JP3213715U - エアロゾルを生成する装置および差圧センサの組合せ - Google Patents

Abstract

【課題】常に最適な作動範囲で運転されて最小の粒子サイズを有する最適なエアロゾルを生成する装置を提供する。【解決手段】装置は、気体と液体とから、加圧されたエアロゾル容器１内に配置された少なくとも１つのノズル５で噴霧することによりエアロゾルを生成する装置、及び、気体の送入配管１６内の圧力と加圧されたエアロゾル容器１内の圧力との差を判定し、かつこれに応じてノズル５への気体の送入をオン／オフする、差圧センサ２２であって、加圧されたエアロゾル容器１内に、バルブ２１によって独立して制御可能な複数のノズル５を備え、差圧センサ２２からの測定信号により、制御ユニット１８が、エアロゾル容器１内の圧力をノズル５のスロットル操作なしで所望レベルに維持するようにノズル５の組み合わせを判定して設定し、所望レベルは、気体の送入用の配管１６内の圧力より低いレベルに常に維持される。【選択図】図１

Description

本考案は、気体送入配管内の圧力と加圧エアロゾル容器内の圧力との差を検出し、その差圧に応じてノズルへの送入をオン／オフする差圧センサを用いて、加圧されたエアロゾル容器内に配置された少なくとも１つのノズルで噴霧することにより、好ましくは空気である気体と好ましくは油である液体とからエアロゾルを生成する装置に関する。

そのような装置は既に独国特許出願公開第１０１３９９５０（Ａ１）号明細書において提案されている。生成されたエアロゾルは、例えば旋盤またはフライス盤の切削工具の潤滑および冷却のために、加圧エアロゾル容器の液面より上に所与の圧力で入手可能である。参照した装置においては、差圧が所定の最小値を下回る場合には差圧センサが油の送入および圧縮空気の送入をオフするように働く。ただしこの装置は、圧縮空気供給の変動を滑らかにすることはできない。また不安定でもある。結果として、小容量を引き出す場合には容器の内部圧力が約１．５バール変動し、２．５バールから４バールになり得ることが判明した。そうすると、ユーザに供給されるエアロゾルの量もまたこの変動の影響を受ける。これは望ましくないことである。

エアロゾルが最小の粒子サイズで生成される噴霧ノズルの最適スプレー動作は、噴霧ノズルの設計に依存し、噴霧する空気の所定流速と所定流量で達成される。前述の装置において、噴霧ノズルは加圧されたエアロゾル容器の内部圧力に対抗して作用する。したがって、空気流量は供給される圧縮空気と加圧されたエアロゾル容器の内圧との圧力差によって決定される。このため圧力差によって変化する。前述の装置、特にエアロゾルの取出し量が大きく変化する装置においては、差圧が例えば約２バールであるその最適範囲において噴霧ノズルが動作しないことが多い。その結果、生成されるエアロゾルは所望の最小粒子サイズとならない。そうなると、使用地点に到達する途中で部分的に分離するリスクがある。これは配管内で液体が堆積することになり、配管の低い場所で液滴が形成されてエアロゾルの流れを阻害する。そうして使用場所で使用できなくなるか、または必要量を得られなくなる。

したがって、本発明の目的は、エアロゾル装置の全ての動作条件において最適なエアロゾルを生成できる可能性を記述することである。

本発明は、相互に個別で独立して、または連結して動作可能であり、かつ噴霧ノズルへの圧縮空気の供給をスロットルで絞ることなしに制御する、段階状の噴霧ノズルの列を提供することによってこの目的を達成する。制御装置によって、エアロゾルの引き出し量が変化したとしても、それぞれの場合に加圧容器内を所望の内部圧力に維持するような流量を有する１つまたは複数の噴霧ノズルのみが作動させられる。そうして、常に少なくともほぼ最適な圧力差で動作する。このことにより、噴霧ノズルには常に圧縮空気の最大供給圧力が印加され、したがって常に最適な作動範囲で運転されて最小の粒子サイズを有する最適なエアロゾルが生成される。

