(57)【要約】【解決課題】従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、使用目的に応じて粒子径、噴霧量、噴霧パターンを自在に切り替え可能とする装置構成を有する液体霧化装置を提供する。【課題解決手段】液体霧化装置は、複数の気体流と液体流とを衝突させて当該液体を一次微細化して一次粒子（一次霧）を生成する第１微細化部を有する第１ユニットと、入口部から出口部の間の少なくともストレート空間部を有し、前記第１微細化部から出た前記一次粒子を二次微細化して二次粒子（二次霧）を生成する第２微細化部を有し、前記第１ユニットと着脱自在に取り付けられる第２ユニットと、入口部に対し出口部が傾斜した形状のエルボ部を有し、かつ前記第２微細化部から出た前記二次粒子を三次微細化して三次粒子（三次霧）を生成する第３微細化部を有し、前記第１ユニットまたは前記第２ユニットと着脱自在に取り付けられる第３ユニットを有する。【選択図】図４Ａ
2013180258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の気体流と液体流とを衝突させて当該液体を一次微細化して一次粒子を生成する第１微細化部を有する第１ユニットと、
入口部から出口部の間に少なくともストレート空間部を有し、前記第１微細化部から出た前記一次粒子を二次微細化して二次粒子を生成する第２微細化部を有し、前記第１ユニットと着脱自在に取り付けられる第２ユニットと、
入口部に対し出口部が傾斜した形状のエルボ部を有し、かつ前記第２微細化部から出た前記二次粒子を三次微細化して三次粒子を生成する第３微細化部を有し、前記第１ユニットまたは前記第２ユニットと着脱自在に取り付けられる第３ユニットを有し、
前記第１ユニットを単体で使用する時に前記一次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットを使用する時に前記二次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニット、前記第２ユニットおよび第３ユニットを使用する時に前記三次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニットに前記第３ユニットを取り付けた時に前記第１微細化部から出た前記一次粒子を前記第３微細化部で微細化し、出口部から噴霧する、液体霧化装置。
【請求項２】
前記第２微細化部は、入口部の横断面積よりも大きい横断面積の中間空間部を１つまたは２つ以上有する、請求項１に記載の液体霧化装置。
【請求項３】
前記第２微細化部の内部に配置され、複数の開口部が形成された、先端が先細り形状の中空のバッフルを有する第４ユニットを有する、請求項１または２に記載の液体霧化装置。
【請求項４】
前記第３微細化部の内部に配置され、複数の開口部が形成された、先端が先細り形状の中空のバッフルを有する第５ユニットを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
【請求項５】
前記第１微細化部は、
第１気体流を噴射する第１気体オリフィス部と、
第２気体流を噴射する第２気体オリフィス部と、
液体が出る液体オリフィス部と、
前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流と前記液体オリフィス部から出た前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部とを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の液体霧化装置。
【請求項６】
前記気液混合エリア部において、前記液体オリフィス部から出た液体に対し、前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とを衝突させて２本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させることを特徴とする、請求項５に項に記載の液体霧化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気液混合ノズル（二流体ノズル）を用いた液体を霧化するための液体霧化装置に関する。
