JP7728112B2 - 液体増幅装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体増幅装置に関する。

従来、管の内部を流れるエアの流量を増幅させたり、バキュームフローによって管の内部のワークを搬送したりする増幅装置が知られている（例えば特許文献１、２を参照）。

特開２０１６－６０００６号公報 米国特許出願公開第２００３／０１１５７０９号明細書

この種の増幅装置では、管の内部を液体が流通する場合において、液体の流れをアシストすることへの要望があった。具体的には、管内の液体の流れをスムーズにしたり、流量や流速を安定させたりする増幅装置が求められていた。

本発明は、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる液体増幅装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一つの態様は、液体が流通する管に設けられ、液体の流れをアシストする液体増幅装置であって、中心軸を中心とする環状の装置本体と、前記装置本体を軸方向に貫通し、液体が流れる液体流路と、前記装置本体の内周部から前記液体流路にエアを噴射するエア流路と、を備え、前記エア流路は、前記内周部に配置され、前記中心軸回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口するエア噴射スリットを有し、前記装置本体は、前記中心軸を中心とする環状の本体部と、前記本体部に内挿される筒部と、を有し、前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置され、前記本体部は、前記中心軸と垂直な方向に広がる板状であり、前記筒部は、前記本体部の内周面に嵌合する部分を有し、前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有し、前記螺旋流路は、前記中心軸と垂直な断面が、略扇形状であり、前記螺旋流路は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。

この液体増幅装置は、例えば、工場の用水などの液体が流通する管の途中に設けられる。本発明の液体増幅装置は、エア流路のエア噴射スリットから液体流路の液体中に、軸方向の下流側へ向けて環状にエアを噴射する。これにより、液体が管内をスムーズに安定して流れるようにアシストされ、液体の流量や流速が安定させられる。本発明によれば、液体の流れが安定して増幅させられることにより、例えば液体が管の途中で減速し滞留したり、乱流や逆流を生じたりするような不具合を抑制できる。

詳しくは、本発明ではエア噴射スリットから、いわゆるエアナイフ等と呼ばれる厚さ寸法が薄く高速のエアカーテン状のエアが、液体中に供給される。このようにして噴射されたエアおよびエアを含む液体は、コアンダ効果によって、装置本体の内周部および管の内周面に沿って流れるため、液体増幅装置の下流側へと液体をスムーズに送り出すことができる。
また、エア噴射スリットは、装置本体の内周部において環状に、すなわち中心軸回りの３６０°全周にわたって細かなエアを噴射するので、周方向の全域にわたって広範囲に上述した作用効果が得られる。

また、エア噴射スリットから液体中に噴射される細かなエア（気泡）には、微小化されたマイクロバブルが含まれる。液体中のマイクロバブルは、管の内壁等に付着した堆積物を除去する機能や、堆積物が新たに付着することを抑制する機能等を有する。したがって、液体が流通する管を含む液体の流通系統全域にわたって、洗浄効果を得ることができ、この効果によっても液体の流れを安定化でき、かつメンテナンス等の頻度を低減できる。
また本発明によれば、エア噴射スリットから高い流速かつ流量が少なく抑えられたエアを液体中に噴射することで、液体へのエア供給量を少なく抑えつつ、効率よくマイクロバブルを発生させることができる。

また、エア噴射スリットは、液体が流れる向きつまり下流側へ向けてエアを噴射するので、エア噴射スリット内への液体の逆流についても抑制される。このため、エア噴射スリット内への堆積物の付着等が抑えられ、上述したエア噴射スリットによる機能が良好に維持される。

そして本発明の液体増幅装置は、簡素な構造を備えており、製造が容易で、廉価に製作できる。また液体増幅装置の外形寸法、特に軸方向の寸法を小さく抑えることが容易であり、コンパクト化が図りやすいため、管の途中に設ける際に大きな設置スペースを必要としない。このため、管全体としての設計の自由度が増す。また、本発明の液体増幅装置を、既存の管の途中に追加で設けることも容易であり、汎用性が高い。

以上より本発明の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。

上記液体増幅装置において、前記装置本体は、前記中心軸を中心とする環状の本体部と、前記本体部に内挿される筒部と、を有し、前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置される。

