(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を気体で破砕混合した噴射方向前方に焦点をもつ第１の高速旋回渦流と、液体を気体で破砕混合した噴射方向前方に焦点をもつ、旋回方向が前記第１の旋回渦流と逆向きの第２の高速旋回渦流を、それぞれの焦点近傍において衝突させて液体を微粒化することを特徴とする液体の微粒化方法。
【請求項２】
前記第１の高速旋回渦流と第２の高速旋回渦流の衝突角度が略直交することを特徴とする液体の微粒化方法。
【請求項３】
液体噴射口と、前記液体噴射口を取り囲んで設けられ、前記液体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の気体噴射口とを備えた第１の液体微粒化ノズルと、
液体噴射口と、前記液体噴射口を取り囲んで設けられ、前記液体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の気体噴射口とを備えた第２の液体微粒化ノズルとを備え、
前記第１のノズルと第２のノズルは、それぞれの高速旋回渦流の旋回方向が逆向きに構成されるとともに、それぞれの高速旋回渦流の噴射方向が焦点近傍で交差するように配置されたことを特徴とする液体微粒化装置。
【請求項４】
前記第１のノズルと第２のノズルが略直交するように配置されたことを特徴とする請求項３に記載の液体微粒化装置。
【請求項５】
前記液体噴射口は、筒型の固定中子の先端開口部によって構成され、前記気体噴射口は、前記固定中子を覆う前方に開口するキャップ型噴板によって構成され、前記噴板に覆われた前記固定中子の先端部外周には、旋回渦流を形成する旋回溝が設けられた構造で、前記第１，第２のノズルの旋回溝の向きが互いに逆向きであることを特徴とする請求項３または４に記載の液体微粒化装置。
【請求項６】
前記第１のノズルと第２のノズルは、それぞれ別体に構成されるとともに、同一平面に沿ってそれぞれ回動可能に構成されて、前記第１のノズルと第２のノズルの交差角度を調整できることを特徴とする請求項５に記載の液体微粒化装置。
【請求項７】
前記第１のノズルおよび第２のノズルは、単一の平面視Ｌ字型ブロック体として一体化されたノズルユニット構造で、ノズルボディを構成するＬ字型ブロックの略直角の対向内側面にそれぞれ開口する一対の空気室形成孔と、前記空気室形成孔の前面側開口部にそれぞれ固定された噴板と、前記空気室形成孔の背面側開口部にそれぞれ固定されて前記噴板の前方開口部の内側まで延出する固定中子とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の液体微粒子化装置。
【請求項８】
第１の気体を第２の気体で混合した噴射方向前方に焦点をもつ第１の高速旋回渦流と、第３の気体を第４の気体で混合した噴射方向前方に焦点をもつ、旋回方向が前記第１の旋回渦流と逆向きの第２の高速旋回渦流を、それぞれの焦点近傍において衝突させて混合することを特徴とする気体の混合方法。
【請求項９】
前記第１の高速旋回渦流と第２の高速旋回渦流の衝突角度が略直交することを特徴とする請求項８に記載の気体の混合方法。
【請求項１０】
第１の気体噴射口と、前記第１の気体噴射口を取り囲んで設けられ、前記第１の気体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の第２の気体噴射口とを備えた第１の気体混合ノズルと、
第１の気体噴射口と、前記第１の気体噴射口を取り囲んで設けられ、前記第１の気体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の第２の気体噴射口とを備えた第２の気体混合ノズルとを備え、
前記第１のノズルと第２のノズルは、それぞれの高速旋回渦流の旋回方向が逆向きに構成されるとともに、それぞれの高速旋回渦流の噴射方向が焦点近傍で交差するように配置されたことを特徴とする気体混合装置。
【請求項１１】
