JP3761785B2

JP3761785B2 - Apparatus and method for ultrafine powder fluid

Info

Publication number: JP3761785B2
Application number: JP2000609194A
Authority: JP
Inventors: 正勝高安
Original assignee: 正勝高安
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 2000-03-28
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2020-03-28
Also published as: WO2000059641A1; TW476671B; AU3330900A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、液体や流動体、粉体、粒体などのように一定の形を保持できず、流動可能な被処理体（以下「粉流体」とも呼ぶ）を極微細化する装置並びに方法に関する。
【従来の技術】
本発明の発明者は、特願平８−２２０６１８号や特願平８−２９７１２９号において、例えばビニールハウス内を冷却したりする場合に、水をできる限り微細な霧状にして散霧することが、気化促進に有効であることを提案した。
【０００２】
また、特願平９−５０９１６号においては、海水を散霧して水分を気化させて塩分を結晶化させることで製塩する技術を提案したが、この場合も、海水の霧を可能な限り微細化することが、製造効率を上げる上で肝要である。
【０００３】
特願平９−１１０１７３号においては、粉体や粒体、ガス体などと液体のような、２以上の被処理体を吸引して微細化すると共に、混合して、液体の中に取り込むことを提案した。このように、液体に限らず、流動体や粉体、粒体などをも含む２種以上の粉流体を混合したり、粉流体とガス体とを混合したりする場合にも、同様に可能な限り微細化する技術が必要であり、特に極微細化が望まれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記のような先に提案した技術では、このように粉流体を極限まで微細化したりすることが不可能であり、その結果、所期の目的を十分に達成することが不可能であった。
【０００５】
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、比較的簡易な技術で粉流体を極限まで確実に微細化可能とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の技術的課題は次のような手段によって解決される。請求項１は、互いに対向配置された対向円盤の間に中央から外周方向に延びた複数の羽根を挟んで配置した羽根車を回転駆動軸に連結してなる回転円盤において、その中央に、被処理体を供給する開口を有しており、少なくとも片方の対向円盤に、複数個の空気吸入用の孔を開けてある回転円盤である。
【０００７】
このように、回転円盤の少なくとも片方の対向円盤に、複数個の空気吸入孔を開けてあるため、該空気吸入孔から流れ込んだ空気流によって、回転円盤内における被処理体の流れがより円滑となり、また回転円盤内の空間全体に拡散しながら流れるため、細霧発生が円滑に行なわれる。また、剛体や圧縮空気流、空気壁などの切断手段を併用する場合には、より均一にかつ安定した極微細化作用が得られる。
【０００８】
請求項２は、請求項１に記載の回転円盤の外側に、該回転円盤を囲むような衝突壁を設け、前記の回転円盤で切断された極微細体が衝突可能な構造とした極微細化装置である。
このように、回転円盤を囲むような衝突壁を設けてあるので、その中に、前記の回転円盤で切断された極微細体が閉じ込められて漂うため、極微細粒子同士が接する機会が増える。しかも、該衝突壁に衝突して跳ね返された極微細粒子が次に到来する極微細粒子や漂っている極微細粒子と接するため、極微細粒子同士が接する機会がさらに増える。そのため、２種以上の被処理体を混合したり、化合させたりする場合に適している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
次に、本発明による粉流体の極微細化装置並びに極微細化方法が実際上どのように具体化されるか実施形態を説明する。図１から第３図は、本発明の発明者が特願平８−２９７１２９号において提案した散霧用の回転円盤である。第１図はシングルタイプであり、互いに対向配置された対向円盤１と２との間の空間６に、中心から外周方向に延びた複数の羽根３を挟んで配置し、固定することで羽根車４を構成してある。すなわち、各羽根３の両側の突出片を両対向円盤１、２の孔から突出させて、カシメ部９のように加締めて固定してある。そして、片方の対向円盤１の中心に、モータＭの出力軸、すなわち駆動軸Ａを固定してある。他方の対向円盤２の中央は、給水のために開口５が開けられている。
【００１０】
したがって、水道管の先端８を開口５に向けて、給水すると、遠心力によって隣接する羽根３・３間の空間６から放射方向に吹き飛ばされる。このとき、羽根車４の回転数が、例えば１万回転以上といった高速回転の場合は、細霧状となる。すなわち、羽根車４が矢印ａ１方向（図における左回転）に高速回転すると、開口５から吸入された水は、各羽根３の前面３ａに沿って遠心力で外側に移動し、最終的に羽根３の外端から遠心力で矢印２方向に振り飛ばされる。このような動きが、高速で行われることで、矢印２方向に飛散するときに霧状となる。また、矢印ａ２方向に飛散する霧は、遠心力によって遠くまで飛ばされるので、到達距離も長くなる。
【００１１】
