JP2022167548A - 流体特性変化装置及びその利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流体の特性を変化させる流体特性変化装置及びその利用装置を提供するもので、特に、第１の流体（例えば、水）が供給される流体特性変化装置に対して、第２の流体（例えば、空気）を吸入するようにして流体の特性を変化させる。【解決手段】第１の流体が供給される管体と、管体に内設され、供給される流体の特性を変化させる一乃至複数の内部構造体と、を有する。一乃至複数の内部構造体のうちの少なくとも一つの内部構造体の上流側或いは下流側に対応して、第２の流体が吸入される吸入口が、管体に設けられて成る。【選択図】図２

Description

本発明は、流体の特性を変化させる流体特性変化装置及びその利用装置に関する。

従来、マイクロバブルやウルトラファインバブルなどのファインバブル（微細気泡）を発生したり、複数の流体を混合したり、供給流体を撹拌・拡散或いはせん断したりすることの、少なくとも一つの流体特性変化機能を実現する装置がある。例えば、このような装置として、本特許出願人により、特許第６２４５３９７号、第６２４５４０１号、第６７８０１７９号に係る発明が提案されている。更には、他の特許出願人によって、ＷＯ２０１４／２０４３９９号や特表２０１６－５３６１３９号に係る発明が提案されている。

特許第６２４５３９７号 特許第６２４５４０１号 特許第６７８０１７９号 ＷＯ２０１４／２０４３９９号 特表２０１６－５３６１３９号

これらの特許文献１～５に開示された発明の一つの機能として、ウルトラファインバブル（１マイクロメータ以下のサイズのバブルで目視不能）を直接的に発生することができるが、マイクロバブル（１マイクロメータ～１００マイクロメータのサイズのバブルで水中では白濁することにより目視可能）を多量に発生すれば、その後マイクロバブルがウルトラファインバブルに変化していく（マイクロバブルが急速収縮の後に発生すると考えられている）こともあって、ウルトラファインバブルの発生と同時に、マイクロバブルも発生したほうがよい用途もある。また、マイクロバブルが発生することにより当該装置が機能していることが目視可能ともなる。

本発明は、このような事情に鑑みて開発されたものである。本発明の目的は、第１の流体（例えば、水）が供給される流体特性変化装置に対して、第２の流体（例えば、空気）を吸入するようにして流体の特性を変化させる流体特性変化装置を提供することにある。

本発明は、上述の課題を解決するために、具体的には次のような構成にしてある。即ち、その一実施形態によれば、第１の流体が供給される管体と、管体に内設され、供給される流体の特性を変化させる一乃至複数の内部構造体と、を有する。一乃至複数の内部構造体のうちの少なくとも一つの内部構造体の上流側或いは下流側に対応して、第２の流体が吸入される吸入口が、管体に設けられて成る。このような構成において、例えば、第１の流体として供給される流体は、水、海水、油、アルコール、薬液のいずれかを含むようにすることができる。第２の流体として吸入される流体は、空気、酸素、水素、窒素、オゾン、アルゴン、ヘリウム、アンモニア、二酸化炭素、塩素、塩化水素、炭化水素ガス、天然ガスのいずれかを含むようにすることができる。

本発明の他の実施形態としては、第１の流体と第２の流体をともに別異の気体とすることもでき、第１の流体と第２の流体をともに別異の液体とすることもできる。あるいは更に、第１の流体と第２の流体をともに別異の気液混合流体とすることもできる。

本発明の利用装置の一例においては、流体特性変化装置からの流体を、冷却剤、洗浄剤、殺菌剤、伝熱剤のいずれかとして用いることができる。

本発明によれば、第１の流体（例えば、水）に対して、第２の流体（例えば、空気）が、管体の吸入口から吸入されて混じり合わされ、流体特性変化が現れることになる。つまり、例えば、ウルトラファインバブルを直接的に発生しながら、マイクロバブルを多量に発生することになる。従って、マイクロバブルの作用とあわせて、ウルトラファインバブルの作用も実現できる。更には、第２の流体（例えば、オゾン）が、管体の吸入口から吸入されて、第１の流体（例えば、水）に混じり合わされ、オゾンファインバブル水を簡単に作ることができる。同様に、第２の流体（例えば、酸素、水素、或いは二酸化炭素）が、管体の吸入口から吸入されて、第１の流体（例えば、水）に混じり合わされ、酸素ファインバブル水、水素ファインバブル水、或いは二酸化炭素ファインバブル水を簡単に作ることができる。そのほか、第１の流体（例えば、海水、油、アルコール、薬液のいずれか）と第２の流体（例えば、窒素、アルゴン、ヘリウム、アンモニア、二酸化炭素、塩素、塩化水素、炭化水素ガス、天然ガスのいずれか）とを、混合したり、攪拌・拡散或いはせん断したりすることを、簡単に実現できる。

以下の詳細な記述が以下の図面と合わせて考慮されると、本発明のより深い理解が得られる。これらの図面は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の流体特性変化装置を用いる利用装置を示す図である。 本発明の流体特性変化装置の第１実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第１実施形態に係る流体供給管の断面斜視図である。 第１実施形態に係る流体供給管の断面正面図である。 第１実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体の正面図である。 第１実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体の斜視図である。 第１実施形態に係る流体供給管に用いられる内部構造体の複数の螺旋流路と、複数の円環流路の交点に多数の多数の突起が形成されることを示す図である。 第１実施形態に係る流体供給管の第１の変形例の内部を透視した外観斜視図である。 第１実施形態に係る流体供給管の第１の変形例に用いられる２つの内部構造体の正面図である。 第１実施形態に係る流体供給管の第２の変形例の内部を透視した外観斜視図である。 第１実施形態に係る流体供給管の第２の変形例に用いられる２つの内部構造体の正面図である。 本発明の流体特性変化装置の第２実施形態に係る流体供給管の管体の分解斜視図である。 第２実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第２実施形態に係る流体供給管の断面斜視図である。 本発明の流体特性変化装置の第３実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管の断面斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体とその間に設けられた羽根体の斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体とその間に設けられた羽根体の正面図である。 第３実施形態に係る流体供給管に用いられる羽根体とそれを支持する軸体等の分解斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管に用いられる羽根体とそれを支持する軸体等の組立斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管の変形例の外観斜視図である。 第３実施形態に係る流体供給管の変形例の断面斜視図である。 本発明の流体特性変化装置の第４実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第４実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体とその間に設けられた羽根体の斜視図である。 第４実施形態に係る流体供給管に用いられる羽根体とそれを支持する軸体等の正面図である。 第４実施形態に係る流体供給管に用いられる２つの内部構造体とその間に設けられた羽根体の断面正面図である。 本発明の流体特性変化装置の第５実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第５実施形態に係る流体供給管の分解斜視図である。 第５実施形態に係る流体供給管の断面正面図である。 本発明の流体特性変化装置の第６実施形態に係る流体供給管の内部を透視した外観斜視図である。 第６実施形態に係る流体供給管の分解斜視図である。 第６実施形態に係る流体供給管の断面正面図である。

