WO2023027136A1 - 液体処理ノズル - Google Patents

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WO2023027136A1
WO2023027136A1 PCT/JP2022/031967 JP2022031967W WO2023027136A1 WO 2023027136 A1 WO2023027136 A1 WO 2023027136A1 JP 2022031967 W JP2022031967 W JP 2022031967W WO 2023027136 A1 WO2023027136 A1 WO 2023027136A1
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liquid
leg
core
screw
nozzle
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PCT/JP2022/031967
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啓雄 加藤
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株式会社タケシタ
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    • E03C1/02Plumbing installations for fresh water
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    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Definitions

  • the present invention relates to a liquid processing nozzle for cavitation processing liquid in which gas is dissolved.
  • Patent Documents 1 to 4 A variety of nozzles have been proposed in which a narrowed portion is provided by a venturi or orifice in the water flow path, and dissolved air is precipitated as fine bubbles due to the decompression effect when the water flows at a high speed.
  • the methods disclosed in Patent Documents 1 and 2 are intended to further increase the speed of water flow by arranging a threaded member in the middle of the flow channel and using the root of the threaded member or the gap formed between the opposing threaded members. It is stated that nanobubbles can be generated at a higher density by improving the cavitation efficiency.
  • Patent Documents 1 to 3 proposals have been made to improve the valley point density in the cross section by arranging a plurality of screw members around the center of the cross section on the same plane in the cross section of the flow channel.
  • it is possible to arrange a plurality of screw members at mutually displaced positions in the direction of the central axis (flow direction) of the liquid flow channel, thereby causing the liquid to flow into valleys that serve as cavitation points. can be brought into contact repeatedly, and can contribute to further improvement in the efficiency of generating fine bubbles and the efficiency of gas dissolution.
  • Patent Documents 1 to 3 when a screw member is assembled to a nozzle body, a screw hole is bored in the nozzle body by a drill or the like, and then a female thread is tapped on the inner surface of the screw hole to form a female screw hole. is screwed together.
  • the drilling of the screw holes in the nozzle body and the tapping of the inner surface of the screw holes must be performed in sequence, and there is a problem that the number of processing steps for the nozzle body increases.
  • screw members are attached to tapped female threaded holes, it is necessary to screw the screw members individually into the female threaded holes using a screwdriver or the like.
  • Patent Documents 1 to 3 the cavitation processing portion made of a screw member is assembled to a core element that is separate from the nozzle casing. From the point of view, the existing technical problems to be solved are the same as those in Patent Documents 1 and 2.
  • the present invention relates to a liquid treatment nozzle that is used by being incorporated into a piping system for circulating liquid, and relates to a nozzle casing that has an accommodating passage portion with openings at both ends, and a liquid inlet opening on one end face and a liquid inlet on the other end face. A position where a penetrating liquid flow path is formed to open the outlet, and the liquid supplied to the inflow side opening formed in the nozzle casing can flow out from the outflow side opening of the nozzle casing through the liquid flow path.
  • the outer peripheral surface side is inserted into the storage passage portion so that it is press-fitted or clearance-fitted into the inner peripheral surface of the storage passage portion, and is formed to penetrate from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface of the liquid flow path.
  • a core body having a screw mounting hole, and a screw member having a cavitation treatment portion in which the head and leg proximal sides are held in the screw mounting holes of the core body, while the leg tip side protrudes from the inner surface of the liquid flow path. and a cavitation core that supersaturates and deposits dissolved gas in the liquid by decompression action when the liquid in contact with the cavitation treatment part accelerates in the root of the thread.
  • the screw mounting hole formed in the core body includes a leg insertion portion for inserting and holding the base end side of the leg portion of the screw member, and an opening portion on the outer peripheral surface side of the core body.
  • a premise structure is provided with a head accommodating portion which is formed integrally with the portion and which is formed to have a diameter larger than that of the leg insertion portion and accommodates the head.
  • the liquid treatment nozzle according to the first aspect of the present invention is characterized by having the following requirements in addition to the above-described prerequisite configuration. That is, when the outer diameter of the male thread formed on the outer peripheral surface of the leg in the leg insertion section is md, and the thread height of the male thread is mtd, the inner diameter hd of the leg insertion section is: md ⁇ mtd ⁇ hd ⁇ md
  • the leg portion of the threaded member is screwed into the leg portion insertion portion of the core body in a self-tapping manner, and when ht is the thickness of the head portion of the threaded member, the thickness of the nozzle casing is The depth of formation of the head accommodating portion is determined so that the distance between the inner peripheral surface of the accommodating passage portion and the top surface of the head is 0.5 ht or less.
  • liquid treatment nozzle in the liquid treatment nozzle according to the first aspect of the present invention (an embodiment is disclosed in FIG. 24), similarly to the configuration disclosed in Patent Document 3, a cavitation core in which a cavitation treatment portion is formed by a screw member is inserted into the accommodation passage portion of the nozzle casing so as to be press-fitted or clearance-fitted.
  • the inner diameter hd of the leg insertion portion formed in the core body is a value slightly smaller than the outer diameter md of the male threaded portion of the screw member, and md-mtd or more (preferably , md ⁇ 0.8mtd or more, more preferably md ⁇ 0.7mtd or more), the leg portion of the screw member is screwed into the leg portion insertion portion of the core body in a self-tapping manner.
  • this configuration means that the wrap length ftd between the thread of the male threaded portion and the female threaded portion is 0.5 mtd or less.
  • the wrap length is preferably 0.4 mtd or less, more preferably 0.35 mtd or less.
  • the leg of the screw member is engaged in the leg insertion portion by self-tapping. Since the force acts sufficiently, it is possible to reliably prevent the screw member from falling off from the core body when the screw member is assembled to the core body.
  • leg portion of the screw member when the leg portion of the screw member is attached to the leg insertion portion, it is necessary to screw the screw member into the leg insertion portion while self-tapping using a screwdriver or the like.
  • self-tapping forming a shallow internal thread on the inner surface of the leg insertion portion, for example, when it is desired to replace a screw member that has worn out due to repeated cavitation processing, or when a screw member with a different leg length is used in the leg insertion portion
  • the screw member can be easily pulled out from the leg insertion portion by rotating the screw member in the direction opposite to that at the time of assembly.
  • the inner diameter hd of the leg insertion portion is less than md-mtd, it will be difficult to engrave the internal thread portion in the leg insertion portion by self-tapping.
  • the leg insertion portion includes a first portion having a first inner diameter hd1 including an end portion on the connection side with the head accommodating portion, and an end portion on the connection side with the liquid flow path. and a second portion having a second inner diameter hd2 smaller than the first inner diameter hd1.
  • the first portion The first inner diameter hd1 of md ⁇ hd1 ⁇ hd3 can be defined to be within the range of The legs of the threaded member are inserted with a clearance fit into the first portion.
  • the second inner diameter hd2 of the second portion is md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md and the leg of the threaded member can be screwed into the second portion in a self-tapping fashion.
  • the liquid processing nozzle according to the second aspect of the present invention constitutes a subordinate concept of the liquid processing nozzle according to the first aspect of the present invention.
  • a nozzle casing having a housing passage portion with both ends open, and a penetrating liquid flow passage having a liquid inlet opening on one end surface and a liquid outlet opening on the other end surface are formed in the nozzle casing.
  • the nozzle casing is arranged in the housing passage in such a positional relationship that the liquid supplied to the inflow side opening can flow out from the outflow side opening of the nozzle casing through the liquid flow path, and the liquid flow path extends from the outer peripheral surface.
  • the screw mounting hole formed in the core body includes a leg insertion portion for inserting and holding the base end side of the leg portion of the screw member, and a leg portion that forms an opening on the outer peripheral surface side of the core body
  • the first inner diameter hd1 of the first portion is: md ⁇ hd1 ⁇ hd3 and the leg of the threaded member is inserted into the first part in a clearance fit, while the second inner diameter hd2 of the second part is md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md and wherein the leg of the threaded member is screwed into the second portion in a self-tapping manner.
  • the leg insertion portion can be formed to have a diameter smaller than that of the leg portion within the range where the leg portion can be screwed in by self-tapping.
  • ⁇ A first portion larger in diameter than the leg portion of the screw member is formed in the leg insertion portion on the side connected to the head accommodating portion, followed by a second portion smaller in diameter than the leg portion of the screw member. Therefore, by inserting the leg portion of the threaded member into the first portion, the leg portion of the threaded member is stably held in the form of a clearance fit. By self-tapping the leg portion to the second portion in this state, the tip of the leg portion of the screw member can be very smoothly bitten into the second portion.
  • the leg portion of the screw member By inserting the leg portion of the screw member into the first portion with a clearance fit, the axis line of the leg portion can be aligned parallel to the axis line of the second portion using the first portion as a guide. Therefore, the leg portion of the screw member is less likely to bite into the leg insertion portion in an inclined state. From the viewpoint of stably holding the leg portion of the threaded member with a clearance fit by the first portion, it is preferable that hd1 ⁇ md+mtd, more preferably hd1 ⁇ md+0.5mtd.
  • hd1 ⁇ 0.9hd3 (more preferably hd1 ⁇ 0.8hd3) is preferably satisfied.
  • the length of the first portion is ensured to be 3P or more, where P is the pitch of the thread formed on the leg portion. It is desirable that Moreover, when the screw member is made of metal and the core body is made of a resin material, it is desirable that the length of the second portion is set to 1P or more and 10P or less. If the length of the second portion is less than 1P, the number of pitches of the internal thread formed on the inner peripheral surface of the second portion becomes insufficient due to self-tapping.
  • the effect of restricting movement of the leg portion of the screw member in the thrust direction may be insufficient.
  • the length of the second portion exceeds 10P, the load when screwing the leg portion of the screw member by self-tapping increases, and workability may deteriorate when the screw member is attached to the core body. More desirably, the length of the second portion is set to 2P or more and 7P or less.
  • a liquid treatment nozzle includes a nozzle casing having an accommodating passage portion with both ends opened, and a liquid nozzle on one end face.
  • a penetrating liquid flow path having an inlet opening and a liquid outlet opening on the other end face is formed.
  • a core body having a screw mounting hole formed through from the outer peripheral surface toward the inner peripheral surface of the liquid channel, the head and the head;
  • a screw member having a base end of the leg held in the screw mounting hole of the core body and a tip end of the leg protruding from the inner surface of the liquid channel as a cavitation treatment portion, and the liquid in contact with the cavitation treatment portion.
  • the screw mounting hole formed in the core body is positioned so that the base end of the leg portion of the screw member
  • a leg insertion portion for inserting and holding the leg insertion portion is integrally formed with the leg insertion portion so as to form an opening on the outer peripheral surface side of the core body.
  • the leg insertion portion includes a first portion having a first inner diameter hd1 including an end on the connection side with the head accommodation portion, and an end on the connection side with the liquid flow path and a second portion having a second inner diameter hd2 smaller than the first inner diameter hd1, wherein md is the outer diameter of the male thread formed on the outer peripheral surface of the leg in the leg insertion portion, and the thread height of the male thread is mtd, and the inner diameter of the head accommodating portion is hd3, the first inner diameter hd1 of the first portion is md ⁇ hd1 ⁇ hd3 and the leg of the threaded member is inserted into the first part in a clearance fit, while the second inner diameter hd2 of the second part is md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md is defined to be within the range of The configuration up to this point is the same as the above-described second configuration.
  • the screw member is made of metal, the core body is made of a resin material, and the length of the second portion is the length of the second portion, where P is the pitch of the thread formed on the leg. is set to 1P or more and 2P or less, and the leg portion of the screw member is press-fitted into the inner peripheral surface of the second portion, and the tip thereof protrudes into the liquid flow path.
  • the third configuration above is the same as the second configuration in that the lower limit of the length of the second portion is 1P or more, but the upper limit is set short, 2P or less.
  • the core body is made of a resin material and the screw member is made of metal, when the screw member is attached to the leg insertion portion, the leg portion is loosely fitted to the first portion, and then to the second portion.
  • the metal leg instead of screwing in the screw member by self-tapping, by press-fitting it in the axial direction (thrust direction), the metal leg is pushed into the core in such a way that the screw thread goes over the resin inner peripheral surface of the second part. It can be attached to the body.
  • the inside of the housing passage portion of the nozzle casing is It is desirable to employ a nozzle structure in which the top surface of the head of the screw member is restricted by the peripheral surface.
  • the top surface of the head of the threaded member is It is desirable that it is abutted against the inner peripheral surface of the housing passage portion of the nozzle casing.
  • the nozzle casing can be configured as follows. That is, in the direction of liquid flow, the side where one of the liquid inlet and the liquid outlet of the nozzle casing is located is the first side (or front end), and the other side is the second side (or rear end).
  • the casing is composed of a casing main body that constitutes the first side and a core holding portion that constitutes the second side.
  • the casing main body has an accommodation passage formed in a second side end surface with a core insertion opening, and the second side end of the casing main body extends beyond the second side end surface of the cavitation core inserted into the accommodation passage.
  • a female screw for assembly is formed on the inner peripheral surface of the second side end.
  • the outer peripheral surface of the first side end portion of the core pressing portion is formed with an assembly male thread portion that is screwed with the assembly female thread portion of the casing body, and the assembly male thread portion is screwed and fastened to the assembly male thread portion.
  • the core holding portion retains the cavitation core in such a manner that the first side end face abuts against the outer peripheral edge portion of the second side end face of the cavitation core.
  • the first side end of the casing body and the second side end of the core holding portion are engraved with a nozzle side threaded joint portion to be screwed with the first threaded joint of the piping system on one side, and the piping system on the other side.
  • a cap nut is rotatably fitted to the externally threaded portion forming the second screw joint.
  • Patent Document 4 discloses, for example, a configuration in which a cavitation core, which has a large number of screw members and requires a large number of assembly steps, is separated from the nozzle casing. According to this configuration, the cavitation core is assembled in advance by an external setup, and the assembled assembly is attached to the nozzle casing, thereby simplifying the assembly process of the entire nozzle.
  • a cavitation core is housed in a casing main body that constitutes a nozzle casing, and a core holding portion that is screwed together prevents the cavitation core from coming off.
  • the threaded joint of the core pressing portion is a female threaded portion, and a hexagonal tool engaging portion is formed on the outer peripheral surface thereof.
  • the liquid treatment nozzle is incorporated into the piping system by screwing the threaded joints formed at both ends of the nozzle casing to the threaded joints of the piping system.
  • a wrench is engaged with the tool engaging portion of the core pressing portion to prevent rotation of the core pressing portion, while another wrench is rotated on the pipe side to unscrew the core pressing portion and the pipe.
  • the wrench engaged with the tool engaging portion of the core pressing portion is rotated to unscrew the casing main body and the pipe.
  • the threaded engagement between the core holding portion and the casing body will be loosened before the casing body and the pipe are unscrewed, and the nozzle casing will be formed. This leads to the problem of unintentional separation between the casing main body and the core holding portion. This problem can also occur when the tool engaging portion is formed on the casing main body side.
  • a nozzle-side threaded joint portion to be screwed with the first threaded joint of the piping system is engraved on one of the first side end portion of the casing main body and the second side end portion of the core holding portion, and the other end is provided with a pipe.
  • the casing main body and the core pressing portion are separated by engaging a tool with the box nut and rotating it.
  • the cap nut and the piping system can be unscrewed without affecting the screwed connection with the nozzle casing, and the casing main body and the core holding portion that form the nozzle casing can be unintentionally separated. can be effectively prevented.
  • the outer peripheral surface of the casing body is engaged with a fastening tool used when assembling the liquid treatment nozzle to the piping system. It is preferable to form a tool engaging portion having at least one pair of parallel surfaces for the purpose. After unscrewing the cap nut on the side of the core holding portion and the corresponding pipe, if a wrench or the like is engaged with the tool engaging portion formed on the outer peripheral surface of the casing body and rotated, the casing body can be removed. The threaded connection with the piping on the casing main body side can be smoothly released without damage.
  • the second side end portion of the core holding portion is provided with an assembly screw which forms part of the liquid flow path and is used when screwing the assembly male thread portion of the core holding portion to the assembly female thread portion of the casing body.
  • a tool engaging hole for engaging a tool can also be formed through.
  • the casing main body can be provided with an additional function part that adds an additional function to the liquid treatment nozzle. Additional functions can be easily added to the liquid treatment nozzle by incorporating such a second body into the casing body.
  • the type of additional function added to the liquid treatment nozzle by the additional function unit is not particularly limited.
  • the additional function section can be provided with a channel adjustment valve for switching the channel cross-sectional area of the liquid channel continuously or stepwise.
  • the flow rate of the piping system in which the liquid treatment nozzle is incorporated can be easily adjusted by the channel adjustment valve.
  • the concept of switching the cross-sectional area of the channel may include blocking the channel. In this case, switching the channel between two states of fully closed (blocked) and fully open (open) is also included in the concept of "stepwise switching of channel cross-sectional area".
  • the additional function section can be configured to include a branch pipe for branching and circulating the liquid from the liquid channel.
  • branch pipe for branching and circulating the liquid from the liquid channel.
  • the form of use of the branch pipe is not particularly limited, for example, the end of the branch pipe opposite to the end connected to the second main body of the casing body receives the inflow of the liquid from the branch pipe.
  • a chemical solution holding part is provided for eluting the chemical solution into the received liquid, and the liquid in the branch pipe in which the chemical solution has been eluted is configured to slowly release and flow out from the connection end of the branch pipe with the casing main body to the liquid channel side in a backflow form. can do.
  • an appropriate amount of the chemical solution can be continuously injected into the liquid flowing through the piping system to the liquid cavitation-treated by the liquid treatment nozzle. can do.
  • the effect of cavitation to improve the permeability of the liquid is added to further improve the cleaning power of the liquid, or to reduce the amount of chemical injected to ensure the same level of cleaning power.
  • FIG. 2 of Patent Document 4 discloses the configuration of the liquid treatment nozzle 100 in which the rectifying element 63 is arranged downstream of the cavitation core 1 within the nozzle casing 50 .
  • the rectifying element 63 is mounted in contact with the inner peripheral surface of the nozzle casing 50 made of metal, and is provided separately from the cavitation core 1 .
  • the rectifying element 63 rectifies the tap water after the generation of bubbles in the flow direction and causes it to flow out.
  • the liquid flow direction to the liquid treatment nozzle 100 is intended to be only one direction from the cavitation core 1 to the rectifying element 63 .
  • the liquid processing nozzle of Patent Document 4 has the following problems. ⁇ Since the rectifying element is provided only on the downstream side of the cavitation core, the effect of the rectifying element is limited to suppressing coalescence due to the collision of fine bubbles that have stopped growing at the collision part of the cavitation core. ⁇ The mounting direction of the liquid treatment nozzle to the piping system may be reversed from the normal mounting direction due to the connection with the threaded joint on the piping system side. In this case, the flow of the liquid changes from the rectifying element to the cavitation core, and the rectifying element cannot function as intended. - When assembling the liquid treatment nozzle, the rectifying element and the cavitation core must be sequentially attached to the nozzle casing, increasing the number of man-hours.
  • the cavitation core can be configured as follows. That is, the liquid channel of the core body of the cavitation core is configured such that a section including the midpoint of the central axis of the liquid channel is a narrowed portion having a cylindrical surface shape, and portions forming the front and rear sections of the narrowed portion of the liquid flow channel are narrowed respectively. A pair of enlarged diameter portions having a diameter larger than that of the core body is formed, and a screw mounting hole is arranged in the constricted portion together with a screw member, and a rectifying member is arranged inside each of the enlarged diameter portions in a form integrated with the core body.
  • a straightening member is provided not only on the downstream side of the cavitation core but also on the upstream side.
