(57)【要約】【課題】  輸送量を増加させた流体輸送装置を提供する。【解決手段】  壁面８０９に向かって拡がった開口面を有する拡管構造８０２の根元に副流８１５を受け入れる開口部８０３を設けて供給パイプ８０１を配置し、入口部８０５を設ける。また拡管構造８０２の拡がりを調整することで、流路８１２に沿って断面積が一定な混合部８０６とディフューザ部８０７とを設ける。入口部８０５で生じた乱流が混合部８０６において収束するので、ディフューザ部８０７において、乱流状態が助長される悪影響が低減され、入口部８０５とディフューザ部８０７を組み合わせることによる相乗効果を効果的に得ることができる。【選択図】  図１０
2005155552.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
輸送対象の液体を主流として送り込む供給管部および輸送した液体の一部を副流として受け入れる開口部を備える入口部と、
前記入口部に接続された混合部と、
前記混合部に接続され拡管構造を有するディフューザ部と
を備えたことを特徴とする流体輸送装置。
【請求項２】
前記混合部は、流体の輸送方向に沿って断面積が一定の部分を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体輸送装置。
【請求項３】
壁面と、
開口面が壁面から離間して配置され、前記壁面に向かって開口が拡がった構造を有する拡管構造と、
前記拡管構造の根本に前記根本の内径よりも小径の供給パイプが隙間を有して配置されることで形成された入口部と、
前記拡管構造の内壁と前記壁面との間に形成される流路の断面構造の変化を利用して形成された混合部およびディフューザ部と
を備えることを特徴とする流体輸送装置。
【請求項４】
前記混合部は、流路の断面積が流路に沿って略一定な部分を利用して形成され、
前記ディフューザ部は、流路の断面積が流路に沿って増加している部分を利用して形成されていることを特徴とする請求項３に記載の流体輸送装置。
【請求項５】
前記混合部において、
前記拡管構造の内壁と前記壁面との間の距離は、前記流路に沿って減少し、
前記流路の幅は前記流路に沿って増加していることを特徴とする請求項4に記載の流体輸送装置。
【請求項６】
前記減少の割合と前記増加の割合が打ち消される関係にあることを特徴とする請求項５に記載の流体輸送装置。
【請求項７】
前記ディフューザ部において、
前記拡管構造の内壁と前記壁面との間の距離は、前記流路に沿って一定あるいは変化し、
前記流路の幅は前記流路に沿って増加し、
ていることを特徴とする請求項４に記載の流体輸送装置。
【請求項８】
前記流路の幅の増加にしたがって、流路の断面積が流路に沿って増加していることを特徴とする請求項７に記載の流体輸送装置。
【請求項９】
前記壁面において、前記拡管構造の開口面に対向した位置に突起形状を備えていることを特徴とする請求項３〜８のいずれかに記載の流体輸送装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体の供給を迅速に行なう技術に係り、特に燃料タンクへの迅速な燃料の補給等に適用して有用な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料タンクに燃料を輸送する方法として、ジェットポンプを利用する技術が知られている。例えば、特許文献１には、エンジン側からのリターン燃料の圧力を利用して、副室内の燃料を主室内に移す技術について記載されている。
【０００３】
また、ジェットポンプについては、特許文献２に記載された技術が公知である。特許文献２には、ジェットポンプとベンチュリ菅とを組み合わせ、さらに周囲の液体を吸引することで、大流量の液体を吐出させるのに適したジェットポンプについて記載されている。
【０００４】
また、特許文献３には、スタート時に良好なリキッドシールを形成することにより、移送流量を確実に確保することができ、さらにキャビテーション発生時にも移送流量の低下を可及的に防止することを目的に、スロートパイプの基端側内径Ｄ１と吐出先端側内径Ｄ２との比をＤ１／Ｄ２＝１．０２〜２に設定した小径部を形成し、この小径部を基端側から約９０度折り曲げて形成したジェットポンプについて記載されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２０１１００号公報
