JP2013116467A - 液体微細化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】第１、第２気体噴射部から噴射される気体を液体に替え、かつ液体噴射部から噴射される液体を気体に替えることで、霧化状態（例えば平均粒子径）を調整することができる。
【解決手段】液体微細化装置は、第１流体を噴射する第１オリフィス部と、前記第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部と、前記第１オリフィス部から噴射された前記第１流体と前記第２オリフィス部から噴射された前記第２流体とが衝突する衝突部に向かって、前記第１流体および前記第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部と、前記衝突部で、前記第１流体、前記第２流体および前記第３流体を衝突させて微細化液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部と、前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部に供給される流体と、前記第３オリフィス部に供給される流体とを互いに入れ替えるための切替部とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、液体微細化装置（二流体ノズル装置）に関する。

従来の二流体ノズル装置として、ノズル本体の後方から液体を供給し、ノズル本体の側部から気体を供給する構造、または、気体と液体とを共にノズル本体の側部から供給する構造が知られている（例えば、特許文献１）。

また、本出願人は、気体を噴射する気体噴射部を２つと、液体を噴射する液体噴射部とを備え、前記２つの気体噴射部から噴射した気体同士を衝突させて形成した衝突部と、前記液体噴射部で噴射した液体とを衝突させて当該液体を霧化する技術を開発している（特許文献２）。

特開２００８−１８４００号公報（図１） 特開２０１２−０６６１６８号公報

しかしながら、上記特許文献１のようにノズル本体の側部に、気体あるいは液体を供給するための配管が設けられていると、それら配管を連結するための連結部が側面から突出する構造や、あるいはノズル本体の側部の厚みを大きくする必要があり、二流体ノズル本体を小型化するのに限界があった。

また、上記特許文献２は、本出願人が発明した新原理の霧化方法であり、その応用性が非常に高く、開発過程で新たな知見も得られる一方、新規に解決すべき課題も生じている。

上記現状に鑑みて、本発明の第１の課題は、二流体をそれぞれ供給するための二つの配管を二重構造にして、かつノズル本体の後方から配管を連結することで、小型化に適した液体微細化装置を提供することを目的とする。

本発明の第２の課題は、第１、第２気体噴射部から噴射される気体の温度と、液体噴射部から噴射される液体の温度を調整することで、霧化状態（例えば平均粒子径）を調整することができる液体微細化装置を提供することを目的とする。

本発明の第３の課題は、第１、第２気体噴射部から噴射される気体を液体に替え、かつ液体噴射部から噴射される液体を気体に替えることで、霧化状態（例えば平均粒子径）を調整することができる液体微細化装置を提供することを目的とする。

上記第１の課題を解決するための液体微細化装置は、
第１流体を送給するための長尺の第１チューブと、
ノズル本体の後方から前記第１チューブと連結され、前記第１流体をノズル噴霧口へ導く外側流通路と、
第３流体を送給するため、前記第１チューブ内径よりも小さい外径であって前記第１チューブの内部に配置される長尺の第２チューブと、
ノズル本体の後方から前記第２チューブと連結され、前記第３流体をノズル噴霧口へ導く内側流通路とを備える。

この構成によれば、第１チューブの内部に第２チューブを配置してなる二重配管構造とし、かつノズル本体の後方からこの二重配管をノズル本体に連結する構成であるため、従来に比較して小型にできる。また、二重配管にしたことで、きわめて簡単な配管構造となり、低コスト効果も大きい。さらに、十分なスペースのない構造体や機器内において、小型化したノズル本体およびノズル本体後方に伸びる見かけ上１本の配管（二重配管）構成にしたことで、その内部への進入性、配置性、操作性も非常に良く、ピンポイント噴霧が可能になる。

上記発明において、第１流体が気体、第３流体が液体であることが好ましいが、この逆であってもよい。

また、第２の課題を解決するための液体微細化装置は、
第１流体を噴射する第１オリフィス部と、
前記第１オリフィス部と所定角度で対向配置され、前記第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部と、
前記第１オリフィス部から噴射された前記第１流体と前記第２オリフィス部から噴射された前記第２流体とが衝突する衝突部に向かって、前記第１流体および前記第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部と、
前記衝突部で、前記第１流体、前記第２流体および前記第３流体を衝突させて微細化液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部と、
前記第１オリフィス部から噴射される第１流体および前記第２オリフィス部から噴射される第２流体の温度を調整する第１温度調節部と、
前記第３オリフィス部から噴射される第３流体の温度を調整する第２温度調節部と、を備える。

