JP2019130442A - 流体供給管 - Google Patents
流体供給管 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019130442A JP2019130442A JP2018012794A JP2018012794A JP2019130442A JP 2019130442 A JP2019130442 A JP 2019130442A JP 2018012794 A JP2018012794 A JP 2018012794A JP 2018012794 A JP2018012794 A JP 2018012794A JP 2019130442 A JP2019130442 A JP 2019130442A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- internal structure
- supply pipe
- fluid supply
- fluid
- pipe according
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
【課題】流体に所定の流動特性を与えて、流体の潤滑性、侵透性、及び冷却効果を向上させることができる流体供給管を提供することにある。【解決手段】流体供給管は、第1の内部構造体と、第2の内部構造体と、第1の内部構造体と第2の内部構造体とを収納するための管本体と、を含む。管本体は、流入口と流出口とを含む。第1の内部構造体は、複数の第1の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含む。中空軸形態の第2の内部構造体は、複数の第1の回転方向とは逆の第2の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含む。第1の内部構造体の少なくとも一部は、第2の内部構造体の中空部に収納される。【選択図】図2
Description
本発明は、流体を供給する装置の流体供給管に関し、より具体的には、その内部を流れる流体に所定の流動特性を与える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される。
従来、研削盤やドリル等の工作機械によって、例えば、金属から成る被加工物を所望の形状に加工する際に、被加工物と刃物との接触する部分に加工液(例えば、クーラント)を供給することによって加工中に発生する熱を冷ましたり、被加工物の切りくず(チップとも称する)を加工箇所から除去したりする。被加工物と刃物との接触する部分で高い圧力と摩擦抵抗によって発生する切削熱は、刃先を摩耗させたり強度を落としたりして、刃物などの工具の寿命を減少させる。また、被加工物の切りくずが十分に除去されなければ、加工中に刃先にへばりついて加工精度を落とすこともある。
切削液とも呼ばれる加工液は、工具と被加工物との間の摩擦抵抗を減少させ、切削熱を除去する同時に、被加工物の表面からの切りくずを除去する洗浄作用を行う。このために、加工液は摩擦係数が小さくて、沸騰点が高くて、刃物と被加工物との接触部によく浸透する特性を持つことが好ましい。
例えば、特開平11−254281号には、作用要素(刃物)と被加工物との接触部に加工液を強制的に侵入させるためにガス(例えば、エア)を噴出するガス噴出手段を加工装置に設ける技術が開示されている。
例えば、特開平11−254281号には、作用要素(刃物)と被加工物との接触部に加工液を強制的に侵入させるためにガス(例えば、エア)を噴出するガス噴出手段を加工装置に設ける技術が開示されている。
更には、特開2017−225908号には、図17に示す液体吐出管構造体が開示されており、貯留層内で温度管理された液体(クーラント)をポンプで循環させるようにした循環冷却装置に設けられて、ポンプから送り出された液体に微細なバブル(マイクロバブル又はファインバブル)を発生して刃物や被加工物に吐出させる改良技術となっている。具体的には、液体吐出管構造体Tの中に、螺旋羽根HR、フリップフロップ現象発生軸体FRから成る時計回りの高速旋回流を発生するひと組の部材と、螺旋羽根HL、フリップフロップ現象発生軸体FLから成る反時計回りの高速旋回流を発生する他の一組の部材との2組の部材を並列に設置して、流入側INよりの流体に対して夫々逆の回転方向の旋回流を生じさせ、吐出管構造体Tの流出側OUTで衝突させて、旋回流を相殺するようにしている。その結果、回転を伴わない工作機械(例えば、研磨機や放電加工機)に対して、無旋回状態の液体を吐出することで、冷却効果や潤滑効果、洗浄効果をあげるとしている。
特許文献1に開示されたもののような通常の技術によると、工作機械に加工液を吐き出す手段に加えて、ガスを高速且つ高圧で噴出する手段を追加に設けなければならないので、費用が増加すると共に装置が大型化される問題がある。また、研削盤においては高速で回転する研削用砥石の外周面に沿って連れ回りする空気によって砥石と被加工物との接触部に加工液が十分に達することができない問題がある。従って、研削砥石の回転方向と同じ方向に向かって空気を噴射することだけでは、加工液を十分に浸透させにくいので、加工熱を所望の水準に冷却させにくいという問題が相変らず存在する。
特許文献2に開示されたものによれば、流体吐出管構造体Tは、2組の螺旋羽根、フリップフロップ現象発生軸体を必要とし、装置が大掛かりとなる。また、ポンプで液体(クーラント)を循環させている関係で、そもそも乱流があり、流体吐出管構造体Tの2組の螺旋羽根、フリップフロップ現象発生軸体から成る部材に対して、常に同じ流量の液体が送られるのかという問題がある。2組の部材から出力する流量が異なると、吐出管構造体Tの流出側で衝突させて時計回りと反時計回りの旋回流を相殺することは不完全なものとなる。
特許文献2に開示されたものによれば、流体吐出管構造体Tは、2組の螺旋羽根、フリップフロップ現象発生軸体を必要とし、装置が大掛かりとなる。また、ポンプで液体(クーラント)を循環させている関係で、そもそも乱流があり、流体吐出管構造体Tの2組の螺旋羽根、フリップフロップ現象発生軸体から成る部材に対して、常に同じ流量の液体が送られるのかという問題がある。2組の部材から出力する流量が異なると、吐出管構造体Tの流出側で衝突させて時計回りと反時計回りの旋回流を相殺することは不完全なものとなる。
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、侵透性及び冷却効果を向上させることができる流体供給管を提供することにある。また、時計回りと反時計回りの旋回流を相殺するのに、よりコンパクトで、効果的な流体供給管を提供することにある。
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、流体供給管は、第1の内部構造体と、第2の内部構造体と、第1の内部構造体と第2の内部構造体とを収納するための管本体と、を含む。管本体は、流入口と流出口とを含む。第1の内部構造体は、複数の第1の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含む。中空軸形態の第2の内部構造体は、複数の第1の回転方向とは逆の第2の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含む。第1の内部構造体の少なくとも一部は、第2の内部構造体の中空部に収納される。
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ことができる。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、流体の侵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。
また、本発明のいくつかの実施形態において、流体供給管は複数の内部構造体を含み、上記複数の内部構造体のそれぞれが、管本体及び他の内部構造体と容易に組み立てられる形態及び構造を有する。従って、単純な工程によって複数の内部構造体と管本体とを組み立てることができる。
また、本発明のいくつかの実施形態において、流体供給管は複数の内部構造体を含み、上記複数の内部構造体のそれぞれが、管本体及び他の内部構造体と容易に組み立てられる形態及び構造を有する。従って、単純な工程によって複数の内部構造体と管本体とを組み立てることができる。