【特許文献２】特開２００２−８９４９８号公報
【特許文献３】特開２００１−９０７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、燃料タンクに燃料をできるだけ速く輸送することが求められる場合がある。このような例としては、車へのガソリンの給油が挙げられる。ガソリンの給油時には、給油孔の蓋が開けられ、燃料タンクが大気に開放された状態となり、揮発性の高いガソリンが蒸発して大気中に放出される。蒸発したガソリン成分中には、光化学スモッグの発生因子となるＨＣ（炭化水素類）が含まれているので、その大気中への放出は極力低減することが求められる。このような理由から、燃料タンクへのガソリンの給油は、極力短時間で終了させることが求められている。また、他にも流体を扱う各種装置や工業プラント等において、運転の効率化のために、流体をできるだけ速くタンク等に輸送することが求められる場合がある。
【０００７】
引用文献１に記載された技術は、燃料タンクの構造上、副タンク内に残留してしまう燃料を、リターン燃料を用いて確実に主タンクに移送する技術であり、上述したような給油時間の短縮を目的とするものではない。また、その能力もない。
【０００８】
また、引用文献２に記載された技術は、高速流体を用いて大流量の流体を吐出させるための技術であり、やはり燃料タンクへの急速な燃料補給を行うような用途に用いるための技術ではない。
【０００９】
また、引用文献３に記載の技術は、十分な移送流量を確保することを目的とするものであるが、チャンバー絞り部やスロートパイプの径を特に小径にする必要がない点で、良好な移送流量が確保できるに止まる技術であり、急速な給油を実現できる技術ではない。
【００１０】
本発明は、従来技術では得られない速い速度でタンク等に液体を輸送することができる技術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】
【００１１】
本発明の流体輸送装置は、輸送対象の液体を主流として送り込む供給管部および輸送した液体の一部を副流として受け入れる開口部を備える入口部と、前記入口部に接続された混合部と、前記混合部に接続され拡管構造を有するディフューザ部とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
入口部は、ジェットポンプ効果により、供給される流体の供給量を増加させる機能を有する。混合部は、入口部とディフューザ部との間において、入口部で生成された乱流状態を収束（あるいは解消）させる整流作用を有し、流れを一様にする。
【００１３】
入口部は、速度差のある主流と副流とを混合するので、原理的に速度差のある流体の混合による乱流の発生要因となる。入口部にディフューザ部を直接接続した場合、前述した入口部での主流と副流の混合に起因する乱流がディフューザ部で助長され、更に激しい乱流状態が作られる。乱流は、流体が持つ運動エネルギの損失を招き、輸送する流量を低下させる要因となる。
【００１４】
混合部を配置することで、入口部で発生した乱流を収束させ、乱流を少なくした状態の流れをディフューザ部に導き、ディフューザ部における噴出量増加機能をより効果的に得ることができる。
【００１５】
このように、本発明では、ジェットポンプ効果を利用した流体の供給量の増加効果と、ディフューザ部における流体の噴出量増加効果とを効率よく相乗的に得ることができる。これによりタンク等への液体の供給をより短い時間で行なうことができる。
【００１６】
まず、ジェットポンプ効果によって流体の供給効率を高めることができる原理について説明する。図１は、単なる供給パイプから液体を容器中に供給する状態を示す模式図である。図２は、ジェットポンプ効果を利用して液体を容器中に供給する状態を示す模式図である。図３は、ジェットポンプ効果を説明するためのモデル図である。
【００１７】
図１には、容器１０１内に液体１０２が溜まり、そこへ供給パイプ１０３を用いてその先端の出口１０４から液体を供給する状態が示されている。この場合における出口１０４における出口圧力をＰ１とする。図２には、大径パイプに、それより小径の供給パイプ１０３を隙間（副流を受け入れる開口部）が存在する状態で挿入した構造が示されている。この場合において、供給パイプ１０３の出口圧力をＰ２、大径パイプ１０５の出口圧力をＰ３とする。
【００１８】
