JPH0463183A

JPH0463183A - 流体吸引ノズル及び流体処理装置

Info

Publication number: JPH0463183A
Application number: JP16989390A
Authority: JP
Inventors: Fumio Kondo; 文男近藤; Yoshiaki Aoki; 美昭青木; Kazumi Takeda; 武田　和三; Noritaka Hasegawa; 長谷川　敬高
Original assignee: Churyo Engineering Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Churyo Engineering Co Ltd; Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1990-06-29
Filing date: 1990-06-29
Publication date: 1992-02-28
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JP2836925B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本発明は、発生源より流体中に拡散する浮遊性乃至拡散
混合性物質、又は異物乃至汚染物質等（息下、汚染物質
で代表する）の拡散を抑制すると共にこれらを含む流体
を効果的に吸引する流体吸引ノズル及びそれを用いた流
体処理装置に関する。

〈従来の技術〉従来より、発生源から流体中に拡散する汚染物質の拡散
を抑制すると同時にこの汚染物質を含む流体を効果的に
吸引する流体吸引ノズル、並びにこの流体吸引ノズルを
流体吸入部に用いて流体中の汚染物質に対し除去、加熱
又は冷却等の処理を施すのに好適な流体処理装置に関し
て種々の研究がされており、本発明者らも先に出願した
（特開平１−１７９８４１号公報）。かかる出願の内容
を第６図〜第１０図を参照しながら説明する。

第６図（ａｉｉｂｉは流体吸引ノズルの一例の要部断面
図及び要部斜視図である。両図において、２０は円管状
の吸入管、２１は吸入管２０のまわりに所定の間隔を隔
ててこれと同芯に配列された吐出管、２２は吐出管２１
の下端に取り付けられたコーンである。吸入管２０の下
端は流体吸込口２３を限界し、この流体吸込口２３の周
囲には吸入管２０の下端外周面と吐出管２１の下端内周
面とによって環状の流体吐出口２４が限界されている。

コーン２２は下方に向かって拡開し、その拡がり角αは
４５６以上、望ましくは６０°す上とされている。

上記のように構成されたノズル２５の上端は図示しない
ファン等を有する流体処理機に連結されていて、流体吸
込口２３から流量Ｑ。

の流体が吸込まれ、流体吐出口２４から流量Ｑｄの流体
が吐出されるようになっている。

第７図は上述した流体吸引ノズル２５の流量比Ｖ（Ｖ＝
Ｑ、／Ｑ、、）に対する無次元吸引可能距離ξ（ξ＝Ｌ
／Ｄ）の特性線図で、流路拡大前の吸入通路及び／又は
吐出通路の主流部の軸線方向に対するコーン２２の成す
角度ａをパラメータにしてあられしたものである。

ここに、Ｌは、流体吸引ノズル２５の流体吸込口２３か
ら測った吸引可能距離、Ｄは、流路拡大前部の環状吐出通路の内径、Ｑ、は、吸入通路２０を流れる流体の流量、Ｑｄは、吐出通路２１を流れる流体の流量、ａは、流路拡大前の吸入通路及び／又は吐出通路に対するコーン２２の成す角度、を示す。

また、第８図は流体吸引ノズル２５の吸引及び吐出作用
を受ける被吸入流体の’Ｉ’　”　ｃｏｎｎｓｔ（＝０
．４）における前記主流部の軸線を含む断面内のフロー
パターンをαをパラメータにして示したものである。な
お、第８図のフローパターン中Ｒは流体の再循環領域を
示す。

第７図よりｖ＜　０．５　、４５’　＜　ａ　＜　９０
”の関係を満たせば吸引可能距ｌｌＬは吐出通路の内径
りの８〜１０倍になり流体吸引ノズル２５の流体吸込口
２３から遠く離れた流体を吸引する乙とができる。この
主なる理由は第８図のフローパターンが示すとおりコー
ン角ｇｔ６が小さく吐出流の広がり角ａが小さい時は一
般の環状噴流の流出口中心部に発生する負圧に加えこの
場合更に吸引作用が加わっているので核部の負圧が大き
く、吐出流れと吸い込み流れは短絡するが、広がり角α
が大きくなるに伴い、吐出流れのコーン２２への付着作
用が大きくなり、コーン２２に沿う流れの連動量が増大
すると共に、周囲流体への誘引作用が増大して、吐出流
れと吸い込み流れとのあいだに大きな再循環域Ｒが形成
され第８図ｆｄｌに示される安定した流れとなる。そし
て、この再循環域Ｒで囲われた吸い込み流れの中にある
汚染物質は再循環域Ｒにより、周囲への拡散を抑制され
ると共に吸い込み流れにより運搬除去される。

