(57)【要約】【課題】  広範囲の液体の流量に対しても、気体と液体とを効率よく混合して液体を微粒化できるとともに、液体を安定した流量（特に微少流量）で吐出でき、大きな噴霧角度で混合流体を噴霧できる二流体ノズルを提供する。【解決手段】  二流体ノズルは、液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を吐出させるための第１の環状吐出口（気体吐出口など）２と、この環状吐出口の内方域に形成され、かつ他方の流体を吐出するための第２の環状吐出口（スリット状の液体吐出口など）３とを備えており、両吐出口から吐出された液体と気体とを混合して混合流体を噴霧する。前記二流体ノズルには、定量供給手段（流量の調節機能を備えた定量ポンプなど）により環状吐出口に液体を定量的に供給してもよく、気体を旋回するための旋回手段を備えていてもよい。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を吐出するための吐出口と気体を吐出するための吐出口とを備え、各吐出口から吐出された液体と気体とを混合して混合流体を噴霧するための二流体ノズルであって、液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を吐出させるための第１の環状吐出口と、この環状吐出口の内方に形成され、かつ他方の流体を吐出するための第２の環状吐出口とを備えている二流体ノズル。
【請求項２】
気体を吐出させるための第１の環状吐出口と、液体を吐出させるための第２の環状吐出口とを備えている請求項１記載の二流体ノズル。
【請求項３】
第１の環状吐出口と第２の環状吐出口とが、スリット状の形態で同心円状に形成されている請求項１記載の二流体ノズル。
【請求項４】
定量供給手段により、環状吐出口に液体を定量的に供給可能である請求項１記載の二流体ノズル。
【請求項５】
気体を旋回させて吐出させるための旋回手段を備えている請求項１記載の二流体ノズル。
【請求項６】
混合流体を４０〜１２０°の噴霧角度で噴霧可能な請求項１又は５記載の二流体ノズル。
【請求項７】
気体を吐出させるための第１の環状吐出口と、この第１の吐出口の内方域に同心円状に形成され、かつ液体を薄膜状に吐出させるためのスリット状の第２の環状吐出口と、第１の環状吐出口に通じる流路に形成され、かつ気体を旋回させるための旋回手段とを備えている請求項１又は５記載の二流体ノズル。
【請求項８】
液体吐出口の幅が０．０５〜０．３ｍｍであり、気体吐出口の幅と前記液体吐出口の幅との比が、前者：後者＝１：１〜５：１である請求項１記載の二流体ノズル。
【請求項９】
液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を第１の環状吐出口から吐出させ、他方の流体を、前記第１の環状吐出口の内方に形成された第２の環状吐出口から吐出させて、両流体を混合し、混合流体を噴霧する方法。
【請求項１０】
圧力０〜０．０５ＭＰａ及び流量５〜１００ｍｌ／分で液体を環状吐出口から吐出させ、圧力０．０５〜０．５ＭＰａ及び流量１０〜１００ＮＬ／分で気体を環状吐出口から吐出させる請求項９記載の方法。
【請求項１１】
気体を旋回させながら気体吐出口から吐出させ、液体と混合して混合流体を広角で噴霧する請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の流量が微少であっても効率よく微粒化して気体との混合流体を噴霧可能な二流体ノズル（外部混合方式の二流体ノズル）及び混合流体の噴霧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
二流体ノズルには、空気と液体とをノズルの内部で混合させてノズルオリフィスから噴霧させる内部混合方式と、複数のノズルオリフィスから別々に吐出された空気と液体とをノズル外部で混合させて噴霧する外部混合方式とが知られている。前記内部混合方式では、ノズルの噴霧口の形状は限定されないため、噴霧角度を大きくすることができ、フラットパターンやフルコーン（充円錐状）などの形状に液体を噴霧することもできる。
【０００３】
内部混合型のノズルとして、図７に示すフラットスプレー型ノズルが知られている。図７は内部混合型ノズルを示す分解斜視図である。このノズルは、ノズル本体（又は混合本体）５１と、このノズル本体に螺合可能であり、かつ水を供給するための水ソケット５４と、前記ノズル本体５１に螺合可能であり、かつ空気を供給するための空気ソケット５５とを備えている。前記ノズル本体５１には、キャップ５２によりアダプタ51aを介してノズルチップ５３が装着されている。なお、前記アダプタ51aに対してキャップ５２は螺合可能である。そして、前記水ソケット５４及び空気ソケット５５からそれぞれ供給された水と空気とは混合本体５１内で混合され、ノズルチップ５３に形成されたオリフィスから噴霧される。
【０００４】
しかし、内部混合方式では、ノズル内部で液体と気体とを混合するため、空気及び液体の双方を加圧して、ノズル内部の混合室に供給する必要がある。そのため、大きな圧力で空気を供給する必要があるとともに、液体の圧力も大きくする必要がある。従って、内部混合方式では、液体を加圧する必要があるため、液体の流量が多くなり、液体を微少流量で噴霧するのが困難である。
【０００５】
