(57)【要約】      （修正有）【課題】収納体に収納される内部構造体を平板上の上下面に突起部を形成する簡単な構成の流体供給デバイスを提供する。【解決手段】流体供給デバイスは、円筒形の内部壁面をもつ収納体１１０と、供給される流体に対し特性を変化させる内部構造体１４０と、からなる。内部構造体は、平板上の上下面に複数の突起部が網状に配列されてなり、収納体に収納されることによって複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となり、流体が、複数の突起部の間の流路を通過することにより流体の特性を変化させる。【選択図】図１
0003233973.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の内部壁面をもつ収納体と、
供給される流体に対し特性を変化させる内部構造体と、
からなる流体供給デバイスであって、
内部構造体は、平板上の上下面に複数の突起部が網状に配列されてなり、収納体に収納されることによって複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となり、流体が、複数の突起部の間の流路を通過することにより流体の特性を変化させることを特徴とする流体供給デバイス。
【請求項２】
内部構造体の平板上の上下面に設けられる複数の突起部の上面の高さは、収納体の内部壁面の円弧にあわせて、総体として、中心が高く、外側が低くなっていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給デバイス。
【請求項３】
内部構造体は、弾性を有する弾性材料で形成され、全体的に変形することを可能とする請求項１に記載の流体供給デバイス。
【請求項４】
収納体は、弾性を有する弾性材料からなるホースであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の流体供給デバイス。
【請求項５】
円筒形の内部壁面をもつ収納体と、
供給される流体に対し特性を変化させる内部構造体と、
からなる流体供給デバイスであって、
内部構造体は、複数の内部構造体が連結されて形成され、
各内部構造体は、
平板上の上下面に複数の突起部が網状に配列されてなり、収納体に収納されることによって、複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となり、流体が、複数の突起部の間の流路を通過することにより流体の特性を変化させ、
内部構造体の平板上の上下面に設けられる複数の突起部の上面の高さは、収納体の内部壁面の円弧にあわせて、総体として、中心が高く、外側が低くなっており、
複数の内部構造体は、相対的に回転した角度で連結されていることを特徴とする、流体供給デバイス。
【請求項６】
内部構造体は、弾性を有する弾性材料で形成され、全体的に変形することを可能とし、収納体は、弾性を有する弾性材料からなるホースであることを特徴とする請求項５に記載の流体供給デバイス。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、供給される流体の特性を変化させる流体供給デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、流体の特性を変化させる、例えば、流体を攪拌・拡散或いはせん断する、複数の流体を混合する、或いはマイクロバブルやウルトラファインバブルなどのファインバブルを含む微細気泡を流体内に発生させる流体供給デバイスがある。このような流体供給デバイスとして、本願出願人により、特許第６２４５３９７号、第６２４５４０１号、第６７８０１７９号に係る発明が提案されている。更には、他の出願人によって、ＷＯ２０１４／２０４３９９号や特表２０１６−５３６１３９号に係る発明が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２４５３９７号
【特許文献２】特許第６２４５４０１号
【特許文献３】特許第６７８０１７９号
【特許文献４】ＷＯ２０１４／２０４３９９号
