JP4192107B2 - 液体噴流発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体噴流発生装置、更に言えば、噴流（ジェット流）とした液体を被作用物に効率的に作用させる液体噴流発生装置に関する。

液体噴流発生装置は、食品や工業等の分野で幅広く利用されている。例えば、食品の分野において、液体噴流発生装置は、食材を加熱するためによく用いられる。この加熱のための液体噴流発生装置によれば、加熱液を液体噴流発生装置を用いて噴流とした後に食材に衝突させるようにして、食材をより効率的に液体加熱することができる。

図１乃至図３を参照して、従来の加熱用液体噴流発生装置の構成例と動作例を説明する。図１は、この従来装置で使用される噴流板の一例を示す概略斜視図、図２、３は、図１の噴流板を用いた従来装置の正面断面図と側面断面図をそれぞれ示す図である。尚、図２、３には、液槽を加熱することによって生じた噴流状態もよく示されている。

噴流板３は、液槽１１内部の底部１３付近に配置される。液槽内部に配置された噴流板３は、液槽１１の底部１３から所定距離だけ離間させた状態とされ、また、底部１３の略全てをその上部にて覆う。図２から明らかなように、正面から見た噴流板３は、同形状・同サイズの比較的小さな山型噴流板１０、１２を並列に２つ配列した形状を有する。各山の平坦な頂上部１５には、長手方向一列・略等間隔に、複数の縦長スリット穴１７の列１８ａ、１８ｂが設けてある。このような構成において、液槽１１の底部１３付近を加熱することによって流れを生じた加熱液２は、噴流板３の底部１３に面した山型の内壁１９を通じて頂上部１５に集められ、比較的狭い各スリット穴１７の上部から噴流として噴出される。上述したように、この従来装置では山の頂上部１５が２つ設けられていることから、ここでは２列の噴流が噴出することになる。これらの噴流は、被加熱物に直接衝突し、若しくは、液槽１１中の液体２を攪拌して、被加熱物（図示されていない）をより効率的に加熱する。

尚、液槽１１の底部１３は平坦であってもよいが、噴流板３の長手方向（図１の「ア」方向）、別言すれば、液槽１１の奥行き方向（図３の「イ」方向）に沿って多少傾斜させてもよい。このような傾斜を設けることによって、底部１３の面積を平坦なときよりも比較的小さなものとして、底部１３の均一加熱をより容易にすることもできる。

尚、従来の加熱用液体噴流発生装置の構成は図１乃至図３に示した通りであり、先行技術文献は特に存在しない。

ところで、明らかなように、上の従来装置において、各スリット穴１７から発生する噴流エネルギーの強さは、液槽１１を加熱する強さのバランスによって決定される。図２によく示されているように、例えば、液槽１１の左側底部１３ａ付近における加熱の強さが右側底部１３ｂ付近における加熱の強さより小さい場合、少なくとも、列１８ａのスリット穴から生ずる噴流エネルギーの大きさは、列１８ｂのスリット穴から生ずるそれより小さなものとなる。

液体噴流発生装置を使用するにあたっては、多くの被作用物に一度に均一の作用を及ぼすことができること、例えば、上に例示した加熱用の液体噴流発生装置について特に言えば、多くの被加熱物を一度に均一に加熱することができること、が所望されるが、そのためには、各スリット穴１７から発生する噴流エネルギーの強さをできる限り均一にする必要があり、それ故、液槽１１の底部全体をより均一にする加熱する必要がある。しかしながら、液槽１１の底部１３は一般に平坦に形成されており、この平坦な底面全体を均一に加熱すること、即ち、加熱強度分布を均一にすることは非常に困難である。従って、たとえ加熱強度分布が異なる場合であっても、最終出口部である各スリット穴１７から均一強度の噴流を発生させることができる液体噴流過熱装置が所望される。

