JP2006198480A - スプレー式気化器のノズル - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単でしかも気体量に対する液量が多く、さらには微粒子化が可能なスプレー式気化器のノズルを提供すること。
【解決手段】加圧気体を移送する外筒１ａと、液体を移送する内筒（チューブ）２と、外筒と内筒とを同心円状で、かつ先端同士がほぼ一致するように位置決めして加圧気体の噴出口となる間隙４を形成する凸部３とから構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、液体を霧状にして気化させるスプレー式気化器のノズルに関する。

気体と液体とを混合した気液混合ミストの微粒化を図るため、特許文献１に見られるように内筒、中筒、外筒を備えた３重筒とし、内筒の中空部を中心空気流路、内筒と中筒の間の中間環状流路を液体流路、中筒と外筒の間の外側環状流路を外側空気流路とし、液体流路に液体を旋回させる手段を設け、液体を旋回流とすることにより一次微粒化し、該旋回流となった液体を、中心空気流路と外側空気流路に流通する空気とに順次衝突混合させて二次微粒化と三次微粒化を行った後に、外筒の先端部に設けた噴射口より気液混合ミストを噴射させるようにしたスプレー式気化器のノズルが提案されている。

このノズルによれば、粒子径５０μｍ〜１５０μｍの霧を発生させることができるものの、３重筒構造であるため、構造が複雑であるばかりでなく、気体を複数回作用させて微粒子化を図るため、気体量に対する液量が少なく効率が低いという問題がある。
特開2001-149822号公報

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであってその目的とするところは、構造が簡単でしかも気体量に対する液量が多く、さらには微粒子化が可能なスプレー式気化器のノズルを提供することである。

このような課題を達成するために、請求項１の発明は、加圧気体を移送する外筒と、液体を移送する内筒と、前記外筒の内周面、または前記内筒の外周面のいずれかの少なくとも３箇所に形成され、前記外筒と内筒とを同心円状で、かつ先端同士がほぼ一致するように位置決めして前記加圧気体の噴出口となる間隙を形成する凸部とから構成されている。

外筒と内筒との２筒構造であるため、構造が簡単でしかも間隙から噴出する加圧気体により中心部の液を効率的に霧化することができる。

図１-Ａ乃至図１-Ｃは、それぞれ本発明のスプレー式気化器のノズルの一実施例を示すものであって、加圧気体を移送する外筒部１ａを形成するノズル本体部１と、液体を移送する内筒を形成するチューブ２と、図２に示したように外筒と内筒とを同心円状で、かつ外筒部１ａと内筒を形成するチューブ２とのそれぞれの先端の位置が軸方向でほぼ一致するように位置決めする３つの凸部３とから構成され、これら凸部３により加圧気体を噴出させる間隙４が形成されている。

図３（Ａ）乃至図（Ｄ）は、それぞれ凸部３の構造を示すものであって、図３（Ａ）は、外筒部１ａの内周面に先端１ｂから一定の距離まで延びる突条１ｃを形成したものであり、また図３（Ｂ）は、チューブ２の外周面に一定の距離まで延びる突条２ａを形成したものである。
さらに、図３（Ｃ）、（Ｄ）は、チューブ２の先端を外筒部１ａの先端で同心状に位置決めでき、かつ所定の間隙を形成できる程度の短い突条、つまり突起として形成したものである。

このように構成されたノズル本体部１は、図４に示したように加圧気体の供給部材を兼ねる固定部材１０の接続口１１に接続され、またチューブ２は栓１２を貫通して外部に引き出される。

この状態で加圧気体供給口１３から加圧気体、例えば不活性ガスを、またチューブ２から霧化すべき液体Ｌを供給すると、図５に示したように加圧気体がノズルの先端の極めて狭い間隙４、４、４から噴出するため、極めて高速（音速に近い速度）で噴出する。この高速に近い気流Ｆ１に周囲の雰囲気が引き込まれて副気流Ｆ２が発生し、ノズル先端部から若干離れた領域で、チューブ２からの液体Ｌと衝突して液を霧化する。

すなわち、ノズルから噴出させる加圧気体の流量が少量であるに関わらず、チューブ２から供給された液体には液体を霧化するに十分な流量の気体が作用する。

間隙４の径方向の間隔が２０μｍ、またチューブ２の内径が３０μｍのノズルを製作して常圧で水をチューブから供給するとともに、加圧気体の流速を４００ｃｃ／ｍｉｎ（符号Ａ）、６００ｃｃ／ｍｉｎ（符号Ｂ）、８００ｃｃ／ｍｉｎで供給して霧化して、水滴の粒子径を測定したところ、図６に示したように加圧気体の単位時間当たりの流量（流速）に大きく左右されることなく粒径１０μｍ乃至１００μｍ程度（粒子径１５μｍ乃至５０μｍ）の液滴を発生させることができた。

このような粒子径１５μｍ乃至５０μｍの液滴は、極めて短時間に蒸発して気化するため、対象物を濡らすことなく気化熱により冷却することができ、液の付着に起因する急激な温度変化による割れや歪を可及的に防止しつつ、冷却することができる。

この結果、例えば線材製造における伸延工程後の冷却、半導体材料を気化して供給する装置等に利用することができる。

なお、粒子径１５μｍ乃至５０μｍ程度の液滴を発生させるためには、内筒（チューブ２）の外表面と外筒の内周面１ａとの間隙を確保する凸部１ｃ、１ｃ’、２ａ、２ａ’の高さ、１０μｍ乃至１００μｍであり、内筒の内径が２００乃至３００μｍであれば可能であることを確認した。

本発明のスプレー式気化器のノズルの一実施例を示す断面図である。 本発明のスプレー式気化器のノズルの一実施例を示す正面図である。 本発明のスプレー式気化器のノズルの一実施例を示す背面図である。 図１-Ａにおける点線の領域を拡大して示す断面図と正面図である。 図Ａ乃至図Ｄは、それぞれ突部の一実施例を示す斜視図である。 図Ａ、及び図Ｂは、それぞれ同上ノズルを使用したスプレー式気化器の一実施例を示す斜視図と断面図である。 同上スプレー式気化器のノズル先端領域の様子を示す説明図である。 同上ノズルにより発生させた液滴の特性を、加圧気体の流量をパラメータとして示す線図である。

符号の説明

１ ノズル本体部 １ａ 外筒部 ２ 内筒を形成するチューブ ３ 凸部 ４ 間隙

Claims (4)

1. 加圧気体を移送する外筒と、液体を移送する内筒と、前記外筒の内周面、または前記内筒の外周面のいずれかの少なくとも３箇所に形成され、前記外筒と内筒とを同心円状で、かつ先端同士がほぼ一致するように位置決めして前記加圧気体の噴出口となる間隙を形成する凸部とからなるスプレー式気化器のノズル。
2. 前記凸部が、前記外筒の内周面に軸方向に延びる突条により構成されている請求項１に記載のスプレー式気化器のノズル。
3. 前記凸部の高さが、１０μｍ乃至１００μｍである請求項１に記載のスプレー式気化器のノズル。
4. 前記内筒の内径が２００乃至３００μｍであり、前記間隙の径方向の長さが１０乃至１００μｍである請求項１に記載のスプレー式気化器のノズル。

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