一般に、内部混合方式に比べて、構造が簡単な外部混合方式の二流体ノズルは、液体の吐出方法により、加圧式とサイフォン式とに分類できる。加圧式の二流体ノズルは、ポンプ又は加圧手段などにより液体を吐出させており、定量吐出ポンプを用いると、液体の流量を安定化し易い。しかし、前記加圧式二流体ノズルでは、定量吐出ポンプを用いても、気体の吐出によりサイフォン力が大きく作用して、ポンプ弁の開放状態において液体が吸い出されるため、ポンプによる制御流量よりも吐出量が多くなり、液体を安定した流量（特に微少流量）で吐出するのは困難である。
【０００６】
一方、前記サイフォン式の二流体ノズルは、空気の噴射に伴って発生した負圧により、液体が吸い出される現象を利用しており、液体を加圧しなくても液体を噴霧可能である。また、サイフォン式では、ヘッド差（水頭差）により液体流量を調節するため、比較的広い範囲の流量の液体を噴霧できる。但し、ヘッド差（水頭差）を固定し、空気圧力の調整により、液体の流量を調整する場合は、液体の流量を大きく調整できない。
【０００７】
サイフォン式外部混合型ノズルとして、図８に示すフルコーン型ノズルも知られている。図８は外部混合フルコーン型ノズルの分解斜視図である。このノズルは、ノズル本体６１と、このノズル本体に螺合され、かつ空気を供給するための空気ソケット６２と、前記ノズル本体６１に螺合され、かつ水を供給するための水ソケット６３と、この水ソケット６３の先端部から延出し、かつノズル本体６１の先端部に形成された水吐出口61aに装着可能であり、水を前記水吐出口61aから吐出させるため円筒状突出部６４と、前記空気ソケット６２の流路に通じ、かつノズル本体の６１の先端部のうち前記水吐出口61aの外方域に形成された環状吐出孔61bとで構成されている。そして、空気ソケット６２から供給された空気は、ノズル本体６１を経て環状吐出口61bから吐出され、気体の吐出により発生した負圧で、水ソケット６３を通じて吸い出された水は、円筒状突出部６４を経て水吐出口61aから棒状又は円柱状に吐出され、ノズル本体６１から吐出された水と空気とは混合され、混合流体が噴霧される。
【０００８】
しかし、このようなサイフォン式の外部混合方式ノズルでは、液体の水頭圧（ヘッド差）により液体の流量を低減しやすいものの、液体の水頭圧（ヘッド差）が噴霧特性に影響し易く、また、空気の吐出に伴い発生した負圧により、液体の吸い出しが起こりやすいため、噴霧流量を調節したり、液体を安定して（特に微少流量で安定して）吐出できない。一方、液体の吸い出しを抑制して、液体を微少流量で吐出させるため、空気圧力を極低圧にしたり、液体の吸い出しを抑制して、液体の流量を多くすると、液体と気体との混合効率が低下して、液体を効率よく微粒子化できない。また、液体流量を少なくするため、液体のオリフィス径を小さくすると、多い流量での微粒化噴霧に対応できなくなる。また、サイフォン式では、通常、ノズルより低い位置にある液体をサイフォン力で吸い上げ、噴霧する必要があるため、装置が大型化する。
【０００９】
さらに、外部混合方式では、ノズルの外部で空気と液体とを混合するため、空気用オリフィスの内方に液体用オリフィスを形成する必要があり、ノズルのオリフィス構造（特に、内側のオリフィス構造）が限定（例えば、円柱状などに限定）されるだけでなく、混合流体（混合ミスト）を大きな噴霧角度で噴霧することが困難である。前記図８の例でも、混合流体（混合ミスト）は、フルコーン状（充円錐状）の噴霧パターンで噴霧できるものの、噴霧角度を広角にすることは困難である。
【００１０】
なお、特公平６−６１４９０号公報（特許文献１）には、ノズル形成体とこのノズル形成体の旋回室形成孔に入り込む流路形成部材の先端部とにより、液体を旋回させて噴出口から噴出させる旋回室を形成し、この旋回室に液体を圧送する供給路を前記先端部に形成すると共に、前記旋回室から液体を戻す戻し流路を前記流路形成部材の内部に形成し、前記戻し流路による戻し流量の変更調節によって噴出量を調整する液体噴出ノズルであって、前記供給路からの液体を前記旋回室に供給し、戻し流路を前記流路形成部材に備えている液体噴出ノズルが開示されている。しかし、このような一流体ノズルは、液体の微粒化が困難であるとともに、液体を微少流量で噴霧すると、噴霧角度が大きくなり、戻し流路に空気が混入する虞がある。また、一流体ノズルでは、ターンダウン（最少流量に対する最大流量の比）を大きくするのが困難である。
【特許文献１】特公平６−６１４９０号公報（請求項１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本発明の目的は、気体の圧力が低い場合や液体の流量が多い場合であっても、液体を効率よく微粒化できるとともに、広範囲の液体の流量において気体と液体とを効率よく混合できる二流体ノズル及び噴霧方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、ヘッド差の如何にかかわらず、気体の噴射による液体の吸い出しを抑制して、液体を安定した流量、特に微少流量で吐出できるとともに、噴霧装置の小型化が可能な二流体ノズル及び噴霧方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに他の目的は、外部混合方式であっても、大きな噴霧角度で混合粒体を噴霧できる二流体ノズル及び噴霧方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明者は、前記課題を達成するため鋭意検討した結果、外部混合方式の二流体ノズルにおいて、液体及び気体の二流体を、同心円状の２つの環状吐出口（二重の環状吐出口）から吐出させると、液体を薄膜状に吐出できるため、気体と液体との混合効率を高めて、液体を効率よく微粒化できること、また低い気体圧力でも微粒化できるため、気体の吐出により発生する負圧を低減でき、液体を安定した流量（特に微少流量）で吐出できることを見いだし、本発明を完成した。
