微細気泡発生装置
【課題】気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く発生させることができるとともに、旋回流の脈動を抑制することによって、安定して微細気泡を得ることが可能な旋回流式の微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌに直交する断面が円形をなす内部空間１２を有する装置本体１１と、内部空間１２の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて内部空間１２内に液体を導入する液体導入部１６と、軸線Ｌ方向一方側に開口して内部空間１２から前記液体を吐出する吐出口１３と、を備えた微細気泡発生装置１０であって、 吐出口１３には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグ３０が配設されており、この逆流防止プラグ３０の少なくとも一部が吐出口１３よりも外側に位置するように構成されていることを特徴とする。
【解決手段】軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌに直交する断面が円形をなす内部空間１２を有する装置本体１１と、内部空間１２の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて内部空間１２内に液体を導入する液体導入部１６と、軸線Ｌ方向一方側に開口して内部空間１２から前記液体を吐出する吐出口１３と、を備えた微細気泡発生装置１０であって、 吐出口１３には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグ３０が配設されており、この逆流防止プラグ３０の少なくとも一部が吐出口１３よりも外側に位置するように構成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液体中に微細気泡（例えば気泡径１００μｍ以下）を発生させる微細気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前述の微細気泡発生装置は、例えば、製品等の洗浄工程（マイクロバブル洗浄、キャビテーション洗浄）や、廃液処理工程（加圧浮上式油分分離）等に広く使用されている。特に、金属製品等の洗浄においては、洗浄液等を使用することなく洗浄可能なため、環境対策として期待されている。
従来、前述の微細気泡発生装置としては、例えば特許文献１−３に開示されているように、旋回流を利用したものが提案されている。
【０００３】
旋回流式の微細気泡発生装置５１０においては、図１１に示すように、装置本体５１１の内部空間５１２に液体導入部５１６を通じて液体を導入し、この液体を旋回させて渦（旋回流）を形成する。すると、渦（旋回流）の中心部の圧力が低下し、外部からの給気がなくても溶存空気が渦芯となって空洞が発生する。そして、装置本体５１１から吐出口５１３を通じて吐出される際に、急激に流路断面積が大きくなることによって流れにせん断力が作用するとともに圧力変動が生じ、この圧力変動の作用によって微細な気泡が発生することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０５２２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６６６５号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、旋回流式の微細気泡発生装置においては、気泡の数を増やすために外部から空気を供給した場合、給気量が多くなると微細気泡が発生せず、気泡の径が大きくなってしまう。また、気泡の径を小さくするために、給気量を少なくすると、気泡の数が減少してしまうことになる。
また、旋回流式の微細気泡発生装置においては、運転条件によっては、渦（旋回流）の渦芯が、吐出口近傍において軸線方向に振動する、いわゆる脈動現象を生じ、これに伴って発生する気泡の大きさ（気泡径）が大きく変動し、安定して微細気泡を発生できなくなることがあった。
このように、従来の旋回流式の微細気泡発生装置では、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く安定して発生させることは困難であった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く発生させることができるとともに、旋回流の脈動を抑制することによって、安定して微細気泡を得ることが可能な旋回流式の微細気泡発生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】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、図１１に示すように、吐出口５１３から液体が吐出される際に渦（旋回流）の中心部に向けて液体の逆流が発生しており、この逆流現象によって脈動が発生するとの知見を得た。さらに、この逆流部分で寸法の大きな気泡が発生していることが観察された。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基いてなされたものであって、本発明に係る微細気泡発生装置は、軸線に沿って延びて該軸線に直交する断面が円形をなす内部空間を有する装置本体と、前記内部空間の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて前記内部空間内に液体を導入する液体導入部と、前記軸線方向一方側に開口して前記内部空間から前記液体を吐出する吐出口と、を備えた微細気泡発生装置であって、前記吐出口には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグが配設されており、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
この構成の微細気泡発生装置においては、吐出口に、外部からの液体の逆流を防止するための逆流防止プラグが設けられているので、吐出口において渦（旋回流）の中心部に向けて液体の逆流が防止され、脈動の発生を抑制することができる。これにより、微細気泡を安定して発生させることが可能となる。また、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されているので、逆流の発生を確実に防止できるとともに、発生した微細気泡が逆流防止プラグの外周面に沿って吐出されることになり、微細気泡同士の合体・合一による気泡の粗大化を抑制することができる。
【００１０】
ここで、前記吐出口に対向する前記軸線方向他方側には、前記軸線に沿って延びる軸部が設けられ、前記装置本体の内周面と前記軸部の外周面との間に環状の空間が画成され、前記液体導入部が、前記軸部が設けられた部分に開口されており、前記逆流防止プラグが、前記軸部に固定されている構成を採用することが好ましい。
この場合、液体導入部から導入された液体が軸部の外周面と装置本体の内周面の間の環状の空間を流動することによって、旋回流を容易に発生、発達させることが可能となる。また、前記逆流防止プラグを、軸部に固定することによって、逆流防止プラグの位置を安定させることができるととともに、この微細気泡発生装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００１１】
