JP2010125399A

JP2010125399A - 噴霧システム

Info

Publication number: JP2010125399A
Application number: JP2008303527A
Authority: JP
Inventors: Norihiko Hirano; 徳彦平野
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10

Abstract

【課題】加圧停止後において、所望しない粗大な霧の噴出を防止し、かつ、ノズルからの最後の液ダレ現象を完全に起こさないようにする。
【解決手段】加圧部２と、加圧液体が通過する送液経路３と、加圧停止後に、液圧が所定の圧力値Ｐ_１以上の条件で開いて、前記送液経路３に存在する残液を前記送液経路外へ排出し、該送液経路３内の残圧を抜くための残圧排出弁６と、液圧が所定の圧力値Ｐ_２に低下すると閉じて液体Ｗの供給を物理的に遮断する弁体４３が内蔵されており、該弁体４３が閉じた後、ノズル噴霧口Ｈからの液ダレが生じない程度のノズル内部容積とされた噴霧ノズル４と、を備えた噴霧システムを提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴霧技術に関する。より詳しくは、噴霧停止時において、ノズルからの液ダレを発生させないように工夫した噴霧システムに関する。

噴霧技術は、従来から様々な目的（用途）で利用されてきた。例えば、空間に水を噴霧することで湿度を調整する目的（加湿目的）、芝生養生や植物の生育のために水を散布する目的、農薬や洗剤などの薬剤を散布する目的、消臭成分や香り成分を散布する目的、殺菌成分を散布する目的、コンクリートを養生する目的、燃料を燃焼させる目的などを挙げることができる。このように、噴霧技術は、産業活動や日常生活の様々な場面で重要な技術となっている。

近年、地球温暖化現象やヒートアイラインド現象などを背景に、空間を冷却する技術の必要性が益々高まっている中、霧（ミスト）の気化熱を利用した冷却技術（以下、「ミスト冷却技術」という。）も注目され始めている。このミスト冷却技術は、冷房装置が使えない野外での空間冷却にも適しているので、夏場の熱中症対策などにも効果を上げ始めている。

また、非常に微細な霧は、即座に気化し易いことから、噴霧対象空間に存在する人、家具、機器類、床、壁面などを濡らすことなく、上記したような各種目的を達成することができるという注目すべき利点がある。このため、気化促進を課題として、霧をより微細化するための技術が追究されてきたところ、現在では、平均粒径が数十ミクロン程度の霧を提供しうる噴霧ノズルが既に開発されている状況にある。

ここで、一般の噴霧技術では、加圧された所定の液体をポンプで加圧してノズルへ送り込み霧化を行うという構成が採用されており、噴霧終了（一時停止含む。）のために、加圧を停止すると、ノズルに連通している送液経路内に残る液体の圧力（以下、「残圧」という。）が低下していく過程で、霧粒子が次第に粗大化しながらノズルから噴出され続け、やがては所望する微細な霧とは言い難い状態に至り、最後には液ダレ現象（ノズル吐出口から液体が滴下する現象。「ボタ落ち現象」とも言う。）を起こして終わるという過程を辿る。

霧粒子が粗大化していくと、温度や湿度の調整効率が低下するだけでなく、周辺を濡らしてしまい、さらに、最後の液ダレ現象が発生すると、ノズルから落下した液滴が、下方の人、家具、機器類、床、壁面などに付着してしまうという問題が起こる。このため、現在は、このような「濡れる」ことに係わる問題を忌避すべき要請が強い目的や用途（分野）では、噴霧技術を採用することに躊躇せざるを得ない状況にある。

ノズルからの上記液ダレ現象を防止するための技術として、ノズルの噴霧口であるオリフィス部分をプレス加工によって所定の形状に加工するように工夫を施した技術（特許文献１）やノズルボディ内部の実質内容積を、該内部にスペーサを介挿することによって減らすことにより液ダレ現象の発生を防止する技術が提案されている（特許文献２）。
特開平１１−０５０９３５号公報。特開平７−２６５７５３号公報。

しかしながら、上掲した従来技術のように、ノズルのオリフィス構造やノズル内容積を小さくするというノズル改良技術だけでは、ポンプ停止後の粗大化された霧の噴出や液ダレ現象の発生を確実に防止することは現実に困難である。

そこで、本発明は、加圧停止後、送液経路内の液圧がゼロになるまでの過程での所望しない粗大な霧の噴出を防止し、かつ、最後の液ダレ現象を完全に起こさないように鋭意工夫を施した噴霧システムを提供することを主な目的とする。

