(57)【要約】【課題】大型化して室内の容積が増しても、空間あたりの水滴密度を一定に保つことができ、一般的な機械が制約を受ける表面積と体積の比の問題が生じないように、小径の水滴を室内空間にランダムに放出して空気との接触を得て蒸発して気化熱を奪う冷風機である流体注入攪拌装置を提供。【解決手段】冷風機８０は、ケース本体８１と、ケース本体８１に配設された水タンク８２と、ケース本体８１の内部に設けられケース本体８１の内部を第１室８１Ａと第２室８１Ｂとに仕切る仕切り板８３と、第１室８１Ａ内に配置され水を噴出するノズル１０を装備した導水管８４と、導水管８４に水を供給する供給ポンプ８６と、外部から第１室８１Ａ内に風を送る送風機８７と、第２室８１Ｂの上面部に配置され第１室８１Ａ内を経由した風を外部に放出する送風ダクト８８と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性素材で形成されると共に先端に第１の流体中に第２の流体を噴出するチューブ部を有するフレキシブルノズルを備え、前記第１の流体中にあって前記第２の流体の噴出の際に生じる前記フレキシブルノズルの自励振動により前進性波動運動する前記フレキシブルノズルのフィン部が前記第１の流体に作用して当該第１の流体を撹拌する流体注入攪拌装置であって、
前記フレキシブルノズルを保持するノズル保持体と、このノズル保持体に前記第２の流体を供給する流体供給手段と、を備え、
前記フレキシブルノズルを保持するノズル保持体を内部に装備したケース本体と、このケース本体に配設された水タンクと、前記ケース本体の内部に垂直方向に設けられると共に下端部が前記水タンクの上面と隙間をあけて配置されかつ前記ケース本体の内部を第１室と第２室とに仕切る仕切り板と、前記第１室内に配置されると共に前記フレキシブルノズルを装備した導水管と、この導水管に前記水タンク内の水を供給する前記流体供給手段と、前記第１室の外側に配置され当該第１室内に風を送る送風機と、前記第２室の上面部に配置され前記第１室内を経由した前記風を外部に放出する送風ダクトと、を備えて構成したことを特徴とする流体注入攪拌装置。
【請求項２】
請求項１に記載の流体注入攪拌装置において、
前記フレキシブルノズルを、当該フレキシブルノズルから噴出される水滴が前記第１室の上部側に向くように前記ノズル保持体に上向きに取付けたことを特徴とする流体注入攪拌装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の流体注入攪拌装置において、
前記フレキシブルノズルは前記第２の流体中で保持される構成としたことを特徴とする流体注入攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は流体注入攪拌装置に係り、更に詳しくは、例えば、第１の流体の中に第２の流体を簡単な構成で効率よく注入しかつ撹拌できるようになる流体注入攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、２種類以上の流体を混合したり、例えば、流体中に添加した各種粉末や薬品等を均一に分散させる場合、オートメーション機械以外では、薬品等を注入する工程と、攪拌する工程とは別々の工程であることが多い。また、注入工程では注入するための道具や装置を用い、攪拌工程では攪拌するための道具や装置が用いられている。
攪拌を行わない場合は、注入後の混合は各流体等の温度差や濃度さに起因する対流を利用したり、物質の拡散に期待することになり、その場合は、多くの時間が掛かるものとなっている。
そして、反応性物質の混合や、蒸気注入などによる加熱などの場合は、攪拌をすばやく行うことが望まれている。
【０００３】
従来、例えば、容器内の液体を均一になるように混合する容器内液体の撹拌装置が知られている（特許文献１参照）。
この特許文献１に開示された容器内液体の撹拌装置は、容器に収容された印刷インキ或いは石油化学などの液体を、溶剤などの混合物が均一になるように撹拌するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１４７０３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された容器内液体の撹拌装置では、次のような課題が生じている。
