(57)【要約】【課題】マイクロバブルを発生させるためのもので、従来品より簡易な構成で且つ小型化も可能なループ流式バブル発生ノズルを得る。【解決手段】ループ流式バブル発生ノズル１０は、外部と内部とを連通させて、気体を流入させるための気体流入孔１ａを側部に有する筒状部材１と、筒状部材１の一端を塞ぐように設けられ、中央に噴出孔２ａを有する円盤部材２と、筒状部材１の内部途中を塞ぐように設けられ、中央に加圧液体を供給するための液体供給孔３ａを有する円盤部材３とを備えている。そして、気液ループ流式攪拌混合室４は、筒状部材１、円盤部材２及び円盤部材３で囲まれてなる略円柱型の空間である。【選択図】図３
2008119623.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧された液体が供給される液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記液体供給孔及び前記気体流入孔から流入した液体及び気体を、ループ状の流れによって撹拌混合する気液ループ流式攪拌混合室と、前記気液ループ流式攪拌混合室において混合された液体と気体との混合流体が噴出する噴出孔とを備え、
前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記液体供給孔、前記気体流入孔、及び、前記噴出孔のみと連通しており、
前記噴出孔の径が前記液体供給孔の径よりも大きく形成されており、
前記液体供給孔の中心軸と前記噴出孔の中心軸とが略一致していることを特徴とするループ流式バブル発生ノズル。
【請求項２】
前記気液ループ流式攪拌混合室が、略円柱型空間であることを特徴とする請求項１記載のループ流式バブル発生ノズル。
【請求項３】
前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記噴出孔側から前記液体供給孔側にかけて拡径している略三角錐型空間であることを特徴とする請求項１記載のループ流式バブル発生ノズル。
【請求項４】
前記気液ループ流式攪拌混合室の内壁の少なくとも一部に凹凸形状が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のループ流式バブル発生ノズル。
【請求項５】
前記噴出孔の外側に設けられ、前記噴出孔から外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間を内部に有する部材を備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のループ流式バブル発生ノズル。
【請求項６】
前記噴出孔の径と前記液体供給孔の径との比が、２：１〜３：１の範囲内にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のループ流式バブル発生ノズル。
【請求項７】
前記液体供給孔から供給される液体の供給方向に対する、前記気液ループ流式攪拌混合室における断面が略円形であり、
前記気液ループ流式攪拌混合室の周面に外部と連通する孔を有しており、
前記孔が、前記周面の接線と平行な方向に開口されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のループ流式バブル発生ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バブル（マイクロバブルを含む）を発生させることが可能なループ流式バブル発生ノズルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、下記特許文献１、２で開示されているように、バブルを発生させることができるノズルとしてエジェクターノズルがある。なお、下記特許文献１のエジェクターノズルにおいては、気泡群の８０％以上が直径１０〜２００μｍで、全気泡群の平均直径が１００〜１５０μｍ程度の気泡を供給できるものである（下記特許文献１の段落００５３参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２９２８２２号公報
【特許文献２】特開２０００−１６６７８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載のエジェクターノズルにおいては、全気泡群の平均直径を１００μｍ未満とすることができるものではない。また、上記特許文献２に記載のエジェクターノズルにおいても同様であると考えられる。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、平均直径が１００μｍ未満のバブル、特に、平均直径が２０μｍ以下のマイクロバブルをも発生させることができるとともに、従来品より簡易な構成で且つ小型化も可能なループ流式バブル発生ノズルを提供することである。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００６】
