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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023114812
(43)【公開日】2023-08-18
(54)【発明の名称】ファインバブル生成ユニット及び給水システム
(51)【国際特許分類】
B01F 23/20 20220101AFI20230810BHJP
B01F 25/40 20220101ALI20230810BHJP
E03C 1/08 20060101ALI20230810BHJP
E03C 1/00 20060101ALI20230810BHJP
【ＦＩ】
B01F3/04 Z
B01F5/00 D
B01F5/06
E03C1/08
E03C1/00
【審査請求】有
【請求項の数】14
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022017338
(22)【出願日】2022-02-07
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2022-07-22
(71)【出願人】
【識別番号】391054165
【氏名又は名称】トーフレ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100101454
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 卓二
(72)【発明者】
【氏名】中野 勝利
(72)【発明者】
【氏名】芦辺 和也
【テーマコード（参考）】
2D060
4G035
【Ｆターム（参考）】
2D060AA01
2D060CC00
2D060CC17
4G035AB04
4G035AB27
4G035AC01
4G035AC26
4G035AE13
(57)【要約】 （修正有）
【課題】ファインバブルを大量に発生できるファインバブル発生ユニットを提供する。
【解決手段】液体に圧力の変化を与えることによって溶存気体を気泡化するファインバブル生成ユニット１００は、中心軸２に沿って延在する液体流路４とを含む管状部材１と、液体流路の中に配置された挿入部材３０を含む。管状部材の内壁は、液体流路の流れ方向５に関して上流側と下流側に分かれて位置する上流側円筒領域７と下流側円筒領域８とを有し、それぞれの領域に上流側内ねじ１２と下流側内ねじ１５とが形成されている。挿入部材は、円周上に上流側内ねじの上流側ねじ溝１６に噛み合うねじ溝が形成された外ねじと、中心軸の方向に延在して挿入部材を貫通する流路を備えている。外ねじは上流側内ねじにかみ合わせて上流側円筒領域に配置されている。上流側円筒領域と下流側円筒領域の間には、挿入部材が下流側円筒領域に移動するのを阻止する規制部を設ける。
【選択図】図１
【解決手段】液体に圧力の変化を与えることによって溶存気体を気泡化するファインバブル生成ユニット１００は、中心軸２に沿って延在する液体流路４とを含む管状部材１と、液体流路の中に配置された挿入部材３０を含む。管状部材の内壁は、液体流路の流れ方向５に関して上流側と下流側に分かれて位置する上流側円筒領域７と下流側円筒領域８とを有し、それぞれの領域に上流側内ねじ１２と下流側内ねじ１５とが形成されている。挿入部材は、円周上に上流側内ねじの上流側ねじ溝１６に噛み合うねじ溝が形成された外ねじと、中心軸の方向に延在して挿入部材を貫通する流路を備えている。外ねじは上流側内ねじにかみ合わせて上流側円筒領域に配置されている。上流側円筒領域と下流側円筒領域の間には、挿入部材が下流側円筒領域に移動するのを阻止する規制部を設ける。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体に圧力の変化を与えることによって液体中の溶存気体を気泡化してファインバブルを生成するファインバブル生成ユニット（１００）であって、
前記ファインバブル生成ユニット（１００）は、
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている、
ことを特徴とするファインバブル生成ユニット。
前記ファインバブル生成ユニット（１００）は、
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている、
ことを特徴とするファインバブル生成ユニット。
【請求項2】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）から前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）との間に配置された中間領域（９）を含み、
前記中間領域（９）の内周面はねじ溝の無い円筒面からなり、
前記中間領域（９）が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記中間領域（９）の内周面はねじ溝の無い円筒面からなり、
前記中間領域（９）が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項3】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）が前記下流側円筒領域（１８）の前記上流端（１３）に一致し、
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する上流側ねじ溝（１６）のねじ寸法が、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する下流側ねじ溝（１７）のねじ寸法と異なり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する上流側ねじ溝（１６）のねじ寸法が、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する下流側ねじ溝（１７）のねじ寸法と異なり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項4】
前記ねじ寸法が、ピッチ、山の内径、および谷の内径の少なくとも一つである、ことを特徴とする請求項３に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項5】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）が前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）に一致し、
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する前記上流側ねじ溝（１６）の螺旋方向は、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する前記下流側ねじ溝（１７）の螺旋方向とは逆であり、
前記前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する前記上流側ねじ溝（１６）の螺旋方向は、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する前記下流側ねじ溝（１７）の螺旋方向とは逆であり、
