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JPH06210201A - 吸気単体スプレーノズル - Google Patents

吸気単体スプレーノズル

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JPH06210201A
JPH06210201A JP4269809A JP26980992A JPH06210201A JP H06210201 A JPH06210201 A JP H06210201A JP 4269809 A JP4269809 A JP 4269809A JP 26980992 A JP26980992 A JP 26980992A JP H06210201 A JPH06210201 A JP H06210201A
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JP
Japan
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swirl chamber
spray nozzle
orifice
swirl
liquid
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JP4269809A
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Chien-Pei Mao
チエン−ペイ・マオ
Jr Roy E Pack
ロイ・イー・パック、ジュニア
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DERABAN Manufacturing CO
Collins Engine Nozzles Inc
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DERABAN Manufacturing CO
Delavan Inc
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36—Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38—Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F23D11/383—Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高濃度の泡を含む噴霧を作るスプレーノズル
を提供することである。 【構成】 ノズル内にほぼ軸方向に整列した１対の渦流
室を備えている。燃料又はその他の流体が第１又は前方
渦流室に大体接線方向で層流のパターンで入り、相互接
続オリフイスを通って第２又は後方渦流室に通るはげし
い液体と空気の混合が第２の渦流室で起り、次に混合物
が相互接続オリフイス、第１の渦流室及び放出オリフイ
スを通って吸気スプレーとして放出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般的にいえば、液体
を噴霧するノズルに関し、さらに具体的にいえば、それ
は単体圧力噴霧器又はスプレーノズルによって放出され
る流体中に形成される泡の量を多くする改良に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】この形式のノズルが従来技術において周
知である。単式スプレーノズル又は噴霧器の本質的特徴
が渦流室といわれている内部空間である。渦流室は通常
は、一端に閉じたベース面があり、他端にテーパ付き又
は球形の表面をもった大体円筒形になっており、放出オ
リフイスがテーパ付き又は球形の表面の頂点又はその近
くに渦流室からの出口を形成している。一つ以上の入口
通路が加圧された液体を渦流室の中へ円筒形の軸に対し
てほぼ接線方向に入れる。接線方向通路は、渦流室内に
渦巻き流体流を渦の性質で作り、次に渦効果は、外部空
気を放出オリフイスを通して引き込む中央低圧領域を作
る。このようにして作られる低圧領域によって空気心が
渦巻き液体によって囲まれている中央渦が形成される。
