(57)【要約】      （修正有）【課題】小型化が容易であるにもかかわらず、被混合物を十分に混合することのできる混合ノズルを提供する。【解決手段】少なくとも、流体又は粉体からなる第一の被混合物C1と、流体又は粉体からなる第二の被混合物C2とを混合して噴射する混合ノズル10を、第一の被混合物C1と第二の被混合物C2とを混合するための混合室Rを備えたものとし、第一の被混合物C1を混合室R内へ導入するための第一の被混合物導入口IN1と、第二の被混合物C2を混合室R内へ導入するための第二の被混合物導入口IN2と、第一の被混合物導入口IN1に対向する位置に配されて第一の被混合物C1と第二の被混合物C2とが混合された混合物Cを混合室R外へ噴射するための混合物噴射口OUTとを混合室Rの内面に設けた。混合物噴射口OUTの開口面積は、混合室Rの断面積よりも狭く、かつ第一の被混合物導入口IN1の開口面積よりも広く設定した。【選択図】図２
2010179242.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、流体又は粉体からなる第一の被混合物と、流体又は粉体からなる第二の被混合物とを混合して噴射するための混合ノズルであって、
第一の被混合物と第二の被混合物とを混合するための混合室を備え、
混合室の内面には、第一の被混合物を混合室内へ導入するための第一の被混合物導入口と、第二の被混合物を混合室内へ導入するための第二の被混合物導入口と、第一の被混合物導入口に対向する位置に配されて第一の被混合物と第二の被混合物とが混合された混合物を混合室外へ噴射するための混合物噴射口とが設けられ、
混合物噴射口の開口面積が、混合室の断面積よりも狭く、かつ第一の被混合物導入口の開口面積よりも広く設定されたことを特徴とする混合ノズル。
【請求項２】
混合物噴射口の周囲から混合物の噴射方向へ突出する第一のスリーブが形成された請求項１記載の混合ノズル。
【請求項３】
第一のスリーブの周壁に、第一のスリーブを内外に貫通する貫通孔が形成された請求項２記載の混合ノズル。
【請求項４】
第一の被混合物導入口の周囲から混合室の中心へ向かって突出する第二のスリーブが形成された請求項１〜３いずれか記載の混合ノズル。
【請求項５】
少なくとも、流体又は粉体からなる第一の被混合物と、流体又は粉体からなる第二の被混合物とを、混合ノズルにおける混合室内で混合して噴射する被混合物の混合方法であって、
混合室の内面に設けられた第一の被混合物導入口と第二の被混合物導入口から混合室内へ第一の被混合物と第二の被混合物をそれぞれ導入し、
第一の被混合物と第二の被混合物とが混合された混合物を、混合室の内面における第一の被混合物導入口に対向する位置に設けられた、混合室の断面積よりも狭くかつ第一の被混合物導入口の開口面積よりも広い開口面積を有する混合物噴射口から混合室外へ噴射することを特徴とする被混合物の混合方法。
【請求項６】
第一の被混合物が液体であり、第二の被混合物が気体である請求項５記載の被混合物の混合方法。
【請求項７】
混合室の内面に設けられた第三の被混合物導入口から混合室内へ第三の被混合物を導入し、第一の被混合物と第二の被混合物と第三の混合物とが混合された混合物を混合物噴射口から混合室外へ噴射する請求項５記載の被混合物の混合方法。
【請求項８】
第一の被混合物が気体であり、第二の被混合物が液体であり、第三の被混合物が粉体である請求項７記載の被混合物の混合方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の被混合物を混合して噴射する混合ノズルと、該混合ノズルを用いた被混合物の混合方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
直径が数十μm以下の気泡は、マイクロバブルと呼ばれ、直径が数mm程度の大きな気泡では見られない生理活性効果や除菌・殺菌効果を奏することで知られている。現在、マイクロバブルを発生するためのマイクロバブル発生装置は、浴槽や水槽など、家庭用途だけでなく、排水処理施設や水産養殖施設や水耕栽培施設など、産業用途にも用いられている。マイクロバブル発生装置は、今後もその需要が高まっていくと考えられており、それに使用するマイクロバブル発生ノズルも各種のものが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献1には、互いの先端側（径の小さな端部側）が対向するように所定間隔を隔てて配された一対の円錐状パイプからなるベンチュリ管状部を有し、そのベンチュリ管状部で液体の流れを絞って流速を増加させることにより、ベンチュリ管状部を通過する液体の圧力を低下させ、その圧力が低下した部分に気体が自然吸入されるようにした、ベンチュリ式のマイクロバブル発生ノズルが提案されている。特許文献1のマイクロバブル発生ノズルにおいて、気体は、一対の円錐状パイプの先端間の微細な隙間から液体中へ吸入されるようになっている。
【０００４】
