(57)【要約】【課題】複数種類の流体を吸引することができる流体混合器およびこれを用いた流体混合方法を提供する。【解決手段】管体１０の外壁面の流体吸引孔３０を含む領域に、管体１０を一周する流体室４０を設ける。流体室４０には、隔壁４５により互いに隔絶された室４１，４２，４３，４４を設け、室４１，４３には流体Ｆ１、室４２，４４には流体Ｆ２をそれぞれ導入する。管体１０内に加圧した流体を供給し、その流体の圧力を負圧発生体２０により低下させて負圧を発生すると共に、流体吸引孔３０を通じて流体Ｆ１，Ｆ２を吸引させて混合し、多種類の流体Ｆ１，Ｆ２を含む泡を発生させる。例えば、加圧した流体として高圧水を供給し、流体Ｆ１，Ｆ２として空気および洗浄液を吸引させ、これらを混合して泡状の洗浄剤を発生させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手方向一端から加圧された流体が供給される管体と、
前記管体内に配置され、供給された前記流体の圧力を低下させて下流側に負圧を発生させる負圧発生体と、
前記管体の外壁面から内壁面へ貫通すると共に前記負圧発生体の下流側に設けられた流体吸引孔と、
前記管体の外壁面の前記流体吸引孔を含む領域に設けられ、各々外部に連通すると共に互いに隔絶された複数の室を有する流体室と
を備えたことを特徴とする流体混合器。
【請求項２】
前記負圧発生体の下流側において、前記加圧された流体と複数種類の流体とが混合されて泡が発生する
ことを特徴とする請求項１記載の流体混合器。
【請求項３】
前記流体室は、前記管体を一周していると共に内部に前記管体の長手方向に延在する隔壁を有しており、前記隔壁により前記複数の室が区切られている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の流体混合器。
【請求項４】
前記管体は円管であり、前記負圧発生体は前記円管の内径よりも直径の小さな球状体である
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の流体混合器。
【請求項５】
前記管体の内径と前記球状体の直径との比率は１０：６以上１０：９以下である
ことを特徴とする請求項４記載の流体混合器。
【請求項６】
前記流体吸引孔は、前記管体の周方向に複数設けられている
ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の流体混合器。
【請求項７】
前記流体吸引孔の孔径は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である
ことを特徴とする請求項６記載の流体混合器。
【請求項８】
前記負圧発生体から前記流体吸引孔までの間隔は円管の内径の０．７３倍以下である
ことを特徴とする請求項４または５に記載の流体混合器。
【請求項９】
流体の通路を有する管体の前記通路内に負圧発生体を配置すると共に、前記負圧発生体の下流側近傍の前記管体の壁面に流体吸引孔を設け、前記管体の通路内に加圧した流体を供給し、その流体の圧力を前記負圧発生体により低下させて負圧を発生すると共に、前記流体吸引孔を通じて複数種類の流体を吸引させることにより前記加圧した流体と前記複数種類の流体とを混合する
ことを特徴とする流体混合方法。
【請求項１０】
前記加圧した流体と前記複数種類の流体とを混合して泡を発生させる
ことを特徴とする請求項９記載の流体混合方法。
【請求項１１】
前記加圧した流体として高圧水を供給し、前記複数種類の流体として気体および洗浄液を吸引させ、泡として洗浄剤を発生させる
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の流体混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、泡状の洗浄剤などを発生させるのに好適な流体混合器および流体混合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の泡発生器としては、例えば、パイプ内部に球体を配置すると共に下流側に小孔を設けたものが開示されている（例えば、特許文献１参照。）この泡発生器では、円管に高圧水を導くと、球体の下流側で水圧が下がって負圧が発生し、小孔から空気が吸引されて気泡が発生するようになっている。
