喷雾装置的制作方法

本发明涉及通过气体使液体微粒化的二流体喷嘴式的喷雾装置。

背景技术：

使液体微粒化的喷嘴广泛用于空间或物质的冷却装置、加湿装置、药液喷洒装置、燃烧装置或粉尘对策装置等。若对微粒化喷嘴进行大致区分，则分类为使液体自微细的孔喷出并微粒化的一流体喷嘴、使用空气、氮气或蒸气等气体来使液体微粒化的二流体喷嘴。通常，二流体喷嘴由于使用气体所具有的能量来使液体微粒化，因此具有微粒化性能优于一流体喷嘴这一特征。

作为使液体微粒化的二流体喷嘴的例子，例如存在专利文献1所记载的二流体喷嘴。如图4所示，专利文献1所记载的二流体喷嘴具备喷雾装置主体部310a、内盖部313、以及外盖部314。由内盖部313、圆环部324、整流板330以及外盖部314构成气液混合部315。喷雾装置310还具备喷雾装置盖固定部317。

在喷雾装置310中，气液混合部315配置在内盖部313、整流板330以及圆环部324之间。自气液混合部315的上游侧平坦面即内盖部313的内侧端面313a侧的外周壁面附近导入液体流。而且，自其对置面导入气体流，使气体流与液体流碰撞。气液混合流体流在与气液混合部315的整流板330的面对气液混合部315的圆环部324的内表面转圈的同时向喷出部316行进，由此在气液混合部315内促进液体的微粒化。由此，可提供能够喷雾出气化快且浸湿等较少的粒径小的液体的喷雾装置。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-170422号公报

技术实现要素：

喷雾装置具有喷雾装置主体部、液体导入部、气体导入部、气液喷出部、液体流入口、气体流入口、管状流路、喷出口、具有锥度的流路、整流部、以及凸部。

喷雾装置主体部具有液体流路和气体流路。

液体导入部设置在液体流路的端部。

气体导入部为圆环状且设置在气体流路的端部。

气液喷出部覆盖液体导入部和气体导入部。

液体流入口设置为在液体导入部的至少一个部位与液体流路连通，使液体流流入圆环状的气体导入部的内侧的空间即气液混合部。

气体流入口设置为在圆环状的气体导入部的至少一个部位与气体流路连通，使气体流流入气液混合部。

管状流路设置为贯穿气液喷出部，其将从气体流入口流出的气体流与从液体流入口流出的液体流混合，并使液体微粒化后得到的气液混合流体流出。

喷出口以与管状流路连通的方式设置于气液喷出部，将气液混合流体喷出。

具有锥度的流路设置于气液喷出部，与喷出口连通。

整流部设置于具有锥度的流路，且具有凹凸形状的开口。

凸部设置于液体导入部，向气液混合部突出，从而形成整流部和整流流出口。

附图说明

图1a是实施方式中的喷雾装置的剖视图。

图1b是沿着图1a的1b-1b线的剖视图。

图1c是沿着图1a的1c-1c线的剖视图。

图1d是示出图1c中的凹凸形状的开口的图。

图1e是示出图1c中的整流流出口的图。

图1f是实施方式的变形例中的喷雾装置的剖视图。

图1g是沿着图1f的1g-1g线的剖视图。

图1h是示出图1a中的气体导入部的尺寸的图。

图1i是示出图1a中的气体流入口的尺寸的图。

图1j是沿着图1i的1j-1j线的剖视图。

图2a是示出实施方式中的凸部的例子的喷雾装置的剖视图。

图2b是示出实施方式中的凸部的另一例的喷雾装置的剖视图。

图2c是示出实施方式中的凸部的又一例的喷雾装置的剖视图。

图2d是示出实施方式中的凸部的又一例的喷雾装置的剖视图。

图2e是示出实施方式中的凸部的又一例的喷雾装置的剖视图。

图2f是示出实施方式中的凸部的又一例的喷雾装置的剖视图。

图3是示出实施方式中的整流部的各部的面积与噪声值以及平均粒径的关系表的图。

图4是示出以往的喷雾装置的简要结构的剖视图。

附图标记说明

10喷雾装置；20喷雾装置主体部；21液体流路；22气体流路；23圆筒部；24中心轴；30液体导入部；31液体流入口；32凸部；32a(凸部的前端部的)上表面；32b(凸部的)前端部；32c(凸部的前端部的)上表面；32d(凸部的前端部的)上表面；32e(圆锥状的)突起；32f(凸部的)上表面；32g(圆柱状的)突起；32h(凸部的)侧面；33间隙；40气体导入部；41气体流入口；50气液喷出部；51管状流路；52喷出口；53(具有锥度的)流路；54整流部；55整流流出口；56内接圆；57外接圆；60气液混合部；70气液喷出部固定部；80凹凸形状的开口。