図３には、大径パイプ１０５において、供給パイプ１０３から速さＶ０で噴射される流体（主流）の噴流によって、図２に示すタンク１０１内の液体１０２が副流として速さＶ１で副流を受け入れる開口部１０７から引き込まれる状態が示されている。ここで、主流の噴出口における圧力をＰ２とする。
【００１９】
また、両流体は、混合し、速さＶ２で大径パイプ１０５から圧力Ｐ３で噴出するものとする。この構成では、大径パイプ１０５から噴出した流体の一部は、矢印１０６で示されるように貯まった液体１０２内に流れ込み、その一部は副流を受け入れる開口部１０７から引き込まれて、ジェットポンプ効果の発現に寄与する。
【００２０】
この場合、運動量保存則および連続の方程式から、液体の密度をρとして下記数１が導かれる。
【００２１】
【数１】
2005155552.tif 000003
【００２２】
数１から明らかなように、図２に示す構造では、２つの液流が混合される領域１０９における圧力Ｐ２は、２つの液流が十分に混合した状態における圧力Ｐ３に比較して小さくなる。このように、相対的に流速の早い流れに相対的に流速の遅い流れを巻き込ませ、その際、両流れが混合される領域における圧力が低下する効果をジェットポンプ効果という。
【００２３】
上述のように、ジェットポンプ効果により、Ｐ２＜Ｐ３が成立する。他方で圧力Ｐ３は、Ｐ１と同じである。したがって、図２に示す構造において、供給パイプ１０３の出口圧力Ｐ２は、図１の場合の出口圧力Ｐ１に比較して低下することになる。
【００２４】
一般に、適当なパイプを考えた場合、液体の単位時間当たりの供給量（つまり供給速度）は、当該供給パイプの入口の圧力Ｐinと出口の圧力Ｐoutとの差、つまりＰin−Ｐoutが大きい程、大きくなる。上述のように、図１の構成に比較して、ジェットポンプ効果を利用した図２の構成の場合の方が、入口圧力Ｐinと出口圧力Ｐoutとの差を大きくできる。したがって、図２の構成の方が供給パイプ１０３を用いた液体の供給量（供給速度）を増やすことができる。
【００２５】
すなわち、供給パイプ１０３に液体を流し込むポンプ等の能力が同じであれば、供給パイプ１０３の図示しない入口圧力Ｐinは、図１の場合と図２の場合とで同じである。よって、図１の場合より図２の場合の方が供給パイプ１０３の入口圧力Ｐinと出口圧力Ｐoutとの差が大きくなる。つまり、図１のジェットポンプ効果を利用しない場合に比較して、図２のジェットポンプ効果を利用した場合、ジェットポンプ効果により出口圧力Ｐoutを下げることができるので、Ｐin−Ｐoutを大きくすることができる。これにより、液体の供給量（供給速度）を増やすことができる。
【００２６】
本発明は、輸送対象の液体を主流として送り込む供給管部および輸送した液体の一部を副流として受け入れる開口部を備える入口部を備えるので、輸送した流体の一部を用いて効率よく、ジェットポンプ効果を得ることができ、それにより供給管部から供給される液体の流量を、ジェットポンプ効果を利用しない場合に比較して増大させることができる。ちなみに、図２に示す構造において、供給パイプ１０３が本発明の「供給管部」、符号１０７で示される部分が本発明の「輸送した液体の一部を副流として受け入れる開口部」にそれぞれ相当する。
【００２７】
次に混合部の働きについて説明する。図４は、混合部を介して、入口部とディフューザとを接続した構造を示すモデル図である。図５は、入口部にディフューザを直接接続した構造を示すモデル図である。
【００２８】
図５には、入口部２０１とそれに続くディフューザ２０２が示されている。入口部２０１では、速度差の異なる液体が混合されるが、それは乱流の発生要因となる。入口部２０１にディフューザ２０２を直接接続した場合、入口部２０１における主流と副流の速度差に起因する乱流がディフューザ２０２で徐々に助長され、ディフューザ２０２において、助長された乱流に起因する損失が発生する。
【００２９】
他方で、図４に示すように、混合部２０３を配置した場合、入口部２０１に起因する乱流は、混合部で収束し、乱流状態が抑えられた状態の流れがディフューザ２０２に流れ込む。その結果、ディフューザ２０２内における乱流の助長現象は抑えられ、乱流状態の激化による損失の増加を抑えることができる。
【００３０】
本発明において、混合部は、流体の輸送方向に沿って断面積が一定の部分を備えることが好ましい。流体の流れる方向に沿って断面積が一定の構造とすることで、乱流収束効果を高くできる。
【００３１】
