WO2022079787A1 - 二流体ノズル噴霧装置 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a two-fluid nozzle spraying device.
  • a two-fluid nozzle spraying device that sprays fine particles obtained by crushing a liquid by mixing a liquid such as water with the gas using a high-speed flow of compressed gas is known.
  • control device that measures the nozzle characteristics of the two-fluid nozzle that mixes and sprays the compressed gas and the pressurized liquid in advance, and controls the pressure or flow rate of the gas and the pressure or flow rate of the liquid given to the two-fluid nozzle.
  • Two-fluid spray systems are known (see, eg, Patent Document 1).
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-176975 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2013-09646 Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-209233 Japanese Patent No. 5898581
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a two-fluid nozzle spraying device capable of adjusting spraying with high accuracy with a simple configuration.
  • the two-fluid nozzle atomizing device is a gas regulator that outputs a compressed gas of a predetermined pressure in the compressed gas supply system, and an application exceeding a predetermined pressure in the pressurized liquid supply system.
  • a positive displacement pump that is equipped with a relief valve that returns the pressurized liquid to the liquid supply side and outputs the pressurized liquid, and a liquid regulator that outputs the pressurized liquid output by the positive displacement pump while maintaining a predetermined discharge pressure. It is characterized by having a needle valve, a two-fluid nozzle that mixes and sprays a compressed gas output by the gas regulator and a pressurized liquid output by the liquid regulator or the needle valve.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a two-fluid nozzle spraying device 1 according to an embodiment.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1 has a spraying device main body 2 and a two-fluid nozzle 4, and utilizes a high-speed flow of compressed gas to mix a liquid such as water with a gas. It has a function to spray fine particles that are crushed liquid.
  • the spraying device main body 2 has a compressed gas supply system 22 that flows a compressed gas that is a fluid from the gas supply port 20 side toward the gas discharge port 21 side and supplies the compressed gas to the bifluid nozzle 4. Further, the spray device main body 2 flows a pressurized liquid which is a fluid from the liquid supply port 23 side toward the liquid discharge port 24 side, and supplies the pressurized liquid to the bifluid nozzle 4. Has.
  • a compressor 6 is connected to the gas supply port 20 via a pipe 10.
  • the gas discharge port 21 is connected to the bifluid nozzle 4 via a pipe 11.
  • the liquid supply port 23 is connected to the liquid tank 8 via the pipe 12.
  • the liquid discharge port 24 is connected to the bifluid nozzle 4 via the pipe 13.
  • the spraying device main body 2 is provided with a discharge port 26 for discharging a part of the liquid remaining in the pressurized liquid supply system 25 when the spraying of the two-fluid nozzle 4 is stopped.
  • the discharge port 26 discharges a part of the liquid remaining in the pressurized liquid supply system 25 to the outside through the pipe 14.
  • the pipes 10 to 14 are formed of, for example, a member having elasticity in part or in whole. Further, the pipes forming the compressed gas supply system 22 and the pressurized liquid supply system 25 are also formed of, for example, a member having elasticity in part or in whole. Therefore, even if pulsation occurs in the fluid, the influence of pulsation can be suppressed by the elastic piping.
  • the spraying device main body 2 has, for example, a control unit 27 inside.
  • the control unit 27 has a CPU 28 and a memory 29, has a function as a computer, and controls each control target constituting the spray device main body 2. The specific control target controlled by the control unit 27 will be described later.
  • the two-fluid nozzle 4 applies the pressure of the compressed gas supplied from the compressed gas supply system 22 of the spraying device main body 2 to the pressurized liquid supplied from the pressurized liquid supply system 25 of the spraying device main body 2 in the anti-liquid flow direction.
  • the compressed gas and the pressurized liquid are internally mixed and sprayed.
  • the two-fluid nozzle 4 applies compressed gas to the pressurized liquid flowing in the central portion toward the spray port from two opposite directions so that the flowing liquid column is sandwiched between the two gas columns. It is a reverse pressure bifluid nozzle configured to be crushed and to spray the crushed liquid fine particles to the outside.
  • the two-fluid nozzle 4 has a feature that liquid fine particles can be sprayed to the outside with a small amount of compressed gas.
  • the compressor 6 compresses a gas such as air and supplies the compressed gas to the spraying device main body 2 via the pipe 10.
  • the liquid tank 8 supplies a liquid such as water contained therein to the spraying device main body 2 via the pipe 12.
  • the pipe 14 connected to the discharge port 26 may be provided so as to return the liquid discharged from the discharge port 26 to the liquid tank 8.
  • the compressed gas supply system 22 has a gas regulator 30, a solenoid valve 31, a pressure gauge 32, a low pressure regulator 33, a solenoid valve 34, and a pressure gauge 35 in the compressed gas flow path from the gas supply port 20 to the gas discharge port 21. ..
  • the gas regulator 30 outputs the gas supplied from the gas supply port 20 in the compressed gas supply system 22 as a compressed gas having a predetermined constant pressure to the gas discharge port 21 side via the solenoid valve 31.
  • the solenoid valve 31 supplies or shuts off the compressed gas output by the gas regulator 30 to the gas discharge port 21 by turning it on or off according to the control of the control unit 27.
  • the pressure gauge 32 detects the pressure of the compressed gas between the gas regulator 30 and the solenoid valve 31, for example, and outputs the detection result to the control unit 27.
  • the pressure gauge 32 may be arranged so as to detect the pressure of the pipe between the solenoid valve 31 and the gas discharge port 21.
  • the pressure gauge 32 may be removed after the setting of the predetermined gas regulator 30 for the spraying device main body 2 is completed.
