JP2023166461A - 内部構造体、流体特性変化装置及びその利用装置 - Google Patents

Abstract

【課題】流量を増やすことなくファインバブルを発生することができる内部構造体、流体特性変化装置及びその利用装置を提供する。【解決手段】収納体に収納されて、流体に対し流体の特性を変化させる内部構造体であって、内部構造体は、第１の内部構造体と第２の内部構造体とを含む。第１の内部構造体は、一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有する。第２の内部構造体は、中空軸形態であって第１の内部構造体の少なくとも一部を中空軸の内部に収納し、その外表面には、複数の突起部が形成されているボディー部を有する。【選択図】図３

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内部構造体並びにその利用装置に関する。

従来、マイクロバブル（１マイクロメートル～１００マイクロメートル程度の白濁する目視可能な気泡）やウルトラファインバブル（数十ナノメートル～１マイクロメートル程度の無色透明で目視不可能な気泡）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（複数の液体どうし、液体と気体、気体どうし）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、本願特許出願人により、特許第６２４５３９７号、特許第６２４５４０１号に係る発明が提案されている。或いは他の特許出願人により、ＷＯ２０１４／２０４３９９号や特表２０１６－５３６１３９号に係る発明が提案されている。さらに、別の手法によるファインバブルを発生する技術も開発されている。例えば、ベンチュリー管によるファインバブルを発生する技術があり、特開２０１３－２２５７５号に係る発明などである。

特許第６２４５３９７号 特許第６２４５４０１号 ＷＯ２０１４／２０４３９９号 特表２０１６－５３６１３９号 特開２０１３－２２５７５号

本発明は、このような従来技術を改良することによって、流量を増やすことなく、しかも空気などの気体を吸引注入することなくファインバブルを発生することができる内部構造体、流体特性変化装置及びその利用装置を提供することを目的とするものである。あるいは、マイクロバブルとウルトラファインバブルを同時に発生することできる内部構造体、流体特性変化装置及びその利用装置を提供することを目的とする。更には、工作機械の分野に用いることで、高圧ポンプによって加圧した流体（切削液）を噴射して、切り屑を強制排出させるような高圧クーラント液の供給装置に好適な内部構造体や流体特性変化装置を提供することを目的とする。また、マイクロバブルの空洞（キャビティ）に圧力が加わって押し潰されていくときに衝撃力（連続的な振動）が発生する流動現象をキャビテーションというが、このような現象をもって洗浄効果をあげることができる流体を供給することができる内部構造体や流体特性変化装置を提供することを目的とする。

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をとる。収納体に収納されて、流体に対し流体の特性を変化させる内部構造体であって、内部構造体は、第１の内部構造体と第２の内部構造体とを含む。第１の内部構造体は、一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有する。第２の内部構造体は、中空軸形態であって第１の内部構造体の少なくとも一部を中空軸の内部に収納し、その外表面には、複数の突起部が形成されているボディー部を有する。
そして、流体特性変化装置は、上述のような内部構造体及びそれを収納する収納体からなる。流体特性変化装置を利用する利用装置は、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。
本発明の他の一構成例としては、収納体に収納されて、流体に対し流体の特性を変化させる内部構造体であって、内部構造体は、管体の形状をしていて、内部構造と外部構造を有する。内部構造は、一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有し、外部構造は、複数の突起部が形成されているボディー部を有する。

本発明の内部構造体によれば、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ができる。特に、第１の内部構造体は、マイクロバブルを発生するのに好適である。第２の内部構造体は、ウルトラファインバブルを発生するのに好適である。また、第１の内部構造体は、第２の内部構造体に比較して流体をスムーズに流せるため、流量を増やすことなく多量のファインバブルを発生することができる。
或いは、他の構成例として、内部構造体の内部構造である一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部は、マイクロバブルを発生するのに好適である。内部構造体の外部構造である複数の突起部が形成されているボディー部は、ウルトラファインバブルを発生するのに好適である。また、内部構造は、外部構造と比較して流体をスムーズに流せるため、流量を増やすことなく多量のファインバブルを発生することができる。
本発明の流体特性変化装置は、流体を高圧で吐出する高圧クーラント供給装置にも適用できる。更には、流体内にマイクロバブル等のファインバブルを効果的に発生させて、流体の洗浄効果を上げることも可能とする。或いは、マイクロバブルやウルトラファインバブルから成るファインバブルを含有する各種の冷却用、洗浄用、殺菌用、伝熱用の流体として発生し、或いはその他の機能水として発生し、各種機器や装置などに提供することも可能とする。あるいは更に、家庭用や業務用の水道の蛇口、シャワー、洗濯機用等にファインバブルを含む水道水を提供する装置として、かかる内部構造体や流体特性変化装置を提供することができる。

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３次元外観斜 視図である。 図２の流体供給管の透視平面図である。 図２の流体供給管の３次元分解斜視図である。 図２の流体供給管の分解断面図である。 第１の内部構造体の上流側の渦巻流発生部の側面図（Ａ）と、３次元斜視図 （Ｂ）である。 第１の内部構造体の平面断面図である。 第２の内部構造体の３次元斜視図（Ａ）と、下流側の側面図（Ｂ）である。 第２の内部構造体のボディー部における複数の螺旋流路と複数の円環流路と の交差により多数の突起部が形成されることを示す図である。 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透視平面図 である。 図１０の流体供給管の分解断面図である。 第２実施形態に係る第１の内部構造体の上流側の渦巻流発生部の側面図（Ａ）と、３次元斜視図（Ｂ）である。 第２実施形態に係る第１の内部構造体の平面断面図である。 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分解断面図 である。 第３実施形態に係る第１の内部構造体の平面断面図である。 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透視平面図 である。 図１６の流体供給管の３次元分解斜視図である。 第４実施形態に係る第２の内部構造体の外観図である。 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透視平面図 である。 図１９の流体供給管の３次元分解斜視図である。 第５実施形態に係る第２の内部構造体の外観図である。 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３次元分解斜視図である。 第6実施形態に係る流体供給管の分解断面図である。 第６実施形態に係る流体供給管の変形例の分解断面図である。 本発明の流体特性変化装置の第７実施形態に係る流体供給管の３次元分解斜視図である。 第７実施形態に係る流体供給管の分解断面図である。 第７実施形態に係る第１の内部構造体の外観斜視図である。 第７実施形態に係る第１の内部構造体の3次元断面図である。 本発明の流体特性変化装置の第８実施形態に係る流体供給管の３次元分解斜視図である。 第８実施形態に係る流体供給管の分解断面図である。

