JP2011212649A - Two-fluid nozzle and atomizing device provided with two-fluid nozzle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、外ノズルの内部に内ノズルが配設された二流体ノズルおよびその二流体ノズルを備える微細化装置に関する。 The present invention relates to a two-fluid nozzle in which an inner nozzle is disposed inside an outer nozzle and a miniaturization apparatus including the two-fluid nozzle.
従来の二流体ノズルは、図12に示すように、外ノズル101の外オリフィス101a内に内ノズル102のニードル(内オリフィス102a)が配置され、内ノズル102の液体流通部102bから液体が供給され、外ノズル101の内壁と内ノズル102の外壁との隙間で構成される気体流通部101bから気体が供給される。そして、気体の供給圧と液体の供給圧との2つの圧力を作用させて液体を微粒化(平均粒子径は、例えば10〜50μm程度)させている。
In the conventional two-fluid nozzle, as shown in FIG. 12, the needle (
図12のような二流体ノズルでは、液体の供給圧をフリー(すなわち圧力をかけない)の状態にした場合、気体供給圧を高圧(例えば、100kPaを越える)に設定すれば、強い負圧力を発生させて液体を吸い込ませて気液混合を行える。しかしながら、気体供給圧が低圧(例えば、100kPa以下)の場合は、負圧力が弱いために、液体を十分に吸い込ませることができず、微粒子が噴霧されないか、あるいは気液混合が不十分となり大きい粒子径の粒子が噴霧されてしまい、特に、液体の液面から内ノズル102までの吸い上げヘッドが高くなるに比例して噴霧されなくなる。
In the two-fluid nozzle as shown in FIG. 12, when the liquid supply pressure is free (that is, no pressure is applied), if the gas supply pressure is set to a high pressure (for example, exceeding 100 kPa), a strong negative pressure is set. The gas-liquid mixing can be performed by sucking the liquid. However, when the gas supply pressure is low (for example, 100 kPa or less), since the negative pressure is weak, the liquid cannot be sufficiently sucked, and fine particles are not sprayed or gas-liquid mixing is insufficient and large. Particles having a particle size are sprayed, and in particular, the particles are not sprayed in proportion to the height of the suction head from the liquid level to the
また、二流体ノズルの使用方法として、上方向、横方向、下方向に噴霧する場合があり、いずれの噴霧方向においても所定の粒子径の液微粒子を噴霧させたいとの要望がある。また、液体の供給圧力がフリーで、かつ気体供給圧が低圧(例えば、100kPa以下)の場合でも所定の粒子径の液微粒子を噴霧させたいとの要望がある。また、気体供給圧を低圧にしても、製品仕様上満足しうる所望の液微粒子の噴霧量を得たいとの要望がある。 Further, as a method of using the two-fluid nozzle, there are cases where spraying is performed in an upward direction, a lateral direction, and a downward direction, and there is a demand for spraying liquid fine particles having a predetermined particle diameter in any spraying direction. Further, there is a demand for spraying liquid fine particles having a predetermined particle diameter even when the liquid supply pressure is free and the gas supply pressure is low (for example, 100 kPa or less). In addition, there is a desire to obtain a desired spray amount of liquid particles that can satisfy the product specifications even when the gas supply pressure is low.
また、医療機器(例えば、吸入機)、半導体(成膜技術)、スプレードライヤー(セラミック新素材)、燃焼用バーナー等の分野で液滴径がサブミクロン(1〜10μm)またはナノ(1μm未満)粒子のニーズが普及しつつある。現状の霧化技術は、気液混合式(二流体式)、超音波式、超高圧式(100MPa〜300MPa)、蒸発式等があるが、いずれも装置コストが高く、小型化が困難である。 In addition, in the fields of medical equipment (for example, inhalers), semiconductors (film formation technology), spray dryers (new ceramic materials), combustion burners, etc., the droplet size is submicron (1-10 μm) or nano (less than 1 μm) Particle needs are becoming widespread. Current atomization techniques include gas-liquid mixing type (two-fluid type), ultrasonic type, ultra-high pressure type (100 MPa to 300 MPa), evaporation type, etc., all of which are expensive and difficult to downsize. .
また、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、小型化にも適していない。また、気体供給圧を低圧にするのに適した構成ではない。 Moreover, the spray nozzle apparatus for producing | 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. . However, since two two-fluid nozzle portions are provided, the cost is high and it is not suitable for downsizing. Moreover, it is not a structure suitable for making gas supply pressure low.
また、他の二流体ノズルとして特許文献2が知られている。特許文献2の二流体ノズルは、中心軸線に沿って液体流路(20B)を設け、外周に環状の外側気体流路(21B)を設け、液体流路の途中に液体分岐流路(23)を介設し、液体分岐流路の再合流位置に旋回手段(28)を配置して液体を一次微粒化させ、かつ、液体分岐流路で囲まれた中央部位に中央気体流入部(25)を形成し、中央気体流入部に外側気体流路より気体を導入して、旋回して環状膜となった液体の中央に気体を衝突混合で導入して、二次微粒化させながら第1混合を行わせ、さらに、再合流されて気液混合流路(30)となる流路周面に、外側気体流路を連通する気体流入孔(15d)を設けて、気液混合流路の混合流体に対して外周面より気体を衝突混合で流入して三次微粒化しながら第2混合を行わせて、噴霧口(16g)より気液混合ミストとして噴霧させている。しかしながら、ノズル内部の構造が複雑であり、コスト高である。また、噴霧流量を230〜700L/時間とした条件下において気水比100とすると、得られた噴霧液の平均粒子径が50μm程度であり、サブミクロンサイズの噴霧粒子を得ることができない。
本発明の二流体ノズルは、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、気体供給圧が低圧下でも、二流体混合の液微粒子の噴霧を可能とする二流体ノズルを提供することにある。また、他の発明の微細化装置の目的は、二流体ノズルから噴霧された液微粒子を微細化可能な微細化装置を提供することにある。 The two-fluid nozzle of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a two-fluid nozzle capable of spraying liquid fine particles of a two-fluid mixture even when the gas supply pressure is low. There is. Another object of the miniaturization apparatus of the present invention is to provide a miniaturization apparatus capable of miniaturizing liquid fine particles sprayed from a two-fluid nozzle.
(二流体ノズル)
本発明の二流体ノズルは、外ノズルの内部に内ノズルが配設された二流体ノズルであって、
外ノズルの外オリフィスおよび内ノズルの内オリフィスのそれぞれの中心軸が一致または略一致するように、外オリフィスと内オリフィスが所定の間隔をあけて直列配置され、
内ノズルの第1流通路から流通する第1流体の流通方向に対し、この第1流体と混合される第2流体の流通方向を45〜90°の角度に形成するように、外ノズル内壁面と内ノズル外壁面との間に第2流体の第2流通路を構成することを特徴とする。
(Two fluid nozzle)
The two-fluid nozzle of the present invention is a two-fluid nozzle in which an inner nozzle is disposed inside an outer nozzle,
The outer orifice and the inner orifice are arranged in series at a predetermined interval so that the central axes of the outer orifice of the outer nozzle and the inner orifice of the inner nozzle coincide or substantially coincide with each other,
The inner nozzle inner wall surface is formed so that the flow direction of the second fluid mixed with the first fluid is formed at an angle of 45 to 90 ° with respect to the flow direction of the first fluid flowing from the first flow passage of the inner nozzle. A second flow path for the second fluid is formed between the inner wall and the outer wall surface of the inner nozzle.
この構成によれば、従来のように内オリフィスのニードルが外オリフィス内に配置された構成とは異なり、外オリフィスおよび内オリフィスのそれぞれの中心軸を一致または略一致させて、外オリフィスと内オリフィスが所定の間隔(図1(b)、図9のL1)をあけて直列に配置されて、さらに、第1流体の流通方向に対し第2流体の流通方向が45〜90°の角度(図9のα)で交差することにより、第1流体と第2流体の混合を好適に行え、所定の平均粒子径の液微粒子を噴霧することができる。角度αに代替し二流体ノズルの噴霧方向に対する第2流体の流入角度(2α)として定義すれば、第2流体の流入角度2αは90°〜180°の構成となる。また、液体供給圧がフリー(圧力なし)かつ低圧の気体供給圧(例えば、10kPa〜100kPa以下)で、液微粒子を噴霧できる。また、液面から内ノズルまでの吸い上げヘッドが高く、従来の機構では噴霧できなくとも、本発明の二流体ノズルの機構では、低圧の気体供給圧(例えば、10kPa〜100kPa以下)においても液微粒子を噴霧できる。また、従来の内ノズルの内オリフィスのニードル形状をなくしたことで、樹脂成形による製作を可能にし、コストダウン効果も大きい。 According to this configuration, unlike the conventional configuration in which the needles of the inner orifice are arranged in the outer orifice, the central axes of the outer orifice and the inner orifice are aligned or substantially coincided with each other so that the outer orifice and the inner orifice are aligned. Are arranged in series at a predetermined interval (L1 in FIG. 1 (b), FIG. 9), and the second fluid flow direction is 45 to 90 ° with respect to the first fluid flow direction (see FIG. By intersecting at α) of 9, the first fluid and the second fluid can be suitably mixed, and liquid fine particles having a predetermined average particle diameter can be sprayed. If the second fluid inflow angle (2α) with respect to the spray direction of the two-fluid nozzle is defined instead of the angle α, the second fluid inflow angle 2α has a configuration of 90 ° to 180 °. Further, the liquid fine particles can be sprayed at a liquid supply pressure free (no pressure) and a low gas supply pressure (for example, 10 kPa to 100 kPa or less). In addition, even though the suction head from the liquid level to the inner nozzle is high and the conventional mechanism cannot spray, the two-fluid nozzle mechanism of the present invention also uses liquid fine particles even at a low gas supply pressure (for example, 10 kPa to 100 kPa or less). Can be sprayed. Further, by eliminating the needle shape of the inner orifice of the conventional inner nozzle, it is possible to manufacture by resin molding, and the cost reduction effect is great.
