(57)【要約】  気体や液体などの被搬送流体を噴出部から空間内へ噴き出し、噴出部から離れた目標箇所まで拡散を抑えつつ局所的に搬送することが可能な流体搬送装置および流体搬送方法を提供する。本発明では、噴出口２ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すことにより渦輪４を形成するとともに、搬送流体Ｆ０の外側に被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給することにより、被搬送流体Ｆ１が、噴出口２ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪４内へ直接的に格納され、渦輪４とともに搬送される。
2014017208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成する噴出部と、
前記搬送流体の外側に被搬送流体を前記搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給する被搬送流体供給手段と
を有する流体搬送装置。
【請求項２】
前記被搬送流体供給手段は、前記噴出部の壁面に沿って前記被搬送流体を吐出する流路である請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項３】
前記被搬送流体供給手段は、前記噴出部の壁面に設けられた加熱源または冷却源により前記被搬送流体を生成するものである請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項４】
噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成するとともに、前記搬送流体の外側に被搬送流体を前記搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給することを特徴とする流体搬送方法。
【請求項５】
被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出する第１の噴出口と、
前記第１の噴出口の外周部を囲むように前記第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成され、第２流体を環状噴流として噴出する第２の噴出口と
を有する流体搬送装置。
【請求項６】
前記第１の噴出口から噴出する被搬送流体の速度をＵｍ、前記第２の噴出口から噴出する第２流体の速度をＵａとしたとき、
０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２
である請求項５記載の流体搬送装置。
【請求項７】
前記第１の噴出口から噴出する被搬送流体のレイノルズ数は、０より大きく、かつ、２０００以下である請求項５記載の流体搬送装置。
【請求項８】
前記第１の噴出口から噴出する被搬送流体のレイノルズ数は、０より大きく、かつ、２０００以下である請求項６記載の流体搬送装置。
【請求項９】
前記被搬送流体を前記環状噴流内に維持したまま搬送する目標までの距離は、５０ｃｍ以上である請求項５から８のいずれか１項に記載の流体搬送装置。
【請求項１０】
第１の噴出口から被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出するとともに、前記第１の噴出口の外周部を囲むように前記第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成された第２の噴出口より、第２流体を環状噴流として噴出することを特徴とする流体搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体や液体などの被搬送流体を噴出部から空間内へ噴き出し、噴出部から離れた目標箇所まで拡散を抑えつつ局所的に搬送する流体搬送装置および流体搬送方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
被搬送気体を吹出口から目標箇所へ向けて空間中へ吹き出すことにより、その被搬送気体を目標箇所へ到達させる気体搬送方法として、例えば特許文献１には、吹出口から吹き出した被搬送気体を、環状であって、かつ、その環状の周方向に対し直交する断面の形態として環状形成気体が断面中心部周りで渦流状に回転する渦輪の状態で、目標箇所に向けて空間中を進行させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−３３２７５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の方法では、被搬送気体そのものをパルス状の流量変動により吹出口から吹き出させることにより、渦輪の形成と被搬送気体の渦輪内への格納を同時に行っているが、この方法では実際に被搬送気体を渦輪内に連続して格納することはできない。すなわち、従来の方法では、被搬送気体を離れた目標地点まで拡散を抑えながら連続的して搬送することは難しい。【０００５】
そこで、本発明においては、気体や液体などの被搬送流体を噴出部から空間内へ噴き出し、噴出部から離れた目標箇所まで拡散を抑えつつ局所的に搬送することが可能な流体搬送装置および流体搬送方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の流体搬送装置は、噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成する噴出部と、搬送流体の外側に被搬送流体を搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給する被搬送流体供給手段とを有するものである。また、本発明の流体搬送方法は、噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成するとともに、搬送流体の外側に被搬送流体を搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給することを特徴とする。【０００７】
これらの発明によれば、搬送流体の外側に搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給された被搬送流体が、噴出口で搬送流体が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。【０００８】
ここで、被搬送流体供給手段は、噴出部の壁面に沿って被搬送流体を吐出する流路であることが望ましい。これにより、噴出部の壁面に沿って吐出された被搬送流体を中心に噴出口で搬送流体が巻き上がることによって渦輪が形成されるので、被搬送流体が渦輪の中心部へ格納される。【０００９】
また、加熱された流体または冷却された流体を目標箇所まで搬送する際には、被搬送流体供給手段は、噴出部の壁面に設けられた加熱源または冷却源により前記被搬送流体を生成するものとすることができる。これにより、渦輪を形成する搬送流体を噴出部の壁面に設けられた加熱源または冷却源により加熱または冷却することで、この搬送流体の加熱または冷却された部分を中心に巻き込んで渦輪を形成することができる。【００１０】
また、本発明の別の流体搬送装置は、被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出する第１の噴出口と、第１の噴出口の外周部を囲むように第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成され、第２流体を環状噴流として噴出する第２の噴出口とを有するものである。【００１１】
また、本発明の別の流体搬送方法は、第１の噴出口から被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出するとともに、第１の噴出口の外周部を囲むように第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成された第２の噴出口より、第２流体を環状噴流として噴出することを特徴とする。【００１２】
これらの発明によれば、第２の噴出口から噴出される環状噴流が、エアーカーテンとしての役割を果たし、第１の噴出口から層流噴流となる条件で噴出される被搬送流体（以下、「主噴流」ともいう。）の拡散を抑えるので、被搬送流体を環状噴流内に維持したまま局所的に搬送することが可能となる。【００１３】
ここで、第１の噴出口から噴出する被搬送流体（主噴流）の速度（第１の噴出口から噴出する被搬送流体の体積流量を第１の噴出口の断面積で除算したもの）をＵｍ、第２の噴出口から噴出する第２流体（環状噴流）の速度（第２の噴出口から噴出する第２流体の体積流量を第２の噴出口の断面積で除算したもの）をＵａとしたとき、
０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２
であることが望ましい。より好ましくは、Ｕａ／Ｕｍ≦１である。【００１４】
