微細化装置
【解決課題】簡単な装置構成で液微粒子を微細化できる微細化装置を提供することを目的とする。
【課題解決手段】微細化装置は、噴霧手段と、液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段とを有する。
【課題解決手段】微細化装置は、噴霧手段と、液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧装置から噴霧された液微粒子を微細化する微細化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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において、製品目的に応じた微粒子の平均粒子径、噴霧量が要望されている。しかしながら、現状の霧化技術として、気液混合式（二流体式）、超音波式、超高圧式（１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）、蒸発式等があるが、製品目的に応じた微粒子の平均粒子径および噴霧量を満足させるためには、いずれも装置コストが高くなり、小型化も困難であった。
【０００３】
気液混合式として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている（特許文献１）。この噴霧ノズル装置は、第１ノズル部と第２ノズル部を有し、第１ノズル部からの噴霧液と第２ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、２流体ノズル部を２つ備えるため、コスト高であり、小型化にも適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、簡単な装置構成で液微粒子を微細化できる微細化装置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】
【０００６】
本発明の微細化装置は、噴霧手段と、液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段とを有する。
【０００７】
この構成によれば、噴霧手段から噴霧された液微粒子を液面微細化手段の液面で跳ね返えすことで、当該液微粒子を好適に微細化することができる。微細化のメカニズムは以下の通りである。液微粒子を例えば、液面へ噴霧することで、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、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、液面と接触する前に浮遊して、例えば、開口部等の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ずに低圧方向に移動する傾向にあると考えられる。すなわち、粒子径の大きい液微粒子を排除することで、液微粒子全体の平均粒子径を小さくし、液微粒子を微細化することができる。
【０００８】
噴霧手段としては、例えば、一流体ノズル装置、二流体ノズル装置、超音波装置、超高圧噴霧装置、蒸発式噴霧装置等が挙げられる。液面微細化手段は、液面を構成する液を溜めておく貯留部を少なくとも備える。液は、液体であれば特に制限されず、例えば、水、液微粒子の供給液等が挙げられる。液面は１つでもよく、２つ以上でもよい。液面の面積は、液微粒子の噴射面積に応じて設定できる。
【０００９】
また、液面微細化手段は、液の貯留部と、貯留部から上方に延設された壁部とを有し、壁部に貫通開口部を形成してあってもよく、噴霧手段から噴霧された液微粒子が、当該壁部の上方開口部から入り、液微粒子が液面で跳ね返って、貫通開口部から外部へ流出するように構成できる。
【００１０】
噴霧手段から噴霧される液微粒子が液面と接触（または衝突）する角度は、特に制限されないが、例えば、液微粒子が液面に対し垂直に接触するあるいは斜めから接触することが挙げられる。かかる場合、上記液面微細化手段の壁部が液面に対して、垂直に形成されていてもよく、液面に対して、傾斜して形成されていてもよい。
【００１１】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が液面に達するまでに、当該液微粒子を微細化する第１微細化手段を、さらに有することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１微細化手段で液微粒子を微細化し、次いで、液面微細化手段で液微粒子を微細化できるため、液微粒子をさらに微細化できる。第１微細化手段は、例えば、筒状バッフル、筒部と筒部の一方が裾広がりのフレア部（縦スリット入り）とを有するバッフル等が挙げられる。第１微細化手段は、上記液面微細化手段の壁部の内側に配置されてもよい。
【００１３】
また、上記発明の一実施形態として、前記液面微細化手段による微細化処理後に、液微粒子をさらに微細化する第２微細化手段をさらに有する構成がある。
【００１４】
この構成によれば、液面微細化手段で液微粒子を微細化し、さらに、第２微細化手段で液微粒子を微細化できる。また、第１微細化手段の微細化も組み込むことで、三段階の微細化を施した液微粒子を得ることができる。第２微細化手段は、例えば、筒状バッフル、筒状部と筒状部の一方が裾広がりのフレア部（縦スリット入り）とを有するバッフル等が挙げられる。第２微細化手段は、上記貫通開口部の近傍に配置されてもよく、貫通開口部に連設するようにして配置されてもよい。
【００１５】
また、上記発明の一実施形態として、前記微細化装置は、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が噴霧供給される微細化室を有し、当該微細化室に装置本体外へ通じる開口部が形成され、当該微細化室の下方に前記液面微細化手段が設けられる構成である。
【００１６】
この構成によれば、噴霧手段から液面に向かって噴霧された液微粒子を微細化室の液面微細化手段で微細化し、微細化室の例えば側面または上方部に形成された開口部から微細化された液微粒子を放出することができる。開口部は、壁部の貫通部として構成されてもよく、この開口部に連設して壁部から突設する放出用管（例えば、直管、エルボ状管等）を設けることができる。微細化室は、液面に接触するように構成してもよく、液面より高い位置に配置されていてもよい。また、微細化室は、上記液面微細化手段の壁部に連設されていてもよい。微細化室に開口部が形成されている場合、上記壁部の貫通開口部は、なくてもよく、あってもよい。上記第２微細化手段が、当該微細化室の開口部の近傍に配置されてもよく、当該開口部に連設するようにして配置されてもよい。
