(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノズル本体部に高圧気体と液体とを導入し、高速流の気体によって破砕された液体微粒子及び気体の混合気体を噴出する混合気体噴出口を先端部に備えた液体微粒子発生用ノズルにおいて、
上記ノズル本体部の先端部に内部が中空とされて２重壁構造をなした筒状の飛散液体捕捉カバーを混合気体噴出方向に突出させて設け、その内周壁面に上記２重壁構造の中空部に連通して、所定の領域外に飛散する液体微粒子を捕捉する液体捕捉孔を形成し、該液体捕捉孔で捕捉された液体微粒子を上記中空部に貯留させることを特徴とする液体微粒子発生用ノズル。
【請求項２】
前記飛散液体捕捉カバーの外周壁面に、捕捉した液体を吸引排出する排出口を前記中空部に連通させて設けたことを特徴とする請求項１に記載の液体微粒子発生用ノズル。
【請求項３】
前記飛散液体捕捉カバーまたは前記ノズル本体部の少なくとも一方に、前記飛散液体捕捉カバーの前記ノズル本体部からの突出量を調節する突出量調節手段を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の液体微粒子発生用ノズル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微粒子の液体を噴射する液体微粒子発生用ノズルに関し、詳しくは、噴射方向の周辺領域への液体微粒子の飛散を防止し、所定領域に均一な液体微粒子の噴霧を可能とする液体微粒子発生用ノズルに係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液体微粒子発生用ノズルは、例えば、特開平４−３２２７３１号公報に開示のものがある。このノズルは図６にその構成を示すように、ノズル基体６０と旋回流発生部７０とからなる。ノズル基体６０は、液体送入口６１と加圧気体吸入口６２とを備え、それぞれ対応する液体吸入口６３と気体噴出口６４とによってノズル基体６０の中心部に備えられた第１次液体破砕室６５に連通されている。さらに、ノズル基体６０は、上記第１次液体破砕室６５に並行して気体挿通孔６６を備え、当該気体挿通孔６６の一端が上記加圧気体吸入口６２に連通され、他端が旋回流発生部７０が備える円環気体室７１に連通されている。
【０００３】
上記旋回流発生部７０とは、中央部に旋回流噴出口７２を形成したキャップ形のケーシング７３を、ナット８０でノズル基体６０に締結一体化して形成したケーシング内部をいう。当該旋回流発生部７０は、その中心部に上記ノズル基体６０の第１次液体破砕室６５から延長して形成された両端開放の円筒状の混合気体通路７４を備え、その先端部を上記ケーシング７３の旋回流噴出口７２に位置させて混合気体噴出口７５を形成している。
【０００４】
上記円筒状の混合気体通路７４の外周面には中央部が膨らんだ略円筒状の固定中子７６を嵌合して装着し、さらに当該固定中子７６の混合気体噴出口７５側には旋回導孔形成部材７７を装着し、またノズル基体６０側には圧縮コイルスプリング７８を装着して、当該圧縮コイルスプリング７８によって旋回導孔形成部材７７をケーシング７３の内壁に付勢圧接させている。この場合、上記固定中子７６とケーシング７３とによって形成された空間部が円環気体室７１となる。
【０００５】
上記旋回導孔形成部材７７は、中央貫通口を形成した略円錐台形状をなし、その中央部には旋回流室７９を形成する円形凹部を備えている。さらに、旋回導孔形成部材７７は、円環気体室７１と旋回流室７９とを連通させる図示省略の渦巻状に配設された旋回導孔を備えている。
【０００６】
このように、従来の液体微粒子発生用ノズルは、ノズル基体６０の加圧気体吸入口６２より導入した高圧気体を気体噴出口６４より第１次液体破砕室６５に噴出させて高速気流を形成するとともに、液体吸入口６３に負圧を発生させて液体を吸入し、当該液体を第１次破砕して霧状の液体と気体との混合気体を形成する。該形成された混合気体は、混合気体通路７４を通って混合気体噴出口７５より噴出される。