以下、本発明の流体特性変化装置Ｓを用いた利用装置を示す。１は、流体（第１の流体）を溜めるタンク（水槽）である。このタンク１の流体は、ポンプ２によって吸い上げられ、配管を通り流体特性変化装置Ｓに与えられる。流体特性変化装置Ｓには、第１の流体が供給されるほかに、第２の流体が吸入され、流体特性変化がなされたうえで、バルブ３を経由して対象機器４に供給される。つまり、第２の流体は、流体発生装置から配管等の供給手段を経て供給され（必要に応じて、第２の流体についてもタンクからポンプなどによって強制的に流体特性変化装置Ｓに供給されるようにしてもよい）、流体特性変化装置Ｓにおいて吸入されて、第１の流体に混じり合わされ、流体特性変化が現れることになる。第２の流体が空気の場合は、外気を取り込むだけでよいので、そのような特別の装置は必要ない。例えば、第１の流体を水として、第２の流体を空気とした場合、流体特性変化装置Ｓにてウルトラファインバブル（バブルの内部は主に気化した水）を直接的に発生しながら、空気を攪拌・拡散あるいはせん断等して、バブル内部に主に空気を含むマイクロバブル（その一部はウルトラファインバブルになる可能性もある）をも多量に発生することになる。従って、マイクロバブルの作用とあわせて、ウルトラファインバブルの作用も実現できる。また、流体特性変化装置Ｓは、２つの流体（液体どうし、液体と気体、気体どうし、或いは気液混合流体どうし）を混合したり、攪拌・拡散或いはせん断したりする。

タンク１の第１の流体の状態（水温など）を検知するセンサ５や、流体特性変化装置Ｓを通過する流体の状態（流量、圧力など）をセンサ６の出力に基づいて制御装置７がバルブ３の開閉制御を行い、その制御状態を表示盤８にてオペレータに明示する。そして、バルブ３を経由した流体は対象機器４に供給される。対象機器４で、供給流体が消費される場合を除き循環利用する場合は、使用された流体は濾過器９（場合によっては、チラー（Ｃｈｉｌｌｅｒ））などを経由して異物や不純物を濾過した上（場合によっては温度を元に戻した上）でタンク１に戻る。

本発明の流体特性変化装置Ｓからの流体は、各種の利用装置に用いられる。例えば、利用装置は、工作機械であって、ワークや砥石やドリルなどの刃物に、ノズルから流体特性変化装置Ｓからの流体を吐出して工作部分を冷却する。あるいは、利用装置を、工場の生産ライン（特に精密機器）の洗浄システムとすることができる。このように、流体特性変化装置Ｓからの供給流体は、対象機器４において、冷却剤や洗浄剤として機能する。つまり、ファインバブルを含む液体は、流体の表面張力を下げ浸透性が向上することによって、流体が細部にまで行き渡ることで冷却効果や洗浄能力を上げる。後述するキャビテーション現象で液中の気圧が飽和蒸気圧以下になると、液体が水の場合は水蒸気による泡が発生する。この泡は負圧でできており、当然、圧力の高いところで消滅し、その際に大きな衝撃が発生する。この衝撃を洗浄に活用して、洗浄能力を高める。同様に、利用装置をビンや容器、機材の洗浄装置とすることもできる。さらには、タンク１からの水に第２の流体としてオゾンを混合し、流体特性変化装置Ｓにてオゾンファインバブル水に特性変化して、対象機器４において目的とするプロダクトにオゾンバブル水を吐出する。このようにすれば、脱臭・脱色・殺菌効果が得られる。オゾンは酸素分子へ分解され、その過程でＯＨラジカルなどが生成されることで、殺菌性能が上がる。従って、流体特性変化装置Ｓからの供給流体は、例えば、殺菌剤として用いられる。

更に、対象機器４を含む利用装置としては、家庭内の洗面・風呂・洗濯・洗浄等の流体システムなどがあり、洗浄効果が期待される。この場合は、タンク１は不要で、水道管から供給される水道水（第１の流体）を直接、流体特性変化装置Ｓを通過させる（第２の流体は、空気である）ことで実現できる。同様に、工場やオフイス、店舗でも水道水を直接利用する流体システムに適用できる。あるいは、タンク１からの水に第２の流体として酸素を混合し、流体特性変化装置Ｓにて酸素ファインバブル水に特性変化し、農業、水産分野あるいはその他の分野の水処理のための流体システムに適用できる。ファインバブルを含んだ液体は、植物や魚などの生物に吸収されて、成長の速度を加速することができる。また、食材、例えば米や農作物、鮮魚などの洗浄にも用いられる。更には、地下水や井戸水、汚染水の浄化など水処理システムに適用できる。タンク１からの水に第２の流体として水素、二酸化炭素、その他の気体を混合し、流体特性変化装置Ｓにて水素ファインバブル水、二酸化炭素ファインバブル水、その他の特性を持つファインバブル水に特性変化させて、各種用途に用いることができる。

また、対象機器４を含む利用装置としては、各種機器の発する熱を熱交換する流体システムに適用でき、流体特性変化装置Ｓからの流体をかかる熱交換器に供給し、冷却或いは加熱することも実現できる。流体特性変化装置Ｓからの流体（ファインバブルを含み、温度変化の効果が期待される）を対象機器４内の熱交換器内のパイプに通す。対象機器４において、熱交換器を経た流体は、図示しないチラーにて、本来の温度に戻して、タンク１に循環供給される。このようにして、対象機器４に供給される流体が、対象機器の冷却或いは加熱を実現する伝熱剤として機能する。

特定の流体を消費する（流体を循環使用しない）流体システムであれば、タンク１に適宜、当該流体を補給しながら利用することになる。そのような対象機器は、種々の製造・生産ラインであり、種々の物品（食品、薬品、エマルジョン燃料など）の製造や生産に流体特性変化装置Ｓからの流体を利用することができる。

本発明において、流体特性変化装置Ｓには、供給流体の特性を変化させる１乃至複数の内部構造体が含まれるが、これは上述した特許文献１～５に開示のもののいずれか或いはそれ以外のタイプのものを用いることができる。この内部構造体は、流体にファインバブル（マイクロバブルやウルトラファインバブル）を発生するものや、流体を撹拌・拡散あるいはせん断して、流体の特性を変更する装置で、流体の分子間の連結構造に変化をもたらすと考えられる構造体も含む。

（第１実施形態）
図２は、本発明の流体特性変化装置Ｓの第１実施形態に係る流体供給管１０の側面透視図であり、本第１実施形態では、２つの内部構造体２０、３０を内設する管体４０を有する。図３は、流体供給管１０の断面斜視図であり、図４は断面正面図であり、図５は、流体供給管に含まれる２つの内部構造体２０、３０の外観正面図であり、図６は、内部構造体２０、３０の外観斜視図である。