【００１７】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段の噴霧部近傍に、前記液微粒子の噴霧方向に沿って、気体を供給する気体供給手段を、さらに有する構成がある。気体供給手段から供給された気体は、噴霧手段から噴霧された液微粒子の進行方向を規定し、液微粒子の搬送手段として機能させることができる。
【００１８】
また、気体供給手段による気体の作用によって、噴霧手段から噴霧される液微粒子の噴霧量を増減調整することができる。気体供給手段は、例えば、気体を加圧噴射させることで、それがない構成よりも、噴霧手段から噴霧される液微粒子の噴霧量を結果的に増加させることができる。気体としては、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
【００１９】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段が二流体ノズルであって、当該二流体ノズルが前記液面に対向配置され、当該液面に向かって液微粒子を噴霧する構成である。
【００２０】
また、上記発明の一実施形態として、前記液面微細化手段の液面を構成する液が、前記二流体ノズルに供給される供給液である。この構成によれば、別々の液を準備する必要がなく、また、液同士のコンタミの問題も生じない。液面微細化手段の液を二流体ノズルに供給する場合、液面の高さが変動する。この場合、液微粒子の跳ね返りによる微細化の影響が実質的にない範囲で、二流体ノズルに液供給を行ってもよい。また、液面高さを一定に維持するように、あるいは高さ変動が許容できる範囲内で、液面微細化手段に液を供給できるように液供給手段、液面高さ検出手段等を設置しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】二流体ノズルの先端部分の一例の断面模式図である。
【図２】微細化装置の一例を示す図である。
【図３】微細化装置の一例を示す図である。
【図４】微細化装置の一例を示す図である。
【図５】微細化装置の一例を示す図である。
【図６】微細化装置の一例を示す図である。
【図７】微細化装置の一例を示す図である。
【図８】実験例７の粒度分布を示す図である。
【図９】実験例８の粒度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施形態の微細化装置は、噴霧手段として、二流体ノズルを例にして説明する。二流体ノズルとしては、通常の二流体ノズルを制限なく用いることができ、以下で説明する二流体ノズルに限定されないのは当然である。二流体ノズルは、液をエアによって微細化する一次微細化機能を実現している。
【００２３】
二流体ノズルの一例について図１を参照しながら説明する。図１（ｂ）は、二流体ノズル１の噴霧部の断面図であり、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、その中央部分に内オリフィス１２ａ（内オリフィス径：φｄ２）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の外径としては、例えば、外オリフィス径（φｄ１）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。
【００２４】
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。
【００２５】
上記二流体ノズル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。
【００２６】
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、例えば、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。
【００２７】
二流体ノズルに供給される気体の供給圧力は、特に制限されないが、例えば、１０ｋＰａ〜５００ｋＰａの範囲が挙げられる。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もよく、液体に圧力をかけてもよい。また、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。
【００２８】
（液面微細化手段）
図２を用いて液面微細化手段２を説明する。液面微細化手段２は、液２１を溜めて、液面２１１を形成する貯留部２０を有する。二流体ノズル１から噴霧された液微粒子１００は、液面２１１で跳ね返る（符号１０１参照）。液微粒子１００は、液面２１１の方向に噴霧され、かつ液面２１１で跳ね返ることで、液微粒子中の粒子径の大きい粒子の数を減少させることができ、その結果として液微粒子を微細化することができる。液面２１１で跳ね返った液微粒子は、例えば、跳ね返る位置に配管等を設置し、エア送風手段または吸引手段等で配管を通じて目的地に搬送させることができる。
【００２９】
図３は、図２とは別の液面微細化手段の一例である。図３の液面微細化手段２の貯留部２０ａは、二流体ノズル１が着脱自在に取り付け可能であり、また、液面上方に、液微粒子１０２の出口となる出口部２２を有している。出口部２２は、上方に限定されず、貯留部２０ａの側面に形成されていてもよい。出口部２２に液微粒子１０２を任意の目的地に送るための経路となる配管が連設されていてもよい。貯留部２０ａの形状は、図２、３の形状に限定されず、本発明の目的を実現できる形状であれば特に問わない。貯留部２０ａには、内部空気圧を調整するための貯留部２０ａの壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３０】
二流体ノズル１の噴霧口から液面２１１までの距離（Ｄ１）は、特に制限されないが、例えば、２０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲が挙げられ、平均粒子径制御の観点から３０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲が好ましく、３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲がより好ましく、３０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲がさらに好ましい。
【００３１】
また、液２１を二流体ノズル１の内ノズルまで吸い上げて、液微粒子の供給液に構成してもよい。液２１は、例えば、液面２１１より低い位置の貯留部２０ａ、２０の壁面から二流体ノズル１の液供給部までに配置された配管（不図示）等で、吸い上げることができる。液体供給圧を零にして、気体噴霧による負圧作用で液２１を吸い上げるように構成できる。
【００３２】
（第１微細化手段）
