JP2018192394A - 噴霧方法及び噴霧装置 - 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方法及び噴霧装置でありながら、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果を実現できる噴霧方法及び噴霧装置を提供する。【解決手段】 気体によって液体を微粒化する二流体ノズル形式の噴霧方法及び噴霧装置において、大気圧以上でかつ１００℃以上の気体を気体流入口１９から気体流路に気体流として供給するとともに、液体流入口１８から液体流路に液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された気体と液体とを気液混合部１５で混合し、微粒化した液体を噴出口１６ａから噴霧して噴霧空間を加熱する。【選択図】 図２Ａ

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形式の噴霧方法及び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４に示すように、内筒１００と、中筒１０１と、外筒１０２とを備えた三重筒構造で、内筒１００は、基端側筒１０３と先端側筒１０４とを連結して形成している。内筒１００の中空部を中心空気流路１０５とし、内筒１００と中筒１０１との間の中間環状流路を液体流路１０６とし、中筒１０１と外筒１０２との間の外側環状流路を外側空気流路１０７としている。外側空気流路１０７の基端側開口１０７ａ及び中心空気流路１０５の基端側開口１０５ａは、図示しない空気供給主管と接続している。よって、図示しないブロアからなる空圧源より、空気供給主管を介して基端側開口１０７ａと基端側開口１０５ａ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１０６の基端側開口１０６ａ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１０６ａに、加圧された水を流入させるようにしている。

内筒１００の先端側筒１０４と、中筒１０１と、外筒１０２との先端側に、軸線Ｌに沿った同一線上に位置する開口１００ａ、１０１ａ、１０２ａを備えた先端部１００ｂ、１０１ｂ、１０２ｂを備え、噴射口となる外筒１０２の開口１０２ａの内側に中筒１０１の開口１０１ａを位置させ、中筒１０１の開口１０１ａの内側に内筒１００の開口１００ａを位置させている。

内筒１００の先端側筒１０４は、基端側筒１０３に螺着して接続した筒部の先端が内筒開口１００ａとなり、軸線方向の中央部に小径化したオリフィス１０４ａを設けている。内筒１００の開口１００ａの周縁となる先端面１０４ｂに、凹状の溝１０４ｃを略対向位置に２つ形成している。

中筒１０１の先端部１０１ｂは外周面を円錐形状とすると共に、その内部に段差１０１ｃを設けて先端側に小径の中空部を設け、該中空部を内筒１００の先端開口１００ａと同一径で連通させている。前記先端側の小径中空部の先端には、更に小径とした前記先端開口１０１ａを設けている。

中筒１０１の段差１０１ｃには、内筒１００の先端面１０４ｂを当接させ、溝１０４ｃと段差１０１ｃとの間に３個の液体旋回連通流路１０８を設けている。この液体旋回連通流路１０８は内筒１００の先端側中空部に開口し、この内筒１００の先端側中空部と中筒１０１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１００と中筒１０１との先端中空部を第１混合室１０９としている。

