JP7728112B2 - Liquid Amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、液体増幅装置に関する。 The present invention relates to a liquid amplification device.
従来、管の内部を流れるエアの流量を増幅させたり、バキュームフローによって管の内部のワークを搬送したりする増幅装置が知られている(例えば特許文献1、2を参照)。 Conventionally, amplification devices are known that amplify the flow rate of air flowing inside a pipe or transport workpieces inside the pipe using vacuum flow (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
この種の増幅装置では、管の内部を液体が流通する場合において、液体の流れをアシストすることへの要望があった。具体的には、管内の液体の流れをスムーズにしたり、流量や流速を安定させたりする増幅装置が求められていた。 With this type of amplifier, there was a demand for an amplifier that could assist the flow of liquid inside the tube. Specifically, there was a need for an amplifier that could smooth the flow of liquid inside the tube and stabilize the flow rate and speed.
本発明は、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる液体増幅装置を提供することを目的の一つとする。 One of the objectives of the present invention is to provide a liquid amplification device that can smooth the flow of liquid within a pipe and stabilize the flow rate and flow velocity.
本発明の一つの態様は、液体が流通する管に設けられ、液体の流れをアシストする液体増幅装置であって、中心軸を中心とする環状の装置本体と、前記装置本体を軸方向に貫通し、液体が流れる液体流路と、前記装置本体の内周部から前記液体流路にエアを噴射するエア流路と、を備え、前記エア流路は、前記内周部に配置され、前記中心軸回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口するエア噴射スリットを有し、前記装置本体は、前記中心軸を中心とする環状の本体部と、前記本体部に内挿される筒部と、を有し、前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置され、前記本体部は、前記中心軸と垂直な方向に広がる板状であり、前記筒部は、前記本体部の内周面に嵌合する部分を有し、前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有し、前記螺旋流路は、前記中心軸と垂直な断面が、略扇形状であり、前記螺旋流路は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。 One aspect of the present invention is a liquid amplification device that is provided in a pipe through which a liquid flows and assists the flow of the liquid, and includes an annular device main body centered on a central axis, a liquid flow path that penetrates the device main body in the axial direction and through which the liquid flows, and an air flow path that injects air from an inner periphery of the device main body into the liquid flow path, the air flow path being disposed on the inner periphery and forming an annular shape extending around the central axis, and having an air injection slit that opens toward the downstream side in the axial direction, and the device main body is an annular device centered on the central axis. and a tubular portion inserted into the main body portion, the air injection slit is located in the gap between the inner peripheral surface of the main body portion and the outer peripheral surface of the tubular portion, the main body portion is plate-shaped and extends in a direction perpendicular to the central axis, the tubular portion has a portion that fits into the inner peripheral surface of the main body portion, the liquid flow path has a spiral flow path whose circumferential position changes as it extends in the axial direction, the spiral flow path has a cross section perpendicular to the central axis that is approximately fan-shaped, and a plurality of the spiral flow paths are provided at intervals from each other in the circumferential direction.
この液体増幅装置は、例えば、工場の用水などの液体が流通する管の途中に設けられる。本発明の液体増幅装置は、エア流路のエア噴射スリットから液体流路の液体中に、軸方向の下流側へ向けて環状にエアを噴射する。これにより、液体が管内をスムーズに安定して流れるようにアシストされ、液体の流量や流速が安定させられる。本発明によれば、液体の流れが安定して増幅させられることにより、例えば液体が管の途中で減速し滞留したり、乱流や逆流を生じたりするような不具合を抑制できる。 This liquid amplifier is installed midway through a pipe through which a liquid, such as industrial water, flows. The liquid amplifier of the present invention injects air in a circular pattern from the air injection slits in the air flow path toward the downstream axial direction into the liquid in the liquid flow path. This assists the liquid to flow smoothly and stably through the pipe, stabilizing the liquid's flow rate and flow velocity. By stably amplifying the liquid flow, the present invention can prevent problems such as the liquid slowing down and stagnating midway through the pipe, or turbulence or backflow.
詳しくは、本発明ではエア噴射スリットから、いわゆるエアナイフ等と呼ばれる厚さ寸法が薄く高速のエアカーテン状のエアが、液体中に供給される。このようにして噴射されたエアおよびエアを含む液体は、コアンダ効果によって、装置本体の内周部および管の内周面に沿って流れるため、液体増幅装置の下流側へと液体をスムーズに送り出すことができる。
また、エア噴射スリットは、装置本体の内周部において環状に、すなわち中心軸回りの360°全周にわたって細かなエアを噴射するので、周方向の全域にわたって広範囲に上述した作用効果が得られる。
Specifically, in the present invention, a thin, high-speed air curtain, known as an air knife, is supplied from the air injection slit into the liquid. The injected air and the liquid containing the air flow along the inner periphery of the device body and the inner periphery of the pipe due to the Coanda effect, allowing the liquid to be smoothly sent downstream of the liquid amplification device.
Furthermore, the air injection slit injects fine air in a circular pattern on the inner periphery of the device body, i.e., over the entire 360° circumference around the central axis, so that the above-mentioned effects can be obtained over a wide range across the entire circumferential area.
また、エア噴射スリットから液体中に噴射される細かなエア(気泡)には、微小化されたマイクロバブルが含まれる。液体中のマイクロバブルは、管の内壁等に付着した堆積物を除去する機能や、堆積物が新たに付着することを抑制する機能等を有する。したがって、液体が流通する管を含む液体の流通系統全域にわたって、洗浄効果を得ることができ、この効果によっても液体の流れを安定化でき、かつメンテナンス等の頻度を低減できる。
また本発明によれば、エア噴射スリットから高い流速かつ流量が少なく抑えられたエアを液体中に噴射することで、液体へのエア供給量を少なく抑えつつ、効率よくマイクロバブルを発生させることができる。
Furthermore, the fine air (bubbles) injected into the liquid from the air injection slits contain microbubbles. The microbubbles in the liquid have the functions of removing deposits that have adhered to the inner walls of pipes and suppressing the adhesion of new deposits. Therefore, a cleaning effect can be obtained throughout the entire liquid distribution system, including the pipes through which the liquid flows. This effect also stabilizes the flow of the liquid and reduces the frequency of maintenance, etc.
Furthermore, according to the present invention, air is injected into the liquid from the air injection slit at a high flow rate but at a low flow rate, thereby making it possible to efficiently generate microbubbles while keeping the amount of air supplied to the liquid low.
また、エア噴射スリットは、液体が流れる向きつまり下流側へ向けてエアを噴射するので、エア噴射スリット内への液体の逆流についても抑制される。このため、エア噴射スリット内への堆積物の付着等が抑えられ、上述したエア噴射スリットによる機能が良好に維持される。 In addition, because the air injection slit injects air in the direction of the liquid flow, i.e., downstream, it also prevents liquid from flowing back into the air injection slit. This prevents deposits from adhering to the air injection slit, and maintains the functionality of the air injection slit as described above.
そして本発明の液体増幅装置は、簡素な構造を備えており、製造が容易で、廉価に製作できる。また液体増幅装置の外形寸法、特に軸方向の寸法を小さく抑えることが容易であり、コンパクト化が図りやすいため、管の途中に設ける際に大きな設置スペースを必要としない。このため、管全体としての設計の自由度が増す。また、本発明の液体増幅装置を、既存の管の途中に追加で設けることも容易であり、汎用性が高い。 The liquid amplifier of the present invention has a simple structure, is easy to manufacture, and can be produced at low cost. Furthermore, the external dimensions of the liquid amplifier, particularly the axial dimensions, can be easily kept small, making it easy to achieve a compact design, so it does not require a large installation space when installed midway through a pipe. This increases the degree of freedom in the design of the pipe as a whole. Furthermore, the liquid amplifier of the present invention can easily be installed midway through an existing pipe, making it highly versatile.
以上より本発明の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。 As described above, the liquid amplification device of the present invention can smooth the flow of liquid within the pipe and stabilize the flow rate and flow velocity.