【特許文献１】特開２００３−３０５４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、この従来の泡発生器では、小孔から吸引することのできる流体は一種類のみであり、より多様な用途や機能に対応できるものが望まれていた。
【０００４】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数種類の流体を吸引して混合することができる流体混合器およびこれを用いた流体混合方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による流体混合器は、長手方向一端から加圧された流体が供給される管体と、管体内に配置され、供給された流体の圧力を低下させて下流側に負圧を発生させる負圧発生体と、管体の外壁面から内壁面へ貫通すると共に負圧発生体の下流側に設けられた流体吸引孔と、管体の外壁面の流体吸引孔を含む領域に設けられ、各々外部に連通すると共に互いに隔絶された複数の室を有する流体室とを備えたものである。
【０００６】
本発明による流体混合器では、流体室が互いに隔絶された複数の室を有しているので、これら複数の室の各々に異なる流体を外部から供給することにより、これらの流体が流体吸引孔を介して管体内に吸引され、加圧された流体と複数種類の流体とが混合される。
【０００７】
負圧発生体の下流側においては、加圧された流体と複数種類の流体とが混合されて泡が発生するようにしてもよい。ここにいう「泡」とは、液体の膜に気体が包まれた気泡だけでなく、液滴（エマルジョン）、霧（ミスト）なども含む。すなわち、加圧された流体として高圧液体が供給された場合、複数種類の流体として気体が吸引されれば気泡が発生し、液体が吸引されれば液滴が発生し、気体および液体が吸引されれば気泡と液滴とが同時に発生する。他方、加圧された流体として高圧気体が供給された場合、複数種類の流体として気体または液体が吸引されれば、吸引された気体または液体が気流中に混入する。
【０００８】
流体室は、管体を一周していると共に内部に管体の長手方向に延在する隔壁を有しており、この隔壁により複数の室が区切られているようにすることが好ましい。
【０００９】
また、管体は円管であり、負圧発生体は円管の内径よりも直径の小さな球状体であることが好ましい。この場合、管体の内径と球状体の直径との比率は、例えば、１０：６以上１０：９以下であることが好ましい。流体混合器を大型化するために内径の大きい管体を用いる場合であっても、流体混合器の性能を一定に保つことができるからである。
【００１０】
流体吸引孔は管体の周方向に複数設けられていることが好ましい。また、その孔径は０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１１】
負圧発生体から流体吸引孔までの間隔（以降、流体吸引孔の配設位置ともいう）は、円管の内径の０．７３倍以下であることが好ましい。これにより吸引される流体の量（例えば、吸水流量）等の特性が向上する。
【００１２】
本発明による流体混合方法は、流体の通路を有する管体の通路内に負圧発生体を配置すると共に、負圧発生体の下流側近傍の管体の壁面に流体吸引孔を設け、管体の通路内に加圧した流体を供給し、その流体の圧力を負圧発生体により低下させて負圧を発生すると共に、流体吸引孔を通じて複数種類の流体を吸引させることにより加圧した流体と複数種類の流体とを混合するものである。
【００１３】
また、加圧した流体と複数種類の流体とを混合して泡を発生させるようにしてもよい。例えば、加圧した流体として高圧水を供給し、複数種類の流体として気体および洗浄液を吸引させ、泡として洗浄剤を発生させるようにすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の流体混合器によれば、流体室に互いに隔絶された複数の室を設けるようにしたので、これら複数の室のうち少なくとも二つに異なる流体を供給することにより、これらの流体を流体吸引孔を介して管体内に吸引させ、複数種類の流体を混合させることができる。
