【手続補正書】
【提出日】令和2年1月23日(2020.1.23)
【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】
収納体に収納されて、流体に対し流動特性を与える内部構造体であって、
内部構造体には、軸部を含み、軸部の外周面から突出した複数の突起部が形成され、
複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれてずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしたことを特徴とする、
内部構造体。
【請求項２】
内部構造体の軸部には、複数の突起部の上流側に流体に渦巻流を発生させる渦巻発生部が形成されており、軸部の下流側の複数の突起部の間には螺旋状の複数の流路が形成され、この複数の螺旋状の流路には、渦巻流となった流体が供給されることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
【請求項３】
内部構造体の軸部には、渦巻発生部の上流側に流体を軸部の半径方向に拡散させる拡散部が形成され、軸部の下流側の渦巻発生部には、拡散部により拡散された流体が供給されることを特徴とする請求項２に記載の内部構造体。
【請求項４】
内部構造体の複数の突起部においては、流体が流れる間に、（ｉ）多数の微小バブルを発生するか、（ｉｉ）複数の流体を混合するか、（ｉｉｉ）流体を拡散するかの、少なくとも一つの流動特性を与え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内部構造体。
【請求項５】
内部構造体の複数の突起部においては、複数の突起部の間にある流路の断面積が、上流の流路の断面積より小さく、複数の突起部の間にある流路を流れる流体の静圧力を低くすることによって、キャビテーション現象を誘発して微小バブルを発生するようにしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の内部構造体。
【請求項６】
流体供給管であって、
内部構造体と、
内部構造体を収納するための管本体と、
を含み、
管本体は、流入口と流出口とを含み、
内部構造体は、第１の部分と、第２の部分とを含んでおり、
第１の部分は、管本体に内部構造体が収納された際、管本体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された複数の翼とを含んでおり、
第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
第２の部分の複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれて所定角度の方向に所定長さずつずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしたことを特徴とする、
流体供給管。
【請求項７】
内部構造体は、第１の部分よりも上流側に位置し、管本体の流入口を通じて流入される流体を管の中心から半径方向へ拡散させて、第１の部分に与える流体拡散部を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項８】
内部構造体の流体拡散部は、円錐形又はドーム形に形成されている内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項７に記載の流体供給管。
【請求項９】
内部構造体の第１の部分は、三つの翼を含んでおり、
翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに１２０°ずつずらされていることを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１０】
内部構造体の第２の部分の複数の突起部は網状に形成されており、各々の突起部は菱形等の多角形の断面を有する柱形をしていることを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１１】
内部構造体は下流側の端部に流体を管の中心に向かって誘導する誘導部を更に含むことを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１２】
内部構造体の誘導部は、円錐形又はドーム形に形成されている内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項１１に記載の流体供給管。
【請求項１３】
第１の部分と第２の部分とは、断面が円形の共通軸部材上に一体化して形成されていることを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１４】
内部構造体の第２の部分の隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれて直行方向に所定長さずつずれるように配置されて、突起部の先端が流路の中心に位置するように配置されることを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１５】
内部構造体の第２の部分の軸部はその長さ方向に沿って一定した直径を有することを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１６】
管本体は、流入側部材と流出側部材とからなり、
流入側部材と流出側部材とは、ねじ結合することを特徴とする請求項６に記載の流体供給管。
【請求項１７】
請求項６から１６のいずれかの流体供給管に、冷却液を流入し、所定の流動特性を与えてから工具や被加工物に吐出させて、冷却するようにした工作機械。
【請求項１８】
請求項６から１６のいずれかの流体供給管に、水や湯を流入し、所定の流動特性を与えてから吐出させるようにして洗浄効果を高めるようにしたシャワーノズル。
【請求項１９】
請求項６から１６のいずれかの流体供給管に、複数の異なる特性の流体を流入し、所定の流動特性を与えて、この複数の流体を混合したのち吐出させるようにした流体混合装置。
【請求項２０】
請求項６から１６のいずれかの流体供給管に、水を流入し、溶存酸素を増加させてから吐出させる水耕栽培装置。
【請求項２１】
流体供給管の内部構造体であって、
第１の部分と、第２の部分とを含んでおり、
第１の部分は、管本体に内部構造体が収納された際、管本体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された複数の翼とを含んでおり、
第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
第２の部分の複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれて所定角度の方向に所定距長さずつずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしたことを特徴とする、
内部構造体。 
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】内部構造体及びそれを収納した流体供給管
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、流体に流動特性を与える内部構造体及びそれを収納した流体供給管に関する。例えば、本発明の流体供給管は、研削盤、ドリル、切削装置、等の様々な工作機械の切削液供給装置に適用可能である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みて開発されたものである。本発明の目的は、その内部を流れる流体に所定の流動特性を与えて、流体の潤滑性、浸透性及び冷却効果などの流動特性を向上させることができ、製造が容易である内部構造体及びそれを収納した流体供給管を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上述の課題を解決するために、次のような構成にしてある。即ち、本発明の一実施形態は、収納体に収納されて、流体に対し流動特性を与える内部構造体である。内部構造体には、軸部を含み、軸部の外周面から突出した複数の突起部が形成され、複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれてずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしている。
