JPH0512247B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、コアンダスパイラルフロー生成装
置に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、粉粒体の輸送、乾燥、分級、繊維状物の輸
送、開繊、さらにはガス流体の輸送等に有用なコ
アンダスパイラルフローを、安定に、かつバツク
フローを抑制しつつ生成することのできる改良さ
れたコアンダスパイラルフロー生成装置に関する
ものである。

（背景技術） 流体運動に関して、この発明の発明者は、従来
の層流／乱流の概念とは異なり、レイノルズ数等
の条件からは乱流域にありながらも、乱流とは全
く異なる物理現象を示すものとして、また、さら
に、その物理現象の産業利用について、コアンダ
スパイラルフローとその利用方法を提案してき
た。

このスパイラルフローについては、管方向の流
体のベクトルに管半径方向のベクトルを加えると
流体が旋回し、この旋回流に基づいて管内壁近傍
に動的境界層が形成され、流体はスパイラル（螺
旋）を描きつつ管路方向に高速で進行する。この
スパイラルフローにおいては、流体は高速で進行
し、しかも動的境界層の存在によつて固体粒子が
存在しても乱流の場合のように管内壁と衝突する
ことはない。また、このようなコアンダスパイラ
ルモーシヨンにおいては、管軸中心に密度集中が
生じ、かつ、通常の乱流とは異つて、管軸中心に
集中する速度分布を示し、流れの乱れ度が小さい
という特徴を示す。

このため、このコアンダスパイラルフローによ
つて、粉粒体の空気等による管路輸送を行う場合
には、粉粒体の管内壁との接触、衝突は抑止さ
れ、粉粒体の破損、摩耗はもとより、管路内壁面
の摩耗も抑制される。

また、空気、ガス等の輸送においては、管路内
壁面との接触による圧力損失が顕著に抑えられ
る。

このため、長距離の管路であつても、圧損の少
ない高速輸送が可能ともなる。

そして、このスパイラルモーシヨンによる旋回
時の遠心力と、管軸中心への密度集中、速度分布
の集中によつて、固体粉粒体の分級や、それに含
有される水分を空気等による輸送時に除去し乾燥
することもできる。

さらには、短繊維の凝集体を、管路輸送時に解
繊することや、500ｍ以上の長距離管路であつて
も、ワイヤー、ロープ等の長尺糸状体を円滑に通
線することもできる。

このように優れた特徴のあるコアンダスパイラ
ルフローではあるが、その生成については改善す
べき点が残されていた。

それと言うのも、コアンダスパイラルフローの
生成域においては、しばしば流体のバツクフロー
（逆流）が生起し、コアンダスパイラルモーシヨ
ンがこのバツクフロー現象によつて不安定になる
ことがあるためである。

そこで、コアンダスパイラルフローの生成域に
おいては、その優れた特徴を生かしつつ、なおか
つ、その特徴を安定して維持させるためのバツク
フローの生成防止の方策が必要とされていた。

（発明の目的） この発明は、以上のとおりの事情を鑑みてなさ
れたものであり、既に実用化段階にあるコアンダ
スパイラルフローに関して、バツクフローの生成
やスパイラルモーシヨンの破壊を抑制して、安定
したコアンダスパイラルフローを実現するための
改善された方法、特に、そのための装置を提供す
ることを目的としている。

（発明の開示） この発明のコアンダスパイラルフロー生成装置
は、上記の目的を実現するために、輸送用管路に
一端面を接続した円筒管の他方の端面の内壁は滑
らかに湾曲させ、該湾曲面に対向する直角または
鋭角状に折曲げた端面内壁を有する補助筒の該折
曲げ面との間に環状のスリツトを形成し、この環
状のスリツトから管路接続方向の内壁面に流体に
半径方向のベクトルを付与する傾斜を与えたコア
ンダスパイラルフロー生成装置において、補助筒
の開口端面の断面積を調節自在とし、かつ、該生
成装置の開口端面に補助コアンダフロー生成装置
を設けたことを特徴としている。

