特許 6167321 ループ流式バブル発生ノズル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6167321

(24)【登録日】2017年7月7日

(45)【発行日】2017年7月26日

(54)【発明の名称】ループ流式バブル発生ノズル

(51)【国際特許分類】

   B01F 5/00 20060101AFI20170713BHJP

   B01F 3/04 20060101ALI20170713BHJP

   B05B 7/04 20060101ALI20170713BHJP

【ＦＩ】

   B01F5/00 G

   B01F3/04 Z

   B05B7/04

【請求項の数】5

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-82085(P2014-82085)

(22)【出願日】2014年4月11日

(65)【公開番号】特開2015-202437(P2015-202437A)

(43)【公開日】2015年11月16日

【審査請求日】2015年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】392016960

【氏名又は名称】有限会社オーケー・エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100127203

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】松永 大

(72)【発明者】

【氏名】松永 大介

【審査官】 河野 隆一朗

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−１８９９８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０６２１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１４０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０６８８２８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０６−１２１９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０９４７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１４７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１１９６２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０３３９９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ １／００ − ５／２６

Ｂ０５Ｂ １／００ − ３／１８

Ｂ０５Ｂ ７／００ − ９／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、
気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、
前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、
前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、
前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、を有しており、
前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成され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】

前記切欠き部から前記気体供給室に向かって、断面が凹状の切欠きが延設されていることを特徴とする請求項１に記載のループ流式バブル発生ノズル。

【請求項3】

液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、
気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、
前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、
前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、
前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、
を有しており、
前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成されている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撹拌混合室の内壁に、前記気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合する凹形状の重撹拌混合部を設けた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】

液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、
気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、
前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、
前記気液ループ流式撹拌混合室の内壁に設けられ、前記気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合する凹形状の撹拌混合部と、
前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、
前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、
を有しており、
前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成されていることを特徴とする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、ファインバブル（ナノバブル及びマイクロバブル）を含むバブル（気泡）を発生させるループ流式バブル発生ノズルに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、本願発明者は、下記特許文献１に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を発明した。このノズルは、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する気体供給室と、前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、を有することを特徴とするループ流式バブル発生ノズルである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９−１８９９８４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、特許文献１に記載のバブル発生ノズルにおいて、カルシウム又は微生物（貝類のプランクトンなどを含む。以下、同様。）などの不純物を比較的多く含む液体（汚泥、海水など）を用いてバブルの発生を行うと、ノズルの気液ループ流式撹拌混合室と気体供給室との間において、キャビテーション（液体の流れの中で圧力差により短時間に泡の発生と消滅とが起きる物理現象）によるスプラッシュ現象（液体が飛沫する現象）により、カルシウム又は微生物の死骸などの不純物からなるスラッジ（固形物）又は／及びスケール（いわゆる水垢）が析出・付着する場合があった。この場合には、気体供給室から気液ループ流式撹拌混合室への気体供給が阻害され、気体供給量が減少してしまうことがあり、バブル発生効率を徐々に低下させることがあった。また、特許文献１に代表されるバブル発生ノズルにおいては、バブル発生効率のさらなる向上も求められている。

【0005】

そこで、本発明の目的は、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率を低下させることなく、また、バブル発生効率を従来よりも向上することが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】

【0006】

（１） 本発明のループ流式バブル発生ノズルは、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、を有しており、前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成されていることを特徴とする。

【0007】

上記（１）の構成によれば、液体供給孔を介して液体が気液ループ流式撹拌混合室に供給されるとともに、気体供給室を介して気体が気液ループ流式撹拌混合室に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体が噴出孔から噴出されると、気液ループ流式撹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）が発生される。

【0008】

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流れに沿って流れた後、噴出孔付近で、噴出孔からの外部気体又は／及び外部液体の流入により反転して気液ループ流式撹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流れ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、液体及び気体の供給量及び圧力によって、低速から高速まで、ある程度コントロールすることが可能である。したがって、液体及び気体の供給量および圧力を調整し、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可能である。

【0009】

気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体が噴出孔から噴出されると、気液ループ流式撹拌混合室内が負圧となるので、気体流入孔から気体供給室を介して気体が流入してくるとともに、噴出孔の孔径が液体供給孔の孔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撹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。）。

【0010】

ここで、（ａ）気体供給室から気液ループ流式撹拌混合室に供給された気体は、気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界で発生した乱流により細分化され、（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、噴出孔から気液ループ流式撹拌混合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。

【0011】

更に、（ｅ）気体流入孔から流入してきた気体は、気体供給室において液体供給孔の中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室内に供給される。この（ｅ）の工程によって、気液ループ流式撹拌混合室内の真空度が向上されるため、気体流入孔から流入してくる気体の量を更に増加させることができて、気泡の発生が促進される。

【0012】

したがって、従来品よりも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前後のマイクロバブル及びナノバブルを含むファインバブルを発生させることができる。また、従来品よりも簡易な構成であるので、従来品よりも小型化することができる。

