液体霧化装置
【解決課題】従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、かつ簡単な装置構成で液体を霧化可能な液体霧化装置を提供することを目的とする。
【課題解決手段】２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、液体を流出させるための液体流出部と、前記第１気体噴射部から噴射した気体と第２気体噴射部から噴射した気体と前記液体流出部で噴射した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部を備える。
【課題解決手段】２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、液体を流出させるための液体流出部と、前記第１気体噴射部から噴射した気体と第２気体噴射部から噴射した気体と前記液体流出部で噴射した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を霧化するための液体霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の霧化技術として、気液混合式（二流体式）、超音波式、超高圧式（１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）、蒸発式等がある。一般的な二流体ノズルは、気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する。
【０００３】
また、気液混合式二流体ノズルの一例として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている（特許文献１）。この噴霧ノズル装置は、第１ノズル部と第２ノズル部を有し、第１ノズル部からの噴霧液と第２ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、２流体ノズル部を２つ備えるため、コスト高であり、また小型化には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、かつ簡単な装置構成で液体を霧化可能な液体霧化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体霧化装置は、２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
液体を流出させるための液体流出部と、
前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流と前記液体流出部から流出した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、
前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部と、を備える。
【０００７】
この構成の作用効果を図１（霧化エリア部の断面模式図）を参照しながら説明する。第１、第２気体噴射部１、２から噴射した気体流同士１１、２１を衝突させて衝突部１００を形成する。この衝突部１００を含む部分を衝突壁１０１とする（図１（ａ））。液体流出部６から流出された液体６１は、この衝突部１００または衝突壁１０１に衝突する（図１（ｂ））。衝突部１００または衝突壁１０１に液体６１が衝突することで、液体６１が粉砕（霧化）され霧６２となる。霧６２が発生するエリアを気液混合エリア部１２０として破線で示す。霧６２は、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。図１では、霧６２の噴霧方向軸に沿って噴霧出口３が形成されている。さらに、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、この噴霧出口部３の先端面に、霧６２が広角に噴霧する方向に沿ってスリット部３１が形成されている。また、スリット部３１は、液体霧化装置を噴霧出口部３に向かって正面視して、第１気体噴射部１と第２気体噴射部２のそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に形成されていることが好ましい。
【０００８】
以上の構成によって、液体流出部から流出した液体流を、２つの気体噴射部から噴射した気体流同士で形成された衝突部または衝突壁に衝突させて霧を生成でき、さらに、噴霧出口部の先端（気液混合エリア１２０の出口側又は衝突部位置から噴霧出口部先端面まで）にスリット部を設けたことで、より微細化した霧を生成させることができる。噴霧出口部は、気体オリフィスを形成するための部材と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。
【０００９】
本発明の液体霧化装置によれば、気体流同士の衝突部または衝突壁と、液体流とを衝突させて衝突粉砕することで、低圧力（低気体圧、低液体圧）、低流量（低気体流量、低液体流量）、低エネルギーで効率的に霧化することができる。また、従来の二流体ノズルに比べ、低気液体積比（または低気液比）で霧化することができる。また、従来の二流体ノズルに比べ、本発明の液体霧化装置は低騒音である。また、本発明の液体霧化装置の構造をシンプルにできる。
【００１０】
気体噴射部から噴射される気体（気体流）の圧力、流量は、特に制限されないが、本発明の霧化原理によって、低気体圧力、低気体流量で、液体を好適に霧化できる。また、衝突部および衝突壁を構成することになる気体同士の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、衝突部および衝突壁を構成することになる気体流同士の流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体噴射部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。また、衝突部および衝突壁を構成する気体流同士の断面形状は、同一または略同一であることが好ましい。衝突部が変形、サイズ縮小等することを抑制することで、一定の形状、一定サイズの衝突部を維持して、安定した噴霧量で粒子径変動の少ない霧化体を生成するのに好ましい。
【００１１】
液体流出部から流出される液体（液体流）の圧力、流量は、特に制限されないが、本発明の霧化原理によって、低圧力、低流量の液体を好適に霧化できる。また、液体流出部の圧力は、一般的は水道配管の水圧でもよく、液体流出部は、液体を自然落下させる装置であってもよい。本発明において、「液体流出部から流出した液体」には、自然落下速度で落下する液体も含まれる。
【００１２】
流出された液体と、気体流同士の衝突部または衝突壁とを衝突させる場合に、衝突部または衝突壁より液体流の衝突断面積が小さいことが好ましい。気体流の衝突部または衝突壁よりも、液体流の衝突断面が大きいと、液体の一部が衝突部または衝突壁に衝突せずに霧化されないため好ましくない。なお、実施形態の一例として、液体の一部を霧化させたい場合には、液体の断面を気体の衝突部または衝突壁より大きくしてもよく、また、流出された液体の一部が衝突部または衝突壁に衝突するように液体流出部と気体噴射部の相対的配置を設定してもよい。
【００１３】
気体噴射部のオリフィス径（断面円の直径ｄ１）が、液体流出部のオリフィス径（断面円の直径ｄ３）の１倍から１．５倍であることが好ましい。また、第１、第２気体噴射部の断面が矩形である場合、流体流と衝突する面側の第１気体噴射部の幅（ｄ１）および第２気体噴射部の幅（ｄ２）が、液体流出部の出口オリフィス直径（ｄ３）の１倍〜１．５倍であることが好ましい。これによって、均等な粒子径と拡散分布が得られる。気体噴射部の幅ｄ１が、液体流出部の出口オリフィス直径ｄ３より過大であれば、噴霧パターン中央部の微粒化が低下し、粗粒子が発生しやすい。一方、気体噴射部の幅ｄ１が、液体流出部の出口オリフィス直径ｄ３より過小であれば、噴霧パターンの長径方向の両サイドに粗粒子が多く発生しやすい。
