JPS63126547A - コアンダスパイラルリアクタ− - 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】 （技術分野） この発明は、コアンダスパイラルリアクターに関するも
のである。さらに詳しくは、この発明は、コアンダスパ
イラルフローによる流体の移送過程において化学反応を
効果的に行うことを可能としたコアンダスパイラルリア
クーに関するものである。

（発明の背景） 流通系の化学反応に関しては、従来は、ビスＩ・ンフロ
ー、もしくは、乱流混合による反応方式が採用されてき
ている。気相反応、気固反応、気液反応、あるいはし固
液用の二相系から二相系の反応まで、流通系の化学反応
はワンバス当りの反応効率に優れ、しかも原料物質の供
給、反応生成物の回収を含めて化学反応プロセスが連続
的に行いえるという優れた特長を有している。

しかしながら、この流通系の反応においては、ピストン
フローまなは乱流混合による流体の移送に関していくつ
かの問題があった。たとえば、反応流体の流速や空間速
度を増大する場合には反応の均一性が阻害され、局所的
反応が進行すること、固体成分を反応系に存在させる場
合には、該成分の反応装置の内壁面への衝突、接触によ
り局所的反応や固体成分の変質を誘起しやすく、しかも
内壁面の摩耗が著しく進むこと、などの重大な問題があ
った。これらの問題は、多くの場合、反応装置の加熱に
よる熱伝導、あるいはエネルギー線照射が流体に均一化
されないことや、流体の運動そのものが乱流であること
に起因している場合が多い。

このなめ、流通反応系の特長を生かしつつ、ビ摩耗が抑
制された新しい反応方法とそのための装置の実現が望ま
れていた。

（発明の目的） この発明は、以上のとおりの事情を鑑みてなされたもの
であり、従来の流通系反応の欠点を克贋した新しい方式
を提供することを目的としている。

さらに詳しくは、そのための反応装置を提供することを
目的としている。

（発明の開示） この発明の反応装置は、上記の目的を実現するために、
コアンダスパイラルフローによって反応流体を移送し、
この移送の過程において所望の反応を高効率で行わせる
ことを特徴としている。

このコアンダスパイラルリタクターは、コアンダスパイ
ラルフロー生成装置と、該生成装置に接続し、周囲に加
熱装置またはエネルギー線照射装置を有する管路とから
なることを特徴としている。

コアンダスパイラルフローは、従来の流体の運動概念と
して知られている層流または乱流とは全く異なり、乱流
領域に属する流体の運動条件下にありながらも乱流とは
相違するものとしてこの発明の発明者によって見出され
たものである。その生成についてはすでにこの発明者に
よって提案されてもいる。

すなわち、この発明の発明者は、管方向の流体のベクト
ルに管半径方向のベクトルを加えると流体が旋回し、こ
の旋回流に基づいて管内壁近傍に動的境界層が形成され
、流体はスバイル（螺旋）を描きつつ管路方向に高速で
進行するという事実を見出した。このようなコアンダス
パイラルフローにおいては、流体は高速で進行し、しか
も動的境界層の存在によって固体粒子が存在しても乱流
の場合のように管内壁と衝突することはない。このため
、流体のスパイラルモーションの過程において流体はそ
の状態が均一に保持され、内壁との衝突、接触による局
所的変質が抑制される。

この発明のりアクタ−は、このような優れた特質を有す
るコアンダスパイラルフローを利用しているものである
。

添付した図面に沿ってさらに詳しくこの発明のりアクタ
−について説明する。

第１図は、この発明のりアクタ−の−例を示したもので
ある。この例においては、コアンダスパイラルリタクタ
ーは、コアンダスパイラルフロー生成装置（１）、該生
成装’ｅ　（１）に接続する管路（２）、および該管路
（２）の周囲に取り付けた加熱装置（３）とによって構
成されている。生成装置（１）には、原料供給部（４）
から導入口（５）を通じて気体、液状または固体状の反
応原料を供給する。導入管（６）からは、コアンダスパ
イラルフロー生成用の加圧流体を供給する。

管路（２）において反応流体はスパイラルフローによっ
て出口へと移送され、この過程において反応が進行する
。

管路（２）の出口部には分離装ｒａ　（７）を設けてい
る。この分離装置（７）において未反応物（８）と反応
生成物など（９）とに分離される。

未反応原料（８）については、原料供給部（４）に循環
することができる。

この装置においては、無機化合物、あるいは有機化合物
の焼成反応、表面脱水反応、あるいは脱水反応、熱分解
反応、触媒接触反応などを効果的に実施することができ
る。

また、第２図は、別の例を示したものである。

この例においては、コアンダスバイルフロー生成装置（
１）に流体が循環するようにリングを形成している。管
路（２）には、活性エネルギー線照射源（１０）からエ
ネルギー線の流体への照射を可能とするように石英など
の窓部（１２）を設けている。エネルギー線としては、
Ｕｖ、放射線、レーザーなどの適宜なものを用いること
ができる。

