JPH09500824A - 改良流体誘導器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １の流体をもう１つの流体に引込む（例えば、空気を魚用池水に）ための誘導器がダクト（10）内に配置されたインサート（12）をダクトのいづれの側にもある狭い通路（15，16）と広い通路（19，20）を規定するために含んで成る。第１流体はこれらの通路に沿って流れ、それに第２流体を出口孔（24）を通じて引込む。弁（25）はダクト内で狭い通路（15，16）のサイズを変えるために移動させることが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 改良流体誘導器 発明の背景 １．発明の分野 本発明は１の流体をダクト内で移動している第２の流体の流れに引込むように した改良流体誘導器に関する。本明細書では、用語「流体」は液体及び／或いは 気体を包含するものとして使用される。 本発明は本発明用途を限定するものではないが、具体的用途としてマリンライ フ池用の水を曝気する用途を有している。 ２．関連技術の説明 GB−Ａ−1580211 とGB−Ａ−1362789 の両特許文献はダクトに沿って流れる液 体に微細な気泡を生成するための誘導器（インデューサ）を開示しているが、い づれの場合も誘導器のそばを流れる液にとって利用可能な断面積を変化させ、そ れにより流れる液体に引込まれるガスの流量を制御出来るようにするための設備 が存在しない。 発明の概要 本発明はその最も簡単な実施例において、流動している第１流体を入れたダク トの中にあるインサートであって、第１流体にとって利用可能な断面積を徐々に 減小させている上流部と第１流体の流れにとって利用可能な断面積を徐々に増大 させている下流部とを含む斯かるインサート、インサート下流部の少なくとも１ つの第２流体用導入孔に第２流体を供給するための手段であって、第２流体をイ ンサートによって誘起された圧力変化によって当該孔から流動する第１流体を引 込むようにする斯かる手段、及び該インサートのそばを流れる第１流体にとって 利用可能な該断面積の少なくとも１つを変化させるための調節可能手段を含んで 構成されている。 都合の良い態称では、インサート、或いは少なくともその下流部は中空であっ て、第２流体がこの中空インサート或いは中空インサート部に供給される。好ま しくは、流れ変化手段はインサートの上流部を通って流れる第１流体流が利用可 能な断面積に作用する。 流れ変化手段は、１例として、インサートの上流に配置された弁スリーブであ って、このスリーブがインサートの方へ移動するに従ってインサートの上流部の そばを通る第１流体流にとって利用可能な面積を減小させるようにダクトの軸方 向に移動可能である、斯かる弁スリーブであり得る。第２例としては、ダクト内 のインサートの相対的幅をインサートの上流部或いは上、下流部の両部において 調節可能にすることが出来る。 インサートは発泡プラスチック材料から成形或いは切出し成形することが出来 る。複数の出口孔を好ましくは配設し、そしてこれらの孔は便宜的には下流部の 上流端の近傍に配設することが出来る。インサートとして、ダクトの中央平面上 でダクトを完全に横切るように延在し、当該中央平面に関して対称であり、しか も少なくとも上流部に亘る流体流にとってインサートの各側で利用可能な断面積 を滑かに減小させている、斯かるインサートが好ましい。インサートの各側の断 面積を同時に変化させるように作用する調節可能弁手段は特に好ましいものであ る。 インサートは下流部に対し相対的にダクトの軸方向に移動可能な上流部として 、その各側にダクトの壁に向って外方へ拡張している翼を有する斯かる上流部を 具備し、それにより上流部が下流部の方 へ移動するに従ってインサートの各側における第１流体流にとって利用可能な断 面積を減小させ、且つ下流部から離れる方へ移動するに従って当該断面積を減小 させるようにすることが出来る。 更に別の構成においては、インサートの横に膨張可能な上流部が不動の中空下 流部として、インサートのこの下流部とのみ連通する第２流体供給源から供給さ れる第２流体用の複数の出口孔を含む斯かる下流部の近傍に配設されている。 上流部と下流部の間の鋭い不連続部はこの不連続部の近くに複数の出口孔を配 設させることを条件に望ましい。 図面の簡単な説明 本発明に係る誘導器の実施例を、以下の添付図面を参照して、例証としてここ に説明する。 図１は軸方向に移動可能な弁スリーブを具備した円形断面のダクトの中に配置 された中空インサートの第１例を示す、図２の線Ｉ−Ｉにおける水平断面説明図 である。 図２は図１における矢印Ａの方向に見たダクトの端面図である。 