JPH10113579A - 液体噴射調整法及びその装置 - Google Patents

液体噴射調整法及びその装置

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JPH10113579A
JPH10113579A JP9240164A JP24016497A JPH10113579A JP H10113579 A JPH10113579 A JP H10113579A JP 9240164 A JP9240164 A JP 9240164A JP 24016497 A JP24016497 A JP 24016497A JP H10113579 A JPH10113579 A JP H10113579A
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liquid
jets
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JP9240164A
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Gianfranco Bedetti
ベデッテイ ジャンフランコ
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Casale SA
Original Assignee
Urea Casale SA
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1007—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
    • B05B3/1021—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with individual passages at its periphery
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/02—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic by dividing the liquid material into drops, e.g. by spraying, and solidifying the drops
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05C—NITROGENOUS FERTILISERS
    • C05C9/00—Fertilisers containing urea or urea compounds
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Abstract

(57)【要約】 実質的に単分散の液滴を形成するために噴流の分断を制
御する方法は、定動作の複数の第１噴流４を、孔あき面
８に互いに独立して設けられた複数のセクター７に供給
する工程と、孔あき面８近傍のセクター７内に液体の液
面を形成する工程と、孔あき面８を横切るように液体を
流して複数の第２噴流６を形成する工程と、孔あき面８
近傍の周期的な圧力変化である所定の大きさの乱れをセ
クター７内の液体に与えて、この乱れが第２噴流６に伝
達され、第２噴流６の分断を制御して第２噴流６を複数
の実質的に単分散の液滴にするために、ある所定のセク
ターに供給される液体の運動量を所定の振動数で周期的
に変化させる工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、実質的に単分散の
液滴を形成するために、噴流の分断を制御する方法に関
する。以下の詳細な説明及び請求の範囲において、‘実
質的に単分散の液滴’という用語は、実質的に径が同じ
の実質的に球形である液滴を表すものとする。
【０００２】また、本発明は上述の方法を実施するため
の装置に関する。公知のように、肥料の製造等、多少な
りとも粘性を有する液状溶融物の造粒を行う分野では、
実質的に単分散の液滴が得られ、信頼性があり容易に実
施でき、大きなエネルギー消費や操作コストを必要とし
ない噴流の分断を制御する方法が早急に必要になってき
ている。
【０００３】以下の詳細な説明において、‘造粒’とい
う用語は、液状の溶融物が多数の孔を通過することによ
り噴流となり、この噴流が分断されて多数の液滴にな
り、この液滴が冷却固化されて固体顆粒となる方法を表
すものとする。一般に、液滴は、造粒塔とよばれる適当
な装置内で空気向流に対して自由落下することにより固
化される。
【０００４】この方法は、表面張力に起因し、特に、噴
流の振動の振幅が噴流の半径に等しくなるまで増加する
際にいつでも生じる動力学的不安定性(dynamic instabi
lity) により、噴流が分断されて多数の液滴になるとい
う現象を利用している。この噴流の動力学的不安定性の
原因には、空気との摩擦によって生じる乱れ(disturban
ce) 等の外的要因と、液体の乱流による乱れ等の内的要
因とがある。
【０００５】
【従来の技術】上述のような必要性に応じるために、噴
流の分断を制御して、実質的に単分散の液滴を得られる