内オリフィスおよび第1流通路を流通する「第1流体」を気体にした場合、外オリフィスおよび第2流通路を流通する「第2流体」は液体である(この場合を、「内エア方式」という。)。また、この逆のパターンとして、内オリフィスおよび第1流通路を流通する「第1流体」を液体にした場合、外オリフィスおよび第2流通路を流通する「第2流体」は気体である(この場合を、「外エア方式」という。)。本発明では、特に制限されず、いずれのパターンでも液微粒子を噴霧できるが、内エア方式の場合、低圧の気体供給圧(例えば、10kPa〜100kPa以下)の場合においても外エア方式より平均粒子径の小さい液微粒子を噴霧でき、噴霧される液微粒子の粒子径範囲(最大、最小、偏差)を好適に調整可能である。 When the “first fluid” flowing through the inner orifice and the first flow passage is made into a gas, the “second fluid” flowing through the outer orifice and the second flow passage is a liquid (this case is referred to as “inner air system”). That said.) Further, as an opposite pattern, when the “first fluid” flowing through the inner orifice and the first flow passage is made liquid, the “second fluid” flowing through the outer orifice and the second flow passage is a gas (this The case is called “outside air method”). In the present invention, the liquid fine particles can be sprayed in any pattern without any particular limitation. However, in the case of the inner air method, the average particle diameter is smaller than that of the outer air method even in the case of a low pressure gas supply pressure (for example, 10 kPa to 100 kPa or less). Small liquid particles can be sprayed, and the particle size range (maximum, minimum, deviation) of the sprayed liquid particles can be suitably adjusted.
「中心軸を一致または略一致」は、それぞれの中心軸同士が実質的に同軸であればよく、完全に同軸である必要はなく、量産化やノズル形成材料による組み立て誤差、寸法誤差等も許容できる範囲である。 “Match or substantially match the central axes” means that the respective central axes need only be substantially coaxial, and need not be completely coaxial, and allow for assembly errors and dimensional errors due to mass production and nozzle forming materials. It is a possible range.
「第1流体の流通方向に対し、第2流体の流通方向を45〜90°の角度に形成する」とは、図9に示すように、第1流体の流通方向は、内オリフィスの軸91(一点鎖線)であり、第2流体の流通方向は、内オリフィスの軸91と交差する軸92(一点鎖線)であり、軸91に対する軸92の角度αが45〜90°であることを意味する。この角度αは、60〜90°が好ましく、75〜90°がより好ましく、80〜90°がさらに好ましい。第2流体の流入角度2αとして、90°〜180°であり、120〜180°が好ましく、150〜180°がより好ましく、160〜180°がさらに好ましい。
“The flow direction of the second fluid is formed at an angle of 45 to 90 ° with respect to the flow direction of the first fluid” means that the flow direction of the first fluid is the
図9に示すように、外オリフィス入口端面と内オリフィス出口端面と間の「所定の間隔」L1は、例えば、0.01mm〜1mmの範囲で設定できる。L1は、液体や気体の種類、気体供給圧(必要に応じて液体供給圧)の圧力値、内オリフィスの径、外オリフィスの径等のパラメータに応じて設定でき、例えば、それらパラメータを固定にして、液微粒子の噴霧量Qwを任意に設定し、Qwが満足するように、L1を設定する。L1は、0.05mm〜0.5mmが好ましく、0.1mm〜0.3mmがより好ましく、0.15mm〜0.25mmがさらに好ましい。L1は、ノズルの量産化、形成方法(例えば、樹脂成形、樹脂加工、金属板加工等)、部品組み立て等の誤差を吸収し、かつ、微粒子噴霧を可能にする値が好ましく、例えば0.15mm〜0.25mmが好ましい。 As shown in FIG. 9, the “predetermined distance” L1 between the outer orifice inlet end face and the inner orifice outlet end face can be set within a range of 0.01 mm to 1 mm, for example. L1 can be set according to parameters such as the type of liquid or gas, the pressure value of the gas supply pressure (liquid supply pressure if necessary), the diameter of the inner orifice, the diameter of the outer orifice, etc. For example, these parameters are fixed. Then, the spray amount Qw of the liquid fine particles is arbitrarily set, and L1 is set so that Qw is satisfied. L1 is preferably 0.05 mm to 0.5 mm, more preferably 0.1 mm to 0.3 mm, and still more preferably 0.15 mm to 0.25 mm. L1 is preferably a value that absorbs errors such as mass production of nozzles, forming methods (for example, resin molding, resin processing, metal plate processing, etc.), parts assembly, etc., and enables fine particle spraying, for example, 0.15 mm. -0.25 mm is preferable.
外オリフィス径と内オリフィス径との関係として、外オリフィス径が内オリフィス径よりも大きいことが好ましく、例えば、液体(水)供給圧がフリーかつ低圧の気体(空気)供給圧(例えば100kPa以下)の外エア方式において、外オリフィス径が内オリフィス径よりも小さい場合には液微粒子は噴霧されない。また、図9に示すように、外オリフィス径(φd1)は、内オリフィス径(φd2)の1.2倍〜2.0倍の範囲であることが好ましく、1.5倍〜1.7倍の範囲がより好ましい。 As the relationship between the outer orifice diameter and the inner orifice diameter, the outer orifice diameter is preferably larger than the inner orifice diameter. For example, the liquid (water) supply pressure is free and the gas (air) supply pressure is low (for example, 100 kPa or less). In the outside air system, when the outer orifice diameter is smaller than the inner orifice diameter, the liquid fine particles are not sprayed. Further, as shown in FIG. 9, the outer orifice diameter (φd1) is preferably in the range of 1.2 to 2.0 times the inner orifice diameter (φd2), and is 1.5 to 1.7 times. The range of is more preferable.
外オリフィス長(L2)は、コンパクト性から短いほうがよく、例えば、0.1mm〜5.0mmの範囲が例示され、液微粒子噴霧の好適化のため、0.15〜1.0mmが好ましく、0.18mm〜0.5mmがより好ましい。 The outer orifice length (L2) is preferably shorter from the viewpoint of compactness. For example, the range of 0.1 mm to 5.0 mm is exemplified, and 0.15 to 1.0 mm is preferable for optimizing the liquid fine particle spray. .18 mm to 0.5 mm is more preferable.
上記二流体ノズルの一実施形態として、内ノズルの内オリフィスが形成された先端部分は台錘形状であり、当該台錘形状に応じた形状となるように、かつ所定の間隔(L1)をあけるように、外ノズルの内壁面形状を形成する構成がある。また、他の実施形態として、この台錘形状の天面の径は、外ノズルの外オリフィス径よりも大きい構成である(図9(b)参照)。従来のニードル状の内オリフィスのように尖った形状ではなく、台錘形状の内オリフィスであることにより、それが外オリフィス内部に配置されることはない。 As an embodiment of the above-described two-fluid nozzle, the tip portion where the inner orifice of the inner nozzle is formed has a trapezoid shape, and a predetermined interval (L1) is provided so as to have a shape corresponding to the trapezoid shape. Thus, there exists a structure which forms the inner wall surface shape of an outer nozzle. As another embodiment, the diameter of the top surface of the trapezoidal shape is larger than the outer orifice diameter of the outer nozzle (see FIG. 9B). Since it is not a pointed shape like a conventional needle-shaped inner orifice but a trapezoidal inner orifice, it is not arranged inside the outer orifice.
また、上記二流体ノズルの一実施形態として、第2流通路は、内ノズルの外壁面に形成された凹溝あるいは凸溝が外ノズル内壁面と接触することで形成される流通路を一部に含む、および/または前記第2流通路は、外ノズルの内壁面に形成された凹溝あるいは凸溝が内ノズル外壁面と接触することで形成される流通路を一部に含む構成である。この構成によれば、内ノズル外壁面および/または外ノズル内壁面に凹溝あるいは凸溝を形成することで流通路を簡単に形成でき、また、第2流体(内エア方式の場合に液体)の流通がスムーズで乱流が起こり難いので好ましい。また、内ノズル外壁面の一部と外ノズル内壁面の一部とが当接する構成であり、上記の所定の間隔(L1)を精度良く設定できる。 Further, as an embodiment of the two-fluid nozzle, the second flow passage partially includes a flow passage formed by a concave groove or a convex groove formed on the outer wall surface of the inner nozzle contacting the inner nozzle inner wall surface. And / or the second flow passage partially includes a flow passage formed by a concave groove or a convex groove formed on the inner wall surface of the outer nozzle contacting the outer wall surface of the inner nozzle. . According to this configuration, the flow path can be easily formed by forming a concave groove or a convex groove on the inner nozzle outer wall surface and / or the outer nozzle inner wall surface, and the second fluid (liquid in the case of the inner air method) This is preferable because the flow of water is smooth and turbulent flow hardly occurs. Further, a part of the outer wall surface of the inner nozzle is in contact with a part of the inner wall surface of the outer nozzle, and the predetermined interval (L1) can be set with high accuracy.
また、上記二流体ノズルの一実施形態として、外オリフィスを含む外ノズル先端部分を外ノズル本体から着脱自在に構成する、および/または内オリフィスを含む内ノズル先端部分を内ノズル本体から着脱自在に構成する。この構成によれば、外オリフィスを含む外ノズル先端部分および/または内オリフィスを含む内ノズル先端部分を使い捨て部材で簡単に構成できる。着脱可能にする方法としては、例えば、嵌め込み、ネジ式等が挙げられ、接着剤やシーリング剤を用いることもできる。外オリフィスを含む外ノズル先端部分と内オリフィスを含む内ノズル先端部分は、寸法精度が高く要求されるため、金属板のプレス加工で製作し、他の外ノズル本体、内ノズル本体を樹脂成形で製作する構成が例示される。また、この構成により、液体の目詰まり時の交換を簡単にでき、また、利便性が向上する。 Further, as one embodiment of the two-fluid nozzle, the outer nozzle tip including the outer orifice is configured to be detachable from the outer nozzle body, and / or the inner nozzle tip including the inner orifice is detachable from the inner nozzle body. Constitute. According to this configuration, the outer nozzle tip portion including the outer orifice and / or the inner nozzle tip portion including the inner orifice can be easily configured with the disposable member. Examples of the detachable method include fitting and screwing, and an adhesive or a sealing agent can also be used. Since the outer nozzle tip including the outer orifice and the inner nozzle tip including the inner orifice are required to have high dimensional accuracy, they are manufactured by pressing a metal plate and the other outer nozzle body and inner nozzle body are molded by resin. The structure to be manufactured is exemplified. Also, with this configuration, replacement when clogged with liquid can be simplified, and convenience is improved.
