TWI624329B - 流體供給管、工具機、淋浴噴嘴、以及流體混合裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種流體供給管，能夠對流體賦予預定的流動特性，從而提高流體的潤滑性、滲透性、以及冷卻效果。流體供給管包含內部結構體、以及用於收納內部結構體的管主體。管主體具有圓形的截面，包含流入口、以及流出口。內部結構體，包含：第1部分，在內部結構體被收納於管主體中時，該第1部分位於管主體的流入口側，使通過流入口所流入的流體從管的中心向半徑方向擴散；第2部分，其位於比第1部分更靠下游側的位置，包含形成多個螺旋狀的翼，以使渦旋流產生在由第1部分擴散後的流體中；以及第3部分，其位於比第2部分更靠下游側的位置，在外周面上具有多個突出部。

Description

流體供給管、工具機、淋浴噴嘴、以及流體混合裝置
本發明是關於供給流體的裝置的流體供給管，更具體而言，是關於對在其內部流動的流體賦予預定的流動特性的流體供給管。例如，本發明的流體供給管能夠適用於磨床、鑽床、切削裝置等各種工具機的切削液供給裝置。
以往，在利用磨床、鑽床等工具機將例如由金屬構成的被加工物加工成期望的形狀時，藉由向被加工物與刀具接觸的部分供給加工液(例如冷卻介質)從而將在加工中產生的熱冷卻、或者將被加工物的切屑(也稱為金屬屑(chip))從加工部位除去。在被加工物與刀具接觸的部分因較高的壓力和摩擦阻力而產生的切削熱會使刀尖磨損或者使强度降低，從而使刀具等工具的壽命减少。此外，如果未將被加工物的切屑充分除去，則有時在加工中會粘附到刀尖上而降低加工精度。
也被稱為切削液的加工液使工具與被加工物之間的摩擦阻力减少，除去切削熱，同時，進行將切屑從被加工物的表面除去的清洗作用。因此，加工液以具有如下特性為佳：摩擦係數較小，沸點較高，良好地滲透到刀具與被加 工物的接觸部。
例如，日本特開平11-254281號公開了如下技術：為了强制地使加工液侵入到作用要素(刀具)與被加工物的接觸部，將噴出氣體(例如空氣)的氣體噴出部件設置於加工裝置。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開平11-254281號(同家族公開文獻：US6095899A、EP0897778A)
根據專利文獻1所公開的那樣的通常的技術，由於在工具機上除了吐出加工液的部件之外，還必須追加將氣體高速且高壓地噴出的部件，所以，存在費用增加並且裝置大型化的問題。此外，在磨床中，存在如下問題：在沿著高速旋轉的磨削用磨石的外周面牽連回轉的空氣的作用下，加工液不能充分地到達磨石與被加工物的接觸部。因而，由於僅向與磨削磨石的旋轉方向相同的方向噴射空氣的話，難以使加工液充分滲透，因此，依然存在難以使加工熱冷卻到期望的水準這種問題。
本發明是鑒於這樣的情況而開發的。本發明的目的在於提供一種流體供給管，能夠對在其內部流動的流體賦予預定的流動特性，從而能夠使流體的潤滑性、滲透性以及 冷卻效果提高。
本發明為了解决上述的問題，設定為如下這樣的構成。即，流體供給管包含：內部結構體、以及用於收納內部結構體的管主體。管主體具有圓形的截面，並包含流入口、以及流出口。內部結構體，包含：第1部分，在內部結構體被收納於管主體中時，該第1部分位於管主體的流入口側，使通過流入口所流入的流體從管的中心向半徑方向擴散、第2部分，其位於比第1部分更靠下游側的位置，並包含形成多個螺旋狀的翼，以使渦旋流產生在由第1部分擴散後的流體中，以及第3部分，其位於比第2部分更靠下游側的位置，在外周面具有多個突出部。
作為本發明的另一特徵，提供一種包含具有流入口和流出口的管主體的流體供給管的內部結構體。該內部結構體包含：流體擴散部分，在內部結構體被收納於管主體中時，該流體擴散部分位於管主體的流入口側，使通過流入口所流入的流體從管的中心向半徑方向擴散；渦旋產生部分，其位於比該流體擴散部分更靠下游側的位置，使渦旋流產生在由流體擴散部分所擴散後的流體中；以及氣泡產生部分，其位於比該渦旋產生部分更靠下右側的位置，使多數的氣泡產生在由渦旋產生部分所產生的渦旋流中。
