JP6297627B2

JP6297627B2 - 液体吐出管構造体

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Publication number: JP6297627B2
Application number: JP2016121458A
Authority: JP
Inventors: 洋根▲来▼
Original assignee: ビック工業株式会社
Priority date: 2016-06-20
Filing date: 2016-06-20
Publication date: 2018-03-20
Anticipated expiration: 2036-06-20
Also published as: JP2017225908A

Description

本発明は、切削機械や研削機械等の各種の工作機械の刃物と加工物との接触箇所に対し温度管理されたクーラント液（冷却水）や切削・研削油を供給したり、エンジンのクランクや、プレスのクランク、線引きダイス等に温度管理された潤滑油を供給したり、各種の工作機械に対し洗浄液などを供給する際に用いられる液体吐出管構造体に関するものである。

一般に、金属材料等のフライス削り、中ぐり、穴あけ、ねじ立てなどの加工を行う際にはマシニング等の工作機械が用いられている。

このようなマシニングによる加工中は、例えば工作機械に備えた貯留槽に貯留されているクーラント液などをポンプにより配管・ノズルを介して刃物や工作物に供給し、摩擦熱による刃先の硬さ低下や工作物の歪や刃先への工作物の溶着等を防止したりできるようにしている。

ところで、金属加工等の業界にあっては、より冷却性能の高いクーラント液等を上記の刃物や工作物に供給して刃物寿命を今まで以上に長くし、刃物交換期間を延ばしてランニングコストを大幅に低減するとともに、摩擦熱による刃先や工作物への悪影響をさらに低減させるようにしたいという要求がある。

そこで、従来より、貯留槽内で温度管理された液体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た、ポンプから送り出された液体に対しファインバブルを発生させて刃物や工作物などの対象物に吐出する液体吐出管構造体として、例えば本願出願人が先に出願したものが知られている（特許文献１参照）。

この液体吐出管構造体は、本体部と、この本体部の一端に開設され、ポンプから送り出された液体を導入する導入口部と、本体部の他端に開設され、対象物に向けて液体を吐出する吐出口部と、本体部内に設けられ、導入口部及び吐出口部に対し連通する筒状空間と、この筒状空間における導入口部寄りに内蔵され、導入口部から導入された液体に対し筒状空間内において所定回りの高速旋回流を発生させる螺旋羽根を外周に備えた螺旋羽根本体と、筒状空間における吐出口部寄りに内蔵され、螺旋羽根本体により高速旋回流を発生させた液体からファインバブルを生成するように軸部の外周面に多数の菱形凸部が所定の規則性を以って形成されたフリップフロップ現象発生用軸体とを備えている。この液体吐出管構造体では、より冷却性能の高いクーラント液等の液体を刃物や工作物に供給して刃物寿命を今まで以上に長くでき、刃物交換期間を延ばしてランニングコストを大幅に低減することが可能となるとともに、摩擦熱による刃先や工作物への悪影響をさらに低減させることが可能となる。

この場合、液体吐出管構造体の吐出口部から吐出される液体は、マシニングなどの工作機械による加工時の回転方向が通常右回転であるため、導入口部から導入された液体に対し筒状空間内において螺旋羽根により左回りの高速旋回流を発生させることで、右回転で回転している刃物の尻側から供給して、刃物を効率よく冷却するようにしている。

特開２００４−３３９６２号公報

ところで、工作機械にあっては、回転を伴わない加工機械、例えば、研磨機や放電加工機などがあり、このような加工機械においても、液体吐出管構造体により高速旋回流を発生させてファインバブルを生成した液体を吐出して、効率よく冷却することが考えられる。