二流体ノズルの他の構成部材としては、公知の部材を用いることができ、例えば、金属製、プラスチック製、ゴム製、それらが混在したもので構成できる。二流体ノズルに供給される「気体」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る。また、二流体ノズルに供給される「液体」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、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。 As another component member of the two-fluid nozzle, a known member can be used, and for example, a metal member, a plastic member, a rubber member, or a mixture thereof can be used. The “gas” supplied to the two-fluid nozzle is not particularly limited, and examples thereof include gases such as air, clean air, high oxygen concentration air, and inert gas. The “liquid” supplied to the two-fluid nozzle is not particularly limited, but is a chemical solution such as water, ionized water, and lotion, a chemical solution such as a pharmaceutical solution, a sterilizing solution, and a sterilizing solution, a paint, a fuel oil, and a coating. Agents, solvents, resins and the like.
二流体ノズルに供給される気体の供給圧力は、例えば、10kPa〜300kPa、好ましくは10kPa〜250kPa、より好ましくは10kPa〜200kPa、さらに好ましくは10kPa〜100kPaの低圧条件である。さらなる低圧条件としては、10kPa〜60kPa、好ましくは10kPa〜40kPa、より好ましくは10kPa〜30kPa、さらに好ましくは10kPa〜20kPaの条件である。液体の供給圧力は、フリー、例えば、液体の供給圧力等の外的作用がない状態である。この条件において、二流体ノズルを上向き、横向き、下向きに向けて、気体の噴射作用で液体を吸い上げて、気液混合し、液微粒子を発生させ噴霧させることができる。外エア方式および内エア方式の両方が可能である。なお、気体供給圧力を低圧にできるため、二流体ノズルの気体送給に必要な駆動源(例えば、コンプレッサー、エアポンプ、電源、圧縮空気ボンベ、手動の空気送給機構)を小型化できる。 The supply pressure of the gas supplied to the two-fluid nozzle is, for example, a low pressure condition of 10 kPa to 300 kPa, preferably 10 kPa to 250 kPa, more preferably 10 kPa to 200 kPa, and even more preferably 10 kPa to 100 kPa. Further low pressure conditions are 10 kPa to 60 kPa, preferably 10 kPa to 40 kPa, more preferably 10 kPa to 30 kPa, and even more preferably 10 kPa to 20 kPa. The supply pressure of the liquid is free, for example, there is no external action such as the supply pressure of the liquid. Under this condition, the two-fluid nozzle can be directed upward, laterally, and downward, and the liquid can be sucked up by the gas injection action and mixed into the gas and liquid to generate and spray liquid fine particles. Both outside air and inside air methods are possible. Since the gas supply pressure can be reduced, the driving source (for example, a compressor, an air pump, a power source, a compressed air cylinder, and a manual air supply mechanism) necessary for gas supply of the two-fluid nozzle can be reduced in size.
(微細化装置)
また、他の発明の微細化装置は、
装置本体上方から下方に噴霧するように設置される、請求項1から5のいずれか1項に記載の二流体ノズルと、
前記装置本体内に形成される第1微細化室であって、前記二流体ノズルから噴霧された液微粒子を微細化する第1微細化部と、
前記第1微細化部の側面から装置本体外へ通じる開口部と、
前記二流体ノズルで使用される第2流体の供給源であって、装置本体下部に設けられる液供給部と、を備える構成である。
(Miniaturization equipment)
Further, the miniaturization apparatus of another invention is
The two-fluid nozzle according to any one of
A first miniaturization chamber formed in the apparatus main body, the first miniaturization unit for miniaturizing the liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle;
An opening communicating from the side surface of the first miniaturization unit to the outside of the apparatus main body,
A supply source of a second fluid used in the two-fluid nozzle, and a liquid supply unit provided at a lower portion of the apparatus main body.
図12に示すような、従来の外エア方式の二流体ノズル100を装置本体の下部に設置して上方噴霧する場合には、吸い上げヘッドが低く設定できるため(例えば20mm〜30mm)、吸い上げ力が小さくともよく、液微粒子を噴霧することができた。しかし、下から上に噴霧した液微粒子は、やがて液滴に成長して下に流れ落ち、二流体ノズルに付着する。そこで、二流体ノズルを装置本体の上方に設置し、装置本体の下方向に噴霧するように構成することで、落下する液滴を容易に装置本体下部に回収できる。また、低圧の気体供給圧では、装置本体下部の液体を十分に吸い上げることが困難であるため、従来の二流体ノズル100に内エア方式を採用し、吸い上げ力を向上させることができた。
When a conventional external air type two-
そして、吸い上げ力が向上したことにより、時間単位の噴霧量Qwが大きくなり、噴霧された液微粒子の平均粒子径が粗くなる傾向になったため、従来の二流体ノズル100の内オリフィス102aのニードル形状を改良し、上記二流体ノズルのような外オリフィスおよび内オリフィス(ニードル形状なし)の構成とし、従来の二流体ノズル100と同等以上の平均粒子径の液微粒子を噴霧させることができた。
And since the amount of spray Qw per unit time has become larger due to the improved suction force, and the average particle diameter of the sprayed liquid fine particles tends to become coarser, the needle shape of the
液面から外オリフィス部までの高さである吸い上げヘッド(H)は、以下の条件において例えば250mm程度まで可能となる。内エア方式であり、水、空気を用いた。なお、同じ条件で外エア方式にした場合には、空気が水側に逆流し吸い上げできず、水圧がかかっていれば噴霧できた。また、従来の二流体ノズル(ニードル形状、外エア方式)の場合、50mm程度の吸い上げヘッドである。
二流体ノズル(図1(f))、角度α=90°、L1=0.02mm
外オリフィス径φd1=0.4mm
内オリフィス径φd2=0.24mm
空気圧Pa=0.055MPa(コンプレッサーを使用)
空気量Qa=0.51NL/min
吸い上げ量(噴霧量Qw)=4.42ml/min(H=10mm)
吸い上げ量(噴霧量Qw)=3.68ml/min(H=50mm)
吸い上げ量(噴霧量Qw)=3.10ml/min(H=250mm)
The suction head (H), which is the height from the liquid level to the outer orifice part, can be, for example, about 250 mm under the following conditions. This is an internal air system, and water and air were used. In addition, when the outside air system was used under the same conditions, the air could not be sucked back up to the water side and sprayed if water pressure was applied. In the case of a conventional two-fluid nozzle (needle shape, outside air system), it is a suction head of about 50 mm.
Two-fluid nozzle (FIG. 1 (f)), angle α = 90 °, L1 = 0.02 mm
Outer orifice diameter φd1 = 0.4mm
Inner orifice diameter φd2 = 0.24mm
Air pressure Pa = 0.055MPa (using a compressor)
Air volume Qa = 0.51NL / min
Suction amount (spray amount Qw) = 4.42 ml / min (H = 10 mm)
Suction amount (spray amount Qw) = 3.68 ml / min (H = 50 mm)
Suction amount (spray amount Qw) = 3.10 ml / min (H = 250 mm)
さらに、二流体ノズルから下方に噴霧された液微粒子を第1微細化部で微細化(一次微細化)し、その側面の開口部から液微粒子を放出することができる。開口部は、装置本体壁の貫通部として構成され、この開口部に連設して装置本体壁から突設する放出用管(例えば、後述する第2微細化部、エルボ状管等)を設けることができる。微細化のメカニズムとして、例えば、第1微細化部の壁面に大きな粒子径の微粒子が接触付着して液滴となり、小さい粒子径の微粒子はそのまま開口部から放出されるため、放出される微粒子の平均粒子径が結果として小さくなる。また、液微粒子を下方へ噴霧することで、重力加速度も加わり、質量の大きい微粒子(粒子径が大きい微粒子)は、下方の液供給部の液面と接触しやすい傾向にあり、液面と接触した大きい粒子径の微粒子は、そのまま液と混じり合うと考えられ、一方、質量の小さい微粒子(粒子径が小さい微粒子)は、下方の液供給部の液面と接触する前に浮遊して開口部(低圧方向)へ移動したり、液面に接触しても液と混じり合わない傾向にあると考えられる。 Furthermore, the liquid fine particles sprayed downward from the two-fluid nozzle can be refined (primary miniaturization) by the first miniaturization portion, and the liquid fine particles can be discharged from the opening on the side surface. The opening is configured as a penetrating portion of the apparatus main body wall, and a discharge pipe (for example, a second miniaturization section, an elbow-shaped pipe, etc., which will be described later) provided continuously from the opening and protruding from the apparatus main body wall be able to. As a mechanism of the finer, for example, a fine particle having a large particle diameter contacts and adheres to the wall surface of the first finer part to form a droplet, and the fine particle having a small particle diameter is discharged from the opening as it is. The average particle size is consequently reduced. In addition, by spraying liquid fine particles downward, gravitational acceleration is also applied, and fine particles with large mass (fine particles with large particle diameter) tend to come into contact with the liquid surface of the liquid supply section below and are in contact with the liquid surface. The fine particles with a large particle size are considered to be mixed with the liquid as it is, while the fine particles with a small mass (fine particles with a small particle size) float and come into contact with the liquid surface of the lower liquid supply part. It is considered that the liquid tends to not mix with the liquid even if it moves to (low pressure direction) or contacts the liquid surface.
二流体ノズルの噴霧口(外オリフィス出口)から液面までの距離(高さ)は、特に制限されないが、例えば、20mm〜150mmの範囲が挙げられ、平均粒子径制御の観点から30mm〜110mmの範囲が好ましく、30mm〜80mmの範囲がより好ましく、30mm〜60mmの範囲がさらに好ましい。 The distance (height) from the spray port (outside orifice outlet) of the two-fluid nozzle to the liquid level is not particularly limited, but examples include a range of 20 mm to 150 mm, and 30 mm to 110 mm from the viewpoint of controlling the average particle diameter. The range is preferable, the range of 30 mm to 80 mm is more preferable, and the range of 30 mm to 60 mm is more preferable.