方法が提案されている。この方法では、噴流の振動の波
長がその円周よりも大きくなるように、噴流に所定の大
きさの乱れが伝達される。実際、実質的に以下の範囲内
の波長の振動を噴流に伝達することにより、噴流の分断
が均一で周期的に行えることがわかっている。
【０００６】７＊ｒ＜lambda＜１４＊ｒ （１） ここで、ｒは噴流の半径であり、lambdaは噴流の波長で
ある（実験器具一覧、第３５巻，Ｎｏ．１０，１０／１
９６４のＪ．Ｍ．シュナイダー及びＣ．Ｄ．ヘンドリッ
クスによる“一様な液滴をつくる要件”参照）。一般
に、Ｃ．ウェーバーの理論（“微粒化及び噴霧乾燥”第
１章、Ｗ．Ｒ．マーシャル・ジュニア、化学工学編論文
集、Ｎｏ．２，第５０巻，１９５４年等参照）による
と、噴流の分断を制御して実質的に単分散の液滴を得る
ために最も効果的な振動の波長は、次の式で規定され
る。
【０００７】 lambda／ｒ＝8.886 ＊（１＋３Ｚ）1/2 （２） ここで、ｒは噴流の半径であり、lambdaはその波長、Ｚ
はウェーバー数の２乗根のレイノルズ数に対する比（Ｚ
＝Ｗｅ1/2 ／Ｒｅ）である。従来の方法では、所定の振
動数で噴流の流量を変化させて、所望の波長の振動を噴
流に伝達できるような液体を形成することにより、この
ような分断の制御を行う。
【０００８】また、噴流の分断を制御するための乱れ
は、上述の方法に従って、音源で発生させた所定の振動
数の音波振動を空気を介して孔あき面から噴出した噴流
に伝達し、音源で発生させた所定の振動数の音波振動
を、適当な孔あき容器中に入れた液体を噴出させた噴流
に、噴流の上部の空気中又はガス中で伝達し、振動器、
音源、回転バルブ等により、振動を噴流に直接伝達し、
噴流又は部分噴流を形成するために機械的振動を孔あき
容器に正確に伝達することによって与えることができ
る。
【０００９】このような方法は、欧州特許公報EP-A-023
3384号、EP-A-0320153号、米国特許第4585167 号等に記
載されている。しかしながら、上述の方法には多くの欠
点があり、その第１点は、実施するのが難しく信頼性が
ないということである。実際、効果的に実施するために
は、これらの方法では精巧な装置が必要であり、製造が
煩雑になり、定期的なメンテナンスが必要である。
【００１０】従って、噴流の分断を適切に制御するため
には、設備、操作、メンテナンスにたんへんな費用が必
要となる。さらに、主に音波振動や機械的振動を伝達す
る手段を設ける必要があるという理由により構造が複雑
になるため、従来法を実施するための装置では、一定の
条件(manner)で、長時間にわたって実質的に単分散の液
滴を確実に得ることができない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する技術的課題は、実質的に単分散の液滴が得られると
ともに、信頼性があり容易に実施でき大きなエネルギー
消費や操作コストを必要としない、噴流の分断を制御た
めの方法を得ることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上述の
問題を、上述のような方法と以下の工程：定動作の複数
の第１噴流を、孔あき面に互いに独立して設けられた複
数のセクター内に供給する工程、孔あき面近傍のセクタ
ー内に液体の液面を形成する工程、孔あき面を横切るよ
うに液体を流して複数の第２噴流を形成する工程、孔あ
き面近傍の周期的な圧力変化である所定の大きさの乱れ
をセクター内の液体に与えてこの乱れを第２噴流に伝達
し、第２噴流の分断を制御して複数の実質的に単分散の
液滴にするために、ある所定のセクターに供給される液
体の運動量を所定の振動数で周期的に変化させる工程に
より解決することができる。
【００１３】以下の詳細な説明及び請求の範囲におい
て、‘定動作の噴流’とは、流量及び流速が時間的に一
定である噴流を意味する。以下の詳細な説明及び請求の
範囲において、‘互いに独立して設けられたセクター’
とは、セクターが水力学的に独立していることを意味す
る。本発明によれば、定動作の液体を供給して第２噴流
を形成するとともに、適当な手段によりこの液体の圧力
を変化させることにより、実質的に単分散の液滴を得る
ことができる。
【００１４】これは、特に、孔あき面を複数のセクター
に分割し、これらのセクターに複数の第１噴流を供給す
ることにより実現可能である。実際にこのような方法を
行う際は、驚くべきことに、孔あき面に供給する第１噴
流の運動量を一定のままとして、つまり定動条件におい
て、ある所定のセクターに供給する液体の運動量を適当
に変化させると、簡単でかつ正確な信頼性のある、孔あ
き面からの第２噴流の分断を制御する方法が十分に得ら
れることがわかった。
【００１５】噴流の円周より大きな、好ましくは上述の
式（１）で示される範囲内の波長の効果的な乱れが第２
噴流に伝達されるように、ある所定のセクターに供給す
る液体の運動量を周期的に変化させる。本発明では、従
来法の欠点がないような噴流の分断の制御方法を得るた
めの第２噴流を形成するために、簡単で効果的に、孔あ
き面に供給される液体の定動条件での流量を利用するこ
とができる。
【００１６】本発明の方法の好ましい実施形態によれ
ば、セクターは互いに隣接して配置されており、ある所
