JPH1176878A - 気液噴射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置の大型化を伴うことなく、高い運動エネ
ルギーを保持した拡がりのある気液混合噴流を生成でき
る気液噴射装置を得る。 【解決手段】 送風装置から送られる高速の気流に液体
を注入し、その高速の気流によって注入される液体を液
滴とし加速して液滴流と気流の混合した気液混合噴流を
生成し外部に噴射する気液噴射装置に対し、その気液混
合噴流の噴出口３までの流路を、気液混合噴流の流れに
対して直角方向に拡大する曲面１５ａと、一定の縮小率
で縮小する面１５ｂとにより、気液混合噴流の流れ方向
位置について内部圧力の変化率がほぼ一定となる矩形断
面に構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、気流に液滴が混合
した高速の気液混合噴流を生成し噴射する気液噴射装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】気流に液滴が混合した気液混合噴流は、
圧延加工の際の鋼材の冷却や薬剤の散布に使われたり、
物品の洗浄等に使われたりしている。冷却や薬剤の散布
に使われる気液混合噴流は、高い運動エネルギーを持つ
必要はなく、例えば実開昭６３―１３２６２号公報に示
されているような噴霧用ノズル装置により生成される。
これに対して洗浄等に使われる気液混合噴流は、高い運
動エネルギーを持つ必要があり、例えば特公平５―８６
２７４号公報に示されているような気液噴射装置によっ
て生成される。

【０００３】即ち、後者は液滴状または霧状の液体洗浄
媒体を洗浄ノズルから極めて高速の気流にのせて噴射す
るようにしたものである。この種の洗浄装置の気液噴射
装置は、ルーツブロアーで構成される低圧気体供給源に
気体搬送路によって接続されている。気体搬送路を介し
て送られる低圧気体は、気液噴射装置から高速大流量で
噴射される。気液噴射装置には洗浄媒体供給手段から液
体洗浄媒体が供給され、気液噴射装置のノズルヘッド内
で高速の液滴流と高速の気流からなる気液混合噴流が生
成される。この種の洗浄装置では、最大２００ｍ／ｓ程
度の高速の気流速も実現可能であり、この程度の空気流
速によって、液滴状で混入された液体洗浄媒体での２０
０ｍ／ｓ程度の液滴速度を有した洗浄が可能であり、電
子部品や精密機械の製造工程で製品に付着した汚れも、
フロン等を使わずに除去することができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の気
液噴射装置においても、より有効性の高い気液混合噴流
を生成するには克服すべき問題がある。即ち、装置の大
型化を伴うことなく、高い運動エネルギーを保持した拡
がりのある気液混合噴流が得難いことであり、低圧気体
供給源等の能力アップによらずに気液混合噴流の流速を
高めることが難しいことである。

【０００５】本発明は上記した従来の問題点を解消する
ためになされたもので、その課題とするところは、装置
の大型化を伴うことなく、高い運動エネルギーを保持し
た拡がりのある気液混合噴流を生成できる気液噴射装置
を得ることであり、洗浄効果の高い気液噴射装置を開発
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成するため
に請求項１の発明は、送風装置から送られる高速の気流
に液体を注入し、その高速の気流によって注入される液
体を液滴とし加速して液滴流と気流の混合した気液混合
噴流を生成し外部に噴射する気液噴射装置について、そ
の気液混合噴流の噴出口までの流路を、気液混合噴流の
流れに対して直角方向に拡大する曲面と、一定の縮小率
で縮小する面とにより、気液混合噴流の流れ方向位置に
ついて内部圧力の変化率がほぼ一定となる矩形断面に構
成する手段を採用する。

【０００７】前記課題を達成するために請求項２の発明
は、送風装置から送られる高速の気流に液体を注入し、
その高速の気流によって注入される液体を液滴とし加速
して液滴流と気流の混合した気液混合噴流を生成し外部
に噴射する気液噴射装置について、その気液混合噴流の
噴出口に至る流路を、矩形断面にして所望の特性を得た
気液噴射装置を、１／ｎ倍に縮小して１／ｎ倍の気液噴
射装置を構成し、これをｎ個並べて一つの機能体として
構成する手段を採用する。

