(57)【要約】混合装置は、壁で囲まれたチャネル内で第２流体と混合される第１流体を該チャネル内供給する静電霧化器を備え、該静電霧化器は荷電電極（３）と、第１流体の荷電粒子がそこを通って霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズル（２）とを含む。前記荷電電極（３）は実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっており、かつ前記荷電電極（３）および前記ノズル（２）は、前記チャネルの内部を指すこともその方向を向くこともなく、前記第１および第２流体がその中で混合される前記チャネルの壁の一部または壁全体を構成するような形状およびサイズに形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁で囲まれたチャネル内で第２流体と混合される第１流体を該チャネル内に供給する静電霧化器を備え、該静電霧化器が荷電電極と、第１流体の荷電粒子がそこを通って霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを含む、混合装置であって、
・前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっており、
・前記荷電電極および前記ノズルが前記チャネルの内部を指すこともその方向を向くこともなく、前記第１および第２流体がその中で混合される前記チャネルの壁の一部または壁全体を構成するような形状およびサイズに形成される、ことを特徴とする混合装置。
【請求項２】
流体チャネルと、前記チャネル内に配置された荷電電極と、流体の荷電粒子がそこを通して霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを備えた静電霧化器であって、前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっているとともに、前記荷電電極および前記ノズルが同様の全体的形状を有することを特徴とする静電霧化器。
【請求項３】
前記荷電電極および前記ノズルが略平坦である、請求項２に記載の霧化器。
【請求項４】
前記荷電電極および前記ノズルが略円筒形である、請求項２に記載の霧化器。
【請求項５】
前記荷電電極および前記ノズルが略環状である、請求項２に記載の霧化器。
【請求項６】
前記第１流体が液体であり、前記第２流体がガスである、請求項１に記載の混合装置。
【請求項７】
前記荷電電極および前記ノズルが略平坦である、請求項１および６のいずれかに記載の混合装置。
【請求項８】
前記荷電電極および前記ノズルが略円筒形である、請求項１および６のいずれかに記載の混合装置。
【請求項９】
前記荷電電極および前記ノズルが略環状である、請求項１および６のいずれかに記載の混合装置。
【請求項１０】
前記ノズルおよび前記荷電電極が略円筒形でありかつ前記チャネル内に略長手方向に配置され、前記ノズルのオリフィスが前記第１流体を半径方向に外向きに排出させるように配設される、請求項１および６のいずれかに記載の混合装置。
【請求項１１】
先行するいずれかの請求項に記載の混合装置を組み込んだ医薬品供給システム。
【請求項１２】
添付の明細書および／または図面の適切な組合せに関連して実質的に記載しかつ／または図示した装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の技術分野】
【０００１】
本発明は、広くは静電霧化器に関し、特に混合装置に組み込まれた静電霧化器に関する。本発明の静電霧化器は、香水スプレーから自動車、航空機、およびバーナ用の燃料噴射システムまでの範囲に及ぶ多種多様な分野に多数の用途を有する。本発明はこれらの特定の分野に限定されず、本書に添付する特許請求の範囲で規定される。
【発明の背景および出願人の知る先行技術】
【０００２】
米国特許出願公開第2003/0015594号(ARNOLD J.KELLY)および米国特許第6,474,573号(ARNOLD J.KELLY)は、本願の先行技術の一部である公知特許文献である。これらの文献には、複数のオリフィスアレイを持つ平板ノズルが構想されている。しかし、各オリフィスアレイの背後に、各々が明確に単一のオリフィスの方向を向いた複数の単極電極が設けられる。この先行文献はまた、個々のオリフィスの方向を向いた電極アレイの使用も構想している。
【０００３】
米国特許出願公開第2003/0205629号(ARNOLD J. KELLY)には、複数のオリフィスを持つ噴射器が提示されている。しかし、これらの噴射器における霧化もまた、単一尖端電極を用いることによって達成される。ロッド電極の先端のみが実際にオリフィスの近傍に存在する。
【０００４】