また、前記軸部には、前記内部空間に気体を導入する気体導入部が設けられており、この気体導入部が、前記軸部の外周面に開口させられていることが好ましい。
この場合、装置本体の内部空間に気体が導入されることにより、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができる。また、気体導入部が軸部の外周面に開口させられていることから、導入された気体は旋回流によってせん断力を受けた状態で液体中に混入することになり、発生する気泡の微細化を図ることができる。
【００１２】
さらに、前記吐出口は、前記軸線方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、前記逆流防止プラグは、前記軸線方向内他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されていることが好ましい。
この場合、吐出口と逆流防止プラグとによって画成される吐出流路が前記装置本体の前記軸線方向外方に向かうにしたがい漸次広がる方向に向けて形成されることになり、発生した微細気泡同士の合体・合一を抑制することができる。また、吐出口の内周面の角度と、逆流防止プラグの外周面の角度を調整することで、前記吐出流路の断面積を容易に調整することが可能となる。
【００１３】
また、前記吐出口の内周面と前記逆流防止プラグの外周面との間に吐出流路が画成され、該吐出流路には、その断面積が急激に変化する断面急変部が設けられていることが好ましい。
この場合、断面急変部によってせん断力と圧力変動が生じ、この圧力変動の作用によって気泡がさらに分断されることになり、より微細な気泡を安定して発生させることが可能となる。
【００１４】
さらに、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１と、前記液体導入部の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内にあることが好ましい。
この場合、装置本体の内部空間内の圧力及び液体の流量が確保され、さらに安定して微細気泡を発生させることができる。
【００１５】
また、前記逆流防止プラグが前記軸線方向に移動可能とされており、前記逆流防止プラグが前記軸線方向を変更することにより、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整可能な構成とされていることが好ましい。
この場合、逆流防止プラグの軸線方向位置を変更することで、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整でき、微細気泡を安定して発生させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く発生させることができるとともに、旋回流の脈動を抑制することによって、安定して微細気泡を得ることが可能な旋回流式の微細気泡発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である微細気泡発生装置において、逆流防止プラグを抜いた状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態である微細気泡発生装置において、逆流防止プラグを挿入した状態を示す説明図である。
【図３】図２におけるＸ方向矢視図である。
【図４】図２におけるＹ方向矢視図である。
【図５】本発明の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置を示す説明図である。
【図１０】実施例２の結果を示すグラフである。
【図１１】従来の旋回式の微細気泡発生装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。図１から図５に本発明の実施形態である旋回流式の微細気泡発生装置１０を示す。
本実施形態である微細気泡発生装置１０は、軸線Ｌに沿って延びる円筒状の内部空間１２を有する装置本体１１を備えている。
【００１９】
この装置本体１１の軸線Ｌ方向一方側（図１及び図２において左側）の端部には、液体を内部空間１２から外部へと吐出する吐出口１３が開口させられている。また、装置本体１１には、図３及び図４に示すように、内部空間１２に開口するとともに軸線Ｌに直交する断面において内部空間１２がなす円形の接線方向に向けて延設された液体導入管１６が設けられている。本実施形態では、液体導入管１６は、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側（図１及び図２において右側）に設けられている。
【００２０】
吐出口１３は、内部空間１２から外部へと向かうにしたがい漸次拡径するようなテーパ孔とされており、本実施形態では、図５に示すように、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられている。ここで、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αは、０°≦α≦４５°の範囲に設定されている。
【００２１】
また、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側（図１及び図２において右側）の端部には、軸線Ｌに沿って延びる軸部２０が設けられている。この軸部２０の外径は、装置本体１１の内部空間１２の内径よりも一段小さくされており、軸部２０の外周面と内部空間１２の内周面とによって、環状の空間２１が画成されている。
【００２２】
この軸部２０には、内部空間１２に対して気体を導入する気体導入部２３が設けられている。この気体導入部２３は、軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌ方向他方側に開口する気体導入管２３と、この気体導入管２３に連通され、径方向外側に向けて延びて軸部２０の外周面に開口する給気孔２５と、を備えている。本実施形態では、図４に示すように、４つの給気孔２５が周方向に等間隔（９０°間隔）に配設されている。
【００２３】
また、軸部２０の軸線Ｌ方向一方側端面には、軸線Ｌに沿って延びる嵌合孔２６が穿設されており、この嵌合孔２６に、軸線Ｌに沿って延びる支持軸２８の一端が固定されている。
【００２４】
そして、この支持軸２８には、吐出口１３に挿入される逆流防止プラグ３０が配設されている。
逆流防止プラグ３０は、軸線Ｌ方向他方側に向かうにしたがい漸次外径が小さくなる円錐台状をなしており、そのテーパ角βは、０°≦β≦４５°の範囲に設定されている。本実施形態では、逆流防止プラグ３０のテーパ角βは、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αよりも大きく（α＜β）されている。
【００２５】
この逆流防止プラグ３０は、支持軸２８に沿って軸線Ｌ方向に移動可能とされており、図２に示すように、吐出口１３内に挿入されて使用される。このとき、逆流防止プラグ３０の少なくとも一部が吐出口１３よりも外側に位置させられている。つまり、吐出口１３の軸線Ｌ方向一方側端から逆流防止プラグ３０の一部が軸線Ｌ方向一方側に向けて突出させられているのである。
このように逆流防止プラグ３０が吐出口１３に挿入されることによって、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面との間に、リング状の吐出流路３１が画成されることになる。