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（例えば水）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、タンク１からの流体（第１の流体）が供給されるほかに、特に図示しないが必要に応じて第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。第２の流体が空気の場合は、流体特性変化装置Ｓでは、外気を取り込むだけでよい。例えば、タンク１からの第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、吸入された空気を攪拌・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。あるいはまた、第２の流体を取り込むことなく第１の流体のみで流体特性変化装置Ｓにてウルトラファインバブルもマイクロバブルも発生することも可能である。つまり、本発明の流体特性変化装置Ｓは、流体そのものを減圧により沸騰し気化させてファインバブルを生成する、或いは流体内に常温で溶存している気体を減圧析出させてファインバブルを生成することも可能とする。このようにして、流体特性変化装置Ｓでは、マイクロバブルの発生とあわせて、ウルトラファインバブルの発生も可能となり、利用装置は、多様なサイズの微細気泡を含む流体を利用可能となる。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ことも可能である。

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）を検知するセンサ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、流体を循環利用する場合は、対象機器４にて使用された流体が濾過器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に戻される。

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を冷却したり、洗浄したりする。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あるいは各種の機能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第１、第２の内部構造体或いは内部構造と外部構造とを備えた一つの内部構造体が含まれるが、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。更に、このような内部構造体を複数直列に配列する、並列に配列することなども流体特性変化装置Ｓの構成として取り得る。

（第１実施形態）
図２は、本発明の流体特性変化装置Ｓの一実施形態に係る流体供給管１１００の３次元斜視図であり、図３は流体供給管１１００の内部部品を収納固定した際の透視平面図であり、図４は、流体供給管１１００の３次元分解斜視図であり、図５は、流体供給管１１００の分解断面図である。これらの図面に示されたように、流体供給管１１００は、管本体１１０と内部構造体を構成する第１の内部構造体１４０と第２の内部構造体２４０とを含む。第２の内部構造体２４０は中空の管構造となっている。図２において、流体は流入口１１１から流出口１１２側へ流れる。この流入口１１１と流出口１１２との径は同じであり、両者は同心円上にある。

管本体１１０は、第１の内部構造体１４０を内部の空間に配設した第２の内部構造体２４０を、収納する収納体として機能する。管本体１１０は、流入側部材１２０と流出側部材１３０とから構成される。流入側部材１２０と流出側部材１３０とは、円筒形の中が空いている管の形態を有する。流入側部材１２０は、一端部に所定の直径の流入口１１１を有し、他の端部側には流出側部材１３０との接続のために内周面をねじ加工することによって形成された雌ねじ１２１を備える。流入口１１１の側には連結部が形成されており、連結部の内周面に形成された雌ねじ１２２と図示しない上流側のジョイント部の端部の外周面に形成された雄ねじとのねじ結合により、流入側部材１２０と上流側のジョイント部とが連結される。図３に示す通り、流入口１１１の内径は、雌ねじ１２１の径より小さく、この径の差の分だけのテーパー部１２３が雌ねじ１２２の終端から雌ねじ１２１の始端まで形成されている。

流出側部材１３０は、一端部に所定の直径の流出口１１２を有し、他の端部側には流入側部材１２０との接続のために外周面をねじ加工することによって形成された雄ねじ１３２を備える。流出側部材１３０の雄ねじ１３２の外周面の直径は流入側部材１２０の雌ねじ１２１の内径と同一である。流出口１１２の側には連結部が形成されており、連結部は図示しない下流側のジョイント部と結合される。例えば、連結部の内周面に形成された雌ねじ１３３とジョイント部の端部の外周面に形成された雄ねじとのねじ結合により、流出側部材１３０とジョイント部とが連結される。流入側部材１２０の一端部の内周面の雌ねじ１２１と流出側部材１３０の一端部の外周面の雄ねじ１３２とのねじ結合によって、流入側部材１２０と流出側部材１３０とが連結されることで管本体１１０が形成される。図３に示す通り、雌ねじ１３２が施された管の内径は、流出口１１２の径より大きいため、流出側部材１３０の下流側には、テーパー部１３４が設けられていて、その下流側端部は、雌ねじ１３３の上流側端部につながる。

管本体１１０の上記構成は一つの実施形態に過ぎず、本発明は上記構成に限定されない。例えば、流入側部材１２０と流出側部材１３０との連結は上記のねじ結合に限定されず、当業者に知られた機械部品の結合方法はいずれでも適用可能である。また、流入側部材１２０と流出側部材１３０との形態は、図２の形態に限定されず、設計者が任意に選択したり、流体供給管１１００の用途によって変更したりすることができる。流入側部材１２０又は流出側部材１３０は、例えば、スチールのような金属、又はプラスチックや樹脂等の非金属から成る。このことは以下に説明する他の実施形態でも同様である。

図２乃至図５を併せて参照すれば、流体供給管１１００は、第１の内部構造体１４０を第２の内部構造体２４０の円筒形軸体の中空空洞に挿入し固定したうえで、流出側部材１３０に収納した後に、流出側部材１３０の外周面の雄ねじ１３２と流入側部材１２０の内周面の雌ねじ１２１とを、結合させることによって構成されることが理解される。図３では、第１の内部構造体１４０は、第２の内部構造体２４０に完全に収納されているが、第１の内部構造体１４０が第２の内部構造体２４０の上流端部及び／又は下流端部から突出する長さでもよい。これは、第２実施形態以下の他の実施形態でも同じである。なお、図３に示されている通り、第２の内部構造体２４０の内部空洞部分の下流端の段差（後述する誘導部２４７の上流部側に位置する）が、第１の内部構造体１４０の第２の内部構造体２４０に対する配置の際の位置決めのストッパーとなり、流出側部材１３０のテーパー部１３４の上流側端部の段差が、第２の内部構造体２４０の管本体１１０に対する配置の際の位置決めのストッパーとなる。このほか、特別の固定部材や支持部材を用意して、第１の内部構造体１４０を第２の内部構造体２４０の内部空間に固定或いは支持することや、第２の内部構造体２４０を管本体１１０の内部空間に固定或いは支持するようにすることもできる。このことは以下に説明する他の実施形態においても同様である。

