JP5500475B2 - Two-fluid nozzle - Google Patents

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JP5500475B2
JP5500475B2 JP2009113971A JP2009113971A JP5500475B2 JP 5500475 B2 JP5500475 B2 JP 5500475B2 JP 2009113971 A JP2009113971 A JP 2009113971A JP 2009113971 A JP2009113971 A JP 2009113971A JP 5500475 B2 JP5500475 B2 JP 5500475B2
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勇治 山口
隆夫 大村
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日本電磁測器株式会社
株式会社大村製作所
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本発明は、気流の作用により液体を微粒化する二流体ノズルに関するもので、さらに詳しくは、特に気体の供給圧力が低い場合においても微細な霧を発生でき、また、液が詰まりにくい新規な二流体ノズルに関するものである。 The present invention relates to a two-fluid nozzle for atomizing a liquid by the action of the air stream, more particularly, especially also generate a fine mist when the supply pressure of the gas is low, also, the new two-fluid does not easily clogged it relates fluid nozzle.

気体の運動エネルギーにより液体を微粒化する二流体ノズルは、塗料の塗布、水や水溶性薬剤の散布、燃料噴霧など、さまざまな用途に使用されている。 Two-fluid nozzle for atomizing a liquid by the kinetic energy of the gas, the application of paint, spraying water or a water-soluble drug, the fuel spray, etc., are used in various applications. 図7は、最も典型的な二流体ノズルの構造を示す図である。 Figure 7 is a diagram showing the most typical two-fluid nozzle structure. これは特許文献1に示された「二流体ノズル」である。 This is disclosed in Patent Document 1 "two-fluid nozzle". 液体ノズル11が気体ノズル12と同軸に配設され、液体ノズルから液柱状に流出する液体は、液体ノズル出口11aと気体ノズル出口12aとの間の環状開口16から噴出する環状噴流の力学的作用によって微粒化される。 Liquid nozzle 11 is arranged in the gas nozzle 12 and coaxial, the liquid flowing from the liquid nozzle to the liquid column, the mechanical action of the annular jet ejected from annular opening 16 between the fluid nozzle outlets 11a and the gas nozzle outlet 12a It is atomized by. また、図8は特許文献2に示された「ノズル」で、環状噴流に旋回を与える手段として気体旋回羽根18が配設されている。 Further, FIG. 8 is a "nozzle" disclosed in Patent Document 2, a gas swirl vanes 18 are disposed as a means for providing a swirl in the annular jet. 気体の旋回は、液体の微粒化を促進するとともに、噴霧の空間的な拡がりを増大させる効果がある。 Turning the gas, as well as promote the atomization of the liquid, the effect of increasing the spatial spread of the spray.

液体を高圧に加圧し、微細孔から噴射する一流体微粒化ノズルに比べ、二流体ノズルは広い液流量範囲にわたり容易に細かい霧を発生できるという特徴がある。 Pressure liquid to a high pressure pressurized, compared with the single-fluid atomizing nozzle for injecting the micropores, is characterized in that two-fluid nozzle can generate easily fine mist over a wide liquid flow rate range. 気体には通常、数気圧以上に加圧された圧縮空気が使用される。 The gas typically compressed air pressurized to more than a few atmospheres is used. 圧縮性がほとんどない液体に比べ、気体を圧縮するに要するエネルギーは非常に大きいことから、近年、地球温暖化対策としてCO2削減が進められている中、従来の数分の1以下の低圧の気体でも良好な微粒化が得られる二流体ノズルが望まれていた。 Compared to the liquid compressibility little, since the energy is very large required to compress the gas, in recent years, in the CO2 reduction it has been promoted as a global warming countermeasures, conventional fraction of less pressure gas two-fluid nozzle But good atomization is obtained has been desired.

【0004】 [0004]
上述の液柱微粒化方式の二流体ノズルにおいては、気体の圧力や流量が同一の場合、液体ノズルの出口径が小さいほど、すなわち液柱の径が小さいほど、微粒化が促進されることが知られているが、液体ノズルが詰まりやすくなるという問題がある。 In two-fluid nozzles above the liquid column atomization method, if the pressure and flow rate of the gas are the same, as the outlet diameter of the liquid nozzle is small, that is, as the diameter of the liquid column is small, that atomization is promoted it is known, but there is a problem that the liquid nozzle is easily clogged. また、液体ノズル出口径が小さくなった分、噴霧量が小さくなる。 Furthermore, minute liquid nozzle exit diameter is reduced, the spray amount is small. 噴霧量が減らないようにするには、液体の液体ノズル出口からの流出速度を増大させなければならず、液体と気流との相対速度が減ることになり、微粒化は劣化することになる。 To prevent reduced spray amount must be increased outflow rate from the liquid nozzle outlet of the liquid, the relative velocity between the liquid and the air flow will be decreases, atomization is deteriorated. したがって、良好な微粒化が行える噴霧量の上限が制約されるという問題もある。 Therefore, there is a problem that the upper limit of the spray amount that allows good atomization is restricted. 液体ノズルの出口の大きさは、小さいものでも1mm程度で、直径10ミクロン台の粒子に微粒化するには、微粒化用気体として数気圧の圧縮気体の使用が不可欠であった。 The size of the outlet of the liquid nozzle is a well 1mm approximately be small, the atomized to 10 micron diameter base particles, the use of compressed gas several atmospheres as a gas for atomization was essential.
【先行技術文献】 [Prior art documents]
【特許文献1】 特開2005−103366号公報 「二流体ノズル」 平成17年4月21日公開【特許文献2】 特開2002−224592号公報 「ノズル」 2002年8月13日公開 [Patent Document 1] Japanese 2005-103366 discloses "two-fluid nozzle" 2005 April 21 Publication [Patent Document 2] Japanese 2002-224592 discloses "nozzle" August 13, 2002 published