管体４０の上流側（図面左側）と下流側（図面右側）には、夫々、所定内径の円筒形の中空部分（後述する上流側円筒形空間４７と下流側円筒形空間４８）があり、この左右の中空部分をつなぐ中央部分の内面（内壁）には、テーパー４１、４２が形成されて、より小さい内径の短い円筒形の流路４３につながる。このように管体４０の内部空間は、中央で細くくびれた形状（中央の細い流路４３の部分を絞り部ともいう）をしている。つまり、この形状は、ベンチュリー管（Ｖｅｎｔｕｒｉ ｔｕｂｅ）に類似する。ベンチュリー管は、その中央部の流体の流れを絞ることによって、流速を増加させて、上流部および下流部の低速部にくらべて低い圧力を発生させる機器である。細い円筒形の流路４３の中央部には、第２の流体が外部から吸入される吸入口を有する細い径の吸入管４４が連結形成されている。この吸入管４４の内径は、流路４３の内径に比べてさらに小さい（数分の一以下）。また、吸入管４４の内面も、下流（図面下側）にいくにつれて若干細くなるテーパー形状をとっている。管体４０の上流側から第１の流体が供給され、吸入管４４から第２の流体が吸入され、両者混合されながら、下流に向かい放出されることになる。ところで、くびれの部分（流路４３）が細いため、流速が早くなり圧力が低くなって（後述するベルヌーイの定理に従う）、第２の流体が気体である場合には、くびれの部分では気泡が大きく膨らむが、くびれの通過の後流路が大きくなる結果、流速は遅くなり圧力は高くなる。従って、気泡は押し潰されてマイクロバブル化する。

管体４０の上流側および下流側の外表面には、夫々他の配管と接続するための雄ねじ４０ａ、４０ｂが形成されている。管体４０には、このほかに、必要に応じて内部構造体２０、３０を所定位置に固定するための位置決め部材等を内設してもよい。そして、管体４０の構造は、その利用の目的や用途に応じて種々変形でき、また、その材質は、例えば、スチールのような金属、又はプラスチック等を選択することができる。

２つの内部構造体２０、３０は、それぞれ、図示の通り、管体４０の上流側円筒形空間４７と下流側円筒形空間４８とに配置され固定される。本実施形態において内部構造体２０及び内部構造体３０の外表面の最大径は、管体４０の上流側円筒形空間４７と下流側円筒形空間４８の内径とほとんど同じである。従って、内部構造体２０、３０を管体４０に対して上流側と下流側とからそれぞれ配置して固定した場合は内部構造体２０、３０の最大径の部分は隙間がない。内部構造体２０、３０は、例えば、スチールのような金属やプラスチックから成る円柱部材を切削や研削等により加工する方法或いはプラスチックを成型する方法等によって形成される。

内部構造体２０は、図３乃至図６に示す通り、円錐形の流体拡散をする拡散部分２２と、渦巻流を発生する渦巻発生部分２４と、多数の突起部が設けられている流動特性付与部分２６と、流体を円筒形の流路の中心部分に誘導する円錐台形（あるいは截頭円錐形）の誘導部分２８を備える。なお、この拡散部分２２の形状は、各種の錐体形や錐台形或いはドーム形であってもよく、誘導部分２８の形状も、各種の錐体形や錐台形或いはドーム形であってもよい。内部構造体３０は、円錐台形（あるいは截頭円錐形）の流体拡散をする拡散部分３２と、多数の突起部が設けられている流動特性付与部分３６と、流体を円筒形の流路の中心部分に誘導するドーム形の誘導部分３８を備える。なお、この拡散部分３２の形状も、各種の錐体形や錐台形或いはドーム形であってもよく、誘導部分３８の形状も、各種の錐体形や錐台形或いはドーム形であってもよい。

内部構造体２０の拡散部分２２は上記円柱部材の一端部を円錐の形態に加工（例えば、スピニング）することで形成されることができる。拡散部分２２は流入口を経て流入される第１の流体を管の中心部から外側へ、即ち、半径方向へ拡散させる。

渦巻発生部分２４は、上記円柱部材の一部を加工して形成されたものであり、図５、図６に示されたように、断面が円形である軸部分と、４個の螺旋状に形成された翼とからなる。図５を参照すれば、本実施形態において、渦巻発生部分２４の長さ（流体の流れていく方向（図面の左手から右手の方向）の長さであって、以下同じである）は拡散部分２２の長さよりは長くて、流動特性付与部分２６の長さよりは短いことが理解される。また、流体拡散部分２２の断面積が最大である部分の半径は渦巻発生部分２４の半径（渦巻発生部分２４の軸部分の中心から翼の先端までの距離）より小さい。渦巻発生部２４の翼の各々は、その先端が軸部分の円周方向に互いに９０°ずつずらされ、軸部分の一端から他端まで外周面に所定の間隔をあけて反時計まわりに螺旋状に形成されている。本実施形態では翼の個数を４個にしたが、３個ほかの個数でもよく、このような実施形態に限定されない。また、渦巻発生部分２４の翼の形態は、拡散部分２２を過ぎながら拡散されて渦巻発生部分２４に進入した流体が、各翼の間を通過する間に渦巻流（本実施形態では反時計回りであるが、逆回りの時計回りでもよい）を起こすことができる形態であれば特に制限されない。本実施形態では、渦巻発生部分２４は、内部構造体２０を管体４０の上流側円筒形空間４７に収納し、固定したときに、管体４０の内周面（内壁面）に近接する程度の外径を有する。

流動特性付与部分２６は、円柱部材の下流側、即ち、拡散部分２２及び渦巻発生部分２４を形成した後の下流側部分を加工して形成する。本実施形態では、渦巻発生部分２４と流動特性付与部分２６との間には連結部分２５が存在する。この場合、渦巻発生部分２４の直径は流動特性付与部分２６の直径と同一であるので、連結部分２５は同一の直径をもつが、渦巻発生部分２４の軸部の直径が小さく、流動特性付与部分２６の軸部の直径が大きい場合は、テーパーをつければよい。

図６に示されたように、流動特性付与部分２６の円形の断面を有する軸部分の外周面に多数の突起部（凸部）が網状に形成されている。突起部を外周面から見ると（平面的に見た場合）ほぼ菱形形状となっている。それぞれの突起部は、軸部分の外周面（突起部の底面と同じ面）から外側へ向かって突出するように、例えば、円柱部材を切削加工、研削加工、旋削加工、エンドミル加工を単独または組み合わせて遂行することによって形成できる。より具体的に説明するならば、それぞれの突起部の形成方法は、例えば、図７に図示されたように、円柱部材の長さ方向に対して９０度の方向に一定の間隔を持つ複数のライン５１と、上記長さ方向に対して所定の角度（例えば、６０度）を持つ一定の間隔のライン５２を交差させ、ライン５１とライン５１との間を一回ずつ飛ばして切削すると共に、傾いたライン５２とライン５２との間を一回ずつ飛ばして切削する。このようにして、軸部分の外周面から突出する外周面がほぼ菱形の複数の突起部が上下（円周方向）、左右（軸部分の長さ方向）に一つずつ飛ばして規則的に形成される。従って、複数（図５、図６では８本）の螺旋流路（反時計回り）と、複数（図５、図６では、９本）の円環流路が円柱部材に形成され、その交差流路によって、複数の突起部が網状に形成されることになる。この螺旋流路と円環流路の本数は適宜変更できる。そして、本実施形態では、流動特性付与部分２６は、内部構造体２０を管体４０の上流側円筒形空間４７に収納し、固定したとき、管体４０の内周面（内壁）に近接する程度の外径を有する。なお、図７に従えば、反時計回りの旋回流となるが、渦巻発生部分２４で発生する渦巻流を時計回りにした場合には、図７に示すライン５２の傾きを変化して、例えば１２０度の角度の流路とし、時計回りの旋回流となるようにする。

