液体を微粒子に噴射する方法とノズル
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体を微粒子に噴射する方法とノズルに関し、とくに、液体を極めて小さい微粒子に噴射できる方法とノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】液体を超微粒子にするノズルは種々の用途に使用されている。たとえば、薬液を空気中に噴霧して超微粒子とする用途に使用すると、人体に吸収されやすい薬剤を製造できる。
【０００３】液体を超微粒子に噴霧するノズルとして、図１と図２に示すものが開発されている。図１に示すノズルは、液体を加圧して円筒状の空気路１に供給し、空気路１で空気と混合して先端から噴射して一次ミスト２とする。噴射された一次ミスト２は、互いに衝突されて二次ミスト３となり、さらに微細な粒子となる。この構造のノズルは、液体を１０μｍ以下の微細な粒子に噴射できる。
【０００４】図２に示すノズルは、二重管をしており、中心孔４から液体を、液体の周囲から加圧空気を噴射する。この構造のノズルは、中心から噴射された液体が周囲の空気に削られて小さい液滴となる。空気による削りは次第に液の中心部分に進んでいくが、このとき空気のスピードは徐々に低下して液滴が大きくなる。中央部に噴射される液体は、周囲の液滴が邪魔をして空気との混合が悪くなり、液滴が大きくなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１と図２に示すノズルは、加圧空気で噴霧される液体を微細な液滴にできる特長がある。しかしながら、図１に示すノズルは、水のように付着性のない液体には使用できるが、付着性のある液体には使用できない。それは、数分も使用すると、ノズルの先端に噴霧された液滴が付着して乾燥し、しかもこれが次第に堆積して詰まってしまう欠点があった。このため、図１に示すノズルは、噴射する液体が特定され、種々の液体を微細な粒子で噴霧できない欠点がある。
【０００６】図２に示すノズルは、液滴を微細な粒子とするために、中心孔４を極めて小さくして、液体を非常に細く噴射する必要がある。中心孔を太くすると、噴射される液滴が大きくなってしまうからである。このため、この構造のノズルは、液滴を小さくするためには、時間当りの噴霧量を極めて小さくする必要があり、処理量と液滴の微細化とは互いに相反する特性となり、両特性を満足できない欠点がある。ちなみに、粒子径を１０μｍ以下とするノズルは、中心孔の内径を０．２ｍｍ以下とする必要がある。この内径のノズルの噴霧量は、乾燥重量で１時間に１５ｇにすぎない。このように小さいノズルは極めて詰まりやすい欠点もある。
【０００７】さらに、図１と図２に示すノズルは、いずれも、噴射される液滴がフルコーンで噴霧され、ホロコーンでは噴射できない。ホロコーンとは、液滴を筒状に噴射する状態であって、内部全体が液滴で充満されない状態である。これに対して、フルコーンは、筒状に噴射される液滴が内部まで充満される状態である。液体を微細な液滴に噴射するノズルは、空気中に噴射された液滴を急速乾燥し、あるいは空気中に気化させる用途に多く使用される。この用途に使用されるノズルは、液体をホロコーンで噴射するのがよい。フルコーンの液滴は、内部全体が液滴で満たされるので、中心部分の液滴を速やかに乾燥できず、あるいは、空気中に気化できないからである。
【０００８】本発明は、従来のこれ等の欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、液体を極めて小さい微粒子に噴射できると共に、種々の液体を詰まらない状態で使用できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【０００９】さらに、本発明の他の重要な目的は、単位時間当りの噴射量を多くして、しかも微細な液滴に噴射できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【００１０】さらにまた、本発明の他の重要な目的は、必要ならば液体をホロコーンに噴射することも可能で、ホロコーンに噴射すると液体を、能率よく乾燥し、あるいは気化できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記の目的を達成するために、図３に示す構造のノズルを試作した。この図のノズルは、中心から液体を噴射するのではなく、液体をリング状に噴射するために三重管構造としている。中心と外周から空気を噴射し、中間の供給口５からリング状に液体を噴射する。この構造のノズルを使用して、中心からは６．５ｋｇ／ｃｍ2のアトマイズエアーを、外周からは１ｋｇ／ｃｍ2のスプレッディングエアーを噴射して、粒子径を５μｍとする微粒子を得ることに成功した。しかしながら、この構造のノズルは、液体を噴射する供給口５の調整が極めて難しく、調整がずれると微粒子の粒子径は２０〜３０μｍ以上に急激に大きくなった。供給口５は、内側リングと中間リングの相対位置で調整される。
【００１２】本発明者はさらにこの欠点を解消するために、図４に示す構造のノズルを開発した。この図のノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーとを鋭角に衝突させて、微細な液滴を得ようして開発した。この構造のノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーの衝突角を２５度に設計すると、１０μｍ以下の微粒子が得られる。しかしながら、このことを実現するために、供給口５を構成するふたつのリング６の先端が極めて先鋭な角度となり、製作が極めて難しくなった。
【００１３】本発明者は、微粒子を得るためには、二重管のノズルのように、液体を細い尖状に噴射するか、あるいは薄い膜状に噴射して、これを空気で微粒子とすることが必須の構成要件と考えていた。たしかに、この構造によって、液体を微細な液滴に噴霧できる。ただ、この構造を実現するためには、液体を噴射する供給口を極めて細くし、あるいはスリットを著しく狭くする必要があって、詰まりやすくて、時間当りの噴射能力が小さくなる欠点がある。
【００１４】本発明の液体を微粒子に噴射する方法とノズルは、従来のこのような原理とは異なる新しい方法で液体を微粒子にして噴射することに成功したものである。本発明の液体を微粒子に噴射する方法は、この好ましい実施例を示す図５のように、供給口５から液体を傾斜面７に供給する。傾斜面７に供給された液体は、傾斜面７に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばされて薄膜流８となる。薄膜流８は空気流に加速されて傾斜面７の先端から気体中に噴射されて微粒子の液滴９となる。
【００１５】さらに、本発明の請求項３に記載される液体を微粒子に噴射する方法は、その好ましい実施例を示す図６のように、尖鋭なエッジ７Ａを境界としてその両面に設けられたふたつの傾斜面７の途中に液体を供給し、傾斜面７に供給された液体を、傾斜面７に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばして薄膜流８とし、さらにこの薄膜流８を傾斜面７の先端のエッジから気体中に噴射して、微粒子としている。
【００１６】さらに、本発明の請求項４に記載される液体を微粒子に噴射するノズルは、下記の構成を備えている。このノズルは、液体を流動させて薄膜流とする傾斜面７を有し、この傾斜面７を流動する液体の薄膜流を空気中に微粒子として噴射するノズルを改良したものである。このノズルは、傾斜面７を液体の流動方向に平滑な面とすると共に、この傾斜面７に加圧空気を噴射して、傾斜面７に接触しながら、しかも、傾斜面７と平行に一定の方向に高速流動する空気流をつくる空気口１０と、空気流を高速流動させている傾斜面７の途中に、空気流の流動方向に交差するように液体を供給する供給口５とを備える。供給口５から傾斜面７に供給された液体は、高速流動する空気流で平滑面に押し付けられて薄く引き伸ばされた薄膜流となり、薄膜流を空気流で空気中に微粒子として噴射することを特徴としている。
【００１７】さらにまた、本発明の請求項５に記載される液体を微粒子に噴射するノズルは、以下の構成を備える。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口５と、この供給口５から噴射される液体を流動させる傾斜面７と、この傾斜面７に加圧空気を噴射する空気口１０とを備える。
（ｂ） 供給口５は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口５は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口５は傾斜面７の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口５の傾斜面７に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面７は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口１０は傾斜面７の途中に開口された供給口５に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面７の先端に尖鋭なエッジ７Ａが設けられている。
（ｉ） 空気口１０がエッジ７Ａの両面に開口されており、エッジ７Ａの両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
【００１８】さらにまた、本発明の請求項６に記載されるノズルは、空気路１にヘリカルリブ２２を配設している。ヘリカルリブ２２は、空気口１０から噴射される空気をスパイラル状に回転して、均一に噴射させる。
【００１９】さらに、本発明の請求項７のノズルは、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ２２を配設している。ヘリカルリブ２２は、エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気を互いに反対方向に回転するように設けている。
【００２０】
【作用】本発明は、独特の状態で液体を微粒子にして噴射する。すなわち、本発明の液体を微粒子に噴射する方法は、図５に示すように、傾斜面７に沿って高速流動する空気流で、傾斜面７に送り出された液体を薄く引き伸ばして薄膜流８とする。傾斜面７に沿って流動する薄膜流８は、傾斜面７を離れるときに薄すぎて膜状態ではいられなくなり、表面張力で粉々にちぎれて微粒子の液滴９となる。本発明は、空気流で液体を薄膜流８として微粒子の液体にして噴射する。このため、従来のように、液体を薄膜状態で噴射することなく、液体を超微粒子にできる特長がある。このことは、液体の供給口５の詰まりを有効に防止でき、さらに、供給口５の加工を簡単にする。
【００２１】さらに、図５に示すように、傾斜面７の先端に尖鋭なエッジ７Ａを設け、このエッジ７Ａでアトマイズエアーとスプレッディングエアーとを衝突させると、空気を激しく振動できる。空気振動は液体をさらに微粒子にする作用がある。
【００２２】さらに、本発明のノズルは、傾斜面７の先端にリング状のエッジ７Ａを設け、このエッジ７Ａから液体を噴射させる構造として、ホロコーン状態で液滴を微粒子に噴射できる。ホロコーンで噴射される液滴は、効率よく乾燥、あるいは気化できる。
