JP2009517215A - 噴霧ノズル - Google Patents

Abstract

接触分解ユニット等のベッセル内に第１流体及び第２流体例えば油及び蒸気をある噴霧パターンで噴霧するノズル、特に特定の物質例えば触媒との接触等による吐出部浸食が妨げられるよう工夫されたノズルを提供する。例えば吐出部先端面をベッセル内面とほぼ同形状にし、或いはその吐出部に複数個の楕円形吐出口をほぼ同心に配置し、或いはセラミクス製吐出部を金属製連結器により受入部に連結し、或いは概ね平坦且つ扇状の噴霧パターンが生じるよう吐出部の縁に沿って角度方向に相互間隔を置きつつ複数個の第１吐出口を設け、或いは吐出部先端面の上流寄り部位に細長い第２吐出口を設けて流体の一部をそこから噴霧し吐出部先端面の下流寄り部位に触媒が接触できないようにする。

Description

本願は、米国暫定特許出願第６０／７４１０２２号（出願日：２００５年１１月２９日）に基づく優先権主張を伴う出願である。なお、この参照を以て、当該暫定特許出願の全内容を本願の一部として明示的に組み入れることとする。

本発明は噴霧ノズル、特に液体と気体を混ぜて噴霧する噴霧ノズルに関する。

ＦＣＣ（fluidized catalytic cracking：流動接触分解）は石油精製業で多用される精製手法の一つである。ＦＣＣプロセスでは、石油成分を主体とする炭化水素を触媒接触により分解して内燃機関燃料、暖房用燃料等の物質を産生する。この接触分解プロセスが進行するのは通常はライザの中、即ちＦＣＣシステムを構成する反応器ベッセルが組み込まれた鉛直導管の中である。プロセス実施時には、曝気即ち流動状態の高温触媒粒子をライザの下部に導入し、上昇流を発生させるのが普通である。原料の炭化水素に蒸気を混ぜ部分的に流動化させてライザ内を流れる触媒流中に噴射すると、分解反応が生じてその原料がより単純な低分子化合物に分解される。

米国特許第４４４３２２８号明細書 米国特許第４７９３９１３号明細書 米国特許第４８９３７５２号明細書 米国特許第５１６０７０６号明細書 米国特許第５１７６３２５号明細書 米国特許第５２４０１８３号明細書 米国特許第５５５３７８３号明細書 米国特許第５６０３４５３号明細書 米国特許第５６７３８５９号明細書 米国特許第５６９２６８２号明細書 米国特許第５９２１４７２号明細書 米国特許第６０１２６５２号明細書 米国特許第６０９８８９６号明細書 米国特許第６６５２８１５号明細書 米国特許第６７３６９６０号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１９５４０２号明細書 米国特許第６０９８８９７号明細書（Ａ） 米国特許第５５１６０４６号明細書（Ａ） 米国特許第５３０６４１８号明細書（Ａ） 米国特許第５６１５８３６号明細書（Ａ）

ＦＣＣプロセスによる分解を好適に進行させるには原料の炭化水素を触媒と素早く且つ均等に混ぜ合わせる必要があるが、迅速且つ均等に混ぜ合わせるのは困難なことであり、原料と触媒の混合物の流れの中に、原料による低温層と触媒による高温層からなる層化領域が発生することが多い。その混合物流の触媒リッチな領域では炭化水素分子の過剰分解及び熱分解が発生することが多く、逆に炭化水素リッチな領域では炭化水素分子の不完全分解が発生するのが普通である。これらの現象が発生するとそのＦＣＣプロセスにおける最終産生量がかなり損なわれる。加えて、過剰分解、熱分解及び不完全分解には望ましくない副次作用がある。例えば、コーク付着によってライザ内で触媒が失活するので、残留コークを再生器内で気中燃焼させて触媒を再生する必要があり、またプロパンガス、ブタンガスといった低沸点気相反応生成物が過剰産生されてしまう。

即ち、原料たる炭化水素が反応器ベッセル内で触媒にうまく混ざり合っていることが、接触分解プロセスでは決定的に重要なことである。混ざり方を適正にするには噴霧ノズルを用い触媒上昇流中に炭化水素と蒸気の混合物を送り込めばよいが、従来からＦＣＣＵ（ＦＣＣ用ユニット）で用いられてきた噴霧ノズルには大きな問題点があった。第１に、従来の噴霧ノズルでは噴霧パターンが不均一になることがある。噴霧パターンが不均一だと触媒に対する炭化水素及び蒸気の混合物の接触が不安定になり、均質混合が妨げられて炭化水素分子の過剰分解、熱分解又は不完全分解が発生する。第２に、従来の噴霧ノズルではベッセル内面から触媒流中にノズルカバーが出っ張っているので、そのノズルカバーの浸食が進みやすくてノズル寿命が損なわれる。加えて、カバー浸食の進行に伴うノズル内流路形状ひいては噴霧パターンの変化で、ＦＣＣプロセス産生物の総量や密度が減少することがある。更に、出っ張っているノズルカバーによって触媒流路断面積が削られ、ベッセル内の下流寄り領域が低圧になる。その領域では触媒が下向きに流れるため渦流が発生し、その渦流によりノズルカバーの浸食が促進されてしまう。そして、ＦＣＣ用ベッセル内では絶え間なく温度変動が発生するのでノズルカバーが熱衝撃を受けやすく、熱衝撃が加わるとノズルカバーにはクラックが入ることがある。この点でも従来の噴霧ノズルは短命である。こうした問題が発生するのは上掲の精製プロセスに限られず、ノズルを用いて混合用ベッセル内に流体を導入する他種精製プロセス、例えばＲＣＣ（reduced crude conversion：常圧蒸溜残油転化）プロセスでも発生する。

また、噴霧ノズルでは合金製のノズルカバーを用いるのが一般的であるが、なかにはセラミクス製のカバーを用いるノズルもある。ノズルカバーのセラミクス化には多くの利点があるが、その融点が非常に高く且つその化学的活性が割合に低いため、セラミクスは溶接や接着が簡単でなく金属と接合しにくい。そのため種々のメカニカルジョイントが用いられるのであるが、温度変化で熱膨張と熱収縮が交互発生する用途では、メカニカルジョイントは短期間でまた前触れなしで故障してしまうことがしばしばである。

このように、ＦＣＣ等の精製プロセスにおける産生量を高めると共にノズルカバーやジョイントの頻繁な交換をなくして保守費用を減らすため、常時平坦な噴霧パターンを発生可能で混ざり方が均質になる噴霧ノズル、低圧領域発生による触媒下降流ひいては渦流の発生が少なく従って触媒性浸食が生じにくい噴霧ノズル、ノズルカバー凹凸ひいては触媒流内突出が小さいためカバー浸食が少なく且つ触媒流路断面積が広い噴霧ノズル、抗浸食性素材により形成された噴霧ノズル、延性が高く熱衝撃に耐えうる素材で形成された噴霧ノズル等を実現することが求められている。更に、ノズルカバー（吐出部）対流体受入部間密封状態を保つことができ且つ絶え間ない温度変動による熱衝撃に耐えうる接合連結装置を実現することも、求められている。

