JPH01224063A - 液体噴霧装置 - Google Patents
液体噴霧装置Info
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- JPH01224063A JPH01224063A JP1011799A JP1179989A JPH01224063A JP H01224063 A JPH01224063 A JP H01224063A JP 1011799 A JP1011799 A JP 1011799A JP 1179989 A JP1179989 A JP 1179989A JP H01224063 A JPH01224063 A JP H01224063A
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- B05B7/1606—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air
- B05B7/1613—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air comprising means for heating the atomising fluid before mixing with the material to be sprayed
- B05B7/1633—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas incorporating means for heating or cooling the material to be sprayed the spraying of the material involving the use of an atomising fluid, e.g. air comprising means for heating the atomising fluid before mixing with the material to be sprayed and heat being transferred from the material to be sprayed to the atomising fluid
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
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- Y10S261/00—Gas and liquid contact apparatus
- Y10S261/78—Sonic flow
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- Nozzles (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
この発明は液状物質を噴霧する装置に関し、更に詳しく
は、所定の断面積において液滴の均一な分布となるよう
に液体を噴霧する装置に関するものである。
は、所定の断面積において液滴の均一な分布となるよう
に液体を噴霧する装置に関するものである。
〈従来の技術と問題点〉
従来、液体を液滴にして滴下する手段として多くのもの
があるが、最も一般的なものとしては、液流を剪断（切
断）することがなされている。この剪断には幾つかの方
法があり、霧化された液滴の粒度分布が採用する方法の
幾つかの要因に基づいて制御される。剪断の最も簡単な
方法は所望の形状の絞り部から液を強力に噴射させて液
流の摂動を増加させることである。液流の中に切断装置
を挿入して二次的な剪断を得るようにも出来る。。また
、大気抵抗剪断と称される如く、液体を自由に落下させ
るなどの方法により、液流が通過する大気の抵抗によっ
て別の剪断を得ることが出来る。剪断については、振動
装置によっても１することができる。フィラメントが紡
糸ディスクを離れるときに液体フィルムをを剪断する事
も出来る。更に、液流と、ガスまたは液体の第２の流路
とを交差させることによっても得ることが出来る。最も
一般的な二つの方法は、最初と最後の方法の振動による
ものである。
があるが、最も一般的なものとしては、液流を剪断（切
断）することがなされている。この剪断には幾つかの方
法があり、霧化された液滴の粒度分布が採用する方法の
幾つかの要因に基づいて制御される。剪断の最も簡単な
方法は所望の形状の絞り部から液を強力に噴射させて液
流の摂動を増加させることである。液流の中に切断装置
を挿入して二次的な剪断を得るようにも出来る。。また
、大気抵抗剪断と称される如く、液体を自由に落下させ
