JP2024064824A - 液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液滴の微粒化に加えて、液滴の蒸発を促進する噴霧を供給できる液体噴射装置を提供する。
【解決手段】噴射装置本体１００の末端に液体を供給するための多重円弧のスリット状噴射口３０１，３０２を備え、外周側のスリット状噴射口３０１の傾斜角度θ１は、内周側のスリット状噴射口３０２の傾斜角度θよりも大きい。スリット状噴射口３０１，３０２の上流には、外周側のスリット状噴射口３０１の設置半径Ｒ２よりも大きい設置半径Ｒ１の流れ制御板２００が設置されている。流れ制御板２００と噴射装置本体１００の内側壁１００ａとの間に狭小な流路２０１が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体噴射装置に関する。

液体噴射装置は、定置型の内燃力発電やポンプなどの動力、水上船舶などの航用動力、トラックやバスといった大型自動車や建設機械、農業機械などの大型特殊自動車、機関車や気動車などの鉄道車両に使用される。

蒸気を高温・高圧に圧縮するための装置である蒸気圧縮機において、圧縮機内の流体を所望の温度とするため、その手段として水噴射による冷却が行われる。水を噴霧として供給することで液滴の蒸発により流体を冷却するが、微小な液滴でなければ、圧縮機内の流体の冷却に必要な蒸発量が得られない。さらに、潤滑を考慮した十分な噴射量の確保も必要である。これらを両立する手段として、噴射口の面積を確保しつつ、微粒化しやすい多重スリット状噴射口による噴射装置が考えられている。

このような多重スリット状噴射口を備えた噴射装置としては、特許文献１や特許文献２に代表されるように、塗布や自動車の分野において、所望の微粒化性能・噴霧形状を得るため噴口形状や配置が提案されている。特許文献１では、円錐状の噴霧を得る様々な噴口形状が示されており、その一例として二重に円弧状のスリット状噴射口を備えた塗布用ノズルが示されている。特許文献２では、燃料噴霧の微粒化促進と所望の噴霧形状形成を可能とする手段の一例として、三重に円弧状のスリット状噴射口を備えた燃料噴射弁が示されている。

実開平２－７０７６６号公報 特開２００４－３３２５４３号公報

ところで、蒸気圧縮機特有の課題である液滴の蒸発促進のためには、噴霧の微粒化に加えて、噴霧干渉を抑制しつつ広範囲に拡散しやすい噴霧であることが望ましい。すなわち、噴霧の単位体積当たりに存在する液滴数及び体積は少ない方が、液滴周囲の蒸気質量分率が上昇しにくく、つまりは蒸発しやすい。結果として、冷却に必要となる噴射量を低減し、液体噴射に関する装置全体のコンパクト化が可能となる。

特許文献１では、様々な噴射口形状が提案されているものの、液体の微粒化や、噴霧全体における液滴の分布や蒸発に関しての検討は十分ではない。

さらに、特許文献２では、スリット状の噴射口により、燃料を薄い膜状に噴射して微粒化促進しながらも、複数の噴射口を設けることにより燃料噴霧の形状を調整可能としている。しかしながら、複数の噴射口を設けた場合、各噴射口での微粒化性能のばらつきや、各噴射口からの噴霧が干渉、または液膜同士が干渉して結合することにより、生成される液滴の粗大化や、液滴が密な噴霧生成により液滴の蒸発が阻害される懸念がある。

本発明の目的は、液滴の微粒化に加えて、液滴の蒸発を促進する噴霧を供給できる液体噴射装置を提供することである。

本発明は、液体を微粒化して供給するための液体噴射装置であって、噴射装置本体の末端に液体を供給するための多重円弧のスリット状噴射口を備え、外周側のスリット状噴射口は、内周側のスリット状噴射口よりも、前記噴射装置本体の中心軸に対して径方向外側に向けて傾斜する噴射口の傾斜角度が大きく、かつ、前記スリット状噴射口の上流には、前記外周側のスリット状噴射口の設置径よりも大きい径の流れ制御板が設置され、かつ、前記流れ制御板と前記噴射装置本体の内側壁との間に狭小な流路が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、液滴の微粒化に加えて、液滴の蒸発を促進する噴霧を供給できる液体噴射装置を提供できる。