【００２３】請求項６のノズルは、空気口１０から均一に空気を噴射する。それは、空気路１に設けたヘリカルリブ２２が、軸方向に流動する空気にスピンをかけるからである。スピンのかかった空気は、遠心力で管壁に押し付けられて、円周上に拡がる。そして、リング状スリットの空気口１０に均一に流れ込み、均一に安定して噴射される。
【００２４】さらに、請求項７のノズルは、請求項５のノズルを改良したもので、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気にスピンをかけるヘリカルリブ２２を配設している。エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気は互いに逆スピンとなって、エッジ７Ａ先端でのミスト形成時、両空気のひねり作用が加わって、微粒子粉砕効果が上がり、より小さい微粒子を作る事ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液体を微粒子に噴射する方法とノズルを例示するものであって、本発明は液体を微粒子に噴射する方法とノズルを下記のものに特定しない。
【００２６】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２７】図５に示す液体を微粒子に噴射するノズルは、液体をリング状に噴射する供給口５と、この供給口５から噴射される液体を流動させる傾斜面７と、この傾斜面７に加圧空気を噴射する空気口１０とを備えている。
【００２８】この図に示すノズルは、内側リング１１と、中間リング１２と、外側リング１３を備える。内側リング１１と中間リング１２の間に供給口５を設け、内側リング１１の中心にアトマイズエアーの空気路１４を設け、中間リング１２と外側リング１３の間にスプレッディングエアーの供給路１５を設けている。
【００２９】内側リング１１は外形を円柱状とし、中間リング１２は内形を円柱状に加工し、内側リング１１と中間リング１２の間に、所定の幅のスリット状の供給口５を設けている。供給口５は、リング状に形成されており、スリット幅は、液体が詰まらない幅に設計される。本発明のノズルは、供給口５から液体を薄膜にして送り出す必要がない。液体は傾斜面７で薄く引き伸ばされて微粒子となって噴射されるからである。したがって、供給口５のスリット幅は、送り出される液体の流量、傾斜面７の長さ、傾斜面７に噴射されるアトマイズエアーの流速、供給口５の内径等を考慮して最適値に設計される。たとえば、供給口５のスリット幅は、０．２〜１．５ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍ、最適には約０．８ｍｍに設計される。
【００３０】供給口５の直径は、噴射する液体の流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値に設計される。供給口５の直径は、たとえば、１０００ｇ／分の液体を噴射するノズルにおいて、約５０ｍｍφに設計される。流量が大きくなると、供給口５は直径を大きく、流量が少なくなると直径を小さく設計する。
【００３１】内側リング１１の外周部と、中間リング１２の先端面は、テーパー状に切削加工されて、傾斜面７となっている。内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７は、内側リング１１の傾斜面７に沿って噴射される流動する空気が、内側リング１１と中間リング１２の境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７が同一平面となるとは、内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７に段差ができず、内側リング１１の傾斜面７から中間リング１２の傾斜面７に直線的に空気が流動される状態を意味する。このように、内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７を同一平面のテーパー状に加工するには、内側リング１１と中間リング１２を連結してテーパー加工すればよい。さらに、傾斜面７は、ここに沿って流動する液体が乱流とならないように、液体の流動方向に沿って平滑面となっている。図に示すノズルの傾斜面７は、円錐状で全体を平滑面に仕上げている。
【００３２】内側リング１１と中間リング１２に傾斜面７を設けることによって、傾斜面７の中間に供給口５が開口される。内側リング１１と中間リング１２に設けられる傾斜面７の傾斜角αは、供給口５の傾斜面７に対する角度が鈍角となるように、たとえば、１００〜１７０度、好ましくは１２０〜１６０度、さらに好ましくは１３０〜１６０度、最適には約１５０度に設計される。傾斜角αは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅により傾斜角αは最適値が変わる。傾斜角αは、好ましくは、傾斜面７における供給口５の開口幅が２ｍｍを越えないように設計される。
【００３３】内側リング１１の先端には中心リング１６が配設され、この中心リング１６と内側リング１１との間に空気口１０が開口されている。中心リング１６は、図示しないが内側リング１１に固定して所定の位置に配設されている。中心リング１６は、外周面を内側リング１１の傾斜面７に沿うテーパー状に加工している。中心リング１６と内側リング１１の間に形成される空気口１０はスリット状で、ここから加圧空気を層流状態に噴射して、傾斜面７に沿って高速流動させる。
【００３４】内側リング１１の空気路１４は加圧空気源Ｆに連結されている。空気口１０は傾斜面７に沿って流動するアトマイズエアーを噴射する。空気源Ｆは、たとえば３〜２０ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは４〜１５ｋｇ／ｃｍ2、さらに好ましくは４〜１０ｋｇ／ｃｍ2、最適には約６．５ｋｇ／ｃｍ2の空気を空気口１０に供給する。アトマイズエアーの空気圧を高くすると、傾斜面７に沿って高速流動する空気の流速が速くなって、液体をより効果的に薄く引き伸ばして液体を小さい微粒子の液滴９にできる。ただ、空気圧を高くすると特殊なコンプレッサーを必要とし、さらに消費エネルギーも大きくなるので、要求される液滴の粒子径と、消費エネルギーとを考慮して最適値に設計される。
【００３５】さらに、図５に示すノズルは、アトマイズエアーに加えて、傾斜面７の外周にスプレッディングエアーを噴射している。ただ、スプレッディングエアーは必ずしも噴射する必要はない。スプレッディングエアーを噴射しないで、アトマイズエアーで液体を微粒子の液滴にして噴射できるからである。アトマイズエアーとスプレッディングエアーを噴射するノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーとを傾斜面７のエッジ７Ａで衝突させて、液滴９をより小さい微粒子の液体にできる特長がある。さらに、スプレッディングエアーでもってホロコーンの角度を調整することもできる。また液体の性質によっては、エッジ７Ａでの離れが悪く、スプレッディングエアー側に液逆流を起こす場合があり、スプレッディングエアーでもってこれを防ぐこともできる。
【００３６】スプレッディングエアーは、中間リング１２と外側リング１３の間に設けられるスプレッディングエアー噴射口１７から噴射される。スプレッディングエアーはアトマイズエアーに比較して低圧空気である。たとえば、アトマイズエアーを約６．５ｋｇ／ｃｍ2とするとき、スプレッディングエアーは約１ｋｇ／ｃｍ2とすることができる。スプレッディングエアーは、アトマイズエアーのように液体を強制的に薄く引き伸ばす必要がないので、たとえば、０．５〜３ｋｇ／ｃｍ2の範囲に設定できる。
【００３７】アトマイズエアーとスプレッディングエアーの両方を噴射するノズルは、傾斜面７の先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。中間リング１２は先端面に傾斜面７を設け、先端の外周を円筒状に加工して、傾斜面７の先端にエッジ７Ａを設けている。この形状の中間リング１２は、傾斜面７の先端に（１８０度−傾斜角α）の尖鋭なエッジ７Ａを形成できる。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リング１２の外周をテーパー状に加工して、エッジ７Ａの角度を調整することもできる。
【００３８】図５に示すノズルは、下記の状態で液体を微粒子の液体にして噴射する。
■ 内側リング１１の中心に設けた空気路１４に加圧したアトマイズエアーを供給し、中間リング１２と外側リング１３の間のスプレッディングエアー噴射口１７にスプレッディングエアーを供給して、供給口５から液体を傾斜面７に送り出す。
■ 傾斜面７に供給された液体は、傾斜面７に沿って高速流動するアトマイズエアーで薄く引き伸ばされて薄膜流８となる。たとえば、傾斜面７に沿ってアトマイズエアーをマッハ１．５の流速で流動させて供給口５に液体を送り出し、薄膜流８の先端部での流速をアトマイズエアーの１／２０とすれば、２５．５ｍ／ｓとなる。傾斜面７の先端に設けたエッジ７Ａの直径を５０ｍｍとすれば、液体を１リットル／分で供給して薄膜流８の膜圧は４μｍとなる。
【００３９】■ ４μｍの薄膜流８は、傾斜面７のエッジ７Ａを過ぎると薄すぎて膜状態でいられなくなり、表面張力で粉々にちぎられて微粒子の液滴９となる。
【００４０】■ 微粒子の液滴９は、エッジ７Ａでアトマイズエアーとスプレッディングエアーが衝突し、摩擦して振動して液滴９をさらに小さい微粒子とする。
【００４１】■ 微粒子の液滴９は、アトマイズエアーとスプレッディングエアーによって放射状に運ばれる。この状態をホロコーンという。ホロコーンのコーン角度は傾斜面７の角度で決定されるが、アトマイズエアーとスプレッディングエアーの噴射圧でも調整できる。
【００４２】ホロコーンの状態で噴射された液滴９は、乾燥されて微粒子の微粉末となり、あるいは、空気中に気化される。液滴を微粉末にするか、あるいは気化させるかは、噴射する液体の種類で特定する。たとえば、液体に乾燥させると固体になる薬液を使用すると、微粒子の粉末となる。液体に水のように気化させると気体になるものを使用すると、噴霧された液体は気化される。
【００４３】図６は、Ａ液とＢ液を混合して微粒子の微粉末とするノズルを示す。この図に示すノズルは、図５に示すノズルの中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面もテーパー状に加工して傾斜面７としている。外側中間リング１２Ｂの傾斜面７は、内側中間リング１２Ａの傾斜面７と同一平面に連結している。
【００４４】図６に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの内側面と外側面に傾斜面７を有し、内側に設けられた傾斜面７にＡ液の供給口５を、外側の傾斜面７にＢ液の供給口５を設けている。Ａ液とＢ液の両方を、アトマイズエアーで傾斜面７に薄く引き延ばしできるように、内側リング１１の空気口１０と、外側中間リング１２Ｂ及び外側リング１３の間のスプレッディングエアー噴射口１７の両方から高圧のアトマイズエアーを噴射する。
【００４５】この構造のノズルは、液体の状態では混合されないＡ液とＢ液とを噴射して、Ａ液とＢ液を均一に分散させることができる。たとえば、Ａ液には水に溶けない塩化メチレンベースの液体を、Ｂ液には水ベースの結合液を噴射することができる。ただ、この構造のノズルは、同じ液体を分岐してふたつの供給口から噴射することもできる。同じ液体をふたつに分岐して噴射すると、片方の供給口から噴射する液体の流量を半分にできる。このため、傾斜面の液体をより薄い薄膜流として微細な微粒子とすることができる。
