JP2643987B2

JP2643987B2 - 流体輸送装置

Info

Publication number: JP2643987B2
Application number: JP14294788A
Authority: JP
Inventors: 清之堀井; 和夫山口
Original assignee: Aoki Construction Co Ltd
Current assignee: Aoki Construction Co Ltd
Priority date: 1988-06-10
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1997-08-25
Anticipated expiration: 2012-08-25
Also published as: JPH01313218A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、流体輸送装置に関するものである。さら
に詳しくは、空気、ガス、水蒸気、粉粒体などの気流搬
送に有用な高速流体輸送のためのコアンダスパイラルフ
ロー流体輸送装置に関するものである。

（背景技術）従来、流体輸送には、その多くの場合、乱流状態にあ
る空気、ガス等の空気や液体が用いられてきた。

しかしながら、この乱流状態での流体輸送は、圧力損
失が大きく、大きな搬送速度を実現しようとすると、流
体の加圧度を極めて大きなものとしなければならず、し
かも、粉粒体のように固体を搬送する場合には、固体粒
子が管壁と激しく衝突し、壁面を摩耗させ、トラブルの
原因となるという問題があった。

このため、従来の乱流輸送に代わる新しい輸送方式の
実現が強く望まれていた。

一方、流体の輸送、乾燥、分離、あるいは粉粒体や繊
維状物の輸送、開繊などに有用なものとしてコアンダス
パイラルフローの生成とその利用に関する技術がこの発
明の発明者らによって提案されてきている。

コアンダスパイラルフローは、従来の流体の運動概念
として知られている層流または乱流とは全く異なり、乱
流領域に属する流体の運動条件下にありながらも乱流と
は相違するものとしてこの発明の発明者によって見出さ
れたものである。その生成装置についてはすでにこの発
明者によって提案されてもいる。

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、
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。この
ため、流体のスパイラルモーションの過程において流体
はその状態が均一に保持され、内壁との衝突、接触によ
る局所的変質が抑制される。

このような優れた特質は、流体、たとえば粉粒体、ス
ラリー、繊維状物の輸送をはじめとして、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
めて有益なものである。

この発明の発明者は、このような優れた利点を有する
コアンダスパイラルフローの生成について、たとえば、
添付した図面の第５図に示したような装置をすでに提案
している。

この第５図に示した例においては、コアンダスパイラ
ルフロー生成装置（ア）は、管路（イ）に接続し、この
管路（イ）に接続する円筒管（ウ）は、反対の方向に向
って次第に径が大きくなっている。円筒管（ウ）には、
横方向から導入管（エ）を通じて加圧流体、たとえば、
ガス、空気、あるいは液体の圧縮流を送入する。この加
圧流体を管路（イ）の方向に送入するために、環状のス
リット（オ）が設けられている。また、このスリット
（オ）からは、管路（イ）に向って、滑らかに湾曲した
壁面（カ）を形成している。

湾曲壁面（カ）と反対の側には、直角または鋭角状に
折り曲げた折曲壁面（キ）を設けている。スリット
（オ）は、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、スリット（オ）に加圧流体を均一に供
給するための分配室（ク）を設けてもいる。

管路（イ）と反対の端面は導入口（ケ）になってお
り、流体をこの導入口（ケ）より導入することができ
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
においては、スリット（オ）からの加圧流体の運動ベク
トルと導入口（ケ）からの流体の運動ベクトルとが合成
されてスパイラルモーション（コ）を生じる。その際
に、スリット（オ）の出口で加圧流体はコアンダ効果に
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。また、スリット（オ）の導入口
（ケ）側には大きな負圧域が生じ、導入口（ケ）からの
流体の流入を促進する。

このようなコアンダスパイラルフロー生成装置のスリ
ット（オ）部近傍の形状については第５図に示されたも
のに限定されることなく、様々な形状とすることができ
る。スリット（オ）から、加圧流体が、流線αを描いて
流れるように、滑らかな湾曲壁面（カ）と、直角または
鋭角状の折曲壁面（キ）とによってスリット（オ）を形
成するようにすればよい。

このコアンダスパイラルフローによる流体輸送は、圧
力損失が従来の乱流方式の場合に比べてはるかに小さ
く、エネルギー効率、輸送効率に優れたものであるが、
たとえば150m以上の管路を空気輸送する場合、あるいは
管径が500m以上の場合などは、スパイラルフローに乱れ
が生じ、空気あるいは粉粒体の輸送に好ましくない状態
となることがしばしばある。このため、長距離または大
管径の管路での空気輸送をより安定して行なうための改
良が必要とされていた。