出願人自身の先願に係る国際出願第PCT/GB2004/000458号は、最も密接な公知の先行技術である。この出願には、先端が基本的にオリフィスアレイ全体に広がるロッド電極が示される。ロッド電極の単一の先端は、近接する電極点アレイを組み込んでいる。問題の噴射器は、燃焼室入口ダクト内を指すために従来の長尺形状を有する。
【特許文献１】米国特許出願公開第2003/0015594号
【特許文献１】米国特許第6,474,573号
【特許文献１】米国特許出願公開第2003/0205629号
【特許文献１】国際出願第PCT/GB2004/000458号
【０００５】
先行技術の噴射器は基本的に、単一（または少数）の点から流体粒子を排出し、該流体粒子はオリフィスから遠くに投射されるにつれて徐々に離れて広がる。この手法は、特にオリフィスから噴出される流体が第２の流体と混合されるように予定されている場合、粒子の不均等な分布の問題を導くことは疑いの余地が無い。該分布問題は、特定のシステムでは、理想的な粒子分布を達成するためにさらなる下流混合プロセスを必要とする。
【発明の概要】
【０００６】
第１の広義の独立態様では、本発明は、壁で囲まれたチャネル内で第２流体と混合される第１流体を該チャネル内に供給する静電霧化器を備え、該静電霧化器が荷電電極と、第１流体の荷電粒子がそこを通って霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを組み込んで成る、混合装置であって、
・前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっており、
・前記荷電電極および前記ノズルが前記チャネルの内部を指すこともその方向を向くこともなく、前記第１および第２流体がその中で混合される前記チャネルの壁の一部または壁全体を構成するような形状およびサイズに形成される、
ことを特徴とする混合装置を提供する。
【０００７】
この構成は、第１および第２流体の改善された混合を可能にする。達成されるこの改善された混合レベルの結果の１つは、混合装置の下流にさらなる混合装置を必要としないことである。また、チャネル全体で改善された混合物を得ることが可能になる。すなわち、従来の技術と比較して、より均等な混合物を得ることができる。改善された混合物は当然、混合物を燃焼させた場合には燃焼を改善し、本発明を香水散布器に適用した場合には香水の散布を改善し、本発明を吸入器に適用した場合には医療効果を改善する。
【０００８】
第２の広義の独立態様では、本発明は、流体チャネルと、前記チャネル内に配置された荷電電極と、流体の荷電粒子がそこを通して霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを備えた静電霧化器であって、前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっているとともに、前記荷電電極および前記ノズルが同様の全体的形状を有することを特徴とする静電霧化器を提供する。
【０００９】
この特徴は、電極が長尺ロッドであってその先端だけが該先端の形状を有するノズルと合致するという従来の考え方からの急進的な逸脱を表わす。局所化された領域から外側への霧化は、上述の通り、混合物の最適な分配を達成するという観点から、欠点を有する。この構成は、多種多様な非従来型の形状から、改善された混合をもたらすことが可能である。この種の霧化器は、霧化のために長尺ロッド状噴射器を必ずしも必要とすることなく、多種多様な用途に適合させることができる。
【００１０】
本発明の第２の広義の独立態様に係る従属態様では、荷電電極およびノズルは略平坦である。この構成は、霧化器を壁のような平坦面に当接配置することを可能にするので、特に有利であるかもしれない。この構成は香水霧化に特定の用途を有する。
【００１１】
さらなる従属態様では、荷電電極およびノズルは形状が略円筒形である。この構成は、流体の最適混合のためにダクトまたは他の円筒形チャネルに嵌合するのに理想的である。
【００１２】
さらなる従属態様では、荷電電極およびノズルは形状が略環状である。これは、ガスタービン燃焼器で使用する場合に特に有利である。
【００１３】
本発明の第１の広義の独立態様に係る従属態様では、前記第１流体は液体であり、前記第２流体はガスである。この特徴は、従来の燃焼室入口ダクトで空気および燃料を混合するために混合装置を使用する場合に、特に有利である。
【００１４】
さらなる従属態様では、荷電電極およびノズルは略平坦である。これは、壁で囲まれたチャネルの一部分を被覆することにより、改善された混合を行なうことを可能にする。
【００１５】
さらなる従属態様では、荷電電極およびノズルは形状が略円筒形である。これは、特に燃料内燃入口ダクトのような用途で改善された混合を達成する。
【００１６】
さらなる従属態様では、荷電電極およびノズルは形状が略環状である。これは、改善された混合、およびしたがって低有害排気のガスタービン燃焼器を達成する。
【００１７】
