JPWO2006109356A1

JPWO2006109356A1 - 気液二層流放出装置及びその用途

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Publication number: JPWO2006109356A1
Application number: JP2007512401A
Authority: JP
Inventors: 怜宮下
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2005-04-11
Publication date: 2008-10-02
Also published as: WO2006109356A1

Abstract

本発明は、液体流をより遠くまで放出することができる気液二層流放出装置を提供することを目的とする。本発明に係る気液二層流放出装置は、液体流を放出するための少なくとも１つの液体放出管と、気泡を放出するための少なくとも１つの気体導入管とを備え、液体流と気泡とが二層に形成された気液二層流を放出する気液二層流放出装置であって、上記気体導入管が上記液体放出管の外周近傍に配設され、上記気液二層流が、上記気泡が上記液体流の外周近傍に位置するように形成されることを特徴とする。このような構成とすると、気泡の層が液体流の層と浴槽の液体との間に形成され、液体流の層と浴槽の液体との相互作用を減少させることができる。

Description

本発明は、水中において気液二層流をより遠くまで放出することができる気液二層流放出装置、及びその用途に関する。

気液流放出装置は、液体流と気泡流とが混合された気液流を放出する装置であって、浴槽の洗浄、入浴時のマッサージ等に供されている。このような気液流を放出させる装置としては、エアーを放出させるエアポートの外周に、水を放出するノズルを配置したものが一般的である（特許文献１）。この場合、エアーを放出するエアポートが水を放出するノズルの内側に配置されているため、この気液流放出装置から放出される気液流は、この中心付近に気泡の層が形成され、その気泡の外側に液体流が混合形成された状態にある。
特開平６−２２５９１５号公報

しかしながら、かかる気液流は外側に位置する液体流が、浴槽等に満たされた液体と相互作用するため、遠くまで放出することができないという問題点を有する。
そこで、本発明は、水中においてもより遠くまで放出することができ、また遠くまで気液流の圧力を高く維持できる気液流放出装置を提供することを目的とする。

本発明者は鋭意研究の結果、気液流が液体流を中心とし、その層の外周に気泡の層を形成させると、この気泡の層が液体流と水槽に満たされた液体との間に介在し、液体流の進展とともに前方に進展して液体流を中心とする気液二層流を形成するため、外側の気泡層が、中心をなす液体流と浴槽を満たす液体との相互作用を減少させ、浴槽の液体中に放出した時に、気液二層流をより強くより遠くまで放出することができることを見出し、これに基づいて本発明が行われたものである。
よって、本発明に係る気液二層流放出装置は、噴射ノズルと、該噴射ノズルの入口端近傍に開口し、加圧液体流をノズル内に放出するための液体放出管と、該液体放出管の放出口の周りにつながり、上記液体流をノズル内への放出により気体を吸引導入する気体導入管とを備え、上記噴射ノズルが上記液体放出管からの液体の放出に伴い、放出口の周りの気体を吸い込み、液体層流を中心とし、その周りを気泡層流が取り囲む気液二層流を形成可能であることを特徴とする。
このような構成とすることにより、液体放出管から放出される液体の流量を増加させなくても、気液二層流をより強くより遠くまで放出することができ、この気液二層流の放出距離は従来の気液二層流放出装置による放出距離の３倍以上とすることができる。

本発明にあっては、気液混合比は液体流量とその放出に伴う気体の吸引量によって形成されるが、上記液体放出管は所定の液体供給量に見合う加圧供給水が使用される。

他方、上記気体導入管は通常、始端が大気開放され、終端が液体放出管の放出口の周りに連通しているが、加圧気体を供給することもできる。

気液二層流の圧力及び放出される距離を調整するために、液体流量およびそれに伴う気体の吸引量により気液混合比が設定される。

その気液混合比に最適なノズル長に設定できるようにノズル長を調整可能であるのが好ましい。また、ノズル長に応じて液体層流と気泡層流の流量比率を最適に調整可能であるのが好ましい。

本発明に係る気液二層流放出装置は浴槽に取り付け、気液二層流放出装置から浴槽内に放出される液体流の勢いを増大させることにより、浴槽の壁部の洗浄を良好に行うことができ、さらに入浴時にはマッサージ効果を得ることができる。

また、本発明に係る気液二層流放出装置は、上記液体放出管から放出される液体流の流量を調整するレバーを備えると、気液二層流の圧力等を調節して水中に浸せきした水槽、浴槽等の壁面を強力な圧力の水流により洗浄清掃することを可能にする。

さらに、本発明に係る気液二層流放出装置は、船倉にエンジンで駆動されるラインポンプを用いて上記加圧供給水の供給を受けるようにすれば、この気液二層流放出装置を船尾に設け、水中に放出される気液二層流を船の推進力とすると、加圧供給水の推進力を水中でのロスを極力小さくして有効利用することができる。

