WO2005108312A1 - Fluid circulation system - Google Patents

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WO2005108312A1
WO2005108312A1 PCT/JP2005/008820 JP2005008820W WO2005108312A1 WO 2005108312 A1 WO2005108312 A1 WO 2005108312A1 JP 2005008820 W JP2005008820 W JP 2005008820W WO 2005108312 A1 WO2005108312 A1 WO 2005108312A1
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functional particles
guide pipe
circulation system
fluid circulation
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PCT/JP2005/008820
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Isao Kataoka
Kenji Yoshida
Takahiro Ohnishi
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Ohnishi-Mfg Co., Ltd.
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    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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Abstract

A system for circulating fluid by floating/settling functional particles in a guide pipe to produce a flow in which stabilized operation effective for improving water quality in harbor, or the like, is ensured continuously without being affected by surrounding environment.

Description

流体循環システム 技術分野  Fluid circulation system Technical field
この出願の発明は、 流体循環システムに関するものである。 さらに詳 しくは、 この出願の発明は、 ガイドパイプ内で機能性粒子を浮上、 沈降 させ、 流れを引き起こして、 流体を循環させるシステムに関するもので ある。 背景技術  The invention of this application relates to a fluid circulation system. More specifically, the invention of the present application relates to a system for floating and settling functional particles in a guide pipe, causing a flow, and circulating a fluid. Background art
近年、 浅い海や港湾, 湖沼などの閉鎖性水域において, 水の不循環に よる水質汚濁が問題となっている。 水の不循環は、 たとえば、 夏場の港 湾などで太陽の熱により湾内全体がー镩 ©上面加熱系になることに起 因している。 このような系において、 港湾内底部の海水は、 加熱による 熱膨張で密度が小さくなることがないため、 浮力が発生せず、 自然対流 が起こらない。 したがって、 港湾内では温度成層が形成され、 低部と上 部の間では水の循環が失われ、 港湾底部に有機物が堆積される。 この堆 積した有機物の分解に大量の酸素が消費されるため、 低層水が貧酸素あ るいは無酸素状態となって停滞性の貧酸素水塊を形成する。 これが長期 化すると海底は嫌気性 (酸素のない) 環境となって底泥が還元性分解を 伴うようになり、 硫化物を生じて黒色化し、 硫化水素の悪臭を放ったり するようになるという問題があった。  In recent years, water pollution due to water circulation has become a problem in closed water areas such as shallow seas, ports and lakes. The water circulation is caused, for example, by the heat of the sun in a harbor in summer or the like, which causes the entire bay to become a top surface heating system. In such a system, seawater at the bottom of the port does not decrease in density due to thermal expansion due to heating, so it does not generate buoyancy and natural convection does not occur. Therefore, thermal stratification is formed in the port, water circulation is lost between the lower and upper parts, and organic matter is deposited at the bottom of the port. Since a large amount of oxygen is consumed to decompose the accumulated organic matter, the low-rise water becomes anoxic or anoxic, forming a stagnant anoxic water mass. If this is prolonged, the seabed becomes an anaerobic (oxygen-free) environment, and the sediment becomes reductively decomposed, producing sulfides and turning black, releasing the odor of hydrogen sulfide. was there.
そこで、 上記のような上面加熱系においては、 対流を発生させて、 水 の循環により水質を改善することが望まれている。 これまで、 上面加熱 系で対流を発生させることができる流体としては、 たとえば浮力可変固 体粒子群を用いた流体 (特許文献 1 ) が提案されている。 また、 形状記 憶合金ばねと一方向にのみ伸縮する密閉容器からなる装置であって、 温 度変化に伴う形状記憶合金ばねの作用の変化で、 体積が変化する装置Therefore, in the above-mentioned top surface heating system, it is desired to generate convection and improve water quality by circulating water. Heretofore, as a fluid capable of generating convection in an upper surface heating system, for example, a fluid using a buoyancy variable solid particle group (Patent Document 1) has been proposed. In addition, the device comprises a shape memory alloy spring and a closed container that expands and contracts only in one direction. A device whose volume changes due to the change in the action of the shape memory alloy spring due to the degree change
(特許文献 2) や、 高温で蒸発し低温で凝縮する物質を内部に封入した 一方向にのみ伸縮可能な密閉容器からなる装置 (特許文献 3) などによ り、 これら装置が流体中で浮上、 沈降を繰返して対流を発生させる方法 も提案されている。また、ポンプやエアーレーシヨン装置などを用いて、 水を循環させて、 水質の改善する方法もある。 These devices float in a fluid, such as a device (Patent Document 2) or a device consisting of a sealed container that can expand and contract only in one direction and contains a substance that evaporates at high temperature and condenses at low temperature (Patent Document 3). A method has been proposed in which convection is generated by repeated settling. There is also a method of improving water quality by circulating water using a pump or an air-ratio device.
特許文献 1 : 特開 20 0 1— 2 6 2 1 3 3号公報  Patent Document 1: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-01-26 2 1 3 3
特許文献 2 : 特開 2000— 30 8 8 1 8号公報  Patent Document 2: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-308818
特許文献 3 : 特開 200 1— 3 3 6474号公報 発明の開示  Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-333674 Disclosure of the Invention
しかしながら、 上記の浮力可変固体粒子群や装置は、 温度に大きく依 存して作動するため、 これらの浮力可変固体粒子群や装置が混入される 流体が、 温度差の小さい温度成層であると動作が鈍くなるかもしくは停 止することがあった。 また、 これら装置による対流の発生によって温度 成層が消滅した場合には、 装置の動作が停止してしまい、 絶えず対流を 発生させることができず、 流体を循環させることができないという問題 があった。  However, the above-mentioned buoyancy variable solid particles and devices operate greatly depending on the temperature, and therefore, operate when the fluid into which these buoyancy variable solid particles and devices are mixed is a temperature stratification with a small temperature difference. Sometimes became dull or stopped. In addition, when the temperature stratification disappears due to the generation of convection by these devices, the operation of the device is stopped, there is a problem that convection cannot be constantly generated, and the fluid cannot be circulated.
さらに、 形状記憶合金は、 変態温度に達すると即座に変態する特徴が あるため、 形状記憶合金ばねを用いた場合では、 温度成層の温度境界層 を越えるとすぐに反応してしまう。 このため、 温度境界層から系上面ま たは底面までの距離が大きい系ではその最上部または最底部まで装置 が到達しないという危険性があり、 効率良く対流を発生させることがで きず、 流体を循環させることができないという問題があった。 また、 装 置にゴムべローズなど柔軟な部材を使用している場合には、 水圧が高く なる系の深底部ではその影響を受けることにより動作が制限されるか, または動作しなくなるという問題があった。  Furthermore, since shape memory alloys have the characteristic of being transformed immediately when the transformation temperature is reached, when a shape memory alloy spring is used, it reacts as soon as it crosses the temperature boundary layer of thermal stratification. For this reason, in a system where the distance from the temperature boundary layer to the top or bottom of the system is large, there is a danger that the device will not reach the top or bottom, and convection cannot be generated efficiently, and There was a problem that it could not be circulated. In addition, when a flexible member such as a rubber bellows is used for the device, there is a problem that the operation is restricted or stopped at the deep bottom of the system where the water pressure increases. there were.
ポンプやエアーレーシヨン装置などを用いた場合では、 装置が大規模 となり、 設置が容易ではなく、 また、 消費電力も大きいという問題があ つた。 When using a pump or an air-ratio device, the device is large-scale. Therefore, there was a problem that installation was not easy and power consumption was large.
この出願は、 上記の課題を解決するものとして、 以下の発明を提供す る。  This application provides the following invention to solve the above-mentioned problems.
