KR101056529B1

KR101056529B1 - 기액혼합류의 분사장치

Info

Publication number: KR101056529B1
Application number: KR1020030096317A
Authority: KR
Inventors: 하라시니치
Original assignee: 시부야 코교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2011-08-12
Also published as: JP4246506B2; KR20040067822A; CN100336605C; CN1517152A; TW200417417A; TWI290066B; JP2004223409A

Abstract

액체와 기체로된 기액혼합류를 형성하여 분사하는 본 발명의 기액혼합류의 분사장치는, 가압액체를 분사하는 분사구와, 분사구의 하류측에 배치된 편평형 유통로와, 가압액체에 의해 발생되는 부압(負壓)에 의해 가압액체 분사구의 주변으로 기류를 형성하는 제1 기체흡인구와, 가압액체에 의해 형성된 선상형 분사류의 폭방향의 외측으로 제1기체흡인구의 하류측에 배치되는 제2기체흡인구를, 구비하며, 제1기체흡인구 및 제2기체흡인구로 부터 공급되는 기체에 의해 형성된 기체동반류가 선상형 분사류와 편평형 유통로의 내면 사이에서 선상형 분사류를 따라 흐른다.

선상형 분사류, 편평형 유통로, 최소단면부, 연소재(硏掃材), 분립체(粉粒體)

Description

기액혼합류의 분사장치{EJECTION DEVICE OF EJECTING GAS-LIQUID MIXED FLOW}

도 1은 본 발명의 제1실시예를 나타내는 종단면도.

도 2는 도 1의 A-A선 단면도.

도 3은 노즐 본체의 종단면도.

도 4는 동 노즐본체의 좌측면도.

도 5는 동 액체분사부의 종단면도.

도 6은 동 액체분사부의 우측면도.

도 7은 동 액체분사부의 좌측면도.

(부호설명)

1 : 분사장치, 2 : 노즐본체, 3 : 액체분사부

4 : 공간부, 5 : 단부판, 6 : 액체노즐부

7 : 쓰로틀부, 8 : 선상부 9 : 최소단면부

10 : 분사류, 11 : 기체동반류, 12 : 외부분사류

13, 14 : 기체흡입구, 15, 16 : 암나사부

17 : 가압액체의 공급로, 18 : 분사구

19,20 : 요부, 21,22 : 볼삽입구멍

본 발명은 물체의 표면에 부착된 오염이나 그 밖의 부착물에 대한 세정 내지 박리처리 등에 적합한 편평형 기액 혼합류를 분사하기 위한 분사장치에 관한 것이다.

이러한 기액 혼합류의 분사장치에 관하여, 내부공간에 설치된 가압액체의 분사구로부터 분사되는 액체분사류와 가스 입구로부터 유입하는 기체를 편평형 혼합실을 통과시킴으로써 편평형의 기액혼합류를 형성하는 것이 종래 공지되어 있다(미심사일본특허공개 소53-18009호 참조). 그러나, 이 종래의 기술에 의하면, 편평형의 기액혼합류의 형성은 가능하지만, 기액혼합류의 주변부와 편평형의 혼합실의 내면과의 접촉에 의한 감쇠가 크고, 분사속도가 낮아지는 기술적 문제가 있다. 또, 혼합실의 내면과의 접촉에 기초하여 저항작용에 의하여 편평형 혼합류의 주변부에 발생하는 부분적인 감속에 의해 균일한 유속으로된 편평형 기액혼합류의 형성이 곤란해지는 문제가 있다.

