KR20020002300A - 세정 노즐 및 세정 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 세정 노즐에 있어서, 나팔형 부분은 축소 및 확대형의 분사 노즐부에 있는 최소 직경부의 전방에 형성된 다단의 경사부 또는 곡면으로 만들어지며, 기체 분사구는 나팔형 부분의 중간이 개구되어 있다. 기체 분사구의 안쪽에는 세정액 분사구가 형성되어 있다. 기체는 세정액 분사구로부터 세정액보다 고속으로 분사됨으로써, 세정액의 액적화를 촉진하며, 분사되기 전에 최소 직경부의 후방에 형성된 테이퍼링부에 의해 더 가속된다. 분립체 주입부와 세정 노즐의 사이에 있는 가압 기체 통로에 소량의 액체가 공급되어 분립체에 의한 통로의 폐색을 방지할 수 있다.

Description

세정 노즐 및 세정 장치{CLEANING NOZZLE AND CLEANING APPARATUS}

본 발명은 자동차, 건물의 외벽, 병 및 식기 등의 각종의 세정(洗淨)에 광범위하게 적용 가능한 세정 노즐(cleaning nozzle)에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기체(gas)와 세정액(cleaning liquid)의 혼합 작용 및 가속 작용을 향상시켜, 세정액의 액적(droplet)을 함유하는 기체 및 액체의 혼합 흐름(gas-liquid mixture flow)의 균일성을 향상시키고 액적을 고속으로 분사할 수 있도록 개량한 세정 노즐에 관한 것이다. 또, 본 발명은 분립체(powder material)를 공급하고, 이 분립체의 박리 작용에 의해 고착된 오염물질에 대한 세정 작용을 더욱 향상시키는 경우에 문제로 될 수 있는 흐름 통로 내에서의 분립체에 의한 폐색(clogging)을 방지하기 위해 개량된 기술에 관한 것이다.

본 발명은 일본 특허 출원 제2000-199749호, 제2000-199750호 및 제2000-363890호를 기초로 하고 있으며, 본 명세서에서 인용한다.

기체 및 액체의 혼합 흐름을 분사하기 위한 이러한 종류의 세정 노즐로서는 보통 2가지 유형이 알려져 있다. 그 하나는 액체 분사구를 둘러싸도록 기체 분사구를 외측에 설치한 것이고, 다른 하나는 기체 분사구를 둘러싸도록 액체 분사구를 외측에 설치한 것이다. 본 발명은 기체 분사구가 외측에 설치된 유형의 개량에 관한 것이다. 기체 및 액체의 혼합 흐름의 세정 작용을 이용하는 세정 노즐에 있어서는, 세정 노즐로부터 분사되는 기체 및 액체의 혼합 흐름의 상태 및 분사 속도가 중요하다. 즉, 액적의 분사 속도가 클수록 액적이 세정할 면에 충돌한 때의 물리적 작용이 크게 되어, 양호한 세정 작용을 얻을 수 있다. 기체 및 액체의 혼합 상태가 좋고 액적의 균일성이 양호하면, 보다 안정적인 세정 작용을 얻을 수 있다. 노즐에 있는 최소 직경부의 전방에 중간이 협소한 나팔형 부분(trumpet-shaped portion)을 형성하고, 이 나팔형 부분에서의 통로 단면적에 대해 점차로 흐름을 억제하면서 기체와 액체의 혼합 작용을 촉진하는 것과 동시에 가속하는 기술 수단이, 예컨대 일본 특허 공개공보 소화60-261566호 및 일본 특허 공개공보 평성10-156229호에 개시되어 있다.

그러나, 상기 종래 기술은 노즐에 있는 최소 직경부의 전방에 형성된 나팔형 부분에 있어서 통로 단면부에 대해 단순히 흐름을 억제하는 것이기 때문에, 기체와 액체의 혼합 작용이나 액적의 가속 작용에도 한계가 있어, 개선의 여지가 있다.

상기 언급된 종래 기술에 대해, 더 상세히 설명한다.

일본 특허 공개공보 소화60-261566호에 있어서, 기체를 액체와 혼합하기 전에 음속 또는 초음속까지 기체를 가속하기 위해 노즐에서의 기체 분사 부분을 협소하게 한 축소 및 확대 모양의 관으로 형성하고 후방 단부쪽으로 점차 확장한 것이 개시되어 있다. 이러한 종래 기술은 다음과 같은 문제점들이 있다. 노즐의 좁은 기체 분사 부분에 설치된 링 모양의 분사구는 횡단면이 좁은 축소 및 확대 모양을 가져야 하기 때문에, 기체 분사 부분의 구조가 복잡해질 뿐만 아니라 가공하기가 어렵고, 또한 노즐이 항상 고속의 기체 및 액체 혼합 흐름을 분사할 수 없다는 문제점이 있다. 노즐이 직선의 원통형 관으로 만들어진 경우, 분사 상태를 조정 또는 개선함으로써 분사 속도를 음속 이상으로 증가시키는 것은 기술적으로 불가능하다. 다시 말해서, 직선형 관으로 된 분사 노즐의 구조로는 분사 속도를 증가시키는데 한계가 있다.

또, 최소 직경 부분의 전방에는 나팔형 부분이 있고 최소 직경 부분의 후방에는 확대 테이퍼링 부(diverging tapered portion)가 있는 라발 노즐(Laval nozzle) 또는 축소 및 확대형 노즐에 있어서, 나팔형 입구부, 최소 직경부 및 테이퍼링 출구부 사이에 상대적 압력 관계가 적절하게 조절된다면, 후방 테이퍼링부에서의 흐름 속도를 음속, 아니면 초음속까지 증가시킬 수 있으며, 여기서 속도 증가현상은 유체역학에서 일반적으로 공지되어 있다(1987년 4월 15일 일본기계학회에서 발행한 "Mechanical Engineering Handbook"[기계공학편람]의 A5-58쪽을 참조하라). 여기서, 분사 속도를 증가시키기 위한 기술은 일본 특허 공개공보 평성10-156229에서 축소 및 확대형 노즐 또는 라발 노즐을 이용하여 초음속으로 분사하는 것을 실현한 것이 제안되어 있다. 그러나, 이러한 종래 기술은 초음속의 유속을 얻기 위한 기술 수단으로서 라발 노즐의 후방 테이퍼링부에서 속도 증가 현상을 이용함으로써 분사 속도를 초음속까지 증가시키는 추상적인 방법이 개시되어 있기는 하지만, 노즐로부터 분사된 기체 및 액체의 혼합 흐름의 상태, 즉 균일하게 분산된 액적이 어떻게 안정적으로 분사되는지에 대해서는 충분하게 설명하지 못하고 있다.

또, 내부에서 기체와 액체를 혼합하여 세정 매체로서의 기체 및 액체 혼합 흐름을 형성하여 분사하는 세정 노즐에 있어서, 분립체를 공급하여 박리 작용을 활용하는 경우, 흐름 통로내의 유속이 느리게 되는 부분이나 흐름 저항이 큰 부분에 분립체가 축적되어, 세정 노즐의 본래의 기능을 저하시킨다고 하는 문제점이 있다. 분립체가 탄산수소나트륨 입자 등과 같이 수용성인 경우에는 습기를 잘 흡수하기 때문에 흐름 통로의 벽면에 부착되어 딱딱한 고형체가 되어버린다. 또, 분립체는 돌출 부분에 쉽게 고착하고 폐색하여 세정 노즐의 통로에 계단 부분을 만들게 된다. 딱딱한 분립체를 사용하면 통로가 손상될 수도 있다.