如果將本發明的流體供給管設置在工具機等的流體供給部，則利用在流體供給管內產生的多個微氣泡在與工具及被加工物碰撞而消滅的過程中產生的振動及衝擊，與以往相比，清洗效果提高。這能夠使切削刃等工具的壽命延長，能夠節省為了更換工具而消耗的費用。此外，由本發明的流體供給管帶來的流動特性能夠使流體的滲透性提高而使冷卻效果增大，使潤滑性提高，並且能夠使加工精度提高。
此外，在本發明的多個實施方式中，流體供給管的內部結構體被製造為一體化的1個零件。因而，將內部結構體和管主體組裝的工序變得簡單。
本發明的流體供給管能夠適用於磨床、切削機、鑽床等各種工具機的情况下的加工液供給部。不僅如此，還能夠有效地用於將兩種以上的流體(液體和液體、液體和氣體、或氣體和氣體)混合的裝置。
1‧‧‧磨削裝置
2‧‧‧磨削刀(磨石)
3‧‧‧被加工物
4‧‧‧磨削部
5‧‧‧流體供給部
6‧‧‧配管
7‧‧‧噴嘴
8‧‧‧流入口
9‧‧‧流出口
10、100、110、120、130、140‧‧‧流體供給管
12‧‧‧螺母
20、200、210、220、230、240‧‧‧內部結構體
22、222‧‧‧流體擴散部
24‧‧‧渦旋產生部
25‧‧‧錐形部
26‧‧‧氣泡產生部
30‧‧‧管主體
31‧‧‧流入側部件
33‧‧‧錐形部
34‧‧‧流出側部件
35‧‧‧外螺紋
36‧‧‧筒形部
37‧‧‧錐形部
202、212、232、242‧‧‧誘導部
a1‧‧‧流體擴散部22的長度
a2‧‧‧渦旋產生部24的長度
a3‧‧‧錐形部25的長度
a4‧‧‧氣泡產生部26的長度
若結合以下的圖面來考慮以下的詳細的記述，則能夠得到本申請案的更深的理解。這些圖面只不過是例示，並非限定本發明的保護範圍。
圖1表示包括適用了本發明的流體供給部的磨削裝置。
圖2是本發明的第1實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖3是本發明的第1實施方式的流體供給管的側視透視圖。
圖4是本發明的第1實施方式的流體供給管的內部結構體的3維立體圖。
圖5是說明形成本發明的第1實施方式的流體供給管的內部結構體的菱形突出部的方法的圖。
圖6是本發明的第2實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖7是本發明的第2實施方式的流體供給管的側視透視圖。
圖8是本發明的第2實施方式的流體供給管的內部結構體的3維立體圖。
圖9是本發明的第3實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖10是本發明的第3實施方式的流體供給管的側視透視圖。
圖11是本發明的第4實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖12是本發明的第4實施方式的流體供給管的側視透視圖。
圖13是本發明的第5實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖14是本發明的第5實施方式的流體供給管的側視透視圖。
圖15是本發明的第6實施方式的流體供給管的側視分解圖。
圖16是本發明的第6實施方式的流體供給管的側視透視圖。
在本說明書中，主要對於將本發明適用於磨削裝置等工具機的實施方式進行說明，但是，本發明的適用領域不限定於此。本發明能夠適用於供給流體的多種應用，例如，還能夠適用於家庭用的淋浴噴嘴、或是流體混合裝置。
以下，參照圖面詳細說明本發明的實施方式。
圖1是顯示具備適用了本發明的流體供給部的磨削裝置的一實施方式。如圖所示，磨削裝置1是包括：磨削部4，其具備磨削刀(磨石)2、使被加工物3在2維平面之上移動的工作臺(省略圖示)、使被加工物3或磨削刀2上下移動的管柱(省略圖示)等；以及流體供給部5，其將流體(即冷卻液)供給到磨削刀2、或者被加工物3。磨削刀2，係藉由省略圖示的驅動源在圖1的平面中順時針地被旋轉驅動，利用在磨削部位G處的磨削刀2的外周面與被加工物3的摩擦來磨削被加工物3的表面。此外，雖然省略圖示，但是，流體供給部5，係包括：積存冷卻液(例如水)的槽；以及使上述冷卻液從箱中流出的泵。