その場合、液体吐出管構造体の螺旋羽根により発生させた左回りの高速旋回流によりファインバブルを生成した液体を吐出しても、研磨機や放電加工機などの工作機械では回転を伴わないため、回転を伴わない工作機械に対し左回りの高速旋回流が必ずしも必要であるとは想定し難く、回転を伴わない工作機械をより効率よく冷却したいという要求があった。このような要求は、回転を伴わない工作機械の冷却に限らず、回転を伴わない工作機械の潤滑や洗浄などにおいても液体を効率よく供給したいという要求がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、回転を伴わない工作機械に対しファインバブルが生成された状態で左回りの高速旋回流が封印された液体を吐出し、回転を伴わない工作機械をより効率よく冷却、潤滑又は洗浄することができる液体吐出管構造体を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明では、ポンプから送り出された液体に高速旋回流を発生させ、この高速旋回流によりファインバブルが生成された液体を対象物に対し吐出する液体吐出管構造体を前提とする。更に、本体部と、この本体部の一端に開設され、前記ポンプから送り出された液体を導入する導入口部と、前記本体部の他端に開設され、前記対象物に向けて液体を吐出する吐出口部と、前記本体部内に並設され、前記導入口部及び前記吐出口部に対しそれぞれ連通する一対の筒状空間と、この各筒状空間における前記導入口部寄りにそれぞれ内蔵され、前記導入口部から導入された液体に対し前記各筒状空間内において互いに逆向きの高速旋回流を発生させる螺旋羽根を外周に備えた螺旋羽根本体と、前記各筒状空間における前記吐出口部寄りにそれぞれ内蔵され、前記各螺旋羽根本体により互いに逆向きの高速旋回流を発生させた液体からファインバブルを生成するように軸部の外周面に多数の菱形凸部が所定の規則性を以って形成されたフリップフロップ現象発生用軸体とを備える。そして、前記吐出口部に対しそれぞれ連通する前記各筒状空間の吐出口部側の吐出側連通部に、その各筒状空間の吐出側端に対し当該各筒状空間からの互いに逆向きの高速旋回流を発生させた液体同士が互いに向き合う方向から正面衝突するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の吐出側半円弧状円管と、この吐出側半円弧状円管の最外方端に位置する中間部と前記吐出口部との間に連結され、当該吐出側半円弧状円管において互いに逆向きの高速旋回流同士を正面衝突させた液体を前記吐出口部に導く吐出側直管とを備えることを特徴としている。

また、前記各筒状空間の周壁に、その導入口部側端から吐出口部側端に近付くに従って縮径するテーパーを形成する。そして、前記各フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部の断面積を、前記各筒状空間の最吐出口部側端での断面積が前記各筒状空間の最導入口部側端での断面積の略６５〜８０％となるように、前記各筒状空間の周壁のテーパーに則して漸減させることがこのましい。

また、前記フリップフロップ現象発生用軸体の吐出口部側の軸端に、前記吐出側半円弧状円管との連結部に向かって突出する円錐形又は截頭円錐形の頂部を設けることがこのましい。

更に、前記導入口部に対しそれぞれ連通する前記各筒状空間の導入口部側の導入側連通部に、前記各筒状空間の導入口部側端に対し前記導入口部からの液体を互いに離反させる方向へ分離するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の導入側半円弧状円管と、この導入側半円弧状円管の最外方端に位置する中間部と前記導入口部との間に連結され、前記導入口部からの液体を前記導入側半円弧状円管を介して前記各筒状空間に均等に導く導入側直管とを設けることがこのましい。

以上、要するに、一対の筒状空間において互いに逆向きに高速旋回流を発生させた液体同士を吐出側半円弧状円管に導出して互いに向き合う方向から正面衝突させて吐出側直管から吐出口部に導くことで、互いに向き合う方向からの正面衝突によって互いに逆向きの高速旋回流同士の旋回方向が相殺される。これにより、回転を伴わない工作機械に対しファインバブルが生成された状態で左回りの高速旋回流が封印された無旋回状態のナチュラルな液体を吐出し、回転を伴わない工作機械をより効率よく冷却、潤滑又は洗浄することができる。

また、各筒状空間の吐出口部側端での各フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部の断面積を、各筒状空間の導入口部側端での断面積の略６５〜８０％となるように、各筒状空間の導入口部側端から吐出口部側端に近付くに従って縮径する各筒状空間の周壁のテーパーに則して漸減させることで、フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部同士の間を流れる液体の流速及び液圧が増大する。これにより、より細かいファインバブルを生成した液体を吐出口部より吐出することができる。