このとき混合気体は、気体挿通孔６６及び円環気体室７１を経て導入され旋回導孔形成部材７７に備えた旋回導孔によって生成された高速の旋回流気体によって第２次破砕されて超微粒子の液体となり放射状に噴射される（図６の矢印参照）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の液体微粒子発生用ノズルにおいては、微粒子化された液体が放射状に噴出されるため、所定の領域外に飛散する液体微粒子が発生することがあった。この傾向は、上記旋回流気体によって液体粒子を第２次破砕して超微粒子の液体を生成させる液体微粒子発生用ノズルにおいて顕著である。即ち、第２次破砕段階で十分に破砕されなかった粒子径の比較的大きい液体粒子は、旋回流気体によって遠心力を受けて遠くまで飛散するからである。その後、飛散した液体粒子が凝集し、大きな粒となって垂れ落ちて均一な塗布膜の形成を困難にするおそれがあった。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題点に対処すべく、噴射方向の周辺領域への液体微粒子の飛散を防止し、所定領域に均一な液体微粒子の噴霧を可能とする液体微粒子発生用ノズルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による液体微粒子発生用ノズルは、ノズル本体部に高圧気体と液体とを導入し、高速流の気体によって破砕された液体微粒子及び気体の混合気体を噴出する混合気体噴出口を先端部に備えた液体微粒子発生用ノズルにおいて、上記ノズル本体部の先端部に内部が中空とされて２重壁構造をなした筒状の飛散液体捕捉カバーを混合気体噴出方向に突出させて設け、その内周壁面に上記２重壁構造の中空部に連通して、所定の領域外に飛散する液体微粒子を捕捉する液体捕捉孔を形成し、該液体捕捉孔で捕捉された液体微粒子を上記中空部に貯留させるものである。
【００１０】
このような構成により、ノズル本体部の先端部に混合気体噴出方向に突出させて設けられ、内部が中空とされて２重壁構造をなした筒状の飛散液体捕捉カバーの内周壁面に、上記２重壁構造の中空部に連通して設けられた液体捕捉孔によって、所定の領域外に飛散する液体微粒子を捕捉し、該捕捉された液体微粒子を上記中空部に貯留させる。これにより、所定領域外への液体微粒子の噴霧が防止できる。
【００１１】
また、前記飛散液体捕捉カバーの外周壁面に、捕捉した液体を吸引排出する排出口を前記中空部に連通させて設けたものである。これにより、上記中空部に貯留した液体を外部に吸引排出させる。
【００１２】
さらに、前記飛散液体捕捉カバーまたは前記ノズル本体部の少なくとも一方に、前記飛散液体捕捉カバーの前記ノズル本体部からの突出量を調節する突出量調節手段を備えたものである。これにより、飛散液体捕捉カバーのノズル本体部からの突出量を調整して液体噴霧範囲の調整を行うことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明による液体微粒子発生用ノズルの実施の形態を示す側断面図である。この液体微粒子発生用ノズル１は、ノズル本体部２と飛散液体捕捉カバー３とで構成されている。そして、上記ノズル本体部２は、ノズル基体４と、旋回流発生部５とから成る。ノズル基体４は、液体送入口４１と加圧気体吸入口４２とを備え、それぞれ対応する液体吸入口４３と気体噴出口４４とによって該ノズル基体４の中心部に備えた第１次液体破砕室４５に連通している。さらに、ノズル基体４は、上記第１次液体破砕室４５に並行して気体挿通孔４６を備え、当該気体挿通孔４６の一端が上記加圧気体吸入口４２に連通され、他端が旋回流発生部５が備える円環気体室５１に連通されている。
【００１４】
上記旋回流発生部５とは、中央部に旋回流噴出口５２を形成したキャップ形のケーシング５３を、ナットでノズル基体４に締結一体化して形成したケーシング内部をいう。この実施の形態においては、ナットは飛散液体捕捉カバー３のノズル本体部２側の後部開放部に備えたナット部３６であるが、飛散液体補足カバー３とナットとは別部品として構成してもよい。当該旋回流発生部５は、その中心部に上記ノズル基体４の第１次液体破砕室４５から延長して形成された両端開放の円筒状の混合気体通路５４を備え、その先端部を上記ケーシング５３の旋回流噴出口５２に位置させて混合気体噴出口５５を形成している。
【００１５】
