JPS5953102B2 - スプレイノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、噴霧化スプレイノズルに関し、更に詳細には
衝突台を含む膨脹室を持つたスプレイノフズルに関する
。

多くのスプレイ設計が、先行技術において入手すること
ができ、また現在見出される最も入手し易い要具は工業
および農業に使用されることを示している。

かようなノイズの使用は、作物噴霧か７ら雪製造、高衝
撃洗浄またはガス洗浄、またはスタック冷却などに広く
変化している。これはかようなノズルが関係している多
くの用途のうちの極く一部にすぎない。種々の目的に対
するスプレイノズルの使用は、間断なく増加しつつあり
、ノズルを使用する必要のあるエネルギに対するますま
す増加する需要を作つている。先行技術における微細ス
プレイ粒子の生成は、液体を十分に高い圧力で小さいス
ロツトまたはオリフイスを通して押し出し、液体に旋回
動作または乱流を加えて、それがノズルから排出すると
きに微小なスプレイ粒子に噴霧化されるようにすること
によつて行なわれている。

噴霧化するために通常使用されるその他のノズルは、粒
子に粉砕して噴霧化を容易にするために機械的エネルギ
をあたえる目的のために高圧の圧縮空気を使用し、その
噴霧化は、通常には空気流を液体に直接に衝突させるこ
とによつて達成されている。上記の両方法は、実際には
不経済であり非常に費用がかかる。

何となればスタツク・ガスの能率的かつ有効な洗浄と冷
却を行なうために要する能力をあたえるためには、大型
の空気圧縮機が使用されなければならず、また大容量の
高圧ポンプを５利用しなければならないからである。本
発明の噴霧化スプレイノズルは、高速の空気を付加する
ことによつて助勢された高速液体を使用する水圧ノズル
として動作して、最大のスプレー粒子の粉砕と極めて微
細な噴霧化を達成し、そｚ＋１話二責＝＝′ｌ′２ご＝
＊：る。

このノズルは、゛この空気助勢された態様で動作し、液
体体積に関連して圧縮空気を使用する先行技術に知られ
たどのノズルよりも少ない圧縮空．気を使用し、より微
細な噴霧化を達成する最も効率的なノズルを提供する。
本発明の特異的な特徴は、空気圧ノズルと水圧ノズルの
両方に使用される液体粉砕装置を組合せ有する空気噴霧
化に利用される装置である。

液体，は水圧力によつて空気噴霧化される状態とされ、
その状態は正常には加圧された空気を付加することなく
液体を噴霧化できる状態であつて、ノズルの制限区画内
の液体流のこの過渡期における敏感な点において、高速
の空気が液体に加えられ、流・体不安定状態を全面利用
して、それによつて水圧だけを利用して可能である程度
よりはるかに大きい程度に液体を更に微細化するように
液体に空気が適用される。このノズルは、本来持つてい
る能力として、加圧空気によつて有効に動作し、希望す
る噴霧化の度合によつて必要とされる量の空気を使用し
て、付加される空気噴霧化によつてあたえられる比較的
粗大なスプレイ粒子大から非常に微細な噴霧化スプレイ
粒子を得ることができる。この能力は、高速の空気と液
体との適当な組合せを使用することによつて水圧エネル
ギと空気圧工ネルギの両方の最も効率的利用を得ること
ができ、特にスキー場のように雪を製造するために適応
している。この噴霧化ノズル装置は、空気入口と液体入
口とを組込んだノズル本体を含んでいる。

本発明の一形式は、膨脹室を内蔵するノズルを提供し、
この膨脹室ではその一側から入る液体が一つの突出した
板または台に向つて直接に衝突し、それによつてその台
は液体を微細化された粒子に粉砕し、かつその液体に乱
流を誘発し、更に微細化するために、高速の空気がこの
微細化された液体の中に投射されて更に微細化を生じて
効率的な噴霧化を行ない、続いてノズルの胴部内で空気
と液体とを全体的混合して、ノズルの排出オリフイスに
到達する直前に液体と空気の微細噴霧化された混合物を
作ることができる。ノズルのこの好適形式においては、
第１の室は、ノズル本体の一側区域に画成され、この第
１室は、液体入ロオリフイスに連通している。

１つの膨脹室は、この第１室に少なくも隣接して配置さ
れ、この膨脹室内に衝突板または台を含んでいる。

オリフイスが、膨脹室本体の側壁に画成され、このオリ
フイスから出る液体を非常に高速で衝突板または台の上
に直接衝突させる。空気入口は、ノズル本体内に配置さ
れ、一端部にノズル本体にねじ込まれる入口部材を含み
、膨脹室と連通するオリフイスを持つている。このねじ
のある入ロオリフイスは、膨脹室から上流においてノズ
ル本体に固着され、高圧空気に連通するノズル本体内の
第２室の中に位置する。