【０００８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．始めに、図１によりこの実施の形態１の
気液噴射装置を適用して構成した洗浄装置全体について
説明する。この洗浄装置は、主として調理用具や食器類
などを洗浄するためのものである。洗浄装置の洗浄機能
を果たす中核部分は、高速の気流を生成し送風する送風
系１と、この送風系１による高速の気流に洗浄液を供給
する洗浄液供給系２と、高速の気流に洗浄液供給系２か
ら供給される洗浄液の液滴が混在する気液混合噴流を生
成し、噴出口３から噴出するノズル状の気液噴射装置４
により構成されている。

【０００９】送風系１は、送風機５の送風を気体流路を
介して気液噴射装置４に送り、高速の気流を生成し外部
へ噴出するための構成であり、送風機５の吸込み側には
フィルタが装着されている。気体流路は送風機５の吹出
側と気液噴射装置４間を連絡する送気管で構成されてい
る。洗浄液供給系２は、洗浄液を気液噴射装置４に送り
込む管路として構成され液量調節手段６が設けられてい
る。

【００１０】上記した送風系１と洗浄液供給系２と気液
噴射装置４とは、図１に示すように洗浄物として、例え
ば皿やフライパンなどを出し入れできる開口部７を上部
に有する洗浄槽８を設けたキャビネット本体９に組付け
られている。気液噴射装置４はその噴出口３を除きキャ
ビネット本体９内に構成された防音空間に組込まれ、噴
出口３のみが洗浄空間に臨んで斜め下向きの横方向に開
口している。洗浄槽８は、底部に排水用の凹部があり、
この凹部の下端には排水管が下水道等への排水を可能に
接続されている。

【００１１】上記のように構成された洗浄装置は、洗浄
物を手で保持して洗浄槽８の洗浄空間に、開口部７から
洗浄する面を気液噴射装置４の噴出口３に対向させるこ
とにより洗浄動作が行なわれる。即ち、使用者が手にし
た洗浄物を開口部７から洗浄空間内に差し出すと、送風
機５が駆動され気液噴射装置４に送風が行なわれ同時
に、遮断されていた洗浄液が気液噴射装置４に一定の流
量で供給される。気液噴射装置４に供給された洗浄液
は、気液噴射装置４の内部において高速の気流により液
滴化され加速されて高速の液滴流となり、気流と混ざっ
た高い運動エネルギーを持つ気液混合噴流となって噴出
口３から洗浄空間に保持された洗浄物に噴射される。

【００１２】洗浄空間に向かって噴出した気液混合噴流
は洗浄物に衝突し、高速の液滴流の衝撃力と水の流れ落
ちる作用と、さらに高速の気流の衝突による払拭作用を
同時的に発揮し、これにより洗浄物に付着していた汚れ
は、極短時間で剥離され押し流され吹飛ばされて除去さ
れる。汚れを含んだ液滴は洗浄物の表面に沿ってその端
部まで気流により速やかに押しやられ、洗浄物から剥離
されて洗浄槽８の底側に流下して、排水管から下水道等
に排水される。

【００１３】洗浄物が食器類の場合では、気液噴射装置
４から噴射する気流の速度は、洗浄性能の観点からは４
０ｍ／ｓ程度以上が望ましいが、人体の皮膚への衝突圧
力を考慮し、８０ｍ／ｓ程度以下として設定される。こ
の値は洗浄効果が十分に得られ、かつ気液混合噴流が手
に当たっても痛みを感じさせない程度である。洗浄液供
給系２から供給される洗浄液の流量は、１０リットル／
分以下である。この実施の形態の洗浄装置では、１立方
ｍ／分程度の空気と５リットル／分程度の洗浄液によっ
て、流速８０ｍ／ｓ程度以下の気液混合噴流が生成され
噴出される。

【００１４】次に、上記構成の洗浄装置に適用した気液
噴射装置４について図２，３に基づいてより詳細に説明
する。気液噴射装置４は、一端側に形成された高速の気
流を導入する気流導入部１０と、対向する他端側に形成
された噴出口３を内部の流路で連絡させたノズル状に構
成されている。中央部は図３における上下方向にそれぞ
れ円弧状の段差１１により繋った二段の段差部１２を持
った膨出部１３として形成され、高さの低い方の段差部
１２は円弧状の段差１４によって噴出口３に続く矩形断
面形状の加速部１５に連続し、高い方の段差部１２は気
流導入部１０に連続している。加速部１５は、気液混合
噴流の流れに対して直角方向に拡大する曲面１５ａと、
一定の縮小率で縮小する面１５ｂとにより、気液混合噴
流の流れ方向位置について内部圧力（動圧）ｐの変化率
ｄｐ／ｄｘがほぼ一定となる矩形断面に構成されてい
る。従って、加速部１５の開口端でもある噴出口３は、
図２に示すように矩形の開口部となっている。膨出部１
３の内部には液体注入部１６が幅方向に組込まれてい
る。