【特許文献５】特表２０１６−５３６１３９号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、このようなデバイスは、いずれも内部構造体の構成が複雑であり製造が難しく、またその製造に時間と費用がかかるものである。従って、より簡単な構成で上述した流体特性を変化させる機能を奏する流体特性デバイスが実現されることが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本考案は、このような事情に基づいて考案されたもので、収納体に収納される内部構造体を平板上の上下面に突起部を網状に配列する簡単な構成とする。具体的な一構成例によれば、流体供給デバイスは、円筒形の内部壁面をもつ収納体と、供給される流体に対し特性を変化させる内部構造体と、からなる。内部構造体は、平板上の上下面に複数の突起部が網状に配列されてなり、収納体に収納されることによって複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となり、流体が、複数の突起部の間の流路を通過することにより流体の特性を変化させる。【０００６】  本考案の他の一構成例によれば、流体供給デバイスは、円筒形の内部壁面をもつ収納体と、供給される流体に対し特性を変化させる内部構造体と、からなる。内部構造体は、複数の内部構造体が連結されて形成され、各内部構造体は、平板上の上下面に複数の突起部が網状に配列されてなり、収納体に収納されることによって、複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となり、流体が、複数の突起部の間の流路を通過することにより流体の特性を変化させる。内部構造体の平板上の上下面に設けられる複数の突起部の上面の高さは、収納体の内部壁面の円弧にあわせて、総体として、中心が高く、外側が低くなっており、複数の内部構造体は、相対的に回転した角度で連結されている。
【考案の効果】
【０００７】  本考案の上記構成によって、内部構造体は、平板の上下面への加工だけですむため、製造が簡単であり、その製造に時間と費用の低減が図れる。本考案に係る流体供給デバイスは、その上流や下流に他の配管部材と連結して使用できる。また、長尺のホースの一部に内部構造体を配設して流体供給デバイスを実現して、使用することもできる。そして、内部構造体を弾性体として、弾性変形可能なホースの内部に設けて使用することができる。このように、本発明の流体供給デバイスは、工業用その他産業用の流体供給用の配管部材として用いることもできるし、家庭用の流体供給用の配管部材、例えば水道配管部材として用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本考案に係る一実施形態による流体供給デバイスの外観斜視図である。
【図２】一実施形態に用いられる内部構造体の外観斜視図である。
【図３】同内部構造体を上方から見た場合の平面図である。
【図４】本考案に係る他の一実施形態による流体供給デバイスの外観斜視図である。
【図５】他の一実施形態による連結された内部構造体の一部を収納体から引き出した状態を示す外観斜視図である。
【図６】連結される一つの内部構造体の外観斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【０００９】  以下、本考案の一実施形態につき図面を参照しながら詳細に説明する。図１は一実施形態に係る流体供給デバイス１０を示し、管本体１１０は、円筒形の中空の管の形態を有する。その両端部には、流入側と流出側とのそれぞれの配管に接続される雄ねじ１１０ａ、１１０ｂとが形成されている。勿論、流入側および流出側の配管との結合方法は、ねじによる螺合のほか、圧入、嵌入その他の結合構造をとることもできる。この管本体１１０は、スチールやアルミのような金属製であってもよいし、樹脂製或いはゴム製であってもよい。
【００１０】  管本体１１０の円筒形の内部壁面内には、内部構造体１４０が固定される。内部構造体１４０は、例えば、スチールやアルミのような金属加工（切削、旋削、研削或いはこの組み合わせによる加工）による方法又はプラスチックのような樹脂或いはシリコーンゴムを切削、旋削等の加工或いは成型する方法等によって、以下に説明するような形状に形成される。あるいは、内部構造体１４０は、金属または樹脂或いはシリコーンゴムを、３次元プリンターを用いて形成することも可能である。
【００１１】  図２、図３は、それぞれ、内部構造体１４０の外観斜視図及び上方から見た場合の平面図である。これらの図面からも明らかなように、管本体１１０の内部空間壁面の円筒形の直径と内部構造体１４０の横幅がほぼ等しい（厳密には、管本体１１０の円筒形内部空間に挿入できるように、内部構造体１４０の横幅がわずかに短い）。平板上の上下の２面に複数の突起部１４０ｐが網状に配列されるよう形成され、収納体１１０の内部空間であって、複数の突起部の間に形成される空間が流体の流路となる。複数の突起部１４０ｐの間に形成される交差流路１４０ｒの交差角度は、これに限るものではないが、例えば、４１．１１°である。
