JPWO2013094522A1 - 液体霧化装置 - Google Patents

Abstract

液体に実施的に圧力をかけずに、低気体エネルギーで液体を霧化させることができる液体霧化装置を提供するために、本発明の液体霧化装置は、２つの気体流を噴射するための第１気体噴射部（１）および第２気体噴射部（２）と、前記第１気体噴射部（１）および第２気体噴射部（２）による気体流の形成によって液体が流れる通路を有する液体通路部（６）と、前記液体通路部（６）から流れてきた液体に対し前記第１気体噴射部（１）から噴射された気体流と前記第２気体噴射部（２）から噴射された気体流とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部（１２０）と、前記気液混合エリア部（１２０）で霧化された霧を外部に噴霧する噴霧出口部（３０）と、を有するノズル本体を備える。

Description

本発明は、液体を霧化するための液体霧化装置に関する。

従来の霧化技術として、気液混合式（二流体式）、超音波式、超高圧式（１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）、蒸発式等がある。一般的な二流体ノズルは、気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する。ところで、半導体ウエハ等への蒸着コーティング、医療機器（例えば、吸入機）、美容用薬液噴霧器、保湿用薬液噴霧器等の分野では、低エネルギーで液体を霧化させたいとの要求がある。

また、気液混合式二流体ノズルの一例として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている（特許文献１）。この噴霧ノズル装置は、第１ノズル部と第２ノズル部を有し、第１ノズル部からの噴霧液と第２ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、２流体ノズル部を２つ備えるため、コスト高であり、低エネルギーでの噴霧ではなかった。

特開２００２−１２６５８７号公報

本発明は、上述の従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、液体に実質的に圧力をかけずに、低気体エネルギーで液体を霧化させることができる液体霧化装置を提供することを目的とする。

本発明の液体霧化装置は、２つの気体流を噴射するための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
前記第１気体噴射部および第２気体噴射部による２つの気体流の形成によって液体が流れる通路を有する液体通路部と、
前記液体通路部から流れてきた液体に対し前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部で霧化された霧を外部に噴霧する噴霧出口部と、を有するノズル本体を備えることを特徴とする。

この構成によれば、液体を噴射させるためのエネルギー源（例えば液体ポンプ）を必要とせずに、低気体エネルギー源（例えばエアポンプ）だけで、液体を吸い上げてこの液体を霧化できる。すなわち、ノズル本体に気体を送ればサイフォン効果により液体を吸い上げて低速噴霧の霧を作ることができる。また、気体圧（気体流量）を高めるほど液体の吸引力も高くなりフォッグ量（発生する霧の噴霧量）が増加し、微細化を促進できる。

まず、本発明の原理について図１Ａ〜１Ｃを参照しながら説明する。図１Ａは、ノズル本体の噴霧出口部を正面視した図である。対向する左右から中心の気液混合エリア部１２０に向かって第１、第２気体噴射部１、２が伸びる。気液混合エリア部１２０は、噴霧出口部３０の内部に設けられ、凹部を形成している。本発明は、凹形状の気液混合エリア部120内における内部混合である。この気液混合エリア部１２０で気体流同士（１１、２１）が衝突した後に、気体は、開放空間の外部へ噴霧出口部３０の先端部から流れ出る。この気体流の流れによって気液混合エリア部１２０が負圧状態になり、液体源（例えば液体収容部）から液体通路部６（液体オリフィス）を通じて液体６１が吸い上げられる。符号６ａは、液体通路部６の出口先端部を示す。符号３０ａは、噴霧出口部３０の外側表面部を示す。