  • the rectifying member can function as intended regardless of whether the mounting direction of the liquid treatment nozzle to the piping system is reversed due to the connection with the threaded joint on the piping system side.
  • the flexibility in the mounting direction of the liquid treatment nozzle to the piping system is greatly improved.
  • This effect is particularly remarkable when the rectifying members respectively arranged in the pair of enlarged diameter portions have the same configuration.
  • the rectifying member Since the rectifying member is integrally attached to the enlarged diameter portion of the core body, the rectifying member and the core body can be collectively attached to the nozzle casing as an integrated assembly when assembling the liquid treatment nozzle. As a result, the assembling process of the liquid treatment nozzle can be simplified.
  • the rectifying member is formed by bending a metal elastic belt-shaped member into a zigzag form so that crests and troughs appear alternately along the creases in the direction of the short side, and then rolling it around an axis parallel to the short side. It may be a star-shaped flow straightening member formed to have a cross-sectional configuration of a shape.
  • the star-shaped rectifying member is inserted into the enlarged diameter portion so that the direction of the short side coincides with the axis of the enlarged diameter portion.
  • the enlarged diameter portion can be formed as a cylindrical surface whose inner peripheral surface is larger in diameter than the narrowed portion and can be connected to the narrowed portion via a stepped surface.
  • the star-shaped rectifying member is formed to have a diameter larger than the inner diameter of the enlarged diameter portion in a free state, and is press-fitted into the enlarged diameter portion while elastically contracting in the radial direction with respect to the axis, and the front end side is pushed into the enlarged diameter portion. It can be integrated with the core body in such a manner that the outer peripheral surface side is gripped by the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion due to the elastic restoring force in the radial direction in the state of contact with the stepped surface. As a result, the star-shaped rectifying member is less likely to come off from the core body, and the process of mounting the assembly of the rectifying member and the core body to the nozzle casing can be stabilized.
  • FIG. 2 is a perspective view showing an example of incorporating the liquid treatment nozzle of the present invention into a water pipe.
  • FIG. 3 is a cross-sectional front view of a cavitation core used in the liquid treatment nozzle of FIG. 2;
  • FIG. 4 is an axial sectional view showing the screw member layout on the first screw arrangement surface of the cavitation core;
  • FIG. 6 is an axial cross-sectional view showing the threaded member layout on the second threaded surface of the cavitation core;
  • FIG. 4B is an axial cross-sectional view showing an enlarged main part of FIG. 4A;
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing a modification in which all of the face screw sets of the cavitation core shown in FIG. 3 are arranged in the same phase;
  • FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing an example of formation of a screw mounting hole and an example of an arrangement form of a screw member in the screw mounting;
  • FIG. 6B is an axial cross-sectional view showing an enlarged vicinity of the male screw portion of the screw member in FIG. 6A;
  • FIG. 6B is a first explanatory view showing a process of mounting a screw member in the screw mounting hole of FIG. 6A; Explanatory drawing following FIG. 7A.
  • FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing an example of formation of a screw mounting hole and an example of an arrangement form of a screw member in the screw mounting;
  • FIG. 6B is an axial cross-sectional view showing an enlarged vicinity of the male screw portion of the screw member in FIG. 6A;
  • FIG. 6B is a first explanatory view showing
  • FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing an enlarged first example of an arrangement form in the vicinity of the head portion of the screw member in the screw mounting hole; An axial cross-sectional view similarly showing an enlarged second example. An axial cross-sectional view similarly showing an enlarged third example.
  • FIG. 3 is a cross-sectional front view showing an enlarged core pressing portion of the liquid treatment nozzle of FIG. 2 ; The figure which shows the detail of a rectification
  • FIG. 2 is a view for explaining a process of assembling the liquid treatment nozzle to the piping system of FIG. 1; 3A and 3B are diagrams showing a state in which the liquid treatment nozzle of FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a screw mounting hole of a core body used in the liquid treatment nozzle according to Embodiment 2 of the present invention
  • FIG. 16 is an explanatory view of the operation of the screw mounting hole in FIG. 15
  • 18 is a plan view of a core plate used in the liquid treatment nozzle of FIG. 17
  • FIG. 18 is a cross-sectional front view of a multi-core assembly incorporated into the liquid treatment nozzle of FIG. 17;
  • FIG. 4 is a plan view of a core plate when the number of cavitation cores to be assembled is 3; The front view and front sectional drawing of the liquid processing nozzle concerning Embodiment 4 of this invention.
  • FIG. 5 is a front cross-sectional view of a liquid treatment nozzle according to Embodiment 5 of the present invention; The front view and front sectional drawing of the liquid processing nozzle concerning Embodiment 6 of this invention.
  • FIG. 11 is a front cross-sectional view of a liquid treatment nozzle according to Embodiment 7 of the present invention;
  • FIG. 25 is an axial cross-sectional view showing an example of an arrangement form of screw members in screw mounting holes in the liquid treatment nozzle of FIG. 24;
  • FIG. 25B is an axial cross-sectional view showing an enlarged vicinity of the male screw portion of the screw member in FIG. 25A;
  • FIG. 2 is a front cross-sectional view showing an embodiment of a liquid processing nozzle having a gas introduction mechanism provided in a cavitation processing section;
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of a water pipe system incorporating the liquid treatment nozzle of the present invention.
  • a cold water supply unit 1203 directly connected to the water supply and a hot water supply unit 1204 connected to a water heater (not shown) are connected to a hot water mixing valve 1201 via a stop cock 1211 and piping systems 1205 and 1206, respectively.
  • the hot and cold water mixing valve 1201 mixes cold water from the cold water supply unit 1203 and hot water from the hot water supply unit 1204 at a mixing ratio and flow rate according to the operating state of the lever 1202, and causes the mixture to flow out from the outlet 1201a. belongs to. Both of the piping systems 1205 and 1206 have the same configuration. It has a configuration in which the liquid treatment nozzle 100 of the embodiment is incorporated. The liquid treatment nozzle 100 may be provided only on one of the cold water supply section 1203 and the hot water supply section 1204, for example, only on the cold water supply section 1203 side.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the liquid treatment nozzle taken out.
  • the liquid treatment nozzle 100 is a second embodiment of the present invention and has a nozzle casing 50 .
  • the side where one of the liquid inlet and the liquid outlet of the nozzle casing 50 is located is the first side (the left side in FIG. 2), and the other side is the second side.
  • the nozzle casing 50 consists of a casing main body 50B constituting the first side and a core pressing portion 50A constituting the second side, both of which are metal (for example, a copper alloy such as brass (chromium Alternatively, it may be covered with a plated layer such as nickel), and is composed of a ferrous material such as stainless steel).
  • the liquid treatment nozzle 100 is capable of bi-directionally circulating tap water as a liquid. Each functions as an outflow opening, and vice versa when water flows in the opposite direction.
  • the side including the first side opening 54 of the nozzle casing 50 is configured as a cylindrical casing main body 50B, and the side including the second side opening 55 is configured as a core pressing portion 50A.
  • the casing main body 50B has an accommodation passage portion 56 formed in the second side end surface thereof so as to open the core insertion port 50p.
  • a second side end portion extends, and an assembly female screw portion 50g is formed on the inner peripheral surface of the second side end portion.
  • At the first side end of the casing main body 50B one end in the axial direction opens as the first side opening 54 and the other end communicates with the housing passage 56, forming a part of the liquid flow path 3.
  • a first side passage portion 50u is formed to penetrate.
  • an assembly male threaded portion 50d that is screwed with the assembly female threaded portion 50g of the casing main body 50B is formed on the outer peripheral surface of the first side end portion of the core pressing portion 50A.
  • an assembly male threaded portion 50d that is screwed with the assembly female threaded portion 50g of the casing main body 50B is formed on the outer peripheral surface of the first side end portion of the core pressing portion 50A.
  • 50e is fitted on the outer peripheral surface of the first side end portion of the core pressing portion 50A so as to pass through the core pressing portion 50A in the axial direction.
  • a flange portion 50f that protrudes radially outward is formed on the outer peripheral surface of the core pressing portion 50A.
  • the screwing amount of the assembly male threaded portion 50d relative to the assembly female threaded portion 50g is restricted.
  • the outer peripheral surface of the flange portion 50f is also used as an engaging surface for a tool or jig when screwing the core pressing portion 50A to the casing main body 50B during assembly of the nozzle casing 50. As shown in FIG.
  • the core holding portion 50A has the first side end surface (in this embodiment, the bottom surface of the counterbore 50n) on the second side end surface of the cavitation core 1. It is held in place so that it does not come off. On the other hand, the first side end surface of the cavitation core 1 is abutted against the outer peripheral edge portion of the first side end portion of the accommodation passage portion 56 .
  • a nozzle-side screw joint portion 51 that screws together with a first screw joint 1213a (Fig. 13) of the piping system is engraved on the first side end portion of the casing main body 50B.
  • a cap nut 50C is rotatably fitted to the second side end portion of the core pressing portion 50A so as to be screwed with the male thread portion forming the second screw joint 1212 (FIG. 13) of the piping system.
  • a hexagonal tool engaging surface 53 is formed on the outer peripheral surface of the cap nut 50C.
  • FIG. 11 shows an enlarged view of the core pressing portion 50A and the cap nut 50C.
  • the outer peripheral surface of the second side end portion of the core pressing portion 50A is a cylindrical surface, and a groove 50k is formed in the front end portion thereof in the circumferential direction, and a metal snap ring 58 is fitted in the groove 50k. ing.
  • a circumferential flange portion 50r protrudes from the inner peripheral edge of the first side end portion of the cap nut 50C.
  • the inner diameter of the flange portion 50r is set larger than the outer diameter of the second side end portion of the core pressing portion 50A and smaller than the outer diameter of the snap ring 58 fitted in the groove 50k.
  • the second side end portion of the core pressing portion 50A is inserted inside the flange portion 50r of the cap nut 50C, and in this state, the snap ring 58 is attached to the outside of the core pressing portion 50A.
  • the cap nut 50C is elastically expanded by a jig (not shown), and the attached snap ring 58 is axially pushed toward the groove 50k. bring back.
  • the cap nut 50C is fitted to the core pressing portion 50A so as to be relatively rotatable about the axis while being axially retained by the snap ring 58. As shown in FIG.
  • the outer peripheral surface of the casing body 50B has at least one pair of parallel surfaces for engagement with a fastening tool used when assembling the liquid treatment nozzle 100 to the piping system.
  • An engaging portion 57 is formed.
  • the tool engaging portion 57 is formed as a hexagonal portion having three parallel portions on the outer peripheral surface of the first side end portion of the casing body 50B.
  • the nozzle side threaded joint portion 51 formed at the first side end portion of the casing main body 50B is formed as a male threaded portion.
  • the dimensions of the male threaded portion of the nozzle-side threaded joint 51 and the dimensions of the female threaded portion 52 of the cap nut 50C are not particularly limited, but in FIG. there is A plate-like seal ring 50s is mounted inside the cap nut 50C.
  • a liquid flow path 9A is formed through in the axial direction.
  • the cavitation core 1 has a positional relationship with respect to the nozzle casing 50 such that the liquid supplied from one of the first side opening 54 and the second side opening 55 can flow out from the other through the liquid flow path 9A.
  • side is inserted into the inner peripheral surface of the housing passage portion 56 in the axial direction so as to be a press fit or a clearance fit.
  • the core body 1M has a cylindrical outer peripheral surface, and is inserted into the accommodation passage portion 56 from the core insertion opening 50p.
  • FIG. 3 is an enlarged sectional view of the cavitation core 1
  • FIGS. 4A and 4B are axial sectional views.
  • a screw mounting hole 19 is formed in a form penetrating from the outer peripheral surface of the core body 1M toward the inner peripheral surface of the liquid flow path 9A.
  • the head 10h and the leg 10f are held in the screw mounting hole 19 of the core body 1M at the base ends thereof, while the tip end of the leg 10f protrudes from the inner surface of the liquid channel 9AA to form the cavitation processing section CV.
  • a plurality of screw mounting holes 19 are formed in the core body 1M, and a screw member 10 is mounted in each of them.
  • the liquid In the cavitation treatment portion CV, the liquid supersaturates and deposits the dissolved gas due to the decompression action when the liquid accelerates in the root portion as it contacts the male screw portion formed in the leg portion 10f.
  • the material of the core body 1M is, for example, resin such as ABS, nylon, polycarbonate, polyacetal, and PTFE (polytetrafluoroethylene). selected as appropriate.
  • the material of the screw member 10 is, for example, stainless steel, but depending on the application, a heat-resistant alloy such as titanium, Hastelloy, or Inconel (both of which are registered trademarks) may be used. is a problem, it is also possible to use a ceramic material such as quartz or alumina. In particular, quartz is suitable for use in fields where metal contamination is disliked (for example, the field of semiconductor manufacturing).
  • the resin cavitation core 1 may be made of PTFE, for example.
  • FIG. 6A is an enlarged axial cross-sectional view showing the screw mounting hole 19 of the core body 1M and the arrangement of the screw member 10 with respect to the screw mounting hole 19, and FIG. It is a diagram showing.
  • the screw mounting hole 19 formed in the core body 1M has a leg insertion portion 19f for inserting and holding the base end side of the leg portion 10f of the screw member 10, and an opening on the outer peripheral surface side of the core body 1M.
  • a head accommodating portion 19h is integrally formed with the leg insertion portion 19f and has a larger diameter than the leg insertion portion 19f and accommodates the head.
  • the inner diameter hd2 of the leg portion insertion portion 19f is: , md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md is defined to be within the range of As shown in FIG. 6A, the leg portion 10f of the screw member 10 is screwed into the leg insertion portion 19f of the core body 1M in a self-tapping manner.
  • Reference numeral 10e is a tool engaging recess for engaging a tool such as a screwdriver.
  • the formation depth of the head accommodation portion 19h is determined by the inner peripheral surface 56P of the accommodation passage portion 56 and the top of the head portion 10h.
  • the distance from the surface is determined to be 0.5ht or less.
  • a narrow gap GP1 (for example, 0.15 mm or less) is formed between the inner peripheral surface 56P of the housing passage portion 56 and the outer peripheral surface 1P of the core body 1M.
  • the top surface of the head 10h protrudes from the opening of the head accommodating portion 19h by a height corresponding to the gap GP1, and is in a state of being held against the inner peripheral surface 56P of the accommodating passage portion 56.
  • a gap GP2 is formed between the outer peripheral surface of the head portion 10h of the screw member 10 and the inner peripheral surface of the head accommodating portion 19h.
  • the leg insertion portion 19f of the core body 1M does not need to be deeply tapped in advance with the female thread portion for screwing the male thread portion 10mt of the screw member 10, and the number of processing steps can be reduced. can. Further, since the top surface of the head portion 10h of the screw member 10 is abutted against the inner peripheral surface of the housing passage portion 56, the position of the top surface of the head portion 10h is restricted by the inner peripheral surface of the housing passage portion 56. , the screw member 10 in the screw mounting hole 19 is free from rattling in the thrust direction. Therefore, by circulating the liquid through the liquid channel 9A of the cavitation core 1, the cavitation process can be performed without any problem.
  • the screw member 10 when attaching the leg portion 10f of the screw member 10 to the leg insertion portion 19f, the screw member 10 is screwed into the leg insertion portion 19f by self-tapping with a screwdriver or the like.
  • a screwdriver or the like As a result of forming a shallow internal thread on the inner surface of the leg insertion portion 19f by self-tapping, for example, when it is desired to replace the screw member 10 that has worn out due to repeated cavitation processing, or when the screw member 10 having a different leg length is to be inserted into the leg portion.
  • the screw member 10 is erroneously assembled to the portion 19f, it is possible to easily remove the screw member 10 from the leg insertion portion 19f by rotating the screw member 10 in the direction opposite to that at the time of assembly.
  • the radial wrap length ftd between the female threaded portion 19ft formed by self-tapping and the male threaded portion 10mt of the screw member 10 is 0.5 mtd or less (preferably 0.4 mtd or less, more preferably 0.4 mtd or less). is 0.35 mtd or less).
  • the screw member 10 in the screw mounting hole 19 has a force in the thrust direction. There is no need to worry about excessive tatsuki.
  • the wrap length is small, the threaded member 10 and the leg insertion portion 19f are screwed together, so that when the cavitation core 1 is attached to the accommodation passage portion 56, it can be screwed from the screw attachment hole 19 of the core body 1M.
  • the member 10 is less likely to come off.
  • the leg insertion portion 19f of FIG. 6A is configured as follows. That is, the leg insertion portion 19f includes a first portion 19f1 having a first inner diameter hd1 including an end portion on the connection side with the head housing portion 19h, and an end portion on the connection side with the liquid flow path 3 which is larger than the first inner diameter hd1. and a second portion 19f2 having a smaller second inner diameter hd2.
  • the first inner diameter hd1 of the first portion 19f1 is md ⁇ hd1 ⁇ hd3
  • the leg portion 10f of the threaded member 10 is inserted into the first portion 19f1 with a clearance fit, as shown on the left side of FIG. 6B.
  • the second inner diameter hd2 of the second portion 19f2 is md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md
  • the leg portion 10f of the screw member 10 is screwed into the second portion 19f2 in a self-tapping manner, as shown on the right side of FIG. 6B.
  • the inner diameter hd2 of the second portion 19f2 is preferably md-0.8mtd or more, more preferably md-0.7mtd or more. If the second inner diameter hd2 of the second portion of the leg insertion portion is less than md-mtd, it becomes difficult to engrave a female thread portion in the leg insertion portion by self-tapping. In addition, in order to ensure the effect of engraving the female thread, the second inner diameter hd2 of the second portion of the leg insertion portion should be set to md-0.2 mtd or less, more preferably md-0.4 mtd or less. is good.
  • the aforementioned wrap length ftd of 0.1 mtd or more, more preferably 0.2 mtd or more. From the viewpoint of stably holding the leg portion 10f of the screw member 10 by loose fitting with the first portion 19f1, hd1 ⁇ md+mtd, and more preferably hd1 ⁇ md+0.5mtd. Further, from the viewpoint of ensuring that the bearing surface of the screw head 10h can be held against the stepped surface formed between the head accommodation portion 19h and the leg insertion portion 19, hd1 ⁇ 0.9hd3 (more Desirably, hd1 ⁇ 0.8hd3) is satisfied.
  • the screw member is a JIS M1.4 normal pitch No. 0 class 1 pan head machine screw
  • mtd is 0.1625 mm
  • the screw pitch P is 0.3 mm
  • the screw head outer diameter is ⁇ 2.0 mm
  • the height is the same.
  • the height is 0.5 mm.
  • the outer diameter of the core body 1M is ⁇ 13 mm
  • the inner diameter of the throttle portion 9 is ⁇ 8.0 mm.
  • the leg insertion portion 19f has an inner diameter of ⁇ 2.1 mm and a depth of 0.8 mm.
  • the leg insertion portion 19f has a first portion 19f1 with a depth of 1.7 mm (approximately 5.7P) and a second portion 19f2 with a depth of 0.9 mm (3P).
  • FIGS. 7A and 7B A process of assembling the screw member 10 to the core body 1M having the leg insertion portion 19f having the above structure will be described with reference to FIGS. 7A and 7B.
  • the tip of the leg portion 10f of the screw member 10 is inserted into the first portion 19f1 of the leg insertion portion 19f.
  • the leg portion 10f is stably held in a form of clearance fit with respect to the first portion 19f1.
  • the tip of the leg portion 10f can very smoothly bite into the second portion 19f2. can.
  • the axis of the leg portion 10f can be aligned parallel to the axis of the second portion 19f2 using the first portion 19f1 as a guide. Therefore, as shown in FIG. 7B, there is no possibility that the leg portion 10f of the screw member 10 is screwed into the leg insertion portion 19f in an inclined state. It is desirable that the length of the first portion 19f1 is 3P or more, where P is the pitch of the thread formed on the leg portion 10f. Moreover, it is desirable that the length of the second portion 19f2 is set to 1P or more and 10P or less.
