JP4551117B2

JP4551117B2 - 微粒子噴霧装置

Info

Publication number: JP4551117B2
Application number: JP2004132583A
Authority: JP
Inventors: 正明池田; 大祐池田
Original assignee: 株式会社アトマックス; 正明池田; 大祐池田
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: JP2005313050A

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霧するための微粒子噴霧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５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塗装等のために、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。

しかしながら、前記微粒子発生装置２で、広い面積にわたり超薄膜コーティングや塗装等のために微粒子を噴霧しようとすると、吐出部２８の噴霧口２８ｃが小さいため、微粒子を広範囲に均一で効率的に噴霧することが容易で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広範囲に均一で効率的に噴霧することができる微粒子噴霧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霧装置であって、前記微粒子噴霧装置は、前記導管より広がった滞留室と、該滞留室の長手方向に沿う扁平な狭まりノズルと、前記導管と前記滞留室とを接続する拡がりダクトとを備え、前記拡がりダクトは、前記狭まりノズルから離すとともに、前記狭まりノズルと直交する面内で出口側ほど広くなる扁平な形状にしたことを特徴とする。

請求項２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霧装置であって、前記微粒子噴霧装置は、前記導管より広がった滞留室と、該滞留室の長手方向に沿って配置された開口と、前記導管と前記滞留室とを接続する拡がりダクトとを備え、前記拡がりダクトは、前記開口から離すとともに、前記開口の向いた方向と直交する面内で出口側ほど広くなる扁平な形状にしたことを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、微粒子発生装置で発生させた液体の微粒子は、空気とともに導管及び拡がりダクトを経て導管より広がった滞留室に入ると、一時的に空気の流れがせき止められている間に、滞留室全体の空気中に均一に分散する。このため、滞留室に設けられた扁平な狭まりノズルから細長く均一に液体の微粒子が噴霧される。そこで、微粒子噴霧装置を狭まりノズルと直交方向に移動させながら、狭まりノズルから微粒子を噴霧すると、均一の粒径の微粒子を広い範囲に均一で効率的に噴霧することができる。これにより、超薄膜コーティングや塗装等を均一な厚さで迅速に行うことができる。

また、導管の先端と滞留室との間は、狭まりノズルから離されるとともに、前記狭まりノズルと直交する面内で出口側ほど広くなる扁平な形状にした拡がりダクトで接続されたから、滞留室内にいっそう均一に微粒子を注入できる。これにより、微粒子を扁平な狭まりノズルからいっそう均一に噴霧できる。

請求項５に係る発明によれば、該発明は請求項１に係る発明における滞留室に設けた扁平な狭まりノズルを滞留室の長手方向に沿って配置された開口に変えたものであるから、請求項１に係る発明と同じ効果を奏する。

以下、図１、図２及び図３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霧装置の縦面図である。図２は、前記微粒子噴霧装置の正面図である。図３は、微粒子噴霧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。そして、図１及び図２に示された微粒子噴霧装置３０は、図３に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ものである。

図３に示した本実施例の微粒子発生装置２Ａは、図５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４に図５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及び図２に示されたように、この微粒子噴霧装置３０は、微粒子発生装置２Ａの導管２８ｂから送出される微粒子Ａを分散させた気流を一時せき止めて滞留させる軸３２ｃ方向に長い円筒状の滞留室３２を備えている。ここで、導管２８ｂは可撓性を持たせて、微粒子噴霧装置３０は自在に移動可能にされる。

滞留室３２の側面３４と微粒子発生装置２の導管２８ｂとの間は、偏平な拡がりダクト３６で連結される。この拡がりダクト３６の入口は導管２８ｂと接続するための円筒状の口金３８になっており、拡がりダクト３６の出口は偏平な形状をしている。拡がりダクト３６の出口は、その長手方向を滞留室３２の軸３２ｃ方向と平行にして、滞留室３２の長手方向の中央で滞留室３２の側面３４に接続される。拡がりダクト３６の横断面は、長手方向幅を出口側ほど広くするとともに（図２参照）、長手方向と直交する方向の幅を出口側ほど狭くしている（図１参照）。この拡がりダクト３６によって、滞留室３２に軸方向に沿って略均一に微粒子を注入できる。この拡がりダクト３６は、滞留室３２と一体に形成したが、滞留室３２と別体に形成してもよい。

滞留室３２の側面３４には、滞留室３２の長手方向に沿って長さいっぱいに横断面が偏平な狭まりノズル４０が設けられる。狭まりノズル４０の先端にはノズル出口としてスリット４２が開けられている。スリット４２は、正面視で滞留室３２の軸３２ｃに一致させ、狭まりノズル４０の長手方向長さいっぱいに設けられる。この狭まりノズル４０の横断面は、長手方向と直交する方向の幅が出口側ほど狭くされている（図１参照）。この狭まりノズルは、スリット４２から噴出する気流のエネルギー損失を小さくするとともに、気流を整流するものである。この狭まりノズル４０も、滞留室３２と一体に形成されるが、滞留室３２と別体に形成してもよい。

