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技術 吸気単体スプレーノズル

出願人 デラバンインコーポレーテッド
発明者 チエン-ペイ・マオロイ・イー・パック、ジュニア
出願日 1992年10月8日 (28年2ヶ月経過) 出願番号 1992-269809
公開日 1994年8月2日 (26年4ヶ月経過) 公開番号 1994-210201
状態 特許登録済
技術分野 二流体噴霧 ノズル及び噴霧装置
主要キーワード ノズル構成要素 空気渦 組立て位置 横スロット 渦巻き運動 渦巻きパターン 空気混和 渦巻き流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1994年8月2日)のものです。
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図面 (4)

目的

高濃度の泡を含む噴霧を作るスプレーノズルを提供することである。

構成

ノズル内にほぼ軸方向に整列した1対の渦流室を備えている。燃料又はその他の流体が第1又は前方渦流室に大体接線方向で層流パターン入り相互接続オリフイスを通って第2又は後方渦流室に通るはげしい液体と空気の混合が第2の渦流室で起り、次に混合物が相互接続オリフイス、第1の渦流室及び放出オリフイスを通って吸気スプレーとして放出される。

概要

背景

この形式ノズルが従来技術において周知である。単式スプレーノズル又は噴霧器の本質的特徴渦流室といわれている内部空間である。渦流室は通常は、一端に閉じたベース面があり、他端にテーパ付き又は球形の表面をもった大体円筒形になっており、放出オリフイスがテーパ付き又は球形の表面の頂点又はその近くに渦流室からの出口を形成している。一つ以上の入口通路加圧された液体を渦流室の中へ円筒形の軸に対してほぼ接線方向に入れる。接線方向通路は、渦流室内渦巻き流体流を渦の性質で作り、次に渦効果は、外部空気を放出オリフイスを通して引き込む中央低圧領域を作る。このようにして作られる低圧領域によって空気心渦巻き液体によって囲まれている中央渦が形成される。中央渦内での空気と液体の相互作用が次に渦流室を放出オリフイスを通して連続して放出されるとき無数の小さい液滴で構成された液噴霧を作ることは周知である。いくつかの従来のノズルにおいて、流体がそのような渦流室からもう一方の渦流室の中へ放出オリフイスを通過する前に軸方向に外方に通るものがあった。しかし、このような2室クズルは、本発明の構造的特質も機能的特質ももっていなかった。 ある用途の場合には、液体の小滴で構成される噴霧パターンが全く満足である。ガスタービンエンジン油燃焼器などの燃焼領域に油を噴霧するのに用いるような他の用途については、異なる特性を有する噴霧が好ましい。燃焼用途には空気混入噴霧を与えることが特に望ましい。これは、捕えられた空気を囲む液体の薄膜が各気泡となっている泡を含む噴霧を発生することによって達成できる。泡を含む噴霧が強化された望ましい燃焼特性を示すことが知られている。これは、空気と燃料の混合が改良され、点火燃焼が起る噴霧内化学当量比がより好ましいものになることによると考えられる。しかし、泡形成の望ましい水準が単純形の従来のノズルにおいて、又は空気をノズルに噴射しなければならないものなどの他の公知のノズル設計で容易に得ることができない。

概要

高濃度の泡を含む噴霧を作るスプレーノズルを提供することである。

ノズル内にほぼ軸方向に整列した1対の渦流室を備えている。燃料又はその他の流体が第1又は前方渦流室に大体接線方向で層流パターン入り相互接続オリフイスを通って第2又は後方渦流室に通るはげしい液体と空気の混合が第2の渦流室で起り、次に混合物が相互接続オリフイス、第1の渦流室及び放出オリフイスを通って吸気スプレーとして放出される。

目的

したがって、本発明の目的は、製作が簡単で経済的であり、放出噴霧の中に確実でかなり高い水準で泡を形成できる設計を有する改良単体ノズルを提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