るなどの方法により、液流が通過する大気の抵抗によっ
て別の剪断を得ることが出来る。剪断については、振動
装置によっても１することができる。フィラメントが紡
糸ディスクを離れるときに液体フィルムをを剪断する事
も出来る。更に、液流と、ガスまたは液体の第２の流路
とを交差させることによっても得ることが出来る。最も
一般的な二つの方法は、最初と最後の方法の振動による
ものである。
これらの技術の応用範囲は水の噴霧から、塗料、殺虫剤
、医薬品の噴霧、そして特別な金属学的応用のための金
属粉体の形成に至るまで種々の分野に応用されている。
、医薬品の噴霧、そして特別な金属学的応用のための金
属粉体の形成に至るまで種々の分野に応用されている。
しかし、多くの場合、エネルギーの要求の度合いが高い
ことと複雑さによって、単純さと簡単さに長じた本発明
よりも優れたものとはなり得ず、かつ本発明に無い特長
を備えたものではない。しかしながら、固有の大きさの
範囲で要求される均一な液滴の粒度分布か必要とされる
多くの方法、工程において改良の余地がありその可能性
がある。予期される通り、サイズが小さくなればなるほ
ど、上記の改良を達成することは困難となる。苛酷な環
境や有害物質を使用するケースにおいて液滴の形成か要
求されるときは、多くの工程を改良することが出来る。
ことと複雑さによって、単純さと簡単さに長じた本発明
よりも優れたものとはなり得ず、かつ本発明に無い特長
を備えたものではない。しかしながら、固有の大きさの
範囲で要求される均一な液滴の粒度分布か必要とされる
多くの方法、工程において改良の余地がありその可能性
がある。予期される通り、サイズが小さくなればなるほ
ど、上記の改良を達成することは困難となる。苛酷な環
境や有害物質を使用するケースにおいて液滴の形成か要
求されるときは、多くの工程を改良することが出来る。
スプレー装置の形状や構造を改良変形させ、ガスのエネ
ルギーを増大させることによって、異なる２種類の流体
システムでの液体と気体との結合を改良するための多く
の試みが成されてきている。加えて、気体の流れに音波
または超音波の振動を与えて粒度分布を制御することも
出来よう。このような試みは米国特許第２，９９７，２
４５号、同第３，０６７．９５６号、同第３，８２９，
３０１号及び同第３；９０９．９２１号に開示されてい
る。一般に、気体の速度若しくは振動周波数に直接関与
し得る粒度分布については未だ公表されていないが、そ
の理由は、従来技術のこれらの構成での粒度分布が全体
的な気体の流れだけに直接関与するものであったからで
ある。気流と液流が縫合する場合、２相の流れの音速は
考慮されなかったのである。従来の技術では非常に粒度
の小さいものは可能であったが、得られた粒度は第２の
流れの周波数に関与すると言うよりも、増大したガス圧
により多く関与していたものである。
ルギーを増大させることによって、異なる２種類の流体
システムでの液体と気体との結合を改良するための多く
の試みが成されてきている。加えて、気体の流れに音波
または超音波の振動を与えて粒度分布を制御することも
出来よう。このような試みは米国特許第２，９９７，２
４５号、同第３，０６７．９５６号、同第３，８２９，
３０１号及び同第３；９０９．９２１号に開示されてい
る。一般に、気体の速度若しくは振動周波数に直接関与
し得る粒度分布については未だ公表されていないが、そ
の理由は、従来技術のこれらの構成での粒度分布が全体
的な気体の流れだけに直接関与するものであったからで
ある。気流と液流が縫合する場合、２相の流れの音速は
考慮されなかったのである。従来の技術では非常に粒度
の小さいものは可能であったが、得られた粒度は第２の
流れの周波数に関与すると言うよりも、増大したガス圧
により多く関与していたものである。
〈問題点を解決するための手段〉
この発明は、粒度分布が所定の狭い範囲内にて制御でき
るように超音速の２相の噴流で剪断することによって液
体を噴霧する噴霧装置であり、その結果、断面が比較的
均一であり、噴霧断面の膨張が最少となるようにしたも
のである。
るように超音速の２相の噴流で剪断することによって液
体を噴霧する噴霧装置であり、その結果、断面が比較的
均一であり、噴霧断面の膨張が最少となるようにしたも
のである。
この装置は制御可能とするものであり、気体質量に対す
る液体の割合と２相混合体が調整されて、所定の音速を
得、これにより、音の衝撃波と与えられた音波の周波数
とがノズル内に保持されることになる。このような調整
によって、気体のエネルギー間の結合が衝撃波、音波周
波数及び音速という形で生じ、さらに、液体が剪断され
て最適エネルギーが液体に伝達され、引き続き液滴が形
成される。付与された周波数は粒度に応じて選択でき、