本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、加熱すべき底部が平坦に形成された液槽と、前記液槽の底部から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部の底部付近に前記底部の上部を覆うように配置される第一の噴流発生部材と、前記第一の噴流発生部材から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部において前記第一の噴流発生部材の上部に階層状に配置される第二の噴流発生部材と、を有し、前記第一の噴流発生部材は、前記第二の噴流発生部材の上面内壁に接近するように突出した頂上部を前記底部の略中心を通る直線状の列に沿って有する単一の山型形状とされており、前記頂上部付近には液体を噴出させて噴流とするための複数の穴が所定間隔で設けられており、前記第二の噴流発生部材は、平坦形状を有し、前記直線状の列に対して略平行に、且つ、前記直線状の列から略等位置において、液体を噴出させて噴流とするための複数の穴を前記第一の噴流発生部材に設けた前記複数の穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらした状態で有しており、前記第一の噴流発生部材と前記第二の噴流発生部材を階層状に配置することにより、前記液槽の底部付近を加熱することによって流れを生じた加熱液が、前記第一の噴流発生部材に設けた複数の穴と前記第二の噴流発生装置の穴を順に通過し、噴流として上部に噴出されるようになっており、前記第二の噴流発生部材に設けた穴を、前記第一の噴流発生部材に設けた穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして配置することにより、前記第一の噴流発生部材の穴から噴出した噴流を前記第二の噴流発生部材の上面内壁に衝突させた後に前記第二の噴流発生部材の穴から噴出させて、前記第二の噴流発生部材の穴から噴出させる噴流を互いにより均一なエネルギー強さとするようにされており、前記直線状の列に対して略平行に、且つ、前記直線状の列から略等位置において、前記第一の噴流発生部材に設けた複数の穴と前記第二の噴流発生部材に設けた複数の穴の双方を挟み込むように前記第二の噴流発生部材の上面内壁位置から前記底部に向かって垂直に延出する２つの仕切りを有していることを特徴としている。

更に、上記装置において、前記第二の噴流発生部材から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部において前記第二の噴流発生部材の上部に階層状に配置される第三の噴流発生部材を有し、前記第三の噴流発生部材に設けた前記複数の穴を、前記第二の噴流発生部材に設けた前記複数の穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして配置することにより、前記第二の噴流発生部材の穴から噴出した噴流を前記第三の噴流発生部材の平板状の上面内壁に衝突させた後に前記第三の噴流発生部材の穴から噴出させて、前記第三の噴流発生部材の穴から噴出させる噴流を互いにより均一なエネルギー強さとするようにされていてもよい。

また、上記装置において、階層状の噴流発生部材が複数設けられていてもよい。

噴流を、所望の位置に、均一の強さで発生させることができる液体噴流発生装置が提供される。

図４乃至図８を参照して、本発明による液体噴流発生装置として、特に加熱用の液体噴流発生装置の好適な一実施形態を説明する。図４は、本装置で使用される一次噴流板を示す概略斜視図、図５は、本装置で使用される二次噴流板を示す概略斜視図、図６、７は、図４、図５に示した噴流板を用いた本装置の正面断面図と側面断面図をそれぞれ示す図である。尚、図４、５には、液槽を加熱することによって生じた噴流状態もよく示されている。図８は、本発明による付加的な噴流板の概略斜視図である。

１．構成
加熱用液体噴流発生装置１は、液槽３１と、この液槽３１を加熱する熱源、更に、複数の噴流板（例えば、図６、７に示した一次噴流板４１と二次噴流板４３）を備える。熱源は特に図示しないが、液槽３１の例えば底部を加熱できるものであればよい。例えば、電気ヒータやガスバーナ等を用いることができる。

１−１．液槽
液槽３１には、被加熱物（図示されていない）に応じて、様々な液体２を溜める。例えば、被加熱物が食材であれば出し汁であってもよいし、それが工業製品であれば工業用水であってもよい。液槽３１の底部は平面状であるが、図１乃至図３を参照して説明した従来装置と同様に、多少傾斜させてもよい（図３参照）。