また、フリップフロップ現象発生用軸体の吐出口部側の軸端に、吐出側半円弧状円管との連結部に向かって突出する円錐形又は截頭円錐形の頂部を設けることで、各筒状空間においてそれぞれ発生した高速旋回流の中心を吐出側半円弧状円管との連結部に向かってスムーズに案内している。これにより、高速旋回流を各筒状空間の周壁に沿って案内し、各筒状空間の周壁に対する高速旋回流の離接によるばたつきを防止して当該各筒状空間の高速旋回流を吐出側半円弧状円管までスムーズに案内することができる。

更に、導入口部から導入側直管を介して半円弧状の導入側半円弧状円管の最外方端に位置する中間部より導入した液体を互いに離反させる方向へ分離するように導入側半円弧状円管の円弧に沿って各筒状空間に導くことで、各筒状空間の導入口部側端の端面に対し液体が略直交する方向から均等に導入される。これにより、各筒状空間内において互いに逆向きの高速旋回流が均一に発生し、吐出側半円弧状円管での互いに向き合う方向からの液体の正面衝突によって互いに逆向きの高速旋回流同士の旋回方向を効率よく相殺することができる。

本発明に係る液体吐出管構造体を用いた研磨装置の概略構成図である。図１の液体吐出管構造体の縦断側面図である。図２のＡ−Ａ線における液体吐出管構造体の導入側構成体の正面図である。図２のＢ−Ｂ線において分離した液体吐出管構造体の中央構成体の正面図である。図２のＣ−Ｃ線において分離した液体吐出管構造体の吐出側構成体の正面図である。図２の一方の筒状空間に収容される螺旋羽根本体の羽根の説明図である。図２の他方の筒状空間に収容される螺旋羽根本体の羽根の説明図である。図２の液体吐出管構造体のフリップフロップ現象発生用軸体の規則性を以った多数の各菱形凸部を示す説明図である。図８のフリップフロップ現象発生用軸体の一菱形凸部を示す説明図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は本発明に係る液体吐出管構造体を用いた研磨装置の概略構成図を示している。

図１において、１は液体吐出管構造体であって、この液体吐出管構造体１は、研磨材Ｘ２に対し振動モータＸ１により振動を付与して載置台Ｘ０上の対象物としての金属材料Ｗを研磨するような回転を伴わない研磨装置Ｘに設けられている。また、研磨装置Ｘは、液体としてのクーラント液を一定温度に冷却するチラー冷却装置Ｘ３と、このチラー冷却装置Ｘ３で一定温度に冷却された貯留層Ｘ４内のクーラント液を圧送する電動ポンプＸ５（ポンプ）とを備えている。そして、電動ポンプＸ５により圧送されたクーラント液は、液体吐出管構造体１に導入され、この液体吐出管構造体１において発生させた高速旋回流によりファインバブルを生成させて、研磨材Ｘ２及び金属材料Ｗに対しノズル１０から吐出して冷却するようにしている。

図２は液体吐出管構造体１の縦断側面図を示している。また、図３は図２のＡ−Ａ線における液体吐出管構造体の導入側構成体の正面図、図４は図２のＢ−Ｂ線において分離した液体吐出管構造体の中央構成体の正面図、図５は図２のＣ−Ｃ線において分離した液体吐出管構造体の吐出側構成体の正面図をそれぞれ示している。

図２〜図５に示すように、液体吐出管構造体１は、本体部１１と、電動ポンプＸ５から送り出されたクーラント液を導入する導入口部１２と、研磨材Ｘ２及び金属材料Ｗに向けてノズル１０を介してクーラント液体を吐出する吐出口部１３と、一対の螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒと、一対のフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒとを備えている。

本体部１１は、導入口部１２を内蔵する導入側構成体１１１と、吐出口部１３を内蔵する吐出側構成体１１２と、一対の螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒ及びフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒを内蔵する中央構成体１１３とに３分割されている。

中央構成体１１３は、その内部に並設され、かつ導入口部１２及び吐出口部１３に対しそれぞれ両端が連通する一対の筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒを備えている。各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒ内の導入口部１２側には、螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒがそれぞれ収容されている一方、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒ内の吐出口部１３側には、フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒがそれぞれ収容されている。

