JP6433041B1 - 流体供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体に所定の流動特性を与えて、流体の潤滑性、浸透性、及び冷却効果を向上させることができる流体供給装置を提供することにある。【解決手段】流体供給装置であって、収納体と、収納体に収納される内部構造体を有する。内部構造体は、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含み、複数の突起部の間には、複数の流路が形成されており、複数の流路の少なくとも一部には、軸部の外周面から深さをもって溝が形成されている。【選択図】図７

Description

本発明は、流体を供給する装置の流体供給装置に関し、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装置に関する。例えば、本発明の流体供給装置は、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流体供給管として適用可能である。

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当接する部分とその周囲に加工液（例えば、クーラント）を供給することにより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当接部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当接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。

更には、特開２００４−３３９６２号には、螺旋羽根本体とフリップフロップ現象発生用軸体とを位置合わせした上、筒本体に挿入固定する構造を有する流体吐出管が開示されている。

特開平１１−２５４２８１号 特開２００４−３３９６２号

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当接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の流体吐出管構造においては、螺旋羽根本体とフリップフロップ現象発生用軸体とが別体であることから、両部材を金属製とした場合、その先端が鋭角な刃物となっていて、位置合わせの作業工程に注意が必要であり作業効率が下がる。また、分離されている二つの部材の寸法をマッチングさせるために加工の精度が高くなければならないという問題もある。

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、浸透性及び冷却効果を向上させることができ、製造が容易である流体供給装置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、流体供給装置は、収納体と、収納体に収納される内部構造体を有する。内部構造体は、断面が円形の軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含み、複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されている。溝が形成される流路は、内部構造体の流路の全部であってもよい。この溝が形成される流路は、複数の突起部によって形成される軸部の外周面に設けられる螺旋状の流路とすることができるが、軸部上の外周面に設けられる円形状又は楕円形状等の閉路である流路としてもよい。
流体供給装置の一つの実施形態は、管形状の流体供給管である。この場合、流体供給管は、内部構造体と、内部構造体を収納するための収納体としての管本体とを含み、管本体は、流入口と流出口とを含む。

また、本発明に係る流体供給装置の内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている第１の部分と、第２の部分とを含む。第１の部分は、収納体に内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含む。第２の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されている。一つの実施形態によれば、第２の部分の軸部の半径は第１の部分の軸部の半径より大きい。この場合、例えば、内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝の深さは、第２の部分の軸部の半径と第１の部分の半径との差と同一である。
本発明の他の実施形態による流体供給装置は、内部構造体と、収納体と、を含む。収納体は、流入口と流出口とを含み、内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、第４の部分とを含んでいる。第１の部分は、収納体に内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、第３の部分は、第２の部分より下流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、第４の部分は、第３の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでいる。そして、第４の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されている。この場合、更に第２の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されているようにしてもよい。
本発明の更に他の実施形態による流体供給装置は、第１の内部構造体と、第２の内部構造体と、収納体と、を含む。収納体は、流入口と流出口とを含む。第１の内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている頭部と、ボディー部とを含んでおり、頭部は、収納体に第１の内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、ボディー部は、頭部より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでいる。中空軸形態の第２の内部構造体は、中空の軸部材上に一体化して形成されている頭部と、ボディー部とを含んでおり、頭部は、収納体に第２の内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、ボディー部は、頭部より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでいる。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、第２の内部構造体のボディー部の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されている。この場合、更に、第１の内部構造体のボディー部の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について溝が形成されているようにしてもよい。

本発明の流体供給装置を工作機械等の流体供給部に設ければ、流体供給装置の内部で発生した多数のファインバブル（マイクロバブルやそれより粒径の小さなウルトラファインバブル（ナノオーダーのいわゆるナノバブル））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。また、本発明の流体供給装置によって与えられる流動特性は、ファインバブルの発生等によって流体の表面張力が下がり、浸透力や潤滑性が高まる。その結果、工具と被加工物とが接触する箇所で生じる熱の冷却効果が大きく上がる。流体の浸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、本発明の多数の実施形態において、流体供給装置の内部構造体の少なくとも一部分の軸部にある複数の流路に溝を形成する。つまり、内部構造体の複数の突起部の間に形成された複数の流路の全部または一部には、軸部の外周面から深さをもって溝が設けられる。従って、溝が形成された流路においては、流路の底においても流速が低下せず、流体の流れが最適化される。従って、流体を上流側から下流側にうまく流すことになる。この溝は内部構造体の軸部の直径の差による段差がある場合においては、その段差にも関わらず流体を下流側にうまく誘い込む。また、誘い込み流路の部分を含み、それに連なる溝が形成された流路の全体において流体の流れを最適化する。更に、本発明の多数の実施形態において、流体供給管の内部構造体は一つの軸部材上に流体の流動特性を変化させる複数の部分が形成され、一体化した１つの部品として製造される。従って、内部構造体と収納体、例えば管形状の管本体とを組み立てる工程が単純になる。

本発明の流体供給装置は、研削盤、切削機、ドリル、等の様々な工作機械においての冷却剤供給部に適用されることができる。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）を混合する装置でも効果的に用いることができる。本発明はその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。シャワーノズルの場合は、流体供給装置に水や湯を流入し、所定の流動特性を与えて洗浄効果を向上させる。特に、ファインバブルによって、流体の表面張力が低下して、浸透性が高まる。水耕栽培装置の場合は、流体供給装置に水を流入し、溶存酸素を増加させて吐出させることができる。

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の一例を示す。 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内部構造体の３次元斜視図である。 （Ａ）は本発明の第１の実施形態に係る流体供給管の内部構造体を仮想的に切断した場合においての流動特性提供部の３次元斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）において流動特性提供部から仮想的に突起部を全て除去した状態を示す。 （Ａ）は流動特性提供部の突起部の間に形成されるＶ字形溝を示す概念図であり、（Ｂ）は突起部の間に形成されるＲ字形溝を示す概念図であり、（Ｃ）は突起部の間に形成される台形溝を示す概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る流体供給管の内部構造体の流動特性提供部の構造を説明する概念図である。 本発明の第１の実施形態に係る流体供給管の内部構造体の流動特性提供部を形成する方法の一例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内部構造体の流動特性提供部に形成されている溝の効果を説明する概念図である。 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。 本発明の第４の実施形態に係る流体供給管の第１の内部構造体の３次元斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る流体供給管の第２の内部構造体の３次元斜視図である。 本発明の第４の実施形態に係る流体供給管の第１の内部構造体の流動特性提供部を形成する方法の一例を説明する図である。 本発明の第４の実施形態に係る流体供給管の押え板の斜視図である。

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、流体を供給する様々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。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周りに回転駆動され、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。本発明の多数の実施形態によれば、流体供給管Ｐを通過した流体はファインバブルを含む。以下、流体供給管Ｐの様々な実施形態について図面を参照して説明する。なお、流体供給管Ｐは、以下の実施形態で示す通りの管形状のものに限定されず、任意の外形形状の収納体を用いることは可能である。ただし、収納体の内側面、つまり内部構造体との間で流体と接する面は、管構造とすることが好ましい。

（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の側面透視図である。図４は流体供給管１００の内部構造体１４０の３次元斜視図である。図２及び図３に示されたように、流体供給管１００は管本体１１０と内部構造体１４０とを含む。図２及び図３において、流体は流入口１１１から流出口１１２側へ流れる。

管本体１１０は、その内部空間に内部構造体１４０を収納するための収納体として機能する。管本体１１０は、流入側部材１２０と、流出側部材１３０から構成される。流入側部材１２０と流出側部材１３０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１２０は、一端部に所定の直径の流入口１１１を有し、他の端部側には流出側部材１３０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１２６を備える。流入口１１１の側には連結部１２２が形成されており、連結部１２２はジョイント部８（図１参照）と結合される。例えば、連結部１２２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１２０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１２０は両端部の内径、即ち、流入口１１１の内径と雌ねじ１２６との内径とが違い、流入口１１１の内径が雌ねじ１２６の内径より小さい。流入口１１１と雌ねじ１２６との間にはテーパー部１２４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１２０は両端部の内径が同一であってもよい。

