改良されたミスト発生装置および方法
ミストを発生させる改良された装置を提供する。本装置は、作動流体の供給源と流体連通する入口と、第１の混合室と流体連通する出口とを有する少なくとも１つの作動流体供給管路（６６）を有する。本装置は、移送流体の供給源を受けるように構成された入口と、混合室と流体連通する出口とをそれぞれ有する複数の移送流体通路（６０ａ、６０ｂ）も有する。混合室の下流にはノズル（７２）が存在し、ノズル（７２）は、混合室と流体連通する入口（７４）と、出口（７８）と、ノズル入口（７４）とノズル出口（７８）の中間に位置するスロート部（７６）と、を有する。ノズル（７２）のスロート部（７６）の断面積は、ノズル入口（７４）とノズル出口（７８）のどちらの断面積よりも小さい。混合室内から混合室の下流のノズルへと続く複数の移送流体通路を提供することにより、ミストを発生させるための作動流体の微粒化が促進される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの異なる分野で有益性が証明されている、微細な液滴のミストを発生させる改良された装置および方法を提供する。かかる分野の例としては、冷却、消火および除染用途が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願公開公報第ＷＯ０１／７６７６４号には、主として消火に使用される２つの流体を使用するミスト発生装置が開示されている。ＷＯ’７６４号では、第１の流体液滴のエアロゾル（すなわち、気体媒体内で搬送される第１の流体の液滴）がいくつかの第１の流体ノズルを経て混合ゾーンに入る。これと同時に、混合ゾーンの第１の流体ノズルの上流に気体流が注入される。この気体は、第１の流体液滴を出口ノズルを経て搬送し、出口ノズルは、第１の流体液滴と装置からの第２の流体との混合流を噴霧する。ＷＯ’７６４号の目的は、液滴を気体流に乗せてノズル外に搬出することにより、液滴が大気中に噴霧されたときに液滴に作用する摩擦力を低減することである。
【０００３】
ＷＯ’７６４号は、気体流のみを使用して液滴をノズル外に搬出する。第１の流体液滴のエアロゾルは、ＷＯ’７６４号の装置の上流の非開示位置において生み出され、この装置自体は、エアロゾル内の第１の流体の液滴を更に微粒化するための機構を何ら利用していない。したがって、ＷＯ’７６４号の装置から噴霧される液滴の寸法は、装置の上流で生み出されるエアロゾルによって規定されることになり、装置自体は液滴寸法に影響を及ぼさない。ＷＯ’７６４号の装置の更なる制限は、液滴と気体の均一混合を達成するのが困難なことである。ＷＯ’７６４号に開示される第１の実施形態は、第１の流体通路およびノズルの半径方向外側に位置決めされる単一の環状気体流を利用する。この構成では、第１の流体液滴の効果的な分散が気体内で達成される可能性は非常に低い。このような制限から、ＷＯ’７６４号に示される構成によれば、液滴寸法および分散の予測不能な変動が生じる可能性が非常に高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際特許出願公開公報第ＷＯ０１／７６７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、上記および他の従来技術の欠点を防止または緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
前記作動流体供給管路出口と流体連通する第１の混合室と、
移送流体の供給源を受けるように構成された入口、および前記混合室と流体連通する出口をそれぞれ有する複数の移送流体通路と、
前記混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備える装置が提供される。
【０００７】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は、前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は、前記供給管路の直径よりも小さい。
【０００８】
前記装置は長手方向軸線を有し、前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つを、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置することができる。
【０００９】
前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備えることができる。
【００１０】
前記装置は複数の作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路および前記移送流体通路は前記装置の前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる。
【００１１】
前記装置は複数の作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間される。前記作動流体通路は前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間に半径方向に位置決めすることができる。別法として、前記各作動流体通路はそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００１２】
前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備えることができ、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路はどちらも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい。
【００１３】
前記作動流体通路および前記移送流体通路は互いに実質的に平行であってよい。
【００１４】
前記少なくとも１つの作動流体通路は前記装置の前記長手方向軸線と実質的に平行である。
【００１５】
前記作動流体供給管路および前記作動流体通路は互いに実質的に直交してもよい。
【００１６】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備えることができ、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する。
【００１７】
前記装置は前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備えることができ、前記連通路の断面積は前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体入口および移送流体入口が画定される第１の端部、および隔室が画定される第２の端部を有する本体であって、前記隔室は、前記作動流体入口および前記移送流体入口と流体連通する第１の端部、および開口した第２の端部を有する、本体と、
前記隔室の前記開口端部内に受けられるように構成される第１のインサートであって、前記作動流体入口と流体連通する少なくとも１つの作動流体供給管路、および前記移送流体入口と流体連通する複数の移送流体通路を画定する第１のインサートと、
前記隔室内の、前記第１のインサートと前記隔室の前記開口端部との間に受けられるように構成され、断面積が減少したスロート部を有するノズルを画定する第２のインサートであって、前記第１のインサートおよび前記第２のインサートは、前記第１のインサートと前記第２のインサートの間の、前記作動流体通路、前記移送流体通路、および前記ノズルの中間の位置に、第１の混合室を画定する、第２のインサートと、
前記第１のインサートおよび前記第２のインサートが前記隔室内に固定されるようにするために、前記第２のインサートおよび前記本体の前記第２の端部上で受けられるように構成されたロック部材と、
を備える装置が提供される。
【００１９】
前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい。
【００２０】
前記装置および前記第１のインサートは長手方向軸線の周りに同軸に置かれ、前記第１のインサート内に画定される前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に位置決めすることができる。
【００２１】
前記第１のインサート内に画定される前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備えることができる。
【００２２】
前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定することができ、前記作動流体通路および前記移送流体通路は、前記第１のインサートの前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００２３】
前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定することができ、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間される。前記作動流体通路を前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置することができる。別法として、前記各作動流体通路をそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００２４】
前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備えることができ、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路はいずれも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい。
【００２５】
前記第１のインサートによって画定される前記作動流体通路および前記移送流体通路は互いに実質的に平行であってよい。
【００２６】
前記少なくとも１つの作動流体通路は前記第１のインサートの前記長手方向軸線と実質的に平行である。
【００２７】
前記作動流体供給管路および前記作動流体通路は互いに実質的に直交してもよい。
【００２８】
前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備えることができ、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する。
【００２９】
前記装置は前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備えることができ、前記連通路の断面積は前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい。
【００３０】
本発明の第３の態様によれば、ミストを発生させる方法であって、
加圧された作動流体を少なくとも１つの作動流体供給管路に供給するステップと、
移送流体の供給源を、複数の移送流体通路を経て前記作動流体供給管路の下流の第１の混合室内に導入するステップと、
前記作動流体供給管路から前記第１の混合室内に作動流体流を注入することにより前記作動流体を微粒化して分散相の作動流体液滴を形成するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記第１の混合室から断面積が減少したノズルスロート部を通過するように送出するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記ノズルスロート部よりも断面積が大きいノズル出口から噴霧するステップと、
を有する方法が提供される。
【００３１】
前記混合室は長手方向軸線を有し、前記移送流体の一部分は前記作動流体が導入される位置よりも前記長手方向軸線からの半径方向距離が小さい位置で、前記混合室内に導入することができる。
【００３２】
前記移送流体の一部分は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路を介して前記混合室内に導入することができ、残りの前記移送流体は、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路を介して導入することができる。
【００３３】
前記作動流体は、前記作動流体を前記複数の移送流体通路と前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化することができる。
【００３４】
前記作動流体は、前記作動流体を前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化することができる。前記作動流体通路を前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置することができる。別法として、前記各作動流体通路をそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００３５】
本発明の第４の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
移送流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの移送流体供給管路と、
前記作動流体供給管路の前記出口および前記移送流体供給管路の前記出口とそれぞれ流体連通する第１の混合室と、
前記第１の混合室と流体連通する第２の混合室と、
前記第１の混合室と前記第２の混合室を連結する複数の連通路と、
前記第２の混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備える装置が提供される。
【００３６】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は、前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は、前記供給管路の直径よりも小さい。
【００３７】
前記少なくとも１つの作動流体通路および前記少なくとも１つの移送流体供給管路は、実質的に反対方向から前記第１の混合室と連通する。
【００３８】
前記複数の連通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側連通路と、前記内側連通路の周りに円周方向に離間された複数の外側連通路と、を備えることができる。
【００３９】
以下では単なる例示として、添付図面を参照しながら本発明の好ましい一実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ミスト発生装置の本体、すなわちハウジングの長手方向断面図である。
【図２】（ａ）はミスト発生装置の第１のインサートの第１の端部を示す図であり、（ｂ）は第１のインサートの長手方向断面図であり、（ｃ）は第１のインサートの第２の端部を示す図である。
【図３】ミスト発生装置の第２のインサートの長手方向断面図である。
【図４】ミスト発生装置のロック部材の長手方向断面図である。
【図５】図１〜図４に示す各構成部品が組み込まれたミスト発生装置の第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図６】ミスト発生装置の第２の実施形態の長手方向断面図である。
【図７】ミスト発生装置の第３の実施形態の長手方向断面図である。
【図８】ミスト発生装置の第４の実施形態の長手方向断面図である。
【図９】ミスト発生装置の改変された第１のインサートの長手方向断面図である。
【図１０】ミスト発生装置の様々な実施形態で使用されるノズルの等価（equivalent）拡がり角度を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
ミスト発生装置は、全体的に参照符号１０で示され、図１〜図４に示す４つの主要構成部品で構成される。
【００４２】
