JPH04313357A - 多重スパイラルジェットフロー生成装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多重スパイラルジェ
ットフロー生成装置に関するものである。さらに詳しく
は、この発明は、機械、建設工木、繊維、化学工業等の
広範囲な分野において有用な、指向性と収れん性に優れ
、噴出距離もより長いものとなる新しい多重スパイラル
ジェットフロー生成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来より、加圧流体によって
ジェットフローを生成させ、これを気体、液体、あるい
は固体粒子の搬送や、固体物質の分散、破壊、さらには
バルク状体の切断に利用したり、さらには、繊維やワイ
ヤ等の搬送、噴出等に利用してきている。そして、通常
、この加圧流体によるジェットフローは、加圧流体を、
微小ノズル先端や、微細スリット部から噴出させること
によって生成させてもいる。

【０００３】しかしながら、これら従来のジェットフロ
ーの場合には、噴出流体は乱流状態にあるため、圧力損
失、エネルギー損失が大きいだけでなく、ジェット噴出
域での乱流攪乱によって流体、あるいはこれに混合する
固体粒子等が、ジェットフロー生成装置、さらには管路
内壁面に激しく衝突してこれらの内壁面を著しく損耗さ
せるという大きな問題があった。

【０００４】そこで、このような問題を解決するものと
して、この発明の発明者は、コアンダ効果を有するスパ
イラルジェットフロー生成装置を発明し、これをすでに
各種の領域において実用に供しているところである。こ
のコアンダスパイラルジェットフロー生成装置は、たと
えば図１に示したように、管路への接続口（１）、また
は噴出口と、気体、液体、固体粒子、さらには繊維等を
導入する吸引導入口（２）との間に、環状のコアンダス
リット（３）と、そこから管路もしくは噴出口方向に向
かう傾斜面（４）、さらには加圧流体の分配室とを有す
るものとして提案されている。

【０００５】そして、この場合の傾斜面（４）の角度は
２０〜７０°程度とし、加圧流体の環状スリット（３）
からの供給によってスパイラルジェットフローを生成さ
せている。また、吸引導入口（２）には強い負圧吸引力
を生じさせている。このコアンダスパイラルフローは、
流体の流れる軸方向流とその周囲との速度差、密度差が
大きく、スティーパーな速度分布を示し、たとえば乱れ
度が乱流の０．２　に対して０．０９と半分以下の値を
示し、乱流とは異なる状態を形成するという特徴を有し
ている。 しかも、軸方向ベクトルと半径方向ベクトルとの合成に
よって特有のスパイラル流を形成するという特徴がある
。

【０００６】このため、この指向性、収れん性の良好な
コアンダスパイラルフローによって管路内壁面の損耗を
抑え、気体、流体、固体粒子、あるいは繊維等の損傷や
変質をもたらすことなく、その高速搬送、集中噴出等を
可能としている。このコアンダスパイラルジェットフロ
ー生成装置については、たとえば図２に例示したように
、生成装置ユニットを直列に連結することが有効である
こともこの発明の発明者によって見出されている。

【０００７】しかしながら、このような優れた特徴のあ
る装置においても、さらに改善すべき課題が残されても
いた。その課題は、このスパイラルジェットフローの特
徴を生かしつつ、さらにその指向性、収れん性を高める
ことと、ジェットフローとしての噴出距離をより長くす
ることであった。

【０００８】この発明は、このような事情を踏まえてな
されたものであって、コアンダスパイラルフローの優れ
た特徴を生かしつつ、さらにその指向性、収れん性を高
め、エネルギー効率を向上して、ジェットフローの噴出
距離を増大させることのできる新しい装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するものとして、噴出口方向に向かう傾斜内壁面
を有する加圧流体供給によるスパイラルジェットフロー
生成装置において、傾斜内壁面の内側に、別体のコアン
ダスパイラルフロー生成装置ユニットの傾斜内壁面部を
配設して多重構造としてなることを特徴とする多重スパ
イラルジェットフロー生成装置を提供する。

【００１０】また、この発明は、前記ユニットを用いて
の２重構造体をその態様の一つとしてもいる。そこで、
以下、この態様を中心としてさらに詳しくこの発明の多
重スパイラルジェットフロー生成装置について説明する
。