上記目的を達成するために、まず、本発明では、（１）霧化するための所定の液体を加圧する加圧部、（２）該加圧部で加圧された前記液体が通過する送液経路、（３）加圧停止後、液圧が所定の圧力値Ｐ_１以上の条件で開弁して、前記送液経路に存在する残液を前記送液経路外へ排出し、該送液経路内の残圧を抜くための残圧排出弁、（４）前記送液経路を通過した加圧液体を霧化して噴出するノズルであり、液圧が所定の圧力値に低下すると閉じて液体の供給を遮断する弁体が内蔵されており、該弁体が閉じた後に、ノズル噴霧口からの液ダレが生じない程度のノズル内部空間容積を有する「噴霧ノズル」、以上（１）から（４）を少なくとも備える噴霧システムを提供する。
ここで、上記した「残圧排出弁」は、加圧停止後の所定の液圧条件下で開弁して、送液経路内の残液を所定箇所（例えば、貯留槽）へ排出するという機能を発揮する。この機能によって、加圧停止後に送液経路内に存在する残圧を一気に低減するという役割を果たす。この残圧排出弁が開くことにより、送液経路内の残圧が瞬時に低減されると、ノズルからの噴霧が、事実上、即座に停止される。このように、残圧排出弁の開弁圧力条件を選択することによって、霧の平均粒径を制御でき、加圧停止以後に所望しない粗大な霧がノズルからの噴出されることを有効に防止できる。
ここで、残圧排出弁が開く「圧力値Ｐ_１以上」という条件設定は、目的に応じて要求される微細な霧の平均粒径を所定レベル以上に設定した場合において、この所望する微細な霧を得ることが可能な下限圧力値がＰ_１（単位：ＭＰａ）以上という意味である。例えば、平均粒径40μｍレベルの迅速に気化し易い微細な霧を所望する場合は、液圧が2.5ＭＰａ以上の圧力条件で残圧排出弁が開くように工夫しておく必要がある。2.5ＭＰａ未満のより低い圧力条件で残圧排出弁が開いた場合は、所望しない平均粒径40μｍレベルよりも粗い霧がノズルから吐出されてしまう。なお、本発明において「平均粒径」とは、位相ドップラー法（ＰＤＰＡ法）に基づく平均粒子径（ＳＭＤ）を指す。
次に、上記残圧排出弁を開くと、上記送液経路内の液体が急激に逆流し、残圧が、瞬時に、一気に低下する。そして、残圧ゼロになる直前の所定の圧力値（説明の便宜上、圧力値Ｐ_２とする。）になった時に、上記噴霧ノズルでは、該ノズル内に内蔵された弁体が閉じて、ノズルと送液経路は物理的に遮断される。
ここで、加圧停止後における残圧排出弁が開く圧力値Ｐ_１からノズル弁体が閉じる圧力値Ｐ_２に至る極僅かな時間帯においては、残圧排出弁が開いた時点でノズル内に滞留している液体（以下、「ノズル残液」と言う。）が、送液経路へ瞬時に負圧吸引されるという、液ダレ防止の観点で大変好ましい現象が得られる。
しかし、弁体が内蔵されているノズル内部空間の容積が一定レベルを越えていると、残圧排出弁の開弁により得られる「負圧吸引作用」をもってしても、ノズル内に液体が極僅かに残留した状態のままでノズル弁体が閉じてしまい、最後には、この極々僅かなノズル残液が噴霧口から押し出されて膨らみ、一滴程度の液ダレ現象を引き起こしてしまうことになる。
そこで、本噴霧システムでは、液ダレ現象防止に寄与する残圧排出弁との密接な関係に基づいて、弁体内蔵箇所であるノズル内部空間の容積を、ノズル噴霧口からの液ダレが生じない程度に工夫しておく。例えば、送液経路の液圧が2.5ＭＰａ以上の条件で残圧排出弁が開く場合では、前記バルブ内蔵状態で300μＬ以下の容積となるように工夫しておく。このような工夫により、ノズル残液は、残圧排出弁の開弁でもたらされる前記負圧吸引作用により送液経路へ可及的完全に引き込まれ得る容量に収まるので、確実に液ダレ現象を防止することができる。
なお、本発明において、ノズル内部容積を所定数値以下に設定するという思想は、残圧排出弁と密接不可分の関係の中から全く新規に見出された着想であり、ノズル内部容積を低減すれば液ダレ現象を防止できるという単純な思想ではないということに言及しておく。
さらに、本噴霧システムでは、前記残圧排出弁の開弁時（開弁と同時）又は開弁直後に、前記送液経路を大気に連通させるための「大気開放弁」を付設してもよい。この大気開放弁を、上記残圧排出弁の開弁と協働的な関係によって開弁させることで、加圧停止後における送液経路の逆流現象を促進する。これにより、ノズル残液の負圧吸引作用をより増強して、該ノズルからの液ダレ現象をより可及的完全に防止する。

本発明に係わる噴霧装システムは、加圧停止後、送液経路内の液圧がゼロに至るまでの過程での所望しない粗大な霧が噴出されてしまうことを防止することができ、かつ、最後の液ダレ現象も完全に防止することができる。即ち、本噴霧システムにおいては、ノズル噴霧口からの液ダレ現象の徹底的な防止対策が施されているので、これにより噴霧システムの設置場所や用途を一層拡充することができる。

以下、添付した図面を参照しながら本発明に係わる噴霧システムの好適な実施形態例について説明する。なお、本発明は、図面に開示された噴霧システムの実施形態例の構成に狭く限定されない。

まず、図１は、本発明に係わる噴霧システムの一実施形態例の全体構成を説明するための図である。

この図１に示された噴霧システムＳは、例えば、水道水、純水、超純水、軟水、硬水、殺菌剤・消臭剤・香り成分などの所定成分を含有する水溶液など、目的に応じて適宜選択された所定の液体Ｗを噴霧するときに使用される。この噴霧システムＳは、噴霧終了又は一時停止時における噴霧ノズル（図１中の符号４、以下、単に「ノズル」と称する。）からの液ダレ現象を可及的完全に防止できるように工夫されていることが特徴である。