好適な粒度よりも大きめの液滴を砕解し、そしてこれら
を更に小さく凝集し、これにより実質的に均一な粒度の
噴霧が達成されるものである。
る液体の割合と２相混合体が調整されて、所定の音速を
得、これにより、音の衝撃波と与えられた音波の周波数
とがノズル内に保持されることになる。このような調整
によって、気体のエネルギー間の結合が衝撃波、音波周
波数及び音速という形で生じ、さらに、液体が剪断され
て最適エネルギーが液体に伝達され、引き続き液滴が形
成される。付与された周波数は粒度に応じて選択でき、
好適な粒度よりも大きめの液滴を砕解し、そしてこれら
を更に小さく凝集し、これにより実質的に均一な粒度の
噴霧が達成されるものである。
本発明は、収斂したガス入口部を有するノズルと、閉塞
部と、拡開状の噴霧出口部とを備え、上記閉塞部は上記
ガス入口部と上記噴霧出口部との間に介装して両者を結
合している超音速にて液体を噴霧する装置において、上
記噴霧出口部は、選択された距離の下流部の面積Ａとノ
ズルの喉部の面積Ａ との関係が下の式を満足し、（但
し、Ｍ＝音速に対するガス流の速度の割合、であり、γ
は２相ガス混合物の比熱の割合）更に、液体入口を備え
、この液体入口が上記閉塞部内にて終端して液体を上記
閉塞部に導き、上記ガス入口からのガスを混合して２相
混合物を構成するようにした、液体の噴霧装置である。
部と、拡開状の噴霧出口部とを備え、上記閉塞部は上記
ガス入口部と上記噴霧出口部との間に介装して両者を結
合している超音速にて液体を噴霧する装置において、上
記噴霧出口部は、選択された距離の下流部の面積Ａとノ
ズルの喉部の面積Ａ との関係が下の式を満足し、（但
し、Ｍ＝音速に対するガス流の速度の割合、であり、γ
は２相ガス混合物の比熱の割合）更に、液体入口を備え
、この液体入口が上記閉塞部内にて終端して液体を上記
閉塞部に導き、上記ガス入口からのガスを混合して２相
混合物を構成するようにした、液体の噴霧装置である。
〈実施例〉
以下、この発明による好適な実施例について図面を参照
して説明する。
して説明する。
第１図と第２図は、この発明の音速噴霧装置のそれぞれ
異なる実施例を示している。異なる実施例ではあるが、
液体の供給入口３（第１図）および３ａの設置位置を除
けば両者は同じと考えてよい。第２図の実施例の場合を
インライン（直線）型とし、第１図の構成を直交型の噴
霧装置とする。図示されたのは、ノズルの断面図であり
、これは円筒状であってもよいし、矩形状であってもよ
い。また、図面の紙面に対して直交する部分の大きさに
ついては格別の制限は無い。
異なる実施例を示している。異なる実施例ではあるが、
液体の供給入口３（第１図）および３ａの設置位置を除
けば両者は同じと考えてよい。第２図の実施例の場合を
インライン（直線）型とし、第１図の構成を直交型の噴
霧装置とする。図示されたのは、ノズルの断面図であり
、これは円筒状であってもよいし、矩形状であってもよ
い。また、図面の紙面に対して直交する部分の大きさに
ついては格別の制限は無い。
第１図において、ノズルのガス入口部１０１は閉塞状の
チョーク部１０２にて最小に収斂し、次いで、出口部１
０３にて末広状に拡開した構成となっている。この発明
で用いられる好適な気体は噴霧装置の材質に適合すると
共に、噴霧される物質とも適合する類いの気体である。
チョーク部１０２にて最小に収斂し、次いで、出口部１
０３にて末広状に拡開した構成となっている。この発明
で用いられる好適な気体は噴霧装置の材質に適合すると
共に、噴霧される物質とも適合する類いの気体である。
かかる気体としては、アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウ
ムガス、ネオンガス、などの不活性ガスがある。利用分
野によっては空気などのガスも使用出来る。
ムガス、ネオンガス、などの不活性ガスがある。利用分
野によっては空気などのガスも使用出来る。
第１図において、噴霧ガスはガス送り部ｌから送り込ま
れる。このガス送り部１はエレメント２によって温度制
御することができる。ガス送り部１は収斂部で終端し、
その位置が収斂・拡開ノズルのチョーク部１０２となる
。液体送り部３も温度制御が可能でありノズル１００の
チョーク部１０２の近傍にて直交して設けである。換言
すれば、液体送り部３はガス送り部１０１からのガスの
流れに対して直交して入り込むように位置しているので
ある。液体送り部３の正確な位置は、採用する組成物の
割合あるいは種に主として依存し、更に、２相の混合物
の音速にも依存するであろうから、液体の送り部３の位
置は上記チョーク部１０２に関して調整することが出来
よう。この相対位置によって、噴霧の形状と寸法、液体