スプレーノズルにおいて、後端から前端まで伸び流体導管を有する本体部材と、前記流体導管の前端にある放出オリフイスと、前記ノズル内にあって前記放出オリフイスの後方に置かれた第1渦流室と、前記ノズル内にあって前記第1渦流室内空気渦を作るように加圧液体を前記流体導管から前記第1渦流室の中へ導入する液体導入手段と、前記第1渦流室の軸方向に後方に置かれ、内部オリフイスと前記内部オリフイスから後方に間隔をあけ、前記内部オリフイスに向かい合う関係にある床面を有する第2渦流室とを備え、前記内部オリフイスが前記第1と第2の渦流室の間に置かれて、前記第1渦流室内に形成された前記空気渦が前記第2渦流室内へ軸方向に伸びることができるようにしているスプレーノズル。

請求項2

内部オリフイスの直径が放出オリフイスの直径より小さい請求項1に記載のスプレーノズル。

請求項3

第2渦流室の軸方向長さが第2渦流室の直径より小さい請求項1に記載のスプレーノズル。

請求項4

前記液体導入手段が液体を第1渦流室に接線方向にかつ前記ノズル縦軸に斜めの角度で入らせるように方向づけられた少なくとも一つの通路を有する流体通路を備えている請求項1に記載のスプレーノズル。

請求項5

前記液体導入手段が液体を第1渦流室に切線方向にかつ前記ノズルの縦軸に垂直に入らせるように方向づけられた少なくとも一つの通路を有する流体通路を備えている請求項1に記載のスプレーノズル。

請求項6

スプレーノズルにおいて、後端から前端まで伸びる流体導管を有する本体部材と、前記流体導管の前端にある放出オリフイスと、前記流体導管内で前記放出オリフイスの後方に置かれた分配器部材と、前記ノズル内で前記放出オリフイスと前記分配器部材の間にあって大体環状の壁を有する第1渦流室と、前記ノズル内にあって前記第1渦流室内に空気渦を作るように加圧液体を前記流体導管から前記第1渦流室の中へ導入する液体導入手段と、前記ノズル内で前記分配器部材内に完全に入って形成され、大体環状の壁、内部オリフイス及び前記内部オリフイスから後方に間隔をあけ、前記内部オリフイスに向かい合う関係にある床面を有する第2渦流室とを備え、前記内部オリフイスが前記第1と第2の渦流室の間に置かれた前記第1渦流室内に形成された前記空気渦が前記第2渦流室内へ軸方向に伸びることができるようにしているスプレーノズル。

請求項7

内部オリフイスの直径が放出オリフイスの直径より小さい請求項6に記載のスプレーノズル。

請求項8

第2渦流室の軸方向長さが第2渦流室の直径より小さい請求項6に記載のスプレーノズル。

請求項9

前記液体導入手段が前記分配器部材の前向き面に形成され、液体を前記第1渦流室を画定する壁に接線方向にかつ前記ノズルの縦軸に斜めの角度で入らせるように方向づけられた少なくとも一つの通路を備える請求項6に記載のスプレーノズル。

請求項10

前記液体導入手段が前記分配器部材の前向き面に形成され、液体を前記第1渦流室を画定する壁に接線方向にかつ前記ノズルの縦軸に垂直に入らせるように方向づけられた少なくとも一つの通路を備えた請求項6に記載のスプレーノズル。

請求項11

単体スプレーノズルにおいて、本体部材と、前記ノズルの放出端にある放出オリフイスと、大体環状の壁を有し、前記放出オリフイスの軸方向に内方に置かれた第1渦流室と、液体を前記ノズルの入口端から導管を通し、前記液体を前記第1渦流室に加圧して前記大体環状の壁に接線方向に入らせる手段を備え、やはり、大体環状の壁を有し、前記第1渦流室の軸方向に後方に置かれた第2渦流室と、前記第1渦流室内に液体によって形成された空気渦が前記第2渦流室の中へ軸方向に入ることができるように前記第1と第2の渦流室の間に置かれ、前記第1と第2の渦流室を接続する内部オリフイスを有することを特徴とする単体スプレーノズル。