この構成によれば、第１、第２オリフィス部から噴射される第１流体の温度と、第３オリフィス部から噴射される第３流体の温度を調整でき、霧化状態（例えば平均粒子径）を調整することができる。本発明によれば、温度を高くするほど、微細化粒子の平均粒子径が小さくなる。第１、第２温度調節部は、例えば、ヒータ、熱交換器、保温手段を有して構成できる。例えば、流体が液体である場合、この液体を予め加温しておき、保温手段に収納しておき、流体が通る管なども断熱手段を設けておくことが好ましい。例えば、流体が気体の場合に、ドライヤーで加温することもできる。

上記発明において、第１流体および第２流体が気体、第３流体が液体であることが好ましいが、この逆であってもよい。また、気体として空気を用いる場合に室温のままでもよい。室温の空気を用いる場合には、温度調節部は、実質的に加温・減温の調整をしなくてもよいが、保温手段を有して空気を送るように構成してもよい。

上記発明の一実施形態として、第１状態において、前記第１温度調節部で第１、第２流体（例えば気体）の温度を所定温度よりも高くあるいは室温に調節し、かつ前記第２温度調節部で第３流体（例えば液体）の温度を所定温度よりも高く調節する。また、第２状態において、前記第１温度調節部で液体の温度を所定温度以下に調節し、かつ前記第２温度調節部で気体の温度を所定温度以下あるいは室温に調節する。所定温度は、例えば、室温（１８℃〜２５℃）、平均体温（３５℃〜３７℃）、３０℃〜８０℃の範囲の温度などである。

上記発明の一実施形態として、前記第１温度調節部が、前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部へ前記第１流体および前記第２流体を供給するための第１チューブを有して構成され、
前記第２温度調節部が、前記第１チューブ内径よりも小さい外径であって前記第１チューブの内部に配置されて、前記第３流体を送給するための第２チューブを有して構成され、
装置本体の後方から前記第１チューブと連結され、前記第１流体および第２流体をそれぞれ第１オリフィス部および第２オリフィス部へ導く外側流通路と、
装置本体の後方から前記第２チューブと連結され、前記第３流体を第３オリフィス部へ導く内側流通路と、を備える。

この構成によれば、第１チューブの内部に第２チューブが配置された二重配管であり、お互いが熱交換することで、第１、第２流体および第３流体の温度が同じに維持される（あるいはお互いの温度差が小さくなる）。一方の流体を加温（減温）することで両方の温度を同時に調整することができる。

また、第３の課題を解決するための液体微細化装置は、
第１流体を噴射する第１オリフィス部と、
前記第１オリフィス部と所定角度で対向配置され、前記第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部と、
前記第１オリフィス部から噴射された前記第１流体と前記第２オリフィス部から噴射された前記第２流体とが衝突する衝突部に向かって、前記第１流体および前記第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部と、
前記衝突部で、前記第１流体、前記第２流体および前記第３流体を衝突させて微細化液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部と、
前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部に供給される流体と、前記第３オリフィス部に供給される流体とを互いに入れ替えるための切替部と、を備える。

この構成によれば、第１、第２オリフィス部から噴射される第１、第２流体を、第３流体に替え、かつ第３オリフィス部から噴射される第３流体を第１流体（第２流体）に替えることで、霧化状態（例えば平均粒子径）を調整することができる。例えば、第１、第２流体が気体かつ第３流体が液体の場合は、その逆の第１、２流体が液体かつ第３流体が気体の場合よりも霧の平均粒子径を小さく調整できる。切替部は手動で切り替えることもでき、また自動で切り替える自動機構を有することもできる。

上記発明の一実施形態として、前記切替部は、第１状態において、前記第１オリフィス部および第２オリフィス部へ同じ気体を供給させ、かつ前記第３オリフィスへ液体を供給させる、および、第２状態において、前記第１オリフィス部および第２オリフィス部へ液体を供給させ、かつ前記第３オリフィス部へ気体を供給させる。

上記発明の一実施形態として、液体微細化装置は、前記微細化エリア部から噴霧される霧の噴霧方向に沿って当該霧の周囲を取り囲むように設けられた噴霧出口部と、
前記噴霧出口部の先端面に、前記霧の噴霧方向軸と直交する方向に形成されたスリット部と、を備える。この構成によって、噴霧出口部の先端（微細化エリア部の出口側又は衝突部位置から噴霧出口部先端面まで）にスリット部を設けたことで、より微細化した霧を生成させることができる。噴霧出口部は、気体オリフィスを形成するための部材と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。