また、特許文献2には、液体を流すための管内に設けたオリフィスで液体の流れを絞って流速を増加させることにより、オリフィスを通過する液体の圧力を低下させ、その圧力が低下した部分に気体が自然吸入されるようにした、オリフィス式のマイクロバブル発生ノズルが記載されている。特許文献2のマイクロバブル発生ノズルにおいて、気体は、オリフィスの下流側に配した管状の多孔質材料又は多孔質膜を通じて液体中へと吸入されるようになっている。
【０００５】
しかし、特許文献1や特許文献2のマイクロバブル発生ノズルは、ベンチュリ管状部又はオリフィスよりも下流側に設ける流路（混合部）をある程度長く形成しておかないと、気体と液体とが十分に混ざらず、気泡が発生しなくなるという欠点があった。このため、マイクロバブル発生ノズルを浴槽の内壁面などから突出しないように取り付けることが困難であるなどの欠点があった。また、特許文献1や特許文献2のマイクロバブル発生ノズルは、流体（液体又は気体）以外の被混合物を混合するものとしては適しておらず、その用途も限られていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１１４０９８号公報
【特許文献２】特開２００８−１７３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、用途に応じてその寸法を小さくすることが容易であるにもかかわらず、被混合物を十分に混合することができ、マイクロバブルを発生するためのマイクロバブル発生ノズルとしても好適に用いることのできる混合ノズルを提供するものである。また、粉体を混合するのにも適した混合ノズルを提供することも本発明の目的である。さらに、この混合ノズルを用いて好適に行うことのできる被混合物の混合方法を提供することも本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題は、
少なくとも、流体又は粉体からなる第一の被混合物と、流体又は粉体からなる第二の被混合物とを混合して噴射するための混合ノズルであって、
第一の被混合物と第二の被混合物とを混合するための混合室を備え、
混合室の内面には、第一の被混合物を混合室内へ導入するための第一の被混合物導入口と、第二の被混合物を混合室内へ導入するための第二の被混合物導入口と、第一の被混合物導入口に対向する位置に配されて第一の被混合物と第二の被混合物とが混合された混合物を混合室外へ噴射するための混合物噴射口とが設けられ、
混合物噴射口の開口面積が、混合室の断面積よりも狭く、かつ第一の被混合物導入口の開口面積よりも広く設定されたことを特徴とする混合ノズル
を提供することによって解決される。
【０００９】
このように、混合ノズル内に混合室を設けて、混合物噴射口の開口面積を、混合室の断面積よりも小さく、かつ混合物噴射口に対向するように設けられた第一の被混合物導入口の開口面積よりも広くすることにより、混合ノズルの周囲にある流体が混合物噴射口から混合室内へ流れ込まないようにして、気泡を発生するのに有利に作用する渦流が混合室内に発生しやすくすることが可能になる。このため、混合室の寸法を小さくしても、第一の被混合物と第二の被混合物とを混合室内で混合することが可能になる。したがって、混合ノズルを小型化することも容易である。また、流体以外の被混合物を混合することも可能になる。
【００１０】
本発明の混合ノズルにおいて、混合物噴射口の周囲から混合物の噴射方向（混合ノズルの外方）へ突出する第一のスリーブを形成することも好ましい。このとき、第一のスリーブの周壁に、第一のスリーブを内外に貫通する貫通孔を形成することも好ましい。また、第一の被混合物導入口の周囲から混合室の中心（混合ノズルの内方）へ向かって突出する第二のスリーブを形成することも好ましい。これらの構成を採用することにより、第一の被混合物と第二の被混合物とをより混合しやすくしることが可能になる。
【００１１】
また、上記課題は、
少なくとも、流体又は粉体からなる第一の被混合物と、流体又は粉体からなる第二の被混合物とを、混合ノズルにおける混合室内で混合して噴射する被混合物の混合方法であって、
混合室の内面に設けられた第一の被混合物導入口と第二の被混合物導入口から混合室内へ第一の被混合物と第二の被混合物をそれぞれ導入し、
第一の被混合物と第二の被混合物とが混合された混合物を、混合室の内面における第一の被混合物導入口に対向する位置に設けられた、混合室の断面積よりも狭くかつ第一の被混合物導入口の開口面積よりも広い開口面積を有する混合物噴射口から混合室外へ噴射することを特徴とする被混合物の混合方法
を提供することによっても解決される。
【００１２】
本発明の被混合物の混合方法において、第一の被混合物や第二の被混合物は、流体（気体又は液体）や粉体であれば特に限定されないが、第一の被混合物を液体とし、第二の被混合物を気体とすると好ましい。これにより、本発明の混合ノズルで液体中に気泡を発生させることが可能になり、本発明の混合ノズルをマイクロバブル発生装置などに使用することも可能になる。
【００１３】