１−２．一次噴流板
一次噴流板４１を液槽３１に配置したとき、少なくともその一部４７は、液槽３１内部の底部３３付近に位置付けられる。この一次噴流板４１は、例えば、比較的薄い金属板を折り曲げ等することによって比較的簡単に造ることができる。

正面から見た一次噴流板４１の両側部４２は、液槽３１の内壁３２に沿って垂直方向に延出されており、それらの各端縁を外部に向かって略垂直方向に折り曲げることにより、引掛け保持部４６が形成されている。一次噴流板４１は、これら引掛け保持部４６を液槽３１の保持段差部３４に引掛けることによって、液槽３１中の所定位置に宙ずり状態で簡単且つ確実に保持することができる。

また、正面から見た一次噴流板４１の中央部４７は、中央に近づくにつれて徐々に高くなるような単一の山型形状を有する。特に、一次噴流板４１の少なくとも底部３３に面した内壁４９は、噴流の噴出方向（別言すれば、底部３３の面に対して垂直な方向）における少なくとも一つの断面において単一の山型形状とされており、その頂上部３５が、底部３３から最も離れた状態となっている。一次噴流板４１が液槽３１に配置されたとき、その山型の中央部４７（内壁４９）は、底部３３の略全てを上部にて覆う。この結果、底部３３を加熱することによって生じた略全ての噴流は、真っ先にこの一次噴流板４１に衝突することになる。山の平坦な頂上部３５には、長手方向一列・等間隔に、複数（ここでは３つ）の縦長スリット穴３７が設けられており、底部３３を加熱することによって流れを生じた加熱液２は、一次噴流板４１の底部３３に面した山型の内壁４９を通じて頂上部３５に集められ、この頂上部３５に設けた各スリット穴３７から上部へ噴流として噴出される。したがって、この一次噴流板４１を用いることによって、噴流を１つの山の頂上部３５に集めることができ、この頂上部３５の各スリット穴３７から一列に噴出させることができる。

１−３．二次噴流板
二次噴流板４３は、一次噴流板４１の上に層状、例えば、階層状に載置して用いる。二次噴流板４３も一次噴流板４１と同様に、例えば、比較的薄い金属板を折り曲げ等することによって比較的簡単に造ることができる。

二次噴流板４３は、底面が存在しない中空の直方形状を有する。一次噴流板４１の上に二次噴流板４３を載置したとき、この二次噴流板４３は、一次噴流板４１との間に所定距離を保持しつつ、自身の中空内部に一次噴流板４１の特に山型部分４７の略全体を収容し得る。このとき、二次噴流板４３の少なくとも一次噴流板４１に面した上面内壁５１は、噴流の噴出方向（別言すれば、底部３３の面に対して垂直な方向）における断面に対して垂直方向に延びる平坦形状となり、また、液体は、一次噴流板４１と二次噴流板４３との隙間に実質的に閉じ込められた状態となる。

二次噴流板４３の上面５０には、長手方向二列・略等間隔に、複数（ここでは３つ）の縦長スリット穴５７が設けられている。これらの二次噴流板４３の２列のスリット穴５７は、一次噴流板４１のスリット穴３７の列から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして設けられている、更に言えば、二次噴流板４３を一次噴流板４１上に階層状に配置した際、一次噴流板４１のスリット穴３７の列１８は、二次噴流板４３のスリット穴５７の列５８ａ、ｂの略中間に位置付けられる。この結果、一次噴流板４１の１列のスリット穴３７から噴出した噴流は、二次噴流板４３の上面内壁５１に確実に衝突することになるから、この衝突後に二次噴流板４３の２列のスリット穴５７から噴出する噴流は、互いにより均一なエネルギー強さとなる。このように、階層状の噴流発生部材を用いることにより、最終出口部である二次噴流板４３の各スリット穴５７からより均一強度の噴流を発生させることができる。