上記円筒状の混合気体通路５４の外周面には中央部が膨らんだ略円筒状の固定中子５６を嵌合して装着し、さらに当該固定中子５６の混合気体噴出口５５側には旋回導孔形成部材５７を装着し、またノズル基体４側には圧縮コイルスプリング５８を装着して、当該圧縮コイルスプリング５８によって旋回導孔形成部材５７をケーシング５３の内壁に付勢圧接させている。この場合、上記固定中子５６とケーシング５３とによって形成された空間部が円環気体室５１となる。
【００１６】
上記旋回導孔形成部材５７は、図２に示すように、中央貫通口５７１を形成した略円錐台形状をなし、その中央部には中央貫通口５７１よりも大きい形状の円形凹部５７２を備え、上記したケーシング５３の内壁に付勢圧接されたときに当該円形凹部５７２が旋回流室５９を形成するようになっている。さらに、円形凹部５７２から外部に向かって渦巻状に旋回導孔５７３が形成され、円環気体室５１と旋回流室５９とを連通させている。
【００１７】
また、前記飛散液体捕捉カバー３は、内部が中空３１とされた２重壁構造の略円筒状のカバーであり、混合気体噴出方向に突出させて設けられている。そして、その内周壁面３２に上記２重壁構造の中空３１に連通して、所定の領域外に飛散する液微粒子を捕捉する液体捕捉孔３３を形成している。この実施の形態においては、図３に示すように、当該液体捕捉孔３３は、飛散液体捕捉カバー３の液体噴射側３ａの内周壁面３２（図１参照）に形成された円環状の孔である。なお、液体捕捉孔３３は、上記の形状に限定されるものでなく、例えば図４に示すように円形状の孔３３ａを複数備えたものでもよく、また、図５に示すようにスリット状の孔３３ｂを複数備えたものでもよい。さらに、液体捕捉孔３３の形状及び大きさ並びにその形成位置は、液体の捕捉効率または吸引時の騒音等との関係から適宜決定される。
【００１８】
さらに、飛散液体捕捉カバー３の外周壁面３４には、捕捉した液体を吸引排出する排出口３５が上記中空３１に連通して設けられている。そして、上記飛散液体捕捉カバー３は、ノズル本体部２側の後部開放端に前述したナット部３６を形成し、ノズル基体４に備えたボルト部４７と締結一体化できるようになっている。また、その際、同時にケーシング５３をもノズル基体４と締結一体化させる作用も為している。
【００１９】
上記飛散液体捕捉カバー３のナット部３６とノズル基体４のボルト部４７は、その締結深度を調節することにより、飛散液体捕捉カバー３のノズル本体部２からの突出量を調節する突出量調節手段としての機能も果たしている。
【００２０】
次に、このように構成された液体微粒子発生用ノズルの動作について説明する。図１において、ノズル基体４が備える加圧気体吸入口４２に空気、アルゴンまたは窒素等の高圧気体が導入され、同時に液体送入口４１に所定の液体が供給される。液体は、半導体基板、ディスプレイ基板、ガラス基板あるいはこれに類した工業用薄膜形成対象物の表面を処理する表面処理剤や薄膜形成用薬剤等の用途に応じて適宜選択された薬剤である。
【００２１】
高圧気体は、気体噴出口４４より第１次液体破砕室４５に噴出する。第１次液体破砕室４５を気体が高速で流出するため液体吸入口４３には負圧が発生し、液体が液体吸入口４３から第１次液体破砕室４５に吸入される。このとき、吸入された液体は、高速気流によって第１次破砕され微粒子化されて気体と混合し、混合気体を形成する。そして、当該混合気体は、混合気体通路５４を通って混合気体噴出口５５より前方側に噴出する。
【００２２】
他方、加圧気体吸入口４２に導入された高圧気体の一部は、気体挿通孔４６を通して旋回流発生部５の円環気体室５１に流れ、さらに旋回導孔形成部材５７の旋回導孔５７３（図２参照）より旋回流室５９に流入する。そして、当該旋回流室５９において高速の旋回流気体を発生させ、混合気体噴出口５５より噴出した混合気体に旋回流を生じさせる。このとき、混合気体中の微粒子の液体はさらに第２次破砕され超微粒子化されて放射状に放出する（図１の矢印参照）。
【００２３】
ここで、第２次破砕が不十分で超微粒子化され得なかった液体粒子は重いため、高速の旋回流気体によって遠心力を受けて大きな放射角で放出する（図１の破線矢印参照）。このような液体微粒子は、飛散液体捕捉カバー３の内周壁面３２に形成された液体捕捉孔３３によって捕捉され、中空３１に一時貯留されまたは排出口３５を経て図示外の外部に備えたポンプにより吸引排出される。
【００２４】
