JP2017170422A - 噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】気化が早くかつ濡れ等を感じない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供する。【解決手段】内蓋部１３と整流板３０と円環部２４との間に配置された気液混合部１５の外周壁面近傍の上流側平坦面である内蓋部１３の内側端面１３ａ側より液体流を導入し、その対向面より気体流を導入及び衝突させ、気液混合流体流が気液混合部１５の整流板３０の気液混合部１５に面する円環部２４の内面を周回しつつ、噴出部１６へ進むことにより、気液混合部１５内で液体の微粒化を促進することができる噴霧装置１０。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、気体によって液体を微粒化する二流体ノズル型式の噴霧装置に関するものである。

液体を微粒化するノズルは、空間又は物質の冷却装置、加湿装置、薬液散布装置、燃焼装置、又は、粉塵対策装置等に広く用いられている。この微粒化ノズルを大別すると、液体を微細な孔より噴出して微粒化する一流体ノズルと、空気、窒素、又は蒸気等の気体を用い、液体を微粒化する二流体ノズルとに分類される。この一流体ノズルと二流体ノズルとでは、一般的に、二流体ノズルの方が、気体の持つエネルギーを用いて液体を微粒化するため、一流体ノズルよりも微粒化性能に優れるという特徴がある。

液体を微粒化する二流体ノズルの例としては、例えば、特許文献１に記載された二流体ノズルがある。特許文献１に記載された二流体ノズルは、図６に示すように、内筒４０と、中筒４１と、外筒４２とを備えた三重筒構造で、内筒４０は、基端側筒４３と先端側筒４４とを連結して形成している。内筒４０の中空部を中心空気流路４５とし、内筒４０と中筒４１との間の中間環状流路を液体流路４６とし、中筒４１と外筒４２との間の外側環状流路を外側空気流路４７としている。外側空気流路４７の基端側開口４７ａ及び中心空気流路４５の基端側開口４５ａは、図示しない空気供給主管と接続している。よって、図示しない空気圧縮機からなる空圧源より、空気供給主管を介して基端側開口４７ａと基端側開口４５ａとに、低圧空気を流入させるようにしている。また、環状の液体流路４６の基端側開口４６ａは、図示しない水供給主管を接続して、図示しない液槽よりポンプと水供給主管を介して基端側開口４６ａに、加圧された水を流入させるようにしている。

内筒４０の先端側筒４４と、中筒４１と、外筒４２との先端側に、軸線Ｌに沿った同一線上に位置する開口４０ａ、４１ａ、４２ａを備えた先端部４０ｂ、４１ｂ、４２ｂを備え、噴射口となる外筒４２の開口４２ａの内側に中筒４１の開口４１ａを位置させ、中筒４１の開口４１ａの内側に内筒４０の開口４０ａを位置させている。

内筒４０の先端側筒４４は、基端側筒４３に螺着して接続した筒部の先端が内筒開口４０ａとなり、軸線方向の中央部に小径化したオリフィス４４ａを設けている。内筒４０の開口４０ａの周縁となる先端面４４ｂに、凹状の溝４４ｃを略対向位置に２つ形成している。

中筒４１の先端部４１ｂは外周面を円錐形状とすると共に、その内部に段差４１ｃを設けて先端側に小径の中空部を設け、該中空部を内筒４０の先端開口４０ａと同一径で連通させている。先端側の小径中空部の先端には、更に小径とした先端開口４１ａを設けている。

中筒４１の段差４１ｃには、内筒４０の先端面４４ｂを当接させ、溝４４ｃと段差４１ｃとの間に３個の液体旋回連通流路４８を設けている。この液体旋回連通流路４８は内筒４０の先端側中空部に開口し、この内筒４０の先端側中空部と中筒４１の先端中空部とを連通させていることより、この連通した内筒４０と中筒４１との先端中空部を第１混合室４９としている。

中筒４１の先端部４１ｂと広い空間をあけて外筒４２の先端部４２ｂを外嵌し、この中筒と外筒の先端閉鎖部４１ｂと４２ｂとの間に第２混合室５０を形成している。この第２混合室５０は、環状の外側空気流路４７と連通すると共に先端中央に噴射口となる開口４２ａを位置させている。