前記前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項6】
前記管状部材（１）は、前記上流側円筒領域（７）の前記上流端（１０）から前記下流側円筒領域（８）の前記下流端（１４）まで一定の内径を有する円筒面に、前記上流側円筒領域（７）の前記上流端（１０）と前記下流側円筒領域（８）の前記下流端（１４）からそれぞれ前記上流側内ねじ（１２）と前記下流側内ねじ（１５）が加工されてなるものである、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項7】
前記第１の挿入部材（３０）は、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第１の中心軸（３１）と平行に延在する複数の偏心軸（３６）に沿って前記第１の挿入部材（３０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の偏心流路（３７）が形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項8】
前記第１の挿入部材（３０）は、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第１の中心軸（３１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸に沿って前記第１の挿入部材（３０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の偏心流路が形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項9】
前記第１の挿入部材は、前記第１の中心軸に沿って前記第１の挿入部材を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路が形成されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項10】
前記少なくとも１つの挿入部材は第２の挿入部材（４０）を含み、
前記第２の挿入部材（４０）は、第２の中心軸（４１）と、前記第２の中心軸（４１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の前記上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（４４）が形成された第２の外ねじ（４２）と、前記第２の中心軸（４１）に沿って前記第２の挿入部材（４０）を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路（４３）が形成され、
前記中央流路（４３）は、前記流れ方向（５）に関して前記中央流路（４３）の上流端から下流側に延在する小径流路（４５）と、前記小径流路（４５）よりも大きな内径を有し、前記流れ方向（５）に関して前記小径流路（４５）の下流端から前記中央流路（４３）の下流端に延在する大径流路（４６）とを含み、
前記第２の外ねじ（４２）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて、前記上流側円筒領域（７）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
前記第２の挿入部材（４０）は、第２の中心軸（４１）と、前記第２の中心軸（４１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の前記上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（４４）が形成された第２の外ねじ（４２）と、前記第２の中心軸（４１）に沿って前記第２の挿入部材（４０）を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路（４３）が形成され、
前記中央流路（４３）は、前記流れ方向（５）に関して前記中央流路（４３）の上流端から下流側に延在する小径流路（４５）と、前記小径流路（４５）よりも大きな内径を有し、前記流れ方向（５）に関して前記小径流路（４５）の下流端から前記中央流路（４３）の下流端に延在する大径流路（４６）とを含み、
前記第２の外ねじ（４２）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて、前記上流側円筒領域（７）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項11】
前記管状部材（１）は、前記流れの方向（５）に関して前記上流側円筒流路（７）の上流側に、前記上流側円筒流路（７）の内径よりも大きな内径の大径流路部分（２０）を有する、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項12】
前記少なくとも１つの挿入部材は第３の挿入部材（５０）を含み、
前記第３の挿入部材（５０）は前記大径流路部分（２０）に配置されており、
前記第３の挿入部材（５０）は、第３の中心軸（５１）と、前記第３の中心軸（５１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第３の中心軸（５１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸（５５）に沿って前記第３の挿入部材（５０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の第３の流路（５３）が形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記第３の挿入部材（５０）は前記大径流路部分（２０）に配置されており、
前記第３の挿入部材（５０）は、第３の中心軸（５１）と、前記第３の中心軸（５１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第３の中心軸（５１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸（５５）に沿って前記第３の挿入部材（５０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の第３の流路（５３）が形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれかのファインバブル生成ユニットと、前記ファインバブル生成ユニットの下流側に接続されたホースとを備えた給水システム。
【請求項14】