前記第１のノズルと第２のノズルが略直交するように配置されたことを特徴とする請求項１０に記載の気体混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体噴射口を取り囲む気体噴射口から先細り円錐形の高速旋回渦流（気体）を噴射形成し、液体噴射口から噴射した液体（または液体噴射口に自吸された液体）が高速旋回渦流と接触することで、破砕されて微粒子となる高速旋回渦流式の液体微粒化方法および装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の液体微粒化装置（微粒化ノズル）としては、出願人が開発した特公平４−２１５１１号や特公平４−４５２１８号が知られている。これらは、図１７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、液体噴射口２を構成する筒状部１を覆うように、前方に開口する噴板キャップ３がノズルボディ先端部に組み付けられて空気室４が形成され、外周に旋回溝７を形成したスパイラル中子６が空気室４の前端部寄りに収容された構造で、液体噴射口２から噴射された液体（または液体噴射口２に自吸された液体）は、噴板キャップ３の気体噴射口５から前方に噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（気体）と接触することで、破砕されて微粒子となるというものである。符号ｆは、高速旋回渦流の焦点である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の方法および装置では、確かに液体の微粒化が達成できるが、噴射空気圧５ｋｇ／ｃｍ２  では平均粒径５μｍ（最大粒径が平均粒径の４〜５倍）が限界であり、これ以上の微粒化ができず、さらなる液体の微粒化が希求されていた。
【０００４】
発明者は、前記した従来方法で先細円錐形状の高速旋回渦流（液体を気体で破砕微細化した高速旋回渦流）を２つ作り、これらを衝突させると、衝突のエネルギーにより、液体のさらなる微粒化が達成できると考えた。特に、衝突させる２つの高速旋回渦流（液体を気体で破砕微細化した高速旋回渦流）の旋回方向を互いに逆向きにすれば、衝突のエネルギーも増大して、液体を一層微粒化できるのではないか、と考えて実験を重ねた結果、非常に有効であることが確認されたので、本発明を提案するに至ったものである。
【０００５】
本発明は、前記した発明者の知見および従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、液体を超微粒子化できる液体の微粒化方法および装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る液体の微粒化方法においては、液体を気体で破砕混合した噴射方向前方に焦点をもつ第１の高速旋回渦流と、液体を気体で破砕混合した噴射方向前方に焦点をもつ、旋回方向が前記第１の旋回渦流と逆向きの第２の高速旋回渦流を、それぞれの焦点近傍において衝突させるように構成した。
【０００７】
また、請求項３に係る液体微粒化装置においては、液体噴射口と、前記液体噴射口を取り囲んで設けられ、前記液体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の気体噴射口とを備えた第１の液体微粒化ノズルと、
液体噴射口と、前記液体噴射口を取り囲んで設けられ、前記液体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の気体噴射口とを備えた第２の液体微粒化ノズルとを備え、
前記第１のノズルと第２のノズルを、それぞれの高速旋回渦流の旋回方向が逆向きとなるように構成するとともに、それぞれの高速旋回渦流の噴射方向が焦点近傍で交差するように配置した。
（作用）第１のノズルおよび第２のノズルにおいて、液体噴射口から噴射された液体（または液体噴射口に自吸された液体）は、気体噴射口から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（気体）と接触することで、破砕されて微粒子となる。さらに液体微粒子を含み互いに逆向きのベクトルをもつ２つの高速旋回渦流が、それぞれ流速が最も速くなる焦点近傍において衝突することで、液体微粒子はさらに破砕されて超微粒子となる。
【０００８】
請求項２においては、請求項１に係る液体の微粒化方法において、前記第１の高速旋回渦流と第２の高速旋回渦流の衝突角度が略直交するように構成し、請求項４においては、請求項３に記載の液体微粒化装置において、前記第１のノズルと第２のノズルを略直交するように配置した。
（作用）発明者の実験では、第１の高速旋回渦流と第２の高速旋回渦流を略直交するように衝突させると、液体微粒子は効率よく破砕されて超微粒子となるとともに、第１のノズルおよび第２のノズルの前方に向けて噴霧されるので、ノズルとしての機能を発揮させ易い。
【０００９】
請求項５においては、請求項３または４に記載の液体微粒化装置において、前記液体噴射口を、筒型の固定中子の先端開口部で構成し、前記気体噴射口を、前記固定中子を覆う前方に開口するキャップ型噴板によって構成し、前記噴板に覆われた前記固定中子の先端部外周に旋回渦流を形成する旋回溝を設けた構造で、前記第１，第２のノズルの旋回溝の向きが互いに逆向きとなるように構成した。
