JPH0319771A - 環状二相流噴出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は環状ないしは芯鞘状に二つの異なる流体を一体
的に噴出させる、環状二相流噴出装置、より詳しくは、
例えば鋼板等の被加工物の洗滌、研摩、破砕又は切断等
に使用される環状二相流噴出装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、鋼板等の被加工物の洗滌、研摩、切断又は破砕を
行なう方法として気体、液体を単独に又は潰合して、も
しくは気体又は液体に固体を混入させて噴流となし、こ
の噴流を利用する手段が知られている。

この内、液体特には水を用いた噴流は洗滌装置として広
く用いられているが、この水噴流を１００ｋｇ／ｃ＋ｆ
ｌ以上の超高圧の水噴流とすれば被加工物の研摩、切断
、破砕等の装置として利用できる。この場合においても
研摩材等の粉粒体を水噴流の中に混入させ、この粉粒体
の衝突力を利用することが効果的である。したがって、
液体中に粉粒体を混入させ、この固液混合流体を噴出ノ
ズルから高圧流体として噴出させる研摩、切断、破砕装
置が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、前記したような従来の噴出を用いる装置にお
いては、液体を高速に加速するために超高圧ポンプが必
要となり、動力消費が大きく、かつ水噴流中に粉粒体が
混入されているために噴出口が短時間に自己減耗してし
まうため取替えが必要となる。更に固体の粉粒体からな
る研摩材を混入するため費用がかかり、加えて液量が多
くなり、これの後処理や再循環が必要になるなど多くの
問題点があり実用的なものとなっていない。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前記したような従来の問題点を解決するために
なされたものであって、管状噴出口と、この管状噴出口
を囲繞する環状噴出口とよりなる環状二相流噴出ノズル
となし、管状噴出口に氷点近傍まで冷却された冷却水を
供給し、この管状噴出口から噴出させるとともに、環状
噴出口に冷却された気体を高圧で供給し、この環状噴出
口から噴出させるようにした環状二相流噴出装置を提供
せんとするものである。

〔作　用〕

かかる環状二相流噴出装置において、内側の管状噴出口
からは、液体又は氷核物質を混合した液体（以下単に液
体という）をその氷点近傍まで冷却して噴出させ、一方
外側の環状噴出口からは充分に冷却された高速の気体を
噴出させる。すると気体の冷気と断熱膨張による冷却効
果を利用して、その高速の気体噴流によって内側の液体
を加速滴状化ずる過程で液滴を氷結させ、被加工物に氷
片を同伴した噴流を衝突させることができる。その結果
、被加工物の洗滌、研摩、切断又は破砕を行なうことが
できる。

そして、好ましくは環状噴出口は末広がりノズルとして
形威し、気体流速を超音速とすることによって液体の加
速、液滴化、氷結化を一府効果的に行なうことができる
。

実際には、環状二相流ノズルの形状、寸法、気体及び液
体の供給圧力、流量は適宜選択することにより放射性物
質に汚染された機器の除染や切断、金属表面のスケール
除去、魚貝類の加工、植物の種の分離などを含む農産物
の加工や木材、プラスチンク、セラ〈ツク、金属などの
加工、切断、コンクリ−１・や岩石の加工、切断、破砕
など広範囲の分野で利用できる。

（実施例〕 ３　一 ４　一 以下第１図乃至第４図に基づき本発明による環状二相流
噴出装置の実施例を説明する。

第１図において１は、環状二相流噴出ノズル（以下単に
噴出ノズルという）で、この噴出ノズル１は中心部に位
置する管状噴出口２と、ごの管状噴出口２を囲繞する、
即ち２重管構造となる環状噴出口３とより形成されてい
る。そして、管状噴出口２には液体冷却器４を経由して
接続された液体供給管５が接続され、図示しない液体ポ
ンプにより供給された水等の液体Ｌが液体冷却器４によ
り氷点近傍まで冷却されて、この管状噴出口２へ供給さ
れるようになっている。

