JP2007181802A - スプレーノズルおよびインサート - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 外ケース2にインサート3が内蔵されて構成され、外ケース2は、外ケース本体5と、外ケース本体5にねじ込まれるキャップ6とからなる。キャップ6は、略円筒形状であり、その先端部は先細りの略円錐台形状の筒状とされる。円錐台形状部9には、先端開口部10が形成されている。インサート3は、丸棒状の本体部13の軸線に沿って、液管14が圧入されて貫通して設けられる。本体部13は、丸棒状であり、先端部が円錐台状に先細りに形成されている。この円錐台状部15からさらに先端側へ、液管14が延出して設けられる。液管14の延出部の先端部は、円錐台状部16に形成されている。インサート3は、液管14の先端部16がキャップ6の先端開口部10から突出するように配置される。
【選択図】 図1
Description
図21は、従来のラボ機に装着されているスプレーノズルを示す断面図である。
この穴103は、基端側が丸穴103aとされ、先端側は、先端側へ行くに従って円錐台状に縮径し(103b)、さらに細い丸穴103cへと連続して形成されている。
なお、図22は、この従来のスプレーノズル91において、空気量70L/min(大気圧換算のノズル先端空気速度367m/s)における液速度とミスト径の関係を示す図である。
また、これら微量物は、現在上市されている上述の300g〜1000g仕込みの流動層ラボ機では、装置が大きすぎて製薬研究および製剤研究に適さない。
また、造粒やコーティングの性能は、従来型ラボ機のスプレーノズルと同等である必要があることから、図22との関係上、ミスト径は、d50=10μm、d99.9=25μm程度とする必要がある。
図23は、従来型スプレーノズルにおいて、空気量および液速度を少なくして噴霧した結果を示す図である。
次に、キャップ96の先端開口部100の直径を2.5mmおよび2.3mmとしたが、空気量がそれぞれ40L/min、20L/min以下において、粗大な飛沫が発生し、適正なミストを得ることができなかった。
また、第二に、インサート98、液供給管97、送液チューブなどの液経路の内容積が大きいため、送液ポンプで規制した一定の液速度が得られないばかりか、液経路に滞留した液がノズル先端の噴出空気による吸引効果で不安定に吸引され、間欠噴霧になっていたことが考えられる。
図1に示すように、本実施例のスプレーノズル1は、外ケース2にインサート3が内蔵されて構成される。外ケース2は、先端側(左側)へ丸穴4を開口した外ケース本体5と、この外ケース本体5の前記丸穴4に着脱可能にねじ込まれるキャップ6とからなる。
好ましくは、液管14の円錐台状部16の基端部が、キャップ6の先端面と一致するか、0.1mmの範囲内で前後する位置に配置するのがよい。
この調整は、前記カラー19の厚さを微調整することで行われる。また、キャップ6の先端開口部10の内径は、液管14の外径よりも僅かに大径とされている。
図2〜図4に示すように、空気量9L/min、液速度0.1〜1.0g/minの設定条件において噴霧した結果、ミスト径は、d50≒20μm、d99.9≒30μmであった。
つまり、本実施例のスプレーノズル1によれば、極微量の液速度と空気量とした場合でも、従来と同等のミストを噴霧することが可能であり、微小量流動層に使用することができる。
また、従来のスプレーノズルでは、空気管が本体と別部品として内装されていたが、本実施例では、空気管と本体とを一体化し、さらに、液供給管を無くすことで、従来のスプレーノズルより大幅に小型化することができた。
ここで、液管Lの先端部を単に円筒状としたインサートIを使用した場合の性能試験の結果について説明する。
図5に示すように、インサートIの先端部を単に円筒状とした場合、極微量の空気量および液速度では、大きなミストが発生する。
また図には示さないが、液管Lの外径を1.8mmとしたまま、内径を0.6mmおよび1.2mmとした場合、内径に比例して液滴も増大した。
その結果、キャップ6からインサートIを突き出した+の範囲では、図6と同様となり、キャップ6に対してインサートIを引っ込めた−の範囲では、粗大な飛沫が発生した。
そこで、遅い液速度であっても、インサートの液管の内径を小さくして液体を液滴ではなく、液柱として吐き出させることが考えられる。
しかしながら、液経路の場合、送液に用いるパイプの入手し易い内径や、パイプの内径が小さいと水分散系のコーティング液などに添加される無機物粉末粒子が凝集閉塞するなど、物理的条件によって、0.5〜0.6mmより小さいチューブ内径を用いることは不適当である。
つまり、先端部が円筒状のインサートIの場合、その先端に発生した液滴をうまく粉砕して噴霧することができない。
同時に、コアンダ効果によって、円環状からでた空気流が噴出直後にインサート3の軸線上に集中することによって、各部品の加工精度上、空気通路が不均等な隙間になりミストが偏ることも防止される。
図8は、本発明のスプレーノズルの実施例2を示す断面図である。
図9〜図11に示すように、空気量9L/min、液速度0.1〜1.0g/minの設定条件において、ミスト径は、d50≒20μm、d99.9≒30μmであった。
つまり、本実施例のスプレーノズル21は、極微量の液速度と空気量とした場合でも、従来と同等のミストを噴霧することが可能であり、微小量流動層に使用することができる。