また、本発明によれば、一つの流路からの流体を第1、第2の内部構造体に供給して、第1、第2の内部構造体から、時計回りと反時計回り(或いはその逆)の旋回流として出力して、流体供給管の流出側で混合することとなるので、コンパクトな装置でありながら、時計回りと反時計回りの旋回流を相殺するのに好適である。
本発明の流体供給管は、研削盤、切削機、ドリル、等の様々な工作機械にあっての加工液供給部に適用されることができる。また、回転を伴わない工作機械(例えば、研磨機や放電加工機)にも適用できる。それだけでなく、二つ以上の種類の流体(液体と液体、液体と気体、又は、気体と気体)を混合する装置にも効果的に用いることができる。本発明は、それ以外にも、流体を供給する様々なアプリケーションに適用可能である。例えば、家庭用のシャワーノズルや水耕栽培装置にも適用可能である。
以下の詳細な記述が以下の図面と合わせて考慮されると、本願のより深い理解が得られる。これらの図面は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明が適用された流体供給部を備える研削装置を示す。
本発明の第1の実施形態に係る流体供給管の側面分解図である。
本発明の第1の実施形態に係る流体供給管の第1の内部構造体を第2の内部構造体に挿入する過程の3次元斜視図である。
本発明の第1の実施形態に係る第2の内部構造体の中空部に、第1の内部構造体を挿入固定した状態の3次元斜視図である。
本発明の第1の実施形態に係る第2の内部構造体の中空部に、第1の内部構造体を挿入固定した状態を示す3次元透視図である。
本発明の第1の実施形態に係る流体供給管の側面透視図である。
本発明の第1の実施形態に係る流体供給管の第1の内部構造体の菱形突出部を形成する(反時計回りに位置する)方法を説明する図である。
本発明の第1の実施形態に係る流体供給管の第2の内部構造体の菱形突出部を形成する(時計回りに位置する)方法を説明する図である。
本発明の第2の実施形態に係る流体供給管の側面分解図である。
本発明の第2の実施形態に係る第2の内部構造体の中空部に、第1の内部構造体を挿入固定した状態の3次元斜視図である。
本発明の第2の実施形態に係る第2の内部構造体の中空部に、第1の内部構造体を挿入固定した状態を示す3次元透視図である。
本発明の第2の実施形態に係る流体供給管の側面透視図である。
本発明の第3の実施形態に係る流体供給管の側面分解図である。
本発明の第3の実施形態に係る流体供給管の側面透視図である。
本発明の第4の実施形態に係る流体供給管の側面分解図である。
本発明の第4の実施形態に係る流体供給管の側面透視図である。
本発明の従来技術を説明するための液体吐出管構造体の縦断側面図である。
本明細書においては、主に本発明を研削装置などの工作機械に適用した実施形態について説明するが、本発明の適用分野はこれに限定されない。本発明は、流体を供給する多様なアプリケーションに適用可能であり、例えば、家庭用のシャワーノズルや流体混合装置、更には、水耕栽培装置にも適用可能である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は本発明が適用された流体供給部を備える研削装置の一実施形態を示す。図示されたように、研削装置1は研削刃(砥石)2、被加工物Wを平面の上で移動させるテーブル3、被加工物W又は研削刃2を上下に移動させるコラム(図示を省略)、等を備える研削部4と、流体(即ち、冷却剤)を研削刃2や被加工物Wに供給する流体供給部5とを備える。流体は、例えば、水である。研削刃2は、図示が省略された駆動源により、図1の平面において時計回りに回転駆動され、研削箇所Gでの研削刃2の外周面と被加工物Wとの摩擦によって被加工物Wの表面が研削される。また、図示は省略するが、流体供給部5は流体を貯留するタンクと、上記流体をタンクから流出させるポンプとを備える。
流体供給部5は、研削刃2と被加工物Wとに向けて流体を吐き出す吐出口を有するノズル6と、流体に所定の流動特性を与える内部構造体を備える流体供給管Pと、タンクに貯留された流体がポンプにより流入する配管9とを含む。ジョイント部7は、流体供給管Pの流出口側とノズル6とを連結する。ジョイント部8は、流体供給管Pの流入口側と配管9とを連結する。配管9から流体供給管Pに流入する流体は、流体供給管Pを通過しながらその内部構造体によって所定の流動特性を持つようになり、流体供給管Pの流出口を経てノズル6を通じて研削箇所Gに向かって吐き出される。本発明のいくつかの実施形態によれば、流体供給管Pを通過した流体はマイクロバブルを含む。以下、流体供給管Pの複数の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図2は本発明の第1の実施形態に係る流体供給管100の側面分解図であり、図3は、流体供給管100の第1の内部構造体120を第2の内部構造体130に挿入して組立てる途中の3次元斜視図である。図4は、第2の内部構造体130の中空部に、第1の内部構造体120を入れ終え固定した状態の3次元斜視図である。図5は図4の状態での3次元透視図である。図6は流体供給管100の側面透視図である。図2及び図6において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。図2乃至図6に示されたように、流体供給管100は、第1の内部構造体120、第2の内部構造体130と、管本体140とを備える。
図2は本発明の第1の実施形態に係る流体供給管100の側面分解図であり、図3は、流体供給管100の第1の内部構造体120を第2の内部構造体130に挿入して組立てる途中の3次元斜視図である。図4は、第2の内部構造体130の中空部に、第1の内部構造体120を入れ終え固定した状態の3次元斜視図である。図5は図4の状態での3次元透視図である。図6は流体供給管100の側面透視図である。図2及び図6において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。図2乃至図6に示されたように、流体供給管100は、第1の内部構造体120、第2の内部構造体130と、管本体140とを備える。
管本体140は、流入側部材141と、流出側部材144から構成される。流入側部材141と流出側部材144とは、円筒形の中が空いている管の形態を有する。流入側部材141は、一端部に所定の直径の流入口108を有し、他の端部側には流出側部材144との接続のために内周面をねじ加工することによって形成された雌ねじ142を含む。流入口108側には連結部111が形成され、図1のジョイント部8と結合される。例えば、連結部111の内周面に形成された雌ねじとジョイント部8の端部の外周面に形成された雄ねじとのねじ結合により、流入側部材141とジョイント部8とが連結される。本実施形態においては、図2に示されたように、流入側部材141は両端部の内径、即ち、流入口108の内径と雌ねじ142との内径とが違い、流入口108の内径が雌ねじ142の内径より小さい。流入口108と雌ねじ142との間にはテーパー部143が形成されている。本発明はこの構成に限定されず、流入側部材141は両端部の内径が同一であってもよい。
流出側部材144は、一端部に所定の直径の流出口109を有し、他の端部側には流入側部材141との接続のために外周面をねじ加工することによって形成された雄ねじ145を備える。流出側部材144の雄ねじ145の外周面の直径は流入側部材141の雌ねじ142の内径と同一である。流出口109側には連結部112が形成されており、連結部112は、図1のジョイント部7と結合される。例えば、連結部112の内周面に形成された雌ねじとジョイント部7の端部の外周面に形成された雄ねじとのねじ結合により、流出側部材144とジョイント部7とが連結される。連結部112と雄ねじ145との間には筒形部146及びテーパー部147が形成される。流出側部材144は両端部の内径、即ち、流出口109の内径と雄ねじ145との内径が違い、流出口109の内径が雄ねじ145の内径より小さい。本発明はこの構成に限定されず、流出側部材144は両端部の内径が同一であってもよい。流入側部材141の内周面の雌ねじ142と流出側部材144の外周面の雄ねじ145とのねじ結合によって流入側部材141と流出側部材144が連結されることで、管本体140が形成される。
