JP2022090168A - 気泡含有液体製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ケーシング内における空気溜まりの発生を抑制する。【解決手段】気泡含有液体製造装置１は、ケーシング１０及びせん断機構部２０を備えている。ケーシング１０は、一方の端部１０Ａ側に第１流入口１３及び第２流入口１４（流入口）が形成され、他方の端部１０Ｂ側に流出口１５が形成された筒状をなしている。せん断機構部２０はケーシング１０内を流通する気体及び液体にせん断力を付与して気泡含有液体を生成する。せん断機構部２０は、回転体２１、モータ２２（回転付与部）、及び対向部材２３（対向部）を有している。回転体２１は軸周りに回転自在にケーシング１０内に配置される。モータ２２は回転体２１に軸周りの回転力を付与する。対向部材２３は回転体２１と所定の隙間を介して対向する。流出口１５は、回転体２１の軸方向の一端面と、この一端面に対向するケーシング１０の内面との間に形成される空間Ｓに臨んで開口している。【選択図】図１

Description

本発明は、気泡含有液体製造装置に関する。

特許文献１は従来の気泡含有液体製造装置を開示している。この気泡含有液体装置は、ケーシング及び回転体を備えている。ケーシングは、内部に流入した気体及び液体を流通させる。回転体は、所定の軸周りに回転自在にケーシング内に配置されている。気泡含有液体製造装置は、回転駆動源により回転体をケーシング内で回転させることによって、ケーシングの内壁と回転体との間を流通する気泡及び液体にせん断応力を印加して気体の泡を微細化し、微細化された気泡を含有した気泡含有液体を生成する。

特開２０１９－１０３９７０号公報

特許文献１の場合、気体及び液体は、回転体の軸方向の一端側に形成された送入口からケーシング内に流入し、ケーシングの外周に形成された送出口から流出する。この場合、回転体の軸方向の他端側における回転体とケーシングの内面との間の隙間において、送出口から流出されることなく滞留する気泡含有液体が生じることがあった。気泡含有液体は、滞留すると、微細化された気泡の粒子が再び集まって大きな気泡となり、ひいては空気溜まりとなる。ケーシング内の空間に空気溜まりが生じると、気泡含有液体のケーシング内における流れが不安定になったり、送出口からの吐出圧を高めることができなくなってしまったりといった不具合の生じるおそれがあった。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ケーシング内における空気溜まりの発生を抑制することができる気泡含有液体製造装置を提供することを解決すべき課題としている。

本発明に係る気泡含有液体製造装置は、ケーシング及びせん断機構部を備えている。ケーシングは、一端側に気体及び液体が流入する流入口が形成され、他端側に流入口から流入して内部を流通した気体及び液体が流出する流出口が形成された筒状をなしている。せん断機構部は、ケーシング内を流通する気体及び液体にせん断力を付与する。せん断機構部は、回転体、回転付与部、及び対向部を有している。回転体は、軸周りに回転自在にケーシング内に配置される筒状をなしている。回転付与部は、回転体に軸周りの回転力を付与する。対向部は、ケーシングの内壁部に設けられ、回転体の外周部と所定の隙間を介して対向する筒状をなしている。流出口は、回転体の軸方向の一端面と、この一端面に対向するケーシングの内面との間に形成される空間に臨んで開口している。

この気泡含有液体製造装置は、回転体の軸方向の一端面とケーシングの内面との間の空間において流出口が開口している。このため、この空間に進入した気泡含有液体を滞留させることなく流出口から流出させることができる。

したがって、本発明の気泡含有液体製造装置は、ケーシング内における空気溜まりの発生を抑制することができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、流出口は、ケーシングの内面のうち、回転体の軸方向に対して交差する方向に沿って延びる内面に開口し得る。この場合、回転体の軸方向に沿って流通する気泡含有液体を、流通方向そのままに流出口に導入することができる。これにより、気泡含有液体をケーシング内から効率よく流出させることができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、ケーシングは、流出口に連通する流出路を形成し得る。流出路は、回転体の軸方向に沿って延びて形成され得る。この場合、流出路を流通する気泡含有液体の流れを、ケーシング内における流れ方向である軸方向に沿った流れとすることができる。これにより、気泡含有液体をケーシング内から効率よく流出させることができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、流出路は、回転体の軸心から遠心方向に離れた位置に形成され得る。この場合、流出口からの気泡の排出を促進できる。すなわち、気泡含有液体を構成する液体は、遠心力によって遠心方向に集まるため、軸心から遠心方向に離れた位置の流出口から排出されやすくなる。このため、ケーシング内における流体（気体、液体共）の滞留が生じにくくなり、その結果として空気溜まりの発生を抑制することができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、流出口は複数形成され得る。この場合、流出口全体の断面積の大きさを所望の大きさで得ることができる。例えば、回転体を回転させるための機構の配置等によってスペースに制限があると、十分な大きさの流出口を形成できない場合がある。しかし、複数箇所に形成することによって、流出口における所望の大きさの断面積を容易に確保できる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、流入口は、液体が流入する液体流入口を有して構成され得る。そして、流出口の断面積は、液体流入口の断面積よりも小さく設けられ得る。この場合、流入する液体の圧力損失を小さくでき、吸込性を向上させることができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、流入口は、液体流入口とは異なる位置に開口して気体が流入する気体流入口を有して構成され得る。この場合、液体と気体とを別々の流入口から流入させる構成とすることができるので、圧力の低下を抑制することができる。

