JPH086720B2

JPH086720B2 - コアンダスパイラルフロ−の制御方法とその装置

Info

Publication number: JPH086720B2
Application number: JP61271537A
Authority: JP
Inventors: 清之堀井; 滋松井
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-11-14
Filing date: 1986-11-14
Publication date: 1996-01-29
Anticipated expiration: 2011-01-29
Also published as: JPS63126546A

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の制御方法と
その装置に関するものである。さらに詳しくは、この発
明は、コアンダスパイラルフローの生成域でのバックフ
ロー（逆流）を抑制して高速スパイラル流を安定して生
成させることのできるコアンダスパイラルフローの制御
方法とそのための装置に関するものである。

（発明の背景）層流および乱流の流体の運動概念とは異なり、しかも
乱流条件下にありながらも乱流とは相違するコアンダス
パイラルフローとその応用が注目されている。

このコアンダスパイラルフローは、この発明の発明者
によって提案されたものであり、すでにその物理現象の
解析とその産業技術としての利用の方策についていくつ
かの提案もなされてきている。

このコアンダスパイラルフローは、ある条件下におい
て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進行するという現象を意味してい
る。このようなスパイラルフローにおいては、流体は高
速で進行し、しかも固体粒子が存在する場合にも粒子は
スパイラルモーションによって移動し、動的境界層の存
在によって、乱流の場合のように管内壁と衝突すること
もない。

このため、コアンダスパイラルフローは粒流体の輸
送、乾燥、化学反応等に応用されることが期待されてい
る。

しかしながら、このコアンダスパイラルフローについ
ては、依然として物理現象としての解明の余地が多く残
されていることもあって、必ずしも自在に利用すること
ができる技術としては成熟していない。いくつかの問題
が存在してもいる。

その一つの問題は、加圧流体の送入よってコアンダス
パイラルフローを生成させる生成域において、しばしば
バックフロー（逆流）が起きることである。このバック
フローは流体流の均一安定性を破壊するものとして是非
とも克服しなければならない問題である。しかしなが
ら、これまでは、そのための解決策が見出されていない
のが現状であった。また、スパイラルの度合、その状態
をコントロールすることも容易ではないのが現状であっ
た。

（発明の目的）この発明は、以上のとおりの事情を踏まえてなされた
ものであり、コアンダスパイラルフローのバックフロー
を抑制し、スパイラルの度合（渦度）の制御と安全した
高速コアンダスパイラルフローを可能とするための制御
方法と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）この発明の制御方向は、上記の目的を実現するため
に、環状のスリットから加圧流体を送入し、該加圧流体
の送入によって生成させた負圧によって外部流体を吸引
し、該加圧流体と吸入流体とによってコアンダスパイラ
ルフローを生成させる方法において、加圧流体と吸入流
体との合流域にバッファー空間を形成することを特徴と
している。

このバッファー空間の形成によって、この発明は、バ
ックフローの防止と、スパイラルの度合（渦度）の制御
を可能としている。

添付した図面に沿ってさらに詳しくこの発明について
説明する。

第１図は、この発明の一例を示している。

この例の場合には、コアンダスパイラルフローの生成
装置（１）は、管路（２）に接続している円筒管（３）
からなっている。この円筒管（３）は、管路（２）との
接続面と反対の方向に次第にその径が大きくなってい
る。また、加圧流体の送入用のスリット（４）を有して
おり、このスリット（４）に加圧流体を供給するための
導入管（５）および分配室（６）とがこれに連通してい
る。スリット（４）と分配室（６）とは環状に形成され
ている。

スリット（４）から管路（２）方向はその出口近傍に
滑らかに湾曲した曲面（７）が形成されている。反対の
壁面は直角または鋭角状に折り曲げられている。この折
り曲げ面（８）側には、流体の導入口（９）が設けられ
ている。

細隙（４）はその間隔が調整できるようになってい
る。

このコアンダスパイラルフロー生成装置（１）におい
ては、スリット（４）から送入された加圧流体は、湾曲
面（７）を流線（α）に沿って管路（２）方向へ移動す
る。スリット（４）の近傍には大きな負圧域が生成し、
導入口（９）から、空気、固体粒子などの流体を吸引す
る。加圧流体流とこの吸入流体流とはベクトル合成され
て、高速のスパイラル流（10）生成する。

