JPH03260405A - コアンダノズル - 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〕 本発明はコアンダノズルに係り、吸引や噴射等のために
流量の大きな高速の流れを形成する装置として利用でき
る。

〔従来の技術〕

従来より、吸引は流体や粉粒体の搬送あるいは物品の吸
着などに多用され、噴射は推進や噴霧なとの分野で多用
さている。これらの吸引や噴射には流体を駆動して流れ
を形成する手段が利用されており、タービン等の機械式
ポンプが多用されているほか、近年では流体駆動式のエ
ジェクタが用いられている。

このエジェクタは、管路の内部に下流向きに配置された
ノズル等により加速用流体を噴射し、下流側に向けて高
速の一次流れを発生させ、管路内の被駆動流体を巻き込
んで下流向きに流し、順次上流側から新たな被駆動流体
を吸込むものである。

このようなエジェクタによれば、上流側において負圧を
発生させて吸引が行えるとともに、下流側には被駆動流
体と加速用流体とを併せた二次流れによる多量かつ高速
の噴流が得られる。

ところで、従来のエジェクタでは一次流れを形成するノ
ズルが管路内に突出するため、管路を通る流れか衝突な
いし撹乱されて効率が低下する等の問題があった。これ
に対し、本出願人により、コアンダ効果を利用して管路
中心向きに吹き込まれた噴流を下流側に向けて一次流れ
を形成するコアンダ式エジェクタ（特願昭６３−２７０
０７０号）あるいはコアンダ式噴射ノズル（実願昭６３
−２１２０号）が提案されている。これらのコアンダ式
エジェクタ等では、−次流れが二次流れを周囲から包む
ように加速することで、流れを乱しにくいとともに、効
率のよい流体駆動を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、前述したようなエジェクタ等は、−次流れによ
り被駆動流体を加速するものであり、二次流れを高速化
するためにはそのエネルギに見合った多量の加速用流体
が必要となり、動作効率が低下するという問題がある。

また、エジェクタ等は管路内の被駆動流体を一次流れで
巻き込み、二次流れとして吐出するものであり、上流側
の管路が長く吸込み損失が大きい場合など被駆動流体の
吸込みが不足し、動作効率が低下するという問題かあっ
た。

本発明の目的は、高速で多量の流体流れを発生でき、か
つ高い動作効率が得られるコアンダノズルを提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、管路の内周面に周方向に沿ってラバールノズ
ルを用いた加速用流体供給口を設け、この加速用流体供
給口の下流側内壁面から連続して管路の径方向内向きに
膨出されかつ下流側に向けて滑らかに湾曲されてコアン
ダ効果を発生する加速用流体偏向面を設け、これにより
コアンダノズルを構成したものである。

ここで、ラバールノズル（ｄｅ　Ｌａｖａｌ　ｎｏｚｚ
ｌｅ　）とは、人口側から中間部のスロートまでが絞ら
れかつスロートから出口側までが拡開される中細りノズ
ル（ｃｏｎｖｅｒｇｉＢ−ｄｉｖｅｒｇｉｎｇ　ｎｏｚ
ｚｌｅ　）であり、空気等の流れを超音速域にまで加速
可能なものである。

そして、ラバールノズルを用いた加速用流体供給口とは
当該供給口の流れ方向の断面形状がラバールノズルとな
るように形成されているということであり、その開口形
状は円形、矩形あるいはスリット状に延びるもの等任意
である。

〔作用〕

このような本発明においては、加速用流体供給口から管
路内に向かって加速用流体か噴射される。

この際、加速用流体供給口はラバールノズルとされてお
り、加速用流体偏向面に至る加速用流体の噴流は超音速
域に至る十分な高速とされる。

この高速の噴流は、加速用流体偏向面におけるコアンダ
効果（壁効果とも呼ばれ、直線噴流の片側に壁面などが
あると、その壁に沿って噴流が偏向される現象をいう）
により、加速用流体偏向面に沿って偏向されかつ膨張加
速され、周囲に大きな負圧を生じるとともに、管路の下
流側には管路内壁に沿った高速の一次流れが形成される
。

このため、管路内に予め存在していた被駆動流体は、高
速の一次流れに周囲から包み込むように広い面積で接触
され、下流側向きに効率よく加速されて送り出される。

この際、当該部分近傍には強い負圧が発生され、この負
圧により上流側の被駆動流体は下流側に向けて吸引され
る。

従って、管路内には上流側から下流側に向かう高速の二
次流れが形成され、かつコアンダ効果およびラバールノ
ズルによる一次流れの高速化により効率が向上され、こ
れにより前記目的か遠戚される。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図には本発明に基づくコアンダノズル１０が示され
ている。コアンダノズル１０は、互いに同軸連結された
上流側管路１１と下流側管路１２とを備えており、各管
路１１．１２の連結部分の内周面には周方向に連続して
断面略凹型の溝状の袋部１３が形成されている。袋部１
３の内周面には周方向に略連続してスリット状の加速用
流体供給口２０が形成されており、加速用流体供給口２
０の外側には周方向の圧力分布を平均化するための略ド
ーナツ状の蓄圧タンク３０が配置されている。蓄圧タン
ク３０には外部の図示しないコンプレッサ等から加速用
流体としての圧縮空気が供給され、蓄圧タンク３０に供
給された圧縮空気は加速用屍体供給口２０を通して管路
１１．１２の径方向内向きに噴射される。

