KR100471686B1

KR100471686B1 - 2종류유체노즐

Info

Publication number: KR100471686B1
Application number: KR1019960046965A
Authority: KR
Inventors: 노리오 오니시; 히로오 미즈노; 아키마사 구라모토
Original assignee: 가부시키가이샤 이케우치
Priority date: 1996-03-08
Filing date: 1996-10-19
Publication date: 2005-06-23
Also published as: JP3695551B2; JPH09239299A; TW313533B; KR970064734A

Abstract

기체/액체의 비가 작더라도 입자 직경(지름)을 작게 할 수 있도록 한다.

노즐(10) 내부에, 액체 공급로(14)와, 그 외주 위치에 기체 공급로(16)를 설치하고, 노즐 선단의 분사구(20)를 둘러싼 선단 폐쇄벽(18b)의 내면을 향하여 상기 액체 공급로에서 공급되는 액체를 분사시켜서 상기 선단 폐쇄벽을 차폐부로 하여서 충돌시키고, 또한 분사된 액체와 교차시켜서 충돌 혼합시킴과 동시에, 분사구의 근방에서 기액 혼합물을 충돌시키도록, 상기 차폐부를 따라서 상기 기체 공급 통로(16)로부터 분사구에 연통하는 기체 유로(23)를 설치하고 있다. 이 기체 유로는, 대향시켜서 2개 이상 형성하고, 또한 대향시킨 기체 유로가 이루는 각도를 180°∼ 30°로 설정하고 있다.

Description

2종류 유체 노즐

본 발명은 2종류 유체 노즐에 관한 것으로, 상세하게는 기체와 액체, 혹은 기액(氣液) 혼합 기체 및 액체를 충돌 혼합시켜서 미립화시킨 기액을 분사시키는 것인데, 고온 물체 또는 기체(가스) 냉각용이나, 중유 등의 연소용 등에 사용되는 것이다.

종래의 이러한 종류의 2종류 유체 노즐로서는, 노즐 내부에서 충돌 혼합시키는 내부 혼합 방식과, 분사구(噴射口) 보다 외부로 나온 위치에서 충돌 혼합시키는 외부 혼합 방식이 있다.

외부 혼합 방식으로는, 제 11도에 개략적으로 나타내는 2종류 유체 노즐이 있으며, 상기 2종류 유체 노즐에서는 노즐 본체(1)의 중심 구멍(1a)으로부터 액체를 공급함과 동시에, 외주(外周)에 설치한 구멍(1b)에서 공기를 공급하고, 분사구(1c)의 외부에서 공기(A)와 액체(L)를 충돌 혼합시키고 있다.

내부 혼합 방식으로서는, 제 12도에 나타내는 2종류 유체 노즐이 있으며, 노즐 본체(4)의 중심 구멍(4a)에 공기(A)를 공급함과 동시에 외주면에 개구된 구멍(4b)으로부터 액체(L)를 공급하여, 노즐 본체의 내부실(內部室)(4c)에서 공기와 액체를 충돌 혼합시켜, 기액(氣液)을 혼합한 상태에서, 노즐 본체(4)에 연결된 노즐 팁(5)의 분사구(5a)로부터 분사하고 있다.

상기 제 11도에 나타낸 외부 혼합 방식에서는, 설계한 대로의 공기와 액체가 공급되고 있는 경우에는, 기액을 충돌 혼합시키면 소요의 미립화(微粒化)를 도모할 수 있으나, 공기 측에 문제가 발생해서 공기량(空氣量)이 감소 혹은 공기압이 감소하고, 더욱이 액체만이 분사되는 경우에는, 액체가 분사구에서 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되어서 분사되어, 피분사체(被噴射休)에 도달하게 된다. 이 경우에, 액체압은 1 Kg/㎠∼8 Kg/㎠ 이기때문에, 피분사체가 3m 정도 떨어져 있어도 손상을 받을 경우가 있다. 이 점에서, 내부 혼합 방식에서는 액체만으로 되어도 분사구에서 소요 각도로 확산되어서 분사되기 때문에, 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름이 피분사체에 직접 닿는 일은 없고, 위와 같은 문제는 발생하지 않는다.