【００１４】
液体流出部と気体噴射部の相対的配置例を図３Ａ〜図３Ｆを参照して説明する。この相対的配置によって、気液衝突位置が規定される。図３Ａの配置は、第１、第２気体噴射部１、２が対向配置され、液体流出部６のノズル先端が第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端外側面部分に接触している。図３Ｂの配置は、第１、第２気体噴射部１、２が対向配置され、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端と液体流出部６のノズル先端部とが接触している。図３Ｂの配置は図３Ａの配置よりも、流出される液体流量が多く、かつ逆流も小さい傾向となる。図３Ｃの配置は、第１、第２気体噴射部１、２の両ノズル先端間に、液体流出部６のノズルが入り込んだ配置である。図３Ｄの配置は、図３Ｂの配置と比較して、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズルの間隔が、図３Ｂのそれよりも大きい配置である。図３Ｅの配置は、図３Ｂの配置と比較して、液体流出部６が衝突壁から遠ざかった配置である。また、液体流出部は１つを例示しているが、液体流出部は２つ以上であってもよく、図３Ｆでは、液体流出部は２つ配置されている。なお、図２、３は、噴霧出口部３を省略して示している。
【００１５】
上記生成される霧は、気体流同士の衝突部から排出される排出気体流とともに噴霧される。この排出気体流によって噴霧パターンが形成される。噴霧パターンとして、例えば、２つの噴射された気体流同士の衝突で形成された衝突部と液体とが衝突した場合には、液体流出方向軸を中心にして幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状（図２Ａ、図２Ｂ参照）となる。図２Ａにおいて、霧６２は、第１気体噴射部１と第２気体噴射部２とのそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に扇状に広がる傾向にある。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散しており、この方向に霧６２が扇状に広がって噴出されることになる。本発明において、霧６２の広角噴霧角γは、例えば、１００°〜１５０°の広角噴霧角も可能となる。
【００１６】
上記発明の一実施形態として、前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲であることが好ましい。第１気体噴射部１および第２気体噴射部２のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第１気体噴射部１から噴射された気体と第２気体噴射部２から噴射された気体の衝突角に相当する。例えば、「衝突角α」は、９０°〜２２０°であり、好ましくは９０°〜１８０°であり、より好ましくは１１０°〜１８０°である。図４に衝突角αを示す。１８０°より小さい衝突角を形成している衝突部に対して液体を噴射させた場合に、この衝突角の角度が小さいほど、従来の二流体ノズルの原理（気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する）に類似するため、本発明の上記微細化原理の効果が低くなる傾向になるが、一方で、衝突角の角度が小さいほど、噴射された液体の逆流が抑えられる傾向である。また、１８０°より大きい衝突角を形成している衝突部に対して液体を噴射させた場合に、衝突角の角度が大きいほど、噴射された気体および衝突して広がった気体が、噴射された液体を押し戻すように作用して液体を逆流させてしまう傾向である。なお、図４において、液体流出部６のノズル先端が、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端と接触しているが、これに制限されず、液体流出部６のノズル先端位置が、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル間に配置させていてもよく、図４の配置よりも第１、第２気体噴射部１，２から距離を置いて配置されていてもよい。
【００１７】
上記発明の一実施形態として、第１気体噴射部の噴射方向と第２気体噴射部の噴射方向とが対向し、第１気体噴射部の噴射方向軸と第２気体噴射部の噴射方向軸とが一致している形態がある。これは、第１気体噴射部から噴射された気体と第２気体噴射部から噴射された気体の衝突角αが１８０°であって、噴射方向軸が一致していることを意味する。
【００１８】
上記発明の一実施形態として、前記液体流出部は、前記衝突部に対して、前記液体の流出方向軸が直交するように液体を流出することが好ましい。図１（ｂ）は、衝突部１００および衝突壁１０１に対して液体の噴射方向軸が直交する例を示している。他の実施形態例として、図５に示すように、衝突部１００の衝突面１００ａに対して液体の流出方向軸が傾いている例を示す。この傾き角βとしては、０°（直交位置）から±８０°の範囲、好ましくは０°から±４５°、より好ましくは０°から±３０°、さらに好ましくは０°から±１５°の範囲である。傾き角βが小さくなるほど、霧の生成効率（霧化効率）が高い傾向となる。
【００１９】
上記発明の一実施形態として、前記噴霧出口部に、前記液体流出方向軸に対し９０°以上傾斜しており、かつ前記霧が広角に噴霧する方向に沿って開放部が形成されていることが好ましい。図１（ｅ）で示すように、噴霧した霧６２が扇状に広がる方向に、開放部３２を設けることで、霧６２を開放部３２方向に逃がして、噴霧出口部３の壁面で衝突する程度を緩和させることができ、霧３２が壁面に衝突することで発生するしずくを効果的に抑制することができる。開放部３２を、液体オリフィスの出口近傍から形成すると、霧６２が壁面に衝突することをさらに無くせるため好ましい。開放部３２の幅寸法は、発生する霧６２の断面幅（短い方の幅）に応じて設定（同幅または同幅より大きい幅に）することが好ましい。
【００２０】
上記発明の一実施形態として、前記開放部に、前記スリット部が形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記発明の一実施形態として、前記液体流が連続流、間欠流またはインパルス流の液体であることが好ましい。連続流は、例えば、柱状の液体流である。間欠流は、例えば、所定間隔で噴射する液体流である。インパルス流は、例えば、所定のタイミングで瞬間的に噴射する液体流である。液体供給装置等で、液体の噴射方法を自在に制御することで、霧化タイミング、生成される霧の噴霧量を自在に制御することができる。
【００２２】
上記発明の一実施形態として、前記液体が微細化された液体である。液体流出部から噴射される液体として、微細化された液微粒子を用いることができ、液微粒子としては、例えば、二流体ノズル装置、超音波装置、超高圧噴霧装置、蒸発式噴霧装置等で微細化された液微粒子が挙げられる。
【００２３】
上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
【００２４】
上記液体としては、特に制限されないが、例えば、水、イオン化水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液体霧化装置の一例を説明するための模式図である。
【図２Ａ】液体霧化装置の噴霧出口部を上方から見た模式図である。
【図２Ｂ】液体霧化装置の側面から見た模式図である。
