JP2582098B2

JP2582098B2 - コアンダスパイラル高濃度輸送装置

Info

Publication number: JP2582098B2
Application number: JP62308273A
Authority: JP
Inventors: 和夫山口; 清之堀井
Original assignee: Aoki Construction Co Ltd
Current assignee: Aoki Construction Co Ltd
Priority date: 1987-12-05
Filing date: 1987-12-05
Publication date: 1997-02-19
Anticipated expiration: 2012-02-19
Also published as: JPH01150620A

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高濃度輸送装置に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、バック
フローを抑制し、混合比を大きくした高濃度流体の輸送
を可能としたコアンダスパイラル輸送装置に関するもの
である。

（背景技術）流体の搬送、混合、乾燥、さらには流通式化学反応等
に有用なコアンダスパイラルフローについては、その生
成、抑制、応用等について様々な方法とそのための装置
が、この発明の発明者らによって種々提案されてきてい
る。

このコアンダスパイラルフローは、従来の流体の運動
概念である層流、乱流とは全く異なり、レイノルズ数か
らは乱流領域の条件下にありながら、乱流とは異なるも
のとこの発明の発明者によって見出されたものである。

すなわち、この発明の発明者は、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、
しかもコアンダ効果によっ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という事実を見出した。

このようなコアンダ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って粉
粒体の場合であっても乱流のように管内壁と衝突するこ
とはなく、圧力損失も大きく低減される。このため、流
体は、長距離管路内においてもスパイラルモーションを
持続し、粉粒体の内壁との衝突による摩耗や粉粒体の変
質もなく、流体の高速輸送が可能となる。

このような優れた流体運動の「スパイラル運動」と
「コアンダ効果」という特徴の特異な複合からなる点に
注目して、この発明の発明者は、「コアンダスパイラル
フロー」と呼んできている。そして、以上の特徴は、ガ
ス、粉粒体、スラリー、繊維状物の搬送をはじめ、化学
的、物理的なユニットプロセス、あるいはそのシステム
として極めて有用なものである。

コアンダスパイラルフローの生成法とそのための装置
については、この発明の発明者らは、すでに第３図に示
したような装置による方法を提案している。

すなわち、この第３図に例示したコアンダスパイラル
フロー生成装置（ア）は、その出口端を管路（イ）に接
続し、生成装置（ア）を構成する円筒管（ウ）は管路
（イ）に接続する出口端の方向に向って次第にその内径
が漸縮小している。また、円筒管（ウ）の出口端と反対
側には、補助筒（キ）を介して開放端（ケ）がある。こ
の開放端からは、被輸送流体が導入される。そして、円
筒管（ウ）には、横方向から導入管（エ）を通じて、空
気、ガス、あるいは液状体の圧縮流を送入するための環
状スリット（オ）が設けられており、この環状スリット
（オ）からは、出口端に向って、滑からに湾曲され前記
のとおりにその内径が漸縮小する内壁面（カ）が形成さ
れている。なお、この例では、環状スリット（オ）は、
補助筒（キ）によって、その間隔を自在に調整できるよ
うにしている。さらにまた、圧縮流を環状スリット
（オ）に均一に供給するための分配室（ク）を設けても
いる。

この生成装置（ア）においては、環状スリット（オ）
から送入した圧縮流の運動ベクトルと開放端（ケ）から
導かれた流体の運動ベクトルとが合成されて特異なスパ
イラルモーション（コ）を生じる。その際に、環状スリ
ット（オ）の出口で、圧縮流はコアンダ（Coanda）効果
によって矢印αの流線を描いて移動し、管路内壁面近傍
に動的境界層を形成する。コアンダ効果そのものは、流
体力学においてすでに知られた概念であるが、スパイラ
ルモーションの生成と、このコアンダ効果との関係、さ
らに長い距離の管路内でのスパイラルモーションの持続
とコアンダ効果については全く知られていない。そして
開放端（ケ）には大きな負圧が生じ、被輸送流体の流入
を促進する。