最適な速度比は、主噴流の速度によって変化するが、実用範囲内の噴出速度において、第１の噴出口の直径Ｄに対して、１０Ｄの被搬送距離まで拡散を完全に防御するためには、０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２とする。なお、Ｕａ／Ｕｍ＝０．７５が目標距離まで被搬送流体を環状噴流内に維持したまま局所的に搬送するための最適な速度比である。なお、Ｕａ／Ｕｍ≧１になると、環状噴流のエアーカーテンとしての機能は徐々に低下して、Ｕａ／Ｕｍ＞２ではほとんど機能しなくなる。また、Ｕａ／Ｕｍ＜０．２５では、拡散は抑制されるものの１０Ｄの被搬送距離まで拡散を完全に防御することができなくなる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の流体搬送装置および流体搬送方法によれば、噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成するとともに、搬送流体の外側に被搬送流体を搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給することにより、搬送流体の外側に搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給された被搬送流体が、噴出口で搬送流体が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、被搬送流体を渦輪とともに噴出口から離れた目標箇所まで拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。【００１６】
また、本発明の別の流体搬送装置および流体搬送方法では、第１の噴出口から被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出するとともに、第１の噴出口の外周部を囲むように第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成された第２の噴出口より、第２流体を環状噴流として噴出することにより、環状噴流がエアーカーテンとしての機能を果たし、被搬送流体の拡散を抑えて、被搬送流体を環状噴流内に維持したまま局所的に搬送することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図２】図１のノズルのＢ−Ｂ’断面図である。
【図３Ａ】図１のノズルの先端部の変形例を示すＡ部拡大図である。
【図３Ｂ】図１のノズルの先端部の変形例を示すＡ部拡大図である。
【図４Ａ】図１の流体搬送装置による流体搬送の様子を示す説明図である。
【図４Ｂ】図１の流体搬送装置による流体搬送の様子を示す説明図である。
【図４Ｃ】図１の流体搬送装置による流体搬送の様子を示す説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図７Ａ】図６の被搬送流体を供給するノズルの例を示す縦断面図である。
【図７Ｂ】図６の被搬送流体を供給するノズルの例を示す縦断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図９】本発明の第５実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図１１Ａ】本発明の実施例における数値シミュレーションのための計算格子モデルの外観図である。
【図１１Ｂ】本発明の実施例における数値シミュレーションのための計算格子モデルの外観図である。
【図１１Ｃ】本発明の実施例における数値シミュレーションのための計算格子モデルの外観図である。
【図１２】本発明の実施例として用いた噴流の流量変動の波形図である。
【図１３Ａ】無次元渦度分布を用いた水中における渦輪（水渦輪）の形成過程を示す図である。
【図１３Ｂ】無次元渦度分布を用いた水中における渦輪（水渦輪）の形成過程を示す図である。
【図１３Ｃ】無次元渦度分布を用いた水中における渦輪（水渦輪）の形成過程を示す図である。
【図１４Ａ】渦輪到達位置の位相変化を示す図である。
【図１４Ｂ】渦輪直径の位相変化を示す図である。
【図１５Ａ】無次元渦度分布を用いた空気中における渦輪（空気渦輪）の形成過程を示す図である。
【図１５Ｂ】無次元渦度分布を用いた水中における渦輪（水渦輪）の形成過程を示す図である。
【図１６】渦輪の無次元循環と脈動噴流のストローハル数Ｓｔｒの関係を示す図である。
【図１７Ａ】渦輪の循環が最大となる脈動条件における空気渦輪の形成過程を示す図である。
【図１７Ｂ】渦輪の循環が最大となる脈動条件における空気渦輪の形成過程を示す図である。
【図１８Ａ】熱流体を渦輪内へ格納するための方法を示す概略図である。
【図１８Ｂ】熱流体を渦輪内へ格納するための方法を示す概略図である。
【図１８Ｃ】熱流体を渦輪内へ格納するための方法を示す概略図である。
【図１９Ａ】熱流体の渦輪内への格納結果を示す図である。
【図１９Ｂ】熱流体の渦輪内への格納結果を示す図である。
【図１９Ｃ】熱流体の渦輪内への格納結果を示す図である。
【図１９Ｄ】熱流体の渦輪内への格納結果を示す図である。
【図１９Ｅ】熱流体の渦輪内への格納結果を示す図である。
【図２０】方法４の場合における渦輪中心点温度と渦輪の到達距離の関係を示す図である。
【図２１】本発明の第７実施形態における流体搬送装置を構成する二重ノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。
【図２２】図２１の二重ノズルの先端部から噴出される流体の可視化写真を示す図である。
【図２３】単ノズルの噴出口からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【図２４】二重ノズルの第１，第２の噴出口からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【図２５】二重ノズルの第１，第２の噴出口からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１８】
Ｆ０  搬送流体
Ｆ１  被搬送流体
１、５，９，１２，１５，１９  流体搬送装置
２，６，７，１０，１１，１３，１６，２０  ノズル
２ａ，６ａ，７ａ，１０ａ，１１ａ，１３ａ，１６ａ，２０ａ  噴出口
２ｂ，６ｂ，１０ｂ，１３ｂ，１６ｂ，２０ｂ  内壁面
２ｃ，１０ｃ，１３ｃ，１６ｃ，２０ｃ  外壁面
３，８  流路
３ａ，８ａ  噴出口
４  渦輪
１４，１７  小空間
１４ａ，１７ａ  開口部
１８  フィルタ材
２１  加熱源
３０  二重ノズル
３１  第１の噴出口
３２  第２の噴出口
４０  単ノズル
４１  噴出口
【発明を実施するための形態】
【００１９】
（実施の形態１）
図１は本発明の第１実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図、図２は図１のノズルのＢ−Ｂ’断面図である。図１および図２に示すように、本発明の第１実施形態における流体搬送装置１は、噴出口２ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すことにより渦輪を形成する噴出部としての円筒状のノズル２を備える。また、流体搬送装置１は、噴出口２ａの近傍の搬送流体Ｆ０の外側に被搬送流体Ｆ１を供給する被搬送流体供給手段として、ノズル２の内壁面２ｂに沿って被搬送流体Ｆ１を吐出する流路３を有する。
【００２０】
流路３は、図２に示すように円筒状のノズル２の壁内に形成された環状の小流路である。被搬送流体Ｆ１は、ノズル２の内側の搬送流体Ｆ０の流れ場に向かって流路３の噴出口３ａから送り出される。流路３の噴出口３ａのノズル２の噴出口２ａからの距離ａ、流路３のノズル２への合流角度θおよび流路３の幅ｂは任意に設定することが可能であるが、被搬送流体Ｆ１がノズル２の内壁面２ｂに沿って噴出口２ａまで運ばれるように設定することが望ましい。なお、流路３は全周に渡って環状に形成せずに、部分的または所定間隔を設けて形成しても良い。
【００２１】
搬送流体Ｆ０による渦輪の連続形成は、噴出口２ａより噴出させる搬送流体Ｆ０の噴出流量を時間変動させることによって行う。流量変動の波形は、例えば、以下の周期的、間欠的あるいは任意に変動する波形を用いることが可能である。
（１）正弦波形
（２）正弦波形の立ち上がりまたは立下りの加速度を変化させた波形
（３）方形波形
（４）三角波形
（５）台形状の波形
（６）上記（１）〜（５）の波形において、各周期の間に流量が零の停止区間を含んだ間欠状の波形
（７）上記（１）〜（６）の波形を組み合わせた波形
また、形成される渦輪の大きさ、体積、進行速度、強さ（減衰し難さ）および到達可能距離は、以上で示した波形の振幅、周期、間欠期間の長さおよび波形の組み合わせの順番を変化させることによって調節することが可能である。
【００２２】
被搬送流体Ｆ１は、例えば、流路３の上流側に任意の圧力をかけて加圧したり、流れの流量変動に合わせて流路３の上流側の圧力を変動させながら加圧したりすることにより、噴出口３ａから搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で送り出される。あるいは、ノズル２内の流れの変動によって生じる圧力差を利用して加圧することなく送り出すことも可能である。
【００２３】
渦輪の連続形成は、噴出口２ａより噴出させる搬送流体Ｆ０の噴出流量を一定として、流路３より送り出される被搬送流体Ｆ１の噴出流量を、搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で時間変動させることによっても可能である。被搬送流体Ｆ１の噴出流量の変動波形は、上記（１）〜（７）の波形を用いることが可能である。
