JPS6157055B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は気体―気体、気体―液体、液体―液体
等の二種以上の流体の混合噴射装置に関するもの
で、より具体的には本願出願人の先願に係る特願
昭53−34869「流体装置」の改良に関するもので
ある。

特願昭53−34869に係る「流体装置」では、流
入口並びに流出口を備えた中空体の内周部に流出
口に向けて開口した微小な空隙部を形成し、この
空隙部に連通して加圧流体供給手段を設け、この
空隙部に流体を所定の圧力値で供給すると、この
空隙部に供給された流体の流速が音速状態に達し
てこの流体の放出側に所謂音速の壁なるものが形
成され、この音速の壁によつて空隙内の流体は励
起されて極めて微小な撹流となつて空隙内を移動
し放出される。このような音速状態で微小な撹流
となつた流体は空隙内から何重もの音速の壁とな
つて中空体の流出口側に放出されて拡がり、各音
速の壁が恰もピストンのように作用して中空体内
の流体を流出口へ向けて前方へ駆動する。このよ
うな微小な空隙部における流体の撹流の発生は、
流体が空隙部を音速状態で流通することが必要
で、このため加圧流体供給手段による空隙部の流
入側と流出側の圧力差が空気の場合２：１以上と
することが知られている。

上記のように中空体内の流体をピストンのよう
な作用により前方へ駆動することにより、中空体
の流入口側に大きな負圧が生じ、流入口を例えば
液体に臨ませしかも加圧流体として空気を微小な
空隙部に圧送することによつて、中空体の流出口
からは空気と液体とや霧状に混合噴射されること
が知得されている。

本発明は上記の知得に基づき、上記「流体装
置」を更に改善することによつて、気体―気体、
気体―液体、液体―液体等の二種以上の流体をよ
り緊密に混合し効果的に噴射する装置を提供する
にある。

即ち、本発明の流体混合噴射装置では、流入口
並びに流出口を備えた中空体の内周面部に該流出
口に向けて開口した微小な空隙部を形成し、該空
隙部を加圧流体供給手段を介して第一の流体と連
通し、該中空体の該空隙部と該流入口との管の内
周部をベンチユリ状に形成し、該ベンチユリの挾
隘部に複数個の微小な開口を形成して該開口を該
中空体から分岐した管によつて第二の流体と連通
するとともに該流入口を大気に開放し、該加圧流
体供給手段によつて該空隙部に供給される第一の
流体の流入圧力と該空隙部から該中空体の内部へ
放出される該第一の流体の流出圧力の比率が２：
１以上となるように該空隙部の寸法並びに該加圧
流体供給手段の圧力を設定してなる。

このように、第一の流体が前記空隙部から微小
な撹流となつて前記中空体の内部に放出される
と、上述のように中空体の流出口側内部の流体は
ピストンのように作用して前方へ駆動されるため
中空体の流入口内部には大きな負圧が生じる。こ
のような大きな負圧によつて、中空体から分岐し
た管によつて第二の流体が吸引され、この第二の
流体が中空体の他の内周部に形成された微小な開
口を通つて細かく分割されて中空体内に入り、微
小な撹流となつて活性化している第一の流体と緊
密に混合され、中空体の流出口から噴出される。
この際、中空体内の前記負圧と前記微小な開口の
入口側の圧力差が充分に大きいと、この微小な開
口を通つて中空体内に入る第二の流体が音速状態
に達し、微小な撹流となつて活性化した状態で中
空体内に入るため、他の微小な撹流となつて活性
化している第一の流体と極めて一層良好に混合さ
れて中空体の流出口から噴出される。

上記の第二の流体が微小な開口を通つて中空体
内に入る際に大きな負圧が中空体の内部に生ずる
ようにするため、本発明では中空体の流入口側の
一部を内方に絞つてベンチユリ状に形成し、この
ベンチユリの挾隘部に複数個の前記微小な開口を
形成するようにすることである。