中筒１０１の先端部１０１ｂと広い空間をあけて外筒１０２の先端部１０２ｂを外嵌し、この中筒と外筒の先端閉鎖部１０１ｂと１０２ｂとの間に第２混合室１１０を形成している。この第２混合室１１０は、環状の外側空気流路１０７と連通すると共に先端中央に噴射口となる開口１０２ａ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１０６に流入した水は、液体旋回連通流路１０８を通過するときに強制的に旋回され、第１混合室１０９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１０９に旋回流となって流入した水の中央部に、中心空気流路１０５のオリフィス１０４ａを通って噴出されるブロアからの空気が、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１０１の開口１０１ａから第２混合室１１０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１１０において、外側空気流路１０７より流入してくるブロアからの空気が、外周側より衝突混合する。このように、第２混合室１１０内において三次微粒化された気液混合ミストが、外筒１０２の噴射口となる開口１０２ａより噴射されることとなる。特に、第２混合室１１０は広い空間であるため、外側空気流路１０７より流入してくる空気が、開口１０１ａ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。さらに、本構成において、気体として１００℃以上の気体、例えば蒸気を導入した場合、噴霧される液体の粒径をさらに大きくしないためには、気体としての蒸気導入圧力を増大させる必要があり、その際、蒸気は高温化し、二流体ノズルから噴出される気液の混合体の温度が高温化してしまう。一方、低温化のために蒸気圧力を低圧化すると、液体の粒径はさらに大きくなり、濡れ等を発生する頻度が高くなるという問題を有している。
以上より、特に空間の冷却に用いる場合においては、気温の高い時期にミストの気化冷却により空間の温度低減効果を発揮できるものの、気温の低い時期には活用できない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方法及び噴霧装置でありながら、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果を実現できる噴霧方法及び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つの態様にかかる噴霧方法は、
液体流路と気体流路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持つ外側端部を有する外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
前記内蓋部の前記内側端面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前記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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口とを備える噴霧装置を使用して、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して前記微粒化した液体を噴霧空間に噴霧する噴霧方法であって、
前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに、前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を加熱する。

前記目的を達成するために、本発明の別の態様にかかる噴霧方法は、
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持つ外側端部を有する外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
前記内蓋部の前記内側端面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前記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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口と、
前記気体流入口に接続されて、前記気体流として、大気圧以上でかつ１００℃以上の気体の供給と１００℃未満の気体の供給とのうちいずれか一方に切り替える切替器とを備える噴霧装置を使用して、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して前記微粒化した液体を噴霧空間に噴霧する噴霧方法であって、
前記噴霧空間を加熱するとき、
前記切替器で、前記気体流として前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体の供給に切り替え、
前記切替器で切替られて前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに、前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を加熱し、
前記噴霧空間を冷却するとき、
前記切替器で、前記気体流として前記大気圧以下でかつ１００℃未満の気体の供給に切り替え、
前記切替器で切替られて前記大気圧以下でかつ１００℃未満の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに切替器で切替られ前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を冷却する。

前記目的を達成するために、本発明のさらに別の態様にかかる噴霧装置は、
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う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う外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
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に該気液混合部と連通して配置されて、前記気体流路を流れる気体流を該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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口と、
前記気体流入口に接続されて、１００℃未満の気体の供給と１００℃以上の気体の供給とのうちいずれか一方に切り替える切替器とを備える。

以上のように、本発明の前記態様にかかる噴霧装置及び噴霧方法によれば、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及び噴霧方法でありながら、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果を実現できる。

本発明の実施形態における噴霧装置の噴霧装置本体部近傍の断面図 図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線での断面図 本発明の実施形態における噴霧装置全体の概略構成図 本発明の実施形態の変形例における噴霧装置全体の概略構成図 本発明の実施形態における水の流量に対する噴霧口出口近傍での噴霧温度を示すグラフ 従来の噴霧装置を示す概略図

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。
図１Ａは、本発明の実施形態における噴霧装置１０の噴霧装置本体部１０ａ近傍の切断部断面図である。図１Ｂは、図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線での断面図である。以下に、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液体流路１１と、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。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。

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、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、円板状の外形の第１隙間２２が形成されている。内蓋部１３の内側端面１３ａの外周部の１カ所には、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、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、液体流路１１と気液混合部１５とを連通させている。

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第２隙間２３をあけて覆うとともに、内蓋部１３との間の端部では、所定間隔の円板状の外形の空間の気液混合部１５を隙間として形成しつつ内蓋部１３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。

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、外蓋部１４の外側端面１４ａの内面に円環状の凸部２４を形成して、外蓋部１４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。円環状の凸部２４は、外蓋部１４の外側端面１４ａの内面に設ける代わりに、内蓋部１３の内側端面１３ａの外面に設けても良い。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。

