JP5946597B1 - 噴霧ノズル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一方の流体の供給・非供給を制御することによって、噴霧・非噴霧の制御を行うことができる噴霧ノズル装置を提供することを課題とする。【解決手段】気体供給路１２に接続されるハウジング１１を有するノズル本体１０と、前記ハウジング１１内に設けられた液体噴出ノズル２０と、前記液体噴出ノズル２０に沿って摺動可能に設けられた噴霧ノズル３０と、を備え、前記噴霧ノズル３０は、先端側に設けられた噴霧口３４と、基端側に設けられた受圧面３５と、噴霧ノズル３０の摺動位置によって前記液体噴出ノズル２０の液体噴出口２１を開閉する弁体３６とを有し、前記ハウジング１１には、前記受圧面３５に圧縮気体の圧力を作用させて、前記噴霧ノズル３０をその先端側へ付勢する加圧室１３が形成されていることを特徴とする構成となっている。【選択図】図３

Description

本発明は、液体の微細化に使用される噴霧ノズル装置に関するものである。

従来、液体に圧力をかけて噴霧し、微細な液滴を生成せしめる噴霧ノズルは、様々な分野で用いられている。特に、燃焼や塗装、加湿の分野においては、液体を微細化することが性能や品質の向上に直接関わる要因であるため、微細化を促進する様々な手法が開発されている。中でも、液体に対し高圧の空気を付加して、液滴の微細化を促進する噴霧ノズルが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１には、「ノズル本体の先端側に気体噴出口と液体噴出口を備えた噴霧ノズルを設けるとともに、前記液体噴出口と連通する状態に前記ノズル本体に設けた液体流路に液体を供給する液体供給駆動部を設け、前記噴霧ノズルの気体噴出口から噴出する気体によって、前記液体噴出口から吐出される液体を霧化して噴出させるよう構成し、前記液体供給駆動部を、液体の吐出量を変更調節可能な定量吐出ポンプで構成してある噴霧ノズル装置」の技術が記載されている。この噴霧ノズル装置は、液体供給駆動部を、液体の吐出量を変更調節可能な定量吐出ポンプで構成したことにより、液体噴出口からの噴霧量を変更調節することができるとされている。

特開２００３−１０７３８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の噴霧ノズル装置においては、液体の供給と気体の供給とを別々に制御する必要があり、噴霧ノズル装置の使用者にとって手間な作業であるという問題があった。すなわち、噴霧ノズル装置の使用開始時には、液体供給路の上流側から液体の供給を開始し、それと同時に、気体供給路の上流側から気体の供給を開始する必要があった。また、逆に噴霧ノズル装置の使用終了時には、それぞれ気体と液体の供給を停止する必要があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされた発明であり、一方の流体の供給・非供給を制御することによって、噴霧・非噴霧の制御を行うことができる噴霧ノズル装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る噴霧ノズル装置は、噴出気体と噴出液体を合流させて噴霧する噴霧ノズル装置であって、気体供給路に接続されるハウジングを有するノズル本体と、前記ハウジング内に設けられた液体噴出ノズルと、前記液体噴出ノズルに沿って摺動可能に設けられた噴霧ノズルと、を備え、前記噴霧ノズルは、先端側に設けられた噴霧口と、基端側に設けられた受圧面と、噴霧ノズルの摺動位置によって前記液体噴出ノズルの噴出口を開閉する弁体とを有し、前記ハウジングには、前記噴霧ノズルの受圧面に圧縮気体の圧力を作用させて、噴霧ノズルをその先端側へ付勢する加圧室が形成されていることを特徴とする。

このように、圧縮気体の圧力によって液体噴出ノズルの噴出口を開閉する弁体を有することにより、圧縮気体の供給・非供給の制御のみによって、当該噴霧ノズル装置の噴霧・非噴霧の制御を行うことができる。

本発明の好ましい形態では、前記液体噴出ノズルが筒状に形成され、前記噴霧ノズルが液体噴出ノズルの外側に嵌め込まれた筒状に形成され、それら液体噴出ノズルと噴霧ノズルとの間に、前記噴霧口から噴出させる圧縮気体の噴出路が形成されていることを特徴とする。
このように、液体噴出ノズルと噴霧ノズルとの間に圧縮気体の噴出路が形成されていることにより、液体噴出ノズルの周囲から圧縮気体を噴射して、液体と接触させることができる。このように、液体と圧縮気体が接触することにより液体が微粒化されて噴霧される。