図１に示す１つ目の構成部品は、第１および第２の端部２２、２４を有するほぼ円筒状の本体、すなわちハウジング２０である。ネック部２６は、本体２０の第１の端部２２から長手方向に突出する。本体の第２の端部２４には隔室２８があり、隔室２８は、後で説明するように、本体２０の第２の端部２４側が開口され、装置１０の他の構成部品を受けるように構成される。本体２０の長手方向には、第１の供給管路すなわち移送流体供給管路３０が延在する。移送流体供給管路３０は、ネック部２６内の入口３２と、隔室２８内に開口された出口３４と、を有する。移送流体供給管路３０は、末広の（diverging）プロファイルを有し、管路３０の断面積は、本体２０内の入口３２から出口３４に向かって増加する。本体２０には第２の供給管路すなわち作動流体供給管路３６も設けられ、この作動流体供給管路３６は、本体２０の側壁を貫通して延びる。作動流体供給管路３６は、本体２０の外部上の入口３８と、隔室２８内に開口する出口４０と、を有する。したがって、移送流体供給管路３０および作動流体供給管路３６は互いに実質的に直交する。ネック部２６および／または入口３２は、移送流体のソース（図示せず）と接続され得るように構成され、作動流体入口３８は、作動流体のソース（図示せず）と接続され得るように構成される。本体２０の第２の端部２４は、外径が減少した突出リップ部４２を有し、リップ部４２の外面の少なくとも一部には、ねじ山（図示せず）が設けられる。
【００４３】
本装置の一部を構成する他の２つの構成部品は、図２および図３に示す第１のインサート、すなわち流体分散インサート５０と、第２のインサート、すなわちノズルインサート７０であり、これらのインサートは、本体２０の隔室２８内に配置されるように構成される。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照すると、第１のインサート５０は、図２（ｂ）に明示されるように、垂直断面で見たときにＩ字形となるほぼ円筒状のインサートである。換言すると、第１のインサート５０は、それ自体の外周部が最も厚くなっており、それ自体の中心部の厚さは相対的に減少している。インサート５０は、図２（ａ）および図２（ｃ）の各図面でそれぞれ確認され得る第１の端面５２と、第２の端面５４とを有する。インサート５０の各端面５２、５４は、それぞれインサート５０の外周部の周囲に沿って延在する環状溝５６、５７を有する。各環状溝５６、５７内にはＯリングシール５８、５９が配置される。
【００４４】
インサート５０は垂直断面で見たときにＩ字形となるので、インサート５０の第１および第２の端面５２、５４には、それぞれ第１および第２の凹状キャビティ５３、５５が形成される。インサート５０の長手方向には複数の第１の通路、すなわち移送流体通路６０ａ、６０ｂが延在し、移送流体通路６０ａ、６０ｂは、第１のキャビティ５３と第２のキャビティ５５を流体連結させる。内側の第１の通路６０ａは、インサート５０と組立て装置１０によって共有される長手方向軸線Ｌと同軸になるように、インサート５０の中心に配置される。外側の第１の通路６０ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌと実質的に平行である。
【００４５】
インサート５０は、チャネル６４が内部に形成される外周面６２も有する。チャネル６４は、インサート５０の周囲全体に延在する。チャネル６４からインサート５０の半径方向内側に向かって複数の作動流体供給管路６６が延在する。供給管路６６は第１の通路６０および長手方向軸線Ｌと実質的に直交する。供給管路６６は、外側の第１の通路６０ｂ間に設けられる周囲空間においてインサート５０の半径方向内側に延在する。供給管路６６は、チャネル６４と、管路６６の半径方向の最も内側の端部に配置される複数の第２の通路、すなわち作動流体通路６８ａ、６８ｂとの間の流体連通を可能にする。第２の通路は、２つの群、すなわち複数の内側の第２の通路６８ａ、および複数の外側の第２の通路６８ｂに分類される。第２の通路６８ａ、６８ｂは、それぞれ長手方向軸線Ｌおよび第１の流体通路６０ａ、６０ｂと実質的に平行であり、したがって供給管路６６と実質的に直交する。第２の通路６８ａ、６８ｂは、供給管路６６の直径よりも小さくすることが可能な実質的に一定の直径を有する。内側および外側の第２の通路６８ａ、６８ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、外側の第２の通路６８ｂは、内側の第２の通路６８ａの半径方向外側に配置される。第２の通路６８ａ、６８ｂは、長手方向軸線Ｌおよび第１の通路６０ａ、６０ｂと実質的に平行である。
【００４６】
第１の通路と第２の通路のそれぞれの相対的な半径方向位置および円周方向位置は、図２（ｃ）を見れば最もよく分かるはずである。図２（ｃ）から、第２の通路６８ａ、６８ｂは、内側の第１の通路６０ａを取り囲むように半径方向および円周方向に離間される一方、外側の第１の通路６０ｂは、第２の通路６８ａ、６８ｂを取り囲むように半径方向および円周方向に離間されていることが分かるだろう。
【００４７】
第２のノズルインサート７０は、図３で確認することができる。第１のインサート５０の場合と同様に、第２のインサート７０は、ほぼ円筒状であり、装置１０の残りの構成部品と同軸である。第２のインサート７０は、ノズル入口７４、スロート部７６およびノズル出口７８を有するノズル７２が内部に画定される。ノズル７２は、軸Ｌと同軸であり、ノズル入口７４とノズル出口７８の中間に位置するスロート部７６の断面積は、ノズル入口７４またはノズル出口７８の断面積よりも小さい。図３を見れば、ノズル７２の断面積を一旦減少させその後増加させることにより、ノズル７２内の外壁の連続的な変化が維持されていることも良く分かるはずである。換言すると、ノズル７２は、ノズル７２内の流体流れを妨げる段部または窪みをノズル壁部に生み出すことになる断面積の急激な段階的変化を含まない。したがって、ノズル７２は、超音速流を発生させるのに適したノズルとして当業界で理解される、真の先細末広ノズル（convergent-divergent nozzle）といえる。
【００４８】
ノズルインサート７０は、第１の端面７１および第２の端面７３をそれぞれ有する第１および第２の端部を有する。第１の端部に隣接するインサート７０の外周面には、溝８０が配置される。溝８０は、インサート７０の周囲全体に延在し、それ自体の内部にＯリングシール８２が配置される。ノズルインサート７０は、第２の端部に隣接する直径減少部７５を有する。インサート７０の標準直径と直径減少部７５の差により、インサート７０の第２の端部の方向を向く当接面７７が生み出される。
【００４９】
装置１０の最後の構成部品は、図４に示すロック部材９０である。ロック部材９０は、第１の側面９２および第２の側面９４を有するリングの形をとることが好ましい。ロック部材９０は、それ自体を貫通するボアを有する。このボアは、第１および第２の部分９６、９８から形成される。第１のボア部９６は第１の側面９２上で開口し、第２のボア部９８は第２の側面９４上で開口する。第１のボア部９６は、第２のボア部９８よりも直径が大きい。この第１のボア部９６と第２のボア部９８の直径差により、ロック部材９０の第１の側面９２の方向を向く当接面１００が生み出される。第１のボア部９６の内面の少なくとも一部には、ねじ山（図示せず）が設けられる。ロック部材９０の第２の端部９４には、ロック部材９０を装置１０の残部に固定するのに適した工具を受けるように構成された、１つまたは複数の開孔１０２を設けることができる。
【００５０】
次に図５を参照すると、上述した装置１０の様々な構成部品が以下のように組み立てられている。まず、流体分散インサート５０が本体２０の第２の端部２４を介して隔室２８内に摺動される。隔室２８の内径およびインサート５０の外径は、インサート５０と本体２０の間の密閉封止嵌合が達成されるような径である。インサート５０が隔室２８内に正しく位置決めされると、本体２０内では、インサートの第１の端面５２が移送流体供給管路３０の出口３４に当接する。その結果、移送流体供給管路３０の出口３４は、インサート５０の第１のキャビティ５３と流体連通し、第２の流体供給管路３６は、インサート５０のチャネル６４と流体連通する。Ｏリングシール５８は、第１のインサート５０と本体２０の間の封止嵌合を達成する。
【００５１】
第１のインサートが所定位置に置かれると、第２のインサート７０を本体２０の第２の端部２４を介して隔室２８内に挿入することができる。第１のインサート５０の場合と同様に、隔室２８の内径および第２のインサート７０の外径は、インサート７０と本体２０の間の密閉封止嵌合が達成されるような径である。第２のインサート７０が隔室２８内に正しく位置決めされると、第２のインサート７０の第１の端面７１が第１のインサート５０の第２の端面５４に当接する。その結果、第２のインサート７０のノズル入口７４、および第１のインサート５０の第２のキャビティ５５により、長手方向軸線Ｌを共有する混合室が画定される。したがって、この時点で、本体２０、第１のインサート５０、および第２のインサート７０は、それらの構成部品内に画定された先述のキャビティ、通路、および管路を介して、すべて流体連通する。この点については後で更に詳細に説明する。第１のインサート５０の第２の端面５４内に配置される２つ目のＯリングシール５９は、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間の封止嵌合を達成する。
【００５２】
最後に、第１のインサート５０および第２のインサート７０がそれぞれ本体２０の隔室２８内の正しい位置に配置されると、ロック部材９０を第２のインサート７０の第２の端部を覆うように配置することができる。本体２０のリップ４２のねじ部と、ロック部材９０の第１の側面９２のねじ部とを連動させることにより、ロック部材９０の開孔１０２に挿入された工具（図示せず）を利用してロック部材９０を所定位置にねじ込むことができる。ロック部材９０は、第２のインサート７０の当接面７７とロック部材９０の当接面１００が互いに当接するまで本体２０上にねじ込まれる。このねじ込みにより、第１および第２のインサート５０、７０は、所定位置にしっかりと保持され、本体２０とロック部材９０の間に挟持される。
【００５３】
ここでは特に図５を再び参照して、装置１０の動作様式を説明することができる。まず、移送流体が適切な供給源（例えば圧縮気体のボトル）から移送流体供給口３２に導入される。移送流体として使用するのに適した流体には様々なものが存在するが、この好ましい例では、移送流体は空気である。移送流体の供給圧力範囲は、２〜４０バール（２００〜４０００ｋＰａ）とすることができ、より好ましくは５〜２０バール（５００〜２０００ｋＰａ）とすることができる。移送流体は、移送流体供給管路３０に沿って矢印Ｔの方向に進み、第１のインサート５０内に画定された第１のキャビティ５３内に進入する。第１のキャビティ５３内に入ると、移送流体は、第１のインサート５０内に設けられた内側および外側の第１の流体通路６０ａ、６０ｂ内に入るときにいくつかの流路に分かれる。移送流体の各流れが第１の流体通路６０ａ、６０ｂから出ると、各流れは、第１のインサート５０の第２のキャビティ５５と第２のインサート７０のノズル入口７４との間に画定された混合室内に入る。移送流体の様々な流れが混合室内で膨張し互いに接触し合うことにより、混合室内に乱流ゾーンが生み出される。移送流体は、高圧下であるが比較的低い速度で混合室内に入る。
【００５４】
移送流体が移送流体供給管路３０に導入されると同時に、作動流体が２〜４０バール（２００〜４０００ｋＰａ）、最も好ましくは５〜２０バール（５００〜２０００ｋＰａ）の範囲の好ましい供給圧力で適切なソースから導入される。作動流体は、本体２０内に設けられた作動流体供給管路３６に導入される。移送流体の場合と同様に、作動流体もいつかの流体が挙げられるが、この好ましい例では水とする。作動流体は、作動流体供給管路３６内を通過するときに、第１のインサート５０の外部に設けられたチャネル６４内に入る。次いで、作動流体は、本体２０と第１のインサート５０の間に位置するチャネル６４を介して、第１のインサート５０の周囲全体に流れることができる。作動流体は、チャネル６４の周りを流れるときに、第１のインサート５０内の複数の半径方向供給管路６６内に入り、本装置の長手方向軸線Ｌに向かって内側に流れる。供給管路６６の内側端部では、作動流体が９０度方向転換し、内側および外側の第２の流体通路６８ａ、６８ｂ内に入る。この９０度の方向転換は、作動流体を不安定にし、その結果供給管路６６内の乱流レベルを高め、混合室内の作動流体の微粒化を促進することになる。以下、この点について更に説明する。
【００５５】
移送流体および作動流体は、広範囲の質量流量にわたって供給することができる。移送流体と作動流体の質量流量比は、２０：１〜１：１０の好ましい範囲内とすることができる。
【００５６】
作動流体が第２の流体通路６８ａ、６８ｂの各出口に到達すると、各第２の通路６８ａ、６８ｂから混合室内に作動流体流が注入される。注入された作動流体流が混合室内の周囲気体と接触すると、それら２つの流体間の摩擦力により作動流体流が微粒化され、それによって作動流体の液滴が形成される。移送流体が混合室内に入ることで発生する乱流により、上述のような作動流体の微粒化によって生じる液滴が混合室全体に拡散することが保証される。これが、本発明で利用する微粒化メカニズムの第１段階である。
【００５７】
微粒化メカニズムの残りの段階は、装置１０のノズル７２内で発生する。混合室内の作動流体の液滴は、乱流の移送流体によってノズル入口７４内に搬送される。ノズル入口７４とノズルスロート部７６の間の断面積が漸減することにより、移送流体は非常に高い速度、好ましくは音速に加速される。移送流体のこのような加速は、各液滴のノズルスロート部に最も近い部分がノズル入口に最も近い部分よりも早く移動する故に、ノズルの収束領域（すなわち、ノズル入口とノズルスロート部の間の領域）内の作動流体の液滴全体に速度勾配が存在することを意味している。これにより、作動流体の液滴は剪断力を受け、その結果、流れ方向に伸張または伸長される。剪断力が表面張力を上回ると、液滴が変形してより小さい液滴に分裂するため、更なる微粒化がもたらされる。この剪断作用が、微粒化メカニズムの第２段階である。
【００５８】
縮小された作動流体の液滴は、非常に高い速度、場合によっては音速でノズルスロート部７６から出る。上述のとおり、ノズル出口７８は、ノズルスロート部７６よりも断面積が大きい。したがって、この高速移送流体は、スロート部７６から出口７８に向かって流れるに従って膨張する。これにより、移送流体に含まれる作動流体の液滴が伸張され、いくつかのより小さい作動流体の液滴に分裂する。この液滴の分裂が、本発明で利用する微粒化メカニズムの第３段階である。
【００５９】
最後に、これらの液滴は、分散相のミストとしてノズル出口７８から噴霧される。動作条件によっては、ノズル７２を通過する流れがスロート部７６とノズル出口７８の間の領域で亜音速となる可能性がある。別の方法では、動作条件は、音速領域がスロート部７６とノズル出口７８の間、ノズル出口７８側、または装置１０の外部で発生する衝撃波によって終端され、上記領域内の流れがその長さの一部または全部にわたって亜音速となる可能性があることを意味する場合もある。衝撃波が発生するこれらの動作条件では、衝撃波全体の急激な圧力上昇による第４の液滴分裂メカニズムが提供され得る。
【００６０】
図１０は、スロート部および出口の断面積、およびスロート部と出口の間の等価経路距離が既知であるときに、ノズル７２の等価拡がり角度をどのように計算することができるかを概略的に示す。Ｅ１は、ノズルスロート部７６と同じ断面積を有する円の半径である。Ｅ２は、ノズル出口７８と同じ断面積を有する円の半径である。距離ｄは、スロート部７６から出口７８までの等価経路距離である。角度βは、Ｅ２およびＥ１の頂部を通り、等距離線ｄの延長線と交わる線を引くことによって計算される。この角度βは、縮尺拡大図から測定することも、半径Ｅ１、Ｅ２、および距離ｄを使用して三角法から計算することもできる。次に、この角度βに係数２を乗じて第２の流体通路の等価拡がり角度γを計算することができる（γ＝２β）。
【００６１】