（作用）例えば先端部にキャップ型噴板を一体に形成した筒型のノズルボディの先端部内側に固定中子を配置することで、ノズルを簡単に構成できる。また、第１のノズルで形成する高速旋回渦流と第２のノズルで形成する高速旋回渦流の旋回方向を互いに逆方向とするには、それぞれのノズル内に配置する固定中子の先端部外周に設ける旋回溝の向きを逆向きにすることで、簡単に構成できる。
【００１０】
請求項６においては、請求項５に記載の液体微粒化装置において、前記第１のノズルと第２のノズルを、それぞれ別体に構成するとともに、同一平面に沿ってそれぞれ回動可能に構成して、第１のノズルと第２のノズルの交差角度を調整できるように構成した。
（作用）第１のノズルと第２のノズルをそれぞれ回動させてノズルの向きを変えると、第１のノズルと第２のノズルの交差角度、即ち２つの高速旋回渦流が交差する位置が前後方向に変化し（渦流の交差する位置が焦点からずれて）、高速旋回渦流の衝突のエネルギーが変わって、微細化される液体の粒径分布特性や噴霧パターンが変化する。
【００１１】
また、例えば、キャップ型噴板を筒型のノズルボディの先端部に一体的に形成した構造にすれば、ノズルを構成する部品点数が減る。
【００１２】
請求項７においては、請求項５に記載の液体微粒化装置において、前記第１のノズルおよび第２のノズルを、単一の平面視Ｌ字型ブロック体として一体化したノズルユニット構造とし、ノズルボディを構成するＬ字型ブロックの略直角の対向内側面にそれぞれ開口する一対の空気室形成孔と、前記空気室形成孔の前面側開口部にそれぞれ固定された噴板と、前記空気室形成孔の背面側開口部にそれぞれ固定されて前記噴板の前方開口部の内側まで延出する固定中子とを備えるように構成した。
（作用）  第１のノズルと第２のノズルは単一のブロック体として一体的に構成されているため、取り扱いが容易である。
【００１３】
また、ノズルユニットは、１個のブロック体と２個の噴板および２個の固定中子で構成された簡潔な構造で、ブロック体に設けてある空気室形成孔の前面側開口部と背面側開口部に、噴板と固定中子をそれぞれ固定することで、簡単にノズルユニットを構成できる。
【００１４】
また、請求項８に係る気体の混合方法においては、第１の気体を第２の気体で混合した噴射方向前方に焦点をもつ第１の高速旋回渦流と、第３の気体を第４の気体で混合した噴射方向前方に焦点をもつ、旋回方向が前記第１の旋回渦流と逆向きの第２の高速旋回渦流を、それぞれの焦点近傍において衝突させて混合するように構成した。
【００１５】
また、請求項１０に係る気体混合装置においては、第１の気体噴射口と、前記第１の気体噴射口を取り囲んで設けられ、前記第１の気体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の第２の気体噴射口とを備えた第１の気体混合ノズルと、
第１の気体噴射口と、前記第１の気体噴射口を取り囲んで設けられ、前記第１の気体噴射口の前方に焦点をもつ先細り円錐形の高速旋回渦流を噴射形成する環状の第２の気体噴射口とを備えた第２の気体混合ノズルとを備え、
前記第１のノズルと第２のノズルを、それぞれの高速旋回渦流の旋回方向が逆向きにとなるように構成するとともに、それぞれの高速旋回渦流の噴射方向が焦点近傍で交差するように配置した。
（作用）第１のノズルによって、噴射口から噴射形成された第１の気体（または噴射口に自吸された第１の気体）は、環状の噴射口から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（第２の気体）と接触することで、第２の気体に第１の気体が混合される。一方、第２のノズルによって、噴射口から噴射形成された第３の気体（または噴射口に自吸された第３の気体）は、環状の噴射口２８から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（第４の気体）と接触することで、第４の気体に第３の気体が混合される。さらに第１の気体を混合した第２の気体の高速旋回渦流と、第３の気体を混合した第４の気体の高速旋回渦流が、互いに逆向きのベクトルをもつ形態で、しかも流速が最も速くなる焦点近傍において衝突することで、さらに混合が促進されて、第１，第２，第３，第４の気体が均一に混合された形態となって前方に噴射される。なお、第１の気体と第２の気体、および第３の気体と第４の気体はそれぞれ同一であっても、あるいは異なってもよい。
【００１６】