この場合、本体部の内周面と、筒部の外周面との隙間を、部材の交換や追加工等により適宜調整することで、エア噴射スリットのスリット幅寸法（厚さ寸法）を調整可能である。このため、エア噴射スリットのスリット幅の大きさを微調整したり、スリット幅を周方向全周にわたって精度よく均等化したりすることが容易である。したがって、本発明の上述した作用効果がより安定的に奏功される。
上記液体増幅装置において、前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有する。
この場合、液体が螺旋流路を通過することにより螺旋状の旋回流が発生し、この旋回流は、液体増幅装置の下流側の管内を、螺旋状に旋回しながら流れる。これにより、液体増幅装置から遠く離れた管の部分にまで液体がより到達しやすくなり、管内の液体をよりスムーズに流すことができる。また、液体増幅装置から遠く離れた管の部分にまでマイクロバブルが安定して行き渡りやすくなり、液体の流通系統全域において洗浄効果を高めることができる。
上記液体増幅装置において、前記筒部の軸方向の下流側を向く端面は、前記本体部の軸方向の上流側を向く端面と接触することが好ましい。

上記液体増幅装置において、前記エア噴射スリットは、前記液体流路のうち、前記螺旋流路よりも軸方向の下流側に位置する部分に開口することが好ましい。

この場合、エア噴射スリットが、螺旋流路よりも軸方向の下流側において液体流路に開口するので、エア噴射スリットから噴射されたエアおよびエアを含む液体が、コアンダ効果によって、装置本体の内周部および管の内周面に沿ってより安定して流れやすくなる。すなわち、螺旋流路による作用効果と、エア噴射スリットによる作用効果とが、相乗的に奏功され、より格別なものとなる。

本発明の一つの態様の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。

図１は、第１実施形態の液体増幅装置を示す正面図である。 図２は、図１のII-II断面を示す断面図である。 図３は、第２実施形態の液体増幅装置を示す斜視図である。 図４は、第２実施形態の液体増幅装置を示す背面図である。 図５は、図４のV-V断面を示す断面図である。

＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態の液体増幅装置１０について、図１および図２を参照して説明する。
図２に示すように、本実施形態の液体増幅装置１０は、液体が流通する管１００に設けられ、管１００内の液体の流れをアシストする。具体的に、液体増幅装置１０は、例えば製缶工場などにおいて、用水が流通する管（配管）１００の途中に設けられ、管１００の一部を構成する。管１００を流れる液体は、例えばアルカリ性の消石灰溶液等である。液体増幅装置１０は、管１００内の液体の流れを増幅させる。本実施形態の液体増幅装置１０は、配管部材（継手部材）の一種である。

図１および図２に示すように、液体増幅装置１０は、中心軸Ｏを中心とする環状の装置本体１と、液体が流れる液体流路２と、液体流路２にエアを噴射するエア流路３と、チェックバルブ（逆止弁）４と、を備える。
液体は、装置本体１の中心軸Ｏに沿う方向の一方側の端部から他方側の端部へ向けて、液体流路２の内部を流通する。

本実施形態では、装置本体１の中心軸Ｏが延びる方向を軸方向と呼ぶ。軸方向は、各図に示すＺ軸方向に相当する。軸方向のうち、液体が流れる方向を軸方向の下流側（＋Ｚ側）または単に下流側と呼ぶ。軸方向の下流側は、装置本体１の軸方向の一方側の端部から他方側の端部へ向かう方向である。軸方向のうち、液体が流れる方向とは反対方向を、軸方向の上流側（－Ｚ側）または単に上流側と呼ぶ。軸方向の上流側は、装置本体１の軸方向の他方側の端部から一方側の端部へ向かう方向である。
中心軸Ｏと直交する方向を径方向と呼ぶ。径方向のうち、中心軸Ｏに接近する方向を径方向内側と呼び、中心軸Ｏから離れる方向を径方向外側と呼ぶ。
中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向と呼ぶ。

特に図示しないが、本実施形態では液体増幅装置１０が、軸方向の下流側を鉛直方向の上側へ向けた姿勢で、管１００に設けられる。このため、液体増幅装置１０の下流側へ、エア（気泡）とともにマイクロバブルがより流れやすくなる。

