JPS62127504A - ウォーターディスプレイおよびそれに用いる層流の転向方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は水流（ウォータ）ディスプレイ、および層流
ノズルおよびその適用に関する。

（発明の内容） この発明は、流体の層流を発生および制御自在に終了さ
せるとともに、流出ストリームを、その長手軸に直角に
６ｉってそのストリームを分割する効果音もたらす装置
を提供するものである。この発明の転回装置は層流出力
ノズ・Ｌ”を備えた単位装置として形成されていると共
（て、層流ノズルに接続された防水タンク内に配置され
ている。層流ス＋−ＩＪ−ムの転向のために、連続する
水流が電気制御されたソレノイドバルブにより、層流ス
トリームの経路内へ制御自在に割り込まされる。この転
向用ストリームは出力流の方向を転向した後、タンク内
に捕集されるとともに、そこから排出され得るようにな
っている。転向装置を層流ノズルと一体の装置として構
成することにより、転向装置は一時に調整することがで
きると共に、その後さらに調整する必要なく分解、再組
立てができる。また、転向装置にタンクを設置すること
により、層流ストリームがプールの表面から放射されて
いるように見えるように、装置全体を設置することがで
きる。

（実　施　例） この発明の斜視図が第１図に示されている。

好ましい実施態様において、この発明は単位装置、すな
わち層流ノズル装置と、層流の瞬間的な転向および復帰
を錯覚させるように、ノズルからの層流ストリームを制
御自在に転向させることができる位置において、ノズル
に連結された転向装置とからなる単位装置から構成され
ている。層流は固形ガラスまたは透明プラスチックロッ
ドの外観を有するから、制御自在かつ外見的な流体の転
向および復帰の可能性により、興味ある水流ディスプレ
イ効果、特に多数の装置が用いられ、相互に関連制御し
几場合に動くへびの様な水流ディスプレイをもたらすこ
とができる。

第１図の下部装置である層流ノズルはタンクまたは容器
１０を備えており、このタンク１Ωにはその底部に隣接
して水流人口１１が設けられて、水がタンク内に実質的
に接線方向に注入されると共に、タンク頂部中央の出口
１２を通して層流６０として最終的に流出される。

タンク１０は好寸しい実施態様において、多数の乱流減
衰装置に有しており、そこを通る水流中の乱流を実質的
に除去するようになっている。またこの非乱流状態は層
流ノズルの流出ストリームに維持される。特に、タンク
の下部内へ実質的に水を接線方向に注入することにより
、その下部に実質的に渦巻状が形成されるが、同時に実
質的に垂直方向の局部的流速を生じないように水が注入
されている。その結果、注入された水はタンク１０の底
部において単一の渦巻体の形態を生じるが、水中の局部
的な渦巻きおよび他の乱流は、これら局部的乱流に対す
る粘性効果により急速に消失するようになる。

渦巻水流は新しい水が注入されるにし友がい、当然比較
的低速で上方へ送られ、開放セル発泡体１３のシートに
当たるが、この発泡体シートは比較的剛性発泡体からな
ることが好ましく、発泡体部材の上下の金属スクリーン
１４によりタンク１０内に支持されている。発泡体は比
較的多数の小さな回路状通路を画定しており、それによ
り渦巻き水流はそこを通る非常に小さい水流に分散され
る。発泡体は連続する渦巻き水流に対して非常に高い抵
抗を与えるから、発泡体の下方の全体的な水の渦巻き運
動は、発泡体のセル内Ｏ非常に弱く、かつ非常に小さい
渦巻きに分散され、この渦巻きまたは回転流は、セルの
表面積がセル内の水量に対して相対的に大きな比率を有
することから、粘性効果により急速に消失される。さら
に、セルサイズ、あるいはより適切には、開放セル発泡
体を通る流動通路て対する有効流動チャンネル径は非常
に小さく、したがって流動に低レイノルズ数が保証され
て、発泡体層の頂面の流れは、実質的にあらゆる回転お
よび乱流の成分をもたないから、発泡体層の頂面からは
比較的純粋な層流として流出される。

