JPS5827794Y2 - 複合ノズルユニット - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は気体、液体、粉体を含めた流体における２種以
上の流体を混合微粒化して分散噴流させる装置に関し、
特に流体を２段階に複合的に混合微粒化してから分散噴
流させる複合ノズルユニットの改良構造に関する。

従来より流体、特に液体を微粒化して分散する簡単な機
械的手段で多量の流体微粒子を得る方法としてはノズル
を用いるものが最も一般的であり、ノズルを用いた方法
としては液体を気体中へ高圧力下で噴霧する高圧噴霧法
や、液体と気体とを別々のノズル細孔からそれぞれ高圧
噴霧し、相互に衝突させて気体と液体の混合噴霧体を得
る方法等が用いられている。

しかし、何れも液体の微粒化を良好に促進するためには
液体もしくは液体と気体の両者を散気圧から数十気圧の
高圧力に加圧し、しかも流体の噴出孔の径が小さいノズ
ル細孔から噴霧しなければならないため、ノズル細孔に
目詰りを生じて噴出機能を低下させる不具合や、細孔部
の摩耗による機能低下を回避し得ない問題点が未解決で
ある。

しかも従来のノズルを用いる場合には２種以上の液体を
１つのノズルでエマルジョン化させるような混合微粒化
機能を全く具備していない。

このような従来の流体混合微粒化技術の状態に鑑みて、
気体、液体、粉体相互間の性状如何に拘り無く、２種以
上の流体の複数段階に亙って混合微粒化して完全な微粒
化混合流体を得るとともにこの混合流体を外部に分散噴
流させることのできる複合ノズルユニツＩ・が既に本出
願人によって提供されている。

すなわち、この複合ノズルユニットは２種以上の流体（
気体、液体および粉体）を予め任意の割合で混合微粒化
する第１のノズルを用いて混合微粒化し、この第１ノズ
ルに第２の混合流体噴出ノズルを結合しこの第２ノズル
の噴出孔から噴出せしめて混合微粒化を一層イ足進せし
め、さらに第２の混合温体噴出ノズルの噴出孔前方に混
合流体噴出ノズルと同軸上にて断面凹形の円形反射孔を
有した略円筒状の流体反射素子を設けて、混合流体をこ
の反射素子の反射孔内に流入かつ反射せしめて後続の混
合流体と衝突せしめる現象を連続させることにより極め
て微細な混合微粒子を分散噴流化させ得るものである。

・このような構成からなる複合ノズルユニットにおいて
は、第１ノズル及び第２ノズルの管路内径及びソズルロ
径が従来のノズル細孔の場合に比較して飛躍的に大きな
寸法に形成でき、従って分散噴流能率が良好であると共
に目詰り故障を防止できる利点があるが、このような利
点を一層助長するためには第１ノズル、第２ノズルの管
路内又は案内接続管の管路内を完全中空にして流体流へ
の抵抗要因を威す構造部を一掃しかつまたノズル口の有
効断面積を可及的に減少させることのない構造に定め、
流体の混合微粒化機能と分散噴流機能を最大効率のもと
に発揮させ得ることが要望される。

本考案の目的は、このような要望を充足させると共に併
せて上記複合ノズルユニットの保守性能と耐用寿命の増
強を計ることのできる改良構造を提供するものである。

本考案に依れば、前述の如く第１ノズル、第２ノズル、
及びこれら両ノズル間に設けられる案内接続管を順次接
続して構成した複合ノズルユニットにおいて、上記の第
２ノズルが有する流体反射素子をその第２ノズルの外周
面または上記案内接続管の外周面に嵌着、固定した支持
枠体に取付けることによって第２ノズルの流体噴出孔前
方に該流体反射素子を同軸配置により保持したことを特
徴とするものである。

そしてこのように支持枠体による流体反射素子の保持構
造により複合ノズルユニットの第１ノズル、第２ノズル
、案内接続管等の管路内は完全中空に維持され、従って
流体中に繊維状混入物や固形物が含有されている場合に
も流路閉塞故障の発生が防止され、また摩耗損傷を来た
し構造部が一掃される利点が得られるのである。

更に本考案に依れば、上記の特徴を有した複合ノズルユ
ニットにおいて、流体反射素子とその支持枠体相互間を
着体自在のねし結合構造とし、流体反射素子の保守修理
のための取外しや断・旧素子間の交換を容易に行い得る
ようにした利点をも得ることができるのである。

このような本考案による複合ノズルユニットは優れた流
体混合微粒化機能と分散噴流機能とを有し、次のような
多種用途に対して効果的に適応させることができる。

（１）本考案による流体の複合ノズルユニットをその噴
流口が気体中に向けられるように設置して１種または２
種以上の液体を複合ノズルユニットがら上記の気体中へ
混合微粒化して分散噴流させるように構成すると、例え
ば水と非水溶液と浮化剤とを微粒化混合させてエマルジ
ョンとすることができる。