도 1은 본 발명의 특징을 나타내는 주요부 구조를 나타내는 도면.

도 2는 본 발명의 응용예를 구조적으로 나타내는 회로 구성도.

도 3은 본 발명의 실시예를 나타낸 횡단면도.

도 4는 도 3에 도시된 실시예의 주요부를 나타낸 부분 확대 단면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도.

도 6은 도 5에 도시된 실시예의 주요부를 나타낸 부분 확대 단면도.

도 7은 도 5 및 6에 도시된 실시예의 변형예를 나타낸 횡단면도.

도 8은 본 발명의 또 다른 실시예의 주요부를 나타낸 부분 횡단면도.

도 9는 도 8에 도시된 실시예의 변형예에 대한 주요부를 나타낸 부분 횡단면도.

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 부분 확대 단면도.

도 11은 도 10에 도시된 실시예의 주요부를 나타낸 부분 확대 단면도.

도 12는 도 10 및 11에 도시된 실시예의 변형예를 나타낸 횡단면도.

도 13은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도.

도 14는 도 13에 도시된 실시예의 주요부를 나타낸 확대도.

도 15는 분립체에 의한 폐색을 방지하기 위한 실시예를 개략적으로 나타낸회로 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 분사 노즐부

2 : 최소 직경부

3, 4 : 경사부

5 : 기체 분사구

6 ; 기체의 분사 흐름

7 : 초점

8 : 세정액 분사부

9 : 분사구

10 : 세정 노즐

상기 문제점들을 해결하기 위한, 본 발명의 제1의 목적은 가압된 기체 흐름의 에너지를 액적으로 효율적으로 전달하여 나팔형 부분에서 기체와 세정액의 혼합을 가속함으로써, 나팔형 부분에서 생성되는 기체 및 액체 혼합 흐름을 만드는 액적의 균일성을 향상시키고, 나팔형 부분의 하류 통로에서의 액적을 혼합 및 가속함으로써 개선된 세정 능력으로 강력하고 균일하게 혼합된 고속의 액적 분사를 생성할 수 있는 세정 노즐을 제공하는 것에 있다.

본 발명의 제2의 목적은 축소 및 확대형 노즐의 가압 기체의 속도 증가 효과를 이용하여 단순한 수단으로 가압 기체 흐름의 에너지를 액적으로 효율적으로 전달함으로써 고속으로 액적을 가속 및 분사할 수 있으며, 균일성이 좋은 기체 및 액체 혼합 흐름을 생성하여 세정 작용을 개선할 수 있는 세정 노즐을 제공하는데 있다.

본 발명의 제3의 목적은 분립체가 통로를 폐색하는 것을 용이하게 방지할 수 있는 세정 장치를 제공하는데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 분사 노즐부에 있는 최소 직경부의 전방 위치에 다단(multiple step)의 경사부로 형성된 나팔형 부분과; 이 경사부를 따라 나팔형 부분의 중간에 개구가 형성된 기체 분사구와; 분사 노즐부의 축이 기체 분사구의 분사각보다 작게 설정된 경사각을 가지며 기체 분사구와 최소 직경부 사이에 삽입된 경사부와; 기체 분사구 내부에 형성된 세정액 분사구를 구비하며, 분사구를 통해 기체를 세정액보다 고속으로 분사하도록 하여 세정액의 액적화를 촉진하면서 가속하는 기술 수단을 채용한다.

도 1은 상기 언급된 제1의 목적으로부터 본 발명의 특징을 나타내는 주요부 구성을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 분사 노즐부(1)에 있는 최소직경부(2)의 전방에 형성된 나팔형 부분은 다단의 경사부(3, 4)로 구성된다. 이 경사부(3)를 따라 기체 분사구(5)가 형성되고, 기체 분사구(5)와 최소 직경부(2) 사이에 경사각이 작은 경사부(4)를 삽입하여 최소 직경부(2)의 전방으로 액체 및 기체 혼합 공간을 확장한다. 이것에 의해, 액체 흐름의 상태에서 분사되는 세정액의 액적화가 촉진되고, 나팔형 부분에서 가속되는 기체 흐름에 의해 액적이 가속된다. 최소 직경부(2)는 경사부(4)가 삽입되었던 경우의 최소 직경부(2')의 위치 보다 상대적으로 후방으로 L 만큼 이동한다. 이 결과, 기체 분사구(5)로부터 분사하는 기체의 분사 흐름(6)을 집속하는 초점(7)은 최소 직경부(2)에 대하여 상대적으로 전방으로 이동하게 된다. 이것은 기체 분사구(5)로부터 분사되는 기체와 그 안쪽에 설치된 세정액 분사부(8)의 분사구(9)로부터 분사되는 세정액이 혼합하는 부위가 상대적으로 최소 직경부(2)의 전방으로 이동한다는 것을 의미한다. 이에 의하여, 최소 직경부(2)의 상류측에서 기체 및 액체의 혼합 작용이 촉진된다. 본 발명에 의하면, 기체 및 액체의 혼합 작용에 의해 균일하게 분포된 액적의 고속 분사 흐름을 얻을 수 있기 때문에, 안정성이 양호해지며, 강력한 세정 작용을 얻을 수 있다. 이상과 같이, 나팔형 부분에 의해 상기 언급된 것과 같이 얻어진 혼합 상태의 양호한 기체 및 액체 혼합 흐름이 최소 직경부(2)를 경유하여 하류측의 분사 통로를 따라 흐를 때에도 혼합 작용과 가속 작용이 이루어진다는 것을 알 수 있을 것이다.

상기 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 곡면으로 형성된 나팔형 부분과; 곡면을 따라 형성되고 나팔형 부분의 중간부에 개구부가 형성된 기체 분사구를 구비하며, 세정액의 속도보다 고속으로 관련된 분사구로부터 기체가 분사됨으로써 세정액의 액적화를 촉진하는 동시에 가속하는 기술을 채용하고 있다. 본 발명에 있어서, 기체 분사구와 최소 직경부 사이에 위치하는 곡면의 각 지점의 접속은 경사각이 점차로 감소하기 때문에, 기체 분사구로부터 분사한 기체의 분사 흐름이 집속하는 초점이 최소 직경에 대하여 상대적으로 상류측으로 이동하고, 혼합 공간이 확대된다. 이에 의하여, 나팔형 부분에 있어서의 기체 및 액체 혼합 작용이 다시 촉진되고 세정액인 액적의 균일성이 개선되어 강력하고 안정성이 양호한 세정 작용을 얻을 수 있다.