【０００２】
医療機器（例えば、吸入機）、半導体（成膜技術）、スプレードライヤー（セラミック新素材）、燃焼用バーナー等の分野で液滴径がサブミクロン（１〜１０μｍ）またはナノ（１μｍ未満）粒子のニーズが普及しつつある。現状の霧化技術は、気液混合式（２流体式）、超音波式、超高圧式（１００〜３００ＭＰａ）、蒸発式等があるが、いずれも装置コストが高く、小型化が困難である。さらに、６μｍ以下のサブミクロンサイズ、ナノサイズの液滴平均粒子径が得られる装置は少ない。また、使用目的に応じて、粒子径、噴霧量、噴霧パターンを切り替え自在に調整したい要求がある。また、低エネルギー（低気体圧力）で液体を微細化させたいとの要求がある。
【０００３】
ところで、気液混合ノズルに微細化促進用の器具を取り付けた液体霧化装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−０９８２８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来公知の液体微細化装置はその使用目的（粒子径、噴霧量）に応じた単一構造であり、使用目的に応じて、粒子径、噴霧量、噴霧パターンを切り替え自在に調整できる構造ではない。
【０００６】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであって、上述の従来技術の微細化原理とは異なる新規原理を用いて、使用目的に応じて粒子径、噴霧量、噴霧パターンを自在に切り替え可能とする装置構成を有する液体霧化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】
本発明の液体霧化装置は  
複数の気体流と液体流とを衝突させて当該液体を一次微細化して一次粒子（一次霧）を生成する第１微細化部を有する第１ユニットと、
入口部から出口部の間に少なくともストレート空間部を有し、前記第１微細化部から出た前記一次粒子を二次微細化して二次粒子（二次霧）を生成する第２微細化部を有し、前記第１ユニットと着脱自在に取り付けられる第２ユニットと、
入口部に対し出口部が傾斜した形状のエルボ部を有し、かつ前記第２微細化部から出た前記二次粒子を三次微細化して三次粒子（三次霧）を生成する第３微細化部を有し、前記第１ユニットまたは前記第２ユニットと着脱自在に取り付けられる第３ユニットを有し、
前記第１ユニットを単体で使用する時に前記一次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニットおよび前記第２ユニットを使用する時に前記二次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニット、前記第２ユニットおよび第３ユニットを使用する時に前記三次粒子を出口部から噴霧し、
前記第１ユニットに前記第３ユニットを取り付けた時に前記第１微細化部から出た前記一次粒子を前記第３微細化部で微細化し、出口部から噴霧することを特徴とすることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、使用目的に応じて、第１ユニットのみで使用する時と、第１ユニットに第２ユニットを取り付けて使用する時とを自在に切り替えて使用できる。二次微細化された二次粒子は、一次微細化された一次粒子よりも平均粒子径が小さく、噴霧量が小さくなる。また第２ユニットから噴霧される二次粒子は、一次粒子よりも低速噴霧となる。さらに、第１ユニットに取り付けられた第２ユニットに第３ユニットを取り付けて使用する時と、第１ユニットに第３ユニットを取り付けて使用する時とを自在に切り替えて使用できる。三次微細化された三次粒子は、二次微細化された二次粒子よりも平均粒子径が小さく、噴霧量が小さくなる。また第３ユニットから噴霧される三次粒子は、一次粒子および二次粒子よりも低速噴霧となる。
【０００９】
複数の気体流は、例えば、互いに対向するあるいは所定の衝突角度で衝突する２つの気体流、または３つ以上の気体流（４または５つの気体流）が挙げられる。低エネルギーの気体圧での微細化としては２つの気体流が好ましい。
【００１０】
