JP2005313049A - 微粒子噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 均一の粒径を有する微粒子を高速に噴射できる微粒子噴射装置を提供する。
【解決手段】 この微粒子噴射装置（３０）は、微粒子発生装置（２Ａ）で発生させた液体の微粒子（Ａ）を送出する導管（２８ｂ）に接続される。そして、この微粒子噴射装置（３０）は、導管と連通する微粒子放出口（４０）と、微粒子放出口の周囲に配置された気体噴射口（５０）とを備え、微粒子放出口から放出された微粒子は、気体噴射口から噴射された高速気流に分散する。この高速気流は、微粒子放出口の前方の一点に収束するように噴射される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水、薬液、油類、樹脂及び溶剤等の液体の微粒子を噴射するための微粒子噴射装置に関するものである。

従来、液体の微粒子を生成するには、超微量の液体を多量の気体により破砕微細化する方法、加熱蒸発を利用して微粒子を得る方法、超音波振動により微粒子を得る方法等が知られている。超微量の液体を多量の気体により破砕微細化するには、液体を気体により破砕微細化する二流体ノズルを用いる。この二流体ノズルは、水、薬液等の液体をノズルの先端部の液体噴出部から噴出させると共に、空気等の気体を液体噴出部の周囲の設けられた気体噴出部より噴出させることにより二流体を混合噴射させ、液体を気体により破砕微細化して液体の微粒子を得ている。

しかしながら、液体を気体により破砕微細化する方法では、平均粒子径５μｍ以下の均一な粒径の微粒子を得ることは困難であり、微粒子の粒径のばらつきが大きいという問題がある。
そこで、本出願人は、微粒子の粒径のばらつきが少ない微粒子発生装置を以前に後記特許文献１で提案している。

後記特許文献１に記載された微粒子装置装置を図３に示す。この微粒子発生装置２は、円筒形状の微粒子分別容器１０を備えている。この微粒子分別容器１０の蓋部１０ａには、水（液体）を空気（気体）により破砕微細化して微粒子を発生させる二流体ノズル１２が固定される。

二流体ノズル１２は、ノズルの先端部に設けられた液体噴出口から噴出された水に対して、液体噴出口の外周部に設けた気体噴出口から空気を噴出させて衝突させ、水を空気により破砕微細化して水の微粒子を発生させるものである。このため、二流体ノズル１２へは、ノズル供給用コンプレッサ３４から空気が気体供給管３６を経て供給されるとともに、液体貯留容器２６から液体供給管３０を経て水が供給されるようになっている。この液体供給管３０には、二流体ノズル１２への液体供給量を調整するためのニードル弁３２が設けられるとともに、液体貯留容器２６以外からも分岐供給管３０ａを介して二流体ノズル１２へ水を供給することができるようになっている。

微粒子分別容器１０内には、二流体ノズル１２により発生された微粒子を微粒子分別容器１０の下部まで導く整流コーン１４が設けられている。また、整流コーン１４の下部には、二次気体用コンプレッサ１６から二次気体供給管１８を経て二次空気（二次気体）も供給される。さらに、微粒子分別容器１０内には、微粒子分別容器１０の下部まで導かれた微粒子の浮上を抑制し、粒径に応じた微粒子の選別を行う３枚の微粒子選別プレート２０，２２，２４が設けられている。微粒子選別プレート２０，２２，２４には、多数の微粒子通過孔が設けられている。微粒子通過孔は、上側の微粒子選別プレートほど小さくなっている。

微粒子分別容器１０の蓋部１０ａには、微粒子選別プレート２０，２２，２４を通過した微粒子を噴霧する吐出部２８が取り付けられている。

微粒子分別容器１０の底部には、液体貯留容器２６に連通する液体排出ロ１０ｂが設けられていて、微粒子分別容器１０の底部にたまった水は、液体俳出口１０ｂから液体貯留容器２６内に戻される。