本発明の気泡含有液体製造装置において、気体流入口は、回転体の外周部と対向部との間の隙間に臨んで開口し得る。この場合、気体をケーシング内に効率よく流入させることができる。

本発明の気泡含有液体製造装置は、ポンプ部を更に備え得る。ポンプ部は翼部を有する。翼部は、回転体におけるケーシング内面との間の空間側とは反対の端部に設けられて回転体の回転に伴って回転する。そして、気体流入口は、翼部よりも流出口寄りの位置において開口し得る。この場合、翼部への空気の侵入を防ぎ、圧力の低下を抑制することができる。

実施形態１に係る気泡含有液体製造装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 図１におけるＩＩ－ＩＩ線断面図である。 図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 実施形態２に係る気泡含有液体製造装置の構成を模式的に示す縦断面図である。 実施形態３に係る気泡含有液体製造装置の構成を模式的に示す縦断面図である。

本発明の気泡含有液体製造装置を具体化した実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、以下の説明では、気泡含有液体製造装置として、研削加工における加工点に供給されるクーラント（研削液）に空気の微細気泡を含有させる装置を例示する。なお、気泡の大きさとしては、例えば、直径１μｍ以下のウルトラファインバブル（ＵＦＢ：ultra fine bubble）、直径１００μｍ以下のマイクロバブル、直径１ｍｍ以下のミリバブル等の種類がある。気泡含有液体が含有する気泡の大きさは、いずれの大きさのものであってもよいが、典型的にはＵＦＢである。

＜実施形態１＞
実施形態１の気泡含有液体製造装置１（以下、単に装置１とも表記する）は、図１から図３に示すように、ケーシング１０と、せん断機構部２０と、ポンプ部３０とを備える。

ケーシング１０は金属材料や合成樹脂材料によって構成される。図１に示すように、ケーシング１０は、円筒状をなし、その軸線を水平方向に沿って配置される。ケーシング１０は、液体としてのクーラント、及び気体としての空気を軸方向の一方の端部１０Ａ側から他方の端部１０Ｂ側へと流通させる。ケーシング１０は、ケース本体１１及び蓋部１２を有している。ケース本体１１は、ケーシング１０の軸方向の一方の端部１０Ａ側に配置される部材である。ケース本体１１は、一端が開口する有底の円筒状である。ケース本体１１は、底部１１Ａ及び周壁部１１Ｂを有しており、周壁部１１Ｂの一方の軸端を底部１１Ａによって閉塞した形態の単一部材である。

蓋部１２は、ケーシング１０の軸方向の他方の端部１０Ｂ側に配置される部材である。蓋部１２は、ケース本体１１の開口側端部を液密に閉塞する。蓋部１２は、ケース本体１１と略同等の外径及び内径を有する大径部１２Ａと、大径部１２Ａよりも小さい外径及び内径を有する小径部１２Ｂとを軸方向に連結した段差状の筒状をなしている。蓋部１２には中心孔１２Ｃが形成されている。中心孔１２Ｃは、蓋部１２を軸方向に貫通して形成されている。中心孔１２Ｃには、後述する軸部材２４を回転自在に支持する軸受部材Ｂが挿入される。

ケーシング１０は、第１流入口１３（液体流入口として例示する）、第２流入口１４（気体流入口として例示する）、及び流出口１５を形成している。第１流入口１３及び第２流入口１４は、ケーシング１０の端部１０Ａ側に形成されており、流出口１５は、ケーシング１０の端部１０Ｂ側に形成されている。本実施形態において、気泡含有液体製造装置１は、クーラントが流入する第１流入口１３と、第１流入口１３とは異なる位置に開口して空気が流入する第２流入口１４と、の２つの流入口を有している。第１流入口１３、第２流入口１４、及び流出口１５は、それぞれケーシング１０の内面に開口しており、ケーシング１０の内部空間を介して相互に連通している。第１流入口１３及び第２流入口１４からは、クーラント及び空気がそれぞれ送入される。第１流入口１３から流入したクーラント、及び第２流入口１４から流入した空気は、後述するせん断機構部２０においてせん断力を付与されつつケーシング１０内を流通して気泡含有液体となり、流出口１５からケーシング１０外に送出される。

図１及び図３に示すように、第１流入口１３はケーシング１０の端部１０Ａ側であって、ケース本体１１の底部１１Ａの中心に形成されている。具体的には、底部１１Ａの中心には第１流入路１３Ａが軸方向に沿って貫通して形成されている。第１流入口１３は、この第１流入路１３Ａの下流端側の開口である。第１流入路１３Ａの上流側には、継手部１３Ｂを介して、クーラントが流通する管路（図示省略）が接続される。この管路の上流側は、研削盤の貯留タンク（図示省略）に連通している。