請求項12

内部オリフイスの直径が放出オリフイスの直径より小さい請求項11に記載のスプレーノズル。

請求項13

第2渦流室の軸方向長さが第2渦流室の直径より小さい請求項11に記載の単体スプレーノズル。

請求項14

前記液体が前記第1渦流室に前記ノズルの縦軸に斜めの角度で入る請求項11に記載の単体スプレーノズル。

請求項15

前記液体が前記第1渦流室に前記ノズルの縦軸に垂直に入る請求項11に記載の単体スプレーノズル。

技術分野

0001

本発明は、一般的にいえば、液体噴霧するノズルに関し、さらに具体的にいえば、それは単体圧力噴霧器又はスプレーノズルによって放出される流体中に形成される泡の量を多くする改良に関するものである。

背景技術

0002

この形式のノズルが従来技術において周知である。単式スプレーノズル又は噴霧器の本質的特徴渦流室といわれている内部空間である。渦流室は通常は、一端に閉じたベース面があり、他端にテーパ付き又は球形の表面をもった大体円筒形になっており、放出オリフイスがテーパ付き又は球形の表面の頂点又はその近くに渦流室からの出口を形成している。一つ以上の入口通路加圧された液体を渦流室の中へ円筒形の軸に対してほぼ接線方向に入れる。接線方向通路は、渦流室内渦巻き流体流を渦の性質で作り、次に渦効果は、外部空気を放出オリフイスを通して引き込む中央低圧領域を作る。このようにして作られる低圧領域によって空気心渦巻き液体によって囲まれている中央渦が形成される。中央渦内での空気と液体の相互作用が次に渦流室を放出オリフイスを通して連続して放出されるとき無数の小さい液滴で構成された液噴霧を作ることは周知である。いくつかの従来のノズルにおいて、流体がそのような渦流室からもう一方の渦流室の中へ放出オリフイスを通過する前に軸方向に外方に通るものがあった。しかし、このような2室クズルは、本発明の構造的特質も機能的特質ももっていなかった。 ある用途の場合には、液体の小滴で構成される噴霧パターンが全く満足である。ガスタービンエンジン油燃焼器などの燃焼領域に油を噴霧するのに用いるような他の用途については、異なる特性を有する噴霧が好ましい。燃焼用途には空気混入噴霧を与えることが特に望ましい。これは、捕えられた空気を囲む液体の薄膜が各気泡となっている泡を含む噴霧を発生することによって達成できる。泡を含む噴霧が強化された望ましい燃焼特性を示すことが知られている。これは、空気と燃料の混合が改良され、点火燃焼が起る噴霧内化学当量比がより好ましいものになることによると考えられる。しかし、泡形成の望ましい水準が単純形の従来のノズルにおいて、又は空気をノズルに噴射しなければならないものなどの他の公知のノズル設計で容易に得ることができない。

発明が解決しようとする課題

0003

したがって、本発明の目的は、製作が簡単で経済的であり、放出噴霧の中に確実でかなり高い水準で泡を形成できる設計を有する改良単体ノズルを提供することである。

課題を解決するための手段

0004

本発明の重要な特徴は、第1渦流室から軸方向に後方に間隔をあけた第2密閉渦流室を有し、さらに第1渦流室に形成された渦が第2渦流室の中へ軸方向に伸びることができるように第1渦流室と第2渦流室の間に置かれた流体通路を有する単体形の吸気噴霧器又はスプレーノズルである。

0005

次に、図1を参照すると、本発明に従って構成されたノズル10が後端16から前端18まで軸方向に伸びる流体導管14を有する本体部材12を備えると見られる。放出オリフイス22を有するニブ要素22が本体部材12の前端の方へ向いて導管14の中に取付けられている。ニブは、導管14の内面にある後方に向いている肩25に係合してニブを本体部材12の中で位置決めする前方に向いている肩24を備えている。