また、混合室の内面に第三の被混合物導入口を設け、この第三の被混合物導入口から混合室内へ第三の被混合物を導入し、第一の被混合物と第二の被混合物と第三の混合物とが混合された混合物を混合物噴射口から混合室外へ噴射することも好ましい。これにより、より多種の被混合物を混合することが可能になり、混合ノズルの用途をさらに拡大することが可能になる。例えば、第一の被混合物を気体とし、第二の被混合物を液体とし、第三の被混合物を粉体（固体）とするなど、異なる3つの物質状態の被混合物を混合することも可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように、本発明によって、用途に応じてその寸法を小さくすることが容易であるにもかかわらず、被混合物を十分に混合することができ、マイクロバブルを発生するためのマイクロバブル発生ノズルとしても好適に用いることのできる混合ノズルを提供することが可能になる。また、粉体を混合するのにも適し、幅広い用途に使用することのできる混合ノズルを提供することも可能になる。さらに、この混合ノズルを用いて好適に行うことのできる被混合物の混合方法を提供することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の混合ノズルを分解した状態を示した斜視図である。
【図２】本発明の混合ノズルをその中心軸を含む面で切断した状態を示した断面図である。
【図３】図2の混合ノズルにおける混合室の周辺を拡大した状態を示した断面図である。
【図４】他の実施態様の混合ノズルにおける混合室の周辺を拡大した状態を示した断面図である。
【図５】実験に使用した、第一部材、第二部材及び第三部材を撮影した写真である。
【図６】混合物噴射口OUTの直径DOUTを4mmに設定し、混合室Rの直径DRを4mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。
【図７】混合物噴射口OUTの直径DOUTを5mmに設定し、混合室Rの直径DRを6mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。
【図８】混合物噴射口OUTの直径DOUTを5mmに設定し、混合室Rの直径DRを100mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。
【図９】混合物噴射口OUTの直径DOUTを6mmに設定し、混合室Rの直径DRを8mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の混合ノズルの好適な実施態様について、図面を用いてより具体的に説明する。図1は、本発明の混合ノズル10を分解した状態を示した斜視図である。図2は、本発明の混合ノズル10をその中心軸を含む面で切断した状態を示した断面図である。図3は、図2の混合ノズル10における混合室Rの周辺を拡大した状態を示した断面図である。
【００１７】
本実施態様の混合ノズル10は、図2に示すように、円筒形状に形成された混合室Rにおける内面（後端面、前端面又は内周面）に、第一の被混合物導入口IN1と、第二の被混合物導入口IN2と、混合物噴射口OUTとを設けたものとなっている。第一の被混合物導入口IN1は、流体又は粉体からなる第一の被混合物C1を混合室R内へ導入するためのものとなっている。また、第二の被混合物導入口IN2は、流体又は粉体からなる第二の被混合物C2を混合室R内へ導入するためのものとなっている。被混合物導入口IN1，IN2から混合室R内へ導入された被混合物C1，C2は、混合室R内で混合されて混合物Cとなり、混合物噴射口OUTから混合室R外へと噴射される。
【００１８】
被混合物導入口IN1，IN2から導入する被混合物C1，C2の種類は、混合ノズル10の用途などに応じて異なるため特に限定されず、各種の流体（気体又は液体）や粉体を採用することができる。例えば、被混合物C1を水などの液体、被混合物C2を空気などの気体とすると、本発明の混合ノズル10をバブル発生装置として利用することが可能である。後述するような調整を行えば、発生する気泡の寸法を小さくして、マイクロバブルを発生させることも可能である。また、被混合物C1を水などの液体、被混合物C2を油などの液体とすると、本発明の混合ノズル10をエマルジョン燃料の攪拌装置として利用することも可能である。本発明の混合ノズル10は、浴槽や水槽など、家庭用途だけでなく、排水処理施設や水産養殖施設や水耕栽培施設など、産業用途でも使用することができる。
【００１９】
本実施態様の混合ノズル10において、被混合物導入口IN1は、混合室Rの後端面（後述する第一部材11の前面）に設けられており、被混合物導入口IN2は、混合室Rの側周面（後述する第二部材12の内周面）に設けられている。被混合物導入口IN2は、混合室Rにおける後端面や前端面における被混合物導入口IN1や混合物噴射口OUTが設けられていない位置に設けてもよい。混合物噴射口OUTは、混合室Rの前端面（被混合物導入口IN1が設けられた後端面に対向する面。後述する第三部材13の背面。）に設けられている。このため、被混合物C1の導入方向と被混合物C2の導入方向とが直交し、被混合物C1の導入方向と混合物Cの噴射方向とが同一線上で平行となるようになっている。
