(57)【要約】【課題】  穏やかな動きと色彩に優れた置物、建物の壁あるいは間仕切りなどの装置。およびその運転方法を提供する。【解決手段】  固体粒子を水で流動化することで緩やかな動きをつくり、蛍光塗料を塗布した固体粒子を使用することで色彩に優れた装置としている。さらに、流動層の場所によって、水の流速を変える運転方法としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動層本体前面の少なくとも一部分が透明な素材で構成され、流動層本体前面と流動層本体後面との内側寸法が、流動化する固体粒子径の１０倍から１００倍の範囲内である奥行きの狭い流動層内に固体粒子を入れて、流動層本体の下部から水を供給して固体粒子を流動化し、その水を流動層本体上部から排出し、少なくともその水の大部分を流動層に循環するようにしたことを特徴とする固液可視流動層装置。
【請求項２】
固体粒子の少なくとも一部分に、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子を用いると共に、流動層本体前面の可視部から流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにしたことを特徴とする請求項１項に記載の固液可視流動層装置。
【請求項３】
流動層本体前面の可視部の素材に、紫外線の透過が少ない素材を用いると共に、固体粒子の少なくとも一部分に、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子を用い、流動層本体後面に設けた紫外線を良く透過する素材を使用した可視部から、流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固液可視流動層装置。
【請求項４】
流動層本体前面の可視部から流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにし、その紫外線灯の外側に紫外線の透過が少ない透明な素材を設けたことを特徴とする請求項２項に記載の固液可視流動層装置。
【請求項５】
流動層本体前面の少なくとも一部分が透明な素材で構成されており、固体粒子を水で流動化して水を流動層本体上部から排出し、その水を水ポンプで昇圧して流動層流動層本体下部に設けた複数の水分配室にそれぞれの配管で連結し、それぞれの配管に水量を調節出来る調整弁を設け、それぞれの調整弁の開度を個別に変えて、水量を変えることで流動化状態を変えた運転を行うことを特徴とする固液可視流動層装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、可視流動層で固体粒子を水で流動化して、その流動化状態を外部から観察できるようにした固液可視流動層装置に関するものである。また、固体粒子の緩やかで不規則な動きが得られるので、穏やかな雰囲気づくりの置物、建物の壁あるいは間仕切りなどに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  穏やかな雰囲気造りの置物には、液体を入れた容器内に気泡を上昇させるようにした装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。【０００３】  また、気泡障害部材で気泡の上昇に変化をもたせる技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。【０００４】  さらに、蛍光あるいは燐光物質を付与した固体粒子を空気で流動化する可視流動層装置についても開示されている（例えば、特許文献３参照）。【０００５】
【特許文献１】特開昭５１−２４３７０号公報
【特許文献２】特開昭６１−９３０２７号公報
【特許文献３】特開２００３−１６５２９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  液体を入れた容器内に気泡を上昇させるようにした装置は、発生する気泡数の変化、あるいは気泡の発生時間の変化などで、気泡の動きを表現するものである。気泡は、上昇の途中に気泡障害部材を設けることで、若干の蛇行運動は得られるが、気泡の動きは予測可能な単純な上昇運動であるため、短時間で見飽きやすいものになっていた。このため、不規則な動きで予測できない動きをするものが求められている。さらに、容器内の液体の色を変えることができるが、変化に富んだ色彩効果を発現することができなかった。このため、色彩効果に優れた表現が求められている。【０００７】  固体粒子の動きが不規則で予測できない動きをする表現手段として流動層があり、固体粒子を気体で流動化する固気流動層が一般的である。流動層内の固体粒子は、不規則な激しい動きをするので、主に粒子と粒子との衝突で粒子の磨耗が激しい。このため固体粒子の追加あるいは固体粒子の入れ替えが必要であった。また、磨耗による粉塵の発生は、周囲の空気を汚す結果になっていたので、粉塵を大気中に排出しない環境に優しい装置が望まれている。さらに、固体粒子が、流動層本体の可視部材を摩擦して傷をつける。このため透明性が損なわれるので、透明素材を頻繁に取り替える必要があり、経済的な負担も大きかった。