【００２４】
なお、ノズル２の先端部は、図１のＡ部に示すようにノズル２の中心軸に対して垂直とする他、図３Ａに示すように外壁面２ｃ側をテーパ状としたり、図３Ｂに示すように内壁面２ｂ側をテーパ状としたりする場合もある。なお、綺麗な渦輪を形成するためには、図３Ａに示すものが最も望ましく、次に望ましいものは図１のＡ部に示すものである。また、ノズル２に代えてオリフィス等の噴出部とすることも可能である。
【００２５】
図４Ａ〜図４Ｃは図１の流体搬送装置１による流体搬送の様子を示す説明図である。流路３から被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給しつつ、前述のように例えば間欠的に噴出口３ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、図４Ａに示すように被搬送流体Ｆ１が、噴出口３ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪４内へ直接的に格納され、図４Ｂに示すように渦輪４とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、図４Ｃに示すように、所定の時間間隔で連続的に噴出口３ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００２６】
なお、本実施形態においては、被搬送流体Ｆ１を吐出する流路３の噴出口３ａをノズル２の内壁面２ｂに設けた構成としているが、噴出口３ａはノズル２の外壁面２ｃ側に設けたり、内壁面２ｂおよび外壁面２ｃの両方に設けたりすることも可能である。要するに、搬送流体Ｆ０の外側に被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給して、噴出口３ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪４内へ直接的に格納されるように構成すれば良い。
【００２７】
（実施の形態２）
図５は本発明の第２実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。図５に示すように、本発明の第２実施形態における流体搬送装置５は、円筒状のノズル６の内側にさらに円筒状のノズル７を備えている。搬送流体Ｆ０は内側のノズル７によって供給され、間欠的にノズル６の噴出口６ａから空間内へ噴き出される。被搬送流体Ｆ１は、ノズル６とノズル７との間に形成される環状の流路８から搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給される。
【００２８】
または、搬送流体Ｆ０はノズル７より噴出流量を一定として供給され、ノズル６の噴出口６ａから空間中へ一定流量で噴き出される。被搬送流体Ｆ１は、環状の流路８から搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で間欠的に供給される。
【００２９】
なお、流路８の噴出口８ａからノズル６の噴出口６ａまでの距離（ノズル７の噴出口７ａから噴出口６ａまでの距離）ａ、および、流路８の幅ｂは任意に設定することが可能であるが、被搬送流体Ｆ１がノズル６の内壁面６ｂに沿って噴出口６ａまで運ばれるように設定することが望ましい。また、被搬送流体Ｆ１の流路８からの送り出し方法については、第１実施形態と同様である。さらに、ノズル６，７の先端部の形状についても、第１実施形態と同様である。
【００３０】
このような構成においても、流路８から被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給しつつ、間欠的に噴出口６ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口６ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口６ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００３１】
または、ノズル７より供給される搬送流体Ｆ０の噴出流量を一定として、ノズル６の噴出口６ａから空間内へ一定流量で噴出させつつ、流路８から供給される被搬送流体Ｆ１の噴出流量を、搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で間欠的に供給することによっても搬送流体Ｆ０が巻き上がって渦輪の形成が行われ、かつ被搬送流体Ｆ１の渦輪内への直接的な格納が可能となる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、搬送流体Ｆ０を供給するノズル７の噴出口７ａがノズル６の噴出口６ａよりも内側に配置された構成であるが、ノズル７の噴出口７ａがノズル６の噴出口６ａよりも外側に配置された構成や、ノズル７の噴出口７ａとノズル６の噴出口６ａとは同一面上に配置された構成とすることも可能である。この場合も同様に、ノズル６とノズル７との間に形成される環状の流路８から搬送流体Ｆ０の外側へ被搬送流体Ｆ１が搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給されることにより、ノズル７の噴出口７ａから空間内へ噴き出される搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ、被搬送流体Ｆ１が直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。
【００３３】
（実施の形態３）
図６は本発明の第３実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。図６に示すように、本発明の第３実施形態における流体搬送装置９は、間欠的に空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出す円筒状のノズル１０の内壁面１０ｂ上に、被搬送流体Ｆ１を供給する流路を構成するノズル１１を設けたものである。ノズル１１は、図７Ａに示すように、内壁面１０ｂ上に１個または所定間隔で複数個の円管形状の噴出口１１ａを配置した構成や、図７Ｂに示すように、内壁面１０ｂに沿う円環形状の噴出口１１ａを配置した構成とすることが可能である。
【００３４】
または、搬送流体Ｆ０はノズル１０から空間中へ一定流量で噴き出される。被搬送流体Ｆ１は、ノズル１１の噴出口１１ａから搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で間欠的に供給される。
【００３５】
なお、ノズル１１の噴出口１１ａからノズル１０の噴出口１０ａまでの距離ａ、ノズル１０の内壁面１０ｂからノズル１１の噴出口１１ａの中央までの高さｃ、円環形状の噴出口１１ａの内径φｄおよび円環形状の噴出口１１の幅ｅは、任意に設定することが可能であるが、ノズル１１の噴出口１１ａから噴出される被搬送流体Ｆ１がノズル１０の内壁面１０ｂに沿って噴出口１０ａまで運ばれるように設定することが望ましい。また、被搬送流体Ｆ１のノズル１１からの送り出し方法については、第１実施形態と同様である。さらに、ノズル１０の先端部の形状についても、第１実施形態と同様である。
【００３６】
このような構成においても、ノズル１１の噴出口１１ａから被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給しつつ、間欠的に噴出口１０ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口１０ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口１０ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００３７】
または、ノズル１１の噴出口１１ａから被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度の条件で間欠的に供給しつつ、噴出口１０ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を一定流量で噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口１０ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口１０ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００３８】
なお、本実施形態においては、被搬送流体Ｆ１を吐出するノズル１１をノズル１０の内壁面１０ｂに設けた構成としているが、ノズル１１をノズル１０の外壁面１０ｃ側に設けたり、内壁面１０ｂおよび外壁面１０ｃの両方に設けたりすることも可能である。要するに、搬送流体Ｆ０の外側へ被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給して、噴出口１０ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納されるように構成すれば良い。
【００３９】
（実施の形態４）
