JP2009189984A - ループ流式バブル発生ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】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をも発生させることができるとともに、従来品より簡易な構成で且つ小型化もできるようにする。
【解決手段】気液ループ流式撹拌混合室５には、一端側から液体供給孔３ａを介して液体が供給されるとともに、他端側から気体供給室４を介して気体が供給される。ここで、気体流入孔２ａから流入してきた気体は、気体供給室４において液体供給孔３ａ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５の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室５内に供給される。気液ループ流式撹拌混合室５において、液体及び気体がループ状の流れによって撹拌混合されて混合流体とされ、噴出孔１ａから噴出される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロバブルを含んだバブルを発生させるループ流式バブル発生ノズルに関する。

従来から、下記特許文献１、２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としてエジェクターノズルがある。なお、特許文献１のエジェクターノズルにおいては、気泡群の８０％以上が直径１０〜２００μｍで、全気泡群の平均直径が１００〜１５０μｍ程度の気泡を供給することができるものである（下記特許文献１の段落００５３参照）。

特開平６−２９２８２２号公報 特開２０００−１６６７８９号公報

しかしながら、特許文献１に記載のエジェクターノズルにおいては、全気泡群の平均直径を１００μｍ未満とすることができるものではない。また、特許文献２に記載のエジェクターノズルにおいても同様であると考えられる。

本発明の目的は、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をも発生させることができるとともに、従来品より簡易な構成で且つ小型化も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及び効果

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。

上記の構成によれば、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。

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、液体や気体の供給量および圧力によって、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、液体や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。

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。）。

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。

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。

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。

また、本発明のループ流式バブル発生ノズルにおいては、前記噴出孔の外側に設けられ、前記噴出孔から外側の方向に向かって連続的に拡径した三角錐型の空間を内部に有する拡径部材を更に有していてよい。

上記の構成によれば、噴出孔の外側に拡径部材が設けられているから、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の量を調節するとともに、噴出孔の外部側周辺の流れ（噴出孔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）を安定させることができる。

また、本発明のループ流式バブル発生ノズルにおいて、前記気液ループ流式撹拌混合室は、前記気体流入孔を側部に有する管状の第１の部材と、前記液体供給孔を中央に有し、前記液体供給孔の中心軸が前記気体流入孔の中心軸と交差するように前記第１の部材の一端側に嵌め込まれた第２の部材と、前記噴出孔を中央に有し、前記噴出孔が前記液体供給孔に対向するように前記第１の部材の他端側に嵌め込まれた第３の部材と、で囲まれた空間であり、前記気体供給室は、前記第１の部材の内面と前記第３の部材の外面とで囲まれた空間であってよい。

上記の構成によれば、第１の部材の一端側に第２の部材が嵌め込まれるとともに、第１の部材の他端側に第３の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

また、本発明のループ流式バブル発生ノズルにおいて、前記気液ループ流式撹拌混合室は、前記気体流入孔を側部に有するとともに前記液体供給孔を底部中央に有する有底管状の第１の部材と、前記噴出孔を中央に有し、前記噴出孔が前記液体供給孔に対向するように前記第１の部材に嵌め込まれた第２の部材と、で囲まれた空間であり、前記気体供給室は、前記第１の部材の内面と前記第２の部材の外面とで囲まれた空間であってよい。

上記の構成によれば、第１の部材に第２の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

また、本発明のループ流式バブル発生ノズルにおいて、前記噴出孔の孔径と前記液体供給孔の孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内であってよい。

上記の構成によれば、噴出孔において、確実に、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／及び外部液体を気液ループ流式撹拌混合室内に流入させることができる。

［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態を図１ないし図３に基づいて以下に説明する。図１（ａ）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１０を示す概略断面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図、図１（ｃ）は、図１（ａ）のII−II矢視断面図である。

（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、断面円形の管状の第１の部材としての筒状部材２と、筒状部材２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、筒状部材２、円盤部材３及び筒状部材１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５とされている。

筒状部材２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２ａを有している。なお、気体流入孔２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材２は、その一端側の外周にネジ部２ｂを有している。また、筒状部材２は、その他端側の内周にネジ部２ｃを有している。そして、例えば、ネジ部２ｂにはホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるとともに、ネジ部２ｃには、シャワーヘッド（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

円盤部材３は、その中央に、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。）が供給される液体供給孔３ａを有している。外部から供給された加圧液体は、液体供給孔３ａを通って気液ループ流式撹拌混合室５に供給される。液体供給孔３ａの中心軸は、気体流入孔２ａの中心軸と交差されている。なお、気体流入孔２ａの中心軸は、液体供給孔３ａの中心軸と交差されていなくてもよい。また、円盤部材３は、液体供給孔３ａから気液ループ流式撹拌混合室５の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ部３ｂを有している。このテーパ部３ｂは、気液ループ流式撹拌混合室５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。本実施の形態において、テーパ部３ｂの傾斜角度は液体供給孔３ａの中心軸に対して６０度である。

