JP2005296874A - 超微霧噴射ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】 超微霧を噴射する二流体ノズルにおいて目詰まり発生をなくす。
【解決手段】 液体通路の外周側に仕切壁を介して気体通路を設け、噴射口に連通する気体通路は、
前記仕切壁の噴射口側の外形を断面多角形状、長円状あるいは楕円状の異形とする一方、前記気体通路の外周面を断面円形として、該断面円形の外周面に前記仕切壁の異形の外面を複数箇所で当接させて前記噴射側の気体通路を周方向に複数の気体通路に分離させ、前記液体通路から噴射する液体の外周に前記分離させた複数の気体通路の噴射口から噴射する気体を混合させて噴霧を発生させている。
【選択図】 図５

Description

本発明は超微霧噴射ノズルに関し、水、薬液、油等の液体を空気等の気体と混合噴霧して平均粒子径が数μｍの超微粒子とし、手に触れても濡れがない乾いた状態の噴霧、所謂、ドライフォッグを発生させるための二流体用ノズルに関するものである。

ノズルから液体を噴射する際、平均粒子径を１０μｍ以下、最大粒子径を５０μｍ以下とすると、手で触っても濡れが感じられない噴霧、いわゆるドライフォッグとなる。該ドライフォッグは噴霧時に濡れを発生させないため、空調用のノズルに好適に用いられるとともに、他の用途にも広範囲で用いられている。

この種の超微霧噴射ノズルとして、本出願人は特開昭５４−１１１１１７（特許文献１）、特公昭６２−１４３４３号（特許文献２）、特公平４−９１０４号（特許文献３）等の多数の特許を提供している。
前記特許文献で提案したノズルは、液体と気体との二流体ノズルで、ノズル本体よりＶ字状に分岐させた後に屈曲させて先端を互いに向き合わせたノズル収納部を設け、これらノズル収納部に夫々ノズルチップを搭載している。各ノズルチップの外周とノズル収納部との間に空気通路を設けると共に、ノズルチップの中心に液体通路を設け、ノズルチップの噴射部において、空気通路より噴射する圧搾空気によって液体通路の先端開口より液体を吸引し気液混合体として棒流を発生させている。一対のノズルチップは噴射部を向き合わせに配置していることにより、前記気液混合体が衝突して超微霧を発生させている。

前記構成の超微霧噴射ノズルは、対向配置するノズルチップ噴射部より気液混合体を噴射させて衝突混合させていることで、気体との混合で微粒化した液滴が更に衝突混合することでより微粒化され、前記１〜１０μｍの液滴となり、ドライフォッグとなる超微霧を発生させることができる。

このように、前記ノズルは超微霧を発生させることができる点で優れているが、ノズルチップ先端の噴射部Ａで目詰まりを発生しにくくする点およびノズルから発生する騒音を低下させる点等で改良の余地がある。
粒子径を小さくするには、圧搾空気量を多くして気水比が高くすることが好ましい。しかし、気水比（気体体積／液体体積）が高くなり、空気量が増加すると、空気および水に含まれている不純物が噴射口近傍で析出し、析出した不純物はノズルチップやノズル本体、特に空気通路の噴射口部分に付着しやすくなり、目詰まり発生の原因となる。本発明者の実験によると気水比が１０００を超えると、目詰まりが発生し易くなっている。

目詰まり防止対策として、気水比を下げて圧搾空気量を減少することが有効な対策となるが気水比を１０００未満とすると、前記特許文献１のノズルでは粒子径が比較的大きくなり、超微霧化できない問題がある。図１６は気水比と最大粒子径と目詰まり発生率とを対比するために本発明者が測定を行った結果を示すグラフを示す。該グラフより、気水比を１０００以上とすると粒子径が減少するが、目詰まりが発生し易くなり、気水比が１０００未満であると目詰まりは発生しにくくなるが粒子径が増大することが認められている。

また、水や空気に含まれる不純物の混入を防止することにより目詰まり発生を防止することも考えられるが、水に含まれるカルシウムやシリカが不純物となり、水や圧搾空気の供給管に付着しているシール剤や切削油等も不純物となる。水は純水器を付設して純水を利用すると不純物をある程度除去できるが、水中に溶解している前記カルシウムやシリカまで完全に除去することは困難である。また、埃等が多い環境条件下では空気中に異物が混入しやすく、エアーフィルタを通しても微小断面積となる空気通路の目詰まり発生原因となる異物まで完全に除去することは困難である。
このように、目詰まりの発生を有効に抑制、防止することは非常に困難で、目詰まりが発生するノズルをメンテナンスする必要があるため、作業効率が低下する問題がある。

また、粒子径を微粒化させるには気水比をあげて圧搾空気量を増加し、かつ、空気通路の断面積を小さくする必要があるが、空気通路の断面積を小さくすると、ノズルから発生する音が大きくなりやすく、静寂な環境下においてはノズルの発生音は騒音となる。さらに、気水比を上げるとコスト高になる問題もある。
特開昭５４−１１１１１７号公報 特公昭６２−１４３４３号公報 特公平４−９１０４号公報