【０００８】  また、蛍光あるいは燐光物質を付与した固体粒子を使用して、紫外線を照射する手段が開示されているが、紫外線が外部に漏れる恐れがあった。紫外線は長時間浴びると健康を損なう恐れがあるので、紫外線を外部に出さない手段が求められている。【０００９】  さらに、固体粒子の全体的な動きの表現として、例えばワルツのリズムに乗った動きの表現ができるような装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】  上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、流動層本体前面の少なくとも一部分が透明な素材で構成され、流動層本体前面と流動層本体後面との内側寸法が、流動化する固体粒子径の１０倍から１００倍の範囲内である奥行きの狭い流動層内に固体粒子を入れて、流動層本体の下部から水を供給して固体粒子を流動化し、その水を流動層本体上部から排出し、少なくともその水の大部分を流動層に循環するようにしたことを特徴とする固液可視流動層装置としている。固体粒子を空気ではなく水で流動化するようにしたことで、緩やかな固体粒子の動きの表現が可能になった。さらに、固体粒子の磨耗が少なく、生成した粉塵は水に含まれるので、大気雰囲気を汚すことがなくなった。【００１１】  また、上記課題を解決するために、本発明の請求項２では、固体粒子の少なくとも一部分に、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子を用いると共に、流動層本体前面の可視部から流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにしたことを特徴とする請求項１項に記載の固液可視流動層装置としている。これにより、色々な色彩の蛍光塗料あるいは夜光塗料を採用することができるので、色彩に富んだ表現にすることが可能となった。【００１２】  さらに、上記課題を解決するために、本発明の請求項３では、流動層本体前面の可視部の素材に、紫外線の透過が少ない素材を用いると共に、固体粒子の少なくとも一部分に、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子を用い、流動層本体後面に設けた紫外線を良く透過する素材を使用した可視部から、流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の固液可視流動層装置としている。これにより、後面から照射された紫外線が、固体粒子の動きを監察している前側に透過する量を、大幅に制限することができる。【００１３】  また、上記課題を解決するために、本発明の請求項４では、流動層本体前面の可視部から流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにし、その紫外線灯の外側に紫外線の透過が少ない透明な素材を設けたことを特徴とする請求項２項に記載の固液可視流動層装置としている。これにより、照射された紫外線が、流動層本体前面で反射されて外側に向う紫外線の大部分を、外側に洩らさないようにすることができる。【００１４】  また、上記課題を解決するために、本発明の請求項５では、流動層本体前面の少なくとも一部分が透明な素材で構成されており、固体粒子を水で流動化して水を流動層本体上部から排出し、その水を水ポンプで昇圧して流動層流動層本体下部に設けた複数の水分配室にそれぞれの配管で連結し、それぞれの配管に水量を調節出来る調整弁を設け、それぞれの調整弁の開度を個別に変えて、水量を変えることで流動化状態を変えた運転を行うことを特徴とする固液可視流動層装置の運転方法としている。これにより、例えば粒子の動きを、ワルツのリズムで表現することができるようになった。
【発明の効果】
【００１５】  固体粒子に砂を用いて空気で流動化する固気流動層の場合は、固体粒子と空気の密度差が概略１０００倍あるので、空気の流速を速くしないと固体粒子を流動化することができない。しかしながら、固体粒子を水で流動化する固液流動層の場合は、固体粒子と水の密度差が数倍程度であるので、水の流速を遅くしても流動化することができる。このため、固気流動層ではなく固液流動層を採用することで、固体粒子の動きが緩やかになり、穏やかな表現の装置にすることができる。また、固体粒子の動きが緩やかであるため、固体粒子の磨耗が少なく、補給する固体粒子量が少なくてよいので経済的である。また、可視部の素材の磨耗も少ないので、内部が見にくくなることが少なく、可視部の素材を取り替える頻度が少なくてよいので経済的である。さらに、生成する微粉が少なく、その微粉も水に同伴されるので、周囲の大気雰囲気を汚染することがない装置にすることができた。【００１６】  さらに、固体粒子径の１０倍から１００倍の範囲内である奥行きの狭い流動層装置にすることで、装置を小型でコンパクトにすることができるので設備費が少なく、固体粒子量、水量も少ないので運転経費も少なくてよいので経済的に優れている。【００１７】  また、固体粒子の少なくとも一部分に、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子を用い、流動層本体前面の可視部から流動化している固体粒子に向かって、設けた紫外線灯によって紫外線を照射するようにした。