筒状部材１は、その中央に、気液ループ流式撹拌混合室５内の混合流体が噴出される噴出孔１ａを有している。噴出孔１ａの中心軸は、液体供給孔３ａの中心軸と一致されている。なお、噴出孔１ａの中心軸は、液体供給孔３ａの中心軸から多少ずれていてもよい。また、噴出孔１ａには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔１ａを穴開けした際の粗い螺旋加工痕であってもよい。

ここで、噴出孔１ａの孔径は、液体供給孔３ａの孔径より大きくされている。具体的には、噴出孔１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔３ａ及び噴出孔１ａが形成されている。なお、噴出孔１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比は、液体の圧力、粘度、液体供給孔から噴出孔までの距離（撹拌部の容積）、または、噴出孔から噴出する液体の運動状態（直線運動と旋回運動）などを考慮して決定される。例えば、液体供給孔３ａにホースが接続され、ホースから水道水（０．１５ＭＰａ〜０．２５ＭＰａ程度）が加圧された液体として供給される場合には、噴出孔１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比は、２：１程度とすればよい。

また、筒状部材１は、噴出孔１ａから気液ループ流式撹拌混合室５の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ部１ｂを有している。このテーパ部１ｂは、気液ループ流式撹拌混合室５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、筒状部材１は、噴出孔１ａから気液ループ流式撹拌混合室５の方向とは逆の方向に向かって連続的に拡径した三角錐型の空間を内部に有する拡径部材としてのテーパ部１ｃを有している。このテーパ部１ｃは、噴出孔１ａから気液ループ流式撹拌混合室５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ともに、噴出孔１ａの外部側周辺の流れ（噴出孔１ａ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。本実施の形態において、テーパ部１ｃの傾斜角度は噴出孔１ａの中心軸に対して１５度である。

また、筒状部材１は、気体流入孔２ａに対向する外周位置に、周方向に連続した溝部１ｄを有している。そして、溝部１ｄと筒状部材２の内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６によって気液ループ流式撹拌混合室５に連通されている。

図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、気体流入孔２ａと気体供給室４とは隙間６によって連通されている。気体流入孔２ａから流入した気体は、気体供給室４において、噴出孔１ａ（液体供給孔３ａ）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６を通過して、気液ループ流式撹拌混合室５の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室５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５の内壁に、気体の膜や気泡、マイクロバブルが発生されるとともに、高速ループ流れが加速される。

なお、筒状部材２、筒状部材１及び円盤部材３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、ループ流式バブル発生ノズル１０を長寿命化することができる。

気液ループ流式撹拌混合室５は、液体供給孔３ａ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５の一端には液体供給孔３ａが設けられており、気液ループ流式撹拌混合室５の他端には噴出孔１ａが設けられている。また、気液ループ流式撹拌混合室５の他端側には、気体供給室４と気体流入孔２ａとが設けられている。なお、気液ループ流式撹拌混合室５の内壁には、凹凸形状（例えば、いわゆる鮫肌又はセラミックの溶射肌と同様のものや、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５内の真空度を高くする役割を果たしている。実際の実験においても、気液ループ流式撹拌混合室５の内壁にセラミックの溶射肌を施すと、真空度が高くなった。

（ループ流式バブル発生ノズル１０の動作）
次に、図２及び図３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の筒状部材２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の筒状部材２の気体流入孔２ａ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。図３は、図２において、ホース１１から液体が供給された際のループ流式バブル発生ノズル１０におけるバブルの発生模式図である。

まず、ホース１１から液体供給孔３ａを介して、加圧液体を気液ループ流式撹拌混合室５に供給する。このとき、加圧液体は、図２の液体供給孔３ａと噴出孔１ａとを結ぶ線上に沿って流れた後、その大半が噴出孔１ａから拡がりながら噴出するとともに、噴出孔１ａからの外部気体及び／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５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。

また、気液ループ流式撹拌混合室５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５内に気体が流入してくる。

ここで、気体供給室４から気液ループ流式撹拌混合室５内に供給された気体は、（１）気体供給室４と気液ループ流式撹拌混合室５との境界で発生した乱流により細分化され、（２）テーパ部１ｂおよびテーパ部３ｂ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、（３）気液ループ流式撹拌混合室５の内壁の凹凸形状と衝突し、（４）途中で一部が液体供給孔３ａ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さらに細分化され、（５）噴出孔１ａ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、さらに微細化され、バブル又は／及びマイクロバブルを含む混合流体として噴出孔１ａから噴出される。

更に、（６）気体流入孔２ａから流入してきた気体は、気体供給室４において液体供給孔３ａ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５の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室５内に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室５内の真空度が向上されるため、気体流入孔２ａ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。