図３は図１における矢印Ａとは概して反対の方向に見たダクトの端面図である 。 図４は池水用の曝気装置として設置された状態を示す図１−３のダクトの説明 図である。 図５は断面円形のダクトの中に配置された第２の成形品インサートを示す、図 ６の線Ｖ−Ｖにおける水平断面説明図である。 図６は図５における矢印Ｂの方向に見たダクトの端面図である。 図７はインサート幅がダクトの四角形断面内で調節可能な変形態様のインサー トを有する第３実施例を示す上からの断面図である。 図８は図７のダクトとインサートの部分断面側面図である。 図９はダクト内に配置されたインサートの第４実施例の水平断面説明図である 。 図10は図９のダクトの側面図である。 図11は図９のインサートの下流部の斜視図である。 図12はダクト内に配置されたインサートの第５実施例の図９に類似の図である 。 図13と図14は夫々開き条件と折り畳み条件にあるインサートの第５実施例の図 である。 好適例の説明 図１−３に示す円形ダクト10は中空インサート12のそばを移動する水流を輸送 する。このインサートはその各側に狭い水路15，16を生み出す上流部14を有して いる。インサートの最大幅域（ライン17で印している）から下流部18がインサー トの下流端21に至る１対の広幅水路19，20を生み出しており、この下流端でダク ト10のボア全体が復活している。インサート12はダクト10のボアをボア頂からボ ア底まで横切るように延在している。 空気導入パイプ22はダクト10の壁を刺通し、インサート12の中空内部に達して いて、ダクト10の内壁にシール（封止）されている。出口孔24がインサート壁に 下流部の１部分に亘って穿設されている。流水と静止インサート12の相互作用は 水圧を水路15，16において大気圧より高い圧力に上昇させるが、水路19，20にお いては大気圧より低い圧力に降下させ、従ってインサート12の存在によって水流 に引き起こされた自然な圧変化が空気をパイプ22からインサート12の中空内部に 引き込み、そしてこの空気をインサート12から水流に、出口孔24を通ってインサ ートを離れる気泡流として流出させる。空気と水はインサート12の下流に一緒に 流れる。 都合の良い構成では、パイプ22の先端はネジ切り加工されていて、ダクト10の 壁に設けたすきま（クリアランス）孔を貫通し、そしてインサート12に配設され たねじ孔に螺結されている。こん単純な構成はダクト10におけるインサート12の 場所を確実なものとし、且つパイプ22とインサート12の連結は気密状の連結では あるが、要述されたときにインサート12のクリーニングのための取外しを容易な ものにする。 インサートの各側に流れる水流にとって利用可能な断面積を調節するために、 管状弁スリーブ25がダクト10にインサート12の上流側において配設されている。 スリーブ25は完全後退位置（実線表示）と完全挿入位置との間で軸方向にダクト 10の内部で摺動可能であって、完全後退位置ではスリーブ下流端26がインサート 12の上流尖端（チップ）と略整合しており、完全挿入位置ではスリーブ下流端26 がライン17より僅かに下流にある。 スリーブ25はその上、下面にインサート12を収容するために三角形の切抜き部 27を有し、そして下流端26に向う方向で先ず狭くなり、次いで広くなっているボ アを有している。 スリーブ25の上流端は内管ねじ27を有し、それによりダクト10に供給される水 の供給パイプに連結出来るようになっており、ダクト10の上流端はダクト10の外 側に回動可能な保留ロック用リング28を有しており、且つダクト10の壁に切出さ れた舌部30を内方へ偏向させ、それによりスリーブ25と摩擦係合してこれとダク ト10に対する選定された軸方向位置にロックすることの出来るカム面29を有して いる。 弁スリーブ25がその完全後退位置にあるときには、水がインサート12の各側で 流れるために利用出来る断面積はインサート12とダクト10の内壁と間の空間によ って設定される。スリーブ完全挿入位置 においては、スリーブ端26はライン17においてインサート12の最大幅部分とダク ト10の間に配位していて、インサート12のそばの水流を制限し、従って水流をあ る程度に絞り、そして水流によって誘起される圧力効果を変更する。従って、ダ クト10を貫流する水に加えられる空気の割合は弁スリーブ25の軸方向の設定値に 依存して変動させられる。 図４は図１−３に示す構成に基づく魚留池30のための通気装置（エアレーター ）を示している。ポンプ31は池の水をフイルタ32を通じて引き入れ、これを図１ −３のダクト10に至る配管33に流通させる。