更に、内部構造体２０の下流側の末端の部分を円錐台形（截頭円錐形）に加工して誘導部分２８を形成する。流体は、誘導部分２８によって流路の中心に向かって誘導される。その後、流体はテーパー部４１を過ぎて管体４０の円筒形の流路４３に供給される。

一方、内部構造体３０の拡散部分３２は円柱部材の一端部を円錐台形（截頭円錐形）の形態に加工（例えば、スピニング）することで形成されることができる。円柱部材の下流の流動特性付与部分３６は、内部構造体２０の流動特性付与部分２６と同様の構成をとるもので、その説明は省略する。流動特性付与部分３６は、内部構造体３０を管体４０の下流側円筒形空間４８に収納し、固定したとき、管体４０の内周面（内壁）に近接する程度の外径を有する。更に下流側の円柱部材の末端の部分をドーム形に加工して誘導部分３８を形成する。流体は、誘導部分３８によって流路の中心に向かって誘導される。そして、誘導部分３８を過ぎた流体は、管体４０の下流に流出することになる。

次に、流体が流体供給管１０を通過する間の流動について説明する。インペラ（羽根車）が右折又は左折する（時計回り又は反時計回りに回転する）ポンプ２によってタンク１から吸い上げられた第１の流体は、配管を経て流体供給管１０の流入口（管体４０の雄ねじ４０ａが形成された側）に供給される。そして、流体は、管体４０の上流側円筒形空間４７に内設された内部構造体２０の拡散部分２２にぶつかり、管体４０の中心から外側に向かって、即ち、半径方向へ拡散される。拡散部分２２は流入された流体が効果的に渦巻発生部分２４に進入するように流体を誘導する作用を行う。拡散された流体は渦巻発生部分２４の反時計方向に螺旋状に形成された４個の翼の間を通過して行く。流体は渦巻発生部分２４の各翼によって強烈な渦巻流になって、連結部分２５を過ぎて流動特性付与部分２６に送られる。

そして、流体は流動特性付与部分２６の軸部分の外周面に規則的に形成された複数の突起部の間を通る。これらの複数の突起部は複数の狭い流路を形成する。図７にて説明したように、ライン５２で規定される流路は、軸部分に、例えば８本形成（軸部分の円周について４５度間隔となる）されている螺旋流路となり、ライン５１で規定される流路は、例えば軸部分に、９本形成されている円環の閉流路となる。そして、この２系統の流路は軸体上で交差する交差流路となる。この場合、上流の渦巻発生部分２４からたとえば、反時計周りの渦巻流として流体が供給されるため、ライン５２とライン５２とで規定される螺旋流路に流れる流体の勢い（速度）が、ライン５１とライン５１とで規定される円環の閉流路に流れる流体の勢い（速度）に比べて大となる。そして、狭い交差流路を上流から下流に流れる中で、流体は衝突を繰り返す。そして、このような流路を経由することで、流体の撹拌・拡散或いはせん断を誘発する。

また、内部構造体２０は、流体が、断面積が大きい上流（渦巻発生部分２４）から断面積が小さい下流（流動特性付与部分２６の複数の突起部の間に形成された交差流路）へ流れる構造を有する。この構造は以下に説明するように流体の圧力を変化させる。流体に外部エネルギーが加えられない状態での圧力、速度、及び位置エネルギーの関係は次のようなベルヌーイ方程式（Ｂｅｒｎｏｕｌｌｉ’ｓ ｅｑｕａｔｉｏｎ）として表される。

ここで、Ｐは流線内の一点での圧力、つまり、静圧又は静圧力、ρは流体の密度、Ｖはその点での流動の速度、ｇは重力加速度、ｈは基準面に対するその点の高さ、Ｋは定数である。上記方程式として表現されるベルヌーイ定理は、エネルギー保存法則を流体に適用したものであり、第１項は、圧力のエネルギー（静圧）、第２項は運動エネルギー（動圧）、第３項は位置エネルギーに相当し、流れる流体に対して流線上ですべての形態のエネルギーの合計はいつも一定であるということを説明する。ベルヌーイ定理によると、断面積が大きい上流では、流体の速度が遅くて静圧は高い。これに対して、断面積が小さい下流では、流体の速度が速くなり静圧は低くなる。

流体が液体である場合、気圧が下がると沸点が下がるので、ボイル・シャルルの法則（Ｂｏｙｌｅ－Ｃｈａｒｌｅｓ’ｌａｗ）に従って、低くなった静圧が液体の飽和蒸気圧に到達すると液体の気化が始まる。このようにほぼ同一の温度において静圧Ｐがきわめて短い時間内に飽和蒸気圧Ｐｖより低くなって（水の場合、３０００－４０００Ｐａ）液体が急激に気化する現象をキャビテーション（ｃａｖｉｔａｔｉｏｎ）と称する。流体供給管１０の内部構造はこのようなキャビテーション現象を誘発する。キャビテーション現象によって液体のうちに存在する１００ミクロン以下の微小な気泡核を核として液体が沸騰したり溶存気体の遊離によって小さい気泡が多数生じたりする。すなわち、流体が流動特性付与部分２６を通過する過程で多数のマイクロバブルやウルトラファインバブルを含むファインバブル（微細気泡）が発生する。

また、流体が、水の場合、１つの水分子が他の４個の水分子と水素結合を形成するが、この水素結合ネットワークを破壊することは容易ではない。そのために、水は水素結合を形成しない他の液体に比べて沸点や融点が非常に高く、高い粘度を示す。水の沸点が高い性質は優秀な冷却効果をもたらすので、加工装置分野あるいは工作機械分野では、冷却水として頻繁に用いられるが、水分子の大きさが大きくて加工箇所への浸透性や潤滑性は良くないという問題がある。そこで、通常は水でない特殊な潤滑油（例えば、切削油）を単独に、または、水と混合して用いる場合も多い。ところで、流体供給管１０を用いれば、上記したキャビテーション現象によって水の気化が起き、その結果、水の水素結合ネットワークが破壊されると考えられる。また、気化によって発生するファインバブルは流体（水）の浸透性及び潤滑性を向上させる。浸透性の向上は結果的に冷却効率を増加させる。

流動特性付与部分２６を通過した流体は、下流側に設けられた円錐台形の誘導部分２８によって管体４０の中心に向かって誘導される。そして、流体はテーパー部４１を過ぎて円筒形の細い流路４３を通過する。このとき、流路４３は、上流側のテーパー部４１と下流側のテーパー部４２によって、細くくびれた形の絞り部となって、第１の流体の静圧は下がり、その差圧により吸入管４４から、第２の流体を吸入（吸引）することになる。次に、テーパー部４２を経て流れは再度低速になり、第２の流体が気体の場合、第１の流体に含まれる第２の流体から成る大きな気泡は、急激な加圧を受け、分裂して微細化される（主としてマイクロバブル化がなされる）。

