CN111558807A - 流体供给装置、内部构造体及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够对流体赋予预定的流动特性,使流体的润滑性、渗透性以及冷却效果提高,且构成简单、制造不困难的流体供给管。流体供给管包括管主体与内部构造体。管主体具有供流体流入的流入口与供流体流出的流出口,是具有剖面圆形的内部壁面的中空的形状。内部构造体是收纳固定于管主体的具有多个侧面的棱柱状的轴体,在其侧面上网状地排列有多个突起部。内部构造体的侧面与管主体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路,流体在被从管主体的流入口供给并从流出口流出的期间,通过多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性。
Description
技术领域
本发明涉及供给流体的流体供给装置,更具体地说,涉及对在其内部流动的流体赋予预定的流动特性的流体供给装置。另外,涉及用于流体供给装置的内部构造体及其制造方法。例如,本发明的流体供给装置可应用于加工中心、切削机、钻头、磨床的各种机床的冷却液(也称为冷却剂或加工液)的供给装置。另外,本发明也可应用于对流体进行剪切、搅拌、扩散、混合的混合器等。进而,也能够应用于产生微气泡(微米级的微泡沫或纳米级的超微气泡)的微气泡产生装置。
背景技术
以往,在机床中,例如在将由金属制成的被加工物(工件)加工成所期望的形状时,通过向被加工物与刀具抵接的部分及其周围供给冷却液,来冷却加工中产生的热、或从加工部位除去被加工物的切屑、削屑。在被加工物与刀具的抵接部因高压与摩擦阻力而产生的切削热会使刀尖磨损、使强度下降,使刀具等工具的寿命减少。另外,若被加工物的切屑等未被充分地除去,有时会在加工中贴在刀尖上而使加工精度下降。在这种情况下,冷却液在使工具与被加工物之间的摩擦阻力减少,并除去切削热的同时,进行将来自被加工物的表面的切屑除去的清洗作用。因此,优选冷却液具有摩擦系数小、沸点高、良好地渗透到刀具与被加工物的抵接部之间的特性。
本专利申请人在日本特许6245397号、特许6245401号中公开了一种能够提高液体的渗透性、润滑性的流体供给管。例如,在水溶性冷却液的情况下,通过使用该流体供给管,能够产生微气泡、并降低流体的表面张力,从而成功提高流体的渗透性,以及提高润滑性。
该流体供给管也能够应用于需要供给微气泡的各种应用。进而,使用该流体供给管,在混合多种流体的情况下,也能够对流体进行微细地剪切、搅拌、扩散、混合。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1:日本特许6245397号
专利文献2:日本特许6245401号
发明内容
[发明要解决的课题]
然而,在以往的流体供给装置中,配置于其内部的内部构造体为特殊形状,特别是在金属制的圆柱状的轴体上形成供流体流动的螺旋状的流路(通过切削、旋削、磨削等金属加工)的实施方式中,要求金属加工的精度,其实现的难度较高。因此,制造费时,其结果,导致制造成本的提高。
本发明鉴于以上情况而完成,对至今为止的流体供给装置及其所使用的内部构造体进行改良。特别是,其目的在于提供一种使其加工简单,并且赋予与现有的装置同等以上的流体的流动特性的流体供给装置。另外,实现能够用于这样的流体供给装置的内部构造体及其制造方法。
[用于解决技术课题的技术方案]
本发明为解决上述课题而为以下构成。
即,根据本发明的一个实施方式,流体供给装置具有:中空的管主体,其具有供流体流入的流入口与供流体流出的流出口,并具有剖面圆形的内部壁面;以及内部构造体,其是收纳固定于管主体的具有多个侧面的棱柱状的轴体。在内部构造体的侧面上网状地排列有多个突起部;内部构造体的侧面与管主体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;流体在被从管主体的流入口供给并从流出口流出的期间,通过多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性。
另外,根据另一实施方式,作为棱柱状的轴体的内部构造体为中空;在该内部构造体的中空中收纳固定有第2内部构造体;在该第2内部构造体的外表面上网状地排列有多个突起部;第2内部构造体的外表面与中空的内部构造体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;流体在被从管主体的流入口供给并从流出口流出的期间,通过第2内部构造体的多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性。
本发明的一个实施方式的内部构造体收纳于收纳体并对流体赋予流动特性。内部构造体包括具有多个侧面的棱柱状的内部轴体;在内部轴体的侧面上网状地排列有多个突起部;形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;流体通过多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性。
另外,根据另一实施方式的内部构造体,棱柱状的内部轴体为中空;在该内部轴体的中空中收纳固定有第2内部轴体;在该第2内部轴体的外表面上网状地排列有多个突起部;第2内部轴体的外表面与中空的内部轴体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;流体通过第2内部轴体的多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性。
根据作为本发明的一个实施方式的内部构造体的制造方法,是收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;以及通过对圆柱状的内部轴体形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱体的轴体的外径位置为顶面的交叉流路,从而网状地排列形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱状的轴体的侧面为顶面的多个突起部的工序。
根据作为本发明的另一实施方式的内部构造体的制造方法,是收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,具有:准备内侧内部轴体的工序;通过对内侧内部轴体在外表面制作交叉流路,从而网状地形成多个突起部的工序;准备圆柱状的外侧内部轴体的工序;对外侧内部轴体,贯通地形成供内侧内部轴体配置于内部的中空空洞的工序;通过对圆柱状的外侧内部轴体形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱体的轴体的外径位置为顶面的交叉流路,从而网状地排列形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱状的轴体的侧面为顶面的多个突起部的工序;以及将形成有多个突起部的内侧内部轴体配置于形成有多个突起部的外侧内部轴体的中空空洞的工序。
作为本发明的另一实施方式的内部构造体,是收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体,内部构造体由多个内部构造体连结而形成。各内部构造体的构造为:包括具有多个侧面的棱柱状的内部轴体,在内部轴体的侧面上网状地排列有多个突起部,形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路,流体通过多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性;多个内部构造体被以相对旋转的角度连结。
作为本发明的另一实施方式的内部构造体的制造方法,是收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,具有:准备多个具有安装脚的突起部的工序;准备棱柱状的内部轴体的工序,在该棱柱状的内部轴体上网状地排列形成有用于配置多个突起部的多个孔穴;以及通过相对于内部轴体,将突起部的安装脚插入各孔穴,从而使多个突起部在内部轴体的表面上网状地排列形成的工序。
作为本发明的另一实施方式的内部构造体的制造方法,是收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,具有:通过注射成型制造分割的分割内部构造体的第1工序;以及结合多个分割的分割内部构造体从而形成一个内部构造体的第2工序;结合多个分割内部构造体从而形成为一个后的内部构造体,是具有多个侧面的棱柱状,在各侧面上网状地排列有多个突起部。
[发明效果]
若将本发明的流体供给装置用于机床等的冷却液供给,在流体供给装置的内部,通过形成于多个突起部间的细小流路时与突起部碰撞等,对流体进行微细地剪切、搅拌、扩散、混合,从而使流体的粘性下降。因此,在使油性的冷却液流入本发明的流体供给装置的情况下,通过因粘性下降而更容易浸透于机床的被加工物、刀具,从而冷却性、清洗性提高。在使用水溶性的冷却液的情况下,通过在流体供给装置中产生的大量微气泡,从而流体的表面张力下降,浸透性、润滑性提高。其结果,在工具与被加工物接触的部位产生的热量的冷却效果大幅提高。这样,能够提高流体的浸透性从而增大冷却效果、提高润滑性,并提高加工精度。另外,通过在产生的微气泡与工具和被加工物碰撞而消失的过程中产生的振动及冲击,与以往相比清洗效果提高。这使切削刃等工具的寿命延长,节省为了更换工具而消耗的费用。特别是,本发明的流体供给装置具有作为棱柱状轴体的内部构造体,在内部构造体的各侧面上网状地排列多个突起部,形成于突起部与突起部之间的空间成为流体的流路(其成为交叉的交叉流路),流体通过突起部与突起部之间的流路从而被赋予流动特性,因此其构成简单。
根据本发明的内部构造体的制造方法,通过形成以棱柱状的轴体的侧面为底面的交叉流路,从而形成以轴体的外表面为顶面、以棱柱状的轴体的外表面即侧面为底面的多个突起部,因此即使是简单的制造工序也能够形成可以使流体有效地产生流动特性的流路。并且,关于内部构造体的制造方法,除对金属、树脂进行切削等加工而形成之外,在将多个突起部插入到在轴体上排列挖出的多个孔穴来进行安装的情况下,不需要对轴体进行复杂的切削等加工工序。另外,也能通过注射成型来形成多个被分割的分割内部构造体,并将多个分割内部构造体结合,从而形成一个内部构造体,可以采取各种制造方法。
本发明的流体供给装置能够应用于加工中心、切削机、钻头、磨床等各种机床中的冷却液供给。不仅如此,也能够有效地用于混合2种以上的种类的流体的装置。除此以外,本发明还可应用于供给流体的各种应用。例如,也能够应用于喷淋喷嘴、水耕栽培装置、污染除去装置等。在喷淋喷嘴的情况下,使水或热水流入流体供给装置并赋予预定的流动特性(例如,产生微气泡)从而提高清洗效果。在水耕栽培的情况下,使水流入流体供给装置,能够使溶解氧增加后排出。另外,为除去污染物质,除空气外、还能容易地使各种气体(氢、臭氧、氧)溶解于液体(例如水),进而作为包含微气泡化的气体的液体(例如水)而供给。
附图说明
通过配合以下附图考虑以下详细描述,能够得到对本发明更深入的理解。这些附图仅是示例,并不限定本发明的范围。
图1表示具备本发明的流体供给装置的加工中心的一个示例。
图2A是本发明的第1实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图2B是本发明的第1实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图3是本发明的第1实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图4是从另一方向观察的本发明的第1实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图5A是说明本发明的第1实施方式的流体供给装置的内部构造体的四棱锥和四棱柱的侧面上的突起部的配置的图。
图5B是说明本发明的第1实施方式的流体供给装置的内部构造体的突起部的锐角的角度及由多个突起部形成的交叉流路的交叉角度的图。
图6A是本发明的第2实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图6B是本发明的第2实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图7是本发明的第2实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图8A是说明本发明的第2实施方式的流体供给装置的内部构造体的三棱锥和三棱柱的侧面上的突起部的配置的图。
图8B是表示本发明的第2实施方式的流体供给装置的内部构造体的突起部的锐角的角度及由多个突起部形成的交叉流路的交叉角度的图。
图9A是本发明的第3实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图9B是本发明的第3实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图10是本发明的第3实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装中途的三维立体图。
图11A是本发明的第3实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图11B是本发明的第3实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的剖面图。
图12是从另一方向观察的本发明的第3实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图13A是说明本发明的第3实施方式的流体供给装置的外侧的内部构造体的四棱柱的侧面上的多个突起部的配置的图。
图13B是说明本发明的第3实施方式的流体供给装置的内侧的内部构造体的四棱锥和四棱柱的侧面上的多个突起部的配置的图。
图14A是本发明的第4实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图14B是本发明的第4实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图15是本发明的第4实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装中途的三维立体图。
图16A是本发明的第4实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图16B是本发明的第4实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的剖面图。
图17是从另一方向观察的本发明的第4实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图18A是说明本发明的第4实施方式的流体供给装置的外侧的内部构造体的多个突起部的配置的图。
图18B是说明本发明的第4实施方式的流体供给装置的内侧的内部构造体的多个突起部的配置的图。