ノズル胴部は、この空気入口室に対して膨脹室の他の側
にあるので、衝突台に衝突するように一側部から高速ジ
ニットの形態で入つて来る液体と、衝突台の上方におい
て液体に衝突するようにノズルのほぼ軸線方向に入つて
来る高速空気ジニットとによつて、空気と液体との微細
に噴霧化された混合物が得られ、ノズルのこの端部にお
いて出口オリフイスを通つて排出する前に更に混合する
ためにノズル胴部に向つて進行する。この出口オリフイ
スは別個のキヤツプ部材に形成されて、ノズルの排出端
部にねじ込まれる。このことは、この別個の排出キヤツ
プ部を異なる形式のオリフイスを得るために交換される
ようにする。図示したものは、扁平スプレイ式の排出オ
リフイスを持つているけれども、ノズル本体に円形スプ
レイ式の排出キヤツプを設けることによつて円形スプレ
イの排出を得ることができる。このノズルから排出され
る微細に噴霧化されたスプレイは、そのノズルを雪の製
造に利用するときには、寒冷気候において瞬時的に氷結
する。本発明の主目的は、非常に微細な噴霧化を達成し
、ノズルの効率的利用を獲得するために、高速空気ジニ
ットによつて助勢された高速流体によつて動作されるこ
とのできるスプレイノズルを提供することである。

本発明の原則目的は、液体入ロオリフイスと空気入ロオ
リフイスとを持つたスプレイノズルを提供することであ
つて、その入来する液体の通路に衝突台が配置され、入
来する空気は、この衝突台の上方で液体に衝突して、微
細に噴霧化された混合物を提供するものである。

本発明の重要な目的は、液体ジニットを不安定状態にし
てそれを微細化された小滴状に粉砕するために、内部衝
突台を持つ内部膨脹室を持つスプレイノズルを提供し、
液体は、一側から膨脹室に入り、空気ジニットは、ノズ
ルのほぼ軸線方向に延びる方向から膨脹に入つて衝突台
の上方で液体に衝突し、前記空気と液体は、ノズルから
排出する前に膨脹室の先にある混合胴部の中を通過する
ようにすることである。

本発明の他の目的は、膨脹室を含む本体と、前記本体内
に固着され、前記膨脹室内に排出する空気入ロオリフイ
スと、前記空気入ロオリフイスに対して角度をもつて前
記ノズル内に配置され、前記膨脹室の中に液体を排出す
る入ロオリフイスと、前記膨脹室内の衝突台と、前記膨
脹室より下流のノズル内にある混合胴部とを有する噴霧
化スプレイノズルを提供することである。

本発明の更に特殊の目的は、膨脹室を持つた本体と、前
記本体にねじ込まれ、前記膨脹室内に排出する空気入ロ
オリフイスを持つ、空気入口室と、前記膨脹室内の衝突
台と、前記膨脹室より先にノズル本体内に設けた液体、
空気混合胴部と、ノズルから微細噴霧スプレイを排出す
るための前記混合胴部からの排出オリフイスとを含むス
プレイノズル組立体を提供することである。

本発明の他の特殊目的は、ノズルから排出されるスプレ
イの形式を変更するための交換可能の偏向キヤツプを持
つ噴霧化ノズルを提供することである。

本発明の上記およびその他のまた更に特殊の目的は、添
付図面に例示されたノズル構体および装置によつて達成
される。

第１図乃至第３図には、本発明の改良された効率の噴霧
化スプレイノズルが例示され、全体のノズル組立体は、
単に３つの部品、すなわち主ノズル本体１０と、別個の
空気入ロオリフイス部材１１と、出口オリフイス部材１
２とを含んでいる。

ノズル本体１０は一端部に空気入口開口１３を有し、適
当な圧縮空気源（図示せず）からの空気管を受容するた
め１４のように内側にねじ山が設けられる。本体１０の
この端部における第２のねじ開口１５は、空気入ロオリ
フイス部材１１を装架するために設けられ、このオリフ
イス部材１１は開口１５に固設するために１６のように
ねじ山を設けている。

この開口１５は入口開口１３よりも小さい直径であつて
、ノズル本体のこの区域には更に小さい直径の第３の開
口１７が設けられ、この開口１７は空気入口部材上の環
状肩部１９のための傾斜シート１８を含む。このシート
１８と肩部１８の係合は、封止を提供しこの封止はそれ
らの表面の角度性によつて強化される。空気入口部材は
、それをシート１８に対してねじ山１６の中に締めつけ
るために適当な工具を挿入するための開口した六角形の
ソケツト２０を持つている。