【図３Ａ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｂ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｃ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｄ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｅ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｆ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図４】２つの気体噴射軸で形成される交差角度を説明するための模式図である。
【図５】液体流出方向の傾きを説明するための模式図である。
【図６Ａ】実施形態１の液体霧化装置の側面一部断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図６Ｂ】図６ＡのＡ部詳細拡大図である。
【図６Ｃ】図６ＢのＢ−Ｂ断面図である。
【図７Ａ】実施形態２の液体霧化装置の側面一部断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ部詳細拡大図である。
【図７Ｃ】図７ＢのＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態の液体霧化装置を図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。図６Ａ〜図６Ｃに示す液体霧化装置は、ノズル装置として構成されている。第１気体噴射部を構成する第１気体オリフィス８１と、第２気体噴射部を構成する第２気体オリフィス（不図示）とが、衝突角（α）＝１１０°で気体同士を衝突させるように配置されている。それぞれのオリフィス断面が四角形である。
【００２７】
気体通路部８０から気体が供給される。気体通路部８０が不図示のコンプレッサー等に接続されて、コンプレッサーを制御することで気体の噴射量、噴射速度等を設定できる。気体通路部８０は第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスの両方に通じており、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射されるそれぞれの気体の噴射量および噴射速度(流速)は同じ（あるいは略同じ）に設定される。
【００２８】
また、液体通路部９０から液体が供給される。液体通路部９０が不図示の液体供給部に接続され、液体供給部が液体を加圧して液体通路部９０に液送する。液体供給部は、液体の液送量、液送速度を設定する。なお、液体通路部９０は、ノズル内本体９９に形成される。気体通路部８０は、ノズル内本体９９の外壁部にネジ固定で組み込んだノズル外本体８９で形成されている。
【００２９】
ノズル内本体９９の先端に内キャップ部９５が組み込まれ、この内部キャップ部９５によって、液体通路部９０からの供給される液体を噴射するための液体オリフィス９１が形成されている。液体オリフィス９１の断面形状は円であることが好ましい。本実施形態では、液体オリフィス９１がその軸方向にストレートに延び、さらに先端部オリフィス径がその他のオリフィス径よりも大きい径大部９１１を形成して、ストレートの液体オリフィス９１に径大部９１１を設けることで、霧噴霧方向と反対側空間に負圧を生じさせて液体の微細化を促進させている。
【００３０】
ノズル外本体８９の先端に外キャップ部８５が組み込まれる。ネジ止部８６がノズル外本体８９にネジ固定されることで、このネジ止部８６に直接に接する外キャップ部８５および外キャップ部８５に押圧される内キャップ部９５をそれぞれ固定する。第１気体オリフィス８１、第２気体オリフィス（不図示）は、内キャップ部９５の外壁面に断面矩形の溝を形成し、この溝に外キャップ部８５で蓋をすることで断面矩形の第１気体オリフィス８１、第２気体オリフィス（不図示）を形成している。なお、ネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。
【００３１】
図６Ｂに示すように、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射した気体同士が、気液混合エリア１２０で衝突壁(衝突部を含む)を形成する。この衝突壁に液体オリフィス９１から噴射した液体を衝突させて液体を霧化する。
【００３２】
また、外キャップ部８５の先端部に直線状のスリット部６００が形成されている。スリット部６００の形状に合わせて内キャップ部９５先端部の液体オリフィス９１の径を大きくしてある。図６ＢのＡ部詳細図（拡大図）と、図６ＣのＢ−Ｂ断面図で示すように、スリット部６００は、外キャップ部８５に形成され、霧の広角噴霧方向軸（スプレーパタンの長径方向）に沿って形成されている。
【００３３】
内キャップ部９５の先端部はスリット部６００の凹溝内に突出している。内キャップ部９５（液体オリフィス９１先端）が、スリット部６００の凹溝内に突出していることで、気体流同士の衝突部よりも内側に引っ込めた凹溝を形成し、霧の噴霧方向をスリット部６００方向に導くことができ、しずく発生を抑制することができる。
【００３４】
スリット部６００の長手方向長さ、短手方向長さ、凹溝深さは、微細化精度に応じて設定可能であるが、液体オリフィス断面が円である場合の直径を１とした場合に、例えば、スリット部６００の長手方向長さを５〜３００、短手方向長さを１〜２０、凹溝深さを１０〜１００の範囲に夫々設定することができる。このスリット部６００によって、スリット部がない形態よりも微細化した霧を発生させることができる。
【００３５】
また、別実施形態として、スリット部６００は、１つに限定されず、互い交差するように複数のスリットであってもよく、また、直線状に限定されず、曲線状でもよい。また、スリット部６００は、外キャップ部８５に凹溝形状に形成されていてもよく、外キャップ部８５および内キャップ部９５に形成されていてもよい。またスリット部６００の凹溝断面形状は、矩形に限定されず、霧の噴霧方向に末広がりの台形でもよく、半円状、半楕円状でもよい。
【００３６】
上記実施形態１では、外キャップ部８５と内キャップ部９５とで、第１、第２気体オリフィスを形成しているが、一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよい。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気液混合エリア１２０の形状は、円筒状でもよく、円錐状、多角錘状でもよい。また、気体流同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で任意に設定できる。
【００３７】
（実施形態２）
実施形態２の液体霧化装置（ノズル装置として構成）の溝部は、上記実施形態１と異なり、噴霧出口部に開放部が形成されている形態である。図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。第１気体噴射部を構成する第１気体オリフィス８１と、第２気体噴射部を構成する第２気体オリフィス（不図示）とが、衝突角（α）＝１１０°で気体同士を衝突させるように配置されている。それぞれのオリフィス断面が四角形である。気体通路部８０、液体通路部９０は実施形態１と同様であり、液体供給部と気体を供給するコンプレッサー等も同様の構成を採用できる。
【００３８】
ノズル内本体９９の先端に内キャップ部９５が組み込まれ、この内部キャップ部９５によって、液体通路部９０から供給される液体を噴射するための液体オリフィス９１が形成されている。液体オリフィス９１の断面形状は円であることが好ましい。本実施形態では、液体オリフィス９１がその軸方向にストレートに延び、さらに先端部オリフィス径がその他のオリフィス径よりも大きい径大部９１１を形成して、ストレートの液体オリフィス９１に径大部９１１を設けることで、霧噴霧方向と反対側空間に負圧を生じさせて液体の微細化を促進させている。