图19A是本发明的第5实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图19B是本发明的第5实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图20是本发明的第5实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装中途的三维立体图。
图21A是本发明的第5实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图21B是本发明的第5实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的剖面图。
图22是将本发明的第5实施方式的流体供给装置的内侧内部构造体的圆柱侧面上的多个突起部的配置平面化来进行说明的图。
图23A是本发明的第6实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图23B是本发明的第6实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图24是本发明的第6实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装中途的三维立体图。
图25A是本发明的第6实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的三维立体图。
图25B是本发明的第6实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时的剖面图。
图26是从另一方向观察的本发明的第6实施方式的流体供给装置的内部构造体的组装完成时三维立体图。
图27是本发明的第7实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图28是从另一方向观察的本发明的第7实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图29是本发明的第8实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图30A是本发明的第9实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图30B是本发明的第9实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图31是本发明的第9实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图32A是说明本发明的第9实施方式的流体供给装置的内部构造体的四棱锥和四棱柱的侧面上的突起部的配置的图。
图32B是表示本发明的第9实施方式的流体供给装置的内部构造体的突起部每列交替地稍微倾斜的图。
图33A是本发明的第10实施方式的流体供给装置的侧面分解图。
图33B是本发明的第10实施方式的流体供给装置的侧面透视图。
图34是本发明的第10实施方式的流体供给装置的内部构造体的三维立体图。
图35A是说明本发明的第10实施方式的流体供给装置的内部构造体的三棱锥和三棱柱的侧面上的突起部的配置的图。
图35B是表示本发明的第10实施方式的流体供给装置的内部构造体的突起部每列交替地稍微倾斜的图。
图36的(A)~图36的(H)是表示在本发明的突起部的侧面形成凹凸或一个至多个阶梯差的多个变形例的图。
图37与本发明的第11实施方式相关,是表示向流体供给装置的内部构造体上排列形成的多个孔穴的一个中安装具有安装脚的突起部的状态的图。
图38的(A)~图38的(M)是表示第11实施方式的具有安装脚的突起部的各种形态的图。
图39A是表示本发明的第12实施方式的由以弹性材料形成的内部构造体与管主体构成的流体供给装置的图。
图39B表示本发明的第12实施方式的变形例,是表示由内部构造体的突起部从内部轴体的轴体长度方向向左右方向稍微倾斜的内部构造体与管主体构成的流体供给装置的图。
图40A与本发明的第13实施方式相关,是表示多个内部构造体连结的流体供给装置的图。
图40B与本发明的第13实施方式的变形例相关,是表示连结的多个内部构造体及管主体由弹性材料形成的图。
图41与本发明的第14实施方式相关,是表示通过注射成型制造被分割的分割内部构造体的工序的图。
图42是表示通过本发明的第14实施方式的制造方法形成的内部构造体的1/3的分割内部构造体的侧视图的图。
图43A是本发明的第14实施方式的1/3的分割内部构造体的三维立体图。
图43B是从另一角度观察的本发明的第14实施方式的1/3的分割内部构造体的三维立体图。
具体实施方式
在本说明书中,主要对将本发明应用于加工中心、其他机床(车床、钻床、镗床、铣床、磨床、车削中心等)的实施方式进行说明,但本发明的应用领域并不限定于此。本发明可应用于供给流体的各种应用。
以下,参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。
图1表示具备应用本发明的流体供给部的加工中心的一个实施方式。如图所示,加工中心1的多种不同的刀具(钻头、铣刀、立铣刀等工具)2可更换地安装于主轴3。主轴3能够通过未图示的主轴马达使刀具2旋转。另外,还具有使主轴3、刀具2上下移动的未图示的驱动部。在加工中心1中通过更换刀具2可进行铣削、开孔、镗削、攻丝等各种作业。在立柱4上,除该主轴3之外,还安装有供给流体(冷却剂或加工液)的喷嘴5-1~5-6。2个高压(LOC-LINE)喷嘴5-1、5-2通过连接管6,将经由立柱4的内部而供给的流体以被加工物W的工作部位G为中心喷射。另外,在加工中心1中,还有4个小型的单孔喷嘴5-3~5-6,通过连接管6,将经由立柱4的内部而供给的流体以适当的排出角度自由地喷出。这些喷嘴5-1~5-6也安装于立柱4。另外,加工中心1包括:使被加工物W在平面上移动的工作台7,具备使被加工物W或刀具2上下移动的立柱4等的基台8,以及将流体向刀具2、被加工物W供给的流体供给部9。流体供给部9具备:储存流体的加工液罐10,使上述流体从加工液罐10流出的泵11,以及将流体从泵11送出到流体供给管P(本发明的“流体供给装置”)的配管12。
从配管12流入流体供给管P的流体,一边通过流体供给管P一边根据其内部构造而具有预定的流动特性,经过流体供给管P的流出口并通过连接管6,进而通过立柱4的内部,被供给到上述的喷嘴5-1~5-6。向工作部位G等喷出的流体,被通过配管13回收后,经过由过滤装置(未图示)进行的过滤等回到加工液罐10。以下,参照附图对流体供给管P的各种实施方式(流体供给管100至600、内部构造体740及840、流体供给管900及1000)进行说明。
(第1实施方式)
图2A是本发明的第1实施方式的流体供给管100的侧面分解图。图2B是流体供给管100的侧面透视图。图3是流体供给管100的内部构造体140的三维立体图,图4是从另一角度观察的内部构造体140的三维立体图。如图2A及图2B所示,流体供给管100包含管主体110与内部构造体140。在图2B中,流体从流入口111向流出口112侧流动。
管主体110由流入侧构件120与流出侧构件130构成。流入侧构件120与流出侧构件130具有圆筒形的中空的管的形态。流入侧构件120在一端部具有预定的直径的流入口111,在另一端部侧具备为与流出侧构件130连结而对内周面进行螺纹加工从而形成的内螺纹(省略图示)。在流入口111侧形成有连结部122,连结部122与配管12结合。例如,通过形成于连结部122的内周面的内螺纹(省略图示)与形成于配管12的端部的外周面的外螺纹(省略图示)的螺纹结合,流入侧构件120与配管12连结。在本实施方式中,如图2A所示,流入侧构件120的两端部的内径,即流入口111(流入端)与流出端的内径不同,流入口111的内径小于流出端的内径。在流入口111与流出端之间形成锥部124(或者也可以是阶梯差)。本发明并不限定于该构成,流入侧构件120也可以是流入端与流出端的两端部的内径相同。
流出侧构件130在一端部具有预定的直径的流出口112,在另一端部侧具备为与流入侧构件120连结而通过对外周面进行螺纹加工从而形成的外螺纹(省略图示)。流出侧构件130的外螺纹的外周面的直径与流入侧构件120的内螺纹的内径相同。在流出口112侧形成连结部138,连结部138与连结管6结合。例如,通过形成于连结部138的内周面的内螺纹(省略图示)与形成于连接管6的端部的外周面的外螺纹(省略图示)的螺纹结合,流出侧构件130与连结管6连结。在输入端与连结部138之间形成筒形部134及锥部136(或者也可以是阶梯差)。在本实施方式中,流出侧构件130的两端部的内径,即流出口112(流出端)的内径与流入端的内径不同,流出口112的内径小于流入端的内径。本发明并不限定于该构成,流出侧构件130也可以是两端部的内径相同。通过流入侧构件120的一端部的内周面的内螺纹与流出侧构件130的一端部的外周面的外螺纹的螺纹结合,流入侧构件120与流出侧构件130连结从而形成管主体110。
另一方面,管主体110的上述构成仅是一个实施方式,本发明并不限定于上述构成。例如,流入侧构件120与流出侧构件130的连结并不限定于上述的螺纹结合,可任意应用本领域技术人员已知的机械部件的结合方法。另外,流入侧构件120和流出侧构件130的形态,并不限定于图2A的形态,设计者能够任意选择或根据流体供给管100的用途而进行变更。也就是说,管主体110的外形不限定于图示的外形而能够采用方形管状等各种形状。流入侧构件120或流出侧构件130例如由钢、铝这样的金属,或塑料这样的树脂构成。一并参照图2A及图2B,则可理解流体供给管100在将内部构造体140收纳于流出侧构件130后,通过使流出侧构件130的外周面的外螺纹与流入侧构件120的内周面的内螺纹结合而构成。
内部构造体140例如通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。作为其制造工序,具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为棱锥(在第1实施方式的情况下是四棱锥141)的工序;以及通过形成以棱柱(在第1实施方式的情况下是底面为正方形的四棱柱142)的侧面为底面、以圆柱的轴体的外径位置为顶面的交叉流路140r,从而形成以棱柱的侧面为底面、以圆柱的侧面为顶面的多个突起部140p的工序。原本的圆柱构件的半径与管主体110的内壁的半径相同或稍小,优选圆柱构件是进入管主体而不产生间隙的尺寸。
由图4可知,通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成四棱锥141,在剩余的部分形成四棱柱142,在四棱柱142的4个侧面上形成多个突起部140p。多个突起部140p网状地配置,其底面与四棱柱142的外表面(侧面)是相同面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,整体上成为圆弧状的高度而呈圆顶面。也就是说,该内部构造体140如图2B所示,在插入固定于管主体110的情况下,四棱锥141使流入的流体从管主体110的圆的中心向半径方向扩散,引导至四棱柱142的4个侧面。并且,到达各侧面的流体在形成于多个突起部140p之间的交叉的流路140r中流动,因为管主体110的圆筒形的内壁面与该多个突起部140p的高度大致相同(没有间隙),所以流体在多个突起部140p之间的交叉流路140r中流动(也就是说,基本没有在多个突起部140p的顶面流动的流体)。
图5A在平面上示出内部构造体140的一个侧面,是表示四棱锥141与突起部140p的排列的图,上游侧的四棱锥141的顶角例如为60度。当然,该角度可适当变更。并且,在下游侧的四棱柱142的4个侧面上,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部140p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。因此,如图5B所示,形成于多个突起部140p之间的交叉流路140r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部140p从上游到下游,3个、4个、3个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有49个,4个侧面的合计为196个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部140p的形状也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图5A、图5B适当(角度、间隔等)变更。该变更在以下说明的其他实施方式中也可同样进行。
以下,对流体通过流体供给管100的期间的流动进行说明。通过叶轮(impeller)右转或左转的泵11而经过配管12(参照图1)并通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部轴体140的四棱锥141碰撞,从流体供给管100的中心向外侧(即,向半径方向、且四棱锥的底面方向)扩散。扩散的流体到达四棱柱142的各侧面,在从上游侧向下游侧3个、4个、3个……地形成的底面是菱形、顶面是圆柱的局部且带有圆顶面的多个突起部140p之间的狭窄的交叉流路140r(交叉角为41.11°)间前进。这时,关于交叉的流路中的流体的流动强度,从图5A的上游向下游,从左斜上游向右斜下游的方向流动的强度与从右斜上游向左斜下游的方向流动的强度大致相同。此外,这2个流动的方向的角度为上述的交叉角(41.11°)。流体与多个突起部140p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路140r中反复进行碰撞、混合、分散。在图5A中,流到四棱柱142的侧面的左端部(图5A的上侧端部)的流体折返,也就是说从上游向下游、从右斜上游流向左斜下游的方向的流动,变成从左斜上游向右斜下游的方向流动;流到右端部(图5A的下侧端部)的流体折返,也就是说从上游向下游、从左斜上游流向右斜下游的方向的流动,变成从右斜上游向左斜下游的方向流动。流体通过由多个突起部140p形成的多个狭窄的流路140r,从而产生大量微小的涡流。另外,根据多个突起部140p的多级网状的配置,在交叉的流路140r中发生流体交互地流动并向左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部140p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
内部构造体140具有使流体从剖面积大的上游侧(四棱锥141)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部140p之间的交叉流路140r)流动的构造。该构造使流体的静压(static pressure)变化。未向流体施加外部能量的状态下的压力、速度及位置能量的关系表示为如下的伯努利方程式。