本噴霧システムＳでは、図１中において符号１で示された水槽に一時貯留された（加圧前の）液体Ｖが、加圧部（例えば、プランジャーポンプ）２の作動開始により吸引されて、所定圧力まで加圧される。そして、加圧部２により得られる高圧な液体Ｗは、送液経路３を通過して、該送液経路３から分岐される各末端に配設された複数のノズル４,４・・へ供給され、各ノズル４から非常に微細な霧Ｍとして噴出される。なお、ノズル４の配設数は、目的に応じて決定され、特に限定されない。

図１中において符号５で示された部品は、加圧部２へ液体Ｗが導入されているどうかをモニターすることを目的に、水槽１と加圧部２の間の経路に付設されたフローセンサーである。このフローセンサー５で液流をモニターすることで、仮に、加圧部２へ液体Ｗが導入されない状態に至ったときには、加圧部２を強制的に停止させる。これにより、加圧部２の空運転（いわゆるポンプの焼き付き）を有効に防止することができる。

本噴霧システムＳにおける液体供給方式は、目的や環境に応じて自由に選択することができ、いわゆる自吸式であってもよいし、非自吸式であってもよい。また、水槽１を用いることに限定されず、水道等から直接給水する方式等であってもよい。

次に、図１中に符号６で示された箇所は、加圧部２の下流側の送液経路３の途上に設けられた「残圧排出弁」を示している。この残圧排出弁６は、加圧停止後の液圧低下過程における選定された所定の液圧条件で作動して、弁が開くように設計されている。

より具体的に説明すると、噴霧作業を終了又は一時停止（中断を含む。）するために加圧停止を行うと、送液経路３内の液圧は、噴霧ノズル４から排出されるだけの状態となり、やがて、前記液圧が低下して圧力値Ｐ_１に至ると、残圧排出弁６が開弁する。このとき、液体Ｗが送液経路３内を急激に逆流（図１中のＷに係わる矢印と反対方向への流れ、図１の矢印Ｒ参照。）し始め、それにより、送液経路３が一気に負圧に傾く。実際には、加圧停止から圧力値Ｐ_１に至るまでの時間は、数秒程度である。なお、本発明において「負圧」とは、加圧状態における液圧方向を「正圧」とした場合に、その逆向きの方向の圧力を言う。

この残圧排出弁６の開弁動作により、加圧停止時において送液経路３に残留している加圧状態の液体Ｗは、図１中に符号７で示されている排液経路を介して水槽１に返送される。これにより、残圧排出弁６は、その開弁動作によって送液経路３内の残圧を一気に外部へ排出するという役割を果たす。その意味で、本発明では、符号６で示すバルブを「残圧排出弁」と称している。図１中の符号Ｗ′は、水槽１に返送される液体を示している。この残圧排出弁６の開弁によって、送液経路３内の液圧は一気に低下するため、ノズル４からの噴霧は事実上停止される。

ここで、この残圧排出弁６が開弁することで送液経路３内の液体Ｗが急激に逆流してその残圧が一気に低下すると、送液経路３に連通するノズル４に内蔵されている弁体（後述、図２、３中の符号４３）は、所定の作動圧で開弁状態から閉弁状態となり、ノズル４に対する液体Ｗの供給が物理的に絶たれる。これにより、ノズル４からの噴霧は、物理的に完全停止する。

このように、本噴霧システムＳでは、残圧排出弁６やノズル４内の弁体４３がそれぞれ所定の圧力条件で開閉動作を行うことによって、加圧停止後において、送液経路３の残圧の作用により所望しないレベルの粗大な霧がノズル４から噴出されてしまうことを可及的完全に防止することができる。即ち、本噴霧システムＳでは、要求される平均粒径レベルの微細な霧Ｍに満たないような粗大な霧をノズル４から一切噴出させないように工夫されている。

ここで、残圧排出弁６は、要求される霧の平均粒径レベルに応じて適宜選定される圧力値Ｐ_１以上という条件で開弁するように設定しておく。液体Ｗが、より高圧条件の方が霧はより微細化されるから、要求する霧の平均粒径がより小さい場合（より微細な霧を噴霧する場合）は、当該圧力値Ｐ_１をより高く設定しておき、要求する霧の平均粒径がより大きいレベルで許容される場合は、圧力値Ｐ_１をより低く設定しておくことができる。このように、この圧力値Ｐ_１は、目的にあった霧の平均粒径レベルに応じて、自由に設定可能である。

ここで、各ノズル４から一斉に噴出される霧Ｍは、より微細な粒子サイズであること、即ち、気化が速いことが、いわゆる「濡れない霧」を得る目的においては重要である。本願発明者が長年鋭意研究を重ねたところ、例えば、迅速に気化し易い平均粒径40μｍレベルの微細な霧を得る場合は、例えば、送液経路３の液圧が少なくとも2.5ＭＰａ以上の圧力条件で残圧排出弁６が開弁するように工夫しておく必要がある。即ち、2.5ＭＰａ未満の圧力条件で残圧排出弁６を開弁させる設定にすると、当該圧力条件下で平均粒径40μｍレベルに達しない粗い霧がノズル４から噴出されてしまうことになり、好ましくない。