定のセクターに供給される液体の運動量は、隣接するセ
クターに供給される液体の運動量と異なっている。この
ような実施形態によれば、第１噴流を供給するための前
記表面の上流部に設けられた液体分配部に対し、孔あき
面を相対運動させることにより、各セクターに供給され
る液体の運動量を変化させる。
【００１７】相対運動は、液体分配部に対して孔あき面
を、両者の間隔を維持したまま移動させて行うのが好ま
しい。第２噴流に伝達される効果的な乱れは、所定の振
動数によりある所定のセクターに供給される第１噴流の
数を周期的に変化させて発生させるのが好ましい。セク
ターに供給される第１噴流は、分配部によって実質的に
遠心的な流れで孔あき面に供給され、孔あき面は実質的
に筒状であり、分配部の外側に同心に配置されるのが好
ましい。
【００１８】実質的に筒状の孔あき面は軸回りに回転自
在であり、チャンバは孔あき面の長さ方向に設けられる
のが好ましい。この方法では、第２噴流を径方向に分散
させて、互いに径方向に離れた実質的に単分散の液滴の
‘雨’が３６０゜にわたって得られる。セクターに供給
される第１噴流は、第２噴流の分断の制御に悪影響を及
ぼす可能性のある二次的な乱れが孔あき面近傍で形成さ
れないように、液体の液面と直交するのが好ましい。
【００１９】本発明の方法によれば、各セクターに供給
される液体の運動量の周期的な変化によって得られる波
動関数は、液体内に二次的な振動が発生しないように正
弦波型であるのが好ましい。本発明の別の態様によれ
ば、実質的に単分散の液滴を形成するために噴流の分断
を制御するための装置を実現することができ、この装置
は、定動作である複数の第１噴流を供給するための孔あ
き壁を含む第１液体分配部と、第１分配部と所定の間隔
をあけて支持され、第１噴流と流動可能に通じており、
それぞれ容積が等しく互いに独立しており、複数の第２
噴流を形成するための第１分配部の孔あき壁に実質的に
平行な孔あき壁を有する複数のチャンバに分割された第
２分配部とを含む。ここで、第１及び第２分配部は、あ
る所定のチャンバに供給される液体の運動量を所定の振
動数で周期的に変化させるために、それぞれ、互いに相
対的な動作を行うとともに、周期的な圧力変化である所
定の大きさの乱れをセクター内の液体に与え、乱れを第
２噴流に伝達し、第２噴流の分断を制御して複数の実質
的に単分散の液滴にする。
【００２０】本発明の特徴や利点は、添付の図面を参照
しながら、これらに限定されない実施例を説明すること
により示される以下の本発明の実施形態の詳細な説明に
記載される。
【００２１】
【発明の実施の形態】図１〜４において、１は、肥料製
造用の溶融状尿素等の溶融物の造粒に特に好適な本発明
の噴流の分断を制御するための装置全体を示す。図１
は、噴流の分断を制御するための装置１において、本発
明の方法の原理をよりわかりやすくするための詳細部分
のみを概略的に示している。
【００２２】装置１は、定動作の多数の第１噴流４を作
り出す孔あき壁３を含む第１液体分配部２を有する。こ
の噴流４は、孔あき壁３に沿って実質的に平行に設けら
れ分配部２の所定の部分に図１の平面に対して縦方向に
配列されたそれぞれの開口により作り出される。
【００２３】また、孔あき壁３に設けられた開口は、図
１の平面に対して実質的に平行に縦方向に配列された多
数のスリットであってもよい。この場合、噴流４は、上
述のスリットに対応する形状となる。従って、図１に示
したそれぞれの噴流４を形成するためには、対応する形
状の開口部や縦長いスリットが列をなして設けられるこ
とが好ましい。
【００２４】第２分配部５は、第１分配部２と所定の間
隔を開けて配置されており、第２噴流６を形成する。第
２分配部５は、並行に配列された多数のチャンバ７から
構成されている。これらのチャンバ７は、第１噴流４と
流動可能に通じており、それぞれ容積が等しく、互いに
独立しており、また、第１分配部２の孔あき壁３に実質
的に平行な孔あき壁８を有する。
【００２５】また、これらのチャンバ７には、チャンバ
７が水力学的に独立するように、それぞれ、孔あき壁８
と直交する側壁９が設けられている。１０は、孔あき壁
８の近傍に存在し、噴射液４と直交する液体の液面を示
す。第１分配部２及び第２分配部５は、常に一定の間隔
を保ちながら、それぞれ、互いに相対的な動作を行う。
特に、図１に示す実施例では、第２分配部５は、分配部
２に対して矢印１１の方向に移動可能である。
【００２６】孔あき壁８に設けられる孔１２は、すべて
同一で円形であることが好ましい。この方法では、噴流
の分断に悪影響を与える可能性がある噴流６内での乱れ
が発生しにくくなる。図１に示すように、チャンバ７の
幅Ｌは、分配部２の隣接する各噴流４間の矢印１１で示
す相対移動方向の間隔ｄと異なることが好ましい。
【００２７】この間隔ｄは、図２〜４の実施例における
角距離であり、分配部２全周に沿って等間隔である。チ
ャンバ７の幅Ｌは、 Ｌ＝ｎ＊ｄ＋ｄ／２ であることが好ましい。ここで、ｎは例えば１から１０
０までの整数である。
【００２８】以下の詳細な説明及び請求の範囲におい
て、変数ｎにより、ある所定のチャンバ７に供給される
噴流又はブレード状の液の列の数の最小値を示す。例え
ば、図１ではｎは２である。上述の式により、孔１２近
傍の液圧において最大の振動強度を得ることができる。