これらのような一連の動作によって、図３の模式図に示すようなバブル又は／及びマイクロバブルが、次から次へと連続的に発生する。

また、噴出孔１ａの孔径が液体供給孔３ａの孔径よりも大きく形成されている。具体的には、噴出孔１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔３ａ及び噴出孔１ａが形成されている。これにより、噴出孔１ａにおいて、確実に、噴出孔１ａの内壁と混合流体の周囲との間から、外部気体又は／及び外部液体を気液ループ流式撹拌混合室５内に流入させることができる（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。）。そして、高速ループ流れにおける気体は、噴出孔１ａから気液ループ流式撹拌混合室５内に流入してくる外部気体又は外部液体と衝突することにより、さらに細分化されることになる。

ここで、テーパ部１ｃによって、噴出孔１ａから気液ループ流式撹拌混合室５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ともに、噴出孔１ａの外部側周辺の流れ（噴出孔１ａ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。

また、テーパ部１ｂによって、高速ループ流れが加速されるとともに、テーパ部３ｂ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５内の気体を更に細分化することができる。

なお、マイクロバブルの径及び発生量は、液体供給孔３ａから供給される液体圧と、気体流入孔２ａから流入する気体量で決まるが、２０μｍ前後のマイクロバブルが必要な場合は、流入する気体量を極力少なくするかゼロにすればよい。

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、従来品よりも簡易な構成でありながら、従来と同等以下（２０μｍ前後）の径のマイクロバブルを発生させることができる。また、筒状部材２の一端側に円盤部材３が嵌め込まれるとともに、筒状部材２の他端側に筒状部材１が嵌め込まれる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。

また、気液ループ流式撹拌混合室５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。

また、気液ループ流式撹拌混合室５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５内の気体を更に細分化することができるとともに、高速ループ流れを加速させ、気液ループ流式撹拌混合室５内の真空度を高くすることができる。

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、加圧液体を液体供給孔３ａから気液ループ流式撹拌混合室５に供給した場合について説明したが、これに限られず、海水や水道水を供給しても、マイクロバブルを発生させることができる。

（実験結果）
次に、ループ流式バブル発生ノズル１０における気液ループ流式撹拌混合室５内の真空度について実験した結果のグラフを図４に示す。なお、実験では、水道水を６０Ｌの水槽に入れ、これをＭＡＸ０．３ＭＰａのポンプで加圧して加圧液体とした。

真空度の測定方法は、ループ流式バブル発生ノズル１０の気体流入孔２ａに図２に示すような逆止弁付きの真空圧力計を接続し、その状態で徐々にポンプの吐出量を増やしながら水圧を上げ、各所定の水圧のときの真空度を連続して測定した。水圧は、水路の途中に設けた気体溶解タンクの圧力計の値を水圧値とした。

逆止弁のブレイキング圧は−０．００３〜０．００５ＭＰａであるが、これは真空度には加算せず、真空圧力計のメモリを測定値としてグラフを作成した。なお、実際は、逆止弁のブレイキング圧−０．００３〜０．００５ＭＰａを加算した値が正式の数値となる。

図４に示すように、液体供給孔３ａから供給する水の圧力を高くしていくと、水圧に比例して真空度が高くなり、水圧が０．３ＭＰａの時に真空度は約−０．０９ＭＰａとなった。上記のように、逆止弁のブレイキング圧−０．００３〜０．００５ＭＰａを加算すると真空度が９０数％となり、気体を自吸する能力が非常に高いことを意味している。また、このループ流式バブル発生ノズル１０を水深８ｍの所まで沈めても、気体を自吸することができることを意味している。

このループ流式バブル発生ノズル１０は噴射力もあるので、ループ流式バブル発生ノズル１０を下向きにすれば、エアーコンプレッサー無しでも数十メートルの湖底、海底の溶存酸素量を容易に増やすことができるなど多くのメリットを持っている。また、このループ流式バブル発生ノズル１０は気体を自吸する能力が高いので、海水では自吸した気体のほとんどをマイクロバブルにすることができて、効率的である。このため、海での養殖にも貢献することができる。

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

（ループ流式バブル発生ノズル２０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２０は、断面円形の第１の部材としての筒状部材２２と、筒状部材２２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材２２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、筒状部材２２、円盤部材３及び筒状部材１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５とされている。円盤部材３および筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

筒状部材２２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル２０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２２ａを有している。なお、気体流入孔２２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材２２は、その一端側の外周にネジ部２２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。このため、筒状部材１のテーパ部１ｃを有する他端側が外部に露出されている。そして、例えば、ネジ部２２ｂには、ホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるとともに、筒状部材１の他端側には、シャワーヘッド（図示せず）の根元が圧入等によって接続される。