第１実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。 第１実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。 第１実施形態に係る流れ制御板を示す断面図である。 第１実施形態に係る液体噴射装置内部の流れ場及び噴霧流れ場を説明するための模式図である。 比較例としての液体噴射装置の構造、液体噴射装置内部の流れ場、及び噴霧流れ場を説明するための模式図である。 第２実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。 第３実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。 第４実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。 第５実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。 第６実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。 第６実施形態に係る流れ制御板を示す断面図である。 第６実施形態に係るスリット状噴射口上流における流れ場を説明するための模式図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例もその範囲に含むものである。
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。
図１に示すように、第１実施形態の液体噴射装置１Ａは、例えば、蒸気圧縮機の冷却及び潤滑用の流体（水）を供給するために、比較的低い噴射圧力（１ＭＰａ以下）で使用されることを想定しており、主に金属や樹脂材料によって構成される。

液体噴射装置１Ａは、噴射装置本体１００と、流れ制御板２００と、ノズルプレートと、を備えて構成されている。

噴射装置本体１００は、円筒状に形成され、内側に円形の内側壁（内周壁）１００ａを有している。

ノズルプレート３００は、噴射装置本体１００の末端に設けられ、外周側のスリット状噴射口３０１、内周側のスリット状噴射口３０２が形成されている。スリット状噴射口３０１，３０２は、ノズルプレート３００にドリル加工やレーザ加工、ワイヤーカット放電加工、３Ｄプリンタ等により数十～数百μｍの幅となるように形成されている。また、ノズルプレート３００は、噴射装置本体１００の筒体の端面に溶接によって固定されている。

また、ノズルプレート３００は厚みを有しており、厚み方向に所定の傾斜角度を持ってスリット状噴射口３０１，３０２が形成されている。即ち、ノズルプレート３００の厚み方向に傾斜して貫通した流路（貫通流路）を形成するように、スリット状噴射口３０１，３０２が形成されている。貫通流路の向いている方向が傾斜角度である。ノズルプレート３００の厚みが増すと貫通流路の長さは長くなるが、貫通流路の長さが短い場合と長い場合とを比べると、貫通流路が長い方が、噴射方向を制御しやすい（指向性を高くできる）。

流れ制御板２００は、ノズルプレート３００と対向する下面（平面）２００ａと、ノズルプレート３００と反対側（流体が供給される側）に位置する上面（平面）２００ｂと、噴射装置本体１００の内側壁１００ａに対向する縁部（側面）２００ｃと、を有し、略円盤状に形成されている。なお、下面２００ａと上面２００ｂとは互いに平行になるように配置されている。また、下面２００ａとノズルプレート３００の上面３００ｃとは互いに平行になるように配置されている。

また、流れ制御板２００は、噴射装置本体１００の内径（２×Ｒ）よりも小さい外径（２×Ｒ１）を有している。また、流れ制御板２００は、噴射装置本体１００内においてノズルプレート３００から軸方向に離間して配置されている。

また、流れ制御板２００は、噴射装置本体１００の内側壁１００ａと離間した状態で、噴射装置本体１００に対して軸方向および径方向に移動することがないように固定されている。また、流れ制御板２００と内側壁１００ａとの間には、狭小な流路２０１（隙間）が形成されている。この狭小な流路２０１は、流れ制御板２００と噴射装置本体１００との間の隙間（流路断面積）が変化しない流路である。

ノズルプレート３００は、外周側のスリット状噴射口３０１と、内周側のスリット状噴射口３０２と、を有している。また、スリット状噴射口３０１，３０２は、ノズルプレート３００を噴射装置本体１００の内側から外側に向けて（略軸方向に）貫通して形成されている。また、スリット状噴射口３０１，３０２は、流れ制御板２００側の入口３０１ａ，３０２ａが、出口３０１ｂ，３０２ｂよりも径方向内側に位置している。つまり、スリット状噴射口３０１，３０２は、入口３０１ａ，３０２ａから出口３０１ｂ，３０２ｂにかけて軸方向に対して外周側に向けて傾斜している。

図２は、第１実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。なお、図２において、破線は、外周側のスリット状噴射口３０１の入口３０１ａ、内周側のスリット状噴射口３０２の入口３０２ａの位置を示している。
図２に示すように、ノズルプレート３００は、多重円弧のスリット状噴射口３０１，３０２を備えている。外周側のスリット状噴射口３０１は、２つの円弧状のスリット状噴射口３０１を略円形状に配置することで構成されている。内周側のスリット状噴射口３０２は、２つの円弧状のスリット状噴射口３０２を略円形状に配置することで構成されている。また、スリット状噴射口３０１，３０２は、半径方向に二重に形成されている。なお、第１実施形態では、二重の円弧にした場合を例に挙げて説明するが、三重以上の円弧であってもよい。