図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。噴射された気体流同士１１、２１が衝突して、衝突部１００が形成される。この衝突部１００を含む部分を衝突壁と呼ぶ。この衝突壁（衝突部１００）に向かって、液体通路部６を通じて液体６１が吸い上げられる。この衝突壁に液体６１が衝突することで、液体６１が粉砕（霧化）され霧６２となる。霧６２が発生するエリアを気液混合エリア部１２０として破線で示す。霧６２は、噴霧出口部３０の先端から広角に広がって（扇状に広がって）噴霧される。霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散し、この方向に霧６２が扇状に広がって噴出される。従来の二流体ノズルでのサイフォン力では、噴霧角が２０°〜３０°であったが、本発明のサイフォン力では噴霧パターンにおける長径方向の角γが７０°〜９０°の広角噴霧が可能になる。また、７０°〜９０°の広角噴霧パターンだけでなく、７０°以下の噴霧角γが可能であり、例えば、２０°〜４０°にすることもできる。

また、気体流の圧力Ｐａ（ＭＰａ）は、例えば、０．００５〜０．８０の範囲が例示される。低エネルギーの気体圧力Ｐａ（ＭＰａ）としては、好ましくは０．０１〜０．１５、より好ましくは０．０３〜０．１である。本発明では、このように低気体エネルギーのみで液体を霧化できる。また、本発明では、気体流の圧力を例えば、０．１〜０．８（ＭＰａ）の範囲でも使用でき、好ましくは０．１５〜０．７、より好ましくは０．２〜０．６、さらに好ましくは０．２５〜０．５が好ましい。

２本の気体流の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、その流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体噴射部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。気体流の断面形状は、気体噴射部のオリフィス断面に依存する。

液体通路部の断面形状は、特に制限されない。

また、霧６２は、その周囲を囲む噴霧出口部３０によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部３０は、気体オリフィスを形成するための部材（気体噴射部１、２）と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。

上記発明の一実施形態として、前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲であることが好ましい。第１気体噴射部１および第２気体噴射部２のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第１気体噴射部１から噴射された気体と第２気体噴射部２から噴射された気体の衝突角に相当する。図２に衝突角αを示す。例えば、「衝突角α」は、９０°〜２２０°であり、好ましくは９０°〜１８０°であり、より好ましくは９０°〜１２０°である。

上記発明の一実施形態として、前記液体通路部は、前記通路を２つあるいは２つ以上有する。この構成によれば、サイフォン効果で、２つの通路から液体を吸い上げることが可能になり、液体の吸い上げ量を２倍にできるため、噴霧量を向上できる。また、３つの通路を設ければ３倍になる。一方、３つ、４つの通路を形成する場合には、ノズル本体のサイズが大きくなる。また、通路を２つあるいは複数設けることで、噴霧パターンを噴霧角２０°〜３０°の噴霧断面を円状パターンにすることができる。図３Ａは、通路が一つである例を示し、図３Ｂは、通路が２つである例を示す。

上記発明の一実施形態として、前記噴霧出口部の噴霧軸方向に沿って、前記噴霧出口部から噴霧された霧を誘導しつつ微細化するためのカバー本体を備え、
前記カバー本体は、
カバー本体内外の空気の流通を可能とする吸気部と、
前記霧を上方へ導く霧通路部と、
前記霧通路部を通過した霧を外部へ導く出口部と、
前記液体を収容する液体収容部と、を有し、
前記液体収容部が前記液体通路部に通じ、前記液体が当該液体通路部へ流れる。

この構成では、カバー本体によって、ノズル本体の噴霧出口部から噴霧された霧をさらに微細化して装置外部へ低速に噴射させることができる。低速噴霧が可能なことで、カバー部内部の壁面に霧が付着して液滴化することも減少する。また、液体収容部の液体をノズル本体の液体通路部に流れるように構成できるため、液体をカバー本体内部にセットできる。このカバー本体内部で霧が液化した場合、カバー本体内部の壁面を通じて、液体収容部に流れるため、液の再利用も簡単になる。また、カバー本体内壁面への霧の付着量を減少させるため、霧の噴霧角γを２０°〜４０°にすることが好ましい。