その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル３０の構成）
図５（ｂ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル３０は、断面円形の第１の部材としての筒状部材３２と、筒状部材３２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材３２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材３１と、を有している。そして、筒状部材３２、円盤部材３及び筒状部材３１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５とされている。円盤部材３は、図１（ａ）に示したものと同じである。

筒状部材３２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル３０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３２ａを有している。なお、気体流入孔３２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材３２は、その一端側の外周にネジ部３２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。

筒状部材３１は、図１（ａ）に示す筒状部材１と同様に、その中央に、気液ループ流式撹拌混合室５内の混合流体が噴出される噴出孔３１ａを有している。噴出孔３１ａの中心軸は、液体供給孔３ａの中心軸と一致されている。なお、噴出孔３１ａには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔３１ａを穴開けした際の粗い螺旋加工痕であってもよい。

ここで、噴出孔３１ａの孔径は、液体供給孔３ａの孔径より大きくされている。具体的には、噴出孔３１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔３ａ及び噴出孔３１ａが形成されている。

また、筒状部材３１は、噴出孔３１ａから気液ループ流式撹拌混合室５の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ部３１ｂと、噴出孔３１ａから気液ループ流式撹拌混合室５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部３１ｃとを有している。

また、筒状部材３１は、気体流入孔３２ａに対向する外周位置に、周方向に連続した溝部３１ｄを有している。そして、溝部３１ｄと筒状部材３２の内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６によって気液ループ流式撹拌混合室５に連通されている。

筒状部材３１のテーパ部３１ｃを有する他端側の端面は、筒状部材３２の他端側の端面と面一にされている。そして、例えば、ネジ部３２ｂには、ホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるが、筒状部材３１の他端側には、なにも接続されない。このため、ループ流式バブル発生ノズル３０の他端側から混合流体が直接外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（本実施の形態の概要）
以上のように、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズル（ループ流式バブル発生ノズル１０，２０，３０）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５と、気液ループ流式撹拌混合室５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５に供給する液体供給孔３ａと、気体が流入する１つ以上の気体流入孔（気体流入孔２ａ，２２ａ，３２ａ）と、気液ループ流式撹拌混合室５の他端側に設けられ、気体流入孔から流入した気体を液体供給孔３ａ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５の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室５に供給する気体供給室４と、液体供給孔３ａの中心軸と一致するように気液ループ流式撹拌混合室５の他端に設けられ、液体供給孔３ａの孔径よりも大きな孔径を有し、混合流体を気液ループ流式撹拌混合室５から噴出させる噴出孔（噴出孔１ａ，３１ａ）と、を有する構成にされている。

上記の構成によれば、液体供給孔３ａを介して液体が気液ループ流式撹拌混合室５に供給されるとともに、気体供給室４を介して気体が気液ループ流式撹拌混合室５に供給される。これにより、気液ループ流式撹拌混合室５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５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。

気液ループ流式撹拌混合室５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５内が負圧となるので、気体流入孔から気体供給室４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３ａ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５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。）。

ここで、（ａ）気体供給室４から気液ループ流式撹拌混合室５に供給された気体は、気体供給室４と気液ループ流式撹拌混合室５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３ａ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５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。

更に、（ｅ）気体流入孔から流入してきた気体は、気体供給室４において液体供給孔３ａ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５の一端側に向かって気液ループ流式撹拌混合室５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５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。

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。

また、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズルにおいては、噴出孔の外側に設けられ、噴出孔から外側の方向に向かって連続的に拡径した三角錐型の空間を内部に有する拡径部材（テーパ部１ｃ）を更に有している構成にされている。

上記の構成によれば、噴出孔の外側に拡径部材が設けられているから、噴出孔から気液ループ流式撹拌混合室５内に流入してくる外部気体又は外部液体の量を調節するとともに、噴出孔の外部側周辺の流れ（噴出孔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）を安定させることができる。

また、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズルにおいて、気液ループ流式撹拌混合室５は、気体流入孔を側部に有する管状の第１の部材（筒状部材２，２２，３２）と、液体供給孔３ａを中央に有し、液体供給孔３ａの中心軸が気体流入孔の中心軸と交差するように第１の部材の一端側に嵌め込まれた第２の部材（円盤部材３）と、噴出孔を中央に有し、噴出孔が液体供給孔３ａに対向するように第１の部材の他端側に嵌め込まれた第３の部材（筒状部材１，３１）と、で囲まれた空間であり、気体供給室４は、第１の部材の内面と第３の部材の外面とで囲まれた空間である構成にされている。

上記の構成によれば、第１の部材の一端側に第２の部材が嵌め込まれるとともに、第１の部材の他端側に第３の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

また、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズルにおいて、噴出孔の孔径と液体供給孔３ａの孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内である構成にされている。

上記の構成によれば、噴出孔において、確実に、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／及び外部液体を気液ループ流式撹拌混合室５内に流入させることができる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態を図６に基づいて以下に説明する。図６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を示す概略断面図である。