一方、管本体140の上記構成は一実施形態に過ぎず、本発明は上記構成に限定されない。例えば、流入側部材141と流出側部材144との連結は上記のねじ結合に限定されないし、機械部品の結合方法はどれでも適用可能である。また、流入側部材141と流出側部材144との形態は、図2及び図6の形態に限定されないし、設計者が任意に選択したり、流体供給管100の用途によって変更したりすることができる。流入側部材141又は流出側部材144は、例えば、スチールのような金属、又はプラスチックから成る。
図3に図示されたように、流体供給管100は、管本体140に収納される中空軸タイプの第2の内部構造体130と、上記第2の内部構造体130の中空部に収納される第1の内部構造体120とを含む。流体供給管100は、図3の如く第2の内部構造体130の中空部に第1の内部構造体120を挿入し、図4の如く固定し、図2及び図6に示すとおり、第1の内部構造体120のボルト穴151と第2の内部構造体130のボルト穴152とを一つの固定ボルト153で固定する。なお、固定ボルトで固定するほか、第2の内部構造体130の先頭に押え板を置いた状態で第1の内部構造体120とともに固定することもできる。その上で、流出側部材144の外周面の雄ねじ145と流入側部材141の内周面の雌ねじ142とを結合させることによって構成されることが理解される。流入口108を通じて流入される流体は、第2の内部構造体130の中空部と、流出側部材144の内部とに分かれて流れる。
第1の内部構造体120は、例えば、スチールのような金属からなった円柱部材を加工する方法又はプラスチックを成形する方法等によって形成される。図2乃至図6を参照すれば、第1の内部構造体120は、流体拡散部121と、第1の渦巻発生部122と、第1のバブル発生部124と、第1の誘導部125とを備えることが理解される。この第1の渦巻発生部122が、第1の内部構造体120の「頭部」の一部または全部に対応し、第1のバブル発生部124が、第1の内部構造体120の「ボディー部」の一部又は全部に対応する。円柱部材を加工して第1の内部構造体120を制作する場合、流体拡散部121は上記円柱部材の一端部を円錐の形態に加工(例えば、スピニング)することで形成される。流体拡散部121は流入口108を経て流入側部材141に流入される流体を管の中心部から外側へ、即ち、半径方向へ拡散させる。本実施形態においては、流体拡散部121が円錐の形態を有するが、本発明はこの実施形態に限定されなく、流体拡散部121は他の形態を有することもできる。一実施形態では、流体拡散部をドーム形態に形成する。或いは、流体拡散部121が存在しない形態も有りうる。
第1の渦巻発生部122は、上記円柱部材の一部を加工して形成されたものであり、図3に示されたように、断面が円形である軸部分と、3個の螺旋状に形成された翼とからなる。図2を参照すれば、本実施形態において、第1の渦巻発生部122の長さa2は流体拡散部121の長さa1よりは長くて、第1のバブル発生部124の長さa4よりは短いことが理解される。また、流体拡散部121の断面積が最大である部分の半径は第1の渦巻発生部122の半径(第1の渦巻発生部122の軸部分の中心から翼の先端までの距離)より小さいのが好ましい(図3参照)。第1の渦巻発生部122の翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに120°ずつずらし、軸部分の一端から他段まで外周面に所定の間隔をあけて反時計まわりに螺旋状に形成されている。本実施形態では翼の個数を3個にしたが、本発明はこのような実施形態に限定されない。また、第1の渦巻発生部122の翼の形態は、流体拡散部121によって拡散されて第1の渦巻発生部122に進入した流体が、各翼の間を通過する間に反時計回りの渦巻流を起こすことができる形態であれば特に制限されない。一方、本実施形態では、第1の渦巻発生部122は、第1の内部構造体120を第2の内部構造体130の中空部に収納した時に、第2の内部構造体130の内周面に近接する程度の外径を有する。
第1のバブル発生部124は、図2乃至図6に示されたように、円形の断面を有する軸部分の外周面に多数の菱形の突出部(凸部)が網状に形成されている構造を有する。それぞれの菱形突出部は、軸部分の外周面から外側へ向かって突出するように、例えば、円柱部材を研削加工することによって形成されることができる。この場合、多数の菱形突出部は、反時計回りに旋回して成る位置に形成される。この場合、円柱部材の外周面を研削加工あるいは研削加工に加えて切削加工、旋削加工、エンドミル加工等を単独で、或いは組み合わせて行うことによって形成される。これらの加工方法は、流体拡散部121、渦巻発生部122、第1のバブル発生部124、第1の誘導部125及びその他の部位の形成にも適用できる。より具体的に説明するならば、それぞれの菱形突出部の形成方法は、例えば、図7に図示されたように、円柱部材の長さ方向に対して90度の方向に一定の間隔を持つ複数のラインと、上記長さ方向に対して所定の角度(例えば、60度)を持つ一定の間隔のラインを交差させ、90度の方向のラインの間を一回ずつ飛ばして所定の深さに研削するとともに、傾いたライン間を一回ずつ飛ばして研削する。このようにして、軸部分の外周面から突出する菱形の複数の突出部が上下(円周方向)、左右(軸部分の長さ方向)に一つずつ飛ばして規則的に形成される。このようにして、円柱上に形成された菱形突起部の間に、軸部分の長さ方向(左右方向)に対し60度の方向に反時計回りで複数本の流路が形成されることになる。突起部の断面の形態は、菱形に限定されず、三角形或いは他の多角形であってもよい。また、本実施形態では、第1のバブル発生部124は、第1の内部構造体120を第2の内部構造体130の中空部に収納した時、第2の内部構造体130の内周面に近接する程度の外径を有する。
本実施形態では、図2に示されたように、第1の渦巻発生部122の軸部分の直径は第1のバブル発生部124の軸部分の直径と同じであるが、第1の渦巻発生部122と第1のバブル発生部124との間に第1のテーパー部(長さa3)を設けてもよい。
第1の誘導部125は上記円柱部材の下流側の末端の部分をドーム形に加工して形成する。図2に示されたように、第1のバブル発生部124と、第1の誘導部125との間には、第1のバブル発生部124の軸部分が延びている。本実施形態では、この軸延長部126の長さ(a5)は、図4乃至図6に示されたように、第1の内部構造体120が第2の内部構造体130の中空部に収納された時、第1の内部構造体120の第1の誘導部125が第2の内部構造体130外に突出するように決まる。一例では、軸延長部126の長さa5が第2の内部構造体130の第2の誘導部134の長さ(a6)と同一である。本実施形態では、第1の誘導部125がドーム形態を有するが、本発明はこの実施形態に限定されなく、第1の誘導部125は他の形態を有することも可能である。或いは、第1の内部構造体120は第1の誘導部125を備えないこともある。
図2乃至図6に示されたように、第2の内部構造体130は中空軸の形態を有し、例えば、スチール等の金属から成った円柱部材を加工する方法、又はプラスチックを成型する方法等によって形成される。第2の内部構造体130は、第2の渦巻発生部131と、第2のバブル発生部133と、第2の誘導部134とを含む。この第2の渦巻発生部131が、第2の内部構造体130の「頭部」の一部または全部に対応し、第2のバブル発生部133が、第2の内部構造体130の「ボディー部」の一部又は全部に対応する。本実施形態において、第2の内部構造体130の内径(即ち、中空部の直径)は、流入口136側が流出口137側より大きい。図3に示されたように、第2の内部構造体130の中空部の流入口136を通じて第1の内部構造体120が挿入され、図4及び図5に示されたように、第2の内部構造体130の中空部の流出口137を通じて第1の内部構造体120の第1の誘導部125が突出する。
第2の内部構造体130の第2の渦巻発生部131は、図2乃至図6に示されたように、断面が円形である軸部分と、3個の螺旋状に形成された翼とを含む。円柱部材を加工して第2の内部構造体130を制作する場合、第2の渦巻発生部131は、上記円柱部材の一端部を加工することで形成される。第2の渦巻発生部131の翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに120°ずつずらし、軸部分の一端から他段まで外周面に所定の間隔をあけて時計まわりに螺旋状に形成されている。本実施形態では翼の個数を3個にしたが、本発明はこのような実施形態に限定されない。また、第2の渦巻発生部131の翼の形態は、第1の内部構造体120の流体拡散部121によって拡散されて第2の渦巻発生部131に進入した流体が、各翼の間を通過する間に時計まわりに旋回する渦巻流を起こすことができる形態であれば特に制限されない。一方、本実施形態では、第2の渦巻発生部131は、第2の内部構造体130を管本体140に収納した時に、管本体140の流出側部材144の内周面に近接する程度の外径を有する。
