WO2024058036A1 - 気泡生成用ノズル、気泡生成装置、気泡生成方法、及び気泡生成用ノズル製造方法 - Google Patents

気泡生成用ノズル、気泡生成装置、気泡生成方法、及び気泡生成用ノズル製造方法 Download PDF

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gas flow
gas
bubble
nozzle
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崇 五島
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国立大学法人 鹿児島大学
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/231—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids by bubbling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/20—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams
    • B01F25/21—Jet mixers, i.e. mixers using high-speed fluid streams with submerged injectors, e.g. nozzles, for injecting high-pressure jets into a large volume or into mixing chambers

Definitions

  • the present invention relates to a bubble generation nozzle, a bubble generation device, a bubble generation method, and a bubble generation nozzle manufacturing method.
  • bubble refinement nozzles As a tubular nozzle that discharges bubbles into a liquid, there are those used to make bubbles finer (hereinafter referred to as bubble refinement nozzles) and those used to generate bubbles (hereinafter referred to as bubble nozzles). (referred to as a generation nozzle).
  • Bubble refinement nozzles are used in so-called dynamic bubble generation devices that refine bubbles through processes such as melting and shearing.
  • a gas-liquid mixed fluid in which air bubbles are mixed with a liquid in advance is introduced into the bubble refinement nozzle.
  • a gas-liquid mixed fluid is locally pressurized or depressurized using a bubble-refining nozzle and a pressurizing means such as a liquid pump that forces the liquid to flow.
  • a pressurizing means such as a liquid pump that forces the liquid to flow.
  • a bubble generation device using a bubble generation nozzle can also be realized by a simple configuration in which the bubble generation nozzle is connected to a gas supply source.
  • the size of the bubbles obtained tends to vary, and since the above-mentioned pressurizing means is operated, contamination tends to occur and the temperature of the liquid tends to rise. Therefore, there are cases where it is desired to generate bubbles using a bubble generation nozzle in a so-called static bubble generation device that does not use the above-mentioned pressurizing means.
  • the object of the present invention is to provide a bubble generation nozzle that can discharge bubbles with a uniform size and that hardly causes pulsation when discharging the bubbles, a bubble generation device using the bubble generation nozzle, and a bubble generation nozzle that is capable of discharging bubbles that are uniform in size. It is an object of the present invention to provide a method for producing a bubble generating nozzle suitable for producing the bubble generating nozzle.
  • the bubble generation nozzle includes: A gas flow path into which gas is introduced from one end and discharges bubbles made of the gas into a stationary liquid from the other end; A bubble generating nozzle defining a bubble generating nozzle,
  • L the length from the one end to the other end of the gas flow path is L [m]
  • D the equivalent diameter of the gas flow path
  • D the equivalent diameter of the gas flow path
  • ⁇ [m 2 /s].
  • the length L of the gas flow path may be 0.3 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or more.
  • the length L of the gas flow path may be 1 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or more.
  • the length L of the gas flow path may be 100 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or less.
  • the equivalent diameter D of the gas flow path is It may be 1 ⁇ 10 ⁇ 6 [m] or more and 100 ⁇ 10 ⁇ 6 [m] or less.
  • the bubble generating device includes: The above-mentioned bubble generating nozzle according to the present invention, an air storage chamber defining a cavity communicating with the gas flow path of the bubble generating nozzle, the volume of the cavity being larger than the volume of the gas flow path; a gas supply source that supplies the gas to the cavity of the air storage chamber; Equipped with
  • the bubble generation method includes: a preparation step of preparing a bubble generation nozzle defining a gas flow path; a bubble discharge step in which gas is introduced into the gas flow path from one end of the gas flow path, and bubbles made of the introduced gas are repeatedly discharged into the stationary liquid from the other end of the gas flow path; has When the length from the one end to the other end of the gas flow path is L [m], the equivalent diameter of the gas flow path is D [m], and the kinematic viscosity of the gas is ⁇ [m 2 /s]. , as the bubble generating nozzle, L>24.0 ⁇ (D 2 /4 ⁇ ) Use the one that satisfies the following relationship.
  • Gas may be introduced into the gas flow path through an air storage chamber connected to the end of the bubble generation nozzle where the one end of the gas flow path is open.
  • the method for manufacturing a bubble generating nozzle according to the present invention includes: A gas flow path into which gas is introduced from one end and discharges bubbles made of the gas into a stationary liquid from the other end; A method for manufacturing a bubble generation nozzle, the method comprising: a preparation step of preparing a workpiece that will become the source of the bubble generation nozzle; a removal process of forming the gas flow path in the workpiece by performing a removal process on the workpiece to remove a part of the workpiece; has In the removal process, the length from the one end to the other end of the gas flow path is L [m], the equivalent diameter of the gas flow path is D [m], and the kinematic viscosity of the gas is ⁇ [m 2 /s], L>24.0 ⁇ (D 2 /4 ⁇ ) The gas flow path satisfying the following relationship is formed by the removal process.