본 발명은 이상과 같은 종래의 기술적 상황을 고려하여 발명한 것으로서, 가압액체의 분사구로부터 분사되는 액체분사류를 가지고 기체흡인구로부터의 기체를 혼입하면서 편평형 기액혼합류를 형성하는 분사류와 유통로의 내면과의 접촉에 기인하는 저항작용을 해소하고, 상기 분사류의 분사속도 저하를 저감하여 얻는 기액 혼합류의 분사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이러한 목적을 실현하기 위해 본 발명의 구성특징에 따른 발명은 액체와 기체로된 기액혼합류를 형성하여 분사하는 기액혼합류의 분사장치로서, 가압액체를 분사하는 분사구와; 분사구의 하류측에 배치된 편평형 유통로와; 가압액체에 의해 발생되는 부압(負壓)에 의해 가압액체 분사구의 주변으로 기류를 형성하는 제1 기체흡인구와; 가압액체에 의해 형성된 선상형 분사류의 폭방향의 외측으로 제1기체흡인구의 하류측에 배치되는 제2기체흡인구를; 구비하며, 제1기체흡인구 및 제2기체흡인구로 부터 공급되는 기체에 의해 형성된 기체동반류가 선상형 분사류와 편평형 유통로의 내면 사이에서 선상형 분사류를 따라 흐른다.

따라서, 본 발명에 의하면, 상기 기체동반류에 의해 편평형 분사류의 주변부에서 상기 유통로의 각 내면과의 접촉에 의한 저항작용이 큰폭으로 해소되는 결과, 그들 접촉에 기인하는 기액혼합류의 분사속도의 저하도 대폭적으로 감소된다. 또, 분사류의 주변부에서의 부분적인 분사속도의 저하가 해소되므로, 유속에 의해 균일한 편평형 기액혼합류의 형성이 가능하다. 또, 상기 유통로의 도중에 최소단면적부를 설치하고, 그 최소단면적부의 상류측은 분사류의 폭방향과 직교하는 방향으로 서서히 축소하고, 하류측은 폭방향으로 확대하도록 구성될 수도 있다.

본 발명에 관한 분사장치에 의해 형성되는 편평형의 기액혼합류는 물체표면에 부착된 오염이나 그 밖의 부착물에 대한 세정 내지 박리처리에 적합하지만, 이들에 한정되는 것은 아니며, 편평형의 기액혼합류를 사용가능한 곳이면 확대 적용 이 가능하다. 가액액체로서 사용되는 액체의 종류에 관해서는 분사가능한 것이면 특단의 제약이 없으며, 물이나 온수 외에 계면활성제 등의 첨가제를 가한 세정액 등의 적절한 액체의 채용이 가능하다. 기체에 관해서도 같은 특단의 제약은 없으며, 연소재(硏掃材) 등의 분립체(粉粒體)를 혼입시키는 것도 가능하다. 또, 연소재 등의 분립체는 제1기체 흡인구와는 별도의 공급구로부터 공급하도록 구성하여도 좋다. 가압액체의 분사구와 제1기체흡인구를 설치한 내부공간의 크기나 구체적 형상에 관하여도 특단의 제약은 없으며, 하류측으로 접속되는 유통로와의 관계로부터 원활하게 기액혼합류가 형성될 수 있으면 된다. 제2기체 흡인구로부터 유입하는 기체가 유통할 수 있는 간극이 확보되어 있으면, 가압액체의 분사구에 상기 유통로를 직접 접속하는 구성도 가능하다. 또, 가압액체의 분사구의 구체적 구성에 관하여서는 편평형의 액체분사류의 형성이 가능한 것이면 족하며, 단면형상이 슬릿트 형이나 타원형의 분사구나, 원형 유로의 분사측 선단부분에 횡방향길이의 편평홈을 형성한 것 등도 가능하다.