【００１５】
すなわち、本発明の二流体ノズルは、液体を吐出するための吐出口と気体を吐出するための吐出口とを備え、各吐出口から吐出された液体と気体とを混合して混合流体を噴霧するための二流体ノズルであって、液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を吐出させるための第１の環状吐出口と、この環状吐出口の内方に形成され、かつ他方の流体を吐出するための第２の環状吐出口とを備えている。前記二流体ノズルは、気体を吐出させるための第１の環状吐出口と、液体を吐出させるための第２の環状吐出口とを備えていてもよい。前記第１の環状吐出口と第２の環状吐出口とは、スリット状の形態で同心円状に形成されていてもよい。
【００１６】
このような二流体ノズルでは、吐出口が環状であるため、液体を膜状（特に、薄膜状）で吐出でき、気体と液体とを効率よく混合して、液体を効率よく微粒化できる。特に、微粒化の困難な条件下、例えば、気体の圧力が低圧であったり、液体の流量が大きくても、効率よく液体を微粒化可能である。また、気体圧力が低圧であっても、効率よく液体を微粒化できるため、気体の吐出又は噴射による負圧を低減できる。そのため、サイフォンの原理による液体の吸い出しを抑制することができ、液体を安定した流量で吐出できる。特に、定量供給手段（例えば、流量の調節機能を備えた定量吐出ポンプ（以下、単に定量吐出ポンプと称する場合がある）など）により液体を供給しても、安定した流量、特に微少流量で液体を吐出可能である。すなわち、本発明の二流体ノズルは、定量供給手段（定量吐出ポンプなど）により、環状吐出口に液体を定量的に供給可能であってもよい。このような二流体ノズルでは、ヘッド差を大きくする必要がなく、噴霧装置の小型化も可能である。
【００１７】
また、前記二流体ノズルは、気体を旋回させるための旋回手段を備えていてもよい。このような二流体ノズルでは、気体に旋回力を付与でき、液体と気体との混合効率を高めつつ、混合流体を広角、例えば、噴霧角度４０〜１２０°程度で噴霧することができる。
【００１８】
前記二流体ノズルにおいて、気体を吐出させるための第１の環状吐出口と、この第１の吐出口の内方域に同心円状に形成され、かつ液体を薄膜状に吐出させるためのスリット状の第２の環状吐出口と、第１の環状吐出口に通じる流路に形成され、かつ気体を旋回させるための旋回手段とを備えていてもよい。液体吐出口の幅は０．０５〜０．３ｍｍ程度であってもよく、気体吐出口の幅と前記液体吐出口の幅との比は、前者：後者＝１：１〜５：１程度であってもよい。
【００１９】
本発明の方法では、液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を第１の環状吐出口から吐出させ、他方の流体を、前記第１の環状吐出口の内方に形成された第２の環状吐出口から吐出させて、両流体を混合し、混合流体を（例えば、被処理体又は被噴霧体に対して）噴霧する。このような方法では、液体を効率よく微粒化して、噴霧可能である。また、圧力０〜０．０５ＭＰａ及び流量５〜１００ｍｌ／分で液体を環状吐出口から吐出させ、圧力０．０５〜０．５ＭＰａ及び流量１０〜１００ＮＬ／分（例えば、２０〜１００ＮＬ／分）で気体を環状吐出口から吐出させてもよい。気体を旋回させながら気体吐出口から吐出させ、液体と混合して混合流体を広角で噴霧してもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の二流体ノズルでは、液体及び気体の二流体を、同心円状の２つの環状吐出口（二重の環状吐出口）からそれぞれ吐出させるので、液体を薄膜状に吐出でき、気体と液体とを効率よく混合して、液体の微粒化が困難な条件（例えば、気体の圧力が低い場合や液体の流量が多い場合など）であっても、液体を効率よく微粒化することができる。また、液体流量が広範囲に変化したとしても気体と液体とを効率よく混合することができる。また、気体の圧力が低くても液体を微粒化できるため、ヘッド差の如何にかかわらず、気体の噴射による液体の吸い出しを抑制して、液体を安定した流量で吐出することができる。そのため、定量吐出ポンプなどの定量供給手段の利用することにより、特に微少流量であっても安定して液体を吐出できるとともに、噴霧装置を小型化することもできる。また、気体流路に旋回手段を設けると、外部混合方式であっても、大きな噴霧角度で混合粒体を噴霧できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、必要に応じて添付図面を参照しつつ本発明を詳細に説明する。
【００２２】