上記発明の一実施形態として、前記噴霧出口部に、前記霧の噴霧方向軸に対し９０°以上傾斜しており、かつ当該液体霧化装置を正面視して、前記第１気体噴射部と前記第２気体噴射部とからの気体噴射方向軸に対し直交する方向に、開放部が形成されている。霧が扇状に広がる方向に、開放部を設けることで、霧を開放部方向に逃がして、噴霧出口部の壁面で衝突する程度を緩和させることができ、霧が壁面に衝突することで発生するしずくを効果的に抑制することができる。開放部を、液体オリフィスの出口近傍から形成すると、霧が壁面に衝突することをさらに無くせるため好ましい。開放部の幅寸法は、発生する霧の断面幅（短い方の幅）に応じて設定（同幅または同幅より大きい幅に）することが好ましい。

上記発明の一実施形態として、前記開放部に、前記スリット部が形成されている。

上記発明の一実施形態として、前記スリット部は、当該液体霧化装置を正面視して、前記第１気体噴射部と前記第２気体噴射部とからの気体噴射方向軸に対し直交する方向に形成されている。

上記発明の一実施形態として、前記第１オリフィス部から噴射される第１流体および前記第２オリフィス部から噴射される第２流体の温度を調整する第１温度調節部と、
前記第３オリフィス部から噴射される第３流体の温度を調整する第２温度調節部と、をさらに備え、
前記第１状態において、前記第１温度調節部で気体の温度を所定温度よりも高くあるいは室温に調節し、かつ前記第２温度調節部で液体の温度を所定温度よりも高く調節し、
前記第２状態において、前記第１温度調節部で液体の温度を所定温度以下に調節し、かつ前記第２温度調節部で気体の温度を所定温度以下に調節する。

所定温度は、例えば、室温（１８℃〜２５℃）、平均体温（３５℃〜３７℃）、３０℃〜８０℃などである。例えば、平均体温あるいは４２℃（４５℃）を境にして、体が冷たく感じる温度の霧（ミスト）を発生させ、また、体が温かく感じる温度の霧を発生させることができる。本実施形態では、第１状態で発生する霧の平均粒子径が、第２状態で発生する霧の平均粒子径よりも小さく、かつ第１状態で発生する霧の温度が、第２状態で発生する霧の温度よりも高い。

上記発明の一実施形態として、前記第１温度調節部が、前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部へ前記第１流体および前記第２流体を供給するための第１チューブを有して構成され、
前記第２温度調節部が、前記第１チューブ内径よりも小さい外径であって前記第１チューブの内部に配置されて、前記第３流体を送給するための第２チューブを有して構成され、
装置本体の後方から前記第１チューブと連結され、前記第１流体および第２流体をそれぞれ第１オリフィス部および第２オリフィス部へ導く外側流通路と、
装置本体の後方から前記第２チューブと連結され、前記第３流体を第３オリフィス部へ導く内側流通路と、を備える。

この構成によれば、第１チューブの内部に第２チューブが配置された二重配管であり、お互いが熱交換することで、第１、第２流体および第３流体の温度が同じに維持される（あるいはお互いの温度差が小さくなる）。一方の流体を加温（減温）することで両方の温度を同時に調整することができる。

また、本発明において、第１チューブおよび第２チューブは、断面視で例えば、円、楕円、多角形が例示されるが、コスト面から断面視で円状の中空チューブが好ましい。長尺のチューブは、長手方向寸法がチューブ外径寸法よりも、例えば１０倍以上、２０倍以上であり、製品の使用目的に応じて長手方向寸法、チューブ外径および内径は設定される。

また、本発明において、第２チューブが第１チューブの中空内部に自由に配置され、第１チューブの内周面と第２チューブの外周面が固着されていないことが好ましい。

また、本発明において、第１チューブの内径（Ｄ１）と第２チューブの外径（Ｄ２）との差（Ｄ１−Ｄ２）が、０．０５ｍｍ以上３０ｍｍ以内であることが小型化および送給条件（送給速度、送給量）の観点から好ましく、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以内がより好ましく、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以内がさらに好ましい。差（Ｄ１−Ｄ２）は、二流体ノズル装置の使用目的、二流体の性質、構成物質等によって設定可能である。