[ 1 ]筒状のガイ ドパイプの少なくとも一端が流体中で開放されるよう に鉛直方向に配置され、 前記ガイドパイプ内で 1以上の機能性粒子が作 動している流体循環システムであって、 機能性粒子はガイドパイプの軸 線方向に沈降または浮上を繰返して作動し、 この機能性粒子の作動で引 き起こされる流れによって、 流体を循環させることを特徵とする流体循 環システム。  [1] A fluid circulation system in which at least one end of a cylindrical guide pipe is arranged vertically so as to be opened in a fluid, and one or more functional particles are operated in the guide pipe, A fluid circulation system characterized in that the functional particles repeatedly settle or float in the axial direction of the guide pipe, and circulate the fluid by the flow caused by the operation of the functional particles.
[ 2 ]上記のガイドパイプ側面部には、 スリッ卜が設けられていることを 特徴とする流体循環システム。  [2] A fluid circulation system, wherein a slit is provided on the side surface of the guide pipe.
[ 3 ]上記スリットは、 ガイドパイプの両端部あるいは中央部に長軸方向 に設けられていることを特徵とする流体循環システム。  [3] A fluid circulation system characterized in that the slits are provided in the longitudinal direction at both ends or the center of the guide pipe.
[ 4 ]複数個の機能性粒子が連結されていることを特徴とする流体循環 システム。  [4] A fluid circulation system wherein a plurality of functional particles are connected.
[ 5 ]上記の機能性粒子は、 ガイドレールで保持されて沈降または浮上を 繰返して作動することを特徵とする流体循環システム。  [5] A fluid circulation system characterized in that the above-mentioned functional particles are held by guide rails and repeatedly settle or float.
[ 6 ]上記の流体循環システムにおいて、 開口端を有する誘導パイプがガ ィドパイプ端部外方に配設され、 機能性粒子の作動で引き起こされるガ ィ ドバイプ内外の流れをこの誘導パイプに誘導して流体を循環させる ことを特徵とする流体循環システム。  [6] In the fluid circulation system described above, a guide pipe having an open end is disposed outside the end of the guide pipe, and the flow inside and outside the guide pipe caused by the operation of the functional particles is guided to the guide pipe. A fluid circulation system that circulates fluid.
[ 7 ]上記の流体循環システムにおいて、 C面加工された機能性粒子端部 に、 下端部が上端部より大きく開口してなる筒状の流体攪拌翼が配設さ れていることを特徴とする流体循環システム。  [7] The fluid circulation system described above, wherein a cylindrical fluid agitating blade having a lower end opening larger than the upper end is disposed at an end of the functional particle subjected to the C-plane processing. Fluid circulation system.
[ 8 ]上記の機能性粒子は、 機能性粒子内に流体を吸入、 もしくは機能性 粒子外に流体を排出して、 機能性粒子の重量を調節し、 この機能性粒子 の流体中での浮力と重力との釣り合いにより沈降、 または浮上すること を特徴とする流体循環システム。 [8] The above-mentioned functional particles absorb the fluid into the functional particles or discharge the fluid out of the functional particles, adjust the weight of the functional particles, and buoyant the functional particles in the fluid. Sinking or ascending due to the balance between gravity and gravity A fluid circulation system.
[ 9 ]上記の機能性粒子は、 流体の吸入排出の制御が可能なポンプュニッ 卜と、 流体を溜めるタンク部を有するセルとで形成され、 前記ポンプュ' ニットはセル内に配置されてセル外の流体をタンク部に吸入、 もしくは タンク部の流体をセル外に排出して、 機能性粒子の重量を調節すること を特徴とする流体循環システム。  [9] The above-mentioned functional particles are formed of a pump unit capable of controlling suction and discharge of a fluid, and a cell having a tank part for storing the fluid, wherein the pump unit is disposed in the cell and is provided outside the cell. A fluid circulation system characterized in that a fluid is sucked into a tank or a fluid in a tank is discharged out of a cell to adjust the weight of functional particles.
[ 1 0〗上記のポンプュニットは、 セル内部に設けられた台座に固定配置 されていることを特徴とする流体循環システム。  [10] The fluid circulation system, wherein the pump unit is fixedly arranged on a pedestal provided inside the cell.
[ 1 1 ]上記の機能性粒子に圧力センサが設け、 この圧力センサで水深を 検知してタンク部への流体の吸入排出の制御することを特徴とする流 体循環システム。 図面の簡単な説明  [11] A fluid circulation system characterized in that a pressure sensor is provided for the above-mentioned functional particles, and the pressure sensor detects the water depth to control the suction and discharge of fluid to and from the tank. Brief Description of Drawings
図 1は、 この発明の流体循環システムの概念を示した断面図である。 図 2は、 誘導パイプを配設した流体循環システムの模式図である。 図 3は、 流体攪拌翼およびこの流体攪拌翼を配設した機能性粒子の作 動を説明するための模式図である。  FIG. 1 is a sectional view showing the concept of the fluid circulation system of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram of a fluid circulation system provided with a guide pipe. FIG. 3 is a schematic diagram for explaining the operation of the fluid stirring blade and the functional particles provided with the fluid stirring blade.
図 4は、 機能性粒子の一実施形態を模式的に例示した断面図である。 図 5は、 実施例 3で用いたスリツトを設けたガイドパイプの概略を示 した平面図および正面図である。  FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating one embodiment of the functional particles. FIG. 5 is a plan view and a front view schematically showing a guide pipe provided with a slit used in the third embodiment.
図 6は、 実施例 4における機能性粒子およびガイドレールの断面図を 模式的に示した図である。  FIG. 6 is a diagram schematically showing a cross-sectional view of a functional particle and a guide rail in Example 4.
図 7は、 実施例 5で用いたサイドスリットガイドパイプとセンタース リットガイドパイプを模式的に示した正面図である。  FIG. 7 is a front view schematically showing the side slit guide pipe and the center slit guide pipe used in the fifth embodiment.
図 8は、 実施例 5において、 実験番号 1の条件での水温と時間の関係 を示す図である。  FIG. 8 is a diagram showing the relationship between water temperature and time under the condition of experiment number 1 in Example 5.
図 9は、 実施例 5において、 実験番号 2の条件での水温と時間の関係 を示す図である。 図 1 0は、 実施例 5において、 実験番号 3の条件での水温と時間の関 係を示す図である。 FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the water temperature and time under the condition of experiment number 2 in Example 5. FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the water temperature and time under the condition of experiment number 3 in Example 5.
図 1 1は、 実施例 5において、 実験番号 4の条件での水温と時間の関 係を示す図である。  FIG. 11 is a diagram showing the relationship between water temperature and time under the conditions of experiment number 4 in Example 5.
図 1 2は、 実施例 5において、 実験番号 5の条件での水温と時間の関 係を示す図である。  FIG. 12 is a diagram showing the relationship between water temperature and time under the condition of experiment number 5 in Example 5.
図 1 3は、 サイドスリツ卜ガイドパイプまたはセンタースリツ卜ガイ ドパイプを用いたときの攪拌のメカニズムを説明するための図である。 発明を実施するための最良の形態  FIG. 13 is a diagram for explaining a stirring mechanism when a side slit guide pipe or a center slit guide pipe is used. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
この出願の発明は、 上記のとおりの特徴をもつものであるが、 以下、 さらに詳しく発明の実施の形態について説明する。  The invention of this application has the features as described above. Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail.
この出願の発明の流体循環システムを図 1に沿って説明すると、 筒状 のガイドパイプ (1 ) の少なくとも一端が流体 (3 ) 中で開放されるよ うにして、 鉛直方向に配置する。 ガイドパイプ (1 ) 内には、 機能性粒 子 (2 ) が設置されており、 この機能性粒子 (2 ) がガイドパイプ (1 ) の軸線方向に沈降または浮上を繰返す。 機能性粒子 (2 ) は複数であつ てもよい。 この場合、 個々の機能性粒子 (2 ) を独立に作動させるよう にしてもよいし、 複数個の機能性粒子 (2 ) を連結させるようにしても よい。  The fluid circulation system according to the invention of this application will be described with reference to FIG. 1. A cylindrical guide pipe (1) is arranged in a vertical direction such that at least one end of the guide pipe (1) is opened in a fluid (3). Functional particles (2) are installed in the guide pipe (1), and the functional particles (2) repeatedly settle or float in the axial direction of the guide pipe (1). The functional particles (2) may be plural. In this case, the individual functional particles (2) may be operated independently, or a plurality of functional particles (2) may be connected.