さらなる従属態様では、ノズルおよび荷電電極は略円筒形であり、チャネル内に略長手方向に配置され、ノズルのオリフィスは第１流体を半径方向に外向きに排出させるように配列される。これもまた、第２流体が荷電電極およびノズル配列体の周囲で第１流体と混合する特定の状況で、改善された混合を発生させる。
【００１８】
医薬品送達システムは、先行する態様のいずれかに係る混合装置を組み込む。この特定の分野では、改善された混合は例えば、例えば各薬剤および空気送達混合物の摂取全体を通した変動投与量分布の確率を軽減することによって特別な利点を有する。従来の薬剤および空気吸入器は、混合物が正しく分布していなければ、吸気全体で不充分な薬剤量または過度の薬剤量を提供するリスクがある。
【図面の詳細な説明】
【００１９】
図１は、ノズル板２、高電圧電極板３、および霧化器本体４を有する、一般的に１で表わされる静電霧化器を示す。本体４は、電極板３の周囲の流体チャネル５を収容する。高電圧コネクタを電極板３と端子（図面には図示せず）との間に設けることができる。電極板は、電極頂面全体に配列状に配置された多数の電極点を組み込む。そのような電極点の一例が図中に６で表わされる。これらの電極点は、教示内容を参照によって本書に包含する出願人自身の先行特許出願第PCT/GB2004/000458号に提案するように、ファセット要素とすることができる。
【００２０】
図２は、図１の霧化器板を組立断面で示す。簡潔のために同一特徴は同一参照数字を維持した。この構成では、多数のオリフィス７を組み込んだノズルまたはオリフィス板２は、本体４を貫通して延びる電極８によって接地される。高電圧電極コネクタ９が高電圧端子と電極板６との間に設けられる。静電気帯電室１０が静電板３とノズル板２との間に形成される。入口ダクト１１は、電極板に対して横方向位置に設けられる。
【００２１】
本体４は、高電圧電極板３と接地されたノズル板２との間の短絡を防止するのに充分な絶縁材から作られる。
【００２２】
この構成では、ノズル板２が電極板３より大きいが、電極板３およびノズル板２は両方とも実質的に同様の形状である。それでもなお、電極板３はノズルアレイの幅全体に広がっているので、オリフィス７のような配列のオリフィスは全て完全に電極板３によって被覆される。本体およびノズル板は、接着性樹脂または他の適切な材料から形成することのできる外部筐体１２によって一体に保持される。
【００２３】
図３は、図１および２に関連して説明した種類の２つの霧化器が背中合わせに配置された、一般的に１３で表わされたさらなる静電霧化器を示す。この構成では、各々がオリフィスアレイを組み込んだ上部ノズル板１４および下部ノズル板１５の２つのノズル板がある。オリフィス板１４は略平行な静電気電極板１６に対応する一方、ノズル板１５は電極１７に対応する。
【００２４】
単一入口ダクト（図には図示せず）は、両方のノズル板に同時に流体を供給するために使用することができる。高電圧コネクタ１８および接地電極（図には図示せず）は、高電圧電極とノズル板との間に電位差を形成するように設けることができる。板を一体に接合するために、樹脂１９または他の固定手段を設けることができる。
【００２５】
図４は、基本的に円筒形の一般的に２０で表わされる静電霧化器を示す。図の円筒２０は内径を有し、そこに円筒の全長にわたって延在するオリフィスアレイを備えた円筒形ノズル板２１が設けられる。
【００２６】
オリフィスアレイのすぐ後ろに、基本的にオリフィスアレイ全体に広がっているために内部単一円筒形高電圧電極板を設けることができる。本発明の第１および第２実施形態の場合と同様の方法で、ノズル板は接地することができる一方、高電圧電極板は高電圧源に接続される。ノズル板および電極板は、静電気帯電チャネルを形成するために、相互に間隔を置いて配置される。
【００２７】
図５は、さらなる静電霧化器２３が配置された流体導管２２を示す。この実施形態では、高電圧電極はノズル板２４内部に、静電気帯電室を形成するようにノズル板２４から充分な間隔を置いて配置される。静電霧化器２３に流体が供給され、適切な電荷が供給されると、導管２２の全長にわたって延びるオリフィスアレイから霧化流体が流出する。この構成は、粒子を霧化器から導管の全長にわたって半径方向に排出させ、したがって最適な混合を達成する。この図は導管の略中心位置に配置された霧化器を示すが、本発明は霧化器を導管内に偏心して配置することに特定に利点を予想する。
【００２８】
図６は、一般的に２５で表わされた空気および燃料のための内燃機関混合装置を示す。混合装置は、入口弁２６を介して内燃室２７内に空気および燃料の混合物を供給するように構成される。混合装置は、公知の種類の弁２９によって制御された空気が供給される空気入口ダクト２８内に配置される。入口弁２９の下流の入口ダクトの壁の一部として、図２に示された種類の静電霧化器３０が設けられる。使用中に、霧化器の燃料供給は、最適な混合が行なわれるように、入口ダクトの壁に沿って入口ダクトの長さ全体に配置されたオリフィスアレイを通して霧化器から排出するように、可変制御手段３１を介して流入する。