ところで、狭まりノズル４０は、拡がりダクト３６と直交方向に向けられるとともに、なるべく拡がりダクト３６から離れた位置に設ける。このため、拡がりダクト３６は、滞留室３２の軸３２ｃに対して、狭まりノズル４０の対称位置に寄った部位で滞留室３２の側面３４に接続される。これによって、拡がりダクト３６から滞留室３２内へ吐き出された微粒子Ａを含む気流は、直ぐに狭まりノズル４０に流入しないで、一時的に滞留室３２に留まり、微粒子Ａが滞留室３２内に均一に分散することになる。

スリット４２の幅と長さ、滞留室３２の大きさ等は、微粒子発生装置２の微粒子Ａの発生能力によって決定する。

この微粒子噴霧装置３０によれば、微粒子発生装置２で発生させた５μｍ以下の均一な粒径を有する水の微粒子Ａは、空気とともに吐出管２８ｂから、拡がりダクト３６に入って、この拡がりダクト３６内で幅いっぱいに広がって、滞留室３２内に入る。狭まりノズル４０と拡がりダクト３６とが直交しており、両者の距離も離れているので、微粒子Ａが、拡がりダクト３６から狭まりノズル４０に直ちに入らない。滞留室３２内では流路が広がるので、空気は流れが遅くなって滞留する。空気が一時的に滞留している間に、微粒子Ａが滞留室３２内の空気中に均一に分散する。こうして、微粒子Ａは、狭まりノズル４０の先端のスリット４２から均一に噴霧される。

この微粒子噴霧装置３０をスリット４２と直交方向に移動させながら、スリット４２から微粒子Ａを噴霧すると、均一の粒径を有する微粒子Ａを広い範囲に均一で効率的に噴霧することができ、超薄膜コーティングや塗装等を均一な厚さで迅速に行うことができる。

ところで、本発明は前記実施例に限るものではなく、たとえば、次のように種々の変形が可能である。

前記実施例では、滞留室３２を円筒状にしたが、微粒子発生装置２から送られてくる空気及び微粒子Ａが一時的に滞留できるように導管２８ｂより広がった室であれば、図４の（Ａ）に示したような三角柱状、図４の（Ｂ）又は（Ｃ）に示したような四角柱状等、適宜形状が可能である。

前記実施例では、滞留室３２に狭まりノズル４０を形成して、狭まりノズル４０の先端にスリット４２を開けたが、コストを切りつめるためには、滞留室３２に直接開口を設けてもよい。開口としては、スリット４２の他、図４の（Ｄ）に示したように、滞留室３２に多数の小さな開口４４を一直線又は帯状に細長く分布させて配置してもよい。この場合も、多数の開口４４から微粒子Ａが均一に噴霧されるから、前記実施例と同じ効果を奏する。

狭まりノズル４０内又は滞留室３２内に電極を設けて給電し、微粒子Ａを帯電させて噴霧してもよい。微粒子Ａを帯電させると、付着性が良くなり、超薄膜コーティングや塗装がいっそう効率的に行える。さらに、狭まりノズル４０内又は滞留室３２内にヒーターを設けて、微粒子Ａを加熱して噴霧してもよい。微粒子Ａを加熱すると、付着性が良くなり、超薄膜コーティングや塗装がいっそう効率的に行える。

本発明の一実施例に係る微粒子噴霧装置の縦断面図である。前記微粒子噴霧装置の正面図である。前記微粒子噴霧装置へ微粒子を供給する微粒子発生装置の縦断面図である。本発明の別の実施例を説明する図である。従来の微粒子噴霧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微粒子噴霧装置
３２滞留室
３６拡がりダクト
４０狭まりノズル
４２スリット
４４開口
Ａ微粒子

Claims

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霧装置であって、
前記微粒子噴霧装置は、前記導管より広がった滞留室と、該滞留室の長手方向に沿う扁平な狭まりノズルと、前記導管と前記滞留室とを接続する拡がりダクトとを備え、
前記拡がりダクトは、前記狭まりノズルから離すとともに、前記狭まりノズルと直交する面内で出口側ほど広くなる扁平な形状にしたことを特徴とする微粒子噴霧装置。
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霧装置であって、
前記微粒子噴霧装置は、前記導管より広がった滞留室と、該滞留室の長手方向に沿って配置された開口と、前記導管と前記滞留室とを接続する拡がりダクトとを備え、
前記拡がりダクトは、前記開口から離すとともに、前記開口の向いた方向と直交する面内で出口側ほど広くなる扁平な形状にしたことを特徴とする微粒子噴霧装置。