前記構成からなるノズルでは、まず、液体流路４６に流入した水は、液体旋回連通流路４８を通過するときに強制的に旋回され、第１混合室４９に旋回流となって流入する。この旋回により、水は一次微粒化がなされる。第１混合室内４９に旋回流となって流入した水の中央部に、中心空気流路４５のオリフィス４４ａを通って噴出される空気圧縮機からの空気が、衝突混合する。この衝突混合により液滴の二次微粒化がなされながら、中筒４１の開口４１ａから第２混合室５０へと水と空気との気液混合流体が噴出する。

この二次微粒化された気液混合流体は、第２混合室５０において、外側空気流路４７より流入してくる空気圧縮機からの空気が、外周側より衝突混合する。このように、第２混合室５０内において三次微粒化された気液混合ミストが、外筒４２の噴射口となる開口４２ａより噴射されることとなる。特に、第２混合室５０は広い空間であるため、外側空気流路４７より流入してくる空気が、開口４１ａより流入してくる気液混合流体に対して外周より均一に衝突混合し、かつ、気液混合流体が旋回していることも合わせて、液滴の均一な微粒化が図れる。（特許文献１参照）。

特開２００１―１４９８２２号公報

しかしながら、特許文献１に記載された前記従来の二流体ノズルの構成は、複雑なノズル構成でありながらも、噴霧した液体を充分に微粒化できないために、液体の粒径が大きいという問題がある。具体的には、特許文献１に記載の二流体ノズルにより噴霧された液体の粒径は、５０μｍ以上である。このように噴霧した液体の粒径が大きい場合、噴霧した液体が気化するまでに時間を要する、つまり、気化が遅いために、濡れ等が発生するという問題を有している。

本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、気化が早くかつ濡れ等を感じない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供することを目的とする。より具体的には、本発明は、気化が早くかつ濡れ等を感じないような小さな粒径の例として１０μｍ以下の粒径の液体を噴霧することができる二流体ノズル型式の噴霧装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の１つの態様によれば、
液体流路と気体流路とを有する噴霧装置本体部と、
前記噴霧装置本体部の先端に配置されて、前記液体流路の開口を覆いかつ平らな内側端面を有する内蓋部と、
前記噴霧装置本体部の先端に配置されて前記内蓋部を覆うとともに、前記気体流路の開口を覆いかつ前記内蓋部の前記内側端面に対向する平らな外側端面を有する外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、円板状の外形の空間である気液混合部を構成する円環部と、
前記気液混合部と前記外蓋部の間に配置され、前記気液混合部と連通する貫通穴を有する整流板と、
前記内蓋部の周方向の少なくとも１箇所に貫通して設けられて前記気液混合部と連通して、前記液体流路を流れる液体流を前記気液混合部に流入させる液体流入口と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間の前記気液混合部の側部に前記気液混合部と連通して配置されて、前記液体流入口から前記気液混合部に流入する前記液体流に向かって、前記気体流路を流れる気体流を前記気液混合部に流入させる気体流入口と、
前記外蓋部の前記外側端面に貫通して設けられて前記気液混合部及び前記整流板の前記貫通穴と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流とが混合して微粒化した液体を噴出させる噴出部とを備える噴霧装置を提供する。

以上のように、本発明の前記態様にかかる噴霧装置によれば、気化が早くかつ濡れ等を感じない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供することができる。より具体的には、気化が早くかつ濡れ等を感じないような小さな粒径の例として１０μｍ以下の粒径の液体を噴霧することができる二流体ノズル型式の噴霧装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態における噴霧装置１０の切断部端面図 本発明の第１実施形態における噴霧装置１０の図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線での断面図 本発明の第１実施形態における噴霧装置１０の図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線での断面図 本発明の第２実施形態における噴霧装置１０Ｂの切断部端面図 本発明の第３実施形態における鋸歯状の縁の穴の整流板を示す図 本発明の第３実施形態における歯数が１２個の鋸歯状の縁の貫通穴の整流板を示す図 本発明の第３実施形態における管状流路の直径、及び整流板の鋸歯状の縁の穴の歯数ならびに大きさと騒音値の関係を示す図 従来の噴霧装置の概略構成を示す断面図 本発明の第４実施形態における鋸歯状の縁の貫通穴の整流板を示す図 本発明の第４実施形態における鋸歯状の縁の貫通穴の整流板を示す側面図 本発明の第４実施形態における鋸歯状の縁の貫通穴の整流板の貫通穴の部分付近を拡大した斜視図 本発明の第４実施形態における整流板の歯の二面角を説明するための説明図 本発明の第４実施形態における噴霧装置１０Ｃの切断部端面図 本発明の第４実施形態における二面角と騒音値の関係を示す図 本発明の第４実施形態における二面角を１５０度とした歯数と騒音値の関係を示す図 二面角を１５０度とした歯数３個が連続している整流板を示す図 二面角を１５０度とした歯数３個が連続していない整流板を示す図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