上記液体増幅装置において、前記装置本体は、前記中心軸を中心とする環状の本体部と、前記本体部に内挿される筒部と、を有し、前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置される。 In the above-mentioned liquid amplification device, the device main body has a ring-shaped main body portion centered on the central axis and a cylindrical portion inserted into the main body portion, and the air injection slit is arranged in the gap between the inner surface of the main body portion and the outer surface of the cylindrical portion .
この場合、本体部の内周面と、筒部の外周面との隙間を、部材の交換や追加工等により適宜調整することで、エア噴射スリットのスリット幅寸法(厚さ寸法)を調整可能である。このため、エア噴射スリットのスリット幅の大きさを微調整したり、スリット幅を周方向全周にわたって精度よく均等化したりすることが容易である。したがって、本発明の上述した作用効果がより安定的に奏功される。
上記液体増幅装置において、前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有する。
この場合、液体が螺旋流路を通過することにより螺旋状の旋回流が発生し、この旋回流は、液体増幅装置の下流側の管内を、螺旋状に旋回しながら流れる。これにより、液体増幅装置から遠く離れた管の部分にまで液体がより到達しやすくなり、管内の液体をよりスムーズに流すことができる。また、液体増幅装置から遠く離れた管の部分にまでマイクロバブルが安定して行き渡りやすくなり、液体の流通系統全域において洗浄効果を高めることができる。
上記液体増幅装置において、前記筒部の軸方向の下流側を向く端面は、前記本体部の軸方向の上流側を向く端面と接触することが好ましい。
In this case, the slit width (thickness) of the air ejection slit can be adjusted by appropriately adjusting the gap between the inner circumferential surface of the main body and the outer circumferential surface of the cylindrical portion by replacing or additionally machining components. This makes it easy to fine-tune the size of the slit width of the air ejection slit and to uniform the slit width accurately over the entire circumferential direction. Therefore, the above-described effects of the present invention can be achieved more stably.
In the above liquid amplifying device, the liquid flow path has a spiral flow path whose circumferential position changes along the axial direction.
In this case, a spiral swirling flow is generated as the liquid passes through the spiral flow path, and this swirling flow flows in a spiral pattern inside the pipe downstream of the liquid amplifier. This makes it easier for the liquid to reach parts of the pipe far from the liquid amplifier, allowing the liquid inside the pipe to flow more smoothly. In addition, microbubbles are more likely to be distributed stably even to parts of the pipe far from the liquid amplifier, improving the cleaning effect throughout the entire liquid distribution system.
In the above liquid amplifying device, it is preferable that an end surface of the cylindrical portion facing downstream in the axial direction contacts an end surface of the main body portion facing upstream in the axial direction.
上記液体増幅装置において、前記エア噴射スリットは、前記液体流路のうち、前記螺旋流路よりも軸方向の下流側に位置する部分に開口することが好ましい。 In the above-mentioned liquid amplification device, it is preferable that the air injection slit opens in a portion of the liquid flow path that is axially downstream of the spiral flow path.
この場合、エア噴射スリットが、螺旋流路よりも軸方向の下流側において液体流路に開口するので、エア噴射スリットから噴射されたエアおよびエアを含む液体が、コアンダ効果によって、装置本体の内周部および管の内周面に沿ってより安定して流れやすくなる。すなわち、螺旋流路による作用効果と、エア噴射スリットによる作用効果とが、相乗的に奏功され、より格別なものとなる。 In this case, the air injection slit opens into the liquid flow path downstream in the axial direction from the spiral flow path, so the air injected from the air injection slit and the liquid containing the air tend to flow more stably along the inner periphery of the device body and the inner surface of the pipe due to the Coanda effect. In other words, the effects of the spiral flow path and the air injection slit are synergistically effective, resulting in an even more exceptional result.
本発明の一つの態様の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。 One aspect of the liquid amplification device of the present invention makes it possible to smooth the flow of liquid within the pipe and stabilize the flow rate and flow velocity.
<第1実施形態>
本発明の第1実施形態の液体増幅装置10について、図1および図2を参照して説明する。
図2に示すように、本実施形態の液体増幅装置10は、液体が流通する管100に設けられ、管100内の液体の流れをアシストする。具体的に、液体増幅装置10は、例えば製缶工場などにおいて、用水が流通する管(配管)100の途中に設けられ、管100の一部を構成する。管100を流れる液体は、例えばアルカリ性の消石灰溶液等である。液体増幅装置10は、管100内の液体の流れを増幅させる。本実施形態の液体増幅装置10は、配管部材(継手部材)の一種である。
First Embodiment
A liquid amplification device 10 according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.
As shown in Fig. 2, the liquid amplifier 10 of this embodiment is provided in a pipe 100 through which a liquid flows, and assists the flow of the liquid within the pipe 100. Specifically, the liquid amplifier 10 is provided midway through the pipe (piping) 100 through which service water flows, for example, in a can manufacturing factory, and forms part of the pipe 100. The liquid flowing through the pipe 100 is, for example, an alkaline slaked lime solution. The liquid amplifier 10 amplifies the flow of the liquid within the pipe 100. The liquid amplifier 10 of this embodiment is a type of piping member (joint member).
図1および図2に示すように、液体増幅装置10は、中心軸Oを中心とする環状の装置本体1と、液体が流れる液体流路2と、液体流路2にエアを噴射するエア流路3と、チェックバルブ(逆止弁)4と、を備える。
液体は、装置本体1の中心軸Oに沿う方向の一方側の端部から他方側の端部へ向けて、液体流路2の内部を流通する。
As shown in Figures 1 and 2, the liquid amplification device 10 includes an annular device body 1 centered on a central axis O, a liquid flow path 2 through which liquid flows, an air flow path 3 through which air is injected into the liquid flow path 2, and a check valve (non-return valve) 4.
The liquid flows through the liquid flow path 2 from one end to the other end in the direction along the central axis O of the device body 1 .
本実施形態では、装置本体1の中心軸Oが延びる方向を軸方向と呼ぶ。軸方向は、各図に示すZ軸方向に相当する。軸方向のうち、液体が流れる方向を軸方向の下流側(+Z側)または単に下流側と呼ぶ。軸方向の下流側は、装置本体1の軸方向の一方側の端部から他方側の端部へ向かう方向である。軸方向のうち、液体が流れる方向とは反対方向を、軸方向の上流側(-Z側)または単に上流側と呼ぶ。軸方向の上流側は、装置本体1の軸方向の他方側の端部から一方側の端部へ向かう方向である。
中心軸Oと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Oに接近する方向を径方向内側と呼び、中心軸Oから離れる方向を径方向外側と呼ぶ。
中心軸O回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。
In this embodiment, the direction in which the central axis O of the device body 1 extends is referred to as the axial direction. The axial direction corresponds to the Z-axis direction shown in each drawing. Within the axial direction, the direction in which the liquid flows is referred to as the downstream axial side (+Z side) or simply the downstream side. The downstream axial side is the direction from one end of the device body 1 in the axial direction to the other end. Within the axial direction, the direction opposite to the direction in which the liquid flows is referred to as the upstream axial side (-Z side) or simply the upstream side. The upstream axial side is the direction from the other end of the device body 1 in the axial direction to one end.
A direction perpendicular to the central axis O is called a radial direction. Of the radial directions, a direction approaching the central axis O is called a radially inner direction, and a direction away from the central axis O is called a radially outer direction.
The direction going around the central axis O is called the circumferential direction.
特に図示しないが、本実施形態では液体増幅装置10が、軸方向の下流側を鉛直方向の上側へ向けた姿勢で、管100に設けられる。このため、液体増幅装置10の下流側へ、エア(気泡)とともにマイクロバブルがより流れやすくなる。 Although not specifically shown, in this embodiment, the liquid amplifier 10 is installed in the pipe 100 with the downstream axial side facing upward in the vertical direction. This makes it easier for microbubbles to flow downstream of the liquid amplifier 10 along with air (air bubbles).
装置本体1は、例えば、超高分子量ポリエチレン(UHMW)等の合成樹脂製である。装置本体1は、中心軸Oと垂直な方向に広がる板状であり、本実施形態では円環板状である。装置本体1の軸方向寸法(板厚寸法)は、例えば30mm以下であり、本実施形態では25mmである。 The device body 1 is made of a synthetic resin such as ultra-high molecular weight polyethylene (UHMW). The device body 1 is plate-shaped and extends in a direction perpendicular to the central axis O, and in this embodiment is an annular plate. The axial dimension (plate thickness) of the device body 1 is, for example, 30 mm or less, and in this embodiment is 25 mm.
