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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】P2024011352
(43)【公開日】2024-01-25
(54)【発明の名称】液体吐出器
(51)【国際特許分類】
B65D 83/00 20060101AFI20240118BHJP
B01F 23/23 20220101ALI20240118BHJP
B01F 25/45 20220101ALI20240118BHJP
B01F 25/452 20220101ALI20240118BHJP
B01F 23/2375 20220101ALI20240118BHJP
B01F 35/71 20220101ALI20240118BHJP
F04B 9/14 20060101ALI20240118BHJP
【ＦＩ】
B65D83/00 K
B01F23/23
B01F25/45
B01F25/452
B01F23/2375
B01F35/71
F04B9/14 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022113280
(22)【出願日】2022-07-14
(71)【出願人】
【識別番号】000227711
【氏名又は名称】日邦産業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100096116
【弁理士】
【氏名又は名称】松原 等
(72)【発明者】
【氏名】土岐 良元
(72)【発明者】
【氏名】岩田 全弘
(72)【発明者】
【氏名】河村 学
【テーマコード（参考）】
3E014
3H075
4G035
4G037
【Ｆターム（参考）】
3E014PA01
3E014PB01
3E014PB03
3E014PD12
3E014PE21
3E014PE30
3E014PF10
3H075AA06
3H075BB03
3H075BB04
3H075CC35
3H075DA05
3H075DB13
4G035AB27
4G035AC26
4G035AE13
4G037AA02
4G037EA01
(57)【要約】
【課題】手軽に手に持って、ナノバブルを含む液体を吐出することができ、構造が簡単で、動力が要らない液体吐出器を提供する。
【解決手段】液体吐出器１２は、キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造３０と、ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプ１４と、前記液体を貯溜するハンディ型のボトル１３と、ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材１５とを含む。ナノバブル発生構造は、流入部と絞り部と流出部とを含むベンチュリー通路を備え、絞り部は断面が多角形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が多角形の角錐内面からなるものが好ましい。各多角形は、三角形、四角形、五角形又は六角形が好ましい。
【選択図】図１
【解決手段】液体吐出器１２は、キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造３０と、ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプ１４と、前記液体を貯溜するハンディ型のボトル１３と、ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材１５とを含む。ナノバブル発生構造は、流入部と絞り部と流出部とを含むベンチュリー通路を備え、絞り部は断面が多角形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が多角形の角錐内面からなるものが好ましい。各多角形は、三角形、四角形、五角形又は六角形が好ましい。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造（３０）と、
ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプ（１４）と、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトル（１３）と、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材（１５）とを含む液体吐出器。
ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプ（１４）と、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトル（１３）と、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材（１５）とを含む液体吐出器。
【請求項2】
液体は、水、化粧水、殺菌物質入りの水、消毒物質入りの水、肥料入りの水、又は、アルコールである請求項１記載の液体吐出器。
【請求項3】
手動式ポンプは、ピストン式ポンプ、プライマリーポンプ又はベローズポンプである請求項１記載の液体吐出器。
【請求項4】
ナノバブル発生構造は、液体の流れ方向の順に流入部（３）と絞り部（４）と流出部（５）とを含むベンチュリー通路（２）を備え、液体がベンチュリー通路（２）を流れるときに生じるキャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるものである請求項１記載の液体吐出器。
【請求項5】
絞り部（４）は断面が多角形の穴からなり、流入部（３）は流れ方向に従い縮径して絞り部（４）に接続する断面が多角形の角錐内面からなり、流出部（５）は絞り部（４）よりも拡径した部分を含む請求項４記載の液体吐出器。
【請求項6】
流出部（５）は、絞り部（４）に接続して流れ方向に従い拡径する断面が多角形の角錐内面からなる請求項５記載の液体吐出器。
【請求項7】
前記各多角形は、三角形、四角形、五角形又は六角形である請求項５記載の液体吐出器。
【請求項8】