  • the core body 1M can also be attached by being press-fitted into the housing passage portion 56.
  • the outer peripheral surface of the core body 1M and the inner peripheral surface of the accommodation passage portion 56 are in close contact with each other, and no gap is formed.
  • the depth of formation of the head accommodating portion 19h is determined so that the top surface of the head portion 10h of the screw member 10 is flush with the outer peripheral surface of the core body 1M.
  • the outer peripheral surface of the head portion 10h of the screw member 10 may be brought into close contact with the inner peripheral surface of the head accommodating portion 19h.
  • a section including the midpoint G of the central axis line of the liquid channel 3 is a narrowed portion 9 having a cylindrical surface.
  • a pair of enlarged diameter portions 9 ⁇ /b>B having a larger diameter than the narrowed portion 9 are formed in front and rear sections of the narrowed portion 9 .
  • the screw mounting hole 19 is arranged in the constricted portion 9 together with the threaded member 10, and the rectifying member 63 is arranged inside each of the enlarged diameter portions 9B so as to be integrated with the core body 1M.
  • FIG. 12 shows the details of the rectifying member 63.
  • An elastic belt-shaped member such as steel is processed into a serpentine shape so that crests and troughs appear alternately at creases in the direction of the short side. It is formed so as to have a star-shaped cross section by rolling around an axis line parallel to (hereinafter also referred to as a star-shaped rectifying member 63).
  • the star-shaped rectifying member 63 is inserted so that the direction of the short side coincides with the axis of the accommodation passage portion 56, and the outer peripheral edge of the front end face is on the side closer to the inflow side opening 55. It is abutted against the stepped surface 9j.
  • preliminary cavitation treatment (hereinafter referred to as preliminary cavitation treatment) is performed when the liquid flows through the upstream straightening member 63. be.
  • the bubbles generated by this preliminary cavitation treatment can be pulverized by stronger cavitation treatment when flowing through the subsequent cavitation core 1 .
  • the generation density of microbubbles can be further increased.
  • the configuration of the rectifying member 63 is not limited to this. can be arranged as follows.
  • the enlarged diameter portion 9B has a cylindrical surface with a larger diameter than the narrowed portion 9, and is connected to the narrowed portion 9 via a stepped surface 9j.
  • the star-shaped rectifying member 63 is formed to have a diameter larger than the inner diameter of the enlarged diameter portion 9B in a free state, and is press-fitted into the enlarged diameter portion 9B while being elastically contracted in the radial direction about the axis.
  • the front end of the star-shaped rectifying member 63 is in contact with the stepped surface 9j, and the outer peripheral surface of the core body is gripped by the inner peripheral surface of the enlarged diameter portion 9B due to the elastic restoring force in the radial direction.
  • the star-shaped rectifying member 63 is less likely to come off from the core body 1M, and the assembly of the rectifying member 63 and the core body 1M can be attached to the nozzle casing 50 in a stable process.
  • the liquid treatment nozzle 100 is incorporated into the water pipe system 1200 of FIG. 1 in the following procedure. That is, as shown on the left side of FIG. 13, the nut joint 1213a (first threaded joint 1213a: female thread) of the water supply flexible pipe 1213 directly connected to the water stop valve 1211 is loosened, and the flexible pipe 1213 is deformed to A space for installing a nozzle is made between the joint portion 1212 (second screw joint 1212: external thread) on the 1211 side. Next, the cap nut 50 ⁇ /b>C (female thread) of the liquid treatment nozzle 100 is screwed into the second screw joint 1212 .
  • the liquid treatment nozzle 100 has a liquid inflow side on the lower side in FIG. 13, that is, the second side (right side) in FIG. 2, and an outflow side on the upper side in FIG. 13, that is, the first side (left side) in FIG. is “forward”).
  • the type of threaded joint of the piping system to which the liquid treatment nozzle 100 is attached may be reversed from that shown in FIG. ). In such a case, the liquid treatment nozzle 100 must be assembled upside down from that shown in FIG.
  • the direction of assembly of the liquid treatment nozzle 100 to the piping system is either the forward direction shown in the left side of FIG. 14 or the reverse direction shown in the right side of FIG.
  • the flow form of the liquid to the liquid treatment nozzle 100 is rectifying member 63 ⁇ cavitation core 1 ⁇ rectifying member 63 .
  • the rectifying member 63 is integrally attached to the enlarged diameter portion 9B of the core body 1M, the rectifying member 63 and the core body 1M can be attached to the nozzle casing 50 as an integrated assembly when the liquid treatment nozzle 100 is assembled. Can be installed all at once. As a result, simplification of the assembly process of the liquid treatment nozzle 100 can be achieved.
  • the screw member 10 has a thread pitch and root depth of 0.10 mm or more and 0.40 mm or less and a nominal thread diameter M of 1.0 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the screw member 10 is a JIS-defined No. 0 class 1 pan head machine screw.
  • a plurality of imaginary screw disposition surfaces orthogonal to the central axis O of the liquid channel 3 are set along the central axis O, and five surfaces LP1 to LP5 in FIG. 3 are set.
  • the screw member 10 described above is arranged such that the longitudinal direction of the leg portion is along each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5.
  • the total number of screw members 10 is 20 (that is, 8 or more), and two or more, four in FIG.
  • the screw members 10 are arranged according to the layout shown in FIGS. 4A and 4B on each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5. Specifically, in any layout, the four screw members 10 on each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5 form a face screw set arranged in a cross shape perpendicular to each other. Each screw member 10 is radially inserted from the outer peripheral surface side of the core body 1M into the leg insertion portion 19f of the screw mounting hole 19 formed in the core body 1M so that the tip of the leg protrudes into the drawn portion 9. ing.
  • FIG. 5A shows the inside of the constricted portion 9 further enlarged, and a main flow area 21 is formed between the threaded member 10 and the inner peripheral surface of the constricted portion 9 .
  • a liquid flow gap 15 is formed at the center of the cross formed by the four threaded members 10 in each throttle portion 9 .
  • the tip surfaces of the four screw members 10 forming the liquid flow gap 15 are formed flat, and the liquid flow gap 15 is formed in a square shape when projected onto a plane perpendicular to the central axis.
  • the area of the liquid flow area (hereinafter also referred to as the total flow cross-sectional area) a in each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5 is the total area inside the outer peripheral edge of the projected area of the liquid flow path (here, in FIG. 1).
  • Area of the circular axial cross section of the constricted portion 9: ⁇ d 2 /4)) where d is the inner diameter, S2 is the projected area of the screw member 10 (four screw members), a S1 ⁇ S2 (Unit: mm 2 ) defined as
  • the total area of the main flow area 21 and the liquid flow gap 15 corresponds to the total flow cross-sectional area a.
  • the total flow cross-sectional area a As shown in FIG.
  • the opening diameters of the inflow side opening 55 and the outflow side opening 54 are larger than the inner diameter of the constricted portion 9 . That is, the opening cross-sectional areas of the inflow-side opening 55 and the outflow-side opening 54 are set larger than the total flow cross-sectional area a.
  • a total flow cross-sectional area a of 3.8 mm 2 or more is ensured on each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5, and the ratio of the liquid flow area to the total cross-sectional area S1 of the liquid flow path (that is, a/S1 ⁇ 100 (% )) is ensured to be 40% or more.
  • the depth h of the trough appearing on the projected outline of the screw member 10 is ensured to be 0.1 mm or more.
  • the valley representing the lowest position of the valley is determined.
  • the number of points (indicated by circles) located inside the reference circle C70 that is, the number of points from the center axis O of the liquid channel 3 in projection onto a plane perpendicular to the center axis O
  • the number of valley points located within 70% of the radius is defined as the number of 70% valley points N70.
  • the 70% valley point area density is defined as the sum of the 70% valley point numbers N70 for all threaded surfaces divided by the total cross-sectional area S1 of the liquid flow path 3 (constricted portion 9).
  • the value of the 70% valley point areal density is ensured to be 1.6/mm 2 or more.
  • the face screw sets shown in FIGS. 4A and 4B are geometrically equivalent, but the angular phases around the central axis when assembled to the core body 1M are shifted from each other by 45°.
  • the first mold surface screw set shown in FIG. 4A and the second mold surface screw set shown in FIG. A layout is formed.
  • the surface distance dp between the adjacent screw arrangement surfaces LP1 to LP5 is, for example, 1.05dh or more and 2M or less, where dh is the outer diameter of the head portion 10h in FIGS. 4A and 4B, and M is the nominal thread diameter of the leg portion 10f. is set to
  • the leg portions of the threaded members 10 on the threaded surfaces LP1 to LP5 adjacent to each other are placed in a positional relationship in which they overlap each other while aligning their longitudinal directions when projected onto a plane perpendicular to the central axis O. can also be placed
  • the face screw set composed of the four screw members 10 arranged in a cross shape overlaps each other on the screw arrangement surfaces LP1 to LP5 (that is, the cross-shaped face screw set). They are arranged in a positional relationship in which the arrangement angle phases around the central axis coincide with each other: hereinafter, such an arrangement is also referred to as "in-phase arrangement").
  • a cavitation treatment portion in which a plurality of face screw sets are arranged in the same phase as shown in FIG. 5B has the advantage of being able to effectively suppress an increase in pressure loss during liquid flow when the number of arranged screw members increases.
  • the cavitation treatment section in which face screw sets with different arrangement angle phases around the central axis are alternately arranged can achieve a 70% valley point area density equivalent to the configuration in FIG.
  • the surface distance dp between the arrangement surfaces LP1 to LP5 is the same as the configuration in FIG. 5B, the pressure loss during liquid flow is slightly increased.
  • the turbulent agitation effect of the liquid is greater than that of the configuration of FIG. 5B, so it is more advantageous for the purpose of dissolving gas into liquid by multiphase flow supply, for example.
  • the liquid treatment nozzle 100 of FIG. (Oxygen concentration is about 8 ppm at 20°C (normal temperature)) will be explained.
  • the water flow flows through the screw in the liquid flow region consisting of the main flow region 21 and the liquid flow gap 15 formed between the screw member 10 and the inner peripheral surface of the constricted portion 9. It passes through while colliding with the member 10 .
  • the cavitation core 1 of FIG. 3 has an in-plane flow area ratio of 40% or more and a total flow cross-sectional area of 3.8 mm 2 or more in each of the screw arrangement surfaces LP1 to LP5, and furthermore, adjacent screw arrangement A space dp between the faces LP1 to LP5 (face thread set) is ensured to be larger than the nominal thread diameter of the screw member 10 used.
  • face screw sets are arranged in series in the direction of the central axis O, the increase in pressure loss of the nozzle can be kept extremely small.
  • the value of the 70% valley point area density which was thought to be about 1.1 pieces / mm 2 as a limit, was increased to 1.6 pieces / mm 2 or more at once while ensuring a sufficient flow velocity. It can be set to a large value.
  • Patent Document 2 the present inventors have found that water subjected to cavitation treatment with the liquid treatment nozzle disclosed in the document has improved permeability to skin, hair, etc., and that the effect of improving permeability is It was suggested that the larger the 70% valley point density of the nozzle, the more significant it becomes.
  • the components of skin and hair are proteins, which are macromolecules, and regarding the improvement of water permeability at the molecular level to structures consisting of such macromolecular networks, microbubbles intervene in water.
  • the physical properties of water especially the collective (statistical) behavior of water, which is a polar molecule, are involved in microbubbles, and the penetration power of water, etc.
  • Water subjected to cavitation treatment with the liquid treatment nozzle 1 described above contains a large amount of nano-range microbubbles with an average diameter of about 100 nm to 300 nm, as in Patent Document 2, when measured by, for example, a laser diffraction particle size meter. It can be confirmed that it is water contained in Most of the microbubbles with the above average diameter, which can be detected by a laser diffraction particle size meter, disappear when stored in a tank or the like after the cavitation treatment and allowed to stand for several minutes, and cannot be detected by a laser diffraction particle size meter with normal sensitivity.
  • the leg insertion portion 19f of FIG. 15 includes a first portion 19f1 having a first inner diameter hd1 including an end portion on the connection side with the head housing portion 19h, and an end portion on the connection side with the liquid flow path 3. and a second portion 19f3 having a second inner diameter hd2 smaller than the second inner diameter hd2.
  • the first inner diameter hd1 of the first portion 19f1 is md ⁇ hd1 ⁇ hd3
  • the leg portion 10f of the threaded member 10 is inserted into the first portion 19f1 with a clearance fit.
  • the second inner diameter hd2 of the second portion 19f3 is md ⁇ mtd ⁇ hd2 ⁇ md is defined to be within the range of
  • the length of the second portion 19f3 is set to 1P or more and 2P or less, where P is the pitch of the thread formed on the leg portion 10f.
  • the leg portion 10f of the screw member 10 is not self-tapping with respect to the second portion 19f3, and as shown on the right side of FIG. It is in the form of
  • FIG. 17 shows another embodiment of the second liquid treatment nozzle of the present invention.
  • the liquid treatment nozzle 200 incorporates a plurality of cavitation cores 1 into the nozzle casing 50 .
  • a space is formed between the outer peripheral surface of the cavitation core 1 and the inner peripheral surface of the housing passage portion 56 of the nozzle casing 50 .
  • the nozzle casing 50 consists of a casing body 50B, a core pressing portion 50A, and a cap nut 50C rotatably fitted to the core pressing portion 50A.
  • the structure of the cavitation core 1 is the same as that shown in FIG. 3, and two (plurality) of cavitation cores 1, 1 are arranged in parallel in the axial direction in the housing passage portion 56 formed in the casing main body 50B. ing. Also, the inner diameter of the accommodation passage portion 56 is set to be larger than twice the outer diameter of the cavitation core 1 .
  • the casing main body 50B is formed with a tool engaging portion 257 consisting of a pair of parallel surfaces by notching the first side end portion of the outer peripheral surface in an offset manner.
  • a plurality of cavitation cores 1 are integrated by fitting assembly plates 201 to both end faces in an arrangement in which the center axes are parallel to form a multi-core assembly 210 .
  • the multi-core assembly 210 is mounted in the housing passage portion 56 of the casing main body 50B in the axial direction, and the outer peripheral edge portion of the first side end face of the core pressing portion 50A is liquid-tight with one of the assembly plates 201, 201 (upper side in the drawing). The close contact prevents the multi-core assembly 210 from coming off. Further, the outer peripheral edge of the other (lower side in the drawing) of the assembly plates 201 and 201 is in close contact with the outer peripheral edge of the first side end of the housing passage portion 56 in a liquid-tight manner.
  • each core fitting portion 213 is composed of a circular counterbore 211 and a liquid flow hole 212 smaller in diameter than the counterbore 211 .
  • a fitting groove 1G extending in the circumferential direction is formed by stepwise notching the outer peripheral edge of each end surface of the core body 1M, and a small diameter portion 1C is formed inside the fitting groove 1G.
  • each cavitation core 1 of the multi-core assembly 210 is fitted into countersinks 211 of the corresponding assembly plate 210 at the small diameter portions 1C at both ends.
  • the liquid flow hole 212 of the assembly plate 201 is set to have an inner diameter corresponding to the enlarged diameter portion 9B of the cavitation cores 1,1.
  • both the first side passage portion 50u of the casing main body 50B and the second side passage portion 50v of the core holding portion 50A have inner peripheral surfaces facing the corresponding assembly plate 201. , tapered surfaces 50ut and 50vt that continuously increase in diameter toward the assembly plate 210 so as to include all the liquid circulation holes 212 .
  • the liquid treatment nozzle 200 causes the liquid to flow from the second side opening 55 into the second side channel portion 50v, so that the liquid flows through the cavitation cores 1 via the enlarged diameter portion 50vt, and flows through the enlarged diameter portion 50ut. After joining, it flows out from the first side opening 54 via the first side channel portion 50u.
  • the cavitation process can be performed on the liquid with a larger flow rate than the liquid processing nozzle 100 of the first embodiment.
  • the dimensions of the male threaded portion of the nozzle-side threaded joint portion 51 and the dimensions of the female threaded portion 52 of the cap nut 50C are both G3/4 dimensions of the parallel screw standard for pipes.
  • the number of cavitation cores 1 incorporated in the multi-core assembly 210 is not limited to two. For example, as shown in FIG. 20, three cavitation cores 1 can be incorporated.
  • the nozzle casing 50 is composed of a flow path adjusting valve 50D, a casing main body 50B', and a core pressing portion 50A, which form an additional functional portion. is worn.
  • the following description will focus mainly on differences from the liquid treatment nozzle of the first embodiment (conceptually common parts may be assigned the same reference numerals and detailed description thereof may be omitted).
  • the flow path adjusting valve 50D has a valve casing 69, and a female threaded portion 71 is formed on the inner peripheral surface of the second side end portion.
  • a male threaded portion 51' is formed on the outer peripheral surface of the first side end portion of the casing body 50B', and is screwed with a female threaded portion 71 of the flow path adjustment valve 50D via a seal ring 70.
  • a first side passage portion 50u1 formed in the casing main body 50B′ communicates with a main valve passage portion 50u2 formed through the valve casing 69.
  • the nozzle side threaded joint portion 51 is formed as a male threaded portion at the first side end portion of the valve casing 69 .
  • a valve body holding part 74 that holds the ball valve body 72 rotatably around the operation axis HA is incorporated in the middle of the main valve flow path part 50u2.
  • a valve body flow path 80 is formed in the ball valve body 72 , and an operation axis HA is set in a direction perpendicular to the axis of the valve body flow path 80 .
  • An operating handle 78 is coupled to the other end of the operating shaft portion 76 so as not to rotate relative to the operating shaft portion 76 .
  • the flow path adjusting valve 50D is not limited to the ball valve as described above. For example, it may be configured as a stop valve that switches the flow path between two states, a fully closed state (blocked state) and a fully open state (open state). good too.
  • the liquid treatment nozzle 400 of FIG. 22 shows an example in which a branch pipe 31 for branching and circulating the liquid from the liquid channel is provided as an additional functional section.
  • the nozzle casing 450 consists of a casing main body 50B', a core pressing portion 50A' and a cap nut 50C'.
  • the cap nut 50C' is rotatably fitted to the first side end of the casing body in the same configuration as in FIG.
  • the nozzle side threaded joint portion 51' is formed as a male threaded portion at the second side end portion of the core pressing portion 50A'.
  • a male threaded portion 97m is formed on the outer peripheral surface of one end of the branch pipe 31, and by screwing with a female threaded portion 97f formed by penetrating the side wall of the casing body 50B', the branch pipe 31 is connected to the first side of the casing body 50B'. It is coupled in a form of communication with the flow path portion 50u.
  • a valve hole 98 is formed through the side wall of the casing main body 50B' on the side opposite to the communication position of the branch pipe 31 with respect to the central axis, and inside the valve hole 98 is an opening on the communication side of the branch pipe 31.
  • An adjustment valve (butterfly valve in this embodiment) 99 for adjusting the amount of liquid distributed to the branch pipe 31 side is attached via a seal ring 99c.
  • the opposite end of the branch pipe 31 is provided with a chemical holding part 33 that receives the inflow of the liquid from the branch pipe 31 and dissolves the chemical into the received liquid.
  • the liquid in the branch pipe 31 into which the liquid medicine from the liquid medicine holding portion 33 is eluted is slowly released and flows out from the connection end of the branch pipe 31 with the casing main body 50B' toward the liquid flow path 3 side in a reverse flow form.
  • the distributed flow rate of the liquid to the branch pipe 31 can be changed.