図８は本発明の第４実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。図８に示すように、本発明の第４実施形態における流体搬送装置１２は、間欠的に空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出す円筒状のノズル１３の壁面内に被搬送流体Ｆ１を供給する流路を構成する小空間１４を設けたものである。ノズル１３の内壁面１３ｂには、小空間１４より被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ供給するための孔やスリットなどの開口部１４ａが設けられている。
【００４０】
または、搬送流体Ｆ０はノズル１３から空間中へ一定流量で噴き出される。被搬送流体Ｆ１は、小空間１４に設けた開口部１４ａから搬送流体Ｆ０の外側に搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で間欠的に供給される。
【００４１】
なお、小空間１４の寸法および体積、開口部１４ａの寸法、設置位置、設置間隔および個数は、任意に設定することが可能であるが、開口部１４ａから噴出される被搬送流体Ｆ１がノズル１３の内壁面１３ｂに沿って噴出口１３ａまで運ばれるように設定することが望ましい。また、被搬送流体Ｆ１の送り出し方法については、第１実施形態と同様である。さらに、ノズル１３の先端部の形状についても、第１実施形態と同様である。
【００４２】
このような構成においても、小空間１４の開口部１４ａから被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給しつつ、間欠的に噴出口１３ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口１３ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口１３ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００４３】
または、小空間１４の開口部１４ａから被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度となる条件で間欠的に供給しつつ、噴出口１３ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を一定流量で噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口１３ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口１３ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施形態においては、小空間１４から被搬送流体Ｆ１を噴出する開口部１４ａをノズル１３の内壁面１３ｂに設けた構成としているが、ノズル１３の外壁面１３ｃ側に設けたり、内壁面１３ｂおよび外壁面１３ｃの両方に設けたりすることも可能である。要するに、搬送流体Ｆ０の外側に被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給して、噴出口１３ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納されるように構成すれば良い。
【００４５】
（実施の形態５）
図９は本発明の第５実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。図９に示すように、本発明の第５実施形態における流体搬送装置１５は、間欠的に空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出す円筒状のノズル１６の壁面内に被搬送流体Ｆ１を供給する流路を構成する小空間１７を設けたものである。ノズル１６の内壁面１６ｂ
には、小空間１７より被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ供給するための開口部１７ａが設けられている。また、この開口部１７ａには、多孔質材、繊維材や浸透膜等により構成されたフィルタ材１８が設けられている。
【００４６】
なお、小空間１７の寸法および体積、開口部１７ａおよびフィルタ材１８の寸法、設置位置、設置間隔および個数は、任意に設定することが可能であるが、開口部１７ａからフィルタ材１８を介して噴出される被搬送流体Ｆ１がノズル１６の内壁面１６ｂに沿って噴出口１６ａまで運ばれるように設定することが望ましい。また、被搬送流体Ｆ１の送り出し方法については、第１実施形態と同様である。さらに、ノズル１６の先端部の形状についても、第１実施形態と同様である。
【００４７】
このような構成においても、小空間１７の開口部１７ａからフィルタ材１８を介して被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の外側へ搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給しつつ、間欠的に噴出口１６ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、被搬送流体Ｆ１が、噴出口１６ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口１６ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、小空間１７から被搬送流体Ｆ１を噴出する開口部１７ａおよびフィルタ材１８をノズル１６の内壁面１６ｂに設けた構成としているが、ノズル１６の外壁面１６ｃ側に設けたり、内壁面１６ｂおよび外壁面１６ｃの両方に設けたりすることも可能である。要するに、搬送流体Ｆ０の外側に被搬送流体Ｆ１を搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給して、噴出口１６ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納されるように構成すれば良い。
【００４９】
（実施の形態６）
図１０は本発明の第６実施形態における流体搬送装置を構成するノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。本発明の第６実施形態における流体搬送装置１９は、加熱された流体を目標箇所まで搬送するものであり、図１０に示すように、間欠的に空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出す円筒状のノズル２０の内壁面２０ｂおよび外壁面２０ｃに加熱源２１を設けたものである。なお、加熱源２１を設ける領域の寸法、設置位置および設置面積は、任意に設定することが可能である。また、ノズル２０の先端部の形状については、第１実施形態と同様である。
【００５０】
このような構成において、間欠的にノズル２０の噴出口２０ａから空間内へ搬送流体Ｆ０を噴き出すと、ノズル２０の内周面２０ｂおよび外周面２０ｃに加熱源２１により加熱された被搬送流体Ｆ１が生成される。そして、この生成された被搬送流体Ｆ１が、噴出口２０ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納され、渦輪とともに搬送される。これを間欠的に行うことにより、所定の時間間隔で連続的に噴出口２０ａから離れた目標箇所まで被搬送流体Ｆ１の拡散を抑えつつ、局所的に搬送することが可能となる。
【００５１】
なお、本実施形態においては、加熱源２１をノズル２０の内周面２０ｂおよび外周面２０ｃの両方に設けた構成としているが、いずれか一方にのみ設けた構成とすることも可能である。要するに、搬送流体Ｆ０の外側に加熱された被搬送流体Ｆ１を生成させて、搬送流体Ｆ０の中心の速度よりも低速度で供給し、噴出口２０ａで搬送流体Ｆ０が巻き上がることによって形成される渦輪内へ直接的に格納されるように構成すれば良い。また、加熱源２１に代えて冷却源を設けた構成とすることで、冷却された流体を目標箇所まで搬送することが可能となる。
【００５２】
（実施の形態７）
図２１は本発明の第７実施形態における流体搬送装置を構成する二重ノズルの噴出口近傍の拡大断面図である。本発明の第７実施形態における流体搬送装置は、図２１に示すように、第１の噴出口３１と、第１の噴出口３１の外周部を囲むように形成された環状の第２の噴出口３２とからなる二重ノズル３０を備える。なお、本実施形態においては、第１の噴出口３１は円筒状であり、第２の噴出口３２は第１の噴出口３１と中心軸が同軸で、第１の噴出口３１の直径の１／２以下の幅で形成された円環状である。
【００５３】
第１の噴出口３１からは、被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出する。具体的には、第１の噴出口３１から噴出する被搬送流体のレイノルズ数Ｒｅ（＝ρＵ０Ｄ／μ＝Ｕ０Ｄ／ν，ρ：密度，Ｕ０：噴流の断面平均速度，Ｄ：噴出口３１の直径，μ：粘性係数，ν：動粘性係数）を、０より大きく、かつ、２０００以下とする。一方、第２の噴出口３２からは、第１の噴出口３１から噴出する被搬送流体とは別の第２流体を環状噴流として噴出する。なお、第２流体は、被搬送流体と同じ流体とすることも可能である。
【００５４】
ここで、第１の噴出口３１から噴出する被搬送流体の速度をＵｍ、第２の噴出口３２から噴出する第２流体の速度をＵａとしたとき、被搬送流体の速度Ｕｍと第２流体の速度Ｕａの比Ｕａ／Ｕｍが、
