WO2013073336A1 - 液体霧化装置 - Google Patents
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- B05B7/0861—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point to form intersecting jets with one single jet constituted by a liquid or a mixture containing a liquid and several gas jets
Definitions
- the present invention relates to a liquid atomizing apparatus for atomizing a liquid.
- Conventional atomization techniques include gas-liquid mixing type (two-fluid type), ultrasonic type, ultra-high pressure type (100 MPa to 300 MPa), and evaporation type.
- a general two-fluid nozzle injects gas and a liquid in the same injection direction, and refines
- a spray nozzle device for generating fine particle mist is known (Patent Document 1).
- This spray nozzle device has a first nozzle part and a second nozzle part, and can collide the spray liquid from the first nozzle part with the spray liquid from the second nozzle part to form a fine particle mist.
- the spray is not low speed spray or low energy spray, and is not suitable for further downsizing.
- An object of the present invention is to provide a liquid atomizing apparatus capable of atomizing a liquid with a low-speed spraying, low energy, and a simple apparatus configuration using a novel principle different from the above-described conventional miniaturization principle. .
- the liquid atomizing device of the present invention includes a liquid ejecting unit for ejecting a liquid flow, A first gas injection unit and a second gas injection unit for injecting a gas flow in order to cause two gas flows to collide with the liquid flow;
- the liquid flow ejected from the liquid ejecting section collides with the gas flow ejected from the first gas ejecting section and the gas flow ejected from the second gas ejecting section to form two liquid columns, and
- a gas-liquid mixing area that is an area for atomizing the liquid;
- the gas-liquid mixing area part has a spray outlet part formed therein, The two liquid columns and the atomized mist are sprayed from the spray outlet.
- FIGS. 1A to 1F Two liquid columns 63 and 64 are formed by causing the gas flows 11 and 21 ejected from the first and second gas ejecting units 1 and 2 to collide with the liquid stream 61 ejected from the liquid ejecting unit 6.
- the fog 62 is generated (FIGS. 1A and 1B).
- FIG. 1C shows one liquid column in a state where only the liquid flow 61 is ejected. In this state, two gas streams that collide with each other are caused to collide with the liquid column.
- one liquid column is separated (vertically divided) to form two liquid columns, and the liquid in the central portion of the liquid column is refined, and the mist 62 (FIGS. 1A and 1D).
- this liquid film is broken and refined.
- one liquid column is made into a small diameter, a liquid film will also become thin and the particle
- a thin film can be formed with a low energy (low pressure, low flow rate) gas flow, unlike the conventional high-speed air flow refinement principle by shearing force. It helps to make the mist into the atmosphere at low speed.
- the width d1 of the liquid flow 61 with which the gas flows 11 and 21 collide is preferably smaller than the width d2 of the gas flow.
- the width d2 (or diameter) (d2 / d1) of the gas flow is, for example, in the range of 0.1 to 0.9 with respect to the width d1 (or diameter) of the liquid flow.
- it is 0.3 to 0.8, and more preferably 0.4 to 0.7.
- the liquid film becomes thinner as the liquid flow width d1 is smaller, the effect of miniaturization becomes higher.
- the pressure Pw (MPa) (Pw / Pa) of the liquid flow is in the range of 0.1 to 1.5 (the pressure balance region of the gas and liquid) with respect to the pressure Pa (MPa) of the two gas flows. ), Preferably 0.3 to 1.0, more preferably 0.4 to 0.8. Outside the range of 0.1 to 1.5, the two liquid columns are not formed, or even if two liquid columns are formed, the mist is in a finer state.
- the pressure Pa (MPa) of the gas flow is, for example, in the range of 0.005 to 0.05, preferably 0.008 to 0.040, more preferably 0.010 to 0.035.
- the gas pressure (gas flow rate) is increased, atomization tends to occur.
- the mist is reversed. Tends to coarsen.
- the pressures of the two gas streams are preferably set to be the same or substantially the same, and the flow rates are preferably set to be the same or substantially the same.
- the cross-sectional shape of the gas flow injected from the gas injection unit is not particularly limited, and examples thereof include a circular shape, an elliptical shape, a rectangular shape, and a polygonal shape.
- the cross-sectional shape of the gas flow depends on the orifice cross-section of the gas injection unit.
- the pressure and flow rate of the liquid (liquid flow) ejected from the liquid ejecting unit are not particularly limited, the low pressure and low flow rate liquid can be suitably atomized by the atomization principle of the present invention.