一対の筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒのうちの一方（図２では下側）の筒状空間１１４Ｌに収容される螺旋羽根本体１４Ｌは、筒状空間１１４Ｌ内に収容された際に、その筒状空間１１４Ｌの内周面に近接する位の外径からなる金属製の短い円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部１４１と、３枚の螺旋状の羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃとを備えている。一方、他方（図２では上側）の筒状空間１１４Ｒに収容される螺旋羽根本体１４Ｒも、筒状空間１１４Ｒ内に収容された際に、その筒状空間１１４Ｒの内周面に近接する位の外径からなる金属製の短い円柱部材を加工したものであって、横断面円形の軸部１４１と、３枚の螺旋状の羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃとを備えている。

また、螺旋羽根本体１４Ｌの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、それぞれの端部位置を軸部１４１の円周方向に１２０度ずつずらして位置させ、軸部１４１の一端から他端まで外周面に所定間隔を以って反時計回りに螺旋状に形成してある。このとき、螺旋羽根本体１４Ｌの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、導入口部１２から導入されたクーラント液に対し筒状空間１１４Ｌ内において左回りの高速旋回流を発生させている。

一方、螺旋羽根本体１４Ｒの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、それぞれの端部位置を軸部１４１の円周方向に１２０度ずつずらして位置させ、軸部１４１の一端から他端まで外周面に所定間隔を以って時計回りに螺旋状に形成してある。このとき、螺旋羽根本体１４Ｒの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、導入口部１２から導入されたクーラント液に対し筒状空間１１４Ｒ内において右回りの高速旋回流を発生させている。

図６は一方の筒状空間１１４Ｌに収容される螺旋羽根本体１４Ｌの羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの説明図、図７は他方の筒状空間１１４Ｒに収容される螺旋羽根本体１４Ｒの羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの説明図をそれぞれ示している。

図６に示すように、螺旋羽根本体１４Ｌの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、平面視した場合に軸部１４１の外周面に図上の水平線Ｙに対して７５°〜７６°の角度で螺旋状に形成されている。一方、図７に示すように、螺旋羽根本体１４Ｒの各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃは、平面視した場合に軸部１４１の外周面に図上の水平線Ｙに対して１０４°〜１０５°の角度で螺旋状に形成されている。そして、各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの間隔である溝幅は８ｍｍに、また、各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの厚さは２ｍｍに、さらに各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの半径方向外方端から軸部１４１の外周面までの深さは９ｍｍに設定されている。また、各羽根１４２ａ，１４２ｂ，１４２ｃの周方向両端は、刃状に鋭角に形成されている。

フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）は、筒状空間１１４Ｌ（１１４Ｒ）内への収容時にその筒状空間１１４Ｌ（１１４Ｒ）の内周面に近接する位の外径の金属製の円柱部材を加工したものである。このフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）の横断面円形の軸部１５１の外周面には、多数の菱形凸部１５２，１５２，…が所定の規則性を以って形成されている。

各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの周壁には、導入口部１２から吐出口部１３に近付くに従って縮径するテーパーが形成されている。このテーパーは、各フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）の軸芯に対し側面視で略１°程度傾斜している。そして、各筒状空間１１４Ｌ（１１４Ｒ）の最吐出口部１３側端での各フリップフロップ現象発生用軸体１５ｌ（１５Ｒ）の各菱形凸部１５２の断面積が、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの最導入口部１２側端での断面積の略８０％となるように各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの周壁のテーパーに則して漸減している。

フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）は、筒状空間１１４Ｌ（１１４Ｒ）内に収容したときに螺旋羽根本体１４Ｌ（１４Ｒ）側に位置する導入口部１２側端（図２では左端）に截頭円錐形の段部１５４Ｌ，１５４Ｒを備えているとともに、吐出口部１３側端（図２では右端部）に円錐形の頂部１５３Ｌ，１５３Ｒを備えている。この頂部１５３Ｌ，１５３Ｒは、それぞれ略３０°の角度に形成されている。段部１５４Ｌ，１５４Ｒの先端は、螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒに当接している。このとき、螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒは、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒ内に収容したときに導入側構成体１１１の端面に当接し、導入側構成体１１１側へのそれ以上の移動が規制されている。

