JPS648583B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体塗料の無気噴霧のように、高圧
力に加圧した液体を小形のノズルから空気中に高
速度で噴出して微粒化させる無気噴霧における霧
化状態の監視方法、及びその監視方法に使用する
装置に関する。

従来、ノズルの先端にリツプ状の噴出孔を設け
て、高圧力に加圧した液体をこの噴出孔から薄膜
状と成して空気中に噴出して微粒化させる無気噴
霧において、噴出孔から噴出する薄膜状の液体の
一側に発光ダイオード等の発光素子を、他側にフ
オトトランジスタ等の受光素子を夫々設けて、発
光素子から発せられた光が噴出する薄膜状の液体
を透過して受光素子に受光されるようにし、その
受光量、即ち液体を透過する透過率の変化によつ
て液体の噴出状況を監視しようとする方法は公知
である。

しかしながら、このような監視方法では、ノズ
ルの詰まりなどの原因によつて液体の噴出が完全
に停止したとか、或いは噴出量が極端に減少した
といつたような、液体の噴出状態の著しい変化が
あつた場合にのみこれを検知し得るのであつて、
その液体の噴出状態の微妙な変化までも検知する
ことは不可能であつた。

ところで、ノズルから噴出する薄膜状の液体が
空気との衝突によつて微粒化する霧化状態は、そ
の液体の噴出圧力、粘度、流量等の僅かな変化に
よつて著しい影響を受けるものであつて、液体が
正常な霧化状態にあるか否かを監視するには、前
述した従来の監視方法では不十分であり、液体の
噴出状態の微妙な変化を検知して、霧化状態を常
に正しい状態に保つことができるような監視方法
の確立が望まれていた。

本発明は、このような噴出液体の微妙な変化を
検知することによつて霧化状態を監視しようとす
る新たな方法を提供することを目的とする。

以下、その成立過程について説明すると、第１
図のに示すように、高圧力に加圧されて、リツ
プ状を成す扁平な噴出孔を有するノズルＮから高
速度で空気中に噴出する液体Ｌは、ノズルＮから
噴出した直後の極く狭い帯域Ａにおいてはほぼ平
滑な膜状を成し、引き続く帯域Ｂにおいては、空
気との衝突により高速度で波打ち状に振動して空
気中を進行し、霧化点Ｃにおいて微粒子に分裂し
て飛散する。これを平面的に見ると、第１図の
に示すように、平滑な帯域Ａから波打ち帯域Ｂに
入ると、液膜の幅が急激に拡がり、その膜厚が著
しく減少して霧化点Ｃにおいて微粒化するのであ
るが、波打ち帯域Ｂにおける液膜の振動をみてみ
ると、平滑な帯域Ａから霧化点Ｃに向かつて、か
つ帯域の中央から両側に向かつて、液膜の振動周
波数は次第に減少するとともに、その振幅が次第
に拡大してゆくことが実験的に確認されている。
そして、この波打ち帯域Ｂにおける液膜の振動周
波数が同一となる地点をプロツトしてゆくと、第
１図のに示すように、例えば3000Hzといつた
高周波数の帯域が平滑な帯域Ａから波打ち帯域Ｂ
のほぼ中央に向かつて次第に幅を拡げつつ拡が
り、その外側に2500Hz、更にその外側に2000Hz
といつたように、同一周波数帯域がその周波数を
次第に低下させながら、花弁状のパターンを成し
て拡がつていき、ついには、液膜の両側縁では例
えば1000Hzという低い周波数で振動し、霧化点
Ｃにおいて分裂して空気中に飛散してゆくのであ
る。そして、このような液膜の振動周波数が同一
となる地点を結ぶことによつて描かれるパターン
は、噴出する液体の噴出圧力、粘度、流量等の極
く僅かな変化によつても変化し、このとき霧化状
態には著しい変化が現われることが実験的に確認
されている。そこで、この波打ち帯域Ｂの任意の
地点における液膜の振動周波数を検知し、その変
化が一定値以上となつた場合には、液体の噴出状
態に変化が起きていることを確認できる点に着目
し、具体的にはこの周波数を光学的に検知するこ
とにより、液体の噴出状態、ひいてはその霧化状
態を監視することでができるのである。