また、請求項９においては、請求項８に記載の気体の混合方法において、前記第１の高速旋回渦流と第２の高速旋回渦流の衝突角度を略直交するように構成し、請求項１１においては、請求項１０に記載の気体混合装置において、前記第１のノズルと第２のノズルが略直交するように配置した。
（作用）第１の気体と第２の気体の混合高速旋回渦流と、第３の気体と第４の気体の混合高速旋回渦流を、略直交するように衝突させると、第１，第２，第３，第４の気体が効率よく均一に混合されるとともに、第１のノズルおよび第２のノズルの前方に向けて噴射されるので、ノズルとしての機能を発揮させ易い。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る液体の微粒化方法および液体微粒化装置の好適な実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図７は、本発明に係る液体の微粒化方法および液体微粒化装置の第１の実施例を示し、図１は液体微粒化装置の第１の実施例の要部であるノズルユニットの斜視図、図２は同ノズルユニットの正面図、図３は同ノズルユニットの平面図、図４（ａ）は同ノズルユニットの水平断面図（図２に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）、（ｂ）はノズル先端部の拡大断面図、図５は第１のノズルに収容されている固定中子の先端部を示し、（ａ）は同固定中子の先端部の斜視図、（ｂ）は同固定中子の先端部の正面図である。図６は第２のノズルに収容されている固定中子の先端部を示し、（ａ）は同固定中子の先端部の斜視図、（ｂ）は同固定中子の先端部の正面図である。図７は本実施例装置で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【００１９】
これらの図において、符号Ｕ１は、第１の液体微粒化ノズルＮ１と第２の液体微粒化ノズルＮ２を一体化したノズルユニットで、単一の平面視Ｌ字型矩形状ブロック１０に第１のノズルＮ１と第２のノズルＮ２が一体的に設けられている。
【００２０】
即ち、Ｌ字型矩形状ブロック１０には、その直角対向側面１０ａ，１０ｂにそれぞれ開口する一対の直交配置された空気室形成孔１２，１２（図３参照）が設けられている。空気室形成孔１２の前面側開口部内周縁および背面側開口部内周縁には、それぞれ雌ねじ部１２ａ，１２ｂ（図４参照）が設けられ、気体噴射口２８を構成する噴板キャップ２０の基端部外周および液体噴射口３８を構成する固定中子３０の基端部外周がそれぞれねじ固定されて、ブロック１０内に密閉された空気室１４（図４参照）が形成されている。一対の空気室１４，１４には水平に延びる空気通路１５がそれぞれ連通し、各空気通路１５，１５は、上方に延びてブロック１０の上側面に開口する気体流入口１６に連通している。図４符号１７，１８は、シールパッキンである。符号１９は、ブロック１０を上下に貫通する一対のボルト挿通孔で、ここにはノズルユニットＵ１を所定位置に配置固定するための締結ボルトが配設される。
【００２１】
噴板キャップ２０は、ブロック１０前面側の直角対向側面１０ａ（１０ｂ）より前方に突出し、その先端部には円形状の気体噴射口（開口部）２８が設けられている。
【００２２】
一方、固定中子３０は、液体流入口３３が設けられた後端側の基端部３２から円筒状の延出部３４が前方に真っ直ぐに延びた構造で、噴板キャップ２０の気体噴射口（開口部）２８の内側まで延びた延出部３４の先端部には、縮径された液体噴射口（開口部）３８が設けられている。
【００２３】
また、延出部３４の先端寄りの外周には、図５，６に示すように、周方向等間隔に６本の旋回溝である旋回導孔３６と各旋回導孔３６が連通する環状の整流室３７が設けられた渦流形成用ディスク３５が一体に形成されており、空気室１４と気体噴射口２８は、旋回導孔３６と整流室３７を介して連絡している。旋回導孔３６は、気体の高速旋回渦流を形成するべく作用し、整流室３７は、旋回渦流を整流するべく作用する。
【００２４】
また、噴板キャップ２０の気体噴射口（開口部）２８内周縁の傾斜（テーパ）および固定中子３０の先端部外周との隙（気体噴射口２８の開口面積）が調整されて、液体噴射口３８の前方所定位置に焦点ｆ１，ｆ２をもつ円錐形の高速旋回渦流Ｔ１，Ｔ２が噴射形成されるように構成されている。
【００２５】
以上の基本的な構成は、第１のノズルＮ１と第２のノズルＮ２において共通であるが、ノズルＮ１，Ｎ２のそれぞれに設けられている固定中子３０の旋回導孔３６の方向が互いに反対方向（逆向き）となっている。即ち、第１のノズルＮ１に用いられている固定中子３０Ａに形成されている旋回導孔３６Ａは、図５に示すようにノズルに正対して正面視左回りであり、第２のノズルＮ２に用いられている固定中子３０Ｂに形成されている旋回導孔３６Ｂは、図６に示すようにノズルに正対して正面視右回りである。このため、第１のノズルＮ１によって形成される高速旋回渦流Ｔ１と第２のノズルＮ２によって形成される高速旋回渦流Ｔ２の旋回方向が逆向きとなっている（図４（ｂ）参照）。