もちろん窓部（１２）は必ずしも必須のものではない。

管路（２）の出口部（１１）は、流体の管路（２）内へ
の循環が必要でない場合には導入口（５）に対向しない
ように移動することができる。

この装置により、反応原料成分をスパイラルフローによ
りリサイクルさせ、活性エネルギー線の照射によって効
果的に反応させることが可能となる。スパイラルフロー
生成のためには空気、不活性ガス、反応性ガス、あるい
は反応性液状物、溶媒などの適宜なものを用いることが
できる。このことは、第１図に示した装置の場合につつ
いても同様である。

コアンダスパイラルフロー生成装置の例としては、たと
えば、第３図、第４図および第５図に示したものとする
ことができる。

第３図に示した例の場合には、コアンダスパイラルフロ
ー生成装置（１〉は、管路（２）と接続している。より
具体的には、管路（２）とは、円筒管（１３）の端面に
おいて接続している。この円筒管（１３）は、この接続
面と反対の方向に向って次第に径が大きくなっている９
円筒管（１３）には、横方向から導入管（６）を通じて
加圧流体、たとえばガスまたは液体、を供給する。この
加圧流体を管路（２）の方向に送入するための細隙（１
４）が設けられている。又、細隙（１４）から管路（２
）に向って、滑らかに湾曲したＷ面（１５）を形成して
いる。

湾曲壁面（１５）と反対の側には、直角または鋭角状に
折り曲げた屈曲壁面く１６）を設けている。細隙（１４
）の間隔は自在に調整できるようにする。また、細隙（
１４）に加圧流体を均一供給するための分配室（１７）
を設けている。

管路（２）と反対の装置端面は、導入口（５）になって
おり、反応原料をこの導入口（５）から供給する０反応
原料の一部は、加圧流体として細隙（１４）から送入し
てもよい。

このような構造のコアンダスパイラルフロー生成装置に
おいては、細隙（１４）からの加圧流体の運動ベクトル
と導入口（５）からの流体の運動ベクトルとが合成され
てスパイラルモーション（１８）を生じる。その際に、
細隙（１４）の出口で加圧流体はコアンダ効果によって
矢印（α）の流線を描いて移動し、管路内壁面近傍に動
的境界層を形成する。また、細隙（１４）の管路（２）
と反対の側には大きな負圧域が生じ、導入口（５）から
の流体、たとえばガス、液体、固体粒子の流入を促進す
る。

第４図および第５図は、コアンダスパイラルフロー生成
装置の別の例を示したものである。

第４図の場合には、導入口（５）を、コーン体（１９）
によって形成している。また第５図の場合には、さらに
この導入口（５）に、導入管（２０）を設けている。こ
の導入管（２０）は、反応原料成分の導入のめに有効な
もので、原料成分をこの導入管（２０）を通じて圧送し
てもよいし、あるいはスクリューフィーダー等の手段に
よって供給してもよい。

コアンダスパイラルフローの生成は、たとえば第３図の
装置の場合には、加圧流体の圧力２〜１０ｋｇ　／　ｃ
ｓｉ、円筒管（１３）の傾斜角（θ）は、ｔａｎθが１
／４〜１／８程度とすることができる。コアンダスパイ
ラルフローによる流速は、１００〜２００ｍ／秒の高速
度まで可能である。しかも固体粒子の流体を用いる場合
にも、管内壁との衝突は抑制される。

もちろん、この発明のコアンダスパイラルリアクターは
、以上の例に限定さるものではない。

流通系の反応方式として空間速度や、管長を調節するこ
とにより所望の反応効率を実現することができること、
さらには加熱、あるにはエネルギー線照射の条件の選択
によって反応収率および選択率をコントロールできるこ
とはいうまでもない。

たとえば、第１図または第２図の装置において２ｋｇ／
−の圧力で酸素リッチの空気を０．８Ｎρ／分で細隙よ
り送入し、４０１１／秒の流速でスパイラルモーション
を生成させ、Ａｊ、Ｎｉなどの金属粉を循環移送すると
、酸化物粒子が効果的に生成する。また、ポリマー粒子
のＵＶ硬化も実現できる。

（発明の効果） この発明により、以上のとおり、高効率で、かつ管壁の
摩耗、さらのは反応生成物や分解副生物の管壁への付着
や管路のつまりのない反応を実現することが可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、各々この発明のりアクタ−の−
例を示した模式図である。 第３図、第４図および第５図は、コアンダスバイルフロ
ー生成装置の例を示した断面図である。 図中の番号は次のものをしめしている。 １・・・コアンダスパイラルフロー生成装置、２・・・
管路、　３・・・加熱装置、４・・・原料供給部、５・
・・導入口、６・・・導入管、７・・・分離装置、８・
・・未反応生成物、９・・・反応生成物。 代理人　弁理士　　西　　澤　利　夫 第　　１　　図 第　　２　　図 第３図 ↓

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）コアンダスパイラルフロー生成装置と、該生成装
   置に接続し、周囲に加熱装置またはエネルギー線照射装
   置を有する管路とからなることを特徴とするコアンダス
   パイラルリアクター。
2. （２）管路の吐出口がコアンダスパイラルフロー生成装
   置の導入口に対向し、流体の循環を可能とした特許請求
   の範囲第（１）項記載のコアンダスパイラルリアクター
   。
3. （３）管路途中にエネルギー線照射用の窓部を形成した
   特許請求の範囲第（１）項または第（２）項記載のコア
   ンダスパイラルリアクター。