【００４６】この図のノズルから、互いに混合しないＡ液とＢ液を同時に噴射すると、図７に示すようになる。
■ Ａ液は水ベースのＢ液とは溶け合わない。したがって、Ａ液とＢ液の両方の液滴９が同時にできる。
■ 液滴９を６０℃の熱風中に噴霧すると、Ａ液の塩化メチレンが蒸発してＡ液の液滴９は乾燥して微粉末になる。
■ Ａ液の液滴９が乾燥する状態になっても、Ｂ液の液滴９はまだ乾燥しない。Ｂ液は、水の一部が気化して濃度の高い液滴９の状態にある。そして、Ａ液とＢ液の微粒子は互いに均一に分散している。
■ その後、Ｂ液の液滴９がＡ液の微粉末に付着し、あるものはＡ液の微粉末表面を覆い、またあるものはＡ液の微粉末を結合させる。
■ Ｂ液にコーティングされたＡ液の微粉末は互いに結合されてさらに大きな粒子に成長して造粒される。このように使用すると、図６に示すノズルは液体のスプレードライと、造粒とを同時にできる。しかも、Ａ液とＢ液とを均一に分散して造粒できる特長がある。
【００４７】また、以下のようにして、薬品Ａと薬品Ｂの固体分散体を作ることができる。固体分散体とは、一次粒子を構成する成分が２種以上の物でこの成分である分子が混じり合って、固体を形成している物である。
【００４８】薬品Ａと薬品Ｂを混合した固体分散体を作る通常の方法は、薬品Ａと薬品Ｂを、溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液に溶解した溶液をスプレードライして得られる。しかし、薬品Ａは溶媒Ｄによってゆっくりではあるが、分解を起こす性質があり、また薬品Ｂは、溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液でないと溶解できないとする。そこで、薬品Ａの分解を無くするために薬品Ａを溶媒Ｃで溶かしてＡ液とし、薬品Ｂを溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液で溶かしてＢ液とし、Ａ液とＢ液を前記のノズルで噴霧する。エッジ７Ａの両側に供給されたＡ液とＢ液は、エッジ７Ａで混合されてミストとなって飛んでいく、そしてこのミストは、熱風中に噴霧されると、加熱されて沸騰蒸発を起こす。この時沸騰振動で２液は完全に混合され、そして乾燥し超微粉の固体分散体が得られる。この場合薬品Ａが溶媒Ｄに出会うのは、ミスト状態でいる一瞬であるから分解は起こらず、品質の良い薬品Ａと薬品Ｂの固体分散体が得られる。
【００４９】図６に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの内側と外側の両面に傾斜面７を設け、内側と外側の傾斜面７に２種の異なる液体を供給している。図８に示すノズルは、傾斜面７の途中に複数の供給口５を設けている。この構造のノズルは、複数の供給口５から数種の異質の液体を供給して、同時に噴霧することができる。供給口５に供給する液体の組合せによって、新しい特性をもった多機能複合粒子の製造が可能である。たとえば、あらかじめ加熱溶融した数種の液体を冷風中に同時噴霧したり、数種の溶け合う溶媒、または溶け合わない溶媒を用いて作った数種の溶液を熱風中に同時に噴霧する。このように、溶質、溶媒の選択、乾燥空気の温度設定により、目的にあった多機能複合粒子が製造できる。
【００５０】さらに、図９と図１０は、より微細な微粒子にできるノズルを示す。これ等の図に示すノズルは、図６に示すノズルと同じように、中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面もテーパー状に加工して傾斜面７としている。
【００５１】傾斜面の拡大図を図１１に示す。この図に示すように、内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、供給口５の近傍において、その両側に位置する外側中間リング１２Ｂと内側リング１１の傾斜面７の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面を有するノズルは、矢印で示すように傾斜面７に沿って流動する高速空気流が、供給口５から液体をスムーズに排出する特長がある。それは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７が、両側の傾斜面７から突出しないからである。図示しないが、内側中間リング１２Ａの傾斜面７が、両側に位置する傾斜面７の延長線から突出すると、突出部に空気が衝突してスムーズに液体を排出できなくなる。
【００５２】さらに、図１１の拡大図に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７を湾曲させて、先端部分を、隣接する傾斜面７の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、傾斜面７に沿って矢印の方向に高速流動する空気流が、先端部分で傾斜面７に強く押し付けられて、傾斜面７を流動する液体の薄膜流をより薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体を極めて微細な、たとえば１〜５μｍの微粒子として噴射できる特長がある。
【００５３】この図に示すノズルは、外側中間リング１２Ｂと、内側中間リング１２Ａと、内側リング１１先端の角度を図に示すように設計すると、液体をホロコーンで噴射できる。
【００５４】図５、図６及び図９に示すノズルは、スプレッディングエアー噴射口１７と、空気口１０を構成する中心リング１６及び外側リング１３の先端部分を通気性部材１８で構成している。通気性部材１８は、空気口１０に圧入される空気を貫通して表面から噴射させる通気性を有する。通気性部材１８は、たとえば、平均粒子径が約１μｍであるステンレス製の焼結金属である。通気性部材１８は、空気口１０から噴射する空気の一部を表面から噴射して、中心リング１６と外側リング１３先端部分の表面にミストが付着するのを防止する効果がある。
【００５５】さらに、図１２は、ホロコーンとフルコーンの両方に微粒子を噴射できるノズルを示す。この図のノズルの先端部の要部拡大図を図１３に示す。このノズルも、図６に示すノズルと同じように、中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面はストレートな傾斜面７としている。
【００５６】内側中間リング１２Ａに設けた傾斜面７の拡大図を図１４に示す。この図に示すノズルも、図１１に示すノズルと同じように、内側中間リング１２Ａの傾斜面７を、供給口５の近傍において、その両側に位置する外側中間リング１２Ｂと内側リング１１の傾斜面７の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面７を有するノズルも、矢印で示すように傾斜面７に沿って流動する高速空気流が、供給口５から液体をスムーズに排出する。
【００５７】さらに、図１４に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７の傾斜角を途中で変更して、先端部分を、隣接する傾斜面７の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、傾斜面７に沿って矢印の方向に高速流動する空気流が、先端部分で傾斜面７に強く押し付けられて、傾斜面７を流動する液体の薄膜流を薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体をより微細な微粒子として噴射できる特長がある。
【００５８】さらに、この図に示すノズルは、外側リング１３と、外側中間リング１２Ｂと、内側中間リング１２Ａと、内側リング１１先端の角度を図に示すように設計して、液体をホロコーンとフルコーンの両方で噴射できる。液体をホロコーンに噴射させるには、中心リング１６と内側リング１１の間の空気口１０から噴射されるアトマイズエアーの噴射圧を、外側中間リング１２Ｂと外側リング１３との間の空気口１０から噴射するアトマイズエアーの噴射圧よりも強くする。反対に、外側中間リング１２Ｂと外側リング１３との間の空気口１０から噴射するアトマイズエアーの噴射圧を、中心リング１６と内側リング１１の間の空気口１０から噴射されるアトマイズエアーの噴射圧よりも強くすると、液体をフルコーン状態に噴射できる。
【００５９】図１２に示すノズルも、図９に示すノズルと同様に、空気口１０を構成する中心リング１６と外側リング１３の先端部分を通気性部材１８として、中心リング１６と外側リング１３の表面にミストが付着するのを防止している。
【００６０】さらに、図１５に示すノズルは、通気性部材を使用しないで、ミストの付着を防止する独特の構造をしている。この図のノズルは、中心リング１６の先端面に空気剥離凹部１９を設けて、供給口５の内側であってノズルの先端面に空気剥離凹部１９を設けている。空気剥離凹部１９は、中心リング１６に設けた貫通孔２０を介して、内側リング１１と中心リング１６との間の空気路１に連結されている。貫通孔２０は、図１６に示すように、噴射される空気を空気剥離凹部１９で回転させる方向、すなわち、半径方向から接線方向に傾斜して開口されている。空気剥離凹部１９の表面は、空気を乱すことなく層流状態で流動できる平滑面としている。さらに、空気剥離凹部１９の外周部分は、飛行機の翼と同じような流線形となって、空気口１０に向かって滑らかに湾曲している。
【００６１】この構造のノズルは、加圧された空気を、貫通孔２０から接線方向に空気剥離凹部１９に噴射すると、空気は、テーパー状の空気剥離凹部１９の内面に衝突し、薄く拡がりながら旋回流となる。この時、空気剥離凹部１９のテーパー角度（θ）により、空気剥離凹部１９の出口方向（図において上方）に向かう気流の割合を変えることができる。テーパー角度（θ）を、図に示すように１５度とすると、出口方向に向かう旋回気流は、７０％であり、残り３０％は空気剥離凹部１９の底方向に向かう旋回気流となり、底に達した後に風速を弱めて、出口方向へ向かう。そして、前述の７０％高速旋回気流に巻き込まれて、空気剥離凹部１９から排出される。
【００６２】空気剥離凹部１９の内面にそって流動する空気の高速旋回気流は、テーパー面と翼型の流線形部分の斜面を登り、先端に達した所で、翼型表面に沿って流動して、内側リング１１と中心リング１６の間に設けた空気路１から噴射されるアトマイズエアーに引き込まれる。流線形の翼型部分は、空気口１０に向かって滑らかに湾曲しているので、空気が表面に沿って流動し、中心リング１６の前面に流動する空気層を作る。
【００６３】中心リング１６の前面の全てを、この流動する空気層で覆うので、供給口５から噴射されるミストが付着することはない。貫通孔２０は、空気剥離凹部１９から均一に空気を噴射できるように、好ましくは６個程度とするのがよい。ただ、貫通孔をさらに多くすることもできる。さらに、貫通孔の形状をスリット状にして横幅を広くすると、５個よりも少ない貫通孔で空気剥離凹部から均一に空気を吹き出すことができる。
【００６４】この構造ノズルは、ノズルの前面が空気層で覆われているので、飛来したミストが表面に付着することなく、流動する空気層である流線気流によって吹き飛ばされる。また、この構造のノズルは、前記の通気性部材１８によるエアレイションで粉付着を防止する方法よりも、少ないエアー量で、同等の効果を得る事ができる。
