JPH02149357A - 液体の微粒化処理装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、幅広い領域で微粒化された液体の粒子群をも
ちいて物体の表面にコーティングや、水による噴霧冷却
を行う装置、たとえば鋼板の冷却、塗装、塗油、メッキ
などの装置に関するものである。

〔従来の技術〕

被塗装物に対して微粒化された液体を塗布する場合、あ
るいは微細な金属粒子を得る場合、一般にスプレーノズ
ル、あるいは回転体を用いた液体の微粒化装置を用いる
。

スプレーノズルでは加圧された液体を狭いスリットに通
して液体の流速を増大させて微粒化させる一流体式と、
液体の流速を増大させるために補助手段としてガスと混
合させスリットを通過させるたとえば特開昭５９−１６
５６３に見られる二流体式に大別され、これらのノズル
では微粒化する流体の圧力または流量を減圧弁あるいは
バルブ等の流量調整弁により調整している。

回転体を用いた微粒化装置は回転体を高速回転させ、そ
の表面上で液体に遠心力を付与することで液柱状にし、
さらにはその先端部がちぎられることにより微粒化させ
るものである。この回転体の代表的なものに、たとえば
特開昭６１−２２１３１２に示される回転羽根を利用し
たもの、あるいは特開昭６２−１３９８０２に示される
回転ロールを応用したものなどがあり、同様に回転カッ
プを用いたものもある。これらの装置では、回転体に対
し滴下する液体の流量を調節することで微粒化処理流量
を制御している。またこれらの方式では、微粒化粒子を
効率よく被処理物に付着させる目的で、帯電性の液体を
使用して、被塗装物と回転体との間に電界を与える方法
や、気体を併用する方法などもとられている。

スプレーノズル方式の微粒化装置は、おもに粘度の低い
流体に適用され、常温で塗装、燃料噴射等に使われてい
る。また回転体方式の微粒化装置は、さまざまな粘度や
温度の液体に適用され、塗油、粉末金属の製造等に使わ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、これらの微粒化装置では、微粒子−個そ
のものの粒子径のばらつきは少なく、液体の微粒化処理
流量も多いが、幅広い領域にわたり均一に粒子を分散さ
せることはできない。すなわちスプレーノズル方式では
、微粒化された液体がノズル先端よりコーン状に広がり
、その広がり角は現状広いもので１５０度前後である。

また回転カップを用いた装置では、微粒化された液体が
カップの全周に広がりながら飛散して、カップの直下に
は液体粒子が届かない。回転羽根、回転ロールでも同様
に液体粒子に特定の方向性および分散の均一性を与える
ことが困難である。

このような液体の微粒化装置で、幅広い領域にわたり均
一に粒子を分散させるためには、装置を多段に複合させ
て使用することで、相互の干渉部を設けながら均一な分
散を図ることが一般的であるが、たとえば鋼板に対して
塗装・メッキを行う場合などのように、塗装の膜厚を厳
密に要求する際には、これらの干渉部分での膜厚の制御
が困難なだめ、実用に至っていない。加えて液体粒子に
特定の方向性を与え付着させる目的で、微粒化装置と被
塗装物間に電界を付与する方法もあるが、設備が繁雑と
なる上に、微粒化する液体が制限されるといった問題点
がある。

また微粒化する液体がたとえば溶融金属のように高温、
高粘度であると、スプレーノズル方式では前述の問題点
に加えて、液体の流量を制御するバルブ等がないことか
ら、微粒化処理流量の制御が不可能であること、また溶
融金属の液体を微粒化させるのに十分な圧力を付与する
ための圧力系設備が高価になることなどのため、実用に
至ってない。

回転体を応用するものには、−例としてサイフオンの原
理を用いた圧力調整装置等を具備した装置があるが、構
造が複雑で高価なものとなっている。

本発明は、このような液体の微粒化装置において、複雑
な圧力系を用いない簡素な機構にて微粒化処理流量を広
範囲に制御し、かつ幅広い領域にわたり均一に粒子を分
散させることができ、たとえば鋼板の冷却、塗装、塗油
、メッキなどに使用することを目的として開発されたも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の液体の微粒化装置は、その目的を達成するため
に、微粒化する液体を貯蔵し、液体を滴下するノズルを
有する浴槽と、その下方に設置した噴射ロールと噴射ロ
ール斜め下方に設置した衝突反射板により構成される。