また、本発明において、前記第１チューブが透明材料で構成されていることが好ましい。これによって、内部状態を観察でき、例えば、異物の詰まり、汚れ具合を観察することでメンテナンス性を向上できる。さらに、前記第２チューブが透明材料で構成されていることが好ましい。第２チューブも透明材料で構成することで、第２チューブの内部観察が容易になるため好ましい。

また、本発明において、前記第１チューブおよび第２チューブが軟質チューブであることが好ましい。第１チューブと第２チューブとがフレキシブルであることで、ノズル本体の操作性が飛躍的に向上する。また、第１チューブと第２チューブとを硬質チューブで構成することもでき、また、第１チューブおよび第２チューブとを硬質チューブの端部と軟質チューブの端部とを連結した連結チューブとして構成してもよい。また、第１チューブおよび第２チューブを、形状記憶合金を含むチューブで構成してもよい。

第１チューブおよび第２チューブは、樹脂性、金属性の材料で構成することができる。軟質チューブとしては、軟質樹脂性のプラスチックチューブが例示され、硬質チューブとしては、熱硬化性樹脂性のプラスチックチューブが例示される。

液体微細化装置としては、公知の気液混合ノズル（２流体ノズル）、上記特許文献２のノズルが例示できる。ノズル本体は、例えば、金属製、プラスチック製、ゴム製、それらが混在した構成のもの等が挙げられる。二流体ノズルに供給される「気体」としては、特に制限されず、例えば、空気、清浄空気、高酸素濃度空気、不活性ガス等の気体が挙げられ、「液体」としては、特に制限されないが、水、イオン化水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。

本発明では、各流体を送るための圧力を制御する圧力制御部を備えることが好ましい。各流体を送るための圧力を自動（あるいは手動）で調整することで、例えば、各オリフィス出口の空気量と霧噴量を自在に変動できる。圧力制御装置は、例えば、圧力制御弁、圧力調整器などが挙げられる。

二流体ノズル装置（液体微細化装置）の外観模式図である。 二流体ノズル装置（液体微細化装置）の内部構造の一例を示す模式図である。 ノズル噴霧口の正面を示す模式図である。 気体オリフィス先端部（第１、第２オリフィス部）を説明するための図である。 気体オリフィス先端部（第１、第２オリフィス部）を説明するための図である。 気体オリフィス先端部（第１、第２オリフィス部）を説明するための図である。 二流体ノズル装置（液体微細化装置）の噴霧状態を説明するための図である。 二流体ノズル装置（液体微細化装置）の噴霧状態を説明するための図である。 第１、第２オリフィス部の対向配置角（噴射角）を示す模式図である。 水温と平均粒子径の関係を示すグラフである。 第１、第２流体を気体に、第３流体を液体にした場合の空気量と平均粒子径の関係を示すグラフである。 第１、第２流体を液体に、第３流体を気体にした場合の空気量と平均粒子径の関係を示すグラフである。

＜実施形態１＞
以下に、本実施形態の二流体ノズル装置（液体微細化装置に相当する）について図１〜図５を参照しながら説明する。図１は、二流体ノズル装置１の外観模式図である。ノズル噴霧口Ａをノズル本体前方として、ノズル本体後方Ｂに第１チューブ１９ａが第１チューブ継手１８に連結されている。この第１チューブ１９ａの内部には、第２チューブ１９ｂが配置されて、二重配管構造となっている。３方向継部２０において、第１チューブ１９ａが第１供給側チューブ２１と連結され、第２チューブ１９ｂが第２供給側チューブ２２と連結されている。なお、第１チューブ１９ａおよび第２チューブ１９ｂが、３方向継部２０で連結されていない構成も可能である。

図２Ａ，２Ｂは、二流体ノズル装置１の内部構造の一例を示す模式図である。第１チューブ１９ａは、第１チューブ継手１８に連結している。第２チューブ１９ｂは、第１チューブ１９ａの端部よりもノズル本体前方へ伸びており、第２チューブ継手１７に連結している。第１チューブ１９ａで送給される気体（第１流体）は、外側流通路Ｒ１を通ってノズル噴霧口Ａへ導かれる。また、第２チューブ１９ｂで送給される液体（第３流体）は、内側流通路Ｒ２を通ってノズル噴霧口Ａへ導かれる。