装置本体１は、例えば、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ）等の合成樹脂製である。装置本体１は、中心軸Ｏと垂直な方向に広がる板状であり、本実施形態では円環板状である。装置本体１の軸方向寸法（板厚寸法）は、例えば３０ｍｍ以下であり、本実施形態では２５ｍｍである。

装置本体１は、中心軸Ｏを中心とする環状の本体部１１と、本体部１１に内挿される筒部１２と、を有する。
本体部１１は、中心軸Ｏと垂直な方向に広がる板状であり、本実施形態では円環板状である。本体部１１の軸方向を向く一対の板面は、それぞれ、中心軸Ｏと垂直な方向に広がる平面状である。

本体部１１は、大径内周部１１ａと、中径内周部１１ｂと、小径内周部１１ｃと、締結孔１１ｄと、を有する。
大径内周部１１ａは、本体部１１の内周面のうち上流側の端部に配置される。大径内周部１１ａは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。図２に示す縦断面視で、大径内周部１１ａは、軸方向に沿って延びる。

中径内周部１１ｂは、本体部１１の内周面のうち、大径内周部１１ａの下流側に配置される。中径内周部１１ｂは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。中径内周部１１ｂは、大径内周部１１ａよりも内径寸法が小さい。図２に示す縦断面視で、中径内周部１１ｂは、軸方向に沿って延びる。

小径内周部１１ｃは、本体部１１の内周面のうち、中径内周部１１ｂの下流側に配置される。小径内周部１１ｃは、本体部１１の内周面のうち下流側の端部に配置される。小径内周部１１ｃは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。小径内周部１１ｃは、本体部１１の内周面の中で最も内径寸法が小さい。図２に示す縦断面視で、小径内周部１１ｃは、軸方向に沿って延びる。

小径内周部１１ｃは、筒部１２の下流側の端部よりも下流側に位置する部分を有する。図示の例では、小径内周部１１ｃのうち下流側の端部を含む軸方向の略半分の領域、つまり下流側部分が、筒部１２よりも軸方向の下流側に突出して延びる。

小径内周部１１ｃの下流側部分は、後述するエア噴射スリット３３から噴射されるエアを、コアンダ効果によって、軸方向の下流側に向けてガイドする。このため小径内周部１１ｃは、エアガイド部１１ｃと言い換えてもよい。
また、小径内周部１１ｃの上流側部分は、後述するエア噴射スリット３３を画成する、径方向に隙間をあけて対向する一対のスリット内壁のうち一方を構成する。

締結孔１１ｄは、本体部１１を軸方向に貫通する。図１に示すように、締結孔１１ｄは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。本実施形態では締結孔１１ｄが、周方向に等ピッチで４つ配置される。締結孔１１ｄには、図示しないボルト部材等が挿入される。

図２に示すように、液体増幅装置１０は、締結孔１１ｄに挿通されるボルト部材等により、液体増幅装置１０の軸方向の両側に配置される管フランジ１０１等と締結され、管１００に固定される。
特に図示しないが、装置本体１の軸方向を向く一対の板面と、一対の管フランジ１０１等との間には、円板状のパッキン等のシール部材がそれぞれ介装される。

筒部１２は、中心軸Ｏを中心とする筒状であり、本実施形態では多段円筒状である。筒部１２は、本体部１１の内周面に嵌合する部分と、本体部１１の内周面と径方向に隙間をあけて対向する部分と、を有する。詳しくは、筒部１２の外周面のうち軸方向の上流側の端部が、本体部１１の内周面と嵌合する。また、筒部１２の外周面のうち軸方向の下流側の端部が、本体部１１の内周面と径方向に隙間をあけて対向する。

筒部１２の軸方向の上流側を向く端面は、中心軸Ｏと垂直な方向に広がる平面状である。筒部１２の軸方向の上流側を向く端面は、本体部１１の軸方向の上流側を向く板面と面一に配置されており、すなわち、軸方向位置が同一である。
筒部１２の軸方向の下流側を向く端面は、中心軸Ｏと垂直な方向に広がる平面状である。筒部１２の軸方向の下流側を向く端面は、本体部１１の軸方向の下流側を向く板面よりも、上流側に位置する。

