(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を噴射する第１液体噴射口と、当該第１液体噴射口の周囲に形成されて第１液体噴射口の前方に先細り円錐形の高速渦流を形成する第１気体噴射口とを有する第１ノズル部と、
液体を噴射する第２液体噴射口と、当該第２液体噴射口の周囲に形成されて第２液体噴射口の前方に先細り円錐形の高速渦流を形成する第２気体噴射口とを有する第２ノズル部と、
前記第１液体噴射口と前記第２液体噴射口とが対向するように前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とを支持するとともに、第１液体噴射口の噴射軸と第２液体噴射口の噴射軸との成す角を８０度から９０度の角度範囲に設定する支持手段とを備え、
前記第１ノズル部から噴射される二流体と前記第２ノズル部から噴射される二流体とが衝突する
噴霧ノズル装置。
【請求項２】
前記第１液体噴射口及び前記第２液体噴射口から吐出される液体に電圧を供給する電圧供給手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載の噴霧ノズル装置。
【請求項３】
前記電圧供給手段は、前記第１液体噴射口及び前記第２液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように電圧を制御することを特徴とする請求項２記載の噴霧ノズル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、薬液、水、燃料油、塗料等の液体と空気等の気体からなる二流体とを混合噴射する二流体ノズルを、その噴口部が対向するように配置した噴霧ノズル装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の噴霧ノズルとして、特開平４−４５２１８号公報に開示の二流体ノズルがある。この二流体ノズルは、圧縮気体と共に液体を噴射する液体噴射口と、この液体噴射口の周囲に形成されて液体噴射口の前方に高速渦流を形成する気体噴射口とを備える。液体噴射口から噴射される液体は、気体噴射口からの高速渦流によって破砕されて超微粒子化し超微粒子ミストを形成する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような二流体ノズルが発生する超微粒子ミストは空気中に滞留する時間が比較的長いが、殺菌、殺虫、加湿等の各種用途においては、液体微粒子が空気中に滞留する時間をさらに長くすること等によって噴霧効果を高めることが求められている。
この発明の課題は、高い噴霧効果を有する高性能の噴霧ノズル装置を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の噴霧ノズル装置は、液体を噴射する第１液体噴射口と当該第１液体噴射口の周囲に形成されて第１液体噴射口の前方に高速渦流を形成する第１気体噴射口とを有する第１ノズル部と、液体を噴射する第２液体噴射口と、当該第２液体噴射口の周囲に形成されて第２液体噴射口の前方に高速渦流を形成する第２気体噴射口とを有する第２ノズル部と、前記第１液体噴射口と前記第２液体噴射口とが対向するように前記第１ノズル部と前記第２ノズル部とを支持すると共に、第１液体噴射口の噴射軸と第２液体噴射口の噴射軸との成す角を８０度から９０度の角度範囲に設定する支持手段とを備える。
【０００５】
この請求項１記載の噴霧ノズル装置では、支持手段により、第１液体噴射口と第２液体噴射口とが対向配置され、両者の噴射軸が８０度から９０度の角度範囲に設定されているので、第１ノズル部から噴射される二流体と第２ノズル部から噴射される二流体とが衝突する。即ち、第１液体噴射口から噴射されて第１気体噴射口からの高速渦流によって破砕された微粒子は、第２液体噴射口から噴射されて第２気体噴射口からの高速渦流によって破砕されることによって形成された液体微粒子や、第２気体噴射口からの高速渦流と衝突してさらに微細化されるので、極めて小さな液体微粒子を含むミストを簡易に形成することができる。
なお、第１液体噴射口から吐出される液体と、第２液体噴射口から吐出される液体とは、必ずしも同一のものに限る必要はない。
【０００６】
また、請求項２記載の噴霧ノズル装置は、前記第１液体噴射口及び前記第２液体噴射口から吐出される液体に電圧を印加する電圧供給手段を更に備えることを特徴とする。
この請求項２記載の噴霧ノズル装置では、前記第１及び第２液体噴射口から噴射される液体、即ち第１及び第２ノズル部から出射される液体微粒子を所望の電位にすることができ、荷電した物体への付着性を高めることができる。