図１から図３に示すように、第２流入口１４は、ケーシング１０の端部１０Ａ側であって、ケース本体１１の周壁部１１Ｂに形成されている。周壁部１１Ｂには第２流入路１４Ａが貫通して形成されている。具体的には、第２流入路１４Ａは、設置状態にあるケーシング１０の上端部に対応する位置において、周壁部１１Ｂを上下に貫通して形成されている。第２流入口１４は、この第２流入路１４Ａの下流端側の開口である。第２流入路１４Ａの上流側には、継手部１４Ｂを介して、圧縮空気が流通する管路（図示省略）が接続される。この管路の上流側は、コンプレッサ等の圧縮空気の供給源に連通している。

流出口１５は、ケーシング１０の内面のうち、ケーシング１０の軸方向に対して交差する方向に延びる内面に開口している。具体的には、図１及び図３に示すように、流出口１５は、ケーシング１０の端部１０Ｂ側であって、蓋部１２の大径部１２Ａの底部に形成されている。大径部１２Ａの底部には、流出路１５Ａが貫通して形成されている。流出口１５は、この流出路１５Ａの上流端側の開口である。図１に示すように、大径部１２Ａの底部の内面Ａ１は、ケーシング１０の軸方向に対して略直交する方向に延びて形成されている。流出口１５は、この内面Ａ１に開口している。

流出路１５Ａは、蓋部１２の中心軸から遠心方向に離れた位置に形成されている。具体的には、流出路１５Ａは、蓋部１２の中心軸から上方にオフセットした位置において、蓋部１２の中心軸に沿って延びて形成されている。なお、蓋部１２の中心軸とは、ケーシング１０の中心軸と同義であり、ケーシング１０の中心軸は、後述する回転体２１の回転軸と一致している。

流出路１５Ａの下流端側には、継手部１５Ｂを介して、装置１によって生成した気泡含有液体を研削盤側に送出する管路（図示省略）が接続される。この管路の上流側は、上述の貯留タンクに接続されていてもよいし、クーラントを加工点に吐出する吐出口に直接的に連通していてもよい。流出口１５の断面積は、第１流入口１３の断面積よりも小さく設けられている。具体的には、流出口１５の開口径が２５ｍｍ程度であるのに対し、第１流入口１３の開口径は３２ｍｍ程度であり、断面積比としては０．６倍程度である。なお、流出口１５と第１流入口１３の断面積比としては、例えば、０．５倍～０．８倍程度であることができる。

せん断機構部２０は、ケーシング１０内を流通するクーラント及び空気にせん断力を付与する。図１及び図２に示すように、せん断機構部２０は、回転体２１と、モータ２２（回転付与部として例示する）と、対向部材２３（対向部として例示する）とを有する。せん断機構部２０は、回転体２１と対向部材２３とを対向して配置して構成される。せん断機構部２０は、モータ２２によって回転体２１を回転させ、回転体２１と対向部材２３との間に相対回転（相対移動）を生じさせる。回転体２１と対向部材２３との間にはクーラント及び空気の混合流体が流通する。せん断機構部２０は、回転体２１と対向部材２３との相対移動によって、混合流体に対してせん断力を付与する構成である。

図１及び図２に示すように、回転体２１は円筒状に形成されている。回転体２１は、回転体２１の中心軸周りに回転自在にケーシング１０内に配置されている。回転体２１の中心軸は、ケーシング１０の中心軸に対して同軸に配置されている。すなわち、本実施形態において、回転体２１は、自身の中心軸をケーシング１０の中心軸に一致させて配置される。回転体２１は金属材料や合成樹脂材料によって構成される。

図１及び図２に示すように、回転体２１は、周壁部２１Ａ、底壁部２１Ｂ、及び筒部材２１Ｃを有して構成されている。周壁部２１Ａは、回転体２１の内周部に相当する部位である。周壁部２１Ａは円筒状をなしている。底壁部２１Ｂは、回転体２１の軸方向の一端部に相当する部位である。底壁部２１Ｂは円板状をなしており、周壁部２１Ａの軸方向の一端を閉塞する。筒部材２１Ｃは、回転体２１の外周部に相当する部位である。筒部材２１Ｃは、周壁部２１Ａよりも大径な円筒状をなし、周壁部２１Ａの外周に取り付けられている。

図１に示すように、回転体２１は、底壁部２１Ｂ側の端面（回転体の軸方向の一端面）をケーシング１０の蓋部１２の内面に対向させるとともに、筒部材２１Ｃの外周面をケーシング１０のケース本体１１の内周面に対向させてケーシング１０内に収納されている。この状態において、底壁部２１Ｂと蓋部１２との間には空間Ｓが形成されている。流出口１５は、この空間Ｓに臨んで開口している。底壁部２１Ｂと蓋部１２との間隔は、回転体２１の外径（約１５０ｍｍ）の０．２倍～０．３３倍（３０ｍｍから５０ｍｍ）程度としている。