装置１０の最適な性能を得るために、ノズル７２のスロート部７６と出口７８の面積比が１：１．１〜１：２８となるように、ノズル７２の出口７８の断面積をスロート部７６の断面積の１．１倍〜２８倍大きくすることができることを発見した。ノズル７２の出口７８の断面積は、最も好ましくはスロート部７６の断面積の１．４〜５．５倍大きくすることができ、したがって、ノズル７２のスロート部７６と出口７８の面積比は、最も好ましくは５：７〜２：１１となる。スロート部７６から出口７８までのこのような断面積の増加により、ノズル７２に含まれる等価拡がり角度γは１〜４０度、角度γは最も好ましくは２〜１３度となる。
【００６２】
図５に示す装置の試験で得られた性能データを以下の表１に示す。これらの結果は、液滴寸法を測定しデータ解析を実行するレーザ回折式粒子寸法測定システム（laser diffraction particle size system）を使用して取得した。データは、ノズルから３ｍ離れたプルームの中心位置で測定した。その理由は、本測定システムで良好な粒子観察が可能となる位置であったことに加え、ノズルの典型的なプルーム特性も提示されたためである。プルーム内に存在する液滴の寸法を判定した後、このデータを更に解析して、当業界で使用される共通の測定パラメータＤｖ９０およびＤｆ９０を計算した。Ｄｖ９０は、噴霧される液体の総体積の９０パーセントがこの値以下の直径を有する滴で構成されることを示す。Ｄｆ９０は、噴霧される液滴の総数の９０パーセントがこの値以下の直径を有することを示す。
【００６３】
この非限定的な試験例では、移送流体として圧縮空気を利用し、作動流体として水を利用した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
図６〜図８は、ミスト発生装置の代替的な実施形態を示す。これらの代替的な実施形態は、それぞれ図２〜図４を参照して既に説明した第１および第２のインサート５０、７０、およびロック部材９０を利用する。したがって、これらの構成部品の各特徴には同じ参照番号が割り当てられており、後述の代替的な実施形態ではこれらの特徴の説明は省略する。
【００６６】
後述の代替的な実施形態は、第１および第２のインサート５０、７０と共に本体２０の隔室２８内に配置される第３のインサートが設けられる点で、上述の第１の実施形態と異なる。
【００６７】
図６に示す装置１０’の第２の実施形態では、隔室２８内に第１および第２のインサート５０、７０が挿入される前に、第３のインサート１１０が挿入される。第３のインサート１１０は管状であり、外径は、管状部材１１０と隔室２８の内面との間の密閉封止嵌合を達成するように選択される。封止嵌合を補助するために、第３のインサート１１０の第１の端部１１２には第１の円周方向溝１１４が設けられ、第１の円周方向溝１１４の内部にはＯリングシール１１６が配置される。したがって、第３のインサート１１０が隔室２８内に正しく位置決めされると、第１の端部１１２およびシール１１６が移送流体供給管路３０の出口３４に当接する。インサート１１０の第２の端部１１３に隣接する第３のインサート１１０の外面には、第２の円周方向溝１１８が設けられる。隔室２８の内面に対する第３のインサート１１０の外面の封止を強化するために、第２の溝１１８内に更なるＯリングシール１１７が設けられる。
【００６８】
本体２０には、第３のインサート１１０を組み込むために一定の改変を加えることができる。隔室２８の軸線方向長さは、隔室２８内に３つのすべてのインサート５０、７０、１１０が配置され得るように増加させることができる。別法として、第１および第２のインサート５０、７０の軸線方向長さは、３つのすべてのインサートが収容され得る程度に減少させることもできる。必要となり得る別の改変は、作動流体供給管路３６を本体２０上の異なる軸線方向位置に形成することである。このことは、第３のインサート１１０を第１のインサート５０の上流に配置すると、第１の実施形態の場合よりも第１のインサート５０が隔室２８に沿って遠い位置に置かれるために必要となる。図６に示すように、供給管路３６は位置変更されているが、第１のインサート５０は依然として、供給管路３６およびチャネル６４を介して作動流体を受け取るようになっている。
【００６９】
装置１０’の第２の実施形態は組立て式であり、第１の実施形態と実質的に同じ様式で動作する。しかしながら、移送流体供給管路３０と第１のインサート５０の間に管状の第３のインサート１１０が存在するため、移送流体供給管路３０の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７０】
装置１０’’、１０’’’の第３および第４の実施形態を図７および図８に示す。これらの実施形態は、補助的なインサートが設けられる点で第２の実施形態の変形例といえる。図７に示す第３の実施形態は、第２の実施形態で使用される第３のインサートと実質的に同一の第３のインサート１２０を有する。しかしながら、第３の実施形態では、第３のインサート１２０は、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間に挟まれるように隔室２８内に位置決めされる。第２の実施形態の場合と同様に、本体２０内の隔室２８の軸線方向長さは、３つのすべてのインサートを収容するように延長することができる。第３の実施形態は組立て式であり、第１および第２の実施形態と実質的に同じ様式で動作するが、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間に管状の第３のインサート１２０が存在するため、第１のインサート５０の下流の混合室の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７１】
図８に示す装置１０’’’の第４の実施形態は、本装置の第２の実施形態で使用される構成と第３の実施形態で使用される構成を事実上組み合わせたものである。したがって、第３のインサート１３０および第４のインサート１４０は、それぞれ隔室２８内の第１のインサート５０の上流および下流に配置されている。第３および第４のインサート１３０、１４０は管状であり、第２および第３の実施形態で使用される第３のインサートと実質的に同一である。本実施形態のインサートと先述の実施形態の第３のインサートとの間で認められる唯一の差異は、本実施形態のインサートは、４つのすべてのインサートが本体２０の隔室２８内に収まるように軸線方向長さをより短くすることができる点である。この場合も、本体２０は、隔室２８の軸線方向長さおよび／または作動流体供給管路３６の軸線方向位置をインサートの位置に従って変更するように改変することができる。
【００７２】
第４の実施形態は組立て式であり、先述の実施形態と実質的に同じ様式で動作するが、第１のインサート５０の両側に第３および第４の管状インサート１３０、１４０が存在するため、移送流体供給管路３０の軸線方向長さ、および第１のインサート５０の下流の混合室の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７３】
このような長さの異なる補助的な第３のインサートまたは第３および第４のインサートを使用することにより、装置の製造上の複雑さが低減される。例えば、本体またはロック部材の長さを改変する必要なしに、またはそれ自体と作動流体ソースを連結する配管を変更する必要なしに、寸法および長さの異なるノズルまたは第１のインサートを１つまたは複数の補助的なインサートと共に装置の本体内に設置することができる。また、１つ（または複数）の混合室の軸線方向長さを変更することにより、それらの領域内の乱流を変化させることができ、本発明で利用する微粒化メカニズムの第１段階を変更することができる。
【００７４】
図９は、先述したミスト発生装置のどの実施形態でも利用可能な改変された第１のインサート１５０の断面図である。改変された第１のインサート１５０の基本的な構成は、図２の第１のインサート５０と実質的に同じであり、第１および第２のキャビティ５３、５５は、複数の第１の通路または移送流体通路６０ａ、６０ｂによって互いに流体連結される。内側の第１の通路６０ａは、インサート１５０とインサート１５０が内部に配置される組立て装置によって共有される長手方向軸線Ｌと同軸になるように、改変されたインサート１５０の中心に配置される。外側の第１の通路６０ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌと実質的に平行である。
【００７５】
改変されたインサート１５０は、チャネル６４が内部に形成される外周面６２も有する。チャネル６４は、インサート５０の周囲全体に延在する。チャネル６４からインサート５０の半径方向内側に向かって複数の作動流体供給管路６６が延在する。供給管路６６は、第１の通路６０ａ、６０ｂ、および長手方向軸線Ｌと実質的に直交する。供給管路６６は、外側の第１の通路６０ｂ間に設けられる周囲空間においてインサート５０の半径方向内側に延在する。改変されたインサート１５０が元の第１のインサートと異なる点は、第２の通路、すなわち作動流体通路が中央の第３のキャビティ１７０に置き換えられていることである。第３のキャビティ１７０は、長手方向軸線Ｌおよび内側の第１の通路６０ａと同軸である。第３のキャビティ１７０は、内側の第１の通路６０ａ、各供給管路６６、および第２のキャビティ５５と流体連通するように形成される。第３のキャビティ１７０の内径は、内側の第１の通路６０ａの内径より大きく、第２のキャビティ５５の内径より小さい。円周方向リップ１７２は、第３のキャビティ１７０が第２のキャビティ５５内に開口するポイントで、第３のキャビティ１７０の壁部から半径方向内側に突出する。
【００７６】
第２のキャビティ５５から第３のキャビティ１７０に挿入されるほぼ円形のプラグ１５２が設けられる。プラグ１５２は、外径がリップ１７２の内径より大きいプラグ本体１５３を有する。したがって、プラグ１５２が第３のキャビティ１７０に挿入されると、プラグ本体１５３がリップ１７２を押し退け、プラグ本体１５３とリップ１７２がスナップフィットする。したがって、リップ１７２は、プラグ１５２がキャビティ１７０から抜け出るのを防止する。フランジ部１５４は、プラグ本体１５３から半径方向外側に突出する。フランジ部１５４の直径は、第３のキャビティ１７０の内径より大きくなっており、これにより、第３のキャビティ１７０内へのプラグ１５２の進入可能範囲が制限される。
【００７７】
プラグ１５２の長手方向には、中央通路が延在する。中央通路は、大径部１６０ａと、小径部１６０ｂとを備える。プラグ１５２が改変されたインサート１５０内の所定位置に置かれると、第３のキャビティ１７０および中央通路の大径部１６０ａにより、第１段階混合室１５１が画定される。第１段階混合室１５１は、内側の第１の通路６０ａから移送流体を受け取り、供給管路６６から作動流体を受け取る。中央通路の小径部１６０ｂは、第１段階混合室１５１によって受け取られた移送流体および作動流体が第２のキャビティ５５によって部分的に画定される主混合室内に流入することを可能にする。
【００７８】
相対的に直径が小さい内側の第１の通路６０ａから直径が大きい第１段階混合室１５１内に流入した移送流体は、第１段階混合室内で膨張し、乱流を生み出すことになる。第１段階混合室１５１内に入った作動流体は、この乱流に曝され、これら２つの流体間で発生する摩擦力により、作動流体の少なくとも一部が微粒化される。その後、移送流体および作動流体の流れは、中央通路の小径部１６０ｂを経て主混合室の下流へと流れる。したがって、改変された第１のインサート１５０は、上述した第１のインサートの下流で発生する主混合段階の前に、移送流体および作動流体の初期混合段階を提供する。この初期混合段階では、乱流による混合および液滴分裂による２段階の初期微粒化工程を実行することにより、ノズルの上流で発生する微粒化メカニズムが改善される。
【００７９】
複数の移送流体通路を設けることにより、混合室内に続くいくつかの別々の移送流体流路を形成することが可能となる。これらの様々な移送流体流れが混合室内で互いに接触すると、混合室内により大きい量の乱流が生み出される。この増大した乱流により、微粒化された液滴が混合室全体に均一に分散することが保証される。また、乱流レベルが高いということは、液滴が互いに衝突した場合、すなわち液滴表面同士が衝突した場合に発生する内部応力が高くなることを意味し、したがって、それらの内部応力が表面張力を上回る可能性が高くなる。つまり、衝突により、液滴の合一ではなく分裂が生じる可能性が高くなる。半径方向であれ円周方向であれ、移送流体の出口が作動流体の出口を取り囲むように様々な通路を配置することにより、混合室内およびノズルの拡大区間（すなわち、スロート部を過ぎた部分）において液滴のより均一な分散が達成される。これにより、微粒化工程の第３（膨張）段階が可能な限り効果的となることが保証される。
【００８０】
複数の作動流体通路を設けると、より多くの流量の作動流体を微粒化することが可能となる。
【００８１】
作動流体通路の出口が混合室の外側を向くように位置決めすれば、ウォールストリッピング（wall stripping）メカニズムを最適化することにより、微粒化を促進することができる。ウォールストリッピングでは、移送流体流れにより、混合室の内面に付着した作動流体の膜から液滴が剥ぎ取られ、それに伴って作動流体の膜が徐々に微粒化される。第３のインサートを使用する第３の実施形態の場合と同様に、より長い混合室を設けると作動流体の膜が伸展する表面積が拡大するため、ウォールストリッピングプロセスを改善することができる。
【００８２】
移送流体供給管路、移送流体通路、およびノズル通路は比較的広くなり、内部の制約が最小限に抑えられる。その結果、関連する通路が移送流体に含まれる粒子状物質によって遮断されることを心配せずに、粒子状物を含む流体を移送流体として使用することが可能となる。
【００８３】
装置を少数の構成部品から形成することにより、本発明は、簡略化された製造工程を実現する。個々の構成部品自体も既存の装置と比較して複雑さが低減され、製造コストの点で有利である。また、インサートは本体に嵌合され、ロック部材によって所定位置に保持されるので、各構成部品の製造時に要求される機械加工公差を低くすることができる。
【００８４】
外側の第１の流体通路は、長手方向軸線Ｌと必ずしも平行である必要はない。その代わりに、外側の第１の流体通路は、長手方向軸線Ｌに対して角度をもたせることができる。換言すると、各外側の第１の流体通路の入口および出口を軸線Ｌに対して異なる半径方向位置に置くことができる。更に、第１の流体通路は、必ずしも実質的に一定の直径を有する必要はない。第１の流体通路は、直径が減少した部分および／または直径が増加した部分を有することができる。第１の流体通路は、ほぼ涙滴形の断面だけでなく、代替的にほぼ円形の断面を有することも楕円形の断面を有することもできる。
【００８５】
３組以上の第１の流体通路を存在させることもできる。例えば、第３組の第１の流体通路は、内側および外側の第１の流体通路よりも大きい軸線Ｌからの半径方向距離において、それら内側および外側の第１の流体通路の周りに円周方向に延在させることができる。
【００８６】
そうすることが好ましいとはいえ、第２の流体通路は、必ずしも内側の第１の流体通路と外側の第１の流体通路の間に半径方向に配置する必要はない。第２の流体通路は、第２の流体通路が外側の第１の流体通路対の間に位置するように、また、第２の流体通路と外側の第１の流体通路とが長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に交互に置かれるように、半径方向と円周方向に配置することができる。換言すると、第１の流体通路の出口が第２の流体通路の出口を円周方向に取り囲むことになる。
【００８７】
第２の流体通路は、混合室の上流の第２の流体通路内で微粒化が開始されるように、第１のインサート内で外側の第１の流体通路と流体連結させることもできる。
【００８８】
第２の流体通路は、それぞれの内部に乱流発生構成部品を含むことができる。この構成部品は、例えば通路の内側のテーパ端縁の形をとることができる。
【００８９】