本発明の実施の形態は、気体を用いて液体を微粒化噴霧する噴霧装置に関するものであり、前記気体としては、例えば、空気、窒素、酸素、又は、不活性ガス等が挙げられ、使用の目的に応じて適宜選定可能である。また、前記液体としては、例えば、水、オゾン水、殺菌及び除菌機能を有する薬液、塗料、又は、燃料油等が挙げられ、使用の目的に応じて適宜選定可能である。

（第１実施形態）
図１Ａは、本発明の第１実施形態における噴霧装置１０を示す切断端面図である。以下、この噴霧装置１０の構成について図１Ａを参照しながら説明する。

噴霧装置１０は、噴霧装置本体部１０ａと、内蓋部１３と、外蓋部１４とを少なくとも備えている。内蓋部１３と円環部２４と整流板３０と外蓋部１４とで気液混合部１５を構成している。噴霧装置１０は、さらに、噴霧装置蓋固定部１７を備えている。

噴霧装置本体部１０ａは、円柱状部材の中心部に軸方向沿いに配置された第１液体流路１１と、第１液体流路１１の周囲に間隔をおいて軸方向沿いに配置された円筒状の気体流路１２とが、それぞれ形成されている。第１液体流路１１と気体流路１２とは、噴霧装置本体部１０ａの一部として中央部に位置する円筒部１０ｂで区切られている。第１液体流路１１は、先端部のみを図示しており、後端部の図示しない液体供給口は、例えば、液体供給管を介して、液槽に接続されたポンプに接続されている。気体流路１２も、先端側のみを図示しており、後端の図示しない気体供給口は、例えば、気体供給管を介して、空気圧縮機からなる空圧源などに接続されている。

円筒部１０ｂの先端は、円筒部１０ｂ以外の噴霧装置本体部１０ａより先端側に少し突出し、その先端に内蓋部１３が固定されている。

内蓋部１３は、噴霧装置本体部１０ａの先端に配置され、第１液体流路１１の開口を覆いかつ平らな内側端面１３ａを有する軸方向断面略Ｃ字形状をなしている。内蓋部１３は、円筒部１０ｂの端面と内蓋部１３の内側端面１３ａの内面との間には、円板状外形の第２液体流路２２が形成されている。内蓋部１３の内側端面１３ａの外周方向の１箇所には、内側端面１３ａを軸方向に貫通する液体流入口１８が形成されている。すなわち、液体流入口１８は、内蓋部１３の周方向の少なくとも１箇所に貫通して設けられるものであり、例えば、気液混合部１５の外周壁面近傍の上流側平坦面である内蓋部１３の内側端面１３ａに位置しており、第１液体流路１１と気液混合部１５とを連通させて、第１液体流路１１を流れる液体流を気液混合部１５に流入させている。

外蓋部１４は、噴霧装置本体部１０ａの先端に配置され、内蓋部１３を覆うとともに、気体流路１２の開口を覆いかつ内蓋部１３の内側端面１３ａに対向する平らな外側端面１４ａを有する軸方向断面略Ω形状をなしている。外蓋部１４は、内蓋部１３との間の側部では、所定間隔の円筒状の外形の隙間２３をあけて覆っている。

外蓋部１４の先端部側の内面には、後述する管状流路１６ｂと同じ内径の貫通穴３１を中央に有する薄い円板状の整流板３０が嵌合固定されている。

内蓋部１３と外蓋部１４との間でかつ整流板３０のさらに内側には、貫通穴３１よりも大きな内径の穴部２４ａを有するＣ字状平面の円環部２４が、内蓋部１３の内側端面１３ａの外周部と整流板３０との間に固定配置されている。円環部２４は、整流板３０との間で、円板状の外形の空間である気液混合部１５を構成している。円環部２４のうちの一カ所に切欠き又は隙間が設けられて、気体流入口１９が形成されている。図１Ｂは、噴霧装置１０の図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線での断面図を示しており、図１Ｂに示すように、気体流入口１９は、噴霧装置本体部１０ａの中心（中心軸２７）に対して液体流入口１８とは１８０度位相を異にした、液体流入口１８に対向する位置に位置するようにしている。よって、外蓋部１４は、内蓋部１３と円環部２４と整流板３０とを覆うように、噴霧装置本体部１０ａの端面と噴霧装置蓋固定部１７との間に挟持されて固定されている。なお、噴霧装置蓋固定部１７を無くして、外蓋部１４が、直接、噴霧装置本体部１０ａの端面に固定されるようにしてもよい。