第２図は、第１図の羽根車４を背中合わせに一体化した実施形態であり、中間の円盤１の中心をモータＭの出力軸Ａに固定してある。また、中間の円盤１の中央には、モータ軸との連結部１ａの間に窓孔７を開けて、給水管先端８から供給された水の約半分は、該窓孔７から左側の羽根車４ａ中に入り、残り半分は右側の羽根車４ｂ中に入る。なお、モータ軸Ａは、左側の円盤２ａの中心に固定し、中間の円盤１の中央は、円形の開口とすることも可能である。
【００１２】
第１図（２）においては、羽根３は円弧状になっているが、遠心力によって効率的に霧化できれば、図示の形状に限定されない。また、円盤１と円盤２、２ａ、２ｂとの間隔は、中央部を大きく、外周寄りを狭くすることで、霧化効率を高くしているが、この構造に限定されない。したがって、両対向円盤１と２（２ａ、２ｂ）との間隔Ｂを、羽根車４の半径と同程度の寸法まで、あるいはそれ以上に大きくすることも可能であり、また間隔Ｂを一定にして、両対向円盤１と２（２ａ、２ｂ）とを互いに平行にすることもできる。
【００１３】
第１図、第２図における羽根車は、各円盤１、２、２ａ、２ｂと羽根３を別体の部品とし、第１図に示すカシメ部９のような手段を用い、後で結合しても製造できる。あるいは、第３図のように、片方の円盤１と各羽根３を鋳物や樹脂で一体成型し、第１図における他方の円盤２は、羽根３にネジ止めや接着などで固定することも可能である。すなわち、製造方法のいかんを問わない。
また、第１図（２）のように、各羽根３の間隔は、外周寄りが広くなっているが、各羽根３同士の間に、さらにもう１枚の羽根を追加することで、第３図の場合と同様に、外周側が拡がり過ぎるのを防止できる。
【００１４】
以上の説明では、開口５から水を供給しているが、水以外の液体や流動体、粉体、粒体などを供給することも可能である。
本発明は、このような羽根車構造の回転円盤を用いて液体や流動体、粉体、粒体などを極微細化するために、以下のような改良を加えてある。
第１図、第２図のように、対向円盤１、２間に複数の羽根３…を挟んで配置した回転円盤４において、第４図のように、各羽根３…の外端からわずかの間隔Ｇをおいて、被散霧体を切断するための剛体１０を複数個、間隔をおいて配設してある。前記のわずかの間隔Ｇとは、回転円盤４側が剛体１０と接しない範囲で可能な限り小さな隙間が望ましい。
【００１５】
このように、微小隙間Ｇをおいて、回転円盤４の外側に剛体１０が配置されていると、各羽根３…の外端で振り切られる前に、被散霧体が瞬時に剛体１０に当たって、切断される。その結果、一粒の霧状の水滴が、複数の極微細な水粒子に分割されて、極微細の霧となり、水分の気化がより容易になる。
剛体１０の数が多いほど、極微細化の効率は良いが、各剛体１０の間隔が狭すぎると、せっかく極微細化された霧が閉じ込められる恐れがあるので、極微細化された霧が外側に流出できるように、各剛体１０・１０間にある程度の間隔が必要となる。
【００１６】
このような剛体１０と同様な機能を司る手段として、圧縮空気流を用いることも有効である。すなわち、第５図のように、回転円盤４の外周位置に、該回転円盤４の接線方向に圧縮空気流１１を噴出できるように圧縮空気のノズル１２を複数個配設してある。ノズル１２の向きは、圧縮空気流１１の噴出方向が、回転円盤４の回転方向に対し逆向きとなるように向ける。また、前記の剛体１０の場合と同様に、各羽根３…の外端からわずかの間隔Ｇの位置に圧縮空気流１１が発生するように配置する。
【００１７】
このようにして、各羽根３…の外端からわずかの隙間Ｇの位置において、回転円盤４の回転方向に対し逆向きに、しかも接線方向に圧縮空気流１１を発生させると、この圧縮空気流１１によって密度の高い空気壁を形成することができる。その結果、圧縮空気流１１に、各羽根３…の外端で振り切られる前の被散霧体が瞬時に当たって切断され、極微細化される。
こうして極微細に切断された極微細霧は、圧縮空気流１１によって吹き飛ばされる。したがって、第４図のように、実際に剛体１０が存在する場合のように、剛体１０によって、極微細化された霧が閉じ込められる恐れはなく、円滑に散霧できる。
【００１８】
圧縮空気流１１が、第５図（２）における矢印１１ａで示すように、回転円盤４の面と平行方向（駆動軸Ａと直角方向）だと、せっかく極微細化された霧がノズル１２に当たるので、ノズル１２が邪魔になる。また、ノズル１２に当たった際に、極微細化された霧同士が再結合して大きな粒子に戻ってしまう恐れがある。
ところが、第５図（２）に示すように、ノズル１２を、回転円盤４の面に対し角度θを設けて配置することによって、斜め方向から圧縮空気流１１を噴出させる構造になっている。そのため、ノズル１２が邪魔になったり、極微細化した粒子が再結合したりする恐れはない。
【００１９】
しかも、極微細化された微粒子が、圧縮空気流１１で回転円盤４から逸らされ、遠くまで飛ばされて拡散されるので、一か所に集中することがなく、気化などの処理効率がさらに向上する。また、ノズル１２をより多く配置できる。なお、圧縮空気流１１の噴出角度θは自由に設定できる。
以上のようにして、剛体１０を設けたり、圧縮空気流１１を発生させることが有効であるが、剛体１０や圧縮空気流１１による極微細化作用は、回転円盤４の周速と剛体１０や圧縮空気流１１との相対速度が速いことによって可能となる。
【００２０】
したがって、回転円盤４の周速が、第４図や第５図の場合よりも極めて高速化できるのであれば、剛体１０や圧縮空気流１１が存在しなくても、剛体１０や圧縮空気流１１が存在する場合と同様な極微細化作用が期待できる。
すなわち、このように圧縮空気流１１などと同様な空気壁が発生可能とするには、第６図のように、回転円盤４における羽根３…の外端における周速ｖが、
【数１】