- the pressure of the liquid ejecting unit may be a water pressure of a general water pipe, and the liquid ejecting unit may be a device that naturally drops the liquid.
- the “liquid ejected from the liquid ejecting section” includes a liquid that falls at a natural fall speed. The cross-sectional shape of the liquid flow depends on the orifice cross-section of the liquid ejecting unit.
- FIG. 1A an area where the mist 62 and the two liquid columns 63 and 64 are generated is indicated by a broken line as a gas-liquid mixing area 120.
- the spray direction of the mist 62 is restricted by the spray outlet 30 surrounding the periphery of the mist 62.
- the spray outlet part 30 may be formed integrally with a member (gas injection part 1, 2) for forming a gas orifice, or may be formed by a separate member.
- FIG. 2 is a front view of the spray outlet 30.
- the tip 6a tip orifice
- gas orifices 1a and 2a having a width smaller than the orifice diameter are shown as broken lines.
- a spray pattern of fog for example, it is formed in a wide fan shape, and its cross-sectional shape is elliptical or oval. Parallel to the collision surface where the gas flows collide (in the direction in which the collision surface expands), the gas that collided (after the collision) diffuses, and the mist 62 spreads in a fan shape and is ejected in this direction.
- the spray angle ⁇ of the mist 62 is, for example, 20 ° to 90 ° (FIG. 1B).
- an intersection angle between an injection direction axis of the first gas injection unit and an injection direction axis of the second gas injection unit is in a range of 90 ° to 180 °.
- the angle ranges in which the respective injection direction axes of the first gas injection unit 1 and the second gas injection unit 2 intersect are the gas injected from the first gas injection unit 1 and the gas injected from the second gas injection unit 2.
- the collision angle ⁇ is 90 ° to 220 °, preferably 90 ° to 180 °, and more preferably 110 ° to 180 °.
- FIG. 3 shows the collision angle ⁇ .
- the larger the collision angle the more the ejected gas and the gas that has collided and spread are ejected. It tends to push the liquid back and cause the liquid to flow backward.
- the injection direction of the first gas injection unit and the injection direction of the second gas injection unit face each other, the injection direction axis of the first gas injection unit and the injection direction axis of the second gas injection unit, There is a form that is consistent. This means that the collision angle ⁇ between the gas injected from the first gas injection unit and the gas injected from the second gas injection unit is 180 °, and the injection direction axes coincide.
- a cover main body for guiding and atomizing the mist sprayed from the spray outlet portion along the spray axis direction of the liquid jet section
- the cover main body includes a cover An air intake section that allows air to flow inside and outside the main body, an opening that is smaller than the circular inner diameter of the cover body and that guides the mist upward through the opening, and the mist that has passed through the opening And a receiving tray for receiving the liquid remaining in the cover main body. The liquid in the two liquid columns does not go out of the apparatus through the opening.
- the two liquid columns can be separated from the mist and stored in the tray, and the mist can be further refined and sprayed to the outside of the apparatus at a low speed. Since low-speed spraying is possible, it is possible to reduce mist from adhering to the wall surface inside the cover portion and forming droplets. Further, further miniaturization is promoted and the liquid can be reused. Further, in order to reduce the amount of mist adhering to the inner wall surface of the cover body, the spray angle ⁇ is preferably set to 20 ° to 40 °.
- the said cover main body is the 3rd cover part which has the 1st cover part, the 2nd cover part which has the said air intake part, the said opening part, and the said nozzle part from the side near the said spray outlet part. It is preferable to have. Accordingly, the cover body can be configured with a small number of simple parts that can be mass-produced and a small number of parts.
- a 1st cover part and a 2nd cover part may be comprised by a single member, and may be comprised and connected by another member.
- a 2nd cover part and a 3rd cover part may be comprised by a single member, and may be comprised and connected by another member. You may comprise a 1st cover part, a 2nd cover part, and a 3rd cover part with a single member.
- the nozzle part is formed to be inclined at a predetermined angle with respect to the jet axis direction of the liquid jet part, and the jet part and the jet axis of the liquid jet part are interposed therebetween. It is preferable to further include an illuminating unit provided so as to face each other and illuminate the direction of the nozzle hole. In this configuration, the fog state can be easily confirmed by illuminating the fog forward from the rear side in the spray direction of the sprayed fog.
- the “predetermined angle” is, for example, 30 ° to 150 °. For example, FIG. 4 shows the case of 90 °.
