JPH06226148A - 霧化ノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細粒子に霧化でき、液の耐圧性に優れた実
用的な単純噴流の衝突霧化ノズルを提供する。 【構成】 幅１０ミクロン程度の円板状のダイヤモンド
カッターにより深さ１０数ミクロンに加工された微細な
直線状の溝部６を有する基板８に、平板９を接着して噴
出部１０が形成され、これと対向する位置に衝突体１１
が設けられている。溝部６の長手方向の長さを十分長く
することによって、溝部６が１０数ミクロンの矩形であ
っても加圧液に対する耐圧性を向上できるので、微細な
噴出部１０であっても実用上の強度が保証でき、また微
細な液滴を高速で衝突体１１に衝突させることができる
ので、微細粒子に霧化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水、液体燃料、薬溶液な
どを霧化する霧化装置のノズルに関し、加湿器、薬霧化
等の医療機器、燃焼機器等に利用するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の霧化装置における単純噴流の衝突
霧化ノズルでは図７に示すように端面部１に設けられた
噴出孔２から加圧された液体が円柱状に噴出され、周囲
との相対速度差によって円柱表面に乱れが生じ、液滴３
に分裂される。この液滴径はレーリーの不安定性原理に
よれば（数式１）で示される。

【０００３】（数式１） 乱れ波長 λ＝４．５Ｄn 液滴径 ｄ＝１．８９Ｄn ここでＤn は噴出孔径であり、噴出孔径に対応した液滴
径で噴出され、さらにこの液滴が衝突体４に衝突し、図
８に示すように、一般にクラウンと呼ばれている中空の
液膜５に変形し、液膜５の先端部から分裂して霧化され
るようになっており、粒子径は、液滴が小さくかつ衝突
速度が大きい程、小さくできるので、微細粒子を得よう
とすれば、例えば放電加工のような微細加工によって噴
孔径をできるだけ小さくし、かつ液体を高圧で加圧して
衝突速度を大きくする必要があった。

【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、端面部１に噴出孔２を設けているので、加
工上の制約から最小の噴出孔径は板厚の１／４程度とな
り、噴出孔径を小さくしょうとすれば端面部１の板厚を
数十ミクロン程度に薄くしなければならないので、耐圧
性が低下し液体を噴出させるための液圧力を高圧にでき
ず、衝突体４への衝突速度が小さくなるので、微細粒子
に霧化できないという課題があった。さらに、霧化量を
増加させるために、噴出孔２の個数を多くすれば、端面
部１の耐圧性がさらに低下するので実用化できないとい
う課題があった。さらに、所定の霧化量から霧化量を減
少させると、噴出孔の面積が一定なので噴出孔からの噴
出速度が低下し、衝突体４への衝突速度が小さくなるの
で微細粒子に霧化でず、霧化量を可変できないという課
題があった。

【０００５】本発明は上記課題を解決するもので、非常
に小さな微細粒子に霧化でき、液の耐圧性に優れ、霧化
量が可変できる実用的な単純噴流の衝突霧化ノズルを提
供することを目的としたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、第１の技術手段では微細な直線状の溝部を平
面上に設けた基板と、この基板の溝部を設けた平面に固
着された平板と、この平板と前記基板の溝部とで構成さ
れた噴出部と、この噴出部と対向して設けられた衝突体
と、前記溝部に液体を供給する供給路とを設けたもので
ある。

【０００７】第２の技術手段では微細な直線状の溝部を
同一平面上に複数個設けた下板と、微細な直線状の溝部
を同一平面上に複数個設け、かつ前記下板の溝部を設け
た平面に固着された上板と、この上板の溝部と前記下板
の溝部とで個々に構成された噴出部と、この噴出部と個
々に対向して設けられた突起を有する衝突体と、前記溝
部に液体を供給する供給路とを設けたものである。

【０００８】第３の技術手段では微細な直線状の溝部を
同一平面上に複数個設けた基板と、この基板の溝部を設
けた平面に固着された平板と、この平板と前記基板の溝
部とで個々に構成された複数個の噴出部と、この噴出部
と個々に対向して設けられかつ、隣接する突起の長さが
異なる突起を有する衝突体と、前記溝部に液体を供給す
る供給路とを設けたものである。