以下、本発明の実施例を第２図に基づいて説明
する。

図において、１は先端にリツプ状を成す扁平な
噴出孔２を備えたノズルであつて、高圧力に加圧
された液体Ｌがそのノズル１の噴出孔２から空気
中に高速度で噴出される。このとき、噴出孔２か
ら噴出した直後の液体Ｌは、前述したように、狭
い範囲において平滑な液膜を形成し、その後空気
との衝突によつて波打ち状に振動し、振動周波数
が低下するとともに振幅が拡大して、ついには微
粒子に分裂して空気中に飛散してゆく。又、ノズ
ル１の噴出孔２の両側には、この噴出孔２と同一
方向に細長い空気噴出孔３，４が形成されてい
て、これらの空気噴出孔３，４から噴出された加
圧空気がエアカーテン５，６となつて、噴出孔２
から噴出する液体Ｌの両側においてほぼ平行に形
成されるようになつている。一方のエアカーテン
５の外側には、発光ダイオード等の第１の発光素
子７が液体Ｌの噴出方向に対して、約45゜の角度
を成して設置されていて、この発光素子７から発
せられる光が、液体Ｌの波打ち帯域を透過するよ
うになつており、この透過光は、他方のエアカー
テン６の外側に前記発光素子７と光軸を等しくす
るように設置されたフオトトランジスタ等の受光
素子８によつて受光されるようになつている。又
第２の発光素子９は、受光素子８と同じ側に配設
されており、前記第１の発光素子７から発せられ
た光が液体Ｌを透過する点とほぼ同一の地点に向
けて光を発し、その液膜に当つて反射した光が受
光素子８に受光されるようになつている。又受光
素子８は増幅器１０に接続され、この増幅器１０
は比較装置１１に接続され、これは更に出力装置
１２に接続されている。

次に、本実施例の作用を説明すると、第１の発
光素子７から発せられた光は、波打ち帯域におけ
る液膜の所定地点を透過して受光素子８によつて
受光されるのであるが、その地点における液膜は
サインカーブを成すように波打ち状に振動するた
め、時間とともにその透過率が変化する。即ち、
液膜が透過光とほぼ直角になつた場合には、その
透過率は最大となつて受光量が最大になるのに対
し、液膜が透過光とほぼ平行若しくはそれに近い
小角度を成す場合には、その透過率が最小となつ
て受光量が最小となり、この受光量の変化の周期
は液膜の振動周波数と一致する。即ち、受光素子
８には、液膜の振動周波数と同一の周波数で変化
する光信号が入力され、この光信号は受光素子８
で電気信号に変換された後増幅器１０で増幅され
て比較装置１１に入力される。ところで、この噴
出液体Ｌの噴出圧力が低下したり、又液体Ｌが塗
料である場合には、その塗料の粘度を調節するヒ
ータの故障などによつて粘度が上昇したり、或い
はノズル１の噴出孔２に異物が詰まつて噴出流量
が減少したなどといつた異常が生じた場合には、
波打ち帯域における振動周波数の同一地点を結ん
でなるパターンが変化するため、発光素子７から
発せられた光が透過する地点の液膜の振動周波数
も変化ることとなる。この変化はそのまま受光素
子８で変換される電気信号の周波数の変化として
増幅器１０に入力され、この増幅器１０で増幅さ
れた後比較装置１１に入力される。この電気信号
の周波数の変化が、予め比較装置１１に入力され
ている周波数の許容範囲を越えたときには、比較
装置１１から出力装置１２に対して異常検知信号
が送出されて、この信号を受けた出力装置１２
は、液体Ｌの噴射を停止したり、或いは警報装置
等を作動する。

一方、第２の発光素子９から発せられた光は、
液膜の所定地点で反射して前記受光素子８で受光
されるようになつており、液膜の振動によつて反
射角度が変化するため、その反射方向が変化する
ことによつて受光素子８の受光量が変化する。こ
こに、受光量の変化の周期は液膜の振動周波数と
一致するから、第２の発光素子９からの反射光
も、前述した第１の発光素子７からの透過光と同
じように、液膜の振動周波数と同一の周波数で変
化する光信号として受光素子８に入力される。従
つて、液膜の振動周波数の変化は、第１の発光素
子７或いは第２の発光素子９から発せられる何れ
か一方の光を受光素子８で受光するようにすれば
検知できるのであるが、両者を併用して透過光と
反射光の両方を受光素子８で受光することによつ
て、より確実に検知することができる。又、第１
の受光素子７からの透過光と第２の発光素子９か
らの反射光を干渉させて、この干渉を利用するこ
とによつて一層明確な検知が可能となる。