【００２６】
また、本実施例では、第１のノズルＮ１の中心軸Ｌ１と第２のノズルＮ２の中心軸Ｌ２が直交するように設けられており、ノズル前方の中心軸Ｌ１，Ｌ２上に焦点ｆ１，ｆ２をもつ円錐形の高速旋回渦流Ｔ１，Ｔ２が噴射形成されるが、焦点ｆ１，ｆ２のわずかに前方の位置において中心軸Ｌ１，Ｌ２が交差するように構成されている。
【００２７】
このため、それぞれの液体噴射口３８（図４（ｂ）参照）から噴射された液体（またはそれぞれの液体噴射口３８に自吸された液体）は、それぞれの気体噴射口２８から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（気体）Ｔ１，Ｔ２と接触することで、破砕されて微粒子となる。さらに液体微粒子を含み互いに逆向きのベクトルをもつ２つの高速旋回渦流Ｔ１，Ｔ２がそれぞれの焦点ｆ１，ｆ２において集束した直後に高速で衝突することで、液体微粒子はさらに破砕されて超微粒子となる。
【００２８】
特に、逆向きのベクトルをもつ２つの高速旋回渦流Ｔ１，Ｔ２が直交するように衝突するので、液体微粒子は効率よく破砕されて超微粒子となるとともに、第１のノズルＮ１および第２のノズルＮ２の前方（図４（ａ）左方向）に向けて噴霧されるので、ノズルとして利用しやすい。
【００２９】
図７は本実施例装置で微粒化した液体の粒度分布を示す図表で、図８は本実施例装置の第１のノズルＮ１単独で微粒化した液体の粒度分布を示す図表、図９は本実施例装置の第２のノズルＮ２単独で微粒化した液体の粒度分布を示す図表、図１０は本実施例装置の第２のノズルＮ２に代えて第１のノズルＮ１を装着し、渦流の旋回方向が同一の第１のノズル２個（渦流の旋回方向が同一のノズル２個）で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【００３０】
図７〜図１０に示す実験例では、液体として水を使用し、気体（空気）の噴射圧力は５．０ｋｇ／ｃｍ２、風量はノズル１個につき９０リットル／分、吐出水量はノズル１個につき１０ミリリットル／分、開口部から測定レーザ光の中心までの距離は５０ｍｍで、測定した。
【００３１】
ノズルユニットＵ１を用いた本実施例装置では、図７に示すように、粒径０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積が３６．７％、粒径１．０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積が２７．２％であることから、粒径１ミクロン以下の超微粒子の累積体積は９．５％であり、また５０％粒径は２．２ミクロン以下、最大粒子径は６．４〜７．３ミクロンであった。
【００３２】
本実施例装置の第１のノズルＮ１（左旋回渦流）単独で微粒化した場合は、図８に示すように、粒径０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積および粒径１．０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積がいずれも５．０％であることから、粒径１ミクロン以下の超微粒子の累積体積は０％であり、また５０％粒径は５．１ミクロンで、最大粒子径は１５．４〜１７．５ミクロンであった。
【００３３】
本実施例装置の第２のノズル（ノズルに正対して右旋回渦流）単独で微粒化した場合は、図９に示すように、粒径０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積および粒径１．０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積がいずれも５．０％であることから、粒径１ミクロン以下の超微粒子の累積体積は０％で、第１のノズルＮ１（左旋回渦流）単独で微粒化した場合と同様（図８参照）であり、また５０％粒径については４．９ミクロンで、最大粒子径は１３．６〜１５．４ミクロンであった。
【００３４】
本実施例装置の第２のノズルＮ２に代えて第１のノズルＮ１を装着し、第１のノズルＮ１（ノズルに正対して左旋回渦流）２個で微粒化した場合は、図１０に示すように、粒径０〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積が１９．２％、粒径１〜１．８ミクロンの超微粒子の累積体積が１２．７％であることから、粒径１ミクロン以下の超微粒子の累積体積は６．５％であり、また５０％粒径は３．８ミクロンで、最大粒子径は１５．４〜１７．５ミクロンであった。