流出側部材１３０は、一端部に所定の直径の流出口１１２を有し、他の端部側には流入側部材１２０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１３２を備える。流出側部材１３０の雄ねじ１３２の外周面の直径は流入側部材１２０の雌ねじ１２６の内径と同一である。流出口１１２の側には連結部１３８が形成されており、連結部１３８はジョイント部７（図１参照）と結合される。例えば、連結部１３８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１３０とジョイント部７とが連結される。雄ねじ１３２と連結部１３８との間には筒形部１３４及びテーパー部１３６が形成される。本実施形態においては、流出側部材１３０は両端部の内径、即ち、流出口１１２の内径と雄ねじ１３２の内径とが違い、流出口１１２の内径が雄ねじ１３２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１３０は両端部の内径が同一であってもよい。流入側部材１２０の一端部の内周面の雌ねじ１２６と流出側部材１３０の一端部の外周面の雄ねじ１３２とのねじ結合によって、流入側部材１２０と流出側部材１３０とが連結されることで管本体１１０が形成される。

一方、管本体１１０の上記構成は一つの実施形態に過ぎず、本発明は上記構成に限定されない。例えば、流入側部材１２０と流出側部材１３０との連結は上記のねじ結合に限定されず、当業者に知られた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１２０と流出側部材１３０との形態は、図２及び図３の形態に限定されず、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１２０又は流出側部材１３０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２及び図３を一緒に参照すれば、流体供給管１００は、内部構造体１４０を流出側部材１３０に収納した後に、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２６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。

内部構造体１４０は、例えば、スチールのような金属からなる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及び図４に示されたように、本実施形態の内部構造体１４０は、上流側から下流側に向けて、断面が円形の共通の軸部材１４１の上に一体化して形成されている渦巻発生部１４３と、流動特性提供部１４５とを含む。渦巻発生部１４３及び流動特性提供部１４５のそれぞれは、例えば、一つの円柱部材の一部を加工することにより形成される。

渦巻発生部１４３は、管本体１１０に内部構造体１４０が収納された際に管本体１１０の上流側に位置する内部構造体１４０の頭部の一部又は全部に対応する。図４に示されたように、渦巻発生部１４３は、円形の断面を有し軸部材１４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部１４１−１と、３個の螺旋状に形成された翼１４３−１、１４３−２、１４３−３とを含む。図２に示されたように、本実施形態において、渦巻発生部１４３の軸部１４１−１の長さｌ１は軸部１４１−２の長さｌ２よりは長くて、流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の長さｌ３よりは短い。渦巻発生部１４３の翼１４３−１、１４３−２、及び１４３−３の各々は、その先端が軸部１４１−１の円周方向に互いに１２０°ずつずらされており、軸部１４１−１の一端から他端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、渦巻発生部１４３の翼１４３−１、１４３−２、及び１４３−３の形態は、流体が各翼の間を通過する間に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、渦巻発生部１４３は、内部構造体１４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形部１３４の内周面に近接する程度の外径を有する。なお、ある実施形態によれば、渦巻発生部１４３が無くてもよい。その場合は、軸部材１４１は、流動特性提供部１４５のみ、或いは他の機能を有する部分を上流側或いは下流側に備えたものであってもよい。このような様々な変形は後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

流動特性提供部１４５は、渦巻発生部１４３より下流側に形成され、内部構造体１４０のボディー部の一部又は全部に対応する。図２及び図４に示されたように、流動特性提供部１４５は、円形の断面を有し軸部材１４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部１４１−３と、軸部１４１−３の外周面から突出した複数の突起部（凸部）１４５ｐとを含む。本実施形態において、流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の直径は、渦巻発生部１４３の軸部１４１−１及び軸部１４１−２の直径より大きい。従って、渦巻発生部１４３に流入する流量が十分に確保され、渦巻発生部１４３による流体の旋回力が十分に大きくなる。そして、渦巻発生部１４３から流動特性提供部１４５に流れる間、流路の断面積が急激に小さくなって流体の流動特性を変化させる。また、渦巻発生部１４３と流動特性提供部１４５との間には、直径の差によって段差が存在し、流動特性提供部１４５の複数の突起部１４５ｐの間には流体を誘い込むための溝が形成されている。

図５（Ａ）は、本実施形態に係る内部構造体１４０の軸部材１４１の中心軸に対して直交する方向に軸部１４１−２と軸部１４１−３との境界で内部構造体１４０を仮想的に切断した場合において、流動特性提供部１４５の３次元斜視図である。図５（Ｂ）は図５（Ａ）において仮想的に突起部１４５ｐを全て除去した状態を示す。図５（Ａ）に示されたように、流動特性提供部１４５にはそれぞれが菱形の断面を有する柱形をしている複数の突起部１４５ｐが網状に形成されている。それぞれの菱形突起部１４５ｐは、軸部１４１−３の表面から半径方向に外側に向かって突出した形態になるように、例えば、円柱部材の外周面を研削加工することによって形成される。また、図５（Ｂ）に示されたように、流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の外周面には突起部１４５ｐの間に軸部１４１−３の一端から他端まで軸部１４１−３の周りに沿って螺旋状につながるある深さをもった複数の溝（本例においては、１２個）が形成される。それぞれの溝は流動特性提供部１４５の上流側において流体を誘い込むための誘い込み流路として機能する。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）には溝がＶ字形である実施形態を示しているが、溝の形態はこの実施形態に限定されない。図６（Ａ）乃至図６（Ｃ）は溝の様々な形態を例示する。図６（Ａ）はＶ字形に加工された溝の断面を示す概念図であり、図６（Ｂ）はＲ字形に加工された溝の断面を示す概念図であり、図６（Ｃ）は台形に加工された溝の断面を示す概念図である。他の多角形の形態に溝を加工することも可能である。また、溝の個数は１２個に限定されない。このような様々な変形は後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

図７は本実施形態に係る流動特性提供部１４５の突起部１４５ｐと、誘い込み流路１４５ｒを含みそれに連なる流路に形成される溝の構造を説明する図である。図７に示された実施形態において、溝はＶ字形に形成されている。渦巻発生部１４３の軸部１４１−１及び軸部１４１−２の半径Ｒ１は流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の半径Ｒ２より小さい。溝の深さ（高さ）ｈ２は（Ｒ２−Ｒ１）に決まり、これによって渦巻発生部１４３と流動特性提供部１４５の軸部の直径の差による段差にも関わらず（即ち、直径の差が相殺されて）渦巻発生部１４３を過ぎた流体が流動特性提供部１４５にうまく誘導される。突起部１４５ｐの高さはｈ１であり、流動特性提供部１４５の半径Ｒ３は（Ｒ２＋ｈ１）に決まる。図２と図７、そして、他の実施形態に関する図１０、１２、１４にも表示されている破線Ｂは溝の底面（例えば、Ｖ字の頂点）の位置を示す。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。溝の深さはＲ１とＲ２との差を完全に又は部分的に相殺して流体が渦巻発生部１４３から流動特性提供部１４５にうまく誘い込まれることができる程度であれば良い。他の実施形態では、軸部１４１−２と軸部１４１−３の境界、即ち、流動特性提供部１４５の先端においては溝の深さが（Ｒ２−Ｒ１）であり、漸次深さが浅くなって所定の地点では深さが０になるように誘い込み流路が形成される。換言すれば、誘い込み流路がテーパー状になるように流動特性提供部１４５の先端から所定の地点まで形成される。このような様々な変形は後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

図８は本実施形態に係る菱形突起部１４５ｐと誘い込み流路１４５ｒを含む溝との形成方法の一例を示す。図８に示されたように、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）に傾いた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ｈ１の深さほどに研削すると共に、傾いたラインの間を一回ずつ飛ばして（ｈ１＋ｈ２）の深さほどに、Ｖ字形に研削する（図７参照）。このようにして、軸部１４１−３の外周面から突出した複数の菱形突起部１４５ｐが上下（円周方向）、左右（軸部１４１−３の長さ方向）に一つずつ飛ばして規則的に形成される。また、傾いたラインに沿って軸部１４１−３の外周面に深さがｈ２である複数の誘い込み流路及びそれに連なる溝が形成される。本実施形態において、流動特性提供部１４５は、内部構造体１４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形部１３４の内周面に近接する程度の外径を有する。なお、複数の突起部１４５ｐの形状は、上述の菱形突起でなくても良く（例えば、三角形、多角形、その他）、その配列も図８から適宜（角度、幅など）変更できる。この変更は、以下に説明する他の実施形態においても同様に適用可能である。加えて、上記説明では、菱形突起部１４５ｐと誘い込み流路１４５ｒ及びそれに連なる溝を研削加工で製作すると説明したが、研削加工に代えて切削加工、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で、時間短縮が図れることもできる。この加工方法は、他の形態の突起部、他の形態の誘い込み流路及びそれに連なる溝、そして後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