상기 제3 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 축소 및 확대형 노즐부에 있는 최소 직경부의 전방에 형성된 나팔형 부분과; 이 나팔형 부분을 따라 형성되고 나팔형 부분의 중간에 개구부가 형성된 기체 분사구와; 이 기체 분사구의 안쪽에 형성된 세정액 분사구를 구비하며, 세정액의 속도보다 고속으로 기체가 분사되어 세정액의 액적화를 촉진하고, 액적은 세정 노즐로부터 분사되기 전에 이들 분사구의 하류 흐름이 가속화된다. 본 발명에 따라, 기체 분사구는 나팔형 부분을 따라 형성되고 축소 및 확대형 노즐부에 있는 최소 직경부의 상류측에 위치하기 때문에, 세정액 분사 흐름과 효율적으로 혼합되는 것과 같이 기체 분사 흐름이 중앙부로 집속하고, 이러한 기체의 혼합의 결과로 액적이 형성되며 액적이 가속된다. 이어서, 나팔형 부분에 의해 형성되고 가속된 세정액 액적은 축소 및 확대형 노즐의 속도 증가 현상에 의해 최소 직경부의 하류측 위치에서 효율적으로 가속된다. 최소 직경부의 테이퍼링부 후방측은 손실을 감소시키는 이점을 갖기 때문에, 노즐벽에 의한 기체 및 액체의 혼합 흐름을 억제하고, 이에 의하여 분사 흐름이 음속 또는 초음속에 도달하였는지 또는 음속 이하로 떨어졌는지에 관계없이 액적의 고속 분사에 기여하게 된다. 즉, 본 발명은 최소 직경부의 하류 영역에서 액적의 가속 및 혼합 작용과 최소 직경부의 나팔형 부분의 상류측에서의 효율적인 기체 및 액체 혼합에 의해 생기는 액적의 생성 및 가속 작용의 상승 효과라고 하는 이점을 가짐으로써, 노즐의 간단한 구성으로 액적 흐름을 고속으로 매우 균일하면서도 안정적으로 분사할 수 있는 것을 보장한다. 또한, 분사 노즐부는 축소 및 확대 모양을 채용하기 때문에, 기체 분사 상태와 노즐의 내부 모양을 적절하게 상관시키고 라발 노즐의 속도 증가 효과의 이점을 취함으로써 액적의 분사 속도를 음속 또는 초음속까지 증가시키는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명은 세정 성능을 향상시키고, 특히 고착된 오염물질을 제거하는데 매우 효율적이다.

본 발명의 상기 언급된 목적을 달성하는 기술은 다음의 선택적인 실시예에 따라 변형이 가능하다.

만일 기체 분사구의 중앙부를 통과하는 기체의 분사 흐름이 최소 직경부의 상류측에 집속되도록 구성되어 기체 및 액체 혼합 흐름이 최소 직경부의 전방에서 집속된다면, 기체 및 액체 혼합 작용이 더 개선될 수 있다. 만일, 기체 분사구의 축방향의 단면적이 하류 개구부를 향해 점차적으로 축소된다면, 기체 분사 속도는 더 가속될 수 있다. 또, 기체 분사구의 개구부에서의 기체 통로 단면적과 최소 직경부의 단면적이 거의 동일하거나 최소 직경부의 단면적이 약간 크게 되도록 설정된다면, 흐름 통로 전체를 통해 유속의 저하가 억압되고 고속으로 안정된 기체 및액체 혼합을 얻을 수 있다. 예를 들어, 기체 분사구의 개구부에서의 기체 통로 단면적과 최소 직경부의 단면적의 비율을 1:1 내지 1:1.3 으로 설정하는 것이 가능하다. 또, 세정액의 분사구로부터 분사 노즐부의 하류 단부까지의 거리를 최소 직경부의 직경의 10배 내지 50 배로 설정한다면, 분사 노즐부에서 충분한 혼합 작용 및 가속 작용을 얻을 수 있어, 혼합 상태가 양호한 고속의 액적 분사 흐름을 얻을 수 있다. 또, 기체 분사구의 상류측에 분립체를 공급하도록 구성하는 것이 가능하다.

분립체를 공급하는 경우의 흐름 통로 내에서의 폐색을 방지하기 위해, 분립체의 주입과 함께 그 분립체의 가압 기체 흐름 통로의 주입부와 세정 노즐과의 중간에 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체를 소량 주입하도록 구성하는 것이 가능하다. 이 경우, 분립체의 폐색 방지용의 액체의 주입량은 분립체가 흐름 통로 내에 축적되지 않을 정도의 소량이 바람직하다. 주입량이 너무 많으면, 가압 기체 흐름에 맥동(pulsation)이 생기거나 가압 기체 흐름의 속도를 저하시키게 된다. 따라서, 세정 노즐에 대한 액체의 공급량보다 소량으로, 또는 중량으로서는 분립체의 주입량 이하로, 또 체적비로서는 가압 기체 흐름의 1/1000 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 분립체의 가압 기체 흐름에 대한 주입의 정지 후 소정 시간 동안 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체의 주입을 계속하는 것도 유효하다.

본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면을 참조하여 이하 상세히 개시된 발명의 상세한 설명으로부터 명백하게 알 수 있다.

본 발명의 세정 노즐은 자동차, 건물의 벽면, 병 및 식기 등의 각종의 세정에 넓게 적용하는 것이 가능하다. 기체(gas)로서는 대기를 압축한 압력 에어외에,가열한 고온 기체나 증기 등의 고온 고압 기체를 사용하는 것도 가능하다. 또, 세정액으로서는 수돗물 등의 물이나 필요에 따라 계면활성제 등의 첨가제를 가해서 세정력이나 살균력 등을 향상시킨 액체의 사용도 가능하다. 또, 세정액의 압력은 수돗물 정도의 압력도 괜찮지만, 적절한 레벨까지 추가로 가압하여 더 강력한 세정 작용을 하도록 할 수 있다. 또, 탄산수소나트륨이나 알루미늄 등의 마모성의 세정 제로 된 적절한 분립체를 기체 분사구의 상류측 흐름에 혼합하는 것이 가능하다. 이 경우, 물이나 적절한 첨가제를 함유하는 소량의 액체는 분립체에 의한 폐색을 방지하기 위해 분립체와 함께 공급된다. 세정 노즐로부터 분사된 기체 및 액체 혼합 흐름의 상태는 분사 노즐의 각 부분의 구체적인 치수나 기체 및 세정액의 도입 조건에 의해 조정하는 것이 가능하다. 혼합의 주요한 상태는 다량의 가압 기체를 주로하여 적절한 양의 액체를 첨가하고, 기체 혼합에 의해 형성되는 액적의 크기에 관해서는 세정액의 분사량 등을 가감하는 것에 의해, 미세한 분무(噴霧) 모양의 액적으로부터 큰 액적까지 세정 형태에 따라 설정하는 것이 가능하다. 기체 분사구에 대하여, 이하의 실시예에서와 같이 링(ring) 모양의 갭(gap)으로 된 형태외에 복수 개의 구멍을 링 모양으로 정렬시킨 형태도 가능하다. 또, 세정액의 분사구에 관해서도 이하의 실시예와 같이 1개의 구멍 부분으로 된 형태외에, 복수 개의 구멍 부분을 형성하여 된 형태도 가능하다.

또, 액적 분사 속도가 음속 또는 초음속까지 증가할 수는 있지만, 액적은 음속 이하의 속도로 분사될 수도 있다.