第１の内部構造体１４０は、例えば、スチールのような金属からなる円柱部材を加工する方法又はプラスチックを成形する方法（射出成型する方法なども含まれる）等によって形成される。その外径は、後述する第２の内部構造体２４０の中空軸体（円筒管体）の円筒形空間（空洞）の内径と同じか僅かに小さく、第１の内部構造体１４０の外形は、第２の内部構造体２４０の円筒形空間に収納される円柱形状となっている。そしてその内部空間には、図７に示す通り、上流側に渦巻流発生部１４１、下流側に流動特性付与部１４２を有する。これらの渦巻流発生部１４１と流動特性付与部１４２は、別体構成でも一体構成でもよいが、例えば、円柱部材の内部を切削、旋削、研削の加工を単独で或いはこれらを組み合わせて行うことにより形成される。或いは、３Ｄプリンターによって金属または樹脂の材料から３次元プリント形成することもできる。

上流側の開口部付近に、渦巻流発生部１４１は設けられている。具体的には、渦巻流発生部１４１は、特定の角度をもって流体の流れを変化させる複数の溝が管体の上流側内壁面に形成される。具体的には図６（Ａ）に示す通り、８つの断面略半円形の溝がその端面から図６（Ｂ）に示すような斜め方向の特定の角度で形成されている。つまり、溝１４１－１～１４１－８がその端面では４５度間隔で形成され、下流に行くにつれて、右斜めに傾きを持つ。この溝の本数や、溝の形状、特定の傾き角度は適宜選択できるもので、この実施形態に限らない。渦巻流発生部１４１のこの構成によって、第１の内部構造体１４０供給される流体は、上流部分で右旋回する渦巻流となる。このような、複数本の溝を形成するだけで、渦巻流を生成できるので、加工が極めて簡単である。

第１の内部構造体１４０の下流側の流動特性付与部１４２は、ベンチュリー管の形状を有する内部空洞をもつ。つまり、内径が急激に減少する縮径部１４２－１と、それに連結される内径が細い絞り部１４２－２と、急激に内径が拡大する拡径部１４２－３が同一円心形状に形成されている。一構成例としては、縮径部１４２－１の流体の流れ方向の距離は、拡径部１４２－３の流体の流れ方向の距離より短い。そして、縮径部１４２－１の最大半径と、拡径部１４２－３の最大半径とは同一もしくはほぼ等しい。勿論、この内部空洞のベンチュリー管の形状は適宜変更できる。この内部空洞の内径の急激な変化で、流体（実際には渦巻流（螺旋流）となって流れる)の速度は絞り部１４２－２で最大となり、静圧又は静圧力はベルヌーイの方程式によって、流体の静圧力は急激に下がる。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、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、断面積が縮径部１４２－１の上流では、流体の速度が遅くて静圧は高い。これに対して、断面積が小さい縮径部１４２－１の下流に行くにつれ、流体の速度が速くなり静圧は低くなる。そして、絞り部１４２－２で流体の速度が最大となり静圧が最も低くなる。

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）現象と称する。ベンチュリー管の空洞形状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。このとき一部はウルトラファインバブルの可能性があるが、主としてマイクロバブルが発生する。

流体特性変化装置Ｓ（第１図参照）に対して、第２の流体として気体を第１の流体である液体に混入した場合においても、流動特性付与部１４２において、当該気体は、絞り部１４２－２において静圧が低くなって、気泡が大きく膨らむが、拡径部１４２－３による内径の急激な拡大する変化で、流速は下がり圧力が高くなって、大きなサイズの気泡は加圧されることによって、押し潰されて分裂して微細化され、主としてマイクロバブルが発生することになる。

このように、管本体１１０の流入口１１１から供給される流体の一部は、第１の内部構造体１４０の上流側の開口部から供給され、上流側の渦巻流発生部１４１にて右旋回の流体となって、下流側の流動特性付与部１４２のベンチュリー管の形状の内部空洞を旋回流として通過するときに、その速度が変化して縮径部１４２－１で静圧が急激に低くなった後、絞り部１４２－３で最低の静圧力となり、逆に拡径部１４２－３で静圧力が逆に急激に高くなることで、微細気泡が発生し、或いは混入気体がマイクロバブル等の微細気泡となる。そして、第１の内部構造体１４０から微細気泡を含む流体は、拡径部１４２－３の最下流の開口端から流出することになる。

一方、本実施形態の第２の内部構造体２４０は、図８に示すとおり、内部が中空の軸体であり、上流側から下流側に向けて、頭部２４３と、ボディー部２４５と、誘導部２４７とが、軸部２４１の上に一体化して形成されている。これらの頭部２４３、ボディー部２４５及び誘導部２４７は、例えば、スチールのような金属からなる円柱管状部材を、切削、旋削、研削の加工を単独で或いはこれらを組み合わせて行うことにより形成される。或いは、プラスチックを成形する方法（射出成型する方法なども含まれる）等によって形成される。或いは、３Ｄプリンターによって金属または樹脂の材料から３次元プリント形成することもできる。

さらに詳細に説明すると、頭部２４３は、流体に対して渦巻流（螺旋流）を発生する部分であり、管本体１１０に第２の内部構造体２４０が収納された際に、長さ方向に沿って直径が一定した軸部２４１と、４個の螺旋状に形成された翼２４３－１～２４３－４とを含む。翼２４３－１～２４３－４の各々は、図８（Ａ）に示される通りその先端が軸部２４１の円周方向に互いに９０度ずつずらされており、軸部２４１の頭部２４３に対応する間の外周面に、所定の間隔をあけて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、本発明はこのような実施形態に限定されないもので、翼の数は、複数であればよく、望ましくは３以上であればよい。このようにして、頭部２４３は、流体に対して時計回りの渦巻流を作る。なお、頭部２４３の渦巻流の発生のための翼２４３－１～２４３－４の形態は、流体が各翼の間を通過する間に渦巻流を起こすことができる形態であれば、翼の角度、厚み等の形状は特に制限されない。そして、本実施形態では、頭部２４３は、第２の内部構造体２４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の内部空間の壁面に近接する程度の外径を有する。つまり、頭部２４３の外表面の最大外径は、管本体１１０の内径と等しいか僅かに小さい。