【００２９】
図７は、同じく内燃機関または他のバーナの空気入口ダクトに配置された、一般的に３２で表わされたさらなる混合装置を示す。入口ダクト３３内部に、図４に示しそれに関連して説明した種類の円筒形霧化器３４が設けられる。ピントルおよびソレノイドの場合と同様に一連の周期的パルスで流量を制御するか、あるいはニードル弁およびステッパモータの場合と同様に被制御可変連続流量として流量を制御することのできる、二者択一的燃料流量制御手が示される。
【００３０】
図８ａおよび８ｂは、断面が構造的に図２の霧化器と同様の環状霧化器を示す。従来のガスタービン燃料燃焼器に対する唯一の変更は、環状霧化器３５の挿入である。タービンは外壁３６、冷却ダクト３７、内側燃焼器壁３８、および燃焼器容積３９を組み込む。燃料入力ダクト４０は外壁３６と燃料霧化器３５との間に延びる。燃料ダクトの外側にそれと結合して、必要な高圧コネクタ４１が設けられる。分かりやすくするために、図８ｂは４０で表わされた燃料入力ダクトおよび環状形の静電霧化器３５を単純に示す。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の特定の実施形態に係る平板霧化器の分解斜視図を示す。
【図２】本発明の特定の実施形態に係る平板霧化器の断面図を示す。
【図３】本発明の第２実施形態に係る両面オリフィス平板霧化器の断面図を示す。
【図４】本発明の第３実施形態に係る円筒形霧化器の斜視図を示す。
【図５】本発明の第４実施形態に係る円筒形中心配置霧化器の斜視図を示す。
【図６】図１および図２に示した種類の平板霧化器を組み込んだ内燃室の入口ダクトの部分の断面図を示す。
【図７】二者択一的流体流量制御装置と共に内燃室の入口ダクトに配置された図４に示した種類の円筒形霧化器の断面図を示す。
【図８】本発明の第５実施形態に係るガスタービン燃焼器に使用される環状霧化器の部分断面図および部分端面図を示す。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成18年4月25日(2006.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
壁で囲まれたチャネル内で第２流体と混合される第１流体を該チャネル内に供給する静電霧化器を備え、該静電霧化器が荷電電極と、第１流体の荷電粒子がそこを通って霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを組み込んで成る混合装置であって、
前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっており、
前記荷電電極および前記ノズルが前記チャネルの内部を指すこともその方向を向くこともなく、前記第１および第２流体がその中で混合される前記チャネルの壁の一部または壁全体を構成するような形状およびサイズに形成された混合装置において、前記アレイのオリフィスが前記荷電電極によって完全に覆われることを特徴とする混合装置。
【請求項２】
流体チャネルと、前記チャネル内に配置された荷電電極と、流体の荷電粒子がそこを通して霧化器から排出するオリフィスアレイを持つノズルとを備えた静電霧化器であって、前記荷電電極が実質的に前記オリフィスアレイ全体に広がっているとともに、前記荷電電極および前記ノズルが同様の全体的形状を有するように構成された静電霧化器において、
前記アレイの全てのオリフィスが前記荷電電極によって完全に被覆されることを特徴とする静電霧化器。
【請求項３】
前記荷電電極および前記ノズルが平板であり、それらの間に静電気帯電室が形成される、請求項２に記載の霧化器。
【請求項４】
前記荷電電極および前記ノズルが円筒体の側壁を形成する、先行するいずれかの請求項に記載の霧化器。
【請求項５】
前記荷電電極および前記ノズルが略環状である、請求項２に記載の静電霧化器。
【請求項６】
前記霧化器がチャネル内に略長手方向に配置され、前記ノズルのオリフィスが前記流体を半径方向に外向きに排出させるように配設される、請求項４に記載の静電霧化器。
【請求項７】
前記荷電電極および前記ノズルが平板であり、それらの間に静電気帯電室が形成される、請求項１に記載の混合装置。
【請求項８】
前記荷電電極および前記ノズルが円筒体の側壁を形成する、請求項１に記載の混合装置。
【請求項９】
前記荷電電極および前記ノズルが略環状である、請求項１に記載の混合装置。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の混合装置を組み込んだ医薬品供給システム。
【請求項１１】
添付の明細書および／または図面の適切な組合せに関連して実質的に記載しかつ／または図示した装置。
【国際調査報告】
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