の投入、噴霧の位置、等の噴霧の種々パラメータに影響
を及ぼすことになる。第１図の液体送り部３は一側から
のみ入り込むように図示されているが、両側に設けて一
側から或いは両側から同時に供給するようにもできる。
れる。このガス送り部１はエレメント２によって温度制
御することができる。ガス送り部１は収斂部で終端し、
その位置が収斂・拡開ノズルのチョーク部１０２となる
。液体送り部３も温度制御が可能でありノズル１００の
チョーク部１０２の近傍にて直交して設けである。換言
すれば、液体送り部３はガス送り部１０１からのガスの
流れに対して直交して入り込むように位置しているので
ある。液体送り部３の正確な位置は、採用する組成物の
割合あるいは種に主として依存し、更に、２相の混合物
の音速にも依存するであろうから、液体の送り部３の位
置は上記チョーク部１０２に関して調整することが出来
よう。この相対位置によって、噴霧の形状と寸法、液体
の投入、噴霧の位置、等の噴霧の種々パラメータに影響
を及ぼすことになる。第１図の液体送り部３は一側から
のみ入り込むように図示されているが、両側に設けて一
側から或いは両側から同時に供給するようにもできる。
液体送り部３は１個または複数個の点状入口としても良
いし、連続するスリットとすることも可能である。ノズ
ル１０３の拡開部は、２柑の混合物の音速、出口の流れ
の特性、液滴の粒度分布によって、その長さ、形状およ
び拡開の度合いを備える。以下に詳述する。
いし、連続するスリットとすることも可能である。ノズ
ル１０３の拡開部は、２柑の混合物の音速、出口の流れ
の特性、液滴の粒度分布によって、その長さ、形状およ
び拡開の度合いを備える。以下に詳述する。
本装置で噴霧される液体は装置の材質に適合する物質で
ある。非常に高粘度の液体でも噴霧し得るものである。
ある。非常に高粘度の液体でも噴霧し得るものである。
錫、アルミニュウム、銅、鋼等の溶融金属も噴霧可能で
ある。
ある。
第２図はこの発明の別の実施例を示し、インライン型の
液体送り部３ａを採用したものである。ガス送り部１ａ
は第１図の場合同様にエレメント２ａによって温度制御
される。インライン送り部３ａはノズル１００ａの収斂
部１０１ａまで延びており、２相の混合物はチョーク部
にて混合され、拡開部１０３ａを介してノズルを出る。
液体送り部３ａを採用したものである。ガス送り部１ａ
は第１図の場合同様にエレメント２ａによって温度制御
される。インライン送り部３ａはノズル１００ａの収斂
部１０１ａまで延びており、２相の混合物はチョーク部
にて混合され、拡開部１０３ａを介してノズルを出る。
第１図の場合同様、液体送り部は１個または複数の点状
入口としても良いし、連続スリットとすることも出来る
。温度はエレメント４ａで制御できる。
入口としても良いし、連続スリットとすることも出来る
。温度はエレメント４ａで制御できる。
一般に、アトマイザ−などの噴霧装置は、その装置で形
成される条件のもとて気体と液体とが相互に作用し合う
と剪断による液滴の流れを形成する。この発明の装置は
、気体と液体との極めて効率的な結合をもたらし、且つ
、この結合がチョーク部において制御可能な条件のもと
で行われるために、工程において最大限制御を可能とす
るものである。狭くなったチョーク部の範囲の効果につ
いては実験結果として第３図〜第５図に示す。この発明
装置のノズルは液体を採用した従来の装置に比較される
カベしかし、その従来の装置では収斂・拡開ノズルを有
するものではない。
成される条件のもとて気体と液体とが相互に作用し合う
と剪断による液滴の流れを形成する。この発明の装置は
、気体と液体との極めて効率的な結合をもたらし、且つ
、この結合がチョーク部において制御可能な条件のもと
で行われるために、工程において最大限制御を可能とす
るものである。狭くなったチョーク部の範囲の効果につ
いては実験結果として第３図〜第５図に示す。この発明
装置のノズルは液体を採用した従来の装置に比較される
カベしかし、その従来の装置では収斂・拡開ノズルを有
するものではない。
この発明の装置において、液体と気体とがノズルに送り
込まれて、ガスチョーク部にて２相（気体と液体）が混
合し、拡開部に入り込み、そこで上記２相の混合物が膨
張して部分的に膨張エネルギーを使用して２相の混合物
を超音速にて送り出すのである。
込まれて、ガスチョーク部にて２相（気体と液体）が混
合し、拡開部に入り込み、そこで上記２相の混合物が膨
張して部分的に膨張エネルギーを使用して２相の混合物
を超音速にて送り出すのである。
第３図は、液体送り部に液体が無い状態でガス送り部か
らガスが送り込まれる際、チョーク部にて形成される定
常水頭を示している。この発明のノズルは、標準リット
