(57)【要約】【課題】  気化が早く濡れが発生せず、さらに濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供する。【解決手段】ミストノズル１０は、貯液槽１１０に貯留された液体を液体供給部１５０で加圧してミストノズルに供給されることにより、気液混合部１５の上流でかつ気液混合部１５の外蓋部１４側の壁面近傍より液体流を気液混合部１５に導入し、その対向面より、気体供給部１３０から加圧した気体が供給されることにより気体流を気液混合部１５に導入して液体流と衝突させ、気液混合流が気液混合部１５の外蓋部１４側の壁面を周回しつつ噴出部１６へ進むことにより、気液混合部１５内で液体の微粒化を促進することができ、より粒径の小さな液体を噴霧することが可能である。【選択図】  図１
2019018122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を貯留する貯液槽と、
微細ミストを噴出するミストノズルと、
前記ミストノズルに加圧した気体を供給する気体供給部と、
前記貯液槽に貯留された前記液体を用いて前記ミストノズルに加圧した液体を供給する液体供給部とを備えた噴霧装置であって、
前記ミストノズルは、
前記液体供給部から前記加圧した液体が供給される液体流路と、前記気体供給部から前記加圧した気体が供給される気体流路とを有するミストノズル本体部と、
前記ミストノズル本体部の先端に配置されて、前記液体流路の開口を覆いかつ平らな内側端面を有する内蓋部と、
前記ミストノズル本体部の先端に配置されて前記内蓋部を覆うとともに、前記気体流路の開口を覆いかつ前記内蓋部の前記内側端面に対向する平らな外側端面を持つ外側端部を有する外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
前記内蓋部の前記内側端面の周方向の少なくとも１箇所に貫通して設けられて前記気液混合部と連通して、前記液体流路を流れる液体流を前記気液混合部に流入させる液体流入口と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間の前記気液混合部の側部に前記気液混合部と連通して配置されて、前記液体流入口から前記気液混合部に流入する前記液体流に向かって、前記気体流路を流れる前記気体流を前記気液混合部に流入させる気体流入口と、
前記外蓋部の前記外側端面に貫通して設けられて前記気液混合部と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を前記微細ミストとして噴出する噴出口とを備える、噴霧装置。
【請求項２】
前記外蓋部の前記外側端面又は前記内蓋部の前記内側端面は、円環状凸部を有して、前記円環状凸部と前記外蓋部の前記外側端面と前記内蓋部の前記内側端面との間に前記円板状の外形の空間である前記気液混合部が構成され、
前記円環状凸部の一部が切り欠かれて前記気体流入口が構成されている、
請求項１に記載の噴霧装置。
【請求項３】
前記気体流入口は、前記ミストノズル本体部の中心に対して前記液体流入口と対向する位置に配置される、
請求項１又は２に記載の噴霧装置。
【請求項４】
前記気体流入口は、前記液体流入口の近傍に配置され、かつ、前記液体流入口から流入する前記液体流の流入方向に対して、前記気体流入口から流入する前記気体流の流入方向が交差するように配置されている、
請求項１又は２に記載の噴霧装置。
【請求項５】
前記内蓋部の前記内側端面に円板状の突起部を備えて、前記気液混合部において、前記円板状の突起部の周囲に円環状流路を形成する、
請求項４に記載の噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体によって液体を微粒化する二流体ノズル用いた噴霧装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、噴霧装置は、空間又は物質の冷却装置、加湿装置、薬液散布装置、燃焼装置、粉塵対策装置、又は、除菌液の散布による除菌装置等に広く用いられている。この噴霧装置を大別すると、液体を微細な孔より噴出し微粒化する一流体ノズルを用いた噴霧装置と、空気、窒素、又は蒸気等の気体を用い、液体を微粒化する二流体ノズルを用いた噴霧装置との２つに分類される。これらの噴霧装置では、一般的に、二流体ノズルを用いた噴霧装置の方が、気体の持つエネルギーを用いて液体を微粒化するため、微粒化性能に優れるという特徴がある。
【０００３】