そして、第2流体(内エア方式)の液体を装置本体下部の液供給部から装置本体上方の二流体ノズルの内ノズルまで吸い上げることができる。液体供給圧はフリーであり、気体噴霧による負圧作用が寄与している。液供給部から二流体ノズルまでの液体の通路は、例えば、樹脂管、金属管等で構成でき、またフレキシブルチューブ等で構成できる。また、気体供給源から二流体ノズルまでの気体の通路は、例えば、樹脂管、金属管等で構成でき、またフレキシブル管で構成できる。これら液体、気体の通路用の管は、装置本体壁に埋め込まれていてもよく、装置本体壁面に取り付けられていてもよい。 Then, the liquid of the second fluid (inner air system) can be sucked up from the liquid supply part at the lower part of the apparatus main body to the inner nozzle of the two-fluid nozzle above the apparatus main body. The liquid supply pressure is free, and the negative pressure action by gas spray contributes. The liquid passage from the liquid supply unit to the two-fluid nozzle can be constituted by, for example, a resin tube, a metal tube, or the like, or can be constituted by a flexible tube or the like. Further, the gas passage from the gas supply source to the two-fluid nozzle can be constituted by, for example, a resin pipe, a metal pipe or the like, or can be constituted by a flexible pipe. These liquid and gas passage pipes may be embedded in the apparatus main body wall or attached to the apparatus main body wall surface.
また、上記微細化装置の一実施形態として、装置本体に液供給部の液を二流体ノズルの第2流通部へ流通する液通路を有し、当該液通路が装置本体壁と外壁部との間で形成された凹部で構成されることが挙げられる。この構成によれば、装置本体壁と外壁部との間で形成された凹部で構成することで液通路を簡単に形成でき、また、第2流体(液体)の流通がスムーズで乱流が起こり難いので好ましい。また、装置本体壁と外壁部とが当接する構成であって液通路以外(さらに以下の気体通路以外)はシールされる。また凹部は、装置本体壁または外壁部のいずれか一方の肉厚の大きいほうに形成することが好ましい。外壁部は、装置本体の胴体部のすべてを覆っている必要はなく、液通路部分を少なくとも覆うように形成してあってもよい。 Moreover, as one embodiment of the above-mentioned miniaturization apparatus, the apparatus main body has a liquid passage for flowing the liquid of the liquid supply section to the second flow section of the two-fluid nozzle, and the liquid passage is formed between the apparatus main body wall and the outer wall section. It is mentioned that it is comprised by the recessed part formed between. According to this configuration, the liquid passage can be easily formed by configuring the concave portion formed between the apparatus main body wall and the outer wall portion, and the second fluid (liquid) can flow smoothly and turbulent flow occurs. It is preferable because it is difficult. Further, the apparatus main body wall and the outer wall are in contact with each other, and the parts other than the liquid passage (and other than the following gas passages) are sealed. Moreover, it is preferable to form a recessed part in the one where the thickness of either one of an apparatus main body wall or an outer wall part is large. The outer wall portion does not have to cover the entire body portion of the apparatus main body, and may be formed to cover at least the liquid passage portion.
また、上記微細化装置の一実施形態として、装置本体に前記二流体ノズルの第1流通部へ流通する気体通路を有し、当該気体通路が前記装置本体壁と外壁部との間で形成された凹部で構成されることが挙げられる。この構成によれば、装置本体壁と外壁部との間で形成された凹部で構成することで気体通路を簡単に形成できるので好ましい。また、装置本体壁と外壁部とが当接する構成であって気体通路以外(さらに上記の液通路以外)はシールされる。また凹部は、装置本体壁または外壁部のいずれか一方の肉厚の大きいほうに形成することが好ましい。外壁部は、装置本体の胴体部のすべてを覆っている必要はなく、気体通路部分および上記の液通路部分を少なくとも覆うように形成してあってもよい。 Moreover, as one embodiment of the above-mentioned miniaturization apparatus, the apparatus main body has a gas passage that circulates to the first flow part of the two-fluid nozzle, and the gas passage is formed between the apparatus main body wall and the outer wall part. It is mentioned that it is comprised by the recessed part. According to this configuration, it is preferable because the gas passage can be easily formed by forming the recess formed between the apparatus main body wall and the outer wall portion. Further, the apparatus main body wall and the outer wall are in contact with each other, and the parts other than the gas passage (and other than the liquid passage described above) are sealed. Moreover, it is preferable to form a recessed part in the one where the thickness of either one of an apparatus main body wall or an outer wall part is large. The outer wall portion does not need to cover the entire body portion of the apparatus main body, and may be formed to cover at least the gas passage portion and the liquid passage portion.
また、上記微細化装置の一実施形態として、第1微細化部の上方であって、二流体ノズルの噴霧口付近に通じる貫通部を1または2以上装置本体に形成し、当該貫通部の開口サイズを調整可能なように装置本体外周に設けられる微細化調整用外壁部を有する構成がある。微細化調整用外壁部を装置本体の外周に沿って回動させて貫通部の開口サイズを大小に調整し、二流体ノズルから噴霧される液微粒子の平均粒子径、噴霧量を微調整することができる。開口サイズを大きくするほど、液微粒子の液微粒子の平均粒子径が大きくなり噴霧量が増加する傾向である。 Moreover, as one embodiment of the above-described microfabrication device, one or more through portions that are above the first microfabrication portion and communicate with the vicinity of the spray port of the two-fluid nozzle are formed in the device body, and the opening of the through portion is formed. There exists a structure which has the outer wall part for refinement | miniaturization provided in the outer periphery of an apparatus main body so that size can be adjusted. The finer adjustment outer wall is rotated along the outer periphery of the device main body to adjust the opening size of the penetrating portion, thereby finely adjusting the average particle diameter and the spray amount of the liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle. Can do. As the opening size is increased, the average particle size of the liquid fine particles is increased, and the spray amount tends to increase.
また、上記微細化装置の一実施形態として、第1微細化部上部から延び、液供給部の液面から所定の間隔(例えば、図4(a)のL3)をあけて配置する筒状の微細化促進部(バッフル)を第1微細化部内に有し、微細化促進部(バッフル)は、二流体ノズルから噴霧された液微粒子を受け入れて液供給部の液面方向へ案内し、所定の間隔(例えば、図4(a)のL3)から微細化が促進された液微粒子を開口部に導く構成がある。「筒状」は、その断面が真円、楕円でもよく、多角形断面の筒状も含む概念である。 Moreover, as one embodiment of the above-described miniaturization apparatus, a cylindrical shape that extends from the upper part of the first miniaturization unit and is disposed at a predetermined interval (for example, L3 in FIG. 4A) from the liquid surface of the liquid supply unit. A refinement promoting part (baffle) is provided in the first refinement part, and the refinement promoting part (baffle) receives liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle and guides them in the liquid surface direction of the liquid supply part. There is a configuration in which liquid fine particles whose miniaturization is promoted are guided to the opening from the interval (for example, L3 in FIG. 4A). The “cylindrical shape” is a concept in which the cross section may be a perfect circle or an ellipse, and includes a cylindrical shape having a polygonal cross section.
この構成によれば、筒状の微細化促進部により、噴霧された液微粒子を下方へ効率よく案内でき、かつ、大きい粒子径の微粒子(飛沫)を微細化促進部の壁面に接触させて液滴に成長させることができる。そして、小さい粒子径の微粒子は、液供給部の液面から所定の間隔(例えば、図4(a)のL3)の隙間から外部に放出され、開口部(低圧方向)に導かれる。「所定の間隔」(L3)は、例えば、0.5mm〜30mmの範囲が例示され、装置本体を水平に静置できない場合(例えば、手持ち状態)には3mm〜30mmの範囲が実用的に好ましいと考えられる。噴霧量、放出される平均粒子径の観点からは、0.5mm〜20mmの範囲が好ましく、1mm〜10mmの範囲がより好ましく、2mm〜8mmの範囲がさらに好ましい。 According to this configuration, the sprayed fine liquid particles can be efficiently guided downward by the cylindrical miniaturization promoting unit, and the fine particles (sprays) having a large particle diameter are brought into contact with the wall surface of the miniaturization promoting unit to obtain a liquid. Can grow into drops. Then, fine particles having a small particle diameter are discharged from the liquid surface of the liquid supply unit through a gap at a predetermined interval (for example, L3 in FIG. 4A) and guided to the opening (low pressure direction). The “predetermined interval” (L3) is, for example, a range of 0.5 mm to 30 mm, and a range of 3 mm to 30 mm is practically preferable when the apparatus main body cannot be placed horizontally (for example, in a hand-held state). it is conceivable that. From the viewpoint of the spray amount and the average particle size to be released, the range of 0.5 mm to 20 mm is preferable, the range of 1 mm to 10 mm is more preferable, and the range of 2 mm to 8 mm is more preferable.
また、上記微細化装置の一実施形態として、液供給部の液内から延び、第1微細化部上部と所定の間隔(図4(b)のL4)をあけて配置する筒状の微細化促進部を第1微細化部内に有し、微細化促進部は、二流体ノズルから噴霧された液微粒子を受け入れて液供給部の液面方向へ案内し、所定の間隔(図4(b)のL4)から微細化が促進された液微粒子を第2微細化部に導く構成である。「筒状」は、その断面が真円、楕円でもよく、多角形断面の筒状も含む概念である。 Further, as one embodiment of the above-described miniaturization apparatus, a cylindrical miniaturization extending from the liquid of the liquid supply unit and arranged at a predetermined interval (L4 in FIG. 4B) from the upper portion of the first miniaturization unit. The promotion part is provided in the first refinement part, and the refinement promotion part accepts the liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle and guides it in the liquid surface direction of the liquid supply part, with a predetermined interval (FIG. 4B). The liquid fine particles whose miniaturization is promoted from L4) are guided to the second miniaturization section. The “cylindrical shape” is a concept in which the cross section may be a perfect circle or an ellipse, and includes a cylindrical shape having a polygonal cross section.
この構成によれば、筒状の微細化促進部により、噴霧された液微粒子を液面に向かって効率よく案内でき、かつ、大きい粒子径の微粒子(飛沫)を微細化促進部の壁面に接触させて液滴に成長させることができる。そして、小さい粒子径の微粒子は、筒状微細化促進部と第1微細化部上部と所定の間隔(図4(b)のL4)の隙間から外部に放出され、開口部(低圧方向)に導かれる。隙間が上方にあることで、粒子径の小さい微粒子が多く放出される傾向にある。「所定の間隔」(L4)は、例えば、0.5mm〜30mmの範囲が例示され、装置本体を水平に静置できない場合(例えば、手持ち状態)には3mm〜30mmの範囲が実用的に好ましいと考えられる。噴霧量、放出される平均粒子径の観点からは、0.5mm〜20mmの範囲が好ましく、1mm〜10mmの範囲がより好ましく、2mm〜8mmの範囲がさらに好ましい。 According to this configuration, the sprayed liquid fine particles can be efficiently guided toward the liquid surface by the cylindrical miniaturization promoting portion, and the fine particles (spray) having a large particle diameter are brought into contact with the wall surface of the miniaturization promoting portion. Can be grown into droplets. The fine particles having a small particle diameter are discharged to the outside through the gap between the cylindrical miniaturization promoting portion and the upper portion of the first refinement portion (L4 in FIG. 4 (b)) to the opening (low pressure direction). Led. When the gap is above, many fine particles having a small particle diameter tend to be released. The “predetermined interval” (L4) is, for example, a range of 0.5 mm to 30 mm, and a range of 3 mm to 30 mm is practically preferable when the apparatus main body cannot be placed horizontally (for example, in a hand-held state). it is conceivable that. From the viewpoint of the spray amount and the average particle size to be released, the range of 0.5 mm to 20 mm is preferable, the range of 1 mm to 10 mm is more preferable, and the range of 2 mm to 8 mm is more preferable.