- the gas is not particularly limited, and examples thereof include air, clean air (clean air), nitrogen, inert gas, fuel mixed air, oxygen, and the like, and can be appropriately set according to the purpose of use.
- liquid for example, chemical
- FIG. 5B is a front view of FIG. 5A. It is sectional drawing of FIG. 5A. It is a cross section explaining a spray outlet part, a front, and a rear view. It is the A section detailed enlarged view of FIG. 6A.
- FIG. 5A to 5C are diagrams for explaining the liquid orifice part
- FIGS. 6A to 6B are figures for explaining the spray outlet part.
- the liquid atomizing apparatus includes a nozzle portion that generates a mist and two liquid columns from a liquid, and a cover body that promotes miniaturization. First, the nozzle part will be described.
- a sealing member such as packing may be interposed as appropriate.
- the gas orifice 52 is connected to the gas supply path 48 through the gas supply path of the adapter 42.
- the liquid orifice 51 is connected to the liquid supply path 47 through the liquid supply path of the adapter 42.
- the liquid supply path 47 communicates with a liquid tank (not shown), and the liquid is supplied by a pump (not shown).
- the gas supply path 48 is connected to an air pump (not shown) to supply gas.
- the adapter 42 is formed with a tray part 421 for temporarily storing the liquid inside the cover body (for example, liquid in the liquid column). The liquid accumulated in the tray part 421 is sent to the liquid tank through the recycle path 49 and can be provided again for liquid supply.
- a bottom cover 41 is provided below the adapter 42 to house the gas supply path 48, the liquid supply path 47, and the recycle path 49, and lead the apparatus to the outside of the apparatus.
- the liquid orifice portion 51 is formed with a liquid orifice 511 (corresponding to a liquid ejecting portion) and two concave grooves 512.
- a gas orifice (corresponding to a gas injection part) is formed by covering the concave groove 512 with the inner wall surface 52a of the gas orifice part 52 as a lid.
- the rectangular cross-sectional width of the groove is smaller than the diameter of the liquid orifice.
- the gas-liquid mixing area 120 is a portion where the tip direction of the liquid orifice 511 and the two concave grooves 512 cross each other in the tip direction.
- the liquid flow ejected from the liquid orifice 511 is sandwiched between the gas flows ejected from the two gas orifices (512), so that the liquid flow is split and two liquid columns are formed. It is formed and the central part of the liquid stream is atomized, generating a slow-flow mist.
- the gas orifice portion 52 has an inner wall surface 52a serving as a lid of the groove 512, as described above. Moreover, the gas orifice part 52 forms the spray outlet part 521 in the center of the front-end
- the collision angle ( ⁇ ) between the two concave grooves 512 is 110 ° and the orifice cross section is a quadrangle, but is not particularly limited thereto.
- the concave groove 512 formed on the outer wall surface of the liquid orifice portion 51 may be formed on the inner wall surface of the gas orifice portion 52 or may be formed on both.
- the cross-sectional shape of the gas orifice is not limited to a rectangle, but may be another polygonal shape or a semicircular shape.
- the cross-sectional shape of the liquid orifice is not particularly limited, but is preferably circular from the processed surface.
- the shape of the gas-liquid mixing area 120 may be cylindrical in the spray axis direction, conical, or polygonal.
- the collision angle ⁇ between the gas flows is not limited to 110 °, and can be arbitrarily set in the range of 90 ° to 180 °, for example.
- the main body cover portion has a cylindrical first cover portion 43 connected to the adapter 42 from the side close to the spray outlet portion 521.
- the second cover part 44 connected to the first cover part 43 has a plurality of intake parts 441.
- the third cover portion 45 connected to the second cover portion 44 is opposed to the spraying direction, has an opening 451 that is smaller than the circular inner diameter of the cover body and guides the mist upward through the opening.
- the opening size (diameter) of the opening 451 and the distance from the lower end of the opening to the spray outlet 521 are set in relation to the spray angle ⁇ and the two liquid columns. Fog flows through the opening 451 to the nozzle part 452 and is sprayed at a low speed to the outside of the apparatus. The liquid of the two liquid columns flows to the tray part 421.
- the nozzle part 452 protrudes laterally with respect to the longitudinal axis of the apparatus main body (extension of the injection axis of the liquid orifice).
- the LED illumination 70 is incorporated in the third cover 45 with the nozzle part 451 and the longitudinal axis of the apparatus main body (extension of the injection axis of the liquid orifice) interposed therebetween.