（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、従来法、特にコアンダスパイラルフローによる
流体輸送のこれまでの方法を改善し、長距離および大管
径管路においても安定して高速輸送を行うことのできる
改良された流体輸送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
スパイラルフロー生成装置を有する流体輸送装置におい
て、該生成装置に接続する管路内壁に半円球状ディンプ
ルを複数形成してなることを特徴とする流体輸送装置を
提供する。

添付した図面に沿ってこの発明の装置について説明す
る。

第１図は、この発明の装置の例を示したものである。
第１図の場合には、管路（１）の入口部にコアンダスパ
イラルフロー生成装置（２）を、またその出口部にもコ
アンダスパイラルフロー生成装置（３）を接続してい
る。入口部に装着したコアンダスパイラルフロー生成装
置（２）の環状スリット（４）からは加圧空気を装入す
る。また、導入口（５）から、輸送すべき流体または空
気を導入する。加圧空気の送入によって、管路（１）に
は、コアンダスパイラルフローが生成し、また、生成す
る負圧吸引力によって、導入口（５）から、流体または
空気が吸引導入される。

この場合、加圧空気は、およそ１〜10kg/cm²の圧力
で、環状スリットから管路への傾斜角（θ）がtanθ＝1
/4〜1/8程度で送入される。生成したコアンダスパイラ
ルフローは、たとえば空気流の場合には20m〜130m/秒と
いう高速度で輸送される。

管路長を150m、あるいは200m以上のように長距離にす
る場合などは、この第１図の例の域装置のように出口部
にコアンダスパイラルフロー生成装置（３）を装着し
て、大きな負圧吸引力によって輸送されてくる空気を強
力に吸引することが有効である。

この負圧吸引力を生成するために、環状スリット
（６）から加圧空気を送入する。

この例において、管路（１）内のスパイラルフローを
安定させ、高速度で長距離の運動を可能とするために、
管路（１）の内壁に複数の半円球状のディンプル（７）
を設ける。

このディンプル（７）は、特にスパイラルフローの安
定化のために、コアンダスパイラルフロー生成装置
（２）の出口（８）近傍に、管路（１）の軸に対して対
称的な位置に設けるのが好ましい。

第２図および第３図に示したように、このディンプル
（７）の形成については、その形状は半円球、楕円球状
等の滑らかな曲面を持つ穴部とすることができ、その大
きさ（ｄ）、深さ（ｔ）は、さらに軸方向の相互の距離
（ｌ）、円周方向の配置角度（β）は、管路（１）の内
径（Ｄ）、コアンダスパイラルフローの流速等によって
適宜に選択する。たとえば、その大きさ（ｄ）、深さ
（ｔ）は、内径の1/20〜1/3程度までとすることができ
る。また配置角度（β）は、一般的には20〜120゜程度
の範囲とすることができる。相互間の距離（ｌ）につい
ては、第２図および第３図に示したように同一円周上に
ディンプル（７）を配置する場合には一般的には内径
（Ｄ）の1/3〜６倍程度とすることができる。もちろん
これらの範囲は限定的なものではない。

また、ディンプル（７）の配置は、同一円周上ではな
く、管路（１）の内壁にスパイラル状に形成してもよ
い。ディンプル（７）は、第４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）の出口（８）の近
傍の内壁に形成してもよい。

このようなディンプル（７）を形成することによりコ
アンダスパイラルフローは安定して運動し、200m以上の
連続した管路においても高速での流体輸送を可能とす
る。

このため、工場プラントにおける乾燥空気、浄化処理
した空気、水蒸気、様々なガス流、さらには粉粒体の高
速輸送も容易となる。圧送によるエネルギー損失は最小
限に抑制され、また管路内壁との乱流衝突によるトラブ
ルもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一例を示した一部断面側面図であ
る。第２図および第３図は、各々、管路ディンプル形成
部を示した要部断面図である。第４図は、この発明の他の例を示した一部断面側面図で
ある。第５図は、コアンダスパイラルフロー生成装置の一例を
示した断面図である。１……管路 2,3……コアンダスパイラルフロー生成装置４……環状スリット５……導入口６……環状スリット７……ディンプル８……生成装置出口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−264120（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−184207（ＪＰ，Ａ) 特公昭58−17099（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭25−7654（ＪＰ，Ｙ１)

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生成装置を有す
る流体輸送装置において、該生成装置に接続する管路内
壁に半円球状ディンプルを複数形成してなることを特徴
とする流体輸送装置。
【請求項２】管路軸に対して対照的位置にディンプルを
形成してなる請求項（１）記載の流体輸送装置。
【請求項３】コアンダスパイラルフロー生成装置の出口
近傍の内壁に半円球状ディンプルを複数形成してある請
求項（１）記載の流体輸送装置。