残圧排出弁６の弁方式については、特に限定はされず、所定の圧力値Ｐ_１で開弁し、加圧停止後に送液経路３に滞留する残液（残圧）を該送液経路３から排出可能な構成であればよい。残圧排出弁６は、手動式弁も採用可能であるが、自動化された電磁弁方式がより望ましい。

残圧排出弁６は、加圧部２として一般に採用されるポンプの空気溜まりも排除可能な構成であることが望ましい。噴霧システムＳで噴霧を行う場合は、まず、加圧部２であるポンプを始動させる必要がある。このポンプの始動に際しては、該ポンプのシリンダー等に発生している空気溜まりを空気抜き弁等によって外部に排出する必要がある。そこで、残圧排出弁６をポンプの空気抜き弁としても機能するように工夫してもよい。

この場合、運転開始時において空気抜きに必要な時間だけ残圧排出弁６を開弁する。例えば、ポンプを始動させた後、５〜１０秒程度の間、残圧排出弁６が自動開弁するように設定しておくようにする。これにより、運転開始とともに、自動的にポンプの空気溜まりを排除できるので便利である。

次に、本噴霧システムＳを構成するノズル４は、一般に、目的や用途において、送液経路３から分岐された各末端部位に配設されることになる。本噴霧システムＳにおいては、このノズル４には、送液経路３を通過してきた加圧液体Ｗを霧化して目的の空間に向けて噴出する一流体ノズルが採用される。

ここで、図２は、本噴霧システムＳにおいて採用可能なノズルの一実施形態例の内部構造を示す図であって、弁体が開いた状態を示す断面図、図３は、同内部構造を示す図であって、弁体が閉じた状態を示す断面図である。

このノズル４,４,４のそれぞれは、まず、筒体４１（例えば、ステンレス製）を備えており、該筒体４１の前端部４１１の中央位置には、例えば、口径0.1ｍｍに設計されたノズル噴霧口（オリフィス）Ｈが開口形成されている。

この筒体４１の内部には、筒体４１の内壁面に螺着される通流部４２と、該通流部４２とノズル噴霧口Ｈの間に位置するノズル内部空間Ｚに収容される弁体（例えば、チェックバルブ）４３と、液体Ｗに混入し得る夾雑物を除去するためのフィルター（ストレーナー）４４と、が設けられている。尚、符号４５は、通流部４２を筒体４１に対して保持するためのＯリングである。

ここで、ノズル４の弁体４３は、三角錐状の形状をなす封止部４３１と、該封止部４３１に装着された弾性体（例えば、コイルバネ）４３２と、該弾性体４３２のノズル噴霧口Ｈに対向する側（封止分４３１と反対側）に装着された中子４３３と、から構成されている。

なお、符号４３３１は、中子４３３の三角錐表面部位に形成された溝構造部分を示しており、ノズル噴霧口Ｈに連通し得る通流溝である。液体Ｗは、ノズル４に供給された後、この通流溝４３３１を通過して噴霧口Ｈに入り、霧化される。

ここで、前記弁体４３を付勢する弾性体４３２は、液体Ｗの液圧Ｐが所定圧力（Ｐ_２）を越えていると（Ｐ＞Ｐ_２）、送液経路３からノズル内部空間Ｚに液体Ｗを流入せしめ、該液体Ｗをノズル噴霧口Ｈから霧Ｍとして噴出する（図２参照）。

一方、加圧停止後に液圧Ｐが次第に低下して残圧排出弁６（図１参照）が開き、送液経路３の液体Ｗの液圧Ｐが所定圧力（Ｐ_２）以下にまで瞬時に低下すると、弾性体４３２の付勢力（図３中の点線矢印Ｕを参照）が勝って、前記弁体４３の封止部４３１を（通流部４２の）通流口４２１に水密状態になるように押し付ける。これにより、液体Ｗが該通流口４２１からノズル内部空間Ｚに流入することを物理的に完全遮断する（図３参照）。

ここで、同種ノズル製品間における弾性体４３２の付勢力の強さのばらつきは、弁体４３の閉弁圧力条件（Ｐ_２）に誤差を生じさせる原因となり得る。従って、ノズル４からの液ダレ現象の防止対策をノズル４の弁体４３の閉弁動作のみで行うような構成が従来技術の典型的構成であるところ、この種の従来技術では、より安全をみて、弾性体４２の付勢力（弾性強度）をより強くしておくという対策が講じられていただけでなく、弾性体４２の付勢力（又は弾性強度）に係わる精度も厳しく管理されていた。

しかし、本噴霧システムＳでは、送液経路３途上に残圧排出弁６を設けている結果、加圧部２による加圧を停止した後、該残圧排出弁６の開弁によって送液経路３に急激な逆流Ｒ（図１参照）を形成することで、液圧Ｐは瞬時に低下する。これにより、事実上の噴霧停止が達成されるだけでなく、ノズル残液が前記逆流Ｒに伴う負圧の作用により送液経路３へ引き込まれ、液ダレ現象も可及的完全に防止される。