発泡体層１５の上方に、相互に接続されると共に垂直に
向けられ之堆積小チーーブ１５が配置されて、チューブ
を通し、かつチューブ間に比較的小さい流動通路を形成
している。したがって、この装置を通る流れも層流とな
り、またこの装置は十分な長さを有しており、し念がっ
てこうして画定されたチャンネルの頂部に到達する時ま
でに実質的に完全に流れが発現されて、その内部のいか
なる乱流も更に鎮静化あるい・は和らげられる。最後に
、装置１５の上方に一対の流動面平担化スクリーン１６
が取付けら几ており、このスクリーンは、装置１５内の
個々の流動通路の各々に発現された流動から生じる、相
対的な局部速度変動を円滑化する効果を有している。実
質効果として、層流ノズル装置の頂部から、流入口１１
へ注入される水の流量に依存する速度において放出され
る層流３０は特に乱流部分が無く、したがって固形ガラ
スまたは透明プラスチックロンドの外観を有している。

なお第１図において、第２タンク１７は転向装置を有し
ておシ、防水シールを形成するガスケットが２つのタン
ク１０および１７間に設けられている。層流５０より大
きい径を有するタンク１７の開口１８はタンク１０の出
口１２と整合しており、両開口は各タンクに対して同軸
状態に配置されていることから、流出ストリーム３０は
転向装置および頂部２９の流出開口を通して連続する径
路を有している。種々の開口がそれぞれのタンクの外径
に対して軸心方向に指向されていると共に、同心的に配
置されているから、上部タンク内の転向装置は常時、層
流ノズルを有する下部タンクに対して正確に、かつ割出
し配置されており、したがって通常のメンテナンスの一
部として常時必要であっ之としても、両者は転向装置の
再調整：時間およびコストのかかる処理を必要としない
で、所望により分、屏および再組立てが行なえる。

この発明に用いられる転向装置の主要素はスプレーノズ
ル１９、ソレノイドバルブ２０、水流人口２５、および
振動吸収部材３２によりタンク１７の壁から支持された
逆さ排水桝状部材２７から構成されている。連続圧力水
流が流入ライン２５を介して送られて、連続的にソレノ
イドバルブ２０を通過させられ、このソレノイドバルブ
は前述の水流の到達地を制御するようになっている。特
に、通常水流はバルブを通過し、流出ライン２１を介し
て流出して再循環される。しかし、ソレノイドバルブが
動力ライン２６により作動される時は、流れは流出ライ
ンから転向ノズル１９へ転向される。

この装置の作動は第２ａおよび２ｂ図に示されている。

第２ａ図に示されるように、転向機構は非作動状態にあ
シ、流出ストリームは転向タンクの底部の開口１８、排
水桝２７の間、および装置の頂部を通して流れている。

したがって、非作動状態にある転向機構は、その下方の
層流ノズルにより発生された層流ストリームに対して何
の影響も与えない。ソレノイドバルブ２０が作動される
と、ライン２５を通る制御水流は直ちにノズル１９へ送
られ、このノズル１９はナイフ刃状の強力水流を発生さ
せて、層流３０を十分かつ確実に分断し、それを２つの
流れ３２および３３に分割し、それぞれを第２ｂ図に示
されるように各排水桝へ転向させるようになっている。

この状態においては、層流ま念は制御水は転向タンクの
頂部から流出することはなく、し念がってタンクからの
水流は実質的に瞬間的に停止または切断され、ストリー
ムの切断され定端部は第２ｂ図の３４に示されるように
比較的平らであシ、後端部のしずくは実質的に生じない
。単なるオン／オフソレノイドバルブの利用に対して、
６方向バルブに接続され定連続制御水流は、これが制御
水流ラインに対する慣性効果を効果的に除去することか
ら、制御水の制御が迅速に行なえる利点を有している。

言いかえると、単純なオン／オフバルブが用いられる場
合は、制御水流はバルブの開栓により開始され、かつバ
ルブの遮断により停止され、これにより所望よりゆっく
りした開栓および遮断時の実質的な水ハンマ−（水撃）
がもたらされる。この制御水流を定常的に流動させるこ
とにより、ソレノイドバルブは所望により水を迅速に再
指向化することができる。