この空気入口装置１１はまた、開口１７の内面に密着嵌
合する環状カラー２１を持つている。ノズル本体１０の
長さの中間部に、中央膨脹室２２が設けられている。

この膨脹室は、高速の液体流と加圧された高速の空気流
とを効果的に混合させて噴霧化された混合物を作るため
であつて、この混合物はノズルを通つて更に処理される
間に更に微細化される。衝突板または台２３は、膨脹室
の内部に設けられ、入つて来る液体が衝突する表面を提
供し、液がその台に衝突して粉砕するときに液体粒子の
不安定な微細に噴霧状になつた連続体を形成する。液体
は、膨脹室２２の全体区域にノズル本体の一側に設けた
室２４から、膨脹室２２に向つて設けられた液体入口ま
たはオリフイス２５を通つてノズルの中に入る。室２４
は、適当な液体源（図示せず）からの液体供給管を固着
するために２６のように内面にねじ山が設けてある。こ
のねじ入口２６は、液体室２４に通じ、そ１こから液体
はオリフイス２５を経て高速の高圧ジニットの形態で液
体室２４に導入される。台２３に直接に向けられる高速
ジニットは、台に衝突して噴霧化されたスプレイ状に飛
散する。第３図に最もよく示すように、オリフイス２５
は衝突台２、３と一線上に位置しているので、液体は膨
脹室に入つて、膨脹室の中に加圧状態で排出された液体
は、台２３に衝突することによつて直ちに粉砕されて、
台２３への液体の直撃による最大可能の攪゛−リｌル瀘
ど力４−られる。本発明の重要な特徴は、入口部材１１
から入る空気が膨脹室２２の中に放射される態様で，あ
る。

空気入口部材は、膨脹室２２の中に軸方向に向けられ、
台２３の表面を横切りかつ台の周囲に吹きつけるように
された中央オリフイス２７を有し、；空気・が液体の粒
子に衝突して粒子を台に対して角度をなす方向に台から
飛散させるので、このように液体に衝突するこの高速の
空気流は、液体の小滴を更に微細化し、十分に混合させ
る。この空気と液体との混合物は、膨脹室２２を通つて
、膨脹．室の先の下流にある胴室２８の中に入る。この
胴部２８は、膨脹室２２に比較して直径が減少していて
、空気／液体の混合物はこの減少区域を通過する間に更
に混合される。ノズル胴部２８は、空気入口開口１３、
入口１１およびオリフイス２７更に膨脹室２２とも軸線
上に整列しているので、入つて来る空気は、ノズルを通
つて軸線方向にノズルの排出端部に進行する。

加圧空気は、高速で膨脹室２２の中に排出され、この空
気ど高速の液体とはオリフイス開口２７および２５をそ
れぞれ通つて互いに実質的角度で噴射されるので、衝突
台２３上で液体中に衝突する空気によつて、空気と水と
の極めて活動的で全体的の効率混合が得られ、その最大
可能の乱流によつてノズル胴部２８を通るその後の通過
中に微細化されるに適する完全混合物を得ることができ
る。空気は、空気室１３を通つて導入され、直角開口２
７，２５によつて両方とも高速で膨脹室内の不安定液体
に対して直角に進行して、最大の攪拌と乱流を生じる。
空気オリフイス開口２７は、ノズルの長手方向または軸
方向に配置され、また液体入ロオリフイス開口２５は、
ノズルに対して横方向に、または角度的に配置されてい
るで、空気と液体との混合は、衝突台２３上で膨脹室内
に生じ、空気ジニットが液体の中に混合せずにノズルを
通つて直接に排出する何らの可能性はなく、このように
して２種流体の最も有効で光率的な混合が得られる。

空気オリフイス２７は膨脹室２２の軸的に中央位置を占
めているので、液体はオリフイス開口２５から膨脹室内
に噴射され、空気および液体は衝突台２３で混合および
噴霧化され、液体は空気と十分にかつ完全に掻き混ぜ混
合されて胴部２８の中を通るための所望の混合物を作り
、それはノズルから排出開口に導かれる。液体入ロオリ
フイス２５および空気入ロオリフイス２７は、図面には
円形に例示したけれども、膨脹室２２に入る空気と液体
の流れの乱流混合に希望の結果を得るために好ましい任
意形状をとることができることを認識することは重要で
ある。