  • the low-pressure regulator 33 is provided in parallel with the gas regulator 30 in the compressed gas supply system 22, and the gas supplied from the gas supply port 20 is a low-pressure compressed gas having a predetermined constant pressure lower than that of the gas regulator 30. Output to the gas discharge port 21 side.
  • the solenoid valve 34 supplies or shuts off the low-pressure compressed gas output by the low-pressure regulator 33 to the gas discharge port 21 by turning it on or off according to the control of the control unit 27.
  • the pressure gauge 35 detects the pressure of the low-pressure compressed gas between the low-pressure regulator 33 and the solenoid valve 34, and outputs the detection result to the control unit 27, for example.
  • the pressure gauge 35 may be removed after the predetermined setting for the spraying device main body 2 is completed. Further, when the pressure gauge 32 is arranged so as to detect the pressure of the pipe between the electromagnetic valve 31 and the gas discharge port 21, the pressure gauge 35 is not provided, and the pressure gauge 32 is the pressure gauge 35. It may also serve as a function.
  • the pressurized liquid supply system 25 has a positive displacement pump 36, a liquid regulator 37, a pressure gauge 38, and an electromagnetic valve 39 in the pressurized liquid flow path from the liquid supply port 23 to the liquid discharge port 24.
  • the positive displacement pump 36 has, for example, a diaphragm pump 360 and a relief valve 362, and starts or ends (stops) the operation according to the control of the control unit 27, for example.
  • the diaphragm pump 360 is driven by a drive device such as a motor or solenoid (not shown), and adjusts the discharge amount according to the control of the control unit 27.
  • the control unit 27 adjusts the discharge amount of the diaphragm pump 360 by adjusting the operating frequency of the drive device and the ratio of the operating period (on period) and the stopping period (off period) within a predetermined cycle.
  • the diaphragm pump 360 is, for example, a self-sufficient pump, sucks the liquid contained in the liquid tank 8 through the liquid supply port 23 and the pipe 12, and feeds the liquid regulator 37 as a predetermined pressurized liquid. Output.
  • the diaphragm pump 360 is characterized in that, for example, when the pressure on the liquid inlet side is -25 kPa to +350 kPa, a pressure of about +300 kPa to 600 kPa can be secured on the discharge side. Further, the diaphragm pump 360 is characterized in that the pressure on the liquid inlet side does not affect the discharge side and that the self-priming performance can be ensured by improving the airtightness of the check valve in the diaphragm pump 360. .. Therefore, the diaphragm pump 360 can be used in a wide range of supply liquid pressure conditions, such as when sucking liquid from an atmospheric pressure tank located 2.5 m below or when receiving liquid supply from a pressurized supply system such as water crew. Applicable. Further, the diaphragm pump 360 has almost no sliding portion and is easy to maintain.
  • the relief valve 362 is provided in parallel with the diaphragm pump 360. Then, the relief valve 362 transfers the pressurized liquid exceeding the predetermined pressure in the pressurized liquid supply system 25 from the liquid output side (liquid regulator 37 side) of the diaphragm pump 360 to the liquid supply side (liquid supply port). It is returned to the 23 side) to prevent the inside of the diaphragm pump 360 from becoming too high pressure.
  • the positive displacement pump 36 is provided with a self-sufficient diaphragm pump 360 here, it may be a pump having another configuration. Further, the diaphragm pump 360 and the relief valve 362 may be provided independently of each other.
  • the liquid regulator 37 keeps the pressurized liquid output by the positive displacement pump 36 in the pressurized liquid supply system 25 at a constant discharge pressure of a predetermined value and outputs the pressurized liquid to the liquid discharge port 24. At this time, the liquid regulator 37 can suppress the influence of the pulsation even if the pressurized liquid output by the positive displacement pump 36 has a pulsation.
  • the pressure gauge 38 detects the pressure of the pressurized liquid output by the liquid regulator 37, and outputs the detection result to the control unit 27.
  • the pressure gauge 38 may be removed after the predetermined setting for the spraying device main body 2 is completed.
  • the solenoid valve 39 is turned on or off according to the control of the control unit 27. Specifically, the solenoid valve 39 is a part or all of the pressurized liquid output by the liquid regulator 37 due to the pressure pressure or the lift difference from the two-fluid nozzle 4 when the spraying of the two-fluid nozzle 4 is stopped. Is a discharge valve that discharges the fluid from the pressurized liquid supply system 25 through the discharge port 26. For example, when the solenoid valve 39 is open, all or part of the liquid remaining in the pipe from the discharge side of the positive displacement pump 36 to the two-fluid nozzle 4 is discharged from the discharge port 26 by using the siphon principle or the like. It is possible.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1 controls the control unit 27 to close the solenoid valve 34 and the solenoid valve 39, open the solenoid valve 31, and operate the positive displacement pump 36. ..
  • the spraying device main body 2 is supplied with compressed gas from the compressor 6 and is supplied with liquid from the liquid tank 8, the compressed gas is output from the gas discharge port 21 to the bifluid nozzle 4, and the pressurized liquid is supplied from the liquid discharge port 24. Is output to the two-fluid nozzle 4.
  • the two-fluid nozzle 4 internally mixes the compressed gas supplied through the pipe 11 and the pressurized liquid supplied through the liquid supply port 23, and sprays the crushed liquid fine particles to the outside. ..
  • control unit 27 controls, for example, the solenoid valve 31 and the positive displacement pump 36, and switches between supplying and shutting off the compressed gas and the pressurized liquid to the two-fluid nozzle 4, thereby reducing the spray amount of the two-fluid nozzle 4 for a long time.