그러나, 내부 혼합 방식에서는, 기체/액체의 비를 작게 하고, 공급 공기량을 적게 하면, 입자 직경이 크게 되는 문제가 있다. 즉, 기체/액체의 비와 입자 직경과의 관계는 제 13도의 그래프에 나타내는 바와 같고, 저에너지화를 도모하고 기체/액체의 비를 작게 했을 경우에는, 입자 직경이 크게 되는 문제가 있다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여, 공기 측에 문제가 발생하여 액체만이 분사되어도 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되지 않고, 피분사체에도 손상을 발생시키지 않으며, 게다가, 기체/액체의 비가 저하해도, 입자 직경을 내부 혼합 방식의 노즐만큼 저하시키지 않고, 환언하면, 외부 혼합 방식과 내부 혼합 방식의 양쪽의 문제를 해소한 2종류 유체 노즐을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 청구항 1에서, 노즐내부에 액체 공급로와, 이 액체 공급로의 외주위치에 기체 공급로를 설치하고, 상기 액체 공급로로부터 공급되는 액체와 기체를 혼합하여 노즐선단의 선단 폐쇄벽에 설치된 분사구로 기액 혼합유체를 분사시키는 2유체 노즐에 있어서, 상기 액체 공급로는 선단을 직경방향으로 분기시켜 복수의 액체 유출구멍을 설치하며, 이 액체 유출구멍을 상기 외주위치의 기체 공급로의 선단에서 상기 분사구로 향하는 유로의 도중에 개구시켜서, 상기 각 액체 유출구멍으로부터 분사하는 액체에 기체가 교차 충돌하는 1차 충돌 혼합부를 설치하고, 상기 1차 충돌 혼합부를 상기 분사구의 내부위치에서 대향하여 개구시켜서, 상기 분사구와 대향하는 내부위치에서 2차의 충돌 혼합부를 설치하며, 상기 1차 충돌 혼합부에서 혼합된 기액 혼합물을 상기 2차 충돌 혼합부에서 충돌시켜 2차의 혼합을 수행하고, 이 2차의 충돌 혼합된 기액 혼합물를 상기 분사구로부터 분사하는 것을 특징으로 하는 2유체 노즐을 제공하고 있다.

상기 분사구 근방의 노즐 내부에서, 액체 유출구로부터 분사하는 액체에 대하여, 외주로부터 기체를 대략 직교하는 방향으로 충돌시키고, 액체 유로와 기체 유로를 교차시켜서 액체와 기체를 충돌시키고 있기 때문에, 입자 직경을 미세화 시킬 수 있다. 이와 같이, 액체와 기체를 분사구의 직전에서 충돌 혼합시키고 있기 때문에, 기체/액체의 비를 저하시켜도 입자 직경을 작게 할 수 있다. 또한, 분사구의 근방에서 먼저 기체와 충돌 혼합시킨 기액 혼합물 끼리를 충돌시키고 있기 때문에, 더욱 액체의 미립화를 도모할 수 있다.

또한, 청구항 2의 발명은 상기 노즐 선단의 분사구를 둘러싼 선단 폐쇄벽을, 상기 액체 유출 구멍으로부터 분출하는 액체의 차폐부로 하여서, 액체가 충돌하는 구성으로 하고 있다.

상기 구성의 노즐에서는, 액체 공급로로부터 분사구로 도출하는 액체가 분사구의 원주 테두리의 차폐부에 충돌하여 확산하기 때문에, 만일, 기체 유통로에서 공급되는 기체가 적은 경우 혹은 기체가 없는 경우에도, 액체가 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되어 분사구에서 분사될 염려는 없다. 또한, 액체로서 점성이 있는 것을 사용하는 경우에도, 차폐부에 충돌시키고 있기 때문에, 입자 직경의 미립화(微粒化)를 도모할 수 있다. 또한, 차폐부를 향하여 도출하는 액체 혹은 차폐부에 닿아서 확산된 액체에 대하여, 외주로부터 기체를 대략 직교하는 방향에서 충돌시키고, 또한, 기체 유로를 대향하여 설치하여, 분사구 근방에서 대향시킨 기액 혼합물을 충돌시키고 있기 때문에, 입자 직경을 미세화 시킬 수 있다.