【０００９】第４の技術手段では微細な直線状の溝部を
同一平面上に複数個設けた基板と、この基板の溝部を設
けた平面に固着された平板と、この平板と前記基板の溝
部とで個々に構成された複数個の噴出部と、この噴出部
と個々に対向して設けられた突起を有する衝突体と、こ
の衝突体に連結した駆動部と、前記衝突体の下流側に設
けられた含浸体と、前記溝部に液体を供給する供給路と
を設けたものである。

【００１０】

【作用】本発明は上記構成によって、第１技術手段では
供給路から供給され加圧された液体が基板の溝部と平板
とで溝部の長手方向に形成された液体流路を通り下流端
の噴出部から噴出し、液体の表面張力によって溝部断面
の相当直径の円柱状に変形するとともに、周囲との相対
速度差によって円柱表面に生じた乱れによって、溝部断
面に対応した液滴に分裂され、かつ、溝部の長手方向の
長さを十分長くすることで、溝部の大きさに関係なく加
圧液に対する耐圧性を向上できるので、微細な溝部であ
っても液体の噴出速度が大きくでき、微細な液滴を、噴
出部に対向して設けられた衝突体に高速で衝突させるこ
とができるので、微細粒子に霧化できる。

【００１１】第２技術手段では供給路から供給され加圧
された液体が下板の下溝部と上板の上溝部の長手方向に
形成された複数の液体流路を通りそれぞれの下流端の噴
出部から噴出し、液体の表面張力によって溝部断面の相
当直径の円柱状に変形するとともに、周囲との相対速度
差によって円柱表面に生じた乱れによって、溝部断面に
対応した液滴に分裂され、かつ、溝部の長手方向の長さ
を十分長くすることで、溝部の大きさに関係なく加圧液
に対する耐圧性を向上できるので、微細な溝部であって
も液体の噴出速度が大きくでき、微細な液滴を高速で衝
突させることができるので微細粒子に霧化できる。さら
に下板と上板のそれぞれに溝部を設けているので、下
板、上板のいずれか片側のみに溝部を設けたよりも最大
２倍の密度で噴出部を設けることができ、かつ個々の噴
出部に対向した位置に配設された突起を有する衝突体を
設けているので、それぞれの突起に微細な液滴を高速で
衝突させることができ、大流量で微細粒子に霧化でき
る。

【００１２】第３技術手段では複数個の噴出部から噴出
した微細な液滴を、個々の噴出部に対向した位置に配設
され、かつ隣接する突起の長さが異なる突起に高速で衝
突させることができるので、微細粒子に霧化できる。さ
らに隣接する突起の長さが異なるので、個々の突起にお
いて液滴が衝突し液膜状態から分裂して微細粒子に霧化
される位置が隣接する突起で異なるので、突起間の距離
を小さくしても衝突によって霧化された微細粒子どうし
の再結合による巨大化を抑制できるので、突起間の距離
を小さくして霧化ノズルを小型化できる。

【００１３】第４技術手段では複数個の噴出部から噴出
した微細な液滴を、個々の噴出部に対向した位置に配設
された突起を有する衝突体に高速で衝突させることがで
きるので、微細粒子に霧化できる。さらに衝突体に連結
した駆動部によって、衝突体を移動させることができる
ので、噴出部に対向した位置から突起をずらすことで、
全ての噴出部から液体を噴出させていても、突起に衝突
させて霧化させる量と、突起に衝突せずに含浸体に回収
させて霧化させない量とを制御できるので、霧化量を可
変させることができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の霧化装置におけるノズル請求項
１に対応した第一実施例を図１及び図２を参照して説明
する。図１及び図２において、６は、幅１０ミクロン程
度の円板状のダイヤモンドカッターにより深さ１０数ミ
クロンに加工された微細な直線状の溝部で、断面凹状に
した供給路７に連通して硬質材料であるシリコン材の基
板８の端部上面に設けられてある。そしてガラス製の平
板９は溝部６、供給路７を閉塞すべく溝部６を有する面
に静電溶着によって接着され、噴出部１０としての個々
の液体流路を構成しており、噴出部１０と対向して衝突
体１１が設けられている。