ル７分（ＳＬＰＭ）で測定される狭いガス流範囲でのみ
吸引が形成されるのであり、この場合の最大吸引は厳密
に押さえられるものであり、これに対して従来の装置で
は流量により増加する傾向にあるものである。
らガスが送り込まれる際、チョーク部にて形成される定
常水頭を示している。この発明のノズルは、標準リット
ル７分（ＳＬＰＭ）で測定される狭いガス流範囲でのみ
吸引が形成されるのであり、この場合の最大吸引は厳密
に押さえられるものであり、これに対して従来の装置で
は流量により増加する傾向にあるものである。
第４図は、同じ気体流の条件にて液体送り部に水を送り
込んだ場合の吸引される水の量を示している（標準リッ
トル７分、即ちＳＬＰＭで測定したもの）。吸引される
一水量は本発明のノズルの作動領域に亘って直線的に減
少している。
込んだ場合の吸引される水の量を示している（標準リッ
トル７分、即ちＳＬＰＭで測定したもの）。吸引される
一水量は本発明のノズルの作動領域に亘って直線的に減
少している。
この点、従来の装置では、吸引される水が最大限増加し
、それが蒸気圧と水温に依存し、その点にて水が蒸発し
真空度を減少する。
、それが蒸気圧と水温に依存し、その点にて水が蒸発し
真空度を減少する。
第５図は本発明装置と従来装置の液体に対する気体の質
量比を示している。この割合は従来装置の大きな範囲の
ガス流量については基本的に同じであるが、この発明の
装置では好適に変化する。ガス流量は標準リットル７分
（ＳＬＰＭ）にて１１？１定される。
量比を示している。この割合は従来装置の大きな範囲の
ガス流量については基本的に同じであるが、この発明の
装置では好適に変化する。ガス流量は標準リットル７分
（ＳＬＰＭ）にて１１？１定される。
第３図〜第５図には更にこの発明の装置の制御方法も示
している。まず、図示の通り、与えられたノズルの寸法
にて、吸引は非常に狭い範囲のガス流速内においてのみ
発生する。しかしながら、この様なパラメータは、液体
送り部の寸法を変えることにより、或いは、液体の供給
圧力を変える事により変えることが可能である。
している。まず、図示の通り、与えられたノズルの寸法
にて、吸引は非常に狭い範囲のガス流速内においてのみ
発生する。しかしながら、この様なパラメータは、液体
送り部の寸法を変えることにより、或いは、液体の供給
圧力を変える事により変えることが可能である。
上記の一方又は双方を増加させることにより、液体に対
するガスの割合を減少させることができ、これにより平
均液滴のサイズを増大させ、冷却を減少させるであろう
が、しかし、液体の送出割合を増加させるであろう。ノ
ズル出口の周囲圧力を増加させると、ガス圧の増加が必
要となって、ガス／液体率の増加と、冷却の増加を伴う
液滴サイズの減少を確実にするが、液体の流量増加は無
いのである。
するガスの割合を減少させることができ、これにより平
均液滴のサイズを増大させ、冷却を減少させるであろう
が、しかし、液体の送出割合を増加させるであろう。ノ
ズル出口の周囲圧力を増加させると、ガス圧の増加が必
要となって、ガス／液体率の増加と、冷却の増加を伴う
液滴サイズの減少を確実にするが、液体の流量増加は無
いのである。
上記のパラメータは、ノズル出口での圧力が周囲圧力に
匹敵するような条件である。構造的な寸法は一次元的な
安定流量の計算から、先ず、下記式のＡ／Ａ を決定
することで達成される。
匹敵するような条件である。構造的な寸法は一次元的な
安定流量の計算から、先ず、下記式のＡ／Ａ を決定
することで達成される。
（ここで、Ｍはマツハ数値即ち、音速に対するガスの流
速の割合であり、Ａはノズルの喉部の成る下流位置の面
積、Ａ はノズルの喉部の面積、γは２相の混合物の比
熱の割合を示している。） 与えられた下流位置でのＡ／Ａ＊値は、使用における２
相の混合物と速度に依存して変化する。次に、ホトグラ
フ構成法のごときノズル形成の分野で周知の方法にてノ
ズルの長さと形状を決定する。この方法は、図形と計算
による手法で、与えられたノズルを通る超音速の流れに
よってもたらされる衝撃を最小にするものである。しか
しながら、従来のノズルを、上記の式とＡ／Ａ 値に
基づいて変形改良することが出来る。いづれの方法も２
相混合物のγ値の推定値または経験的な決定を必要をす
るものである。
速の割合であり、Ａはノズルの喉部の成る下流位置の面
積、Ａ はノズルの喉部の面積、γは２相の混合物の比
熱の割合を示している。） 与えられた下流位置でのＡ／Ａ＊値は、使用における２
相の混合物と速度に依存して変化する。次に、ホトグラ
フ構成法のごときノズル形成の分野で周知の方法にてノ
ズルの長さと形状を決定する。この方法は、図形と計算
による手法で、与えられたノズルを通る超音速の流れに
