特開 2023-50374 流体ミキシング装置

(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】P2023050374

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】流体ミキシング装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/232 20220101AFI20230404BHJP

   B01F 25/40 20220101ALI20230404BHJP

   B01F 25/10 20220101ALI20230404BHJP

   B01F 23/40 20220101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

B01F3/04 C

B01F5/06

B01F5/00 G

B01F3/08 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021160440

(22)【出願日】2021-09-30

(71)【出願人】

【識別番号】596171384

【氏名又は名称】株式会社 徳武製作所

(71)【出願人】

【識別番号】521427704

【氏名又は名称】株式会社光和

(74)【代理人】

【識別番号】240000327

【弁護士】

【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】徳武 利洋

(72)【発明者】

【氏名】古田 和幸

【テーマコード（参考）】

4G035

【Ｆターム（参考）】

4G035AB16

4G035AB27

4G035AB37

4G035AC26

4G035AC44

4G035AE13

(57)【要約】

【課題】複数の流体を混ぜ合わせて混合流体を生成するとき、複数の流体の混合撹拌性能を向上させた流体ミキシング装置を提供すること。
【解決手段】複数の流体を混合する流体ミキシング装置１Ａは、本体部材１０と、入力ポート部材２０と、流体路形成部材３０と、を備えている。流体路形成部材３０に有するスパイラルノズル穴３１は、複数個の穴を先細り円錐形状に配置し、第１流体の第１流入口３１ａと第１流出口３１ｂとを２軸傾斜穴により繋いで形成する。流体路形成部材３０に有するストレート穴３２は、第２流体の第２流入口３２ａと第２流出口３２ｂとを軸心穴により繋いで形成する。流体路形成部材３０は、円周上に複数個開口された第１流出口３１ｂと、複数個の第１流出口３１ｂにより囲まれた中心部に開口された第２流出口３２ｂと、を先端面３６ａに形成する。流体路形成部材３０は、先端面３６ａを流体ミキシング部１２の流体入口領域に配置する。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の流体を混合する流体ミキシング装置であって、
前記複数の流体の流れ方向に沿って本体中心軸上に、部材取付け部と、流体ミキシング部と、を有する本体部材と、
前記部材取付け部に固定され、外部から第１流体を導く第１入力ポートと、外部から前記第１流体と異なる第２流体を導く第２入力ポートと、を有する入力ポート部材と、
前記入力ポート部材の下流位置に固定され、前記第１入力ポートからの前記第１流体が流入するノズル穴と、前記第２入力ポートからの前記第２流体が流入するストレート穴と、を有する流体路形成部材と、を備え、
前記ノズル穴は、複数個の穴を先細り円錐形状に配置し、前記第１流体の第１流入口と第１流出口とを、前記本体中心軸に対して穴中心軸が径方向と周方向に傾斜する２軸傾斜穴により繋いで形成し、
前記ストレート穴は、前記第２流体の第２流入口と第２流出口とを、穴中心軸を前記本体中心軸と一致させた軸心穴により繋いで形成し、
前記流体路形成部材は、円周上に複数個開口された前記第１流出口と、複数個の前記第１流出口により囲まれた中心部に開口された前記第２流出口と、を先端面に形成し、前記先端面を前記流体ミキシング部の流体入口領域に配置する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項2】

請求項１に記載された流体ミキシング装置において、
前記ノズル穴は、２軸傾斜によるノズル穴内面に、前記第１流体の前記第１流入口から前記第２流出口に向かって螺旋状に突出する内面突起を有するスパイラルノズル穴である
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項3】

請求項２に記載された流体ミキシング装置において、
前記スパイラルノズル穴は、前記第１流体の前記第１流入口から前記第１流出口までの区間を、前記第１流入口から途中位置までの第１区間と、前記途中位置から前記第１流出口までの第２区間に分け、
前記第１区間を、前記ノズル穴内面に前記内面突起を有する内面突起区間とし、前記第２区間を、同径穴が形成された同径穴区間とし、前記第１流出口の先端面を、前記穴中心軸に直交させた傾斜面とする
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項4】

請求項１から３までの何れか一項に記載された流体ミキシング装置において、
前記流体路形成部材は、前記第２流出口の位置に、前記ストレート穴の穴内径より内径を拡大したバッファ穴を有する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項5】

請求項１から４までの何れか一項に記載された流体ミキシング装置において、
前記流体ミキシング部は、前記流体路形成部材からの流体が流入する流入側内径から流出側内径まで徐々に縮小させた縮小テーパー内面を有する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項6】

請求項５に記載された流体ミキシング装置において、
前記流体ミキシング部は、前記流出側内径の最小内径を、少なくとも複数個の前記第１流出口の断面積の合計断面積が得られる内径に設定する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項7】

請求項１から６までの何れか一項に記載された流体ミキシング装置において、
前記本体部材は、前記流体ミキシング部に隣接する下流位置にディフューザー部を有し、
前記ディフューザー部は、前記流体ミキシング部からの混合流体が流入するディフューザー流入側内径を、混合流体の流出側に向かって拡大させた拡大テーパー内面を有する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【請求項8】

請求項１から７までの何れか一項に記載された流体ミキシング装置において、
前記流体ミキシング部は、前記流体路形成部材からの流体が流入する流入側内径から流出側内径まで徐々に縮小させた縮小テーパー内面を有し、
前記本体部材は、前記流体ミキシング部に隣接する下流位置にディフューザー部を有し、
前記流体ミキシング部と前記ディフューザー部との境界位置に、外部から径方向に第３流体を導く第３入力ポート及び径方向流路を有する
ことを特徴とする流体ミキシング装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、複数の流体を混合する流体ミキシング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液体中に微細気泡を発生させるための微細気泡発生器としては、本体部と、水による旋回流を形成する旋回流形成部と、旋回流の流速を増速させる流速増速部と、水の流路に連通する空気の導入路を形成する気体導入部と、を備えるものが知られている。微細気泡発生器は、旋回流形成部およびこれに対応する流速増速部の組合せが、本体部の中心軸方向視で複数箇所となるように並列的に設けられている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－１５０５４８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記従来技術にあっては、液体（水）と気体（空気）との混合流体を生成するとき、増速旋回流による水の外側から空気を導入して水と空気を合流させている。よって、水と空気の合流が、軸方向に流れる増速旋回流の水に対し、水表面領域を軸方向に移動する空気を巻き込ませる外側巻き込み合流になる。このため、増速旋回流となって流れる水の内部へ空気を取り込むときの取り込み効率が低くなり、水と空気との混合撹拌性能の向上を望めない、という課題がある。