在此,p是流线内的一点处的压力,ρ是流体的密度,υ是在该点的流动的速度,g是重力加速度,h是相对于基准面的该点的高度,k是常数。表现为上述方程式的伯努利定理是将能量守恒定律应用于流体的定理,说明相对于流动的流体在流线上所有形态的能量的总计总是恒定的。根据伯努利定理,在剖面积大的上游,流体的速度慢且静压高。相对于此,在剖面积小的下游,流体的速度变快且静压变低。
在流体是液体的情况下,降低的静压达到液体的饱和蒸汽压时液体开始气化。像这样在大致相同温度中静压在极短时间内变得低于饱和蒸气压(水的情况是3000~4000Pa)且液体急剧地气化的现象称为气蚀(cavitation)。本发明的流体供给管100的内部构造引发这样的气蚀现象。该现象在以水为主要成分的水溶性冷却液的情况下容易发生。根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。浸透性的提高结果上使冷却效率增加。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部140p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。在这种情况下,产生的微气泡也使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。浸透性的提高,结果上使冷却效果增加。
在水的情况下,1个水分子能够与其他4个水分子形成氢键,破坏该氢键网络并不容易。因此,与不形成氢键的其他液体相比水的沸点和熔点非常高,显示出高粘度。因为水的沸点高的性质带来优秀的冷却效果,所以被频繁地用作进行磨削等的加工装置的冷却水,但存在水分子的大小较大而向加工部位的渗透性和润滑性不佳的问题。因此,通常将不是水的特殊的润滑油(即,切削油)单独、或与水混合使用的情况较多。然而,若使用本发明的供给管,则通过上述的气蚀现象引起水的气化,其结果,水的氢键网络被破坏且粘度变低。另外,因此,根据本发明,不使用特殊的润滑油而仅使用水也能够使加工质量,即机床的性能提高。
从内部轴体140的四棱柱142的各侧面的多个狭窄的交叉流路140r通过的流体向内部构造体140的下游端部流动。在下游端部,通过翻转现象,流体一边左右方向切换流向,一边向流出侧构件130的下游的锥部136存在的空间流出。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。从喷嘴5-1~5-6喷出的流体在流体供给管P(图2B的流体供给管100)中以微细水平充分发生剪切、搅拌、扩散、混合,在油性冷却液的情况下,润滑性原本就比水溶性的冷却液优秀,粘性下降且渗透性也提高,从而冷却效果提高。另外,对于流体,在通过多个突起部140p之间的狭窄的交叉流路140r从而含有大量微气泡的情况下(特别是水溶性冷却液的情况下),通过从喷嘴5-1~5-6喷出,其暴露在大气压中,与刀具2和被加工物W碰撞从而气泡破裂或爆炸而消失。像这样在气泡消失的过程中产生的振动及冲击,有效地除去在工作部位G产生的淤渣、切屑。换言之,微气泡一边消失一边提高工作部位G周围的清洗效果。
通过将本发明的流体供给管100设于机床等的流体供给部,冷却剂或加工液通过喷嘴成为喷射力充足的流体而被供给,与以往相比能够更有效地使刀具与被加工物之间产生的热冷却,浸透性及润滑性变得良好从而能够提高加工精度。另外,通过有效地从加工部位除去被加工物的切屑,能够使切削刃等工具的寿命延长,节省为了更换工具而消耗的费用。
此外,在本实施方式中,因为对1个圆柱构件进行加工而形成内部构造体140的四棱锥141与设有多个网状的突起部140p(之间的交叉流路140r)的四棱柱142,所以内部构造体140被作为一个一体化的部件而制造。因此,在将内部构造体140收纳于流出侧构件130的内部后,仅通过使流出侧构件130与流入侧构件120结合(例如,通过螺纹结合)的简单工序,就能够制造流体供给管100。此外,在内部构造体140的上游部设有使流入流体高效地分散到各侧面的四棱锥141,但这不是必需的构成。在内部构造体140中在四棱柱142的侧面上网状地形成多个突起部140p即可。另外,内部构造体140的下游端部为四棱柱142的底面(四角形或正方形),但也可以在该下游端部设有四棱锥,将流体引导至管主体110的流出口112的中心。这在以下所述的其他实施方式中也同样。
在本实施方式的流体供给装置中,特别是交叉流路140r在棱柱(本实施方式中是四棱柱142)的侧面、也就是平面上形成,因此不要求高精度,制造变得简单。另外,流体供给装置在流体在突起部与突起部之间的流路中流动的期间,可赋予(i)产生大量微小气泡、(ii)混合多种流体、(iii)对流体进行搅拌/扩散、的至少一种流动特性。其结果,除加工中心之外,可以用于各种车床、钻床、镗床、铣床、磨床、车削中心等各种机床中的冷却剂、加工液的供给。另外,也能够有效地利用于对2种以上的流体(液体与液体、液体与气体、或气体与气体等)进行混合的装置。进而,若将流体供给装置应用于燃烧发动机,则通过燃料与空气充分混合从而提高燃烧效率。另外,若将流体供给装置应用于清洗装置,则与通常的洗净装置相比能够使清洗效果进一步提高。另外,本发明的流体供给装置通过产生包含空气、氢、氧、臭氧、其他气体的微气泡,若用于包含污染物质除去等各种用途是有用的。这些作用,在以下所述的其他实施方式中也能同样地实现。
(第2实施方式)
下面,参照图6A至图8B对本发明的第2实施方式的流体供给管200进行说明。对与第1实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。对与第1实施方式的构成要素相同的构成要素使用相同的附图标记。图6A是第2实施方式的流体供给管200的侧面分解图,图6B是流体供给管200的侧面透视图。如图6A及图6B所示,流体供给管200包含管主体110与内部构造体240。图7是内部构造体240的三维立体图。第2实施方式的管主体110与第1实施方式的相同,省略其说明。在图6B中,流体从流入口111向流出口112侧流动。如图6B所示,流体供给管200在将内部构造体240收纳于流出侧构件130后,通过使流出侧构件130的外周面的外螺纹与流入侧构件120的内周面的内螺纹结合而构成。
内部构造体240与第1实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其工序包括:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为三棱锥241的工序;以及通过形成使底面为三棱柱242的侧面、使顶面为圆柱的轴体的外径位置的交叉流路240r,从而形成使底面为三棱柱242的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部240p的工序。此外,三棱柱242的底面为正三角形。
如图7所示,通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成三棱锥241,在剩余的部分形成三棱柱242,在三棱柱242的3个侧面上形成多个突起部240p。多个突起部240p网状地配置,其底面与三棱柱242的外表面(侧面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,整体上成为圆弧状的高度而呈圆顶面。也就是说,该内部构造体240如图6B所示,在插入固定于管主体110的情况下,三棱锥241使流入的流体从管主体110的圆的中心向三棱柱242的各侧面扩散而进行引导。并且,到达各侧面的流体在形成于多个突起部240p之间的交叉流路240r中流动,因为管主体110的圆筒形的内壁面与多个突起部240p的高度大致相同(没有间隙),所以流体在多个突起部240p之间的狭窄的交叉流路240r中流动(也就是说,基本没有在多个突起部240p的顶面流动的流体)。
图8A在平面上示出内部构造体240的一个侧面,是表示三棱锥241与多个突起部240p的排列的图,上游侧的三棱锥241的顶角例如为90度。当然,该角度可适当变更。并且,在下游侧的三棱柱242的3个侧面上,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部240p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。因此,如图8B所示,形成于多个突起部240p之间的交叉流路240r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部240p从上游到下游,5个、4个、5个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有63个,3个侧面的合计为189个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部240p的形状与第1实施方式同样,也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图8A、图8B适当(角度、间隔等)变更。
以下,对流体通过流体供给管200期间的流动进行说明。通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部轴体240的三棱锥241碰撞,从流体供给管200的中心向外侧(即,向半径方向、且三棱锥241的底面方向)扩散。扩散的流体到达三棱柱242的各侧面,在从上游侧起5个、4个、5个……地形成的、底面是菱形、顶面是圆柱的局部且带有圆顶面的多个突起部240p之间的狭窄的交叉流路240r(交叉角为41.11°)间前进。从图8A的上游向下游,从左斜上游向右斜下游的方向流动的强度与从右斜上游向左斜下游的方向流动的强度大致相同。流体与多个突起部240p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路240r中反复进行碰撞、混合、分散。在本实施方式中,流动也从图8A的三棱柱242的侧面的左右端部(图8A的上侧与下侧的各端部)折返。流体通过由多个突起部240p形成的多个狭窄的流路240r,从而产生大量微小的涡流。另外,根据多个突起部240p的多级网状的配置,在交叉的流路240r中发生交互流动左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部240p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
另外,内部构造体240具有使流体从剖面积大的上游侧(三棱锥241)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部240p之间的交叉流路240r)流动的构造。如在第1实施方式中说明的那样,按照伯努利方程式,静压变低,根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部240p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。
通过内部轴体240的三棱柱242的各侧面的多个狭窄的交叉流路240r的流体向内部构造体240的端部流动。在下游端部,通过翻转现象,流体一边左右方向切换流动,一边向流出侧构件130的下游的锥部136存在的空间流出。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。
此外,在内部构造体240的上游部设有使流入流体高效地分散到各侧面的三棱锥241,但这不是必需的构成。在内部构造体240中在三棱柱242的侧面上网状地形成多个突起部240p即可。另外,内部构造体240的下游端部为三棱柱242的底面(三角形),但也可以在该下游端部设有三棱锥,将流体引导至管主体110的流出口112的中心。这在以下所述的其他实施方式中也同样。
(第3实施方式)
下面,参照图9A至图9B对本发明的第3实施方式的流体供给管300进行说明。在本实施方式中,对与第1实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。对与第1实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记。图9A是第3实施方式的流体供给管300的侧面分解图,图9B是流体供给管300的侧面透视图。如图9A及图9B所示,流体供给管300包含管主体110、第1内部构造体(外侧内部构造体)340以及第2内部构造体(内侧内部构造体)350。内部构造体340是与第1实施方式相同的四棱柱342,但在内部形成长方体的中空形状的贯通的空洞341,在该空洞341中收纳有第2内部构造体350。图10是内部构造体340中第2内部构造体350的收纳中途的三维立体图。图11A是内部构造体340中收纳有第2内部构造体350的状态的三维立体图,图11B是其局部剖面图。
第1、第2内部构造体340、350与第1实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的柱状构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其工序包括:准备棱柱(第3实施方式中是四棱柱)的外形形状的内侧内部轴体的工序;在内侧内部轴体的上游侧的端部形成四棱锥251的工序;以及通过在内侧内部轴体的外表面上制作交叉流路350r而形成多个突起部350p(具体地说,通过从四棱柱的侧面起形成预定的深度的交叉流路350r,从而形成使底面与交叉流路350r的底面为相同高度,使顶面为四棱柱的侧面的高度的多个突起部350p)的工序。如这样形成内侧内部构造体350。并且还包括:准备圆柱状的外侧内部轴体的工序;相对于外侧内部轴体,内侧内部轴体从配置于内部的中空的棱柱状(第3实施方式中是四棱柱,或底面为正方形的长方体)的空洞341贯通而形成(根据需要在入口4边设有具有锥形的引导部343)的工序;以及相对于圆柱状的外侧内部轴体,通过形成使底面为棱柱(第3实施方式中是四棱柱342)的侧面、使顶面为圆柱的外径位置的交叉流路340r,从而形成使底面为棱柱的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部340p的工序。如这样形成外侧内部构造体340。通过将形成有多个突起部350p的内侧内部构造体350配置于形成有多个突起部340p的外侧内部构造体340的中空的空洞341的工序而被组装。
如图10至图12所示,通过对圆柱状的轴体进行加工,外侧内部构造体340形成四棱柱342,在四棱柱342的4个侧面上形成多个突起部340p。多个突起部340p网状地配置,其底面与四棱柱342的外表面(侧面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。并且,外侧内部构造体340在内部形成长方体的贯通的空洞341,在其入口的4边形成具有锥形的引导部343。