【００２０】
混合ノズル10は、全体が一体的に形成されたものであってもよいが、この場合には、その成形が困難になる。このため、本実施態様の混合ノズル10は、図１に示すように、第一の被混合物導入口IN1が前面に形成された第一部材11と、第二の被混合物導入口IN2が内周面に形成されて混合室Rが内部に形成された第二部材12と、混合物噴射口OUTが背面に形成された第三部材13とに分解可能な構造としている。これにより、射出成形や切削加工など、一般的な方法で混合ノズル10を容易に成形することができるようになる。また、第一部材11、第二部材12又は第三部材13を切り替えるだけで、直径DIN1や直径DIN2や直径DOUTや直径DRを切り替えることが可能になり、混合ノズル10の用途などに応じて混合ノズル10の仕様を容易に変えることも可能になる。さらに、混合ノズル10に痛みが生じたような場合などには、各部ごとに交換することもできるなど、混合ノズル10のメンテナンスを容易に行うことも可能になる。
【００２１】
混合ノズル10の構造についてより具体的に説明する。第一混合部材11の前面には、図1に示すように、円形をした凹部が2段に形成されている。図2に示すように、小さな方の凹部には第二部材12が嵌め込まれ、大きな方の凹部には第三部材13が嵌め込まれるようになっている。第三部材13の外周面には螺子溝が形成されており、該螺子溝を第一部材11の大きな方の凹部の内周面に形成された螺子溝に螺合することができるようになっている。これにより、第一部材11と第二部材12と第三部材13とをその中心軸方向にしっかりと密着させ、混合室Rに導入された第一の被混合物C1や第二の被混合物C2などが各部の隙間から漏れ出るのを防ぐことができるようになっている。
【００２２】
被混合物導入口IN1，IN2及び混合物噴射口OUTの開口形状は、特に限定されず、非円形であってもよいが、本実施態様の混合ノズル10においては、図1に示すように、いずれも円形としている。混合室Rの断面形状（円筒形状の混合室Rの中心軸に垂直な断面の形状）も特に限定されないが、本実施態様の混合ノズル10においては、円形としている。混合物噴射口OUTの開口面積は、混合室Rの断面積よりも狭く、かつ被混合物導入口IN1の開口面積よりも広く設定されている。換言すると、混合物噴射口OUTの直径DOUT（図3）は、混合室Rの断面の直径DR（図3）よりも小さく、かつ被混合物導入口IN1の直径DIN1よりも大きく設定されている。被混合物導入口IN2の開口面積（被混合物導入口IN2の直径DIN2（図3））は、被混合物C1，C2の所望の混合比などに応じて適宜決定される。
【００２３】
本発明の混合ノズル10において、被混合物導入口IN1の直径DIN1（図3）を具体的にどの程度に設定するのかは、混合ノズル10の用途などによっても異なり、特に限定されない。しかし、混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとする場合には、直径DIN1は、通常、30mm以下とされる。直径DIN1は、20mm以下であると好ましく、15mm以下であるとより好ましく、10mm以下であるとさらに好ましい。直径DIN1は、通常、1mm以上、好ましくは、2mm以上とされる。被混合物導入口IN1の上流側は、ストレートに形成しても（直径DIN1よりも大きな内径を有するストレート状の管路としても）よいが、本実施態様の混合ノズル10においては、図3に示すように、テーパー状に形成しており、被混合物導入口IN1に近づくにつれて被混合物C1の流速が徐々に速くなるようにしている。
【００２４】
また、被混合物導入口IN2の直径DIN2（図3）は、既に述べた通り、被混合物C1，C2の所望の混合比などに応じて適宜決定されるため、特に限定されない。しかし、混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとし、被混合物導入口IN1の直径DIN1を上記の範囲程度とする場合には、直径DIN2は、通常、30mm以下とされる。直径DIN2は、20mm以下であると好ましく、10mm以下であるとより好ましく、5mm以下であるとさらに好ましい。直径DIN2は、通常、0.5mm以上、好ましくは、1mm以上とされる。
【００２５】
さらに、混合物噴射口OUTの直径DOUT（図3）は、被混合物導入口IN1の直径DIN1よりも大きく、混合室Rの直径DRよりも小さければ特に限定されない。しかし、混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとし、被混合物導入口IN1，IN2の直径DIN1，DIN2を上記の範囲程度とする場合には、直径DOUTは、通常、直径DIN1よりも0.5mm以上大きく設定される。直径DOUTは、直径DIN1よりも1mm以上大きくすると好ましく、1.5mm以上大きくすると好ましい。一方、直径DOUTは、通常、混合室Rの直径DRよりも0.5mm以上、好ましくは1mm以上小さく設定される。
