专利名称：细雾发生方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能将液体雾化成细雾状态的细雾发生方法及其装置。
背景技术：
近年来，人们增强了对环境问题的关注，因此，增加了只利用微量的药液量对加工件进行处理的需求。例如，在加工领域，急需将干式切削技术实用化，因此，为了高效地冷却加工时产生的热，有必要采用利用少量的水和大量的空气的气化热的冷却方式。
过去，将液体以雾状(细微的液滴)涂布在被处理表面，在冷却被处理物时，采用由如图4A所示的泵A、药液槽B和喷嘴C组成的雾化装置，利用泵A对药液槽B内的药液进行加压并使之从小直径的喷嘴C送出，从而从喷嘴C中将药液以喷雾(mist)形式喷射出来。这种作为产生导入了气体的细微化液体与气体的混合体的方法，利用称之为双流体喷嘴的混合液体和气体的喷嘴C将高压气体(主要是高压空气)导入该双流体喷嘴内，并通过对高压气体的急剧的膨胀和扩散作用产生细雾化的雾化气体(冷却气体)。
由这种方法产生细雾的喷雾发生分布(粒径和产生粒子个数的分布)包含如图4B所示的曲线图所示的、粒子大小从70μm的大粒子至5μm以下的小粒子的宽范围的粒子，平均粒径为30μm，而且利用离喷嘴的距离产生不同的细雾发生分布。另外，再利用这种雾化装置产生较大的空气量/液量的比率、体积比为1000∶1，这样就造成很难产生稳定的喷雾的问题。
在利用具有这种特性的雾化装置湿润进行切削等加工的加工件，并利用蒸发潜热的冷却等作用的情况下，液体的大粒子附着在冷却表面上，这样对冷却效率的提高不利，同时产生消费大量无用的液体(药液)等环境问题。为了改善上述问题，也可考虑采用由燃烧机构等供给燃料，并将液体滴入空气流中的方式，但这造成装置体积大，同时不能得到稳定的粒子分布和浓度的问题，并且不能得到满意的冷却效果。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，其目的是提供一种细雾发生方法及其装置，该方法及其装置可在使用非常少量的液体(药液)对加工件进行处理(冷却、清洗、蚀刻等)的情况下，通过在被处理表面推斥液体等细雾(10μm以下的液滴)，以不湿润表面的方式进行冷却和蚀刻等反应。
本发明一个实施例的细雾发生方法是利用导入加压气体的喷射喷嘴对贮存在发生室内的液体进行喷雾，然后碰撞在缓冲阀上并在发生器内保持细微化，同时将该细微化的微粒子导入粒子选择器中，并碰撞在碰撞板上，相斥的粒子作为细雾排放，因此，在采用例如切削加工的情况下，利用少量的水和大量的空气的气化热高效地冷却加工时产生的热，因而可适用于干式切削技术。另外，在使用液体药液的情况下，可防止由于少量药液造成的环境恶化问题。
在本发明的细雾发生方法中，细雾由小于10μm的液体微粒子组成。由于这种细雾仅由小粒子构成，所以可有效地利用蒸发潜热，从而可以不湿润加工件的方式进行冷却。另外，在药液的情况下，可削减消费，可防止环境的恶化。
在本发明的细雾发生方法中，可调节喷射喷嘴与缓冲阀之间的距离，这样就可调整粒子分布状态。
在本发明的细雾发生方法中，可调整导入粒子分选器的微粒子的流速，这样就可适当地调整粒子的分选。也就是说，具有超过液体表面张力的运动量的大粒子被附着在碰撞板上成为液体被回收，而与碰撞板相斥的小粒子排放细雾，这样就可调节这些粒子的分选基准。
在本发明的细雾发生方法中，碰撞在粒子分选的碰撞板上的附着粒子可以液滴的形式被回收到发生室内。因此，大粒子发射到外部，阻碍了冷却效率的提高，但可防止环境的恶化，并可防止液体的浪费。