特開2005−103366号公報 「二流体ノズル」 平成17年4月21日公開 JP 2005-103366 JP "two-fluid nozzle" 2005 April 21, the public 特開2002−22459号公報 「ノズル」 2002年8月13日公開 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-22459 "nozzle" published August 13, 2002

従来の二流体ノズルにおいては、液体ノズルの詰まりの問題から、液体ノズルの出口径は小さくすることが困難で、そのため非常に良好な微粒化を行うためには高圧の圧縮気体の使用が不可欠であった。 In conventional two-fluid nozzles, the clogging problem of the liquid nozzle, outlet diameter of the liquid nozzle is difficult to reduce, therefore in order to perform a very good atomization is essential use of high-pressure compressed gas there were. 高圧の圧縮気体の製造は、大きなエネルギーを必要とし、CO2排出削減の観点だけでなく、噴霧装置の気体圧縮機の運転コストが高くなるという問題があった。 Production of high pressure compressed gas, large energy requires not only from the viewpoint of reducing CO2 emissions, there is a problem that the operation cost of the gas compressor of the spray device is increased. また、圧縮機の初期コストも高いという問題があった。 In addition, the initial cost of the compressor also there is a problem that high. 従来の二流体ノズルにおいては、特に微粒化用気体の圧力が低い場合の微粒化性能の向上の点で解決すべき課題がある。 In conventional two-fluid nozzle, there is a problem to be solved, especially in terms of improving atomization performance when the pressure of the gas for atomization is low.

本発明の課題は、従来の二流体ノズルよりも微粒化性能が各段にすぐれ、詰まりの問題から開放される新規な二流体ノズルを提供することにある。 An object of the present invention is superior to the conventional two-fluid atomization performance each stage than the nozzle to provide a novel two-fluid nozzle which is free from clogging problems.

本発明の二流体ノズルは、気体ノズル、液膜形成ノズル、液体分配ノズル、および基部からなり、前記液膜形成ノズルは、前記気体ノズルと同軸に配設され、その内周壁面は回転対形の液膜形成面を形成し、前記液体分配ノズルは、外周部には中心軸と捩れの位置にある複数の螺旋状流路が配設され、内部には液体流路、およびその液体流路に連通し、放射状に延びて前記螺旋状流路に開口する液体分配流路が配設され、気体の一部は前記気体ノズルの出口と前記液膜形成ノズルの出口との間に形成される環状開口から環状噴流となって噴出し、 前記気体の残部は前記螺旋状流路に流入し、前記液体流路を通って液体分配流路の開口から前記螺旋状流路に流出した液体を吹き飛ばしたのち前記液膜形成面に沿う旋回気流を生じ、吹き飛ばさ Two-fluid nozzles of the present invention, the gas nozzle, the liquid film forming nozzle, becomes liquid dispensing nozzle, and from the base, the liquid film forming nozzle is arranged in the gas nozzle and coaxial, the inner peripheral wall rotary symmetric forming a shape of a liquid film forming surface, said liquid dispensing nozzles, the outer peripheral portion a plurality of helical flow paths disposed at the position of the twist and the central axis, the liquid flow path inside, and the liquid stream communication with the road, the liquid distribution passage opening into the spiral flow path extending radially is disposed, a portion of the gas is formed between the outlet of the liquid film forming nozzle and the outlet of the gas nozzle from the annular opening is an annular jet ejected that the remainder of the gas flows into the spiral flow path, the liquid which flows out to the spiral flow path through the liquid flow path from the opening of the liquid distribution passage generate whirling airflow along the liquid film forming surface After blowing, blown た液体は、前記液膜形成面に沿って広がり、前記旋回気流の作用により液膜形成面上に液膜を形成し、前記液膜形成ノズルの出口から環状の液膜となって流出し、この環状液膜が、内周側からは前記液膜形成面に沿って旋回し、前記液膜形成ノズル出口から噴出する旋回噴流と、外周側からは前記環状噴流により挟まれて微粒化されるようにした。 Liquid spreads along the liquid film forming surface, said by the action of whirling airflow to form a liquid film on the liquid film forming surface, it flows consist outlet of the liquid film forming nozzle and annular liquid film, the annular liquid film, from an inner circumferential side to pivot along the liquid film forming surface, a turning jet ejected from the liquid film forming nozzle outlet is atomized sandwiched by the annular jet from the outer periphery It was so.

また、本発明の二流体ノズルは、前記環状開口から噴出する環状噴流に旋回を与える手段を、前記液膜形成ノズルの液膜形成ノズル外壁面と気体ノズルの内壁面とで形成される気体流路に配設した。 Moreover, two-fluid nozzles of the present invention, the means for providing a swirl in the annular jet flow jetted from the annular opening, the gas flow formed by said liquid film forming liquid film forming nozzle outer wall and the gas inner wall surface of the nozzle of the nozzle It was arranged in the road.

また、本発明の二流体ノズルは、前記液体分配ノズルは先端に、前記液膜形成ノズルと同軸に回転対形のセンターボディーを備え、前記液膜形成ノズルの液膜形成面の直径が出口に向かって拡大するようにした。 Moreover, two-fluid nozzles of the present invention, the liquid dispensing nozzle at the tip, the liquid film forming nozzle coaxial to a rotary symmetric shape of the center body, the diameter of the liquid film forming surface of the liquid film forming nozzle outlet It was to enlarge toward the.