本発明の他の実施形態による流体供給管は、内部構造体と、内部構造体を収納するための管本体とを含み、管本体は、流入口と流出口とを含む。内部構造体は、第１の部分と、第２の部分とを含んでおり、第１の部分は、管本体に内部構造体が収納された際、管本体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された複数の翼とを含んでおり、第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでいる。第２の部分の複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれて所定角度の方向に所定長さずつずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
また、本発明に係る一実施形態による流体供給管の内部構造体は、第１の部分と、第２の部分とを含む。第１の部分は、管本体に内部構造体が収納された際、管本体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された複数の翼とを含んでおり、第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでいる。第２の部分の複数の突起部は、隣どうしの突起部間の流路の中心が、流路の進行方向につれて所定角度の方向に所定長さずつずれるように配置され、流体が複数の突起部に衝突する頻度を増やすようにしている。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の流体供給管を工作機械等の流体供給部に設ければ、流体供給管の内で発生した多数のマイクロバブルなどの微小バブルが工具と被加工物とにぶつかって消滅する過程において発生する振動及び衝撃によって、従来に比べて洗浄効果が向上する。これは切削刃などの工具の寿命を延長させ、工具の取換えのために消耗する費用を節減する。また、本発明の流体供給管によって与えられる流動特性は、流体の浸透性を向上させて冷却効果を増大させ、潤滑性を向上させると共に、加工精度を向上させることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図６の（Ａ）は、特開２００４−３３９６２号に開示されている菱形突起と流路の関係を示すものであるが、このような従来例によれば、菱形突起間の流路を流体は単純に流れてゆき、その分流は少ない。つまり、流体が突起部１４５ｐと衝突する可能性（頻度）は相対的に低く、流動特性に与える変化は相対的に低い。しかし、本発明では、（Ｂ）のように流体は流れていくこととなり、分流の量は大きくなり、より複雑な経路をたどることとなる。従って、従来例（図６（Ａ））に比して、流体が突起部１４５Ｐと衝突する可能性（頻度）は相対的に高く、より複雑な経路を流体は通ることとなり、流動特性に与える変化も相対的に高くなる。図６の（Ｂ）に従えば、後述するキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）現象の誘発度合い、複数の流体の混合度合い、マイクロバブルなどの微小バブルの発生度合い、等が増大する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
そして、流体はバブル発生部１４５の複数の菱形突起部１４５ｐの間を通り過ぎる。複数の菱形突起部１４５ｐは複数の狭い流路１４５ｒを形成する。流体が複数の菱形突起部１４５ｐによって形成された複数の狭い流路１４５ｒを通過することで、多数の微小な渦を発生させ、流体の混合及び拡散を誘発する。バブル発生部１４５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。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
そして、水の場合、１つの水分子が他の４個の水分子と水素結合を形成でき、この水素結合ネットワークを破壊することは容易ではない。そのために、水は水素結合を形成しない他の液体に比べて沸点や融点が非常に高いし、高い粘度を示す。水の沸点が高い性質は優秀な冷却効果をもたらすので、研削等を行う加工装置の冷却水として頻繁に用いられるが、水分子の大きさが大きくて加工箇所への浸透性や潤滑性は良くないという問題がある。そこで、通常は水でない特殊な潤滑油（即ち、切削油）を単独に、又は、水と混合して用いる場合も多い。ところで、本発明の供給管を用いれば、上記したキャビテーション現象によって水の気化が起き、その結果、水の水素結合ネットワークが破壊されて粘度が低くなる。また、気化によって発生するマイクロバブルは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。従って、本発明によると、特殊な潤滑油を使うこと無しに、水だけを用いても加工品質、即ち、工作機械の性能を向上させることができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
そして、流体はバブル発生部１４５の複数の突起部によって形成された複数の狭い流路から流出側部材１３０のテーパー部１３６へ流れるので流路が急激に広くなる。ここで、コアンダ（Ｃｏａｎｄａ）効果が発生する。コアンダ効果は、流体を曲面の周囲で流せば流体と曲面との間の圧力低下によって流体が曲面に吸い寄せられることによって流体が曲面に沿って流れる現象を称する。このようなコアンダ効果によって、流体は誘導部１５０の表面に沿って流れるように誘導される。ドーム形態の誘導部１５０によって中心に向かって誘導された流体はテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて吐き出される。流体供給管２００から吐き出される流体は、刃物や被加工物の表面によく貼り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、バブル発生部によって生成されるマイクロバブルなどの微小バブルは、通常の技術に比べて流体の冷却機能及び洗浄効果を向上させる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
本発明の流体供給管１００を工作機械等の流体供給部に設けることによって、研削刃と被加工物とで発生する熱を従来に比べてより効果的に冷却させることができ、浸透性及び潤滑性が良くなって加工精度を向上させることができる。また、被加工物の切りくずを加工箇所から効果的に除去することで、切削刃等の工具の寿命を延長させ、工具の取換えのために消耗する費用を節減することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
そして、流体はバブル発生部２４５の複数の突起部によって形成された複数の狭い流路２４５ｒから流出側部材１３０のテーパー部１３６へ流れるので流路が急激に広くなる。ここで、コアンダ効果が発生する。このコアンダ効果によって、流体は誘導部２５０の表面に沿って流れるように誘導される。誘導部２５０の円錐形状に沿って渦巻状になって中心に向かって誘導された流体はテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて吐き出される。流体供給管２００から吐き出される流体は、刃物や被加工物の表面によく貼り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、バブル発生部によって生成されるマイクロバブルなどの微小バブルは、通常の技術に比べて流体の冷却機能及び洗浄効果を向上させる。