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公開番号2025063332
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-15
出願番号2025014995,2022055793
出願日2025-01-31,2022-03-30
発明の名称キャビテーション発生器、及び、キャビテーション発生方法
出願人株式会社栗本鐵工所
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類B01F 23/2373 20220101AFI20250408BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】管径に関わらず良好なキャビテーションを発生させる。
【解決手段】流路形成空間Cの内面に設けられ下流側に向かって縮径する第1テーパ部12と、下流側に向かって拡径する第2テーパ部15と、第1テーパ部12及び第2テーパ部15に対向して配置される上流側部材30と、上流側部材30よりも下流側に配置される下流側部材40とを備え、上流側部材30は、その外面に下流側に向かって拡径する上流側外周テーパ部31を備えて、第1テーパ部12との間で第1流路部51を、第2テーパ部15との間で第2流路部52を構成し、下流側部材40は、その外面に下流側に向かって拡径する下流側外周テーパ部43を備えて、第2テーパ部15との間で第4流路部54を構成し、第2流路部52と第4流路部54との間に、流路の断面積が大きく流路内を負圧にしてキャビテーションを発生させる第3流路部53を備えているキャビテーション発生器とした。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上流側と下流側とを結ぶ流路形成空間（Ｃ）を有するケーシング（１１）と、
前記流路形成空間（Ｃ）の内面に設けられ上流側から下流側に向かって縮径する第１テーパ部（１２）と、
前記流路形成空間（Ｃ）の内面の前記第１テーパ部（１２）よりも下流側に設けられ上流側から下流側に向かって拡径する第２テーパ部（１５）と、
前記第１テーパ部（１２）及び前記第２テーパ部（１５）に対向して配置される上流側部材（３０）と、
前記上流側部材（３０）よりも下流側に配置される下流側部材（４０）と、
を備え、
前記上流側部材（３０）は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する上流側外周テーパ部（３１）を備えて、前記第１テーパ部（１２）との間で第１流路部（５１）を、前記第２テーパ部（１５）との間で第２流路部（５２）を構成し、
前記下流側部材（４０）は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する下流側外周テーパ部（４３）を備えて、前記第２テーパ部（１５）との間で第４流路部（５４）を構成し、
前記第２流路部（５２）と前記第４流路部（５４）との間に、前記第２流路部（５２）及び前記第４流路部（５４）よりも流路の断面積が大きく流路内を負圧にしてキャビテーションを発生させる第３流路部（５３）を備えているキャビテーション発生器。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
前記上流側部材（３０）と前記下流側部材（４０）とを結ぶ連結部（３５）を備え、
前記連結部（３５）の外面（３６）は、前記上流側外周テーパ部（３１）及び前記下流側外周テーパ部（４３）よりも前記第２テーパ部（１５）から遠い位置にあり、
前記第３流路部（５３）は、前記連結部（３５）の外面（３６）、前記第２テーパ部（１５）、前記上流側部材（３０）の下流側端面（３３）、及び、前記下流側部材（４０）の上流側端面（４２）との間に形成されている請求項１に記載のキャビテーション発生器。
【請求項３】
前記第３流路部（５３）における前記上流側部材（３０）の下流側端面（３３）と前記上流側外周テーパ部（３１）の母線との成す角（α，β）は鋭角である請求項２に記載のキャビテーション発生器。
【請求項４】
前記上流側部材（３０）の下流側端面（３３）は、前記第２テーパ部（１５）から遠ざかるにつれて上流側に近づく傾斜面（３４）である請求項２又は３に記載のキャビテーション発生器。
【請求項５】
上流側と下流側とを結ぶ流路形成空間（Ｃ）を有するケーシング（１１）と、
前記流路形成空間（Ｃ）の内面に設けられ上流側から下流側に向かって縮径する第１テーパ部（１２）と、
前記流路形成空間（Ｃ）の内面の前記第１テーパ部（１２）よりも下流側に設けられ上流側から下流側に向かって拡径する第２テーパ部（１５）と、
前記第１テーパ部（１２）及び前記第２テーパ部（１５）に対向して配置される上流側部材（３０）と、
前記上流側部材（３０）よりも下流側に配置される下流側部材（４０）と、
を備え、
前記上流側部材（３０）は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する上流側外周テーパ部（３１）を備えて、前記第１テーパ部（１２）との間で第１流路部（５１）を、前記第２テーパ部（１５）との間で第２流路部（５２）を構成し、
前記下流側部材（４０）は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する下流側外周テーパ部（４３）を備えて、前記第２テーパ部（１５）との間で第４流路部（５４）を構成し、
前記第２流路部（５２）と前記第４流路部（５４）との間に、前記第２流路部（５２）及び前記第４流路部（５４）よりも流路の断面積が大きい第３流路部（５３）を備え、
前記流路形成空間（Ｃ）内に流体を供給し、前記第３流路部（５３）において流路内を負圧にしてキャビテーションを発生させるキャビテーション発生方法。