本明細書における螺旋状流路という用語は、その流路における気体の流れの方向が中心軸に対して幾何学的に“ねじれの位置にある”流路を指すもので、液膜形成ノズルの内周壁面との組み合わせによって液膜形成ノズルの内周壁面で囲まれる空間に気体の旋回流れを形成する流路を形成できる流路形状をすべて含むものであって、直線的な流路のものも、もちろん含まれる。 The term spiral flow path in the present specification, the direction of flow of the gas in the flow path "is in the twisted position" geometrically to the central axis intended to refer to the flow path, the liquid film forming nozzle the inner peripheral wall surface and a flow path shape capable of forming a flow path for forming a swirling flow of gas in a space surrounded by the inner peripheral wall surface of the liquid film forming nozzle by a combination of a one containing all those linear flow path also included, of course.

本発明によれば、気体ノズル、液膜形成ノズル、液体分配ノズル、および基部からなり、前記液膜形成ノズルは、前記気体ノズルと同軸に配設され、その内周壁面は回転対形の液膜形成面を形成し、前記液体分配ノズルは、外周部には中心軸と捩れの位置にある複数の螺旋状流路が配設され、内部には液体流路、およびその液体流路に連通し、放射状に延びて前記螺旋状流路に開口する液体分配流路が配設され、気体の一部は前記気体ノズルの出口と前記液膜形成ノズルの出口との間に形成される環状開口から環状噴流となって噴出し、 前記気体の残部は前記螺旋状流路に流入し、前記液体流路を通って液体分配流路の開口から前記螺旋状流路に流出した液体を吹き飛ばしたのち前記液膜形成面に沿う旋回気流を生じ、吹き飛ばされた液体 According to the present invention, the gas nozzle, the liquid film forming nozzle, the liquid dispensing nozzle, and made from the base, the liquid film forming nozzle, the disposed gas nozzle coaxially, inner peripheral wall surface rotation symmetric form of the forming a liquid film forming surface, said liquid dispensing nozzles, the outer peripheral portion a plurality of helical flow paths disposed at the position of the twist and the central axis, the liquid flow path therein, and the liquid flow path communicating, annular liquid distribution passage opening into the spiral flow path extending radially is disposed, a portion of the gas which is formed between the outlet of the liquid film forming nozzle and the outlet of the gas nozzle ejected consist opening annular jet, the remainder of the gas flows into the spiral flow passage, it blew liquid which flows out to the spiral flow path through the liquid flow path from the opening of the liquid distribution passage generate whirling airflow along later the liquid film forming surface, blown liquid 、前記液膜形成面に沿って広がり、前記旋回気流の作用により液膜形成面上に液膜を形成し、前記液膜形成ノズルの出口から環状の液膜となって流出し、この環状液膜が、内周側からは前記液膜形成面に沿って旋回し、前記液膜形成ノズル出口から噴出する旋回噴流と、外周側からは前記環状噴流により挟まれて微粒化されるようにしたので、液体は気流によって吹き飛ばされ、一部は微細な粒子となり、残りの粗大粒子や液塊は、旋回気流から受ける気体力と遠心力とを受けて液膜形成面上に傾斜した方向から衝突し、周方向の厚さの一様性が高い、非常に薄い環状液膜となって拡げられ、さらにその薄い液膜は内周側と外周側とが気体噴流に挟まれて、強いせん断作用を受けるので、液柱を外周部で接して流れる環状噴流によって微粒 , Spreads along the liquid film forming surface, said by the action of whirling airflow to form a liquid film on the liquid film forming surface, and flows out a the liquid film forming liquid film from the outlet annular nozzle, the annular fluid film, from an inner circumferential side to pivot along the liquid film forming surface, a turning jet ejected from the liquid film forming nozzle outlet, from the outer peripheral side so as to be atomized is sandwiched by the annular jet since the liquid is blown away by the airflow, and in part will be fine particles, the remaining coarse particles and liquid mass is a collision from the direction inclined by receiving the gas strength and centrifugal force on the liquid film-forming surface on which receives the whirling current and, a high uniformity of the circumferential thickness, is spread in a very thin annular liquid film, further the thin liquid film is the inner circumferential side and the outer periphery side is sandwiched between the gas jet, a strong shearing action since it undergoes, fine by an annular jet flow against the liquid column in the outer peripheral portion する従来の二流体ノズルに比べ、格段に微細な粒子に微粒化される。 Compared to conventional two-fluid nozzle which is atomized into much finer particles. また、上記の形態では、液体分配流路は、気体が流れる螺旋状流路に開口しており、そこでの気体の圧力、より正確には静圧は、その気体の速度エネルギーに相当するだけ低くなっているので、気体の流速が小さい螺旋状流路の上流、あるいは下流の空間に開口している場合に比べて流出しやすいという利点がある。 In the above embodiment, the liquid distribution passage is opened to the spiral flow path gas flows, pressure of the gas therein, and more precisely the static pressure is lower only corresponds to the velocity energy of the gas since going on, there is an advantage that tends to flow out compared with the case which is open upstream of the gas flow rate is small spiral flow path or downstream of the space. 液膜形成ノズルは、断面中心部は旋回気流が流れていて、ノズルの断面全体に液体が充満していないので、その出口の大きさは噴霧液量とは直接関係なく大きく設定できるので、液体が液体ノズルの断面全体に充満している従来の液柱微粒化方式の二流体ノズルと異なり、噴霧液量が少ない場合にも詰まりの問題を解決できる二流体ノズルを実現できる。 Liquid film forming nozzle, the cross-sectional center portion have whirling airflow flows, the liquid in the entire cross section of the nozzle is not filled, the magnitude of the outlet can be set large without directly related to the spray liquid amount, liquid There Unlike two-fluid nozzle of a conventional liquid column atomization method that fills the entire cross-section of the fluid nozzle can be realized two-fluid nozzle may solve the clogging problems when sprayed liquid amount is small.