また、気液混合部１５の側部において、円環状の凸部２４の一部を径方向に切り欠いて、気体流路１２と気液混合部１５とを連通させる気体流入口１９を形成している。よって、気体流入口１９は、液体流入口１８から流入する液体流の流入方向に対して、気体流入口３９から流入する気体流の流入方向が交差するように配置されている。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を有する噴出部１６を形成している。噴出口１６ａは、液体流路１１と同一中心軸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、円環状の凸部２４と内蓋部１３と外蓋部１４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沿いに円環状の凸部２４を切り欠いた気体流入口１９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液体流路１１を流れて液体流となり、その液体流は、第１隙間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、第２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内で互いに混合され、液体が微粒化された後に、外蓋部１４に設けられた噴出部１６の噴出口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。液体流路１１を流れてきた液体流は、第１隙間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の円環状の凸部２４の近傍より、液体流が内蓋部１３の内側端面１３ａと平行かつ噴出部１６の方向へ供給する。

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、液体は外蓋部１４の外側端面１４ａに押し広げられ、薄い膜状になり外側端面１４ａを流れる。さらに、この状態から外側端面１４ａを凸部２４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を、気液混合部１５の外蓋部１４側の外側端面１４ａの内面である壁面に沿って、周回及び撹拌することで、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。

より具体的には、気液混合部１５は直径８．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍであり、噴出部１６は噴出口１６ａは直径１．５ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、液体流入口１８は直径０．７ｍｍ、気体流入口１９は矩形であり、幅１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍの噴霧装置である。
この噴霧装置に対し、気体の例として圧縮空気を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として水を０．１５ＭＰａ（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の先端から３００ｍｍの位置であり、ザウター平均粒径は１０μｍとなった。また、気体の例として蒸気を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として、前記と同様に水を０．１５ＭＰａ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、同様に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の先端から３００ｍｍの位置であり、この条件で微粒化した水のザウター平均粒径は１０μｍとなった。そして、噴出口１６ａ近傍の温度を測定した結果、６０℃であった。

図２Ａは，噴霧装置本体部１０ａを含む噴霧装置１０の全体を示す概略図である。図２Ａにおいて、噴霧装置本体部１０ａには、液体流路配管５１の一端と第１気体流路配管５２の一端とが接続される。液体流路１１は、先端側のみを図示しており、後端の図示しない液体供給口は液体流路配管５１の一端に接続されている。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、１００℃以上の気体が流れる第１気体流路配管５２の一端に接続されている。

液体流路配管５１の他端には、液槽(図示せず)に接続されたポンプ５６が接続されている。ポンプ５６は、一例として、常温で大気圧以上に加圧した液体、より具体的には水、を供給可能としている。

第１気体流路配管５２の他端には、高温気体発生器５８が接続されている。高温気体発生器５８は、一例として、常温より高い高温（例えば１００℃以上の温度）であって大気圧以上に加圧した気体、より具体的には蒸気、を供給可能としている。

液体流路配管５１の途中には、一端から他端の間に順に流量制御器５９と圧力制御器６０とが順に配置されている。

また、第１気体流路配管５２の途中には、一端から他端の間に順に流量制御器６３と圧力制御器６４とが配置されている。

さらに、流量制御器５９と圧力制御器６０とポンプ５６と流量制御器６３と圧力制御器６４と高温気体発生器５８とに接続されて、液体流路配管５１の流量及び圧力と第１気体流路配管５２の流量及び圧力を同時に制御する制御部６５が設置されている。すなわち、ポンプ５６から液体流路配管５１に供給される液体の流量が流量制御器５９で検出されて制御部６５に入力され、ポンプ５６から液体流路配管５１に供給される液体の圧力が圧力制御器６０で検出されて制御部６５に入力されるとともに、検出された流量及び圧力に基づいて制御部６５によりポンプ５６の駆動が制御される。同様に、高温気体発生器５８から第１気体流路配管５２に供給される高温気体の流量が流量制御器６３で検出されて制御部６５に入力され、高温気体発生器５８から第１気体流路配管５２に供給される高温気体の圧力が圧力制御器６４で検出されて制御部６５に入力されるとともに、検出された流量及び圧力に基づいて制御部６５により高温気体発生器５８の駆動が制御される。以下の噴霧動作は、この制御部６５での制御の基に実施することができる。