【0005】

本発明は、上記課題に着目してなされたもので、複数の流体を混ぜ合わせて混合流体を生成するとき、複数の流体の混合撹拌性能を向上させた流体ミキシング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】

【0006】

上記目的を達成するため、本発明は、複数の流体を混合する流体ミキシング装置であって、本体部材と、入力ポート部材と、流体路形成部材と、を備えている。本体部材は、複数の流体の流れ方向に沿って本体中心軸上に、部材取付け部と、流体ミキシング部と、を有する。入力ポート部材は、部材取付け部に固定され、外部から第１流体を導く第１入力ポートと、外部から第１流体と異なる第２流体を導く第２入力ポートと、を有する。流体路形成部材は、入力ポート部材の下流位置に固定され、第１入力ポートからの第１流体が流入するノズル穴と、第２入力ポートからの第２流体が流入するストレート穴と、を有する。ノズル穴は、複数個の穴を先細り円錐形状に配置し、第１流体の第１流入口と第１流出口とを、本体中心軸に対して穴中心軸が径方向と周方向に傾斜する２軸傾斜穴により繋いで形成する。ストレート穴は、第２流体の第２流入口と第２流出口とを、穴中心軸を本体中心軸と一致させた軸心穴により繋いで形成する。流体路形成部材は、円周上に複数個開口された第１流出口と、複数個の第１流出口により囲まれた中心部に開口された第２流出口と、を先端面に形成し、先端面を流体ミキシング部の流体入口領域に配置する。

【発明の効果】

【0007】

上記手段の採用により、流体路形成部材の先端面に有する第１流体の第１流出口から流体ミキシング部の流体入口領域に向かって増速された旋回流が噴出するため、流体路形成部材の先端面の中心部領域に負圧が発生する。この負圧発生領域と第２流体の第２流出口が配置される位置とが一致するため、第２流体は負圧引き込み作用力を受ける。よって、第１流体と第２流体の合流が、第１流体の内側中心部に向かって第２流体が吸い込まれる内側吸込み合流になり、旋回流により噴出している第１流体の内部に第２流体が効率良く取り込まれて混合撹拌される。この結果、複数の流体を混ぜ合わせて混合流体を生成するとき、複数の流体の混合撹拌性能を向上させた流体ミキシング装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施例１の流体ミキシング装置の外観形状を示す全体正面図である。

【図2】実施例１の流体ミキシング装置を入力ポート部材側から視た構成を示す側面図である。

【図3】実施例１の流体ミキシング装置の内部構成を示す図１のＩ－Ｉ断面図である。

【図4】実施例１の流体ミキシング装置の内部構成を示す図２のII－II断面図である。

【図5】実施例１の流体ミキシング装置の本体部材を示す拡大断面図である。

【図6】実施例１の流体ミキシング装置の入力ポート部材を示す図である。

【図7】実施例１の流体ミキシング装置の流体路形成部材を示す正面図である。

【図8】実施例１の流体ミキシング装置の流体路形成部材を示す図９のIII-III断面図である。

【図9】図７に示す流体路形成部材を入力側から視た構成を示す側面図である。

【図10】図８に示す流体路形成部材に形成されたスパイラルノズル穴の一つに穴形状ピンを差し込んだ状態を示す縦断面図である。

【図11】スパイラルノズル穴の穴形状を反転形状によりあらわした図１０の穴形状ピンを示す正面視構成図及び先端視構成図である。

【図12】スパイラルノズル穴の穴形状を反転形状によりあらわした図１０の穴形状ピンを示す斜視図である。

【図13】流体路形成部材の先端面を流体ミキシング部側から視た構成を示す斜視図である。

【図14】実施例１の流体ミキシング装置の解析モデルを用いた解析結果のうち速度ベクトルを示す速度ベクトル図である。

【図15】実施例１の流体ミキシング装置の解析モデルを用いた解析結果のうち水と空気の流線を示す流線図である。

【図16】実施例１の流体ミキシング装置の解析モデルを用いた解析結果のうち空気のみの流線を示す空気流線図である。

【図17】実施例２の流体ミキシング装置の外観形状を示す全体正面図である。

【図18】実施例２の流体ミキシング装置の内部構成を示す縦断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明による流体ミキシング装置を実施するための形態を、図面に示す実施例１及び実施例２に基づいて説明する。

【実施例0010】

実施例１の流体ミキシング装置１Ａは、複数の流体を混ぜ合わせる流体ミキシング装置のうち、第１流体を水とし第２流体を空気とし、水と空気を混合して気液混相流体を生成する装置例である。ここで、「流体」は、自由に形を変えながら流れていくことができる液体や気体などを総称する文言として用いる。そして、「複数の流体」とは、流体自体の性質である物性（粘性、圧縮性など）が異なる２種類以上の流体をいい、液体と気体の組み合わせ以外に、異種の液体の組み合わせ、異種の気体の組み合わせなども含む。異種の液体の組み合わせとしては、例えば、水と油の組み合わせがある。

【0011】

まず、図１～図４を参照し、所定の水圧により供給される水に空気を混合して気液混相流体を生成する流体ミキシング装置１Ａの全体構成を説明する。ここで、「水」は、粘度が空気より高い非圧縮性液体であり、例えば、水道水である。「空気」は、粘度が水より低い圧縮性気体の一例である。

【0012】

流体ミキシング装置１Ａは、図１～図４に示すように、本体部材１０と、入力ポート部材２０と、流体路形成部材３０と、を備えている。各部材１０，２０，３０は、例えば、使用環境や流体の種類などに応じて選択された合成樹脂材を素材とし、樹脂成形機による成形によって製造される。なお、各部材１０，２０，３０の素材としては、合成樹脂材以外に、金属材、金属材と合成樹脂材の複合材などを用いても勿論良い。

【0013】

本体部材１０は、円筒状部材であって、水と空気との流れ方向（図１の左側から右側へと向かう流れ方向）に沿って本体中心軸ＣＬ上に、部材取付け部１１と、流体ミキシング部１２と、ディフューザー部１３と、直管部１４と、を有する。実施例１の本体部材１０は、水道系配管部材を入力側に連結して用いることを考慮し、例えば、30mm程度の直径と90mm程度の軸方向長さを有する円筒状部材としている。