【００３９】
ノズル外本体８９の先端に第１外キャップ部８７が組み込まれる。ネジ止部８６がノズル外本体８９にネジ固定されることで、このネジ止部８６に直接に接する第１外キャップ部８７および第１外キャップ部８７に第２外キャップ部８８を介して押圧される内キャップ部９５をそれぞれ固定する。第２外キャップ部８８に２つの貫通したスリット（不図示）が形成され、第２キャップ部８８を内キャップ部９５の外壁面に当接し、かつ第１キャップ部８７で第２キャップ部８８を当接することで、貫通したスリットの空間が第１気体オリフィス８１と第２気体オリフィス（不図示）を形成している。なお、ネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。
【００４０】
図７ＢのＡ部詳細図（拡大図）に示すように、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射した気体同士が、気液混合エリア１２０で衝突壁(衝突部を含む)を形成する。この衝突壁に液体オリフィス９１から噴射した液体を衝突させて液体を霧化する。
【００４１】
第１外キャップ部８７には、液体オリフィス軸に対し１２０°傾斜した開放部８７３が両側にそれぞれ形成されている。この開放部８７３と平行にスリット部７００が形成されている。図７Ｂ、７Ｃに示すように、スリット部７００は、霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されている。スリット部７００は、第１外キャップ部８７の先端に形成された凹溝８７４および第２外キャップ部８８の貫通スリット８８１とで構成されている。開放部８７３は、図７において液体オリフィス軸を中心にして２つの側に形成されているが、一方側にのみ形成されていてもよく、また、液体オリフィス軸に対し１２０°以外の角度（９０°以上）で傾斜していてもよい。
【００４２】
内キャップ部９５の先端部はスリット部７００の凹溝内に突出している。内キャップ部９５（液体オリフィス９１先端）が、スリット部７００の凹溝内に突出していることで、気体同士の衝突部よりも内側に引っ込めた凹溝を形成し、霧の噴霧方向を傾斜面のスリット部７００方向に導くことができ、しずく発生をより抑制することができる。
【００４３】
スリット部７００の長手方向長さ、短手方向長さ、凹溝深さは、微細化精度に応じて設定可能であるが、液体オリフィス断面が円である場合の直径を１とした場合に、例えば、スリット部の長手方向長さを５〜３００、短手方向長さを１〜２０、凹溝深さを１０〜１００の範囲に夫々設定することができる。このスリット部７００によって、スリット部がない形態よりも微細化した霧を発生させることができる。
【００４４】
また、別実施形態として、スリット部７００は、１つに限定されず、互いに交差するように複数のスリットであってもよく、また、直線状に限定されず、曲線状でもよい。また、スリット部７００は、第１外キャップ部８７と第２外キャップ部８８によって形成されていてもよく、さらに、内キャップ部９５によって形成されていてもよい。またスリット部７００の凹溝断面形状は、矩形に限定されず、霧の噴霧方向に末広がりの台形でもよく、半円形状、半楕円形状でもよい。
【００４５】
上記実施形態２では、内キャップ部９５、第１外キャップ部８７および第２外キャップ部８８とで、第１、第２気体オリフィスを形成しているが、一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよく、内キャップ部９５、第１外キャップ部８７で形成してもよい（第２外キャップ部を省略した構成でもよい）。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気液混合エリア１２０の形状は、円筒状でもよく、円錐状、多角錘状でもよい。また、気体同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で任意に設定できる。
【００４６】
（噴霧特性の評価）
上記実施形態１、２に示す構成の液体霧化装置を用いて噴霧特性を評価した。実施例１は、実施形態１の構成である。実施例１のスリット部６００は、その長手方向長さが１０ｍｍ、その短手方向長さが１．０ｍｍ、その凹溝深さが０．６ｍｍとした。液体オリフィス９１の断面直径がφ０．２５ｍｍで径大部９１１をφ０．３ｍｍとした。第１・第２気体オリフィス矩形断面は、幅０．４ｍｍ×深さ０．１５ｍｍとした。実施例２は、実施形態２の構成である。実施例２のスリット部７００は、その長手方向長さが１０ｍｍ、その短手方向長さが２ｍｍ、その凹溝深さが１．１ｍｍとした。液体オリフィス９１の断面直径は、φ０．２５ｍｍで径大部９１１をφ１．０ｍｍとした。第１・第２気体オリフィス矩形断面は、幅０．４ｍｍ×深さ０．１５ｍｍとした。気体に空気を用い、液体に水を用いた。気体噴射の空気量Ｑａを８．０（ＮＬ／ｍｉｎ）、噴霧（水）量Ｑｗを５０．０（ｍｌ／ｍｉｎ）とした場合（気水比１６０．０）の空気圧Ｐａ、水圧Ｐｗ、平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。また、比較として従来の内部混合型２流体ノズルにおいて、実施例１と近い平均粒子径となる空気量、噴霧（水）量について評価した。この二流体ノズルの液体オリフィス径φは２．５ｍｍである。評価結果を表１に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。実施例１，２の測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から１５０ｍｍの位置とした。比較例の測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１で示す評価結果から分かるように、実施例１，２は、比較例に比べ、非常に小さい気水比でも、平均粒子径（ＳＭＤ）を小さくできた。さらに、実施例２は、実施例１の半分以下の平均粒子径の霧を得ることができた。また、実施例２では、開放部を設けたことで、ノズル先端部におけるしずくの発生を抑えることができた。
【符号の説明】
【００４９】
１ 第１気体噴射部（第１気体オリフィス）
２ 第２気体噴射部（第２気体オリフィス）
６ 液体流出部（液体オリフィス）
３２、８７３ 開放部
６２ 霧
８１ 第１気体オリフィス
９１ 液体オリフィス
１００ 衝突部
１０１ 衝突壁
１２０ 気液混合エリア
６００、７００ スリット部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体を霧化するための液体霧化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の霧化技術として、気液混合式（二流体式）、超音波式、超高圧式（１００ＭＰａ〜３００ＭＰａ）、蒸発式等がある。一般的な二流体ノズルは、気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する。
【０００３】