吐出側構成体１１２は、吐出口部１３に対しそれぞれ連通する各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの吐出口部１３側の吐出側連通部１６を備えている。この吐出側連通部１６は、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの吐出口部１３側端に連結され、かつフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの頂部１５３Ｌ，１５３Ｒと同じ３０°の角度に設定された内テーパー面１６１，１６１と、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒからの互いに逆向きの高速旋回流を発生させた液体同士が互いに向き合う方向（図２では上下方向）から正面衝突させるように各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの吐出口部１３側端に対し連結する半円弧状の吐出側半円弧状円管１６２と、この吐出側半円弧状円管１６２の最外方（図２では右側方）に位置する中間部と吐出口部１３との間に連結され、当該吐出側半円弧状円管１６２において互いに逆向きの高速旋回流同士を正面衝突させたクーラント液を吐出口部１３に導く吐出側直管１６３とを備えている。

また、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの内テーパー面１６１，１６１と吐出側半円弧状円管１６２の両端との間には、吐出側半円弧状円管１６２の両端とそれぞれ同一径に形成されて内テーパー面１６１と連結する連結用直管１６４，１６４がそれぞれ設けられている。そして、フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒは、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒ内に収容したときに吐出側構成体１１２の端面に当接し、吐出側構成体１１２側へのそれ以上の移動が規制されている。この場合、頂部１５３Ｌ，１５３Ｒの先端は、吐出側連通部１６の各連結用直管１６４と吐出側半円弧状円管１６２の両端との連結部位に位置している。

図８は液体吐出管構造体１のフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）の規則性を以った多数の各菱形凸部を示す説明図、図９はフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ（１５Ｒ）の一菱形凸部を示す説明図をそれぞれ示している。

図８及び図９において、また、このフリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの各菱形凸部１５２は、円柱部材を研削加工して軸部１５１の外周面から半径方向外方に突出するように形成されている。

すなわち、各菱形凸部１５２は、円柱部材の長手方向に対して９０°の方向（円周方向）に一定間隔を以った複数のライン１５５と、円柱部材の長手方向に対して６０°（または６２°）の角度を以った一定間隔毎のライン１５６とを交差させ、ライン１５５とライン１５６の間をひとつ飛び毎に研削するとともに、斜めのライン１５６とライン１５６の間をひとつ飛び毎に研削し、上下（円周方向）、左右（軸部１５１の長手方向）にひとつ飛び毎に、軸部１５１の外周面から突出するように形成されている。この場合、菱形凸部１５２の両頂部の角度は、２８°に設定されている。

このようにして各菱形凸部１５２を形成することによって、多数の菱形凸部１５２，１５２，…が、各螺旋羽根本体１４Ｌ，１４Ｒにより互いに逆向きの高速旋回流を発生させたクーラント液からそれぞれファインバブルを生成するように、軸部１５１の外周面に所定の規則性を以って両端部の間で並んで形成されている。

更に、導入側構成体１１１は、導入口部１２に対しそれぞれ連通する各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側の導入側連通部１７を備えている。この導入側連通部１７は、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端に連結され、かつ導入口部１２側に近付くに従い縮径するように６０°に設定された内テーパー面１７１，１７１と、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端に対し各内テーパー面１７１を介して導入口部１２からのクーラント液を互いに離反させる方向へ分離するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の導入側半円弧状円管１７２と、この導入側半円弧状円管１７２の最外方（図２では左側方）に位置する中間部と導入口部１２との間に連結され、導入口部１２からのクーラント液を導入側半円弧状円管１７２を介して各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒに均等に導く導入側直管１７３とを備えている。

したがって、本実施の形態では、一対の筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒにおいて互いに逆向きに高速旋回流を発生させたクーラント液同士が吐出側連通部１６の吐出側半円弧状円管１６２に導出され、互いに向き合う方向から正面衝突させて吐出側直管１６３から吐出口部１３に導かれるので、互いに向き合う方向からの正面衝突によって互いに逆向きとなる左回りと右回りの高速旋回流同士の旋回方向が相殺される。これにより、研磨材Ｘ２に対し振動モータＸ１により振動を付与して載置台Ｘ０上の金属材料Ｗを研磨するような回転を伴わない研磨装置Ｘの研磨材Ｘ２及び金属材料Ｗに対しファインバブルが生成された状態で左回りの高速旋回流が封印された無旋回状態のナチュラルなクーラント液をノズル１０から吐出し、研磨装置Ｘの研磨材Ｘ２及び金属材料Ｗをより効率よく冷却することができる。