０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２
となるようにする。
【００５５】
図２２は図２１の二重ノズル３０の先端部から噴出される流体の可視化写真を示している。図２２に示すように、本実施形態における流体搬送装置では、第２の噴出口３２から噴出される環状噴流がエアーカーテンとして機能し、第１の噴出口３１から層流噴流となる条件で噴出される被搬送流体の拡散を抑えるので、被搬送流体を環状噴流内に維持したまま拡散を抑えつつ局所的に搬送することが可能である。
【００５６】
なお、被搬送流体の拡散状況はＵａ／Ｕｍによって変化するが、Ｕａ／Ｕｍ＝０．７５が目標距離まで被搬送流体を環状噴流内に維持したまま拡散を抑えつつ局所的に搬送するための最適な速度比である。本実施形態における流体搬送装置では、二重ノズル３０の先端から５０ｃｍ以上の離れた箇所を、目標距離として、被搬送流体を環状噴流内に維持したまま搬送することが可能である。
【００５７】
また、噴出口の流れ方向に対する位置について、第１の噴出口３１の位置と第２の噴出口３２の位置は、図２１に示すように同一位置とするのが望ましいが、噴出口３１の直径の範囲内であれば両者の噴出口の位置に差が生じても、第２の噴出口３２から噴出される環状噴流がエアーカーテンとして機能し、第１の噴出口３１から層流噴流となる条件で噴出される被搬送流体の拡散を抑えることが可能である。
【００５８】
また、第１の噴出口３１の位置および第２の噴出口３２の先端部は、ノズルの外壁面側をテーパ状としたり、ノズルの内壁面をテーパ状としたりする場合もある。なお、被搬送流体の拡散を抑えるためには、図２１に示すものが最も望ましく、次に望ましいものはノズルの外壁面側をテーパ状としたものである。また、ノズルに代えてオリフィス等の噴出部とすることも可能である。
【００５９】
本実施形態における流体搬送装置は、手術中の患者の清潔な皮膚面に清潔な温風を非接触で搬送して、温めることで、従来、体温低下の危険性が高かった広範囲熱傷患者の体温を維持でき、安全な患者管理に貢献できる可能性がある。同様の使い方として、物理的な覆いが少なく、管理の容易な新しい保育器に利用できる可能性もある。内視鏡手術の際に、内視鏡の周囲から清潔で乾燥した温風を搬送し、その外層からは、加湿した温風を搬送することで、患者を温め、体温低下を防ぎながら、内視鏡の曇りを防止し、腹腔内の環境を生理的に保つことも可能であり、液体を流す内視鏡の場合にも、内視鏡の視野の周囲に温度管理した液流を作ることで、体温調節効果と、視野を邪魔する出血を視野の外に除ける効果が期待でき、安全な患者管理と、手術の操作性を改善することが期待できる。
【００６０】
また、悪環境下の工場内または作業現場における作業員、および不純物質やアレルギー物質を含んだ大気中で活動する人に対して汚染物質、不純物質およびアレルギー物質を除去した新鮮な空気を直接的に供給するための空気清浄装置として利用したり、ビニルハウス内で調温した二酸化炭素をピンポイントで農作物に向けて搬送し、農作物の温度管理や成長促進に利用したりすることも可能である。
【００６１】
なお、本実施形態においては、第１の噴出口３１は真円筒状であり、第２の噴出口３２は第１の噴出口３１と中心軸が同軸の真円環状であるが、第１の噴出口３１および第２の噴出口３２の形状はこれらに限られない。例えば、第１の噴出口３１の断面を楕円状とし、第２の噴出口３２をこれに対応する環状としたり、第１の噴出口３１の断面を多角形状とし、第２の噴出口３２をこれに対応する環状としたりすることも可能である。これらの場合、第２の噴出口３２の幅は、第１の噴出口３１の内接円の直径の１／２以下とする。
【００６２】
次に、本実施形態における二重ノズル３０の速度比Ｕａ／Ｕｍと被搬送流体の拡散状況について詳細に説明する。
【００６３】
（１）層流噴流の速度分布と被搬送流体の拡散
まず、比較のために単ノズル（一重ノズル）の先端から被搬送流体を層流噴流として噴出した場合について説明する。図２３は、単ノズルの先端から被搬送流体を層流噴流として噴出した場合の、ノズルの中心軸を含んだ縦断面上におけるノズル噴出口からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【００６４】
図２３に示すように、単ノズル４０の噴出口４１（Ｚ＝０）における噴流（被搬送流体）の速度分布は、０≦ｒ≦Ｄ／２（ｒ：単ノズル４０の中心軸からの距離，Ｄ：噴出口４１の直径）では速度Ｕ０の一様な分布となり、単ノズル４０の内壁よりも外側のｒ＞Ｄ／２ではわずかな幅の中（図中の破線Ａ−Ａ’間）で速度が急激に小さくなって０となる分布を示しており、その形状は長方形状（三次元では円柱状）に近い形状を示している。
【００６５】
このとき、速度が急激に変化している被搬送流体と周囲の流体との間（破線Ａ−Ａ’間）では、速度差により大きなせん断力が働いて流体の混合効果が生じる。この混合効果は被搬送流体が半径方向外側（ｒが正の方向）に拡がる作用、すなわち被搬送流体の拡散を発生させる。そして、被搬送流体の混合効果は下流に進むにつれて徐々に進行し、これにより被搬送流体の速度は、半径外側から徐々に低下し、反対に周囲流体の速度は徐々に増加する。この結果として、流体の混合が生じている領域の幅（破線Ａ−Ａ’間の幅）は、下流に進むにつれて拡がり（すなわち拡散する）、反対に速度がＵ０の一様分布を示す領域の幅は小さくなる。さらに下流に進んでＺ＝１０Ｄの位置では、速度がＵ０の一様分布を示す領域は消滅する。これよりも下流の位置では、噴流の最大速度Ｕ１はＵ０よりも小さくなり、また被搬送流体の拡散は急激に進んで破線Ａ−Ａ’間の幅は急激に増加する。
【００６６】
上述した速度分布の変化は、被搬送流体の噴出速度Ｕ０をレイノルズ数Ｒｅ（＝Ｕ０Ｄ／ν）≦１５００となる条件で設定した場合にみられる。ここで、Ｄは単ノズル４０の噴出口４１の直径を、νは被搬送流体の動粘性係数である。一方、被搬送流体の噴出速度Ｕ０をＲｅ＞１５００と設定して破線Ａ−Ａ’間の速度差を大きくした場合には、被搬送流体と周囲流体との間では非常に大きなせん断力が働くことによって流体の混合効果が強くなり、結果として被搬送流体は急激に拡散する。
【００６７】
（２）二重ノズルより噴出した噴流の速度分布と被搬送流体の拡散
次に、本実施形態における二重ノズル３０について説明する。
【００６８】
［環状噴流速度Ｕａ／主噴流速度Ｕｍ≦１の場合］
図２４は、二重ノズル３０の第１の噴出口３１から被搬送流体Ａを断面平均速度Ｕｍの主噴流（層流噴流）として、第２の噴出口３２から第２流体としての流体Ｂを断面平均速度Ｕａの環状噴流として、両噴流の速度比Ｕａ／Ｕｍ≦１の条件で流体Ｃ中に噴出させた場合の第１，第２の噴出口３１，３２からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【００６９】
図２４に示すように、二重ノズル３０の第１の噴出口３１（Ｚ＝０）における主噴流（被搬送流体Ａ）の速度分布は、０≦ｒ≦Ｄｍ／２（Ｄｍ：第１の噴出口３１の直径）では速度Ｕｍ１の一様な分布となり、ｒ＞Ｄｍ／２ではわずかな幅の中（図中の破線Ｅ−Ｅ’間）で速度が急激に小さくなって０となる分布を示しており、その形状は長方形状（三次元では円柱状）に近い形状を示している。同様に、二重ノズル３０の第２の噴出口（Ｚ＝０）における環状噴流（流体Ｂ）の速度分布も、Ｄｍ／２＜ｒ≦Ｄａ／２では速度Ｕａ１の一様な分布となり、ｒ＞Ｄａ／２ではわずかな幅の中で速度が急激に小さくなって０となる分布を示しており、その形状は長方形状（三次元ではｒ＜Ｄｍ／２の範囲が貫かれた円柱状）に近い形状を示している。
【００７０】
このとき、環状噴流の半径外側（流体Ｂと流体Ｃの境界部）では、層流噴流の場合と同様に、速度差によって生じたせん断力に起因して流体の混合効果が発生し、この効果により流体Ｂは半径外側に、流体Ｃは半径内側に拡散する。この混合効果は下流方向に進むにつれて徐々に進行し、これにより流体Ｂの速度は半径外側から徐々に低下し、反対に流体Ｃの速度は徐々に増加する。この結果として、流体の混合が生じている領域の幅（破線Ｅ’−Ｆ間の幅）は拡がり、速度がＵａ１の一様分布を示す領域の幅は小さくなる。
【００７１】
一方、主噴流と環状噴流の間では、やはり速度差によって生じたせん断力に起因して流体の混合効果が発生し、これによって被搬送流体Ａは半径外側に、流体Ｂは半径内側に徐々に拡散する。しかしながら、流体の拡散が進むと両流体の境界部における速度差は小さくなるので、速度差によって生じる流体の混合効果も小さくなり、その結果として両流体の拡散がある程度抑制されて拡散領域の幅（破線Ｅ−Ｅ’間の幅）が小さい状態を保つことができる。この拡散の抑制は、流体Ｂの半径外側の拡散が進むまで続く。
【００７２】
以上の結果より、二重ノズルにより被搬送流体Ａを主噴流、流体Ｂを環状噴流として両噴流の速度比Ｕａ／Ｕｍ≦１の条件で流体Ｃ中に噴出させた場合には、流体Ｂの拡散が進むまでは流体Ｂがエアーカーテンと同様の効果を示すことから被搬送流体Ａの拡散が抑制されるために、被搬送流体Ａを層流噴流として噴出させた場合に比べて拡散する範囲を抑制することができる。なお、以上で示した被搬送流体Ａの拡散抑制の効果は、流体Ｂと流体Ｃが同質の場合でも同様に得ることができ、被搬送流体Ａと流体Ｂが同質の場合でも同様に得ることができる。
【００７３】