更に、液体を微粒子化することにより急速に蒸発乾燥さ
せることができるので溶液から均一微細な粉体を製造す
る装置を実現し、また加湿、冷却用の水微粒化噴霧装置
等の実現を計ることができる。

一方また液体を気体中に向けて微粒化して噴霧分散させ
ることにより気液両流体の接触を充分に行わせることが
できるので、例えば養魚用水池の水を空気中へ噴霧させ
て酸素成分と接触させてから用水池中に復帰させて用水
への酸素溶解を達成したり、また水道水を気体中に噴霧
させることにより水道水中の塩素ガスの除去を計る手段
としても応用することができる。

（２）本考案による流体の複合ノズルユニットをその噴
流口が液体中に向けられるように設置し少くとも１種以
上の気体を複合ノズルユニットがら上記の液体中へ混合
微泡化して分散させるように構成すれば、例えば空気や
酸素を液体中に微泡化分散させるノズルとして用いるこ
とができる。

従ってこのような用途を利用して高能率気液接触装置を
実現し、排煙脱硫脱硝工程の気液接触酸化塔への設置応
用や、醗酵槽において酸素その他気体を液体中に溶解さ
せる溶解手段または廃液、廃水処理工程における曝気手
段、その他気体吸収手段、脱気手段等に応用することが
できる。

また、本考案による流体の複合ノズルユニットから発生
する微泡を利用して液体中の懸濁物質や油滴等を浮上分
離させる浮上分離装置を実現し、また液体中の気体を置
換する装置を実現して海水の淡水化工程において窒素ガ
スにより腐蝕性ガスを置換する装置の実現化を計ること
ができる。

（３）本考案による流体の複合ノズルユニットを液体中
に設置し、この流体を複合ノズルユニットに循環すると
共に別の液体と混合微粒化して再び液体中に分散噴出さ
せることにより２種以上の液体の混合装置を実現できる
。

（４）本考案による流体の複合ノズルユニットの混合流
体噴出口を気体中に向けて設置し、一方複合ノズルユニ
ットから少くとも１種の粉体を分散噴出させるように構
成することによって粉体の微粒化、粉体粒子の均一化ま
たは２種以上の粉体の混合を実現することができる。

例えば不均一な粉体を気体と共に複合ノズルユニットか
ら噴流分散させることにより均一微細な粉体による装置
や、２種以上の粉体の噴出混合装置を実現できる。

以下に本考案を添付図面に示す実施例に基き更に詳細に
説明する。

第１図、第２図は本考案による流体の複合ノズルユニッ
ト１０の実施例を示す縦断面図及び側面図である。

この複合ノズルユニツ）１０において、１１は流体の予
混合用の第１ノズルであり、流体の流入配管（図示なし
）へ接続する管用ねじ部１２を有し、流体の流入孔１３
から流入させる第１の流体Ｆ□を加速する円錐状の絞り
部１４の噴出流とする発散円錐状の開口部１５とを同心
形成にして有している。

流路断面直径ｄ１の絞り最小部１６から開口部１５の方
へ寄った位置に直径ｄ２の流体供給孔１７を少くとも１
個設ける（第１図では複合ノズル断面内で対向した２個
の流体供給孔１７のみを図示しである）。

流体供給孔１７には供給管１７ ａが圧入固着されてい
る。

予混合用の第１ノズル１１の開口部１５にはここから噴
出される微粒化した混合流体を案内誘導する案内管１８
が接続しており、本実施例では円形中空流路を有した直
管部として形成されている。

案内管１８の先端には円錐状の絞り部１９と流路断面の
直径ｄ３を有する円形の混合流体噴出孔２０とを具えた
混合流体噴出用の第２ノズル２１が形威されている。

案内管１８と第１ノズル１１とは相互に雌雄ねじ２２に
よって接続されている。

また本実施例では案内管１８の先端に第２ノズル２１を
一体加工によって形成したが、所望に応じて同じく雌雄
ねじによって相互に接続するように形成することも勿論
可能である。

或いはまた第２ノズル２１を案内管１８に圧入固定する
取付構造にすることも可能である。

第２ノズル２１の混合流体噴出孔２０は第１ノズルの開
口部１５と同軸に配設され、この噴出孔２０の前方外部
には同じく同軸上に内径ｄ４を有しかつ図示の如く断面
凹形の円形反射孔２３を有する略円筒外形の混合流体反
射器２４が設けられている。