（ループ流式バブル発生ノズル１０’の構成）
図６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８と、有底部材８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、有底部材８及び筒状部材１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５とされている。筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

有底部材８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２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材８は、その一端側の外周にネジ部２ｂを有しているとともに、その他端側の内周にネジ部２ｃを有している。即ち、この有底部材８は、図１（ａ）に示す筒状部材２と円盤部材３とが一体にされたものである。そして、例えば、ネジ部２ｂには、ホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるとともに、ネジ部２ｃには、シャワーヘッド（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

［第２の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第２の実施の形態の変形例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７は、第２の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。

（ループ流式バブル発生ノズル２０’の構成）
図７（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２８と、有底部材２８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、有底部材２８及び筒状部材１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５とされている。筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

有底部材２８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル２０’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２２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔２２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔２２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材２８は、その一端側の外周にネジ部２２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。即ち、この有底部材２８は、図５（ａ）に示す筒状部材２２と円盤部材３とが一体にされたものである。そして、例えば、ネジ部２２ｂには、ホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるとともに、筒状部材１の他端側には、シャワーヘッド（図示せず）の根元が圧入等によって接続される。

その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル３０’の構成）
図７（ｂ）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３８と、有底部材３８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材３１と、を有している。そして、有底部材３８及び筒状部材３１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５とされている。筒状部材３１は、図５（ｂ）に示したものと同じである。

有底部材３８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル３０’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３２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔３２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔３２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材３８は、その一端側の外周にネジ部３２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。即ち、この有底部材３８は、図５（ｂ）に示す筒状部材３２と円盤部材３とが一体にされたものである。

筒状部材３１のテーパ部３１ｃを有する他端側の端面は、有底部材３８の他端側の端面と面一にされている。そして、例えば、ネジ部３２ｂには、ホース（図示せず）の先端が螺合によって接続されるが、筒状部材３１の他端側には、なにも接続されない。このため、ループ流式バブル発生ノズル３０’の他端側から混合流体が直接外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は、第１の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（本実施の形態の概要）
以上のように、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズル（ループ流式バブル発生ノズル１０’，２０’，３０’）において、気液ループ流式撹拌混合室５は、気体流入孔（気体流入孔２ａ，２２ａ，３２ａ）を側部に有するとともに液体供給孔３ａを底部中央に有する有底管状の第１の部材（有底部材８，２８，３８）と、噴出孔（噴出孔１ａ，３１ａ）を中央に有し、噴出孔が液体供給孔３ａに対向するように第１の部材に嵌め込まれた第２の部材（筒状部材１，３１）と、で囲まれた空間であり、気体供給室４は、第１の部材の内面と第２の部材の外面とで囲まれた空間である構成にされている。

上記の構成によれば、第１の部材に第２の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態を図８に基づいて以下に説明する。図８は、第３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。

（ループ流式バブル発生ノズル４０の構成）
図８に示すように、ループ流式バブル発生ノズル４０は、断面円形の管状の第１の部材としての筒状部材４２と、筒状部材４２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材４２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、筒状部材４２、円盤部材３及び筒状部材１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５とされている。円盤部材３および筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

筒状部材４２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル４０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４２ａを有している。なお、気体流入孔４２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材４２は、その一端側の内周にネジ部４２ｂを有している。また、筒状部材４２は、その他端側の外周にネジ部４２ｃを有している。そして、例えば、ネジ部４２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が螺合によって接続されるとともに、ネジ部４２ｃには、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

その他の構成および動作は第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。

［第３の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第３の実施の形態の変形例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９は、第３の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。

（ループ流式バブル発生ノズル５０の構成）
図９（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル５０は、断面円形の管状の第１の部材としての筒状部材５２と、筒状部材５２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材５２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材５１と、を有している。そして、筒状部材５２、円盤部材３及び筒状部材５１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５とされている。円盤部材３は、図１（ａ）に示したものと同じである。

筒状部材５２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル５０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５２ａを有している。なお、気体流入孔５２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材５２は、その一端側の内周にネジ部５２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。

筒状部材５１は、図１（ａ）に示す筒状部材１と同様に、その中央に、気液ループ流式撹拌混合室５内の混合流体が噴出される噴出孔５１ａを有している。噴出孔５１ａの中心軸は、液体供給孔３ａの中心軸と一致されている。なお、噴出孔５１ａには、内周にそって螺旋溝が形成されていてもよい。この螺旋溝は、噴出孔５１ａを穴開けした際の粗い螺旋加工痕であってもよい。

ここで、噴出孔５１ａの孔径は、液体供給孔３ａの孔径より大きくされている。具体的には、噴出孔５１ａの孔径と液体供給孔３ａの孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内となるように、液体供給孔３ａ及び噴出孔５１ａが形成されている。