流體供給部5包含：配管6，其利用泵使積存在箱中的 流體流入；流體供給管10，其具備對流體賦予預定的流動特性的內部結構體；以及噴嘴7，其具有接近磨削部位G地配置的吐出口。流體供給管10與配管6例如藉由內螺紋和外螺紋的結合而連結，該內螺紋是流體供給管10的流入口8側的連接部件即螺母11的內螺紋，該外螺紋是在配管6的端部的外周面藉由例如螺紋加工而形成的外螺紋(省略圖示)。流體供給管10與噴嘴7例如藉由內螺紋和外螺紋的結合而連結，該內螺紋是流體供給管10的流出口9側的連接部件即螺母12的內螺紋，該外螺紋是在噴嘴7的端部的外周面藉由例如螺紋加工而形成的外螺紋(省略圖示)。從配管6向流體供給管10流入的流體一邊通過流體供給管10一邊由於其內部結構體而變得具有預定的流動特性，經過流體供給管10的流出口9通過噴嘴7向磨削部位G吐出。根據本發明的多個實施方式，通過了流體供給管10的流體含有微氣泡。以下，參照圖面說明流體供給管10的內部結構體的多種實施方式。
(第1實施方式)
圖2是本發明的第1實施方式的流體供給管10的側視分解圖，圖3是流體供給管10的側視透視圖，圖4是流體供給管10的內部結構體20的3維立體圖。在圖2及圖3中，流體從流入口8向流出口9側流動。如圖2及圖3所示，流體供給管10包括內部結構體20和管主體30。
管主體30包括流入側部件31、和流出側部件34。流入 側部件31和流出側部件34具有圓筒形的中空的管的形態。流入側部件31在一端部具有預定的直徑的流入口8，在另一端部側包含內螺紋32，該內螺紋32是為了與流出側部件34進行連接而對內周面進行螺紋加工而形成的。如對圖1說明的那樣，在流入口8側一體地形成有螺母11。如圖2所示，流入側部件31的兩端部的內徑即流入口8的內徑與內螺紋32的內徑不同，流入口8的內徑小於內螺紋32的內徑。在流入口8與內螺紋32之間形成有錐形部33。在本實施方式中，螺母11被形成為流入側部件31的一部分，但是，本發明不限於該構成。即，也能夠是如下構成：將螺母11作為與流入側部件31獨立的零件來製造，並結合到流入側部件31的端部。
流出側部件34在一端部具有預定的直徑的流出口9，在另一端部側具備外螺紋35，該外螺紋35是為了與流入側部件31進行連接而對外周面進行螺紋加工而形成的。流出側部件34的外螺紋35的外周面的直徑與流入側部件31的內螺紋32的內徑相同。如與圖1關聯地說明的那樣，在流出口9側一體地形成有螺母12。在螺母12與外螺紋35之間形成有筒形部36及錐形部37。流出側部件34的兩端部的內徑即流出口9的內徑與外螺紋35的內徑不同，流出口9的內徑小於外螺紋35的內徑。在本實施方式中，螺母12被形成為流出側部件34的一部分，但是，本發明不限於此構成。即，也能夠是如下構成：將螺母12作為與流出側部件34獨立的零件來製造，並結合到流出側部件34的端部。藉由利 用流入側部件31的內周面的內螺紋32與流出側部件34的外周面的外螺紋35的螺紋結合將流入側部件31和流出側部件34連結，從而形成管主體30。
另一方面，管主體30的上述構成只不過是一實施方式，本發明不限於上述構成。例如，流入側部件31與流出側部件34的連結不限於上述的螺紋結合，本領域技術人員所知的機械零件的結合方法的哪一種都能夠適用。此外，流入側部件31和流出側部件34的形態不限於圖2及圖3的形態，設計者能夠任意選擇、或者根據流體供給管10的用途來變更。流入側部件31或流出側部件34例如由鋼鐵那樣的金屬或塑料構成。
如果將圖3一起參照，則可以理解，在將內部結構體20收納到流出側部件34中之後，使流出側部件34的外周面的外螺紋35與流入側部件31的內周面的內螺紋32結合，從而構成流體供給管10。內部結構體20例如能夠利用對由鋼鐵那樣的金屬構成的圓柱部件進行加工的方法、或塑料成型的方法等來形成。在圖2及圖4中，內部結構體20包括流體擴散部22、渦旋產生部24、以及氣泡產生部26。
在本實施方式中，流體擴散部22能夠藉由將上述圓柱部件的一端部加工(例如旋壓)成圓錐的形態從而形成。流體擴散部22使經過流入口8流入到流入側部件31的流體從管的中心部向外側即半徑方向擴散。