残圧排出弁６を設けたことによる副次的効果の一つとして、ノズル４内に内蔵される弁体４３の作動圧（Ｐ_２）がより低いノズル４を採用できることを挙げることができる。例えば、本噴霧システムＳでは、液圧1.0ＭＰａ以下、例えば、液圧0.9ＭＰａという低圧条件で、ノズル４の弁体４３が閉じるという構成を採用することができる。この結果、該弁体４３を付勢する弾性体４３２の弾性強度やその精度に対する要求レベルを緩和することができる。

図４は、本噴霧システムＳに付設され得る「大気開放弁８」の一実施形態例（符号８ａ）の内部構造を示す断面図である。

まず、この大気開放弁８ａは、残圧排出弁６の開弁時（開弁と同時）又は開弁直後において、送液経路３を大気に連通させるという役割を果たす。より詳しくは、この大気開放弁８ａは、残圧排出弁６と協働的な関係に基づいて開弁し、加圧停止後における送液経路６の液体Ｗの逆流形成作用、ひいてはノズル２に対して作用する負圧吸引作用をより促進するという機能を発揮する。

この機能により、より速やかにノズル４の噴霧を事実上停止させるとともに、該ノズル４内の残液を送液経路６へより強く吸引して、該ノズル４からの液ダレ現象をより万全に防止するという役割を果たす。

この大気開放弁８ａは、図４に示すような構成の実施形態が典型例である。より詳しくは、外筒体（例えば、ステンレス製）８１と、該外筒体８１にはめ込み可能な形状の内筒体８２と、外筒体８１内部に摺動可能に収められた弁体８３と、前記内筒体８２に形成された凹部８２１に装着された状態で前記弁体８３に当接して付勢を与える弾性体（バネ）８４と、前記外筒体８１と内筒体８２の隙間に装着されるＯリング８５,８６と、を備えている。内筒体８２側が大気Ａ側、弁体８３側が送液経路３側である（図４参照）。

この大気開放弁８ａを構成している弁体８３は、噴霧作業時においては、送液経路３の液圧Ｐで押圧されてＯリング８５に密着して閉弁状態となり、送液経路３中の液体Ｗが大気Ａ側に漏出してしまうことを有効に防止している。

この残圧排出弁６を設けた本噴霧システムＳの構成では、この残圧排出弁６が開弁すると、送液経路３の液圧Ｐは一気に低下する。そして、液圧Ｐよりも弾性体８４の付勢力が勝ると弁体８３は送液経路３側に瞬時に移動し、開弁する。即ち、弁体８３と外筒体８１との間のクリアランス８７を介して大気Ａと送液経路３とは連通された状態となる。なお、図４は、大気開放弁８ａが前記開弁状態の様子を示している。

この大気開放弁８ａについては、図１や図４に示されているような横置きの設置形態も採用し得るのであるが、大気側開口部８８がより上方を向くように傾斜させた状態で設置させたり、あるいは、後述する大気開放弁８ｂと同様に、鉛直方向に立てて設置したりする方がより好ましい。その理由は、次の通りである。

まず、加圧開始直後においては、大気開放弁８ａの弁体８３が液圧によって押し込まれてＯリング８５に密着して閉弁状態になるまでの極僅かな時間に、送液経路３内に当初存在していた空気を伴って液体Ｗがクリアランス８７から大気Ａ側に漏洩し得る。しかし、大気開放弁８ａに関して、大気側開口部８８が上方側に開口するように傾斜させて設置させたり、鉛直縦置きに設置したりした場合は、この漏洩した液体Ｗが、上方側に開口することになる大気側開口部８８からは物理的に滴下することがない（液ダレしない）。この点は、本噴霧システムＳの主目的がノズル４からの液ダレ防止、即ち、下方に液体を垂らさないようにすることであるという点から考えても非常に好ましい。

加えて、横置き状態とされた大気開放弁８ａの場合（図４参照）は、大気側開口部８８側に漏洩した液体Ｗを滴下させることなく回収するための付属配管を設ける必要があるが、例えば、大気側開口部８８が上方側に開口する傾斜状態や鉛直縦置きに設置した場合では、このような付属配管は必要がなくなるので、装置構成をより簡易にできるという有利な点もある。

次に、大気開放弁８の好適な変形形態例の一つとして、図５、図６に示す如き、鉛直方向に縦置きに設置され、かつ弾性体８４が構成部品から排除されている実施形態例（符号８ｂ）を採用することもできる。図５は、大気開放弁８ｂの開弁状態の断面図、図６は、同大気開放弁８ｂの閉弁状態の断面図である。まず、大気開放弁８ｂを採用する主な利点は、次の通りである。

第一の利点は、大気開放弁８ｂは鉛直縦置きに設置されるのに好適な形態であるため、上記大気開放弁８ａを鉛直縦置きにした実施態様の場合と同様に、加圧開始直後における大気側開口部８８からの液ダレが起こり得ないから、本発明の主目的に照らして非常に好ましいという点である。なお、鉛直縦置きに設置される大気開放弁８ｂにおいても、液ダレを想定した液滴回収用の付属配管が不要となるという点については、大気開放弁８ａの説明で、既に記述した通りである。

大気開放弁８ｂの第２の利点は、大気開放弁８ａに設けられている弾性体８４が排除されている構成であるため、部品点数が少なくなるので低コスト化に寄与し、また、弾性体８４（図４参照）の弾性強度（付勢力）に係わる精度出しは技術的に難しいところ、この精度出しの苦労もなくなることである。