【００１５】
また、本発明の流体混合方法によれば、複数種類の流体を吸引させて混合させることができる。よって、流体を適宜選択することにより洗浄剤など多様な応用が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１および図２は、本発明の一実施の形態に係る流体混合器の断面構成を表すものである。なお、本発明の流体混合方法については、この流体混合器の作用に具現化されるものであるので併せて説明する。
【００１８】
この流体混合器は、例えば、風呂釜や浴槽などの泡状洗浄剤を発生する泡発生器として用いられるものであり、管体１０の内部に負圧発生体２０が配設された構成を有している。管体１０は、負圧発生体２０を境界位置として長手方向に沿って上流側の第１領域１０Ａと下流側の第２領域１０Ｂとに分かれており、下流側の第２領域１０Ｂに流体吸引孔３０および流体室４０が設けられている。
【００１９】
管体１０は、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニルもしくはポリアミド等のプラスチック、またはステンレス鋼などの金属により構成された円管であり、上流側の第１領域１０Ａには高圧流体Ｆ０として、例えば、水道水またはポンプで加圧された高圧水が供給され、下流側の第２領域１０Ｂにおいて泡Ｂが発生するようになっている。管体１０の第１領域１０Ａ側の端部は、高圧流体Ｆ０の供給口であり、外部の水道管等（図示せず）が接続されている。第２領域１０Ｂ側の端部は、泡Ｂを放出するための放出口１０Ｄとなっている。なお、第１領域１０Ａには流体圧測定用タップ１０Ｃが設けられている。
【００２０】
第１領域１０Ａに流す高圧流体Ｆ０の流量Ｑは、例えば、円管の内径が１１ｍｍ前後の場合、５ｌ／ｍｉｎ以上３０ｌ／ｍｉｎ以下であることが好ましく、円管の内径が異なる場合は｛（内径）ｍｍ／１１ｍｍ｝の比の２乗に比例して増減させることが好ましい。
【００２１】
負圧発生体２０は、第１領域１０Ａ側（上流側）で高圧流体Ｆ０の通過面積を減少させて高圧流体Ｆ０を加速・加圧させると共に、第２領域１０Ｂ側（下流側）で流れに乱れを生じさせないように高圧流体Ｆ０を減速・減圧させることにより、第２領域１０Ｂに負圧を発生させるためのものであり、流線形状を有することが好ましい。更に、管体１０の断面と負圧発生体２０の断面とが、すなわち管体１０の長手方向に対して垂直方向に切断したときの断面同士が相似形であれば、より好ましい。具体的には、管体１０が円管である場合には負圧発生体２０は球状体または回転楕円体であることが好ましい。高圧流体Ｆ０の流れを均一に加速・減圧させることができるからである。この場合、管体１０の内径Ｄ１と負圧発生体２０の直径（最大径）Ｄ２との比率は、例えば１０：６以上１０：９以下であることが好ましく、特に１０：９であればより好ましい。流体混合器を大型化するために内径Ｄ１の大きい管体１０を用いる場合であっても、流体混合器の性能を一定に保つことができるからである。
【００２２】
負圧発生体２０は、例えば、支柱２１を接着剤により管体１０に接着することにより、または螺子により、管体１０に固定されている。負圧発生体２０の構成材料は特に限定されず、例えば、ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリ塩化ビニールもしくはポリアミド等のプラスチック、セラミックまたは金属などが挙げられる。
【００２３】
流体吸引孔３０は、管体１０の内部に複数種類（例えば、二種類）の流体Ｆ１，Ｆ２として、例えば空気および洗浄液を供給するためのものであり、管体１０の第２領域１０Ｂの外壁面から内壁面へ貫通している。流体吸引孔３０は、管体１０の周方向に複数（例えば、等間隔で１２個）設けられている。液体吸引孔３０の孔径Ｄ３は、例えば、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であることが好ましい。所望の大きさの泡Ｂを形成することができるからである。更に、泡Ｂの量（流体Ｆ１，Ｆ２の吸引流量）を増加させる場合には、孔径Ｄ３を上記の範囲内にしつつ液体吸引孔３０の個数を増加させることが好ましい。泡Ｂが大きくなり過ぎるのを防ぐことができるからである。