第２図に示すように、加速用流体供給口２０は断面形状
をラバールノズルとされている。すなわち、加速用流体
供給口２０の上流側内壁面２１および下流側内壁面２２
は、それぞれ人口側２３の近傍の対向位置の間隔が狭く
なるように滑らかに隆起されている。これらの隆起部分
により両内壁面２１．２２の間の通路の中間部にはスロ
ート２４が形成され、入口側２３からスロート２４に至
る部分が音速以下の流れを加速する絞り形状とされ、ス
ロート２４から出口側２５に至る部分が音速以上の流れ
を加速する拡開形状とされている。

ここで、上流側内壁面２１の入口側２３は蓄圧タンク３
０の内側内壁面３１に滑らかに連続するように湾曲され
ている。また、下流側内壁面２２の入口側２３は蓄圧タ
ンク３０の下流側内壁面３２に滑らかに連続するように
湾曲されている。さらに、下流側内壁面３２は凹形の円
弧状に湾曲されて蓄圧タンク３０の外側内壁面３３と滑
らかに連続されている。これらの内壁面３１〜３３によ
り導流形状３・１か形成され、蓄圧タンク３０内の空気
は順次円滑に加速用流体供給口２０の入口側２３に導入
されるとともに、下流側と上流側とが対称に導入される
ため加速用流体供給口２０の出口側２５から噴射される
圧縮空気流は各管路１１．１２の軸方向に直交する直線
的な流れとなる。

第１図に戻って、下流側管路１２と袋部１３内周との段
差部分には加速用流体偏向面４０が形成されている。加
速用流体偏向面４０は、加速用流体供給口２０の下流側
内壁面２２から連続して管路１２の径方向内向きに膨出
され、かつ滑らかに湾曲されて管路１２の内周面に連続
するように形成されており、加速用流体供給口２０から
噴射された圧縮空気流はコアンダ効果によって加速用流
体偏向面４０に沿って下流側向きに偏向される。

なお、加速用流体偏向面４０によるコアンダ効果か十分
に得られるように、加速用流体供給口２０からの噴流の
上流側にあたる袋部１３には十分な容積が確保されてい
る。

また、下流側に向かう流れにより上流側に強い負圧吸引
力を発生できるように、上流側管路１１の内径Ｄｉは、
下流側管路１２の内径Ｄｏよりも小さく形成されている
。さらに、上流側からの流れ等が加速用流体偏向面４０
やこれに沿った噴流に衝突しないように、加速用流体偏
向面４０は袋部１３内に収容されて一連の管路１１．１
２の内部に突出しないように構成されている。

さらに、下流側管路１２は加速用流体偏向面４０から一
定径Ｄｏで下流側へ所定長さにわたって延長され、加速
用流体偏向面４０に沿って流れてきた一次流れと被駆動
流体である管路１１からの空気との混合が十分になされ
るように設定されている。

このような本実施例においては、加速用流体の供給によ
り、管路１１の上流側から吸引が行われ、管路１２の下
流側から噴射が行われる。

すなわち、蓄圧タンク３０に供給された圧縮空気は、導
流形状３４により円滑に集められて加速用流体供給口２
０へと導入される。

加速用流体供給口２０においては、入口側２３から導入
された音速以下の流れが絞り形状により加速され、スロ
ート２４では音速領域まで高速化される。

そして、続く拡開形状は音速以上の流れに対して加速ノ
ズルとして作用するため、出口側２５からの噴流は超音
速域の高速とされる。

加速用流体供給口２０で形成された高速噴流は管路１１
．　　］、２内に噴射されることにより、袋部２３の空
間および加速用流体偏向面４０によるコアンダ効果を受
け、加速用流体偏向面４０に沿って下流側向きに偏向さ
れるとともに、いわゆるプラントルマイヤーフローと呼
ばれる流れとなって膨張加速される。

これらにより、下流側管路１２の内部には、内壁に沿っ
て下流側に向かう極めて高速の一次流れか形成される。

一方、管路１２内に予め存在していた空気は、被駆動流
体として一次流れに周囲から包み込むように広い面積で
接触されて下流側向きに加速され、上流側の管路１１内
には強い負圧が発生される。

