JPS581632B2 - リユウタイフツソウメンオソナエルリユウタイソウキユウノズル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、流体送給ノズルの構造における改善に関する
ものであり、特にノズル出口オリフイスの付着物固化に
由るその閉塞を防止する為低速流体パツファ一即ち障壁
を提供するノズルに関するものである。

溶解若しくは懸濁状態での固形分を内部に含む流体のよ
うな、ノズル面への強い固形分付着固化傾向を持つ流体
の噴霧化において、流体はそれを噴出する出口オリフイ
スを具備したノズルにより送出される。

出口オリフイスからの噴霧模様は代表的に、流体の一部
が出口オリフイスを離れた直後循回せしめられる即ち進
路を曲げそして出口オリフイスの方へ戻るようなもので
ある。

この循回流れは流体をノズルの下流面と接触せしめ、そ
れによりその一部が表面張力等によりその表面に付着す
るようになる。

その後、流体は乾燥しそしてそこに含まれる固形分は残
査物の形でノズル面に付着したまま残る．この残査物は
最終的に、出口オリフイスが完全に或いは少く共部分的
に閉塞されそれによりそこを通しての適正々流体流れを
阻止する程度にまで累積する。

この閉塞作用は、溶解乃至懸濁固形分を含む流体の噴霧
化を向上したり或いはその形状を整える為第２の噴霧流
体が使用された場合でも起りうるものである。

このような詰りの結果として、主流体の適正な送給が継
続しうるよう付着固化した物質を除く為に、ノズルを通
しての流体の送給が周期的に停止されねばならない。

上述の問題が由々しいものとなるような代表的な流体送
給環境は、スラリ中に溶解乃至懸濁放射性固形物を含有
する放射性廃棄物の取扱いに際して起る。

処分前に、そのような流体即ちスラリ廃棄物はそこから
放射性物質を除く為処理されねばならない。

廃棄物を処理する一つの方法は、仮焼器にそれを通すこ
とである。

仮焼器は、廃棄物の先行装入物中に含まれる固形分の加
熱された乾燥粒子から成る流動床を具備している。

流動床の粒子は流動床の占有域全体にわたって実質上一
様に分散され、そしてこのような粒子の分散は仮焼廃棄
物からその後の粒子の適正な形成と捕集を確実に行うよ
うにするのにどうしても必要であり、以って粒子が流動
床から順次して取出されそして別の続いての処理の為に
仮焼器の外側の装置に差向けられる。

放射性廃棄物溶液は、上記流動床上方に位置づけられる
噴霧ノズルにより流動床中に直接的に或いはそれと離間
関係をなして仮焼器中に比較的高速度で差向けられる。

溶液中の固形分は、そのようなノズルの出口オリフイス
を離れるに際して、上述したように循回しそれにより流
れ方向を逆転する傾向を持ち、そのため固形分がレズル
の出口オリフイスに少く共隣り合って、もつと起り易い
状態としては出口オリフイスを取巻いてノズル表面に付
着固化せしめられる。

最終的に、この付着物はそれを除去するまで放射性廃棄
物溶液の流れを停止せねばならない程度にまで出口オリ
フィスを閉塞してしまう。

そのまま装置の作動を継続すると、その収量が落ちてし
まう。

流動床を具備する仮焼器と共に噴霧ノズルを使用する別
の欠点は、付着した物質がノズル面近くでその付着物質
が流動床上に重力落下せしめられるに充分重くなる可能
性があることである。

事実とれはしばしば起っている。

従って、付着物質は流動床を貫き通って下方に落ち、そ
れにより流動床の一体性を壊しまた仮焼からもたらされ
る粒状固形物を捕集するのに使用する点での流動床の有
効性を減少する。

本発明は、ノズル面上で出口オリフイスに隣り合って固
形物の付着固化に由る問題を排除するノズルを提供する
ことにより従来型式のノズルを上回る改善を提供するも
のである。

斯くして、ノズルにより送給される流体が塩等の固形物
を懸濁若しくは溶解状態で含んでいても、これら固形分
がノズル上に付着するのが防止され、以ってノズルオリ
フイス自身が詰まったり或いは別の点で作動不能となる
のが排除される。