【００１５】液体注入部１６は膨出部１３の高さの低い
噴出口３側の段差部１２により形成される通路中に、通
路の当該部を図３における上下方向に分岐させる形態に
組込まれている。液体注入部１６の上流側端は高さの高
い段差部１２と低い段差部１２との段差１１付近から先
細になって気流導入部１０側に入り込んでいる。また、
その下流側端は高さの低い段差部１２と加速部１５との
段差１４の若干上流側に位置し、中央は円弧状の凹部が
幅方向に形成されている。液体注入部１６の段差部１２
に面する外殻の両面１７は流線形の面に形成され、これ
らの面１７と通路の内壁１８とによる隙間が気液混合流
路１９として構成されている。その各気液混合流路１９
の上流部となる液体注入部１６の上記各面１７に、各気
液混合流路１９を横断する方向に各気液混合流路１９に
液体（洗浄液）を注入する液体吐出口２０が設けられて
いる。

【００１６】液体吐出口２０には、液体注入部１６の一
側から外部に引き出された液体供給管２１から液体（洗
浄液）が供給される。各液体吐出口２０は気流にほぼ直
角の向きに開口し、高い段差部１２と低い段差部１２の
段差１１にほぼ向き合う位置に合わせられている。この
液体吐出口２０は小孔の列として構成してもよいが、ス
リット状に構成する方が液滴形成に対する気流の無効成
分が少なくなり液滴の形成が良好になる。これらの気液
混合流路１９は、上記液体注入部１６より下流側の合流
部２２において０度以上、９０度未満の角度をもって交
錯し合流して加速部１５を経て、噴出口３に連絡してい
る。

【００１７】上記構成の気液噴射装置４の気流導入部１
０に送風系１の末端を接続し、液体注入部１６の液体供
給管２１に洗浄液供給系２の末端を接続して高速の気流
と液体（洗浄液）を供給することにより、噴出口３から
高い運動エネルギーを持った気液混合噴流を噴出させる
ことができる。気流導入部１０から導入された気流は、
液体注入部１６の上流側端において分流し、それぞれ各
気液混合流路１９側に流れ込み流速を増して気液混合流
路１９の内壁１８に沿って流れていく。

【００１８】一方で、液体注入部１６の外殻に沿って流
れる気流は、その直後において各液体吐出口２０から注
入される液体（洗浄液）を面１７に沿って薄膜化し、エ
ッヂ状の端部において面１７から剥離させ微粒化して液
滴とする。液滴は気流に加速され、液滴流となって気流
とともに各気液混合流路１９の出口へ流れていく。この
時、内壁１８側を流れる流速の速い気流が形成されてい
るので、液滴流は内壁１８側へは流れにくい。従って、
液滴の内壁１８への付着による抵抗は少なく気液混合流
路１９での気液混合流の流れは円滑であり、運動エネル
ギーの消耗も少ない。液体注入部１６の端部は円弧状の
凹部によりエッジ状になっているので、液滴流は円滑に
切り離されて流れていく。

【００１９】各気液混合流路１９を流れ出た気液混合流
は、液体注入部１６の下流端近傍の合流部２２において
角度をもって交錯し合流する。ここで二つの気液混合流
は強く衝突し、液滴流の液滴が衝突の繰り返しにより微
粒化される。微粒化された液滴は気流により加速性を増
し、合流部２２から加速部１５に流れ出す。加速部１５
は、一定の縮小率でストレートに噴出口３に向って縮小
する面１５ｂと、動圧変化の一定の曲線で噴出口３に向
って拡開する曲面１５ａで構成された矩形断面形状に形
成された通路であるので、気液混合噴流は乱れの少ない
状態で絞られ、拡がりながら撹拌され加速されて噴出口
３から勢いよく斜め下向きに噴出され、幅の広い流速の
速い気液混合噴流となり広域な洗浄機能を果たす。な
お、気液噴射装置４自体は、食器等の洗浄装置に限ら
ず、例えば車両の洗浄装置等に対しても適用できる。