この浴槽の下部には噴射ロール軸方向に沿って延びる数
箇所のノズルが等間隔に空けられている。このノズルよ
り滴下された液体は、回転する噴射ロールにより方向を
変化させられ、また所定の速度に加速されて衝突反射板
に向けられて飛ばされる。この飛ばされた液体は所定の
大きさを持った粗大な粒子であるが、衝突反射板に衝突
することで非常に微細な粒子に微粒化され、衝突反射板
より飛び出される。本発明は、幅広い領域で微粒化され
た液体の粒子群をもちいて物体の表面にコーティングや
、水による噴霧冷却を行う装置、たとえば鋼板の冷却、
塗装、塗油、メッキなどの装置に関するものである。

〔作　用〕

装置上部に設けられた液体を貯蔵した上部タンクより、
ノズルを通過して滴下される液体は回転する噴射ロール
周面に滴下される。この液体は噴射ロールにて滴下され
る液体流速の数倍の速度に加速され、かつ数１）の粗大
な粒子に分離され飛散して、その進行方向にある角度を
持って設置された衝突反射板に衝突する。

衝突反射板上では、飛散された液柱がつぶれ液膜を形成
し、また同時に衝突時に衝突反射板壁面より受ける反作
用にて液膜がちぎられ、その一部が１０〜２００μｍの
繊細な粒子に微粒化され、微細な粒子は衝突反射板より
飛び出して、被処理物に付着する。一方衝突後の粗大な
粒子や微粒化されなかった液膜は衝突反射板上を粒子が
飛散した反対方向に伝って流れ落ち、噴射ロール下部に
設けられた貯蔵タンク（回収ポット）に回収される。こ
の回収された液体はポンプにより再び上部タンクに送ら
れる。

本微粒化装置では、噴射ロール上部の滴下ノズルより滴
下された液体の約３０％が微粒化されて被処理物に付着
される。従って非微粒化流体は噴射ロール下部に設けら
れた貯蔵タンクと上部タンクとの間を循環する。この循
環系には特別な圧力制御は不要であり、滴下ノズルの液
面のヘッドを調整することで、微粒化処理流量の制御が
可能である。また噴射ロール回転数、衝突反射板設置角
度を変更することによっても、容易に制御することがで
きる。各制御因子はそれぞれ独立して制御することが可
能であるが、衝突反射板角度が最も制御範囲を広く取る
ことができる。

衝突反射板は、噴射ロールの軸方向に対して一定の角度
で設置されているが、噴射ロールの軸方向に微粒化され
た粒子密度をより一層均−にさせたい場合、この衝突反
射板を噴射ロール軸方向に分割して、分割された衝突反
射板をそれぞれ単独に角度を制御することで、噴射ロー
ルの軸方向に均一な微粒化粒子の分散を得ることができ
る。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、本発明の特徴を具体的に説
明する。

第１図は、本発明の微粒化装置を示す。この微粒化装置
は、供給ノズル１、オーバーフロータンク２、噴射ロー
ル３、衝突反射板４、回収ポット５、循環ポンプ６から
構成される。

液体は供給管により供給ノズル１を具備したノズルタン
クに供給される。ノズルタンクはその液体のヘッドを変
えることが可能な堰７が設けられており、任意の流量を
ノズルから滴下させることが可能となっている。堰より
あふれた液体はオーバーフロータンク２に集められ、回
収ポット５に戻され、循環ポンプ６により再びノズルタ
ンクに送られる。このため循環系バルブ等の流量調整弁
を用いることなしに、供給ノズル１から常に一定の液体
を滴下させることが可能となる。

