JP6874965B2 - Slag flow generator - Google Patents
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Description
本願発明は、マイクロリアクター、ミリリアクターや配管の洗浄などに用いられるスラグ流を生成するスラグ流生成装置に関する。 The present invention relates to a slag flow generator that generates a slag flow used for cleaning microreactors, millireactors, pipes, and the like.
例えば、水と油や、水と空気など互いに混じり合わない2種類の流体が管の内方を流れる場合に、一方の流体からなる第一スラグ(第一流体相)と他方の流体からなる第二スラグ(第二流体相)が管軸に沿って交互に並んで流れるスラグ流という流れ方がある。このスラグ流は、スラグ流全体が流れている場合に各スラグが独立して流動する、管の近傍と中心部分との流速がほぼ同じなど他の流体の流れ方とは異なる特性を備えているため、この特性を利用してマイクロリアクターや配管の洗浄などに利用されている。 For example, when two types of fluids that are immiscible with each other, such as water and oil, and water and air, flow inside the pipe, the first slag (first fluid phase) consisting of one fluid and the second fluid consisting of the other fluid. There is a flow method called slag flow in which two slags (second fluid phase) flow alternately along the pipe axis. This slag flow has characteristics different from those of other fluids, such as the fact that each slag flows independently when the entire slag flow is flowing, and the flow velocity between the vicinity of the pipe and the central part is almost the same. Therefore, it is used for cleaning microreactors and pipes by utilizing this characteristic.
例えば特許文献1には、Y字状やT字状で交差する二つの流路を用い、その交差部分でスラグ流が形成されるスラグ流を生成する装置であって、任意の流量条件において広い範囲で各スラグの長さを調節可能なスラグ流生成装置が記載されている。 For example, Patent Document 1 is a device that uses two flow paths that intersect in a Y-shape or a T-shape and generates a slag flow in which a slag flow is formed at the intersection, and is wide under arbitrary flow rate conditions. A slag flow generator that can adjust the length of each slag within a range is described.
ところが、スラグの長さや各スラグ長の比などが異なるスラグ流を生成する場合、それぞれの状態に対応したY字やT字の部材を準備する必要があるため、スラグ流の状態を任意に調整することができるスラグ流生成装置が望まれている。 However, when generating slag flows with different slag lengths and ratios of slag lengths, it is necessary to prepare Y-shaped or T-shaped members corresponding to each state, so the state of the slag flow can be adjusted arbitrarily. A slag flow generator capable of doing so is desired.
本願発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、様々な状態のスラグ流を生成することができるスラグ流生成装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a slag flow generator capable of generating slag flows in various states.
上記目的を達成するために、本願発明にかかるスラグ流生成装置は、液体を吐出する吐出管と、前記吐出管が挿通され、前記吐出管の吐出端から吐出される前記液体が飛行する飛行空間を形成する筐体と、前記筐体に接続される供給端を有し、前記飛行空間に前記液体とは種類の異なる流体を前記供給端から前記飛行空間に供給する供給管と、前記筐体に接続され、前記液体からなる液体スラグと前記流体からなる流体スラグとを交互に並んだ状態で排出する排出管と、前記吐出管の前記液体の吐出方向において、前記飛行空間を飛行した前記液体が当たる前記筐体の内面である到達面と前記吐出管の前記吐出端との距離を調整する調整手段と、を備え、前記供給管は、前記吐出管と同軸上に配置される同軸部と、前記同軸部に交差し同軸部に連通する供給部とを備え、前記筐体は、前記吐出管から吐出される前記液体の吐出方向と前記排出管に流れ込む前記液体の流入方向とが揃うように前記吐出管と前記排出管とが接続されることを特徴としている。
また、上記目的を達成するために、本願発明にかかる他のスラグ流生成装置は、液体を吐出する吐出管と、前記吐出管が挿通され、前記吐出管の吐出端から吐出される前記液体が飛行する飛行空間を形成する筐体と、前記筐体に接続される供給端を有し、前記液体とは種類が異なり前記液体とにより所望のスラグ流を形成するために前記液体とは混じり合いにくい任意に選定される流体を前記供給端から前記飛行空間に供給する供給管と、前記筐体に接続され、前記液体からなる液体スラグと前記流体からなる流体スラグとを交互に並んだ状態で排出する排出管と、前記吐出管の前記液体の吐出方向において、前記飛行空間を飛行した前記液体が当たる前記筐体の内面である到達面と前記吐出管の前記吐出端との距離を調整する調整手段と、前記流体を所定の流量で前記供給管に供給する流量調整手段と、を備え、前記筐体は、前記吐出管から吐出される前記液体の吐出方向と前記飛行空間に供給される前記流体の方向とが交差、または、捩れの位置となるように前記吐出管と前記供給管とが接続される。
In order to achieve the above object, the slag flow generator according to the present invention is a flight space in which a discharge pipe for discharging a liquid and the liquid to which the discharge pipe is inserted and discharged from the discharge end of the discharge pipe fly. A supply pipe that has a supply end connected to the housing and supplies a fluid different from the liquid to the flight space from the supply end to the flight space, and the housing. is connected to a discharge pipe for discharging in a state aligned with the fluid slag and liquid slag consisting of the liquid consisting of the fluid alternately in the discharge direction of the liquid in the discharge pipe, the liquid