(57)【要約】  本発明は液体を分注するためのスプレーノズル（２）に関し、スプレーノズル（２）は、好ましくはノズルカップ（２０）である第一の要素（２０）と、好ましくはピン（２２）である第二の要素（２２）と、を備え、第一及び第二の要素（２０、２２）はアセンブリ（８０）を形成し、アセンブリ（８０）は、液体を受け入れるための好ましくはリング室である流体室（４０）と、流体室（４０）から液体を半径方向内側に向かって渦流室（４４）に供給する少なくとも１つの供給流路（４２）と、渦流室（４４）に面する入口端（５４）及びスプレーノズル（２）の周囲（５８）へ流体を排出する出口端（５６）を有する出口流路（１８）と、を備える。出口流路（１８）は、流体の流れ方向に先細り、先細りの度合は流れ方向に一定であるか、又は先細りの度合は流れ方向に減少する。本発明は更にこのようなスプレーノズル（２）を備えるスプレーに関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を分注するスプレーノズル（２）であって、好ましくはノズルカップ（２０）である第一の要素（２０）と、好ましくはピン（２２）である第二の要素（２２）と、を備え、前記第一及び第二の要素（２０、２２）はアセンブリ（８０）を形成し、前記アセンブリ（８０）は、液体を受け入れるための好ましくはリング室である流体室（４０）と、液体を前記流体室（４０）から半径方向内側に向かって渦流室（４４）に供給するための少なくとも１つの供給流路（４２）と、前記渦流室（４４）に面する入口端（５４）と前記スプレーノズル（２）の周囲（５８）に液体を排出するための出口端（５６）とを有する出口流路（１８）と、を備える、スプレーノズル（２）において、前記出口流路（１８）は流体の流れ方向に先細り、先細りの度合は流れ方向に一定であるか、又は先細りの度合は前記流れ方向に減少する、スプレーノズル（２）。
【請求項２】
前記出口端（５６）は、約０．１ｍｍと約０．８ｍｍとの間の、好ましくは約０．１ｍｍと約０．２５ｍｍとの間の、より好ましくは約０．１ｍｍと約０．２ｍｍとの間の、更に好ましくは約０．１２ｍｍと約０．１５ｍｍの間の最大直径（ｄmax）を有する、請求項１に記載のスプレーノズル（２）。
【請求項３】
前記出口流路（１８）の内面（６２）は角（β）を含み、前記角（β）は約７０°と約１３０°との間において、好ましくは約８０°と約１２０°との間において、より好ましくは約８０°と約１１０°との間において変化する、請求項１又は２に記載のスプレーノズル（２）。
【請求項４】
前記供給流路（４２）は、第一のセクション（４８）と、前記流れ方向に前記第一のセクション（４８）に続き、前記渦流室（４４）に隣接する第二のセクション（５０）と、を備え、前記第一のセクション（４８）の幅（ｗ１）は前記流れ方向に減少し、前記第二のセクション（５０）の幅（ｗ２）は前記流れ方向に一定か、又はより少ない度合で減少する、請求項１〜３のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項５】
前記第二のセクション（５０）の流れ方向の長さ（ｌ）は、前記第二のセクション（５０）の前記幅（ｗ２）に等しいか又はより小さく、又は／及び前記第一又は／及び第二のセクション（４８；５０）の高さ（ｈ）は前記流れ方向に減少し、又は／及び前記第二のセクション（５０）の前記幅（ｗ２）は前記第二のセクション（５０）の前記高さ（ｈ）に等しい、請求項４に記載のスプレーノズル（２）。
【請求項６】
前記出口端（５６）の直径（ｄmax）に対する前記渦流室（４４）の直径（ｄs）の比が約２．５から約３．５である、請求項１〜５のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項７】
前記出口流路（１８）の前記出口端（５６）の断面積に対するその出口端部（４６）の少なくとも１つの供給流路（４２）の断面積の合計の比が約１．５から約２．７、好ましくは約１．７から約２．６である、請求項１〜６のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項８】
前記第一の要素（２０）の底（２６）は前記液体の前記流れ方向に対向して、約０．５Ｎから約１．５Ｎ、好ましくは約１Ｎのプレテンションを及ぼす、請求項１〜７のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項９】
前記第一の要素（２０）の前記底（２６）は長手方向（６）に円錐状で、組立て過程での前記第二の要素（２２）の挿入によって生じる接触領域を前記第二の要素（２２）とともに形成し、前記第一の要素（２０）の前記底（２６）が長手方向（４）にわずかに湾曲することによって、前記第一の要素（２０）と前記第二の要素（２２）との間にプレテンションを生じさせる、請求項１〜８のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１０】
前記第一及び第二の要素（２０、２２）のうちの１つが弾性部を備え、前記弾性部は、前記要素（２０、２２）が組立てられると、他の要素（２２、２０）によって弾性変形され、突起（２８）及び／又は前記突起（２８）を担持する前記第一の要素（２０）の部分は好ましくは前記弾性部を形成する、前記請求項１〜９のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１１】
前記第一の要素（２０）及び前記第二の要素（２２）は可撓性連結材（３８）、好ましくはストリップを介して連結され、前記連結材（３８）は更に好ましくは前記第一及び第二の要素（２０、２２）と一体に形成され、又は成形される、請求項１〜１０のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１２】
第一の孔（６６）を有する排出層（６４）と、第二の孔（７０）とスロット（７２）を有する流路層（６８）と、孔（７６）を有する入口層（７４）と、を備え、前記第一の孔（６６）は前記出口流路（１８）を形成し、前記第二の孔（７０）は前記渦流室（４４）を形成し、前記スロット（７２）は前記供給流路（４２）を形成し、前記入口層（７４）の前記孔（７６）は流体を前記流体室（４０）から前記供給流路（４２）に供給するための入口孔を形成するように前記層（６４、６８、７４）が積層され、前記層（６４、６８、７４）は好ましくは互いに分離可能又は／及び前記各層（６４、６８、７４）は好ましくは置き換え可能である、請求項１〜１０の一項に記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１３】
