ロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造
【課題】ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供する。
【解決手段】供給室内に供給された液体又はスラリーの噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記供給室内に噴射物がノズル孔へ向かう配流促進手段を設ける。また、供給室内に供給された噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させる。
【解決手段】供給室内に供給された液体又はスラリーの噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記供給室内に噴射物がノズル孔へ向かう配流促進手段を設ける。また、供給室内に供給された噴射物を噴射する複数のノズル孔と、ノズル孔に装着された噴射ノズルとを噴射面に備え、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスの処理、食品や石鹸等の日用品やファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等で用いられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーアトマイザは、ロータリーアトマイザ本体の高速回転機構の出力軸の先端に取り付けた噴霧用ディスクを高速回転し、高速回転による遠心力を利用してディスクから液体又はスラリーを噴霧することができる装置であり、燃焼排ガスの処理や、食品や石鹸等の日用品の乾燥等に用いられ、調整される粉末がミクロな球状粒子であるため、ファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等でも用いられる。
【０００３】
現在、一般に用いられているロータリーアトマイザの正面図を図１３に示した。高速回転することのできる駆動モーター１０にカップリング１２を介して出力軸５が取り付けられており、該出力軸５の先端には複数のノズル３と室４が設けられたディスク２が取り付けられている。駆動モーター１０を高速回転することで、出力軸５及び出力軸５の先端に取り付けられたディスク２が高速回転し、その遠心力によって、噴射物供給口８及び９よりディスク２内の室４に供給された液体、スラリー等の噴射物はノズル３よりロータリーアトマイザ１の外部へ噴霧される。
駆動モーター１０は、使用する噴射物の性状、量により異なるが出力軸５及びディスク２が通常６０００〜３００００ｒｐｍとなるように回転数を調節する。また、図１３のロータリーアトマイザでは高速回転することのできる駆動モーター１０を用いているが、目的の回転数よりも回転能力の低い駆動モーターを用いて増速装置で増速し、出力軸５及びディスク２が目的の回転数で回転するように調節することもある。
【０００４】
さらに、ディスク２について、図１４、図１５に詳しく示した。
図１４はディスク２の平面図である。複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。
図１５（Ａ）はディスク２の断面図である。前記噴射物供給口より供給された噴射物は、ディストリビューター７によって室４内に噴射物量が均一になるように分配される。室４の底面１３の最底部はノズル孔３ｂの下部よりも下方に位置し、出力軸５を中心にディスク２が高速回転することによって、その遠心力によって室４内に溜まった噴射物がせり上がり、ノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。
【０００５】
しかしながら、図１４及び図１５で示した構成のディスクでは、噴射物が磨耗性を有する場合、噴射物がディスク本体の室４内の壁面を磨耗させてしまうという問題があり、磨耗を防止するためにノズル内端部を室側に突出させて室外周面に被覆膜を形成させた場合、被覆膜がノズル内壁にも生じ、ノズルが閉塞するという問題があった。
そこで、特許文献１にはディスク本体の室内にその天井壁面及び底壁面からノズルに向かって傾斜するテーパ面を設け、且つノズル孔を室内テーパ面に連続し孔中間で小径となる内方拡開のテーパ孔部と、孔中間の小径部からノズル出口端に向かって外方拡開のテーパ孔部とで構成したディスクが開示されている。
【０００６】
また、ディスクの円筒状の噴射面に開口する複数のノズル孔に噴射側端面が平面であるノズルを装着すると噴射面の噴射ノズル周囲に凹凸ができ、噴射ノズル周囲が削られ、ディスクの軸線に対する重量アンバランスが生じ出力軸の異常振動を引き起こすため、ディスクを頻繁に交換しなければならないという問題があった。
そこで特許文献２には、噴射面の形状を出力軸の軸線上の一点を中心とし、該中心から噴射面外周を半径とする球面を形成するとともに、ノズルを前記中心から放射状に配置し、噴射側端面の外縁を装着孔内縁に一致させて装着したディスクが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−３７９９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ロータリーアトマイザは出力軸の先端に重いディスクを取り付けて高速回転するため振動しやすい構造であることに加えて、前記図１４及び図１５で示した構成のディスク、特許文献１、特許文献２で開示されているディスクのいずれにおいても、ディスク内の室底面がノズル孔よりも下方に位置するため、ディスク内に噴射物が液膜状に溜まり、ある回転数域で該液膜が不安定振動を起こし、該不安定振動が起振力となって出力軸を振動させて、出力軸の変形、出力軸の軸受の損傷を引き起こしてしまうという問題があった。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明においては、
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とする。
このことにより、室内に供給された噴射物はノズル孔へ向かいディスク外への噴霧を促進されるため、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
【００１０】
また、前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたことを特徴とする。
図１に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。
即ち液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができる。
【００１１】
さらに、前記下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたことを特徴とする。
図２に該特徴を持つディスク構造の室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、室４外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面３ｃの高さを一致させるため、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となるため、ディスクのメンテナンスが容易となる。
【００１２】
さらに、前記ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置することを特徴とする。