第２の流体通路は、長手方向軸線Ｌと必ずしも平行である必要はない。その代わりに、第２の流体通路は、長手方向軸線Ｌに対して角度をもたせることができる。換言すると、各第２の流体通路の入口および出口を軸線Ｌに対して異なる半径方向位置に置くことができる。更に、第２の流体通路は、必ずしも実質的に一定の直径を有する必要はない。第２の流体通路は、直径が減少した部分および／または直径が増加した部分を有することができる。第２の流体通路は、ほぼ円形の断面を有することも、代替的に楕円形の断面を有することもできる。
【００９０】
３組以上の第２の流体通路を存在させることもできる。例えば、第３組の第２の流体通路は、内側および外側の組の第２の流体通路よりも大きい軸線Ｌからの半径方向距離において、それら内側および外側の組の第２の流体通路の周りに円周方向に延在させることができる。
【００９１】
上述の装置の好ましい実施形態は本体内に１つの作動流体入口のみを有するが、本体の側壁の周りに円周方向に離間された複数の作動流体入口が存在する可能性もある。各作動流体入口は、第１のインサートの周囲に延在するチャネルと流体連通することができる。
【００９２】
図９に示す改変された第１のインサート内で利用されるプラグには、第１段階混合室と第２のキャビティを連結する複数の補助通路を設けることができる。これらの補助通路は、中央通路の小径部の周りに円周方向に離間させることができる。これらの補助通路は、中央通路の小径部に対して２つ以上の半径方向位置に置くことができる。
【００９３】
第３のインサートまたは第３および第４のインサートを利用する実施形態では、いくつかの作動流体供給管路を本体に沿った様々な位置に設けることができる。これらの供給管路は、上記の補助的なインサートの存在により、第１のインサートのチャンバに沿った軸線方向位置により、必要に応じて閉止することも、作動流体供給源と連結することもできる。別法として、第１および第３のインサートは、第１のインサートの円周方向の供給チャネルが長手方向に延在し、第１のインサートの前部と共に第３のインサートの一部分も覆うよう連続的に延在するような形状とすることができる。つまり、本体内には単一の作動流体供給管路が設けられる可能性があるが、第１のインサートがこの管路から軸線方向に離間されている場合も、第３のインサートの存在により、この管路は依然として第１のインサートに作動流体を供給することができる。
【００９４】
本装置の更なる改変は、第２の流体通路が移送流体の供給源に向かって上流に面するように、第１のインサートの向きを変えることである。この場合、反対方向に流れる作動流体および移送流体は、本体と第１のインサートの間に画定される混合室内で互いに接触することになる。作動流体は混合室内で微粒化され、その後、移送流体は、分散した作動流体を第１のインサート内の第１の流体通路を利用して下流のノズルまで搬送する。このように改変された装置では、本体と第１のインサートの間に第３の管状インサートも配備することができ、それによって本体と第１のインサートの間に画定される混合室の寸法を縮小することができる。混合室をこのように延長することにより、混合室内の乱流による混合を促進することができる。
【００９５】
最も単純な形態では、本発明の装置は、複数の移送流体通路と、混合室内および混合室の下流のノズル内に開口する少なくとも１つの作動流体通路と、を備える。この構成のみが与えられる場合も、本明細書のいずれかの箇所で列挙した利点の１つまたは複数を実現することができる。したがって、本発明の好ましい実施形態の上記の説明には、様々な通路群およびそれらの通路の相対的な好ましい半径方向位置および円周方向位置が記載されているが、これらの組み合わせは本発明の正常な作用にとって不可欠なものではないことを理解されたい。上述の本発明の好ましい実施形態は複数の作動流体通路を備えるが、本発明は、複数の作動流体通路に限定されない。本発明は、１つまたは複数の作動流体通路を有する限り、本明細書に列挙した利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。更に、好ましい実施形態は長手方向軸線Ｌと同軸である内側の移送流体通路を有するが、本発明は、このような内側の移送流体通路を有することにも限定されない。本発明は、移送流体通路が長手方向軸線Ｌの周りに円周方向にのみ離間される場合も効果を奏する。
【００９６】
本発明の詳細な説明で既に述べたが、移送流体は空気に限らない。その他の適切な流体例としては、窒素、ヘリウムおよび蒸気が挙げられる。同様に、水は、本発明と共に使用され得る唯一の適切な作動流体というわけではない。除毒剤、界面活性剤、抑制剤のような添加剤を含むその他の流体も、作動流体としての使用に適している。
【００９７】
本発明は、本発明の範囲から逸脱しない上記および他の改変例および改良例を含む可能性がある。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いくつかの異なる分野で有益性が証明されている、微細な液滴のミストを発生させる改良された装置および方法を提供する。かかる分野の例としては、冷却、消火および除染用途が挙げられる。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願公開公報第ＷＯ０１／７６７６４号には、主として消火に使用される２つの流体を使用するミスト発生装置が開示されている。ＷＯ’７６４号では、第１の流体液滴のエアロゾル（すなわち、気体媒体内で搬送される第１の流体の液滴）がいくつかの第１の流体ノズルを経て混合ゾーンに入る。これと同時に、混合ゾーンの第１の流体ノズルの上流に気体流が注入される。この気体は、第１の流体液滴を出口ノズルを経て搬送し、出口ノズルは、第１の流体液滴と装置からの第２の流体との混合流を噴霧する。ＷＯ’７６４号の目的は、液滴を気体流に乗せてノズル外に搬出することにより、液滴が大気中に噴霧されたときに液滴に作用する摩擦力を低減することである。
【０００３】
ＷＯ’７６４号は、気体流のみを使用して液滴をノズル外に搬出する。第１の流体液滴のエアロゾルは、ＷＯ’７６４号の装置の上流の非開示位置において生み出され、この装置自体は、エアロゾル内の第１の流体の液滴を更に微粒化するための機構を何ら利用していない。したがって、ＷＯ’７６４号の装置から噴霧される液滴の寸法は、装置の上流で生み出されるエアロゾルによって規定されることになり、装置自体は液滴寸法に影響を及ぼさない。ＷＯ’７６４号の装置の更なる制限は、液滴と気体の均一混合を達成するのが困難なことである。ＷＯ’７６４号に開示される第１の実施形態は、第１の流体通路およびノズルの半径方向外側に位置決めされる単一の環状気体流を利用する。この構成では、第１の流体液滴の効果的な分散が気体内で達成される可能性は非常に低い。このような制限から、ＷＯ’７６４号に示される構成によれば、液滴寸法および分散の予測不能な変動が生じる可能性が非常に高くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際特許出願公開公報第ＷＯ０１／７６７６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、上記および他の従来技術の欠点を防止または緩和することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
前記作動流体供給管路出口と流体連通する第１の混合室と、
移送流体の供給源を受けるように構成された入口、および前記混合室と流体連通する出口をそれぞれ有する複数の移送流体通路と、
前記混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備える装置が提供される。
【０００７】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は、前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は、前記供給管路の直径よりも小さい。
【０００８】
前記装置は長手方向軸線を有し、前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つを、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置することができる。
【０００９】
前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備えることができる。
【００１０】
前記装置は複数の作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路および前記移送流体通路は前記装置の前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる。
【００１１】
前記装置は複数の作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間される。前記作動流体通路は前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間に半径方向に位置決めすることができる。別法として、前記各作動流体通路はそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００１２】
前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備えることができ、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路はどちらも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい。
【００１３】
前記作動流体通路および前記移送流体通路は互いに実質的に平行であってよい。
【００１４】
前記少なくとも１つの作動流体通路は前記装置の前記長手方向軸線と実質的に平行である。
【００１５】
前記作動流体供給管路および前記作動流体通路は互いに実質的に直交してもよい。
【００１６】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備えることができ、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する。
【００１７】
前記装置は前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備えることができ、前記連通路の断面積は前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい。
【００１８】
本発明の第２の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体入口および移送流体入口が画定される第１の端部、および隔室が画定される第２の端部を有する本体であって、前記隔室は、前記作動流体入口および前記移送流体入口と流体連通する第１の端部、および開口した第２の端部を有する、本体と、
前記隔室の前記開口端部内に受けられるように構成される第１のインサートであって、前記作動流体入口と流体連通する少なくとも１つの作動流体供給管路、および前記移送流体入口と流体連通する複数の移送流体通路を画定する第１のインサートと、
前記隔室内の、前記第１のインサートと前記隔室の前記開口端部との間に受けられるように構成され、断面積が減少したスロート部を有するノズルを画定する第２のインサートであって、前記第１のインサートおよび前記第２のインサートは、前記第１のインサートと前記第２のインサートの間の、前記作動流体通路、前記移送流体通路、および前記ノズルの中間の位置に、第１の混合室を画定する、第２のインサートと、
前記第１のインサートおよび前記第２のインサートが前記隔室内に固定されるようにするために、前記第２のインサートおよび前記本体の前記第２の端部上で受けられるように構成されたロック部材と、
を備える装置が提供される。
【００１９】
前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい。
【００２０】
前記装置および前記第１のインサートは長手方向軸線の周りに同軸に置かれ、前記第１のインサート内に画定される前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に位置決めすることができる。
【００２１】
前記第１のインサート内に画定される前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備えることができる。
【００２２】
前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定することができ、前記作動流体通路および前記移送流体通路は、前記第１のインサートの前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００２３】
前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定することができ、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間される。前記作動流体通路を前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置することができる。別法として、前記各作動流体通路をそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００２４】
前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備えることができ、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路はいずれも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい。
【００２５】
前記第１のインサートによって画定される前記作動流体通路および前記移送流体通路は互いに実質的に平行であってよい。
【００２６】
前記少なくとも１つの作動流体通路は前記第１のインサートの前記長手方向軸線と実質的に平行である。
【００２７】
前記作動流体供給管路および前記作動流体通路は互いに実質的に直交してもよい。
【００２８】
前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備えることができ、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する。
【００２９】
前記装置は前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備えることができ、前記連通路の断面積は前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい。
【００３０】
本発明の第３の態様によれば、ミストを発生させる方法であって、
加圧された作動流体を少なくとも１つの作動流体供給管路に供給するステップと、
移送流体の供給源を、複数の移送流体通路を経て前記作動流体供給管路の下流の第１の混合室内に導入するステップと、
前記作動流体供給管路から前記第１の混合室内に作動流体流を注入することにより前記作動流体を微粒化して分散相の作動流体液滴を形成するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記第１の混合室から断面積が減少したノズルスロート部を通過するように送出するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記ノズルスロート部よりも断面積が大きいノズル出口から噴霧するステップと、
を有する方法が提供される。
【００３１】
前記混合室は長手方向軸線を有し、前記移送流体の一部分は前記作動流体が導入される位置よりも前記長手方向軸線からの半径方向距離が小さい位置で、前記混合室内に導入することができる。
【００３２】
前記移送流体の一部分は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路を介して前記混合室内に導入することができ、残りの前記移送流体は、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路を介して導入することができる。