  • the gas flow path may be formed by wire electric discharge machining as the removal process.
  • bubbles of uniform size can be discharged, and pulsation is less likely to occur when discharging the bubbles.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the bubble generation nozzle according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a bubble generating device according to a first embodiment.
  • 3 is a scatter diagram showing the relationship between the length L of the gas flow path and the physical quantity R 2 / ⁇ in the bubble generation nozzle according to Experimental Example 1-15.
  • FIG. 1 is a flowchart of a method for manufacturing a bubble generating nozzle according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a sectional view of a bubble generation nozzle and an air storage chamber according to a second embodiment.
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of a bubble generating nozzle 100 according to this embodiment.
  • the bubble generation nozzle 100 defines a gas flow path 110 through which gas passes.
  • Gas is introduced from one end (hereinafter referred to as gas introduction end) 110a of the gas flow path 110.
  • the other end (hereinafter referred to as a bubble discharge end) 110b of the gas flow path 110 is placed in the liquid.
  • Gas introduced from the gas introduction end 110a passes through the gas flow path 110, and bubbles made of the gas are discharged from the bubble discharge end 110b.
  • the gas flow path 110 is defined in the shape of a straight column, specifically, a right circular column.
  • the bubble generating nozzle 100 defining the right cylindrical gas flow path 110 is constituted by a straight tubular body with both ends open. That is, one opening of the tubular body is a gas introduction end 110a, and the other opening is a bubble discharge end 110b.
  • FIG. 2 shows the configuration of a bubble generation device 500 that includes the bubble generation nozzle 100 described above.
  • the bubble generation device 500 includes a liquid tank 400 in which liquid LQ is stored, a straight tube-shaped bubble generation nozzle 100 that discharges bubbles FB into the liquid LQ in the liquid tank 400, and a storage connected to the bubble generation nozzle 100. It includes an air chamber 200 and a gas supply source 300 that supplies gas to the air storage chamber 200.
  • the air storage chamber 200 defines a cavity 210.
  • the cavity 210 communicates with the gas flow path 110 of the bubble generating nozzle 100.
  • the volume of the cavity 210 is larger than the volume of the gas flow path 110.
  • gas storage chamber excludes gas piping for transporting gas.
  • An air storage chamber is a gas storage chamber that defines a space for storing gas at the end or midway of a gas pipe.
  • the gas storage chamber 200 is connected to the end of the bubble generating nozzle 100 at which the gas introduction end 110a is open.
  • a gas pipe that connects the cavity 210 and the gas flow path 110 may be interposed between the air storage chamber 200 and the bubble generation nozzle 100.
  • the gas supply source 300 is configured using a gas pump, gas cylinder, or the like. Gas supply source 300 supplies gas to cavity 210 of storage chamber 200 . The gas supplied to the cavity 210 flows into the gas flow path 110 of the bubble generation nozzle 100 from the gas introduction end 110a.
  • the gas that has flowed into the gas flow path 110 passes through the gas flow path 110 and is sequentially discharged into the liquid LQ as bubbles FB from the bubble discharge end 110b.
  • bubbles FB which are called fine bubbles, and have a diameter of, for example, less than 300 ⁇ m, more specifically, a diameter of 100 ⁇ m or less.
  • a locally pressurized or depressurized pressure field is formed in a liquid by a pressurizing means such as a liquid pump, and bubbles are generated therein. It is made finer by forcibly melting or shearing in a pressure field.
  • a static bubble generator 500 is shown in FIG. 2. That is, the bubble generating device 500 according to this embodiment does not use the pressurizing means for forming the above-mentioned local pressure field.
  • the bubble generating device 500 generates bubbles FB one after another in a macroscopically static liquid (hereinafter referred to as stationary liquid) LQ without substantially disturbing the liquid LQ in the liquid tank 400. It can be used in a manner in which it is repeatedly discharged.
  • macroscopically static liquid hereinafter referred to as stationary liquid
  • the pressure can be considered to be uniform and the flow velocity to be zero from a macroscopic perspective in terms of space and time.
  • the "length of the gas flow path 110" refers to the length L from the gas introduction end 110a to the bubble discharge end 110b, as shown in FIG.
  • the cross-sectional area of the gas flow path 110 can be considered as the first factor that determines the required length of the gas flow path 110.
  • the cross-sectional area of the gas flow path 110 herein refers to the cross-sectional area A of the gas flow path 110 perpendicular to the direction in which gas passes (hereinafter referred to as the length direction).
  • the cross-sectional area A of the gas flow path 110 can be written as A ⁇ R 2 where R is the radius of the gas flow path 110 perpendicular to the length direction.
  • the kinematic viscosity ⁇ of the gas used can be considered as a second factor that determines the required length of the gas flow path 110. It is considered that the larger the kinematic viscosity ⁇ of the gas, the less likely it is that the density or pressure of the gas will become locally non-uniform in the gas flow path 110. Therefore, it is considered that the larger the kinematic viscosity ⁇ of the gas, the shorter the length L of the gas flow path 110 is sufficient to make the size of the bubbles FB uniform and suppress pulsation.