以上説明した流体吸引ノズル２５を用いた空気清浄用の
流体処理装置の一例を第９図に示す。同図に示すように
、流体吸引ノズル２５は吸入管２０及び吐出管２１の二
重管からなるダクト２６により下方に向って拡開するよ
う保持され且つ空気清浄機２７に接続されており、これ
らで空気清浄用の流体処理装置２８を構成している。空
気清浄機２７ば所定の流量と汚染物質の運搬先での所定
の処理機能とを有すると共に、例えばフィルタ２７ａ、
、集塵機２７ｂ１脱臭機２７ｃ及びファン２７ｄを備え
ている。また、空気清浄機２７の下面にはキャスタ２７
ｅが設けられており、室２９内の床３０上を適宜移動で
きろようになってし）　る　。

このような流体処理装置２８では、汚染物質３１の上方
にノズル２５が位置するように空気清浄機２７を移動す
れば、汚染物質３１は発生した直後に空気清浄機２７に
吸引される。これにより汚染物質３１が室２９内へ拡散
するのが防止でき、室２９内を常に清浄に維持できる。

また、汚染物質３１の発生湯所が移動しても、空気清浄
機２７を発生湯所の近傍に移動させることにより汚染物
質３１を直ちに除去することができる。なお、この際、
室２９内の空気はノズル２５の流体吸込口２３から吸引
されると共に空気清浄機２７のケーシングに設けられた
空気吸込口２７ｆからも吸引される。

また、第１０図に示すように、第９図の空気清浄＠２７
を熱交換８！３２　ａを具備した空気調和ＰＡ３２に置
き換えて、吐出流体に冷却空気を用し）れば、局所冷房
用の流体処理装置３３が得られる。なお、空気調和機３
２はファン３２ｂ、空気吸込口３２ｃ及びキャスタ３２
ｄを備えている。

かかる局所冷房用の流体処理装置３３では、空気調和機
３２を移動させてノズル２５を在室者３４の上方に位置
させると、在室者３４の全身はノズル２５の流体吐出口
２４から吹き出される冷却空気のエアーカーテンで覆わ
れて冷却されると共に外部の環境からも遮断される。そ
して、エアーカーテン内の空気、すなわち在室者３４の
周りの空気のみが流体吸込口２３から吹込まれて再循環
されるので、空気調和機３２のランニングコストも少な
くて済む。

〈発明が解決しようとする課題〉前述した流体処理装置は、流体処理機を交換することに
より、種々な流体処理装置が得られるが、媒質の役割を
なす流体より比重が大きい流体の混合物を処理する場合
に問題があることが分った。すなわち、例えば流体処理
機として分離濃縮機を用い、媒質である空気中に拡散・
混合していく汚染物質としてのフロンガス若しくは炭酸
ガス等を吸引し、分離濃縮する流体処理装置とした場合
、上述した流体吸引ノズル２５の補集性能にはかなり改
善の余地があることが分った。

上述した流体吸引ノズル２５を用い、床面付近に湧き出
し源のあるフロンガスを汚染物質とし、その補集率をξ
＝３の下で測定したところ、第２図の破線で示す結果を
得た。すなわち、補集率をｅとすると、マ＝０．５〜２
．０に対してｅ〈３０％であり、ｅは’Ｖ：１．６で極
大値を示すものの、ξに関する知見から予測される傾向
特性と著しく相違しており、しかもｅ〈３０％なる結果
では、流体吸引ノズル２５はかかる目的には使用できな
いことを示している。

本発明はこのような事情に鑑み、少なくとも補集率ｅが
実用域にある流体吸引ノズル及びこれを用いた流体処理
装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉前記目的を達成する本発明に係る流体吸引ノズルは、内側に設けられた流体吸入のための吸入通路と、この吸
入通路の外側を囲周するよう設けられた流体吐出のため
の環状の吐出通路とを有して上記吸入通路に向って吸引
される流体を上記吐出通路から吐出される流体で囲うよ
う構成された流体吸引ノズルであって、上記吸入通路を
形成する内側部材の入口側には外側に向って拡開する内
側拡大部が形成され且つ上記吸入通路の軸線を含む断面
内の当該内側拡大部の形状曲線に関してその内側端縁部
での接線と上記軸線との成す角が４５゜を越え９０°未
満であり、一方、上記内側部材の外側に設けられて当該内側部材と
の間で上記吐出通路を形成する外側部材の入口側には上
記内側拡大部を囲周すると共に外側に向って拡開する外
側拡大部が形成され、上記吸入通路を流れる流量が吐出通路を流れる流量より
多い流１関係とすることシこより、上記内側部材の内側
拡大部が形成する吸入口の回りに吐出流体によるフード
が形成される、ことを特徴とする。