ノズル本体は、第１チューブ継手１８の突部１８ａが挿入されて連結されるアダプター１５と、このアダプター１５とねじ作用で嵌め合わせる（連結される）気体オリフィスケース１３と、この気体オリフィスケース１３の引掛部１３ａで押さえつけることで連結されるフランジ部１２ａを有する気体オリフィス先端部１２と、第２チューブ１９ｂが連結される第２チューブ継手１７と、この第２チューブ継手１７の突部１７ａが挿入されて連結される液体オリフィス押さえ部１４と、この液体オリフィス押さえ部１４の先端と連結される液体オリフィス先端部１１とで構成されている。アダプター１５の雄螺旋部と気体オリフィスケース１３の雌螺旋部とがねじによって嵌めこまれ、パッキン１６で完全にシールされている。気体オリフィスケース１３の引掛部１３ａで気体オリフィス先端部１２のフランジ部１２ａを押さえつけ、気体オリフィス先端部１２の内面の一部が液体オリフィス先端部１１の外面を押さえつけ、さらに液体オリフィス先端部１１が液体オリフィス押さえ部１４の先端部に嵌め込まれるため、ノズル本体内における、外側流通路Ｒ１および内側流通路Ｒ２の気密性が維持され漏れ出すことがない。

図３Ａ、３Ｂ、３Ｃは、気体オリフィス先端部１２の詳細図である。図３Ｂは、図３Ａの噴霧口Ａの正面図であり、図３Ｃは図３Ｂのｘ−ｘ断面を示す。図４Ａ，４Ｂは、ノズル噴霧口Ａにおける霧生成と噴霧状態の一例を示す。１２ａは上述したフランジ部である。１２ｂおよび１２ｂ’は、気体が流通する２本の通路を示す。それぞれ第１オリフィス部１２ｂ、第２オリフィス部１２ｂ’を形成する。１２ｃは、スリット部である。この２つの気体通路１２ｂ、１２ｂ’から噴出された気体同士（Ｇ１、Ｇ２）が衝突し（図４Ａの衝突部１００を形成し）、これに液体オリフィス先端部１１ａから噴射された液体Ｌが衝突する（別の表現でいえば、噴射された１本の液体流に対し、２本の気体流が衝突する）。この２つの気体Ｇ１，Ｇ２に挟まれるように液体Ｌが衝突する微細化エリア部１２０において、液体Ｌが微細化された霧Ｆが生成され、この霧Ｆが広角噴霧方向に沿って噴射される（図４Ａ，４Ｂ参照）。この霧Ｆの噴霧方向に沿って、気体通路１２ｂ、１２ｂ’と直交する方向に伸びるスリット部１２ｃが形成されている。広角に広がる霧Ｆがスリット部１２ｃの空間を通って噴霧される。

また、第１オリフィス部１２ｂ、第２オリフィス部１２ｂ’のそれぞれの噴射方向軸とが所定の角度範囲を形成する。図５に示すように、第１オリフィス部１２ｂおよび第２オリフィス部１２ｂ’のそれぞれの噴射方向軸で形成される「所定角度範囲」は、それぞれから噴射された流体（気体）の衝突角αに相当し、「所定の角度範囲（衝突角α）」は９０°〜１８０°であり、好ましくは１００°〜１５０°であり、さらに好ましくは１１０°〜１５０°である。

＜実施形態１の実施例＞
本実施形態１において、第１チューブ１９ａの外径は６ｍｍ、内径（Ｄ１）が４ｍｍであり、第２チューブ１９ｂの外径（Ｄ２）が３ｍｍである。その差（Ｄ１−Ｄ２）は１ｍｍである。第１チューブ１９ａおよび第２チューブ１９ｂは二重配管構造であり、チューブ長手方向寸法は２ｍである。ノズル本体の長手方向寸法（噴霧口Ａからノズル本体の後方Ｂまでの寸法）が４２ｍｍ、外径寸法が直径１１ｍｍである。気体として空気を、流体として水を用いて噴霧状態を確認した。空気圧Ｐａが０．２０６ＭＰａ、水圧が０．１８８ＭＰａ、空気噴射の空気量（Ｑａ）が１０ＮＬ／ｍｉｎ、噴霧（水）量（Ｑｗ）が５０ｍｌ／ｍｉｎとなる条件で、平均粒子径（ＳＭＤ）９．８７μｍの噴霧状態を確認できた。なお、平均粒子径（ＳＭＤ）は、レーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。

＜実施形態１の別実施形態＞
本発明は上記ノズル本体、各構成要素（図２、３）の構成に制限されず、他の構成も採用できる。例えば、従来の二流体ノズルにおいて、そのノズル本体の後方に第１チューブ継手と第２チューブ継手を組み込み、第１チューブ継手と第１流体オリフィス通路とを連結し、かつ第２チューブ継手と第２液体オリフィス通路とを連結することでもよい。