前記入口孔と前記供給流路（４２）との間にオーバーラップ領域（７８）を備え、前記オーバーラップ領域（７８）の寸法又は／及び前記オーバーラップ領域（７８）と前記渦流室（４４）との距離が好ましくは調整可能であり、前記入口層（７４）と前記流路層（６８）は、前記オーバーラップ領域（７８）の寸法又は／及び前記オーバーラップ領域（７８）と前記渦流室（４４）との距離を調整するために、互いに、より好ましくは移動可能であり、最も好ましくは回転可能である、請求項１２に記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１４】
以下のリストから選択されるプラスチック材料：ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、シリコン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、又はこれらの混合物から作られる、請求項１〜１３のいずれかに記載のスプレーノズル（２）。
【請求項１５】
スプレーであって、請求項１〜１４のいずれかに記載のスプレーノズル（２）を備え、前記スプレーは好ましくは手動スプレーであり、前記スプレーはより好ましくは手動で絞り可能な液体容器を備え、又は加圧された液体容器又は手動で稼働できるポンプ装置を有し、又は電気的に駆動される、スプレー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好ましくはノズルカップとしての第一のエレメントと、好ましくはピンとしての第二のエレメントとを備える液体分注に用いるスプレーノズルに関し、第一のエレメントと第二のエレメントはアセンブリを形成し、そのアセンブリは、好ましくはリングチャンバとして流体を受け入れる流体室と、流体室から半径方向内側に向かって流体を渦流室に供給する少なくとも１つの供給流路と、渦流室に面する入口端と流体をスプレーノズルの周囲に排出する出口端とを有する出口流路と、を備える。本発明は更にこのようなスプレーノズルを備えるスプレーに関する。
【背景技術】
【０００２】
液体を分注するためのスプレーノズルは現状の技術水準において良く知られている。通常、公知のスプレーノズルは、流体室と、流体室から半径方向内側に向かって流体を渦流室へ供給する少なくとも１つの供給室と、渦流室に面する入口端及びスプレーノズルの周囲に流体を排出する出口端を有する出口流路と、を備える。出口流路の断面は流体の流れ方向に一定の形状及び一定の断面積を有する。
【０００３】
流体を分注する既知のスプレーノズルはそれ自身の有効性が実証されている。しかしながら、比較的高粘度又は流れにくい流体を分注しなければならない場合は、比較的大きなポンプ圧力を必要とする。それに加えて、流体の吐出速度を最大とするために、既知のスプレーノズルにおいて、エネルギ散逸を減らすことが望まれる。その上、既知のスプレーノズルでは、スプレーパターン、流量等を柔軟に調整することができない。更に既知のスプレーノズルの生産と試作は複雑な場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明は、流体を分注するスプレーノズルにおいて、必要とされるポンプ圧力の軽減と、エネルギ散逸の低減を目的とする。言い換えれば本発明の目的は、より低圧で従来のノズルと同等の粒子サイズを生成し、又は同じ圧力でより小さな粒子サイズの噴霧を生成するスプレーノズルの提供にある。本発明の更なる目的は、本発明のスプレーノズルによって低いポンプ圧力と、スプレーノズル内の少ないエネルギ損失を有するスプレーの提供にある。言い換えると本発明の目的は、より低圧で同等の粒子サイズを有する噴霧の提供、又は同じ圧力でより小さな粒子を有する噴霧の実現にある。言い換えれば、本発明の目的はスプレーノズルの効率を向上させることにある。
【０００５】
特に加圧―渦流噴霧器においては流体に渦流運動が作用して、流体が周囲に排出される時に、流体は
【０００６】
【数１】
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の下で中空の円筒状に広がる。回転速度（ｖy）の２乗に依存する遠心加速度（ａc）によって流体が粒子化され、すなわち、一定サイズの液体粒子が生成される。ノズル寸法を小さくすると（例えば、出口流路の出口端、又は供給流路の直径を小さくすると）、ノズルにおけるエネルギ散逸が増大し、回転速度（ｖy）が低下する。従って、出口流路の出口端の直径が比較的小さければ、遠心加速度は低下し、低圧での小サイズの粒子供給は十分ではなくなる。このように、スプレーノズルには高いノズル効率が要求され、特に出口流路の出口端の直径が比較的小さいノズルに対しては、高い効率が要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題は、請求項１及び１５にそれぞれ示したスプレーノズル及びスプレーによって解決される。本発明の好ましく、有利な実施形態を従属請求項に記述する。
【０００８】
本発明は液体を分注するスプレーノズルに関する。スプレーノズルはアセンブリを形成する第一及び第二の要素を備える。好ましくは、第一の要素はノズルカップであり、第二の要素はピンである。アセンブリは液体を受け入れる流体室を備える。流体室は、好ましくはリング室として構成され、更に好ましくは液体を貯蔵する液体貯蔵室と流路が連結されている。最も好ましくは、後述するようにリング室は渦流室と連結されている。更にスプレーノズルは、液体を流体室から半径方向内側に向けて渦流室に供給する少なくとも１つの供給流路を備える。通常、供給流路は１つで十分となり得るが、対称に配置した２つの供給流路が渦流室内でより良く渦流を生成し、これによってより対称のスプレーパターンが得られることがわかった。更に好ましくは、供給流路が接線方向から渦流流体室につながるようにする。本発明では、更に出口流路を備える。出口流路は渦流室に面する入口端と、液体をスプレーノズルの周囲に排出するための出口端とを持つ。比較的低いポンプ圧力しか必要とせず、高粘度又は流れにくい液体を分注しなければならない場合にも適用できるスプレーノズルを提供するために、出口流路は液体の流れ方向に先細りになっている。スプレーノズルにおけるエネルギ散逸は、流れ方向に沿って先細りの度合が一定か、又はその度合が減少する先細りの出口流路を用いることによって軽減できることが判明した。更に流れ方向の出口流路の先細りは、スプレーパターンにも好ましい影響を及ぼす。
【０００９】
スプレーノズルの一実施形態においては、先細りの度合は流れ方向に一定であり、少なくとも出口流路の先細り部が、又は出口流路全体が、切頭円錐か切頭ピラミッド形状である。
【００１０】
スプレーノズルの更に別の実施形態では、先細りの度合が流れ方向に沿って減少する。流れ方向に沿って先細りの度合を減少することによって、スプレーノズルは、上述した有利な効果に関して、更に改良され得ることが判明した。これは圧力降下、すなわちノズル内のエネルギ散逸と、液体を分注するために必要なポンプ圧力に否定的な影響を及ぼすことなく、特にスプレーパターンとスプレー角度に明確な効果がある。出口流路の流れ方向に湾曲した内面を備えることによって、極めて良好な結果が得られ、本実施形態ではこの改良が更に好ましい。これに関連して、出口流路の少なくとも先細り部又は出口流路の全体が切頭双極回転体であることが更に好ましい。