エルボ部は、その入口部における粒子進入方向に対しその出口部から出る粒子流出（排出）方向が所定の角度で傾斜している。時計回りでの傾斜角としては、例えば、３０°〜１２０°であり、所定の使用目的においては、７０°〜９０°が好ましい。
【００１１】
第１ユニット、第２ユニット、第３ユニットの各出口部の形状は、それと連結される後段の各ユニットの入口部の形状に応じた形状が好ましい。また、後段のユニットがない場合には、使用目的に応じて、断面先細り形状でもよく、断面円形状でもよい。また、各ユニット間の連結は、着脱自在であれば特に制限されないが、例えば、ネジ式連結、ルアーロック、着脱自在の嵌合せ構造などが挙げられる。
【００１２】
上記発明の一実施形態として、前記第２微細化部は、入口部の横断面積よりも大きい横断面積の中間空間部を１つまたは２つ以上有する。これによって、より微細化が行われる。中間空間部は、ストレート空間部の中間位置に形成されていてもよく、前段位置（入口部側）あるいは後段位置（出口部側）に形成されていてもよい。
【００１３】
第２微細化部の形状は、例えば、円筒状、楕円筒状、断面多角形状が例示され、ハンドリング性、加工性の観点から円筒状、楕円筒状が好ましく、円筒状がより好ましい。
【００１４】
第２微細化部の「入口部の横断面積よりも大きい横断面積の中間空間部」は、例えば、微細化部が円筒状の場合、入口部の円状の横断面積よりも大きい、円状、楕円状、または多角形状等の横断面積の空間部が第２微細化部に設けられることが挙げられる。また、他の表現で言えば、第２微細化部の内部空間の形状は、横断面積の小さい円筒状、楕円筒状、または多角柱状（内部が空洞である。以下同様。）の空間の中間部分に、それよりも大きい横断面積の円筒状、楕円筒状、または多角柱状の空間が１つ以上組み込まれた形状である。また、横断面積の小さい円筒状、楕円筒状、または多角柱状の入口部（例え第１粒子の入口部）と、それより大きい横断面積の円筒状、楕円筒状、または多角柱状の中間空間部との段差間は、所定角度の傾斜面で連結することができる。横断面積の小さい円筒状、楕円筒状、または多角柱状の入口部と、それより大きい横断面積の円筒状、楕円筒状、または多角柱状の中間空間部のそれぞれの中心軸が、一致または実質的に一致していることが好ましい。この中間空間部は、微細化部の長さ方向のサイズをコンパクトにするために、１つ以上形成されることが好ましい。複数の中間空間部が配置される場合に、各々の中間空間部の形状は、同一でもよく、異なる形状の組み合わせも可能である。
【００１５】
また、第２微細化部は、その側面断面視で、例えば、瓢箪形状、ダルマ形状のように、入口部の横断面積より大きい横断面積の空間部を有する形状にできる。
【００１６】
上記発明の一実施形態として、前記第２微細化部の内部に配置され、複数の開口部が形成された、先端が先細り形状の中空のバッフルを有する第４ユニットを有する。これによって、より微細化が行われる。このバッフルは、先細り先端が出口部方向を向くように配置されることが好ましい。
【００１７】
上記発明の一実施形態として、前記第３微細化部の内部に配置され、複数の開口部が形成された、先端が先細り形状の中空のバッフルを有する第５ユニットを有する。先端が先細り形状のバッフルによって、微細化部に進入してきた霧粒子中の大きい粒径の粒子をこのバッフルに接触されて液滴成長させ、粒径の小さい粒子は、バッフル本体の開口部を通じて、出口部方向に流出させることができる。このため、バッフルに進入した時の平均粒子径よりも流出した時の平均粒子径を効果的に小さくできる。このバッフルは、先細り先端が出口部方向を向くように配置されることが好ましいが、その先端を入口部方向を向くように配置されてよい。
【００１８】
第４ユニットおよび／または第５ユニットのバッフルは、使用目的に応じて、先端が先細り形状の中空のバッフルを２つ以上、第２微細化部または第３微細化部に設けていてもよい。また、別例として、第４ユニットおよび／または第５ユニットは、その内部に、その出口部の粒子流出方向に沿って、前記二次粒子（二次霧）が案内されるバッフル部を有する。このバッフル部は、長円状、楕円状または長方形状の案内口と、内部が空洞の内空部と、少なくとも２つの開口が形成された開口出口部とを有する。
【００１９】