となるまで上昇させることが必要である。このような高速回転は、プーリーとベルトや歯車機構などによる増速手段を用いて増速したり、インバーター付高速モートルなどを用いることで実現できる。
【００２１】
次にその理由を説明する。いま、回転円盤４の外端における周速ｖが比較的小さい場合の抵抗力は、回転円盤４とその周囲の空気との間の粘性によって生じ、力Ｆ₀は、ａという空気抵抗係数を用いて、
Ｆ₀＝−ａｖ … （１）
のように速度に比例する。
回転円盤４の速度が増加するにつれて、回転円盤４が流体中に乱流を発生させ、そのために、速度の二乗に比例して抵抗力が大きくなる。一般に、抵抗力Ｆ₀は、
Ｆ₀＝ａｖ＋ｂｖ² … （２）
となり、速度に比例する項と速度の二乗に比例する項をもち、その係数ａ、ｂは回転円盤４の形状やその周囲の流体の種類によって決まる。
【００２２】
空気中での回転円盤４の運動を考える場合に、速度の二乗に比例する項が重要となり、抵抗係数Ｃ_Dを用いて、
【数２】

と記される。
ρ：流体密度
Ａ：被処理体の有効断面積
Ｃ_D：回転円盤４の形により決まる次元のない抵抗係数
【００２３】
気体中を回転円盤４が回転するとき、動圧１／２ρｖ²が気体の圧力Ｐに比べて小さいような速さでは、気体を縮まない液体として取り扱うこともできる。しかし、回転円盤４の周速ｖが、
【数３】

の程度になると、気体が圧縮される影響が著しくなって慣性抵抗の効果が大きくなり、流れの様子や抵抗も、速さが小さい場合とは非常に違ってくる。
【００２４】
すなわち、空気の圧縮抵抗を、完全に物理的な力として考慮しなければならなくなる。この回転円盤による慣性抵抗を考慮すれば、回転円盤４の端速（羽根３…の外端の周速）ｖが、
【数４】

に近くなった状態では、第４図や第５図のような剛体１０や圧縮空気流１１と同様な機能をする空気壁が自然と発生するので、剛体１０や圧縮空気流１１は不必要となる。
ｖ＝ｒωであるから、ｖを速くするには、半径ｒを大きくしてもよいし、角速度ωを速くしてもよい。したがって、
【数５】

となるよう、ｒとωを調整するものとする。
もちろん、回転円盤４の周速ｖが小さい場合は、第４図の剛体１０や第５図の圧縮空気流１１も極めて有効である。
【００２５】
第７図において、回転円盤４の半径ｒや周速ｖに関する力学的まとめをする。
ｒ：回転円盤４の半径
ω：回転円盤４の角速度
ｖ：回転円盤４の外周の速度
ｎ：単位時間に回転する回転数
ｖ＝ｒω
ω＝２πｎ
ｖ＝２πｒｎ
次に回転円盤４の周速ｖと半径ｒとの関係を考察する。
いま、ｔ℃における音速ｖは、
ｖ＝３３１．５＋０．６ｔ（ｍ／ｓｅｃ）
で与えられる。ｔ＝４０℃とすると、
ｖ＝３３１．５＋２４（ｍ／ｓｅｃ）＝３５５．５ｍ／ｓｅｃ
となる。分速に直すと、
ｖ＝３５５．５×６０＝２１３３０ｍ／ｍｉｎ
ｖ＝２πｒｎであるから（ｎ＝ｒｐｍ）
ｒ＝０．２０ｍとすると、
２１３３０＝２×３．１４×０．２×ｎとなるので、
【数６】