ガイドパイプの長さは、 使用する環境の深度や、 循環させたい流域な どの条件によって適宜設定される。 ガイドパイプの断面形状は、 特に限 定されることはないが、 たとえば、 円形、 多角形のものが考慮される。 ガイドパイプの材質は、 耐候性や耐食性が優れていれば、 特に限定され ることはない。  The length of the guide pipe is appropriately set depending on the conditions of the environment to be used and the basin to be circulated. The cross-sectional shape of the guide pipe is not particularly limited, but for example, a circular or polygonal shape may be considered. The material of the guide pipe is not particularly limited as long as it has excellent weather resistance and corrosion resistance.
機能性粒子の動作は、 ガイドパイプによって鉛直方向に制御されてい る。 機能性粒子が沈降する際には、 機能性粒子の上面部に流体が引きず られて下降流が発生し、 機能性粒子が浮上する際には、 機能性粒子の下 端部に流体が引きずられて上昇流が発生する。 ガイドパイプは、 これら の流れの方向も制御している。 このように、 機能性粒子の鉛直方向の動 作で、 ガイドパイプ内で効果的に流体を流動させることができる。 The movement of the functional particles is controlled vertically by the guide pipe. When the functional particles settle, the fluid is dragged on the upper surface of the functional particles to generate a downward flow, and when the functional particles float, they are below the functional particles. The fluid is dragged at the end and an upward flow is generated. Guide pipes also control the direction of these flows. Thus, the fluid can be effectively flowed in the guide pipe by the vertical movement of the functional particles.
また、 機能性粒子はガイドレールで保持されて作動するようにしても よい。 たとえば、 ガイドレールをガイドパイプ内に鉛直方向に設け、 機 能性粒子をこのガイ ドレールに沿って上下に作動させるようにするこ とが考慮される。 機能性粒子はガイドレールで保持されているため、 機 能性粒子の上下作動時の横方向のブレは生じなくなる。 このため、 機能 性粒子を安定して作動させることができ、 流れを効率良く引き起こすこ とができる。 このようなガイドレールとしては、 たとえばガイドレール の断面を凸形状にし、 この形状に沿うような凹状溝を機能性粒子に設け る。 これによつて、 機能性粒子はその凹状溝が凸形状のガイドレールに 沿うようにして上下に作動するようになる。 機能性粒子の形状が後述す る円筒形状の場合、 機能性粒子の外周部あるいは中心部に凹状溝を設け るようにしてもよい。 また、 ガイドレールは複数あってもよい。  Further, the functional particles may be held and operated by the guide rail. For example, it is considered that the guide rail is provided vertically in the guide pipe, and the functional particles are moved up and down along the guide rail. Since the functional particles are held by the guide rails, the functional particles do not move in the horizontal direction during the vertical movement. Therefore, the functional particles can be operated stably, and the flow can be efficiently generated. As such a guide rail, for example, the cross section of the guide rail is formed in a convex shape, and a concave groove along the shape is provided in the functional particles. As a result, the functional particles move up and down with the concave grooves along the convex guide rails. When the shape of the functional particle is a cylindrical shape described later, a concave groove may be provided in the outer peripheral portion or the central portion of the functional particle. Further, there may be a plurality of guide rails.
図 1のようにガイドパイプ (1) の両端が流体 (3) 中で開放される ように配置した場合、 機能性粒子 (2) が沈降する際には、 ガイドパイ プ (1) 内の下降流で、 ガイドパイプ (1) 外の流体 (3) がガイドパ イブ (1) 上端部からガイドパイプ (1) 内に引きずられるように流れ 込み、 ガイドパイプ (1) 下端部からは、 この下降流が放出される。 こ のため、 ガイドパイプ (1) 外での流体 (3) は、 下方から上方に向か う流れを発生させることができる。 また、 機能性粒子 (2) が浮上する 際には、 ガイドパイプ (1) 内の上昇流で、 ガイドパイプ (1) 外の流 体 (3) がガイドパイプ (1) 下端部からガイドパイプ (1) 内に引き ずられるように流れ込み、 ガイドパイプ (1) 上端部から、 この上昇流 が放出される。 このため、 ガイドパイプ (1) 外での流体 (3) は、 上 方から下方に向かう流れを発生させることができる。 これらの動作によ つて、 ガイドパイプ (1) 外の流体 (3) を効率的に循環させることが できる。 When the guide pipe (1) is arranged so that both ends are open in the fluid (3) as shown in Fig. 1, when the functional particles (2) settle down, the guide pipe (1) descends inside the guide pipe (1). As a result, the fluid (3) outside the guide pipe (1) flows into the guide pipe (1) from the upper end so as to be dragged into the guide pipe (1), and the downward flow from the lower end of the guide pipe (1). Is released. Therefore, the fluid (3) outside the guide pipe (1) can generate a flow that flows upward from below. Also, when the functional particles (2) float, the ascending flow in the guide pipe (1) causes the fluid (3) outside the guide pipe (1) to flow from the lower end of the guide pipe (1) to the guide pipe (1). The upward flow is discharged from the upper end of the guide pipe (1). For this reason, the fluid (3) outside the guide pipe (1) can generate a flow that flows downward from above. By these operations, the fluid (3) outside the guide pipe (1) can be efficiently circulated. it can.
ガイドパイプは、 少なくとも一端が流体中で開放されるように配置し てもよい。 たとえば、 ガイドパイプの下端部が港湾などの底部に接触さ せて、 下端部が流体中で閉じるように配置された時には、 ガイドパイプ の上端部を水面より低くして、 流体中で開放されるようにすることが考 慮される。 また、 ガイドパイプの下端部が流体中で開放するように、 港 湾の底部に接触しないように設置した場合には、 ガイドパイプの上端部 が流体中、 もしくは水面よりも上方に突出させたり、 水面に浮かぶブイ の下部にガイドパイプを取り付けるように設置してもよい。  The guide pipe may be arranged so that at least one end is open in the fluid. For example, when the lower end of the guide pipe is placed in contact with the bottom of a port or the like and the lower end is arranged to close in the fluid, the upper end of the guide pipe is lower than the water surface and is opened in the fluid. Is considered. If the guide pipe is installed so that the lower end of the guide pipe is open in the fluid and does not contact the bottom of the port, the upper end of the guide pipe may protrude into the fluid or above the water surface, A guide pipe may be installed below the buoy floating on the water surface.
また、 ガイドパイプ側面にはスリットを設けてもよい。 ガイドパイプ 内での機能性粒子の沈降、 浮上によって引き起こされる上昇流や下降流 が、 随時、 スリットを通じて、 ガイドパイプ外に放出されるため、 ガイ ドパイプ外の流体に流れを誘起することができる。 このスリッ卜の大き さや位置や数は適宜設定されるが、 特に、 ガイドパイプの両端部あるい は中央部に、 ガイドパイプの長軸方向にスリットを設けることが好適で ある。  Further, a slit may be provided on the side surface of the guide pipe. Ascending and descending flows caused by the sedimentation and levitation of the functional particles in the guide pipe are released from the guide pipe through slits as needed, so that a flow can be induced in the fluid outside the guide pipe. The size, position and number of the slits are appropriately set, but it is particularly preferable to provide slits at both ends or the center of the guide pipe in the longitudinal direction of the guide pipe.