内侧内部构造体350在流体的流入侧具有四棱锥351,其后的剩余部分为四棱柱352的形状,在4个侧面上形成多个突起部350p。多个突起部350p网状地配置,其高度被设为一定的高度。也就是说,突起部350p的顶面被固定在与形成于外侧内部构造体340的、为长方体的形状的空洞341的内壁的高度(或宽度)相同或稍低(小)的位置(参照图12)。也就是说,通过使空洞341的纵向、横向的宽度(剖面的正方形的各边的长度)为与从内侧内部构造体350的平行的两侧面突起的突起部350p彼此的表面间的距离相同或稍大的距离,突起部350p与空洞341的壁面的距离大致消失。如图11A、11B或图12所示,内侧内部构造体350插入外侧内部构造体340,进而如图9B所示,在插入固定于管主体110的情况下,四棱锥351使流入的流体从管主体110的圆的中心向四棱柱352的各侧面扩散而进行引导。另外,在内部构造体340的空洞341的入口处形成的具有锥形的4边的引导部343将流体引导至四棱柱342的各侧面。也就是说,在第3实施方式中,从管主体110的流入口111流入的流体被分为经过四棱锥351流入空洞341内,并经由形成于内侧内部构造体350的交叉流路350r的流体,和从流入口111直接或经过四棱锥351、引导部343,并经由形成于外侧内部构造体340的流路340r的流体这2部分,被分为2部分的流体在各自的下游端合流,流向流出口112。
图13A是在平面上示出内部构造体340的一个侧面,表示多个突起部340p的排列的图,在四棱柱342的4个侧面上,省略图示,但与第1实施方式同样,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部340p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。因此,形成于多个突起部340p之间的交叉流路340r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部340p从上游到下游,3个、4个、3个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有49个,4个侧面的合计为196个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部340p的形状与第1实施方式同样,也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图13A适当(角度、间隔等)变更。
图13B在平面上示出内侧内部构造体350的上游的四棱锥351与四棱柱352的一个侧面的多个突起部350p的排列。上游侧的四棱锥351的顶角例如为60度。当然,该角度可适当变更。并且,在其下游的四棱柱352的4个侧面上,省略图示,但与外侧内部构造体340同样,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部350p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。因此,形成于多个突起部350p之间的交叉流路350r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部350p从上游到下游,1个、2个、1个、……、2个地形成14列,在一个侧面上有21个,4个侧面的合计为84个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部350p的形状与外侧内部构造体340的突起部340p同样,也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图13B适当(角度、间隔等)变更。
以下,对流体通过流体供给管300的期间的流动进行说明。通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部构造体350的四棱锥351碰撞,从流体供给管300的中心向外侧(即,向半径方向、且四棱锥的底面方向)扩散。一部分流入在内侧内部构造体350与空洞341间形成的内部的交叉流路350r。另外,该流体的剩余部分被内部构造体340的4边的引导部343引导,流入在外侧内部构造体340与管主体110间形成的内部的交叉流路340r。在流入图13A的多个突起部340p之间的交叉流路340r的流体及在图13B的多个突起部350p之间的交叉流路350r中,从上游到下游,从左斜上游向右斜下游的方向流动的强度与从右斜上游向左斜下游的方向流动的强度大致相同。在本实施方式中,流动也从图13A的四棱柱342的侧面的左右端部(图13A的上侧与下侧的各端部)折返。另一方面,如图12所示,内侧内部构造体350的四棱柱352的侧面的各边(图13B的上侧与下侧的各端部)与空洞341的长方体的侧面的各边存在一定的距离,因此在四棱柱352的侧面的上下端部,流体可能从一个侧面的流路向另一侧面的流路移动。
流体通过由外侧内部构造体340的多个突起部340p形成的多个狭窄的流路340r,及通过由内侧内部构造体350的多个突起部350p形成的多个狭窄的流路350r,从而产生大量微小的涡流。另外,在外侧内部构造体340中,流体与多个突起部340p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路340r中反复进行碰撞、混合、分散。在内侧内部构造体350中,流体与多个突起部350p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路350r中反复进行碰撞、混合、分散。另外,根据多个突起部340p、350p的多级网状的配置,在交叉的流路340r、350r中发生交互流动左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部340p、350p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
另外,内部构造体340、350具有使流体从剖面积大的上游侧(四棱锥351)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部340p之间的交叉流路340r及形成于多个突起部350p之间的交叉流路350r)流动的构造。如在第1实施方式中说明的那样,按照伯努利方程式,静压变低,根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部340p、350p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。
通过内部轴体340的四棱柱342的各侧面的多个狭窄的交叉流路340r的流体向内部构造体340的端部流动。另外,通过内部轴体350的四棱柱352的各侧面的多个狭窄的交叉流路350r的流体向内部构造体350的端部流动。在各下游端部,根据翻转现象,流体一边左右方向切换流向,一边向流出侧构件130的下游的锥部136存在的空间流出并合流。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。
此外,在内部构造体350的上游部设有使流入流体高效地分散到各侧面的四棱锥351,但这不是必需的构成。内部构造体350在四棱柱352的侧面上网状地形成多个突起部350p即可。另外,内部构造体350的下游端部为四棱柱352的底面(四角形),但也可以在该下游端部设有四棱锥,使其从空洞341的出口局部突出,将流体引导至管主体110的流出口112的中心。此外,第3实施方式的外侧内部构造体340的空洞341为长方体,但也可以使该空洞341为圆柱状,在内侧内部构造体350中从四棱柱的底面起网状地设有具有圆弧状的表面的多个突起部。也就是说,也能够设为与外侧内部构造体340的突起部340p同样的圆弧状地进行高度变化的突起部。
(第4实施方式)
下面,参照图14A至图18B对本发明的第4实施方式的流体供给管400进行说明。在本实施方式中,对与第2或第3实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。对与第3实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记。图14A是第4实施方式的流体供给管400的侧面分解图,图14B是流体供给管400的侧面透视图。如图14A及图14B所示,流体供给管400包含管主体110、第1内部构造体(外侧内部构造体)440以及第2内部构造体(内侧内部构造体)450。内部构造体440是与第2实施方式同样的三棱柱442(底面是正三角形),但在内部形成为三棱柱形状的中空的贯通的空洞441(底面是正三角形且各边的长度小于三棱柱442的底面的正三角形),在该空洞441中收纳有第2内部构造体450。图15是内部构造体440中第2内部构造体450的收纳中途的三维立体图。图16A是内部构造体440中收纳有第2内部构造体450的状态的三维立体图,图16B是其局部剖面图。图17是从另一角度观察的内部构造体440中收纳有第2内部构造体450的状态的三维立体图。
第1、第2内部构造体440、450与第3实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的柱状构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其制造工序包括:准备三棱柱的外形形状的内侧内部轴体的工序;在内侧内部轴体的上游侧的端部形成三棱锥的工序;以及通过在内侧内部轴体的外表面上制作交叉流路450r而形成多个突起部450p(具体地说,通过从三棱柱的侧面起形成预定的深度的交叉流路450r,从而形成使底面与交叉流路的底面为相同高度,使顶面为三棱柱的侧面的高度的多个突起部450p)的工序。如这样形成内侧内部构造体450。并且,具有:准备圆柱状的外侧内部轴体的工序;相对于外侧内部轴体,从配置于内部的中空的三棱柱状的空洞441贯通地形成内侧内部轴体的工序;以及相对于圆柱状的外侧内部轴体,通过形成使底面为三棱柱的侧面、使顶面为圆柱的外径位置的交叉流路440r,从而形成使底面为三棱柱的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部440p的工序。如这样形成外侧内部构造体440。通过将形成有多个突起部450p与交叉流路450r的内侧内部构造体450配置于形成有多个突起部440p与交叉流路440r的外侧内部构造体440的中空的空洞441的工序而能够组装。
如图15至图17所示,通过对圆柱状的轴体进行加工,外侧内部构造体440形成三棱柱442,在三棱柱442的3个侧面上形成多个突起部440p。多个突起部440p网状地配置,其底面与三棱柱442的外表面(侧面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。并且,外侧内部构造体440在内部形成三棱柱的贯通的空洞441,在其入口的3边处形成具有锥形的引导部443。
另一方面,内侧内部构造体450在流体的流入侧具有三棱锥451,其后的剩余部分为三棱柱452的形状(底面是正三角形且各边的长度小于外侧内部构造体440的三棱柱442),在3个侧面上形成多个突起部450p。多个突起部450p网状地配置,其高度被设为一定的高度。也就是说,突起部450p的顶面被固定在与形成于外侧内部构造体440的、为三棱柱的中空形状的空洞441的内壁的高度相同或稍低的位置(参照图17)。也就是说,如图16A、16B或图17所示,内部构造体450插入内部构造体440,进而如图14B所示,在插入固定于管主体110的情况下,三棱锥451使流入的流体从管主体110的圆的中心向三棱柱452的各侧面扩散而进行引导。另外,内部构造体440的具有锥形的3边的引导部443将流体引导至三棱柱442的各侧面。也就是说,在第4实施方式中,从管主体110的流入口111流入的流体被分为经由三棱锥451而被供给、并经由形成于空洞441中配置的内侧内部构造体450的交叉流路450r的流体,和直接或经由三棱锥451及引导部443而被供给、并经由形成于外侧内部构造体440的流路440r的流体的2部分,被分为2部分的流体在各自的下游端合流,流向流出口112。
图18A在平面上示出内部构造体440的一个侧面,是表示突起部440p的排列的图,在三棱柱442的3个侧面上,省略图示,但与第1至第3实施方式同样,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部440p网状地形成。此外,该顶角可适当变更。因此,形成于多个突起部440p之间的交叉流路440r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部440p从上游到下游,5个、4个、5个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有63个,3个侧面的合计为189个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部440p的形状与第1至第3实施方式同样,也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图18A适当(角度、间隔等)变更。
图18B在平面上示出内侧内部构造体450的上游侧的三棱锥451与其下游的三棱柱452的一侧面上的突起部450p的排列。三棱锥451的顶角例如为90度,该角度可适当变更。并且,在三棱柱452的3个侧面上,省略图示,但与内部构造体440的三棱柱442的多个突起部440p同样,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部450p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。因此,形成于多个突起部450p之间的交叉流路450r的交叉角度也为41.11°。具体地说,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部450p从上游到下游,1个、2个、1个、……、2个地形成14列,在一个侧面上有21个,3个侧面的合计为63个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部450p的形状与内部构造体440的三棱柱442上的多个突起部440p同样,也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图13B适当(角度、间隔等)变更。
以下,对流体通过流体供给管400的期间的流动进行说明。通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部构造体450的三棱锥451碰撞,从流体供给管400的中心向外侧(即,向半径方向、且四棱锥的底面方向)扩散。一部分流入在内侧内部构造体450与中空的三角柱状的空洞441间形成的内部的交叉流路450r。另外,该流体的剩余部分被内部构造体440的3边的引导部443引导,流入在外侧内部构造体440与管主体110间形成的内部的交叉流路440r。在流入图18A的多个突起部440p之间的交叉流路440r的流体及在图18B的多个突起部450p之间的交叉流路450r中,从上游到下游,从左斜上游向右斜下游的方向流动的强度与从右斜上游向左斜下游的方向流动的强度大致相同。在本实施方式中,流动也从图18A的三棱柱442的侧面的左右端部(图18A的上侧与下侧的各端部)折返。另一方面,如图17所示,内侧内部构造体450的三棱柱452的侧面的各边(图18B的上侧与下侧的各端部)与三棱柱的空洞441的侧面的各边存在一定的距离,因此在三棱柱452的侧面的上下端部,流体可能从一个侧面的流路向另一侧面的流路移动。