図１は、本発明の二流体ノズル（噴霧ノズル）端部の一例を示す概略横断面図（軸線方向に沿った断面図）であり、図２は図１に示すノズル先端部の概略縦断面図（軸線方向と直交する方向の断面図）である。また、図３は図１に示すノズル端部を有する二流体ノズルの一例を示す一部切欠側面図であり、図４は、図１及び図３に示す中空円筒状管体（又は液体供給管）７の旋回溝８ａの構造を示す端面図である。なお、以下の例では、液体として水を用い、気体として空気を利用している。
【００２３】
この例では、図３に示すように、本発明の二流体ノズル２０は、ノズル本体１と、このノズル本体１の内周面に形成されたネジ部に螺合により着脱可能に装着された中空円筒状管体（第１の中空円筒状管体）７と、この中空円筒状管体７を内部に収容しつつ、前記ノズル本体１の外周面に形成されたネジ部に対して着脱可能に螺合したアダプタ２１とを備えている。前記第１の中空円筒状管体７の先端部には、気体吐出口（第１の環状吐出口）２を形成するための第２の中空円筒状管体１５と、液体吐出口（第２の環状吐出口）３を形成するための中子１６とが装着されている。
【００２４】
前記の例では、図１及び図２に示すように、ノズル本体１は、先端面において、スリット状に開口しているとともに、気体を吐出するためのリング状（円環状）の吐出口（第１の環状吐出口又は気体吐出口）２と、このリング状吐出口２の内方域に形成され、かつ液体を吐出するためのリング状（円環状）の吐出口（第２の環状吐出口又は液体吐出口）３とを有しており、これらのリング状吐出口２，３は同心円状（又は同軸）に形成されている。
【００２５】
前記ノズル本体１内には、気体流路（又は気体供給路）を形成するための空間が形成されている。すなわち、前記ノズル本体１の先端面で開口した前記気体吐出口２は、円筒状空間４に通じており、この円筒状空間４の上流方向には、外方に拡大した傾斜壁により形成される円錐台状の傾斜空間５と、この傾斜空間５の上流端から軸方向に沿って環状に延びる筒状空間６とを備えている。
【００２６】
ノズル本体１内の空間（気体流路）には、先端部のコーナー部に傾斜して形成され、かつ前記傾斜空間５の傾斜壁に適合した傾斜壁８（すなわち、下流方向に向かって流路が狭まる傾斜壁）を有する中空円筒状管体７が装着されている。そして、この中空円筒状管体７には、図４に示すように、下流側の端面から前記傾斜壁８に亘って、上流側から供給された気体を旋回するための旋回溝８ａが形成されている。中空円筒状管体７は、前記傾斜壁８の非旋回溝部と、ノズル本体１の傾斜空間５の傾斜壁との適合により、ノズル本体１の内壁に対して接触している。そのため、上流側から供給された気体は、ノズル本体１の内壁と円筒状管体７の外壁との間に形成された空間（気体供給路）を通過するのに伴って、必然的に気体流路となる前記旋回溝８ａにより旋回され、前記気体吐出口２から吐出又は噴射される。
【００２７】
図１に示すように、前記中空円筒状管体７は、内部に液体流路又は液体供給路を形成するための空間を有している。すなわち、前記中空円筒状管体７は、前記液体吐出口３から上流方向に延びる中空円筒状管体（第２の中空円筒状管体）１５が装着可能な円筒状空間１０と、この円筒状空間１０の上流端で、前記円筒状管体１５の過度な挿入を規制するための段部により、前記円筒状空間１０の内径よりも径が段状に狭まり、かつ軸方向に沿って上流方向に延びる円筒状空間１１と、この円筒状空間１１の端部から上流側に向かって外方に径が拡大した円錐台状の傾斜空間１２と、この傾斜空間１２の端部から軸方向に沿って上流側に延びる円筒状空間１３とを有している。
【００２８】
前記中空円筒状管体７の端部において、前記円筒状空間１０には、過度な進入が規制され、かつ位置決めされて、中空円筒状管体１５が装着されている。この中空円筒状管体１５内には、中子１６が同軸で装着されており、ノズル本体１の先端面と、中空円筒状管体１５の先端面と、中子１６の先端面とは略面一に形成されている（すなわち、同一平面上に位置している）。
【００２９】
前記中子１６は、軸心に沿って上流側から下流側に、途中部まで延びる円筒状空間（又は流路）17aを内部に有する円柱状体として形成されている。より詳細には、前記中子１６は、先端面において前記中空円筒状管体１５との間で前記スリット状吐出口３を形成するための円柱状スリット形成部１８と、このスリット形成部１８の上流端から傾斜壁を経て上流側に向かって延びる薄肉部（又は径小部）１９、この径小部１９の上流端から傾斜壁を経て径が拡大されて軸方向に沿って上流側に延び、前記円筒状管体１５の内周面に接する円柱部１７とを有している。この円柱部１７の外周面を前記円筒状管体１５の内周面に緊密に密着させることにより、円筒状管体１５内に中子１６を保持又は固定可能である。そして、前記径小部１９には、円筒状空間（又は流路）17aに連通する孔19aが形成されている。なお、前記円筒状空間17aの下流端は、円錐状に形成されている。中子１６の内部に形成された前記円筒状空間17aは、上流側に形成された前記円筒状空間１１に通じるとともに、前記孔19aにより、中空円筒状管体１５の内周面と中子１６の外周面との間に形成された空間（又は流路）を経て先端面で開口した前記リング状吐出口（又は液体吐出口）３に通じており、液体流路（又は液体供給路）を形成している。なお、前記スリット形成部１８は、傾斜壁により径小部１９よりも径が拡大し、先端部では液体流路が狭まっているため、液体吐出口３から液体を均一かつ薄膜状に吐出可能である。
【００３０】