入口側端面と出口側端面とを有するブロック体（１）に、一つのベンチュリー通路（２）を備えている請求項４～７のいずれか一項に記載の液体吐出器。
【請求項9】
入口側端面と出口側端面とを有するブロック体（１）に、複数のベンチュリー通路（２）を並列に備えている請求項４～７のいずれか一項に記載の液体吐出器。
【請求項10】
複数の流入部（３）の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されている請求項９記載の液体吐出器。
【請求項11】
複数の流出部（５）の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されている請求項９記載の液体吐出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体をストレート状、複数の液滴状、霧状等に吐出する液体吐出器に関するものである。
【背景技術】
【0002】
微細気泡（ファインバブル）には、洗浄、殺菌等の様々な作用効果があることが知られており、近年注目が高まっている。微細気泡には、直径が１μｍ以上１００μｍ未満のマイクロバブルと、直径が１μｍ未満のナノバブルとがある。ナノバブルは、マイクロバブルと比べて、液体中で消滅しにくく長時間残るため、上記作用効果の持続時間が長いという特長がある。ナノバブルは、ファインバブル産業会所有の登録商標「ウルトラファインバブル」で称されることもある。
【0003】
特許文献１には、水素ガスを含むウルトラファインバブル（ＵＦＢ）を含有する液体である水素ＵＦＢ含有液を貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部に貯蔵されている水素ＵＦＢ含有液を、所定平均径のミストとして噴霧するミスト生成部とを備えるミスト生成装置が記載され、さらに水素ＵＦＢ含有液生成部を備える実施形態も記載されている。水素ＵＦＢ含有液の生成方式としては、加圧溶解方式、旋回流方式、回転方式が挙げられ、特に容器に液体を入れて加圧する加圧溶解方式の利点が述べられている。そして、ミストを分子状水素が残存した状態で対象物に液体吐出器することができ、水素水の治療効果および健康効果を皮膚や髪、さらには植物に利用することができるとされている。
【0004】
特許文献２には、排出口を有するボトルに、進退可能なピストンとその進退をガイドするピストンガイドを内蔵し、ピストンとピストンガイドとの隙間を液体が通って排出口に届けられる間に、該液体にせん断圧壊を発生させることによりナノバブルを生成させる、スプレー装置が記載されている。このスプレー装置は、非常に簡単な構造でナノバブルを発生させることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１９－９３３５７号公報
【特許文献2】特開２０２１－３０１７１号公報
【特許文献3】特開２００７－５０３４１号公報
【特許文献4】国際公開第２０１３／０１２０６９号
【特許文献5】特許第６１８２７１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１のミスト生成装置における水素ＵＦＢ含有液生成部を備える実施形態は、上記のとおり容器内で加圧する加圧溶解方式の利点が述べられているところからすると、据置型等のかなり大型の装置であると推認される。また、水素ＵＦＢ含有液生成部の作動には、動力が要ると推認される。
【0007】
他方、特許文献２のスプレー装置におけるボトルは、ハンディ型と推認される。また、ピストン駆動方式として手動も挙げられており、その場合動力は要らない。しかし、隙間を通る液体にせん断圧壊を発生させることにより生成するナノバブルの個数については、言及がなく、不明である。
【0008】
その他の微細気泡の発生方式には、気体を液体に混合して微細化する混合方式や、液体中にキャビテーションにより微細気泡を発生させるキャビテーション方式がある。キャビテーション（空洞現象）は、液体の流れの中で圧力が飽和水蒸気圧より低くなった瞬間に泡が発生する物理現象であり、一種の沸騰現象である。キャビテーション方式の微細気泡発生装置としては、特許文献３～５のようなベンチュリー管を用いたものが知られている。
【0009】
ベンチュリー通路は、液体の流れ方向の順に流入部と絞り部と流出部とを含むものである。液体は、絞り部を通るときに流速が速くなると同時に圧力が上がり、ラッパ部で流速が遅くなると同時に圧力が下がる。この急激な圧力変化で生じるキャビテーションにより気泡が発生する。その気泡の発生効率を高めるために、特許文献３では複数の円孔を設けた整流板、特許文献４，５では絞り部に突出する衝突部（ねじ部材）、等を付加することが考えられている。
【0010】
なお、特許文献３～５における絞り部（くびれ部）はいずれも、断面が円形の穴からなる。特許文献５には、「絞り孔の軸断面形状はたとえば円形にすることが望ましいが、過度の損失を生じない限り、楕円や正多角形状（ 正方形、正六角形、正八角形等） の軸断面形状も可能である」との記載があるが、正多角形状は望ましいものから外れており、よって実施例は円形の例のみである。
【0011】
また、特許文献３～５における流入口（テーパー部）はいずれも、断面が円形の円錐内面からなる。それ以外の形状の流入口については、特許文献５にも記載がない。
【0012】
そこで、本発明の主たる目的は、手軽に手に持って、ナノバブルを含む液体を吐出することができ、構造が簡単で、動力が要らない液体吐出器を提供することにある。
【0013】
また、特許文献３～５のように、気泡の発生効率を高めようとして旋回流発生部や整流板や衝突部（ねじ部材）を設けると構造が複雑化することから、本発明のさらなる目的は、シンプルな構造のベンチュリー通路によりナノバブルの発生数を増やすことにある。
【課題を解決するための手段】
【0014】
本発明の液体吐出器は、
キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造と、
ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプと、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトルと、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材とを含むことを特徴とする。
キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造と、
ナノバブル発生構造に液体を流す手動式ポンプと、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトルと、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材とを含むことを特徴とする。
【0015】
［作用］
手動式ポンプによりボトル内の液体をナノバブル発生構造に流して、キャビテーションによりナノバブルを発生させるので、動力が要らない。発生したナノバブルは、液体中で消滅しにくく長時間残る。ハンディ型のボトルを用いるので、手軽に手に持って、ナノバブルを含む液体をノズルからボトル外へ吐出することができる。
手動式ポンプによりボトル内の液体をナノバブル発生構造に流して、キャビテーションによりナノバブルを発生させるので、動力が要らない。発生したナノバブルは、液体中で消滅しにくく長時間残る。ハンディ型のボトルを用いるので、手軽に手に持って、ナノバブルを含む液体をノズルからボトル外へ吐出することができる。
【発明の効果】
【0016】
本発明の液体吐出器によれば、手軽に手に持って、ナノバブルを含む液体を吐出することができ、構造が簡単で、動力が要らないという優れた効果を奏する。
【0017】
さらに、後述するように、ベンチュリー通路の絞り部は断面が多角形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が多角形の角錐内面からなるものとすれば、シンプルな構造のベンチュリー通路によりナノバブルの発生数を増やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【発明を実施するための形態】
【0019】
１．用途及び液体
液体吐出器の用途としては、特に限定されないが、ナノバブル含有液の洗浄作用、殺菌作用又は消毒作用を利用した洗浄用液体吐出器や美容用液体吐出器、ナノバブル含有液の植物成長促進作用又は植物病気予防作用を利用した園芸用液体吐出器等を例示できる。
ナノバブルを発生させる液体としては、特に限定されないが、水、化粧水、殺菌物質入りの水、消毒物質入りの水、肥料入りの水、アルコール等を例示でき、上記用途に応じて採用できる。
液体吐出器の用途としては、特に限定されないが、ナノバブル含有液の洗浄作用、殺菌作用又は消毒作用を利用した洗浄用液体吐出器や美容用液体吐出器、ナノバブル含有液の植物成長促進作用又は植物病気予防作用を利用した園芸用液体吐出器等を例示できる。
ナノバブルを発生させる液体としては、特に限定されないが、水、化粧水、殺菌物質入りの水、消毒物質入りの水、肥料入りの水、アルコール等を例示でき、上記用途に応じて採用できる。
【0020】
２．ボトル
ハンディ型のボトルは、手で持つことができるサイズ及び重量の容器であり、その形状、材料、構造等は特に限定されない。
ハンディ型のボトルは、手で持つことができるサイズ及び重量の容器であり、その形状、材料、構造等は特に限定されない。
【0021】
２．手動式ポンプ
手動式ポンプとしては、特に限定されないが、ピストン式ポンプ（注射器型）、プライマリーポンプ、ベローズポンプ等（但し、いずれも手動式）を例示できる。
手動式ポンプは、ボトルと共に手に持つことができるものが好ましく、よって、ボトルに内蔵されているか、ボトルの直ぐ外部に接続されているものが好ましい。
手動式ポンプとしては、特に限定されないが、ピストン式ポンプ（注射器型）、プライマリーポンプ、ベローズポンプ等（但し、いずれも手動式）を例示できる。
手動式ポンプは、ボトルと共に手に持つことができるものが好ましく、よって、ボトルに内蔵されているか、ボトルの直ぐ外部に接続されているものが好ましい。
【0022】
３．ナノバブル発生構造
ナノバブル発生構造としては、特に限定されないが、気体を液体に混合して微細化する混合方式の構造や、液体中からキャビテーションにより微細気泡を発生させるキャビテーション方式の構造を例示できる。キャビテーション（空洞現象）は、液体の流れの中で圧力が飽和水蒸気圧より低くなった瞬間に泡が発生する物理現象であり、一種の沸騰現象である。キャビテーション方式は、混合方式と比べて、気体を混合させるための構造が不要である分、シンプルであるという特長がある。
ナノバブル発生構造としては、特に限定されないが、気体を液体に混合して微細化する混合方式の構造や、液体中からキャビテーションにより微細気泡を発生させるキャビテーション方式の構造を例示できる。キャビテーション（空洞現象）は、液体の流れの中で圧力が飽和水蒸気圧より低くなった瞬間に泡が発生する物理現象であり、一種の沸騰現象である。キャビテーション方式は、混合方式と比べて、気体を混合させるための構造が不要である分、シンプルであるという特長がある。
【0023】
よって、ナノバブル発生構造は、液体の流れ方向の順に流入部と絞り部と流出部とを含むベンチュリー通路を備え、液体がベンチュリー通路を流れるときに生じるキャビテーションにより液体中からナノバブルを発生させるものであることが好ましい。
【0024】
ベンチュリー通路としては、次の（ア）（イ）を例示できるが、下の理由から（イ）が好ましい。
（ア）絞り部は断面が円形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が円形の円錐内面からなり、流出部は絞り部よりも拡径した部分を含むもの。なお、本発明明細書において「円錐内面」は、円錐の頂部が切れてなる部分円錐状の内面をいう。
（イ）絞り部は断面が多角形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が多角形の角錐内面からなり、流出部は絞り部よりも拡径した部分を含むもの。なお、本明細書において「角錐内面」は、角錐の頂部が切れてなる部分角錐状の内面をいう。
（ア）絞り部は断面が円形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が円形の円錐内面からなり、流出部は絞り部よりも拡径した部分を含むもの。なお、本発明明細書において「円錐内面」は、円錐の頂部が切れてなる部分円錐状の内面をいう。