【００１５】上記構成において、供給路７に供給された
液体は、供給路７に充填され所定の液圧力となり溝部６
を通り下流端の噴出部１０から噴出し、液体の表面張力
によって溝部６の断面の相当直径の円柱状に変形すると
ともに、周囲との相対速度差によって円柱表面に生じた
乱れによって、溝部６の断面に対応した液滴に分裂され
る。溝部６の長手方向の長さを十分長くすることで、溝
部６が１０数ミクロンの矩形であっても加圧液に対する
耐圧性を向上でき、微細な噴出部１０であっても液体の
噴出速度が大きくでき、微細な液滴を、噴出部に対向し
て設けられた衝突体に高速で衝突させることができるの
で、微細粒子に霧化できる。

【００１６】請求項２に対応した第二実施例を図３及び
図４を参照して説明する。図３及び図４において、１２
は、幅１０ミクロン程度の円板状のダイヤモンドカッタ
ーにより深さ１０数ミクロンに加工された微細な直線状
の下溝部で、断面凹形状の供給路７に連通して硬質材料
であるシリコン材の下板１３の端部上面に等間隔に複数
個設けられておる。上板１４は、上溝部１５の位置を下
溝部１２より半ピッチずらして下板１３と同様にして同
形状に形成し、かつ供給路７に相当する供給路も上溝部
１５を連通させて形成し、互いに溝部と供給路を閉塞す
るように下板１３に静電溶着によって接着され、ノズル
の噴出部として個々の液体流路を構成しており、さらに
複数個の噴出部と個々に対向する位置に突起１６を有す
る衝突体１１が設けられている。

【００１７】上記構成において、下板１３と上板１４の
それぞれに溝部を設けているので、下板１３、上板１４
のいずれか片側のみに溝部を設けたよりも最大２倍の密
度で噴出部を設けることができ、かつ個々の噴出部に対
向した位置に配設された突起１６を有する衝突体１１を
設けているので、それぞれの突起１６に微細な液滴を高
速で衝突させることができ、大流量で微細粒子に霧化で
きる。

【００１８】請求項３に対応した第三実施例を図５を参
照して説明する。図５において、１９は、幅１０ミクロ
ン程度の円板状のダイヤモンドカッターにより深さ１０
数ミクロンに加工された複数個の微細な直線状の溝部
で、断面凹状にした供給路７に連通して硬質材料である
シリコン材の基板８の端部上面に設けられてある。そし
てガラス製の平板９は溝部６、供給路７を閉塞すべく溝
部６を有する面に静電溶着によって接着され、噴出部１
０として個々の液体流路を構成しており、この噴出部１
０と個々に対向して設けられかつ、隣接する突起１６の
長さが異なる突起１６を有する衝突体１１が設けられて
いる。

【００１９】上記構成において、複数個の噴出部１０か
ら噴出した微細な液滴を、個々の噴出部１０に対向した
位置に配設され、かつ隣接する突起１６の長さが異なる
突起１６に高速で衝突させることができるので、個々の
突起１６において液滴が衝突し液膜状態から分裂して微
細粒子に霧化される位置が隣接する突起１６で異なるこ
ととなり、突起間の距離を小さくしても衝突によって霧
化された微細粒子どうしの再結合による巨大化を抑制で
き、突起間の距離を小さくして霧化ノズルを小型化でき
る。

【００２０】請求項４に対応した第四実施例を図６及び
図７を参照して説明する。図６及び図７において、２４
は、複数個の噴出部１０と個々に対向する位置に突起１
６を有する衝突体で、駆動部である小型のステッピング
モーター１７に連結されており、衝突体１１の下流側に
は含浸体１８が設けられている。他は第３の実施例と同
じ構成である。

【００２１】上記構成において、複数個の噴出部１０か
ら噴出した微細な液滴を、個々の噴出部１０に対向した
位置に配設された突起１６を有する衝突体１１に高速で
衝突させることができるので、微細粒子に霧化できる。
さらに衝突体１１に連結した駆動部である小型のステッ
ピングモーター１７によって、衝突体１１を移動させる
ことができるので、噴出部１０に対向した位置から突起
１６をずらすことで、全ての噴出部１０から液体を噴出
させていても、突起１６に衝突させて霧化させる量と、
突起１６に衝突せずに含浸体１８に回収させて霧化させ
ない量とを制御できるので、霧化量を可変させることが
できる。