このようなノズル２０では、定量ポンプ（液体流量の調節又は可変機能を有する定量吐出ポンプなど）などの定量供給手段（図示せず）を用いて上流側から筒状空間１３を経て液体を供給すると、液体は、傾斜空間１２、円筒状空間１１及び中子１６内部の円筒状空間17aを順次通過して円筒状空間17aの円錐状の壁面に衝突して流れが均一化し、孔19aを経て中子の外部に流出し、中空円筒状管体１５と中子１６との間に形成された流路を通過する。流れが均一化された液体は、スリット状吐出口３から微粒化に適した薄膜状で吐出される。一方、前記気体吐出口２からは、旋回溝８ａにより旋回された気体が吐出又は噴射される。そして、この薄膜状に吐出された液体は、気体吐出口２から吐出された旋回気体（又は気体流）に吸い寄せられて気体と合流して混合され、これにより微粒化されて、均一な混合ミスト（混合流体）を広角（例えば、噴霧角度４０〜１２０°）で噴霧可能である。なお、液体吐出口及び気体吐出口の形状を二重の環状、特に二重リング状とすることにより、フルコーン状（充円錐状）の噴霧パターンを得ることができるだけでなく、気体に旋回力を付与して吐出させるため、広角なホロコーンパターン（中空円錐パターン）に噴霧可能である。特に、気体として空気を用いる場合、ノズルのオリフィスの構造で噴霧角度を拡げるのは、通常、困難である場合が多いが、上記のように、流体の旋回手段（又は旋回機構）を設けることにより、空気を旋回させて空気オリフィスから吐出させるだけで、遠心力で空気に広がりを与えることが可能であり、上記のような広角噴霧も可能となる。
【００３１】
前記二流体ノズル２０において、アダプタ２１は、図３に示すように、前記第１の中空円筒状管体７を収容し、かつ気体流路を形成するための円筒状空間14aと、この円筒状空間14aの上流端で、前記中空円筒状管体７を保持するため前記円筒状空間14aの内径よりも径が段状に狭まり、かつ軸方向に沿って上流方向に延びる円筒状孔14bと、液体流路を形成する前記筒状空間１３の上流側に形成され、かつ前記液体供給手段（図示せず）と連結するための連結口（液体供給口）２３とを備えている。また、前記アダプタ２１の側面には、気体流路を形成する前記円筒状空間14aに通じ、かつ前記気体流路に気体を供給するための気体供給手段（図示せず）と連結するための連結口（気体供給口）２４が形成されている。前記円筒状空間14aの下流側の壁面（すなわち、アダプタ２１の下流側の内周面）には、前記ノズル本体１の外周面（上流側の端部の外周面）に形成されたネジ部と螺合するためのネジ部が形成されている。また、前記アダプタ２１の液体供給口２３及び気体供給口２４の周面には、液体供給手段（又はユニット）及び気体供給手段（又はユニット）、又はこれらに通じるパイプやソケットに形成されたネジ部と螺接できるようにネジ部23a及び24aがそれぞれ形成されている。
【００３２】
なお、前記第１の中空円筒状管体７は、図３及び図４に示すように、長手方向の中央部付近において径が拡大した径拡大部７ａを有しており、この径拡大部７ａの外周面（曲面）にはネジ部22a,22bが形成されている。そして、前記中空円筒状管体７は、前記ネジ部22a,22bをノズル本体１における上流側の端部の内周面に形成されたネジ部に螺合させることにより、ノズル本体１に一体化されている。
【００３３】
また、前記円筒状管体７は、図４に示すように、ノズル本体１と螺接する前記径拡大部７ａにおいて、円筒状管体７の両側部が切欠された形状を有しており、前記ネジ部22a,22bは、非切欠面（すなわち、曲面）に形成されている。また、切欠により形成された平面部（切欠面）７ｂにより、この平面部７ｂとノズル本体１の内周面との間には半円弧状の空間（気体流路又は気体供給）を形成でき、この空間を利用して、気体を気体吐出口２の方向へ供給することができる。このように、円筒状管体７は、気体流路における中子として機能している。
【００３４】
前記第１の中空円筒状管体７の上流側の端部には、図３に示すように、液体供給手段又は供給源（図示せず）から供給された液体中の異物（塵、埃など）を除去して、ノズルの目詰まりを防止するためのフィルター２５が装着されている。また、前記第１の円筒状管体７の上流側の端部の外周面に形成されたリング状凹部２６には、Ｏリング２７が装着されており、円筒状空間14a、すなわちアダプタ２１の内周面と円筒状管体７の外周面との間に形成された気体流路から気体が漏洩するのを抑止している。
【００３５】
本発明では、上記のように、環状（特に環状スリット状）の液体吐出口３から、液体を膜状（特に薄膜状）に吐出する、すなわち、液体の微粒化に適した状態で吐出することにより、通常、微粒化に適さない条件、例えば、吐出する気体の圧力が低かったり、液体の吐出量が多くても液体を効率よく微粒化できる。また、気体圧力を小さくても液体を微粒化できるため、気体の吐出による負圧を低減でき、さらに負圧による液体の吸い出しを抑制できる。そのため、定量ポンプ（定量吐出ポンプ、流量の可変機能（調節機能）を有するポンプ（可変定量ポンプ又は定量可変ポンプなど）など）などの定量供給手段により液体を定量的に安定に供給することが可能となり、微少流量（例えば、１０ｍｌ／分以下（例えば、１〜１０ｍｌ／分）であっても、液体を安定に供給することができる。すなわち、気体圧力が低い場合、液体の吸い出しを抑制できるため、定量供給手段による供給流量が液体の吐出又は噴霧流量となり、微少流量噴霧が可能となる。なお、内方に形成された液体吐出口の内径（又は中子のサイズ）を大きくすると、吐出気体による負圧の影響をさほど受けることなく吐出液体を微粒化できる。