中央渦内での空気と液体の相互作用が次に渦流室を放出
オリフイスを通して連続して放出されるとき無数の小さ
い液滴で構成された液噴霧を作ることは周知である。い
くつかの従来のノズルにおいて、流体がそのような渦流
室からもう一方の渦流室の中へ放出オリフイスを通過す
る前に軸方向に外方に通るものがあった。しかし、この
ような２室クズルは、本発明の構造的特質も機能的特質
ももっていなかった。 ある用途の場合には、液体の小
滴で構成される噴霧パターンが全く満足である。ガスタ
ービンエンジン、油燃焼器などの燃焼領域に油を噴霧す
るのに用いるような他の用途については、異なる特性を
有する噴霧が好ましい。燃焼用途には空気混入噴霧を与
えることが特に望ましい。これは、捕えられた空気を囲
む液体の薄膜が各気泡となっている泡を含む噴霧を発生
することによって達成できる。泡を含む噴霧が強化され
た望ましい燃焼特性を示すことが知られている。これ
は、空気と燃料の混合が改良され、点火と燃焼が起る噴
霧内の化学当量比がより好ましいものになることによる
と考えられる。しかし、泡形成の望ましい水準が単純形
の従来のノズルにおいて、又は空気をノズルに噴射しな
ければならないものなどの他の公知のノズル設計で容易
に得ることができない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、製作が簡単で経済的であり、放出噴霧の中に確
実でかなり高い水準で泡を形成できる設計を有する改良
単体ノズルを提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の重要な特徴は、
第１渦流室から軸方向に後方に間隔をあけた第２密閉渦
流室を有し、さらに第１渦流室に形成された渦が第２渦
流室の中へ軸方向に伸びることができるように第１渦流
室と第２渦流室の間に置かれた流体通路を有する単体形
の吸気噴霧器又はスプレーノズルである。
【０００５】
【実施例】次に、図１を参照すると、本発明に従って構
成されたノズル１０が後端１６から前端１８まで軸方向
に伸びる流体導管１４を有する本体部材１２を備えると
見られる。放出オリフイス２２を有するニブ要素２２が
本体部材１２の前端の方へ向いて導管１４の中に取付け
られている。ニブは、導管１４の内面にある後方に向い
ている肩２５に係合してニブを本体部材１２の中で位置
決めする前方に向いている肩２４を備えている。
【０００６】分配器部材２６が導管１４の中でオリフイ
ス２２とニブ２０の後方に位置決めされている。分配器
の前向き面２８は、ニブの後ろ向き面３０に係合する。
したがって、ニブ２０は本体部材１２にある肩２５と分
配器２６の面２８との間にしつかり保持されている。ニ
ブ２０と分配器２６は、それらの間に放出オリフイス２
２と連絡している密閉渦流室を形成するように周知のよ
うにして構成されている。
【０００７】分配器２６の前向き面２８に形成された一
つ以上のスロット３４が導管１４の前方部分内の流体を
渦流室３２に入れることができるようにする流路となっ
ている。一つ又は複数のスロット３４は、本明細書にお
いてあとで説明する目的のために渦流室内に渦巻き流体
を作るように流体流を導くために周知の方法で方向づけ
られて構成されている。
【０００８】ニブ２０と分配器２６は、本体部材１２の
中の導管内部の図示の組立て位置に保持器３６によって
保持されている。この保持器は、分配器２６の後ろ向き
座４０に当接する前向き座３８を有する大体円筒形の部
材である。保持器３６の外周辺にある雄ねじ４２が導管
１４の内壁にある雌ねじに係合するので、保持器を導管
１４の中の縦軸の回りに回転させると、保持器を本体部
材１２に対して軸方向に前方へ進める。保持器３６の軸
方向に前方部分は、分配器２６をニブ２０の方へ動か
し、次にニブ２０を肩２５にしっかり載せて本体部材１
２、ニブ２０、分配器２６及び保持器３６のすべてを従
来技術で周知のやり方でしっかり接続した組立体にす
る。ねじ４２と４４によって進めるために、保持器３６
の回転を容易にするために、保持器は、ねじ回し又は他
の適当な道具を容易に係合できる横スロット４６を備え
ている。
【０００９】図１に例示した実施例においては、保持器
がねじ４２とねじ４４の間のかみ合い領域において、導