【００２９】第１分配部２に対して矢印１１の方向に、
すなわち水平方向にまっすぐ横に第２分配部５を移動さ
せ、移動速度により決まる振動数を変えることにより、
所定のチャンバ７に供給される噴流４の数を周期的に変
化させる。この数は、隣接するチャンバ７に供給される
噴流４の数と異なっている。図１の場合、所定のチャン
バ７に供給される噴流４の数は、図の断面で、２と３と
の間で変化する。
【００３０】従って、所定のチャンバ７に供給される液
体の運動量も周期的に変化するので、孔あき壁８の孔１
２近傍の液体の圧力を周期的に変化させ、第２噴流６の
分断を制御して多数の実質的に単分散の液滴状（図示せ
ず）にする。実際、孔あき壁８近傍の液体の律動的(pul
sing) な圧力は、分配部５からの噴流６に伝達される。
【００３１】この圧力（Ｐ）の値は、以下の式から求め
られる。 Ｐ＝Ｄ＊ｇ＊ｈ＋ｍ＊Ｍ＊（ｖ１−ｖ２）／Ａ （３） ここで、Ｄは液体の密度、ｈは所定のチャンバ７内の液
体の液面の高さ、ｇは重力加流速、ｍは所定のチャンバ
７に供給される噴流４の数、Ｍは単位時間当たりの質量
で示した噴流４の流量、ｖ１及びｖ２は、それぞれ、孔
あき壁８に供給される噴流４の液体の流速及び孔１２の
すぐ上流部の液体の流速、Ａはチャンバ７の孔あき壁８
の面積である。
【００３２】一般に、ｖ２はｖ１の１０分の１又は１０
０分の１の数倍という非常に小さい値である。本発明で
は、分断の制御を行うべく噴流６に効果的に周期的な乱
れを起こすために、チャンバに供給する液体の運動量を
適当に変化させ、時間当たりの流量Ｍ及び液体分配部２
からの噴流４全体の流速ｖ１を一定に保ったまま、式
（３）の変数ｍ，Ｍ，ｖ１の少なくとも１つを正確に変
化させることにより、所定のチャンバ７内の圧力Ｐを時
間的に周期的に変化させる。
【００３３】特に、ここで示した実施例では、所定のチ
ャンバ７の孔１２から噴出する液体に与えられる周期的
な圧力変化は、このチャンバに供給される噴流４の数ｍ
によって決まる。図１に示す噴流が図１の平面において
間隔を開けて配置されている場合、すなわち噴流又はブ
レード状に供給される液体流が列をなして配列されてい
る場合、所定のチャンバ７に供給されるこれらの液体流
又はブレード状に供給される液体流の列の数は、好まし
くはｎとｎ＋１との間で変化する。なお、ｎは前述の整
数である。
【００３４】圧力Ｐの振動強度は、孔あき壁８近傍の液
体の最大の圧力変化とこの圧力変化の平均との比で表さ
れる。一般にこの比も‘パルス強度’という用語で表さ
れる。代数的に表現して変数ｍが関係するとすると、最
大の圧力変化は次の式で示される。
【００３５】 ΔＰｍａｘ＝Δｍ＊Ｍ＊（ｖ１−ｖ２）／Ａ （４） ここでＰは、孔１２近傍の液体の圧力、ｍ，Ｍ，ｖ１，
ｖ２，Ａは上述の式（３）の場合と同じものを表す。圧
力の平均値は次の式で示される。 Ｐ（平均）＝Ｄ＊ｇ＊ｈ＋ｍ（平均）＊Ｍ＊（ｖ１−ｖ２）／Ａ （５） なお、この式中の符号は上述の式（３）の場合と同じも
のを表す。
【００３６】ｆ（ｎ）で示される２／（２ｎ＋１）によ
り、振動強度は次の式で示される。 ΔＰｍａｘ／Ｐ（平均）＝ｆ（ｎ）／（１＋ｇ＊ｈ／ｖ１＊ｖ２） （６） ｇ＊ｈをｖ2 ／２で置き換えると、式（６）は次のよう
に書き換えられる。なお、ｖは、孔１２からの液体の流
速である。 ΔＰｍａｘ／Ｐ（平均）＝ｆ（ｎ）／（１＋ｖ2 ／２ｖ１＊ｖ２） （７） 実施例において、変数として式（７）に次の値：ｖ＝２
ｍ／ｓ，ｖ１＝３．５ｍ／ｓ，ｖ２＝０．１（平均
値），ｎ＝４を入れると、圧力Ｐの振動強度ΔＰｍａｘ
／Ｐ（平均）＝０．００７となる。
【００３７】液体の密度Ｄが１２００ｋｇ／ｍ3 である
場合、最大の圧力振動ΔＰｍａｘが約５０Ｎ／ｍ2 とな
るような振動強度が得られる。以上のことから、孔あき
壁８から噴出される噴流６に対し、ｖ１が非常に小さい
値で操作した場合でも、噴流の分断の制御に必要な最小
限の大きさの１００倍の乱れを起こすことができる（こ
れは平均して１０分の２〜３(a few) Ｎ／ｍ2、欧州特
許EP-A-0320153号参照）。
【００３８】また、本発明の図示していない実施例で
は、振動強度は、噴流４の数ｍを維持したまま、流量Ｍ
及び所定のチャンバ７に供給される第１噴流の流速ｖ１
により変化させる。この実施例では、複数のスリットま
たは孔の列を有し均一に噴流を噴出させる第１分配部に
対してチャンバ７を相対移動させる。さらに、チャンバ
７の幅は、第１分配部に連続的に配列された互いに隣接
する２つのスリット間の相対移動方向の間隔と同じであ
ることが好ましい。
【００３９】流量Ｍを操作するために、例えば、これら
のスリットの相対移動の方向の断面積を周期的に変化さ
せると、流量及びそれに伴って所定のチャンバ７に供給
される液体の運動量が所定の振動数で変化する。変数ｖ
１を変化させると、第１分配部から噴出される噴流の流
速を相対移動方向に隣接する噴流間で周期的に変えるこ
とができるので、流速及びそれに伴って所定のチャンバ
７に供給される液体の運動量が所定の振動数で周期的に
変化する。
【００４０】この流速は、流量係数(flow coefficient)
が異なる第１分配部の孔のジオメトリーを適切に設定し
たり、異なる圧力で液体を供給したりすることにより、