筒部１２は、大径外周部１２ａと、中径外周部１２ｂと、小径外周部１２ｃと、上流側内周部１２ｄと、下流側内周部１２ｅと、中間内周部１２ｆと、を有する。
大径外周部１２ａは、筒部１２の外周面のうち上流側の端部に配置される。大径外周部１２ａは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。図２に示す縦断面視で、大径外周部１２ａは、軸方向に沿って延びる。大径外周部１２ａは、大径内周部１１ａと接触する。

中径外周部１２ｂは、筒部１２の外周面のうち、大径外周部１２ａの下流側に配置される。中径外周部１２ｂは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。中径外周部１２ｂは、大径外周部１２ａよりも外径寸法が小さい。図２に示す縦断面視で、中径外周部１２ｂは、軸方向に沿って延びる。中径外周部１２ｂは、中径内周部１１ｂの上流側の端部と接触する。

本実施形態では、大径外周部１２ａと大径内周部１１ａとの嵌合、および、中径外周部１２ｂと中径内周部１１ｂとの嵌合により、筒部１２が、本体部１１に対して径方向に位置決めされる。ただしこれに限らず、大径外周部１２ａと大径内周部１１ａとの嵌合、および、中径外周部１２ｂと中径内周部１１ｂとの嵌合のうち一方のみにより、筒部１２と本体部１１とが径方向に位置決めされてもよい。

大径外周部１２ａと中径外周部１２ｂとの間に配置されて軸方向の下流側を向く端面は、大径内周部１１ａと中径内周部１１ｂとの間に配置されて軸方向の上流側を向く端面と接触する。これにより筒部１２は、本体部１１に対して、軸方向の下流側への移動が規制されている。そして筒部１２は、本体部１１に対して軸方向にも位置決めされる。

小径外周部１２ｃは、筒部１２の外周面のうち、中径外周部１２ｂの下流側に配置される。小径外周部１２ｃは、筒部１２の外周面のうち少なくとも下流側の端部に配置される。図示の例では、小径外周部１２ｃが、筒部１２の外周面のうち下流側の端部を含む略半分の領域、つまり下流側部分に配置される。小径外周部１２ｃは、周方向に延びる環状であり、径方向外側を向く。小径外周部１２ｃは、中径外周部１２ｂよりも外径寸法が小さい。本実施形態では小径外周部１２ｃが、筒部１２の外周面の中で最も外径寸法が小さい。図２に示す縦断面視で、小径外周部１２ｃは、軸方向に沿って延びる。

小径外周部１２ｃの上流側部分は、中径内周部１１ｂの下流側部分に対して、径方向内側に離れて配置される。
小径外周部１２ｃの下流側部分は、小径内周部１１ｃの上流側部分と径方向に隙間をあけて対向する。また、小径外周部１２ｃの下流側部分は、後述するエア噴射スリット３３を画成する、径方向に隙間をあけて対向する一対のスリット内壁のうち他方を構成する。

上流側内周部１２ｄは、筒部１２の内周面のうち少なくとも上流側の端部に配置される。上流側内周部１２ｄは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。上流側内周部１２ｄは、軸方向の下流側へ向かうに従い径方向内側に位置するテーパ面状である。

下流側内周部１２ｅは、筒部１２の内周面のうち下流側の端部に配置される。下流側内周部１２ｅは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。下流側内周部１２ｅは、軸方向の下流側へ向かうに従い径方向外側に位置するテーパ面状である。
下流側内周部１２ｅは、後述するエア噴射スリット３３から下流側へ向けてエアが噴射されたときに、このエアに液体を引き込ませるようにガイドする。このため下流側内周部１２ｅは、液体引込みガイド部１２ｅと言い換えてもよい。

中間内周部１２ｆは、筒部１２の内周面のうち、軸方向において上流側内周部１２ｄと下流側内周部１２ｅとの間に配置される。中間内周部１２ｆは、周方向に延びる環状であり、径方向内側を向く。図２に示す縦断面視で、中間内周部１２ｆは、軸方向に沿って延びる。
本実施形態では、下流側内周部１２ｅの軸方向寸法、中間内周部１２ｆの軸方向寸法および上流側内周部１２ｄの軸方向寸法が、この順に大きくされている。