この混合流体反射器２４は、支持枠２５によって第２ノ
ズル２１の噴出孔２０にその反射孔２３を対向させて保
持されており、この支持枠２５は案内管１８の外周面に
締付ボルト２７によって固定された支持管２６と、この
支持管２６の前端に圧入嵌着された環状支持板２６ ａ
と、この環状支持板２６ ａから前方に延長する支柱２
８と、この支柱２８の前端（４固定された円形支持板２
９とからなり、更にこの円形支持板２９の中心に後方の
第２ノズル側へ向けて突出したポス） ２９ ａが固定
され、このポスト２９ ａの後端に流体反射器２４がそ
のねじスタッド３５によって螺着されている。

すなわち、流体反射器２４はこのねじスタッド３５によ
る螺着取付構造により、支持枠２５に対して着脱自在に
設けられ、その結果、長期使用の間に円形反射孔２３が
摩耗した場合には新らしく交換することも可能であり、
また保守修理上取外すことも可能になっているのである
。

本考案に依れば、上述の説明から明らかなように流体反
射器２４が複合ノズルユニット１０の本体外側において
支持枠２５により保持されていることから、複合ノズル
ユニット１０の第１ノズル１１、案内管１８、第２ノズ
ル２１の流路が完全中空状態に形成されている。

この結果、第１流体Ｆ□中に繊維状の混入物が含有され
ている場合でも流路内にこれら混入物が引っ掛かること
によって詰りを生ずるような故障は確実に回避でき、同
時に流路や流体噴出孔２０の有効断面積を増大させ得る
のである。

また固形物の混入によって流路内に介在する構造物が摩
耗損傷を受ける危険も完全に回避でき、従って複合ノズ
ルユニツ） １０の本体部の耐用寿命は長期保証が得ら
れるのである。

更に支持枠体２５による流体反射器２４の保持構造はそ
の保持剛性が充分に大きくできると共に案内管１８の外
周面を円筒面に形威し、この円筒面に支持管２６を密着
嵌合させ（第２図）、かつ支持管２６に対して環状支持
板２６ ａおよび円形支持板２９を同心組立構造により
取付けることにより、第２ノズル２１の流体噴出孔２０
に対する流体反射器２４の同軸配置が確実に得られ、従
って、流体の分散噴流は複合ノズルユニツ） １０の中
心軸線周りに均等に分散形成される利点も得られる。

然しなから、図示の支持枠２５は単なる実施例であって
種々変形例を構成して上記の諸効果と同様の効果を得る
ことも可能であることは言うまでもない。

なおまた、支持枠２５の締付ボルト２７により取付位置
を調節することによって反射器２４と流体噴出孔２０相
互間の距離１１を適宜に調節設定することも可能である
。

上述のようにして構成された本考案による複合ノズルユ
ニットにおいて、第１の流体Ｆ１が高速度で噴出する開
口部１５は流体力学的に圧力が低下するので、この部分
への混合微粒化しようとする流体Ｆ２およびＦ３をそれ
ぞれの流量制御弁３０および３１を介して流体供給孔１
７から任意の量を誘出せしめて流体Ｆ１と相互に混合破
砕しかつ微粒化する。

流体供給孔１７の位置は絞り最小部１６から流体供給孔
１７の中心までの距離１２を１．５ ｂ２から３ｄ２に
選定することにより低圧効果および混合微粒化効果を最
も有効に利用することができる。

すなわち、流体供給孔１７を１．５ｄ２より絞り最小部
１６側に近づけると流体Ｆ１の高速噴出を妨げ、また３
ｄ２より離れると低圧効果および混合微粒化効果が減少
する。

また、第１ノズル１１のテーパ傾斜角は円錐状絞り部１
４で１０°前後に形成し、更に発散円錐状の開口部１５
で７．５°前後に形成しかつ第２ノズル２１の混合流体
噴出孔２０の有効流路断面積（噴出孔２０の全断面積か
ら支持軸２８の断面積を差し引いた値）を絞り部１４の
最小部１６の流路断面積の１．０倍から３．０倍に選定
することにより流体力学的な低圧効果および流体の混合
微粒化効果を可及的に有効ならしめることができるので
ある。

即ち、１．０倍以下に選定すると案内管１８の内部の圧
力が高くなりまた３、０倍以上に選定すると混合流体噴
出孔２０からの噴出速度が低下し、何れも流体の混合微
粒化機能が低下する結果となるのである。

予混合用の第１ノズル１１で相互に混合微粒化された流
体Ｆ１．Ｆ２およびＦ３からなる混合流体を案内管１８
を経由してテーパ傾斜角７，５°前後に形成された円錐
状の絞り部１９で再度、加速高速化し、第２ノズル２１
の噴出孔２０から高速度（音速に近い速度にすることも
可能である）で噴出させ、流体反射器２４の反射孔２３
の内部へ突入衝突させる。

するとこの反射孔２３の孔内に衝突した混合流体は反射
流として反射孔２３内から逆流噴出され、第２ノズル２
１の噴出孔２０から後続的に噴出される微粒化混合流体
と相互に衝突し、この反射衝突領域で再度２段目の混合
微粒化作用を行って、次に開傘状に分散するのである。