装置本体1は、中心軸Oを中心とする環状の本体部11と、本体部11に内挿される筒部12と、を有する。
本体部11は、中心軸Oと垂直な方向に広がる板状であり、本実施形態では円環板状である。本体部11の軸方向を向く一対の板面は、それぞれ、中心軸Oと垂直な方向に広がる平面状である。
The device main body 1 has an annular main body portion 11 centered on a central axis O, and a cylindrical portion 12 inserted into the main body portion 11 .
The main body 11 has a plate shape extending in a direction perpendicular to the central axis O, and in this embodiment has an annular plate shape. A pair of plate surfaces facing the axial direction of the main body 11 are each flat and extend in a direction perpendicular to the central axis O.
本体部11は、大径内周部11aと、中径内周部11bと、小径内周部11cと、締結孔11dと、を有する。
大径内周部11aは、本体部11の内周面のうち上流側の端部に配置される。大径内周部11aは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。図2に示す縦断面視で、大径内周部11aは、軸方向に沿って延びる。
The main body 11 has a large-diameter inner peripheral portion 11a, a medium-diameter inner peripheral portion 11b, a small-diameter inner peripheral portion 11c, and a fastening hole 11d.
The large-diameter inner peripheral portion 11a is disposed at the upstream end of the inner peripheral surface of the main body portion 11. The large-diameter inner peripheral portion 11a has an annular shape extending in the circumferential direction and faces inward in the radial direction. In the vertical cross-sectional view shown in Figure 2, the large-diameter inner peripheral portion 11a extends along the axial direction.
中径内周部11bは、本体部11の内周面のうち、大径内周部11aの下流側に配置される。中径内周部11bは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。中径内周部11bは、大径内周部11aよりも内径寸法が小さい。図2に示す縦断面視で、中径内周部11bは、軸方向に沿って延びる。 The medium-diameter inner peripheral portion 11b is located on the inner peripheral surface of the main body portion 11 downstream of the large-diameter inner peripheral portion 11a. The medium-diameter inner peripheral portion 11b is annular and extends circumferentially, facing radially inward. The medium-diameter inner peripheral portion 11b has a smaller inner diameter than the large-diameter inner peripheral portion 11a. In the longitudinal cross-sectional view shown in Figure 2, the medium-diameter inner peripheral portion 11b extends along the axial direction.
小径内周部11cは、本体部11の内周面のうち、中径内周部11bの下流側に配置される。小径内周部11cは、本体部11の内周面のうち下流側の端部に配置される。小径内周部11cは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。小径内周部11cは、本体部11の内周面の中で最も内径寸法が小さい。図2に示す縦断面視で、小径内周部11cは、軸方向に沿って延びる。 The small-diameter inner peripheral portion 11c is located downstream of the medium-diameter inner peripheral portion 11b on the inner peripheral surface of the main body portion 11. The small-diameter inner peripheral portion 11c is located at the downstream end of the inner peripheral surface of the main body portion 11. The small-diameter inner peripheral portion 11c is annular and extends circumferentially, facing radially inward. The small-diameter inner peripheral portion 11c has the smallest inner diameter of all the inner peripheral surfaces of the main body portion 11. In the longitudinal cross-sectional view shown in Figure 2, the small-diameter inner peripheral portion 11c extends along the axial direction.
小径内周部11cは、筒部12の下流側の端部よりも下流側に位置する部分を有する。図示の例では、小径内周部11cのうち下流側の端部を含む軸方向の略半分の領域、つまり下流側部分が、筒部12よりも軸方向の下流側に突出して延びる。 The small-diameter inner peripheral portion 11c has a portion located downstream of the downstream end of the tubular portion 12. In the illustrated example, approximately half of the axial area of the small-diameter inner peripheral portion 11c, including the downstream end, i.e., the downstream portion, protrudes and extends downstream in the axial direction beyond the tubular portion 12.
小径内周部11cの下流側部分は、後述するエア噴射スリット33から噴射されるエアを、コアンダ効果によって、軸方向の下流側に向けてガイドする。このため小径内周部11cは、エアガイド部11cと言い換えてもよい。
また、小径内周部11cの上流側部分は、後述するエア噴射スリット33を画成する、径方向に隙間をあけて対向する一対のスリット内壁のうち一方を構成する。
The downstream portion of the small-diameter inner circumferential portion 11c guides the air injected from the air injection slits 33 (described later) toward the downstream side in the axial direction by the Coanda effect. For this reason, the small-diameter inner circumferential portion 11c may also be referred to as the air guide portion 11c.
The upstream portion of the small-diameter inner peripheral portion 11c constitutes one of a pair of opposing slit inner walls spaced apart in the radial direction, which define an air injection slit 33, which will be described later.
締結孔11dは、本体部11を軸方向に貫通する。図1に示すように、締結孔11dは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では締結孔11dが、周方向に等ピッチで4つ配置される。締結孔11dには、図示しないボルト部材等が挿入される。 The fastening holes 11d penetrate the main body 11 in the axial direction. As shown in FIG. 1, multiple fastening holes 11d are provided at intervals in the circumferential direction. In this embodiment, four fastening holes 11d are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Bolt members (not shown) or the like are inserted into the fastening holes 11d.
図2に示すように、液体増幅装置10は、締結孔11dに挿通されるボルト部材等により、液体増幅装置10の軸方向の両側に配置される管フランジ101等と締結され、管100に固定される。
特に図示しないが、装置本体1の軸方向を向く一対の板面と、一対の管フランジ101等との間には、円板状のパッキン等のシール部材がそれぞれ介装される。
As shown in Figure 2, the liquid amplification device 10 is fastened to pipe flanges 101, etc., arranged on both sides of the axial direction of the liquid amplification device 10 by bolt members, etc., inserted into the fastening holes 11d, and fixed to the pipe 100.
Although not specifically shown, sealing members such as disc-shaped packings are interposed between a pair of plate surfaces facing the axial direction of the device body 1 and a pair of pipe flanges 101, etc.
筒部12は、中心軸Oを中心とする筒状であり、本実施形態では多段円筒状である。筒部12は、本体部11の内周面に嵌合する部分と、本体部11の内周面と径方向に隙間をあけて対向する部分と、を有する。詳しくは、筒部12の外周面のうち軸方向の上流側の端部が、本体部11の内周面と嵌合する。また、筒部12の外周面のうち軸方向の下流側の端部が、本体部11の内周面と径方向に隙間をあけて対向する。 The tubular portion 12 is cylindrical and centered on the central axis O, and in this embodiment is a multi-stage cylindrical shape. The tubular portion 12 has a portion that fits into the inner peripheral surface of the main body portion 11, and a portion that faces the inner peripheral surface of the main body portion 11 with a radial gap. More specifically, the upstream end of the outer peripheral surface of the tubular portion 12 in the axial direction fits into the inner peripheral surface of the main body portion 11. Furthermore, the downstream end of the outer peripheral surface of the tubular portion 12 in the axial direction faces the inner peripheral surface of the main body portion 11 with a radial gap.
筒部12の軸方向の上流側を向く端面は、中心軸Oと垂直な方向に広がる平面状である。筒部12の軸方向の上流側を向く端面は、本体部11の軸方向の上流側を向く板面と面一に配置されており、すなわち、軸方向位置が同一である。
筒部12の軸方向の下流側を向く端面は、中心軸Oと垂直な方向に広がる平面状である。筒部12の軸方向の下流側を向く端面は、本体部11の軸方向の下流側を向く板面よりも、上流側に位置する。
The end face of the tubular portion 12 facing the upstream side in the axial direction is flat and extends in a direction perpendicular to the central axis O. The end face of the tubular portion 12 facing the upstream side in the axial direction is disposed flush with the plate surface of the main body portion 11 facing the upstream side in the axial direction, i.e., they are at the same axial position.