また、スリット状噴射口３０１は、完全な円形ではなく、一方のスリット状噴射口３０１と他方のスリット状噴射口３０１との間にスリット状の孔が無いスリット非形成部（切れ目）３００ａが形成されている。外周側のスリット状噴射口３０１では、スリット非形成部３００ａが２箇所に形成されている。また、内周側のスリット状噴射口３０２についても外周側のスリット状噴射口３０１と同様に、一方のスリット状噴射口３０２と他方のスリット状噴射口３０２との間にスリットの無いスリット非形成部３００ｂ（切れ目）が形成されている。内周側のスリット状噴射口３０２では、スリット非形成部３００ｂが２箇所に形成されている。このように、ノズルプレート３００に、スリット非形成部３００ａ，３００ｂが形成されることで、ノズルプレート３００が分解されずに一部品で構成することができる。

また、スリット非形成部３００ａとスリット非形成部３００ｂは、周方向に９０度ずれた位置に形成されている。これにより、外周側のスリット状噴射口３０１と内周側のスリット状噴射口３０２から流体が噴射されたときに、スリット状噴射口３０１から噴射される流体と、スリット状噴射口３０２から噴射される流体との干渉を減らすことができる。なお、十分な噴射量の確保(噴射口の断面積の最大化)と、微粒化の促進(噴射口幅の最小化)を両立するために、前記した円弧の切れ目（スリット非形成部３００ａ，３００ｂ）の幅は最小限とすることが望ましい。

図３は、第１実施形態に係る流れ制御板を示す断面図である。
図３に示すように、流れ制御板２００と噴射装置本体１００との間には、足部２０２，２０３，２０４が設けられ、流れ制御板２００が噴射装置本体１００の内側壁１００ａに溶接によって固定されている。なお、足部２０２，２０３，２０４は、内側壁１００ａに固定される構成に限定されるものではなく、ノズルプレート３００の上面３００ｃ（図１参照）に溶接によって固定される構成であってもよい。また、本実施形態では、３つの足部２０２，２０３，２０４によって構成されているが、２つの足部によって構成してもよく、４つ以上の足部によって構成してもよい。

また、足部２０２，２０３，２０４は、周方向に１２０度毎に等間隔に配置されている。なお、足部２０２，２０３，２０４の配置は、等間隔に配置される構成に限定されず、不等間隔に配置される構成であってもよい。

図１に戻って、外周側のスリット状噴射口３０１は、液体噴射装置１Ａ（噴射装置本体１００）の中心軸ｇ（図１参照）に対してθ1（傾斜角度）外側に傾けて設けられている。また、内周側のスリット状噴射口３０２は、θ２（傾斜角度）外側に傾けて設けられている。なお、外側に傾けて設けるとは、中心軸ｇに対して、出口３０１ｂ，３０２ｂが入口３０１ａ，３０２ａよりも径方向外側に位置するように傾斜していることを意味している。

また、外周側のスリット状噴射口３０１の傾斜角度θ１が内周側のスリット状噴射口３０２の傾斜角度θ２よりも大きくなる関係（θ１＞θ２）を持つように構成されている。なお、スリット状噴射口を半径方向に三重以上の配置とする場合は、内周側ほどスリット状噴射口の傾斜角度θが小さくなるように設ける。

また、設置半径Ｒ１の円柱状（円盤状）の流れ制御板２００は、外周側のスリット状噴射口３０１の設置半径Ｒ２に対して、Ｒ１＞Ｒ２の関係を持つように構成されている。なお、スリット状噴射口３０１の設置半径Ｒ２とは、ノズルプレート３００の上面３００ｃにおける中心軸ｇからスリット状噴射口３０１の入口３０１ａの最も外周側の位置までの距離である。このように、設置半径Ｒ１が設置半径Ｒ２よりも大きく（長く）なることで、狭小な流路２０１を通過した流体が、まずノズルプレート３００の上面３００ｃに当たり、その後、スリット状噴射口３０１に向けて流れるようになる。また、スリット状噴射口が三重以上の配置とする場合は、最外周に配置されるスリット状噴射口の配置半径がＲ２に相当する。