また、図１及び図２に示すように、筒部材２１Ｃは、対向部材２３との間に所定間隔の環状の隙間Ｃを形成している。第２流入口１４は、この隙間Ｃに臨んで開口している。環状の隙間Ｃにおける筒部材２１Ｃと対向部材２３との間隔は２ｍｍ程度である。この筒部材２１Ｃと対向部材２３との間隔の大きさは、回転体２１の外径に依らず、流通する液体の粘度等に応じて適宜設定することができる。例えば、隙間Ｃの間隔は、１ｍｍ～４ｍｍ程度であることができる。なお、本実施形態において、環状の隙間Ｃ全体の断面積の大きさは、第１流入口１３の断面積よりも大きい。

図１及び図２に示すように、本実施形態において、回転体２１の外周部には第１構造面Ｓ１が設けられている。具体的には、第１構造面Ｓ１は、筒部材２１Ｃの外周部に設けられている。第１構造面Ｓ１は、回転体２１の中心軸を軸心とする円筒状の曲面である。第１構造面Ｓ１には複数の凹部Ｓ１０が形成されている。複数の凹部Ｓ１０は円形のディンプルである。複数の凹部Ｓ１０は、第１構造面Ｓ１上において、軸方向及び周方向に所定の間隔で配列されている。

図１に示すように、モータ２２は、ケーシング１０の端部１０Ｂ側の外部に配置されている。モータ２２には軸部材２４の一端が連結されている。軸部材２４は、蓋部１２の中心孔１２Ｃに配置された軸受部材Ｂに回転自在に支持されている。軸部材２４の他端側はケーシング１０内に片持ち状に突出して回転体２１に連結されている。軸部材２４は、モータ２２の回転力を回転体２１に伝達する。すなわち、回転体２１は、軸部材２４を介してモータ２２から回転力を付与される。

図１及び図２に示すように、対向部材２３は、ケーシング１０の内壁部に設けられた円筒状の部材である。対向部材２３の内周面は、回転体２１の筒部材２１Ｃの外周面に対向している。上述のように、対向部材２３と筒部材２１Ｃとの間には環状の隙間Ｃが形成されている。本実施形態において、対向部材２３の内周部には第２構造面Ｓ２が設けられている。第２構造面Ｓ２は、ケース本体１１の中心軸を軸心とする円筒状の曲面である。第２構造面Ｓ２には複数の凹部Ｓ２０が形成されている。複数の凹部Ｓ２０は円形のディンプルであり、第２構造面Ｓ２上において軸方向及び周方向に所定の間隔で配列されている点は第１構造面Ｓ１と同様である。

ポンプ部３０は、モータ２２の駆動により第１流入口１３から流出口１５へ向けてクーラントを移送することが可能に構成される。図１及び図３に示すように、ポンプ部３０は、ベース部３１と、複数の翼部３２とを有する。ベース部３１は、回転体２１における空間Ｓに対応する端部とは反対側の端部に取り付けられており、回転体２１と一体的に回転する。ベース部３１は、回転体２１における筒部材２１Ｃの外径と同等の外径を有する円板形状をなしている。複数の翼部３２は、ケース本体１１の底部１１Ａ側に向かって突出するようにベース部３１と一体的に設けられる。複数の翼部３２は、図３に示すように、ベース部３１の中心部から周縁部に向かって旋回しながら放射状に延びるように形成される。

ポンプ部３０は、遠心ポンプ（渦巻きポンプ）を構成し、複数の翼部３２は、遠心羽根車に対応する。つまり、ポンプ部３０は、ベース部３１の中心（回転軸心）からその遠心方向に向かうクーラントの流れを形成する。複数の翼部３２は、クーラントに旋回力を与えてエネルギを増加させ、第１流入口１３から、ケーシング１０の内周面と回転体２１の外周面との間の環状の隙間Ｃ、流出口１５へ向けてクーラントを移送する吐出圧力を形成する。

図３に示すように、各翼部３２は、その内周側から外周側に向かって幅が大きくなるような流線形状に形成される。これにより、翼部３２間に形成される流路３３の十分な幅の確保とともに、流路３３の幅の一様化が図られている。これにより、流路３３を流れるクーラントの低抵抗化を実現することができる。

上述のように、第２流入口１４は、回転体２１の外周面と対向部材２３の内周面との間の隙間Ｃに臨んで開口している。具体的には、第２流入口１４の開口位置は、図１に示すように、ケーシング１０の軸方向において、ポンプ部３０の翼部３２よりも流出口１５寄りの位置である。したがって、第２流入口１４からの空気は、ポンプ部３０よりも下流側に流入する。気泡含有液体の製造効率の観点では、第２流入口１４は、ポンプ部３０よりも流出口１５寄りであって、第１構造面Ｓ１及び第２構造面Ｓ２の最も上流側に対応する位置（第１流入口１３により近い位置）に形成されていることが好ましい。