尚、噴流がより効率的に噴出し得るように、二次噴流板４３の上面内壁５１に仕切り板３８、３９が設けられていてもよい。ただし、これらの仕切り板３８、３９は、必ずしも必要なものではない。これらの仕切り板３８、３９は、上面内壁５１からこの上面内壁５１に対して垂直方向に延出するように設けられている。図面からは必ずしも明らかでないが、これらの仕切り板３８、３９は、スリット穴３７と同じ向きで長手方向に連続状態で設けられていると考えてよい。これらの仕切り板３８、３９で、２列のスリット穴３７をそれらの外側から挟み込むように設けることにより、一次噴流板４１のスリット穴３７から生じた噴流を、二次噴流板４３の両端側壁４４の間ではなく、それよりも狭い仕切り板３８、３９の間に閉じ込めるようにして、一次噴流板４１のスリット穴３７から生じた噴流を所定の方向（図６の図示矢印「ウ」方向）に圧縮して、噴流のエネルギー損失を減少させることができる。

１−４．三次噴流板
図８に示した三次噴流板４５は、二次噴流板４３の上に階層状に載置して用いることができる。三次噴流板４５の基本的な働きは、二次噴流板４３と略同様である。

三次噴流板４５には、３列のスリット穴６７が設けられている。これら３列のスリット穴６７は、二次噴流板４３のスリット穴５７の列から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして設けられている。この結果、二次噴流板４３の２列のスリット穴５７から噴出した噴流は、三次噴流板４５の上面内壁に確実に衝突した後、３列のスリット穴６７から互いにより均一な噴流強さで噴出することになる。明らかなように、この三次噴流板４５を用いることによって、最終出口部である三次噴流板４５の各スリット穴６７から更により均一強度の噴流を発生させることができる。尚、この三次噴流板４５には、二次噴流板４３に設けた仕切り板のようなものは設けていない。

２．動作
最後に、図６、７を参照して、本発明による加熱用液体噴流発生装置１を用いた噴流の発生状態を説明する。

液槽３１の底部３３を加熱することによって流れを生じた加熱液は、先ず、一次噴流板４１の山型部分４７の内壁４９を通じて頂上部３５のスリット穴３７に集められる。この結果、たとえ右側底部３３ａ付近における加熱強さと右側底部３３ｂ付近における加熱強さの間にバラツキがあっても、そのバラツキを減少させることができる。その後、一次噴流板４１のスリット穴３７から、一次噴流板４１と二次噴流板４３との隙間内へ、図示矢印方向に噴出した噴流は、二次噴流板４３のスリット穴５７以外の部分で、二次噴流板４３の内壁５１に衝突し、図示矢印に示すように楕円状の流れとなり、その噴流強度をより均一なものとされた後、二次噴流板４３の各スリット穴５７から噴出する。明らかなように、この二次噴流板４３の各スリット穴５７から噴出する噴流は、一次噴流板４１と二次噴流板４３によって、互いにより均一な強度とされている。尚、二次噴流板４３の各スリット穴の位置を適当に調節することにより、噴流を所望の位置に発生させることができることはいうまでもない。図５に示した三次噴流板４５を利用すれば、更により均一な強度で噴流を発生させることもできる。

３．その他
上の実施形態は、液体噴流発生装置の中でも、特に加熱用の液体噴流発生装置を開示したが、熱エネルギーを使用せずに、例えば、何らかの装置によって発生させた水流エネルギーを用いて液体噴流を発生させることもできる。更に言えば、本発明の液体噴流発生装置は、液体を所望の位置に、より均一に発生させる必要があるような状況で、幅広く用いることができるのであって、加熱のためにのみ用いることができるものではない。本発明において最も重要な点は、噴流板を層状に配置した点にある。尚，ここで層状とは、上下方向のみならず、あらゆる方向を含み得る。