排水桝２７の位置と形状は、転向された水が層流ス）　
ＩＪ−ムに向けて落下せずに、タンク１７の最下位置に
ある排水ラインを通して再循環のために流出されるよう
に選定されている。

したがって、制御ノズル、制御水流および層流は常時、
再循環のために流れる水流から何ら干渉されることなく
作動されることになる。

いくつかの利点がこの発明の特別の構造により、特に転
向装置を防水タンク内に収容させることにより達成され
る。特に、転向装置は、一度ノズル１９の位置が最初に
正確に調整されれば、層流ノズルからの層流３０と自己
整合している。これは、タンク１７の底部に固定された
クランプ２３により保持される、ラインまたはバルブ供
給ノズル１９の位置を最初に調整することにより達成さ
れる。したがって、この調整を最初に一度行なえば、ノ
ズル１９を再調整する必要なく、メンテナンスにおいて
必要となるように分解、その他を行なうことができる。

さらに、転向装置は層流タンク上に組立てられた時、排
水ライン２４と、タンクの頂部の延長部３１の頂部を通
る開口とを除いて密封されるから、装置全体は、プール
から海へびのように隆起するへび状水流の外観を創成す
るように、プール面上方に延長部５１の頂部のみを少し
延長させてプール水面下に配置することができる。

明らかなように、このような設置状態においては、排水
ライン２４はプール内へ直接排水するのではなくぢプー
ルの側部または下部を介して排水設備に接続される。そ
の点に関して、延長部６１は装置の他の要素はそうでな
くても、透明プラスチックから形成して、できるだけ水
と混和させるようにすることが好ましい。この構成はも
ちろん治下の下方、その他に配置することにも適してお
り、それは封入された転向装置が他の水源、葉等から干
渉を受けることがないからでろ為。