【００２６】
この吐出流路３１においては、逆流防止プラグ３０のテーパ角βが、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αよりも大きく（α＜β）されていることから、吐出流路３１の径方向の幅が軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次狭くなるように構成されている。また、本実施形態では、図５に示すように、吐出口１３には、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられていることから、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面とによって画成される吐出流路３１には、軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されることになる。
【００２７】
ここで、この吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１と、液体導入管１６の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内に設定されている。なお、吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１は、吐出流路３１中における最小の断面積のことである。
また、本実施形態においては、逆流防止プラグ３０を軸線Ｌ方向に移動させることによって、吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１を調整することが可能である。
【００２８】
次に、本実施形態である微細気泡発生装置１０の作用について説明する。
図２に示すように、逆流防止プラグ３０を吐出口１３に挿入した状態で、水（液体）を、液体導入管１６から装置本体１１の内部空間１２へと導入する。また、気体導入部２３から空気を装置本体１１の内部空間１２へと導入する。
すると、液体導入管１６から導入された液体は、軸部２０の外周面と内部空間１２の内周面との間の環状の空間２１内を流動し、旋回流が発生、発達することになる。また、気体導入部２３によって軸部２０の外周面から導入された空気は、この旋回流のせん断力によって分断され、微細気泡が発生することになる。
【００２９】
このように微細気泡を有する旋回流が、軸部１８の周りに渦芯を形成し発達しながら内部空間１２内を軸線Ｌ方向一方側（図２において左側）へと進行していき、逆流防止プラグ３０と吐出口１３とによって画成された吐出流路３１を通過していく。ここで、吐出流路３１では、逆流防止プラグ３０のない場合において観察された外部から吐出口への大きな逆流（図１１参照）を生じず、また、吐出流路３１の入口３１ａと出口３１ｂの断面急変部が画成されているので、より大きなせん断流れを生じ、微細気泡が発生することになる。さらに、この吐出流路３１に、軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されているので、この断面急変部３２によって圧力変動が生じ、この圧力変動作用によって微細気泡が発生することになる。
【００３０】
そして、この吐出流路３１から装置本体１１の外部へと旋回流が放出されることになる。このとき、断面積の小さな吐出流路３１から外部に放出された際にも、流速の大きく異なるせん断流れが生じることになり、微細気泡が発生することになる。
このように、旋回流のせん断及び圧力変動の作用によって、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡が数多く発生させられることになる。なお、気泡径は、写真撮影による読取、レーザを用いた測定装置等によって測定可能である。また、気泡径と浮上速度、気泡径と溶解速度の関係から、観察によって凡その気泡径を推定することも可能である。
【００３１】
上述のような構成とされた本実施形態である微細気泡発生装置１０によれば、吐出口１３に逆流防止プラグ３０が挿入されているので、旋回流を装置本体１１から放出した際に吐出口１３において旋回流の中心部に向けての液体の逆流が防止される。これにより、旋回流の脈動の発生を抑えることができ、気泡径１００μｍ以下の微細気泡を安定して発生させることができる。
また、逆流防止プラグ３０は、その一部が吐出口１３よりも軸線Ｌ方向一方側に突出して配置されているので、逆流の発生を確実に防止して脈動を抑制可能であるとともに、発生した微細気泡が逆流防止プラグ３０の外周に沿って吐出されることになり、微細気泡同士の合体・合一による気泡の粗大化を防止することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側に、軸線Ｌに沿って延びる軸部２０が設けられ、装置本体１１の内周面と軸部２０の外周面との間に環状の空間２１が画成されており、液体導入管１６がこの軸部２０が設けられた部分に開口されているので、液体導入管１６から導入された液体が、この環状の空間２１を通じて流動することによって旋回流が発生・発達し易く、旋回流を安定して発生させることができる。
【００３３】
また、軸部２０の軸線Ｌ方向一方側端面に、軸線Ｌに沿って延びる嵌合孔２６が穿設され、この嵌合孔２６に軸線Ｌに沿って延びる支持軸２８の一端が固定されており、この支持軸２８に逆流防止プラグ３０が配設されているので、逆流防止プラグ３０を確実に支持してその位置を安定させることができるととともに、この微細気泡発生装置１０の構造を簡単なものとすることができる。
【００３４】
また、軸部２０に、内部空間１２に対して気体を導入する気体導入部２３が設けられており、この気体導入部２３が、軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌ方向他方側に開口する気体導入管２３と、この気体導入管２３に連通され、径方向外側に向けて延びて軸部２０の外周面に開口する給気孔２５と、を備えているので、装置本体１１の内部空間１２に気体が導入されることにより、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができる。また、給気孔２５が軸部２０の外周面に開口させられていることから、導入された気体は旋回流によってせん断力を受けた状態で液体中に混入することになり、発生する気泡のさらなる微細化を図ることができる。
【００３５】
また、吐出口１３が装置本体１１の軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、逆流防止プラグ３０が装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されているので、吐出口１３の内周面と逆流防止プラグ３０の外周面とによって画成される吐出流路３１が、軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次広がる方向に向けて形成されることになる。これにより、発生した微細気泡が吐出流路３１に沿って広がるように放出されることになり、微細気泡同士の合体・合一を抑制することができる。
【００３６】