次に、上記構成の気泡含有液体製造装置１の動作について説明する。

モータ２２が起動し、回転体２１が所定回転数（例えば、３０００ｒｐｍ）で回転する。これにより、ポンプ部３０が回転体２１とともに回転し、図示しない研削盤の貯留タンクからクーラントが吸入されて第１流入口１３からケーシング１０内に導入される。

第１流入口１３からケーシング１０内に導入されたクーラントは、ポンプ部３０による旋回作用を受けて所定の吐出圧で隙間Ｃへ供給される。また、第２流入口１４からは、図示しないコンプレッサ等からの圧縮空気がケーシング１０内に所定圧力で導入され、隙間Ｃにおいてクーラントに混入される。空気が混入されたクーラントは、第１構造面Ｓ１及び第２構造面Ｓ２の間を下流側に向かって流通する。この時、回転体２１の第１構造面Ｓ１は、対向部材２３の第２構造面Ｓ２に対して相対回転する。これにより、空気を含んだクーラントがせん断応力を受け、気泡が微細化された気泡含有クーラント（気泡含有液体）となる。

特に、本実施形態では、回転体２１側の第１構造面Ｓ１及びケーシング１０（対向部材２３）側の第２構造面Ｓ２の２つの構造面Ｓ１，Ｓ２を形成しており、これら２つの構造面Ｓ１，Ｓ２の凹凸面の間で、クーラントに対してせん断力が付与される。したがって、凹凸面が１つの場合や凹凸面が形成されていない場合と比較して、極めて大きなせん断エネルギをクーラントに付与することができ、気泡の微細化を促進することができる。また、環状の隙間Ｃ全体の断面積の大きさは、第１流入口１３の断面積の大きさよりも大きいため、隙間Ｃを流通するクーラントの圧力損失が低減されている。

第１構造面Ｓ１及び第２構造面Ｓ２の間で生成された気泡含有液体は、回転体２１の底壁部２１Ｂとケーシング１０の蓋部１２との間の空間Ｓに到達し、流出口１５から流出する。流出口１５は、この空間Ｓに臨んで開口していることから、空間Ｓ内における空気溜まりを生じさせることなく気泡含有液体を流出させることができる。また、流出口１５は、第１流入口１３の断面積よりも小さい断面積で設けられているため、ポンプ部３０による十分な吐出圧力をもって図示しない研削盤側へ送出される。

また、気泡含有液体は、流出口１５から流出路１５Ａに進入し、この流出路１５Ａを経てケーシング１０の外部に流出する。流出路１５Ａは、回転体２１の軸方向に沿って延びている。すなわち、流出路１５Ａは、ケーシング１０内における気泡含有液体の流れ方向と同じ方向に延びている。このため、気泡含有液体のケーシング１０からの流出が促進される。

また、流出口１５は、回転体２１の軸方向の一端面である底壁部２１Ｂ側の端面と、この端面に対向するケーシング１０の内面である蓋部１２の内面との間に形成される空間Ｓに臨んで開口している。この空間Ｓは、せん断機構部２０の下流に位置している。したがって、空間Ｓに到達した気泡含有液体は、上流側のせん断機構部２０において気泡の微細化処理が完了したものである。このため、流出口１５からは、気泡の微細化処理が完了した気泡含有液体のみが流出し、処理途中のものが流出することはない。

以上のように、実施形態１に係る気泡含有液体製造装置１は、ケーシング１０及びせん断機構部２０を備えている。ケーシング１０は、一方の端部１０Ａ側に第１流入口１３及び第２流入口１４が形成され、他方の端部１０Ｂ側に、第１流入口１３及び第２流入口１４から流入して内部を流通したクーラント及び空気が流出する流出口１５が形成された筒状をなしている。せん断機構部２０は、ケーシング１０内を流通するクーラント及び空気にせん断力を付与して気泡含有液体を生成する。せん断機構部２０は、回転体２１、回転付与部としてのモータ２２、及び対向部としての対向部材２３を有している。回転体２１は、軸周りに回転自在にケーシング１０内に配置される筒状をなしている。モータ２２は、回転体２１に軸周りの回転力を付与する。対向部材２３は、ケーシング１０の内壁部に設けられ、回転体２１の外周部と所定の隙間を介して対向する筒状をなしている。流出口１５は、回転体２１の軸方向の一端面である底壁部２１Ｂ側の端面と、この端面に対向するケーシング１０の内面である蓋部１２の内面との間に形成される空間Ｓに臨んで開口している。

気泡含有液体製造装置１は、流出口１５が空間Ｓにおいて開口している。空間Ｓは、回転体２１の一方の端面とケーシング１０の内面との間の空間であり、ケーシング１０の内部空間における軸方向末端の空間である。このため、この空間Ｓに進入した気泡含有液体を滞留させることなく流出口１５から流出させることができる。

したがって、気泡含有液体製造装置１は、ケーシング１０内における空気溜まりの発生を抑制することができる。

また、流出口１５は空間Ｓにおいて開口しており、この空間Ｓは、せん断機構部２０の下流側に位置している。このため、気泡含有液体製造装置１は、気泡の微細化処理途中の気泡含有液体を流出させることなく、処理済みのものを好適に流出させることができる。