液体流路２は、装置本体１を軸方向に貫通して設けられる。液体流路２は、装置本体１の径方向内側に配置され、中心軸Ｏ上に位置する。本実施形態では液体流路２が、中心軸Ｏを中心として軸方向に延びる円孔状である。液体流路２の内部には、液体が流通する。
液体流路２は、縮径流路２ａと、拡径流路２ｂと、小径直線流路２ｃと、大径直線流路２ｄと、を有する。

縮径流路２ａは、液体流路２のうち上流側の端部に配置される。縮径流路２ａは、筒部１２の上流側内周部１２ｄの径方向内側に位置する。縮径流路２ａは、軸方向の下流側へ向かうに従い直径が小さくなる。すなわち、縮径流路２ａは、軸方向の下流側へ向かうに従い縮径する。

拡径流路２ｂは、液体流路２のうち縮径流路２ａよりも下流側に配置される。拡径流路２ｂは、筒部１２の下流側内周部１２ｅの径方向内側に位置する。拡径流路２ｂは、軸方向の下流側へ向かうに従い直径が大きくなる。すなわち、拡径流路２ｂは、軸方向の下流側へ向かうに従い拡径する。

小径直線流路２ｃは、液体流路２のうち、軸方向において縮径流路２ａと拡径流路２ｂとの間に配置される。小径直線流路２ｃは、筒部１２の中間内周部１２ｆの径方向内側に位置する。小径直線流路２ｃは、液体流路２のうち最も直径が小さい部分である。小径直線流路２ｃは、軸方向に沿って直線状に延びる。小径直線流路２ｃは、軸方向に沿って直径が一定である。

大径直線流路２ｄは、液体流路２のうち拡径流路２ｂよりも下流側に配置される。大径直線流路２ｄは、液体流路２のうち下流側の端部に配置される。大径直線流路２ｄは、本体部１１の小径内周部１１ｃの下流側部分の径方向内側に位置する。大径直線流路２ｄは、液体流路２のうち最も直径が大きい部分である。大径直線流路２ｄは、軸方向に沿って直線状に延びる。大径直線流路２ｄは、軸方向に沿って直径が略一定である。

エア流路３は、装置本体１の外部の図示しないエア供給源から、チェックバルブ４を通して装置本体１の内部に供給されるエアを、装置本体１の内周部から液体流路２に噴射する。
エア流路３は、エア導入孔３１と、エア供給路３２と、エア噴射スリット３３と、を有する。

エア導入孔３１は、本体部１１を径方向に貫通する。エア導入孔３１の径方向外側の端部は、本体部１１の外周面に開口する。エア導入孔３１の径方向内側の端部は、本体部１１の内周面に開口する。具体的には図２に示すように、エア導入孔３１の径方向内端部は、中径内周部１１ｂに開口する。

エア供給路３２は、径方向において、本体部１１と筒部１２との間に配置される。エア供給路３２は、中心軸Ｏを中心とする環状の流路である。エア供給路３２は、エア導入孔３１の径方向内端部と接続され、エア導入孔３１と連通する。エア供給路３２は、中径内周部１１ｂと小径内周部１１ｃとの間に配置されて軸方向の上流側を向く端面と、中径内周部１１ｂと、中径外周部１２ｂと小径外周部１２ｃとの間に配置されて軸方向の下流側を向く端面と、小径外周部１２ｃと、により画成される環状の室（空間）である。

エア噴射スリット３３は、装置本体１の内周部に配置される。エア噴射スリット３３は、径方向において、本体部１１と筒部１２との間に位置する。エア噴射スリット３３は、中心軸Ｏ回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口する。エア噴射スリット３３は、中心軸Ｏを中心として軸方向に延びる円筒状の流路である。エア噴射スリット３３は、径方向において、小径内周部１１ｃと小径外周部１２ｃとの間に画成される円筒状の隙間（空間）である。詳しくは、エア噴射スリット３３は、小径内周部１１ｃの上流側部分と、小径外周部１２ｃの下流側の端部との間に配置される。すなわち、エア噴射スリット３３は、本体部１１の内周面と筒部１２の外周面との隙間に配置される。