ｒ＝０．２５ｍとすると、
２１３３０＝２×３．１４×０．２５×ｎとなるので、
【数７】

【００２６】
結局、回転円盤４の半径ｒが２０ｃｍとすると、１６９８２ｒｐｍ以上の高速回転を要し、半径ｒが２５ｃｍとすると、１３５８５ｒｐｍで足りる、ということになる。このような条件を満足できれば、第４図の剛体１０や第５図の圧縮空気流１１は不要となる。
半径ｒが２５ｃｍより大きい大型の回転円盤４でも駆動できるようにパワーの大きなモータを使用すれば、回転数はさらに少なくできる。
【００２７】
以上のような装置又は方法を用いて、被処理体として海水を極微細化すると、海水が極めて微細な霧状となるため、特願平９−５０９１６号の製塩方法における水分の気化が極めて効率的に行なわれ、塩の大量生産がより容易になると共に、塩の結晶もより細かくなる。
また、種々の溶液を極微細化して、水分の気化を促進させると、溶解物と水分又は液体とに分離することも容易になる。
さらに、送風機を併用して、極微細化された細霧をより遠くまで吹き飛ばして分散拡大すると、水分や液体の気化が一層促進される。このとき、温風ないし熱風を用いると、より効果的であることは、言うまでもない。
【００２８】
本発明の装置又は方法を、特願平９−１１０１７３号のように、回転円盤４中に粉粒体やガス体などと液体とを同時に吸入して極微細化すると共に混合して、液体の中に取り込む際も極めて有効である。すなわち、第４図の剛体１０や第５図の圧縮空気流１１、第６図のように回転円盤４の周速ｖを極高速化することで、極微細化された物質が次々と混合又は化合を促進するために衝突させることが可能となり、異種の物質同士の接する機会を増やすことで、結合ないし化合が促進される。
【００２９】
第４図に例示するように、回転円盤４の外側に、該回転円盤４を囲むような衝突壁１３を設け、前記のような切断手段で切断された後の極微細体を閉じ込める構造にしてある。また、回転円盤４の外周と衝突壁１３との間隔Ｒが小さい場合は、極微細粒子が衝突壁１３に衝突して跳ね返る。
その結果、極微細体が閉じ込められて漂うため、極微細粒子同士が接する機会が増える。また、該衝突壁１３に衝突して跳ね返された極微細粒子が次に到来する極微細粒子や漂っている極微細粒子と接することになり、極微細粒子同士が接する機会がさらに増える。そのため、２種以上の被処理体を混合したり、化合させたりする場合に適している。
【００３０】
回転円盤４の半径ｒは、用途に応じて０．０５ｍ〜１．０ｍ程度の寸法が考えられる。また、回転円盤４の外周と衝突壁１３との間隔Ｒは、０．０１ｍ〜１０ｍ程度が考えられる。
この場合、供給口５から回転円盤４中に供給される水溶液の中にカルシウムを溶かし込んでおき、かつ二酸化炭素を含んだ気体を同じ供給口５から同時に回転円盤４の中へ吸入させると、前記の切断手段で切断された後の極微細粒子が衝突壁１３で跳ね返されることで、カルシウムと二酸化炭素が接触して化合する機会が著しく増え、炭酸カルシウムが効率的に生成される。その結果、Ｃ０₂削減を効果的に実現できる。
【００３１】
第８図は回転円盤４内における被処理体の流れを円滑にするための実施形態であり、対向円盤１、２に、空気吸入用の孔１４を多数開けてある。なお、空気吸入孔１４は、対向円盤１、２のいずれか片方だけに開けてもよい。
第８図（１）に矢印で示すように、この孔１４から外気が回転円盤４中に吸入されるため、吸入された空気によって、対向円盤１、２と被処理体との間に空気流が形成されることで、被処理体の回転円盤４内における流れを円滑にし、回転円盤４内における外周方向への流れや霧状になって飛散する速度が高まる。
また、孔１４から吸入された空気流と開口５から吸入された被処理体との相互作用によって、対向円盤１、２間で立体的な波状の動きをしながら、外周方向に移動するので、対向円盤１、２の内面に密着していた被処理体を立体的に拡げる働きをし、より極微細化が促進される。
【００３２】
このように、この空気吸入孔１４による作用は、前記のような切断手段に到達する前に発生するので、この空気吸入孔１４は、本発明の発明者が先に提案した回転円盤のように、第４図から第７図のような切断手段を使用しない構造においても、極めて有効に作用する。
なお、本発明における回転円盤４は、立てた状態で使用することもでき、水平状態でも使用できる。あるいは、斜めにしてもよい。したがって、回転円盤４の姿勢や向きは全く制限されない。また、駆動源ごと回転円盤４自体を揺動させたり、首振り運動させたりすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１のように、回転円盤の少なくとも片方の対向円盤に、複数個の空気吸入孔を開けてあるため、該空気吸入孔から流れ込んだ空気流によって、回転円盤内における被処理体の流れがより円滑となり、また回転円盤内の空間全体に拡散しながら流れるため、細霧発生が円滑に行なわれる。また、剛体や圧縮空気流、空気壁などの切断手段を併用する場合には、より均一にかつ安定した極微細化作用が得られる。
【００３４】
請求項２のように、回転円盤を囲むような衝突壁を設けてあるので、その中に、前記の回転円盤で切断された極微細体が閉じ込められて漂うため、極微細粒子同士が接する機会が増える。しかも、該衝突壁に衝突して跳ね返された極微細粒子が次に到来する極微細粒子や漂っている極微細粒子と接するため、極微細粒子同士が接する機会がさらに増える。そのため、２種以上の被処理体を混合したり、化合させたりする場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の羽根車構造の微細化装置の実施形態であり、（１）は中心断面図、（２）は部分断面正面図である。
【図２】従来の背中合わせ構造の羽根車式の微細化装置であり、（１）は中心断面図、（２）は中間の円盤の中央部の正面図である。
【図３】羽根車構造の別の実施形態を示す斜視図である。
【図４】被処理体の切断手段として、剛体を用いた実施形態を示す回転円盤の部分断面正面図である。
【図５】被処理体の切断手段として、圧縮空気流を用いた実施形態を示す図で、（１）は回転円盤の部分断面正面図、（２）は下側から見た図（底面図）である。
【図６】被処理体の切断手段として、回転円盤を極高速回転させることで発生した空気壁を用いる実施形態を示す回転円盤の部分断面正面図である。
【図７】回転円盤の半径や周速に関する事項を力学的にまとめた回転円盤の正面図である。
【図８】回転円盤の対向円盤に空気吸入用の孔を開けた実施形態の部分断面正面図と中心断面図である。
【符号の説明】
１・２対向円盤
４回転円盤
１３衝突壁
１４空気吸入用の孔[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an apparatus and a method for miniaturizing an object to be processed (hereinafter also referred to as “powder fluid”) that cannot maintain a certain shape such as a liquid, a fluid, a powder, or a granule, and that can flow. .
[Prior art]
Inventor of the present invention, in Japanese Patent Application No. 8-220618 and Japanese Patent Application No. 8-297129, for example, when cooling the inside of a greenhouse, the water is sprayed in the finest possible mist form. Proposed that it was effective in promoting vaporization.
[0002]
In Japanese Patent Application No. 9-50916, a technique for salt production by spraying seawater to vaporize water and crystallizing salt was proposed. In this case as well, the seawater mist is made as fine as possible. It is important to increase manufacturing efficiency.
[0003]
In Japanese Patent Application No. 9-110173, two or more objects to be processed, such as powder, granules, gas, and liquid, are sucked into fine particles, mixed, and taken into the liquid. Proposed. In this way, not only liquid, but also when mixing two or more powder fluids including fluids, powders, granules, etc., or when mixing powder fluids and gas bodies is possible A technique for miniaturization is required as much as possible, and extremely miniaturization is particularly desired.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the previously proposed technology, it is impossible to make the powder fluid as fine as possible, and as a result, it is impossible to sufficiently achieve the intended purpose. It was.
[0005]
The technical problem of the present invention is to pay attention to such a problem and to make it possible to reliably miniaturize the powder fluid to the limit with a relatively simple technique.
[Means for Solving the Problems]
[0006]
The technical problem of the present invention is solved by the following means. According to a first aspect of the present invention, there is provided a rotating disk formed by connecting an impeller having a plurality of blades extending in the outer peripheral direction from the center between opposed disks arranged to face each other to a rotary drive shaft, The rotating disk has an opening for supplying a processing body, and has a plurality of air suction holes formed in at least one of the opposing disks.
[0007]
As described above, since a plurality of air suction holes are formed in at least one opposing disk of the rotating disk, the flow of the object to be processed in the rotating disk becomes smoother due to the air flow flowing from the air suction holes. Moreover, since it flows while diffusing throughout the space in the rotating disk, fine fog is generated smoothly. Further, when a cutting means such as a rigid body, a compressed air flow, or an air wall is used in combination, a more uniform and stable ultrafine effect can be obtained.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, an ultrafine structure is provided in which a collision wall surrounding the rotary disk is provided outside the rotary disk according to the first aspect so that a microscopic object cut by the rotary disk can collide. Device.
Thus, since the collision wall surrounding the rotating disk is provided, the ultrafine body cut by the rotating disk is confined and drifts in the collision wall, so that the chances of contacting the ultrafine particles are increased. In addition, since the ultrafine particles that bounce off the collision wall come into contact with the next incoming ultrafine particles or the drifting ultrafine particles, the opportunities for the ultrafine particles to contact each other further increase. Therefore, it is suitable when two or more kinds of objects to be processed are mixed or combined.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[0009]
Next, a description will be given of an embodiment of how the apparatus and method for ultrafine powder fluid according to the present invention are practically realized. FIG. 1 to FIG. 3 show a fogging rotating disk proposed by the inventor of the present invention in Japanese Patent Application No. 8-297129. FIG. 1 shows a single type, which is an impeller by arranging and fixing a plurality of blades 3 extending in the outer peripheral direction from the center in a space 6 between