変化させることができる。これらの種々の実施条件の設
定は当業者の創作能力の範囲内のことであり、ここでは
詳細に記載しない。また、上述の振動強度を、いくつか
の変数を同時に、例えば、噴流の数ｍと流量Ｍ、あるい
は流量Ｍと流速ｖ１を変化させて決めること(dependent
on)も可能である。
【００４１】図示していないが、図１の第２分配部５の
別の実施例としては、噴流６の形成を妨げる可能性のあ
る孔なしゾーンにより、チャンバ７が互いに分離されて
いてもよい。このように、孔なしゾーンの幅や配置を適
宜変更することにより、それぞれのチャンバ７内の液体
の圧力変化を調整することができる。
【００４２】例えば、分配部５内において孔なしゾーン
を有するチャンバ７を変更することにより、所定のチャ
ンバ７内の液体の単位時間当たりの運動量を他のチャン
バ内の液体の単位時間当たりの運動量と同じにすること
ができる。図２及び図３の実施例において、第１分配部
２及び第２分配部５は、それぞれ、実質的に筒状であ
り、第２分配部５は、第１分配部２の外側に同心に配置
されている。第１分配部２の孔あき壁３の開口は、孔の
列とは別の実施例として、複数の縦長のスリット１３か
ら構成されている。
【００４３】さらに、各チャンバ７は、径方向及び長さ
方向に延びるように設けられ、第２分配部５はその軸を
中心に、例えば、矢印１１で示す方向に回転自在であ
る。この場合、チャンバ７の幅Ｌ及び第１分配部２の隣
接する２つの開口間の間隔ｄは、６０度法によって決ま
る角距離である。従って、例えば、ｄが５゜でｎが４で
ある場合、２２．５゜に対応する幅Ｌは、チャンバ７が
１６個ある場合に対応する長さに対応する（３６０゜／
２２．５゜＝１６）。
【００４４】本発明によれば、隣接する噴流４間の間隔
ｄは、所定のチャンバ７の液体に与えられることが好ま
しい運動量の変化の振動数に従って、順々に変化させる
ことができる。特に、第１分配部２に連続して配列され
る隣接する２つの開口間の相対移動方向の間隔ｄは、次
の式で示される。
【００４５】ｄ＝６＊Ｎ／Ｆ ここで、ｄは第１分配部２に連続して配列された隣接す
る２つの開口間の相対移動方向の６０度法によって決ま
る角距離であり、Ｎは第２分配部５の回転速度（ｒｐ
ｍ）、Ｆは噴流６の分断を制御するのに必要な周期的な
乱れの振動数（Ｈｚ）を表す。
【００４６】上述の式において、値６は、６０度法によ
って決まる角距離を示すための変換因数を示す。例え
ば、孔１２から噴出される噴流６に、回転速度Ｎが２８
０ｒｐｍ、振動数Ｆが７００Ｈｚである周期的な乱れを
起こすことが望ましい場合、角距離ｄ＝２．４゜とな
り、スリットの数は１５０となる（３６０／２．４＝１
５０）。
【００４７】符号１４，１５，１６は、それぞれ、第１
分配部２に液体を供給する管、第１分配部２に対する第
２分配部５の回転を制御するためのシャフト、第１分配
部２内の液体の液面を示す。第２分配部５の孔あき壁８
の内部には、装置１の作動中にチャンバ７内の液体内に
生じる乱れを吸収するための適当な手段（図示せず）を
設けることができる。
【００４８】このような手段としてはスクリーン等の公
知のものが用いられ、ここでは詳細に記載しない。この
ようにして、確実に第２噴流６の層流を形成することが
できる。噴流４の一部の運動量を吸収するように噴流４
を遮る可能性のある側壁９が回転しないようにするため
に、側壁９の厚みは、連続して配列された噴流４の隣接
する２つの噴流の間隔ｄの数分の１(a small fraction)
程度に非常に薄いことが好ましい。この厚みは０．５ｄ
未満であることが好ましい。
【００４９】本発明の別の実施形態（図示せず）では、
好ましくは比較的厚い側壁９、好ましくは連続して配列
された噴流４の隣接する２つの噴流の間隔ｄの０．２５
〜０．７５倍、より好ましくは０．５倍の厚みの側壁９
を用いることにより、所定のチャンバに供給される噴流
４の数ｍを一定時間毎に変更する。この場合、チャンバ
７の幅Ｌは間隔ｄの倍数、すなわちＬ＝ｎ＊ｄであり、
ｎは例えば１〜１００の整数である。
【００５０】このようにチャンバ７が分割されている場
合、分配部５の回転中は、側壁９により所定の数の噴流
４が遮断されるので、所定のチャンバ７に実際に供給さ
れる噴流４の数ｍは一定時間毎に変化する。本発明の方
法によれば、定動作(stationary motion) の溶融状材料
等の複数の第１噴流４を、互いに独立し同じ表面積であ
り第２分配部５の孔あき壁８に設けられたチャンバ７で
示される複数のセクターに供給することができる。これ
らのセクター内の複数の第２噴流６が噴出される孔あき
壁８近傍に、液面１０が形成される。
【００５１】ある所定のセクターに供給される液体の運
動量に相関する変化を与え、所定の大きさの乱れを第２
噴流６に伝達し、複数の実質的に単分散の液滴からなる
噴流６の分断を制御するために、このセクター内の液体
の運動量を所定の振動数で周期的に変化させることが好
ましい。セクターは互いに隣接して配置されており、あ
る所定のセクターに供給される液体の運動量は、隣接す
るセクターに供給される液体の運動量と異なっているこ
とが好ましい。
【００５２】さらに、セクターの幅は、セクターに供給
され連続的に配列される噴流４の相対移動方向に隣接す
る２つの噴流の間隔ｄの倍数毎に異なることが好まし