流体通过由外侧内部构造体440的多个突起部440p形成的多个狭窄的流路440r,及通过由内侧内部构造体450的多个突起部450p形成的多个狭窄的流路450r,从而产生大量微小的涡流。另外,在外侧内部构造体440中,流体与多个突起部440p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路440r中反复进行碰撞、混合、分散。在内侧内部构造体450中,流体与多个突起部450p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路450r中反复进行碰撞、混合、分散。另外,根据多个突起部440p、450p的多级网状的配置,在交叉的流路440r、450r中也发生交互流动左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部440p、450p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
另外,内部构造体440、450具有使流体从剖面积大的上游侧(三棱锥451)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部440p之间的交叉流路440r及形成于多个突起部450p之间的交叉流路450r)流动的构造。如在第1实施方式中说明的那样,按照伯努利方程式,静压变低,根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部440p、450p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。
通过内部轴体440的三棱柱442的各侧面的多个狭窄的交叉流路440r的流体向内部构造体440的端部流动。另外,通过内部轴体450的三棱柱452的各侧面的多个狭窄的交叉流路450r的流体向内部构造体450的端部流动。在各下游端部,基于翻转现象,流体一边左右方向切换流向一边向流出侧构件130的下游的锥部136存在的空间流出并合流。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。
此外,在内部构造体450的上游部设有使流入的流体高效地分散到各侧面的三棱锥451,但这不是必需的构成。内部构造体450在三棱柱452的侧面上网状地形成多个突起部450p即可。另外,内部构造体450的下游端部为三棱柱452的底面(正三角形),但也可以在该下游端部设有三棱锥,使其从空洞441的出口局部突出,将流体引导至管主体110的流出口112的中心。此外,第4实施方式的外侧内部构造体440的空洞441为中空的三棱柱的形状(剖面正角形),但也可以使该空洞441为圆柱状,在内侧内部构造体450上从三棱柱的底面网状地设有具有圆弧状的表面的多个突起部。也就是说,也能够设为与外侧内部构造体440的突起部440p同样的、高度圆弧状地变化的突起部。
(第5实施方式)
下面,参照图19A至图22对本发明的第5实施方式的流体供给管500进行说明。在本实施方式中,对与第3实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。对与第3实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记。图19A是第5实施方式的流体供给管500的侧面分解图,图19B是流体供给管500的侧面透视图。如图19A及图19B所示,流体供给管500包含管主体110、第1内部构造体(外侧内部构造体)540以及第2内部构造体(内侧内部构造体)550。内部构造体540包含与第3实施方式同样的四棱柱542(底面是正方形),但在内部形成中空的圆柱状的贯通的空洞541,在该空洞541中收纳有第2内部构造体550。该外侧内部构造体540以切掉四棱锥的头部的截头四棱锥543为前端形状。更详细地说,如图19A所示,其切口部的剖面为圆形。图20是内部构造体540中第2内部构造体550的收纳中途的三维立体图。图21A是内部构造体540中收纳有第2内部构造体550的状态的三维立体图,图21B是其局部剖面图。
第1、第2内部构造体540、550与第3实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的柱状构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其制造工序包括:准备圆柱的外形形状的内侧内部轴体的工序;在内侧内部轴体的上游侧的端部形成螺旋形状(例如逆时针方向)的一个至多个叶片551的工序;通过在内侧内部轴体的下游的外表面上形成从圆柱的侧面起预定的深度的交叉流路550r,从而形成使底面与交叉流路的底面为相同高度,使顶面与圆柱的侧面为相同高度的多个突起部550p的工序;以及在内侧内部轴体的下游端形成圆顶形或圆锥形的引导部552的工序,经过这些工序从而形成内侧内部构造体550。在更具体的一个示例中,通过制作多个圆环状或螺旋状(例如逆时针方向)的交叉流路550r作为交叉流路,从而形成多个突起部550p。并且通过准备圆柱状的外侧内部轴体的工序;相对于外侧内部轴体将上游侧设为截头四棱锥543的工序;内侧内部轴体贯通配置于内部的中空的圆柱状的空洞541(具有圆形的入口)而形成的工序;以及通过相对于圆柱状的外侧内部轴体,形成以底面为棱柱(第5实施方式中是四棱柱542)的侧面、以顶面为圆柱的外径位置的交叉流路540r,从而形成以底面为棱柱的侧面、以顶面为圆柱的侧面的多个突起部540p的工序,来制造外侧内部构造体540。此外,该四棱柱542的底面是正方形。通过将形成有多个突起部550p及多个螺旋流路550r的内侧内部构造体550配置于形成有多个突起部540p及多个螺旋流路540r的外侧内部构造体540的中空的空洞541的工序,2个内部构造体540、550被组装。
如图20至图21B所示,通过对圆柱状的轴体进行加工,外侧内部构造体540在前端具有截头四棱锥543,在其下游侧形成四棱柱542,在四棱柱542的4个侧面上形成多个突起部540p。多个突起部540p网状地配置,其底面与四棱柱542的侧面(外表面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。该多个突起部540p的排列与在第3实施方式中所说明的同样。并且,外侧内部构造体540从截头四棱锥543的圆形前端起在内部形成中空的圆柱状的贯通的空洞541。
另一方面,内侧内部构造体550在流体的流入侧具有螺旋状的例如3个的叶片551(产生逆时针方向的回旋流),其后的部分在圆柱状上形成多个交叉流路550r与多个突起部550p。多个突起部550p网状地配置,其高度被设为恒定的高度。也就是说,突起部550p的顶面被固定在与形成于外侧内部构造体540的空洞541的内壁的高度相同或稍低的位置(参照图19B及21B)。也就是说,如图21A、21B所示,内侧内部构造体550插入外侧内部构造体540,进而如图19B所示,在插入固定于管主体110的情况下,截头四棱锥543使流入的流体的一部分从剖面圆形的管主体110的圆的中心向四棱柱542的外侧内部构造体540的各侧面扩散而进行引导,流入各侧面的流体将经由交叉流路540r。另外,流入的流体的剩余部分从截头四棱锥543的圆形流入口流入中空的空洞541,被叶片551形成为逆时针方向的螺旋流后,经由内侧内部构造体550的流路550r。也就是说,在第5实施方式中,从管主体110的流入口111流入的流体被分为经由形成于内侧内部构造体550的交叉流路550r的流体,与经由形成于外侧内部构造体540的流路540r的流体的2部分,被分为2部分的流体在各自的下游端合流,流向流出口112。
图22是将在内侧内部构造体550的圆柱状上形成的的交叉流路550r与突起部550p(突起部550p的顶面具有圆柱的一部分曲面,但从正上方观察时大致是菱形)的关系平面化并进行说明的图。交叉流路的一组是从图22的左下到右上具有60度的角度,形成逆时针方向的螺旋流的多个螺旋流路。另一组是形成相对于流体的流动正交的逆时针方向的圆环流的多个圆环流路。该螺旋流路与圆环流路形成交叉的交叉流路550r。此外该多个突起部550p的形状,也可以不是大致菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图22适当(角度、间隔等)变更。
以下,对流体通过流体供给管500的期间的流动进行说明。通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部构造体540的截头四棱锥543碰撞,流体的一部分被从具有圆形剖面的流体供给管500的中心引导向外侧(即,向半径方向、且四棱锥543的底面方向),流入在外侧内部构造体540与与管主体110间形成的内部的交叉流路540r。剩余部分从截头四棱锥543的圆形开口部经由形成螺旋流的叶片551,作为螺旋流而流入在内侧内部构造体550与中空的圆柱状的空洞541间形成的内部的交叉流路550r。
流体通过由外侧内部构造体540的多个突起部540p形成的多个狭窄的流路540r,及通过由内侧内部构造体550的多个突起部550p形成的多个狭窄的流路550r,从而产生大量微小的涡流。另外,在外侧内部构造体540中,流体与多个突起部540p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路540r中反复进行碰撞、混合、分散。同样,在内侧内部构造体550中,流体也与多个突起部550p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路550r中反复进行碰撞、混合、分散。另外,在外侧内部构造体540中,根据多个突起部540p的多级网状的配置,在交叉的流路550r中发生交互流动左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部540p、550p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
另外,内部构造体540、550具有使流体从剖面积大的上游侧(具有圆形的流入口的截头四棱锥543)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部540p之间的交叉流路540r及形成于多个突起部550p之间的交叉流路550r)流动的构造。该构造使流体的静压变化。如在第1实施方式中说明的那样,按照伯努利方程式,静压变低,根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部540p、550p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。
通过外侧内部轴体540的四棱柱542的各侧面的多个狭窄的交叉流路540r的流体向外侧内部构造体540的端部流动。另外,通过内侧内部轴体550的圆柱状的多个狭窄的交叉流路550r的流体向内侧内部构造体550的端部流动。并且2个流动合流,被设于内侧内部构造体550的下游端部的引导部552引导至管主体110的中心方向,向下游的锥部136存在的空间流出。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。
此外,在外侧内部构造体540的上游部设有使流入流体高效地分散到各侧面的截头四棱锥543,但这不是必需的构成。另外,在内侧内部构造体550的上游设有多个叶片例如造成逆时针方向的回旋流,虽然造成回旋流是有效的,但叶片并非必需。进而,在内侧内部构造体550的下游设有圆顶状的引导部552,但也可以是圆锥形,或者也可以将其取消。该引导部552不是必需的构成。
(第6实施方式)
下面,参照图23A至图26对本发明的第6实施方式的流体供给管600进行说明。在本实施方式中,对与第4实施方式、第5实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。对与第4实施方式、第5实施方式相同的构成要素使用相同的附图标记。图23A是第6实施方式的流体供给管600的侧面分解图,图23B是流体供给管600的侧面透视图。如图23A及图23B所示,流体供给管600包含管主体110、第1内部构造体(外侧内部构造体)640以及第2内部构造体(内侧内部构造体)550。第2内部构造体(内侧内部构造体)550采用与第5实施方式完全相同的构成。内部构造体640包含与第4实施方式同样的三棱柱642(底面是正三角形),但在内部形成圆柱状的贯通的空洞641,在该空洞641中收纳有第2内部构造体550。在该外侧内部构造体640的上游设有切掉三棱锥的头部的截头三棱锥643,更详细地说,如图23A所示,其切口部的剖面为圆形。图24是外侧内部构造体640中第2内部构造体(内侧内部构造体)550的收纳中途的三维立体图。图25A是外侧内部构造体640中收纳有第2内部构造体(内侧内部构造体)550的状态的三维立体图,图25B是其局部剖面图。图26是从不同方向观察的三维立体图。
第1、第2内部构造体640、550与第4实施方式、第5实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的柱状构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其制造工序包括:准备圆柱的外形形状的内侧内部轴体的工序;在内侧内部轴体的上游侧的端部形成螺旋形状(例如逆时针方向)的一个至多个叶片551的工序;通过在内侧内部轴体的下游的外表面上形成从圆柱的侧面起预定的深度的交叉流路550r,从而形成使底面与交叉流路的底面为相同高度,使顶面与圆柱的侧面为相同高度的多个突起部550p的工序;以及在内侧内部轴体的下游端形成圆顶形或圆锥形的引导部552的工序,经过这些工序从而形成内侧内部构造体550。在更具体的一个示例中,通过制作多个圆环状与螺旋状(例如分别是逆时针方向)的交叉流路550r作为交叉流路,从而形成多个突起部550p。并且,经过准备圆柱状的外侧内部轴体的工序;相对于外侧内部轴体将上游侧设为截头三棱锥643的工序;内侧内部轴体贯通配置于内部的中空的圆柱状的空洞641(具有圆形的入口)而形成的工序;以及通过相对于圆柱状的外侧内部轴体,形成以底面为三棱柱的侧面、以顶面为圆柱的外径位置的交叉流路640r,从而形成以底面为棱柱的侧面、以顶面为圆柱的侧面的多个突起部640p的工序,外侧内部构造体640形成。通过将形成有多个突起部550p及交叉流路550r等的内侧内部构造体550配置于形成有多个突起部640p及交叉流路640r的外侧内部构造体640的中空的空洞641的工序来进行收纳及组装。
如图24至图25B所示,通过对圆柱状的轴体进行加工,外侧内部构造体640在前端具有截头三棱锥643,在其下游侧形成三棱柱642(底面是正三角形),在三棱柱642的3个侧面上形成多个突起部640p。多个突起部640p网状地配置,其底面与三棱柱642的侧面是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。该多个突起部640p的排列与在第4实施方式中说明的(参照图18A)同样。并且,外侧内部构造体640从截头三棱锥643的圆形前端起在内部形成中空的圆柱状的贯通的空洞641。