渦旋產生部24是將上述圓柱部件的一部分加工而形成的，如圖4所示，包括截面為圓形的軸部分、以及3個螺旋 狀地形成的翼。如果參照圖2，則可以理解，在本實施方式中，渦旋產生部24的長度a2比流體擴散部22的長度a1長，比氣泡產生部26的長度a4短。此外，流體擴散部22的截面積最大的部分的半徑是以小於渦旋產生部24的半徑(渦旋產生部24的從軸部分的中心到翼的前端的距離)為佳。渦旋產生部24的各個翼被形成為，其前端在軸部分的圓周方向相互各錯開120°，且從軸部分的一端到另一端在外周面上隔開預定的間隔地逆時針螺旋狀地形成。在本實施方式中，將翼的個數設定為3個，但是，本發明不限於這樣的實施方式。此外，渦旋產生部24的翼的形態只要是能夠使一邊經過流體擴散部22一邊被擴散並進入渦旋產生部24的流體在通過各翼之間的期間引起渦旋流的形態，就沒有特別限制。另一方面，在本實施方式中，渦旋產生部24具有在將內部結構體20收納於管主體30中時與管主體30的流出側部件34的內周面接近的程度的外徑。
氣泡產生部26是對圓柱部件的下游側即形成了流體擴散部22及渦旋產生部24之後的剩餘部分進行加工而形成的。如圖2及圖4所示，在氣泡產生部26的具有圓形的截面的軸部分的外周面呈網狀地形成有多個菱形的突出部(凸部)。各個菱形突出部能夠以從軸部分的外周面向外側突出的方式，例如藉由對圓柱部件進行研磨加工來形成。更具體說明，各個菱形突出部的形成方法例如如圖5所示，使在相對於圓柱部件的長度方向成90度的方向具有固定的間隔的多條線51、與相對於上述長度方向具有預定的角度 (例如60度)的固定的間隔的線52交叉，將線51與線51之間的部分每隔一個進行磨削，並且，將傾斜的線52與線52之間的部分每隔一個進行磨削。這樣，從軸部分的外周面突出的菱形的多個突出部在上下(圓周方向)、左右(軸部分的長度方向)每隔一個規則地形成。此外，在本實施方式中，氣泡產生部26具有在將內部結構體20收納於管主體30時與管主體30的流出側部件34的內周面接近的程度的外徑。
在本實施方式中，如圖2所示，渦旋產生部24的軸部分的直徑小於氣泡產生部26的軸部分的直徑。因此，在渦旋產生部24與氣泡產生部26之間存在錐形部25(長度a3)。但是，本發明不限於本實施方式。換言之，渦旋產生部24的直徑也可以與氣泡產生部26的直徑相同。
以下，說明流體通過流體供給管10的期間的流動。藉由葉輪(impeller)右旋或左旋(順時針或逆時針地旋轉)的電動泵經過配管6(參照圖1)再通過流入口8流入的流體，係經過流入側部件31的錐形部33的空間並碰到流體擴散部22，從流體供給管10的中心向外側(即在半徑方向)擴散。擴散後的流體在渦旋產生部24的逆時針方向螺旋狀地形成的3個翼之間通過。流體擴散部22發揮誘導流體的作用以使通過配管6流入的流體有效地進入渦旋產生部24。流體藉由渦旋產生部24的各翼而成為强烈的渦旋流，經過錐形部25而被輸送到氣泡產生部26。
然後，流體在規則地形成在氣泡產生部26的軸部分的 外周面的多個菱形突出部之間通過。這些多個菱形突出部形成多個狹窄的流路。流體藉由通過由多個菱形突出部所形成的多個狹窄的流路，從而引起使多個微小的渦旋產生的正反翻轉(flip-flop)現象(流體的流動方向周期性交替轉換地流動的現象)。藉由這樣的正反翻轉現象，在流體供給管10內通過氣泡產生部26的多個突出部之間的流體，規則地向左右轉換方向地流動，其結果是，誘發流體的混合及擴散。氣泡產生部26的上述構造，在將具有不同的性質的兩種以上的流體予以混合的情况下也是有用的。
此外，內部結構體20，係具有使流體從截面積較大的上游(渦旋產生部24)向截面積較小的下游(在氣泡產生部26的多個菱形突出部之間所形成的流路)流動的構造。該構造是以以下說明之方式使流體的靜壓力(static pressure)變化。流體在未被施加外部能量的狀態下的壓力、速度、及勢能的關係是以如下的伯努利方程式來表示。
此處，p是在流線內的一點的壓力，ρ是流體的密度，υ是在該點的流動速度，g是重力加速度，h是該點相對於基準面的高度，k是常數。作為上述方程式所表現的伯努利定理，是將能量守恆定律適用於流體的結果，說明對於流動的流體在流線上所有的形態的能量的總和始終固定。根據伯努利定理，在截面積較大的上游，流體的速度較慢而靜壓較高。與此不同，在截面積較小的下游，流體的速 度變快而靜壓變低。