The end face of the tubular portion 12 facing the downstream side in the axial direction is a flat surface extending in a direction perpendicular to the central axis O. The end face of the tubular portion 12 facing the downstream side in the axial direction is located upstream of the plate surface of the main body portion 11 facing the downstream side in the axial direction.
筒部12は、大径外周部12aと、中径外周部12bと、小径外周部12cと、上流側内周部12dと、下流側内周部12eと、中間内周部12fと、を有する。
大径外周部12aは、筒部12の外周面のうち上流側の端部に配置される。大径外周部12aは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。図2に示す縦断面視で、大径外周部12aは、軸方向に沿って延びる。大径外周部12aは、大径内周部11aと接触する。
The cylindrical portion 12 has a large diameter outer peripheral portion 12a, a medium diameter outer peripheral portion 12b, a small diameter outer peripheral portion 12c, an upstream inner peripheral portion 12d, a downstream inner peripheral portion 12e, and a middle inner peripheral portion 12f.
The large-diameter outer peripheral portion 12a is disposed at the upstream end of the outer peripheral surface of the cylindrical portion 12. The large-diameter outer peripheral portion 12a is annular and extends in the circumferential direction, facing radially outward. In the vertical cross-sectional view shown in Figure 2, the large-diameter outer peripheral portion 12a extends along the axial direction. The large-diameter outer peripheral portion 12a contacts the large-diameter inner peripheral portion 11a.
中径外周部12bは、筒部12の外周面のうち、大径外周部12aの下流側に配置される。中径外周部12bは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。中径外周部12bは、大径外周部12aよりも外径寸法が小さい。図2に示す縦断面視で、中径外周部12bは、軸方向に沿って延びる。中径外周部12bは、中径内周部11bの上流側の端部と接触する。 The medium-diameter outer portion 12b is located on the outer surface of the tubular portion 12 downstream of the large-diameter outer portion 12a. The medium-diameter outer portion 12b is annular and extends circumferentially, facing radially outward. The medium-diameter outer portion 12b has a smaller outer diameter than the large-diameter outer portion 12a. In the vertical cross-sectional view shown in Figure 2, the medium-diameter outer portion 12b extends along the axial direction. The medium-diameter outer portion 12b contacts the upstream end of the medium-diameter inner portion 11b.
本実施形態では、大径外周部12aと大径内周部11aとの嵌合、および、中径外周部12bと中径内周部11bとの嵌合により、筒部12が、本体部11に対して径方向に位置決めされる。ただしこれに限らず、大径外周部12aと大径内周部11aとの嵌合、および、中径外周部12bと中径内周部11bとの嵌合のうち一方のみにより、筒部12と本体部11とが径方向に位置決めされてもよい。 In this embodiment, the tubular portion 12 is positioned radially relative to the main body portion 11 by the engagement between the large-diameter outer peripheral portion 12a and the large-diameter inner peripheral portion 11a, and the engagement between the medium-diameter outer peripheral portion 12b and the medium-diameter inner peripheral portion 11b. However, this is not limited to this, and the tubular portion 12 and the main body portion 11 may be positioned radially by only one of the engagement between the large-diameter outer peripheral portion 12a and the large-diameter inner peripheral portion 11a and the engagement between the medium-diameter outer peripheral portion 12b and the medium-diameter inner peripheral portion 11b.
大径外周部12aと中径外周部12bとの間に配置されて軸方向の下流側を向く端面は、大径内周部11aと中径内周部11bとの間に配置されて軸方向の上流側を向く端面と接触する。これにより筒部12は、本体部11に対して、軸方向の下流側への移動が規制されている。そして筒部12は、本体部11に対して軸方向にも位置決めされる。 The end face facing downstream in the axial direction, located between the large-diameter outer peripheral portion 12a and the medium-diameter outer peripheral portion 12b, comes into contact with the end face facing upstream in the axial direction, located between the large-diameter inner peripheral portion 11a and the medium-diameter inner peripheral portion 11b. This restricts the tubular portion 12 from moving downstream in the axial direction relative to the main body portion 11. The tubular portion 12 is also positioned axially relative to the main body portion 11.
小径外周部12cは、筒部12の外周面のうち、中径外周部12bの下流側に配置される。小径外周部12cは、筒部12の外周面のうち少なくとも下流側の端部に配置される。図示の例では、小径外周部12cが、筒部12の外周面のうち下流側の端部を含む略半分の領域、つまり下流側部分に配置される。小径外周部12cは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。小径外周部12cは、中径外周部12bよりも外径寸法が小さい。本実施形態では小径外周部12cが、筒部12の外周面の中で最も外径寸法が小さい。図2に示す縦断面視で、小径外周部12cは、軸方向に沿って延びる。 The small diameter outer peripheral portion 12c is located on the outer peripheral surface of the tubular portion 12 downstream of the medium diameter outer peripheral portion 12b. The small diameter outer peripheral portion 12c is located at least on the downstream end of the outer peripheral surface of the tubular portion 12. In the illustrated example, the small diameter outer peripheral portion 12c is located in approximately half of the outer peripheral surface of the tubular portion 12, including the downstream end, i.e., the downstream portion. The small diameter outer peripheral portion 12c has an annular shape extending circumferentially and faces radially outward. The small diameter outer peripheral portion 12c has a smaller outer diameter than the medium diameter outer peripheral portion 12b. In this embodiment, the small diameter outer peripheral portion 12c has the smallest outer diameter of all the outer peripheral surfaces of the tubular portion 12. In the longitudinal cross-sectional view shown in Figure 2, the small diameter outer peripheral portion 12c extends along the axial direction.
小径外周部12cの上流側部分は、中径内周部11bの下流側部分に対して、径方向内側に離れて配置される。
小径外周部12cの下流側部分は、小径内周部11cの上流側部分と径方向に隙間をあけて対向する。また、小径外周部12cの下流側部分は、後述するエア噴射スリット33を画成する、径方向に隙間をあけて対向する一対のスリット内壁のうち他方を構成する。
The upstream portion of the small diameter outer peripheral portion 12c is disposed radially inwardly and spaced apart from the downstream portion of the medium diameter inner peripheral portion 11b.
The downstream portion of the small-diameter outer circumferential portion 12c faces the upstream portion of the small-diameter inner circumferential portion 11c with a radial gap therebetween, and also constitutes the other of a pair of opposing slit inner walls with a radial gap therebetween that define the air injection slit 33 (described later).
上流側内周部12dは、筒部12の内周面のうち少なくとも上流側の端部に配置される。上流側内周部12dは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。上流側内周部12dは、軸方向の下流側へ向かうに従い径方向内側に位置するテーパ面状である。 The upstream inner peripheral portion 12d is located at least at the upstream end of the inner peripheral surface of the tubular portion 12. The upstream inner peripheral portion 12d is annular and extends circumferentially, facing radially inward. The upstream inner peripheral portion 12d has a tapered surface that tapers radially inward as it extends axially downstream.
下流側内周部12eは、筒部12の内周面のうち下流側の端部に配置される。下流側内周部12eは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。下流側内周部12eは、軸方向の下流側へ向かうに従い径方向外側に位置するテーパ面状である。
下流側内周部12eは、後述するエア噴射スリット33から下流側へ向けてエアが噴射されたときに、このエアに液体を引き込ませるようにガイドする。このため下流側内周部12eは、液体引込みガイド部12eと言い換えてもよい。
The downstream inner peripheral portion 12e is disposed at the downstream end of the inner peripheral surface of the tubular portion 12. The downstream inner peripheral portion 12e is annular and extends in the circumferential direction, facing radially inward. The downstream inner peripheral portion 12e has a tapered surface that extends radially outward as it extends axially downstream.
The downstream inner circumferential portion 12e guides the air so that it draws in the liquid when air is injected downstream from the air injection slits 33, which will be described later. For this reason, the downstream inner circumferential portion 12e can also be referred to as a liquid drawing guide portion 12e.