ボディー部２４５は、頭部２４３より下流側に形成され、円筒形の断面を有し直径が一定した軸部２４１と、軸部２４１の外周面から突出した網状に形成された複数の突起部（凸部）２４５ｐとを含む。この突起部２４５ｐの水平に切った断面は略菱形となる。本実施形態において、ボディー部２４５の軸部２４１の直径は、頭部２４３の直径と同じである。そして、頭部２４３からボディー部２４５に流体が流れると、流路の断面積が急激に小さくなって流体の流動特性を変化させる。

図９は本実施形態に係る突起部２４５ｐと流路２４５ｒの形成方法の一例を示す。円筒軸部材の長さ方向（図面の左右方向）に対して９０度の方向に一定の間隔を持つ複数のライン（平行に流れる例えば１４本の円環状の閉流路）と、上記長さ方向に対して所定の角度（例えば、６０度）に傾いた一定の間隔のライン（複数本、例えば８本の螺旋状に流れる螺旋流路）を交差させ、９０度の方向のラインの間を一回ずつ飛ばして切削等加工すると共に、傾いたラインの間を一回ずつ飛ばして切削等加工する。このようにして、軸部２４１の外周面から突出した複数の突起部２４５ｐが上下（円周方向）、左右（軸部２４１の長さ方向）に一つずつ飛ばして規則的に形成される。上述したようにそれぞれの突起部２４５ｐの間に流路２４５ｒが形成される。本実施形態において、ボディー部２４５は、内部構造体２４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形の内部空間の壁面に近接する程度の外径（つまり突起部２４５ｐの天面（上面）が壁面に接触する程度に近接する）を有する。なお、複数の突起部２４５ｐの形状は、種々の形状を取り得て、例えば、三角形、多角形、その他の形状、例えば、ＷＯ２０１４／２０４３９９号が開示するエア・フォイル型（翼型）とすることや、特表２０１６－５３６１３９号が開示するノッチ型（切り欠き型）と変形することもできる。その配列も図９から適宜（角度、幅など）変更できる。例えば、突起部の大きさを上流側では、大きく、下流側では小さくすることもできる。このような、形状や配列の選択や、変形は他の実施形態においても同様に適用可能である

本実施形態ではボディー部２４５の下流側に、図８（Ｂ）に側面を示す截頭ドーム形状で、中心部には第１の内部構造体１４０の下流側の開口端に繋がる穴が開いている誘導部２４７が設けられている。誘導部２４７によって、中心に向かって誘導された流体は、管本体１１０の流出口１１２を通じて吐き出される。この誘導部２４７の形状も截頭ドーム形に限られるものではなく、截頭円錐形、截頭角錐形なども取り得る。

管本体１１０の流入口１１１を通じて流入された流体の一部は、流入側部材１２０の内側の内部壁面と頭部２４３の螺旋状に形成された４個の翼２４３－１乃至２４３－４の間を通過して行く。その結果、流体は頭部２４３の各翼によって強烈な渦巻流になって、ボディー部２４５に送られる。流体はボディー部２４５の複数の水平断面が略菱形の突起部２４５ｐの間の複数の狭い流路２４５ｒを通り過ぎる。具体的には、この流路２４５ｒのうち、例えば８本の螺旋流路の流れが急峻であり、１４本の円環状の閉流路の流れは緩慢である。この螺旋流路と円環状の閉流路とは交差する交差流路となり、流体は交差する位置で衝突を繰り返しながら全体として下流に進むことになる。その結果、流体には乱流が生じ多数の微小な渦を発生させる。このような現象によって、流体の混合及び拡散を誘発する。ボディー部２４５の上記構造は、異なる性質を有する二つ以上の流体を混合する場合にも有用である。

また、第２の内部構造体２４０では、流体が、断面積が大きい上流側（頭部２４３）から断面積が小さい下流側（ボディー部２４５の複数の突起部２４５ｐの間に形成された流路２４５ｒ）へ流れるようにする構造を有する。この構造は上述したベルヌーイ方程式として表される。流体が液体の場合、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２４５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１１００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（特に、ウルトラファインバブル）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。

そして、ボディー部２４５を通過した微細気泡を含む流体は、誘導部２４７にて誘導されて第２の内部構造体２４０の端部に向かって流れる。このようにして、第２の内部構造体２４０と管本体１１０内壁の間の流路を通過した流体（主としてウルトラファインバブルを含む）は、第１の内部構造体１４０の内部流路を通過した流体（主としてマイクロバブルを含む）と管本体１１０の下流で合流して、管本体１１０の流出口１１２から外部に出力することになる。

なお、以上の構成例では、第１の内部構造体１４０の渦巻流発生部１４１と、第２の内部構造体２４０の頭部２４３とにおいて、時計回りの渦巻流（旋回流）を発生するようにしたが、これは、ともに反時計回りの渦巻流（旋回流）を発生するようにしてもよい。このことについては、以下の他の実施形態においても同様である。

（第２実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第２実施形態に係る流体供給管について説明する。図１０は、その流体供給管２１００の透視平面図であり、図１１は、流体供給管２１００の分解断面図である。この第２実施形態は、第１実施形態と第１の内部構造体の上流部の渦巻流発生手段の構成が異なるのみであり、第１実施形態と同じ部分については同一符号を付してその説明を省略する。図示の通り、第１実施形態とは第１の内部構造体２１４０の渦巻流発生部２１４１のみが異なっている。即ち、上流側の開口部付近に設けられている渦巻流発生部２１４１は、円筒管体の内壁面から突出する複数の翼から成る。本実施形態では、翼の枚数は３枚とするが、２枚又は４枚以上であってもよい。本実施形態にあっては、この翼２１４１－１～２１４１－３は、図１２（Ａ）に示す通り先端が円周方向に１２０度ずつずらされていて、同図（Ｂ）に示す通り、例えば右回り（時計回り）の渦巻流を発生するように、下流方向にある長さ（例えば円筒管の側面を半周する）の螺旋状の翼もしくはハネの形状を有する。この複数の翼の枚数とその先端が軸部分の円周方向にずれる角度とは関係する。例えば、４枚の場合は９０度となり、５枚の場合は、７２度となる。この翼の形態は、流体が各翼の間を通過する間に渦巻流を起こすことができる形態であれば、翼の角度、厚みその他の形状は特に制限されない。