［１＜Ｕａ／Ｕｍ≦２の場合］
図２５は、二重ノズル３０の第１の噴出口３１から被搬送流体Ａを断面平均速度Ｕｍの主噴流（層流噴流）として、第２の噴出口３２から第２流体としての流体Ｂを断面平均速度Ｕａの環状噴流として、両噴流の速度比１＜Ｕａ／Ｕｍ≦２の条件で流体Ｃ中に噴出させた場合の第１，第２の噴出口３１，３２からの距離Ｚに対する速度分布の変化を示す説明図である。
【００７４】
図２５に示すように、二重ノズル３０の第１，第２の噴出口３１，３２（Ｚ＝０）における主噴流および環状噴流の速度分布の形状は、速度の値の違いを除けばＵａ／Ｕｍ≦１の場合と似ている。主噴流（被搬送流体Ａ）の速度分布は、０≦ｒ≦Ｄｍ／２では速度Ｕｍ１の一様な分布となり、ｒ＞Ｄｍ／２ではわずかな幅の中（図中の破線Ｄ−Ｄ’間）で速度が急激に小さくなって０となる分布を示しており、その形状は長方形状（三次元では円柱状）に近い形状を示している。同様に、環状噴流（流体Ｂ）の速度分布も、Ｄｍ／２＜ｒ≦Ｄａ／２では速度Ｕａ１の一様な分布となり、ｒ＞Ｄａ／２ではわずかな幅の中で速度が急激に小さくなって０となる分布を示しており、その形状は長方形状（三次元ではｒ＜Ｄｍ／２の範囲が貫かれた円柱状）に近い形状を示している。
【００７５】
このとき、環状噴流の半径外側（流体Ｂと流体Ｃの境界部）では、この速度比の条件においても層流噴流の場合と同様に、速度差によって生じたせん断力に起因して流体の混合効果が発生し、この効果により流体Ｂは半径外側に、流体Ｃは半径内側に拡散する。この混合効果は下流方向に進むにつれて徐々に進行し、これにより流体Ｂの速度は半径外側から徐々に低下し、反対に流体Ｃの速度は徐々に増加する。この結果として、流体の混合が生じている領域の幅（破線Ｅ’−Ｆ間の幅）は拡がり、速度がＵａ１の一様分布を示す領域の幅は小さくなる。
【００７６】
一方、主噴流と環状噴流の間では、やはり速度差によって生じたせん断力に起因して流体の混合効果が発生し、これによって被搬送流体Ａは半径外側に、流体Ｂは半径内側に徐々に拡散する。しかしながら、この速度比の条件における被搬送流体Ａの拡散量はＵａ／Ｕｍ≦１の場合よりも多い。この理由は、流体Ｂの速度の方が高くなったことによって被搬送流体Ａを引き込む量、すなわち高速度の流体Ｂに引っ張られて流体Ｂ中に流入する被搬送流体Ａの量が増加したためである。
【００７７】
そして、下流方向の位置が第１，第２の噴出口３１，３２より離れるにつれて、流体の拡散は進んで被搬送流体Ａと流体Ｂの境界部における速度差が小さくなるので、速度差によって生じる流体の混合効果も小さくなり、その結果として被搬送流体Ａおよび流体Ｂの拡散がある程度抑制されて拡散領域の半径方向の拡がり（破線Ｅ−Ｅ’間の幅の拡がり）を抑えることができる。しかしながら、拡散領域の幅は、Ｕａ／Ｕｍ≦１の場合よりも広い。この拡散の抑制は、流体Ｂの半径外側の拡散が進むまで続く。
【００７８】
以上の結果より、二重ノズルにより被搬送流体Ａを主噴流、流体Ｂを環状噴流として、両噴流の速度比１＜Ｕａ／Ｕｍ≦２の条件で流体Ｃ中に噴出させた場合には、流体Ｂによって得られるエアーカーテンと同様の効果により被搬送流体Ａの拡散が抑制されるために、被搬送流体Ａを層流噴流として噴出させた場合に比べて拡散する範囲を抑制することができる。しかしながら、被搬送流体Ａの拡散量はＵａ／Ｕｍ≦１の場合よりも大きくなる。なお、以上で示した被搬送流体Ａの拡散抑制の効果は、流体Ｂと流体Ｃが同質の場合でも同様に得ることができ、被搬送流体Ａと流体Ｂが同質の場合でも同様に得ることができる。
【００７９】
［２＜Ｕａ／Ｕｍの場合］
第１，第２の噴出口３１，３２（Ｚ＝０）における主噴流および環状噴流の速度分布の形状は、速度の値の違いを除けばＵａ／Ｕｍ≦１の場合と似ている。しかしながら、この条件では環状噴流の半径外側で生じる流体Ｂの拡散の効果、および主噴流と環状噴流の間で生じる被搬送流体Ａおよび流体Ｂの拡散の効果は非常に高くなる。このため、被搬送流体Ａは第１の噴出口３１の下流１〜２Ｄ程度の位置で急速に拡散する。
【実施例】
【００８０】
本発明の流体搬送装置および流体搬送方法について、以下の３つの数値シミュレーションを用いた評価を行った。
（１）輸送に最適な渦輪を脈動噴流によって連続形成するための条件の解明
（２）熱流体を渦輪内へ効果的に格納するための手法の解明
（３）渦輪が有する熱流体の輸送能力の評価【００８１】
まず、本実施例では検討の手段として数値シミュレーションを用いていることから、本シミュレーション結果の妥当性についての検証を各試験項目の検討に先立って実施した。以下に示す結果では、最初に数値シミュレーションの検証結果について示し、その後に各項目の検討結果を示す。【００８２】
（１）数値シミュレーション結果の妥当性の検証
本検討で用いた計算手法、計算コード、計算格子モデルおよび計算条件の妥当性について検証を行った。検証は、水中での渦輪形成を検証対象として用い、解析結果と実験結果を比較することによって行った。【００８３】
［数値シミュレーションの手法について］
計算に関する設定条件を表１に、計算に用いた２種類の格子モデル（以下、「全周モデル」および「軸対称モデル」と称す。）の概略を図１１Ａ〜図１１Ｃに示した。図１１Ａは軸対称モデル図、図１１Ｂは全周モデル図、図１１Ｃは全周モデルのノズル部拡大図である。解析領域はノズルから広い空間に向かって噴流を周期的に噴出させる流れ場を想定しており、実験環境に合わせて設定している。
【表１】
2014017208.tif 000003
【００８４】
全周モデルは、解析対象とする領域を忠実に再現した三次元の格子モデルであり、乱流解析の実施を考慮して計算格子の空間解像度を高く設定している。これにより渦輪の形成から拡散までの挙動変化を詳細にシミュレートすることができる。これに対して、軸対象モデルは全周モデルの１／４の領域だけを用いた格子モデルであり、切断面に周期境界条件を課すこと（流れ場に軸対称条件を課すことに相当）により三次元の流れ場の解析を短時間で行うことを可能にしている。【００８５】
［噴流の脈動条件について］
脈動噴流の流量変動の波形は、図１２で示す正弦波形としている。この場合、流量変動の条件を表す速度振幅Ｖ0および周期Ｔは渦輪の形成条件となり、条件の表記では前記のＶ０およびＴに加えて噴出口の直径ｄｎを用いた次式で示される無次元パラメータを用いている。【００８６】
【数１】
2014017208.tif 000004
【００８７】
［実験結果による渦輪の形成過程の確認］
図１３Ａ〜図１３Ｃは、無次元渦度分布を用いた水中における渦輪（以下、「水渦輪」と称す。）の形成過程を示す図であって、流量変動の１周期間における渦輪の形成過程の位相変化について、実験結果および二つの格子モデルによる計算結果を用いて示している。図１３Ａは実験結果図、図１３Ｂは全周モデルによる結果図、図１３Ｃは軸対称モデルによる結果図である。図のコンターは、局所領域の回転角速度に相当する渦度の分布を示しており、図中の矢印は渦の回転方向を示し、グレー色が濃いほど回転が速いことを表している。【００８８】
図１３Ａの実験結果より渦輪の形成過程を確認すると、噴流の吐き出し期間にノズル内の壁面上に形成された境界層を示す渦度層Ｓ１がノズルの出口で巻き上がることによって、輸送に用いる渦輪Ｖ１が形成されている。一方、ノズルの吸い込み期間では吸い込み流れによってノズル内壁面上に境界層Ｓ２が形成されるが、このＳ２はやがて壁面より剥離して剥離渦輪ＶＳ２を形成する。噴流が吸い込みから吐き出しへと変化するにつれてＶＳ２はノズル噴出口へと移動して、形成途中のＶ１と干渉している。このことから、Ｖ１の渦の強さ（渦輪の循環）に及ぼすＶＳ２の影響は非常に大きいことが予測できる。【００８９】
［数値シミュレーションの検証結果］
以上で示した渦輪の形成過程について数値シミュレーション（以下、「ＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ  Ｆｌｕｉｄ  Ｄｙｎａｍｉｃｓ）」と称す。）の結果（図１３Ｂ，図１３Ｃ）を確認すると、全周モデルおよび軸対称モデルともに、ＶＳ２が実験結果に比べて拡散し難くＶ１と干渉している時間が長い結果となっており、特に軸対称モデルの結果ではこの傾向が強く表れていることが確認できる。このことは、本ＣＦＤではＶ１の強さ（循環）がやや過小に見積もられ、その度合いは軸対称モデルの方が大きくなることを意味している。しかしながら、それ以外の点では実験結果とよい一致を示しており、Ｖ１の定性的な挙動変化は十分に評価できると考えられる。【００９０】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、渦輪到達位置（渦輪断面の中心位置）ならびに渦輪直径の位相変化を示している。黒塗りのシンボルで表された実験結果と白抜きのシンボルで表されたＣＦＤ結果はよい一致を示しており、渦輪の挙動および寸法に関しては定量的な評価が可能であることが確認できる。【００９１】
以上の結果より、本シミュレーションでは渦輪の強さが実際よりも弱く見積もられる可能性があるが、渦輪の形成過程については定性評価が可能で、渦輪の挙動および寸法については定量評価も可能であることを確認した。【００９２】
（２）輸送に最適な渦輪を脈動噴流によって連続形成するための条件の解明