【００６５】さらに、図１７に示すノズルは、空気口１０と供給口５から、空気と液体を均一に噴射するノズルを示す。この図のノズルは、空気路１と液体路２１にヘリカルリブ２２を配設している。空気路１や液体路２１には、各リングを組み立てる時の芯出のため、すなわち、全てのリングの中心を正確に一致させるために、各リングの間にリブを設けている。リブの先端を接触させることにより、各リングは芯出しして正確に組み立られる。
【００６６】リブは、図１８に示すように、リングの間に均等に設けられる。この図のノズルは、４個のリブを設けているが、リブはリング間隔の全周を均等にするためのものであるから、少なくとも三つ設けられる。この図に示すように、リブを流体の流動方向に延長したストレートリブ２３にすると、流体は直進して、リブの間を通過する。ストレートリブ２３を通過した流体は、粗、密のむらができる。ストレートリブ２３の部分は粗、ストレートリブ２３の間は密になる。
【００６７】この現象を解消するために、図１９に示すように、ストレートリブを螺旋状に変形するヘリカルリブ２２にすると、ヘリカルリブ２２の間を通過する流体はスピンがかかり、スピンのかかった流体は遠心力で管壁に押し付けられて、円周上に拡がって均一になる。図１９１９において、空気路１に設けられるヘリカルリブ２２の傾斜角αは、好ましくは約３０度とする。傾斜角αはヘリカルリブ２２の中心線に対する角度である。空気は流速が速いので傾斜角αを小さくして十分にスピンをかけることができる。傾斜角αを大きくすると、スピンはよくかかるが、空気の通過抵抗が増加する。ヘリカルリブ２２の傾斜角αは、空気のスピンと通過抵抗とを考慮して、たとえば、１０〜４５度、好ましくは１５〜４０度、さらに好ましくは２０〜３５度とする。
【００６８】図１７のノズルは、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気にスピンをかけてスパイラルに回転させるヘリカルリブ２２を配設している。エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気は互いに反対方向に回転しながらエッジ７Ａに向かって噴射される。この構造のノズルは、エッジ７Ａの両面に流動されるアトマイズエアーを互いに逆スピンとし、エッジ７Ａ先端でのミスト形成時に、両エアーのひねり作用が加わって、ミスト粉砕効果が上がり、より小さいミストを作る事ができる。
【００６９】ただ、本発明のノズルは、必ずしも、エッジの両面に流動するアトマイズエアーを逆スピンとする必要はなく、エッジ両面のアトマイズエアーを同じ方向にスピンをかけることもできる。さらに、複数の空気口を有するノズルにおいては、すべての空気口から噴射される空気にスピンをかける必要もない。したがって、特定の空気路にのみヘリカルリブを設けることもできる。
【００７０】さらに、図１７に示すノズルは、液体路２１にもヘリカルリブ２２を配設している。液体は空気に比較して流速が遅いので、ヘリカルリブ２２の傾斜角αを約６０度と大きくしている。傾斜角αは、たとえば、３０〜７０度、好ましくは４５〜６５度の範囲とすることができる。液体路２１のヘリカルリブ２２の傾斜角αも、空気路１のヘリカルリブ２２と同じように、大きくすると液体のスピンを強くできるが、液体の流動抵抗が大きくなる。このため、ヘリカルリブ２２の傾斜角αは、液体の流動抵抗とスピンとを考慮して最適値に設計される。
【００７１】
【発明の効果】本発明の液体を微粒子に噴射する方法とノズルは、下記の優れた特長がある。
■ 液体を極めて小さい微粒子に噴射できると共に、種々の液体を詰まらない状態で長時間連続噴射できる。それは、本発明が液体を、極めて小さい孔や、極めて狭いスリットから噴射して微粒子に噴射するのではなく、平滑面を高速流動する空気流で、液体を薄く引き延ばしてから微粒子にして噴射すると共に、液体が平滑面を絶えず自己洗浄しているからである。本発明は、液体を薄膜流に引き伸ばして微粒子の液滴とするので、平滑面に沿って流動させる空気の流速で、液滴を極めて小さい微粒子として噴射できる特長がある。
【００７２】■ 単位時間当りの噴射量を多くして、しかも微細な液滴に噴射できる。ちなみに、本発明者が試作したノズルは、１分間に１０００ｇの液体を噴射して、粒子径を１０μｍ以下の微粒子の液滴を噴射することに成功した。
【００７３】■ 本発明の請求項５のノズルは、必要ならば液体をホロコーンに噴射することも可能である。液体をホロコーンに噴射して能率よく乾燥し、あるいは気化できる特長がある。ただ、本発明の液体を微粒子に噴射する方法とノズルは、液体をフルコーンに噴射することもできる。すなわち、用途に最適なように、フルコーンとホロコーンの両方の状態に噴射できる。
【００７４】■ 本発明の請求項５のノズルは、エッジの両面に傾斜面を設け、ふたつの傾斜面に異なる液体を供給して、固体分散体の微粒子とすることもできる。
■ また、必要ならばスプレードライと造粒とを同時に行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図２】従来の他の実施例の液体を微粒子に噴射するノズルの概略断面図
【図３】本発明者が先に開発した液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図４】本発明者が図３のノズルに続いて開発したノズルの断面図
【図５】本発明の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図７】図６のノズルから噴射される液滴が乾燥して造粒される状態を示す工程図
【図８】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図９】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１０】図９に示すノズルの要部拡大断面図
【図１１】図１０に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図
【図１２】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１３】図１２に示すノズルの要部拡大断面図
【図１４】図１２に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図
【図１５】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１６】図１５に示す空気剥離凹部の平面図
【図１７】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１８】従来のリング間に設けるストレートリブの正面図及び平面図
【図１９】図１７に示すリング間に設けるヘリカルリブの正面図及び平面図
【符号の説明】
１…空気路
２…一次ミスト
３…二次ミスト
４…中心孔
５…供給口
６…リング
７…傾斜面 ７Ａ…エッジ
８…薄膜流
９…液滴
１０…空気口
１１…内側リング
１２…中間リング １２Ａ…内側中間リング １２Ｂ…外側中間リング
１３…外側リング
１４…アトマイズエアーの空気路
１５…スプレッディングエアーの供給路
１６…中心リング
１７…スプレッディングエアー噴射口
１８…通気性部材
１９…空気剥離凹部
２０…貫通孔
２１…液体路
２２…ヘリカルリブ
２３…ストレートリブ
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液体を微粒子に噴射する方法とノズルに関し、とくに、液体を極めて小さい微粒子に噴射できる方法とノズルに関する。
【０００２】
【従来の技術】液体を超微粒子にするノズルは種々の用途に使用されている。たとえば、薬液を空気中に噴霧して超微粒子とする用途に使用すると、人体に吸収されやすい薬剤を製造できる。
【０００３】液体を超微粒子に噴霧するノズルとして、図１と図２に示すものが開発されている。図１に示すノズルは、液体を加圧して円筒状の空気路１に供給し、空気路１で空気と混合して先端から噴射して一次ミスト２とする。噴射された一次ミスト２は、互いに衝突されて二次ミスト３となり、さらに微細な粒子となる。この構造のノズルは、液体を１０μｍ以下の微細な粒子に噴射できる。
【０００４】図２に示すノズルは、二重管をしており、中心孔４から液体を、液体の周囲から加圧空気を噴射する。この構造のノズルは、中心から噴射された液体が周囲の空気に削られて小さい液滴となる。空気による削りは次第に液の中心部分に進んでいくが、このとき空気のスピードは徐々に低下して液滴が大きくなる。中央部に噴射される液体は、周囲の液滴が邪魔をして空気との混合が悪くなり、液滴が大きくなってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】図１と図２に示すノズルは、加圧空気で噴霧される液体を微細な液滴にできる特長がある。しかしながら、図１に示すノズルは、水のように付着性のない液体には使用できるが、付着性のある液体には使用できない。それは、数分も使用すると、ノズルの先端に噴霧された液滴が付着して乾燥し、しかもこれが次第に堆積して詰まってしまう欠点があった。このため、図１に示すノズルは、噴射する液体が特定され、種々の液体を微細な粒子で噴霧できない欠点がある。
【０００６】図２に示すノズルは、液滴を微細な粒子とするために、中心孔４を極めて小さくして、液体を非常に細く噴射する必要がある。中心孔を太くすると、噴射される液滴が大きくなってしまうからである。このため、この構造のノズルは、液滴を小さくするためには、時間当りの噴霧量を極めて小さくする必要があり、処理量と液滴の微細化とは互いに相反する特性となり、両特性を満足できない欠点がある。ちなみに、粒子径を１０μｍ以下とするノズルは、中心孔の内径を０．２ｍｍ以下とする必要がある。この内径のノズルの噴霧量は、乾燥重量で１時間に１５ｇにすぎない。このように小さいノズルは極めて詰まりやすい欠点もある。
【０００７】さらに、図１と図２に示すノズルは、いずれも、噴射される液滴がフルコーンで噴霧され、ホロコーンでは噴射できない。ホロコーンとは、液滴を筒状に噴射する状態であって、内部全体が液滴で充満されない状態である。これに対して、フルコーンは、筒状に噴射される液滴が内部まで充満される状態である。液体を微細な液滴に噴射するノズルは、空気中に噴射された液滴を急速乾燥し、あるいは空気中に気化させる用途に多く使用される。この用途に使用されるノズルは、液体をホロコーンで噴射するのがよい。フルコーンの液滴は、内部全体が液滴で満たされるので、中心部分の液滴を速やかに乾燥できず、あるいは、空気中に気化できないからである。