エア噴射スリット３３は、エア供給路３２の軸方向の下流側に配置される。エア噴射スリット３３の軸方向の上流側の端部は、エア供給路３２と接続される。エア噴射スリット３３の軸方向の下流側の端部は、軸方向の下流側へ向けて液体流路２に開口する。具体的に、エア噴射スリット３３は、大径直線流路２ｄに向けて開口する。エア噴射スリット３３は、軸方向の下流側に向けて、中心軸Ｏ回りの３６０°全周にわたって開口する。

エア噴射スリット３３の径方向寸法、すなわちスリット幅寸法（厚さ寸法）Ｓは、０．１ｍｍ以下である。好ましくは、エア噴射スリット３３のスリット幅寸法Ｓは０．０５ｍｍ以下であり、より望ましくは、０．０３ｍｍ以下である。また、スリット幅寸法Ｓは、例えば０．０１ｍｍ以上であることが好ましい。

本実施形態ではチェックバルブ４が、装置本体１の本体部１１に設けられる。チェックバルブ４は、エア導入孔３１にねじ止め等により固定される。チェックバルブ４は、エア供給源（図示省略）からエア導入孔３１へ向けたエアの流通を許容し、エア導入孔３１からエア供給源へ向けたエアおよび液体の流通を遮断する。

特に図示しないが、エア供給源は、配管やチューブ等によりチェックバルブ４と接続される。エア供給源は、例えばエアコンプレッサ等である。エア供給源は、チェックバルブ４に圧縮エアを供給する。

以上説明した本実施形態の液体増幅装置１０は、エア流路３のエア噴射スリット３３から液体流路２の液体中に、軸方向の下流側へ向けて環状にエアを噴射する。これにより、液体が管１００内をスムーズに安定して流れるようにアシストされ、液体の流量や流速が安定させられる。本実施形態によれば、液体の流れが安定して増幅させられることにより、例えば液体が管１００の途中で減速し滞留したり、乱流や逆流を生じたりするような不具合を抑制できる。

詳しくは、本実施形態ではエア噴射スリット３３から、いわゆるエアナイフ等と呼ばれる厚さ寸法が薄く高速のエアカーテン状のエアが、液体中に供給される。このようにして噴射されたエアおよびエアを含む液体は、コアンダ効果によって、装置本体１の内周部および管１００の内周面に沿って流れるため、液体増幅装置１０の下流側へと液体をスムーズに送り出すことができる。
また、エア噴射スリット３３は、装置本体１の内周部において環状に、すなわち中心軸Ｏ回りの３６０°全周にわたって細かなエアを噴射するので、周方向の全域にわたって広範囲に上述した作用効果が得られる。

また、エア噴射スリット３３から液体中に噴射される細かなエア（気泡）には、微小化されたマイクロバブルが含まれる。液体中のマイクロバブルは、管１００の内壁等に付着した堆積物を除去する機能や、堆積物が新たに付着することを抑制する機能等を有する。したがって、液体が流通する管１００を含む液体の流通系統全域にわたって、洗浄効果を得ることができ、この効果によっても液体の流れを安定化でき、かつメンテナンス等の頻度を低減できる。
また本実施形態によれば、エア噴射スリット３３から高い流速かつ流量が少なく抑えられたエアを液体中に噴射することで、液体へのエア供給量を少なく抑えつつ、効率よくマイクロバブルを発生させることができる。

また、エア噴射スリット３３は、液体が流れる向きつまり下流側へ向けてエアを噴射するので、エア噴射スリット３３内への液体の逆流についても抑制される。このため、エア噴射スリット３３内への堆積物の付着等が抑えられ、上述したエア噴射スリット３３による機能が良好に維持される。

そして本実施形態の液体増幅装置１０は、簡素な構造を備えており、製造が容易で、廉価に製作できる。また液体増幅装置１０の外形寸法、特に軸方向の寸法を小さく抑えることが容易であり、コンパクト化が図りやすいため、管１００の途中に設ける際に大きな設置スペースを必要としない。このため、管１００全体としての設計の自由度が増す。また、本実施形態の液体増幅装置１０を、既存の管１００の途中に追加で設けることも容易であり、汎用性が高い。

以上より本実施形態の液体増幅装置１０によれば、管１００内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。

また本実施形態では、装置本体１が板状であるので、軸方向において液体増幅装置１０をよりコンパクト化できる。例えば、管１００の途中の一対の管フランジ１０１間などの接続部分に、この装置本体１を挟み込みボルト部材等で固定することが容易であり、液体増幅装置１０をより設置しやすい。