管１４の幅全部を占めるので、保持器は導管１４を通る
液体の流れを妨げることになることが分かる。導管１４
を通って液体が所望通りに流れることができるようにす
るために、保持器３６は中央穴４８と雄ねじ４２の前方
の場所に保持器の構造体を貫通して穴４８から外部まで
伸びる一つ以上の横孔５０を備えている。この周知の構
成は、後端１６で導体１４に入る流体が穴４８と横孔５
０を通って保持器３６の前部を囲む導管１４の部分及び
流体がスロット１４に入り渦流室３２に流入する分配器
２６の後部に入ることができるようにしている。渦流室
３２はニブ２０の大体環状の壁３０によって限られ、加
圧液体がスロット３４などの一つ以上の通路を通って渦
流室３２に入るとき、液体は渦流室３２の中で周知のよ
うにして渦巻き運動を始める。液体が大体規則正しいか
層流の流れパターンで渦流室３２の中で旋回するとき、
液体は渦流室の縦軸に沿って中央低圧領域を作り出す。
低圧によってノズルの外側の比較的高圧の空気からノズ
ルに対して後ろ向きに放出オリフイスを通して吸気又は
空気の内向き流れが生ずる。渦流室内では、渦巻き液体
と吸気の組合せは軸に沿って空気と液体を混合する渦を
生ずると知られている。
【００１０】従来技術においては、分配器２６の前面５
３は、ほぼ平らか又はわずかに形がついており（たとえ
ば凹形）、渦流室３２のためのはっきり画定された底と
して働く。したがって、従来技術において周知の形式の
単体噴霧器にできる。渦の最大長さは、放出オリフイス
２２と分配器２６の前面５３の間の軸方向距離に等し
い。従来技術によるこの限られた距離の範囲内での空気
と液体の混合は、泡があるとしても少い液体の小滴を主
に含む噴霧を作ると知らされている。この特性は、従来
の単体渦流室内の渦流が実際には圧倒的に層流であり、
渦はもっぱら層流環境内にある。
【００１１】図１に示された本発明の実施例において
は、第２渦流室５４が分配器２６の完全に本体内に形成
されている。この第２渦流室は、大体環状の壁５５、床
表面５８及び前面５３を通って第１渦流室と通じ、放出
オリフイス２２と大体軸方向に整列した内部オリフイス
を備えている。
【００１２】第１渦流室の後方に軸方向に位置決めさ
れ、二つの渦流室３２と５４の間を連通させる内側オリ
フイス５６を備えた第２渦流室５４を設けたことが図面
の図２に「Ａ」として示された長めの渦の形成を可能に
し、促進する。これに関連して、述語「長め」は、渦が
放出オリフイス２２と分配器２６の前面５３の間の距離
より大きい軸方向長さを持っていることを表わしてい
る。
【００１３】図２に示されているように渦は第１渦流室
３２を軸方向に通り抜け第２渦流室５４の中へ伸びてい
る。二つの渦流室３２と５４における流体流れパターン
は著しく異なり、第１渦流室３２の中の流れは、渦巻き
パターンがスロット３４のような通路手段を通り渦流室
３２に入る流体の直進する正の流れによって作り出され
るので事実上ほぼ層流であると思われる。対照的に、第
２渦流室５４に入る流体の直進する正の流れがなく、む
しろ、空気と液体が渦Ａを経てオリフイス５６を通って
第２渦流室５４に入る。第２渦流室５４における流体流
れパターンは、第１渦流室３２におけるパターンに比べ
てより無秩序で非層流である。普通は、第２渦流室５４
内の空気渦は、絶えず変化する曲がりくねった形（図２
に矢印で示されている）で動きまわり、高度の乱流と空
気混和を作ると思われる。有限の軸方向長さを定める床
面５８の存在と位置を特徴とする第２渦流室の構成は、
望ましく予期しない具合で渦の作用に影響すると考えら
れる。詳しくいえば、本明細書で開示した構造をもつノ
ズルが図２のＢに示された小円のほぼＶ形のパターンに
よって表わされた泡が高い割合で含まれることを特徴と
すオリフイス２２からの噴霧放出を生ずることが発見さ
れた。内部オリフイス５６の直径が放出オリフイス２２
に等しいか、それよりわずかに大きくてもよいが、これ
までに記録された実験結果に基づくと、内部オリフイス
５６の直径が放出オリフイス２２の直径より小さいとき
すぐれた性能が得られると思われる。第２渦流室５４の
軸方向長さがその幅又は直径に等しいか又はそれらより
大きくてもよいが、第２渦流室の軸方向長さがそれの直