前記ファインバブル生成ユニットの上流側に接続された水栓を備えた請求項１３に記載の給水システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体力学的キャビテーションを利用してファインバブルを生成するファインバブル生成ユニット及び該ファインバブル生成ユニットを組み入れた給水システムに関する。本発明は、特に、液体に圧力の変化を与えることによって液体中の溶存気体を気泡化してファインバブルを生成するファインバブル生成ユニット及び該ファインバブル生成ユニットを組み入れた給水システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ベンチェリー構造のファインバブル生成ユニット及びファインバブル生成ユニットを含む液体供給装置が特許文献１～３に提案されている。これらの文献に記載されたファインバブル生成ユニットはいずれも、管状の部材からなり、長手方向の中心軸に沿って延在する筒状内壁によって流路が形成されている。筒状内壁には、中心軸に向かって突出する絞り部が形成されている。絞り部は、流れの方向に関して上流側に、上流側から下流側に向かって次第に内径が小さくなる入口側（上流側）テーパを有し、流れの方向に関して下流側に、上流側から下流側に向かって次第に内径が大きくなる出口側（下流側）逆テーパが形成されている。したがって、流路内を上流側から下流側に向かって流れる液体は、上流側テーパの下流端に向かうにしたがって加圧された後、そこを超えて下流側逆テーパに入ると急激に減圧され、これにより液体内に溶解している気体（通常は空気）が気泡化されて細かなファインバブルを発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１７－１３６５９０号公報
【特許文献2】特開２０１８－１３４５８７号公報
【特許文献3】特開２０１９－０４２７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上述のファインバブル生成ユニットは、流路の上流側と下流側にそれぞれテーパと逆テーパを備えており、そこを通過する液体に圧力の変化を与えることによって微細なファインバブルを析出させるもので、相当数のファインバブルを生成することができることが確認されている。以下、このようなファインバブル生成ユニットを「ダブルテーパ型ファインバブル生成ユニット」という。
【0005】
本願発明者らは、上述のダブルテーパ型ファインバブル生成ユニットよりもさらに多くのファインバブルを生成することができる新たな形のファインバブル生成ユニットを提供するために鋭意研究を重ねた結果、流路に内壁に凹凸を形成することによって、さらに多くのファインバブルが形成されることを知見した。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、例えば、液体に圧力の変化を与えることによって液体中の溶存気体を気泡化してファインバブルを生成するファインバブル生成ユニット（１００は、
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている。
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている。
【発明の効果】
【0007】
本発明の実施形態のユニットによれば、液体流路（４）内を上流側から下流側に向けて液体が流される。このとき、液体は、第１の挿入部材（３０）の第１の流路（３７）に入ると、そこで急激に圧力が変化して（動圧は上昇し、静圧は減少する）、液体から気泡が析出する。その後、第１の流路（３７）を通過すると、液体の圧力が急激に変化し（動圧が低下し、静圧が上昇する）、析出した気泡が破砕して微細なファインバブルになる。また、第１の流路（３７）を通過した液体は、下流側内ねじ（１５）のねじ溝（１７）から受ける抵抗によってせん断されてさらに微細化される。したがって、流路を通過した液体は、微細化された大量のファインバブルを含む。また、液体流路（４）の中に配置された第１の挿入部材（３０）は、その下流側に形成された規制部によって下流側への移動が防止される。そのため、第１の挿入部材（３０）を液体流路（４）の中に保持するための部材（例えば、リング）が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】本発明の実施形態１に係るファインバブル生成ユニットを構成する管状部材と第１の挿入部材の縦断面図。
【図2】第１の挿入部材が挿入された管状部材と第２の挿入部材の縦断面図。
【図3】第１と第２の挿入部材が挿入された管状部材と第３の挿入部材の縦断面図。
【図4】第１から第３の挿入部材が挿入された管状部材の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[Ａ．ファインバブル生成ユニット]
以下、添付図面を参照して本発明に係るファインバブル生成ユニットの実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態のファインバブル生成ユニットは、いわゆる液体力学的キャビテーション方式を採用したものである。液体力学的キャビテーションとは、流水の向きが急激に変化する付近で負圧域（空洞部）ができ、その圧力が水蒸気圧より低いと瞬間的に局所的沸騰が生じて溶存気体から微小気泡が発生し、逆に、非負圧域における圧力の回復により収縮する現象である。[日本家政学会誌Vol.71,No.2, 124-128(2020)]
以下、添付図面を参照して本発明に係るファインバブル生成ユニットの実施形態を説明する。なお、以下に説明する実施形態のファインバブル生成ユニットは、いわゆる液体力学的キャビテーション方式を採用したものである。液体力学的キャビテーションとは、流水の向きが急激に変化する付近で負圧域（空洞部）ができ、その圧力が水蒸気圧より低いと瞬間的に局所的沸騰が生じて溶存気体から微小気泡が発生し、逆に、非負圧域における圧力の回復により収縮する現象である。[日本家政学会誌Vol.71,No.2, 124-128(2020)]
【0010】
ファインバブルは、泡の大きさにより「マイクロバブル」と「ウルトラファインバブル」に分けられ、通常、ファインバブルのうち直径１００μｍ未満で１μｍ（＝０．００１ｍｍ）以上の泡を「マイクロバブル」、それよりも小さい直径１μｍ未満の泡を「ウルトラファインバブル」と分類されている［国際標準化機構（ＩＳＯ）専門委員会ＴＣ２８１（ファインバブル技術）、「一般原則（パート１用語）」を参照。］したがって、以下の説明において、「ファインバブル」は、マイクロバブルとウルトラファインバブルの両方を含む概念として理解すべきである。
【0011】
［Ａ１．ファインバブル生成ユニットの構成］
以下、ファインバブル生成ユニットの構成を説明する。
以下、ファインバブル生成ユニットの構成を説明する。
【0012】
［１．１：管状部材１］
図１は、実施形態１に係るファインバブル生成ユニット、特にファインバブル生成ユニットの流路構造を示す。図示するように、ファインバブル生成ユニット（以下、単に「ユニット」という。）１００は管状部材１からなる。好ましくは、管状部材１は金属（例えば、ステンレス）で作られるが、その他の材料（例えば、セラミック、プラスチック）で作ることもできる。実施形態では、管状部材１は、全体が一つの部材で構成されているが、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。
図１は、実施形態１に係るファインバブル生成ユニット、特にファインバブル生成ユニットの流路構造を示す。図示するように、ファインバブル生成ユニット（以下、単に「ユニット」という。）１００は管状部材１からなる。好ましくは、管状部材１は金属（例えば、ステンレス）で作られるが、その他の材料（例えば、セラミック、プラスチック）で作ることもできる。実施形態では、管状部材１は、全体が一つの部材で構成されているが、複数の部材を組み合わせて構成してもよい。
【0013】