また、流出口１５は、ケーシング１０の内面のうち、ケーシング１０の軸方向に対して直交する方向に沿って延びる内面Ａ１に開口している。このため、回転体２１の軸方向と同方向であるケーシング１０の軸方向に沿って流通する気泡含有液体を、流通方向そのままに流出口１５に導入することができる。これにより、気泡含有液体をケーシング１０内から効率よく流出させることができる。

また、ケーシング１０は、流出口１５に連通する流出路１５Ａを形成している。この流出路１５Ａは、回転体２１の軸方向に沿って延びて形成されている。このため、流出路１５Ａを流通する気泡含有液体の流れを、ケーシング１０内における流れ方向である軸方向に沿った流れとすることができる。これにより、気泡含有液体をケーシング１０内から効率よく流出させることができる。

また、流出路１５Ａは、蓋部１２の中心軸（回転体２１の軸心）から遠心方向に離れた位置に形成されている。具体的には、流出路１５Ａは、中心軸を水平方向に沿って配置したケーシング１０において、蓋部１２の中心軸から上方にオフセットした位置において、蓋部１２の中心軸に沿って延びて形成されている。このため、空気の排出を促進することができ、空気溜まりの発生を抑制することができる。すなわち、気泡含有液体を構成する液体であるクーラントは、遠心力によって遠心方向に集まるため、流出口１５から排出されやすくなる。このため、ケーシング１０内における流体（気体、液体共）の滞留が生じにくくなり、その結果として、空気溜まりの発生を抑制することができる。

また、流入口は、液体が流入する液体流入口としての第１流入口１３を有して構成されている。そして、流出口１５の断面積は、第１流入口１３の断面積よりも小さく設けられている。このため、流入する液体の圧力損失を小さくでき、吸込性を向上させることができる。

また、流入口は、気体流入口としての第２流入口１４を有して構成されている。第２流入口１４は、第１流入口１３とは異なる位置に開口して空気が流入する。このため、クーラントと空気とを別々の流入口から流入させる構成となり、圧力の低下を抑制することができる。

第２流入口１４は、回転体２１の外周部と対向部材２３との間の環状の隙間Ｃに臨んで開口している。このため、空気をケーシング１０内に効率よく流入させることができる。また、第２流入口１４は、ケーシング１０内における端部１０Ａ寄りの位置において隙間Ｃに開口している。このため、せん断機構部２０によるせん断力をより長い距離に亘って付与することができる。

また、気泡含有液体製造装置１は、ポンプ部３０を更に備える。ポンプ部３０は翼部３２を有する。翼部３２は、回転体２１におけるケーシング１０内面との間の空間Ｓ側とは反対の端部に設けられて回転体２１の回転に伴って回転する。そして、第２流入口１４は、翼部３２よりも流出口１５寄りの位置において開口している。このため、翼部３２への空気の侵入を防ぎ、圧力低下を防止することができる。すなわち、気泡含有液体製造装置１は、翼部３２よりも下流側においてケーシング１０内に空気が導入される。このため、翼部３２では、第２流入口１４からの空気が混入される前のクーラントが流通し、圧力の低下を抑制できる。

また、気泡含有液体製造装置１は、ポンプ部３０を備えているため、第１流入口１３へクーラントを送入する管路側、又は流出口１５から気泡含有液体を送出する管路側にポンプを別途設置する必要がない。このため、気泡含有液体製造装置１が備えられるシステムの簡素化を図ることができる。

＜実施形態２＞
次に、実施形態２に係る気泡含有液体製造装置２０１について説明する。図４に示すように、気泡含有液体製造装置２０１は、実施形態１と同様の流出口１５に加えて第２流出口２１６を有している点において、実施形態１の気泡含有液体製造装置１と相違する。その他の点において、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図４に示すように、気泡含有液体製造装置２０１において、第２流出口２１６は、流出口１５と同様に、空間Ｓに臨んで開口しているとともに、大径部１２Ａの底部の内面Ａ１に開口している。第２流出口２１６は、ケーシング１０の端部１０Ｂ側であって、蓋部１２の大径部１２Ａの底部に形成されている。大径部１２Ａの底部には、第２流出路２１６Ａが貫通して形成されている。第２流出口２１６は、この第２流出路２１６Ａの上流端側の開口である。第２流出路２１６Ａは、蓋部１２の中心軸から下方にオフセットした位置において、蓋部１２の中心軸に沿って延びて形成されている。第２流出路２１６Ａは、蓋部１２の中心軸を挟んで、流出路１５Ａと上下に対称に形成されている。なお、第２流出路２１６Ａの下流側には管路（図示省略）が接続される。この管路は、下流側において、流出路１５Ａの下流側に接続される管路と合流する。

