JPH0366567A - 粉体加速方法及び粉体噴射装置並びに粉体輸送装置 - 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） 本願発明は、粉体加速方法及びこの粉体加速方法を適用
した粉体噴射装置並びに粉体輸送装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 従来、粉体を加速させあるいはこれを輸送する場合に、
ポンプあるいはブロアにより粉体通路内に液体流動ある
いは空気流動を機械的に発生させ、この液体あるいは空
気の流動エネルギーによって粉体の加速、輸送を行うこ
とが知られている。尚、ｒＴｏｏｌｉｎｇ　＆　　Ｐｒ
ｏｄｕｃｔｉｏｎ　／Ｍａｙ　１９８５　６４頁〜６５
頁：ＨＵＥＢＮＥＲ発行」　には、液体の流動エネルギ
ーを利用して粉体を加速し、これを高速高圧で噴射させ
て切断作用を行わしめるようにしたアブレシブジェット
切断システムが提案されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、機械的手段によって粉体通路内に流動エネル
ギーを発生させ、これによって粉体の加速、輸送を行う
ようにした場合には、 （１）ポンプとかブロア等の機械的な駆動装置が必要で
あることから、装置の構造が複雑となり、コストアップ
を招く、 （２）粉体通路の長さが長くなるほど通路途中での詰ま
りが発生し易くなり、運転維持経費が高く付き、またこ
れを防止しようとすれば駆動装置が大掛かりとなる、 等の問題があった。

そこで本願発明は、機械的手段によらずに粉体を加速す
ることを可能ならしめる粉体加速方法を提案し、さらに
併せてこの方法を利用して粉体の高速高圧噴射を行う粉
体噴射装置及び粉体輸送を行う粉体輸送装置を提供する
ことを目的としてなされたものである。

（発明の技術的背景） 本願発明者らは、機械的手段を使用せずに粉体の加速を
行うための方法を研究する過程において、液体の相変化
に着目した。

即ち、管内で液体が気体に相変化した場合の管内流れは
、連続の式より次のようになる。

ρ　・Ｖ　ＩＡ＝ρｇ・Ｖｇ−Ａ Ｖｇ＝（ρ　７９ｇ）・Ｖ　・・・（式１）ここで、ρ
；重密度Ｖ；速度、Ａ；管断面席、液体、ｇ；気体　　
とする。

式ｌにおいて、ρ　７９ｇ　は通常１ｏｏｏ程度の大き
さとなる。従って、原理的には、管内で液体が気体に相
変化した時には、流速を１０００倍とするような加速が
得られることとなる。このため、管内で低温の液体と粉
体との混合物を加熱して液体を蒸発（気体への相変化）
させると、高速且つ高圧のガス流体が発生し、その流動
エネルギーによって粉体が加速され、その管長を適正に
確保すれば最終的には粉体速度はガス流速と一致するま
で加速されることになる。

本願発明者らは、このような液体の相変化に伴う現象に
着目し、ガス流体の流動エネルギーを利用して粉体の加
速及び輸送を行うことに想到したものである。

（課題を解決するための手段） このような背景技術に立脚し、本願各発明では上記の如
き課題を解決するための手段として次のような構成を採
っている。

（１）粉体加速方法に関する請求項１記載の発明では、
第３図及び第４図に例示するように、加熱によって気体
への相変化を行う液体Ｈを粉体Ｐに混合させるとともに
、この混合物Ｍを粉体通路り内において加熱し上記液体
Ｈの気体への相変化時の体積膨張に伴う流動エネルギー
によって上記粉体Ｐを上記粉体通路り内において加速さ
せることを特徴としている。

（２）粉体噴射装置に関する請求項２記載の発明では、
第３図に例示するように、加熱によって気体への相変化
を行う液体Ｈを粉体Ｐに混合する混合手段Ｘと、この混
合物Ｍを流通可能とする粉体通路りと、該粉体通路り部
において上記混合物Ｍを加熱する加熱手段Ｙとを備え、
該加熱手段Ｙにより上記液体Ｈを加熱してこれを気体に
相変化させ該気体の体積膨張に伴う流動エネルギーによ
って上記粉体Ｐを上記粉体通路り内において加速させて
これを外部へ高圧高速で噴射させるようにしたことを特
徴としている。

