで構成されている。すなわち、傘状部材１９と流路形成部材１３との間には、環状流路の吐出孔又はその近傍に向かって傾斜した環状の傾斜流路（又は傾斜分散孔）１９ａが形成されている。

このような傘状分散チップ１９を有する噴霧ノズル１１では、内部流路５から供給された流体（例えば、加圧水などの液体）を環状の傾斜分散孔１９ａから、環状流路の吐出孔又はその近傍の内壁に向けて飛散（又は吐出）できる。そのため、前記と同様に、液体と気体とを混合流路７で効率よく衝突混合でき、液滴径を均一化できるとともに微細化できる。

なお、前記環状の傾斜分散孔は、必要により、軸方向に延びる仕切壁で仕切り、周方向に散在又は隣接した複数の分散孔を形成してもよい。また、取付部材に傘状部材を取り付けることなく、傘状部材の放射方向に延びる羽根状支持部材を形成し、この羽根状支持部材を内部流路又は混合流路内に装着可能してもよい。

本発明の噴霧ノズルは、液滴径を微粒化（及び均一化）するための種々の微粒化手段を備えていてもよい。

図７は、本発明の噴霧ノズル（二流体ノズル）のさらに他の例を示す概略断面図である。この噴霧ノズル２１は、内部流路５内に旋回手段２２を備えている。すなわち、内部流路５の下流端には、内部流路５の流体（液体など）を旋回させて分散チップ９へ供給するための、旋回部材２２が配設されている。この旋回部材は、内部流路５内に装着可能な軸部材２２ａと、この軸部材の外周に螺旋状に形成された凹凸状螺旋部２２ｂとで構成されている。そのため、内部流路５の流体を螺旋部に沿って螺旋状に案内しつつ旋回流を生じさせ、分散チップ９へ供給でき、分散チップ９による分散効果を高め、気液混合効率を向上できる。

なお、旋回手段は前記構造に限らず種々のワーラ（例えば、羽根状ワーラなど）が使用できる。また、旋回手段の配設部位は特に制限されず、分散チップの上流側であってもよく、分散チップの下流側であってもよい。

図８は、本発明の噴霧ノズル（二流体ノズル）の別の例を示す概略断面図であり、図９は、この噴霧ノズルに装着された微細化手段（邪魔部材）を示す概略正面図である。この噴霧ノズル３１は、混合流路７内に、分散チップ９からの気液混合流体をさらに微細化するとともに均一化するため、邪魔部材３２が配設されている。この邪魔部材は、軸部材３２ａから放射状に延びる複数の羽根３２ｂを備えており、これらの羽根３２ｂは、混合流路７の内壁と密接して配設されている。

このような噴霧ノズル３１では、分散チップ９の分散孔９ａから吐出した流体と環状流路６からの流体とを混合流路７で衝突混合できるだけでなく、邪魔部材３２の羽根３２ｂを利用してさらに衝突混合できるので、気液混合流体をさらに微細化するとともに均一化できる。

なお、邪魔部材の構造は特に制限されず混合流体が衝突可能な種々の部材、例えば、流路の内壁から内方へ突出する邪魔板で構成してもよい。また、邪魔板は軸芯方向に沿って形成する必要はなく、軸芯を横断して斜め方向に配設してもよい。邪魔部材の配設部位は特に制限されず、分散チップの上流側であってもよく、分散チップの下流側（例えば、環状流路の吐出孔よりも下流域）であってもよい。

なお、必要であれば、噴霧ノズルの流路には、旋回手段と邪魔部材とを組み合わせて配設してもよい。例えば、旋回手段を分散チップの上流側に配設し、邪魔部材を分散チップの下流側に配設してもよく、その逆の形態で旋回手段と邪魔部材とを配設してもよい。さらに、旋回手段と邪魔部材とを混合流路に配設してもよい。