以下に本発明の好適な実施例を示す添附図面を
参照にして本発明を詳述する。

第１図はこの発明に係る流体混合噴射装置の一
実施例を示したもので、第一の短管１にこの内径
よりも極く僅かに小さな外径を有する第二の短管
２を嵌合連結して、一つの管状中空体３を形成し
ている。第一の短管１が第二の短管２と嵌合する
第一の短管の自由端縁部４は、好ましくは溶接等
によつて第二の短管２とシールされる。第一の短
管１の内部に嵌合された第二の短管２の端縁外周
面と第一の短管１の内周面との間には極めて微小
な空隙５が環状に形成されている。ここで、好ま
しくは第一の短管は、極めて微小な孔径、例えば
12μ以下、を有する多孔性物質から形成し、更に
第二の短管２の内端外周面は研摩等によつて平滑
に鏡面仕上することである。この環状の空隙５
は、その外周壁すなわち第一の短管１の管壁に等
間隔に配列した多数の連絡孔６を通して第三の短
管７に連通している。そして、この第三の短管の
開口端側に加圧流体供給源としてのコンプレツサ
ー等のポンプ８が接続されている。

更に、第二の短管の外方の開口端側には左右か
ら中央部に向けて開口を徐々に狭隘としたベンチ
ユリ状部材９が密嵌され、このベンチユリ状部材
９に狭隘部の周囲には複数個の微小なスリツト１
０、好ましくは幅0.2mm以下のスリツト１０が形
成され、この狭隘部と第二の短管２の内面との間
には環状の空間１１が形成され、この環状の空間
１１は第二の短管に形成された複数の孔１２を介
し第二の短管２に対して分岐した管１３と連通さ
れ、この管は第二の流体、例えば液体１４を貯留
する槽１５の液体中に挿入される。好ましくはこ
のスリツト１０を微小な孔径の多孔性物質、例え
ば12μ以下の多孔性物質中に形成するか、ベンチ
ユリ状部材９全体をこのような多孔性物質で形成
する。尚、第二の短管２の外端開口部は大気に開
放している。

上記の構造に係る本発明の流体混合噴射装置を
用いて、例えば空気と水とを混合噴射するには、
第二の短管２に対して分岐した管１３の自由端を
水槽１５中に挿入し、第三の短管７に連通したエ
ヤーコンプレツサー８を駆動させればよい。この
コンプレツサー８はこれによつて圧送された空気
が空隙５の流入側と流出側で２：１以上の圧力差
を生ずるに充分な能力を有することで、空隙５の
流出側の圧力が大気圧（約１Kg／cm²）であるから
流入側の圧縮圧力が１Kg／cm²以上であれば、流入
側（大気圧＋１Kg／cm²）と流出側（大気圧）との
圧力差が２：１になる。このような圧力差を比較
的小さなコンプレツサーによつて生じさせるため
には、空隙５の大きさを極めて微小なものとする
ことで、好ましくは両短管１，２の間の空隙幅を
0.2mm以下とすることである。このように空隙５
の流入側と流出側との間に２：１以上の圧力差が
生じると、この空隙内に圧送された空気の流速は
音速は達し空隙の流出側に所謂音速の壁が形成さ
れる。この音速の壁によつて空隙内の、特に流出
側の圧縮された空気は微小な撹流（マイクロター
ビユランス）となつて活性化し第一の短管１内へ
音波状に放出され、第一の短管内の空気をその流
出口に向けて前方へピストン状に押し出す。この
ような作用により、第二の短管２の流入口側は負
圧となつて多量の空気が高速度で第二の短管内へ
吸引される。これと同時に第二の短管２から分岐
した管１３を通つて水槽中の水が吸引され、環状
の空間１１を通つてベンチユリ状部材９のスリツ
ト１０から極めて薄い層状となつて第二の短管２
の中心部へ放出される。第二の短管２の中心部空
間に入つた水は上記第一の短管１内の流体をピス
トン状に駆動する作用により高速度で第一の短管
の流出口側に流通し、第一の短管の空隙５から放
出された空気と混合して流出口から霧状になつて
外部に噴射される。この空気と水の混合の際、空
気は微小な空隙５から微小な撹流となつて第一の
短管内へ放出されるわけであるが、この微小な撹
流状態は第一の短管内へ放出後も所定の期間内持
続するため、第二の短管からの水と良好に混合さ
れ、水を極めて微小な粉霧状にして噴射する。

