JPH06126220A - 液体微粒化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 液体微粒化装置に関し、低圧力の気体で、大
流量から小流量にいたる噴霧量の大きな調節範囲で粒子
径の均一な微小粒子を得ることを目的とする。 【構成】 液体が供給される液体供給部６とこの液体供
給部６から液体を先端に供給する液体通路７を有する液
体ノズル５と、この液体ノズル５の先端に連結して液体
ノズル５の先端外周との間に微細な環状の液体噴出口１
１を形成したノズルヘッド８と、液体ノズル５の外周に
あり液体噴出口１１から円盤薄膜状に噴出した液体噴流
Ｌの所定位置に一次空気を衝突させるように液体噴出口
１１の外方に配設した一次空気噴出口１４を有した一次
空気供給部１３と、一次空気噴出口１３の下流側にあ
り、一次空気により乱された液体噴流に微粒化用の二次
空気を衝突させる二次空気噴出口１６を有した二次空気
供給部１５を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は噴霧器や液体燃料燃焼装
置、加湿器等に用いられる液体の微粒化装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】液体の微粒化は色々な分野で用いられて
いるが、従来一般には圧力噴霧型のノズルが用いられて
いた。これは液体を所定の圧力に加圧した後、旋回力を
与えて噴出孔より円錐状に液膜として噴射し、この液膜
の分裂により微粒化するものである。しかし、この圧力
噴霧型の微粒化装置は一定圧力で一定流量を噴霧させた
ときに微粒化が可能であり、流量を減らすために液体の
圧力を低下させると、液膜を形成しなくなり、そして粒
子径は粗大化し、霧化が得られなくなる。

【０００３】液体流量の広い調節範囲で噴霧状態を得る
ために２流体の微粒化装置が有効である。２流体の微粒
化装置は図４に示すように、加圧した液体を噴出する液
噴出孔１を有する液ノズル２の外周に空気ノズル３を設
け、この空気ノズル３の先端近傍の液噴出孔１近傍に環
状の空気噴出孔４が設けられている。液体供給手段（図
示せず）から液ノズル２に供給された液体は液噴出孔４
から噴出され、空気供給手段（図示せず）から空気ノズ
ル３に供給された空気が、空気噴出孔４から高速流れと
なって噴出することにより、せん断力によって微粒化し
ていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では液噴出孔１が一個の円形の孔であるために噴
霧量を増やすために液圧を高くすると、噴出流速が増大
するために、微粒化用空気の作用点が、液噴出孔１の下
流側へ移行し空気流速が遅くなるため効果的な微粒化が
できなくなり、粒子径は大きくなっていた。したがっ
て、上記従来例の二流体ノズルでは、微粒化用空気を作
用することによって、液体の流量の広い調節範囲での噴
霧状態は得られるものの、その調節範囲で粒子径の均一
な粒子を得るのは困難であった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、低圧
力の気体で、大流量から小流量にいたる噴霧量の大きな
調節範囲で粒子径の均一な微小粒子を得ることを目的と
するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の第１技術手段は、液体が供給される液体供
給部とこの液体供給部から先端に液体を供給する液体通
路を有する液体ノズルと、この液体ノズルの先端に連結
して、液体ノズルの先端外周との間に微細な環状の液体
噴出口を形成したノズルヘッドと、液体ノズルの外周に
あり、液体噴出口から円盤薄膜状に噴出した液体噴流の
所定位置に、微粒化用の一次空気を衝突させるように、
液体噴出口の外方に配設した一次空気噴出口を有した一
次空気噴出部と、一次空気噴出口の下流側にあって、一
次空気により乱された液体噴流に、微粒化用の二次空気
を衝突させる二次空気噴出口を有した二次空気供給部を
備えたものである。

【０００７】本発明の第２技術手段は微粒化を効果的に
行うために、液体噴出口から噴出される液体噴流を均質
な円盤薄膜として得る目的で、液体通路およびノズルヘ
ッドの液体噴出口近傍に液体通路より容積大なる緩衝部
を形成したものである。

【０００８】本発明の第３技術手段は液体噴流による濡
れを防止するために、安定した円盤状薄膜を得る目的で
ノズルヘッドの径を液体ノズルの先端径よりも僅かに大
としたものである。