【０００８】本発明は、従来のこれ等の欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、液体を極めて小さい微粒子に噴射できると共に、種々の液体を詰まらない状態で使用できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【０００９】さらに、本発明の他の重要な目的は、単位時間当りの噴射量を多くして、しかも微細な液滴に噴射できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【００１０】さらにまた、本発明の他の重要な目的は、必要ならば液体をホロコーンに噴射することも可能で、ホロコーンに噴射すると液体を、能率よく乾燥し、あるいは気化できる液体を微粒子に噴射する方法とノズルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は前記の目的を達成するために、図３に示す構造のノズルを試作した。この図のノズルは、中心から液体を噴射するのではなく、液体をリング状に噴射するために三重管構造としている。中心と外周から空気を噴射し、中間の供給口５からリング状に液体を噴射する。この構造のノズルを使用して、中心からは６．５ｋｇ／ｃｍ2のアトマイズエアーを、外周からは１ｋｇ／ｃｍ2のスプレッディングエアーを噴射して、粒子径を５μｍとする微粒子を得ることに成功した。しかしながら、この構造のノズルは、液体を噴射する供給口５の調整が極めて難しく、調整がずれると微粒子の粒子径は２０〜３０μｍ以上に急激に大きくなった。供給口５は、内側リングと中間リングの相対位置で調整される。
【００１２】本発明者はさらにこの欠点を解消するために、図４に示す構造のノズルを開発した。この図のノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーとを鋭角に衝突させて、微細な液滴を得ようして開発した。この構造のノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーの衝突角を２５度に設計すると、１０μｍ以下の微粒子が得られる。しかしながら、このことを実現するために、供給口５を構成するふたつのリング６の先端が極めて先鋭な角度となり、製作が極めて難しくなった。
【００１３】本発明者は、微粒子を得るためには、二重管のノズルのように、液体を細い尖状に噴射するか、あるいは薄い膜状に噴射して、これを空気で微粒子とすることが必須の構成要件と考えていた。たしかに、この構造によって、液体を微細な液滴に噴霧できる。ただ、この構造を実現するためには、液体を噴射する供給口を極めて細くし、あるいはスリットを著しく狭くする必要があって、詰まりやすくて、時間当りの噴射能力が小さくなる欠点がある。
【００１４】本発明の液体を微粒子に噴射する方法とノズルは、従来のこのような原理とは異なる新しい方法で液体を微粒子にして噴射することに成功したものである。本発明の液体を微粒子に噴射する方法は、この好ましい実施例を示す図５のように、供給口５から液体を傾斜面７に供給する。傾斜面７に供給された液体は、傾斜面７に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばされて薄膜流８となる。薄膜流８は空気流に加速されて傾斜面７の先端から気体中に噴射されて微粒子の液滴９となる。
【００１５】さらに、本発明の請求項３に記載される液体を微粒子に噴射する方法は、その好ましい実施例を示す図６のように、尖鋭なエッジ７Ａを境界としてその両面に設けられたふたつの傾斜面７の途中に液体を供給し、傾斜面７に供給された液体を、傾斜面７に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばして薄膜流８とし、さらにこの薄膜流８を傾斜面７の先端のエッジから気体中に噴射して、微粒子としている。
【００１６】さらに、本発明の請求項４に記載される液体を微粒子に噴射するノズルは、下記の構成を備えている。このノズルは、液体を流動させて薄膜流とする傾斜面７を有し、この傾斜面７を流動する液体の薄膜流を空気中に微粒子として噴射するノズルを改良したものである。このノズルは、傾斜面７を液体の流動方向に平滑な面とすると共に、この傾斜面７に加圧空気を噴射して、傾斜面７に接触しながら、しかも、傾斜面７と平行に一定の方向に高速流動する空気流をつくる空気口１０と、空気流を高速流動させている傾斜面７の途中に、空気流の流動方向に交差するように液体を供給する供給口５とを備える。供給口５から傾斜面７に供給された液体は、高速流動する空気流で平滑面に押し付けられて薄く引き伸ばされた薄膜流となり、薄膜流を空気流で空気中に微粒子として噴射することを特徴としている。
【００１７】さらにまた、本発明の請求項５に記載される液体を微粒子に噴射するノズルは、以下の構成を備える。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口５と、この供給口５から噴射される液体を流動させる傾斜面７と、この傾斜面７に加圧空気を噴射する空気口１０とを備える。
（ｂ） 供給口５は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口５は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口５は傾斜面７の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口５の傾斜面７に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面７は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口１０は傾斜面７の途中に開口された供給口５に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面７の先端に尖鋭なエッジ７Ａが設けられている。
（ｉ） 空気口１０がエッジ７Ａの両面に開口されており、エッジ７Ａの両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
【００１８】さらにまた、本発明の請求項６に記載されるノズルは、空気路１にヘリカルリブ２２を配設している。ヘリカルリブ２２は、空気口１０から噴射される空気をスパイラル状に回転して、均一に噴射させる。
【００１９】さらに、本発明の請求項７のノズルは、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ２２を配設している。ヘリカルリブ２２は、エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気を互いに反対方向に回転するように設けている。
【００２０】
【作用】本発明は、独特の状態で液体を微粒子にして噴射する。すなわち、本発明の液体を微粒子に噴射する方法は、図５に示すように、傾斜面７に沿って高速流動する空気流で、傾斜面７に送り出された液体を薄く引き伸ばして薄膜流８とする。傾斜面７に沿って流動する薄膜流８は、傾斜面７を離れるときに薄すぎて膜状態ではいられなくなり、表面張力で粉々にちぎれて微粒子の液滴９となる。本発明は、空気流で液体を薄膜流８として微粒子の液体にして噴射する。このため、従来のように、液体を薄膜状態で噴射することなく、液体を超微粒子にできる特長がある。このことは、液体の供給口５の詰まりを有効に防止でき、さらに、供給口５の加工を簡単にする。
【００２１】さらに、図５に示すように、傾斜面７の先端に尖鋭なエッジ７Ａを設け、このエッジ７Ａでアトマイズエアーとスプレッディングエアーとを衝突させると、空気を激しく振動できる。空気振動は液体をさらに微粒子にする作用がある。
【００２２】さらに、本発明のノズルは、傾斜面７の先端にリング状のエッジ７Ａを設け、このエッジ７Ａから液体を噴射させる構造として、ホロコーン状態で液滴を微粒子に噴射できる。ホロコーンで噴射される液滴は、効率よく乾燥、あるいは気化できる。
【００２３】請求項６のノズルは、空気口１０から均一に空気を噴射する。それは、空気路１に設けたヘリカルリブ２２が、軸方向に流動する空気にスピンをかけるからである。スピンのかかった空気は、遠心力で管壁に押し付けられて、円周上に拡がる。そして、リング状スリットの空気口１０に均一に流れ込み、均一に安定して噴射される。
【００２４】さらに、請求項７のノズルは、請求項５のノズルを改良したもので、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気にスピンをかけるヘリカルリブ２２を配設している。エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気は互いに逆スピンとなって、エッジ７Ａ先端でのミスト形成時、両空気のひねり作用が加わって、微粒子粉砕効果が上がり、より小さい微粒子を作る事ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための液体を微粒子に噴射する方法とノズルを例示するものであって、本発明は液体を微粒子に噴射する方法とノズルを下記のものに特定しない。
【００２６】さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、「作用の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２７】図５に示す液体を微粒子に噴射するノズルは、液体をリング状に噴射する供給口５と、この供給口５から噴射される液体を流動させる傾斜面７と、この傾斜面７に加圧空気を噴射する空気口１０とを備えている。
【００２８】この図に示すノズルは、内側リング１１と、中間リング１２と、外側リング１３を備える。内側リング１１と中間リング１２の間に供給口５を設け、内側リング１１の中心にアトマイズエアーの空気路１４を設け、中間リング１２と外側リング１３の間にスプレッディングエアーの供給路１５を設けている。
【００２９】内側リング１１は外形を円柱状とし、中間リング１２は内形を円柱状に加工し、内側リング１１と中間リング１２の間に、所定の幅のスリット状の供給口５を設けている。供給口５は、リング状に形成されており、スリット幅は、液体が詰まらない幅に設計される。本発明のノズルは、供給口５から液体を薄膜にして送り出す必要がない。液体は傾斜面７で薄く引き伸ばされて微粒子となって噴射されるからである。したがって、供給口５のスリット幅は、送り出される液体の流量、傾斜面７の長さ、傾斜面７に噴射されるアトマイズエアーの流速、供給口５の内径等を考慮して最適値に設計される。たとえば、供給口５のスリット幅は、０．２〜１．５ｍｍ、好ましくは０．４〜１ｍｍ、最適には約０．８ｍｍに設計される。
【００３０】供給口５の直径は、噴射する液体の流量、スリット幅の寸法等を考慮して最適値に設計される。供給口５の直径は、たとえば、１０００ｇ／分の液体を噴射するノズルにおいて、約５０ｍｍφに設計される。流量が大きくなると、供給口５は直径を大きく、流量が少なくなると直径を小さく設計する。
【００３１】内側リング１１の外周部と、中間リング１２の先端面は、テーパー状に切削加工されて、傾斜面７となっている。内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７は、内側リング１１の傾斜面７に沿って噴射される流動する空気が、内側リング１１と中間リング１２の境界で乱流とならないように、同一平面に形成されている。内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７が同一平面となるとは、内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７に段差ができず、内側リング１１の傾斜面７から中間リング１２の傾斜面７に直線的に空気が流動される状態を意味する。このように、内側リング１１と中間リング１２の傾斜面７を同一平面のテーパー状に加工するには、内側リング１１と中間リング１２を連結してテーパー加工すればよい。さらに、傾斜面７は、ここに沿って流動する液体が乱流とならないように、液体の流動方向に沿って平滑面となっている。図に示すノズルの傾斜面７は、円錐状で全体を平滑面に仕上げている。
