JP3727781B2 - 原料・燃料用吐出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液体原料又は燃料を吐出することにより作動する各種機械や液体原料又は燃料を吐出することにより上記液体を処理する各種機械に使用する液体吐出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から特定の分野に於いて、液体を微細粒子として吐出する装置としては、例えば、特開平６−４００３０号公報等に開示されているインクジェット吐出装置が知られている。しかしながら、この様な吐出装置は、使用の際の周囲環境の温度、圧力等の変動が少なく、比較的定常的な条件下で使用されるので、操作環境の大幅な変動に曝されることはない。
一方で、半導体などの製造の際に副原材料として、各種化学物質の微粉末が使用されているが、機械的粉砕のみでは、粉末度に関する要求水準を満たすことができず、新たな粉末の製造方法の開発が熱望されている。そのような方法の一つとして、原料を、乾燥室内などの反応槽内に微細な粒子としてより安定的に供給できる方法の採用が急務となっている。そのような方法に採用可能な装置として、数百ｎｍ〜数十μｍ径の粒子として液体をより安定的に、且つ制御性よく滴下できる装置の出現が強く求められているのが現状である。
また、精密な反応制御のために特定の量比で原料同士を均一に混合、反応させるための装置や、燃焼効率などの更なる向上のために、各種燃焼装置に於いて、燃焼用燃料を微細粒子として供給する為の技術の出現が熱望されている。
これらの諸装置に於いては、運転条件等の変動などにより、該装置の運転時の吐出空間の環境が激しく変動することがしばしばあり、吐出空間の環境が変動しても、供給液体を所望の微細な粒子として供給できる装置が提供できる状況に至っていないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、吐出空間の環境が、激しく、且つ突然に、変動するような条件下でも、変動する周囲環境に応じて、液体の吐出条件を絶えず最適な条件に調整し、安定的に液体を吐出できる構造を備えた原料や燃料等の液体の吐出装置を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記の様な現状に鑑みて種々検討した結果、吐出された液体の混合／反応槽３、例えば、反応炉等への液体吐出手段４と吐出用の液体貯蔵タンク１との間に、混合／反応槽３内の圧力変動に対応するための手段として、緩衝用槽２を設け、その緩衝用槽２と上記混合／反応槽３との間に、混合／反応槽３内の圧力変動を調節する為の手段として、混合／反応槽３内の圧力制御手段１０を備え、又、混合／反応槽３内の圧力変動に対応した緩衝用槽２内の圧力変動を制御するための手段として、同槽内の圧力を周囲雰囲気に開放することのできる開放手段８を設けることにより、上記の課題を達成できることを見いだして、本願発明を完成させたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明に係る原料・燃料用吐出装置（以下液体吐出装置ということもある）は、吐出液体貯蔵タンク１と、弁６を介して同貯蔵タンク１と連通した緩衝用槽２と、同緩衝用槽２と連通した液体吐出手段４と、吐出された液体を受け入れる混合／反応槽３とから構成された液体吐出装置に於いて、上記混合／反応槽３と上記緩衝用槽２との間に上記反応槽３内の圧力と上記緩衝用槽２内の圧力とを一定の関係に保つための混合／反応槽３内の圧力を制御する手段１０を設けたことを特徴とする原料・燃料用吐出装置である。なお、同貯蔵タンク１と弁６との間には、所望に応じてポンプ５を配設しても良く、ポンプ５としては、好ましくは供給液圧を所定の範囲に制御できる機能を有していることが好ましい。
【０００６】
緩衝用槽２の形状、大きさ等は、使用目的等により定まるものではあるが、液体吐出手段４への供給液圧を制御するための機能が妨げられるものでなければ特に制限はない。また、緩衝用槽２の材質についても、使用目的、吐出液体の物理化学的性質等を考慮して適宜定めればよい。
なお、必要に応じて、緩衝用槽２には、液温調整のための手段が設けられていてもよい。
緩衝用槽２と液体貯蔵タンク１との間に設けられる制御弁５は、同槽２内の液面のレベルを調整できる機能を備えた逆止弁が通常使用される。
緩衝用槽２と吐出手段４とは、管等の連通用通路でつながって居ればよい。
吐出手段としては、特願平９−３６１３７５号明細書に記載の液滴吐出装置が使用可能である。より具体的には、同出願の願書に添付されている図５に開示の液滴吐出装置等が好適に使用される。吐出手段に設けられる吐出孔の口径は、通常数μｍ〜数十μｍであり、この様な口径は、レーザー加工や、打ち抜き等の機械的方法等の手法により形成すればよい。吐出孔の数は、その用途に応じて定まる。