上記発明の一実施形態として、外部の液体タンクから管などを介して液体通路部に液体が流れる構造が挙げられる。

上記発明の一実施形態として、前記カバー本体内部に、前記噴霧出口部の噴霧軸方向に沿って、前記霧が案内されるバッフル部をさらに有する。このバッフル部内に霧が案内されて微細化が促進される。

上記実施形態として、前記バッフル部は、長円状、楕円状または長方形状の案内口と、内部が空洞の内空部と、少なくとも２つの開口が形成された開口出口部とを有する。噴霧断面が楕円状または長円状の霧（γ＝２０°〜４０°）が、その噴霧断面形状に応じた断面形状であるバッフル部の案内口に入り、次いで内空部を通って、２つの開口を有する開口出口部から出ていく。このバッフル部によって、霧がさらに微細化される。

上記発明の一実施形態として、前記カバー本体は、
前記ノズル本体と連接されかつ前記液体収容部を有するベース部と、前記ベース部に連接される第１カバー部と、前記第１カバー部に連接される第２カバー部と、前記第２カバー部に連接されかつ前記吸気部を有する吸気筒部と、前記吸気筒部と連接されかつ前記出口部が形成される第３カバー部とを有する。

これによって、小型で量産可能な簡単な部品でかつ少ない部品点数でカバー本体を構成できる。この実施形態として、ベース部と第１カバー部と第２カバー部とを単一部材で構成してもよく、別部材で構成して連結してもよい。第１カバー部と第２カバー部とを単一部材で構成してもよく、別部材で構成して連結してもよい。第２カバー部と第３カバー部とを単一部材で構成してもよく、別部材で構成して連結してもよい。ベース部、第１カバー部、第２カバー部および第３カバー部を単一部材で構成してもよい。

上記発明の一実施形態として、前記出口部が、前記噴霧出口部の噴霧軸方向に対し、所定の角度で傾斜して形成されている。上記「所定の角度」は、例えば３０°〜１５０°であり、例えば、図４Ａは９０°の場合を示す。使用目的に応じて出口部の角度を設定できる。

上記発明の一実施形態として、前記ベース部に前記気体流を流すための気体通路が形成されている。気体通路部は気体圧力源（例えばエアポンプ）に接続される。

上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。

上記液体としては、特に制限されないが、低粘度の液体が好ましく、例えば、水、イオン化水、保湿液、美用水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。

ノズル本体の噴霧出口部を正面視した図である。 図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。 図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。 ２つの気体噴射軸で形成される交差角度を説明するための模式図である。 液体通路が１つである例を示す模式図である。 液体通路が２つである例を示す模式図である。 実施形態１の液体霧化装置の全体の断面模式図である。 実施形態１の液体霧化装置を上から見た外観模式図である。 ノズル本体の断面模式図である。 ノズル本体の気液オリフィス部を説明するための図である。 ノズル本体のキャップ部を説明するための図である。 実施形態２の液体霧化装置の全体の断面模式図である。 バッフル部の正面図（上半分断面）である。 バッフル部の側面図（上半分断面）である。 バッフル部の底面図である。 バッフル部の天面図である。 実施形態３の液体霧化装置の全体の模式図（一部断面図）である。 図８Ａの正面図である。 図８ＡのＡ部の拡大図である。 図８ＣのＢ−Ｂ断面図である。 気液オリフィス部の側面断面図である。 図９ＡのＹ−Ｙ断面図である。 図９Ａの噴霧出口部を正面視した図である。 実施形態４の液体霧化装置の全体の模式図（一部断面図）である。 図１０Ａの正面図である。 図１０ＡのＡ部の拡大図である。 図１０ＣのＢ−Ｂ断面図である。 気液オリフィス部の側面図（上半分断面図）である。 図１１ＡのＸ−Ｘ断面図である。 図１１Ａの噴霧出口部を正面視した図である。

（実施形態１）
本実施形態のノズル本体およびカバー本体を有する液体霧化装置１を図面を参照しながら説明する。図４Ａは、液体霧化装置１の全体の断面模式図である。液体霧化装置１は、一次霧化を行うノズル本体１０と、ノズル本体１０から噴霧された霧をさらに微細化を促進する二次霧化するカバー本体５０を有する。