또한, 청구항 3의 발명은 상기 액체 공급로의 폐쇄단벽(閉鎖端壁)을, 상기 분사구를 설치한 선단 패쇄벽의 내부 측에 간격을 두고 배치하고, 상기 폐쇄단벽에서 소직경 원통부를 돌출 설치하여 분사구의 원주 테두리의 선단 폐쇄벽 내면에 맞닿게 해서, 상기 소직경 원통부의 원주 벽에 대향한 홈을 설치하고, 상기 기체 유로는 상기 홈을 통하도록 함과 동시에, 상기 액체 유출 구멍을 홈 내면에 개구시켜, 상기 액체 유출 구멍에서 분출되는 액체를 상기 차폐부에 충돌시킴과 동시에, 상기 홈을 통하는 기체와 교차시켜서 충돌시키고, 또한, 분사구 근방에서 대향시킨 기액 혼합물을 충돌시키는 구성으로 하고 있다.

또한, 청구항 4의 발명은 상기 액체 공급로의 폐쇄단벽의 중앙부에 분사구를 설치하고, 상기 분사구의 원주 벽에 대향시켜서 관통 구멍을 설치하여, 상기 기체 유로는 상기 관통 구멍을 통하도록 구성함과 동시에, 상기 액체 유출 구멍을 관통 구멍의 내면에 개구시켜서, 상기 액체 유출 구멍에서 분출하는 액체를 상기 관통 구멍의 대향면을 차폐부로 하여 충돌시킴과 동시에, 관통 구멍을 통하는 기체에 교차시켜서 충돌시키고, 또한, 분사구 근방에서 대향시킨 기액 혼합물을 충돌시키는 구성으로 하고 있다.

또한, 청구항 5의 발명은 상기 외주 위치의 기체 공급로와 분사구를 연통하는 차폐부를 따른 기체 유로는, 대향시켜서 2개 이상 형성하고, 또한, 대향시킨 기체 유로가 이루는 각도를 180°∼ 30°로 설정하고 있다.

상기 대향하는 기체 유로가 이루는 각도가 180°의 경우, 대향하는 기체가 충돌하는 위치는 분사구의 내부 위치이며, 60°∼ 30°의 경우는, 대향하는 기체가 충돌하는 위치는 분사구의 외부 위치이다. 어느 경우라도, 분사구의 원주벽 내면을 따른 기체 유로에서, 기체와 액체를 충돌 혼합시키기 때문에, 기체와 액체는 분사구 근방의 노즐 내부에서 충돌 혼합된다. 또한, 30°보다 작은 각도로 하면, 충돌 혼합되는 기체끼리가 동일 방향을 향하여 흐르는 층류(層流) 상태로 되며, 입자가 합체되어 미세화(微細化)와는 반대로 거칠고 커질 염려가 있다(이하, "거칠고 커지는 것"을 "조대화(粗大化)"라 함). 또한, 180°보다 크면 기체가 분사구 보다 전방으로 분출되기 어렵다.

상기와 같이, 외주 위치로부터 공급되는 기체를 분사구 근방의 내부 또는 외부에서 충돌시키고, 더욱이, 이들 분사구로 유출하는 기체에는 이미 액체와 교차시켜서 액체와 충돌 혼합시키고 있기 때문에, 충돌에 의한 입자 직경의 미립화를 확실히 도모할 수 있다. 따라서, 기체/액체의 비를 저하시켜서 저 에너지화를 도모한 경우에도, 입자 직경이 조대화하는 것을 억제, 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

제 1도 내지 제 4도는 제 1실시형태를 나타낸다. 2종류 유체 노즐(10)은 전체로서 긴 원통 형상의 단순한 형상이다. 원통 형상의 외부 원통(11)의 내부에 소요 공간을 열어서 원통 형상의 내부 원통(12)을 수용하고 있으며, 이들 외부 원통(11)과 내부 원통(12)의 후단(後端) 측에는 플러그(plug)(13)를, 내부 원통(12)을 외부에서 감싸도록 함과 동시에, 외부 원통(11)에 내부로 감싸지게 부착하여, 플러그(13)에 배관(도시하지 않음)을 개재하여 액체 공급원(도시하지 않음)과 접속시키고, 내부 원통(12)의 축 구멍으로 이루어진 액체 공급로(14)에 액체를 도입하도록 하고 있다. 또한, 외부 원통(11)의 원주 벽의 일부에 개구(開口)(11a)를 설치하고, 상기 개구(11a)에 플러그(15)를 부착하며, 상기 플러그(15)를 배관(도시하지 않음)을 개재하여 압축 공기원(도시하지 않음)에 접속하고, 외부 원통(11)과 내부 원통(12) 사이의 환상(環狀) 공간으로 이루어진 기체 공급로(16)에 고압 공기를 도입하도록 하고 있다.