【００１１】
基本的に、出口流路は流れ方向に段階的に先細るものでもよい。しかしながら、スプレーノズルの好ましい実施形態では、出口流路を連続的に先細るものとし、これによって必要なポンプ圧力の更なる低減と、ノズル内の更なるエネルギ散逸の低減を実現する。
【００１２】
原則として、上述した利点を少なくとも部分的に実現するためには、出口流路の先細り部を出口流路に沿ういずれの場所に設けてもよい。しかしながら、本発明のスプレーノズルの更に好ましい実施形態では、出口流路は先細り部を備え、その部分では出口流路は流れ方向に先細り、先細り部は出口流路の出口端に隣接する。言い換えれば、先細り部の端部は出口流路の出口端を形成するので、出口流路はその出口端に達するまで流れ方向に先細る。これによって、必要なポンプ圧力の更なる低減と、ノズルにおけるエネルギ散逸の更なる減少が実現できる。そのうえ、上述した改善はスプレーパターンを改良する。
【００１３】
スプレーノズルの更なる好ましい実施形態においては、先細り部は出口流路の出口端に隣接するばかりでなく、先細り部は出口流路の入口端にも隣接している。言い換えれば、先細り部の一端は出口流路の出口端を形成し、先細り部の別の一端は出口流路の入口端を形成するので、先細り部は出口流路の一端から出口流路の他の一端まで延びている。このように、出口流路の全体が流れ方向に先細りとなっている。このようにして、スプレーノズルは、上述した有利な効果に関して更に改良され得ることが判明している。
【００１４】
スプレーノズルの製造方法によって、出口流路の出口端を囲むエッジは丸みがあって、ある半径を有している。スプレーノズルの有利な実施形態では、出口端を囲むエッジの半径は、０．０３ｍｍより小さく、好ましくは０．０２ｍｍより小さい。エッジの半径を適切に限定することによって、有利な効果に関してスプレーノズルを更に改善し得ることが判明している。
【００１５】
スプレーノズルの実施形態では、出口流路の出口端は最大直径として約０．１ｍｍから約０．８ｍｍ、好ましくは約０．１ｍｍから約０．２５ｍｍ、より好ましくは約０．１ｍｍから約０．２ｍｍ、更に好ましくは約０．１２ｍｍから約０．１５ｍｍを有する。流量（液体の水を考えた場合）が１００ｋＰａ（１ｂａｒ）において０．１０から０．１５ｍＬ／ｓに対して、又は９００ｋＰａ（９ｂａｒ）において、およそ０．２０から０．３５ｍＬ／ｓに対して、ボリューム平均径（Ｄ50）が１００ｋＰａ（１ｂａｒ）にて１００マイクロメートルに等しいかより小さもの、及び９００ｋＰａ（９ｂａｒ）にて６０マイクロメートルに等しいかより小さいものを得るため、又は好ましくは１００ｋＰａ（１ｂａｒ）にて９５マイクロメートルに等しいかより小さいもの、及び９００ｋＰａ（９ｂａｒ）にて、５５マイクロメートルに等しいかより小さいものを得るために、出口直径が０．１ｍｍから０．１５ｍｍが有利である結果となる。同じ圧力でより大きな粒子サイズを噴霧するためには、直径は大きくなければならず、それに比例して流路形状も大きくなければならない。ノズル形状が大きなものは、より大きな流量で噴霧するので、同等の圧力と同等の流体特性の元でより小さな粒子径を得るためには、更に有利になるであろうし、上述したものよりも更に小さな粒子サイズの生成を可能とするであろう。
【００１６】
スプレーノズルの更なる実施形態では、出口流路の内面は角を含んでいて、スプレーパターンと流体を分注するための最低ポンプ圧力に明確な効果を実現するためには、この角は７０°から１３０°、好ましくは８０°から１２０°、更に好ましくは８０°から１１０°の間で変化する。
【００１７】
スプレーノズルの実施形態において、供給流路は第一のセクションと、流れ方向に第一のセクションに続き渦流室に隣接する第二のセクションと、を備える。ノズル内の圧力を保持し、圧力降下、すなわちエネルギ散逸を避けるため、第一のセクションの幅は流れ方向に減少する。この実施形態では、第二のセクションの幅は一定であるか、又は第一のセクションの幅より小さい度合で流れ方向に減少する。この実施形態では、第一のセクションの側壁がある角度を含み、その角度は第二のセクションの中心線によって第一の角度と第二の角度に分割され、第一の角度と第二の角度の最大差は１０°が好ましく、より好ましくは５°又は１°である。理想的な場合は、第一の角度は第二の角度に一致する。上述した明確な効果、特にノズル内でのエネルギ散逸の削減及び渦流室内での渦流の生成を更に高められることが判明した。
【００１８】
上述した本発明の明確な効果を更に高めるために、スプレーノズルの実施形態では、第二のセクションの流れ方向の長さは、第二のセクションの幅に等しいか又はそれより小さい。
【００１９】
圧力降下、すなわちノズル内のエネルギ散逸を避けて、すなわち、スプレーノズルの最小圧力を低減するために、スプレーノズルの実施形態では、第一又は／及び第二のセクションの高さが流れ方向で減少する。この場合、高さの減少度合いが流れ方向に一定、減少、又は増加することが好ましい。高さ減少の度合いが減少又は増加するのであれば、第二のセクション及び第二の要素の底は湾曲し、第二のセクションの底は平らな外側表面を持つことが更に好ましい。
【００２０】
スプレーノズルの実施形態では、第二のセクションの幅は実質的に第二のセクションの高さに等しい。これによって、上述した本発明の明確な効果が更に高められる。
【００２１】
スプレーノズルの実施形態において、渦流室の直径の、出口端の直径に対する比は約２．５から約３．５である。水を流体として使えば、この比は約２３μｍの粒子径（Ｄ32）を生成する。
【００２２】
既に述べた本発明の明確な効果をより高めるために、スプレーノズルの実施形態では、少なくとも１つの供給流路の出口端での、すなわち、供給流路が渦流室に隣接するところでの断面積の合計の、出口流路の出口端の断面積に対する比は約１．５から約２．７、好ましくは約１．７から約２．６である。
【００２３】
スプレーノズルの実施形態において、第一の要素の底は流体の流れ方向に対向して、約０．５Ｎから約１．５Ｎ、好ましくは約１Ｎのプレテンションを及ぼしている。言い換えれば、スプレーノズルの組立てにおいて、すなわち、第二の要素が第一の要素に挿入されると、第一の要素の底は平面に対して湾曲し、それによって約０．５Ｎから約１．５Ｎ、好ましくは約１Ｎの第二の要素に向かうプレテンションが生じる。このプレテンションによって、液体が、例えば、０．５Ｎに相当する約２０００ｋＰａ（２０ｂａｒ）の高圧で分注される時に、第一の要素の第二の要素への付着が保証される。
【００２４】
好ましくは、第一の要素の底は長手方向に円錐状で、組立て過程での第二の要素の挿入によって生じる接触領域を第二の要素とともに形成し、第一の要素の底が長手方向にわずかに湾曲することによって、第一の要素と第二の要素との間にプレテンションが生じる。