尚、空気噴出孔３，４から噴出する加圧空気で
形成されるエアカーテン５，６は、発光素子７，
９及び受光素子８の発光面及び受光面に液体が付
着して、その性能が低下するのを防止するための
ものであつて、第３図に示すように、発光素子７
若しくは受光素子８を保護筒１３内に収容し、そ
の一端に接続した加圧空気供給管１４から供給さ
れる加圧空気を発光素子７若しくは受光素子８の
周りを通して保護筒１３から噴出することによ
り、ノズル１から噴出する液体Ｌの微粒子が発光
素子７若しくは受光素子８に付着するのを防止す
るようにしてもよい。

又、受光素子８は、フオトトランジスタのよう
に、光を受光してこれを電気信号に変換するもの
だけに限らず、例えば、受光素子８を光フアイバ
として、発光素子７或いは９の透過光若しくは反
射光を光信号のままで遠隔地に送つて、遠隔地に
設けた光電変換装置によつて電気信号に変換する
ようにしても良い。

上記実施例によつて具体的に説明したように、
本発明の無気噴霧における霧化状態の監視方法
は、ノズルから噴出した直後の薄膜状の液体の所
定位置に光を照射し、該液体を透過し若しくは反
射した光を受光して前記液体の所定位置における
振動数に対応する周波数の信号に変換し、該信号
の周波数の変化によつて前記液体の霧化状態を監
視することを要旨とするものであつて、液体を透
過し若しくは反射する光の強さによつて、その液
体の噴出状態を検知するのではなく、噴出する液
体の空気との衝突による波打ち状の振動の変化
を、透過光若しくは反射光の光の周波数の変化と
して受光し、これを信号に変換して、その周波数
の変化によつて霧化状態の変化を監視するように
したものであるから、噴出液体の噴出圧力、粘
度、流量等の極く僅かな変化をも正確に検知する
ことが可能となり、これらの微妙な変化によつて
影響を受ける液体の霧化状態を正確に監視するこ
とができて、例えば粗大な粒子の発生を防止する
ことできる効果を奏する。

又、本発明の無気噴霧における霧化状態の監視
装置は、ノズルから噴出した直後の薄膜状の液体
を挾んで若しくは該液体の一側に発光素子と該発
光素子から発せられて前記液体を透過し若しくは
反射した光を受光して前記液体の振動数に対応す
る周波数の信号に変換する受光素子とを設置し、
かつ、前記信号の周波数が所定範囲外となつたと
きに異常検知信号を発する比較装置を前記受光素
子に接続したことを要旨とするものであつて、前
記噴出液体の振動の変化が所定範囲外になつた場
合に、これを直ちに信号として取り出すことがで
き、前記発明方法を確実に実施し得る効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は無気噴霧の概略を説明するための正面
図及び平面図である。第２図は本発明の一実施例
を示す正面図及びブロツク図である。第３図は本
発明の他の実施例を示す要部断面図である。 １：ノズル、５，６：エアカーテン、７：第１
の発光素子、８：受光素子、９：第２の発光素
子、１１：比較装置、Ｌ：液体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ノズルから噴出した直後の薄膜状の液体の所
   定位置に光を照射し、該液体を透過し若しくは反
   射した光を受光して前記液体の所定位置における
   振動数に対応する周波数の信号に変換し、該信号
   の周波数の変化によつて前記液体の霧化状態を監
   視することを特徴とする無気噴霧における霧化状
   態の監視方法。 ２ ノズルから噴出した直後の薄膜状の液体を挾
   んで若しくは該液体の一側に発光素子と該発光素
   子から発せられて前記液体を透過し若しくは反射
   した光を受光して前記液体の振動数に対応する周
   波数の信号に変換する受光素子とを設置し、か
   つ、前記信号の周波数が所定範囲外となつたとき
   に異常検知信号を発する比較装置を前記受光素子
   に接続したことを特徴とする無気噴霧における霧
   化状態の監視装置。 ３ 前記受光素子が光フアイバであることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の無気噴霧にお
   ける霧化状態の監視装置。