二流体ノズルを用いた噴霧装置の例として、例えば、特許文献１に記載された噴霧装置がある。特許文献１に記載された噴霧装置として、図８Ａ及び図８Ｂに示すミストノズル３００がある。このミストノズル３００は、天井に配管している水供給管３０２と圧縮空気供給管３０３とにそれぞれ接続されたノズル３０１を、所要間隔をあけて吊り下げている。ノズル３０１に設けた水導入管部３０４を水供給管３０２に接続し、１０〜５０ｃｃの小容量の貯水室３０５に水を供給し、かつ、空気導入管部３０６を圧縮空気供給管３０３に圧縮空気を供給している。このように、水供給管３０２と圧縮空気供給管３０３とより水と圧縮空気とをそれぞれ常時供給可能としたミストノズル３００は、各ノズル３０１から水と圧縮空気とを噴霧し、水滴を微粒化する噴霧装置を提供している。
【０００４】
また、特許文献２に記載された噴霧装置として、図９に示す噴霧装置４００がある。この噴霧装置４００は、以下のような構成を有している。縦長なケース４００ａ内の下部にポンプ室４０１を設け、このポンプ室４０１の上部を、貯水タンクを取り出し可能に収容するタンク室４０２としている。このタンク室４０２の上部を送風空間４０３とする。この送風空間４０３に面する前記ケース４００ａの側壁に吸気口４０４を設け、前記送風空間４０３を囲む前記ケース４００ａの上面中央より上部ダクト４０５を突設している。この上部ダクト４０５との連通口に送風ファン４０６を設置し、前記上部ダクト４０５の上部枠部にノズル４０７を設置すると共にこのノズルの外周に送風口４０８を設けている。この送風口４０８から前記送風ファン４０６で吸い込んだ空気を吹き出すと共に、前記タンク室４０２にセットする貯水タンク内の水を、前記ポンプ室４０１内に設置するポンプ４０９で前記ノズル４０７に供給して、このノズル４０７から噴霧する。そして、このノズル４０７の外周の前記送風口４０８から、前記送風ファン４０６で吸い込んだ空気を送風する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２７８０４７号公報
【特許文献２】特開２０１５−１３７８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のミストノズル３００は、前記のように、水供給管３０２と圧縮空気供給管３０３とに吊り下げて取り付け、ミストノズル３００に常時水および圧縮空気が供給できるようにしている。しかしながら、天井に水供給管３０２および圧縮空気供給管３０３を配管して吊り下げると、それらの設置工事が必要となり、かつ、噴霧装置の設置箇所によっては配管工事ができない場合も多い。
よって、これらの配管無しで簡単に設置でき、大噴量のミストを広い範囲に噴射でき、しかも、省エネルギーで維持費が低コストにできる噴霧装置が求められている。
このような要求に応えようとするものに、特許文献２の噴霧装置４００がある。
しかしながら、この特許文献２の噴霧装置４００は、配管工事は必要無いものの、最大５０μｍとミスト粒径が大きいという問題がある。このようにミスト粒径が大きい場合、噴霧した液体が気化するまでに時間を要する、つまり、粒径が大きく気化が遅いために、濡れが発生し、さらに濡れによる金属の腐食等が発生するという問題を有している。
本発明は、前記従来の問題を解決するものであり、液体を加圧気体と混合させ、気液混合ノズルにより粒径の小さいミストを噴霧することにより、気化が早く濡れが発生せず、さらに濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の１つの態様にかかる噴霧装置は、
液体を貯留する貯液槽と、
微細ミストを噴出するミストノズルと、
前記ミストノズルに加圧した気体を供給する気体供給部と、
前記貯液槽に貯留された前記液体を用いて前記ミストノズルに加圧した液体を供給する液体供給部とを備えた噴霧装置であって、
前記ミストノズルは、
前記液体供給部から前記加圧した液体が供給される液体流路と、前記気体供給部から前記加圧した気体が供給される気体流路とを有するミストノズル本体部と、
前記ミストノズル本体部の先端に配置されて、前記液体流路の開口を覆いかつ平らな内側端面を有する内蓋部と、
前記ミストノズル本体部の先端に配置されて前記内蓋部を覆うとともに、前記気体流路の開口を覆いかつ前記内蓋部の前記内側端面に対向する平らな外側端面を持つ外側端部を有する外蓋部と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間に配置され、前記内蓋部の前記内側端面と前記外蓋部の前記外側端面との間の円板状の外形の空間で構成され、前記気体流路を流れる気体流と前記液体流路を流れる液体流とを混合する気液混合部と、
前記内蓋部の前記内側端面の周方向の少なくとも１箇所に貫通して設けられて前記気液混合部と連通して、前記液体流路を流れる液体流を前記気液混合部に流入させる液体流入口と、
前記内蓋部と前記外蓋部との間の前記気液混合部の側部に前記気液混合部と連通して配置されて、前記液体流入口から前記気液混合部に流入する前記液体流に向かって、前記気体流路を流れる前記気体流を前記気液混合部に流入させる気体流入口と、