  • the first factor A ⁇ R2 influences the direction of increasing the required length L of the gas flow path 110
  • the second factor ⁇ influences the required length L of the gas flow path 110. It affects in the direction of decreasing the length L. Therefore, as a physical quantity f (A ⁇ R 2 , ⁇ ) that includes the first factor A ⁇ R 2 and the second factor ⁇ and determines the required length L of the gas flow path 110, R 2 / ⁇ was assumed.
  • bubble generation properties properties (hereinafter collectively referred to as bubble generation properties) were investigated. This will be explained in detail below.
  • Table 1 shows the length L of the gas flow path 110 and the radius R of the gas flow path 110 in the bubble generation nozzle 100 according to Experimental Example 1-15, and the confirmation results of the bubble generation characteristics.
  • ⁇ means that the bubble generation characteristics are excellent, that is, the size of the bubbles FB is sufficiently uniform, and the bubbles FB can be ejected stably and steadily without pulsation.
  • ⁇ means that there is a problem with the bubble generation characteristics, specifically, that the size of the bubbles FB is non-uniform, or that pulsation occurs when the bubbles FB are ejected.
  • Experimental Example 1-13 shows excellent bubble generation properties and falls under Examples. On the other hand, Experimental Examples 14 and 15 have poor bubble generation characteristics and fall under Comparative Examples.
  • the kinematic viscosity ⁇ of the air used as the gas in Experimental Example 1-15 is 15.12 ⁇ 10 ⁇ 6 [m 2 /S]. Using this numerical value and the numerical value of the radius R shown in Table 1, the physical quantity R 2 /v described above was calculated.
  • FIG. 3 is a scatter diagram plotting data points determined by the combination of the calculated physical quantity R 2 /v and the length L of the gas flow path 110 shown in Table 1.
  • the vertical axis indicates the length L of the gas flow path 110 in units of [m].
  • the horizontal axis indicates the physical quantity R 2 / ⁇ in units of [s]. That is, when the radius R of the gas flow path 110 is expressed in units of [m] and the kinematic viscosity is expressed in units of [m 2 /S], the dimension of the physical quantity R 2 / ⁇ is [s].
  • both the vertical axis and the horizontal axis are shown on a logarithmic scale.
  • the combinations of the length L of the gas flow path 110 and the physical quantity R 2 / ⁇ are represented in a scatter diagram, and the result is Experimental Example 1-13 as an example and Experimental Example as a comparative example. It was found that there is a boundary line BL that distinguishes 14 and 15. That is, in FIG. 3, preferable bubble generation characteristics are obtained above the boundary line BL, that is, in a region where the length L is larger than the boundary line BL.
  • the boundary line BL is represented as a straight line on the logarithmic scale scatter diagram shown in FIG.
  • the equivalent diameter of the gas flow path 110 is D
  • the equivalent diameter D is defined by the cross-sectional area of the gas flow path 110 as A, and the circumference of the cross-section having the cross-sectional area A, that is, the circumference of the gas flow path 110 in an imaginary plane perpendicular to the length direction.
  • the equivalent diameter D 2R.
  • (D/2) 2 / ⁇ may be used instead of the physical quantity R 2 / ⁇ described above, not only when the cross section of the gas flow path 110 is circular but also when it is non-circular. It would be nice.
  • inequality (3) is rewritten as follows. L>24.0 ⁇ (D 2 /4 ⁇ ) (4)
  • the bubble generation nozzle 100 defining the gas flow path 110 is prepared (preparation step). At least the end of the bubble generating nozzle 100 where the bubble discharge end 110b is open is placed in the stationary liquid LQ.
  • gas is introduced into the gas flow path 110 from the gas introduction end 110a of the gas flow path 110, and one bubble FB made of the introduced gas is formed in the stationary liquid LQ from the bubble discharge end 110b of the gas flow path 110.
  • the bubbles are repeatedly discharged (bubble discharge process). Note that the gas is introduced into the gas flow path 110 via the gas storage chamber 200 having a volume larger than the volume of the gas flow path 110.
  • the main feature of this embodiment is that the bubble generating nozzle 100 satisfies the above inequality (4) depending on the kinematic viscosity ⁇ of the gas used. Thereby, bubbles FB having a uniform size can be discharged, and pulsation is less likely to occur when discharging the bubbles FB.
  • the repetition period of the generation of bubbles FB, the specific size of the bubbles FB, etc. are determined by the equivalent diameter D of the bubble generation nozzle 100, the gas supply source 300, etc. This can be finely controlled by controlling the gas supply pressure from the gas storage chamber 200, the atmospheric pressure of the gas storage chamber 200, and the like.
  • a pressurizing means such as a liquid pump is not used. That is, the bubbles FB can be generated statically without going through dynamic processes such as dissolution, shearing, and cavitation. Therefore, when the bubbles FB are generated, contamination is less likely to occur in the stationary liquid LQ, and the temperature of the stationary liquid LQ is less likely to change.