【００２０】実施の形態２．図４はこの実施の形態２の
気液噴射装置を示したものである。この気液噴射装置も
その基本的な構成は実施の形態１で示したものと同じで
ある。従って、実施の形態１のものと同じ部分について
は同一の符号を用いそれらについての説明は省略する。

【００２１】この実施の形態２は、実施の形態１で示し
たような所望の特性の得られた気液噴射装置４を、１／
ｎ倍に縮小して１／ｎ倍の気液噴射装置４ａを構成し、
これをｎ個並べて一つの機能体として図４に示すように
構成したものである。例えば、１／２の気液噴射装置４
ａでは、気液噴射装置４の流路面積に関する全ての寸法
を１／√２にすることにより構成する。この気液噴射装
置４ａの流路面積は、（１／√２）×（１／√２）で１
／２となる。これを図４に示すように二個並べると、気
液噴射装置４と同一静圧、同一風量で気液混合噴流の幅
は、２×（１／√２）となり気液噴射装置４の１．４倍
に拡大することができ、洗浄装置に適用した場合の使い
勝手が向上する。気液噴射装置４ａは図４のように近接
して並べても、離して並べても構わない。

【００２２】また、液体注入部１６から例えば気液噴射
装置４について４ｌ／ｍｉｎ流すものとすると、各液体
吐出口２０はそれぞれ２ｌ／ｍｉｎを受け持つことにな
る。気液噴射装置４ａを二つ並べたものでは、同様に４
ｌ／ｍｉｎ流すものとすると、各液体吐出口２０はそれ
ぞれｌ／ｍｉｎを受け持つことになる。即ち、単位流量
あたりの洗浄液の液膜長さが√２倍になるため液膜の厚
みは１／√２倍となり、液体吐出口２０からの初期液膜
厚さが薄くなるため、微粒化が促進され気流による加速
効率も向上し、液滴速度の速い気液混合噴流が生成でき
る。

【００２３】

【発明の効果】以上実施の形態での説明からも明らかな
ように、請求項１の発明によれば装置の大型化を伴うこ
となく、高い運動エネルギーを保持した拡がりのある気
液混合噴流を生成できる洗浄効果の高い気液噴射装置を
得ることができる。

【００２４】請求項２の発明によれば、装置の大型化を
伴うことなく、高い運動エネルギーを保持した拡がりの
ある気液混合噴流を生成できる洗浄効果の高い気液噴射
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１の気液噴射装置を適用した洗浄
装置を示す斜視図である。

【図２】 実施の形態１の気液噴射装置を示す斜視図で
ある。

【図３】 実施の形態１の気液噴射装置の断面図であ
る。

【図４】 実施の形態２の気液噴射装置を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 送風系、 ２ 洗浄液供給系、 ３ 噴出口、 ４
気液噴射装置、 ４ａ 気液噴射装置、 １５ａ 曲
面、 １５ｂ 面。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 倉橋 安則 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風装置から送られる高速の気流に液体
   を注入し、その高速の気流によって注入される液体を液
   滴とし加速して液滴流と気流の混合した気液混合噴流を
   生成し外部に噴射する気液噴射装置であって、その気液
   混合噴流の噴出口までの流路を、気液混合噴流の流れに
   対して直角方向に拡大する曲面と、一定の縮小率で縮小
   する面とにより、気液混合噴流の流れ方向位置について
   内部圧力の変化率がほぼ一定となる矩形断面に構成した
   気液噴射装置。
2. 【請求項２】 送風装置から送られる高速の気流に液体
   を注入し、その高速の気流によって注入される液体を液
   滴とし加速して液滴流と気流の混合した気液混合噴流を
   生成し外部に噴射する気液噴射装置であって、その気液
   混合噴流の噴出口に至る流路を矩形断面にして所望の特
   性を得た気液噴射装置を、１／ｎ倍に縮小して１／ｎ倍
   の気液噴射装置を構成し、これをｎ個並べて一つの機能
   体として構成した気液噴射装置。