テーパー部４２を経由した流体（第１の流体と第２の流体の混合流体）は、上流からの反時計回りの螺旋流の流れを保ちながら、管体４０の下流側円筒形空間４８に内設された内部構造体３０の拡散部分３２にぶつかり、管体４０の中心から外側に向かって、即ち、半径方向へ拡散され、流動特性付与部分３６に送られる。そして、流体は流動特性付与部分３６の軸部分の外周面に規則的に形成された複数の突起部の間を通る。この動作は、既に上流側の内部構造体２０に関して述べたものと同様の動作となるので、その説明を省略する。このようにして、第１の流体と第２の流体の混合流体について、微細気泡（マイクロバブルやウルトラファインバブル）の発生とともに、２つの混合流体の撹拌・拡散或いはせん断を誘発する。第１の流体を液体（例えば水）とし、第２の流体を気体（例えば空気）とした場合、発生する微細気泡として、その内部は第１の流体の流体が気化したものと、第２の流体が閉じ込められたものとの双方と考えることができる。

このように、第１の流体（例えば水）に第２の流体（例えば空気）が吸入（吸引）されて混合され、更に、撹拌・拡散或いはせん断され、あるいは、微細気泡が発生した流体が、流体供給管１０から流出される。この流体は、冷却剤、洗浄剤、殺菌剤、伝熱剤として作用する。従って、図１の対象機器４では、流体のそのような効果を利用することができる。

なお、第１の実施形態では、内部構造体２０、３０を第３図乃至第６図に示すものとしたが、その形状は、これに限らず、例えば、少なくとも流体特性付与部分２６、３６を有するものであればよい。また、流体特性付与部分２６、３６は、軸部材の外周面に多数の突出部が配列され、流体が繰り返し衝突を起こし、流体を撹拌・拡散或いはせん断する流路（或いは交差流路）が設けられておればよく、その形状も、突出部の形状も、平面上で見たときにほぼ菱形となるものに限られるものではない。平面で見たときの形状は、三角形であってもよく、その他の多角形であってもよい。内部構造体の形状は、特許文献３のように、角形の軸体上に複数の突出部が設けられているものでもよい。特許文献４のようにエーロフォイル形（翼形）であってもよい。また、内部構造体は、特許文献５のように、シャフトにより、ノッチ（切り欠き）が形成された円盤状要素を複数（多数）つないだものでもよい。また、管体４０に内設される内部構造体の個数も２個に限定されず、３個以上であってもよい。そして、特定の一つの内部構造体の内設される上流側或いは下流側に、第２の流体が吸入される吸入口が管体４０に形成されておればよい。このような、変更は、以下に述べる他の実施形態や変形例においても同様に適用可能である。

（第１実施形態の第１の変形例）
次に、第１実施形態の第１の変形例に係る流体供給管１０Ａにつき説明する。図８は、第１の変形例の内部を透視した外観斜視図であり、図９は、第１の変形例に用いられる２つの内部構造体２０Ａ、３０Ａ の正面図である。この変形例にあっては、上流側の内部構造体２０Ａの円柱部材の径、つまり内部構造体２０Ａの軸径及び外周面の径が、下流側の内部構造体３０Ａの円柱部材の径、つまり内部構造体３０Ａの軸径及び外周面径よりも夫々細くなっており、それに合わせて、管体４０Ａの下流側円筒形空間は、上流側円筒形空間に比べて径が大きくなっている。その他の構成は、第１の実施形態の流体供給管１０と同じであるので、説明を省略する。この構成によれば、流体供給管１０Ａの内部空間（上流側円筒形空間、下流に行くほど細くなるテーパー部分、絞り部に相当する流路、下流に行くほど広がるテーパー部、下流側円筒形空間で形成される）がベンチュリー管の構成に更に似てくるため、マイクロバブルを発生するにはより効果的である。

（第１実施形態の第２の変形例）
次に、第１実施形態の第２の変形例に係る流体供給管１０Ｂにつき説明する。図１０は、第２の変形例の内部を透視した外観斜視図であり、図１１は、第２の変形例に用いられる２つの内部構造体２０Ｂ、３０Ｂ の正面図である。この変形例にあっては、上流側の内部構造体２０Ｂの長さ（円環閉流路の数が９本）が、下流側の内部構造体３０Ｂの円柱部材の長さ（円環閉流路の数が１２本）よりも短くなっており、それに合わせて、管体４０Ｂの下流側円筒形空間は、上流側円筒形空間に比べて長くなっている。その他の構成は、第１の実施形態の流体供給管１０と同じであるので、説明を省略する。この構成によれば、流体供給管１０Ｂの内部空間（上流側円筒形空間、下流に行くほど細くなるテーパー部分、絞り部に相当する流路、下流に行くほど広がるテーパー部、下流側円筒形空間で形成される）がベンチュリー管の構成に更に似てくるため、マイクロバブルを発生するにはより効果的である。

（第２実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第２実施形態について説明する。図１２は、第２実施形態の流体供給管２００の管体２４０の分解斜視図であり、図１３は、流体供給管２００の内部を透視した外観斜視図、図１４は、流体供給管２００の断面斜視図である。図示するように、管体２４０は、上流、中流、下流の３つの部分２４０－１、２４０－２、２４０－３に分割されており、その内部に配置される内部構造体２０、３０は第１実施形態と同様である。上流の部分２４０－１と中流の部分２４０－２の間には、流体が外部に漏れることを防ぐために、シール部材である、例えばＯ（オウ）リングから成るパッキン２４０－１ｐが、中流の部分２４０－２と下流の部分２４０－３の間には、流体が外部に漏れることを防ぐために、シール部材である、同様なパッキン２４０－２ｐが挟まれることになる。そして、内部構造体２０は、主として、上流の部分２４０－１に収納され、内部構造体３０は、主として下流の部分２４０－３に収納される。上流側円筒形空間２４７は、上流の部分２４０－１と中流の部分２４０－２とで、下流側円筒形空間２４８は、中流の部分２４０－２と下流の部分２４０－３とで形成される。そして、中流の部分２４０－２に、第２の流体を吸入する吸入管２４４や、テーパー部２４１、細い流路２４３、テーパー部２４２が設けられているが、これらの構成および機能は、第１実施形態と同様であるので、説明を省略する。