図３に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、底部部材１４が分割された後のディスク本体の室４の底面の少なくとも外周縁をノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置させるため、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。さらにまた、底部部材の傾斜面の外端の高さの調整、傾斜角度の調整等、下向き傾斜部の調整加工を、下向き傾斜部を含む底部部材を分割して実施することができるため、ディスク作成後も下向き傾斜面の調整をすることができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、底部部材を取り外すことでディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、底部部材の傾斜面調整が可能であるため、余剰な噴射物のディスク外への排出（噴霧）の促進効果が高い状態に調整することができ、液膜の形成防止が効率的になされる。
【００１３】
また、ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致することを特徴とする。
図４に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、ノズル孔３ｂ底面側を平面カットし、該平面カットしたノズル孔３ｂ底面と室底部の下向き傾斜部の外端が一致するため、室底部からノズル孔へ及ぶ滑らかな平面が形成される。そのため、噴射物が室４内に供給されてからノズル３よりディスク外へ噴霧されるまでに障害物がなくなり、さらに噴射物がディスク外へ噴霧されやすい構成となっている。さらにまた、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。
このことにより、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、供給室底部の下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、噴射物のディスク外への排出（噴霧）の促進効果が高くなり、液膜の形成防止が効率的になされる。
【００１４】
また、前記配流促進手段として、前記ディスク室内外周壁に沿って周方向に穿設した複数個のノズル孔の隣接するノズル孔間にディスク半径方向に延在する規制手段を設け、該規制手段により前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じるディスク周方向へ噴射物の流れを規制可能に構成したことを特徴とする。
このことにより、噴射物は周方向への流れが規制されて、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進されるため、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなる。さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできる。
【００１５】
また、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、ディスク回転方向下流側に水平傾斜させたことを特徴とする。
このことにより、ノズル孔の方向と室内の噴射物の流れの方向が一致するため、該噴射物はディスク外への排出（噴霧）を促進され、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
【００１６】
さらに、前記水平傾斜の角度θが、ディスク上から見た流体の周方向への相対速度Ｕｖと、噴射物の半径方向速度ｕｒを用いて
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／ｕｒ）［°］
で求められる角度であることを特徴とする。
このことにより、ディスクの供給室内の噴射物が最も排出（噴霧）されやすい水平傾斜の角度となり、効率的に噴射物のディスク外への排出（噴霧）が効率的になされる。
該最適な水平傾斜角度θは以下の方法で求めることができる。
図５はノズル入口近傍の速度ベクトルを示した図である。ノズル入口での噴射物の流れの速度ベクトルは、噴射物半径方向速度ベクトル５１と、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度ベクトル５４の合成ベクトルで表すことができる。図５から明らかであるように、最適角度θは、噴射物の半径方向速度ｕｒと、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Uｖを用いると、数１に示した式であらわすことができる。
【数１】
さらに、Ｕｖ及びｕｒは以下の方法で求めることができる。
ディスクの内周面速度５２をＵとし、噴射物の周方向速度５３はディスク内周面速度５２のα倍であるとする。この時、噴射物を回転するディスク上から相対的に見ると、ディスクの回転方向とは逆方向に流れている。すなわち、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度５４（Ｕｖ）は数２で示した式であらわすことができる。
また、αは噴射物の粘度等の性状、量により異なるが、０．６〜０．７である。
【数２】
また、噴射物の最大流量Ｑ［ｍ３／ｓ］とし、ｎ本のノズルから均等に噴射されるとすると、各ノズルの流量はｑ＝Ｑ／ｎ［ｍ３／ｓ］となり、ノズル直径ｄ［ｍ］即ちノズル断面積Ａ＝πｄ２／４であるノズルから噴射される噴射物の半径方向速度は数３で示した式であらわすことができる。
【数３】
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ディスクの室内に噴射物がノズル孔へ向かう配流促進手段を設けることにより、ディスク内の室に余剰な噴射物を溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
また、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させることによっても、ディスク内の室に余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
従って、液膜の形成を防止し、不安定振動の発生を防止することができるため、不安定振動が起振力となって出力軸を振動させて、出力軸が変形したり出力軸の軸受が損傷することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１９】
図６（Ａ）は、本実施例１に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面１３ａをノズル孔３へ向かう下向き傾斜とした。
【００２０】
前記図６に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。噴射物供給口８及び９からは噴射物として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）／水スラリーを投入し、駆動モーター１０は回転数１００００ｒｐｍで駆動させた。
噴射物供給口８及び９から投入された消石灰／水スラリーは、ディストリビュータ７によって室４内に均一に分配され、出力軸５を中心にディスク２が回転することによって、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧された。
この時、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
【実施例２】
【００２１】