また、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの吐出口部側端での各フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの各菱形凸部１５２の断面積が、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端での断面積の略８０％となるように、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端から吐出口部側端に近付くに従って縮径する各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの周壁のテーパーに則して漸減しているので、フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの各菱形凸部１５２，１５２同士の間を流れるクーラント液の流速及び液圧が増大する。これにより、より細かいファインバブルが生成されたクーラント液を吐出口部１３よりノズル１０を介して吐出することができる。

また、フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの吐出口部１３側の軸端に、吐出側連通部１６の各連結用直管１６４と吐出側半円弧状円管１６２の両端との連結部位に先端が位置する円錐形の頂部１５３Ｌ，１５３Ｒが設けられているので、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒにおいてそれぞれ発生した高速旋回流の中心を吐出側半円弧状円管との連結部位に向かって頂部１５３Ｌ，１５３Ｒがスムーズに案内している。これにより、高速旋回流を各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの周壁に沿って案内し、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの周壁に対する高速旋回流の離接によるばたつきを防止して当該各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの高速旋回流を吐出側半円弧状円管１６２までスムーズに案内することができる。

更に、導入口部１２から導入側連通部１７の導入側直管１７３を介して導入側半円弧状円管１７２の最外方端に位置する中間部より導入したクーラント液が互いに離反する方向へ分離されるように導入側半円弧状円管１７２の円弧に沿って各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒに導かれるので、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端の端面に対しクーラント液が略直交する方向から均等に導入される。これにより、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒ内において互いに逆向きの高速旋回流が均一に発生し、吐出側連通部１６の吐出側半円弧状円管１６２での互いに向き合う方向からのクーラント液の正面衝突によって互いに逆向きの高速旋回流同士の旋回方向を効率よく相殺することができる。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その他種々の変形例を包含している。例えば、前記実施の形態では、各フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの各菱形凸部１５２の吐出口部１３側端での断面積を、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端での断面積の略８０％となるように漸減させたが、各フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部の吐出口部側端での断面積が、各筒状空間の導入口部側端での断面積の略６５％〜８０％未満となるように、各筒状空間の導入口部側端から吐出口部側端に近付くに従って縮径する各筒状空間の周壁のテーパーに則して漸減していてもよい。この場合には、フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部同士の間を流れる液体の流速及び液圧がさらに増大し、より一層細かいファインバブルが生成された液体を吐出口部より吐出することが可能となる。

また、本実施の形態では、各フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの吐出口部１３側端に円錐形の頂部１５３Ｌ，１５３Ｒを設けたが、截頭円錐形の頂部であってもよく、又は頂部自体が存在しなくてもよい。更に、各フリップフロップ現象発生用軸体１５Ｌ，１５Ｒの吐出口部１３側端に円錐形の頂部１５３Ｌ，１５３Ｒをそれぞれ略３０°の角度に形成したが、円錐形の頂部が１５°〜３０°未満の角度であってもよく、この場合には、各筒状空間の周壁に対する高速旋回流の離接によるばたつきを長い距離に亘って防止して当該各筒状空間の高速旋回流を吐出側半円弧状円管までより一層スムーズに案内することが可能となる。

また、本実施の形態では、研磨材Ｘ２に対し振動モータＸ１により振動を付与して金属材料Ｗを研磨するような回転を伴わない研磨装置Ｘの研磨材Ｘ２及び金属材料Ｗに対し液体吐出管構造体１からクーラント液を吐出させたが、切削機械や研削機械等の各種の工作機械の刃物と加工物との接触箇所に対し温度管理された切削・研削油を供給したり、エンジンのクランクや、プレスのクランク、線引きダイス等に温度管理された潤滑油を供給したり、各種の工作機械に対し洗浄液などを供給する際等に液体吐出管構造体が用いられていてもよい。

また、本実施の形態では、各筒状空間１１４Ｌ，１１４Ｒの導入口部１２側端に対し各内テーパー面１７１を介して導入口部１２からのクーラント液を互いに離反させる方向へ分離するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の導入側半円弧状円管１７２を設けたが、各筒状空間の導入口部側端に対し導入口部からのクーラント液を略Ｙ字状に分離するように両端をそれぞれ連結する半Ｙ字状の導入側Ｙ字管が設けられていてもよい。