상기 분사구로부터의 액체분사류에 기초하여 형성되는 선상의 분사류의 폭방향의 외측에 설치되는 제2기체흡인구의 설치개수나 설치장소에 관해서는 그 제2기체흡인구로부터 유입되는 기체에 의해 형성되는 기체동반류에 의해 상기 분사류가 상기 유통로의 각 내면에 직접 접촉하지 않도록 구성할 수 있으면 임의 설정이 가능하다. 또, 상기 유통로에 관해서는 예를들면 이하의 실시예와 같이, 폭방향으로 직교하는 방향이 서서히 축소형성된 쓰로틀부와, 이 쓰로틀부의 하류측에 접속되고, 폭방향의 치수가 서서히 확대형성된 선상부로부터 구성될 수 있다. 이 경우, 쓰로틀부의 폭방향 또는 선상부의 두께방향에 관해서는 일정 치수가 될 수도 있고, 또한 쓰로틀 형태로 될 수도 있다. 또, 유로단면적이 목구멍 형상으로 된 최소단면적부의 위치에 관해서는 가압액체의 분사구 근방에서는 분사류의 폭이 작아져 기체의 흡인력도 약해지므로, 상기 분사구로부터 어느 정도는 떨어진 위치에 설정하는 것이 좋다. 또, 유통로를 구성하는 상기 선상부에 관해서는 그 넓이각도와 상기 분사구로부터의 액체분사류에 기초하여 형성되는 선상의 분사류의 넓이각도와의 관계 때문에 상기 분사류의 양측 외면과 상기 선상부의 양측내면과의 사이 간극을 평행 또는 하류측으로 향하여 서서히 축소하도록 설정할 수 있다. 그리고, 기액 혼합류의 양측 외면과 상기 선상부의 양측 내면 사이의 간극을 하류측으로 향하여 서서히 축소하도록 설정하면, 선상부의 후단부로부터 외부로 분사되는 편평형 기액혼합류의 양측부에 발생하기 쉬운 외측으로의 잉여 확대를 억제할 수 있다.

이하, 도면을 이용하여 본 발명의 실시예에 관하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타낸 종단면도이며, 도 2는 그 A-A단면도이다. 또, 도 3∼도 7은 본 실시예에 사용된 각 구성부분을 나타낸 것이고,도 3은 노즐본체의 종단면도, 도 4는 그 좌측면도를 나타낸것이며, 도 5는 유체분사부의 종단면도, 도 6은 그 우측면도, 도 7은 좌측면도를 각각 나타낸 것이다. 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 관한 기액혼합류의 분사장치(1)는 기액혼합류의 분사부를 구성하는 노즐본체(2)의 단부에 가압액체분사용의 액체분사부(3)를 설치한 것에 의해 형성된다. 노즐본체(2)는 중앙부로부터 2분할되고, 그들의 부분(2a)과 부분(2b)을 용접 등에 의해 일체적으로 결합함으로써 형성된다. 그 한쪽의 단부에는 도 3에 나타 낸 바와같이 외부로 개구된 공간부(4)가 형성되도록 구성된다. 그리고, 상기 공간부(4)에 도 5에 나타낸 바와 같이 액체분사부(3)의 단판(5)의 일편측에 설치된 액체노즐부(6) 측을 삽입하고, 상기 단판(5)을 통해서 액체분사부(3)를 노즐본체(2)의 단부에 고정하도록 도 1 및 도 2에 나타낸 분사장치(1)가 형성된다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 기액혼합류의 분사부를 구성하는 노즐본체(2)는 한쪽의 단부에 전술한 공간부(4)를 두고, 그 공간부(4)의 하류측은 도 2에 나타낸 바와 같이 폭이 넓은 편평형으로 형성되며, 상하면이 도 1 및 도 3에 나타낸 바와 같이 공간부(4)의 경사면에 연속한 테이퍼형상으로 목구멍 처럼 된 쓰로틀부(7)가 형성된다. 또한, 그 쓰로틀부(7)의 하류측으로 높이가 일정하게 형성되고, 도 2에 나타낸 바와 같이 폭방향의 치수가 서서히 커지도록 형성된 선상부(8)가 연속적으로 형성된다. 이들 쓰로틀부(7)와 선상부(8)에 의해 편평형의 유통로가 구성되고, 그들 쓰로틀(7)과 선상부(8)와의 접속부가 유로단면적의 가장 작은 최소단면부(9)를 구성한다. 이 최소단면부(9)의 위치는 액체노즐부(6)로부터의 액체분사류를 시초로, 제1기체흡인구로부터 유입하는 기체를 액체분사류에서 붙잡아서 기액혼합류로 변화시켜 이루어지는 분사류(10)의 흐름 상태나, 제1 및 제2 기체흡인구로부터 유입하는 기체에 의해 상기 분사류(10)와 선상부(8)의 각 내면과의 사이에 형성되는 기체동반류(11)의 형성 상태에 착안하여, 속도저하가 작은 편평형의 기액혼합류로된 외부분사류(12)가 안정적이면서 또한 효율적으로 형성될 수 있도록 설정된다.