【０００７】
また、請求項３記載の噴霧ノズル装置によれば、前記電圧供給手段が前記第１液体噴射口及び前記第２液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように電圧を制御することを特徴とする。
この請求項３記載の噴霧ノズル装置によれば、電圧供給手段が第１液体噴射口及び第２液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように電圧を制御するため、液体が付着する物体が正又は負に帯電しているような場合においても容易に液体を付着させることができる。
【０００８】
また、別の噴霧ノズル装置は、液体を噴射する液体噴射口と当該液体噴射口の周囲に形成されて液体噴射口の前方に高速渦流を形成する気体噴射口とを有するノズル部と、前記液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように前記液体噴射口から吐出される液体に供給される電圧を制御する電圧供給手段とを備えることを特徴とする。
この噴霧ノズル装置によれば、電圧供給手段が液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように液体に供給される電圧を制御するため、液体が付着する物体が正又は負に帯電しているような場合においても容易に液体を付着させることができる。                                              
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る噴霧ノズル装置の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態の噴霧ノズル装置の構造を概念的に説明する図である。この噴霧ノズル装置は、各々が超微粒子ミストを形成する第１及び第２ノズル部２１、２２からなる噴霧器本体２０と、両ノズル部２１、２２に微粒子化の対象である殺菌剤等の所定の液体を供給する液体供給源３０と、両ノズル部２１、２２に液体破砕用の圧縮空気を供給する圧縮空気源４０と、各ノズル部２１、２２から噴射される超微粒子を帯電させるための電圧を発生する電源装置５０と、これら液体供給源３０、圧縮空気源４０及び電源装置５０の動作を制御する制御装置６０とを備える。
【００１０】
噴霧器本体２０を構成する第１ノズル部２１と第２ノズル部２２とは、同一構造を有する二流体ノズルである。両ノズル部２１、２２は、断面Ｌ字状の絶縁材からなる固定部材２３に取り付けられて適当な角度及び間隔で対向して配置されている。両ノズル部２１、２２を支持する固定部材２３は、支持部材２４の先端部に固定されており、支持部材２４を適当な方向に向けることにより、噴霧器本体２０から噴射される超微粒子ミストＭの出射方向を調節することができる。なお、固定部材２３と支持部材２４は、支持手段を構成する。
【００１１】
第１ノズル部２１の噴射口２１ａと第２ノズル部２２の噴射口２２ａとは１０mm程度に近接して対向配置される。これにより、両ノズル部２１、２２から出射する超微粒子ミストＭが衝突し両超微粒子ミストＭ中の液体微粒子をさらに微粒子化することができる。この際、第１ノズル部２１の噴射軸Ａ１と第２ノズル部２２の噴射軸Ａ２とのなす角度θは、８０度〜９０度の角度範囲に設定されている。これは、以下に詳細に説明するが、両噴射口２１ａ、２２ａ噴射される液体微粒子のサイズを効率的に微小化するためである。
【００１２】
図２（ａ）は、第１ノズル部２１の平面図であり、図２（ｂ）は、ノズル部２１の縦断面図である。
ノズル部２１は、筒状のステンレス材からなるノズルケーシング２６の内部に、筒状の黄銅からなる中子２７をねじ込んだ構造を有する。ノズルケーシング２６は、側面に圧縮空気導入パイプ２８に接続するための圧縮空気導入口２６ａを備えており、先端に横断面円形で先細りの開口２６ｂが形成されている。中子２７は、根本側に液体導入パイプ２９と接続するために液体流入口２７ａを備えており、先端側に横断面円形の液体噴出口２７ｂが形成されている。この液体噴出口２７ｂの周囲には、コーン状のスパイラル形成体２７ｃが形成されている。
【００１３】
図示のように、中子２７がノズルケーシング２６内の適所に固定されることで、噴射軸Ａ１方向に延びる円筒状の圧縮空気供給室Ｓ１と、スパイラル形成体２７ｃの先端側に渦流室Ｓ２とが形成され、渦流室Ｓ２の液体噴出口２７ｂに臨む側に円環状の気体噴射口２１ｂが形成される。