- the LED illumination 70 illuminates fog that sprays at low speed toward the nozzle part 452.
- the LED illumination 70 is removable from the third cover 45, and fog may be sprayed from the removed opening (two-way spray), or the fog may be blocked by a transparent member or the like.
- a cap may be attached instead of the LED lighting 70.
- connection (attachment) method of each member is not limited to the screw-type connection, and other connection means can be used, and a seal member (not shown) (for example, an O-ring or the like) is provided in the gap between the members. ) May be incorporated as appropriate.
- the spray characteristics were evaluated using the liquid atomizing apparatus having the configuration shown in the first embodiment.
- the total water spray amount when the water pressure Pw was changed while the air amount Qa of gas injection was constant at 0.5 (NL / min) and the air pressure Pa (MPa) was constant at 0.027.
- the particle size (SMD) was evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
- the average particle size (SMD) was measured with a laser diffraction measuring instrument. The measurement position was 20 mm from the spray outlet and 20 mm from the tip of the nozzle on the spray direction axis.
- Example 5 the water pressure Pw is set to 0.015 (MPa), the total water spray amount Qw is made substantially constant, the air pressure Pa is changed, the air amount Qa of the gas injection, and the effective fog amount Qf and each average particle size (SMD) were evaluated.
- the evaluation results are shown in Table 2. Other conditions are the same as those in Example 1.
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Abstract
本発明の液体霧化装置は、液体流を噴射させるための液体噴射部(6)と、前記液体流に2つの気体流を衝突させるために気体流を噴射するための第1気体噴射部(1)および第2気体噴射部(2)と、前記液体噴射部(6)から噴射した液体に対し前記第1気体噴射部(1)から噴射された気体流と前記第2気体噴射部(2)から噴射された気体流とを衝突させて2本の液柱(63、64)を形成し、かつ当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部(120)と、前記気液混合エリア部(120)が内部に形成された噴霧出口部(30)と、を有し、前記噴霧出口部(30)から、前記2本の液柱(63、64)および前記霧化した霧(62)を噴霧する。
Description
本発明は、液体を霧化するための液体霧化装置に関する。
従来の霧化技術として、気液混合式(二流体式)、超音波式、超高圧式(100MPa~300MPa)、蒸発式等がある。一般的な二流体ノズルは、気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する。ところで、半導体ウエハ等への蒸着コーティング、医療機器(例えば、吸入機)、美容用薬液噴霧器、保湿用薬液噴霧器等の分野では、低速噴霧、装置本体の小型化、低エネルギー化等の要求がある。