前記外蓋部の前記外側端面に貫通して設けられて前記気液混合部と連通し、前記気液混合部で前記気体流と前記液体流が混合して微粒化した液体を前記微細ミストとして噴出する噴出口とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、本発明の前記態様にかかる噴霧装置によれば、気化が早く濡れが発生せず、さらに濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供することができる。具体的には、１０μｍ以下の微粒化したミストを噴霧することができるため、ミストの気化が早く濡れを発生することなく、液体を噴霧可能となる。また、噴霧装置内のミストノズルの独自構造により、微粒化したミストを発生するための気体は少量で済むため、気体供給部の一つの具体的な例としては小型の圧縮機でもよい。よって、工事を伴わない独立及び可搬型の噴霧装置を提供することが可能となる。この噴霧装置により、介護施設、映画館、食品工場、又は、植物工場などの大空間における液体噴霧、例えば空気加湿、又は空気除菌を可能とする噴霧装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態における噴霧装置の一例を示す構成図
【図２】本発明の実施の形態の変形例における噴霧装置の一例を示す構成図
【図３Ａ】本発明の実施の形態及び変形例におけるミストノズルの断面図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態及び変形例におけるミストノズルの図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線での断面図
【図４Ａ】本発明の実施の形態の別の変形例におけるミストノズルの断面図
【図４Ｂ】本発明の実施の形態の別の変形例におけるミストノズルの図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での断面図
【図５Ａ】本発明の実施の形態のさらに別の変形例におけるミストノズルの断面図
【図５Ｂ】本発明の実施の形態のさらに別の変形例におけるミストノズルの図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線での断面図
【図６】本発明の実施の形態における噴霧装置を使用した場合の室内の湿度変化を計測した比較実験結果のグラフ
【図７】本発明の実施の形態における噴霧装置を使用した場合の室内浮遊菌数の時間変化を計測した比較実験結果のグラフ
【図８Ａ】従来の噴霧装置の概略構成の斜視図
【図８Ｂ】従来の噴霧装置の概略構成の縦断面拡大図
【図９】従来の噴霧装置の概略構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明における第１実施形態を詳細に説明する。
本発明の実施形態にかかる噴霧装置は、気体を用いて液体を微粒化して噴霧する噴霧装置に関するものである。前記気体としては、例えば、空気、窒素、酸素、又は、不活性ガス等が挙げられ、使用の目的に応じて適宜選定可能である。また、前記液体としては、例えば、水、次亜塩素酸、オゾン水、又は、その他の除菌機能を有する液体等が挙げられ、使用の目的に応じて適宜選定可能である。
【００１１】
（実施の形態の噴霧装置の構成）
図１は、本発明の実施の形態に係る噴霧装置１００の一例を示す構成図である。
本発明の実施の形態に係る噴霧装置１００は、貯液槽の一例としての貯水槽１１０と、液体供給部の一例として機能する液体加圧供給部１５０と、ミストノズル１７０と、気体供給部１３０とを備えている。
ミストノズル１７０は、液体流路１１と気体流路１２とを少なくとも有して液体と気体とを混合して微細ミストを噴出するノズルであって、詳しくは後述する構成を備えている。
貯水槽１１０は、例えば水などの液体を貯めて保持する容器である。貯水槽１１０は、一例として密閉型の容器で構成され、第１送液配管１６０ａにより液体加圧供給部１５０と接続されている。貯水槽１１０には、給水管１８０が上部に設けられ、この給水管１８０から、水道水などの水が貯水槽１１０内に供給されて、水を貯めて保持される。
【００１２】
液体加圧供給部１５０は、貯水槽１１０に貯留された液体を用いて、ミストノズル１７０の液体流路１１に加圧した液体を供給する装置又は部材である。具体的には、液体加圧供給部１５０は、上流側として第１送液配管１６０ａを介して貯水槽１１０と接続するとともに、下流側として第２送液配管１６０ｂを介してミストノズル１７０の液体流路１１に接続している。液体加圧供給部１５０は、例えば、貯水槽１１０から供給される液体をミストノズル１７０に圧送するポンプ１５０ａと、ポンプ１５０ａを駆動するモーター１５０ｂと、ポンプ１５０ｂから圧送される液体の流量を制御する流量制御バルブ１５０ｃとなどで構成されるものである。例えば、そのモーター１５０ｂの回転数又は流量制御バルブ１５０ｃの開度を制御することにより、液体加圧供給部１５０から第２送液配管１６０ｂに送出する液体の吐出圧力又は流量を制御している。