また、筒状部材５１は、噴出孔５１ａから気液ループ流式撹拌混合室５の方向に向かって連続的に拡径されたテーパ部５１ｂと、噴出孔５１ａから気液ループ流式撹拌混合室５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部５１ｃとを有している。

また、筒状部材５１は、気体流入孔５２ａに対向する外周位置に、周方向に連続した溝部５１ｄを有している。そして、溝部５１ｄと筒状部材５２の内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６によって気液ループ流式撹拌混合室５に連通されている。

筒状部材５１のテーパ部５１ｃを有する他端側は、外部に露出されており、その外周にはネジ部５１ｅが設けられている。そして、例えば、ネジ部５２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が螺合によって接続されるとともに、ネジ部５１ｅには、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル６０の構成）
図９（ｂ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル６０は、断面円形の管状の第１の部材としての筒状部材６２と、筒状部材６２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材６２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、筒状部材６２、円盤部材３及び筒状部材１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５とされている。円盤部材３および筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

筒状部材６２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル６０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６２ａを有している。なお、気体流入孔６２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材６２は、その一端側の内周にネジ部６２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。このため、筒状部材１のテーパ部１ｃを有する他端側が外部に露出されている。そして、例えば、ネジ部６２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が螺合によって接続されるとともに、筒状部材１の他端側には、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が圧入等によって接続される。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル７０の構成）
図９（ｃ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル７０は、断面円形の管状の第１の部材としての筒状部材７２と、筒状部材７２の一端側に嵌め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、筒状部材７２の他端側に嵌め込まれた第３の部材としての筒状部材３１と、を有している。そして、筒状部材７２、円盤部材３及び筒状部材３１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５とされている。円盤部材３は、図１（ａ）に示したものと同じである。また、筒状部材３１は、図５（ｂ）に示したものと同じである。

筒状部材７２は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル７０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７２ａを有している。なお、気体流入孔７２ａは２つ以上あってもよい。また、筒状部材７２は、その一端側の内周にネジ部７２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。

筒状部材３１のテーパ部３１ｃを有する他端側の端面は、筒状部材７２の他端側の端面と面一にされている。そして、例えば、ネジ部７２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が接続されるが、筒状部材３１の他端側には、なにも接続されない。このため、ループ流式バブル発生ノズル７０の他端側から混合流体が直接外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（本実施の形態の概要）
以上のように、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズル（ループ流式バブル発生ノズル４０，５０，６０，７０）において、気液ループ流式撹拌混合室５は、気体流入孔（気体流入孔４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ）を側部に有する管状の第１の部材（筒状部材４２，５２，６２，７２）と、液体供給孔３ａを中央に有し、液体供給孔３ａの中心軸が気体流入孔の中心軸と交差するように第１の部材の一端側に嵌め込まれた第２の部材（円盤部材３）と、噴出孔（噴出孔１ａ，５１ａ，３１ａ）を中央に有し、噴出孔が液体供給孔３ａに対向するように第１の部材の他端側に嵌め込まれた第３の部材（筒状部材１，５１，３１）と、で囲まれた空間であり、気体供給室４は、第１の部材の内面と第３の部材の外面とで囲まれた空間である構成にされている。

上記の構成によれば、第１の部材の一端側に第２の部材が嵌め込まれるとともに、第１の部材の他端側に第３の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態を図１０に基づいて以下に説明する。図１０は、第４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である。

（ループ流式バブル発生ノズル４０’の構成）
図１０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４８と、有底部材４８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、有底部材４８及び筒状部材１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５とされている。筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

有底部材４８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル４０’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４２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔４２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔４２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材４８は、その一端側の内周にネジ部４２ｂを有しているとともに、その他端側の外周にネジ部４２ｃを有している。即ち、この有底部材４８は、図８に示す筒状部材４２と円盤部材３とが一体にされたものである。そして、例えば、ネジ部４２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が接続されるとともに、ネジ部４２ｃには、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

［第４の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第４の実施の形態の変形例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１１は、第４の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。

（ループ流式バブル発生ノズル５０’の構成）
図１１（ａ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル５０’は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材５８と、有底部材５８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材５１と、を有している。そして、有底部材５８及び筒状部材５１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５とされている。筒状部材５１は、図９（ａ）に示したものと同じである。

有底部材５８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル５０’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５２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔５２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔５２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材５８は、その一端側の内周にネジ部５２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。即ち、この有底部材５８は、図９（ａ）に示す筒状部材５２と円盤部材３とが一体にされたものである。そして、例えば、ネジ部５２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が螺合によって接続されるとともに、ネジ部５１ｅには、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が螺合によって接続される。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル６０’の構成）
図１１（ｂ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル６０’は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材６８と、有底部材６８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、有底部材６８及び筒状部材１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５とされている。筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