輸送に最適な渦輪は、渦輪の体積（輸送物を格納する容積）が大きく、かつ渦輪の強さを表す循環の値が大きい（拡散までに時間を要する）渦輪と考えることができる。従って、熱輸送に最適な渦輪の形成条件を明らかにするためには、空気中で形成される渦輪（以下、「空気渦輪」と称す。）の体積および循環と噴流の脈動条件との関係について明らかにする必要がある。【００９３】
ところで、前述した水中での渦輪（水渦輪）形成の実験結果によれば、渦輪の体積と循環は正比例の関係にあること、および渦輪の循環は脈動噴流のストローハル数Ｓｔｒ（式（２）参照。）を用いて表すことができてＳｔｒ≒０．０５の条件で循環が最大となることが分かっている。これらの実験結果が空気渦輪の形成過程に対しても同様に成立するならば、すなわち渦輪形成に関して流体力学的な相似性が確認されるならば、水渦輪の実験で得られた全ての知見は空気渦輪に対しても適用できることになる。【００９４】
そこで、本実施例では、渦輪形成に関する流体力学的相似性の有無を確認した後に、空気渦輪の最適形成条件についての検討を行った。検討は、水渦輪で循環が最大となった条件を含む以下の三つの脈動条件について行った。
条件Ａ：Ｒｅ0＝２３５０，α＝２３．３，Ｓｔｒ＝０．１４６
条件Ｂ：Ｒｅ0＝４４７３，α＝１９．３，Ｓｔｒ＝０．０５３
条件Ｃ：Ｒｅ0＝５９２６，α＝１９．３，Ｓｔｒ＝０．０４０【００９５】
［空気中における渦輪の形成過程］
図１５Ａには、条件Ａの脈動条件における空気渦輪の位相変化について、無次元渦度分布を用いて示している。本ＣＦＤでは、全周モデルを用いた。また、図１５Ｂには、同じ脈動条件における水渦輪の軸対称モデルを用いたＣＦＤ結果についても比較のために示している。図１５Ａおよび図１５Ｂより、輸送に用いる渦輪Ｖ１および剥離渦輪ＶＳ２の形成から拡散までの挙動変化において、両者は大変よい一致を示している。ＶＳ２の拡散過程において水渦輪の方が拡散に時間を要する相違、および渦輪Ｖ１の断面形状に僅かな相違が見られるが、これは前述したシミュレーションの検証結果より、計算で用いた格子モデルの違いによるものであり作動流体の物性の違いによるものではないと判断できる。以上で示した空気渦輪と水渦輪の形成過程の一致は、条件ＢおよびＣにおいても同様に確認されたことから（図は省略）、渦輪の形成過程では流体力学的な相似性が成立することが確認された。【００９６】
［渦輪の強さと噴流の脈動条件との関係］
図１６には、渦輪の無次元循環と脈動噴流のストローハル数Ｓｔｒとの関係について、実験ならびにＣＦＤより得られた結果を示している。この図において、無次元循環ＲｅΓ／Ｒｅ0の値がＳｔｒによって変化するということは、脈動噴流の振幅Ｒｅ0が同じ値でも周期Ｔが異なると（すなわちＳｔｒが異なると）渦輪の循環ＲｅΓが変化することを表している。実験値（図中の○）および実験結果と渦理論を基に確立した推定式の値（緑色のシンボル）より、Ｓｔｒを小さくすると、水渦輪の無次元循環は増大してＳｔｒ≒０．０５の条件で最大値となった後に急激に減少する変化を示す。このことは、循環が大きく拡散し難い渦輪（すなわち、輸送に最適な渦輪）はＳｔｒ≒０．０５となる速度振幅Ｖ0および周期Ｔの脈動条件で形成されることを示している。【００９７】
水渦輪のＣＦＤ結果（図中の●）を見ると、無次元循環は条件Ａ，Ｂ，Ｃのいずれにおいても実験値に比べて小さな値を示している。この理由としては、本ＣＦＤでは軸対称モデルを用いているために、全ての脈動条件において剥離渦輪が実際よりも拡散し難い結果となる。その結果として剥離渦輪が渦輪と干渉している時間は長くなり、渦輪の循環が小さくなったと考えられる。しかしながら、無次元循環の値の実験値に対する減少率は条件Ａ，Ｂ，Ｃのいずれもほぼ同じであることから、Ｓｔｒに対する無次元循環の変化率は実験結果と一致しており、実験により得られた無次元循環が最大となる条件については軸対称モデルを用いたＣＦＤによっても確認できることが分かる。【００９８】
空気渦輪のＣＦＤ結果（図中の◆）を見ると、条件Ａにおける無次元循環は実験値に比べて小さな値を示しており、水渦輪の場合とほぼ同じ値を示している。この理由も水渦輪のＣＦＤの場合と同じで、全周モデルを用いた場合でも剥離渦輪は実際よりも拡散し難い結果となるために渦輪の循環が小さくなったと考えられる。これに対して、条件ＢおよびＣでは、無次元循環は水渦輪の結果と大きく異なっており、実験値とほぼ同じ値を示している。この理由としては、以下のことが考えられる。【００９９】
図１７Ａおよび図１７Ｂは、条件Ｂにおける無次元渦度分布を示している。この脈動条件では、噴流の吸い込み期間に形成される剥離境界層Ｓ２の流れ方向の長さが条件Ａの場合（図１５参照。）に比べて長く、上流方向に伸びていることが確認できる。このように剥離境界層が長く伸びた場合には渦度層が一つの領域に集まり難いために、条件Ａのような大きな断面領域を有する剥離渦輪ＶＳ２は形成され難くなる。このため、剥離渦輪は拡散し易い状態となり、さらに計算においても軸対称条件を課していないことから剥離渦輪の拡散はさらに進んで渦輪の形成に及ぼす剥離渦輪の影響が小さくなるために、結果として渦輪の循環が大きくなったと考えられる。Ｓｔｒに対する無次元循環の変化の傾向は実験結果と一致しており、空気渦輪の無次元循環は水渦輪の場合と同様にＳｔｒ≒０．０５の条件で最大となることが分かる。またこの結果は、渦輪の循環（渦輪の強さ）においても流体力学的な相似性が成立することを示している。【０１００】
以上の結果より、脈動噴流のＲｅ0，αおよびＳｔｒの条件が同じであれば、流体の物性の違いによらず渦輪の形成過程および循環は同じとなって流体力学的な相似性が成立すること、ならびに渦輪の循環はＳｔｒ≒０．０５の条件で最大となることが確認された。さらにこのことから、輸送に最適な渦輪の形成条件はＳｔｒ≒０．０５であることが確認された。【０１０１】
（３）熱流体を渦輪内へ効果的に格納するための条件の解明
熱流体の局所空間内集中輸送を実現するためには、熱流体を渦輪内に格納する必要がある。ところで、図１３、図１５および図１７で示したように、渦輪は噴流の吐き出し期間にノズル内の壁面上で形成された境界層Ｓ１がノズルの出口で巻き上がることによって形成される。従って、熱流体を渦輪内に格納するためには、熱流体を脈動噴流として噴出させるのではなく、Ｓ１内に直接的に注入する方法が効果的であると考えられる。本実施例では、熱流体を渦輪内に格納するための効果的な方法について検討を行った。【０１０２】
［格納方法の検討条件］
格納方法の検討は、以下の四つの方法（概略図を図１８Ａ〜図１８Ｃに示す。）について行った。
方法１：熱流体を脈動噴流として噴出させた場合（最も単純な方法）（図示せず。）
方法２：ノズル内の壁面上に熱源を設置して境界層を加熱する方法（図１８Ａ参照。）
方法３：ノズルの内側と外側の壁面上に熱源を設置して境界層を加熱する方法（図１８Ｂ参照。）
方法４：ノズル内の壁面に幅が０．５ｍｍの流路を設けて、熱流体を境界層内へ自然注入する方法（熱流体の移動は、流路出口周辺の流動によって生じる圧力差で引き起こされる）（図１８Ｃ参照。）【０１０３】
熱流体のシミュレーションの計算では、これまで行ってきた計算とは異なって使用する基礎方程式が一つ増えるために、結果を得るまでには空気渦輪の場合の約３倍の計算時間を要する。このため、検討は本研究の開始段階で実験実績があった水渦輪の場合について行い、計算には軸対称モデルを用いた。検討に用いた流れ場の条件としては、水温が２０℃の水中をＳｔｒ＝０．０５３の脈動条件で形成した渦輪を用いて８０℃の熱水を局所空間内集中輸送する場合を想定している。熱水輸送は、冷水の場合に比べて分子拡散の効果が強くなるので、最も厳しい輸送条件下における輸送能力の評価が可能となる。【０１０４】
［熱流体の格納方法の検討結果］
図１９Ａ〜図１９Ｄには、４つの方法における熱流体の輸送結果について、温度分布を用いて示している。図１９Ａに示した方法１（従来例）の結果を見ると、渦輪内には熱流体がほとんど格納されておらず、この方法では局所空間内集中輸送ができないことが分かる。本方法では、ノズル内全体が８０℃の熱水で満たされている状態から脈動を開始させているので、脈動の一周期目では熱流体が渦輪内に格納されるが、二周期目以降は熱流体が境界層内に流入しないために、熱流体は渦輪内に格納されない。【０１０５】
図１９Ｂに示した方法２の結果を見ると、ノズル内壁面の熱源によって境界層内の流体が加熱されるために、渦輪内には熱水が格納されて局所空間内集中輸送が可能であることが確認できる。しかしながら、渦輪内の熱水の温度は、渦輪形成直後の位相で最も温度が高い渦輪中心点においても約２５℃と加熱源の温度の約３１％程度しかなく、熱流体を効果的に格納できているとは言えない。また、渦輪内へ格納される熱量は流体の熱伝達係数に大きく依存することになり、熱伝達係数が小さい空気に対しては適さないと考えられる。【０１０６】
図１９Ｃに示した方法３の結果を見ると、熱源をノズルの外側の壁面にまで拡大したことによって、この熱源により加熱された流体が噴流の吸い込み時にノズル内へと流入してくるので、境界層内に流入する熱量が方法２の場合よりも増加して渦輪中心点の温度が約５℃上昇する結果が得られた。しかしながら、この方法も格納される熱量は流体の熱伝達係数に大きく依存することから、最適な格納方法とは言えない。【０１０７】