管状部材１は、長手方向の中心軸２に沿って延在する管状内壁３を有する。管状内壁３は、中心軸２に沿って管状部材１を貫通する円筒状の流路４を形成している。流路４は、図の右側に現れる部分が上流側部分、図の左側に現れる部分が下流側部分で、矢印５で示す流れ方向に流体が流れるように構成されている。
【0014】
管状部材１の流路４は、流れ方向５の下流側に位置する下流側流路部分６を有する。実施形態１において、下流側流路部分６は３つの領域を含む。３つの領域は、流れ方向５に関して上流側に位置する上流側円筒領域７と、流れ方向５に関して下流側に位置する下流側円筒領域８と、上流側円筒領域７と下流側円筒領域８の間に位置して上流側円筒領域７と下流側円筒領域８を連結する中間領域９である。
【0015】
上流側円筒領域７の内壁部分には、上流側円筒領域７の全域、すなわち、上流側円筒領域７の上流端１０から上流側円筒領域７の下流端１１までの全体に、中心軸２を中心とする上流側内ねじ１２が一様に形成されている。同様に、下流側円筒領域８の内壁部分には、該下流側円筒領域８の全域、すなわち、下流側円筒領域８の上流端１３から下流側円筒領域８の下流端１４までの全体に、中心軸２を中心とする下流側内ねじ１５が一様に形成されている。
【0016】
実施形態１において、上流側内ねじ１２を構成する上流側ねじ溝１６の寸法（ピッチ、山の径、谷の径）と螺旋方向は、下流側内ねじ１５を構成する下流側ねじ溝１７の寸法（ピッチ、山の径、谷の径）と螺旋方向は同じである。
【0017】
上流側円筒領域７と下流側円筒領域８を繋ぐ中間領域９の内壁部分は、ねじ溝の無い、円滑な円筒面１８である。実施形態１において、円筒面１８の内径は、上流側ねじ溝１６の山の径と同じである。したがって、上流側ねじ溝１６と下流側ねじ溝１７はそれぞれ、管状部材１の円筒中空部にその上流側と下流側から同じ工具を差し込んでその円筒面を加工するとともに、上流側ねじ溝１６と下流側ねじ溝１７との間に未加工領域を残すことでねじ溝の無い中間領域１８を形成することができる。
【0018】
管状部材１はまた、下流側流路部分６の上流側に隣接して、上流側円筒領域７の内径（具体的には、上流側ねじ溝１６）よりも大きな内径の大径流路部分２０が形成されている。
【0019】
大径流路部分２０は、中心軸２に沿って同軸に延在する複数の領域を含む。実施形態１において、大径流路部分２０は、流れ方向５に関して下流側から上流側に向かって、少なくとも第１の領域２１、第２の円筒領域２２、第３の円筒領域２３及び第４の円筒領域２４を含む。第１の領域２１は、上流側円筒領域７の上流端１０から上流側に向かって次第に内径が大きくなるテーパ円筒面である。第２の領域２２は、第１の領域２１の上流端の内径に等しい内径を有する円筒面である。第３の領域２３は、第２の領域２２の内径よりも大きな内径を有する円筒面で、第２の領域２２と第３の領域２３との間に段差２５が形成されている。第４の領域２４は、第３の領域２３の内径よりも大きな内径を有する円筒面で、第３の領域２３と第４の領域２４との間に段差が形成されている。
【0020】
［１．２：挿入部材］
以上の構成を備えた管状部材１には、流路４を流れる流体に乱れ及びキャビテーションを効率良く生じさせるために、少なくとも一つの挿入部材が挿入されて配置される。
以上の構成を備えた管状部材１には、流路４を流れる流体に乱れ及びキャビテーションを効率良く生じさせるために、少なくとも一つの挿入部材が挿入されて配置される。
【0021】
［１．２．１：第１の挿入部材］
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第１の挿入部材３０を有する。図５に示すように、第１の挿入部材３０は、第１の中心軸３１と、第１の中心軸３１を中心とする円筒面３２（図５（ｂ）に一点鎖線で示す仮想面。）に加工された外ねじ３３を有する。外ねじ３３のねじ溝３４は、上流側円筒領域７の上流側内ねじ１２に形成された上流側ねじ溝１６に丁度嵌る寸法（ピッチ、山の径、谷の径）を有する。
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第１の挿入部材３０を有する。図５に示すように、第１の挿入部材３０は、第１の中心軸３１と、第１の中心軸３１を中心とする円筒面３２（図５（ｂ）に一点鎖線で示す仮想面。）に加工された外ねじ３３を有する。外ねじ３３のねじ溝３４は、上流側円筒領域７の上流側内ねじ１２に形成された上流側ねじ溝１６に丁度嵌る寸法（ピッチ、山の径、谷の径）を有する。
【0022】
第１の挿入部材３０には、第１の中心軸３１を中心とする円周３５（図５（ｂ）に点線で示す。）上に等間隔に位置し（実施形態１では、９０°の間隔をあけて）且つ第１の中心軸３１に平行な４つの偏心軸３６に沿って、第１の挿入部材３０を貫通する４つの第１の流路３７が形成されている。
【0023】
実施形態１において、第１の流路３７の径は、第１の流路３７が外周のねじ溝３４を分断する大きさに決められている。他の形態では、第１の流路３７の径及び／又は位置は、第１の流路３７がねじ溝３４を分断しないように決めてもよい。
【0024】
このように形成された第１の挿入部材３０は、図１，２に示すように、管状部材１の流路４にその上流端から挿入され、上流側円筒領域７における上流側内ねじ１２の上流側ねじ溝１６に螺合されて、上流側円筒領域７の下流端部に配置される。この状態で、第１の挿入部材３０の第１の中心軸３１が管状部材１の中心軸２に一致する。また、第１の挿入部材３０は中間領域９に隣接する。上述のように、中間領域９にはねじ溝が形成されておらず、中間領域９の円筒面１８は上流側ねじ溝１６の山の径と同じである。したがって、中間領域９が、第１の挿入部材３０が上流側円筒領域７を超えて下流側に移動するのを防止する規制部として機能する。
【0025】
［１．２．２：第２の挿入部材］
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第２の挿入部材４０を備えていてもよい。図６に示すように、第２の挿入部材４０は、第２の中心軸４１と、第２の中心軸４１を中心とする円筒面（仮想面）に沿って形成された外ねじ４２と、第２の中心軸４１に沿って延在し、第２の挿入部材４０を貫通するように形成された一つの中央流路４３を有する。
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第２の挿入部材４０を備えていてもよい。図６に示すように、第２の挿入部材４０は、第２の中心軸４１と、第２の中心軸４１を中心とする円筒面（仮想面）に沿って形成された外ねじ４２と、第２の中心軸４１に沿って延在し、第２の挿入部材４０を貫通するように形成された一つの中央流路４３を有する。
【0026】
外ねじ４２のねじ溝４４は、上流側円筒領域７の上流側内ねじ１２に形成された上流側ねじ溝１６に丁度嵌る寸法（ピッチ、山の径、谷の径）を有する。
【0027】
中央流路４３は、第２の挿入部材４０が流路４に配置された状態で流れ方向５の上流側と下流側にそれぞれ位置する小径流路（絞り流路）４５と大径流路４６を含む。小径流路４５と大径流路４６は、それらの名称が示すとおり、小径流路４５の内径が大径流路４６の内径よりも小さい。図示するように、小径流路４５の上流端は第２の挿入部材４０の上流端に一致し、大径流路４６の下流側は第２の挿入部材４０の下流端に一致している。また、小径流路４５の下流端と大径流路４６の上流端が一致しており、これにより、小径流路４５と大径流路４６の間に段差４７が形成されている。
【0028】