【００１２】  更に、具体的に言うと、一つの面に形成される複数の上面及び底面（従って水平面の断面）が菱形の突起部１４０ｐは、上流から下流にかけて、低い両側の２個、高い真ん中の１個、低い両側の２個、・・・、高い真ん中の１個、低い両側の２個と３９列形成され、ひとつの面に５９個あり、上下２面あるので、全部で１０８個ある。このように、内部構造体１４０の平板上の上下面に設けられる複数の突起部１４０ｐの上面の高さは、管本体１１０の内壁の高さとほぼ等しい。つまり、収納体１１０の内部壁面の円弧にあわせて、総体として、中心が高く、外側が低くなっている。なお、突起部１４０ｐの上面を、管本体１１０の内壁面の円弧に対応するように、丸みを帯びるように加工してもよい。このようにすれば、流体が突起部１４０ｐの上面と管本体１１０の内壁面の間の空間を通り過ぎる量を減少させることが可能である。
【００１３】  この突起部１４０ｐの高さや配列（角度、間隔、一列に配置する個数など）は適宜変更でき、流体の流れ方向に対する突起部１４０ｐの配列の角度についても多少の傾きを列ごとにつけてジグザグするようにしてもよい。また、突起部１４０ｐの全体の個数も適宜に変更できる。複数の突起部１４０ｐの形状は、断面が菱形状の突起でなくても良く（例えば、三角形、多角形、その他）、このような変形は、以下に説明する他の実施形態においても同様に可能である。
【００１４】  このように構成された内部構造体１４０は、管本体１１０の円筒状の内部空間に配設される。必要に応じて、内部構造体１４０の管本体１１０へ固定するための固定部材を設けたり或いは固定構造等を採用したりするようにしてもよい。そして、このような流体供給デバイス１０では、管本体１１０の内部空間であって、内部構造体１４０の平板上の上下面の網状の突起部１４０ｐにて形成される空間が流路となるが、それは、交差流路１４０ｒとなっている。交差流路１４０ｒでの流体の流れの強さは、図３の上流（図面右手）から下流（図面左手）に向かって、左斜め上流から右斜め下流の方向に流れる強さと、右斜め上流から左斜め下流の方向に流れる強さは、ほぼ同じになる。なお、この２つの流れの方向の角度が上述の交差角（４１．１１°）になる。流体は、複数の突起部１４０ｐに衝突してせん断され、また、複数の交差流路１４０ｒで衝突、混合、分散を繰り返す。流体が複数の突起部１４０ｐによって形成された複数の狭い流路１４０ｒを通過することで、多数の微小な渦を発生させる。また、複数の突起部１４０ｐの多段の網状の配置によって、交差する流路１４０ｒで流体は交互に流れ左右にスイッチングするフリップフロップ現象も生じる。このような現象によって、流体の混合及び拡散を誘発する。突起部１４０ｐの上記構造は、異なる性質を有する二つ以上の流体を混合する場合にも有用である。
【００１５】  内部構造体１４０は、流体が、断面積が大きい上流側（本流体供給デバイス１０に接続される上流間の配管部材）から断面積が小さい下流側（本流体供給デバイス１０の複数の突起部１４０ｐの間に形成された交差流路１４０ｒ）へ流れるようにする構造を有する。この構造は流体の静圧力（ｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｕｒｅ）を変化させる。流体に外部エネルギーが加えられない状態での圧力、速度、及び位置エネルギーの関係は次のようなベルヌーイ方程式として表される。
0003233973.tif 000003
ここで、Ｐは流線内の一点での圧力、ρは流体の密度、Ｖはその点での流動の速度、ｇは重力加速度、ｈは基準面に対するその点の高さ、Ｋは定数である。上記方程式として表現されるベルヌーイ定理は、エネルギー保存法則を流体に適用したものであり、流れる流体に対して流線上ですべての形態のエネルギーの合計はいつも一定であるということを説明する。ベルヌーイ定理によると、断面積が大きい上流では、流体の速度が遅くて静圧は高い。これに対して、断面積が小さい下流では、流体の速度が速くなり静圧は低くなる。
【００１６】  流体が液体である場合、低くなった静圧が液体の飽和蒸気圧に到達すると液体の気化が始まる。このようにほぼ同一の温度において静圧がきわめて短い時間内に飽和蒸気圧より低くなって（水の場合、３０００−４０００Ｐａ）液体が急激に気化する現象をキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）と称する。本実施形態の流体供給デバイス１０の内部構造はこのようなキャビテーション現象を誘発する。キャビテーション現象によって液体のうちに存在する１００ミクロン以下の微小な気泡核を核として液体が沸騰し小さい気泡が多数生じる。気化によって発生する微細気泡（マイクロバブルやウルトラファインバブルからなるファインバブルを含む）は水の表面張力を低下させるため浸透性及び潤滑性を向上させる。浸透性の向上は結果的に冷却効率を増加させる。或いは、流体に予め空気その他の気体を注入し、多数の突起部１４０ｐとの流体の衝突によって溶存気体の遊離を起こさせ、多数の微細気泡を発生させることもできる。この場合も、発生する微細気泡は水の表面張力を低下させるため浸透性及び潤滑性を向上させる。浸透性の向上は結果的に冷却効率を増加させる。