中間内周部12fは、筒部12の内周面のうち、軸方向において上流側内周部12dと下流側内周部12eとの間に配置される。中間内周部12fは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。図2に示す縦断面視で、中間内周部12fは、軸方向に沿って延びる。
本実施形態では、下流側内周部12eの軸方向寸法、中間内周部12fの軸方向寸法および上流側内周部12dの軸方向寸法が、この順に大きくされている。
The intermediate inner peripheral portion 12f is disposed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 12 between the upstream inner peripheral portion 12d and the downstream inner peripheral portion 12e in the axial direction. The intermediate inner peripheral portion 12f has an annular shape extending in the circumferential direction and faces radially inward. In the vertical cross-sectional view shown in FIG. 2, the intermediate inner peripheral portion 12f extends along the axial direction.
In this embodiment, the axial dimension of the downstream inner circumferential portion 12e increases in this order, followed by the axial dimension of the intermediate inner circumferential portion 12f and the axial dimension of the upstream inner circumferential portion 12d.
液体流路2は、装置本体1を軸方向に貫通して設けられる。液体流路2は、装置本体1の径方向内側に配置され、中心軸O上に位置する。本実施形態では液体流路2が、中心軸Oを中心として軸方向に延びる円孔状である。液体流路2の内部には、液体が流通する。
液体流路2は、縮径流路2aと、拡径流路2bと、小径直線流路2cと、大径直線流路2dと、を有する。
The liquid flow path 2 is provided so as to penetrate the device main body 1 in the axial direction. The liquid flow path 2 is arranged radially inside the device main body 1 and is located on the central axis O. In this embodiment, the liquid flow path 2 is in the form of a circular hole that extends in the axial direction around the central axis O. Liquid flows inside the liquid flow path 2.
The liquid flow path 2 has a narrowing diameter flow path 2a, an expanding diameter flow path 2b, a small diameter straight flow path 2c, and a large diameter straight flow path 2d.
縮径流路2aは、液体流路2のうち上流側の端部に配置される。縮径流路2aは、筒部12の上流側内周部12dの径方向内側に位置する。縮径流路2aは、軸方向の下流側へ向かうに従い直径が小さくなる。すなわち、縮径流路2aは、軸方向の下流側へ向かうに従い縮径する。 The reduced-diameter flow path 2a is located at the upstream end of the liquid flow path 2. The reduced-diameter flow path 2a is located radially inside the upstream inner circumferential portion 12d of the tubular portion 12. The diameter of the reduced-diameter flow path 2a decreases as it moves downstream in the axial direction. In other words, the diameter of the reduced-diameter flow path 2a decreases as it moves downstream in the axial direction.
拡径流路2bは、液体流路2のうち縮径流路2aよりも下流側に配置される。拡径流路2bは、筒部12の下流側内周部12eの径方向内側に位置する。拡径流路2bは、軸方向の下流側へ向かうに従い直径が大きくなる。すなわち、拡径流路2bは、軸方向の下流側へ向かうに従い拡径する。 The expanding diameter flow path 2b is located downstream of the reducing diameter flow path 2a within the liquid flow path 2. The expanding diameter flow path 2b is located radially inside the downstream inner circumferential portion 12e of the cylindrical portion 12. The diameter of the expanding diameter flow path 2b increases as it moves axially downstream. In other words, the diameter of the expanding diameter flow path 2b increases as it moves axially downstream.
小径直線流路2cは、液体流路2のうち、軸方向において縮径流路2aと拡径流路2bとの間に配置される。小径直線流路2cは、筒部12の中間内周部12fの径方向内側に位置する。小径直線流路2cは、液体流路2のうち最も直径が小さい部分である。小径直線流路2cは、軸方向に沿って直線状に延びる。小径直線流路2cは、軸方向に沿って直径が一定である。 The small-diameter straight flow path 2c is located in the liquid flow path 2 between the narrowing-diameter flow path 2a and the widening-diameter flow path 2b in the axial direction. The small-diameter straight flow path 2c is located radially inside the intermediate inner peripheral portion 12f of the cylindrical portion 12. The small-diameter straight flow path 2c is the portion of the liquid flow path 2 with the smallest diameter. The small-diameter straight flow path 2c extends linearly along the axial direction. The small-diameter straight flow path 2c has a constant diameter along the axial direction.
大径直線流路2dは、液体流路2のうち拡径流路2bよりも下流側に配置される。大径直線流路2dは、液体流路2のうち下流側の端部に配置される。大径直線流路2dは、本体部11の小径内周部11cの下流側部分の径方向内側に位置する。大径直線流路2dは、液体流路2のうち最も直径が大きい部分である。大径直線流路2dは、軸方向に沿って直線状に延びる。大径直線流路2dは、軸方向に沿って直径が略一定である。 The large-diameter straight flow path 2d is located downstream of the expanded-diameter flow path 2b in the liquid flow path 2. The large-diameter straight flow path 2d is located at the downstream end of the liquid flow path 2. The large-diameter straight flow path 2d is located radially inside the downstream portion of the small-diameter inner circumferential portion 11c of the main body 11. The large-diameter straight flow path 2d is the portion of the liquid flow path 2 with the largest diameter. The large-diameter straight flow path 2d extends linearly along the axial direction. The large-diameter straight flow path 2d has a substantially constant diameter along the axial direction.
エア流路3は、装置本体1の外部の図示しないエア供給源から、チェックバルブ4を通して装置本体1の内部に供給されるエアを、装置本体1の内周部から液体流路2に噴射する。
エア流路3は、エア導入孔31と、エア供給路32と、エア噴射スリット33と、を有する。
The air flow path 3 injects air, which is supplied to the inside of the device body 1 through a check valve 4 from an air supply source (not shown) outside the device body 1 , from the inner periphery of the device body 1 into the liquid flow path 2 .
The air flow path 3 has an air introduction hole 31 , an air supply path 32 , and an air injection slit 33 .
エア導入孔31は、本体部11を径方向に貫通する。エア導入孔31の径方向外側の端部は、本体部11の外周面に開口する。エア導入孔31の径方向内側の端部は、本体部11の内周面に開口する。具体的には図2に示すように、エア導入孔31の径方向内端部は、中径内周部11bに開口する。 The air introduction hole 31 penetrates the main body 11 in the radial direction. The radially outer end of the air introduction hole 31 opens onto the outer peripheral surface of the main body 11. The radially inner end of the air introduction hole 31 opens onto the inner peripheral surface of the main body 11. Specifically, as shown in Figure 2, the radially inner end of the air introduction hole 31 opens onto the medium-diameter inner peripheral portion 11b.
エア供給路32は、径方向において、本体部11と筒部12との間に配置される。エア供給路32は、中心軸Oを中心とする環状の流路である。エア供給路32は、エア導入孔31の径方向内端部と接続され、エア導入孔31と連通する。エア供給路32は、中径内周部11bと小径内周部11cとの間に配置されて軸方向の上流側を向く端面と、中径内周部11bと、中径外周部12bと小径外周部12cとの間に配置されて軸方向の下流側を向く端面と、小径外周部12cと、により画成される環状の室(空間)である。 The air supply passage 32 is disposed radially between the main body portion 11 and the tubular portion 12. The air supply passage 32 is an annular flow path centered on the central axis O. The air supply passage 32 is connected to the radially inner end of the air introduction hole 31 and communicates with the air introduction hole 31. The air supply passage 32 is an annular chamber (space) defined by an end face facing the upstream axial direction and disposed between the medium-diameter inner circumferential portion 11b and the small-diameter inner circumferential portion 11c, the medium-diameter inner circumferential portion 11b, an end face facing the downstream axial direction and disposed between the medium-diameter outer circumferential portion 12b and the small-diameter outer circumferential portion 12c, and the small-diameter outer circumferential portion 12c.
エア噴射スリット33は、装置本体1の内周部に配置される。エア噴射スリット33は、径方向において、本体部11と筒部12との間に位置する。エア噴射スリット33は、中心軸O回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口する。エア噴射スリット33は、中心軸Oを中心として軸方向に延びる円筒状の流路である。エア噴射スリット33は、径方向において、小径内周部11cと小径外周部12cとの間に画成される円筒状の隙間(空間)である。詳しくは、エア噴射スリット33は、小径内周部11cの上流側部分と、小径外周部12cの下流側の端部との間に配置される。すなわち、エア噴射スリット33は、本体部11の内周面と筒部12の外周面との隙間に配置される。 The air injection slit 33 is located on the inner periphery of the device main body 1. The air injection slit 33 is located radially between the main body 11 and the tubular portion 12. The air injection slit 33 is annular and extends around the central axis O, and opens toward the downstream side in the axial direction. The air injection slit 33 is a cylindrical flow path that extends axially around the central axis O. The air injection slit 33 is a cylindrical gap (space) defined radially between the small-diameter inner periphery 11c and the small-diameter outer periphery 12c. More specifically, the air injection slit 33 is located between the upstream portion of the small-diameter inner periphery 11c and the downstream end of the small-diameter outer periphery 12c. In other words, the air injection slit 33 is located in the gap between the inner periphery of the main body 11 and the outer periphery of the tubular portion 12.