在流體是液體的情况下，若變低的靜壓達到液體的飽和蒸氣壓，則液體開始氣化。將這樣在大致同一溫度下靜壓在極短的時間內變得比飽和蒸氣壓低(在水的情况下，3000-4000Pa)而液體急劇地氣化的現象稱為空蝕(cavitation)。本發明的流體供給管10的內部構造誘發這樣的空蝕現象。由於空蝕現象，液體以在液體中存在的100微米以下的微小的氣泡核為核而沸騰，或者，由於溶存氣體的游離，產生多個較小的氣泡。即，流體一邊通過氣泡產生部26一邊產生多個微氣泡。
在水的情况下，1個水分子能夠與其他4個水分子形成氫鍵結合，該氫鍵結合網絡不容易破壞。因此，水與不形成氫鍵結合的其他液體相比，沸點、熔點非常高，並顯示出較高的粘度。由於水的沸點較高的性質會帶來優秀的冷卻效果，所以，被頻繁地被使用作為進行磨削等的加工裝置的冷卻水，但是，卻存在水分子的大小較大而有對加工部位的滲透性、潤滑性不良這樣的問題。因此，通常，較多情况下，將不是水的特殊的潤滑油(即切削油)單獨、或者與水混合而使用。然而，如果使用本發明的供給管，則利用上述的空蝕現象引起水的氣化，其結果是，水的氫鍵結合網絡被破壞而粘度變低。此外，因氣化而產生的微氣泡使滲透性及潤滑性提高。滲透性的提高的結果是使冷卻效率增加。因而，根據本發明，不必使用特殊的潤滑油，即使僅使用水，也能夠使加工品質即工具機的性能提 高。
通過了氣泡產生部26的流體進入流出側部件34的錐形部37。錐形部37與氣泡產生部26相比，流路的截面大很多，因此，在此處正反翻轉現象幾乎消失。流體經過錐形部37並通過流出口9流出，通過噴嘴7向磨削部位G吐出。在流體通過噴嘴7被吐出時，在氣泡產生部26產生的多個微氣泡暴露於大氣壓，碰撞到磨削磨石2、被加工物3，氣泡破壞或者爆開而消滅。在這樣氣泡消滅的過程中產生的振動及衝擊將在磨削部位G產生的廢渣、切屑有效地除去。換言之，微氣泡一邊消滅一邊使磨削部位G的周圍的清洗效果提高。
藉由將本發明的流體供給管10設置在工具機等的流體供給部，與以往相比，能夠更有效地使在磨削刀和被加工物上產生的熱冷卻，滲透性及潤滑性變好而能夠使加工精度提高。此外，藉由從加工部位將被加工物的切屑有效地除去，能夠使切削刃等工具的壽命延長，能夠節省為了更換工具而消耗的費用。
另外，在本實施方式中，由於是加工1個部件來形成內部結構體20的流體擴散部22、渦旋產生部24、以及氣泡產生部26，所以內部結構體20被製造為一體化的1個零件。因而，在將內部結構體20放入到流出側部件34的內部之後，僅通過將流出側部件34的外螺紋35和流入側部件31的內螺紋32結合的簡單的工序，就能夠製造流體供給管10。
本發明的流體供給管能夠適用於磨削裝置、切削裝置、鑽床等各種工具機中的加工液供給部。此外，還能夠有效地利用於將2個以上的流體(液體和液體、液體和氣體、或氣體和氣體等)混合的裝置。例如，如果將本發明的流體供給管適用於燃燒發動機，則藉由燃料和空氣充分混合而燃燒效率提高。此外，如果將本發明的流體供給管適用於清洗裝置，則與通常的清洗裝置相比，能夠進一步使清洗效果提高。
(第2實施方式)
接下來，參照圖6至圖8說明本發明的第2實施方式的流體供給管100。對於與第1實施方式相同的構成，省略說明，對於與第1實施方式有差異的部分詳細說明。對於與第1實施方式的構成要素相同的構成要素，使用相同的圖面符號。圖6是第2實施方式的流體供給管100的側視分解圖，圖7是流體供給管100的側視透視圖，圖8是流體供給管100的內部結構體200的3維立體圖。如圖6及圖7所示，流體供給管100包括內部結構體200、以及管主體30。由於第2實施方式的管主體30是與第1實施方式的管主體相同，所以，省略其說明。在圖6及圖7中，流體是從流入口8向流出口9側流動。
第2實施方式的內部結構體200，例如是對由金屬構成的圓柱形態的部件進行加工而形成的，從上游側向下游側包括：流體擴散部22、渦旋產生部24、氣泡產生部26、以 及圓頂形的誘導部202。如與第1實施方式關聯地說明的那樣，流體擴散部22是將圓柱部件的一端部加工成圓錐形而形成的。
第1實施方式的內部結構體20，為了形成氣泡產生部26而僅對圓柱部件的下游的部分的表面進行了加工，而對末端的部分沒有特別地加工。相對於此，第2實施方式的內部結構體200是將圓柱部件的下游側的末端的部分加工成圓頂形來形成誘導部202。