入口の一方または両方は、台２３の表面において両方の
流れが相互に掻き混ざる関係を十分に利用するような方
向に長くしてもよい。開口２５は、台の表面の全幅に衝
突する細長い扁平なジニットを作るようにノズルに対し
て横断方向に引き伸ばしてもよい。開口２７は、台２３
の表面に平行の方向に引き伸ばして、開口２５からの液
体ジニットの全幅と混合して混合流れの最大乱流を得る
ように扁平形状の全幅ジニットを作ることができる。し
か１し、開口２５および２７は、或る期待される結果を
得るために他の方向に引き伸ばしてもよく、或は、室２
２に入る空気および液体流の予め決められた混合形式を
得るためにそれらの開口は任意の他の形状とすることも
できる。ノズル胴部２８は、排出開口２９に終端し、そ
こには内面にねじ山３０が設けられる。

ここに示した形式では、別個の排出オリフイス部材また
はキヤツプ１２が使用され、これはノズルのねじ３０に
ねじ込まれるねじ山３２を持つている。従つて、オリフ
イス・キヤツプは、取付可能であり、希望形式のオリフ
イスを持つた他のキヤツプと交換することができる。オ
リフイス・キヤツプ１２はフランジを有し、それはキヤ
ツプをノズル開口に取付けたときに緊密な係合を得るよ
うに排出開口２９の周囲においてノズル本体１０の端部
に当接する。扁平スプレイ形式のオリフイスは、第１図
に示したノズルに例示され、またこの排出オリフイスは
、ノズル本体の一体部分として組込まれてよいけれども
、オリフイス３３を含む別個の要素として形成し、図示
のようにノズル本体にねじ込まれてもよい。

この排出開口３３は、スロツト開口の形態にあり、それ
は扁平なスプレイ状に排出流を放出して、ノズルを特に
雪を作るのに適応させている。このノズルは大きい流れ
容量のものであつて、このことはまた雪の製造の有利な
使用に貢献している。説明したようなノズル本体は、内
側ねじを持ち、排出オリフイス部材は、別個の要素とし
て形成され、それはオリフイスキヤツプと呼ばれて、ね
じ山３０にねじ込まれて排出要素をノズル本体に固着す
る。

オリフイス部材１２は、排出オリフイス３３を有し、こ
の排出オリフイスは引き伸ば５されて、ノズルから排出
される有利な扁平スプレイ形状をあたえている。オリフ
イス要素１２をノズル本体にねじ込むことによつて、こ
のオリフイスは、実効的に異なるスプレイ形状能力のオ
リフイスを持つ他の要素と交換可能となり、それによ．
つてこのノズルは、容易に種々の条件のうちの任意のも
のに適合させることができる。例えば、部材１２は、大
気中に放出したときに細い円形のスプレイを作るように
設計されてもよい。この目的のためには、オリフイス３
３は排出されるスプレ３イが円形パタンに放出するよう
に円形である。スプレイは、扁平な扇状に、或は狭い角
度の円形スプレイ状に排出されてもよい。これは排出出
口オリフイスに使用されるオリフイス出口制御の形式に
よつて制御されることができる。このノズルが・雪を作
るために利用される場合には、選択されたスプレイパタ
ンがノズル・オリフイス３３から放出され、直ちに微細
な氷の結晶に凍結して、スキーのスロープまたは走行路
の上に噴射される。ノズルに軸方向に入り、高速でオリ
フイスを通り、膨脹室の中に入り、衝突台の上方で高速
で入来する液体に衝突して、更にノズル胴部の中に空気
が通過することは、ノズル出口オリフイスから放出する
ために微細に噴霧化された混合物を生成するノズルの動
作を更に効率化する結果となり、現在入手し得る任意の
他のスプレイノズルによつては得られない程度の噴霧化
を達成するため要する圧縮空気の量において実際に比較
的少ないエネルギで足りる。ノズルの組立てられた部品
は、その部品のすべてが軸方向に整列し、一つの集積体
として動作する動作ノズルを提供するという究極目的を
達成することに完全に協力するように機能する一つの実
在物を提供する。本発明の重要な特徴は、噴霧化されて
粒子状または小滴状に粉砕された液体を更に衝突台にお
いて微細化するために空気を付加し、そして空気と液体
との高速混合によつてまづ液体の粉砕が発生し、次にそ
れはノズル胴部内で更に混合されるために利用される方
法である。