ダクト10はダクト10の外方へ延在す る差込み34を含み、これにより水平に対するダクト角度を池30とダクト10の位置 に依存して要求される通りに設定することが出来る。実際には、ダクト10の出口 は池30の自由水面の水準より下に潜入させられる。代表的に事例では、ダクト出 口は水面下5〜20cmにあり、挿入深さはユーザの制御の下に変えるのが好ましい 。 インサートの存在により、大容量の空気をパイプ22を通じて水流に引込むこと が可能になるので、これがダクト10の出口近くにある池面の面域34を気泡化し、 池面を１ｍ²を越え得る面積に亘ってかき乱すことにある。 池に引込まれる空気量の制御はａ）ダクト10の出口の潜水深さを変えること、 ｂ）ダクト10を通じて流れる水の流量を変えること、及びｃ）ダクト10内にある スリーブ25の部分を変えることによって、実施することが出来る。従って、所定 のポンプ31を用いて、生物学フイルタ32内の酸素の損失、大気圧の変化、池の水 温及び池30の魚の貯蔵レベルを補うための行為を行うことが出来る。 4000リットル（900ガロン）／時を与える低設定、6000リットル（1300ガロン ）／時を与える中設定及び8000リットル（1800ガロン） ／時を与える高設定にすることが出来るポンプ31を20cmなにがしの深さで池に放 出する35mmなにがしのボアを有するダクト10と共に使用する具体的事例では、弁 スリーブ25を完全後退位置（FR）と完全挿入位置（FI）の間で移動されたときに 以下の性能が留意された。ポンプと弁スリーブの各設定において、池のかき乱さ れた面域34に亘る水の乱流度は０〜10の尺度で表した。乱流レベル０は池面を破 る多数の小さな気泡を有していたが、その面域34の水準には顕著な変化をもたら さなかった。他方、乱流レベル10は水面を常時破る大きな気泡を伴う極端に強裂 な水運動と、空気と水の上昇流が池の水準を10〜15cmもときとして越えるように 立上る特定量の水を生み出しているかき乱された中央表面域を示した。 次表に与えられている０と10の間の中間レベルは、認識された異なる条件にお いて得られる異なる乱流度の発明者個人の評価値である。 図５と図６は本発明の第２実施例を示し、図において図１−３で使用されたも のと同じ参照番号が第１例に示すものと類似の第２例の要素を表すように使用さ れている。 本例では、インサート112はダクト110の頂から底まで延在する 垂直溝50によってもたらされるライン117における鋭い不連続を有する発泡プラ スチック材料の物品である。 チップ52によってライン117上に形成されている最小水流域はチップにおいて プラスチック材料を切欠くことによって拡大させることが出来、これがインサー ト112によって生み出される圧力降下の調節を容易にすることが出来る。本例は 連続的な調節のための能力に欠けるが、ある種の用途にとっては有用である。 図７と図８は第３実施例を示している、両図において同一の参照番号に200を 加えて成る番号を第１例に示すものと類似な第３例の要素を表すのに使用してい る。 図７，８において、インサート212はその上流端に配位するフイルムヒンジ212 Cにおいて１体にヒンジ結合されていて、エアチューブ222から空気が個別に供給 される２つの中空半セクション212a，212bを含んで成る。空気は各半セクション 212a，212bからその下流部分に形成された空気出口孔224を通じて排出する。 インサート212は四角形断面のダクト210の領域210aに配置されており、従って （図８に見られるように）インサートはダクト110をその頂から底まで完全に横 断するように延在している。ダクト210の円形セクション210b，210cは中央領域2 10aの上流と下流に配設されている。 半セクション212a，212bの間には、テーパ状の下端52を有する調節ねじ51が配 設され、当該ねじ下端が各半セクションの内壁に当接している。ねじ51はダクト 210の外側から接近可能であり、ダクト壁に対し水密シールを与えるボス53との ねじ螺結によってダクトに対し相対的に上、下に移動させることが出来る。ねじ 51を螺結により更にダクトの中へ侵入させることにより両半セクションが離間さ せられて、インサート210の各側における水流にとって利用可能な 断面積を制限し、他方ボス53においてねじ51をネジ戻すと、両半セクション212a ，212bが互いに接近して、インサートのそばを通る水流にとって利用可能な前記 面積が増大させられる。 更に別の変形態様としては、固定インサート（例えば、図１の部材10のような ）を有するようにするが、ライン17の位置でダクト壁を内方へ押し絞り、それに よりインサートの各側に流れる水流にとって利用可能な最小断面積を低減させる ための外部クランプを設けるようにしたものがあり得る。 