また、気液混合式二流体ノズルの一例として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている(特許文献1)。この噴霧ノズル装置は、第1ノズル部と第2ノズル部を有し、第1ノズル部からの噴霧液と第2ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、2流体ノズル部を2つ備えるため、コスト高であり、かつ低速噴霧、低エネルギーでの噴霧ではなく、さらに小型化には適していない。
本発明は、上述の従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、低速噴霧、低エネルギー、簡単な装置構成で液体を霧化可能な液体霧化装置を提供することを目的とする。
本発明の液体霧化装置は、液体流を噴射させるための液体噴射部と、
前記液体流に2つの気体流を衝突させるために気体流を噴射するための第1気体噴射部および第2気体噴射部と、
前記液体噴射部から噴射した液体に対し前記第1気体噴射部から噴射された気体流と前記第2気体噴射部から噴射された気体流とを衝突させて2本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、を有し、
前記噴霧出口部から、前記2本の液柱および前記霧化した霧を噴霧することを特徴とする。
前記液体流に2つの気体流を衝突させるために気体流を噴射するための第1気体噴射部および第2気体噴射部と、
前記液体噴射部から噴射した液体に対し前記第1気体噴射部から噴射された気体流と前記第2気体噴射部から噴射された気体流とを衝突させて2本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、を有し、
前記噴霧出口部から、前記2本の液柱および前記霧化した霧を噴霧することを特徴とする。
この構成の作用効果を図1A~1Fを参照しながら説明する。液体噴射部6から噴射された液体流61に対し、第1、第2気体噴射部1、2から噴射した気体流11、21を衝突させることで、2本の液柱63、64が形成され、かる霧62が発生する(図1A、1B)。この液柱が形成されるメカニズムは以下の通りである。図1Cに、液体流61のみを噴射した状態の1本の液柱を示す。この状態において、互いに衝突しあう2本の気体流を液柱に衝突させる。このとき、2本の気体流の衝突の衝撃により、1本の液柱がセパレート(縦割り)されて2本の液柱が形成され、かつ液柱中央部分の液体が微細化されて霧62となる(図1A、1D)。これは、1本の液柱を2本の気体流が挟んで、液柱をスプリット(***)し、液柱の中央部に液膜を発生させる。しかしこの液膜は破れて微細化される。そして、1本の液柱を小径とすれば、液膜も薄くなり、液膜破断後の粒子も微細になる。
本発明の新たな霧化原理によれば、従来技術の高速空気流のせん断力による微細化原理とは異なり、低エネルギー(低圧、低流量)の気体流で、薄膜形成でき、薄膜の微細粒子化をアシストし、大気中に霧を低速噴霧させられる。
本発明において、気体流11、21がそれぞれ衝突する液体流61の幅d1が、気体流の幅d2より小さいことが好ましい。例えば、気体流と衝突しない部分(図1Eでは2つのはみ出し部分61b、61c)がある。液体流の幅d1(あるいは直径)に対し、気体流の幅d2(あるいは直径)(d2/d1)は、例えば、0.1~0.9の範囲であり、
好ましくは、0.3~0.8であり、より好ましくは、0.4~0.7である。また、液体流の幅d1が小さいほど、液膜が薄くなるため、微細化効果が高くなる。
好ましくは、0.3~0.8であり、より好ましくは、0.4~0.7である。また、液体流の幅d1が小さいほど、液膜が薄くなるため、微細化効果が高くなる。
また、本発明において、2つの気体流の圧力Pa(MPa)に対し、液体流の圧力Pw(MPa)(Pw/Pa)は、0.1~1.5の範囲(気液の圧力バランス領域)であり、好ましくは0.3~1.0であり、より好ましくは0.4~0.8である。0.1~1.5の範囲以外では、2本の液柱が形成されないか、あるいは2本の液柱が形成されたとしても霧の微細化状態が悪い傾向である。
また、気体流の圧力Pa(MPa)は、例えば、0.005~0.05の範囲が例示され、好ましくは0.008~0.040、より好ましくは0.010~0.035である。従来技術であれば、気体圧(気体流量)を大きくすれば微粒化する傾向であるが、本発明では、気液の圧力バランス領域を超えて気体圧(気体流量)を高めれば、逆に霧が粗粒子化する傾向になる。
2本の気体流の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、その流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体噴射部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。気体流の断面形状は、気体噴射部のオリフィス断面に依存する。
液体噴射部から噴射される液体(液体流)の圧力、流量は、特に制限されないが、本発明の霧化原理によって、低圧力、低流量の液体を好適に霧化できる。また、液体噴射部の圧力は、一般的な水道配管の水圧でもよく、液体噴出部は、液体を自然落下させる装置であってもよい。本発明において、「液体噴射部から噴射した液体」には、自然落下速度で落下する液体も含まれる。液体流の断面形状は、液体噴射部のオリフィス断面に依存する。