更に、本実施の形態において図示した例の各数値は最適な例示であって、例えば菱形凸部の両頂部の角度は、２８°に限らず他の角度に設計変更してもよく、また、軸部を平面視した場合に水平線に対しての角度も、７５°乃至７６°に限らず、７５°以下または７６°以上にしてもよい。螺旋羽根についても同様である。

１液体吐出管構造体
１１本体部
１１４Ｌ筒状空間
１１４Ｒ筒状空間
１２導入口部
１３吐出口部
１４Ｌ螺旋羽根本体
１４Ｒ螺旋羽根本体
１４２ａ螺旋羽根
１４２ｂ螺旋羽根
１４２ｃ螺旋羽根
１５Ｌフリップフロップ現象発生用軸体
１５Ｒフリップフロップ現象発生用軸体
１５１軸部
１５２菱形凸部
１５３Ｌ頂部
１５３Ｒ頂部
１６吐出側連通部
１６２吐出側半円弧状円管
１６３吐出側直管
１７導入側連通部
１７２導入側半円弧状円管
１７３導入側直管
Ｘ５電動ポンプ（ポンプ）
Ｗ金属材料（対象物）

Claims

ポンプから送り出された液体に高速旋回流を発生させ、この高速旋回流によりファインバブルが生成された液体を対象物に対し吐出する液体吐出管構造体であって、
本体部と、この本体部の一端に開設され、前記ポンプから送り出された液体を導入する導入口部と、前記本体部の他端に開設され、前記対象物に向けて液体を吐出する吐出口部と、前記本体部内に並設され、前記導入口部及び前記吐出口部に対しそれぞれ連通する一対の筒状空間と、この各筒状空間における前記導入口部寄りにそれぞれ内蔵され、前記導入口部から導入された液体に対し前記各筒状空間内において互いに逆向きの高速旋回流を発生させる螺旋羽根を外周に備えた螺旋羽根本体と、前記各筒状空間における前記吐出口部寄りにそれぞれ内蔵され、前記各螺旋羽根本体により互いに逆向きの高速旋回流を発生させた液体からファインバブルを生成するように軸部の外周面に多数の菱形凸部が所定の規則性を以って形成されたフリップフロップ現象発生用軸体とを備えており、
前記吐出口部に対しそれぞれ連通する前記各筒状空間の吐出口部側の吐出側連通部は、その各筒状空間の吐出側端に対し当該各筒状空間からの互いに逆向きの高速旋回流を発生させた液体同士が互いに向き合う方向から正面衝突するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の吐出側半円弧状円管と、この吐出側半円弧状円管の最外方端に位置する中間部と前記吐出口部との間に連結され、当該吐出側半円弧状円管において互いに逆向きの高速旋回流同士を正面衝突させた液体を前記吐出口部に導く吐出側直管とを備えていることを特徴とする液体吐出管構造体。
前記各筒状空間の周壁には、その導入口部側端から吐出口部側端に近付くに従って縮径するテーパーが形成され、
前記各フリップフロップ現象発生用軸体の各菱形凸部の断面積は、前記各筒状空間の最吐出口部側端での断面積が前記各筒状空間の最導入口部側端での断面積の略６５〜８０％となるように、前記各筒状空間の周壁のテーパーに則して漸減している請求項１に記載の液体吐出管構造体。
前記フリップフロップ現象発生用軸体の吐出口部側の軸端には、前記吐出側半円弧状円管との連結部に向かって突出する円錐形又は截頭円錐形の頂部が設けられている請求項１又は請求項２に記載の液体吐出管構造体。
前記導入口部に対しそれぞれ連通する前記各筒状空間の導入口部側の導入側連通部は、前記各筒状空間の導入口部側端に対し前記導入口部からの液体を互いに離反させる方向へ分離するように両端をそれぞれ連結する半円弧状の導入側半円弧状円管と、この導入側半円弧状円管の最外方端に位置する中間部と前記導入口部との間に連結され、前記導入口部からの液体を前記導入側円管を介して前記各筒状空間に均等に導く導入側直管とを備えている請求項１に記載の液体吐出管構造体。