このように、外蓋部１４と内蓋部１３との間において所定間隔の円板状の外形の気液混合部１５を確実に形成するため、円環部２４と整流板３０とを設けて、円環部２４の穴部２４ａ内でかつ整流板３０の内面と内蓋部１３の内側端面１３ａとの間に強制的に、隙間として気液混合部１５が配置形成できるようにしている。なお、図１Ｃは、噴霧装置１０の図１Ａの１Ｃ−１Ｃ線での断面図を示しており、図１Ｃに示すように整流板３０の貫通穴３１は、円形状の縁を有している。このように構成される気液混合部１５は、気体流路１２を流れる気体流と第１液体流路１１を流れる液体流とを混合するためのものである。

気体流入口１９は、内蓋部１３と外蓋部１４との間の気液混合部１５の側部に気液混合部１５と連通して配置されて、液体流入口１８から気液混合部１５に流入する液体流に向かって、気体流路１２を流れる気体流を気液混合部１５に流入させている。例えば、気体流入口１９は、噴霧装置本体部１０ａの中心（中心軸２７）に対して液体流入口１８とは１８０度位相を異にした、液体流入口１８に対向する位置に位置する。さらに、外蓋部１４の外側端面１４ａの外面の中央には、円筒部が突出して固定され、軸方向に外側端面１４ａ及び円筒部を貫通した噴出口１６ａと管状流路１６ｂと気液混合流体流入口１６ｃとを有する噴出部１６を形成している。言い換えれば、噴出部１６は、外蓋部１４の外側端面１４ａに貫通して設けられて、気液混合部１５及び整流板３０の貫通穴３１と連通し、気液混合部１５で気体流と液体流とが混合して微粒化した液体を、整流板３０の貫通穴３１で整流したのち噴出部１６から噴出させるものである。噴出口１６ａと管状流路１６ｂと気液混合流体流入口１６ｃと整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１は、第１液体流路１１と同一の中心軸２７上に配置されている。これに対して、液体流入口１８は、この中心軸２７から外れた位置に位置している。

よって、気液混合部１５は、円環部２４と内蓋部１３と整流板３０とで囲まれて形成されており、軸方向沿いに内蓋部１３を貫通した液体流入口１８と、軸方向とは交差する方向（例えば径方向）沿いに円環部２４を切り欠いた気体流入口１９と、整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１と、軸方向沿いに外蓋部１４を貫通した噴出口１６ａとに連通している。

このような構成において、噴霧装置１０に供給された液体は、噴霧装置本体部１０ａに対して、図示しない液体供給口から装置先端側に第１液体流路１１を流れて液体流となり、その液体流は、第２液体流路２２と液体流入口１８とを通って、気液混合部１５に供給される。また、噴霧装置１０に供給された気体は、噴霧装置本体部１０ａに対して、図示しない気体供給口から装置先端側に気体流路１２を流れて気体流となり、その気体流は、隙間２３と気体流入口１９とを通って、気液混合部１５に供給される。

気液混合部１５に対して気体流と液体流とが供給されると、気液混合部１５で互いに混合され、液体が微粒化された後に、整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１を通って整流され、外蓋部１４に設けられた噴出部１６の気液混合流体流入口１６ｃと管状流路１６ｂを通って噴出口１６ａから、混合されて微粒化された液体を外側に噴出する。

以下、気液混合部１５での微粒化の機構について、図１Ｂを参照しながら説明する。第１液体流路１１を流れてきた液体流は、第２液体流路２２を通り、内蓋部１３に設けられた液体流入口１８を通り、図１Ｂに示すように、気液混合部１５の円環部２４の穴部２４ａの内面近傍より、液体流が噴出部１６の方向へ供給される。