このため、管路１１の上流側開口からは負圧により新た
な被駆動流体としての外気が順次吸入され、管路１１．
１２内には上流側から下流側に向かう高速の流れが形成
される。また、管路１２内では一次流れと被駆動流体の
流れとを併せた二次流れが形成され、管路１２の下流側
開口からは高速で多量の二次流れか噴射される。

このような本実施例によれば、次に示すような効果があ
る。

すなわち、加速用流体供給口２０から噴射された加速用
流体の噴流を加速用流体偏向面４０によって偏向させて
形成される一次流れにより、管路１１゜１２内の被駆動
流体を下流側向きに加速することができる。

従って、管路１２の下流側開口からは一次流れと被駆動
流体とを併せた高速で流量の大きな噴射を行うことがで
き、管路１１の上流側開口に強い負圧吸引力を発生させ
ることができる。

この際、加速用流体供給口２０をラバールノズルとした
ため、加速用流体の噴流を超音速域に達する高速の流れ
とすることかでき、被駆動流体を加速する一次流れの基
本的な速度を高めることかできる。

また、加速用流体偏向面４０に沿って流れる噴流が高速
化されることにより、コアンダ効果を有効に作用させる
ことかでき、−次流れの偏向を確実に行え、かつ速度を
一層高めることかできる。

さらに、加速用流体供給口２０および加速用流体偏向面
４０を周方向に連続して形成したため、−次流れを筒状
とし、上流側からの被駆動流体に対し、周囲から包み込
んで互いに広い面積で接触し、効率よく加速することか
できる。

さらに、蓄圧タンク３０内に導流形状３４を設けたため
、加速用流体供給口２０への加速用流体の導入を円滑に
行うことができ、加速用流体供給口２０からの噴流をよ
り安定しかつ高速なものとすることができる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
次に示すような変形をも含むものである。

すなわち、加速用流体供給口２０やスロート２４および
加速用流体偏向面４０は管路ｌＬ１２の全周に渡って連
続的に設けたものに限らず、一部か分断されたもの、あ
るいは個別に形成されたものを配列してもよい。この際
、−次流れによる被駆動流体の加速を考慮すると、加速
用流体供給口２０および加速用流体偏向面４０は管路１
１．１２の中心に対して対称となるように形成すること
が望ましい。

第３図に示す他の実施例においては、加速用流体供給口
２０が四方向から中心向きに配置されており、各々には
それぞれスロート２４が形成され、各々の内周側はそれ
ぞれ加速用流体偏向面４０に連続されている。各供給口
２０ないし偏向面４０は外周側から内周側まで略一定幅
であるが、管路１２に連続する部分では略全周をカバー
できる。このような実施例によっても前記実施例と略同
様な効果か得られる。

また、加速用流体供給口２０および加速用流体偏向面４
０の断面輪郭形状等は前記実施例に限らず、要求される
条件等に応じて実施の際に適宜選択すればよい。例えば
、加速用流体供給口２０における入口側２３および出口
側２５の間隔や開口形状、スロート２４の位置や間隔、
各内壁面２１．２２の傾斜や形状等は、導通される加速
用流体の性質や要求される噴流速度等に応して設定すれ
ばよい。

さらに、加速用流体供給口２０に加速用流体を導入する
ための導流形状３４も実施にあたって適宜選択すればよ
く、あるいは省略してもよい。

また、コアンダノズル１０における袋部１３、上流側管
路１１を下流側管路１２より細くする構成、各管路１１
．１２の長さ等も任意であり、実施の際に適宜選択すれ
ばよい。

さらに、第１図に点線で示すように、管路１２の下流側
開口に拡開形状のデイフユーザ等を取付けて噴射効率を
高めるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明によれば加速用流体を加
速用流体供給口から噴射して加速用流体偏向面における
コアンダ効果により一次流れとし、この−衣液れで管路
内の被駆動流体を加速することで高速で多量の流体流れ
を効率よく発生できるとともに、加速用流体の噴射を行
う加速用流体供給口をラバールノズルとすることで一次
流れの基本的な速度および吸引負圧を高めることができ
、二次流体の速度をより高め、かつ動作効率を高めるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す断面図、第２図は同実
施例の要部を示す拡大断面図、第３図は本考案の他の実
施例を示す第１図中Ａ−Ａ断面相当部分を拡大した断面
図である。 ｌＯ・・・コアンダノズル、１１・・・下流側管路、１
２・・・上流側管路、２０・・・ラバールノズルを用い
た加速用流体供給口、２３・・・スロート、３４・・・
導流形状、４０・・・加速用流体偏向面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）管路の内周面に周方向に沿ってラバールノズルを
   用いた加速用流体供給口を設け、この加速用流体供給口
   の下流側内壁面から連続して管路の径方向内向きに膨出
   されかつ下流側に向けて滑らかに湾曲されてコアンダ効
   果を発生する加速用流体偏向面を設けたことを特徴とす
   るコアンダノズル。