另一方面,内侧内部构造体550与在第5实施方式中说明的相同。如图25A、图25B所示,内侧内部构造体550插入外侧内部构造体640,进而如图23B所示,在插入固定于管主体110的情况下,截头三棱锥643使流入的流体的一部分从剖面圆形的管主体110的圆的中心向外侧内部构造体640的三棱柱642的各侧面扩散而进行引导,该流体的一部分经由流路640r。另外,流入的流体的剩余部分从截头三棱锥643的圆形流入口流入空洞641,经过形成逆时针方向的螺旋流的多个叶片551,经由内侧内部构造体550的流路550r。也就是说,在第6实施方式中,从管主体110的流入口111流入的流体被分为经由形成于内侧内部构造体550的交叉流路550r的流体与经由形成于外侧内部构造体640的流路640r的流体的2部分,被分为2部分的流体分别在下游端合流,流向流出口112。
以下,对流体通过流体供给管600的期间的流动进行说明。通过流入口111流入的流体,经过流入侧构件120的锥部124的空间与内部构造体640的截头三棱锥643碰撞,流体的一部分被从流体供给管600的中心引导向外侧(即,向半径方向、且截头三棱锥643的底面方向),流入在内部构造体640与与管主体110间形成的内部的交叉流路640r。流体的剩余部分从截头三棱锥643的圆形开口部经过叶片551而流入在内部构造体550与圆柱形的空洞641间形成的内部的交叉流路550r。
流体通过由外侧内部构造体640的多个突起部640p形成的多个狭窄的流路640r,及通过由内侧内部构造体550的多个突起部550p形成的多个狭窄的流路550r,从而产生大量微小的涡流。另外,在外侧内部构造体640中,流体与多个突起部640p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路640r中反复进行碰撞、混合、分散。在内侧内部构造体550中,流体与多个突起部550p碰撞而被剪切,另外,在多个交叉流路550r中反复进行碰撞、混合、分散。另外,根据多个突起部640p的多级网状的配置,在交叉的流路640r中发生交互流动并左右切换的翻转现象。通过这样的现象来引发流体的混合及扩散。突起部640p、550p的上述构造在对具有不同性质的2种以上的流体进行混合的情况下也有用。
内部构造体640、550具有使流体从剖面积大的上游侧(具有圆形的流入口的截头三棱锥643)向剖面积小的下游侧(形成于多个突起部640p之间的交叉流路640r及形成于多个突起部550p之间的交叉流路550r)流动的构造。如在第1实施方式中说明的那样,按照伯努利方程式,静压变低,根据气蚀现象,以液体中存在的100微米以下的微小的气泡核为核、液体沸腾并产生大量小气泡。由气化产生的微气泡使水的表面张力降低,因此使浸透性及润滑性提高。或者,预先向流体注入空气及其他气体(在图1的配管12的中途设置气体的注入单元),通过多个突起部640p、550p与流体的碰撞而引起溶解气体的游离,也能够产生大量微气泡。
通过外侧内部轴体640的三棱柱642的各侧面的多个狭窄的交叉流路640r的流体向外侧内部构造体640的下游端部流动。另外,通过内侧内部轴体550的圆柱状的多个狭窄的交叉流路550r的流体向内侧内部构造体550的下游端部流动。并且2个流动合流,被设于内侧内部构造体550的下游端部的引导部552引导至管主体110的中心方向,向下游的锥部136存在的空间流出。然后,通过流出口112流出,并通过图1的喷嘴5-1~5-6向工作部位G等喷出。
此外,在外侧内部构造体640的上游部设有使流入流体高效地分散到各侧面的截头三棱锥643,但这不是必需的构成。另外,在内部构造体550的上游设有多个叶片例如造成逆时针方向的回旋流,虽然造成回旋流是有效的,但叶片551并非必需。进而,在内侧内部构造体550的下游设有圆顶状的引导部552,但也可以是圆锥形,或者也可以将其取消。该引导部552不是必需的构成。
(第7实施方式)
下面,参照图27及图28对本发明的第7实施方式的内部构造体740进行说明。在该实施方式中,提供一种在内部流动的流体的粘性高的情况下(包含在混合多种流体的情况下至少一种流体的粘性高的情况,例如将乳化燃料这样粘性高的油与水混合的情况等),也能够采取针对压力损失的对策、适当地进行剪切、搅拌、扩散、混合的流体供给管的内部构造体。如图27所示,内部构造体740与第1实施方式中说明的内部构造体140(参照图3、图4)大致相同,内部构造体740例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其制造工序具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为四棱锥741的工序;以及通过形成以底面为四棱柱742的侧面、以顶面为圆柱的外径位置的交叉流路740r,从而形成以底面为棱柱的侧面、以顶面为圆柱的侧面的多个突起部740p1、740p2的工序(在该情况下,突起部740p1与740p2的高度不同)。原本的圆柱构件的半径与管主体110的内壁的半径相同或稍小,优选是圆柱构件进入管主体而不产生间隙的尺寸。
图28是图27的内部构造体740的从另一方向观察的三维立体图。如上所述,通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成四棱锥741,在剩余的部分形成四棱柱742,在四棱柱742的4个侧面上形成多个突起部740p1、740p2。多个突起部740p1、740p2网状地配置,其底面与四棱柱742的外表面是相同的面,突起部顶面在突起部740p1处,是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。另外突起部740p2为恒定的较低的高度。在本实施方式中,从上游到下游,每组3个并排的突起部被作为较低的固定高度的突起部740p2而排列,在一侧面的突起部合计数量49个(突起部740p1与突起部740p2的合计数量)中的21个被设为较低的固定高度的突起部740p2(参照图5A)。经过四棱锥741到达各侧面的流体,在形成于多个突起部740p1与突起部740p2之间的交叉流路740r中流动,但因为管主体110的圆筒形的内壁面与该多个突起部740p1的高度大致相同(没有间隙),所以流体在多个突起部740p之间流动(也就是说,基本没有在多个突起部740p的顶面流动的流体)。与此不同,多个突起部740p2的高度为固定,在与管主体110的圆筒形的内壁面与突起部740p2之间形成间隙(中央大、横向上小),因此流体能够通过该间隙。在本实施方式中,因在交叉流路740r之外存在固定高度的突起部740p2与管主体110的内壁面之间的间隙流动的辅助流路,从而本实施方式中改善了仅有多个突起部间的流路740r的流动时会产生压力损失的情况。本实施方式的其他的构成、作用与第1实施方式同样,所以省略说明。
因为该突起部740p2的排列能够根据压力损失的状况进行适当选择、变更,所以在其他实施方式中,也能够在四棱柱742的各侧面,将从上游到下游各4个并列的突起部(参照图5A)设为固定高度的突起部740p。另外,也可以是,从上游到下游,每隔一列或者每隔多列地重复出现一次较低的突起部740p2。进而,也可以是,并非设有高、低的2阶段的突起部740p1、740p2,而是设有3阶段或多阶段的突起部。进而,也可以是,使较低的突起部740p2在沿流向倾斜的方向上出现。无论哪种情况,根据流体的粘性与在突起部进行剪切、搅拌、扩散、混合的能力,适当变更较高的突起部740p1与较低的突起部740p2(更多阶段的高度的突起部)的排列方法,能够实现流体供给管的压力损失的改善。
(第8实施方式)
下面,参照图29对本发明的第8实施方式的内部构造体840进行说明。在该实施方式中,与第7实施方式同样,提供一种在内部流动的流体的粘性高的情况下(包含在混合多种流体的情况下至少一种流体的粘性高的情况,例如将乳化燃料这样粘性高的油与水混合的情况等),也能够采取针对压力损失的对策、适当地进行剪切、搅拌、扩散、混合的流体供给管的内部构造体。如图29所示,内部构造体840与第2实施方式中说明的内部构造体240(参照图7)大致相同,内部构造体840例如通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。其制造工序具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为三棱锥841的工序;以及通过形成使底面为三棱柱842的侧面、使顶面为圆柱的外径位置的交叉流路840r,从而形成使底面为棱柱的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部840p1、840p2的工序(在该情况下,突起部840p1与840p2的高度不同)。原本的圆柱构件的半径与管主体110的内壁的半径相同或稍小,优选是圆柱构件进入管主体而不产生间隙的尺寸。
如上所述,通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成三棱锥841,在剩余的部分形成三棱柱842,在三棱柱842的3个侧面上形成多个突起部840p1、840p2。多个突起部840p1、840p2网状地配置,其底面与三棱柱842的外表面是相同的面,其顶面,在突起部840p1中,是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。另外突起部840p2为固定的高度。在本实施方式中,关于较低的固定高度的突起部840p2,从上游侧向下游侧,4个并排的突起部被设为固定高度的突起部840p2,在一侧面的突起部合计数量63个(突起部840p1与突起部840p2的合计数量)中的28个被设为较低的固定高度的突起部840p2(参照图8A)。经过三棱锥841到达各侧面的流体,在形成于多个突起部840p1与突起部840p2之间的交叉流路840r中流动,但因为管主体110的圆筒形的内壁面与该多个突起部840p1的高度大致相同(没有间隙),所以流体在多个突起部840p之间流动(也就是说,几乎没有在多个突起部840p1的顶面流动的流体)。与此不同,多个突起部840p2的高度较低,在管主体110的圆筒形的内壁面与突起部840p2之间形成间隙(中央大、越向横向越小),因此流体能够通过该间隙。在本实施方式中,因在固定的较低高度的突起部840p2与管主体110的内壁面之间的间隙流动的辅助流路存在,从而改善了仅有多个突起部间的流路840r的流动时会产生压力损失的情况。本实施方式的其他的构成、作用与第2实施方式同样,所以省略说明。
因为该突起部840p2的排列能够根据压力损失的状况进行适当选择、变更,所以在其他实施方式中,也能够在三棱柱842的各侧面,将从上游到下游每5个并列的突起部设为固定高度的突起部840p2,也可以是并非每隔一列、而是每隔多列使较低的突起部840p2重复出现一次。进而,也可以是,并非设有高、低的2阶段的突起部840p1、840p2,而是设有3阶段或多阶段的突起部。进而,也可以是,使较低的突起部840p2在沿流向倾斜的方向上出现。无论哪种情况,根据流体的粘性与在突起部进行剪切、搅拌、扩散、混合的能力,适当变更较高的突起部840p1与较低的突起部840p2(更多阶段的高度的突起部)的排列方法,能够实现流体供给管的压力损失的改善。
(第9实施方式)
下面,参照图30A至图32B对本发明的第9实施方式的流体供给管900进行说明。对与第1实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。图30A是本发明的第9实施方式的流体供给管900的侧面分解图,图30B是流体供给管900的侧面透视图。图31是流体供给管900的内部构造体940的三维立体图。
图32A是在平面上示出内部构造体940的一个侧面,表示四棱锥941与多个突起部940p的排列的图,上游侧的四棱锥941的顶角例如为60度。当然,该角度可适当变更。并且,在下游侧的四棱柱942的4个侧面上,与第1实施方式同样,网状地形成顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部940p。此外,该顶角也可适当变更。但与第1实施方式不同,网状地形成的多个突起部940p稍微倾斜。也就是说,如图32B所示,最上游的3个突起部940p的底面的菱形以其中心为轴,相对于内部构造体940的轴体的长度方向向左稍微(10.56°)倾斜。并且,下一列的4个突起部940p的底面的菱形以其中心为轴,相对于内部构造体940的轴体的长度方向向右稍微(10.56°)倾斜。以下同样,每列交替地向左右方向倾斜。当然,该倾斜角度(10.56°)并不限于此。因此,在本实施方式中,形成于多个突起部940p之间的交叉流路940r的交叉角度虽然与第1实施方式同样是41.11°,但因为突起部940p每列向左右不同方向稍微倾斜,所以突起部940p的一部分突出到流路中,流体与突起部940p碰撞的频率比第1实施方式更高,产生包含大量微小的涡流等的乱流,流体的剪切、搅拌、扩散、混合的效果增加。进而,对微气泡的产生也有效。此外,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部940p与第1实施方式同样,从上游到下游,3个、4个、3个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有49个,4个侧面的合计为196个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部940p的形状也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图32A、图32B适当进行(角度、间隔等)变更。
内部构造体940与其他实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。作为其制造工序具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为棱锥(在第9实施方式的情况下是四棱锥941)的工序;以及通过形成使底面为棱柱(在第9实施方式的情况下是底面为正方形的四棱柱942)的侧面、使顶面为圆柱的外径位置的交叉流路940r,从而形成使底面为棱柱的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部940p的工序。在这种情况下,需要一边按每列使突起部940p的倾斜角度向左右变化一边进行加工。通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成四棱锥941,在剩余部分形成四棱柱942,在四棱柱942的4个侧面上形成多个突起部940p。多个突起部940p网状地配置,其底面与四棱柱942的外表面(侧面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。因为本实施方式的其他构成、作用与第1实施方式相同,所以省略说明。另外,也可以使上述第3实施方式、第5实施方式、第7实施方式中说明的突起部(340p、350p、540p、740p1、740p2)的排列与图32A、32B同样每列向左右不同方向稍微倾斜。在该情况下,突起部的局部向流路突出,流体与突起部碰撞的频率更高,产生包含大量微小的涡流等的乱流,流体的剪切、搅拌、扩散、混合的效果增加。进而,对微气泡的产生也有效。