【００３６】
図５は、本発明の二流体ノズルを用いた噴霧装置を示すフロー図である。この例では、気体供給源（コンプレッサなどの空気源）２８から送られた気体は、圧力を所定圧に調整されて、二流体ノズル２０に供給されるとともに、定量供給手段（液体流量の調整又は可変機能を備えた定量ポンプ（可変定量ポンプ）など）を利用して、液体供給源（水槽など）２９から液体が前記ノズル２０に供給される。そして、二流体ノズル２０の環状の気体吐出口及び液体吐出口からそれぞれの流体を吐出させて、ノズル２０の外部で混合することにより、混合流体を噴霧又は噴射する。気体供給源２８からの気体の圧力は、レギュレータ３４により所定の圧力に設定されており、二流体ノズル２０に供給される気体の圧力は圧力計３０により検出する。このような噴霧装置において、制御回路３２は、電磁弁３３に制御信号を与え、電磁弁３３の開閉を制御して、気体を吐出させる。一方、液体供給源２９は定量吐出ポンプ（又は電磁ポンプ）３５に接続されており、定量吐出ポンプ３５による液体の供給量は、前記制御回路３２によりコントロールされている。より詳細には、圧力計３０が、気体が所定の圧力に達していることを検出し、この圧力計３０からの検出信号に応答して、制御回路３２は、定量吐出ポンプ（電磁ポンプ）３５に制御信号を与えて、定量吐出ポンプ（又は電磁ポンプ）３５を作動させ、所定流量の液体をノズル２０の環状液体吐出口から低い圧力で吐出させる。
【００３７】
このような装置では、ノズル２０への液体の流量に応じて、気体供給側のレギュレータ３４により気体圧力を調整することにより、液体の微粒化の程度を調整することができる。例えば、液体の供給量が微少である場合には、空気の供給圧が低くても効率よく微粒化できるため、レギュレータ３４により圧力をより低く調整してもよい。また、液体の供給量が多い場合には、レギュレータ３４により気体圧力を高めると、ノズル２０から吐出された液体を効率よく微粒化することができる。
【００３８】
図６は、図１のノズルにおける中子の他の例を説明するための概略縦断面図である。図６の例では、中子４６は、第２の中空円筒状管体１５内に同軸で装着されており、中子４６の外周面と前記円筒状管体１５の内周面との間の流路は、突出した先端面で開口した前記リング状吐出口（又は液体吐出口）３と通じている。そして、第２の中空円筒状管体１５は、前記ノズル本体１の端面から突出した状態で第１の中空円筒状管体７の円筒状空間１０に装着されている。
【００３９】
前記中子４６は、先端面において前記中空円筒状管体１５との間で前記スリット状吐出口３を形成するための円柱状スリット形成部４８と、このスリット形成部４８の上流端から傾斜壁を経て上流側に向かって径が縮小した円錐台部49a、この円錐台部49aの上流端から軸方向に沿って上流側に延びる円柱部49bと、この円柱部49bの上流端から上流側に向かって形成され、かつスリット状吐出口３から液体を均一に吐出させるための切欠部47aを有する液流調整部４７とを有している。この液流調整部４７は、前記円筒状管体１５の内周面に接する円柱の周面を上流方向に向かって等間隔毎に３箇所で切り欠いた形状を有しており、外周面において、前記切欠部47aと非切欠部47bとが交互に隣接している。そして、前記円筒状管体１５の内周面に前記非切欠部47bを緊密に密着させることにより、円筒状管体１５内に中子４６を保持又は固定可能である。また、前記切欠部47aと前記円筒状管体１５の内周面との間には、液体吐出口３に通じる半円弧状液体流路（又は液体供給路）が形成されている。なお、前記スリット形成部４８は、傾斜壁により円柱部49bよりも径が拡大し、先端部では液体流路が狭まっているため、液体吐出口３から液体を均一かつ薄膜状に吐出可能である。
【００４０】
なお、二流体ノズルは、少なくともノズル先端部において、液体及び気体が吐出可能であり、かつ少なくとも二重に形成された環状の液体吐出口及び気体吐出口を備えていればよい。
【００４１】
液体及び気体のうち、一方の流体を第１の環状吐出口から吐出し、他方の流体を第２の環状吐出口から吐出すればよい。いずれの流体をいずれの環状吐出口から吐出するかも特に制限されず、前記の例に限らず、液体を第１の環状吐出口から吐出して、気体を内側の第２の環状吐出口から吐出してもよい。通常、気体を外側の第１の環状吐出口から吐出し、液体を内側の第２の環状吐出口から吐出する場合が多い。
【００４２】
吐出口の平面形状は、環状であればよく、リング状に限らず、楕円状、多角形状（三角形状、方形状、六角形状など）などであってもよい。また、第１の環状吐出口及び第２の環状吐出口の形状は、互いに相似形状であってもよく、非相似形状であってもよい。前記第１の環状吐出口とは、第２の環状吐出口とは、偏心していてもよいが、同心状又は同軸（例えば、同心円状）に形成すると、均一なミストが得られやすい。
【００４３】
液体吐出口及び気体吐出口の幅（又はスリット幅）は、各流体の流量などに応じて、例えば、０．０５〜１ｍｍ程度から選択できる。液体吐出口の幅は、例えば、０．０５〜０．３ｍｍ、好ましくは０．０５〜０．２ｍｍ程度であってもよい。また、気体吐出口の幅は、例えば、０．１〜０．５ｍｍ、好ましくは０．１〜０．４ｍｍ程度であってもよい。気体吐出口の幅と液体吐出口の幅との比は、例えば、１：１〜５：１、好ましくは１：１〜３：１程度であってもよい。なお、内方に形成された第２の吐出口や液体吐出口の幅を狭く、すなわち、スリット状に形成するのが好ましい。特に、液体吐出口の幅を狭くすると、液体を薄膜状（特に厚みの薄い薄膜状）で吐出できるため、液体を効率よく微粒化させることができる。