一方、液体流入口１８から気液混合部１５に供給された液体流に対して、液体流入口１８の対向する位置に位置する気体流入口１９を通って気液混合部１５に供給された気体流が、気液混合部１５内で液体に衝突する。このように衝突することで、液体は円環部２４の穴部２４ａの内側面（内周面）に押し広げられ、薄い膜状になる。さらに、この状態から円環部２４の穴部２４ａの内周面沿いの周方向に流れることにより、薄い膜状からさらに細かな液滴へと変化する。さらに、この液滴を含む気液混合流体が、気液混合部１５内で攪拌されることで、液滴をさらに微粒化することができ、より粒径の小さな液体を噴出口１６ａから噴霧することが可能である。

具体的には、気液混合部１５は内径６．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍであり、整流板３０の厚みは０．５ｍｍであり、整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１は直径１．０ｍｍであり、噴出部１６の噴出口１６ａと気液混合流体流入口１６ｃとはそれぞれ直径１．０ｍｍであり、管状流路１６ｂは直径１．０ｍｍで長さ３．０ｍｍであり、液体流入口１８は直径０．７ｍｍであり、気体流入口１９は矩形であり、幅１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍの噴霧装置１０である。

この噴霧装置１０に対し、気体の例として圧縮空気を０．３ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として水を０．２６ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給した。この条件で微粒化した水のザウター平均粒径をレーザー回折法にて評価を行った。レーザー回折法の測定距離は噴霧装置１０の先端から３００ｍｍの位置であり、ザウター平均粒径は１０．０μｍとなった。また、この条件での騒音値を噴霧装置１０の先端から１０００ｍｍの位置で、騒音計で測定したところ、８０ｄＢであった。

前記第１実施形態にかかる噴霧装置１０によれば、内蓋部１３と外蓋部１４との間に円環部２４と整流板３０とを設けて、外蓋部１４と内蓋部１３との間において所定間隔の円板状の外形の気液混合部１５を確実に形成するように構成している。このため、気液混合部１５で、液体流入口１８から流入する液体と気体流入口１９から流入する気体とが交差して衝突するとともに、円環部２４の穴部２４ａの内周面で広がったのち内周面に沿って周回及び撹拌して液体が微粒化し、微粒化した液体を、整流板３０の貫通穴３１で整流されつつ噴出部１６から噴出することができる。この結果、気化が早くかつ濡れ等を感じない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置１０を提供することができる。より具体的には、気化が早くかつ濡れ等を感じないような小さな粒径の例として１０μｍ以下の粒径の液体を噴霧することができる二流体ノズル型式の噴霧装置１０を提供することができる。

なお、前記第１実施形態では、前記気体流入口１９は、前記噴霧装置本体部１０ａの中心軸２７に対して前記液体流入口１８と対向する位置に配置されている。しかしながら、このような配置に限定されるものではない。例えば、前記気体流入口１９は、前記液体流入口１８の近傍に配置され、かつ、前記液体流入口１８から流入する前記液体流の流入方向に対して、前記気体流入口１９から流入する前記気体流の流入方向が交差するように配置されてもよく、さらに前記気体流入口１９と前記液体流入口１８とが複数配置されていてもよい。

また、前記内蓋部１３の内側端面１３ａである上流側平面に、気液混合部１５の高さより小さい厚みを有する円板状の突起部を設けてもよい。

（第２実施形態）
図２は、第２実施形態として、気液混合流体流入口１６ｃを円錐台状にした噴霧装置１０Ｂを示す切断端面図である。図２示すように、気液混合流体流入口１６ｃを、貫通穴３１よりも大きな直径の開口部１６ｄから、噴出口１６ａに向かって直径が細くなるように傾斜した円錐面１６ｅで構成された円錐台状としている。気液混合流体流入口１６ｃを円錐台状とする目的は、液体を、より微粒化することにある。気液混合部１５に対して気体流と液体流とが供給されると、気液混合部１５で互いに混合され、液体が微粒化された後に、整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１を通って整流され、外蓋部１４に設けられた噴出部１６の気液混合流体流入口１６ｃと管状流路１６ｂとを通って噴出口１６ａから、混合されて微粒化された液体を外側に噴出する。気液混合流体流入口１６ｃが円錐台状であると、整流板３０の円形状の縁の貫通穴３１から噴出口１６ａへ向かう気液混合流体が、整流板３０の貫通穴３１を通過して整流されたのち、貫通穴３１の直径よりも大きな直径の開口部１６ｄで一旦広がって流速が低下する。その後、円錐面１６ｅに沿って、徐々に縮流することで、微粒化した液滴が噴出口１６ａに到達する前に凝集しにくくすることができ、気液混合流体の液滴が微粒化した状態を維持したまま、噴出口１６ａから噴霧することが可能である。円錐台状の気液混合流体流入口１６ｃの入口側の最大径の直径は、円環部２４の穴部２４ａの内周の直径以下で、管状流路１６ｂの直径の２倍以上であることが好ましい。より好ましくは、入口側の最大径の直径は、２倍〜４倍であることが好ましい。