【００２６】
さらにまた、混合室Rの直径DR（図3）は、混合物噴射口OUTの直径DOUTよりも大きければ特に限定されない。特に、直径DRの上限に特に制限はない。しかし、混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとし、被混合物導入口IN1，IN2の直径DIN1，DIN2や混合物噴射口OUTの直径DOUTを上記の範囲程度とする場合には、直径DRは、通常、50mm以下、好ましくは40mm以下、より好ましくは30mm以下とされる。
【００２７】
そして、円筒形状の混合室Rの中心軸に沿った方向の長さLR（図3）も、混合ノズル10の用途や、直径DIN1，DIN2，DOUT，DRなどとの兼ね合いによって異なり、特に限定されない。しかし、長さLRを短くしすぎると、混合室Rで渦流が発生しにくくなり、被混合物C1，C2が混合室R内で十分に混合しにくくなるおそれがある。このため、混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとし、被混合物導入口IN1，IN2の直径DIN1，DIN2や混合物噴射口OUTの直径DOUTや混合室Rの直径DRを上記の範囲程度とする場合には、長さLRは、通常、0.5mm以上とされる。混合室Rの長さLRは、1mm以上であると好ましく、2mm以上であるとより好ましい。一方、混合室Rの長さLRを長くすると、混合室Rで渦流が発生しやすくなり、被混合物C1，C2が混合しやすくなるものの、混合ノズル10の寸法が大きくなり、本発明の構成を採用する意義が低下してしまう。このため、長さLRは、通常、30mm以下とされる。混合室Rの長さLRは、20mm以下であると好ましく、10mm以下であるとより好ましい。
【００２８】
ところで、図1〜3の混合ノズル10は、2つの被混合物導入口IN1，IN2が設けられ、2種の被混合物C1，C2を混合するものとなっていたが、本発明の混合ノズル10には、3個以上の被混合物導入口を設けることも可能である。これにより、混合ノズル10で3種以上の被混合物を混合することが可能になる。
【００２９】
図4は、他の実施態様の混合ノズル10における混合室Rの周辺を拡大した状態を示した断面図である。図4の混合ノズル10は、円筒形状に形成された混合室Rにおける各面に、第一の被混合物導入口IN1と、第二の被混合物導入口IN2と、第三の被混合物導入口IN3と、混合物噴射口OUTとを設けたものとなっている。被混合物導入口IN3は、混合室Rの側周面（第二部材12の内周面）に設けられており、流体又は粉体からなる第三の被混合物C3を混合室R内へ導入するためのものとなっている。被混合物導入口IN3は、混合室Rにおける後端面や前端面における被混合物導入口IN1や混合物噴射口OUTが設けられていない位置に設けてもよい。被混合物導入口IN1，IN2のように、混合室Rの内面に複数の被混合物導入口を設ける場合には、該複数の被混合物導入口を混合室Rの中心軸に対して回転対称に配すると好ましい。図4の混合ノズル10においても、被混合物導入口IN1，IN2は、混合室Rの中心軸に対して回転対称に配している。被混合物導入口IN3の直径は、特に限定されないが、通常、被混合物導入口IN2と同程度とされる。
【００３０】
図4の混合ノズル10において、被混合物導入口IN1，IN2，IN3から導入する被混合物C1，C2，C3の種類は、混合ノズル10の用途などに応じて異なるため特に限定されず、各種の流体（気体又は液体）や粉体を採用することができる。例えば、被混合物C1を空気、被混合物C2を水、被混合物C3を油とすることなども可能である。このように、被混合物C1，C2，C3を空気、水、油とした場合には、混合ノズル10の混合物噴射口OUTから空気と水と油の混合物Cが霧状に噴射されるようになり、混合物噴射口に火をつることができるようになるので、混合ノズル10をバーナーとして利用することもできるようになる。この場合において、混合室Rに、さらに第四の被混合物導入口（図示省略）や第五の被混合物導入口（図示省略）を設けて、それらの混合物導入口からチタニウムや銅などの金属粉末を混合するようにすれば、炎の色を調節することもできるようになる。したがって、混合ノズル10で様々な色の炎を燃やすことができるようになる。本発明の混合ノズル10は、店舗やイベント会場などで炎を燃やすためのバーナーとしての用途も期待される。
【００３１】
図4の混合ノズル10についてさらに詳しく説明する。図4の混合ノズル10は、第三部材13の前面における混合物噴射口OUTの周囲から混合物Cの噴射方向へ突出する第一のスリーブ13aが形成されたものとなっている。このようなスリーブ13aを設けることによって、被混合物C1，C2，C3の流速を遅くした場合であっても、被混合物C1，C2，C3が十分に混合されるようになることを確認した。スリーブ13aの突出長さは、特に限定されないが、短すぎると、スリーブ13aを設ける意義が低下するし、長すぎると、混合ノズル10の小型化が困難になる。このため、スリーブ13aの長さは、通常、0.5〜30mm、好ましくは、1〜10mmとされる。