  • Proportional control For example, the control unit 27 controls the operation period (on period of the drive device) of the positive displacement pump 36 according to the spray amount at a constant cycle of about 30 seconds to 120 seconds.
  • the control unit 27 stops the positive displacement pump 36 and the two-fluids.
  • the supply of the pressurized fluid to the nozzle 4 is stopped, the solenoid valve 31 is closed, and the solenoid valve 34 is opened.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1 supplies the low-pressure compressed gas from the low-pressure regulator 33 to the two-fluid nozzle 4 to prevent dripping from the two-fluid nozzle 4 due to the air pressure from the low-pressure regulator 33.
  • the control unit 27 closes the solenoid valve 34, stops the positive displacement pump 36 with the solenoid valve 31 open, and opens the solenoid valve 39 to connect the piping 13 and the like. The remaining liquid is discharged from the discharge port 26.
  • the spraying device main body 2 accurately maintains the pressures of the compressed gas and the pressurized liquid at, for example, ⁇ 1 to 5 kPa of the target value, and outputs the pressure to the two-fluid nozzle 4.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1 has a gas regulator 30, a positive displacement pump 36, a liquid regulator 37, and a two-fluid nozzle 4, the two-fluid nozzle spraying device 1 has a simple configuration by combining the functions of each part. Has the effect of being able to adjust with high precision.
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a first modification (two-fluid nozzle spraying device 1a) of the two-fluid nozzle spraying device 1. It should be noted that the same reference numerals are given to the configurations substantially the same as those described above.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1a shown in FIG. 2 has a compressed gas supply system 22 and a pressurized liquid supply system 25a in the spraying device main body 2a.
  • the pressurized liquid supply system 25a has a positive displacement pump 36, a needle valve 50, a pressure gauge 38, and a solenoid valve 39 in the pressurized liquid flow path from the liquid supply port 23 to the liquid discharge port 24.
  • the difference from the first embodiment is that the needle valve 50 is used instead of the liquid regulator 37.
  • the needle valve 50 is an electric openness adjustable valve.
  • the needle valve 50 changes its opening degree according to the control of the control unit 27, and keeps the pressurized liquid output by the positive displacement pump 36 in the pressurized liquid supply system 25a at a predetermined discharge pressure to the liquid discharge port 24. Output. More specifically, the needle valve 50 has a Cv value of, for example, 0.05 to 1 when fully opened, and can control the flow rate of the pressurized liquid with higher accuracy than a valve having another configuration (for example, a ball valve). It is designed to be adjustable.
  • a 15A size ball valve generally has a Cv value of 6.
  • the two-fluid nozzle 4 is one, but a plurality of the two-fluid nozzles 4 are provided, a valve is provided on the liquid input side thereof, and the number of operations of the two-fluid nozzle 4 is changed to widen the spray amount. May change to.
  • the head loss on the combined two-fluid nozzle 4 side as seen from the liquid discharge port 24 varies greatly depending on the number of operations of the two-fluid nozzle 4.
  • such fluctuations can be dealt with by using an instrument such as the needle valve 50 whose opening degree can be adjusted with high accuracy.
  • control unit 27 controls, for example, the solenoid valve 31, the positive displacement pump 36, and the needle valve 50, and switches between supplying and shutting off the compressed gas and the pressurized liquid to the two-fluid nozzle 4, thereby performing the first operation.
  • the spray amount of the two-fluid nozzle 4 is controlled in proportion to time in the same manner as in the embodiment.
  • control unit 27 controls at least one of the pressure of the compressed gas, the pressure of the pressurized liquid, and the opening degree of the needle valve 50 to control the spray characteristics (spray amount, particle diameter, etc.) of the two-fluid nozzle 4. To control.
  • the control unit 27 shuts off the pressurized liquid from the two-fluid nozzle 4 by closing the needle valve 50 when the spraying of the two-fluid nozzle 4 is temporarily stopped. Then, the solenoid valve 31 is closed and the solenoid valve 34 is opened. Then, the two-fluid nozzle spraying device 1a supplies the low-pressure compressed gas from the low-pressure regulator 33 to the two-fluid nozzle 4 to prevent dripping from the two-fluid nozzle 4 due to the air pressure from the low-pressure regulator 33. Further, the case where the spraying is completely stopped is the same as that of the first embodiment, and thus the description thereof will be omitted.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a second modification (two-fluid nozzle spraying device 1b) of the two-fluid nozzle spraying device 1. It should be noted that the same reference numerals are given to the configurations substantially the same as those described above.
  • the two-fluid nozzle spraying device 1b shown in FIG. 3 has a compressed gas supply system 22b and a pressurized liquid supply system 25a in the spraying device main body 2b.
  • the compressed gas supply system 22b has an electropneumatic regulator (EPR) 51 in the compressed gas flow path from the gas supply port 20 to the gas discharge port 21.
  • EPR electropneumatic regulator
  • the difference from the first modification of the two-fluid nozzle spraying device 1 shown in FIG. 2 is that the electropneumatic regulator 51 replaces the gas regulator 30, the low pressure regulator 33, the solenoid valves 31, 34, and the pressure gauges 32, 35. Is the point to use.
  • the electropneumatic regulator 51 decompresses the gas supplied from the gas supply port 20 in the compressed gas supply system 22b according to the control of the control unit 27, and supplies the compressed gas of a predetermined pressure to the gas discharge port 21. Or shut off.
  • the control unit 27 proportionally controls the spray amount of the two-fluid nozzle 4 by controlling the supply pressure of the compressed gas and the pressurized liquid to the two-fluid nozzle 4. Further, the control unit 27 controls the spray characteristics (spray amount, particle diameter, etc.) of the two-fluid nozzle 4 by controlling at least one of the pressure of the compressed gas and the pressure of the pressurized liquid.