  • the controlled release outflow amount of the liquid medicine from the liquid holding portion 33 to the first side channel portion 50u increases.
  • Such a liquid treatment nozzle 400 can be installed, for example, as a sanitizer on a pipe that supplies flush water to a toilet bowl (eg, a urinal).
  • the chemical solution is a washing chemical solution for sterilization and urinary calculus removal (for example, a well-known solution in which didecyldimonium chloride, benzalkonium chloride, polyhexamethylene biguanide, dimethicone, etc. are dissolved in water together with a fragrance and a surfactant).
  • a washing chemical solution for sterilization and urinary calculus removal for example, a well-known solution in which didecyldimonium chloride, benzalkonium chloride, polyhexamethylene biguanide, dimethicone, etc. are dissolved in water together with a fragrance and a surfactant.
  • the cleaning water is supplied to the liquid treatment nozzle 400 from the second side opening 55 (on the left side of the drawing), cavitation-treated by the cavitation core 1, and then mixed with the cleaning chemical from the branch pipe 31.
  • the flushing water has an effect of improving permeability due to cavitation, which further improves the detergency of the toilet bowl.
  • the nozzle casing 550 is composed of a casing main body 550B, a core pressing portion 550A and a cap nut 550C, and the second side end portion of the core pressing portion 550A forms part of the liquid flow path 3. Also formed is a tool engagement hole 550v for engaging an assembly tool used when threading the assembly male threaded portion 550d of the core pressing portion 550A to the assembly female threaded portion 550g of the casing main body 550B.
  • the following description will focus mainly on the differences from the liquid processing nozzle of the first embodiment, and the same reference numerals will be given to the conceptually common parts, and detailed description may be omitted.
  • the cap nut 550C is rotatably fitted to the second side end of the core pressing portion 550A.
  • the flange portion 552 forming the first side end portion of the cap nut 550C and the flange portion 551 forming the second side end portion of the core pressing portion 550A are engaged with each other in a form of direct contact.
  • the configuration is such that the ring 58 is omitted.
  • the tool engaging hole 550v has a hexagonal cross-sectional shape in this embodiment, and a hexagonal wrench can be used as a tool.
  • the assembly male screw portion 550d of the core pressing portion 550A and the assembly female screw portion 550g of the casing main body 550B are screwed together, and in this state, the tool engaging portion 57 on the casing main body 550B side and the core pressing portion 550A are engaged.
  • the assembly of the nozzle casing 550 can be completed smoothly and easily by engaging tools with the tool engaging holes 550v and rotating them relative to each other around the axis.
  • the tool engaging hole 550v of the core pressing portion 550A can be reused as part of the liquid flow path 3 after assembly is completed, the structure of the liquid processing nozzle 550 is also simplified.
  • the liquid treatment nozzle 600 of FIG. 24 constitutes one embodiment of the liquid treatment nozzle according to the first aspect of the present invention.
  • a liquid channel 603 is formed therethrough.
  • the liquid channel 603 has an inflow side opening 604 at one end (right side in the drawing) and an outflow side opening 605 at the other end.
  • a narrowed portion 609 having a diameter smaller than that of the opening 605 is formed so as to form a partial section of the liquid channel 603 .
  • the liquid channel 603 has an inflow-side tapered portion 606 on the inflow-side opening 604 side of the narrowed portion 609 , and an outflow-side taper portion 607 on the outflow-side opening 605 side.
  • a threaded member 10 is assembled to the constricted portion 609 so that the distal end side of the leg protrudes into the channel, forming a cavitation processing portion CV.
  • the liquid to be treated is, for example, water (or an aqueous solution in which a desired solute component is dissolved as necessary), but liquids other than water (for example, organic solvents such as alcohol, fossil fuels such as gasoline and light oil, edible oil, etc.) may be used.
  • the liquid treatment nozzle 600 includes a nozzle casing 602 and a cavitation core 1.
  • the liquid treatment nozzle 600 is composed of four main parts: a cavitation core 1, a casing main body 602CA and a core pressing portion 602CB that constitute a nozzle casing 602, and a taper piece 602CP.
  • the cavitation core 1 has a core body 1M and a screw member 10. As shown in FIG.
  • the casing main body 602CA of the nozzle casing 602 has a housing passage portion 651 with both ends opened in the liquid flow direction (the direction of the central axis O).
  • the casing main body 602CA has a female threaded joint portion 616 (inflow side pipe joint portion) that forms the inflow side opening 604, and continues downstream of the female threaded joint portion 616 and gradually expands in the liquid flow direction.
  • An inflow-side tapered portion 606 is formed in a shape of decreasing diameter.
  • a cylindrical surface portion 609B having the same inner diameter as the outflow opening is formed so as to be connected to the outflow opening of the inflow side tapered portion 606 .
  • This cylindrical surface portion 609B forms a part of the throttle portion 609. As shown in FIG.
  • the accommodation passage portion 651 has a diameter larger than that of the cylindrical surface portion 609B, and communicates with the cylindrical surface portion 609B in a form that produces a stepped surface 652 .
  • a female threaded portion 653 for connecting the casing is formed on the downstream side of the accommodation passage portion 651 in the liquid flow direction so as to have a diameter larger than that of the accommodation passage portion 651 so as to form a stepped surface 652 .
  • the core body 1M of the cavitation core 1 is formed a liquid channel 609A having a liquid inlet opening on one end face in the direction of the central axis O and a liquid outlet opening on the other end face.
  • the outer peripheral surface side is press-fitted or gapped with respect to the inner peripheral surface of the accommodation passage portion 651. It is inserted in the direction of the central axis O so as to fit.
  • the core body 1M has a cylindrical outer peripheral surface, and is coaxially inserted into the housing passage portion 651 from the female screw portion 653 side.
  • the arrangement structure of the screw member 10 in the cavitation processing part CV is conceptually almost the same as that shown in FIG. 4A. That is, in the cavitation processing part CV, a plurality of virtual screw arrangement surfaces perpendicular to the central axis O of the liquid channel 3 are set along the central axis O, and two surfaces LP1 and LP2 are set in FIG.
  • the face thread set of FIG. 4A is arranged in phase with the thread placement planes LP1 and LP2.
  • the inner diameter hd of the leg insertion portion 19f of the screw mounting hole 19 satisfies md ⁇ mtd ⁇ hd ⁇ md over the entire length of the leg insertion portion 19f. is defined to be within the range of Therefore, as shown in FIG. 25B, the leg portion 10f of the screw member 10 is mounted in a self-tapping manner over the entire section within the leg insertion portion 19f.
  • the tapered piece 602CP has a cylindrical outer peripheral surface and is inserted into the housing passage portion 651 in the direction of the central axis O so as to be adjacent to the downstream side of the cavitation core 1 .
  • a first tapered portion 607A is formed through the tapered piece 602CP so that both ends thereof are open in the liquid flow direction (the direction of the central axis O).
  • the first taper portion 607A forms a portion of the upstream side of the outflow side taper portion 607, and the opening on the inflow side is formed to have the same inner diameter as the liquid channel 609A of the cavitation core 1, and the opening on the outflow side It is formed in a shape that gradually expands in diameter toward the opening.
  • the core pressing portion 602CB has a female threaded joint portion 617 (outlet side pipe joint portion) that forms the outflow side opening portion 605, and upstream of the female threaded joint portion 617 is the inflow side opening of the core pressing portion 602CB.
  • a forming second tapered portion 607B is formed.
  • the second tapered portion 607B constitutes a part of the downstream side of the outflow side taper portion 607, and is formed so as to gradually decrease in diameter toward the inflow side opening having the same inner diameter as the outflow side opening of the taper piece 602CP.
  • the diameter of the upstream end portion where the opening on the inflow side is located is reduced by a stepped surface 655, and a male threaded portion 656 is formed on the outer peripheral surface thereof to be screwed with the female threaded portion 653 of the casing main body 602CA.
  • the downstream end face of the tapered piece 602CP is restricted from moving downstream in the direction of the central axis O by the upstream end face of the core pressing portion 602CB.
  • the outflow-side tapered portion 607 is formed to have a longer section length in the liquid flow direction than the inflow-side tapered portion 606 .
  • the section length of the outflow side tapered portion 607 is set to be large in this way, the formation of a swirl flow along the inner periphery of the tapered surface becomes remarkable when the liquid is circulated.
  • the dissolved gas precipitated under reduced pressure in the cavitation core 1 grows to a somewhat large bubble, it can be pulverized by being involved in the swirling flow along the outflow side taper portion 607 .
  • FIG. 26 when a soluble gas is introduced from the outside into the flowing liquid, it is possible to improve the dissolution efficiency of the soluble gas by involving it in this swirl flow.
  • the outflow side taper portion 607 can be formed by cutting the inner surface.
  • the length of insertion of the cutting tool in the axial direction can be shortened, and the execution of processing becomes much easier. If it is desired to form the outflow side tapered portion 607 having a longer section length, the tapered piece 602CP can be further divided into two or more pieces.
  • the material of the casing main body 602CA, the core pressing portion 602CB, the tapered piece 602CP, and the core main body 1M is resin such as ABS, nylon, polycarbonate, polyacetal, and PTFE. It is often selected as appropriate depending on the application.
  • FIG. 26 is a cross-sectional view showing a modification in which the liquid treatment nozzle 600 described above is provided with a gas introduction mechanism.
