JPS5935249B2 - 濃度調整法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、質量の相異７了る流体の混合物の濃度を、そ
の質量差を利用し、て濃度調整を行う方法および装置に
関するものである。

質量差を利用して混合流体の濃度を調整する方法は従来
より知られ、例えば、高速旋回流を発生させて質量の大
きい重成分をケーシング内の外径側へ、質量の小さい軽
成分をケーシング内の内径側へ多く存在させることによ
り濃度調整を行う遠心分離装置が開発されている。

このような従来の濃度調整の作用を機能的に分けると、
一般に、次の三つに分けられる。

ａ、処理される混合流体を吸込み、濃度調整のため必要
なエネルギーを附与する。

ｂ、混合流体の濃度調整を行う。

ｃ、濃度調整の行われた流体を装置外へ排出する。

しかしながら、前述した機能を有する従来の濃度調整法
および装置は、エネルギー損失が大きく、又、濃度調整
の成された流体の排出が必ずしも容易でないという欠点
を有している。この発明は、前述した欠点を解除させた
濃度調整法および装置を提供することを目的として提案
されたものであつて、高速旋回流を発生させ質量差を利
用する点においては既知の原理に基づくものであるが、
前述のａ、ｂ、ｃの各機能を効率よく行い本性能の向上
と消費動力の減少をはかつたところに特徴を有する。

この発明は次の三つの要素より基本的に構成される。ａ
、混合流体を装置内に吸込み、濃度調整に必要なエネル
ギー（圧力、速度）を効率よく附与する要素。

ｂ、エネルギーを附与された流体を導入し、濃度調整に
適した流れ状態を形成して、濃度調整を行う要素。

Ｃ、濃度調整された混合流体の圧力・速度を装置外への
排出に適した状態にするとともに、その際生じた余剰エ
ネルギーを供給側羽根車の駆動用として回収する要素。

以上述べた三つの要素を備えたこの発明の濃度調整法お
よび装置の実施例についてのべる。

円筒状のケーシング１の中に、供給側の第１の羽根車２
と排出側の第２の羽根車３を回転軸４で連結し、５駆動
モータ５により高速回転するロータが軸受６で支持され
ている。羽根車２と３に狭まれた空間が濃度調整チヤン
バ１０である。供給された混合流体はケーシングの端面
に設けられた供給口７より供給チヤンバ８および吸込案
内翼９を経て羽根車２へ吸込まれる。吸込まれた混合流
体は羽根車２の内部を通過する間に羽根によりエネルギ
を与えられ、圧力が上昇するとともに、高速の旋回流と
なつて羽根車２の外径端に位置する吐出口よりチヤンバ
１０へ流出する。濃度調整チヤンバ即ち、室１０の内部
では、混合流体は高速旋回による遠心力のため半径方向
に大きな圧力勾配のある圧力分布を形成し、内径側では
著しい低圧となる。

遠心力は質量の大きさに比例するので、混合流体を構成
する各成分のうち質量の大きい重成分は外径側へ多く存
在するようになり、質量の小さい軽成分は内径側に多く
存在するようになつて欠内径側と外径側とでは混合流体
の濃度が異なつてくる。したがつて、旋回流の取出口を
内径側および外径側に設け、羽根車２の回転速度を適当
に選びチヤンバ１０の内部での旋回流の強さを調節する
ことにより、混合流体の濃度を調整して回収することが
可能となる〇濃度調整の行われた混合流体は羽根車３へ
吸込まれる。

羽根車３の羽根は中間を円周方向の隔壁１１により仕切
られ、内径側の羽根１２と外径側の羽根１２′に分割さ
れている。チヤンバ１０の中で内径側にある軽成分の多
い低圧の流体は羽根車３の内径側吸込口より羽根１２へ
吸込まれ、内径側吐出口１３より吐出する過程において
圧力を増し、ケーシング端面に設けられた内径側吐出案
内翼１４および内径側排出チヤンバ１５を経て排出に必
要な圧力および速度の流体となり、内径側排出口１６よ
り装置外へ排出される。外径側にある重成分の多い流体
は羽根車３の外径側吸込口より羽根１２′へ吸込まれ、
外径側吐出口１３′より吐出するまでの過程において圧
力および旋回速度を減じ、ケーシング端面に設けられた
外径側吐出案内翼１４′６よび外径側排出チヤンバ１５
／を経て排出に必要な圧力および速度の流体となり、外
径側排出口１６２より装置外へ排出される。以上に述べ
たように混合流体が装置へ供給され、羽根車およびチヤ
ンバ２，１０，３を通過して装置外へ排出される過程に
おいて、羽根車２により混合流体に与えられたエネルギ
から、主として流体の粘性によつて生じるケーシング内
部でのエネルギ損失、および混合流体の排出口における
圧力・速度エネルギと供給口における圧力・速度エネル
ギとの差、を差引いた残りは装置の運転に対して余剰な
エネルギである。