【0013】

また、上記（１）の構成によれば、流入孔（テーパ部の気液ループ流式撹拌混合室側の縁部）の切欠き部によって、高速ループ流れにより発生する乱流によって気体を撹拌、剪断し、更に細分化することができる。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気液ループ流式撹拌混合室から気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出し固着しても、流入孔の切欠き部の部分は空間のまま存在することから、例えば、連続したリング状のスケール又は／及びスラッジとなることはない。また、流入孔の切欠き部は、十分な空間を有しているので、切欠き部の回りの気体供給室内に入り込んだ飛沫液体がスケール又は／及びスラッジとなっても、少なくとも切欠き部の側部に析出し固着したスケール又は／及びスラッジを、今度はキャビテーションの自己崩壊時に発生する衝撃波及びファインバブルの他のものへの衝突時崩壊によって発生する衝撃波によって破壊することができる。したがって、気体供給室がつまらない（切欠き部の空間部分及び切欠き部の少なくとも側部にカルシウムなどが析出し固着することはない）ので、気体供給室からの気体供給が阻害されることを防止することができる。その結果として、上記（１）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。また、気体溜まり部によって、気体流入孔から流入してくる気体の量を更に増加させることができ、気泡の発生が促進される。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部（例えば、気体供給室において気液ループ流式撹拌混合室から数ｍｍ程度の位置）にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、気体溜まり部により十分な空間が確保されているので、気体供給室が閉塞されてしまうことがない。その結果として、上記（１）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0014】

（２） 上記（１）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記切欠き部から前記気体供給室に向かって、断面が凹状の切欠きが延設されていることが好ましい。

【0015】

上記（２）の構成によれば、さらに、切欠きの空間部分にカルシウムなどが析出し固着することはないので、気体供給室からの気体供給が阻害されることを確実に防止することができる。その結果として、本発明に係るループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が確実に低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを確実に安定させることができる。

【0016】

（３） 別の観点として、本発明のループ流式バブル発生ノズルは、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、を有しており、前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成されていることを特徴とする。

【0017】

上記（３）の構成によれば、上記（１）のループ流式バブル発生ノズルと同様、従来品よりも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前後のマイクロバブル及びナノバブルを含むファインバブルを発生させることができる。また、従来品よりも簡易な構成であるので、従来品よりも小型化することができる。

【0018】

また、気体溜まり部によって、気体流入孔から流入してくる気体の量を更に増加させることができ、気泡の発生が促進される。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部（例えば、気体供給室において気液ループ流式撹拌混合室から数ｍｍ程度の位置）にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、気体溜まり部により十分な空間が確保されているので、気体供給室が閉塞されてしまうことがない。その結果として、上記（３）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。さらに、流入孔（テーパ部の気液ループ流式撹拌混合室側の端部）の切欠き部によって、高速ループ流れにより発生する乱流によって気体を撹拌、剪断し、更に細分化することができる。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気液ループ流式撹拌混合室から気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出し固着しても、流入孔の切欠き部の部分は空間のまま存在することから、例えば、連続したリング状のスケール又は／及びスラッジとなることはない。また、流入孔の切欠き部は、十分な空間を有しているので、切欠き部の回りの気体供給室内に入り込んだ飛沫液体がスケール又は／及びスラッジとなっても、少なくとも切欠き部の側部に析出し固着したスケール又は／及びスラッジを、今度はキャビテーションの自己崩壊時に発生する衝撃波及びファインバブルの他のものへの衝突時崩壊によって発生する衝撃波によって破壊することができる。したがって、気体供給室がつまらない（切欠き部の空間部分及び切欠き部の少なくとも側部にカルシウムなどが析出し固着することはない）ので、気体供給室からの気体供給が阻害されることを防止することができる。その結果として、上記（３）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0019】

（４） 上記（４）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撹拌混合室の内壁に、前記気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合する凹形状の重撹拌混合部を設けたものであってもよい。

【0020】

上記（４）の構成によれば、さらにループ流を形成することができるので、気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合することが可能となる。これにより、さらに効率よくファインバブルを発生させることができる。

【0021】

（５） 他の観点として、本発明のループ流式バブル発生ノズルは、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室と、前記気液ループ流式撹拌混合室の一端に設けられ、加圧された液体を前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する液体供給孔と、気体が流入する１つ以上の気体流入孔と、前記気液ループ流式撹拌混合室の他端側に設けられ、前記気体流入孔から流入した気体を前記液体供給孔の中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から前記気液ループ流式撹拌混合室の一端側に向かって前記気液ループ流式撹拌混合室に供給する隙間を有した気体供給室と、前記液体供給孔の中心軸と一致するように前記気液ループ流式撹拌混合室の他端に設けられ、前記液体供給孔の孔径よりも大きな孔径を有し、前記混合流体を前記気液ループ流式撹拌混合室から噴出させる噴出孔と、前記気液ループ流式撹拌混合室の内壁に設けられ、前記気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合する凹形状の撹拌混合部と、前記気体供給室の前記隙間において、前記気体供給室と前記気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象によって前記液体が前記隙間内に飛沫しスケール又は／及びスラッジが析出する箇所に設けられ、前記気体供給室の前記隙間の周の全部または一部の箇所に形成された凹形状の気体溜まり部と、前記噴出孔から前記気液ループ流式撹拌混合室の方向に向かって連続的に拡径するように、前記気体供給室の前記隙間の位置に対して前記隙間の径方向内側に設けられたテーパ部と、を有しており、前記テーパ部の前記気液ループ流式撹拌混合室側の縁部において、前記縁部を初端として、前記気体溜まり部における前記気液ループ流式撹拌混合室側の端部に対向する位置まで少なくとも１つの切欠き部が形成されていることを特徴とする。