（１）  本発明のループ流式バブル発生ノズルは、加圧された液体が供給される液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記液体供給孔及び前記気体流入孔から流入した液体及び気体を、ループ状の流れによって撹拌混合する気液ループ流式攪拌混合室と、前記気液ループ流式攪拌混合室において混合された液体と気体との混合流体が噴出する噴出孔とを備え、前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記液体供給孔、前記気体流入孔、及び、前記噴出孔のみと連通しており、前記噴出孔の径が前記液体供給孔の径よりも大きく形成されており、前記液体供給孔の中心軸と前記噴出孔の中心軸とが略一致している。
【０００７】
上記（１）の構成によれば、液体供給孔を介して液体を気液ループ流式攪拌混合室に供給し、噴出孔から混合流体を噴出させている際、気液ループ流式攪拌混合室内において、気体を含んだ液体のループ状の流れ（「ループ流れ」又は「ループ流」と表現することがある）を発生させることができる。ここで、ループ流れとは、液体供給孔から噴出孔へ向う液体の周囲に沿って流れた後、噴出孔付近で反転して気液ループ流式攪拌混合室の内壁に沿って流れ、再び、液体供給孔から供給された液体の周囲に沿って流れるという一連の流れのことをいう。なお、発生するループ流れの速度は、液体や気体の供給量によって、低速から高速まで、ある程度コントロールできる。したがって、液体や気体の供給量を調整し、さらにループ流れの速度を増加させることで、高速ループ流れを形成することもできる。また、気液ループ流式攪拌混合室内は負圧となっているので、気体流入孔から気体が流入してくるとともに、噴出孔の径が液体供給孔の径よりも大きく形成されていることから、噴出孔において、噴出孔の内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は／及び外部液体が気液ループ流式攪拌混合室に流入してくる（外部環境によって、外部気体又は／及び外部液体が流入してくる。）。ここで、（ａ）気体流入孔から流入してきた気体は、気体流入孔の気液混合ループ流式攪拌室側端部で剪断されることによって細分化され、（ｂ）ループ流れにおいて撹拌、剪断されながら、（ｃ）一部が液体供給孔から供給された液体と衝突した際の乱流の発生によりさらに細分化され、噴出孔から噴出される。（ｄ）なお、噴出孔から気液混合ループ流式攪拌室内に流入してくる外部気体又は外部液体によって、ループ流れ中の気体は、さらに細分化されることになる。これらの（ａ）〜（ｄ）の工程で微細化される気泡発生のメカニズムが、ループ流式バブル発生ノズルの特徴であり、他のノズルにない優れた点である。したがって、上記（１）の構成によれば、簡易な構成でありながら、平均直径が１００μｍ未満のバブル、特に、平均直径が２０μｍ以下のマイクロバブルをも発生させることができるループ流式バブル発生ノズルを提供できる。また、簡易な構成であるので、小型化が可能なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。
【０００８】
（２）  上記（１）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室が、略円柱型空間であることが好ましい。
【０００９】
（３）  別の観点として、上記（１）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室が、前記噴出孔側から前記液体供給孔側にかけて拡径している略三角錐型空間であることが好ましい。
【００１０】
上記（２）又は（３）の構成によれば、ループ流れを容易に形成することができ、確実に上記（１）の効果を奏することができる。特に、上記（３）の構成によれば、高速ループ流れをより速くすることができ、より気液ループ流式攪拌混合室内の気体を細分化できる。
【００１１】
（４）  上記（１）〜（３）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記気液ループ流式攪拌混合室の内壁の少なくとも一部に凹凸形状が形成されていることが好ましい。
【００１２】
上記（４）の構成によれば、ループ流れをしている液体と気体との混合流体が凹凸形状に衝突し、局部的、部分的に多くの渦流や乱流が発生するので、さらに気液ループ流式攪拌混合室内の気体を剪断でき、微細化できる。
【００１３】
（５）  上記（１）〜（４）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記噴出孔の外側に設けられ、前記噴出孔から外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間を内部に有する部材を備えていることが好ましい。
【００１４】
上記（５）の構成によれば、さらに高速のループ流れを形成できるとともに、噴出孔からの噴出の勢いを向上させることができる。
【００１５】
（６）  上記（１）〜（５）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記噴出孔の径と前記液体供給孔の径との比が、２：１〜３：１の範囲内あることが好ましい。
【００１６】
