JPS5995956A - スリツトノズル - 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】 この発明は、多数の微卸１スリット２有するスリットノ
ズルに関する。

微細孔をノズルとして高い差圧を与え、流体をそのノズ
ルから噴射させる時に生ずる噴射流体の神々の１生状を
応用した技術は、従来各分野で広汎に利用されて２す、
その１ダ１としては燃焼装部のオイルノ仁−すやテイー
ゼルエンジンの燃料噴射ノズル、液体噴射乾燥分離法に
２１／′ｊる液体噴射ノズル、勿体微細粒化用の造おＺ
装（？・Ｖこ２ける液状物体噴出ノズル、その他１暇水
用、注水用など、ノズルケ利用した１幾器の和１類は極
め１多い。

このように極めて用途の広いノズルも、その形状に、は
とんどすべてが円孔状であるため、その最小寸法は加工
上自ら限度があり、数ミクロンのノズルを自由に加工製
作するこ、とは実用的に不可能である。

しかしながら、最近の科学技術の進歩によって、相・々
の分野でさらに微細な液滴めるいに向形微粒子金必俊と
するに至っている。

これＶこ対応する方法として、例えば海水淡水化などに
用いられるせ成膜なとに、超彼細孔を備えることはでき
るが、膜自体の強度が駒く、商用を取扱うノズルとし又
は使用し得ないという欠点があった。

この発明は上記のような状況、でかんがみてなされたも
ので、極く微細なスリットを持ち高い圧力に釦えイ冒る
金属製ノズルを提供しようとするものであわ。

以下、この発明ケ図面に刀いて説明する。

第１図は、この発明によるスリットノズル組立体の一実
施例を示す斜視図、第２　ｖ（ａｌは弔１図の中空円筒
１の斜視図、第３図（ａｌは、第１図のＡ、　−Ａ糾拡
太部分断面図である。１は、金属製の中空円筒（ノズル
不１不）で、その円筒壁には五（叙の円形の流体通過孔
２を穿設しである。−またこの円筒壁の外周には微細ピ
ッチＰでねじ崩３が切削加工で形成され、上記ピッチＰ
よυ小さい寸法の幅（またｉｌ′ｉ直径）Ｂの細い金属
製ワイヤＷが前記ねしＭｒ　３　Ｖこ沿って強く咎付け
てめシ、相隣るワイヤＷ間に微少すきま（スリット）Ｓ
＝ｔ’−８＝２形成している。第２図（ｂ）は中空円筒
本俸１ａの円１笥壁の流体通過孔２ａが矩形である場合
の第２図ｆａｌ相当図、また第３図（１））は、ワイヤ
Ｗａが３角形断面の場合の第３図ｆａ）相当図を示す。

以上の構成によれば、ねじ尚３およびワイヤＷの寸法精
度を高めることによって、前記スリット３１１ミクロン
程度とすることができ、前記流体通過孔２、また（Ｉ′
ｉ：２　ａ部は、それぞれ第４図（ａ）。

（１））の拡大十面図に示すような多数の微細スリット
Ｓを拐ることができる。これらの微細スリットＳに高圧
流体を高速で通過させるとき、これらの微細スリットは
一種のノズルとして峨能する。

Ｓ≠１ミクロンとすると、このスリットノズルから噴出
する流体の雫出直後のフィルム厚さケはぼ１ミクロンと
いう極めて薄いものとなし得る。このような微細寸法は
、従来の円孔形ノズルでは実曵することは不可能であっ
た。

またこのノズルを構成する材料は、３１Ｇステンレス鋼
などのオ中々の高耐蝕分ξあるいはチタン材などケ採用
することができるので、’ｆＪ流の高い差圧に耐え、か
つ耐熱性、馴ｉ：＋を性にも勝れているので、ノズルと
しての応用範囲は極めて広い。