本発明は前記問題に鑑みてなされたもので、液滴の平均粒子径が１０μｍ以下、最大粒子径が５０μｍ以下とする超微霧噴霧ノズルにおいて、主として目詰まりを発生を抑制し、かつ、気水比を低下させて、低音化、低コスト化を図ることを課題としている。

前記課題を解決するため、本発明は、第１に、液体通路の外周側に仕切壁を介して気体通路を設け、噴射口に連通する気体通路は、前記仕切壁の噴射口側の外形を断面多角形状、長円状あるいは楕円状の異形とする一方、前記気体通路の外周面を断面円形として、該断面円形の外周面に前記仕切壁の異形の外面を複数箇所で当接させて前記噴射側の気体通路を周方向に複数の気体通路に分離させ、あるいは
前記仕切壁の外面を断面円形とする一方、前記気体通路の噴射口側の外周面を断面多角形状、長円状あるいは楕円状の異形として前記仕切壁の外周面を面に複数箇所で当接させ、前記噴射側の気体通路を周方向に複数の気体通路に分離させ、
前記液体通路から噴射する液体の外周に前記分離させた複数の気体通路の噴射口から噴射する気体を混合させて噴霧を発生させていることを特徴とする超微霧噴射ノズルを提供している。

第１の発明では、前記したように目詰まりが最も発生しやすい気体通路の噴射側を、周方向に分離させて複数の通路とし、各通路の断面積を小さくすると共に、前記のように断面円形と断面多角形状等の異形の組み合わせにより、分離された各気体通路の流路面積が大きな中央部分と、狭い隅部分とを設けている。該形状とすると、本発明者の実験によれば、気体は主として流路面積の大きな中央部分を流通し、気体通路に目詰まりが発生しにくくなることを知見した。
また、分離した各気体通路の断面積が小さくなることより気体圧力を強めることができ、その結果、供給する気体量を減少させることができるため、該気体として主として用いらる空気中に含まれる不純物自体を減少でき、その結果、目詰まりを発生させにくくすることができる。
さらに、噴射口に開口する気体通路を複数に仕切り、各気体通路を流通する気体量を減少させているため、噴霧時に発生する音を低減することができる。

供給気体量を減少させた場合、前記したように噴霧の粒子径が大きくなる傾向となるが、本発明では、気体通路を分離して、１つの気体通路の断面積を減少させているため気体圧力は増強され、その結果、液体と気体とが混合した時に液体の微粒化も達成できる。
本発明者の実験によれば、液体通路に供給する液体と気体通路に供給する液体との気水比（気体体積／液体体積）を、１０００未満８００以上の範囲に設定すると、目詰まりの発生を抑制しながら、最大粒子径を５０μｍ以下の超微霧を発生させ得ることを確認している。
前記使用する気体として、コンプレッサーからの圧搾空気が好適に用いられるが、ブロアからの圧力空気を用いることもできる。

本発明のノズルでは、前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口よりも外方に突出させ、液体通路より噴射される液体の外周に前記気体通路の噴射口から気体を噴射させて、液体と気体とを外部混合させると共に、
前記液体通路と気体通路とを備えた噴射部を所要間隔および所要角度をあけて対向配置し、各噴射部で外部混合される気液混合流体同士を衝突混合させることが好ましい。
このように、各噴射部で液体と気体とを混合させた気液混合流体をさらに衝突混合させると、液滴の平均粒子径を１μｍ〜１０μｍの範囲とすることができ、液滴のさらなる微粒化を促進できる。

前記液体通路と気体通路とは、具体的には、液体通路はノズル本体のチップ収納部に嵌合する第一ノズルチップの軸芯に沿って形成し、前記仕切壁を第一ノズルチップの周壁で形成する一方、
該第一ノズルチップと前記チップ収納部の内周面の間、あるいは前記チップ収納部に嵌合する第二ノズルチップと前記第一ノズルチップの間に前記気体通路を形成し、前記気体通路の外周壁を前記チップ収納部あるいは前記第二ノズルチップで形成している。
即ち、ノズル本体と第一ノズルチップとから液体通路と気体通路とを形成しても良いし、ノズルチップを中央に配置する第一ノズルチップと、該第一ノズルチップに外嵌する第二ノズルチップとを組み合わせて構成し、第二ノズルチップをノズル本体のチップ収容部の内面に固定してもよい。
いずれの方法を採用するかは、ノズル構成材料を金属とするか樹脂とするか、および形成方法をプレスや切削加工とするか樹脂成形とするか等に応じて選択される。

前記複数の気体通路の各断面積は略同一断面積とし、かつ、
前記複数の気体通路の合計断面積Ｓ１、該気体通路に囲まれた部位の前記液体通路の断面積Ｓ２とすると、Ｓ１：Ｓ２を５：１〜５：２の範囲に設定することが好ましい。