本発明の更なる態様によれば、加圧容器の所望の圧力レベルは、送入用の配管内の圧力よりも常に低いレベルに維持される。

エアロゾル装置の概略構成図である。

エアロゾル生成装置の中心部品は、加圧されたエアロゾル容器１であり、これがエアロゾルを生成するための、好ましくは油である液体媒体２で所定の高さにまで充填される。本発明によれば、液面の上の空間３に、噴霧（ベンチュリ、噴射）ノズル５の列４がある。そこで媒体が好ましくは圧縮空気である圧縮気体の導入によって噴霧化されて微細液滴となり、それが圧縮気体によって搬送されてエアロゾルを構成する。図示した実施例では、列４は５つの噴霧ノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅから成る。ただしこれより少ないノズルまたは多いノズルで構成することも可能であることは理解されたい。

加圧されたエアロゾル容器１は、モータ８を起動する制御装置７付きの水位センサ６を備えることができる。これにより、加圧容器内の媒体水位が下がるとポンプ９によって供給容器１０から加圧容器へ媒体が供給される。

噴霧ノズル５ａ〜５ｅの列４は、ノズルの最適動作点に対する定格出力容積の異なるノズルで構成される。ノズルの定格出力容積は少なくとも概略で幾何学的な順序に従うことが好ましい。例えば、１：２：４：８：１６の比となっている。特定の定格出力容積の実際の値は、数学的な理想値よりもある割合だけずれ得ることは理解されたい。例えば、実際の値が、最大５０％、好ましくは最大３０％、特に最大１０％だけ理想値よりも大きいかあるいは小さい可能性がある。

この５つの噴霧ノズル５ａ〜５ｅの列４によって、ノズルのオン／オフで３１段階のエアロゾル生成容積が設定可能であり、これらの３１段は増分を均等にすることができる。

噴霧ノズル５ａ〜５ｅのインジェクタ動作に要する特定の量の媒体が、インライン流量計１２を備え得る配管１１を介して加圧エアロゾル容器１から吸引により引き出される。したがって、媒体の送入は通常はスロットル操作によるものではない。噴霧ノズルが、それ自体により、かつ自己調節する形で、噴霧動作のための最適媒体量を引き込む。

所要とする圧縮空気は、ここではモータ１３とポンプ１４で示されている圧力源１５から圧縮空気配管１６を通って供給可能である。ただし通常は圧縮空気システムが利用可能であり、そこからエアロゾルが供給される。

制御装置１７には制御ユニット１８が含まれる。これにより制御ライン１９を介して、同一種類の個別かつ分離制御可能な２／２式バルブ２１のバッテリ２０へのアクセスが可能である。制御ユニット１８は、圧力センサ２４に接続された差圧装置２２と、圧縮空気配管１６に接続された圧力センサ２５によってアクセスされる。圧力センサ自体はライン２３を介して加圧容器１の内部に接続されている。制御ユニット１８には制御アルゴリズムが含まれており、差圧装置２２からの測定信号、すなわち圧縮空気配管１６と加圧容器１との間の圧力差分から、２／２式バルブ２１を介して作動する噴霧ノズル５ａ〜５ｅの組み合わせを決定し、かつ最適な動作範囲に制御する。これにより、エアロゾルの引き出し量が変動したとしても加圧容器の内部圧力を所望レベルに維持可能である。圧縮空気はスロットルなしでノズル５ａ〜５ｅに供給される。したがって常に最大の最適圧力で供給される。その結果常に最適動作範囲で動作可能である。

加圧エアロゾル容器１の液面の上に加圧されて生成されたエアロゾルは、例えば旋盤またはフライス盤の切削工具の潤滑および冷却のために使用可能である。これは一つ又は複数のタップ配管２６を介して取出し栓を付けることができる。タップ配管２６の手前には網篭の形状をした分離装置２７があり、大きすぎるエアロゾル粒子はここに堆積される。