大径流路４６の内径は、図３，４に示すように、第２の挿入部材４０を第１の挿入部材３０の上流側に隣接して配置した状態で、第２の挿入部材４０の大径流路４６と第１の挿入部材３０の複数の第１の流路３７が互いに連通するように決められている。
【0029】
このように形成された第２の挿入部材４０は、図２，３に示すように、管状部材１の流路４の上流端から上流側円筒領域７における上流側内ねじ１２の上流側ねじ溝１６に螺合され、上流側円筒領域７に先に挿入された第１の挿入部材３０の上流側に該第１の挿入部材３０に接した状態で配置される。この状態で、第２の挿入部材４０の第２の中心軸４１が管状部材１の中心軸２に一致する。また、第２の挿入部材４０は、第１の挿入部材３０に当接した状態で、下流側への移動が防止される。したがって、第１の挿入部材３０が第２の挿入部材４０の規制部として機能する。
【0030】
［１．２．３：第３の挿入部材］
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第３の挿入部材５０を備えていてもよい。図７に示すように、第３の挿入部材５０は、第３の中心軸５１と、第３の中心軸５１を中心とする外周円筒面５２と、第３の挿入部材５０を貫通する複数の第３の流路（螺旋流路）５３が形成されている。外周円筒面５２の外径は、管状部材１における大径流路部分２０に形成されている第３の領域２３の内径とほぼ同じである。
実施形態１において、少なくとも一つの挿入部材は、第３の挿入部材５０を備えていてもよい。図７に示すように、第３の挿入部材５０は、第３の中心軸５１と、第３の中心軸５１を中心とする外周円筒面５２と、第３の挿入部材５０を貫通する複数の第３の流路（螺旋流路）５３が形成されている。外周円筒面５２の外径は、管状部材１における大径流路部分２０に形成されている第３の領域２３の内径とほぼ同じである。
【0031】
実施形態１において、複数の第３の流路５３は、第３の中心軸５１を中心とする円筒面５４（図７（ａ）に点線で示す仮想面。）上に等間隔に（実施形態１では、９０°の間隔をあけて）且つ円筒面５４の上を螺旋状に互いに平行に延在する４つの偏心螺旋軸５５に沿って延在する螺旋流路である。
【0032】
このように形成された第３の挿入部材５０は、図３，４に示すように、管状部材１の流路４の上流端から、大径流路部分２０の第３の領域２３に挿入されて配置される。この状態で、第３の挿入部材５０の第２の中心軸５１が管状部材１の中心軸２に一致する。また、第３の挿入部材５０は、配置された状態で、第２の領域２２と第３の領域２３との間に形成された段部２５に当接して、下流側への移動が防止される。したがて、段部２５が第３の挿入部材５０の規制部として機能する。
【0033】
［Ａ２．ファインバブル生成ユニットの作用］
【0034】
このように構成された実施形態１のユニット１００は、後述する給水システムのように、液体を取り扱う各種液体取扱装置に組み込まれる。
【0035】
液体取扱装置に組み込まれた状態で、流路４内にその上流側から下流側に向けて液体（例えば、水）が流される。流路４に入った液体は、まず大径流路部分２０に設けた第３の挿入部材５０の第３の流路５３に入る。第３の流路５３の横断面積（流路断面）は、上流側の第４の領域２４の横断面積（流路断面）よりも小さい。したがって、第３の流路５３に入った液体の流速が上昇する。また、第３の流路５３を通過する液体の圧力が変化し（具体的には、動圧（運動エネルギー）が上昇し、静圧が減少する。）、その結果、液体に溶解している気体が気泡となって析出する。次に、第３の流路５３を通過した液体は、第３の流路５３の下流側に位置する第２の領域２２に入る。ここで、第２の領域２２の横断面積（流路断面）は第３の流路５３の横断面積（流路断面）よりも大きい。そのため、第３の流路５３を通過した液体の流速流が減少する。一方、第２の領域２２に入った液体の圧力が変化し（具体的には、動圧（運動エネルギー）が低下し、静圧が上昇する。）、析出した気泡が破砕されて微細なファインバブルになる。また、第３の流路５３は螺旋状に形成されているため、第３の挿入部材５０の第３の流路５３から出た液体は、螺旋流を形成する。
【0036】
次に、第３の挿入部材５０から出た液体は、上流側円筒領域７に入り、該上流側円筒領域７を通過する際に、上流側ねじ溝１６との接触によってせん断される。その結果、析出した気泡がせん断破壊されてさらに微細なファインバブルになる。
【0037】
次に、上流側円筒領域７の下流側に移動した液体は、第２の挿入部材４０の上流側小径流路４５に入る。小径流路４５の横断面積（流路断面）は、上流側円筒領域７の横断面席（流路断面）よりも小さい。したがって、小径流路４５に入った液体の流速が上昇するとともに、圧力が変化する（具体的には、動圧（運動エネルギー）が上昇し、静圧が減少する。）。これにより、液体中に溶解している残存気体が気泡となって析出する。
【0038】
次に、上流側の小径流路４５を通過した液体は、下流側の大径流路４６に入ると圧力が変化し（具体的には、動圧（運動エネルギー）が低下し、静圧が上昇する。）、析出した気泡が破砕されて微細なファインバブルになる。
【0039】
次に、第２の挿入部材４０の大径流路４６を通過した液体は、第１の挿入部材３０の複数の第１の流路３７に入る。このとき、第２の挿入部材４０を通過した液体は、図４に矢印５６で示すように径方向外側に向かって、第１の流路３７に流れ込む。そのため、第１の流路３７を通過する液体は、周囲のねじ溝１６から受ける摩擦によってせん断され、これにより液体に含まれる気泡がせん断破壊されてさらに微細なファインバブルが生成される。
【0040】
また、第１の挿入部材３０における第１の流路３７の横断面積（流路断面）は第２の挿入部材４０の大径流路４６の横断面積（流路断面）よりも小さい。そのため、第１の流路３７に入った液体の流速が上昇するとともに、圧力が変化する（具体的には、動圧（運動エネルギー）が上昇し、静圧が減少する。）。これにより、液体中に溶解している残存気体が気泡となって析出する。
【0041】
次に、第１の挿入部材３０を通過した液体は、下流側円筒領域８に入る圧力が変化し、（具体的には、動圧（運動エネルギー）が低下し、静圧が上昇する。）、析出した気泡が破砕されて微細なファインバブルになる。また、下流側ねじ溝１７の近傍を通過する液体は、下流側ねじ溝１７との接触によってさらにせん断される。その結果、液体に含まれる気泡がさらにせん断破壊されて微細なファインバブルになる。
【0042】
このように、ファインバブル生成ユニット１００の流路４を流れる液体は、繰り返し圧力の変化を受けることにより大量のファインバブルが生成されるだけでなく、生成されたファインバブルはねじ溝との接触によって繰り返しせん断される。これにより、流路４から吐出される液体は、勢いが良く、大量のファインバブルを含む。
【0043】
また、第１から第３の挿入部材３０から５０はいずれも、それぞれの下流側に位置する規制部（例えば、第１の挿入部材３０は中間領域９、第２の挿入部材４０は第１の挿入部材３０，第３の挿入部材５０は段差２５）によって下流側への移動が規制されている。そのため、ファインバブルが長期間にわたって安定して生成される。
【0044】
［１．２．４：他の実施形態］
上述した実施形態１のファインバブル生成ユニットは、種々改変可能である。
上述した実施形態１のファインバブル生成ユニットは、種々改変可能である。
【0045】