さらに、ノズルの形状ケ支配するワイヤ断面形状ｉｌ″
ｔ５従来の円孔ノズルと異り、ノズル信用目的に最も適
するものを目出に選択することができる。

スリット寸法に対して、噴出直前の助走距略が艮いこと
が望ましい場合は、ワイヤｗｂのに７１面を、第５図の
拡大助面図に示すように直線部りの長きｌが人きいもの
にすればよい。また、いマつゆる「まき込み」による不
利を生するときは、ワイヤは円形断面より３角形断−１
＋ｉの刀が有利となる。

−万、製作加工面から考察するとき、第２図（ａ）。

（ｂｌに示した中空円筒１または１ａに、ねじ溝３の機
株加工時、流体通過孔２または２ａが存在するため、１
４）１続切削と゛なり、当然切削によるいわゆる「かえ
り」（「ばり」）ヲ生じ、これを除去する必要がある。

（流体流通孔２の加工を、ねじψ、゛３の後工杵で行う
と、ねじ海部の「はり」取りが一層困難となるのでこの
順序は採用されない）。また、とのねじ溝３上にワイヤ
Ｗ？捲付（げたとき、第１図、第２図（ａ）、第４図（
ａ）に示すように流体通過孔２が円孔の場合、ワイヤＶ
ゾがその円孔の甲心上ゲ辿応）するときと、円孔の端部
上を通過するときとでは、ワイヤＷのスパンが当然異る
ことになり、円孔の中心上を通るときにスパンはｆｉＪ
長となる。

一般的に、ノズル′Ｃ組立体、すなわち中空円筒１を小
形化、経済的にするためには、スリット数ケ、ＰＪｒ定
の中空円筒表面積内で、できるだけ多くすることが望ま
しいが、このためには、ワイヤ寸法を適当に細くする必
要がある。ワイヤＷけ比較的大きな張力で円筒表面上に
巻付けられるので、細いワイヤでは流体通過孔部のスパ
ンの大小によって第６図（ａｌ　、　（ｂ）　（第６図
は、第４図（ａｌのそれぞれＶｌ　ａ　−Ｖｌ　ａおよ
び〜ＩＩ　ｂ　−Ｖｌ　ｂ線断面図で、スパンは若干誘
体して示す）に示すように、ワイヤＷの撓み状、嘘が異
り、スパンの長いときは第６図（ａ）のように偵線因に
近付き、スパンの短いと＠は同図（ｂｌのように円弧状
となる。これによって相隣るワイヤ間に段差を生じ、構
成されるスリット寸法および形状が異り、ノズル形状が
一様でなくなる。

これを防ぐためにはワイヤを太くする必要があり、結果
としてノズルの大形化、不ｊキ済等につながる傾向２持
つ。

また、第２図（ａ）　、　（ｂ）の中空円筒１，１ａｉ
ｄ、何れもワイヤＷの巻付けによって全円筒表面に強い
フープ圧縮力の分布荀市を受けることになり、流体通過
孔２．２ａの存在によって中空円筒１，１ａの強度が低
下しでいるので、中空円筒が鼓状に変形しやすい傾同と
なる。この強度低下は、当然流体通過孔の太ささと数に
比例するので、ノズルのスリット数を多くしてかつ強度
（Ｉ−袖うためには、中空円筒の大形化、肉厚増加等を
ツし、同時に重坩」・２４加を伴うので経済上、取扱上
の不利につながるイ頃回がある。

第７図は、上述の欠点を改良した中空円筒（ノズル本体
）の他の実施例を示す。中空円筒１ｂの円部表面には、
複数の縦溝（軸線方向溝）４２円周方向に等間隔に配設
し、その各溝の底部に複数の小径の流体通過孔２ｂｋ、
溝の長さに沿って中火部に多数穿設しである。

以上の構造によって、つきのような特徴が得られる。す
なわち、（イ）スパンに゛、溝の両端部を除き、すべで
同一である。（ロ）最適スパン（溝幅）を自由に選択で
きる。ヒＪ／４流体通過孔２　ｂ　１ｉｉｊの部分５の
肋面は、第８図に示すようにワイヤのフープ圧縮荷重を
支持する連続環状体となって強度低−ドを防さ゛、中空
円筒が鼓状に変形するのを防ぐ。に）スリット全面札に
、第２図（ａｌ　、　（１）ｌの形成のものより実質的
に大きくすることができる。（刑死局的に極めて均一の
ノズル形状が袷、られる。（へ）ノズル本体を小形化で
き、軽量かつ経済的である。（ト）中空円筒の材料は、
市販パイプ材を使用でき、加工工数も第２図（ａｌ　、
　（ｂ）の形式よりも低減し得る。また「かえり」（「
はシ」）の除去も答易な形状である。