こうして、液体微粒子発生用ノズル１からは所定の放射角度で放出された液体微粒子のみが放射され（図１の実線矢印参照）、所定の領域に均一な液体微粒子の噴霧を行う。なお、飛散液体捕捉カバー３に備えたナット部３６によってノズル本体部２と締結一体化するとき、その締結深度を調節することによりノズル本体部２からの飛散液体捕捉カバー３の突出量を調節して、液体微粒子の放射角度に制限を与えることができる。この場合、液体微粒子発生用ノズル１と液体微粒子の噴霧対象物との距離を調節することなく、飛散液体捕捉カバー３の突出量を調節するだけで液体微粒子の噴霧範囲を調整することが可能となる。なお、飛散液体捕捉カバー３またはノズル本体部２の少なくとも一方に個別の突出量調節手段を設けてもよい。
【００２５】
以上のような動作により、大きな角度で放射された液体微粒子は、飛散液体捕捉カバー３によって捕捉され、当該飛散液体捕捉カバー３の内周壁面３２に形成された液体捕捉孔３３により吸引されて外部に排出されるため、液体微粒子発生用ノズル１より放射される液体微粒子は所定の放射角度を有するもののみとなり、液体微粒子の噴霧対象物の所定の領域のみに均一な液体噴霧が可能となる。
【００２６】
また、飛散液体捕捉カバー３の内周壁面３２に付着した液体微粒子は、上記液体捕捉孔３３により吸引して排出されるため、当該液体微粒子が凝集して垂れ落ちて塗布膜厚にむらを生じさせるおそれがない。
【００２７】
なお、本発明は、高圧気体と液体とを導入し、高速流の気体によって破砕された液体微粒子と気体の混合気体を噴出する混合気体噴出口５５を先端部に備えるとともに、さらに上記混合気体噴出口５５を中央部に配設した円形凹状の旋回流室５９と、当該旋回流室５９から外部に向かって渦巻き状に形成した旋回導孔５７３とを備え、分岐して導入した高圧気体を当該旋回導孔５７３より上記旋回流室５９に導入して高速の旋回気流を発生させ、超微粒子の液体噴射を行わせるようにした液体微粒子発生用ノズル１に対して適用した場合により効果的である。ただし、これに限定されるものではなく、通常の直線流形式の液体微粒子発生用ノズルに対しても適用できることは言うまでもない。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、ノズル本体部の先端部に混合気体噴出方向に突出させて設けられ、内部が中空とされて２重壁構造をなした筒状の飛散液体捕捉カバーの内周壁面に、上記２重壁構造の中空部に連通して設けられた液体捕捉孔によって、所定の領域外に飛散する液体微粒子を捕捉し、該捕捉された液体微粒子を上記中空部に貯留させることができる。従って、所定領域外への液体微粒子の噴霧が防止できる。
【００２９】
また、請求項２に係る発明によれば、飛散液体捕捉カバーの内周壁面に形成された排出口により、中空に貯留した液体を外部に吸引排出することができる。従って、不要な液体微粒子をより効果的に捕捉して排出することができる。
【００３０】
さらに、請求項３に係る発明によれば、突出量調節手段により、飛散液体捕捉カバーのノズル本体部からの突出量の調節を行うことができる。従って、液体微粒子の放射角度を制限して液体噴霧範囲を調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による液体微粒子発生用ノズルの実施の形態を示す側断面図である。
【図２】  旋回導孔形成部材の構成を示す斜視図である。
【図３】  本発明による液体微粒子発生用ノズルの外観を示す斜視図である。
【図４】  飛散液体捕捉カバーに形成される液体捕捉孔の他の例を示す平面図である。
【図５】  飛散液体捕捉カバーに形成される液体捕捉孔の更に他の例を示す平面図である。
【図６】  従来の液体微粒子発生用ノズルを示す側断面図である。
【符号の説明】
１…液体微粒子発生用ノズル
２…ノズル本体部
３…飛散液体捕捉カバー
３１…中空
３２…内周壁面
３３，３３ａ，３３ｂ…液体捕捉孔
３４…外周壁面
３５…排出口
３６…ナット部（突出量調節手段）
４７…ボルト部（突出量調節手段）
５５…混合気体噴出口
【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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