나팔형 부분의 형상에 대해, 다단의 경사부 중 일부 경사부를 따라 나팔형부분의 도중에 개구를 형성하도록 기체 분사구를 형성하고, 기체 분사구와 최소 직경부의 사이에 분사 노즐부의 축에 대한 경사각이 기체 분사구의 분사각보다 작은 경사부, 즉 경사각이 기체 분사구의 분사각보다 작은 경사부를 삽입시키는 것이 가능한 형태라면, 2단 이상의 적절한 계단수로 된 나팔형 부분의 채용이 가능하다. 또, 나팔형 부분을 곡면(curved surface)으로 형성하는 것도 가능하다. 분사 노즐부에 있는 최소 직경부의 후방의 기체 및 액체 혼합 흐름의 형태에 대해, 직경이 일정한 직선형 관 모양인 것도 좋고, 하류측의 내부 직경이 점차로 확대 또는 축소하는 테이퍼링 모양인 것도 가능하다. 하류측의 내부 직경이 하류측으로 점차 확대하는 축소 및 확대형 노즐을 채용한 경우, 라발 노즐의 테이퍼링부의 소위 증가 속도는 분사 노즐부로부터 기체 및 액체 혼합 흐름의 분사 속도를 음속 또는 초음속까지 증가시키는 이점이 있다. 분사 노즐부로서 축소 및 확대 노즐에 있는 최소 직경부의 직경에 대한 크기는 대략 6mm 내지 16mm 정도가 실용적이다. 액체 분사구로부터 분사 노즐부의 선단부 또는 하류측 단부까지의 길이는 최소 직경부의 직경의 10배 내지 50배 정도가 적당하다. 최소 직경부의 후방에 형성하는 테이퍼링부의 경사에 대해서는, 고속으로 양호한 분사 상태를 얻는데 1° 내지 2° 정도도 충분하다. 경사를 8°정도 이하로 설정하게 되면, 기체 및 액체 혼합 흐름의 흐름 과정에서 생기는 경계층의 박리 현상을 회피하는 것이 가능해진다. 나팔형 부분이나 분사 노즐부의 흐름 통로의 단면 형상은 원형으로 제한되지 않으며, 평평한 모양이나 타원형도 가능하다. 기체 분사구를 형성하는 나팔형 부분의 내면과 세정액 분사부의 외면은 복수개의 계단으로 된 경사면이나 곡면으로 형성될 수 있다. 최소 직경부의 후방의 기체 및 액체 혼합 흐름의 흐름 통로는 테이퍼링부와 직선형 관 부분을 조합함으로써 형성될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 2는 본 발명에 관한 적용예를 개략적으로 나타낸 회로도이다. 도면 중에서, 참조 부호 10은 세정 노즐이고, 이 세정 노즐(10)의 안쪽에 가압 기체의 통로(11)가 형성되어 있다. 이 통로(11)의 도입부는 공기압축기(12)로 구성된 가압 기체 공급 수단에 연결되어 있다. 통로(11)의 안쪽에는 주변에 기체 흐름 통로용의 갭을 형성한 형태로 세정액 공급부(13)가 설치되어 있다. 세정액 공급부(13)의 도입부는 세정액 탱크(14)와 펌프(15)에 연결되어 있다. 본 실시예에 있어서, 공기압축기(12)는 그 하류측에, 분립체의 분립체 탱크(16)와 스크류 콘베이어 등의 송출 장치(17)로 구성된 분립체 공급 수단이 연결되어 있다. 그 하류에는, 공기압축기(12)가 흐름 통로 내에 부착한 분립체를 세정하기 위한 폐색 방지용의 물 탱크(18)와 펌프(19)가 밸브(20)를 통해 연결되어 있다. 이 경우, 펌프(19)와 밸브(20) 사이에 역류방지 밸브(check valve)를 설치하여 펌프측으로의 역류를 방지하도록 구성될 수 있다. 이 분립체 공급 수단과 분립체의 폐색 방지를 위한 액체 공급 수단은 경우에 따라 생략이 가능하다.

다음으로, 세정 노즐(10)에 대해 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 세정 노즐(10)의 횡단면을 도시하고 있다. 도 4는 세정 노즐의 확대도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예의 세정 노즐(10)은 원통형 몸체부(21)와, 이 원통형 몸체부(21)의 안쪽에 설치된 세정액 공급부(13)와, 원통형 몸체부(21)의 상류측으로 나사 결합된 기체 도입부(22)와, 원통형 몸체부(21)의 하류측으로 나사 결합된 축소 및 확대형 노즐부로서의 기능을 하는 분사 노즐부(23)를 구비한다. 세정액 공급부(13)는 저장부(100)와, 이 저장부(100)의 하류측에 나사 결합된 분사부(29)를 구비한다. 본 실시예에서의 분사 노즐부(23)는 나팔형 부분과 일체로 형성된 제1 노줄 부재(24)와, 그 통로가 하류측으로 점차 확장되도록 테이퍼링된 제2 노즐 부재(25)를 구비한다. 이들 제1 및 제2 노즐 부재는 서로 결합되어 분사 노즐부(23)를 형성하여 긴 축소 및 확대형 노즐부가 된다. 제1 노즐 부재(24)는 그 직경이 후방으로 점차 줄어드는 3단의 테이퍼링부(26, 27, 28)로 형성된 경사부를 갖는다. 기체 분사구(31)는 세정액 공급부(13)에 있는 분사부(29)의 외면상에 형성된 테이퍼링부(29)와 최선단 테이퍼링부(26) 사이에 형성되어, 통로(32)의 최소 직경부의 상류측 지점에서 기체 분사 흐름이 수렴하게 된다. 본 실시예에 있어서, 테이퍼링부(26)와 테이퍼링부(30) 사이의 갭은 이들 테이퍼링부의 경사각의 차에 의해 하부 개구부쪽으로 점차 협소해지게 함으로써, 축에 대해 수직인 기체 분사구(31)의 단면적은 점차 감소하게 되고 기체 분사구(31)를 통과하는 가압 기체가 더 가속되도록 구성하고 있다. 분립체를 공급하는 경우에, 분립체는 기체 분사구(31) 내에서 기체와 함께 가속되고, 개구부로부터 분사 후에도 액적과 같이 더 가속된다.

세정액 공급부(13)의 저장부(100) 안쪽에는 세정액을 위한 저장 공간(34)이 형성되어 있다. 저장부(100)의 상류측의 외벽면은 테이퍼링된 안내면(38)을 형성한다. 분사부(29)의 안쪽에는 저장 공간(34)과 연통된 통로(35)가 형성되고, 도 4에 도시된 바와 같이 세정액 분사구(36)와 함께 그 선단부에 형성된다. 상기 구성에 있어서, 펌프에 의해 가압된 세정액은 세정액 분사부(29)로부터 고속으로 분사된다. 도면에서, 참조 부호 39는 저장 공간(34)에 연결된 세정액 도입부를 나타낸다.

도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 몸체부(21)의 내면과 세정액 공급부(13)의 외면 사이에는 기체용 통로(11)가 구성되어 있고 분사 노즐부(23)와 연통하는 갭 부분(37)이 형성된다.