【0022】

上記（５）の構成によれば、上記（１）のループ流式バブル発生ノズルと同様、従来品よりも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前後のマイクロバブル及びナノバブルを含むファインバブルを効率よく発生させることができる。また、従来品よりも簡易な構成であるので、従来品よりも小型化することができる。さらに、流入孔（テーパ部の気液ループ流式撹拌混合室側の端部）の切欠き部によって、高速ループ流れにより発生する乱流によって気体を撹拌、剪断し、更に細分化することができる。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気液ループ流式撹拌混合室から気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出し固着しても、流入孔の切欠き部の部分は空間のまま存在することから、例えば、連続したリング状のスケール又は／及びスラッジとなることはない。また、流入孔の切欠き部は、十分な空間を有しているので、切欠き部の回りの気体供給室内に入り込んだ飛沫液体がスケール又は／及びスラッジとなっても、少なくとも切欠き部の側部に析出し固着したスケール又は／及びスラッジを、今度はキャビテーションの自己崩壊時に発生する衝撃波及びファインバブルの他のものへの衝突時崩壊によって発生する衝撃波によって破壊することができる。したがって、気体供給室がつまらない（切欠き部の空間部分及び切欠き部の少なくとも側部にカルシウムなどが析出し固着することはない）ので、気体供給室からの気体供給が阻害されることを防止することができる。その結果として、上記（５）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。また、気体溜まり部によって、気体流入孔から流入してくる気体の量を更に増加させることができ、気泡の発生が促進される。また、（ａ）気体供給室と気液ループ流式撹拌混合室との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、気体供給室内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、気体供給室の壁部（例えば、気体供給室において気液ループ流式撹拌混合室から数ｍｍ程度の位置）にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、気体溜まり部により十分な空間が確保されているので、気体供給室が閉塞されてしまうことがない。その結果として、上記（５）のループ流式バブル発生ノズルにおいては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室内の高速ループ流れを安定させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】（ａ）が第１の参考形態に係る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、（ｃ）が（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図、（ｄ）が（ａ）のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視断面図である。

【図2】図１のループ流式バブル発生ノズルの動作説明図である。

【図3】（ａ）が第１の実施の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、（ｃ）が（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図4】（ａ）が第２の参考形態に係る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、（ｃ）が（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図5】（ａ）が第２の実施の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、（ｃ）が（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【図6】（ａ）が第２の実施の形態の変形例１に係る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、（ｃ）が（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

［第１の参考形態］
本発明の第１の参考形態を図１及び図２に基づいて以下に説明する。図１（ａ）は、第１の参考形態に係るループ流式バブル発生ノズル１０を示す概略断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）Ｉ−Ｉの矢視断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のII−II矢視断面図、図１（ｄ）は、図１（ａ）のIII−III矢視断面図である。図２は、ループ流式バブル発生ノズル１０の動作説明図である。

【0025】

（ループ流式バブル発生ノズル１０の構成）
図１（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル１０は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材１と、有底部材１の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材２とを有している。そして、有底部材１及び筒状部材２で囲まれた略円柱型の空間が、気液ループ流式撹拌混合室６とされている。

【0026】

有底部材１は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル１０の外部と内部とが連通されて、気体が流入される気体流入孔３を有している。なお、気体流入孔３は２つ以上あってもよい。また、有底部材１は、その底部中央に、外部から加圧された液体（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。）が供給される第１液体供給孔５ａと第２液体供給孔５ｂとを有している。外部から供給された加圧液体は、第１液体供給孔５ａ、第２液体供給孔５ｂを順に通って気液ループ流式撹拌混合室６に供給される。第１液体供給孔５ａ及び第２液体供給孔５ｂの各中心軸は、気体流入孔３の中心軸と交差されている。

【0027】

第２液体供給孔５ｂは、第１液体供給孔５ａから気液ループ流式撹拌混合室６の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ状に形成されている。この第２液体供給孔５ｂは、気液ループ流式撹拌混合室６内において、高速ループ流れを加圧液体の流れとは逆の方向から加圧液体の流れに合流させて、乱流を激しく起こさせる役割を果たしている。

【0028】

筒状部材２は、その中央に、液体及び気体を流入可能な流入孔７と、液体及び気体を噴出可能な第１噴出孔８ａと第２噴出孔８ｂとを有している。流入孔７、第１噴出孔８ａ及び第２噴出孔８ｂの各中心軸は、第１液体供給孔５ａ及び第２液体供給孔５ｂの各中心軸と一致されている。

【0029】

流入孔７は、第１噴出孔８ａから気液ループ流式撹拌混合室６の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ状に形成されている。また、流入孔７の気液ループ流式撹拌混合室６側の端面には、複数の切欠き部７ａが設けられている。この流入孔７は、気液ループ流式撹拌混合室６内における高速ループ流れを加速させる役割を果たしている。第１噴出孔８ａは、一端が流入孔７の一端に接続されると共に、他端が第２噴出孔８ｂの一端に接続されるように形成されている。第２噴出孔８ｂは、第１噴出孔８ａから気液ループ流式撹拌混合室６の方向とは逆の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ状に形成されている。この第２噴出孔８ｂは、第１噴出孔８ａから気液ループ流式撹拌混合室６内に流入してくる外部気体及び／又は外部液体の量を調節すると共に、第１噴出孔８ａの外部側周辺の流れ（第１噴出孔８ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部液体の流入）を安定させる役割を果たしている。