flew the flight space and an adjusting means for adjusting the distance between the discharge end of the discharge pipe and the arrival surface is the inner surface of the housing to hit, the supply tube includes a coaxial portion disposed in said discharge tube coaxially The housing is provided with a supply unit that intersects the coaxial portion and communicates with the coaxial portion, so that the discharge direction of the liquid discharged from the discharge pipe and the inflow direction of the liquid flowing into the discharge pipe are aligned with each other. wherein the discharge tube and the discharge tube is characterized by Rukoto connected to.
Further, in order to achieve the above object, in another slag flow generator according to the present invention, a discharge pipe for discharging a liquid and the liquid to which the discharge pipe is inserted and discharged from the discharge end of the discharge pipe are inserted. It has a housing that forms a flight space to fly, and a supply end that is connected to the housing, and is different from the liquid and mixes with the liquid in order to form a desired slag flow with the liquid. A supply pipe that supplies a difficult, arbitrarily selected fluid from the supply end to the flight space, and a liquid slag made of the liquid and a fluid slag made of the liquid alternately arranged in a state of being connected to the housing. The distance between the discharge pipe to be discharged and the reaching surface, which is the inner surface of the housing to which the liquid that has flown in the flight space hits, and the discharge end of the discharge pipe is adjusted in the discharge direction of the liquid in the discharge pipe. The housing includes a adjusting means and a flow rate adjusting means for supplying the liquid to the supply pipe at a predetermined flow rate, and the housing is supplied to the discharge direction of the liquid discharged from the discharge pipe and the flight space. The discharge pipe and the supply pipe are connected so that the directions of the liquid intersect or twist.
これによれば、液体スラグと流体スラグとの関係性が様々なスラグ流を任意に調整して生成することが可能となる。 According to this, the relationship between the liquid slag and the fluid slag can be generated by arbitrarily adjusting various slag flows.
また、前記供給管の前記筐体に接続される供給端の位置は、前記排出管の流入端の位置に対し前記吐出管の吐出端よりも遠い位置であってもよい。 Further, the position of the supply end of the supply pipe connected to the housing may be a position farther than the discharge end of the discharge pipe with respect to the position of the inflow end of the discharge pipe.
これによれば、飛行空間に流れの安定した流体を供給することができ、液体スラグと流体スラグとの関係をより安定させた状態のスラグ流を生成することが可能となる。 According to this, it is possible to supply a fluid having a stable flow to the flight space, and it is possible to generate a slag flow in a state in which the relationship between the liquid slag and the fluid slag is more stable.
また、前記飛行空間内において前記液体の流れる方向と前記流体の流れる方向とが一致してもかまわない。 Further, the direction in which the liquid flows and the direction in which the fluid flows may coincide with each other in the flight space.
これによれば、飛行空間における液体と流体との流れが安定し、液体スラグと流体スラグとの関係をより安定させた状態のスラグ流を生成することが可能となる。 According to this, the flow of the liquid and the fluid in the flight space is stabilized, and it is possible to generate a slag flow in a state in which the relationship between the liquid slag and the fluid slag is more stable.
また、前記筐体は、前記吐出管から吐出される前記液体の吐出方向と前記排出管に流れ込む前記液体の流入方向とが揃うように前記吐出管と前記排出管とが接続され、前記排出管の流入端に向かうに従い開口面積が小さくなるテーパー面部を備えてもよい。 Further, in the housing, the discharge pipe and the discharge pipe are connected so that the discharge direction of the liquid discharged from the discharge pipe and the inflow direction of the liquid flowing into the discharge pipe are aligned with each other, and the discharge pipe is connected. A tapered surface portion may be provided in which the opening area becomes smaller toward the inflow end of the pipe.