第2のバブル発生部133は、図2乃至図6に示されたように、円形の断面を有する軸部分の外周面に多数の菱形の突出部(凸部)が網状に形成されている構造を有する。それぞれの菱形突出部は、軸部分の外周面から外側へ向かって突出するように、例えば、円柱部材を研削加工することによって形成されることができる。この場合、多数の菱形突出部は、時計回りに旋回して成る位置に形成される。この場合、円柱部材の外周面を研削加工あるいは研削加工に加えて切削加工、旋削加工、エンドミル加工等を単独で、或いは組み合わせて行うことによって形成される。これらの加工方法は、第2の渦巻発生部131、第2のバブル発生部133、第2の誘導部134及びその他の部位の形成にも適用できる。それぞれの菱形突出部は、例えば、図8の方法によって形成される。すなわち、円柱部材の長さ方向に対して90度の方向に一定の間隔を持つ複数のラインと、上記長さ方向に対して所定の角度(例えば、60度)を持つ一定の間隔のラインを交差させ、90度の方向のラインの間を一回ずつ飛ばして所定の深さに研削するとともに、傾いたライン間を一回ずつ飛ばして研削する。このようにして、軸部分の外周面から突出する菱形の複数の突出部が上下(円周方向)、左右(軸部分の長さ方向)に一つずつ飛ばして規則的に形成される。このようにして、円柱上に形成された菱形突起部の間に、軸部部分の長さ方向(左右方向)に対し60度の方向に時計回りで複数本の流路が形成されることになる。突起部の断面の形態は、菱形に限定されず、三角形或いは他の多角形であってもよい。また、本実施形態においては、第2のバブル発生部133は、第2の内部構造体130を管本体140に収納した時、管本体140の流出側部材144の内周面に近接する程度の外径を有する。
本実施形態では、図2に示されたように、第2の渦巻発生部131の軸部分の直径は、第2のバブル発生部133の軸部分の直径と同じであるが、第2の渦巻発生部131と第2のバブル発生部133との間には、第2のテーパー部132を設けてもよい。
第2の誘導部134は上記円柱部材の下流側の末端の部分を截頭ドーム(頭部を切りとったドーム)の形に加工することで形成する。図2に示されたように、第2のバブル発生部133と、第2の誘導部134との間には、第2のバブル発生部133の軸部分が延びている。この軸延長部135の長さは、例えば、加工の利便性、第2の誘導部134のコアンダ(Coanda)効果、第1の内部構造体120の寸法の中で少なくとも1つに基づいて決まる。一方、第2の誘導部134は截頭ドームの形に限定されなく、他の形態を有することも可能である。例えば、第2の誘導部134を截頭円錐形に形成することもできる。
第2の内部構造体130の中空部は、流入口136側の内径が、流出口137側の内径より大きいことが好ましい。本実施形態において、第2の内部構造体130は、図4乃至図6に示されたように、流入口136から第2のバブル発生部133の軸部分の延長部135までは同一の内径を有し、第2の誘導部134はそれより小さい内径を有する。従って、軸延長部135と第2の誘導部134の境界には段差138が存在する。これによって、第2の内部構造体130の流入口136を通じて、第1の内部構造体120を第2の内部構造体130の中空部に収納することができるとともに、第1の内部構造体120が流出口137を通じて外部に離脱することを防ぐことができる。第2の誘導部134の内径の大きさは、第1の内部構造体120の第1の誘導部125の外径よりは大きい。
流体供給管100は、例えば、以下の組み立て過程によって製造される。まず、第2の内部構造体130の中空部に、第1の内部構造体120を入れる。次に、ボルト穴152と151とに、固定ボルト153を入れて第1の内部構造体120と第2の内部構造体130とを固定させた状態で、これらを流出側部材144に収納する。そして、流出側部材144の外周面の雄ねじ145と流入側部材141の内周面の雌ねじ142とを結合させる。
固定ボルトを用いて第1の内部構造体120を第2の内部構造体130に固定させるので、押え板等を使わずに第1の内部構造体120が管本体140の外に離脱することを防止することができる。勿論、固定ボルトを用いずに押え板等によって管本体140に、第1の内部構造体120及び第2の内部構造体130を固定してもよい。
以下、図2乃至図8を参照して、流体が流体供給管10を通過する間の流動について説明する。インペラ(羽根車)が右折又は左折する(時計回り又は反時計回りに回転する)電動ポンプによって、流体が配管9(図1参照)を経て流体供給管100の流入口108を通じて流入される。流体は、流入側部材141のテーパー部143の空間を過ぎる間、突出した第1の内部構造体120の流体拡散部121にぶつかると、流体供給管100の中心から外側に向かって(即ち、半径方向へ)拡散される。そして、流入された流体の一部は、第1の内部構造体120が収納された第2の内部構造体130の中空部に流れ込み、残りは第2の内部構造体130が収納された流出側部材144の内部の空間に流れ込む。
第1の内部構造体120が収納された第2の内部構造体30の中空部を通じて流れる流体は、第1の渦巻発生部122の反時計方向に螺旋状に形成された3個の翼の間を通過して行く。流体拡散部121は、配管9を通じて流入された流体が効果的に第1の渦巻発生部122に進入するように、流体を誘導する作用を行う。流体は第1の渦巻発生部122の各翼によって強烈な反時計回りの渦巻流になって、第1のバブル発生部124に送られる。
そして、流体は第1のバブル発生部124の軸部分の外周面に規則的に形成された複数の菱形突出部の間を通る。これらの複数の菱形突出部は流体の進行方向(第1のバブル発生部124の軸方向)に対して反時計回りの複数の狭い流路を形成する。流体が複数の菱形突出部によって形成された複数の狭い流路を通過することで、多数の微小な渦を発生させるフリップフロップ現象(流体の流れる方向が周期的に交互に変換して流れる現象)が起こる。このようなフリップフロップ現象によって、第2の内部構造体130の中空部の内で第1のバブル発生部124の複数の突出部の間を通る流体は規則的に左右に方向を変換して流れ、その結果、流体の混合及び拡散を誘発する。第1のバブル発生部124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。
また、第1の内部構造体120は、流体が断面積が大きい上流(第1の渦巻発生部122)から断面積が小さい下流(第1のバブル発生部124の複数の菱形突出部の間に形成された流路)へ流れるようにする構造を有する。この構造は以下に説明するように流体の静圧力(static pressure)を変化させる。流体に外部エネルギーが加えられない状態での圧力、速度、及び位置エネルギーの関係は次のようなベルヌーイ方程式として表される。
ここで、pは流線内の一点での圧力、ρは流体の密度、υはその点での流動の速度、gは重力加速度、hは基準面に対するその点の高さ、kは定数である。上記方程式として表現されるベルヌーイ定理は、エネルギー保存法則を流体に適用したものであり、流れる流体に対して流線上ですべての形態のエネルギーの合計はいつも一定であるということを説明する。ベルヌーイ定理によると、断面積が大きい上流では、流体の速度が遅くて静圧は高い。これに対して、断面積が小さい下流では、流体の速度が速くなり静圧は低くなる。
ここで、pは流線内の一点での圧力、ρは流体の密度、υはその点での流動の速度、gは重力加速度、hは基準面に対するその点の高さ、kは定数である。上記方程式として表現されるベルヌーイ定理は、エネルギー保存法則を流体に適用したものであり、流れる流体に対して流線上ですべての形態のエネルギーの合計はいつも一定であるということを説明する。ベルヌーイ定理によると、断面積が大きい上流では、流体の速度が遅くて静圧は高い。これに対して、断面積が小さい下流では、流体の速度が速くなり静圧は低くなる。
流体が液体である場合、低くなった静圧が液体の飽和蒸気圧に到達すると液体の気化が始まる。このようにほぼ同一の温度において静圧がきわめて短い時間内に飽和蒸気圧より低くなって(水の場合、3000−4000Pa)液体が急激に気化する現象をキャビテーション(cavitation)と称する。本発明の流体供給管100の第1の内部構造体120はこのようなキャビテーション現象を誘発する。キャビテーション現象によって液体のうちに存在する100ミクロン以下の微小な気泡核を核として液体が沸騰したり溶存気体の遊離によって小さい気泡が多数生じたりする。即ち、流体が第1のバブル発生部124を通じながら多数のマイクロバブルが発生する。