管体２４０の部分２４０－１の上流側端部には、雄ねじ２４０－１ａが形成され、上流側蓋体２５１の雌ねじ２５１ｂと対応して、螺合により結合する。部分２４０－１の下流側端部には、雄ねじ２４０－１ｂが形成され、中流の部分２４０－２の雌ねじ２４０－２ａと対応して、螺合により結合する。部分２４０－２の下流側端部には、雌ねじ２４０－２ｂが形成され、下流の部分２４０－３の雄ねじ２４０－３ａと対応して、螺合により結合する。この際、パッキン２４０－１ｐ及び２４０－２ｐは、夫々上流の部分２４０－１、下流の部分２４０－３に設けられた雄ねじ２４０－１ｂ、２４０－３ａの終端部に位置して、流体が外部に漏れることを防ぐ。部分２４０－３の下流側端部には、雄ねじ２４０－３ｂが形成され、下流側蓋体２５２の雌ねじ２５２ａと対応して、螺合により結合する。このように、３つの部分２４０－１～２４０－３は結合され、上流側の蓋体２５１と下流側の２５２とによって、管状の流体供給管２００となる。そして、その上流側配管と蓋体２５１の上流側の雌ねじ２５１ａと結合し、下流側配管と蓋体２５２の下流側の雌ねじ２５２ｂと結合する。このように、管体２４０が３分割されたことによって、上流側円筒形空間２４７に内部構造体２０を内設し、下流側円筒形空間２４８に内部構造体３０を内設する組立作業が容易になる。勿論、管体の分割の仕方は、３分割に限られるものでなく、上流側と下流側の２分割でも、その他の分割の態様でもよい。これらの分割の態様は、他の実施形態や変形例においても適用可能である。また、シール部材であるパッキン２４０－１ｐ、２４０－２ｐは、Ｏリングでなくともよい。また、図１２に示した箇所以外、例えば図１３の蓋体２５１、２５２についてのシール部材を設けるようにしてもよい。このようなシール部材の使用は、他の実施形態やその変形例においても同様である。

（第３実施形態)
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第３実施形態について説明する。図１５は、本発明の流体特性変化装置Ｓの第３実施形態に係る流体供給管３００の内部を透視した外観斜視図であり、図１６は、流体供給管３００の断面斜視図、図１７は、流体供給管３００に用いられる２つの内部構造体３２０、３３０とその間に設けられた羽根体３８０の斜視図である。図１８は、２つの内部構造体３２０、３３０とその間に設けられた羽根体３８０の正面図、図１９は、羽根体３８０とそれを支持する軸体３８１等の分解斜視図であり、図２０はその組立斜視図である。

本流体供給管３００は、第１実施形態の管体４０と同様の管体３４０と、第２実施形態の上流側、下流側の蓋体２５１、２５２同様の蓋体３５１、３５２を有する。そして、その内部には、第１実施形態の２つの内部構造体２０、３０に対応する内部構造体３２０、３３０を有する。従って、これらの構成、機能はすでに説明したものと同様になるので、詳細な説明は省略する。第１実施形態との相違点は、上流側の内部構造体３２０と下流側の内部構造体３３０を連結する円柱形の軸体３８１があって、その中心位置に回動可能な羽根体３８０が設けられることである。図１９に示す通り、この軸体３８１の上流側端部、下流側端部にはそれぞれ雄ねじ３８１ａ、３８１ｂが形成されていて、内部構造体３２０の円錐台形の誘導部分３２８の中心部に形成された雌ねじ、内部構造体３３０の円錐台形の拡散部分３３２の中心部に形成された雌ねじと夫々螺合により結合できる。勿論、この雄ねじ３８１ａと雄ねじ３８１ｂとを双方形成する必要は必ずしもなく、一方側だけに雄ねじを形成する、或いは双方とも先端を丸くして内部構造体３２０の円錐台形の誘導部分３２８の中心部に形成された丸穴や、内部構造体３３０の円錐台形の拡散部分３３２の中心部に形成された丸穴に差し込むことで嵌合により結合するようにしてもよい。

そして、軸体３８１の中心部上流側には、溝（雌ねじ）３８１ｃが、中心部下流側には、溝（雌ねじ）３８１ｄが形成され、この溝３８１ｃと３８１ｄの間に羽根体３８０がとめ輪（例えば、Ｅリング又はスナップリングＥ型）３８２ａ、３８２ｂにて、挟まれて回動可能に固定される。羽根体３８０は図示する通り、５枚の羽根を持つが、この枚数や形状は図示するものに限られるものではない。そして、図２０のように、止め輪３８２ａと３８２ｂとに挟まれ矜持される羽根体３８０は、軸体３８１を回転の中心として、回転運動することになる（反時計回りの流体が上流から来るため、反時計回りの回転となる）。図１６を参照すれば理解されるとおり、この羽根体３８０は、テーパー部３４１とテーパー部３４２との間にある細い円筒形の流路３４３に位置することになる。なお、この羽根体３８０等の組立は、例えば、上流側の内部構造体３２０の誘導部分３２８の中心部に軸体３８１をねじ込み、或いは、はめ込み、止め輪３８２ａと３８２ｂとで、羽根体３８０を回動可能に固定したうえで、上流側円筒形空間３４７に内設固定する。そのうえで、下流側から、下流側円筒形空間３４８に内部構造体３３０を挿入し、その拡散部分３３２の中心部に形成された雌ねじを、軸体３８１の雄ねじ３８１ｂに螺合させる、あるいは、その拡散部分３３２の中心部に形成された丸穴に、軸体３８１の先端を嵌め込み連結固定する。なお、この内部構造体３２０と軸体３８１と内部構造体３３０との連結により、管体３４０に対する２つの内部構造体３２０、３３０の内設固定もできる。

その結果、本実施形態の流体供給管３００にあっては、上流から流体が流れてくると、その半時計回りの螺旋流によって、羽根体３８０は、半時計回りに回転運動することになり、ちょうどその位置の（図１５、図１６の図面上部の）吸入管３４４からの第２の流体に対する吸入力（吸引力）が増加する。つまり、第２の流体の吸入を付勢することになる。また、羽根体３８１は、半時計回りに回転運動することによって、蓋体３５１の流入口を経由して供給される第１の流体と、吸入管３４４の吸入口を経由して吸入される第２の流体との混合、拡散・攪拌、或いはせん断が促進されることになる。

（第３実施形態の変形例）
図２１は、第３実施形態の変形例に係る流体供給管３００Ａの外観斜視図であり、図２２は、その断面斜視図である。本変形例は、第３実施形態で説明した構成と同様の構成をとるが、その相違点は、管体３４０の吸入管３４４の吸入口に対して、流体の噴出を防ぐため吸入調整弁（または逆止弁）を取付けたところにある。その他の構成は同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。このような吸入調整弁（または逆止弁）は、第２の流体（例えば、空気）が流入する吸入管３４４の吸入口から、第１の流体（例えば、水）が噴出することを避けることを可能とする。具体的には、吸入調整弁（または逆止弁）として、例えば、スピードコントローラ３９０を吸入管３４４の吸入口に取り付ける。このスピードコントローラ３９０内部には、例えばリップパッキン（チェック弁）３９２によって、一方向のみの流量調整ができる。従って、その吸入口３９１からの第２の流体（例えば空気）は吸入管３４４の吸入口方向へ自由流として流れていくが、第１の流体（例えば水）が吸入管３４４の吸入口方向に流れようとしても、制御流となって圧力がかかりパッキンが開き、シールリップの張力を利用して密封を行う。このような構成によって、第２の流体は、管体３４０に吸入されていくが、第１の流体が吸入口３４４を経由し、吸入口３９１から誤噴出するといった事態は避けられることになる。なお、吸入調整弁（逆止弁）としては各種構成のものを採用できる。なお、この流体の吸入調整弁については、他の実施形態やその変形例においても採用できることは、言うまでもない。