図４に示す第１微細化手段は、二流体ノズル１の噴霧部から液面２１１の方へ延びる筒状バッフル３である。筒状バッフル３の下端から液面２１１まで所定の間隔３１が形成され、所定の間隔３１から微細化された液微粒子を開口部（不図示）に導くことができる。「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。また、筒状バッフル３には、内部空気圧を調整するための筒状バッフル３の壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３３】
筒状バッフル３は、二流体ノズル１から噴霧された液微粒子を微細化し、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）を筒状バッフル３の壁面に接触させて液滴に成長させることもできる。そして、液微粒子が液面２１１で跳ね返り、小さい粒子径の微粒子は、間隔３１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３１」の距離Ｄ２は、特に制限されないが、二流体ノズルの噴霧口から液面２１１までの距離Ｄ１にも依存するが、例えば、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲が例示される。
【００３４】
図５に示す第１微細化手段は、二流体ノズル１の噴霧部から液２１内へ延びる筒状バッフル４である。筒状バッフル４は、側壁上方に開口部４１を有し、開口部４１から微細化された液微粒子が筒状バッフル４の外へ流出する。「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。また、筒状バッフル４には、内部空気圧を調整するための筒状バッフル４の壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３５】
筒状バッフル４は、二流体ノズル１から噴霧された液微粒子を微細化し、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）を筒状バッフル４の壁面に接触させて液滴に成長させることもできる。そして、液微粒子が液面２１１で跳ね返り、小さい粒子径の微粒子は、開口部４１（低圧方向）に導かれる。開口部４１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。
【００３６】
また、他の第１微細化手段として、上記筒状バッフル３の下部をフレア状に開いた形状に構成でき、さらに、このフレア状部分に縦スリットを形成することもできる。噴霧された液微粒子は、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、貯留部２０に落下する。
【００３７】
（微細化室）
図６に示す微細化室６は、二流体ノズル１から垂直下方に噴霧された液微粒子を液面２１１へ案内する筒状案内部６１と、当該筒状案内部６１の側面に外部へ通じる筒状開口部６２を有し、当該微細化室６の下端は、液面微細化手段２の液２１内に配置される。液面２１１で跳ね返った液微粒子は、筒状開口部６２から流出する。筒状開口部６２の開口中心軸の方向は、図６では斜め上方向であるが、特にこれに制限されず、筒状案内部６１の開口中心軸に対して垂直方向でもよく、斜め下方でもよい。当該筒状案内部６１は、上記の第１微細化手段としの機能も兼ねることができる。
【００３８】
また、図７に示す別の微細化室７は、二流体ノズル１から斜め下方に噴霧された液微粒子を液面２１１へ案内する筒状案内部７１と、当該液面２１１で跳ね返った液微粒子が外部へ流出する筒状開口部７２を有し、当該微細化室７の下端は、液面微細化手段２の液２１内に配置される。筒状開口部７２の開口中心軸の方向は、図７では垂直方向であるが、特にこれに限定されず、斜め方向に傾いていてもよい。当該筒状案内部７１は、上記の第１微細化手段としての機能も兼ねることができる。
【００３９】
（第２微細化手段）
また、上記の筒状開口部６２、７２に連設して、液微粒子をさらに微細化する第２微細化手段を有する構成が可能である。例えば、第２微細化手段は、その長手方向が曲がったエルボ形状で構成できる。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。
【００４０】
（実験例１）
図１の二流体ノズルを用い、図２の液面微細化手段として容器を用い、この容器に水を入れて液面を形成した。二流体ノズルの噴霧口から液面までの垂直距離（Ｄ１）を、５０ｍｍ〜３００ｍｍの間で変えた場合における跳ね返り液微粒子量（リターンフォッグ量（ＲＦ量）：ｆ［ｍｌ／ｍｉｎ］）、その平均粒子径（目視）について評価した。二流体ノズルは、内エア方式で、水、空気を用い以下の条件で噴霧した。なお、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）とする。結果を表１に示す。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝０．１９５ｍｍ、
外オリフィス径（φｄ１）＝０．４ｍｍ、
内オリフィス径（φｄ２）＝０．２４ｍｍ、
二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの距離（Ｄ１）＝５０、１００、１５０、２００、２５０、３００ｍｍ、
空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
水圧＝０、
空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）、
一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍ。
【００４１】
【表１】
【００４２】
（実験例２）
空気圧力（Pa）＝０．０５ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．５７ＮＬ／ｍｉｎ、一次噴霧量（Ｑｗ）＝３．９８ｍｌ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実験例１と同様である。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
（実験例３）
空気圧力（Ｐａ）＝０．２０ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝１．１９ＮＬ／ｍｉｎ、一次噴霧量（Ｑｗ）＝８．０２ｍｌ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実験例１と同様である。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
上記実験例１〜３の結果から、二流体ノズルの噴霧口から液面までの距離Ｄ１が小さいほど、目視観察による液微粒子の平均粒子径が小さい傾向であり、リターンフォッグ量（ＲＦ量）も小さくなる傾向であることを確認できた。
