JP4266239B1 - 二流体微粒化ノズル - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の二流体微粒化ノズルは、液体供給器、液膜形成器、気体供給器、気流旋回器、外筒とからなり、前記液膜形成器は、その基部から先端の第1の円形開口に延びる回転対称の内周壁面を有し、前記気流旋回器は半径流方式で、前記外筒は、その先端部壁に前記第1の円形開口と同心に第2の円形開口が開口し、気流の一部が前記外筒の内周面から前記液膜形成器の内周壁面で囲まれた空間に旋回流となって流入して前記第1の円形開口から噴出する第1の流路と、気流の他の一部が、前記第2の円形開口の内周壁と前記第1の円形開口の外周壁との間の環状開口から噴出する第2の流路を備えるものとした。
【選択図】図1
Description
引用文献3に示されている「ノズル」は、液体と気体を外部混合させる二流体ノズルの改良を目的としたもので、図8に示されるように、ノズル本体からなる外筒と、ノズルチップからなる内筒とを備え、内筒の中空部を液体流路とすると共に内筒と外筒の間を環状の気体流路とし、上記気体流路に旋回部材を介設して気体を旋回させながら外筒先端の気体噴射口から噴射させるようにし、かつ、上記内筒先端を外筒より僅かに突出させて、該内筒先端の液体噴射口より噴射する液体に、上記旋回して噴射される気体を外部混合する構成が採られている。このように、内筒と外筒の間のガス等の気体流路に、旋回部材を介在させていることにより、気体噴射口から気体が旋回流れとなって噴射され、気体噴射口の内筒外周面に液滴が付着していても、旋回流により液滴を飛散させることができ、気体噴射口に還元剤が硬化して目詰まりが発生するのを防止できる。さらに、気体噴射口から僅かに突出している内筒外周面に液滴が付着しても気体の旋回流で飛散させることができると共に、内筒先端開口の液体噴射口に残留する液滴も気体の旋回流で飛散させて、液体噴射口の目詰まり発生も防止できる効果を奏する。
また、従来と同一の圧力と流量の圧縮空気で、単に粒子の平均径が小さいというだけでなく、粒子の最大径も小さい霧を大量に発生することができれば、大規模施設における加湿、静電気除去、殺菌などの用途において水や薬品の使用量を減らすことができ、環境への影響も小さくでき、また装置の小型化が可能になり、エネルギー消費の削減となることが期待される。
また、従来の二流体微粒化ノズルにおいては、単位時間当たりの液流量を増加さようとすると液の速度が必然的に増大し、気流との相対速度が減って、粒子が粗大化するという問題がある。一方、液の速度を増大させないようにとノズルの口径を大きくしても、液柱の直径が太くなる結果液と気流との相対速度は同じでも粒子が粗大化するという問題がある。さらに、比較的高い圧力の空気を使用しても、体表面積平均径(粒子群の総体積を総表面積で除した値で定義される。)で10ミクロン以下の細かい液体粒子を大量に発生することが難しいという問題もあった。
また、前記第1の気流旋回器は前記液体供給器の端部壁に一体として配設され、前記液体噴出孔は環状に複数個、気流旋回器の羽根を貫通して前記液膜形成器の内周壁面近傍にまで延びるようにした。
また、更なる形態として前記液体供給器の端部中央部は、前記液膜形成器の内側に、前記液膜形成器の先端の近傍にまで延びる先細の回転対称形状の中心体が配設される構成を採用した。
また、本発明の二流体微粒化ノズルは、異なる形態として、前記第1の気流旋回器は前記液体供給器の端部壁に一体として配設されると共に、前記液体噴出孔は軸中心に1つ配置され、前記液膜形成器の内周壁面近傍にまで延びるようにした構成を採用するものとした。
また、第2の流路に第2の気流旋回器を配置したものは、半径流方式とし、その羽根を液膜形成器の基部と前記外筒の内壁面との間に配設することで、強い旋回気流が発生でき、少ない空気量でも良好な微粒化を実現できる。特に、第2の気流旋回器の気流旋回方向を第1の気流旋回器の気流旋回方向と逆にしておくと、液膜はより強いせん断を受けやすく、微粒化促進に効果がある。また、半径流方式であるので形状が簡単なため、機械加工においても製造コストの削減が可能であるのはもちろんであるが、金型を用いたプラスチック成型による低コスト化も可能である。第2の気流旋回器を取り外し可能にして、羽根角度の異なるものに取り替えられるようにしておけば、噴霧の広がり角度を簡単に変えることができる。