一方、環状噴出口３には気体冷却器６に接続された気体
供給管７が接続され、図示しないコンブレンサーにより
空気等の気体Ａが気体冷却器６により冷却されてこの環
状噴出口３に供給されるようになっている。

第２図は噴出ノズル１のより具体的な構造を示す断面図
であって、筒体８の下端に環状噴出口３（ノズル）が設
けられるとともに、その側部には気体入口ノズル９が配
置され、その上部には液体導管ｌＯを有する蓋体１１が
ボルト１２により取付けられている。更に蓋休１１には
液体入口ノズルｌ３が設けられるとともに液体導管１０
の下端には管状噴出口２が取付けられている。なお、１
４は筒体８の内部に液体導管１０を所定の位置に保持す
るための支持片、１５はＯリングであり、１６はパンキ
ンである。

第３図は環状噴出口３を末広がりに構成した実施例を示
すものである。

噴出ノズル１の形状、寸法や液体、気体の条件等は前記
したように適宜選択されるが、本発明者等の知見によれ
ば、環状噴出口径２．　５　ｍｍ、供給気体圧力約２ｋ
ｇ／ｃｎｌ，供給気体温度０″Ｃの場合約０．１５ｇ／
ｓｅｃの氷片を含んだ流速約３００ｍ／ｓｅｃの噴流が
得られ、小型の被加工物の切断が可能であることが判明
した。

第４図は更に他の実施例を示すものであって、第１図乃
至第３図を同一符号は同一名称を示す。

６ この図において噴出ノズノｌ川の気体入口ノズル９には
気体冷却器６を有する気体供給管７が接続され、コンブ
レソサー１７により空気等の気体が噴出入口ノズル１に
供給される。

一方、噴出ノズル１の上部に設６ノられた液体人口ノズ
ル１３には液体供給管５が接続され、この液体供給管５
の他端は液体冷却器４及び液体ポンプ１８を経て液体貯
槽１９に接続されている。

そして、この液体供給管５の途中には氷核供給槽２０か
ら適宜水核２Ｉが供給されるように構威されている。

なお、前記実施例においては液体を液体ポンプ１Ｂによ
り噴出ノズル１に供給する場合について述べたが、この
液体ポンプ１Ｂは必要に応して省略することができる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように本発明による環状二相流
噴出装置によれば、高速気体流の持つ運動量による液滴
化と、氷結後の氷片の高速化が容易であり、従来の装置
のように超高圧ボンプを必要とせず、通常のエアコンブ
レソサーが使用可能であるために工不ルギーが少ない。

一方環状噴流の中心に氷片が混入され、加速混合性にす
ぐれ高速水片の衝突により洗滌、研摩、切断又は破砕効
果があり、かつ環状噴流は遠方まで収速性にすぐれてい
るため作業性がよい。

また、研磨剤として木片を使用するために噴出口の自己
減耗が少なく、もし仮に自己減耗が生したとしても管状
噴出口の挿入交換は極めて容易である。更に液量が少な
くてすむため廃液処理が容易となる。

また、研摩剤を流体中に混入する場合に較べて経済的で
あるとともに、研摩材の後処理が不要になるなど幾多の
利点を有するものである。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による環状二相流噴出装置の実施例を示すも
のであって、第１図は系統図、第２図は環状二相流噴出
ノズルの断面図である。 第３図は第２の実施例の系統図、第４図は第３の実施例
の系統図である。 ７　ー ８ ■・・・環状二相流噴出ノズル

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管状噴出口と該管状噴出口を囲繞する環状噴出口とより
   なる環状二相流噴出ノズルとなし、前記管状噴出口に氷
   点近傍まで冷却された冷却水を供給し、該管状噴出口か
   ら噴出させるとともに、前記環状噴出口に冷却された気
   体を高圧で供給し、該環状噴出口から噴出させるように
   したことを特徴とする環状二相流噴出装置。