エア噴射スリット33は、エア供給路32の軸方向の下流側に配置される。エア噴射スリット33の軸方向の上流側の端部は、エア供給路32と接続される。エア噴射スリット33の軸方向の下流側の端部は、軸方向の下流側へ向けて液体流路2に開口する。具体的に、エア噴射スリット33は、大径直線流路2dに向けて開口する。エア噴射スリット33は、軸方向の下流側に向けて、中心軸O回りの360°全周にわたって開口する。 The air injection slit 33 is located downstream in the axial direction of the air supply path 32. The upstream end of the air injection slit 33 in the axial direction is connected to the air supply path 32. The downstream end of the air injection slit 33 in the axial direction opens into the liquid flow path 2 toward the downstream side in the axial direction. Specifically, the air injection slit 33 opens toward the large-diameter straight flow path 2d. The air injection slit 33 opens toward the downstream side in the axial direction over the entire 360° circumference around the central axis O.
エア噴射スリット33の径方向寸法、すなわちスリット幅寸法(厚さ寸法)Sは、0.1mm以下である。好ましくは、エア噴射スリット33のスリット幅寸法Sは0.05mm以下であり、より望ましくは、0.03mm以下である。また、スリット幅寸法Sは、例えば0.01mm以上であることが好ましい。 The radial dimension of the air injection slit 33, i.e., the slit width dimension (thickness dimension) S, is 0.1 mm or less. Preferably, the slit width dimension S of the air injection slit 33 is 0.05 mm or less, and more preferably, 0.03 mm or less. Furthermore, it is preferable that the slit width dimension S is, for example, 0.01 mm or more.
本実施形態ではチェックバルブ4が、装置本体1の本体部11に設けられる。チェックバルブ4は、エア導入孔31にねじ止め等により固定される。チェックバルブ4は、エア供給源(図示省略)からエア導入孔31へ向けたエアの流通を許容し、エア導入孔31からエア供給源へ向けたエアおよび液体の流通を遮断する。 In this embodiment, a check valve 4 is provided in the main body 11 of the device main body 1. The check valve 4 is fixed to the air inlet hole 31 by screwing or the like. The check valve 4 allows the flow of air from an air supply source (not shown) toward the air inlet hole 31, and blocks the flow of air and liquid from the air inlet hole 31 toward the air supply source.
特に図示しないが、エア供給源は、配管やチューブ等によりチェックバルブ4と接続される。エア供給源は、例えばエアコンプレッサ等である。エア供給源は、チェックバルブ4に圧縮エアを供給する。 Although not specifically shown, the air supply source is connected to the check valve 4 via piping, tubing, etc. The air supply source is, for example, an air compressor. The air supply source supplies compressed air to the check valve 4.
以上説明した本実施形態の液体増幅装置10は、エア流路3のエア噴射スリット33から液体流路2の液体中に、軸方向の下流側へ向けて環状にエアを噴射する。これにより、液体が管100内をスムーズに安定して流れるようにアシストされ、液体の流量や流速が安定させられる。本実施形態によれば、液体の流れが安定して増幅させられることにより、例えば液体が管100の途中で減速し滞留したり、乱流や逆流を生じたりするような不具合を抑制できる。 The liquid amplification device 10 of this embodiment, as described above, injects air in a circular pattern from the air injection slits 33 of the air flow path 3 into the liquid in the liquid flow path 2, toward the downstream axial direction. This assists the liquid to flow smoothly and stably within the pipe 100, stabilizing the flow rate and flow velocity of the liquid. According to this embodiment, by stably amplifying the flow of liquid, problems such as the liquid slowing down and stagnating midway through the pipe 100, or the occurrence of turbulence or backflow, can be suppressed.
詳しくは、本実施形態ではエア噴射スリット33から、いわゆるエアナイフ等と呼ばれる厚さ寸法が薄く高速のエアカーテン状のエアが、液体中に供給される。このようにして噴射されたエアおよびエアを含む液体は、コアンダ効果によって、装置本体1の内周部および管100の内周面に沿って流れるため、液体増幅装置10の下流側へと液体をスムーズに送り出すことができる。
また、エア噴射スリット33は、装置本体1の内周部において環状に、すなわち中心軸O回りの360°全周にわたって細かなエアを噴射するので、周方向の全域にわたって広範囲に上述した作用効果が得られる。
More specifically, in this embodiment, a thin, high-speed air curtain, known as an air knife or the like, is supplied into the liquid from the air injection slit 33. The air injected in this manner and the liquid containing the air flow along the inner periphery of the device main body 1 and the inner periphery of the pipe 100 due to the Coanda effect, allowing the liquid to be smoothly sent downstream of the liquid amplification device 10.
Furthermore, the air injection slit 33 injects fine air in a circular pattern around the inner periphery of the device body 1, i.e., over the entire 360° circumference around the central axis O, so that the above-mentioned effects can be obtained over a wide range across the entire circumferential area.
また、エア噴射スリット33から液体中に噴射される細かなエア(気泡)には、微小化されたマイクロバブルが含まれる。液体中のマイクロバブルは、管100の内壁等に付着した堆積物を除去する機能や、堆積物が新たに付着することを抑制する機能等を有する。したがって、液体が流通する管100を含む液体の流通系統全域にわたって、洗浄効果を得ることができ、この効果によっても液体の流れを安定化でき、かつメンテナンス等の頻度を低減できる。
また本実施形態によれば、エア噴射スリット33から高い流速かつ流量が少なく抑えられたエアを液体中に噴射することで、液体へのエア供給量を少なく抑えつつ、効率よくマイクロバブルを発生させることができる。
Furthermore, the fine air (air bubbles) injected into the liquid from the air injection slits 33 include microbubbles. The microbubbles in the liquid have the function of removing deposits adhering to the inner walls of the pipe 100 and the function of suppressing the adhesion of new deposits. Therefore, a cleaning effect can be obtained over the entire liquid flow system, including the pipe 100 through which the liquid flows, and this effect also stabilizes the flow of the liquid and reduces the frequency of maintenance, etc.
Furthermore, according to this embodiment, air is injected into the liquid from the air injection slits 33 at a high flow rate but at a low flow rate, thereby making it possible to efficiently generate microbubbles while keeping the amount of air supplied to the liquid low.
また、エア噴射スリット33は、液体が流れる向きつまり下流側へ向けてエアを噴射するので、エア噴射スリット33内への液体の逆流についても抑制される。このため、エア噴射スリット33内への堆積物の付着等が抑えられ、上述したエア噴射スリット33による機能が良好に維持される。 In addition, because the air injection slits 33 inject air in the direction of the liquid flow, i.e., downstream, backflow of liquid into the air injection slits 33 is also suppressed. This prevents deposits from adhering to the air injection slits 33, and maintains the functionality of the air injection slits 33 described above.
そして本実施形態の液体増幅装置10は、簡素な構造を備えており、製造が容易で、廉価に製作できる。また液体増幅装置10の外形寸法、特に軸方向の寸法を小さく抑えることが容易であり、コンパクト化が図りやすいため、管100の途中に設ける際に大きな設置スペースを必要としない。このため、管100全体としての設計の自由度が増す。また、本実施形態の液体増幅装置10を、既存の管100の途中に追加で設けることも容易であり、汎用性が高い。 The liquid amplifier 10 of this embodiment has a simple structure, is easy to manufacture, and can be produced at low cost. Furthermore, the external dimensions of the liquid amplifier 10, particularly the axial dimensions, can be easily kept small, making it easy to achieve a compact design, so it does not require a large installation space when installed midway through the pipe 100. This increases the degree of freedom in the design of the pipe 100 as a whole. Furthermore, the liquid amplifier 10 of this embodiment can easily be installed midway through an existing pipe 100, making it highly versatile.