（３）粉体輸送装置に関する請求項３記載の発明では、
第４図に示すように、加熱によって気体への相変化を行
う液体Ｈを粉体Ｐに混合する混合手段Ｘと、この混合物
Ｍを流通可能とする粉体通路りと、該粉体通路り部にお
いて上記混合物Ｍを加熱する加熱手段Ｙとを備え、該加
熱手段Ｙにより上記肢体トＩを加熱してこれを気体に相
変化させ該気体の体積膨張に伴う流動エネルギーによっ
て上記粉体Ｐを上記粉体通路り内において加速させてこ
れを該粉体通路り内をその下流側に向けて移動させるよ
うにしたことを特徴としている。

（作用及び効果） 本願各発明ではこのような構成であるから、それぞれ次
のような作用及び効果が得られる。

（１）請求項！記載の発明では、粉体通路り内において
混合物Ｍを加熱して液体トＩを蒸発させることにより、
高速で体積膨張するガス流体が発生し、そのガス流体の
体積膨張時の流動エネルギーによって粉体Ｐが粉体通路
り内で加速される。

従って、この発明では、何等機械的駆動手段を設けるこ
となく粉体Ｐを加速させることができることから、装置
の簡略化及び低コスト化が図れるとともに、メンテナン
スフリー化により装置の維持管理が容易になるという効
果が得られる。

（２）請求項２記載の発明では、混合手段Ｘにより混合
された粉体Ｐと液体Ｈとの混合物Ｍを粉体通路りにおい
て加熱手段Ｙで加熱して該液体Ｈを蒸発させ高速高圧の
ガス流体を発生させることにより、該粉体Ｐは該ガス流
体の流動エネルギーを受て高速高圧で粉体通路りから噴
射される。

従って、この発明では、例えば、これを切断装置に適用
した場合には、従来のアブレシブジェット切断システム
の上うに高速高圧の流体を用いる必要がないところから
、装置のコンパクト化、低コスト化が図れるという効果
が得られる。

（３）請求項３記載の発明では、混合手段Ｘにより混合
された粉体Ｐと液体Ｆｌとの混合物Ｍを粉体通路りにお
いて加熱手段Ｙで加熱して該液体Ｉ］を蒸発させ高速高
圧のガス流体を発生させろことにより、該粉体Ｐは該ガ
ス流体の流動エネルギーを受て粉体通路り内で加速され
、該粉体通路［、の長さを十分にとれば、最終的には該
粉体はガス流体とほぼ同じ速度で輸送されることになる
。

従って、この発明では、ポンプ、ブロア等の機械的駆動
装置を設けることなく粉体Ｐの輸送ができるところから
、装置の構造の簡略化、低コスト化が図れるとともに、
たとえ粉体通路りが長くてもその任意の位置で液体Ｈを
蒸発させて粉体の加速を行わしめることができるところ
から、輸送作業能率及び信頼性が向上するという効果も
得られる。

（実施例） 以下、添付図面を参照して本願発明の好適な実施例を説
明する。

第１実施例 第１図には、請求項１及び２記載の発明を適用した粉体
噴射装置の一実施例としてのアブレシブジェット切断装
置Ｚ１が示されている。このアブレシブジェット切断装
置Ｚ１は、粉体加速用の作動液体として液体窒素を用い
た切断装置であって、肢体窒素タンク１と加圧窒素ボン
ベ２とを備え、該液体窒素タンク！内の液体窒素を加圧
窒素のガス圧力で後述の噴射部３へ加圧供給するように
している。

噴射部３は、第１図及び第２図に示すように、上記液体
窒素タンクＩに接続され液体窒素の供給通路となるノズ
ル４の先端４ａに、その上流端７ａをオリフィス５とし
た所定長さの蒸発管７を締め金６により固定して構成さ
れている。