本発明によれば、前記環状開口から噴出する環状噴流に旋回を与える手段を、前記液膜形成ノズルの液膜形成ノズル外壁面と気体ノズルの内壁面とで形成される気体流路に配設したので、旋回気流の作用により環状液膜の微粒化が一層促進される効果が生まれた。 According to the present invention, provided the means for providing a swirl in the annular jet flow jetted from the annular opening, the gas flow path formed between the inner wall surface of the liquid film forming nozzle outer wall and the gas nozzle of the liquid film forming nozzle since the atomization of the annular liquid film is born effect is further promoted by the action of whirling air current. また、噴霧の広がりを大きくする効果がある。 In addition, there is an effect of increasing the spread of the spray. 液膜形成ノズル内の気体の旋回と環状噴流の旋回の方向を逆にすると、環状液膜に作用する気体のせん断作用が強まり、微粒化が促進される。 When the direction of rotation of the pivot and the annular jet of gas of the liquid film formed in the nozzle Conversely, stronger shearing action of the gas acting on the annular liquid film, atomization is promoted.

また、本発明によれば、前記液体分配ノズルは先端に、前記液膜形成ノズルと同軸に回転対形のセンターボディーを備え、前記液膜形成ノズルの液膜形成面の直径が出口に向かって拡大するようにしているので、このセンターボディーの存在によって液膜形成ノズル内の気流の旋回の安定化が図られ、液膜の周方向の一様性が向上し、微粒化が促進され、先広がりの液膜形成面により液膜形成ノズルの出口の周長が大きくなるので、噴霧量が多い場合でも液膜の厚さが増大するのを抑えることができ、微粒化性能を維持できるという利点がある。 Further, according to the present invention, the liquid dispensing nozzle at the distal end, provided with the liquid film forming nozzle and the rotational symmetry shaped center body coaxially, the diameter of the liquid film forming surface of the liquid film forming nozzle towards the outlet since so as to expand Te, stabilization of the swirling airflow of the liquid film forming the nozzle is achieved by the presence of the center body, improved circumferential uniformity of the liquid film, atomization is promoted, that since the previous perimeter of the outlet of the liquid film forming nozzle by a liquid film forming surface of the spread is large, it is possible to suppress the thickness of the liquid film even if the spray amount is large is increased, it can be maintained atomization performance there is an advantage. センターボディーの径の軸方向変化と液膜形成ノズルの内周面、すなわち液膜形成面の直径の軸方向変化を適切にすれば、環状流路内の気体の旋回が弱まるのを抑制することができ、その結果、周方向の液膜の一様性が確保され、良好な微粒化性能が得られる。 The inner peripheral surface of the axial change the liquid film forming nozzle diameter of the center body, i.e. if appropriately axial variation in the diameter of the liquid film forming surface, to prevent the weakened turning of the gas in the annular channel It can be, as a result, uniformity of the circumferential direction of the liquid film is ensured, good atomization performance.

発明を実施するために最良の形態 BEST MODE to implement the invention

本発明を実施するために最良の形態のひとつを図1に示す。 One of the best mode for carrying out the present invention shown in FIG. 図1のAは二流体ノズルの中心軸を含む断面での断面図、Bは液体分配ノズルの外形図、Cは液体分配ノズルの液体分配流路における断面図、Dは螺旋流路における液体供給孔の概略の位置を示す図である。 Sectional view of a section A is including the central axis of the two-fluid nozzle of FIG 1, B is external view of a liquid dispensing nozzle, C is a cross-sectional view of a liquid distribution flow path of the liquid dispensing nozzle, D is the liquid supply in the helical flow path It shows the position of the outline of the hole. この二流体ノズル1は、気体ノズル12、液膜形成ノズル13、液体供給器14と基部15で構成されている。 The two-fluid nozzle 1, the gas nozzle 12, and a liquid film forming nozzle 13, the liquid supply unit 14 and the base 15. 基部15には気体流入路15a、液体流入路15bが配設され、それぞれの入り口には配管継ぎ手をねじ込むネジが配設されている。 The base 15 a gas inlet passage 15a, the liquid inflow path 15b is disposed, and each inlet is arranged a screw tightening pipes joints. 気体ノズル12は基部15に繋がり、液膜形成ノズル13は、気体ノズル12と同軸に配設され、内周に回転対形の液膜形成面13bを形成し、液体供給器14は内部に前記液体流入路に連通する液体流路14aが配設され、外周部には中心軸と捩れの位置にある複数の螺旋状流路14bが配設され、液体流路14aには放射状に延びて前記螺旋状流路14bに開口する液体分配流路14cが連通して配設され、液体流入路15bから流入した液体は、液体流路14a、液体分配流路14cを通って螺旋状流路14bに流出し、気体流入路15 から流入した気体は、一部は気体ノズル12の内壁面12bと液膜形成ノズル13の液膜形成ノズル外壁面13cとで形成される気体流路17を通り、旋回を与える手段として配設した軸流方式 Gas nozzle 12 is connected to the base 15, liquid film forming nozzle 13 is disposed in the gas nozzle 12 and coaxial, to form a rotational symmetric shape on the inner peripheral liquid film forming surface 13b, the liquid supply unit 14 therein the liquid flow passage 14a which communicates with the liquid inlet channel is arranged, in the outer peripheral portion is disposed a plurality of spiral flow path 14b at the position of the twist and the central axis, the liquid flow channel 14a is extended radially liquid distribution passage 14c which opening is arranged to communicate with the helical flow path 14b, the liquid flowing from the liquid inlet channel 15b, the liquid flow path 14a, through the liquid distribution passage 14c spiral flow passage 14b flows out to the gas flowing in from the gas inlet passage 15 a passes through the air passage 17 formed by the liquid film forming nozzle outer wall surface 13c of the inner wall surface 12b and the liquid film forming nozzle 13 of the gas nozzle 12 is a part axial flow type which is arranged as a means for providing a pivot の気流旋回羽根18により旋回を与えられて気体ノズル12の出口12aと液膜形成ノズル13の出口13aとの間に形成される環状開口16から噴出し、 前記気体の残部は螺旋状流路14bに流入し、液体分配流路14cの開口14dから流出した液体を液膜形成面13bに衝突させ、この液体は液膜形成面上を流れ、液膜形成ノズルの出口13aから環状の液膜となって流出し、この環状液膜が、内周側からは螺旋状流路14bから流出し、液膜形成ノズル13の液膜形成面13bに沿って旋回流となって液膜形成ノズル出口13aから噴出する気体の流れにより、外周側からは環状開口16から噴出する気体の流れにより挟まれて微粒化される。 Of the air flow swirl vanes 18 is swirled and jetted from the annular opening 16 formed between the outlet 13a of the outlet 12a and the liquid film forming nozzle 13 of the gas nozzle 12, the remainder of the gas spiral flow path 14b flows into the liquid flowing out of the opening 14d of the liquid distribution passage 14c collide with the liquid film forming surface 13b, the liquid flows over the liquid film forming surface, an annular liquid film from the outlet 13a of the liquid film forming nozzle it flows out, the annular liquid film, the inner circumference from the side flows from the helical passage 14b, the liquid film forming surface 13b liquid film forming nozzle outlet 13a becomes swirling flow along the liquid film forming nozzle 13 the flow of gas ejected from the from the outer peripheral side is atomized sandwiched by the flow of gas ejected from the annular opening 16.