この第２実施形態にあっては、管本体２１１０の流入口１１１から供給される流体の一部は、第１の内部構造体２１４０の上流側の開口部から供給され、上流側の渦巻流発生部２１４１にて右旋回の流体となって、下流側の流動特性付与部１４２のベンチュリー管の形状の内部空洞を旋回流として通過するときに、その速度が変化して縮径部１４２－１で静圧が急激に低くなった後、絞り部１４２－３で最低の静圧力となり、逆に拡径部１４２－３で静圧力が逆に急激に高くなることで、微細気泡が発生し、或いは混入気体がマイクロバブル等の微細気泡となる。そして、第１の内部構造体２１４０から微細気泡を含む流体は、拡径部１４２－３の最下流の開口端から流出することになる。そして、第２の内部構造体２４０と管本体１１０内壁の間の流路を通過した流体（主としてウルトラファインバブルを含む）と管本体１１０の下流で合流して、管本体１１０の流出口１１２から外部に出力することになる。

なお、本実施形態においても、第１の内部構造体２１４０の渦巻流発生部２１４１と、第２の内部構造体２４０の頭部２４３とにおいて、時計回りの渦巻流（旋回流）を発生するようにしたが、これは、ともに反時計回りの渦巻流（旋回流）を発生するようにしてもよい。なお、第１の内部構造体２１４０の渦巻流発生部２１４１は、以下に説明する他の実施形態においても採用することができる。

（第３実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第３実施形態に係る流体供給管について説明する。図１４は、その流体供給管３１００の分解断面図である。この第３実施形態は、第１実施形態や第２実施形態と比べて、上流部の渦巻流発生手段が存在しないことのみ相違する。第１実施形態や第２実施形態と同じ部分については同一符号を付してその説明を省略する。

第１の内部構造体３１４０には、流動特性付与部３１４２が設けられており、ベンチュリー管の形状を有する内部空洞をもつ。つまり、内径が急劇に減少する縮径部３１４２－１と、それに連結される内径が細い絞り部３１４２－２と、急激に内径が拡大する拡径部３１４２－３が同一円心形状に形成されている。一構成例としては、縮径部３１４２－１の流体の流れ方向の距離は、拡径部３１４２－３の流体の流れ方向の距離より短い。そして、縮径部３１４２－１の最大半径と、拡径部３１４２－３の最大半径は同一もしくはほぼ等しい。この内部空洞のベンチュリー管の形状は適宜変更できる。この内部空洞の内径の急激な変化で、ほぼ直進する(一部には乱流によって渦ができる)流体の速度は絞り部３１４２－２で最大となり、ベルヌーイの方程式によって、流体の静圧は急激に下がる。そして、拡径部３１４２－３で静圧が逆に急激に高くなることで、微細気泡が発生し、或いは混入気体がマイクロバブル等の微細気泡となる。そして、第１の内部構造体３１４０から微細気泡を含む流体は、拡径部３１４２－３の最下流の開口端から流出することになる。なお、これ以降の実施形態においても、渦巻発生部を有しない第１の内部構造体３１４０を採用することができる。

（第４実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第４実施形態に係る流体供給管について説明する。図１６は、その流体供給管４１００の透視平面図であり、図１７は、流体供給管４１００の分解３次元外観斜視図である。この第４実施形態は、第１実施形態と第２の内部構造体の構成が異なるのみであり、第１実施形態と同じ部分については同一符号を付してその説明を省略する。図１８に示す通り、本実施形態においては、中空の第２の内部構造体４２４０は、中空の円形軸体であって、外表面には、複数の突起部４２４５ｐが網状に設けられているボディー部４２４５を有する。なお、第１実施形態と異なり、頭部は有さない。

ボディー部４２４５は、円筒形の断面を有し直径が一定した軸部４２４１と、軸部４２４１の外周面から突出した網状に形成された複数の断面が略菱形の形状の突起部（凸部）４２４５ｐとを含む。第４実施形態において、突起部４２４５ｐの断面略菱形の鈍角を持つ頂点を結ぶ辺（側稜）が流れ（図１８の左から右への方向）に対して正面にくるように形成されており、鈍角を挟む２辺の面によって、流体は、左右に分かれて流れることになる。流体は、図１８の右斜め上と右斜め下の２方向に分離して進むが、他の突起部４２４５ｐからの同様に分離して進む流体と衝突し混合することを繰り返す。このように、流体は交差する流路４２４５ｒを流れて、下流に向かうことになる。図１８において、円筒軸部材の長さ方向（図面の左右方向）に対して１８０度から菱形の鈍角の角度（例えば、１４０度）を引いて、それを半分にした角度の傾き（例えば、２０度）をもって、図面の右斜め下方向に一定の間隔を持つ複数のラインを一回ずつ飛ばして切削等加工すると共に、右斜め上方向に傾いたラインの間を一回ずつ飛ばして切削等加工することにより、軸部４２４１の外周面から突出した複数の突起部４２４５ｐが上下（円周方向）、左右（軸部４２４１の長さ方向）に一つずつ飛ばして規則的に形成される。

本実施形態において、ボディー部４２４５は、内部構造体４２４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形の内部空間の壁面に近接する程度の外径（つまり突起部４２４５ｐの天面（上面）が壁面に接触する程度に近接する）を有する。なお、この天面はもともとの円柱の外表面の一部であり丸みを帯びている。複数の突起部４２４５ｐの形状や配列も図１８から適宜変更できる。

本実施形態ではボディー部４２４５の下流側に、誘導部４２４７が設けられている。この誘導部４２４７は、軸体中心に向かう傾斜面を持つ８個の突起部であり、流体を軸体の中心に向かって誘導する。そして、流体は、管本体１１０の流出口１１２を通じて吐き出される。この誘導部４２４７の個数や形状も図示するものに限られるものではない。