この目的の為、本発明のノズルは、空間に差向けられる
主流体を送給する為の第１流体貫通路と払掃流体を受取
る為第１通路に隣り合って設けられる第２流体通路を備
えた本体を具備している。

両通路共それぞれの出口オリフイスを持っており、そし
て第２通路は、そのオリフィスを横切ってノズルの面の
少く共主要部分を横切って払掃流体を一様に分散せしめ
そしてその面の直ぐ下流の帯域に比較的低速度でそして
比較的低容積で払掃流体を送る為の手段を具備している
。

斯うして、分散手段を通して流れる払掃ガスはノズルと
主流体循回流れとの間に流体バツファ一即ち障壁を画成
し、以って懸濁乃至溶解状態で固形分を含む主流体はノ
ズルとどこにも接触しえない。

本発明のノズルは、多くの様々な用途に適するが、特に
放射性廃棄溶液をそれが液体分と固体分とに分別処理さ
れうるよう仮焼器に送給するのに使用するのに好適であ
る仮焼器においての使用に当ってノズルは、その出口オ
リフイスに隣り合うノズルが表面上に付着固化物質が累
積されるのを防止する．更に、そのような付着物質の累
積を排除することにより、それら物質が仮焼器の下方部
分に車力落下して、それに必要な流動床を壊すことがな
い。

本発明ノズルの別の様相は、主流体の噴霧化を増進する
為空気のような噴霧流体の送給をも可能とするよう構成
されうろことである。

更に、ノズルの適正な設計により、噴霧化用流体の一部
は払掃流体として使用されうる。

噴霧化及び払掃用流体のいずれか乃至双方が主流体に対
する断熱体として或いは加熱乃至冷却媒体として機能し
うる。

斯くして、主流体は、有害な相変化が早まって起ること
が防止される。

そうしなければ、このような早期変化は、ノズルに対す
る取付け壁へのまだそこからの熱伝達により或いは主流
体が差向けられる媒体へのまたそこからの熱伝達により
起る可能性がある。

本ノズルの他の用途としては、噴霧乾燥機、焼却炉、炉
及び他の種乾燥乃至燃焼装置への溶液等の注入噴射が挙
げられる。

更には、同時噴霧される２つ以上の成分の迅速な混合、
例えば２成分噴霧コーティングシステムを達成するに際
して関連する工程にも用途が見出されよう。

払掃流体用の流体分散手段は、それが分散手段の下流面
において比較的大量の払掃流体を一様に分散せしめる複
数の非常に小さな流体ダクト乃至孔を形成する限り、任
意の適尚々構造をとりうるものである。

この目的に対して、分散手段は、焼結材料、スクリーン
状材料、小板組立体或いは間に微少なスロットを画成す
るよう互いに近接される一群の隔置同バリングから構成
されうる。

本発明の主なる目的は、ノズル面に付着固化する傾向を
持つ固形分を溶解若しくは懸濁状態で有する流体と共に
使用するに適した改善されたノズルであって、ノズルの
出口オリフイスを通しての流体の流量に係りなくノズル
の出口オリフイスを閉塞することを回避するべくそのよ
うな付着固化を排除する為の手段を具備したノズルを提
供することである。

本発明の別の目的は、ノズルが一対の流体通路を有し、
その場合一方の通路は主流体を送給するのに使用されそ
してもう一つの通路が第１通路のオリフイスに隣り合う
領域に払掃流体を送給するのに使用され、以って払掃流
体がノズル自体と主流体の逆戻り流れとの間に流体障壁
を形成し、それにより主流体がノズルを離れた後それが
ノズル本体と接触してそこに固形分を累積することを実
質上排除されるように叙上型式のノズルを提供すること
である。

本ノズルにより、ノズルの出口オリフイスの閉塞が回避
される。

本発明のまた別の目的は、主流体の出口オリフイスに隣
り合う帯域において払掃流体流れが一様に分散され、そ
れにより上述した流体障壁を呈するよう払掃流体通路を
横切って流体分散手段を設けた叙上特性を持つノズルを
提供することである。