また、上記微細化装置の一実施形態として、第1微細化部内に、二流体ノズルから噴霧された液微粒子の微細化を促進するバッフルを有する構成が挙げられる。バッフルは、例えば、図4(c)の符号52(プレート型)、図5の符号53(ベッセル型)、図6の符号54、61(スリット型)、図7の符号55(直管下開き型バッフル)、図8の符号56(ロート型)が挙げられ、図4の符号50(下隙間直管型)、51(上隙間直管型)もバッフルの一例である。噴霧された液微粒子は、これらバッフルに接触し、大きい粒子径の液微粒子は液滴に成長し、液供給部に落下する。
In addition, as an embodiment of the above-described miniaturization apparatus, a configuration in which a baffle that promotes miniaturization of liquid fine particles sprayed from a two-fluid nozzle is provided in the first miniaturization unit. The baffle includes, for example, reference numeral 52 (plate type) in FIG. 4 (c), reference numeral 53 (bessel type) in FIG. 5,
また、上記微細化装置の一実施形態として、液供給部の液面より上方であって開口部より下方に、第1微細化部内を分割するように配置されるバッフルを有し、当該バッフルは、その中央部分に前記液面方向に突設した凸状開口部を有する構成である。このバッフルとして、図8の符号56(ロート型)が例示される。この構成によれば、液微粒子の微細化促進効果に加え、装置が転倒した際にロート部で液流れを止めることができ、装置本体からその外部に液漏れすることを好適に防止できる。 Further, as one embodiment of the above-described micronization device, the micronization device has a baffle disposed so as to divide the first micronization unit above the liquid surface of the liquid supply unit and below the opening, and the baffle is The center portion has a convex opening projecting in the liquid surface direction. As this baffle, reference numeral 56 (funnel type) in FIG. 8 is exemplified. According to this configuration, in addition to the effect of promoting the refinement of the liquid fine particles, the liquid flow can be stopped at the funnel when the apparatus falls, and liquid leakage from the apparatus main body to the outside can be suitably prevented.
また、上記微細化装置の一実施形態として、開口部と連設され、装置本体外に突設される第2微細化部をさらに有する構成がある。この構成によれば、第2微細化部でさらに微細化(二次微細化)することが可能である。微細化促進のメカニズムとして、例えば、第2微細化部の壁面に大きな粒子径の微粒子が接触付着して液滴となり、小さい粒子径の微粒子はそのまま放出されるため、放出される微粒子の平均粒子径が結果として小さくなる。 In addition, as an embodiment of the above-described miniaturization apparatus, there is a configuration further including a second miniaturization section that is connected to the opening and protrudes outside the apparatus main body. According to this configuration, it is possible to further refine (secondary refinement) in the second refinement unit. As a mechanism for promoting the miniaturization, for example, fine particles having a large particle size contact and adhere to the wall surface of the second refined portion to form droplets, and the fine particles having a small particle size are released as they are. The diameter becomes smaller as a result.
また、上記微細化装置の一実施形態として、第2微細化部は、その長手方向が曲がったエルボ形状で構成される。このエルボ形状によって壁面接触が起こりやすく微細化が促進される。また、エルボ形状の出口を上方に向けることで、経口吸入が容易となり好ましい。また、第2微細化部を複数のパーツで構成することができ、これらパーツを着脱自在に構成でき、さらに、各パーツを使い捨てに構成できる。 Moreover, as one embodiment of the above-described miniaturization apparatus, the second miniaturization part is configured in an elbow shape whose longitudinal direction is bent. Due to this elbow shape, contact with the wall surface easily occurs and miniaturization is promoted. Further, it is preferable that the elbow-shaped outlet is directed upward to facilitate oral inhalation. Moreover, a 2nd refinement | miniaturization part can be comprised by several parts, these parts can be comprised detachably, and also each part can be comprised disposable.
また、上記微細化装置の一実施形態として、第2微細化部内に、先端が先細り形状の中空のバッフルを有し、バッフルが、配置される第2微細化部の内面形状に応じた形状の連結部と、開口部(スリット部)が形成されるバッフル本体とを有して構成される。図4(c)に示すように、スリットバッフル60は、連結部60bとバッフル本体60aを有して構成される。図6のスリットバッフル61は、スリットバッフル60と同様の形状であって、連結部61bとバッフル本体61aを有して構成され、直管54と連結部61bで連結された構成が例示される。
Moreover, as one embodiment of the above-mentioned miniaturization apparatus, the second miniaturization part has a hollow baffle having a tapered tip, and the baffle has a shape corresponding to the inner shape of the second miniaturization part to be arranged. It has a connection part and a baffle main body in which an opening part (slit part) is formed. As shown in FIG. 4C, the
上記の各種バッフルは、装置本体壁面あるいは組み込み対応部材に対し着脱自在に構成され、洗浄が容易であい、また使い捨てに構成することができる。 The above-mentioned various baffles are configured to be detachable with respect to the wall surface of the apparatus main body or a built-in corresponding member, are easy to clean, and can be configured to be disposable.
微細化装置を構成する部材は、公知の材料で構成でき、例えば、金属製、プラスチック製、ゴム製、それらが混在したもので構成できる。また、微細化装置の各部材を着脱自在に構成し、各部材をばらばらにして洗浄でき、各部材の一部または全てを使い捨てに構成できる。 The member constituting the miniaturization apparatus can be made of a known material, for example, metal, plastic, rubber, or a mixture of them. Further, each member of the miniaturization device can be configured to be detachable, each member can be separated and washed, and a part or all of each member can be configured to be disposable.
(二流体ノズル)
二流体ノズルについて図1を参照しながら説明する。図1(b)は、二流体ノズル10の断面図であり、図1(a)は、内ノズル12の断面図である。内ノズル12は、内ノズルの天面12c(台錘形状の天面)を形成し、その中央部部分に内オリフィス12aが形成され、内オリフィス12aは内流通部12b(第1流通路に相当する)と通じている。内ノズル12の外壁の4箇所に凸部12dが形成され、この凸部12dが外ノズル11の内壁と当接することで外流通部11b(第2流通路に相当する)を形成する。外オリフィス11aと内オリフィス12aは同軸上に形成されるように、外ノズル11の内部に内ノズル12が組み込まれており、天面12cと、それに対向した外ノズルの内壁部とは、所定間隔L1の隙間が形成される。天面12cの外径(図9のφd3)としては、例えば、外オリフィス径よりも大きいことが好ましく、特に制限されないが例えば、0.2mm〜5.0mmの範囲が例示される。
(Two fluid nozzle)
The two-fluid nozzle will be described with reference to FIG. FIG. 1B is a cross-sectional view of the two-
L1=0.2mmに固定し、以下の条件における噴霧された液微粒子の平均粒子径(算術平均粒子径)を表1に示す。内エア方式、水、空気を用い、図1(f)に示す二流体ノズルで試験した。評価方法は、二流体ノズルから下方向に噴霧した微粒子を、噴霧口から10cm距離をおいて静置した15mm×15mmサイズの感水紙(Syngenta社製)に約3秒程度受け、液による斑点面積、斑点の平均直径、斑点総数から、噴霧された液微粒子の平均粒子径を算術した(以下、感水紙評価法という)。予め分かっている粒子径の液微粒子で測定することで相対的に算術できる。以下において、二流体ノズルから噴霧された液微粒子の噴霧量を一次噴霧量(Qw)という。
外オリフィス径(φd1)=0.4mm、
内オリフィス径(φd2)=0.24mm、
空気圧力(Pa)=0.058MPa(空気供給駆動源はコンプレッサー)、
空気流量(Qa)=0.57NL/min、
一次噴霧量(Qw)=3.99ml/min(この値になるように調整)。
Table 1 shows the average particle diameter (arithmetic average particle diameter) of the sprayed liquid fine particles fixed at L1 = 0.2 mm under the following conditions. The test was conducted with the two-fluid nozzle shown in FIG. The evaluation method is such that fine particles sprayed downward from a two-fluid nozzle are received for about 3 seconds on a 15 mm × 15 mm size water sensitive paper (manufactured by Syngenta), which is allowed to stand at a distance of 10 cm from the spray nozzle, and the spots caused by the liquid From the area, the average diameter of the spots, and the total number of spots, the average particle diameter of the sprayed liquid fine particles was calculated (hereinafter referred to as water sensitive paper evaluation method). Relative arithmetic can be performed by measuring with liquid fine particles having a known particle diameter. Hereinafter, the spray amount of the liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle is referred to as a primary spray amount (Qw).
Outer orifice diameter (φd1) = 0.4mm,
Inner orifice diameter (φd2) = 0.24mm,
Air pressure (Pa) = 0.058 MPa (the air supply drive source is a compressor),
Air flow rate (Qa) = 0.57NL / min,
Primary spray amount (Qw) = 3.99 ml / min (adjusted to reach this value).