い。本発明の好ましい方法によれば、孔あき壁８を、孔
あき壁８の上流部に設けられた第１分配部２に対して相
対運動させることにより、セクターに供給される液体の
運動量を変化させることが好ましい。
【００５３】図２及び図３に示すように、セクター（す
なわちチャンバ７）には、第１分配部２から、実質的に
筒状で分配部２の外側に同心に配置される孔あき壁８
に、実質的に単分散の液滴の状態の噴流４が供給される
ことが好ましい。本発明の別の実施形態（図示せず）に
よる方法によれば、第１噴流４は、第１分配部２内の不
均一に分散された複数の開口から噴出されることが好ま
しい。
【００５４】これらの開口は、例えば、間隔が相対移動
の方向に周期的に変化する複数の平行な列をなして配置
される。本発明の方法は、尿素、アンモニア性硝酸塩(a
mmonic nitrate) 等の溶融状材料を原料とする肥料製造
時の造粒に、特に好適である。本発明の方法を実施する
ための非常に好ましい装置の実施形態（図示せず）によ
れば、第１分配部２の孔あき壁３の孔は、第２分配部５
の回転軸に対して傾斜した列をなして配置されることが
好ましい。
【００５５】従って、図２の実施例では、スリット１３
が第２分配部５の回転軸に対して傾斜している。また、
別の実施形態による装置（図示せず）によれば、孔あき
壁８間に構成される遮断ライン及び側壁９が第２分配部
５の回転軸に対して傾斜している。開口が孔あき壁３又
は遮断ラインに対して傾斜する角は２゜未満であること
が好ましい。
【００５６】上述のように傾斜していることにより、孔
あき壁８内の液体に正弦波状の波動関数の圧力Ｐを得る
ことができる。つまり、この場合、ある所定のセクター
に供給される液体の運動量が変化すると、孔あき壁８近
傍の液体による圧力が次第に実質的に正弦波状の波とな
る。図４において、１７は、実質的に単分散の液滴を形
成するために噴流の分断を制御するための装置全体を示
す。この装置１７は、図２に示すような二層構造型の(s
uperimposed)装置を複数含む。
【００５７】装置１７は、噴流６、それに伴って分断に
より形成される液滴が、下方ほど大きな流速で径方向外
方に噴出するように、下方に縮径していることが好まし
い。このように、異なる径を有する複数の環から構成さ
れ、構造が簡単で経済的に液滴を大量に形成する方法が
得られる。従って、このような装置は、実質的に単分散
の顆粒を形成するための周知のタイプの造粒塔に好適に
用いられ、均一な噴霧が行われる。
【００５８】装置１の直径は、隣接する装置の直径の約
１／３だけ小さいことが好ましい。また、図２に示す装
置１の第２分配部５の孔１２は、孔あき壁８の垂直方向
の軸に対して傾斜するように設けられていてもよく、こ
の場合も異なる径を有する複数の環から構成される構造
で、液滴を大量に形成することができる。図２に示すよ
うに適当に傾斜させた孔１２を有する装置１の場合も、
図４に示すように孔あき壁８に対して傾斜していない(n
ormal)孔１２を有する装置１の場合も、例えば２４ｍを
越える大径の造粒塔に用いることができる。
【００５９】以上のことから、本発明による方法によっ
て得られる数々の効果が明らかとなる。特に、この方法
によれば、実質的に単分散の液滴を簡単に得ることがで
き、経時的に信頼性があり、大きなエネルギー消費や操
作コスト、メンテナンス費を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の噴流の分断を制御するための装置の詳
細を示す縦断面概略図。
【図２】本発明の噴流の分断を制御するための装置の好
ましい実施形態を示す縦断面概略図。
【図３】図２の装置のＡ−Ａ断面図。
【図４】本発明の噴流の分断を制御するための装置の縦
断面概略図。

Claims (35)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】定動作の複数の第１噴流４を、孔あき面８
    に互いに独立して設けられた複数のセクター７に供給す
    る工程、 前記孔あき面８近傍の前記セクター７内に液体の液面を
    形成する工程、 前記孔あき面８を横切るように前記液体を流して複数の
    第２噴流６を形成する工程、 前記孔あき面８近傍の周期的な圧力変化である所定の大
    きさの乱れを前記セクター７内の液体に与えて、前記乱
    れが第２噴流６に伝達され、前記第２噴流６の分断を制
    御して前記第２噴流６を複数の実質的に単分散の液滴に
    するために、ある所定のセクターに供給される液体の運
    動量を所定の振動数で周期的に変化させる工程、 を含む実質的に単分散の液滴を形成するために噴流の分
    断を制御する方法。
  2. 【請求項２】前記セクター７は互いに隣接して配置され
    ており、ある所定のセクター７に供給される液体の運動
    量は隣接するセクター７に供給される液体の運動量と異
    なっていることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記孔あき面８を、前記孔あき面８の上流
    部に設けられた液体分配部２に対して相対運動させて前
    記第１噴流４を噴出させることにより、前記セクター７
    に供給される液体の運動量を変化させることを特徴とす