本発明の他の目的は、添付図面を参照しつつ以下の具体
例についての説明から明らかとなろう。

本発明のノズルの好ましい具体例は、総体を番号１０に
より示され、そして一般に円筒状の外壁１４と、一般に
円筒状の内壁１６と、壁１４及び１６間に配される一般
に円筒状の中間壁１８とを有する本体１２を含むもので
ある。

本体１２は背壁２０及び前壁２２を有し、そして後者は
、外壁１４における環状前面２４、壁１６０減縮前方円
筒状部分２８における環状前面及び壁１８の減縮前方円
筒状部分３１における環状前面３０を含んでいる。

壁１６及びその減縮部分２８は適当な源〔図示なし）か
らの主流体流れ即ち供給流れに対する第１流体通路３２
を定義する。

導管３４がこの源を通路３２の上流端と接続している。

第２流体通路３６が、壁１６と１８との間にそしてその
減縮部分２８と３１との間に形成される。

通路３６は、断面において実質上環状でありそして空気
等のような噴霧化流体源に導管３８により連結されるよ
うになっている。

第３の流体通路４０が壁１４と１８との間に形成される
。

通路４０は、空気等のような払掃用流体を導管４２によ
り適当な源から受取るべく適応する。

空気がこれから述べられる噴霧化作用及び払掃作用両方
の為に使用されるなら、通路４０は導管４２の必要性を
排除する為に導管３８と流通状態となしうる。

第１及び第２通路３２及び３６は前面２４，２６及び３
０の面内にそ扛ぞれの出口オリフイス４４及び４６を持
っている。

第３通路４０は、その前面２２の平面において払掃用流
体分散部材５０により終端されている。

ノズル１０の前壁２２は払掃用流体流れ通路４０を横切
って延在する多孔質分散部材により形成される。

例示の為、部材５０は円環状とされているが（第１ａ図
）、他の形状をもとしうるものである。

部材５０は、払掃用流体がその直ぐ下流に番号５２によ
り示される帯域において一様に分散されそして且つ通路
３２の出口オリフイス４４の即ぐ下流の帯域を実質上取
囲むような関係で分散されるよう、通路４０を通して流
れる払掃用流体を分散する役割りをなす。

更に、部材５０は、払掃用流体が比較的低速度でそして
比較的低い容積流量でその前面２２において部材５０か
ら出現するよう払掃用流体の圧力降下をもたらす。

第１図に示されるように、部材５０の内周縁の直径はオ
リフイス４４の直径の約２倍である。

部材５０の外周縁の直径はオリフイス４４の直径より約
１０〜２０倍大きい。

斯くして、部材５０の有効前面面積は、オリフイメ４４
のそれより相当に大きい。

使用に際して、ノズル１０は主流体が内部に差向けられ
る容器の壁のような支持体５４内に適当な態様で祖付け
られる。

その後、導管３４，３８及び４２が主流体源、噴霧化流
体源，及び払掃用流体源にそれぞれ連結されそして各流
体が相当する導管内を図示矢印の方向に流される。

導管４２ノを通る払掃用流体はノズル１０に流入しそし
て通路４０が壁１８を取巻いている為払掃用流体は通路
４０の全容積を満しそして多孔質分散部材５０の方へと
そしてそれを通り抜けて流れていく。

払掃用流体は部材５０から流れ出て、オリフイス４４を
出た直後循回する。

即ち流路を曲げてノズル前面２２に向け逆戻りする主流
体の一部に対して低速度バッファー即ち障壁を形成する
。

その結果、主流体は面２２に全く接触しえないので、こ
の面上での固形物質の付着固化け実質上排除される。

斯くして、ノズル１０の作動を損うような出口オリフイ
ス４４及び４６の詰りは存在しなくなる。

主流体及び噴霧化用流体は圧力下に置かれそして従来型
式の噴霧化ノズルにおいて通常見られるに相当する速度
で移動する。

通路４０における払掃用流体の代表的圧力は３５〜４０
ｐｓｉである。

この圧力において、適当な分散部材は約１／３インチ厚
さの焼結ステンレス鋼から作られる。

払掃用流体は液体或いは気体いずれでもよいが通常は後
者である。

もし空気が払掃用及び噴霧化用ガスの双方を形成する場
合でも、払掃用流体の流れの確実な制御が容易に行われ
うるよう導管４２と導管３８は別個に設けられるのが好
ましい。

