JPS60197522A - 管路に安定な螺旋気流を生成させる装置 - 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】 （目的及び背景） 本発明は管路に安定な螺旋気流、すなわちガスが渦を巻
きつつ長袖方向に進行する気流を生成させる装置に関す
るものであり、本発明装置により生成された螺旋気流を
用いて固体粒子の搬送や粉砕、含水固体粒子の脱水、熱
の分離等を行うことができる。

螺旋気流による固体粒子の搬送は、これまで工業的に取
り上げられたことのない未開拓の分野であるので、まず
螺旋気流による搬送とは如何なるものであるかを説明す
る。

従来一般に工業的に行われている固体粒子の空気搬送は
、直線的な高速ガス流で固体粒子を吹き飛ばすという考
え方が基本になっており、このような方法では管壁に固
体粒子が激しく衝突するために管路の摩耗が激しく、装
置の補修に多くの時間と経費を要するという欠点がある
。

本発明はこのような従来の空気搬送とは全く発想を異に
するものである。

ガスや液体が渦を巻く現象は、例えば竜巻、台風、渦潮
など広く自然界に存在する。

北米大陸中央部に発生するトルネート、即ち大竜巻は牛
馬、自動車、家屋でさえも空中な吸い上げて異なる地点
へ落下させ、大きな被害をもたらすことはよく知られて
いる。日本においても、それほど強力かつ大規模ではな
いが、１穀、魚、蛙などを吸い上げて遠方に降らせる、
いわゆる怪雨現象が報告されている。

かかる自然現象は不特定地点で不時に発生するので単に
災害を与えるに過ぎないが、類似の現象をあらかしめ設
定した特定の場所の間における安定な「場」として存在
させることができれば、それを利用して物体を搬送する
ことが可能になる。

人工的に旋回流を発生させるための方法として一般的に
考えられるのは、管内にその内周の切線方向から高速で
気流を送入する方法で、サイクロンその他に応用されて
いる。

だがそのようにして生成させた旋回流による固体粒子の
搬送では、供給された固体粒子は管路入Ｃ１付近の管壁
に激しく衝突して管壁を摩耗させるので装置が長期間の
使用に耐えないことは従来の直線的な高速ガス流による
固体粒子の搬送と同様であり、またそのようにしてエネ
ルギーを失うために、気流の送入口付近では旋回流が形
成されても管路が長い場合には次第に消滅して安定に維
持することか難しいことが判明した。

そこで竜巻などの発生状況を更に観察し、竜巻やトルネ
ートは漏斗状に形成されていることに着目して研究を重
ねた結果、本発明を完成するに至ったつ （発明の構成及び効果） 即ち本発明は管路に安定な螺旋気流を生成させる装置に
関するものであり、管路より大きい径の基部から管路と
等しい径の先端部まで徐々に径が小さくなっているコー
ン体の側面に１個又は複数個の気体導入口を設けると共
に、コーン体の先端部を管路に接続したことよりなる。

これを添付図面により説明すると、第１図は本発明装置
をコーン体の長袖が水平方向になるように配置したもの
を横から見た図、第２図は上から見た図である。コーン
体ｌは管路３より大きい径の基部１１から管路と等しい
径の先端部１２まで徐々に径が小さくなっている形状を
なしており。

コーン体の側面には基部から先端部にかけて複数個の気
体導入口２　、２　’　、　２　”を設けると共に、コ
ーン体の先端部１２は管路３に接続している。

気体導入口は、１個だけ設ける時はコーン体の基部近く
（第１図及び第２図の２の位置）に、複数個設ける時は
第１の導入口２の位置から先端部に向けて同一ライン上
で並ぶよう（第１図及び第２図の２　’　、　２　″の
位置）に設ける。（固体粒子の搬送用でない場合には同
一円周上に複数個設けてもよい） この装置に気体を導入するには、コーン体（管路の３口
）側から加圧した気体を送り込んでもよいし、管路の出
口側を減圧にしてコーン体に吸い込むようにしてもよい
。

コーン体側に加圧した気体を送り込む場合は、なるべく
圧力変化のない状態で各導入口に平均的に供給されるこ
とが望ましいので、第３図に示すように均圧室４を設け
る。図ではコーン体を取り囲むように設計したものを示
したが、コーン体と別個に外部に設けてもよい。この均
圧室に外部からの気体送入口５を設ける。

以上説明した装置の気体導入口から気体を送入すれば、
その気体はコーン体内を内径の大きい側から小さい側へ
通過し、先端部に接続された管路に送入されるが、気流
平均速度が２０ｍ／秒以−ヒとなる条件下では、コーン
体部分において既に管路断面に対しては旋回流をなしつ
つ管路長軸方向に進行する螺旋気流が生成していること
が見出された。

このようにして生成した安定な螺旋気流は、トルネート
や竜巻と同じように物体の搬送能力を有している。そこ
でこの螺旋気流域に固体粒子を供給すれば、その固体粒
子も螺旋を描きつつ管路出口まで搬送される。また丁度
螺旋気流の中心に供給された物体は殆ど直線状に非常な
速度で管路の出口に向−う。

螺旋気流域に固体粒子を供給するためには、コーン体の
中心線を通って管路入口付近に達するスクリューフィー
ダー等を挿入してもよいが、フィーダー管をコーン体内
部に挿入することはフィーダー先端部におけるコーンの
断面積変化が急激かつ不連続になるので気体の流れに乱
れが生じ、螺旋％流の生成に悪影響を手元、またエネル
ギー損失を生じるので好ましくない。