【００１３】
気体供給部１３０は、ミストノズル１７０の気体流路１２に加圧した空気などの気体を供給する装置又は部材である。気体供給部１３０は、第１気体配管１４０を介してミストノズル１７０の気体流路１２に接続して、気体供給部１３０からミストノズル１７０の気体流路１２に空気を供給するようにしている。気体供給部１３０は、例えば、圧縮機１３０ａと、圧縮機１３０ａを駆動するモーター１３０ｂと、圧縮機１３０ａで加圧された加圧空気の流量を制御する流量制御バルブ１３０ｃとなどで構成される。気体供給部１３０により加圧された加圧空気は、第１気体配管１４０を介してミストノズル１７０に供給されている。例えば、そのモーター１３０ｂの回転数又は流量制御バルブ１３０ｃの開度を制御することにより、気体供給部１３０から第１気体配管１４０に送出する加圧空気の吐出圧力又は流量を制御している。
【００１４】
（変形例の噴霧装置の構成）
図２は、本発明の実施の形態の変形例に係る噴霧装置２００の一例を示す構成図である。
噴霧装置２００は、貯水槽１１０と、ミストノズル１７０と、気体供給部１３０と、第１気体配管１４０と、液体加圧供給部１５０Ｂとして機能する第２気体配管２４０と第３送液配管２６０とを備えている。
ミストノズル１７０は、微細ミストを噴出するノズルであって、液体流路１１と貯水槽１１０内とが第３送液配管２６０によって接続されて、貯水槽１１０内の水を液体流路１１に供給可能としている。
気体供給部１３０とミストノズル１７０の気体流路１２とは第１気体配管１４０で接続されている。第２気体配管２４０は、第１気体配管１４０の途中から分岐して貯水槽１１０の上部空間に接続されている。
ミストノズル１７０と気体供給部１３０との構成は、前述した図１の構成と同じであるため、その詳細な説明は省略する。
【００１５】
図２に示すように、第１気体配管１４０は、気体供給部１３０とミストノズル１７０との間で分岐されており、この分岐された第２気体配管２４０が、貯水槽１１０の上部空間に連通接続されている。よって、気体供給部１３０により加圧された加圧空気は、第２気体配管２４０を介して貯水槽１１０の上部空間に供給されている。貯水槽１１０は、密閉構造であるので、貯水槽１１０内の液体は、貯水槽１１０内に流入した加圧空気により押し出され、第３送液配管２６０を介してミストノズル１７０に供給される。よって、第２気体配管２４０と第３送液配管２６０とにより液体加圧供給部１５０Ｂとして機能する。
【００１６】
このようにすれば、図１の構成において、ポンプなどの液体加圧供給部１５０の代わりに、加圧空気を用いて貯水槽１１０内から液体を押し出すように構成しているので、液体加圧供給部１５０のポンプなどの構成を省略することができ、設備コストを減少させることができ、また、設備サイズを小さくすることが可能となる。
【００１７】
（実施の形態及び変形例におけるミストノズルの構成）
図３Ａは、前記実施の形態及び変形例におけるミストノズル１０を示す切断端面図である。以下、このミストノズル１０の構成について図３Ａを参照しながら説明する。図３Ｂは、図３Ａの３Ｂ−３Ｂ線での断面図である。
ミストノズル１０は、ミストノズル本体部１０ａと、内蓋部１３と、外蓋部１４とを少なくとも備えている。内蓋部１３と外蓋部１４とで気液混合部１５を構成している。ミストノズル１０は、さらに、噴霧装置蓋固定部１７を備えている。
【００１８】
ミストノズル本体部１０ａは、円柱状部材の中心部に軸方向沿いに配置された液体流路１１と、液体流路１１の周囲に間隔をおいて軸方向沿いに配置された円筒状の気体流路１２とがそれぞれ形成されている。液体流路１１と気体流路１２とは、ミストノズル本体部１０ａの一部として中央部に位置する円筒部１０ｂで区切られている。
【００１９】
液体流路１１は、先端側のみを図示しており、後端の図示しない液体供給口は、例えば、第２送液配管１６０ｂ又は第３送液配管２６０の一例としての水供給管を介して、液体加圧供給部１５０又は１５０Ｂの一例としての、貯水槽１１０に接続されたポンプなど、又は第２気体配管２４０が接続された貯水槽１１０に接続されている。気体流路１２も、先端側のみを図示しており、後端の図示しない気体供給口は、例えば、第１気体配管１４０を介して、気体供給部１３０の一例としての空気圧縮機からなる空圧源などに接続されている。
【００２０】
円筒部１０ｂの先端は、円筒部１０ｂ以外のミストノズル本体部１０ａより先端側に少し突出し、その先端に内蓋部１３が固定されている。