本願発明は、 ガイドパイプ端部外方に開口端を有する誘導パイプが配 設されていてもよい。 図 2は、 誘導パイプを配設した流体循環システム の模式図である。 この図によれば、 誘導パイプ (1 2 ) はガイドパイプ ( 1 ) 端部を覆うように配設される。 誘導パイプ (1 2 ) の形状として は、 誘導パイプ (1 2 ) の両端部のうちガイドパイプ (1 ) 側の端部が より大きな開口端となるような形状、 たとえばラッパ状にすることが好 ましい。 たとえば、 機能性粒子 (2 ) が浮上する際には、 ガイドパイプ ( 1 ) 上端部から、 この上昇流が放出される。 このとき、 ガイドパイプ ( 1 ) 外の流体はこの上昇流に引きずられ、 誘導パイプ ( 1 2 ) の開口 下端部から上方へ向かう流れが発生する。 そして、 上昇流とガイドパイ プ (1 ) 外の流体の流れが誘導パイプ ( 1 2 ) の開口上端部より放出さ れ、 効率良く流体を循環させることができる。 また、 本願発明は、 C面加工された機能性粒子端部に、 下端部が上端 部より大きく開口してなる筒状の流体攪拌翼が配設されていてもよい。 図 3 (a) は、 この流体攪拌翼 ( 1 3) の平面図および正面図であり、 図 3 (b) は、 流体攪拌翼 (1 3) を配設した機能性粒子 (2) の断面 図である。 この図 3 (b) によれば、 円筒形状の機能性粒子 (2) の端 部が C面加工されており、 そして、 この機能性粒子 (2) の両端部に流 体攪拌翼 (1 3) が配設されている。 ここで、 流体攪拌翼 ( 1 3) は、 たとえば機能性粒子 (2) の C面部に爪形状の取付け脚 (14) を複数 個設けて、 この取付け脚 (14) の上に配設させるようにしてもよい。 図 3 (c) は、 流体攪拌翼 (1 3) を配設した機能性粒子 (2) の流体 攪拌効果を説明するための図である。 この図 3 (c) によれば、 機能性 粒子(2)の作動方向側の C面加工および流体攪拌翼(1 3)によって、 機能性粒子 (2) の流体に対する抵抗を弱めることができ、 機能性粒子In the present invention, a guide pipe having an open end outside the end of the guide pipe may be provided. FIG. 2 is a schematic diagram of a fluid circulation system provided with a guide pipe. According to this figure, the guide pipe (12) is disposed so as to cover the end of the guide pipe (1). The shape of the guide pipe (12) is preferably such that the end on the guide pipe (1) side of the both ends of the guide pipe (12) has a larger open end, for example, a trumpet shape. Good. For example, when the functional particles (2) float, this upward flow is released from the upper end of the guide pipe (1). At this time, the fluid outside the guide pipe (1) is dragged by this upward flow, and a flow is generated upward from the lower end of the opening of the guide pipe (12). Then, the upward flow and the flow of the fluid outside the guide pipe (1) are released from the upper end of the opening of the guide pipe (12), and the fluid can be circulated efficiently. Further, in the present invention, a cylindrical fluid agitating blade having a lower end opening larger than an upper end may be provided at the end of the functional particle subjected to the C-plane processing. Fig. 3 (a) is a plan view and a front view of the fluid stirring blade (13), and Fig. 3 (b) is a cross section of the functional particle (2) provided with the fluid stirring blade (13). FIG. According to FIG. 3 (b), the ends of the cylindrical functional particles (2) are C-face processed, and the fluid stirring blades (13) are attached to both ends of the functional particles (2). ) Is arranged. Here, for example, the fluid stirring blade (13) may be provided with a plurality of claw-shaped mounting legs (14) on the C surface of the functional particles (2) and arranged on the mounting legs (14). It may be. FIG. 3 (c) is a diagram for explaining the fluid stirring effect of the functional particles (2) provided with the fluid stirring blades (13). According to Fig. 3 (c), the resistance of the functional particles (2) to the fluid can be reduced by the C-face machining on the working direction side of the functional particles (2) and the fluid stirring blade (13). Functional particles
(2) 後方に向けて流体を効率よく流すことがきる。 そして、 機能性粒 子 (2) の作動方向と反対側に配設された流体攪拌翼 ( 1 3) が流体の 抵抗となって、 機能性粒子 (1 3) 後方に発生する渦の量を増加させる ことになり、 攪拌能力を増大させることができる。 (2) The fluid can efficiently flow backward. The fluid agitating blades (13) arranged on the side opposite to the operating direction of the functional particles (2) become the resistance of the fluid and reduce the amount of vortex generated behind the functional particles (13). Therefore, the stirring capacity can be increased.
次に、 ガイドパイプ内で作動する機能性粒子について説明する。 この 機能性粒子は、 機能性粒子内に流体を吸入、 もしくは機能性粒子外に流 体を排出して、 機能性粒子の重量を調節し、 この機能性粒子の流体中で の浮力と機能性粒子の重力との釣り合いにより、 沈降、 または浮上する ものである。 図 4 (a) は、 この機能性粒子の一実施形態を模式的に例 示した断面図である。 図 4 (a) に沿って説明すると、 この機能性粒子 Next, functional particles operating in the guide pipe will be described. The functional particles absorb the fluid into the functional particles or discharge the fluid outside the functional particles, adjust the weight of the functional particles, and increase the buoyancy and functionality of the functional particles in the fluid. The particles settle or float in proportion to the gravity of the particles. FIG. 4 (a) is a cross-sectional view schematically illustrating one embodiment of the functional particles. According to Fig. 4 (a), this functional particle
(2)は、流体(3)の吸入排出の逆転制御が可能なポンプュニット(4) と、 流体 (3) を溜めるタンク部 (5) を有するセル (6) より構成さ れている。 ポンプユニット (4) は、 セル (6) 内に配置されており、 流体 (3) を吸入排出するための第 1の吸入排出管 (7) と第 2の吸入 排出管 (8) が設けられている。 第 1の吸入排出管 (7) はポンプュニ ット (4) から、 セル (6) に設けられた揷通孔 (10) を介してセル(2) consists of a pump unit (4) capable of controlling the reverse rotation of the suction and discharge of the fluid (3) and a cell (6) having a tank (5) for storing the fluid (3). The pump unit (4) is arranged in the cell (6) and is provided with a first suction / discharge pipe (7) and a second suction / discharge pipe (8) for suctioning / discharging the fluid (3). ing. The first suction and discharge pipe (7) is From the cell (4) through the through hole (10) provided in the cell (6)
(6) 外へと引き出されている。 第 2の吸入排出管 (8) はポンプュニ ット (4) からタンク部 (5) に延びて配設される。 これら吸入排出管(6) It has been pulled out. The second suction / discharge pipe (8) extends from the pump unit (4) to the tank (5). These suction and discharge pipes
(7) (8) は、 各種のゴム、 樹脂系のホースなどが考慮されるが、 好 ましくはポリ塩化ビニル製のホースが使用される。 (7) For (8), various types of rubber and resin hoses are considered, but a polyvinyl chloride hose is preferably used.
タンク部 (5) は、 図 4 (a) のようにセル (6) の下部に設けてい てもよいが、特にこの位置に限定されることはない。 このタンク部(5) は、 ポンプユニット (4) によってセル (6) 外の流体 (3) が導入さ れる。  The tank (5) may be provided below the cell (6) as shown in FIG. 4 (a), but is not particularly limited to this position. In the tank (5), the fluid (3) outside the cell (6) is introduced by the pump unit (4).