本発明の他の流体輸送装置は、壁面と、開口面が壁面から離間して配置され、前記壁面に向かって開口が拡がった構造を有する拡管構造と、この拡管構造の根本にこの根本の内径よりも小径の供給パイプが隙間を有して配置されることで形成された入口部と、拡管構造の内壁と前記壁面との間に形成される流路の断面構造の変化を利用して形成された混合部およびディフューザ部とを備えていることを特徴とする。
【００３２】
壁面としては、輸送する流体を溜める容器の内壁を挙げることができる。この内壁には、容器の底面も含まれる。また、壁面として機能する部材を拡管構造の開口面に対向して配置し、流体供給装置の一部としてもよい。
【００３３】
壁面に向かって開口が拡がった構造を有する拡管構造とは、ラッパやホーンのように、先に行くほど開口部分が拡がってゆく形状のことをいう。拡がり方は、２次元的でも、あるいは３次元的であってもよい。また、拡がりが漸次大きくなる構造であってもよい。また、円錐のように直線的に開口が拡がって行く形状であってもよい。拡管構造は、その拡がってゆく方向が、壁面に垂直に向かった方向で配置されることが好ましいが、そうでない配置も可能である。
【００３４】
上記の発明によれば、例えば壁面に開口部を対向させ、かつ壁面から浮かして隙間を有する状態で配置した拡管構造の拡がり具合を利用することで、ジェットポンプ機能に加えて、ジェットポンプ効果に従って発生する乱流状態の激化による損失を低減する機能、およびディフューザによる噴出流量の増加が行われる機能が一体となったジェットポンプが提供される。
【００３５】
すなわち、拡管構造の根本部分（径が拡がり始める窄まった部分）に拡管構造の当該部分の内径よりも小径の流体供給用の供給パイプを隙間が存在する状態で差し込んだ構造とすることで、副流を受け入れる開口部を形成している。そして、供給パイプから主流を供給した場合に、この隙間（副流を受け入れる開口部）から副流を巻き込み、ジェットポンプ効果を得る。また、拡管構造の開口部が拡がった部分における拡管構造と壁面との距離の変化の具合を調整することで、混合部とディフューザ部とを一体的に形成することができる。
【００３６】
上記発明において、混合部は、流路の断面積が流路に沿って略一定な部分を利用して形成され、ディフューザ部は、流路の断面積が流路に沿って増加している部分を利用して形成されていることが好ましい。
【００３７】
拡管構造と壁との間には、拡管構造の拡がり形状に対応した断面構造が形成されるが、拡管構造の拡がりの形状を調整することで、この断面構造の断面積が流路に沿って一定となる部分を形成することができる。すなわち、拡管構造はその開口部が壁面に対向しているので、拡管構造の広がった先端の方に進むと、壁面との距離（つまり流路の断面構造の高さ）は短くなる。一方で、拡管構造の拡がり形状に対応して、流路は壁面に向かった方向から、壁面に平行な方向に流れの向きが曲がり、それに従い流路は放射形状の２次元的な拡がりを持つことになるから、流路の幅は流路方向の距離に比例して増大する。
【００３８】
したがって、拡管構造の拡がり具合を調整することで、流路に沿って見た場合に、流路の断面構造の高さが漸次減少し、他方で流路の断面構造の幅が漸次増大する。ここで、流路の高さの減少の割合と流路の幅の増加の割合が打ち消される関係になるように拡管構造の拡がりの状態を設定すれば、流路の断面積が変化しない部分を形成することができる。この部分を利用することで、断面積が一定の混合部を形成することができる。なお、流路の幅は、流れの壁面に平行な方向における幅のことをいう。
【００３９】
また、同様な考え方により、拡管構造の拡がり形状を調整することで、流路の断面積が漸次増大するディフューザ部を拡管構造と壁面との間に形成することができる。例えば、流路に沿って見た場合に、流路の断面構造の高さが変化せず、他方で流路が放射状に拡がることで、流路の断面構造の幅が漸次増大した構造とでき、流路に沿って断面積が漸次増大するディフューザ部を形成することができる。
【００４０】
また、流路の断面構造の高さが変化する場合であっても、ディフューザ部を形成することは可能である。例えば、流路の断面構造の高さが減少する場合であっても、その減少の割合よりも、流路の断面構造の幅の増加する割合の方が大きければ、流路の断面積が増加する構造が実現できる。
【００４１】