本発明に係る気液二層流放出装置の断面図である。図１のＡ−Ａ’ラインにおける気液二層流放出装置の断面図である。本発明に係る気液二層流放出装置のバルブの斜視図である。気液二層流放出装置を備えるレバー式放出装置の側面図である。ノズル先端に扁平な気液二層流を形成させる補助ノズルを取り付けた放出装置の側面図である。図５の放出装置の斜視図である。図２および図６に示すノズルを取り付ける液体放出管の断面側面図である。図７に示す液体放出管の斜視図である。本発明に係る気液二層流放出装置を船尾に取り付けたボートの一部破断側面図である。図９に示すボートの平面図である。

以下添付の図面に基づいて本発明に係る気液二層流放出装置の構成を具体的に説明するが、これらの構成に限られるというものではない。

本発明に係る気液二層流放出装置の全体構成について、図１を参照して簡単に説明する。図１において、本発明に係る気液二層流放出装置１が、浴槽の壁部２を貫通するように浴槽の壁部２に設けられている。上記気液二層流放出装置１は、気液二層流を放出する筒状のノズル部材３と、気体導入管５及び液体放出管６にそれぞれ連通するように接続された筒状のバルブ部材４とからなる。上記ノズル部材３には、一方の端部の外周に周回するように山部７が設けられ、さらに他端部の外周にネジ山８が形成されている。また、バルブ部材４の一方の端部には、上記ネジ山８に対応するネジ溝９が形成されている。このネジ山８とネジ溝９とを締め付け、第１部材３の山部７と第２部材４の端面１０により浴槽の壁部２を挟み、それにより浴槽の壁部２に上記気液二層流放出装置１を固定する。

上記液体放出管６は、筒状のノズル部材３及びバルブ部材４と実質的に同軸上に位置するように接続されていることが好ましい。また上記気体導入管５は、上記液体放出管６の外側に位置するように、さらに導入口端面１１と液体放出管６の外壁１２とがある一定距離離されてバルブ部材４に接続されていることが好ましい。上記気体導入管５から放出される気泡の方向と上記液体放出管６から放出される液体流の方向は実質的に垂直であっても良いし平行であっても良いが、平行であることが好ましい。これは、気泡の層と液体流の層とが混合されるのを抑えることができ、それにより気液二層流をより遠くまで放出することができるからである。気体導入管５から放出される気泡の方向と液体放出管６から放出される液体流の方向が垂直の場合であっても、上記気体導入管５を液体放出管６の放出口端部１３より上流に配置することにより、気泡の層と液体流の層の混合を抑制することができる。これは、気体導入管５が液体放出管６の放出口端面１３より上流にあるため、気体導入管５から放出される気泡が液体放出管６の外壁１２に当たるためである。ここで、「上流」とは、気液二層流の流れの方向に沿ったこの流れの上手をいうものとする。

上記液体流は、圧力を加えることにより液体放出管６から放出させるが、上記気泡は、圧力を加えず気体導入管５から導入することができる。加圧手段等（図示せず）により圧力を加えて上記気泡を気体導入管５から導入させる場合にも、気液二層流を形成することができる。また、加圧手段等により圧力を加えず気泡を気体導入管５から放出させる場合、気体導入管５の近傍に配設された液体放出管６からの液体流の流れにより気泡が気体導入管５から自動的に引き込まれる。加圧手段等を設ける必要がないので、気液二層流放出装置の全体構成を簡略化することができる。また、加圧手段を設けなくても、加圧手段等を設けた場合と同様の効果を得ることができる。

気体導入管５及び液体放出管６は、上述のようにバルブ部材４から取り外し可能であっても良いし、バルブ部材４と一体に形成されていても良い。

次に図２を参照して、気体導入管５と液体放出管６の位置関係を説明する。この図面において、気液二層流がこの図面の紙面上方に向かって流れる。液体放出管６は先端部材６ａと後方部材６ｂとからなり、バルブ部材４の同軸上に位置するように両側からバルブ部材４に固定される。すなわち、上記液体放出管の部材６ａ，６ｂと気体導入管５のそれぞれの端部にはネジ山が形成され、それぞれのネジ山に対応するネジ溝がバルブ部材４に形成され、液体放出管６と気体導入管５とをバルブ部材４から取り外すことができるようになっている。さらに気体導入管５はバルブ部材４に対して垂直にかつ液体放出管６の外側に位置するようにバルブ部材４に固定される。また、液体放出管６と気体導入管５は、バルブ部材４に対して連通するように接続されている。これにより、液体放出管６からの液体流のノズル部材３内への放出により気体導入管５から気体が吸引され、液体流の外周近傍に気泡の層が覆い、気液二層流が形成される。また、液体放出管６の筒穴の先端部を、下流に向かって狭くなるようなテーパ状に形成することが好ましい。気液二層流をより遠くまで放出することができるからである。また、液体放出管６の筒穴の先端部の面取りを行うことが好ましい。液体流のノズルへの放出により気体導入管５からの気体の吸引が容易となる。