具体的な例としては、円錐台状の気液混合流体流入口１６ｃの入口側の最大径が直径３．０ｍｍ、管状流路１６ｂは直径１．０ｍｍで長さ２．０ｍｍとしている。

この噴霧装置１０Ｂに対し、前記条件と同じ条件で測定を行ったところザウター平均粒径は９．０μｍであり、騒音値は８０ｄＢであった。

（第３実施形態）
図３は、第３実施形態として、鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃの整流板３０Ｃを示す図である。整流板３０Ｃの貫通穴３１Ｃの縁を鋸歯状とする目的は、先の実施形態にかかる噴霧装置１０，１０Ｂから液体を微粒化した気液混合流体が噴出する際に発生する騒音を低減することにある。気液混合流体が噴出する際に発生する騒音は、噴霧装置１０，１０Ｂから噴出される高速の気液混合流体噴流と外気との間の摩擦によって、気液混合流体噴流と外気との間に乱流が形成されることによって生じる。液体を微粒化した気液混合流体が噴出する噴出口近傍にて噴出流速が一様な領域が発生する。整流板３０Ｃの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃを設けることで、噴出口近傍の噴出速度が一様な領域が変化し、気液混合流体噴流と外気との間に形成される乱流を小さくすることができる。このことにより、騒音を低減することができる。

具体的には、整流板３０Ｃの厚みは０．５ｍｍ、整流板３０Ｃの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃは、歯数は６個、歯先円直径は１．０ｍｍ、歯底円直径は１．７ｍｍである。

このような構成の噴霧装置１０に対し、前記条件と同じ条件で測定を行ったところザウター平均粒径は１０．０μｍであり、騒音値は７５ｄＢであった。

図２に示す噴霧装置１０Ｂに、図３に示す鋸歯状の縁の穴の整流板３０Ｃを用いて、前記条件と同じ条件で測定を行ったところ、ザウター平均粒径は９．０μｍであり、騒音値は７５ｄＢであった。

管状流路１６ｂの直径、及び整流板３０Ｃの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃの歯数ならびに大きさと騒音値との関係を図５に示す。

具体的には、図２に示す噴霧装置１０Ｂにおいて、管状流路１６ｂの直径を１．０ｍｍと１．５ｍｍの場合と、厚み０．５ｍｍの整流板３０Ｃの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃの歯数が６個と１２個との場合で、歯先円３２の直径と歯底円３３の直径とを変化させて騒音値を測定した。

また、図４に歯数が１２個の場合の鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃの整流板３０Ｃを示す。

歯先円３２の直径が管状流路１６ｂの直径に近い場合に、騒音値が小さくなり、歯先円３２の直径が増加するとともに騒音値が増加し、歯先円３２の直径が円板状の外形の気液混合部１５の直径の１／２の直径を超えると、騒音値はほぼ一定の値となった。歯先円３２の直径が管状流路１６ｂより小さい場合は、気液混合流体の流れの抵抗となり、気液混合流体の流量が減少して、ザウター平均粒径が増大するため、好ましくない。歯数が６個の場合と１２個の場合とでは、歯先円３２の直径と騒音値との関係は同様の変化を示した。

また、管状流路１６ｂの直径を１．５ｍｍとした場合も、１．０ｍｍとした場合と同様に、歯先円３２の直径が管状流路１６ｂの直径に近い場合に、騒音値が小さくなり、歯先円３２の直径が増加するとともに騒音値も増加した。

よって、歯先円３２の直径が管状流路１６ｂの直径以上で、かつ歯底円３３の直径が円板状の外形の気液混合部１５の直径の１／２以下であれば、騒音値を低減することができる。

また、歯先円３２の直径が管状流路の直径以上で、かつ歯底円３３の直径が円板状の外形の気液混合部１５の直径の１／３以下であれば、より騒音値を低減することができる。

このように、本発明の第１〜第３実施形態にかかる噴霧装置によれば、内蓋部１３と整流板３０，３０Ｃとの間に設けられた気液混合部１５で、液体流入口１８から流入する液体と気体流入口１９から流入する気体とが衝突して、液体が円環部２４の穴部２４ａの内側面（内周面）に薄い膜状に押し広げられて内周面沿いに周方向に流れて細かい液滴となる。さらに液滴を含む気液混合流体が気液混合部１５内で攪拌されることで液体が微粒化し、微粒化した液体を噴出部１６から噴出することができる。