【００３３】
前記作動流体は、前記作動流体を前記複数の移送流体通路と前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化することができる。
【００３４】
前記作動流体は、前記作動流体を前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化することができる。前記作動流体通路を前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置することができる。別法として、前記各作動流体通路をそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置することができ、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りに円周方向に交互に置かれる。
【００３５】
本発明の第４の態様によれば、ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
移送流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの移送流体供給管路と、
前記作動流体供給管路の前記出口および前記移送流体供給管路の前記出口とそれぞれ流体連通する第１の混合室と、
前記第１の混合室と流体連通する第２の混合室と、
前記第１の混合室と前記第２の混合室を連結する複数の連通路と、
前記第２の混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備える装置が提供される。
【００３６】
前記装置は、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備えることができ、前記作動流体通路は、前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は、前記供給管路の直径よりも小さい。
【００３７】
前記少なくとも１つの作動流体通路および前記少なくとも１つの移送流体供給管路は、実質的に反対方向から前記第１の混合室と連通する。
【００３８】
前記複数の連通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側連通路と、前記内側連通路の周りに円周方向に離間された複数の外側連通路と、を備えることができる。
【００３９】
以下では単なる例示として、添付図面を参照しながら本発明の好ましい一実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】ミスト発生装置の本体、すなわちハウジングの長手方向断面図である。
【図２】（ａ）はミスト発生装置の第１のインサートの第１の端部を示す図であり、（ｂ）は第１のインサートの長手方向断面図であり、（ｃ）は第１のインサートの第２の端部を示す図である。
【図３】ミスト発生装置の第２のインサートの長手方向断面図である。
【図４】ミスト発生装置のロック部材の長手方向断面図である。
【図５】図１〜図４に示す各構成部品が組み込まれたミスト発生装置の第１の実施形態の長手方向断面図である。
【図６】ミスト発生装置の第２の実施形態の長手方向断面図である。
【図７】ミスト発生装置の第３の実施形態の長手方向断面図である。
【図８】ミスト発生装置の第４の実施形態の長手方向断面図である。
【図９】ミスト発生装置の改変された第１のインサートの長手方向断面図である。
【図１０】ミスト発生装置の様々な実施形態で使用されるノズルの等価（equivalent）拡がり角度を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
ミスト発生装置は、全体的に参照符号１０で示され、図１〜図４に示す４つの主要構成部品で構成される。
【００４２】
図１に示す１つ目の構成部品は、第１および第２の端部２２、２４を有するほぼ円筒状の本体、すなわちハウジング２０である。ネック部２６は、本体２０の第１の端部２２から長手方向に突出する。本体の第２の端部２４には隔室２８があり、隔室２８は、後で説明するように、本体２０の第２の端部２４側が開口され、装置１０の他の構成部品を受けるように構成される。本体２０の長手方向には、第１の供給管路すなわち移送流体供給管路３０が延在する。移送流体供給管路３０は、ネック部２６内の入口３２と、隔室２８内に開口された出口３４と、を有する。移送流体供給管路３０は、末広の（diverging）プロファイルを有し、管路３０の断面積は、本体２０内の入口３２から出口３４に向かって増加する。本体２０には第２の供給管路すなわち作動流体供給管路３６も設けられ、この作動流体供給管路３６は、本体２０の側壁を貫通して延びる。作動流体供給管路３６は、本体２０の外部上の入口３８と、隔室２８内に開口する出口４０と、を有する。したがって、移送流体供給管路３０および作動流体供給管路３６は互いに実質的に直交する。ネック部２６および／または入口３２は、移送流体のソース（図示せず）と接続され得るように構成され、作動流体入口３８は、作動流体のソース（図示せず）と接続され得るように構成される。本体２０の第２の端部２４は、外径が減少した突出リップ部４２を有し、リップ部４２の外面の少なくとも一部には、ねじ山（図示せず）が設けられる。
【００４３】
本装置の一部を構成する他の２つの構成部品は、図２および図３に示す第１のインサート、すなわち流体分散インサート５０と、第２のインサート、すなわちノズルインサート７０であり、これらのインサートは、本体２０の隔室２８内に配置されるように構成される。図２（ａ）〜図２（ｃ）を参照すると、第１のインサート５０は、図２（ｂ）に明示されるように、垂直断面で見たときにＩ字形となるほぼ円筒状のインサートである。換言すると、第１のインサート５０は、それ自体の外周部が最も厚くなっており、それ自体の中心部の厚さは相対的に減少している。インサート５０は、図２（ａ）および図２（ｃ）の各図面でそれぞれ確認され得る第１の端面５２と、第２の端面５４とを有する。インサート５０の各端面５２、５４は、それぞれインサート５０の外周部の周囲に沿って延在する環状溝５６、５７を有する。各環状溝５６、５７内にはＯリングシール５８、５９が配置される。
【００４４】
インサート５０は垂直断面で見たときにＩ字形となるので、インサート５０の第１および第２の端面５２、５４には、それぞれ第１および第２の凹状キャビティ５３、５５が形成される。インサート５０の長手方向には複数の第１の通路、すなわち移送流体通路６０ａ、６０ｂが延在し、移送流体通路６０ａ、６０ｂは、第１のキャビティ５３と第２のキャビティ５５を流体連結させる。内側の第１の通路６０ａは、インサート５０と組立て装置１０によって共有される長手方向軸線Ｌと同軸になるように、インサート５０の中心に配置される。外側の第１の通路６０ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌと実質的に平行である。
【００４５】
インサート５０は、チャネル６４が内部に形成される外周面６２も有する。チャネル６４は、インサート５０の周囲全体に延在する。チャネル６４からインサート５０の半径方向内側に向かって複数の作動流体供給管路６６が延在する。供給管路６６は第１の通路６０および長手方向軸線Ｌと実質的に直交する。供給管路６６は、外側の第１の通路６０ｂ間に設けられる周囲空間においてインサート５０の半径方向内側に延在する。供給管路６６は、チャネル６４と、管路６６の半径方向の最も内側の端部に配置される複数の第２の通路、すなわち作動流体通路６８ａ、６８ｂとの間の流体連通を可能にする。第２の通路は、２つの群、すなわち複数の内側の第２の通路６８ａ、および複数の外側の第２の通路６８ｂに分類される。第２の通路６８ａ、６８ｂは、それぞれ長手方向軸線Ｌおよび第１の流体通路６０ａ、６０ｂと実質的に平行であり、したがって供給管路６６と実質的に直交する。第２の通路６８ａ、６８ｂは、供給管路６６の直径よりも小さくすることが可能な実質的に一定の直径を有する。内側および外側の第２の通路６８ａ、６８ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、外側の第２の通路６８ｂは、内側の第２の通路６８ａの半径方向外側に配置される。第２の通路６８ａ、６８ｂは、長手方向軸線Ｌおよび第１の通路６０ａ、６０ｂと実質的に平行である。
【００４６】
第１の通路と第２の通路のそれぞれの相対的な半径方向位置および円周方向位置は、図２（ｃ）を見れば最もよく分かるはずである。図２（ｃ）から、第２の通路６８ａ、６８ｂは、内側の第１の通路６０ａを取り囲むように半径方向および円周方向に離間される一方、外側の第１の通路６０ｂは、第２の通路６８ａ、６８ｂを取り囲むように半径方向および円周方向に離間されていることが分かるだろう。
【００４７】
第２のノズルインサート７０は、図３で確認することができる。第１のインサート５０の場合と同様に、第２のインサート７０は、ほぼ円筒状であり、装置１０の残りの構成部品と同軸である。第２のインサート７０は、ノズル入口７４、スロート部７６およびノズル出口７８を有するノズル７２が内部に画定される。ノズル７２は、軸Ｌと同軸であり、ノズル入口７４とノズル出口７８の中間に位置するスロート部７６の断面積は、ノズル入口７４またはノズル出口７８の断面積よりも小さい。図３を見れば、ノズル７２の断面積を一旦減少させその後増加させることにより、ノズル７２内の外壁の連続的な変化が維持されていることも良く分かるはずである。換言すると、ノズル７２は、ノズル７２内の流体流れを妨げる段部または窪みをノズル壁部に生み出すことになる断面積の急激な段階的変化を含まない。したがって、ノズル７２は、超音速流を発生させるのに適したノズルとして当業界で理解される、真の先細末広ノズル（convergent-divergent nozzle）といえる。
【００４８】
ノズルインサート７０は、第１の端面７１および第２の端面７３をそれぞれ有する第１および第２の端部を有する。第１の端部に隣接するインサート７０の外周面には、溝８０が配置される。溝８０は、インサート７０の周囲全体に延在し、それ自体の内部にＯリングシール８２が配置される。ノズルインサート７０は、第２の端部に隣接する直径減少部７５を有する。インサート７０の標準直径と直径減少部７５の差により、インサート７０の第２の端部の方向を向く当接面７７が生み出される。
【００４９】
装置１０の最後の構成部品は、図４に示すロック部材９０である。ロック部材９０は、第１の側面９２および第２の側面９４を有するリングの形をとることが好ましい。ロック部材９０は、それ自体を貫通するボアを有する。このボアは、第１および第２の部分９６、９８から形成される。第１のボア部９６は第１の側面９２上で開口し、第２のボア部９８は第２の側面９４上で開口する。第１のボア部９６は、第２のボア部９８よりも直径が大きい。この第１のボア部９６と第２のボア部９８の直径差により、ロック部材９０の第１の側面９２の方向を向く当接面１００が生み出される。第１のボア部９６の内面の少なくとも一部には、ねじ山（図示せず）が設けられる。ロック部材９０の第２の端部９４には、ロック部材９０を装置１０の残部に固定するのに適した工具を受けるように構成された、１つまたは複数の開孔１０２を設けることができる。
【００５０】
次に図５を参照すると、上述した装置１０の様々な構成部品が以下のように組み立てられている。まず、流体分散インサート５０が本体２０の第２の端部２４を介して隔室２８内に摺動される。隔室２８の内径およびインサート５０の外径は、インサート５０と本体２０の間の密閉封止嵌合が達成されるような径である。インサート５０が隔室２８内に正しく位置決めされると、本体２０内では、インサートの第１の端面５２が移送流体供給管路３０の出口３４に当接する。その結果、移送流体供給管路３０の出口３４は、インサート５０の第１のキャビティ５３と流体連通し、第２の流体供給管路３６は、インサート５０のチャネル６４と流体連通する。Ｏリングシール５８は、第１のインサート５０と本体２０の間の封止嵌合を達成する。
【００５１】
第１のインサートが所定位置に置かれると、第２のインサート７０を本体２０の第２の端部２４を介して隔室２８内に挿入することができる。第１のインサート５０の場合と同様に、隔室２８の内径および第２のインサート７０の外径は、インサート７０と本体２０の間の密閉封止嵌合が達成されるような径である。第２のインサート７０が隔室２８内に正しく位置決めされると、第２のインサート７０の第１の端面７１が第１のインサート５０の第２の端面５４に当接する。その結果、第２のインサート７０のノズル入口７４、および第１のインサート５０の第２のキャビティ５５により、長手方向軸線Ｌを共有する混合室が画定される。したがって、この時点で、本体２０、第１のインサート５０、および第２のインサート７０は、それらの構成部品内に画定された先述のキャビティ、通路、および管路を介して、すべて流体連通する。この点については後で更に詳細に説明する。第１のインサート５０の第２の端面５４内に配置される２つ目のＯリングシール５９は、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間の封止嵌合を達成する。
【００５２】
最後に、第１のインサート５０および第２のインサート７０がそれぞれ本体２０の隔室２８内の正しい位置に配置されると、ロック部材９０を第２のインサート７０の第２の端部を覆うように配置することができる。本体２０のリップ４２のねじ部と、ロック部材９０の第１の側面９２のねじ部とを連動させることにより、ロック部材９０の開孔１０２に挿入された工具（図示せず）を利用してロック部材９０を所定位置にねじ込むことができる。ロック部材９０は、第２のインサート７０の当接面７７とロック部材９０の当接面１００が互いに当接するまで本体２０上にねじ込まれる。このねじ込みにより、第１および第２のインサート５０、７０は、所定位置にしっかりと保持され、本体２０とロック部材９０の間に挟持される。
【００５３】
ここでは特に図５を再び参照して、装置１０の動作様式を説明することができる。まず、移送流体が適切な供給源（例えば圧縮気体のボトル）から移送流体供給口３２に導入される。移送流体として使用するのに適した流体には様々なものが存在するが、この好ましい例では、移送流体は空気である。移送流体の供給圧力範囲は、２〜４０バール（２００〜４０００ｋＰａ）とすることができ、より好ましくは５〜２０バール（５００〜２０００ｋＰａ）とすることができる。移送流体は、移送流体供給管路３０に沿って矢印Ｔの方向に進み、第１のインサート５０内に画定された第１のキャビティ５３内に進入する。第１のキャビティ５３内に入ると、移送流体は、第１のインサート５０内に設けられた内側および外側の第１の流体通路６０ａ、６０ｂ内に入るときにいくつかの流路に分かれる。移送流体の各流れが第１の流体通路６０ａ、６０ｂから出ると、各流れは、第１のインサート５０の第２のキャビティ５５と第２のインサート７０のノズル入口７４との間に画定された混合室内に入る。移送流体の様々な流れが混合室内で膨張し互いに接触し合うことにより、混合室内に乱流ゾーンが生み出される。移送流体は、高圧下であるが比較的低い速度で混合室内に入る。
【００５４】
移送流体が移送流体供給管路３０に導入されると同時に、作動流体が２〜４０バール（２００〜４０００ｋＰａ）、最も好ましくは５〜２０バール（５００〜２０００ｋＰａ）の範囲の好ましい供給圧力で適切なソースから導入される。作動流体は、本体２０内に設けられた作動流体供給管路３６に導入される。移送流体の場合と同様に、作動流体もいつかの流体が挙げられるが、この好ましい例では水とする。作動流体は、作動流体供給管路３６内を通過するときに、第１のインサート５０の外部に設けられたチャネル６４内に入る。次いで、作動流体は、本体２０と第１のインサート５０の間に位置するチャネル６４を介して、第１のインサート５０の周囲全体に流れることができる。作動流体は、チャネル６４の周りを流れるときに、第１のインサート５０内の複数の半径方向供給管路６６内に入り、本装置の長手方向軸線Ｌに向かって内側に流れる。供給管路６６の内側端部では、作動流体が９０度方向転換し、内側および外側の第２の流体通路６８ａ、６８ｂ内に入る。この９０度の方向転換は、作動流体を不安定にし、その結果供給管路６６内の乱流レベルを高め、混合室内の作動流体の微粒化を促進することになる。以下、この点について更に説明する。