また、気液混合式二流体ノズルの一例として、微粒子ミストを生成するための噴霧ノズル装置が知られている（特許文献１）。この噴霧ノズル装置は、第１ノズル部と第２ノズル部を有し、第１ノズル部からの噴霧液と第２ノズル部からの噴霧液とを衝突させて、微粒子ミストを形成することができる。しかしながら、２流体ノズル部を２つ備えるため、コスト高であり、また小型化には適していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１２６５８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述の従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、かつ簡単な装置構成で液体を霧化可能な液体霧化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の液体霧化装置は、２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
液体を流出させるための液体流出部と、
前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流と前記液体流出部から流出した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、
前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部と、を備える。
【０００７】
この構成の作用効果を図１（霧化エリア部の断面模式図）を参照しながら説明する。第１、第２気体噴射部１、２から噴射した気体流同士１１、２１を衝突させて衝突部１００を形成する。この衝突部１００を含む部分を衝突壁１０１とする（図１（ａ））。液体流出部６から流出された液体６１は、この衝突部１００または衝突壁１０１に衝突する（図１（ｂ））。衝突部１００または衝突壁１０１に液体６１が衝突することで、液体６１が粉砕（霧化）され霧６２となる。霧６２が発生するエリアを気液混合エリア部１２０として破線で示す。霧６２は、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。図１では、霧６２の噴霧方向軸に沿って噴霧出口３が形成されている。さらに、図１（ｃ）および（ｄ）に示すように、この噴霧出口部３の先端面に、霧６２が広角に噴霧する方向に沿ってスリット部３１が形成されている。また、スリット部３１は、液体霧化装置を噴霧出口部３に向かって正面視して、第１気体噴射部１と第２気体噴射部２のそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に形成されていることが好ましい。
【０００８】
以上の構成によって、液体流出部から流出した液体流を、２つの気体噴射部から噴射した気体流同士で形成された衝突部または衝突壁に衝突させて霧を生成でき、さらに、噴霧出口部の先端（気液混合エリア１２０の出口側又は衝突部位置から噴霧出口部先端面まで）にスリット部を設けたことで、より微細化した霧を生成させることができる。噴霧出口部は、気体オリフィスを形成するための部材と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。
【０００９】
本発明の液体霧化装置によれば、気体流同士の衝突部または衝突壁と、液体流とを衝突させて衝突粉砕することで、低圧力（低気体圧、低液体圧）、低流量（低気体流量、低液体流量）、低エネルギーで効率的に霧化することができる。また、従来の二流体ノズルに比べ、低気液体積比（または低気液比）で霧化することができる。また、従来の二流体ノズルに比べ、本発明の液体霧化装置は低騒音である。また、本発明の液体霧化装置の構造をシンプルにできる。
【００１０】
気体噴射部から噴射される気体（気体流）の圧力、流量は、特に制限されないが、本発明の霧化原理によって、低気体圧力、低気体流量で、液体を好適に霧化できる。また、衝突部および衝突壁を構成することになる気体同士の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、衝突部および衝突壁を構成することになる気体流同士の流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体噴射部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。また、衝突部および衝突壁を構成する気体流同士の断面形状は、同一または略同一であることが好ましい。衝突部が変形、サイズ縮小等することを抑制することで、一定の形状、一定サイズの衝突部を維持して、安定した噴霧量で粒子径変動の少ない霧化体を生成するのに好ましい。
【００１１】
液体流出部から流出される液体（液体流）の圧力、流量は、特に制限されないが、本発明の霧化原理によって、低圧力、低流量の液体を好適に霧化できる。また、液体流出部の圧力は、一般的は水道配管の水圧でもよく、液体流出部は、液体を自然落下させる装置であってもよい。本発明において、「液体流出部から流出した液体」には、自然落下速度で落下する液体も含まれる。
【００１２】
流出された液体と、気体流同士の衝突部または衝突壁とを衝突させる場合に、衝突部または衝突壁より液体流の衝突断面積が小さいことが好ましい。気体流の衝突部または衝突壁よりも、液体流の衝突断面が大きいと、液体の一部が衝突部または衝突壁に衝突せずに霧化されないため好ましくない。なお、実施形態の一例として、液体の一部を霧化させたい場合には、液体の断面を気体の衝突部または衝突壁より大きくしてもよく、また、流出された液体の一部が衝突部または衝突壁に衝突するように液体流出部と気体噴射部の相対的配置を設定してもよい。
【００１３】
気体噴射部のオリフィス径（断面円の直径ｄ１）が、液体流出部のオリフィス径（断面円の直径ｄ３）の１倍から１．５倍であることが好ましい。また、第１、第２気体噴射部の断面が矩形である場合、流体流と衝突する面側の第１気体噴射部の幅（ｄ１）および第２気体噴射部の幅（ｄ２）が、液体流出部の出口オリフィス直径（ｄ３）の１倍〜１．５倍であることが好ましい。これによって、均等な粒子径と拡散分布が得られる。気体噴射部の幅ｄ１が、液体流出部の出口オリフィス直径ｄ３より過大であれば、噴霧パターン中央部の微粒化が低下し、粗粒子が発生しやすい。一方、気体噴射部の幅ｄ１が、液体流出部の出口オリフィス直径ｄ３より過小であれば、噴霧パターンの長径方向の両サイドに粗粒子が多く発生しやすい。
【００１４】
液体流出部と気体噴射部の相対的配置例を図３Ａ〜図３Ｆを参照して説明する。この相対的配置によって、気液衝突位置が規定される。図３Ａの配置は、第１、第２気体噴射部１、２が対向配置され、液体流出部６のノズル先端が第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端外側面部分に接触している。図３Ｂの配置は、第１、第２気体噴射部１、２が対向配置され、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端と液体流出部６のノズル先端部とが接触している。図３Ｂの配置は図３Ａの配置よりも、流出される液体流量が多く、かつ逆流も小さい傾向となる。図３Ｃの配置は、第１、第２気体噴射部１、２の両ノズル先端間に、液体流出部６のノズルが入り込んだ配置である。図３Ｄの配置は、図３Ｂの配置と比較して、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズルの間隔が、図３Ｂのそれよりも大きい配置である。図３Ｅの配置は、図３Ｂの配置と比較して、液体流出部６が衝突壁から遠ざかった配置である。また、液体流出部は１つを例示しているが、液体流出部は２つ以上であってもよく、図３Ｆでは、液体流出部は２つ配置されている。なお、図２、３は、噴霧出口部３を省略して示している。
【００１５】