図４Ｃに、ノズル本体１０の断面模式図を示す。ノズル本体１０は、気液オリフィス部１１と、キャップ部１５を備える。気液オリフィス部１１の軸方向中心部に液体通路部１１０が形成される。液体通路部１１１は、ノズル本体出口方向に液体オリフィス１１１を備える。液体オリフィス１１１の出口に、液体オリフィス１１１の直径よりも大きい直径の窪み部（凹部）１１１ａが形成される。なお、別実施形態として窪部１１１ａを設けない構造でもよいが、窪部１１１ａを設けたほうがサイフォン力が強い傾向である。液体通路部１１０は、後述する液体収容部５８と通じている。

図５Ａに、気液オリフィス部１１の断面図を示す。気液オリフィス部１１には、軸方向に２本の気体通路部１３１が形成され、気体通路部１３１のそれぞれが外壁表面に形成された溝部１３２のそれぞれに通じている。この２本の気体通路部１３１と溝部１３２とは第１、第２気体噴射部に相当する。溝部１３２をキャップ部１５の内壁面で蓋をすることで気体オリフィスが形成される。第１、第２気体噴射部１３１は、後述するベース部５１に形成された気体通路５１１を介して外部のエアポンプ（不図示）に接続される。ノズル本体の先端には、噴霧出口部３０が形成される。２本の溝部１３２から気体流を流すことで、液体が液体オリフィス１１１を通って吸い上げられ、吸い上げられた液体が気体流と衝突し、液体が霧化され、霧が噴霧出口部３０から噴霧（低速噴霧）される。このように液体が霧化されるエリアが気液混合エリア部であり、噴霧出口部３０の出口に向かって断面末広がりの内部空間（内部壁３３で囲まれた空間）と窪み部１１１ａの出口前方部を有して構成される。本実施形態では、気液混合エリア部での気液の内部混合を行うことで霧化を実現している。本実施形態１では、２本の溝部１３２による気体流同士で形成される交差角度は、１１０°である。溝部１３２の断面形状はＶ字状（三角形）である。

図５Ｂに、キャップ部１５の断面図を示す。キャップ部１５には、液体収容部５８に通じて液体を液体通路部１１０へ送るための貫通部１５１が４つ形成されている。この貫通部１５１の位置に対応した位置に液体を液体通路部１１０へ通じる通路１１４が気液オリフィス部１１に形成され、この通路１１４は孔部１１５（２つ形成されている）に通じてこの孔部１１５から液体が液体通路部１１０に流れる。

カバー本体５０は、噴霧出口部３０の噴霧軸方向に沿って、噴霧出口部３０から噴霧された霧を誘導しつつ微細化する機能である。カバー本体５０は、ノズル本体１０の下部と連接されかつ液体収容部５８を有するベース部５１と、ベース部５１に連接される第１カバー部５２と、第１カバー部５２に連接される第２カバー部５３と、第２カバー部５３に連接されかつ吸気部５４１を有する吸気筒部５４と、吸気筒部５４と連接されかつ出口部５６が形成される第３カバー部５５とを有する。第１カバー部５２、吸気筒部５４、第３カバー部５５とで、ノズル本体１０から噴霧された霧を上方へ導く（霧通路部に相当する）。カバー本体５０は、図４Ａに示す形状に限定されず、先端側がＬ字状曲がっていなくてもよく、噴霧方向に対し鈍角または鋭角に傾斜していてもよく、ストレートでもよい。