図９は本実施形態に係る流動特性提供部１４５に形成されている溝の効果を説明する概念図である。特開２００４−３３９６２号に開示されているもの等の従来技術では突起部の間の流路が図９の上側に示された形態を有する。流路の底面と流体との摩擦が流体の流れを害して、流路の底に行けば行くほど流速が遅くなる。渦巻発生部と流動特性提供部との間の軸部の直径の差によって段差が存在する場合には、流路の底部での流速が鈍化が一層激しくなる。流速の鈍化は後述する流動特性提供部１４５での流体の特性の変化を低下させるので好ましくない。これに対して、本発明の多数の実施形態によれば、図９の下側に示されたように突起部の間に誘い込み流路及びその後の突起部の間の流路に設けられた溝が形成される。上述したように、誘い込み流路やその後の溝は流動特性提供部の軸部の外周面に形成されているＶ字形、Ｒ字形、台形、又は、他の多角形の溝である。この構造によって、流路の底でも流速が遅くならなく流体の流れが改善される。すなわち、突起部の間に形成されている１２列の誘い込み流路が渦巻発生部１４３と流動特性提供部１４５との軸部の半径の差に起因する段差を解消し、上流側から下流側に連続して誘い込み流路に連なる溝によって、流速の鈍化を防止するので、渦巻発生部１４３と軸部１４１−２から流動特性提供部１４５に流体がうまく誘い込まれるとともに、良好な流速を流動特性提供部１４５全体において保つ。

本実施形態では、図２に示されたように、渦巻発生部１４３の軸部１４１−１の直径と、軸部１４１−２の直径とが同一である。また、流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の長さｌ３は渦巻発生部１４３の軸部１４１−１の長さｌ１より長くて、軸部１４１−２の長さｌ２より長い。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。例えば、軸部１４１−２の一部又は全部が直径が漸次増加するようにテーパー状になっても良い。
なお、本実施形態では、図８の長さ方向に対して６０度の角度をもつ螺旋状の流路のみに溝を形成することとしたが、９０度の角度を持つ円形状の流路（閉路）についても、溝を形成してもよいことは勿論である。このことは、後述する他の実施形態においても同様に適用できる。

以下、流体が流体供給管１００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電動ポンプによって配管９（図１参照）を経て流入口１１１を通じて流入された流体は、渦巻発生部１４３の螺旋状に形成された３個の翼１４３−１乃至１４３−３の間を通過して行く。流体は渦巻発生部１４３の各翼によって強烈な渦巻流になって、軸部１４１−２を過ぎて流動特性提供部１４５に送られる。

そして、流体は流動特性提供部１４５の複数の菱形突起部１４５ｐの間を通り過ぎる。上記のように、突起部１４５ｐの間には複数の誘い込み流路１４５ｒが形成されているので、軸部１４１−２から流動特性提供部１４５の軸部１４１−３への段差が解消されて渦巻発生部１４３で発生した渦巻流を流動特性提供部１４５に誘い込む効果が向上し、誘い込み流路１４５ｒを含み、それに連なる溝によって流動特性提供部１４５における流体の流れが円滑になる。複数の菱形突起部１４５ｐは複数の狭い流路を形成する。流体が複数の菱形突起部１４５ｐ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。このような現象によって、流体の混合及び拡散を誘発する。流動特性提供部１４５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、内部構造体１４０は、流体が断面積が大きい上流側（渦巻発生部１４３）から断面積が小さい下流側（流動特性提供部１４５の複数の菱形突起部１４５ｐ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。

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の内部構造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る。すなわち、流体が流動特性提供部１４５を通じながら多数のファインバブルが発生する。特に、本実施形態において、流動特性提供部１４５の軸部１４１−３の直径が渦巻発生部１４３の軸部１４１−１の直径より大きいので、流体が渦巻発生部１４３から流動特性提供部１４５に流れる間に流路が急激に狭くなり、その結果、上述したキャビテーション現象が一層増幅される。更に、流動特性提供部１４５に複数の誘い込み流路１４５ｒ或いは更にそれに連なる溝を形成することで、上記の直径の差による段差を解消して渦巻発生部１４３から流動特性提供部１４５に流体をうまく誘い込むことができる。また、図９に関連して説明したように、誘い込み流路１４５ｒ或いは更にそれに連なる溝はその底部で流速が遅くならないように形成されるので、流動特性提供部１４５での流動を最適化することができる。

そして、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浸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、又は、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ファインバブルは浸透性及び潤滑性を向上させる。浸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。

流動特性提供部１４５を通過した流体は内部構造体１４０の端部に向かって流れる。流動特性提供部１４５の複数の狭い流路から流出側部材１３０のテーパー部１３６へ流れれば流路が急激に広くなる。流体は流出口１１２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時に、流動特性提供部１４５で発生した多数のファインバブルが大気圧に露出し、研削刃２と被加工物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、ファイン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。

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、浸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内部構造体１４０の渦巻発生部１４３と、流動特性提供部１４５とを形成するので、内部構造体１４０が一体化した１つの部品として製造される。従って、内部構造体１４０を流出側部材１３０の内部に収納した後に、流出側部材１３０と流入側部材１２０とを結合（例えば、流出側部材１３０の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の雌ねじ１２６とのねじ結合による）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。また、渦巻発生部１４３と流動特性提供部１４５との位置合わせや寸法のマッチングに大きく注意しなくても良いので、加工や組み立てに必要な時間及び費用を節減することができる。

本発明の一実施形態の流体供給管は、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可能である。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、こ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、こ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。更には、水耕栽培装置にこの流体供給管を用いて、供給水の溶存酸素を増加させて、水中の酸素量（溶存酸素濃度）を維持又は上昇させることにも利用できる。

（第２の実施形態）
次に、図１０及び図１１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、差のある部分を詳細に説明する。第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図１０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１１は流体供給管２００の側面透視図である。図１０及び図１１に示されたように、流体供給管２００は管本体１１０と内部構造体２４０とを含む。第２の実施形態の管本体１１０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１０及び図１１において、流体は流入口１１１から流出口１１２側へ流れる。図１１に示されたように、流体供給管２００は、内部構造体２４０を流出側部材１３０に収納した後に、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２６とを結合することで構成される。

第２の実施形態の内部構造体２４０は、上流側から下流側に向かって、断面が円形の共通の軸部材２４１の上に一体化して形成されている流体拡散部２４２と、渦巻発生部２４３と、流動特性提供部２４５と、誘導部２５０とを含む。例えば、内部構造体２４０は一つの円柱形態の部材を加工して形成される。本実施形態において、軸部材２４１は渦巻発生部２４３の軸部２４１−１と、軸部２４１−２とにおいて同一の直径を有する。流動特性提供部２４５の軸部２４１−３の直径は軸部２４１−１及び軸部２４１−２の直径より大きい。破線Ｂは流動特性提供部２４５に形成されている溝（Ｖ字形、Ｒ字形、台形、多角形、等）の底面（頂点）の位置を示す。渦巻発生部２４３及び流動特性提供部２４５のそれぞれは、第１の実施形態の渦巻発生部１４３及び流動特性提供部１４５のそれぞれと同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。

本実施形態において、流体拡散部２４２は円錐の形態を有し、例えば、円柱部材の一端部を円錐の形態に加工することで形成される。流体拡散部２４２は流入口１１１を経て流入側部材１２０に流入す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。流体拡散部２４２は、内部構造体２４０が管本体１１０に収納されたときは、流入側部材１２０のテーパー部１２４に対応する位置にある（図１０及び図１１参照）。本実施形態においては流体拡散部２４２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い。他の実施形態では、流体拡散部２４２がドームの形態を有する。その他、先端の一点から徐々に同心円的に拡大する形状であればよい。更に他の実施形態では、内部構造体２４０が流体拡散部を備えない。これらの変形は以下に説明する他の実施形態においても同様に適用可能である。