よってもたらされる衝撃を最小にするものである。しか
しながら、従来のノズルを、上記の式とＡ／Ａ 値に
基づいて変形改良することが出来る。いづれの方法も２
相混合物のγ値の推定値または経験的な決定を必要をす
るものである。
この発明の超音波ノズルの重要な点は、スプレーの出口
形状を調整できるという事である。
形状を調整できるという事である。
出口圧が周囲圧に等しくなると、スプレーはノズル出口
と同じ断面を保持する。出口圧が低い場合は、スプレー
は収斂するし、逆に高い場合は、拡散する。従って、噴
霧されるスプレー出口形状を予め決めることができる。
と同じ断面を保持する。出口圧が低い場合は、スプレー
は収斂するし、逆に高い場合は、拡散する。従って、噴
霧されるスプレー出口形状を予め決めることができる。
この発明において、衝撃もしくは噴霧条件と同じように
超音速条件は、剪断により液体を粉砕して吹き付はガス
によって微細な液滴を形成し、２ ｔｎフローを形成す
る。本発明の装置で採用する方法としては、液体送り部
の位置は変更出来るものであり、変更によって液体の吸
引を制御して液の流量を・制御出来るし、吹き付はガス
による剪断の制御も可能となる。出口水柱の形状を決め
ることができること、およびその水柱での液滴の分布に
影響を与えることができることは、この発明装置の持つ
優れた効果でもある。
超音速条件は、剪断により液体を粉砕して吹き付はガス
によって微細な液滴を形成し、２ ｔｎフローを形成す
る。本発明の装置で採用する方法としては、液体送り部
の位置は変更出来るものであり、変更によって液体の吸
引を制御して液の流量を・制御出来るし、吹き付はガス
による剪断の制御も可能となる。出口水柱の形状を決め
ることができること、およびその水柱での液滴の分布に
影響を与えることができることは、この発明装置の持つ
優れた効果でもある。
好適な実施例としては、収斂・拡開構造の超音速噴霧ノ
ズルであり、その出口は円形または直線状であり、ノズ
ル内にて２柑混合物用として好適な超音速条件が達成さ
れるようになっている。液滴の質量と粒度はこの速度、
衝撃条件、衝撃と２相の結合に影響を及ぼす。逆に、衝
撃条件と上記両者の結合は、ノズル内での液滴粒度と液
滴分布に影響を与える。混合物はチョーク部で詰まるこ
とになり、かくして、ガスの閉塞速度よりも充分低い速
度にて振動することになり、これによって、従来のノズ
ル構成の場合よりも低いガス送り圧にて液体の結合と砕
解を可能にしている。
ズルであり、その出口は円形または直線状であり、ノズ
ル内にて２柑混合物用として好適な超音速条件が達成さ
れるようになっている。液滴の質量と粒度はこの速度、
衝撃条件、衝撃と２相の結合に影響を及ぼす。逆に、衝
撃条件と上記両者の結合は、ノズル内での液滴粒度と液
滴分布に影響を与える。混合物はチョーク部で詰まるこ
とになり、かくして、ガスの閉塞速度よりも充分低い速
度にて振動することになり、これによって、従来のノズ
ル構成の場合よりも低いガス送り圧にて液体の結合と砕
解を可能にしている。
衝撃周波数は増加することができ、例えば、狭い液滴粒
度分布を選択する場合には超音波周波数を適用できる。
度分布を選択する場合には超音波周波数を適用できる。
液滴粒度分布は、大きな液滴を砕解してより細かくした
分布液滴を凝集することにより細密にすることが出来る
。ノズルの形状、長さ及び圧力により、また、機械加工
のマークなどのノズル表面に周期的な凹凸を付し、或い
は、チョーク部の前にてガスに周波数をかけることによ
り、周期的な衝撃を達成できる。
分布液滴を凝集することにより細密にすることが出来る
。ノズルの形状、長さ及び圧力により、また、機械加工
のマークなどのノズル表面に周期的な凹凸を付し、或い
は、チョーク部の前にてガスに周波数をかけることによ
り、周期的な衝撃を達成できる。
液体送り部３及び３ａの端部の位置によって、噴霧特性
が影響される。チョーク部１０２，１０２ａの後部また
は前部に設置することにより、吸入若しくは液体送り部
の背圧の量を増加または減少させ、かくて、液圧との組
み合わせを考慮して液体の流量を決定するのである。こ
のようにして、液圧、ノズル出口圧、ガスフローおよび
圧力を変化させることにより、流量を制御できるのであ
る。これにより、工程中に条件や要求事項を変化させて
、噴霧パターン、水柱密度と液層の粒度分布の制御が可
能となり、更に、チョク部に対する液体入り口の位置を
調整することと併用させて、噴霧を更に制御することが
出来る。
が影響される。チョーク部１０２，１０２ａの後部また
は前部に設置することにより、吸入若しくは液体送り部
の背圧の量を増加または減少させ、かくて、液圧との組