【００４４】
中子の形状や形態は、内側に形成された第２の吐出口を環状に形成可能であれば、前記の例に限らず、前記第２の中空円筒状管体の内径より断面のサイズが小であるパイプや棒状体などを用いてもよい。また、中子は、必ずしも第２の中空円筒状管体全体に挿入されている必要はなく、ノズルの少なくとも吐出口側の端部に配設されていればよい。また、中子は、第２の中空円筒状管体に嵌合により、装着されていてもよく、ネジ込み式に装着されていてもよい。
【００４５】
前記図６に示すような中子の液流調整部は、必ずしも必要でなく、通常、第２の中空円筒状管体内の液体流路に液体を流通できればよい。液流調整部は、前記の例に限らず、例えば、断面形状において、第２の中空円筒状管体の内径を外接円とする多角形状（四角形、六角形など）であってもよく、円筒状管体の内周面に内接する円柱状部材に液体の流通孔（例えば、円状、楕円状、多角形状などの流通孔）を有する形状であってもよい。
【００４６】
二流体ノズルにおいて、旋回手段は、必ずしも必要でなく、気体及び液体のうち、少なくとも一方の流体の流路に設けてもよいが、気体流路（例えば、気体吐出口に通じる気体流路など）に設けると、混合流体の噴霧角度を広角にすることができる。旋回手段は、旋回流を吐出できればよく、例えば、第１の中空円筒状管体や第２の中空円筒状管体の内外周面やノズル本体の内壁などに形成してもよい。旋回手段は、旋回溝に限らず、壁状の旋回壁（又はガイド部材）などであってもよい。旋回溝及び旋回壁の形状は、前記の例の方形状に限らず、例えば、螺旋状（例えば、前記中空円筒状管体の内周面や外周面に長手方向に延びる螺旋状の溝など）などであってもよい。旋回溝や旋回壁の個数も特に制限されず、１個でも複数個であってもよい。このような旋回手段（旋回溝など）を、気体流路に設けると、混合流体を広角４０〜１２０°、好ましくは６０〜９０°程度の噴霧角度で噴霧することもできる。
【００４７】
なお、前記第１の中空円筒状管体の端部には傾斜壁は必ずしも形成する必要はないが、気体を旋回溝に効率よくガイドするとともに、第１の中空円筒状管体をノズル本体の内壁と接触させて安定に保持するためには、傾斜壁を形成するのが有利である。
【００４８】
第１及び第２の中空円筒状管体の端面は、必ずしも同一平面上に形成する必要はなく、第２の中空円筒状管体の端面を第１の中空円筒状管体の端面より突出させてもよい。また、必要により、第１及び／又は第２の中空円筒状管体の端面をノズル本体の先端面より突出させてもよく、ノズル本体の先端面と同一平面上に形成してもよい。なお、第２の中空円筒状管体の端面を、第１の中空円筒状管体の端面より突出させると、気体吐出口と液体吐出口との距離が離れるため、負圧の発生を軽減でき、液体を微少流量で噴霧するのに有利である。また、液体流路及び気体流路の向きを、少なくともノズルの先端部において、同軸方向にすると、旋回手段などにより旋回された気体と液体とを効率よく混合でき、有利である。
【００４９】
二流体ノズルには、液体を定量供給するための定量供給手段（定量ポンプ（定量吐出ポンプなど）、電磁ポンプなど）は、必ずしも接続する必要はないが、液体を微少流量で吐出、噴霧したり、液体を安定した流量で供給する場合には、接続するのが有利である。なお、本発明の二流体ノズルは、気体の吐出による負圧を低減して、液体を微少流量でも吐出可能であるが、負圧を利用して、液体を吐出し、ノズル外部で吐出気体と混合してもよい。このような場合には、定量吐出ポンプなどの定量供給手段は特に接続しなくてもよい。本発明では、負圧による過剰な液体の吸い出しを大幅に低減できるので、定量吐出ポンプなどの定量供給手段を有効に利用して、安定した流量で液体を供給できる。また、液体の吐出に大きな負圧を必要としないため、ヘッド差（水頭差）を大きくする必要がなく、ノズルを始め、液体及び気体供給源や供給手段、制御回路などを含む噴霧装置を小型化することが可能である。
【００５０】
本発明のノズルは、微少流量の液体に限らず、広い範囲の液体流量に適用できる。例えば、液体を吐出させるための吐出口に通じる液体流路に供給する液体の流量は、例えば、５〜１００ｍｌ／分、好ましくは５〜９０ｍｌ／分程度であってもよい。なお、液体の流量が大きいと、気体圧力が低い場合に噴霧される液体粒子の粒子径が粗くなる場合がある。このような場合であっても、液体吐出口をスリット状にすることにより、液体を容易に微粒化できるとともに、必要であれば、気体の圧力を高めることにより微粒化をさらに容易に行うこともできる。
【００５１】
液体の最大流量と最少流量との流量比（ターンダウン）は、例えば、最大流量：最少流量＝２０：１〜５：１、好ましくは１８：１〜１０：１程度であってもよい。
【００５２】
なお、液体は、加圧液体として用いてもよいが、加圧することなく用いてもよい。例えば、液体の圧力（液体供給路における供給圧）は、０．０５ＭＰａ以下（例えば、０〜０．０５ＭＰａ程度）、好ましくは０〜０．０３ＭＰａ程度であってもよい。
【００５３】