【０００９】

【作用】本発明は上記構成によって、液体噴出口から円
盤薄膜状に液体を噴出させ、液体噴出口より膜厚が薄い
液体噴流の所定位置に、一次空気噴出口から一次空気を
衝突させることによって、強制的に強い液膜の乱れを誘
発し、さらに、乱れた液膜流に二次空気噴出口から微粒
化用の二次空気を作用させるので、空気噴流の運動エネ
ルギーを有効に活用することができ、微粒化が効果的に
行われるので、低圧力の空気で噴霧量の大きな調節範囲
にわたって粒子径の均一な微小粒子を得ることができ
る。

【００１０】また、上記構成により、液体通路から供給
された液体は緩衝部で減速され、乱れの少ない均一液流
となって液体噴出口から噴出されるので均質な円盤薄膜
を得ることができる。

【００１１】さらに、上記構成により、液体噴出口にお
いて、常に液体ノズルよりもノズルヘッドが外周方向に
突出するので、表面張力の作用により、若干ノズルヘッ
ド側に傾斜した円盤薄膜状の液体噴流を得ることができ
る。

【００１２】

【実施例】以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説
明する。

【００１３】まず、請求項１に対応する実施例１につい
て説明する。図１において５は液体ノズルで、その中央
部に液体供給部６が設けられ、この液体供給部６に供給
された液体は液体ノズル５の中心軸を中心とした円周上
に等間隔に複数個設けられた液体通路７を通して液体ノ
ズル５の先端に供給される。また、ノズルヘッド８は突
出部９において固定ねじ１０によって液体ノズル５と連
結され、液体ノズル５の先端外周との間に液体噴出口１
１を形成している。液体通路７を経て液体ノズル５の先
端に供給された液体はノズルヘッド８の突出部９によっ
て形成された間隙１２を通し液体噴出口１１から円盤薄
膜状の液体噴流Ｌとなって噴出する。一次空気供給部１
３は液体ノズル５の同心外周に位置し、液体噴流Ｌに下
側から直角に一次空気を衝突させるように一次空気噴出
口１４が形成してある。さらに液体噴流Ｌの下流側には
液体ノズル５の同心外周に、一次空気供給部１３との間
に空間１９を介して液体噴流Ｌの先端に向かって二次空
気を噴出する二次空気供給部１５が設定され、一次空気
を付与された液体噴流Ｌに微粒化用の二次空気を衝突さ
せるように二次空気噴出口１６が形成してある。図中１
７は一次空気導入口、１８は二次空気導入口である。

【００１４】上記構成における作用について説明する。
液体は液体供給手段（図示せず）から加圧状態で液体ノ
ズル５内の液体供給部６に供給され、液体通路７を経て
間隙１２に至り、液体噴出口１１から円盤形薄膜状の液
体噴流Ｌとなって噴出する。これと同時に空気供給手段
（図示せず）が作動し、空気が加圧状態で一次空気導入
口１７、二次空気道入口１８を通って一次空気供給部１
３および二次空気供給部１５に供給されそれぞれ一次空
気噴出口１４、二次空気噴出孔１６から、円盤薄膜状に
噴出した液体噴流Ｌに向かって噴出する。この時、一次
空気噴出口１４からの空気の噴出量を二次空気噴出孔１
６からの一次空気の噴出量より少なくし、一次空気噴出
口１４からの空気で円盤薄膜状の液体噴流Ｌの噴出方向
を変化させ、液膜に強制的に大きな乱れを発生させる。
この乱れの生じた液膜流に二次空気噴出孔１６から微粒
化用の二次空気を衝突させるので、円盤薄膜状の液体は
せん断されて微小粒子となって霧化する。

【００１５】この場合、液体噴出口１１から噴出した液
体は、円盤薄膜状の液体噴流Ｌとなっているので径方向
に向かって表面積が大きくなり、間隙１２の幅より膜厚
は薄くなる。したがって、より液膜の薄い位置に空気流
を作用させるので微粒化には非常に有利である。