ノズルのこの動作中において、液体は、最初は台２３上
に衝突することによつて噴霧化するための状態にあつて
、この場合は空気が供給されなくとも液体を正常に噴霧
状にする。これは、膨脹室の拘束区画内における過渡的
液体流の極めて敏感な点を代表するものであつて、高速
の空気が、この状態においてこの流体の不安定状態を十
分に利用する仕方で供給されたときには、その液体は、
空気または液体がもし単独で使用されたときに達成でき
ると思われる程度よりもはるかに高い程度に更に微細化
される。この組合された空気および液体動作の間、入口
１３から入る空気は、中央開口２７を通つて導入され、
更に高速空気流と高速液体流との合成により得られる非
常に高速で、オリフイス開口２５からの液体の角度方向
の高速流を貫通して膨脹室２２に入る。この非常な高速
度は、多量の乱流を生じ、空気と液体との極めて強力な
混合を生じる。

この空気と液体の混合物は、膨脹室から胴部２８に入り
、更に排出オリフイス３３に至る。微細化の程度、従つ
てこのノズルの効率は、空気入口面積と出口オリフイス
面積の比に応じて、或る特定の液体流率における或る特
定の空気体積によつて決定され、その場合の液体入口寸
法は、その液体流がその特定の流率で衝突台に衝突する
る速度を決定するであろう。以上の説明によつて、極め
て効率的なノズルが提供されたことが分るであろう。

それは、極めて高度に至る微細噴霧化は、液体の高速の
流れを膨脹室内の衝突台に衝突させること、そして高速
の空気流を、前記台に衝突した液体に向つて或る角度を
なす方向から射入し、更に膨脹室より先にある減少面積
の胴部内で混合および微細化してその後は大気に排出す
ることによつて得られるのである。図薗の簡単な説明 第１図は、本発明による噴霧化スプレイノズルの好適実
施例の全体縦断面図であつて、膨脹室は、衝突台を持つ
ノズル本体のほぼ中央にあることを示し、第２図は、第
１図ノズルの端面図であつて空気および液体入口を持つ
ノズルを示し、第３図は、第１図線３−３に沿うスプレ
イノズルの横断面図である。

１０・・・ノズル本体、１１・・・空気入ロオリフイス
部材、１２出口オリフイス部材、１３・・・空気入口開
口、１４・・・ねじ山、１５・・・第２ねじ開口、１６
・・・ねじ山、１７・・・第３開口、１８・・・傾斜シ
ート、１９・・・環状肩部、２０・・・六角形ナツト、
２１・・・環状カラー、２２・・・膨脹室、２３・・・
衝突台、２４・・・液体入口室、２５・・・液体入ロオ
リフイス、２６・・・ねじ山、２７・・・空気入ロオリ
フイス、２８・・・ノズル胴部、２９・・・排出開口、
３０，３１・・・フランジ、３２・・・ねじ山、、３３
・・・排出オリフイス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 空気入口開口および液体入口開口を持つノズル本体
   と、前記ノズル本体内の膨脹室と、前記膨脹室内の衝突
   台とを含み、前記液体入口開口は、前記衝突台と一線上
   に整列したオリフィスを含み、前記空気入口開口は、前
   記液体入口オリフィスに対して角度的に位置するオリフ
   ィスを含んでいるスプレイノズル。 ２ 前記空気入口開口は、前記膨脹室の一側に配置され
   、減少面積のノズル胴部は、前記膨脹室の反対側に配置
   されている特許請求の範囲第１項に記載のスプレイノズ
   ル。 ３ 前記空気入口開口は、ノズルの軸方向に延びた一端
   部に配置され、前記液体入口開口は、ノズルの横方向に
   延びた一側部に配置されている特許請求の範囲第２項に
   記載のスプレイノズル。 ４ 前記ノズルは、前記空気入口開口に固着されたオリ
   フィス部材と、前記胴部の端部に固着された排出オリフ
   ィス・キャップとを含む特許請求の範囲第３項に記載の
   スプレイノズル。 ５ 前記膨脹室の中へ射入された液体は、前記台に衝突
   して粒子（複数）に粉砕し、前記膨脹室の中へ射入され
   た空気は、前記台付近で前記粒子（複数）に衝突して前
   記液体を微細化し、前記空気および液体は、前記排出オ
   リフィスから放出する前に、更に混合するために前記胴
   部内を通過する特許請求の範囲第４項に記載のスプレイ
   ノズル。 ６ 前記空気入口開口は、前記台の表面に平行の方向に
   引き伸ばされている特許請求の範囲第２項に記載のスプ
   レイノズル。 ７ 前記液体入口開口は、前記ノズルの横断方向に引き
   伸ばされている特許請求の範囲第１項に記載のスプレイ
   ノズル。 ８ 前記空気入口オリフィスおよび前記液体入口オリフ
   ィスは、両方とも細長い形状であつて、空気および液体
   の流れをほぼ扁平状に前記台に対して放射する特許請求
   の範囲第５項に記載のスプレィノズル。