【００３５】
このように、渦流の旋回方向が同一の第１のノズル２個を用いて高速渦流を衝突させた場合（図１０参照）は、ノズル単独で微小化する場合（図８，９参照）に比べて微小化できるものの、高速旋回渦流の向きを互いに逆にした２個のノズルを用いて、高速旋回渦流を衝突させる本実施例装置で微粒化した場合は、図７に示すように、最大粒径が７．３ミクロン以下で、平均粒径２．２ミクロン以下という超微粒化ができた。
【００３６】
図１１および図１２は、本発明に係る液体微粒化装置の第２の実施例を示し、図１１は液体微粒化装置の要部であるノズルユニットの斜視図、図１２はノズルの断面図である。
【００３７】
前記した第１の実施例では、第１のノズルＮ１と第２のノズルＮ２がブロック体１０に一体的に設けられているが、この第２の実施例では、第１のノズルＮ１’と第２のノズルＮ２’がそれぞれ別体に構成されるとともに、ベースプレート４０の上に隣接して設けられて、ノズルユニットＵ２が構成されている。
【００３８】
第１のノズルＮ１’（第２のノズルＮ２’）は、いずれも先端側にキャップ型噴板２０’を一体に形成した筒型のノズルボディ１１内に、固定中子３０が固定配置された構造で、噴板が単独で存在しない分、ノズルの構造が簡潔である。
【００３９】
また、第１のノズルＮ１’には、正面視左回りの旋回導孔３６Ａを形成した固定中子３０Ａが収容され、第２のノズルＮ２’には、正面視右回りの旋回導孔３６Ｂを形成した固定中子３０Ｂが収容されて、第１のノズルＮ１’によって形成される高速旋回渦流Ｔ１’と第２のノズルＮ２によって形成される高速旋回渦流Ｔ２’の旋回方向が逆向きとなっている。
【００４０】
また、第１のノズルＮ１’および第２のノズルＮ２’を支持する垂直支柱部４２の下端部が、締結ボルト４４によってベースプレート４０に固定されており、このボルト４４の締結を緩めることで、ノズルＮ１’，Ｎ２’の水平方向への回動が可能となっている。これにより、第１のノズルＮ１’および第２のノズルＮ２’を、同一水平面に沿ってそれぞれ回動させることで、ノズルＮ１’，Ｎ２’の中心軸Ｌ１’，Ｌ２’の向きを調整できる。具体的には、ノズルＮ１’，Ｎ２’の中心軸Ｌ１’，Ｌ２’が直交する形態になったときに、前記した第１の実施例の場合と同様に、高速旋回渦流Ｔ１’，  Ｔ２’のそれぞれの焦点ｆ１，ｆ２のわずかに前方に離れた位置に中心軸Ｌ１’，Ｌ２’の交差点Ｐがくるように構成されている。なお、符号５２は液体供給ホース、符号５４は気体供給ホースである。
【００４１】
その他は、前記した第１の実施例と同一であり、同一の符号を付すことで、その重複した説明は省略する。
【００４２】
なお、この第２の実施例では、第１のノズルＮ１’と第２のノズルＮ２’を水平方向にそれぞれ回動して、高速旋回渦流Ｔ１’，  Ｔ２’の噴射方向（ノズルＮ１’，Ｎ２’の中心軸Ｌ１’，Ｌ２’の交差角度）を変えることで噴霧パターンを調整でき、２つの高速旋回渦流Ｔ１’，  Ｔ２’の交差する位置（焦点ｆ１，ｆ２の交差点Ｐからのずれ量）を調整できることは勿論、２つの高速旋回渦流Ｔ１’，  Ｔ２’が交差しないようにして使用することもできる。
【００４３】
図１３〜図１５は本発明に係る液体微粒化装置の第３の実施例を示し、図１３は液体微粒化装置の要部であるノズルユニットの正面図、図１４は同ノズルユニットの平面図、図１５は第１（第２）のノズルの断面図である。
【００４４】
この第３の実施例では、ベースプレート４０Ａに固定された第１のノズルＮ１”および第２のノズルＮ２”がそれぞれ水平方向に回動可能であるという構成において、前記した第２の実施例と同一であるが、以下の点で相違する。
【００４５】
まず第１に、ノズルＮ１’，Ｎ２’の外形が矩形状に形成されて、ノズルＮ１”，Ｎ２”のベースプレート４０Ａとの取り付け面が平面である。このため、第１のノズルＮ１”および第２のノズルＮ２”は同一平面に沿って正確に回動できる。
【００４６】
第２に、ベースプレート４０Ａのノズル取り付け面には、互いに直交する一対の指標直線５０Ａ，５０Ｂが付されており、この指標直線５０Ａ，５０Ｂに沿ってノズルＮ１’，Ｎ２’を固定することで、簡単にノズルＮ１’，Ｎ２’を直交配置できる。
【００４７】
その他は、前記第２の実施例と同一であり、同一の符号を付すことでその重複した説明は省略する。
【００４８】