ここに、本発明の一実施形態は、一種類又は複数種類の流体を噴霧する噴霧ノズルであって、吐出口を１個又は複数個有するセラミクス製カバー即ち吐出部と、一種類又は複数種類の流体を取り込めるよう導入管を１本又は複数本有する金属製受入部と、そのセラミクス製吐出部を金属製受入部に連結する金属製連結器と、を備える。本ノズルでは、連結器によりセラミクス製吐出部に圧縮予荷重を加え、熱膨張熱収縮差分による金属製受入部セラミクス製吐出部間緩みを妨げる。

本実施形態は、例えば第１流体及び第２流体をベッセル内に噴霧するノズルとして構成する。そのノズルでは、１本又は複数本の導入管を介し金属製受入部に第１流体及び第２流体を取り込み、セラミクス製吐出部を貫く複数個の吐出口にその受入部から流体を送り込む。第１流体及び第２流体は、相互間隔を置いて配置されているそれらの吐出口から噴霧され、それによって吐出部に発するある噴霧パターンを形成する。また、本ノズルでは、更にその受入端を金属製受入部に連結でき且つその吐出端をセラミクス製吐出部に連結できる金属製連結器を使用する。その金属製連結器はセラミクス製吐出部に接触して圧縮予荷重を吐出部上に作用させる。圧縮予荷重の強さは予め概ね決められる。その金属製連結器には、例えばその受入端から吐出端に向かう先窄まりのテーパを付け、更に複数巻きのねじ山からなる第１ねじ部を設ける。このねじ部は、受入部に設けた複数巻きのねじ山からなる第２ねじ部と螺合し、金属製連結器及びセラミクス製吐出部の連結体を受入部にしっかりと連結する。こうして組み付けられたセラミクス製吐出部には所定の予荷重がかかる。そして、その金属製連結器の受入端を受入部に溶接する。但し、螺合させず溶接だけで金属製連結器を受入部に連結してもよいし、蝋付けや接着性の化学結合によって金属製連結器をセラミクス製吐出部に接合してもよい。

本発明の他の実施形態は、第１流体及び第２流体をベッセル内に噴霧するノズルであって、第１流体及び第２流体を取り込むべく導入管を１本又は複数本有する受入部と、ベッセル内面に概ね滑らかに連ねうる形状の先端面を有する吐出部と、それぞれ受入部に通流するよう吐出部の先端面を貫いて且つその吐出部の中心軸を取り巻くよう角度方向に相互間隔を置いて複数個設けられた吐出口と、を備える。本ノズルでは、各吐出口の流路軸に沿ってその吐出口内に第１流体第２流体混合物が通される。

本発明の他の実施形態は、第１流体及び第２流体をベッセル内に噴霧するノズルであって、第１流体及び第２流体を取り込むべく導入管を複数本有しそれら導入管がほぼ同心配置された受入部と、径方向に相互間隔を置いてほぼ同心に設けられた複数個の吐出口を有する吐出部と、を備える。本ノズルでは、各吐出口が対応する導入管に通流連結し、その中を第１流体及び第２流体のうち対応するものが流れる。

本発明の他の実施形態に係るノズルは、第１流体及び第２流体を取り込むべく導入管を１本又は複数本有する受入部と、その受入部の吐出端に連結された吐出部と、吐出部内に形成され受入部から第１流体及び第２流体を受け入れる混合室と、吐出部先端面の縁沿いに角度方向に相互間隔を置いて複数個且つそれぞれ混合室に通流するよう当該先端面を貫いて設けられておりそれらから噴霧された第１流体及び第２流体が全体としてある噴霧パターンを呈する第１吐出口と、を備える。第１吐出口は、例えばその吐出部の軸を中心にして角度方向に相互間隔を置いて複数個配置する。各第１吐出口の流路軸は、その流路軸沿いに各第１吐出口に第１流体第２流体混合物を取り込んで噴霧したとき都合複数個の第１吐出口の協働によって概ね扇状の噴霧パターンが形成されるよう、第１吐出口毎に設定する。本ノズルは、更に１個又は複数個の第２吐出口を備える。第２吐出口は、吐出部先端面に沿って第１吐出口より上流側に設けられ、通流先の混合室から第１流体及び第２流体を受け入れて噴霧する。第２吐出口から噴霧された流体の少なくとも一部は先端面の下流寄り部分の面前に送られるので、ＦＣＣＵにて使用されるある種の触媒等、特定の物質が吐出部先端面に集まりその面が浸食されることが妨げられる。その第２吐出口を、例えば吐出部先端面の上流寄り部位にほぼ全幅に亘って延設することにより、第２吐出口から吐出される流体で吐出部先端面の下流寄り部位を概ねカバーすることができ、ひいてはその面の浸食をより好適に防ぐことができる。

本発明の他の実施形態は、一種類又は複数種類の流体を噴霧する噴霧ノズルであって、一種類又は複数種類の流体の受入口を１個又は複数個有する金属製の第１手段と、第１手段と通流し一種類又は複数種類の流体を噴霧するセラミクス製の第２手段と、第２手段を第１手段に連結し更に第２手段に圧縮予荷重を加えて熱膨張熱収縮差分による第１手段第２手段間緩みを妨げる第３手段と、を備える。本実施形態における第１手段は例えば金属製受入部、第２手段はセラミクス製吐出部、第３手段は第１手段第２手段間に位置する金属製連結器である。金属製連結器は、例えばソケット及び第２手段にはめ込めるよう寸法設定したリング並びに当該ソケットにより構成する。その場合、例えば、セラミクス製吐出部の内面には逆止部を、当該吐出部の外面及びソケットにはそれぞれテーパ部を設け、吐出部及びソケットのテーパ部同士を接触させる。更にそのリングは、例えば、吐出部及びソケット内にスムーズに装着できるよう複数個のリング片に分ける。

本発明の他の実施形態は、接触分解、常圧蒸溜残油転化又はその双方用のベッセル内に一種類又は複数種類の流体を噴霧する方法であって、
（ｉ）吐出口を１個又は複数個有する吐出部、一種類又は複数種類の流体を取り込むべく導入管を１本又は複数本有する金属製受入部並びにセラミクス製吐出部金属製受入部間を連結する金属製連結器を備え、一種類又は複数種類の流体をベッセル内に噴霧する噴霧ノズルを、準備するステップと、
（ｉｉ）金属製連結器によりセラミクス製吐出部に圧縮予荷重を加えて熱膨張熱収縮差分による金属製受入部セラミクス製吐出部間緩みを妨げるステップと、
（ｉｉｉ）ベッセル内に触媒流を導入するステップと、
（ｉｖ）ノズルのうちセラミクス製吐出部だけが触媒流に露出されるようにしてノズルの触媒性浸食を抑えるステップと、
を有する。

本実施形態に係る方法は、例えば更に、吐出部先端面をベッセル内面とほぼ一連にしてそのベッセル内露出部分を小さくすることにより吐出部の触媒性浸食を更に抑えるステップを有する。