これによれば、各部材の寸法精度が悪い場合でも安定した所望のスラグ流を生成することが可能となる。 According to this, it is possible to generate a stable desired slag flow even when the dimensional accuracy of each member is poor.
前記排出管の流入端における管軸に垂直な面に対し前記テーパー面は45°以下であってもよい。 The tapered surface may be 45 ° or less with respect to the surface perpendicular to the pipe axis at the inflow end of the discharge pipe.
これによれば、液体スラグと流体スラグとの関係を調整手段により容易に調整することが可能となる。 According to this, the relationship between the liquid slag and the fluid slag can be easily adjusted by the adjusting means.
また、前記吐出管の吐出端の肉厚は、前記吐出管の基端側の肉厚よりも薄くてもよい。 Further, the wall thickness of the discharge end of the discharge pipe may be thinner than the wall thickness of the base end side of the discharge pipe.
これによれば、吐出端から吐出される液体が吐出端に付着する量を低減でき、安定したスラグ流を生成することが可能となる。 According to this, the amount of the liquid discharged from the discharge end adhering to the discharge end can be reduced, and a stable slag flow can be generated.
また、前記吐出管の吐出端には、前記吐出管よりも前記液体に対するぬれ性が悪い材質からなる撥液部が設けられてもよい。 Further, the discharge end of the discharge pipe may be provided with a liquid repellent portion made of a material having a lower wettability with respect to the liquid than the discharge pipe.
これによれば、吐出端から吐出される液体が吐出端に付着する量を低減でき、安定したスラグ流を生成することが可能となる。 According to this, the amount of the liquid discharged from the discharge end adhering to the discharge end can be reduced, and a stable slag flow can be generated.
前記排出管は、スラグ流の下流に向かうに従い流入端の内径から徐々に内径が広がる拡径部を備えてもよい。 The discharge pipe may be provided with a diameter-expanded portion in which the inner diameter gradually increases from the inner diameter of the inflow end toward the downstream side of the slag flow.
これによれば、管軸方向に短いスラグを形成することができ、例えば、薄い膜状のスラグを形成することが可能となる。 According to this, a short slag can be formed in the pipe axis direction, and for example, a thin film-like slag can be formed.
本願発明によれば、液体スラグと流体スラグの関係を任意に調整されたスラグ流を生成することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to generate a slag flow in which the relationship between the liquid slag and the fluid slag is arbitrarily adjusted.
次に、本願発明に係るスラグ流生成装置の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の実施の形態は、本願発明に係るスラグ流生成装置の一例を示したものに過ぎない。従って本願発明は、以下の実施の形態を参考に請求の範囲の文言によって範囲が画定されるものであり、以下の実施の形態のみに限定されるものではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本願発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本願発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。 Next, an embodiment of the slag flow generator according to the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are merely examples of the slag flow generator according to the present invention. Therefore, the present invention is defined by the wording of the claims with reference to the following embodiments, and is not limited to the following embodiments. Therefore, among the components in the following embodiments, the components not described in the independent claims indicating the highest level concept of the present invention are not necessarily necessary for achieving the object of the present invention, but more. Described as constituting a preferred form.
また、図面は、本願発明を示すために適宜強調や省略、比率の調整を行った模式的な図となっており、実際の形状や位置関係、比率とは異なる場合がある。 In addition, the drawings are schematic views in which emphasis, omission, and ratio are adjusted as appropriate to show the invention of the present application, and may differ from the actual shape, positional relationship, and ratio.
図1は、スラグ流生成装置を示す斜視図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a slag flow generator.
図2は、スラグ流生成装置を液体および流体と共に示す断面図である。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the slag flow generator together with the liquid and the fluid.