本发明的另一实施例的细雾发生装置具有贮存液体和保持发生细雾的气密结构的发生室、利用加压气体将液体喷射到发生室内的喷射喷嘴、碰撞喷射的雾并使之细微化的缓冲阀、对导入的细微化微粒进行粒子分选的分选器，利用分选器可只将细雾排放。因此，由于可排放小粒径的细雾，所以可利用蒸发潜热将由例如切削加工发生的加工热高效地冷却。
在本发明的细雾发生装置中，可以调节缓冲阀与喷射喷嘴之间的距离。这样就可调整细微化的微粒子的分布状态。
在本发明的细雾发生装置中，粒子分选器由碰撞板、粒径调节螺栓、分离回液管和排放口构成。调整导入粒子分选器的微粒子的导入流速，可适当地选择放排放的细雾的粒子分布。
从下面的附图及记载的本发明的优选实施例中可进一步理解本发明。
图1是表示本发明实施例的细雾发生装置的示意性的整体结构及细雾发生方法的原理图；图2A，2B，2C表示产生的细雾的雾化过程的曲线图，图2A是表示碰撞到利用喷射喷嘴喷雾的缓冲阀上的前后粒子的分布的细雾发生器功能的曲线图，图2B是表示碰撞到碰撞板上的前后粒子的粒子分布的细雾分选器的功能的曲线图，图2C是表示碰撞到碰撞板上的前粒子的粒子流速和碰撞后的粒径的细雾特性的曲线图；图3是表示将本发明的细雾发生装置应用于切削的刃具的冷却的具体实例的视图；图4A，4B是表示现有技术的雾化装置及喷雾发生分布的视图。
具体实施例方式
下面将根据
本发明实施例的细雾发生方法及细雾发生装置。图1是表示本发明实施例的细雾发生装置的示意性的整体结构及细雾发生方法的原理图。细雾发生装置1由发生室2、喷射机构3、缓冲阀4和粒子分选器5等组成。
发生室2由具有贮存作为喷雾原料的药液、纯水、蒸馏水等液体和在发生室2内保持喷雾发生的气密结构。
设置在发生室2内的喷射喷嘴3具有从外部导入加压气体(例如加压空气)的导入管31、向上方抽吸贮存在发生室2内的液体10的给液管32和喷射喷嘴33。导入管31通过射出孔34连接到喷射喷嘴33，并且给液管32通过给液孔35连接到喷射喷嘴33。因此，喷射喷嘴33内起着一种混合器的作用，同时起着使导入加压气体急剧膨胀的作用，从而将受到吸引的液体10雾化，并喷入发生室2内。在本实施例中，喷射喷嘴33的内径为φ2mm，长度为4mm，射出孔34的直径为φ0.6mm，给液孔35的直径为φ0.8mm，并且可不局限于上述限定。
在发生室2内配置与喷射喷嘴33相对的缓冲阀4。缓冲阀4贯穿发生室2的一方的侧壁21，并可沿图1的左右方向滑动。例如，缓冲阀4与发生室2的侧壁21螺接，从而可使缓冲阀4沿左右方向来回移动。另外，也可采用其它的移动方式。与缓冲阀4的喷射喷嘴33相对侧的端面41是平坦的。在本实施例中，该端面41的直径为φ4mm，但可不限于此。这样就可调整喷射喷嘴33与缓冲阀4之间的相对距离。因此，由喷射喷嘴33喷出的雾碰撞到缓冲阀4的端面41上，并在发生室2内保持细微化。
在发生室2内还设置了粒子分选器5。粒子分选器5具有形成粒子分选空间的本体部分51、设置在本体部分51内的碰撞板52、在本体部分51内使分离液滴回流到发生室2内的液体10的贮存部分中的分离回液管53，及调整导入本体部分51内的微粒子的流速的流速调整螺栓54。另外，在本体部分51内还形成将保持在发生室2内的微粒子导入粒子分选空间的导入口55、将在粒子分选空间中分选的细雾排放到外部的排放口56。