이 실시예에 있어서, 상기 기술된 바와 같이, 나팔형 부분은 직경이 후방으로 점차 감소하는 3단의 테이퍼링부(26, 27, 28)로 형성되고, 최선단의 테이퍼링부(26)와 세정액 공급부(13)에 있는 분사부(29)의 외면에 형성된 테이퍼링부(30)의 사이에 형성되는 기체 분사구(31)로부터의 기체의 분사 흐름이 통로(32)의 최소 직경부(33)보다 상류측에서 수렴되도록 구성되고, 기체 분사구(31)의 축 방향의 단면적을 점차 감소하도록 구성되기 때문에, 나팔형 부분에서의 액적의 형성 및 가속 작용이 매우 양호하게 된다. 즉, 먼저, 기체 분사구(31)의 축방향의 단면적이 점차 감소하도록 구성하여, 기체 분사구(31) 내에 있어서의 가압 기체가 가속되기 때문에, 고속의 기체 흐름이 나팔형 부분에 분사된다. 또한, 나팔형 부분은 3단의 테이퍼링부(26, 27, 28)로 형성되어 최소 직경부(33)의 전방에 점차로 좁게 만든 넓은 혼합 공간이 형성되기 때문에, 기체 흐름과 세정액 분사구(36)로부터의 세정액이 양호하게 혼합되어 균일성이 양호한 액적이 형성되고 가속된다. 또, 기체 분사구(31)로부터의 기체의 분사 흐름이 최소 직경부(33)보다 상류측에집속하도록 구성하였기 때문에, 최소 직경부(33)의 전방에서 잘 혼합된 균일성이 양호한 액적이 형성된다. 최소 직경부(33)의 후방의 제1 노즐 부재(24) 및 제2 노즐 부재(25)에 연속적으로 형성된 후방으로 확장되는 테이퍼링부(40)를 통과할 때에, 축소 및 확대형 노즐의 속도 증가 작용을 받아 매우 강력하고 균일성이 양호한 액정 분사 흐름이 형성된다.

다음으로, 상기 언급된 것과 상이한 본 발명의 2가지 특징을 설명한다. 제1 특징은 기체 분사구(31)와 같은 기체 분사구가 분사 노즐부(23)의 나팔형 부분을 따라, 즉 본 실시예에서는 나팔형 부분을 구성하는 테이퍼링부(26, 27, 28) 사이의 최상단에 위치한 테이퍼링부(26)를 따라 형성되고, 기체 분사구(31)의 후방 개구 단부가 이 나팔형 부분에 형성된다는 것이다. 또 기체 분사구(31)로부터 분사되는 기체의 속도를 세정액보다 고속으로 설정하는 것에 의해 기체 분사구(31)로부터 분사되는 고속의 가압 기체 흐름은 테이퍼링부(26)를 따라 중앙부에 집속하면서 분사구(36)으로부터 분사되는 세정액을 혼합하고, 가압 기체의 에너지를 액적으로 보내 가속하게 된다. 제2 특징은 분사 노즐부(23)에서의 기체 및 액체 혼합 흐름 통로(32)의 최소 직경부(33)가 나팔형 부분을 구성하는 최후방 부분에 위치한 테이퍼링부(28)와 연통하는 지점에 형성되고, 후방쪽으로 점차 확장하는 테이퍼링부(40)로 형성된다는 것이다. 즉, 기체 및 액체 혼합 흐름의 흐름 통로(32)의 최소 직경부(33)의 상류의 분사 노즐 부분(23)은 나팔형 부분으로 형성되고, 최소 직경 부분(33)의 하류 부분은 후방을 향해 점차 확대되는 테이퍼링 부분으로 형성된다. 이러한 구성에 의해, 테이퍼링부(40)로부터 분사되는 액적은 라발 노즐의 속도 증가 효과에 의해 음속 또는 초음속까지 가속될 수 있다. 초음속에서도, 이러한 구성은 노즐에 의해 생기는 손실을 감소시킬 수 있으며, 기체 및 액체 혼합의 감속을 감소시킴으로써 액적의 고속 분사에 기여하게 된다.

본 발명은 이상의 2가지 특징을 가짐으로써, 균일성이 양호한 액적을 안정적으로 고속 분사하는 것이 가능하다. 즉, 상기 제1 특징에 의하면, 나팔형 부분의 일부를 형성하는 테이퍼링부(26)를 따라 확장하는 기체 분사구(31)로부터 분사되는 기체 흐름은 테이퍼링부(26)의 경사각을 따라 중앙부에 집속되면서 분사구(36)로부터 분사되는 세정액을 혼합하여 액적을 형성함과 동시에 가압 기체의 에너지를 액적에 공급하여 효과적으로 가속한다. 다음으로, 본 발명의 제2 특징에 의하면, 나팔형 부분의 테이퍼링부(28)와 연통하는 최소 직경부(33)에 의해 축소됨으로써, 후방으로 확장하는 테이퍼링부(40)를 통과하는 액적 흐름이 가속된 후에 고속으로 분사된다. 액적 흐름이 후방으로 확장하는 테이퍼링부(40)를 통과할 때 생기는 상기 언급된 라발 노즐의 속도 증가 효과를 이용함으로써, 액적의 분사 속도는 음속 또는 초음속까지 증가될 수 있다. 액적의 강력하고 균일한 흐름은 안정적으로 만들어지기 때문에, 본 발명은 세정 작용을 개선하고, 고착된 오염물질을 씻어내는데 특히 유용하다. 상기 기술된 바와 같이 최소 직경부(33)의 전방에 있는 나팔형 부분에서 기체와 세정액이 효과적으로 혼합된다고 하더라도, 후방의 테이퍼링부(40)에 의해서도 혼합이 계속된다. 따라서 혼합 작용은 전방 및 후방 모두에서 수행된다. 상기 실시예에 있어서, 분사 노즐부(23)의 제1 노즐 부재(24)는 원통형 몸체부(21)와 분리되게 형성될 수 있지만, 일체형으로 만들 수도 있다.

이 실시예에 있어서, 기체 분사구(31)로부터 분사되는 기체 흐름은 상기 기술된 바와 같이, 통로(32)의 최소 직경부(33)의 전방에서 집속하고 나팔형 부분에서의 혼합 공간은 확장할 수 있어, 최소 직경부(33)의 전방에서 양호한 혼합 작용을 얻을 수 있다. 또, 기체 분사구(31)의 개구부에 있어서의 통로 단면적과 최소 직경부(33)의 단면적이 대략 같거나 또는 최소 직경부(33)의 단면적이 약간 크게 되도록, 예컨대 단면적의 비를 1:1 내지 1:1.3 정도로 설정하면, 흐름 통로의 전체를 통해 유속의 저하를 억제하게 되어, 고속으로 안정된 기체 및 액체 혼합 흐름을 얻을 수 있다. 예를 들어, 분사 노즐부(23)에 있는 최소 직경부의 직경 크기는 대략 6mm 내지 16mm 인 것이 실용적이다. 세정액 분사구(36)로부터 분사 노즐부(23)의 후방 단부 또는 자유 단부까지의 길이는 최소 직경부(33)의 직경의 대략 10배 내지 50배가 적당하다. 최소 직경부(33)의 후방에 형성하는 테이퍼링부(40)의 경사에 대해서는 1°내지 2°정도로도 충분해서 고속의 양호한 분사 상태를 얻을 수 있다. 경사각을 8°이하로 설정하게 되면, 기체 혼합 흐름의 유동 과정에서 생기기 쉬운 경계층의 박리 현상을 회피하는 것이 가능하다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 횡단면도이다. 도 6은 도 5의 주요부를 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예와 관련된 세정 노즐(41)은 세정 노즐(10)에서는 나팔형 부분을 3단의 테이퍼링부(26, 27, 28)로 형성한 것에 대해, 2단의 테이퍼링부(42, 43)를 이용하여 나팔형 부분을 형성한 것이다. 또, 세정 노즐(10)의 분사 노즐부(23)는 2개의 부재로 구성되고, 본 실시예에서 세정 노즐(41)의 분사 노즐부(44)는 단일 부재로 형성된다. 테이퍼링부(42)와 세정액 분사부(45)의 테이퍼링부(46) 사이에 형성되는 기체 분사구(47)는 세정 노즐(10)과 마찬가지로 개구부쪽으로 축방향의 단면적이 점차 축소되도록 구성되어 있다. 기체 분사구(47)의 후방 개구 단부는 2단의 테이퍼링부(42, 43) 사이의 경계부에 위치한다. 또, 기체 분사구(47)로부터의 기체의 분사 흐름은 흐름 통로(48)의 최소 직경부(49)의 근방에서 집속하도록 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서도, 가압 기체는 기체 분사구(47) 내에서 가속되어 최소 직경부(49)의 전방에 형성되는 넓은 혼합 공간에서 세정액 분사부(45)로부터 세정액이 잘 혼합되고, 균일성이 양호한 액적이 형성되며, 이와 동시에 가속이 이루어진다. 또, 최소 직경부(49)의 후방에 형성된 후방으로 확장하는 테이퍼링부(50)를 통과할 때, 축소 및 확대 노즐의 속도 증가 작용을 받아 강력하고 균일성이 양호한 액적 분사 흐름이 형성된다.