さらに、吐出口１３に、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられており、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面とによって画成される吐出流路３１に軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されているので、断面急変部３２によってせん断力と圧力変動が生じ、このせん断流れと圧力変動の作用によって気泡を分断することが可能となり、より微細な気泡を安定して発生させることができる。
【００３７】
また、吐出口１３と逆流防止プラグ３０とによって画成される吐出流路３１の断面積Ａ１と、液体導入管１６の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内に設定されているので、装置本体１１の内部空間１２内に導入される水（液体）の圧力及び流量が確保され、安定して微細気泡を発生させることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、逆流防止プラグ３０を軸線Ｌ方向に移動させることによって吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１を調整することが可能な構成とされているので、状況に応じて吐出流路３１の断面積を変更することができ、微細気泡をさらに安定して発生させることが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、軸部の嵌合孔に嵌入された支持軸によって逆流防止プラグを支持する構成として説明したが、これに限定されることはなく、逆流防止プラグを装置本体の外部から支持するように構成したものであってもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、図５に示すように、吐出口１３の内周面にステップ部１４を設けて断面急変部３２を画成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図６に示すように、逆流防止プラグ１３０の外周面にステップ部１１４を設けて断面急変部１３２を画成するものとしてもよいし、図７に示すように、吐出口２１３の内周面及び逆流防止プラグ２３０の外周面の両方にそれぞれステップ部２１４、２１５を設けて断面急変部２３２を画成するものとしてもよい。
【００４１】
さらに、吐出口の形状は、テーパ型に限定されることはなく、図８に示すような円筒孔状をなす吐出口３１３であってもよい。
また、逆流防止プラグの形状は、テーパ型に限定されることはなく、図９に示すように、吐出口４１３の外部に円板状をなす逆流防止プラグ４３０が配設されていてもよい。この場合、液体は、中心の渦芯に気泡を巻き込んで旋回しながら、逆流防止プラグ４３０によって流れの向きが直角に変わるため、吐出口４１３の出口の角で大きなせん断力を生じ、また、逆流防止プラグ４３０と装置本体４１１との隙間から流体が噴出することになる。このため、廻りの流体の吐出口への逆流を生じず、急拡大流れとなり、急激なせん断流れと圧力降下を伴い、気泡が微細化される。
【００４２】
また、本実施形態では、液体導入管を一つだけ設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、液体導入管を多数設けてもよい。
さらに、給気孔を円周方向に４つ設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、給気孔の数や配置に制限はない。但し、軸部の外周面に開口するように設けることにより、前述のように気泡の微細化を図ることが可能となる。
【実施例１】
【００４３】
次に、本発明の効果を確認すべく、水道水を用いて行った比較実験結果について説明する。前述した本発明の実施形態である微細気泡発生装置を用いて、逆流防止プラグの挿入位置（軸線Ｌ方向位置）を変動させて吐出流路の断面積Ａ１を変化させ、気泡の発生状態を観察した。その結果を、表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
比較例は、逆流防止プラグを吐出口から抜き出した位置（図１の状態）で気泡を発生させたものである。この場合、脈動が頻繁に発生し、脈動の発生に伴って粗大な気泡が間歇的に発生した。微細気泡を安定して発生させることはできなかった。
一方、逆流防止プラグを吐出口に挿入した（図２の状態）本発明例１−１０においては、脈動の発生が抑制され、気泡が比較的安定して発生した。
【００４６】
ここで、Ａ１／Ａ２＞１．０とされた本発明例９、１０では、脈動が抑制されるが気泡径が若干大きくなる傾向にある。また、Ａ１／Ａ２＜０．４とされた本発明例１−３では、流量低下及び圧力損失が大きく微細気泡の発生効率が若干低下することになる。吐出流路の断面積Ａ１と液体導入管の断面積Ａ２との比を０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内とした本発明例４−８においては、特に微細気泡を安定して発生させることが可能であることが確認された。
【実施例２】
【００４７】
次に、前述の本発明例５の条件において、発生した気泡の大きさ（直径）を測定した結果について説明する。
気泡を発生させた状態で写真撮影し、気泡の寸法を測定した。結果を図１０に示す。
気泡の寸法を測定した結果、平均３８．４μｍ、標準偏差２６．８μｍとなり、気泡径１００μｍ以下の微細気泡を安定して発生可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 微細気泡発生装置
１１ 装置本体
１２ 内部空間
１３ 吐出口
１６ 液体導入管（液体導入部）
２０ 軸部
２３ 気体導入部
２８ 支持軸
３０ 逆流防止プラグ
３１ 吐出流路
３２ 断面急変部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液体中に微細気泡（例えば気泡径１００μｍ以下）を発生させる微細気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
前述の微細気泡発生装置は、例えば、製品等の洗浄工程（マイクロバブル洗浄、キャビテーション洗浄）や、廃液処理工程（加圧浮上式油分分離）等に広く使用されている。特に、金属製品等の洗浄においては、洗浄液等を使用することなく洗浄可能なため、環境対策として期待されている。
従来、前述の微細気泡発生装置としては、例えば特許文献１−３に開示されているように、旋回流を利用したものが提案されている。
【０００３】
旋回流式の微細気泡発生装置５１０においては、図１１に示すように、装置本体５１１の内部空間５１２に液体導入部５１６を通じて液体を導入し、この液体を旋回させて渦（旋回流）を形成する。すると、渦（旋回流）の中心部の圧力が低下し、外部からの給気がなくても溶存空気が渦芯となって空洞が発生する。そして、装置本体５１１から吐出口５１３を通じて吐出される際に、急激に流路断面積が大きくなることによって流れにせん断力が作用するとともに圧力変動が生じ、この圧力変動の作用によって微細な気泡が発生することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２０５２２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１２６６６５号公報
【特許文献３】特開２００３−１８１２５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、旋回流式の微細気泡発生装置においては、気泡の数を増やすために外部から空気を供給した場合、給気量が多くなると微細気泡が発生せず、気泡の径が大きくなってしまう。また、気泡の径を小さくするために、給気量を少なくすると、気泡の数が減少してしまうことになる。