管本体１１０の流入口１１１を通じて流入された流体の一部は、ボディー部４２４５の複数の断面略菱形の突起部４２４５ｐの間の複数の狭い流路４２４５ｒを通り過ぎる。具体的には、この流路４２４５ｒは交差する交差流路となり、流体は交差する位置で衝突を繰り返しながら全体として下流に進むことになる。その結果、流体には乱流が生じ多数の微小な渦を発生させる。あるいは、流体が交互にスイッチングするフリップフロップ現象も現れることになり、このような現象によって、流体の混合及び拡散を誘発する。ボディー部４２４５の上記構造は、異なる性質を有する二つ以上の流体を混合する場合にも有用である。

また、本実施形態において、上流から供給される流体は、ボディー部４２４５において、流路４２４５ｒの断面積が急激に小さくなって流体の流動特性を変化させる。これは、第１実施形態乃至第３実施形態と同様である。つまり、第２の内部構造体４２４５の交差する断面が細い流路４２４５ｒでは、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４２４５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。

（第５実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第５実施形態に係る流体供給管について説明する。図１９は、その流体供給管５１００の透視平面図であり、図２０は、流体供給管５１００の分解３次元外観斜視図である。この第５実施形態は、他の実施形態と第２の内部構造体の構成が異なるのみであり、他の実施形態と同じ部分については同一符号を付してその説明を省略する。図２０に示す通り、本実施形態においては、中空の第２の内部構造体５２４０は、角柱形軸体であって、外表面には、複数の突起部５２４５ｐが網状に設けられているボディー部５２４５を有する。なお、第１実施形態と異なり、頭部は有さない。また、第２の内部構造体５２４５の軸体の外形は三角柱であり、３つの側面を持つ。なお軸体の外形は、四角柱その他の角柱形状であってもよい。これは、他の実施形態に適用した場合も同様である。

図２１において、ボディー部５２４５は、円筒形の断面を有し三角柱形状の軸部５２４１と、軸部５２４１の外周面から突出した網状に形成された複数の突起部（凸部）５２４５ｐとを含む。この複数の突起部５２４５ｐはそれぞれ断面が略菱形の形状をしている。図２１に示すように、突起部５２４５ｐの断面略菱形の鋭角を持つ頂点を結ぶ辺（側稜）が流れ（図の左から右方向）に対して正面にくるように形成されており、鋭角を挟む２辺の面によって、流体は、左右に分離して流れることになる。流体は、右斜め上と右斜め下の方向に進むが、他の突起部５２４５ｐでも同様に分離した流体と衝突し混合することを繰り返す。このように、流体は交差する流路５２４５ｒを流れて、下流に向かうことになる。図２１において、三角柱軸部材の長さ方向（図面の左右方向）に対して１８０度から菱形の鋭角の角度（例えば、４０度）を引いて、それを半分にした角度の傾き（例えば、７０度）をもって、図面の右斜め下方向に一定の間隔を持つ複数のラインを一回ずつ飛ばして切削等加工すると共に、右斜め上方向に傾いたラインの間を一回ずつ飛ばして切削等加工することにより、軸部５２４１の一側面において外周面から突出した複数の突起部５２４５ｐが上下（円周方向）、左右（軸部５２４１の長さ方向）に一つずつ飛ばして規則的に形成される。このような加工工程を３側面分行うことでボディー部全体が形成される。なお、もともとの加工前の軸体は円柱形であるので、複数の突起部５２４５ｐの天面（上面）のそれぞれは、もとの円柱の外周表面であり、丸みを帯びており、しかも総体としてその高さは中心が高く、外側に向かって低くなる形状となる。

本実施形態において、ボディー部５２４５は、内部構造体５２４０を管本体１１０に収納した時に、管本体１１０の流出側部材１３０の筒形の内部空間の壁面に近接する程度の外径（つまり突起部５２４５ｐの天面（上面）が壁面に接触する程度に近接する）を有する。なお、複数の突起部５２４５ｐの形状は、種々の形状を取り得て、その配列も図２１から適宜（角度、幅など）変更できる。特に、突起部５２４５ｐを各列ごとにわずかに角度を持たせてくねらせて配置すれば、より乱流が発生することになる。

本実施形態ではボディー部５２４５の下流側に、誘導部５２４７が設けられている。この誘導部５２４７は、軸体中心に向かう斜面を持つ三角錐であり、終端部は内部空洞につながるように切り欠かれている。この誘導部５２４７は、流体を軸体の中心に向かって誘導する。そして、流体は、管本体１１０の流出口１１２を通じて吐き出される。この誘導部５２４７の形状も角柱形状に従って、適宜変更できるもので、図示するものに限られるものではない。

管本体１１０の流入口１１１を通じて流入された流体の一部は、ボディー部５２４５の各側面上に設けられた複数の断面略菱形の突起部５２４５ｐの間の複数の狭い流路５２４５ｒを通り過ぎる。具体的には、この流路５２４５ｒは交差する交差流路となり、流体は交差する位置で衝突や混合を繰り返しながら全体として下流に進むことになる。その結果、流体には乱流が生じ多数の微小な渦を発生させる。あるいは、流体が交互にスイッチングするフリップフロップ現象も現れることになり、このような現象によって、流体の混合及び拡散を誘発する。ボディー部５２４５の上記構造は、異なる性質を有する二つ以上の流体を混合する場合にも有用である。

また、本実施形態において、上流から供給される流体は、ボディー部５２４５において、流路５２４５ｒの断面積が急激に小さくなって流体の流動特性を変化させる。これは、第１実施形態乃至第４実施形態と同様である。つまり、第２の内部構造体５２４０の交差する断面が細い流路５２４５ｒでは、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５２４５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。