前記気体通路の合計断面積Ｓ１と液体通路の断面積Ｓ２との比は、本発明者が実験を繰り返すことによい知見した好適範囲である。
また、分割された気体通路の各断面積Ｓ３と液体通路の断面積Ｓ２とはＳ３：Ｓ２＝１０：１０〜９：１０の範囲とすることが好ましい。
前記気体断面積と液体断面積の比は、分離された１つの気体通路の断面積が目詰まり発生を抑制できる面積とすると共に、気水比を前記した１０００未満８００以上の範囲内に収めることができる範囲とすることから選択される。

また、前記分離された複数の気体通路の内周面あるいは／および外周面にフッ素樹脂の被膜層を設けていることが好ましい。
上記被膜層を設ける場合は、ノズル本体およびノズルチップを金属製とした場合に特に有効であり、該被膜層によって、気体中に含まれる不純物を付着しにくくでき、目詰まり発生防止にとって有効な対策となる。

なお、ノズル本体およびノズルチップを金属製とせずに、前記チップ収容部を備えたノズル本体および前記ノズルチップを樹脂成形する場合には、フッ系樹脂で成形すると、滑り性が良いため目詰まり発生を有効に防止できる。

また、前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口より０．３〜０．８ｍｍ突出させ、前記対向配置する噴射部の軸線がなす角度を７０゜〜１６０゜、これら各噴射口から衝突点までの距離を３〜１５ｍｍに設定することが好ましい。

さらに、前記分離された気体通路は気体流入側から気体噴射口まで軸線方向に略同一断面積とする一方、気体噴射口から突出させる液体通路の外周壁を縮径方向のテーパ状とすると共に前記液体通路の噴射口の内周面は拡径方向のテーパ状としていることが好ましい。 このように、分離された気体通路の断面積を噴射側先端で広げていないことで、液体の外周に噴射させる気体を外方へ拡散させず、一方、中心から噴射する液体は外周側に拡散させることにより、液体と気体との混合を促進でき、圧力気体による液体の微粒化を促進できる。

前記気体通路より突出する部位の液体通路の噴射側外周壁のテーパ角度は１５゜〜４０゜の範囲内、前記液体噴射口のテーパ角度は９０゜〜１７０゜の範囲内に設定することが好ましい。
これは、噴霧する液滴を平均粒径１０μｍ以下の超微霧とする点から好適であることを、本発明者が実験より知見したことに因る。

本発明は、第２に、液体通路の外周側に、少なくとも内周面に平滑面を形成する樹脂部を備えた気体通路を設け、前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口よりも０．３〜０．８ｍｍ外方に突出させ、液体通路より噴射される液体の外周に前記気体通路の噴射口から気体を噴射させて、液体と気体とを外部混合させる構成とし、
前記液体通路と気体通路とを備えた噴射部を対向配置し、該対向配置する噴射部の軸線がなす角度を７０゜〜１６０゜、これら各噴射口から衝突点までの距離を３〜１５ｍｍに設定し、各噴射部で外部混合される気液混合流体同士を衝突混合させ、液滴の平均粒子径を１μｍ〜１０μｍの範囲で、最大粒子径を５０μｍ以下とし、
前記液体通路に供給する液体と気体通路に供給する気体との気水比（気体体積／液体体積）を１０００未満８００以上にせていしていることを特徴とする超微霧噴射ノズルを提供している。
前記ノズルでは、前記気体通路の内周面の樹脂部はフッ素樹脂から形成し、かつ、該気体通路より突出する部位の液体通路の噴射側外周壁のテーパ角度は１５゜〜４０゜の範囲内、前記液体噴射口のテーパ角度は９０゜〜１７０゜の範囲内に設定していることが好ましい。

前記構成のノズルは第１の発明と相違し、気体通路を複数に仕切っていないが、気水比を１０００未満として空気量を低減し、かつ、気体通路の内周面にフッ素樹脂を露出させていることなどにより目詰まりの抑制および騒音の低減を図ることができる。

さらに、本発明は、第三に、前記した構成の超微霧噴射ノズルを取り付けている空調器、加湿器、冷却器、その他の工業的利用に用いられる超微霧噴射ノズル装着部品を提供している。

上述したように、本発明に係わる超微霧噴射ノズルは、目詰まりしにくい構成としていることにより、目詰まりにより発生するメンテナンスの回数を減少でき、それに伴い工業的用途に利用した場合には生産性を高めることができる。
また、ノズルが発生する噴射音の低減化も図ることができるため、静寂な環境下で使用する場合にノズルからの騒音発生を防止することができる。
さらに、気水比を１０００未満としても粒子径を平均１０μｍ程度とすることができるため、コスト低減も図ることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１乃至図６は第１実施形態を示す。該第１実施形態のノズルは、液体として水を用い、気体として圧搾空気を用い、空調機に取り付けられるものである。

第１実施形態のノズルは、ノズルチップとして第一ノズルチップと第二ノズルチップとを組み合わせたものを用いており、ノズル本体１と、該ノズル本体１の後端側に着脱自在に連結する液体／気体供給用のアダプタ２と、ノズル本体１のチップ収納部にそれぞれ搭載する第一ノズルチップ３０と第二ノズルチップ４０とからなるノズルチップ３とを主たる構成要素としている。前記第一、第二ノズルチップ３０、４０は金属製とし、ノズル本体１、アダプタは樹脂製としている。