なお、前記した実施例では、第１のノズル用の固定中子３０Ａに正面視左周りの旋回導孔３６Ａが形成され、第２のノズル用の固定中子３０Ｂには正面視右周りの旋回導孔３６Ｂが形成されているが、これに限られるものではなく、第１のノズルと第２のノズルにおいて、旋回導孔の向きがそれぞれ逆であればよい。即ち、第１のノズルと第２のノズルにおいて高速旋回渦流の旋回方向がそれぞれ逆であればよい。
【００４９】
また、前記した実施例では、いずれの場合も焦点より先の位置において２つの高速旋回渦流の中心軸が交差するように構成されているが、両焦点位置において交差したり、焦点より手前の位置において交差するように構成してもよい。そして、この高速旋回渦流の焦点ｆの位置を調整するには、例えば、図１６（ａ），（ｂ）に示すように、液体供給口３８の内外周面の形状が異なるものを選択することで調整できる。また、前記第２，３の実施例では、液体供給口３８の内外周面の形状を異ならしめる他、前記したようにノズルの向きを変えることによっても、２つの高速旋回渦流の交差する位置を調整できる。
【００５０】
また、前記した実施例では、固定中子の先端部外周に旋回溝が設けられているが、構成部品点数が増えるというデメリットがあるものの、従来構造（特公平４−４５２１８号）のように、円パイプ状の第１の固定中子の先端部外周に旋回導孔を形成したディスク状の第２の固定中子を組み付けた構造であってもよい。
【００５１】
また、前記した実施例では、第１のノズルと第２のノズルが同一の大きさ寸法として説明したが、大きさや形状が異なるものであってもよい。
【００５２】
また、前記した実施例は、水を空気によって超微粒化して噴霧する方法および装置について説明したが、超微粒化対象は水に限らず、空気その他の気体によって超微粒化して噴霧可能な液体であればよい。例えば、石油や重油などの液体燃料を超微粒化して燃焼させる燃焼装置（バーナ）における燃料の噴霧手段として本発明を適用した場合には、従来にはない優れた燃焼効率が得られる。
【００５３】
また、第１のノズルおよび第２のノズルの液体供給孔３８に供給する液体はそれぞれ異なってもよく、異なる種類の液体を微粒化した高速旋回渦流を衝突させることで、２種類の液体を超微粒化して均一に分散（混合）させることができる。
【００５４】
さらに、前記した実施例では、超微粒化対象が液体として説明されており、即ち、前記した実施例における第１のノズルおよび第２のノズルでは、中央の噴射口３８に液体（例えば水）が供給され、噴射口３８を取り囲む円環状の噴射口２８に気体（例えば空気）が供給されるように構成されて、液体を超微粒化して噴霧する装置として説明されているが、本発明は、気体の均一混合方法および装置としても適用できる。
【００５５】
即ち、気体の混合装置としては、第１のノズルＮ１では、中央の噴射口３８に第１の気体が供給され、噴射口３８を取り囲む円環状の噴射口２８に第２の気体が供給され、第２のノズルＮ２では、中央の噴射口３８に第３の気体が供給され、噴射口３８を取り囲む円環状の噴射口２８に第４の気体が供給されるように構成されている。そして、第１のノズルＮ１によって、噴射口３８から噴射形成された第１の気体（または噴射口３８に自吸された第１の気体）は、噴射口２８から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（第２の気体）と接触することで、第２の気体に第１の気体が混合される。一方、第２のノズルによって、噴射口３８から噴射形成された第３の気体（または噴射口３８に自吸された第３の気体）は、噴射口２８から噴射形成される先細り円錐形の高速旋回渦流（第４の気体）と接触することで、第４の気体に第３の気体が混合される。さらに第１の気体を混合した第２の気体の高速旋回渦流と、第３の気体を混合した第４の気体の高速旋回渦流が、互いに逆向きのベクトルをもつ形態で、しかも流速が最も速くなる焦点近傍において衝突することで、さらに混合が促進されて、第１，第２，第３，第４の気体が均一に混合された形態となって前方に噴射される。
【００５６】
なお、本発明を気体の混合方法および装置として構成する場合は、第１のノズルＮ１および第２のノズルＮ２における中央の噴射口３８にそれぞれ供給する第１の気体および第３の気体、第１のノズルＮ１および第２のノズルＮ２における環状の噴射口２８にそれぞれ供給する第２の気体および第４の気体は、それぞれ同一の気体であっても、あるいは互いに異なる気体であってもよい。
【００５７】
なお、前記した種々の実施例において用いるノズルの素材としては、ステンレスや黄銅その他の金属は勿論、エンジニアリングプラスチックなどの樹脂やセラミックでも構成することができる。
【００５８】
【発明の効果】