また、本発明に係る流体処理装置：よ、吸入口から流体
を吸入し、流体中の異物、混合物に分離、除去等の処理
を施した後、処理後の流体の一部乃至全部を吐出口から
吐出する流体処理機と、吸入通路の回ゆに吐出通路を有する流体吸引ノズルと、吸入鋼の流体通路と、この流体通路に併設された吐出側
の流体通路とからなると共ζこ、一端を上記流体処理機
の吸入口に、他端を上記流体吸引ノズルの吐出口にそれ
ぞれ連結されるダクト、とからなる流体処理装置において、流体吸引ノズルが上記構成の流体吸引ノズルであること
を特徴とする。

く作　　　用〉媒質の流体より比重の大きい拡散性汚染物質を吸引の対
象とすると、該汚染物質は床面に沈降して流体吸引ノズ
ルの吸い込み口から遠ざかる傾向にあるから、流体の吸
引速度が大なることが望ましいことは当然であり、流体
の吸込口から吸い込まれる流体の流量Ｑ、と流体吐出口
から吐出される流体の流量Ｑｄとの流量比ｖ（＝Ｑ、／
Ｑ、）は、マ〉１とする。

ここで、流体吸引ノズルの吸い込み流量Ｑ。

を大きくすると、従来の流体吸引ノズルでは、吐出口か
ら流出する流れと吸入口に流入する流れとが、吐出口付
近で衝突して烈しい混合が起こり、吸い込み流体に運搬
されてきた汚染物質が吐出流体中に拡散混合してしまう
。

しかし、上述した本発明の流体吸引ノズルで：よ吸入口
がラッパ状に拡開した内側拡大部であるので、吸い込み
流量Ｑ１を大きくする条件と、吐出口付近での吸い込み
流体の流速を小さくする条件とを同時に満足することが
できろうこのとき、内側拡大部の断面形状曲線に関して内側１ｍ
部での接線と吸入通路の軸線との成す角α（コーン角度
）については、■が適正に選択された後の吸引可能距離
ξ（＝Ｌ／Ｄ）を太き（する流体力学的条件は変わらな
いと考えられるから、４５”＜α＜９０″′ とした。

このような構成の流体吸引ノズルでは、内側拡大部と外
側拡大部との間の環状吐出通路から流出する噴流が、ラ
ッパ状の吸入口を囲んで吸い込み流体に対するフードを
形成し、汚染物質の発生源乃至湧き出し源を大きな再循
環域で囲み込む。

また、ここで、上記環状吐出通路を形成する内側拡大部
が外側拡大部より短（当該環状吐出通路の途中で消失し
ても、吸入口周縁部の吸い込み流体の速度が下っていれ
ば、吐出通路から流出する流れは外側部材の壁面に付着
するように沿って流出するので、同等の作用・効果を奏
する。

さらに、本発明に係る流体吸引ノズルを用いた上記流体
処理装置では、流体吸引ノズルの吸入通路から汚染物質
を含んだ媒質流体を吸引してダクトを介して流体処理機
へ送り、濾過、遠心分離、凝縮分離乃至濃縮、冷却、除
塵、脱臭等の処理を行う一方、流体処理機で処理済の媒
体流体を流体吸引ノズルを吐出通路から流出し、これら
の協働により流体処理され石。

く実　施　例〉以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）には、一実施例に係る流体吸引ノ
ズルの要部断面及び斜視を示す。両図に示すように、本
実施例の流体吸引ノズル１００は、吸入通路１０１を形
成する内側部材１０２と、この内側部材１０２の回りに
所定の間隔を隔てて同志に配設された外側部材１０３と
からなり、内側部材１０２と外側部材１０３との間に吐
出通路１０４が形成されている。