【００２１】
内蓋部１３は、ミストノズル本体部１０ａの先端に配置され、液体流路１１の開口を覆いかつ平らな内側端面１３ａを有する断面略Ｃ字形状をなしている。内蓋部１３は、円筒部１０ｂの端面と内蓋部１３の内側端面１３ａの内面との間には、円板状の外形の第１隙間２２が形成されている。内蓋部１３の内側端面１３ａの外周部の１カ所には、内側端面１３ａを軸方向に貫通する液体流入口１８が形成されている。すなわち、液体流入口１８は、気液混合部１５の外周壁面近傍の上流側平坦面である内蓋部１３の内側端面１３ａに位置しており、液体流路１１と気液混合部１５とを連通させている。
【００２２】
外蓋部１４は、ミストノズル本体部１０ａの先端に配置され、内蓋部１３を覆うとともに、気体流路１２の開口を覆いかつ内蓋部１３の内側端面１３ａに対向する平らな外側端面１４ａを有する断面略Ω形状をなしている。外蓋部１４は、内蓋部１３との間の側部では、所定間隔の円筒状の外形の第２隙間２３をあけて覆うとともに、内蓋部１３との間の端部では、所定間隔の円板状の外形の空間の気液混合部１５を隙間として形成しつつ内蓋部１３を覆うように、ミストノズル本体部１０ａの端面と噴霧装置蓋固定部１７との間に挟持されて固定されている。なお、噴霧装置蓋固定部１７を無くして、外蓋部１４が、直接、ミストノズル本体部１０ａの端面に固定されるようにしてもよい。
【００２３】
外蓋部１４と内蓋部１３との間において所定間隔の円板状の外形の気液混合部１５を確実に形成するため、外蓋部１４の外側端面１４ａの内面に円環状の凸部２４を形成して、外蓋部１４の外側端面１４ａの内面と内蓋部１３の内側端面１３ａとの間に強制的に、円板状の外形の空間（すなわち隙間）として気液混合部１５が配置形成できるようにしている。円環状の凸部２４は、外蓋部１４の外側端面１４ａの内面に設ける代わりに、内蓋部１３の内側端面１３ａの外面に設けても良い。このように構成される気液混合部１５は、気体流路１２を流れる気体流と液体流路１１を流れる液体流とを混合するためのものである。
【００２４】
また、気液混合部１５の側部において、円環状の凸部２４の一部を径方向に切り欠いて、気体流路１２と気液混合部１５とを連通させる気体流入口１９を形成している。よって、気体流入口１９は、液体流入口１８から流入する液体流の流入方向に対して、気体流入口１９から流入する気体流の流入方向が交差するように配置されている。気体流入口１９は、ミストノズル本体部１０ａの中心（中心軸２７）に対して液体流入口１８とは１８０度位相を異にした、液体流入口１８に対向する位置に位置する。さらに、外蓋部１４の外側端面１４ａの外面の中央には、円筒部が突出して固定され、軸方向に外側端面１４ａ及び円筒部を貫通した噴出口１６ａを有する噴出部１６を形成している。噴出口１６ａは、液体流路１１と同一中心軸２７上に配置されている。これに対して、液体流入口１８は、この中心軸２７から外れた位置に位置している。
【００２５】
よって、気液混合部１５は、円環状の凸部２４と内蓋部１３と外蓋部１４とで囲まれて形成されており、軸方向沿いに内蓋部１３を貫通した液体流入口１８と、軸方向とは交差する方向沿いに円環状の凸部２４を切り欠いた気体流入口１９と、軸方向沿いに外蓋部１４を貫通した噴出口１６ａとに連通している。
【００２６】
このような構成において、ミストノズル１０に供給された液体は、ミストノズル本体部１０ａに対して、図示しない液体供給口から装置先端側に液体流路１１を流れて液体流となり、その液体流は、第１隙間２２と液体流入口１８とを通って、気液混合部１５に供給される。また、ミストノズル１０に供給された気体は、ミストノズル本体部１０ａに対して、図示しない気体供給口からミストノズル先端側に気体流路１２を流れて気体流となり、その気体流は、第２隙間２３と気体流入口１９とを通って、気液混合部１５に供給される。
気液混合部１５に対して気体流と液体流とが供給されると、気液混合部１５内で互いに混合され、液体が微粒化された後に、外蓋部１４に設けられた噴出部１６の噴出口１６ａから、混合されて微粒化された液体を外側に噴出する。
【００２７】
以下、気液混合部１５での微粒化の機構について、図３Ｂを参照しながら説明する。液体流路１１を流れてきた液体流は、第１隙間２２を通り、内蓋部１３に設けられた液体流入口１８を通り、図３Ｂに示すように、気液混合部１５の円環状の凸部２４の近傍より、液体流が噴出部１６の方向へ供給される。
【００２８】
一方、液体流入口１８から気液混合部１５に供給された液体流に対して、液体流入口１８の対向する位置に位置する気体流入口１９を通って気液混合部１５に供給された気体が、気液混合部１５内で液体に衝突する。このように衝突することで、液体は円環状の凸部２４に押し広げられ、薄い膜状になって円環状の凸部２４の周方向に流れることにより、薄い膜状からさらに細かな液滴へと変化する。さらに、この液滴を含む気液混合流を、気液混合部１５の円環状の凸部２４に沿って、周回及び撹拌することで、液滴をさらに微粒化することができ、より粒径の小さな液体を噴出口１６ａから噴霧することが可能である。