【００４７】
（実験例４）
実験例４では、図６の微細化室を用いて、二流体ノズルを垂直下方に噴霧させた。微細化室の下端を液内に入れて噴霧させた場合と、下端と液面との間を５０ｍｍの隙間を設けた場合の２条件で行った。二流体ノズルの条件は実験例１と同じとし、空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎとした。二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの垂直の距離（高さ）（Ｄ１）＝２００ｍｍとした。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
（実験例５）
実験例５では、図７の微細化室を用いて、二流体ノズルを斜め４５℃の下方へ噴霧させた。微細化室の下端を液内に入れて噴霧させた場合と、下端と液面との間を５０ｍｍの隙間を設けた場合の２条件で行った。二流体ノズルの条件は実験例４と同じとし、空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎとした。二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの高さの距離（Ｄ１）＝２００ｍｍとした。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表５に示す。
【００５０】
【表５】
【００５１】
上記実験例４，５の結果から、上記の条件である場合、垂直噴霧の方が、斜め４５°の下方噴霧よりも、目視観察による液微粒子の平均粒子径が小さい傾向であるものの、リターンフォッグ量（ＲＦ量）も小さくなる傾向であることが分かる。これは、粒子径の大きい液微粒子の残存量の違いが両者の結果に表れているものと考えられ、斜め４５°の下方噴霧の方が、粒子径の大きい粒子が多く含まれていると推察される。
【００５２】
（実験例６）
図１の二流体ノズルを用い、図２の液面微細化手段として容器を用い、この容器に水を入れて液面を形成した。二流体ノズルの噴霧口から液面までの垂直距離（Ｄ１）を２００ｍｍとして、二流体ノズルから噴霧される一次噴霧（Ｑｗ）の平均粒子径と、液面で跳ね返った液微粒子の（リターンフォッグ（ＲＦ））の平均粒子径を評価した。評価方法は、一次噴霧の液微粒子と跳ね返り後の液微粒子を、２０ｍｍ×１５ｍｍサイズの感水紙（Ｓｙｎｇｅｎｔａ社製）で受け、液による斑点面積、斑点の平均直径、斑点総数から、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を測定しておき、それとの比較で相対的に算術できる。
【００５３】
二流体ノズルは、内エア方式で、水、空気を用い以下の条件で噴霧した。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝０．１９５ｍｍ、
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）＝０．２ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
空気流量（Ｑａ）＝３６．０ＮＬ／ｍｉｎ、
水圧＝０．３８ＭＰａ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝５５ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）。
【００５４】
一次噴霧（Ｑｗ）とリターンフォッグ（ＲＦ）の粒度分布を図８に示す。一次噴霧（Ｑｗ）の算術平均粒子径は３３．６μｍ、ＭＭＤ（Ｍａｓｓ Ｍｅｄｉａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は６２．７μｍであった。これに対し、リターンフォッグ（ＲＦ）のＲＦ量が８ｍｌ／ｍｉｎ、ＲＦ率が１４．５％で、算術平均粒子径が２２．６μｍ、ＭＭＤが３８．０μｍであった。
【００５５】
（実験例７）
実験例７では、二流体ノズルの条件を以下にして、他は、実験例６と同じ条件とした。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝１．０ｍｍ、
外オリフィス径（φｄ１）＝３．０ｍｍ、
内オリフィス径（φｄ２）＝２．５ｍｍ、
空気圧力（Ｐａ）＝０．２ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
空気流量（Ｑａ）＝８０ＮＬ／ｍｉｎ、
水圧＝０．１５ＭＰａ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝１６０ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）。
【００５６】
一次噴霧（Ｑｗ）とリターンフォッグ（ＲＦ）の粒度分布を図９に示す。一次噴霧（Ｑｗ）の算術平均粒子径は２７．５μｍ、ＭＭＤ（Ｍａｓｓ Ｍｅｄｉａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は３７．８μｍであった。これに対し、リターンフォッグ（ＲＦ）のＲＦ量が５６ｍｌ／ｍｉｎ、ＲＦ率が３５．０％で、算術平均粒子径が２４．５μｍ、ＭＭＤが３６．１μｍであった。
【００５７】
実験例６、７の結果から、リターンフォッグ（ＲＦ）の方が一次噴霧（Ｑｗ）よりも、液微粒子の粒子径範囲が狭まり、粒子径の小さい液微粒子の数が増加する傾向であることを確認できた。
【符号の説明】
【００５８】
１ 二流体ノズル
２ 液面微細化手段
６、７ 微細化室
２１１ 液面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、噴霧装置から噴霧された液微粒子を微細化する微細化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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において、製品目的に応じた微粒子の平均粒子径、噴霧量が要望されている。しかしながら、現状の霧化技術として、気液混合式（二流体式）、超音波式、超高圧式（１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）、蒸発式等があるが、製品目的に応じた微粒子の平均粒子径および噴霧量を満足させるためには、いずれも装置コストが高くなり、小型化も困難であった。
【０００３】