また、バッフルの本体に形成される開口部の形状としては、例えば、円、楕円、矩形、それらの組合せが挙げられる。また、開口部が、正面視で、先細り先端部と中空中心を結ぶ軸（バッフル中心軸）に対し、所定の角度で傾斜（例えば６０°〜１２０°の範囲）した複数のスリットで構成でき、正面視で、バッフル中心軸に対し直交する複数のスリットで構成することがより好ましい。開口部の断面積、スリット数、スリットサイズ等は、ノズル噴射条件、微細化室の形状、その内部配置条件等で適宜設定できる。
【００２０】
上記開口部の開口方向は、先細り先端部と中空中心を結ぶ軸（バッフル中心軸）に対し、垂直方向、あるいは所定の角度（例えば６０°〜１２０°の範囲）に傾斜している構成がある。傾斜する方向を、噴射方向に合わせる構成もでき、噴射方向と逆らう方向に構成することもできる。傾斜する方向によって、微粒子の動き、速度等が変化し、微細化が微調整可能になる。また、バッフルの肉厚を厚くすることで、液微粒子が開口部（スリット）を通る距離および時間を長くすることで、有効噴霧量および微細化を調整することができる。例えば、バッフルの肉厚を厚くして液微粒子の通る距離および時間を長くするほど、有効噴霧量は減少する傾向になるが、微細化する傾向になる。
【００２１】
上記発明の一実施形態において、第２微細化部、第３微細化部の形状は、特に制限されず、例えば、筒状、錐状（円錐、円錐台、多角錘、錐台も含む概念であって以下同じ。）、ラッパ状、多角柱、球状、多面体、これらの組み合わせ形状等が挙げられる。
【００２２】
上記発明の一実施形態として、  前記第１微細化部は、
第１気体流を噴射する第１気体オリフィス部と、
第２気体流を噴射する第２気体オリフィス部と、
液体が出る液体オリフィス部と、
前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流と前記液体オリフィス部から出た前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部とを有する。
【００２３】
本発明の霧化原理について図１Ａ〜１Ｃを参照しながら説明する。図１Ａは、液体オリフィス部６の先端出口６ａを正面視した図である。対向する左右から、中心の液体オリフィス部６の先端出口６ａに向かって第１、第２気体オリフィス部１、２が伸びる。第１、第２気体オリフィス部１、２からそれぞれ気体流Ｇ１，Ｇ２が噴射される。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。図１Ｃは、図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。噴射された気体流同士Ｇ１、Ｇ２が衝突して、衝突部Ｗが形成される。この衝突部Ｗを含む部分を衝突壁と呼ぶ。この衝突壁（衝突部Ｗ）に向かって、液体オリフィス部６から液体Ｌが噴射される（あるいは液体Lは、気体流によるサイフォン効果で吸引されて流出する）。この衝突壁に液体Ｌが衝突することで、液体Ｌが粉砕（霧化）され霧Ｆとなる。気体流Ｇ１，Ｇ２と液体流Ｌが衝突し、霧Ｆが発生するエリアを気液混合エリア部Ｍとして破線で示す。図１Ａ〜Ｃにおいて、気液混合エリア部Ｍは、噴霧出口部３の内部に設けられ、凹部を形成しているが、本発明は、特にこれに制限されず、噴霧出口部３の先端位置が衝突部Ｗの位置より突設していなくてもよい（引っ込んでいてもよい）。すなわち、本発明において、凹形状の気液混合エリア部内における気液の内部混合であってもよく、気液の外部混合でもよい。この気液混合エリア部Ｍで気体流同士Ｇ１、Ｇ２が衝突した後に、気体は、開放空間の外部へ噴霧出口部３の先端部から流れ出る。符号３ａは、噴霧出口部３の外側表面部を示す。
【００２４】
霧Ｆは、噴霧出口部３の先端から広角に広がって（扇状に広がって）噴霧される。霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散し、この方向に霧Ｆが扇状に広がって噴出される。噴霧パターンにおける長径方向の角γが７０°〜１２０°の広角噴霧が可能になる。また、７０°〜１２０°の広角噴霧パターンだけでなく、７０°以下の噴霧角γが可能であり、例えば、２０°〜４０°にすることもできる。
【００２５】
また、気体圧力源は、特に制限されないが、例えば、電動エアポンプ、バルーン式ポンプ、携帯式空気入れ、ディスポーザブルの注射器（シリンジ、プランジャ）でもよい。このような器具であれば、携帯が可能であり、場所を選ばず使用できる。