すなわち、上記容器内液体の撹拌装置では、先端に撹拌羽根が取付けられた回転軸を、エアモータを駆動して回転させるように構成されている。この撹拌羽根は、通常時には下向きの状態で、回転時には遠心力で回転軸に対して直交方向に開くようになっており、また、エアモータはクランプで支持され、クランプは伸縮自在な取付台に取付けられている。そのため、部品点数も多く、構造も複雑なものとなっている。
そのうえ、撹拌羽根は薄肉の羽根形状に形成されており、また、回転軸が長尺なので、慎重に取扱わないと思わぬ怪我を負うというおそれがある。
さらに、特許文献１に開示された容器内液体の撹拌装置では、容器内液体を攪拌するだけであり、攪拌するための流体を注入することは行われていない。
【０００６】
ところで、一般的な蒸発式冷風機は、ハニカムコア状の表面積を大きくしたドラムを水に浸して表面を濡らしてそこに風を当てるか、給水率が高い布や不織布などを水に浸して風を当てるなどして、水の気化熱によって水の温度が下がり、空気の熱を奪って空気を湿球温度付近まで下げている。
小規模であれば表面積と体積の比を大きく設計が容易であるが、規模を大きくするに従って表面積と体積の比が相対的に小さくなるため、大型化には限度がある。また、蒸発表面には水に溶け込んでいた物質が残るため、定期的に蒸発表面を清掃または交換する必要がある。
【０００７】
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記各問題点を解決するために提案されたものであり、大型化して室内の容積が増しても、空間あたりの水滴密度を一定に保つことができ、一般的な機械が制約を受ける表面積と体積の比の問題が生じないように、小径の水滴を室内空間にランダムに放出して空気との接触を得て蒸発して気化熱を奪う送風機式の冷風機である流体注入攪拌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明に係る流体注入攪拌装置は、可撓性素材で形成されると共に先端に第１の流体中に第２の流体を噴出するチューブ部を有するフレキシブルノズルを備え、前記第１の流体中にあって前記第２の流体の噴出の際に生じる前記フレキシブルノズルの自励振動により前進性波動運動する前記フレキシブルノズルのフィン部が前記第１の流体に作用して当該第１の流体を撹拌する流体注入攪拌装置であって、
前記フレキシブルノズルを保持するノズル保持体と、このノズル保持体に前記第２の流体を供給する流体供給手段と、を備え、
前記フレキシブルノズルを保持するノズル保持体を内部に装備したケース本体と、このケース本体に配設された水タンクと、前記ケース本体の内部に垂直方向に設けられると共に下端部が前記水タンクの上面と隙間をあけて配置されかつ前記ケース本体の内部を第１室と第２室とに仕切る仕切り板と、前記第１室内に配置されると共に前記フレキシブルノズルを装備した導水管と、この導水管に前記水タンク内の水を供給する前記流体供給手段と、前記第１室の外側に配置され当該第１室内に風を送る送風機と、前記第２室の上面部に配置され前記第１室内を経由した前記風を外部に放出する送風ダクトと、を備えて構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の流体注入攪拌装置によれば、大型化して室内の容積が増しても、空間あたりの水滴密度を一定に保つことができ、表面積は水滴の表面の和であるため、一般的な機械が制約を受ける表面積と体積の比の問題が生じない。
また、蒸発表面は水滴の表面であり、水滴の粒径を選ぶことによって、送風機の風を受けて蒸発しきったり、風に乗ってケース本体の外に出てしまったり、濡れた風を出してしまう、ということも避けられる。
さらに、従来方式のように、ドラム式の蒸発機の駆動や交換のための仕組みなど、複雑な機構を必要としない。
また、ケース本体の上部を透明な素材で形成した場合、ノズルが雨のように水滴を撒き散らす様子を見て、楽しむこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る流体注入攪拌装置（冷風機）の実施形体を示す全体図である。
【図２】図１に開示した流体注入攪拌装置で使用されるフレキシブルノズルを示す全体正面図である。
【図３】図４に示したフレキシブルノズルを示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