0006

分配器部材26が導管14の中でオリフイス22とニブ20の後方に位置決めされている。分配器前向き面28は、ニブの後ろ向き面30に係合する。したがって、ニブ20は本体部材12にある肩25と分配器26の面28との間にしつかり保持されている。ニブ20と分配器26は、それらの間に放出オリフイス22と連絡している密閉渦流室を形成するように周知のようにして構成されている。

0007

分配器26の前向き面28に形成された一つ以上のスロット34が導管14の前方部分内の流体を渦流室32に入れることができるようにする流路となっている。一つ又は複数のスロット34は、本明細書においてあとで説明する目的のために渦流室内に渦巻き流体を作るように流体流を導くために周知の方法で方向づけられて構成されている。

0008

ニブ20と分配器26は、本体部材12の中の導管内部の図示の組立て位置保持器36によって保持されている。この保持器は、分配器26の後ろ向き座40に当接する前向き座38を有する大体円筒形の部材である。保持器36の外周辺にある雄ねじ42が導管14の内壁にある雌ねじに係合するので、保持器を導管14の中の縦軸の回りに回転させると、保持器を本体部材12に対して軸方向に前方へ進める。保持器36の軸方向に前方部分は、分配器26をニブ20の方へ動かし、次にニブ20を肩25にしっかり載せて本体部材12、ニブ20、分配器26及び保持器36のすべてを従来技術で周知のやり方でしっかり接続した組立体にする。ねじ42と44によって進めるために、保持器36の回転を容易にするために、保持器は、ねじ回し又は他の適当な道具を容易に係合できる横スロット46を備えている。

0009

図1に例示した実施例においては、保持器がねじ42とねじ44の間のかみ合い領域において、導管14の幅全部を占めるので、保持器は導管14を通る液体の流れを妨げることになることが分かる。導管14を通って液体が所望通りに流れることができるようにするために、保持器36は中央穴48と雄ねじ42の前方の場所に保持器の構造体を貫通して穴48から外部まで伸びる一つ以上の横孔50を備えている。この周知の構成は、後端16で導体14に入る流体が穴48と横孔50を通って保持器36の前部を囲む導管14の部分及び流体がスロット14に入り渦流室32に流入する分配器26の後部に入ることができるようにしている。渦流室32はニブ20の大体環状の壁30によって限られ、加圧液体がスロット34などの一つ以上の通路を通って渦流室32に入るとき、液体は渦流室32の中で周知のようにして渦巻き運動を始める。液体が大体規則正しいか層流流れパターンで渦流室32の中で旋回するとき、液体は渦流室の縦軸に沿って中央低圧領域を作り出す。低圧によってノズルの外側の比較的高圧の空気からノズルに対して後ろ向きに放出オリフイスを通して吸気又は空気の内向き流れが生ずる。渦流室内では、渦巻き液体と吸気の組合せは軸に沿って空気と液体を混合する渦を生ずると知られている。

0010

従来技術においては、分配器26の前面53は、ほぼ平らか又はわずかに形がついており(たとえば凹形)、渦流室32のためのはっきり画定された底として働く。したがって、従来技術において周知の形式の単体噴霧器にできる。渦の最大長さは、放出オリフイス22と分配器26の前面53の間の軸方向距離に等しい。従来技術によるこの限られた距離の範囲内での空気と液体の混合は、泡があるとしても少い液体の小滴を主に含む噴霧を作ると知らされている。この特性は、従来の単体渦流室内の渦流が実際には圧倒的に層流であり、渦はもっぱら層流環境内にある。

0011

図1に示された本発明の実施例においては、第2渦流室54が分配器26の完全に本体内に形成されている。この第2渦流室は、大体環状の壁55、床表面58及び前面53を通って第1渦流室と通じ、放出オリフイス22と大体軸方向整列した内部オリフイスを備えている。