図1の形態において、液膜形成ノズル13の液膜形成面13bは、その直径が出口に向けて増大しており、液膜形成ノズルの出口の周長が大きくなるので、噴霧量が多い場合でも液膜の厚さが増大するのを抑えることができ、微粒化性能を維持できる。 In the embodiment of FIG 1, the liquid film forming surface 13b of the liquid film forming nozzle 13 is increased its diameter towards the outlet, since the circumferential length of the outlet of the liquid film forming nozzle increases, if the spray amount is large But it is possible to suppress the thickness of the liquid film is increased, it can be maintained atomization performance. また、センターボディーも、液膜形成ノズルの拡大に適合して直径が出口に向けて増大しているので、液膜形成ノズル内の気流の流速が低下せず、また、旋回の安定化も図られ、液膜の周方向の一様性が向上し、微粒化が促進される。 Also, the center body, the diameter conforms to the expansion of the liquid film forming nozzle has increased toward the outlet, it does not decrease the flow velocity of the air flow of the liquid film forming the nozzle, also the stabilization of the swirling FIG is, improved circumferential uniformity of the liquid film, atomization is promoted. また、詰まりについても、液膜形成ノズルの液膜形成面とセンターボディー外周面との間の環状流路は、隙間を大きくすることができ、詰まりの問題を回避できる。 As for the jam, annular flow path between the liquid film-forming surface and the center body outer peripheral surface of the liquid film forming nozzle, it is possible to increase the gap, it can be avoided clogging problems. もちろん、液膜形成ノズルは、薄肉の円筒でもよく、薄肉のパイプを利用すれば低コストで製造できる。 Of course, the liquid film forming nozzle may be a thin cylinder, can be produced at low cost by utilizing a thin pipe.

液膜形成ノズル13の先端は、微粒化の点からは図1に示すように薄肉になっていることが好ましい。 The tip of the liquid film forming nozzle 13, in terms of atomization preferably have become thin as shown in FIG. また、液体供給器の先端が中心軸に沿って液膜形成ノズルの出口近傍までセンターボディーとして延びている形状は、液膜形成ノズルの内周壁面に沿って形成される環状空間内における気流の旋回流れを安定化させるのに有効であるばかりでなく、液膜形成ノズル出口での気体の流出速度を大きくすることができるので、微粒化促進にも効果がある。 The shape of the tip of the liquid dispenser extends as the center body to the vicinity outlet of the liquid film forming nozzle along the center axis of the air flow in the annular space formed along the inner peripheral wall surface of the liquid film forming nozzle not only is effective swirl flow to stabilize, it is possible to increase the exit velocity of the gas at the liquid film forming nozzle outlet, it is effective also for atomization promoted. 旋回流れによって心軸近傍には負圧の領域ができ、その負圧によって気体が液膜形成ノズルの出口13aから前記環状空間内に逆流するのを抑止する効果もある。 In the vicinity arbor by turning the flow can negative pressure region, there is also an effect of the gas by the negative pressure is suppressed from the outlet 13a of the liquid film forming nozzle from flowing back into the annular space.