  • the pressure of the compressed gas or the pressure of the pressurized liquid may be changed according to the spray amount, or the supply pressure of the compressed gas and the supply of the pressurized liquid may be controlled as in the first embodiment.
  • the spray amount may be controlled in proportion to time by blocking.
  • the control unit 27 stops the positive displacement pump 36 to shut off the pressurized liquid to the bifluid nozzle 4 from the electropneumatic regulator 51.
  • the control unit 27 stops the positive displacement pump 36 and opens the solenoid valve 39 in a state where the compressed gas of a predetermined pressure is supplied from the electropneumatic regulator 51 to the two-fluid nozzle 4.
  • the liquid regulator 37 may be used instead of the needle valve 50.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of a third modification (two-fluid nozzle spraying device 1c) of the two-fluid nozzle spraying device 1. It should be noted that the same reference numerals are given to the configurations substantially the same as those described above.
  • the liquid tank 8 is replaced with a water supply source 52 such as a water supply (or another pump) for the two-fluid nozzle spraying device 1 shown in FIG. It differs in that.
  • the positive displacement pump 36 sucks up, for example, a liquid to which atmospheric pressure is applied and outputs the liquid to the liquid regulator 37.
  • the positive displacement pump 36 sucks liquid from the water supply source 52 under pressure such as tap water and outputs the liquid to the liquid regulator 37. do.
  • the spraying device main body 2 boosts the liquid to 0.3 to 0.6 MPa, which is higher than the general water supply pressure of 0.1 to 0.3 MPa for water services and the like. ing.
  • the spraying device main body 2 makes it possible to suck up the liquid from the water supply source in a wide pressure range and spray it on the two-fluid nozzle 4, so that it is not necessary to pressurize the liquid in the liquid tank 8.
  • each function of the control performed by the control unit 27 may be partially or wholly configured by hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array), or a processor such as a CPU may be used. It may be configured as a program to be executed.
  • hardware such as PLD (Programmable Logic Device) or FPGA (Field Programmable Gate Array)
  • a processor such as a CPU may be used. It may be configured as a program to be executed.
  • the low pressure regulator 33 when the loss of the compressed gas is negligible when the spraying of the two fluid nozzles 4 is temporarily stopped, the low pressure regulator 33.
