JP3525792B2 - 液滴吐出装置 - Google Patents
液滴吐出装置Info
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Description
することによって、均一した粒度分布の例えばセラミッ
ク粉末を得るための粉末製造装置に好適利用される液滴
吐出装置に関する。尚本発明においてセラミック粉末と
は、金属化合物の粉末を含めて広く総称したものをい
う。
には、湿式や乾式の粉砕機、或いはスプレードライ装置
が知られている。粉砕機は、塊状の原料を細かく砕いて
粉体とするものであるし、スプレードライ装置は、噴霧
した液体を乾燥させて液滴の大きさに応じた大きさの固
形物に形成するものである。
された粉末は、粒度分布のばらつきが大きいので、所望
の範囲内で均一した粒度を得るには、製造後に篩い分け
しなくてはならない。スプレードライ装置においても、
霧吹き式の噴霧器では、液滴を均一化することは難し
い。そこで常に一定した液滴を吐出させる液滴吐出装置
を利用して粒度分布を均一化することが考えられる。液
滴吐出装置を利用する場合は、液適量の吐出能力を高め
るために液滴手段を複数利用することになるが、取り付
けスペースの関係上、その数は制限される。又前記液滴
吐出装置はその構造上液滴の大きさは決まっているの
で、吐出回数を上げるためには高速で動作させることに
なるが、あまり早くすると、例えばノズルから吐出され
ずに引き戻されたり、続けて吐出される液敵同士が互い
に分離されずに大きな液滴となって吐出されたりするこ
とがあるので、動作速度の高速化にも限度がある。又、
特に数十μm以下という小さい粒度を得なければならな
いときは、一滴あたりの吐出量は少なくなり、吐出能力
の低下は顕著になる。
に好適利用できる液滴吐出装置であって、吐出させる液
滴の粒度、特に微少粒度の均一化を損なうことなく、吐
出能力を高めることを目的としたもので、その構成は、
液体を導入するための導入口と、液体を吐出する押し出
し室付きの吐出口とを備えた加圧室と、その加圧室内に
液体を導入すると共に加圧室内の液体を吐出させるため
に断続的な圧力を付与する加圧手段とを具備し、前記吐
出口には、一つの加圧室に対して複数のノズルが設定さ
れていて、全てのノズルが、それらノズルの中心を前記
加圧室に連通した前記押し出し室における底面の半径の
1/2の半径に等しい同心円の領域内に接続されている
ことにある。
積の和を、導入口の開口面積に対して1.5〜0.67
倍の範囲になるよう設定し、導入口と吐出口とを、液体
の流れ方向に対して断面積が徐々に縮小する先細り形状
とすることが望ましい。
し、長手方向に対して中央部に導入口を、両端部に複数
のノズルから成る吐出口を設けたものとしたり、同じく
加圧室は、長尺状のキャビティからなり、長手方向に対
して中央部に複数のノズルを備えた吐出口を、両端部に
導入口をそれぞれ設けたものとすることができる。
に基づいて説明する。図1は本発明の液滴吐出装置を好
適利用することができる粉末製造装置を示したもので、
1は加熱用外部ヒータ1a,1aを備えた石英製の加熱
炉であり、その加熱炉1の上方はエア導入口2に、又下
方はエア排出口3にそれぞれ接続されており、加熱路1
とエア排出口3との間には粉末回収ボックス4が設けら
れていて、前記エア導入口2との接続部近傍には、電磁
シャッタ5,5を介して、加熱炉1内に液滴を間歇的に
吐出する液滴吐出装置6,6が装備されている。
クス製のグリーンシートを三段に積層して一体焼成によ
り形成されていて、図2に例示するように、中間のシー
トに切り抜き形成された窓部によって加圧室7が形成さ
れ、その加圧室7の下面に導入口8と吐出口9とが設け
られていて、上面に電圧/電歪素子10を装着すること
によって、その圧電/電歪素子10の歪みを利用して加
圧室7内に圧力変化を惹起せしめ、その圧力変化により
導入口8から加圧室7内に導入した液体を吐出口9から
吐出可能としたマイクロポンプが構成されている。
をなし、前記導入口8は長尺状のキャビティ形状におけ
る長手方向に対して一方の端部に、又吐出口9は長尺状
のキャビティ形状における長手方向に対して他方の端部
に位置し、吐出口9は、二つのノズル9a,9aで構成
されている。又、吐出口9は、加圧室7に連通した押し
出し室11を設け、その押し出し室に11おける底面に
対し、各ノズル9a、9aの中心を押し出し室11の底
面における半径の1/2の半径に等しい同心円の領域内