以上のような噴霧装置１０にて、噴霧空間を加熱する場合には、高温気体発生器５８(本実施形態では、一例として蒸気発生器で構成する。)より、大気圧以上に加圧した蒸気を第１気体流路配管５２に供給する。常温で大気圧以上に加圧した水は、ポンプ５６から液体流路配管５１により噴霧装置本体部１０ａに供給する。

以上より、供給された気体と液体とを気液混合部１５で混合し、噴出口１６ａから噴霧される微粒化した液体である常温の水と、高温の気体である蒸気とにより、噴霧空間を加熱することができる。

次に、本発明の実施形態にかかる方法において、噴霧空間を加熱する場合の噴出口１６ａ近傍の温度制御効果を確かめる実験を行った。その実験結果について、以下に説明する。

図３は、実施形態にかかる噴霧装置を使用した場合における噴出口１６ａ近傍の温度を計測した実験結果である。気体の例として蒸気を、液体の例として常温の水をそれぞれ使用し、蒸気の圧力を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）、水の圧力を０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）としたときに、水の流量を変化させたときの噴出口１６ａ近傍の温度を示している。図３から明らかなように、噴霧空間を加熱することができるとともに、水の流量を制御することにより、噴出口１６ａ近傍の温度を制御し、人体に影響を与えない温度に制御できることがわかった。

なお、噴霧空間の温度または湿度、あるいはその両方の値に応じて、制御部６５の制御の下にポンプ５６と高温気体発生器５８とをそれぞれ独立して駆動制御することにより、液体流路配管５１の圧力と流量及び第１気体流路配管５２の圧力と流量とをそれぞれ変化させることにより、噴霧空間の状態に応じて、加熱を行なうことが可能となり、より快適と感じる噴霧が可能となる。

本発明の実施形態にかかる噴霧方法及び噴霧装置によれば、内蓋部１３と外蓋部１４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から流入する高温の気体とが向かい合って衝突するとともに、円環状凸部２４に沿って周回及び撹拌して液体が微粒化し、微粒化した液体を噴出口１６ａから噴霧空間に噴出することができる。したがって、噴出口１６ａから微細な液体を噴霧しつつ、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以下のザウター平均粒径の液体を噴霧しつつ、噴出口１６ａの近傍の噴霧空間を加熱することができる噴霧方法及び噴霧装置を提供できる。

よって、前記実施形態によれば、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１０でありながら、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果を実現できる。

（変形例）
前記実施形態では加熱のみを行っていたが、加熱による空間の温度上昇効果に加えて、冷却による温度低減効果をも実施可能な構成を前記実施形態の変形例として、以下に説明する。

図２Ｂは，噴霧装置本体部１０ａを含む噴霧装置１０Ｂの全体を示す概略図である。図２Ｂにおいて、噴霧装置本体部１０ａには、液体流路配管５１の一端と第１気体流路配管５２の一端とが接続される。液体流路１１は、先端側のみを図示しており、後端の図示しない液体供給口は液体流路配管５１の一端に接続されている。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第１気体流路配管５２の一端に接続されている。

また、第１気体流路配管５２の他端には、切替器５３が接続されている。切替器５３では、１００℃未満の気体が流れる第２気体流路配管５４の一端と、１００℃以上の気体が流れる第３気体流路配管５５の一端とがそれぞれ接続されて、第２気体流路配管５４と第３気体流路配管５５とに分岐されている。

液体流路配管５１の他端には、液槽(図示せず)に接続されたポンプ５６が接続されている。ポンプ５６は、一例として、常温で大気圧以上に加圧した液体、より具体的には水、を供給可能としている。

第２気体流路配管５４の他端には、空気圧縮機からなる空圧源５７に接続されている。空圧源５７は、一例として、１００℃未満（例えば常温）で大気圧以上に加圧した空気を供給可能としている。

第３気体流路配管５５の他端には、高温気体発生器５８が接続されている。高温気体発生器５８は、一例として、常温より高い高温（例えば１００℃以上の温度）であって大気圧以上に加圧した気体、より具体的には蒸気、を供給可能としている。