気液混合式として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている（特許文献１）。この噴霧ノズル装置は、第１ノズル部と第２ノズル部を有し、第１ノズル部からの噴霧液と第２ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、２流体ノズル部を２つ備えるため、コスト高であり、小型化にも適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、簡単な装置構成で液微粒子を微細化できる微細化装置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】
【０００６】
本発明の微細化装置は、噴霧手段と、液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段とを有する。
【０００７】
この構成によれば、噴霧手段から噴霧された液微粒子を液面微細化手段の液面で跳ね返えすことで、当該液微粒子を好適に微細化することができる。微細化のメカニズムは以下の通りである。液微粒子を例えば、液面へ噴霧することで、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、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、液面と接触する前に浮遊して、例えば、開口部等の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ずに低圧方向に移動する傾向にあると考えられる。すなわち、粒子径の大きい液微粒子を排除することで、液微粒子全体の平均粒子径を小さくし、液微粒子を微細化することができる。
【０００８】
噴霧手段としては、例えば、一流体ノズル装置、二流体ノズル装置、超音波装置、超高圧噴霧装置、蒸発式噴霧装置等が挙げられる。液面微細化手段は、液面を構成する液を溜めておく貯留部を少なくとも備える。液は、液体であれば特に制限されず、例えば、水、液微粒子の供給液等が挙げられる。液面は１つでもよく、２つ以上でもよい。液面の面積は、液微粒子の噴射面積に応じて設定できる。
【０００９】
また、液面微細化手段は、液の貯留部と、貯留部から上方に延設された壁部とを有し、壁部に貫通開口部を形成してあってもよく、噴霧手段から噴霧された液微粒子が、当該壁部の上方開口部から入り、液微粒子が液面で跳ね返って、貫通開口部から外部へ流出するように構成できる。
【００１０】
噴霧手段から噴霧される液微粒子が液面と接触（または衝突）する角度は、特に制限されないが、例えば、液微粒子が液面に対し垂直に接触するあるいは斜めから接触することが挙げられる。かかる場合、上記液面微細化手段の壁部が液面に対して、垂直に形成されていてもよく、液面に対して、傾斜して形成されていてもよい。
【００１１】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が液面に達するまでに、当該液微粒子を微細化する第１微細化手段を、さらに有することが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、第１微細化手段で液微粒子を微細化し、次いで、液面微細化手段で液微粒子を微細化できるため、液微粒子をさらに微細化できる。第１微細化手段は、例えば、筒状バッフル、筒部と筒部の一方が裾広がりのフレア部（縦スリット入り）とを有するバッフル等が挙げられる。第１微細化手段は、上記液面微細化手段の壁部の内側に配置されてもよい。
【００１３】
また、上記発明の一実施形態として、前記液面微細化手段による微細化処理後に、液微粒子をさらに微細化する第２微細化手段をさらに有する構成がある。
【００１４】
この構成によれば、液面微細化手段で液微粒子を微細化し、さらに、第２微細化手段で液微粒子を微細化できる。また、第１微細化手段の微細化も組み込むことで、三段階の微細化を施した液微粒子を得ることができる。第２微細化手段は、例えば、筒状バッフル、筒状部と筒状部の一方が裾広がりのフレア部（縦スリット入り）とを有するバッフル等が挙げられる。第２微細化手段は、上記貫通開口部の近傍に配置されてもよく、貫通開口部に連設するようにして配置されてもよい。
【００１５】
また、上記発明の一実施形態として、前記微細化装置は、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が噴霧供給される微細化室を有し、当該微細化室に装置本体外へ通じる開口部が形成され、当該微細化室の下方に前記液面微細化手段が設けられる構成である。
【００１６】
この構成によれば、噴霧手段から液面に向かって噴霧された液微粒子を微細化室の液面微細化手段で微細化し、微細化室の例えば側面または上方部に形成された開口部から微細化された液微粒子を放出することができる。開口部は、壁部の貫通部として構成されてもよく、この開口部に連設して壁部から突設する放出用管（例えば、直管、エルボ状管等）を設けることができる。微細化室は、液面に接触するように構成してもよく、液面より高い位置に配置されていてもよい。また、微細化室は、上記液面微細化手段の壁部に連設されていてもよい。微細化室に開口部が形成されている場合、上記壁部の貫通開口部は、なくてもよく、あってもよい。上記第２微細化手段が、当該微細化室の開口部の近傍に配置されてもよく、当該開口部に連設するようにして配置されてもよい。
【００１７】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段の噴霧部近傍に、前記液微粒子の噴霧方向に沿って、気体を供給する気体供給手段を、さらに有する構成がある。気体供給手段から供給された気体は、噴霧手段から噴霧された液微粒子の進行方向を規定し、液微粒子の搬送手段として機能させることができる。
【００１８】
また、気体供給手段による気体の作用によって、噴霧手段から噴霧される液微粒子の噴霧量を増減調整することができる。気体供給手段は、例えば、気体を加圧噴射させることで、それがない構成よりも、噴霧手段から噴霧される液微粒子の噴霧量を結果的に増加させることができる。気体としては、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
【００１９】
また、上記発明の一実施形態として、前記噴霧手段が二流体ノズルであって、当該二流体ノズルが前記液面に対向配置され、当該液面に向かって液微粒子を噴霧する構成である。
【００２０】
また、上記発明の一実施形態として、前記液面微細化手段の液面を構成する液が、前記二流体ノズルに供給される供給液である。この構成によれば、別々の液を準備する必要がなく、また、液同士のコンタミの問題も生じない。液面微細化手段の液を二流体ノズルに供給する場合、液面の高さが変動する。この場合、液微粒子の跳ね返りによる微細化の影響が実質的にない範囲で、二流体ノズルに液供給を行ってもよい。また、液面高さを一定に維持するように、あるいは高さ変動が許容できる範囲内で、液面微細化手段に液を供給できるように液供給手段、液面高さ検出手段等を設置しておくことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】二流体ノズルの先端部分の一例の断面模式図である。