【００３２】内側リング１１と中間リング１２に傾斜面７を設けることによって、傾斜面７の中間に供給口５が開口される。内側リング１１と中間リング１２に設けられる傾斜面７の傾斜角αは、供給口５の傾斜面７に対する角度が鈍角となるように、たとえば、１００〜１７０度、好ましくは１２０〜１６０度、さらに好ましくは１３０〜１６０度、最適には約１５０度に設計される。傾斜角αは大きい方が液の流出が安定する。しかしスリット幅により傾斜角αは最適値が変わる。傾斜角αは、好ましくは、傾斜面７における供給口５の開口幅が２ｍｍを越えないように設計される。
【００３３】内側リング１１の先端には中心リング１６が配設され、この中心リング１６と内側リング１１との間に空気口１０が開口されている。中心リング１６は、図示しないが内側リング１１に固定して所定の位置に配設されている。中心リング１６は、外周面を内側リング１１の傾斜面７に沿うテーパー状に加工している。中心リング１６と内側リング１１の間に形成される空気口１０はスリット状で、ここから加圧空気を層流状態に噴射して、傾斜面７に沿って高速流動させる。
【００３４】内側リング１１の空気路１４は加圧空気源Ｆに連結されている。空気口１０は傾斜面７に沿って流動するアトマイズエアーを噴射する。空気源Ｆは、たとえば３〜２０ｋｇ／ｃｍ2、好ましくは４〜１５ｋｇ／ｃｍ2、さらに好ましくは４〜１０ｋｇ／ｃｍ2、最適には約６．５ｋｇ／ｃｍ2の空気を空気口１０に供給する。アトマイズエアーの空気圧を高くすると、傾斜面７に沿って高速流動する空気の流速が速くなって、液体をより効果的に薄く引き伸ばして液体を小さい微粒子の液滴９にできる。ただ、空気圧を高くすると特殊なコンプレッサーを必要とし、さらに消費エネルギーも大きくなるので、要求される液滴の粒子径と、消費エネルギーとを考慮して最適値に設計される。
【００３５】さらに、図５に示すノズルは、アトマイズエアーに加えて、傾斜面７の外周にスプレッディングエアーを噴射している。ただ、スプレッディングエアーは必ずしも噴射する必要はない。スプレッディングエアーを噴射しないで、アトマイズエアーで液体を微粒子の液滴にして噴射できるからである。アトマイズエアーとスプレッディングエアーを噴射するノズルは、アトマイズエアーとスプレッディングエアーとを傾斜面７のエッジ７Ａで衝突させて、液滴９をより小さい微粒子の液体にできる特長がある。さらに、スプレッディングエアーでもってホロコーンの角度を調整することもできる。また液体の性質によっては、エッジ７Ａでの離れが悪く、スプレッディングエアー側に液逆流を起こす場合があり、スプレッディングエアーでもってこれを防ぐこともできる。
【００３６】スプレッディングエアーは、中間リング１２と外側リング１３の間に設けられるスプレッディングエアー噴射口１７から噴射される。スプレッディングエアーはアトマイズエアーに比較して低圧空気である。たとえば、アトマイズエアーを約６．５ｋｇ／ｃｍ2とするとき、スプレッディングエアーは約１ｋｇ／ｃｍ2とすることができる。スプレッディングエアーは、アトマイズエアーのように液体を強制的に薄く引き伸ばす必要がないので、たとえば、０．５〜３ｋｇ／ｃｍ2の範囲に設定できる。
【００３７】アトマイズエアーとスプレッディングエアーの両方を噴射するノズルは、傾斜面７の先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。中間リング１２は先端面に傾斜面７を設け、先端の外周を円筒状に加工して、傾斜面７の先端にエッジ７Ａを設けている。この形状の中間リング１２は、傾斜面７の先端に（１８０度−傾斜角α）の尖鋭なエッジ７Ａを形成できる。ただ、ノズルは、図示しないが、中間リング１２の外周をテーパー状に加工して、エッジ７Ａの角度を調整することもできる。
【００３８】図５に示すノズルは、下記の状態で液体を微粒子の液体にして噴射する。
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】ホロコーンの状態で噴射された液滴９は、乾燥されて微粒子の微粉末となり、あるいは、空気中に気化される。液滴を微粉末にするか、あるいは気化させるかは、噴射する液体の種類で特定する。たとえば、液体に乾燥させると固体になる薬液を使用すると、微粒子の粉末となる。液体に水のように気化させると気体になるものを使用すると、噴霧された液体は気化される。
【００４３】図６は、Ａ液とＢ液を混合して微粒子の微粉末とするノズルを示す。この図に示すノズルは、図５に示すノズルの中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面もテーパー状に加工して傾斜面７としている。外側中間リング１２Ｂの傾斜面７は、内側中間リング１２Ａの傾斜面７と同一平面に連結している。
【００４４】図６に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの内側面と外側面に傾斜面７を有し、内側に設けられた傾斜面７にＡ液の供給口５を、外側の傾斜面７にＢ液の供給口５を設けている。Ａ液とＢ液の両方を、アトマイズエアーで傾斜面７に薄く引き延ばしできるように、内側リング１１の空気口１０と、外側中間リング１２Ｂ及び外側リング１３の間のスプレッディングエアー噴射口１７の両方から高圧のアトマイズエアーを噴射する。
【００４５】この構造のノズルは、液体の状態では混合されないＡ液とＢ液とを噴射して、Ａ液とＢ液を均一に分散させることができる。たとえば、Ａ液には水に溶けない塩化メチレンベースの液体を、Ｂ液には水ベースの結合液を噴射することができる。ただ、この構造のノズルは、同じ液体を分岐してふたつの供給口から噴射することもできる。同じ液体をふたつに分岐して噴射すると、片方の供給口から噴射する液体の流量を半分にできる。このため、傾斜面の液体をより薄い薄膜流として微細な微粒子とすることができる。
【００４６】この図のノズルから、互いに混合しないＡ液とＢ液を同時に噴射すると、図７に示すようになる。
【００４７】また、以下のようにして、薬品Ａと薬品Ｂの固体分散体を作ることができる。固体分散体とは、一次粒子を構成する成分が２種以上の物でこの成分である分子が混じり合って、固体を形成している物である。
【００４８】薬品Ａと薬品Ｂを混合した固体分散体を作る通常の方法は、薬品Ａと薬品Ｂを、溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液に溶解した溶液をスプレードライして得られる。しかし、薬品Ａは溶媒Ｄによってゆっくりではあるが、分解を起こす性質があり、また薬品Ｂは、溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液でないと溶解できないとする。そこで、薬品Ａの分解を無くするために薬品Ａを溶媒Ｃで溶かしてＡ液とし、薬品Ｂを溶媒Ｃと溶媒Ｄの混液で溶かしてＢ液とし、Ａ液とＢ液を前記のノズルで噴霧する。エッジ７Ａの両側に供給されたＡ液とＢ液は、エッジ７Ａで混合されてミストとなって飛んでいく、そしてこのミストは、熱風中に噴霧されると、加熱されて沸騰蒸発を起こす。この時沸騰振動で２液は完全に混合され、そして乾燥し超微粉の固体分散体が得られる。この場合薬品Ａが溶媒Ｄに出会うのは、ミスト状態でいる一瞬であるから分解は起こらず、品質の良い薬品Ａと薬品Ｂの固体分散体が得られる。
【００４９】図６に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの内側と外側の両面に傾斜面７を設け、内側と外側の傾斜面７に２種の異なる液体を供給している。図８に示すノズルは、傾斜面７の途中に複数の供給口５を設けている。この構造のノズルは、複数の供給口５から数種の異質の液体を供給して、同時に噴霧することができる。供給口５に供給する液体の組合せによって、新しい特性をもった多機能複合粒子の製造が可能である。たとえば、あらかじめ加熱溶融した数種の液体を冷風中に同時噴霧したり、数種の溶け合う溶媒、または溶け合わない溶媒を用いて作った数種の溶液を熱風中に同時に噴霧する。このように、溶質、溶媒の選択、乾燥空気の温度設定により、目的にあった多機能複合粒子が製造できる。
【００５０】さらに、図９と図１０は、より微細な微粒子にできるノズルを示す。これ等の図に示すノズルは、図６に示すノズルと同じように、中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面もテーパー状に加工して傾斜面７としている。
【００５１】傾斜面の拡大図を図１１に示す。この図に示すように、内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、供給口５の近傍において、その両側に位置する外側中間リング１２Ｂと内側リング１１の傾斜面７の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面を有するノズルは、矢印で示すように傾斜面７に沿って流動する高速空気流が、供給口５から液体をスムーズに排出する特長がある。それは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７が、両側の傾斜面７から突出しないからである。図示しないが、内側中間リング１２Ａの傾斜面７が、両側に位置する傾斜面７の延長線から突出すると、突出部に空気が衝突してスムーズに液体を排出できなくなる。
【００５２】さらに、図１１の拡大図に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７を湾曲させて、先端部分を、隣接する傾斜面７の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、傾斜面７に沿って矢印の方向に高速流動する空気流が、先端部分で傾斜面７に強く押し付けられて、傾斜面７を流動する液体の薄膜流をより薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体を極めて微細な、たとえば１〜５μｍの微粒子として噴射できる特長がある。
【００５３】この図に示すノズルは、外側中間リング１２Ｂと、内側中間リング１２Ａと、内側リング１１先端の角度を図に示すように設計すると、液体をホロコーンで噴射できる。
【００５４】図５、図６及び図９に示すノズルは、スプレッディングエアー噴射口１７と、空気口１０を構成する中心リング１６及び外側リング１３の先端部分を通気性部材１８で構成している。通気性部材１８は、空気口１０に圧入される空気を貫通して表面から噴射させる通気性を有する。通気性部材１８は、たとえば、平均粒子径が約１μｍであるステンレス製の焼結金属である。通気性部材１８は、空気口１０から噴射する空気の一部を表面から噴射して、中心リング１６と外側リング１３先端部分の表面にミストが付着するのを防止する効果がある。
【００５５】さらに、図１２は、ホロコーンとフルコーンの両方に微粒子を噴射できるノズルを示す。この図のノズルの先端部の要部拡大図を図１３に示す。このノズルも、図６に示すノズルと同じように、中間リング１２を、内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの二重管構造としている。内側中間リング１２Ａと外側中間リング１２Ｂの間にＢ液の供給口５を設けている。リング状の内側中間リング１２Ａは、内側面と外側面の両面にテーパー状の傾斜面７を設けてその先端を尖鋭なエッジ７Ａとしている。外側中間リング１２Ｂの先端面はストレートな傾斜面７としている。