液体流路配管５１の途中には、一端から他端の間に順に流量制御器５９と圧力制御器６０とが順に配置されている。

また、第２気体流路配管５４の途中及び第３気体流路配管５５の途中には、それぞれ、一端から他端の間に順に流量制御器６１と圧力制御器６２及び流量制御器６３と圧力制御器６４が配置されている。

さらに、流量制御器５９と圧力制御器６０とポンプ５６と流量制御器６３と圧力制御器６４と高温気体発生器５８とに接続されて、液体流路配管５１の流量及び圧力と第３気体流路配管５５の流量及び圧力を同時に制御する制御部６５が設置されている。すなわち、ポンプ５６から供給される液体の流量が流量制御器５９で検出されて制御部６５に入力され、ポンプ５６から供給される液体の圧力が圧力制御器６０で検出されて制御部６５に入力されるとともに、検出された流量及び圧力に基づいて制御部６５によりポンプ５６の駆動が制御される。同様に、高温気体発生器５８から供給される高温気体の流量が流量制御器６３で検出されて制御部６５に入力され、高温気体発生器５８から供給される高温気体の圧力が圧力制御器６４で検出されて制御部６５に入力されるとともに、検出された流量及び圧力に基づいて制御部６５により高温気体発生器５８の駆動が制御される。また、制御部６５は、切替器５３の切替動作も制御可能であるとともに、流量制御器６１と圧力制御器６２とが接続されて空圧源５７の駆動も制御可能としている。すなわち、空圧源５７から供給される空気の流量が流量制御器６１で検出されて制御部６５に入力され、空圧源５７から供給される空気の圧力が圧力制御器６２で検出されて制御部６５に入力されるとともに、検出された流量及び圧力に基づいて制御部６５により空圧源５７の駆動が制御される。以下の噴霧動作は、この制御部６５での制御の基に実施することができる。

以上のような噴霧装置１０Ｂにて、噴霧空間を冷却する場合には、まず、常温で大気圧以上に加圧した空気を、空圧源５７から第２気体流路配管５４により噴霧装置本体部１０ａに供給するとともに、常温で大気圧以上に加圧した水を、ポンプ５６から液体流路配管５１により噴霧装置本体部１０ａに供給する。このとき、制御部６５により切替器５３は、第２気体流路配管５４と第１気体流路配管５２とが連通するように切替ておく。

以上より、供給された気体と液体とを気液混合部１５で混合し、噴出口１６ａから噴霧される微粒化した液体である水と、低温の気体である空気とにより、噴霧空間を冷却することができる。

次に、噴霧空間を加熱する場合には、高温気体発生器５８(この変形例では、一例として蒸気発生器で構成する。)より、大気圧以上に加圧した蒸気を第３気体流路配管５５に供給し、制御部６５により切替器５３を、第２気体流路配管５４と第１気体流路配管５２との連通を遮断しかつ第３気体流路配管５５と第１気体流路配管５２とが連通するように切り替える。常温で大気圧以上に加圧した水は、先と同様に、ポンプ５６から液体流路配管５１により噴霧装置本体部１０ａに供給する。

以上より、供給された気体と液体とを気液混合部１５で混合し、噴出口１６ａから噴霧される微粒化した液体である常温の水と、高温の気体である蒸気とにより、噴霧空間を加熱することができる。

前記変形例にかかる噴霧方法及び噴霧装置によれば、内蓋部１３と外蓋部１４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向かい合って衝突するとともに、円環状凸部２４に沿って周回及び撹拌して液体が微粒化する。高温の気体と低温の気体とのうちのいずれか一方の気体を、切替器５３によって切り替えて気体流入口１９に導入した際においても、微粒化した液体を噴出口１６ａから噴霧空間に噴出することができる。したがって、切替器５３により、温度の異なる気体を切り替えることにより、噴出口１６ａから微細な液体を噴霧しつつ、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以下のザウター平均粒径の液体を噴霧しつつ、噴出口１６ａの近傍の噴霧空間を加熱又は冷却するように温度を変化させることができる噴霧方法及び噴霧装置を提供できる。