如圖6及圖7所示，流體供給管100，是藉由將內部結構體200收納於流出側部件34之後，將流出側部件34的外周面的外螺紋35和流入側部件31的內周面的內螺紋32結合而構成的。接著對流體在如此組裝後的流體供給管100內的流動進行說明。通過配管6(參照圖1)及流入口8所流入的流體，是經過流入側部件31的錐形部33的空間，碰撞到流體擴散部22，然後從流體供給管100的中心向外側(即在半徑方向)擴散。擴散的流體一邊在渦旋產生部24之螺旋狀所形成的3個翼之間通過，一邊變成强烈的渦旋流並被輸送到氣泡產生部26。接下來，流體通過：由在氣泡產生部26的軸部分的外周面規則地形成的多個菱形突出部所形成的多個狹窄的流路，藉由正反翻轉現象、或者空蝕現象而產生多個微小的渦旋、或者微氣泡。
接下來，流體經過氣泡產生部26向內部結構體200的端部流動，當流體從形成在氣泡產生部26的表面的多個狹窄的流路流動到流出側部件34的錐形部37時，藉由流路急 劇地變寬而氣泡產生部26所導致的正反翻轉現象幾乎消失，產生附壁(Coanda)效應。附壁效應是指，如果使流體在曲面的周圍流動，則流體與曲面之間的壓力降低而導致流體被吸附於曲面，因而流體沿著曲面流動的現象。利用這樣的附壁效應，流體以沿著誘導部202的表面流動的方式被誘導。藉由圓頂形態的誘導部202而朝向中心被誘導的流體是經過錐形部37，然後通過流出口9流出。從流體供給管100吐出的流體，是利用內部結構體200的誘導部202增幅放大後的附壁效應，良好地附著到刀具、或者被加工物的表面。這會使流體所帶來的冷卻效果增加。
(第3實施方式)
接下來，參照圖9至圖10說明本發明的第3實施方式的流體供給管110。對於與第1實施方式及第2實施方式相同的構成，省略說明，對於與這些實施方式有差異的部分，詳細說明。對於與第1實施方式及第2實施方式的構成要素相同的構成要素，使用相同的圖面符號。圖9是第3實施方式的流體供給管110的側視分解圖，圖10是流體供給管110的側視透視圖。如圖9及圖10所示，流體供給管110包括內部結構體210、以及管主體30。由於第3實施方式的管主體30與第1實施方式的管主體相同，所以，省略其說明。在圖9及圖10中，流體是從流入口8往流出口9側流動。
第3實施方式的內部結構體210，例如是對由金屬構成的圓柱形態的部件進行加工而形成的，從上游側向下游側 包括：流體擴散部22、渦旋產生部24、氣泡產生部26、以及圓錐形態的誘導部212。如與第1實施方式關聯地說明的那樣，流體擴散部22是將圓柱部件的一端部加工成圓錐形而形成的。
相對於第1實施方式的內部結構體20是在末端部不包括誘導部，第2實施方式的內部結構體200是將圓柱部件的下游側的末端的部分加工成圓頂形而形成誘導部202。另一方面，第3實施方式的內部結構體210，如圖9及圖10所示，是為了形成誘導部212而將圓柱部件的下游側的末端的部分加工成圓錐形。
如圖10所示，流體供給管110，是藉由將內部結構體210收納於流出側部件34中之後，將流出側部件34的外周面的外螺紋35和流入側部件31的內周面的內螺紋32結合而構成的。接著對流體在如此組裝後的流體供給管110內的流動進行說明。通過配管6(參照圖1)及流入口8所流入的流體，是經過流入側部件31的錐形部33的空間，碰撞到流體擴散部22，然後從流體供給管110的中心向外側擴散。擴散後的流體一邊在渦旋產生部24之螺旋狀所形成的3個翼之間通過，一邊變成强烈的渦旋流，被輸送到氣泡產生部26。接下來，流體通過：由在氣泡產生部26的軸部分的外周面規則地形成的多個菱形突出部所形成的多個狹窄的流路，藉由正反翻轉現象、或者空蝕現象而產生多個微小的渦旋、或者微氣泡。
接下來，流體經過氣泡產生部26向內部結構體210的 端部流動，不過，利用附壁效應，流體變成沿著誘導部212的表面流動。藉由誘導部212而朝向中心被誘導的流體是經過錐形部37，然後通過流出口9流出。如與第2實施方式關聯地說明的那樣，從流體供給管110吐出的流體，是利用內部結構體210的誘導部212增幅放大後的附壁效應，良好地附著到刀具、或者被加工物的表面，從而使冷卻效果增加。
(第4實施方式)