【００２６】
液体圧力源を使用しない形態の場合、低気体エネルギー源（例えばエアポンプ）だけで、液体流を発生させることができる。すなわち、気体オリフィス部に気体を送ればサイフォン効果により液体を吸引して低速噴霧の霧を作ることができる。また、気体圧（気体流量）を高めるほど液体の吸引力も高くなりフォッグ量（発生する霧の噴霧量）が増加する。
【００２７】
一方、液体圧力源を使用する場合、液体圧力源として、特に制限されないが、例えば、電動エアポンプ、ディスポーザブルの注射器（シリンジ、プランジャ）でもよい。このような器具であれば、携帯が可能であり、場所を選ばず使用できる。
【００２８】
上記発明の一実施形態として、前記気液混合エリア部において、前記液体オリフィス部から出た液体に対し、前記第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流とを衝突させて２本の液柱を形成し、かつ当該液体を霧化させることを特徴とする。
【００２９】
この構成によって低速噴霧が可能になる。この構成の作用効果を図３Ａ〜３Ｅを参照しながら説明する。液体オリフィス部６から噴射された液体流Ｌに対し、第１、第２気体オリフィス部１、２から噴射した気体流Ｇ１、Ｇ２を衝突させることで、２本の液柱Ｌ１、Ｌ２が形成され、かつ霧Ｆが発生する（図３Ａ、３Ｂ）。この液柱が形成されるメカニズムは以下の通りである。図３Ｃに、液体流Ｌのみを噴射した状態の１本の液柱を示す。この状態において、互いに衝突しあう２本の気体流を液柱に衝突させる。このとき、２本の気体流の衝突の衝撃により、１本の液柱がセパレート（縦割り）されて２本の液柱Ｌ１、Ｌ２が形成され、かつ液柱中央部分の液体が微細化されて霧Ｆとなる（図３Ａ、３Ｄ）。これは、１本の液柱を２本の気体流が挟んで、液柱をスプリット（分裂）し、液柱の中央部に液膜を発生させる。しかしこの液膜は破れて微細化される。そして、１本の液柱を小径とすれば、液膜も薄くなり、液膜破断後の粒子も微細になる。この霧化原理によれば、従来技術の高速空気流のせん断力による微細化原理とは異なり、低エネルギー（低圧、低流量）の気体流で、薄膜形成でき、薄膜の微細粒子化をアシストし、大気中に霧を低速噴霧させられる。
【００３０】
上記実施形態おいて、気体流Ｇ１、Ｇ２がそれぞれ衝突する液体流Ｌの幅ｄ１が、その気体流の幅ｄ２より小さいまたは同じであることが好ましい。例えば、気体流と衝突しない部分（図３Ｅでは、２つのはみ出し部分Ｌｂ、Ｌｃ）がある。液体流Ｌの幅ｄ１（あるいは直径）に対し、気体流Ｇ１，Ｇ２の幅ｄ２（あるいは直径）（ｄ２／ｄ１）は、例えば、０．１〜０．９の範囲であり、好ましくは、０．３〜０．８であり、より好ましくは、０．４〜０．７である。また、液体流の幅ｄ１が小さいほど、液膜が薄くなるため、微細化効果が高くなる。
【００３１】
また、図３Ａにおいて、気液混合エリア部Ｍを破線で示す。霧Ｆは、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部３は、気体オリフィスを形成するための部材（気体オリフィス部１、２）と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。また、霧の噴霧パターンとして、例えば、幅広の扇状に形成され、その断面形状は楕円状または長円状となる。気体流同士が衝突した衝突面に平行に（衝突面が拡張する方向に）、衝突した（衝突後の）気体が拡散し、この方向に霧Ｆが扇状に広がって噴出される。本発明において、霧Ｆの噴霧角γは、例えば２０°〜９０°である（図３Ｂ）。
【００３２】
また、本発明において、気体圧力源の気体圧Ｐａ（ＭＰａ）は、例えば、０．００５〜０．９０の範囲が例示され、好ましくは０．０１〜０．８、より好ましくは０．０３〜０．６である。本発明では、このように低い気体エネルギーのみで液体を霧化できる。
【００３３】
２本の気体流の圧力は、同じまたは略同じに設定することが好ましく、その流量も、同じまたは略同じに設定することが好ましい。また、気体オリフィス部から噴射される気体流の断面形状は、特に制限されず、例えば、円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。気体流の断面形状は、気体オリフィス部のオリフィス断面に依存する。