具体实施方式

在专利文献1所记载的以往的二流体喷嘴的结构中，能够使喷雾出的液体的平均粒径为10μm以下。但是，喷雾的噪声值超过70db，在用于加湿等的情况下难以适用于人所居住的室内空间。

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

本实施方式涉及使用气体对液体进行微粒化并喷雾的喷雾装置。作为所述气体，例如可举出空气、氮气、氧气、或者非活性气体等，可以根据使用目的而适当选定。另外，作为所述液体，例如可举出水、臭氧水、具有杀菌以及除菌功能的药液、涂料或燃料油等，可以根据使用目的而适当选定。

图1a是示出本发明的实施方式中的喷雾装置10的剖视图。以下，参照图1a对该喷雾装置10的结构进行说明。

喷雾装置10至少具备喷雾装置主体部20、液体导入部30、气体导入部40以及气液喷出部50。由液体导入部30、气体导入部40以及气液喷出部50构成气液混合部60。喷雾装置10还可以具备气液喷出部固定部70。

在喷雾装置主体部20形成有沿着圆柱状构件的中心轴24方向配置的液体流路21。并且，在液体流路21的周围形成有隔开间隔且沿着轴方向配置的圆筒状的气体流路22。液体流路21与气体流路22由作为喷雾装置主体部20的一部分而位于中央部的圆筒部23隔开。液体流路21仅图示了前端部，后端部的未图示的液体供给口例如经由液体供给管而与连接于液槽的泵连接。气体流路22也仅图示出了前端侧，后端的未图示的气体供给口例如经由气体供给管而与由空气压缩机构成的压缩气源等连接。圆筒部23的前端比圆筒部23以外的喷雾装置主体部20向前端侧稍微突出，在其前端固定有液体导入部30。

液体导入部30配置在喷雾装置主体部20的前端，且覆盖液体流路21的开口。液体导入部30在与圆筒部23的端面相接的面形成有槽状的液体流路。在从液体导入部30的中心轴24向半径方向偏移的至少一个部位形成有沿中心轴24方向贯穿的液体流入口31。即，液体流入口31设置为贯穿从液体导入部30的中心轴24向半径方向偏移的至少一个部位。液体流入口31例如位于气液混合部60的上游侧且圆环状的气体导入部40的内周面附近，使液体流路21与气液混合部60连通，使流经液体流路21的液体流流入气液混合部60。在液体导入部30的前端面设置有朝向气液混合部60突出的尖细的形状的凸部32、例如圆锥状的凸部32。圆锥状的凸部32沿着中心轴24突出，以使圆锥状的凸部32的中心轴与中心轴24一致。

气液喷出部50配置在喷雾装置主体部20的前端，覆盖液体导入部30与气体导入部40，并且覆盖气体流路22的开口且形成为轴向截面大致ω形状。气液喷出部50在与液体导入部30之间隔开规定间隔的圆筒状的外形的间隙33。在气液喷出部50的前端部形成有使气液混合流体流出的管状流路51、以及与管状流路51连通而使气液混合流体喷出的喷出口52。在气液喷出部50的内表面形成有与管状流路51连通且具有锥度的圆锥状的流路53。在具有锥度的流路53设置有具有凹凸形状的开口80的整流部54。

如图1c所示，设置于液体导入部30的圆锥状的凸部32的前端在与整流部54的凹凸形状的开口80之间形成有整流流出口55。圆锥状的凸部32的前端部的前端以进入整流部54的凹凸形状的开口80的状态形成整流流出口55。

气液喷出部固定部70将气液喷出部50固定于喷雾装置主体部20的端面。需要说明的是，也可以去除气液喷出部固定部70，将气液喷出部50直接固定于喷雾装置主体部20的端面。

图1b示出了喷雾装置10的沿着图1a的1b-1b线的剖视图。如图1b所示，沿着圆环状的气体导入部40的内周的切线方向，在气体导入部40的至少一个部位设置切口或间隙，从而形成气体流入口41。气体流入口41与气体流路22连通，使气体流流入气体导入部的内侧。

气体流入口41配置在液体流入口31的附近。并且，气体流入口41配置为使得从气体流入口41流入的气体流的流入方向与从液体流入口31流入的液体流的流入方向交叉(例如正交)。从气体流入口41流入的气体流与从液体流入口31流入液体流碰撞，沿着圆环状的气体导入部40的内周面转圈而对液体进行微粒化。