図４に示すように、気泡含有液体製造装置２０１において、蓋部１２の中心には回転体２１に連結される軸部材２４が挿通されるとともに、この軸部材２４を回転自在に支持する軸受部材Ｂが配置される。このように、気泡含有液体製造装置２０１において、ケーシング１０の端部１０Ｂ側には、回転体２１を回転支持する機構部が設けられるためスペース的な制約が生じる。このため、１つの流出口のみでは、所望の大きさの断面積を確保できないおそれがある。しかし、流出口１５及び第２流出口２１６のように、流出口を複数形成することによって、所望の大きさの断面積を容易に確保することができる。

＜実施形態３＞
次に、実施形態３に係る気泡含有液体製造装置３０１について説明する。図５に示すように、気泡含有液体製造装置３０１は、実施形態１の流出口１５に替えて、流出口３１５を有している点において実施形態１の気泡含有液体製造装置１と相違する。その他の点において、実施形態１と同様の構成には同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図５に示すように、気泡含有液体製造装置３０１において、流出口３１５は、空間Ｓに臨んで開口している点は流出口１５と同様である。流出口３１５は、ケーシング１０の内面のうち、ケーシング１０の軸方向に沿った方向に延びる内面に開口している点において、実施形態１の流出口１５と相違する。具体的には、流出口３１５は、ケーシング１０の端部１０Ｂ側であって、蓋部１２の大径部１２Ａの周壁部に形成されている。流出口３１５は、設置状態にある気泡含有液体製造装置３０１において、ケーシング１０の内部空間における最も上部、且つ最も端部１０Ｂ寄りの位置に開口している。大径部１２Ａの周壁部には、流出路３１５Ａが貫通して形成されている。流出口３１５は、この流出路３１５Ａの上流端側の開口である。図５に示すように、大径部１２Ａの周壁部の内面Ａ２は、ケーシング１０の軸方向に沿った方向に延びて形成されている。流出口３１５は、この内面Ａ２に開口している。流出路３１５Ａは、大径部１２Ａの周壁部のうち、大径部１２Ａの底部に近接した位置において上下方向に延びて形成されている。なお、流出路３１５Ａの延伸方向としては、蓋部１２の中心軸と交差する方向であってもよいし、蓋部１２の周壁部の接線方向等、蓋部１２の中心軸に対してねじれの関係となる方向において延びるものであってもよい。

気泡含有液体製造装置３０１は、流出口３１５が空間Ｓにおいて開口している。空間Ｓは、ケーシング１０の内部空間における軸方向末端の空間であるため、この空間Ｓに進入した気泡含有液体を滞留させることなく流出口３１５から流出させることができる。

また、流出口３１５は、ケーシング１０の内部空間における最も上部、且つ最も端部１０Ｂ寄りの位置に開口している。このため、仮に空間Ｓに空気溜まりが生じたとしても、流出口３１５から速やかに排出することができる。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態１～３に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）上記各実施形態では、回転体が円筒形状に形成された形態を例示したが、これは必須ではない。回転体は、例えば、円錐台形状、外周に段差の形成された形状等であってもよい。この場合、回転体の外周部と所定の隙間を介して対抗する対向部もまた、回転体の外周部の形状に倣った形状であるとよい。

（２）上記各実施形態では、気泡含有液体を構成する液体及び気体として、クーラント及び空気を例示したが、これは必須ではない。気泡を形成する気体としては、例えば、空気、窒素、酸素、オゾン、二酸化炭素等を挙げることができる。気泡含有液体を構成する液体としては、例えば、クーラント、切削油、水（水道水、精製水、海水等）等を挙げることができる。これら気泡含有液体を構成する気体及び液体は、用途に応じて適宜選択可能である。

（３）上記各実施形態では、せん断機構部が、第１構造面と、この第１構造面に対向して配置される第２構造面とを有する形態を例示したが、これは必須ではない。せん断機構部は、例えば、第１構造面及び第２構造面のうちの一方のみを有していてもよいし、第１構造面及び第２構造面のいずれも有していなくてもよい。すなわち、せん断機構部は、互いに相対回転する回転体及びケーシングの各相対回転部位の間を流通する気体及び液体に対してせん断力を付与する形態であればよく、その具体的な構成は特に問わない。せん断機構部は、回転体及びケーシングの各相対回転部位の少なくとも一方において、当該部位における互いに対向する面に凹状、凸状等の起伏が形成されていることが好ましい。

（４）上記各実施形態では、第１構造面及び第２構造面が円形状の複数の凹部をそれぞれ有する形態を例示したが、これは必須ではない。第１構造面及び第２構造面が凹部を有する場合、その大きさ、深さ、外形形状、配列間隔等は特に限定されない。凹部の外形形状としては、例えば、三角形、四角形等の多角形状であってもよい。特に、六角形状のハニカム構造の場合、複数の凹部を高密度で形成することができる。また、凹部としては、独立した形状に限らず、例えば、溝状や格子状、放射状等の凹凸面を形成できる各種形状であってもよい。

（５）上記各実施形態では、筒部材を回転体の周壁部とは別部材で設ける形態を例示したが、回転体の周壁部に一体に設けてもよい。

（６）上記各実施形態では、対向部が対向部材としてケーシングの周壁部とは別部材で設けられる形態を例示したが、対向部は、ケーシングの内壁部にケーシングと一体に設けられていてもよい。この場合、第２構造面は、ケーシングの内壁部に直接的に形成されていることができる。