（イ）絞り部は断面が多角形の穴からなり、流入部は流れ方向に従い縮径して絞り部に接続する断面が多角形の角錐内面からなり、流出部は絞り部よりも拡径した部分を含むもの。なお、本明細書において「角錐内面」は、角錐の頂部が切れてなる部分角錐状の内面をいう。
【0025】
液体が、断面が多角形の穴からなる絞り部を通過するとき、円形の穴からなる絞り部を通過するときと比べて、ナノバブルの発生数が増える。これは、多角形の穴の角部分で乱流や二次流れ（主流と直角な方向に引き起こされる流れ）が生じるためであると考えられる。
さらに、液体が、絞り部の前にある断面が多角形の角錐内面からなる流入部を通過するときにも、円錐内面からなる流入部を通過するときと比べて、乱流や二次流れが生じ、その乱流や二次流れを伴った液体が上記絞り部でさらに乱流や二次流れを増大させるため、ナノバブルを非常に効率よく発生すると考えられる。
このような断面が多角形のベンチュリー通路は、断面が円形のベンチュリー通路に対して僅かな形状変化があるにすぎず、シンプルな構造を保っている。
さらに、液体が、絞り部の前にある断面が多角形の角錐内面からなる流入部を通過するときにも、円錐内面からなる流入部を通過するときと比べて、乱流や二次流れが生じ、その乱流や二次流れを伴った液体が上記絞り部でさらに乱流や二次流れを増大させるため、ナノバブルを非常に効率よく発生すると考えられる。
このような断面が多角形のベンチュリー通路は、断面が円形のベンチュリー通路に対して僅かな形状変化があるにすぎず、シンプルな構造を保っている。
【0026】
流出部は、特に限定されず、次の（カ）（キ）を例示できるが、（キ）が好ましい。
（カ）断面が円形の穴からなる絞り部に接続して流れ方向に従い拡径する断面が円形の円錐内面又は多角形の角錐内面からなるもの、又は該絞り部に対して段付き状に拡径する内面からなるもの。
（キ）断面が多角形の穴からなる絞り部に接続して流れ方向に従い拡径する断面が多角形の角錐内面からなるもの、又は該絞り部に対して段付き状に拡径する内面からなるもの。
（カ）断面が円形の穴からなる絞り部に接続して流れ方向に従い拡径する断面が円形の円錐内面又は多角形の角錐内面からなるもの、又は該絞り部に対して段付き状に拡径する内面からなるもの。
（キ）断面が多角形の穴からなる絞り部に接続して流れ方向に従い拡径する断面が多角形の角錐内面からなるもの、又は該絞り部に対して段付き状に拡径する内面からなるもの。
【0027】
流入部、絞り部及び流出部における前記各「多角形」としては、特に限定されないが、三角形、四角形、五角形又は六角形が好ましく、三角形、四角形又は五角形がより好ましく、三角形又は四角形がさらに好ましく、三角形が最も好ましい。これは、例えば正多角形における一つの角の内角は、円形に近い正八角形で１３５°であるのに対し、正六角形で１２０°、正五角形で１０８°、正四角形で９０°、正三角形で６０°と小さく（鋭く）なり、これが鋭いほど上述した角部分での乱流や二次流れが強く生じるからである。
【0028】
よって、三角形としては、特に限定されないが、鈍角を含まない鋭角三角形（正三角形等）又は直角三角形が好ましいということができる。
【0029】
ナノバブル発生構造の形態としては、次の態様を例示できる。
（ア）液体流路の途中部に、形態を問わずベンチュリー通路を一つ備えている態様
（イ）入口側端面と出口側端面とを有するブロック体に、一つのベンチュリー通路を備えている態様。
（ウ）入口側端面と出口側端面とを有するブロック体に、複数のベンチュリー通路を並列に備えている態様。
（ア）液体流路の途中部に、形態を問わずベンチュリー通路を一つ備えている態様
（イ）入口側端面と出口側端面とを有するブロック体に、一つのベンチュリー通路を備えている態様。
（ウ）入口側端面と出口側端面とを有するブロック体に、複数のベンチュリー通路を並列に備えている態様。
【0030】
態様（ウ）において、複数の流入部の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有（辺間に該入口側端面の一部が実質的に無い）又は平行（辺間に該入口側端面の一部が有る）するように配されていることが好ましく、平行する場合の辺間距離は２ｍｍ以下が好ましい（より好ましくは１ｍｍ以下）。入口側端面における開口と開口との間の面積（これは流動損失になる）を減少させることができるからである。
【0031】
態様（ウ）において、複数の流出部の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されていることが好ましく、平行する場合の辺間距離は２ｍｍ以下が好ましい（より好ましくは１ｍｍ以下）。出口側端面における開口と開口との間の面積（これは流動損失になる）を減少させることができるからである。
【0032】
絞り部の内断面積としては、特に限定されないが、０．０２５～２６０ｍｍ2 を例示でき、流動抵抗とコンパクト性の観点からは０．１～５０ｍｍ2 が好ましい。
流入部の開口断面積としては、特に限定されないが、上記絞り部の内断面積に対して４～４０倍を例示できる。
流出部の開口断面積としては、特に限定されないが、上記絞り部の内断面積に対して４～４０倍を例示できる。
流入部の流れ方向に対するテーパー角度（多角錐の辺のテーパー角度。以下同じ。）としては、特に限定されないが、１０～７０°を例示できる。
流出部の流れ方向に対するテーパー角度（多角錐の辺のテーパー角度。以下同じ。）としては、特に限定されないが、１０～７０°を例示できる。
流入部の開口断面積としては、特に限定されないが、上記絞り部の内断面積に対して４～４０倍を例示できる。
流出部の開口断面積としては、特に限定されないが、上記絞り部の内断面積に対して４～４０倍を例示できる。
流入部の流れ方向に対するテーパー角度（多角錐の辺のテーパー角度。以下同じ。）としては、特に限定されないが、１０～７０°を例示できる。
流出部の流れ方向に対するテーパー角度（多角錐の辺のテーパー角度。以下同じ。）としては、特に限定されないが、１０～７０°を例示できる。
【0033】
４．吐出部材
吐出部材としては、特に限定されないが、液体をストレート状に吐出するノズルや単純孔、液体を複数の液滴状に吐出するノズル、液体を霧状に吐出するノズル等を例示できる。
吐出部材としては、特に限定されないが、液体をストレート状に吐出するノズルや単純孔、液体を複数の液滴状に吐出するノズル、液体を霧状に吐出するノズル等を例示できる。