【0030】

また、筒状部材２は、気体流入孔３に対向する外周位置に、周方向に連続した溝部４ｂを有している。そして、溝部４ｂと有底部材１の内壁面とで囲まれたリング状の空間が、気体供給室４とされている。気体供給室４は、隙間４ａによって気液ループ流式撹拌混合室６に連通されている。

【0031】

図１（ｄ）に示すように、気体流入孔３と気体供給室４とは隙間４ａによって連通されている。気体流入孔３から流入した気体は、気体供給室４において、第１液体供給孔５ａの中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から隙間４ａを通過して、気液ループ流式撹拌混合室６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室６に供給されることとなる。これにより、気液ループ流式撹拌混合室６の内壁に、気体の膜、気泡、又は／及び、マイクロバブルが発生されると共に、高速ループ流れが加速される。

【0032】

なお、有底部材１及び筒状部材２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よい。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、バブル発生ノズル１０を長寿命化することができる。

【0033】

気液ループ流式撹拌混合室６は、第２液体供給孔５ｂから供給された液体と、気体供給室４から供給された気体とを、ループ状の流れによって撹拌混合する空間である。気液ループ流式撹拌混合室６の一端には第２液体供給孔５ｂが設けられており、気液ループ流式撹拌混合室６の他端には流入孔７が設けられている。また、気液ループ流式撹拌混合室６の他端側には、気体供給室４と気体流入孔３とが設けられている。なお、気液ループ流式撹拌混合室６の内壁には、凹凸形状（例えば、いわゆる鮫肌、セラミックの溶射肌と同様のもの、又は／及び、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よい。この内壁の凹凸形状は、高速ループ流れを加速させ、気液ループ流式撹拌混合室６内の真空度を高くする役割を果たしている。

【0034】

（ループ流式バブル発生ノズル１０の動作）
次に、図２を用いて、ループ流式バブル発生ノズル１０の動作について説明する。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の有底部材１の一端側に接続されたホース１１と、ループ流式バブル発生ノズル１０の筒状部材２の他端側に接続されたシャワーヘッド１２と、ループ流式バブル発生ノズル１０の有底部材１の気体流入孔３に接続された気体用供給管１３と、気体用供給管１３への外部気体の流入量を調整する絞り弁１４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１３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１３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１３ａが設けられている。

【0035】

まず、ホース１１から第１液体供給孔５ａ、第２液体供給孔５ｂを介して、加圧液体を気液ループ流式撹拌混合室６に供給する。このとき、加圧液体は、図２の第１液体供給孔５ａ、第２液体供給孔５ｂと、流入孔７及び第１噴出孔８ａとを結ぶ線上に沿って流れた後、その大半が第１噴出孔８ａから拡がりながら噴出すると共に、第２噴出孔８ｂから第１噴出孔８ａを介して外部気体及び／又は外部液体の流入によって、その一部が高速ループ流れ（図２の気液ループ流式撹拌混合室６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って、高速ループ流れの速度が更に増加される。

【0036】

また、気液ループ流式撹拌混合室６内は負圧となっているので、気体用供給管１３から気体供給室４を介して、気液ループ流式撹拌混合室６内に気体が流入してくる。

【0037】

ここで、気体供給室４から気液ループ流式撹拌混合室６内に供給された気体は、（ａ）気体供給室４と気液ループ流式撹拌混合室６との境界で発生した乱流により細分化され、（ｂ）流入孔７及び第２液体供給孔５ｂによって加速された高速ループ流れにおいて撹拌、剪断され、（ｃ）気液ループ流式撹拌混合室６の内壁の凹凸形状と衝突し、（ｄ）途中で一部が第１液体供給孔５ａ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更に細分化され、（ｅ）第１噴出孔８ａ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て、更に微細化され、バブル又は／及びマイクロバブルなどのファインバブルを含む混合流体として第２噴出孔８ｂから噴出される。

【0038】

更に、（ｆ）気体流入孔３から流入してきた気体は、気体供給室４において第１液体供給孔５ａの中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から気液ループ流式撹拌混合室６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室６内に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室６内の真空度が向上されるため、気体流入孔３から流入してくる気体の量を更に増加させることができて、気泡の発生が促進される。

【0039】

これらのような一連の動作によって、バブル又は／及びマイクロバブルなどのファインバブルが、次から次へと連続的に発生する。

【0040】

また、テーパ状に形成された流入孔７によって、高速ループ流れが加速されると共に、第２液体供給孔５ｂによって激しい乱流が起こされるため、気液ループ流式撹拌混合室６内の気体を更に細分化することができる。

【0041】

また、流入孔７の複数の切欠き部７ａによって、高速ループ流れにおける気体を撹拌、剪断し、更に細分化することができる。また、（ａ）気体供給室４と気液ループ流式撹拌混合室６との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、隙間４ａ内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、隙間４ａ内の筒状部材２の外表面又は／及び有底部材１の内表面にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、流入孔７の複数の切欠き部７ａの部分は空間のまま存在することから、例えば、連続したリング状のスケール又は／及びスラッジとなることはない。また、切欠き部７ａは、十分な空間を有しているので、切欠き部７ａの回りの気体供給室４内に入り込んだ飛沫液体がスケール又は／及びスラッジとなっても、少なくとも切欠き部７ａの側部に析出し固着したスケール又は／及びスラッジを、今度はキャビテーションの自己崩壊時に発生する衝撃波及びファインバブルの他のものへの衝突時崩壊によって発生する衝撃波によって破壊することができる。したがって、気体供給室４がつまらない（切欠き部７ａの空間部分及び切欠き部７ａの少なくとも側部にカルシウムなどが析出し固着することはない）ので、気体供給室４からの気体供給が阻害されることを防止することができる。その結果として、本参考形態に係るループ流式バブル発生ノズル１０においては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔３から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室６に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室６内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0042】