（第４実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第４実施形態について説明する。図２３は、本発明の流体特性変化装置Ｓの第４実施形態に係る流体供給管４００の内部を透視した外観斜視図であり、図２４は、流体供給管４００に用いられる２つの内部構造体４２０、４３０とその間に設けられた羽根体４８０の斜視図であり、図２５はその正面図、図２６は、流体供給管４００の組立断面正面図である。

本流体供給管４００において、第３実施形態の管体３４０、内部構造体３２０、３３０等と対応する管体４４０、内部構造体４２０、４３０等を有し、その構成、機能は同様になるので、詳細な説明は省略する。第３実施形態との相違点は、第３実施形態では羽根体３８０が１個であったのに対して、本実施形態の羽根体４８０は、羽根体４８０－１～４８０－３の３個になっていることである。具体的には、上流側の内部構造体４２０と下流側の内部構造体４３０を連結する円柱形の軸体４８１の中心位置に回動可能な羽根体４８０－１～４８０－３が羽根体４８０として設けられる。図２６に示す通り、最上流の羽根体４８０－１は、下流に向けて細くなっていくテーパー部４４１の終端近くに配置され、真ん中の羽根体４８０－２は細い円筒形の流路４４３に位置し、最下流の羽根体４８０－３は、下流に向けて広がっていくテーパー部４４２の始端近くに位置づけられる。なお、羽根体の数は、３個に限られるものではなく、例えば２個でもよい。またその形状も図示のものに限定されるものではない。この羽根体４８０等の組立は、例えば、上流側の内部構造体４２０の誘導部分４２８の中心部に形成された雌ねじに軸体４８１の上流側端部の雄ねじをねじ込み、あるいは、４２８の中心部に形成された丸穴に軸体４８１の上流側端部の先端を嵌合し、複数の止め輪（図示せず）で、羽根体４８０－１~４８０－３を夫々回動可能に固定したうえで、上流側円筒形空間４４７に内設固定する。そのうえで、下流側から下流側円筒形空間４４８に内部構造体４３０を挿入し、その拡散部分４３２の中心部に形成された雌ねじを、軸体４８１の雄ねじに螺合させる、あるいは、拡散部分４３２の中心部に形成された丸穴に、軸体４８１の下流側端部を嵌合させることで連結固定する。

その結果、本実施形態の流体供給管４００にあっては、上流から流体が流れてくると、その半時計回りの螺旋流によって、羽根体４８０（４８０－１～４８０－３）は、半時計回りに回転運動することになる。詳細には、羽根体４８０－１は、第１の流体を攪拌する。羽根体４８０－２の回転は、ちょうどその位置の（図２４の上部の）吸入管４４４からの第２の流体に対する吸入力（吸引力）が増加させる、つまり、第２の流体の吸入を付勢することになるとともに、第１の流体との混合、拡散・攪拌などを行う。また、羽根体４８０－３は、このように混合された第１の流体と第２の流体との混合、拡散・攪拌、或いはせん断を促進することになる。なお、このような１枚乃至複数枚の羽根体を流体供給管の内部に設けることは、他の実施形態や変形例においても同様に可能である。

（第５実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第５実施形態について説明する。図２７は、第５実施形態に係る流体供給管５００の内部を透視した外観斜視図であり、図２８は、その分解斜視図、図２９は、その断面正面図である。本実施形態においては、管体５４０は、上流側の部分５４０－１と下流側の部分５４０－２とに２分割され、部分５４０－１は、上流側の配管と雌ねじ５４０－１ａにて結合され、雌ねじ５４０－１ｂにて下流側の部分５４０－２の上流端の雄ねじ５４０－２ａと螺合により連結結合され、さらに部分５４０－２は、下流の配管と雄ねじ５４０－２ｂにて結合される。そして、管体５４０の上流側の部分５４０－１の内部には、第２実施形態の中流部分２４０－２と同様な第２の流体を吸入する吸入管５４４やテーパー部５４１、細い流路５４３、テーパー部５４２が設けられており、その構成、作用は第２実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

本実施形態の流体供給管５００には、図２９に示されるとおり、単一の内部構造体５２０が、管体５４０の下流側の部分５４０－２の円筒形空間５４７に下流側から挿入することで内設される。また、内部構造体５２０は、第１実施形態の内部構造体２０と同様であるが、下流端の誘導部分５２８は、ドーム形になっている点が異なる。

本実施形態の流体供給管５００に対し、供給される第１の流体はテーパー部５４１を過ぎて円筒形の細い流路５４３を通過する。このとき、流路５４３は、上流側のテーパー部５４１と下流側のテーパー部５４２によって、細くくびれた形の絞り部となって、第１の流体の静圧は下がり、その差圧により吸入管５４４から、第２の流体を吸入（吸引）することになる。次に、テーパー部５４２を経て流れは再度低速になり、第２の流体が気体の場合、第１の流体に含まれる第２の流体から成る大きな気泡は、急激な加圧を受け、分裂して微細化される（主としてマイクロバブル化がなされる）。しかる後、第１の流体と第２の流体の混合流体は、内部構造体５２０の拡散部５２２に衝突する。この内部構造体５２０の機能或いは作用は、第１実施形態の内部構造体２０或いは３０と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、第２実施形態同様に、シール部材を設けて、上流側の部分５４０－１と下流側の部分５４０－２との連結部分から流体が漏れることの無いようにするようにしてもよい。また、第３実施形態や第４実施形態と同様に、一乃至複数枚の羽根体を上流側の部分５４０－１に設けて、吸入管５４４からの第２の流体に対する吸入力（吸引力）を増加させるようにし、第２の流体の吸入を付勢するようにしてもよく、雌ねじ５４０－１ａが設けられた流入口側から供給される第１の流体と、吸入管５４４の吸入口を経由して吸入される第２の流体との混合、拡散・攪拌、或いはせん断を促進するようにしてもよい。更に、第３実施形態の変形例と同様に、第２の流体を吸入する吸入管５４４に吸入調整弁（または逆止弁）を設けて、吸入管５４４の吸入口から、第１の流体が誤噴出することを避けることを可能とすることもできる。

（第６実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第６実施形態について説明する。図３０は、第６実施形態に係る流体供給管６００の内部を透視した外観斜視図であり、図３１は、その分解斜視図、図３２は、その断面正面図である。本実施形態においては、管体６４０は、上流側の部分６４０－１と下流側の部分６４０－２とに２分割され、部分６４０－１は、上流側の配管と雄ねじ６４０－１ａにて結合され、雄ねじ６４０－１ｂにて下流側の部分６４０－２の上流端の雌ねじ６４０－２ａと螺合により連結結合され、さらに部分６４０－２は、下流の配管と雌ねじ６４０－２ｂにて結合される。そして、管体６４０の下流側の部分６４０－１の内部には、内部構造体６２０が内設され、下流側の部分６４０－２の内部には、第２実施形態の中流部分２４０－２と同様な第２の流体を吸入する吸入管６４４やテーパー部６４１、６４２が設けられており、その構成、作用は第２実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略する。