本発明によれば、第１に、ノズルカバーたる吐出部についての種々の形状的工夫により特定の物質例えば接触分解処理用触媒との接触等による先端面浸食を概ね防ぐことができる。また、各ノズルを適宜配置乃至形成することにより噴霧パターンを概ね平坦な扇状にして混ざり方をより均質にすることや、下流側低圧領域ひいては渦流の発生を抑え従来より触媒性浸食が少ないノズルを実現することができる。また、ノズルカバーの凹凸を減らして触媒流内への突出を小さくすることにより、触媒流路断面積が広く触媒性浸食が少ないノズルを提供することができる。そして、ノズルカバーを熱衝撃に耐えうる延性を有する抗浸食性の素材例えばセラミクスによって形成し、従来のノズルに比べ使用できる期間（寿命）が長いノズルを得ることができる。

以下、上記以外のものも含め本発明の狙い及び効果についてより明瞭にご理解頂くため、現時点にて本発明の好適な実施形態と考え得る構成について、別紙図面を参照しつつより詳細に説明する。

図１〜図８に、本発明の第１実施形態に係り第１流体及び第２流体をベッセル内に噴霧するノズル１０を示す。本ノズル１０では例えば第１流体として油、第２流体として蒸気等の気体を取り入れ、接触分解用ベッセル等のベッセル２０にそれらを噴霧する。しかしながら、本件技術分野で習熟を積まれた方々（いわゆる当業者）なら本願による教示から理解できるように、本ノズル１０で同様に扱える流体は他にも数多くあり、また本ノズル１０を使用できる用途も（現状で未知のものを含めて）数多くある。

本ノズル１０を構成する受入部１２は１本又は複数本の導入管１４を有しており、その導入管１４を介し一種類又は複数種類の流体例えば第１流体及び第２流体を取り込むことができる。本ノズル１０の吐出部１６はベッセル内面とほぼ一連に並ぶ先端面１８を有しており、また当該先端面１８を貫き受入部１２と通流する吐出口２２を有している。吐出口２２は吐出部１６の中心軸２４を取り巻くよう角度方向に相互間隔を置いて複数個並んでいる。各吐出口２２は図４に示す通り流路軸２６を有しており、第１流体第２流体混合物はその流路軸２６に沿って各吐出口２２を通っていく。

各吐出口２２の流路壁２８は、図１及び図２に示す通り吐出部先端面１８又はその近傍からその吐出口２２の流路軸２６に沿って受入口側に所定距離遡った場所まで延びている。その距離即ちオリフィス長は、噴霧された第１流体第２流体混合物がベッセル内でほぼ均一に拡がり噴霧パターンの平坦扇状化に資するよう設定しておく。例えば、その吐出口２２の直径に比して最低約０．４倍以上になるよう設定するのが望ましい。吐出口直径が約０．８６６インチなら、オリフィス長の最小値即ち最短オリフィス長は約０．３４インチである（１インチ＝約２．５４×１０^-2ｍ）。大まかには、限度はあるものの流路壁２８の長さ即ちオリフィス長が長い方が、噴霧パターンが平坦扇状により近くなると考えてよい。オリフィス長が短すぎると噴霧パターンが理想的パターン即ち平坦扇状パターンにならず、内部に空洞がある卵形のパターンになってしまう。この点については後により詳細に説明する。本実施形態の場合、図２に示す通り、各吐出口２２から受入口側に延びる略直状の管状部３０が複数本、ノズル１０に設けられており、それらの管状部３０によってオリフィス長が画定されている。

その管状部３０は図示例ではいずれも略直状の円筒形でモールド等により吐出部１６と一体に形成されている。但し、この管状部は、これ以外にも様々な形状を採ることができ、（現状で未知のものも含め）他の様々な手法でも吐出部と一体形成でき、また吐出部とは別体に形成して溶接等で吐出部に連結することもできる。

ベッセル２０は図４、図７及び図８に示す通り略円筒形であり、吐出部先端面１８の半径Ｒはベッセル内径とほぼ等しいが、いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できるように、ベッセルや吐出部先端面は他の様々な形状にすることができ、その場合でも吐出部先端面をベッセル内面とほぼ同形状（一連になる形状）にすることができる。

吐出口２２はほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンが生じるように構成する。その際には、いずれも「平坦且つ扇状に噴霧する噴霧ノズル」（Flat Fan Spray Nozzle）と題されており本願出願人がその特許権を保持している特許文献７及び１０の記載が参考になる。なお、これらの文献の全内容はここでの参照を以て本願に繰り入れられ本願の一部になるものとする。これらの特許文献における教示によれば、まず全数又は大部分の吐出口２２の流路軸２６をベッセル内ターゲットＴに向け、それらの吐出口２２から第１流体第２流体混合物を噴霧させる。その混合物はある噴霧パターンを呈しつつターゲット方向に流れ、ターゲットＴのうちその噴霧パターンの流動方向に沿った平面又はその近傍に存するものにたどり着く。更に、ターゲットＴに対する各吐出口２２の流路軸２６の向きを適宜設定すれば、複数個の吐出口２２の協働乃至連携によって、ほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンを発生させることができる。これによって、例えばベッセル２０の鉛直軸３２に対し鋭角をなす平面又はその近傍に位置し、吐出部先端面１８の中心軸２４と交わる直線上又はその近傍を流れるターゲットＴに、流体を送ることができる。

ノズル１０には更に混合室３４が設けられている。混合室３４は受入部吐出部間流路上にあり第１流体及び第２流体はその中で混ざり合う。本実施形態における混合室３４は吐出部内にあり吐出口２２のすぐ受入口側に位置している。

図示を省略するが、本ノズル１０は更にベイン（羽根車）を１個又は複数個備えている。ベインは受入部混合室間流路上にあり、受入部１２の長軸を横断するように延びている。第１流体及び第２流体はこのベインを通ることで環状渦流になる。また、ベインのほぼ中央部には流体の通り道（at least a portion of an aperture）がある。第１流体及び第２流体の一部はこの通り道を抜け、軸流又はそれに近い形態の流れになる。現状に鑑みるに、本ノズル１０に組み込めるベインの構成及びその組み込み方については、先に引用して繰り入れた特許文献（特許権者：本願出願人）の記載が参考になる。本実施形態では、これを参考に各ベインをいずれもほぼ半円形の二種類のローブ（羽根）で構成し、更にそれら二種類のローブのうち全体として凸状のローブを全体として凹状のローブよりも受入口寄りに配置している。また、本ノズル１０ではベインを２個設けており、各ベインに円形断面の受入部１２をそれぞれほぼ半分ずつ（半円ずつ）分担カバーさせている。但し、こうしたベインに代えて、図示しない飛沫化器をノズル内に設けてもよい。飛沫化器とは受入部１２から吐出部１６へと延びる螺旋形の部材である。その詳細については先に引用して繰り入れた特許文献（特許権者：本願出願人）の記載を参照されたい。

図４に示す通り、吐出部１６の装着先となる開口４２はベッセル１０の壁４０を貫通するよう形成されている。開口４２に吐出部１６を差し込むと、吐出部先端面１８は壁４０の内面（ベッセル内面）とほぼ一連になる。