（第６実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第６実施形態に係る流体供給管６１００について説明する。図２２は、流体供給管６１００の分解３次元外観斜視図である。この第６実施形態の管本体は、第１実施形態と、流入側部材６１２０の外表面の流入端部が同一径の円筒形状であること、流出側部材６１３０の外表面の流出端部が同一径の円筒形状であることの形状の違いがあるが機能的には同じである。また、管本体の内部に含まれる内部構造体６１４０は、第１実施形態の第１の内部構造体１４０と第２の中空の第２の内部構造体２４０とが一体に形成されているところに差異がある。つまり、第６実施形態での内部構造体６１４０は、図２３に示す通り、管体の形状をしていて、内部構造と外部構造を有する。管体の内側の構造である内部構造は、上流から、複数本の溝から成る渦巻発生部６１４１、中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部６１４２（縮径部６１４２－１、絞り部６１４２－２、拡径部６１４２－３及び直管部６１４２－４）を有し、第1の実施形態と同様の構成をとる。管体の外側の構造である外部構造は、上流から、頭部６１４３、ボディー部６１４５，誘導部６１４７が形成されている。頭部６１４３には、例えば４個の螺旋状に形成された翼を有し、ボディー部は網状に形成された複数の突起部６１４５ｐを含み、誘導部は截頭ドーム形をとり、第１実施形態と同様である。

つまり、この第６実施形態の内部構造体６１４０は、第１実施形態における第１の内部構造体１４０と第２の中空の第２の内部構造体２４０とが一体に形成されているものであって、内部構造体６１４０が流入側部材６１２０と流出側部材６１３０との内部に配置固定されて、流体供給管６１００が製造された場合、第１の内部構造体１４０と第２の内部構造体２４０と同じ機能や作用を奏することになる。この内部構造体６１４０は、３次元プリンターによってプラスチックなどの樹脂やスチールなどの金属で形成することができる。勿論その他、成型等による別の製造工程を採用することもできる。そして、内部構造体６１４０の内部構造である中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部６１４２は、マイクロバブルを発生するのに好適である。内部構造体６１４０の外部構造である複数の突起部６１４５ｐが形成されているボディー部６１４５は、ウルトラファインバブルを発生するのに好適である。また、内部構造は、外部構造と比較して流体をスムーズに流せるため、流量を増やすことなく多量のファインバブルを発生することができる。

なお、内部構造体６１４０の渦巻発生部６１４１は、第１実施形態同様の複数本の溝から成るようにしたが、第２実施形態同様に円筒管体の内壁面から突出する複数の翼から成るようにしてもよい。更には、図２４に示す変形例のように構成してもよい。つまり、図２４の流体供給管６１００Aにおいて、内部構造体６１４０Aでは、直管部６１４６が渦巻発生部６１４１の代わりに形成されていて、その他の部分は第６の実施形態の図２３と同様であり、同じ個所には同じ符号を付してその説明を省略する。つまり、この変形例では、渦巻発生部がないため、渦巻流の発生が期待できないが、この内部構造を製造するのはより容易となる。つまり、内部構造体６１４０Aの内部構造は、上流側と下流側からの切削工程や旋削工程（中ぐりなど）等で形成することができ、３Dプリンターによる製作工程は不要となる。勿論、３D プリンターによる製作工程で形成できることは言うまでもない。また、内部構造体６１４０、６１４０Aの外部構造としては、第４、第５の実施形態のボディー部４２４５、５２４５と同様の形状あるいはその他の形状とすることができる。つまり、複数の突起部６１４５ｐの形状は、種々の形状を取り得て、例えば、三角形、多角形、その他の形状、例えば、ＷＯ２０１４／２０４３９９号が開示するエア・フォイル型（翼型）とすることや、特表２０１６－５３６１３９号が開示するノッチ型（切り欠き型）と変形することもできる。

（第７実施形態）
次に、本発明の流体特性変化装置Ｓの第７実施形態に係る流体供給管７１００について説明する。図２５は、流体供給管７１００の分解３次元外観斜視図である。図２６は、流体供給管７１００の分解断面図である。この第７実施形態は、第６実施形態と同様の流入側部材６１２０と流出側部材６１３０を有する。また、内部に含まれる第１の内部構造体７１４０は、第２の内部構造体７２４０の円筒形軸体の中空空洞に挿入し固定される。この第１の内部構造体７１４０には、図２７、図２８からも明らかなとおり、3系統の渦巻発生部７１４１A～７１４１Cとその下流に位置するベンチュリー管の形状を有する内部空洞から成る流動特性付与部７１４２A～７１４２Cが形成されている。つまり、流動特性付与部７１４２Ａ～７１４２Ｃには、夫々内径が急激に減少する縮径部７１４２－１と、それに連結される内径が細い絞り部７１４２－２と、急激に内径が拡大する拡径部７１４２－３が同一円心形状に形成されている。一構成例としては、縮径部７１４２－１の流体の流れ方向の距離は、拡径部７１４２－３の流体の流れ方向の距離より短い。そして、縮径部７１４２－１の最大半径と、拡径部７１４２－３の最大半径とは同一もしくはほぼ等しい。勿論、この内部空洞のベンチュリー管の形状は適宜変更できる。また、渦巻発生部７１４１A～７１４１Cの形状も、溝によるものや翼によるものと適宜変更でき、或いは、製造工程を簡便にするために、渦巻発生部７１４１Ａ～７１４１Cを設けないようにすることもできる。また、第１の内部構造体７１４０が挿入し固定される第２の内部構造体７２４０は、第１実施形態の第２の内部構造体あるいはその他の実施形態の第２の内部構造体と同様であるので、説明は省略する。

このように、本実施形態においては、特に流体の流量を増加するために流体供給管７１００のサイズを大きくし、管の径を大きくする場合は、複数系統のベンチュリー管を設けることで発生するマイクロバブルの量を最大化できる可能性がある。なお、図示では、3系統の流動特性付与部７１４２Ａ～７１４２Cを形成したが、この系統数は2以上とすることができる。従って、2系統でも、3系統でも、更には、4系統以上でもよい。また、複数系統のベンチュリー管による流動特性付与部は、他の実施形態の第１の内部構造体にも適用できることは言うまでもない。

また第７実施形態において、第６実施形態同様に、第１の内部構造体７１４０と第２の内部構造体７２４０とを一体的に構成して、内部構造体が、管体の形状をしていて、管体の内側の内部構造と外側の外部構造を有するようにし、その内部構造は3系統或いは2、もしくは４以上の複数系統の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有し、その外部構造は、複数の突起部が形成されているボディー部を有するようにすることもできる。内部構造には、中空のベンチュリー管へ流す流体を渦巻流とする複数の溝や管体の内壁面から突出した複数の翼を設けることもできる。