また、旋回流式の微細気泡発生装置においては、運転条件によっては、渦（旋回流）の渦芯が、吐出口近傍において軸線方向に振動する、いわゆる脈動現象を生じ、これに伴って発生する気泡の大きさ（気泡径）が大きく変動し、安定して微細気泡を発生できなくなることがあった。
このように、従来の旋回流式の微細気泡発生装置では、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く安定して発生させることは困難であった。
【０００６】
この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く発生させることができるとともに、旋回流の脈動を抑制することによって、安定して微細気泡を得ることが可能な旋回流式の微細気泡発生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】
【０００７】
この課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、図１１に示すように、吐出口５１３から液体が吐出される際に渦（旋回流）の中心部に向けて液体の逆流が発生しており、この逆流現象によって脈動が発生するとの知見を得た。さらに、この逆流部分で寸法の大きな気泡が発生していることが観察された。
【０００８】
本発明は、かかる知見に基いてなされたものであって、本発明に係る微細気泡発生装置は、軸線に沿って延びて該軸線に直交する断面が円形をなす内部空間を有する装置本体と、前記内部空間の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて前記内部空間内に液体を導入する液体導入部と、前記軸線方向一方側に開口して前記内部空間から前記液体を吐出する吐出口と、を備えた微細気泡発生装置であって、前記吐出口には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグが配設されており、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されていることを特徴としている。
【０００９】
この構成の微細気泡発生装置においては、吐出口に、外部からの液体の逆流を防止するための逆流防止プラグが設けられているので、吐出口において渦（旋回流）の中心部に向けて液体の逆流が防止され、脈動の発生を抑制することができる。これにより、微細気泡を安定して発生させることが可能となる。また、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されているので、逆流の発生を確実に防止できるとともに、発生した微細気泡が逆流防止プラグの外周面に沿って吐出されることになり、微細気泡同士の合体・合一による気泡の粗大化を抑制することができる。
【００１０】
ここで、前記吐出口に対向する前記軸線方向他方側には、前記軸線に沿って延びる軸部が設けられ、前記装置本体の内周面と前記軸部の外周面との間に環状の空間が画成され、前記液体導入部が、前記軸部が設けられた部分に開口されており、前記逆流防止プラグが、前記軸部に固定されている構成を採用することが好ましい。
この場合、液体導入部から導入された液体が軸部の外周面と装置本体の内周面の間の環状の空間を流動することによって、旋回流を容易に発生、発達させることが可能となる。また、前記逆流防止プラグを、軸部に固定することによって、逆流防止プラグの位置を安定させることができるととともに、この微細気泡発生装置の構造を簡単なものとすることができる。
【００１１】
また、前記軸部には、前記内部空間に気体を導入する気体導入部が設けられており、この気体導入部が、前記軸部の外周面に開口させられていることが好ましい。
この場合、装置本体の内部空間に気体が導入されることにより、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができる。また、気体導入部が軸部の外周面に開口させられていることから、導入された気体は旋回流によってせん断力を受けた状態で液体中に混入することになり、発生する気泡の微細化を図ることができる。
【００１２】
さらに、前記吐出口は、前記軸線方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、前記逆流防止プラグは、前記軸線方向内他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されていることが好ましい。
この場合、吐出口と逆流防止プラグとによって画成される吐出流路が前記装置本体の前記軸線方向外方に向かうにしたがい漸次広がる方向に向けて形成されることになり、発生した微細気泡同士の合体・合一を抑制することができる。また、吐出口の内周面の角度と、逆流防止プラグの外周面の角度を調整することで、前記吐出流路の断面積を容易に調整することが可能となる。
【００１３】
また、前記吐出口の内周面と前記逆流防止プラグの外周面との間に吐出流路が画成され、該吐出流路には、その断面積が急激に変化する断面急変部が設けられていることが好ましい。
この場合、断面急変部によってせん断力と圧力変動が生じ、この圧力変動の作用によって気泡がさらに分断されることになり、より微細な気泡を安定して発生させることが可能となる。
【００１４】
さらに、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１と、前記液体導入部の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内にあることが好ましい。
この場合、装置本体の内部空間内の圧力及び液体の流量が確保され、さらに安定して微細気泡を発生させることができる。
【００１５】
また、前記逆流防止プラグが前記軸線方向に移動可能とされており、前記逆流防止プラグが前記軸線方向を変更することにより、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整可能な構成とされていることが好ましい。
この場合、逆流防止プラグの軸線方向位置を変更することで、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整でき、微細気泡を安定して発生させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡を数多く発生させることができるとともに、旋回流の脈動を抑制することによって、安定して微細気泡を得ることが可能な旋回流式の微細気泡発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態である微細気泡発生装置において、逆流防止プラグを抜いた状態を示す説明図である。
【図２】本発明の実施形態である微細気泡発生装置において、逆流防止プラグを挿入した状態を示す説明図である。
【図３】図２におけるＸ方向矢視図である。
【図４】図２におけるＹ方向矢視図である。
【図５】本発明の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図７】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置における吐出流路を示す拡大説明図である。