また、図1Aにおいて、霧62および2本の液柱63、64が発生するエリアを気液混合エリア部120として破線で示す。霧62は、その周囲を囲む噴霧出口部30によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部30は、気体オリフィスを形成するための部材(気体噴射部1、2)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。図2は、噴霧出口部30を正面視した図である。気液混合エリア120の中に液体噴射部の先端6a(先端オリフィス)があり、このオリフィス径よりも小さい幅の気体オリフィス1a、2aが破線として示されている。
また、霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に(衝突面が拡張する方向に)、衝突した(衝突後の)気体が拡散し、この方向に霧62が扇状に広がって噴出される。本発明において、霧62の噴霧角γは、例えば20°~90°である(図1B)。
上記発明の一実施形態として、前記第1気体噴射部の噴射方向軸と前記第2気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が90°~180°の範囲であることが好ましい。第1気体噴射部1および第2気体噴射部2のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第1気体噴射部1から噴射された気体と第2気体噴射部2から噴射された気体の衝突角に相当する。例えば、「衝突角α」は、90°~220°であり、好ましくは90°~180°であり、より好ましくは110°~180°である。図3に衝突角αを示す。衝突角の角度が小さいほど、噴射された液体の逆流が抑えられる傾向である。また、180°より大きい衝突角を形成している衝突部に対して液体を噴射させた場合に、衝突角の角度が大きいほど、噴射された気体および衝突して広がった気体が、噴射された液体を押し戻すように作用して液体を逆流させてしまう傾向である。
上記発明の一実施形態として、第1気体噴射部の噴射方向と第2気体噴射部の噴射方向とが対向し、第1気体噴射部の噴射方向軸と第2気体噴射部の噴射方向軸とが一致している形態がある。これは、第1気体噴射部から噴射された気体と第2気体噴射部から噴射された気体の衝突角αが180°であって、噴射方向軸が一致していることを意味する。
上記発明の一実施形態として、前記液体噴射部の噴射軸方向に沿って、前記噴霧出口部から噴霧された霧を誘導しつつ微細化するためのカバー本体とを備え、前記カバー本体は、カバー本体内外の空気の流通を可能とする吸気部と、前記カバー本体の断面円状の内径よりも小さく、かつ開口内部を通じて前記霧を上方へ導く開口部と、前記開口部を通過した霧を外部へ導く噴口部と、前記カバー本体内に残った液体を受けるための受け皿部とを有する。2つの液柱の液体は、前記開口部を通じて装置外部へ出ない構造である。
この構成では、2つの液柱を霧から切り離して受け皿に貯め置くことができ、かつ霧をさらに微細化して装置外部へ低速に噴射させることができる。低速噴霧が可能なことで、カバー部内部の壁面に霧が付着して液滴化することも減少する。また、さらなる微細化を促進するとともに、液の再利用も可能になる。また、カバー本体内壁面への霧の付着量を減少させるため、その噴霧角γを20°~40°にすることが好ましい。
上記実施形態として、前記カバー本体は、前記噴霧出口部に近い側から、第1カバー部と、前記吸気部を有する第2カバー部と、前記開口部および前記噴口部とを有する第3カバー部とを有することが好ましい。これによって、小型で量産可能な簡単な部品でかつ少ない部品点数でカバー本体を構成できる。この実施形態として、第1カバー部と第2カバー部とを単一部材で構成してもよく、別部材で構成して連結してもよい。第2カバー部と第3カバー部とを単一部材で構成してもよく、別部材で構成して連結してもよい。第1カバー部、第2カバー部および第3カバー部を単一部材で構成してもよい。
また、上記実施形態として、前記噴口部が、前記液体噴射部の噴射軸方向に対し、所定の角度で傾斜して形成されており、前記噴口部と、前記液体噴射部の噴射軸を間に挟んで対向し、当該噴口部方向を照らすように設けられた照明部とをさらに有することが好ましい。この構成では、噴霧される霧の噴霧方向の後方側から前方に向かって霧を照明することで、霧の状態を簡単に確認できる。上記「所定の角度」は、例えば30°~150°であり、例えば、図4は90°の場合を示す。
上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気(クリーンエア)、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
上記液体としては、特に制限されないが、例えば、水、イオン化水、保湿液、美用水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。
(実施形態1)
本実施形態の液体霧化装置を図4を参照しながら説明する。図5A~5Cは、液体オリフィス部について説明する図であり、図6A~6Bは、噴霧出口部について説明する図である。液体霧化装置は、液体から霧および2つの液柱を発生するノズル部と、微細化を促進するカバー本体とを有して構成されている。まず、ノズル部について説明する。
本実施形態の液体霧化装置を図4を参照しながら説明する。図5A~5Cは、液体オリフィス部について説明する図であり、図6A~6Bは、噴霧出口部について説明する図である。液体霧化装置は、液体から霧および2つの液柱を発生するノズル部と、微細化を促進するカバー本体とを有して構成されている。まず、ノズル部について説明する。