径より小さいときすぐれた結果が得られることも観測さ
れた。
【００１４】本発明の第２の実施例が図３に示され、実
質上同様の要素が同じ数字で示されている。したがっ
て、スプレーノズル１１０が本体部材１２の後端から前
端まで伸びる流体導管１１４を有する本体部材１２と、
放出オリフイス２２を有し本体部材１２の前端１８に向
う導管１１４の中に位置決めされたニブ１２０と、導管
１１４の中でニブ１２０の後方に位置決めされた分配器
部材１２６を備えている。第１渦流室１３２が放出オリ
フイス２２のすぐ背後に置かれ、第２渦流室５４が分配
器部材１２６の中で第１渦流室１３２のすぐ背後に置か
れ、内部オリフイス５６を経て第１渦流室と流体で連通
している。流体導管１１４は、図１の導管１４と、第１
渦流室３２に入る液体の放出が少なくとも一つの通路１
３４を経ており、図１のスロット（一つ又は複数）３４
を経るような斜めの角度の代りにノズル１１０の軸に垂
直である点で異なる。他のすべての点では、図１及び図
３のノズルは同様にして機能すると考えられる。
【００１５】本発明の好ましい実施例を図示して詳細に
説明したが、他の変更形ができることはスプレ−ノズル
又は噴霧器の技術の当業者に容易に明らかであろう。た
とえば、ニブとノズル本体のような多数の個々の要素
を、望むなら互いに一体に作ってもよい。また、当業者
は、種々のノズル構成要素の間にガスケットとシールを
用いることが適当なことがあることを認めるであろう。
しかし、このような要素は本発明の一部を構成せず、し
たがって簡単のために図面及び明細書から省略した。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による第１及び第２渦流室を有する改
良した単体形スプレーノズル又は噴霧器の著しく拡大し
た断面図である。
【図２】 ノズルが動作状態にあるとき作られる中央渦
と噴霧のパターンの図を追加した図１のノズルの図であ
る。
【図３】 本発明による第２の実施例の著しく拡大断面
図である。
【符号の説明】
１０ ノズル １２ 本体部材 １４ 流体導管 ２０ ニブ ２２ 放出オリフイス ２６ 分配器部材 ３２ 第１渦流室 ３６ 保持器 ４６ 横スロット ４８ 中央穴 ５０ 横孔 ５４ 第２渦流室 ５６ 内部オリフイス

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スプレーノズルにおいて、後端から前端
    まで伸びる流体導管を有する本体部材と、前記流体導管
    の前端にある放出オリフイスと、前記ノズル内にあって
    前記放出オリフイスの後方に置かれた第１渦流室と、前
    記ノズル内にあって前記第１渦流室内に空気渦を作るよ
    うに加圧液体を前記流体導管から前記第１渦流室の中へ
    導入する液体導入手段と、前記第１渦流室の軸方向に後
    方に置かれ、内部オリフイスと前記内部オリフイスから
    後方に間隔をあけ、前記内部オリフイスに向かい合う関
    係にある床面を有する第２渦流室とを備え、前記内部オ
    リフイスが前記第１と第２の渦流室の間に置かれて、前
    記第１渦流室内に形成された前記空気渦が前記第２渦流
    室内へ軸方向に伸びることができるようにしているスプ
    レーノズル。
  2. 【請求項２】 内部オリフイスの直径が放出オリフイス
    の直径より小さい請求項１に記載のスプレーノズル。
  3. 【請求項３】 第２渦流室の軸方向長さが第２渦流室の
    直径より小さい請求項１に記載のスプレーノズル。
  4. 【請求項４】 前記液体導入手段が液体を第１渦流室に
    接線方向にかつ前記ノズルの縦軸に斜めの角度で入らせ
    るように方向づけられた少なくとも一つの通路を有する
    流体通路を備えている請求項１に記載のスプレーノズ
    ル。
  5. 【請求項５】 前記液体導入手段が液体を第１渦流室に
    切線方向にかつ前記ノズルの縦軸に垂直に入らせるよう
    に方向づけられた少なくとも一つの通路を有する流体通
    路を備えている請求項１に記載のスプレーノズル。
  6. 【請求項６】 スプレーノズルにおいて、後端から前端
    まで伸びる流体導管を有する本体部材と、前記流体導管