本発明の噴霧ノズルは、低い気体圧で気体を流通させても、混合ミストを効率よく噴射できる。加圧気体の圧力は、通常、０．０１〜１ＭＰａ（例えば、０．０５〜０．８ＭＰａ）、好ましくは０．１〜０．７ＭＰａ、さらに好ましくは０．２〜０．６ＭＰａ程度である。また、液体は、通常、加圧液体（又は高圧液）として供給され、圧力は、０．０１ＭＰａ以上（例えば、０．０５〜２ＭＰａ、好ましくは０．１〜１ＭＰａ）程度であってもよい。さらに、本発明の噴霧ノズルは、気体と液体との流量比（体積割合）が小さくとも、均一で微細な液滴を形成できる。例えば、気体／液体（気液体積比）が、５０〜２００、好ましくは７０〜１５０程度であっても、本発明の噴霧ノズルは、最大粒子径（最大液滴径）が１５０μｍ以上の液滴が生成するのを防止でき、特に、噴霧域Ｓの外周部Ｓａにおいても粒子径（液滴径）が１５０μｍ以上の液滴が飛散するのを有効に防止できる。

本発明の噴霧ノズルでは、単純な構造であっても、微粒子化された混合ミストを生成できる。ミスト粒子の粒子径は、気体及び液体の流量などにより変動するが、例えば、平均粒子径（平均液滴径）３０〜６０μｍ（例えば、３５〜５５μｍ、好ましくは４０〜５０μｍ）程度であってもよい。

本発明の噴霧ノズルにおいて、アダプタと供給管体のうち少なくとも一方のユニット（特に双方の供給ユニット）は、ノズル本体に脱着不能に固着していてもよいが、メインテナンス性を向上させるためには、ノズル本体に対して着脱自在に装着可能することもできる。装着機構は特に制限されず、前記構造に限らず種々の構造や機構、例えば、螺合機構、嵌合機構、係止又は掛止機構などが採用できる。吐出孔と分散孔との周方向の位置は、種々の位置決め機構、例えば、案内機構（キー溝などの凹凸部など）と、係止などによる抜け止め機構とで構成された装着機構などが例示できる。

本発明の噴霧ノズルは、液滴の均一化が必要な種々の用途、例えば、焼却炉などの加熱炉での高温ガスの冷却、圧延加工工程での鋼板の冷却、製紙工程などでの加湿又は保湿、薬液や水の散布、スプレードライ装置、造粒装置、装飾用などの靄の生成などのノズルとして利用できる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

実施例１
図１に示す噴霧ノズルを用い、空気圧Ｐ_A＝０．４３ＭＰａ、水圧Ｐ_W＝０．４３ＭＰａ、空気量Ｑ_A＝７０ｍ³／ｈｒ、水量Ｑ_W＝７００Ｌ／ｈｒ、気水体積比Ｑ_A／Ｑ_W＝１００の条件で噴霧試験を行った。

そして、図１０に示すように、高さＨ＝１０００ｍｍから垂直方向にミストを噴霧し、ノズルを起点（０地点）として垂直方向（縦方向）の距離Ｈ_a＝５００ｍｍのＡ地点での平均液滴径及び平均流速を測定した。また、噴霧域（又は噴霧パターン）Ｓの外周部Ｓａに、液滴径１５０μｍを超える粗い粒子（粗大液滴）が存在するか否かについても調べた。

比較例１
分散チップを用いることなく、実施例１と同様の噴霧ノズルを用いた。そして、空気圧Ｐ_A＝０．４０ＭＰａ、水圧Ｐ_W＝０．３８ＭＰａとする以外は、実施例１と同じ条件で噴霧試験を行った。