この蒸発管７は、そのオリフィス５の直下流部分７ｂを
大径通路状に形成してこれを混合室９とするとともに、
該混合室９より下流部分は小径通路状に形成してこれを
粉体通路りとしている。また、この蒸発管７の上記混合
室９の外側には、所定容積をもつアブ−シブタンク１０
が配置されている。このアブ−シブタンク１０は、粉体
を貯蔵し必要に応じて上記混合室９側に供給するもので
あって、該混合室９の周壁に多数形成した連通路１１．
１１．・・を介して該混合室９に連通せしめられている
。この実施例ではアブ−シブタンク１０と連通路ＩＩ、
１１．・・と上記混合室９で請求項２記載の混合手段Ｘ
が構成されている。

さらに、この蒸発管７の粉体通路りに対応する部分には
、その外側を取り巻くようにしてヒータ８（請求項２記
載の加熱手段Ｙに該当する）が設けられている。また、
第１図において符号１２は、上記ノズル４の外周に取り
付けられた断熱材である。

続いて、このアブレシプジェット切断装置Ｚ。

を用いて被切断物１４を切断する場合について説明する
と、先ずアブレシブタンクＩＯに粉体を供給するととも
に、ノズル４側に液体窒素を圧送する。すると、第３図
に示すように、オリフィス５から加圧状態で吹き出され
る液体窒素により混合室９内が負圧化し、アブレシブタ
ンクＩＯ内の粉体は順次各連通路１１，１１．・・を通
って混合室９側に流入せしめられる。その結果、該混合
室９内においては粉体Ｐと液体窒素とが混合され混合物
Ｍとなって該混合室９から粉体通路り側に押し出される
。

一方、粉体通路り内に達した混合物Ｍは、ヒータ８によ
って加熱される。すると、該混合物Ｍ内の液体窒素が蒸
発し、高速高圧のガス流体が粉体通路り内に発生し、こ
のガス流体の流動エネルギーによって粉体は加速され、
蒸発管７の先端から高速高圧の粉流１３として噴射され
る。この粉流１３を、第り図に示すように、被切断物１
４に衝突させてこれを切断するものである。

このように、この実施例のアブレシブジェット切断装置
Ｚ１によれば、従来のアブレシブジェット切断装置のよ
うに高速高圧の流体により粉体の加速を行うものでなく
、単に液体窒素を粉体と混合させてこれを加熱すること
により該粉体を加速することができるものであり、装置
の構造の簡略化、低コスト化に寄与できるものである。

尚、請求項２記載の発明にかかる粉体噴射装置としては
、この実施例のようなアブレシブジェット切断装置Ｚ、
の他に、例えばショツトブラスト装置等にも適用可能で
ある。

第２実施例 第４図には、請求項！及び３記載の発明の実施例にかか
る粉体輸送装置Ｚ、か示されている。この粉体輸送装置
Ｚ、は、上記第１実施例と同じように、液体窒素の蒸発
に伴うガス流体の流動エネルギーを利用して粉体Ｐを加
速しこれを所定の位置まで輸送しようとするものであっ
て、第４図に示すように、所定容積をもつ混合室９と該
混合室９に接続された蒸発管７を有している。そして、
この蒸発管７はほぼ水平に配置され、その内部は粉体通
路りとされている。また、この蒸発管７の粉体通路りに
対応する位置の外周にはヒータ８が取り付けられている
。

一方、上記混合室９には、液体窒素供給用のノズル４と
粉体供給用のアブレシブタンクＸＯが接続されている。

尚、このノズル４の上流側には、第１実施例の場合と同
じように、液体窒素タンクと加圧窒素ボンベが取り付け
られている（図示省略）。

この粉体輸送装置Ｚ２においては、アブレシブタンクＩ
Ｏから混合室９に粉体Ｐを供給しながらノズル４から液
体窒素を供給し、該粉体Ｐと液体窒素とを混合して混合
物Ｍとし、これを粉体通路り側に送り出す。そして、粉
体通路り側においてヒータ８によって該混合物Ｍを加熱
しその液体Ｈを蒸発させる。すると、粉体は液体窒素の
蒸発に伴うガス流体の流動エネルギーにより加速され、
次第にその下流側に向けて輸送される。この場合、粉体
通路りの通路長さが十分長ければ、粉体Ｐは最終的には
ガス流体と同じ程度の高速で輸送される。