また、テーパ状に形成された第２噴出孔８ｂによって、第１噴出孔８ａから気液ループ流式撹拌混合室６内に流入してくる外部気体及び／又は外部液体の量が調節されていると共に、第１噴出孔８ａの外部側周辺の流れ（第１噴出孔８ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部液体の流入）が安定されている。

【0043】

また、気液ループ流式撹拌混合室６が略円柱型の空間であるので、高速ループ流れを容易に形成することができ、上述の動作を容易に得ることができる。そして、気液ループ流式撹拌混合室６の内壁には、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ことによって、気液ループ流式撹拌混合室６内の気体を更に細分化することができると共に、高速ループ流れを加速させ、気液ループ流式撹拌混合室６内の真空度を高くすることができる。

【0044】

上記の構成のループ流式バブル発生ノズル１０によれば、上述したような動作が行われるので、従来と同等以下（２０μｍ前後）の径のマイクロバブルなどのファインバブルを発生させることができる。

【0045】

なお、上述したループ流式バブル発生ノズル１０の動作では、加圧液体を第１液体供給孔５ａ、第２液体供給孔５ｂを順に通って気液ループ流式撹拌混合室６に供給した場合について説明したが、これに限られず、不純物を含んだ汚泥水若しくは海水、又は水道水を供給しても、マイクロバブルなどのファインバブルを発生させることができる。

【0046】

［第１の実施の形態］
次に、本発明の第１の実施の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３は、第１の実施の形態に係るループ流式バブル発生ノズル２０を示す概略断面図である。

【0047】

（ループ流式バブル発生ノズル２０の構成）
図３（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル２０は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材２１と、有底部材２１の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材２２とを有している。そして、有底部材２１及び筒状部材２２で囲まれた略円柱型の空間が、気液ループ流式撹拌混合室２６とされている。

【0048】

筒状部材２２は、気体流入孔２３に対向する外周位置に、周方向に連続した溝部２４ｂを有している。そして、溝部２４ｂと筒状部材２２の内面とで囲まれたリング状の空間が、気体供給室２４とされている。気体供給室２４は、隙間２４ａによって気液ループ流式撹拌混合室２６に連通されている。また、隙間２４ａの気液ループ流式撹拌混合室２６側には、凹形状の気体溜まり部２４ｃが隙間２４ａの周の全部に沿って設けられている。

【0049】

図３（ａ）に示すように、気体流入孔２３と気体供給室２４とは隙間２４ａによって連通されている。気体流入孔２３から流入した気体は、気体供給室２４において、第１液体供給孔２５ａの中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から隙間２４ａを通過して、気液ループ流式撹拌混合室２６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室２６に供給されることとなる。これにより、気液ループ流式撹拌混合室２６の内壁に、気体の膜、気泡、又は／及び、マイクロバブルが発生されると共に、高速ループ流れが加速される。また、気体供給室２４の近傍の気体溜まり部２４ｃによって、気体流入孔２３から流入してくる気体の量を更に増加させることができ、気泡の発生が促進される。また、（ａ）気体供給室２４と気液ループ流式撹拌混合室２６との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、隙間２４ａ内に入り込んだ飛沫液体、又は／及び、（ｂ）気液境界部近傍のファインバブル、が気液境界部近傍で乾燥、濃縮、又は凝集し、隙間２４ａ内の筒状部材２２の外表面又は／及び有底部材２１の内表面にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、気体溜まり部２４ｃにより十分な空間が確保されているので、隙間２４ａ（気体供給室２４）が閉塞されてしまうことがない。その結果として、本変形例に係るループ流式バブル発生ノズル２０においては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔２３から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室２６に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室２６内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0050】

その他の構成及び動作は、第１の参考形態と同じであるため、その説明を省略する。

【0051】

（上記各形態の概要）
以上のように、上記各形態のループ流式バブル発生ノズル１０，２０は、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室６、２６と、気液ループ流式撹拌混合室６、２６の一端に設けられ、加圧された液体を気液ループ流式撹拌混合室６、２６に供給する第１液体供給孔５ａ、２５ａ及び第２液体供給孔５ｂ、２５ｂと、気体が流入する１つ以上の気体流入孔３，２３と、気液ループ流式撹拌混合室６、２６の他端側に設けられ、気体流入孔３，２３から流入した気体を第１液体供給孔５ａ、２５ａの中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から気液ループ流式撹拌混合室６、２６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室６、２６に供給する気体供給室４、２４と、第１液体供給孔５ａ、２５ａの中心軸と一致するように気液ループ流式撹拌混合室６、２６の他端に設けられ、複数の切欠き部７ａ、２７ａを有する流入孔７、２７と、混合流体を気液ループ流式撹拌混合室６、２６から噴出させる第１噴出孔８ａ、２８ａ及び第２噴出孔８ｂ、２８ｂとを有する構成にされている。