渦巻発生部２４３は、管本体１１０に内部構造体２４０が収納された際に管本体１１０の上流側に位置する内部構造体２４０の頭部の一部又は全部に対応する。渦巻発生部２４３の軸部２４１−１の長さｍ２は流体拡散部２４２の長さｍ１よりは長くて、流動特性提供部２４５の軸部２４１−３の長さｍ４よりは短い。渦巻発生部２４３と流動特性提供部２４５との間の軸部２４１−２の長さｍ３は流体拡散部２４２の長さｍ１より短い。また、流体拡散部２４２の断面積が最大である部分の直径は渦巻発生部２４３の軸部２４１−１の直径と同一である。他の実施形態では、流体拡散部２４２の断面積が最大である部分の直径が軸部２４２−１の直径より小さい。更に他の実施形態では、流体拡散部２４２の断面積が最大である部分の直径が軸部２４１−１の直径より大きい。この場合にも、流体拡散部２４２の断面積が最大である部分の半径は渦巻発生部２４３の半径（渦巻発生部２４３の軸部２４１−１の中心から各翼の先端までの距離）より小さいことが好ましい。これらの変形は後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

流体供給管２００に流入した流体は流体拡散部２４２により拡散されて渦巻発生部２４３の翼の間を通過して行く。渦巻発生部２４３は、円形の断面を有し軸部材２４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部２４１−１と、３個の螺旋状に形成された翼とを含む。流体拡散部２４２は配管９を通じて流入された流体が効果的に渦巻発生部２４３の翼の間に進入するように流体を誘導する作用を行う。流体は渦巻発生部２４３の各翼によって強烈な渦巻流になって、軸部２４１−２を過ぎて流動特性提供部２４５に送られる。

第１の実施形態と同様に、流動特性提供部２４５は、円形の断面を有し軸部材２４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部２４１−３と、軸部２４１−３の外周面から突出した複数の突起部（凸部）とを含む。流動特性提供部２４５は、渦巻発生部２４３より下流側に位置し、内部構造体２４０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、流動特性提供部２４５の軸部２４１−３の直径は、渦巻発生部２４３の軸部２４１−１及び軸部２４１−２の直径より大きい。軸部２４１−３の外周面には先端から末端まで軸部２４１−３の周りに沿って螺旋状につながる複数の溝が形成される。これらの溝はＶ字形（図６（Ａ）参照）、Ｒ字形（図６（Ｂ）参照）、台形（図６（Ｃ）参照）、多角形、等の形態をしており、複数の突起部の間に流体を誘い込むための誘い込み流路及びそれに連なる溝を形成する。この構造によって、渦巻発生部２４３に流入する流量が十分に確保され、渦巻発生部２４３による流体の旋回力が十分に大きくなる。そして、渦巻発生部２４３から流動特性提供部２４５に流れる間流路の断面積が急激に小さくなって、流動特性提供部２４５によるキャビテーション現象が増幅され、ファインバブル発生の効果が増大する。渦巻発生部２４３と流動特性提供部２４５との軸部の直径の差による段差が存在しているにも関わらず、誘い込み流路により流体が流動特性提供部２４５にうまく誘い込まれ、その後の溝によって、流体の流速も良好に保たれる。

そして、流体は流動特性提供部２４５の複数の突起部によって形成された複数の狭い流路から流出側部材１３０のテーパー部１３６へ流れるので流路が急激に広くなる。このとき内部構造体２４０の誘導部２５０のドーム形の曲面によってコアンダ（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、流体は誘導部２５０の表面に沿って流れるように誘導される。ドーム形態の誘導部２５０によって中心に向かって誘導された流体はテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて吐き出される。また、流動特性提供部によって生成されるファインバブルは、通常の技術に比べて流体の冷却機能及び洗浄効果を向上させる。

誘導部２５０は、例えば、円柱部材の下流側の端部をドーム形に加工して形成される。誘導部２５０は、上記のように、流体供給管２００の内部を流れる流体を管の中心に向かって誘導することで、流体が円滑に流出口１１２を通じて吐き出されるようにする。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。他の実施形態においては、誘導部２５０が円錐形をしている。更に他の実施形態においては、内部構造体２４０が誘導部を含まない。これらの変形は後述する他の実施形態にも同様に適用可能である。

（第３の実施形態）
次に、図１２及び図１３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１の実施形態と同一の構成については説明を省略し、差のある部分を詳細に説明する。第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図１２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１３は流体供給管３００の側面透視図である。

図示されたように、流体供給管３００は管本体１１０と内部構造体３４０とを含む。第３の実施形態の管本体１１０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１２及び図１３において、流体は流入口１１１から流出口１１２側へ流れる。図１３に示されたように、流体供給管３００は、内部構造体３４０を流出側部材１３０に収納した後に、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２６とを結合することで構成される。

第３の実施形態の内部構造体３４０は、上流側から下流側に向かって、断面が円形の共通の軸部材３４１の上に一体化して形成されている流体拡散部３４２と、第１の渦巻発生部３４３と、第１の流動特性提供部３４５と、第２の渦巻発生部３４７と、第２の流動特性提供部３４９と、円錐形の誘導部３５０とを含む。内部構造体３４０は、例えば、スチールのような金属からなる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。流体拡散部３４２は第２の実施形態の流体拡散部２４２と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第１の渦巻発生部３４３は、管本体１１０に内部構造体３４０が収納された際に管本体１１０の上流側に位置する内部構造体３４０の頭部の一部又は全部に対応する。第１の渦巻発生部３４３及び第２の渦巻発生部３４７のそれぞれは第１の実施形態の渦巻発生部１４３と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第１の流動特性提供部３４５及び第２の流動特性提供部３４９のそれぞれは第１の実施形態の流動特性提供部１４５と同様の構造を有し（図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照）、同様の方法で形成することができる（図８参照）。

誘導部３５０は、例えば、円柱部材の下流側の端部を円錐形に加工して形成される。誘導部３５０は、流体供給管３００の内部を流れる流体を管の中心に向かって誘導することで、流体が円滑に流出口１１２を通じて吐き出されるようにする。

図１２に示されたように、第１の流動特性提供部３４５の軸部の直径が第１の渦巻発生部３４３の軸部の直径より大きくて、第２の流動特性提供部３４９の軸部の直径が第２の渦巻発生部３４７の軸部の直径より大きい。本実施形態において、第１の渦巻発生部３４３の軸部の直径と、第２の渦巻発生部３４７の軸部の直径とが同一である。また、第１の流動特性提供部３４５の軸部の直径と、第２の流動特性提供部３４９の軸部の直径とが同一である。これによって、第１の渦巻発生部３４３と第２の渦巻発生部３４７に流入する流量を十分に確保することができ、これらによる流体の旋回力が十分に大きくなる。また、第１の渦巻発生部３４３から第１の流動特性提供部３４５に、そして、第２の渦巻発生部３４７から第２の流動特性提供部３４９に進入する流体の流路が急激に狭くなり、その結果キャビテーション現象が増幅される。これは流体供給管３００のバブル発生の効果を増大させ、結果的に流体の冷却機能及び洗浄効果を向上させる。

上述したように、第１の流動特性提供部３４５にはその軸部の先端から末端まで軸部の周りに沿って螺旋状につながる複数（例えば、８列）の溝が形成される。同様に、第２の流動特性提供部３４９にはその軸部の先端から末端まで軸部の周りに沿って螺旋状につながる複数（例えば、１２列）の溝が形成される。第１の流動特性提供部３４５及び第２の流動特性提供部３４９に形成されている各々の溝は流体を誘い込むための誘い込み流路として機能する。また、第１の流動特性提供部３４５は第２の流動特性提供部３４９に比べてはるかに少ない数の菱形突起部を有し、菱形突起部の間の間隔がもっと広い。従って、第１の流動特性提供部３４５の複数の菱形突起部の間に螺旋状に形成される流路は、第２の流動特性提供部３４９の複数の菱形突起部の間に螺旋状に形成される流路に比べて広くて、第１の流動特性提供部３４５の複数の菱形突起部の間の流路の個数は第２の流動特性提供部３４９の複数の菱形突起部の間の流路の個数より少ない。これによって、第２の流動特性提供部３４９で、すなわち、流出口側で流体の流動特性の変化（例えば、キャビテーション効果によるファインバブルの発生）が更に強く起きる。この構造は加工の費用を節減すると共に、流出口側に位置した複数の菱形突起部による流体の流動特性の強力な変化によって流体の冷却機能及び洗浄効果を向上させる。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。例えば、第１の流動特性提供部３４５と第２の流動特性提供部３４９との中でいずれか一つのみに誘い込み流路或いは更にそれに連なる溝が形成されても良い。この場合、誘い込み流路や溝の形成されていない流動特性提供部の軸部の直径がそれより上流側に位置した渦巻発生部の軸部の直径と同一であったり、渦巻発生部と流動特性提供部との間の軸部がテーパー状になったりすることが好ましい。また、第１の流動特性提供部３４５の菱形突起部の個数と第２の流動特性提供部３４９の菱形突起部の個数とが同一であっても良い。或いは、第１の流動特性提供部３４５の菱形突起部の間の間隔と第２の流動特性提供部３４９の菱形突起部の間の間隔とが同一であっても良い。