に接続した構造になっている(図3参照)。このように
加圧室を押し出し室付き構造としたので、押し出し室1
1内において粘性抵抗の影響を受けにくい中央の部分を
通過した液体がノズル9a,9aに送り込まれ、液滴が
円滑に吐出される。
置を利用してジルコニアセラミックスの粉末を形成する
実施例を説明する。液滴吐出装置6の導入口8を、ジル
コニアセラミックスの前駆体となる塩化ジルコニウムの
エチルアルコール溶液のタンク(図示せず)に接続し、
電圧/電歪素子10に電圧を断続的に印可し、その電圧
/電歪素子10の変形によって加圧室7内に圧力変化を
惹起せしめ、その圧力変化によって、タンク内の塩化ジ
ルコニウムのエチルアルコール溶液を加圧室7内に導入
し、その導入した塩化ジルコニウムのエチルアルコール
溶液を、微少の液滴としてノズル9a,9aから吐出さ
せ、吐出した液滴を、電磁シャッタ5を介して間歇的に
加熱炉1内に送り込む。加熱炉1内に送り込まれた液滴
はその加熱炉1内で水分が瞬時に蒸発されてしまい、ジ
ルコニアセラミックスの粉末として残るので、そのジル
コニアセラミックスの粉末を、エアの流れに乗せて粉末
回収ボックス4内に回収する。
して無数の微少な液滴が吐出されるので、微少で均一し
た粒度のセラミック粉末であるジルコニアセラミックス
の粉末を効率良く短時間で而も大量に得ることができ
る。因みに液体噴射手段をマイクロポンプで構成した本
装置を利用して得られた粉末は、粒径が10〜180μ
mで、粒度分布が平均粒径に対して±10%以内である
ことが確認された。
クス製のグリーンシートを三段に積層し、一体焼成によ
り形成されているので、加圧室及びノズルもジルコニア
セラミックス製となっていて、耐薬品性、耐熱性、靭性
などに優れ、例えばアセトン系、塩酸系などの液体を使
用する場合にあっても適用できる。又、加圧室が長尺状
のキャビティ形状をなし、長尺状のキャビティ形状にお
ける長手方向に対して一方の端部に導入口を、他方の端
部に複数のノズルからなる吐出口を備えているので、導
入口、加圧室、吐出口を液体に対し濡れ性の良好なジル
コニアセラミックス製としたことと相俟って、液体を導
入口から吐出口へとスムーズに通過させることができ、
途中で気泡の付着などが生じ、もって吐出不良が起こる
ことを回避できる。
ルで構成されているが、図4のように、吐出口9を三つ
のノズル9a,9a,9a、或いはそれ以上のノズルで
構成することもできるし、図5のように、導入口8を複
数の透孔8a,8a,8aで構成することもできる。ノ
ズルの数を増やせば吐出量が増加するし、導入口を複数
の透孔で構成すれば、導入量が増加し、もって吐出効率
も向上する。
ティ形状における長手方向に対して両端に分けて配置す
るばかりでなく、図6に示すように、長手方向に対して
中央部に複数のノズル9a,9a・・を備えた吐出口9
を、両端部に導入口8をそれぞれ設けたり、それとは逆
に、図示は省略するが、長手方向に対して中央部に導入
口を、両端部にノズルを備えた吐出口を設けたりもでき
る。そして前記図6に示すように、中央部に複数のノズ
ルからなる吐出口を、両端部に導入口を形成した場合
は、加圧室内の圧力変化を効率よく吐出に利用できると
いった利点があり、又、中央に導入口、両端部に吐出口
を配置した場合は、1つ1つのノズルの間の距離を大き
くとれるため、吐出した液滴同士が干渉し合うことを回
避できること、加圧室内にスムーズに液体を導入できる
こと等の利点を有する。
断機構がない場合は、加圧室の圧力変化によって、液体
は吐出口、導入口との両方から吐出しようとするため、
吐出時には吐出口から効率よく吐出させてやることが必
要であり、又導入時には、導入口のみから液体が導入さ
れなければならない。そのため導入口と吐出口とは、導
入口と吐出口の配置、導入口を構成する透孔や吐出口を
構成するノズルの数などに応じて、ノズル開口部の断面
積の和を、導入口開口部の面積に対して1.5〜0.6
7倍の範囲になるよう設定し、吐出効率を最適化するこ
とが望ましい。又図7に例示されているように、導入口
8と、吐出口9を構成しているノズル9a,9aとを、
流れ方向に対して断面積が徐々に縮小する先細り形状と
すれば、液体の流れる方向に対しての流体抵抗が減少
し、逆の方向には増加することになり、もって液体の導
入及び吐出の効率を上げることができるばかりか、逆流
防止効果も期待できる。
のまま加熱処理してセラミック粉末を製造しているが、