상기 내부 원통(12)의 전단(前端)은 외부 원통(11)의 전단 보다 돌출하고, 외부 원통(11)의 전단에 내부 원통(12)을 기체 공급로(16)를 열어서 둘러싸는 원통 형상의 어댑터(17)를 부착하여, 상기 어댑터(adapter)(17)의 전반부에 노즐 몸체(18)를 부착하고 있다. 한편, 내부 원통(12)의 전단에는 노즐 팁(tip)(19)을 부착하고 있으며, 상기 노즐 팁(19)의 전반부는 어댑터(17)의 전단 보다 전방에 위치시키고 있다.

상기 노즐 몸체(18)는 어댑터(17)의 외부를 감싸는 원통 형상의 원주벽(18a)의 전단에, 90°로 굴절된 선단벽(18b)을 연속시켜, 상기 선단벽(18b)의 중앙부에 분사구(20)를 설치하고 있다. 분사구(20)는 전방을 향하여 외주(外周) 측으로 경사진 밖으로 열린 형상으로서, 또한, 분사구(20)와 간격을 둔 위치로 전단면에 단면 V자 형상의 물막이 홈(18c)을 환상(環狀)으로 설치하고 있다.

상기 노즐 팁(19)은 제 3도 및 제 4도 (A)(B)에 나타낸 형상으로서, 소직경부(19a), 중직경부(19b), 대직경부(19c), 소직경 원통부(19d)를 후단(後端)으로부터 전단에 걸쳐서 연속시킨 구성으로서, 소직경부(19a)로부터 중직경부(19b)에 걸쳐서 내부를 중공(中空)으로 하여, 내부 원통(12)의 액체 공급로(14)와 연속하는 액체 공급로(19e)를 설치하고 있다. 대직경부(19c)는 내부를 중공이 아닌 폐쇄단벽으로 하고, 대향하는 2개의 위치에 상기 액체 공급로(19e)와 연통하는 액체 유출 구멍(19f, 19g)을 설치하고 있다. 또한, 대직경부(19c) 및 중직경부(19b)의 외주면에는, 대향한 위치에 연속하는 노치(notch)(19h, 19i)를 설치하고 있다. 폐쇄벽을 구성하는 대직경부(19c)의 전단 중앙으로부터 상기 소직경 원통부(19d)를 돌출 시키고 있으며, 그 원주벽에 대향하여 2개의 홈(19j, 19k)을 설치하여, 이들 홈(19j)과 홈(19k)의 홈 저면(底面)에 상기 액체 유출 구멍(19f 및 19g)을 개구시키고 있다.

상기 노즐 팁(19)은, 제 1도 및 제 2도에 나타내는 바와 같이, 노즐 내부에 고정되어 있고, 후단의 소직경부(19a)를 내부 원통(12)의 전단부(前端部) 외부를 감싸서 고정시키고, 소직경부(19a)의 외주면과 어댑터(17)의 내주면 사이에 기체 공급로(16)와 동일 단면적(斷面積)의 기체 유로를 연속하여 형성하고, 또한, 중직경부(19b)의 외주면과 어댑터(17)의 내주면과의 사이에 단면적이 작은 기체 유로(21)를 형성하고 있다. 그 전방부의 대직경부(19c)에서는, 그 돌출한 1쌍의 원호 형상의 외주부(19m, 19n)가 노즐 몸체(18)의 원주벽(18a)의 내주면에 맞닿는 한편, 노치(19h, 19i)의 부분에서는 원주벽(18d)과의 사이에 제 2도에 나타내는 바와 같이 기체 유로(22)를 형성하고 있다. 또한, 대직경부(19c)의 전단면(前端面)은 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)과의 사이에 간극(間際)을 두고 있기 때문에, 상기 기체 유로(22) 는 제 2도에서 나타내는 바와 같이, 선단 폐쇄면(18b)에 돌출하여 맞닿은 후에, 선단 폐쇄면(18b)의 내면과 대직경부(19c)의 전단 폐쇄면 사이의 기체 유로(23)에 굴절하여 분사구(20) 측으로 도출되도록 되어 있다.