【0014】

入力ポート部材２０は、図３及び図４に示すように、部材取付け部１１に対してネジ止めにより締め付け固定される。入力ポート部材２０は、外部から水を導く第１入力ポート２１と、外部から水と異なる空気を導く第２入力ポート２２と、を有する。第１入力ポート２１には、図示していない水道系配管部材が連結される雌ネジ２１ａが形成されている。第２入力ポート２２には、図１及び図２に示すように、空気吸引パイプ２３が連結されている。

【0015】

流体路形成部材３０は、部材取付け部１１のうち入力ポート部材２０の下流位置に固定される。流体路形成部材３０は、第１入力ポート２１からの水が流入するスパイラルノズル穴３１と、第２入力ポート２２からの空気が流入するストレート穴３２と、を有する。流体路形成部材３０は、入力ポート部材２０を部材取付け部１１に対して雌雄ネジによって締め付け固定するときの移動により押付け力を受け、入力ポート部材２０と部材取付け部１１との間に挟持状態で固定される。

【0016】

次に、図５～図１２を参照し、流体ミキシング装置１Ａを構成する各部材（本体部材１０、入力ポート部材２０、流体路形成部材３０）の詳細構成を説明する。

【0017】

本体部材１０は、図５に示すように、本体中心軸ＣＬ上に、部材取付け部１１と、流体ミキシング部１２と、ディフューザー部１３と、直管部１４と、を有する。そして、本体部材１０の流出側外周部には、図示しないシャワーヘッドや高圧洗浄ヘッドや微細気泡発生ヘッドなどを取り付ける雄ネジ部１５が形成されている。

【0018】

部材取付け部１１は、入力ポート部材２０と流体路形成部材３０を取り付ける本体穴である。部材取付け部１１は、雌ネジ部１１ａと、円筒内面部１１ｂと、テーパー内面部１１ｃと、段差嵌合面部１１ｄと、を有する。入力ポート部材２０と流体路形成部材３０の取り付けは、流体路形成部材３０を、円筒内面部１１ｂとテーパー内面部１１ｃと段差嵌合面部１１ｄに差し込み組付けた状態で、雌ネジ部１１ａに入力ポート部材２０をネジ止め固定することで行われる。

【0019】

流体ミキシング部１２は、流体路形成部材３０からの旋回流により噴出する水に対して旋回流中心部に吸い込まれる空気を混合撹拌する流路である。流体ミキシング部１２は、流体路形成部材３０からの流入側内径Ｄinを、ディフューザー部１３への流出側内径Ｄoutまで徐々に縮小させた縮小テーパー内面１２ａを有する。

【0020】

流入側内径Ｄinは、部材取付け部１１と接する位置の内径であり、後述する複数個の第１流出口３１ｂの外接円よりも大きな内径に設定する。流出側内径Ｄoutは、ディフューザー部１３と接する位置の内径であり、少なくとも後述する複数個の第１流出口３１ｂの断面積の合計断面積が得られる内径を最小内径に設定する。なお、流出側内径Ｄoutは、流入側内径Ｄinより小さい径であって、少なくとも装置流量として許容される最小限流量が確保される流速が得られるように縮径させたときの内径を最大内径に設定する。よって、流出側内径Ｄoutは、例えば、流入側内径Ｄin、第１流出口３１ｂの２軸傾斜角度、流体ミキシング部１２の軸方向長さ３００などに応じて適切に決められる。

【0021】

流体ミキシング部１２の軸方向長さ３００は、複合旋回流により噴出する水に、負圧により旋回流中心部に吸い込まれる空気を混合して撹拌できる長さに設定される。具体的な流体ミキシング部１２の軸方向長さ３００は、混合する流体の組み合わせ毎に、流体の種類や粘性などに応じて異なる長さに設定される。例えば、混合する流体の組み合わせが選択されると、軸方向長さを変えて混合撹拌性能の比較実験を行い、高い混合撹拌性能が得られた長さに決められる。ここで、流体ミキシング部１２のうち水と空気が合流する流体入口領域には、後述する流体路形成部材３０の先端面３６ａに形成された水の第１流出口３１ｂと空気の第２流出口３２ｂとが配置されている（図１３を参照）。

【0022】

ディフューザー部１３は、流体ミキシング部１２から流入する混合流体の持つ運動エネルギーを圧力エネルギーに変換し、混合流体に逆流を発生させて撹拌することにより水に混合させた空気を細分化して空気泡にする流路である。ディフューザー部１３は、流体ミキシング部１２からの混合流体が流入するディフューザー流入側内径（＝流出側内径Ｄout）を、混合流体の流出側の直管部１４に向かって拡大させた拡大テーパー内面１３ａを有する。

【0023】

ここで、ディフューザー部１３の拡大テーパー内面１３ａのテーパー角度は、流体ミキシング部１２からの混合流の流速を落として逆流の発生を促すことができる角度に設定される。実施例１では、ディフューザー部１３の拡大テーパー内面１３ａのテーパー角度は、縮小テーパー内面１２ａのテーパー角度より大きな角度の設定としている。ただし、流路面積の増加割合（＝拡大テーパー内面１３ａのテーパー角度）が大きくなりすぎると、流路損失が増加する。このため、拡大テーパー内面１３ａのテーパー角度は、逆流の発生を促しながら、流路損失の増加を抑える角度に設定される。

【0024】

入力ポート部材２０は、図６に示すように、第１入力ポート２１と、第２入力ポート２２と、連結支柱部２４と、第１流体穴２５と、第２流体路２６と、外周突起部２７と、軸心突起部２８と、を有する。

【0025】

第１入力ポート２１は、水を流体路形成部材３０の入力側外周領域に導くための軸方向ポートである。第１入力ポート２１の内面には、図示していない水道系配管部材などが連結される雌ネジ２１ａが形成されている。

【0026】

第２入力ポート２２は、空気を流体路形成部材３０の軸心部に導くための径方向ポートである。第２入力ポート２２の内面には、空気吸引パイプ２３が連結されている（図１及び図２を参照）。なお、空気吸引パイプ２３の代わりに、第２入力ポート２２に外気を吸引するブリーダープラグなどを設けても良い。また、空気吸引パイプ２３を無くした構成としても良い。

【0027】

連結支柱部２４は、第１入力ポート２１の中間位置を直径方向に連結し、第１入力ポート２１からの水と第２入力ポート２２からの空気を分配して流体路形成部材３０へ導くための部材である。