図７（Ａ）は、本実施例２に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面１３ａをノズル孔３へ向かう下向き傾斜とし、更に底面１３ａの下向き傾斜の最外端をノズル３のＲ端部下面と高さが一致するようにした。
【００２２】
前記図７に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室４の底面１３ａの下向き傾斜の最外端をノズル３のＲ端部下面と高さが一致するようにしたため、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
【実施例３】
【００２３】
図８（Ａ）は、本実施例３に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面をノズル孔３へ向かう下向き斜面とし、更に該下向き斜面を含む底部部材１４をディスク２と分割できる構成とした。さらに、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端はノズル孔３下面よりも下方とした。
なお、底部部材１４はディスク２へボルト１５で固定するようにしたが、ディスク２と底部部材１４の固定手段はボルトに限定されるものではない。また、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端はノズル孔３下面と同じ高さまたは下方であればよい。
【００２４】
前記図８に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１及び２と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１及び２と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端がノズル孔３ｂ下面よりも下方であるため、底面部材１４を分割した後は、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。また、前記下向き斜面部の洗浄やメンテナンスは、底部部材１４を取り外して行うことができるため、洗浄やメンテナンス作業が容易になった。
さらにまた、底部部材１４の傾斜面の外端の高さがノズル３の内側下面と一致する底部部材１４を用いると、室４内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル３からの噴霧を促進させる効果がさらに高くなる。
【実施例４】
【００２５】
図９（Ａ）は、本実施例４に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。本発明の特徴的な構成として、室４の底面をノズル孔３へ向かう下向き斜面とし、更にノズル孔３ｂ及びノズル３の底面を水平カットしたＵ字開口とし、該ノズル孔３ｂ及びノズル３の底面と前記室４の下向き斜面外端の高さが一致するようにした。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は底面が水平カットされたＵ字型となっている。また、図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図が図９（Ｃ）に示したような底面が広い逆Ｕ字型とすることもできる。
【００２６】
前記図９に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１〜３と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１〜３と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室４底面外端がノズル孔３下面と同じ高さであるため、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
さらにまた、室４底面下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、スラリーのノズル３への流れに障害がなくなり、室４内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル３からの噴霧を促進させる効果が高くなった。
【実施例５】
【００２７】
図１０は、本実施例５に係るディスク２の平面図である。複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。さらに、本発明の特徴的な構成として、室４底面のノズル孔３ｂ間に周方向へ噴射物の流れを規制するリブ１６を設けた。
図１１は、本実施例５に係るディスク２の室４近傍の断面図である。図１１（Ａ）は、高さが室４底面からノズル下面とノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄの間であり、室４外端から内端に延在するリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｂ）は、高さが室４底面からノズル下面とノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄの間であり、室４外端から外端と内端の中間に延在するリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｃ）は、高さが室４底面からノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄであり、室４外端から内端に延在し、上部に複数の溝１７を設けたリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｄ）は、高さが室４底面からノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄであり、室４外端から内端に延在し、複数の孔１８を設けたリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図である。
【００２８】
前記図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示した構成のディスク２をそれぞれ前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１〜４と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示したいずれのディスク２を用いたときも、実施例１〜４と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
これは、噴射物は周方向への流れが規制されるため、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進され、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなること、さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできるためである。
また、図１１（Ａ）のディスク２においてはリブ１６の上部、図１１（Ｂ）のディスク２においてはリブ１６の上部及び室４内側部、図１１（Ｃ）のディスク２においてはリブ１６の上部及び溝１７、図１１（Ｄ）のディスクのディスク２においてはリブ１６の上部及び孔１８からスラリーがリブ１６を越えることができるため、ノズル３のうち１箇所が閉塞するトラブルが発生しても、該閉塞した１箇所のノズル３近傍だけにスラリーが滞留することはなく、室４全体にスラリーが均一に分配される。
【実施例６】
【００２９】