导入口55的开口面积朝内部方向收缩，形成所谓的截面收缩形状，该导入口55配置与它相对置的碰撞板52。另外，在碰撞板52对面的调整螺栓54可安装在发生室2的另一侧壁22上，并可沿图1的左右方向滑动。在这种情况下，调整螺栓54螺接在侧壁22上，并可通过转动调整螺栓54使调整螺栓54沿左右方向移动。而且，调整螺栓54的前端部分57为圆锥体形，该前端部分57伸入到导入口55内。因此，通过移动调整螺栓54可改变导入口55的开口面积，这样就可调整导入粒子分选器5的粒子分选空间内的微粒子的流速。
因此，保持在发生室2内的细雾从粒子分选器5的导入口55被导入粒子分选器5内，然后以调整后的流速碰撞在碰撞板52上。由于碰撞使细雾中的大粒子附着在碰撞板52上，而小粒子作为推斥细雾(小于10μm的粒子)从排放口56排放到外部。附着在碰撞板52上的大粒子变成液滴后通过分离回液管53被回收到发生室2的液体10的贮存部分中。
下面将描述具有上述结构的本发明的细雾发生装置的操作过程(细雾发生方法)。
在产生包含细雾的雾状气体时，液体10贮存在发生室2内，从外部通过导入管31导入加压气体(例如加压空气)，从射出孔34喷射到喷射喷嘴33，然后利用喷射加压气体时产生的负压通过给液管32吸引液体10，从而在喷射喷嘴33内形成气液混合体，并由喷射喷嘴33向发生室2内喷雾。到这时为止，与现有技术的雾化装置相同，喷雾的粒子分布状态成为如图2A的A分布所示的状态。也就是说，与图4B的现有技术的双流体喷嘴的生成分布相同，即成为包含从70μm的大粒子至5μm的小粒子的宽范围粒径的粒子的状态。在这种情况下，包含的35μm左右的粒径的粒子最多。
从喷射喷嘴33喷出的雾(细雾)碰撞到缓冲阀4的平坦的端面41上。在这种情况下，通过适当调整喷射喷嘴33与缓冲阀4的对面距离，使喷出的雾由于碰撞受到冲击而分散，粒子的分布状态成为如图2A和2B的B分布所示的状态。但是，大半的粒子由于碰撞而增粒，成为液滴下落被液体10的贮存部回收。在这种B分布的状态中，包含的10μm左右的粒子径的粒子最多。
利用这种作用的操作，加压气体在液体10内成为饱和状态时溶解，从而获得使液体在轻微减压的状态下使液体粉碎的作用增强的效果。产生的细雾以B分布状态保持在发生室2内。
利用以上作用，发生室2内产生的喷雾的粒子分布状态变为B分布状态，但本发明不必要求细雾(小于10μm的粒子)的状态，仍然包含大量在粒径的粒子(10μm以上)。为此，然后在产生的喷雾进行流动时使其从导入口55流入粒子分选器5中。在粒子分选器5中，利用调整螺栓54适当地调整导入口55的开口面积，所以产生的喷雾以开口面积所确定的流速被导入粒子分选空间中，并碰撞到碰撞板52上。这时，运动量超过液体10的表面张力的喷雾中的大粒子成为附着在碰撞板52上的液体，并通过分离回液管53返回并回收到发生室2内的液体10的贮存部分中。没有碰撞到碰撞板52上而被推斥的粒子，其粒子分布变成图2B所示的C分布。即，只有大约10μm以下的粒径的粒子，而包含7μm左右粒径的粒子最多。这样得到的推斥粒子作为细雾从粒子分选器5的排放口56排出，并提供给需加工的加工工件。
图2C表示碰撞在碰撞板52时产生的喷雾的流速与由于碰撞得到的粒子的粒径之间的关系，例如表示出流速为4m/s时获得较多的3μm粒径的粒子，如果提高流速，则可获得粒径更小的粒子。对于本发明，适宜的流速约为2-4m/s，以此来调整导入口55的开口面积。
图3表示将本发明的细雾发生装置应用于干式切削刃具的冷却的一个具体实例。在图3中，细雾发生装置1将图1的装置左右颠倒，结构完全相同。在图3中，标记6表示加工工件，标记7表示刃具，标记8表示冷却喷嘴，冷却喷嘴8通过细雾导入管9连接到细雾发生装置1的排放口56上。这样，在细雾发生装置1生成的细雾与加压空气一起被送到细雾导入管9，然后从冷却喷嘴8吹向进行加工的部分，以排除加工的热量，并使加工继续进行。加工工件6由刃具7进行切削。加工工件6与刃具7的交界处产生的加工热由混合在大量空气中的少量液体(水)冷却，由于水的气化热大大超过空气所具有的热量，所以可高效地进行冷却。