ポンプユニット (4) は、 流体 (3) の吸入排出ができ、 逆転制御可 能であれば限定されることはないが、 特に高能率で流体 (3) を輸送で きる回転ポンプが好ましく、 その中でもギヤポンプが好ましい。 このポ ンプユニット (4) は防水のために、 モーター部あるいはポンプュニッ ト (4) 全体を、 たとえばゴム布や力パーで覆ったり、 密閉容器内に配 置してもよい。 また、 セル (6) 内に中ぐらいに台座 (9) を設けて、 その台座 (9) にポンプユニット (4) を固定配置してもよい。 これに よって、 ポンプユニット (4) の動作が安定し、 確実に流体 (3) の吸 入排出が行われることになる。台座(9)の位置は、ポンプュニット(4) のモーター部が流体 (3) に直接触れないようにタンク部 (5) より上 方に設けられることが好ましい。  The pump unit (4) is not limited as long as it can suck and discharge the fluid (3) and can control the reverse rotation. However, a rotary pump that can transport the fluid (3) with high efficiency is particularly preferable. Among them, a gear pump is preferable. In order to make the pump unit (4) waterproof, the motor unit or the entire pump unit (4) may be covered with, for example, a rubber cloth or a force par, or may be placed in an airtight container. Further, a pedestal (9) may be provided in the cell (6) at a middle position, and the pump unit (4) may be fixedly arranged on the pedestal (9). As a result, the operation of the pump unit (4) is stabilized, and the suction and discharge of the fluid (3) are surely performed. The position of the pedestal (9) is preferably provided above the tank (5) so that the motor of the pump unit (4) does not directly contact the fluid (3).
機能性粒子 (2) を形成するセル (6) の形状は、 球形、 円筒形、 多 角形、 カプセル型、 各種の形状のものが考慮され、 特に限定されること はない。 図 4 (a) は、 円筒形状の機能性粒子 (2) を例示している。 セル (6) の材質としては、 耐候性に優れ、 流体 (3) 中でも密封性が 保たれ、 容易に変形しなければ特に限定されることはない。 また、 この 機能性粒子 (2) は、 機能性粒子 (2) の重量を流体 (3) の吸入排出 で調節して、機能性粒子(2)の流体(3)中での浮力と機能性粒子(2) の重力との釣り合いにより、 浮上沈降するものであるので、 機能性粒子 (2) 内に流体 (3) を吸入していない時にかかる重力が、 浮力よりも 小さくなるように、 セル (6) の材質やセル (6) の大きさが考慮され る。 The shape of the cells (6) forming the functional particles (2) is not particularly limited, as spherical, cylindrical, polygonal, capsule, and various shapes are considered. Fig. 4 (a) illustrates a cylindrical functional particle (2). The material of the cell (6) is not particularly limited as long as it has excellent weather resistance, maintains sealing properties even in the fluid (3), and is not easily deformed. In addition, the functional particles (2) adjust the weight of the functional particles (2) by the suction and discharge of the fluid (3), and the buoyancy and functionality of the functional particles (2) in the fluid (3) Because the particles (2) float and settle in proportion to the gravity of the particles, the functional particles The material of the cell (6) and the size of the cell (6) are considered so that the gravity applied when the fluid (3) is not sucked into (2) is smaller than the buoyancy.
ポンプュニッ卜 (4) の電源としては、 外部電源や内部電源にするこ とが考慮される。 外部電源とした場合には、 機能性粒子 (2) が複雑な 構造になることなく、 長時間安定して、 容易に電源を供給することがで きる。 また、 機能性粒子に充電池を内蔵するなどの内部電源とした場合 には、 機能性粒子 (2) 個々に電源が備えられることになるため、 流体 循環システムにおける機能性粒子 (2) の設置が容易である。 さらに、 電源起因の故障が発生した場合でも、 流体循環システム中の機能性粒子 An external power supply or an internal power supply may be considered as the power supply for the pump unit (4). When an external power source is used, the functional particles (2) can be supplied stably for a long time and easily without a complicated structure. If an internal power source is used, such as a built-in rechargeable battery, the functional particles (2) will have their own power supply, so the functional particles (2) must be installed in the fluid circulation system. Is easy. In addition, even in the event of a power failure, the functional particles in the fluid circulation system
(2) 全体が影響を受けることはない。 (2) The whole is not affected.
機能性粒子 (2) の制御方法として、 たとえば、 タイマーの作動によ つてポンプュニット (4) のスィツチを切換えて、 ポンプュニッ卜 (4) の正転駆動、 逆転駆動、 停止により、 流体 (3) の吸入、 排出、 停止の 制御を行なってもよい。 タイマーを予め任意の時間に設定しておくこと で流体 (3) の吸入排出が制御でき、 機能性粒子 (2) を任意の時間に 浮上沈降させることができる。 これは、機能性粒子(2)の沈降距離(浮 上距離) を調節することにもなり、 たとえば使用する環境において、 流 体 (3) のが深度の異なっていても、 容易に適用させることができる。 機能性粒子 (2) の別の制御方法としては、 たとえば、 図 4 (b) のよ うに、 機能性粒子 (2) 内に圧力センサ (1 1) を設けて水深を検知す るようにし、 この圧力センサ (1 1) によってタンク部 (5) への流体 As a method for controlling the functional particles (2), for example, the switch of the pump unit (4) is switched by a timer operation, and the forward (reverse) drive, reverse drive, and stop of the pump unit (4) are used to control the fluid (3) Control of suction, discharge and stop may be performed. By setting the timer to an arbitrary time in advance, the suction and discharge of the fluid (3) can be controlled, and the functional particles (2) can float and settle at an arbitrary time. This also adjusts the sedimentation distance (floating distance) of the functional particles (2). For example, in the environment where the particles are used, even if the fluid (3) has a different depth, it can be easily applied. Can be. As another control method of the functional particles (2), for example, as shown in Fig. 4 (b), a pressure sensor (1 1) is installed inside the functional particles (2) to detect the water depth. This pressure sensor (1 1) allows fluid to flow into the tank (5).
(3)の吸入排出を制御するようにしてもよい。また、ガイドパイプ(1) 端部に組み込まれた磁性物質 (たとえば永久磁石) を機能性粒子 (2) 側に組み込まれた磁気センサにより検知して機能性粒子 (2) の位置を 認識させたり、 あるいは機能性粒子 (2) に押し込みスィッチを設けて ガイドパイプ ( 1) 端部で接触させて機能性粒子 (2) の位置を認識さ せるなどして、 機能性粒子 (2) を制御することも考慮される。 もちろ ん、 上記の方法を組み合わせて使用してもよい。 The suction and discharge of (3) may be controlled. In addition, the position of the functional particles (2) can be recognized by detecting a magnetic substance (for example, a permanent magnet) incorporated in the end of the guide pipe (1) using a magnetic sensor incorporated in the functional particles (2). Or control the functional particle (2) by providing a push switch on the functional particle (2) and making contact with the end of the guide pipe (1) to recognize the position of the functional particle (2) It is also considered. Rice cake Alternatively, the above methods may be used in combination.
この出願の発明は、 以上の特徴を持つものであるが、 以下に実施例を 示し、 さらに具体的に説明する。 実施例  The invention of this application has the above-mentioned features, and will be described in more detail with reference to examples below. Example
<実施例 1 >  <Example 1>
円筒形実験用水槽 (内径 900mm、 高さ 1200mm、 水量約 70 0 L) において、 ガイドパイプを吊り下げた状態で、 機能性粒子に水上 から電線 (被覆線) により電力 (直流 12V) を供給して行った。  In a cylindrical experimental water tank (inner diameter 900 mm, height 1200 mm, water volume about 700 L), electric power (DC 12 V) was supplied to the functional particles from above the water by electric wires (covered wire) while the guide pipe was suspended. I went.
ガイドパイプと機能性粒子の仕様は以下の通りである。 The specifications of the guide pipe and the functional particles are as follows.