【0052】

上記の構成によれば、第１液体供給孔５ａ、２５ａ及び第２液体供給孔５ｂ、２５ｂを介して液体が気液ループ流式撹拌混合室６、２６に供給されると共に、気体供給室４、２４を介して気体が気液ループ流式撹拌混合室６、２６に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の混合流体が第２噴出孔８ｂ、２８ｂから噴出されると、気液ループ流式撹拌混合室６、２６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）が発生される。

【0053】

気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の混合流体が第２噴出孔８ｂ、２８ｂから噴出されると、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内が負圧となるので、気体流入孔３，２３から気体供給室４、２４を介して気体が流入してくると共に、第１噴出孔８ａ、２８ａの孔径が第１液体供給孔５ａ、２５ａの孔径よりも大きく形成されていることから、第１噴出孔８ａ、２８ａにおいて、第１噴出孔８ａ、２８ａ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撹拌混合室６、２６に流入してくる。

【0054】

ここで、気体供給室４、２４から気液ループ流式撹拌混合室６、２６内に供給された気体は、（ａ）気体供給室４、２４と気液ループ流式撹拌混合室６、２６との境界で発生した乱流により細分化され、（ｂ）流入孔７、２７及び第２液体供給孔５ｂ、２５ｂによって加速された高速ループ流れにおいて撹拌、剪断され、（ｃ）気液ループ流式撹拌混合室６、２６の内壁の凹凸形状と衝突し、（ｄ）途中で一部が第１液体供給孔５ａ、２５ａ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更に細分化され、（ｅ）第１噴出孔８ａ、２８ａ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て、更に微細化され、バブル又は／及びマイクロバブルを含む混合流体として第２噴出孔８ｂ、２８ｂから噴出される。これらの（ａ）〜（ｅ）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１０、２０の特徴であり、他のノズルにない優れた点である。

【0055】

更に、（ｆ）気体流入孔３、２３から流入してきた気体は、気体供給室４、２４において第１液体供給孔５ａ、２５ａの中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から気液ループ流式撹拌混合室６、２６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室６、２６内に供給される。この（ｆ）の工程によって、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の真空度が向上されるため、気体流入孔３、２３から流入してくる気体の量を更に増加させることができて、気泡の発生が促進される。

【0056】

したがって、平均直径が１００μｍ未満のバブル、特に、平均直径が２０μｍ前後の従来と同等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、流入孔７、２７の複数の切欠き部７ａ、２７ａにより、高速ループ流れにおける気体が撹拌、剪断し、更に細分化されるので、気体供給室４、２４と気液ループ流式撹拌混合室６、２６との境界である気液境界部において、従来よりもバブル又は／及びマイクロバブルの発生効率を向上させることができる。また、気体供給室４、２４と気液ループ流式撹拌混合室６、２６との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、飛沫液体が発生し、この飛沫液体が隙間４ａ、２４ａ内に入り込んで乾燥され、隙間４ａ、２４ａ内の筒状部材２、２２の外表面又は／及び有底部材１、２１の内表面にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジとなって析出し、リング状に固着することがある。しかしながら、切欠き部７ａ、２７ａによってスケール又は／及びスラッジが析出しない部分を設けたり、気体溜まり部２４ｃにより十分な空間を確保したりしているので、隙間４ａ、２４ａが閉塞されてしまうことがない。その結果として、上記各形態に係るループ流式バブル発生ノズル１０、２０においては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。また、気体流入孔３、２３から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室６、２６に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0057】

また、テーパ状に形成された流入孔７、２７によって、高速ループ流れが加速されると共に、第２液体供給孔５ｂ、２５ｂによって激しい乱流が起こされるため、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の気体を更に細分化することができる。

【0058】

また、テーパ状に形成された第２噴出孔８ｂ、２８ｂによって、第１噴出孔８ａ、２８ａから気液ループ流式撹拌混合室６、２６内に流入してくる外部気体及び／又は外部液体の量が調節されていると共に、第１噴出孔８ａ、２８ａの外部側周辺の流れ（第１噴出孔８ａ、２８ａからの混合流体の噴出、並びに、外部気体又は／及び外部液体の流入）が安定されている。

【0059】

また、気液ループ流式撹拌混合室６、２６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ことによって、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の気体を更に細分化することができると共に、高速ループ流れを加速させ、気液ループ流式撹拌混合室６、２６内の真空度を高くすることができる。

【0060】

［第２の参考形態］
本発明の第２の参考形態を図４に基づいて以下に説明する。図４は、第２の参考形態に係るループ流式バブル発生ノズル３０を示す概略断面図である。

【0061】

（ループ流式バブル発生ノズル３０の構成）
図４（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル３０は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材３１と、有底部材３１の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材３２とを有している。そして、有底部材３１及び筒状部材３２で囲まれた略円柱型の空間が、気液ループ流式撹拌混合室３６とされている。