【図２】微細化装置の一例を示す図である。
【図３】微細化装置の一例を示す図である。
【図４】微細化装置の一例を示す図である。
【図５】微細化装置の一例を示す図である。
【図６】微細化装置の一例を示す図である。
【図７】微細化装置の一例を示す図である。
【図８】実験例７の粒度分布を示す図である。
【図９】実験例８の粒度分布を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本実施形態の微細化装置は、噴霧手段として、二流体ノズルを例にして説明する。二流体ノズルとしては、通常の二流体ノズルを制限なく用いることができ、以下で説明する二流体ノズルに限定されないのは当然である。二流体ノズルは、液をエアによって微細化する一次微細化機能を実現している。
【００２３】
二流体ノズルの一例について図１を参照しながら説明する。図１（ｂ）は、二流体ノズル１の噴霧部の断面図であり、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、その中央部分に内オリフィス１２ａ（内オリフィス径：φｄ２）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の外径としては、例えば、外オリフィス径（φｄ１）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。
【００２４】
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。
【００２５】
上記二流体ノズル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。
【００２６】
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、例えば、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。
【００２７】
二流体ノズルに供給される気体の供給圧力は、特に制限されないが、例えば、１０ｋＰａ〜５００ｋＰａの範囲が挙げられる。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もよく、液体に圧力をかけてもよい。また、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。
【００２８】
（液面微細化手段）
図２を用いて液面微細化手段２を説明する。液面微細化手段２は、液２１を溜めて、液面２１１を形成する貯留部２０を有する。二流体ノズル１から噴霧された液微粒子１００は、液面２１１で跳ね返る（符号１０１参照）。液微粒子１００は、液面２１１の方向に噴霧され、かつ液面２１１で跳ね返ることで、液微粒子中の粒子径の大きい粒子の数を減少させることができ、その結果として液微粒子を微細化することができる。液面２１１で跳ね返った液微粒子は、例えば、跳ね返る位置に配管等を設置し、エア送風手段または吸引手段等で配管を通じて目的地に搬送させることができる。
【００２９】
図３は、図２とは別の液面微細化手段の一例である。図３の液面微細化手段２の貯留部２０ａは、二流体ノズル１が着脱自在に取り付け可能であり、また、液面上方に、液微粒子１０２の出口となる出口部２２を有している。出口部２２は、上方に限定されず、貯留部２０ａの側面に形成されていてもよい。出口部２２に液微粒子１０２を任意の目的地に送るための経路となる配管が連設されていてもよい。貯留部２０ａの形状は、図２、３の形状に限定されず、本発明の目的を実現できる形状であれば特に問わない。貯留部２０ａには、内部空気圧を調整するための貯留部２０ａの壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３０】
二流体ノズル１の噴霧口から液面２１１までの距離（Ｄ１）は、特に制限されないが、例えば、２０ｍｍ〜１０００ｍｍの範囲が挙げられ、平均粒子径制御の観点から３０ｍｍ〜５００ｍｍの範囲が好ましく、３０ｍｍ〜３００ｍｍの範囲がより好ましく、３０ｍｍ〜２００ｍｍの範囲がさらに好ましい。
【００３１】
また、液２１を二流体ノズル１の内ノズルまで吸い上げて、液微粒子の供給液に構成してもよい。液２１は、例えば、液面２１１より低い位置の貯留部２０ａ、２０の壁面から二流体ノズル１の液供給部までに配置された配管（不図示）等で、吸い上げることができる。液体供給圧を零にして、気体噴霧による負圧作用で液２１を吸い上げるように構成できる。
【００３２】
（第１微細化手段）
図４に示す第１微細化手段は、二流体ノズル１の噴霧部から液面２１１の方へ延びる筒状バッフル３である。筒状バッフル３の下端から液面２１１まで所定の間隔３１が形成され、所定の間隔３１から微細化された液微粒子を開口部（不図示）に導くことができる。「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。また、筒状バッフル３には、内部空気圧を調整するための筒状バッフル３の壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３３】
筒状バッフル３は、二流体ノズル１から噴霧された液微粒子を微細化し、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）を筒状バッフル３の壁面に接触させて液滴に成長させることもできる。そして、液微粒子が液面２１１で跳ね返り、小さい粒子径の微粒子は、間隔３１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３１」の距離Ｄ２は、特に制限されないが、二流体ノズルの噴霧口から液面２１１までの距離Ｄ１にも依存するが、例えば、０．５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲が例示される。
【００３４】
図５に示す第１微細化手段は、二流体ノズル１の噴霧部から液２１内へ延びる筒状バッフル４である。筒状バッフル４は、側壁上方に開口部４１を有し、開口部４１から微細化された液微粒子が筒状バッフル４の外へ流出する。「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。また、筒状バッフル４には、内部空気圧を調整するための筒状バッフル４の壁面を貫通する貫通穴（不図示）が形成されていてもよい。この貫通穴の開口面積を可変に構成していてもよい。また、貫通穴を二流体ノズル１の噴霧口の近傍に形成し、貫通穴から気体を供給するように構成できる。気体を供給する手段は、例えば、送風装置、コンプレッサー等で構成できる。