本ノズル１０の最適な利用形態はＦＣＣＵ（ＦＣＣ用ユニット）用又はＲＣＣＵ（ＲＣＣ用ユニット）用の原料供給器（フィードディストリビュータ）である。ＦＣＣＵ及びＲＣＣＵは物質転化装置であり、転化元物質即ち原料は、石油系炭化水素を主成分とする装填原料又は循環原料、特に常温又は高温及び常圧下で液体の物質であり、転化先物質即ち産生物は、原動機用燃料等の液体燃料やナフサ等、装填原料よりも平均分子量が低い物質である。副生物としては通常条件下で気体の炭化水素が得られる。この転化を行わせるには、通常、
ａ）温度が華氏約５００°（約２６０℃）を超えていること、並びに
ｂ）所期の反応を開始又は進行させうる専用の固体触媒が反応ゾーン内に存在していること、特にその触媒を使用せず同じ条件で同じ原料を反応させた場合に比べ産生量、産生物特性又は反応速度が有意に違い測定可能であること、
が必要である。

また、その種のユニットでは、通常、（１）別々に設けられた転化ゾーン触媒再生ゾーン間で触媒を移動させ、（２）転化対象たる炭化水素ガス中に触媒が分散するよう固体触媒微粉末からなる流体状触媒を反応ゾーンに供給し続け、そして（３）触媒の反応ゾーン内平均滞留時間を炭化水素ガスの反応ゾーン内平均滞留時間より長くする。

本ノズル１０の第１の利点は、カバー即ち吐出部１６の凹凸が少なくベッセル内にあまり突出していないことである。これは、接触分解用ベッセル等のベッセル内にある触媒流内へのカバー突出長が従来の噴霧ノズルより短いということである。そのため、触媒流との接触による吐出部浸食が少なく従来の噴霧ノズルに比べノズル寿命が長くなる。本ノズル１０の第２の利点は、各吐出口２２から受入口側に略直状の管状部３０を延ばしてあるため、ベッセル内ノズル突出長がかなり短いにもかかわらず従来の噴霧ノズルに比肩する噴霧パターン、速度及び液滴サイズを実現できることである。本ノズル１０の第３の利点は、吐出部形状を工夫することで接触分解用ベッセル内触媒流から本ノズル１０を効果的に後退させ、吐出部１６を触媒性浸食から護っているため、ノズルカバーたる吐出部１６を、従来の接触分解用噴霧ノズルで使用していた素材に比べ延性の高い素材から製造することができ、従来のノズルに比べ熱衝撃に強いノズル１０が得られることである。本ノズル１０の第４の利点は、吐出部１６をベッセル内面とほぼ一連にし、カバーたる吐出部１６を実質的にベッセル壁構成部分にしているため、従来の噴霧ノズルに比べライザたるベッセル２０のへのノズル突出長が短くなり、その結果としてライザ内触媒流路断面積が拡がると共に、従来の噴霧ノズルなら突出部下流の触媒渦により生じていた浸食が抑えられることである。

なお、本ノズル１０では複数個の吐出口２２を併用して噴霧パターンを理想的な平坦扇状に近づけているが、いわゆる当業者であれば本願における教示から理解できるように、カバーたる吐出部の先端面をほぼ段差なくベッセル内面に連ねるという手法は（現時点で未知のものも含め）他の様々なノズル形態、例えばスロット状開口等その開口形状が異なる種類のノズルに対しても、遜色なく適用することができる。

図９〜図１１Ｂに本発明の第２実施形態に係るノズル１１０を示す。本ノズル１１０は図１〜図８を参照して説明したノズル１０と類似した構成部分を有しているので、それらの部分については先の使用符号に数字「１」を前置した参照符号を用いることとする。ノズル１０と同じく、本ノズル１１０は図示しないベッセル内に第１流体及び第２流体を噴霧するノズルである。本ノズル１０の受入部１１２は第１流体及び第１流体を取り込めるよう複数本の導入管１１３、１１５及び１１７を有している。それらの導入管１１３、１１５及び１１７は互いにほぼ同心に配置されている。また、ノズル１１０の吐出部１１６は複数個の吐出口１２２を有している。それらの吐出口１２２は、径方向に相互間隔を置いてほぼ同心に形成されており、導入管１１３、１１５及び１１７のうち対応するものに通流している。第１流体及び第２流体は、導入管１１３、１１５及び１１７を介し吐出口１２２のうち対応するものに送り込まれる。

吐出口１２２から噴霧された第１流体及び第２流体はそれらに発するある噴霧パターンを呈する。即ち、第１流体及び第２流体は吐出口１２２のうち対応するものに入り、その吐出口１２２から噴霧されるので、複数個ある吐出口１２２の全体でまた第１流体と第２流体の混合物によりある噴霧パターンが形成される。本ノズル１１０に設けられた複数個の吐出口１２２は、噴霧された第１流体及び第２流体のうち少なくとも一方が他方に衝突するよう形成されているので、第１流体及び第２流体のうち少なくとも一方に関し、ほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンを形成することができる。本ノズル１１０の好ましい使途は、第１流体として取り込んだ油と第２流体として取り込んだ蒸気を接触分解用ベッセル内に噴霧することであるが、前掲の実施形態と同じく本実施形態のノズル１１０も他種流体、他種装置、他種システム及び他種プロセスで遜色なく使用することができる。図示したＦＣＣＵ用ノズルの場合、内側導入管１１３及び外側導入管１１７は蒸気搬送用、中間導入管１１５は油搬送用の導入管であり、その壁の端面によって吐出部先端面１１８が形成されている。図１１Ａに示すように、各導入管の壁は、先端面１１８に近づくにつれ、ノズル中心線上では内向きに窄まりまた左右両端に近い部分では外向きに拡がっている。更に、本実施形態では、吐出口１２２の壁間外向き拡がり角α（図１１Ｂ参照）を約１〜１８０°の範囲内で設定している。この角度αは約９０°にするのが好ましい。

本実施形態にて吐出口１２２を複数個設けてあるのは、ほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンを形成するためである。当該ほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンの向きは、ノズル１０に関する図７及び図８にそのあらましを示した通り、例えばベッセル鉛直軸に対して鋭角をなすよう設定する。

また、本実施形態では、各吐出口１２２の幅Ｗをその吐出口１２２の少なくとも一個所で適宜設定することにより、その吐出口１２２を通る流体の量を、その吐出口１２２の部位毎に、或いは吐出口１２２毎に制御している。即ち、本実施形態では図示の通り各吐出口１２２がほぼ楕円形であるので、図９から読み取れるように、内側第１吐出口１２２の径方向の幅Ｗをノズル中心線上部分では狭くし（幅W１）、ノズル左右端近辺では広くしている（幅W２）。同じく中間第２吐出口１２２の径方向の幅Ｗもノズル中心線上部分では狭くし（幅W１）またノズル左右端近辺では広くしている（幅W２）。従って、第１及び第２吐出口１２２における第１又は第２流体の流量は、ノズル中心線上では少なくノズル左右端近辺では多い。これに対し、外側第３吐出口１２２の幅Ｗはほぼ楕円形の開口全体に亘ってあまり違いがないので、この吐出口１２２を通る第１又は第２流体の流量はその吐出口１２２のどこでもほぼ同一になる。なお、いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、ほぼ同心で形成される複数個の吐出口は（現時点で未知のものを含め）様々な形状にすることができ、またその幅も随意に又は必要に応じて決めることができる。形状や幅の設定は、吐出口としての機能、例えばほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンを発生させる機能やノズル発噴霧パターンの各部を構成する流体（第１流体、第２流体又はその双方）の流量を制御する機能が発揮されるよう行えばよいので、ほぼ同心に形成される複数個の吐出口は様々な形状にすることができ、その寸法乃至形状をその吐出口の輪郭に沿って均一にする必要はない。加えて、噴霧パターンの形状及び密度、液滴サイズ、ノズル軸に対する平坦扇状噴霧パターンの傾斜角、並びに流体噴出速度を形状設定とりわけ開口幅設定によって制御することができる。