【0028】

第１流体穴２５は、連結支柱部２４に形成され、第１入力ポート２１からの軸方向に導かれる水を二方向に分けて流体路形成部材３０の入力側外周領域に導く流路である。第１流体穴２５は、連結支柱部２４により二分割された一対の円弧形状穴２５ａ，２５ｂにより構成される（図２及び図３を参照）。なお、一対の円弧形状穴２５ａ，２５ｂの開口端面２５ｃと、後述する流体路形成部材３０の段差面３４ａとの間には、流体路形成部材３０への水の供給に備えておく水貯留領域が形成される（図３及び図４を参照）。

【0029】

第２流体路２６は、連結支柱部２４に形成され、第２入力ポート２２からの空気を流体路形成部材３０の軸心部に導く流路である。第２流体路２６は、径方向流路２６ａと軸方向流路２６ｂにより構成される。径方向流路２６ａは、一端が第２入力ポート２２に連通し、他端が連結支柱部２４の中心部位置まで開けられている。軸方向流路２６ｂは、一端が径方向流路２６ａに連通し、他端が軸心突起部２８の先端面２８ａに開けられている。なお、径方向流路２６ａとしては、図６に上方のみから空気を流入させる構成を示しているが、上下両方向や等角３方向などのように、複数の方向から空気を流入させる構成としても良い。また、複数方向から流体を導入する径方向流路を有する場合、それぞれの径方向流路で流体の種類を異ならせても良い。ただし、流体の種類を異ならせるとき、１つが空気であると他の流体も気体であるというように、粘度が同等の流体を選択することが好ましい。

【0030】

外周突起部２７は、入力ポート部材２０の本体部材側端面の外周部から円環状に突出し、本体部材１０の部材取付け部１１に入力ポート部材２０をネジ止め固定する円環突起部である。外周突起部２７の外周面には、雄ネジ部２７ａが形成され、部材取付け部１１の雌ネジ部１１ａに対してネジ止め固定される。実施例１では、雄ネジ部２７ａと雌ネジ部１１ａとのネジ固定部に加わる圧接力での素材弾性変形により水の漏れを防止するシール性が確保されている。なお、ネジ固定部により水の漏れを防止できない場合、ネジ固定部にシール部材を設けても良い。

【0031】

軸心突起部２８は、入力ポート部材２０の本体部材側端面の中央部から円柱状に突出し、軸方向流路２６ｂと流体路形成部材３０に形成されたストレート穴３２とを互いに連通させる突起部である（図３及び図４を参照）。軸心突起部２８は、本体部材側に突出する先端面２８ａが、流体路形成部材３０の軸心円柱部３３の後端面３３ａ（図８を参照）に圧接する。実施例１では、先端面２８ａと後端面３３ａとに加わる圧接力での素材弾性変形により空気の漏れを防止するシール性が確保されている。なお、先端面２８ａと後端面３３ａとの圧接力などにより空気の漏れを防止できない場合、圧接面にシール部材を設けても良い。

【0032】

流体路形成部材３０は、図７～図９に示すように、スパイラルノズル穴３１（ノズル穴）と、ストレート穴３２と、軸心円柱部３３と、円筒部３４と、テーパー円錐部３５と、段差円筒部３６と、を有する。ここで、スパイラルノズル穴３１とストレート穴３２を除いた流体路形成部材３０の外観形状は、図７及び図８に示すように、軸心円柱部３３と円筒部３４とテーパー円錐部３５と段差円筒部３６とを一体に有する駒形状に形成している。

【0033】

軸心円柱部３３は、上述した入力ポート部材２０の軸心突起部２８に対応するもので、後端面３３ａに軸心突起部２８の先端面２８ａが圧接する。軸心円柱部３３は、後端面３３ａの外径を、軸心突起部２８の先端面２８ａの外径より大きく形成し、軸方向流路２６ｂとストレート穴３２とを互いに連通させている。

【0034】

円筒部３４は、部材取付け部１１の円筒内面部１１ｂと対応する外径による外周面を有する。テーパー円錐部３５は、部材取付け部１１のテーパー内面部１１ｃと対応するテーパー円錐面を有する。段差円筒部３６は、部材取付け部１１の段差嵌合面部１１ｄと対応する外径による外周面を有する（図５を参照）。このように、流体路形成部材３０は、その形状を本体部材１０の部材取付け部１１の形状に対応させたことで、本体部材１０に対して流体路形成部材３０を軸方向に差し込むことで組付けられる。以下、流体路形成部材３０に形成されるスパイラルノズル穴３１とストレート穴３２の構成を説明する。

【0035】

流体路形成部材３０は、スパイラルノズル穴３１による水の第１流出口３１ｂと、ストレート穴３２による空気の第２流出口３２ｂと、を先端面３６ａに形成している。そして、流体路形成部材３０の先端面３６ａを流体ミキシング部１２の流体入口領域を臨む位置に配置している。

【0036】

スパイラルノズル穴３１は、所定の水圧により供給される水を増速させながら複合旋回流を作り出すノズル穴である。スパイラルノズル穴３１には、軸心円柱部３３と円筒部３４との段差面３４ａに形成された第１流入口３１ａと、段差円筒部３６の先端面３６ａに形成された第１流出口３１ｂと、を有する。ここで、「複合旋回流」とは、「全体旋回流」と、「個別旋回流」と、が複合的に組み合わされた旋回流のことをいう。全体旋回流と個別旋回流については後述する。

【0037】

スパイラルノズル穴３１は、６個形成されている。各穴の配置形状を先細り円錐形状の配置にしている。スパイラルノズル穴３１は、水の第１流入口３１ａと第１流出口３１ｂとを、本体中心軸ＣＬに対して穴中心軸ＨＣが径方向と周方向に傾斜する２軸傾斜穴により繋いで形成している。よって、６個のスパイラルノズル穴３１の第１流出口３１ｂから、２軸傾斜方向に６束水流を増速して噴出させると、２軸傾斜の交点が互いに一致しない６束の捩れ水流による全体旋回流が作り出される。「捩れ水流」とは、スパイラルノズル穴３１の第１流出口３１ｂから噴出した水が、流体ミキシング部１２の縮小テーパー内面１２ａに沿って螺旋状に移動する流線を描く水流をいう。