上記（６）の構成によれば、噴出孔において、確実に、噴出孔の内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は／及び外部液体を気液ループ流式攪拌混合室に流入させることができる。
【００１７】
（７）  上記（１）〜（６）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記液体供給孔から供給される液体の供給方向に対する、前記気液ループ流式攪拌混合室における断面が略円形であり、前記気液ループ流式攪拌混合室の周面に外部と連通する孔を有しており、前記孔が、前記周面の接線と平行な方向に開口されていることが好ましい。
【００１８】
上記（７）の構成によれば、上記ループ流の他に、前記気液ループ流式攪拌混合室における周面に沿って流れる旋回流を発生させることができ、前記液体供給孔から供給される液体の供給方向に対して、ループ流の流れ方向を傾斜させることができる。その結果として、ループ流の一周当りの距離を長くすることができることから、ループ流における気体の剪断の機会が多くなるので、より気液ループ流式攪拌混合室内の気体を細分化できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
＜第１実施形態＞
以下、図面を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図１は、（ａ）が本発明の第１実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のI−I矢視断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル１０は、外部と内部とを連通させて、気体を流入させるための気体流入孔１ａを側部に有する筒状部材１と、筒状部材１の一端を塞ぐように設けられ、中央に噴出孔２ａを有する円盤部材２と、筒状部材１の内部途中を塞ぐように設けられ、中央に加圧された液体（圧力が少しでも加えられている状態の液体。以下では、「加圧液体」とすることがある。）を供給するための液体供給孔３ａを有する円盤部材３とを備えている。そして、気液ループ流式攪拌混合室４は、筒状部材１、円盤部材２及び円盤部材３で囲まれてなる略円柱型の空間である。また、筒状部材１、円盤部材２及び円盤部材３には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などの金属、樹脂、木、ガラス、セラミック、陶磁器などを用いることができるが、固体材料であればどのようなものを用いてもかまわない。また、部品毎に、適材適所の素材を選択してもよい。なお、樹脂、ガラス、セラミックスなどを選択すれば、腐食に強いので、ループ流式バブル発生ノズル６０を長寿命化できる。
【００２１】
液体供給孔３ａの中心軸と噴出孔２ａの中心軸とが略一致するとともに、気体流入孔１ａの中心軸と液体供給孔３ａの中心軸とが略交差するように、各孔は設けられている。なお、一変形例として、噴出孔２ａには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔２ａを穴開けした際の粗い螺旋加工痕でもよい。また、他の変形例として、気体流入孔は２つ以上あってもよい。また、気体流入孔１ａの中心軸と液体供給孔３ａの中心軸とは、必ずしも略交差していなくともよい。
【００２２】
また、液体供給孔３ａは、噴出孔２ａより径が小さくなるように形成されている。具体的には、噴出孔２ａの径と液体供給孔３ａの径との比が２：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔３ａ及び噴出孔２ａは形成されている。なお、噴出孔２ａの径と液体供給孔３ａの径との比は、液体の圧力、粘度、液体供給孔から噴出孔までの距離（攪拌部の容積）、または、噴出孔から噴出する液体の運動状態（直線運動と旋回運動）などを考慮して決定される。例えば、液体供給孔３ａと水道管とを接続し、水道水（０．１５ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ程度）を加圧された液体として用いる場合には、噴出孔２ａの径と液体供給孔３ａの径との比は、２．５：１程度とすればよい。
【００２３】
気液ループ流式攪拌混合室４は、液体供給孔３ａ及び気体流入孔１ａから流入した液体及び気体を混合するための空間である。そして、気液ループ流式攪拌混合室４の内壁には、凹凸形状（例えば、いわゆる鮫肌又はセラミックの溶射肌と同様のものや、単なる突起形状など）が形成されているが、内壁全体に施されている必要はなく、一部に形成されているだけでもかまわない。
【００２４】
次に、図２及び図３を用いて、ループ流式バブル発生ノズル１０の作用について説明する。図２は、図１のループ流式バブル発生ノズル１０と、ループ流式バブル発生ノズル１０の液体供給孔３ａに接続された液体用供給管５と、ループ流式バブル発生ノズル１０の気体流入孔１ａに接続された気体用供給管６と、外部気体の流入量を調整するための絞り弁７とを示した図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズル１０のみ、概略断面図で示している。また、気体用供給管６の一端は外気を取り込めるようになっており、気体用供給管６のループ流式バブル発生ノズル１０側端部における内部には、バブルを安定して発生させることができるように、逆止弁６ａが設けられている。図３は、図２において、液体用供給管から液体が供給された際のループ流式バブル発生ノズルにおけるバブルの発生模式図である。