opposed disks

1 and 2 arranged opposite to each other. 4 is configured. That is, the protruding pieces on both sides of each blade 3 are protruded from the holes of the

opposing disks

1 and 2 and are crimped and fixed like the caulking portion 9. The output shaft of the motor M, that is, the drive shaft A is fixed at the center of one of the opposing disks 1. An opening 5 is opened at the center of the other counter disk 2 for water supply.
[0010]
Accordingly, when water is supplied with the tip 8 of the water pipe directed toward the opening 5, the water pipe is blown away radially from the space 6 between the adjacent blades 3. At this time, when the rotation speed of the impeller 4 is high-speed rotation, for example, 10,000 rotations or more, a fine mist is formed. That is, when the impeller 4 rotates at high speed in the direction of the arrow a1 (left rotation in the figure), the water sucked from the opening 5 moves outward by centrifugal force along the front surface 3a of each blade 3, and finally the blade 3 is swung away in the direction of arrow 2 by centrifugal force from the outer end. When such a movement is performed at high speed, it becomes a mist when scattered in the direction of arrow 2. Moreover, since the mist that scatters in the direction of the arrow a2 is blown far away by the centrifugal force, the reach distance becomes long.
[0011]
FIG. 2 shows an embodiment in which the impeller 4 of FIG. 1 is integrated back to back, and the center of the intermediate disk 1 is fixed to the output shaft A of the motor M. Further, a window hole 7 is opened in the center of the intermediate disk 1 between the connecting portion 1a with the motor shaft, and about half of the water supplied from the water supply pipe tip 8 is left-winged from the window hole 7. Enter the car 4a and the other half into the right impeller 4b. The motor shaft A can be fixed to the center of the left disk 2a, and the center of the intermediate disk 1 can be a circular opening.
[0012]
In FIG. 1 (2), the blades 3 are formed in an arc shape, but are not limited to the illustrated shapes as long as they can be efficiently atomized by centrifugal force. Moreover, the space | interval of the disc 1 and the