本発明の好ましい形態では、前記弁体には、前記圧縮気体の噴出路を経由した噴出気体に、前記液体噴出ノズルからの噴出液体の向きを変えて合流させる合流手段が設けられていることを特徴とする。
このように、噴出気体に噴出液体を合流させる合流手段が設けられていることにより、噴出気体に噴出液体を衝突させて、粒径の細かい微細化液滴を発生させることができる。

本発明の好ましい形態では、前記ハウジング又は液体噴出ノズルの少なくとも一方と、前記噴霧ノズルとの間には、その噴霧ノズルを基端側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする。
このように、噴霧ノズルを基端側に付勢する付勢手段を設けることにより、液体噴出ノズルの噴出口に、弁体を確実に当接させて閉弁することができる。

本発明の好ましい形態では、前記ハウジング又は液体噴出ノズルの少なくとも一方と、前記噴霧ノズルとの間には、その噴霧ノズルの摺動位置を決める位置決め手段が設けられていることを特徴とする。
このように、噴霧ノズルの摺動位置を決める位置決め手段を設けることにより、液体噴出ノズルの噴出口と弁体との離間距離を調節して、噴霧量を制御することができる。

本発明によれば、一方の流体の供給・非供給を制御することによって、噴霧・非噴霧の制御を行うことができる噴霧ノズル装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の外観斜視図である。 本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の図２のＦ３−Ｆ３線断面図である。 本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の最大噴霧状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の最少噴霧状態を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る噴霧ノズル装置の先端部を示す縦断側面図である。

以下、本発明を図面に示した好ましい一実施形態について図１〜６を用いて詳細に説明する。本発明の技術的範囲は、添付図面に示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、適宜変更が可能である。

図１は、本発明に係る噴霧ノズル装置の分解斜視図を示しており、図２は、図１を組み立てた状態の外観斜視図を示している。さらに、図３は、図２のＦ３−Ｆ３線に沿って示す、本発明に係る噴霧ノズル装置の断面図を示している。

図１〜３に示すように、この噴霧ノズル装置は、気体供給路１２に接続されたハウジング１１を有するノズル本体１０と、このハウジング１１内に設けられた液体噴出ノズル２０と、この液体噴出ノズル２０に沿って摺動可能に設けられた噴霧ノズル３０と、この噴霧ノズル３０を露出させる貫通孔４１を有したハウジング１１の蓋部材４０と、噴霧ノズル３０をその基端側に付勢するスプリング５０（付勢手段の一例）と、を備えている。

なお、本実施形態では、Ｘ方向に沿ってノズル本体１０から蓋部材４０に向かう方向を上方向とし、逆に蓋部材４０からノズル本体１０に向かう方向を下方向として上下方向を定める。また、このＸ方向は噴霧ノズル装置の軸方向と同義である。

ノズル本体１０は、有底筒状に形成されたハウジング１１と、圧縮気体供給手段（図示せず）から供給される圧縮気体をハウジング１１内に供給する気体供給路１２と、この供給された圧縮気体によって加圧される加圧室１３と、を有している。このハウジング１１の内周壁には、蓋部材４０が接続される接続雌ネジ部１４が形成されており、ハウジング１１と蓋部材４０との間に、噴霧ノズル３０及びスプリング５０が収容されている。

液体噴出ノズル２０は、Ｘ方向と平行な外周面２０ａを有する筒状に形成されており、ハウジング１１の底部中央位置に突設されている。この液体噴出ノズル２０は、液体を噴出する液体噴出口２１と、液体供給手段（図示せず）から供給される液体を液体噴出口２１に送液する液体供給路２２と、を有している。

噴霧ノズル３０は、上側（先端側）の筒状部３１と、下側（基端側）のフランジ部３２と、筒状部３１の先端を閉じる端板３３と、この端板３３に設けられた複数の噴霧口３４と、フランジ部３２の下面に設けられた受圧面３５と、噴霧ノズル３０の摺動位置によって液体噴出ノズル２０の液体噴出口２１を開閉する弁体３６と、を有している。

弁体３６は、図３に示すように、概略円錐状に形成されており、下から上に広がるように傾斜したテーパー面３６ａ（合流手段）が形成されている。このテーパー面３６ａは、液体噴出口２１の弁座２１ａに付勢されて液密に当接される。また、この弁体３６の頂部の角度は、２０度程度に設定されている。このテーパー面３６ａはＸ方向に対して、１０度程度の傾きを有している。

筒状部３１の外径は、フランジ部３２の外径よりも小径に形成されており、筒状部３１の外周面３１ａは、フランジ部３２の外周面３２ａよりも内側に位置している。そのため、外周面３１ａと外周面３２ａの境界位置には、Ｙ方向と平行な環状の平面３７が形成されている。また、外周面３１ａと外周面３２ａは、Ｘ方向に平行な面である。