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侵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、または、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侵透性及び潤滑性を向上させる。侵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。
流体は第1のバブル発生部124を過ぎて第1の内部構造体120の端部に向かって流れるが、流体が第1のバブル発生部124の表面に形成された複数の狭い流路から第1の内部構造体120の端部に形成された第1の誘導部125に向かって流れると、流路が急激に広くなることによって第1のバブル発生部124によるフリップフロップ現象はほとんど消え、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、流体は第1の誘導部125の表面に沿って流れるように誘導される。ドーム形態の第1の誘導部125によって中心に向かって誘導された流体は流出側部材144のテーパー部147に向かう。
第2の内部構造体130が収納された流出側部材144の内部の空間を通じて流れる流体は、第2の渦巻発生部131の時計方向に螺旋状に形成された3個の翼の間を通過して行く。流体は第2の渦巻発生部131の各翼によって強烈な時計方向に回転する渦巻流になって、第2のバブル発生部33に送られる。そして、流体は第2のバブル発生部33の軸部分の外周面に規則的に形成された複数の菱形突出部の間の流路を通る。これは、流体の進行方向(第2のバブル発生部133の軸方向)に対して時計回りの流路である流体が複数の菱形突出部によって形成された複数の狭い流路を通過することで、多数の微小な渦を発生させるフリップフロップ現象が起こる。フリップフロップ現象によって、流体の混合及び拡散が誘発される。
また、第2の内部構造体130は、第1の内部構造体120と同様に、流体が断面積が大きい上流(第2の渦巻発生部131)から断面積が小さい下流(第2のバブル発生部133の複数の菱形突出部の間に形成された流路)へ流れるようにする構造を有する。上記のように、第2の内部構造体130の構造は、キャビテーション現象を誘発し、それによって、液体が沸騰したり溶存気体の遊離によって小さい気泡が多数生じたりする。即ち、流体が第2のバブル発生部133を通過しながら多数のマイクロバブルが発生する。
流体は第2のバブル発生部133を過ぎて第2の内部構造体130の端部に向かって流れる。流体が第2のバブル発生部133の表面に形成された複数の狭い流路から第2の内部構造体130の端部に形成された第2の誘導部134に向かって流れると、流路が急激に広くなることによってコアンダ効果が発生する。上記のように、コアンダ効果によって、流体は第2の誘導部134の表面に沿って流れるように誘導される。截頭ドーム形の第2の誘導部134によって中心に向かって誘導された流体は流出側部材144のテーパー部147に向かう。
第2の内部構造体130の中空部を通じて流動した流体(反時計回りの流体)と、流出側部材144の内部の空間を通じて流動した流体(時計回りの流体)とは、テーパー部147でぶつかり合い、相互の回転を打ち消し合った形で合流してジョイント部7を通じて流出され、ノズル6を通じて研削箇所Gに向かって吐き出される。流体がノズル6を通じて吐き出される際に、第1のバブル発生部124と第2のバブル発生部133とで発生した多数のマイクロバブルが大気圧に露出され、研削刃2や被加工物Wにぶつかってバブルがこわれたり爆発したりして消滅する。このようにバブルが消滅する過程で発生する振動及び衝撃は、研削箇所Gで発生するスラッジや切りくずを効果的に除去する。換言すれば、マイクロバブルが消滅しながら研削箇所Gの周囲の洗浄効果を向上させる。また、流体供給管100の流出口109から吐き出される流体は、第1の誘導部125と第2の誘導部134とによって増幅されたコアンダ効果によって、刃物や被加工物の表面によく張り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、上述したとおり、流体の回転性は、打ち消されて吐出されるため、各種の工作機械の冷却や洗浄にも適しているし、その他のアプリケーションに流体供給管100を採用する場合も、送出流体は好適なものとなっている。
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、侵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。
尚、本実施形態では、1つの部材を加工して第1の内部構造体120の流体拡散部121と、第1の渦巻発生部122と、第1のバブル発生部124と、第1の誘導部125とを形成するので、第1の内部構造体120が一体化した1つの部品として製造される。また、1つの部材を加工して第2の内部構造体130の第2の渦巻発生部131と、第2のバブル発生部133と、第2の誘導部134とを形成するので、第2の内部構造体130が一体化した1つの部品として製造される。上記の構造及び寸法関係によって、第1の内部構造体120と、第2の内部構造体130とのセルフアライメントが可能である。従って、第1の内部構造体120を第2の内部構造体130の中空部に入れた状態で、第2の内部構造体130を流出側部材144の内部に入れ、ビス止め或いは押え板で固定した後、流出側部材144の雄ねじ145と流入側部材141の雌ねじ142とを結合する簡単な工程だけで、流体供給管100を製造することができる。即ち、流体供給管100の部品の組み立てが容易であり、流体供給管100の製造にかかる時間が短縮される。
本発明の流体供給管は、研削装置、切削装置、ドリル、等の様々な工作機械においての加工液供給部に適用されることができる。また、2つ以上の流体(液体と液体、液体と気体、又は、気体と気体等)を混合する装置にも効果的に利用することができる。例えば、本発明の流体供給管を燃焼エンジンに適用すれば、燃料と空気とが十分に混ざり合うことによって燃焼効率が向上する。また、本発明の流体供給管を洗浄装置に適用すれば、通常の洗浄装置に比べて洗浄効果をより向上させることができる。また、本発明の流体供給管を水耕栽培装置に用いれば、供給水の溶存酸素を増加させて、推移中の酸素量(溶存酸素濃度)を維持又は向上させることに利用できる。
(第2の実施形態)
次に、図9乃至図12を参照して本発明の第2の実施形態に係る流体供給管200について説明する。第1の実施形態と同一の構成については説明を省略し、第1の実施形態と差のある部分に対して詳細に説明する。第1の実施形態の構成要素と同一の構成要素については同一の図面符号を使う。図9は第2の実施形態に係る流体供給管200の側面分解図であり、図10は第2の内部構造体230の中空部に、第1の内部構造体220を挿入固定した状態を示す3次元斜視図である。図11は図10の状態での3次元透視図であり、第12図は、図10の状態での側面透視図である。図9及び図12に示されたように、流体供給管200は、第1の内部構造体220と、第2の内部構造体230と、管本体140とを備える。第2の実施形態の管本体140は第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図9及び図12において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
次に、図9乃至図12を参照して本発明の第2の実施形態に係る流体供給管200について説明する。第1の実施形態と同一の構成については説明を省略し、第1の実施形態と差のある部分に対して詳細に説明する。第1の実施形態の構成要素と同一の構成要素については同一の図面符号を使う。図9は第2の実施形態に係る流体供給管200の側面分解図であり、図10は第2の内部構造体230の中空部に、第1の内部構造体220を挿入固定した状態を示す3次元斜視図である。図11は図10の状態での3次元透視図であり、第12図は、図10の状態での側面透視図である。図9及び図12に示されたように、流体供給管200は、第1の内部構造体220と、第2の内部構造体230と、管本体140とを備える。第2の実施形態の管本体140は第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図9及び図12において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