discs

2, 2a, 2b is making the atomization efficiency high by making a center part large and narrowing the outer periphery side, However, It is not limited to this structure. Accordingly, the distance B between the opposing disks 1 and 2 (2a, 2b) can be increased to the same size as the radius of the impeller 4 or larger, and the distance B can be kept constant. Both opposed disks 1 and 2 (2a, 2b) can be made parallel to each other.
[0013]
The impellers in FIGS. 1 and 2 have the

disks

1, 2, 2a and 2b and the blades 3 as separate parts, and are combined later using means such as the caulking portion 9 shown in FIG. Can also be manufactured. Alternatively, as shown in FIG. 3, one disk 1 and each blade 3 can be integrally formed of a casting or resin, and the other disk 2 in FIG. 1 can be fixed to the blade 3 by screwing or bonding. It is. That is, it does not matter whether the manufacturing method is correct.
In addition, as shown in FIG. 1 (2), the interval between the blades 3 is wide at the outer periphery, but by adding another blade between the blades 3, As in the case of the figure, it is possible to prevent the outer peripheral side from spreading too much.
[0014]
In the above description, water is supplied from the opening 5, but it is also possible to supply liquids other than water, fluids, powders, granules, and the like.
In the present invention, the following improvements have been made in order to make liquids, fluids, powders, granules and the like extremely fine using such a rotating disk having an impeller structure.
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, in the rotating disk 4 arranged with a plurality of blades 3 sandwiched between the

opposed disks

1 and 2, as shown in FIG. A plurality of rigid bodies 10 for cutting the sprayed object are arranged at intervals G. The slight gap G is preferably as small as possible as long as the rotating disk 4 does not contact the rigid body 10.
[0015]
In this way, when the rigid body 10 is arranged outside the rotating disk 4 with the minute gap G, the sprayed object instantaneously hits the rigid body 10 before being shaken off at the outer end of each blade 3. Disconnected. As a result, a single mist-like water droplet is divided into a plurality of extremely fine water particles, resulting in an extremely fine mist, which makes it easier to vaporize moisture.
As the number of the rigid bodies 10 is larger, the efficiency of microminiaturization is better. However, if the distance between the rigid bodies 10 is too small, there is a possibility that the ultrafine mist may be trapped. A certain amount of space is required between the

rigid bodies

10 and 10 so that they can flow out.
[0016]
It is also effective to use a compressed air flow as means for controlling the same function as the rigid body 10. That is, as shown in FIG. 5, a plurality of compressed air nozzles 12 are arranged at the outer peripheral position of the rotating disk 4 so that the compressed air flow 11 can be ejected in the tangential direction of the rotating disk 4. The nozzle 12 is directed so that the jet direction of the compressed air flow 11 is opposite to the rotation direction of the rotary disk 4. Further, as in the case of the rigid body 10 described above, the compressed air flow 11 is disposed at a slight gap G from the outer ends of the blades 3.
[0017]
In this way, when the compressed air flow 11 is generated in the direction opposite to the rotation direction of the rotating disk 4 and in the tangential direction at the position of a slight gap G from the outer end of each blade 3. 11 can form a dense air wall. As a result, the sprayed object before it is swung off at the outer ends of the blades 3...
The ultrafine mist thus cut in an extremely fine manner is blown off by the compressed air flow 11. Therefore, as shown in FIG. 4, unlike the case where the rigid body 10 actually exists, there is no fear that the mist that has been miniaturized by the rigid body 10 is confined, and the mist can be sprayed smoothly.
[0018]
If the compressed air flow 11 is in a direction parallel to the surface of the rotating disk 4 (perpendicular to the drive shaft A), as indicated by an arrow 11a in FIG. 5 (2), very fine mist hits the nozzle 12. Therefore, the nozzle 12 gets in the way. Moreover, when it hits the nozzle 12, there is a possibility that the extremely fine mists are recombined to return to large particles.
However, as shown in FIG. 5 (2), the nozzle 12 is arranged at an angle θ with respect to the surface of the rotating disk 4, so that the compressed air flow 11 is ejected from an oblique direction. Therefore, there is no fear that the nozzle 12 will get in the way or the ultrafine particles will recombine.
[0019]
In addition, the micronized fine particles are displaced from the rotating disk 4 by the compressed air flow 11 and are scattered and diffused far away, so that the processing efficiency such as vaporization is further improved without being concentrated in one place. To do. Further, more nozzles 12 can be arranged. The jet angle θ of the compressed air flow 11 can be set freely.
As described above, it is effective to provide the rigid body 10 or generate the compressed air flow 11, but the ultrafine action by the rigid body 10 and the compressed air flow 11 is caused by the peripheral speed of the rotating disk 4 and the rigid body 10 or This is possible because the relative velocity with the compressed air flow 11 is high.
[0020]
Therefore, if the peripheral speed of the rotating disk 4 can be significantly increased as compared with the cases of FIGS. 4 and 5, even if the rigid body 10 and the compressed air flow 11 are not present, the rigid body 10 and the compressed air flow 11 are present. It can be expected that the micronization effect is the same as in the case where there is.
That is, in order to make it possible to generate an air wall similar to the compressed air flow 11 or the like in this way, as shown in FIG. 6, the peripheral speed v at the outer end of the blades 3.
[Expression 1]