【００２５】
まず、液体用供給管５から液体供給孔３ａを介して、加圧液体を気液ループ流式攪拌混合室４に供給する。このとき、図２の液体供給孔３ａと噴出孔２ａとを結ぶ線上に沿って流れた後、加圧液体の一部が噴出孔２ａからが拡がりながら噴出するとともに、加圧液体の残りが高速ループ流れ（図２の気液ループ流式攪拌混合室４内の略楕円状部分）を形成する。このとき、加圧液体の一部によりさらに高速ループ流れの速度が増加する。また、気液ループ流式攪拌混合室４内は負圧となっているので、気体用供給管６から気液ループ流式攪拌混合室４内に気体が流入してくる。気体流入孔１ａから流入してきた気体は、（１）気体流入孔１ａの気液ループ流式攪拌混合室４側端部で剪断され、（２）高速ループ流れにおいて撹拌、剪断され、（３）気液ループ流式攪拌混合室４内壁の凹凸形状と衝突し、（４）途中で一部が液体供給孔３ａから供給された加圧液体と衝突した際に発生した乱流によりさらに細分化され、（５）噴出孔２ａにおいて、流入してきた外部気体及び／又は外部液体と衝突し、さらに微細化され、バブル又は／及びマイクロバブルを含む混合流体として噴出孔２ａから噴出される。これらのような一連の作用によって、図３の模式図に示すようなバブル又は／及びマイクロバブルが、次から次へと連続的に発生する。
【００２６】
また、噴出孔２ａの径が液体供給孔３ａの径よりも大きく形成されていることから、噴出孔２ａにおいて、噴出孔２ａの内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は／及び外部液体が気液ループ流式攪拌混合室４に流入してくる（外部環境によって、外部気体又は／及び外部液体が流入してくる。）。ここで、噴出孔２ａから気液ループ流式攪拌混合室４内に流入してくる外部気体又は外部液体と衝突して、高速ループ流れにおける気体は、さらに細分化されることになる。
【００２７】
このように、気液ループ流式攪拌混合室４内の混合流体における気体を細分化した上で、噴出孔２ａからマイクロバブルを含んだ混合流体を噴出する。
【００２８】
なお、マイクロバブルの径及び発生量は、液体供給孔３ａから供給される液体圧と、気体流入孔１ａから流入する気体量で決まるが、２０μｍ以下のマイクロバブルが必要な場合は、流入する気体量を極力少なくすればよい。このとき、噴出孔２ａから噴出する混合流体の速度は遅くなる。これは、高速ループ流れにおける混合流体がほとんど液体となり、液体供給孔３ａから供給される加圧液体の速度が、高速ループ流れにおける混合流体との衝突による抵抗及び乱流が原因で、遅くなってしまうからである。
【００２９】
上記構成のループ流式バブル発生ノズル１０によれば、上述のような作用を有しているので、簡易な構成でありながら、従来と同等以下（２０μｍ以下）の径のマイクロバブルを発生させることができる。また、簡易な構成であるので、小型化が可能なループ流式バブル発生ノズルとすることができる。
【００３０】
また、気液ループ流式攪拌混合室４が略円柱型空間であるので、高速ループ流れを容易に形成することができ、上述の作用を容易に得ることができる。
【００３１】
また、気液ループ流式攪拌混合室４の内壁に凹凸形状が形成されているので、高速ループ流れをしている液体と気体との混合流体が凹凸形状に衝突するので、さらに気液ループ流式攪拌混合室４内の気体を細分化できる。
【００３２】
なお、上述したループ流式バブル発生ノズル１０の作用では、加圧液体を液体供給口３ａから気液ループ流式攪拌混合室４に供給した場合について説明したが、これに限られず、水道水を供給しても、マイクロバブルを発生できる。
【００３３】
＜第１実施形態の変形例＞
次に、本発明の第１実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図４は、本発明の第１実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図５は、図４のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第１実施形態の符号１〜７と同様の部分については、１１〜１７の符号をふり、その説明を省略することがある。
【００３４】
本変形例のループ流式バブル発生ノズル２０は、噴出孔１２ａの外側に、噴出孔１２ａから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間１８を内部に有する部材１７を備えている点で、第１実施形態と異なっている。
【００３５】
ループ流式バブル発生ノズル２０の作用は、ほぼ第１実施形態と同様であるが、部材１７を設けているので、噴出孔１２ａの外部側周辺の流れ（噴出孔１２ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部気体の流入）を安定させることができる。
【００３６】