図４は、本発明に係るレバー式放出装置１４を示している。レバー式放出装置１４は、本発明に係る気液二層流放出装置１と、液体放出管から放出される液体流の流量を調整するレバー１５とを備える。このレバー部１５は、ノズル部材３の実質的に同軸上に位置するように、バルブ部材４に取り付けられている。また、気体導入管５が、液体放出装置としてのレバー１５の端部の外側に位置するように配置されている。このレバー式放出装置１４は、液体で満たされた水槽や浴槽等の壁部の洗浄に最適である。これは、上述のように、液体流の外周近傍に気泡を形成し、気液二層流をより遠くまで放出することができるためである。さらに、レバー１５を作動させない時には気液二層流はレバー式放出装置１４から放出されず、レバー１５を最大に作動させた時には気液二層流の流量が最大となるように放出されることが好ましい。また、レバー１５の作動量とレバー放出装置１４から放出される液体流の流量とが対応していることが好ましい。このようにレバー１６の作動量と液体流の流量とを対応させることにより、洗浄を行いたい状況や場所に応じてレバー放出装置１４から放出される液体流を適切な流量とし洗浄を良好に行うことができる。

本発明に係るレバー式放出装置は、水田に植えられたレンコン等を収穫する際有用である。これは、本発明に係るレバー式放出装置から放出される気液二層流の圧力を高くすることができるので、水田に植えられたレンコン等の周りの泥を除去することができ、レンコン等を容易に掘り出すことができるからである。また、本発明に係るレバー式放出装置は、金魚等の生物を入れた水槽等の水張りの際有用である。これは、水槽等の水の中に気泡を十分に取り入れることができ、水槽等の中で飼育されている生物に十分な酸素を供給することができるからである。

図５及び図６はノズル部材３の先端に扁平な気液二層流を形成する補助ノズル３ａを取り付けたものである。これにより扁平な気液二層流が得られる。同一部品には同一番号を付して説明を省略する。

図７および図８は上記液体放出管６と液体供給パイプ１６との間に連通される流量調整バルブ２０で、内部に回転弁２１が配置され、アーム２２の回転動作により液体供給パイプ１６から供給される液体量を調整し、液体放出管６に供給できるようにしている。２３および２４は接続ネジである。２５は回転弁２１をアーム２２に連結するボルトである。

図９および図１０は本発明の気液二層流放出装置３０をボート３１の船尾に取り付け、エンジン３２で駆動されるラインポンプ３３で船底から海水を吸引し、液体放出管６に供給して気液二層流を放出するようになっており、通常一対の気液二層流放出装置３０，３０を船尾に取り付けるようにするのがよい。本発明の気液二層流は液層流を中心にしてそれを取り巻くように気泡流が形成されるので、水中で強力な推進力をえることができる。

以上説明したように、本発明によれば、液体流を中心にしてそれを気泡流が取り巻く気液二層流が形成できるので、水中でこの気泡の層が液体流と液体との間に介在し、液体流の進展とともに前方に進展し、外側の気泡層が、中心をなす液体流と浴槽を満たす液体との相互作用を減少させるので、液体流の放出力、推進力を有効に利用することができる。
したがって、水中での清掃装置およびボートの推進装置として広く利用できる。

Claims

噴射ノズルと、該噴射ノズルの入口端近傍に開口し、加圧液体流をノズル内に放出するための液体放出管と、該液体放出管の放出口の周りにつながり、上記液体流のノズル内への放出により気体を吸引導入する気体導入管とを備え、上記噴射ノズルが上記液体放出管からの液体の放出に伴い、放出口の周りの気体を吸い込み、液体層流を中心とし、その周りを気泡層流が取り囲む気液二層流を形成可能であることを特徴とする気液二層流放出装置。
上記気体導入管は始端が大気開放され、終端が液体放出管の放出口の周りに連通していることを特徴とする請求項１記載の気液二層流放出装置。
上記噴射ノズルがノズル長を調整可能である請求項１または２に記載の気液二層流放出装置。
ノズル長に応じて液体層流と気泡層流の流量比率を調整可能であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の気液二層流放出装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の気液二層流放出装置が設けられたことを特徴とする浴槽。
請求項１〜４のいずれかに記載の気液二層流放出装置と、上記液体放出管から放出される液体流の流量を調整するレバーとを備えたことを特徴とする水中清掃装置。
請求項１〜４のいずれかに記載の気液二層流放出装置を船尾に設け、エンジン駆動されるラインポンプからの加圧供給水を上記気液二層流放出装置に供給して噴射ノズルから水中に放出される気液二層流を推進力とするボート。