【００３５】
筒状バッフル４は、二流体ノズル１から噴霧された液微粒子を微細化し、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）を筒状バッフル４の壁面に接触させて液滴に成長させることもできる。そして、液微粒子が液面２１１で跳ね返り、小さい粒子径の微粒子は、開口部４１（低圧方向）に導かれる。開口部４１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。
【００３６】
また、他の第１微細化手段として、上記筒状バッフル３の下部をフレア状に開いた形状に構成でき、さらに、このフレア状部分に縦スリットを形成することもできる。噴霧された液微粒子は、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、貯留部２０に落下する。
【００３７】
（微細化室）
図６に示す微細化室６は、二流体ノズル１から垂直下方に噴霧された液微粒子を液面２１１へ案内する筒状案内部６１と、当該筒状案内部６１の側面に外部へ通じる筒状開口部６２を有し、当該微細化室６の下端は、液面微細化手段２の液２１内に配置される。液面２１１で跳ね返った液微粒子は、筒状開口部６２から流出する。筒状開口部６２の開口中心軸の方向は、図６では斜め上方向であるが、特にこれに制限されず、筒状案内部６１の開口中心軸に対して垂直方向でもよく、斜め下方でもよい。当該筒状案内部６１は、上記の第１微細化手段としの機能も兼ねることができる。
【００３８】
また、図７に示す別の微細化室７は、二流体ノズル１から斜め下方に噴霧された液微粒子を液面２１１へ案内する筒状案内部７１と、当該液面２１１で跳ね返った液微粒子が外部へ流出する筒状開口部７２を有し、当該微細化室７の下端は、液面微細化手段２の液２１内に配置される。筒状開口部７２の開口中心軸の方向は、図７では垂直方向であるが、特にこれに限定されず、斜め方向に傾いていてもよい。当該筒状案内部７１は、上記の第１微細化手段としての機能も兼ねることができる。
【００３９】
（第２微細化手段）
また、上記の筒状開口部６２、７２に連設して、液微粒子をさらに微細化する第２微細化手段を有する構成が可能である。例えば、第２微細化手段は、その長手方向が曲がったエルボ形状で構成できる。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。
【００４０】
（実験例１）
図１の二流体ノズルを用い、図２の液面微細化手段として容器を用い、この容器に水を入れて液面を形成した。二流体ノズルの噴霧口から液面までの垂直距離（Ｄ１）を、５０ｍｍ〜３００ｍｍの間で変えた場合における跳ね返り液微粒子量（リターンフォッグ量（ＲＦ量）：ｆ［ｍｌ／ｍｉｎ］）、その平均粒子径（目視）について評価した。二流体ノズルは、内エア方式で、水、空気を用い以下の条件で噴霧した。なお、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）とする。結果を表１に示す。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝０．１９５ｍｍ、
外オリフィス径（φｄ１）＝０．４ｍｍ、
内オリフィス径（φｄ２）＝０．２４ｍｍ、
二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの距離（Ｄ１）＝５０、１００、１５０、２００、２５０、３００ｍｍ、
空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
水圧＝０、
空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）、
一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍ。
【００４１】
【表１】
【００４２】
（実験例２）
空気圧力（Pa）＝０．０５ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．５７ＮＬ／ｍｉｎ、一次噴霧量（Ｑｗ）＝３．９８ｍｌ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実験例１と同様である。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表２に示す。
【００４３】
【表２】
【００４４】
（実験例３）
空気圧力（Ｐａ）＝０．２０ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝１．１９ＮＬ／ｍｉｎ、一次噴霧量（Ｑｗ）＝８．０２ｍｌ／ｍｉｎに設定したこと以外は、実験例１と同様である。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表３に示す。
【００４５】
【表３】
【００４６】
上記実験例１〜３の結果から、二流体ノズルの噴霧口から液面までの距離Ｄ１が小さいほど、目視観察による液微粒子の平均粒子径が小さい傾向であり、リターンフォッグ量（ＲＦ量）も小さくなる傾向であることを確認できた。
【００４７】
（実験例４）
実験例４では、図６の微細化室を用いて、二流体ノズルを垂直下方に噴霧させた。微細化室の下端を液内に入れて噴霧させた場合と、下端と液面との間を５０ｍｍの隙間を設けた場合の２条件で行った。二流体ノズルの条件は実験例１と同じとし、空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎとした。二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの垂直の距離（高さ）（Ｄ１）＝２００ｍｍとした。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表４に示す。
【００４８】
【表４】
【００４９】
（実験例５）
実験例５では、図７の微細化室を用いて、二流体ノズルを斜め４５℃の下方へ噴霧させた。微細化室の下端を液内に入れて噴霧させた場合と、下端と液面との間を５０ｍｍの隙間を設けた場合の２条件で行った。二流体ノズルの条件は実験例４と同じとし、空気圧力（Ｐａ）＝０．１ＭＰａ、空気流量（Ｑａ）＝０．８０ＮＬ／ｍｉｎ、二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝４．４４ｍｌ／ｍｉｎとした。二流体ノズル噴霧口（外オリフィス出口）から液面までの高さの距離（Ｄ１）＝２００ｍｍとした。なお、一次噴霧の平均粒子径（目視観察）＝３５μｍである。結果を表５に示す。
【００５０】
【表５】
【００５１】