【００１７】  以上の構成例では、管本体１１０及び内部構造体１４０は、弾性変形しない剛体としたが、それぞれ弾性体とすることもできる。例えば、管本体１１０を、弾性力を持つ長尺のホースとする。そして、内部構造体１１０も、弾性変形する弾性材料で形成する。このようにすれば、弾性変形するホース自体が流体を攪拌・拡散或いはせん断する、複数の流体を混合する、或いは微細気泡を流体内に発生することを行う流体供給デバイスとなる。
【００１８】  弾性材料として、シリコーンゴムやエラストマー材料、例えば、これに限定されるものではないが、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系樹脂、シリコーン樹脂、更にはセラミック等を用いることができる。これらの弾性材料で内部構造体１４０を製造するには、射出成型（インジェクションモールディング）による方法や、３Ｄプリンターによる方法も採用できる。上面側と下面側の２面を製造し、しかる後のこれらを貼り合わせして一体化することもできる。これらの手法で製造された内部構造体１４０は弾性力をもつため、ホースなど可撓性のある物品にこの流体供給デバイス１０を接続する（この場合、管本体１１０も弾性材料で形成する）ことや、かかる物品を長尺にして一体的に内部構造体１４０を内装設置することができる。このような変形は、以下に説明する他の実施形態においても同様に可能である。
【００１９】  次に、以下、本考案の他の一実施形態につき説明する。図４は流体供給デバイス２０を示し、管本体２１０は、円筒形の中空の管の形態を有する。その両端部には、流入側と流出側とのそれぞれの配管に接続される雄ねじ２１０ａ、２１０ｂとが形成されている。管本体２１０の構成は、上述した一構成例と同様なので詳細な説明は省略する。
【００２０】  管本体２１０には、内部構造体２４０が内部に固定される。本実施形態では、内部構造体２４０は、複数の内部構造体２４０−１、２４０−２、２４０−３、２４０−４が連結して配置される。図５では、４つであるが、それに限らずそれ以上またはそれ以下の複数の内部構造体を連ねることもできる。
【００２１】  図６に示す通り、各内部構造体２４０−１（〜２４０−４）は、上述した実施形態同様に、平面上の一つの面に形成される複数の上面及び底面（従って水平面の断面）が菱形の突起部２４０ｐが、上流から下流にかけて、高い真ん中の１個、低い両側の２個、高い真ん中の１個、低い両側の２個、・・・、高い真ん中の１個と９列配列され、ひとつの面に１３個あり、上下２面あるので、全部で２６個ある。そして、この網状の突起部２４０ｐによってその間に交差流路２４０ｒが形成される。このように、内部構造体２４０の平板上の上下面に設けられる複数の突起部２４０ｐの上面の高さは、管本体２１０の内壁の高さとほぼ等しい。つまり、収納体２１０の内部壁面の円弧にあわせて、総体として、中心が高く、外側が低くなっている。なお、突起部２４０ｐの上面を、管本体２１０の内部壁面の円弧に対応するように、丸みを帯びるように加工してもよい。このようにすれば、流体が突起部２４０ｐの上面と管本体１１０の内部壁面の間の空間を通り過ぎる量を減少させることが可能である。この突起部２４０ｐについての形状やその変形例については上述した実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００２２】  そして、各内部構造体２４０−１（〜２４０−４）には、上下端部に切り欠き２４０−１ａ、２４０−１ｂが形成されていて、下流側の内部構造体２４０−２の切り欠きと嵌合するようになっている。図５の通り、複数の内部構造体２４０−１〜２４０−４は、相互に９０度の回転がなされて接続されている。このような回転して接続することで、上流の内部構造体２４０−１の上下面での個別に特性が変化した流体が混合されて、下流の内部構造体の２４０−２の９０度回転した上下面に、分散供給されてより複雑な流体の流れとなり、流体の特性の変化に大きな影響を与える。以下同様に、下流の内部構造体２４０−３、２４０−４にて、上流の内部構造体からの上下面の流れが混合されながら分散されて与えられてより複雑な流体の流れとなる。
【００２３】  なお、本実施形態においても、管本体２１０と複数の内部構造体２４０−１〜２４０−４を弾性材料で構成して、全体的に弾性変形、或いは屈曲変形が可能であり、可撓性のホースに接続したり、或いは、ホースの内部に設けたりすることもできる。
【符号の説明】
【００２４】１０、２０  流体供給デバイス
１１０、２１０  管本体
１４０、２４０（２４０−１〜２４０−４）  内部構造体
１４０ｐ、２４０ｐ  突起部
１４０ｒ、２４０ｒ  交差流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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