It is necessary to raise it until it becomes. Such a high-speed rotation can be realized by using a speed increasing means such as a pulley and a belt or a gear mechanism, or by using a high-speed motor with an inverter.
[0021]
Next, the reason will be described. Now, the resistance force when the peripheral speed v at the outer end of the rotating disk 4 is relatively small is generated by the viscosity between the rotating disk 4 and the surrounding air, and the force F ₀ uses an air resistance coefficient of a. And
F ₀ = −av (1)
It is proportional to the speed.
As the speed of the rotating disk 4 increases, the rotating disk 4 generates a turbulent flow in the fluid, so that the resistance increases in proportion to the square of the speed. In general, the resistance force F ₀ is
F ₀ = av + bv ² (2)
Thus, it has a term proportional to the speed and a term proportional to the square of the speed, and the coefficients a and b are determined by the shape of the rotating disk 4 and the type of the surrounding fluid.
[0022]
When considering the motion of the rotating disk 4 in the air, a term proportional to the square of the speed is important, and using the resistance coefficient C _D ,
[Expression 2]

It is written.
ρ: Fluid density A: Effective cross-sectional area C _{D of the} object to be processed C _D : Dimensionless resistance coefficient determined by the shape of the rotating disk 4
When the rotating disk 4 rotates in the gas, the gas can be handled as a liquid that does not contract at a speed such that the dynamic pressure ½ρv ² is smaller than the gas pressure P. However, the peripheral speed v of the rotating disk 4 is
[Equation 3]

In this case, the effect of compressing the gas becomes significant and the effect of inertial resistance increases, and the flow state and resistance are very different from those when the speed is small.
[0024]
That is, the air compression resistance must be fully considered as a physical force. Considering the inertial resistance due to this rotating disk, the end speed of the rotating disk 4 (the peripheral speed of the outer end of the blades 3) v is
[Expression 4]

4 and FIG. 5, naturally, an air wall having the same function as the rigid body 10 and the compressed air flow 11 is generated, so that the rigid body 10 and the compressed air flow 11 are unnecessary. Become.
Since v = rω, in order to increase v, the radius r may be increased or the angular velocity ω may be increased. Therefore,
[Equation 5]

Let r and ω be adjusted so that
Of course, when the peripheral speed v of the rotating disk 4 is small, the rigid body 10 in FIG. 4 and the compressed air flow 11 in FIG. 5 are also extremely effective.
[0025]
In FIG. 7, the mechanical summary regarding the radius r and the peripheral speed v of the rotating disk 4 is summarized.
r: radius of the rotating disk 4 ω: angular velocity of the rotating disk 4 v: outer peripheral speed of the rotating disk 4 n: number of rotations rotating per unit time v = rω
ω = 2πn
v = 2πrn
Next, the relationship between the peripheral speed v and the radius r of the rotating disk 4 will be considered.
Now, the sound velocity v at t ° C is
v = 331.5 + 0.6t (m / sec)
Given in. If t = 40 ° C.
v = 331.5 + 24 (m / sec) = 355.5 m / sec
It becomes. If you change it to a minute speed,
v = 355.5 × 60 = 21,330 m / min
Since v = 2πrn (n = rpm)
If r = 0.20 m,
21330 = 2 × 3.14 × 0.2 × n
[Formula 6]

If r = 0.25 m,
21330 = 2 × 3.14 × 0.25 × n
[Expression 7]

[0026]
After all, if the radius r of the rotating disk 4 is 20 cm, high-speed rotation of 16982 rpm or more is required, and if the radius r is 25 cm, 13585 rpm is sufficient. If such a condition can be satisfied, the rigid body 10 in FIG. 4 and the compressed air flow 11 in FIG. 5 become unnecessary.
If a motor with high power is used so that even a large rotating disk 4 having a radius r larger than 25 cm can be driven, the number of rotations can be further reduced.
[0027]
When seawater is extremely refined as an object to be processed using the apparatus or method as described above, the seawater becomes extremely fine mist. Therefore, vaporization of water in the salt production method of Japanese Patent Application No. 9-50916 is extremely efficient. The mass production of the salt becomes easier and the crystal of the salt becomes finer.
Moreover, when various solutions are refined | miniaturized and the vaporization of a water | moisture content is accelerated | stimulated, it will also become easy to isolate | separate into a melt and a water | moisture content or a liquid.
Furthermore, when a blower is used in combination and the finely atomized fine mist is blown farther to disperse and expand, vaporization of moisture and liquid is further promoted. Needless to say, it is more effective to use hot air or hot air.
[0028]
As in Japanese Patent Application No. Hei 9-110173, the apparatus or method of the present invention is made by simultaneously sucking powder, gas, and the like and liquid into the rotating disk 4 and mixing them, and mixing them. It is also very effective when taken in. That is, the rigid body 10 in FIG. 4, the compressed air flow 11 in FIG. 5, and the peripheral speed v of the rotating disk 4 as shown in FIG. Collisions can be made to collide to promote compounding, and bonding or compounding is promoted by increasing the chance of contact between different substances.
[0029]
As illustrated in FIG. 4, a collision wall 13 surrounding the rotating disk 4 is provided outside the rotating disk 4 so that the ultrafine object after being cut by the cutting means is confined. is there. When the distance R between the outer periphery of the rotating disk 4 and the collision wall 13 is small, the ultrafine particles collide with the collision wall 13 and bounce off.
As a result, since the ultrafine body is trapped and drifted, the chance of contact between the ultrafine particles increases. In addition, the ultrafine particles that bounce off the collision wall 13 come into contact with the next incoming ultrafine particles or the drifting ultrafine particles, further increasing the opportunities for the ultrafine particles to contact each other. Therefore, it is suitable when two or more kinds of objects to be processed are mixed or combined.
[0030]
The radius r of the rotating disk 4 may be about 0.05 m to 1.0 m depending on the application. The distance R between the outer periphery of the rotating disk 4 and the collision wall 13 can be about 0.01 m to 10 m.
In this case, when calcium is dissolved in the aqueous solution supplied from the supply port 5 into the rotating disk 4 and a gas containing carbon dioxide is simultaneously sucked into the rotating disk 4 from the same supply port 5, Since the ultrafine particles after being cut by the cutting means are rebounded by the collision wall 13, the chance of calcium and carbon dioxide coming into contact with each other is significantly increased, and calcium carbonate is efficiently generated. As a result, it effectively realize the C0 ₂ reduction.
[0031]
FIG. 8 shows an embodiment for facilitating the flow of the object to be processed in the rotating disk 4, and a number of air suction holes 14 are formed in the opposing