次に、第１実施形態の効果について、図４と図５を用いて、特許文献１，２に代表される従来構造と比較しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る液体噴射装置内部の流れ場及び噴霧流れ場を説明するための模式図である。図５は比較例としての液体噴射装置の構造、液体噴射装置内部の流れ場、及び噴霧流れ場を説明するための模式図である。
図４に示すように、液体噴射装置１Ａの噴射装置本体１００の上部からポンプ等で加圧されることで、流体（水、液体）５００が噴射装置本体１００に流入し、まず流れ制御板２００に衝突する。そして、流体５００は、流れ制御板２００の上面２００ｂに沿って流れ５０１、狭小な流路２０１に流入する。そして、流体５００は、狭小な流路２０１によって流れ５０２の速度は増加する。ここで、円柱状の流れ制御板２００の設置半径Ｒ１（図１参照）と、外周側のスリット状噴射口３０１の設置半径Ｒ２（図１参照）が、Ｒ１＞Ｒ２の関係を持つことにより、狭小の流路２０１を通過した流れ５０２は、まずノズルプレート３００の上面３００ｃに衝突し、その後ノズルプレート３００の上面３００ｃに沿ってスリット状噴射口３０１，３０２へ流入する流れ５０３となる。スリット状噴射口３０１，３０２は、中心軸ｇに対して入口３０１ａ，３０２ａから出口３０１ｂ，３０２ｂに向けて外周側に傾斜しているため、流体５００をスリット状噴射口３０１，３０２の入口３０１ａ，３０２ａから鋭角の状態で流入させることにより、スリット状噴射口３０１，３０２への流入時に大きな流れのはく離または乱れ５０４を生じさせることができる。スリット状噴射口３０１，３０２の内部で乱れ５０４の流れが生じることで、スリット状噴射口３０１，３０２の出口３０１ｂ，３０２ｂから噴射直後に形成される流体５００の液膜の分裂が促進され、噴霧６０１，６０２の微粒化を促進することができる。さらに、はく離または乱れ５０４が生じることで、スリット状噴射口３０１，３０２内では噴射方向Ｓ１，Ｓ２に対して直角方向に速度が生じる。このため、噴霧６０１，６０２は、乱れ５０４が小さい場合と比較して、噴霧が広角化した噴霧角度６０３となる。これにより、噴霧６０１，６０２内に存在する体積当たりの液滴個数は少なくなり、液滴周囲の湿度が上昇しづらくなるため、蒸発を促進することができる。

さらに、外周側のスリット状噴射口３０１と内周側のスリット状噴射口３０２はそれぞれ液体噴射装置１Ａの噴射装置本体１００の中心軸ｇに対してθ１，θ２傾斜しており、θ１＞θ２の関係であることから、それぞれ噴射される噴霧６０１，６０２は互いに干渉しにくくなっている。さらに、スリット状噴射口３０２の傾斜角度θ２をスリット状噴射口３０１の傾斜角度θ１より小さくすることにより、噴霧全体の中央部に生じる噴霧液滴が少ない領域４００を低減することができる。これにより、広い範囲に偏りなく噴霧することで、液滴周囲の湿度が上昇しづらく、蒸発を促進する効果が期待できる。

以上のように、第１実施形態では、流れ制御板２００の形状（Ｒ１＞Ｒ２）およびスリット状噴射口３０１，３０２の配置と傾斜角度θ１，θ２を上記構造とすることにより、蒸気圧縮機に求められる噴霧の提供が可能となる。

一方で、図５は第１実施形態の構造を設けない、従来構造における多重円弧のスリット状噴射口を備えた液体噴射装置１０００における、内部の流れ場５００ｂ、５０１ｂ、および噴霧６０１ｂ、６０２ｂを表している。
図５に示すように、従来構造の液体噴射装置１０００は、噴射装置本体１１００と、ノズルプレート１３００と、を備えて構成されている。また、ノズルプレート１３００には、外周側のスリット状噴射口１３０１、内周側のスリット状噴射口１３０２が形成されている。また、スリット状噴射口１３０１，１３０２は、いずれも中心軸ｇに対してθ1０外側に傾けて設けられている。このような液体噴射装置１０００では、流入した流体（水）の流れ場５００ｂの流れは偏ることなく、スリット状噴射口１３０１，１３０２の流れ場５０１ｂに示すように直接流入する。これにより、スリット状噴射口１３０１，１３０２の内部では、はく離や乱れは生じにくい。このため、第１実施形態と比較して噴射される液膜の分裂は促進されないため、微粒化性能に劣る。さらに、スリット状噴射口１３０１から噴射される噴霧６０１ｂ、スリット状噴射口１３０２から噴射される噴霧６０２ｂは、広がりにくく、噴霧６０１ｂ，６０２ｂの内部では液滴が密な状態となるため、液滴は蒸発しにくい。また、外周側のスリット状噴射口１３０１および内周側のスリット状噴射口１３０２の傾斜角度θ１０が同じ場合、噴霧６０１ｂ，６０２ｂは同一の噴射方向Ｓ１０であるため、噴射後すぐに噴霧６０１ｂ，６０２ｂまたは液膜の干渉６０４が生じる。噴霧干渉すると体積当たりの液滴数が増加するため、液滴は蒸発しにくくなる。さらに、液膜干渉した場合は液膜が結合してしまい、液膜厚さが増加するため、生成される液滴径が大きくなってしまう。また、噴霧６０２ｂのように噴射口の傾斜角度θ１０が第１実施形態の傾斜角度θ２よりも大きい場合、液滴数が少ない領域４００ｂは広くなり、その結果、液滴蒸発はしにくくなる。以上のように、図５に示す従来構造においては、蒸気圧縮機に使用するには液滴蒸発の点で課題がある。そこで第１実施形態のように、流れ制御板２００およびスリット状噴射口３０１，３０２を備えた構造にすることで、上記の課題を解決することができる。

