JP5496761B2 - 二流体ノズル - Google Patents
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Description
さらに、気体中に液体を均等に混合するには、ノズル内部で液体と気体とを混合するより、外部に噴射した液体と噴射した気体とを外部混合する方が、気体中に液体を均等に混合することができる。
上記した観点から、味付け液を食品に塗布するためのノズルとして外部混合型の二流体ノズルが好適に用いられる。
これに対して本発明のノズルは気体流路と液体流路とを内外層に平行に設けず、仕切壁を挟んで気体流路と液体流路を設け、仕切壁を挟む両側に気体噴射口と液体噴射口とを近接して設け、噴射される気体と液体とを外部衝突混合させる構成としているため、ノズルの構造を簡単にでき、そのため、小型化およびコスト低下を図ることができる。
特に、金属加工または樹脂成形で一部品として形成できるため、製造コストを低減できる利点がある。
具体的には筒体の中間部を前記仕切壁で仕切り、其の両側を気体流路と液体流路としている。
一方、液体噴射口から噴射される液体噴射幅を気体噴射口から噴射される気体噴射幅より小さくし、同一方向に噴射されて衝突させる気体と液体とは、液体が必ず気体の噴射範囲内に噴射されることより、液滴を気体で微細化できる。さらに、広角の気体の噴霧範囲を二流体の噴霧範囲として維持でき、二流体の噴霧範囲を広げることができる。
前記各1つの気体噴射口に対して各1つの前記液体噴射口が周方向の同一側に設けられ、前記気体噴射口から扇状に噴射される気体の噴射方向に対して、前記液体噴射口から噴射される液体が0〜90度の角度で衝突される設定とされていることが好ましい。
前記円弧状切欠は、前記気体流路との境界面に近接した外面から内方に傾斜して切り欠かれた傾斜切欠面と、該傾斜切欠面の奥端に連続して前記液体流路との境界面側に向けて軸線方向に切り欠かれた軸方向切欠面と、該軸方向切欠面の先端に連続して外周面に向けて切り欠かれた液体流路側径方向切欠面を連続して備えた形状とされ、
該液体噴射口から前記円弧状切欠内部に向けて噴射される液体は前記傾斜切欠面に衝突した後に該傾斜切欠面に誘導されて扇状に拡がって外部に噴霧され、前記気体噴射口から噴射される気体と外部衝突混合される構成とすることが好ましい。
噴射口は楕円形状とするより円形にする方が目詰まりが発生しにくい。よって、液体に充填物が配合されたり、粘性を有する油が配合されている場合には、目詰まりが発生しやすくなるが、液体噴射口を円形とすることで目詰まり発生の防止、低減を図ることができる。
かつ、気体噴射口は周方向にスリット状に延在する形状としているため、気体を広角な扇状の噴霧パターンで噴射できる。この噴射される気体より液体を狭い角度で噴射して外部衝突させるため、噴射される液滴を気体中で確実に微細して均一に混合でき、かつ、広角噴霧の気体中に液滴を混合させているため、二流体を広角に噴射することができる。
図1乃至図4に第一実施形態のノズルを示す。
該液体流路3は前記仕切壁4側が平坦な先端閉鎖面3bとなり、該先端閉鎖面3bの半側部に円錐形状とした縮径流路3cを連通して設け、該縮径流路3cの先端に断面円形の小径流路3dを前記仕切壁4内に突出させて設けている。
前記液体噴射口8はノズル1の中心軸線Lに対して平行方向であり、該液体噴射口8と対向位置の前記傾斜切欠面6aを液体噴射口8に対して105゜の角度で傾斜させている。液体噴射口8から噴射する液体Qは対向する傾斜切欠面6aに衝突し、衝突した後に傾斜切欠面6aに沿って外部へと誘導させることで、扇状の噴霧パターンとなるように設定している。
かつ、前記気体噴射口5から噴射される圧搾空気Aは軸線L方向に直交方向に噴射されるため、前記傾斜切欠面6aに沿って噴射される液体Qの噴射方向と15度で交差させ、扇形噴霧パターンの圧搾空気Aと液体Qとが確実に外部衝突混合されるようにしている。
前記扇状の噴霧パターンで噴射される液体Qと、扇状の噴霧パターンで噴射される圧搾空気Aとが近接した位置から噴霧され、かつ、15度の角度で交差しているため、外部衝突混合する。このように外部衝突混合することで、扇状に拡がっている圧搾空気A中に液体Qが微細化されて均質に混合された状態で拡がり、混合二流体が扇形の拡がりを維持して噴霧されることとなる。
該第一変形例では、円筒形状の筒体10の気体流路2を囲む一方側部10aの外周面に気体噴射口5A、5Bを対向位置に設け、かつ、仕切壁4の外周面に一対の円弧状切欠6A、6Bを対向して設け、対向する2方向に二流体混合噴霧を噴射している。
前記一対の気体噴射口5A、5Bは例えば、それぞれ45度以上160度以下の範囲とすることが好ましい。他の構成は第一実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
該第二変形例では、全周方向に二流体を噴霧している。気体流路2を囲む筒体10に略90度の範囲でスリット状の気体噴射口5A、5Bを同一周上に前後方向に対向して設けると共に、軸線方向に間隔をあけた周上に左右方向に対向して略90度の範囲でスリット状の気体噴射口5C、5Dを設けている。