＜実施形態２＞
以下に、本実施形態２の二流体ノズル装置（液体微細化装置に相当する）について説明する。二流体ノズル装置は、実施形態１と同じ構成を有し、実施形態２に特有の構成を備える。二流体ノズル装置は、第１流体を噴射する第１オリフィス部（１２ｂ）と、第１オリフィス部（１２ｂ）と所定角度（α＝９０°〜１８０°、図１では１１０°）で対向配置され、第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部（１２ｂ’）と、第１オリフィス部（１２ｂ）から噴射された第１流体と第２オリフィス部（１２ｂ’）から噴射された第２流体とが衝突する衝突部（１００）に向かって、第１流体および第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部（１１、オリフィス先端部１１ａ）と、衝突部（１００）で、第１流体、第２流体および第３流体を衝突させて微細化された液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部（１２０）と、第１オリフィス部（１２ｂ）から噴射される第１流体および第２オリフィス部（１２ｂ’）から噴射される第２流体の温度を調整する第１温度調節部と、第３オリフィス部（１１、オリフィス先端部１１ａ）から噴射される第３流体の温度を調整する第２温度調節部とを備える。

そして、第１状態において、第１温度調節部で第１、第２流体（例えば気体）の温度を所定温度（よりも高く調節し、かつ第２温度調節部で第３流体（例えば液体）の温度を所定温度よりも高くあるいは室温に調節する。また、第２状態において、第１温度調節部で液体の温度を所定温度以下に調節し、かつ第２温度調節部で気体の温度を所定温度以下あるいは室温に調節する。

第１温度調節部が、第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ第１流体（気体）および第２流体（気体）を供給するための第１チューブ（１９ａ）を有して構成され、第２温度調節部が、第１チューブ（１９ａ）内径よりも小さい外径であって第１チューブ（１９ａ）の内部に配置されて、第３流体（液体）を送給するための第２チューブ（１９ｂ）を有して構成され、装置本体の後方から第１チューブ（１９ａ）と連結され、第１流体（気体）および第２流体（気体）をそれぞれ第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ導く外側流通路（Ｒ１）と、装置本体の後方から第２チューブ（１９ｂ）と連結され、第３流体（液体）を第３オリフィス部（１１）へ導く内側流通路（Ｒ２）とを備える。

第３流体（液体）を所定温度より高めに加温して保温タンク（不図示）に貯めておき、この保温タンクと第２供給側チューブ（２２）とが接続される。そして、第１供給側チューブ２１はエアコンプレッサーに接続される。二重配管において、液体と気体とが自然に熱交換して略同じ温度になる。

＜実施形態２の別例＞
実施形態２において、第１温度調節部、第２温度調節部を、第１チューブ、第２チューブの二重配管構造で有する構成としたが、これに制限されず、二重配管構造でなくともよく、それぞれ別の管として、目的オリフィス部へ連結する構成でもよい。

また、第１温度調整部、第２温度調節部は、温度測定器と、温度測定器で測定された温度が所定温度（範囲）になるように加温装置（ヒータ、熱交換器）を制御する制御部（専用機器、コンピュータ）とをさらに有していてもよい。

＜実施形態２の実施例＞
第１チューブ１９ａの外径は６ｍｍ、内径（Ｄ１）が４ｍｍであり、第２チューブ１９ｂの外径（Ｄ２）が３ｍｍである。その差（Ｄ１−Ｄ２）は１ｍｍである。第１チューブ１９ａおよび第２チューブ１９ｂは二重配管構造であり、チューブ長手方向寸法は２ｍである。ノズル本体の長手方向寸法（噴霧口Ａからノズル本体の後方Ｂまでの寸法）が４２ｍｍ、外径寸法が直径１１ｍｍである。第１、第２流体として空気を、第３流体として水を用いた。空気量Ｑａを６．０（Ｎｌ／ｍｉｎ）に固定し、水（噴霧）量Ｑｗを１０、２０、３０、４０、５０（ｍｌ／ｍｉｎ）と設定を変えたときの、水温２０℃から５０℃までの平均粒子径ＳＭＤ（μｍ）を測定した。なお、平均粒子径（ＳＭＤ）は、レーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。水は、２０℃から５０℃まで任意に温度調節できる加温装置で加温してあり、空気は、室温（２３℃）である。なお、平均粒子径（ＳＭＤ）は、レーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。表１、図６にその結果を示す。実施例１〜５は、それぞれＱｗが１０〜５０に対応している。