【００１６】円盤薄膜状の液体噴流Ｌに空気を付与させ
て微粒化を行う場合、一次空気噴出口１４からの空気の
みで微粒化することも可能である。しかし、この場合、
一次空気噴出口１４から一度に比較的多量の空気を供給
しなければならない。そうすると液体噴流Ｌと一次空気
噴出口１４から噴出した空気流とで囲まれた領域は減圧
になり液体噴流Ｌが一次空気噴出口１４近傍にすいよせ
られ、一次空気供給部１３に液膜が付着したり空気流の
周囲に生じる渦流によって一旦微粒化した液滴が付着す
る現象がみられ、微粒化が十分に行われない。また、一
般に液膜や液柱の分裂では、液体噴出口近傍の安定した
平滑流領域から、乱れが成長する振動流領域を経て分裂
に至る。この振動流領域に空気流を付与すれば空気の運
動エネルギーを効果的に作用させることができ、優れた
微粒化特性を得ることができる。しかし、液体噴出口か
ら振動流領域までの距離は、液体の噴出量によって変化
するので、液体の噴霧量の広い調節範囲で振動流領域に
空気流を付与し、均質な微小粒子を得るのは構成上非常
に困難である。

【００１７】本実施例は、このような欠点を解消するも
ので、液体の噴霧量に関係なく一次空気噴出口１４から
液体噴流の所定位置に一次空気を付与して液膜に強制的
に大きな乱れを形成し、この乱れた液膜に二次空気噴出
孔１６から微粒化用の二次空気を作用させるので、常に
液膜の乱れた不安定領域に微粒化用空気を作用させるこ
とになり、液体の噴霧量の広い調節範囲で、均質な微小
粒子を得ることができる。また、この場合、一次空気は
液膜に乱れを与える作用をするだけなので、空気量は少
なくてよく、液体噴流Ｌと一次空気流とで囲まれた領域
の減圧度合は小さく、また、一次空気流によって生じる
渦流も弱いので、液膜や液滴の付着は起こらない。さら
に、一次空気供給部１３と二次空気供給部１５間に空間
１９を設けておけば、二次空気と液体噴流Ｌとで囲まれ
た領域の減圧度合を軽減することができ、ここでも液膜
や液滴の付着は避けられる。

【００１８】図２は本発明の請求項２に対応する実施例
２を示したものである。図２には図１と異なる部分の液
体ノズル５の先端部とノズルヘッド８のみを示したが、
これ以外は図１と同じ構造と作用をするものである。２
０は液体通路７の先端部に設けられた緩衝部ａで液体通
路７より断面積大となるように先端から所定高さｘだけ
環状に溝が設けてある。また容積をできるだけ大きくと
るように先端部はテーパ形状にしている。２１はノズル
ヘッド８の裏面に設けられた緩衝部ｂで緩衝部ａ２０と
対向する位置に環状の溝を設け、緩衝部ａ２０と同様に
テーパ形状としてある。

【００１９】環状の液体噴出口１１から円盤薄膜状に液
体噴流Ｌを形成し、これを環状の空気流でせん断して微
粒化する場合、円盤状の液体噴流Ｌを均質に形成するこ
とが重要である。実施例２の構成によれば液体通路７を
上昇してきた液体は緩衝部ａ２０で減速され充満され、
さらにノズルヘッド８の緩衝部ｂ２１にも充満され均一
な液体流となって液体噴出口１１から噴出される。した
がって液体液膜を均質な円盤薄膜状の噴流として得るこ
とができる。

【００２０】図３は本発明の請求項３に対応する実施例
３を示したものである。図３には図１と異なる部分の液
体ノズル５の先端部とノズルヘッド８のみを示したが、
これ以外の部分は図１と同じ構造で、かつ作用をするも
のである。実施例３ではノズルヘッド８の径を液体ノズ
ル５の径よりも僅かに寸法ｙだけ大きくしている。但
し、この寸法ｙはノズルヘッド８と液体ノズル５の組合
せ誤差より大きくする。液体ノズル５とノズルヘッド８
の径が同一の場合、両者の組合せ時に同心度がずれる
と、液体噴出口１１の外周面で液体ノズルの５外周面が
ノズルヘッド８の外周面より外側に突出する箇所が生じ
る。このような状態で液体を噴霧すると、液体噴流Ｌは
表面張力によって、突出した燃料ノズル側へ引きよせら
れ、一次空気供給部１３が濡れる危険性があり、空気噴
流による微粒化効果を十分に発揮することはできない。
しかし、実施例３の構成によれば、組合せ誤差が生じて
も、全周にわたってノズルヘッド８の外周面を液体ノズ
ル５の外周面より突出させることができるので、若干ノ
ズルヘッド８側に傾斜した、安定した円盤薄膜状の液体
噴流Ｌを形成することができ、一次空気供給部１３を濡
らすことはない。従って空気噴流による微粒化効果を十
分に発揮することができる。