【００２５】
スプレーノズルの組立てを容易にするために、実施形態では、供給流路の側壁を形成する突起と、突起の間の溝とを備えた第一の要素と、突起上に支持されて供給流路を形成するために溝を遮蔽する第二の要素とからスプレーノズルが組立てられる。第二の要素を支持するために、突起は支持面を備えている。
【００２６】
好ましくはピンである第二の要素は、供給流路を形成するために突起に支持されて溝を遮蔽するが、通常、これはノズルが使われようとするスプレーの一部分である。
【００２７】
更に組立てを容易にするために、第二の要素は第一の要素に押し込むことができる又は溶接することができる別部品とする。この実施形態では、組立てを容易にするために、第二の要素は第一の要素に押し込まれるか、又は溶接されることが可能であって、第一の要素と一体に成形され、可撓性の連結材で連結される。
【００２８】
スプレーノズルの製造方法によって、突起の支持面と供給流路に面する突起表面との間の遷移領域は丸みを帯びることがあり、従って、ある半径を有する。スプレーノズルの実施形態では、突起の支持面と供給流路に面する突起の表面との間の半径の、供給流路の幅に対する比は、コンパクトな断面形成を実現するために、及び圧力低下、すなわち、ノズル内のエネルギ散逸減少のために、１／３に等しいかより小さく、より好ましくは１／４に等しいかより小さく、最も好ましくは１／５に等しいかより小さくする。
【００２９】
スプレーノズルの組立てを容易にし、第一の要素上の第二の要素の強固な支持を保証するために、スプレーノズルの実施形態では、第一及び第二の要素のうちの１つが弾性部を備え、その弾性部は、要素が組立てられると、他の要素によって弾性変形される。言い換えれば、第一及び第二の要素のうちの１つは、要素が組立てられると、第一及び第二の要素のうちの他の要素に向かって弾性加圧される。このプレテンションは、スプレーノズル内が高圧となった時、第一及び第二の要素の分離の更なる回避をする。
【００３０】
スプレーノズルの実施形態では、突起又は／及び突起を担持する第一の要素のセクションは弾性部を形成する。突起を担持する一の要素のセクションは、好ましくはカップ状の第一の要素の底であり、それはカップ状の第一の要素の周囲壁に固定されている。この場合、第一及び第二の要素が組込まれる前に、この底が第二の要素に向かって湾曲しているか、凸状になっていることが更に好ましい。この底を例えば周囲壁に比べてより弾性にすることができる。
【００３１】
ポンプ圧力、流量、スプレーパターン、スプレー角等に関して、設定が容易でかつ適応性のあるスプレーノズルを実現するために、スプレーノズルの実施形態では、組立てられた第一及び第二の要素は、異なった相対位置に互いに移動することが可能であり、これによって形状や寸法、又は／及び供給流路又は／及び渦流室の合わせ位置を弾性的に変更する。更に、要素は異なった相対位置に固定することが可能であり、ポンプ圧力、流量、スプレーパターン、スプレー角等の変更を、両要素を手動によって相対位置に保持する必要なく維持できることが好ましい。
【００３２】
スプレーノズルの製造と、組立てにおけるその扱いとをより容易にするために、スプレーノズルの実施形態では、第一の要素と第二の要素は可撓性の連結片で連結されている。これによって、組立て段階で要素の一方が、又は他方が紛失する危険無しに互いに移動することができる。可撓性の連結片は、好ましくは帯板から形成される。更に好ましくは、スプレーノズルの製造を容易にするため、連結片は第一及び第二の要素と一体で、又は少なくとも第一及び第二の要素の一部と一体で形成又は成形される。
【００３３】
スプレーノズルの実施形態において、第一の孔を有する排出層と、第二の孔とスロットを有する流路層と、孔を持つ入口層とが設けられ、第一の孔は出口流路を形成し、第二の孔は渦流室を形成し、スロットは供給流路を形成し、入口層における孔が流体室から供給流路へ液体を供給する入口孔を形成するようにこれらの層が積層されている。これらの各層は一例としてメッキで一体に形成されてもよい。
【００３４】
スプレーノズルの迅速なクリーニングと試作を可能とするために、スプレーノズルの実施形態では、各層は互いに分離可能であり、又は／及び各層は置き換え可能である。その上、この改良は、同じ数の単一層を準備する必要なく、少数のあらかじめ準備された層から多数の層の組み合わせを作り出すことを可能とする。分離可能な、又は／及び置き換え可能な層は、例えば薄い円板として提供してもよい。
【００３５】
ポンプ圧力、流量、スプレーパターン、スプレー角等に関して適応性のあるスプレーノズルを提供するために、スプレーノズルの実施形態では、液体を入口孔を経て供給流路に供給するために、入口孔と供給流路との間にオーバーラップ領域が設けられている。オーバーラップ領域のサイズ、又は／及びオーバーラップ領域と渦流室との間の距離は設定可能であることが好ましい。オーバーラップ領域のサイズ、又は／及びオーバーラップ領域と渦流室との間の距離を変更することにより、スプレーパターン等を容易に変更できる。スプレーノズルの操作を容易にするに当たり、オーバーラップ領域のサイズ、又は／及びオーバーラップ領域と渦流室との距離を調整するために、入口層と流路層は、互いに相対的に、より好ましくは移動可能であり、最も好ましくは回転可能である。スプレーノズルの操作を更に容易にするための別の手段として、より好ましくは入口層と流路層を移動可能とし、それらをつかんで軸周りに回転させることでオーバーラップ領域のサイズを設定する、又は横方向の動きでそれらをシフトさせて層を交換する。
【００３６】
実施形態において、スプレーノズルは以下のリストにあるプラスチック材料から作られる。ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、シリコン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、又はこれらの混合物。更にスプレーノズルはこの上にエラストマーを含んでもよい。
【００３７】
実施形態では、スプレーノズルは射出成形工程で作られる。これは非常に精密な成形工程を提供するもので、出口流路の出口端の製造において、０．２５ｍｍ未満の直径と、半径が約０．０３ｍｍ未満、又は約０．０２ｍｍ未満の出口端の比較的鋭い角度の製作を可能とする。
【００３８】
本発明によるスプレー、例えば、簡易スプレー、連続スプレー、圧搾スプレー、液体貯蔵容器を有するスプレー、又は低エネルギ電動スプレーは、本発明によるスプレーノズルの実施形態を備えたものである。スプレーノズルについての上述した利点は、必要な変更を加えてこれに適用できる。
【００３９】