  • the casing main body 602CA is formed with a gas introduction hole 626 that opens to the outer peripheral surface of the casing main body 602CA and communicates with the narrowed portion 609 upstream of the cavitation processing portion CV.
  • a female screw hole 629 is formed in the opening of the gas introduction hole 626 on the outer peripheral surface side of the casing main body 602CA, and a gas introduction joint (not shown) for connecting a gas supply pipe can be attached thereto.
  • the gas introduction hole 626 and the gas introduction joint constitute a gas introduction mechanism, and if a gas supply pipe (not shown) is connected to the gas introduction joint, the gas to be dissolved into the narrowed portion 609 can be easily introduced. can do. For example, by connecting a gas supply pipe from an air compressor (not shown), air can be dissolved in the water to be treated, and the amount of dissolved air required for cavitation can be ensured even in water to be treated lacking dissolved air.

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Abstract

キャビテーション処理部をねじ部材で構成した液体処理ノズルにおいて、液体流路に脚部を突出させたねじ部材の組み付け構造を大幅に簡略化でき、製造も容易にする。 【解決手段】 脚部挿通部内にて脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、雄ねじ部のねじ山高さをmtdとしたとき、脚部挿通部の内径hdが、 md-mtd≦hd<md の範囲となるように定められ、ねじ部材の脚部はコア本体の脚部挿通部に対しセルフタッピング形態にて挿入されるとともに、ねじ部材の頭部の厚さをhtとしたとき、ノズルケーシングの収容通路部の内周面と頭部の頂面との間の距離が0.5ht以下となるよう、頭部収容部の形成深さが定められる。

Description

液体処理ノズル
 この発明は、気体を溶存させた液体をキャビテーション処理するための液体処理ノズルに関する。
 水の流路にベンチュリやオリフィスにより絞り部を設け、水が高流速化して通過する際の減圧効果により溶存空気を微細気泡として析出させるノズルが種々提案されている(特許文献1~4)。特に、特許文献1、2に開示された方式は、流路の途中にねじ部材を配置し、そのねじ谷、あるいは対向するねじ部材間に形成されたギャップにて水流のさらなる高速化を図るものであり、キャビテーション効率を向上させてより高密度にナノバブルを発生できる旨が謳われている。ここで、キャビテーション効率を高めるには、キャビテーションポイントとなるねじ谷の流路断面内における配置密度(谷点密度)を増加させることが重要である。
 例えば、特許文献1~3においては、流路断面内にて同一平面上に複数のねじ部材を断面中心の周りに配置することで、断面内の谷点密度を向上させる提案がなされている。また、同文献においては、液体流路の中心軸線方向(流れ方向)にて複数のねじ部材を互いにずれた位置に配置することが可能であり、それによってキャビテーションポイントとなる谷部に液体の流れを繰り返し接触させることができ、微細気泡の発生効率やガス溶解効率の更なる向上に寄与できる旨も開示されている。
WO2016/178436号公報 WO2016/195116号公報 特許第6762461号公報 特許6762461号公報
 特許文献1~3においては、ノズル本体にねじ部材を組み付けるに際し、ノズル本体にねじ孔をドリル等により穿孔した後、ねじ孔内面に雌ねじをタッピングして雌ねじ孔とし、ここに雄ねじからなるねじ部材を螺合させる形態が採用されている。しかしながら、この方式はノズル本体へのねじ孔の穿孔と、ねじ孔内面のタッピングとを順次実施しなければならず、ノズル本体の加工工数が増加する難点がある。また、タッピングが終わった雌ねじ孔にねじ部材を装着する際は、ドライバー等を用いてねじ部材を個別に雌ねじ孔にねじ込む作業が必要であり、ねじ部材組み付けの工数も増える問題がある。これらの課題は、特許文献1~3のように、ねじ部材が多数組み付けられた液体処理ノズルの構成が採用される場合により著しい。なお、特許文献3においては、ねじ部材からなるキャビテーション処理部がノズルケーシングとは別体のコアエレメントに組み付けられた構造となっているが、コアエレメントにおいてねじ部材はコア本体の雌ねじ孔に組み付けられている観点において、存する技術的な解決課題は特許文献1、2と何ら変わりはない。
 本発明の課題は、キャビテーション処理部をねじ部材で構成した液体処理ノズルにおいて、液体流路に脚部を突出させたねじ部材の組み付け構造を大幅に簡略化でき、製造も容易にすることを目的とする。
 本発明は、液体を流通させる配管系に組み込んで使用される液体処理ノズルに関し、両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される液体が液体流路を経てノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて収容通路部に、外周面側が収容通路部の内周面に対し圧入又は隙間嵌めとなるように挿入されるとともに、外周面から液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部基端側がコア本体のねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、キャビテーション処理部と接触した液体がねじ谷部内にて増速する時の減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備える。そして、コア本体に形成されるねじ装着孔は、ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、コア本体の外周面側の開口部を形成する形で脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに頭部を収容する頭部収容部とを備える点を前提構成とする。
 そして、本発明の第一にかかる液体処理ノズルは、前述の前提構成に加え、以下の要件を具備することを特徴とする。すなわち、脚部挿通部内にて脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、雄ねじ部のねじ山高さをmtdとしたとき、脚部挿通部の内径hdが、
 md-mtd≦hd<md
の範囲となるように定められ、ねじ部材の脚部はコア本体の脚部挿通部に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれるとともに、ねじ部材の頭部の厚さをhtとしたとき、ノズルケーシングの収容通路部の内周面と頭部の頂面との間の距離が0.5ht以下となるよう、頭部収容部の形成深さが定められている。
 上記本発明の第一にかかる液体処理ノズル(一実施形態を図24に開示している)においては、特許文献3に開示された構成と同様に、ねじ部材によりキャビテーション処理部を形成したキャビテーションコアをノズルケーシングの収容通路部に圧入又は隙間嵌めとなるように挿入した構成とする。他方、コア本体に形成する脚部挿通部の内径hdは、ねじ部材の雄ねじ部の外径mdよりも少し小さい値、かつ、雄ねじ部のねじ山高さをmtdとして、md-mtd以上(望ましくは、md-0.8mtd以上、より望ましくはmd-0.7mtd以上)に設定することで、ねじ部材の脚部をコア本体の脚部挿通部に対しセルフタッピング形態にてねじ込む構成とする。この構成により、コア本体の脚部挿通部にはねじ部材の雄ねじ部を螺合させるための雌ねじ部を予めタッピングしておく必要がなくなり、ノズル本体の加工工数を削減することができる。該構成は、換言すれば雄ねじ部のねじ山と、雌ねじ部とのラップ長ftdを0.5mtd以下とすることを意味する。該ラップ長は、好ましくは0.4mtd以下、より好ましくは0.35mtd以下とするのがよい。
 ねじ部材の脚部はコア本体の脚部挿通部に対し隙間嵌め形態にて挿入する構造とすることも考えられる。しかし該隙間嵌め構造では、脚部挿通部内におけるねじ部材のスラスト方向の位置が規制できない。その結果、脚部挿通部にねじ部材を上側から装着した状態でコア本体を不用意に下向きに回転させると、装着したねじ部材が脚部挿通部から落下してしまうおそれがある。
 しかし、本発明の第一にかかる液体処理ノズルにおいては、脚部挿通部内にねじ部材の脚部がセルフタッピングにより係合するため、上記隙間嵌め構造と比較して、ねじ部材に対するスラスト方向の規制力が十分に作用するため、コア本体に対するねじ部材の組付時等において、ねじ部材がコア本体から脱落する不具合を確実に防止することができる。
 なお、脚部挿通部にねじ部材の脚部を装着するに際してはドライバー等により、ねじ部材を脚部挿通部にセルフタッピングしながらねじ込む工程が必要となる。しかし、セルフタッピングにより脚部挿通部の内面には浅い雌ねじ部が刻設される結果、例えば、キャビテーション処理の繰り返しにより摩耗したねじ部材を交換したい場合や、脚長の異なるねじ部材を脚部挿通部に誤組付けした場合などにおいて、組み付け時とは逆方向にねじ部材を回転させることにより、ねじ部材を脚部挿通部から容易に抜き取ることができる利点が生ずる。
 なお、脚部挿通部の内径hdがmd-mtd未満では、セルフタッピングにより、脚部挿通部内に雌ねじ部を刻設することが難しくなる。また、雌ねじ部を刻設することによる上記の効果を確実にするには、脚部挿通部の内径hdはmd-0.2mtd以下、より望ましくはmd-0.4mtd以下に設定するのがよい。すなわち、前述のラップ長ftdを0.1mtd以上、より望ましくは0.2mtd以上確保するのがよい。また、脚部挿通部にねじ部材をセルフタッピングによりねじ込む作業が特に容易になるのは、ねじ部材が金属製であり、コア本体が樹脂材料にて構成される場合である。
 上記本発明の第一にかかる液体処理ノズルにおいて脚部挿通部は、頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、液体流路との接続側端部を含み第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなるものとすることもできる。この場合、脚部挿通部内にて脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、雄ねじ部のねじ山高さをmtd、頭部収容部の内径をhd3としたとき、第一部分の第一内径hd1が、
 md≦hd1<hd3
の範囲となるように定めることができる。ねじ部材の脚部は該第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される。一方、第二部分の第二内径hd2は、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定めることができ、ねじ部材の脚部は該第二部分に対しセルフタッピング形態にてねじ込むことができる。
 また、本発明の第二にかかる液体処理ノズル(一実施形態を図2と図6A及び図6Bにより開示している)は、本発明の第一にかかる液体処理ノズルの下位概念をなすものであって、両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される液体が液体流路を経てノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて収容通路部に配置されるとともに、外周面から液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部基端側がコア本体のねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、キャビテーション処理部と接触した液体がねじ谷部内にて増速するときの減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備え、コア本体に形成されるねじ装着孔は、ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、コア本体の外周面側の開口部を形成する形で脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに頭部を収容する頭部収容部とを備え、脚部挿通部は、頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、液体流路との接続側端部を含み第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなり、脚部挿通部内にて脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、雄ねじ部のねじ山高さをmtd、頭部収容部の内径をhd3としたとき、第一部分の第一内径hd1が、
 md≦hd1<hd3
の範囲となるように定められ、ねじ部材の脚部が第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される一方、第二部分の第二内径hd2が、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定められ、ねじ部材の脚部が第二部分に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれていることを特徴とする。
 例えば、脚部挿通部は、セルフタッピングによる脚部のねじ込みが可能となる範囲内にて、全区間を脚部よりも径小に形成することもできる。しかし、上記のように構成すれば、次のような利点が新たに生じる。
・脚部挿通部に、頭部収容部につながる側にてねじ部材の脚部より径大の第一部分が形成され、これに続く形でねじ部材の脚部より径小の第二部分が形成されるので、ねじ部材の脚部を該第一部分に差し込むことで、ねじ部材の脚部が隙間嵌め形態にて安定に保持される。そして、その状態で脚部を第二部分にセルフタッピングすることで、ねじ部材の脚部の先端を該第二部分に対して極めてスムーズに食い付かせることができる。
・第一部分にねじ部材の脚部を隙間嵌めにて差し込むことで、脚部の軸線は第一部分をガイドとして第二部分の軸線に対し平行に位置合わせできる。よって、脚部挿通部に対しねじ部材の脚部の傾いた状態で食い付く不具合が生じにくい。なお、ねじ部材の脚部を第一部分により安定的に隙間嵌め保持させる観点において、hd1≦md+mtd、より望ましくはhd1≦md+0.5mtdとなっているのがよい。また、ねじ頭部の座面を頭部収容部と脚部挿通部との間に形成される段付き面に確実に当て止めできるようにする観点から、hd1≦0.9hd3(より望ましくはhd1≦0.8hd3)を充足しているのがよい。
 この場合、ねじ部材の脚部を第一部分に対し安定的に隙間嵌め保持させる観点において、脚部に形成されているねじ山のピッチをPとすれば、第一部分の長さは3P以上に確保されていることが望ましい。また、ねじ部材が金属製であり、コア本体が樹脂材料にて構成される場合、第二部分の長さは1P以上10P以下に設定されていることが望ましい。第二部分の長さが1P未満ではセルフタッピングにより第二部分の内周面に刻設される雌ねじ部のピッチ数が不十分となり、例えば、ノズルケーシングの収容通路部内周面によりねじ部材の頭部の頂面が規制されないノズル構造が採用される場合においては、ねじ部材の脚部のスラスト方向への移動規制効果が不足する場合がある。一方、第二部分の長さが10Pを超える場合、ねじ部材の脚部をセルフタッピングによりねじ込む際の負荷が大きくなり、コア本体にねじ部材を装着する際の作業性が悪化する場合がある。第二部分の長さは、より望ましくは2P以上7P以下に設定されているのがよい。
 また、本発明の第三にかかる液体処理ノズル(一実施形態を図2と図15により開示している)は、両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される液体が液体流路を経てノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて収容通路部に配置されるとともに、外周面から液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部基端側がコア本体のねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、キャビテーション処理部と接触した液体がねじ谷部内にて増速するときの減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備え、コア本体に形成されるねじ装着孔は、ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、コア本体の外周面側の開口部を形成する形で脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに頭部を収容する頭部収容部とを備え、脚部挿通部は、頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、液体流路との接続側端部を含み第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなり、脚部挿通部内にて脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、雄ねじ部のねじ山高さをmtd、頭部収容部の内径をhd3としたとき、第一部分の第一内径hd1が、
 md≦hd1<hd3
の範囲となるように定められ、ねじ部材の脚部が第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される一方、第二部分の第二内径hd2が、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定められる。ここまでの構成は、前述の第二の構成と同じである。そして、本第三の構成では、ねじ部材が金属製であり、コア本体が樹脂材料にて構成され、脚部に形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、第二部分の長さが1P以上2P以下に設定され、ねじ部材の脚部は第二部分の内周面に圧入されつつ先端を液体流路内に突出させていることを特徴とする。
 上記の第三の構成は、第二部分の長さの下限が1P以上である点は第二の構成と同じであるが、上限が2P以下と短く設定されている。そして、コア本体が樹脂材料製であり、ねじ部材が金属製であることで、脚部挿通部にねじ部材を装着する際に、第一部分に脚部を隙間嵌め装着した後、第二部分に対してはねじ部材をセルフタッピングによりねじ込むのではなく、軸線方向(スラスト方向)に圧入することで、ねじ山が第二部分の樹脂製の内周面部を乗り越える形で金属製の脚部がコア本体に装着できる。これにより、第二の構成の前述の効果を引き継ぎつつ、ねじ部材のコア本体への組付工程をより簡略化することが可能となる。該第三の構成においては、第二部分の長さが比較的小さく設定されることから、ねじ部材の脚部のスラスト方向への移動規制効果を十分確保する観点において、ノズルケーシングの収容通路部内周面によりねじ部材の頭部の頂面が規制されるノズル構造を採用することが望ましい。
 また、本発明の液体処理ノズルのいずれの構成においても、ねじ装着孔内のねじ部材でのスラスト方向のがたつきをより効果的に抑制するためには、ねじ部材の頭部の頂面がノズルケーシングの収容通路部の内周面に対し当て止めされていることが望ましい。
 以下、本発明に付加可能な要件について、さらに詳しく説明する。
 次に本発明においてノズルケーシングは以下のように構成できる。すなわち、液体の流通方向にて、ノズルケーシングの液体入口と液体出口との一方の位置する側を第一側(又は前端)とし他方の位置する側を第二側(又は後端)として、ノズルケーシングを、第一側を構成するケーシング本体と第二側を構成するコア押え部とからなるものとして構成する。ケーシング本体は、第二側端面にコア挿入口を開口する形で収容通路部が形成され、収容通路部に挿入されたキャビテーションコアの第二側端面よりもケーシング本体の第二側端部が延出するとともに、該第二側端部の内周面に組立用雌ねじ部が形成される。他方、コア押え部の第一側端部の外周面にケーシング本体の組立用雌ねじ部と螺合する組立用雄ねじ部が形成されるとともに、組立用雄ねじ部を組立用雄ねじ部に螺合締結させることによりコア押え部は、第一側端面をキャビテーションコアの第二側端面の外周縁部に当接させる形で該キャビテーションコアを抜止め保持する。ケーシング本体の第一側端部とコア押え部の第二側端部には、その一方に配管系の第一ねじ継手と螺合するノズル側ねじ継手部が刻設され、他方に配管系の第二ねじ継手をなす雄ねじ部と螺合する袋ナットが回転自在に嵌着される。
 例えば、多数のねじ部材を有するため組立工数の多いキャビテーションコアを、ノズルケーシングから分離して別体化する構成が、例えば特許文献4に開示されている。該構成によると、キャビテーションコアを外段取りにてあらかじめ組み立てておき、そのアセンブリをノズルケーシングに装着することでノズル全体の組立工程の簡略化を図ることができる。特許文献4の図2においては、ノズルケーシングをなすケーシング本体にキャビテーションコアが収容され、これに螺合するコア押え部によりキャビテーションコアの抜け止めが図られている。そして、コア押え部のねじ継手が雌ねじ部とされ、その外周面には六角状の工具係合部が形成されている。該液体処理ノズルの配管系への組み込みは、ノズルケーシングの両端に形成されたねじ継手部を配管系側のねじ継手部と螺合締結することで実施される。
 このような液体処理ノズルを配管系から取り外す際に、次のような問題が生ずることがある。例えば、コア押え部の工具係合部にレンチを係合させてコア押え部の回転を阻止しつつ、配管側を別のレンチで回転させてコア押え部と配管との螺合を解く。次いで、コア押え部の工具係合部に係合させたレンチを回転させてケーシング本体と配管との螺合を解く流れとなる。しかし、ケーシング本体と配管との固着が進行していると、ケーシング本体と配管との螺合が解ける前に、コア押え部とケーシング本体との螺合が先にゆるんでしまい、ノズルケーシングをなすケーシング本体とコア押え部とに意せざる分離が生じる不具合につながる。この不具合は、工具係合部がケーシング本体側に形成されている場合においても同様に発生しうる。
 これに対し、ケーシング本体の第一側端部とコア押え部の第二側端部との一方に配管系の第一ねじ継手と螺合するノズル側ねじ継手部が刻設され、他方に配管系の第二ねじ継手をなす雄ねじ部と螺合する袋ナットが回転自在に嵌着された前述の構成では、当該袋ナットに工具を係合させて回転させることにより、ケーシング本体とコア押え部との螺合締結状態に影響を与えることなく当該袋ナットと配管系との螺合締結状態を解くことができ、ひいてはノズルケーシングをなすケーシング本体とコア押え部とに意図せざる分離が生じる不具合を効果的に阻止することができる。
 例えば袋ナットをコア押え部の第二側端部に回転自在に嵌着する場合、ケーシング本体の外周面には、液体処理ノズルの配管系への組付け時に使用する締結用工具を係合させるための、少なくとも1対の平行面を有した工具係合部を形成しておくとよい。コア押え部側の袋ナットと対応する配管との螺合締結状態を解いた後、ケーシング本体の外周面に形成された工具係合部にレンチ等を係合させ回転させれば、ケーシング本体を傷つけることなくケーシング本体側の配管との螺合締結状態をスムーズに解くことができる。