    の前端にある放出オリフイスと、前記流体導管内で前記
    放出オリフイスの後方に置かれた分配器部材と、前記ノ
    ズル内で前記放出オリフイスと前記分配器部材の間にあ
    って大体環状の壁を有する第１渦流室と、前記ノズル内
    にあって前記第１渦流室内に空気渦を作るように加圧液
    体を前記流体導管から前記第１渦流室の中へ導入する液
    体導入手段と、前記ノズル内で前記分配器部材内に完全
    に入って形成され、大体環状の壁、内部オリフイス及び
    前記内部オリフイスから後方に間隔をあけ、前記内部オ
    リフイスに向かい合う関係にある床面を有する第２渦流
    室とを備え、前記内部オリフイスが前記第１と第２の渦
    流室の間に置かれた前記第１渦流室内に形成された前記
    空気渦が前記第２渦流室内へ軸方向に伸びることができ
    るようにしているスプレーノズル。
  7. 【請求項７】 内部オリフイスの直径が放出オリフイス
    の直径より小さい請求項６に記載のスプレーノズル。
  8. 【請求項８】 第２渦流室の軸方向長さが第２渦流室の
    直径より小さい請求項６に記載のスプレーノズル。
  9. 【請求項９】 前記液体導入手段が前記分配器部材の前
    向き面に形成され、液体を前記第１渦流室を画定する壁
    に接線方向にかつ前記ノズルの縦軸に斜めの角度で入ら
    せるように方向づけられた少なくとも一つの通路を備え
    る請求項６に記載のスプレーノズル。
  10. 【請求項１０】 前記液体導入手段が前記分配器部材の
    前向き面に形成され、液体を前記第１渦流室を画定する
    壁に接線方向にかつ前記ノズルの縦軸に垂直に入らせる
    ように方向づけられた少なくとも一つの通路を備えた請
    求項６に記載のスプレーノズル。
  11. 【請求項１１】 単体スプレーノズルにおいて、本体部
    材と、前記ノズルの放出端にある放出オリフイスと、大
    体環状の壁を有し、前記放出オリフイスの軸方向に内方
    に置かれた第１渦流室と、液体を前記ノズルの入口端か
    ら導管を通し、前記液体を前記第１渦流室に加圧して前
    記大体環状の壁に接線方向に入らせる手段を備え、やは
    り、大体環状の壁を有し、前記第１渦流室の軸方向に後
    方に置かれた第２渦流室と、前記第１渦流室内に液体に
    よって形成された空気渦が前記第２渦流室の中へ軸方向
    に入ることができるように前記第１と第２の渦流室の間
    に置かれ、前記第１と第２の渦流室を接続する内部オリ
    フイスを有することを特徴とする単体スプレーノズル。
  12. 【請求項１２】 内部オリフイスの直径が放出オリフイ
    スの直径より小さい請求項１１に記載のスプレーノズ
    ル。
  13. 【請求項１３】 第２渦流室の軸方向長さが第２渦流室
    の直径より小さい請求項１１に記載の単体スプレーノズ
    ル。
  14. 【請求項１４】 前記液体が前記第１渦流室に前記ノズ
    ルの縦軸に斜めの角度で入る請求項１１に記載の単体ス
    プレーノズル。
  15. 【請求項１５】 前記液体が前記第１渦流室に前記ノズ
    ルの縦軸に垂直に入る請求項１１に記載の単体スプレー
    ノズル。
JP26980992A 1991-10-08 1992-10-08 吸気単体スプレーノズル Expired - Fee Related JP3240188B2 (ja)

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US774011 1991-10-08
US07/774,011 US5152463A (en) 1991-10-08 1991-10-08 Aspirating simplex spray nozzle

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JPH06210201A true JPH06210201A (ja) 1994-08-02
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