こめ発明を好ましい実施態様に関連して説明し念が、こ
の発明の範囲内で形状および細部に種々の変更が可能で
あることは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一部破断斜視図、第２ａおよび２ｂ
図はこの発明の作動状態を示す概略斜視図である。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）層流ノズルと、 実質的に相互に対向配置される第１および第２開口を備
   え前記層流ノズルに対して前記第１および第２開口がそ
   のノズルからの層流に一致されるように連結及び防水さ
   れるとともに、水面下に配置される容器と、 前記容器に接続されるとともに、転向用水流を与える流
   入装置と、 前記容器内で前記第１開口に対して調整自在に取付けら
   れるスプレー装置と、 前記容器内に配置されるとともに、前記転向用水流を前
   記スプレー装置へ指向させて、前記スプレー装置が前記
   層流を横切る流出ストリームを発生して、前記第２開口
   から前記層流を転向させるようにしたバルブ装置と、前
   記転向用水流および前記転向された層流を前記容器から
   除去する排出装置および 前記容器に対して接続かつ密封され、前記第２開口およ
   び前記層流に一致するとともに、前記水面上方に延長さ
   れた延長中空部材とからなる水流転向装置。
2. （２）前記容器内に配置された複数の排水桝をさらに有
   するとともに、前記排水桝が前記転向された層流を受け
   るように配置され、かつ前記転向された層流を前記第１
   および第２開口から離れる方向に指向させるようにした
   、特許請求の範囲第１項に記載の水流転向装置。
3. （３）前記延長中空部材が実質的に透明な材料から形成
   されている、特許請求の範囲第１項に記載の水流転向装
   置。
4. （４）前記容器が円筒タンクである、特許請求の範囲第
   １項に記載の水流転向装置。
5. （５）前記スプレー装置が、前記流出流を妨害する扇状
   流出流を放出するスプレーノズルを備えてなる、特許請
   求の範囲第１項に記載の水流転向装置。
6. （６）流入ポートおよび流出口を備えると共に、層流ス
   トリームを発生させる加圧流体を収容するための第１容
   器装置と、 前記第１容器装置内で前記流入ポートおよび前記流出口
   間に配置され、前記第１容器装置内の回転流および乱流
   を減衰させ、前記流体のレイノルズ数を減少させて、前
   記第１容器装置内で前記流体を層流となし、前記流体を
   前記流出口から層流として流出させるようにした乱流減
   衰装置と、 前記第１容器装置内で前記層流に隣接して配置され、転
   向用水流を選択的に流出させて、前記層流を転向させる
   ようにした転向装置と、前記第１容器装置内で非転向層
   流に隣接して配置され前記転向された層流ストリームを
   受容するようにした受容装置とからなる水流転向装置。
7. （７）前記乱流減衰装置が、前記流入ポートおよび前記
   流出口間に配置された複数の平行流動チャンネルであっ
   て、前記流体の乱流を減衰させかつ、前記流体の層流を
   発生させるようにした複数のチャンネルと、前記流動チ
   ューブおよび前記流出口間に配置されかつ、前記流動チ
   ューブにより発生される前記流体層流に対して一様なプ
   ロフィルを付与する複数のスクリーンとを備えてなる、
   特許請求の範囲第６項に記載の水流転向装置。
8. （８）前記乱流減衰装置が、前記流体の回転流を減衰さ
   せる開放セル発泡体層をさらに備えるとともに、前記発
   泡体が前記流入ポートおよび前記流動チャンネル間に配
   置されてなる、特許請求の範囲第７項に記載の水流転向
   装置。
9. （９）前記転向装置がノズルに接続されるバルブ装置を
   備えており、前記バルブ装置がそれ自体を流動する連続
   水流を有していると共に、前記連続水流を前記ノズルへ
   選択的に導いて、前記転向用水流を発生させるようにし
   た、特許請求の範囲第６項に記載の水流転向装置。
10. （１０）前記バルブ装置が電気作動されるソレノイドバ
    ルブを備えている、特許請求の範囲第９項に記載の水流
    転向装置。
11. （１１）前記受容装置が複数の排水桝を備えており、前
    記第１容器装置内で前記非転向層流に隣接して配置され
    てなる、特許請求の範囲第６項に記載の水流転向装置。
12. （１２）前記第１容器装置が円筒タンクからなる特許請
    求の範囲第９項に記載の水流転向装置。
13. （１３）前記流入ポートが前記タンクに対して、その一
    端部に隣接して実質的に接線方向に取付けられて、前記
    流体を前記タンクに対して実質的に接線方向において前
    記タンク内に導入させるようにした、特許請求の範囲第
    １２項に記載の水流転向装置。
14. （１４）前記排水桝および前記転向装置が第２容器装置
    内に配置され、前記第２包囲体装置が、前記流出口およ
    び前記層流と一致する第１および第２開口を備えてなる
    とともに前記転向装置が前記第１および第２開口に対し
    て前記第２容器装置内に取付けられてなる、特許請求の
    範囲第１１項に記載の水流転向装置。
15. （１５）層流ノズルを、実質的に相互に対向して配され
    た第１および第２開口を有し、かつ前記開口が前記層流
    ノズルからの層流と一致するようにした容器に対して接
    続かつ密封し、 前記容器に対して連続流出する転向用水流を供給し、 前記容器内に、スプレー装置を前記第１開口に関して調
    整自在に連結し、 前記転向用水流を前記スプレー装置へ導くとともに、該
    装置により、前記層流が前記第２開口から転向されるよ
    うに、前記層流を妨げる流出ストリームを発生させ、 前記転向された層流を前記容器内に配置された複数の排
    水桝内に受容し、 前記転向された層流および前記転向用水流を、前記容器
    に接続された排水装置を介して排水し、 前記容器を水面下に配するとともに、 前記容器に設けられ、前記水面より上方に延長する延長
    部材を通して、前記層流のための通路を形成、からなる
    層流ノズルから流出される層流の転向方法。
16. （１６）前記容器を円筒タンクにより構成した、特許請
    求の範囲第１５項に記載の層流の転向方法。
17. （１７）前記スプレー装置が、前記バルブ装置に接続さ
    れたスプレーノズルにより構成されてなる特許請求の範
    囲第１５項に記載の層流の転向方法。
18. （１８）前記延長部材を実質的に透明な材料により構成
    した、特許請求の範囲第１５項に記載の層流の転向方法
    。