【００２９】
より具体的には、気液混合部１５は直径８．０ｍｍ、高さ２．０ｍｍであり、噴出部１６の噴出口１６ａは直径１．５ｍｍ、長さ２．０ｍｍ、液体流入口１８は直径０．７ｍｍ、気体流入口１９は矩形であり、幅１．０ｍｍ、高さ１．０ｍｍの噴霧装置である。
【００３０】
この噴霧装置に対し、気体の例として圧縮空気を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として水を０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給した。この条件で微粒化した水のザウター平均粒径をレーザー回折法にて評価を行った。レーザー回折法の測定距離は噴霧装置の先端から３００ｍｍの位置であり、ザウター平均粒径は１０．０μｍとなった。
【００３１】
前記構成のミストノズル１０によれば、内蓋部１３と外蓋部１４との間に設けられた気液混合部１５で、液体流入口１８から流入する液体と気体流入口１９から流入する気体とが向かい合って衝突するとともに、円環状の凸部２４に沿って周回及び撹拌して液体が微粒化し、微粒化した液体を噴出部１６から微細ミストとして噴出することができる。この結果、気化が早くかつ濡れ等が発生せず、さらに濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能なミストノズル１０を提供することができる。より具体的には、気化が早くかつ濡れ等を発生しないような小さな粒径の例として１０μｍ以下の粒径の液体を噴霧することができる二流体ノズル型式のミストノズル１０を提供することができる。
【００３２】
（実施の形態の別の変形例におけるミストノズルの構成）
また、図４Ａは、本発明の実施の形態の別の変形例におけるミストノズル１０Ｂを示す切断端面図である。図４Ｂは、図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線での断面図である。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、気液混合部１５の円環状の凸部２４の近傍より、液体流が噴出部１６の方向へ供給される。
【００３３】
また、この液体流に対して交差する方向から気体流を気液混合部１５へ導入して液体流に衝突させて、気液混合流を円環状の凸部２４の周壁面の周方向に周回させるようにする。このため、液体流入口１８の近傍でかつ液体流入口１８の中心軸と直交する方向でかつ周方向の接線方向沿いに円環状の凸部２４を切り欠いて、気体流入口２１を設けている。言い換えれば、気体流入口２１は、液体流入口１８の近傍に配置され、かつ、液体流入口１８から流入する液体流の流入方向に対して、気体流入口２１から流入する気体流の流入方向が交差するように配置されている。
【００３４】
このように構成することにより、この液体流に対して交差する方向（例えば、円環状の凸部２４の周壁面の接線方向）から、気体流入口２１を通して気体流を気液混合部１５へ導入して液体流に衝突させることで、液体は円環状の凸部２４に押し広げられ、薄い膜状になって円環状の凸部２４の周方向に流れることにより、薄い膜状からさらに細かな液滴へと変化する。
【００３５】
さらに、この液滴を含む気液混合流を、気液混合部１５の円環状の凸部２４に沿って、周回及び撹拌することで、液滴をさらに微粒化することができ、より粒径の小さな液体を噴出口１６ａから噴霧することが可能である。
【００３６】
より具体的には、この噴霧装置に対し、気体の例として圧縮空気を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として水を０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給した。この条件で微粒化した。この状態で微粒化した水のザウター平均粒径をレーザー回折法にて評価を行った。レーザー回折法の測定距離は噴霧装置の先端から３００ｍｍの位置であり、ザウター平均粒径は９．６μｍとなった。結果のとおり、液体流入口１８と気体流入口１９とは対向しているよりも、液体流入口１８と気体流入口２１とが近接している方が、より気液混合流を撹拌させる効果があり、微粒化できた。
【００３７】