ここで、大気開放弁８ｂの弁体構成によれば、加圧停止に続いて残圧排出弁６が開弁すると、送液経路３に形成される急激な逆流Ｒが形成され、この逆流形成によって引き起こされる強力な負圧によって、弁体８３は送液経路３側に引き込まれて、図５の如き状態となり、符号８７で示すクリアランスを介して開弁状態（大気連通状態）となる。

ここで、図７は、大気開放弁８ｂの設置例及びノズル４の配設例を示す簡略図である。

送液経路３に連通するように形成した円環状経路３１に所定間隔で、必要数のノズル４を配設する（なお、本例では、計６個）。この円環状経路３１に連通するように、例えば、図５、図６に示すような構成の大気開放弁８ｂを鉛直方向に配置することができる。大気開放弁８ｂについては、鉛直方向に配置することができれば、図７に示す円環状経路３１のいずれの箇所に設けてもよい。なお、大気開放弁８ｂに代わり、大気開放弁８ａを採用することは自由である。

次に、図８は、本噴霧システムＳの噴霧終了又は停止に係わる弁群の動作フローの一例を示す図である。

まず、加圧部２を連続運転して噴霧作業を行っているときの液圧をＰ_０とする。該液圧Ｐ_０については、システムに過剰な圧力負荷を与えない10.0ＭＰａ未満、例えば、9.8ＭＰａ程度が好適である。この液圧Ｐ_０の状態では、残圧排出弁６は閉じた状態となっており、加圧された液体Ｗは、専らノズル４へ供給され、そして、該ノズル４で微細に霧化されて噴出される。

次に、噴霧終了又は一時停止するために加圧停止すると、送液経路３の液圧が次第に低下する。そして、該液圧が圧力Ｐ_１（Ｐ_１＜Ｐ_０）に至ると残圧排出弁６が作動し開弁する。液圧Ｐ_１の条件設定は特に限定はされないが、圧力が次第に低下する液圧Ｐ_０〜Ｐ_１の極僅かな時間帯（例えば、数秒程度）においても、ノズル４から噴出される霧Ｍの平均粒径を一定レベル以上に確保するという目的を達成するために、液圧Ｐ_１の条件は高精度に決定されるべきである。例えば、平均粒径が40μｍレベルの微細な霧Ｍを液圧Ｐ_０〜Ｐ_１の時間帯でも確保するためには、液圧Ｐ_１の条件を2.5ＭＰａ以上に設定する必要がある。

次に、上記液圧Ｐ_１に達したときに残圧排出弁６が開弁すると、そのときに送液経路３に存在する液体は逆流し（図１の矢印Ｒ参照）、排液経路７（図１参照）を介して水槽１に返送され（図１の矢印Ｗ′参照）、送液経路３の液圧は瞬時に液圧ゼロへ向かって低下する。したがって、残圧排出弁６が開弁するとほぼ同時に、事実上、ノズル４からの噴霧は停止状態となる。

残圧排出弁６が開弁し、さらに液圧Ｐ_２（Ｐ₂＜Ｐ₁）にまで低下した条件でノズル４の弁体４３が閉じ（図３参照）、該ノズル４への液体Ｗの供給は物理的に遮断される。ノズル４の弁体４３が閉じる液圧Ｐ_２の作動圧条件は、採用するノズル４の種類によって異なる。例えば、エバーロイ（EVERLOY）社製ノズル（型式：G1/4KSN 0.3A CV）を採用すれば0.9ＭＰａであり、いけうち社製ノズル（型式:1/4M KB 80031N S303CV-RW）を採用すれば0.7ＭＰａであり、スプレーイングシステム社製ノズル（型式：YB1/8MN-SS3.6V(SUS303)）を採用すれば0.4〜1.1ＭＰａである。

ここで、加圧停止後における液圧Ｐ_１から液圧Ｐ_２に至るまでの極僅かな時間帯では、残圧排出弁６の開弁により送液経路３に一気に形成された逆流Ｒとその結果招来される負圧によって、ノズル４内に留まっている残液が該送液経路３へ可及的完全に吸引される（以下、ノズル残液吸引作用）。

仮に、送液経路３において液圧Ｐ_２未満になった状態でも、依然としてノズル４内に残液が存在していると、ノズル噴霧口（オリフィス）Ｈから該残液が液滴となって落下してしまうという現象が起こる（液ダレ現象）。しかしながら、本噴霧システムＳにおいては、上記ノズル残液吸引作用によってノズル４の液ダレ現象は防止されている。また、大気開放弁８の付設によるノズル残液吸引作用の促進により、ノズル４からの液ダレ現象はより可及的完全に防止することができる。

ここで、ノズル４内の内部空間Ｚ部分の容積、より詳しくは、図３に示された状態のときのノズル内部空間Ｚ部分の容積が一定レベルを越えている場合は、残圧排出弁６の開弁によって得られるノズル残液吸引作用をもってしても排除しきれず、ノズル残液が極僅かではあるが存在してしまう可能性が生じる。事実、ノズル４内の内部空間Ｚ部分の容積次第では、本願発明者の詳細な検証実験により、この極僅かなノズル残液が噴霧口から吐出されて膨らみ、やがて一滴程度ではあるが液ダレを起こすという現象が観察される場合があった。