그리고, 본 실시예에서는 상기 쓰로틀부(7)의 부분에 도 2에 나타낸 바와같이 상기 분사류(10)의 폭방향 외측으로 기체흡인구(13, 14)를 형성하고, 이들 제2 기체흡인구로서 기체를 분사류(10)와 선상부(8)의 내면과의 사이에 공급함으로써, 상기 제1기체흡인구로부터 유입하는 기체에 의해 형성되는 기체동반류(11)의 유량을 효과적으로 증가하여 얻어지는 구성으로 하며, 이 점에서 본 발명으로서의 특징을 가지고 있다. 이 제2기체흡인구를 설치하지 않으면, 제1기체흡인구로부터의 기체에 의해 형성되는 기체동반류(11)는 하류측으로 이동함에 따라 분사류(11)에 붙잡히고, 그 기체동반류(11)로서의 두께가 감소하여 분사류(10)의 주변부가 하류측으로 선상부(8)의 내면과 접하도록 되어 있다. 이와 관련하여 제2기체흡인구에 관하여서는 이상과 같이 쓰로틀부(7)에서 상기 분사류(10)의 폭방향 외측으로 위치하도록 설치된 경우에 한하지 않는다. 예를들면, 최소단면부(9)의 상류측 또는 하류측 근방과 외부를 연통하도록 노즐본체(2)를 횡방향으로 관통하여 설치한 1개 또는 복수개의 연통공 등, 분사류(10)의 흐름 외측으로 개구하여 기체를 분사류(10)와 선상부(8)의 내면 사이에 공급할 수 있으면 어떠한 구멍도 채용할 수 있다. 또, 상기 노즐본체(2)의 한쪽 단부에 형성되는 공간부(4)의 부분은 도 4의 좌측면도에 나타낸 바와같이 단면 직각형으로 형성되고, 그 양측에는 액체분사부(3)의 단판(5)의 고정용 볼에 나사결합하는 암나사(15)(16)가 형성된다.

도 5에 나타낸 바와 같이, 상기 액체분사부(3)에는 축심을 따라서 가압액체의 공급로(17)가 형성되며, 그 하류측 단부에는 상기 액체노즐부(6)가 나사결합된다. 본 실시예의 액체노즐부(6)의 경우에는 도 6의 좌측면도에 나타낸 바와 같이, 상기 선상부(8)에 적합한 선상의 분사류(10)가 형성되도록 타원형 등의 편평형 분사구(18)가 형성된다. 이와 관련하여, 본 실시예에 관한 분사구(18)에서는 도 2에 나타낸 바와 같이, 이 분사구(18)로부터 분사된 분사류(10)의 폭방향이 넓이 각도 α가 상기선상부(8)의 폭방향, 즉 선상부(8)의 폭방향의 내주면(8a)(8b) 사이의 넓이각도β보다 약간 크게 되도록 설정되고, 이것에 의해 분사류(10)의 양측외면과 선상부(8)의 양측 내면(8a)(8b) 사이의 간극S이 하류측으로 향하면서 서서히 축소하도록 구성된다. 또, 도 1에 나타낸 바와 같이, 분사구(18)로부터 분사되는 분사류(10)의 폭방향으로 직교하는 방향의 넓이각도에 관하여도 그 분사류(10)가 선상부(8)의 내면에 접하지 않도록 설정된다.