み合わせを考慮して液体の流量を決定するのである。こ
のようにして、液圧、ノズル出口圧、ガスフローおよび
圧力を変化させることにより、流量を制御できるのであ
る。これにより、工程中に条件や要求事項を変化させて
、噴霧パターン、水柱密度と液層の粒度分布の制御が可
能となり、更に、チョク部に対する液体入り口の位置を
調整することと併用させて、噴霧を更に制御することが
出来る。
噴霧制御の別の態様としては、液体と気体のいづれか一
方、又は双方の温度を制御することである。必要な全て
の条件が満たされた後、液体送り部の液の凍結、或いは
ノズル内の凍結を防止するためには、この温度制御は必
要であろう。温度制御の別の意義として、音速条件が温
度依存的であり、位相間の熱平衡度に依存していること
が挙げられる。更に別の必要性としては、出口での液滴
温度を変化させること、位相の相互作用からの加熱また
は冷却の補償、並びに、２相混合物の膨張から冷却のた
めの補償を行うこと、がある。
方、又は双方の温度を制御することである。必要な全て
の条件が満たされた後、液体送り部の液の凍結、或いは
ノズル内の凍結を防止するためには、この温度制御は必
要であろう。温度制御の別の意義として、音速条件が温
度依存的であり、位相間の熱平衡度に依存していること
が挙げられる。更に別の必要性としては、出口での液滴
温度を変化させること、位相の相互作用からの加熱また
は冷却の補償、並びに、２相混合物の膨張から冷却のた
めの補償を行うこと、がある。
具 体 例
液体錫の噴霧用として一点直交型液体送り部を有する筒
状ノズルを形成した。ノズルは３８°のコーン（円錐形
）入り口と１７°のコーン出口を有する。出口コーンは
、絞り部（チョーク部）の１０倍の径を有する出口にて
終端している。チョーク部にて１６標準リットル／分（
ＳＬＰＭ）のアルゴンガス流が達成され、液が送り込ま
れない状態の液体送り部での定常水頭（ｓｔａｔｌｃ
ｈｅａｄ）が３．９ｐ ｓ ｉとなった。次いで、ノズ
ルの液体送り部を通して蒸溜水が吸入され、同時にノズ
ル出口圧を周囲圧に等しく維持された。この結果、６グ
ラム／分の水流が得られ、水に対するアルゴンガスの質
量率が４．０であった。その結果得られる噴霧は、均一
な断面と均一な粒度分布が観察された。
状ノズルを形成した。ノズルは３８°のコーン（円錐形
）入り口と１７°のコーン出口を有する。出口コーンは
、絞り部（チョーク部）の１０倍の径を有する出口にて
終端している。チョーク部にて１６標準リットル／分（
ＳＬＰＭ）のアルゴンガス流が達成され、液が送り込ま
れない状態の液体送り部での定常水頭（ｓｔａｔｌｃ
ｈｅａｄ）が３．９ｐ ｓ ｉとなった。次いで、ノズ
ルの液体送り部を通して蒸溜水が吸入され、同時にノズ
ル出口圧を周囲圧に等しく維持された。この結果、６グ
ラム／分の水流が得られ、水に対するアルゴンガスの質
量率が４．０であった。その結果得られる噴霧は、均一
な断面と均一な粒度分布が観察された。
この発明において、噴霧装置の材質に化学的に適合する
ものであれば、どのような液体でも噴霧することが出来
る。非常に粘性の高い液体でも噴霧可能である。明らか
に２相の混合物の音速摂動はかかる高い可能性に深く関
係し、液体を剪断して噴霧を形成する粒度にする。かく
して、鋼、錫などの溶融金属を含むどのような液体でも
実際に噴霧可能である。同様に、噴霧装置の材質及び噴
霧される液体に適合するものであればどのようなガスで
も噴霧てきるわけてある。
ものであれば、どのような液体でも噴霧することが出来
る。非常に粘性の高い液体でも噴霧可能である。明らか
に２相の混合物の音速摂動はかかる高い可能性に深く関
係し、液体を剪断して噴霧を形成する粒度にする。かく
して、鋼、錫などの溶融金属を含むどのような液体でも
実際に噴霧可能である。同様に、噴霧装置の材質及び噴
霧される液体に適合するものであればどのようなガスで
も噴霧てきるわけてある。
更に、異なる２個の液体送り部から異なる液体を送り込
むことも可能である。この様な場合、を口封的な送り度
合いの調整をして、対応する液体の粘性、蒸気圧、表面
張力などの相違を補償することが要求されよう。更に、
この様な構成は同質性の噴霧となる一方、個々の液体の
個々の粒度形成が噴霧内において変化する。それぞれの
送り部の位置か相違すれば噴霧の粒度と形状に影響する
。
むことも可能である。この様な場合、を口封的な送り度
合いの調整をして、対応する液体の粘性、蒸気圧、表面
張力などの相違を補償することが要求されよう。更に、
この様な構成は同質性の噴霧となる一方、個々の液体の
個々の粒度形成が噴霧内において変化する。それぞれの
送り部の位置か相違すれば噴霧の粒度と形状に影響する
。
以上この発明の好適な実施例について説明したが、この