図1(c)〜(f)は、第1流体の流通方向に対する第2流体の流通方向である角度αの例を示す。図1(c)のαは45°、図1(d)のαは60°、図1(d)のαは75°、図1(f)のαは90°である。表2に流入角度(2α)に応じた算術平均粒子径(感水紙評価法)を示す。内エア方式で水、空気を用い、外オリフィス径(φd1)=0.4mm、内オリフィス径(φd2)=0.25mm、L1=0.2mm、L2=0.195mm、天面12cの外径(φd3)=2.1mmとした。流入角度(2α)が180°の算術平均粒子径が最も小さい値であった。
FIGS. 1C to 1F show examples of the angle α that is the flow direction of the second fluid with respect to the flow direction of the first fluid. Α in FIG. 1C is 45 °, α in FIG. 1D is 60 °, α in FIG. 1D is 75 °, and α in FIG. 1F is 90 °. Table 2 shows the arithmetic average particle diameter (water sensitive paper evaluation method) according to the inflow angle (2α). Water and air are used in the inner air method, outer orifice diameter (φd1) = 0.4 mm, inner orifice diameter (φd2) = 0.25 mm, L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, outer diameter of the
図9の二流体ノズルにおいて、外オリフィス径(φd1)、内オリフィス径(φd2)、角度αを変えて、内エア方式で水、空気を用いた場合の噴霧状態を確認した。外オリフィス径が内オリフィス径よりも小さい場合、エアが逆流してしまい噴霧しない。表3に外オリフィス径(φd1)、内オリフィス径(φd2)を変えた場合の算術平均粒子径(感水紙評価法)を示す。条件1は、φd1=0.40、φd2=0.24、α=90°、L1=0.189mm、L2=0.20mm、φd3=1.82mmとし、条件2は、φd1=0.45、φd2=0.30、α=75°、L1=0.099mm、L2=0.56mm、φd3=0.30mmとし、条件3は、φd1=0.57、φd2=0.30、α=75°、L1=0.095mm、L2=0.56mm、φd3=0.30mmとした。条件1は、一次噴霧量が他よりも小さいが、算術平均粒子径が最も小さい値となった。また、後述する液浸法で測定した算術平均粒子径の結果を示す。
In the two-fluid nozzle of FIG. 9, the outer orifice diameter (φd1), the inner orifice diameter (φd2), and the angle α were changed, and the spray state when water and air were used in the inner air method was confirmed. When the outer orifice diameter is smaller than the inner orifice diameter, air flows backward and does not spray. Table 3 shows the arithmetic average particle diameter (water sensitive paper evaluation method) when the outer orifice diameter (φd1) and the inner orifice diameter (φd2) are changed.
図1(f)の二流体ノズルにおいて、エア方式の違いによる算術平均粒子径(感水紙評価法および液浸法)を表4に示す。上段の行が外エア方式であり、下段の行が内エア方式を示す。外エア方式のほうが内エア方式よりも、算術平均粒子径が小さいが、噴霧量が半分以下である。噴霧量を同程度にすると、外エア方式の算術平均粒子径が内エア方式のそれよりも大きくなる。L1=0.2mm、L2=0.195mm、天面12cの外径(φd3)=2.1mmとした。
Table 4 shows arithmetic average particle diameters (water sensitive paper evaluation method and liquid immersion method) for the two-fluid nozzle shown in FIG. The upper row shows the outside air method, and the lower row shows the inner air method. The outer air method has a smaller arithmetic average particle size than the inner air method, but the spray amount is less than half. When the spraying amount is made similar, the arithmetic average particle size of the outer air method becomes larger than that of the inner air method. L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, and the outer diameter (φd3) of the
(飛沫の評価)
表4の上段行の外エア方式と表4の下段行の内エア方式のそれぞれによって噴霧された液微粒子の状態の写真を図10の複写で示す。図10(a)は外エア方式であり、図10(b)は内エア方式である。内エア方式のほうが、飛沫が少ないことが確認され、平均粒子径が小さいことが確認できた。粒子径の小さい液微粒子は、噴霧軸方向に噴出する傾向にあり、粒子径の大きい液微粒子(飛沫)は二流体ノズルからの噴霧方向に対し大きな角度で広がる傾向にある。微細化装置は、この飛沫の発生角度を予め測定し、飛沫が第1微細化部の側壁面に接触させて液滴に成長させ、粒子径の小さい液微粒子を下方の液面方向に向かわせるように、第1微細化部を構成することが好ましい。また、このような第1微細化室の機能を各種ベッセルで機能させるように構成できる。
(Evaluation of splash)
A photograph of the state of liquid fine particles sprayed by the outer air system in the upper row of Table 4 and the inner air system in the lower row of Table 4 is shown in a copy of FIG. FIG. 10A shows an outside air system, and FIG. 10B shows an inside air system. It was confirmed that the inner air method had fewer splashes and the average particle size was smaller. Liquid fine particles having a small particle diameter tend to be ejected in the spray axis direction, and liquid fine particles (splashes) having a large particle diameter tend to spread at a large angle with respect to the spray direction from the two-fluid nozzle. The micronization device measures the generation angle of the droplets in advance, and the droplets are brought into contact with the side wall surface of the first micronization unit to grow into droplets, and liquid fine particles having a small particle diameter are directed toward the lower liquid surface. Thus, it is preferable to constitute the first miniaturization part. Moreover, it can comprise so that the function of such a 1st refinement | miniaturization chamber may function with various vessels.
(微細化装置)
微細化装置について図2〜8を参照しながら説明する。微細化装置の構成は、以下に説明するものに限定されず、本発明の技術思想の範囲に含まれる形態は全て本発明に含まれる。図2(a)は微細化装置1の断面模式図であり、図2(b)は外観図であり、図2(c)は(a)と異なる断面模式図である。二流体ノズル10は、上記で説明した二流体ノズルの特徴構成を有するものを用いる。図3に示すように、二流体ノズル10の天部は半球状であり、手動での摘みを容易にした形状である。内ノズル12は、内オリフィス12a、内流通部12b(第1流通路に相当する)を有し、内オリフィス12aを含むノズル先端部121は、内ノズル12から着脱自在に構成されている。外ノズル11は、Oリング15でシールされて内ノズル12と着脱自在に組み立てられる(例えば、ネジ式、嵌め込み式等が例示される)。外ノズル11は、外オリフィス11a、外流通部11b(第2流通路に相当する)を有し、外オリフィス11aを含むノズル先端部111は、外ノズル11から着脱自在に構成されている。内ノズル12の天面12cが形成され、それと対向する外ノズル内壁部と所定の間隔(L1)を設けて組み立てられる。ノズル先端部111、121は、それぞれ、使い捨て可能に構成でき、また、寸法精度を上げるために、金属加工で製作することができる。
(Miniaturization equipment)
The miniaturization apparatus will be described with reference to FIGS. The configuration of the miniaturization apparatus is not limited to that described below, and all forms included in the scope of the technical idea of the present invention are included in the present invention. 2A is a schematic cross-sectional view of the
図2(a)に戻り、装置本体20は、二流体ノズル10を装置本体20の上部に着脱自在に設け(例えば、ネジ式、嵌め込み式等が例示され、Oリングでシール性を維持する構成が例示される)、その内部に第1微細化部21と、その下部に液供給部22を形成する。装置本体20は、図2では、複数部材(上部、胴部、底部)で構成されているが、一個の部材で構成できる。第1微細化部21の側面(装置本体20の側面)には開口部が形成され、第2微細化部30が連設される。この第2微細化部30は、直管部30aとエルボ部30bの2つの部材で構成されているが、一個の部材で構成してもよい。装置本体20の外周には、外壁部28が装置本体20の凹溝部(202、204)を覆い、液通路204、空気通路202を形成している。液供給部22の底に通路203が形成され、液通路204に通じ、さらに外ノズル11の外流通部11b(第2流通路に相当する)に通じる。また、エア供給源(不図示)からのエアは、エア通路201から空気通路202に通じ、さらに内ノズル12の内流通部12b(第1流通路に相当する)に通じる。
Returning to FIG. 2A, the apparatus
微細化調整用外壁部29は、複数の貫通穴29aが形成され、外壁部28の貫通部(不図示)および装置本体20の貫通部20aに通じ、貫通部20aは、二流体ノズル10の噴霧口から下方の位置であって、第2微細化部30の開口部よりも上方の第1微細化部21に通じる。微細化調整用外壁部29は、装置本体20に対し回動自在であり、貫通部20aの開口サイズを調整し、噴霧量、平均粒子径を調整できる。
A plurality of through
図2の微細化装置において放出された液微粒子の算術平均粒子径を表5に示す。内エア方式で水、空気を用い、以下の条件で行った。液浸法で噴霧粒径を評価した。液浸法は以下の方法である。透明アクリル板(横50mm×縦25mm)に高さ(厚み)3mm、内径18mmのリングを取り付け、リング内部にシリコーンオイル(信越シリコーン社製 KF−96−300CS)を入れ、微細化装置のエルボ部30bを下向きにし、エルボ部30bの微粒子放出方向に向かって30mm程度の距離でシリコーンオイル面を静置し、エルボ部30bから放出される液微粒子をシリコーン面で受ける。透明アクリル板の下部に光源を置き、シリコーンオイル面に形成された液球をCCDカメラで撮影し、画像解析して液球の外径、数を算出し、算術平均粒子径を求めた。エルボ部30bがない場合には、直管部30aから放出される液微粒子を、直管部30a出口から斜め下方向に30mm程度の距離に静置されているシリコーンオイル面へ案内するようにした。
二流体ノズル:図1(f)の角度α=90°、
L1=0.2mm、L2=0.195mm、φd3=2.1mm、
外オリフィス径(φd1)=0.4mm、
内オリフィス径(φd2)=0.24mm、
二流体ノズル噴射口(外オリフィス出口)から液面までの距離=70mm、
第1微細化部の内径(最大径部分)=φ33.5mm、
第2微細化部の内径=φ18mm、
空気圧力(Pa)=0.058MPa(空気供給駆動源はコンプレッサー)、
空気流量(Qa)=0.57NL/min、
一次噴霧量(Qw)=3.99ml/min(この値になるように調整)。
Table 5 shows the arithmetic average particle diameter of the liquid fine particles released in the miniaturization apparatus of FIG. Water and air were used in the internal air method, and the following conditions were used. The spray particle size was evaluated by the immersion method. The immersion method is the following method. A ring with a height (thickness) of 3 mm and an inner diameter of 18 mm is attached to a transparent acrylic plate (
Two-fluid nozzle: angle α = 90 ° in FIG.
L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, φd3 = 2.1 mm,
Outer orifice diameter (φd1) = 0.4mm,
Inner orifice diameter (φd2) = 0.24mm,
The distance from the two-fluid nozzle injection port (outside orifice outlet) to the liquid level = 70 mm,
Inner diameter (maximum diameter portion) of the first refined portion = φ33.5 mm,
Inner diameter of the second refined portion = φ18 mm,
Air pressure (Pa) = 0.058 MPa (the air supply drive source is a compressor),
Air flow rate (Qa) = 0.57NL / min,
Primary spray amount (Qw) = 3.99 ml / min (adjusted to reach this value).