図１９Ｄに示した方法４の結果を見ると、この方法では８０℃の熱水が直接的に境界層内へ流入するので、最も効果的な方法であると推測される。境界層に流入した熱流体は渦輪内へと取り込まれており、熱流体の局所空間内集中輸送が可能であることが確認できる。渦輪形成直後の位相における渦輪中心点の温度は約３０℃で、方法３の場合とほぼ同じ結果となった。本流路幅の条件では、渦輪の体積に対して流路から境界層へ流入した熱流体の体積が過小であったために、渦輪内へ取り込まれた熱流体はすぐに拡散してしまい温度は急激に低下してしまう。しかしながらこの点については、流路幅を広げて流入させる熱流体の体積を増加させることによって改善できると考えられる。【０１０８】
図１９Ｅには、参考として熱流体を一定の流量で噴出した場合（すなわち、一般的な噴出方法）の熱流体の温度分布を示しているが、水温は流れの混合・拡散効果によってノズルから離れるに従って低下しており、方法２，３および４で見られたような局所空間内集中輸送はできないことが分かる。【０１０９】
以上の結果より、熱流体を渦輪内へ格納する方法としては、熱流体をノズル内の壁面に設けた流路より境界層内へ自然注入する方法４が最も効果的であることが確認された。また、方法２，３については、方法４より効果は劣るものの、渦輪内に熱流体を格納できており、方法１と比較して効果的であることが確認された。【０１１０】
（４）渦輪が有する熱流体の輸送能力の評価
前述の格納方法の検討により最も効果的であると判断した方法４を用いた場合の渦輪の輸送能力について評価を行った。流れ場の条件は格納方法の検討で用いた条件と同じで、水温が２０℃の水中をＳｔｒ＝０．０５３の脈動条件で形成した渦輪を用いて８０℃の熱水を局所空間内集中輸送する場合を想定している。輸送能力の評価は、図１９Ｄで示した流路幅が０．５ｍｍの場合に加えて、流路幅が１．５ｍｍの場合についても行った。なお、本シミュレーションでは軸対称モデルを用いている。【０１１１】
［熱流体の輸送能力の評価結果］
図２０には、それぞれの流路幅における渦輪中心点の温度と中心点の到達位置との関係を示している。流路幅が０．５ｍｍの結果を見ると、渦輪の形成時には４０℃だった渦輪中心の温度は、渦輪がノズルから離れた直後には３０℃まで急激に下がっており、熱流体の拡散が急激に進んだことが確認できる。この後は、拡散は緩やかに進むが、輸送を開始した時点での渦輪内の温度が高くないために、到達距離が４ｄ（ノズル直径ｄの４倍）の位置では周囲の水温とほぼ同じ温度になっている。【０１１２】
一方、流路幅が１．５ｍｍの結果を見ると、この場合でも渦輪中心の温度は渦輪がノズルから離れた直後に急激に下がっており、熱流体の拡散が急激に進んだことが確認できる。しかしながら、流路幅を広げて渦輪内へ流入する熱流体の体積を増加させたことによって渦輪中心点の温度は０．５ｍｍの場合よりも高い値を示しており、到達距離が４ｄの位置でも４５℃と熱源の約５６％の温度を保っている。本流路幅における渦輪中心点の温度は、到達距離が１０ｄの位置では３５．５℃（熱源の約４４％）、到達距離が２０ｄの位置では２２．５℃（熱源の約２８％）であった。本シミュレーションでは軸対称モデルを用いることから、渦輪の循環が実際よりも小さく見積もられている。従って渦輪の実際の輸送能力は、上記の結果よりも高いと考えられる。【０１１３】
以上で示した水渦輪の熱輸送能力の評価結果を基にして、空気渦輪の輸送能力を推定してみる。空気渦輪の場合には、拡散の効果が水の場合の約１０倍と大きいので、この値によれば輸送能力は水の場合の１／１０に下がることになる。しかしながら、空気渦輪の移動速度は、脈動条件が同じ水渦輪の移動速度の約２０〜３０  倍と非常に速く、到達距離は伸びることになる。これらのことを考慮すれば、空気渦輪の輸送能力は水の場合（図２０）の２〜３倍程度高くなると考えられる。すなわち、流路幅を１．５ｍｍとした場合の空気渦輪における渦輪中心点の温度変化は、到達距離が２０ｄの位置で３５．５℃程度（温度低下４４．５℃）、到達距離が４０ｄの位置では２２．５℃程度（温度低下５７．５℃）であると推測される。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の流体搬送装置および流体搬送方法は、広い空間あるいは管路やダクト内などの閉じた空間内において利用することができ、これらの空間内に満たされた液体中における異種または同種の液体の搬送手段として、気体中における異種または同種の気体の搬送手段として、または、液体中における気体の搬送手段として利用することが可能である。【０１１５】
また、具体的な利用用途としては、以下が挙げられる。
（１）家庭用および業務用の空調機器における送風方法としての利用。
（２）車載空調機器の送風方法としての利用。
（３）パーソナルコンピュータ、大型サーバー、およびＩＴ機器内の電子デバイスの集中冷却法としての利用。
（４）家庭用および業務用の各種空気清浄装置の送風方法としての利用
（５）家電品、業務機器、およびＯＡ機器内の電子デバイスの集中冷却法としての利用。
（６）ハイブリット車において排出される排熱を触媒の暖気に用いる際の熱搬送の手段としての利用。
（７）ハイブリット車で排気ガスより回収した排熱を、エンジンならびにその周辺機器の暖気、または車内暖房として利用する際の排熱の搬送手段としての利用。
（８）冷凍車の冷凍庫出入り口におけるエアカーテンとしての利用。
（９）工場の冷凍庫出入り口におけるエアカーテンとしての利用。
（１０）医療現場において、酸素吸引時の酸素を、酸素マスクを使わずに患者の口鼻に送るための搬送方法としての利用。
（１１）医療現場において、麻酔吸引時の麻酔を、マスクを使わずに患者の口鼻に送るための搬送方法としての利用。
（１２）医療現場において、手術中の患者の体温維持の目的で、暖気を患者に送るための搬送方法としての利用。
（１３）医療現場において、手術中に発生する気体から術者である医師を保護するための酸素の搬送方法としての利用。
（１４）航空機内の非常用酸素マスクの酸素供給において、酸素マスクを使わずに酸素を患者の口鼻に送るための搬送方法としての利用。
（１５）工場内の配管における暖気および冷気の搬送方法としての利用。
（１６）上水道の浄化タンク内における消毒薬品の拡散促進方法としての利用。
（１７）ビニルハウス内および植物工場内における農作物、または植物の成長促進を目的とした暖気およびＣＯ2の高濃度搬送法としての利用。
（１８）化学プラント工場において、反応炉内の化学反応速度および濃度を局所的に制御するための薬品の搬送方法としての利用。
（１９）気体中および液体中における微小粒子群の搬送方法としての利用。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【図１９Ｃ】
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【図１９Ｄ】
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【図１９Ｅ】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年12月19日(2013.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成する噴出部と、
前記搬送流体の外側に被搬送流体を前記搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給することにより、前記被搬送流体を前記渦輪内へ格納する被搬送流体供給手段と
を有し、前記被搬送流体を前記渦輪とともに搬送する流体搬送装置。
【請求項２】
前記被搬送流体供給手段は、前記噴出部の壁面に沿って前記被搬送流体を吐出する流路である請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項３】
前記被搬送流体供給手段は、前記噴出部の壁面に設けられた加熱源または冷却源により前記被搬送流体を生成するものである請求項１記載の流体搬送装置。
【請求項４】
噴出口から空間内へ搬送流体を噴き出すことにより渦輪を形成するとともに、前記搬送流体の外側に被搬送流体を前記搬送流体の中心の速度よりも低速度で供給することにより、前記被搬送流体を前記渦輪内へ格納し、前記渦輪とともに搬送する流体搬送方法。
【請求項５】
被搬送流体を層流噴流となる条件で噴出する第１の噴出口と、
前記第１の噴出口の外周部を囲むように前記第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成され、第２流体を環状噴流として噴出する第２の噴出口と
を有し、
前記第１の噴出口から噴出する被搬送流体の速度をＵｍ、前記第２の噴出口から噴出する第２流体の速度をＵａとしたとき、
０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２
である流体搬送装置。
【請求項６】
前記第１の噴出口から噴出する被搬送流体のレイノルズ数は、０より大きく、かつ、２０００以下である請求項５記載の流体搬送装置。
【請求項７】
前記被搬送流体を前記環状噴流内に維持したまま搬送する目標までの距離は、５０ｃｍ以上である請求項５または６に記載の流体搬送装置。
【請求項８】
第１の噴出口から被搬送流体を層流噴流となる条件で速度Ｕｍで噴出するとともに、前記第１の噴出口の外周部を囲むように前記第１の噴出口の内接円の直径の１／２以下の幅で環状に形成された第２の噴出口より、第２流体を環状噴流として速度Ｕａ（但し、０．２５≦Ｕａ／Ｕｍ≦２）で噴出することを特徴とする流体搬送方法。
【国際調査報告】
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