ノズル本体１は、後端をアダプタ２に連結する円筒部１０の前端面よりＶ字状に分岐させた分岐部１１（１１−１と１１ー２）と、これら分岐部１１の各先端にそれぞれチップ収納部１３（１３ー１、１３−２）を傾斜させると共に噴射側を近接させて突設している。

前記対向するチップ収納部１３（１３−１、１３−２）にノズルチップ３（３−１、３−２）とプラグ４（４−１、４−２）を夫々内嵌し、対向するノズルチップ３（３ー１と３−２）の先端噴射部Ａ（Ａ１、Ａ２）から噴射する噴霧の中心軸線（ノズルチップの中心軸線）Ｙ１−Ｙ１とＹ２−Ｙ２は、ノズル本体１の円筒部１０の中心軸線Ｘ−Ｘ上の点Ｐ１で交差する設定としている。
前記軸線Ｙ１−Ｙ１とＹ２−Ｙ２がなす対向角θ１は７０°〜１６０°の範囲内に設定し、噴射部Ａ１と点Ｐ、Ａ２と点Ｐの間の距離Ｌ２はそれぞれ３〜１５ｍｍの範囲内に設定している。

前記ノズル本体における液体（水）Ｑと気体（空気）Ａとの通路は、まず、アダプタ２には軸芯に沿って気体流入路２ａを設けると共に外周面に開口する液体流入路２ｂを設け、前記分岐部１１で、気体流入路２ａは気体通路１１ａと連通し、液体流入路２ｂは液体通路１１ｂと夫々連通している。
気体通路１１ａはチップ収納部１３内で、ノズルチップ３に設けた外周側の気体通路３ａに連通させる共に、液体通路１１ｂはプラグ４に設けた液体通路４ａに連通させ、該液体通路４をノズルチップ３の液体通路に連通させている。ノズルチップ３の先端噴射部Ａ（Ａ１、Ａ２）で、前記特許文献１と同様に、外周の気体通路から噴射される気体Ａで中心の液体通路３ｂから液体Ｑを吸引して気液混合させ、この混合流体を前記点Ｐ１で衝突させている。

前記対向配置するノズルチップ３（３ー１、３−２）の形状は同一形状であり、該ノズルチップ３の形状を以下に詳述する。
ノズルチップ３は、中央部分に配置すると共に軸芯にそって液体通路を有する第一ノズルチップ３０と、該第一ノズルチップ３０に噴射側に気体通路をあけて外嵌するとともにノズル本体１のチップ収納部１３に内嵌固定する第二ノズルチップ４０とからなる。
よって、液体通路と気体通路との仕切壁は第一ノズルチップ３０の周壁により形成されると共に、気体通路の外周壁は第二ノズルチップ４０によって形成される。

図３に示すように、第一ノズルチップ３０は前記プラグ４に連接する大径円筒部３１と、該大径円筒部３１に連続する中径円筒部３２と、該中径円筒部３２の前端に円錐筒部３３を介して連続する小径の角筒部３４を設け、該角筒部３４の外形は断面正方形としている。さらに、該角筒部３４の噴射側に前端に向けて縮径する円錐筒部３５を連続させている。該先端の円錐筒部３５の傾斜角度θ３は１５°〜４０°としている。

これら大径円筒部３１、中径円筒部３２、円錐筒部３３、角筒部３４、円錐筒部３５の軸芯に沿って断面円形の液体通路３７を設けている。該液体通路３７は後端に接続したプラグ４の液体通路４ａに連通し、該液体通路４ａに分岐部１１の液体通路１１ｂを連通させている。よって、液体通路１１ｂ、４ａを通して第一ノズルチップ３０の液体通路３７に液体を流入させている。

前記液体通路３７は、大径筒部３１および中径筒部３２の軸芯に沿った液体通路３７ａでは断面積は同一とし、円錐筒部３３から角筒部３４、円錐筒部３５の先端開口近傍までの液体通路３７ｂでは断面積を縮小し、さらに、円錐筒部３５の開口端３５ａに近接した部位では液体通路３７ｃは最小断面積とし、先端の噴射口となる開口端３７ｄでは外面に向けてテーパ状に広げている。図６に示すように、該テーパ角度θ４は９０〜１７０°の範囲としている。

前記大径筒部３１はチップ収納部１３に内嵌し、中央外周面に気体流入凹部３１ａを設け、該気体流入凹部３１ａと大径筒部３１の前端面３１ｂに連通する気体通路３１ｃを設けている。該気体通路３１ｃは第一ノズルチップ３０と第二ノズルチップ４０の間の気体通路４１に連通させている。