表5より、エルボ部30bの微細化促進の効果を確認することができた。また、表1、3〜4で示した二流体ノズルの算術平均粒子径と比較して明らかなように、液微粒子の平均粒子径が大幅に小さくなり、顕著な微細化促進効果を確認できた。
From Table 5, the effect of promoting miniaturization of the
図4(a)は、第1微細化部21に設けた下隙間の直管型バッフルの一例であり、図4(b)は、上隙間の直管型バッフルの一例である。それぞれの第2微細化部30の入口側に、先端先細り形状のスリット付バッフル60が、先端を出口側に向けて着脱自在に設けられ、または固定されるように構成されるが、このバッフル60は必須ではなく、噴霧量や粒子径制御に応じて組み込まれる。連結部60bによって、第2微細化部30の内壁に連設され、スリット部を有するバッフル本体60aによって、液微粒子の微細化が促進される。
FIG. 4A is an example of a straight pipe type baffle with a lower gap provided in the
先端先細り形状のバッフル本体60aは、例えば、円錐形状、多角錘形状、半球状または半楕円球状である。連結部60bは、配置される場所の内面形状に応じた形状であり、第2微細化部内面に連設される。連設手段は、特に制限されず、また第2微細化部とバッフルを一体に構成することもできる(例えは、射出成形による成形)。
The
バッフル本体60aに形成される開口部の形状としては、例えば、円、楕円、矩形、それらの組合せが挙げられる。また、開口部が、正面視で、先細り先端部と中空中心を結ぶ軸(バッフル中心軸)に対し、所定の角度で傾斜(例えば60°〜120°の範囲)した複数のスリットで構成でき、正面視で、バッフル中心軸に対し直交する複数のスリットで構成することがより好ましい。開口部の断面積、スリット数、スリットサイズ等は、ノズル噴霧条件、微細化室の形状、その内部配置条件等で適宜設定できる。
Examples of the shape of the opening formed in the
開口部の開口方向は、先細り先端部と中空中心を結ぶ軸(バッフル中心軸)に対し、垂直方向、あるいは所定の角度(例えば60°〜120°の範囲)に傾斜している構成がある。傾斜する方向を、噴霧方向に合わせる構成もでき、噴霧方向と逆らう方向に構成することもできる。傾斜する方向によって、微粒子の動き、速度等が変化し、微細化が微調整可能になる。また、バッフルの肉厚を厚くすることで、液微粒子が開口部(スリット)を通る距離および時間を長くするがことで、有効フォッグ量および微細化を調整することができる。例えば、バッフルの肉厚を厚くして液微粒子の通る距離および時間を長くするほど、有効フォッグ量は減少する傾向になるが、微細化する傾向になる。これは、液微粒子に作用するせん断力が増加すると考えられるからである。また、同様の理由により、スリット数を増加させて、多くの液微粒子にせん断力を作用させて、微細化を促進させることができる。 There is a configuration in which the opening direction of the opening is inclined in a vertical direction or a predetermined angle (for example, in a range of 60 ° to 120 °) with respect to an axis (baffle center axis) connecting the tapered tip and the hollow center. The tilting direction can be configured to match the spraying direction, or can be configured to be opposite to the spraying direction. Depending on the direction of inclination, the movement, speed, etc. of the fine particles change, and fine adjustment can be finely adjusted. Further, by increasing the thickness of the baffle, the distance and time that the liquid fine particles pass through the opening (slit) are lengthened, so that the effective fog amount and refinement can be adjusted. For example, as the thickness of the baffle is increased and the distance and time through which the liquid particles pass are increased, the effective fog amount tends to decrease, but tends to become finer. This is because the shearing force acting on the liquid fine particles is considered to increase. Further, for the same reason, the number of slits can be increased, and a shearing force can be applied to a large number of liquid fine particles to promote miniaturization.
図4(a)の微細化装置において、液面からバッフル底面までのクリアランスL3を変化させた場合における放出された液微粒子の算術平均粒子径を液浸法で評価し、その結果を表6に示す。内エア方式で水、空気を用い、以下の条件で行った。
二流体ノズル:図1(f)の角度α=90°、
L1=0.2mm、L2=0.195mm、φd3=2.1mm、
外オリフィス径(φd1)=0.4mm、
内オリフィス径(φd2)=0.24mm、
二流体ノズル噴射口(外オリフィス出口)から液面までの距離=70mm、
第1微細化部の内径(最大径部分)=φ33.5mm、
第2微細化部の内径=φ18mm、
空気圧力(Pa)=0.058MPa(空気供給駆動源はコンプレッサー)、
空気流量(Qa)=0.57NL/min、
一次噴霧量(Qw)=3.99ml/min(この値になるように調整)。
In the miniaturization apparatus of FIG. 4A, the arithmetic average particle diameter of the discharged liquid fine particles when the clearance L3 from the liquid surface to the baffle bottom surface was changed was evaluated by the liquid immersion method. Show. Water and air were used in the internal air method, and the following conditions were used.
Two-fluid nozzle: angle α = 90 ° in FIG.
L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, φd3 = 2.1 mm,
Outer orifice diameter (φd1) = 0.4mm,
Inner orifice diameter (φd2) = 0.24mm,
The distance from the two-fluid nozzle injection port (outside orifice outlet) to the liquid level = 70 mm,
Inner diameter (maximum diameter portion) of the first refined portion = φ33.5 mm,
Inner diameter of the second refined portion = φ18 mm,
Air pressure (Pa) = 0.058 MPa (the air supply drive source is a compressor),
Air flow rate (Qa) = 0.57NL / min,
Primary spray amount (Qw) = 3.99 ml / min (adjusted to reach this value).
表6より、クリアランスL3が小さいほどは、算術平均粒子径が小さくなることが確認できた。 From Table 6, it was confirmed that the smaller the clearance L3, the smaller the arithmetic average particle size.
図4(c)は、噴霧された液微粒子を下方に案内する筒状部52aと、下方に案内された液微粒子に対し衝突するように配置された板状部52bと、筒状部52aと板状部52bとの間に設けた隙間部52cを有して構成されたプレート型バッフル52である。
FIG. 4C shows a
図5は、噴霧された液微粒子を受け止めるように構成されたベッセル状の受け口53aと、中央部に受け口53aより断面が小さい開口部53bと有するベッセル型バッフル53である。図6は、噴霧された液微粒子を下方に案内する筒状部54と、筒状部54と連設される先端先細り形状のスリット付バッフル61を有して構成されるスリット型バッフルである。バッフル61は、上記のバッフル60と同様の構成である。
FIG. 5 shows a vessel-
図7は、噴霧された液微粒子を下方に案内する筒状部55aと、筒状部55aと連設されるスカート形状のスリット部55bを有する直管下開き型バッフル55である。図8は、液供給部の液面の上方であって第2微細化部より下方に設けられるロート形状56のロート型バッフルである。
FIG. 7 shows a straight pipe lower
図4(c)、図5〜8の微細化装置のそれぞれにおいて放出された液微粒子を目視および液浸法で評価し、その結果を表7に示す。内エア方式で水、空気を用い、以下の条件で行った。但し、第2微細化部にはスリット付バッフル60を組み込んでいない。
二流体ノズル:図1(f)の角度α=90°、
L1=0.2mm、L2=0.195mm、φd3=2.1mm、
外オリフィス径(φd1)=0.57mm、
内オリフィス径(φd2)=0.30mm、
二流体ノズル噴射口(外オリフィス出口)から液面までの距離=70mm、
第1微細化部の内径(最大径部分)=φ33.5mm、
第2微細化部の内径=φ18mm、
空気圧力(Pa)=0.04MPa(空気供給駆動源はコンプレッサー)、
空気流量(Qa)=0.84NL/min、
一次噴霧量(Qw)=7.32ml/min(この値になるように調整)。
The liquid fine particles released in each of the micronizers of FIG. 4C and FIGS. 5 to 8 were evaluated visually and by the immersion method, and the results are shown in Table 7. Water and air were used in the internal air method, and the following conditions were used. However, the
Two-fluid nozzle: angle α = 90 ° in FIG.
L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, φd3 = 2.1 mm,
Outer orifice diameter (φd1) = 0.57mm,
Inner orifice diameter (φd2) = 0.30 mm,
The distance from the two-fluid nozzle injection port (outside orifice outlet) to the liquid level = 70 mm,
Inner diameter (maximum diameter portion) of the first refined portion = φ33.5 mm,
Inner diameter of the second refined portion = φ18 mm,
Air pressure (Pa) = 0.04 MPa (the air supply drive source is a compressor),
Air flow rate (Qa) = 0.84NL / min,
Primary spray amount (Qw) = 7.32 ml / min (adjusted to reach this value).
表7より、各種バッフルの作用によって液微粒子が効果的に微細化されたことを確認できた。特に図6、7のバッフルによる微細化効果が高いことが確認できた。 From Table 7, it was confirmed that the liquid fine particles were effectively refined by the action of various baffles. In particular, it was confirmed that the effect of miniaturization by the baffles of FIGS.
(別の実施形態)
図11に示す微細化装置は、図2のそれと比較し、二流体ノズルの構造およびそれが組み込まれる装置本体側の構造を変えた例である。150、151は、ネジ部を示す。外ノズル11の構造は、図3よりもコンパクトであり、内ノズル12と着脱自在に組み立てられる(例えば、ネジ式、嵌め込み式等が例示される)。外ノズル11と内ノズル12は、図3ではOリング15でシールする構成であったが、図11ではそれが省略された構成であり、またこの外ノズル11自体が図3のノズル先端部111と同様に使い捨て可能に構成できる。また、内ノズル12のノズル先端部121は、図3と同様に着脱自在に構成されている。図3においては、二流体ノズル10側に2つのOリング用溝を設けてOリングを組み込む構成であったが、図11では、装置本体20側にOリング用溝を設けてOリングを組み込むようにして、二流体ノズル10側にはOリングを組み込まない構成とすることで、二流体ノズル10をシンプルな形状とした。これにより、例えば、装置本体20から外した二流体ノズル10を簡単に洗浄できる。
(Another embodiment)
The miniaturization apparatus shown in FIG. 11 is an example in which the structure of the two-fluid nozzle and the structure of the apparatus main body into which the two-fluid nozzle is incorporated are changed as compared with that of FIG.