また本実施形態では、装置本体１が、本体部１１と筒部１２とを有し、エア噴射スリット３３は、本体部１１の内周面と筒部１２の外周面との隙間に配置される。
この場合、本体部１１の内周面と、筒部１２の外周面との隙間を、部材の交換や追加工等により適宜調整することで、エア噴射スリット３３のスリット幅寸法（厚さ寸法）を調整可能である。このため、エア噴射スリット３３のスリット幅の大きさを微調整したり、スリット幅を周方向全周にわたって精度よく均等化したりすることが容易である。したがって、本実施形態の上述した作用効果がより安定的に奏功される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の液体増幅装置４０について、図３～図５を参照して説明する。本実施形態では、前述の実施形態と同じ構成については、同じ名称や符号を付すなどしてその説明を省略する場合がある。なお図５においては、管１００および管フランジ１０１の図示を省略する。

図３および図４に示すように、本実施形態では、中心軸Ｏ回りの周方向のうち、所定の方向を周方向一方側θ１と呼び、所定の方向とは反対方向を周方向他方側θ２と呼ぶ。本実施形態では、図４に示すように装置本体１を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ１は、中心軸Ｏを中心とする時計回りの方向であり、周方向他方側θ２は、中心軸Ｏを中心とする反時計回りの方向である。

図３～図５に示すように、本実施形態では、筒部１２が、筒部１２の内周面から径方向内側に突出する分割板部１２ｇを有する。分割板部１２ｇは、筒部１２の内周面よりも径方向内側に位置する円孔状の空間を、周方向に分割（分断）するように配置される。分割板部１２ｇは、径方向に沿って延び、一対の板面が周方向を向く。図示の例では、分割板部１２ｇの軸方向の上流側の端部が、上流側へ向かうに従い板厚が薄くなる先細り形状とされる。また、分割板部１２ｇの軸方向の下流側の端部が、下流側へ向かうに従い板厚が薄くなる先細り形状とされる。

分割板部１２ｇは、一対の段差付き壁部１２ｈを有する。一対の段差付き壁部１２ｈは、分割板部１２ｇの周方向を向く一対の板面に配置される。段差付き壁部１２ｈは、軸方向へ向かうに従い周方向位置が段階的に変化する階段状の壁部である。具体的に本実施形態では、段差付き壁部１２ｈが、軸方向の下流側へ向かうに従い、周方向一方側θ１に向けて階段状に延びる。
より詳しくは、段差付き壁部１２ｈは、周方向を向き径方向に延びる複数の第１平面部と、軸方向を向き径方向に延びる複数の第２平面部と、を有する。段差付き壁部１２ｈは、複数の第１平面部と複数の第２平面部とが軸方向に交互に並ぶことにより、階段状をなす。

分割板部１２ｇは、周方向に並んで複数設けられる。本実施形態では分割板部１２ｇが、周方向に等ピッチで３つ設けられる。各分割板部１２ｇは、互いに径方向内端部同士が接続される。このため、複数の分割板部１２ｇは、軸方向から見て、中心軸Ｏを中心として放射状に延びる。

本実施形態では液体流路２が、螺旋流路２ｅを有する。螺旋流路２ｅは、筒部１２の内周面の径方向内側に配置される。螺旋流路２ｅは、液体流路２のうち大径直線流路２ｄよりも上流側に配置される。螺旋流路２ｅは、軸方向へ向かうに従い中心軸Ｏ回りの周方向位置が変化する。具体的に、螺旋流路２ｅは、軸方向の下流側へ向かうに従い、周方向一方側θ１に向けて延びる螺旋状である。本実施形態では螺旋流路２ｅが、軸方向へ向かうに従い周方向位置が段階的に変化する段差付き螺旋流路である。螺旋流路２ｅは、周方向に隣り合う一対の分割板部１２ｇの板面と、筒部１２の内周面と、により画成される。螺旋流路２ｅは、中心軸Ｏと垂直な断面が、略扇形状である。螺旋流路２ｅは、段差付き壁部１２ｈにより画成される部分を有する。

螺旋流路２ｅは、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる。つまり螺旋流路２ｅは、周方向に並んで複数設けられる。本実施形態では螺旋流路２ｅが、周方向に等ピッチで３つ設けられる。