  • the length L of the gas flow path 110 is set to 0.3 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or more is preferable, and 1 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or more is more preferable.
  • the length L of the gas flow path 110 is preferably 100 ⁇ 10 ⁇ 3 [m] or less.
  • the required power of the gas pump can be suppressed by satisfying this condition.
  • the equivalent diameter D of the gas flow path 110 is preferably 1 ⁇ 10 ⁇ 6 [m] or more.
  • the equivalent diameter D of the gas flow path 110 is set to 100 ⁇ It is preferably 10 ⁇ 6 [m] or less.
  • a workpiece that will become the basis of the bubble generation nozzle 100 is prepared (preparation step S1).
  • the workpiece has the shape of a straight column.
  • the material of the workpiece is not particularly limited. Examples of the material of the workpiece include metals and ceramics.
  • the gas flow path 110 is formed in the workpiece by performing a removal process on the workpiece to remove a part of the workpiece (removal process S2).
  • this removal processing step S2 the gas flow path 110 that satisfies the above-mentioned inequality (4) is formed by removal processing.
  • Wire electrical discharge machining is preferred as the removal process.
  • a starting hole extending linearly is penetrated through the workpiece in advance. Then, a wire is made to pass through the starting hole, and while the wire is used as one electrode and the workpiece is used as the other electrode, the workpiece is placed relative to the wire in a virtual plane perpendicular to the extending direction of the wire. Make dimensional movement.
  • the removed portion a portion having the same shape as the gas flow path 110 (hereinafter referred to as the removed portion) is hollowed out from the workpiece.
  • the length direction of the linear gas flow path 110 defined by hollowing out the removed portion is parallel to the depth direction of the starting hole and the above-mentioned extending direction of the wire. Note that the starting hole is formed in the removed portion.
  • removal machining is not limited to wire electrical discharge machining.
  • drilling using a drill or other rotating cutting tool may be used.
  • a right cylindrical gas flow path 110 is formed.
  • an external shaping process may be performed to adjust the external shape of the workpiece in which the gas flow path 110 is formed.
  • the workpiece prepared in the preparation step S1 has the shape of a straight column, and in the removal process S2, the gas flow path 110 extending parallel to the height direction of the straight column is formed. In this case, external shaping processing is not required.
  • FIG. 1 and FIG. 2 illustrate a bubble generating nozzle 100 that defines only one gas flow path 110.
  • the bubble generating nozzle 100 may define a plurality of gas flow paths 110. A specific example will be described below.
  • the bubble generating nozzle 100 defines a plurality of, specifically five, gas flow paths 110.
  • Each gas flow path 110 satisfies the above-mentioned inequality (4) in relation to the gas used. Therefore, bubbles FB of uniform size can be discharged in each gas flow path 110, and pulsation is less likely to occur when the bubbles FB are discharged.
  • the gas storage chamber 200 is shared by all the gas flow paths 110. That is, all the gas flow paths 110 communicate with the common cavity 210.
  • the volume of the cavity 210 is larger than the volume of each gas flow path 110 and larger than the total volume of all the gas flow paths 110.
  • the point that the air storage chamber 200 is connected to the end of the bubble generation nozzle 100 is similar to the first embodiment.
  • FIGS. 2 and 4 illustrate a configuration in which gas is supplied to the bubble generating nozzle 100 via the gas storage chamber 200
  • the use of the gas storage chamber 200 is not essential. That is, the gas may be fed into the gas flow path 110 through a gas pipe directly connected to the bubble generation nozzle 100 without going through the gas storage chamber 200.
  • a gas pipe having a cross-sectional area larger than the cross-sectional area A of the gas flow path 110 is used.
  • FIG. 1 illustrates the gas flow path 110 that extends straight
  • the gas flow path 110 may have a bent portion.
  • the length L of the gas flow path 110 substituted into inequality (4) refers to the length along the gas flow path 110 from the gas introduction end 110a to the bubble discharge end 110b.
  • FIG. 1 illustrates a gas flow path 110 in the shape of a straight column having a constant cross-sectional area A in the length direction of the gas flow path 110.
  • the cross-sectional area (hereinafter referred to as local cross-sectional area) of the gas flow path 110 may vary depending on the position of the gas flow path 110 in the length direction.
  • the gas flow path 110 may be defined in the shape of a truncated pyramid.
  • the cross-sectional area A of the gas flow path 110 refers to the average value of the local cross-sectional area of the gas flow path 110 from the gas introduction end 110a to the bubble discharge end 110b.
  • the equivalent diameter D is also taken as a similar average value.
  • FIG. 2 shows a structure in which the gas introduction end 110a is directly connected to the storage chamber 200, the gas introduction end 110a and the storage chamber 200 are connected by a flexible pipe as gas piping.
  • the equivalent diameter of a circle may be used as the equivalent diameter D.
  • the length L can be defined by taking the segment section ⁇ L from the upper end of the nozzle, calculating L/(R 2 / ⁇ ), and examining the relationship between L and L/(R 2 / ⁇ ). .