第2の実施形態の第1の内部構造体220は、例えば、金属から成る円柱形態の部材を研削、切削、旋削或いはエンドミル加工して形成され、或いはプラスチックを成形加工して、上流側から下流側に向かって流体拡散部121と、第1の渦巻発生部222と、第1のバブル発生部224と、ドーム形の第1の誘導部125とを備える。この金属加工やプラスチック加工は、以降に説明する他の実施形態においても同様である。第1の内部構造体220の構造は、第1の実施形態の内部構造体120と同様であるので、同じ部分についての詳細な説明は省略する。本実施形態では、第1の誘導部125がドームの形態を有するが、本発明はこの実施形態に限定されなく、第1の誘導部125は他の形態を有することも可能である。他の実施形態では、第1の内部構造体220が、第1の誘導部125を含まない。
図10乃至図12に示されたように、第2の内部構造体230は中空軸の形態を有し、例えば、スチール等の金属から成った円柱部材を研削、切削、旋削或いはエンドミル加工して形成され、或いはプラスチックを成形加工する方法によって形成される。この金属加工やプラスチック加工は、以降に説明する他の実施形態においても同様である。第2の内部構造体230は、第2の渦巻発生部231と、第2のバブル発生部233と、第2の誘導部134とを含む。第2の内部構造体230の構造は、第1の実施形態の第2の内部構造体130の構造と同様であるので、同じ部分については詳細な説明を省略する。一方、本実施形態では、第2の誘導部134が截頭ドームの形態を有するが、実施形態によっては他の形態(例えば、截頭円錐)を有することも可能である。
本実施形態の第1の内部構造体220の第1の渦巻発生部222は、第1の実施形態とは逆の時計回りの3つの翼を有し、第1のバブル発生部224における突出部(凸部)は、図8の方法によって形成される。つまり、第1の渦巻発生部222を通過した時計回りの流体が、第1のバブル発生部224の時計回りの流路を通過して、所定の流動特性を持つ流体としてテーパー部147に向かうこととなる。
一方、本実施形態の第2の内部構造体230の第2の渦巻発生部231は、第1の実施形態とは逆の反時計回りの3つの翼を有し、第2のバブル発生部233における突出部(凸部)は、図7の方法によって形成される。つまり、第1の渦巻発生部231を通過した反時計回りの流体が、第2のバブル発生部233の反時計回りの流路を通過して、所定の流動特性を持つ流体としてテーパー部147に向かうこととなる。
第2の内部構造体230の中空部を通じて流動した流体(時計回りの流体)と、流出側部材144の内部の空間を通じて流動した流体(反時計回りの流体)とは、テーパー部147でぶつかり合い、相互の回転を打ち消し合った形で合流し、流出口109から流出され、ジョイント部7を経た後、ノズル7を通じて研削箇所Gに向かって吐き出される。
第1の実施形態で説明したように、第1の内部構造体220の第1のバブル発生部224と、第2の内部構造体230の第2のバブル発生部233とによって発生したマイクロバブルによって、研削箇所Gの周囲の洗浄効果が向上される。また、流体供給管200の流出口109から吐き出される流体は、第1の誘導部125と第2の誘導部134とによって増幅されたコアンダ効果によって、刃物や被加工物の表面によく張り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、上述したとおり、流体の回転性は、打ち消されて吐出されるため、各種の工作機械の冷却や洗浄にも適しているし、その他のアプリケーションに流体供給管200を採用する場合も、送出流体は好適なものとなっている。
(第3の実施形態)
次に、図13及び図14を参照して本発明の第3の実施形態に係る流体供給管300について説明する。第3の実施形態の流体供給管300において、第1の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図13は第3の実施形態に係る流体供給管300の側面分解図であり、図14は流体供給管300の側面透視図である。流体供給管300は、第1の内部構造体320と、第2の内部構造体330と、管本体140とを備える。第3の実施形態の管本体140は第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図13及び図14において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
次に、図13及び図14を参照して本発明の第3の実施形態に係る流体供給管300について説明する。第3の実施形態の流体供給管300において、第1の実施形態と同一の構成については説明を省略し、同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図13は第3の実施形態に係る流体供給管300の側面分解図であり、図14は流体供給管300の側面透視図である。流体供給管300は、第1の内部構造体320と、第2の内部構造体330と、管本体140とを備える。第3の実施形態の管本体140は第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図13及び図14において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
第3の実施形態の第1の内部構造体320は、例えば、金属からなる円柱形態の部材を加工して形成され、或いはプラスチックを加工して形成され、上流側から下流側に向かって流体拡散部121と、第1の渦巻発生部122と、第1のバブル発生部124と、円錐形態の第1の誘導部325とを備える。図13に示されたように、第1のバブル発生部124と、第1の誘導部325との間には、第1のバブル発生部124の軸部分が延びている。本実施形態では、この軸延長部326の長さa5は、図14に示されたように、第1の内部構造体320が第2の内部構造体330の中空部に収納された時、第1の内部構造体320の第1の誘導部325が第2の内部構造体330の流出口137を通じて突出するように決まる。第1の実施形態と同様に、第1の内部構造体320により流体は、反時計回りの回転特性を持つ。
第2の内部構造体330は、中空軸の形態を有し、例えば、金属からなる円柱形態の部材を加工して形成され、或いはプラスチックを加工して形成される。第2の内部構造体330は、上流側から下流側に向かって、第2の渦巻発生部131と、第2のバブル発生部133と、第2の誘導部334とを備える。第2の誘導部334は、截頭円錐形に形成されている。第2の内部構造体330の内径(即ち、中空部の直径)は、流入口136側が流出口137側より大きい。第1の実施形態と同様に、第2の内部構造体330により流体は、時計回りの回転特性を持つ。
本実施形態において、第2の内部構造体330の中空部は、流入口136から第1の内部構造体320の第1のバブル発生部124を収容する領域までは同一の内径を有し、その下流領域はそれより小さい内径を有する。従って、内径が変わる境界に段差338が存在する。これによって、第1の内部構造体320は第2の内部構造体330の流入口136を通じて第2の内部構造体330の中空部に収納されるとともに、第2の内部構造体330の流出口137を通じて外部に離脱することは防げる。第2の内部構造体330の流出口137の大きさは、第1の内部構造体320の第1の誘導部325の最大断面(即ち、軸延長部326の断面)より大きい。第2の誘導部334の長さa6は、第1の内部構造体320の第1の誘導部325の寸法に基づいて決まる。
第1の実施形態で説明したように、第1の内部構造体320の第1のバブル発生部124と、第2の内部構造体330の第2のバブル発生部133とによって発生したマイクロバブルによって、研削箇所Gの周囲の洗浄効果が向上される。また、流体供給管300の流出口109から吐き出される流体は、第1の誘導部325と第2の誘導部334とによって増幅されたコアンダ効果によって、刃物や被加工物の表面によく張り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、第2の内部構造体330の中空部を通じて流動した流体(反時計回りの流体)と、流出側部材144の内部の空間を通じて流動した流体(時計回りの流体)とは、テーパー部147でぶつかり合い、総合の回転を打ち消し合った形で合流し、流出口109から吐出されるため、各種の工作機械の冷却や洗浄にも適しているし、その他のアプリケーションに流体供給管300を採用する場合も、送出流体は好適なものとなっている。