スプレーの実施形態において、スプレーは手動スプレー、例えば、トリガー式スプレーであり、好ましくは手動で圧搾される液体貯蔵容器又は他の手動で駆動可能なポンプ装置を備える。別の例として、スプレーは電動のスプレーである。いずれの場合でも、スプレーノズルの利点によって、ポンプの大きな力を必要とせず、従って、操作は容易であり、エネルギ消費はより少ない。
【００４０】
スプレーノズルは、コンシューマケア製品を含む、製造業及び／又は市場において、多様な流体に対して使用することができる。コンシューマケア産業によって提供されるこのようなコンシューマケア製品は、例として、またその例に限定されること無く、ソフト表面クリーナ、ハード表面クリーナ、ガラスクリーナ、セラミックタイルクリーナ、トイレクリーナ、木質クリーナ、マルチ表面クリーナ、表面消毒液、食器洗剤、洗濯洗剤及びしみ取り液、繊維コンディショナ、繊維染料、表面保護剤、表面消毒液、自動車用表面処理剤、及びその他類似のコンシューマ製品が挙げられる。コンシューマケア製品はまた、専門業者用、業務用及び／又は工業的用途に加えて、家庭又はホームケア用途のためであってもよい。コンシューマ製品産業は、例えばそして限定されずに、ムース、ヘアスプレー、スタイリングジェル、シャンプー、ヘアコンディショナ（リーブイン又はリンスアウト）、クリームリンス、ヘアダイ、ヘアカラー製品、ヘアシャイン製品、ヘアセラム、ちぢれ毛防止製品、枝毛矯正製品、パーネントウェーブ液、ふけ防止剤を含むヘアトリートメント製品、バスジェル、シャワージェル、ボディウォッシュ、フェイスクリーナ、日よけ及び日焼け止めローションを含むスキンケア製品、スキンコンディショナ、モイスチャライザ、芳香入り又は芳香なし脇の下及び体の発汗抑制剤、及びデオドラント、石鹸、ボディスクラブ、角質除去剤、アストリンゼント、スクラブローション、脱毛剤、シェービング製品、プリシェーブ製品、アフターシェーブ製品、練歯磨き又は歯磨剤、を含む液体を含む「パーソナルケア製品」を生産することができる。スプレーノズルの他の応用は、他の製品領域の他の液体、例えば、以下のものに適用することが可能である。屋内及び／又は屋外用殺虫剤、及び屋内用又は屋外用除草剤、医療産業において例として、またその例に限定されること無く、薬物、及び軟膏、クリーム、ローション、及び類似品を含む医薬品とトリートメント、及び食品と飲料産業。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
以下に好ましい実施形態を、図面を参照して記述するが、これらは例に過ぎない。
【図１】第一の実施形態のスプレーノズルの側面断面図を示す。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図を示す。
【図３】図２の線Ｂ−Ｂに沿った断面図を示す。
【図４】図１のセクションＡの拡大図を示す。
【図５】図１のセクションＡの第一の改良を含む拡大図を示す。
【図６】スプレーノズルの第二の実施形態の概略図を示す。
【図７】スプレーノズルの第三の実施形態の概略図を示す。
【図８】回転速度と粒子径の相関曲線を示す。
【図９】ノズル効率と粒子径の相関曲線を示す。
【図１０】本発明の実施形態における粒子サイズ分布を示す。
【図１１】従来技術におけるスプレーノズルの粒子サイズ分布を示す。
【図１２】従来技術におけるノズルの側面断面図を示す。
【図１３】図１２におけるスプレーノズルの断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
図１から４に、流体を分注するためのスプレーノズル２の第一の実施形態を示す。図において、スプレーノズルの対向する長手方向４、６、対向する半径方向８、１０、対向する円周方向１２、１４が対応する矢印で示されている。スプレーノズル２の長手方向の軸１６は長手方向４、６に延び、長手方向の軸１６は更に出口流路１８の中心軸を形成している。
【００４３】
スプレーノズル２は、第一の要素２０及び第二の要素２２から組立てられ、これによってアセンブリ８０が形成されている。第一の要素２０はノズルカップ２０であり、すなわち円周方向１２、１４に延びて周囲壁を形成する第一のセクション２４を有するカップ状の構造物であり、第二のセクション２６は底２６を形成している。第二のセクション２６は更に突起２８を備え、このリブ状の突起２８は、長手方向６及び半径方向８、１０に延びている。図２から最も良くわかるように、突起２８の間の円周方向１２、１４に溝３０が設けられ、この溝は後に記述するように供給流路４２を形成するように設けられている。突起２８は、第二の要素２２を支持するための支持面３２として機能する上面を備え、この支持面３２は第二の要素２２と対向している。更に突起２８は、溝３０と供給流路４２にそれぞれ面する側面３４を備えている。
【００４４】
第二の要素２２は、基本的に前面３６を有するシリンダ形状のピン２２としてもよく、その前面３６は長手方向４に突き出ている。この実施形態では、前面３６は球状キャップの形状を有する。第二の要素２２は、第一の要素２０に挿入されているので、前面３６は突起２８の支持面３２の上に支持されている。この関連において、第二の要素２２は、第一の要素２０に押し込まれる、又ははめ込まれる球体形状であってもよい。第二の要素として選択される形態とは無関係に、たとえ形状適合又は／及び力適合を提供するための対応するノッチやスナップ等が図に示されていなくても、第二の要素２２が、第一の要素２０に占める位置に押し込まれ得るか、はめ込まれ得ることが好ましい。
【００４５】
第一の要素２０と第二の要素２２は、この場合は帯板からなる可撓性の連結材３８で連結されてもよい。連結材３８は、第二の要素２２と、及び少なくとも第一の要素２０の第一のセクション２４と、一体で形成又は成形される。第一の要素２０の第二のセクション２６も、第一の要素２０の第一のセクション２４と一体で形成又は成形され、同一の部材からなっていてもよい。しかしながら、この場合は、後に記述するように第二のセクション２６は異なった材料からなっているので、第二のセクション２６は、第一のセクション２４に後から固定されている。第二のセクション２６が第一のセクション２４と一体で形成されているか否かにかかわらず、第一の要素２０は弾性部を備えている。
【００４６】
上述したように、第一の要素２０は、少なくとも部分的に、第二の要素２２の材料に比べてより弾性の大きい弾性材料で作られている。このケースでは、突起２８と、突起２８を担持する底部２６と、を持つ第一の要素２０の第二のセクション２６が弾性材料から作られていて、その弾性材料は第二の要素２２の材料に比べてより弾性であり、かつ第一の要素２０の第一のセクション２４の材料に比べてより弾性である。このように、既に述べた第一の要素２０の弾性部は、基本的に突起２８と、突起２８を担持する底部とである。第一の要素２０の弾性部は、要素２０、２２が組込まれると、第二の要素２２によって弾性変形される。
【００４７】