    る、請求項１及び２に記載の方法。
  4. 【請求項４】前記相対運動は、前記孔あき面８を前記液
    体分配部２に対して、両者の間隔を維持したまま移動さ
    せることにより行われることを特徴とする、請求項３に
    記載の方法。
  5. 【請求項５】ある所定のセクター７に供給される前記第
    １噴流４の数は所定の振動数で周期的に変化することを
    特徴とする、請求項３に記載の方法。
  6. 【請求項６】ある所定のセクター７に供給される噴流の
    列又はブレード状に供給される液体流の列は実質的に平
    行に配列され、前記列の数はｎとｎ＋１との間で変化
    し、ｎは整数であることを特徴とする、請求項５に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】ある所定のセクター７に供給される前記第
    １噴流４の流量は、所定の振動数で周期的に変化するこ
    とを特徴とする、請求項３に記載の方法。
  8. 【請求項８】ある所定のセクター７に供給される前記第
    １噴流４の流速は、所定の振動数で周期的に変化するこ
    とを特徴とする、請求項３に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記セクター７の幅は、前記セクター７に
    供給され連続的に配列される第１噴流４の相対移動方向
    に隣接する２つの噴流の間隔の倍数に等しく、前記第１
    噴流４は、前記分配部２に不均一に適宜分散して配置さ
    れる複数の開口から噴出することを特徴とする、請求項
    ５に記載の方法。
  10. 【請求項１０】前記セクター７の幅は、前記セクター７
    に供給され連続的に配列される第１噴流４の相対移動方
    向に隣接する２つの噴流の間隔の倍数だけ異なってお
    り、前記間隔は前記分配部２に沿って一定であることを
    特徴とする、請求項５に記載の方法。
  11. 【請求項１１】前記セクター７の幅Ｌは、 Ｌ＝ｎ＊ｄ＋ｄ／２ であり、ここで、Ｌ及びｄは、それぞれ、前記セクター
    ７の幅、前記セクター７に供給され連続的に配列される
    第１噴流４の相対移動方向に隣接する２つの噴流の間隔
    であり、ｎは整数であることを特徴とする、請求項１０
    に記載の方法。
  12. 【請求項１２】前記セクター７の幅は、前記セクター７
    に供給され連続的に配列される第１噴流４の相対移動方
    向に隣接する２つの噴流の間隔の倍数に等しく、前記間
    隔は前記分配部２に沿って一定であることを特徴とす
    る、請求項７及び８に記載の方法。
  13. 【請求項１３】前記セクター７に供給される第１噴流４
    は、実質的に遠心的な流れであり、前記孔あき面８に噴
    出されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
  14. 【請求項１４】縦方向に構成される前記セクター７を有
    する前記孔あき面８を軸周りに回転させる工程をさらに
    含むことを特徴とする、請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記セクター７に供給され連続して配列
    される前記第１噴流４間の相対移動方向の間隔ｄは、 ｄ＝６＊Ｎ／Ｆ であり、ここで、ｄは前記セクター７に供給され連続し
    て配列される前記第１噴流４間の相対移動方向の６０度
    法によって決まる（sexagesimal)角距離、Ｎは孔あき壁
    ８の回転速度、Ｆは第２噴流６の分断を制御するのに必
    要な周期的な乱れの振動数（Ｈｚ）を表すことを特徴と
    する、請求項１４に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記セクター７に供給される第１噴流４
    は、液体の液面と直交することを特徴とする、請求項１
    に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記各セクター７に供給される液体の運
    動量の周期的な振動によって得られる波動関数は正弦波
    型であることを特徴とする、上記請求項のいずれかに記
    載の方法。
  18. 【請求項１８】−定動作である複数の第１噴流４を供給
    するための孔あき壁３を含む第１分配部２と、 −前記第１分配部２と所定の間隔をあけて支持され、前
    記第１噴流４と流動可能に通じており、それぞれ容積が
    等しく、互いに独立しており、前記第１分配部２の孔あ
    き壁３に実質的に平行な孔あき壁８を有する複数のチャ
    ンバ７に分割された第２分配部５と、を含み、 前記第１分配部２及び前記第２分配部５は、前記チャン
    バ７内に供給される液体の運動量を所定の振動数で周期
    的に変化させるために、それぞれ、互いに相対的な動作
    を行うとともに、周期的な圧力変化である所定の大きさ
    の乱れを前記チャンバ７内の液体に与え、前記乱れを第
    ２噴流６に伝達して、前記第２噴流６の分断を制御し、
    前記第２噴流６を複数の実質的に単分散の液滴にする、