(第4の実施形態)
次に、図15及び図16を参照して本発明の第4の実施形態に係る流体供給管400について説明する。第1の実施形態乃至第3の実施形態と同一の構成については説明を省略し、これらと差のある部分について詳細に説明する。第1の実施形態乃至第3の実施形態の構成要素と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図15は第4の実施形態に係る流体供給管400の側面分解図であり、図16は流体供給管400の側面透視図である。図15及び図16に示されたように、流体供給管400は第1の内部構造体420と、第2の内部構造体430と、管本体140とを備える。第4の実施形態の管本体140は、第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図15及び図16において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
次に、図15及び図16を参照して本発明の第4の実施形態に係る流体供給管400について説明する。第1の実施形態乃至第3の実施形態と同一の構成については説明を省略し、これらと差のある部分について詳細に説明する。第1の実施形態乃至第3の実施形態の構成要素と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図15は第4の実施形態に係る流体供給管400の側面分解図であり、図16は流体供給管400の側面透視図である。図15及び図16に示されたように、流体供給管400は第1の内部構造体420と、第2の内部構造体430と、管本体140とを備える。第4の実施形態の管本体140は、第1の実施形態のものと同一であるので、その説明を省略する。図15及び図16において、流体は流入口108から流出口109側へ流れる。
第4の実施形態の第1の内部構造体420は、例えば、金属からなる円柱形態の部材を加工して形成され、或いはプラスチックを加工して形成され、上流側から下流側に向かって流体拡散部121と、第1の渦巻発生部222と、第1のバブル発生部224と、円錐形態の第1の誘導部325とを備える。第1のバブル発生部224の構造は、第2の実施形態で説明した第1のバブル発生部224と同様であり、円錐形態の第1の誘導部325は、第3の実施形態で説明した第1の誘導部325と同様である。第4の実施形態の第1の内部構造体420により、流体は、時計回りの旋回の特性を持つ。
第2の内部構造体430は中空軸の形態を有し、例えば、スチール等の金属から成った円柱部材を加工する方法によって形成され、或いはプラスチックを加工して形成される。第2の内部構造体430は、上流側から下流側に向かって、第2の渦巻発生部231と、第2のバブル発生部233と、截頭円錐形態の第2の誘導部334とを含む。第2のバブル発生部233の構造は、第2の実施形態で説明した第2のバブル発生部233と同様であり、截頭円錐形態の第2の誘導部334は、第3の実施形態で説明した第2の誘導部334と同様である。第4の実施形態の第1の内部構造体430により、流体は、反時計回りの旋回の特性を持つ。
第1の内部構造体420の第1のバブル発生部224と、第2の内部構造体430の第2のバブル発生部233とによって発生したマイクロバブルによって、研削箇所Gの周囲の洗浄効果が向上される。また、流体供給管400の流出口109から吐き出される流体は、第1の誘導部325と第2の誘導部334とによって増幅されたコアンダ効果によって、刃物や被加工物の表面によく張り付くようになる。これは流体による冷却効果を増加させる。また、第2の内部構造体430の中空部を通じて流動した流体(時計回りの流体)と、流出側部材144の内部の空間を通じて流動した流体(反時計回りの流体)とは、テーパー部147でぶつかり合い、相互の回転を打ち消し合った形で合流し、流出口109から吐出されるため、各種の工作機械の冷却や洗浄にも適しているし、その他のアプリケーションに流体供給管400を採用する場合も、送出流体は好適なものとなっている。
本明細書では、内部構造体の個数が2つである実施形態を具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されなく、内部構造体の個数を3以上とすることもでき、特に制限がない。複数の内部構造体が管本体に収納される、まるでマトリョーシカ人形のような多層構造の流体供給管を提供する。それぞれの内部構造体は、バブル発生部を含むことによって、流体供給管に流入する流体に多い量のマイクロバブルを発生させる。そして、各内部構造体での、流体の回転方向を相互に逆にすることによって、流体供給管からの吐出前に、各流体をぶつけ合って、流体の回転性を消失させるようにすることができる。
以上、本発明を、複数の実施形態を利用して説明したが、本発明はこのような実施形態に限定されることではない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、上記説明及び関連図面から本発明の多くの変形及び他の実施形態を導出することができる。本明細書では、複数の特定用語が使われているが、これらは一般的な意味として単に説明の目的のために使われただけであり、発明を制限する目的で使われたものではない。添付の特許請求の範囲及びその均等物により定義される一般的な発明の概念及び思想を逸脱しない範囲で多様な変形が可能である。
1 研削装置
2 研削刃(砥石)
3 テーブル
4 研削部
5 流体供給部
6 ノズル
108 流入口
109 流出口
P、100、200、300、400 流体供給管
120、220、320、420 第1の内部構造体
121 流体拡散部
122、222 第1の渦巻発生部
124、224 第1のバブル発生部
130、230、330、430 第2の内部構造体
131、231 第2の渦巻発生部
133、233 第2のバブル発生部
140 管本体
141 流入側部材
144 流出側部材
2 研削刃(砥石)
3 テーブル
4 研削部
5 流体供給部
6 ノズル
108 流入口
109 流出口
P、100、200、300、400 流体供給管
120、220、320、420 第1の内部構造体
121 流体拡散部
122、222 第1の渦巻発生部
124、224 第1のバブル発生部
130、230、330、430 第2の内部構造体
131、231 第2の渦巻発生部
133、233 第2のバブル発生部
140 管本体
141 流入側部材
144 流出側部材
Claims (24)
- 流体供給管であって、
第1の内部構造体と、
第2の内部構造体と、
第1の内部構造体と第2の内部構造体と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、
第1の内部構造体は、
複数の第1の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、
頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含み、
中空軸形態の第2の内部構造体は、
複数の第1の回転方向とは逆の第2の回転方向に旋回する螺旋状に形成された翼を含む頭部と、
頭部より下流側に位置し、外周面に複数の突出部を有するボディー部と、を含み、
第1の内部構造体の少なくとも一部は、第2の内部構造体の中空部に収納されることを特徴とする、
流体供給管。 - 第1の内部構造体は、頭部より上流側に、流体を管の中心から半径の方向に拡散させる流体拡散部を更に含むことを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の流体拡散部は、円錐形に形成されている第1の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項2に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の流体拡散部は、ドーム形に形成されている第1の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項2に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の頭部は、断面が円形である軸部分と、複数の第1の回転方向に旋回する螺旋状に形成されている翼とを含むことを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の頭部は、三つの翼を含み、
翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに120°ずつずらしていることを特徴とする請求項5に記載の流体供給管。 - 第1の内部構造体のボディー部は、
その外周面に多数の菱形の突出部が、第1の回転方向に旋回して成る位置に形成された軸であることを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。 - 多数の菱形の突出部は網状に形成されていることを特徴とする請求項7に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体は、ボディー部より下流側に、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1に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の誘導部は、ドーム形に形成されている第1の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項9に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の誘導部は、円錐形に形成されている第1の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項9に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体の誘導部は、第2の内部構造体外に突出することを特徴とする請求項9に記載の流体供給管。
- 第2の内部構造体の中空部は、上流側端部に円形の入口を、下流側端部に円形の出口を含み、
中空部の出口の半径は、第1の内部構造体のボディー部の中心から突出部の端までの最大距離より小さいことを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。 - 第2の内部構造体の頭部は、断面が円形である軸部分と、複数の第2の回転方向に旋回する螺旋状に形成されている翼とを含むことを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。
- 第2の内部構造体のボディー部は、
その外周面に多数の菱形の突出部が、第2の回転方向に旋回して成る位置に形成された軸であることを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。 - 第2の内部構造体は、ボディー部より下流側に、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1に記載の流体供給管。
- 第2の内部構造体の誘導部は、截頭ドーム形に形成されている第2の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項16に記載の流体供給管。
- 第2の内部構造体の誘導部は、截頭円錐形に形成されている第2の内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項16に記載の流体供給管。
- 第1の内部構造体と、第2の内部構造体とを固定するボルトを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の流体供給管。
- 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1に記載の流体供給管。 - 請求項1から20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1から20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1から20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1から20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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018012794A JP2019130442A (ja) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | 流体供給管 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018012794A JP2019130442A (ja) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | 流体供給管 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019130442A true JP2019130442A (ja) | 2019-08-08 |
Family
ID=67547012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018012794A Pending JP2019130442A (ja) | 2018-01-29 | 2018-01-29 | 流体供給管 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2019130442A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112808052A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-18 | 北京动力机械研究所 | 一种同向逆螺旋混合装置 |
CN115151374A (zh) * | 2020-02-20 | 2022-10-04 | 刘俊日 | 诱导气穴现象及康达效应的流体供给装置 |
JP7355377B2 (ja) | 2019-11-27 | 2023-10-03 | 株式会社塩 | 流体供給装置 |
-
2018
- 2018-01-29 JP JP2018012794A patent/JP2019130442A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7355377B2 (ja) | 2019-11-27 | 2023-10-03 | 株式会社塩 | 流体供給装置 |
CN115151374A (zh) * | 2020-02-20 | 2022-10-04 | 刘俊日 | 诱导气穴现象及康达效应的流体供给装置 |
CN115151374B (zh) * | 2020-02-20 | 2024-01-30 | 刘俊日 | 诱导气穴现象及康达效应的流体供给装置 |
CN112808052A (zh) * | 2020-12-15 | 2021-05-18 | 北京动力机械研究所 | 一种同向逆螺旋混合装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6393441B1 (ja) | 流体供給装置 | |
JP6598123B2 (ja) | 流体供給装置 | |
JP6433039B1 (ja) | 流体供給管 | |
JP6433041B1 (ja) | 流体供給装置 | |
JP7094541B2 (ja) | 流体供給管 | |
JP2019130442A (ja) | 流体供給管 | |
JP7355377B2 (ja) | 流体供給装置 | |
JP6889475B2 (ja) | 内部構造体及びそれを収納した流体供給管 | |
JP2019135038A (ja) | 流体供給管 | |
KR102356082B1 (ko) | 유체 공급관 | |
JP2019034285A (ja) | 流体供給管 | |
JP2019034284A (ja) | 流体供給管 | |
JP2021120173A (ja) | 内部構造体及びそれを収納した流体供給管 |