上記実施例において、好ましくは第一の短管１
の流出口側を微小な孔径（12μ以下）の多孔性物
質から構成し、更にベンチユリ状部材９或いはス
リツト１０を上記同様な多孔性物質から構成する
と述べたが、これはこの種多孔性物質は微小な孔
径のため水等の液体を強力に補捉して液状では容
易に放出しないが、一方気化した状態では容易に
放出するといつた性質を有することに着目しこれ
を利用したのであつて、このような多孔性物質を
用いることによつてスリツト１０を通過する液体
の一部はここで気化されて第一の短管１内の流体
と緊密に混合し、更に第一の流出口側で液体の一
部はこの多孔性物質によつて気化されて噴射され
るため、二種の流体特に液体と気体との混合噴射
をより一層良好なものとする。

第２図は本発明の第二実施例を示しており、こ
の実施例では第二の短管２に対して分岐した管１
３をポンプ１６、好ましくはダイアフラム式ポン
プ、を介して液体１４の貯留槽１５と連通してな
る点において第一実施例のものと異る。このポン
プ１６は分岐された管１３を通して供給される流
体、本実施例では液体１４、を加圧して、この液
体がベンチユリ状部材９のスリツト１０を通過す
る際にその流速が音速に達したこのスリツト１０
によつて微小な撹流を生ずるようにするものであ
る。このような撹流を生ぜしめるためのポンプ１
６の容量はスリツト１０の幅と相関関係があり、
スリツトの幅を小さくすることによつて小さな容
量のポンプを用いることができ、好ましくはスリ
ツト１０の幅（短辺の長さ）を0.2mm以下とする
ことで、液体が水の場合スリツトの入口と出口の
圧力差が約５：１以上とすることによつて、スリ
ツトを通過する際に水に微小な撹流が生じ活性化
されることが知得された。

前記第一実施例の場合にはベンチユリ状部材９
のスリツト１０を流通する液体は層状となつて第
二の短管２の内部に供給されるのに対し、第二実
施例の場合にはスリツト１０を流通する液体は微
小な撹流となるため微小な粒状でしかも活性化し
た状態で第二の短管内に供給される。このため、
第に実施例では、微小な粒状となつた液体は更に
第一の短管１内で微小な撹流となつた空気と緊密
に撹拌混合されて、ほとんど気化した状態で第一
の短管１の流出口から噴射される。これ故、本第
二実施例の装置は、特に第二の短管に供給される
液体として液体燃料を用いた場合その効果は著し
いものである。

上記本発明の実施例はその好適な例を示すだけ
であつて、他の種々の変更が可能である。例え
ば、第一の短管と第二の短管とを一本の中空管か
ら構成し、環状の空隙５はこの中空管内に一端に
フランジを有するリング状部材を圧入することに
よつて形成できる。また、ベンチユリ状部材の代
りに、第二の短管の一部を内方に絞つて左右から
徐々に狭隘となる通路を形成し、この短管の狭隘
部に前記スリツト１０を形成してもよい。

また、上記実施例では第一の短管に気体である
空気を第二の短管に分岐した管から液体である水
を供給し、両者を混合噴射する場合について説明
したが、気体・液体の組合せはこれに限られるも
のでなく、第一の短管に気体第二の短管に気体、
第一の短管に液体第二の短管に液体を供給する場
合にも同様な混合噴射効果が得られるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例に係る混合噴射装
置を示す断面図、第２図は本発明の第二実施例に
係る混合噴射装置を示す断面図である。 １…第一の短管、２…第二の短管、３…管状中
空体、５…微小な空隙、７…第三の短管、８…ポ
ンプ、９…ベンチユリ状部材、１０…スリツト、
１１…環状の空間、１３…分岐した管、１４…液
体、１６…ポンプ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 流入口並びに流出口を備えた中空体の内周面
   部に該流出口に向けて開口した微小な空隙部を形
   成し、該空隙部を加圧流体供給手段を介して第一
   の流体と連通し、該中空体の該空隙部と該流入口
   との間の内周部をベンチユリ状に形成し、該ベン
   チユリの挾隘部に複数個の微小な開口を形成して
   該開口を該中空体から分岐した管によつて第二の
   流体と連通するとともに該流入口を大気に開放
   し、該加圧流体供給手段によつて該空隙部に供給
   される第一の流体の流入圧力と該空隙部から該中
   空体の内部へ放出される該第一の流体の流出圧力
   の比率が２：１以上となるように該空隙部の寸法
   並びに該加圧流体供給手段の圧力を設定してなる
   ことを特徴とする流体混合噴射装置。