したがって、本変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔１２ａからの噴出の勢いを向上させることができる。
【００３７】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図６は、本発明の第２実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図７は、図６のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第１実施形態の符号１〜３、５〜７と同様の部分については、２１〜２３、２５〜２７の符号をふり、その説明を省略することがある。
【００３８】
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル３０は、第１実施形態の気液ループ流式攪拌混合室４に代えて、噴出孔２２ａ側から液体供給孔２３ａ側にかけて拡径している略三角錐型空間である気液ループ流式攪拌混合室２４としている点で、第１実施形態と異なっている。
【００３９】
ループ流式バブル発生ノズル３０の作用は、ほぼ第１実施形態と同様であるが、気液ループ流式攪拌混合室２４を、噴出孔２２ａ側から液体供給孔２３ａ側にかけて拡径している略三角錐型空間としているので、高速ループ流れの形状が気液ループ流式攪拌混合室２４の内壁に沿った形状となっており、第１実施形態の気液ループ流式攪拌混合室４の場合よりも、高速ループ流れをより速くすることができる。その結果として、より気液ループ流式攪拌混合室２４内の気体を細分化することができる。
【００４０】
したがって、本実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができると共に、より径の小さいマイクロバブルを発生することができるループ流式バブル発生ノズル３０を提供できる。
【００４１】
＜第２実施形態の変形例＞
次に、本発明の第２実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図８は、本発明の第２実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。図９は、図８のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第１実施形態の符号１〜３、５〜７と同様の部分については、３１〜３３、３５〜３７の符号をふり、その説明を省略することがある。
【００４２】
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル４０は、噴出孔３２ａの外側に、噴出孔３２ａから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間３８を内部に有する部材３７を備えている点で、第２実施形態と異なっている。
【００４３】
ループ流式バブル発生ノズル４０の作用は、ほぼ第２実施形態と同様であるが、部材３７を設けているので、噴出孔３２ａの外部側周辺の流れ（噴出孔３２ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部気体の流入）を安定させることができる。
【００４４】
したがって、本変形例によれば、第１実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔３２ａからの噴出の勢いを向上させることができる。
【００４５】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図１０は、（ａ）が本発明の第３実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のII−II矢視断面図である。図１１（ａ）は、図１０のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図、図１１（ｂ）は図１１（ａ）における外部連通孔における液体供給方向に対する断面図である。なお、簡便のため、ループ流式バブル発生ノズルのみ、概略断面図で示している。また、第１実施形態の符号１〜７と同様の部分については、４１〜４７の符号をふり、その説明を省略することがある。
【００４６】
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル５０は、筒状部材４１が気液ループ流式攪拌混合室４４の周面に外部と連通する外部連通孔４１ｂを有しており、この外部連通孔４１ｂが、気液ループ流式攪拌混合室４４の周面の接線と平行な方向に開口されている点で、第１実施形態と異なっている。
【００４７】
上記構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果の他に、以下の作用効果を奏する。即ち、第１実施形態と同様に、ループ流が発生する条件となっている際には、外部連通孔４１ｂから外部液体及び／又は外部気体が流入してくるので、ループ流の他に、気液ループ流式攪拌混合室４４における周面に沿って流れる旋回流を発生させることができ（図１１（ａ）（ｂ）参照）、液体供給孔４３ａから供給される液体の供給方向に対して、ループ流の流れ方向を傾斜させることができる。その結果として、ループ流の一周当りの距離を長くすることができることから、ループ流における気体の剪断の機会が多くなるので、より気液ループ流式攪拌混合室４４内の気体を細分化できる。