これらの図に示すように、スラグ流生成装置100は、液体スラグ201と流体スラグ202とが交互に並んで流路を進行するスラグ流200を生成する装置であって、吐出管101と、筐体102と、供給管103と、排出管104と、調整手段105とを備えている。
As shown in these figures, the
吐出管101は、液体211を吐出する管状の部材である。吐出管101を形成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、ステンレススチールなどの金属(合金)、樹脂などを例示することができる。また、吐出管101の形状も生成するスラグ流200によって変化するものであるため、限定されるものではないが、例えば、マイクロリアクターに供給されるスラグ流200を生成する場合、内径が1mm程度の大きさの円管を例示できる。
The
ここで、液体211とは、スラグ流200を構成する液体スラグ201の材料となる液体であり、所望のスラグ流200を形成するために任意に選定される流体のひとつである。具体的に例えば、液体211としては、水、アセトン、グリセリンなどを例示できる。
Here, the
また、本実施の形態の場合、液体211が吐出される吐出管101の端部である吐出端111の肉厚は、吐出管101の基端側の肉厚よりも薄くなっている。本実施の形態の場合は、吐出管101の内径を維持しながら吐出管101の外径が吐出端111に向かって先細りするテーパー面が吐出管101の先端部に形成されている。
Further, in the case of the present embodiment, the wall thickness of the
このように、吐出端111の肉厚が薄くなることで、吐出端111に液体211が付着することをできる限り防止し、吐出管101から液体211を安定した状態で吐出させることができる。
By reducing the wall thickness of the
筐体102は、吐出管101の吐出端111から吐出される液体211が飛行する閉鎖的な空間である飛行空間120を形成する箱状の部材である。筐体102を形成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、ステンレススチールなどの金属(合金)、樹脂などを例示することができる。
The
ここで、飛行空間120とは、筐体102により囲まれた空間であり、液体211、および、流体221が流入しスラグ流200として排出される以外は、流体の出入りがない閉鎖的な空間である。
Here, the
また、液体211が「飛行」とは、液体211が液滴として飛行空間120内を飛ぶ状態ばかりでなく、図2に示すように、吐出管101の吐出端111から筐体102の内面まで液体211が連続している状態も含む意味で用いている。
Further, the “flying” of the liquid 211 means not only the state in which the liquid 211 flies in the
本実施の形態の場合、筐体102は、漏斗のような形状の第一筐体部121と第二筐体部122の大きな径の開口である大開口部をそれぞれ対向状態で付き合わせて一体とした形状である。第一筐体部121の小さな径の開口である小開口部には排出管104が取り付けられている。第二筐体部122の小開口部には、吐出管101が同軸状態で挿通され、吐出管101と第二筐体部122の小開口部との間に形成される環状の開口は流体221が飛行空間120に流入する供給端131となっている。
In the case of the present embodiment, the
このように配置することにより、飛行空間120内において液体211の流れる方向(図中Z軸負の方向)と流体221の流れる方向とを一致させることが可能となる。さらに、供給端131の形状、および、配置により、流体221が液体211の周囲を包むように同軸上に流れるため、流体221が液体211と共に飛行空間120内を安定して流れ、スラグ流200を安定して生成することが可能となる。
By arranging in this way, it is possible to match the flow direction of the liquid 211 (the negative direction of the Z axis in the figure) and the flow direction of the fluid 221 in the
また本実施の形態の場合、筐体102は、吐出管101から吐出される液体211の吐出方向と排出管104に流れ込む液体211の流入方向とが一軸上に揃うように吐出管101と排出管104とが接続されている。また、筐体102の第一筐体部121は、液体211の飛行方向に沿って排出管104の流入端141に向かうに従い液体211の飛行方向に直交する面における第一筐体部121の開口面積が徐々に小さくなるテーパー面部123が設けられている。このような流入端141に向かって徐々に狭くなるテーパー面部123を設けることで、液体211、および、流体221が排出管104にスムーズに流れ込むことができる。スラグ流生成装置100の寸法精度をある程度落としても、生成するスラグ流200の状態を高い再現性で調整することが可能となる。
Further, in the case of the present embodiment, the
ここで、テーパー面部123の角度は、排出管104の流入端141における管軸に垂直な面に対し45°以下であることが好ましい。45°よりも大きくなると、例えば、吐出管101の軸がずれることにより吐出端111と筐体102の内面との距離が大きく変化してしまい、安定したスラグ流200の生成が困難となる。
Here, the angle of the tapered
供給管103は、飛行空間120に液体211とは種類の異なる流体221を飛行空間120に供給する部材である。供給管103を形成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、ステンレススチールなどの金属(合金)、樹脂などを例示することができる。また、供給管103の形状は、特に限定されるものではないが、本実施の形態の場合、供給管103の筐体102に接続される部分である供給端131の位置は、排出管104の流入端141の位置に対し吐出管101の吐出端111よりも遠い位置に配置されている。本実施の形態の場合、供給管103の端部に吐出管101が同軸上に刺し通された状態で配置されており、吐出管101の端部が供給端131よりも飛行空間120に突出することで、吐出端111と供給端131との位置関係を実現している。