仕切壁4の外周面から切り込む円弧状切欠6は全周に沿って設け、液体流路3側の径方向切欠面6cの奥端に90度間隔をあけて液体噴射口8A〜8Dを設けている。
他の構成および作用は第一実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
第二実施形態のノズル1ーCは仕切壁4は前記円弧状切欠を設けた円柱形状とせず、仕切壁4を平板状の薄肉の仕切壁としている。該仕切壁4を挟む気体流路2に第一実施形態と同様に45度以上180度以下の周方向にわたるスリット状の気体噴射口5を設けると共に、液体流路3の周壁に45度以上180度未満の角度にわたるスリット状の液体噴射口15を設けている。該液体噴射口15は気体噴射口5と薄い仕切壁4を挟んだ近接した位置に設けている。
図9(A)の第一変形例のノズル1−Dでは筒体10は軸線Lに平行な筒体としているが、液体噴射口15を傾斜させて、気体噴射口5と液体噴射口15との噴射方向とを交差するように形成してもよい。
図9(B)の第二変形例のノズル1−Eでは筒体10を仕切壁4を挟んで対称な台形筒体とし、外周壁に設ける気体噴射口5と液体噴射口15の両方の噴射方向を外部で交わるように傾斜させている。
図9(C)の第三変形例のノズル1−Fでは前後一対の気体噴射口5A、5Bを設けると共に、前後一対の液体噴射口15A、15Bを設け、対向する2方向に二流体混合噴霧を噴射できるようにしている。なお、90度間隔をあけた4方向に気体噴射口と液体噴射口を設け、全周に二流体噴霧を噴射できるようにしてもよい。
第三実施形態のノズル1−Gは第二実施形態のノズル1−Cと同様に、液体噴射口15を筒体10の外周壁にスリット状で周方向に延在する形状としている。
液体流路3を囲む筒体10の側部10bの外周壁は厚肉とし、気体流路2を囲む側部10aの肉厚は薄くし、仕切壁4の外周面は傾斜面10dとしている。
2 気体流路
3 液体流路
4 仕切壁
6 円弧状切欠
5 気体噴射口
8、15 液体噴射口
Claims (7)
- 液体流路の先端と気体流路の先端とが仕切壁を挟んで長さ方向の両側に対向して設けられ、前記気体流路の先端側の外周壁に周方向にスリット状に切り込んだ気体噴射口が設けられる一方、前記液体流路の先端側に設けられる液体噴射口は前記気体噴射口から噴射される気体と該液体噴射口から噴射される液体とが外部衝突混合するように設けられ、かつ、該液体噴射口から扇状に噴射される液体噴射幅に対して前記気体噴射口から噴射される気体噴射幅が広い設定とされていることを特徴とする外部混合型の二流体ノズル。
- 1つの前記気体噴射口は45度〜180度の範囲にわたって設けられ、該気体噴射口は周方向に1つ、前後一対、または90度間隔をあけて前後左右に設けられ、
前記各1つの気体噴射口に対して各1つの前記液体噴射口が周方向の同一側に設けられ、前記気体噴射口から扇状に噴射される気体の噴射方向に対して、前記液体噴射口から噴射される液体が0〜90度の角度で衝突される設定とされている請求項1に記載の外部混合型の二流体ノズル。 - 前記仕切壁は軸線方向に延在する厚肉とされ、前記気体噴射口が設けられている外周側と同一側に円弧状切欠が設けられ、
前記円弧状切欠は、前記気体流路との境界面に近接した外面から内方に傾斜して切り欠かれた傾斜切欠面と、該傾斜切欠面の奥端に連続して前記液体流路との境界面側に向けて軸線方向に切り欠かれた軸方向切欠面と、該軸方向切欠面の先端に連続して外周面に向けて切り欠かれた液体流路側径方向切欠面を連続して備えた形状とされ、
該液体噴射口から前記円弧状切欠内部に向けて噴射される液体は前記傾斜切欠面に衝突した後に該傾斜切欠面に誘導されて扇状に拡がって外部に噴霧され、前記気体噴射口から噴射される気体と外部衝突混合される構成としている請求項1または請求項2に記載の外部混合型の二流体ノズル。 - 前記円弧状切欠は前記仕切壁の外周面に45度〜180度の範囲で設けられ、該円弧状切欠の液体流路側径方向切欠面に開口する前記液体噴射口は円形とされ、その噴射方向は前記気体噴射口の噴射方向と直交方向とされている請求項3に記載の外部混合型の二流体ノズル。
- 前記仕切壁は薄肉の平板状とし、該仕切壁に近接した前記液体流路の外周壁に、前記気体噴射口と同一側に、周方向のスリット状とした前記液体噴射口が設けられ、該液体噴射口の周方向長さは前記気体噴射口の周方向長さより小さく設定されている請求項1または請求項2に記載の外部混合型の二流体ノズル。
- 前記気体噴射口を設けた外面より液体噴射口を設けた外面を外方へ突出させ、液体噴射口に前記気体噴射口から噴射される圧搾空気の負圧を負荷させている請求項5に記載の外部混合型の二流体ノズル。
- 一部品からなる請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載の外部混合型の二流体ノズル。
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