【0038】

ここで、「径方向に傾斜する」とは、図８に示すように、本体中心軸ＣＬに対してスパイラルノズル穴３１の穴中心軸ＨＣが、第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂへと向かうのに従って本体中心軸ＣＬに近づく第１倒れ傾斜角θ１を有することをいう。また、「周方向に傾斜する」とは、本体中心軸ＣＬに対してスパイラルノズル穴３１の穴中心軸ＨＣが、第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂへと向かうのに従って周方向の一方に離れる第２倒れ傾斜角θ２を有することをいう。言い換えると、第２倒れ傾斜角θ２は、図９に示すように、本体中心軸ＣＬと第１流入口３１ａの中心を結ぶ第１径方向線Ｒ１と、本体中心軸ＣＬと第１流出口３１ｂの中心を結ぶ第２径方向線Ｒ２と、がなす周方向角度により表される。なお、実施例１では、第１倒れ傾斜角θ１と第２倒れ傾斜角θ２を同じ15°の傾斜角としている。また、図９に示す穴中心軸ＨＣが、スパイラルノズル穴３１を軸方向から視たときの径方向（図９の内径方向）と周方向（図９の右回り周方向）への２軸傾斜状態を表す。

【0039】

スパイラルノズル穴３１は、２軸傾斜によるノズル穴内面に、水の第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂに向かって螺旋状に突出する内面突起３１ｃを有する。実施例１では、スパイラルノズル穴３１の穴内面に向かって120°間隔で山形に突出する３本の内面突起３１ｃを形成している。よって、内面突起３１ｃを形成したスパイラルノズル穴３１を水が螺旋状に増速しながら移動することで、６個のスパイラルノズル穴３１のそれぞれにおいて個別旋回流が作り出される。

【0040】

スパイラルノズル穴３１の詳細な穴形状を図１０～図１３に基づいて説明する。以下、図１０に示すように、スパイラルノズル穴３１に同形状のピンを差し込んだときのピン形状（スパイラルノズル穴３１の反転形状）を、スパイラルノズル穴形状３１’という。

【0041】

スパイラルノズル穴形状３１’は、図１１に示すように、第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂまでの区間が、第１流入口３１ａから途中位置までの第１区間Ｓ１と、途中位置から第１流出口３１ｂまでの第２区間Ｓ２と、に分けられる。なお、第１区間Ｓ１と第２区間Ｓ２との間に連結区間Ｓ３を設定している。なお、第１区間Ｓ１が、全体の８割程度を占める最も長い区間である。各区間の長さの関係は、第１区間Ｓ１＞第２区間Ｓ２＞連結区間Ｓ３の関係である。

【0042】

第１区間Ｓ１は、スパイラルノズル穴３１のテーパー穴内面に内面突起３１ｃを有する内面突起区間としている。なお、内面突起３１ｃは、スパイラルノズル穴形状３１’において凹溝で表される。第２区間Ｓ２は、テーパー穴ではなく、円筒形状であり、同径穴が形成された同径穴区間としている。連結区間Ｓ３は、内面突起区間と同径穴区間とを滑らかに繋ぐ円錐穴区間としている。そして、６個の第１流出口３１ｂの先端面３６ａを、穴中心軸ＨＣに直交させた傾斜先端面形状としている。よって、第１流出口３１ｂの先端面形状は本体中心軸ＣＬに対して垂直なフラット面にならない。即ち、第１流出口３１ｂの先端面形状は、図１３に示すように、段差面と扇状傾斜面を周方向に６回繰り返す凹凸傾斜面になる。

【0043】

スパイラルノズル穴３１の第１流入口３１ａの開口形状は、３本の内面突起３１ｃを除いた形状が楕円形状になる（図９の３本の内面突起３１ｃを除いたときのスパイラルノズル穴３１を示す破線を参照）。一方、スパイラルノズル穴３１の第１流出口３１ｂの開口形状は、図１２のスパイラルノズル穴形状３１’の先端面形状から明らかなように正円形状になる。「正円形状」とは、定点（中心点）からの距離が等しい点の集合によりできる曲線形状のことであり、楕円形状との区別を明示するために用いている。なお、「正円形状」は、高い真円度まで要求される形状ではなく、例えば、樹脂成形によって作り出される円形の形状も含まれる。

【0044】

ストレート穴３２の詳細な穴形状を図８及び図１３に基づいて説明する。ストレート穴３２は、外部からの空気を、流体路形成部材３０の先端面３６ａにて複数個の第１流出口３１ｂにより囲まれた中心部に向かって負圧引き込みにより導く穴である。ストレート穴３２は、空気の第２流入口３２ａと第２流出口３２ｂとを軸心穴により繋いで形成している。ここで、軸心穴とは、ストレート穴３２の穴中心軸ＡＣを本体中心軸ＣＬと一致させた穴をいう。

【0045】

ストレート穴３２は、第２流出口３２ｂの位置に、ストレート穴３２の穴内径より内径を拡大したバッファ穴３７を有する（図１３を参照）。バッファ穴３７は、負圧の発生により引き込まれる空気の流速を減速調整するために設けられたもので、バッファ穴３７の穴内径や穴長さは選択される流体に応じて設定される。特に、負圧引き込みによる流速については選択される流体の粘度が大きく関与する。例えば、空気などのように粘度が低く負圧引き込みにより流速が高くなる場合は、バッファ穴３７の穴内径や穴長さを、旋回流による水の噴出速度に合わせて減速させる設定にする。逆に、粘度が高く負圧引き込みにより流速が高くならない場合は、バッファ穴３７を小容積にしても良いし、バッファ穴３７そのものを無くしても良い。

【0046】

次に、図１４～図１６の解析例を参照し、水Ｗと空気Ａを混合して気液混相流体Ｍを生成する気液混相流体生成作用について説明する。ここで、解析例としては、水（水圧＝0.1MPa）と空気（大気圧＝０MPa）を混合して気液混相流体を生成する解析条件を与えたときの速度ベクトル（図１４）、水と空気の流線（図１５）、空気のみの流線（図１６）を表す例を示す。

【0047】

所定の水圧（0.1MPa）による水Ｗが入力ポート部材２０の第１入力ポート２１に流入すると、一対の円弧形状穴２５ａ，２５ｂ（図２及び図３を参照）による第１流体穴２５を経由し、流体路形成部材３０に形成されたスパイラルノズル穴３１の第１流入口３１ａに到達する。流体路形成部材３０においては、ノズル穴によるスパイラルノズル穴３１の第１流入口３１ａ（図８を参照）に到達した水Ｗが第１流出口３１ｂに向かって増速しながら移動し、スパイラルノズル穴３１の内面に形成された内面突起３１ｃにより個別旋回流が作り出される。そして、水Ｗが６個のスパイラルノズル穴３１の第１流出口３１ｂから流出すると、６個のスパイラルノズル穴３１を２軸傾斜構成にしたことで、６束の捩れ水流による全体旋回流が作り出される。