このような前記別の変形例の構成によれば、液体流入口１８の近傍でかつ液体流入口１８の中心軸と直交する方向でかつ周方向の接線方向沿いに円環状の凸部２４を切り欠いて、気体流入口２１を設けている。このため、気液混合部１５で、液体流に対して交差する方向（例えば、円環状の凸部２４の周壁面の接線方向）から、気体流入口２１を通して気体流を導入して液体流に衝突させることができ、気液混合流が円環状の凸部２４の周方向にさらに流れやすくなって周回及び撹拌を促進させることで、液滴をさらに微粒化することができ、より粒径の小さな液体を噴出口１６ａから噴霧することが可能となる。
【００３８】
（実施の形態のさらに別の変形例におけるミストノズルの構成）
また、図５Ａは、本発明の実施の形態のさらに別の変形例におけるミストノズル１０Ｃを示す切断端面図である。図５Ｂは、図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線での断面図である。図５Ａ及び図５Ｂに示すように、ミストノズル１０Ｃにおいて、気液混合部１５の円環状の凸部２４の近傍より、液体流が噴出部１６の方向へ供給される。
【００３９】
また、この液体流に対して交差する方向から気体流を気液混合部１５へ導入して液体流に衝突させて、気液混合流を円環状の凸部２４の周壁面の周方向に周回させるようにする。このため、図４Ｂと同様に、液体流入口１８の近傍でかつ液体流入口１８の中心軸と直交する方向でかつ周方向の接線方向沿いに円環状の凸部２４を切り欠いて、気体流入口２１を設けている。さらに、気液混合部１５の内蓋部１３の内側端面１３ａである上流側平坦面に、気液混合部１５の高さよりも小さい厚みを有する円板状の突起部３１を設けることで、円板状の突起部３１と円環状の凸部２４との間に円環状流路３２を形成することができて、気体流及び気液混合流の流れが周方向に規制されて、流速を速くすることができる。なお、気体流及び気液混合流の流れを周方向に規制して流速を効果的に速くするため、突起部３１の厚みは、気液混合部１５の高さの少なくとも半分以上の高さとする。
【００４０】
気体流の高速化のため液体は薄い膜状になって円環状の凸部２４の周方向に流れることになる。さらに、このように円環状の凸部２４の周方向に流れることにより、薄い膜状からさらに細かな液滴へと変化する。さらに、この液滴を含む、気液混合流が突起部３１の外周と円環状の凸部２４と気液混合部１５の外蓋部１４の外側端面１４ａとの間の円環状流路３２を高速に周回及び撹拌することで、液体の微粒化をより促進することができ、より粒径の小さな液体を噴霧することが可能である。
【００４１】
より具体的には、気液混合部１５の液体流入口１８が設けられた面に位置する突起部３１の直径は１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍで気液混合部１５の中心に位置する。
この噴霧装置に対し、気体の例として圧縮空気を０．２ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給し、液体の例として水を０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）の圧力で供給した。この条件で微粒化した微粒化した水のザウター平均粒径をレーザー回折法にて評価を行った。レーザー回折法の測定距離は噴霧装置の先端から３００ｍｍの位置であり、ザウター平均粒径は９．１μｍであった。
【００４２】
結果のとおり、突起部３１の外周と気液混合部１５の外蓋部１４の間の気液混合流が、円環状の凸部２４の周方向にさらに流れやすくなって周回及び撹拌を促進させることで、より液体を微粒化することができた。
さらに、気液混合部１５の内蓋部１３の内側端面１３ａに、円板状の突起部３１を設けて、円板状の突起部３１と円環状の凸部２４との間に円環状流路３２を形成するように構成している。この結果、円環状流路３２により、気体流及び気液混合流の流れが周方向に規制されて、流速を速くすることができ、液体の微粒化をより一層促進することができ、より粒径の小さな液体を噴霧することが可能となる。
【００４３】
（実施例）
次に、本実施の形態に係る噴霧装置１００を用いた際の加湿効果について説明する。図６の結果のグラフでは噴霧装置１００を「本噴霧装置」として示す。部屋の大きさが横５ｍ、縦１０ｍ、床面積５０ｍ２、高さ２ｍにて、換気を行わない状態にて、湿度測定と床や壁の濡れの確認を行った。噴霧装置１００を部屋中央に配置し、水を毎分５０ｍｌ噴霧した。ミストノズル１７０に供給する空気圧を０．２ＭＰａ、水圧を０．１５ＭＰａとし、この際のミストのザウター平均粒径は１０μｍであった。また、市販の一流体ノズルを搭載した噴霧装置を用いて、同様の量の水を噴霧した。この際のミストのザウター平均粒径は５０μｍであった。室内の湿度の変化を図６に示す。ミストノズル１７０を用いた際の、部屋の湿度は、図６に示すように、大凡均等に推移し、床及び壁に濡れが生じなかった。これはミストの粒径が細かいことにより、気化が速く、水分の拡散も速いためである。一方、市販の噴霧装置では、平均粒径が大きいため気化が遅く、水分の拡散も遅いため、室内の湿度分布が大きくなった。また、噴霧装置近傍の床及び壁に濡れが生じた。