図４Ｂに液体霧化装置１を上から見た外観模式図を示す。吸気筒部５４には、複数の吸気部５４１が形成されており、この吸気部５４１によって、カバー本体内外の空気の流通を可能とする。出口部５６は、噴霧出口部３０の噴霧軸方向に対し、９０°の角度で傾斜して形成され、霧を外部へ導き、霧を放出する。ベース部５１に形成された液体収容部５８は、窪み形状であり、ベース部５１と第１カバー部５１との内壁面およびノズル本体１０の外壁面との間に形成される。この液体収容部５８が液体通路部１１０に通じている。また、ベース部５１に気体流を流すための気体通路５１１が形成されている。ノズル本体１０の底部にパッキン１６を介在させてノズル本体１０をベース部５１に組み込んでいる。各カバー部、吸気筒部同士の連結方法は、特に制限されず、着脱自在に構成してもよく、例えば、ネジ式結合、嵌め合わせで結合してもよい。また、各部材同士の連結に際し、パッキンなどのシール部材を介在させてもよい。

（実施形態２）
図６に示す実施形態２は、実施形態１の液体霧化装置１において、バッフル部７０が設けられた構造である。バッフル部７０は、カバー本体５０内部に、噴霧出口部３０の噴霧軸方向に沿って、第１カバー部５２の内部から吸気筒部５４の内部に渡って配置される。このバッフル部７０で噴霧された霧がさらに微細化される。

図７Ａ〜７Ｄにバッフル部７０の正面、側面、底面、天面の各図を示す。バッフル部７０は、底部に形成されたフランジ部７１と、長円状の案内口７１と、内部が空洞の内空部７２と、２つの開口７４ａ、７４ｂが形成された開口出口部７４、天面部７５とを有する。図７Ａ〜７Ｄにおいて、開口７４ａ、７４ｂ、天面部７５のそれぞれの長手方向が、案内口７１の長手方向と平行に構成されているが、特にこれに制限されない。開口出口部７４の開口７４ａ、７４ｂの形状、位置、個数は図面に限定されない。また、天面部７５の形状、位置も図面に限定されない。

＜実施形態１、２の実験例＞
実施形態１、２に示す構成の液体霧化装置を用いて噴霧特性を評価した。液体オリフィス１１１の断面直径がφ０．２８、窪み部１１１ａの断面直径がφ０．５ｍｍ、溝部１３２はＶ字状断面であり、その幅が０．１８ｍｍ、切り込み深さ０．３ｍｍとした。液体の断面よりも気体流の断面が小さい。気体に空気を用い、液体に水を用いた。ノズル本体の噴霧出口部から噴霧される噴霧角が３０°になるように設定した。実施例１、２は、バッフル部なしの条件で、気体噴射の空気圧Ｐａを０．０５、０．０７（ＭＰａ）に変えたときの、気体噴射の空気量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）、有効フォッグ量Ｑｆ（カバー出口部からの霧の噴霧量）、出口部から噴霧された霧の平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。評価結果を表１に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、出口部から２０ｍｍの位置とした。

実施例３、４は、バッフル部７０を使用した条件で、気体噴射の空気圧Ｐａを０．０４５、０．０７（ＭＰａ）に変えたときの、気体噴射の空気量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）、有効フォッグ量Ｑｆ（カバー出口部からの霧の噴霧量）、出口部から噴霧された霧の平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。評価結果を表２に示す。

実施例１、２では、ノズル本体から低速噴霧で平均粒子径（ＳＭＤ）が１０〜２０μｍの一次フォッグが発生し、カバー本体を通過することで霧が微細化されて平均粒子径（ＳＭＤ）が５〜１３μｍの二次フォッグを簡単に得られた。一次フォッグが低速噴霧であるため、カバー本体内壁面に一部の霧が付着して液滴化することも減少している。実施例１、２の結果から、低気体エネルギー（低気体圧力）で液体を吸い上げて霧化できることが確認された。また、気体圧（気体流量）高めるほど、液体の吸引力も高くなり霧化量（フォッグ量）も増加し、微細化も促進された。