供給ノズルの構造の例を第２図に示す。供給ノズルには
噴射ロールの軸方向に数箇所の穴が開けられており、総
ての穴から液体が均一に滴下される。ノズル穴より滴下
される液体の流量は（式１）％式％ Ｑ＝５・Ｓ−Ｎ・　（１／α）×１０４−　（式１）Ｑ
：滴下流量（１／ｌｌ１ｉｎ）　　ｈ　：液体ヘッド（
ｃｍ　）Ｎ：ノズル個数 ｇ：重力加速度（３，５３Ｘ　１０６ｃｍ　／ｍｉｎ”
）Ｓ：ノズル断面積　Ｓ−Ｗ　ｄ　２／　４　（ａｍ”
）ｄ：ノズル径（ａｍ） α；圧力補正項　１．５〜２．５ 個々のノズルの直径ｄおよび間隔ｐは滴下する流量によ
り決定されるが、 ｐ　＞　４　ｄ　−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−−（式２）上記（式２）であることが滴下
される液体の相互の干渉がなく好ましい。またノズル部
分の長さＣは直径ｄとは ６　＞　５　ｄ　−−−−−−−−−−−−−−−−−
−−−−−−、（式３）上記（式３）なる関係であるこ
とがノズルから滴下される液柱が安定し、噴射ロール軸
方向の微粒化粒子密度が安定する。

供給ノズルより滴下された液体は回転する噴射ロール３
の周面に当たり、ロールの回転力により方向および速度
が変化する。同時に連続して滴下された液体が長さ数鶴
の粗大な粒子群に分裂して噴射ロールより飛び出す。噴
射ロールはたとえばステンレスなどの金属ワイヤーまた
はナイロンなどの有機化合物で作られたブラシロールあ
るいは、ウレタン、セラミックなどの多孔質体で表面を
覆ったロールを用いることが好ましい。ここでノズルよ
り滴下された液体はロールに一時的に吸い取られ、回転
力により再びロールより離れる。離れる際には噴射ロー
、ル回転数に無関係に、はぼ−定の流速で飛び出す。こ
の噴射ロールより離れる速度に大きな変化が無いため、
微粒化される粒子径は安定している。噴射ロールの回転
数はこの飛び出す粗大な粒子群の離れる位置に影響を与
え、ロール回転数が速いときは、接触直後に飛び出し、
低速の際には、離れた位置で飛び出す。この位置の変化
によって、粗大な粒子群が衝突反射板へ衝突する角度が
変わり、その結果、微粒化処理量が変化する。

噴射ロールより飛び出した粗大な粒子群は衝突反射板４
に当たる。衝突反射板上では粗大な粒子が潰され液膜を
形成し、その一部がちぎられて１０〜２００μｍの微細
な粒子に微粒化され、噴射ロールと反対の方向に飛び、
被塗装物に付着される。この衝突反射板は噴射ロールか
ら飛散される粗大な粒子群に対し衝突角度θを３０度か
ら５５度の角度で設置する。

衝突反射板設置角度と微粒化処理流量の関係は、（式５
）で示すことができる。

ｑ＝Ｃ・　（６０−θ）５・７　・Ｑ　−−−（式５）
％式％） θ：衝突板角度（度）但し３０くθ＜５５Ｑ：ノズル滴
下流量（Ｉｌ／ｍ１ｎ） 微粒化処理流量は（式５）に示すように衝突反射板角度
に大きく依存する。この効果を利用して本発明者らは、
第３図に示す噴射ロールの軸方向に数分割され、かつそ
れぞれが単独に角度を調整することができる可変角衝突
反射板を考案した。

これは噴射ロールの中心に対し対称に、等間隔あるいは
（弐６）に示すように分割し、分割された衝突反射板を
電動、あるいは油、空圧のアクチュエーター８で単独に
動かし、噴射ロールより飛散する粗大な粒子群との衝突
角度を変えることで噴射ロールの軸方向の微粒化処理流
量分布を制御することを可能にしたものである。

Ｌｎ＝Ｌ、（０，８）ロー’−（式６）Ｌ９：分割長さ
（中心部よりり、、Ｌ２・・）Ｌ、：Ｌ／Σ（０，８＞
’−’ ｎ：分割数 Ｌｏ：衝突反射板幅 たとえば被塗装物が走行する鋼板で、かつ板幅方向に均
一に塗布させたい場合、鋼板のエツジ部に当たる部分の
角度を中央部に比べ約５度はど大きくすることで微粒化
された液体を均一に塗布することが可能となる。