接下來，參照圖11至圖12說明本發明的第4實施方式的流體供給管120。對於與第1實施方式相同的構成，省略說明，對於與第1實施方式有差異的部分，詳細說明。對於與第1實施方式的構成要素相同的構成要素，使用相同的圖面符號。圖11是第4實施方式的流體供給管120的側視分解圖，圖12是流體供給管120的側視透視圖。如圖11及圖12所示，流體供給管120包括內部結構體220、以及管主體30。由於第4實施方式的管主體30是與第1實施方式的管主體相同，所以，省略其說明。在圖11及圖12中，流體是從流入口8向流出口9側流動。
第4實施方式的內部結構體220，例如是對由金屬構成的圓柱形態的部件進行加工而形成的，從上游側向下游側包括：流體擴散部222、渦旋產生部24、以及氣泡產生部26。相對於第1實施方式的內部結構體20是在前端部形成有圓錐形態的流體擴散部22，第4實施方式的內部結構體 220是在前端部形成有圓頂形的流體擴散部222。流體擴散部222是將圓柱部件的前端部加工成圓頂形而形成的。渦旋產生部24，是由：截面為圓形的軸部分、以及3個螺旋狀地形成的翼所成。氣泡產生部26，是包含：在具有圓形的截面的軸部分的外周面呈網狀地形成的多個菱形的突出部(凸部)。
流體擴散部222係使通過流入口8並通過流入側部件31流入的流體從中心部往外側擴散。當流體向圓頂形態的擴散部222流動時，由於藉由附壁效應而沿著擴散部222的表面流動，因此，能夠一邊使流體的動能的損失最小化，一邊使流體往外側擴散。這樣的構造的流體供給管120相較於通常的技術，可使冷卻液的冷卻功能及清洗效果提高。
(第5實施方式)
接下來，參照圖13至圖14說明本發明的第5實施方式的流體供給管130。在第5實施方式的流體供給管130中，對於與第1實施方式及第4實施方式相同的構成，省略說明，對於相同構成要素使用相同的圖面符號。圖13是第5實施方式的流體供給管130的側視分解圖，圖14是流體供給管130的側視透視圖。如圖13及圖14所示，流體供給管130是包括內部結構體230、以及管主體30。由於第5實施方式的管主體30是與第1實施方式的管主體相同，所以，省略其說明。在圖13及圖14中，流體是從流入口8向流出口9側流動。
第5實施方式的內部結構體230，例如是對由金屬構成的圓柱形態的部件進行加工而形成的，從上游側向下游側包括：圓頂形態的流體擴散部222、渦旋產生部24、氣泡產生部26、以及圓頂形態的誘導部232。
參照圖13及圖14，通過流入口8往流體供給管130流入的流體是向圓頂形態的擴散部222流動，藉由附壁效應而沿著擴散部222的表面流動，從流體供給管130的中心部向外側擴散。這樣的圓頂的形態能夠一邊使流體的動能的損失最小化，一邊使流體往外側擴散。接著，經過了渦旋產生部24和氣泡產生部26的流體成為沿著圓頂形態的誘導部232的表面流動。藉由圓頂形態的誘導部232向中心被誘導的流體係經過錐形部37，然後通過流出口9而流出。這樣的構造的流體供給管130相較於通常的技術，可使冷卻液的冷卻功能及清洗效果提高。
(第6實施方式)
接下來，參照圖15至圖16，說明本發明的第6實施方式的流體供給管140。在第6實施方式的流體供給管140中，對於與第1實施方式及第4實施方式相同的構成，省略說明，對於相同的構成要素使用相同的圖面符號。圖15是第6實施方式的流體供給管140的側視分解圖，圖16是流體供給管140的側視透視圖。如圖15及圖16所示，流體供給管140是包括：內部結構體240、以及管主體30。由於第6實施方式的管主體30是與第1實施方式的管主體相同，所 以，省略其說明。在圖15及圖16中，流體是從流入口8往流出口9側流動。
第6實施方式的內部結構體240，例如是對由金屬構成的圓柱形態的部件進行加工而形成的，從上游側向下游側包括：圓頂形態的流體擴散部222、渦旋產生部24、氣泡產生部26、以及圓錐形態的誘導部242。
參照圖15及圖16，通過流入口8往流體供給管140流入的流體是向圓頂形態的擴散部222流動，藉由附壁效應而沿著擴散部222的表面流動，從流體供給管140的中心部向外側擴散。這樣的圓頂的形態能夠一邊使流體的動能的損失最小化，一邊使流體往外側擴散。接下來，經過了渦旋產生部24和氣泡產生部26的流體成為沿著圓錐形態的誘導部242的表面流動。藉由圓錐形態的誘導部242向中心被誘導的流體係經過錐形部37，然後通過流出口9而流出。這樣的構造的流體供給管140相較於通常的技術，可使冷卻液的冷卻功能及清洗效果提高。