図９，10，11は別の形式のインサートとして、軸方向に調節可能な上流部と下 流部を有する斯かる調節可能インサートを示している。下流部318は空気供給パ イプ322によって四角形ダクトセクション310aの内部に固設されていて、その最 大幅部分（図10を参照）の近傍に小さな空気出口孔324の列を含む。 インサート312の上流部314は下流部のボア372に摺動可能に受容されたシャフ ト370を有し、シャフト370に設けたラック374がダクト310の外側から接近可能な 回転可能調節ねじ351のはめ歯376と歯合している。 ２つの翼360がシャフト370から外方へ延在していて、下流部31８の側域362に 乗り、そしてダクトセクション310aの頂から底まで延在している。 図９は上流部314をその後位置（即ち完全後退位置）において示しており、こ の位置では各翼360が側域362の近傍に巣ごもり状に配位して、インサート312の そばをその各側で水が流れるための最大利用可能断面積を提供している。ねじ35 1を反時計方向に回すと、翼360は外方に押されて、水流にとって利用可能な断面 積を減小させる。 図12は更に別の形式のインサートとして、空気供給パイプ422に よって四角形ダクトセクション410aにおいてその場に固定されている下流部418 を有する斯かる調節可能インサートを示している。空気用出口孔424はパイプ422 と連通している。部分418の上流端は２個のフラップ480の下流端と係合されてい る円弧形を有している。両フラップ480はその上流端482で一体にヒンジ結合され ていて、両フラップ間に挿入されたテーパ状下端を有する調節用ねじ451によっ て、互いに離れるように拡張させることが出来る。ねじ451をダクト410にネジ込 むことにより、両フラップは離間状に拡張させられて、インサート412の両側の そばを流れる水流にとって利用可能な断面積を減小させる。 更にもう１つの別の形式の調節可能インサートが図13，14に図示されている。 本例では、水ダクト510における四角形断面のキャビティ510aに配置される折り 畳みインサート512が採用される。インサートはキャビティ510aの頂から底まで 延在していて、中実プラスチック材料製のものであり得るヒンヂ結合されている １対の第１の或いは上流のブレード512a，512bを有する図13に示す帯体と、帯体 が図14に示す形状に畳まれたときに１方のチューブを他方のチューブに回転可能 に係合することが出来る斯かる空気供給チューブ522a，522bを含む１対の中空下 流ブレード512c，512dとを有している。チューブ522aはブレード512cの内部と連 通しており、チューブ522bは各ブレード512dの内部と連通している。各中空ブレ ード512c，512dはブレード512a，512c間のヒンジ継合部とブレード512b，512d間 のヒンジ継合部の各々に隣接した面域に出口孔524の列を有している。 このやり方では、合体したチューブ522a，522bに供給される空気はダクト510 に流入する水流中に引込まれる。便宜的には、両ブレード512c，512dにある全部 の孔524の総面積はチューブ522bを供給 するパイプ522の空気通路の断面積に概略等しく、両チューブ522a，522bはパイ プ522によって供給された空気を２個の中空ブレード512c，512dに略均等に分配 するように配設される。 ブレード間のヒンヂ接合のお蔭で、折り畳み帯体から形成されたインサート51 2はその外形として、図14に実線で示される最大幅から点線で示す最小幅まで変 化させられる斯かる外形を有し得る。インサートの形状変化を起こすためには種 々の機構が使用出来る。しかし、現在好ましいものとしては、キャビティ510aの 軸方向に、例えばノブによって移動させられる駆動板のＶ字形溝に合くぎ90を配 位させるものである。ノブは駆動板の突起が配位する螺旋軌道を駆動する。イン サート512をキャビティ510aの中で安定化させるためには、キャビティ閉じ板に 設けた内方傾斜スロットに合くぎ90を貫通させ、そして閉板のスロットを通って 突出する合くぎ90の先端を駆動板のＶ字形溝に係合させるのが便利である。 ダクト10，110，210，310，410，510における曝気用水に関して説明されたが 、本発明はダクト10，110，210，310，410，510を流れる推進剤流体に、パイプ2 2，122，222，322，422，522に引込まれた何らかの第２流体を加えるために使用 することが出来る。従って、如何るガスも如何る液体にも、１の液体をその他の 液体に、１のガスをその他のガスに、或いは１の液体を如何るガスにも、加える ことが出来る。 