图1c示出了喷雾装置10的沿着图1a的1c-1c线的剖视图。即，图1c是示出将图1a的喷雾装置10沿着与喷雾装置主体部20的中心轴24交叉的方向的气液喷出部50的内表面切断，并从喷雾装置主体部20的一侧观察时的剖面的图。如图1c所示，整流部54具有凹凸形状的开口80，在凹凸形状的开口80与圆锥状的凸部32之间形成有整流流出口55。整流部54的凹凸形状的开口80通过以下方式形成：在圆筒或圆锥筒的内侧的周面将三角形等的齿绕圆筒或圆锥筒的轴而每隔规定间隔或均匀地刻成内齿齿轮。然后，使该三角形等的齿以规定间隔或均匀地突出，在相邻的齿与齿之间形成整流流出口55。图1d是示出图1c中的凹凸形状的开口80的图。图1e是示出图1c中的整流流出口55的图。在图1d中，空白部分为凹凸形状的开口80。在图1e中，六处空白部分为整流流出口55。

这里，圆锥状的凸部32的前端部成为进入整流部54的凹凸形状的开口80的状态，整流流出口55形成为在外周具有凹凸形状的圆环状。整流部54的凹凸形状形成为绕凸部32的轴而每隔规定间隔或均匀地配置的多个相同形状或类似形状，并且配置为绕轴而对称，例如配置为旋转对称。即，在将喷雾装置10沿着与喷雾装置主体部20的中心轴24交叉的方向的气液喷出部50的内表面切断，并从喷雾装置主体部20的一侧观察时，整流流出口55由在凸部32的圆周上配置的多个三角形构成。

作为一例，如图1a以及图1c所示，整流部54的凹凸形状的开口80的内缘与圆锥状的凸部32的前端部接触，从而能够形成相互隔开的多个三角形的整流流出口55。另外，作为整流流出口55的另一例，可以为后述的图3的条件编号9、10以及图1f、图1g所示那样。图1g示出了喷雾装置10的沿着图1f的1g-1g线的剖视图。即，图1g是示出将图1f的喷雾装置10沿着与喷雾装置主体部20的中心轴24交叉的方向的气液喷出部50的内表面切断，并从喷雾装置主体部20的一侧观察时的剖面的图。整流部54的凹凸形状的开口80的内缘与圆锥状的凸部32的前端部不接触从而形成间隙，能够形成为在外周具有多个三角形的凹凸形状的一个圆环状的整流流出口55。即，在将喷雾装置10沿着与喷雾装置主体部20的中心轴24交叉的方向的气液喷出部50的内表面切断，并从喷雾装置主体部20的一侧观察时，整流流出口55由凸部32的圆周上的圆环、以及绕该圆环而配置的多个三角形构成。

在这样的结构中，供给至喷雾装置10的液体相对于喷雾装置主体部20从未图示的液体供给口向装置前端侧流经液体流路21从而成为液体流。该液体流经过液体流路21与液体流入口31而向气液混合部60供给。另外，供给至喷雾装置10的气体相对于喷雾装置主体部20而从未图示的气体供给口向装置前端侧流经气体流路22从而成为气体流。该气体流经过间隙33与气体流入口41而向气液混合部60供给。

若将气体流与液体流向气液混合部60供给，则其在气液混合部60彼此混合，液体被微粒化。随后，穿过由整流部54的凹凸形状的开口80与圆锥状的凸部32形成的整流流出口55而被整流，穿过设置于气液喷出部50的管状流路51而将混合并微粒化后的液体从喷出口52向外侧喷出。这里，以下，对在气液混合部60进行的微粒化的机理进行说明。流经液体流路21的液体流穿过设置于液体导入部30的液体流入口31，从而自气液混合部60的圆环状的气体导入部40的内表面附近向气液喷出部50的方向供给。

另一方面，相对于自液体流入口31向气液混合部60供给的液体流，穿过气体流入口41而向气液混合部60供给的气体流与液体流碰撞而沿着圆环状的气体导入部40的内周面转圈。通过这样碰撞，液体被散布到圆环状的气体导入部40的内周面，成为薄的膜状。并且，液体从该状态起在沿着圆环状的气体导入部40的周向上流动，从而从薄的膜状进一步变化为细的液滴。而且，包含该液滴的气液混合流体在气液混合部60内被搅拌，由此能够使液滴进一步微粒化，能够从喷出口52喷雾出粒径更小的液体。