分散部材５０は、多数の様々な型式や材質のも．ののう
ち任意のものでありうるが、通常金属製とされそして微
少寸法の貫孔が一様に分布せしめられる。

焼結多孔質金属及び部分的に焼結され、プレスされた多
層スクリーン複合体が実用的な多孔質前面材料であるこ
とが示された。

この用途に適する多層式スクリーン複合体は、パール（
ｐａｌｌ）社により「リジメッシュ（ＲＩＧＩＭＥＳＨ
）」の商品名の下で販売されている。

他の型式の分散手段は第４〜８図に示されており、これ
らについては後述する。

ノズル１０は、ノズル閉塞問題を克服するに加えて、内
側流れ即ち主流体流れと噴霧化流れとを、それらが差向
けられる内部媒体又は取付け支持体５４からのまたそこ
への許容されざる熱流入或いは熱流出（損失）が起るの
を熱的に保護する内部手段を提供する点で、追加的利点
を与えるもので、ある。

例えば、払掃用流体は、揮発性主流体に冷却作用を与え
ることができそして取付け構造体５４及び（或いは）主
流体が噴霧乃至差向けられる媒体が主流体自体の沸点よ
りかなり上の場合でも主流体の内部気化が起るのを防止
する。

同様の保護作用は、ある種の主流体が払掃流体流路の適
正な設計によりそして払掃流体供給源の湿度及び流量制
御により凍結したり、沸騰したり、熱劣仕したりしない
ように施されうる。

ノズル１０の特定の用途は、第３図に示されるように流
動床６２を内部に具備する型式の仮焼器（ｏａｌｏｉｎ
ｅｒ）６０と共に使用することであり、これは第３図に
示されている。

流動床は、浮遊状態にある複数の乾燥粒子から形成され
ておりそしてこれは連続的に或いは周期的に搬送千段６
４により粒子保管及び処分手段のような粒子処理装置６
６に移さ扛る。

ノズル１０は仮焼器６０の壁６８に流動床６２上方の第
１位置或いは流動床中に直面する第２位置いずれかにお
いて組込まれる。

ノズル１０を通して仮焼器６０内に圧力下で噴入される
代表的な主流体は、固形分を溶解若しくは懸濁状態で含
む放射性廃物溶液から成る。

仮焼器の目的は、液体分及び固体分を互いに分離するこ
とであり、そして放射性固体分を流動床中に集めそして
廃却の為の包装及び固定化のような次の処理の為にそれ
を装置６６に移送することである。

ノズル１０が、主流体が流動床中にその一側乃至もつと
多くの側から直接注入されるよう、第３図の下方位置に
おいて使用されることが好ましい。

これは、流動床の組成に悪影響を与えることなく為され
えそして次の２つの理由の為に為される。

即ち、第１に流動床上方の空間内に注入される微粉（ノ
ズル１０が第３図の上方部分にあるとき）が仮焼により
形成される蒸気と共に仮焼器から外へ出るのを防止する
為でありそして第２に流動床中にその側面から注入され
た微粉が流動床中の比較的もつと大きな粒に付着される
ようになる機会を与え、それによりそのような微粉が流
動床から上方に移動しそして仮焼により形成された蒸気
と共に仮焼器の外へ出る傾向を減少することである。

ノズルの別の具体例が第２図に１０ａとして示されてい
る。

このノズル１０ａは第１図のノズル１０と実質上同じで
あるが、但し第１図の壁１８が排除されて、以って噴霧
化用及び払掃用流体を兼用する単一の流体が円筒状内壁
１６ａを取巻きそして円筒状外壁１４ａにより周回され
る通路４０ａに流入する。

斯くして通路４０ａ内のとの流体の一部はオリフィス４
６ａを経て流出しそして通路４４ａを通して流れる主渾
体を噴霧化するのに使用され、他方残部流体は通路４０
ａの終端の大部分を占める分散部材５０ａの表面を払掃
するのに使用される。