【0034】
次に、本発明を具体化した実施形態の液体吐出器について、図１を参照して説明する。なお、実施形態で記す構造、形状等は例示であり、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。
【0035】
［実施形態１］
図１（ａ）に示す実施形態１の液体吐出器１２は、
キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造３０と、
ナノバブル発生構造３０に液体を流す手動式ポンプ１４と、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトル１３と、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材１５とを含み構成されている。
図１（ａ）に示す実施形態１の液体吐出器１２は、
キャビテーションにより液体中にナノバブルを発生させるナノバブル発生構造３０と、
ナノバブル発生構造３０に液体を流す手動式ポンプ１４と、
前記液体を貯溜するハンディ型のボトル１３と、
ボトル内の前記液体をボトル外へ吐出する吐出部材１５とを含み構成されている。
【0036】
手動式ポンプ１４には、シリンダ１６とピストン１７とからなる手動ピストン式ポンプ（注射器型）が用いられている。手動式ポンプ１４は、ピストン１７の押圧端側がボトル外に上方へ突出し、それ以外の大部分はボトル内にあるように、ボトル１３に縦方向に取り付けられている。ナノバブル発生構造３０は、シリンダ１６の開口端側に取り付けられている。
【0037】
吐出部材１５には、レバー駆動式の噴霧ノズル部材が用いられている。
【0038】
ボトル１３に液体を入れ、手動式ポンプ１４のピストン１７を往復させると、液体はシリンダ１６に入るとき及びシリンダ１６から出るときのいずれにおいてもナノバブル発生構造３０を流れ、キャビテーションによりナノバブルが発生する。こうしてナノバブルは、ボトル内の液体に拡散して長時間残る。そして、使用時には、ボトル１３を手に持ち、吐出部材１５を操作してボトル内の液体をボトル外へ吐出することにより、前述した用途に応じた洗浄作用、殺菌作用、消毒作用、植物成長促進作用、植物病気予防作用等を得ることができる。
【0039】
［実施形態２］
図１（ｂ）に示す実施形態２の液体吐出器１２は、手動式ポンプ１４としてプライマリーポンプを用い、手動式ポンプ１４及びナノバブル発生構造３０をボトルの直ぐ外部に下管１８及び上管１９により接続した点において、実施形態１と相違するものである。手動式ポンプ１４を押し凹ませると、ボトル内の液体は、下管１８からボトル外に出て、手動式ポンプ１４からナノバブル発生構造３０を流れ、ナノバブルを含んで上管１９からボトル内に戻るようになっている。
実施形態２によっても、実施形態１と同様の作用効果が得られる。
図１（ｂ）に示す実施形態２の液体吐出器１２は、手動式ポンプ１４としてプライマリーポンプを用い、手動式ポンプ１４及びナノバブル発生構造３０をボトルの直ぐ外部に下管１８及び上管１９により接続した点において、実施形態１と相違するものである。手動式ポンプ１４を押し凹ませると、ボトル内の液体は、下管１８からボトル外に出て、手動式ポンプ１４からナノバブル発生構造３０を流れ、ナノバブルを含んで上管１９からボトル内に戻るようになっている。
実施形態２によっても、実施形態１と同様の作用効果が得られる。
【実施例0040】
［実施例１～４］
上記［実施形態１，２］のナノバブル発生構造３０として使用する、実施例１～４のナノバブル発生構造について、図２～図７を参照して説明する。なお、実施例で記す構造、材料、数値、形状及び寸法は例示であり、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。
上記［実施形態１，２］のナノバブル発生構造３０として使用する、実施例１～４のナノバブル発生構造について、図２～図７を参照して説明する。なお、実施例で記す構造、材料、数値、形状及び寸法は例示であり、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更できる。
【0041】
実施例１～４のナノバブル発生構造は、図２に示すように、入口側端面と出口側端面とを有するブロック体１にベンチュリー通路２を備え、液体がベンチュリー通路２を流れるときに生じるキャビテーションにより液体中からナノバブルを発生させるものである。ベンチュリー通路２は、液体の流れ方向の順に流入部３と絞り部４と流出部５とを含む。
【0042】
ブロック体１は、プラスチックにより成形された直径８．５ｍｍ、長さ１０ｍｍの円柱状のものである。ブロック体１は、円筒状のホルダー６を介して、ホース７で構成される液体流路の途中部に取り付けられている。ホルダー６の内周面は、内直径８．５ｍｍの中央部と、内直径８．０ｍｍの両端部とからなり、中央部にブロック体１が抱持されている。ホルダー６の両端部外周に、ホース７が挿着されている。
【0043】
【0044】
図３に示す実施例１のベンチュリー通路２は、絞り部４が、断面が正三角形の穴からなり、正三角形の一辺は２．４５ｍｍ、絞り部４の長さは１ｍｍである。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正三角形の三角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は７．０ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で３０．３°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正三角形の三角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は７．０ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で３０．３°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正三角形の三角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は７．０ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で３０．３°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正三角形の三角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は７．０ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で３０．３°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