このように、拡管構造の形状を調整し、その形状を巧みに利用することで、流体の供給量を増加させる機能を一体に備えたジェットポンプを形成することができる。この構造は、壁に対向した拡管構造の拡がりを利用することで、極めてコンパクトにできる優位性がある。
【００４２】
上記拡管構造を備えた流体輸送装置において、壁面に設けられた拡管構造の開口面に対向した突起形状をさらに備えることが好ましい。突起形状を配置することで、開口面からの流体の流れを乱さずに、壁面に沿った方向に流体を導くことができる。
【００４３】
上記拡管構造を備えた流体輸送装置において、供給パイプは、壁面に対して略垂直な向きに配置され、この向きから見て、ディフューザ部の先端の形状は、前記供給パイプの軸を中心として、略円形形状または略円形形状の一部分を有する態様は好ましい。この態様によれば、流体が放射状に噴出されるので、流路を短くでき、全体の構造を有効にコンパクト化することができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明によれば、輸送した流体の一部を環流させ、副流として利用するので、別途噴流源を用意することなく、効率よくジェットポンプ効果を得ることができる。また、本発明によれば、ジェットポンプによる液体輸送の高効率化とディフューザによる液体輸送の高効率化とを相乗して得ることができる。特に、本発明によれば、入口部とディフューザ部との間に混合部を配置したので、入口部で発生した乱流の影響がディフューザ部に及ぶことを低減でき、それにより乱流の影響による液体の運動エネルギの損失を抑え、ディフューザ部による輸送量の増加効果が損なわれる悪影響を低減できる。つまり、ジェットポンプとディフューザを併用するが故に問題になるディフューザでの乱流状態の増大現象を抑えることができ、両者を併用する効果を最大限得ることができる。これにより、従来技術では得られない速い速度でタンク等に液体を輸送することができる。
【００４５】
また、本発明によれば、壁面に向かって拡がった形状の拡管構造を利用して、混合部とディフューザとを構成しているので、コンパクトでタンク内への配置に適した構造を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
（実施形態１）
１−１．実施形態１の構造
図６は、本発明の流体輸送装置の一例を示す断面図である。図６には、入口部６０１、混合部６０２およびディフューザ部６０３を備えた流体輸送装置が示されている。
【００４７】
入口部６０１は、円筒形状の内側チューブ６０４とその外側に隙間を設けて同軸構造に設けられた円筒形状の外側チューブ６０５を備えている。この内側チューブ６０４と外側チューブ６０５との間には隙間が設けられている。この隙間は、副流を受け入れる開口部６０８となる。副流は、供給される流体の流れである主流６０７に引き込まれて、この開口部６０８から流れ込む。そして、開口部６０８から流れ込んだ副流は、領域６０６において主流６０７と一緒になり、そこでジェットポンプ効果に従う圧力低下が発生する。
【００４８】
混合部６０２は、入口部６０１に続く内径の一様な円筒構造を有している。ディフューザ部６０３は、混合部６０２から続く末広がりの円筒構造を有する。
【００４９】
外側チューブ６０５は、混合部６０２に接続される部分の近くで内径がすぼまるテーパ形状を有し、このテーパ形状に合わせて内側チューブの外形もテーパ形状に加工されている。これにより、内側チューブ６０４と外側チューブ６０５との隙間は、略一定の隙間を有した状態で、領域６０６にまで延在している。
【００５０】
１−２．実施形態１の動作
図６に図示する流体輸送装置を図示しないタンク内の底に配置した状態で、内側チューブ６０４の開放された端部に図示しない液体供給パイプを接続し、タンク内に供給する適当な液体（例えば燃料等）を供給する場合を説明する。
【００５１】
この場合、図示しない液体供給パイプから内側チューブ６０４内に液体が主流６０７として供給される。この液体は、混合部６０２およびディフューザ部６０３を通って、ディフューザ部６０３の先端から噴出され、図示しないタンク内に溜まる。
【００５２】
タンク内に液体がある程度溜まり、図６に図示する流体輸送装置の全体が水没する状態になると、主流６０７の流れによって、副流を受け入れる開口部６０８からタンク内の液体が引き込まれ、ジェットポンプ効果が発生する。
【００５３】