（７）上記各実施形態では、液体流入口としての第１流入口及び気体流入口としての第２流入口の２つの流入口を有する形態を例示したが、これは必須ではない。流入口は、例えば、気体が予め混入された液体が流入する１つ又は複数の流入口を有する形態や、液体が流入する１つ又は複数の液体流入口と、気体が流入する１つ又は複数の気体流入口とを有する形態等であってもよい。

（８）上記各実施形態では、ポンプ部を備える形態を例示したが、これは必須ではない。ポンプ部の機能は、例えば、流入口の上流側配管や流出口の下流側配管に別途ポンプが設けられた構成によって実現することができる。この場合、気泡含有液体製造装置がポンプ部を備えている必要はない。また、ポンプ部の構造としては、遠心ポンプに限らず、ベーンポンプやカスケードポンプ（渦流ポンプ）などの他のポンプ構造が採用されてもよい。

（９）上記各実施形態では、流出口が、回転体の端面とケーシング内面との間の空間における軸端面又は周壁面の一方に臨んで形成される形態を例示したが、これは必須ではない。流出口は、例えば、回転体の端面とケーシング内面との間の空間における軸端面及び周壁面の両方に臨んで開口した形態、すなわち、ケーシングの周壁及び端壁に跨って形成されていてもよい。また、複数の流出口が形成されている場合には、回転体の端面とケーシング内面との間の空間における軸端面に臨んで開口する流出口と、周壁面に臨んで開口する流出口との両方が形成されていてもよい。

流出口が、ケーシングの内面のうち、回転体の軸方向に対して交差する方向に沿って延びる内面に開口して形成される場合、この「内面」の延びる方向は、回転体の軸方向に対して略直交する方向に延びていることが好ましい。気泡含有液体のケーシング内における流通方向である軸方向から見た場合の開口の投影面積を最大にでき、気泡含有液体をケーシング内から一層効率よく流出させることができるからである。

１，２０１，３０１…気泡含有液体製造装置、１０…ケーシング、１３，１４…流入口（１３…第１流入口（液体流入口）、１４…第２流入口（気体流入口））、１５，２１６，３１５…流出口、１５Ａ，２１６Ａ，３１５Ａ…流出路、２０…せん断機構部、２１…回転体、２２…モータ（回転付与部）、２３…対向部材（対向部）、３０…ポンプ部、３２…翼部、Ｃ…（回転体の外周部と対向部との間の）隙間、Ｓ…（回転体の軸方向の一端面とケーシングの内面との間の）空間

Claims (9)

1. 一端側に気体及び液体が流入する流入口が形成され、他端側に前記流入口から流入して内部を流通した気体及び液体が流出する流出口が形成された筒状のケーシングと、
   前記ケーシング内を流通する気体及び液体にせん断力を付与するせん断機構部と、
   を備えており、
   前記せん断機構部は、
   軸周りに回転自在に前記ケーシング内に配置された筒状の回転体と、
   前記回転体に軸周りの回転力を付与する回転付与部と、
   前記ケーシングの内壁部に設けられ、前記回転体の外周部と所定の隙間を介して対向する筒状の対向部と、
   を有しており、
   前記流出口は、前記回転体の軸方向の一端面と、前記一端面に対向する前記ケーシングの内面との間に形成される空間に臨んで開口していることを特徴とする気泡含有液体製造装置。
2. 前記流出口は、前記ケーシングの内面のうち、前記回転体の軸方向に対して交差する方向に沿って延びる内面に開口していることを特徴とする請求項１に記載の気泡含有液体製造装置。
3. 前記ケーシングは、前記流出口に連通する流出路を形成しており、
   前記流出路は、前記回転体の軸方向に沿って延びて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の気泡含有液体製造装置。
4. 前記流出路は、前記回転体の軸心から遠心方向に離れた位置に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の気泡含有液体製造装置。
5. 前記流出口は複数形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の気泡含有液体製造装置。
6. 前記流入口は、液体が流入する液体流入口を有して構成されており、
   前記流出口の断面積は、前記液体流入口の断面積よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の気泡含有液体製造装置。
7. 前記流入口は、前記液体流入口とは異なる位置に開口して気体が流入する気体流入口を有して構成されていることを特徴とする請求項６に記載の気泡含有液体製造装置。
8. 前記気体流入口は、前記回転体の外周部と前記対向部との間の隙間に臨んで開口していることを特徴とする請求項７に記載の気泡含有液体製造装置。
9. 前記回転体の軸心から遠心方向に向かう流体の流れを生成するポンプ部を更に備え、
   前記ポンプ部は、前記回転体における前記空間側とは反対の端部に設けられて前記回転体の回転に伴って回転する翼部を有しており、
   前記気体流入口は、前記翼部よりも前記流出口寄りの位置において開口していることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の気泡含有液体製造装置。

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