本発明に係る液体微粒化方法および装置によれば、従来方法および装置では達成できなかった液体の超微粒化（例えば平均粒径２．２μｍ以下）が可能となる。特に、大粒の粒子径の割合が著しく減少するという、従来方法および装置ではみられない粒度分布特性を示す。
【００５９】
請求項２および４によれば、液体微粒子は効率よく破砕されて超微粒子となるとともに、第１のノズルおよび第２のノズルの前方に向けて噴霧されるので、ノズルとして利用しやすい。
【００６０】
請求項５によれば、ノズルの構成部品点数が少なく、構成も簡潔で、組立も簡単である。例えば先端部にキャップ型噴板を一体に形成した筒型のノズルボディの先端部内側に固定中子を配置することで、ノズルを簡単に構成できる。また、第１のノズルで形成する高速旋回渦流と第２のノズルで形成する高速旋回渦流の旋回方向を互いに逆方向とするには、それぞれのノズル内に配置する固定中子の先端部外周に設ける旋回溝の向きを逆向きにすることで、簡単に構成できる。
【００６１】
請求項６によれば、第１のノズルにより形成される高速旋回渦流と第２のノズルにより形成される高速旋回渦流の交差する位置を調整することで、超微粒化する液体の平均粒子径や粒度分布特性や噴霧パターンを調整できる。
【００６２】
請求項７によれば、第１，第２のノズルを単一のブロック体（ノズルユニット）で構成したので、ノズルを保管したり搬送する際の取り扱いが便利である。
【００６３】
また、ノズルユニットの構成部品点数も少なく、構成も簡潔で、その組立も簡単である。
【００６４】
請求項８および１０によれば、第１，第２，第３，第４の気体を均一に混合でき、請求項９および１１によれば、第１，第２，第３，第４の気体を均一に混合して前方に噴射することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る液体微粒化装置の第１の実施例の要部であるノズルユニットの斜視図である。
【図２】同ノズルユニットの正面図である。
【図３】同ノズルユニットの平面図である。
【図４】（ａ）同ノズルユニットの水平断面図（図２に示す線ＩＶ−ＩＶに沿う断面図）である。
（ｂ）ノズル先端部の拡大断面図である。
【図５】（ａ）第１のノズルに収容されている固定中子の先端部の斜視図である。
（ｂ）同固定中子の先端部の正面図である。
【図６】（ａ）第２のノズルに収容されている固定中子の先端部の斜視図である。
（ｂ）同固定中子の先端部の正面図である。
【図７】本実施例装置で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【図８】本実施例装置の第１のノズル単独で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【図９】本実施例装置の第２のノズル単独で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【図１０】本実施例装置の第２のノズルに代えて第１のノズルを装着し、渦流の旋回方向が同一の第１のノズル２個で微粒化した液体の粒度分布を示す図表である。
【図１１】本発明に係る液体微粒化装置の第２の実施例の要部であるノズルユニットの斜視図である。
【図１２】ノズルの断面図である。
【図１３】本発明に係る液体微粒化装置の第３の実施例の要部であるノズルユニットの正面図である。
【図１４】同ノズルユニットの平面図である。
【図１５】ノズルの断面図である。
【図１６】焦点距離の異なる２個のノズルのノズル先端部の拡大断面図である。
【図１７】（ａ）従来の微粒化ノズルの断面図である。
（ｂ）旋回溝が形成された固定中子の断面図である。
（ｃ）同固定中子の側面図である。
【符号の説明】
Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３  ノズルユニット
１０  平面視Ｌ字型矩形状ブロック体
１０ａ、１０ｂ  Ｌ字型矩形状ブロックの直角対向側面
１２  空気室形成孔
１４  空気室
２０、２０’  キャップ型噴板
２８  気体噴射口
３０  筒型の固定中子
３５、３５Ａ、３５Ｂ  渦流形成ディスク
３６、３６Ａ、３６Ｂ  旋回導孔
３８  液体噴射口
Ｎ１、Ｎ１’、Ｎ”  第１の液体微粒化ノズル
Ｎ２、Ｎ２’、Ｎ２”  第２の液体微粒化ノズル
Ｔ１、Ｔ１’  第１のノズルにより形成される高速旋回渦流
Ｔ２、Ｔ２’  第２のノズルにより形成される高速旋回渦流
ｆ１、ｆ２  高速渦流の焦点
Ｐ  ２つの高速旋回渦流の交差位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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