この目的の為、輻１６ａの減寸部分２８ａの外端は部材
５０ａの前面まで伸長して、主流体噴霧用流体が通る環
状噴霧口４６ａを形成する。

通路４０ａ内の流体の残りは部材５０ａを通り抜そして
そこから流出して、部材５０ａの外面へと流れを戻して
循回する傾向のある主流体部分に対して流体障壁を提供
する。

第４〜６図は、番号５０ｃで示される第２の分散部材具
体例を示している。

部材５０ｃは、複数の積重ねられた相互連結板７２から
成る小板組立体７０から形成される。

これら板７２は、複数の２非常に小さなそして近接して
一様に隔置された貫孔７４を提供するべくエッチング乃
至別様に孔形成されている。

例示の目的の為、孔は部材５０ｃの中心線に対して同心
状に半径方向線上に載っている。

図示されてはいないが、これ以外にも様々な模様をなし
て円孔７４を提供するようにすることも出来る。

円形面が分散体部材５０ｃに対して示されだが、方形あ
るいは矩形と云った他の形状をもとりうろことが明らか
でである。

分散部材のまた別の形態のものが第７及び８図に示され
そして番号５０ｄで示されている。

部材５０ｄは、払掃用流体が通過する複数の非常に狭い
スロット７６を与えるよう非常に近接して互いに配置さ
れる極数の同心リング７４から成る。

第８図の図は誇張して示されている。

スロット７６は払掃流体が部材５０ｂの直ぐ下流で流体
障壁を形成するよう払掃流体を一様に分散せしめる。

非常に短いウエブ７８がリング７４を互いに離間する為
に設けられている。

これらのウエブぱ、周回的に互い違いに配されてもよい
しまた互いに半径方向線に整列されるようにしてもよい
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のノズルの一具体例の断面図であり、第
１ａ図は第１図の１ａ−１ａ線の方向から見たノズル面
を示すものであり、第２図はまた別のノズルの具体例を
示し、第３図はノズルを使用する流体取扱い装置の概略
図であり、第４図はノズルの第３具体例を示し、第５及
び第６図は第４図の５−５線及び６−６線の方向から見
たノズル部分図であり、第７図は更に別のノズル具体例
を示しそして第８図は第７図の８−８線方向から見た拡
大図である。 本発明の装置の主要構成は次の通りである：１２；ノズ
ル本体、３２：第１流体通路、３６：第２′流体通路、
４０：第３流体通路、１６：内壁、１８：中間壁、１４
：外壁、５０：払掃流体分散手段（部材）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶解若しくは懸濁した固形分を含む流体を取扱う装
   置において使用されるノズルであって、一対の貫通した
   流体通路を具備する本体であって、その場合該通路の各
   々が出口オリフイスを有しそしてそれぞれの流体源に接
   続されるべく堺応しているような本体と、前記通路のう
   ち第２通路の第２出口オリフイスを横切って設けられる
   、該出口オリフイスの即ぐ下流の帯域全体にわたって第
   ２流体を実質上一様に分散せしめて該帯域に流体障壁を
   提供する為の手段とを包含する流体ノズル。 ２ 特許請求の範囲１項記載のノズルにおいて、前記第
   １通路と第２通路との間に第３通路が設けられそして該
   第３通路が第１通路の出口オリフイスに隣接する出口オ
   リフイスを具備すると共に噴霧化用流体源と接続される
   べく適応していることを特徴とする流体ノズル。 ３ 特許請求の範囲１項記載のノズルにおいて、前記本
   体が前記第１通路を定義する第１チューブ状壁と前記第
   ２通路を定義する第２チューブ状壁と番有しそして前記
   分散手段が該第２壁の内方に延在しそして流出口を与え
   るよう該第１壁から離間したところで終端する多孔質部
   材を含み、それにより第２流体の第１部分が該流出口を
   通して流れて第１流体を噴霧化しそして第２流体の第２
   部分が該分散手段を通して流れて前記流体障壁を形成す
   ることを特徴とする流体ノズル。