実施例３、４では、バッフル部の微細化の効果で、実施例１，２よりも有効フォッグ量Ｑｆが増加し、平均粒子径（ＳＭＤ）も小さくなった。

（実施形態３）
実施形態３の液体霧化装置は、ノズル装置として構成されている。図８Ａにノズル装置８０の全体の一部断面図を示す。図８Ｂに噴霧出口部３０を正面視した図を示す。キャップ部８１は筒状部８２とパッキンを介在させてネジ結合している。筒状部８２は、外部のエアポンプに接続されて気体を供給するための供給口８２ａが形成されている。気液オリフィス部８３には２つの気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂ（断面矩形の凹溝形状）と、２つの液体オリフィス８３２、８３３（断面円状）が形成されている。気液オリフィス部８３は、パッキンを介在させてノズル抑え部８４にはめ込まれている。上記キャップ部８１を筒状部８２にネジ結合させることで、キャップ部８１で気液オリフィス部８３がノズル抑え部８４側に押し込められて固定される。筒状部８２とノズル抑え部８４との間に気体通路部８２ｂが形成されており、２本の気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂに通じている。ノズル抑え部８４の軸方向に液体通路８４aが形成されており、２本の液体オリフィス８３２、８３３に通じている。２本の液体オリフィス８３２、８３３の出口に窪み部（凹部）８３４が形成されている。この窪み部８３４があるとサイフォン力が強い傾向がある。２本の液体オリフィス８３２、８３３は、気液オリフィス外表面の凹溝にキャップ部８１の内壁面が蓋をしている構造である。２本の気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂとで形成される気体流同士の衝突角（α）が１１０°である。図９Ａ〜９Ｃに気液オリフィス部８３を示す。

図８Ｃは、図８ＡのＡ部拡大図である。噴霧出口部３０は、キャップ部８１の貫通部で構成されており、噴霧方向に沿って、断面末広がりに傾斜した傾斜部３１を有し、この傾斜部３１が外側に突き出すように配置されて、かつ段差部３２が形成されている。この傾斜部３１によって、噴霧される霧がキャップ部８１の先端部に付着することを抑制している。 図８Ｄに、図８ＣのＢ−Ｂ断面を示す。窪み部８３４に気体オリフィス８３５ａ（８３５ｂ）が通じて、開放空間である外部に気体流が放出される。このとき、窪み部８３４が負圧になって液体オリフィス８３２、８３３からそれぞれ液体が吸い上げられ、気体流によって霧化される。２つの液体オリフィス８３２、８３３で吸い上げられるため、吸い上げ量が大きくなる。また、低速度噴霧流で、噴霧角が２０°〜３０°の断面円状の噴霧パターンの霧を生成できる。本実施形態では、噴霧出口部３０の出口に向かって断面末広がりの内部空間（傾斜部３１で囲まれた空間）と窪み部８３４とを有して構成される気液混合エリア部において気液の内部混合を行い霧化を実現している。

各部材の固定方法はネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。

上記実施形態３では、キャップ部８１と気液オリフィス部８３とで、第１、第２気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂを形成しているが、単一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよい。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気体流同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で設定できる。また、凹溝形状をキャップ部８１の内壁面に形成して気液オリフィス８３の外壁面で蓋をする構造でもよい。

＜実施形態３の実験例＞
実施形態３に示す構成の液体霧化装置（ノズル装置）を用いて噴霧特性を評価した（実施例５）。２つの液体オリフィス８３２、８３３の断面直径がφ０．１５、窪み部８３４の断面直径がφ０．８１ｍｍ、気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂは断面が矩形状であり、その幅が０．２ｍｍ、スリット深さ０．２ｍｍとした。気体に空気を用い、液体に水を用いた。実施例５は、気体噴射の空気圧Ｐａを０．０５（ＭＰａ）としたときの、気体噴射の空気量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）、噴霧量Ｑｗ（噴霧出口部からの霧の噴霧量）、噴霧出口部から噴霧された霧の平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。評価結果を表３に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧出口部から２０ｍｍの位置とした。

実施例５で生成された霧は、低速度噴霧流であり、噴霧角が２５°の断面円状の噴霧パターンであった。平均粒子径（ＳＭＤ）が比較的高いものの、吸い上げ量が大きくなったことで噴霧量Ｑｆが増加した。