加圧容器１の内圧が所期の閾値を超えて上昇したことが制御装置１７の制御ユニット１８に報告されるか、あるいは、圧力差分が最小値未満に低下したことが報告される場合、ライン１９を介して２／２式バルブ２１を反転させることによって噴霧ノズル５ａ〜５ｅの動作の適応が図られる。こうして、例えば加圧容器１内の圧力が上昇した場合には、噴霧ノズル５ａ〜５ｅの一部を遮断するか、あるいは大流量の噴霧ノズル（例えば５ｄおよび／または５ｅ）を小流量のもの（例えばノズル５ａ、５ｂ、５ｃ、又はその一部、および／またはそれらの組合せ）に変更するか、またはその逆を行う。こうすることで加圧容器内を可能な最も一定の内圧とし、可能な範囲で最も均一に飽和した一定の小粒子サイズを有するエアロゾルの生成が実現可能となる。

上記のように、ノズル５ａ〜５ｅは常に媒体の最適流量で動作する。こうして形成されたエアロゾルの濃度が特定の用途に対して高すぎる場合には、エアロゾルなしの追加の空気をタップ配管２６に供給して、これによってエアロゾル濃度を下げることができる。

その目的のために圧縮空気を制御可能に送入する装置２８が設けられる。そこにはバルブ２９、スロットル３０、並びに制御装置３１が含まれる。圧縮空気は、圧縮空気配管１６からの分枝配管３２を経由して、ここでは３個である、二次配管３３内の並列バルブ２９へ供給される。そしてそれぞれが並列になった３個のスロットル３０へ供給される。３個のスロットル３０のスロットル操作は段階的になっている。タップ配管２６に供給されるべき、エアロゾルなしの追加の空気流の容積は、制御装置３１で設定することが可能である。したがって制御装置は一つ又は複数のバルブ２９に影響を与えて、一つ又は複数の補助配管３３を経由して適正な量の圧縮空気の流入を行う。補助配管３３はスロットル３０の下流で再結合され、それにより補助流が分枝配管３４からタップ配管２６へ流れる。

空気を混入させる代わりに、供給配管内に挿入された調節可能またはオン／オフ制御可能なスロットルによる吸引でノズルを通過する媒体の供給を減少させて、エアロゾル中の媒体濃度を下げることもまた可能であり、それによりエアロゾルをより希薄にすることができる、ということも理解されたい。この目的のために、空気の混入と媒体送入のスロットル操作とを組み合わせることもまた可能である。

Claims (7)

1. 気体と液体とから、加圧されたエアロゾル容器（１）内に配置された少なくとも１つのノズル（５）で噴霧することによりエアロゾルを生成する装置、及び、前記気体の送入配管（１６）内の圧力と前記加圧されたエアロゾル容器（１）内の圧力との差を判定し、かつこれに応じて前記ノズル（５）への前記気体の送入をオン／オフする、差圧センサ（２２）であって、
   前記加圧されたエアロゾル容器（１）内に、バルブ（２１）によって独立して制御可能な複数（４）のノズル（５）を備え、
   前記差圧センサ（２２）からの測定信号により、制御ユニット（１８）が、前記エアロゾル容器（１）内の前記圧力を前記ノズル（５）のスロットル操作なしで所望レベルに維持するようにノズル（５）の組み合わせを判定して設定し、
   前記所望レベルは、前記気体の送入用の前記送入配管（１６）内の圧力より低いレベルに常に維持される、ことを特徴とする、装置。
2. 前記ノズル（５）は段階状となっており、少なくとも２つの一連のノズル（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ、５ｅ）は、第１の特定の定格出力容積を有する第１のノズル（５ａ）と第２の特定の定格出力容積を有する第２のノズル（５ｂ）とを含み、前記第２の特定の定格出力容積は前記第１の特定の定格出力容積の約２倍となっていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記一連のノズルは、第３の特定の定格出力容積を有する第３のノズル（５ｃ）を含み、前記第３の特定の定格出力容積は前記第２の特定の定格出力容積の約２倍であることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記一連のノズルは、更なる特定の定格出力容積を有する更なるノズル（５ｄ）を含み、前記更なる特定の定格出力容積は全てのより小さいノズル（５ａ、５ｂ、５ｃ）の内の最大ノズル（５ｃ）の特定の定格出力の約２倍であることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. エアロゾルなしの気体を前記エアロゾル容器（１）のタップ配管（２６）内に任意選択的に供給可能なデバイス（２８）を備えることを特徴とする、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の装置。
6. 前記気体は空気であることを特徴とする、請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の装置。
7. 前記液体は油であることを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の装置。