The
また、供給管103は、吐出管101と同軸上に配置される同軸部132と同軸部132に交差し同軸部132に連通する供給部133とを備えている。また、同軸部132と供給部133との接続部分と供給端131との距離は、同軸部132に流れる流体221の流れが安定する距離に設定されている。これにより、流体221が飛行空間120に安定した状態で流入し、スラグ流200を安定して生成できる。
Further, the
また、供給管103の同軸部132には、吐出管101が貫通状態で配置されており、供給端131に対し、供給部133と交差する部分よりも遠くの位置には同軸部132に対する吐出管101のスライドを可能とし、かつ、吐出管101と同軸部132との間から流体221の漏出を防止する密閉部134が備えられている。
Further, the
このように、同軸部132は、吐出管101の往復動をガイドし、また、筐体102を封止する機能を担っており、この機能を確保するための十分な長さを備えることが好ましい。これによれば、各部材の寸法精度が悪い場合でも安定した所望のスラグ流を生成することが可能となる。
As described above, the
密閉部134の構造は、特に限定されるものではないが、例えばグリスによりスライドと密閉とを実現してもよく、また、Oリングなどによりスライドと密閉とを実現してもよい。
The structure of the sealing
ここで、流体221とは、スラグ流200を構成する流体スラグ202の材料となる流体であり、所望のスラグ流200を形成するために液体211とは混じり合いにくい任意に選定される物質である。なお、混じり合いにくいとは、ある程度の長さスラグ流200として流れればよく、完全に混じり合わないことを意味するものではない。例えば、飽和状態であるため、それ以上に流体221が液体211に溶け込まないような状態も混じり合いにくい状態に含まれる。
Here, the fluid 221 is a fluid that is a material of the
具体的に例えば、流体221としては、酸素、一酸化炭素、空気などの気体やシリコンオイルや植物油などの液体を例示することができる。 Specifically, for example, as the fluid 221, a gas such as oxygen, carbon monoxide, or air, or a liquid such as silicon oil or vegetable oil can be exemplified.
排出管104は、液体211からなる液体スラグ201と流体221からなる流体スラグ202とを交互に並んだ状態で排出する管状の部材である。排出管104を形成する材料は特に限定されるものではないが、例えば、ガラス、ステンレススチールなどの金属(合金)、樹脂などを例示することができる。また、排出管104の形状も生成するスラグ流200によって変化するものであるため、限定されるものではないが、本実施の形態の場合、排出管104は、スラグ流200の下流に向かうに従い流入端141の内径から徐々に内径が広がる拡径部142を備えている。これにより、液体スラグ201と流体スラグ202との接触面積を増加させることができ、液体スラグ201と流体スラグ202とを反応させる場合などにおいて、反応性を高めることが可能となる。
The
また、排出管104は、湾曲部143を備えている。スラグ流200生成の高効率化を図るため、飛行空間120における液体211の吐出方向を鉛直下向きとし、吐出管101の吐出端111の下方に排出管104の流入端141を配置し、一方で、マイクロリアクターにスラグ流200を供給するためにスラグ流200の流れる方向(図中X軸正の方向)を水平面内に変更するために湾曲部143が設けられている。
Further, the
調整手段105は、吐出管101の液体211の吐出方向(図中Z軸方向)において、飛行空間120を飛行した液体211が当たる筐体102の内面である到達面124と吐出管101の吐出端111との距離dを調整する装置である。本実施の形態の場合、到達面124の位置と流入端141の位置は一致している。
In the discharge direction of the liquid 211 of the discharge pipe 101 (Z-axis direction in the drawing), the adjusting means 105 has a reaching
本実施の形態の場合、調整手段105は、供給管103の同軸部132を介して筐体102に固定的に接続される第一接続部151と、同軸部132から突出して露出している吐出管101に固定的に接続される第二接続部152と、第一接続部151に対し位置が変わることなく自在に回転し、第二接続部152に貫通状に設けられた雌ねじと螺合する雄ねじ部を備えた軸体153と、軸体153を指などで回転させるためのつまみ154とで構成されている。
In the case of the present embodiment, the adjusting means 105 has a first connecting
この調整手段105のつまみ154を回転させることで軸体153が回転し第一接続部151と第二接続部152との距離を変更することができ、これらに固定的に接続される吐出管101の吐出端111と筐体102の到達面124との距離を任意に変更することができる。
By rotating the
なお、調整手段105は、上記のような機構に限定されるものではなく、筐体102に対し吐出管101を手動で移動する場合でも、飛行空間120の密閉状態を維持しつつ吐出管101の突出状態を調整できる機構部分は調整手段105となる。また、つまみ154を自動で回転させることができるように、モータのような回転手段を接続することで、距離dを、制御することができる。
The adjusting means 105 is not limited to the mechanism as described above, and even when the
図3は、スラグ流生成装置により生成されたスラグ流の状態を観察する実験装置を模式的に示す図である。 FIG. 3 is a diagram schematically showing an experimental device for observing the state of the slag flow generated by the slag flow generator.