この余剰エネルギは、羽根車３に吸込まれた混合流体の
圧力・速度エネルギと吐出口１３および１３′より吐出
された混合流体の圧力・速度エネルギとの差となつて羽
根車３により吸収され、回転軸４を介して羽根車２の１
駆動用エネルギーとして回収されるので、装置全体の所
要動力は羽根車２自身に必要な動力よりも少なくてよい
。なお、他の実施例として図１のほかに図４、図５を示
す。

図１はケーシング１の内径が羽根車２に対応する部分か
らチヤンバ１０および羽根車３に対応する部分まで急激
な変化のない場合であり、図４はケーシング１の内径が
羽根車２に対応する部分に比べてチヤンバ１０に対応す
る部分より大きくなり、それに応じて羽根車３の外径を
羽根車２よりも犬きくした例である。図５は羽根車２と
３の外径端を円筒１７により連結し、その円筒外面とケ
ーシング１との間は間隙を設けるとともに、その間隙と
ケーシング１外部とを連絡する排気口１８を設けたもの
である。図１および図４の場合はチヤンバ１０内部の旋
回流は静止したケーシング１の内面に接触するので、流
体の粘性による摩擦損失を生じる。図５の場合に（ま、
旋回流は同じ速度で回転する円筒１７の内面に沿つて流
れるので旋回流の摩擦損失は著しく減少する。また、円
筒１７の外面とケーシング１の内面とに挟まれた空間は
排気口１８より排気することにより減圧し、流体の粘性
摩擦により生じるエネルギ損失を低減させるように図つ
ている。以上から明らかなように、本発明では、濃度調
整室内に供給される混合流体に、濃度調整に必要なエネ
ルギーを効率よく附与し、濃度調整された混合流体の圧
力、速度を装置外へ効率よく排出させ、加えて、排出の
際生じたエネルギーを混合流体の供給側の羽根車の１駆
動用として回収できるので本発明の方法および装置は効
率よく運転可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の濃度調整装置の側断面図
、第２図は、第１図、第４図、第５図の矢視Ａ−Ａより
みた図、第３図は、第１図、第４図、第５図の矢視Ｂ−
Ｂよりみた図、第４図は、この発明の別の実施例を示す
側断面図、第５図はこの発明の他の実施例を示す側断面
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 供給される混合流体を吸込側回転羽根車を介して旋
   回流とさせること、該旋回流を円筒状濃度調整室に導入
   して旋回流れ場を形成し、旋回により流体に作用する遠
   心力により混合ガスを夫々のガス分子量に応じて半径方
   形に圧力分布を作り、その圧力分布に対応したガスの存
   在比すなわち混合ガスの濃度分布を半径方向に形成する
   こと、濃度分布の形成された該流体を濃度に応じた半径
   方向の複数個の位置に対応する吐出側回転羽根車の入口
   に導入し該入口に通じる吐出側の羽根車内で濃度の異な
   る各流体の半径方向の位置を調整し必要な圧力および速
   度として濃度の異なる流体を夫々吐出させることを特徴
   とする濃度調整法。 ２ 内部に濃度調整室を有するケーシングと、前記ケー
   シングの一側に設けられ、且つ前記濃度調整室内に混合
   流体を旋回流として供給するための第１の回転羽根装置
   と、前記ケーシングの他側に設けられた第２の回転羽根
   装置とを有し、前記第１の回転羽根装置によつて旋回流
   となつた混合流体の濃度分布を前記濃度調整室内の半径
   方向に形成し、前記第２の回転羽根装置の吸込口が複数
   個半径方向に異なる位置に有り、該吸込口が回転羽根を
   介して夫々独立した吐出口と連通し、前記吐出口の半径
   方向の位置に応じて各濃度の異なる吐出流体の圧力と速
   度とを調整することを特徴とする濃度調整装置。