この微粒子発生装置２では、二流体ノズル１２にノズル供給用コンプレッサ３４から気体供給管３６を介して空気を供給すると、二流体ノズル１２の先端部の気体噴出口から空気が噴出する。この空気の噴出により、液体貯留容器２６内の水が、吸上げられ、液体供給管３０を介して二流体ノズル１２に供給されて、液体噴出口から噴出する。液体噴出口から噴出される水は、気体噴出口から噴出される空気により破砕微細化されて、水の微粒子とされる。この水の微粒子は、整流コーン１４によって微粒子分別容器１０の下部まで導かれる。一方、二次気体用コンプレッサ１６からも、空気が二次気体供給管１８を介して整流コーン１４の下部の開口部付近に供給される。

微粒子分別容器１０の下部まで導かれた微粒子は、二流体ノズル１２から噴出された空気及び二次気体供給管１８から噴出された空気によって発生する上昇気流に乗って上昇する。

ここで、粒径の大きい微粒子は、微粒子選別プレート２０,２２，２４を通過できずに重力により微粒子分別容器１０の底部に落下する、所定粒径以下の微粒子のみが微粒子選別プレート２０，２２，２４を通過できる。しかし、所定粒径よりさらに小さな微粒子は蒸発して消滅するので、所定粒径の微粒子のみが選別されて、吐出部２８から外部に噴霧されることになる。

この微粒子発生装置２において、発生させる微粒子の粒子径を変化させる場合には、二流体ノズル１２に供給される空気の圧力と、微粒子分別容器１０内に供給される二次空気の圧力を調整する。即ち、ノズル供給用コンプレッサ３４を制御して、二流体ノズル１２に供給される空気の圧力を高くすると、二流体ノズル１２から噴出される水の粒子がさらに細かく粉砕されて粒径が小さくなるともに、微粒子分別容器１０内を上昇する気流が速くなって、微粒子分別容器１０内を通過する間に蒸発により消滅する微粒子が減る。また、上昇する気流が速くなると、粒径の大きい微粒子は蒸発が進まないうちに早々と微粒子選別プレート２０，２２，２４で阻止され、微粒子選別プレート２０，２２，２４を通過できなくなる。こうして、二流体ノズル１２に供給される空気の圧力を高くすると、吐出部２８から吐出される微粒子の粒径が小さくなる。逆に、二流体ノズル１２に供給される空気の圧力を低くすると、吐出部２８から吐出される微粒子の粒径が大きくなる。

また、二次気体用コンプレッサ１６から微粒子分別容器１０内に供給される空気の圧力を高くしても、微粒子分別容器１０内を上昇する気流が速くなって、吐出部２８から吐出される微粒子の粒径が小さくなる。逆に、二次気体用コンプレッサ１６から微粒子分別容器１０内に供給される空気の圧力を低くすると、吐出部２８から吐出される微粒子の粒径が大きくなる。

さらに、微粒子分別容器１０の吐出部２８から吐出される微粒子の量を増加させるためには、液体供給管３０に設けられている二ードル弁３２を調整して二流体ノズル１２に供給される水の量を多くすることにより、吐出部２８から吐出される微粒子の量を適当に増大させることができる。

この微粒子発生装置２によれば、微粒子を粒径で分別し、５μｍ以下の均一な粒径を有する水の微粒子を噴霧することができる。

そして、この微粒子発生装置２において、均一な粒径を有する微粒子を発生させることができるため、今日まで高度な技術が必要とされていた殺菌、殺虫、消臭、超薄膜コーティング、塗装、造粒、燃焼等の微粒子を必要とする分野において安価に利用することができる。

もちろん、この微粒子発生装置においては、二流体ノズル１２に水の代わりに薬液、油類、溶剤、樹脂等の適宜液体を供給して、これらの微粒子を発生させるようにしてもよい。液体の種類によって空気を使用できない場合は、空気以外の気体を、二流体ノズル１２及び二次気体供給管１８に供給することも可能である。

特開２００３−１０７４１号公報

前記微粒子発生装置２によれば、超薄膜コーティングや洗浄等のために、５μｍ以下の均一な粒径を有する微粒子を噴霧することが可能となる。このような微粒子を洗浄物に吹き付けると、洗浄物表明の極めて小さな凹所内にも充分に微粒子が侵入でき、また、粒径が小さくなるほど重量に対する表面積が増して吸着力も増すので、洗浄作用が極めて良くなると考えられた。

しかしながら、前記微粒子発生装置２で発生した微粒子を物品の洗浄に利用しようとすると、吐出部２８から噴射される微粒子の速度が小さく、汚れを剥ぎ取る力が不充分で、期待したほどの洗浄効果がないという問題があった。