図示の装置には三種の主要な構成要素がある。これらはインサート12，112，2 12，312，412，512と、ダクト或いは管状ハウジング10，110，210，310，410，5 10と、ピックアップパイプ22，122，222，322，422，522である。図１−３の実 施態様の１例では、インサート12はモールド成形可能なプラスチック材料で作ら れた複合ユニットである。この複合モールド成形物に中央の誘導入口に接続さ せる一連の誘導孔24が組込まれる。この中央入口は空気用ピックアップパイプ22 と連結するためにネジ切り加工されている。各ダクト10，110，210，310，410， 510はＢ．Ｓ．プラスチックパイプから作るのが都合が良い。ピックアップパイ プ22，122，222，322，422，522は１端でネジ切り加工してもよいし、またＢ． Ｓ．プラスチックパイプで作ってもよい。ダクト210，310，410，510は中央領域 210a，310a，410a，510aにおいて分離可能な２個の部品で作り、インサート212 ，312，412，512をダクト内部に挿置出来るようにすることが可能である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．流動する第１流体を含むダクトの内部にあるインサートであって、第１流 体流にとって利用可能な断面積を徐々に低減させている上流部と第１流体流にと って利用可能な断面積を徐々に増大させている下流部とを含む斯かるインサート 、インサート下流部の少なくとも１つの第２流体用出口孔に第２流体を供給し、 その少なくとも１つの孔を通じて、第２流体が第１流動流体にインサートによっ て誘起された圧力変化により引込まれるようにするための手段、及び該インサー トのそばを通って流れる第１流体流にとって利用可能な該断面積の少なくとも１ つを変化させるための調節可能な手段を含んで成る流体誘導器。 ２．インサートの少なくとも下流部が中空であって、第２流体が当該中空部に 供給される、請求項１に記載の誘導器。 ３．インサートがダクトを完全に横切って延在し、各側に第１流体が流れるた めの面積を提供している、請求項１或いは２に記載の誘導器。 ４．流れ変化手段がインサート上流部のそばを通る第１流体流にとって利用可 能な断面積に作用する、先行請求項のいづれか１項に記載の誘導器。 ５．流れ変化手段はインサートの上流に配置されたダクト軸方向に移動可能な 弁スリーブであって、このスリーブがインサートの方へ移動させられるに従って インサート上流部のそばを通る第１流体流にとって利用可能な面積を低減させる ようにした手段である、先行請求項のいづれか１項に記載の誘導器。 ６．ダクト内のインサートの相対幅が少なくともインサート上流部において調 節可能である、請求項１〜４のいづれか１項に記載の 誘導器。 ７．インサートは下流部に対し相対的にダクトの軸方向に移動可能な上流部を 具備し、当該上流部が各々の側に翼を有していて、両翼は上流部が下流部の方へ 移動させられるに従ってダクト壁に向った外方へ拡張させられ、それによってイ ンサートの各々の側の第１流体流にとって利用可能な断面積を減小させるように し、そして上流部が下流部から遠去けられるに従って当該断面積を減小させるよ うにした、請求項１〜４のいづれか１項に記載の誘導器。 ８．インサートは不動の中空下流部に隣接配置されている横に拡張可能な上流 部を有しており、当該下流部がこれにのみ連通している第２流体供給源から供給 された第２流体を排出する複数の孔を含んでいる、請求項１〜４のいづれか１項 に記載の誘導器。 ９．インサートはダクトの中央平面においてダクトを完全に横切るように延在 していて、当該中央平面に関して対称な形状であり、そして上流部を越えて流れ る流体流にとってインサートの各々の側で利用可能な断面積を滑らかに減小させ ているものであり、調節可能弁手段がインサートの各側における断面積を同時に 変化するように作用している、先行請求項のいづれか１項に記載の誘導器。 10．上流部と下流部の間に鋭い不連続部が設けられていて、当該不連続部の近 傍には複数の出口孔が配設されている、請求項９に記載の誘導器。 11．インサートが概してダイヤモンド形態を有している、請求項10に記載の誘 導器。 12．インサートは折り畳みブレードから作られていて、その下流ブレードは中 空であって、出口孔を含み、そして第２流体が継合されたチューブ部品を通じて 供給されるものであり、当該チューブ部品はダクトにおいてインサートの幅が調 節されるに従って１方が他 方に対し相対的に回動可能である、請求項６に記載の誘導器。 13．先行請求項のいづれか１項に記載の誘導器を含む魚用池のための通気装置 。