노즐 팁(19)의 전단의 소직경 원통부(19d)는 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)의 중앙에 설치한 분사구(20)를 둘러싸도록 돌출하고, 선단 폐쇄벽(18b)의 내면에 맞닿아 있다. 소직경 원통부(19d)에 설치한 1쌍의 홈(19j)과 홈(19k)은 상기 기체 유로(23)와 연통하고, 홈(19j, 19k)을 통하여 기체가 분사구(20)로 분사되도록 되어 있다. 또한, 홈(19j)과 홈(19k)의 저벽(底壁)에 개구한 액체 유출 구멍(19f, 19g)으로부터 유출하는 액체는 홈(19j, 19k)을 통하여 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)의 내면에 닿아서, 상기 선단 폐쇄벽(18b)이 차폐부로서의 작용을 한다. 또한, 홈(19j, 19k)을 흐르는 기체와 액체 유출 구멍(19f, 19g)에서 유출하는 액체는 기체와 대략 직각 방향으로 교차하여, 충돌 혼합하도록 하고 있다.

상기 홈(19j, 19k)을 통하여 분사구(20)로 유출하는 기액 혼합물은, 분사구(20)의 개구 중앙 위치의 내부 측에서 양측으로부터 정면 충돌하여 혼합되고, 이 상태에서, 분사구(20)로부터 외부로 분사되도록 되어 있다.

상기 구성의 2종류 유체 노즐(10)은, 먼지 소각장에 있어서 고온가스 냉각용, 제철소에 있어서 고로(高爐), 노정(爐頂) 냉각용, 혹은, 중유 연소용, 탈산용으로서 사용되며, 200℃∼1300℃ 정도의 고온 분위기 중에 설치되는 경우가 많다. 따라서, 2종류 유체 노즐(10)에서는 그 내부에 액체(냉각용의 경우는 물, 중유 연소용의 경우는 점성이 있는 중유, 탈산용의 경우는 암모니아)를 유통시키고, 외주부에 공기를 유통시키고 있기 때문에, 공기로써 단열 시켜서, 내부 액체의 고온화를 억제할 수 있다.

상기 2종류 유체 노즐(10)에 있어서, 내부 원통(12)의 중심의 액체 공급로(14)에 공급되는 액체는 노즐 팁(19)의 액체 공급로(19e)를 통하여 1쌍의 액체 유출 구멍(19f, 19g)에서 홈(19j, 19k)으로 유출하고, 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)에 부딪혀서 미립화 된다. 한편, 액체 공급로(14)의 외주에 위치하는 기체 공급로(16)에 공급되는 고압 공기는 노즐 팁(19)의 중직경부(19b)와 어댑터(17) 사이의 유로 단면적이 작은 기체 공급로(21)를 경유하여 기체 유로(22)에 유입하고, 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)에 부딪힌 후에 직각 방향으로 굴절하여 기체 유로(23)로 흐르며, 여기서 노즐 팁(19)의 홈(19j, 19k)을 통하여, 분사구(20)로 유출한다. 홈(19j, 19k)을 통과할 때에, 액체 유출 구멍(19f, 19g)으로부터 유출하는 액체 및 선단 폐쇄벽(18b)에 부딪혀 튀어 돌아온 액체와 직교하도록 충돌하여, 액체를 미립화 시킨다. 이 미립화 된 기액 혼합물이 분사구(20)의 내부측 중심 위치에서, 양측으로부터 말하자면 정면 충돌하고, 더욱이 입자 직경이 소직경이 되도록 미립화 된다. 이 미립 분무가 분사구(20)로부터 분사된다.

상기 노즐에 있어서, 만일, 공기 측에 문제가 발생하여 공기가 공급되지 않는 경우, 혹은 공기량이 적은 경우가 발생하여도, 액체는 노즐 몸체(18)의 선단 폐쇄벽(18b)으로 이루어진 차폐부에 충돌하여 미립화 된 후, 분사구(20)로부터 분사되기 때문에, 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되는 일은 없다. 또한, 액체가 점성을 갖는 경우, 점성이 있는 액체를 차폐부에 충돌시켜서 미립화 시킬 수 있는 이점도 있다.

또한, 액체 및 공기는 각각 굽힘이 없는 직선 형상의 공급로를 통하여 유통하기 때문에, 굽힌 부분에서 발생하기 쉬운 막힘이나, 이물질(異物質)의 퇴적이 발생하기 어려워서, 유지 관리가 자유롭고, 원활하게 액체 또는 기체를 유통시킬 수 있다.

제 5도 및 제 6도는 제 2실시형태를 나타내며, 제 1실시형태의 상위점(相違点)은 노즐 팁(19)의 소직경 원통부(19d)에 90°간격을 두어서 홈(19j, 19k, 19p, 19q)을 설치하고, 또한 이들의 홈 저면(底面)에 각각 액체 유출 구멍(19f, 19g, 19r, 19s)을 설치한 점이다.