添付した図面に沿つてさらに詳しくこの発明の
スパイラルフロー生成装置について説明する。

第１図はこの発明の装置の一例を示したもので
ある。この例においては、コアンダスパイラルフ
ロー生成装置は、主コアンダスパイラルフロー生
成装置１と補助コアンダフロー生成装置２とから
なつている。主コアンダスパイラルフロー生成装
置１は、管路３に接続した円筒管４と補助筒５、
および円筒管の滑らかな湾曲面６とこれに対向す
る補助筒５の直角または鋭角状の折り曲げ端面７
との間に形成した環状スリツト８、さらに補助筒
５の開口端面９とによつて構成している。この装
置１の環状のスリツト８からは、管路３にスパイ
ラルフロー１０を生成させるために加圧流体、た
とえば空気または不活性ガス、反応性ガスなどの
気体、もしくは液体の均一送入を可能とするため
の分配室１１を介して、供給管１２より加圧流体
を供給する。また、このスリツト８の間隔は、所
望の流速、コアンダスパイラルフローの状態に応
じて調節できるようにしている。この間隔は固定
しておいてもよい。

補助筒５の開口端面９は、その断面積が調整で
きるように、調節片１３のしぼりと、補助コアン
ダフロー装置２の開口端面９への挿入の深さによ
つて断面積を調節することができる。この断面積
を調整することは、外部流体の吸収・導入の制御
のために必要である。

なお、円筒管４は、角度θの傾斜を有してい
る。

補助コアンダフロー装置２も、主コアンダスパ
イラルフロー生成装置１とほぼ同様の構造を有し
ている。環状のスリツト１４からは加圧流体を挿
入する。この補助コアンダフロー装置は、主コア
ンダスパイラルフロー生成装置１の開口端面９に
挿入自在としている。

このような構造のコアンダスパイラルフロー生
成装置では、環状のスリツト８から加圧流体を挿
入すると、このスリツト８の出口では加圧流体は
コアンダ効果によつて矢印αの流線を描いて移動
し、管内壁近傍に動的境界層を形成する。また、
スリツト８の反対の側には大きな負圧域が生じ、
開口端面９からの流体の流入を促進する。加圧流
体の運動ベクトルと開口端面９からの流体の運動
ベクトルとは合成されてスパイラルモーシヨン１
０を生成する。開口端面９から粉粒体を導入する
場合には、この粉粒体はスパイラルモーシヨン１
０によつて管路３を搬送される。

補助コアンダフロー装置２によつて、あらかじ
めコアンダ流が流入されることから、また、その
装置２の挿入によつて主コアンダスパイラルフロ
ー生成装置１のスリツト部８の出口近傍にはバツ
フアー空間が形成されることから、補助コアンダ
フロー装置２が存在しない場合に比べて、管路３
のコアンダスパイラルモーシヨン１０は安定化
し、バツクフロー現象も抑制される。

このバツクフロー現象の抑制は、第５図によつ
ても説明することができる。

すなわち、第５図ａは、補助コアンダフロー装
置２を使用しない場合を示しているが、環状スリ
ツト８からの加圧流体の送入時には、円筒管４の
内壁面にはコアンダ効果によつて高速度の境界層
が形成される。このため、速度分布としては、こ
の内壁面に沿つて突出した分布状態となる。開口
端面９には、加圧流体の環状スリツト８からの送
入にともなう負圧の発生によつて、外部流体が吸
引される。そして、スパイラルフローの生成によ
つて、管軸中心がより高速度Ａとなる速度分布が
生じる。

しかしながら、円筒管４においては、内壁面部
の高速度な境界層形成にともなう動圧によつて、
しばしばバツクフロー（逆流）Ｂが生じ、開口端
面９より噴出することがある。この現象は、円筒
管４のコアンダスパイラルフロー生成域における
流体の速度、圧力バランスの崩壊によつて生じる
もと考えられる。

そこで、この発明においては、第５図ｂに示し
たように、管軸中心に向けて、開口端面９におい
て補助コアンダフロー装置２より高速流Ｃを送入
する。このことによつて前記バランスを維持し、
さらには、コアンダスパイラルフロー生成を促進
する。

そして、前記のバランス形成をさらに容易とす
るために、開口端面９の開口断面積をコントロー
ルできるようにし、外部から吸引される流体量も
コントロールする。

補助コアンダフロー装置２は、軸中心流として
送入することが必要であるため、通常の乱流噴出
流では代替することができない。乱流噴出流で
は、コアンダスパイラルフローの生成そのものが
阻害されることになる。