上記生成される霧は、気体流同士の衝突部から排出される排出気体流とともに噴霧される。この排出気体流によって噴霧パターンが形成される。噴霧パターンとして、例えば、２つの噴射された気体流同士の衝突で形成された衝突部と液体とが衝突した場合には、液体流出方向軸を中心にして幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状（図２Ａ、図２Ｂ参照）となる。図２Ａにおいて、霧６２は、第１気体噴射部１と第２気体噴射部２とのそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に扇状に広がる傾向にある。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散しており、この方向に霧６２が扇状に広がって噴出されることになる。本発明において、霧６２の広角噴霧角γは、例えば、１００°〜１５０°の広角噴霧角も可能となる。
【００１６】
上記発明の一実施形態として、前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲であることが好ましい。第１気体噴射部１および第２気体噴射部２のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第１気体噴射部１から噴射された気体と第２気体噴射部２から噴射された気体の衝突角に相当する。例えば、「衝突角α」は、９０°〜２２０°であり、好ましくは９０°〜１８０°であり、より好ましくは１１０°〜１８０°である。図４に衝突角αを示す。１８０°より小さい衝突角を形成している衝突部に対して液体を噴射させた場合に、この衝突角の角度が小さいほど、従来の二流体ノズルの原理（気体と液体とを同一噴射方向で噴射させて気液の随伴流によるせん断効果で液体を微細化する）に類似するため、本発明の上記微細化原理の効果が低くなる傾向になるが、一方で、衝突角の角度が小さいほど、噴射された液体の逆流が抑えられる傾向である。また、１８０°より大きい衝突角を形成している衝突部に対して液体を噴射させた場合に、衝突角の角度が大きいほど、噴射された気体および衝突して広がった気体が、噴射された液体を押し戻すように作用して液体を逆流させてしまう傾向である。なお、図４において、液体流出部６のノズル先端が、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル先端と接触しているが、これに制限されず、液体流出部６のノズル先端位置が、第１、第２気体噴射部１，２の両ノズル間に配置させていてもよく、図４の配置よりも第１、第２気体噴射部１，２から距離を置いて配置されていてもよい。
【００１７】
上記発明の一実施形態として、第１気体噴射部の噴射方向と第２気体噴射部の噴射方向とが対向し、第１気体噴射部の噴射方向軸と第２気体噴射部の噴射方向軸とが一致している形態がある。これは、第１気体噴射部から噴射された気体と第２気体噴射部から噴射された気体の衝突角αが１８０°であって、噴射方向軸が一致していることを意味する。
【００１８】
上記発明の一実施形態として、前記液体流出部は、前記衝突部に対して、前記液体の流出方向軸が直交するように液体を流出することが好ましい。図１（ｂ）は、衝突部１００および衝突壁１０１に対して液体の噴射方向軸が直交する例を示している。他の実施形態例として、図５に示すように、衝突部１００の衝突面１００ａに対して液体の流出方向軸が傾いている例を示す。この傾き角βとしては、０°（直交位置）から±８０°の範囲、好ましくは０°から±４５°、より好ましくは０°から±３０°、さらに好ましくは０°から±１５°の範囲である。傾き角βが小さくなるほど、霧の生成効率（霧化効率）が高い傾向となる。
【００１９】
上記発明の一実施形態として、前記噴霧出口部に、前記液体流出方向軸に対し９０°以上傾斜しており、かつ前記霧が広角に噴霧する方向に沿って開放部が形成されていることが好ましい。図１（ｅ）で示すように、噴霧した霧６２が扇状に広がる方向に、開放部３２を設けることで、霧６２を開放部３２方向に逃がして、噴霧出口部３の壁面で衝突する程度を緩和させることができ、霧３２が壁面に衝突することで発生するしずくを効果的に抑制することができる。開放部３２を、液体オリフィスの出口近傍から形成すると、霧６２が壁面に衝突することをさらに無くせるため好ましい。開放部３２の幅寸法は、発生する霧６２の断面幅（短い方の幅）に応じて設定（同幅または同幅より大きい幅に）することが好ましい。
【００２０】
上記発明の一実施形態として、前記開放部に、前記スリット部が形成されていることが好ましい。
【００２１】
上記発明の一実施形態として、前記液体流が連続流、間欠流またはインパルス流の液体であることが好ましい。連続流は、例えば、柱状の液体流である。間欠流は、例えば、所定間隔で噴射する液体流である。インパルス流は、例えば、所定のタイミングで瞬間的に噴射する液体流である。液体供給装置等で、液体の噴射方法を自在に制御することで、霧化タイミング、生成される霧の噴霧量を自在に制御することができる。
【００２２】
上記発明の一実施形態として、前記液体が微細化された液体である。液体流出部から噴射される液体として、微細化された液微粒子を用いることができ、液微粒子としては、例えば、二流体ノズル装置、超音波装置、超高圧噴霧装置、蒸発式噴霧装置等で微細化された液微粒子が挙げられる。
【００２３】
上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
【００２４】
上記液体としては、特に制限されないが、例えば、水、イオン化水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】液体霧化装置の一例を説明するための模式図である。
【図２Ａ】液体霧化装置の噴霧出口部を上方から見た模式図である。
【図２Ｂ】液体霧化装置の側面から見た模式図である。
【図３Ａ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｂ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｃ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｄ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｅ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図３Ｆ】液体流出部と気体噴射部の相対的配置例の模式図である。
【図４】２つの気体噴射軸で形成される交差角度を説明するための模式図である。
【図５】液体流出方向の傾きを説明するための模式図である。
【図６Ａ】実施形態１の液体霧化装置の側面一部断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図６Ｂ】図６ＡのＡ部詳細拡大図である。
【図６Ｃ】図６ＢのＢ−Ｂ断面図である。
【図７Ａ】実施形態２の液体霧化装置の側面一部断面図（ａ）および正面図（ｂ）である。
【図７Ｂ】図７ＡのＡ部詳細拡大図である。
【図７Ｃ】図７ＢのＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
（実施形態１）
本実施形態の液体霧化装置を図６Ａ〜図６Ｃを参照しながら説明する。図６Ａ〜図６Ｃに示す液体霧化装置は、ノズル装置として構成されている。第１気体噴射部を構成する第１気体オリフィス８１と、第２気体噴射部を構成する第２気体オリフィス（不図示）とが、衝突角（α）＝１１０°で気体同士を衝突させるように配置されている。それぞれのオリフィス断面が四角形である。
【００２７】
気体通路部８０から気体が供給される。気体通路部８０が不図示のコンプレッサー等に接続されて、コンプレッサーを制御することで気体の噴射量、噴射速度等を設定できる。気体通路部８０は第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスの両方に通じており、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射されるそれぞれの気体の噴射量および噴射速度(流速)は同じ（あるいは略同じ）に設定される。