  • the pressure gauge 35 and the solenoid valve 34 may not be provided. In this case, even if the spraying of the two-fluid nozzle 4 is temporarily stopped, a compressed gas having the same pressure as during spraying may be supplied from the solenoid valve 31 to the two-fluid nozzle 4 to prevent dripping.

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Abstract

一態様にかかる二流体ノズル噴霧装置は、圧縮気体供給系内で所定の圧力の圧縮気体を出力する気体用レギュレータと、加圧液体供給系内で予め定められた圧力を超えた加圧液体を液体供給側へ帰還させるリリーフ弁を備え、加圧液体を出力する容積式ポンプと、容積式ポンプが出力する加圧液体を所定値の吐出圧に保って出力する液体用レギュレータ又はニードル弁と、気体用レギュレータが出力する圧縮気体と、液体用レギュレータ又はニードル弁が出力する加圧液体とを混合させて噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴とする。

Description

二流体ノズル噴霧装置
　本発明は、二流体ノズル噴霧装置に関する。
　例えば、圧縮した気体の高速な流れを利用して、水などの液体と気体とを混合させることにより、液体を粉砕させた微粒子を噴霧する二流体ノズル噴霧装置が知られている。
　また、圧縮気体と加圧液体とを混合させて噴霧する二流体ノズルのノズル特性を予め測定し、二流体ノズルに与える気体の圧力若しくは流量及び液体の圧力若しくは流量を制御する制御装置を備えた二流体噴霧システムは公知である（例えば特許文献１参照）。
　なお、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
特開２０１７－１７６９７５号公報 特開２０１３－０９６６４８号公報 特開２０１９－２０９２３３号公報 特許５８９８５８１号公報
　しかしながら、二流体ノズルの噴霧量や、噴霧する微粒子の粒子径を精度よく調整するためには、大型の装置や複雑な構成が必要となっていた。
　本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で噴霧を高精度に調整することができる二流体ノズル噴霧装置を提供することを目的とする。
　本発明の一態様にかかる二流体ノズル噴霧装置は、圧縮気体供給系内で所定の圧力の圧縮気体を出力する気体用レギュレータと、加圧液体供給系内で予め定められた圧力を超えた加圧液体を液体供給側へ帰還させるリリーフ弁を備え、加圧液体を出力する容積式ポンプと、前記容積式ポンプが出力する加圧液体を所定値の吐出圧に保って出力する液体用レギュレータ又はニードル弁と、前記気体用レギュレータが出力する圧縮気体と、前記液体用レギュレータ又は前記ニードル弁が出力する加圧液体とを混合させて噴霧する二流体ノズルとを有することを特徴とする。
　本発明によれば、簡易な構成で噴霧を高精度に調整することができる二流体ノズル噴霧装置を提供することができる。
本発明の第１の実施形態にかかる二流体ノズル噴霧装置の構成例を示す図である。 二流体ノズル噴霧装置の第１変形例の構成例を示す図である。 二流体ノズル噴霧装置の第２変形例の構成例を示す図である。 二流体ノズル噴霧装置の第３変形例の構成例を示す図である。
　以下に、図面を用いて二流体ノズル噴霧装置の第１の実施形態を説明する。図１は、一実施形態にかかる二流体ノズル噴霧装置１の構成例を示す図である。
　例えば、二流体ノズル噴霧装置１は、噴霧装置本体２と、二流体ノズル４とを有し、圧縮した気体の高速な流れを利用して、水などの液体と気体とを混合させることにより、液体を粉砕させた微粒子を噴霧する機能を備えている。
　噴霧装置本体２は、気体供給口２０側から気体吐出口２１側に向けて流体である圧縮気体を流し、二流体ノズル４に対して圧縮気体を供給する圧縮気体供給系２２を有する。また、噴霧装置本体２は、液体供給口２３側から液体吐出口２４側に向けて流体である加圧液体を流し、二流体ノズル４に対して加圧液体を供給する加圧液体供給系２５を有する。
　気体供給口２０は、配管１０を介してコンプレッサ６が接続されている。気体吐出口２１は、配管１１を介して二流体ノズル４に接続されている。液体供給口２３は、配管１２を介して液体タンク８に接続されている。液体吐出口２４は、配管１３を介して二流体ノズル４に接続されている。
　また、噴霧装置本体２には、二流体ノズル４の噴霧を停止させた場合に、加圧液体供給系２５に残留する液体の一部を排出させるための排出口２６が設けられている。排出口２６は、配管１４を介して加圧液体供給系２５に残留する液体の一部を外部へ排出させる。
　なお、配管１０～１４は、例えば一部又は全部が弾性を有する部材によって形成されている。また、圧縮気体供給系２２及び加圧液体供給系２５をそれぞれ形成する配管も、例えば一部又は全部が弾性を有する部材によって形成されている。したがって、流体に脈動が生じていても、弾性を有する配管によって脈動の影響を抑えることができる。
　また、噴霧装置本体２は、例えば内部に制御部２７を有する。制御部２７は、ＣＰＵ２８及びメモリ２９を有し、コンピュータとしての機能を備えて、噴霧装置本体２を構成する各制御対象を制御する。なお、制御部２７が制御を行う具体的な制御対象については後述する。
　二流体ノズル４は、噴霧装置本体２の加圧液体供給系２５から供給される加圧液体に対し、噴霧装置本体２の圧縮気体供給系２２から供給される圧縮気体の圧力を反液流方向に伝えつつ、圧縮気体と加圧液体とを内部混合させて噴霧する。
　例えば、二流体ノズル４は、噴霧口に向けて中心部を流れる加圧液体に対し、対向して交差する２方向から圧縮気体を当てることにより、流出する液体柱を２つの気体柱で挟むようにして粉砕し、粉砕させた液体の微粒子を外部へ噴霧するように構成されている逆圧二流体ノズルである。