【００４４】
図７は、前記加湿実験と同じ部屋にて、噴霧装置１００を使用し、除菌液の一例として濃度２００ｐｐｍの次亜塩素酸液を噴霧した際の、室内浮遊菌数の時間変化を計測した比較実験結果である。図７の結果のグラフでも噴霧装置１００を「本噴霧装置」として示す。ミストノズル１７０は空気圧を０．２ＭＰａ、液体圧を０．１５ＭＰａとし、このとき時の液体噴霧量は５０ｍｌ／ｍｉｎ、ミストのザウター平均粒径は１０μｍであった。また、市販の一流体ノズルを搭載した噴霧装置を用いて、同様の量の次亜塩素酸液を噴霧した。この際のミストのザウター平均粒径は５０μｍであった。図７に示すように、市販の噴霧装置を用いた場合と比較し、噴霧装置１００を用いた際の浮遊菌数の除菌性能は高いことがわかった。これはミストの粒径が細かいことにより、次亜塩素酸の拡散も速いためである。また、前記加湿実験と同様に次亜塩素酸液噴霧においても、噴霧装置１００を用いた際には、床及び壁に濡れが生じなかった。
【００４５】
（実施の形態及び種々の変形例の効果）
従って、本実施の形態及び前記した種々の変形例によれば、１０μｍ以下の微粒化したミストを噴霧することができるため、ミストの気化が早く濡れを発生することなく、さらに濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能となる。また、噴霧装置内の前記したミストノズル１７０の独自構造により、微粒化したミストを発生するための気体は少量ですむため、気体供給部１３０としては小型の圧縮機でもよい。よって、工事を伴わない独立及び可搬型の噴霧装置を提供することが可能となる。この噴霧装置により、介護施設、映画館、食品工場、又は植物工場などの大空間における液体噴霧、例えば空気加湿又は空気除菌を可能とする噴霧装置を提供することが可能となる。
【００４６】
また、本発明の実施の形態及び前記した種々の変形例によれば、一例として、空気圧を０．２ＭＰａ、液体圧を０．１５ＭＰａとすることにより、噴霧される液体の微細ミストの平均粒子径が１０μｍ以下となり、粒子径の小さなミストをバラツキなく噴出することができ、噴霧されたミストが人に付着した場合でも濡れることがなく、不快感を与えることがない。また、金属に付着した場合でも濡れることがないために、金属腐食が発生しない。
【００４７】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の前記態様にかかる噴霧装置は、気化が早く濡れが発生し、濡れによる金属の腐食等が発生しない粒径の小さな液体を噴霧可能な噴霧装置を提供することができる。具体的には、前記噴霧装置は、液体の粒径を１０μｍ以下にして、液体を噴霧する二流体ノズルを使用することにより、介護施設、映画館、食品工場、又は植物工場などの大空間における空気加湿、又は空気除菌等に広く用いる事が可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１００  噴霧装置
１１０  貯水槽
１３０  気体供給部
１３０ａ  圧縮機
１３０ｂ  モーター
１３０ｃ  流量制御バルブ
１４０  第１気体配管
１５０，１５０Ｂ  液体加圧供給部
１５０ａ  ポンプ
１５０ｂ  モーター
１５０ｃ  流量制御バルブ
１６０ａ  第１送液配管
１６０ｂ  第２送液配管
１７０  ミストノズル
１８０  給水管
２００  噴霧装置
２４０  第２気体配管
２６０  第３送液配管
１０、１０Ｂ、１０Ｃ  ミストノズル
１０ａ  ミストノズル本体部
１１  液体流路
１２  気体流路
１３  内蓋部
１３ａ  内側端面
１４  外蓋部
１４ａ  外側端面
１５  気液混合部
１６  噴出部
１６ａ  噴出口
１７  噴霧装置蓋固定部
１８  液体流入口
１９  気体流入口
２１  気体流入口
２２  第１隙間
２３  第２隙間
２４  円環状の凸部
２７  中心軸
３１  突起部
３２  円環状流路
３００  ミストノズル
３０１  ノズル
３０２  水供給管
３０３  圧縮空気供給管
３０４  水導入管部
３０５  貯水室
３０６  空気導入管部
４００  噴霧装置
４０１  ポンプ室
４０２  タンク室
４０３  送風空間
４０４  吸気口
４０５  上部ダクト
４０６  送風ファン
４０７  ノズル
４０８  送風口
４０９  ポンプ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９】
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