【００４８】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図１２は、（ａ）が本発明の第４実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のIII−III矢視断面図である。
【００４９】
図１２（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル６０は、筒状部材５１と、筒状部材５１の一端を塞ぐと共に、筒状部材５１の一端の側部周囲を覆うように形成された筒状の有底部材５２とを備えている。筒状部材５１は、外部と内部とを連通させて、気体を流入させるための気体流入孔５１ａを側部に複数有するとともに、内部途中を塞ぐように形成された円盤部の中央に液体供給孔５１ｂを１つ有している。有底部材５２は、底部中央に形成された噴出孔５２ａと、内周の壁面に沿って周方向に形成された溝部５２ｂと、溝部５２ｂの一部と外部とが連通するように形成され、気体用供給管（図示せず）の装着に使用される孔５２ｃとを有している。また、筒状部材５１における有底部材５２と反対側の端部は、液体用供給管（図示せず）などを装着できるように大口となっている。そして、気体流路５３は、溝部５２ｂと筒状部材５１外周壁とで形成される帯状空間であるとともに、気体流入孔５１ａの一端と接している。気液ループ流式攪拌混合室５４は、筒状部材５１及び有底部材５２で囲まれてなる略円柱型の空間である。
【００５０】
筒状部材５１及び有底部材５２には、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６などの金属、樹脂、木、ガラス、セラミックス、陶磁器などを用いることができるが、固体材料であればどのようなものを用いてもかまわない。また、部品毎に、適材適所の素材を選択してもよい。なお、樹脂、ガラス、セラミックスなど選択すれば、腐食に強いので、ループ流式バブル発生ノズル６０を長寿命化できる。
【００５１】
液体供給孔５１ｂの中心軸と噴出孔５２ａの中心軸とが略一致するとともに、気体流入孔１ａの中心軸と液体供給孔３ａの中心軸とが略交差するように、各孔は設けられている。なお、一変形例として、噴出孔５２ａには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔５２ａを穴開けした際の粗い螺旋加工痕でもよい。また、他の変形例として、気体流入孔は２つ以上あってもよい。また、気体流入孔５１ａの中心軸と液体供給孔５１ｂの中心軸とは、必ずしも略交差していなくともよい。
【００５２】
また、液体供給孔５１ｂは、噴出孔５２ａより径が小さくなるように形成されている。具体的には、噴出孔５２ａの径と液体供給孔５１ｂの径との比が２：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔５１ｂ及び噴出孔５２ａは形成されている。なお、噴出孔５２ａの径と液体供給孔５１ｂの径との比は、液体の圧力、粘度、液体供給孔から噴出孔までの距離（攪拌部の容積）、または、噴出孔から噴出する液体の運動状態（直線運動と旋回運動）などを考慮して決定される。例えば、液体供給孔５１ｂと水道管とを接続し、水道水（０．１５ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ程度）を加圧された液体として用いる場合には、噴出孔５２ａの径と液体供給孔５１ｂの径との比は、２．５：１程度とすればよい。
【００５３】
気液ループ流式攪拌混合室５４は、液体供給孔５１ｂ及び気体流入孔５１ａから流入した液体及び気体を混合するための空間である。そして、気液ループ流式攪拌混合室５４の内壁には、凹凸形状（例えば、いわゆる鮫肌又はセラミックの溶射肌と同様のものや、単なる突起形状など）が形成されているが、内壁全体に施されている必要はなく、一部に形成されているだけでもかまわない。
【００５４】
上記構成によれば、第１実施形態と同様の作用効果の他に、以下の作用効果を奏する。即ち、溝部５２ｂと筒状部材５１とにより気体流路５３が形成されるとともに、この気体流路５３に一端が接している気体流入孔５１ａが複数形成されているので、それぞれの気体流入孔５１ａに外部の気体を容易に流入させることができる。その結果として、それぞれの気体流入孔５１ａ他端（気液ループ流式攪拌混合室５４側の端部）において、ループ流による剪断が行われるので、第１実施形態のものに比べ、バブル発生効率を向上できる。
【００５５】
＜第４実施形態の変形例＞
次に、本発明の第４実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図１３は、本発明の第４実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。なお、第４実施形態における符号５１、５３、５４と同様の部分については、６１、６３、６４の符号をふり、その説明を省略することがある。