　したがって、二流体ノズル４には、少ない圧縮気体量で液体の微粒子を外部へ噴霧させることができるという特徴がある。
　コンプレッサ６は、例えば空気などの気体を圧縮し、配管１０を介して圧縮気体を噴霧装置本体２へ供給する。液体タンク８は、例えば内部に収容している水などの液体を、配管１２を介して噴霧装置本体２へ供給する。なお、排出口２６に接続された配管１４は、排出口２６から排出された液体を液体タンク８へ戻すように設けられてもよい。
　次に、噴霧装置本体２が有する圧縮気体供給系２２及び加圧液体供給系２５の具体的な構成例について説明する。
　圧縮気体供給系２２は、気体供給口２０から気体吐出口２１までの圧縮気体流路に気体用レギュレータ３０、電磁弁３１、圧力計３２、低圧レギュレータ３３、電磁弁３４、及び圧力計３５を有する。
　気体用レギュレータ３０は、圧縮気体供給系２２内で気体供給口２０から供給された気体を所定の一定圧力の圧縮気体として、電磁弁３１を介して気体吐出口２１側へ出力する。
　電磁弁３１は、制御部２７の制御に応じてオン又はオフすることにより、気体用レギュレータ３０が出力した圧縮気体を気体吐出口２１に対して供給又は遮断する。
　圧力計３２は、例えば気体用レギュレータ３０と電磁弁３１との間で圧縮気体の圧力を検出し、検出結果を制御部２７に対して出力する。圧力計３２は、電磁弁３１と気体吐出口２１との間の配管の圧力を検出するように配置されてもよい。なお、圧力計３２は、噴霧装置本体２に対する所定の気体用レギュレータ３０の設定が終了した後には、取り外されてもよい。
　低圧レギュレータ３３は、圧縮気体供給系２２内で気体用レギュレータ３０に対して並列に設けられ、気体供給口２０から供給された気体を気体用レギュレータ３０よりも低い所定の一定圧力の低圧圧縮気体を気体吐出口２１側へ出力する。
　電磁弁３４は、制御部２７の制御に応じてオン又はオフすることにより、低圧レギュレータ３３が出力した低圧圧縮気体を気体吐出口２１に対して供給又は遮断する。
　圧力計３５は、例えば低圧レギュレータ３３と電磁弁３４との間で低圧圧縮気体の圧力を検出し、検出結果を制御部２７に対して出力する。なお、圧力計３５は、噴霧装置本体２に対する所定の設定が終了した後には、取り外されてもよい。また、圧力計３２が電磁弁３１と気体吐出口２１との間の配管の圧力を検出するように配置されている場合には、圧力計３５が設けられず、圧力計３２が圧力計３５の機能を兼ねてもよい。
　加圧液体供給系２５は、液体供給口２３から液体吐出口２４までの加圧液体流路に容積式ポンプ３６、液体用レギュレータ３７、圧力計３８、及び電磁弁３９を有する。
　容積式ポンプ３６は、例えばダイヤフラムポンプ３６０及びリリーフ弁３６２を有し、例えば制御部２７の制御に応じて、動作の開始又は終了（停止）を行う。
　ダイヤフラムポンプ３６０は、例えば図示しないモータやソレノイド等の駆動装置によって駆動され、制御部２７の制御に応じて吐出量を調整する。例えば、制御部２７は、駆動装置の動作周波数や、所定の周期内で動作期間（オン期間）と停止期間（オフ期間）の割合を調整することにより、ダイヤフラムポンプ３６０の吐出量を調整する。
　また、ダイヤフラムポンプ３６０は、例えば自給式のポンプであり、液体供給口２３及び配管１２を介して、液体タンク８内に収容されている液体を吸い込み、所定の加圧液体として液体用レギュレータ３７へ出力する。
　また、ダイヤフラムポンプ３６０には、例えば、入液側の圧力が－２５ｋＰａ～＋３５０ｋＰａである場合に、吐出側に＋３００ｋＰａ～６００ｋＰａ程度の圧力を確保できるという特徴がある。また、ダイヤフラムポンプ３６０には、入液側の圧力が吐出側に影響しないことや、当該ダイヤフラムポンプ３６０内の逆止弁の密閉性を高くすることによって自吸性能を確保できることなどの特徴がある。よって、ダイヤフラムポンプ３６０は、例えば２．５ｍ下にある大気圧のタンクから液体を吸上げる場合や、水道などの加圧供給系から液体の供給を受ける場合など、広い範囲の供給液体圧条件において適用可能である。また、ダイヤフラムポンプ３６０は、摺動部がほとんどなく、メンテナンスが容易である。
　リリーフ弁３６２は、ダイヤフラムポンプ３６０に対して並列に設けられている。そして、リリーフ弁３６２は、加圧液体供給系２５内で予め定められた圧力を超えた加圧液体を、ダイヤフラムポンプ３６０の液体出力側（液体用レギュレータ３７側）から液体供給側（液体供給口２３側）へ帰還させ、ダイヤフラムポンプ３６０内が高圧になり過ぎることを防止する。
　なお、容積式ポンプ３６は、ここでは自給式のダイヤフラムポンプ３６０を備えているとしているが、他の構成のポンプであってもよい。また、ダイヤフラムポンプ３６０及びリリーフ弁３６２は、それぞれ独立して設けられていてもよい。
　液体用レギュレータ３７は、加圧液体供給系２５内で容積式ポンプ３６が出力した加圧液体を所定値の一定の吐出圧に保って液体吐出口２４へ出力する。このとき、液体用レギュレータ３７は、容積式ポンプ３６が出力する加圧液体に脈動が生じていたとしても、当該脈動の影響を抑えることができる。
　圧力計３８は、液体用レギュレータ３７が出力した加圧液体の圧力を検出し、検出結果を制御部２７に対して出力する。なお、圧力計３８は、噴霧装置本体２に対する所定の設定が終了した後には、取り外されてもよい。
　電磁弁３９は、制御部２７の制御に応じてオン又はオフする。具体的には、電磁弁３９は、二流体ノズル４の噴霧を停止させた場合に、二流体ノズル４からの気圧又は揚程差により、液体用レギュレータ３７が出力した加圧液体の一部又は全部を加圧液体供給系２５から排出口２６を介して排出させる排出弁である。例えば、電磁弁３９が開いている場合、サイフォンの原理等を利用して容積式ポンプ３６の吐出側から二流体ノズル４に至る配管に残留する液体の全て又は一部を排出口２６から排出することが可能である。
　次に、二流体ノズル噴霧装置１の動作例について説明する。二流体ノズル噴霧装置１は、二流体ノズル４から噴霧を行う場合、制御部２７が電磁弁３４及び電磁弁３９を閉じ、電磁弁３１を開き、容積式ポンプ３６を運転するように制御を行う。噴霧装置本体２は、コンプレッサ６から圧縮気体を供給され、液体タンク８から液体の供給を受けると、気体吐出口２１から圧縮気体を二流体ノズル４へ出力し、液体吐出口２４から加圧液体を二流体ノズル４へ出力する。