  • the bubble generation nozzle 100 and the bubble generation device 500 according to this embodiment can be used, for example, in the production of functional materials in the fields of foods, cosmetics, medicine, and the like. Specifically, by synthesizing microparticles having a hollow structure using the bubble generation nozzle 100 and the bubble generation device 500 according to the present embodiment, biomaterials such as three-dimensional porous structure scaffolds for cell culture can be synthesized. It becomes possible to create protective films that suppress light absorption, create semiconductor materials using hollow spacer particles, etc.
  • 100...Bubble generation nozzle 110...Gas flow path, 110a...Gas introduction end (one end), 110b...Bubble discharge end (other end), 200...Air storage chamber, 210...Cavity part, 300...gas supply source, 400...liquid tank, 500...bubble generating device, BL...boundary line, FB...Bubble, LQ...Liquid (stationary liquid).

Abstract

気泡生成用ノズル（１００）は、ガス流路（１１０）を画定している。ガス流路（１１０）は、一端（１１０ａ）から導入されたガスよりなる気泡（ＦＢ）を他端（１１０ｂ）から静止液体（ＬＱ）中に吐出する。気泡生成用ノズル（１００）は、ガス流路（１１０）の一端（１１０ａ）から他端（１１０ｂ）までの長さをＬ［ｍ］、ガス流路（１１０）の相当直径をＤ［ｍ］、ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）なる関係を満たす。

Description

気泡生成用ノズル、気泡生成装置、気泡生成方法、及び気泡生成用ノズル製造方法
　本発明は、気泡生成用ノズル、気泡生成装置、気泡生成方法、及び気泡生成用ノズル製造方法に関する。
　液体中に気泡を吐出する管状のノズルとして、気泡を微細化する態様で使用されるもの（以下、気泡微細化用ノズルという。）と、気泡を生成する態様で使用されるもの（以下、気泡生成用ノズルという。）とが知られている。
　気泡微細化用ノズルは、溶解やせん断といったプロセスで気泡を微細化させる、いわゆる動的な気泡生成装置で使用される。気泡微細化用ノズルには、予め液体に気泡が混合された気液混合流体が導入される。動的な気泡生成装置では、気泡微細化用ノズルと、液体を強制的に流動させる液体ポンプ等の加圧手段とを用いて、気液混合流体を局所的に加圧又は減圧する。これにより、気液混合流体に含まれる気泡を、溶解させたり、せん断したりすることで微細化させる。
　一方、気泡生成用ノズルには、気液混合流体ではなく、ガスが導入される。気泡生成用ノズルに導入されたガスが、気泡として気泡生成用ノズルの先端から液体中へ吐出される。特許文献１に開示されているように、気泡生成用ノズルを用いる気泡生成装置は、気泡生成用ノズルをガス供給源につないだ簡素な構成によっても実現されうる。
特開２０１９－１３６６３８号公報
　上述した動的な気泡生成装置では、得られる気泡のサイズがばらつきやすいうえに、上記加圧手段の作動を伴うため、コンタミネーションが発生しやすく、かつ、液体の温度が上昇しやすい。そこで、上記加圧手段を使用しない、いわゆる静的な気泡生成装置において気泡生成用ノズルを用いて気泡を生成させたい場合がある。
　しかし、その場合でも、サイズが均一化された気泡を生成することは容易ではない。また、気泡生成用ノズルを用いて、定常的に安定して気泡を生成させること、つまり、脈動の生成が抑えられる条件下で気泡を生成させることも容易ではない。それゆえ、サイズが均一化された気泡を吐出することができ、かつ気泡を吐出する際に脈動が生じにくい気泡生成用ノズルの設計法の確立が重大な課題となっている。