図１２の破線Ｂは溝の底面（例えば、Ｖ字の頂点）の位置を示す。本実施形態において、溝の深さは第１の流動特性提供部３４５及び第２の流動特性提供部３４９の軸部の半径と第１の渦巻発生部３４３及び第２の渦巻発生部３４７の軸部の半径の差として決まる。これにより、第１の渦巻発生部３４３と第１の流動特性提供部３４５との軸部の半径の差、そして、第２の渦巻発生部３４７と第２の流動特性提供部３４９との軸部の半径の差による段差にも関わらず（即ち、半径の差が相殺されて）、流体が第１の流動特性提供部３４５及び第２の流動特性提供部３４９にうまく誘導される。さらに、それに連なる溝によって、流体は適切な流速を保つことができる。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。溝の深さは軸部の直径の差を完全に又は部分的に相殺して、流体が第１の渦巻発生部３４３から第１の流動特性提供部３４５に、第２の渦巻発生部３４７から第２の流動特性提供部３４９にうまく誘導されることができる程度であれば良い。更に他の実施形態では、第１の流動特性提供部３４５の先端においては溝の深さが（第１の流動特性提供部３４５の軸部の半径−第１の渦巻発生部３４３の軸部の半径）であり、漸次深さが浅くなって所定の地点では深さが０になるように誘い込み流路が形成される。換言すれば、誘い込み流路がテーパー状になるように第１の流動特性提供部３４５の先端から所定の地点まで形成される。このような様々な変形は本実施形態の第２の流動特性提供部３４９及び他の実施形態にも同様に適用可能である。

本実施形態では流体拡散部３４２が円錐形をしているが、本発明はこの実施形態に限定されない。他の実施形態においては、流体拡散部３４２がドームの形態を有する。更に他の実施形態では、内部構造体３４０が流体拡散部を含まない。また、本実施形態では誘導部３５０が円錐形をしているが、本発明はこの実施形態に限定されない。他の実施形態においては、誘導部３５０はドームの形態を有する。更に他の実施形態においては、内部構造体３４０が誘導部を含まない。

以下、流体供給管３００の内においての流体の流動について説明する。配管９（図１参照）を経て流入口１１１に流入した流体は、流入側部材１２０のテーパー部１２４の空間を過ぎて流体拡散部３４２にぶつかり、流体供給管３００の中心から外側に向かって（即ち、半径方向へ）拡散される。拡散された流体は第１の渦巻発生部３４３の螺旋状に形成された３個の翼の間を通過しながら強烈な渦巻流になって、第１の流動特性提供部３４５に送られる。次に、流体は第１の流動特性提供部３４５の複数の菱形突起部によって形成された複数の狭い流路を通過する。第１の流動特性提供部３４５の軸部の直径が第１の渦巻発生部３４３の軸部の直径より大きいので、第１の渦巻発生部３４３から第１の流動特性提供部３４５に流れる間に流路が急激に狭くなる。一方、第１の渦巻発生部３４３と第１の流動特性提供部３４５との直径の差による段差にも関わらず、第１の流動特性提供部３４５に形成されている複数の誘い込み流路により流体が第１の流動特性提供部３４５にうまく誘導されるだけでなく、それに連なる溝によって、第１の流動特性提供部３４５全体において、流路の底においても流速が大きく低下しない。このような第１の流動特性提供部３４５の構造によって流体に多数の微小な渦が発生するとともに、キャビテーション現象が起こり、その結果ファインバブルが発生する。

次に、流体は第２の渦巻発生部３４７の螺旋状に形成された３個の翼の間を通過しながら強烈な渦巻流になる。第２の渦巻発生部３４７の軸部の直径は第１の流動特性提供部３４５の軸部の直径より小さいので、第２の渦巻発生部３４７に流入する流量が十分に確保され第２の渦巻発生部３４７による流体の旋回力が十分に大きくなる。この渦巻流は第２の流動特性提供部３４９に送られる。第２の流動特性提供部３４９の軸部の直径が第２の渦巻発生部３４７の軸部の直径より大きいので、第２の渦巻発生部３４７から第２の流動特性提供部３４９に流れる間に流路が急激に狭くなる。一方、第２の渦巻発生部３４７と第２の流動特性提供部３４９との直径の差による段差にも関わらず、第２の流動特性提供部３４９に形成されている複数の誘い込み流路により流体が第２の流動特性提供部３４９にうまく誘導されるだけでなく、それに連なる溝によって、第２の流動特性提供部３４９全体において、流路の底においても流速が大きく低下しない。上記の構造によって流体に多数の微小な渦が発生するとともに、キャビテーション現象が起こり、その結果ファインバブルが発生する。

第２の流動特性提供部３４９を通過した流体は内部構造体３４０の端部に向かって流れ、誘導部３５０の表面に沿って管の中心に誘導される。そして、流体はテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて流出される。内部構造体３４０の上記構成によれば、第１の渦巻発生部３４３と第２の渦巻発生部３４７とに流入する流量を十分に確保することができ、これらによる流体の旋回力が十分に大きくなる。また、第１の流動特性提供部３４５と第２の流動特性提供部３４９とに流入する流体の流路が急激に狭くなり、その結果キャビテーション現象が増幅される。特に、第１の流動特性提供部３４５と第２の流動特性提供部３４９とに形成されている複数の誘い込み流路が流体をうまく誘い込み、その後の溝の効果によって流速の鈍化を防ぐ。流体供給管３００の内部構造体３４０に形成されている２つの渦巻発生部と２つの流動特性提供部とによって、流出口１１２を通じて被加工物Ｗと研削刃２とに噴射される流体に多数のファインバブルが含まれる。上述のように、ファインバブルは流体の浸透性及び潤滑性を高めて、冷却機能及び洗浄効果を向上させる。内部構造体３４０によって発生する渦巻流は混合及び拡散を誘発して、他の性質を有する二種類以上の流体を混合する場合にも有用である。

本実施形態では内部構造体が２個の渦巻発生部と２個の流動特性提供部とを備えるが、３個以上の渦巻発生部と３個以上の流動特性提供部とを備える実施形態も可能である。この場合、軸部材は、全ての流動特性提供部においてその上流側の渦巻発生部より大きい直径を有し、全ての流動特性提供部に誘い込み流路及びそれに連なる溝が形成されても良い。或いは、一つの流動特性提供部のみ（例えば、最も下流側の流動特性提供部）がその上流側の渦巻発生部より大きい直径を有し、上記一つの流動特性提供部のみに誘い込み流路或いは更にそれに連なる溝が形成されても良い。

（第４の実施形態）
次に、図１４乃至図１７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の実施形態と同一の構成については説明を省略し、差のある部分を詳細に説明する。第１の実施形態の構成要素と同一の構成要素に対しては同一の図面符号を使う。図１４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１５は流体供給管４００の側面透視図である。図１６は流体供給管４００の第１の内部構造体４４０の３次元斜視図であり、図１７は流体供給管４００の第２の内部構造体４６０の３次元斜視図である。第４の実施形態の管本体１１０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１４及び図１５において、流体は流入口１１１から流出口１１２側へ流れる。

流体供給管４００は、管本体１１０に収納される中空軸タイプの第２の内部構造体４６０と、第２の内部構造体４６０の中空部に収納される第１の内部構造体４４０とを含む。流体供給管４００は、第２の内部構造体４６０の中空部に第１の内部構造体４４０を入れた後、その状態でこれらを流出側部材１３０に収納し、第２の内部構造体４６０の先頭に押え板４８０を置いた状態で、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２６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１１１を通じて流入される流体は、第２の内部構造体４６０の中空部と、流出側部材１３０の内部とに分かれて流れる。