【００５５】
移送流体および作動流体は、広範囲の質量流量にわたって供給することができる。移送流体と作動流体の質量流量比は、２０：１〜１：１０の好ましい範囲内とすることができる。
【００５６】
作動流体が第２の流体通路６８ａ、６８ｂの各出口に到達すると、各第２の通路６８ａ、６８ｂから混合室内に作動流体流が注入される。注入された作動流体流が混合室内の周囲気体と接触すると、それら２つの流体間の摩擦力により作動流体流が微粒化され、それによって作動流体の液滴が形成される。移送流体が混合室内に入ることで発生する乱流により、上述のような作動流体の微粒化によって生じる液滴が混合室全体に拡散することが保証される。これが、本発明で利用する微粒化メカニズムの第１段階である。
【００５７】
微粒化メカニズムの残りの段階は、装置１０のノズル７２内で発生する。混合室内の作動流体の液滴は、乱流の移送流体によってノズル入口７４内に搬送される。ノズル入口７４とノズルスロート部７６の間の断面積が漸減することにより、移送流体は非常に高い速度、好ましくは音速に加速される。移送流体のこのような加速は、各液滴のノズルスロート部に最も近い部分がノズル入口に最も近い部分よりも早く移動する故に、ノズルの収束領域（すなわち、ノズル入口とノズルスロート部の間の領域）内の作動流体の液滴全体に速度勾配が存在することを意味している。これにより、作動流体の液滴は剪断力を受け、その結果、流れ方向に伸張または伸長される。剪断力が表面張力を上回ると、液滴が変形してより小さい液滴に分裂するため、更なる微粒化がもたらされる。この剪断作用が、微粒化メカニズムの第２段階である。
【００５８】
縮小された作動流体の液滴は、非常に高い速度、場合によっては音速でノズルスロート部７６から出る。上述のとおり、ノズル出口７８は、ノズルスロート部７６よりも断面積が大きい。したがって、この高速移送流体は、スロート部７６から出口７８に向かって流れるに従って膨張する。これにより、移送流体に含まれる作動流体の液滴が伸張され、いくつかのより小さい作動流体の液滴に分裂する。この液滴の分裂が、本発明で利用する微粒化メカニズムの第３段階である。
【００５９】
最後に、これらの液滴は、分散相のミストとしてノズル出口７８から噴霧される。動作条件によっては、ノズル７２を通過する流れがスロート部７６とノズル出口７８の間の領域で亜音速となる可能性がある。別の方法では、動作条件は、音速領域がスロート部７６とノズル出口７８の間、ノズル出口７８側、または装置１０の外部で発生する衝撃波によって終端され、上記領域内の流れがその長さの一部または全部にわたって亜音速となる可能性があることを意味する場合もある。衝撃波が発生するこれらの動作条件では、衝撃波全体の急激な圧力上昇による第４の液滴分裂メカニズムが提供され得る。
【００６０】
図１０は、スロート部および出口の断面積、およびスロート部と出口の間の等価経路距離が既知であるときに、ノズル７２の等価拡がり角度をどのように計算することができるかを概略的に示す。Ｅ１は、ノズルスロート部７６と同じ断面積を有する円の半径である。Ｅ２は、ノズル出口７８と同じ断面積を有する円の半径である。距離ｄは、スロート部７６から出口７８までの等価経路距離である。角度βは、Ｅ２およびＥ１の頂部を通り、等距離線ｄの延長線と交わる線を引くことによって計算される。この角度βは、縮尺拡大図から測定することも、半径Ｅ１、Ｅ２、および距離ｄを使用して三角法から計算することもできる。次に、この角度βに係数２を乗じて第２の流体通路の等価拡がり角度γを計算することができる（γ＝２β）。
【００６１】
装置１０の最適な性能を得るために、ノズル７２のスロート部７６と出口７８の面積比が１：１．１〜１：２８となるように、ノズル７２の出口７８の断面積をスロート部７６の断面積の１．１倍〜２８倍大きくすることができることを発見した。ノズル７２の出口７８の断面積は、最も好ましくはスロート部７６の断面積の１．４〜５．５倍大きくすることができ、したがって、ノズル７２のスロート部７６と出口７８の面積比は、最も好ましくは５：７〜２：１１となる。スロート部７６から出口７８までのこのような断面積の増加により、ノズル７２に含まれる等価拡がり角度γは１〜４０度、角度γは最も好ましくは２〜１３度となる。
【００６２】
図５に示す装置の試験で得られた性能データを以下の表１に示す。これらの結果は、液滴寸法を測定しデータ解析を実行するレーザ回折式粒子寸法測定システム（laser diffraction particle size system）を使用して取得した。データは、ノズルから３ｍ離れたプルームの中心位置で測定した。その理由は、本測定システムで良好な粒子観察が可能となる位置であったことに加え、ノズルの典型的なプルーム特性も提示されたためである。プルーム内に存在する液滴の寸法を判定した後、このデータを更に解析して、当業界で使用される共通の測定パラメータＤｖ９０およびＤｆ９０を計算した。Ｄｖ９０は、噴霧される液体の総体積の９０パーセントがこの値以下の直径を有する滴で構成されることを示す。Ｄｆ９０は、噴霧される液滴の総数の９０パーセントがこの値以下の直径を有することを示す。
【００６３】
この非限定的な試験例では、移送流体として圧縮空気を利用し、作動流体として水を利用した。
【００６４】
【表１】
【００６５】
図６〜図８は、ミスト発生装置の代替的な実施形態を示す。これらの代替的な実施形態は、それぞれ図２〜図４を参照して既に説明した第１および第２のインサート５０、７０、およびロック部材９０を利用する。したがって、これらの構成部品の各特徴には同じ参照番号が割り当てられており、後述の代替的な実施形態ではこれらの特徴の説明は省略する。
【００６６】
後述の代替的な実施形態は、第１および第２のインサート５０、７０と共に本体２０の隔室２８内に配置される第３のインサートが設けられる点で、上述の第１の実施形態と異なる。
【００６７】
図６に示す装置１０’の第２の実施形態では、隔室２８内に第１および第２のインサート５０、７０が挿入される前に、第３のインサート１１０が挿入される。第３のインサート１１０は管状であり、外径は、管状部材１１０と隔室２８の内面との間の密閉封止嵌合を達成するように選択される。封止嵌合を補助するために、第３のインサート１１０の第１の端部１１２には第１の円周方向溝１１４が設けられ、第１の円周方向溝１１４の内部にはＯリングシール１１６が配置される。したがって、第３のインサート１１０が隔室２８内に正しく位置決めされると、第１の端部１１２およびシール１１６が移送流体供給管路３０の出口３４に当接する。インサート１１０の第２の端部１１３に隣接する第３のインサート１１０の外面には、第２の円周方向溝１１８が設けられる。隔室２８の内面に対する第３のインサート１１０の外面の封止を強化するために、第２の溝１１８内に更なるＯリングシール１１７が設けられる。
【００６８】
本体２０には、第３のインサート１１０を組み込むために一定の改変を加えることができる。隔室２８の軸線方向長さは、隔室２８内に３つのすべてのインサート５０、７０、１１０が配置され得るように増加させることができる。別法として、第１および第２のインサート５０、７０の軸線方向長さは、３つのすべてのインサートが収容され得る程度に減少させることもできる。必要となり得る別の改変は、作動流体供給管路３６を本体２０上の異なる軸線方向位置に形成することである。このことは、第３のインサート１１０を第１のインサート５０の上流に配置すると、第１の実施形態の場合よりも第１のインサート５０が隔室２８に沿って遠い位置に置かれるために必要となる。図６に示すように、供給管路３６は位置変更されているが、第１のインサート５０は依然として、供給管路３６およびチャネル６４を介して作動流体を受け取るようになっている。
【００６９】
装置１０’の第２の実施形態は組立て式であり、第１の実施形態と実質的に同じ様式で動作する。しかしながら、移送流体供給管路３０と第１のインサート５０の間に管状の第３のインサート１１０が存在するため、移送流体供給管路３０の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７０】
装置１０’’、１０’’’の第３および第４の実施形態を図７および図８に示す。これらの実施形態は、補助的なインサートが設けられる点で第２の実施形態の変形例といえる。図７に示す第３の実施形態は、第２の実施形態で使用される第３のインサートと実質的に同一の第３のインサート１２０を有する。しかしながら、第３の実施形態では、第３のインサート１２０は、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間に挟まれるように隔室２８内に位置決めされる。第２の実施形態の場合と同様に、本体２０内の隔室２８の軸線方向長さは、３つのすべてのインサートを収容するように延長することができる。第３の実施形態は組立て式であり、第１および第２の実施形態と実質的に同じ様式で動作するが、第１のインサート５０と第２のインサート７０の間に管状の第３のインサート１２０が存在するため、第１のインサート５０の下流の混合室の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７１】
図８に示す装置１０’’’の第４の実施形態は、本装置の第２の実施形態で使用される構成と第３の実施形態で使用される構成を事実上組み合わせたものである。したがって、第３のインサート１３０および第４のインサート１４０は、それぞれ隔室２８内の第１のインサート５０の上流および下流に配置されている。第３および第４のインサート１３０、１４０は管状であり、第２および第３の実施形態で使用される第３のインサートと実質的に同一である。本実施形態のインサートと先述の実施形態の第３のインサートとの間で認められる唯一の差異は、本実施形態のインサートは、４つのすべてのインサートが本体２０の隔室２８内に収まるように軸線方向長さをより短くすることができる点である。この場合も、本体２０は、隔室２８の軸線方向長さおよび／または作動流体供給管路３６の軸線方向位置をインサートの位置に従って変更するように改変することができる。
【００７２】
第４の実施形態は組立て式であり、先述の実施形態と実質的に同じ様式で動作するが、第１のインサート５０の両側に第３および第４の管状インサート１３０、１４０が存在するため、移送流体供給管路３０の軸線方向長さ、および第１のインサート５０の下流の混合室の軸線方向長さが事実上増加している。
【００７３】
このような長さの異なる補助的な第３のインサートまたは第３および第４のインサートを使用することにより、装置の製造上の複雑さが低減される。例えば、本体またはロック部材の長さを改変する必要なしに、またはそれ自体と作動流体ソースを連結する配管を変更する必要なしに、寸法および長さの異なるノズルまたは第１のインサートを１つまたは複数の補助的なインサートと共に装置の本体内に設置することができる。また、１つ（または複数）の混合室の軸線方向長さを変更することにより、それらの領域内の乱流を変化させることができ、本発明で利用する微粒化メカニズムの第１段階を変更することができる。
【００７４】
図９は、先述したミスト発生装置のどの実施形態でも利用可能な改変された第１のインサート１５０の断面図である。改変された第１のインサート１５０の基本的な構成は、図２の第１のインサート５０と実質的に同じであり、第１および第２のキャビティ５３、５５は、複数の第１の通路または移送流体通路６０ａ、６０ｂによって互いに流体連結される。内側の第１の通路６０ａは、インサート１５０とインサート１５０が内部に配置される組立て装置によって共有される長手方向軸線Ｌと同軸になるように、改変されたインサート１５０の中心に配置される。外側の第１の通路６０ｂは、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に離間され、内側の第１の通路６０ａおよび長手方向軸線Ｌと実質的に平行である。
【００７５】
改変されたインサート１５０は、チャネル６４が内部に形成される外周面６２も有する。チャネル６４は、インサート５０の周囲全体に延在する。チャネル６４からインサート５０の半径方向内側に向かって複数の作動流体供給管路６６が延在する。供給管路６６は、第１の通路６０ａ、６０ｂ、および長手方向軸線Ｌと実質的に直交する。供給管路６６は、外側の第１の通路６０ｂ間に設けられる周囲空間においてインサート５０の半径方向内側に延在する。改変されたインサート１５０が元の第１のインサートと異なる点は、第２の通路、すなわち作動流体通路が中央の第３のキャビティ１７０に置き換えられていることである。第３のキャビティ１７０は、長手方向軸線Ｌおよび内側の第１の通路６０ａと同軸である。第３のキャビティ１７０は、内側の第１の通路６０ａ、各供給管路６６、および第２のキャビティ５５と流体連通するように形成される。第３のキャビティ１７０の内径は、内側の第１の通路６０ａの内径より大きく、第２のキャビティ５５の内径より小さい。円周方向リップ１７２は、第３のキャビティ１７０が第２のキャビティ５５内に開口するポイントで、第３のキャビティ１７０の壁部から半径方向内側に突出する。
【００７６】
第２のキャビティ５５から第３のキャビティ１７０に挿入されるほぼ円形のプラグ１５２が設けられる。プラグ１５２は、外径がリップ１７２の内径より大きいプラグ本体１５３を有する。したがって、プラグ１５２が第３のキャビティ１７０に挿入されると、プラグ本体１５３がリップ１７２を押し退け、プラグ本体１５３とリップ１７２がスナップフィットする。したがって、リップ１７２は、プラグ１５２がキャビティ１７０から抜け出るのを防止する。フランジ部１５４は、プラグ本体１５３から半径方向外側に突出する。フランジ部１５４の直径は、第３のキャビティ１７０の内径より大きくなっており、これにより、第３のキャビティ１７０内へのプラグ１５２の進入可能範囲が制限される。
【００７７】
プラグ１５２の長手方向には、中央通路が延在する。中央通路は、大径部１６０ａと、小径部１６０ｂとを備える。プラグ１５２が改変されたインサート１５０内の所定位置に置かれると、第３のキャビティ１７０および中央通路の大径部１６０ａにより、第１段階混合室１５１が画定される。第１段階混合室１５１は、内側の第１の通路６０ａから移送流体を受け取り、供給管路６６から作動流体を受け取る。中央通路の小径部１６０ｂは、第１段階混合室１５１によって受け取られた移送流体および作動流体が第２のキャビティ５５によって部分的に画定される主混合室内に流入することを可能にする。
【００７８】
相対的に直径が小さい内側の第１の通路６０ａから直径が大きい第１段階混合室１５１内に流入した移送流体は、第１段階混合室内で膨張し、乱流を生み出すことになる。第１段階混合室１５１内に入った作動流体は、この乱流に曝され、これら２つの流体間で発生する摩擦力により、作動流体の少なくとも一部が微粒化される。その後、移送流体および作動流体の流れは、中央通路の小径部１６０ｂを経て主混合室の下流へと流れる。したがって、改変された第１のインサート１５０は、上述した第１のインサートの下流で発生する主混合段階の前に、移送流体および作動流体の初期混合段階を提供する。この初期混合段階では、乱流による混合および液滴分裂による２段階の初期微粒化工程を実行することにより、ノズルの上流で発生する微粒化メカニズムが改善される。
【００７９】
複数の移送流体通路を設けることにより、混合室内に続くいくつかの別々の移送流体流路を形成することが可能となる。これらの様々な移送流体流れが混合室内で互いに接触すると、混合室内により大きい量の乱流が生み出される。この増大した乱流により、微粒化された液滴が混合室全体に均一に分散することが保証される。また、乱流レベルが高いということは、液滴が互いに衝突した場合、すなわち液滴表面同士が衝突した場合に発生する内部応力が高くなることを意味し、したがって、それらの内部応力が表面張力を上回る可能性が高くなる。つまり、衝突により、液滴の合一ではなく分裂が生じる可能性が高くなる。半径方向であれ円周方向であれ、移送流体の出口が作動流体の出口を取り囲むように様々な通路を配置することにより、混合室内およびノズルの拡大区間（すなわち、スロート部を過ぎた部分）において液滴のより均一な分散が達成される。これにより、微粒化工程の第３（膨張）段階が可能な限り効果的となることが保証される。