【００３４】
また、上記液体オリフィス部の断面形状は、特に制限されない。断面円状の場合、加工性がよい。
【００３５】
また、霧Ｆは、その周囲を囲む噴霧出口部３によって噴霧方向が規制される。噴霧出口部３は、気体オリフィス部を形成するための部材（気体オリフィス部１、２）と一体に形成されていてもよく、別部材で形成していてもよい。
【００３６】
上記発明の一実施形態として、前記第１気体オリフィス部の噴射方向軸と前記第２気体オリフィス部の噴射方向軸との交差角度が９０°〜１８０°の範囲であることが好ましい。第１気体オリフィス部１および第２気体オリフィス部２のそれぞれの噴射方向軸が交差する角度範囲は、第１気体オリフィス部１から噴射された気体と第２気体オリフィス部２から噴射された気体の衝突角に相当する。図２に衝突角αを示す。例えば、「衝突角α」は、８０°〜２２０°であり、好ましくは８０°〜１８０°であり、より好ましくは９０°〜１１０°である。
【００３７】
上記発明の一実施形態として、第１気体流を噴射する第１気体オリフィス部と、第２気体流を噴射する第２気体オリフィス部と、第３気体流を噴射する第３気体オリフィス部と、第４気体流を噴射する第４気体オリフィス部とを有し、第１気体オリフィス部と第２気体オリフィス部が互いに対向して第１気体流と第２気体流とが衝突し、かつ第１気体流に対し１０°〜９０°、好ましくは２０°〜４５°、より好ましくは２５°〜３５°の角度で第３気体流が噴射されるように第３気体オリフィス部が配置され、第３気体オリフィス部に対し第４気体オリフィス部が対向するように配置されて、第３気体流と第４気体流とが、第１気体流と第２気体流が衝突する衝突中心に向かって噴射され、第１〜４気体流が衝突する。また、第１気体オリフィス部と第２気体オリフィス部と第３気体オリフィス部と第４気体オリフィス部とが同一平面上に配置され、この同一平面上で第１気体流、第２気体流、第３気体流、第４気体流が衝突してもよい。
【００３８】
上記気体としては、特に制限されないが、例えば、空気、清浄空気（クリーンエア）、窒素、不活性ガス、燃料混合エア、酸素等が挙げられ、使用目的に応じて適宜設定可能である。
【００３９】
上記液体としては、特に制限されないが、低粘度の液体が好ましく、例えば、水、イオン化水、保湿液、美用水、化粧水等の化粧薬液、医薬液、殺菌液、除菌液等の薬液、塗料、燃料油、コーティング剤、溶剤、樹脂等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】噴霧出口部を正面視した図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＡ−Ａ断面の拡大図である。
【図１Ｃ】図１ＡのＢ−Ｂ断面の拡大図である。
【図２】２つの気体噴射軸で形成される交差角度を説明するための模式図である。
【図３Ａ】別実施形態の噴霧出口部周辺の断面の一例を説明するための模式図である。
【図３Ｂ】図３Ａの側面からみた模式図である。
【図３Ｃ】霧化メカニズムを説明するための説明図である。
【図３Ｄ】霧化メカニズムを説明するための説明図である。
【図３Ｅ】液体流の幅ｄ１と気体流の幅ｄ２について説明するための説明図である。
【図４Ａ】実施形態１の液体霧化装置の全体の断面模式図である。
【図４Ｂ】実施形態２の液体霧化装置の全体の断面模式図である。
【図５Ａ】実施形態３の液体霧化装置の全体の断面模式図である。
【図５Ｂ】実施形態４の液体霧化装置の全体の断面模式図である。
【図６】バッフルの形状を説明するための図
【図７】実施例の有効噴霧量Ｑｆの結果を示す図である。
【図８】実施例の平均粒子径（ＳＭＤ）の結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
（実施形態１）
図４Ａは、実施形態１の液体霧化装置の全体の断面模式図である。液体霧化装置は、第１ユニット１０、第２ユニット２０、第３ユニット３０で構成されている。以下、ユニットごとに説明する。
【００４２】