(第10实施方式)
下面,参照图33A至图35B对本发明的第10实施方式的流体供给管1000进行说明。对与第2实施方式相同的构成省略说明,对存在差别的部分进行详细说明。图33A是本发明的第10实施方式的流体供给管1000的侧面分解图,图33B是流体供给管1000的侧面透视图。图34是流体供给管1000的内部构造体1040的三维立体图。
图35A在平面上示出内部构造体1040的一个侧面,是表示三棱锥1041与多个突起部1040p的排列的图,上游侧的三棱锥1041的顶角例如为90度。当然,该角度可适当变更。并且,在下游侧的三棱柱1042的3个侧面上,与第2实施方式同样,顶角为41.11°的菱形(底面的形状)的突起部1040p网状地形成。此外,该顶角也可适当变更。但与第2实施方式不同,网状地形成的多个突起部1040p稍微倾斜。也就是说,如图35B所示,最上游的5个突起部1040p的底面的菱形以其中心为轴,相对于内部构造体1040的轴体的长度方向向左稍微(10.56°)倾斜。并且,下一列的4个突起部1040p底面的菱形以其中心为轴,相对于内部构造体1040的轴体的长度方向向右稍微(10.56°)倾斜。以下同样,每列交替地向左右方向倾斜。当然,该倾斜角度(10.56°)并不限于此。因此,在本实施方式中,形成于多个突起部1040p之间的交叉流路1040r的交叉角度虽然与第2实施方式同样是41.11°,但因为突起部1040p每列向左右不同方向稍微倾斜,所以突起部1040p的一部分突出到流路中,流体与突起部1040p碰撞的频率比第2实施方式更高,产生包含大量微小的涡流等的乱流,流体的剪切、搅拌、扩散、混合的效果增加。进而,对微气泡的产生也有效。此外,形成于一侧面的多个底面为菱形的突起部1040p与第2实施方式同样,从上游到下游,5个、4个、5个、……、4个地形成14列,在一个侧面上有63个,3个侧面的合计为189个。当然,该数量也可以适当地变更。多个突起部1040p的形状也可以不是底面为菱形的突起(例如,三角形、多角形、其他),其排列也可以根据图35A、图35B适当进行(角度、间隔等)变更。
内部构造体1040与其他实施方式同样,例如,通过对由钢、铝这样的金属构成的圆柱构件进行金属加工的方法或使塑料这样的树脂成型的方法等形成。或者,也可以使用三维打印机将金属或树脂形成内部构造体。在加工制作金属的圆柱轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。作为其制造工序具有:准备圆柱状的内部轴体的工序;将圆柱状的内部轴体的一端部形成为棱锥(在第10实施方式的情况下是三棱锥1041)的工序;以及通过形成使底面为棱柱(在第10实施方式的情况下是底面为三角形的三棱柱1042)的侧面、使顶面为圆柱的外径位置的交叉流路1040r,从而形成使底面为棱柱的侧面、使顶面为圆柱的侧面的多个突起部1040p的工序。在这种情况下,需要一边按每列使突起部1040p的倾斜角度向左右变化一边进行加工。通过对圆柱状的轴体进行加工,在前头形成三棱锥1041,在剩余部分形成三棱柱1042,在三棱柱1042的3个侧面上形成多个突起部1040p。多个突起部1040p网状地配置,其底面与三棱柱1042的外表面(侧面)是相同的面,其顶面是原本的圆柱状的内部轴体的外表面,总体成为圆弧状的高度并带有圆顶面。因为本实施方式的其他构成、作用与第2实施方式相同,所以省略说明。另外,也可以使上述第4实施方式、第6实施方式、第8实施方式中说明的突起部(440p、450p、640p、840p1、840p2)的排列与图35A、35B同样每列向左右不同方向稍微倾斜。在该情况下,突起部的局部向流路突出,流体与突起部碰撞的频率更高,产生包含大量微小的涡流等的乱流,流体的剪切、搅拌、扩散、混合的效果增加。进而,对微气泡的产生也有效。
(突起部的变形例)
下面,参照图36,对至此说明过的各实施方式中的多个突起部(140p~640p、350p~550p、740p1、740p2、840p1、840p2、940p、1040p)的变形例进行说明。在至此为止的实施方式中,各突起部的侧面是平坦的,但本变形例中在其侧面设置凹凸,从而使流体的流动变化。也就是说,是使流动更复杂的突起部。设有微细的流路从而使包含微小的涡流的乱流易于产生,或通过形成更细的流路从而更易于产生气蚀现象的引发。具体地说,如图36的(A)至(C)所示,设置与水平方向平行的凹凸。或者如图36的(D)所示,设置与垂直方向平行的凹凸。如图36的(E)、(F)所示,垂直地设置具有多个曲面(剖面为几何学的图案)的凹凸,进而如图(G)、(H)所示,设置多个阶梯差。可使用三维打印机将金属或树脂形成这些凹凸形状。另外,在加工制作金属的轴体的情况下,单独或组合进行切削、车削、磨削的加工。例如,能够通过由立铣刀进行的切削加工而制作。或者在图36中未图示,但也能够在突起部侧面设置梨皮图案、进行褶皱加工(Texture Processing:纹理处理)。这些能够通过蚀刻处理、喷砂等方法而实现。
(第11实施方式)
下面,参照图37及图38对本发明的第11实施方式的流体供给管用的内部构造体1140、特别是其组装进行说明。此外,省略图示,但收纳固定内部构造体1140的流体供给管的形状与至此说明的实施方式为同样。
在内部构造体1140中,在轴体、即前端具有四棱锥1141,在与其相连且一体地形成的四棱柱1142的各侧面上形成多个孔穴1140h。该孔穴1140h的排列为:在四个侧面上,从上游到下游,3个、4个、3个、……、4个地形成14列,在一个侧面上开有49个孔穴1140h。因此,4个侧面的全部的孔穴合计为196个。当然,该孔穴1140h的数量、形状(在图37中为一定深度的方孔)、排列的方式能够进行适当变更。在该孔穴1140h的每一个中,分别插入并安装具有安装脚(或安装销)1140p-f的突起部1140p。因此,各孔穴1140h的形状、深度是与突起部1140p的安装脚1140p-f对应的形状。向该孔穴1140h插入并固定安装脚1140p-f可通过人工也可通过自动机械进行。此外,安装脚1140p-f在图37中是棱柱状,但也可以是圆柱状,进而也可以是其他形状。另外在插入固定时,也可以为压入、嵌入或者嵌合。
多个突起部1140p与其他实施方式同样,底面例如是菱形,顶面是圆柱的表面的局部,或也可以使顶面形状也单纯地为菱形平面,整体为四棱柱(菱形棱柱)。若阶段性地调节其高度,则也能够如第1实施方式的图4所示,总体成为圆弧的一部分。进而,通过将一部分的高度固定,也能够设为如第7实施方式的例如图28那样。
进而,使多个突起部1140p的排列在孔穴1140h及安装脚1140p-f的至少一者具有方向性,能够如第9实施方式的例如图31所示那样,使突起部1140p的方向从与轴体的长度方向平行的方向偏离,交替地稍微倾斜。
图38是表示具有安装脚的突起部的各种形态的图。(A)是已经在图37中说明的突起部1140p,侧面平坦。与此不同,在(B)至(M)的变形例中,在其侧面设置凹凸或阶梯差,从而使流体的流动变化。也就是说,是引发更复杂的流动的突起部。设有微细的流路从而使包含微小的涡流的乱流易于产生,或通过形成更细的流路从而更易于产生气蚀现象的引发。具体地说,如图38的(B)至(E)所示,设置与水平方向平行的凹凸。或者如图38的(F)所示,设置与垂直方向平行的凹凸。如(G)、(H)所示,垂直地设置具有多个曲面(剖面为几何学的图案)的凹凸。进而如(I)、(J)所示,设置一个至多个阶梯差。如(K)所示,从菱形偏离,设为如4片花瓣那样的形状,如(L)、(M)所示,基本是圆柱,在侧面上沿垂直方向设置凹凸的槽。进而,虽未图示,但也能够在突起部侧面设置梨皮图案等、或进行褶皱加工(TextureProcessing:纹理处理)。因为突起部为独立构成,所以对突起部实施加工比一体形成的其他实施方式简单,可简单地进行切削、车削、磨削等加工、蚀刻处理以及喷砂处理。
以上,说明了能够通过以下工序制造内部构造体1140的情况:准备具有四棱锥1141、且与其相连地一体形成的四棱柱1142,并准备多个突起部1140p,相对于四棱柱1142,将突起部1140p的安装脚1140p-f插入各孔穴1140h,从而在表面上网状地排列形成多个突起部1140p。在这种情况下,作为内部轴体,也可以不是四棱锥1141及与其相连的四棱柱,例如也可以是在第2实施方式(图7)、第8实施方式(图29)中说明的、三棱锥及与其相连的三棱柱的形状,或者,也能够应用其他实施方式的内部轴体。另外,棱锥的形状与多棱柱的形状可以适当变更(例如,5棱锥与5棱柱的组合、6棱锥与6棱柱的组合等)。进而,也可以容易地使内部构造体的轴体的材质与突起部的材质不同。例如,也可以准备树脂制的轴体,却以金属材料制作突起部,将突起部插入轴体的孔穴中并固定。
(第12实施方式)
下面,参照图39A及图39B对本发明的第12实施方式的由以弹性材料形成的内部构造体与管主体构成的流体供给装置进行说明。在至此为止的实施方式中,以内部构造体、管主体是金属制或树脂制且不弹性变形为前提进行了说明。在本实施方式中,对使用弹性材料形成该内部构造体1240、管主体1210的流体供给管1200进行说明。
作为本实施方式的内部构造体、管主体的弹性材料,弹性体材料例如可以使用聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、氟系树脂、硅树脂、以及陶瓷等,但并非限定于此。由这些弹性材料制造内部构造体也可以采用在后述的第14实施方式中说明的基于注射成型(injectionmoulding)的方法、基于3D打印的方法。因通过这些方法制造的内部构造体1240具有弹性力,所以能够使该流体供给管1200与软管等具有可挠性的物品连接(在这种情况下,管主体也由弹性材料形成)、在相关物品上一体地内装设置流体供给管1200。如图39A所示,流体供给管1200与至此为止说明的其他实施方式同样,具有:中空的管主体1210,其具有供流体流入的流入口1211和供流体流出的流出口1212,并具有剖面圆形的内部壁面;以及内部构造体1240,其是收纳固定于管主体1210的具备多个侧面(图39A是4面,但也可以是3面,也可以具有更多的多个面)的棱柱状的轴体(在图39A中是四棱柱1242)。管主体1210及内部构造体1240由具有弹性的弹性材料形成,整体地进行弹性形变。例如,管主体1210也可以是软管形状。在内部构造体1240的流入口侧设有棱锥(在图39A中是四棱锥1241)。该棱锥的形状也能够与轴体所具有的棱柱的侧面的数量对应而适当变更。在四棱柱1242的侧面,与至此为止说明的其他实施方式同样,多个突起部1240p网状地排列,内部构造体1240的四棱柱1242的侧面与管主体1210的内部壁面之间的、形成于多个突起部1240p之间的空间成为流体的流路。流体被从管主体1210的流入口1211供给,在四棱锥1241处向四棱柱1242的各侧面分散。并且,随着此多个突起部1240p之间的流路1240r通过从而被赋予流动特性。然后,流体从流出口1212流出。
如上所述,在本实施方式中,管主体1210及内部构造体1240都具有弹性力,能够将流体供给管1200用于整体需要弯曲的用途(可弯曲的软管,例如内置于清洗用软管等)。另外,也可以仅使内部构造体1240具有弹性力且以弯曲的形状,收纳于不具备弹性力的管主体1210。例如,也能够将内部构造体1240以弯曲的形状用于没有空间的喷淋头、水龙头及其他流体的喷出装置。
图39B是第12实施方式(图39A)的变形例,设于流体供给管1200A的内部构造体1240A的多个突起部1240p被形成多列,其每一列、突起部1240p的方向从内部构造体1240A的轴体的长度方向向左右方向交替地如第9实施方式所示稍微倾斜(例如参照图32A及图32B)。在本变形例中,因为突起部1240p按每列向左右不同方向稍微倾斜,所以突起部1240p的一部分向流路突出,流体与突起部1240p碰撞的频率比图39A更高,产生包含多个微小的涡流等的乱流,流体的剪切、搅拌、扩散、混合的效果增加。进而,对微气泡的产生也有效。
(第13实施方式)
下面参照图40A、图40B对本发明的第13实施方式进行说明。在本实施方式中,多个部分内部构造体连结从而构成流体供给管1300。在管主体1310中配置有多个内部构造体(部分内部构造体)1340-1、1340-2。在图40A、图40B中是2个,但并不限于此,也能够连结3个以上的部分内部构造体。
在设于管主体1310的上游部的内部构造体1340-1中,在前头设有棱锥(在图40A中是四棱锥1341)。该棱锥的形状也能够与轴体具有的棱柱的侧面的数量对应而适当变更。在四棱柱1342的侧面,与至此为止说明的其他实施方式同样,多个突起部1340p网状地排列,内部构造体1340-1的四棱柱1342的侧面与管主体1310的内部壁面之间的、形成于多个突起部1340p之间的空间成为流体的流路1340r。在图40A中,因为突起部1340p按每列向左右不同方向稍微倾斜,所以突起部1340p的局部向流路突出,但也可以使突起部1340p相对于轴体的长度方向全部处于平行。并且,该内部构造体1340-1与下游的内部构造体1340-2经由棱柱形(在图40A中是四棱柱)的连结部1350而连结。此外,该连结构件1350的形状也可以是圆柱形。并且,下游的内部构造体1340-2与上游的内部构造体1340-1的四棱柱1342的部分的构成相同,其功能也为同样,但内部构造体1340-1的四棱柱1342与内部构造体1340-2相对地旋转并二者连结。也就是说,例如如图40A所示,彼此进行90度的旋转并连接。通过这样旋转连接,在上游的内部构造体1340-1的4个侧面1342处被各自赋予了流动特性的流体,在下游的内部构造体1340-2的另外的多个侧面被混合供给,成为更复杂的流体的流动,对流动特性的赋予造成更大的影响。
将图40A所示的管主体1310与多个内部构造体(部分内部构造体)1340-1、1340-2具有弹性特性的情况的变形例在图40B中示出。如上所述,在由弹性材料构成管主体1310与多个内部构造体1340-1、1340-2的流体供给管1300A中,可整体弹性变形、或弯曲变形,能够与可挠性的软管连接、或者设于软管的内部。此外,也可以是在最下游的内部构造体(在图40A或图40B中是内部构造体1340-2)的下游侧一体地设有棱锥(图40A或图40B的情况下是四棱锥)从而将流体向中心引导。
(第14实施方式)
下面参照图41至图43B对本发明的第14实施方式相关的、通过注射成型(injection moulding)制造内部构造体的方法进行说明。图41是表示通过注射成型制造被分割的分割内部构造体的工序的图。特别是由塑料等材料注射成型部分内部构造体1410。在本实施方式中,形成具有上述实施方式中的三棱柱的轴体的内部构造体的1/3的部分内部构造体1410。
在图41中,在上侧模具UPPER与下侧模具LOWER之间,将树脂从顶面注入口(未图示)注入空洞CABITY并固化后,由多个推钉EJ推出而取出。在这种情况下,在上侧模具UPPER中形成有:形成部分内部构造体1410的三棱锥的1/3部分的形状的凸部,以及形成于三棱柱的侧面的突起部(凸部)与流路(凹部)的凸凹反转了的凹部(空洞CABITY)与凸部的平面。另外,在下侧模具LOWER中形成有形成1/3的三棱柱的V字形的凹部。