ノズル１０に関し図４を参照して説明した通り、吐出部１１６はベッセル壁を貫通する開口内に収まっている。図示しないが、本実施形態でも、吐出部先端面１１８はベッセル内面とほぼ同形状であり、またその半径Ｒがベッセル内径とほぼ等しく設定されているので、本ノズル１１０をベッセル壁開口に装着すると吐出部先端面１１８とベッセル内面とがほぼ一連の面になる。いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、吐出部先端面形状はノズル装着先ベッセルの内面とほぼ一連になる形状であればよいので、上述の形状と異なる形状例えばその一部だけが半径Ｒで規定される形状にしてもよい。

本ノズル１１０の第１の利点は、複数個の環状流路を形成しているので従来形状の噴霧ノズルと異なり大きな応力が発生しにくく、従って従来のＦＣＣＵ用ノズル等で生じていたクラック等の機械的破損が生じにくいことである。本ノズル１１０の第２の利点は、複数個の環状流路を形成しているので比較的薄い平坦扇状噴霧パターンを発生させることができ、従ってＦＣＣＵ用触媒等との接触を安定化しまた接触ゾーンを限定することができる。

本ノズル１１０の第３の利点は、ほぼ同心に形成された流路例えば環状流路の幅Ｗをノズル各部毎に予め変えておくことによって、流体の飛沫化や噴霧パターン各部に至る流体の流れ方を部位毎に制御できることである。例えば噴霧パターンのうち外寄り部分（左右端近辺）に達する流量を多くすることが求められ又は望まれているなら、その部分に向かって流体を送り出す部分における環状流路幅を広めにすればよい。また、噴霧パターン中の特定部位にある霧中の液体量を増減させるには、その液体に混ぜるべき気体が通る吐出口の幅を増減させることによって、その部位でその液体と混ざる気体の流量を応分に増減させればよい。このように、本ノズル１１０における新規な吐出口構造によれば、噴霧パターンの部位毎に流量や液滴サイズを可変設定することができる。

図１２〜図１４に本発明の第３実施形態に係るノズル２１０を示す。本ノズル２１０は図１〜図１２を参照して説明したノズル１０及び１１０と類似した構成部分を有しているので、それらの部分については先の参照符号に数字「２」を前置したもの又は数字「１」を数字「２」に置き換えたものを参照符号として用いることとする。

本ノズル２１０は図示しないベッセル内に第１流体及び第２流体を噴霧するためのノズルであり、その金属製受入部２１２には第１流体及び第２流体を取り込むべく１本又は複数本の導入管２１４が設けられている。吐出部２１６はセラミクス製であり、受入部２１２に通流する複数個の吐出口２２２がそれを貫いて形成されている。吐出口２２２は相互間隔を置いて形成されており、それぞれ第１流体及び第２流体を噴霧することによりこの吐出部２１６に発する噴霧パターンを発生させる。図示例における吐出部先端面２１８は全体として凸面であるが、必要なら先の実施形態と同じくベッセル内面とほぼ一連になる形状にすることもできる。前述したノズル１０におけるそれと同じく、吐出口２２２は吐出部２１６の軸を取り巻くよう角度方向に相互間隔を置いて複数個形成されており、また各吐出口２２２の流路軸はその吐出口内にその軸に沿って第１流体第２流体混合物が流れ込むよう設定されている。それら、都合複数本の流路軸は、協働でほぼ平坦且つ扇状の噴霧パターンを好適に形成できるよう設定されている。

本実施形態では、そのセラミクスとして反応焼結炭化珪素やＣｅｒａｍＴｅｃ ＡＧ製品たるＳＬ ２００ ＳＴ等の窒化珪素を用いることができる。いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、他種セラミクス乃至非金属素材も、既知未知の別を問わず遜色なく使用することができる。

先に述べた通り、金属をセラミクスに接合する処理は難しい処理である。セラミクスはその融点が非常に高く且つその化学的活性が低めであるので溶接や接着ができず、そのため種々のメカニカルジョイントが用いられてきたが、使用温度が高いと構成部材間の熱膨張係数の差によりそのメカニカルジョイントの使用も難しくなる。加えて、セラミクスには引っ張り応力が加わったときに前触れなしで破損する傾向がある。そこで、本実施形態のノズル２１０では、セラミクス製吐出部２１６を金属製受入部２１２に締結する連結器２４４を金属製にしている。この連結器２４４は、その受入端２４８を受入部２１２にまた吐出端２５０を吐出部２１６にそれぞれ連結できるよう構成されているので、金属製連結器２４４とセラミクス製吐出部２１６の接触面で連結器２４４から吐出部２１８に圧縮予荷重が作用することや、またその予荷重の強度を予め概ね設定できることを、ご理解頂けよう。連結器２４４にはその受入端２４８から吐出端２５０に亘り先窄まりのテーパ部２５２が形成されており、そこには複数巻きのねじ山からなる第１ねじ部２５４が形成されている。図示の通り、受入部２１２にはそのねじ部２５４と螺合させうるよう複数巻きのねじ山からなる第２ねじ部２５６が形成されているので、吐出部２１６及び連結器２４４の連結体を受入部２１２にしっかりと固定でき、それにより吐出部２１６即ちセラミクス製の部材を所定の予荷重で組み付けることができる。また、本実施形態では連結器２４４及び受入部２１２がいずれも金属製であり互いに溶接できるので、連結器２４４の受入端２４８にて溶接することで（溶接部２６０）、連結器２４４の回転による予荷重抜けを防ぐことができる。

図示の通り、連結器２４４の受入端２４８に形成されている連結器流入口と、同じく連結器２４４の吐出端２５０に形成されている連結器吐出口２５８との間は、前者から後者に向かい先窄まりに延びるテーパ部２５２によって結ばれており、他方の吐出部２１６にも連結用のテーパ部２４６が形成されているので、吐出部２１６を連結器２４４の内側にはめ込みテーパ部２４６，２５２間即ちセラミクス対金属間を密着させることができる。吐出部２１６をはめ込むと、その先端面２１８即ち複数個の吐出口２２２が形成されている面は、連結器吐出口２５８から突き出すこととなる。この構成、即ち金属製連結器２４４のテーパ部２５２とセラミクス製吐出部２１６のテーパ部２４６とが密着する構成では、前者から後者に圧縮予荷重が加わるので機械的破損が発生せず又は発生しにくく、また連結器２４４が金属であるのでその撓みによってＦＣＣＵ等における稼働条件変化に耐えることができる。更に、溶接に使用する金属はその収縮率に基づき選定する。即ち、金属製連結器２４４からセラミクス製吐出部２１２に作用する圧縮予荷重を概ね所定の強度に保ちその機械的破損を妨げる金属を選定する。