発明はこれらの実施に限定して解釈されるものではなく
、特許請求の範囲の欄に記載の範囲内で種々変更可能で
ある。
発明はこれらの実施に限定して解釈されるものではなく
、特許請求の範囲の欄に記載の範囲内で種々変更可能で
ある。
第１図はチョーク部近傍に液体送り部を設けたこの発明
の第１の実施例による噴霧装置のノズルの説明図。第２
図は液体送り部をインライン（Ｒ成に配設したこの発明
の第２の実施例を示す説明図。第３図は第１図と第２図
の液体送り部に液が無い状態でガス流により形成される
定常水頭を示したもので、本発明装置と従来装置とを比
較したグラフである。第４図は第１図と第２図の装置の
ガス流に関連して吸入される水の量について、従来装置
と比較したグラフである。第５図は第１図と第２図に示
した装置のノズルについて吸入される液体に対するガス
の質量比を示すものであり、従来装置と比較したグラフ
である。 １・・・ガス送り部、２．４・・・温度制御エレメント
、３・・・液体送り部、１０１・・・入口部、１０２・
・・チョーク部、１０３・・・出口部 特許出願人 ア メ リ カ 合衆国化 理
人 尾 股 行 雄ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ Ｙ９−力２ 、ｔ ［ＳＬＰＭ］ＦＩＧ、３
の第１の実施例による噴霧装置のノズルの説明図。第２
図は液体送り部をインライン（Ｒ成に配設したこの発明
の第２の実施例を示す説明図。第３図は第１図と第２図
の液体送り部に液が無い状態でガス流により形成される
定常水頭を示したもので、本発明装置と従来装置とを比
較したグラフである。第４図は第１図と第２図の装置の
ガス流に関連して吸入される水の量について、従来装置
と比較したグラフである。第５図は第１図と第２図に示
した装置のノズルについて吸入される液体に対するガス
の質量比を示すものであり、従来装置と比較したグラフ
である。 １・・・ガス送り部、２．４・・・温度制御エレメント
、３・・・液体送り部、１０１・・・入口部、１０２・
・・チョーク部、１０３・・・出口部 特許出願人 ア メ リ カ 合衆国化 理
人 尾 股 行 雄ＦＩＧ、Ｉ ＦＩＧ、２ Ｙ９−力２ 、ｔ ［ＳＬＰＭ］ＦＩＧ、３
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、収斂したガス入口部を有するノズルと、閉塞部と、
拡開状の噴霧出口部とを備え、上記閉塞部は上記ガス入
口部と上記噴霧出口部との間に介装して両者を結合して
いる超音速にて液体を噴霧する装置において、上記噴霧
出口部は、選択された距離の下流部の面積Ａとノズルの
喉部の面積Ａ＾＊との関係が下の式を満足し、 Ａ／Ａ＾＊＝１／Ｍ［｛（２／（γ＋１）｝＋｛（γ−
１）／（γ＋１）｝Ｍ＾２］γ＋１（２（γ＋１））（
但し、Ｍ＝音速に対するガス流の速度の割合であり、γ
は２相ガス混合物の比熱の割合） 更に、液体入口を備え、この液体入口が上記閉塞部内に
て終端して液体を上記閉塞部に導き、上記ガス入口から
のガスを混合して２相混合物を構成するようにした、液
体噴霧装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US146,631 | 1988-01-21 | ||
| US07/146,631 US4919853A (en) | 1988-01-21 | 1988-01-21 | Apparatus and method for spraying liquid materials |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01224063A true JPH01224063A (ja) | 1989-09-07 |
Family
ID=22518240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1011799A Pending JPH01224063A (ja) | 1988-01-21 | 1989-01-20 | 液体噴霧装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4919853A (ja) |
| JP (1) | JPH01224063A (ja) |
| CA (1) | CA1311782C (ja) |
| DE (1) | DE3901674A1 (ja) |
| GB (1) | GB2214108B (ja) |
| IT (1) | IT1228506B (ja) |
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