【0045】
図４に示す実施例２のベンチュリー通路２は、絞り部４が、断面が正四角形（正方形）の穴からなり、正四角形の一辺は１．６ｍｍ、絞り部４の長さは１ｍｍである。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正四角形の四角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は４．６ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２５．３°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正四角形の四角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は４．６ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２５．３°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正四角形の四角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は４．６ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２５．３°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正四角形の四角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は４．６ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２５．３°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
【0046】
図５に示す実施例３のベンチュリー通路２は、絞り部４が、断面が正六角形の穴からなり、正六角形の一辺は１ｍｍ、絞り部４の長さは１ｍｍである。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正六角形の六角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は２．８５ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２２．４°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正六角形の六角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は２．８５ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２２．４°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に各角を合致させて接続する断面が正六角形の六角錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の一辺は２．８５ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２２．４°である。
流出部５は、絞り部４に各角を合致させて接続して流れ方向に従い拡径する断面が正六角形の六角錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の一辺は２．８５ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は最大部位で２２．４°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
【0047】
図６に示す実施例４のベンチュリー通路２は、絞り部４が、断面が円形の穴からなり、円の直径は１．８ｍｍ、絞り部４の長さは１ｍｍである。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に接続する断面が円形の円錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の直径は５．２ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は２０．７°である。
流出部５は、絞り部４に接続して流れ方向に従い拡径する断面が円形の円錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の直径は５．２ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は２０．７°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
流入部３は、流れ方向に従い縮径して絞り部４に接続する断面が円形の円錐内面からなり、流入部３の入口側端面での開口の直径は５．２ｍｍ、流入部３の長さは４．５ｍｍ、流入部３の流れ方向に対するテーパー角度は２０．７°である。
流出部５は、絞り部４に接続して流れ方向に従い拡径する断面が円形の円錐内面からなり、流出部５の出口側端面での開口の直径は５．２ｍｍ、流出部５の長さは４．５ｍｍ、流出部５の流れ方向に対するテーパー角度は２０．７°である。すなわち、流入部３と流出部５は形状寸法が対称である。
【0048】
次の表１に示すように、流入部３の開口断面積及び絞り部４の内断面積は、実施例１～４の間で実質的に同一であり、流入部３の開口断面積は絞り部４の内断面積に対して約８倍である。
【0049】