更に第一の要素２０の底２６、すなわち第二のセクション２６は、流体の流れ方向に対向して、約０．５Ｎから約１．５Ｎ、好ましくは約１Ｎのプレテンションを働かせる。言い換えれば、スプレーノズル２の組立ての間に、すなわち第二の要素２２が第一の要素２０に挿入されると、第一の要素２０の底２６の平面に対する湾曲が起こり、それによって第二の要素２２に対するこのプレテンションが生成される。このプレテンションによって、液体が高圧で分注される時に、第一の要素２０の第二の要素２２への付着が保証される。
【００４８】
組立て前の状態は示されていないが、第一の要素と第二の要素２０、２２の組込み前に、突起２８を担持する底部が、第二の要素２２に向かって、長手方向６に湾曲又は凸状になっていることが好ましい。
【００４９】
一例として、スプレーノズル２を、図１に示すように、ピン２２を長手方向４にノズルカップ２０に挿入することによって組立て、これによって流体室４０、供給流路４２、及び渦流室４４を形成する一方、出口流路１８は、ノズルカップ２０の第二のセクション２６に既に備えられている。流体室４０は、ノズルカップ２０の第一のセクション２４と、ピン２２との間の半径方向８、１０に位置しているので、流体室４０はリング室として形成されている。流体室４０は分注する液体を流体貯蔵室又は容器から受け入れるが、その部分は図面には示されていない。長手方向４において、流体室４０は供給流路４２の半径方向の外周端に隣接するので、流体室４０と、供給流路４２との間に流体の連結が存在する。
【００５０】
特に図２からわかるように、供給流路４２は、供給流路４２の出口端４６に向かって半径方向内側に延び、そこで供給流路４２は渦流室４４に隣接するので、流体を流体室４０から供給流路４２を経て、渦流室４４に供給できる。図３に示されるように、供給流路４２は、円周方向１２、１４では突起２８の側面３４に境界付けられ、長手方向６では第二の要素２２の前面３６によって境界付けられ、その第二の要素２２は供給流路４２を形成するために溝３０を遮蔽し、そして供給流路４２は、長手方向４では突起２８を担持する第二のセクション２６の底によって境界付けられている。
【００５１】
図２において、供給流路４２は、流体室４０に隣接する第一のセクション４８と、第一のセクション４８に続く第二のセクション５０と、をそれぞれ流れ方向と半径方向１０に備える。第二のセクション５０は、出口端４６を有する渦流室４４に隣接する。図２に示されるように、第一のセクション４８の幅ｗ１は、流れ方向及び半径方向１０に沿って減少する。これとは対照的に、第二のセクション５０の幅ｗ２は一定か、又は第一のセクション４８の流れ方向及び半径方向１０に比べて小さい度合で減少する。
【００５２】
第一のセクション４８の側壁を形成する突起２８は、示されるように突起の側壁間の角度αを含む。図２において、半径方向８、１０に延びる第二のセクション５０の中心線５２が更に示されている。この中心線５２が、角度αを第一の角度α１と、第二の角度α２に分割する。第一の角度α１と、第二の角度α２の最大差異は１０°、より好ましくは５°又は１°、最も好ましくは０°である。第二の要素２２の凸状の前面３６のために、供給流路４２の第一のセクション４８又は／及び第二のセクション５０の高さｈは、流れ方向及び半径方向１０に沿って減少する。更に、第二のセクション５０の流れ方向及び半径方向１０の長さｌは、第二のセクション５０の幅ｗ２に等しいか、それより短い。これに加えて、第二のセクション５０の幅ｗ２は、第二のセクション５０の高さｈに等しい。
【００５３】
図３に示されるように、支持面３２と側面３４の間の遷移領域では、突起２８は半径ｒ１を備える。コンパクトな断面形状を得るために、半径ｒ１の供給流路４２の幅ｗ、例えばｗ１又はｗ２に対する比は、１／３に等しいか小さい、より好ましくは１／４に等しいか小さい、最も好ましくは１／５に等しいか小さい。
【００５４】
第一の要素２０と第二の要素２２が組立てられても、それらは互いに異なる相対位置に相対的に移動可能である。ここで示される実施形態では、要素２０及び２２は、長手方向４、６に沿って互いに相対的に移動できる。この相対移動により、供給流路４２又は／及び渦流室４４の形体、寸法、又は／及び調整位置が、突起２８又は／及び第一の要素２０の第二のセクション２６の底の弾性変形によって、すなわち第一の要素２０の弾性部の弾性変形によって変化する。言い換えれば、スプレーノズル２の挙動を容易に変えることができる。更に、要素２０、２２を異なる相対位置に固定する手段（図示しない）を提供している。
【００５５】
図４を参照すると、第一の要素２０の第二のセクション２６における上述した出口流路１８は、長手方向６に関して渦流室４４に面する入口端５４と、流体をスプレーノズル２とスプレーの周囲５８に排出する出口端５６と、をそれぞれ長手方向４に沿って備える。出口流路１８は、流れ方向及び長手方向４に沿って一定の割合で先細る。このように、出口流路１８は少なくとも１つの先細り部を備え、すなわち出口流路１８は少なくともその一部において、出口に向かって出口流路１８の長手方向に沿って先細る。先細りは連続的又は段階的でもよく、またある角度のついた先細りでも、曲線による先細りでもよい。ここに示した実施形態では、先細り部は出口流路１８の出口端５６と共に入口端５４にも隣接しているので、出口流路の全体が流れ方向に沿って先細りとなっている。出口端５６を囲むエッジ６０は半径ｒ2を有する。半径ｒ2は０．０３ｍｍ未満、好ましくは０．０２ｍｍ未満である。
【００５６】
更に、９００ｋＰａ（９ｂａｒ）において、０．２４ｇ／ｓより大きな流量（流体を水とする）の元で、ボリューム平均径（Ｄ50）として、６０μｍに等しいか小さい、好ましくは５０μｍに等しいか小さい、更に好ましくは４５μｍに等しいか小さいものを実現するため、出口端５６は０．１２ｍｍから０．１５ｍｍ、より好ましくは約０．１４ｍｍの最大直径と、関連する最大断面積を有する。この直径は更にボリューム平均径（Ｄ32）として、５０μｍ以下、好ましくは４５μｍ以下、より好ましくは４０μｍ以下を実現する。１０μｍより小さい粒子径を持つパーセント平均径（％＜１０μｍ）は、２％未満、好ましくは１．５％未満、更に好ましくは１％未満である。
【００５７】
約０．８ｍｍの直径（ｄmax）を有するより大きなノズルは、より大きな流量、例えば２００ｋＰａ（２ｂａｒ）において３．２ｇ／ｓを提供するので、ボリューム平均径（Ｄ50）（流体は水とする）として１２０μｍ以下、好ましくは１１５μｍ以下のものを実現する。この直径は更に、ボリューム平均径（Ｄ32）として１００μｍ以下、好ましくは９６μｍ以下のものを実現する。１０μｍより小さい粒子径を持つパーセント平均径（％＜１０μｍ）は、１．５％より小さく、好ましくは１％より小さく、より好ましくは０．５％より小さい。
【００５８】
更に出口流路１８は、出口流路１８を取り囲み、半径方向８にそれを制限する内面６２を有する。出口流路１８の内面６２は角βを含み、角βは好ましくは７０°から１３０°、好ましくは８０°から１２０°、更に好ましくは８０°から１１０°の間で変化する。