 この場合、コア押え部の第二側端部に、液体流路の一部をなすとともにコア押え部の組立用雄ねじ部をケーシング本体の組立用雌ねじ部に螺合締結させる際に使用する組立用工具を係合させるための工具係合孔を貫通形成することもできる。この構成によると、コア押え部の組立用雄ねじ部とケーシング本体の組立用雌ねじ部とを螺合させ、その状態でケーシング本体側の工具係合部とコア押え部の工具係合孔とにそれぞれ工具を係合させて軸線周りに相対回転させることで、ノズルケーシングの組立をスムーズかつ容易に完了させることができる。また、組立完了後はコア押え部の工具係合孔を液体流路の一部として流用できるので、液体処理ノズルの構造の簡略化にも貢献する。
 また、ケーシング本体には液体処理ノズルに付加機能を追加する付加機能部を設けることができる。このような第二本体をケーシング本体に組み込むことで液体処理ノズルに付加機能を容易に追加できる。
 付加機能部により液体処理ノズルに追加する付加機能の種別は特に限定されない。例えば、付加機能部には、液体流路の流路断面積を連続的又は段階的に切り替えるための流路調整バルブを設けることができる。これにより、液体処理ノズルが組み込まれる配管系の流量を流路調整バルブにより容易に調整できる。なお、流路断面積の切り替えの概念には流路を遮断することも含みえる。この場合、流路を全閉状態(遮断状態)と全開状態(開放状態)の2状態間で切り替えることも「流路断面積を段階的に切り替える」概念に含まれる。
 また、付加機能部は、液体流路から液体を分岐流通させるための分岐配管を含むものとして構成できる。このような分岐配管を設けることで、液体を液体処理ノズルが組み込まれる配管系の外に分配する機能をケーシング本体に統合することができ、分岐配管系の構成の簡略化を図ることができる。
 分岐配管の利用形態は特に限定されるものではないが、例えばケーシング本体の第二本体へ接続されている端との反対側の分岐配管の端部に、分岐配管からの液体の流入を受け入れるとともに受け入れた液体に薬液を溶出させる薬液保持部を設け、薬液が溶出した分岐配管内の液体が、分岐配管のケーシング本体との接続端から液体流路側へ逆流形態にて徐放流出するように構成することができる。この構成によると、液体処理ノズルによりキャビテーション処理された液体に対し、配管系を流れる液体に適量の薬液を持続的に注入することができ、簡便な構成により薬液とキャビテーション処理との複合効果を享受することができる。例えば薬液が洗浄用薬液の場合、キャビテーションによる浸透性改善効果が付加されることで液体の洗浄力がさらに改善されたり、あるいは同程度の洗浄力を確保するための薬液注入量の低減を図ったりできるなどの利点が生ずる。
 次に、特許文献4の図2には、ノズルケーシング50内にてキャビテーションコア1の下流側に整流エレメント63を配置した液体処理ノズル100の構成が開示されている。整流エレメント63は金属製のノズルケーシング50の内周面に接する形で装着され、キャビテーションコア1とは別体に設けられている。また、特許文献4の段落0052には「整流エレメント63は、気泡発生後の水道水を流れ方向に整流しつつ流出させる。流路が整流エレメント63により断面内にて区画分断されていることでエレメント表面との接触部分は乱流の影響を受けにくくなり、衝突部10で成長停止した微細気泡の衝突による合一を抑制して、その発生濃度向上に貢献する。」と記載されていることから、該液体処理ノズル100への液体流通方向は、キャビテーションコア1→整流エレメント63の一方向のみを意図していることが明らかである。
 しかし、上記特許文献4の液体処理ノズルには次のような課題がある。
・整流エレメントがキャビテーションコアの下流側にのみ設けられているため、整流エレメントが担う効果は、キャビテーションコアの衝突部で成長停止した微細気泡の衝突による合一抑制にとどまる。
・配管系側のねじ継手との取り合いの関係により、液体処理ノズルの配管系への装着方向が正規の装着方向から逆転することがあり得る。この場合、液体の流れが整流エレメント→キャビテーションコアとなり、整流エレメントを意図通りに機能させることができない。
・液体処理ノズルの組立時において、ノズルケーシングに対し整流エレメントとキャビテーションコアとを順次的に装着しなければならず、工数が増大する。
 上記の課題を解決するため、キャビテーションコアは次のように構成することが可能である。すなわち、キャビテーションコアのコア本体の液体流路を、該液体流路の中心軸線の中点を含む区間を円筒面形態の絞り部とし、液体流路の絞り部の前後区間をなす部分を各々絞り部よりも径大の一対の拡径部とし、ねじ装着孔をねじ部材とともに絞り部に配設するとともに、拡径部のそれぞれの内側に整流部材をコア本体と一体化した形態で配置する。
 この構成によれば、これらの課題を以下のごとく解決することができる。
(1)整流部材がキャビテーションコアの下流側だけでなく上流側にも設けられる。その結果、上流側の整流部材を液体が流通する際の予備的なキャビテーション処理により発生した気泡を、これに続くキャビテーションコア流通時のより強いキャビテーション処理により微粉砕する効果が新たに生じる。これにより、下流側の整流部材による微細気泡の衝突による合一抑制効果と相まって、微細気泡の発生密度をより高めることができる。
(2)液体処理ノズルを配管系へ組付ける向きが、順方向と逆方向のいずれを採用した場合も、ノズルへの液体の流通形態は整流部材→キャビテーションコア→整流部材となる。その結果、配管系側のねじ継手との取り合いの関係により、液体処理ノズルの配管系への装着方向が順逆いずれとなった場合も、整流部材を意図通りに機能させることができる。よって、液体処理ノズルの配管系への組付方向にかかる柔軟性が大きく向上する。該効果は、一対の拡径部にそれぞれ配置される整流部材が互いに同一の構成を有する場合に特に顕著となる。
(3)コア本体の拡径部に整流部材が一体的に組み付けられていることで、液体処理ノズルの組立時において整流部材とコア本体とを一体のアセンブリとしてノズルケーシングに一括装着できる。その結果、液体処理ノズルの組立工程の簡略化をはかることができる。
 整流部材は、金属弾性帯状部材を短辺の方向の折り目にて山部と谷部が交互に現れるようにつづら折れ形態となしたものを、さらに短辺と平行な軸線周りに丸めることにより星形の断面形態をなすよう形成された星形整流部材とすることができる。該星形整流部材は拡径部に対し短辺の方向が拡径部の軸線と一致する向きに挿入される。このような星形整流部材に対し軸線方向の端面に流れが供給されると、金属弾性帯状部材のエッジ部分にて剥離流の形成が顕著となる結果、キャビテーションコアの上流側においては予備的なキャビテーション処理による気泡の発生量を増すことができ、微細気泡の発生密度さらに高めることができる。
 この場合、拡径部を内周面が絞り部よりも径大の円筒面とするとともに絞り部に対し段付き面を介して接続することができる。星形整流部材は、自由状態にて拡径部の内径よりも径大に形成されたものが、拡径部内に軸線に関する半径方向に弾性的に縮径しつつ圧入されるとともに、前端側を段付き面に当接させた状態にて半径方向への弾性復帰力により拡径部の内周面に外周面側をグリップさせた形にてコア本体に対し一体化することができる。これにより、コア本体からの星形整流部材の脱落等が生じにくくなり、整流部材とコア本体とのアセンブリをノズルケーシングに装着する工程の安定化を図ることができる。
 本発明の作用及び効果の詳細については、「課題を解決するための手段」の欄にすでに記載したので、ここでは繰り返さない。
本発明の液体処理ノズルの水道配管への組み込み例を示す斜視図。 本発明の実施形態1にかかる液体処理ノズルの正面図およびその断面図。 図2の液体処理ノズルに使用されるキャビテーションコアの正面断面図。 キャビテーションコアの第一のねじ配置面におけるねじ部材レイアウトを示す軸断面図。 キャビテーションコアの第二のねじ配置面におけるねじ部材レイアウトを示す軸断面図。 図4Aの要部を拡大して示す軸断面図。 図3のキャビテーションコアの面ねじ組をすべて同相配置とした変形例を示す概念図。 ねじ装着孔の形成例と、該ネジ装着内のねじ部材の配置形態の一例を示す軸断面図。 図6Aにおけるねじ部材の雄ねじ部近傍を拡大して示す軸断面図。 図6Aのねじ装着孔にねじ部材を装着する工程を示す第一の説明図。 図7Aに続く説明図。 ねじ装着孔内におけるねじ部材の、頭部近傍の配置形態にかかる第一例を拡大して示す軸断面図。 同じく第二例を拡大して示す軸断面図。 同じく第三例を拡大して示す軸断面図。 図2の液体処理ノズルのコア押え部を拡大して示す正面断面図。 整流部材の詳細を示す図。 図1の配管系に対する液体処理ノズルの組み付け工程を説明する図。 図2の液体処理ノズルを配管系に対し、順方向及び逆方向にて装着した状態を対比して示す図。 本発明の実施形態2にかかる液体処理ノズルに使用するコア本体のねじ装着孔の一例を示す断面図。 図15のねじ装着孔の作用説明図。 本発明の実施形態3にかかる液体処理ノズルの正面図、正面断面図及び側面図。 図17の液体処理ノズルに使用するコアプレートの平面図。 図17の液体処理ノズルに組み込まれるマルチコアアセンブリの正面断面図。 キャビテーションコアの組付数を3とした場合のコアプレートの平面図。 本発明の実施形態4にかかる液体処理ノズルの正面図及び正面断面図。 本発明の実施形態5にかかる液体処理ノズルの正面断面図。 本発明の実施形態6にかかる液体処理ノズルの正面図及び正面断面図。 本発明の実施形態7にかかる液体処理ノズルの正面断面図。 図24の液体処理ノズルにおけるねじ装着孔内のねじ部材の配置形態の一例を示す軸断面図。 図25Aにおけるねじ部材の雄ねじ部近傍を拡大して示す軸断面図。 キャビテーション処理部に気体導入機構を設けた液体処理ノズルの一実施形態を示す正面断面図。
 以下、本発明の実施の形態を添付の図面に基づき説明する。
(実施形態1)
 図1は、本発明の液体処理ノズルを組み込んだ水道配管システムの一例を示す斜視図である。この水道配管システム1200は、上水道に直結される冷水供給部1203と、図示しない給湯器につながる温水供給部1204とのそれぞれが、止水栓1211と配管系1205、1206を介して湯水混合栓1201に接続される。湯水混合栓1201は、冷水供給部1203からの冷水と温水供給部1204からの温水とを、レバー1202の操作状態に応じた混合比および流量にて混合し、流出口1201aから流出させる周知の構成のものである。配管系1205及び1206はいずれも同一の構成であり、止水栓1211の流出側継手部(本実施形態では雄ねじ継ぎ手部1212(図13))と給水フレキ配管1213との間に本発明の一実施形態である液体処理ノズル100が組み込まれた構成となっている。なお、液体処理ノズル100は冷水供給部1203と温水供給部1204とのどちらか一方、例えば冷水供給部1203側にのみ設けるようにしてもよい。
 図2はその液体処理ノズルを取り出し拡大して示すものであり、液体処理ノズル100は本発明の第二の一実施形態となるものであり、ノズルケーシング50を備える。液体処理ノズル100の液体の流通方向Oにおいて、ノズルケーシング50の液体入口と液体出口との一方の位置する側を第一側(図2では図面左側)とし、他方の位置する側を第二側(図2では図面右側)として、ノズルケーシング50は、第一側を構成するケーシング本体50Bと第二側を構成するコア押え部50Aとからなり、いずれも金属(例えば真鍮等の銅合金(クロムあるいはニッケル等のメッキ層で覆われていてもよい)、ステンレス鋼等の鉄系材料)により構成されている。液体処理ノズル100は双方向に液体としての水道水を流通可能となっており、例えば順方向に通水する場合は第二側開口部55が流入側開口部として、第一側開口部54が流出側開口部としてそれぞれ機能し、逆方向に通水する場合はその逆となる。本実施形態においては、ノズルケーシング50の第一側開口部54を含む側が円筒状のケーシング本体50Bとして構成され、第二側開口部55を含む側がコア押え部50Aとして構成されている。
 ケーシング本体50Bは第二側端面にコア挿入口50pを開口する形で収容通路部56が形成されており、収容通路部56に挿入されたキャビテーションコア1の第二側端面よりもケーシング本体50Bの第二側端部が延出するとともに、該第二側端部の内周面に組立用雌ねじ部50gが形成されている。また、ケーシング本体50Bの第一側端部には、軸線方向の一端が第一側開口部54として開口し他端が収容通路部56に連通する形で、液体流路3の一部をなす第一側流路部50uが貫通形成されている。
 他方、コア押え部50Aの第一側端部の外周面には、ケーシング本体50Bの組立用雌ねじ部50gと螺合する組立用雄ねじ部50dが形成されており、その基端位置にはオーリング50eがはめ込まれている。また、コア押え部50Aを軸線方向に貫通する形で液体流路3の一部をなす第二側流路部50vが形成され、コア押え部50Aの第二側端面に第二側開口部55を形成している。
 コア押え部50Aの外周面には半径方向外向きに突出するフランジ部50fが形成されており、該フランジ部50fの第一側端面がケーシング本体50Bの第二側端面と当接することで、オーリング50eの圧縮量が過剰とならないよう、組立用雄ねじ部50dの組立用雌ねじ部50gに対する相対的な螺進量が規制されるようになっている。このフランジ部50fの外周面は、ノズルケーシング50の組立時において、コア押え部50Aをケーシング本体50Bに螺合締結する際の、工具あるいは治具の係合面としても利用される。組立用雄ねじ部50dを組立用雌ねじ部50gに螺合締結することによりコア押え部50Aは、第一側端面(本実施形態では、座繰り50nの底面)をキャビテーションコア1の第二側端面に当接させる形でこれを抜止め保持する。他方、キャビテーションコア1の第一側端面は収容通路部56の第一側端部の外周縁部に当て止めされている。
 ケーシング本体50Bの第一側端部には、配管系の第一ねじ継手1213a(図13)と螺合するノズル側ねじ継手部51が刻設されている。他方、コア押え部50Aの第二側端部には、配管系の第二ねじ継手1212(図13)をなす雄ねじ部と螺合する袋ナット50Cが回転自在に嵌着されている。袋ナット50Cの外周面は六角状の工具係合面53とされている。図11にコア押え部50A及び袋ナット50Cを拡大して示す。コア押え部50Aの第二側端部の外周面は円筒面とされ、その前端部に溝50kが周方向に刻設されるとともに、該溝50kには金属製のスナップリング58が嵌着されている。他方、袋ナット50Cの第一側端部の内周縁には周方向のフランジ部50rが突設されている。
 フランジ部50rの内径は、コア押え部50Aの第二側端部の外径より大きく、溝50kに嵌着されたスナップリング58の外径よりも小さく設定されている。袋ナット50Cのフランジ部50rの内側にコア押え部50Aの第二側端部を挿入し、その状態でコア押え部50Aの外側にスナップリング58を装着する。次いで、図示しない治具により袋ナット50Cを弾性的に拡径しつつ装着したスナップリング58を溝50kに向けて軸線方向に押し込み、スナップリング58を溝50kに嵌着させつつ袋ナット50Cを弾性復帰させる。これにより、袋ナット50Cはコア押え部50Aに対し、スナップリング58により軸線方向に抜け止めされた状態で軸線周りに相対回転可能に嵌着される。
 図2に示すように、ケーシング本体50Bの外周面には、液体処理ノズル100の配管系への組付け時に使用する締結用工具を係合させるために、少なくとも1対の平行面を有した工具係合部57が形成されている。本実施形態では、工具係合部57はケーシング本体50Bの第一側端部の外周面に、3つの平行部を有する六角部として形成されている。
 なお、本実施形態では、ケーシング本体50Bの第一側端部に形成されるノズル側ねじ継手部51は雄ねじ部として形成されている。ノズル側ねじ継手部51の雄ねじ部の寸法、および袋ナット50Cの雌ねじ部52の寸法については特に制限はないが、図2においてはいずれも管用平行ねじ規格のG1/2の寸法が採用されている。なお、袋ナット50Cの内側には板状のシールリング50sが装着されている。
 次に、キャビテーションコア1のコア本体1Mには、液体流路9Aが軸線方向に貫通形成されている。キャビテーションコア1はノズルケーシング50に対し、第一側開口部54及び第二側開口部55の一方から供給される液体が液体流路9Aを経て他方より流出可能となる位置関係にて、外周面側が収容通路部56の内周面に対し圧入又は隙間嵌めとなるよう軸線方向に挿入されている。具体的には、コア本体1Mは外周面が円筒面状であり、収容通路部56に対しコア挿入口50pから挿入されている。
 図3はキャビテーションコア1の拡大断面図であり、図4A及び図4Bは軸断面図である。コア本体1Mの外周面から液体流路9Aの内周面に向けて貫通する形態でねじ装着孔19が形成されている。ねじ部材10は、頭部10h及び脚部10fの基端側がコア本体1Mのねじ装着孔19内に保持される一方、脚部10fの先端側が液体流路9AAの内面から突出し、キャビテーション処理部CVを形成している。コア本体1Mに対しねじ装着孔19は複数形成され、そのそれぞれにねじ部材10が装着されている。キャビテーション処理部CVにおいて液体は、脚部10fに形成された雄ねじ部と接触するに伴い、ねじ谷部内にて増速する時の減圧作用により溶存ガスを過飽和析出させる。
 コア本体1Mの材質は、たとえばABS、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、PTFE(ポリ四フッ化エチレン)などの樹脂であるが、ステンレス鋼や真鍮などの金属やアルミナ等のセラミックスとしてもよく、用途に応じて適宜選択される。また、ねじ部材10の材質はたとえばステンレス鋼であるが、用途に応じて、より耐食性の高いチタンやハステロイ、インコネル(いずれも登録商標名)などの耐熱合金を用いてもよいし、耐摩耗性が問題となる場合は石英やアルミナなどのセラミック材料を用いることも可能である。特に、金属コンタミを嫌う分野(たとえば半導体製造分野)への適用には、石英の採用が好適であり、この場合は樹脂製のキャビテーションコア1はたとえばPTFEで構成するとよい。
 図6Aは、コア本体1Mのねじ装着孔19と、該ねじ装着孔19に対するねじ部材10の配置形態を拡大して示す軸断面図であり、図6Bは、その雄ねじ部10mt近傍をさらに拡大して示す図である。コア本体1Mに形成されるねじ装着孔19は、ねじ部材10の脚部10f基端側を挿通保持するための脚部挿通部19fと、コア本体1Mの外周面側の開口部を形成する形で脚部挿通部19fと一体形成され、該脚部挿通部19fよりも径大に形成されるとともに頭部を収容する頭部収容部19hとを備える。脚部挿通部19f内にて脚部10fの外周面に形成されている雄ねじ部10mtの外径をmd、雄ねじ部10mtのねじ山高さをmtdとしたとき、脚部挿通部19fの内径hd2が、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定められている。図6Aに示す如く、ねじ部材10の脚部10fはコア本体1Mの脚部挿通部19fに対しセルフタッピング形態にてねじ込まれる。符号10eはドライバー等の工具を係合させるための工具係合凹部である。
 また、図8に示すように、ねじ部材10の頭部の厚さをhtとしたとき、頭部収容部19hの形成深さは、収容通路部56の内周面56Pと頭部10hの頂面との間の距離が0.5ht以下となるように定められている。図8において、収容通路部56の内周面56Pとコア本体1Mの外周面1Pとの間には狭小な隙間GP1(例えば0.15mm以下)が形成されている。一方、頭部10hの頂面は、隙間GP1に対応する高さだけ頭部収容部19hの開口から突出することで、収容通路部56の内周面56Pに当て止めされた状態になっている。また、図8においては、ねじ部材10の頭部10hの外周面と頭部収容部19hの内周面との間には隙間GP2が形成されている。
 上記の構成により、コア本体1Mの脚部挿通部19fには、ねじ部材10の雄ねじ部10mtを螺合させるための雌ねじ部を予め深くタッピングしておく必要がなくなり、加工工数を削減することができる。また、ねじ部材10の頭部10hの頂面が収容通路部56の内周面に対し当て止めされていることで、頭部10hの頂面位置が収容通路部56の内周面により規制され、ねじ装着孔19内のねじ部材10にスラスト方向のがたつきが生じる心配がない。よって、キャビテーションコア1の液体流路9Aに液体を流通することでキャビテーション処理を問題なく実施することができる。
 他方、脚部挿通部19fにねじ部材10の脚部10fを装着するに際しては、ドライバー等により、ねじ部材10を脚部挿通部19fにセルフタッピングしながらねじ込む。セルフタッピングにより脚部挿通部19fの内面には浅い雌ねじ部が刻設される結果、例えば、キャビテーション処理の繰り返しにより摩耗したねじ部材10を交換したい場合や、脚長の異なるねじ部材10を脚部挿通部19fに誤組付けした場合などにおいて、組み付け時とは逆方向にねじ部材10を回転させることにより、ねじ部材10を脚部挿通部19fから容易に抜き取ることができる利点が生ずる。
 また、図6B右に示す如く、セルフタッピングにより刻設される雌ねじ部19ftとねじ部材10の雄ねじ部10mtとの半径方向のラップ長ftdは0.5mtd以下(好ましくは0.4mtd以下、より好ましくは0.35mtd以下)の小さい値となる。そして図6Aに示すように、頭部10hの頂面位置がノズルケーシング50(の収容通路部56の内周面)により規制されるため、ねじ装着孔19内のねじ部材10にスラスト方向のがたつきが過度に生じる心配はない。さらに、ラップ長は小さいがねじ部材10と脚部挿通部19fとが螺合していることで、キャビテーションコア1を収容通路部56に装着する際に、コア本体1Mのねじ装着孔19からねじ部材10が抜け落ちる不具合を生じにくい利点も生じる。
 図6Aの脚部挿通部19fは、より詳しくは次のように構成されている。すなわち、脚部挿通部19fは、頭部収容部19hとの接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分19f1と、液体流路3との接続側端部を含み第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分19f2とからなる。そして、頭部収容部の内径をhd3としたとき、第一部分19f1の第一内径hd1が、
 md≦hd1<hd3
の範囲となるように定められ、図6Bの左に示すように、ねじ部材10の脚部10fは該第一部分19f1に対し隙間嵌め形態にて挿入される。一方、第二部分19f2の第二内径hd2は、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定められ、図6Bの右に示すように、ねじ部材10の脚部10fは該第二部分19f2に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれる。第二部分19f2の内径hd2は、望ましくはmd-0.8mtd以上、より望ましくはmd-0.7mtd以上である。脚部挿通部の第二部分の第二内径hd2がmd-mtd未満では、セルフタッピングにより、脚部挿通部内に雌ねじ部を刻設することが難しくなる。また、雌ねじ部を刻設する効果を確実にするには、脚部挿通部の第二部分の第二内径hd2はmd-0.2mtd以下、より望ましくはmd-0.4mtd以下に設定するのがよい。すなわち、前述のラップ長ftdを0.1mtd以上、より望ましくは0.2mtd以上確保するのがよい。なお、ねじ部材10の脚部10fを第一部分19f1により安定的に隙間嵌め保持させる観点において、hd1≦md+mtd、より望ましくはhd1≦md+0.5mtdとなっているのがよい。また、ねじ頭部10hの座面を頭部収容部19hと脚部挿通部19との間に形成される段付き面に確実に当て止めできるようにする観点から、hd1≦0.9hd3(より望ましくはhd1≦0.8hd3)を充足しているのがよい。
 ねじ部材がJISに定めれたM1.4ノーマルピッチの0番1種なべ小ねじである場合、mtdは0.1625mm、ねじピッチPは0.3mm、ねじ頭外径はφ2.0mm、同じく高さは0.5mmである。本実施形態では、該M1.4のなべ小ねじが採用され、hd1=1.4mm、hd2=1.3mmである。また、コア本体1Mの外径はφ13mm、絞り部9の内径はφ8.0mmである。また、脚部挿通部19fは、頭部収容部19hの内径がφ2.1mm、同じく深さが0.8mmである。また、脚部挿通部19fは、第一部分19f1の深さが1.7mm(約5.7P)、第二部分19f2の深さが0.9mm(3P)である。
 図7A及び図7Bにより、上記の構造の脚部挿通部19fを有したコア本体1Mにねじ部材10を組み付ける工程を説明する。まず、図7Aの左に示すように、ねじ部材10の脚部10fの先端部を、脚部挿通部19fの第一部分19f1に差し込む。第一部分19f1に対し脚部10fは隙間嵌め形態にて安定に保持される。次いで図7Aの右に示すように、その状態で脚部10fを第二部分19f2にセルフタッピングすることで、脚部10fの先端は該第二部分19f2に対して極めてスムーズに食い付かせることができる。また、第一部分19f1に脚部10fを隙間嵌めにて差し込むことで、脚部10fの軸線は第一部分19f1をガイドとして第二部分19f2の軸線に対し平行に位置合わせできる。よって、図7Bに示すように、脚部挿通部19fに対しねじ部材10の脚部10fが傾いた状態でねじ込まれるおそれがない。なお、脚部10fに形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、第一部分19f1の長さは3P以上に確保されていることが望ましい。また、第二部分19f2の長さは1P以上10P以下に設定されていることが望ましい。