結果を表１に示す。

表１から明らかなように、比較例に比べ、実施例では粗大液滴（特に噴霧域Ｓの周縁部Ｓａでの粗大液滴）の生成を抑制できるとともに、液滴を均一かつ微細化できる。

図１は本発明の噴霧ノズルの一例を示す分解斜視図である。 図２は図１に示すノズルの概略断面図である。 図３は図１に示す噴霧ノズルの吐出孔と分散孔との配置状態を示す概略正面図である。 図４は、図１に示す噴霧ノズルの分散孔と吐出孔との配置を変形した場合の吐出孔と分散孔との配置状態を示す概略正面図である。 図５は本発明の噴霧ノズルの他の例を示す概略断面図である。 図６は図５に示すノズルのＡ−Ａ線断面図である。 図７は本発明の噴霧ノズルのさらに他の例を示す概略断面図である。 図８は本発明の噴霧ノズルの別の例を示す概略断面図である。 図９は図８に示すノズルで使用される邪魔部材３２の正面図である。 図１０は実施例の噴霧パターンを示す概略側面図である。 図１１は従来使用されている噴霧ノズルの概略断面図である。

符号の説明

１，１１，２１，３１…噴霧ノズル
２…供給管体
３…アダプタ
４…ノズルヘッド（ノズル本体）
５Ａ，５Ｂ…内部流路
６Ａ，６Ｂ…環状流路
７…混合流路
８…混合室
９…分散チップ

Claims (9)

1. ノズルの中心軸線に沿って形成され、かつ液体及び気体のうち一方の流体を供給するための内部流路と、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成され、かつ他方の流体を供給するための環状流路と、前記内部流路からの流体と前記環状流路からの流体とを混合させるための混合流路と、この混合流路からの気液混合流体を噴射するための噴射孔とを備えている噴霧ノズルであって、前記内部流路内に、内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出するための分散チップが配設されている噴霧ノズル。
2. 混合流路の下流側において、段状に小径化した混合室が形成されている請求項１記載の噴霧ノズル。
3. 分散チップが、周方向に形成された複数の分散孔を有している請求項１記載の噴霧ノズル。
4. 環状流路からの流体を混合流路に吐出するための吐出孔と、分散チップに形成された分散孔とが、ノズルの中心軸線を基準として、実質的に異なる位相で配向している請求項３記載の噴霧ノズル。
5. 内部流路から液体を供給し、環状流路から気体を供給する請求項１記載の噴霧ノズル。
6. ノズルの中心軸線に沿って形成され、かつ液体を供給するための内部流路と、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成され、かつ気体を供給するための環状流路と、前記内部流路からの液体と前記環状流路からの気体とを混合させるための混合流路と、この混合流路からの混合流体を噴射するための噴射孔とを備えている噴霧ノズルであって、
   環状流路からの気体を、混合流路に向けて吐出させるための複数の吐出孔と、この吐出孔の上流側の流路内に配設された分散チップと、この分散チップの周方向に形成され、かつ内部流路からの液体を混合流路の内壁に向けて吐出するための複数の分散孔と、ノズルの先端部の周方向に形成された複数の噴射孔とを備えている噴霧ノズル。
7. 分散チップに形成された複数の分散孔が、気体の吐出孔又はその近傍の内壁方向に向いている請求項６記載の噴霧ノズル。
8. ノズルの中心軸線に沿って形成された内部流路から液体及び気体のうち一方の流体を供給し、前記ノズルのうち、この内部流路の外周に形成された環状流路から他方の流体を供給し、前記内部流路からの流体と前記環状流路からの流体とを混合流路で混合し、この混合流路からの混合流体を噴射孔から噴射する方法であって、前記内部流路からの流体を混合流路の内壁に向けて吐出して前記環状流路からの流体と混合することにより、液滴径を均一に微細化する噴霧方法。
9. 環状流路からの気体を複数の吐出孔から混合流路へ吐出させるとともに、分散チップに形成された複数の分散孔から液体を混合流路へ吐出させ、気体と液体とを衝突させて混合流路で混合し、ノズルの先端部の周方向に形成された複数の噴射孔から混合流体を噴射させる請求項８記載の噴霧方法。

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