WO2006109356A1 - 気液二層流放出装置及びその用途 - Google Patents

Description

明 細 書

気液二層流放出装置及びその用途

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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つ 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力 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。

特許文献 1 :特開平 6— 225915号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] し力しながら、力かる気液流は外側に位置する液体流力 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。

課題を解決するための手段

[0004] 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、液体放出管力 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

[0005] 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つ 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。

[0006] 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 、るが、加圧気体を供給することもできる。

[0007] 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。

[0008] 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。

[0009] 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。

[0010] 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。

[0011] 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。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明に係る気液二層流放出装置の断面図である。

[図 2]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。

[図 3]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。

[図 4]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。

[図 5]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 6]図 5の放出装置の斜視図である。

[図 7]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 8]図 7に示す液体放出管の斜視図である。

[図 9]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 10]図 9に示すボートの平面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0013] 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 説明する力 これらの構成に限られるというものではない。

[0014] 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。

[0015] 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 力 Sある一定距離離されてバルブ部材 4に接続されて 、ることが好ま 、。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 、うものとする。

[0016] 上記液体流は、圧力を加えることにより液体放出管 6から放出させる力 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ィ匕することができる。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

[0017] 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力 取り外し可能で あっても良 、し、バルブ部材 4と一体に形成されて 、ても良 、。

[0018] 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力つて流れる。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 力 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力ゝら取 り外すことができるようになつている。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、下流に向力つて狭くなるようなテーパ 状に形成することが好まし 、。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。

[0019] 図 4は、本発明に係るレバー式放出装置 14を示して 、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、液体放出管力 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。

[0020] 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力 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。

[0021] 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。

[0022] 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。

[0023] 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。

産業上の利用可能性

[0024] 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

請求の範囲

[1] 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 が上記液体放出管力 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。

[2] 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。

[3] 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。

[4] 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。

[5] 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。

[6] 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。

[7] 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力 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 ノズル力 水中に放出される気液二層流を推進力とするボート。