【００５６】
本実施形態のループ流式バブル発生ノズル７０は、有底部材６２が、噴出孔６２ａの外部側に、噴出孔６２ａから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間６５を内部に有する部分を有している点で、第４実施形態と異なっている。
【００５７】
ループ流式バブル発生ノズル７０の作用は、ほぼ第４実施形態と同様であるが、略三角錐型の空間６５を有しているので、噴出孔６２ａの外部側周辺の流れ（噴出孔６２ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部気体の流入）を安定させることができる。
【００５８】
したがって、本変形例によれば、第４実施形態と同様の効果を得ることができると共に、さらに高速のループ流れを形成できる。また、噴出孔６２ａからの噴出の勢いを向上させることができる。
【００５９】
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルについて説明する。図１４は、（ａ）が本発明の第５実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図である。
【００６０】
図１４に示すように、ループ流式バブル発生ノズル８０は、Ｔ字管７１と、Ｔ字管７１の直管部分の一端に固定される筒状部材７２と、気液ループ流式攪拌混合室７３とを備えている。
【００６１】
Ｔ字管７１は、直管部分と垂直に延設された筒状部７１ｃの内部空間からなる気体流入孔７１ａと、直管部分における筒状部材７２が固定される側と反対側に形成された液体供給孔７１ｂとを有している。筒状部７１ｃの外部側端部の周囲には、気体用供給管７６の端部を挟んで、ナット７８ａを用いて固定するための筒状部７１ｄが形成されている。液体供給孔７１ｂの外部には、液体用供給管７５の端部を挟んで、ナット７８ｂを用いて固定するため、筒状部７１ｃ及び筒状部７１ｄと同形状の筒状部７１ｅ及び筒状部７１ｆが形成されている。また、Ｔ字管７１における筒状部材７２が設けられる端部周囲には、ナット７８ｃを用いて筒状部材７２を固定するための筒状部７１ｇが形成されている。なお、図示していないが、筒状部７１ｄ、７１ｆ、７１ｇの外側周囲には、ネジ山が切られている。
【００６２】
筒状部材７２は、気液ループ流式攪拌混合室７３側端部に形成された噴出孔７２ａと、噴出孔７２ａの外部側に、噴出孔７２ａから外側の方向へ拡径している略三角錐型の空間７４を内部に有する部分とを有している。
【００６３】
気液ループ流式攪拌混合室７３は、気体流入孔７１ａと噴出孔７２ａとの間におけるＴ字管７１の内部からなる略円柱型の空間である。
【００６４】
気体用供給管７６の内部には、バブルを安定して発生させることができるように、逆止弁６ａが設けられている。また、気体用供給管７６には、外部気体の流入量を調整するための絞り弁７７が接続されている。
【００６５】
上記構成によれば、第１実施形態の変形例と同様の作用効果を奏することができる。また、Ｔ字管７１を用いることで、より安価なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。
【００６６】
なお、ここでは、筒状部材７２は、ナット７８ｃを用いてＴ字管７１に固定したが、これに限られず、接着したり、圧入したりして、固定してもよい。
【００６７】
なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や変形例に限定されるものではない。例えば、上記各実施形態や各変形例において、ループ流式バブル発生ノズルは、表面が樹脂で被覆された部材からなるもの、若しくは、樹脂だけで成形されたものであってもよい。これにより、海水などの劣悪な環境中においても、部材表面が樹脂で被覆されている、若しくは、ループ流式バブル発生ノズル自体が樹脂で成形されているので、腐食を防止できる。その結果として、使用寿命が長く、安価なループ流式バブル発生ノズルを提供できる。
【００６８】
また、第１実施形態において、筒状部材１と円盤部材２とが一体物であってもよいし、筒状部材１と円盤部材３とが一体物であってもよいし、筒状部材１と円盤部材２と円盤部材３とが一体物であってもよい。第２、第３実施形態においても同様である。
【００６９】
さらに、第１実施形態の変形例において、筒状部材１１と円盤部材１２と部材１７とが一体物であってもよいし、筒状部材１１と円盤部材１３とが一体物であってもよいし、筒状部材１１と円盤部材１２とが一体物であってもよいし、筒状部材１１と円盤部材１２と円盤部材１３と部材１７とが一体物であってもよい。第２実施形態の変形例においても同様である。
【００７０】
加えて、気液ループ流式攪拌混合室の形状は、上記各実施形態や各変形例において示したものに限られず、略角筒型、略三角錐型、断面が五角形や六角形などの多角形のもの、又は、断面が星形などの複雑な形状（規則的でない形状のものを含む）のものであってもよい。
【００７１】
また、上記各実施形態や各変形例において、気体流入孔は、噴出孔寄りに形成されていてもよい。