表１、図６から、実施例１〜５では、いずれも温度に比例して、生成された霧の平均粒子径ＳＭＤが小さくなる傾向であった（約５μｍから１０μｍ程度小さくなる）。このことから、水温の温度を変えることで、霧の平均粒子径を調節することができたことを確認できた。また、平均粒子径ＳＭＤを見た場合に、Ｑｗ＝３０が最も小さかったが、Ｑｗが４０、５０では平均粒子径ＳＭＤは大きくなっていた。一方で、Ｑｗ＝１０、２０の平均粒子径ＳＭＤの値がＱｗ＝３０のそれよりも大きい結果であった。これは水圧が低すぎて流速が遅く、空気との衝突力が低下したため逆に微細化が悪くなったと推測される。

＜実施形態３＞
以下に、本実施形態の二流体ノズル装置（液体微細化装置に相当する）について説明する。二流体ノズル装置は、実施形態１と同じ構成を有し、実施形態３に特有の構成を備える。二流体ノズル装置は、第１流体を噴射する第１オリフィス部（１２ｂ）と、第１オリフィス部（１２ｂ）と所定角度（α＝９０°〜１８０°、図１では１１０°）で対向配置され、第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部（１２ｂ’）と、第１オリフィス部（１２ｂ）から噴射された第１流体と第２オリフィス部（１２ｂ’）から噴射された第２流体とが衝突する衝突部（１００）に向かって、第１流体および第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部（１１、オリフィス先端部１１ａ）と、衝突部１００で、第１流体、第２流体および第３流体を衝突させて微細化された液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部（１２０Ａ）と、第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）に供給される流体と、第３オリフィス部（１１、オリフィス先端部１１ａ）に供給される流体とを互いに入れ替えるための切替部（不図示）とを備える。

切替部は、第１状態において、第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ同じ気体を供給させ、かつ第３オリフィス部（１１）へ液体を供給させる、および第２状態において、第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ液体を供給させ、かつ第３オリフィス部（１１）へ気体を供給させる。

また、別実施例として、第１オリフィス部（１２ｂ）から噴射される第１流体（気体）および第２オリフィス部（１２ｂ’）から噴射される第２流体（気体）の温度を調整する第１温度調節部と、第３オリフィス部（１１ａ）から噴射される第３流体（液体）の温度を調整する第２温度調節部とをさらに備えてもよい。第１状態において、第１温度調節部で気体の温度を所定温度よりも高く調節し、かつ第２温度調節部で液体の温度を所定温度よりも高く調節し、第２状態において、第１温度調節部で液体の温度を所定温度以下に調節し、かつ第２温度調節部で気体の温度を所定温度以下に調節することができる。

第１温度調節部が、第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ第１流体（気体）および第２流体（気体）を供給するための第１チューブ（１９ａ）を有して構成され、第２温度調節部が、第１チューブ内径よりも小さい外径であって第１チューブ（１９ａ）の内部に配置されて、第３流体（液体）を送給するための第２チューブ（１９ｂ）を有して構成され、装置本体の後方から第１チューブ（１９ａ）と連結され、第１流体（気体）および第２流体（気体）をそれぞれ第１オリフィス部（１２ｂ）および第２オリフィス部（１２ｂ’）へ導く外側流通路（Ｒ１）と、装置本体の後方から第２チューブ（１９ｂ）と連結され、第３流体（液体）を第３オリフィス部（１１）へ導く内側流通路（Ｒ２）とを備える。第１チューブと第２チューブは上記実施形態１、２と同じ構成である。

切替部は、手動で切り替えることもできる。また、切替部は、自動で切り替える自動機構を有して構成することもできる。例えば、電磁弁などの自動化機構で構成できる。

＜実施形態３の実施例＞
第１チューブ１９ａの外径は６ｍｍ、内径（Ｄ１）が４ｍｍであり、第２チューブ１９ｂの外径（Ｄ２）が３ｍｍである。その差（Ｄ１−Ｄ２）は１ｍｍである。第１チューブ１９ａおよび第２チューブ１９ｂは二重配管構造であり、チューブ長手方向寸法は２ｍである。ノズル本体の長手方向寸法（噴霧口Ａからノズル本体の後方Ｂまでの寸法）が４２ｍｍ、外径寸法が直径１１ｍｍである。第１、第２流体として空気を、第３流体として水を用いた場合を実施例１とし、その逆を実施例２とした。