【００３２】
また、図4の混合ノズル10においては、第一のスリーブ13aの周壁に、該周壁を内外に貫通する貫通孔Hを形成している。この貫通孔Hを設けることにより、混合物Cがスリーブ13aを通り抜ける際に、スリーブ13aの外周部に存在する流体がスリーブ13a内に吸い込まれるようになり、混合物Cをより確実に混合することが可能になる。貫通孔Hの個数や配置は、特に限定されないが、通常、2〜10個程度の貫通孔Hをスリーブ13aの中心軸に対して回転対称となるように配する。
【００３３】
さらに、図4の混合ノズル10においては、第一部材11の前面における第一の被混合物導入口IN1の周囲から混合室Rの中心へ向かって突出する第二のスリーブ11aが形成されている。このようなスリーブ11aを設けることによって、被混合物C1，C2，C3の流速を遅くした場合であっても、被混合物C1，C2，C3が十分に混合されるようになることを確認した。スリーブ11aの突出長さは、混合室Rの寸法などによっても異なり、特に限定されないが、短すぎると、スリーブ11aを設ける意義が低下するし、長すぎると、混合室Rがスリーブ11aによって分断された状態となり、被混合物C1，C2，C3を十分に混合することができなくなるおそれがある。このため、スリーブ11aの長さは、通常、0.5mm以上、好ましくは、1mm以上の範囲で、スリーブ11aの前端（先端）が混合室Rの側周面に設けられた被混合物導入口IN2，IN3よりも後方（混合室Rから見て被混合物導入口IN1側）となるように設定すると好ましい。
【実施例１】
【００３４】
本発明の混合ノズル10の性能を評価するために、図1に示す混合ノズル10の第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1を4mm、第二の被混合物導入口IN2の直径DIN2を2mmで固定し、混合物噴射口OUTの直径DOUT及び混合室Rの直径DRをそれぞれ変化させた場合における混合物噴射口OUTからの気泡の発生状態を観察する実験を行った。混合室Rの長さLRは、4mmで一定である。
【００３５】
この実験は、混合ノズル10における第一の被混合物導入口IN1と第二の被混合物導入口IN2のそれぞれにチューブを接続し、水槽内に溜めた水道水の中に混合ノズル10を浸漬することによって行った。被混合物導入口IN1に接続したチューブの反対側の口は水ポンプに接続し、被混合物導入口IN2に接続したチューブの反対側の口は水槽外の大気中へ配した。この状態で、被混合物導入口IN1から混合室Rには被混合物C1として水道水を、被混合物導入口IN2から混合室Rには被混合物C2として空気を導入した。
【００３６】
直径DOUTは、図5に示すように、使用する第三部材13を切り替えることにより、3mm、4mm、5mm、6mm、7.5mm、8.5mmと変化させた。直径DRは、図5に示すように、使用する第二部材12を切り替えることにより、4mm、6mm、8mm、10mm、15mm、25mm（25mmの場合は第二部材12を使用しない。）と変化させた。また、第一の被混合物導入口IN1から混合室R内に導入される第一の被混合物C1（水道水）の流量（以下、Q1とする。）は、200cc/s（流速で約16m/s）で一定とした。一方、第二の被混合物導入口IN2から混合室R内に導入される第二の被混合物C2（空気）の流量は、自然吸入によるものであるため、不明である。
【００３７】
気泡の発生状態は、目視により評価を行った。下記表1にこの実験結果を示す。下記表1において、「◎」印は、混合物噴射口OUTから大量の気泡が連続的に発生したことを、「○」印は、混合物噴射口OUTから大量ではないものの気泡が連続的に発生したことを、「△」印は、混合物噴射口OUTから気泡が連続的にではなく間歇的に発生したことを、「▲」印は、流量Q1が200cc/sでは混合物噴射口OUTから気泡が殆ど又は全く発生しなかったものの流量Q1を多くすると気泡が発生したことを、「×」印は、流量Q1が200cc/sである場合だけでなくそれよりも多くなっても混合物噴射口OUTから気泡が殆ど又は全く発生しなかったことを意味している。「−」印は、実験そのものを行っていないことを意味している。実験を行った29種類の組み合わせ（直径DOUTと直径DRの組み合わせ）のうち、下記表1において網掛けのハッチングで示した16種類の組み合わせは、本発明の混合ノズル10の技術的範囲に含まれる組み合わせである。
【００３８】