図１２は、本実施例６に係るディスク２の平面の一部である扇形の図である。ノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。さらに、本発明の特徴的な構成として、ノズル孔３ｂをディスク２の半径方向に対して、噴射物流出方向、即ちディスク２の回転と反対の方向に角度θだけ水平傾斜させた。
【００３０】
水平傾斜角度θは、数５で示す計算式で求めることが最適であり、本実施例においても数４で示した計算式で求めた水平傾斜角度θだけノズル孔３ｂを水平傾斜させたが、水平傾斜３ｂはこれに限定されるものではない。
【００３１】
【数４】
【００３２】
前記図１２に示した構成のディスク２を前記図９に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、噴射物に消石灰／水スラリーを最大流量Ｑ＝０．００２ｍ３／ｓで投入し、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
【００３３】
ここで、数５で求められる水平傾斜角度θは、具体的には以下の計算をおこなって７９．４５°とした。
本実施例において、ディスクの回転数が１００００ｒｐｍであり、ディスク直径０．１７ｍのディスクを使用したため、ディスクの内周面速度Ｕは８９．０ｍ／ｓである。また、消石灰／水スラリーの周方向速度はディスク内周面速度のα＝０．７倍であるとする。このとき、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Ｕｖは、前記数２を利用して、
Ｕｖ＝Ｕ（１−α）＝８９．０×（１−０．７）＝２６．７ｍ／ｓである。
また、最大流量Ｑ＝０．００２ｍ３／ｓの消石灰／水スラリーを８本のノズルから均等に噴射されているとすると、ノズル１本当たりの流量ｑはｑ＝０．００２／８＝０．０００２５ｍ３／ｓとなる。ここで、ノズル直径ｄ＝０．００８ｍ即ちノズル断面積Ａ＝π×０．００８２／４＝５．０３×１０−５ｍ２であるノズルから噴射される噴射物の半径方向速度Ｕｒは前記数３を利用して、
Ｕｒ＝ｑ／Ａ＝４Ｑ／ｎπｄ２＝４×０．００２／（８×π×０．００８２）＝４．９７ｍ／ｓである。
従って水平傾斜角度θは前記数１を利用して、
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／Ｕｒ）＝ｔａｎ−１（２６．７／４．９７）＝７９．４５° となる。
【００３４】
この時、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
これは、ノズル孔３ｂの方向と室４内のスラリーの流れの方向が一致するため、該スラリーはディスク２外への排出（噴霧）を促進されるためである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供することができ、出力軸の不安定振動を防止することができるため、ロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたディスクの室近傍の基本構成図である。
【図２】下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたディスクの室近傍の基本構成図である。
【図３】ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置するディスクの室近傍の基本構成図である。
【図４】ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致するディスクの室近傍の基本構成図である。
【図５】ノズル入口近傍の速度ベクトルを示した図である。
【図６】本実施例１に係るディスク２の断面図である。
【図７】本実施例２に係るディスク２の断面図である。
【図８】本実施例３に係るディスク２の断面図である。
【図９】本実施例４に係るディスク２の断面図である。
【図１０】本実施例５に係るディスク２の平面図である。
【図１１】本実施例５に係るディスク２の室４近傍の断面図である。
【図１２】本実施例６に係るディスク２の平面の一部の扇形の図である。
【図１３】一般に用いられているロータリーアトマイザの正面図である。
【図１４】ディスク２の平面図である。
【図１５】ディスク２の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ロータリーアトマイザ
２ ディスク
３ ノズル
３ｂ ノズル孔
４ 室
５ 出力軸
６ 噴射面
８、９ 噴射物供給口
１０ モーター
１３ａ ディスク底面
１４ 底部部材
１６ リブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼排ガスの処理、食品や石鹸等の日用品やファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等で用いられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロータリーアトマイザは、ロータリーアトマイザ本体の高速回転機構の出力軸の先端に取り付けた噴霧用ディスクを高速回転し、高速回転による遠心力を利用してディスクから液体又はスラリーを噴霧することができる装置であり、燃焼排ガスの処理や、食品や石鹸等の日用品の乾燥等に用いられ、調整される粉末がミクロな球状粒子であるため、ファインセラミックス、医薬品等の乾燥、造粒等でも用いられる。
【０００３】
現在、一般に用いられているロータリーアトマイザの正面図を図１３に示した。高速回転することのできる駆動モーター１０にカップリング１２を介して出力軸５が取り付けられており、該出力軸５の先端には複数のノズル３と室４が設けられたディスク２が取り付けられている。駆動モーター１０を高速回転することで、出力軸５及び出力軸５の先端に取り付けられたディスク２が高速回転し、その遠心力によって、噴射物供給口８及び９よりディスク２内の室４に供給された液体、スラリー等の噴射物はノズル３よりロータリーアトマイザ１の外部へ噴霧される。
駆動モーター１０は、使用する噴射物の性状、量により異なるが出力軸５及びディスク２が通常６０００〜３００００ｒｐｍとなるように回転数を調節する。また、図１３のロータリーアトマイザでは高速回転することのできる駆動モーター１０を用いているが、目的の回転数よりも回転能力の低い駆動モーターを用いて増速装置で増速し、出力軸５及びディスク２が目的の回転数で回転するように調節することもある。
【０００４】
さらに、ディスク２について、図１４、図１５に詳しく示した。
図１４はディスク２の平面図である。複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。
図１５（Ａ）はディスク２の断面図である。前記噴射物供給口より供給された噴射物は、ディストリビューター７によって室４内に噴射物量が均一になるように分配される。室４の底面１３の最底部はノズル孔３ｂの下部よりも下方に位置し、出力軸５を中心にディスク２が高速回転することによって、その遠心力によって室４内に溜まった噴射物がせり上がり、ノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。図１５（Ｂ）は図１５（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。
【０００５】
しかしながら、図１４及び図１５で示した構成のディスクでは、噴射物が磨耗性を有する場合、噴射物がディスク本体の室４内の壁面を磨耗させてしまうという問題があり、磨耗を防止するためにノズル内端部を室側に突出させて室外周面に被覆膜を形成させた場合、被覆膜がノズル内壁にも生じ、ノズルが閉塞するという問題があった。
そこで、特許文献１にはディスク本体の室内にその天井壁面及び底壁面からノズルに向かって傾斜するテーパ面を設け、且つノズル孔を室内テーパ面に連続し孔中間で小径となる内方拡開のテーパ孔部と、孔中間の小径部からノズル出口端に向かって外方拡開のテーパ孔部とで構成したディスクが開示されている。