これを解決する方法としては、第４図に示す如くコーン
体ｌの基部に、それと同一径のフィーダー管６を接続す
る。スクリュー６１により押し出された固体粒子７はコ
ーン体基部下面に堆積するが、それと同時にコーン体内
で生成した螺旋気流に伴われて、それ自身螺旋を描きな
がら管路出口に向かう。このコーン体基部における固体
粒子の堆積量を測定しつつ、それが一定値になるように
固体粒子供給量または気体導入量をコントロールすれば
よい。

この装置で使用する気体は通常空気でよいが、粉塵爆発
の危険が予想される場合などｉ殊の場合には窒素その他
のガスを使用することは自由である。

本発明装置を用いることにより管路に安定な螺旋気流が
生成していることは、次の実施例１により確認できる。

実施例１ 第５図に示すように、内径１．５インチの透明プラスチ
ックチューブを用いた管路３に垂直部分を設け、第４図
に示した装置を用いて送入した気流が下部から上部へと
流れるようにする。そこで第４図の装置のフィーダー６
から固体粒子とじて合成樹脂ペレット（径５　ｍ　ｍ、
長さ５ｍｍの円柱状）８を送入すると、気流速度が十分
に速い場合にはペレットはこの垂直管路を下部から上部
へ瞬間的に通過するが、気流速度を調節してペレットに
働く重力による下向きのベクトルと気流による上向きの
ベクトルが釣合うようにすると、ペレット８は垂直管中
の一定位置、例えば第５図のＡ−Ａ′の位置に留り、そ
の運動が肉眼で観察できるようになる。第６図は第５図
のＡ−Ａ　’線における断面図であるが、ペレットは矢
印で示すような旋回運動をしていることがわかる。Ａ−
Ａ　’部分を手で押えてせばめてやると、この部分の流
速が増加するのでペレットは上方へ飛び出し、やや上部
の釣合点Ｂ−Ｂ’へ移動してこの断面での旋回運動を続
行する。この場合ペレットは管内壁３１に直接接触して
はいない。即ち管内壁３１に近い部分には旋回流に甚く
遠心力により圧縮された気層９が環状に形成されている
（図では環状気層の厚みを誇張して描いているが、実際
は１ｍｍ以下でミクロンオーダーの厚みである）。従っ
てペレットは環状気層との境界部分で螺旋気流の上向き
ベクトルと重力の下向きベクトルの釣合のもとに一定平
面で螺旋気流の回転ベクトルにより旋回している。この
釣合状態から気流の流速を増せば、ペレット自身も螺旋
流を描きつつ出口方向に進むことは容易に理解できるで
あろう。

この状態から徐々に垂直管を斜めに傾けてゆくと、一定
平面で旋回していたペレットは旋回を続　′けながら上
昇を開始しく即ちピッチの短い螺旋流を描くことになる
）、管の傾きが有る限度に達す　“ると、急激に吸い込
まれるように出口方向（この場合上方）へ飛んで行き見
えなくなる。

この実施例工から分るように、螺旋気流を用いる固体粒
子の搬送の特色の一つは、螺旋気流内では旋回運動に甚
く遠心力により気体分子の大部分　１は管路内壁に近い
部分に圧縮された気層を形成す　・る為に、搬送される
固体粒子はこの気層に遮られ　′て直接管壁に接触せず
管路の摩耗を生じないことである。

他の特色は、螺旋気流の中心部では竜巻の中心　１と同
じく気圧が非常に低下していて空気抵抗が非厳に少ない
状態になっているため固体粒子の搬送エネルギーが小゛
さいことである。

このようにして、本発明装置を用いることにより、従来
の空気搬送とは異なる、管路の摩耗の恐ｔがなく、且つ
エネルギー効率のよい固体粒子の殴込を行うことができ
る。

起施例２ 第４図に示した形状のコーン体（基部６ｃｍ。

上端部３．８ｃｍ、長さ４０ｃｍ、１１０ｍｍＸ５ｎの
気体導入口３個）を使用し、均圧室入口圧ｂ８９０ｍｍ
Ｈ２Ｏ（ゲージ）、空気流量４．Ｏｎ”／ｍｉｎで内径
３．８ｃｍの管路に螺旋気流對生成させ、比重２．６の
珪砂を搬送した。１時ｊ当り搬送量は３２０Ｋｇで、管
路の摩耗はごく）ずかであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の一例を横から見た図、第２図は上
から見た図、第３図はｗ４１図の装置に均Ｅ室を設けた
ものの図、第４図は固体粒子の搬送に用いる場合の装置
を示した図、第５図及び第６図は本発明装置により螺旋
気流が生成していることを示す実施例１の説明図である
。 出願人　川崎製鉄株式会社 同　川鉄鉱業株式会社 代理人　弁理士　青麻昌二 ↑ 第　５図 第　６国

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 管路より大きい径の基部から管路と等しい径の先端部ま
   で徐々に径が小さくなっていやコーン体の側面に１個又
   は複数個の気体導入口を設けると共に、コーン体の先端
   部を管路に接続したことよりなる管路に安定な螺旋気流
   を生成させる装置。