　そして、二流体ノズル４は、配管１１を介して供給された圧縮気体と、液体供給口２３を介して供給された加圧液体とを内部混合し、粉砕させた液体の微粒子を外部へ噴霧する。
　また、制御部２７は、例えば電磁弁３１及び容積式ポンプ３６を制御し、二流体ノズル４に対する圧縮気体及び加圧液体の供給と遮断とを切替えることにより、二流体ノズル４の噴霧量を時間比例制御する。例えば、制御部２７は、３０秒～１２０秒程度の一定の周期で噴霧量に合わせて容積式ポンプ３６の運転期間（駆動装置のオン期間）を制御する。
　また、二流体ノズル噴霧装置１は、二流体ノズル４の噴霧を一時的に停止させる場合（時間比例制御における駆動装置のオフ期間）に、制御部２７が容積式ポンプ３６を停止させて二流体ノズル４に対する加圧液体の供給を停止させ、電磁弁３１を閉じて電磁弁３４を開く。そして、二流体ノズル噴霧装置１は、低圧レギュレータ３３から低圧の圧縮気体を二流体ノズル４へ供給することにより、低圧レギュレータ３３からの気圧によって二流体ノズル４から液だれすることを防止する。
　また、噴霧を完全停止させる場合には、制御部２７は、電磁弁３４を閉じ、電磁弁３１を開けた状態で容積式ポンプ３６を停止させ、電磁弁３９を開くことにより、配管１３等に残留する液体を排出口２６から排出させる。
　なお、噴霧装置本体２は、圧縮気体及び加圧液体それぞれの圧力を例えば目標値の±１～５ｋＰａに正確に保って二流体ノズル４へ出力する。
　このように、二流体ノズル噴霧装置１は、気体用レギュレータ３０、容積式ポンプ３６、液体用レギュレータ３７、及び二流体ノズル４を有するので、各部がそれぞれ備える機能の組合せにより、簡易な構成で噴霧を高精度に調整することができるという効果を奏する。
　次に、二流体ノズル噴霧装置１の第１の実施形態の第１変形例について説明する。図２は、二流体ノズル噴霧装置１の第１変形例（二流体ノズル噴霧装置１ａ）の構成例を示す図である。なお、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
　図２に示した二流体ノズル噴霧装置１ａにおいて、噴霧装置本体２ａ内に圧縮気体供給系２２及び加圧液体供給系２５ａを有する。加圧液体供給系２５ａは、液体供給口２３から液体吐出口２４までの加圧液体流路に容積式ポンプ３６、ニードル弁５０、圧力計３８、及び電磁弁３９を有する。第１の実施形態との相違点は、液体用レギュレータ３７に代えてニードル弁５０を用いる点である。例えば、ニードル弁５０は、電動式の開度調節可能弁である。
　ニードル弁５０は、制御部２７の制御に応じて開度を変化させ、加圧液体供給系２５ａ内で容積式ポンプ３６が出力した加圧液体を所定の吐出圧に保って液体吐出口２４へ出力する。より具体的には、ニードル弁５０は、全開時のＣｖ値が例えば０．０５～１となっており、他の構成の弁（例えばボール弁）よりも高精度に加圧液体の流量等を調節することができるようにされている。
　これに対し、例えば、一般的に１５Ａサイズのボール弁ではＣｖ値が６などである。例えば、ニードル弁５０がボール弁に置き換えられた場合には、ボール弁のレンジアビリティが３０：１であっても、ニードル弁５０のように高精度に微小量の加圧液体の流量等を調節することは困難である。例えば、図２に示した例では、二流体ノズル４は１つであるが、これを複数設け、その液体入力側にバルブを設け、二流体ノズル４の運用数を変えて、噴霧量を広範囲に変える場合がある。この場合、二流体ノズル４の運用数により、液体吐出口２４からみた合成された二流体ノズル４側のヘッドロスは大きく変動することになる。しかし、ニードル弁５０のような高精度に開度調節可能な器具を使用することにより、こうした変動に対応可能である。
　そして、制御部２７は、例えば電磁弁３１、容積式ポンプ３６、及びニードル弁５０を制御し、二流体ノズル４に対する圧縮気体及び加圧液体の供給と遮断とを切替えることにより、第１の実施形態と同様に二流体ノズル４の噴霧量を時間比例制御する。また、制御部２７は、圧縮気体の圧力、加圧液体の圧力、及びニードル弁５０の開度の少なくともいずれかを制御することにより、二流体ノズル４の噴霧特性（噴霧量・粒子径など）を制御する。
　また、第１の実施形態と同様に、制御部２７は、二流体ノズル４の噴霧を一時的に停止させる場合に、ニードル弁５０を閉じることにより二流体ノズル４に対して加圧液体を遮断し、電磁弁３１を閉じて電磁弁３４を開く。そして、二流体ノズル噴霧装置１ａは、低圧レギュレータ３３から低圧の圧縮気体を二流体ノズル４へ供給することにより、低圧レギュレータ３３からの気圧によって二流体ノズル４から液だれすることを防止する。さらに、噴霧を完全停止させる場合も、第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
　次に、二流体ノズル噴霧装置１の第１の実施形態の第２変形例について説明する。図３は、二流体ノズル噴霧装置１の第２変形例（二流体ノズル噴霧装置１ｂ）の構成例を示す図である。なお、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
　図３に示した二流体ノズル噴霧装置１ｂにおいて、噴霧装置本体２ｂ内に圧縮気体供給系２２ｂ及び加圧液体供給系２５ａを有する。圧縮気体供給系２２ｂは、気体供給口２０から気体吐出口２１までの圧縮気体流路に電空レギュレータ（ＥＰＲ）５１を有する。図２に示した二流体ノズル噴霧装置１の第１変形例との相違点は、気体用レギュレータ３０、低圧レギュレータ３３、電磁弁３１，３４、圧力計３２，３５に代えて、電空レギュレータ５１を用いる点である。
　電空レギュレータ５１は、制御部２７の制御に応じて、圧縮気体供給系２２ｂ内で気体供給口２０から供給された気体を減圧し、所定の圧力の圧縮気体を気体吐出口２１に対して供給又は遮断する。
　そして、制御部２７は、二流体ノズル４に対する圧縮気体及び加圧液体の供給圧力を制御することにより、二流体ノズル４の噴霧量を比例制御する。また、制御部２７は、圧縮気体の圧力、又は加圧液体の圧力の少なくともいずれかを制御することにより、二流体ノズル４の噴霧特性（噴霧量・粒子径など）を制御する。制御方法としては、噴霧量に応じて圧縮気体の圧力、又は加圧液体の圧力を変化させてもよいし、第１の実施形態と同様に圧縮気体の供給圧力の制御と加圧液体の供給と遮断により、噴霧量を時間比例制御してもよい。