以上，利用實施方式說明了本發明，但是，本發明並不受這樣的實施方式所限定。具有本發明所屬技術領域之通常知識者是能夠從上述說明及關聯圖面導出本發明的多種變形及其他實施方式。在本說明書中，雖然使用了多個特定用語，但是，這些特定用語一般而言僅是為了說明的目的而使用，並非是作為限制發明的目的而使用。能夠在不脫離由附呈的申請專利範圍及其均等物所定義的一般的發明概念及思想的範圍內進行多種變形。

Claims (13)

  1. 一種流體供給管，包含：內部結構體、以及用於收納前述內部結構體的管主體；前述管主體，具有圓形的截面，並包含流入口和流出口，於該流入口形成有錐形部；前述內部結構體，包含一體化地形成於截面為圓形之共同的軸部件上的第1部分、第2部分、以及第3部分，該第1部分，在前述內部結構體被收納於前述管主體中時，該第1部分位於前述管主體的前述流入口側，並與前述管主體之前述錐形部的位置對應地設置，是用以使通過前述流入口所流入的流體從管的中心向半徑方向擴散的圓錐形或是圓頂形，該第2部分，其位於比前述第1部分更靠下游側的位置，並包含形成多個螺旋狀的翼，以使渦旋流產生在由前述第1部分擴散後的前述流體中，且從軸部分的中心到前述翼的前端的距離，是比前述第1部分的截面積最大的部分的半徑還大，以及該第3部分，其位於比前述第2部分更靠下游側的位置，並在外周面上具有多個突出部，且位於前述第2部分之軸向上的前述第2部分的長度，是比位於前述第2部分之軸向上的前述第1部分的長度還長，比位於前述第2部分之軸向上的前述第3部分的長度還短。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第1部分，是形成為前述圓錐形之前述內部結構體的一端部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第1部分，是形成為前述圓頂形之前述內部結構體的一端部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第2部分，包含3個前述翼；各個前述翼的前端在前述軸部分的圓周方向上彼此各錯開120°。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第3部分，包含：具有圓形截面的軸部分、和在前述外周面上的多個菱形的突出部。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的流體供給管，其中，前述多個菱形的前述突出部形成網狀。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體，在比前述第3部分更靠下游側的位置，包含將前述流體向前述管的中心誘導的第4部分，該第4部分是與前述第1部分、前述第2部分、以及前述第3部分作為一體化的1個零件形成在共同的圓柱部。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第4部分，是形成為圓頂形之前述內部結構體的一端部。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的流體供給管，其中，前述內部結構體的前述第4部分，是形成為圓錐形之前述內部結構體的一端部。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的流體供給管，其中，前述管主體，是由流入側部件、以及流出側部件所構成，前述流入側部件和前述流出側部件為螺紋結合。
  11. 一種工具機，使冷卻液流入到申請專利範圍第1~10項中的任何一項所述的流體供給管中，在賦予預定的流動特性之後，使其向工具或被加工物吐出，來進行冷卻。
  12. 一種淋浴噴嘴，使水或熱水流入到申請專利範圍第1~10項中的任何一項所述的流體供給管中，在賦予預定的流動特性之後使其吐出，來提高清洗效果。
  13. 一種流體混合裝置，使多種不同特性的流體流入到申請專利範圍第1~10項中的任何一項所述的流體供給管中，在賦予預定的流動特性並使該多種流體混合之後使其吐出。
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