第１ユニット１０は、気液混合ノズル部を有する。この気液混合ノズル部は、第１気体流を噴射する第１気体オリフィス部と、第２気体流を噴射する第２気体オリフィス部と、液体が出る液体オリフィス部と、第１気体オリフィス部から噴射された第１気体流と前記第２気体オリフィス部から噴射された第２気体流と前記液体オリフィス部から出た前記液体とを衝突させて当該液体を霧化させるエリアである気液混合エリア部を有する。
【００４３】
液体供給部（不図示）からチューブ１９を介して液体が液体オリフィス部１３に送られるためのノズル抑え部１１と、ノズル抑え部１１の外側に配置され、気体圧力源１８から送られる気体を第１、第２気体オリフィス部に送るための気体通路を形成するノズル本体部１２を有する。ノズル抑え部１１の先端に液体オリフィス部１３が配置される。液体オリフィス部１３の先端オリフィス部を符号１３１で示す。この液体オリフィス部１３の外側から抑えつけるようにノズル先端部１４が配置され、ノズル先端部１４の内面と液体オリフィス部１３の外面に形成された２本の凹溝（あるいはＶ形状溝）とで第１、第２気体オリフィス部１４１、１４２が形成される。
第１、第２気体オリフィス部１４１、１４２のそれぞれから気体流が噴射され、液体オリフィス部１３の先端オリフィス部１３１から液体が出て、それらが衝突して液体を霧化する。これらが衝突して霧化が行われるエリアが気液混合エリア部（不図示）である。ノズル先端部１４は、ノズル本体部１２とネジ止めで固定される。ノズル先端部１４とノズル本体部１２との接触端部同士にはシール部材としてパッキン（不図示）が設けられる。
【００４４】
第１ユニット１０は、気液混合ノズルを内部に収納し、各ユニット内で生じた液滴を溜める液溜部１７ｃを形成したノズル収納部１７を有する。このノズル収納部１７の底部に液体を排出するドレイン部１７ｂを有する。また、ノズル収納部１７の上部に、外部と内部との気圧を調整するための複数の貫通部１７ａを有する。この貫通孔１７ａは、開閉自在に構成されている。
【００４５】
また、第１、第２気体オリフィス部１４１、１４２の構造は、上記構造に制限されない。ノズル先端部１４の内壁面側に溝を形成し、液体オリフィス部１３の外壁面で蓋をして気体オリフィスを形成してもよい。
【００４６】
第２ユニット２０は、入口部から出口部の間でストレート空間部６１（前段部６１）を有し、前記気液混合ノズル部から噴霧された一次粒子を二次微細化して二次粒子を生成する第２微細化部を有する。第２ユニット２０は、前記第１ユニット１０と不図示のネジ結合で着脱自在に構成されている。
【００４７】
第２微細化部の後段部２２には、入口部の横断面積よりも大きい横断面積の中間空間部２２ａ、２２ｂを２つ有する。
【００４８】
また、第２微細化部の前段部２１と、後段部２１のそれぞれの内部に、複数の開口部２８ａを有する先端が先細り形状の中空の第１バッフル２６、第２バッフル２８が組み込まれる。第１バッフル２６、第２バッフル２８が第４ユニットに相当する。第１バッフル２６、第２バッフル２８は、いずれもその先端が粒子排出方向（第２ユニット２０の出口部、第３ユニット３０の入口部）を向いている。第１バッフル２６、第２バッフル２８は、着脱自在の嵌合構造で第２微細化部（前段部２１と後段部２１）の内壁面と連結されている。図６に第１バッフル２６の形状として、その側面部、側面断面部、天面図（先細り先端からみた図）を示す。
【００４９】
第３ユニット３０は、入口部に対し出口部が傾斜した形状のエルボ部３１を有し、かつ前記第２微細化部から出た前記二次粒子を三次微細化して三次粒子を生成する第３微細化部を有する。第３ユニット３０は、前記第２ユニット２０と不図示のネジ結合で着脱自在に構成されている。エルボ部３１は時計周りで９０°傾斜している。エルボ部３１の出口側に着脱自在のストレート出口部３２を設けている。使用目的に応じて、ストレート出口部３２を取り外して使用できる。
【００５０】
（別実施形態）
上記別実施形態として、第２バッフル部２８を第３微細化部３０のエルボ部３１内部に着脱自在に組み込むことができ、その組み込む位置も調整可能に構成されている。この場合、第２バッフル部２８は、第５ユニットに相当する。
【００５１】
（実施形態２）
図４Ｂは、実施形態２の液体霧化装置の全体の断面模式図である。実施形態１の第１、第２バッフル部２６、２８を有していない構成である。その他の構成要素は実施形態１と同様である。
【００５２】
（実施形態３）