【００７２】
また、第３実施形態における外部連通孔４１ｂを、他の実施形態やその変形例において備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明のループ流式バブル発生ノズルは、大型のものから小型のものまで製作できる。大型のループ流式バブル発生ノズルについては、工業的分野、下水道などの汚水処理、河川及び海水などの浄化、アオコなどの除去、魚介類の蘇生・繁殖・養殖、水田の稲育成用及び除草作用など、小型のループ流式バブル発生ノズルについては、水槽・イケスの浄化、水耕栽培の育成用、マイクロバブル風呂、洗浄機、携帯用超小型マイクロバブル発生器、温度上昇が望ましくない場合の小型の水槽内など、マイクロバブルを利用できるもの全てに適用できる。また、医療関係への利用も検討されている。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）が本発明の第１実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のI−I断面矢視図である。
【図２】図１のループ流式バブル発生ノズルと、図１のループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、図１のループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。
【図３】図２において、液体用供給管から液体が供給された際のループ流式バブル発生ノズルにおけるバブルの発生模式図である。
【図４】本発明の第１実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。
【図５】図４のループ流式バブル発生ノズルと、図４のループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、図４のループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。
【図７】図６のループ流式バブル発生ノズルと、図６のループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、図６のループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。
【図８】本発明の第２実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。
【図９】図８のループ流式バブル発生ノズルと、図８のループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、図８のループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。
【図１１】（ａ）は、図１０のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図であるとともに、ループ流の流れを説明するのに用いるための図、（ｂ）は（ａ）における外部連通孔における液体供給方向に対する断面図である。
【図１２】（ａ）が本発明の第４実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のIII−III矢視断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。
【図１４】（ａ）が本発明の第４実施形態に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図、（ｂ）が（ａ）のループ流式バブル発生ノズルと、このループ流式バブル発生ノズルの液体供給孔に接続された液体用供給管と、ループ流式バブル発生ノズルの気体流入孔に接続された気体用供給管とを示した図である。
【符号の説明】
【００７５】
１、１１、２１、３１、４１、５１、６１、７２    筒状部材
１ａ、１１ａ、２１ａ、３１ａ、４１ａ、５１ａ、６１ａ、７１ａ    気体流入孔
２、３、１２、１３、２２、２３、３２、３３、４２、４３    円盤部材
２ａ、１２ａ、２２ａ、３２ａ、４２ａ、５２ａ、６２ａ、７２ａ    噴出孔
３ａ、１３ａ、２３ａ、３３ａ、４３ａ、５１ｂ、６１ｂ、７１ｂ    液体供給孔
４、１４、２４、３４、４４、５４、６４、７３    気液ループ流式攪拌混合室
５、１５、２５、３５、４５、７５    液体用供給管
６、１６、２６、３６、４６、７６    気体用供給管
６ａ、１６ａ、２６ａ、３６ａ、４６ａ、７６ａ  逆止弁
７、１７、２７、３７、４７  絞り弁
１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０    ループ流式バブル発生ノズル
１７、３７    部材
１８、３８、６５、７４    空間
７１  Ｔ字管
７８ａ、７８ｂ、７８ｃ  ナット
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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