(直管下開き型バッフル)
図7の直管下開き型バッフル55は、すでに説明したように、ストレートの筒状部55aと、この筒状部55aと連設される下開き型のスリット部55bを有している。下開き型のスリット部55bの広がり角度は、特に制限されないが、筒状部55aのストレート軸を中心にして例えば、30°〜150°の範囲、好ましくは60°〜120°の範囲、より好ましくは80°〜100°の範囲である。図7のスリット部55bのスリットは、下開き下端方向に沿って形成されている。また、スリットは、筒状部55aのストレート軸に対し、直交する方向または所定の角度で形成することもできる。スリットの数、スリットサイズ等は、ノズル噴霧条件、微細化室の形状、その内部配置条件等に応じて適宜設定できる。スリット部55bの先端部分は、液面から所定の距離(例えば0.5mm〜30mm)で離間する構成ができ、また、それが液面に接触する構成、液内に浸液する構成もできる。
(Straight pipe open baffle)
As described above, the straight pipe lower
(実験例1)
図4(a)の微細化装置について各種実験を行った結果を示す。まず、空気圧とフォッグ量、算術平均粒子径(液浸法)の関係を評価した。フォッグ量は、初期水量から噴霧後水量の差である。その結果を表8に示す。内エア方式で水、空気を用い、以下の条件で行った。第2微細化部にはスリット付バッフル60を組み込んでいる。空気圧の供給駆動源としてはコンプレッサーを用いた。表8の結果から、空気圧を大きくするほど、フォッグ量が増加し、また微粒子の平均粒子径が小さくなることが確認できた。
二流体ノズル:図1(f)の角度α=90°、
L1=0.2mm、L2=0.195mm、φd3=2.1mm、
外オリフィス径(φd1)=0.57mm、
内オリフィス径(φd2)=0.30mm、
二流体ノズル噴射口(外オリフィス出口)から液面までの距離=70mm、
第1微細化部の内径(最大径部分)=φ33.5mm、
第2微細化部の内径=φ18mm、
吸気孔(貫通部20aおよび貫通孔29a)数=4(内径φ3mm)
(Experimental example 1)
The result of having performed various experiments about the miniaturization apparatus of Fig.4 (a) is shown. First, the relationship between air pressure, fog amount, and arithmetic average particle diameter (immersion method) was evaluated. The fog amount is the difference between the initial water amount and the water amount after spraying. The results are shown in Table 8. Water and air were used in the internal air method, and the following conditions were used. A
Two-fluid nozzle: angle α = 90 ° in FIG.
L1 = 0.2 mm, L2 = 0.195 mm, φd3 = 2.1 mm,
Outer orifice diameter (φd1) = 0.57mm,
Inner orifice diameter (φd2) = 0.30 mm,
The distance from the two-fluid nozzle injection port (outside orifice outlet) to the liquid level = 70 mm,
Inner diameter (maximum diameter portion) of the first refined portion = φ33.5 mm,
Inner diameter of the second refined portion = φ18 mm,
Number of intake holes (through
(実験例2)
次に、外オリフィス径とフォッグ量、算術平均粒子径(液浸法)の関係を評価した。空気圧を0.05MPaに固定し、他の条件は上記実験例1と同じにした。その結果を表9に示す。表9の結果から、外オリフィス径を小さくするほど、フォッグ量が減少し、また、微粒子の平均粒子径が小さくなることが確認できた。
(Experimental example 2)
Next, the relationship between the outer orifice diameter, the fog amount, and the arithmetic average particle diameter (immersion method) was evaluated. The air pressure was fixed at 0.05 MPa, and other conditions were the same as in Experimental Example 1 above. The results are shown in Table 9. From the results of Table 9, it was confirmed that as the outer orifice diameter was decreased, the fog amount was decreased and the average particle diameter of the fine particles was decreased.
(実験例3)
次に、吸気孔(貫通部20aおよび貫通孔29a)とフォッグ量、算術平均粒子径(液浸法)の関係を評価した。外オリフィス径をφ0.57mm、内オリフィス径をφ0.30mm、空気圧を0.05MPa、空気量1.14NL/minに固定し、他の条件は上記実験例1と同じにした。その結果を表10に示す。表10の結果から、吸気孔数を減少させるほど、フォッグ量が減少し、また微粒子の平均粒子径が小さくなることが確認できた。
(Experimental example 3)
Next, the relationship between the air intake holes (through
また、空気圧を0.20MPa、空気量3.34NL/minに固定し、他の条件は上記実験例3と同じにした結果を表11に示す。 Table 11 shows the results of fixing the air pressure to 0.20 MPa and the air amount of 3.34 NL / min, and making the other conditions the same as in Experimental Example 3.
なお、上記実験例1から3の結果の傾向は、他のバッフル(図4(b)(c)、図5〜図8)を用いても同様の傾向として確認できた。 In addition, the tendency of the results of Experimental Examples 1 to 3 could be confirmed as the same tendency even when other baffles (FIGS. 4B and 4C and FIGS. 5 to 8) were used.
1 微細化装置
10 二流体ノズル
11 外ノズル
11a 外オリフィス
12 内ノズル
12a 内オリフィス
20 装置本体
21 第1微細化部
22 液供給部
28 外壁部
29 微細化調整用外壁部
30 第2微細化部
30a 直管部
30b エルボ部
60 スリット付バッフル
DESCRIPTION OF
Claims (16)
外ノズルの外オリフィスおよび内ノズルの内オリフィスのそれぞれの中心軸が一致または略一致するように、外オリフィスと内オリフィスが所定の間隔をあけて直列配置され、
内ノズルの第1流通路から流通する第1流体の流通方向に対し、この第1流体と混合される第2流体の流通方向を45〜90°の角度に形成するように、外ノズル内壁面と内ノズル外壁面との間に第2流体の第2流通路を構成する二流体ノズル。 A two-fluid nozzle in which an inner nozzle is disposed inside an outer nozzle,
The outer orifice and the inner orifice are arranged in series at a predetermined interval so that the central axes of the outer orifice of the outer nozzle and the inner orifice of the inner nozzle coincide or substantially coincide with each other,
The inner nozzle inner wall surface is formed so that the flow direction of the second fluid mixed with the first fluid is formed at an angle of 45 to 90 ° with respect to the flow direction of the first fluid flowing from the first flow passage of the inner nozzle. The two-fluid nozzle which comprises the 2nd flow path of a 2nd fluid between an inner nozzle outer wall surface.
前記第2流通路は、内ノズルの外壁面に形成された凹溝あるいは凸溝が外ノズル内壁面と接触することで形成される流通路を一部に含む、および/または前記第2流通路は、外ノズルの内壁面に形成された凹溝あるいは凸溝が内ノズル外壁面と接触することで形成される流通路を一部に含む構成である請求項1から3のいずれか1項に記載の二流体ノズル。 (Gap becomes easy to set, fluid flow is smooth, and turbulence is unlikely to occur)
The second flow passage partially includes a flow passage formed by a concave groove or a convex groove formed on the outer wall surface of the inner nozzle contacting the inner wall surface of the outer nozzle, and / or the second flow passage. 4. The structure according to claim 1, wherein the groove includes a flow passage formed by a concave groove or a convex groove formed on the inner wall surface of the outer nozzle contacting the outer wall surface of the inner nozzle. The two-fluid nozzle described.
前記装置本体内に形成される第1微細化室であって、前記二流体ノズルから噴霧された液微粒子を微細化する第1微細化部と、
前記第1微細化部から装置本体外へ通じる開口部と、
前記二流体ノズルで使用される第2流体の供給源であって、装置本体下部に設けられる液供給部と、を備える微細化装置。 The two-fluid nozzle according to any one of claims 1 to 5, wherein the two-fluid nozzle is installed so as to spray downward from above the apparatus body.
A first miniaturization chamber formed in the apparatus main body, the first miniaturization unit for miniaturizing the liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle;
An opening communicating from the first miniaturization part to the outside of the apparatus main body,
A refinement apparatus comprising: a second fluid supply source used in the two-fluid nozzle, and a liquid supply unit provided at a lower portion of the apparatus main body.
前記微細化促進部は、前記二流体ノズルから噴霧された液微粒子を受け入れて前記液供給部の液面方向へ案内し、前記所定の間隔から微細化が促進された液微粒子を開口部に導く構成である請求項6から8のいずれか1項に記載の微細化装置。 The first miniaturization part has a cylindrical miniaturization promoting part extending from the upper part of the first miniaturization part and arranged at a predetermined interval from the liquid surface of the liquid supply part,
The miniaturization promoting unit receives liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle and guides the liquid fine particles in the liquid surface direction of the liquid supply unit, and guides the liquid fine particles whose fineness is promoted from the predetermined interval to the opening. The miniaturization apparatus according to any one of claims 6 to 8, which has a configuration.
前記微細化促進部は、前記二流体ノズルから噴霧された液微粒子を受け入れて前記液供給部の液面方向へ案内し、前記所定の間隔から微細化が促進された液微粒子を開口部に導く構成である請求項6から8のいずれか1項に記載の微細化装置。 Extending from the liquid of the liquid supply unit, the first micronization unit has a cylindrical micronization promoting unit arranged at a predetermined interval from the upper part of the first micronization unit,
The miniaturization promoting unit receives liquid fine particles sprayed from the two-fluid nozzle and guides the liquid fine particles in the liquid surface direction of the liquid supply unit, and guides the liquid fine particles whose fineness is promoted from the predetermined interval to the opening. The miniaturization apparatus according to any one of claims 6 to 8, which has a configuration.
前記バッフルが、配置される第2微細化部の内面形状に応じた形状の連結部と、スリット部が形成されるバッフル本体とを有して構成される請求項13または14に記載の微細化装置。 In the second miniaturization part, the tip has a hollow baffle with a tapered shape,
The miniaturization according to claim 13 or 14, wherein the baffle includes a connecting portion having a shape corresponding to an inner surface shape of a second miniaturizing portion to be arranged, and a baffle body in which a slit portion is formed. apparatus.
1 or 2 or more penetrating parts leading to the vicinity of the spray port of the two-fluid nozzle are formed in the apparatus main body, and an outer wall part for fine adjustment is provided on the outer periphery of the apparatus main body so that the opening size of the penetrating part can be adjusted. Item 16. The miniaturization apparatus according to any one of Items 6 to 15.
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