【0048】

よって、流体路形成部材３０の先端面３６ａに有する水Ｗの第１流出口３１ｂから、流体ミキシング部１２の流体入口領域に向かって増速された複合旋回流（全体旋回流＋個別旋回流）が噴出することになる。このため、流体路形成部材３０の先端面３６ａと、６個の第１流出口３１ｂから噴出する複合旋回流の内側面と、に囲まれた円錐形状領域が、図１４に示すように、ベンチュリ効果によって負圧が発生する１次負圧発生領域１００になる。ここで、「ベンチュリ効果」とは、流体力学の効果の一つであり、流体の流れの断面積を狭めて流速を増加させると、圧力が低い低圧部分や負圧部分が作り出される現象のことをいう。

【0049】

そして、流体路形成部材３０の先端面３６ａの中心部分に形成される１次負圧発生領域１００と、空気Ａが流れるストレート穴３２の第２流出口３２ｂが配置される位置と、が一致する。このため、流体路形成部材３０のストレート穴３２などの空気通路に存在する空気Ａは、大気圧と負圧との差圧に応じた負圧引き込み作用力を受ける。したがって、外部の空気Ａは、入力ポート部材２０の第２入力ポート２２から、径方向流路２６ａ、軸方向流路２６ｂ、ストレート穴３２、バッファ穴３７を経由し、水Ｗの内側中心部に吸い込まれる。ここで、空気Ａが吸い込まれる水Ｗの内側中心部とは、６個のスパイラルノズル穴３１から６束の水Ｗが先細り円錐形状により噴出するとき、先細り円錐形の頂点部領域をいう。

【0050】

よって、水Ｗと空気Ａの合流が、水Ｗの内側中心部に向かって空気Ａが吸い込まれる内側吸込み合流になる。そして、水Ｗと空気Ａの合流開始領域が、流体路形成部材３０の先端面３６ａが配置される流体ミキシング部１２の流体入口領域になる。このため、流体ミキシング部１２において、複合旋回流により噴出している水Ｗの内部に空気Ａが効率良く取り込まれ、水Ｗと空気Ａの混合撹拌が開始される。

【0051】

そして、流体ミキシング部１２を流体出口に向かって水Ｗが通過するときは、図１５の流線特性に示すように、ディフューザー部１３に向かって旋回しながら増速する。そして、空気Ａは、図１６の空気Ａの流線特性に示すように、複合旋回流による水Ｗの内側中心部を旋回しながら流れることにより、旋回している水Ｗに効率良く巻き込まれて混合撹拌される。なお、流体ミキシング部１２においては、縮小テーパー内面１２ａを有することにより、複合旋回流による水Ｗが増速しながら出口に向かって通過する。このため、図１４に示すように、流体ミキシング部１２とディフューザー部１３の境界外周域には、ベンチュリ効果によって２次負圧発生領域２００が形成される。

【0052】

次に、流体ミキシング部１２を出た水Ｗと空気Ａの混合流体は、ディフューザー部１３に流入し、流体ミキシング部１２から流入した混合流体の持つ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換されて流速が低下する。よって、ディフューザー部１３及び直管部１４においては、図１３の速度ベクトル（矢印）で示すように、混合流体に逆流や渦巻流を発生させ、発生させた逆流や渦巻流により混合流体同士が衝突することによる撹拌作用が加わる。この撹拌作用により水Ｗに混合させた帯状の空気塊が分断されて空気泡に細分化され、水Ｗの内部全体に無数の空気泡を散在させた気液混相流体Ｍが生成されることになる。

【0053】

以上説明したように、実施例１の流体ミキシング装置１Ａにあっては、下記に列挙する効果が得られる。

【0054】

（１）複数の流体を混合する流体ミキシング装置１Ａであって、本体部材１０と、入力ポート部材２０と、流体路形成部材３０と、を備えている。本体部材１０は、複数の流体の流れ方向に沿って本体中心軸ＣＬ上に、部材取付け部１１と、流体ミキシング部１２と、を有する。入力ポート部材２０は、部材取付け部１１に固定され、外部から第１流体（水Ｗ）を導く第１入力ポート２１と、外部から第１流体と異なる第２流体（空気Ａ）を導く第２入力ポート２２と、を有する。流体路形成部材３０は、入力ポート部材２０の下流位置に固定され、第１入力ポート２１からの第１流体が流入するノズル穴（スパイラルノズル穴３１）と、第２入力ポート２２からの第２流体が流入するストレート穴３２と、を有する。ノズル穴（スパイラルノズル穴３１）は、複数個の穴を先細り円錐形状に配置し、第１流体の第１流入口３１ａと第１流出口３１ｂとを、本体中心軸ＣＬに対して穴中心軸ＨＣが径方向と周方向に傾斜する２軸傾斜穴により繋いで形成する。ストレート穴３２は、第２流体の第２流入口３２ａと第２流出口３２ｂとを、穴中心軸ＡＣを本体中心軸ＣＬと一致させた軸心穴により繋いで形成する。流体路形成部材３０は、円周上に複数個開口された第１流出口３１ｂと、複数個の第１流出口３１ｂにより囲まれた中心部に開口された第２流出口３２ｂと、を先端面３６ａに形成する。流体路形成部材３０は、先端面３６ａを流体ミキシング部１２の流体入口領域に配置する。このため、複数の流体（水Ｗ、空気Ａ）を混ぜ合わせて混合流体（気液混相流体Ｍ）を生成するとき、複数の流体の混合撹拌性能を向上させた流体ミキシング装置１Ａを提供することができる。

【0055】

（２）ノズル穴は、２軸傾斜によるノズル穴内面に、第１流体（水Ｗ）の第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂに向かって螺旋状に突出する内面突起３１ｃを有するスパイラルノズル穴３１である。したがって、スパイラルノズル穴３１の第１流出口３１ｂから噴出される旋回流が、２軸傾斜のノズル穴により作り出される全体旋回流に、内面突起３１ｃにより作り出される個別旋回流が加わった複合旋回流になる。このため、流体ミキシング部１２の流体入口領域で第１流体（水Ｗ）と第２流体（空気Ａ）の混合を素早く開始できるとともに、流体ミキシング部１２において第１流体（水Ｗ）と第２流体（空気Ａ）の混合撹拌性能を向上させることができる。加えて、流体ミキシング部１２での混合撹拌性能の向上により流体ミキシング部１２の軸方向長さ３００を短くすることができ、流体ミキシング装置１Ａのコンパクト化に寄与できる。