なお・、縦溝１１の両端部に生ずる相隣るワイヤ間の段
差は、局部的な「かしめ」などによってこれ全修正する
ことができるので、欠点とにならない。またこの縦部４
に、第７図の例では全円周に等間隔に配設しであるが、
場合によって、ノズルの必要方向にのみ配設すれはよい
ことはもちろんである。

第９図は、づらに１ｍの、制圧用ノズル本体の一実施例
を示す縦１１１ｉ而図、第１０図は同図のＸ−Ｘ脂し［
面図である。

以上述べたような巻線式の超微細ノズルを用いるとき、
噴出される液体は微粒子化するが、微粒子の口径にその
１膣射圧力に＠接関係し、数白縁／ｄの高圧に及ぶこと
がある。このとき、ワイヤは４契伏Ｖこ甲仝不体のねじ
溝にかん台していても、これに対抗する茜い圧カケ受け
てワイヤに生する曲はモーメントは極めて大きくなるの
で、細いワイヤを用いるとき、そのスパンおよび受圧面
積ケ小さくする必要があシ、同時に本体そのものがあ５
い内圧を受けるので十分な耐圧強度が必賛である。

第９図は、とくに以上の点を考１央、した品玉用ノズル
エレメントの一実施例で、１０ｉＩ′ｉ：Ｉｆｆ付Ｉｒ
ｊ７ランジ部１０ａを有する円筒形の金属製ノズル本体
、１１は、上記本体内にフランジ部１１ａより軸方向に
平行に穿設された複数の円形の盲穴、１２は、この各盲
穴から不体内鋪部表向ケ貫通する狭い幅すを有する細溝
である。

上記本体１０の円筒部表面には、細峙１２の軸力間全長
にわたって、ワイヤ巻け（げ用の微絆１ピッチのねじ第
’ｆ１３にト幾械力１工により杉１戊しである。

１４はこのノズル本体１０を取付けるべき嵌衿、のフラ
ンジ部を示す。

上記ねじｔ＃　１３上に巻付けるワイヤの幅をＢとすれ
ば、一本のワイヤにかかる耐重は圧力×Ｂ×ｂ、スパン
はｂである。したがって圧力が高いときｌｌ′ｉｂを小
さくすることによって比軟的微細なワイヤの曲は強度全
十分にすることができ、一方ノズル本体１０も十分の耐
圧強度を待つ構造とすることができるので、鳴射圧力が
高くても本体やワイヤの変形が少く、１ミクロンという
微細な噴射ノズルにおいても十分な寸法精度を維持する
ことができる。

以上説明しできたように、この発明に、ノズルの構成を
、円筒壁に複数の流体通過孔を穿設し、かつその円筒壁
の表面に微少ピッチのねじ溝を成形した中空円筒に、＠
記ねじ海に沿つ又細いワイヤヶらせん状に巷付け、相隣
るワイヤ間に微ａなスリットｆｃ形成させるようにした
ので、従来では到達し１匂なかった１ミクロンにも及ぶ
微温１スリットＶこより（愼めて薄い流１杢フィルムを
（伸出するノズルを提供することができ、１貝出された
流体は、その神動ｔ、；、噴出時間、流体の物理性状（
密度、圧力など）、流体温度、粘度等との諸条注によっ
て５ｔ　ｉるサイズに微細粒子化される。これば従来の
円孔ノズルでは実呪不可能な微細性ケ持つものであり、
かつ極めて良好な量Ｗ性ケ有するものである。このこと
は、微細粒子の均一な微細性のため、１力射乾繰の効率
ケ著しく増大し、コロイド的超微細粒子の製造に、化学
反応に、また燃焼効率の同上にと、極めて多くの新しい
技術の開発に役立つ斬新なノズルとなり得るものである
。