また、液膜形成器の内側に同軸に、先端が液膜形成器の出口近傍にまで延びる、回転対称の中心体を配設した形態のものは、第1の気流の旋回が安定するとともに、軸方向速度が上昇するので、より一様でより薄い液膜の形成を促進し、しかも液膜形成器出口における第1の気流の速度が上昇するので、気流流量は流路が狭められことによって気流流量が削減できるにもかかわらず液膜の微粒化が促進される。
また、前記第1の気流旋回器は前記液体供給器の端部壁に一体として配設されると共に、前記液体噴出孔は軸中心に1つ配置され、前記液膜形成器の内周壁面近傍にまで延びるようにした本発明の二流体微粒化ノズルは、液体の噴出孔出口付近は第1の旋回気流によって負圧状態となっているため、液体を空気の圧力よりも低い圧力で供給できること、液体噴出孔が1つであるから、管径を細くする必要が無く、液体噴出孔と液体供給器の内径とを一致させることもできるので、つまりを起す危険性がさらに小さくなる。また、気流旋回器の直径を小さくでき、小型化に好適である。
また、図4に上記実施形態の変形例を示す。変形構造は液体供給器2の端部壁2a部分で、液体噴出孔2bが液体供給器2の管路端で軸方向へストレートに開口するのではなく、半径方向に噴出孔2bが複数個配置された点である。この構成によって、液体は液膜形成器4の内周壁4aに直接噴射され、液膜が形成されやすい構成となっている。
2 液体供給器 5a 第1の流路
2a 液体供給器の端壁 6 第2の気流旋回器
2b 液体噴出孔 6a 第2の流路
2c 中心体 7 外筒
3 気体供給器 7a 外筒の端面
3a 気体流路 8 第1の円形開口
4 液膜形成器 9 第2の円形開口
4a 液膜形成器の内周面
4b 液膜形成器の先端
4d 液膜形成器の端壁
Claims (4)
- 液体供給器、液膜形成器、気体供給器、気流旋回器、外筒とからなり、前記液膜形成器は、基部から先端の第1の円形開口に延びる回転対称の内周壁面を有し、前記気流旋回器は半径流方式で、前記外筒は、その先端部において半径方向に延びる壁に前記第1の円形開口と同心に第2の円形開口が開口し、気流の一部が第1の気流旋回器を経て前記外筒内周から前記液膜形成器の内周壁面で囲まれた空間に旋回流となって流入して前記第1の円形開口から噴出する第1の流路と、液膜形成器の基部と前記外筒の先端部において半径方向に延びる壁との間に半径流方式の第2の気流旋回器を配設して気流の他の一部が旋回流となって前記第2の円形開口の内周壁と前記第1の円形開口の外周壁との間の環状開口から噴出する第2の流路を備えるものとし、液体は前記液体供給器の内部に配設された液体溜まりに連通する液体噴出孔から噴出して前記液膜形成器の内周壁面上を流れ、前記第1の円形開口において円筒状液膜となって、内周を前記第1の流路の気流により、外周を前記第2の流路の気流により挟まれて流出して微粒化されるようにしたことを特徴とする二流体微粒化ノズル。
- 前記第1の気流旋回器は前記液体供給器の端部壁に一体として配設され、前記液体噴出孔は環状に複数個、気流旋回器の羽根を略軸方向に貫通して前記液膜形成器の内周壁面近傍にまで延びるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の二流体微粒化ノズル。
- 前記液体供給器の端部中央部は、前記液膜形成器の内側に、前記液膜形成器の先端の近傍にまで延びる回転対称形状の中心体が配設されたことを特徴とする請求項2に記載の二流体微粒化ノズル。
- 前記第1の気流旋回器は前記液体供給器の端部壁に一体として配設されると共に、前記液体噴出孔は軸中心に1つ配置され、前記液膜形成器の内周壁面近傍にまで延びるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の二流体微粒化ノズル。
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