液体供給路47および気体供給路48と接続されるアダプター42と、当該アダプター42と連結(例えばねじ式で連結)されるキャップ53と、当該キャップ53がアダプター42に連結されることで、液体オリフィス部51と、気体オリフィス部52が前記アダプター42に接続される。ここで、適宜パッキンなどのシール部材を介在させてもよい。
気体オリフィス部52は、アダプター42の気体供給経路と通じて気体供給路48と接続される。液体オリフィス部51は、アダプター42の液体供給経路を通じて液体供給路47と接続される。液体供給路47は、不図示の液体タンクに通じ、不図示のポンプによって、液体が送給される。気体供給路48は、不図示のエアポンプに接続され、気体が送給される。アダプター42には、カバー本体内部の液体(例えば、液柱の液体)を一時的に貯める受け皿部421が形成されている。この受け皿部421に溜まった液体は、リサイクル経路49を通じて、液体タンクに送られ、再び液体供給用に提供可能となる。アダプター42の下部に気体供給路48、液体供給路47、リサイクル路49を収納し、かつ装置外部に導くための底カバー41が設けられている。
図5A~5Cに示すように、液体オリフィス部51には、液体オリフィス511(液体噴射部に相当する)と、2本の凹溝512が形成されている。この凹溝512を、気体オリフィス部52の内壁面52aが蓋として覆うことで、気体オリフィス(気体噴射部に相当する)が形成される。液体オリフィスの直径よりも凹溝の矩形断面幅のほうが小さい。
液体オリフィス511の先端方向と2本の凹溝512との先端方向のクロスする部分が気液混合エリア120である。この気液混合エリア120で、液体オリフィス511から噴射された液体流が、2つの気体オリフィス(512)から噴射された気体流で挟まれることで、液体流がスプリットして2本の液柱が形成され、かつ液体流の中央部分が霧化され、低速流の霧が発生する。
図6A~6Bに示すように、気体オリフィス部52は、既述したとおり、凹溝512の蓋の役目となる内壁面52aが形成されている。また、気体オリフィス部52は、その先端中央に噴霧出口部521を形成している。図6Bでは、噴霧出口部521が、噴霧方向に沿って拡張する形状であるが、特にこれに制限されない。
2つの凹溝512同士の衝突角(α)は110°であり、オリフィス断面が四角形であるが、特にこれに制限されない。また、液体オリフィス部51の外壁面に形成された凹溝512は、気体オリフィス部52の内壁面に形成してもよく、両方に形成していてもよい。気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、半円状でもよい。液体オリフィスの断面形状も特に制限されないが、加工面から円状が好ましい。また、気液混合エリア120の形状は、噴霧軸方向に円筒状でもよく、円錐状、多角錘状でもよい。また、気体流同士の衝突角αは、110°に限定されず、例えば、90°~180°の範囲で任意に設定できる。
次にカバー本体を説明する。図1において、本体カバー部は、噴霧出口部521に近い側から、アダプター42と連結される筒状の第1カバー部43を有している。この第1カバー部43と連結される第2カバー部44は、複数の吸気部441を有する。この第2カバー部44と連結される第3カバー部45は、噴霧方向に対向配置され、カバー本体の断面円状の内径よりも小さく、かつ開口内部を通じて前記霧を上方へ導く開口部451を有する。この開口部451の開口サイズ(直径)および開口部下端から噴霧出口部521までの距離は、噴霧角γおよび2つ液柱との関係で設定される。この開口部451を通じて霧は、噴口部452へ流れ、装置外部へ低速噴霧される。2つの液柱の液体は、受け皿部421へ流れる。
噴口部452は、装置本体の長手軸(液体オリフィスの噴射軸の延長)に対して、横に突出している。この噴口部451と装置本体の長手軸(液体オリフィスの噴射軸の延長)を間に挟んでLED照明70が第3カバー45に組み込まれている。LED照明70は、噴口部452方向に向かって低速噴霧する霧を照らす。このLED照明70は、第3カバー45から取り外し可能であり、取り外した開口部からも霧が噴霧されてもよく(2方向噴霧)、透明部材等で霧を遮断していてもよい。LED照明70のかわりにキャップを取り付けられるようにしていてもよい。
また、各部材の連結(取付)方法は、ねじ式の連結に制限されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材(例えばOリング等)が適宜組み込まれていてもよい。
(噴霧特性の評価)
上記実施形態1に示す構成の液体霧化装置を用いて噴霧特性を評価した。液体オリフィス511の断面直径(d1)がφ0.25mm、第1・第2気体オリフィス矩形断面は、幅(d2)0.16mm×深さ0.29mmとした(d2/d1=0.64)。気体に空気を用い、液体に水を用いた。実施例1~4は、気体噴射の空気量Qaを0.5(NL/min)、空気圧Pa(MPa)を0.027で一定として、水圧Pwを変えていったときの、水全噴霧量Qw(噴霧出口部からの霧および液柱の量)、有効フォッグ量Qf(噴口部からの霧の噴霧量)、噴霧出口部から噴霧された霧および噴口部から噴霧された霧のそれぞれの平均粒子径(SMD)を評価した。評価結果を表1に示す。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、噴霧出口部から20mmの位置、噴口部の先端から20mmの位置とした。