第１図を参照して流体反射器２４の円形反射孔２３の深
さ１３を内径ｄ４の士ないしキの寸法に選定形威し、ま
たこの内径ｄ４を第２ノズル２１の混合流体噴出孔２０
の直径ｄ３の０．８ないし１．２倍に選定し、かつまた
流体反射器２４の最大外径ｄ５を噴出孔２０の直径ｄ３
の１．６倍以下に選定して形成することにより流体反射
器２４から混合流体が反射して後続の混合流体と相互衝
突により分散する効果を高め混合流体の混合微粒化を一
層促進せしめることができる。

また混合流体の開傘状分散角αの調整は既述の如く、第
２ノズル２１の混合流体噴出孔２０と流体反射器２４と
の間の距離１１を変えて反射衝突領域を増減することに
よって行なうことができる。

すなわち、１１を小さくすれば分散角αは増大し１１を
大きくすれば分散角αは減小する。

更に、極端に分散角αを小さくするか、若しくはαを１
８０゜以上の分散角に開傘させる場合は１１を小さくし
て分散角αをできるだけ大きくシ、加えて第２ノズル２
１の先端に同軸上に嵌合せしめた分散角調整器３２を軸
線方向に後退移動させる。

ここで、分散角調整器３２を流体反射器２４に向けて前
方に引出すことにより混合流体の分散流を強制的に前方
に偏向させて分散角αを小さくでき、また、一方分散角
調整器３２を後方に後退させることにより第３図に示す
ように混合流体の分散流の後方に流体力学的に低圧領域
Ｚ１を生ゼしぬ、分散流を流線Ｓ１で示すように後方へ
向けて吸引するように開傘状に分散させることができる
のである。

分散角調整器３２はねじ３３を用いることにより第２ノ
ズル２１の外周上に固締することができる。

更に流体反射器２４において、流体反射孔２３の端縁外
周に部分円錐面からなる鍔状の突出部３４を形成すると
第４図に流線Ｓ２で示すように混合流体の分散流の前面
に流体力学的に顕著に発生する低圧領域Ｚ２の影響で混
合流体の反転巻き込み流れを形成させることができる。

このような反転巻き込み流は、本考案による複合ノズル
ユニット１０を気液接触用途に適用する場合、その気液
接触効率を増進させることができる。

また、本考案による複合ノズルユニットから微泡を噴出
発生させて気液接触を行わせるとき、気液混合攪拌およ
び気体溶解促進にも有効である。

以上、本考案による流体の複合ノズルユニットの実施例
における構造ならびに作用・効果を説明したが、その用
途は上述の如く極めて広い範囲に亙って活用させること
ができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による流体の複合ノズルユニットの１実
施例を示す縦断面画、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ線に
沿う断面図、第３図及び第４図は第１図の複合ノズルユ
ニットの先端部分における断面図で混合流体の分散噴流
の流線を示す図である。 これらの図中において、１０・・・・・・複合ノズルユ
ニット、１１・・・・・・予混合用第１ノズル、１８・
・・・・・混合流体の案内管、２０が混合流体噴出孔、
２１が第２ノズル、２４が流体反射器、２５が支持枠、
３２が分散角調整器である。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. １．２種以上の流体を予混合する第１ノズルと、この第
   １ノズルの予混合流体を噴出する混合流体噴出孔および
   該混合流体噴出孔の前方に同軸配置した断面凹形の円形
   反射孔を具備する流体反射素子を有する第２ノズルと、
   第１ノズル、第２ノズル間において前記予混合流体を案
   内流送する案内接続管とを順次接続して構成した複合ノ
   ズルユニットにおいて、前記第２ノズルの流体反射素子
   を前記第２ノズルの外周面または前記案内接続管の外周
   面に嵌着、固定した支持枠体に取付けることによって前
   記第２ノズルの流体噴出孔前方に該流体反射素子を同軸
   配置により保持したことを特徴とする複合ノズルユニッ
   ト。 ２、実用新案登録請求の範囲第１項に記載した複合ノズ
   ルユニットにおいて、前記流体反射素子と前記支持枠体
   相互間を着脱自在のねじ結合構造にしたことを特徴とす
   る複合ノズルユニット。 ３、実用新案登録請求の範囲第１項または第２項記載の
   複合ノズルユニットにおいて、前記案内接続管の外周面
   を円形外周面に形成するとともに前記流体反射素子の支
   持枠体を前記円形外周面に嵌合固定される同心構造枠に
   形威し、該同心構造枠の中心軸線に前記流体反射素子を
   取付けることによって前記第２ノズルの混合流体噴出孔
   前方に同軸配置したことを特徴とする複合ノズルユニッ
   ト。