【００５６】内側中間リング１２Ａに設けた傾斜面７の拡大図を図１４に示す。この図に示すノズルも、図１１に示すノズルと同じように、内側中間リング１２Ａの傾斜面７を、供給口５の近傍において、その両側に位置する外側中間リング１２Ｂと内側リング１１の傾斜面７の延長線に対して多少段差を設けて低く設計している。この形状の傾斜面７を有するノズルも、矢印で示すように傾斜面７に沿って流動する高速空気流が、供給口５から液体をスムーズに排出する。
【００５７】さらに、図１４に示すノズルは、内側中間リング１２Ａの傾斜面７の傾斜角を途中で変更して、先端部分を、隣接する傾斜面７の延長線から突出するように形成している。この形状をしている内側中間リング１２Ａの傾斜面７は、傾斜面７に沿って矢印の方向に高速流動する空気流が、先端部分で傾斜面７に強く押し付けられて、傾斜面７を流動する液体の薄膜流を薄く引き延ばしできる。このため、この構造のノズルは、液体をより微細な微粒子として噴射できる特長がある。
【００５８】さらに、この図に示すノズルは、外側リング１３と、外側中間リング１２Ｂと、内側中間リング１２Ａと、内側リング１１先端の角度を図に示すように設計して、液体をホロコーンとフルコーンの両方で噴射できる。液体をホロコーンに噴射させるには、中心リング１６と内側リング１１の間の空気口１０から噴射されるアトマイズエアーの噴射圧を、外側中間リング１２Ｂと外側リング１３との間の空気口１０から噴射するアトマイズエアーの噴射圧よりも強くする。反対に、外側中間リング１２Ｂと外側リング１３との間の空気口１０から噴射するアトマイズエアーの噴射圧を、中心リング１６と内側リング１１の間の空気口１０から噴射されるアトマイズエアーの噴射圧よりも強くすると、液体をフルコーン状態に噴射できる。
【００５９】図１２に示すノズルも、図９に示すノズルと同様に、空気口１０を構成する中心リング１６と外側リング１３の先端部分を通気性部材１８として、中心リング１６と外側リング１３の表面にミストが付着するのを防止している。
【００６０】さらに、図１５に示すノズルは、通気性部材を使用しないで、ミストの付着を防止する独特の構造をしている。この図のノズルは、中心リング１６の先端面に空気剥離凹部１９を設けて、供給口５の内側であってノズルの先端面に空気剥離凹部１９を設けている。空気剥離凹部１９は、中心リング１６に設けた貫通孔２０を介して、内側リング１１と中心リング１６との間の空気路１に連結されている。貫通孔２０は、図１６に示すように、噴射される空気を空気剥離凹部１９で回転させる方向、すなわち、半径方向から接線方向に傾斜して開口されている。空気剥離凹部１９の表面は、空気を乱すことなく層流状態で流動できる平滑面としている。さらに、空気剥離凹部１９の外周部分は、飛行機の翼と同じような流線形となって、空気口１０に向かって滑らかに湾曲している。
【００６１】この構造のノズルは、加圧された空気を、貫通孔２０から接線方向に空気剥離凹部１９に噴射すると、空気は、テーパー状の空気剥離凹部１９の内面に衝突し、薄く拡がりながら旋回流となる。この時、空気剥離凹部１９のテーパー角度（θ）により、空気剥離凹部１９の出口方向（図において上方）に向かう気流の割合を変えることができる。テーパー角度（θ）を、図に示すように１５度とすると、出口方向に向かう旋回気流は、７０％であり、残り３０％は空気剥離凹部１９の底方向に向かう旋回気流となり、底に達した後に風速を弱めて、出口方向へ向かう。そして、前述の７０％高速旋回気流に巻き込まれて、空気剥離凹部１９から排出される。
【００６２】空気剥離凹部１９の内面にそって流動する空気の高速旋回気流は、テーパー面と翼型の流線形部分の斜面を登り、先端に達した所で、翼型表面に沿って流動して、内側リング１１と中心リング１６の間に設けた空気路１から噴射されるアトマイズエアーに引き込まれる。流線形の翼型部分は、空気口１０に向かって滑らかに湾曲しているので、空気が表面に沿って流動し、中心リング１６の前面に流動する空気層を作る。
【００６３】中心リング１６の前面の全てを、この流動する空気層で覆うので、供給口５から噴射されるミストが付着することはない。貫通孔２０は、空気剥離凹部１９から均一に空気を噴射できるように、好ましくは６個程度とするのがよい。ただ、貫通孔をさらに多くすることもできる。さらに、貫通孔の形状をスリット状にして横幅を広くすると、５個よりも少ない貫通孔で空気剥離凹部から均一に空気を吹き出すことができる。
【００６４】この構造ノズルは、ノズルの前面が空気層で覆われているので、飛来したミストが表面に付着することなく、流動する空気層である流線気流によって吹き飛ばされる。また、この構造のノズルは、前記の通気性部材１８によるエアレイションで粉付着を防止する方法よりも、少ないエアー量で、同等の効果を得る事ができる。
【００６５】さらに、図１７に示すノズルは、空気口１０と供給口５から、空気と液体を均一に噴射するノズルを示す。この図のノズルは、空気路１と液体路２１にヘリカルリブ２２を配設している。空気路１や液体路２１には、各リングを組み立てる時の芯出のため、すなわち、全てのリングの中心を正確に一致させるために、各リングの間にリブを設けている。リブの先端を接触させることにより、各リングは芯出しして正確に組み立られる。
【００６６】リブは、図１８に示すように、リングの間に均等に設けられる。この図のノズルは、４個のリブを設けているが、リブはリング間隔の全周を均等にするためのものであるから、少なくとも三つ設けられる。この図に示すように、リブを流体の流動方向に延長したストレートリブ２３にすると、流体は直進して、リブの間を通過する。ストレートリブ２３を通過した流体は、粗、密のむらができる。ストレートリブ２３の部分は粗、ストレートリブ２３の間は密になる。
【００６７】この現象を解消するために、図１９に示すように、ストレートリブを螺旋状に変形するヘリカルリブ２２にすると、ヘリカルリブ２２の間を通過する流体はスピンがかかり、スピンのかかった流体は遠心力で管壁に押し付けられて、円周上に拡がって均一になる。図１９１９において、空気路１に設けられるヘリカルリブ２２の傾斜角αは、好ましくは約３０度とする。傾斜角αはヘリカルリブ２２の中心線に対する角度である。空気は流速が速いので傾斜角αを小さくして十分にスピンをかけることができる。傾斜角αを大きくすると、スピンはよくかかるが、空気の通過抵抗が増加する。ヘリカルリブ２２の傾斜角αは、空気のスピンと通過抵抗とを考慮して、たとえば、１０〜４５度、好ましくは１５〜４０度、さらに好ましくは２０〜３５度とする。
【００６８】図１７のノズルは、エッジ７Ａの両面に開口された空気口１０に連通する空気路１に、軸方向に流動する空気にスピンをかけてスパイラルに回転させるヘリカルリブ２２を配設している。エッジ７Ａ両面の空気口１０から噴射される空気は互いに反対方向に回転しながらエッジ７Ａに向かって噴射される。この構造のノズルは、エッジ７Ａの両面に流動されるアトマイズエアーを互いに逆スピンとし、エッジ７Ａ先端でのミスト形成時に、両エアーのひねり作用が加わって、ミスト粉砕効果が上がり、より小さいミストを作る事ができる。
【００６９】ただ、本発明のノズルは、必ずしも、エッジの両面に流動するアトマイズエアーを逆スピンとする必要はなく、エッジ両面のアトマイズエアーを同じ方向にスピンをかけることもできる。さらに、複数の空気口を有するノズルにおいては、すべての空気口から噴射される空気にスピンをかける必要もない。したがって、特定の空気路にのみヘリカルリブを設けることもできる。
【００７０】さらに、図１７に示すノズルは、液体路２１にもヘリカルリブ２２を配設している。液体は空気に比較して流速が遅いので、ヘリカルリブ２２の傾斜角αを約６０度と大きくしている。傾斜角αは、たとえば、３０〜７０度、好ましくは４５〜６５度の範囲とすることができる。液体路２１のヘリカルリブ２２の傾斜角αも、空気路１のヘリカルリブ２２と同じように、大きくすると液体のスピンを強くできるが、液体の流動抵抗が大きくなる。このため、ヘリカルリブ２２の傾斜角αは、液体の流動抵抗とスピンとを考慮して最適値に設計される。
【００７１】
【発明の効果】本発明の液体を微粒子に噴射する方法とノズルは、下記の優れた特長がある。
【００７２】
【００７３】
【００７４】
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図２】従来の他の実施例の液体を微粒子に噴射するノズルの概略断面図
【図３】本発明者が先に開発した液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図４】本発明者が図３のノズルに続いて開発したノズルの断面図
【図５】本発明の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図６】本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図７】図６のノズルから噴射される液滴が乾燥して造粒される状態を示す工程図
【図８】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図９】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１０】図９に示すノズルの要部拡大断面図
【図１１】図１０に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図
【図１２】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１３】図１２に示すノズルの要部拡大断面図
【図１４】図１２に示すノズルの内側中間リング先端部分を示す拡大断面図
【図１５】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１６】図１５に示す空気剥離凹部の平面図
【図１７】さらに本発明の他の実施例にかかる液体を微粒子に噴射するノズルの断面図
【図１８】従来のリング間に設けるストレートリブの正面図及び平面図
【図１９】図１７に示すリング間に設けるヘリカルリブの正面図及び平面図
【符号の説明】
１…空気路
２…一次ミスト
３…二次ミスト
４…中心孔
５…供給口
６…リング
７…傾斜面 ７Ａ…エッジ
８…薄膜流
９…液滴
１０…空気口
１１…内側リング
１２…中間リング １２Ａ…内側中間リング １２Ｂ…外側中間リング
１３…外側リング
１４…アトマイズエアーの空気路
１５…スプレッディングエアーの供給路
１６…中心リング
１７…スプレッディングエアー噴射口
１８…通気性部材
１９…空気剥離凹部
２０…貫通孔
２１…液体路
２２…ヘリカルリブ