【図８】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置を示す説明図である。
【図９】本発明の他の実施形態である微細気泡発生装置を示す説明図である。
【図１０】実施例２の結果を示すグラフである。
【図１１】従来の旋回式の微細気泡発生装置を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態について添付した図面を参照して説明する。図１から図５に本発明の実施形態である旋回流式の微細気泡発生装置１０を示す。
本実施形態である微細気泡発生装置１０は、軸線Ｌに沿って延びる円筒状の内部空間１２を有する装置本体１１を備えている。
【００１９】
この装置本体１１の軸線Ｌ方向一方側（図１及び図２において左側）の端部には、液体を内部空間１２から外部へと吐出する吐出口１３が開口させられている。また、装置本体１１には、図３及び図４に示すように、内部空間１２に開口するとともに軸線Ｌに直交する断面において内部空間１２がなす円形の接線方向に向けて延設された液体導入管１６が設けられている。本実施形態では、液体導入管１６は、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側（図１及び図２において右側）に設けられている。
【００２０】
吐出口１３は、内部空間１２から外部へと向かうにしたがい漸次拡径するようなテーパ孔とされており、本実施形態では、図５に示すように、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられている。ここで、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αは、０°≦α≦４５°の範囲に設定されている。
【００２１】
また、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側（図１及び図２において右側）の端部には、軸線Ｌに沿って延びる軸部２０が設けられている。この軸部２０の外径は、装置本体１１の内部空間１２の内径よりも一段小さくされており、軸部２０の外周面と内部空間１２の内周面とによって、環状の空間２１が画成されている。
【００２２】
この軸部２０には、内部空間１２に対して気体を導入する気体導入部２３が設けられている。この気体導入部２３は、軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌ方向他方側に開口する気体導入管２３と、この気体導入管２３に連通され、径方向外側に向けて延びて軸部２０の外周面に開口する給気孔２５と、を備えている。本実施形態では、図４に示すように、４つの給気孔２５が周方向に等間隔（９０°間隔）に配設されている。
【００２３】
また、軸部２０の軸線Ｌ方向一方側端面には、軸線Ｌに沿って延びる嵌合孔２６が穿設されており、この嵌合孔２６に、軸線Ｌに沿って延びる支持軸２８の一端が固定されている。
【００２４】
そして、この支持軸２８には、吐出口１３に挿入される逆流防止プラグ３０が配設されている。
逆流防止プラグ３０は、軸線Ｌ方向他方側に向かうにしたがい漸次外径が小さくなる円錐台状をなしており、そのテーパ角βは、０°≦β≦４５°の範囲に設定されている。本実施形態では、逆流防止プラグ３０のテーパ角βは、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αよりも大きく（α＜β）されている。
【００２５】
この逆流防止プラグ３０は、支持軸２８に沿って軸線Ｌ方向に移動可能とされており、図２に示すように、吐出口１３内に挿入されて使用される。このとき、逆流防止プラグ３０の少なくとも一部が吐出口１３よりも外側に位置させられている。つまり、吐出口１３の軸線Ｌ方向一方側端から逆流防止プラグ３０の一部が軸線Ｌ方向一方側に向けて突出させられているのである。
このように逆流防止プラグ３０が吐出口１３に挿入されることによって、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面との間に、リング状の吐出流路３１が画成されることになる。
【００２６】
この吐出流路３１においては、逆流防止プラグ３０のテーパ角βが、吐出口１３がなすテーパ孔のテーパ角αよりも大きく（α＜β）されていることから、吐出流路３１の径方向の幅が軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次狭くなるように構成されている。また、本実施形態では、図５に示すように、吐出口１３には、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられていることから、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面とによって画成される吐出流路３１には、軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されることになる。
【００２７】
ここで、この吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１と、液体導入管１６の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内に設定されている。なお、吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１は、吐出流路３１中における最小の断面積のことである。
また、本実施形態においては、逆流防止プラグ３０を軸線Ｌ方向に移動させることによって、吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１を調整することが可能である。
【００２８】
次に、本実施形態である微細気泡発生装置１０の作用について説明する。
図２に示すように、逆流防止プラグ３０を吐出口１３に挿入した状態で、水（液体）を、液体導入管１６から装置本体１１の内部空間１２へと導入する。また、気体導入部２３から空気を装置本体１１の内部空間１２へと導入する。
すると、液体導入管１６から導入された液体は、軸部２０の外周面と内部空間１２の内周面との間の環状の空間２１内を流動し、旋回流が発生、発達することになる。また、気体導入部２３によって軸部２０の外周面から導入された空気は、この旋回流のせん断力によって分断され、微細気泡が発生することになる。
【００２９】
このように微細気泡を有する旋回流が、軸部１８の周りに渦芯を形成し発達しながら内部空間１２内を軸線Ｌ方向一方側（図２において左側）へと進行していき、逆流防止プラグ３０と吐出口１３とによって画成された吐出流路３１を通過していく。ここで、吐出流路３１では、逆流防止プラグ３０のない場合において観察された外部から吐出口への大きな逆流（図１１参照）を生じず、また、吐出流路３１の入口３１ａと出口３１ｂの断面急変部が画成されているので、より大きなせん断流れを生じ、微細気泡が発生することになる。さらに、この吐出流路３１に、軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されているので、この断面急変部３２によって圧力変動が生じ、この圧力変動作用によって微細気泡が発生することになる。
【００３０】
そして、この吐出流路３１から装置本体１１の外部へと旋回流が放出されることになる。このとき、断面積の小さな吐出流路３１から外部に放出された際にも、流速の大きく異なるせん断流れが生じることになり、微細気泡が発生することになる。