 なお、図9に示すように、コア本体1Mは収容通路部56に対し圧入する形で装着することもできる。この場合、コア本体1Mの外周面と収容通路部56の内周面は密着し、隙間は形成されない。その際、ねじ部材10の頭部10hの頂面がコア本体1Mの外周面と面一となるように、頭部収容部19hの形成深さを定めておく。また、ねじ部材10の頭部10hの外周面を頭部収容部19hの内周面に密着させるようにしてもよい。この構成によれば、キャビテーションコア1を収容通路部56に装着する際に、コア本体1Mのねじ装着孔19からねじ部材10が抜け落ちる不具合を生じにくくすることができる。他方、図10に示すように、頭部の厚さをhtとしたとき、収容通路部56の内周面56Pと頭部10hの頂面との間に、0.5ht以下の範囲であれば隙間GP3を形成するようにしてもよい。
 図3に戻り、キャビテーションコア1のコア本体1Mの液体流路3は、該液体流路3の中心軸線の中点Gを含む区間が円筒面形態の絞り部9とされ、液体流路3の絞り部9の前後区間をなす部分が各々絞り部9よりも径大の一対の拡径部9Bとされている。ねじ装着孔19はねじ部材10とともに絞り部9に配設され、拡径部9Bのそれぞれの内側に整流部材63がコア本体1Mと一体化した形態で配置されている。
 図12は整流部材63の詳細を示すものであり、鋼等の弾性帯状部材を短辺の方向の折り目にて山部と谷部が交互に現れるようにつづら折れ形態に加工し、さらに短辺と平行な軸線周りに丸めて星形の断面形態となるように形成したものである(以下、星形整流部材63ともいう)。該星形整流部材63は、図3に示すように、上記短辺の方向が収容通路部56の軸線と一致する向きに挿入され、前端面外周縁部が流入側開口部55に近い側の段付き面9jに当て止めされている。
 整流部材63がキャビテーションコア1の下流側だけでなく上流側にも設けられるので、上流側の整流部材63を液体が流通する際に予備的なキャビテーション処理(以下、予備キャビテーション処理という)が実施される。この予備キャビテーション処理により発生した気泡は、これに続くキャビテーションコア1を流通する際のより強いキャビテーション処理により微粉砕することができる。これにより、下流側の整流部材63により、微細気泡の衝突合一が抑制される効果と相まって、微細気泡の発生密度をより高めることができる。
 特に、図12の星形整流部材63に対し軸線方向の端面に流れが供給されると、金属弾性帯状部材のエッジ部分にて剥離流の形成が顕著となる結果、キャビテーションコア1の上流側においては予備的なキャビテーション処理による気泡の発生量を増すことができ、微細気泡の発生密度をさらに高めることができる。ただし、整流部材63の構成はこれに限定されるものではなく、例えば円柱状の部材の軸線方向に複数の細孔をレンコン状に貫通形成したものを、前記軸線が液体流通方向と平行になるよう配置してもよい。
 図3に戻り、拡径部9Bは内周面が絞り部9よりも径大の円筒面とされ、絞り部9に対し段付き面9jを介して接続されている。星形整流部材63は、自由状態にて拡径部9Bの内径よりも径大に形成されたものが、軸線に関する半径方向に弾性的に縮径されつつ拡径部9B内に圧入される。これにより、星形整流部材63は前端側が段付き面9jに当接した状態にて半径方向への弾性復帰力により外周面を拡径部9Bの内周面にグリップさせた形にてコア本体1Mに対し一体化される。これにより、コア本体1Mからの星形整流部材63の脱落等が生じにくくなり、整流部材63とコア本体1Mとのアセンブリをノズルケーシング50に装着する際の工程安定化を図ることができる。
 例えば、図1の水道配管システム1200に対し液体処理ノズル100は、次のような手順で組み込まれる。すなわち、図13の左に示すように、止水栓1211に直結されている給水フレキ配管1213のナット継手1213a(第一ねじ継手1213a:雌ねじ)を緩め、フレキ配管1213を変形させて止水栓1211側の継ぎ手部1212(第二ねじ継手1212:雄ねじ)との間にノズル設置のためのスペースを作る。次いで、液体処理ノズル100の袋ナット50C(雌ねじ)を第二ねじ継手1212に螺合締結する。次いで、フレキ配管1213を再度変形させてナット継手1213aを液体処理ノズル100のノズル側ねじ継手部51(雄ねじ)に位置合わせしつつ螺合締結すれば取り付けが完了する。液体処理ノズル100は液体の流入側が図13において下側、すなわち図2の第二側(右側)となり、流出側が図13において上側、すなわち図2の第一側(左側)となる(以下、これを「順方向」とする)。しかし、現場の施工状況によっては、液体処理ノズル100の組付先となる配管系のねじ継手の種別が図13とは逆になっていることもある(以下、これを「逆方向」とする)。このような場合は、液体処理ノズル100を図13とは上下反転して配管系に組付けなければならない。
 図3の構造のキャビテーションコア1を用いると、液体処理ノズル100を配管系へ組付ける向きが、図14左の順方向になった場合と、図14右の逆方向になった場合とのいずれにおいても、液体処理ノズル100への液体の流通形態は、整流部材63→キャビテーションコア1→整流部材63となる。その結果、液体処理ノズル100の配管系への装着方向が順逆いずれとなった場合も、整流部材63を意図通りに機能させることができる。よって、液体処理ノズル100の配管系への組付方向にかかる柔軟性が大きく向上する。また、コア本体1Mの拡径部9Bに整流部材63が一体的に組み付けられていることで、液体処理ノズル100の組立時において整流部材63とコア本体1Mとを一体のアセンブリとしてノズルケーシング50に一括装着できる。その結果、液体処理ノズル100の組立工程の簡略化を図ることができる。
 次に、液体処理ノズル100のキャビテーション処理部CVの構造の詳細について説明する。ねじ部材10は、ねじピッチ及びねじ谷深さが0.10mm以上0.40mm以下、公称ねじ径Mが1.0mm以上2.0mm以下のものが使用されている。本実施形態にてねじ部材10は、JISに定められた0番1種なべ小ねじが使用されている。キャビテーション処理部CVには、液体流路3の中心軸線Oと直交する仮想的なねじ配置面が該中心軸線Oに沿って複数、図3においてはLP1~LP5の5面が設定されている。上記のねじ部材10は、脚部の長手方向が個々のねじ配置面LP1~LP5に沿うように配置される。また、ねじ部材10の総数は20(すなわち、8以上)であり、各ねじ配置面LP1~LP5に対し2つ以上、図3においては4つずつ分配されている。
 各ねじ配置面LP1~LP5においてねじ部材10は、図4A及び図4Bに示すレイアウトに従い配置されている。具体的には、いずれのレイアウトにおいても各ねじ配置面LP1~LP5上の4本のねじ部材10が、互いに直交する十字形態に配置された面ねじ組を形成している。コア本体1Mに形成されたねじ装着孔19の脚部挿通部19fに対し、各ねじ部材10は脚部先端が絞り部9内へ突出するようコア本体1Mの外周面側から半径方向に挿入されている。図5Aは、絞り部9の内側をさらに拡大して示すものであり、ねじ部材10と絞り部9の内周面との間には主流通領域21が形成されている。また、各絞り部9において、4つのねじ部材10が形成する十字の中心位置には、液体流通ギャップ15が形成されている。液体流通ギャップ15を形成する4つのねじ部材10の先端面は平坦に形成され、中心軸線と直交する平面への投影において液体流通ギャップ15は正方形状に形成されている。
 図5Aにおいて、各ねじ配置面LP1~LP5における液体流通領域の面積(以下、全流通断面積ともいう)aを、液体流路の投影領域の外周縁内側の全面積(ここでは、図1の絞り部9の円形軸断面の面積:内径をdとしてπd/4))をS1、ねじ部材10(4本のねじ部材)の投影領域面積をS2として、
   a=S1-S2 (単位:mm
として定義する。この実施形態では、主流通領域21と液体流通ギャップ15との合計面積が全流通断面積aに相当する。図2に示すごとく、流入側開口部55及び流出側開口部54の開口径は、絞り部9の内径よりも大きい。すなわち、流入側開口部55及び流出側開口部54の開口断面積は全流通断面積aよりも大きく設定されている。そして、各ねじ配置面LP1~LP5において、全流通断面積aは3.8mm以上確保され、液体流路の全断面積S1に占める液体流通領域の割合(すなわち、a/S1×100(%))として定められる面内流通面積率は40%以上に確保されている。
 図5Aにおいて、ねじ部材10の投影外形線に現れる谷部の深さhは0.1mm以上確保されている。また、中心軸線Oの投影点を中心として液体流路の内周縁までの距離の70%に相当する半径にて描いた円を基準円C70として定めたとき、谷部の最底位置を表す谷点のうち、基準円C70の内側に位置するもの(○で表示)の数、つまり、中心軸線Oと直交する平面への投影にて液体流路3の中心軸線Oから該液体流路3の半径の70%以内の領域に位置する谷点の数を70%谷点数N70と定義する。そして、該70%谷点数N70の値を全ねじ配置面について合計した値を、液体流路3(絞り部9)の全断面積S1で除した値を70%谷点面積密度と定義する。図2の液体処理ノズル100においては、70%谷点面積密度の値が1.6個/mm以上に確保されている。
 図4A及び図4Bにそれぞれに示す面ねじ組は幾何学的には等価であるが、コア本体1Mに組付けたときの中心軸線周りの角度位相が互いに45°ずれたものになっている。図3のキャビテーションコア1の構成では、ねじ配置面LP1~LP5において図4Aの第一型面ねじ組と図4Bの第二型面ねじ組とが交互に配置されることで、左右対称のねじレイアウトが形成されている。また、隣接するねじ配置面LP1~LP5間の面間隔dpは、図4A及び図4Bの頭部10hの外径をdh、脚部10fの公称ねじ径をMとして、例えば1.05dh以上2M以下に設定されている。
 なお、図5Bに示すように、互いに隣接するねじ配置面LP1~LP5にてねじ部材10の脚部を、中心軸線Oと直交する平面への投影において長手方向を一致させつつ互いに重なり合う位置関係にて配置することもできる。図5Bにおいては、図4Aのごとく十字状に配置された4本のねじ部材10からなる面ねじ組が、ねじ配置面LP1~LP5にて互いに重なり合う位置関係(すなわち、十字状の面ねじ組の中心軸線周りの配置角度位相が互いに一致する位置関係:以下、このような配置を「同相配置」ともいう)にて配置されている。
 図5Bのように複数の面ねじ組を同相配置したキャビテーション処理部は、ねじ部材の配置数が増加したときの液体流通時の圧損増加を効果的に抑制できる利点がある。他方、図3のように中心軸線周りの配置角度位相が互いに異なる面ねじ組を交互に配したキャビテーション処理部については、図5Bの構成と同等の70%谷点面積密度を実現できるが、ねじ配置面LP1~LP5の面間隔dpが図5Bの構成と同一の場合は、液体流通時の圧損が若干大きくなる。他方、液体の乱流攪拌効果は図5Bの構成よりも大きいため、例えば混相流供給により気体を液体に溶解させる目的においてはより有利となる。
 図2の液体処理ノズル100に対し、例えば液体流出側を開放し、動圧が通常水道圧(例えば、0.077MPa)程度となるように、液体として例えば空気が溶存した水(例えば一般水道水:20℃(常温)での酸素濃度は約8ppm)を流通させた場合の作用について説明する。図5Aに示すように、キャビテーション処理部において水流は、ねじ部材10と絞り部9内周面との間に形成される主流通領域21と液体流通ギャップ15とからなる液流通領域にて、ねじ部材10に衝突しながら通過する。
 そして、ねじ部材10の脚部の外周面を通過する時に、ねじ谷部(特に谷底位置)に高速領域が、ねじ山部に低速領域がそれぞれ発生する。すると、ねじ谷部の高速領域はベルヌーイの定理により負圧領域となり、キャビテーションが生ずる。ねじ谷部はねじ部材の外周に複数巻形成され、かつ8本以上のねじ部材10が複数のねじ配置面LP1~LP5に分配配置されていることから、キャビテーションは絞り部9内のねじ谷部にて同時多発的に起こることとなる。すると、水流がねじ部材10に衝突する際に、ねじ谷部での溶存空気の減圧析出が沸騰的に激しく起こり、ねじ部材10の表面及び液体流路3の内面との間で水流を激しく摩擦しつつ撹拌する。
 図3のキャビテーションコア1は、各ねじ配置面LP1~LP5にて、面内流通面積率が40%以上に確保され、全流通断面積が3.8mm以上に確保され、さらに隣接するねじ配置面LP1~LP5(面ねじ組)の間隔dpが、使用されるねじ部材10の公称ねじ径よりも大きく確保されている。これにより、面ねじ組を中心軸線Oの方向に複数連ねて配置してもノズルの圧損増加を極めて小さくとどめることができる。その結果、1つの液体流路3内に従来よりも多くのねじ部材が配置されているにも関わらず、断面内にて必要な流速を十分に確保できるようになる。例えば、特許文献2では1.1個/mm程度が限界と思われていた70%谷点面積密度の値を、十分な流速を確保しつつも一挙に1.6個/mm以上もの大きな値に設定できるようになる。
 本発明者は、特許文献2において、当該文献に開示された液体処理ノズルによりキャビテーション処理を行なった水は肌や髪などへの浸透性が向上すること、該浸透性の向上効果は、液体処理ノズルの70%谷点密度が大きくなるほど顕著となることを示唆した。また、肌や髪の構成成分は高分子であるたんぱく質であり、こうした高分子ネットワークからなる構造体への分子レベルでの水の浸透性改善については、水の中に微小気泡が介在することによる効果のみでは説明がつかない側面があること、例えば、水の物理的な性状、特に、極性分子である水の集団的(統計的)な振る舞いに微細気泡が関与し、水の浸透力等が増している可能性があること、などについても言及した。しかし、70%谷点面積密度の値が上記の大きな値に拡大したノズルを用いてキャビテーション処理を行なった場合に、処理後の液体の特性がどのように改善されるかについては、特許文献2は沈黙している。
 上記の液体処理ノズル1にてキャビテーション処理を行なった水は、例えばレーザー回折式粒度計などにより測定すれば、特許文献2と同様に、平均径が100nm~300nm程度のナノ域の微小気泡を多量に含んだ水になっていることを確認できる。レーザー回折式粒度計によって確認できる上記平均径の微小気泡は、キャビテーション処理後タンクなどに貯留して数分放置すれば大部分が消失し、通常の感度のレーザー回折式粒度計では検出できなくなる。しかし、この微小気泡が検出されなくなった貯留後の処理水であっても、70%谷点面積密度を高めた液体処理ノズルを用いれば、キャビテーション処理に伴う浸透性改善等の効果は、微小気泡が検出されるノズル流通直後の処理水と同様に発揮される。浸透性改善等の効果がどのような機構に基づいて生ずるのかについては目下のところ研究途上段階であるが、本発明者は、瞬時的なキャビテーションにより成長停止した、あるいは気泡が再溶解する際に残留する10nm未満の安定な気泡核(レーザー回折・散乱法や粒子トラッキング解析法などの既存の方法では計測不能)が水中に大量に形成され、それら気泡核が分極した水分子の集団的な流動挙動を改善することが要因ではないか、と考えている。
(実施形態2)
 本発明の第三にかかる液体処理ノズルの一実施形態は、例えば図2の液体処理ノズル100のキャビテーションコア1において、ねじ装着孔19を図6Aの構成のものから図15の構成のものに置き換えることにより実現可能である(ねじ装着孔19の構造を除くその余の構成は実施形態1と同じであるため、詳細な説明は略する)。
 図15の脚部挿通部19fは、頭部収容部19hとの接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分19f1と、液体流路3との接続側端部を含み第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分19f3とからなる。そして、頭部収容部19hの内径をhd3としたとき、第一部分19f1の第一内径hd1が、
 md≦hd1<hd3
の範囲となるように定められ、ねじ部材10の脚部10fは該第一部分19f1に対し隙間嵌め形態にて挿入される。一方、第二部分19f3の第二内径hd2は、
 md-mtd≦hd2<md
の範囲となるように定められる。脚部10fに形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、第二部分19f3の長さが1P以上2P以下に設定されている。ねじ部材10の脚部10fは該第二部分19f3に対しセルフタッピングではなく、図16の右に示すように、第二部分19f3の内周面に圧入されつつ先端を液体流路3内に突出させる形となっている。
 脚部挿通部19fにねじ部材10を装着する際は、図16の左に示す如く、第一部分19f1に脚部を隙間嵌め装着した後、第二部分19f3に対してはねじ部材10を、軸線方向(スラスト方向)に圧入する。これにより、金属製の脚部10fは、ねじ山が第二部分19f3の樹脂製の内周面部を乗り越える形でコア本体1Mに装着される。ねじ部材10のコア本体1Mへの組付工程がより簡略化されていることがわかる。
(実施形態3)
 図17は、本発明の第二にかかる液体処理ノズルの別実施形態を示すものである。該液体処理ノズル200においては、複数のキャビテーションコア1をノズルケーシング50に組み込んでいる。また、キャビテーションコア1の外周面とノズルケーシング50の収容通路部56の内周面との間には空間が形成されている。以下、主に実施形態1の液体処理ノズルとの相違点を中心に説明し、概念的に共通する部分については同一の符号を付与して詳細な説明を略する場合がある。
 ノズルケーシング50はケーシング本体50B、コア押え部50A及び該コア押え部50Aに回転自在に嵌着された袋ナット50Cからなる。キャビテーションコア1の構成は図3に示すものと同一であり、ケーシング本体50Bに形成されている収容通路部56には、2つ(複数)のキャビテーションコア1,1が軸線方向に並列に配置されている。また、収容通路部56の内径はキャビテーションコア1の外径の2倍より大きく設定されている。ケーシング本体50Bには、外周面の第一側端部をオフセット形態に切り欠くことで1対の平行面からなる工具係合部257が形成されている。
 複数のキャビテーションコア1は各々中心軸線が平行となる配列にて両端面にアセンブリプレート201がはめ込まれることにより一体化され、マルチコアアセンブリ210が形成されている。該マルチコアアセンブリ210はケーシング本体50Bの収容通路部56に軸線方向に装着され、コア押え部50Aの第一側端面の外周縁部がアセンブリプレート201,201の一方(図面上側)と液密形態に密着することで、マルチコアアセンブリ210の抜け止めがなされている。また、アセンブリプレート201,201の他方(図面下側)の外周縁部は収容通路部56の第一側端部の外周縁部と液密形態に密着している。
 図18はアセンブリプレート201の平面図であり、複数のコア嵌着部213が形成されている。各コア嵌着部213は円形の座繰り211と、該座繰り211よりも径小の液体流通孔212からなる。図3に示すように、コア本体1Mの各端面外周縁部を階段状に切り欠くことで周方向の嵌着溝1Gが形成され、その内側に径小部1Cが形成されている。図19に示すように、マルチコアアセンブリ210の各キャビテーションコア1は、両端の径小部1Cにおいて対応するアセンブリプレート210の座繰り211に嵌着されている。アセンブリプレート201の液体流通孔212は、キャビテーションコア1,1の拡径部9Bに対応する内径に設定されている。
 図17に示すように、ケーシング本体50Bの第一側流路部50uとコア押え部50Aの第二側流路部50vとはいずれも、対応するアセンブリプレート201に面する側において内周面が、すべての液体流通孔212を包含する寸法となるように該アセンブリプレート210に向けて連続的に拡径するテーパ面50ut,50vtとされている。
 該液体処理ノズル200は、例えば第二側開口部55から第二側流路部50vに液体を流入させることで、拡径部50vtを経て各キャビテーションコア1を流通し、拡径部50utにて合流した後、第一側流路部50uを経て第一側開口部54から流出する。これにより、実施形態1の液体処理ノズル100よりさらに大流量の液体をキャビテーション処理することができる。ノズル側ねじ継手部51の雄ねじ部の寸法、および袋ナット50Cの雌ねじ部52の寸法については、本実施形態では、いずれも管用平行ねじ規格のG3/4の寸法が採用されている。
 なお、マルチコアアセンブリ210に組み込むキャビテーションコア1の数は2つに限定されず、例えば図20に示すように、3つのキャビテーションコア1を組み込むことも可能である。
 以下、ケーシング本体に付加機能部を追加した液体処理ノズルの実施形態について説明する。
(実施形態4)
 図21の液体処理ノズル300においてはノズルケーシング50が、付加機能部をなす流路調整バルブ50D、ケーシング本体50B’、コア押え部50Aからなり、コア押え部50Aに袋ナット50Cが回転自在に嵌着されている。以下、主に実施形態1の液体処理ノズルとの相違点を中心に説明する(概念的に共通する部分については同一の符号を付与して詳細な説明を略する場合がある)。
 流路調整バルブ50Dはバルブケーシング69を備え、その第二側端部内周面に雌ねじ部71が形成されている。また、ケーシング本体50B’の第一側端部の外周面には雄ねじ部51’が形成され、流路調整バルブ50Dの雌ねじ部71とシールリング70を介して螺合している。ケーシング本体50B’に形成された第一側流路部50u1は、バルブケーシング69に貫通形成されている主バルブ流路部50u2と連通している。また、ノズル側ねじ継手部51はバルブケーシング69の第一側端部に雄ねじ部として形成されている。
 主バルブ流路部50u2の途中にはボール弁体72を操作軸線HAの周りに回転自在に保持する弁体保持部74が組み込まれている。ボール弁体72には弁体流路80が形成され、該弁体流路80の軸線と直交する向きに操作軸線HAが設定されるとともに、ボール弁体72には操作軸部76の一端が操作軸線HAに関して同軸的に結合されている。また、操作軸部76の他端には操作ハンドル78が操作軸部76に対し相対回転不能に結合されている。
 操作ハンドル78を操作軸線HAの周りに回転操作すると、ボール弁体72が操作軸部76を介して回転する。ボール弁体72に形成された弁体流路80の開口と、主バルブ流路部50u2の流路断面との重なり面積は、操作ハンドル78の角度位相に応じて連続的に変化する。これにより、液体処理ノズル300の実質的な流路断面積を連続的に切り替えることができ、ひいては液体処理ノズル300が組み込まれる配管系の流量を流路調整バルブ50Dにより容易に調整できる。なお、流路調整バルブ50Dは上記のようなボールバルブに限定されず、例えば、流路を全閉状態(遮断状態)と全開状態(開放状態)の2状態間で切り替えるストップバルブとして構成してもよい。
(実施形態5)
 図22の液体処理ノズル400は、液体流路から液体を分岐流通させるための分岐配管31を付加機能部として設けた例を示すものである。液体処理ノズル400においてはノズルケーシング450が、ケーシング本体50B’、コア押え部50A’及び袋ナット50C’からなる。袋ナット50C’はケーシング本体の第一側端部に、図11と同様の構成にて回転自在に嵌着されている。また、ノズル側ねじ継手部51’はコア押え部50A’の第二側端部に雄ねじ部として形成されている。以下、主に実施形態1の液体処理ノズルとの相違点を中心に説明する(概念的に共通する部分については同一の符号を付与して詳細な説明を略する場合がある)。
 分岐配管31は、その一端の外周面に雄ねじ部97mが形成され、ケーシング本体50B’の側壁部を貫通して形成された雌ねじ部97fと螺合することにより、ケーシング本体50B’の第一側流路部50uと連通する形で結合されている。一方、ケーシング本体50B’の側壁部には、中心軸線に関して分岐配管31の連通位置と反対側にバルブ孔98が貫通形成され、該バルブ孔98の内側には分岐配管31の連通側開口部に向け、分岐配管31側への液体分配量を調整するための調整バルブ(本実施形態ではバタフライバルブ)99がシールリング99cを介して装着されている。
 他方、分岐配管31の反対側の端部には、分岐配管31からの液体の流入を受け入れるとともに、受け入れた液体に薬液を溶出させる薬液保持部33が設けられている。薬液保持部33からの薬液が溶出した分岐配管31内の液体は、分岐配管31のケーシング本体50B’との接続端から液体流路3側へ逆流形態にて徐放流出する。調整バルブ99により第一側流路部50uの流通断面積を変更することにより分岐配管31への液体の分配流出量を変更することができる。分岐配管31への液体の分配流出量が多くなるほど、第一側流路部50u側への液保持部33からの薬液の徐放流出量は多くなる。このような液体処理ノズル400は、例えばトイレの便器(例えば小便器)に洗浄水を供給する配管上にサニタイザーとして取り付けることができる。