しかしながら、このような従来のコアンダスパイラル
フロー生成装置（ア）においては、管路（イ）方向とは
逆の開放端（ケ）方向にバックフロー（逆流）が発生
し、スパイラルモーション（コ）が不安定になり、被輸
送流体の流入導入が阻害される場合があるという問題が
あった。特に、輸送流体の混入比を大きくして単位体積
あたりの粉体等の存在割合を大きくして高濃度な状態に
するとコアンダスパイラルフローの生成が困難になるば
かりか、このバックフローの問題が顕在化するという問
題もあった。

この問題は、ある程度は、開放端（ケ）における負圧
の制御や、環状スリット（オ）の構造、湾曲壁面（カ）
の形状等の改善によっても克服されてきているが、混入
比を大きくした高濃度流体輸送のためには依然として問
題として残されていた。

（発明の目的）この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもの
であり、従来の方法および装置の問題点を改善し、バッ
クフローを抑制して、コアンダスパイラルフローによっ
て高濃度の流体輸送を可能とする、高濃度輸送のための
新しい装置を提供することを目的としている。

（発明の開示）この発明は、上記の目的を実現するために、コアンダ
スパイラルフローによって高濃度流体を管路輸送するた
めの装置であって、＜Ａ＞輸送管路に接続される出口端とその反対側にあ
って被輸送流体が導入される開放端とを有する円筒管部
において、出口端と開放端の途中には環状スリットとこ
の環状スリットから出口端に向って滑らかに湾曲され、
内径が漸縮小する内壁面とが設けられ、かつ、環状スリ
ットから噴出される圧縮流の環状スリットへの供給部が
配設されているコアンダスパイラルフロー生成装置と、＜Ｂ＞前記コアンダスパイラルフロー生成装置が内蔵
されてその開放端からの被輸送流体の導入が加圧状態と
される加圧室とを備え、前記コアンダスパイラルフロー生成装置にお
いては環状スリットから噴出されて出口端に向って滑ら
かに湾曲されてその内径が漸縮小する内壁面に沿っての
圧縮流流れによって輸送管路の輸送方向へのスパイラル
フローを生成させるとともに、開放端からは加圧室によ
る加圧状態で被輸送流体が導入されて、前記スパイラル
フローにより被輸送流体を高濃度な流体として輸送する
ことを特徴とするコアンダスパイラル高濃度輸送装置を
提供する。

以下、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、粉粒体の輸送について例示したものであ
る。この発明の装置は、この第１図に示したように、コ
アンダスパイラルフロー生成装置（１）とこれを内蔵す
る加圧室（２）とによって構成されている。

コアンダスパイラルフロー生成装置（１）には、輸送
管路（４）が接続されるとともに、コアンダスパイラル
フロー生成のための圧縮流、たとえば加圧空気、加圧ガ
ス等を送入する圧縮流送入管（３）が接続されている。
コアンダスパイラルフロー生成装置（１）は、その構成
としては第３図に例示したものと基本的に同じである。

つまり、このコアンダスパイラルフロー生成装置
（１）では、輸送管路（４）に接続される出口端とその
反対側にあって被輸送流体が導入される開放端とを有す
る円筒管部において、出口端と開放端の途中には環状ス
リットとこの環状スリットから出口端に向って滑らかに
湾曲され、内径が漸縮小する内壁面とが設けられ、か
つ、環状スリットから噴出される圧縮流の環状スリット
への供給部が前記の圧縮流送入管（３）に接続されてい
る。

そして、この発明の装置にとっての特徴として、前記
生成装置（１）の輸送流体導入用の開放端（５）は、第
１図に例示したように、加圧室（２）によって加圧状態
に置かれている。

また、第１図に例示した装置では、加圧室（２）に
は、開放端（５）に輸送流体を供給するためのロータリ
ーフィーダー（６）が対向配置され、ホッパー（７）内
の粉粒体（８）がこのロータリーフィーダー（６）によ
って制御された条件下に開放端（５）へと供給される。
ホッパー（７）はハッチ（９）を備え、密閉状態にあ
る。

加圧室（２）には、加圧空気または加圧ガス等の加圧
流の導入管（10）が接続され、この加圧室（２）とホッ
パー（７）とは連通管（11）によって連通されている。

また、圧縮流送入管（３）には圧力形、流量計等が、
その他管路にも圧力計等が装着されている。ロータリー
フィーダー（６）にはモーター（12）が連結している。
このモーター（12）は加圧室（２）の内部にあってもよ
い。