なお、耐熱性、耐薬品性、耐溶媒性等の観点から、吐出手段４を形成する材料としては、セラミック材料が好適である。
吐出液体の混合／反応槽３は、その用途に応じて、大きさ、形状等は勿論使用する材料も定まる。例えば、本発明に係る液体吐出装置を気相反応などの反応装置に於いて使用する場合には、混合／反応槽３は、通常ステンレス製のものやガラスなどで内表面をライニングしたものが使用される。液体の乾燥室である場合には、通常、ステンレス製の部材が使用される。また、燃焼炉の場合には、耐火性セラミック、耐高温性金属材料等から製造されたものが好適に使用される。
【０００７】
上記混合／反応槽３と上記緩衝用槽２と間に上記混合／反応槽３内の圧力と上記緩衝用槽２内の圧力と一定の関係に保つために設ける混合／反応槽３内の圧力制御手段１０としては、混合／反応槽３内の環境変化、特に圧力変化をモニターできる素子（図示せず）を有してもよいシステムであって、同システムは、混合／反応槽３内の圧力変化に応じて、圧力を変更できるように制御弁９を有しており、この弁９を開放することにより、混合／反応槽３内の圧力を緩衝用槽２内の圧力と同圧に調整できるものである。更に、反応気体の混入や逆流を防止するためには、上記混合／反応槽３と上記緩衝用槽２との中間に所定のダイヤフラム１１を配設することが好ましい。
なお、異常な事態が発生した場合に備え、同槽２内の圧力を緊急に運転周囲環境と同圧となるように、緩衝用槽２内の圧力を開放できる手段を設けることが好ましい。また、運転状況に応じて、適宜槽２内の圧力を開放するために使用することもできる。この様な手段としては、開放用の弁７を有する開放システム８を緩衝用槽２の上部に取り付けることが好ましい。
【０００８】
以下本発明に係る液体吐出装置の一態様の構成を示す図１に触れながら、本発明に係る液体吐出装置の作動例について説明する。
図１に示した液体吐出装置を均一の粒度分布を有するセラミック粉末を製造するために使用した。即ち、セラミック材料としてジルコニアを使用し、このものを流動性を付与する目的で適当な助剤と混合し、スラリーを調製した。熱風が送風されている加熱乾燥用槽３に図１に示した液体吐出装置を用いて上記のスラリーを吐出させて、吐出したスラリー中に含まれるバインダーを硬化、乾燥させてジルコニアを含むスラリーを固化させ、固化させた粒子を回収し、これを加熱分解炉を通して目的とする粒度を有するジルコニア粉末を得た。
この操作の途中で、制御弁９の作動状況を試験する目的で、加熱乾燥槽３の内圧を高めるために熱風供給のためのブロワー風量を強制的に増加させて槽３内の圧力を高めた。制御弁９を閉じたまま送風を続けたところ、槽３の内圧が一定の水準を超えたところで、ノズルからのスラリーの吐出の停止が認められた。直ちに送風をやめ、制御弁９を解放後再び送風を開始したところ、スラリーの吐出が再開した。
一方、制御弁９を開放状態にして置き、熱風のブロー量を槽２内の内圧を高くするような水準の範囲内で変動させて供給したが、吐出状態に大きな影響は認められなかった。
本発明に係る吐出装置は、適切な制御が可能で、安定した液体の吐出装置として有用なことが判明した。
【０００９】
【発明の効果】
本発明に係る原料・燃料用吐出装置によれば、操作環境の変化に応じて、混合／反応槽３内の圧力を簡単、且つ、確実に調整でき、安定した吐出状態を維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る原料・燃料用吐出装置の一態様の構成図である。
【符号の説明】
１…吐出液体貯蔵タンク、２…緩衝用槽、３…反応槽、４…液体吐出手段、５…ポンプ、６…弁、７…開放弁、８…緩衝用槽内の圧力を周囲環境圧力に開放する開放手段、９…制御弁、１０…反応槽内の圧力を制御する手段、１１…ダイアフラム。

Claims (2)

1. 吐出液体貯蔵タンク（１）と、弁（６）を介して同貯蔵タンク（１）と連通した緩衝用槽（２）と、同緩衝用槽（２）と連通した液体吐出手段（４）と、吐出された液体を受け入れる混合／反応槽（３）とから構成された原料・燃料用吐出装置に於いて、上記混合／反応槽（３）と上記緩衝用槽（２）との間に上記反応槽（３）内の圧力と上記緩衝用槽（２）内の圧力とを一定の関係に保つための手段（１０）を設けたことを特徴とする原料・燃料用吐出装置。
2. 請求項１に記載の原料・燃料用吐出装置に於いて、さらに緩衝用槽（２）内の圧力を周囲環境圧力に開放する開放手段（８）を有することを特徴とする原料・燃料用吐出装置。

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