本発明の二流体ノズルは、低い気体圧力で気体を供給又は吐出しても、均一で微細な混合流体を噴霧することができる。気体の供給路における気体の圧力（供給圧）は、例えば、０．０５〜０．５ＭＰａ、好ましくは０．１〜０．３ＭＰａ程度であってもよい。
【００５４】
気体の供給量は、液体の供給量などに応じて、例えば、１０〜１００ＮＬ／分、好ましくは２０〜１００ＮＬ／分程度であってもよい。
【００５５】
空気量ＱA＝３１．８ＮＬ／分、空気圧ＰA＝０．２ＭＰａの条件で噴霧したとき、液体と気体との流量比（体積流量比）は、例えば、前者：後者＝１：１００〜１：７０００、好ましくは１：３００〜１：６０００程度であってもよい。
【００５６】
本発明では、液体及び気体のうち、いずれか一方の流体を第１の環状吐出口から吐出させ、他方の流体を、前記第１の環状吐出口の内方に形成された第２の環状吐出口から吐出させて、両流体をノズルの外部で混合することにより混合流体を被処理体に対して噴霧することができる。吐出口から吐出された液体は、気体吐出口から吐出された気体流に吸い寄せられ、気体と混合され、これにより霧状又はミスト状に微粒化可能である。
【００５７】
例えば、本発明では、空気圧ＰA＝０．０５〜０．２ＭＰａ、空気量ＱA＝２０〜４０ＮＬ／分、水圧ＰW＝０〜０．０１ＭＰａ、水量ＱW＝５〜１００ｍｌ／分の条件で噴霧すると、噴霧角度６５〜８０°の広域に亘って混合ミストを噴霧できる。なお、ノズル先端から３００〜５００ｍｍの距離（Ｌ）において、混合ミストの噴霧速度は１〜１０ｍ／秒程度であってもよく、ミストの算術平均粒子径（又は個数直径平均粒径）Ｄ10は５〜３０μｍ（例えば、１０〜２０μｍ）程度であり、及びザウター平均粒子径（又は体積表面積平均粒径）Ｄ32は５〜４０μｍ（例えば、１０〜３０μｍ）程度であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の二流体ノズルは、少量の液体の噴霧に適した用途、例えば、燃焼バーナー用、半導体や液晶分野におけるコーティング又はエッチング用噴霧ノズルなどの用途に有用である。また、液体の均一化が求められる用途、例えば、製紙工程などでの加湿又は保湿、薬液や水の散布、スプレードライ装置、造粒装置、装飾用などの靄の生成の他、焼却炉などの加熱炉での高温ガスの冷却、圧延加工工程での鋼板の冷却などのノズルとしても利用できる。
【実施例】
【００５９】
以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００６０】
実施例１
図１に示す二流体ノズルを用い、表２に示す条件で噴霧試験を行った。なお、噴霧された液滴の平均粒子径（噴霧粒子径）は、ノズル先端からの距離（Ｌ）が３００ｍｍの地点におけるデータである。
【００６１】
比較例１
図８に示す外部混合フルコーン型ノズル（ＫＳＭＭＥ０７−１２−１８）を用い、表２に示す条件で噴霧試験を行った。なお、噴霧された液滴の平均粒子径は、ノズル先端からの距離（Ｌ）が３００ｍｍの地点におけるデータである。
【００６２】
比較例２
図７に示す内部混合フラット型ノズル（ＫＳＭＭＳ０１５１１５）を用い、表２に示す条件で噴霧試験を行った。なお、噴霧された液滴の平均粒子径は、ノズル先端からの距離（Ｌ）が５００ｍｍの地点におけるデータである。
【００６３】
実施例及び比較例で用いたノズルの使用範囲及び特徴を表１に示すとともに、実施例及び比較例の結果を表２に示す。
【００６４】
【表１】
2005288390.tif 000003
【００６５】
【表２】
2005288390.tif 000004
表２から明らかなように、比較例に比べ、実施例では、水流量が微少流量であっても、広角でフルコーン状（充円錐状）の均一な混合ミストを噴霧できた。また、噴霧された液体は、粒子径が小さかった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】図１は、本発明の二流体ノズル（噴霧ノズル）端部の一例を示す概略横断面図である。
【図２】図２は、図１に示すノズル先端部の概略縦断面図である。
【図３】図３は、図１に示すノズル端部を有する二流体ノズルの一部切欠側面図である。
【図４】図４は、図１及び図３に示す中空円筒状管体７の旋回溝を説明するための端面図である。
【図５】図５は、本発明の二流体ノズルを用いた噴霧装置の一例を示すフロー図である。
【図６】図６は、本発明の二流体ノズル（噴霧ノズル）端部の他の例を示す概略縦断面図である。
【図７】図７は、従来の内部混合フラットスプレー型のノズルの分解斜視図である。
【図８】図８は、従来の外部混合フルコーン型のノズルの分解斜視図である。
【符号の説明】
【００６７】
１…ノズル本体
２…第１の環状吐出口（又は気体吐出口）
３…第２の環状吐出口（又は液体吐出口）
７…第１の中空円筒状管体
８ａ…旋回手段（又は旋回溝）
１５…第２の中空円筒状管体
１６，４６…中子
２０…二流体ノズル
２１…アダプタ
【図１】
2005288390.tif 000005
【図２】
2005288390.tif 000006
【図３】
2005288390.tif 000007
【図４】
2005288390.tif 000008
【図５】
2005288390.tif 000009
【図６】
2005288390.tif 000010
【図７】
2005288390.tif 000011
【図８】
2005288390.tif 000012