有底部材６８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル６０’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６２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔６２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔６２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材６８は、その一端側の内周にネジ部６２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。即ち、この有底部材６８は、図９（ｂ）に示す筒状部材６２と円盤部材３とが一体にされたものである。そして、例えば、ネジ部６２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が螺合によって接続されるとともに、筒状部材１の他端側には、先端にシャワーヘッドが付いたホース（図示せず）の根元が圧入等によって接続される。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（ループ流式バブル発生ノズル７０’の構成）
図１１（ｃ）に示すように、ループ流式バブル発生ノズル７０’は、断面円形の有底管状の第１の部材としての有底部材７８と、有底部材７８の他端側に嵌め込まれた第２の部材としての筒状部材３１と、を有している。そして、有底部材７８及び筒状部材３１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５とされている。筒状部材３１は、図５（ｂ）に示したものと同じである。

有底部材７８は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル７０’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７２ａを有しているとともに、その底部中央に、気体流入孔７２ａの中心軸と交差する中心軸を有する液体供給孔３ａを有している。なお、気体流入孔７２ａは２つ以上あってもよい。また、有底部材７８は、その一端側の内周にネジ部７２ｂを有しているが、その他端側にはネジ部を有していない。即ち、この有底部材７８は、図９（ｃ）に示す筒状部材７２と円盤部材３とが一体にされたものである。

筒状部材３１のテーパ部３１ｃを有する他端側の端面は、有底部材７８の他端側の端面と面一にされている。そして、例えば、ネジ部７２ｂには、水道の蛇口におけるホースが接続されるジョイント部（図示せず）が接続されるが、筒状部材３１の他端側には、なにも接続されない。このため、ループ流式バブル発生ノズル７０’の他端側から混合流体が直接外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は、第３の実施の形態と同じであるため、その説明を省略する。

（本実施の形態の概要）
以上のように、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズル（ループ流式バブル発生ノズル４０’，５０’，６０’，７０’）において、気液ループ流式撹拌混合室５は、気体流入孔（気体流入孔４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ）を側部に有するとともに液体供給孔３ａを底部中央に有する有底管状の第１の部材（有底部材４８，５８，６８，７８）と、噴出孔（噴出孔１ａ，５１ａ，３１ａ）を中央に有し、噴出孔が液体供給孔３ａに対向するように第１の部材に嵌め込まれた第２の部材（筒状部材１，５１，３１）と、で囲まれた空間であり、気体供給室４は、第１の部材の内面と第２の部材の外面とで囲まれた空間である構成にされている。

上記の構成によれば、第１の部材に第２の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態を図１２に基づいて以下に説明する。図１２は、第５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である。

（ループ流式バブル発生ノズル８０の構成）
図１２に示すように、ループ流式バブル発生ノズル８０は、断面円形の第１の部材としての管状部材９と、管状部材９の一端側内部に埋め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、管状部材９の他端側内部に埋め込まれた第３の部材としての筒状部材１と、を有している。そして、管状部材９、円盤部材３及び筒状部材１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５とされている。円盤部材３および筒状部材１は、図１（ａ）に示したものと同じである。

管状部材９は、その側部に、ループ流式バブル発生ノズル８０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９ａを有している。なお、気体流入孔９ａは２つ以上あってもよい。本実施の形態において、管状部材９は、ホース等の管である。このため、管状部材９の先端から混合流体が外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。

［第５の実施の形態の変形例］
次に、本発明の第５の実施の形態の変形例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１３は、第５の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。

（ループ流式バブル発生ノズル９０の構成）
図１３に示すように、ループ流式バブル発生ノズル９０は、断面円形の第１の部材としての管状部材９と、管状部材９の一端側内部に埋め込まれた第２の部材としての円盤部材３と、管状部材９の他端側内部に埋め込まれた第３の部材としての筒状部材３１と、を有している。そして、管状部材９、円盤部材３及び筒状部材３１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５とされている。円盤部材３は、図１（ａ）に示したものと同じである。また、筒状部材３１は、図５（ｂ）に示したものと同じである。また、管状部材９は、図１２に示したものと同じである。そして、管状部材９の先端から混合流体が外部に噴き出す構成にされている。

その他の構成および動作は第１の実施の形態と同じであるので、その説明を省略する。

（本実施の形態の概要）
以上のように、本実施の形態のループ流式バブル発生ノズル（ループ流式バブル発生ノズル８０，９０）において、気液ループ流式撹拌混合室５は、気体流入孔９ａを側部に有する管状の第１の部材（管状部材９）と、液体供給孔３ａを中央に有し、液体供給孔３ａの中心軸が気体流入孔の中心軸と交差するように第１の部材の一端側に嵌め込まれた第２の部材（円盤部材３）と、噴出孔（噴出孔１ａ，３１ａ）を中央に有し、噴出孔が液体供給孔３ａに対向するように第１の部材の他端側に嵌め込まれた第３の部材（筒状部材１，３１）と、で囲まれた空間であり、気体供給室４は、第１の部材の内面と第３の部材の外面とで囲まれた空間である構成にされている。