　また、制御部２７は、二流体ノズル４の噴霧を一時的に停止させる場合に、容積式ポンプ３６を停止させて、二流体ノズル４に対して加圧液体を遮断し、電空レギュレータ５１から上述の低圧レギュレータ３３と同等の低圧の圧縮気体を二流体ノズル４へ供給することにより、電空レギュレータ５１からの気圧によって二流体ノズル４から液だれすることを防止する。噴霧を完全停止させる場合には、制御部２７は、所定の圧力の圧縮気体を電空レギュレータ５１から二流体ノズル４に供給した状態で、容積式ポンプ３６を停止させ、電磁弁３９を開くことにより、配管１３等に残留する液体を排出口２６から排出させる。なお、第２変形例において、ニードル弁５０に代えて液体用レギュレータ３７を用いてもよい。
　次に、二流体ノズル噴霧装置１の第３変形例について説明する。図４は、二流体ノズル噴霧装置１の第３変形例（二流体ノズル噴霧装置１ｃ）の構成例を示す図である。なお、上述した構成と実質的に同一の構成には同一の符号が付してある。
　図４に示した二流体ノズル噴霧装置１ｃにおいては、図１に示した二流体ノズル噴霧装置１に対して、液体タンク８が水道（又は他のポンプ）などの給水源５２に代えられている点で異なる。
　図１に示した二流体ノズル噴霧装置１においては、容積式ポンプ３６は、例えば大気圧がかかった液体を吸い上げて、液体用レギュレータ３７に対して出力する。
　これに対し、図４に示した二流体ノズル噴霧装置１ｃにおいては、容積式ポンプ３６は、水道などの圧力をかけられた給水源５２からも液体を吸い上げて、液体用レギュレータ３７に対して出力する。
　なお、噴霧装置本体２は、加圧液体供給系２５において、水道などの一般的な送水圧となる０．１～０．３ＭＰａよりも高い圧力の０．３～０．６ＭＰａに液体を昇圧させている。
　つまり、噴霧装置本体２は、広い圧力範囲の給水源から液体を吸い上げて、二流体ノズル４に噴霧させることを可能にしており、液体タンク８内で液体を加圧する必要がない。
　なお、制御部２７が行う制御の各機能は、それぞれ一部又は全部がＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアによって構成されてもよいし、ＣＰＵ等のプロセッサが実行するプログラムとして構成されてもよい。
　なお、第１の実施形態、第１変形例、第３変形例において、二流体ノズル４の噴霧を一時的に停止させたときに、圧縮気体の損失が無視できる場合には、低圧レギュレータ３３、圧力計３５、及び電磁弁３４が設けられていなくてもよい。この場合、二流体ノズル４の噴霧を一時的に停止させても、噴霧中と同様な圧力の圧縮気体を電磁弁３１から二流体ノズル４に供給して液だれを防止してもよい。
　１，１ａ，１ｂ，１ｃ・・・二流体ノズル噴霧装置、２，２ａ，２ｂ・・・噴霧装置本体、４・・・二流体ノズル、６・・・コンプレッサ、８・・・液体タンク、１０～１４・・・配管、２０・・・気体供給口、２１・・・気体吐出口、２２，２２ｂ・・・圧縮気体供給系、２３・・・液体供給口、２４・・・液体吐出口、２５，２５ａ・・・加圧液体供給系、２６・・・排出口、２７・・・制御部、２８・・・ＣＰＵ、２９・・・メモリ、３０・・・気体用レギュレータ、３１・・・電磁弁、３２・・・圧力計、３３・・・低圧レギュレータ、３４・・・電磁弁、３５・・・圧力計、３６・・・容積式ポンプ、３７・・・液体用レギュレータ、３８・・・圧力計、３９・・・電磁弁（排出弁）、５０・・・ニードル弁、５１・・・電空レギュレータ、５２・・・給水源、３６０・・・ダイヤフラムポンプ、３６２・・・リリーフ弁

Claims (6)

  1. 　圧縮気体供給系内で所定の圧力の圧縮気体を出力する気体用レギュレータと、
    　加圧液体供給系内で予め定められた圧力を超えた加圧液体を液体供給側へ帰還させるリリーフ弁を備え、加圧液体を出力する容積式ポンプと、
    　前記容積式ポンプが出力する加圧液体を所定値の吐出圧に保って出力する液体用レギュレータ又はニードル弁と、
    　前記気体用レギュレータが出力する圧縮気体と、前記液体用レギュレータ又は前記ニードル弁が出力する加圧液体とを混合させて噴霧する二流体ノズルと
    　を有することを特徴とする二流体ノズル噴霧装置。
  2. 　前記二流体ノズルは、
    　前記液体用レギュレータ又は前記ニードル弁が出力する加圧液体に対し、前記気体用レギュレータが出力する圧縮気体の圧力を反液流方向に伝えつつ、圧縮気体と加圧液体とを内部混合させて噴霧すること
    　を特徴とする請求項１に記載の二流体ノズル噴霧装置。
  3. 　前記二流体ノズルに対する加圧液体の供給と遮断とを切替えることにより、前記二流体ノズルの噴霧量を時間比例制御する制御部
    　をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の二流体ノズル噴霧装置。
  4. 　前記二流体ノズルの噴霧を停止させる場合に、前記二流体ノズルに対して加圧液体を遮断し、前記気体用レギュレータよりも低圧の圧縮気体を供給するように制御する制御部
    　をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の二流体ノズル噴霧装置。
  5. 　前記制御部は、
    　圧縮気体の圧力、加圧液体の圧力、及び前記ニードル弁の開度の少なくともいずれかを制御することにより、前記二流体ノズルの噴霧特性を制御すること
    　を特徴とする請求項３に記載の二流体ノズル噴霧装置。
  6. 　前記二流体ノズルの噴霧を停止させた場合に、前記二流体ノズルからの気圧又は揚程差により、前記液体用レギュレータ又は前記ニードル弁が出力した加圧液体を加圧液体供給系から排出する排出弁
    　をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の二流体ノズル噴霧装置。
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