２３…ストレートリブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】 液体を薄膜流とし、この薄膜流を気体流で空気中に噴射して、液体を微粒子に噴射する方法において、加圧された空気を、空気口(10)から開放された空間に噴射して高速流動する空気流とすると共に、空気口(10)から噴射される空気を、液体の流動方向に平滑な平滑面に向けて噴射して、この平滑面に接触しながら平滑面と平行に一定の方向に高速流動する空気流とし、空気流を高速流動させている平滑面の途中に、空気流の流動方向に交差するように、しかも、空気流と平滑面との間に液体を供給し、供給された液体を、高速流動する空気流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄膜流とし、この薄膜流を平滑面から離して微粒子として噴射することを特徴とする液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項２】 平滑面が傾斜面(7)である請求項１に記載される液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項３】 尖鋭なエッジ(7A)を境界としてその両面に設けられたふたつの傾斜面(7)に沿って空気を高速流動させ、エッジ(7A)で両面の傾斜面(7)に沿って流動する空気を衝突させて空気振動を発生させ、さらに、傾斜面(7)の途中に液体を供給し、傾斜面(7)に供給された液体を、傾斜面(7)に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばして薄膜流としてエッジ(7A)まで移送し、エッジ(7A)から気体中に噴射される粒子を、エッジ(7A)先端の空気振動で粉砕して液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項４】 液体を流動させて薄膜流とする傾斜面(7)を有し、この傾斜面(7)を流動する液体の薄膜流を空気中に微粒子として噴射するノズルにおいて、傾斜面(7)を液体の流動方向に平滑な面とすると共に、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射して、傾斜面(7)に接触しながら、しかも、傾斜面(7)と平行に一定の方向に高速流動する空気流をつくる空気口(10)と、空気流を高速流動させている傾斜面(7)の途中に、空気流の流動方向に交差するように液体を供給する供給口(5)とを備え、供給口(5)から傾斜面(7)に供給された液体を、高速流動する空気流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄膜流とし、薄膜流を空気流で空気中に微粒子として噴射することを特徴とする液体を微粒子に噴射するノズル。
【請求項５】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面(7)の先端に尖鋭なエッジ(7A)が設けられている。
（ｉ） 空気口(10)がエッジ(7A)の両面に開口されており、エッジ(7A)の両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
【請求項６】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)に液体を供給する筒状の液体路(21)と、供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)と、この空気口(10)に空気を供給する空気路(1)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 空気路(1)に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ(22)を配設しており、空気口(10)から噴射される空気がスパイラル状に回転しながら傾斜面(7)に沿って噴射されるように構成されている。
【請求項７】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)と、この空気口(10)に空気を供給する空気路(1)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面(7)の先端に尖鋭なエッジ(7A)が設けられている。
（ｉ） 空気口(10)がエッジ(7A)の両面に開口されており、エッジ(7A)の両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
（ｊ） エッジ(7A)の両面に開口された空気口(10)に連通する空気路(1)に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ(22)を配設しており、エッジ(7A)両面の空気口(10)から噴射される空気が互いに反対方向に回転しながらエッジ(7A)に向かって噴射されるように構成されている。
【請求項１】 液体を薄膜流とし、この薄膜流を気体流で空気中に噴射して、液体を微粒子に噴射する方法において、加圧された空気を、空気口(10)から開放された空間に噴射して高速流動する空気流とすると共に、空気口(10)から噴射される空気を、液体の流動方向に平滑な平滑面に向けて噴射して、この平滑面に接触しながら平滑面と平行に一定の方向に高速流動する空気流とし、空気流を高速流動させている平滑面の途中に、空気流の流動方向に交差するように、しかも、空気流と平滑面との間に液体を供給し、供給された液体を、高速流動する空気流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄膜流とし、この薄膜流を平滑面から離して微粒子として噴射することを特徴とする液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項２】 平滑面が傾斜面(7)である請求項１に記載される液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項３】 尖鋭なエッジ(7A)を境界としてその両面に設けられたふたつの傾斜面(7)に沿って空気を高速流動させ、エッジ(7A)で両面の傾斜面(7)に沿って流動する空気を衝突させて空気振動を発生させ、さらに、傾斜面(7)の途中に液体を供給し、傾斜面(7)に供給された液体を、傾斜面(7)に沿って高速流動させる空気流で薄く引き伸ばして薄膜流としてエッジ(7A)まで移送し、エッジ(7A)から気体中に噴射される粒子を、エッジ(7A)先端の空気振動で粉砕して液体を微粒子に噴射する方法。
【請求項４】 液体を流動させて薄膜流とする傾斜面(7)を有し、この傾斜面(7)を流動する液体の薄膜流を空気中に微粒子として噴射するノズルにおいて、傾斜面(7)を液体の流動方向に平滑な面とすると共に、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射して、傾斜面(7)に接触しながら、しかも、傾斜面(7)と平行に一定の方向に高速流動する空気流をつくる空気口(10)と、空気流を高速流動させている傾斜面(7)の途中に、空気流の流動方向に交差するように液体を供給する供給口(5)とを備え、供給口(5)から傾斜面(7)に供給された液体を、高速流動する空気流で平滑面に押し付けて薄く引き伸ばして薄膜流とし、薄膜流を空気流で空気中に微粒子として噴射することを特徴とする液体を微粒子に噴射するノズル。
【請求項５】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面(7)の先端に尖鋭なエッジ(7A)が設けられている。
（ｉ） 空気口(10)がエッジ(7A)の両面に開口されており、エッジ(7A)の両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
【請求項６】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)に液体を供給する筒状の液体路(21)と、供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)と、この空気口(10)に空気を供給する空気路(1)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 空気路(1)に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ(22)を配設しており、空気口(10)から噴射される空気がスパイラル状に回転しながら傾斜面(7)に沿って噴射されるように構成されている。
【請求項７】 下記の全ての構成を有する液体を微粒子に噴射するノズル。
（ａ） ノズルは、液体をリング状に噴射する供給口(5)と、この供給口(5)から噴射される液体を流動させる傾斜面(7)と、この傾斜面(7)に加圧空気を噴射する空気口(10)と、この空気口(10)に空気を供給する空気路(1)とを備える。
（ｂ） 供給口(5)は所定幅のスリット状に形成されている。
（ｃ） 供給口(5)は、リング状に形成されている。
（ｄ） 供給口(5)は傾斜面(7)の途中に開口されている。
（ｅ） 供給口(5)の傾斜面(7)に対する角度αは鈍角に設計されている。
（ｆ） 傾斜面(7)は液体の流動方向に平滑面となっている。
（ｇ） 空気口(10)は傾斜面(7)の途中に開口された供給口(5)に向かって開口されている。
（ｈ） 傾斜面(7)の先端に尖鋭なエッジ(7A)が設けられている。
（ｉ） 空気口(10)がエッジ(7A)の両面に開口されており、エッジ(7A)の両面に加圧空気が噴射されるように構成されている。
（ｊ） エッジ(7A)の両面に開口された空気口(10)に連通する空気路(1)に、軸方向に流動する空気をスパイラルに回転させるヘリカルリブ(22)を配設しており、エッジ(7A)両面の空気口(10)から噴射される空気が互いに反対方向に回転しながらエッジ(7A)に向かって噴射されるように構成されている。
【図１】
【図２】
【図３】
【図１６】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１８】
【図１５】
【図６】
【図８】
【図１９】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図１６】
【図４】
【図５】
【図７】
【図１８】
【図１５】
【図６】
【図８】
【図１９】
【図９】
【図１０】
【図１２】
【図１１】
【図１３】
【図１４】
【図１７】
【特許番号】第２７９７０８０号
【登録日】平成１０年（１９９８）７月３日
【発行日】平成１０年（１９９８）９月１７日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平８−５４０６６
【出願日】平成８年（１９９６）２月１６日
【公開番号】特開平８−２８１１５５
【公開日】平成８年（１９９６）１０月２９日
【審査請求日】平成８年（１９９６）２月１６日
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１０７３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公 昭４５−４１５２２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】実公 昭４４−４６（ＪＰ，Ｙ１）
【登録日】平成１０年（１９９８）７月３日
【発行日】平成１０年（１９９８）９月１７日
【国際特許分類】
【出願日】平成８年（１９９６）２月１６日
【公開番号】特開平８−２８１１５５
【公開日】平成８年（１９９６）１０月２９日
【審査請求日】平成８年（１９９６）２月１６日
【出願人】（５９１１０４２９５）藤崎電機株式会社 (13)
【参考文献】
【文献】特開 平２−１０７３６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公 昭４５−４１５２２（ＪＰ，Ｂ１）
【文献】実公 昭４４−４６（ＪＰ，Ｙ１）
[ Back to top ]