上記実施形態1に示す構成の液体霧化装置を用いて噴霧特性を評価した。液体オリフィス511の断面直径(d1)がφ0.25mm、第1・第2気体オリフィス矩形断面は、幅(d2)0.16mm×深さ0.29mmとした(d2/d1=0.64)。気体に空気を用い、液体に水を用いた。実施例1~4は、気体噴射の空気量Qaを0.5(NL/min)、空気圧Pa(MPa)を0.027で一定として、水圧Pwを変えていったときの、水全噴霧量Qw(噴霧出口部からの霧および液柱の量)、有効フォッグ量Qf(噴口部からの霧の噴霧量)、噴霧出口部から噴霧された霧および噴口部から噴霧された霧のそれぞれの平均粒子径(SMD)を評価した。評価結果を表1に示す。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、噴霧出口部から20mmの位置、噴口部の先端から20mmの位置とした。
次いで、実施例5~7は、水圧Pwを0.015(MPa)とし、水全噴霧量Qwが略一定になるようにして、空気圧Paを変えて、気体噴射の空気量Qa、有効フォッグ量Qf、各平均粒子径(SMD)を評価した。評価結果を表2に示す。他の条件は実施例1と同じである。
実施例1~7は、いずれも2本の液柱と霧化を実現したが、空気圧Paが0.01(MPa)より小さく、かつ水圧Pwが0.005(MPa)より小さい条件では、2つの液柱は形成されなかった。また、空気圧Paが0.032(MPa)より大きく、かつ水圧Pwが0.018(MPa)より大きい条件では、2つの液柱は形成されなかった。以上のことから、水圧と空気圧の圧力バランスに応じて、2本の液柱が形成されかつ霧化状態もよい低速噴霧が得られることを確認した。
1 第1気体噴射部(第1気体オリフィス)
2 第2気体噴射部(第2気体オリフィス)
6 液体流出部(液体オリフィス)
51 液体オリフィス部
52 気体オリフィス部
62 霧
63、64 液柱
512 気体オリフィス(凹溝)
511 液体オリフィス
521 噴霧出口部
120 気液混合エリア
2 第2気体噴射部(第2気体オリフィス)
6 液体流出部(液体オリフィス)
51 液体オリフィス部
52 気体オリフィス部
62 霧
63、64 液柱
512 気体オリフィス(凹溝)
511 液体オリフィス
521 噴霧出口部
120 気液混合エリア
Claims (5)
- 液体流を噴射させるための液体噴射部と、
前記液体流に2つの気体流を衝突させるために気体流を噴射するための第1気体噴射部および第2気体噴射部と、
前記液体噴射部から噴射した液体に対し前記第1気体噴射部から噴射された気体流と前記第2気体噴射部から噴射された気体流とを衝突させて2本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、を有し、
前記噴霧出口部から、前記2本の液柱および前記霧化した霧を噴霧することを特徴とする液体霧化装置。 - 前記第1気体噴射部の噴射方向軸と前記第2気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が90°~180°の範囲である、請求項1に記載の液体霧化装置。
- 前記液体噴射部の噴射軸方向に沿って、前記噴霧出口部から噴霧された霧を誘導しつつ微細化するためのカバー本体とを備え、
前記カバー本体は、
カバー本体内外の空気の流通を可能とする吸気部と、
前記カバー本体の断面円状の内径よりも小さく、かつ開口内部を通じて前記霧を上方へ導く開口部と、
前記開口部を通過した霧を外部へ導く噴口部と、
前記カバー本体内に残った液体を受けるための受け皿部と、を有する請求項1または2に記載の液体霧化装置。 - 前記カバー本体は、
前記噴霧出口部に近い側から、第1カバー部と、前記吸気部を有する第2カバー部と、前記開口部および前記噴口部とを有する第3カバー部とを有する請求項3に記載の液体霧化装置。 - 前記噴口部が、前記液体噴射部の噴射軸方向に対し、所定の角度で傾斜して形成されており、
前記噴口部と、前記液体噴射部の噴射軸を間に挟んで対向し、当該噴口部方向を照らすように設けられた照明部とをさらに有する請求項4に記載の液体霧化装置。
Applications Claiming Priority (2)
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JP2011248886A JP2013103175A (ja) | 2011-11-14 | 2011-11-14 | 液体霧化装置 |
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PCT/JP2012/077077 WO2013073336A1 (ja) | 2011-11-14 | 2012-10-19 | 液体霧化装置 |
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2012
- 2012-10-19 WO PCT/JP2012/077077 patent/WO2013073336A1/ja active Application Filing
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