【００５９】
図４に示されるように、出口流路１８の先細りの度合は、流れ方向及び長手方向４に沿って一定である。ここに示した実施形態では、これは出口流路１８の少なくとも先細り部が、又は出口流路１８の全体が切頭円錐又は切頭ピラミッド形状を有することで実現される。供給流路４２における出口端４６の断面積の合計の、出口流路１８の出口端５６の断面積に対する比を調整することで、圧力降下、すなわちスプレーノズル２におけるエネルギ散逸を減少させることが可能で、更に液体分注のためのポンプ圧力の低減が実現できることが更に判明した。この比は約１．５〜約２．７、好ましくは約１．７〜約２．６である。更に、渦流室４４の直径ｄsの、出口流路１８の出口端５６の直径ｄmaxに対する比は約２．５から約３．５である。
【００６０】
図５に第一の改良を加えた図１のセクションＡの拡大図を示す。以下においては異なる内容のみを記述し、類似の又は同等の部材に対しては同等の参照記号を使い、上述した第一の実施形態の記述がそれらの点に関して相応に適用される。
【００６１】
図１から４に示されている出口流路１８とは異なり、図５による出口流路１８の先細り度合は、流れ方向及び長手方向４に沿って減少する。これは出口流路１８の内面６２を、流れ方向及び長手方向４に沿って湾曲させることで実現される。図５に示される実施形態では、出口流路１８の少なくとも先細り部が、又は出口流路１８全体が切頭双極回転体を形成している。
【００６２】
図６に本発明の第二の実施形態を示す。第二の実施形態は、図１から５の第一の実施形態と少なくとも部分的に関連しているので、以下においては異なる内容のみを記述し、類似の又は同等の部材に対しては同等の参照記号を使い、上述した第一の実施形態の記述がそれらの点に関して相応に適用される。
【００６３】
図６によるスプレーノズル２は、少なくとも３つの層を備え、すなわちそれらは、第一の孔６６を有する排出層６４、第二の孔７０とスロット７２を持つ流路層６８、及びスロット状の孔７６を有する入口層７４であり、これらの層６４、６８、及び７４は積層されていて、図６では図の理解を容易にするために入口層７４は透明に描かれている。このように積層されていることにより、第一の孔６６は出口流路１８を形成し、第二の孔７０は渦流室４４を形成し、スロット７２は供給流路４２を形成し、及び入口層の孔７６は液体を流体室４０から供給流路４２に供給するための入口孔を形成する。ここに示した実施形態において、層６４、６８、及び７４は互いに分離可能であり、それぞれの層６４、６８、及び７４は置き換えてもよいので、層６４、６８、及び７４は対応するスロットと孔を有する分離した円板とみなしてもよい。
【００６４】
図６に示されるように、長手方向４に沿って見ると、入口孔７６と供給流路４２との間にオーバーラップ領域７８が設けられている。入口層７４と流路層６８は互いに相対的に移動可能（この場合は長手方向の軸１６の周りに回転可能）であり、オーバーラップ領域７８と渦流室４４との間の距離は、入口層７４を流路層６８と相対的に円周方向１４に沿って回転することによって短くすることができ、円周方向１２に入口層７４を流路層６８に対して回転することによって長くすることができるように、入口孔７６と供給流路４２が形成されている。このようにして、オーバーラップ領域７８と渦流室４４の間の距離は調整可能である。
【００６５】
図７に本発明によるスプレーノズル２の第三の実施形態を示す。第三の実施形態は少なくとも部分的に図６に示した第二の実施形態と対応するので、以下においては異なる内容のみを記述し、類似の又は同等の部材に対しては同等の参照記号を使い、上述した第一及び第二の実施形態の記述がそれらの点に関して相応に適用される。
【００６６】
第二の実施形態とは対照的に、オーバーラップ領域７８のサイズは、円周方向１２に入口層７４を流路層６８に対して回転すると小さくすることができ、円周方向１４に入口層７４を流路層６８に対して回転すると大きくすることができるように、第三の実施形態の入口孔７６と供給流路４２が形成されている。このようにして、オーバーラップ領域７８のサイズを調整することができる。
【００６７】
第二及び第三の実施形態の仕組みを有効に組み合わせて単一のスプレーノズル２とすることも可能であると言うべきであり、入口層７４と流路層６８の間の相対的な移動により、オーバーラップ領域７８のサイズのみならず、オーバーラップ領域７８と渦流室４４の距離をも調整可能とすることができる。
【００６８】
スプレーノズル２はプラスチック材料から作られ、それらは例えば、ポリオキシメチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、シリコン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、又はそれらの混合物である。更にスプレーノズルはこの上にエラストマーを含んでもよい。
【００６９】
本発明によれば、スプレーノズル２はスプレーに使われるべきもので、そのスプレーは好ましくは手動スプレーであって、例えばトリガー式のスプレーであり、更に好ましくは手動で絞れる液体貯蔵容器を有するスプレー、また加圧液体貯蔵容器又は手動ポンプ装置を有するスプレー、又は電動スプレーである。
【００７０】
０．２５ｍｍより小さい、特に０．２ｍｍより小さい、また更に０．１５ｍｍより小さい出口端直径（ｄmax）を有するスプレーノズルの製造工程で発生するピンの曲がりと圧縮が問題となる。したがって、ピン２２とノズルカップ２０との組込みには高い精度が要求される。このため、スプレーノズル２は精密射出成形工程にて製作される。ノズルカップ２０を成形するために、ピン２２（成形型）が対向する型内に自動位置決め工程によりセンタリングされる。ピン２２の先細り、すなわち円錐形状は、円筒形状のピンを有するノズルに比べて、対向型内の成形型のセンタリングを容易にする。それに加えて、円錐状成形型（ピン）は円筒状成形型に比べて強固である。更に半径が０．０３ｍｍ未満、好ましくは０．０２ｍｍ未満の半径を有し、出口端５６を取り囲むエッジを提供するために、マイクロ放電加工を型製作に適用する。
【００７１】
比較実験
本発明の実施形態：
出口流路先細り（一定度合先細り）；
出口流路の出口端直径（ｄmax）：０．１４ｍｍ；
供給流路の数：２；
供給流路対称配置；
角（β）：１１０°；
供給流路出口端断面積合計の出口流路出口端断面積に対する比：１．７；
渦流室直径（ｄs）の出口端直径（ｄmax）に対する比：３．４；
材料：ポリオキシメチレン；
射出成形工程による作製；
流体：水；
流量：０．２４ｇ／ｓ；
推進剤：窒素９００ｋＰａ（９ｂａｒ）
【００７２】
比較例（図１２及び１３参照）：
サプライヤ：コスター・ティー・イー・エス・ピー・エー・；
スプレーノズルコード：Ｖ０６．２０３；
供給流路の数：４
円筒形状出口流路（先細りなし）；
出口流路の出口端直径（ｄmax）：０．３ｍｍ；