【００２８】
また、液体通路部９０から液体が供給される。液体通路部９０が不図示の液体供給部に接続され、液体供給部が液体を加圧して液体通路部９０に液送する。液体供給部は、液体の液送量、液送速度を設定する。なお、液体通路部９０は、ノズル内本体９９に形成される。気体通路部８０は、ノズル内本体９９の外壁部にネジ固定で組み込んだノズル外本体８９で形成されている。
【００２９】
ノズル内本体９９の先端に内キャップ部９５が組み込まれ、この内部キャップ部９５によって、液体通路部９０からの供給される液体を噴射するための液体オリフィス９１が形成されている。液体オリフィス９１の断面形状は円であることが好ましい。本実施形態では、液体オリフィス９１がその軸方向にストレートに延び、さらに先端部オリフィス径がその他のオリフィス径よりも大きい径大部９１１を形成して、ストレートの液体オリフィス９１に径大部９１１を設けることで、霧噴霧方向と反対側空間に負圧を生じさせて液体の微細化を促進させている。
【００３０】
ノズル外本体８９の先端に外キャップ部８５が組み込まれる。ネジ止部８６がノズル外本体８９にネジ固定されることで、このネジ止部８６に直接に接する外キャップ部８５および外キャップ部８５に押圧される内キャップ部９５をそれぞれ固定する。第１気体オリフィス８１、第２気体オリフィス（不図示）は、内キャップ部９５の外壁面に断面矩形の溝を形成し、この溝に外キャップ部８５で蓋をすることで断面矩形の第１気体オリフィス８１、第２気体オリフィス（不図示）を形成している。なお、ネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。
【００３１】
図６Ｂに示すように、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射した気体同士が、気液混合エリア１２０で衝突壁(衝突部を含む)を形成する。この衝突壁に液体オリフィス９１から噴射した液体を衝突させて液体を霧化する。
【００３２】
また、外キャップ部８５の先端部に直線状のスリット部６００が形成されている。スリット部６００の形状に合わせて内キャップ部９５先端部の液体オリフィス９１の径を大きくしてある。図６ＢのＡ部詳細図（拡大図）と、図６ＣのＢ−Ｂ断面図で示すように、スリット部６００は、外キャップ部８５に形成され、霧の広角噴霧方向軸（スプレーパタンの長径方向）に沿って形成されている。
【００３３】
内キャップ部９５の先端部はスリット部６００の凹溝内に突出している。内キャップ部９５（液体オリフィス９１先端）が、スリット部６００の凹溝内に突出していることで、気体流同士の衝突部よりも内側に引っ込めた凹溝を形成し、霧の噴霧方向をスリット部６００方向に導くことができ、しずく発生を抑制することができる。
【００３４】
スリット部６００の長手方向長さ、短手方向長さ、凹溝深さは、微細化精度に応じて設定可能であるが、液体オリフィス断面が円である場合の直径を１とした場合に、例えば、スリット部６００の長手方向長さを５〜３００、短手方向長さを１〜２０、凹溝深さを１０〜１００の範囲に夫々設定することができる。このスリット部６００によって、スリット部がない形態よりも微細化した霧を発生させることができる。
【００３５】
また、別実施形態として、スリット部６００は、１つに限定されず、互い交差するように複数のスリットであってもよく、また、直線状に限定されず、曲線状でもよい。また、スリット部６００は、外キャップ部８５に凹溝形状に形成されていてもよく、外キャップ部８５および内キャップ部９５に形成されていてもよい。またスリット部６００の凹溝断面形状は、矩形に限定されず、霧の噴霧方向に末広がりの台形でもよく、半円状、半楕円状でもよい。
【００３６】
上記実施形態１では、外キャップ部８５と内キャップ部９５とで、第１、第２気体オリフィスを形成しているが、一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよい。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気液混合エリア１２０の形状は、円筒状でもよく、円錐状、多角錘状でもよい。また、気体流同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で任意に設定できる。
【００３７】
（実施形態２）
実施形態２の液体霧化装置（ノズル装置として構成）の溝部は、上記実施形態１と異なり、噴霧出口部に開放部が形成されている形態である。図７Ａ〜図７Ｃを参照しながら説明する。第１気体噴射部を構成する第１気体オリフィス８１と、第２気体噴射部を構成する第２気体オリフィス（不図示）とが、衝突角（α）＝１１０°で気体同士を衝突させるように配置されている。それぞれのオリフィス断面が四角形である。気体通路部８０、液体通路部９０は実施形態１と同様であり、液体供給部と気体を供給するコンプレッサー等も同様の構成を採用できる。
【００３８】
ノズル内本体９９の先端に内キャップ部９５が組み込まれ、この内部キャップ部９５によって、液体通路部９０から供給される液体を噴射するための液体オリフィス９１が形成されている。液体オリフィス９１の断面形状は円であることが好ましい。本実施形態では、液体オリフィス９１がその軸方向にストレートに延び、さらに先端部オリフィス径がその他のオリフィス径よりも大きい径大部９１１を形成して、ストレートの液体オリフィス９１に径大部９１１を設けることで、霧噴霧方向と反対側空間に負圧を生じさせて液体の微細化を促進させている。
【００３９】
ノズル外本体８９の先端に第１外キャップ部８７が組み込まれる。ネジ止部８６がノズル外本体８９にネジ固定されることで、このネジ止部８６に直接に接する第１外キャップ部８７および第１外キャップ部８７に第２外キャップ部８８を介して押圧される内キャップ部９５をそれぞれ固定する。第２外キャップ部８８に２つの貫通したスリット（不図示）が形成され、第２キャップ部８８を内キャップ部９５の外壁面に当接し、かつ第１キャップ部８７で第２キャップ部８８を当接することで、貫通したスリットの空間が第１気体オリフィス８１と第２気体オリフィス（不図示）を形成している。なお、ネジ固定に限定されず、他の連結手段を用いることができ、また、各部材間の隙間には不図示のシール部材（例えばＯリング等）が適宜組み込まれていてもよい。
【００４０】
図７ＢのＡ部詳細図（拡大図）に示すように、第１気体オリフィス８１および第２気体オリフィスから噴射した気体同士が、気液混合エリア１２０で衝突壁(衝突部を含む)を形成する。この衝突壁に液体オリフィス９１から噴射した液体を衝突させて液体を霧化する。
【００４１】
第１外キャップ部８７には、液体オリフィス軸に対し１２０°傾斜した開放部８７３が両側にそれぞれ形成されている。この開放部８７３と平行にスリット部７００が形成されている。図７Ｂ、７Ｃに示すように、スリット部７００は、霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されている。スリット部７００は、第１外キャップ部８７の先端に形成された凹溝８７４および第２外キャップ部８８の貫通スリット８８１とで構成されている。開放部８７３は、図７において液体オリフィス軸を中心にして２つの側に形成されているが、一方側にのみ形成されていてもよく、また、液体オリフィス軸に対し１２０°以外の角度（９０°以上）で傾斜していてもよい。
【００４２】
内キャップ部９５の先端部はスリット部７００の凹溝内に突出している。内キャップ部９５（液体オリフィス９１先端）が、スリット部７００の凹溝内に突出していることで、気体同士の衝突部よりも内側に引っ込めた凹溝を形成し、霧の噴霧方向を傾斜面のスリット部７００方向に導くことができ、しずく発生をより抑制することができる。