따라서, 이전 실시예에서와 같이 본 실시예에서도, 축방향에 수직인 기체 분사구(47)의 통로의 단면적은 나팔형 부분에서 기체를 가속하기 위해 후방 개구 단부쪽으로 점차 축소되게 구성되어 있다. 이러한 구성이 최소 직경부(49)의 후방에 형성된 테이퍼링부(50)와 결합하여 이전 실시예에서와 같은 유사한 기능을 실현하게 되는 것이다.

도 7은 도 5의 실시예의 변형예를 나타낸 횡단면도이다. 본 실시예에 관한 세정 노즐(51)에 있어서, 분사 노즐부(52)에 있는 최소 직경부(53)의 후방의 흐름 통로(54)는 일정한 내부 직경을 가지고 직선형 관부(55)로 형성된다. 본 실시예의 세정 노즐(51)도 최소 직경부(53)의 전방의 나팔형 부분에 있어서 이전 실시예에서와 마찬가지의 기체 및 액체 혼합 작용을 얻을 수 있어, 균일성이 양호한 액적의 형성이 가능하다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예의 주요부를 나타낸 부분 횡단면도이다. 본 실시예에 관한 세정 노즐(56)은 분사 노즐부(57)의 나팔형 부분이 2단의 테이퍼링부(58, 59)로 구성되어, 그 하류측에 위치하는 최소 직경부(60)를 소정의 길이를 갖는 직선형 관 모양으로 형성하고, 그 하류측에 테이퍼링부(65)로 된 흐름 통로를 형성하고 있다. 본 실시예에서는 분사 노즐부(57)의 테이퍼링부(58)와 세정액 분사부(62)의 외면에 형성된 테이퍼링부(63) 사이에 형성되는 기체 분사구(64)로부터 분사되는 기체의 분사 흐름이 최소 직경부(60)보다 상류측에서 집속하도록 구성함으로써 전술한 바와 같이 양호한 기체 및 액체 혼합 작용을 얻을 수 있다.

도 9는 도 8의 실시예의 변형예를 나타낸 부분 횡단면도이다. 본 실시에에 관한 세정 노즐(65)은, 테이퍼링부(61) 대신에, 분사 노즐부(66)에 있는 최소 직경부(67)의 후방을 동일 직경의 직선형 관(68)으로 함으로써, 상기 실시예에서와 동일한 기체 및 액체 혼합 작용을 얻을 수 있다.

도 10은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도이다. 도 11은 도 10의 주요부를 확대하여 나타낸 부분 확대 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 실시예에 관한 세정 노즐(69)은, 분사 노즐부(70)의 상류측 단부의 나팔형 부분을 곡면부(71)로 구성하고, 그 하류측 단부에 최소 직경부(72)를 형성하고, 그 후방에 후방으로 확장하는 테이퍼링부(73)로 된 흐름 통로를 형성한 것이다. 즉, 본 실시예는 분사 노즐부(70)의 나팔형 부분으로서 곡면부(71)를 채용하고, 세정액분사부(74)의 외면에 형성된 테이퍼링부(75, 76)의 사이에 기체 분사구(77)를 형성한 것이다. 따라서, 그 기체 분사구(77)와 최소 직경부(72)의 사이에 위치하는 곡면부(71)는, 최소 직경부(72)를 향해 각 지점의 접선의 경사각이 점차 감소하는 방향으로 변화하기 때문에, 도 1에서 설명한 다단의 경사부와 마찬가지로 기체 분사구(77)로부터 분사되는 기체의 분사 흐름이 집속하는 초점이 최소 직경부(72)에 대해 상대적으로 상류측으로 이동하고, 혼합 공간이 확대된다. 이 결과 나팔형 부분에 있어서 기체 및 액체 혼합 작용이 촉진되고 세정액으로 된 액적의 균일성이 개선되며, 고속으로 안정성이 양호한 액적 분사 흐름을 얻을 수 있게 된다. 세정액 분사부(74)의 외면 형상에 관해서도 테이퍼링부(75, 76)를 대신하여 곡면을 사용할 수 있다.

도 12는 도 10의 실시예의 변형예를 나타낸 횡단면도이다. 본 실시예에 관한 세정 노즐(78)은 분사 노즐부(79)의 최소 직경부(80)의 후방의 흐름 통로를 테이퍼링부(73)를 대신하여, 내부 직경이 일정한 직선형 관부(81)에 의해 형성된 것이기 때문에 이전 실시예와 동일한 기체 및 액체 혼합 작용을 얻을 수 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 횡단면도이다. 도 14는 도 13의 주요부를 확대한 도면이다. 본 실시예의 세정 노즐(142)은 세정액 분사부(143)의 외면에 형성된 2단의 테이퍼링부(144, 145)와 축소 및 확대 노즐부(146)의 상류측 단부에 형성된 2단의 테이퍼링부(147, 148)로 구성되는 나팔형 부분과의 사이에서 통로 단면적이 점차로 축소된다. 도 14에 도시된 바와 같이, 테이퍼링부(145)와 테이퍼링부(148)의 사이에 형성된 기체 분사구(149)로부터 분사된 고속의 가압 기체는 나팔형 부분에 있어서 세정액 분사부(143)의 분사구(150)로부터 분사되는 세정액과 혼합하면서 가속됨과 동시에, 축소 및 확대 노즐부(146)에 있는 최소 직경부(151)의 후방의 테이퍼링부(152)에 의한 가속 및 혼합 작용을 받아 상기 실시예와 동일한 기능을 갖게 된다.