同図に示すように、実験装置300は、貯留槽302に貯留されている液体211を所定の流量で連続してスラグ流生成装置100の吐出管101に供給することのできるポンプ301と、流体221を所定の流量で連続してスラグ流生成装置100の供給管103に供給することのできる流量調整手段303と、スラグ流生成装置100により生成されるスラグ流200の状態を撮像できる高速度カメラ304とを備えている。
As shown in the figure, the
本実施例において用いる液体211は、アセトン、水、グリセリンの3種類である。また、流体221としては、気体である酸素を用いている。 The liquid 211 used in this example is three types of acetone, water, and glycerin. Further, as the fluid 221, oxygen which is a gas is used.
ポンプ301については、いずれの液体211についても3ml/minの流量で供給できるように設定した。
The
流量調整手段303については、ボンベに貯蔵されている気体の酸素を減圧し20ml/minの流量で供給できるように設定した。 The flow rate adjusting means 303 was set so that the gaseous oxygen stored in the cylinder could be depressurized and supplied at a flow rate of 20 ml / min.
以上の条件の下、筐体102の内面である到達面124と吐出管101の吐出端111との距離dを3.8mmにした場合のスラグ流200の状態、および、距離dを2.0mmにした場合のスラグ流の状態を高速度カメラ304により観察した。
Under the above conditions, the state of the
観察した結果を表1に示す。 The observed results are shown in Table 1.
以上に示すように、スラグ流生成装置100に供給される液体211と流体221との流量が一定の場合において、到達面124と吐出端111との距離dを変化させることにより、液体スラグ201と流体スラグ202のスラグ長を調整することができ、また、液体スラグ201のスラグ長と流体221のスラグ長との比を調整することができる。
As described above, when the flow rates of the liquid 211 and the fluid 221 supplied to the
また、液体211の粘性が比較的高いグリセリンの場合、到達面124と吐出端111との距離dを微調整することにより、下記表2に示すように、様々な状態のスラグ流200を生成することができた。
Further, in the case of glycerin having a relatively high viscosity of the liquid 211, by finely adjusting the distance d between the reaching
なお、従来のT字状やY字状で交差する流路からなるスラグ流生成部材を用い二つの流路に流量が一定の液体211と流体221とをそれぞれ供給した場合、各スラグ長やスラグ長の比を変化させることはできない。 When the liquid 211 and the fluid 221 having a constant flow rate are supplied to the two flow paths by using the conventional slag flow generation member consisting of T-shaped or Y-shaped intersecting flow paths, each slag length and slag The length ratio cannot be changed.
以上、説明したスラグ流生成装置100によれば、供給される液体211、および、流体221の流量や圧力ばかりでなく、飛行空間120を飛行した液体211が当たる到達面124と吐出管101の吐出端111との距離dをパラメータにすることができ、液体スラグ201のスラグ長や流体スラグ202のスラグ長を個々に設定することも可能である。さらに、複数のスラグ流生成装置を準備することなく、様々な状態のスラグ流200を生成することが可能となる。
According to the
従って、スラグ流生成装置100により生成されるスラグ流200をマイクロリアクターに供することにより、液体スラグ201と流体スラグ202との反応を任意に操作することが可能となる。
Therefore, by subjecting the
なお、本願発明は、上記実施の形態に限定されるものではない。例えば、本明細書において記載した構成要素を任意に組み合わせて、また、構成要素のいくつかを除外して実現される別の実施の形態を本願発明の実施の形態としてもよい。また、上記実施の形態に対して本願発明の主旨、すなわち、請求の範囲に記載される文言が示す意味を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例も本願発明に含まれる。 The invention of the present application is not limited to the above-described embodiment. For example, another embodiment realized by arbitrarily combining the components described in the present specification and excluding some of the components may be the embodiment of the present invention. In addition, the present invention also includes modifications obtained by making various modifications that can be conceived by those skilled in the art within the scope of the gist of the present invention, that is, the meaning indicated by the wording described in the claims, with respect to the above-described embodiment. Is done.