このように、旋回流のせん断及び圧力変動の作用によって、気泡径１００μｍ以下の微細な気泡が数多く発生させられることになる。なお、気泡径は、写真撮影による読取、レーザを用いた測定装置等によって測定可能である。また、気泡径と浮上速度、気泡径と溶解速度の関係から、観察によって凡その気泡径を推定することも可能である。
【００３１】
上述のような構成とされた本実施形態である微細気泡発生装置１０によれば、吐出口１３に逆流防止プラグ３０が挿入されているので、旋回流を装置本体１１から放出した際に吐出口１３において旋回流の中心部に向けての液体の逆流が防止される。これにより、旋回流の脈動の発生を抑えることができ、気泡径１００μｍ以下の微細気泡を安定して発生させることができる。
また、逆流防止プラグ３０は、その一部が吐出口１３よりも軸線Ｌ方向一方側に突出して配置されているので、逆流の発生を確実に防止して脈動を抑制可能であるとともに、発生した微細気泡が逆流防止プラグ３０の外周に沿って吐出されることになり、微細気泡同士の合体・合一による気泡の粗大化を防止することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態では、装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側に、軸線Ｌに沿って延びる軸部２０が設けられ、装置本体１１の内周面と軸部２０の外周面との間に環状の空間２１が画成されており、液体導入管１６がこの軸部２０が設けられた部分に開口されているので、液体導入管１６から導入された液体が、この環状の空間２１を通じて流動することによって旋回流が発生・発達し易く、旋回流を安定して発生させることができる。
【００３３】
また、軸部２０の軸線Ｌ方向一方側端面に、軸線Ｌに沿って延びる嵌合孔２６が穿設され、この嵌合孔２６に軸線Ｌに沿って延びる支持軸２８の一端が固定されており、この支持軸２８に逆流防止プラグ３０が配設されているので、逆流防止プラグ３０を確実に支持してその位置を安定させることができるととともに、この微細気泡発生装置１０の構造を簡単なものとすることができる。
【００３４】
また、軸部２０に、内部空間１２に対して気体を導入する気体導入部２３が設けられており、この気体導入部２３が、軸線Ｌに沿って延びて軸線Ｌ方向他方側に開口する気体導入管２３と、この気体導入管２３に連通され、径方向外側に向けて延びて軸部２０の外周面に開口する給気孔２５と、を備えているので、装置本体１１の内部空間１２に気体が導入されることにより、微細気泡の発生量を大幅に増加させることができる。また、給気孔２５が軸部２０の外周面に開口させられていることから、導入された気体は旋回流によってせん断力を受けた状態で液体中に混入することになり、発生する気泡のさらなる微細化を図ることができる。
【００３５】
また、吐出口１３が装置本体１１の軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、逆流防止プラグ３０が装置本体１１の軸線Ｌ方向他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されているので、吐出口１３の内周面と逆流防止プラグ３０の外周面とによって画成される吐出流路３１が、軸線Ｌ方向一方側に向かうにしたがい漸次広がる方向に向けて形成されることになる。これにより、発生した微細気泡が吐出流路３１に沿って広がるように放出されることになり、微細気泡同士の合体・合一を抑制することができる。
【００３６】
さらに、吐出口１３に、急激に内径が変化する複数のステップ部１４が設けられており、逆流防止プラグ３０の外周面と吐出口１３の内周面とによって画成される吐出流路３１に軸線Ｌに直交する断面における断面形状が軸線Ｌ方向において急激に変化する断面急変部３２が画成されているので、断面急変部３２によってせん断力と圧力変動が生じ、このせん断流れと圧力変動の作用によって気泡を分断することが可能となり、より微細な気泡を安定して発生させることができる。
【００３７】
また、吐出口１３と逆流防止プラグ３０とによって画成される吐出流路３１の断面積Ａ１と、液体導入管１６の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内に設定されているので、装置本体１１の内部空間１２内に導入される水（液体）の圧力及び流量が確保され、安定して微細気泡を発生させることができる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、逆流防止プラグ３０を軸線Ｌ方向に移動させることによって吐出流路３１の軸線Ｌに直交する断面における断面積Ａ１を調整することが可能な構成とされているので、状況に応じて吐出流路３１の断面積を変更することができ、微細気泡をさらに安定して発生させることが可能となる。
【００３９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、軸部の嵌合孔に嵌入された支持軸によって逆流防止プラグを支持する構成として説明したが、これに限定されることはなく、逆流防止プラグを装置本体の外部から支持するように構成したものであってもよい。
【００４０】
また、本実施形態では、図５に示すように、吐出口１３の内周面にステップ部１４を設けて断面急変部３２を画成するものとして説明したが、これに限定されることはなく、例えば、図６に示すように、逆流防止プラグ１３０の外周面にステップ部１１４を設けて断面急変部１３２を画成するものとしてもよいし、図７に示すように、吐出口２１３の内周面及び逆流防止プラグ２３０の外周面の両方にそれぞれステップ部２１４、２１５を設けて断面急変部２３２を画成するものとしてもよい。
【００４１】
さらに、吐出口の形状は、テーパ型に限定されることはなく、図８に示すような円筒孔状をなす吐出口３１３であってもよい。
また、逆流防止プラグの形状は、テーパ型に限定されることはなく、図９に示すように、吐出口４１３の外部に円板状をなす逆流防止プラグ４３０が配設されていてもよい。この場合、液体は、中心の渦芯に気泡を巻き込んで旋回しながら、逆流防止プラグ４３０によって流れの向きが直角に変わるため、吐出口４１３の出口の角で大きなせん断力を生じ、また、逆流防止プラグ４３０と装置本体４１１との隙間から流体が噴出することになる。このため、廻りの流体の吐出口への逆流を生じず、急拡大流れとなり、急激なせん断流れと圧力降下を伴い、気泡が微細化される。
【００４２】
また、本実施形態では、液体導入管を一つだけ設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、液体導入管を多数設けてもよい。
さらに、給気孔を円周方向に４つ設けたものとして説明したが、これに限定されることはなく、給気孔の数や配置に制限はない。但し、軸部の外周面に開口するように設けることにより、前述のように気泡の微細化を図ることが可能となる。
【実施例１】
【００４３】
次に、本発明の効果を確認すべく、水道水を用いて行った比較実験結果について説明する。前述した本発明の実施形態である微細気泡発生装置を用いて、逆流防止プラグの挿入位置（軸線Ｌ方向位置）を変動させて吐出流路の断面積Ａ１を変化させ、気泡の発生状態を観察した。その結果を、表１に示す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
