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公開番号2025006741
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-17
出願番号2023107723
出願日2023-06-30
発明の名称流体処理装置、マイクロバブル発生装置およびシャワーヘッド
出願人国立大学法人筑波大学,株式会社 MTG
代理人弁理士法人アルファ国際特許事務所
主分類B01F 23/23 20220101AFI20250109BHJP(物理的または化学的方法または装置一般)
要約【課題】ベンチュリー管を有する流体処理装置において流体の処理効率を十分に向上させる。
【解決手段】流体処理装置は、喉部を有するベンチュリー管と、旋回流発生部とを備える。旋回流発生部は、ベンチュリー管の上流側に配置され、供給される流体に、喉部における軸方向の流速uに対する旋回方向の流速vの比(v/u)が1未満である旋回流を発生させる。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
流体処理装置であって、
喉部を有するベンチュリー管と、
前記ベンチュリー管の上流側に配置され、供給される流体に、前記喉部における軸方向の流速ｕに対する旋回方向の流速ｖの比（ｖ／ｕ）が１未満である旋回流を発生させる旋回流発生部と、
を備える、流体処理装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の流体処理装置であって、
前記旋回流発生部は、供給される前記流体に、前記旋回流発生部における軸方向の流速Ｕに対する旋回方向の流速Ｖの比（Ｖ／Ｕ）が１未満である旋回流を発生させる、流体処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の流体処理装置であって、
前記旋回流発生部は、
管状部と、
前記管状部内に収容され、前記旋回流が発生するように前記軸方向に対する傾きが設定された表面を有する少なくとも１つのベーンを備える、流体処理装置。
【請求項４】
請求項３に記載の流体処理装置であって、
前記ベーンは、ｔ
ｍａｘ
／Ｄ
ｍｉｎ
＜１／５（ただし、ｔ
ｍａｘ
は前記ベーンの板厚の最大値であり、Ｄ
ｍｉｎ
は前記旋回流発生部の内径の最小値である。）という関係を満たすように構成されている、流体処理装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の流体処理装置であって、
前記ベーンの少なくとも１つの縦断面において、前記ベーンの下流端の輪郭線は鋭角に折れ曲がった部分を有する、流体処理装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の流体処理装置であって、
前記旋回流発生部は、
前記旋回流発生部の中心に位置し、前記軸方向に伸びる円柱状部と、
前記ベーンおよび前記円柱状部の下流側に配置され、下流側に向かって縮径する砲弾状部を有する、流体処理装置。
【請求項７】
請求項３または請求項４に記載の流体処理装置であって、
前記ベーンの下流端から前記ベンチュリー管の上流端までの距離Ｌ
ｓｗ
は、Ｄ
ｍｉｎ
・ｃｏｔθ超である（ただし、Ｄ
ｍｉｎ
は前記旋回流発生部の内径の最小値である。）、流体処理装置。
【請求項８】
請求項１に記載の流体処理装置であって、
前記ベンチュリー管のテーパー角ψは１０度以上である、流体処理装置。
【請求項９】
請求項１に記載の流体処理装置を有するマイクロバブル発生装置。
【請求項１０】
請求項９に記載のマイクロバブル発生装置を備えるシャワーヘッド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、流体処理装置、マイクロバブル発生装置およびシャワーヘッドに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
シャワーヘッド用のマイクロバブル発生装置として、ベンチュリー管を利用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ベンチュリー管を利用したマイクロバブル発生装置では、ベンチュリー管の喉部（最小流路断面積を有する部分）において流速の上昇に伴い圧力が低下してキャビテーションが発生し、水中に溶存する空気がマイクロバブルとなる。なお、本明細書において、マイクロバブルとは、直径１００μｍ以下の微細な気泡を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－１１５７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ベンチュリー管を利用した従来のマイクロバブル発生装置では、ベンチュリー管の喉部における圧力を十分に低下させることができず、マイクロバブルを十分に発生させることができない、という課題がある。
【０００５】
このような課題は、マイクロバブル発生装置に限らず、ベンチュリー管を利用して流体に何らかの処理を行う流体処理装置に共通の課題である。すなわち、ベンチュリー管を利用した従来の流体処理装置では、ベンチュリー管の喉部における圧力を十分に低下させることができず、流体の処理効率を十分に向上させることができない、という課題がある。
【０００６】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【０００８】
（１）本明細書に開示される流体処理装置は、喉部を有するベンチュリー管と、旋回流発生部とを備える。旋回流発生部は、前記ベンチュリー管の上流側に配置され、供給される流体に、前記喉部における軸方向の流速ｕに対する旋回方向の流速ｖの比（ｖ／ｕ）が１未満である旋回流を発生させる。
【０００９】
このように本流体処理装置では、ベンチュリー管の上流側に旋回流発生部が配置されており、旋回流発生部は、供給される流体に比較的弱い旋回流（上記比（ｖ／ｕ）が１未満である旋回流）を発生させる。そのため、比較的弱い旋回流の存在により、ベンチュリー管のテーパー角を比較的大きくしても、ベンチュリー管における内壁面からの流体の流れの剥離を抑制することができる。そのため、本流体処理装置によれば、ベンチュリー管におけるディフューザーの効果を増大させて喉部における圧力を効果的に低下させることができ、その結果、流体の処理を効率的に実行することができる。
【００１０】
（２）上記流体処理装置において、前記旋回流発生部は、供給される前記流体に、前記旋回流発生部における軸方向の流速Ｕに対する旋回方向の流速Ｖの比（Ｖ／Ｕ）が１未満である旋回流を発生させる構成としてもよい。本構成を採用すれば、さらに弱い旋回流の存在により、ベンチュリー管における内壁面からの流体の流れの剥離を効果的に抑制しつつ、ベンチュリー管のテーパー角を比較的大きくすることができ、ベンチュリー管の喉部における圧力を効果的に低下させることができ、その結果、流体の処理をさらに効率的に実行することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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