【0056】

（３）スパイラルノズル穴３１は、第１流入口３１ａから第１流出口３１ｂまでの区間を、第１流入口３１ａから途中位置までの第１区間Ｓ１と、途中位置から第１流出口３１ｂまでの第２区間Ｓ２に分ける。第１区間Ｓ１を、ノズル穴内面に内面突起３１ｃを有する内面突起区間とし、第２区間Ｓ２を、同径穴が形成された同径穴区間とし、第１流出口３１ｂの先端面３６ａを、穴中心軸ＨＣに直交させた傾斜面とする。したがって、第１流出口３１ｂに繋がる穴が同径穴になるとともに、第１流体（水Ｗ）の第１流出口３１ｂにおけるスパイラルノズル穴３１の開口形状が、楕円形状ではなく正円形状になる。このため、スパイラルノズル穴３１の正円形状の第１流出口３１ｂから噴出する第１流体（水Ｗ）の流線の乱れを、楕円形状の流出口から噴出させる場合に比べて抑えることができる。

【0057】

（４）流体路形成部材３０は、第１流体（水Ｗ）の第１流出口３１ｂにより囲まれた中心部に開口された第２流出口３２ｂの位置に、ストレート穴３２の穴内径より内径を拡大したバッファ穴３７を有する。したがって、負圧吸引により流体ミキシング部１２の流体入口領域に向かう第２流体（空気Ａ）の流速が、ストレート穴３２より流路断面積が拡大されたバッファ穴３７により減速する。よって、複合旋回流の内側中心部に向かって吸い込まれる第２流体（空気Ａ）の流速を、第１流体（水Ｗ）の複合旋回流の流速に合わせて調整することができる。このため、流体ミキシング部１２の流体入口領域において、第１流体（水Ｗ）の複合旋回流の内側中心部に向かって適切な速度により第２流体（空気Ａ）が合流し、第１流体（水Ｗ）と第２流体（空気Ａ）との合流性能を向上させることができる。

【0058】

（５）流体ミキシング部１２は、流体路形成部材３０から流入する流体（水Ｗ、空気Ａ）の流入側内径Ｄinを流出側内径Ｄoutまで縮小させた縮小テーパー内面１２ａを有する。ここで、流体ミキシング部１２の流体入口領域では負圧が発生する。このため、例えば、流体ミキシング部をテーパー無しの内面にすると、負圧による流体入口側への引き込みにより、混合流体が減速したり停滞したりすることがある。これに対し、流体ミキシング部１２は、増速を促す縮小テーパー内面１２ａを有することで、所定の流速による混合流体の移動が確保される区間になる。このため、流体ミキシング部１２において、流体ミキシング部１２を通過する混合流体が減速したり停滞したりするのが防止され、第１流体（水Ｗ）と第２流体（空気Ａ）の混合撹拌性能をより向上させることができる。

【0059】

（６）流体ミキシング部１２は、流出側内径Ｄoutの最小内径を、少なくとも複数個の第１流出口３１ｂの断面積の合計断面積が得られる内径に設定する。したがって、流出側内径Ｄoutの最小内径を、複数個の第１流出口３１ｂの断面積の合計断面積が得られる内径にすることで、絞り過ぎによる流路抵抗の増大が抑えられる。このため、流体ミキシング部１２において、流出側内径Ｄoutの絞り過ぎによる流路抵抗の増大を抑制することができる。なお、流出側内径Ｄoutの最大内径を、少なくとも装置流量として許容される最小限流量が確保される流速が得られる内径に設定すると、流出側内径Ｄoutの開き過ぎによる流速の低下を抑制することができる。

【0060】

（７）本体部材１０は、流体ミキシング部１２に隣接する下流位置にディフューザー部１３を有する。ディフューザー部１３は、流体ミキシング部１２からの混合流体が流入するディフューザー流入側内径を、混合流体の流出側に向かって拡大させた拡大テーパー内面１３ａを有する。したがって、拡大テーパー内面１３ａを有するディフューザー部１３において、流体ミキシング部１２から流入した混合流体の持つ運動エネルギーが圧力エネルギーに変換されて流速が低下し、混合流体に逆流や渦巻流を発生させる。このため、ディフューザー部１３において、発生させた逆流や渦巻流により混合流体が有効に撹拌されることで、第１流体（水Ｗ）の内部全体に微小な第２流体（空気Ａ）を散在させた混合流体（気液混相流体Ｍ）を生成することができる。

【実施例0061】

実施例２は、実施例１が２種類の流体を混合する装置であるのに対し、２種類の流体以外に１種類の流体を加え、３種類の流体を混合することが可能な装置の例である。

【0062】

図１７及び図１８を参照し、所定の水圧により供給される水（第１流体）に空気（第２流体）を混合した気液混相流体に、添加液剤（第３流体）を混ぜ合わせて三種混合流体を生成する実施例２の流体ミキシング装置１Ｂの構成を説明する。ここで、添加液剤としては、例えば、用途毎に選択される様々な洗浄液などをいう。

【0063】

流体ミキシング装置１Ｂは、図１７及び図１８に示すように、本体部材１０と、入力ポート部材２０と、流体路形成部材３０と、を備えている。

【0064】

本体部材１０は、円筒状部材であって、水と空気との流れ方向（図１７の左側から右側へと向かう流れ方向）に沿って本体中心軸ＣＬ上に、部材取付け部１１と、流体ミキシング部１２と、ディフューザー部１３と、直管部１４と、を有する。

【0065】

流体ミキシング部１２は、実施例１と同様に、縮小テーパー内面１２ａを有する。ディフューザー部１３は、流体ミキシング部１２の下流位置に隣接配置され、拡大テーパー内面１３ａを有する。

【0066】

流体ミキシング部１２とディフューザー部１３との境界位置に、外部から径方向に添加液剤を導く第３入力ポート１６及び径方向流路１７を有する。径方向流路１７は、一端が第３入力ポート１６に連通し、他端が流体ミキシング部１２とディフューザー部１３との境界位置にて開口する。第３入力ポート１６には、添加液剤吸引パイプ１８が連結されている。なお、他の構成は、実施例１の流体ミキシング装置１Ａと同様であるので詳細な説明は省略する。

【0067】

次に、水に空気を混合した気液混相流体に、添加液剤を混ぜ合わせて三種混合流体を生成する三種混合流体生成作用について説明する。

【0068】

まず、縮小テーパー内面１２ａを有する流体ミキシング部１２においては、複合旋回流による水が入り口側から出口側に向かって増速しながら通過する。このため、上記実施例１にて説明したように、流体ミキシング部１２とディフューザー部１３の境界外周域に２次負圧発生領域２００（図１４を参照）が形成される。そこで、２次負圧発生領域２００に着目し、２次負圧発生領域２００に向けて本体中心軸ＣＬに直交する穴（第３入力ポート１６及び径方向流路１７）を開け、添加液剤の吸込み流路を設けたものが実施例２の流体ミキシング装置１Ｂである。