なお、ノズルケーシング２６と中子２７の根本側は、Ｏリング２１ｃによってシールされており、圧縮空気が後方にリークすることを防止している。また、ノズルケーシング２６の先端側外周に形成された雄ねじ２６ｄは、締結ナット２１ｄと螺合しており、これを締め付けることにより第１ノズル部２１を図１の固定部材２３に取り付けることができる。
【００１４】
図３は、図２に示す第１ノズル部２１の正面図である。中心に円形の液体噴出口２７ｂが配置され、その周囲に環状の気体噴射口２１ｂが配置されている。この気体噴射口２１ｂには、ノズルケーシング２６の内部に配置されているスパイラル形成体２７ｃの円錐面に形成された渦巻状に延びる複数本の旋回導孔２７ｃａが導通されている。
【００１５】
図２に戻って、圧縮空気導入口２６ａから供給された圧縮空気は、圧縮空気供給室Ｓ１を通過してスパイラル形成体２７ｃに形成された旋回導孔２７ｃａを通過する際に高速気流となる。渦流室Ｓ２では、旋回導孔２７ｃａにより圧送された高速気流によって旋回気流が形成され、絞られた円環状の気体噴射口２１ｂから液体噴出口２７ｂの前方に向かって高速旋回気流が噴射され、液体噴出口２７ｂの近接した前方位置を焦点とする先細り円錐形の高速渦流が形成される。
【００１６】
一方、液体流入口２７ａには、適当な流量の殺菌用薬剤等からなる液体が供給されている。液体流入口２７ａを経て液体噴出口２７ｂから吐出された液体は、気体噴射口２１ｂから噴射形成された円錐形の高速渦流と接触し破砕され、強制混合拡散されて超微粒子状の液体となって分散される。なお、液体流入口２７ａは、その直径が液体流入口２７ａと比較してほとんど小さくなっていないので、液体の目詰まりが発生しない。
【００１７】
また、図１に戻って、液体供給源３０は、図示を省略するが、噴霧すべき液体を収容するタンクと、タンク中の液体を液体導入パイプ２９を介して噴霧器本体２０に供給するポンプその他の加圧供給装置を備える。なお、各ノズル部２１、２２の液体噴出口２７ｂには負圧が形成されるので、液体供給のための加圧供給装置は必ずしも必要ない。
【００１８】
圧縮空気源４０は、所望の圧力の圧縮空気を形成するコンプレッサであり、圧縮空気導入パイプ２８を介して噴霧器本体２０に必要な圧縮空気を供給する。
電源装置５０は、所望の直流高電圧を発生する電圧発生装置であり、噴霧器本体２０を構成する各ノズル部２１、２２の中子２７に適当な電圧を給電して、中子２７を通過、出射する液体を帯電させる。なお、電源装置５０と、各ノズル部２１、２２の中子２７とは、電圧供給手段を構成する。
【００１９】
制御装置６０は、ＣＰＵ、メモリ、ディスプレイを備えるコンピュータであり、圧縮空気源４０が発生する空気圧を制御したり、液体供給源３０からの液体の供給量を調節したり、電源装置５０を制御して各ノズル部２１、２２の中子２７に与える電圧を正負の適当な値に設定することができるとともに、噴霧ノズル装置を操作している者に噴霧ノズル装置の動作状態を知らせる。
【００２０】
以下、図１に示す噴霧ノズル装置の動作について説明する。まず、圧縮空気源４０から各ノズル部２１、２２に所定の圧縮空気を供給する。これと同時に、液体供給源３０からも各ノズル部２１、２２に液体を適当量供給する。これにより、各ノズル部２１、２２の液体噴出口２７ｂから液体が吐出され、これらの周囲の気体噴射口２１ｂからの高速渦流によって液体が破砕され、液体微粒子のミストが形成される。この際、第１及び第２ノズル部２１、２２が近接して対向配置され、それぞれの噴射軸Ａ１、Ａ２が８０度から９０度の角度範囲に設定されているので、第１ノズル部２１から噴射されるミストと、第２ノズル部２２から噴射されるミストとが効果的に衝突する。この結果、ミスト中の液体微粒子がさらに微細化され、極めて小さな液体微粒子を含む超微粒子ミストＭを簡易に形成することができる。従って、殺菌剤等を噴霧する場合には、少量の殺菌剤により効率的に殺菌を行うことができる。また、塗料を噴霧する場合には、塗料を薄く均一に噴霧することができる。
【００２１】
ミストを形成する際には、両ノズル部２１、２２の中子２７に正又は負の高電圧を給電して、両ノズル部２１、２２の噴射口２１ａから出射する液体を帯電させることができる。中子２７に供給する電圧を正の高電圧とした場合、超微粒子ミストＭは正に帯電するので、噴霧された超微粒子ミストＭ中の液体微粒子は負に帯電した物体に付着し易くなる。逆に、中子２７に供給する電圧を負の高電圧とした場合、超微粒子ミストＭは負に帯電するので、噴霧された超微粒子ミストＭ中の液体微粒子は正に帯電した物体に付着し易くなる。このような現象を利用すれば、処理の対象となる微粒子の帯電傾向や、浮遊細菌等の有害微生物の帯電傾向に合わせて超微粒子ミストＭを適宜帯電させることができ、微粒子への付着効果や、有害微生物の駆除効果を高めることができる。また、殺虫剤等を植物に対して噴霧する場合においても容易に植物の葉、茎等に付着させることができる。