【０００６】
また、ディスクの円筒状の噴射面に開口する複数のノズル孔に噴射側端面が平面であるノズルを装着すると噴射面の噴射ノズル周囲に凹凸ができ、噴射ノズル周囲が削られ、ディスクの軸線に対する重量アンバランスが生じ出力軸の異常振動を引き起こすため、ディスクを頻繁に交換しなければならないという問題があった。
そこで特許文献２には、噴射面の形状を出力軸の軸線上の一点を中心とし、該中心から噴射面外周を半径とする球面を形成するとともに、ノズルを前記中心から放射状に配置し、噴射側端面の外縁を装着孔内縁に一致させて装着したディスクが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６１−３７９９２号公報
【特許文献２】特開平１１−１３８０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ロータリーアトマイザは出力軸の先端に重いディスクを取り付けて高速回転するため振動しやすい構造であることに加えて、前記図１４及び図１５で示した構成のディスク、特許文献１、特許文献２で開示されているディスクのいずれにおいても、ディスク内の室底面がノズル孔よりも下方に位置するため、ディスク内に噴射物が液膜状に溜まり、ある回転数域で該液膜が不安定振動を起こし、該不安定振動が起振力となって出力軸を振動させて、出力軸の変形、出力軸の軸受の損傷を引き起こしてしまうという問題があった。
従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明においては、
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とする。
このことにより、室内に供給された噴射物はノズル孔へ向かいディスク外への噴霧を促進されるため、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
【００１０】
また、前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたことを特徴とする。
図１に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。
即ち液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができる。
【００１１】
さらに、前記下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたことを特徴とする。
図２に該特徴を持つディスク構造の室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、室４外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面３ｃの高さを一致させるため、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となるため、ディスクのメンテナンスが容易となる。
【００１２】
さらに、前記ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置することを特徴とする。
図３に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、底部部材１４が分割された後のディスク本体の室４の底面の少なくとも外周縁をノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置させるため、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。さらにまた、底部部材の傾斜面の外端の高さの調整、傾斜角度の調整等、下向き傾斜部の調整加工を、下向き傾斜部を含む底部部材を分割して実施することができるため、ディスク作成後も下向き傾斜面の調整をすることができる。
即ち、液体又はスラリー状である噴射物はノズル孔へ向かって流れやすくなり、従ってディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防ぐことができることに加えて、底部部材を取り外すことでディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、底部部材の傾斜面調整が可能であるため、余剰な噴射物のディスク外への排出（噴霧）の促進効果が高い状態に調整することができ、液膜の形成防止が効率的になされる。
【００１３】
また、ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致することを特徴とする。
図４に該特徴を持つディスクの室近傍の基本構成図を示した。図示しない噴射物供給口よりディスク２の室４内に供給された液体又はスラリー状である噴射物は、ノズル３からディスク外部へ噴霧される。室４内に供給された噴射物は室４底部がノズル孔３ｂへ向かう下向き傾斜であるためノズル孔３ｂへ向かって流れやすい構成となっている。さらに、ノズル孔３ｂ底面側を平面カットし、該平面カットしたノズル孔３ｂ底面と室底部の下向き傾斜部の外端が一致するため、室底部からノズル孔へ及ぶ滑らかな平面が形成される。そのため、噴射物が室４内に供給されてからノズル３よりディスク外へ噴霧されるまでに障害物がなくなり、さらに噴射物がディスク外へ噴霧されやすい構成となっている。さらにまた、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３の室４側には障害となるものがなく、ノズル３をディスク内側から脱着することができる。
このことにより、ディスク内側からノズル孔へのノズルの脱着が可能となりディスクのメンテナンスが容易となるとともに、供給室底部の下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、噴射物のディスク外への排出（噴霧）の促進効果が高くなり、液膜の形成防止が効率的になされる。
【００１４】
また、前記配流促進手段として、前記ディスク室内外周壁に沿って周方向に穿設した複数個のノズル孔の隣接するノズル孔間にディスク半径方向に延在する規制手段を設け、該規制手段により前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じるディスク周方向へ噴射物の流れを規制可能に構成したことを特徴とする。
このことにより、噴射物は周方向への流れが規制されて、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進されるため、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなる。さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできる。
【００１５】
また、ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、ディスク回転方向下流側に水平傾斜させたことを特徴とする。
このことにより、ノズル孔の方向と室内の噴射物の流れの方向が一致するため、該噴射物はディスク外への排出（噴霧）を促進され、ディスク内には余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
【００１６】
さらに、前記水平傾斜の角度θが、ディスク上から見た流体の周方向への相対速度Ｕｖと、噴射物の半径方向速度ｕｒを用いて
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／ｕｒ）［°］