在图3的具体实例中，虽然示出了排除切削时的加工热的例子，但如果本发明的细雾发生方法及其装置只要提供了药液的涂布和表面处理(清洗、蚀刻)等，以及将液体细微化气体的系统，显然就可适用于任何用途。而且，作为一个特例，如果使用能将燃料作为药液混合在空气中的系统，则可成为燃烧效率极高的系统。
如上所述，本发明的细雾发生方法及其装置利用少量的液体(药液)可高效率地冷却和处理加工工件，从而使装置的结构简化。另外，由于利用不附着细雾的效果，可用配管长距离(数米)地输送产生的喷雾，所以可冷却过去很难冷却的空间，并且可以只导入配管，对于较困难的冷却需求，可采用灵活的供给方式，这样可不受空间的影响，从而确实地实现冷却作用。
另外，在本发明的细雾发生方法中，由于利用调整设置在发生室内的缓冲阀和调整螺栓可任意调整粒径分布和浓度，所以可获得最适当的供给条件，同时可稳定地进行供给。
另外，尽管根据本发明的特定实施例进行了详细的描述，但本领域的技术人员在不脱离本发明的权利要求的范围及构思的情况下，可进行各种变换和改进。
权利要求
1.一种细雾发生方法，该方法将液体细微化成细雾状态，并排放细雾，其特征在于在贮存液体的发生室内，利用导入加压气体的喷射喷嘴喷射所述液体，使液体碰撞到缓冲阀上，以保持细微化，同时将这些细微化的微粒子导入分选器，并碰撞到碰撞板上，将推斥粒子作为细雾排放到外部。
2.按照权利要求1所述的细雾发生方法，其中所述细雾由小于10μm的液体微粒子构成。
3.按照权利要求1所述的细雾发生方法，其中所述喷射喷嘴与所述缓冲阀之间的距离可进行调整。
4.按照权利要求1所述的细雾发生方法，其中导入所述粒子分选器的微粒子的流速可进行调整。
5.按照权利要求1所述的细雾发生方法，其中碰撞并附着在所述粒子分选器的所述碰撞板上的粒子凝聚为液滴后被回收到所述发生室内。
6.一种细雾发生装置，该装置将液体细微化成细雾状态，并排放细雾，其特征在于它具有由贮存液体和保持产生的喷雾的气密结构构成的发生室；配置在所述发生室内、并将导入加压气体的液体喷射到所述发生室内的喷射喷嘴；碰撞由所述喷射喷嘴喷射的雾，并使之细微化的缓冲阀；配置在所述发生器、并对导入的与所述缓冲阀碰撞而细微化的微粒子进行分选的粒子分选器；利用所述粒子分选器排放分选出的细雾。
7.按照权利要求6所述的细雾发生装置，其中所述缓冲阀与所述喷射喷嘴之间的距离可进行调整。
8.按照权利要求6所述的细雾发生装置，其中所述粒子分选器由碰撞导入的微粒子的碰撞板、调整导入的微粒子的导入流速的粒径调整螺栓、回收碰撞并附着在所述碰撞板上的液滴的分离回液管、排放碰撞在碰撞板上并推斥的粒子的排放口构成。
全文摘要
通过使用导入加压气体的喷射喷嘴(33)喷射贮存在发生室(2)内的液体(10)，使液体碰撞到缓冲阀(4)上并细微化，将产生的喷雾保持在发生室(2)内，同时将细微化的雾导入粒子分选器(5)内，并与碰撞板(52)碰撞，然后将该碰撞板上发射的小于10μm的粒子作为细雾从排放口(56)排放去，以供给目标工件。附着在碰撞板上的大粒子被回收到发生器内。
文档编号B05B7/26GK1572375SQ20041006311
公开日2005年2月2日 申请日期2004年5月27日 优先权日2003年5月27日
发明者坂井田敦资, 谷口敏尚, 高田庆吉, 竹田乔一 申请人:株式会社电装