第１の内部構造体４４０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１４及び図１６に示されたように、第１の内部構造体４４０は、上流側から下流側に向けて、断面が円形の共通の軸部材４４１の上に一体化して形成されている流体拡散部４４２と、第１の渦巻発生部４４３と、第１の流動特性提供部４４５と、第１の誘導部４５０とを含む。第１の渦巻発生部４４３が、第１の内部構造体４４０の頭部の一部又は全部に対応し、第１の流動特性提供部４４５が、第１の内部構造体４４０のボディー部の一部又は全部に対応する。頭部は管本体１１０に第１の内部構造体４４０が収納された際に管本体１１０の上流側に位置し、ボディー部は頭部の下流側に位置する。円柱部材を加工して第１の内部構造体４４０を制作する場合、流体拡散部４４２は上記円柱部材の一端部を円錐の形態に加工することで形成することができる。流体拡散部４４２は流入口１１１を経て流入側部材１２０に流入される流体を管の中心部から外側へ、即ち、半径方向に拡散させる。本実施形態においては、流体拡散部４４２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４４２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４４２はドームの形態を有する。

第１の内部構造体４４０の第１の渦巻発生部４４３は、第１の実施形態の渦巻発生部１４３と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第１の渦巻発生部４４３は円形の断面を有し軸部材４４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部と、３個の螺旋状に形成された翼とを含む。本実施形態において、第１の渦巻発生部４４３の長さは流体拡散部４４２の長さよりは長くて、第１の流動特性提供部４４５の長さよりは短い。また、流体拡散部４４２の断面積が最大である部分の半径は第１の渦巻発生部４４３の軸部の半径と同一である。一方、流体拡散部４４２の断面積が最大である部分の半径は、第１の渦巻発生部４４３の軸部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。第１の渦巻発生部４４３の翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに１２０°ずつずらされており、軸部の一端から他端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４４３の翼の形態は、流体拡散部４４２によって拡散されて第１の渦巻発生部４４３に進入した流体が、各翼の間を通過する間に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４４３は、第１の内部構造体４４０を第２の内部構造体４６０の中空部に収納した時に、第２の内部構造体４６０の内周面に近接する程度の外径を有する。

第１の内部構造体４４０の第１の流動特性提供部４４５は、流体拡散部４４２と第１の渦巻発生部４４３とより下流側に形成されている。図１４及び図１６に示されたように、第１の流動特性提供部４４５は円形の断面を有し軸部材４４１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部（凸部）とを含む。それぞれの突起部は菱形の断面を有する柱形をしており、複数の突起部が網状に形成されている。それぞれの菱形突起部は、軸部の表面から半径方向に外側へ向かって突出した形態になるように、例えば、円柱部材の外周面を研削加工することによって形成される。第１の流動特性提供部４４５の形成方法は、例えば、図１８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）に傾いた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ほど研削すると共に、傾いたラインの間を一回ずつ飛ばして同一の深さほど研削する。このようにして、軸部の外周面から突出した複数の菱形の突起部が上下（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。第１の実施形態の流動特性提供部１４５と違い本実施形態の第１の流動特性提供部４４５は誘い込み流路及びそれに連なる溝を含んでおらず、第１の流動特性提供部４４５の軸部の直径は第１の渦巻発生部４４３の軸部の直径と同一である。他の実施形態においては、第１の流動特性提供部４４５の軸部の直径は第１の渦巻発生部４４３の軸部の直径より大きくて、第１の流動特性提供部４４５の複数の突起部の間には複数の誘い込み流路及びそれに連なる溝が形成される。また、本実施形態では、第１の流動特性提供部４４５は、第１の内部構造体４４０を第２の内部構造体４６０の中空部に収納した時、第２の内部構造体４６０の内周面に近接する程度の外径を有する。突起部の断面の形態は菱形に限定されず、三角形又は他の多角形であっても良い。

本実施形態では、第１の渦巻発生部４４３の軸部の直径と第１の流動特性提供部４４５の軸部の直径とが同一である。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。他の実施形態においては、第１の渦巻発生部４４３の軸部の直径が第１の流動特性提供部４４５の軸部の直径より小さくて、これらの間には直径が漸次増加するテーパー部が存在する。

第１の内部構造体４４０の第１の誘導部４５０は、例えば、円柱部材の下流側の端部をドーム形に加工して形成する。図１４に示されたように、第１の流動特性提供部４４５と、第１の誘導部４５０との間には、第１の流動特性提供部４４５の軸部分が延びている。本実施形態では、この軸延長部４４６の長さは、第１の内部構造体４４０が第２の内部構造体４６０の中空部に収納された時、第１の内部構造体４４０の第１の誘導部４５０が第２の内部構造体４６０外に突出するように決まる。一例では、軸延長部４４６の長さが第２の内部構造体４６０の第２の誘導部４７０の長さと同一である。本実施形態では、第１の誘導部４５０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４５０は他の形態（例えば、円錐形）を有することも可能である。或いは、第１の内部構造体４４０は誘導部を含まないことも可能である。

第２の内部構造体４６０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４６０は、図１４及び図１７に示されたように、上流側から下流側に向けて、共通の中空軸部材４６１の上に一体化して形成されている第２の渦巻発生部４６３と、第２の流動特性提供部４６５と、第２の誘導部４７０とを含む。第２の渦巻発生部４６３が、第２の内部構造体４６０の頭部の一部又は全部に対応し、第２の流動特性提供部４６５が、第２の内部構造体３０のボディー部の一部又は全部に対応する。頭部は管本体１１０に第２の内部構造体４６０が収納された際に管本体１１０の上流側に位置し、ボディー部は頭部の下流側に位置する。本実施形態において、第２の内部構造体４６０の内径（即ち、中空部の直径）は、流入口側が流出口側より大きい。図１５及び図１７に示されたように、第２の内部構造体４６０の中空部の流入口４７１を通じて第１の内部構造体４４０が挿入され、第２の内部構造体４６０の中空部の流出口４７２を通じて第１の内部構造体４４０の第１の誘導部４５０が突出する。

第２の内部構造体４６０の第２の渦巻発生部４６３は、第１の実施形態の渦巻発生部１４３と同様の構造を有し、同様の方法で形成することができる。第２の渦巻発生部４６３は円形の断面を有し軸部材４６１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部と、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４６０を制作する場合、第２の渦巻発生部４６３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４６３の翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに１２０°ずつずらされており、軸部の一端から他端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２の渦巻発生部４６３の翼の形態は、第１の内部構造体４４０の流体拡散部４４２によって拡散されて第２の渦巻発生部４６３に進入した流体が、各翼の間を通過する間に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４６３は、第２の内部構造体４６０を管本体４０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形部１３４の内周面に近接する程度の外径を有する。

第２の内部構造体４６０の第２の流動特性提供部４６５は、第１の実施形態の流動特性提供部１４５と同様の構造を有し（ 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）参照 ）、同様の方法で形成することができる（図８参照）。具体的には、第２の流動特性提供部４６５は、円形の断面を有し軸部材４６１の長さ方向に沿って直径が一定した軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部（凸部）とを含む。それぞれの突起部は菱形の断面を有する柱形をしており、複数の突起部が網状に形成されている。それぞれの菱形突起部は、軸部の表面から半径方向に外側へ向かって突出した形態になるように、例えば、円柱部材の外周面を研削加工することによって形成される。第２の流動特性提供部４６５の軸部の直径は第２の渦巻発生部４６３の軸部の直径より大きくて、第２の流動特性提供部４６５の軸部の外周面には先端から末端まで軸部の周りに沿って螺旋状に複数の溝が形成される。これらの溝はＶ字形（図６（Ａ）参照）、Ｒ字形（図６（Ｂ）参照）、台形（図６（Ｃ）参照）、多角形、等の形態をしており、複数の突起部の間に流体を誘い込むための誘い込み流路及びそれに連なる溝を形成する。誘い込み流路及びそれに連なる溝は流動特性提供部の軸部の先端から末端まで形成されず、先端から所定の地点まで形成されていても良い。この場合、流動特性提供部の下流側に行けば行くほど誘い込み流路の深さが減少するようにテーパー状になっていても良い。また、本実施形態においては、第２の流動特性提供部４６５は、第２の内部構造体４６０を管本体１１０に収納した時、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形部１３４の内周面に近接する程度の外径を有する。