で求められる角度であることを特徴とする。
このことにより、ディスクの供給室内の噴射物が最も排出（噴霧）されやすい水平傾斜の角度となり、効率的に噴射物のディスク外への排出（噴霧）が効率的になされる。
該最適な水平傾斜角度θは以下の方法で求めることができる。
図５はノズル入口近傍の速度ベクトルを示した図である。ノズル入口での噴射物の流れの速度ベクトルは、噴射物半径方向速度ベクトル５１と、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度ベクトル５４の合成ベクトルで表すことができる。図５から明らかであるように、最適角度θは、噴射物の半径方向速度ｕｒと、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Uｖを用いると、数１に示した式であらわすことができる。
【数１】
さらに、Ｕｖ及びｕｒは以下の方法で求めることができる。
ディスクの内周面速度５２をＵとし、噴射物の周方向速度５３はディスク内周面速度５２のα倍であるとする。この時、噴射物を回転するディスク上から相対的に見ると、ディスクの回転方向とは逆方向に流れている。すなわち、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度５４（Ｕｖ）は数２で示した式であらわすことができる。
また、αは噴射物の粘度等の性状、量により異なるが、０．６〜０．７である。
【数２】
また、噴射物の最大流量Ｑ［ｍ３／ｓ］とし、ｎ本のノズルから均等に噴射されるとすると、各ノズルの流量はｑ＝Ｑ／ｎ［ｍ３／ｓ］となり、ノズル直径ｄ［ｍ］即ちノズル断面積Ａ＝πｄ２／４であるノズルから噴射される噴射物の半径方向速度は数３で示した式であらわすことができる。
【数３】
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ディスクの室内に噴射物がノズル孔へ向かう配流促進手段を設けることにより、ディスク内の室に余剰な噴射物を溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
また、ノズル孔をディスクの半径方向に対して、噴射物流出方向に水平傾斜させることによっても、ディスク内の室に余剰な噴射物が溜まらず、不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することができる。
従って、液膜の形成を防止し、不安定振動の発生を防止することができるため、不安定振動が起振力となって出力軸を振動させて、出力軸が変形したり出力軸の軸受が損傷することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【実施例１】
【００１９】
図６（Ａ）は、本実施例１に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図６（Ｂ）は図６（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面１３ａをノズル孔３へ向かう下向き傾斜とした。
【００２０】
前記図６に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。噴射物供給口８及び９からは噴射物として消石灰（Ｃａ（ＯＨ）２）／水スラリーを投入し、駆動モーター１０は回転数１００００ｒｐｍで駆動させた。
噴射物供給口８及び９から投入された消石灰／水スラリーは、ディストリビュータ７によって室４内に均一に分配され、出力軸５を中心にディスク２が回転することによって、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧された。
この時、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
【実施例２】
【００２１】
図７（Ａ）は、本実施例２に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図７（Ｂ）は図７（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面１３ａをノズル孔３へ向かう下向き傾斜とし、更に底面１３ａの下向き傾斜の最外端をノズル３のＲ端部下面と高さが一致するようにした。
【００２２】
前記図７に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室４の底面１３ａの下向き傾斜の最外端をノズル３のＲ端部下面と高さが一致するようにしたため、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
【実施例３】
【００２３】
図８（Ａ）は、本実施例３に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は円形である。本発明の特徴的な構成として、室４の底面をノズル孔３へ向かう下向き斜面とし、更に該下向き斜面を含む底部部材１４をディスク２と分割できる構成とした。さらに、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端はノズル孔３下面よりも下方とした。
なお、底部部材１４はディスク２へボルト１５で固定するようにしたが、ディスク２と底部部材１４の固定手段はボルトに限定されるものではない。また、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端はノズル孔３下面と同じ高さまたは下方であればよい。
【００２４】
前記図８に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１及び２と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１及び２と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、底部部材１４を分割した後のディスク２の室４底面外端がノズル孔３ｂ下面よりも下方であるため、底面部材１４を分割した後は、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。また、前記下向き斜面部の洗浄やメンテナンスは、底部部材１４を取り外して行うことができるため、洗浄やメンテナンス作業が容易になった。
さらにまた、底部部材１４の傾斜面の外端の高さがノズル３の内側下面と一致する底部部材１４を用いると、室４内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル３からの噴霧を促進させる効果がさらに高くなる。
【実施例４】
【００２５】
図９（Ａ）は、本実施例４に係るディスク２の断面図である。ディスク２の噴射面６には複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３が備えられている。本発明の特徴的な構成として、室４の底面をノズル孔３へ向かう下向き斜面とし、更にノズル孔３ｂ及びノズル３の底面を水平カットしたＵ字開口とし、該ノズル孔３ｂ及びノズル３の底面と前記室４の下向き斜面外端の高さが一致するようにした。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図であり、ノズル孔３ｂ及びノズル３は底面が水平カットされたＵ字型となっている。また、図９（Ａ）のＡ−Ａ断面図が図９（Ｃ）に示したような底面が広い逆Ｕ字型とすることもできる。
【００２６】
前記図９に示した構成のディスク２を前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１〜３と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