【表1】
【0050】
［ナノバブル発生実験］
以上のように構成された実施例１～４のナノバブル発生構造について、ナノバブル発生実験を行った。
・図２に示すように、水（水道水）を水槽８からポンプ９によりホース７→ベンチュリー通路２→ホース７の順に流し、ベンチュリー通路２で発生した微細気泡を含むサンプル水１１を該ホース７から貯留槽１０に貯溜した。水圧は０．０５ＭＰａと０．２ＭＰａの二通りとし、各例における水流量を表１に記した。
・貯溜した直後のサンプル水１１を測定用セルに汲み取って日本カンタム・デザイン株式会社製の測定装置（装置名：ナノ粒子解析システム・ナノサイトＬＭ２０）に設置し、同装置により自動的にサンプル水１１中の微細気泡の個数を測定するとともに、粒度分布からピーク泡径を測定した。
以上のように構成された実施例１～４のナノバブル発生構造について、ナノバブル発生実験を行った。
・図２に示すように、水（水道水）を水槽８からポンプ９によりホース７→ベンチュリー通路２→ホース７の順に流し、ベンチュリー通路２で発生した微細気泡を含むサンプル水１１を該ホース７から貯留槽１０に貯溜した。水圧は０．０５ＭＰａと０．２ＭＰａの二通りとし、各例における水流量を表１に記した。
・貯溜した直後のサンプル水１１を測定用セルに汲み取って日本カンタム・デザイン株式会社製の測定装置（装置名：ナノ粒子解析システム・ナノサイトＬＭ２０）に設置し、同装置により自動的にサンプル水１１中の微細気泡の個数を測定するとともに、粒度分布からピーク泡径を測定した。
【0051】
実施例１～４のいずれにおいても、ピーク泡径は１００～２００ｎｍ程度であり、サンプル水１１中の微細気泡が比較的小径のナノバブルであることを確認した。これは、ベンチュリー通路２ではマイクロバブルとナノバブルとが発生していても、サンプル水１１中でマイクロバブルと比較的大径のナノバブルは早期に浮上して消滅してしまい、比較的小径のナノバブルが残っていることによるものと考えられる。
【0052】
なお、本実験前に、実施例３と同じ六角形タイプのベンチュリー通路（但し流入部３の開口断面積は１０．４ｍｍ2 ）に手動式ポンプで水を通す予備試験を行い、同じく貯溜した直後と２週間経過後の各サンプル水について微細気泡の個数を測定したところ、２週間経過後のサンプル水中にも上記ナノバブルは（貯溜した直後に対して個数が３６％減少したが）十分な数量が保持されていた。すなわち、上記ナノバブルは分単位ではほとんど減少しない。このことから、実施例１～４で、貯溜した直後のサンプル水１１で測定したナノバブルの個数は、ベンチュリー通路２で発生した時のピーク泡径１００～２００ｎｍ程度以下のナノバブルの発生個数とみなせると考えられる。
【0053】
上記のとおり、貯溜した直後のサンプル水１１で測定したナノバブルの個数（発生個数）は、表１と図７に示すとおりであり、実施例１＞実施例２＞実施例３＞実施例４の順であった。
【0054】
［実施例１～４の変更例］
実施例１～４のブロック体１及びベンチュリー通路２の寸法は適宜変更することができ、次に実施例１～３の変更例を例示する。
（ア）ブロック体１の直径を２０ｍｍにして、実施例１の絞り部４の一辺を４．６ｍｍ、流入部３の開口の一辺を２２ｍｍにしたり、実施例２の絞り部４の一辺を３ｍｍ、流入部３の開口の一辺を１４．５ｍｍにしたり、実施例３の絞り部４の一辺を１．８８ｍｍ、流入部３の開口の一辺を９ｍｍにしたりする。これらの各絞り部４の内断面積は約９ｍｍ2 である。
（イ）ブロック体１の直径を２０ｍｍにして、実施例１の絞り部４の一辺を６．５ｍｍ、流入部３の開口の一辺を２２ｍｍにしたり（この場合、流入部３の三角形開口の角部がブロック体に収まらずに欠けるが、このような態様も本発明に含まれる。）、実施例２の絞り部４の一辺を４．３ｍｍ、流入部３の開口の一辺を１４．５ｍｍにしたり、実施例３の絞り部４の一辺を２．６５ｍｍ、流入部３の開口の一辺を９ｍｍにしたりする。これらの各絞り部４の内断面積は約１８ｍｍ2 である。
実施例１～４のブロック体１及びベンチュリー通路２の寸法は適宜変更することができ、次に実施例１～３の変更例を例示する。
（ア）ブロック体１の直径を２０ｍｍにして、実施例１の絞り部４の一辺を４．６ｍｍ、流入部３の開口の一辺を２２ｍｍにしたり、実施例２の絞り部４の一辺を３ｍｍ、流入部３の開口の一辺を１４．５ｍｍにしたり、実施例３の絞り部４の一辺を１．８８ｍｍ、流入部３の開口の一辺を９ｍｍにしたりする。これらの各絞り部４の内断面積は約９ｍｍ2 である。
（イ）ブロック体１の直径を２０ｍｍにして、実施例１の絞り部４の一辺を６．５ｍｍ、流入部３の開口の一辺を２２ｍｍにしたり（この場合、流入部３の三角形開口の角部がブロック体に収まらずに欠けるが、このような態様も本発明に含まれる。）、実施例２の絞り部４の一辺を４．３ｍｍ、流入部３の開口の一辺を１４．５ｍｍにしたり、実施例３の絞り部４の一辺を２．６５ｍｍ、流入部３の開口の一辺を９ｍｍにしたりする。これらの各絞り部４の内断面積は約１８ｍｍ2 である。
【0055】
［実施例５］
次に、実施例５のナノバブル発生構造は、図８に示すように、ブロック体１に六つのベンチュリー通路２を並列に備えている点において実施例１と相違するものであり、その他は基本的に実施例１と共通である。一つ一つのベンチュリー通路２の流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状は正三角形であり、各部の寸法は適宜設定できる。六つの流入部３の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。六つの流出部５の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。
次に、実施例５のナノバブル発生構造は、図８に示すように、ブロック体１に六つのベンチュリー通路２を並列に備えている点において実施例１と相違するものであり、その他は基本的に実施例１と共通である。一つ一つのベンチュリー通路２の流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状は正三角形であり、各部の寸法は適宜設定できる。六つの流入部３の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。六つの流出部５の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。