そこで、本噴霧システムＳでは、残圧排出弁６の開弁によるノズル残液吸引作用によってより完全にノズル残液を排除するべく、ノズル４内に弁体４３が収容される箇所であるノズル内部空間Ｚ部分の容積を、ノズル噴霧口Ｈからの液ダレ現象が完全に起こらない程度に工夫しておく。例えば、ノズル内部空間Ｚ部分の容積を前記バルブ内蔵状態で300μＬ以下となるように工夫しておく。このような工夫を施しておくことによって、ノズル残液は送液経路３へ可及的完全に吸引される容量以下に抑えることができる。これにより、より確実に液ダレ現象を防止することができる。

例えば、エバーロイ（EVERLOY）社製ノズル（型式：G1/4KSN 0.3A CV）のノズル内部空間Ｚの容積は、実際に測定した結果、バルブ内蔵状態で300μＬである。この同社製ノズルを使用した場合では、加圧停止後の残圧排出弁６の開弁による送液経路３の負圧形成の効果により、液ダレ現象を充分に防止することができることを、本願発明者は実際に検証実験（検証実験１）により確認した。

さらには、バルブ内蔵状態でのノズル内部空間Ｚの容積が155μＬであるスプレーイングシステム社製ノズル（型式：YB1/8MN-SS3.6V(SUS303)）を採用した場合は、残圧排出弁６による前記効果によってノズル残液は可及的完全に送液経路３へ吸引され、その結果、可及的完全に液ダレ現象の防止が達成できることを、本願発明者は実際に行った検証実験（検証実験２）により確認した。

これらの検証実験１、２の結果に基づくと、本噴霧システムＳを構成する各ノズル４の内部空間Ｚの容積（弁体４３内蔵状態での容積）は、残圧排出弁６によるノズル残液の負圧吸引作用との密接不可分な関係により、300μＬ以下が好ましく、155μＬ以下が特に好ましい。

なお、上記検証実験１、２は、対象のノズルを分解し、該ノズルに弁体が内蔵された状態で満たされた水をスポイトで吸引するという方法に基づいて、その容量を３回精密に実測し、その平均によって計測容量データとしたものである。

ここで、本噴霧システムＳを使用する目的、用途、さらには、液ダレ現象防止に対する要求レベルなどとの関係から、大気開放弁８（例えば、８ａ,８ｂ、以下同様故に記載省略）を付設するか否かについて決定することができる。また、液ダレ現象防止という技術的観点に基づけば、主に、本システムＳで採用するノズル４のノズル内部空間Ｚの容積の程度との関係に基づいて、大気開放弁８を採用するか否かを決定することができる。

例えば、バルブ内蔵状態でのノズル内部空間Ｚの容積が300μＬを超えるノズル、例えば、いけうち社製ノズル（型式1/4M KB 80031N S303CV-RW、内部容積：実測500μＬ）を採用したような実施形態例を想定した場合に液ダレ現象防止を行うためには、残圧排出弁６に併せて大気開放弁８を付設した方が望ましい。換言すると、残圧排出弁６に併せて大気開放弁８を付設しておくことにより、ノズル内部空間Ｚの容積が300μＬを超えるようなノズルを採用した場合であっても、液ダレ現象防止に対して一定の効果を得ることができる。

一方、ノズル内部空間Ｚの容積が300μＬ以下である場合では、残圧排出弁６を設けただけでも液ダレ現象防止の効果は充分であるが、より可及的完全な液ダレ防止を達成するためには、残圧排出弁６に併せて大気開放弁８を付設した方が望ましい。

さらに、ノズル内部空間Ｚの容積が155μＬ以下である場合では、残圧排出弁６を設けただけでも液ダレ現象防止の効果は可及的完全と言えるが、より万全な液ダレ防止を達成する上で、残圧排出弁６に併せて大気開放弁８を付設した方が望ましい。

ここで、大気開放弁８は、残圧排出弁６の開弁時又は開弁直後に、開くように設定する。即ち、大気開放弁８が開く圧力条件をＰ_３とすれば、次の「数式１」に示すような関係が成り立つ設定とする。なお、「Ｐ_１」は、既述したように、加圧停止後に残圧排出弁６が開く下限圧力値、「Ｐ_２」は、ノズル４の弁体４３が閉じる圧力値である。

大気開放弁８が開く圧力Ｐ_３が、ノズル４の弁体４３が閉じる圧力Ｐ_２よりも高く設定される理由は、ノズル４の弁体４３が閉じてしまった後に大気開放弁８を開いたとしても、該大気開放弁８の開弁によってもたらされる送液経路３の逆流Ｒを促進する作用（液圧をより迅速に低下させる作用）が、ノズル残液の吸引に対して何も効果を奏さなくなってしまうからである。即ち、大気開放弁８は、ノズル残液の吸引効果を高めるために、残圧排出弁６の開弁時又は開弁直後からノズル４の弁体４３が閉じる前までの時間帯に開弁させる必要がある。