実施例１では、水（噴霧）量Ｑｗを５０（ｍｌ／ｍｉｎ）に固定し、空気量Ｑａを６．０〜２０．０（Ｎｌ／ｍｉｎ）まで変えたときの平均粒子径ＳＭＤ（μｍ）を測定した。

実施例２では、水（噴霧）量Ｑｗを２００（ｍｌ／ｍｉｎ）に固定し、空気量Ｑａを０〜８．０（Ｎｌ／ｍｉｎ）まで変えたときの平均粒子径ＳＭＤ（μｍ）を測定した。

測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。水は２０℃、空気は室温（２３℃）である。なお、平均粒子径（ＳＭＤ）は、レーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。実施例１の結果を表２、図７に、実施例２の結果を表３、図８に示す。

表２、３、図７、８から、いずれも空気量に比例して平均粒子径が減少する傾向であることが分かった。実施例１では霧噴霧量が小さいものの平均粒子径が小さく、一方、実施例２では霧噴霧量が大きいものの平均粒子径が大きい。実施例１は実施例２に比べて、微細化するのに適した構成となっておいる。一方、実施例２は実施例１よりも平均粒子径の粗い霧をつくるに適している。すなわち、切替部で、気体と液体とを相互に切り替えることで、霧の平均粒子径を調節することができる。また、実施形態２のように流体の温度調節も行えるようにすることで、流体切替えと流体温度調節との２要素を組み合わせて霧の平均粒子径を自在に設定することができる。

１ 二流体ノズル装置
１１ 第３オリフィス部
１２ｂ 第１オリフィス部
１２ｂ’ 第２オリフィス部
１３ 気体オリフィスケース
１４ 液体オリフィス押さえ部
１５ アダプター
１６ パッキン
１７ 第２チューブ継手
１８ 第１チューブ継手
１９ａ 第１チューブ
１９ｂ 第２チューブ
Ａ 噴霧口
Ｂ ノズル本体の後方
Ｒ１ 外側通路部
Ｒ２ 内側通路部

Claims (4)

1. 第１流体を噴射する第１オリフィス部と、
   前記第１オリフィス部と所定角度で対向配置され、前記第１流体と同じ流体である第２流体を噴射する第２オリフィス部と、
   前記第１オリフィス部から噴射された前記第１流体と前記第２オリフィス部から噴射された前記第２流体とが衝突する衝突部に向かって、前記第１流体および前記第２流体と異なる流体である第３流体を噴射する第３オリフィス部と、
   前記衝突部で、前記第１流体、前記第２流体および前記第３流体を衝突させて微細化液粒子が生成されるエリアである微細化エリア部と、
   前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部に供給される流体と、前記第３オリフィス部に供給される流体とを互いに入れ替えるための切替部と、を備える液体微細化装置。
2. 前記切替部は、第１状態において、前記第１オリフィス部および第２オリフィス部へ同じ気体を供給させ、かつ前記第３オリフィスへ液体を供給させる、および
   第２状態において、前記第１オリフィス部および第２オリフィス部へ液体を供給させ、かつ前記第３オリフィス部へ気体を供給させる、請求項１に記載の液体微細化装置。
3. 前記第１オリフィス部から噴射される第１流体および前記第２オリフィス部から噴射される第２流体の温度を調整する第１温度調節部と、
   前記第３オリフィス部から噴射される第３流体の温度を調整する第２温度調節部と、をさらに備え、
   前記第１状態において、前記第１温度調節部で気体の温度を所定温度よりも高くあるいは室温に調節し、かつ前記第２温度調節部で液体の温度を所定温度よりも高く調節し、
   前記第２状態において、前記第１温度調節部で液体の温度を所定温度以下に調節し、かつ前記第２温度調節部で気体の温度を所定温度以下あるいは室温に調節する、請求項１または２に記載の液体微細化装置。
4. 前記第１温度調節部が、前記第１オリフィス部および前記第２オリフィス部へ前記第１流体および前記第２流体を供給するための第１チューブを有して構成され、
   前記第２温度調節部が、前記第１チューブ内径よりも小さい外径であって前記第１チューブの内部に配置されて、前記第３流体を送給するための第２チューブを有して構成され
   装置本体の後方から前記第１チューブと連結され、前記第１流体および第２流体をそれぞれ第１オリフィス部および第２オリフィス部へ導く外側流通路と、
   装置本体の後方から前記第２チューブと連結され、前記第３流体を第３オリフィス部へ導く内側流通路と、を備える請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体微細化装置。

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