図５Ａは、実施形態３の液体霧化装置の全体の断面模式図である。液体霧化装置は、第１ユニット１０、第２ユニット２０で構成されている。各構成要素は実施形態１と同様である。
【００５３】
（実施形態４）
図５Ｂは、実施形態４の液体霧化装置の全体の断面模式図である。実施形態３の第１、第２バッフル部２６、２８を有していない構成である。その他の構成要素は実施形態３と同様である。
【００５４】
（別実施形態）
また、別実施形態の液体霧化装置は第１ユニット１０に第３ユニット３０を取り付けた構成されている。各構成要素は実施形態１と同様である。
【００５５】
＜実施例＞
実施例１は、上記実施形態１（第１ユニット１０、第２ユニット２０、第３ユニット３０）である。実施例２は、上記実施形態１においてストレート出口部３２を取り外した構造である。実施例３は、上記実施形態３（第１ユニット１０、第２ユニット２０）である。実施例４は、上記実施形態４（第１ユニット１０、第２ユニット２０で第１、第２バッフルを取り外した構造）である。実施例５は、第１ユニット１０のみの構成である。
【００５６】
気体として空気を用い、液体として水を用いた。液体オリフィス部の断面直径がφ０．２５ｍｍ、第１、第２気体オリフィス部のＶ形状の溝であり、その深さ０．３５ｍｍ、最大スリット幅が０．４ｍｍである。気体圧力源にエアポンプを用い、空気圧Ｐａ（ＭＰａ）を０．０５ＭＰａから０．６ＭＰａまで変化させたときの、空気量Ｑａ、水量Ｑａ（使用された水量）、霧粒子の平均粒子径ＳＭＤ(μｍ)、有効噴霧量Ｑｆ（ｍｌ／ｍｉｎ）（出口から排出された霧量）時差氏を評価した。液体圧力源はなく、気体流を噴霧させたときのサイフォン効果で液体を吸い上げ液体オリフィス部から水を気体流に衝突させた。平均粒子径ＳＭＤはレーザー回折法の計測装置により測定した。測定位置は、出口から１００ｍｍの位置とした。有効噴霧量Ｑｆの結果を表１、図７に示し、平均粒子径ＳＭＤの結果を表２、図８に示す。
【００５７】
【表１】
2013180258.tif 000003
【００５８】
【表２】
2013180258.tif 000004
【００５９】
実施例１から５の結果から、空気圧Ｐａに比例して有効噴霧量Ｑｆが増加し、平均粒子径ＳＭＤは小さくなる傾向であった。有効噴霧量Ｑｆは所定の空気圧以上で差が大きくなり、一方、平均粒子径ＳＭＤは低空気圧の条件で差が大きかった。以上の結果から、使用用途に応じてユニットを各種組み合わせることで、有効噴霧量Ｑｆ、平均粒子径ＳＭＤを変えて使用できることを確認できた。
【００６０】
また、水圧源を用いた場合には、有効噴霧量Ｑｆが増加し、一方平均粒子径ＳＭＤは上記と同じ傾向であった。なお、上記液体オリフィス径と気体オリフィス径の条件を変えることで別の結果が得られる。
【符号の説明】
【００６１】
１        第１気体オリフィス部
２        第２気体オリフィス部
６        液体オリフィス部
１１      ノズル本体部
１２      ノズル抑え部
１３      液体オリフィス部
１３１    先端オリフィス部
１４      ノズル先端部
１４１    第１気体オリフィス部
１４２    第２気体オリフィス部
Ｌ        液体
Ｍ        気液混合エリア部
Ｆ        霧
【図１Ａ】
2013180258.tif 000005
【図１Ｂ】
2013180258.tif 000006
【図１Ｃ】
2013180258.tif 000007
【図２】
2013180258.tif 000008
【図３Ａ】
2013180258.tif 000009
【図３Ｂ】
2013180258.tif 000010
【図３Ｃ】
2013180258.tif 000011
【図３Ｄ】
2013180258.tif 000012
【図３Ｅ】
2013180258.tif 000013
【図４Ａ】
2013180258.tif 000014
【図４Ｂ】
2013180258.tif 000015
【図５Ａ】
2013180258.tif 000016
【図５Ｂ】
2013180258.tif 000017
【図６】
2013180258.tif 000018
【図７】
2013180258.tif 000019
【図８】
2013180258.tif 000020