大気開放弁８と残圧排出弁６を協働させて、送液経路３に対する逆流形成作用を促進せしめ、ノズル残液の吸引作用を可及的により長い時間にわたりその効果を発揮させるためには、大気開放弁８が開く圧力値Ｐ_３は、残圧排出弁６の開く圧力値Ｐ_１と同じであるか（即ち、残圧排出弁６の開弁と同時に大気開放弁８も開く。）、該圧力値Ｐ_１に限りなく近似する方（即ち、残圧排出弁６の開弁直後に大気開放弁８が開く。）、が望ましい（図８参照）。

大気開放弁８の開弁によるノズル残液の吸引作用を可及的により長い時間にわたりその効果を発揮させるという観点からすると、残圧排出弁６の開弁からノズル４の弁体４３が閉じるまでの時間はより長い方がよいので、該弁体４３の作動圧については、より低い方が望ましい。

このような大気開放弁８を採用することによって、加圧停止後に、送液経路３における逆流Ｒ（図１参照）及びこれに伴う負圧の形成を促進し、これにより、より速やかにノズル４の噴霧を終了させるとともに、残圧排出弁６の開弁との協働によりノズル残液を送液経路３側により強く吸引し、液ダレ現象をより可及的完全に防止することができる。

なお、本噴霧システムＳでは、ノズル４の配置箇所のより後方側領域に、送風装置を配置しておき、送風を行いながら噴霧を実施することもできる。例えば、図７に示すような円環状経路３１の後方側に送風装置（図示せず。）を配置しておき、該送風装置から発せられる風を円環状経路３１の内側領域３２から噴霧方向に一致させて放出する。このような方法によって、霧Ｍを風で拡散するとともに、気化が促進されることで霧Ｍが微細化され、該霧Ｍによって周辺がより一層確実に濡れないように工夫することができる。

このように、本噴霧システムＳを採用することによって平均粒径40μｍレベルの霧を確保し、さらに送風装置を併用することによって、風で平均粒径20μｍ程度に微細化する方法を採用すれば、いわゆる「濡れない霧」を安定的に連続的に噴霧することが可能となる。

本発明に係る噴霧システムは、加圧停止後、送液経路内の液圧がゼロになるまでの過程での所望しない粗大な霧の噴出を防止することができ、かつ、最後の液ダレ現象も可及的完全に防止することができる。このため、粗大化された霧の噴霧によって周辺が濡れてしまうことやノズルからの液ダレ現象が発生することを忌避すべき要請が強い目的や用途（分野）における噴霧技術として利用することができる。

例えば、濡らしたくない精密機械（機器）・人・家具などが存在するような空間（ロビー、ホール、プラットホームなどを含む。）における加湿、温度調整（暖房、冷房）、消臭、殺菌、衛生（感染症対策や食中毒対策）、静電気防除、リラクゼーション、アロマテラピー、コンクリート養生、沈塵等の幅広い分野での噴霧技術として、とくに好適に利用することができる。

本発明に係わる噴霧システム（Ｓ）の一実施形態例の全体構成を説明するための図である。本噴霧システム（Ｓ）において採用可能なノズルの一実施形態例の内部構造を示す図であって、弁体が開いた状態を示す断面図である。本噴霧システム（Ｓ）において採用可能なノズルの一実施形態例の内部構造を示す図であって、弁体が閉じた状態を示す断面図である。本噴霧システム（Ｓ）に付設してもよい大気開放弁（８）の一実施形態例の内部構造を示す断面図である。同大気開放弁（８ｂ）の変形実施形態例の内部構造を示す断面図であって、開弁状態のときの図である。同大気開放弁（８ｂ）の変形実施形態例の内部構造を示す断面図であって、閉弁状態のときの図である。大気開放弁の設置例及びノズル（４）の配設例を示す簡略図である。本噴霧システム（Ｓ）の噴霧終了又は停止に係わる弁群の動作フローの一例を示す図である。

符号の説明

Ｈノズル噴霧口
Ｍ霧
Ｒ逆流
Ｓ噴霧システム
Ｗ加圧された液体
Ｚノズル内部空間
２加圧部（例えば、ポンプ）
３送液経路
４噴霧ノズル（略、ノズル）
６残圧排出弁
８（８ａ,８ｂ）大気開放弁
４３ノズル４に内蔵される弁体

Claims

霧化するための所定の液体を加圧する「加圧部」と、
前記加圧部で加圧された前記液体が通過する「送液経路」と、
加圧停止後、液圧が所定の圧力値Ｐ_１以上の条件で開いて、前記送液経路に存在する残液を前記送液経路外へ排出し、該送液経路内の残圧を抜くための「残圧排出弁」と、
前記送液経路を通過した加圧液体を霧化して噴出するノズルであり、液圧が所定の圧力値に低下すると閉じて液体の供給を遮断する弁体が内蔵されており、該弁体が閉じた後に、ノズル噴霧口からの液ダレが生じない程度のノズル内部空間容積を有する「噴霧ノズル」と、
を備えた噴霧システム。
前記圧力値Ｐ_１は、2.5ＭＰａであることを特徴とする請求項１に記載の噴霧システム。
前記ノズル内部空間容積は、前記弁体が内蔵された状態で300μＬ以下であることを特徴とする請求項２記載の噴霧システム。
前記残圧排出弁の開弁時又は開弁直後に、前記送液経路を大気に連通させるための「大気開放弁」が設けられたことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の噴霧システム。