（第8実施形態）
図２９及び図３０は、本発明の流体特性変化装置Ｓの第８実施形態に係る流体供給管８１００を示す。これは、第６実施形態の変形例（図２４）と同様であり、内部構造体６１４０Aは、第６実施形態と同様であり、その説明を省略する。この内部構造体６１４０Aは、管本体８１３０に収納固定される。その内面上流端には、雌ねじ８１３１が形成され、上流端の外表面には雄ねじ８１３２が形成されている。また下流端の内面にも雌ねじ８１３３が形成されている。この管本体８１３０の上流端内側の雌ねじ８１３１は、内部構造体６１４０Ａを収納固定した状態で、流体の流入口が形成されたストッパーの機能を有する固定リング８１２０の外側の雄ねじ８１２１と螺合により結合する。このようにして、内部構造体６１４０Aは、管本体８１３０の内壁に固定される。そして管本体８１３０の上流端の外表面の雄ねじ８１３２は上流の図示しない配管部材と螺合により結合され、下流端の内壁面の雌ねじ８１３３は、下流の図示しない配管部材と螺合により結合される。本実施形態に係る流体供給管８１００はコンパクトな形状をしており、全体を樹脂製とすることで、軽量で、安価に製造することができ、家庭用の水道設備や洗濯機やその他の機器の簡単に接続し、使用できることになる。

以上、本発明を、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
１１００、２１００、３１００、４１００、５１００、６１００、６１００Ａ、７１００、８１００ 流体供給管
１４０、２１４０、３１４０、７１４０ 第１の内部構造体
１４１、２１４１、６１４１、７１４１A 渦巻流発生部
１４１－１～１４１－８ 溝
２１４１－１～２１４１－３ 翼
１４２、３１４２、６１４２、７１４２Ａ～７１４２Ｃ 流動特性付与部
２４０、４２４０、５２４０、７２４０ 第２の内部構造体
２４３ 頭部
２３４－１～２３４－４ 翼
２４５、４２４５、５２４５、６１４５、 ボディー部
２４５ｐ、４２４５ｐ、５２４５ｐ、６１４５ｐ 突起部
２４５ｒ、４２４５ｒ、５２４５ｒ 流路
６１４０、６１４０A 内部構造体

Claims (23)

1. 収納体に収納されて、流体に対し流体の特性を変化させる内部構造体であって、
   内部構造体は、第１の内部構造体と第２の内部構造体とを含み、
   第１の内部構造体は、一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有し、
   第２の内部構造体は、中空軸形態であって第１の内部構造体の少なくとも一部を中空軸の内部に収納し、その外表面には、複数の突起部が形成されているボディー部を有する、
   ことを特徴とする内部構造体。
2. 第１の内部構造体の流動特性付与部の上流には、中空のベンチュリー管へ流す流体を渦巻流とする渦巻流発生手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
3. 渦巻流発生手段は、流体の流れの方向を特定の角度へ変化させる管体の内壁面に形成された複数の溝であることを特徴とする請求項２に記載の内部構造体。
4. 渦巻流発生手段は、流体の流れの方向を回転させる管体の内壁面から突出した複数の翼であることを特徴とする請求項２に記載の内部構造体。
5. 第１の内部構造体の渦巻流発生部の複数の翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに翼の個数に依存する角度ずつずらされていることを特徴とする請求項４に記載の内部構造体。
6. 第１の内部構造体の渦巻流発生部は、３個の翼を含み、翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに１２０度ずつずらされていることを特徴とする請求項４に記載の内部構造体。
7. 第１の内部構造体の上流側の渦巻流発生部と下流側の流動特性付与部とは一体的に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の内部構造体。
8. 第１の内部構造体の流動特性付与部は、中空のベンチュリー管の構造により、流路を流れる流体の静圧力を急激に減圧しその後加圧することにより、キャビテーション現象を誘発して、微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
9. 第２の内部構造体のボディー部の上流には、複数の螺旋状に形成された翼を含む頭部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
10. 第２の内部構造体の頭部は、断面が円形である軸部と複数の螺旋状に形成されている翼とを含み、翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに翼の個数に依存する角度ずつずらされていることを特徴とする請求項９に記載の内部構造体。
11. 第２の内部構造体の頭部は、４個の螺旋状に形成されている翼を含み、翼の各々は、その先端が軸部の円周方向に互いに９０度ずつずらされていることを特徴とする請求項１０に記載の内部構造体。
12. 第２の内部構造体のボディー部は、その外表面に多数の突起部が網状に形成されていて、突起部の間にできる流路を通過することにより、キャビテーション現象を誘発して、微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
13. 多数の突起部が網状に形成されていて、突起部の間にできる流路は、複数の螺旋流路と複数の円環流路とが交差する交差流路であることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
14. 第２の内部構造体は、ボディー部より下流側に、流体を収納体の中心に向かって誘導する誘導部を更に有することを特徴とする請求項９に記載の内部構造体。
15. 多数の突起部が網状に形成されていて、突起部の間にできる流路は、複数の流路が交差する交差流路であることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
16. 第２の内部構造体は、円柱形の中空軸形態であることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
17. 第２の内部構造体は、角柱形の中空軸形態であることを特徴とする請求項１に記載の内部構造体。
18. 収納体に収納されて、流体に対し流体の特性を変化させる内部構造体であって、
    内部構造体は、管体の形状をしていて、内部構造と外部構造を有し、
    内部構造は、一乃至複数の中空のベンチュリー管の構造となっている流動特性付与部を有し、
    外部構造は、複数の突起部が形成されているボディー部を有する、
    ことを特徴とする内部構造体。
19. 内部構造には、中空のベンチュリー管へ流す流体を渦巻流とする渦巻流発生手段が設けられていることを特徴とする請求項１８に記載の内部構造体。
20. 渦巻流発生手段は、流体の流れの方向を特定の角度へ変化させる管体の内壁面に形成された複数の溝であることを特徴とする請求項１９に記載の内部構造体。
21. 渦巻流発生手段は、流体の流れの方向を回転させる管体の内壁面から突出した複数の翼であることを特徴とする請求項１９に記載の内部構造体。
22. 請求項１乃至２１のいずれかの内部構造体及びそれを収納する収納体からなる流体特性変化装置。
23. 請求項２２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。