【００２４】
負圧発生体２０（第１領域１０Ａと第２領域１０Ｂとの境界位置）から液体吸引孔３０までの間隔Ｄ４（以降、「液体吸引孔３０の配設位置Ｄ４」ともいう。）は、円管の内径の０．７３倍以下であることが好ましい。後述する負圧現象を利用し流体Ｆ１，Ｆ２を効率よく吸引することが可能となるからである。なお、間隔Ｄ４は０でもよい。
【００２５】
流体室４０は、全ての液体吸引孔３０を介して管体１０の内部へ流体Ｆ１，Ｆ２が円滑に吸引されるようにするためのものであり、管体１０の外壁面の流体吸引孔３０を含む領域に設けられている。この流体室４０は、互いに隔絶された複数（例えば四つ）の室４１，４２，４３，４４を有している。室４１〜４４は、各々吸引口４１Ａ，４２Ａ，４３Ａ，４４Ａを介して外部に連通しており、室４１，４３には流体Ｆ１、室４２，４４には流体Ｆ２がそれぞれ導入されている。これにより、この流体混合器では、異なる流体Ｆ１，Ｆ２を管体１０内に吸引させて混合し、多種類の流体Ｆ１，Ｆ２を含む泡Ｂを発生させることができるようになっている。
【００２６】
このような流体室４０は、例えば、管体１０を一周していると共に内部に管体１０の長手方向に延在する隔壁４５を有しており、この隔壁４５により室４１〜４４が区切られている。なお、室４１〜４２は各々独立した別々の流体室として構成されていてもよい。流体室４０および隔壁４５の構成材料については特に限定されないが、管体１０と同様の材料により構成されていることが好ましい。流体室４０を接着剤あるいは溶接等を用いて容易に管体１０に取り付けることができるからである。
【００２７】
吸引口４１Ａ〜４４Ａには、吸入弁（図示せず）が設けられていることが好ましい。吸入弁の開度を調節することにより、流体Ｆ１，Ｆ２の混合比率や、発生する泡Ｂのサイズを変えることができるからである。
【００２８】
この流体混合器は、例えば、次のようにして製造することができる。
【００２９】
まず、管体１０として、上述したプラスチックを溶融し管体状に押し出すことにより成形したものあるいは射出成形したもの、またはステンレス等の金属管を適当な長さに切断したものを用意する。次いで、この管体１０の内部に負圧発生体１１を挿入し、螺子あるいは接着剤などを用いて固定する。続いて、第２領域１０Ｂの周方向に流体吸引孔３０を複数（例えば、等間隔で１２個）設ける。その際、液体吸引孔３０の孔径Ｄ３およびその配設位置Ｄ４を上記範囲とすることが好ましい。
【００３０】
続いて、上述した材料よりなる流体室４０を形成すると共に、流体室４０の内部に隔壁４５を設けることにより室４１〜４４を区切る。そののち、この流体室４０を、接着剤あるいは溶接法などを用いて、管体１０の外壁面の流体吸引孔３０を含む周辺領域に取り付ける。最後に、室４１〜４４の各々に吸引口４１Ａ〜４４Ａを設けて外部との連通をとる。これにより、図１および図２に示した流体混合器が完成する。
【００３１】
この流体混合器では、管体１０に高圧流体Ｆ０として高圧水を導くと、負圧発生体２０の周りでは流路が狭いため高剪断流れとなり第２領域１０Ｂ側の静圧Ｐがエネルギー保存式（ベルヌーイの式）を満たすように低くなる。この静圧Ｐは高圧流体Ｆ０の流量がある程度大きくなると大気圧以下（負圧）となる。その結果、流体Ｆ１，Ｆ２が流体室４０および流体吸引孔３０を順に介して管体１０の内部に吸引（自吸）される。吸引された流体Ｆ１，Ｆ２は高剪断流れによりせん断され、高圧流体Ｆ０と混合されて泡Ｂとして放出される。ここでは、流体室４０が互いに隔絶された室４１〜４４を有しているので、これらの室４１〜４４および流体吸引孔３０を介して二種類の異なる流体Ｆ１，Ｆ２、すなわち空気および洗浄液が管体１０内に吸引されて混合され、洗浄剤の泡Ｂが発生する。よって、洗浄液の洗浄作用および泡Ｂへの汚れの付着作用で効果的な洗浄が行われる。また、洗浄液の導入により表面張力が低下し、泡Ｂのサイズが更に小さくなり、泡Ｂへの汚れ付着効果が高くなる。