【００８０】
複数の作動流体通路を設けると、より多くの流量の作動流体を微粒化することが可能となる。
【００８１】
作動流体通路の出口が混合室の外側を向くように位置決めすれば、ウォールストリッピング（wall stripping）メカニズムを最適化することにより、微粒化を促進することができる。ウォールストリッピングでは、移送流体流れにより、混合室の内面に付着した作動流体の膜から液滴が剥ぎ取られ、それに伴って作動流体の膜が徐々に微粒化される。第３のインサートを使用する第３の実施形態の場合と同様に、より長い混合室を設けると作動流体の膜が伸展する表面積が拡大するため、ウォールストリッピングプロセスを改善することができる。
【００８２】
移送流体供給管路、移送流体通路、およびノズル通路は比較的広くなり、内部の制約が最小限に抑えられる。その結果、関連する通路が移送流体に含まれる粒子状物質によって遮断されることを心配せずに、粒子状物を含む流体を移送流体として使用することが可能となる。
【００８３】
装置を少数の構成部品から形成することにより、本発明は、簡略化された製造工程を実現する。個々の構成部品自体も既存の装置と比較して複雑さが低減され、製造コストの点で有利である。また、インサートは本体に嵌合され、ロック部材によって所定位置に保持されるので、各構成部品の製造時に要求される機械加工公差を低くすることができる。
【００８４】
外側の第１の流体通路は、長手方向軸線Ｌと必ずしも平行である必要はない。その代わりに、外側の第１の流体通路は、長手方向軸線Ｌに対して角度をもたせることができる。換言すると、各外側の第１の流体通路の入口および出口を軸線Ｌに対して異なる半径方向位置に置くことができる。更に、第１の流体通路は、必ずしも実質的に一定の直径を有する必要はない。第１の流体通路は、直径が減少した部分および／または直径が増加した部分を有することができる。第１の流体通路は、ほぼ涙滴形の断面だけでなく、代替的にほぼ円形の断面を有することも楕円形の断面を有することもできる。
【００８５】
３組以上の第１の流体通路を存在させることもできる。例えば、第３組の第１の流体通路は、内側および外側の第１の流体通路よりも大きい軸線Ｌからの半径方向距離において、それら内側および外側の第１の流体通路の周りに円周方向に延在させることができる。
【００８６】
そうすることが好ましいとはいえ、第２の流体通路は、必ずしも内側の第１の流体通路と外側の第１の流体通路の間に半径方向に配置する必要はない。第２の流体通路は、第２の流体通路が外側の第１の流体通路対の間に位置するように、また、第２の流体通路と外側の第１の流体通路とが長手方向軸線Ｌの周りに円周方向に交互に置かれるように、半径方向と円周方向に配置することができる。換言すると、第１の流体通路の出口が第２の流体通路の出口を円周方向に取り囲むことになる。
【００８７】
第２の流体通路は、混合室の上流の第２の流体通路内で微粒化が開始されるように、第１のインサート内で外側の第１の流体通路と流体連結させることもできる。
【００８８】
第２の流体通路は、それぞれの内部に乱流発生構成部品を含むことができる。この構成部品は、例えば通路の内側のテーパ端縁の形をとることができる。
【００８９】
第２の流体通路は、長手方向軸線Ｌと必ずしも平行である必要はない。その代わりに、第２の流体通路は、長手方向軸線Ｌに対して角度をもたせることができる。換言すると、各第２の流体通路の入口および出口を軸線Ｌに対して異なる半径方向位置に置くことができる。更に、第２の流体通路は、必ずしも実質的に一定の直径を有する必要はない。第２の流体通路は、直径が減少した部分および／または直径が増加した部分を有することができる。第２の流体通路は、ほぼ円形の断面を有することも、代替的に楕円形の断面を有することもできる。
【００９０】
３組以上の第２の流体通路を存在させることもできる。例えば、第３組の第２の流体通路は、内側および外側の組の第２の流体通路よりも大きい軸線Ｌからの半径方向距離において、それら内側および外側の組の第２の流体通路の周りに円周方向に延在させることができる。
【００９１】
上述の装置の好ましい実施形態は本体内に１つの作動流体入口のみを有するが、本体の側壁の周りに円周方向に離間された複数の作動流体入口が存在する可能性もある。各作動流体入口は、第１のインサートの周囲に延在するチャネルと流体連通することができる。
【００９２】
図９に示す改変された第１のインサート内で利用されるプラグには、第１段階混合室と第２のキャビティを連結する複数の補助通路を設けることができる。これらの補助通路は、中央通路の小径部の周りに円周方向に離間させることができる。これらの補助通路は、中央通路の小径部に対して２つ以上の半径方向位置に置くことができる。
【００９３】
第３のインサートまたは第３および第４のインサートを利用する実施形態では、いくつかの作動流体供給管路を本体に沿った様々な位置に設けることができる。これらの供給管路は、上記の補助的なインサートの存在により、第１のインサートのチャンバに沿った軸線方向位置により、必要に応じて閉止することも、作動流体供給源と連結することもできる。別法として、第１および第３のインサートは、第１のインサートの円周方向の供給チャネルが長手方向に延在し、第１のインサートの前部と共に第３のインサートの一部分も覆うよう連続的に延在するような形状とすることができる。つまり、本体内には単一の作動流体供給管路が設けられる可能性があるが、第１のインサートがこの管路から軸線方向に離間されている場合も、第３のインサートの存在により、この管路は依然として第１のインサートに作動流体を供給することができる。
【００９４】
本装置の更なる改変は、第２の流体通路が移送流体の供給源に向かって上流に面するように、第１のインサートの向きを変えることである。この場合、反対方向に流れる作動流体および移送流体は、本体と第１のインサートの間に画定される混合室内で互いに接触することになる。作動流体は混合室内で微粒化され、その後、移送流体は、分散した作動流体を第１のインサート内の第１の流体通路を利用して下流のノズルまで搬送する。このように改変された装置では、本体と第１のインサートの間に第３の管状インサートも配備することができ、それによって本体と第１のインサートの間に画定される混合室の寸法を縮小することができる。混合室をこのように延長することにより、混合室内の乱流による混合を促進することができる。
【００９５】
最も単純な形態では、本発明の装置は、複数の移送流体通路と、混合室内および混合室の下流のノズル内に開口する少なくとも１つの作動流体通路と、を備える。この構成のみが与えられる場合も、本明細書のいずれかの箇所で列挙した利点の１つまたは複数を実現することができる。したがって、本発明の好ましい実施形態の上記の説明には、様々な通路群およびそれらの通路の相対的な好ましい半径方向位置および円周方向位置が記載されているが、これらの組み合わせは本発明の正常な作用にとって不可欠なものではないことを理解されたい。上述の本発明の好ましい実施形態は複数の作動流体通路を備えるが、本発明は、複数の作動流体通路に限定されない。本発明は、１つまたは複数の作動流体通路を有する限り、本明細書に列挙した利点のうちの１つまたは複数を実現することができる。更に、好ましい実施形態は長手方向軸線Ｌと同軸である内側の移送流体通路を有するが、本発明は、このような内側の移送流体通路を有することにも限定されない。本発明は、移送流体通路が長手方向軸線Ｌの周りに円周方向にのみ離間される場合も効果を奏する。
【００９６】
本発明の詳細な説明で既に述べたが、移送流体は空気に限らない。その他の適切な流体例としては、窒素、ヘリウムおよび蒸気が挙げられる。同様に、水は、本発明と共に使用され得る唯一の適切な作動流体というわけではない。除毒剤、界面活性剤、抑制剤のような添加剤を含むその他の流体も、作動流体としての使用に適している。
【００９７】
本発明は、本発明の範囲から逸脱しない上記および他の改変例および改良例を含む可能性がある。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
前記作動流体供給管路出口と流体連通する第１の混合室と、
移送流体の供給源を受けるように構成された入口、および前記混合室と流体連通する出口をそれぞれ有する複数の移送流体通路と、
前記混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と流体連通する入口、および前記混合室と流体連通する出口を有する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、長手方向軸線を有し、前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備える、装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の装置であって、複数の作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路および前記移送流体通路は、前記装置の前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、複数の作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間される、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置される、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、前記各作動流体通路はそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置され、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りで円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備え、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路は、いずれも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は、前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備え、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備え、前記連通路の断面積は、前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい、装置。
【請求項１２】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体入口および移送流体入口が画定される第１の端部、および隔室が画定される第２の端部を有する本体であって、前記隔室は、前記作動流体入口および前記移送流体入口と流体連通する第１の端部、および開口した第２の端部を有する、本体と、
前記隔室の前記開口端部内に受けられるように構成される第１のインサートであって、前記作動流体入口と流体連通する少なくとも１つの作動流体供給管路、および前記移送流体入口と流体連通する複数の移送流体通路を画定する第１のインサートと、
前記隔室内の、前記第１のインサートと前記隔室の前記開口端部との間に受けられるように構成され、断面積が減少したスロート部を有するノズルを画定する第２のインサートであって、前記第１のインサートおよび前記第２のインサートは、前記第１のインサートと前記第２のインサートの間の、前記作動流体通路、前記移送流体通路、および前記ノズルの中間の位置に、第１の混合室を画定する、第２のインサートと、
前記第１のインサートおよび前記第２のインサートが前記隔室内に固定されるようにするために、前記第２のインサートおよび前記本体の前記第２の端部上で受けられるように構成されたロック部材と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と流体連通する入口、および前記第１の混合室と流体連通する出口を有する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記装置および前記第１のインサートは長手方向軸線の周りに同軸に置かれ、前記第１のインサート内に画定される前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置される、装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置であって、前記第１のインサート内に画定される前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備える、装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定し、前記作動流体通路および前記移送流体通路は前記第１のインサートの前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置であって、前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定し、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間される、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置される、装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の装置であって、前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備え、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路は、いずれも前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい、装置。
【請求項２０】
請求項１２に記載の装置であって、前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備え、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備え、前記連通路の断面積は、前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい、装置。
【請求項２２】
ミストを発生させる方法であって、
加圧された作動流体を少なくとも１つの作動流体供給管路に供給するステップと、
移送流体の供給源を、複数の移送流体通路を経て前記作動流体供給管路の下流の第１の混合室内に導入するステップと、
前記作動流体供給管路から前記第１の混合室内に作動流体流を注入することにより前記作動流体を微粒化して分散相の作動流体液滴を形成するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記第１の混合室から断面積が減少したノズルスロート部を通過するように送出するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記ノズルスロート部よりも断面積が大きいノズル出口から噴霧するステップと、