상기 제 2실시형태에서는, 분사구(20)를 향하여 사방(四方)으로부터 액체와 이미 충돌 혼합된 기체가 유출하여, 분사구(20)의 중앙부 내부 측에서 충돌 혼합되어 더욱 액체를 미립화 시킨 후, 분사구(20)로부터 분사된다.

제 7도는 제 3실시형태를 나타내며, 제 1실시형태와의 상위점은 노즐 팁(19' )의 소직경 원통부(19' d)에 설치한 1쌍의 홈(19' j)과 홈(19' k)의 저면을 경사 시키는 것과 동시에, 상기 홈(19' j)과 홈(19' k)에 대향하는 노즐 몸체(18 ')의 선단 폐쇄벽(18' b)의 내면을 상기 홈 저면(底面)과 평행이 되도록 경사 시키고 있다. 따라서, 홈 저면과 선단 폐쇄벽(18' b)과의 사이에 형성되는 기체 유로 (23' )를 경사 시켜서, 대향하는 기체 유로(23' )가 이루는 각도 θ를 120°로 하고 있다.

상기 대향하는 기체 유로(23' )가 이루는 각도를 120°로 하면, 대향하는 기체 유로(23' )로부터 유출하는 미립화 된 액체를 포함하는 기액 혼합물이 분사구(20)의 바로 내부에서 충돌 혼합되는 것으로 된다.

제 8도에 나타내는 제 4실시형태에서는, 대향하는 기체 유로(23" )가 이루는 각도 θ를 60°로 하고 있으며, 이 경우에는 대향하는 기체 유로(23" )로부터 유출하는 미립화 된 액체를 포함하는 기액 혼합물이 분사구(20)의 외부에서 충돌 혼합하는 것으로 된다.

이와 같이, 먼저 액체와 충돌 혼합시켜서 미립화 된 액체를 포함하는 기체 끼리를 충돌 혼합시키는 위치는, 분사구(20)로부터 노즐 내부측, 혹은 분사구의 바로 내부, 분사구로부터 노즐 외부측의 어느 위치라도 좋으며, 분사구 근방이라면 좋다.

다만, 분사구의 근방에서 충돌 혼합시키기 전에, 액체가 분사구의 원주 테두리의 선단 폐쇄벽에 충돌하여서, 이 충돌하는 액체와 교차하도록 기체를 흐르게 하여, 액체와 기체를 충돌 혼합시켜 놓는 것은 필수적인 것이다.

제 9도에 나타내는 제 5실시형태는, 액체 공급로를 형성하는 내부 원통에 연결하는 노즐 팁(30)의 폐쇄단벽(30a)의 중앙부에 분사구(40)를 설치하고, 상기 분사구(40)의 원주벽(30b)에 대향시켜서 1쌍의 관통 구멍(30c)을 설치하여, 노즐 팁(30)과 노즐 몸체(35) 사이의 기체 유로(36)는 상기 관통 구멍(30c)을 통하도록 구성하고 있다. 상기 노즐 몸체(35)의 선단벽(先端壁)(35a)에는 대직경 개구부(35b)를 설치하고, 상기 대직경 개구부(35b)의 내주(內周) 테두리에 노즐 팁(30)의 폐쇄단벽(30a)의 선단면 원주 테두리를 맞닿게 하고, 상기 맞닿는 부분보다 분사구(40)의 원주 테두리벽(30d)을 외부로 돌출 시키고 있다.

상기 관통 구멍(30c)의 내면에 액체 유출 구멍(30e)을 개구시키고, 상기 액체 유출 구멍(30e)과 대향하는 위치에서는, 관통 구멍(30c)은 분사구(40)와 연통하는 상태로서, 액체 유출 구멍(30e)으로부터 분사된 액체는 관통 구멍(30c)을 통하는 기체와 교차하도록 충돌 혼합되며, 또한 대향한 위치로부터 분사하는 기액 혼합물끼리가 분사구(40)의 내부 위치에서 정면충돌한다.

상기 제 5실시형태에서는, 액체 유출 구멍(30e)으로부터 분출한 액체는 벽면으로 이루어진 차폐물에 맞닿지 않으나, 기체와 교차하여 충돌 혼합됨과 동시에, 분사구에서 대향하여 분출하는 기액 혼합물끼리가 충돌 혼합됨으로써, 액체의 미립화를 확실히 도모할 수 있다. 따라서, 기체/액체의 비를 저하시켜도, 입자 직경이 조대화하는 것을 방지할 수 있다.