この場合、たとえば加圧流体の圧力は２〜10kg/cm²、
円筒管の傾斜角（θ）は、tanθが1/4〜1/8程度とする
ことができる。

この装置において、スパイラルフローを制御するため
に、導入口（９）の外部から、コアンダスパイラルフロ
ー生成装置（１）の内部に導入口（９）を通じてバッフ
ァー部材（11）を挿入自在としている。スリット（４）
の近傍には圧気バッファー空間が形成される。この例の
バッファー部材（11）は略円錐形している。必ずしも厳
密に円錐形状である必要はない。

このバッファー部材については、たとえば第２図に示
したように先端部を切欠いて、流体のフィーダー（12）
としての機能を持たせることもできる。微粉体などの場
合には、このようなフィーダーを用いて導入することが
効果的でもある。

また、第３図に示したように、他の形状のコアンダス
パイラルフロー生成装置においも、円錐状のバッファー
部材（13）がスパイラルフローの制御には効果的であ
る。

同じ装置および同じ加圧流体圧力の条件下において
も、バッファー部材の挿入によって形成される空間の大
きさ、形状によってスパイラルの度合、たとえばピッチ
長、速度は大きく変化する。また、バックフロー抑制の
効果の程度もちがってくる。これらについては、適宜に
選択できることはいうまでもない。

たとえば、2kg/cm²の圧気を0.8Nl/分で送入して生成
させた管路出口の流速40m/秒のコアンダスパイラルフロ
ーについて、円錐状バッファー部材によって出口流速を
25m/秒に抑制すると、スパイラルのピッチは、20cmから
7cmに変化する。また、バックフローは安全に抑制され
る。

バッファー部材の挿入によって、100〜200m/秒という
高速スパイラルフローも可能な生成装置においても、1/
10〜4/5程度にまでその流速をコントロールすることが
可能となる。また、バックフローの生成も著しく抑制さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一例を示した断面図である。第２図は、バッファー部材の他の例を示した斜視図であ
る。第３図は、この発明の他の例を示した断面図である。図中の番号は次のものを示している。１……コアンダスパイラルフロー生成装置、２……管路、３……円筒管、４……環状スリット、５……導入管、６……分配室、７……湾曲面、８……折り曲げ面、９……導入口、 10……スパイラル流、 11,12,13……バッファー部材。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】環状のスリットから加圧流体を送入し、該
加圧流体の送入によって生成させた負圧によって外部流
体を吸入し、該加圧流体と吸入流体とによってコアンダ
スパイラルフローを生成させる方法において、加圧流体
と吸入流体との合流域にバッファー空間を形成してスパ
イラルフローの制御を行うことを特徴とするコアンダス
パイラルフローの制御方法。
【請求項２】加圧流体および吸入流体が気体である特許
請求の範囲第１項記載のコアンダスパイラルフローの制
御方法。
【請求項３】吸入流体が固体物質流を含む流体である特
許請求の範囲第１項または第２項記載のコアンダスパイ
ラルフローの制御方法。
【請求項４】管路に接続した円筒管であってその端面の
内壁面は滑らかに湾曲させ、該湾曲面に対向する直角ま
たは鋭角状に屈曲させた端面内壁を有する補助筒の該屈
曲面との間に環状のスリットを形成し、環状のスリット
から管路接続方向、もしくは反対の補助筒の開口端方向
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、環
状スリットに囲まれた空間に補助筒開口端方向から円錐
状のバッファー部材を挿入自在としたことを特徴とする
コアンダスパイラルフローの制御装置。
【請求項５】バッファー部材の挿入位置を変更自在とし
た特許請求の範囲第４項記載のコアンダスパイラルフロ
ー制御装置。
【請求項６】円錐状のバッファー部材の先端部を開口さ
せ、流体のフィーダーとした特許請求の範囲第４項また
は第５項記載のコアンダスパイラルロー制御装置。