図１４の破線Ｂは第２の流動特性提供部４６５に形成されている溝（Ｖ字形、Ｒ字形、台形、多角形、等）の底面（例えば、頂点）の位置を示す。本実施形態において、溝の深さは第２の流動特性提供部４６５の軸部の半径と第２の渦巻発生部４６３の軸部の半径の差として決まり、これにより第２の渦巻発生部４６３と第２の流動特性提供部４６５との軸部の半径の差による段差にも関わらず（即ち、半径の差が相殺されて）流体が第２の渦巻発生部４６３から第２の流動特性提供部４６５にうまく誘導される。そしてそれに連なる溝により、流体の速度は適切なものとなる。しかし、本発明はこの実施形態に限定されない。溝の深さは軸部の直径の差を完全に又は部分的に相殺して、流体が第２の渦巻発生部４６３から第２の流動特性提供部４６５にうまく誘導されることができる程度であれば良い。他の実施形態では、第２の流動特性提供部４６５の先端においては溝の深さが（第２の流動特性提供部４６５の軸部の半径−第２の渦巻発生部４６３の軸部の半径）であり、漸次深さが浅くなって所定の地点では深さが０になるように誘い込み流路が形成される。換言すれば、誘い込み流路がテーパー状になるように、第２の流動特性提供部４６５の先端から所定の地点まで形成される。

第２の内部構造体４６０の第２の誘導部４７０は、例えば、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１４に示されたように、第２の流動特性提供部４６５と第２の誘導部４７０との間には、第２の流動特性提供部４６５の軸部が延びている。この軸延長部４６６の長さは、例えば、加工の利便性、第２の誘導部４７０のコアンダ効果、第１の内部構造体４４０の寸法の中で少なくとも一つに基づいて決まる。一方、第２の誘導部４７０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。他の実施形態においては、第２の誘導部４７０を截頭円錐形に形成する。

第２の内部構造体４６０の中空部は、流入口４７１側の内径が、流出口４７２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４６０は、図１５に示されたように、流入口４７１から第２の流動特性提供部４６５の軸延長部４６６までは同一の内径を有し、第２の誘導部４７０ではそれより小さい内径を有する。従って、第２の内部構造体４６０の中空部において軸延長部４６６と第２の誘導部４７０の境界には段差４６８が存在する。これによって、第２の内部構造体４６０の流入口４７１を通じて、第１の内部構造体４４０を第２の内部構造体４６０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４４０が流出口４７２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４７０の内径の大きさは、第１の内部構造体４４０の第１の誘導部４５０の外径よりは大きい。

図１４に示されたように流体供給管４００は押え板４８０を含んでおり、図１９は本実施形態に係る押え板４８０の斜視図である。図１９に示されたように、押え板４８０は、半径の小さいリング４８０−１と、それより半径の大きいリング４８０−２とを、３つの支持アーム４８０−３で連結した構造を有する。リング４８０−２は、図１４に示されたように、流入側部材１２０の雌ねじ１２６の内周面に近接する程度の外径を有する。押え板４８０は、例えば、スチールのような金属又はプラスチックからなる。

本実施形態では、図１４に示されたように、リング４８０−１の半径が第１の内部構造体４４０の流体拡散部４４２の最大半径よりは大きいし、第１の渦巻発生部４４３の最大半径（第１の渦巻発生部４４３の軸部の中心から翼の先端までの距離）よりは小さい。このような寸法関係によって、押え板４８０は、第１の内部構造体４４０が管本体１１０の流入口１１１を通じて離脱することを防ぐ。具体的には、第２の内部構造体４６０の中空部に、第１の内部構造体４４０を入れた後、その状態でこれらを流出側部材１３０に収納し、第１の内部構造体４４０の流体拡散部４４２がリング４８０−１を通じて突出するように第２の内部構造体４６０の先頭に押え板４８０を置いた状態で、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と、流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２６とのねじ結合によって、流体供給管１０が構成される。上記の組み立て状態で、第１の内部構造体４４０は、押え板４８０によって管本体１１０の流入口１１１外に離脱できないと同時に、第２の内部構造体４６０の流出口４７２の半径が流入口４７１の半径より小さいことによって第２の内部構造体４６０の流出口４７２の外に離脱できない。押え板４８０は、第１の内部構造体４４０を第２の内部構造体４６０の中空部に拘束させる役割を行う。

以下、図１４乃至図１７を参照して、流体が流体供給管４００を通過する間の流動について説明する。流体が配管９（図１参照）を経て流体供給管４００の流入口１１１を通じて流入される。流体は、流入側部材１２０のテーパー部１２４の空間を過ぎる間、リング４８０−１を通過して突出した第１の内部構造体４４０の流体拡散部４４２にぶつかって、流体供給管４００の中心から外側に向かって（即ち、半径方向に）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４４０が収納されている第２の内部構造体４６０の中空部に流れ込み、残りは第２の内部構造体４６０が収納されている流出側部材１３０の内部の空間に流れ込む。

第１の内部構造体４４０が収納されている第２の内部構造体４６０の中空部を通じて流れる流体は、第１の渦巻発生部４４３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４４２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４４３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４４３の各翼によって強烈な渦巻流になって、第１の流動特性提供部４４５に送られる。

そして、流体は第１の流動特性提供部４４５の軸部の外周面に規則的に形成されている複数の菱形突起部の間を通り過ぎる。これらの複数の菱形突起部は複数の狭い流路を形成する。流体が複数の菱形突起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とともにキャビテーション現象が起こり、その結果ファインバブルが発生する。。第１の流動特性提供部４４５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４４０は、断面積が大きい上流（第１の渦巻発生部４４３）から断面積が小さい下流（第１の流動特性提供部４４５の複数の菱形突起部の間に形成された流路）へ流体を流す構造を有する。本実施形態に係る流体供給管４００の 第１の内部構造体４４０は上記のキャビテーション現象を誘発して、流体が第１の流動特性提供部４４５を過ぎる間多数のファインバブルが発生する。ファインバブルは流体の浸透性及び潤滑性を向上させ、浸透性の向上は結果的に冷却効率を増加させる。

流体は第１の流動特性提供部４４５を過ぎて第１の内部構造体４４０の端部に向かって流れる。流体が第１の流動特性提供部４４５の複数の突起部により形成された複数の狭い流路から第１の内部構造体４４０の端部に形成されている第１の誘導部２５に向かって流れると、流路が急激に広くなる。このとき、第1の内部構造体４４０のドーム形態の第１の誘導部２５の曲面によって、コアンダ効果が発生する。コアンダ効果によって、流体は第１の誘導部４５０の表面に沿って流れるように誘導され、ドーム形態の第１の誘導部４５０によって中心に向かって誘導された流体は流出側部材１３０のテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて流出される。

第２の内部構造体４６０が収納されている流出側部材１３０の内部の空間を通じて流れる流体は、第２の渦巻発生部４６３の反時計方向に螺旋状に形成されている３個の翼の間を通過して行く。流体は第２の渦巻発生部４６３の各翼によって強烈な渦巻流になって、第２の流動特性提供部４６５に送られる。そして、流体は第２の流動特性提供部４６５の軸部の外周面に規則的に形成された複数の菱形突起部の間を通り過ぎる。第２の内部構造体４６０は、第１の内部構造体４４０と同様に、断面積が大きい上流（第２の渦巻発生部４６３）から断面積が小さい下流（第２の流動特性提供部４６５の複数の菱形突起部の間に形成された流路）へ流体を流す構造を有する。また、第２の流動特性提供部４６５の軸部の直径が第２の渦巻発生部４６３の軸部の直径より大きいので、第２の渦巻発生部４６３から第２の流動特性提供部４６５に流れる間に流路が急激に狭くなる。第２の渦巻発生部４６３と第２の流動特性提供部４６５との直径の差による段差にも関わらず、第２の流動特性提供部４６５に形成されている複数の誘い込み流路により流体が第２の流動特性提供部４６５にうまく誘導されるだけでなく、その後の溝の効果によって第２流動特性提供部４６５全体において、流路の底においても流速が大きく低下しない。第２の流動特性提供部４６５の上記構造によって流体に多数の微小な渦が発生するとともに、キャビテーション現象が起こり、その結果流体にファインバブルが発生する。

流体は第２の流動特性提供部４６５を過ぎて第２の内部構造体４６０の端部に向かって流れる。流体が第２の流動特性提供部４６５の複数の突起部により形成された複数の狭い流路から第２の内部構造体４６０の端部に形成されている第２の誘導部４７０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４７０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４７０によって中心に向かって誘導された流体は流出側部材１３０のテーパー部１３６を過ぎて流出口１１２を通じて流出される。

第２の内部構造体４６０の中空部を通じて流動した流体と、流出側部材１３０の内部の空間を通じて流動した流体とは、テーパー部１３６で合して流出口１１２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の流動特性提供部４４５と第２の流動特性提供部４６５とで発生した多数のファインバブルが大気圧に露出され、研削砥石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、ファイン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。