この時、実施例１〜３と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
さらに、室４底面外端がノズル孔３下面と同じ高さであるため、ノズル３をディスク２の内側、すなわち室４側から脱着することができるようになり、ディスクのメンテナンス、ノズルの交換が容易となった。
さらにまた、室４底面下向き傾斜とノズル底面が滑らかな面となるため、スラリーのノズル３への流れに障害がなくなり、室４内に余剰なスラリーを滞留させずに、ノズル３からの噴霧を促進させる効果が高くなった。
【実施例５】
【００２７】
図１０は、本実施例５に係るディスク２の平面図である。複数のノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。さらに、本発明の特徴的な構成として、室４底面のノズル孔３ｂ間に周方向へ噴射物の流れを規制するリブ１６を設けた。
図１１は、本実施例５に係るディスク２の室４近傍の断面図である。図１１（Ａ）は、高さが室４底面からノズル下面とノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄの間であり、室４外端から内端に延在するリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｂ）は、高さが室４底面からノズル下面とノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄの間であり、室４外端から外端と内端の中間に延在するリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｃ）は、高さが室４底面からノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄであり、室４外端から内端に延在し、上部に複数の溝１７を設けたリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図であり、図１１（Ｄ）は、高さが室４底面からノズル孔３ｂ及びノズル３の中心３ｄであり、室４外端から内端に延在し、複数の孔１８を設けたリブを用いたディスク２の室４近傍の断面図である。
【００２８】
前記図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示した構成のディスク２をそれぞれ前記図１３に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、実施例１〜４と同じく、噴射物に消石灰／水スラリーを用い、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
図１１（Ａ）〜（Ｄ）に示したいずれのディスク２を用いたときも、実施例１〜４と同様に、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、よって、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
これは、噴射物は周方向への流れが規制されるため、自由に流れることのできるノズル方向への流れが促進され、ディスク内に噴射物が溜まりにくくなり、液膜が形成されにくくなること、さらに、周方向への噴射物の流れを規制することによって、供給室全周にわたる液膜の形成を防ぐこともできるためである。
また、図１１（Ａ）のディスク２においてはリブ１６の上部、図１１（Ｂ）のディスク２においてはリブ１６の上部及び室４内側部、図１１（Ｃ）のディスク２においてはリブ１６の上部及び溝１７、図１１（Ｄ）のディスクのディスク２においてはリブ１６の上部及び孔１８からスラリーがリブ１６を越えることができるため、ノズル３のうち１箇所が閉塞するトラブルが発生しても、該閉塞した１箇所のノズル３近傍だけにスラリーが滞留することはなく、室４全体にスラリーが均一に分配される。
【実施例６】
【００２９】
図１２は、本実施例６に係るディスク２の平面の一部である扇形の図である。ノズル孔３ｂと、ノズル孔３ｂに装着されたノズル３がディスク２の噴射面６に備え付けられており、室４内に供給された噴射物は出力軸５を中心にディスク２を高速回転することで、その遠心力によってノズル３よりディスク２の外部へ噴霧される構成となっている。さらに、本発明の特徴的な構成として、ノズル孔３ｂをディスク２の半径方向に対して、噴射物流出方向、即ちディスク２の回転と反対の方向に角度θだけ水平傾斜させた。
【００３０】
水平傾斜角度θは、数５で示す計算式で求めることが最適であり、本実施例においても数４で示した計算式で求めた水平傾斜角度θだけノズル孔３ｂを水平傾斜させたが、水平傾斜３ｂはこれに限定されるものではない。
【００３１】
【数４】
【００３２】
前記図１２に示した構成のディスク２を前記図９に全体図を示したロータリーアトマイザ１の出力軸５の先端に取り付け、ロータリーアトマイザ１を稼動させた。稼動の条件は、噴射物に消石灰／水スラリーを最大流量Ｑ＝０．００２ｍ３／ｓで投入し、駆動モーター１０の回転数は１００００ｒｐｍとした。
【００３３】
ここで、数５で求められる水平傾斜角度θは、具体的には以下の計算をおこなって７９．４５°とした。
本実施例において、ディスクの回転数が１００００ｒｐｍであり、ディスク直径０．１７ｍのディスクを使用したため、ディスクの内周面速度Ｕは８９．０ｍ／ｓである。また、消石灰／水スラリーの周方向速度はディスク内周面速度のα＝０．７倍であるとする。このとき、ディスクから見た噴射物の相対周方向速度Ｕｖは、前記数２を利用して、
Ｕｖ＝Ｕ（１−α）＝８９．０×（１−０．７）＝２６．７ｍ／ｓである。
また、最大流量Ｑ＝０．００２ｍ３／ｓの消石灰／水スラリーを８本のノズルから均等に噴射されているとすると、ノズル１本当たりの流量ｑはｑ＝０．００２／８＝０．０００２５ｍ３／ｓとなる。ここで、ノズル直径ｄ＝０．００８ｍ即ちノズル断面積Ａ＝π×０．００８２／４＝５．０３×１０−５ｍ２であるノズルから噴射される噴射物の半径方向速度Ｕｒは前記数３を利用して、
Ｕｒ＝ｑ／Ａ＝４Ｑ／ｎπｄ２＝４×０．００２／（８×π×０．００８２）＝４．９７ｍ／ｓである。
従って水平傾斜角度θは前記数１を利用して、
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／Ｕｒ）＝ｔａｎ−１（２６．７／４．９７）＝７９．４５° となる。
【００３４】
この時、ディスク２の室４に供給された消石灰／水スラリーは室４内に滞留することなく、ノズル３より噴霧された。ディスク２内にはスラリーが滞留しないため液膜もできず、液膜に起因する不安定振動、該不安定振動が原因による出力軸５の変形、出力軸５の軸受の損傷といった問題も発生せず、ロータリーアトマイザを安定稼動させることができた。
これは、ノズル孔３ｂの方向と室４内のスラリーの流れの方向が一致するため、該スラリーはディスク２外への排出（噴霧）を促進されるためである。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明によれば、ディスク内に不安定振動の原因となる液膜の形成を防止することのできる構成のロータリーアトマイザーの噴霧用ディスク構造を提供することができ、出力軸の不安定振動を防止することができるため、ロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造として用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたディスクの室近傍の基本構成図である。