【0062】

筒状部材３２は、その中央に、液体及び気体を流入可能な流入孔３７と、液体及び気体を噴出可能な第１噴出孔３８ａと第２噴出孔３８ｂとを有している。流入孔３７は、第１噴出孔３８ａから気液ループ流式撹拌混合室３６の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ状に形成されている。また、流入孔３７の気液ループ流式撹拌混合室３６側の端面には、複数の切欠き部３７ａが設けられ、このうち適数箇所に切欠き部３７ｂが、切欠き部３７ａから気体供給室３４に向かって延設されている。この流入孔３７は、気液ループ流式撹拌混合室３６内における高速ループ流れを加速させる役割を果たしている。また、流入孔３７の複数の切欠き部３７ａ及び３７ｂは、高速ループ流れにおける気体を撹拌、剪断し、更に細分化する役割を果たしている。また、気体供給室３４と気液ループ流式撹拌混合室３６との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、隙間３４ａ内に入り込んだ飛沫液体が乾燥、濃縮、又は凝集し、隙間３４ａ内の筒状部材３２の外表面又は／及び有底部材３１の内表面にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、複数の切欠き部３７ａ及び３７ｂの部分は空間のまま存在する（切欠き部３７ａ及び３７ｂの空間部分にカルシウムなどが析出し固着することはない）ので、隙間３４ａが閉塞されてしまうことがない。その結果として、本参考形態に係るループ流式バブル発生ノズル３０においては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔３３から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室３６に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室３６内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0063】

その他の構成及び動作は、第１の参考形態と同じであるため、その説明を省略する。

【0064】

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の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５は、第２の実施の形態に係るループ流式バブル発生ノズル４０を示す概略断面図である。

【0065】

（ループ流式バブル発生ノズル４０の構成）
図５（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル４０は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材４１と、有底部材４１の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材４２とを有している。そして、有底部材４１及び筒状部材４２で囲まれた略円柱型の空間が、気液ループ流式撹拌混合室４６とされている。

【0066】

筒状部材４２は、気体流入孔４３に対向する外周位置に、周方向に連続した溝部４４ｂを有している。そして、溝部４４ｂと筒状部材４２の内面とで囲まれたリング状の空間が、気体供給室４４とされている。気体供給室４４は、隙間４４ａによって気液ループ流式撹拌混合室４６に連通されている。また、気体供給室４４の近傍には、気体溜まり部４４ｃが設けられている。

【0067】

図５（ａ）に示すように、気体流入孔４３と気体供給室４４とは隙間４４ａによって連通されている。気体流入孔４３から流入した気体は、気体供給室４４において、第１液体供給孔４５ａの中心軸を中心に周回されながら、周の全部または一部の箇所から隙間４４ａを通過して、気液ループ流式撹拌混合室４６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室４６に供給されることとなる。これにより、気液ループ流式撹拌混合室４６の内壁に、気体の膜、気泡、又は／及び、マイクロバブルが発生されると共に、高速ループ流れが加速される。また、気体供給室４４の近傍の気体溜まり部４４ｃによって、気体流入孔４３から流入してくる気体の量を更に増加させることができ、気泡の発生が促進される。また、気体供給室４４と気液ループ流式撹拌混合室４６との境界である気液境界部において発生するキャビテーションによるスプラッシュ現象により、隙間４４ａ内に入り込んだ飛沫液体が乾燥、濃縮、又は凝集し、隙間４４ａ内の筒状部材４２の外表面又は／及び有底部材４１の内表面にカルシウムなどのスケール又は／及びスラッジが析出しリング状に固着しても、気体溜まり部２４ｃにより十分な空間が確保されているので、隙間４４ａが閉塞されてしまうことがない。その結果として、本変形例に係るループ流式バブル発生ノズル４０においては、不純物を含む液体を用いてもバブル発生効率が低下しない。これにより、気体流入孔４３から流入した気体は、気液ループ流式撹拌混合室４６に安定して供給されるので、気液ループ流式撹拌混合室４６内の高速ループ流れを安定させることができる。

【0068】

その他の構成及び動作は、第１の参考形態と同じであるため、その説明を省略する。

【0069】

［第２の実施の形態の変形例１］
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例１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、第２の実施の形態の変形例１に係るループ流式バブル発生ノズル４０を示す概略断面図である。

【0070】

（ループ流式バブル発生ノズル５０の構成）
図６（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル５０は、上述の本発明の第２の実施の形態の変形例１に係るループ流式バブル発生ノズル４０とほぼ同様の構成であるが、気液ループ流式撹拌混合室５６内の混合流体をさらに撹拌混合する撹拌混合部５５ｃが設けられている点で異なる。

【0071】

撹拌混合部５５ｃは、第２液体供給孔５５ｂの途中において、中心軸を略同一としたリング状に設けられた凹形状の溝である。この撹拌混合部５５ｃにおいて、気液ループ流式撹拌混合室５６内で発生するループ流に比べてミニサイズのループ流を生じさせることで、さらに気液ループ流式撹拌混合室５６内の混合流体を撹拌混合し、気泡を効率よく発生させる。