吐出された液滴を一旦反応槽内にて反応処理し、それを
加熱処理するようにもできる。次にその例を説明する。
図8は別の粉末製造装置の一部を示したものであって、
12は反応槽、13,14は液滴吐出装置であり、反応
槽12は、上部に反応液注入口15を有し、下部には取
り出し口16が設けられている。前記反応槽12内には
水酸化ナトリウムのエチルアルコール溶液が貯留されて
いる。そして前記液滴吐出装置13からは、アルミニウ
ムエトキシドのエチルアルコール溶液を、又、液滴吐出
装置14からは塩化ジルコニウムのエチルアルコール溶
液をといったように、互いに異なる液滴を吐出する。吐
出された各液滴を反応槽12内の水酸化ナトリウムのエ
チルアルコール溶液と反応させ、反応して得られた生成
物を取り出し口16から取り出し、加熱分解させること
で、ジルコニア粒子とアルミナ粒子との混合粉末を得る
ことができる。この実施例においても、ジルコニア、ア
ルミナの粉末は、いずれも均一した粒径に揃ったもので
あることを確認した。
体噴射手段はマイクロポンプ方式に限定されるものでな
く、又マイクロポンプ方式にあっても、電圧/電歪素子
に代表される電気機械変換方式以外に、荷電制御方式、
電気熱変換方式、静電吸引方式などを採用できる。又、
加圧室の形態、導入口及び吐出口の位置などは、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲内にて適宜変更して差し支えな
い。更に、使用される液体は、製造せんとするセラミッ
ク粉末の種類に応じて適宜選択される。
し室内において粘性抵抗の影響を受けにくい中央の部分
を通過した液体が複数のノズルに送り込まれるので、液
滴が円滑に吐出され、粉末製造装置に利用すれば、均一
した粒度のセラミック粉末を効率よく得ることができ
る。そして、加圧室を長尺状のキャビティ形状とした
り、導入口と吐出口とを長尺状のキャビティ形状に対し
て両端に分けて配置したり、吐出口を複数のノズルで構
成したり、導入口を複数の孔で構成したり、各ノズルを
先細り形状としたり、導入口と吐出口の開口面積比率を
限定するなどすれば、吐出効率をより向上させることが
できる。
末製造装置の実施例を示す説明図である。
(a)は断面説明図、(b)は導入口と吐出口との位置
関係を示した説明図である。
説明図である。
を示した説明図である
を示した説明図である。
を示した説明図である。
る。
る。
導入口、3・・エア排出口、4・・粉末回収ボックス、
5・・電磁シャッタ、6・・液滴吐出装置、7・・加圧
室、8・・導入口、8a・・透孔、9・・吐出口、9a
・・ノズル、10・・圧電/電歪素子、11・・押し出
し室、12・・反応槽、13,14・・液滴吐出装置、
15・・反応液注入口、16・・取り出し口。
Claims (4)
- 【請求項1】 液体を導入するための導入口と、液体を
吐出する押し出し室付きの吐出口とを備えた加圧室と、
その加圧室内に液体を導入すると共に加圧室内の液体を
吐出させるために断続的な圧力を付与する加圧手段とを
具備し、前記吐出口には、一つの加圧室に対して複数の
ノズルが設定されていて、全てのノズルが、それらノズ
ルの中心を前記加圧室に連通した前記押し出し室におけ
る底面の半径の1/2の半径に等しい同心円の領域内に
接続されている液滴吐出装置。 - 【請求項2】 ノズル開口部の断面積の和を、導入口の
開口面積に対して1.5〜0.67倍の範囲になるよう
設定し、導入口と吐出口とを、液体の流れ方向に対して
断面積が徐々に縮小する先細り形状とした請求項1に記
載の液滴吐出装置。 - 【請求項3】 加圧室が長尺状のキャビティをなし、長
手方向に対して中央部に導入口を、両端部に複数のノズ
ルから成る吐出口を設けた請求項1又は2に記載の液滴
吐出装置。 - 【請求項4】 加圧室が長尺状のキャビティからなり、
長手方向に対して中央部に複数のノズルを備えた吐出口
を、両端部に導入口をそれぞれ設けた請求項1又は2に
記載の液滴吐出装置。
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JP09293199A Expired - Fee Related JP3525792B2 (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | 液滴吐出装置 |
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