【図２】下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたディスクの室近傍の基本構成図である。
【図３】ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置するディスクの室近傍の基本構成図である。
【図４】ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致するディスクの室近傍の基本構成図である。
【図５】ノズル入口近傍の速度ベクトルを示した図である。
【図６】本実施例１に係るディスク２の断面図である。
【図７】本実施例２に係るディスク２の断面図である。
【図８】本実施例３に係るディスク２の断面図である。
【図９】本実施例４に係るディスク２の断面図である。
【図１０】本実施例５に係るディスク２の平面図である。
【図１１】本実施例５に係るディスク２の室４近傍の断面図である。
【図１２】本実施例６に係るディスク２の平面の一部の扇形の図である。
【図１３】一般に用いられているロータリーアトマイザの正面図である。
【図１４】ディスク２の平面図である。
【図１５】ディスク２の断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ ロータリーアトマイザ
２ ディスク
３ ノズル
３ｂ ノズル孔
４ 室
５ 出力軸
６ 噴射面
８、９ 噴射物供給口
１０ モーター
１３ａ ディスク底面
１４ 底部部材
１６ リブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項２】
前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項３】
前記下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたことを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項４】
前記ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置することを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項５】
ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致することを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項６】
前記配流促進手段として、前記ディスク室内外周壁に沿って周方向に穿設した複数個のノズル孔の隣接するノズル孔間にディスク半径方向に延在する規制手段を設け、該規制手段により前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じるディスク周方向へ噴射物の流れを規制可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項７】
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
ノズル孔をディスクの半径方向に対して、ディスク回転方向下流側に水平傾斜させたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項８】
前記水平傾斜の角度θが、ディスク上から見た流体の周方向への相対速度Ｕｖと、噴射物の半径方向速度ｕｒを用いて
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／ｕｒ）［°］
で求められる角度であることを特徴とする請求項７記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項１】
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じる円周方向の慣性力に抗してディスク室内周壁に設けたノズル孔へ向かう遠心力方向に配流を促進させる配流促進手段を、前記ディスクの室内若しくはノズル孔部に設けたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項２】
前記配流促進手段として、ディスクの室底部をノズル孔へ向かう下向き傾斜としたことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項３】
前記下向き傾斜させたディスクの室底部外周端と、該外周端と対面するノズル入口のＲ端部下面との高さを一致させたことを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項４】
前記ディスクの室底部の下向き傾斜部を含む底部部材を、ディスク本体から分割できる別部材で構成し、該底部部材が分割された後のディスク本体の供給室の底面の少なくとも外周縁がノズル孔下面と同じ高さ又はその下方に位置することを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項５】
ノズル孔がノズル孔底面側が平面カットされた逆Ｕ字開口であり、該逆Ｕ字開口のノズル孔底面と前記ディスクの室底部の下向き傾斜の外端の高さが一致することを特徴とする請求項２記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項６】
前記配流促進手段として、前記ディスク室内外周壁に沿って周方向に穿設した複数個のノズル孔の隣接するノズル孔間にディスク半径方向に延在する規制手段を設け、該規制手段により前記ディスク室内に位置する噴射物がディスクの回転により生じるディスク周方向へ噴射物の流れを規制可能に構成したことを特徴とする請求項１記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項７】
ロータリーアトマイザ本体の回転機構の出力軸の先端に取り付けられるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造であって、液体又はスラリー状の噴射物が供給されるディスク室内の、該室内外周壁に沿って周方向に複数個のノズル孔を穿設するとともに、該ノズル孔に夫々噴射ノズルを装着し、出力軸を介してディスクに作用する遠心力を利用して、前記ディスクに供給された噴射物を前記噴射ノズルから噴射させることにより噴霧化させるロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造において、
ノズル孔をディスクの半径方向に対して、ディスク回転方向下流側に水平傾斜させたことを特徴とするロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【請求項８】
前記水平傾斜の角度θが、ディスク上から見た流体の周方向への相対速度Ｕｖと、噴射物の半径方向速度ｕｒを用いて
θ＝ｔａｎ−１（Ｕｖ／ｕｒ）［°］
で求められる角度であることを特徴とする請求項７記載のロータリーアトマイザの噴霧用ディスク構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−２２２７８３（Ｐ２００７−２２２７８３Ａ）
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−４６８２０（Ｐ２００６−４６８２０）
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２３日（２００６．２．２３）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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