領域６０６で混合された液体は、混合部６０２に流れ込み、図４に示した原理に従って乱流が収束される。混合部６０２で乱流状態が収束された液体の流れは、ディフューザ部６０３を通り、そこで流速は下がり、圧力が回復され、図示しないタンク内に噴出される。
【００５４】
この構成では、入口部６０１とディフューザ部６０３とが、輸送される液体の流量を増加させる機能を有する。また、混合部６０２が、入口部６０１に起因する乱流を収束させ、ディフューザ部６０３で乱流状態が助長されることを抑制し、それによりディフューザ部６０３で得られる流量増加効果が損なわれないようにする機能を有する。
【００５５】
１−３．試験例
図６に示す構造の流体輸送装置の性能を調べた試験について説明する。この試験では、入口部６０１を、内径が１２ｍｍ、外径が１７ｍｍ、長さが５８ｍｍの内側チューブ６０４と、内径が２１．５ｍｍ、外径が２５．５ｍｍ、長さが４７ｍｍの外側チューブ６０５とで構成した。また、内側チューブ６０４の端部付近の外側にはテーパ加工を施し、さらに対応する外側チューブ６０５の端部付近は、内径が窄まるようにテーパ形状に加工した。これにより、内側チューブ６０４と外側チューブ６０５の隙間で構成される流路が、領域６０６に至る構造とした。
【００５６】
混合部６０２は、内径が１７ｍｍ、外径が２１ｍｍの円筒パイプで構成し、ディフューザ部６０３は、長さが４１ｍｍ、一端の内径および外径が混合部６０２と同じで、他端の内径が２９ｍｍ、外径３３ｍｍであり、拡がり方は、円錐のように一様な直線的な拡がり構造を有するものを用いた。また、ディフューザ部６０３の噴出口部分は、縁に曲面加工を施し、流体が排出しやすい構造とした。
【００５７】
図７は、試験の概要を説明するための模式図である。図７には、試験用の液体である水道水を溜めたタンク７０１、タンク７０１に接続されたコック７０２、コック７０２に接続された液体供給パイプ７０３、液体供給パイプ７０３に接続された図６に示す構造を有する液体輸送装置７０４、液体輸送装置７０４が底に配置された容器７０６が示されている。
【００５８】
試験は、まずタンク７０１を水で満たした状態で、コック７０２を閉じ、液体輸送装置７０４が水没する程度の水を容器７０６に入れた状態とする。この状態でコック７０２を全開にし、タンク７０１内の水位が所定の値だけ減少した段階で、時間の計測を開始する。そして、タンク７０１内の水位がさらに所定の値まで減少する時間を計測し、その後コック７０２を閉じる。この試験を４回繰り返し、その平均値を流出時間のデータとした。なお、液体輸送装置７０４の先端と容器７０６の壁面との間の距離７０５は、１８０ｍｍとした。
【００５９】
試験は、入口部６０１とディフューザ部６０３を同じとし、混合部６０２の長さを０ｍｍ（形状１）（混合部なし）、６６ｍｍ（形状２）、１００ｍｍ（形状３）と３タイプの場合に分けて行った。形状１の流出時間を１００．００とすると、形状２の流出時間は９９．２７、形状３の流出時間は９９．０３であった。
【００６０】
この試験結果から、混合部６０２が存在することで、流出時間を短縮できることが確認された。つまり、混合部６０２を配置することで、より短時間に所定の流量を容器７０６内に供給できることが確認された。なお、混合部の長さは、長ければ良いというものではなく、その長さがあまり長くなると、内壁の摩擦による損失が顕在化して、流出時間を短縮する効果が小さくなり、更に長くなると、流出時間の増加を招く。混合部の好ましい長さは、その内径の６倍程度である。また、上記試験により、液体を供給する配管の出口にジェットポンプを付けることで、単位時間当たりの液体の輸送量を増加できることが確認された。
【００６１】
（実施形態２）
２−１．実施形態２の構造
図８は、本発明の流体輸送装置の一例の概要を示す斜視図である。図９は、図８に示す流体輸送装置を開口面側から見た状態を示す斜視図である。図１０は、図９のＡ−Ａ´で切った断面を示す断面図である。図１１は、開口面の機能を説明する斜視図である。
【００６２】
図８〜１１に示す流体輸送装置において、拡管構造８０２は、壁面８０９に向かって開口が拡がった構造を有し、その開口面８１１が壁面８０９から離間した状態で配置されている。また、拡管構造８０２の根本に、この根本の内径よりも小径の供給パイプ８０１が隙間を有して配置されることで、副流８１５を受け入れる開口部８０３が形成されている。この構造においては、符号８０５の領域が、入口部となる。さらに、拡管構造８０２の内壁と壁面８０９との間に形成される流路８１２の断面構造の変化を利用して混合部８０６およびディフューザ部８０７が形成されている。