另外，在喷出气液混合流体时产生的噪声是由于从喷雾装置10的喷出口52喷出的高速的气液混合流体喷流与外界气体之间的摩擦使得在气液混合流体喷流与外界气体之间形成紊流而产生的。在喷出使液体微粒化后得到的气液混合流体的喷出口52的附近产生喷出流速一致的区域是在气液混合流体与外界气体之间形成较大的紊流的主要原因。这里，通过设置由整流部54的凹凸形状的开口80与圆锥状的凸部32形成的整流流出口55，能够减少喷出口52的附近的喷出速度一致的区域，能够减小在气液混合流体喷流与外界气体之间形成的紊流。由此，能够降低噪声。

图1h是示出图1a中的气体导入部40的尺寸的图。图1i是示出图1a中的气体流入口41的尺寸的图。图1j是沿着图1i的1j-1j线的剖视图。形成气液混合部60的圆环状的气体导入部40的内径r1为6.0mm，高度h1为1.9mm(参照图1h)。整流部54的凹凸形状的开口80(参照图1d)的内接圆56的直径为1.9mm，开口的外接圆57的直径为2.8mm(参照图1e)。开口的面积s1(参照图1d)为4.52mm²。在图1d中，空白部分的面积为凹凸形状的开口80的面积s1。气液喷出部50的管状流路51(参照图1a)的直径为1.0mm，流路剖面积为0.79mm²。液体流入口31(参照图1a)的直径为0.6mm。与气体流入口41的轴正交的方向的流路剖面为矩形，宽度w1(参照图1i)为2.0mm，高度h3(参照图1j)为1.0mm。圆锥状的凸部32的底面的直径为6mm，凸部32的高度h2(参照图1h)为2.8mm。整流流出口55的开口面积s2(参照图1e)为1.6mm²。在图1e中，六处空白部分的合计的面积为整流流出口55的面积。

对于喷雾装置10，作为气体的例子以0.2mpa(计示压力)的压力供给压缩空气，作为液体的例子以0.23mpa(计示压力)的压力供给水。采用激光衍射法对在该条件下微粒化后的水的索特平均粒径进行了评价。激光衍射法的测定距离是距喷雾装置10的前端300mm的位置，索特平均粒径为9.7μm。另外，在距喷雾装置10的前端1000mm的位置利用噪声计测定该条件下的噪声值，测出是65.4db。

需要说明的是，凸部32的形状只要为自上游侧的凸部32的底面朝向下游侧的前端部而尖细的形状即可，图2a至图2f示出了尖细的形状的例子。这里，上游侧是指形成有喷雾装置主体部20的一侧，下游侧是指形成有喷出口52的一侧。换言之，凸部32具有朝向喷出口52而剖面积变小的部位。

对图2a的凸部32而言，圆锥台状的凸部32的前端部的上表面32a与整流部54的凹凸形状的开口80的开口面处于同一面，上表面32a的直径与整流部54的凹凸形状的开口80的内接圆56的直径相等。

对图2b的凸部32而言，圆锥台状的凸部32的前端部32b进入整流部54的凹凸形状的开口80内。

对图2c的凸部32而言，圆锥台状的凸部32的前端部的上表面32c与整流部54的凹凸形状的开口80面处于同一面，上表面32c的直径大于整流部54的凹凸形状的开口80的内接圆56的直径，且小于外接圆57的直径。

对图2d的凸部32而言，在图2c所示的圆锥台状的凸部32的前端部的上表面32c形成有圆锥状的突起32e，该突起32e具有直径小于内接圆56的直径的底面。

对图2e的凸部32而言，在图2c所示的圆锥台状的凸部32的上表面32c形成有圆柱状的突起32g，该突起32g具有直径小于内接圆的直径的底面。

对图2f的凸部32而言，图2a所示的圆锥台状的凸部32的侧面32h的剖面形状为弯曲的凹陷的形状，侧面的倾斜度从上游侧的底面向前端部而逐渐变陡。

在图3中示出了整流部54的凹凸形状的开口80的面积、整流流出口55的面积、以及管状流路51的面积与噪声值以及平均粒径的关系。

在喷雾装置10中，在整流部54的凹凸形状的开口80的面积为4.52mm²，管状流路51的面积为0.79mm²时，将凸部32的形状设为圆锥状、或圆锥台状、或圆柱状，使整流流出口的面积发生变化从而对噪声值和平均粒径进行测定。需要说明的是，图1c所示的整流部54的凹凸形状的开口80的内接圆56的直径为1.9mm，外接圆57的直径为2.8mm，是齿数为6个的内齿齿轮形状。

在图3的条件编号1～11中，改变圆锥状的凸部32的圆锥的高度，从而使圆锥状的凸部32的前端成为进入整流部54的凹凸形状的开口80的状态，使整流流出口55的面积发生变化。在条件编号12～15中，圆锥台状的凸部32的上表面与整流部54的凹凸形状的开口80处于同一面，改变圆锥台状的凸部32的上表面的直径从而使整流流出口55的面积发生变化。