また、本発明の第２実施形態にかかる噴霧装置１０Ｂによれば、気液混合流体流入口１６ｃを円錐台状とすることで、微粒化した液滴が噴出口１６ａに到達する前に凝集しにくくすることができ、より微粒化した液体を噴出部１６から噴出することができる。

さらに、液体が微粒化した気液混合流体を整流板３０Ｃの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｃを通すことで、気液混合流体噴流と外気との間に形成される乱流を小さくし、微粒化した液体を低騒音で噴出部１６から噴出することができる。

以上の結果、気化が早くかつ濡れ等を感じない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供することができる。より具体的には、気化が早くかつ濡れ等を感じないような小さな粒径の例として１０μｍ以下の粒径の液体を低騒音で噴霧することができる二流体ノズル型式の噴霧装置を提供することができる。

（第４実施形態）
第４実施形態として、先の実施形態の整流板３０とは異なる構成の整流板３０Ｄを有するものであって、鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｄの三角形の歯３４を整流板３０Ｄの気液混合部側の面３０Ｄａに対して傾斜させるものである。

図７Ａは、第４実施形態の整流板３０Ｄを示す図である。図７Ｂは整流板３０Ｄの側面図である。図７Ｃは整流板３０Ｄの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｄの部分を拡大した斜視図である。図７Ｄは、整流板３０Ｄの歯３４の二面角３６を説明するために、貫通穴側から１つの歯３４を見たときの二面角３６を示す説明図である。

この整流板３０Ｄにおいて、鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｄの歯先と歯底とで形成される歯３４の気液混合部側の面３４ａと、整流板３０Ｄの歯底円３３と外周円３５で形成される気液混合部側の面３０Ｄａとでなす角度を二面角３６（図７Ｃ及び図７Ｄ参照）と定義する。すなわち、二面角３６は、隣り合う２面３４ａ，３０Ｄａのなす角である。ここでは、一例として、二面角３６が少なくとも１８０度以下である。

整流板３０Ｄの歯３４を傾斜させる目的は、先の実施形態にかかる噴霧装置から液体を微粒化した気液混合流体が噴出する際に発生する騒音を、より低減することにある。歯３４を傾斜させることにより、気液混合流体が気液混合部１５から噴出口１６ａへ向かって縮流する際に、流れを歯３４の面３４ａに対して垂直に近づけて当てることができ、気液混合流体噴流と外気との間に形成される乱流を、より小さくすることができる。このことにより、騒音を、より低減することができる。

具体的には、整流板３０Ｄの厚みは０．５ｍｍ、整流板３０Ｄの鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｄは、歯数は６個、歯先円直径は１．６ｍｍ、歯底円直径は２．６ｍｍ、二面角３６が１５０度である。

このような構成の噴霧装置１０に対し、前記条件と同じ条件で測定を行ったところ、ザウター平均粒径は１０．０μｍであり、騒音値は７２ｄＢであった。

図２に示す噴霧装置１０Ｂに、図７Ａに示す鋸歯状の縁の貫通穴３１Ｄの整流板３０Ｄを用いた噴霧装置１０Ｃを図８に示す。前記条件と同じ条件で測定を行ったところ、ザウター平均粒径は９．０μｍであり、騒音値は７２ｄＢであった。

二面角３６と騒音値との関係を図１０に示す。二面角３６が１８０度から減少するとともに騒音値が減少し、１５０度から１２０度で最小値を示し、１２０度から９０度へと減少するとともに騒音値が増加し、９０度で、１８０度の場合と同等の騒音値を示した。さらに９０度未満では、１８０度の場合より騒音値が増加した。二面角３６は、９０度以上でかつ１８０度以下であれば、騒音値が小さくなり、好ましい。さらに二面角３６が、１２０度以下でかつ１５０度以上であれば、騒音値が最小となり、より好ましい。