前記第二ノズルチップ４０は大略円錐筒形状で、チップ収納部１３の円錐形状とした噴射側周壁１３ａに凹凸嵌合して内嵌固定し、第一ノズルチップ３０の中径筒部３２から角筒部３４にかけて気体通路４１となる空間をあけて外嵌させて取り付けている。また、チップ収容部１３の周壁１３ａの前端面１３ｂより第二ノズルチップ４０の前端部４０ａを突出させ、かつ、該前端部４０ａの中心より更に前記第一ノズルチップ３０の円錐筒部３５を所要寸法Ｌ３（０．３〜０．８ｍｍ）だけ突出させている。

第二ノズルチップ４０の内周面は、第一ノズルチップ３０の大径筒部３１の前端面外周に接する後端から角筒部３４の後部側にかけて気体通路４１を介して外嵌する位置まで円錐面４２とし、該円錐面４２の前端から開口端４０ｂにかける内周面４３は略同一断面の円形断面としている。
よって、図５に示すように、第二ノズルチップ４０の円形の内周面４３に第一ノズルチップ３０の断面正方形の角筒部３４が内嵌し、角筒部３４の４つの頂点３４ｃ、３４ｄ、３４ｅ、３４ｆを第二ノズルチップ４０の内周面４３に当接させている。これにより、内周面４３と角筒部３４の外面との間に形成する気体通路を４つの気体通路４１ａ〜４１ｄに分離している。これら気体通路４１ａ〜４１ｄは図示のような断面略三日月状となり、これら三日月状の断面積の合計断面積Ｓ１と角筒部３４の液体通路断面積Ｓ２との比は、Ｓ１：Ｓ２＝５：１〜５：２としている。
前記断面三日月状の気体通路の合計断面積Ｓ１は０．３〜０．６ｍｍ²の範囲が好ましく、液体通路断面積Ｓ１は０．０８〜０．２ｍｍ²の範囲とすることが好ましい。
なお、液体通路は噴射口ではテーパ状に拡径しているため、噴射口（液穴）では０．４０〜０．４５ｍｍ²の範囲となっている。

従って、気体は、気体通路４１は円錐面４２と中径筒部３２の間の環状通路４１ｅから、４つに仕切られた気体通路４１ａ〜４１ｄに分流され、該分流状態で第二ノズルチップ４０の開口端４０ｂより噴射させている。
なお、図７に示すように、断面正方形状の角筒部３４において、外面の各頂点位置にアール面３４ｃ’〜３ｅｄ’を形成し、該アール面３４ｃ’〜３４ｅ’を第二ノズルチップ４０の内周面４３に当接させて、気体通路を４つの通路に仕切ってもよい。

また、図６に示すように、前記第一ノズルチップ３０の少なくも角筒部３４の外周面に、平滑性を有する樹脂被膜５０を形成している。また、、図示していないが、第二ノズルチップ４０の内周面４３にも樹脂被覆を形成している。本実施形態ではテフロン（Ｒ）コーテイングしている。
なお、前記ノズルの構成部品をノズルチップも含めてソっ素系樹脂で成形してもよい。

前記したように、本実施形態ではノズルに供給する気体Ａはコンプレッサーからの圧搾気体（約３ｋｇ／ｃｍ³）を用い、液体Ｑとして水を用いている。該水は純水器を通した水を用いているが、必ずしも純水器を通した水に限定されない。
気体Ａと液体Ｑとの気水比は１０００未満とし、好ましくは８００〜９９０の範囲で、本実施形態では９００としている。

前記構成からなるノズルの作用について、以下に説明する。
各ノズル噴射部Ａ１、Ａ２では、ノズルチップ３の４つに分かれた気体通路４１ａ〜４１ｄより外方に気体を噴射していると共に、噴射される気体Ａの中心位置に、液体通路３７の先端開口より液体Ｑを噴射している。気体Ａと液体Ｑとは外部混合されて液体Ｑの液滴が微粒化される。さらに、各ノズルチップ３の噴射部Ａ１、Ａ２で混合された気液混合流体が、交差点Ｐで互いに衝突混合し、この衝突混合で液滴がさらに微粒化され、平均粒子径が１０μｍ以下、即ち、１μｍ〜１０μｍで、最大粒子径が５０μｍ以下のドライフォッグとなる。

二流体ノズルでは、噴射口近傍、特に気体通路の噴射口近傍において、気体通路の噴射口近傍においてめずまりが発生しやすいが、本実施形態では、噴射口近傍において気体通路を４つの断面三日月形状の気体通路４１ａ〜４１ｄに分けているため、目詰まりが発生しにくくなる。本発明者の実験によると、前記特許文献１のノズルと比較して目詰まり発生率が７０〜８０％も大幅に低下することが、実験より確認されている。

その原因は、第一に、各気体通路４１ａ〜４１ｄにおいて、中央部分に広幅部分４１ａ−１ができる一方、両側部に狭幅部分４１ａ−２（４１ｂ以下も同じ）が発生し、気体は中央の広幅部分４１ａ−１に流通し、該広幅部分では目詰まりが発生しにくいことにあると認められる。