disks

1 and 2. Note that the air suction hole 14 may be formed in only one of the opposing

disks

1 and 2.
As indicated by an arrow in FIG. 8 (1), outside air is sucked into the rotating disk 4 from the hole 14, so that air flows between the opposing

disks

1 and 2 and the object to be processed by the sucked air. Is formed, the flow of the object to be processed in the rotating disk 4 is smoothed, and the flow in the outer peripheral direction in the rotating disk 4 and the speed of scattering in the form of a mist are increased.
In addition, due to the interaction between the air flow sucked from the hole 14 and the object to be treated sucked from the opening 5, it moves in the outer peripheral direction while moving in a three-dimensional wave shape between the opposing

disks

1 and 2. It functions to three-dimensionally expand the object to be processed that is in close contact with the inner surfaces of the opposing

disks

1 and 2, and further miniaturization is promoted.
[0032]
Thus, since the action of the air suction hole 14 occurs before reaching the cutting means as described above, the air suction hole 14 is like the rotating disk previously proposed by the inventor of the present invention. Even in the structure not using the cutting means as shown in FIGS. 4 to 7, it works extremely effectively.
In addition, the rotating disk 4 in the present invention can be used in a standing state or in a horizontal state. Or you may make it diagonal. Therefore, the posture and orientation of the rotating disk 4 are not limited at all. Further, the rotating disk 4 itself can be swung or swung with the drive source.
[0033]
【The invention's effect】
Since a plurality of air suction holes are formed in at least one opposing disk of the rotating disk as in claim 1, the flow of the object to be processed in the rotating disk is caused by the air flow flowing from the air suction holes. As it becomes smoother and flows while diffusing throughout the space in the rotating disk, fine mist is generated smoothly. Further, when a cutting means such as a rigid body, a compressed air flow, or an air wall is used in combination, a more uniform and stable ultrafine effect can be obtained.
[0034]
Since the collision wall surrounding the rotating disk is provided as in claim 2, since the ultrafine body cut by the rotating disk is trapped and drifts in the collision wall, the opportunity for the ultrafine particles to come into contact with each other Will increase. In addition, since the ultrafine particles that bounce off the collision wall come into contact with the next incoming ultrafine particles or the drifting ultrafine particles, the opportunities for the ultrafine particles to contact each other further increase. Therefore, it is suitable when two or more kinds of objects to be processed are mixed or combined.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows an embodiment of a conventional impeller structure miniaturization apparatus, wherein (1) is a central sectional view and (2) is a partial sectional front view.
FIG. 2 is a conventional impeller-type miniaturization apparatus having a back-to-back structure, in which (1) is a central sectional view and (2) is a front view of a central portion of an intermediate disk.
FIG. 3 is a perspective view showing another embodiment of an impeller structure.
FIG. 4 is a partial cross-sectional front view of a rotating disk showing an embodiment in which a rigid body is used as a cutting means for an object to be processed.
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an embodiment using a compressed air flow as a cutting means of an object to be processed, wherein FIG. 5A is a partial sectional front view of a rotating disk, and FIG. 5B is a bottom view (bottom view). ).
FIG. 6 is a partial cross-sectional front view of a rotating disk showing an embodiment in which an air wall generated by rotating the rotating disk at a very high speed is used as means for cutting the object to be processed.
FIG. 7 is a front view of a rotating disk that dynamically summarizes matters related to the radius and peripheral speed of the rotating disk.
FIGS. 8A and 8B are a partial cross-sectional front view and a central cross-sectional view of an embodiment in which a hole for air suction is formed in an opposing disk of a rotating disk.
[Explanation of symbols]
1.2 Opposing disk 4 Rotating disk 13 Colliding wall 14 Air intake hole

Claims

In a rotating disk formed by connecting an impeller arranged with a plurality of blades extending in the outer peripheral direction from the center between opposed disks arranged opposite to each other to a rotation drive shaft,
In the center, it has an opening to supply the object to be processed,
A rotating disk, wherein a plurality of air suction holes are formed in at least one opposing disk.

2. The rotating disk according to claim 1, wherein a collision wall surrounding the rotating disk is provided outside the rotating disk so that a microscopic object cut by the rotating disk can collide with the rotating disk. .