上記実験例４，５の結果から、上記の条件である場合、垂直噴霧の方が、斜め４５°の下方噴霧よりも、目視観察による液微粒子の平均粒子径が小さい傾向であるものの、リターンフォッグ量（ＲＦ量）も小さくなる傾向であることが分かる。これは、粒子径の大きい液微粒子の残存量の違いが両者の結果に表れているものと考えられ、斜め４５°の下方噴霧の方が、粒子径の大きい粒子が多く含まれていると推察される。
【００５２】
（実験例６）
図１の二流体ノズルを用い、図２の液面微細化手段として容器を用い、この容器に水を入れて液面を形成した。二流体ノズルの噴霧口から液面までの垂直距離（Ｄ１）を２００ｍｍとして、二流体ノズルから噴霧される一次噴霧（Ｑｗ）の平均粒子径と、液面で跳ね返った液微粒子の（リターンフォッグ（ＲＦ））の平均粒子径を評価した。評価方法は、一次噴霧の液微粒子と跳ね返り後の液微粒子を、２０ｍｍ×１５ｍｍサイズの感水紙（Ｓｙｎｇｅｎｔａ社製）で受け、液による斑点面積、斑点の平均直径、斑点総数から、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を測定しておき、それとの比較で相対的に算術できる。
【００５３】
二流体ノズルは、内エア方式で、水、空気を用い以下の条件で噴霧した。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝０．１９５ｍｍ、
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）＝０．２ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
空気流量（Ｑａ）＝３６．０ＮＬ／ｍｉｎ、
水圧＝０．３８ＭＰａ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝５５ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）。
【００５４】
一次噴霧（Ｑｗ）とリターンフォッグ（ＲＦ）の粒度分布を図８に示す。一次噴霧（Ｑｗ）の算術平均粒子径は３３．６μｍ、ＭＭＤ（Ｍａｓｓ Ｍｅｄｉａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は６２．７μｍであった。これに対し、リターンフォッグ（ＲＦ）のＲＦ量が８ｍｌ／ｍｉｎ、ＲＦ率が１４．５％で、算術平均粒子径が２２．６μｍ、ＭＭＤが３８．０μｍであった。
【００５５】
（実験例７）
実験例７では、二流体ノズルの条件を以下にして、他は、実験例６と同じ条件とした。
二流体ノズル：図１（ｂ）のＬ１＝１．０ｍｍ、
外オリフィス径（φｄ１）＝３．０ｍｍ、
内オリフィス径（φｄ２）＝２．５ｍｍ、
空気圧力（Ｐａ）＝０．２ＭＰａ（空気供給駆動源はコンプレッサー）、
空気流量（Ｑａ）＝８０ＮＬ／ｍｉｎ、
水圧＝０．１５ＭＰａ、
二流体ノズルの一次噴霧量（Ｑｗ）＝１６０ｍｌ／ｍｉｎ（この値になるように調整）。
【００５６】
一次噴霧（Ｑｗ）とリターンフォッグ（ＲＦ）の粒度分布を図９に示す。一次噴霧（Ｑｗ）の算術平均粒子径は２７．５μｍ、ＭＭＤ（Ｍａｓｓ Ｍｅｄｉａｎ Ｄｉａｍｅｔｅｒ）は３７．８μｍであった。これに対し、リターンフォッグ（ＲＦ）のＲＦ量が５６ｍｌ／ｍｉｎ、ＲＦ率が３５．０％で、算術平均粒子径が２４．５μｍ、ＭＭＤが３６．１μｍであった。
【００５７】
実験例６、７の結果から、リターンフォッグ（ＲＦ）の方が一次噴霧（Ｑｗ）よりも、液微粒子の粒子径範囲が狭まり、粒子径の小さい液微粒子の数が増加する傾向であることを確認できた。
【符号の説明】
【００５８】
１ 二流体ノズル
２ 液面微細化手段
６、７ 微細化室
２１１ 液面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴霧手段と、
液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段と、を有する微細化装置。
【請求項２】
前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が前記液面に達するまでに、当該液微粒子を微細化する第１微細化手段を、さらに有する請求項１に記載の微細化装置。
【請求項３】
前記微細化装置は、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が噴霧供給される微細化室をさらに有し、
当該微細化室に装置本体外へ通じる開口部が形成され、当該微細化室の下方に前記液面微細化手段が設けられる、請求項１または２に記載の微細化装置。
【請求項４】
前記噴霧手段が二流体ノズルであって、当該二流体ノズルが前記液面に対向配置され、当該液面に向かって液微粒子を噴霧する、請求項１から３のいずれか１項に記載の微細化装置。
【請求項５】
前記液面微細化手段の液面を構成する液が、前記二流体ノズルに供給される供給液である、請求項４に記載の微細化装置。
【請求項１】
噴霧手段と、
液面を形成し、当該液面で前記噴霧手段から噴霧された液微粒子を跳ね返えすことで、当該液微粒子を微細化する液面微細化手段と、を有する微細化装置。
【請求項２】
前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が前記液面に達するまでに、当該液微粒子を微細化する第１微細化手段を、さらに有する請求項１に記載の微細化装置。
【請求項３】
前記微細化装置は、前記噴霧手段から噴霧された液微粒子が噴霧供給される微細化室をさらに有し、
当該微細化室に装置本体外へ通じる開口部が形成され、当該微細化室の下方に前記液面微細化手段が設けられる、請求項１または２に記載の微細化装置。
【請求項４】
前記噴霧手段が二流体ノズルであって、当該二流体ノズルが前記液面に対向配置され、当該液面に向かって液微粒子を噴霧する、請求項１から３のいずれか１項に記載の微細化装置。
【請求項５】
前記液面微細化手段の液面を構成する液が、前記二流体ノズルに供給される供給液である、請求項４に記載の微細化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３０１７９（Ｐ２０１２−３０１７９Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７２４５０（Ｐ２０１０−１７２４５０）
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０３０４５０３８）ノズルネットワーク株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月３０日（２０１０．７．３０）
【出願人】（５０３０４５０３８）ノズルネットワーク株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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