例えば、実施形態１では、上流側円筒領域７と下流側円筒領域８の間に中間領域９を設け、そこを無ねじ部とすることで、上流側円筒領域７の下流端に設けた第１の挿入部材３０の下流側への移動を規制した（つまり、中間領域９を規制部として機能させた）が、上流側円筒領域７の下流端を下流側円筒領域８の上流端に一致させることによって中間領域を無くしてもよい。この場合、下流側円筒領域８の下流側ねじ溝１７の寸法（ピッチ又は山の内径若しくはそれらの両方）を上流側円筒領域７の上流側ねじ溝１６の寸法と違えることによって、上流側円筒領域７の下流端と下流側円筒領域８の上流端がつながる部分を規制部として機能させ、第１の挿入部材３０の下流側への移動を防止することができる。
【0046】
実施形態１では、管状部材１の中に３つの挿入部材３０，４０，５０を配置したが、１つだけ又は任意の２つの挿入部材だけを配置してもよい。例えば、管状部材１の中に第１の挿入部材３０だけまたは第２の挿入部材４０だけを設けた形態、第１の挿入部材３０と第３の挿入部材５０だけを設けた形態又は第２の挿入部材４０と第３の挿入部材５０だけを設け形態（この場合、第２の挿入部材が第１の挿入部材に代わる。）も、本願発明に含まれる。
【0047】
実施形態１では、第１の挿入部材３０の第１の流路３７は、中心軸３１に平行にまっすぐに形成したが、第３の挿入部材５０の第３の流路５３と同様の螺旋流路としてもよいし、第３の挿入部材５０の第３の流路５３を第１の挿入部材３０の第１の流路３７と同様の真っ直ぐな流路としてもよい。
【0048】
実施形態１では、第１の挿入部材３０における上流側円筒領域７（上流側内ねじ１２）の内径と下流側円筒領域８（下流側内ねじ１５）の内径を同じとしたが、上流側円筒領域７（上流側内ねじ１２）の内径を下流側円筒領域８（下流側内ねじ１５）の内径よりも小さくしてもよいし、逆に、上流側円筒領域７（上流側内ねじ１２）の内径を下流側円筒領域８（下流側内ねじ１５）の内径よりも大きくしてもよい。ただし、前者の場合、上流側円筒領域７（上流側内ねじ１２）の下流側には、中間領域（規制部）を設けて挿入部材３０，４０の抜けを防止することが望ましい。
【0049】
なお、以上の説明では、ファインバブル生成ユニットの各部の寸法は、上述した実施形態１の作用効果が損なわれないことを条件に、適宜変更することができる。
【0050】
【0051】
給水システム１０１は、水栓１０２と、ホースユニット１０３と、水栓１０２とホースユニット１０３を接続する接続機構１０４を有する。
【0052】
図示する水栓１０２は、水または湯のいずれかを吐出する単水栓であるが、水と湯を混合して吐出する混合栓であってもよいし、その他の型式の水栓であってもよい。
【0053】
ホースユニット１０３は、ホース１０５と、ホース１０５の基端に接続されたホースジョイント１０６を有する。ホースジョイント１０６は、上述した実施形態１のユニット１００を具体化したもので、金属（例えば、ステンレス）又はプラスチックからなる筒状の部材からなり、中心軸に沿って、基端側（上流側）から末端側（下流側）まで連続した円筒空間（流路）１１０４が形成されている。円筒空間１１０４は、基端側から末端側に向かって順番に、実施形態１で説明した上流側大径円筒領域１１２２、下流側大径円筒領域１１２１、上流側円筒領域１１０７、中間領域１１０９、下流側円筒領域１１０８が形成されており、上流側円筒領域１１０７に上流側内ねじ１１１２が形成され、下流側円筒領域１１０８に下流側内ねじ１１１５が形成されており、中間領域１１０９は無ねじ領域となっている。上流側円筒領域１１０７には、上流側円筒領域１１０７の下流側端部に第１の挿入部材１１３０が配置され、第１の挿入部材１１３０の上流側に隣接して第２の挿入部材１１４０が配置されている。また、下流側大径円筒領域１１２１には第３の挿入部材１１５０が配置されている。
【0054】
ホースジョイント１０６は、末端側をホース１０５の基端に差し込み、周囲に金属製のカラー１１９をかしめて、ホース１０５に固定される。ホース１０５からホースジョイント１０６が抜けるのを防止するために、ホースジョイント１０６の末端側外周には環状凹凸１２０が形成され、その外形に沿った形にカラー１１９がかしめて変形される。
【0055】
水栓１０２とホースユニット１０３を接続する接続機構１０４は、水栓１０２に設けた水栓側接続機構部分とホースユニット１０３に設けたホース側接続機構部分を有する。
【0056】
水栓側接続機構部分は、水栓１０２の吐出口１２１がはめ込まれる環状のソケット１２２を有する。ソケット１２２は、ソケット１２２を吐出口１２１に装着した状態で、ソケット１２２の内周面と外周面を貫通する複数のねじ孔１２３にねじ１２４を嵌めて、固定される。ソケット１２２と吐出口１２１との間には、両者の隙間を埋める環状のアダプタ１２５が配置される。
【0057】
ソケット１２２の外周には環状の口金１２６が固定される。そのために、ソケット１２２の外周面には外ねじ１２７が形成され、口金１２６の内周面には対応する内ねじ１２８が形成され、これら外ねじ１２７と内ねじ１２８を嵌め合わせることによって両者が連結される。ソケット１２２と口金１２６との間をシールするために、両者の間にはパッキン１２９が配置される。
【0058】
口金１２６は、末端側に筒状口部１３０を有する。筒状口部１３０の外周面には、環状の溝１３１が形成されている。
【0059】
ホース側接続機構部分は、ホースジョイント１０６の基端側外周に装着されたスリーブ１３２を有する。スリーブ１３２の基端側内周面には、基端から末端側に向かって次第に径が小さくなるテーパ面１３３が形成され、テーパ面１３３の末端側に環状段部１３４が形成されている。
【0060】
スリーブ１３２に覆われたホースジョイント１０６の基端側円筒部分には、周方向に一定の間隔をあけて、内周面と外周面を貫通する複数の貫通孔１３５が形成され、該貫通孔１３５に対応する大きさの金属球１３６が収容されている。ホースジョイント１０６の基端側円筒部分の内周面には、貫通孔１３５の末端側に環状の溝１３７が形成され、該溝１３２にパッキン１３８が配置されている。一方、ホースジョイント１０６の基端側円筒部分の外周面には、環状段部１３９が形成され、該環状段部１３９とスリーブ１３２の環状段部１３４との間にヘリカルスプリング１４０が配置されている。これにより、スプリング１４０のばね力によって、ホースジョイント１１６に対してスリーブ１３２が基端側に付勢され、図２２に示す前進位置に保持される。実施例では、ホースジョイント１０６の基端側外周には、溝１４１が形成されるとともに該溝１４１に止めリング１４２が装着されており、これによって、スリーブ１３２は図示する前進位置に保持されている。
【0061】
口金１２６にホースジョイント１０６を接続する場合、まずスプリング１４０の付勢力に抗してスリーブ１３２を末端側に移動する。これにより、貫通孔１３５に収容された金属球１３６は径方向外側に移動可能となる。次に、この状態からホースジョイント１０６に口金１２６の筒状口部１３０を差し込む。このとき、挿入される筒状口部１３０が金属球１３６に当たり、該金属球１３６を外側に移動する。また、筒状口部１３０の外周面にパッキン１３８が接触し、ホースジョイント１０６と口金１２６との間がシールされる。
【0062】
筒状口部１３０が完全に差し込まれた後、スリーブ１３２を解放し、スプリング１４０の付勢力によって前進位置に移動させる。これにより、金属球１３６は径方向内側に移動して溝１３１に嵌る。また、スリーブ１３２の外周に一体的に形成した係止爪１４３が口金１２６の環状フランジ１４４に係合し、ホースジョイント１１６を口金１２６に連結する。