【0056】
［実施例５の変更例］
実施例５のベンチュリー通路２の数や断面形状は、例えば図９（ａ）～（ｅ）のように、適宜変更することができる。
（ａ）はベンチュリー通路２の数を二つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を直角三角形とした例である。
（ｂ）はベンチュリー通路２の数を四つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を直角三角形とした例である。
（ｃ）はベンチュリー通路２の数を五つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を鋭角三角形とした例である。
（ｄ）はベンチュリー通路２の数を八つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を鋭角三角形とした例である。
（ｅ）はベンチュリー通路２の数を四つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状が正三角形のものと直角三角形のものとを混在させた例である。
実施例５のベンチュリー通路２の数や断面形状は、例えば図９（ａ）～（ｅ）のように、適宜変更することができる。
（ａ）はベンチュリー通路２の数を二つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を直角三角形とした例である。
（ｂ）はベンチュリー通路２の数を四つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を直角三角形とした例である。
（ｃ）はベンチュリー通路２の数を五つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を鋭角三角形とした例である。
（ｄ）はベンチュリー通路２の数を八つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状を鋭角三角形とした例である。
（ｅ）はベンチュリー通路２の数を四つとし、流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状が正三角形のものと直角三角形のものとを混在させた例である。
【0057】
［実施例６］
次に、実施例６のナノバブル発生構造は、図１０に示すように、ブロック体１に七つのベンチュリー通路２を並列に備えている点と、一つ一つのベンチュリー通路２の流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状は正六角形であにおいて実施例１と相違するものであり、その他は基本的に実施例１と共通である。ベンチュリー通路２の各部の寸法は適宜設定できる。七つの流入部３の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。七つの流出部５の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。
次に、実施例６のナノバブル発生構造は、図１０に示すように、ブロック体１に七つのベンチュリー通路２を並列に備えている点と、一つ一つのベンチュリー通路２の流入部３、絞り部４及び流出部５の各断面形状は正六角形であにおいて実施例１と相違するものであり、その他は基本的に実施例１と共通である。ベンチュリー通路２の各部の寸法は適宜設定できる。七つの流入部３の入口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。七つの流出部５の出口側端面での開口は、隣り合う開口の一辺どうしが共有又は平行するように配されており、該辺間距離は１ｍｍ以下である。
【0058】
これら、実施例１～３の変更例、実施例５及びその変更例、並びに実施例６によっても、断面形状が円形のベンチュリー通路と比べて、ナノバブルの発生数を増やすことができる。
【0059】
その他、各実施例（変更例を含む）によれば、次の作用効果も得られる。
（ア）ベンチュリー通路２を備える１個のブロック体１（モジュール）は、構造が非常にシンプルであり、部品点数も少なく、量産性に優れており、プラスチックの射出成形などで容易に製造することができる。
（イ）寸法の設計・製造の自由度が高く、数ｍｍ～数十ｍｍ程度の小さなブロック体１も製造することができるため、多種の液体吐出器に容易に搭載することができ、ナノバブル生成機能を簡単に付与することができる。
（ウ）搭載場所、液圧、液流量等に応じて、ベンチュリー通路２の数及び断面形状を調整することにより、用途に応じたナノバブル発生構造を作成することができる。
（ア）ベンチュリー通路２を備える１個のブロック体１（モジュール）は、構造が非常にシンプルであり、部品点数も少なく、量産性に優れており、プラスチックの射出成形などで容易に製造することができる。
（イ）寸法の設計・製造の自由度が高く、数ｍｍ～数十ｍｍ程度の小さなブロック体１も製造することができるため、多種の液体吐出器に容易に搭載することができ、ナノバブル生成機能を簡単に付与することができる。
（ウ）搭載場所、液圧、液流量等に応じて、ベンチュリー通路２の数及び断面形状を調整することにより、用途に応じたナノバブル発生構造を作成することができる。
【0060】
なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することができる。
【符号の説明】
【0061】
１ ブロック体
２ ベンチュリー通路
３ 流入部
４ 絞り部
５ 流出部
６ ホルダー
７ ホース
８ 水槽
９ ポンプ
１０ 貯留槽
１１ サンプル水
１２ 液体吐出器
１３ ボトル
１４ 手動式ポンプ
１５ 吐出部材
１６ シリンダ
１７ ピストン
１８ 下管
１９ 上管
２ ベンチュリー通路
３ 流入部
４ 絞り部
５ 流出部
６ ホルダー
７ ホース
８ 水槽
９ ポンプ
１０ 貯留槽
１１ サンプル水
１２ 液体吐出器
１３ ボトル
１４ 手動式ポンプ
１５ 吐出部材
１６ シリンダ
１７ ピストン
１８ 下管
１９ 上管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】