以上より本実施形態の液体増幅装置10によれば、管100内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。 As described above, the liquid amplification device 10 of this embodiment can smooth the flow of liquid within the tube 100 and stabilize the flow rate and flow velocity.
また本実施形態では、装置本体1が板状であるので、軸方向において液体増幅装置10をよりコンパクト化できる。例えば、管100の途中の一対の管フランジ101間などの接続部分に、この装置本体1を挟み込みボルト部材等で固定することが容易であり、液体増幅装置10をより設置しやすい。 Furthermore, in this embodiment, because the device main body 1 is plate-shaped, the liquid amplification device 10 can be made more compact in the axial direction. For example, the device main body 1 can be easily fixed with a clamping bolt member or the like to a connection portion, such as between a pair of pipe flanges 101 midway along the pipe 100, making it easier to install the liquid amplification device 10.
また本実施形態では、装置本体1が、本体部11と筒部12とを有し、エア噴射スリット33は、本体部11の内周面と筒部12の外周面との隙間に配置される。
この場合、本体部11の内周面と、筒部12の外周面との隙間を、部材の交換や追加工等により適宜調整することで、エア噴射スリット33のスリット幅寸法(厚さ寸法)を調整可能である。このため、エア噴射スリット33のスリット幅の大きさを微調整したり、スリット幅を周方向全周にわたって精度よく均等化したりすることが容易である。したがって、本実施形態の上述した作用効果がより安定的に奏功される。
In this embodiment, the device main body 1 has a main body portion 11 and a cylindrical portion 12 , and the air injection slit 33 is disposed in the gap between the inner peripheral surface of the main body portion 11 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 12 .
In this case, the slit width dimension (thickness dimension) of the air injection slit 33 can be adjusted by appropriately adjusting the gap between the inner circumferential surface of the main body 11 and the outer circumferential surface of the tubular portion 12 by replacing components, performing additional processing, etc. This makes it easy to fine-tune the slit width of the air injection slit 33 and to accurately equalize the slit width over the entire circumferential direction. Therefore, the above-described effects of this embodiment are more stably achieved.
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態の液体増幅装置40について、図3~図5を参照して説明する。本実施形態では、前述の実施形態と同じ構成については、同じ名称や符号を付すなどしてその説明を省略する場合がある。なお図5においては、管100および管フランジ101の図示を省略する。
Second Embodiment
Next, a liquid amplification device 40 according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to Figures 3 to 5. In this embodiment, the same components as those in the previous embodiment are given the same names and reference numerals, and their description may be omitted. Note that in Figure 5, the pipe 100 and pipe flange 101 are not shown.
図3および図4に示すように、本実施形態では、中心軸O回りの周方向のうち、所定の方向を周方向一方側θ1と呼び、所定の方向とは反対方向を周方向他方側θ2と呼ぶ。本実施形態では、図4に示すように装置本体1を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ1は、中心軸Oを中心とする時計回りの方向であり、周方向他方側θ2は、中心軸Oを中心とする反時計回りの方向である。 As shown in Figures 3 and 4, in this embodiment, a specific circumferential direction around the central axis O is referred to as one circumferential side θ1, and the direction opposite to the specific direction is referred to as the other circumferential side θ2. In this embodiment, as shown in Figure 4, when viewing the device main body 1 from the downstream side in the axial direction, one circumferential side θ1 is the clockwise direction around the central axis O, and the other circumferential side θ2 is the counterclockwise direction around the central axis O.
図3~図5に示すように、本実施形態では、筒部12が、筒部12の内周面から径方向内側に突出する分割板部12gを有する。分割板部12gは、筒部12の内周面よりも径方向内側に位置する円孔状の空間を、周方向に分割(分断)するように配置される。分割板部12gは、径方向に沿って延び、一対の板面が周方向を向く。図示の例では、分割板部12gの軸方向の上流側の端部が、上流側へ向かうに従い板厚が薄くなる先細り形状とされる。また、分割板部12gの軸方向の下流側の端部が、下流側へ向かうに従い板厚が薄くなる先細り形状とされる。 As shown in Figures 3 to 5, in this embodiment, the tubular portion 12 has a dividing plate portion 12g that protrudes radially inward from the inner circumferential surface of the tubular portion 12. The dividing plate portion 12g is arranged to circumferentially divide (sever) a circular hole-shaped space located radially inward from the inner circumferential surface of the tubular portion 12. The dividing plate portion 12g extends radially, with a pair of plate surfaces facing circumferentially. In the illustrated example, the axial upstream end of the dividing plate portion 12g is tapered so that the plate thickness becomes thinner toward the upstream side. Furthermore, the axial downstream end of the dividing plate portion 12g is tapered so that the plate thickness becomes thinner toward the downstream side.
分割板部12gは、一対の段差付き壁部12hを有する。一対の段差付き壁部12hは、分割板部12gの周方向を向く一対の板面に配置される。段差付き壁部12hは、軸方向へ向かうに従い周方向位置が段階的に変化する階段状の壁部である。具体的に本実施形態では、段差付き壁部12hが、軸方向の下流側へ向かうに従い、周方向一方側θ1に向けて階段状に延びる。
より詳しくは、段差付き壁部12hは、周方向を向き径方向に延びる複数の第1平面部と、軸方向を向き径方向に延びる複数の第2平面部と、を有する。段差付き壁部12hは、複数の第1平面部と複数の第2平面部とが軸方向に交互に並ぶことにより、階段状をなす。
The divided plate portion 12g has a pair of stepped wall portions 12h. The pair of stepped wall portions 12h are arranged on a pair of plate surfaces facing the circumferential direction of the divided plate portion 12g. The stepped wall portions 12h are stepped wall portions whose circumferential position changes in stages as they extend in the axial direction. Specifically, in this embodiment, the stepped wall portions 12h extend in a stepped manner toward one circumferential side θ1 as they extend downstream in the axial direction.
More specifically, the stepped wall portion 12h has a plurality of first flat portions oriented in the circumferential direction and extending in the radial direction, and a plurality of second flat portions oriented in the axial direction and extending in the radial direction. The stepped wall portion 12h has a staircase shape due to the plurality of first flat portions and the plurality of second flat portions being alternately arranged in the axial direction.
分割板部12gは、周方向に並んで複数設けられる。本実施形態では分割板部12gが、周方向に等ピッチで3つ設けられる。各分割板部12gは、互いに径方向内端部同士が接続される。このため、複数の分割板部12gは、軸方向から見て、中心軸Oを中心として放射状に延びる。 A plurality of divided plate portions 12g are provided, lined up in the circumferential direction. In this embodiment, three divided plate portions 12g are provided at equal intervals in the circumferential direction. The radially inner ends of each divided plate portion 12g are connected to each other. Therefore, when viewed in the axial direction, the multiple divided plate portions 12g extend radially from the central axis O.
本実施形態では液体流路2が、螺旋流路2eを有する。螺旋流路2eは、筒部12の内周面の径方向内側に配置される。螺旋流路2eは、液体流路2のうち大径直線流路2dよりも上流側に配置される。螺旋流路2eは、軸方向へ向かうに従い中心軸O回りの周方向位置が変化する。具体的に、螺旋流路2eは、軸方向の下流側へ向かうに従い、周方向一方側θ1に向けて延びる螺旋状である。本実施形態では螺旋流路2eが、軸方向へ向かうに従い周方向位置が段階的に変化する段差付き螺旋流路である。螺旋流路2eは、周方向に隣り合う一対の分割板部12gの板面と、筒部12の内周面と、により画成される。螺旋流路2eは、中心軸Oと垂直な断面が、略扇形状である。螺旋流路2eは、段差付き壁部12hにより画成される部分を有する。 In this embodiment, the liquid flow path 2 has a spiral flow path 2e. The spiral flow path 2e is arranged radially inward on the inner circumferential surface of the cylindrical portion 12. The spiral flow path 2e is arranged upstream of the large-diameter linear flow path 2d within the liquid flow path 2. The circumferential position of the spiral flow path 2e around the central axis O changes as it moves axially. Specifically, the spiral flow path 2e has a spiral shape that extends toward one circumferential side θ1 as it moves axially downstream. In this embodiment, the spiral flow path 2e is a stepped spiral flow path whose circumferential position changes in stages as it moves axially. The spiral flow path 2e is defined by the plate surfaces of a pair of circumferentially adjacent dividing plate portions 12g and the inner circumferential surface of the cylindrical portion 12. The cross section of the spiral flow path 2e perpendicular to the central axis O is approximately fan-shaped. The spiral flow path 2e has a portion defined by a stepped wall portion 12h.