以上説明したように、第１実施形態は、液体を微粒化して供給するための液体噴射装置１Ａであって、噴射装置本体１００の末端に液体を供給するための多重円弧のスリット状噴射口３０１，３０２を備える。外周側のスリット状噴射口３０１は、内周側のスリット状噴射口３０２よりも、噴射装置本体１００の中心軸ｇに対する噴射口の傾斜角度（θ１＞θ２）が大きく、かつ、スリット状噴射口３０１，３０２の上流には、外周側のスリット状噴射口３０１の設置半径Ｒ２よりも大きい設置半径Ｒ１の流れ制御板２００が設置され、かつ、流れ制御板２００と噴射装置本体１００の内側壁１００ａとの間に狭小な流路２０１を形成している（図４参照）。これによれば、流れ制御板２００によって誘起された流れがノズルプレート３００の上面３００ｃに沿ってスリット状噴射口３０１，３０２へ流入することにより、スリット状噴射口３０１，３０２の内部で乱れ５０４が生じる。これにより、スリット状噴射口３０１，３０２により形成される液膜の分裂を促進し、微粒化が促進される。さらに、スリット状噴射口３０１，３０２内では噴射方向Ｓ１，Ｓ２に対して直角方向に速度成分が誘起されるため、各スリット状噴射口３０１，３０２での噴霧角度６０３は大きくなり、蒸発しやすい噴霧６０１，６０２となる。また、内周側のスリット状噴射口３０２の傾斜角度θ２を、外周側のスリット状噴射口３０１の傾斜角度θ１よりも小さくすることにより、噴霧干渉を低減しつつ、噴霧６０１，６０２の内側の液滴が少ない領域（液滴が疎となる領域）４００を低減する。これらにより、液滴の蒸発を促進する噴霧の提供が可能となる。

また、第１実施形態は、外周側のスリット状噴射口３０１および内周側のスリット状噴射口３０２は、複数の円弧状の噴射口を略円形状に配置することで構成され、外周側のスリット状噴射口３０１のスリット非形成部３００ａ（切れ目）と、内周側のスリット状噴射口３０２のスリット非形成部３００ｂ（切れ目）とが周方向にずれて配置されている。これによれば、スリット状噴射口３０１から噴射される流体と、スリット状噴射口３０２から噴射される流体との干渉を減らすことができ、液滴の蒸発を促進することができる。

（第２実施形態）
第２実施形態に係る液体噴射装置１Ｂについて図６を用いて以下説明する。図６は、第２実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。以下、第１実施形態と同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する（第３実施形態以降についても同様）。
図６に示すように、第２実施形態の液体噴射装置１Ｂは、第１実施形態の流れ制御板２００に替えて、流れ制御板２００Ｂを備えている。この流れ制御板２００Ｂの下面２００ｄは、ノズルプレート３００に対向する下面の形状が第１実施形態と異なり、外周側から液体噴射装置１Ｂの中心軸ｇに向かって、流れ制御板２００Ｂとノズルプレート３００との距離Ｌが徐々に近くなるように形成されている。

これにより、ノズルプレート３００に沿って流入する流れ５０３ｃは、第１実施形態の形状であれば内周側ほど流量減少に伴う流速の低下が懸念されるが、第２実施形態の構成にすることで、内周側のスリット状噴射口３０２へも流体（水）を大きな流速で流入させることが可能となる。スリット状噴射口３０２内で生じるはく離や乱れ５０４ｃは微粒化や噴霧角度の拡大に十分なものとなり、結果として、スリット状噴射口３０１，３０２の位置によらず、十分な微粒化性能を得ることができる。