【００３２】
このように本実施の形態では、流体室４０に、互いに隔絶された室４１〜４４を設けるようにしたので、これらの室に異なる流体Ｆ１，Ｆ２を供給することにより、これらの流体Ｆ１，Ｆ２を流体吸引孔３０を介して管体１０内に吸引させて混合し、多種類の流体Ｆ１，Ｆ２を含む泡Ｂを発生させることができる。
【００３３】
特に、高圧流体Ｆ０として高圧水を供給し、流体Ｆ１，Ｆ２として例えば空気および洗浄液を導入し、泡Ｂとして洗浄剤を発生させることにより、洗浄液の洗浄作用および泡Ｂへの汚れの付着作用で効果的な洗浄を行うことができる。また、洗浄液の導入により、表面張力を低下させ、泡Ｂのサイズを更に小さくして、泡Ｂへの汚れ付着効果を高めることができる。
【００３４】
更に、この流体混合器を家庭用のバスポンプ等の小型ポンプに取り付ければ、気泡を好みの部位に当てることが可能なハンディタイプのジェットバスとして利用することも可能であり、体の洗浄と共に効果的な温浴作用および局所的なマッサージ効果が得られる。
【００３５】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、管体１０が円管である場合について説明したが、管体１０は、負圧発生体２０の形状との相対的な関係で下流側に負圧を発生できるものであれば、その形状は任意である。
【００３６】
また、例えば、上記実施の形態では、室４１，４３には流体Ｆ１、室４２，４４には流体Ｆ２がそれぞれ導入されている場合について説明したが、室４１〜４４と流体との組合せは必ずしも上記実施の形態で説明した例に限られず、室４１〜４４のうち少なくとも二つについて異なる流体が供給されていればよい。例えば、室４１〜４３に流体Ｆ１、室４４のみ流体Ｆ２を供給するようにしてもよい。また、必ずしも室４１〜４４の全部に流体を供給する必要はない。
【００３７】
更に、例えば、上記実施の形態では、流体混合器の構成を具体的に挙げて説明したが、全ての構成要素を備える必要はなく、また、他の構成要素を更に備えていてもよい。例えば、吸引口４１Ａ〜４４Ａには、吸引バルブを設けるようにしてもよい。このバルブの開度を調節することにより、混合比率だけでなく、発生気泡、液滴のサイズを変えることができる。また、噴出特性や吸引特性を向上させるために、管体１０の入口および出口、並びに流体吸引孔３０の形状を適宜変えてもよい。
【００３８】
加えて、例えば、上記実施の形態において説明した流体の種類、または流量あるいは泡発生条件などは限定されるものではなく、他の流体としてもよく、または他の流量あるいは泡発生条件としてもよい。例えば、高圧流体Ｆ０および流体Ｆ１，Ｆ２は、流体混合器の使用目的に応じて適宜選択されるものであり、他の気体や液体でもよい。例えば、高圧流体Ｆ０としては、上記実施の形態で説明した水のほか、空気、不活性ガス、または、酸素あるいはオゾン等の支燃性ガスあるいは可燃性ガスを用いることができる。流体Ｆ１，Ｆ２は、上述した空気および洗浄剤のほか、消火液，殺虫剤，消毒剤，空気清浄剤，芳香剤あるいは消臭剤等でもよい。高圧流体Ｆ０に水、流体Ｆ１，Ｆ２に油等を用いればエマルジョンを発生できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る流体混合器の構成を表す断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０…管体、１０Ａ…第１領域、１０Ｂ…第２領域、１０Ｃ…流体圧測定用タップ、２０…負圧発生体、３０…流体吸引孔、４０…液体室、４１〜４４…室、４１Ａ〜４４Ａ…吸引口、Ｄ１…管体の内径、Ｄ２…負圧発生体の直径、Ｄ３…孔径、Ｆ０…高圧流体、Ｆ１，Ｆ２…流体、Ｂ…泡
【図１】
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【図２】
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