そして、内側部材１０２及び外側部材１０３の一端（図
中、下端）には、外側に向って拡開するラッパ状の内側
拡大部１０２ａ及び外側拡大部１０３ａが形成され、こ
れら内側拡大部１０２ａと外側拡大部１０３ａとの間も
吐出通路１０４となっており、これらの端部同志の間が
環状の吐出通路出口１０４ｇとなっている。また、内側
拡大部１０２ａの端部が吸入口周縁部１０１ａを形成し
ている。

ここで、吸入通路１０１の軸線を含む断面である第１図
（ａ）に示すように、内側拡大部１０２ａの内側端縁部
の接線と上記軸線との成す角であるコーン角度ａは、４５”（α〈９００の範囲とする。

このような流体吸引−ノズル１００の使用方法は従来の
ものと同様であり、内側部材１０２及び外側部材１０３
の他端にて、吸入通路１０１及び吐出通路１０４をそれ
ぞれダクトの吸入通路及び吐出通路に連結し、このダク
トを介して流体処理機に連結するようにすればよい。

なお、ダクトは必ずしも二重管式である必要はなく、適
切な接続部を介して繋げられれば特に限定されない。

ここで、流体吸引ノズル１００のξ（＝Ｌ／Ｄ）に３、
コーン角度α＝６０６における補集率ｅの流量比Ｖ（＝
Ｑ、／Ｑ−に対する特性を測定し、従来の流体吸引ノズ
ル２５と比較した。

この結果は第２図に示す。

同図に示すように、従来のノズル２５では、１／ｖ＜０
．５、即チＮ／＞２ノド！、ｅが急増する予想に反して
激減している。しかし、本発明に係るノズル１００では
、この点が改善サレ、１／ｖく０．５、即ちマ〉２のと
き、ｅは８５％以上の安定した性能を示している。

このようにＶを大きく、つまり吸い込み流量Ｑ、を吐出
流量Ｑ、、ｌより大きくしてもθが安定しているのは、
吸入口周縁部１０１ａの断面積が大きくなって吐出通路
出口１０４ａ付近での吸い込み流体の速度が低下するか
らであり、また、環状の吐出通路出口１０４ａから流出
する噴流が、吸い込み流体に対してフード１０５を形成
するからである。

第３図には、吸入通路１０１の主流部の軸線を含む断面
内における吸入鋼流体のフローパターンを示す。同図に
示すように、吸入通＠１０１のラッパ状の内側拡大部１
０２ａにより吸入口周縁部１０１ａの断面積は著しく拡
大している。これにより、吐出通路出口１０４ａ付近の
吸い込み流体の速度は低下しており、この場所での吸い
込み流体と吐出流れとの衝突は緩和され、吸入鋼流体中
の汚染物質が吐出流れ中に混合拡散して補集不能になる
という従来のノズルが有していた不具合は解消されてい
る。

また、吐出通路出口１０４ａを出た吐出流れは吸い込み
流れの一部を巻き込んでやがて再循環域Ｒを形成するが
、吐出通路出口１０４ａを出た直後の部分（よ吐出流れ
のコア部に相当して吐出流れによるフード１０５を形成
し、吸い込み流れの主流部コア径を大きくしている。

第４図には他の実施例に係る流体吸引ノズル１００Ａの
断面を示す。この流体吸引ノズル１００−Ａは内側拡大
部１０２ｇを外側拡大部１０３ａより短くした以外は流
体吸引ノズル１００と同一てあり、全て部分はほぼ同一
作用を示すので、同一符号を付して重複する説明は省略
する。

このような流体吸引ノズル１００Ａにおいて吸入口周縁
部１０１ａの断面積は大きく、且つ吐出通路出口１０４
Ｂから流出する噴流は外側拡大部１０３ａに沿って噴出
するから同様に上述したフード１０５も形成される。

したがって、上述した流体吸引ノズル１００と同様な作
用・効果を得ることができる。

第５図には除塵を目的とした流体処理装置を示す。この
流体処理装置１０６Ｌよ、第９図に示した従来の流体処
理装置の流体吸引ノズル２５の代りに流体吸引ノズル１
００を用いたものである。すなわち、吸引ノズル１００
の吸入通路１００及び吐出通路１０４を一端が流体処理
機２７に連結されるダクト１０７の吸入通路１０７ａ及
び吐出通路１０７ｂにそれぞれ連結したものであり、流
体処理機２７は従来と全く同様なものであるので、同一
符号を付して重複する説明は省略する。

このような流体処理装置１０６では、上述した流体吸引
ノズル２５の作用・効果により、従来のものより大粒の
あるいは重い塵を吸い出して清浄化することができろ。

また、上記実施例の流体吸引ノズル１００゜１００Ａは
、この他、濾過、遠心分離、冷却、脱臭などを目的とす
る各覆流体処理装置に用いることができるのは言うまで
もない。