螺旋流路2eは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。つまり螺旋流路2eは、周方向に並んで複数設けられる。本実施形態では螺旋流路2eが、周方向に等ピッチで3つ設けられる。 Multiple spiral flow paths 2e are provided at intervals in the circumferential direction. In other words, multiple spiral flow paths 2e are provided lined up in the circumferential direction. In this embodiment, three spiral flow paths 2e are provided at equal intervals in the circumferential direction.
図5に示すように、エア噴射スリット33は、液体流路2のうち、螺旋流路2eよりも軸方向の下流側に位置する部分に開口する。本実施形態ではエア噴射スリット33が、液体流路2のうち大径直線流路2dに、下流側へ向けて開口する。 As shown in FIG. 5, the air injection slit 33 opens into a portion of the liquid flow path 2 that is located axially downstream of the spiral flow path 2e. In this embodiment, the air injection slit 33 opens downstream into the large-diameter straight flow path 2d of the liquid flow path 2.
以上説明した本実施形態の液体増幅装置40によれば、前述した実施形態と同様の作用効果が得られる。 The liquid amplification device 40 of this embodiment described above provides the same effects as the previously described embodiment.
また本実施形態では、液体流路2が螺旋流路2eを有する。
この場合、液体が螺旋流路2eを通過することにより螺旋状の旋回流が発生し、この旋回流は、液体増幅装置40の下流側の管100内を、螺旋状に旋回しながら流れる。これにより、液体増幅装置40から遠く離れた管100の部分にまで液体がより到達しやすくなり、管100内の液体をよりスムーズに流すことができる。また、液体増幅装置40から遠く離れた管100の部分にまでマイクロバブルが安定して行き渡りやすくなり、液体の流通系統全域において洗浄効果を高めることができる。
In this embodiment, the liquid flow path 2 has a spiral flow path 2e.
In this case, a spiral swirling flow is generated by the liquid passing through the spiral flow path 2e, and this swirling flow flows while spirally swirling inside the pipe 100 downstream of the liquid amplifier 40. This makes it easier for the liquid to reach parts of the pipe 100 that are far away from the liquid amplifier 40, allowing the liquid to flow more smoothly inside the pipe 100. In addition, microbubbles are more likely to stably reach parts of the pipe 100 that are far away from the liquid amplifier 40, and the cleaning effect can be improved throughout the entire liquid distribution system.
また本実施形態では、エア噴射スリット33が、螺旋流路2eよりも軸方向の下流側において液体流路2に開口するので、エア噴射スリット33から噴射されたエアおよびエアを含む液体が、コアンダ効果によって、装置本体1の内周部および管100の内周面に沿ってより安定して流れやすくなる。すなわち、螺旋流路2eによる作用効果と、エア噴射スリット33による作用効果とが、相乗的に奏功され、より格別なものとなる。 Furthermore, in this embodiment, the air injection slit 33 opens into the liquid flow path 2 downstream in the axial direction from the spiral flow path 2e, so the air injected from the air injection slit 33 and the liquid containing the air tend to flow more stably along the inner periphery of the device main body 1 and the inner surface of the pipe 100 due to the Coanda effect. In other words, the effects of the spiral flow path 2e and the air injection slit 33 are synergistically effective, resulting in an even more exceptional effect.
なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and configuration changes, etc., are possible without departing from the spirit of the present invention, as described below, for example.
前述の第2実施形態では、図4に示すように、装置本体1を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ1が中心軸Oを中心とする時計回りの方向であり、周方向他方側θ2が中心軸Oを中心とする反時計回りの方向である例を挙げたが、これに限らない。すなわち、装置本体1を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ1が中心軸Oを中心とする反時計回りの方向であり、周方向他方側θ2が中心軸Oを中心とする時計回りの方向であってもよい。この場合、螺旋流路2eの中心軸O回りのねじれの向きが、前述の第2実施形態とは反対方向となる。 In the second embodiment described above, as shown in FIG. 4, when the device main body 1 is viewed from the downstream side in the axial direction, one circumferential side θ1 is a clockwise direction around the central axis O, and the other circumferential side θ2 is a counterclockwise direction around the central axis O. However, this is not limited to this. In other words, when the device main body 1 is viewed from the downstream side in the axial direction, one circumferential side θ1 may be a counterclockwise direction around the central axis O, and the other circumferential side θ2 may be a clockwise direction around the central axis O. In this case, the twist direction of the spiral flow path 2e around the central axis O will be opposite to that in the second embodiment described above.
本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。 The present invention may be modified by combining the various components described in the above embodiments and variations, and by adding, omitting, substituting, or otherwise modifying components, without departing from the spirit of the present invention. Furthermore, the present invention is not limited to the above embodiments, but is limited only by the claims.
本発明の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。 The liquid amplification device of the present invention can smooth the flow of liquid within the pipe and stabilize the flow rate and flow velocity. Therefore, it has industrial applicability.
1…装置本体、2…液体流路、2e…螺旋流路、3…エア流路、10,40…液体増幅装置、11…本体部、12…筒部、33…エア噴射スリット、100…管、O…中心軸 1...Device body, 2...Liquid flow path, 2e...Spiral flow path, 3...Air flow path, 10, 40...Liquid amplifier, 11...Main body, 12...Cylinder, 33...Air injection slit, 100...Tube, O...Central axis
Claims (3)
中心軸を中心とする環状の装置本体と、
前記装置本体を軸方向に貫通し、液体が流れる液体流路と、
前記装置本体の内周部から前記液体流路にエアを噴射するエア流路と、を備え、
前記エア流路は、前記内周部に配置され、前記中心軸回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口するエア噴射スリットを有し、
前記装置本体は、
前記中心軸を中心とする環状の本体部と、
前記本体部に内挿される筒部と、を有し、
前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置され、
前記本体部は、前記中心軸と垂直な方向に広がる板状であり、
前記筒部は、前記本体部の内周面に嵌合する部分を有し、
前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有し、
前記螺旋流路は、前記中心軸と垂直な断面が、略扇形状であり、
前記螺旋流路は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる、
液体増幅装置。 A liquid amplification device that is provided in a pipe through which a liquid flows and assists the flow of the liquid,
an annular device body centered on a central axis;
a liquid flow path that passes through the device body in the axial direction and through which a liquid flows;
an air flow path that injects air from an inner circumferential portion of the device body into the liquid flow path,
the air flow path is disposed in the inner peripheral portion, has an annular shape extending around the central axis, and has an air injection slit that opens toward a downstream side in the axial direction,
The device body includes:
an annular main body portion centered on the central axis;
a cylindrical portion inserted into the main body portion,
the air injection slit is disposed in a gap between an inner circumferential surface of the main body portion and an outer circumferential surface of the cylindrical portion,
the main body portion has a plate shape extending in a direction perpendicular to the central axis,
the cylindrical portion has a portion that fits into an inner circumferential surface of the main body portion,
the liquid flow path has a spiral flow path whose circumferential position changes along the axial direction,
The spiral flow path has a cross section perpendicular to the central axis that is substantially fan-shaped,
The spiral flow path is provided in plurality at intervals in the circumferential direction.
Liquid amplifier.
請求項1に記載の液体増幅装置。 an end surface of the cylindrical portion facing the downstream side in the axial direction contacts an end surface of the main body portion facing the upstream side in the axial direction;
The liquid amplification device according to claim 1 .
請求項1または2に記載の液体増幅装置。 the air injection slit opens in a portion of the liquid flow path that is located downstream in the axial direction from the spiral flow path.
3. A liquid amplification device according to claim 1 or 2 .
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