このように第２実施形態では、流れ制御板２００Ｂは、外周側から噴射装置本体１００の中心軸ｇに向かって、流れ制御板２００Ｂとスリット状噴射口３０１，３０２を設けたノズルプレート３００との距離が徐々に近くなるように形成する。これによれば、内周側のスリット状噴射口３０２に対しても、第１実施形態での流れ制御板２００の場合と比べて、大きな流速で流体を流入させることができ、液滴の微粒化を促進することができる。

（第３実施形態）
第３実施形態に係る液体噴射装置１Ｃについて図７を用いて以下説明する。図７は、第３実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。
図７に示すように、第３実施形態の液体噴射装置１Ｃは、第１実施形態の流れ制御板２００に替えて、流れ制御板２００Ｃを備えている。この流れ制御板２００Ｃは、噴射装置本体１００の内側壁１００ａに対向する面の形状が第１実施形態と異なり、縁部（周面）２００ｅを有している。この縁部２００ｅは、上流から下流に向かって径（直径）が大きくなるように、テーパが形成されている。これにより、噴射装置本体１００の内側壁１００ａと流れ制御板２００Ｃとによって、下流ほど流路断面積が小さくなる狭小な流路２０１ｄが形成されている。この狭小な流路２０１ｄは、上流側の入口２０１ｆが、第１実施形態の流れ制御板２００や第２実施形態の流れ制御板２００Ｂの入口よりも広く形成され、下流側の出口２０１ｇが、第１実施形態の流れ制御板２００や第２実施形態の流れ制御板２００Ｂの出口よりも狭く形成されている。

ところで、第１実施形態に示す流れ制御板２００や第２実施形態に示す流れ制御板２００Ｂでは、流体が狭小な流路２０１の入口から流入した際に流路が急縮するため、大きな圧力損失（圧損）が生じる。そこで、第３実施形態の構成にすることで、流路断面積の急な変化を避けることができ、圧損を低減することができる。

また、第３実施形態の流れ制御板２００Ｃを設置した場合、例えば、流れ制御板２００Ｃの下部（下面２００ａ）に、流れ制御板２００Ｃを支持する足部２０５を備えている。この足部２０５は、ノズルプレート３００の中心に位置し、上面３００ｃに溶接によって固定されている。このように足部２０５をノズルプレート３００に固定すると、流れ制御板２００Ｃの設置が第１実施形態の場合と比べて容易になる。

（第４実施形態）
第４実施形態に係る液体噴射装置１Ｄについて図８を用いて以下説明する。図８は、第４実施形態に係る液体噴射装置の構造を示す断面図である。
図８に示すように、第４実施形態の液体噴射装置１Ｄは、第１実施形態のノズルプレート３００に替えて、ノズルプレート３００Ｄを備えている。このノズルプレート３００Ｄは、上面（底面）３００ｄの形状が異なっている。すなわち、ノズルプレート３００Ｄは、外周側のスリット状噴射口３０１eと内周側のスリット状噴射口３０２eとの間の上面３００ｄを外周側に向けて、数十～数百μｍの厚さほど切削することで、段差部３０３を形成している。これにより、内周側のスリット状噴射口３０２ｅと流れ制御板２００との距離Ｌ２が、外周側のスリット状噴射口３０１ｅと流れ制御板２００との距離Ｌ１よりも短く形成されている。なお、この段差部３０３は、ノズルプレート３００Ｄを噴射装置本体１００に溶接する前に行われる。このように、外周側のスリット状噴射口３０１ｅを削り取ることで、ノズルプレート３００Ｄの中央部に突出した部分が形成されている。

ところで、外周側のスリット状噴射口３０１ｅから流体が出た分、内周側のスリット状噴射口３０２ｅでは、流れが遅くなってスリット状噴射口３０２ｅの中に入るので、内周側のスリット状噴射口３０２ｅでは外周側のスリット状噴射口３０１ｅよりも効果が弱まる点がある。そこで、第４実施形態では、外周側のスリット状噴射口３０１ｅと内周側のスリット状噴射口３０２ｅとの間に段差部３０３を設けたものである。これによれば、ノズルプレート３００Ｄに沿った流れは、段差部３０３により流れが上方（流れ制御板２００側）に押し上げられ、内周側のスリット状噴射口３０２eの近傍で渦５０４eを生じる。これにより、内周側のスリット状噴射口３０２ｅに流入する流れ５０３ｅの流路が狭くなり、流入速度が増加する。さらに、渦５０４ｅの発生により、内周側のスリット状噴射口３０２ｅに流入する流れに乱れを与えることができる。以上の作用により、噴射される噴霧の微粒化促進と、第１実施形態のスリット状噴射口３０２の噴霧角度よりさらに噴霧広角化の効果が期待できる。