この第１図の装置においては、加圧流体の圧力
は、２〜10Kg／cm²、傾斜角θはtanθが1/4〜1/8程
度とすることができる。また補助コアンダフロー
装置についても、ほぼ同様の範囲から条件を選択
することができる。コアンダスパイラルフローの
流速は、所望の範囲に制御することができるが、
100〜200ｍ／秒の高速度まで実現可能である。ま
た、開口端面９の断面積、すなわち、外部流体の
流入断面積は、コアンダスパイラルフローに対応
して適宜に調節することができる。

第２図は、この発明の別の例を示したものであ
る。この第２図の例の場合には、補助コアンダフ
ロー装置１６は、主コアンダスパイラルフロー生
成装置１５とは断面形状が相似していない。第１
図の例のような、管路に向けての傾斜部を有して
いない。

第３図に示した、他の例の場合にも、補助コア
ンダフロー装置１７にはこの傾斜部はない。

第４図に示したさらに別の例の場合には、補助
コアンダフロー装置１９には、傾斜部２０が存在
するが、主コアンダスパイラルフロー生成装置１
８は、第１図から３図までに示したものとは、環
状スリツトの位置が相違している。加圧流体は角
度βをもつて挿入されるようにしている。

たとえば、第１図に示した装置を用い、圧力２
Kg／cm²、流量0.9N／分で空気をスリツト８，
１４から送入すると、20ｍの管路出口では、流速
75ｍ／秒のスパイラルフローが得られる。補助コ
アンダフロー装置２の挿入位置を変えることによ
り流速は30〜95ｍ／秒まで、安定して変化させる
ことができる。スパイラルのピツチは５ｍ〜20ｍ
まで変化する。

補助コアンダフロー装置２を使用しない場合に
は、約５秒間に１回の割合でバツクフローが生
じ、安定したコアンダスパイラルフローの維持は
難しく、脈動状態となつてしまつた。

また、空気流によつて、アルミナ粉を輸送しよ
うとすると、このバツクフローによつて、アルミ
ナ粉の逆噴出が生じ、輸送操作は極めて困難とな
つた。

しかしながら、この発明の方法においては、こ
のアルミナ粉の輸送は、高速で安定して可能であ
つた。

もちろん、この発明の装置は、これらの例に限
定されるものではない。さらに他の具体的態様が
様々に可能である。

（発明の効果） この発明の装置により、以上のとおり、これま
でのコアンダスパイラルフロー生成装置ででは避
けることのできなかつたコアンダスパイラルフロ
ーの破壊やバツクフローの生起を効果的に抑制す
ることが可能となる。

このため、流体の高速搬送等を安定して、かつ
渦度を調整して実施することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、および第４図は、
各々の別の、この発明のコアンダスパイラルフロ
ー生成装置の例を示した断面図である。第５図
は、第１図の装置について、この発明の作用効果
を概説した断面図である。図中の番号は次のもの
を示している。 １，１５，１８……主コアンダスパイラルフロ
ー生成装置、２，１６，１７，１９……補助コア
ンダフロー装置、３……管路、４……円筒管、５
……補助筒、６……湾曲面、７……折り曲げ面、
８……環状スリツト、９……開口端面、１０……
コアンダスパイラルフロー、１１……分配室、１
２……供給管、１３……調節片、１４……環状ス
リツト。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 輸送用管路に一端面を接続した円筒管の他方
   の端面の内壁面は滑らかに湾曲させ、該湾曲面に
   対向する直角または鋭角状に折曲げた端面内壁を
   有する補助筒の該折曲げ面との間に環状のスリツ
   トを形成し、この環状のスリツトから管路接続方
   向の内壁面に流体に半径方向のベクトルを付与す
   る傾斜を与えたコアンダスパイラルフロー生成装
   置において、補助筒の開口端面の断面積を調節自
   在とし、かつ、該生成装置の開口端面に補助コア
   ンダフロー生成装置を設けたことを特徴とするコ
   アンダスパイラルフロー生成装置。