【００４３】
スリット部７００の長手方向長さ、短手方向長さ、凹溝深さは、微細化精度に応じて設定可能であるが、液体オリフィス断面が円である場合の直径を１とした場合に、例えば、スリット部の長手方向長さを５〜３００、短手方向長さを１〜２０、凹溝深さを１０〜１００の範囲に夫々設定することができる。このスリット部７００によって、スリット部がない形態よりも微細化した霧を発生させることができる。
【００４４】
また、別実施形態として、スリット部７００は、１つに限定されず、互いに交差するように複数のスリットであってもよく、また、直線状に限定されず、曲線状でもよい。また、スリット部７００は、第１外キャップ部８７と第２外キャップ部８８によって形成されていてもよく、さらに、内キャップ部９５によって形成されていてもよい。またスリット部７００の凹溝断面形状は、矩形に限定されず、霧の噴霧方向に末広がりの台形でもよく、半円形状、半楕円形状でもよい。
【００４５】
上記実施形態２では、内キャップ部９５、第１外キャップ部８７および第２外キャップ部８８とで、第１、第２気体オリフィスを形成しているが、一部材で第１、第２気体オリフィスを形成してもよく、内キャップ部９５、第１外キャップ部８７で形成してもよい（第２外キャップ部を省略した構成でもよい）。また、第１、２気体オリフィスの断面形状が矩形に限定されず、他の多角形状でもよく、円状でもよい。また、気液混合エリア１２０の形状は、円筒状でもよく、円錐状、多角錘状でもよい。また、気体同士の衝突角αは、１１０°に限定されず、例えば、９０°〜１８０°の範囲で任意に設定できる。
【００４６】
（噴霧特性の評価）
上記実施形態１、２に示す構成の液体霧化装置を用いて噴霧特性を評価した。実施例１は、実施形態１の構成である。実施例１のスリット部６００は、その長手方向長さが１０ｍｍ、その短手方向長さが１．０ｍｍ、その凹溝深さが０．６ｍｍとした。液体オリフィス９１の断面直径がφ０．２５ｍｍで径大部９１１をφ０．３ｍｍとした。第１・第２気体オリフィス矩形断面は、幅０．４ｍｍ×深さ０．１５ｍｍとした。実施例２は、実施形態２の構成である。実施例２のスリット部７００は、その長手方向長さが１０ｍｍ、その短手方向長さが２ｍｍ、その凹溝深さが１．１ｍｍとした。液体オリフィス９１の断面直径は、φ０．２５ｍｍで径大部９１１をφ１．０ｍｍとした。第１・第２気体オリフィス矩形断面は、幅０．４ｍｍ×深さ０．１５ｍｍとした。気体に空気を用い、液体に水を用いた。気体噴射の空気量Ｑａを８．０（ＮＬ／ｍｉｎ）、噴霧（水）量Ｑｗを５０．０（ｍｌ／ｍｉｎ）とした場合（気水比１６０．０）の空気圧Ｐａ、水圧Ｐｗ、平均粒子径（ＳＭＤ）を評価した。また、比較として従来の内部混合型２流体ノズルにおいて、実施例１と近い平均粒子径となる空気量、噴霧（水）量について評価した。この二流体ノズルの液体オリフィス径φは２．５ｍｍである。評価結果を表１に示す。平均粒子径（ＳＭＤ）はレーザー回折法の計測装置により測定した。実施例１，２の測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から１５０ｍｍの位置とした。比較例の測定位置は、噴霧方向軸上で、ノズル先端から３００ｍｍの位置とした。
【００４７】
【表１】
【００４８】
表１で示す評価結果から分かるように、実施例１，２は、比較例に比べ、非常に小さい気水比でも、平均粒子径（ＳＭＤ）を小さくできた。さらに、実施例２は、実施例１の半分以下の平均粒子径の霧を得ることができた。また、実施例２では、開放部を設けたことで、ノズル先端部におけるしずくの発生を抑えることができた。
【符号の説明】
【００４９】
１ 第１気体噴射部（第１気体オリフィス）
２ 第２気体噴射部（第２気体オリフィス）
６ 液体流出部（液体オリフィス）
３２、８７３ 開放部
６２ 霧
８１ 第１気体オリフィス
９１ 液体オリフィス
１００ 衝突部
１０１ 衝突壁
１２０ 気液混合エリア
６００、７００ スリット部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
液体を流出させるための液体流出部と、
前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流と前記液体流出部から流出した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、
前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部と、を備える液体霧化装置。
【請求項２】
前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲である、請求項１に記載の液体霧化装置。
【請求項３】
前記噴霧出口部に、前記液体流出方向軸に対し９０°以上傾斜しており、かつ前記霧が広角に噴霧する方向に沿って開放部が形成されている、請求項１または２に記載の液体霧化装置。
【請求項４】
前記開放部に、前記スリット部が形成されている、請求項３に記載の液体霧化装置。
【請求項５】
前記スリット部は、前記液体霧化装置を前記噴霧出口部に向かって正面視して、前記第１気体噴射部と前記第２気体噴射部のそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に形成されている、請求項１に記載の液体霧化装置。
【請求項１】
２つの気体流同士を衝突させるための第１気体噴射部および第２気体噴射部と、
液体を流出させるための液体流出部と、
前記第１気体噴射部から噴射された気体流と前記第２気体噴射部から噴射された気体流と前記液体流出部から流出した液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部と、
前記気液混合エリア部が内部に形成された噴霧出口部と、
前記噴霧出口部の先端面に、前記霧が広角に噴霧する方向に沿って形成されたスリット部と、を備える液体霧化装置。
【請求項２】
前記第１気体噴射部の噴射方向軸と前記第２気体噴射部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲である、請求項１に記載の液体霧化装置。
【請求項３】
前記噴霧出口部に、前記液体流出方向軸に対し９０°以上傾斜しており、かつ前記霧が広角に噴霧する方向に沿って開放部が形成されている、請求項１または２に記載の液体霧化装置。
【請求項４】
前記開放部に、前記スリット部が形成されている、請求項３に記載の液体霧化装置。
【請求項５】
前記スリット部は、前記液体霧化装置を前記噴霧出口部に向かって正面視して、前記第１気体噴射部と前記第２気体噴射部のそれぞれの気体噴射方向軸に対し直交する方向に形成されている、請求項１に記載の液体霧化装置。
【図１】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図４】
【図５】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【公開番号】特開２０１２−２２３７５２（Ｐ２０１２−２２３７５２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４１３２２（Ｐ２０１１−２４１３２２）
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（５０３０４５０３８）ノズルネットワーク株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２日（２０１１．１１．２）
【出願人】（５０３０４５０３８）ノズルネットワーク株式会社 (18)
【Ｆターム（参考）】
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