　本発明の目的は、サイズが均一化された気泡を吐出することができ、かつ気泡を吐出する際に脈動が生じにくい気泡生成用ノズルと、その気泡生成用ノズルを用いる気泡生成装置及び気泡生成方法と、その気泡生成用ノズルの製造に適した気泡生成用ノズル製造方法とを提供することである。
　本発明に係る気泡生成用ノズルは、
　一端からガスが導入され、前記ガスよりなる気泡を他端から静止液体中に吐出するガス流路、
　を画定している気泡生成用ノズルであって、
　前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、
　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
　なる関係を満たす。
　前記ガス流路の長さＬが、０．３×１０－３［ｍ］以上であってもよい。
　前記ガス流路の長さＬが、１×１０－３［ｍ］以上であってもよい。
　前記ガス流路の長さＬが、１００×１０－３［ｍ］以下であってもよい。
　前記ガス流路の相当直径Ｄが、
　１×１０－６［ｍ］以上、１００×１０－６［ｍ］以下であってもよい。
　本発明に係る気泡生成装置は、
　上述した本発明に係る気泡生成用ノズルと、
　前記気泡生成用ノズルの前記ガス流路と連通する空洞部を画定しており、前記空洞部の容積が前記ガス流路の容積よりも大きい蓄気室と、
　前記蓄気室の前記空洞部に前記ガスを供給するガス供給源と、
　を備える。
　本発明に係る気泡生成方法は、
　ガス流路を画定している気泡生成用ノズルを準備する準備工程と、
　前記ガス流路の一端から前記ガス流路にガスが導入され、導入された前記ガスよりなる気泡が、前記ガス流路の他端から静止液体中に繰り返し吐出される気泡吐出工程と、
　を有し、
　前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、前記気泡生成用ノズルとして、
　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
　なる関係を満たすものを用いる。
　前記気泡吐出工程では、
　前記気泡生成用ノズルの、前記ガス流路の前記一端が開口している方の端部に連結された蓄気室を介して、前記ガス流路にガスが導入されてもよい。
　本発明に係る気泡生成用ノズル製造方法は、
　一端からガスが導入され、前記ガスよりなる気泡を他端から静止液体中に吐出するガス流路、
　を画定している気泡生成用ノズルを製造する気泡生成用ノズル製造方法であって、
　前記気泡生成用ノズルの元になる被加工体を準備する準備工程と、
　前記被加工体の一部を除去する除去加工を前記被加工体に施すことにより、前記被加工体に前記ガス流路を形成する除去加工工程と、
　を有し、
　前記除去加工工程では、前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、
　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
　なる関係を満たす前記ガス流路を、前記除去加工により形成する。
　前記除去加工工程では、
　前記除去加工としてのワイヤ放電加工によって前記ガス流路を形成してもよい。
　本発明に係る気泡生成用ノズルによれば、サイズが均一化された気泡を吐出することができ、かつ気泡を吐出する際に脈動が生じにくい。
第１実施形態に係る気泡生成用ノズルの断面図。 第１実施形態に係る気泡生成装置の構成を示す概念図。 実験例１－１５に係る気泡生成用ノズルにおけるガス流路の長さＬと物理量Ｒ２／νとの関係を示す散布図。 第１実施形態に係る気泡生成用ノズル製造方法のフローチャート。 第２実施形態に係る気泡生成用ノズル及び蓄気室の断面図。
　以下、図面を参照し、実施形態に係る気泡生成用ノズル及び気泡生成装置について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付している。
　［第１実施形態］
　図１に、本実施形態に係る気泡生成用ノズル１００の断面図を示す。気泡生成用ノズル１００は、ガスが通過するガス流路１１０を画定している。
　ガス流路１１０の一端（以下、ガス導入端という。）１１０ａからガスが導入される。ガス流路１１０の他端（以下、気泡吐出端という。）１１０ｂは液体中に配置される。ガス導入端１１０ａから導入されたガスが、ガス流路１１０を通過し、そのガスよりなる気泡が気泡吐出端１１０ｂから吐出される。
　本実施形態では、ガス流路１１０は、直柱体、具体的には、直円柱の形状に画定されている。その直円柱状のガス流路１１０を画定している気泡生成用ノズル１００は、両端が開口したストレートな管状体によって構成されている。即ち、管状体の一方の開口がガス導入端１１０ａであり、他方の開口が気泡吐出端１１０ｂである。
　以下、気泡生成用ノズル１００の使用の態様を具体的に述べる。
　図２は、上記の気泡生成用ノズル１００を備える気泡生成装置５００の構成を示す。気泡生成装置５００は、液体ＬＱが溜められる液槽４００と、液槽４００内の液体ＬＱ中に気泡ＦＢを吐出する直管状の気泡生成用ノズル１００と、気泡生成用ノズル１００に連結された蓄気室２００と、蓄気室２００にガスを供給するガス供給源３００とを備える。