整流流出口55的面积相对于整流部54的凹凸形状的开口80的面积的面积比率减少的同时噪声值降低，面积比率为60％以下时噪声值为70db以下。

另一方面，在条件编号13和14中，整流流出口55的面积小于管状流路51的面积0.79mm²，平均粒径为10μm以上。这是由于，被管状流路51限制速度的气液混合流体的流量被整流流出口55限制速度，从而气液混合流体的流量减少，与此相应地，从气体流入口41流入的气体流的流量也减少，因此难以在气液混合部60使液体微粒化。

另外，条件编号15在图2f所示的侧面的剖面形状为弯曲的凹陷的圆锥台的情况下，与条件编号12的圆锥台的情况时为大致同等噪声值、平均粒径。

因此，优选整流流出口55的面积相对于整流部54的凹凸形状的开口80的面积的面积比率大于0％且为60％以下，并且整流流出口55的面积大于管状流路51的面积。

在条件编号16中，示出了圆柱状的凸部32的上表面与整流部54的凹凸形状的开口80处于同一面的情况。在该情况下，平均粒径为10μm以下，但噪声值为超过70db的值，凸部32的形状为圆锥状或圆锥台状时降低噪声的效果更优异。认为这是由于，将凸部32的形状设为圆锥状或圆锥台状那样尖细的形状，从而能够使在气液混合部60混合的气液混合流体的流动被凸部32的侧面限制，并且将流动向整流流出口55引导，从而能够进一步减小在气液混合流体喷流与外界气体之间形成的紊流。

因此，优选凸部32的形状为自上游侧的凸部32的底面向凸部32的前端部而凸部32的直径逐渐减小的尖细的形状，该凸部32的前端部在与具有凹凸形状的开口80的整流部54之间形成整流流出口55且位于下游侧。

根据本实施方式所涉及的喷雾装置10，在液体导入部30与气液喷出部50之间设置圆环状的气体导入部40、凸部32以及整流部54，构成为在气液喷出部50与液体导入部30之间可靠地形成气液混合部60和整流流出口55。因此，使从液体流入口31流入的液体流与从气体流入口41流入的气体流在气液混合部60碰撞，并且液体在圆环状的气体导入部40的内周面扩展之后沿着内周面转圈并被搅拌而微粒化，微粒化后的液体由整流流出口55整流并从气液喷出部50喷雾出。其结果是，可提供能够以低噪声喷雾出气化快且浸湿等较少的粒径小的液体的喷雾装置10。更具体而言，作为气化快且浸湿等较少的粒径小的例子，可提供能够以大于0db且70db以下的噪声值喷雾出大于0μm且10μm以下的粒径的液体的二流体喷嘴型式的喷雾装置10。

需要说明的是，在本实施方式中，气体流入口41配置在液体流入口31的附近，且配置为使从气体流入口41流入的气体流的流入方向与从液体流入口31流入的液体流的流入方向交叉。然而，并不限定于这样的配置。例如，气体流入口41也可以配置在相对于喷雾装置主体部20的中心轴24而与液体流入口31大致对置的位置，并且气体流入口41与液体流入口31也可以配置有多个。

需要说明的是，通过适当组合上述各种实施方式或变形例中的任意实施方式或变形例，能够实现它们各自具有的效果。另外，能够将实施方式彼此组合或者将实施例彼此组合或者将实施方式与实施例组合，并且也能够将不同的实施方式或者实施例中的特征彼此组合。

如上所述，根据本发明的喷雾装置，构成为在气液喷出部与液体导入部之间形成气液混合部与整流流出口。然后，使从液体流入口流入的液体流与从气体流入口流入的气体流碰撞，并且液体在圆环状的气体导入部的内周面扩展之后沿着内周面转圈并被搅拌而微粒化。然后，微粒化后的液体由整流流出口整流并从气液喷出部喷出。由此，可提供能够以低噪声喷雾出气化快且浸湿等较少的粒径小的液体的喷雾装置。

作为更具体的例子，可提供作为气化快且浸湿等较少的粒径小的例子而能够喷雾出10μm以下的粒径的液体，且噪声值例如为70db以下的二流体喷嘴型式的喷雾装置。

本发明的喷雾装置为作为气化快且浸湿等较少的粒径小的例子而能够喷雾出液体的粒径为小至10μm左右或其以下的液体，且噪声值例如为70db以下的喷雾装置。喷雾装置能够广泛用于空间或物质的冷却、加湿、药液喷洒、燃烧、或粉尘对策等。