このことによって、固体粒子の緩やかな動きに加えて、色彩的に優れた効果を発揮することができる。【００１８】  また、後面から紫外線を照射する可視部の素材には、紫外線を透過し易い素材を使用するが、流動層本体前面の可視部材には紫外線の透過が少ない素材を用いることで、流動している固体粒子の動きを観察する流動層本体前面から洩れる紫外線量を大幅に抑制することができる。【００１９】  さらに、紫外線灯の外側に、紫外線の透過が少ない透明な素材を設けた。このことによって、流動層本体前面で反射される紫外線の大部分を、周囲に洩らさないようにすることができた。【００２０】  また水は、水ポンプで昇圧してから、流動層流動層本体下部に設けた水分配室にそれぞれの配管で連結し、それぞれの配管に水量を調節できる調整弁を設けた。それぞれの調整弁を制御することで流動化状態を変えた運転ができるので、例えばワルツのリズムにのった固体粒子の動きの表現ができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】  流動層に用いられる固体粒子の大きさは、一般的に直径数ミリの大きさの物が多い。この固体粒子の大きさと固体粒子と水の密度差は、固体粒子の動きに大きく関係している。固体粒子の径が小さく、固体粒子と水の密度差が少ないほど水の流速が遅くても流動化するので、固体粒子を緩やかな動きにすることができる。鉛、鉄等の金属素材を用いると、水との密度差が概略１０倍あり、激しい動きの表現になる。しかしながら、ガラス球であると密度差は数倍程度であり、緩やかな固体粒子の動きを表現することができる。さらに穏やかな表現にしたい時には、水との密度差の少ない合成樹脂などを使用すると、緩やかな固体粒子の動きを表現することができる。例えば、直径１ｍｍの塩化ビニール樹脂粒子は、水の流速毎秒５センチメートルで流動化することができるが、直径１ｍｍの鉄粒子では、水の流速毎秒３０センチメートルにしないと流動化しない。このため、水との密度差の少ない固体粒子を使用すると、より穏やかな表現ができる。【００２２】  また、粒子の直径が大きくなると、流動化するためには速い水流速が必要になるので、粒子の直径が小さいほど経済的であるが、数メートル離れた位置から観察できる大きさとして、１ミリから５ミリ程度が一般的に採用される。装置の流動層本体前面と流動層本体後面の内寸法は、固体粒子の架橋現象が起こらない寸法として、固体粒子径の３倍程度以上あれば良い。しかしながら、表示装置としては、奥行きが感じられる寸法として１０倍程度以上が好ましい。一方、流動層の内部は固体粒子が充満されているので、流動層本体前面の可視部から流動層内部の固体粒子の動きは観察できない。このため、流動層本体前面と流動層本体後面の内寸法を必要以上に大きくしても無意味となる。一般的には固体粒子径の１００倍程度以下の内寸法が採用される。このように、流動層の横幅寸法に対して奥行きが狭いの流動層となる。このような奥行きが狭い流動層を採用することで、必要な固体粒子量が少なくて良いので経済的である。【００２３】  また、蛍光塗料あるいは夜光塗料を含む固体粒子は、蛍光塗料、夜光塗料あるいは蓄光塗料などを固体粒子に塗布した後に、透明な耐水性の樹脂、塗料などでその表面を被い、蛍光物質などが水に溶出しないような処理が行われる。あるいは、蛍光物質あるいは蓄光物質などを透明な樹脂で固形化した粒子、あるいは板状体が流動化する固体粒子に使用される。【００２４】  一方、装置の横巾は、設置する場所によって自由に選定できる。例えば、応接室のサイドテーブルの上に展示する場合には、横幅が５０センチメートルで、高さが１メートル程度の大きさが採用される。また、応接室や待合室などの室内仕切りに使用する場合は、横幅２メートル、高さ１．５メートル程度の大きさが一般的に採用される。さらに大きな待合室などでは、横幅１０メートル、高さ２メートルの大きな装置にすることもできる。装置が大きくなると、可視素材に使用するガラス、アクリル樹脂などを、従来の方法で適切に補強する必要がある。また、可視素材の厚さは、小さな装置では３ｍｍ程度が採用されるが、大きな装置では２０ｍｍ程度の厚い素材が使用される。特に高さが高い装置では、水圧がかかるので耐圧���造にする必要がある。【００２５】  本発明の一実施の形態による固液可視流動層装置およびその運転方法について、図面を参照にして説明する。図１は、本発明の一実施の形態による固液可視流動層装置及びその運転方法について説明するための系統図である。図２は、図１に示した流動層本体１の縦断面側面図である。【００２６】  流動層本体１の前面は可視部材で構成されており、内部の固体粒子を外部から見ることができる構造になっている。流動層本体１の下部には水分配室２があり、水分配室２の上部には水分配板３を設けている。水分配室２に供給された水は、水分配板３の開口から流動層に流入する。水量が少ないと、固体粒子と固体粒子の間隙を水がすり抜けるので、固体粒子は動かない。その固体粒子の位置を静止流動層位置８で示している。しかし水量が多くなり水の流れが速くなると、水の流れで粒子が動き出して、粒子と粒子の間隙が広がり固体粒子層が膨張する。