도 15는 분립체에 의한 폐색을 방지하기 위한 회로에 관한 다른 실시예를 나타내고 있다. 이 실시예는 도 2에 도시된 구성의 변형예이다. 이 회로 구성을 이전의 구성과 비교해 보면, 세정액 탱크(14) 및 펌프(15)로 된 세정액 공급 회로를 분립체의 폐색 방지용의 액체 공급 회로로서도 병용한 점에 특징이 있다. 즉, 세정액 탱크(14) 및 펌프(15)를 통해, 물 등의 적절한 액체를 세정액으로서 세정 노즐(10)에 공급하고, 분지관(branch pipe: 82)을 통해 폐색 방지용의 액체로서 분립체 송출 장치(17)로부터의 분립체의 주입부와 세정 노즐(10)의 사이의 가압 기체 흐름 통로에 공급하도록 구성된 것이다. 도면에 있어서, 도면부호 83은 역류방지용의 역류방지 밸브이고, 84는 밸브이다. 예를 들어 세정 노즐(10)의 운전중, 즉 분립체 송출 장치(17)로부터 분립체를 주입하고 있는 동안은 분지관(82)을 통해 동시에 분립체의 폐색 방지용의 액체를 공급하고, 분립체가 세정 노즐(10) 등의 흐름 통로의 내벽면, 특히 돌출부나 계단부에 부착하여 폐색을 일으키는 것을 예방한다. 즉, 분립체의 가압 기체 흐름에 대한 주입의 정지 후 소정 시간 동안, 분립체의 폐색 방지용의 액체의 주입을 계속하여 잔류하는 분립체를 제거하도록 설정하는 것도 가능하다. 이 경우, 필요에 따라 펌프(15)로부터의 세정액 공급 회로의 분지관(82)의 접속부와 세정 노즐(10)의 사이에도, 밸브(84)와 병렬적으로 도시되지 않은 밸브를 설치하는 것도 가능하다. 또, 이상의 실시예를 대체하여, 예컨대 일본 특허 공개공보 소화63-212469호에 기재되어 있는 것과 같이, 가압 기체 흐름 자체의 내압을 이용하여 분립체의 폐색 방지를 위한의 액체를 주입하도록 구성하는 것에 의해, 도 2의 펌프(19)를 생략한 형태도 가능하다.

분립체의 폐색 방지를 위한 액체에 관한 공급량의 조정은 상술한 도 2의 회로예를 포함하여 밸브(20) 또는 밸브(84)를 통해 이루어질 수 있다. 이 경우 액체는 공급 상태가 일정한 정상적인 공급 형태 뿐만 아니라 경우에 따라 단속적인 공급 형태 등도 가능하다. 분립체로서 탄산수소나트륨 입자를 사용하여 콘크리드상의 낙서를 제거하는 작업 실험에 있어서는, 가압 기체 흐름으로서 압력이 0.39 MPa 에서 분당 1 세제곱미터의 공기, 세정 노즐에 공급하는 세정액으로서 압력이 13 MPa 에서 분당 10 리터의 물, 분립체로서 분당 1 Kg의 탄산수소나트륨 입자를 공급한 사례에 대해 분립체의 폐색 방지를 위한 액체로서 분당 500 cc의 물을 공급한 것, 분립체로서의 상기 탄산수소나트륨 입자가 세정 노즐 등의 흐름 통로 내에 축적되지 않고 콘크리트상에 입자 상태 그대로 도달하여 양호한 세정 작용을 얻을 수 있는 것이 확인되었다.

본 발명은 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 분사 노즐의 최소 직경부의 전방에 형성한 나팔형 부분을 구성하는 경사부를 따라 형성된 기체 분사구와 최소 직경부의 사이에 경사각이 작은 경사부를 삽입하였기 때문에, 기체 분사구로부터 분사하는 기체의 분사 흐름이 수렴하는 초점이 최소 직경부에 대하여 상대적으로 상류측으로 이동하고 혼합 공간이 확대됨으로써, 나팔형 부분에 있어서의 기체 및 액체 혼합 작용이 촉진된다. 이에 의하여, 균일성이 양호한 고속의 액적 분사 흐름을 세정 매체로서 사용할 수 있게 되어 안정하고 강력한 세정 작용을 얻을 수 있다.

(2) 나팔형 부분을 곡면으로 형성한 경우에도, 기체 분사구와 최소 직경부의 사이에 위치하는 곡면의 각 지점의 접선이 점차로 감소하는 경사로 변화하기 때문에, 기체 분사구로부터 분사한 기체와 그 안쪽의 분사구로부터 분사한 세정액과의 기체 및 액체 혼합 흐름이 집속하는 초점이 최소 직경부에 대하여 상대적으로 상류측으로 이동하고 혼합 공간이 확대됨으로써 나팔형 부분에 있어서의 기체 및 액체 혼합 작용이 촉진되어 세정액인 액적의 분포의 균일성이 개선되며 안정하고 강력한 세정 작용을 얻을 수 있다.

(3) 기체 분사구의 중앙부를 통과하는 기체의 분사 흐름이 최소 직경부보다 상류측에서 수렴하도록 구성하여, 기체 및 액체 혼합 흐름이 최소 직경부의 전방에서 수렴하도록 하면, 나팔형 부분에 있어서의 기체 및 액체 혼합 작용을 더 향상하는 것이 가능하고, 액적을 균일성이 양호한 상태로 최소 직경부의 흐름 통로로 보내는 것이 가능하기 때문에, 후방의 흐름 통로 내에 있어서의 혼합 작용과 상보하여 균일성이 매우 양호한 안정한 액적 분사 흐름을 얻을 수 있다.

(4) 기체 분사구의 축방향의 단면적을 개구부쪽으로 향해 점차 축소하도록 형성하면, 나팔형 부분의 중간에 분사될 때의 기체의 유속을 높여 기체 및 액체의 혼합 작용을 더 촉진시킬 수 있다.

(5) 기체 분사구의 개구부에서의 기체 통로 단면적과 최소 직경부의 단면적이 대략 같거나 최소 직경부의 단면적이 약간 크게 되도록 하여, 그 단면적의 비를 예컨대, 1:1 내지 1:1.3 으로 설정하면, 흐름 통로의 전체를 통해 유속의 저하를 억제하여 고속으로 안정한 기체 및 액체 혼합 흐름을 얻을 수 있다.

(6) 세정액의 분사구로부터 분사 노즐부의 선단부까지의 길이를 최소 직경부의 10배 내지 50배로 설정하면, 나팔형 부분 및 분사 노즐부내에 충분한 혼합 작용 및 가속 작용을 얻을 수 있어, 혼합 상태의 양호한 고속의 액적 분사 흐름이 되는 강력한 세정 매체가 형성될 수 있다.

(7) 기체 분사구의 상류측에 분립체를 공급하도록 구성하면, 분립체의 박리작용이 부가되고, 특히 고착된 오염물질에 대하여 세정 작용을 더 향상하는 것이 가능하다.

(8) 분립체의 가압 기체 흐름 통로로의 주입부와 세정 노즐의 사이에 분립체의 폐색 방지용의 액체를 소량 주입하도록 구성하면, 세정 매체로서 분립체를 공급하는 경우에 폐색을 회피하고, 세정 노즐의 본래의 능력을 유지하는 것이 매우 유효하다.

(9) 분립체의 폐색 방지용의 액체의 주입량을 세정 노즐에 대한 액체의 공급량보다 소량으로 설정하거나, 중량을 분립체의 주입량 이하로 설정하거나, 체적비를 가압 기체 흐름의 1/1000 이하로 설정하여, 세정 노즐의 본래의 분사 능력에 손상을 주지 않고 안정된 폐색 방지 작용을 얻을 수 있다.

(10) 분립체의 가압 기체 흐름에 대한 주입의 정지 후 소정 시간에, 폐색 방지용의 액체의 주입을 계속하도록 하면, 운전 후에 흐름 통로 내에 잔류하는 분립체을 깨끗하게 제거하는 것이 가능하다.

(11) 기체 분사구를 나팔형 부분을 따라 형성하였기 때문에, 기체의 분사 흐름이 중앙부에 집속하면서 세정액과 효과적으로 혼합되고, 기체 및 액체 혼합에 의해 형성된 액적이 가속된다. 또한, 분사 노즐부(축소 및 확대형 노즐부)의 최소 직경부의 전방의 나팔형 부분에서의 기체 및 액체의 혼합 작용 및 가속 작용과, 후방의 테이퍼링부에 있어서의 라발 노즐의 속도 증가 현상을 활용한 액적의 혼합 및 가속 작용이 상보하여, 간단한 노즐 구성으로 강력하고 균일성이 양호한 액적 흐름을 안정적으로 얻을 수 있다. 따라서, 고착된 오염물질에 대한 세정 작용 등의 향상에 매우 유효하다.