　蓄気室２００は、空洞部２１０を画定している。空洞部２１０は、気泡生成用ノズル１００のガス流路１１０と連通している。空洞部２１０の容積は、ガス流路１１０の容積よりも大きい。なお、本明細書において“蓄気室”の概念からは、ガスを輸送するためのガス配管は除かれるものとする。ガス配管の端部又は途中部分でガスを蓄積する空間を画定しているものが蓄気室である。
　本実施形態では、蓄気室２００は、気泡生成用ノズル１００の、ガス導入端１１０ａが開口している方の端部に連結されている。但し、蓄気室２００と気泡生成用ノズル１００との間に、空洞部２１０とガス流路１１０とを連通させるガス配管が介在してもよい。
　ガス供給源３００は、ガスポンプ、ガスボンベ等を用いて構成される。ガス供給源３００は、蓄気室２００の空洞部２１０にガスを供給する。空洞部２１０に供給されたガスが、ガス導入端１１０ａから、気泡生成用ノズル１００のガス流路１１０に流れ込む。
　ガス流路１１０に流れ込んだガスは、ガス流路１１０を通過し、気泡吐出端１１０ｂから気泡ＦＢとして液体ＬＱ中へ次々に吐出される。気泡生成装置５００によれば、例えば直径３００μｍ未満、より具体的には、直径１００μｍ以下のいわゆるファインバブルと称される気泡ＦＢを形成することができる。
　既述のように、いわゆる動的な気泡生成装置（図示せず）では、液体中に、局所的に加圧又は減圧された圧力場を液体ポンプ等の加圧手段によって形成し、気泡をその圧力場において強制的に溶解させたり、せん断したりすることで微細化させる。これに対し、図２に示すものは、静的な気泡生成装置５００である。即ち、本実施形態に係る気泡生成装置５００では、上述した局所的な圧力場を形成するための加圧手段を使用しない。
　本実施形態に係る気泡生成装置５００は、液槽４００内の液体ＬＱを殆ど乱すことなく、巨視的に静的な液体（以下、静止液体と記す。）ＬＱ中に気泡ＦＢが１つずつ次々と繰り返し吐出される態様で使用することができる。ここで“巨視的に静的”とは、空間的及び時間的に巨視的にみて、圧力が均一でかつ流速がゼロであるとみなせること、具体的には、気泡ＦＢを積極的に微細化させるための上記圧力場が形成されていないことを意味する。
　そして、特にそのような静的な使用の態様において、気泡ＦＢのサイズのばらつきを抑えること、及び定常的に安定して気泡ＦＢを吐出することが望まれる場合がある。
　しかし、従来は、気泡ＦＢのサイズを均一化することが難しく、また、気泡ＦＢを吐出する際に脈動が生じうるという課題があった。特に、蓄気室２００を備えた構成では、空洞部２１０におけるガスの圧力の変化、局所的な圧力の不均一化等に起因して、気泡ＦＢのサイズのばらつき及び脈動が生じやすいという課題があった。
　そこで、本願発明者は、かかる課題を、使用するガスに対する気泡生成用ノズル１００の形状を最適化することによって解決することを試みた。以下、上記課題を解決するために、気泡生成用ノズル１００の最適な形状を模索した実験例について述べる。
　［実験例］
　まず、上記課題を解決するために必要なガス流路１１０の長さを決定付ける主要な因子について検討した。ここで“ガス流路１１０の長さ”とは、図１に示すように、ガス導入端１１０ａから気泡吐出端１１０ｂまでの長さＬを指す。
　必要なガス流路１１０の長さを決定付ける第１の因子として、ガス流路１１０の断面積が考えられる。ここで“ガス流路１１０の断面積”とは、図１に示すように、ガス流路１１０の、ガスが通過する方向（以下、長さ方向という。）に垂直な断面積Ａを指す。ガス流路１１０の断面積Ａは、ガス流路１１０の、長さ方向に垂直な半径をＲとしたとき、Ａ∝Ｒ２と書ける。
　ガス流路１１０の断面積Ａ∝Ｒ２が大きいほど、ガス流路１１０においてガスの密度又は圧力の局所的な不均一化が生じやすいと考えられる。このため、ガス流路１１０の断面積Ａ∝Ｒ２が大きいほど、気泡ＦＢのサイズの均一化及び脈動の抑制を実現するためには、ガス流路１１０の長さＬは長い必要があると考えられる。
　また、必要なガス流路１１０の長さを決定付ける第２の因子として、使用するガスの動粘度νが考えられる。ガスの動粘度νが大きいほど、ガス流路１１０においてガスの密度又は圧力の局所的な不均一化が生じにくいと考えられる。このため、ガスの動粘度νが大きいほど、気泡ＦＢのサイズの均一化及び脈動の抑制を実現するためのガス流路１１０の長さＬは、短くて足りると考えられる。
　以上のように、第１の因子Ａ∝Ｒ２は、必要なガス流路１１０の長さＬを増大させる方向に影響し、逆に第２の因子νは、必要なガス流路１１０の長さＬを減少させる方向に影響する。そこで、それら第１の因子Ａ∝Ｒ２と第２の因子νとを含み、必要なガス流路１１０の長さＬを決定付ける物理量ｆ（Ａ∝Ｒ２，ν）として、Ｒ２／νを仮定した。
　そして、ガス流路１１０の長さＬと、物理量Ｒ２／νとの様々な組み合わせを実際に構成し、各々の構成において、生成される気泡ＦＢのサイズの均一さ及び気泡ＦＢの吐出の安定性（以下、気泡生成特性と総称する。）を調べた。以下、具体的に説明する。