제 10도는 제 6실시형태를 나타내며, 제 5실시형태와의 상위점은, 액체 유출 구멍(30e)의 위치를 관통 구멍(30c)의 내면과 대향하는 위치에 설정하고, 관통 구멍(30c)의 대향하는 내면(30g)을 차폐부로 하고 있다. 따라서, 액체 유출 구멍(30e)으로부터 관통 구멍(30c)으로 분출된 액체는 차폐부로 되는 관통 구멍 내면(30g)에 충돌하여, 액체는 미립화 되어 반사 확산한다. 이 차폐부에 충돌하여 미립화 된 액체에 관통 구멍(30c)을 통하는 기체가 교차하여 충돌 혼합하기 때문에, 미립화는 더욱 효율이 좋게 된다. 또한, 기체 측의 문제에 의해서 기체가 공급되지 않는 경우 혹은 기체의 공급량이 감소한 경우에도, 액체는 차폐부에 충돌하여 확산함과 동시에 미립화하기 때문에, 액체가 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되어 분출하여 피분사체(被噴射休)에 손상을 주는 일을 방지할 수 있다.

기타 개소는 제 5실시형태와 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.

이상의 설명으로써 명백한 바와 같이, 본 발명의 청구항 1에 관련된 2종류 유체 노즐에 의하면, 분사구의 내부 측에서 기체와 액체를 교차시켜서 충돌 혼합하고, 또한 분사구의 근방(분사구로부터 노즐 내부측, 노즐 외부측, 혹은 분사구의 바로 내부)에서 대향시킨 기액(氣液) 혼합물을 충돌시키고 있기 때문에, 액체의 미립화를 확실히 도모 할 수 있다. 따라서, 기체/액체의 비를 적게 하여 저 에너지화를 도모한 경우에도, 입자 직경을 조대화시키지 않고 미립 분무를 분사시킬 수 있으며, 그 결과, 저에너지화에 의한 비용 저감을 도모할 수 있다.

또한, 청구항 2에 관련된 2종류 유체 노즐에 의하면, 분사구의 원주 테두리의 선단 폐쇄벽을 차폐부로 하여, 액체를 분사구로부터 분사하기 전에, 차폐부에 충돌시켜서 미립화 시킴과 동시에 확산시키기 때문에, 기체측에 문제가 발생하여 액체만이 분사되는 경우에 있어서도, 액체가 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되어서 분사구로부터 분사되는 일은 없으며, 힘있게 줄기로 내 뻗치는 흐름으로 되는 경우에 발생하는 액체 압력에 의한 피분사체의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 이 차폐부를 향하여 분출하는 액체와 교차하도록 기체를 흐르게 하여, 차폐부로의 충돌로써 미립화 된 액체를 기체와 교차시켜서 충돌 혼합시키며, 또한 분사구의 근방에서 대향시킨 기액(氣液) 혼합물을 충돌시키고 있기 때문에, 더욱 미립화를 도모할 수 있다.

또한, 상기와 같이, 액체를 차폐부에 충돌시켜서 미립화 시키고 있기 때문에, 액체로서 중유 등의 점성체(粘性體)를 이용하는 경우에도, 미립화를 도모할 수 있다. 또한, 액체 유로는 굽힘이 없는 직선 형상이기 때문에, 만곡 부분에서 점성체가 막힌다든지, 퇴적하는 일이 없다. 따라서, 고점도(高粘度)의 액체 분사용으로서 가장 적절하게 사용할 수 있다.

제 1도는 본 발명의 제 1실시형태의 노즐(nozzle) 전체의 단면도.

제 2도는 제 1실시형태의 주요부 확대 단면도.

제 3도는 제 1실시형태에서 사용하는 노즐 팁(tip)의 사시도.

제 4도 (A)는 제 3도의 노즐 팁의 단면도, (B)는 우측면도.

제 5도는 제 2실시형태의 노즐의 주요부 단면도.

제 6도는 제 2실시형태에서 사용하는 노즐 팁의 사시도.

제 7도는 제 3실시형태의 노즐의 주요부 단면도.

제 8도는 제 4실시형태의 노즐의 주요부 단면도.

제 9도는 제 5실시형태의 노즐의 주요부 단면도.