尚、噴流板は２つ以上は必要であるが、その数は特に限定されるものではなく、また、各噴流板におけるスリット穴の数や大きさも、適当な範囲で調整可能である。

本発明は、液体噴流を必要とする状況において幅広く用いることができる。

従来装置で使用する噴流板の一例を示す概略斜視図である。 従来装置の正面断面図を、液槽を加熱することによって生じさせた噴流状態とともに示す図である。 従来装置の側面断面図を、液槽を加熱することによって生じさせた噴流状態とともに示す図である。 本装置で使用される一次噴流板を示す概略斜視図である。 本装置で使用される二次噴流板を示す概略斜視図である。 図４、図５に示した噴流板を用いた本装置の正面断面図を示す図である。 図４、図５に示した噴流板を用いた本装置の側面断面図を示す図である。 本発明による付加的な噴流板の概略斜視図である。

符号の説明

１ 噴流板
１０ 山型噴流板
１５ 頂上部
１７ スリット穴
３１ 液槽
３５ 頂上部
３７ スリット穴
４１ 一次噴流板
４３ 二次噴流板
４５ 三次噴流板
４７ 山型部分
５７ スリット穴
６７ スリット穴

Claims (3)

1. 加熱すべき底部が平坦に形成された液槽と、
   前記液槽の底部から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部の底部付近に前記底部の上部を覆うように配置される第一の噴流発生部材と、
   前記第一の噴流発生部材から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部において前記第一の噴流発生部材の上部に階層状に配置される第二の噴流発生部材と、を有し、
   前記第一の噴流発生部材は、前記第二の噴流発生部材の上面内壁に接近するように突出した頂上部を前記底部の略中心を通る直線状の列に沿って有する単一の山型形状とされており、前記頂上部付近には液体を噴出させて噴流とするための複数の穴が所定間隔で設けられており、
   前記第二の噴流発生部材は、平坦形状を有し、前記直線状の列に対して略平行に、且つ、前記直線状の列から略等位置において、液体を噴出させて噴流とするための複数の穴を前記第一の噴流発生部材に設けた前記複数の穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらした状態で有しており、
   前記第一の噴流発生部材と前記第二の噴流発生部材を階層状に配置することにより、前記液槽の底部付近を加熱することによって流れを生じた加熱液が、前記第一の噴流発生部材に設けた複数の穴と前記第二の噴流発生装置の穴を順に通過し、噴流として上部に噴出されるようになっており、
   前記第二の噴流発生部材に設けた穴を、前記第一の噴流発生部材に設けた穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして配置することにより、前記第一の噴流発生部材の穴から噴出した噴流を前記第二の噴流発生部材の上面内壁に衝突させた後に前記第二の噴流発生部材の穴から噴出させて、前記第二の噴流発生部材の穴から噴出させる噴流を互いにより均一なエネルギー強さとするようにされており、
   前記直線状の列に対して略平行に、且つ、前記直線状の列から略等位置において、前記第一の噴流発生部材に設けた複数の穴と前記第二の噴流発生部材に設けた複数の穴の双方を挟み込むように前記第二の噴流発生部材の上面内壁位置から前記底部に向かって垂直に延出する２つの仕切りを有していることを特徴とする液体噴流発生装置。
2. 請求項１記載の装置において、更に、前記第二の噴流発生部材から所定距離だけ離間された状態で前記液槽内部において前記第二の噴流発生部材の上部に階層状に配置される第三の噴流発生部材を有し、前記第三の噴流発生部材に設けた前記複数の穴を、前記第二の噴流発生部材に設けた前記複数の穴から生ずる噴流の噴出方向に対してずらして配置することにより、前記第二の噴流発生部材の穴から噴出した噴流を前記第三の噴流発生部材の平板状の上面内壁に衝突させた後に前記第三の噴流発生部材の穴から噴出させて、前記第三の噴流発生部材の穴から噴出させる噴流を互いにより均一なエネルギー強さとするようにされている装置。
3. 階層状の噴流発生部材が複数設けられている請求項１又は２に記載の装置。

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