本実施形態においては、１つの部材を加工して第１の内部構造体４４０の流体拡散部４４２と、第１の渦巻発生部４４３と、第１の流動特性提供部４４５と、第１の誘導部４５０とを形成するので、第１の内部構造体４４０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４６０の第２の渦巻発生部４６３と、第２の流動特性提供部４６５と、第２の誘導部４７０とを形成するので、第２の内部構造体４６０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４４０と、第２の内部構造体４６０と、押え板４８０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４４０を第２の内部構造体４６０の中空部に入れた状態で、第２の内部構造体４６０を流出側部材１３０の内部に入れ、押え板４８０を第１の内部構造体４４０の先頭に置いた後、流出側部材１３０の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の雌ねじ１２６とを結合する簡単な工程だけで、流体供給管４００を製造することができる。即ち、流体供給管４００の部品の組み立てが容易であり、流体供給管４００の製造にかかる時間が短縮される。押え板４８０は図１９に示された形態に限定されず、第１の内部構造体４４０の離脱を防ぐことができる他の形態も可能である。或いは、押え板４８０を用いず、例えば、ボルト結合により、第１の内部構造体４４０を第２の内部構造体４６０に固定させることも可能である。

第４の実施形態においては２個の内部構造体が管本体に収納されるが、３個以上の内部構造体を含む多層の流体供給管を提供する実施形態も可能である。それぞれの内部構造体は流動特性提供部を含むことで、流体供給管に流入する流体に多い量のファインバブルを発生させる。３個以上の内部構造体の中で少なくとも一つの流動特性提供部には上記の誘い込み流路或いは更にそれに連なる溝が形成される。

主に本発明の流体供給装置を工作機械に適用して冷却剤を吐き出す例について説明したが、本発明は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に適用可能である。この場合、流体供給装置に所定の温度の水や湯を流入すれば、内部構造体によって水に上述した流動特性が付与されて吐き出されることで、洗浄効果を向上させることができる。或いは、本発明の流体供給装置は流体混合装置にも適用可能である。この場合、流体供給装置に異なる特性を有する複数の種類の流体を流入すれば、内部構造体によって複数の種類の流体に上述した流動特性が付与されて流体が混合されて吐き出される。更には、水耕栽培装置に本発明の流体供給装置を用いて、供給水の溶存酸素を増加させて、水中の酸素量（溶存酸素濃度）を維持又は上昇させることにも利用できる。加えて、本発明の流体供給装置は、粘度が高い流体にも適用可能で、各種流体の粘度（粘性）を変化させたり、流体の特性を変化させることも可能である。

以上、本発明を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抜け出さ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）
４ 研削部
Ｗ 被加工物
Ｇ 研削箇所
５ 流体供給部
６ ノズル
７、８ ジョイント部
９ 配管
Ｐ、１００、２００、３００、４００ 流体供給管
１１０ 管本体
１２０ 流入側部材
１３０ 流出側部材
１４０、２４０、３４０ 内部構造体
１４５ｐ 突起部
１４５ｒ 誘い込み流路（溝）
４４０ 第１の内部構造体
４６０ 第２の内部構造体
１４１、２４１、３４１、４４１ 軸部材
２４２、３４２、４４２ 流体拡散部
１４３、２４３ 渦巻発生部
１４５、２４５ 流動特性提供部
２５０、３５０ 誘導部

Claims (29)

1. 流体供給装置であって、
   収納体と、
   収納体に収納される内部構造体と、
   を有し、
   内部構造体は、断面が円形の軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含み、
   複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする、
   流体供給装置。
2. 流路に形成された溝は、断面が、Ｖ字形、Ｒ字形、台形、多角形のいずれかの形状をしていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
3. 流路に形成された溝により、複数の突起部間で形成される流路の底においても、流速が低下しないことを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
4. 流路に形成された溝は、軸部の回りに沿って螺旋状につながることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
5. 収納体は、流入口と流出口とを含み、
   内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている第１の部分と、第２の部分とを含んでおり、
   第１の部分は、収納体に内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、
   第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
   第２の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
6. 内部構造体は、第１の部分よりも上流側に位置し、収納体の流入口を通じて流入される流体を中心から半径方向へ拡散させて、第１の部分に与える流体拡散部を更に含むことを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
7. 内部構造体の流体拡散部は、円錐形又はドーム形に形成されている内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項６に記載の流体供給装置。
8. 内部構造体の第１の部分は、三つの翼を含んでおり、
   翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに１２０°ずつずらされていることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
9. 内部構造体の第２の部分の複数の突起部は網状に形成されており、各々の突起部は菱形の断面を有する柱形をしていることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
10. 内部構造体は下流側の端部に流体を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５に記載の流体供装置。
11. 内部構造体の誘導部は、円錐形又はドーム形に形成されている内部構造体の一端部であることを特徴とする請求項１０に記載の流体供装置。
12. 内部構造体の第２の部分の軸部の半径は第１の部分の軸部の半径より大きく、内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝の深さは、第２の部分の軸部の半径と第１の部分の軸部の半径との差と同一であることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
13. 内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝は、軸部の先端から末端までつながることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
14. 内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝は、軸部の先端から所定の地点までつながり、溝の深さは、軸部の先端において第２の部分の軸部の半径と第１の部分の軸部の半径との差であり、下流側に行けば行くほど減少することを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
15. 内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝は、断面が、Ｖ字形、Ｒ字形、台形、多角形のいずれかの形状をしていることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
16. 内部構造体の第２の部分の軸部に形成されている各々の溝は、軸部の回りに沿って螺旋状につながることを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
17. 内部構造体の第２の部分の軸部はその長さ方向に沿って一定した直径を有することを特徴とする請求項５に記載の流体供給装置。
18. 収納体は、管形状であって、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５に記載の流体供給装置。
19. 収納体は、流入口と流出口とを含み、
    内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている第１の部分と、第２の部分と、第３の部分と、第４の部分とを含んでおり、
    第１の部分は、収納体に内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、
    第２の部分は、第１の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
    第３の部分は、第２の部分より下流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、
    第４の部分は、第３の部分より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
    第４の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
20. 第２の部分の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする請求項１９に記載の流体供給装置。
21. 内部構造体の第２の部分の軸部の半径は第１の部分の軸部の半径より大きく、第４の部分の軸部の半径は第３の部分の軸部の半径より大きいことを特徴とする請求項２０に記載の流体供給装置。
22. 内部構造体の第２の部分の突起部の個数は第４の部分の突起部の個数より少ないことを特徴とする請求項１９に記載の流体供給装置。
23. 内部構造体は、第１の内部構造体と、第２の内部構造体とを含み、
    収納体は、流入口と流出口とを含み、
    第１の内部構造体は、断面が円形の共通の軸部材上に一体化して形成されている頭部と、ボディー部とを含んでおり、
    頭部は、収納体に第１の内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、
    ボディー部は、頭部より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
    中空軸形態の第２の内部構造体は、中空の軸部材上に一体化して形成されている頭部と、ボディー部とを含んでおり、
    頭部は、収納体に第２の内部構造体が収納された際、収納体の上流側に位置し、軸部と、流体に渦巻流を発生させるように螺旋状に形成された翼とを含んでおり、
    ボディー部は、頭部より下流側に位置し、軸部と、軸部の外周面から突出した複数の突起部とを含んでおり、
    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、
    第２の内部構造体のボディー部の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給装置。
24. 第１の内部構造体のボディー部の複数の突起部は、軸部の円周を複数に分割した螺旋状につながる流路と軸部の長手方向に複数に分割した閉路である流路とが交差して形成されており、複数の螺旋状の流路の少なくとも一部には、複数の閉路の底面である軸部の外周面から軸部の直径方向について深さをもって溝が形成されていることを特徴とする、請求項２３に記載の流体供給装置。
25. 第１の内部構造体のボディー部の軸部の半径は頭部の軸部の半径より大きく、第２の内部構造体のボディー部の軸部の半径は頭部の軸部の半径より大きいことを特徴とする請求項２４に記載の流体供給装置。
26. 請求項１から２５のいずれかの流体供給装置に、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。
27. 請求項１から２５のいずれかの流体供給装置に、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。
28. 請求項１から２５のいずれかの流体供給装置に、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。
29. 請求項１から２５のいずれかの流体供給装置に、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。