〔全体構成〕
以下に、図１〜図３に基づいて、本発明に係る流体注入攪拌装置の一実施形態を説明する。
図１は流体注入攪拌装置である冷風機８０を示す全体図であり、図２はフレキシブルノズルを示す正面図、図３はフレキシブルノズルを示す斜視図である。
【００１２】
本実施形態の流体注入攪拌装置１Ｆは、フレキシブルノズル（以下、単にノズルという）１０を用いて構成された冷風機８０としたものである。
すなわち、本応用例１の冷風機８０では、前記ノズル１０によって、室内空間にランダムな水滴を放出させることで、その水滴を、室内空間の空気と接触させ、かつ送風機で送られる風により気化熱が奪われる、と言う原理を応用したものである。
【００１３】
〔ノズルの説明〕
まず、ノズル１０について説明する。
ノズル１０は、本出願人が出願した「特願２０１３−２３８０６０号公報」に開示したノズルを応用したもの、また、本出願人が出願して特許登録された「特許第４７１１１１２号公報」に開示したノズルと略同様の形状、自励振動を起こす機能を有するものが用いられている。
【００１４】
すなわち、ノズル１０は、当該ノズル１０から水または空気が噴出される際に発生する反動力で自励振動して屈曲運動を惹起し、この屈曲運動は前進性波動運動と呼ばれ魚の尾鰭とほぼ同じ運動であるので、推進力または攪拌力を生じる。そして、その屈曲運動により湖沼や池などの水を撹拌できるように、可撓性素材である、例えばシリコンゴムで形成され、かつ先端部にフレキシブルチューブ部１０ｄを有する形状に形成されている。
また、図２，３に示すように、上記流体供給装置４１とノズル１０とは、管継手１１を介して上記流体用ホース４２で接続されており、この流体用ホース４２を経由して流体供給装置４１からノズル１０に所定圧の水または空気が送り込まれるようになっている。
【００１５】
上記ノズル１０をさらに詳細に説明する。
図２，３に示すように、ノズル１０は、ノズル本体部１０ａと、このノズル本体部１０ａの基端部、つまり流体供給側に一体的に形成された細管挿入部１０ｂと、上記ノズル本体部１０ａの先端側に一体的に形成されたガイドフィン部１０ｃと、このガイドフィン部１０ｃの先端に一体的に形成された細径状のフレキシブルチューブ部１０ｄとを有して形成されている。
【００１６】
そして、フレキシブルチューブ部１０ｄは、その内径寸法が例えば１ｍｍ、外径寸法が例えば２ｍｍのものが使用されている。
そのため、弱い水圧またはエア圧により送り込まれる水または空気でもノズル１０の、特にフレキシブルチューブ部１０ｄの自励振動が可能となる。その結果、省エネ効果を期待できる。
【００１７】
また、細管部１１ａとフレキシブルチューブ部１０ｄの内径寸法は１ｍｍ〜２ｍｍの範囲のものが採用されているが、これらの寸法に限定されず、対流の発生が容易となるような適宜の径のものを採用することができる。
これに対して、前記管継手１１には細管部１１ａが設けられており、この細管部１１ａをノズル１０の細管挿入部１０ｂに挿入することで、ノズル取付ホース１８等を介して上記流体用ホース４２とノズル１０とが接続されるようになっている。
【００１８】
ここで、自励振動および前進性波動運動について簡単に説明する。
まず、自励振動について説明する。
自励振動をするノズルが流体に対する作用として、少なくとも３つの作用が挙げられる。
【００１９】
１つ目として、注入作用が挙げられる。これは、ノズル１０の噴出口１０ｄから、圧送されてきた水または空気（第２の流体）を、池などの水（第１の流体）中に注入する作用であるが、この注入作用は、自励振動とは関係がない。
【００２０】
２つ目として、散布作用が挙げられる。これは、ノズル１０が自励振動をして、常に噴出口１０ｄの位置や向きが変化しているので、環境の第１流体に対して、圧送されてきた第２の流体の注入位置を常に変えて注入するものである。この散布作用では、空間座標での注入箇所が多いのでランダムに注入することができる。そして、この散布作用は自励振動と関係がある。
【００２１】
３つ目として、撹拌作用が挙げられる。これは、ノズル１０は進行性波動運動とも呼べる自励振動を継続しているので、環境の第１流体に対してかき回すという作用と、進行性波動運動による環境の第１流体を輸送することで流れを起こして第１流体を直接的に撹拌するという作用である。そして、この撹拌作用も自励振動と関係がある。