また、筒状部３１とフランジ部３２の内径の大きさは同一であり、噴霧ノズル３０にはＸ方向と平行な内周面３０ａが形成されている。この噴霧ノズル３０の内径は、液体噴出ノズル２０の外径よりも大きく形成されている。これにより、噴霧ノズル３０の内周面３０ａと液体噴出ノズル２０の外周面２０ａとの間には、圧縮気体の噴出路ＧＰとなる間隙Ｄが形成されている。

蓋部材４０は、噴霧ノズル３０の筒状部３１が挿通される貫通孔４１と、ハウジング１１の接続雌ネジ部１４と気密に螺合される接続雄ネジ部４２と、この接続雄ネジ部４２の侵入位置を示すためのガイド線４３と、を有している。

貫通孔４１の内周には、筒状部３１の外周面３１ａに当接される第１摺動面４１ａと、フランジ部３２の外周面３２ａに当接される第２摺動面４１ｂとが形成されている。すなわち、これらの摺動面が、噴霧ノズル３０が液体噴出ノズル２０に沿って摺動するためのガイドの役割をすることにより、間隙Ｄを形成したまま上下方向に摺動することができる。

また、噴霧ノズル３０と蓋部材４０の間には、スプリング５０を収容する空間Ｓが形成されている。この空間Ｓは、第１摺動面４１ａよりも小径に形成された内周面４１ｃと、筒状部３１の外周面３１ａとの間に形成されている。

加えて、第１摺動面４１ａと内周面４１ｃとの境界位置には、スプリング５０の一端が当接される当接面４４が形成されている。また、内周面４１ｃと第２摺動面４１ｂの境界には、噴霧ノズル３０の摺動限界位置を決めるストップ面４５（位置決め手段の一例）が形成されている。

このストップ面４５と環状の平面３７の間には、噴霧ノズル３０が摺動可能な可動域Ｈが形成されている。この可動域Ｈは、接続雄ネジ部４２と接続雌ネジ部１４の相対位置を調節することにより、適宜変更することができる。そして、可動域Ｈの長さは、接続雄ネジ部４２の侵入位置を示すガイド線４３を確認することで、把握することができる。図３においては、上側ガイド線４３ａと下側ガイド線４３ｂの２本を形成した様子を示している。

スプリング５０は、筒状部３１の外周面３１ａの周囲に設けられ、一端側が蓋部材４０の当接面４４に、他端側が噴霧ノズル３０の環状の平面３７に、それぞれ当接されている。このスプリング５０により、噴霧ノズル３０は、下側（噴霧ノズル３０の基端側）に付勢されている。そのため、噴霧ノズル３０に設けられた弁体３６は、液体噴出口２１に形成された弁座２１ａに付勢されて液密に当接されている。

次に、本発明に係る噴霧ノズル装置の開閉動作について、図３及び図４を参照して詳細に説明する。図３は、噴霧ノズル装置の閉状態（弁体３６が弁座２１ａに付勢されている状態）を示す側断面図である。この閉状態においては、スプリング５０の弾性力によって、弁体３６が弁座２１ａに付勢されて液密に当接されているため、液体は噴出されない。

対して、図４は、噴霧ノズル装置の開状態（弁体３６が弁座２１ａから離間されている状態）を示す側断面図である。この開状態においては、まず、ハウジング１１の加圧室１３に気体供給路１２から圧縮気体が導入される。次に、導入された圧縮気体によって加圧室１３内の圧力が高まり、この圧力が受圧面３５に作用することにより、噴霧ノズル３０が上方向に摺動される。ここで、噴霧ノズル３０は、可動域Ｈの分だけ摺動して、環状の平面３７がストップ面４５と接触して位置決めされる。この噴霧ノズル３０の摺動に伴い、弁体３６が上昇することにより、テーパー面３６ａが幅Ｗの分だけ弁座２１ａから離間される。この幅Ｗの大きさは、可動域Ｈの長さに対応しており、可動域Ｈを短く設定することで、幅Ｗを狭めて液体の噴出量を調節することができる。
図５は、蓋部材４０を上側ガイド線４３ａの位置までハウジング１１に進入させて幅Ｗを狭めることにより、液体の噴出量を最小の値に設定した状態を示している。