 薬液としては、除菌及び尿石除去用の洗浄薬液(例えば、ジデシルジモニウムクロリド、塩化ベンザルコニウム、ポリヘキサメチレンビグアニドあるいはジメチコンなどを香料及び界面活性剤とともに水に溶解した周知のもの)を用いることができ、便器内面や排水管の除菌及び尿石除去を図ることができる。図22の構成では、洗浄水は液体処理ノズル400に対し第二側開口部55(図面左側)から供給され、キャビテーションコア1にてキャビテーション処理されたのち分岐配管31から洗浄用薬液が混合され、第一側開口部54(図面右側)から図示しない便器に向け流出する。洗浄水には、キャビテーションによる浸透性改善効果が付加されており、便器に対する洗浄力がさらに改善される。また、同程度の洗浄力を確保するための薬液注入量の低減を図ることもできる。
(実施形態6)
 図23の液体処理ノズル500は、ノズルケーシング550がケーシング本体550B、コア押え部550A及び袋ナット550Cからなり、コア押え部550Aの第二側端部には、液体流路3の一部をなすとともにコア押え部550Aの組立用雄ねじ部550dをケーシング本体550Bの組立用雌ねじ部550gに螺合締結させる際に使用する組立用工具を係合させるための工具係合孔550vを形成している。以下、主に実施形態1の液体処理ノズルとの相違点を中心に説明し、概念的に共通する部分については同一の符号を付与して詳細な説明を略する場合がある。
 袋ナット550Cはコア押え部550Aの第二側端部に回転自在に嵌着されている。袋ナット550Cの第一側端部をなすフランジ部552と、コア押え部550Aの第二側端部をなすフランジ部551とは直接接する形で互いに係合しており、図11の構成におけるスナップリング58が省略された構成とされている。工具係合孔550vは本実施形態では六角断面形状であり、工具として六角レンチを活用することが可能となっている。この構成によると、コア押え部550Aの組立用雄ねじ部550dとケーシング本体550Bの組立用雌ねじ部550gとを螺合させ、その状態でケーシング本体550B側の工具係合部57とコア押え部550Aの工具係合孔550vとにそれぞれ工具を係合させて軸線周りに相対回転させることで、ノズルケーシング550の組立をスムーズかつ容易に完了させることができる。また、組立完了後はコア押え部550Aの工具係合孔550vを液体流路3の一部として流用できるので、液体処理ノズル550の構造の簡略化にも貢献している。
(実施形態7)
 図24の液体処理ノズル600は、本発明の第一にかかる液体処理ノズルの一実施形態をなすものであり、全体の外観が円筒状に形成され、中心軸線Oの向きに円形断面の1つの液体流路603が貫通形成されている。液体流路603は一方の端(図面右側)に流入側開口部604を、他方の端に流出側開口部605を開口しており、その流れ方向中間位置には流入側開口部604及び流出側開口部605よりも径小の絞り部609が液体流路603の一部区間をなす形で形成されている。液体流路603は絞り部609よりも流入側開口部604側が流入側テーパ部606とされ、流出側開口部605側が流出側テーパ部607とされる。そして、絞り部609には、脚部先端側が流路内側に突出するようにねじ部材10が組み付けられ、キャビテーション処理部CVを形成している。処理対象となる液体は、例えば水(あるいは必要に応じて所望の溶質成分を溶かし込んだ水溶液)であるが、水以外の液体(例えば、アルコール等の有機溶媒、ガソリンや軽油などの化石燃料、食用油など)を用いてもよい。
 液体処理ノズル600は、ノズルケーシング602とキャビテーションコア1とを含んで構成される。本実施形態において液体処理ノズル600は、キャビテーションコア1、ノズルケーシング602を構成するケーシング本体602CA及びコア押え部602CB、及びテーパピース602CPの4つの主要パーツからなる。また、キャビテーションコア1は、コア本体1Mとねじ部材10とを有する。
 ノズルケーシング602のケーシング本体602CAには、液体流通方向(中心軸線Oの方向)にて両端が開口する形態の収容通路部651を有する。具体的には、ケーシング本体602CAは、流入側開口部604を開口形成する雌ねじ継手部616(流入側管継手部)を有し、この雌ねじ継手部616の下流に続く形で液体流通方向に漸次縮径する形で流入側テーパ部606が形成されている。また、流入側テーパ部606の流出開口につながる形で該流出開口と同一内径の円筒面部609Bが形成されている。この円筒面部609Bは絞り部609の一部を形成する。収容通路部651は円筒面部609Bよりも径大であり、段付面652を生ずる形で円筒面部609Bと連通している。この収容通路部651の液体流通方向における下流側には、ケーシング接続用の雌ねじ部653が、段付面652を生ずる形で該収容通路部651よりも径大に形成されている。
 次に、キャビテーションコア1のコア本体1Mには、中心軸線Oの方向における一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する液体流路609Aが貫通形成され、ノズルケーシング602の流入側開口部604に向けて供給される液体が液体流路609Aを経て流出側開口部605より流出可能となる位置関係にて、外周面側が収容通路部651の内周面に対し圧入又は隙間嵌めとなるように中心軸線Oの方向に挿入されている。具体的には、コア本体1Mは外周面が円筒面状であり、収容通路部651に対し雌ねじ部653側から同軸的に挿入されている。
 キャビテーション処理部CVへのねじ部材10の配置構造は図4Aに示したものと概念的にはほぼ同じである。すなわち、キャビテーション処理部CVには、液体流路3の中心軸線Oと直交する仮想的なねじ配置面が該中心軸線Oに沿って複数、図24においてはLP1,LP2の2面が設定され、図4Aの面ねじ組が、ねじ配置面LP1,LP2に対し同相に配置されている。また、図25Aに示すように、ねじ装着孔19の脚部挿通部19fの内径hdが、脚部挿通部19fの全長にわたって
 md-mtd≦hd<md
の範囲となるように定められている。よって、図25Bに示すように、脚部挿通部19f内にてねじ部材10の脚部10fは全区間にわたってセルフタッピング形態に装着されている。
 図24に戻り、テーパピース602CPは外周面が円筒面状とされ、キャビテーションコア1の下流側に隣接する形で収容通路部651に中心軸線Oの向きに挿入配置されている。テーパピース602CPには、液体流通方向(中心軸線Oの方向)にて両端が開口する形態の第一テーパ部607Aが貫通形成されている。第一テーパ部607Aは流出側テーパ部607の上流側の一部をなすものであり、その流入側の開口は、キャビテーションコア1の液体流路609Aと同一内径に形成されるとともに、流出側の開口に向けて漸次拡径する形で形成されている。
 また、コア押え部602CBは流出側開口部605を開口形成する雌ねじ継手部617(流出側管継手部)を有し、この雌ねじ継手部617の上流にはコア押え部602CBの流入側の開口を形成する第二テーパ部607Bが形成されている。第二テーパ部607Bは流出側テーパ部607の下流側の一部をなすものであり、テーパピース602CPの流出側開口と同一内径をなす流入側の開口に向けて漸次縮径する形で形成されている。また、流入側の開口が位置する上流端部分は段付面655により縮径され、その外周面にはケーシング本体602CAの雌ねじ部653と螺合する雄ねじ部656が形成されている。テーパピース602CPの下流側の端面は、コア押え部602CBの上流側の端面により、中心軸線Oの方向における下流側への移動が規制されている。
 上記の構成において、流出側テーパ部607は流入側テーパ部606よりも液体流通方向における区間長が大きくなるように形成されている。流出側テーパ部607の区間長をこのように大きく定めることで、液体を流通した場合にテーパ面内周に沿う旋回流の形成が顕著となる。例えばキャビテーションコア1で減圧析出した溶存気体が多少大きく気泡成長しても、流出側テーパ部607に沿う旋回流に巻き込むことで微粉砕することができる。また、図26に示す後述の変形例のごとく、流通する液体に外部から可溶性ガスを導入する場合は、この旋回流に巻き込むことで可溶性ガスの溶解効率を向上させることができる。
 また、流出側テーパ部607を、テーパピース602CPの第一テーパ部607Aとコア押え部602CBの第二テーパ部607Bとにより分割形成することで、例えば流出側テーパ部607を内面切削により形成する場合の切削工具の軸線方向の挿入長を短くでき、加工の実施は各段に容易となる。なお、より区間長の長い流出側テーパ部607を形成したい場合、テーパピース602CPを2個以上にさらに分割することも可能である。
 ケーシング本体602CA、コア押え部602CB、テーパピース602CP及びコア本体1Mの材質は、たとえばABS、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアセタール、PTFEなどの樹脂であるが、ステンレス鋼や真鍮などの金属やアルミナ等のセラミックスとしてもよく、用途に応じて適宜選択される。
 図26は、上記の液体処理ノズル600において気体導入機構を設けた変形例を示す横断面図である。ケーシング本体602CAには、該ケーシング本体602CAの外周面に開口し、キャビテーション処理部CVよりも上流にて絞り部609に連通する気体導入孔626が形成されている。気体導入孔626のケーシング本体602CAの外周面側の開口にはめねじ孔629が形成され、ここに気体供給管を接続するための図示しない気体導入用継手が取付可能となっている。これら気体導入孔626及び気体導入用継手が気体導入機構を構成し、該気体導入用継手に気体供給配管(図示せず)を接続すれば、絞り部609内に溶解するべき気体を簡単に導入することができる。例えば、エアコンプレッサ(図示せず)からの気体供給配管を接続することで被処理水に空気を溶解でき、例えば溶存空気の欠乏した被処理水においてもキャビテーションに必要な溶存空気量を確保できる。
1 キャビテーションコア
1M コア本体
3 液体流路
9A 液体流路
10 ねじ部材
10f 脚部
10h 頭部
10mt 雄ねじ部
15 液体流通ギャップ
19 ねじ装着孔
19f 脚部挿通部
19ft 雌ねじ部
19h 頭部収容部
50 ノズルケーシング
50B ケーシング本体
50A コア押さえ部
56 収容通路部
54 第一側開口部
55 第二側開口部
100~600 液体処理ノズル

Claims (18)

  1.  液体を流通させる配管系に組み込んで使用される液体処理ノズルであって、
     両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、
     一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、前記ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される前記液体が前記液体流路を経て前記ノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて前記収容通路部に、外周面側が前記収容通路部の内周面に対し圧入又は隙間嵌めとなるように挿入されるとともに、前記外周面から前記液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部の脚部基端側が前記コア本体の前記ねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が前記液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、前記キャビテーション処理部と接触した前記液体がねじ谷部内にて増速するときの減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備え、
     前記コア本体に形成される前記ねじ装着孔は、前記ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、前記コア本体の外周面側の開口部を形成する形で前記脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに前記頭部を収容する頭部収容部とを備えるとともに、前記脚部挿通部内にて前記脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、前記雄ねじ部のねじ山高さをmtdとしたとき、前記脚部挿通部の内径hdが、
     md-mtd≦hd<md
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部は前記コア本体の前記脚部挿通部に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれるとともに、
     前記ねじ部材の前記頭部の厚さをhtとしたとき、前記ノズルケーシングの前記収容通路部の内周面と前記頭部の頂面との間の距離が0.5ht以下となるよう、前記頭部収容部の形成深さが定められていることを特徴とする液体処理ノズル。
  2.  前記脚部挿通部は、前記頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、前記液体流路との接続側端部を含み前記第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなり、前記脚部挿通部内にて前記脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、前記雄ねじ部のねじ山高さをmtd、前記頭部収容部の内径をhd3としたとき、前記第一部分の前記第一内径hd1が、
     md≦hd1<hd3
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部が前記第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される一方、前記第二部分の前記第二内径hd2が、
     md-mtd≦hd2<md
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部が前記第二部分に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれている請求項1記載の液体処理ノズル。
  3.  液体を流通させる配管系に組み込んで使用される液体処理ノズルであって、
     両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、
     一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、前記ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される前記液体が前記液体流路を経て前記ノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて前記収容通路部に配置されるとともに、外周面から前記液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部の脚部基端側が前記コア本体の前記ねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が前記液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、前記キャビテーション処理部と接触した前記液体がねじ谷部内にて増速するときの減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備え、
     前記コア本体に形成される前記ねじ装着孔は、前記ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、前記コア本体の外周面側の開口部を形成する形で前記脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに前記頭部を収容する頭部収容部とを備え、
     前記脚部挿通部は、前記頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、前記液体流路との接続側端部を含み前記第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなり、前記脚部挿通部内にて前記脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、前記雄ねじ部のねじ山高さをmtd、前記頭部収容部の内径をhd3としたとき、前記第一部分の前記第一内径hd1が、
     md≦hd1<hd3
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部が前記第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される一方、前記第二部分の前記第二内径hd2が、
     md-mtd2≦hd<md
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部が前記第二部分に対しセルフタッピング形態にてねじ込まれていることを特徴とする液体処理ノズル。
  4.  前記脚部に形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、前記第一部分の長さが3P以上に確保されている請求項3に記載の液体処理ノズル。
  5.  前記ねじ部材は金属製であり、前記コア本体が樹脂材料にて構成され、前記脚部に形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、前記第二部分の長さが1P以上10P以下に設定されている請求項3又は請求項4に記載の液体処理ノズル。
  6.  液体を流通させる配管系に組み込んで使用される液体処理ノズルであって、
     両端が開口する形態の収容通路部を有するノズルケーシングと、
     一方の端面に液体入口を開口し他方の端面に液体出口を開口する貫通形態の液体流路が形成され、前記ノズルケーシングに形成された流入側開口部に向けて供給される前記液体が前記液体流路を経て前記ノズルケーシングの流出側開口部より流出可能となる位置関係にて前記収容通路部に配置されるとともに、外周面から前記液体流路の内周面に向けて貫通形成されたねじ装着孔を有するコア本体と、頭部及び脚部の脚部基端側が前記コア本体の前記ねじ装着孔内に保持される一方、脚部先端側が前記液体流路の内面から突出するキャビテーション処理部とされたねじ部材とを有し、前記キャビテーション処理部と接触した前記液体がねじ谷部内にて増速するときの減圧作用により、該液体の溶存ガスを過飽和析出させるキャビテーションコアとを備え、
     前記コア本体に形成される前記ねじ装着孔は、前記ねじ部材の脚部基端側を挿通保持するための脚部挿通部と、前記コア本体の外周面側の開口部を形成する形で前記脚部挿通部と一体形成され、該脚部挿通部よりも径大に形成されるとともに前記頭部を収容する頭部収容部とを備え、
     前記脚部挿通部は、前記頭部収容部との接続側端部を含み第一内径hd1を有する第一部分と、前記液体流路との接続側端部を含み前記第一内径hd1よりも小さい第二内径hd2を有する第二部分とからなり、前記脚部挿通部内にて前記脚部の外周面に形成されている雄ねじ部の外径をmd、前記雄ねじ部のねじ山高さをmtd、前記頭部収容部の内径をhd3としたとき、前記第一部分の前記第一内径hd1が、
     md≦hd1<hd3
    の範囲となるように定められ、前記ねじ部材の前記脚部が前記第一部分に対し隙間嵌め形態にて挿入される一方、前記第二部分の前記第二内径hd2が、
     md-mtd≦hd2<md
    の範囲となるように定められ、
     前記ねじ部材は金属製であり、前記コア本体が樹脂材料にて構成され、前記脚部に形成されているねじ山のピッチをPとしたとき、前記第二部分の長さが1P以上2P以下に設定され、前記ねじ部材の前記脚部は前記第二部分の内周面に圧入されつつ先端を前記液体流路内に突出させていることを特徴とする液体処理ノズル。
  7.  前記液体の流通方向にて、前記ノズルケーシングの前記液体入口と前記液体出口との一方の位置する側を第一側とし他方の位置する側を第二側として、前記ノズルケーシングは、前記第一側を構成するケーシング本体と前記第二側を構成するコア押え部とからなり、
     前記ケーシング本体は第二側端面にコア挿入口を開口する形で前記収容通路部が形成され、前記収容通路部に挿入された前記キャビテーションコアの第二側端面よりも前記ケーシング本体の第二側端部が延出するとともに、該第二側端部の内周面に組立用雌ねじ部が形成され、
     前記コア押え部の第一側端部の外周面には前記ケーシング本体の前記組立用雌ねじ部と螺合する組立用雄ねじ部が形成されるとともに、前記組立用雄ねじ部を前記組立用雄ねじ部に螺合締結させることにより前記コア押え部は、前記第一側端面を前記キャビテーションコアの第二側端面の外周縁部に当接させる形で該キャビテーションコアを抜止め保持しており、
     前記ケーシング本体の第一側端部と前記コア押え部の第二側端部には、その一方に前記配管系の第一ねじ継手と螺合するノズル側ねじ継手部が刻設され、他方に前記配管系の第二ねじ継手をなす雄ねじ部と螺合する袋ナットが回転自在に嵌着されている請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の液体処理ノズル。
  8.  前記袋ナットが前記コア押え部の第二側端部に回転自在に嵌着されるとともに、前記ケーシング本体の外周面には、前記液体処理ノズルの前記配管系への組付け時に使用する締結用工具を係合させるための、少なくとも1対の平行面を有した工具係合部が形成されている請求項7に記載の液体処理ノズル。
  9.  前記コア押え部の前記第二側端部には、前記液体流路の一部をなすとともに前記コア押え部の前記組立用雄ねじ部を前記ケーシング本体の前記組立用雌ねじ部に螺合締結させる際に使用する組立用工具を係合させるための工具係合孔が軸線方向に貫通形成されている請求項7記載の液体処理ノズル。
  10.  前記ケーシング本体には、前記液体処理ノズルに付加機能を追加する付加機能部が設けられている請求項7記載の液体処理ノズル。
  11.  前記付加機能部は、前記液体流路の流路断面積を連続的又は段階的に切り替えるための流路調整バルブを含む請求項10に記載の液体処理ノズル。
  12.  前記付加機能部は、前記液体流路から前記液体を分岐流通させるための分岐配管を含む請求項10又は請求項11に記載の液体処理ノズル。
  13.  前記分岐配管の前記ケーシング本体に接続されている端と反対側の端部には、前記分岐配管からの前記液体の流入を受け入れるとともに受け入れた前記液体に薬液を溶出させる薬液保持部が設けられ、前記薬液が溶出した前記分岐配管内の前記液体が、前記分岐配管の前記ケーシング本体との接続端から前記液体流路側へ逆流形態にて徐放流出するようになっている請求項12に記載の液体処理ノズル。
  14.  前記薬液が洗浄用薬液である請求項13記載の液体処理ノズル。
  15.  前記キャビテーションコアの前記コア本体の前記液体流路は、該液体流路の中心軸線の中点を含む区間が円筒面形態の絞り部とされ、
     前記液体流路の前記絞り部の前後区間をなす部分が各々前記絞り部よりも径大の一対の拡径部とされ、
     前記ねじ装着孔が前記ねじ部材とともに前記絞り部に配設されるとともに、
     前記拡径部のそれぞれの内側に整流部材が前記コア本体と一体化される形態で配置されている請求項1ないし請求項14のいずれか1項に記載の液体処理ノズル。
  16.  前記一対の拡径部にそれぞれ配置される前記整流部材が互いに同一の構成を有する請求項15記載の液体処理ノズル。
  17.  前記整流部材は、金属弾性帯状部材を短辺の方向の折り目にて山部と谷部が交互に現れるようにつづら折れ形態となしたものを、さらに前記短辺と平行な軸線周りに丸めることにより星形の断面形態をなすよう形成された星形整流部材であり、該星形整流部材が前記拡径部に対し前記短辺の方向が前記拡径部の軸線と一致する向きに挿入されている請求項16に記載の液体処理ノズル。
  18.  前記拡径部は内周面が前記絞り部よりも径大の円筒面とされるとともに前記絞り部に対し段付き面を介して接続されてなり、
     前記星形整流部材は、自由状態にて前記拡径部の内径よりも径大に形成されたものが、前記拡径部内に前記軸線に関する半径方向に弾性的に縮径しつつ圧入されるとともに、前端側を前記段付き面に当接させた状態にて半径方向への弾性復帰力により前記拡径部の内周面に外周面側をグリップさせた形にて前記コア本体に対し一体化されている請求項17に記載の液体処理ノズル。
     
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