図５に示すように、エア噴射スリット３３は、液体流路２のうち、螺旋流路２ｅよりも軸方向の下流側に位置する部分に開口する。本実施形態ではエア噴射スリット３３が、液体流路２のうち大径直線流路２ｄに、下流側へ向けて開口する。

以上説明した本実施形態の液体増幅装置４０によれば、前述した実施形態と同様の作用効果が得られる。

また本実施形態では、液体流路２が螺旋流路２ｅを有する。
この場合、液体が螺旋流路２ｅを通過することにより螺旋状の旋回流が発生し、この旋回流は、液体増幅装置４０の下流側の管１００内を、螺旋状に旋回しながら流れる。これにより、液体増幅装置４０から遠く離れた管１００の部分にまで液体がより到達しやすくなり、管１００内の液体をよりスムーズに流すことができる。また、液体増幅装置４０から遠く離れた管１００の部分にまでマイクロバブルが安定して行き渡りやすくなり、液体の流通系統全域において洗浄効果を高めることができる。

また本実施形態では、エア噴射スリット３３が、螺旋流路２ｅよりも軸方向の下流側において液体流路２に開口するので、エア噴射スリット３３から噴射されたエアおよびエアを含む液体が、コアンダ効果によって、装置本体１の内周部および管１００の内周面に沿ってより安定して流れやすくなる。すなわち、螺旋流路２ｅによる作用効果と、エア噴射スリット３３による作用効果とが、相乗的に奏功され、より格別なものとなる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されず、例えば下記に説明するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において構成の変更等が可能である。

前述の第２実施形態では、図４に示すように、装置本体１を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ１が中心軸Ｏを中心とする時計回りの方向であり、周方向他方側θ２が中心軸Ｏを中心とする反時計回りの方向である例を挙げたが、これに限らない。すなわち、装置本体１を軸方向の下流側から見て、周方向一方側θ１が中心軸Ｏを中心とする反時計回りの方向であり、周方向他方側θ２が中心軸Ｏを中心とする時計回りの方向であってもよい。この場合、螺旋流路２ｅの中心軸Ｏ回りのねじれの向きが、前述の第２実施形態とは反対方向となる。

本発明は、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態および変形例等で説明した各構成を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態等によって限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。

本発明の液体増幅装置によれば、管内の液体の流れをスムーズにし、流量や流速を安定させることができる。したがって、産業上の利用可能性を有する。

１…装置本体、２…液体流路、２ｅ…螺旋流路、３…エア流路、１０，４０…液体増幅装置、１１…本体部、１２…筒部、３３…エア噴射スリット、１００…管、Ｏ…中心軸

Claims (3)

1. 液体が流通する管に設けられ、液体の流れをアシストする液体増幅装置であって、
   中心軸を中心とする環状の装置本体と、
   前記装置本体を軸方向に貫通し、液体が流れる液体流路と、
   前記装置本体の内周部から前記液体流路にエアを噴射するエア流路と、を備え、
   前記エア流路は、前記内周部に配置され、前記中心軸回りに延びる環状をなし、軸方向の下流側へ向けて開口するエア噴射スリットを有し、
   前記装置本体は、
   前記中心軸を中心とする環状の本体部と、
   前記本体部に内挿される筒部と、を有し、
   前記エア噴射スリットは、前記本体部の内周面と前記筒部の外周面との隙間に配置され、
   前記本体部は、前記中心軸と垂直な方向に広がる板状であり、
   前記筒部は、前記本体部の内周面に嵌合する部分を有し、
   前記液体流路は、軸方向へ向かうに従い周方向位置が変化する螺旋流路を有し、
   前記螺旋流路は、前記中心軸と垂直な断面が、略扇形状であり、
   前記螺旋流路は、周方向に互いに間隔をあけて複数設けられる、
   液体増幅装置。
2. 前記筒部の軸方向の下流側を向く端面は、前記本体部の軸方向の上流側を向く端面と接触する、
   請求項１に記載の液体増幅装置。
3. 前記エア噴射スリットは、前記液体流路のうち、前記螺旋流路よりも軸方向の下流側に位置する部分に開口する、
   請求項１または２に記載の液体増幅装置。