ガイドパイプ寸法:パイプ内径 190mm外径 200mm、 パイプ全長 1000 mm Guide pipe dimensions: Pipe inside diameter 190mm Outside diameter 200mm, Pipe total length 1000mm
機能性粒子寸法:外径 170 mm、 高さ 160 mm Functional particle size: outer diameter 170 mm, height 160 mm
機能性粒子体積: 3632 c c Functional particle volume: 3632 c c
機能性粒子乾燥重量: 3130 g Functional particle dry weight: 3130 g
機能性粒子中立点重量: 3650 g Neutral weight of functional particles: 3650 g
ギヤポンプ形式:ッカサ電工株式会社製 TG— 47 C-PU-CB-K A Gear pump type: TG-47 C-PU-CB-KA manufactured by Kasa Denko Corporation
ギヤポンプ注排水能力: 4 c c/s Gear pump filling and draining capacity: 4 c c / s
ギヤポンプ定格出力 : 2. 4w以下 Gear pump rated output: 2.4 w or less
ガイドパイプ及び機能性粒子本体材料: アクリル樹脂  Guide pipe and functional particle material: Acrylic resin
上記の装置による流量の確認は、 実験水槽中にプラスチック製可視化 粒子を浮遊させ、 目視により行った。 この結果、 粒子移動速度は、 8〜 10 cmZsで、 水の移動量は、 1サイクル (30秒で 1往復) あたり 40 Lの押し出し量(1時間あたり 4. 8 t)であることが確認された。 <実施例 2>  Confirmation of the flow rate by the above device was carried out by visually suspending plastic visualization particles in an experimental water tank. As a result, it was confirmed that the particle movement speed was 8 to 10 cmZs and the water movement amount was 40 L per cycle (one reciprocation in 30 seconds) at an extrusion rate of 4.8 t per hour. Was. <Example 2>
実施例 1の機能性粒子に圧力センサ (横河 M&C株式会社製、 形式: FP-101-L11-L20A*B) を設置して、 水深を検知できる構造とした。 この 機能性粒子を実施例 1の実験水槽中に浮遊させたところ、 水深に応じて ギヤポンプが正転 ·反転し、 機能性粒子内に永を吸入 ·排出して浮沈す ることが確認された。 A pressure sensor (model: FP-101-L11-L20A * B, manufactured by Yokogawa M & C Co., Ltd.) was installed on the functional particles of Example 1 so that the structure could detect the water depth. this When the functional particles were suspended in the experimental water tank of Example 1, it was confirmed that the gear pump was rotated forward / reverse in accordance with the water depth, and that the gear pump was sucked and discharged into the functional particles to float and sink.
ぐ実施例 3 > Example 3>
円筒形実験用水槽 (内径 9 0 O mm、 高さ 1 2 0 O mm, 水量約 7 0 0 L ) において、 スリットを設けたガイドパイプを吊り下げた状態で、 機能性粒子に水上から電線 (被覆線) により電力 (直流 1 2 V ) を供給 して行った。 実施例 1で用いたガイドパイプに、 側面円周部 1 2 0で位 相の 3箇所に幅 5 O mmで長さ 9 0 O mmのスリットを設けた。 このガ ィドパイプの概略を示した平面図および正面図を図 5に示す。機能性粒 子は実施例 1と同じものを用いた。  In a cylindrical experimental water tank (inner diameter 90 Omm, height 120 Omm, water volume about 700 L), with the guide pipe provided with slits suspended, electric wires ( Power (DC 12 V) was supplied by a coated wire. The guide pipe used in Example 1 was provided with slits having a width of 5 Omm and a length of 90 Omm at three positions of the phase at the side circumferential portion 120. FIG. 5 shows a plan view and a front view schematically showing the guide pipe. The same functional particles as in Example 1 were used.
実験水槽中にプラスチック製可視化粒子を浮遊させ、 機能性粒子を作 動させた時の水槽内の水の流れを観察した。  The plastic visualization particles were suspended in the experimental water tank, and the flow of water in the water tank when the functional particles were activated was observed.
機能性粒子の沈降によってガイ ドパイプ内に発生した流体の下降流 は、 随時スリットからガイドパイプ外に流出して、 水槽の側壁面に沿つ て鉛直方向に柱状の渦流が発生していることが確認でき、 ガイドパイプ 外領域での流動の停滞現象は認められなかった。 機能性粒子の浮上によ つてガイドパイプ内に発生した流体の上昇流も、 機能性粒子の沈降時と 同様の現象が確認された。 さらに、 機能性粒子を 1 0往復させた後のガ ィドパイプ外の水の流動の持続性は、 スリットを設けていないガイドパ イブよりも持続性があることが確認された。 また、 機能性粒子の沈降速 度、 浮上速度は、 スリットを設けていないガイドパイプよりも若干速く なることが確認された。  The downward flow of the fluid generated in the guide pipe due to the sedimentation of the functional particles flows out of the slit from time to time out of the guide pipe, and a vertical vortex is generated along the side wall surface of the water tank. As a result, no flow stagnation was observed outside the guide pipe. The same phenomena were observed in the ascending flow of the fluid generated in the guide pipe due to the floating of the functional particles when the functional particles settled. Furthermore, it was confirmed that the flow of water outside the guide pipe after the functional particles were reciprocated 10 times was longer than that of the guide pipe having no slit. In addition, it was confirmed that the sedimentation speed and the floating speed of the functional particles were slightly higher than those of the guide pipe without slits.
ぐ実施例 4 > Example 4>
実施例 1において、 ガイドパイプ内にガイドレールを配設して機能性 粒子を作動させた。ガイドレールは、断面形状が凸形状のものを使用し、 機能性粒子に凹状溝を設けた。 凹状溝は機能性粒子の外周部 3箇所に設 けられ、 この凹状溝に沿うようにガイドレールを 3本配設した。図 6は、 この機能性粒子とガイドレールの断面図を模式的に示した図である。 上記の機能性粒子は、 上下作動時の横方向のブレは生じることなく安 定して作動し、 効率良く流れが引き起こされていることが確認された。 ぐ実施例 5 > In Example 1, the functional particles were activated by disposing a guide rail in the guide pipe. The guide rail used had a convex cross section, and the functional particles were provided with concave grooves. The concave grooves were provided at three locations on the outer periphery of the functional particles, and three guide rails were arranged along the concave grooves. Figure 6 shows It is a figure which showed typically the sectional view of this functional particle and a guide rail. It was confirmed that the above-mentioned functional particles operated stably without any horizontal blurring during vertical operation, and that the flow was efficiently generated. Example 5>
ぐ各種ガイドパイプを用いたときの攪拌効果 > Stirring effect when using various guide pipes>
ポリカーボネート製の水槽 (寸法:橫 80 Omm、 高さ 60 Omm、 奥行き 80 Omm) 内で実験を行った。 この水槽底部から 450讓のと ころまで水を張り温度を 1 5 に固定してから、 シースヒーターを水槽 底部から約 225mmのところまで沈めて加熱し、 水槽内の下部分が低 温部 (約 1 5 )、 上部部分が高温部(約 30 ) の温度成層を作った。 ガイドパイプは以下の 3種を用いた。  The experiment was performed in a polycarbonate water tank (dimensions: 橫 80 Omm, height 60 Omm, depth 80 Omm). Fill the water from the bottom of the water tank to about 450 cm, fix the temperature at 15 and then submerge the sheath heater to about 225 mm from the bottom of the water tank and heat it. 15) The upper part formed a temperature stratification of the high temperature part (about 30). The following three types of guide pipes were used.
(1) ノーマルガイドタイプ  (1) Normal guide type
内径 47. 5龍、 肉厚 2. 5讓、 全長 330顧のアクリル樹脂製円筒状 のガイドパイプ Inside diameter 47.5 dragon, wall thickness 2.5 讓, total length 330 Acrylic resin cylindrical guide pipe
(2) サイドスリットガイドパイプ  (2) Side slit guide pipe
内径 47. 5讓、 肉厚 2. 5im、 全長 330顧のアクリル樹脂製円筒状 のガイドパイプの両端の円周部 120で位相の 3箇所に幅 12. 5 mm で長さ 8 Ommのスリットを長軸方向に設けた。 Inside diameter 47.5, wall thickness 2.5im, total length 330 Acrylic resin cylindrical guide pipes with slits of 12.5 mm width and 8 Omm length at three circumferential positions at both circumferential parts 120 at both ends. Provided in the long axis direction.
(3) センタースリットガイドパイプ  (3) Center slit guide pipe
内径 47. 5廳、 肉厚 2. 5讓、 全長 330謹のアクリル樹脂製円筒状 のガイドパイプの中央の円周部 120で位相の 3箇所に幅 12. 5mm で長さ 17 Ommのスリットを長軸方向に設けた。 Inner diameter 47.5, wall thickness 2.5 sq., Length of 330 A total length of a cylindrical guide pipe made of acrylic resin 120 Provided in the long axis direction.