図1のDを用いて、螺旋状流路14bの液体分配流路14cの開口14dにおいて流出する液体に作用する気体の圧力について説明する。 Using D in FIG. 1, it will be described the pressure of the gas acting on the liquid flowing in the opening 14d of the liquid distribution passage 14c of the spiral flow passage 14b. なお、簡単のため螺旋状流路における気体の流れのエネルギー損失はないとする。 Incidentally, the energy loss of the flow of gas in the spiral passage for simplicity is not. 液体分配流路の開口14dにおいて液体に作用する圧力は、そこでの流体の静圧であるが、静圧はベルヌーイの定理により、その速度のエネルギーに相当する動圧分だけ入り口および出口における全圧よりも低い。 Pressure acting on the liquid in the opening 14d of the liquid distribution passage is the static pressure of the fluid therein, the static pressure Bernoulli's theorem, the total pressure at the inlet and outlet only dynamic pressure which corresponds to the energy of the velocity lower than that. すなわち、液体の流出口を螺旋流路の途中に配設したほうが、液膜形成ノズルの内周面で形成される空間に配設した場合よりも液体に作用する気体の圧力は小さい。 That is, better to dispose the outlet of the liquid in the middle of the spiral flow path, the pressure of the gas acting on the liquid than when disposed in the space formed by the inner peripheral surface of the liquid film forming nozzle is small. 螺旋流路内を流れる気体の動圧は、流速の2乗に比例して増大するので、気体の速度が大きいほど、液体に作用する圧力は小さくなり、液を供給するに要する圧力が小さくてもすむことになる。 Dynamic pressure of the gas flowing through the spiral flow path, since increases in proportion to the square of the flow velocity, the higher the velocity of the gas is high, the pressure acting on the liquid is reduced, a small pressure required to supply the liquid It will be also live. 液膜形成ノズル、気体ノズル、螺旋状流路などを最適に設計することによって液体と気体とが二流体ノズル内で混合する本発明の環状液膜微粒化方式二流体ノズルにおいても、液面と液流出口との高度差や気体の供給圧によっては、液体を自吸できるようにすることが可能となる。 Liquid film forming nozzle, a gas nozzle, also in the annular liquid film atomization method two-fluid nozzle of the present invention that the liquid and gas are mixed in a two-fluid nozzle by optimally designing such spiral flow path, and the liquid surface the supply pressure of the altitude difference and the gas between the liquid outlet, it is possible to make the liquid be self-priming. なお、液体分配流路は、その出口を軸に対して気体の流れの方向に傾斜させて配設するのが好ましい。 The liquid distribution passage is preferably disposed to be inclined in the direction of gas flow that the outlet relative to the axis.

本発明を実施するために最良の形態の別のものを図2に示す。 Another thing of the best mode for carrying out the present invention shown in FIG. 液膜形成ノズルは、先細形状で、先端のセンターボディーも、それに適した先細形状になっている。 Liquid film forming nozzle, in a tapered shape, the tip of the center body are also tapered shape suitable for it. この形態は、液膜形成ノズルの開口を小さくできるので使用空気量を削減できる利点がある。 This embodiment has the advantage that can reduce the use amount of air can be made smaller the opening of the liquid film forming nozzle. 一方、内部の気体の圧力が高くなり、液体が戻されやすくなるという短所がある。 On the other hand, the pressure inside the gas becomes high, there is a disadvantage that the liquid is easily returned. その問題は、図3の形態のようにセンターボディーを短くし、開口面積を大きくすることで緩和できる。 The problem can be alleviated by shortening the center body as shown in the embodiment of FIG 3, a larger opening area.

本発明を実施するために最良の形態のさらに別のものを図4に示す。 Further another one of the best mode for carrying out the present invention shown in FIG. この実施形態例では、前記気体ノズル12の内周壁と液膜形成ノズル13の外周壁面とで形成される気体流路17に半径流方式の気流旋回羽根18を配設し、ここを通って気体ノズル12の出口と前記液膜形成ノズル13の出口13aとの間に形成される環状開口16から噴出する気体の流れに強い旋回を与えるようにしている。 In this embodiment, by arranging the air flow swirl vanes 18 of the radial flow type in the gas flow path 17 formed by the outer peripheral surface of the inner peripheral wall and the liquid film forming nozzle 13 of the gas nozzle 12, through which gas and to provide a strong swirl to the flow of gas ejected from the annular opening 16 formed between the outlet of the nozzle 12 and the outlet 13a of the liquid film forming nozzle 13. 気流旋回羽根は、軸流方式、半径流方式に限らず斜流方式でもよい。 Airflow swirl vanes, an axial flow type, may be a mixed flow manner is not limited to radial flow type. 環状開口からの気流に旋回を与えることによって、環状液膜の微粒化を促進することができだけでなく、その旋回の強さを変えることによって噴霧の広がりを変化させることができるという利点がある。 By giving swirl to airflow from the annular opening, not only can promote the atomization of the annular liquid film, there is an advantage that it is possible to change the spread of the spray by altering the strength of the pivot .

本発明を実施するために最良の形態の別のものを図5に示す。 Another thing of the best mode for carrying out the present invention shown in FIG. この実施例では、液膜形成ノズル13の出口13aを気体ノズルの出口12aよりも適宜突き出すように配設している。 In this embodiment, it is arranged so as to project suitably than the outlet 12a of the gas nozzle outlet 13a of the liquid film forming nozzle 13. このようにしておくと、気体ノズルから噴出する気体の流れにより負圧が生じ、液膜形成ノズル内の圧力を下げる方向に作用し、液分配流路開口に作用する気体の圧力を下げる上で好都合である。 If left this way, negative pressure caused by the flow of gas ejected from the gas nozzle, and acts to reduce the pressure of the liquid film forming nozzle, in reducing the pressure of the gas acting on the liquid distribution flow opening it is convenient.