0012

第1渦流室の後方に軸方向に位置決めされ、二つの渦流室32と54の間を連通させる内側オリフイス56を備えた第2渦流室54を設けたことが図面の図2に「A」として示された長めの渦の形成を可能にし、促進する。これに関連して、述語「長め」は、渦が放出オリフイス22と分配器26の前面53の間の距離より大きい軸方向長さを持っていることを表わしている。

0013

図2に示されているように渦は第1渦流室32を軸方向に通り抜け第2渦流室54の中へ伸びている。二つの渦流室32と54における流体流れパターンは著しく異なり、第1渦流室32の中の流れは、渦巻きパターンがスロット34のような通路手段を通り渦流室32に入る流体の直進する正の流れによって作り出されるので事実上ほぼ層流であると思われる。対照的に、第2渦流室54に入る流体の直進する正の流れがなく、むしろ、空気と液体が渦Aを経てオリフイス56を通って第2渦流室54に入る。第2渦流室54における流体流れパターンは、第1渦流室32におけるパターンに比べてより無秩序で非層流である。普通は、第2渦流室54内の空気渦は、絶えず変化する曲がりくねった形(図2に矢印で示されている)で動きまわり、高度の乱流空気混和を作ると思われる。有限の軸方向長さを定める床面58の存在と位置を特徴とする第2渦流室の構成は、望ましく予期しない具合で渦の作用に影響すると考えられる。詳しくいえば、本明細書で開示した構造をもつノズルが図2のBに示された小円のほぼV形のパターンによって表わされた泡が高い割合で含まれることを特徴とすオリフイス22からの噴霧放出を生ずることが発見された。内部オリフイス56の直径が放出オリフイス22に等しいか、それよりわずかに大きくてもよいが、これまでに記録された実験結果に基づくと、内部オリフイス56の直径が放出オリフイス22の直径より小さいときすぐれた性能が得られると思われる。第2渦流室54の軸方向長さがその幅又は直径に等しいか又はそれらより大きくてもよいが、第2渦流室の軸方向長さがそれの直径より小さいときすぐれた結果が得られることも観測された。

0014

本発明の第2の実施例が図3に示され、実質上同様の要素が同じ数字で示されている。したがって、スプレーノズル110が本体部材12の後端から前端まで伸びる流体導管114を有する本体部材12と、放出オリフイス22を有し本体部材12の前端18に向う導管114の中に位置決めされたニブ120と、導管114の中でニブ120の後方に位置決めされた分配器部材126を備えている。第1渦流室132が放出オリフイス22のすぐ背後に置かれ、第2渦流室54が分配器部材126の中で第1渦流室132のすぐ背後に置かれ、内部オリフイス56を経て第1渦流室と流体で連通している。流体導管114は、図1の導管14と、第1渦流室32に入る液体の放出が少なくとも一つの通路134を経ており、図1のスロット(一つ又は複数)34を経るような斜めの角度の代りにノズル110の軸に垂直である点で異なる。他のすべての点では、図1及び図3のノズルは同様にして機能すると考えられる。

0015

本発明の好ましい実施例を図示して詳細に説明したが、他の変更形ができることはスプレ−ノズル又は噴霧器の技術の当業者に容易に明らかであろう。たとえば、ニブとノズル本体のような多数の個々の要素を、望むなら互いに一体に作ってもよい。また、当業者は、種々のノズル構成要素の間にガスケットシールを用いることが適当なことがあることを認めるであろう。しかし、このような要素は本発明の一部を構成せず、したがって簡単のために図面及び明細書から省略した。

図面の簡単な説明

0016

図1本発明による第1及び第2渦流室を有する改良した単体形スプレーノズル又は噴霧器の著しく拡大した断面図である。
図2ノズルが動作状態にあるとき作られる中央渦と噴霧のパターンの図を追加した図1のノズルの図である。
図3本発明による第2の実施例の著しく拡大断面図である。

--

0017

10ノズル
12 本体部材
14流体導管
20ニブ
22 放出オリフイス
26分配器部材
32 第1渦流室
36保持器
46横スロット
48中央穴
50横孔
54 第2渦流室
56 内部オリフイス

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