【0072】

その他の構成及び動作は、第１の参考形態及び第２の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

【0073】

（上記各形態の概要）
以上のように、上記各形態のループ流式バブル発生ノズル３０、４０、５０は、液体及び気体をループ状の流れによって撹拌混合して混合流体とする気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６と、気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６の一端に設けられ、加圧された液体を気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６に供給する第１液体供給孔３５ａ、４５ａ、５５ａ及び第２液体供給孔３５ｂ、４５ｂ、５５ｂと、気体が流入する１つ以上の気体流入孔３３、４３、５３と、気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６の他端側に設けられ、気体流入孔３３、４３、５３から流入した気体を第１液体供給孔３５ａ、４５ａ、５５ａの中心軸を中心に周回させながら、周の全部または一部の箇所から気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６に供給する気体供給室３４、４４、５４と、第１液体供給孔３５ａ、４５ａ、５５ａの中心軸と一致するように気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６の他端に設けられ、複数の切欠き部３７ａ、４７ａ、５７ａ及び３７ｂ、４７ｂ、５７ｂを有する流入孔３７、４７、５７と、混合流体を気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６から噴出させる第１噴出孔３８ａ、４８ａ、５８ａ及び第２噴出孔３８ｂ、４８ｂ、５８ｂとを有する構成にされている。

【0074】

上記の構成によれば、第１液体供給孔３５ａ、４５ａ、５５ａ及び第２液体供給孔３５ｂ、４５ｂ、５５ｂを介して液体が気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６に供給されると共に、気体供給室３４、４４、５４を介して気体が気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６内の混合流体が第２噴出孔３８ｂ、４８ｂ、５８ｂから噴出されると、気液ループ流式撹拌混合室３６、４６、５６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）が発生される。また、第１の参考形態と同様の効果を得ることができる。

【0075】

（上記各形態の変形例）
以上、各形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用及び効果は、本発明から生じる最も好適な作用及び効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用及び効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。

【0076】

例えば、各形態及び各変形例において、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、汚泥水又は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することができる。

【0077】

また、各形態及び各変形例において、ループ流式バブル発生ノズルは、気体流入孔を有する構成にされているが、液体供給孔から供給される液体に気体が溶け込んでいる場合には、気体流入孔を有しない構成であってもよい。この場合、液体に溶け込んだ気体は、気液ループ流式撹拌混合室内で気泡化される。

【0078】

また、各形態のループ流式バブル発生ノズルにおいて、気体流入孔を有する有底部材が、気液ループ流式撹拌混合室の周面に、気液ループ流式撹拌混合室の周面の接線と平行な方向に開口されて外部と連通する外部連通孔を更に有していてもよい。これによれば、外部連通孔から外部液体及び／又は外部気体が気液ループ流式撹拌混合室内に流入してくるので、ループ流の他に、気液ループ流式撹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て、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、ループ流により発生する乱流によって気体の剪断の機会が多くなるので、より気液ループ流式撹拌混合室内の気体を細分化することができる。

【0079】

また、気液ループ流式撹拌混合室又は流入孔の切欠き部の形状は、各形態及び各変形例において示したものに限られない。気液ループ流式撹拌混合室の形状は、略角筒型、略三角錐型、断面が五角形又は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。

【0080】

また、各形態及び各変形例において、気体流入孔は、噴出孔寄りに形成されていてもよい。

【0081】

また、各形態及び各変形例において、気体溜まり部は筒状部材の表面に形成してもよい。また、各形態及び各変形例において、気体溜まり部は、隙間の周の全部に沿って凹形状（リング状）に形成されているが、これに限られず、隙間内の筒状部材の外表面又は／及び有底部材の内表面において、従来ならスケール又は／及びスラッジが析出しやすい一部の箇所のみに凹形状を形成し、気体供給が阻害されないようにしてもよい。

【0082】

また、各形態及び各変形例において、第２の実施の形態の変形例１のループ流式バブル発生ノズル５０に設けた撹拌混合部５５ｃと同様のものを、気液ループ流式撹拌混合室内のどの部分に設けてもよい。また、撹拌混合部５５ｃは、リング状の凹形状としたが、これに限られず、気液ループ流式撹拌混合室内の混合流体をさらに撹拌混合することができるのであれば、単なる凹形状（窪みなど）が１つ以上形成されていても、螺旋状に形成された溝（凹部）であってもよい。

【0083】

本発明のバブル発生ノズル／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することができる。大型のバブル発生ノズル／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、小型のバブル発生ノズル／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することができるもの全てに適用することができる。また、医療関係への利用も検討されている。さらに、本発明のバブル発生ノズル／ループ流式バブル発生ノズルにおいては、脱色、殺菌にも利用することが可能である。

【符号の説明】

【0084】

１、２１、３１、４１、５１ 有底部材
２、２２、３２、４２、５２ 筒状部材
３、２３、３３、４３、５３ 気体流入孔
４、２４、３４、４４、５４ 気体供給室
４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ 隙間
４ｂ、２４ｂ、３４ｂ、４４ｂ、５４ｂ 溝部
５ａ、２５ａ、３５ａ、４５ａ、５５ａ 第１液体供給孔
５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、４５ｂ、５５ｂ 第２液体供給孔
６、２６、３６、４６、５６ 気液ループ流式撹拌混合室
７、２７、３７、４７、５７ 流入孔
７ａ、２７ａ、３７ａ、３７ｂ、４７ａ、５７ａ、５７ｂ 切欠き部
８ａ、２８ａ、３８ａ、４８ａ、５８ａ 第１噴出孔
８ｂ、２８ｂ、３８ｂ、４８ｂ、５８ｂ 第２噴出孔
１０、２０、３０、４０、５０ ループ流式バブル発生ノズル
１１ ホース
１２ シャワーヘッド
１３ 気体用供給管
１３ａ 逆止弁
１４ 絞り弁
２４ｃ、４４ｃ、５４ｃ 気体溜まり部
５５ｃ 撹拌混合部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】