出口流路の長さ：０．２ｍｍ；
供給流路の断面：０．２０ｍｍ×０．２５ｍｍ；
流体：水；
流量：０．３０ｇ／ｓ；
推進剤：窒素９００ｋＰａ（９ｂａｒ）
【００７３】
本発明（発明の例）によるスプレーノズルと、従来技術によるスプレーノズル（比較例、図１２及び１３参照）とを、それらの効率（η）に関して比較した。流体として水を適用し、圧縮気体推進剤として９００ｋＰａ（９ｂａｒ）の窒素を用いた。
【００７４】
双方のノズルについて、圧力―渦流噴霧器に関するユールとダンクレイの効率式より、以下の等式を用いてモデリングと評価を行った：
【００７５】
【数２】
2014526376.tif 000004
ここで、η＝効率；
σ＝液体／空気の表面張力［Ｎ／ｍ］（σ水＝０．０３６Ｎ／ｍ）；
Δｐ＝圧力降下［ＭＰａ］；
Ｄ32＝ザウター平均粒径［μｍ］。
【００７６】
渦流噴霧器において、圧力と流体の特性、すなわち表面張力が与えられている時、粒子サイズ（Ｄ32）は回転速度（ｖy）に依存する。既知の回転速度（ｖy）に対して、ユールとダンクレイの効率式からノズル効率（η）を計算するために、回転速度（ｖy）と粒子サイズ（Ｄ32）の相関曲線を有限要素解析によって求めた（図８）。図８において、μｍで表した粒子サイズ（ｙ軸）がｍ／ｓで表した回転速度（ｘ軸）に対してプロットされている。
【００７７】
図８に示されたグラフ９５は、シミュレーションによって得られた回転速度（ｖy）から、あるノズルに対して得られた粒子サイズ（Ｄ32）を決めることを容易にし、これによって対応するノズル効率（η）の計算も容易となる。言い換えれば、あるノズルについて回転速度（ｖy）をシミュレートすることで、対応する粒子サイズ（Ｄ32）と効率（η）を決めることができる。
【００７８】
図９にはユールとダンクレイの効率式に従って、粒子サイズＤ32（ｘ軸）に対してノズル効率η（ｙ軸）がプロットされている。グラフ１００は９００ｋＰａ（９ｂａｒ）におけるノズル効率の粒子サイズへの依存性を示し、グラフ１１０は３００ｋＰａ（３ｂａｒ）における対応する効率の粒子サイズ依存性を示す。破線１２０は本発明の例によるスプレーノズルのこの相関を示し、破線１３０は比較例のスプレーノズルのものである。本発明の例によるスプレーノズルは、比較例に比べて効率の改善に至っていることを図９が明確に示している。
【００７９】
渦流室直径（ｄs）の出口流路出口端直径（ｄmax）に対する比：
渦流室の直径（ｄs）の出口流路の出口端直径（ｄmax）の比３．４は、グラフ９５に示した相関に従って、粒子サイズ（Ｄ32）２３μｍ（η＝０．９８）に対応する回転速度が３１ｍ／ｓという結果となった。（図８参照）３．５より大きく、２．５より小さい比では、回転速度（ｖy）が２７ｍ／ｓを超えない結果となった（約５８μｍの粒子サイズ（Ｄ32）に対応して）。ユールとダンクレイの効率式によれば、これはη＝０．９８からη＝０．７２と、およそ３０％の効率低下に相当する。
【００８０】
出口流路の角（β）：
出口流路の内面に含まれる角（β）が８０°から１２０°の間にあれば、角（β）がその外側の領域にある場合に比べて効率が向上する。その領域では、粒子サイズ（Ｄ32）は２３μｍ（β＝１１０°の時）から４０μｍを実現した。２３μｍの粒子サイズ（Ｄ32）は、回転速度（ｖy）３１ｍ／ｓと効率（η）０．９８に対応する。その領域の外側、すなわち角（β）が７０°と角（β）が１３０°の両方の角では、その領域で得られた最良値（β＝１１０°）に比べて効率が約１５％低下した。
【００８１】
供給流路断面積の出口端断面積に対する比：
供給流路の出口端断面積の合計の、出口流路の出口端断面積に対する比として１．５から２．７の値を選んだ場合は、それ以外の範囲にある比の値に比べて効率が上昇した。この比が１．７の場合は、回転速度（ｖy）３１ｍ／ｓに対して、対応する粒子サイズ（Ｄ32）は２３μｍ、効率（η）は０．９８を示した。これに対して、この比が１から１．４の間、又は２．８から３．２の間のスプレーノズルは、回転速度（ｖy）約２７ｍ／ｓに対して、対応する粒子サイズ（Ｄ32）は約３０μｍ、効率（η）は約０．７５を示した。このように、約２０％の効率低下が起こった。
【００８２】
供給流路の数：
２つの供給流路を対称に配置することによって、最も高い効率（η＝０．９８）を示した。対称配置された３つの供給流路を持つ本発明のスプレーノズルは、効率（η）が約６％減少することが示された。
【００８３】
一定度合による先細り：
一定度合による先細りの出口流路は、２３μｍの粒子サイズ（Ｄ32）において、平均効率（η）は０．９８を示した。それに対して、比較例のスプレーノズルは、４６μｍの粒子サイズ（Ｄ32）を基準にして効率（η）０．５を示した。
【００８４】
粒度分布：
図１０は本発明の例によるスプレーノズルの粒子サイズ分布を示し、図１１は比較例のスプレーノズルの粒子サイズ分布を示す。％で表した累積頻度（ｙ軸左側）と、％で表した頻度（ｙ軸右側）とを、それぞれ粒子径μｍ（ｘ軸）に対してプロットしたものである。本発明の例によるスプレーノズル（図１０）は、２３μｍ（η＝０．９８）の粒子サイズ（Ｄ32）で、１０μｍより小さい直径を有する粒子の平均％（％＜１０μｍ）は１％の結果となった。これに対して、比較例によるスプレーノズル（図１１）は、３０μｍ（η＝０．７５）の粒子サイズ（Ｄ32）で、１０μｍより小さい直径を有する粒子の平均％（％＜１０μｍ）は約４％の結果となった。更に、本発明の例によるスプレーノズルでは、粒子サイズのより狭い分布Ｄｖ（１０）−Ｄｖ（９０）＝４６の結果となり、一方比較例では粒子サイズ分布Ｄｖ（１０）−Ｄｖ（９０）＝１０１を示した。このように、本発明によるスプレーノズルは、比較例のものに比べて改善されていた。
【００８５】
スプレー力：
本発明の例によるスプレーノズルのスプレー力を、２３ｃｍ離れた直径約１４．５ｃｍの板で測定したところ、１３Ｎから２０Ｎの間となった。このように、本発明の例によるスプレーノズルは、強いスプレー力の元に、比較的小さな粒子を提供する。
【００８６】
閉塞防止：
本発明の例によるスプレーノズルでは、閉塞に関する性能は比較例と同程度に良好であった。
【００８７】
本明細書に開示した寸法及び値は、記載された正確な数値に厳密に限定されるものと理解されるべきではない。むしろ、特に断らないかぎり、そのような寸法のそれぞれは、記載された値及びその値の周辺の機能的に同等の範囲の両方を意味するものとする。例えば、「４０ミリメートル」として開示される寸法は、「約４０ミリメートル」を意味するものである。
【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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【国際調査報告】
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