【００６３】
壁面８０９には突起形状８０４が配置されている。この突起形状８０４は、拡管構造８０２の開口面８１１に対向し、開口面８１１の中心（供給パイプ８０１の供給口の中心）に対応する位置に配置されている。供給パイプ８０１は、壁面８０９に対して略垂直な向きに配置され、この向きから見て、ディフューザ部８０７の先端の形状は、供給パイプ８０１を中心として、略円形形状を有している。
【００６４】
供給パイプ８０１から供給される流体の流れ（主流）８１４は、突起形状８０４の斜面に沿って流れ、流れの向きが壁面８０９に沿った方向に曲げられ、壁面８０９と供給パイプ８０１の端部縁部分との隙間８０８から流れ出る。この隙間８０８から流れ出た流れは、壁面８０９に略平行な方向にさらに流れが修正され、壁面８０９に垂直な向きから見て、図９の矢印８１２で示されるように放射状に流れる。そしてこの流れは、開口面８１１と壁面８０９との隙間で構成される噴出口８１０から、壁面８０９に略平行な方向に噴出される。
【００６５】
一方、拡管構造８０２と供給パイプ８０１との間には、副流８１５を受け入れる開口部８０３が設けられているので、この開口部８０３から主流８１４の流れに引き込まれて副流８１５が流れ込む。入口部８０５では、流れの速い主流８１４とそれに巻き込まれる流れの遅い副流８１５とが混合され、ジェットポンプ効果が発生する。
【００６６】
混合部８０６は、流路８１２の断面積が流路８１２に沿って略一定な部分を利用して形成されている。すなわち、流路８１２に沿った混合部８０６の断面構造を考えると、断面構造の高さ８１６（図１０参照）は、流体の流れる向きに沿って漸次減少するが、断面構造の幅は、流れの向きに沿って図９にｄ１→ｄ２で例示されるように、扇形に漸次拡大する。ここで、拡管構造８０２の形状は、流路８１２の断面構造の幅の拡大率を打ち消すようにその高さ８１６の減少率が設定されている。つまり、流路の断面構造は、その流れの方向に従って、幅が増大するが、その増大する割合に逆比例する形で高さが減少するように、拡管構造８０２の形状が決められている。このため、混合部８０６における流路８１２の断面積は、流路に沿って略一定になる。
【００６７】
また、ディフューザ部８０７は、流路８１２の断面積が流路に沿って増加している部分を利用して形成されている。すなわち、流路８１２に沿ったディフューザ部８０７の断面構造を考えると、断面構造の高さは、流体の流れる向きに沿って略一定であるが、断面構造の幅は、扇形に漸次拡大している。したがって、ディフューザ部８０７の部分における流路８１２の断面積は、流体が進むに従って漸次拡大する構造となっている。  
【００６８】
以上説明した構造では、壁面に向かって拡がった拡管構造を利用することで、供給パイプ８０１の中心軸から放射方向に向かって順に、入口部８０５、混合部８０６およびディフューザ部８０７を配置している。この構成では、効果的にジェットポンプ効果を得ることができる。
【００６９】
特に混合部８０６において、入口部８０５で発生する乱流が収束されるので、ディフューザ部８０７で乱流状態が助長され、それにより損出が増加し、輸送量を増大させる機能が損なわれる問題を解決することができる。
【００７０】
また、壁に垂直な方向から流れ込んだ流れを、壁面に平行な方向に導き、それを放射状に流れ出る流れとし、さらに流路の断面形状の変化を利用することで、混合部とディフューザ部とを構成しているので、立体的にコンパクトな形状でありながら上記の作用効果を効率よく得ることができる。
【００７１】
２−２．実施形態２の動作
図８〜１１に示す流体輸送装置を図示しない燃料タンクの底の壁面８０９（底面）に配置した状態で、供給パイプ８０１から燃料を供給する場合を説明する。まず、タンクが空の状態で供給パイプ８０１に燃料を図示しない外部供給ポンプから流し込むと、その流れは、突起構造８０４で流れをスムーズに変えられ、符号８１４で示される向きの流れとなる。この流れは、タンクの底の壁面８０９に沿う方向に向きを変えて流れ、入口部８１４、混合部８０６、ディフューザ部８０７を通り、噴出口８１０からタンク内に噴出する。
【００７２】
開口部８０３が液面下に没した段階でジェットポンプ効果が現れる。すなわち、流れの遅い副流８１５が開口部８０３から主流８１４に巻き込まれる形で流れ込み、入口部８０５において混合されてジェットポンプ効果が生じる。このジェットポンプ効果により、供給パイプ８０１から供給される燃料の供給量（供給速度）が増加する。入口部８０５で主流８１４と副流８１５とが混合され、その混合流は、符号８１２で示される流路に沿って流れる。