例えば、図4に示すように、筐体102は、有底の円筒形状等でもかまわない。また、飛行した液体211が当たる筐体102の内面である到達面124は、液体211の飛行方向に対し交差(直交)する平面でもかまわない。
For example, as shown in FIG. 4, the
また、筐体102の形状は中空の球体や中空の立方体など任意の形状を採用することができる。
Further, the shape of the
また、供給管103は、筐体102に直接的に接続され、液体211の飛行方向と交差、または、捩れの方向に流体221を供給するものでもかまわない。
Further, the
また、排出管104は、拡径部142を備えることなく筐体102に直接的に接続されてもかまわない。またこの場合、供給管103の管軸と排出管104の管軸とを同軸上に配置してもかまわない。
Further, the
また図5に示すように、吐出管101を通過する液体211において、吐出管101を構成する材質のぬれ性よりもぬれ性が悪い材質からなる撥液部112が少なくとも吐出端111に設けられてもかまわない。これにより、吐出管101から吐出される液体211の液離れが良好となり、生成するスラグ流200の状態を安定させることが可能となる。撥液部112の材質は特に限定されるものではないが、例えばフッ素樹脂を例示することができる。
Further, as shown in FIG. 5, in the liquid 211 passing through the
また、吐出管101による液体211の吐出方向は鉛直下向きに限定されるものではなく、水平方向や水平面に対し斜め方向など任意の方向に設定されてもかまわない。
Further, the discharge direction of the liquid 211 by the
また、流体221が液体の場合においても、筐体102によって形成される空間は飛行空間120であり、吐出管101から吐出される液体211は、飛行空間120内を飛行するとして表現している。
Further, even when the fluid 221 is a liquid, the space formed by the
スラグ流生成装置は、マイクロリアクターに利用されるスラグ流を生成することができる。また、配管内の洗浄に適したスラグ流を生成して配管の洗浄、例えばミルクラインの洗浄などに利用することができる。 The slag flow generator can generate the slag flow used in the microreactor. Further, a slag flow suitable for cleaning the inside of the pipe can be generated and used for cleaning the pipe, for example, cleaning the milk line.
100 スラグ流生成装置
101 吐出管
102 筐体
103 供給管
104 排出管
105 調整手段
111 吐出端
112 撥液部
120 飛行空間
121 第一筐体部
122 第二筐体部
123 テーパー面部
124 到達面
131 供給端
132 同軸部
133 供給部
134 密閉部
141 流入端
142 拡径部
143 湾曲部
151 第一接続部
152 第二接続部
153 軸体
200 スラグ流
201 液体スラグ
202 流体スラグ
211 液体
221 流体
300 実験装置
301 ポンプ
302 貯留槽
303 流量調整手段
304 高速度カメラ
100
Claims (8)
前記吐出管が挿通され、前記吐出管の吐出端から吐出される前記液体が飛行する飛行空間を形成する筐体と、
前記筐体に接続される供給端を有し、前記飛行空間に前記液体とは種類の異なる流体を前記供給端から前記飛行空間に供給する供給管と、
前記筐体に接続され、前記液体からなる液体スラグと前記流体からなる流体スラグとを交互に並んだ状態で排出する排出管と、
前記吐出管の前記液体の吐出方向において、前記飛行空間を飛行した前記液体が当たる前記筐体の内面である到達面と前記吐出管の前記吐出端との距離を調整する調整手段と、を備え、
前記筐体は、
前記飛行空間内において前記液体の流れる方向と前記流体の流れる方向とが一致するように前記供給管が接続され、
前記吐出管から吐出される前記液体の吐出方向と前記排出管に流れ込む前記液体の流入方向とが揃うように前記吐出管と前記排出管とが接続される
スラグ流生成装置。 A discharge pipe that discharges liquid and
A housing through which the discharge pipe is inserted and forming a flight space in which the liquid discharged from the discharge end of the discharge pipe flies.