本発明は、前記問題に鑑みてなされたもので、均一の粒径を有する微粒子を高速に噴射できる微粒子噴射装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、微粒子発生装置で発生させた液体の微粒子を送出する導管に接続される微粒子噴射装置であって、前記微粒子噴射装置は、前記導管に連通する微粒子放出口と、前記微粒子放出口の周囲に近接して配置された気体噴射口とを備え、前記微粒子放出口から放出された微粒子は、前記気体噴射口から噴射された高速気流中に分散することを特徴とする。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記高速気流は前記微粒子放出口の前方の一点に収束するように噴射されることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、この微粒子を分散させた高速気流を洗浄物に吹き付けるから、微粒子Ａは、高速で汚れに衝突して強い洗浄作用を発揮する。しかも、微粒子Ａは、小さいので洗浄物表面の極めて小さな凹所や凸部の陰にも充分に吹き付けできるうえ、微粒子ゆえに重量あたりの表面積が大きく則ち吸着力も大きいので、いっそう強い洗浄作用を発揮する。また、微粒子Ａは、小さいので蒸発し易く、洗浄物を濡らすことも少ないので、湿気に弱い物質の洗浄も可能になる。一方、この微粒子Ａを分散させた高速気流を被コーティング物や被塗装物に吹き付けても、衝突圧力が高いので微粒子Ａの付着効率が良くなり、コーティングや塗装の品質が向上する。

請求項２に係る発明によれば、この微粒子Ａを分散させた高速気流は、微粒子放出口の前方の一点に収束するので、微粒子Ａが無駄なく高速で汚れに衝突するので、いっそう強い洗浄作用を発揮する。

以下、図１及び図２を参照して、本発明の微粒子噴霧装置について説明する。図１は、本発明の一実施例に係る微粒子噴射装置の縦面図である。図２は、微粒子噴射装置に微粒子を供給する微粒子発生装置の縦断面図である。

図１に示された微粒子噴霧装置３０は、図２示した微粒子発生装置２Ａの吐出部２８に可撓性のある導管２８ｂを介して接続される。

図２に示した本実施例の微粒子発生装置２Ａは、図３に示した従来の微粒子発生装置２と略同じである。したがって、図２に図３と同じ部分に同じ符号を付すに止めて、微粒子発生装置２Ａの詳細な説明は省略する。ただし、二次気体供給管１８は、微粒子分別容器１０の側面から整流コーン１４の真下付近に延びていて、水平に二次空気（二次気体）を噴出するようにされる。また、二流体ノズル１２に供給する液体を貯留する液体貯留容器（図示省略）は、微粒子分別容器１０から離して配置される。このため、微粒子分別容器１０の底に溜まった廃液は、液体俳出口１０ｂから廃液管１０ｃ、微粒子分別容器１０の脚１０ｅに固定されたソケット１０ｄ、このソケット１０ｄに接続される図示しない導管を経て、液体貯留容器に戻るようにされる。なお、選別プレート２０，２２，２４は、３枚に限るわけではなく、コストと粒径の均一性等の要求に応じて適宜増減可能である。

図１に示したように、この微粒子噴射装置３０は、水（液体）の微粒子Ａを噴射する微粒子放出口４０と、微粒子Ａを加速する高速の空気を噴射するエア噴射口（気体噴射口）５０とを有する二流体ノズルである。このため、微粒子噴射装置３０は、微粒子通路４１を形成するとともに先端が微粒子放出口４０とされた中心ダクト４２と、中心ダクト４２の周囲にエア通路５２を形成するエアダクト５４から構成される。

中心ダクト４２は、微粒子放出口と微粒子発生装置２に接続された導管２８ｂとを連通させるもので、導管２８ｂの先端に接続する円筒状の口金４４と、先端側ほど細くなる先端部４６と、口金４４と先端部４６との間の小径部４８とを有している。

エアダクト５４は、中心ダクト４４の口金４４と小径部４８との間に設けた段差４５に螺合する筒状体である。エアダクト５４が段差４５に螺合すると、エアダクト５４と中心ダクト４２の小径部４８との間がエア通路５２となるとともに、エアダクト５４の先端の狭まり部５６の内面が中心ダクト４４の先端部４６の前面に当接する。口金４４とエアダクト５４の後縁部５５との間には、高圧の空気が漏れないようにシール部材６０が介在される。