【００７３】
主流８１４と副流８１５とが、入口部８０５で混合された状態では、速度の異なる流れが混合される関係上、混合流が発生する。この混合流には、乱流状態が含まれるが、それは、断面積が一定な混合部８０６を流れることで収束され、乱流状態が収束された状態の流れがディフューザ部８０７に流れ込む。ディフューザ部８０７では、断面積が漸次拡大する構造なので、圧力が低下し、流れる流量が増大する。
【００７４】
３．他の実施形態
例えば図９に示される構造では、拡管構造８０２の開口面が突起形状８０４を中心として３６０度の角度範囲で展開し、液体は、３６０度の角度範囲に放射状に流出する構造となっている。この角度範囲は、任意の角度を設定することが可能である。例えば、この角度範囲を６０度〜９０度に設定すれば、所定の方向に主に流体を噴出する片側吐出形式の流量輸送装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明の流体輸送装置は、急速な流体の輸送が必要とされる技術に利用することができる。例えば、本発明は、短時間での完了が要求される給油技術に好適である。この場合、給油時間を短縮することができ、給油時における大気中へのＨＣ（炭化水素類）の放出を抑えることができる。また例えば、本発明をモータスポーツの給油技術に適用した場合、ピットイン／ピットアウトの時間を短縮することができる。さらに本発明は、タンクに液体を急速に移す必要がある技術等に利用することができる。例えば、本発明は、各種プラント設備等における液体の輸送技術に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】供給パイプから液体を容器中に供給する状態を示す模式図である。
【図２】ジェットポンプを利用して液体を容器中に供給する状態を示す模式図である。
【図３】ジェットポンプ効果を説明するためのモデル図である。
【図４】混合部の働きを説明するモデル図である。
【図５】ディフューザで助長される乱流の状態を説明するモデル図である。
【図６】実施形態の流体輸送装置の断面構造を示す断面図である。
【図７】流量増加効果を確認するための実験装置の概要を示す模式図である。
【図８】実施形態の流体輸送装置の概要を示す斜視図である。
【図９】実施形態の流体輸送装置を開口面側から見た状態を示す斜視図である。
【図１０】図９のＡ−Ａ´で切った断面を示す断面図である。
【図１１】開口面の機能を説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１…容器、１０２…液体、１０３…供給パイプ、１０４…供給パイプの出口、１０５…大径パイプ、１０７…副流を受け入れる開口部、１０９…主流と副流とが混合される領域、２０１…入口部、２０２…ディフューザ、２０３…混合部、６０１…入口部、６０２…混合部、６０３…ディフューザ部、６０４…内側チューブ、６０５…外側チューブ、６０６…主流と副流とが混合される領域、６０７…主流、６０８…副流を受け入れる開口部、７０１…タンク、７０２…コック、７０３…供給パイプ、７０４…流体輸送装置、７０５…流体輸送装置と容器内壁との間の距離、７０６…容器、８０１…供給パイプ、８０２…拡管構造、８０３…副流を受け入れる開口部、８０４…突起形状、８０５…入口部、８０６…混合部、８０７…ディフューザ部、８０８…隙間、８０９…壁面、８１０…噴出口、８１１…拡管構造の開口面、８１２…流路、８１４…主流、８１５…副流、８１６…拡管構造と壁面との間の距離。
【図１】
2005155552.tif 000004
【図２】
2005155552.tif 000005
【図３】
2005155552.tif 000006
【図４】
2005155552.tif 000007
【図５】
2005155552.tif 000008
【図６】
2005155552.tif 000009
【図７】
2005155552.tif 000010
【図８】
2005155552.tif 000011
【図９】
2005155552.tif 000012
【図１０】
2005155552.tif 000013
【図１１】
2005155552.tif 000014