本発明の二流体ノズルを用いた噴霧装置の実施例1を図6に示す。 Example 1 of the spray device using a two-fluid nozzle of the present invention shown in FIG. 噴霧装置2は、空気ポンプ21、液体容器22、本発明による二流体ノズル1、微粒化用気体配管23、液体配管24、加圧用気体配管25とからなり、気体ポンプ21からの気体は微粒化用気体配管23を通して本発明による二流体ノズル1に供給され、前記液体容器22は気密性の容器で、前記気体ポンプ21の吐出口とは加圧用気体配管25により連通し、前記気体ポンプから吐出される気体の圧力を利用して前記液体容器内の液体を前記液体供給配管を通して前記二流体ノズルに供給するようになっている。 Spraying device 2, the air pump 21, the liquid container 22, a two-fluid nozzle 1 according to the present invention, atomization gas pipe 23, the liquid pipe 24, consists of pressurizing the gas pipe 25. The gas from the gas pump 21 is atomized It is supplied to the two-fluid nozzle 1 according to the present invention through the use gas pipe 23, the liquid container 22 in an airtight container, communicating by pressurizing the gas pipe 25 and the discharge port of the gas pump 21, discharged from the gas pump by utilizing the pressure of the gas becomes a liquid in the liquid container to be supplied to the two-fluid nozzle through the liquid supply pipe being. この構成は、液送ポンプが不要な、簡易な噴霧装置を提供することを目的としている。 This arrangement is intended to provide the liquid feed pump is not necessary, a simple spray device. この実施例では、微粒化用気体配管を二系統に分岐し、その一方に遮断バルブ26を配設し、空気ポンプ始動後、液体が前記二流体ノズルに到達したのち前記遮断バルブを開にする点に特徴がある。 In this embodiment, the gas piping atomization branched into two systems, and disposed shutoff valve 26 on one and after air pump startup, the shut-off valve after the liquid has reached the two-fluid nozzle in the open it is characterized by a point.

一般に、二流体ノズルを採用した噴霧装置においては、二流体ノズルには、まず空気が流入し、次に液体が流入することが望ましい。 In general, in the spray apparatus employing a two-fluid nozzle is a two fluid nozzle, first air flows, then it is desirable that the liquid flows. 供給の順番が逆になると、液体は微粒化されないまま噴出してしまい、不都合である。 When the order of the feed is reversed, the liquid will be ejected without being atomized, is disadvantageous. 本発明の二流体ノズルでは、前述のように螺旋状流路に流入する気体の静圧が下がることを利用して螺旋状溝に開口する液体分配流路の開口から液体が流出されやすくしているが、それでもノズル内で液体と気体が混合するような構造になっている以上、液体と気体とが大気に出るまで混合しない、図7、図8に示した外部混合型の二流体ノズルと異なり、液体が気体の圧力に曝されるために液体供給配管に押し戻される方向の力を受けることは避けられず、液送上の問題がある。 The two-fluid nozzle of the present invention, and easy liquid is flowing out from the opening of the liquid distribution flow path opening by utilizing the static pressure of the gas flowing into the spiral flow path as described above falls in a spiral groove It is, but still more than has a structure to mix the liquid and gas in the nozzle, the liquid and gas are not mixed until it exits to the atmosphere, 7, and two-fluid nozzle of an external mixing type shown in FIG. 8 Unlike liquid is not it inevitable for receiving a force to be pushed back to the liquid supply pipe in order to be exposed to the pressure of the gas, there is a problem on liquid delivery. 液送ポンプを用いない上記の噴霧装置では、二流体ノズル1が液体容器内の液面より少し高くなると液体を供給できなかったり、供給が間欠的になったりという問題がある。 In the above spray device which does not use a liquid feed pump, there is a problem two-fluid nozzle 1 may not be supplied with slightly higher becomes the liquid the liquid level in the liquid container, supplied as or become intermittent. また、供給できたとしても、液体容器と二流体ノズルとの距離がある場合には、最初の使用時には液体配管中には液体が充填されていないので、液体が二流体ノズルに到着し、噴霧が始まるまでに時間がかかるという問題が起きることがある。 Further, even if able to supply, when there is a distance between the liquid container and the two-fluid nozzle, the first use because in the liquid pipe liquid not filled, the liquid arrives at the two-fluid nozzle, spray there is that the time it takes occurs in up begins. 本実施例では、空気ポンプの始動時には、遮断バルブが閉じられているので空気ポンプからの空気の一部は、二流体ノズルに供給されるが、遮断バルブが開のときに比べ液体容器内により多くの空気を送ることができ、遮断バルブによる流路抵抗の増加により液体容器内の圧力も高くなるので液体容器内の液体は速い速度で液体配管内を流れ、二流体ノズルに短時間で流入することができ、微粒化が早く始まる。 In this embodiment, when the air pump start, because shutoff valve is closed portion of the air from the air pump, are supplied to the two-fluid nozzle by the liquid container than when shut-off valve is open can send more air flows through the liquid line with liquid fast rate in the liquid container since higher pressure in the liquid container by an increase in flow resistance due to the isolation valve, flows in a short time to the two-fluid nozzle it is possible to, atomization begins early. 直ちに、前記遮断弁を開にすれば、より多くの空気が二流体ノズルに供給され、微粒化が促進される。 Immediately, when the shut-off valve in an open, more air is supplied to the two-fluid nozzle, atomization is promoted.

本発明による微粒化ノズルは液体を霧状に微粒化する装置に広く適用できる。 Atomizing nozzle according to the present invention can be widely applied to devices for atomizing the liquid into mist. 例えば、塗装機、加湿装置、薬剤散布装置、冷凍乾燥法による粉末製造装置などに使用できる。 For example, the coating machine, humidifier, chemical spraying apparatus can be used in such powder production apparatus according to the refrigeration-drying method. また、新しい分野としては霧(ミスト)による除菌や臭気除去、霧による冷房機の効率向上(室外機の空気冷却)、霧による消火装置、霧による日射量の軽減などに適用が見込まれる。 Further, sterilization and deodorization by fog (mist) is a new field, efficiency of air-conditioner according to mist (air cooling of the outdoor unit), fog due to fire extinguishing apparatus, application is expected, such as the reduction of solar radiation by the fog.