参考までに、実験途中の様子を撮影したものを図6〜9に示す。図6は、混合物噴射口OUTの直径DOUTを4mmに設定し、混合室Rの直径DRを4mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。図7は、混合物噴射口OUTの直径DOUTを5mmに設定し、混合室Rの直径DRを6mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。図8は、混合物噴射口OUTの直径DOUTを5mmに設定し、混合室Rの直径DRを100mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。図9は、混合物噴射口OUTの直径DOUTを6mmに設定し、混合室Rの直径DRを8mmに設定した本発明の混合ノズルを水槽内で使用した状態を撮影した写真である。図6〜9において、水槽に貼られたテープに記載されている「D2」は混合物噴射口OUTの直径DOUTに相当し、「D3」は混合室Rの直径DRに相当する。
【００３９】
【表１】
2010179242.tif 000003
【００４０】
上記表1の実験結果から、混合物噴射口OUTの直径DOUTを、第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1以下である3mmと4mmとした場合においては、混合室Rの直径DRにかかわらず、気泡が発生しないことが分かった（図6を参照。）。これは、直径DOUTを直径DIN1よりも小さくすると、混合室R内に導入された第一の被混合物C1が混合物噴射口DOUTから導出されにくくなって混合室R内の圧力が低下しにくくなり、第二の被混合物C2が混合室R内へ吸い出されにくくなったためと推測される。実験では、混合室R内の水道水が被混合物導入口IN2から逆流する様子も伺えた。
【００４１】
また、上記表1の実験結果から、混合物噴射口OUTの直径DOUTと混合室Rの直径DRとを等しくした場合には、直径DOUTを直径DIN1（4mm）よりも大きな6mmとしても、気泡が発生しないことが分かった（上記表1における直径DOUTが6mmで直径DRが6mmである欄を参照。）。これは、直径DOUTと直径DRを等しくして、混合室Rから混合物噴射口OUTにかけてストレートに形成すると、気泡を発生させるような渦流が混合室R内に発生しにくくなるためと推測される。
【００４２】
これに対し、混合物噴射口OUTの直径DOUTを、第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1（4mm）よりも1mm大きい5mmとした場合には、混合室Rの直径DRを6mm、8mm、10mm、15mm、25mmのいずれに設定した場合であっても、気泡が発生することが分かった（図7及び図8を参照。）。これは、直径DOUTを直径DIN1よりも大きくしたことによって、混合室R内の圧力が低下しやすくなり、第二の被混合物C2が混合室R内へ吸い出されやすくなるとともに、直径DOUTを直径DRよりも小さくしたことによって、気泡を発生させるような渦流が混合室R内に発生しやすくなったためと推測される。ただし、直径DOUTを5mmとした場合において、直径DRを6mm、8mm、25mmに設定したときには、気泡が連続的に発生したものの、直径DRを10mm、15mmに設定したときには、気泡の発生が間歇的であった。このような現象が発生した理由については不明である。
【００４３】
また、混合物噴射口OUTの直径DOUTを、第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1（4mm）よりも2mm大きい6mmとした場合には、混合室Rの直径DRを8mm、10mm、15mm、25mmのいずれに設定した場合であっても、気泡が連続的に発生することが分かった（図9を参照）。直径DOUTを6mmにしたときの気泡の発生量は、直径DOUTを5mmにしたときの気泡の発生量よりも多かった。
【００４４】
さらに、混合物噴射口OUTの直径DOUTを、第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1（4mm）よりも3.5mm大きい7.5mmとした場合には、混合室Rの直径DRを8mm、10mm、15mm、25mmのいずれに設定した場合であっても、気泡が発生することが分かった。ただし、いずれの場合においても、気泡の発生は連続的ではなく、間歇的となった。これは、直径DOUTが直径DIN1よりも大きくなりすぎると、第一の被混合物導入口IN1から導入された第一の被混合物C1が第三部材13の内面で跳ね返りにくくなり、気泡を発生させるような渦流が混合室R内に発生しにくくなるためと推測される。しかし、直径DOUTを7.5mmとした場合であっても、第一の被混合物C1の流量Q1を200cc/sよりも多くすると、気泡が連続的に発生するようになった。
【００４５】
さらにまた、混合物噴射口OUTの直径DOUTを、第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1（4mm）よりも4.5mm大きい8.5mmとした場合には、混合室Rの直径DRを10mm、15mm、25mmのいずれに設定した場合であっても、気泡が発生しなかった。しかし、直径DOUTを8.5mmとした場合であっても、第一の被混合物C1の流量Q1を200cc/sよりも多くすると、気泡が連続的に発生するようになった。このような現象は、直径DOUTを3mmや4mmに設定した場合には、見られなかった。