第二に、気体通路を４つに分断することにより、特許文献１の１つの環状の気体通路の場合と比較して、１つの気体通路の断面積が飛躍的に小さくなるため気体圧が高められる。かつ、第一ノズルチップ３０の先端の円錐筒部３５は第二ノズルチップ４０の前端面より外方に突出させ、４つの気体通路４１ａ〜４１ｄの断面積を噴射口近傍で拡大させていないため、噴射直前で圧力を低下させず、圧力気体を噴射させ、液体Ｑと外部混合させることができる。その結果、供給する気体量を減少させて気水比を１０００未満の９００としても、噴射される平均粒子径を１０μｍ以下とできた。このように、気水比を１０００未満として、噴射される噴霧の乾燥度を低下させていること、および、気体通路への気体供給量を減少させることができたことからも、気体中の不純物による目詰まり発生が抑制されたと認められる。

第三に、気体通路４１ａ〜４１ｄの周面（角筒部３４の外面と第二ノズルチップ４０の内周面４３にテフロン（Ｒ）コーテイングを施し、不純物が付着しにくい構成としていることが、目詰まり発生を抑制したと認められる。

また、本発明では、前記したように、噴射口に開口する気体通路を４つに仕切り、各気体通路を流通する気体量を減少させているため、噴霧時に発生する音を低減することができる。
さらに、気水比を１０００未満の９００としていることにより、使用する圧搾気体量を低減でき、コスト低減を図ることができる。なお、供給する気体はコンプレッサーからの圧搾気体に限定されず、ブロアから供給される気体でもよい。
さらにまた、かつ、第一ノズルチップ３０の角筒部３４が四カ所で第二ノズルチップ４０の内周面４３と接することにより、第一ノズルチップ３０の全周を気体通路をあけて第二ノズルチップ４０の内部に配置する場合と比較して、第一ノズルチップ３０を安定して支持できるとともに、組付け作業も容易となる。

図８は第２実施形態を示し、第１実施形態ではノズルチップを第一ノズルチップ３０と第二ノズルチップ４０との２部材より形成しているが、第二ノズルチップ４０に相当する部分をノズル本体１のチップ収容部１１に一体的に形成している。即ち、ノズルチップは第一ノズルチップ３０のみとしている。
即ち、液体通路と気体通路との仕切壁は第１実施形態と同様に第一ノズルチップ３０の周壁で形成しているが、気体通路の外周壁はノズル本体のチップ収納部の周壁で形成している。

該第２実施形態では、ノズル本体１のチップ収納部１３’には、ノズルチップ３０の大径筒部３１を嵌合する穴部１３’の前側に円錐穴部１３ｂ’を段部１３ｃ’に介して連続させ、該円錐穴部１３ｂ’の円端に断面円形の小径穴部１３ｄ’を形成している。該小径穴部１３ｄ’の内周面にノズルチップ３０の角筒部３４の内嵌させ、第１実施形態と同様に４カ所で当接させて、気体通路４１を分離された４つの気体通路４１ａ〜４１ｄとしている。他の構成は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

前記第２実施形態の構成としても、第二ノズルチップをノズル本体に一体的に形成した点だけが相違するため、作用効果は第１実施形態と同様である。
また、ノズル本体の加工あるいは成形が複雑となるが、部品点数が減少し、組立工数が減少する利点がある。

図９（Ａ）〜（Ｄ）は分離する気体通路の他の実施形態を示す。
即ち、第１実施形態および第２実施形態では第一ノズルチップ３０の角筒部３４の外形を断面正方形とし、気体通路を４つに分割しているが、他の実施形態に示すように、噴射口側の気体通路を２分割、３分割、６分割としている。なお、気体通路の分割個数は８分割程度が上限で、分割し過ぎると、１つの気体通路の断面積が小さくなりすぎ、所要気体量を供給するにはノズルチップの断面積が大きくなり過ぎるとともに、各気体通路が最大幅部の面積が小さくなり逆に目詰まりが発生しやすくなる。
図９（Ａ）〜（Ｄ）では第二ノズルチップ４０の内周面４３は円形とし、第一ノズルチップ３０の角筒部の軸芯部には断面円形の液体通路３７を設けている点は共通している。
なお、第二ノズルチップを設けずに、第２実施形態と同様に、第二ノズルチップをノズル本体のチップ収納部に一体的に設けてもよい。

図９（Ａ）の角筒部３４’は対向する２辺を直線状とし直交する２辺は円弧面とし、気体通路を対向する２個の気体通路４１ａ’と４１ｂ’に分割している。
図９（Ｂ）の角筒部３４’を断面三角形とし、３つの頂点を内周面４３に当接させ、気体通路を３つの気体通路４１ａ’〜４１ｃ’に分割している。
図９（Ｃ）の角筒部３４’を断面六角形とし、６この頂点を内周面４３に当接させ、気体通路を６つの気体通路４１ａ’〜４１ｆ’に分割している。
図９（Ｄ）の角筒部３４’の外周面に周方向に６個の凹部を設けるとともに６つの頂点を突出させた星型類似形状とし、６つの頂点を内周面４３に当接させて、気体通路を６つの気体通路４１ａ’〜４１ｆ’に分割している。
いずれの形状としても、分割した気体通路の断面積の合計面積Ｓ１と角筒部３４の中心液体通路の断面積Ｓ２とは、前記したＳ１：Ｓ２＝５：１〜５：２の関係としている。