この３つの作用が同時に行われるものであり、単独では起こらないことと、また、注入を止めると全てが止まるという特徴がある。
【００２２】
次に、前進性波動運動について説明する。
前進性波動運動は、ノズル１０の基端部から屈曲点がノズル先端部へ向かう波動運動であり、この屈曲点に概ね囲まれた環境の第１流体が波動運動によって運ばれることで、流れを生む。
そして、この流れは、ノズル１０の注入点に新たな環境の第１流体を運ぶ作用と、流れ自身が流れを生じていない流体との接触点で摩擦を生み、この部分でも第１流体の撹拌を行っている。つまり、撹拌する容積が大きいので、ノズル１０近傍での第１流体と第２流体との混合が促進されている。そのため、厳格に言えば、ノズル１０は、第１流体（池などの水）と、第１流体および第２流体（水または空気）の混合流体とを撹拌することになる。
また、前進性波動運動による流れは、第１流体に対して対流を促す動力源となり、ノズル１０の噴流によって起こる伴流だけによる場合よりも、大きな流れを促す力が大きい。そして、ノズル１０から噴出される第２流体が持つエネルギーが同じであっても、より大きな流れを生むことは、それだけ撹拌効率が高いと言える。
【００２３】
〔冷風機の説明〕
前記冷風機８０は、内部に前記ノズル保持体を装備したケース本体８１を備えている。このケース本体８１の下端部には水タンク８２が設けられ、ケース本体８１の内部には、仕切り板８３が垂直方向に設けられ、これにより、ケース本体８１の内部が、広い第１室８１Ａとそれより狭い第２室８１Ｂとに仕切られている。そして、仕切り板８３の下端部は、水タンク８２の上面と隙間をあけて配置されている。
【００２４】
上記第１室８１Ａの内部には、先端部に上向きになった３本の前記ノズル１０を装備した導水管８４が図示しない固定具により固定されている。導水管８４の後端部は上記ケース本体８１の外部に位置しており、その位置で、供給ポンプ８６に接続された別の導水管８５と接続されている。
なお、上記導水管８４が前記ノズル保持体を構成している。
【００２５】
上記供給ポンプ８６は、ケース本体８１の外部に配置されると共に前記水タンク８２と連通されており、水タンク８２内の水は、供給ポンプ８６で吸い上げられ、導水管８５，８４を介して、第１室８１Ａにおいて、３本のノズル１０から上向きに噴出注入されるようになっている。
また、ケース本体８１の上部の一部には、送風機８７が設けられており、この送風機８７の反対側位置で第２室８１Ｂの上部には、送風ダクト８８が設けられている。
【００２６】
〔実施形態の効果〕
以上のような構成の実施形態の冷風機８０によれば、次のような効果が得られる。
【００２７】
（１）大型化して室内の容積が増しても、空間あたりの水滴密度を一定に保つことができ、表面積は水滴の表面の和であるため、一般的な機械が制約を受ける表面積と体積の比の問題が生じない。
【００２８】
（２）蒸発表面は水滴の表面であり、水滴の粒径を選ぶことによって、送風機８７の風を受けて蒸発しきったり、風に乗ってケース本体８１の外に出てしまったり、濡れた風を出してしまう、ということも避けられる。
【００２９】
（３）従来方式のように、ドラム式の蒸発機の駆動や交換のための仕組みなど、複雑な機構を必要としない。
【００３０】
（４）ケース本体８１の上部を透明な素材で形成した場合、ノズル１０が雨のように水滴を撒き散らす様子を見て、楽しむこともできる
【００３１】
以上、前記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることが出来る。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の流体注入攪拌装置は、２種類以上の流体を効率よく撹拌したい場合に等に利用できる。
【符号の説明】
【００３３】
１Ｆ  流体注入攪拌装置
１０  フレキシブルノズル
１８  ノズル取付ホース
８０  冷風機（流体注入攪拌装置）
８１  ケース本体
８１Ａ  第１室
８１Ｂ  第２室
８２  水タンク
８３  仕切り板
８４  導水管（ノズル保持体）
８５  導水管
８６  供給ポンプ（流体供給手段）
８７  送風機
８８  送風ダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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