よって、前記変形例によれば、蒸気噴射ノズルとミスト噴射ノズルとをそれぞれ設置する必要がなく、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１０Ｂでありながら、気体として常温の気体を利用した空間の温度低減効果と、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果とを、切替器５３による気体の切り替えのみで実現できる。

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方法及び噴霧装置は、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方法及び噴霧装置でありながら、気体として高温の気体を利用した空間の温度上昇効果を実現できる噴霧方法及び噴霧装置である。この噴霧方法及び噴霧装置は、空間の加熱に用いることが可能であり、さらに温度の上昇を制御する必要のある加湿、薬液散布、又は粉塵対策等に広く用いることができる。

１０，１０Ｂ 噴霧装置
１０ａ 噴霧装置本体部
１１ 液体流路
１２ 気体流路
１３ 内蓋部
１３ａ 内側端面
１４ 外蓋部
１４ａ 外側端部
１５ 気液混合部
１６ 噴出部
１６ａ 噴出口
１７ 噴霧装置蓋固定部
１９ 気体流入口
５１ 液体流路配管
５２ 第１気体流路配管
５３ 切替器
５４ 第２気体流路配管
５５ 第３気体流路配管
５６ ポンプ
５７ 空圧源
５８ 高温気体発生器
６５ 制御部
９０ 噴霧システム

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持つ外側端部を有する外蓋部と、
   前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
   前記内蓋部の前記内側端面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前記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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口とを備える噴霧装置を使用して、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して前記微粒化した液体を噴霧空間に噴霧する噴霧方法であって、
   前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに、前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を加熱する、噴霧方法。
2. 前記気体を供給するとき、前記１００℃以上の気体として水蒸気を供給する、請求項１に記載の噴霧方法。
3. 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持つ外側端部を有する外蓋部と、
   前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
   前記内蓋部の前記内側端面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前記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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口と、
   前記気体流入口に接続されて、前記気体流として、大気圧以上でかつ１００℃以上の気体の供給と１００℃未満の気体の供給とのうちいずれか一方に切り替える切替器とを備える噴霧装置を使用して、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して前記微粒化した液体を噴霧空間に噴霧する噴霧方法であって、
   前記噴霧空間を加熱するとき、
   前記切替器で、前記気体流として前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体の供給に切り替え、
   前記切替器で切替られて前記大気圧以上でかつ１００℃以上の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに、前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を加熱し、
   前記噴霧空間を冷却するとき、
   前記切替器で、前記気体流として前記大気圧以下でかつ１００℃未満の気体の供給に切り替え、
   前記切替器で切替られて前記大気圧以下でかつ１００℃未満の気体を前記気体流入口から前記気体流路に前記気体流として供給するとともに切替器で切替られ前記液体流入口から前記液体流路に前記液体流として大気圧以上の液体を供給して、供給された前記気体と前記液体とを前記気液混合部で混合し、微粒化した液体を前記噴出口から噴霧して前記噴霧空間を冷却する噴霧方法。
4. 前記噴霧空間を加熱すべく前記気体を供給するとき、前記１００℃以上の気体として水蒸気を供給するとともに、
   前記噴霧空間を冷却すべく前記気体を供給するとき、前記１００℃未満の気体である空気を供給する、請求項３に記載の噴霧方法。
5. 前記噴霧空間を加熱すべく前記気体を供給するとき、前記気体として前記１００℃以上の気体を供給し、その供給圧力が０．１ＭＰａ以上でかつ０．３ＭＰａ以下である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の噴霧方法。
6. 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う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、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
   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に該気液混合部と連通して配置されて、前記気体流路を流れる気体流を該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と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を噴出する噴出口と、
   前記気体流入口に接続されて、１００℃未満の気体の供給と１００℃以上の気体の供給とのうちいずれか一方に切り替える切替器とを備える噴霧装置。

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