【００２２】なお、上記第一、第二、第三及び第四の各
実施例の各溝部は矩形であるが、半円形でもよい。また
溝部長さは溝部深さの２０〜５０倍程度である。さらに
ノズルの溝部と供給路は一体構成としているが、ノズル
の溝部と板材を固着させた後、別体で加工した供給路と
一体化させてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
霧化ノズルによれば、溝部の長手方向に形成された液体
流路を通り下流端の噴出部から噴出した液体は、溝部断
面に対応した液滴に分裂され、かつ、溝部の長手方向の
長さを十分長くすることで、溝部の大きさに関係なく加
圧液に対する耐圧性を向上できるので、微細な溝部であ
っても液体の噴出速度が大きくでき、微細な液滴を、噴
出部に対向して設けられた衝突体に高速で衝突させるこ
とができるので、微細粒子に霧化できる。

【００２４】請求項２の発明によれば、下板と上板のそ
れぞれに溝部を設けているので、下板、上板のいずれか
片側のみに溝部を設けたよりも最大２倍の密度で噴出部
を設けることができ、かつ個々の噴出部に対向した位置
に配設された突起を有する衝突体を設けているので、そ
れぞれの突起に微細な液滴を高速で衝突させることがで
き、大流量で微細粒子に霧化できる。

【００２５】請求項３の発明によれば、複数個の噴出部
から噴出した微細な液滴を、個々の噴出部に対向した位
置に配設され、かつ隣接する突起の長さが異なる突起に
高速で衝突させることができるので、個々の突起におい
て液滴が衝突し液膜状態から分裂して微細粒子に霧化さ
れる位置が隣接する突起で異なるので、突起間の距離を
小さくしても衝突によって霧化された微細粒子どうしの
再結合による巨大化を抑制できるので、突起間の距離を
小さくして霧化ノズルを小型化できる。

【００２６】請求項４の発明によれば、衝突体に連結し
た駆動部によって、衝突体を移動させることができるの
で、噴出部に対向した位置から突起をずらすことで、全
ての噴出部から液体を噴出させていても、突起に衝突さ
せて霧化させる量と、突起に衝突せずに含浸体に回収さ
せて霧化させない量とを制御できるので、霧化量を可変
させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施例における霧化ノズルの断面
図

【図２】同ノズルの一部斜視図

【図３】本発明の第二実施例における霧化ノズルの断面
図。

【図４】同ノズルの一部斜視図。

【図５】本発明の第三実施例における霧化ノズルの断面
図

【図６】本発明の第四実施例における霧化ノズルの要部
断面図

【図７】同ノズルの要部断面図

【図８】従来の単純噴流の衝突霧化ノズルの断面図

【符号の説明】

６ 溝部 ７ 供給路 ８ 基板 ９ 平板 １０ 噴出部 １１ 衝突体 １２ 下溝部 １３ 下板 １４ 上板 １５ 上溝部 １６ 突起 １７ ステッピングモーター １８ 含浸体

フロントページの続き (72)発明者 宇野 克彦 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】微細な直線状の溝部を平面上に設けた基板
   と、この基板の溝部を設けた平面に固着された平板と、
   この平板と前記基板の溝部とで構成された噴出部と、こ
   の噴出部と対向して設けられた衝突体と、前記溝部に液
   体を供給する供給路からなる霧化ノズル。
2. 【請求項２】微細な直線状の溝部を同一平面上に複数個
   設けた下板と、微細な直線状の溝部を同一平面上に複数
   個設け、かつ前記下板の溝部を設けた平面に固着された
   上板と、この上板の溝部と前記下板の溝部とで個々に構
   成された噴出部と、この噴出部と個々に対向して設けら
   れた突起を有する衝突体と、前記溝部に液体を供給する
   供給路からなる霧化ノズル。
3. 【請求項３】微細な直線状の溝部を同一平面上に複数個
   設けた基板と、この基板の溝部を設けた平面に固着され
   た平板と、この平板と前記基板の溝部とで個々に構成さ
   れた複数個の噴出部と、この噴出部と個々に対向して設
   けられかつ、隣接する突起の長さが異なる突起を有する
   衝突体と、前記溝部に液体を供給する供給路からなる霧
   化ノズル。
4. 【請求項４】微細な直線状の溝部を同一平面上に複数個
   設けた基板と、この基板の溝部を設けた平面に固着され
   た平板と、この平板と前記基板の溝部とで個々に構成さ
   れた複数個の噴出部と、この噴出部と個々に対向して設
   けられた突起を有する衝突体と、この衝突体に連結した
   駆動部と、前記衝突体の下流側に設けられた含浸体と、
   前記溝部に液体を供給する供給路からなる霧化ノズル。