二面角３６を１５０度とした歯数と騒音値との関係を図９に示す。二面角３６を１５０度とした歯数が増加するにつれて、騒音値が減少した。また、二面角３６を１５０度とした歯数を２個、３個とした場合に、二面角３６が１５０度とした歯が連続したときと、連続しないときでは、騒音値の大きさに差がなかった。二面角３６を１５０度とした歯数３個が連続して配置されている整流板３０Ｄを図１１Ａ示す。また、二面角３６を１５０度とした歯数３個が、連続せずに１つおきに配置した整流板３０Ｄを、図１１Ｂに示す。少なくとも１個以上の歯３４の二面角３６を１５０度とすることにより、騒音低減の効果があった。

この第４実施形態では、一例として、６個の歯３４を図示したが、歯３４の数はこれに限られるものではない。

第４実施形態によれば、整流板３０Ｄの歯３４の二面角３６が９０度以上でかつ１８０度以下となるように歯３４を傾斜させているので、噴霧装置から液体を微粒化した気液混合流体が噴出する際に発生する騒音を、より低減することができる。

なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

本発明の前記態様にかかる噴霧装置は、液体の粒径が１０μｍ程度又はそれ以下と小さい液体を噴霧可能な噴霧装置であり、この噴霧装置は、空間又は物質の冷却、加湿、薬液散布、燃焼、又は、粉塵対策等に広く用いることが可能である。

１０、１０Ｂ、１０Ｃ 噴霧装置
１０ａ 噴霧装置本体部
１１ 第１液体流路
１２ 気体流路
１３ 内蓋部
１３ａ 内側端面
１４ 外蓋部
１４ａ 外側端面
１５ 気液混合部
１６ 噴出部
１６ａ 噴出口
１６ｂ 管状流路
１６ｃ 気液混合流体流入口
１６ｄ 開口部
１６ｅ 円錐面
１７ 噴霧装置蓋固定部
１８ 液体流入口
１９ 気体流入口
２２ 第２液体流路
２３ 隙間
２４ 円環部
２４ａ 穴部
２７ 中心軸
３０，３０Ｃ、３０Ｄ 整流板
３０Ｄａ 整流板の歯底円と外周円で形成される気液混合部側の面
３１，３１Ｃ、３１Ｄ 貫通穴
３２ 歯先円
３３ 歯底円
３４ 歯
３４ａ 歯の気液混合部側の面
３５ 外周円
３６ 二面角

Claims (6)

1. 液体流路と気体流路とを有する噴霧装置本体部と、
   前記噴霧装置本体部の先端に配置されて、前記液体流路の開口を覆いかつ平らな内側端面を有する内蓋部と、
   前記噴霧装置本体部の先端に配置されて前記内蓋部を覆うとともに、前記気体流路の開口を覆いかつ前記内蓋部の前記内側端面に対向する平らな外側端面を有する外蓋部と、
   前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、円板状の外形の空間である気液混合部を構成する円環部と、
   前記気液混合部と前記外蓋部の間に配置され、前記気液混合部と連通する貫通穴を有する整流板と、
   前記内蓋部の周方向の少なくとも１箇所に貫通して設けられて前記気液混合部と連通して、前記液体流路を流れる液体流を前記気液混合部に流入させる液体流入口と、
   前記内蓋部と前記外蓋部との間の前記気液混合部の側部に前記気液混合部と連通して配置されて、前記液体流入口から前記気液混合部に流入する前記液体流に向かって、前記気体流路を流れる気体流を前記気液混合部に流入させる気体流入口と、
   前記外蓋部の前記外側端面に貫通して設けられて前記気液混合部及び前記整流板の前記貫通穴と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流とが混合して微粒化した液体を噴出させる噴出部とを備える噴霧装置。
2. 前記噴出部は、前記外蓋部の前記外側端面に連通する、円錐台状の気液混合流体流入口を備える請求項１に記載の噴霧装置。
3. 前記整流板の前記貫通穴の縁が鋸歯状である請求項１または２に記載の噴霧装置。
4. 前記整流板の鋸歯状の縁の前記貫通穴の歯先円の直径が、前記噴出部内の管状流路の直径以上で、かつ歯底円の直径が、前記円板状の外形の空間である前記気液混合部の直径の１／２以下である請求項３に記載の噴霧装置。
5. 前記整流板の鋸歯状の縁の前記貫通穴の歯先と歯底とで形成される少なくとも１枚の歯の気液混合部側の面と、前記整流板の歯底円と外周円とで形成される気液混合部側の面とでなす二面角が、９０度以上でかつ１８０度以下である請求項３に記載の噴霧装置。
6. 前記二面角が１２０度以上でかつ１５０度以下である請求項５に記載の噴霧装置。

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