受入部吐出部間は、必要なら螺合ではなく溶接によって固定することもできる。その溶接に使用する金属も収縮率に基づき選定するとよい。即ち、金属製連結器２４４からセラミクス製吐出部２１２に作用する圧縮予荷重を概ね所定の強度に保ちその機械的破損を妨げる金属を選定するとよい。

また、金属製連結器２４４とセラミクス製吐出部２１６の間の固定は、それらのうち一方又は双方を他方に蝋付けする手法で行ってもよい。金属とセラミクスとを蝋付けできる特殊な素材例えばＡｕ／Ｎｉ合金や多層素材を使用することによって連結器吐出部間を蝋付けして連結器内に吐出部２１６を一体化することができる。また、図示例では金属製連結器２４４及びセラミクス製吐出部２１６にテーパ部２５２，２４６を設けて番わせているが、そうした形状でない面同士を蝋付け固定することもできる。

金属製連結器２４４とセラミクス製吐出部２１６の間の固定は、或いは、それらのうち一方又は双方を化学結合形成剤を用いて他方に化学的に接合し、両者間を流体密封止する手法で行ってもよい。その場合も、図示の通り金属製連結器２４４及びセラミクス製吐出部２１６にテーパ部２５２，２４６を設け番わせるのが望ましいが、そうした形状でない面同士を接合することもできる。また、化学結合形成剤に代えて又はそれと共に機械的封止手段を併用し、金属製連結器２４４とセラミクス製吐出部２１６の間を流体密封止することもできる。

いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、前掲の特許文献による教示に基づき本ノズル２１０にベイン、螺旋状部材等の部材を設け、その部材により第１流体と第２流体をかき混ぜた上で吐出口２２２から吐出させることもできる。また、図１３に示した通り、受入部２１２の内面には飛沫化を促す環状の段差が複数個設けられている。

本ノズル２１０の第１の利点は、合金等で形成した連結器２４４によって正の圧縮を加えることにより、セラミクス製吐出部２１６を本ノズル２１０にしっかり固定できることである。例えば螺合による固定なら容易にその加圧を実施でき、しかも圧縮予荷重を所定値に設定できる。本ノズル２１０の第２の利点は、例えば化学結合形成剤や蝋付けによる連結なら、機械的連結等の他種連結手段に比べて所要部品点数が少ないため、セラミクス製吐出部２１６の固定や連結部封止による漏洩防止を割合低コストで実施及び実現できることである。

本ノズル２１０の第３の利点は、合金等で形成された連結器２４４をセラミクス製吐出部２１６及びノズル躯体にしっかりと固定し前述の通り圧縮予荷重を加えているため、連結器２４４等を構成する金属が吐出部２１６を構成するセラミクスより膨張率が高くても、吐出部２１６が連結器２４４からはずれることがなくまた連結の緩みも生じにくいことである。

図１５及び図１６に本発明の第４実施形態に係るノズル３１０を示す。本ノズル３１０は先に図１〜図１４を参照して説明したノズル１０、１１０及び２１０と類似する構成部材を有しているので、先の参照符号の冒頭数字を「３」にした参照符号でそれらの部材を表すこととする。本ノズル３１０も図示しないベッセル内に第１流体及び第２流体を噴霧するノズルであり、その受入部３１２には１本又は複数本の導入管３１４を介し第１流体及び第２流体が取り込まれる。吐出部３１６はその受入部３１２の吐出端に連結されており、受入部３１２を介し第１流体及び第２流体を受け入れる混合室３３４を有している。また、吐出部３１６の先端面３１８には複数個の第１吐出口３２２が形成されている。それらの吐出口３２２は吐出部先端面３１８を貫き混合室３３４と通流しており、また角度方向に相互間隔を置きつつその面３１８の縁に沿って並んでいる。吐出口３２２から噴霧される第１流体及び第２流体は、吐出部３１６に発するある噴霧パターンを形成する。前述したノズル１０及び２１０と同じく、吐出部３１６の軸を取り巻くよう角度方向に相互間隔を置いて設けられたこれら複数個の吐出口３２２の内部には、それぞれその流路軸に沿って第１流体第２流体混合物が導入されるので、それら流路軸を適宜設定することによって協働で噴霧パターンをほぼ平坦且つ扇状にすることができる。更に、吐出部３１６には１個又は複数個の第２吐出口３２３も設けられている。開口３２３は吐出部先端面３１８の上流寄り部分に設けられた細長い開口であり、第１流体及び第２流体は混合室３３４からこの開口３２３にも流れ込んで噴霧される。第２吐出口３２３から噴霧される流体のうち少なくとも一部は先端面３１８の下流寄り部分の面前に向かうので、例えば各種ＦＣＣＵ用触媒が吐出部先端面３１８上に集まりその面３１８が浸食されることを防ぐことができる。また、図示例では吐出部先端面３１８の上流寄り部分でほぼその全幅をカバーするよう開口３２３が設けられているので、開口３２３から噴霧された流体によって吐出部先端面３１８の下流寄り部分をほぼ全面に亘りカバーすることができ、従って浸食を全面に亘り防ぐことができる。

いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、吐出部３１６に設ける第２吐出口３２３の個数は複数個でもよく、またその形状は（現時点で未知のものも含め）様々な形状にすることができる。第２吐出口機能を発揮しうるものであればよい。例えばその幅を図示例より均一にしてもよいし、その面上拡がり角を図示例より広く又は狭くしてもよい。他方の第１吐出口３２２も様々な形状にすることができ、様々なパターンで配置することができ、またその個数は任意に設定することができる。そして、図示例における吐出部先端面３１８は全体として凸面であるが、これは随意に他の形状にすることができる。例えば前掲の例に倣いベッセル内面に近い面形状にするとよい。

本ノズル３１０の第１の利点は、第２吐出口３２３から噴霧される流体（の一部）が触媒流を偏向させて吐出部先端面全体から退けるため、触媒との接触や触媒の堆積によって生じる浸食から吐出部先端面３１８を護れることである。本ノズル３１０の第２の利点は、触媒性浸食から吐出部３１６が護られるため、ＦＣＣＵ用ノズルの形成にこれまで使用されていた素材に比べ熱衝撃に強い素材によって吐出部３１６を形成できることである。本ノズル３１０の第３の利点は、第１吐出口３２２の相互配置を工夫することにより、とりわけＦＣＣＵ用に適した理想的な平坦扇状噴霧パターンを形成できることである。