【0063】
このように構成された給水システム１０１によれば、水栓１０２から吐出される圧力水は、口金１２６を介してホースジョイント１０６に入り、第３の挿入部材１１５０、第２の挿入部材１１４０及び第１の挿入部材１１３０を順次通過してホース１０３に流れ、その際、加圧と減圧が繰り返されることにより気泡を発生するとともに、発生した気泡が内ねじとの接触によって細かくせん断され、マイクロバブルとウルトラファインバブルを大量に含むファインバブル含有水が生成される。
【産業上の利用可能性】
【0064】
上述した複数の実施形態のユニットは、種々の分野で種々の目的に利用できる。例えば、環境分野（工場排水処理、汚泥減容化、水質浄化、水質改善）、農業分野（植物成長促進、収量増加、品質向上、害虫駆除）、食品分野（鮮度保持、酸化防止、薬剤使用抑制）、洗浄分野（トイレの洗浄、衣類や食品の洗浄）、美容分野（洗顔、頭皮洗浄、シャワーヘッド）等における給水システムに幅広く利用可能である。その場合、適用する分野によっては、液体は水である必要はなく、水以外の液体（例えば油、油と油以外の液体との混合液）であってもよい。
【符号の説明】
【0065】
１００：ファインバブル生成ユニット
１：管状部材
２：中心軸
３：管状内壁
４：流路
５：流れ方向
６：下流側流路部分
７：上流側円筒領域
８：下流側円筒領域
９：中間領域
１２：上流側内ねじ１２
１５：下流側内ねじ１５
１６：上流側ねじ溝１６
１７：下流側ねじ溝１７
２０：大径流路部分
３０：第１の挿入部材
３１：第１の中心軸
３３：外ねじ
３４：ねじ溝
３７：第１の流路
４０：第２の挿入部材
４１：第２の中心軸
４２：外ねじ
４３：中央流路
４４：ねじ溝
４５：小径流路（絞り流路）
４６：大径流路
５０：第３の挿入部材
５１：第３の中心軸
５２：外周円筒面
５３：第３の流路（螺旋流路）
５４：円筒面
５５：偏心螺旋軸
１：管状部材
２：中心軸
３：管状内壁
４：流路
５：流れ方向
６：下流側流路部分
７：上流側円筒領域
８：下流側円筒領域
９：中間領域
１２：上流側内ねじ１２
１５：下流側内ねじ１５
１６：上流側ねじ溝１６
１７：下流側ねじ溝１７
２０：大径流路部分
３０：第１の挿入部材
３１：第１の中心軸
３３：外ねじ
３４：ねじ溝
３７：第１の流路
４０：第２の挿入部材
４１：第２の中心軸
４２：外ねじ
４３：中央流路
４４：ねじ溝
４５：小径流路（絞り流路）
４６：大径流路
５０：第３の挿入部材
５１：第３の中心軸
５２：外周円筒面
５３：第３の流路（螺旋流路）
５４：円筒面
５５：偏心螺旋軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2022-02-21
【手続補正1】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【手続補正書】
【提出日】2022-05-18
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
液体に圧力の変化を与えることによって液体中の溶存気体を気泡化してファインバブルを生成するファインバブル生成ユニット（１００）であって、
前記ファインバブル生成ユニット（１００）は、
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている、
ことを特徴とするファインバブル生成ユニット。
前記ファインバブル生成ユニット（１００）は、
中心軸（２）と前記中心軸（２）に沿って延在する筒状の内壁（３）によって囲まれた液体流路（４）とを含む管状部材（１）と、
前記液体流路（４）の中に配置された少なくとも１つの挿入部材とを備えており、
前記管状部材（１）の前記内壁（３）は、前記液体流路（４）の流れ方向（５）に関して上流側と下流側にそれぞれ分かれて位置する上流側円筒領域（７）と下流側円筒領域（８）とを有し、
前記上流側円筒領域（７）には、前記流れ方向（５）に関して前記上流側円筒領域（７）の上流端（１０）から前記上流側円筒領域（７）の下流端（１１）まで連続的に延在する上流側内ねじ（１２）が形成され、
前記下流側円筒領域（８）には、前記流れ方向（５）に関して前記下流側円筒領域（８）の下流端（１４）から前記下流側円筒領域（８）の上流端（１３）まで連続的に延在する下流側内ねじ（１５）が形成され、
前記少なくとも１つの挿入部材は第１の挿入部材（３０）を含み、
前記第１の挿入部材（３０）は、第１の中心軸（３１）と、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（３４）が形成された第１の外ねじ（３３）と、前記第１の中心軸（３１）の方向に延在して前記第１の挿入部材（３０）を貫通する少なくとも１つの第１の流路（３７）を備えており、前記第１の外ねじ（３３）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて前記上流側円筒領域（７）に配置されており、
前記上流側円筒領域（７）と前記下流側円筒領域（８）の間に、前記上流側円筒領域（７）に配置された前記第１の挿入部材（３０）が前記下流側円筒領域（８）に移動するのを阻止する規制部が設けられている、
ことを特徴とするファインバブル生成ユニット。
【請求項2】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）から前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）との間に配置された中間領域（９）を含み、
前記中間領域（９）の内周面はねじ溝の無い円筒面からなり、
前記中間領域（９）が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記中間領域（９）の内周面はねじ溝の無い円筒面からなり、
前記中間領域（９）が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項3】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）が前記下流側円筒領域（１８）の前記上流端（１３）に一致し、
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する上流側ねじ溝（１６）のねじ寸法が、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する下流側ねじ溝（１７）のねじ寸法と異なり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する上流側ねじ溝（１６）のねじ寸法が、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する下流側ねじ溝（１７）のねじ寸法と異なり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項4】
前記ねじ寸法が、ピッチ、山の内径、および谷の内径の少なくとも一つである、ことを特徴とする請求項３に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項5】