（実施形態４）
実施形態４の液体霧化装置は、ノズル装置として構成されている。図１０Ａにノズル装置８０の全体の一部断面図を示す。図１０Ｂに噴霧出口部３０を正面視した図を示す。キャップ部８１は筒状部８２とパッキンを介在させてネジ結合している。筒状部８２は、外部のエアポンプに接続されて気体を供給するための供給口８２ａが形成されている。気液オリフィス部８３には２つの気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂ（凹溝形状）と、１つの液体オリフィス８３１（断面円状）が形成されている。気液オリフィス部８３は、パッキンを介在させてノズル抑え部８４にはめ込まれている。上記キャップ部８１を筒状部８２にネジ結合させることで、キャップ部８１で気液オリフィス部８３がノズル抑え部８４側に押し込められて固定される。筒状部８２とノズル抑え部８４との間に気体通路部８２ｂが形成されており、２本の気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂに通じている。ノズル抑え部８４の軸方向に液体通路８４aが形成されており、１つの液体オリフィス８３１に通じている。液体オリフィス８３１の出口に窪み部（凹部）８３４が形成されている。この窪み部８３４があるとサイフォン力が強い傾向がある。液体オリフィス８３１は、気液オリフィス外表面の凹溝にキャップ部８１の内壁面が蓋をしている構造である。２つの気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂとで形成される気体流同士の衝突角（α）が１１０°である。図１１Ａ〜１１Ｃに気液オリフィス部８３を示す。

図１０Ｃは、図１０ＡのＡ部拡大図である。噴霧出口部３０は、キャップ部８１の貫通部で構成されており、噴霧方向に沿って、断面末広がりの扇状に傾斜した傾斜部３１を有し、この傾斜部３１が外側に突き出すように配置されて、かつ段差部３２が形成されている。この傾斜部３１によって、噴霧される霧がキャップ部８１の先端部に付着することを抑制している。 図１０Ｄに、図１０ＣのＢ−Ｂ断面を示す。窪み部８３４に気体オリフィス８３５ａ（８３５ｂ）が通じて、開放空間である外部に気体流が放出される。このとき、窪部８３４が負圧になって液体オリフィス８３１から液体が吸い上げられ、気体流によって霧化される。低気体エネルギーで気体流を流せば、サイフォン効果によって、液体を吸い上げて低速噴霧流で、噴霧角が７０°〜９０°の断面楕円（または長円）状の噴霧パターンの霧を生成できる。気体オリフィスの矩形断面のスリット深さを変えることで、断面楕円状の噴霧パターンを調整できる。本実施形態では、噴霧出口部３０の出口に向かって断面末広がりの内部空間（傾斜部３１で囲まれた空間）と窪み部８３４とを有して構成される気液混合エリア部において気液の内部混合を行い霧化を実現している。

各部材の固定方法はネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。

上記実施形態４では、キャップ部８１と気液オリフィス部８３とで、第１、第２気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂを形成しているが、単一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよい。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気体流同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で設定できる。また、凹溝形状をキャップ部８１の内壁面に形成して気液オリフィス８３の外壁面で蓋をする構造でもよい。

＜実施形態４の実験例＞
実施形態４に示す構成の液体霧化装置（ノズル装置）を用いて噴霧特性を評価した（実施例６）。液体オリフィス８３１の断面直径がφ０．２、窪部８３４の断面直径がφ０．７３ｍｍ、気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂは断面が矩形状であり、その幅が０．１５ｍｍ、スリット深さ０．３ｍｍとした。気体に空気を用い、液体に水を用いた。実施例６は、気体噴射の空気圧Ｐａを０．０５（ＭＰａ）としたときの、気体噴射の空気量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）、噴霧量Ｑｗ（噴霧出口部からの霧の噴霧量）、噴霧角γ、噴霧出口部から噴霧された霧の平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。評価結果を表４に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧出口部から２０ｍｍの位置とした。