【００２１】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明の
液体微粒化装置は、請求項１の発明によれば液体が供給
される液体供給部とこの液体供給部から液体を先端に供
給する液体通路を有する液体ノズルと、この液体ノズル
の先端に連結して前記液体ノズルの先端外周との間に微
細な環状の液体噴出口を形成したノズルヘッドと、前記
液体ノズルの外周にあり前記液体噴出口から円盤薄膜状
に噴出した液体噴流の所定位置に微粒化用の一次空気を
衝突させるように前記液体噴出口の外方に配設した一次
空気噴出口を有した一次空気供給部と、前記一次空気噴
出口の下流側にあり、一次空気により乱された液体噴流
に微粒化用の二次空気を衝突させる二次空気供給口を有
した二次空気供給部を備えたものである。

【００２２】したがって、液体噴出口から噴出した液体
は、円盤薄膜状の液体噴流となっているので径方向に向
かって表面積が大きくなり、間隙の幅より膜厚は薄くな
る。このように、より液膜の薄い位置に空気流を作用さ
せるので微粒化には非常に有利である。また、液体の噴
霧量に関係なく一次空気噴出口から液体噴流の所定位置
に一次空気を付与して液膜に強制的に大きな乱れを形成
し、この乱れた液膜に二次空気噴出口から微粒化用の二
次空気を作用させるので、常に液膜の乱れた不安定領域
に微粒化用空気を作用させることになり、液体の噴霧量
の広い調節範囲で、均質な微小粒子を得ることができ
る。

【００２３】また、請求項２の発明によれば液体通路の
先端部もしくはノズルヘッドに液体通路より断面積大の
緩衝部を設けたので、液体の流速を減速し、均一な液体
流として液体噴出口から噴出することができ均質な円盤
薄膜状の液体噴流を得ることができる。

【００２４】さらに、請求項３の発明によれば、ノズル
ヘッドの径を液体ノズルの径よりも僅かに大きくするこ
とによって、若干ノズルヘッド側に傾斜した、安定した
円盤薄膜状の液体噴流を形成することができ、一次空気
供給部を濡らすことはない。従って空気噴流による微粒
化効果を十分に発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における液体微粒化装置の要
部断面図

【図２】本発明の実施例２における液体微粒化装置の要
部断面図

【図３】本発明の実施例３における液体微粒化装置の要
部断面図

【図４】従来の液体微粒化装置の要部断面図

【符号の説明】

５ 液体ノズル ６ 液体供給部 ７ 液体通路 ８ ノズルヘッド １１ 液体噴出口 １３ 一次空気供給部 １４ 一次空気噴出口 １５ 二次空気供給部 １６ 二次空気噴出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻生 智倫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】液体が供給される液体供給部とこの液体供
   給部からの液体を先端に供給する液体通路を有する液体
   ノズルと、この液体ノズルの先端に連結して前記液体ノ
   ズルの先端外周との間に微細な環状の液体噴出口を形成
   したノズルヘッドと、前記液体ノズルの外周にあって、
   前記液体噴出口から円盤薄膜状に噴出した液体噴流の所
   定位置に微粒化用の一次空気を衝突させるように一次空
   気噴出口を配設した一次空気供給部と、前記一次空気噴
   出口の下流側にあって、一次空気により乱された液体噴
   流に微粒化用の二次空気を衝突させる二次空気供給口を
   配設した二次空気供給部を有する液体微粒化装置。
2. 【請求項２】液体通路もしくはノズルヘッドの液体噴出
   口近傍に液体通路より断面積大なる緩衝部を形成した請
   求項１記載の液体微粒化装置。
3. 【請求項３】ノズルヘッドの径を液体ノズルの先端径よ
   りも僅かに大とした請求項１記載の液体微粒化装置。