【００４６】
そして、上記表1における気泡が発生した全ての場合において、第二の被混合物導入口IN2に接続されているチューブを細くして、第二の被混合物C2の流量Q2を減少させると、気泡の寸法が小さくなる現象も観察された。
【００４７】
以上の実験結果から、混合物噴射口OUTの直径DOUTを第一の被混合物導入口IN1の直径よりも大きく、かつ混合室Rの直径DRよりも小さくすると、気泡の発生に有利であることが分かった。また、本発明の混合ノズル10が、マイクロバブルなど、寸法の小さな気泡を好適に発生できるものであることも分かった。
【実施例２】
【００４８】
続いて、第一の被混合物導入口IN1から混合室R内に導入される第一の被混合物C1の流量Q1が気泡の発生状態に及ぼす影響を調べるために、図1に示す混合ノズル10の第一の被混合物導入口IN1の直径DIN1を4mm、第二の被混合物導入口IN2の直径DIN2を2mm、混合物噴射口OUTの直径DOUTを6mm、混合室Rの直径DRを8mmで固定し、流量Q1を変化させた場合における混合物噴射口OUTからの気泡の発生状態を観察する実験を行った。その他の条件は、実施例1における場合と同一である。下記表2にこの実験結果を示す。下記表2における「◎」印、「○」印、「△」印の意味は、実施例1における上記表1のものと同じであり、「×」印は、混合物噴射口OUTから気泡が殆ど又は全く発生しなかったことを意味している。
【００４９】
【表２】
2010179242.tif 000004
【００５０】
上記表2の実験結果から、第一の被混合物導入口IN1から混合室R内に導入される第一の被混合物C1の流量Q1を少なく（第一の被混合物C1の流速（V1とする。）を小さく）すると、気泡が発生しにくくなることが分かった。これは、流速V1を小さくすると、気泡を発生させるような渦流が混合室R内に発生しにくくなるためと推測される。一方、上記表2中には示していないが、流速V1を16m/sより速く（流量Q1を200cc/sより多く）した場合には、実験可能な範囲では、混合物噴射口OUTから大量の気泡が連続的に発生することには変わらなかった。
【００５１】
以上の実験結果から、本発明の混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとして気泡を発生しようとした場合には、第一の被混合物C1の流速は、少なくとも4m/s以上とすればよいことが分かった。流速V1は、5m/s以上であると好ましく、6m/s以上とするとより好ましく、7m/s以上とするとさらに好ましい。
【００５２】
また、本発明の混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとして気泡を連続的に発生しようとした場合には、第一の被混合物C1の流速は、少なくとも8m/s以上とすればよいことも分かった。流速V1は、9m/s以上であると好ましく、10m/s以上とするとより好ましい。流速V1は、11m/s以上とするとさらに好ましい。
【００５３】
さらに、本発明の混合ノズル10を、浴槽や水槽に設置するマイクロバブル発生装置のノズルなど、比較的小型なものとして大量の気泡を連続的に発生しようとした場合には、第一の被混合物C1の流速は、少なくとも16m/s以上とすればよいことも分かった。流速V1は、20m/s以上であると好ましく、25m/s以上とするとより好ましく、30m/s以上とするとさらに好ましい。一方、流速V1の上限に特に制限はないが、流速V 1は、通常、200m/s以下、現実には100m/s以下とされる。
【符号の説明】
【００５４】
10  混合ノズル
11  第一部材
11a  第二のスリーブ
12  第二部材
13  第三部材
13a  第一のスリーブ
C  混合物
C1  第一の被混合物
C2  第二の被混合物
C3  第三の被混合物
DIN1  第一の被混合物導入口の直径
DIN2  第二の被混合物導入口の直径
DOUT  混合物噴射口OUTの直径
DR  混合室Rの直径
IN1  第一の被混合物導入口
IN2  第二の被混合物導入口
IN3  第三の被混合物導入口
LR  混合室の長さ
OUT  混合物噴射口
R  混合室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010179242.tif 000009
【図６】
2010179242.tif 000010
【図７】
2010179242.tif 000011
【図８】
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【図９】
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