상기 액체노즐부(6)의 외형은 그 액체분사부(3)의 단부로의 착탈시의 편의 때문에 6각형으로 형성되고, 액체분사부(3)의 타단부에는 가압액체의 공급관 으로의 접속용 암나사를 형성하였다. 또, 상기 단판(5)은 액체분사부(3)에 대하여 용접 등에 의해 일체적으로 고착되고, 그 상하에는 도 7의 좌측면도에 나타낸 바와 같이 단면 직각형의 요부(19)(20)를 형성하였다. 이 단판(5)에는 다시 고정용 볼트 삽입공(21)(22)이 형성되고, 이들 삽입공(21)(22)을 통해 도시하지 않은 고정용 볼트를 삽입하고, 노즐본체(2) 측으로 형성된 상기 암나사구멍(15)(16)에 나사결합하여 체결함으로써, 단판(5)을 통해서 액체분사부(3)를 노즐본체(2) 측으로 착탈가능하게 고정할 수 있도록 구성되어 있다. 따라서, 액체분사부(3)를 노즐본체(2)로부터 이탈분리 시킴으로써 액체노즐부(6)를 교환하면서 부착조정을 행하는 것이 가능하다. 그리고, 본 실시예에서는 단판(5)을 노즐본체(2)측으로 고정한 상태에서 이 단판(5)에 형성된 단면 직각형의 요부(19)(20)와 노즐본체(2) 측으로 형성된 단면직각형의 공간부(4)가 중복되는 부분은 외부로 개구되고, 제1흡인구를 형성하도록 구성하였다.

따라서, 도 1 및 도2에서, 액체분사부(3)에 형성된 공급로(17)를 통해서 가압액체가 공급되면, 그 가압액체는 액체노즐부(6)의 분사구(18)로부터 분사되고, 분사류(10)가 형성되는 동시에 그 분사류(10)를 둘러싸는 기체동반류(11)가 형성된다. 이 액체노즐부(6)의 분사구(18)로부터 분사되는 분사류(10)는 분사직후는 액체만으로된 미세 분사류이지만 분사구(18)로부터 떨어짐에 따라서 도 2에 나타낸 바와 같이 넓은 각도α를 따라서 분사폭을 서서히 넓히는 동시에, 이 분사류(10) 중에서, 본 실시예에서는 분사류(10) 자체의 분사작용에 의해 단판(5)에 형성된 요부(19)(20)와 노즐본체(2) 측에 형성된 공간부(4)와의 중복에 의해 형성된 제1흡인구를 통해서 흡인되는 공기 등의 기체가 붙잡혀 혼입하고, 서서히 기액 혼합류를 형성하면서 최종적으로는 노즐본체(2)로부터 편평형의 기액 혼합류로 된 외부분사류(12)로서 분사된다. 또, 본 실시예에서는 쓰로틀부(7)를 형성하여 최소 단면적부(9)를 설치하도록 하였으므로, 제1흡인구로부터의 기체의 흡인력을 강화하여 분사류(10)에 대한 기체의 혼입을 촉친할 수 있고, 보다 균질한 고속의 기액혼합류로된 분사류를 형성할 수 있다.

또, 본 발명의 특징으로서, 분사류(10)의 외측에 제2기체흡인구(13)(14)를 형성하고, 이들 제2의 기체흡인구(13)(14)로부터 흡인되는 기체에 의해 분사류(10)와 선상부(8)의 내면과의 사이에 형성된 기체동반류(11)의 유량을 효과적으로 증가하도록 구성하므로, 분사류(10)와 선상부(8)의 내면과의 직접 접촉에 의해 분사류(10)에 대한 저항효과를 대폭적으로 해소할 수 있고, 외부분사류(12)의 주변 부의 분사속도의 저하를 대폭적으로 저감할 수 있다. 또, 도 2에 나타낸 본실시예의 경우와 같이, 상기 분사류(10)의 폭방향의 넓이각도α를 선상부(8)의 폭방향의 내면(8a)(8b) 사이의 넓이각도β 보다 약간 크게 설정하고, 분사류(10)의 양측외면과 선상부(8)의 양측내면(8a)(8b) 사이의 간극S이 하류측으로 향하여 서서히 축소되도록 설정되면, 노즐본체(2)로부터 외부로 분사되는 편평형의 외부분사류(12)의 양측부의 외측으로 큰 넓이 확대를 억제할 수 있는 편평류를 형성할 수 있다.