【0069】

したがって、添加液剤吸引パイプ１８、第３入力ポート１６及び径方向流路１７を経由して負圧吸込みにより吸い込まれた添加液剤は、複合旋回流による水に対して直角方向に導入されることになる。このため、複合旋回流による水を剪断方向に引きちぎりながら添加液剤が水に混合する。このとき、水が旋回していることで添加液剤の混合撹拌効果が増し、水に空気を混合した気液混相流体Ｍに、添加液剤を混ぜ合わせた三種混合流体が生成される。なお、水と空気を混合して気液混相流体Ｍを生成する気液混相流体生成作用については、実施例１の流体ミキシング装置１Ａと同様であるので説明を省略する。

【0070】

以上説明したように、実施例２の流体ミキシング装置１Ｂにあっては、実施例１の効果に加え、下記の効果が得られる。

【0071】

（８）流体ミキシング部１２は、流体路形成部材３０からの流体が流入する流入側内径Ｄinから流出側内径Ｄoutまで徐々に縮小させた縮小テーパー内面１２ａを有する。本体部材１０は、流体ミキシング部１２に隣接する下流位置にディフューザー部１３を有する。流体ミキシング部１２とディフューザー部１３との境界位置に、外部から径方向に第３流体（添加液剤）を導く第３入力ポート１６及び径方向流路１７を有する。即ち、縮小テーパー内面１２ａを有する流体ミキシング部１２は、流体ミキシング部１２の出口側で２次負圧が発生する。よって、２次負圧発生領域２００に対して本体中心軸ＣＬの直交方向に第３入力ポート１６及び径方向流路１７を設けると、第３流体（添加液剤）は２次負圧による引き込み作用力を受け、複合旋回流による第１流体（水）に対して直角方向に導入される。このため、２次負圧の発生を利用した簡単な流路構成を追加するだけで、第１流体（水）に第２流体（空気）を混合した混合流体に、さらに第３流体（添加液剤）を混ぜ合わせた三種混合流体を生成することができる。

【0072】

以上、本発明の流体ミキシング装置を実施例１及び実施例２に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではない。特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加などは許容される。

【0073】

実施例１，２では、スパイラルノズル穴３１として、６個の穴を先細り円錐形状に配置する例を示した。しかし、スパイラルノズル穴としては、６個の穴に限定されるものではなく、例えば、３個以上の複数個の穴を先細り円錐形状に配置する例としても良い。

【0074】

実施例１，２では、ノズル穴として、２軸傾斜穴にするとともに、ノズル穴内面に螺旋状に突出する内面突起３１ｃを有するスパイラルノズル穴３１とし、全体旋回流に個別旋回流が加わって複合旋回流になる好ましい例を示した。しかし、ノズル穴としては、内面突起を有さない２軸傾斜のノズル穴とし、２軸傾斜のノズル穴により全体旋回流が作り出される例としても良い。また、ノズル穴内面に螺旋状に突出する内面突起を有する場合、実施例１では３本の内面突起を有する例を示したが、３本に限定されるものではなく、少なくとも１本以上の内面突起を有するものであれば良い。実施例１では内面突起の断面形状が山形状の例を示したが、内面突起の断面形状は山形状に限られるものではなく、個別旋回流を作り出すことができる形状であれば良い。

【0075】

実施例１，２では、２軸傾斜によるスパイラルノズル穴３１を形成するとき、軸方向の第１倒れ傾斜角θ１と周方向の第２倒れ傾斜角θ２を、15°の同じ傾斜角に設定する例を示した。しかし、２軸傾斜によるスパイラルノズル穴を形成するとき、同じ傾斜角による設定に限られるものではなく、軸方向の第１倒れ傾斜角θ１と周方向の第２倒れ傾斜角θ２を異なる角度に設定しても勿論良い。

【0076】

実施例１，２では、２軸傾斜によるスパイラルノズル穴３１を形成するとき、第１流体の第１流出口３１ｂの先端面３６ａを穴中心軸ＨＣに直交させた傾斜面とし、第１流出口３１ｂにおけるスパイラルノズル穴３１の開口形状を正円形状にする例を示した。しかし、２軸傾斜によるスパイラルノズル穴を形成するとき、第１流出口から噴出する流線の乱れが問題にならない第１流体が選択されるような場合、楕円形状の流出口から噴出させるようにしても良い。

【0077】

実施例１，２では、流体路形成部材３０に形成したストレート穴３２の第２流出口３２ｂの位置に、穴内径より内径を拡大したバッファ穴３７を有する例を示した。しかし、第２流体として粘度が高い流体が選択される場合、流体路形成部材にバッファ穴を有さない例としても良い。また、バッファ穴を有する例の場合、穴内径や穴長さを実施例１とは異ならせた例としても良い。

【0078】

実施例１，２では、流体ミキシング部１２として、軸方向長さ３００の全長にわたって縮小テーパー内面１２ａを有し、流出側内径Ｄoutを流入側内径Ｄinより小さく設定する例を示した。しかし、流体ミキシング部としては、軸方向の全長のうち、少なくとも一部に縮小テーパー内面を有するものであれば良い。例えば、開始位置から途中位置までを縮小テーパー内面とし、それ以降を同径内面とする例としても良い。また、軸方向の全長のうち、開始位置から途中位置までを同径内面とし、それ以降を縮小テーパー内面とする例としても良い。さらに、軸方向の全長のうち、前後領域を同径内面とし、中間領域を縮小テーパー内面とする例としても良い。

【0079】

実施例１，２では、流体ミキシング部１２に隣接する下流位置に、拡大テーパー内面１３ａを有するディフューザー部１３を配置する例を示した。しかし、流体ミキシング部に隣接する下流位置に、流体ミキシング部の流出側内径から一気に内径が拡大する直管部を配置するような例としても良い。

【0080】

実施例２では、混合する複数の流体として、第１流体を水とし、第２流体を空気とし、第３流体を添加液剤とし、水と空気を混合したもの添加液剤を混ぜ合わせて三種混合流体を生成する例を示した。しかし、第１流体と第２流体は、上記のように水と空気との組み合わせ例に限られるものではない。また、第３流体も添加液剤（液体）に限られるものではなく、他の液体や気体であっても良い。