A supply pipe having a supply end connected to the housing and supplying a fluid different from the liquid to the flight space from the supply end to the flight space.
A discharge pipe connected to the housing and discharging the liquid slag made of the liquid and the fluid slag made of the fluid in an alternately arranged state.
In the discharge direction of the liquid in the discharge pipe, and a adjusting means for adjusting the distance between the discharge end of the discharge pipe and the arrival surface is the inner surface of said housing said liquid flying the flight space strikes ,
The housing is
The supply pipe is connected so that the flow direction of the liquid and the flow direction of the fluid match in the flight space.
The discharge pipe the discharge pipe and the discharge pipe are connected to each Ru slug flow generator so that the inflow direction of the liquid flowing into the discharge pipe and the discharge direction of the liquid is aligned to be discharged from.
請求項1に記載のスラグ流生成装置。 The slag flow generator according to claim 1, wherein the position of the supply end of the supply pipe is a position farther than the discharge end of the discharge pipe with respect to the position of the inflow end of the discharge pipe.
前記排出管の流入端に向かうに従い開口面積が小さくなるテーパー面部を備える
請求項1または2に記載のスラグ流生成装置。 The housing is
The slag flow generator according to claim 1 or 2, further comprising a tapered surface portion in which the opening area becomes smaller toward the inflow end of the discharge pipe.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のスラグ流生成装置。 The slag flow generator according to any one of claims 1 to 4 , wherein the wall thickness of the discharge end of the discharge pipe is thinner than the wall thickness of the base end side of the discharge pipe.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のスラグ流生成装置。 The slag flow generator according to any one of claims 1 to 5 , wherein a liquid-repellent portion made of a material having a lower wettability with respect to the liquid than the discharge pipe is provided at the discharge end of the discharge pipe.
スラグ流の下流に向かうに従い流入端の内径から徐々に内径が広がる拡径部を備える
請求項1〜6のいずれか一項に記載のスラグ流生成装置。 The discharge pipe
The slag flow generator according to any one of claims 1 to 6 , further comprising an enlarged diameter portion in which the inner diameter gradually increases from the inner diameter of the inflow end toward the downstream side of the slag flow.
前記吐出管が挿通され、前記吐出管の吐出端から吐出される前記液体が飛行する飛行空間を形成する筐体と、 A housing through which the discharge pipe is inserted and forming a flight space in which the liquid discharged from the discharge end of the discharge pipe flies.
前記筐体に接続される供給端を有し、前記液体とは種類が異なり前記液体とにより所望のスラグ流を形成するために前記液体とは混じり合いにくい任意に選定される流体を前記供給端から前記飛行空間に供給する供給管と、 The supply end is an arbitrarily selected fluid that has a supply end connected to the housing and is different from the liquid and is difficult to mix with the liquid in order to form a desired slag flow with the liquid. The supply pipe that supplies the flight space from
前記筐体に接続され、前記液体からなる液体スラグと前記流体からなる流体スラグとを交互に並んだ状態で排出する排出管と、 A discharge pipe connected to the housing and discharging the liquid slag made of the liquid and the fluid slag made of the fluid in an alternately arranged state.
前記吐出管の前記液体の吐出方向において、前記飛行空間を飛行した前記液体が当たる前記筐体の内面である到達面と前記吐出管の前記吐出端との距離を調整する調整手段と、 An adjusting means for adjusting the distance between the reaching surface, which is the inner surface of the housing, which is hit by the liquid flying in the flight space, and the discharge end of the discharge pipe in the discharge direction of the liquid in the discharge pipe.
前記流体を所定の流量で前記供給管に供給する流量調整手段と、を備え、 A flow rate adjusting means for supplying the fluid to the supply pipe at a predetermined flow rate is provided.
前記筐体は、 The housing is
前記吐出管から吐出される前記液体の吐出方向と前記飛行空間に供給される前記流体の方向とが交差、または、捩れの位置となるように前記吐出管と前記供給管とが接続される The discharge pipe and the supply pipe are connected so that the discharge direction of the liquid discharged from the discharge pipe and the direction of the fluid supplied to the flight space intersect or twist.
スラグ流生成装置。Slag flow generator.
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