たとえば、このような装置においては、輸送管路
（４）の径を10〜80mm、その長さを40〜150mとし、圧縮
流として２〜8kg/cm²の空気、加圧室（２）用の加圧流
として４〜5kg/cm²の空気を用い、ロータリーフィーダ
ー（６）からの供給を0.6〜6m³/時程度の規模での輸送
から、さらに大きな規模での輸送まで可能となる。

粉粒体としては、セメント、砂利、セメント吹付混合
物、セラミック、ポリマー、その他適宜なものが対象と
なる。化学的変質が起こりやすいものについては不活性
ガスによって輸送することもできる。もちろん、この発
明においては、ガス、スラリーなどの輸送も含まれるも
のである。

流体は、この加圧室を用いる方法によって、30〜100m
/secの、さらにはより高速での輸送も可能となる。

装置については、第１図の例においては、加圧室
（２）はできるだけ小さくすることが好ましく、また、
加圧室（２）を開閉できるようにすることが好ましい。
なお、コアンダスパイラルフロー生成装置（１）につい
ては、細部の設計形状に自由度があることは改めて言う
までもない。

第１図に例示した連通管（11）は必ずしも必要なもの
ではなく、ホッパー（７）を加圧する場合には、加圧室
（２）とは別に加圧するようにしてもよい。

もちろん、この発明の装置は以上の例に限定されるこ
とはなく、様々な態様が可能である。

たとえば、第２図に示したように、粉粒体の供給管
（13）をバルブ（14）（15）を介して大型ホッパー（1
6）に接続し、圧縮空気送入管（17）よりの加圧空気に
よって、粉粒体を送るようにしてもよい。

バルブ（14）を閉め、バルブ（15）を開けると粉粒体
が加圧部（18）にたまる。逆にバルブを動作して圧縮空
気送入管（17）より加圧した空気を導入すると、粉粒体
はホッパー（７）へと移送される。

こうすることによって、粉粒体の連続的な供給が可能
ともなる。

いずれにおいても、この発明によって、コアンダスパ
イラルフロー生成装置の開放端（５）でのバックフロー
は抑制され、輸送流体の混入比は、従来の３〜５倍以上
にも達する。また、この方法は、セメントコンクリート
の混合流などの吹付などに用いられる複数種の流体を高
濃度輸送するのに有利でもある。

（発明の効果）この発明によって、以上詳しく説明したように、バッ
クフローを抑制し、高濃度での流体のコアンダスパイラ
ルフローによる輸送が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例を示した装置断面図であ
る。第２図は、さらに他の実施例を示した断面図であ。
第３図は、コアンダスパイラルフロー生成装置を示した
断面図である。１……コアンダスパイラルフロー生成装置、２……加圧
室、３……圧縮流送入管、４……管路、５……開放端、
６……ロータリーフィーダー、７……ホッパー、８……
粉粒体、９……ハッチ、10……加圧流導入管、11……連
通管、12……モーター。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コアンダスパイラルフローによって高濃度
流体を管路輸送するための装置であって、＜Ａ＞輸送管路に接続される出口端とその反対側にあ
って被輸送流体が導入される開放端とを有する円筒管部
において、出口端と開放端の途中には環状スリットとこ
の環状スリットから出口端に向って滑らかに湾曲され、
内径が漸縮小する内壁面とが設けられ、かつ、環状スリ
ットから噴出される圧縮流の環状スリットへの供給部が
配設されているコアンダスパイラルフロー生成装置と、＜Ｂ＞前記コアンダスパイラルフロー生成装置が内蔵
されてその開放端からの被輸送流体の導入が加圧状態と
される加圧室とを備え、前記コアンダスパイラルフロー生成装置にお
いては環状スリットから噴出されて出口端に向って滑ら
かに湾曲されてその内径が漸縮小する内壁面に沿っての
圧縮流流れによって輸送管路の輸送方向へのスパイラル
フローを生成させるとともに、開放端からは加圧室によ
る加圧状態で被輸送流体が導入されて、前記スパイラル
フローにより被輸送流体を高濃度な流体として輸送する
ことを特徴とするコアンダスパイラル高濃度輸送装置。