上記の構成によれば、第１の部材の一端側に第２の部材が嵌め込まれるとともに、第１の部材の他端側に第３の部材が嵌め込まれる簡易な構成によって、従来品よりも小型化することができる。

（各実施の形態の変形例）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、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。

例えば、各実施の形態や各変形例において、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、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。

また、各実施の形態や各変形例において、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３ａ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５内で気泡化される。

即ち、図１４に示すループ流式バブル発生ノズル１００において、一端側に円盤部材３が、他端側に筒状部材１が、それぞれ嵌め込まれた断面円形の管状の筒状部材１０２には、気体流入孔が設けられていない。このため、気体が溶け込んでいる加圧液体が液体供給孔３ａから気液ループ流式撹拌混合室５に供給されると、加圧液体は、液体供給孔３ａと噴出孔１ａとを結ぶ線上に沿って流れる。このときに、気液ループ流式撹拌混合室５内におけるキャビテーションによって、加圧液体に溶け込んでいる気体が気泡化される。加圧液体の大半は噴出孔から拡がりながら噴出するとともに、噴出孔からの外部気体及び／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を形成する。

また、気液ループ流式撹拌混合室５の形状は、各実施の形態や各変形例において示したものに限られず、略角筒型、略三角錐型、断面が五角形や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。

また、各実施の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筒状部材が、気液ループ流式撹拌混合室５の周面に、気液ループ流式撹拌混合室５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５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５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３ａ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、ループ流における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５内の気体を細分化することができる。

また、各実施の形態や各変形例において、気体流入孔は、噴出孔寄りに形成されていてもよい。

本発明の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。

（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断面矢視図、（ｃ）が（ａ）のII−II断面矢視図である。 ループ流の流れの説明図である。 バブルの発生模式図である。 真空度の実験結果を表わすグラフである。 第１の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。 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である。 第２の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。 第３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である。 第３の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。 第４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である。 第４の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。 第５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である。 第５の実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。 各実施の形態の変形例に係るループ流式バブル発生ノズルを示す概略断面図である。

符号の説明

１，３１，５１ 筒状部材
１ａ，３１ａ，５１ａ 噴出孔
１ｂ，３１ｂ，５１ｂ テーパ部
１ｃ，３１ｃ，５１ｃ テーパ部
１ｄ，３１ｄ，５１ｄ 溝部
２，２２，３２，４２，５２，６２，７２，１０２ 筒状部材
２ａ，２２ａ，３２ａ，４２ａ，５２ａ，６２ａ，７２ａ 気体流入孔
２ｂ，２２ｂ，３２ｂ，４２ｂ，５２ｂ，６２ｂ，７２ｂ ネジ部
２ｃ，４２ｃ ネジ部
３ 円盤部材
３ａ 液体供給孔
３ｂ テーパ部
４ 気体供給室
５ 気液ループ流式撹拌混合室
６ 隙間
８，２８，３８，４８，５８，６８，７８ 有底部材
９ 管状部材
９ａ 気体流入孔
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０，８０，９０，１００ ループ流式バブル発生ノズル
５１ｅ ネジ部

Claims (5)

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。
2. 前記噴出孔の外側に設けられ、前記噴出孔から外側の方向に向かって連続的に拡径した三角錐型の空間を内部に有する拡径部材を更に有し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。
3. 前記気液ループ流式撹拌混合室は、
   前記気体流入孔を側部に有する管状の第１の部材と、
   前記液体供給孔を中央に有し、前記液体供給孔の中心軸が前記気体流入孔の中心軸と交差するように前記第１の部材の一端側に嵌め込まれた第２の部材と、
   前記噴出孔を中央に有し、前記噴出孔が前記液体供給孔に対向するように前記第１の部材の他端側に嵌め込まれた第３の部材と、
   で囲まれた空間であり、
   前記気体供給室は、前記第１の部材の内面と前記第３の部材の外面とで囲まれた空間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のループ流式バブル発生ノズル。
4. 前記気液ループ流式撹拌混合室は、
   前記気体流入孔を側部に有するとともに前記液体供給孔を底部中央に有する有底管状の第１の部材と、
   前記噴出孔を中央に有し、前記噴出孔が前記液体供給孔に対向するように前記第１の部材に嵌め込まれた第２の部材と、
   で囲まれた空間であり、
   前記気体供給室は、前記第１の部材の内面と前記第２の部材の外面とで囲まれた空間であることを特徴とする請求項１又は２に記載のループ流式バブル発生ノズル。
5. 前記噴出孔の孔径と前記液体供給孔の孔径との比が、１．５：１〜３：１の範囲内であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のループ流式バブル発生ノズル。

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