つまり、この第６実施形態の構成は、第５実施形態の上流側部分５４０－１と下流側の部分５４０－２とを内設した内部構造体５２０ともども、上下流部分を逆に接続した形態となっている。このように構成した場合であっても、内部構造体６２０からの半時計方向の螺旋流は、テーパー部６４１を過ぎて円筒形の細い流路６４３を通過し、流路６４３は、上流側のテーパー部６４１と下流側のテーパー部６４２によって、細くくびれた形の絞り部となって、第１の流体の静圧は下がり、その差圧により吸入管６４４から、第２の流体を吸入（吸引）することになる。そして、くびれの部分（流路６４３）が細いため、流速が早くなり圧力が低くなってベルヌーイの定理に従い、第２の流体が気体である場合には、くびれの部分では気泡が大きく膨らむが、くびれの通過の後、部分６４０－２の下流に連結された配管では流路が大きくなる結果、流速は遅くなり圧力は高くなる。従って、気泡は押し潰されてマイクロバブル化する。なお、第２実施形態同様に、シール部材を設けて、上流側の部分６４０－１と下流側の部分６４０－２との連結部分から流体が漏れることの無いようにするようにしてもよい。また、第３実施形態や第４実施形態と同様に、一乃至複数枚の羽根体を下流側の部分６４０－２に設けて、吸入管６４４からの第２の流体に対する吸入力（吸引力）を増加させ、第２の流体の吸入を付勢するようにしてもよく、また、雄ねじ６４０－１ａが設けられた流入口側から供給される第１の流体と、吸入管６４４の吸入口を経由して吸入される第２の流体との混合、拡散・攪拌、或いはせん断を促進するようにしてもよい。更に、第３実施形態の変形例と同様に、第２の流体を吸入する吸入管６４４に吸入調整弁（または逆止弁）を設けて、吸入管６４４の吸入口から第１の流体が誤噴出することを避けることを可能とすることもできる。

以上、本発明を、いくつかの構成例や、複数の実施形態を利用して説明したが、本発明はこのような例示の形態に限定されることではない。本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者は、上記説明及び関連図面から本発明の多くの変形及び他の実施形態を導出することができる。本明細書では、複数の特定用語が使われているが、これらは一般的な意味として単に説明の目的のために使われただけであり、発明を制限する目的で使われたものではない。添付の特許請求の範囲及びその均等物により定義される一般的な発明の概念及び思想を抜け出さない範囲で多様な変形が可能である。

Ｓ 流体特性変化装置
４ 対象機器
１０、１０Ａ、１０Ｂ、２００、３００、３００Ａ、４００、５００、６００ 流体供給管
２０、３０、２０Ａ、３０Ａ、２０Ｂ、３０Ｂ、３２０，３３０、４２０、４３０、５２０、６２０ 内部構造体
４０、４０Ａ、４０Ｂ、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０ 管体
４４、２４４、３４４、４４４、５４４、６４４ 吸入管
４１、４２、２４１、２４２、３４１、３４２、４４１、４４２、５４１、５４２、６４１、６４２ テーパー部
３８０、４８０ 羽根体
３９０ スピードコントローラ

Claims (18)

1. 第１の流体が供給される管体と、
   管体に内設され、供給される流体の特性を変化させる一乃至複数の内部構造体と、
   を有し、
   一乃至複数の内部構造体のうちの少なくとも一つの内部構造体の上流側或いは下流側に対応して、第２の流体が吸入される吸入口が、管体に設けられて成ることを特徴とする流体特性変化装置。
2. 内部構造体は、
   共通の軸部材上に、拡散部分と、流動特性付与部分とを有し、
   拡散部分は、錐体形又は錐台形或いはドーム形であって、流体を特定方向に拡散し、
   流動特性付与部分には、軸部材上の外周面に多数の突起部が設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の流体特性変化装置。
3. 内部構造体は、共通の軸部材上の拡散部分と流動特性付与部分との間に、更に渦巻発生部分を有し、渦巻発生部分は、拡散部分によって拡散された流体に渦巻流を発生させるようにし、流動特性付与部分には、渦巻発生部分からの渦巻流となった流体が与えられることを特徴とする請求項１に記載の流体特性変化装置。
4. 内部構造体は、共通の軸部材上の流動特性付与部分の下流に、流体を中心に誘導する誘導部分を有し、誘導部分は、錐体形又は錐台形或いはドーム形であることを特徴とする請求項２又は３に記載の流体特性変化装置。
5. 流動特性付与部分の多数の突起部は、軸部に対して形成された複数の螺旋流路と、複数の円環流路にて形成されて成ることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の流体特性変化装置。
6. 管体には、２つの内部構造体が内設され、
   ２つの内部構造体の中間で流路が細くくびれた位置に第２の流体の吸入口が形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の流体特性変化装置。
7. ２つの内部構造体の上流側の内部構造体が、下流の内部構造体に比べて、軸径が細いことを特徴とする請求項６に記載の流体特性変化装置。
8. ２つの内部構造体の上流側の内部構造体が、下流の内部構造体に比べて、軸長が短いことを特徴とする請求項６に記載の流体特性変化装置。
9. 管体は、上流側の部分と、中流側の部分と、下流側の部分とに３分割され、中流側の部分に第２の流体の吸入口が形成されて成ることを特徴とする請求項６に記載の流体特性変化装置。
10. 第２の流体の吸入口が形成された、２つの内部構造体の中間の細くくびれた位置の管体内の流路には、回動可能な羽根体が一乃至複数内設されていて、第２の流体の吸入を付勢することを特徴とする請求項６に記載の流体特性変化装置。
11. 第２の流体の吸入口には、吸入調整手段が設けられて、管体から流体が噴出することを防止するようにしたことを特徴とする請求項１又は６に記載の流体特性変化装置。
12. 管体には、１つの内部構造体が内設され、
    内部構造体の上流で、管体内の流路が細くくびれた位置に第２の流体の吸入口が形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の流体特性変化装置。
13. 管体には、１つの内部構造体が内設され、
    内部構造体の下流で、管体内の流路が細くくびれた位置に第２の流体の吸入口が形成されて成ることを特徴とする請求項１に記載の流体特性変化装置。
14. 第２の流体の吸入口には、吸入調整手段が設けられて、管体から流体が噴出することを防止するようにしたことを特徴とする請求項１２又は１３に記載の流体特性変化装置。
15. 内部構造体は、供給される流体に対して、マイクロバブルやウルトラファインバブルを含む微細気泡を発生し、複数の流体を混合し、供給流体を撹拌・拡散或いはせん断することの、少なくとも一つの機能を実現することを特徴とする請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の流体特性変化装置。
16. 第１の流体として供給される流体は、水、海水、油、アルコール、薬液のいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の流体特性変化装置。
17. 第２の流体として吸引される流体は、空気、酸素、水素、窒素、オゾン、アルゴン、ヘリウム、アンモニア、二酸化炭素、塩素、塩化水素、炭化水素ガス、天然ガスのいずれかを含むことを特徴とする請求項１乃至１６のいずれかに記載の流体特性変化装置。
18. 請求項１乃至１７のいずれかに記載の流体特性変化装置を利用する利用装置であって、流体特性変化装置からの流体を冷却剤、洗浄剤、殺菌剤、伝熱剤のいずれかとして用いることを特徴とする利用装置。
    

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