図 7はサイドスリットガイドパイプとセンタースリットガイ ドバイ プを模式的に示した正面図である。  Fig. 7 is a front view schematically showing a side slit guide pipe and a center slit guide pipe.
機能性粒子は、 外径 37. 5mm、 高さ 40 mmのアクリル樹脂製円 柱状の粒子を使用した。 この機能性粒子の中心部にポリウレタン製の中 空ロープを揷通させ、 かつ機能性粒子と中空ロープとを固定した。 中空 ロープを上下に作動させることにより機能性粒子をガイ ドパイプ内で 上下に往復運動させるようにした。 As the functional particles, cylindrical particles made of acrylic resin having an outer diameter of 37.5 mm and a height of 40 mm were used. A hollow rope made of polyurethane was passed through the center of the functional particles, and the functional particles and the hollow rope were fixed. By operating the hollow rope up and down, the functional particles can be moved inside the guide pipe. It was made to reciprocate vertically.
上記のガイ ドパイプをその両端が開放されるように水槽内に配設し、 下記に示す表 1の条件で機能性粒子をガイ ドパイプ内で往復運動させ た。
Figure imgf000016_0001
The guide pipe was placed in a water tank with both ends open, and the functional particles were reciprocated in the guide pipe under the conditions shown in Table 1 below.
Figure imgf000016_0001
Figure imgf000016_0002
攪拌効果をみるために、 水温変化を測定した。 水温の測定は、 水面か らの距離 5 c m、 3 5 c mの位置にて行った。 この結果を図 8〜 1 2に 示す。
Figure imgf000016_0002
The water temperature change was measured to see the stirring effect. The water temperature was measured at a distance of 5 cm and 35 cm from the water surface. The results are shown in Figs.
これらの図から、 実験番号 1の条件では、 水槽内の水が攪拌されるま での所要時間は約 7 0分であった。 また、 実験番号 2から実験番号 5ま での各々の所要時間は、 それぞれ約 6 5分、 約 9 5分、 約 2 2分、 約 3 5分であった。 これらの結果から、 ノーマルガイ ドパイプに比べてサイ ドスリッ卜ガイドパイプ、 センタースリットガイドパイプを用いたとき の攪拌効果が高く、 特にセンタースリットガイドパイプを用いたときの 攪拌効果が高いことが確認された。  From these figures, it was found that under the conditions of Experiment No. 1, the time required until the water in the water tank was stirred was about 70 minutes. The required time from Experiment No. 2 to Experiment No. 5 was about 65 minutes, about 95 minutes, about 22 minutes, and about 35 minutes, respectively. From these results, it was confirmed that the stirring effect was higher when the side slit guide pipe and the center slit guide pipe were used, and especially when the center slit guide pipe was used, compared to the normal guide pipe. .
サイ ドスリットガイドパイプやセンタースリッ 卜ガイドパイプを用 いたときの攪拌効果が高い理由としては、 以下のことが考えられる。 まず、 サイドスリットガイドパイプについて図 1 3に沿って説明する。 ( a ) 機能性粒子が上昇して水面付近で停止した後に、 この機能性粒 子によってガイドパイプ内に引き込まれ水が機能性粒子と衝突し、 サイ ドスリットから流出する。 (b ) ある程度水が流出したら、 機能性粒子 下降開始直後に、 機能性粒子が押し出した水がサイドスリツ卜から水平 方向に噴出す。 (c ) この対流は撹拌を広範囲に行き渡らせる効果があ る。 そしてこの対流は、 低温で密度が大きいため半径方向に拡散しなが ら沈降を始める。サイドスリットガイドパイプはこのような対流を誘発 して撹拌効果を向上させている。 The reason why the stirring effect is high when the side slit guide pipe or the center slit guide pipe is used may be as follows. First, the side slit guide pipe will be described with reference to FIGS. (a) After the functional particles rise and stop near the water surface, these functional particles are drawn into the guide pipe, and water collides with the functional particles and flows out of the side slit. (B) After a certain amount of water has flowed out, the water pushed out by the functional particles is ejected horizontally from the side slits immediately after the start of the descending of the functional particles. (C) This convection has the effect of spreading the stirring over a wide area. The convection begins to settle while diffusing in the radial direction due to its high density at low temperatures. The side slit guide pipe induces such convection and improves the stirring effect.
次に、 センタースリットガイドパイプについて説明する。  Next, the center slit guide pipe will be described.
( d ) 機能性粒子が上昇して水面付近で停止した後に、 この機能性粒 子によってガイドパイプ内に引き込まれ水が機能性粒子と衝突し、 セン タースリットから流出する。 (e ) 機能性粒子が下降すると、 機能性粒 子によってこれまで引き込まれた水と現在押し出している水とが衝突 してセンタースリットから水平方向に噴出する。 ( f ) 機能性粒子がセ ンタースリットを通過した後、 水平方向に噴出した対流が、 ガイドパイ プ下部から噴出した対流と水槽の壁面付近で衝突する。 このため、 撹拌 が広範囲で早期に行われる。  (d) After the functional particles rise and stop near the water surface, the functional particles are drawn into the guide pipe, causing water to collide with the functional particles and flow out of the center slit. (E) When the functional particles descend, the water that has been drawn in by the functional particles and the water that is currently being pushed collide and squirt horizontally from the center slit. (F) After the functional particles pass through the center slit, the convection jetted horizontally collides with the convection jetted from the lower part of the guide pipe near the wall of the water tank. Therefore, the stirring is performed in a wide range and at an early stage.
ぐ実施例 6 > Example 6>
実施例 5の装置において、 ノーマルガイドパイプ上端部外方にラッパ 形状のアクリル樹脂製誘導パイプを配設し、 機能性粒子を作動させて水 温変化を測定したところ、 誘導パイプを配設することで攪拌効果が向上 することが確認された。  In the apparatus of the fifth embodiment, a trumpet-shaped acrylic resin guide pipe is provided outside the upper end of the normal guide pipe, and when the functional particles are operated to measure a change in water temperature, the guide pipe is provided. It was confirmed that the stirring effect was improved.
<実施例 7 > <Example 7>
実施例 5の装置において、 機能性粒子端部を C面加工して、 図 3に記 載された形状のアクリル樹脂製流体攪拌翼を前記機能性粒子端部に配 設した。 この機能性粒子を作動させて水温変化を測定したところ、 攪拌 効果が向上することが確認された。 産業上の利用可能性 In the apparatus of Example 5, the end of the functional particle was C-face processed, and an acrylic resin fluid stirring blade having the shape shown in FIG. 3 was disposed at the end of the functional particle. When the functional particles were operated and the change in water temperature was measured, it was confirmed that the stirring effect was improved. Industrial applicability
この出願の [1]の発明によれば、 港湾等の水質改善に有効であって、 周囲環境の影響を受けることなく継続的に安定した動作が可能であり、 また、 設置が容易で、 大量の消費電力を必要とすることなく流体を循環  According to the invention [1] of this application, it is effective in improving the water quality of a port or the like, and can continuously operate stably without being affected by the surrounding environment. Circulates fluid without the need for power consumption
I  I
させることができる。 ノ Can be done. No
また、 この出願の [2]の発明によれば、 上記 [1],の発明の効果ととも に、 ガイドパイプにスリットを設けることで、 効果的に流体を循環させ ることができる。 /  Further, according to the invention [2] of this application, in addition to the effects of the invention [1], by providing a slit in the guide pipe, the fluid can be circulated effectively. /
この出願の [3]の発明によれば、 より一層効果的に流体を循環させる ことができる。 /  According to the invention [3] of this application, the fluid can be circulated more effectively. /
この出願の [4]の発明によれば、 複数個の機能性粒子が連結されてい ることにより、 機能性粒子を大型化することがで拿、 流体循環システム の大型化が可能となる。  According to the invention [4] of this application, since the plurality of functional particles are connected, the size of the functional particles can be increased, and the fluid circulation system can be increased in size.