このように、この実施例の粉体輸送装置Ｚ２においては
、従来の粉体輸送装置において不可欠であったファンと
かブロア等の機械的駆動装置を設けなくとも粉体Ｐを十
分に加速させてこれを輸送することができるものであり
、それだけ装置の簡略化、コンパクト化及び低コスト化
に寄与できるものである。

また、この実施例のものにおいては、蒸発管７の長さ方
向における混合物Ｍに対する加熱位置あるいは加熱程度
を適宜に変更設定（即ち、液体窒素の蒸発時期及び蒸発
量を変更）することにより粉体の輸送速度、輸送力を調
整することができるため、輸送距離あるいは粉体通路り
の通路面積等の大小にかかわらず常に良好な輸送を得る
ことができるものである。

さらに、上記各実施例のように、作動液体として液体窒
素を用いた場合には、粉体通路りの酸化という心配がな
いため、常にクリーンな状態での輸送が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本願発明の第１実施例にかかるアブレシブジェ
ット切断装置のシステム図、第２図は第！図に示したア
ブレシブジェット切断装置の噴射部の要部拡大縦断面図
、第３図は該噴射部を粉体が流れる場合の状態説明図、
第４図は本願発明の第２実施例にかかる粉体輸送装置の
要部縦断面図である。 １・・・・液体窒素タンク ２・・・・加圧窒素ボンベ ３・・・・噴射部 ４・・・・ノズル ５・・・・オリフィス ６・・・・締め金 ７・・・・蒸発管 ８◆・・・ヒータ ９・・・・混合室 １０・・・アブレシブタンク １１・・・連通路 ！２・・・断熱材 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、加熱によって気体への相変化を行う液体（Ｈ）を粉
   体（Ｐ）に混合させるとともに、この混合物（Ｍ）を粉
   体通路（Ｌ）内において加熱し上記液体（Ｈ）の気体へ
   の相変化時の体積膨張に伴う流動エネルギーによって上
   記粉体（Ｐ）を上記粉体通路（Ｌ）内において加速させ
   ることを特徴とする粉体加速方法。 ２、加熱によって気体への相変化を行う液体（Ｈ）を粉
   体（Ｐ）に混合する混合手段（Ｘ）と、この混合物（Ｍ
   ）を流通可能とする粉体通路（Ｌ）と、該粉体通路（Ｌ
   ）部において上記混合物（Ｍ）を加熱する加熱手段（Ｙ
   ）とを備え、該加熱手段（Ｙ）により上記液体（Ｈ）を
   加熱してこれを気体に相変化させ該気体の体積膨張に伴
   う流動エネルギーによって上記粉体（Ｐ）を上記粉体通
   路（Ｌ）内において加速させてこれを外部へ高圧高速で
   噴射させるようにしたことを特徴とする粉体噴射装置。 ３、加熱によって気体への相変化を行う液体（Ｈ）を粉
   体（Ｐ）に混合する混合手段（Ｘ）と、この混合物（Ｍ
   ）を流通可能とする粉体通路（Ｌ）と、該粉体通路（Ｌ
   ）部において上記混合物（Ｍ）を加熱する加熱手段（Ｙ
   ）とを備え、該加熱手段（Ｙ）により上記液体（Ｈ）を
   加熱してこれを気体に相変化させ該気体の体積膨張に伴
   う流動エネルギーによって上記粉体（Ｐ）を上記粉体通
   路（Ｌ）内において加速させてこれを該粉体通路（Ｌ）
   内をその下流側に向けて移動させるようにしたことを特
   徴とする粉体輸送装置。