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）が前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）に一致し、
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する前記上流側ねじ溝（１６）の螺旋方向は、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する前記下流側ねじ溝（１７）の螺旋方向とは逆であり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）を構成する前記上流側ねじ溝（１６）の螺旋方向は、前記下流側円筒領域（８）の前記下流側内ねじ（１５）を構成する前記下流側ねじ溝（１７）の螺旋方向とは逆であり、
前記上流側円筒領域（７）の前記下流端（１１）と前記下流側円筒領域（８）の前記上流端（１３）の境界が前記規制部を構成している、
ことを特徴とする請求項１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項6】
前記管状部材（１）は、前記上流側円筒領域（７）の前記上流端（１０）から前記下流側円筒領域（８）の前記下流端（１４）まで一定の内径を有する円筒面に、前記上流側円筒領域（７）の前記上流端（１０）と前記下流側円筒領域（８）の前記下流端（１４）からそれぞれ前記上流側内ねじ（１２）と前記下流側内ねじ（１５）が加工されてなるものである、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項7】
前記第１の挿入部材（３０）は、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第１の中心軸（３１）と平行に延在する複数の偏心軸（３６）に沿って前記第１の挿入部材（３０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の偏心流路（３７）が形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項8】
前記第１の挿入部材（３０）は、前記第１の中心軸（３１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第１の中心軸（３１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸に沿って前記第１の挿入部材（３０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の偏心流路が形成されている、ことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項9】
前記第１の挿入部材は、前記第１の中心軸に沿って前記第１の挿入部材を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路が形成されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項10】
前記少なくとも１つの挿入部材は第２の挿入部材（４０）を含み、
前記第２の挿入部材（４０）は、第２の中心軸（４１）と、前記第２の中心軸（４１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の前記上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（４４）が形成された第２の外ねじ（４２）と、前記第２の中心軸（４１）に沿って前記第２の挿入部材（４０）を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路（４３）が形成され、
前記中央流路（４３）は、前記流れ方向（５）に関して前記中央流路（４３）の上流端から下流側に延在する小径流路（４５）と、前記小径流路（４５）よりも大きな内径を有し、前記流れ方向（５）に関して前記小径流路（４５）の下流端から前記中央流路（４３）の下流端に延在する大径流路（４６）とを含み、
前記第２の外ねじ（４２）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて、前記上流側円筒領域（７）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
前記第２の挿入部材（４０）は、第２の中心軸（４１）と、前記第２の中心軸（４１）を中心とする円周上に前記上流側内ねじ（１２）の前記上流側ねじ溝（１６）に噛み合うねじ溝（４４）が形成された第２の外ねじ（４２）と、前記第２の中心軸（４１）に沿って前記第２の挿入部材（４０）を前記流れ方向（５）に貫通する中央流路（４３）が形成され、
前記中央流路（４３）は、前記流れ方向（５）に関して前記中央流路（４３）の上流端から下流側に延在する小径流路（４５）と、前記小径流路（４５）よりも大きな内径を有し、前記流れ方向（５）に関して前記小径流路（４５）の下流端から前記中央流路（４３）の下流端に延在する大径流路（４６）とを含み、
前記第２の外ねじ（４２）を前記上流側円筒領域（７）の前記上流側内ねじ（１２）にかみ合わせて、前記上流側円筒領域（７）に配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項11】
前記管状部材（１）は、前記流れの方向（５）に関して前記上流側円筒流路（７）の上流側に、前記上流側円筒流路（７）の内径よりも大きな内径の大径流路部分（２０）を有する、ことを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項12】
前記少なくとも１つの挿入部材は第３の挿入部材（５０）を含み、
前記第３の挿入部材（５０）は前記大径流路部分（２０）に配置されており、
前記第３の挿入部材（５０）は、第３の中心軸（５１）と、前記第３の中心軸（５１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第３の中心軸（５１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸（５５）に沿って前記第３の挿入部材（５０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の第３の流路（５３）が形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のファインバブル生成ユニット。
前記第３の挿入部材（５０）は前記大径流路部分（２０）に配置されており、
前記第３の挿入部材（５０）は、第３の中心軸（５１）と、前記第３の中心軸（５１）を中心とする円周上に等しい間隔をあけて前記第３の中心軸（５１）のまわりに螺旋状に延在する複数の螺旋偏心軸（５５）に沿って前記第３の挿入部材（５０）を前記流れ方向（５）に貫通する複数の第３の流路（５３）が形成されている、ことを特徴とする請求項１１に記載のファインバブル生成ユニット。
【請求項13】
請求項１から１２のいずれかのファインバブル生成ユニットと、前記ファインバブル生成ユニットの下流側に接続されたホースとを備えた給水システム。
【請求項14】
前記ファインバブル生成ユニットの上流側に接続された水栓を備えた請求項１３に記載の給水システム。