（第５実施形態）
第５実施形態に係る液体噴射装置について、図９を用いて以下説明する。図９は、第５実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。
図９に示すように、第５実施形態の液体噴射装置１Ｅは、第１実施形態のノズルプレート３００に替えて、ノズルプレート３００Ｅを備えている。このノズルプレート３００Ｅは、外周側のスリット状噴射口３０１ｆと、内周側のスリット状噴射口３０２とを備えている。外周側のスリット状噴射口３０１ｆは、略半円弧状に形成され、図示の上側にのみ設けられている（片側に偏って噴射口が形成されている）。なお、図示していないが、ノズルプレート３００Ｅ以外の噴射装置本体１００、流れ制御板２００については第１実施形態と同様に構成されている。

例えば、液体噴射装置１Ｅを蒸気圧縮機に設置する際、壁面Ｍに寄って設置されることがある。このとき、壁面Ｍに寄った側に噴射される噴霧は、噴射後すぐに壁面Ｍに接触し、液膜となってしまい、効率的に蒸発できない。そこで、第５実施形態では、壁面Ｍ側には、外周側のスリット状噴射口（すなわち、噴射口の傾斜角度が大きい噴射口）を設けず、噴霧領域側へ噴霧の大部分が噴射されるようにする。また、外周側のスリット状噴射口３０１ｆの円弧長を第１実施形態の一つのスリット状噴射口３０１（図２参照）の円弧長よりも延ばすことで、流量を確保することができる。

なお、第５実施形態では、外周側のスリット状噴射口が片側に偏って噴射口が形成された場合を例に挙げて説明したが、前記とは逆に、内周側のスリット状噴射口が片側に偏って噴射口が形成された構成であってもよい。

（第６実施形態）
第６実施形態に係る液体噴射装置について、図１０、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて以下説明する。図１０は、第６実施形態に係るノズルプレートを下流側から見た図である。図１１Ａは、第６実施形態に係る流れ制御板を示す断面図である。図１１Ｂは、第６実施形態に係るスリット状噴射口上流における流れ場を説明するための模式図である。
図１０に示すように、第６実施形態に係る液体噴射装置１Ｆは、第５実施形態のノズルプレート３００Ｅに替えてノズルプレート３００Ｆを備えている。ノズルプレート３００Ｆは、外周側のスリット状噴射口３０１ｆと、内周側のスリット状噴射口３０２ｇとを備えている。この内周側のスリット状噴射口３０２ｇは、円弧長が半円よりも若干長く形成されている。このように、内周側のスリット状噴射口３０２ｇは、噴霧が壁面Ｍへの衝突を回避するように壁面Ｍ側には形成せず、噴霧領域側に形成されている。これにより、全体としての噴射量は、スリット状噴射口が略円形状に形成されている場合よりも低下するものの、壁面Ｍへの液滴の衝突をさらに回避することが可能となる。

図１１Ａは、ノズルプレート３００Ｆを使用した場合において、さらに噴霧を広角化するための実施形態である。
図１１Ａに示すように、流れ制御板２００は、足部２０６，２０７，２０８を介して噴射装置本体１００の内側壁１００ａに固定されている。これら足部２０６，２０７，２０８が位置する所では流れが形成されない。また、足部２０６，２０７，２０８は、対称面Ｓに非対称に配置されている。なお、第１実施形態の図３に示す足部２０２，２０３，２０４は、対称面Ｓに対称に配置されている。