衝突反射板上では噴射ロールより飛散した粗大な粒子群
は総て微粒化されるのではなく、約７０％の液体は前述
で記したように液膜として反射板を飛び越えることがで
きない。これらはある量に達すると衝突反射板上を微粒
子の飛散する反対方向に流れ、回収ポット５に集められ
る。集められた液体は循環ポンプ６により再び供給ノズ
ル１に送られ噴射ロールに滴下されることになる。

第４図には、本発明の液体の微粒化処理装置を設置した
溶融メッキ装置を用いて走行する鋼板に対し溶融亜鉛メ
ッキを実施した結果を示す。ここでは、本発明らは液体
に温度４５０　”ｃの溶融亜鉛を使用し、３０ＯＮφＸ
７ＯＱｍｍ幅なる多孔質セラミックの噴射ロールを回転
周速３８０〜１）００ｍ／分で変化させ、衝突反射板に
導電性セラミックを通電して５５０℃前後に加熱、噴射
された液柱と角度３０度で保持し、溶融亜鉛を１０１！
　／ｍｉｎで、２．５ｆｉφの穴を２０菖■ピツチで計
３６個具備した供給ノズルより滴下させ、３００ｍ／分
で走行する６００＋ｎ幅の鋼板に膜厚５〜３０ＩＪｍの
メッキを施した。

メッキ層の厚みは可変角衝突反射板を用いることで均一
になり、また循環ポンプを除く本装置を窒素ガス雰囲気
内に収めることで、メッキ金属ならびに鋼板表面の酸化
を防止することができ、従来法と同等のメッキ鋼板を得
ることができた。

またこの微粒化装置によるメッキ工程から、循環ポンプ
ならびに噴射ロール回転を停止することで容易に冷延製
造工程に切り替えることができたため、連続焼鈍ライン
と溶融亜鉛メッキラインとを兼用することが可能となっ
た。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、簡易な構造
にて幅広く微粒化処理量を制御することができ、かつ鋼
板に対して塗装、塗油、メッキを行う際には板幅方向の
粒子分布を均一にすることができる。このように本微粒
化処理装置を用いることで、水による噴霧冷却装置、塗
装および塗油装置、溶融メッキ装置、さらには粉末金属
製造機など様々な工業用用途に応用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の微粒化処理装置を示す概略図、第２図
は微粒化処理装置の供給ノズル部の構造を示す図、第３
図は可変角衝突反射板の概略図、第４図は本発明の微粒
化処理装置を設置した溶融メッキ装置にて溶融亜鉛メッ
キを行った際の、噴射ロール回転数とメッキ付着量との
関係を示す図、である。 １：供給ノズル（滴下ノズル）、２ニオ−バーフロータ
ンク、３：噴射ロール、４：衝突反射板、５：回収ボッ
ト、６：循環ポンプ、７：堰、８ニアクチユニーター （Ａ−Ａ’断面図） 第１図 第２図 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）微粒化させる液状物を、液柱を形成させるノズル
   を通じてノズル下方向に設置されてかつ液柱の進行方向
   を変化並びに加速させる回転力を付与された噴射ロール
   上に滴下し、噴射ロールから飛び出した液柱を、その進
   行方向に所定の角度を持って設置された衝突反射板に衝
   突させて微粒化させることを特徴とした液体の微粒化処
   理装置。
2. （２）衝突反射板が噴射ロール軸方向に分割され、それ
   ぞれ独立に衝突角度を制御し、噴射ロール軸方向に均一
   な粒子密度を得ることを可能にした衝突反射板である、
   請求項（１）に記載の液体の微粒化処理装置。
3. （３）微粒化させる液状物に溶融メッキ金属を用い、請
   求項（１）又は（２）の液体の微粒化処理装置を鋼板の
   搬送路の両側または片側に設置し、所要量のメッキを行
   うことを特徴とした溶融メッキ装置。