また、 この出願の [5]の発明によれば、 機能性粒子を安定して作動さ せることができ、 流れを効率良く引き起こすことができる。  According to the invention [5] of the present application, the functional particles can be operated stably, and the flow can be efficiently caused.
この出願の [6]の発明によれば、 ガイドパイプ内外の流れが誘導パイ プに誘導されて効率良く流体を循環させることができる。  According to the invention [6] of this application, the flow inside and outside the guide pipe is guided by the guide pipe, and the fluid can be efficiently circulated.
この出願の [7]の発明によれば、 流体攪拌翼が配設された機能性粒子 の作動方向の後方部において、 機能性粒子の作動に伴う渦の発生量を増 加させ、 攪拌能力を増大させることができる。  According to the invention [7] of the present application, the amount of vortex generated due to the operation of the functional particles is increased at the rear part in the operating direction of the functional particles provided with the fluid agitating blades, thereby increasing the stirring capacity. Can be increased.
さらに、 この出願の [8]の発明によれば、 機能性粒子の重量が調節さ れ、 浮沈機能をもつことができる。  Further, according to the invention of [8] of this application, the weight of the functional particles is adjusted, and the functional particles can have a flotation function.
また、 この出願の [9]の発明によれば、 周囲環境の影響を受けること なく継続的に安定した動作が可能な機能性粒子とすることができる。  Further, according to the invention [9] of the present application, it is possible to obtain functional particles that can continuously and stably operate without being affected by the surrounding environment.
この出願の [10]の発明によれば、 上記 [9]の発明の効果とともに、 ポンプュニッ卜がセル内部に設けられた台座に固定配置されることで、 ポンプユニットの動作が安定し、 流体の吸入、 排出が確実に行われるよ うになる。 According to the invention [10] of this application, in addition to the effects of the invention [9], the operation of the pump unit is stabilized by the pump unit being fixedly arranged on the pedestal provided inside the cell, and the fluid Inhalation and discharge Swell.
この出願の [ 1 1 ]の発明によれば、 より一層周囲環境の影響を受ける ことなく機能性粒子を作動させることができ、 さらに精度高く作動させ ることができる。  According to the invention of [11] of this application, the functional particles can be operated without being affected by the surrounding environment, and can be operated with higher accuracy.
以上のように、 この出願の発明の流体循環システムによれば、 港湾等 の水質改善に有効であって、 周囲環境の影響を受けることなく継続的に 安定した動作が可能であり、 また、 設置が容易で、 大量の消費電力を必 要とすることはない。 さらに、 この流体循環シス ムによれば流体中に 配置されるため、 たとえば公園等の池に設置した場合でも美観を損ねる ことはない。 、  As described above, according to the fluid circulation system of the invention of the present application, it is effective in improving the water quality of a port or the like, and can continuously operate stably without being affected by the surrounding environment. It is easy to use and does not require a large amount of power consumption. Furthermore, according to this fluid circulation system, since it is arranged in the fluid, even if it is installed in a pond such as a park, for example, it does not impair the aesthetics. ,

Claims

請求の範囲 The scope of the claims
1 . 筒状のガイドパイプの少なくとも一端が流体中で開放されるよう に鉛直方向に配置され、 前記ガイドパイプ内で 1以上の機能性粒子が作 動している流体循環システムであって、 機能性粒子はガイドパイプの軸 線方向に沈降または浮上を繰返して作動し、 この機能性粒子の作動で引 き起こされる流れによって、 流体を循環させることを特徵とする流体循 環システム。 1. A fluid circulation system in which at least one end of a cylindrical guide pipe is disposed vertically so as to be opened in a fluid, and one or more functional particles operate in the guide pipe, A fluid circulation system that operates by repeatedly settling or floating in the axial direction of the guide pipe, and circulates the fluid by the flow caused by the operation of the functional particles.
2 . ガイドパイプ側面部には、 スリットが設けられていることを特徴 とする請求項 1に記載の流体循環システム。  2. The fluid circulation system according to claim 1, wherein a slit is provided in a side surface of the guide pipe.
3 . スリツトはガイドパイプの両端部あるいは中央部に長軸方向に設 けられていることを特徵とする請求項 2に記載の流体循環システム。 3. The fluid circulation system according to claim 2, wherein the slits are provided at both ends or a central portion of the guide pipe in a longitudinal direction.
4 . 複数個の機能性粒子が連結されていることを特徴とする請求項 1 または 2に記載の流体循環システム。 4. The fluid circulation system according to claim 1, wherein a plurality of functional particles are connected.
5 . 機能性粒子は、 ガイドレールで保持されて沈降または浮上を繰返 して作動することを特徴とする請求項 1から 4のいずれかに記載の流 体循環システム。  5. The fluid circulation system according to any one of claims 1 to 4, wherein the functional particles are held by guide rails and repeatedly settle or float and operate.
6 . 開口端を有する誘導パイプがガイドパイプ端部外方に配設され、 機能性粒子の作動で引き起こされるガイ ドパイプ内外の流れをこの誘 導パイプに誘導して流体を循環させることを特徴とする請求項 1から 5のいずれかに記載の流体循環システム。  6. A guide pipe having an open end is disposed outside the end of the guide pipe, and guides a flow inside and outside the guide pipe caused by the operation of the functional particles to the guide pipe to circulate the fluid. The fluid circulation system according to any one of claims 1 to 5, wherein:
7 . C面加工された機能性粒子端部に、 下端部が上端部より大きく開 口してなる筒状の流体攪拌翼が配設されていることを特徵とする請求 項 1から 6のいずれかに記載の流体循環システム。  7. A cylindrical fluid agitating blade having a lower end opening larger than an upper end portion is provided at an end of the functional particle subjected to the C-plane processing according to any one of claims 1 to 6. A fluid circulation system according to any one of the above.
8 . 機能性粒子は、 機能性粒子内に流体を吸入、 もしくは機能性粒子 外に流体を排出して、 機能性粒子の重量を調節し、 この機能性粒子の流 体中での浮力と重力との釣り合いにより沈降、 または浮上することを特 徵とする請求項 1から 7のいずれかに記載の流体循環システム。 8. The functional particles absorb the fluid into the functional particles or discharge the fluid out of the functional particles, adjust the weight of the functional particles, and make the functional particles buoyant and gravitational in the fluid. 8. The fluid circulation system according to claim 1, wherein the fluid circulation system sinks or floats in balance with the fluid.
9 . 機能性粒子は、流体の吸入排出の制御が可能なポンプュニッ卜と、 流体を溜めるタンク部を有するセルとで形成され、 前記ポンプュニット はセル内に配置されてセル外の流体をタンク部に吸入、 もしくはタンク 部の流体をセル外に排出して、 機能性粒子の重量を調節することを特徴 とする請求項 8に記載の流体循環システム。 9. The functional particles are formed of a pump unit capable of controlling suction and discharge of a fluid, and a cell having a tank unit for storing the fluid, and the pump unit is disposed in the cell to transfer the fluid outside the cell to the tank unit. 9. The fluid circulation system according to claim 8, wherein the weight of the functional particles is adjusted by suctioning or discharging the fluid in the tank out of the cell.
1 0 . ポンプュニットは、 セル内部に設けられた台座に固定配置され ていることを特徴とする請求項 9に記載の流体循環システム。  10. The fluid circulation system according to claim 9, wherein the pump unit is fixedly arranged on a pedestal provided inside the cell.
1 1 . 機能性粒子に圧力センサが設け、 この圧力センサで水深を検知 してタンク部への流体の吸入排出の制御することを特徵とする請求項 9または 1 0に記載の流体循環システム。  11. The fluid circulation system according to claim 9, wherein a pressure sensor is provided for the functional particles, and the pressure sensor detects the water depth to control the suction and discharge of the fluid to and from the tank.
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