【請求項６】
弁装置（６０）の上流側に第１流体通路（７４）が、下流側に第２流体通路（７７）が接続され、
前記第１流体通路（７４）から引き出された流入管（１）に請求項１から４のいずれか一つに記載のキャビテーション発生器の上流側端が接続され、前記第２流体通路（７７）から引き出された流出管（２）に前記キャビテーション発生器の下流側端が接続されているキャビテーション発生器付き弁装置ユニット。
【請求項７】
前記弁装置（６０）の下流側におけるキャビテーションの発生を防止するために、外部からの気体を導入する気体導入管（７８）が前記第２流体通路（７７）に接続されている請求項６に記載のキャビテーション発生器付き弁装置ユニット。
【請求項８】
前記第２流体通路（７７）の管軸方向に対する前記第２流体通路（７７）と前記流出管（２）との接続位置は、前記第２流体通路（７７）の管軸方向に対する前記第２流体通路（７７）と前記気体導入管（７８）との接続位置と重複している請求項６又は７に記載のキャビテーション発生器付き弁装置ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体中に微細気泡を発生させるキャビテーション発生器、及び、キャビテーション発生方法に関するものである。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、微細気泡を利用して、水質浄化や養殖場における生物の発育促進等を図る技術が増えつつある。微細気泡とは、液体中に介在する微細な径の気泡の集合であり、一般に直径１００μｍ以下の気泡を有するものをいう。また、微細気泡はその気泡の大きさにより区別され、例えば、直径１～１００μｍの気泡はマイクロバブル、さらに微細な気泡は、マイクロナノバブルやナノバブル等と呼ばれている。
【０００３】
微細気泡を発生させる装置として、例えば、特許文献１、２に記載された微細気泡発生器がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００５－２８３０５号公報
特開２００８－２４６４４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般的に、従来の微細気泡発生器は、その装置が大掛かりなものとなってしまうという問題点があった。具体的には、
（１）給気をする必要がある。
（２）小口径管にのみ用いられる。
という問題があった。
【０００６】
特許文献１は、装置本体の入口と出口との間に、ジェット噴出孔とキャビテーション発生室、排出孔を備えたものである。ジェット噴出孔の内径を、入口側の流路の内径よりも小さく絞ったので、入口から装置本体の内部に導入された液体は、ジェット噴出孔からキャビテーション発生室に勢いよく流れ込む。これにより、キャビテーション発生室内では静圧が著しく低下してキャビテーションが発生し、内部に溶け込んでいた空気と液体の蒸気とからなる微細な気泡が生成するとされている。この技術では給気を行っていないので、上記（１）の問題は解消している。しかし、大口径管には対応できないため、上記（２）の問題は解決されていない。
【０００７】
また、特許文献２は、液体を流す管路内に第１の加速部材と第２の加速部材を備えている。第１の加速部材は、その外周面に管路の内部断面積を次第に狭めることにより、液体を高速流となす傾斜面を有している。第２の加速部材は、第１の加速部材の下流側に位置し、管路内に負圧を発生させる空隙部を半径方向に有する小径なくびれ部を備えている。高速流が、空隙部と第２の加速部材の終端の設置位置を通過するのに伴って負圧が発生し、その負圧によってキャビテーションが発生するとされている。しかし、この技術も同様に大口径管には対応できないため、上記（２）の問題は解決されていない。
【０００８】
そこで、この発明の課題は、管径に関わらず良好なキャビテーションを発生できるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、この発明は、上流側と下流側とを結ぶ流路形成空間を有するケーシングと、前記流路形成空間の内面に設けられ上流側から下流側に向かって縮径する第１テーパ部と、前記流路形成空間の内面の前記第１テーパ部よりも下流側に設けられ上流側から下流側に向かって拡径する第２テーパ部と、前記第１テーパ部及び前記第２テーパ部に対向して配置される上流側部材と、前記上流側部材よりも下流側に配置される下流側部材とを備え、前記上流側部材は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する上流側外周テーパ部を備えて、前記第１テーパ部との間で第１流路部を、前記第２テーパ部との間で第２流路部を構成し、前記下流側部材は、その外面に上流側から下流側に向かって拡径する下流側外周テーパ部を備えて、前記第２テーパ部との間で第４流路部を構成し、前記第２流路部と前記第４流路部との間に、前記第２流路部及び前記第４流路部よりも流路の断面積が大きく流路内を負圧にしてキャビテーションを発生させる第３流路部を備えているキャビテーション発生器を採用した。
【００１０】
ここで、前記上流側部材と前記下流側部材とを結ぶ連結部を備え、前記連結部の外面は、前記上流側外周テーパ部及び前記下流側外周テーパ部よりも前記第２テーパ部から遠い位置にあり、前記第３流路部は、前記連結部の外面、前記第２テーパ部、前記上流側部材の下流側端面、及び、前記下流側部材の上流側端面との間に形成されている構成を採用することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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