本発明の二流体ノズルの一実施形態例を示す図である。 Is a diagram showing an embodiment of a two-fluid nozzle of the present invention. 本発明の二流体ノズルの別の一実施形態例を示す図である。 It is a diagram illustrating another example embodiment of a two-fluid nozzle of the present invention. 図2に示す一実施形態例の変形を示す図である。 It is a diagram illustrating a modification of an embodiment example shown in FIG. 本発明の二流体ノズルの別の一実施形態例を示す図である。 It is a diagram illustrating another example embodiment of a two-fluid nozzle of the present invention. 図4に示す本発明の二流体ノズルの変形例を示す図である。 It is a diagram showing a modification of the two-fluid nozzle of the present invention shown in FIG. 本発明の二流体ノズルを用いた噴霧装置の一実施例を示す図である。 Is a diagram showing an embodiment of a spray apparatus using a two-fluid nozzle of the present invention. 従来の二流体ノズルの代表的な形態を示す図である。 It is a graphical illustration of an exemplary embodiment of a conventional two-fluid nozzle. 従来の二流体ノズルの別の代表的な形態を示す図である。 It is a diagram showing another exemplary form of a conventional two-fluid nozzle.

1 二流体ノズル2 噴霧装置11 液体ノズル11a 液体ノズル出口12 気体ノズル12a 気体ノズル出口12b 気体ノズル内壁面13 液膜形成ノズル13b 液膜形成面13c 液膜形成ノズル外壁面14 液体供給器14a 液体流路14b 螺旋状流路14c 液体分配流路14d 開口15 基部15a 気体流入路15b 液体流入路16 環状開口17 気体流路18 気体旋回羽根21 空気ポンプ22 液体容器23 微粒化用気体配管24 液体配管25 加圧用気体配管 1 two-fluid nozzle 2 spray device 11 fluid nozzle 11a the liquid nozzle outlet 12 gas nozzle 12a the gas nozzle outlet 12b gas nozzle inner wall surface 13 liquid film forming nozzle 13b liquid film forming surface 13c liquid film forming nozzle outer wall face 14 liquid supply device 14a liquid stream road 14b spiral channel 14c liquid distribution passage 14d opening 15 base 15a gas inlet passage 15b liquid inflow channel 16 annular opening 17 the gas passage 18 the gas swirl vane 21 gas air pump 22 the liquid container 23 atomizing pipe 24 liquid line 25 pressurizing gas pipe

Claims (3)

  1. 気体ノズル、液膜形成ノズル、液体分配ノズル、および基部からなり、前記液膜形成ノズルは、前記気体ノズルと同軸に配設され、その内周壁面は回転対形の液膜形成面を形成し、前記液体分配ノズルは、外周部には中心軸と捩れの位置にある複数の螺旋状流路が配設され、内部には液体流路、およびその液体流路に連通し、放射状に延びて前記螺旋状流路に開口する液体分配流路が配設され、気体の一部は前記気体ノズルの出口と前記液膜形成ノズルの出口との間に形成される環状開口から環状噴流となって噴出し、 前記気体の残部は前記螺旋状流路に流入し、前記液体流路を通って液体分配流路の開口から前記螺旋状流路に流出した液体を吹き飛ばしたのち前記液膜形成面に沿う旋回気流を生じ、吹き飛ばされた液体は、前記液膜形成 Gas nozzle, becomes liquid film forming nozzle, the liquid dispensing nozzle, and from the base, the liquid film forming nozzle is arranged in the gas nozzle and coaxial, the inner peripheral wall forming a liquid film forming surface of the universal type versus rotation and, said liquid dispensing nozzles, the outer peripheral portion a plurality of helical flow paths disposed at the position of the twist and the central axis, the interior communicates with the liquid flow path, and the liquid flow path, extending radially said liquid distribution channel which opens in a spiral flow path is provided, it is a part of the gas from the annular opening formed between the outlet of the liquid film forming nozzle and the outlet of the gas nozzle and an annular jet Te ejected Te, the balance of the gas flows into the spiral flow path, the liquid film forming surface after blew liquid which flows out to the spiral flow path through the liquid flow path from the opening of the liquid distribution passage generate whirling airflow along, blown liquid, the liquid film forming に沿って広がり、前記旋回気流の作用により液膜形成面上に液膜を形成し、前記液膜形成ノズルの出口から環状の液膜となって流出し、この環状液膜が、内周側からは前記液膜形成面に沿って旋回し、前記液膜形成ノズル出口から噴出する旋回噴流と、外周側からは前記環状噴流により挟まれて微粒化されることを特徴とする二流体ノズル。 Spread along the by the action of whirling airflow to form a liquid film on the liquid film forming surface, flows consist outlet of the liquid film forming nozzle and annular liquid film, the annular liquid film, the inner peripheral side swirling along the liquid film forming surface from two-fluid nozzle to a turning jet ejected, characterized in that from the outer peripheral side is atomized sandwiched by the annular jet from the liquid film forming nozzle outlet.
  2. 前記環状開口から噴出する環状噴流に旋回を与える手段を、前記液膜形成ノズルの液膜形成ノズル外壁面と気体ノズルの内壁面とで形成される気体流路に配設したことを特徴とする請求項1に記載の二流体ノズル。 It means for providing a swirl in the annular jet flow ejected from the annular opening, characterized in that disposed in the gas flow path formed between the inner wall surface of the liquid film forming nozzle outer wall and the gas nozzle of the liquid film forming nozzle two-fluid nozzle according to claim 1.
  3. 前記液体分配ノズルは先端に、前記液膜形成ノズルと同軸に回転対形のセンターボディーを備え、前記液膜形成ノズルの液膜形成面の直径が出口に向かって拡大することを特徴とする請求項1 または請求項 2に記載の二流体ノズル。 The liquid dispensing nozzle at the distal end, provided with the liquid film forming nozzle and the rotational symmetry shaped center body coaxially, the diameter of the liquid film forming surface of the liquid film forming nozzle is characterized in that the expanding towards the outlet two-fluid nozzle according to claim 1 or claim 2.
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