これが流動化状態で、その位置を膨張流動層位置９で示している。この膨張流動層位置９よりも上部は、実質的に固体粒子は極端に少なくなる。この膨張流動層位置９よりも上部に設けた水排出口６から、水を水タンク１０に排出する。【００２７】  水排出口６から排出された水は水タンク１０に入るが、入る前に従来の手段である金網１１で固体粒子を除去するのが良い。水ポンプ１３は、水タンク１０内に入れて使用する水中ポンプでも良い。水タンク１０には、蒸発などで不足する水を補給するための、給水口１２を設けている。水ポンプ１３によって、流動層の下部に設けた水分配室２に水を供給する。水分配室２に供給された水は、水分配板３を通り流動層に供給されて固体粒子を流動化する。一般的な水分配板３の圧力損失は、流動層内に水を均一に供給するために、流動層の圧力損失の２０％程度が採用される。【００２８】  流動層を表示装置に適用する時には、より効果的な演出が求められている。その手段として、流動層のそれぞれの部分で異なる動きを行わせるために、水分配室２を複数の室に区分した。それら水分配室２のそれぞれの給水配管７に水量を調節できる調整弁１４設けて、水量を調整することで、流動化状態を変えた表現ができることを見いだした。水の調整弁１４の開度を、水量制御装置１７で、例えばワルツのリズムで制御することで、流動層装置を豊な表現にすることができた。【００２９】  紫外線で鮮やかに光る蛍光物質などを含む固体粒子、あるいは、蛍光物質などを塗布した固体粒子を使用する時には、図２に示した紫外線灯１５を設けて、固体粒子に向かって紫外線を照射する。この時の流動層本体前面４の可視部材は、紫外線の透過率の良い透明な部材を使用する。しかしながら、前側から観る人への紫外線の照射を抑制するために、紫外線の透過が少ない紫外線防止板１６を、紫外線灯１５の外側に設けた。このことで、外部に漏れる紫外線を大幅に少なくすることができた。
【実施例】
【００３０】  図３は、本発明の固液可視流動層装置の実施例を示す正面図で、図４は、本発明の固液可視流動層装置の実施例を示す系統図である。流動層本体１の横幅は４ｍで、高さは２ｍである。流動層本体前面４の可視部材は、厚さ５ｍｍのガラス製で、流動層本体後面はステンレス鋼板で、その間隙は５０ｍｍである。本体下部に設けた水分配室２は、４室に区分されている。水分配室２の上部には、水分配板３として直径１ｍｍの開口を設けたステンレス鋼板を設けているので、水の供給を停止しても固体粒子が水分配室２に入らない構造になっている。供給された水の水排出口６は、水分配板３の１．５ｍ上部の後面に設けている。水は重力で水タンク１０に入るが、その前部に設けている金網１１で、同伴された固体粒子が分離される。水タンク１０には、給水口１２を設けている。水タンク１０の水は、水ポンプ１３で昇圧して、水分配室２に供給する。水分配室２に供給するそれぞれの水配管には、水量を調節する調整弁１４を設けている。それぞれの調整弁１４は、水量制御装置１７で制御され、水量を経時的に変化したり停止したりして、流動化状態を変えることができる。【００３１】  固体粒子は、粒子径が１ｍｍの塩化ビニール製の球を使用し、水を流さない状態で、水分配板３の上部４００ｍｍの高さまで入れている。この状態で水の流速毎秒１０センチメートルの速度で上昇するように流すと、固体粒子が流動化して流動層の高さが約１ｍにまで達した。水排出口６は、水分散板３の１．５ｍ上部に設けているので、固体粒子が水に同伴されて排出されることはない。流動層本体１の下側に設けている紫外線灯１５は、１０ワット容量のものを４灯設けている。その外側には、紫外線をあまり透過しない３ｍｍ厚さのアクリル樹脂製の紫外線防止板１６を設けている。固体粒子として使用した塩化ビニール製の球は、赤色、黄緑及び青色の蛍光塗料を塗布しているので、紫外線灯１５による紫外線の照射で鮮やかに輝いて見える。鮮やかに輝く固体粒子が、蛍の飛翔のように飛び交う雰囲気の表現にできた。
【産業上の利用可能性】
【００３２】  固体粒子の緩やかな動きと色彩効果が得られるので、応接室、待合室、病室、リフレッシュ室あるいは喫茶室などの空間雰囲気作りとして利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態による固液可視流動層装置及びその運転方法について、説明するための系統図である。
【図２】本発明の一実施の形態による固液可視流動層本体の、縦断面側面図である。
【図３】本発明の固液可視流動層装置の実施例を説明するための、正面図である。
【図４】本発明の固液可視流動層装置の実施例を説明するための、系統図である。
【符号の説明】
【００３４】１    流動層本体
２    水分配室
３    水分配板
４    流動層本体前面
５    流動層本体後面
６    水排出口
７    給水配管
８    静止流動層位置
９    膨張流動層位置
１０  水タンク
１１  金網
１２  給水口
１３  水ポンプ
１４  調整弁
１５  紫外線灯
１６  紫外線防止板
１７  水量制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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