【００２２】
両ノズル部２１、２２の中子２７に供給する高電圧の値や符号は、所要目的に応じて時間的に変化させることもできる。例えば負に帯電した超微粒子ミストＭを１分程度発生させ、その後、正に帯電した超微粒子ミストＭを１分程度発生させるといったサイクルを繰返すことにより、正に帯電し易い有害微生物と負に帯電し易い有害微生物とを同時に効率良く殺菌することもできる。なお、負に帯電した超微粒子ミストＭを１分程度発生させ、その後、負正の何れにも帯電しない超微粒子ミストＭを１分程度発生させ、更に、正に帯電した超微粒子ミストＭを１分程度発生させるといったサイクルを繰返す等、超微粒子ミストＭの帯電のさせ方は適宜選択可能である。
【００２３】
なお、両ノズル部２１、２２の中子２７に電圧を印加しないで超微粒子ミストＭを形成することもできる。図２及び図３に示すような構造のノズル部２１、２２を用いた場合、液体噴出口２７ｂから液体が吐出される際に摩擦抵抗がほとんど発生しないので、中子２７に電圧を印加しなければ、超微粒子ミストＭは帯電しない。ここで、両ノズル部２１、２２から噴射されるミストは互いに衝突することになるが、ミスト中の微粒子が小さいため、電荷の偏りがある周囲だけが破壊されるのではなく、微粒子全体が破壊されるものと考えられる。このため、破壊後の微粒子が帯電する確率が極めて低くなる。このことは、実験的にも裏付けられている。帯電していない超微粒子ミストＭは、床等に静電的に引き寄せられることがないので、空気中に長時間滞留し易い。したがって、噴霧すべき液体を水とし、図１に示すような噴霧ノズル装置で超微粒子ミストＭを形成するならば、短時間で所望の加湿効果を得ることができる。
【００２４】
以下、具体的な実施例について説明する。この場合、液体噴出口２７ｂの直径を２mmとし、両ノズル部２１、２２に３kg／cm2の圧縮空気を供給した。また、噴霧用の液体は水道水とし、両ノズル部２１、２２に合計５０cc／min供給した。両ノズル部２１、２２の成す角θが８０度のとき、対向する液体噴出口２７ｂ間の距離を９mmとして液体微粒子の平均的粒径は８.８ミクロン程度となった。同様にして、両ノズル部２１、２２の成す角θが８５度のとき、対向する液体噴出口２７ｂ間の距離を８mmとして液体微粒子の平均的粒径は８.４ミクロン程度となった。さらに、両ノズル部２１、２２の成す角θが９０度のとき、対向する液体噴出口２７ｂ間の距離を８mmとして液体微粒子の平均的粒径は１０.０ミクロン程度となった。なお、両ノズル部２１、２２の成す角θが７０度のとき、対向する液体噴出口２７ｂ間の距離を１０mmとして液体微粒子の平均的粒径は１３.７ミクロン程度となった。以上の実施例から、両ノズル部２１、２２の成す角θが８０〜９０度の範囲で液体微粒子の粒径を最も小さくできることが分かる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明によれば、第１ノズル部から噴射される二流体と第２ノズル部から噴射される二流体とが衝突して各ノズル部から噴射された液体微粒子がさらに微細化されるので、極めて小さな液体微粒子を含む二流体を簡易に形成することができる。これにより、噴霧された液体微粒子の滞留時間を長くして噴霧効果を高めることができる。
また、第１及び第２ノズル部から出射される液体微粒子を所望の電位にすることができるので、荷電した物体への付着性を高めることにより、結果として噴霧効果を高めることができる。
また、電圧供給手段が液体噴射口から吐出される液体を正又は負の何れにも帯電させるように電圧を制御するため、液体が付着する対象物が正又は負に帯電しているような場合においても容易に液体を付着させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態の噴霧ノズル装置の構造を概念的に説明する図である。
【図２】（ａ）は、ノズル部の平面図であり、（ｂ）は、ノズル部の側方断面である。
【図３】図２に示すノズル部の正面図である。
【符号の説明】
２０…噴霧器本体、２１,２２…ノズル部、２１ａ,２１ｂ…噴射口、２１ｂ…気体噴射口、２３…固定部材、２６…ノズルケーシング、２６ａ…圧縮空気導入口、２７…中子、２７ａ…液体流入口、２７ｂ…液体噴出口、２７ｃ…スパイラル形成体、３０…液体供給源、４０…圧縮空気源、５０…電源装置、６０…制御装置、Ａ１,Ａ２…噴射軸、Ｍ…超微粒子ミスト。
【図１】
0003544350.tif 000002
【図２】
0003544350.tif 000003
【図３】
0003544350.tif 000004