본 발명에 의하면, 가압액체의 분사구 근방으로 기체를 공급하는 제1기체흡인구와, 액체분사류에 기초하여 형성되는 선상의 분사류의 폭방향의 외측으로 위치하는 제2기체흡인구를 설치하고, 이들 제1 및 제2기체흡인구로부터 유입하는 기체에 의해 형성되는 기체동반류에 의해 상기 분사류를 유통로의 각 내면으로부터 이간시켜 직접 접하지 않도록 구성하므로 그 분사류의 주변부와 유통로의 각 내면과의 접촉에 기인하는 저항작용이 대폭적으로 해소되고, 분사류의 속도저하를 대폭적으로 저감할 수 있다. 또, 분사류의 주변부분에서의 부분적인 분사속도의 저하가 해소되므로, 속도에 의해 균일한 편평형 분사류의 형성이 가능하게 된다.

본 발명은 이상과 같은 실시예 및 그 설명에만 한정되는 것은 아니며, 이 설명과 다음의 특허청구의 범위를 일탈하지 않고도 당분야의 통상의 기술자에 의해 여러 가지 변경 및 변형은 가능함은 물론이다.

Claims

액체와 기체로된 기액혼합류를 형성하여 분사하는 기액혼합류의 분사장치에 있어서,

가압액체를 분사하는 분사구와;

분사구의 하류측에 배치된 편평형 유통로와;

가압액체에 의해 발생되는 부압(負壓)에 의해 가압액체 분사구의 주변으로 기류를 형성하는 제1 기체흡인구와;

가압액체에 의해 형성된 선상형 분사류의 폭방향의 외측으로 제1기체흡인구의 하류측에 배치되는 제2기체흡인구를; 구비하며,

제1기체흡인구 및 제2기체흡인구로 부터 공급되는 기체에 의해 형성된 기체동반류가 선상형 분사류와 편평형 유통로의 내면 사이에서 선상형 분사류를 따라 흐르는 것을 특징으로 하는 기액혼합류의 분사장치.
제1항에 있어서,

편평형 유통로에 최소단면적부를 형성하고, 이 최소단면적부의 상류측이 선상형 분사류의 폭방향에 대해 수직방향으로 진행하면서 점차 감소하며, 최소단면적부의 하류측이 선상형 분사류의 폭방향으로 진행하면서 점차 증가하는 것을 특징으로 하는 기액혼합류의 분사장치.
제2항에 있어서,

상기 편평형 유통로는 상기 최소단면적부 까지 테이퍼형으로 되도록 목구멍 형상으로 된 쓰로틀부와, 쓰로틀부의 하류측에 형성된 선상부를 포함하고,

이 선상부의 높이는 일정하고 그 폭방향 치수는 점차 증대하는 것을 특징으로 하는 기액혼합류의 분사장치.
제3항에 있어서,

제2기체흡인구는 쓰로틀부와 연통하는 것을 특징으로 하는 기액혼합류의 분사장치.
제3항에 있어서,

상기 선상형 액체 분사류의 폭방향 넓이각도는 상기 선상부의 넓이각도 보다 크게 설정되고, 이것에 의해 선상형 분사류의 외면과 선상부의 내면 사이의 간극을 하류측으로 가면서 점차 감소시키는 것을 특징으로 하는 기액 혼합류의 분사장치.
제3항에 있어서,

상기 선상형 분사류의 폭방향에 수직인 방향에서의 넓이각도는 선상형 분사류가 선상부의 내면과 접촉하지 않도록 설정되는 것을 특징으로 하는 기액 혼합류의 분사장치.