    実質的に単分散の液滴を形成するために噴流の分断を制
    御するための装置。
  19. 【請求項１９】前記チャンバ７の幅は、前記第１分配部
    ２に連続的に配列される開口の相対移動方向に隣接する
    ２つの噴流の間隔の倍数とは異なっており、前記間隔は
    前記第１分配部２に沿って一定であることを特徴とす
    る、請求項１８に記載の装置。
  20. 【請求項２０】前記チャンバ７の幅Ｌは、 Ｌ＝ｎ＊ｄ＋ｄ／２ であり、ここで、Ｌ及びｄは、それぞれ、前記チャンバ
    ７の幅、前記第１分配部２に連続的に配列される開口の
    相対移動方向に隣接する２つの噴流の間隔であり、ｎは
    整数であることを特徴とする、請求項１９に記載の装
    置。
  21. 【請求項２１】前記チャンバ７の幅は、前記第１分配部
    ２に連続的に配列される開口の相対移動方向に隣接する
    ２つの噴流の間隔の平均の倍数に等しく、前記開口は、
    前記第１分配部２に不均一に適宜分散して配置されるこ
    とを特徴とする、請求項１８に記載の装置。
  22. 【請求項２２】前記チャンバ７の幅は、前記第１分配部
    ２に連続的に配列される開口の相対移動方向に隣接する
    ２つの噴流の間隔の倍数と等しく、前記間隔は前記第１
    分配部２に沿って一定であることを特徴とする、請求項
    １８に記載の装置。
  23. 【請求項２３】前記開口は、相対移動方向に周期的に変
    化する断面積を有することを特徴とする、請求項２２に
    記載の装置。
  24. 【請求項２４】前記第１分配部２及び前記第２分配部５
    は、実質的に筒状であり、前記第２分配部５は前記第１
    分配部２の外側に同心に配置されることを特徴とする、
    請求項１８に記載の装置。
  25. 【請求項２５】前記各チャンバ７は、前記第２分配部５
    に径方向及び長さ方向に設けられ、前記第２分配部５は
    軸回りに回転自在であることを特徴とする、請求項２４
    に記載の装置。
  26. 【請求項２６】前記第１分配部２に連続して配列される
    開口の相対移動方向に隣接する２つの噴流の間隔ｄは、 ｄ＝６＊Ｎ／Ｆ であり、ここで、ｄは前記第１分配部２に連続して配列
    される開口の相対移動方向に隣接する２つの６０度法に
    よって決まる角距離、Ｎは第２分配部５の回転速度（ｒ
    ｐｍ）、Ｆは第２噴流６の分断を制御するのに必要な周
    期的な乱れの振動数（Ｈｚ）を表すことを特徴とする、
    請求項２５に記載の方法。
  27. 【請求項２７】前記第１分配部２の前記孔あき壁３の開
    口は、複数の縦長いスリット１３から構成されることを
    特徴とする、請求項２５に記載の装置。
  28. 【請求項２８】前記スリット１３は、前記第２分配部５
    の回転軸に対して傾斜していることを特徴とする、請求
    項２７に記載の装置。
  29. 【請求項２９】前記第１分配部２の前記孔あき壁３の開
    口は、前記第２分配部５の回転軸に対して傾斜する列に
    平行に配列されることを特徴とする、請求項２５に記載
    の装置。
  30. 【請求項３０】前記チャンバ７には、それぞれ、前記孔
    あき壁８から径方向に延び、前記孔あき壁８との間を遮
    断するラインを有し、前記第２分配部５の回転軸に対し
    て傾斜している側壁９を有することを特徴とする、請求
    項２５に記載の装置。
  31. 【請求項３１】前記第２分配部５の孔あき壁８の孔１２
    は、すべて同一で円形の供給口であることを特徴とす
    る、上記請求項１８〜３０のいずれかに記載の装置。
  32. 【請求項３２】前記チャンバ７は、それぞれ、前記第２
    分配部５の前記孔あき壁８から径方向に延び前記第１分
    配部２に連続して配列される開口の相対移動方向に隣接
    する２つの開口の間隔ｄの０．２５〜０．７５倍の厚み
    を有する側壁９を備えており、前記間隔は前記第１分配
    部２に沿って一定であり、前記チャンバ７の幅Ｌは前記
    間隔ｄの倍数に等しいことを特徴とする、請求項１８に
    記載の装置。
  33. 【請求項３３】請求項１８〜３２のいずれかに記載の装
    置１を、複数重ねることによって構成されることを特徴
    とする、実質的に単分散の液滴を形成するために噴流の
    分断を制御するための装置。
  34. 【請求項３４】前記装置１は下方に縮径することを特徴
    とする、請求項３３に記載の装置。
  35. 【請求項３５】前記装置１の直径は、隣接する装置１の
    直径の約１／３だけ小さいことを特徴とする、請求項３
    ４に記載の装置。
JP9240164A 1996-08-01 1997-08-01 液体噴射調整法及びその装置 Pending JPH10113579A (ja)

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CN103345866A (zh) * 2013-06-08 2013-10-09 河海大学 一种t型单体垂直射流动量仪

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