제 10도는 제 6실시형태의 노즐의 주요부 단면도.

제 11도는 종래의 외부 혼합 방식의 노즐의 단면도.

제 12도는 종래의 내부 혼합 방식의 노즐의 단면도.

제 13도는 기체/액체의 비와 입자 직경과의 관계를 나타내는 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 2종류 유체 노즐 11 : 외부 원통

12 : 내부 원통 14 : 액체 공급로

16 : 기체 공급로 17 : 어댑터(adapter)

18 : 노즐 몸체 18b : 선단 폐쇄벽(차폐부)

19 : 노즐 팁 19f, 19g : 액체 유출 구멍

19j, 19k : 홈 20 : 분사구(噴射口)

21, 22, 23 : 기체 유로(流路)

Claims

노즐내부에 액체 공급로와, 이 액체 공급로의 외주위치에 기체 공급로를 설치하고, 상기 액체 공급로와 기체 공급로로부터 공급되는 액체와 기체를 혼합하여 노즐선단의 선단 폐쇄벽에 설치된 분사구로 기액 혼합유체를 분사시키는 2유체 노즐에 있어서,

상기 액체 공급로는 선단을 직경방향으로 분기시켜 복수의 액체 유출구멍을 설치하며,

이 액체 유출구멍을 상기 외주위치의 기체 공급로의 선단에서 상기 분사구로 향하는 유로의 도중에 개구시켜서, 상기 각 액체 유출구멍으로부터 분사하는 액체에 기체가 교차 충돌하는 1차 충돌 혼합부를 설치하고,

상기 1차 충돌 혼합부를 상기 분사구의 내부위치에서 대향하여 개구시켜서, 상기 분사구와 대향하는 내부위치에서 2차의 충돌 혼합부를 설치하며,

상기 1차 충돌 혼합부에서 혼합된 기액 혼합물을 상기 2차 충돌 혼합부에서 충돌시켜 2차의 혼합을 수행하고, 이 2차의 충돌 혼합된 기액 혼합물을 상기 분사구로부터 분사하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 2유체 노즐.
제 1항에 있어서, 상기 노즐 선단의 분사구를 둘러싼 선단 폐쇄벽을 상기 액체 유출 구멍으로부터 분출하는 액체의 차폐부로 하여, 액체가 충돌하는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 2종류 유체 노즐.
제 2항에 있어서, 상기 액체 공급로의 폐쇄단벽(閉鎖端壁)을 상기 분사구를 설치한 선단 폐쇄벽의 내부 측에 간격을 두고 배치하고, 상기 폐쇄단벽으로부터 소직경 원통부를 돌출 설치하여 분사구의 원주 테두리의 선단 폐쇄벽 내면에 맞닿게 하며, 상기 소직경 원통부의 원주 벽에 대향한 홈을 설치하여, 상기 기체 유로는 상기 홈을 통하도록 함과 동시에 상기 액체 유출 구멍을 홈 내면에 개구시키고, 상기 액체 유출 구멍으로부터 분출되는 액체를 상기 차폐부에 충돌시킴과 동시에 상기 홈을 통하는 기체와 교차시켜서 충돌시키고, 또한 분사구 근방에서 대향시킨 기액 혼합물을 충돌시키는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 2종류 유체 노즐.
제 1항에 있어서, 상기 액체 공급로의 폐쇄단벽의 중앙부에 분사구를 설치하고, 상기 분사구의 원주 벽에 대향시켜서 관통 구멍을 설치하여, 상기 기체 유로는 상기 관통 구멍을 통하도록 구성함과 동시에 상기 액체 유출 구멍을 관통 구멍의 내면에 개구 시키고, 상기 액체 유출 구멍으로부터 분출되는 액체를 상기 관통 구멍의 대향면을 차폐부로 하여서 충돌시킴과 동시에 관통 구멍을 통하는 기체와 교차시켜서 충돌시키고, 또한 분사구 근방에서 대향시킨 기액(氣液) 혼합물을 충돌시키는 구성으로 된 것을 특징으로 하는 2종류 유체 노즐.
제 1항에 있어서, 상기 외주 위치의 기체 공급로와 분사구를 연통하는 차폐부를 따르는 기체 유로는, 대향시켜서 2개 이상 형성하고, 또한 대향시킨 기체 유로가 이루는 각도를 180°∼ 30°로 설정하는 것을 특징으로 하는 2종류 유체 노즐.