図１７Ａ〜図１７Ｄに本発明の第５実施形態に係るノズル４１０を示す。本ノズル４１０は先に図１〜図１６を参照して説明したノズル１０、１１０、２１０及び３１０と類似した構成部材を有しているので、それらの部材については先の参照符号に数字「４」を前置したもの又はその参照符号の冒頭数字「１」、「２」又は「３」を数字「４」に置き換えたものを参照符号として使用することとする。本ノズル４１０も図示しないベッセル内に第１流体及び第２流体を噴霧するノズルであり、その内部構造及び性質や吐出口４２２は先に示した実施形態のそれとよく似ている。本ノズル４１０が先の実施形態と大きく相違している点は、複数個の吐出口４２２が形成されているセラミクス製吐出部４１６を、次のような構造で金属製受入部４１２に連結していることである。まず、その吐出部４１６即ちカバーは、その内面に逆止部４０５即ちアンダーカットがありその外面にテーパ部４００がある略円筒状の部材である。テーパ部４００はソケット４１５に設けられた同様のテーパ部４１７に接触しており、ソケット４１５の外側にある金属製ホルダ４２５は標準的な配管溶接手法を用いて金属製受入部４１２に溶接されている。吐出部４１６及びソケット４１５の内側にはめ込まれているリング４２０はその両端の直径が異なるリングであり、一方の端の直径ｄ１はソケット４１５の内径ｄ２より僅かに小さく、また他方の端の直径ｄ３はカバー４１６で逆止部４０５を把持できるようカバー４１６の最小内径ｄ４より大きくなっている。そのため、このリング４２０を装着するにはリング４２０を複数片分割（好ましくは三片以上分割）する必要があり、図示例では３個のリング片４２７、４２８及び４２９が形成されている。リング片間の分割線のうち１本（４４０）は本ノズル４１０の軸から径方向に延ばした線上にあり、他の２本（４５５）はコード（弦材）４４５に沿った線上にあるので、まず径沿い分割線４４０を共有する２個のリング片４２８及び４２９を装着し、次いで２個の弦沿い分割線４５５を有する最後のリング片４２７を装着することで、リング４２０を組み付けることができる。なお、仮にリング片４２７と他のリング片との分割線が弦材沿いでなかったら、摺動させてもはめ込めないであろう。組み付けが終わったら、それらリング片４２７、４２８及び４２９をその組み付け先でソケット４１５に溶接する。溶接に使用する金属がその固化に伴い収縮すると吐出部４１６がソケット４１５の中に引き込まれ、両者の間に接合部４６０が形成される。こうした接合手法は類似形状の他種セラミクス片を金属管に連結する際にも使用できる。

ソケット４１５側にテーパ部４００を設けるのは、溶接用の金属が冷めて縮むときにセラミクス素材が圧縮されるようにするためである。ソケット４１５の径方向膨張分並びにリング片４２７、４２８及び４２９の伸長分が吐出部４１６に対する圧縮予荷重となる。加わる圧縮予荷重が十分強ければ、高温時に金属部分が若干大きめに膨張しても、連結が緩んで吐出部４１６がはずれることはない。いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、どのような寸法にするかは、使用する素材の組合せや稼働条件に基づき適宜決めるべきものである。

従来のセラミクス形成処理ではその幾何学的パラメタ例えば直径に狂いが出ることが問題とされており、他方の金属形成処理では加工及び切断の際に歪みが生じやすいことが問題とされていた。このようにその幾何学的形状に不完全さがあると番わせる部材同士の接触が点接触となってしまい、特にセラミクスで形成されている方の部材が強い応力によって破損してしまうこととなりかねない。装着時にいくらか発生する変形で金属製の部材が弾性を呈するので、本実施形態では金属製の部材間にセラミクス製の部材を挟み込むことができ、また最終組付け前にその硬化をすませておくことができる。これは、部材間接触の均一化と流体密封止の両立につながる。

更に、例えばリング４２０の端面をソケット４１５の端面とほぼ同一面にすることにより、両者の熱膨張を最大限にあわせ込むことができる。また、この参照を以てその全内容を本願の一部として繰り入れるところの特許文献６（発明者：Ｂｅｄａｗ ｅｔ ａｌ．）及び特許文献７（発明者：Ｓｌａｖａｓ ｅｔ ａｌ．）に従い、リング４２０に混合促進機能を持たせてもよい。更に、前述の手法でセラミクス製のカバー即ち吐出部４１６に予荷重を加えることで、引っ張りによる破損を妨げるようにしてもよい。

いわゆる当業者であれば本願による教示から理解できる通り、上述したか否かを問わず、別紙特許請求の範囲により定義される本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲で本発明の実施形態に係るノズルに様々な改変乃至改良を施す余地がある。例えば、セラミクス製吐出部を使用できるノズルの種類は本願で言及した種類を含め数多くある。同様に、吐出部先端面をベッセル内壁面とほぼ一連にしそのベッセルにノズルを装着する構造も、本願で言及した種類を含め様々な種類のノズルに応用することができる。更に、本発明に係るノズルの実施に際しては、既知未知の別を問わず、様々な種類の素材、様々な形状の吐出口及び噴霧パターン、様々な構造の混合室、混合部材乃至噴霧器を採用できる。従って、以上説明した好適な実施形態はあくまで例示にすぎず、それを以て本発明の要旨を限定解釈すべきではない。

本発明の第１実施形態に係るノズル、特にその装着先ベッセルの内面とほぼ一連になる先端面を有するカバー乃至吐出部を示す要部斜視図である。 図１に示した吐出部の内部を示す斜視図である。 ベッセル壁例えば接触分解ユニットの壁に装着された吐出部を示す側面図である。 図３に示した吐出部及びその装着先ベッセル壁を、各吐出口の流路軸を表す末広がりの線分と共に示す斜視図である。 図１に示した吐出部を別の角度から見た図である。 図１に示した吐出部の内部を別の角度から見た図である。 図１に示した吐出部をカバーとするノズルを、接触分解用ベッセルに約９０°の相互間隔で４個、組み込んだ状態を模式的に示す上面図である。 図７に示したベッセルの断面図である。 本発明の第２実施形態に係るノズル、特にそれらに発する噴霧パターンが所定の噴霧パターンになるようほぼ同心に複数個配置されたほぼ楕円形の吐出口を示す要部斜視図である。 図９に示したノズルの吐出部を幾分模式化して示す正面図である。 図１０に示したノズルの吐出部を示す線分Ａ−Ａ沿い断面図である。 図１０に示したノズルの吐出部を示す線分Ｂ−Ｂ沿い断面図である。 本発明の第３実施形態に係るノズル、特にそのセラミクス製吐出部乃至カバーを合金製連結器で合金製受入部に連結した構成を示す要部斜視図である。 図１２に示したノズルの断面図である。 図１２に示したノズルの端面図である。 本発明の第４実施形態に係るノズル、特にその吐出部乃至カバーの先端面の上流寄り部位に細長いスロットを設け、そのスロットに発する霧の少なくとも一部を吐出部のより下流寄りの面上に導き吐出部浸食を妨げる構成を、幾分模式化して示す正面図である。 図１５に示したノズルの吐出部を幾分模式化して示す断面図である。 本発明の第５実施形態に係るノズル、特にセラミクス製吐出部乃至カバーをリング三分割型ソケットで合金製受入部に連結する構成を示す分解図である。 図１７Ａに示したノズルカバーの縦断面図である。 図１７Ｂに示した断面の位置を表す線分Ｆ−Ｆを示す正面図である。 連結器を構成するリング片を示す上方斜視図である。