【００１１】

【実施例】図３は、この発明の多重スパイラジェットフ
ロー生成装置の一例を示したものである。たとえばこの
図３に例示したように、この発明の多重スパイラルジェ
ットフロー生成装置は、環状のスリット（３１）と、こ
の環状スリット（３１）から管路方向に向かう接続口、
もしくは噴出口（３２）に向かう傾斜内壁面（３３）を
有するユニット（Ａ）の傾斜内壁面（３３）の内側に、
傾斜内壁面（３３’）を有する別体ユニット（Ｂ）の傾
斜内壁面部を配設している。そして、外側のユニット（
Ａ）においては、分配室（３４）を介して環状スリット
（３１）から供給される加圧流体は、傾斜内壁面（３３
）に沿って噴出口（３２）に向かって移動し、スパイラ
ルジェットフローとして噴出される。

【００１２】また、内側のユニット（Ｂ）においても、
同様に、分配室（３４’）を介して環状スリット（３１
’）から供給される加圧流体は、噴出口（３２’）に向
かって移動し、スパイラルジェットフローとして噴出さ
れる。この外側、内側のいずれにおいても、吸引導入口
（３５）（３５’）からは、各種の噴出物が導入される
。

【００１３】この吸引導入口（３５）（３５’）には強
い負圧が生じ、噴出物の導入を円滑に行うことが可能と
なる。図４は、別の形状の多重スパイラルジェットフロ
ー生成装置を例示したものである。この例においても前
記と同様の構造および作用上の特徴を有している。

【００１４】そして、より具体的には、たとえば図３お
よび図４にも示したように、外側ユニット（Ａ）の噴出
口端部（３６）の厚みに比べて、内側ユニット（Ｂ）の
噴出口端部（３６’）の厚みをできるだけ薄くしてエッ
ジ効果による流体攪乱を避けるようにすることが好まし
い。また、外側ユニット（Ａ）の噴出口端部（３６）は
、内側ユニット（Ｂ）の噴出口端部（３６’）よりも前
方にやや突出させるか、あるいは少なくとも両者をほぼ
同等の位置にくるようにするのが好ましい。

【００１５】外側ユニット（Ａ）および内側ユニット（
Ｂ）のいずれにおいても傾斜内壁面（３３）（３３’）
の傾斜角度は２０〜７０°程度とし、また、内側ユニッ
ト（Ｂ）の外周面も外側ユニット（Ａ）の傾斜内壁面（
３３）の傾斜角度にほぼ沿うようにするのが好ましい。 外側ユニット（Ａ）と内側ユニット（Ｂ）との噴出口端
部（３６）（３６’）の内径（ｄ）（ｄ’）の比は、ｄ
’／ｄが８／１０〜４／１０程度となるようにすること
が好ましい。

【００１６】もちろん、以上の数値については限定的で
はなく、噴出対象物、加圧流体の種類等に応じて適宜に
選択することができる。加圧流体としては空気、不活性
ガス、反応性ガス等の気体、あるいは水、有機物等の液
体であってもよい。噴出物についても、気体、液体、固
体粒状物、繊維、ワイヤ等の任意のもの、あるいはそれ
らの混相状態であってもよい。これらは、吸引導入口（
３５）（３５’）から同種、または異種のものとして導
入することができる。

【００１７】加圧流体については、たとえば８０ｋｇ／
ｃｍ２　程度までの適宜な圧力とし、さらに必要に応じ
て高圧力のものとしてもよい。以上のような構成からな
るこの発明の多重スパイラルジェットフロー生成装置に
おいては、従来の乱流状態のジェットフロー、さらには
、この発明の発明者がすでに提案している単一ユニット
、もしくは直列配置したユニットからなるコアンダスパ
イラルジェットフローに比べて、指向性、収れん性はは
るかに優れ、また噴出距離も著しく延長される。

【００１８】この理由としては、噴出物の噴出対象物へ
の噴出において、その境界での摩擦を小さくすることに
よる。すなわち、たとえば液体ジェット流を空気ジェッ
ト流によって包み込んだ状態のこの発明のスパイラルジ
ェットフローにおいては、液中に液体ジェット流を噴出
する場合に比べてその摩擦抵抗は著しく小さくなること
によるものと考えられる。