図１０は第３実施形態を示し、噴射口側での気体通路の分割を、第二ノズルチップ４０”の穴形状を四角穴とし、内面４３”を４つの直線面から形成している。一方、第一ノズルチップ３０側は、角筒部を断面円形の円筒部３４”としている。該円筒部３４”の外円は四角穴の内面４３に対する外接円と、円筒部３４”と四角穴の内面４３との間に４つに仕切られた気体通路４１ａ”〜４１ｄ”を設けている。なお、第二ノズルチップ４０に設ける角孔はいずれもエッジ部に大きなアールを設けている。

図１１は第３実施形態の変形例を示し、第二ノズルチップ４０’の穴形状を楕円穴とし、第一チップチップに円筒部３４”との間に２個の仕切られた気体通路４１ａ”、４１ｂ”を形成している。

図１０および図１１に示すように、第一ノズルチップ３０を円筒部３４”とし、第二ノズルチップ４０”に角穴を設けて、噴射口側の気体通路を複数の分割しても、第１実施形態と同様の作用効果を得られる。

前記第３実施形態においても、第１実施形態の第２変形例と同様に、第二ノズルチップ４０”を設けずに、ノズル本体のノズル収容部と一体的に設けてもよい。

図１２は第４実施形態を示し、気体通路を分離通路としている部分において、各分離された気体通路４１ａ〜４１ｄを液体噴射口側に向けて傾斜させている。各分離された気体通路の断面積は通路軸線方向に対して直交方向で同一としている。
前記構造とすると、気体通路先端の噴射口から気体が中心の液体側に向けて噴射され、より液体と気体の混合を促進して、液滴の微粒化を図ることができる。

図１３は第５実施形態を示し、第１〜第４実施形態と相違し、気体通路を周方向に仕切らずに断面円環形状の気体通路４１０としている。即ち、第１実施形態では第一ノズルチップ３０の角筒部３４であったところを、第一ノズルチップ３００では円筒部３４０として外周面を断面円形としている。これにより、第二ノズルチップ４００の断面円形の内周面との間に周方向に仕切られていない気体通路４１０をを設けている。他の構成は第１実施形態と同一であるため同一符号を付して説明を省略する。
該第５実施形態では、気水比を１０００未満、好ましくは９００〜８００としている。
このように、気体通路を仕切らずに環状としても、気水比を１０００未満、好ましくは９００〜８００程度として、空気量を低減することで気体通路４００内で目詰まりが発生するのを抑制出来ると共に発生する騒音を低減できる。他の作用効果は第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

図１４および図１６は第６実施形態を示し、第１実施形態のノズル５０を加湿器６０の外周面に９０度間隔をあけて４つ設けている。加湿器６０の構造は本出願人の特許第２８４３９７０の構造と同一構造としている。図中、５１は加湿器６０の本体ケース、５２は蓋ケース、５３は液供給管、５４が気体供給管、５５が貯水室、５６は貯水室内の液量を制御するフロート、５７は水吸上管、５８は気体通路、５９は液体通路である。

前記加湿器６０では貯水内５５内の水が水吸上管５７より液体通路５９に吸い上げられ、ノズル５０の前記第１実施形態に記載の液体通路へ流入する一方、気体は気体通路５８を通ってノズル５０の気体通路へ流入し、第１実施形態で説明したように、対向配置されるノズル収納部１１−１、１１−２の先端から気体と水の混合流体が噴射され、これら混合流体が衝突混合され、平均粒径１０μｍ以下の超微霧が発生する。

本発明のノズルは、加湿器、空調機、あるいは冷却、鎮埃、液切り、消毒液や燃料油の噴霧等の工業的用途に用いる部品に取り付けられ、濡れを発生させずに液体を噴霧させる必要がある機器に好適に用いられる。

本発明の第１実施形態のノズルの正面図である。 第１実施形態の一部断面図である。 図２の要部断面図である。 図３の左側面図である。 図３のＶ−Ｖ線断面図である。 図３の一部拡大断面図である。 図１の変形例を示す断面図である。 第２実施形態の要部断面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は気体通路の他の実施形態を示す断面図である。 第３実施形態の断面図である。 第３実施形態の変形例の断面図である。 第４実施形態の断面図である。 第５実施形態を示し、（Ａ）は噴射部の正面図、（Ｂ）のノズル全体の要部断面図である。 第６実施形態の平面図である。 第６実施形態の断面図である。 気水比と粒子径と目詰まりを関係を示す線図である。

符号の説明

１ ノズル本体
２ アダプタ
３ ノズルチップ
４ プラグ
１１ 分岐部
１３ チップ収納部
３０ 第一ノズルチップ
３４ 角筒部
３７ 液体通路
４０ 第二ノズルチップ
４１ 気体通路
４１ａ〜４１ｄ 分離された気体通路
４２ 内周面
５０ ノズル
６０ 加湿器

Claims (13)