図１１Ｂに示すように、足部２０７と足部２０８との間の狭小の流路２０１（図１１Ａ参照）からの流れ５０２ｇは、内周側のスリット状噴射口３０２ｇに対して斜め方向から流れ込む。詳述すると、狭小の流路２０１からの流れ５０２は、内周側のスリット状噴射口３０２ｇが形成されていない領域を通って、内周側のスリット状噴射口３０２ｇに対して中心軸ｇから外周側に向けて流れ込む。なお、ノズルプレート３００Ｆでは、内周側のスリット状噴射口３０２ｇに対して鈍角の状態で流入することになるので、剥離しにくく、乱れが起きにくい。しかし、流れ５０２ｇは、内周側のスリット状噴射口３０２ｇに対して直角方向よりも少し角度をもった状態で流入５０３ｇすることになる。これにより、内周側のスリット状噴射口３０２ｇ内で噴射方向に対して周方向に向かう速度が誘起され、噴霧広角化の効果が得られる。なお、足部２０８と足部２０６との間の狭小の流路２０１からの流れ５０２ｈは、第１実施形態と同様に、外周側のスリット状噴射口３０１ｆの径方向外側から流入する。また、足部２０６と足部２０７との間の狭小の流路２０１からの流れ５０２ｉについても、第１実施形態と同様に、外周側のスリット状噴射口３０１ｆの径方向外側から流入する。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ 液体噴射装置
１００ 噴射装置本体
１００ａ 内側壁
２００，２００Ｂ，２００Ｃ 流れ制御板
２００ａ，２００ｄ 下面
２００ｂ 上面
２００ｅ 縁部
２０１，２０１ｄ 狭小な流路
２０６，２０７，２０８ 足部
３００，３００Ｄ，３００Ｅ，３００Ｆ ノズルプレート
３００ａ，３００ｂ スリット非形成部（切れ目）
３００ｃ，３００ｄ 上面
３０１，３０１ｅ，３０１ｆ 外周側のスリット状噴射口
３０２，３０２ｅ，３０２ｇ 内周側のスリット状噴射口
３０１ａ，３０２ａ 入口
３０１ｂ，３０２ｂ 出口
３０３ 段差部
４００ 領域（液滴が少ない領域）
５００ 流体(水)
５０１ 流れ（流れ制御板に衝突した流れ）
５０２ 流れ（狭小な流路からノズルプレートに沿った流れ）
５０３ 流れ（スリット状噴射口に流入する流れ）
５０４ はく離、乱れ
６０１ 噴霧（外周側のスリット状噴射口からの噴霧）
６０２ 噴霧（内周側のスリット状噴射口からの噴霧）
６０３ 噴霧角度
６０４ 干渉（液膜の干渉）
ｇ 中心軸
Ｌ 距離（流れ制御板とノズルプレートとの距離）
Ｌ１ 距離（外周側のスリット状噴射口と流れ制御板との間の距離）
Ｌ２ 距離（内周側のスリット状噴射口と流れ制御板との間の距離）
Ｒ１ 設置半径（流れ制御板の設置径）
Ｒ２ 設置半径（外周側のスリット状噴射口の設置径）
Ｓ 対称面
θ１ 傾斜角度（外周側のスリット状噴射口の傾斜角度）
θ２ 傾斜角度（内周側のスリット状噴射口の傾斜角度）

Claims (7)

1. 液体を微粒化して供給するための液体噴射装置であって、
   噴射装置本体の末端に液体を供給するための多重円弧のスリット状噴射口を備え、
   外周側のスリット状噴射口は、内周側のスリット状噴射口よりも、前記噴射装置本体の中心軸に対して径方向外側に向けて傾斜する噴射口の傾斜角度が大きく、かつ、前記スリット状噴射口の上流には、前記外周側のスリット状噴射口の設置径よりも大きい径の流れ制御板が設置され、かつ、前記流れ制御板と前記噴射装置本体の内側壁との間に狭小な流路が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
2. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記流れ制御板は、外周側から前記噴射装置本体の中心軸に向かって、前記流れ制御板と前記スリット状噴射口を設けたノズルプレートとの距離が徐々に近くなるように形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
3. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記流れ制御板の縁部は、上流から下流に向かって径が大きく形成され、前記狭小な流路の流路断面積が狭くなるようにテーパを有することを特徴とする液体噴射装置。
4. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記外周側のスリット状噴射口と前記内周側のスリット状噴射口との間に段差部が設けられ、前記内周側のスリット状噴射口と前記流れ制御板との間の距離が前記外周側のスリット状噴射口と前記流れ制御板との間の距離よりも短く形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
5. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   ノズルプレートに設ける前記外周側のスリット状噴射口および／または前記内周側のスリット状噴射口は、前記ノズルプレートに対して片側に偏って噴射口が形成されていることを特徴とする液体噴射装置。
6. 請求項５に記載の液体噴射装置において、
   前記流れ制御板を前記噴射装置本体の内側壁に取り付ける複数の足部を備え、
   前記足部は、前記スリット状噴射口の対称面に対して、非対称となるように配置されていることを特徴とする液体噴射装置。
7. 請求項１に記載の液体噴射装置において、
   前記外周側のスリット状噴射口および前記内周側のスリット状噴射口は、複数の円弧状の噴射口を略円形状に配置することで構成され、前記外周側のスリット状噴射口の切れ目と、前記内周側のスリット状噴射口の切れ目とが周方向にずれて配置されていることを特徴とする液体噴射装置。

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