つまり、本実施例のスプレーノズル21では、インサート3の先端で、液体と空気が衝突する前に生じる微小の液滴を、より小さな液滴にして、粉砕効果を高めることが水より粘性の高い液体においても裏づけされた。
ここで、δは係数、Pは圧力、aは管の内径、tは流出時間、Lは管の長さ、μは液体の粘性係数を示す。上記式より、粘度の大きい液では液滴の体積が小さくなり、液管14の半径を小さくすると著しく液滴の体積が小さくなることがわかる。
つまり、本実施例2のスプレーノズル21は、インサート3の先端(液管14)の外径と内径をさらに小さくすることで、極微量の液速度や粘性の高い液に最適である。
これにより、従来のスプレーノズルを微小量流動層に使用する際の問題が解決されると共に、製薬研究や製剤研究の大幅な迅速化が可能であり、研究費用の大幅な削減が可能となる。
さらに、空気量および液速度が極めて微量であるため、流動層以外のラボ機へも簡単に取り付けることができる。
上側スプレーノズル21には、前記実施例2のスプレーノズルが、その先端部を下方へ向けた状態で使用される。ただし、上側スプレーノズル21は、そのキャップ6の先端部の構造が、前記実施例2のスプレーノズルと異なる。すなわち、上側スプレーノズル21の先端部は、略円柱形状とされ、その先端面には、液管14の先端部を取り囲むよう先端側へ開口する環状空間63が形成される。そして、この環状空間63には、周側面の空気供給管64から空気が供給され、その空気は環状空間63の先端側開口部へ向けて噴出される。環状空間63の先端開口部には、これを閉じるように、円環状で板状の弾性材65がその外周部のみを保持されている。従って、前記空気供給管64からスプレー付着防止空気を断続的に供給することで、弾性材65の内周部を動かして、液管14の先端部にスプレー液が付着するのを防止することができる。これにより、常に円滑なスプレー液の噴霧が可能となる。
図17は、流動層装置Bを示す概略縦断面図であり、流動化容器26と下部容器27の部分のみを示している。流動層装置Bは、前記流動層装置Aとほぼ同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
図18は、流動層装置Cを示す概略縦断面図であり、流動化容器26と下部容器27の部分のみを示している。流動層装置Cは、前記流動層装置Aおよび前記流動層装置Bとほぼ同様の構成である。そこで、以下では、両者の異なる点を中心に説明し、対応する箇所には同一の符号を付して説明する。
2 外ケース
3 インサート
6 キャップ
10 小径穴(先端開口部)
14 液管
15 円錐台状部
16 円錐台状部
16a 短円筒状部
20 傾斜溝
65 弾性材
71 金網
Claims (7)
- 外ケースにインサートが内蔵されて構成され、前記外ケースの先端開口部に前記インサートの先端部が突入され、前記先端開口部において前記外ケースと前記インサートとの隙間から旋回流の気体を噴出させると共に、前記インサートの先端部から液体を噴出させる二流体スプレーノズルであって、
前記インサートの先端部は、円筒状に形成されると共に、その円筒状部の先端部が円錐台状に形成されており、
前記インサートの先端を前記外ケースの先端面より外方へ突出させて、前記外ケースの先端開口部に前記インサートの先端部が差し込まれた
ことを特徴とする二流体スプレーノズル。 - 先端部が円錐台状とされた略円柱状の本体部を有し、この本体部の軸線に沿って先端側へ延出する液管に液体が通され、前記液管の先端部が円錐台状に形成されたインサートと、
先端側へ開口した外ケース本体と、この外ケース本体の開口に着脱可能に設けられるキャップとを有し、前記キャップに形成された先端開口部から前記液管の円錐台状部を外方へ突出させて前記インサートを収容すると共に、前記先端開口部において前記インサートとの隙間から旋回流の気体を噴出させる外ケースと
を備えることを特徴とする二流体スプレーノズル。 - 前記インサート先端の円錐台状部の先端部には、さらに小径の円筒部が形成されている
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の二流体スプレーノズル。 - 前記外ケースの先端面には、前記インサートの先端部を取り囲むよう先端側へ開口する環状空間が形成されると共に、この環状空間にはその先端側開口部へ向けて気体が供給可能とされ、
前記環状空間の先端側開口部を閉じるように、円環状の弾性材がその外周部のみを保持されるか、または円環状の金網が保持される
ことを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の二流体スプレーノズル。 - 前記インサートから構成される
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれかに記載の二流体スプレーノズル用インサート。 - 外面に気体を旋回流とするための複数の傾斜溝を有し、内面に液体を供給する段差のない液管を有し、この液管の先端部外面が、先端へ向かって先細りの円錐台状に形成されている
ことを特徴とする二流体スプレーノズル用インサート。 - 前記液管の円錐台状部の先端部には、さらに小径の円筒部が形成されている
ことを特徴とする請求項6に記載の二流体スプレーノズル用インサート。
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