1. 液体通路の外周側に仕切壁を介して気体通路を設け、噴射口に連通する気体通路は、
   前記仕切壁の噴射口側の外形を断面多角形状、長円状あるいは楕円状の異形とする一方、前記気体通路の外周面を断面円形として、該断面円形の外周面に前記仕切壁の異形の外面を複数箇所で当接させて前記噴射側の気体通路を周方向に複数の気体通路に分離させ、あるいは
   前記仕切壁の外面を断面円形とする一方、前記気体通路の噴射口側の外周面を断面多角形状、長円状あるいは楕円状の異形として前記仕切壁の外周面を面に複数箇所で当接させ、前記噴射側の気体通路を周方向に複数の気体通路に分離させ、
   前記液体通路から噴射する液体の外周に前記分離させた複数の気体通路の噴射口から噴射する気体を混合させて噴霧を発生させていることを特徴とする超微霧噴射ノズル。
2. 前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口よりも外方に突出させ、液体通路より噴射される液体の外周に前記気体通路の噴射口から気体を噴射させて、液体と気体とを外部混合させると共に、
   前記液体通路と気体通路とを備えた噴射部を所要間隔および所要角度をあけて対向配置し、各噴射部で外部混合される気液混合流体同士を衝突混合させ、液滴の平均粒子径を１μｍ〜１０μｍの範囲で、最大粒子径を５０μｍ以下としている請求項１に記載の超微霧噴射ノズル。
3. 前記液体通路はノズル本体のチップ収納部に嵌合する第一ノズルチップの軸芯に沿って形成し、前記仕切壁を第一ノズルチップの周壁で形成する一方、
   該第一ノズルチップと前記チップ収納部の内周面の間、あるいは前記チップ収納部に嵌合する第二ノズルチップと前記第一ノズルチップの間に前記気体通路を形成し、前記気体通路の外周壁を前記チップ収納部あるいは前記第二ノズルチップで形成している請求項１または請求項２に記載の超微霧噴射ノズル。
4. 前記複数の気体通路の各断面積は同一断面積とし、かつ、
   前記複数の気体通路の合計断面積Ｓ１、該気体通路に囲まれた部位の前記液体通路の断面積Ｓ２とすると、Ｓ１：Ｓ２を５：１〜５：２の範囲に設定している請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
5. 前記液体通路に供給する液体と気体通路に供給する気体との気水比（気体体積／液体体積）を、１０００未満８００以上としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
6. 前記分離された複数の気体通路の内周面あるいは／および外周面にフッ素樹脂の被膜層を設けている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
7. 前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口より０．３〜０．８ｍｍ突出させ、前記対向配置する噴射部の軸線がなす角度を７０゜〜１６０゜、これら各噴射口から衝突点までの距離を３〜１５ｍｍに設定している請求項２乃至請求項６のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
8. 前記分離された気体通路は気体流入側から気体噴射口まで軸線方向に略同一断面積とする一方、前記気体噴射口から突出させる液体通路の外周壁を縮径方向のテーパ状とすると共に前記液体通路の噴射口の内周面は拡径方向のテーパ状としている請求項２乃至請求項７のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
9. 前記気体通路より突出する部位の液体通路の噴射側外周壁のテーパ角度は１５゜〜４０゜の範囲内、前記液体噴射口のテーパ角度は９０゜〜１７０゜の範囲内に設定している請求項８に記載の超微霧噴射ノズル。
10. 前記チップ収容部を備えたノズル本体および前記ノズルチップをフッ系樹脂より射出成形している請求項３乃至請求項９のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズル。
11. 液体通路の外周側に、少なくとも内周面に平滑面を形成する樹脂部を備えた気体通路を設け、前記液体通路の噴射口は前記気体通路の噴射口よりも０．３〜０．８ｍｍ外方に突出させ、液体通路より噴射される液体の外周に前記気体通路の噴射口から気体を噴射させて、液体と気体とを外部混合させる構成とし、
    前記液体通路と気体通路とを備えた噴射部を対向配置し、該対向配置する噴射部の軸線がなす角度を７０゜〜１６０゜、これら各噴射口から衝突点までの距離を３〜１５ｍｍに設定し、各噴射部で外部混合される気液混合流体同士を衝突混合させ、液滴の平均粒子径を１μｍ〜１０μｍの範囲で、最大粒子径を５０μｍ以下とし、
    前記液体通路に供給する液体と気体通路に供給する気体との気水比（気体体積／液体体積）を１０００未満８００以上にせていしていることを特徴とする超微霧噴射ノズル。
12. 前記気体通路の内周面の樹脂部はフッ素樹脂から形成し、かつ、該気体通路より突出する部位の液体通路の噴射側外周壁のテーパ角度は１５゜〜４０゜の範囲内、前記液体噴射口のテーパ角度は９０゜〜１７０゜の範囲内に設定している請求項１１に記載の超微霧噴射ノズル。
13. 請求項１乃至請求項１２のいずれか１項に記載の超微霧噴射ノズルを取り付けている空調器、加湿器、冷却器等からなる超微霧噴射ノズル装着部品。

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