を有する方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記混合室は長手方向軸線を有し、前記移送流体の一部分は、前記作動流体が導入される位置よりも前記長手方向軸線からの半径方向距離が小さい位置で、前記混合室内に導入される、方法。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の方法であって、前記移送流体の一部分は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路を介して前記混合室内に導入され、残りの前記移送流体は、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路を介して導入される、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、前記作動流体は、前記作動流体を前記複数の移送流体通路と前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化される、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、前記作動流体は、前記作動流体を前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間された複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化される、方法。
【請求項２７】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
移送流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの移送流体供給管路と、
前記作動流体供給管路の前記出口および前記移送流体供給管路の前記出口とそれぞれ流体連通する第１の混合室と、
前記第１の混合室と流体連通する第２の混合室と、
前記第１の混合室と前記第２の混合室を連結する複数の連通路と、
前記第２の混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路は前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、前記少なくとも１つの作動流体通路および前記少なくとも１つの移送流体供給管路は実質的に反対方向から前記第１の混合室と連通する、装置。
【請求項３０】
請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の装置であって、長手方向軸線を有し、前記複数の連通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側連通路と、前記内側連通路の周りに円周方向に離間された複数の外側連通路と、を備える、装置。
【請求項１】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
前記作動流体供給管路出口と流体連通する第１の混合室と、
移送流体の供給源を受けるように構成された入口、および前記混合室と流体連通する出口をそれぞれ有する複数の移送流体通路と、
前記混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と流体連通する入口、および前記混合室と流体連通する出口を有する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置であって、長手方向軸線を有し、前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは、前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置される、装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置であって、前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備える、装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の装置であって、複数の作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路および前記移送流体通路は、前記装置の前記長手方向軸線の周りに円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置であって、複数の作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間される、装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置であって、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置される、装置。
【請求項８】
請求項６に記載の装置であって、前記各作動流体通路はそれぞれ１対の前記外側移送流体通路間に配置され、前記作動流体通路および前記外側移送流体通路は前記内側移送流体通路の周りで円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項９】
請求項４に記載の装置であって、前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備え、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路は、いずれも前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は、前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備え、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する、装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の装置であって、前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備え、前記連通路の断面積は、前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい、装置。
【請求項１２】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体入口および移送流体入口が画定される第１の端部、および隔室が画定される第２の端部を有する本体であって、前記隔室は、前記作動流体入口および前記移送流体入口と流体連通する第１の端部、および開口した第２の端部を有する、本体と、
前記隔室の前記開口端部内に受けられるように構成される第１のインサートであって、前記作動流体入口と流体連通する少なくとも１つの作動流体供給管路、および前記移送流体入口と流体連通する複数の移送流体通路を画定する第１のインサートと、
前記隔室内の、前記第１のインサートと前記隔室の前記開口端部との間に受けられるように構成され、断面積が減少したスロート部を有するノズルを画定する第２のインサートであって、前記第１のインサートおよび前記第２のインサートは、前記第１のインサートと前記第２のインサートの間の、前記作動流体通路、前記移送流体通路、および前記ノズルの中間の位置に、第１の混合室を画定する、第２のインサートと、
前記第１のインサートおよび前記第２のインサートが前記隔室内に固定されるようにするために、前記第２のインサートおよび前記本体の前記第２の端部上で受けられるように構成されたロック部材と、を備えることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の装置であって、前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と流体連通する入口、および前記第１の混合室と流体連通する出口を有する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置であって、前記装置および前記第１のインサートは長手方向軸線の周りに同軸に置かれ、前記第１のインサート内に画定される前記移送流体通路出口のうちの少なくとも１つは前記作動流体通路出口よりも短い前記長手方向軸線からの半径方向距離に配置される、装置。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれか一項に記載の装置であって、前記第１のインサート内に画定される前記複数の移送流体通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路と、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路と、を備える、装置。
【請求項１６】
請求項１４に記載の装置であって、前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定し、前記作動流体通路および前記移送流体通路は前記第１のインサートの前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる、装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の装置であって、前記第１のインサートは複数の作動流体通路を画定し、前記作動流体通路は前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間される、装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置であって、前記作動流体通路は、前記内側移送流体通路と前記外側移送流体通路の間で半径方向に配置される、装置。
【請求項１９】
請求項１７に記載の装置であって、前記複数の作動流体通路は、内側作動流体通路と、外側作動流体通路と、を備え、一群の前記内側作動流体通路および一群の前記外側作動流体通路は、いずれも前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間され、前記外側作動流体通路は前記内側作動流体通路よりも前記内側移送流体通路からの半径方向距離が大きい、装置。
【請求項２０】
請求項１２に記載の装置であって、前記第１のインサートは、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する第２の混合室を更に備え、前記移送流体通路のうちの少なくとも１つは前記第２の混合室と流体連通し、残りの前記移送流体通路は前記第１の混合室と流体連通する、装置。
【請求項２１】
請求項２０に記載の装置であって、前記第１の混合室と前記第２の混合室との間の連通路を更に備え、前記連通路の断面積は、前記第１の混合室と前記第２の混合室のどちらの断面積よりも小さい、装置。
【請求項２２】
ミストを発生させる方法であって、
加圧された作動流体を少なくとも１つの作動流体供給管路に供給するステップと、
移送流体の供給源を、複数の移送流体通路を経て前記作動流体供給管路の下流の第１の混合室内に導入するステップと、
前記作動流体供給管路から前記第１の混合室内に作動流体流を注入することにより前記作動流体を微粒化して分散相の作動流体液滴を形成するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記第１の混合室から断面積が減少したノズルスロート部を通過するように送出するステップと、
前記移送流体および前記分散相の作動流体を、前記ノズルスロート部よりも断面積が大きいノズル出口から噴霧するステップと、
を有する方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法であって、前記混合室は長手方向軸線を有し、前記移送流体の一部分は、前記作動流体が導入される位置よりも前記長手方向軸線からの半径方向距離が小さい位置で、前記混合室内に導入される、方法。
【請求項２４】
請求項２２または２３に記載の方法であって、前記移送流体の一部分は、前記長手方向軸線と同軸である内側移送流体通路を介して前記混合室内に導入され、残りの前記移送流体は、前記内側移送流体通路の周りに円周方向に離間された複数の外側移送流体通路を介して導入される、方法。
【請求項２５】
請求項２３に記載の方法であって、前記作動流体は、前記作動流体を前記複数の移送流体通路と前記長手方向軸線の周りで円周方向に交互に置かれる複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化される、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、前記作動流体は、前記作動流体を前記内側移送流体通路の周りで円周方向に離間された複数の作動流体通路を通過させることによって微粒化される、方法。
【請求項２７】
ミストを発生させる装置であって、
作動流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの作動流体供給管路と、
移送流体の供給源と流体連通する入口、および出口を有する少なくとも１つの移送流体供給管路と、
前記作動流体供給管路の前記出口および前記移送流体供給管路の前記出口とそれぞれ流体連通する第１の混合室と、
前記第１の混合室と流体連通する第２の混合室と、
前記第１の混合室と前記第２の混合室を連結する複数の連通路と、
前記第２の混合室と流体連通するノズル入口、ノズル出口、および前記ノズル入口と前記ノズル出口の中間に位置し、断面積が前記ノズル入口と前記ノズル出口のどちらの断面積よりも小さいスロート部を有するノズルと、を備えることを特徴とする装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の装置であって、前記作動流体供給管路と前記第１の混合室の中間に位置する少なくとも１つの作動流体通路を更に備え、前記作動流体通路は前記供給管路と流体連通する入口を有し、前記作動流体通路の直径は前記供給管路の直径よりも小さい、装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の装置であって、前記少なくとも１つの作動流体通路および前記少なくとも１つの移送流体供給管路は実質的に反対方向から前記第１の混合室と連通する、装置。
【請求項３０】
請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の装置であって、長手方向軸線を有し、前記複数の連通路は、前記長手方向軸線と同軸である内側連通路と、前記内側連通路の周りに円周方向に離間された複数の外側連通路と、を備える、装置。
【図１】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２（ａ）】
【図２（ｂ）】
【図２（ｃ）】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公表番号】特表２０１１−５２３８９３（Ｐ２０１１−５２３８９３Ａ）
【公表日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５１２２２５（Ｐ２０１１−５１２２２５）
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／０５０６２６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４７４４３
【国際公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（５１０３２２０８５）パスート ダイナミックス ピーエルシー (3)
【氏名又は名称原語表記】ＰＵＲＳＵＩＴ ＤＹＮＡＭＩＣＳ ＰＬＣ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＧＢ２００９／０５０６２６
【国際公開番号】ＷＯ２００９／１４７４４３
【国際公開日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（５１０３２２０８５）パスート ダイナミックス ピーエルシー (3)
【氏名又は名称原語表記】ＰＵＲＳＵＩＴ ＤＹＮＡＭＩＣＳ ＰＬＣ
【Ｆターム（参考）】
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