この開状態となる条件としては、例えば、０．０３５ＭＰａの圧縮空気圧力で噴霧ノズル３０が摺動するように設定されており、停止時バネ最低設定力は０．１２５７ｋｇ、設計上バネ設定圧力は０．４ｋｇに設定されている。また、標準空気圧力は０．４ＭＰａ、最低空気圧力は０．２ＭＰａ、最大液体圧力は０．４ＭＰａを例示できる。

次に、本発明に係る噴霧ノズル装置が噴霧する様子について、図６を参照して詳細に説明する。圧縮空気は、噴霧ノズル３０の内周面３０ａと液体噴出ノズル２０の外周面２０ａとの間に形成された間隙Ｄ（図３乃至図５参照）から、Ｘ方向と平行に噴出される（圧縮気体の噴出路ＧＰ）。一方、液体は、テーパー面３６ａと弁座２１ａとの間に形成された幅Ｗ（図４又は図５参照）から、噴出液体の向きを変えて噴出気体と合流させる合流手段であるテーパー面３６ａによって、圧縮気体の噴出路ＧＰと交差する方向に噴出される（液体噴出路ＬＰ）。
このように、液体噴出方向を気体噴出方向と交差する方向に設定することにより、噴出気体に噴出液体を衝突させて、粒径の細かい微細化液滴を発生させることができる。

本発明によれば、圧縮気体の圧力によって液体噴出ノズル２０の液体噴出口２１を開閉する弁体３６を有することにより、容易に当該噴霧ノズル装置の噴霧・非噴霧の制御を行うことができる。すなわち、噴霧ノズル装置の噴霧時には、圧縮気体を供給することで、噴霧ノズル３０が上方に摺動し、液体噴出口２１が開放されて噴霧が成される。対して、噴霧ノズル装置の非噴霧時には、圧縮気体の供給を停止するだけで、弁体３６が弁座２１ａに液密に当接されるため、液体の噴出も停止する。このように、当該噴霧ノズル装置の使用者は、圧縮気体の供給・非供給を制御するだけでよく、余計な手間をかける必要が無い。

また、本発明によれば、蓋部材４０とハウジング１１の相対位置を調節することによって、当該噴霧ノズル装置の噴霧量を調節することができる。すなわち、液体の噴出口となる幅Ｗの大きさは、噴霧ノズル３０が摺動する可動域Ｈの長さによって決定されるが、この可動域Ｈの長さは、蓋部材４０のストップ面４５の位置によって設定される。そのため、蓋部材４０とハウジング１１の相対位置を調節することで、容易に噴霧量を調節することができる。

１０ ノズル本体
１１ ハウジング
１２ 気体供給路
１３ 加圧室
２０ 液体噴出ノズル
２１ 液体噴出口
２２ 液体供給路
３０ 噴霧ノズル
３４ 噴霧口
３５ 受圧面
３６ 弁体
４０ 蓋部材
４１ 貫通孔
５０ スプリング
ＧＰ 圧縮気体の噴出路
ＬＰ 液体噴出路

Claims (5)

1. 噴出気体と噴出液体を合流させて噴霧する噴霧ノズル装置であって、
   気体供給路に接続されるハウジングを有するノズル本体と、
   前記ハウジング内に設けられた液体噴出ノズルと、
   前記液体噴出ノズルに沿って摺動可能に設けられた噴霧ノズルと、を備え、
   前記噴霧ノズルは、先端側に設けられた噴霧口と、基端側に設けられた受圧面と、噴霧ノズルの摺動位置によって前記液体噴出ノズルの噴出口を開閉する弁体とを有し、
   前記ハウジングには、前記噴霧ノズルの受圧面に圧縮気体の圧力を作用させて、噴霧ノズルをその先端側へ付勢する加圧室が形成されていることを特徴とする、噴霧ノズル装置。
2. 前記液体噴出ノズルが筒状に形成され、前記噴霧ノズルが液体噴出ノズルの外側に嵌め込まれた筒状に形成され、それら液体噴出ノズルと噴霧ノズルとの間に、前記噴霧口から噴出させる圧縮気体の噴出路が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の噴霧ノズル装置。
3. 前記弁体には、前記圧縮気体の噴出路を経由した噴出気体に、前記液体噴出ノズルからの噴出液体の向きを変えて合流させる合流手段が設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の噴霧ノズル装置。
4. 前記ハウジング又は液体噴出ノズルの少なくとも一方と、前記噴霧ノズルとの間には、その噴霧ノズルを基端側に付勢する付勢手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の噴霧ノズル装置。
5. 前記ハウジング又は液体噴出ノズルの少なくとも一方と、前記噴霧ノズルとの間には、その噴霧ノズルの摺動位置を決める位置決め手段が設けられていることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の噴霧ノズル装置。