また、このような中空円筒およびワイヤの材質に、旨い
差圧に１ｆｔｉ１える強度を有する金属（例えば、３１
６ステンレスケ個などの高面」蝕鋼、−舷［對眠チタン
など）（］ｌ−選定し、またワイヤ形状を、適当なノズ
ル形状を形成する断面を選定することによって、極めて
広範囲の対象に対応することができる。

さらにまた、ＭｉＪ記の複数の流体通過孔を、中空円匍
表面に配設しプヒ榎数の′ｇ１溝の底部にそれぞれ穿設
することによって、スリットの均一性は一層篩められる
だめ、叙上の諸効果が最大限に発揮され、均質な微細粒
子によって噴射乾燥の効率を著しく増大し、コロイド的
超倣粒子の製造、化学反応、燃焼効率の向上、その他、
広汎の〃「シい技術の開発に極め１有効に利用し得る。

さらにまた、前記の中空円筒の中窒部を、複数の円孔で
形成し、かつ前記複数の流体通過孔を。

該円孔と円筒壁を貫通する細溝状に形成することによっ
て、ワイヤの曲げ強度およびノズル本体の耐圧強ｊ娶を
高めることができるので、高い蛸射圧力にも対応するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第８図は、この発明の説明図で。 第１図は、スリットノズル組立体の一笑施（夕ｌ＋　ｋ
示す斜視図、第２図（ａｌは、第１図の中空円筒（ノズ
ル本体）・・の斜視図、同図（ｂ）は、中空円筒の他の
実施例の斜視図、第３図（ａ）は、第１は１のＡ−Ａ紳
拡大部分陣１曲図、Ｉ’−ｉｊ図（ｂｌは、ワイヤ断面
が３角形の」局舎の第３図ｆａＪ相当図、第４図（ａｔ
　、　（ｂｌは、それぞれ流体通過孔が円形２よび矩形
の壜台の第３図（ａｌの゛上面図、第５図は、異形ワイ
ヤ的１面の拡大図、第６図（ａｌ　、　（＋））は、そ
れぞれ第４図（ａ）のＶｌ　ａ　−Ｖｌ　ａおよびＶｌ
　ｂ　−Ｖｌ　ｂ線断面図、＠７図は、中梁円筒の他の
実施例を示す第２図相当斜視図、第８図はそのＩＩＸ　
−１１Ｘ線断面図、第９図は、高圧用ノズル本体の一笑
側例奮示す縦断面図、第１０図は、同図のＸ−Ｘ線断面
図である。 １．１ａ、１ｂ・・・・・・中空円筒 ２．２ａ、２ｂ・・・・・・流体通過孔３・・・・・・
・・ねじ溝 ４・・・・・・・・・縦溝 １１・・・・・・円孔 １３・・・・・・細溝 Ｐ・・・・・・・・・ピッチ Ｗ　、Ｗａ　、Ｗｂ・・・・・・ワイヤ第　６　区（０
） 第７区 ｈ 策９図 第　６　図（ｂ） 第８図 第１０図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　円筒体に複数の流体通過孔を穿設し、がっそ
   の円筒楯・の表面に微少ピッチのねじ溝を形１戊した中
   空円筒に、１１Ｊ記ねし禍に沿って細ｊいワイヤをらせ
   ん状に巻付け、相隣るワイヤ間に微細なスリットを形成
   したことケ特徴とするスリットノズル。
2. （２）　　前記複数の流体通過孔は、前Ｇα円筒壁表面
   に形成した複数の縦溝の底面にそれぞれ穿設したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスリットノズル
   。 ＋３１　　前記中受円筒の中空部は、峻数の円孔で形成
   し、かつ前１己複数の流体通過孔に、該円孔と円ｆｆｆ
   ｉｉ壁を貫通する細溝状に形成したことケ相徴とする秘
   計請求の範ＩＢイ第１項Ｇピ載のスリットノズル。