图42表示通过这样的注射成型而形成的1/3的分割内部构造体1410的侧面图,图43A、图43B是分别从不同角度观察的1/3的分割内部构造体1410的三维立体图。如上所述,在本实施方式中,因为三棱柱的轴体的内部构造体的1/3的部分内部构造体1410通过注射成型制造,所以能够将3个分割内部构造体1410结合(具体地说,进行粘接、熔接、压接等),从而构成一个内部构造体。其结果,多个分割内部构造体1410结合而形成为一个后的内部构造体是具有多个侧面的棱柱状,在各侧面中,多个突起部网状地排列。在这种情况下,根据在注射成型中使用的材料,能够使结合而成为一体的内部构造体具有弹性。
在以上说明的示例中,是注射成型出1/3的分割内部构造体的,但内部构造体的分割方法有各种,例如,在四棱柱的轴体的内部构造体的情况下,也可以注射成型出1/2的分割内部构造体后,将2个分割内部构造体结合而成为一个内部构造体。另外,能够注射成型出1/4的分割内部构造体,将这4个分割内部构造体结合,构成作为四棱柱的轴体的一个内部构造体。在具有其他多棱柱的轴体的内部构造体的情况下,也能够将适当数量的分割内部构造体结合,作为一个内部构造体。
以上,利用多个实施方式对本发明进行了说明,但本发明并不限定于这样的实施方式。例如,使内部构造体(外侧内部构造体)为三棱柱、四棱柱,但并不限于此,即使是具有5个以上的侧面的棱柱(5棱柱以上),也与上述实施方式同样,在各侧面上网状地形成多个突起部,在其之间设有交叉流路即可。另外,内部构造体也可以采用5棱柱以上的形态。与形成于外侧内部构造体的中空的空洞的形状相对应,也能够采用具有与外侧内部构造体的棱柱不同的侧面数量的棱柱、圆柱。也就是说,例如,外侧内部构造体的棱柱是四棱柱,也可以使内侧内部构造体的棱柱为三棱柱。另外,也可以使外侧内部构造体为六棱柱,使内侧内部构造体为圆柱。进而,将形成于棱柱侧面的突起部的大小从上游到下游设为相同尺寸,但并不限于此。具体地说,可以使上游侧的突起部增大,使下游侧的突起部缩小。例如,也可以将14列的突起部(参照图5A、图5B、图8B、图13A、图13B、图18A、图18B、图32A、图32B、图35A、图35B、图37、图39A、图39B、图40A、图40B)的前半7列,设为更小尺寸的突起部(缩短菱形底面的各边),将后半设为如图所示的样子。另外,在第3至第6实施方式中,使内侧内部构造体与外侧内部构造体的2个构件(2层)收纳于管主体,但也可以使内部构造体为3个(3层)以上的构件,将这些组合并收纳使用。具体地说,例如,使用大、中、小的3个(3层)内部构造轴体,在各侧面形成多个交叉流路并网状地设有多个突起部,将小的内部构造体收纳固定于具有中空的空洞的中的内部构造体中,将该小与中的一体化后的内部构造体收纳固定于具有中空的空洞的大的内部构造体中。具有本发明所属的技术领域的通常知识的人员能够根据上述说明及关联附图导出本发明的更多变形及其他实施方式。在本说明书中,使用多个特定用语,但这些作为一般的意义仅用于说明的目的,并非用于限制发明的目的。在不脱离附件的专利权利要求的范围及其等同物所定义的一般的发明的概念及思想的范围内可进行多种变形。
[附图标记说明]
1 加工中心
W 被加工物
G 工作部位
2 刀具
5-1~5-6 喷嘴
P、100、200、300、400、500、600、900、1000、1200、1200A、1300、1300A 流体供给管
110、1210、1310 管主体
120 流入测构件
130 流出侧构件
140、240、340、440、540、640、740、840、940、1040、1140、1240、1240A、1340-1、1340-2 内部构造体
350、450、550 第2内部构造体(内侧内部构造体)
140p、240p、340p、350p、440p、450p、540p、550p、640p、940p、1040p、1140p、1240p、1340p 突起部
740p1、840p1 较高的突起部
740p2、740p2 较低的突起部
140r、240r、340r、350r、440r、450r、540r、550r、640r、740r、840r、940r、1040r、1240r、1340r (交叉)流路
141、351、741、941、1141、1241、1341 四棱锥
241、451、841、1041 三棱锥
542 截头四棱锥
643 截头三棱锥
341、441、541、641 空洞
1350 连结部
1140h 孔穴
1140p-f 安装脚(安装销)
1410 分割内部构造体
UPPER 上侧模具
LOWER 下侧模具
CABITY 空洞
EJ 推钉
Claims (38)
1.一种流体供给装置,其特征在于,具有:
中空的管主体,其具有供流体流入的流入口与供流体流出的流出口,并具有剖面圆形的内部壁面,以及
内部构造体,其是收纳固定于管主体的具有多个侧面的棱柱状的轴体;
在内部构造体的侧面上网状地排列有多个突起部;
内部构造体的侧面与管主体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路,流体在被从管主体的流入口供给并从流出口流出的期间,通过多个突起部之间的流路,从而被赋予流动特性。
2.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
在棱柱状的内部构造体的流入口侧设有棱锥,使流入的流体向多个侧面分散地供给。
3.如权利要求2所述的流体供给装置,其特征在于,
内部构造体是三棱柱状或四棱柱状的轴体,设于内部构造体的棱锥是三棱锥或四棱锥。
4.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
形成于多个突起部之间的流路是从上游至下游、从左斜上游向右斜下游的方向的流路与从右斜上游向左斜下游的方向的流路这2条流路交叉的交叉流路,流体相对于这2条流路为相同强度的流动。
5.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
突起部的底面形状是菱形,该菱形的锐角的2个顶点与内部构造体的轴体的长度方向处于平行。
6.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
突起部形成有多列,各列的突起部的方向从内部构造体的轴体的长度方向向左右方向交替地稍微倾斜。
7.如权利要求6所述的流体供给装置,其特征在于,
突起部的底面形状是菱形,以该菱形的中心为轴从内部构造体的轴体的长度方向稍微倾斜。
8.如权利要求5至7的任意一项所述的流体供给装置,其特征在于,
突起部的顶面形状是圆柱的侧面的一部分曲面,该圆柱的半径与管主体的圆形剖面的半径相同或稍小。
9.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
在多个突起部的侧面形成有凹凸。
10.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
在多个突起部的侧面设有一个至多个阶梯差。
11.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
内部构造体由具有弹性的弹性材料形成,可整体地进行弹性变形。
12.如权利要求11所述的流体供给装置,其特征在于,
管主体及内部构造体都由具有弹性的弹性材料形成,内部构造体可与管主体一起弹性变形。
13.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
处于多个突起部之间的流路的剖面积小于上游的流路的剖面积,通过降低在处于多个突起部之间的流路中流动的流体的静压,从而引发气蚀现象,产生微小气泡。
14.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
流体在突起部与突起部之间的流路中流动的期间,赋予(i)产生大量微小气泡、(ii)混合多种流体、(iii)对流体进行搅拌和扩散的至少一种流动特性。
15.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
作为棱柱状轴体的内部构造体为中空;
在该内部构造体的中空中收纳固定有第2内部构造体;
在该第2内部构造体的外表面上网状地排列有多个突起部;
第2内部构造体的外表面与中空的内部构造体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;
流体在被从管主体的流入口供给并从流出口流出的期间,通过第2内部构造体的多个突起部之间的流路,从而被赋予流动特性。
16.如权利要求15所述的流体供给装置,其特征在于,
设于棱柱状的内部构造体的中空是棱柱状,第2内部构造体是具有多个侧面的棱柱状的轴体,多个突起部设于棱柱状的轴体的侧面。
17.如权利要求15所述的流体供给装置,其特征在于,
设于棱柱状的内部构造体的中空是圆柱状,第2内部构造体是圆柱状的轴体,多个突起部设于圆柱状的轴体的侧面。
18.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
设于内部构造体的外表面的多个突起部的顶面的高度与管主体的内部壁面的圆弧相应,总体上中心高、向外侧变低。
19.如权利要求1所述的流体供给装置,其特征在于,
关于多个突起部的高度,其一部分变低,以防止流体的压力损失。
20.一种机床,其特征在于,使冷却水流入权利要求1至19的任意一项的流体供给装置,赋予预定的流动特性之后将其向工具或被加工物排出、进行冷却。
21.一种喷淋喷嘴,其特征在于,使水或热水流入权利要求1至19的任意一项的流体供给装置,赋予预定的流动特性后将其排出从而提高洗净效果。
22.一种流体混合装置,其特征在于,使多种不同特性的流体流入权利要求1至19的任意一项的流体供给装置,赋予预定的流动特性并将该多种流体混合后排出。
23.一种水耕栽培装置,其特征在于,使水流入权利要求1至19的任意一项的流体供给装置,使溶解氧增加后将其排出。
24.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体,其特征在于,
内部构造体包括具有多个侧面的棱柱状的内部轴体;
在内部轴体的侧面上网状地排列有多个突起部;
形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;
流体通过多个突起部之间的流路,从而被赋予流动特性。
25.如权利要求24所述的内部构造体,其特征在于,
棱柱状的内部轴体为中空;
在该内部轴体的中空中收纳固定有第2内部轴体;
在该第2内部轴体的外表面上网状地排列有多个突起部;
第2内部轴体的外表面与中空的内部轴体的内部壁面之间的、形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路;
流体通过第2内部轴体的多个突起部之间的流路,从而被赋予流动特性。
26.如权利要求25所述的内部构造体,其特征在于,
设于棱柱状的内部轴体的中空是棱柱状,第2内部轴体是具有多个侧面的棱柱状的轴体,多个突起部设于棱柱状的轴体的侧面。
27.如权利要求25所述的内部构造体,其特征在于,
设于棱柱状的内部轴体的中空是圆柱状,第2内部轴体是圆柱状的轴体,多个突起部设于圆柱状的轴体的侧面。
28.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,其特征在于,具有:
准备圆柱状的内部轴体的工序,以及
通过对圆柱状的内部轴体形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱体的轴体的外径位置为顶面的交叉流路,从而网状地排列形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱状的轴体的侧面为顶面的多个突起部的工序。
29.如权利要求28所述的内部构造体的制造方法,其特征在于,
交叉流路的形成是通过切削加工进行的。
30.如权利要求28所述的内部构造体的制造方法,其特征在于,
还具有使内部轴体的流体的流入侧的一端部形成为棱锥的工序。
31.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,其特征在于,具有:
准备内侧内部轴体的工序,
通过对内侧内部轴体在外表面上制作交叉流路,从而使网状地排列形成多个突起部的工序,
准备圆柱状的外侧内部轴体的工序,
对外侧内部轴体,贯通地形成供内侧内部轴体配置于内部的中空空洞的工序,
通过对圆柱状的外侧内部轴体形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱体的轴体的外径位置为顶面的交叉流路,从而网状地排列形成以棱柱状的轴体的侧面为底面、以圆柱状的轴体的侧面为顶面的多个突起部的工序,以及
将形成有多个突起部的内侧内部轴体配置于形成有多个突起部的外侧内部轴体的中空空洞的工序。
32.如权利要求31所述的内部构造体的制造方法,其特征在于,
在准备内侧内部轴体的工序中准备棱柱状的轴体;
在对外侧内部轴体贯通地形成中空空洞的工序中,贯通地形成棱柱状的中空空洞;
在对内侧内部轴体形成多个突起部的工序中,通过形成距棱柱状的轴体的侧面预定深度的交叉流路,从而形成使底面与交叉流路的底面为相同高度、使顶面为棱柱状的轴体的侧面的高度的多个突起部。
33.如权利要求31所述的内部构造体的制造方法,其特征在于,
在准备内侧内部轴体的工序中,准备圆柱状的轴体;
在对外侧内部轴体贯通地形成中空空洞的工序中,贯通地形成圆柱状的中空空洞;
在对内侧内部轴体形成多个突起部的工序中,通过形成距圆柱状的轴体的侧面预定深度的交叉流路,从而形成使底面与交叉流路的底面为相同高度,使顶面为圆柱体的轴体的侧面的高度的多个突起部。
34.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体,其特征在于,
内部构造体由多个部分内部构造体连结而形成;
各部分内部构造体的构造为:包括具有多个侧面的棱柱状的内部轴体,在内部轴体的侧面上网状地排列有多个突起部,形成于多个突起部之间的空间成为流体的流路,流体通过多个突起部之间的流路从而被赋予流动特性;
多个部分内部构造体被以相对旋转的角度连结。
35.如权利要求34所述的内部构造体,其特征在于,
部分内部构造体由具有弹性的弹性材料形成,可整体变形。
36.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,其特征在于,具有:
准备多个具有安装脚的突起部的工序,
准备棱柱状的内部轴体的工序,在该棱柱状的内部轴体上网状地排列形成有用于配置多个突起部的多个孔穴,以及
通过相对于内部轴体将突起部的安装脚插入各孔穴,从而在内部轴体的表面上网状地排列形成多个突起部的工序。
37.一种收纳于收纳体并对流体赋予流动特性的内部构造体的制造方法,其特征在于,具有:
通过注射成型制造分割的分割内部构造体的第1工序,以及
将多个分割的分割内部构造体结合从而形成一个内部构造体的第2工序;
结合多个分割内部构造体而形成为一个后的内部构造体,是具有多个侧面的棱柱状,且在各侧面上网状地排列有多个突起部。
38.如权利要求37所述的内部构造体的制造方法,其特征在于,
分割内部构造体是通过针对内部构造体的多个侧面分别注射成型而制造的。
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