比較例は、逆流防止プラグを吐出口から抜き出した位置（図１の状態）で気泡を発生させたものである。この場合、脈動が頻繁に発生し、脈動の発生に伴って粗大な気泡が間歇的に発生した。微細気泡を安定して発生させることはできなかった。
一方、逆流防止プラグを吐出口に挿入した（図２の状態）本発明例１−１０においては、脈動の発生が抑制され、気泡が比較的安定して発生した。
【００４６】
ここで、Ａ１／Ａ２＞１．０とされた本発明例９、１０では、脈動が抑制されるが気泡径が若干大きくなる傾向にある。また、Ａ１／Ａ２＜０．４とされた本発明例１−３では、流量低下及び圧力損失が大きく微細気泡の発生効率が若干低下することになる。吐出流路の断面積Ａ１と液体導入管の断面積Ａ２との比を０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内とした本発明例４−８においては、特に微細気泡を安定して発生させることが可能であることが確認された。
【実施例２】
【００４７】
次に、前述の本発明例５の条件において、発生した気泡の大きさ（直径）を測定した結果について説明する。
気泡を発生させた状態で写真撮影し、気泡の寸法を測定した。結果を図１０に示す。
気泡の寸法を測定した結果、平均３８．４μｍ、標準偏差２６．８μｍとなり、気泡径１００μｍ以下の微細気泡を安定して発生可能であることが確認された。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 微細気泡発生装置
１１ 装置本体
１２ 内部空間
１３ 吐出口
１６ 液体導入管（液体導入部）
２０ 軸部
２３ 気体導入部
２８ 支持軸
３０ 逆流防止プラグ
３１ 吐出流路
３２ 断面急変部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線に沿って延びて該軸線に直交する断面が円形をなす内部空間を有する装置本体と、前記内部空間の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて前記内部空間内に液体を導入する液体導入部と、前記軸線方向一方側に開口して前記内部空間から前記液体を吐出する吐出口と、を備えた微細気泡発生装置であって、
前記吐出口には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグが配設されており、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されていることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記吐出口に対向する前記軸線方向他方側には、前記軸線に沿って延びる軸部が設けられ、前記装置本体の内周面と前記軸部の外周面との間に環状の空間が画成されており、
前記液体導入部が、前記軸部が設けられた部分に開口され、
前記逆流防止プラグが、前記軸部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記軸部には、前記内部空間に気体を導入する気体導入部が設けられており、この気体導入部が、前記軸部の外周面に開口させられていることを特徴とする請求項２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記吐出口は、前記軸線方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、前記逆流防止プラグは、前記軸線方向内他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記吐出口の内周面と前記逆流防止プラグの外周面との間に吐出流路が画成され、該吐出流路には、その断面積が急激に変化する断面急変部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１と、前記液体導入部の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記逆流防止プラグが前記軸線方向に移動可能とされており、前記逆流防止プラグが前記軸線方向を変更することにより、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整可能な構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１】
軸線に沿って延びて該軸線に直交する断面が円形をなす内部空間を有する装置本体と、前記内部空間の前記断面がなす円形の接線方向に向けて延設されて前記内部空間内に液体を導入する液体導入部と、前記軸線方向一方側に開口して前記内部空間から前記液体を吐出する吐出口と、を備えた微細気泡発生装置であって、
前記吐出口には、外部からの液体の流入を防止するための逆流防止プラグが配設されており、この逆流防止プラグの少なくとも一部が前記吐出口よりも外側に位置するように構成されていることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記吐出口に対向する前記軸線方向他方側には、前記軸線に沿って延びる軸部が設けられ、前記装置本体の内周面と前記軸部の外周面との間に環状の空間が画成されており、
前記液体導入部が、前記軸部が設けられた部分に開口され、
前記逆流防止プラグが、前記軸部に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記軸部には、前記内部空間に気体を導入する気体導入部が設けられており、この気体導入部が、前記軸部の外周面に開口させられていることを特徴とする請求項２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記吐出口は、前記軸線方向一方側に向かうにしたがい漸次拡径するように構成され、前記逆流防止プラグは、前記軸線方向内他方側に向かうにしたがい漸次縮径するように構成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記吐出口の内周面と前記逆流防止プラグの外周面との間に吐出流路が画成され、該吐出流路には、その断面積が急激に変化する断面急変部が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１と、前記液体導入部の断面積Ａ２との比Ａ１／Ａ２が、０．４≦Ａ１／Ａ２≦１．０の範囲内にあることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記逆流防止プラグが前記軸線方向に移動可能とされており、前記逆流防止プラグが前記軸線方向を変更することにより、前記吐出口と前記逆流防止プラグとによって画成される吐出流路の断面積Ａ１を調整可能な構成とされていることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−２０７７３４（Ｐ２０１０−２０７７３４Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５７１４２（Ｐ２００９−５７１４２）
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１０日（２００９．３．１０）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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