Claims (23)

1. 一種類又は複数種類の流体を噴霧する噴霧ノズルであって、
   吐出口を１個又は複数個有するセラミクス製吐出部と、
   上記流体を取り込むための導入管を１本又は複数本有する金属製受入部と、
   上記吐出部を上記受入部に連結する金属製連結器と、
   を備え、上記連結器により上記吐出部に圧縮予荷重を加えて熱膨張熱収縮差分による受入部吐出部間緩みを妨げる噴霧ノズル。
2. 請求項１記載の噴霧ノズルであって、上記受入部に入る流体に第１流体と第２流体とがあり、上記吐出部の先端面がベッセルの内面に対して概ね揃った形状であり、複数個の吐出口が吐出部先端面を貫き上記インレット部に通流しており、それら複数個の吐出口が当該吐出部の軸を取り巻き角度方向に相互間隔を置いて並んでおり、第１流体第２流体混合物の吐出口内流動方向を決める流路軸が吐出口毎に設定されている噴霧ノズル。
3. 請求項２記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部が、吐出口に連なりその長さ（Ｌ）対直径（Ｄ）比Ｌ／Ｄが約１／２以上の管状部を複数個有する噴霧ノズル。
4. 請求項２記載の噴霧ノズルであって、吐出部先端面又はその一部がベッセル内径とほぼ等しい半径を有する噴霧ノズル。
5. 請求項２記載の噴霧ノズルであって、上記ベッセルが接触分解、常圧蒸溜残油転化又はその双方用のベッセルであり、第１流体が液体、第２流体が気体である噴霧ノズル。
6. 請求項２記載の噴霧ノズルであって、全数又は大部分の吐出口の流路軸がベッセル内ターゲット方向を向いており、それらの吐出口から噴霧された第１流体第２流体混合物がそのターゲットと交差する方向に向かう噴霧パターンを呈し、その噴霧パターンの流出方向に延びる平面又はその近傍に存するターゲットに当該混合物を届ける噴霧ノズル。
7. 請求項５記載の噴霧ノズルであって、第１流体が油、第２流体が蒸気である噴霧ノズル。
8. 請求項１記載の噴霧ノズルであって、受入部吐出部間流路上にありその内部で第１流体と第２流体が混ざり合う混合室を備える噴霧ノズル。
9. 請求項８記載の噴霧ノズルであって、上記受入部の長軸を横断するよう混合室受入部間流路上に設けられそのほぼ中央部に流体の通り道があるベインを１個又は複数個備え、第１流体及び第２流体のうちベインで受け止めた部分を環状渦流にする一方、当該通り道に受け入れた部分を軸流又はそれに近い流れにする噴霧ノズル。
10. 請求項２記載の噴霧ノズルであって、吐出部先端面がベッセル内面とほぼ一連になるようその外面を使用しベッセル壁開口内に装着される噴霧ノズル。
11. 請求項１記載の噴霧ノズルであって、ソケット内及び上記吐出部内にはまるように寸法設定されたリング並びに当該ソケットにより上記連結器が形成された噴霧ノズル。
12. 請求項１１記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部の内面には逆止部があり、当該吐出部の外面及び上記ソケットにはそれぞれテーパ部があり、当該吐出部及びソケットのテーパ部同士が密着する噴霧ノズル。
13. 請求項１２記載の噴霧ノズルであって、上記リングの一端の直径を上記ソケットの内径とほぼ等しくし、また上記吐出部の上記逆止部に密着するよう当該ソケットの他端の直径を当該吐出部の最小直径より大きくした噴霧ノズル。
14. 請求項１３記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部及び上記ソケットの内側にスムーズに装着できるよう上記リングを複数個のリング片に分けた噴霧ノズル。
15. 請求項１記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部が、径方向に相互間隔を置いてほぼ同心に設けられ且つ上記受入部に通流連結された複数個の吐出口を有し、当該受入部から各吐出口を通って噴霧された流体が、それらの吐出口の協働によってある噴霧パターンを呈する噴霧ノズル。
16. 請求項１記載の噴霧ノズルであって、
    上記吐出部が、先端面と、その吐出部の軸を取り巻くよう角度方向に相互間隔を置いて複数個設けられ吐出部先端面を貫き当該受入部に通流する第１吐出口と、吐出部先端面上で第１吐出口より上流寄りの部位に１個又は複数個設けられた第２吐出口と、を有し、
    １本又は複数本の導入管を介し第１流体及び第２流体が上記受入部に取り込まれ、それらの混合物が各第１吐出口の流路軸沿いにその第１吐出口内に流れる一方、ベッセル内を上流から下流に向かい流れる物質流が上記第２吐出口によって偏向されその第２吐出口より下流で吐出部先端面から遠ざかる噴霧ノズル。
17. 一種類又は複数種類の流体を噴霧する噴霧ノズルであって、
    上記流体の受入口を１個又は複数個有する金属製の第１手段と、
    上記第１手段と通流し上記流体を噴霧するセラミクス製の第２手段と、
    上記第２手段を上記第１手段に連結し、更に当該第２手段に圧縮予荷重を加えて熱膨張熱収縮差分による第１手段第２手段間緩みを妨げる第３手段と、
    を備える噴霧ノズル。
18. 請求項１７記載の噴霧ノズルであって、第１手段が金属製受入部、第２手段がセラミクス製吐出部、第３手段が第１手段第２手段間に位置する金属製連結器である噴霧ノズル。
19. 請求項１８記載の噴霧ノズルであって、ソケット内及び上記第２手段内にはまるように寸法設定されたリング並びに当該ソケットにより上記連結器が形成された噴霧ノズル。
20. 請求項１９記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部の内面には逆止部があり、当該吐出部の外面及び上記ソケットにはそれぞれテーパ部があり、当該吐出部及びソケットのテーパ部同士が密着する噴霧ノズル。
21. 請求項２０記載の噴霧ノズルであって、上記吐出部及び上記ソケット内にスムーズに装着できるよう上記リングを複数個のリング片に分けた噴霧ノズル。
22. 接触分解、常圧蒸溜残油転化又はその双方用のベッセル内に一種類又は複数種類の流体を噴霧する方法であって、
    吐出口を１個又は複数個有するセラミクス製吐出部、一種類又は複数種類の流体を取り込むべく導入管を１本又は複数本有する金属製受入部並びに吐出部受入部間を連結する金属製連結器を備え、当該流体を上記ベッセル内に噴霧する噴霧ノズルを、準備するステップと、
    上記連結器により上記吐出部に圧縮予荷重を加えて熱膨張熱収縮差分による受入部吐出部間緩みを妨げるステップと、
    上記ベッセル内に触媒流を導入するステップと、
    上記噴霧ノズルのうちセラミクス製である上記吐出部だけが上記触媒流に露出されるようにして当該噴霧ノズルの触媒性浸食を抑えるステップと、
    を有する方法。
23. 請求項２２記載の方法であって、更に、吐出部先端面をベッセル内面とほぼ一連にしてそのベッセル内露出部分を小さくすることにより上記吐出部の触媒性浸食を更に抑えるステップを、有する方法。

Images