実施例６で生成された霧は、低速度噴霧流であり、噴霧角γが８０°の断面楕円状の噴霧パターンであった。

＜実施例７＞
上記実施形態４の液体霧化装置（ノズル装置）の構成において、液体オリフィス８３１の断面直径がφ０．４、窪部８３４の液体オリフィス側の断面直径がφ０．７３ｍｍ、気体オリフィス８３５ａ、８３５ｂは断面がＶ字状であり、その幅が０．３ｍｍ、切り込み深さが０．２ｍｍとした。このノズル装置のみと、ノズル装置に図４Ａのカバー本体５０を装着した場合、図６のカバー本体５０およびバッフル部７０を装着した場合について評価した。気体に空気を用い、液体に水を用いた。実施例７は、気体噴射の空気圧Ｐａを０．０５（ＭＰａ）〜０．５（ＭＰａ）まで変えたときの、気体噴射の空気量Ｑａ（ＮＬ／ｍｉｎ）、噴霧量Ｑｗ・Ｑｆ（ノズル噴霧出口部・カバー出口部からの噴霧量、有効フォッグ量）、噴霧された霧の平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。評価結果を表５に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、それぞれの噴霧出口部から５０ｍｍの位置とした。

実施例７で生成された霧は、低速度噴霧流であり、噴霧角γが８０°の断面楕円状の噴霧パターンであった。

１ 第１気体噴射部（気体オリフィス）
２ 第２気体噴射部（気体オリフィス）
６ 液体通路部（液体オリフィス）
１０ ノズル本体
３０ 噴霧出口部
５０ カバー本体
７０ バッフル部
１２０ 気液混合エリア部

Claims (9)

1. ２つの気体流を噴射するための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
   前記第１気体噴射部および第２気体噴射部による２つの気体流の形成によって液体が流れる通路を有する液体通路部と、
   前記液体通路部から流れてきた液体に対し前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
   前記気液混合エリア部で霧化された霧を外部に噴霧する噴霧出口部と、を有するノズル本体を備えることを特徴とする液体霧化装置。
2. 前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲である、請求項１に記載の液体霧化装置。
3. 前記液体通路部は、前記通路を２つあるいは２つ以上有する、請求項１または２に記載の液体霧化装置。
4. 前記噴霧出口部の噴霧軸方向に沿って、前記噴霧出口部から噴霧された霧を誘導しつつ微細化するためのカバー本体を備え、
   前記カバー本体は、
   カバー本体内外の空気の流通を可能とする吸気部と、
   前記霧を上方へ導く霧通路部と、
   前記霧通路部を通過した霧を外部へ導く出口部と、
   前記液体を収容する液体収容部と、を有し、
   前記液体収容部が前記液体通路部に通じ、前記液体が当該液体通路部へ流れる、請求項１から３のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
5. 前記カバー本体内部に、前記噴霧出口部の噴霧軸方向に沿って、前記霧が案内されるバッフル部をさらに有する、請求項４に記載の液体霧化装置。
6. 前記バッフル部は、長円状、楕円状または長方形状の案内口と、内部が空洞の内空部と、少なくとも２つの開口が形成された開口出口部とを有する、請求項５に記載の液体霧化装置。
7. 前記カバー本体は、
   前記ノズル本体と連接されかつ前記液体収容部を有するベース部と、前記ベース部に連接される第１カバー部と、前記第１カバー部に連接される第２カバー部と、前記第２カバー部に連接されかつ前記吸気部を有する吸気筒部と、前記吸気筒部と連接されかつ前記出口部が形成される第３カバー部とを有する、請求項４から５のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
8. 前記出口部が、前記噴霧出口部の噴霧軸方向に対し、所定の角度で傾斜して形成されている、請求項４に記載の液体霧化装置。
9. 前記ベース部に前記気体流を流すための気体通路が形成されている、請求項７または８に記載の液体霧化装置。
   
   
   

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