中心ダクト４４の先端部４６とエアダクト５４の狭まり部５６との間には、環状のエア噴射口５０が形成される。中心ダクト４４の先端部４６の周囲には、螺旋状に複数の溝４７が設けられていて、この溝４７とエアダクト５４とで、エア通路５２とエア噴射口５０とを連通する螺旋通路４９が形成される。エア噴射口５０は、狭まり部５６によって先端側ほど断面積が小さくなる狭まりノズルにされていて、噴射する空気を高速に加速する。エアダクト５４の側面にはエア入口５８が設けられていて、このエア入口５８には、図示しないコンプレッサに接続されたエアチューブが接続される。

微粒子発生装置２Ａで発生させた微粒子Ａは、導管２８ｂ、微粒子通路４１、微粒子放出口４０を経て外部に放出される。これと同時に、エア入口５８に高圧の空気を圧入すると、空気は、エア通路５２、螺旋通路４９を経て、エア噴射口５０で加速されて、高速気流となって外部に噴射される。すると、この高速気流中に微粒子放出口４０から放出された微粒子Ａが混入して分散する。こうして、微粒子噴射装置３０は、高速気流は微粒子Ａを分散させた高速気流を噴射する。ところで、この高速気流は、螺旋通路４９の働きで旋回させられるとともに、狭まり部５６の働きによって、微粒子放出口４０の前方の一点に収束するようになっており、微粒子Ａは高速気流中に分散し易くなっている。

この微粒子Ａを分散させた高速気流を洗浄物に吹き付けると、微粒子Ａが一点に収束して無駄なく高速で汚れに衝突するので、強い洗浄作用を発揮する。しかも、微粒子Ａは、小さいので洗浄物表面の極めて小さな凹所や凸部の陰にも充分に吹き付け可能なうえ、微粒子ゆえに重量あたりの表面積が大きく則ち吸着力も大きいので、いっそう強い洗浄作用を発揮する。また、微粒子Ａは、小さいので蒸発し易く、洗浄物を濡らすことも少ないので、湿気に弱い物質の洗浄も可能になる。

一方、この粒径の均一な微粒子Ａを分散させた高速気流を被コーティング物や被塗装物に吹き付けても、衝突圧力が高いので微粒子Ａの付着効率が良く、コーティングや塗装の品質を上げることができる。

ところで、本発明は前記実施例に限るものではない。たとえば、前記実施例ではエア噴射口５０を狭まりノズルとしたが、狭まりノズルでは音速までしか気流を加速できないので、気流を超音速にまで加速したい場合は、エア噴射口５０を一度断面積を小さくした後に広げる狭まり拡がりノズル（ラバールノズル）とする。また、構造を簡単にするため、エア噴出口５０とエア通路５２を接続する螺旋溝４７を直線溝に変更することも可能である。さらに、前記実施例では中心ダクト４２とエアダクト５４を組み立てて微粒子噴射装置３０を構成したが、微粒子放出口とこの周囲に近接してエア噴射口を配置すれば、微粒子噴射装置３０をどのように構成してもよい。

本発明の一実施例に係る微粒子噴射装置の縦断面図である。 前記微粒子噴射装置に微粒子を供給する微粒子発生装置の縦断面図である。 従来の微粒子発生装置を説明する図である。

符号の説明

２Ａ 微粒子発生装置
２８ｂ 導管
３０ 微粒子噴射装置
４０ 微粒子放出口
５０ エア噴射口（気体噴射口）
Ａ 微粒子

Claims (2)

1. 微粒子発生装置で発生させた液体の微粒子を送出する導管に接続される微粒子噴射装置であって、
   前記微粒子噴射装置は、前記導管に連通する微粒子放出口と、前記微粒子放出口の周囲に近接して配置された気体噴射口とを備え、
   前記微粒子放出口から放出された微粒子は、前記気体噴射口から噴射された高速気流中に分散することを特徴とする微粒子噴射装置。
2. 前記高速気流は前記微粒子放出口の前方の一点に収束するように噴射されることを特徴とする請求項１に記載の微粒子噴射装置。

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