〈発明の効果〉思上説明したように、本発明では、流体吸引ノスルの吐
出通路から吐出する流体を囲うラッパ状の外側拡大部の
内側に内側拡大部を設けたので、媒質よつ比重が大きな
汚染物質を吸入する性能に僅０るという効果を得ること
ができ、また、この流体吸引ノスルを用いれば高性能の
流体処理装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂｌは一実施例に係る流体吸引ノズ
ルを示す要部断面図及び要部斜視図、第２図は流体吸引
ノズルの補集率特性の比較図、第３図は実施例に係る流
体吸引ノズルのフローパターンを示す説明図、第４図は
他の実施例に係る流体吸引ノズルを示す要部断面図、第
５図は一実施例に係る除塵用の流体処理装置の説明図、
第６図ｆａ）、（ｂｌは従来技術に係る流体吸引ノズル
の要部断面図及び要部斜視図、第７図；よ従来の流体吸
引ノズルの到達可能距離特性を示すグラフ、第８図は従
来の流体吸引ノズルのフローパターンを示す説明図、第
９図は従来技術に係る除塵用の流体処理装置の説明図、
第１０図は従来技術：こ係る空調用の流体処理装置の説
明図である。図　　面　　中、１００．１０ＯＡは流体吸引ノズル、１０１は吸入通路、１０１ａｌよ吸入口周縁部、１０２は内側部材、ｉ　ｌ）　２　ａは内側拡大部、１０３ζよ外側部材、１０３ａは外側拡大部、１０４は吐出通路、１０４ａζよ吐出通路出口、１０５はフードである。第Ａ″″′１０１ａ０２ａ０３ａ０４ａ流体吸上ノスル吸入通路吸入口周縁部内側部材内イ則拡大部外側部材外ｆ則拡大部吐出通路吐出通路出口フード１０１ａ１００Ａ０１ａ０２ａ０３ａ０４ａ流体吸引ノズル吸入通路吸入口周縁部内イ則部材内側拡大部外側部材外側拡大部吐出通路吐出通路出口 ■ 第（ａ）Ｃ１，−ｏ” （ｂ）α・３０゜（Ｃ）ＯＬ・４５゜第図 α。 −か一８σ （ｄ）ＣＬ−６ｏ。／／／ム＼＼

Claims

【特許請求の範囲】

（１）内側に設けられた流体吸入のための吸入通路と、
この吸入通路の外側を囲周するよう設けられた流体吐出
のための環状の吐出通路とを有して上記吸入通路に向っ
て吸引される流体を上記吐出通路から吐出される流体で
囲うよう構成された流体吸引ノズルであって、上記吸入通路を形成する内側部材の入口側には外側に向
って拡開する内側拡大部が形成され且つ上記吸入通路の
軸線を含む断面内の当該内側拡大部の形状曲線に関して
その内側端縁部での接線と上記軸線との成す角が４５゜
を越え９０゜未満であり、一方、上記内側部材の外側に設けられて当該内側部材と
の間で上記吐出通路を形成する外側部材の入口側には上
記内側拡大部を囲周すると共に外側に向って拡開する外
側拡大部が形成され、上記吸入通路を流れる流量が吐出通路を流れる流量より
多い流量関係とすることにより、上記内側部材の内側拡
大部が形成する吸入口の回りに吐出流体によるフードが
形成される、ことを特徴とする流体吸引ノズル。
（２）請求項１において、外側部材の外側拡大部の端縁
が、内側部材の内側拡大部の端縁より、当該内側拡大部
と外側拡大部とで形成する吐出通路に沿って長く延びて
いることを特徴とする流体吸引ノズル。
（３）吸入口から流体を吸入し、流体中の異物、混合物
に分離、除去等の処理を施した後、処理後の流体の一部
乃至全部を吐出口から吐出する流体処理機と、吸入通路の回りに吐出通路を有する流体吸引ノズルと、吸入鋼の流体通路と、この流体通路に併設された吐出側
の流体通路とからなると共に、一端を上記流体処理機の
吸入口に、他端を上記流体吸引ノズルの吐出口にそれぞ
れ連結されるダクト、とからなる流体処理装置において、上記流体吸引ノズルが請求項１又は２記載の流体吸引ノ
ズルであることを特徴とする流体処理装置。