(12) 축소 및 확대형 노즐을 채용하고 있기 때문에, 나팔형 부분의 속도 증가 현상을 활용하는 것에 의해 세정 노즐로부터의 분사 속도를 음속 또는 초음속까지 상승시키는 것도 가능하다.

본 발명에 대해 바람직한 실시예가 개시되어 있지만, 여기에 개시된 바람직한 형태는 이하의 청구범위로서 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 그 부분적인 조합이나 배열이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다.

또한, 본 청구범위는 예시적이며, 허용된 과정이 적절하다면 명세서에서 기술된 특징이나 청구된 특징들의 어떠한 조합도 가능하다는 것을 명백히 알 수 있을 것이다.

Claims (26)

1. 최소 직경부와, 이 최소 직경부의 전방에 위치한 다단의 경사부에 의해 형성된 나팔형 부분을 갖는 분사 노즐부와:

   상기 다단의 경사부를 따라 형성되고 상기 나팔형 부분의 중간이 개구되어 있는 기체 분사구와;

   상기 기체 분사구와 최소 직경부의 사이에 삽입되고, 상기 분사 노즐부의 축에 대해 경사각이 상기 기체 분사구의 분사각보다 작은 또 하나의 경사부와;

   상기 기체 분사구의 안쪽에 형성된 세정액 분사구를 구비하며,

   상기 기체 분사구로부터 분사되는 기체가 상기 세정액 분사구로부터 분사되는 세정액보다 고속으로 분사되도록 하여, 세정액의 액적화를 촉진하고 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
2. 제1항에 있어서, 상기 기체 분사구의 중앙부를 통과하는 기체 분사 흐름은 상기 최소 직경부의 상류측에서 수렴하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
3. 제1항에 있어서, 상기 기체 분사구는 그 축방향에 대해 수직인 단면적이 하류 개구 단부쪽으로 점차 축소되도록 하여 기체를 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
4. 제1항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개부 단부에서의 단면적은 상기 최소 직경부의 단면적과 거의 같거나 조금 작도록 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
5. 제1항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개구 단부에서의 단면적과 상기 최소 직경부의 단면적 사이의 비율은 1:1 내지 1:1.3 으로 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
6. 제1항에 있어서, 상기 분사 노즐부의 상기 세정액 분사구로부터 하류 단부까지의 거리는 상기 최소 직경부의 직경보다 10배 내지 50배인 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
7. 제1항에 있어서, 상기 기체 분사구의 상류측에는 분립체가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
8. 최소 직경부와, 이 최소 직경부의 전방에 위치하여 접선의 경사각이 상기 최소 직경부쪽으로 점차 감소하는 곡면으로 형성된 나팔형 부분을 갖는 분사 노즐부와;

   상기 곡면을 따라 형성되고 상기 나팔형 부분의 중간이 개구되어 있는 기체 분사구와;

   상기 기체 분사구의 안쪽에 형성된 세정액 분사구를 구비하며,

   상기 기체 분사구로부터 분사되는 기체가 상기 세정액 분사구로부터 분사되는 세정액보다 고속으로 분사되도록 하여, 세정액의 액적화를 촉진하고 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
9. 제8항에 있어서, 상기 기체 분사구의 중앙부를 통과하는 기체 분사 흐름은 상기 최소 직경부의 상류측에서 수렴하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
10. 제8항에 있어서, 상기 기체 분사구는 축방향에 대해 수직인 단면적이 하류 개구 단부쪽으로 점차 축소되도록 하여 기체를 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
11. 제8항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개부 단부에서의 단면적은 상기 최소 직경부의 단면적과 거의 같거나 조금 작도록 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
12. 제8항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개구 단부에서의 단면적과 상기 최소 직경부의 단면적 사이의 비율은 1:1 내지 1:1.3 으로 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
13. 제8항에 있어서, 상기 분사 노즐부의 상기 세정액 분사구로부터 하류 단부까지의 거리는 상기 최소 직경부의 직경보다 10배 내지 50배인 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
14. 제8항에 있어서, 상기 기체 분사구의 상류측에는 분립체가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
15. 최소 직경부와, 이 최소 직경부의 전방에 형성된 나팔형 부분을 갖는 축소 및 확대형 노즐부와;

    상기 나팔형 부분을 따라 형성되고 상기 나팔형 부분의 중간이 개구되어 있는 기체 분사구와;

    상기 기체 분사구의 안쪽에 형성된 세정액 분사구를 구비하며,

    세정액보다 기체가 고속으로 분출됨으로써 세정액의 액적화를 촉진하고, 세정 노즐로부터 분사되기 전에 이들 분사구의 하류 흐름을 더 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
16. 제15항에 있어서, 상기 기체 분사구의 중앙부를 통과하는 기체 분사 흐름은 상기 최소 직경부의 상류측에서 수렴하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
17. 제15항에 있어서, 상기 기체 분사구는 축방향에 대해 수직인 단면적이 하류개구단부쪽으로 점차 축소되도록 하여 기체를 가속하는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
18. 제15항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개부단부에서의 단면적은 상기 최소 직경부의 단면적과 거의 같거나 조금 작도록 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
19. 제15항에 있어서, 상기 기체 분사구의 하류 개구 단부에서의 단면적과 상기 최소 직경부의 단면적 사이의 비율은 1:1 내지 1:1.3 으로 설정된 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
20. 제15항에 있어서, 상기 분사 노즐부의 상기 세정액 분사구로부터 하류 단부까지의 거리는 상기 최소 직경부의 직경보다 10배 내지 50배인 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
21. 제15항에 있어서, 상기 기체 분사구의 상류측에는 분립체가 공급될 수 있는 것을 특징으로 하는 세정 노즐.
22. 세정 노즐과;

    가압 기체 흐름을 전달하기 위한 가압 기체 흐름 통로를 구비하며,

    분립체를 주입한 가압 기체 흐름을 세정 노즐에 공급하고, 상기 세정 노즐내에 액체와 혼합하여 분립체를 포함하는 기체 및 액체 혼합 흐름을 형성하고, 기체 및 액체 혼합 흐름이 피세정물에 대해 박리 작용을 행하며,

    분립체 주입부와 세정 노즐 사이의 가압 기체 흐름 통로의 중간 부분에 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체를 소량 주입하는 것을 특징으로 하는 세정 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체의 양은 상기 세정 노즐에 공급되는 액체의 양보다 작은 것을 특징으로 하는 세정 장치.
24. 제22항에 있어서, 상기 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체의 양은 그 중량이 주입된 분립체의 양보다 작은 것을 특징으로 하는 세정 장치.
25. 제22항에 있어서, 상기 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체의 양은 그 체적이 가압 기체 흐름의 체적에 비해 1/1000 작은 것을 특징으로 하는 세정 장치.
26. 제22항에 있어서, 상기 분립체의 폐색을 방지하기 위한 액체는 분립체의 가압 기체 흐름에 대한 주입의 중단 후 소정 시간 동안 주입이 계속되도록 형성된 것을 특징으로 하는 세정 장치.