【００１９】このため、この発明の多重スパイラルジェ
ットフロー生成装置は、液液反応、液固反応などの化学
工業、ウォータージェットの水中での使用やヘドロへの
セメントミルクの注入などの土木建設分野、あるいは機
械、繊維等の各種の分野において極めて有用なものとな
る。 ＜実験例＞たとえば図５に示した実験装置により水槽（
５１）中の水（５２）に図３に示した装置の外側ユニッ
ト（Ａ）の吸引導入口（３５）より空気、また、内側ユ
ニット（Ｂ）の吸引導入口（３５’）より水を導入して
、このジェット流の噴出距離をシュレーリング法によっ
て測定した。

【００２０】 水圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．２　ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　噴出口速度　　　　　　　　　　　　３
ｍ／ｓ内側ユニットノズル径　　８ｍｍ 空気圧　　　　　　　　　　　　　　　　５ｋｇｆ／ｃ
ｍ２　とした場合の噴出距離は１．５　ｍであった。こ
れに比べて、単一ユニットのスパイラルフロー生成装置
の場合には１．２　ｍであり、また、従来のエジェクタ
ーによる場合には０．８　ｍにしかすぎなかった。

【００２１】また、図６に示したように、３０ｃｍの高
さに設置した装置により、 水圧　　　　　　　　　　　　　　　　　　１．５　ｋ
ｇｆ／ｃｍ２　噴出口の速度　　　　　　　　　　４ｍ
／ｓ空気圧　　　　　　　　　　　　　　　　５ｋｇｆ
／ｃｍ２　内側ユニットノズル径　　８ｍｍ において噴出させたところ、この発明の装置の場合には
、噴出飛距離は３．１ｍであり、単一ユニットの場合の
２．６　ｍ、エジェクターの場合には２ｍであった。

【００２２】また、ジェット流の幅（ノズルから３３ｃ
ｍの位置）は、この発明の場合には０．８　ｃｍであり
、単一ユニットの１ｃｍ、エジェクターの１．５　ｃｍ
に比べ、はるかに収れんしていた。また、長期使用によ
り、エジェクターの場合には、損耗が著しかったが、こ
の発明の場合にはほとんど認められなかった。

【００２３】もちろん、この発明は以上の例に限定され
ることはない。さらに多重の構造とし、様々な細部構造
を採用することができる。

【００２４】

【発明の効果】この発明により、以上詳しく説明したよ
うに、指向性、収れん性に優れ、しかも噴出距離も著し
く延長されるジェットフローが生成される。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコアンダスパイラルフロー生成装置を示
した断面図である。

【図２】従来の直列配置したコアンダスパイラルフロー
生成装置を示した断面図である。

【図３】この発明の装置を例示した断面図である。

【図４】この発明の別の装置例を示した断面図である。

【図５】実験装置を示した斜視図である。

【図６】別の実験例を示した斜視図である。

【符号の説明】

３１，３１’　　　　環状スリット ３２，３２’　　　　噴出口 ３３，３３’　　　　傾斜内壁面 ３４，３４’　　　　分配室 ３５，３５’　　　　吸引導入口 ３６，３６’　　　　噴出口端部 ５１　　　　　　　　　　　　水槽 ５２　　　　　　　　　　　　水

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　環状のスリットと、このスリットから
   噴出口方向に向かう傾斜内壁面を有する加圧流体供給に
   よるスパイラルジェットフロー生成装置において、傾斜
   内壁面に、別体のスパイラルフロー生成装置ユニットの
   傾斜内壁面部を配設して多重構造としてなることを特徴
   とする多重スパイラルジェットフロー生成装置。
2. 【請求項２】　　２重構造としてなる請求項１のスパイ
   ラルジェットフロー生成装置。
3. 【請求項３】　　噴出口端部を薄くしてなる請求項１ま
   たは２のスパイラルジェットフロー生成装置。
4. 【請求項４】　　外側に配置した生成装置ユニットの噴
   出口端部を内側ユニットのものより突出させてなる請求
   項１、２または３のスパイラルジェットフロー生成装置
   。