　ガス流路１１０の長さＬと、ガス流路１１０の半径Ｒとの組み合わせが互いに異なる実験例１－１５に係る直管状の気泡生成用ノズル１００を製作した。そして、実験例１－１５に係る気泡生成用ノズル１００を用いて実際に気泡ＦＢを生成させ、気泡生成特性を確認した。なお、気泡ＦＢを構成するガスとしては、実験例１－１５のいずれにおいても空気を用いた。また、静止液体ＬＱは、水よりなる。
　表１に、実験例１－１５に係る気泡生成用ノズル１００におけるガス流路１１０の長さＬ及びガス流路１１０の半径Ｒと、気泡生成特性の確認結果とを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１において、“〇”は、気泡生成特性が優れていること、即ち、気泡ＦＢのサイズが充分に均一であり、かつ脈動を生じることなく安定して定常的に気泡ＦＢを吐出できたことを意味する。一方、“×”は、気泡生成特性に難があること、具体的には、気泡ＦＢのサイズが不均一であるか、又は気泡ＦＢの吐出において脈動が生じたことを意味する。
　実験例１－１３は、優れた気泡生成特性を示しており、実施例に該当する。一方、実験例１４及び１５は、気泡生成特性に難があり、比較例に該当する。
　実験例１－１５においてガスとして使用した空気の動粘度νは、１５．１２×１０－６［ｍ２／Ｓ］である。この数値と、表１に示す半径Ｒの数値とを用いて、既述の物理量Ｒ２／νを算出した。
　図３は、その算出した物理量Ｒ２／νと、表１に示すガス流路１１０の長さＬとの組み合わせで定まるデータ点をプロットした散布図である。縦軸は、ガス流路１１０の長さＬを、［ｍ］の単位で示す。横軸は、物理量Ｒ２／νを［ｓ］の単位で示す。即ち、ガス流路１１０の半径Ｒを［ｍ］の単位で表し、かつ動粘度を［ｍ２／Ｓ］の単位で表したとき、物理量Ｒ２／νの次元は［ｓ］となる。また、縦軸及び横軸は、いずれも対数スケールで示した。
　図３に示すように、ガス流路１１０の長さＬと、物理量Ｒ２／νとの組み合わせを散布図で表した結果、実施例としての実験例１－１３と、比較例としての実験例１４及び１５とを区別する境界線ＢＬが存在することが分かった。つまり、図３において、境界線ＢＬよりも上方、即ち、境界線ＢＬよりも長さＬの大きい領域では、好ましい気泡生成特性が得られる。
　境界線ＢＬは、図３に示す両対数スケールの散布図上で、直線として表される。その直線の傾きと、縦軸についての切片とを図３から読み取ったところ、傾きは１であり、切片はｌｏｇ（２４．０）であった。即ち、境界線ＢＬは、下式（１）で表される。
　ｌｏｇ（Ｌ）＝ｌｏｇ（Ｒ２／ν）＋ｌｏｇ（２４．０）　　・・・（１）
　従って、図３で境界線ＢＬよりも上方の領域は、次の不等式（２）で表される。
　ｌｏｇ（Ｌ）＞ｌｏｇ（Ｒ２／ν）＋ｌｏｇ（２４．０）　　・・・（２）
　また、上記の不等式（２）を真数で表すと、次の不等式（３）が得られる。
　Ｌ＞２４．０×（Ｒ２／ν）　　・・・（３）
　即ち、不等式（３）を満たせば、好ましい気泡生成特性が得られる。
　本実験例１－１５では、気泡生成用ノズル１００として、ガス流路１１０の断面が円形のものを用い、既述の物理量としてＲ２／νを採用した。しかし、ガス流路１１０の断面の“形状”が気泡生成特性に与える影響は殆ど無視できると考えられる。
　そこで、ガス流路１１０の断面が円形の場合のみならず、楕円形、三角形、四角形以上の多角形といった非円形の場合も含めて、一般に、ガス流路１１０の相当直径をＤとしたとき、上述したパラメータＲに代えてＤ／２を用いてもよいであろう。なお、相当直径Ｄは、ガス流路１１０の断面積をＡ、その断面積Ａを有する断面の周長、即ち、ガス流路１１０の、長さ方向に垂直な仮想平面内での周長をＷとしたとき、Ｄ＝４Ａ／Ｗと定義される。ガス流路１１０の断面が円形の場合は、相当直径Ｄ＝２Ｒとなる。
　つまり、ガス流路１１０の断面が円形の場合のみならず非円形の場合も含めて、一般に、既述の物理量Ｒ２／νに代えて、（Ｄ／２）２／νを用いてもよいであろう。この場合、不等式（３）は、次のように書き直される。
　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）　　・・・（４）
　この不等式（４）は、ガス流路１１０の断面の形状によらずに成立する。不等式（４）では、ガス流路１１０の長さＬは［ｍ］の単位で表され、相当直径Ｄは［ｍ］の単位で表され、動粘度νは［ｍ２／ｓ］の単位で表される。従って、右辺の比例係数２４．０は、速度［ｍ／ｓ］の次元を有する。
　以上説明した実験例で得られた知見を踏まえ、以下、本実施形態に係る気泡生成方法について説明する。
　まず、ガス流路１１０を画定している気泡生成用ノズル１００を準備する（準備工程）。気泡生成用ノズル１００の、少なくとも、気泡吐出端１１０ｂが開口している方の端部は、静止液体ＬＱ中に配置される。
　次に、ガス流路１１０のガス導入端１１０ａからガス流路１１０にガスが導入され、導入されたガスよりなる気泡ＦＢが、ガス流路１１０の気泡吐出端１１０ｂから静止液体ＬＱ中に１つずつ繰り返し吐出される（気泡吐出工程）。なお、ガスは、ガス流路１１０の容積よりも大きい容積を有する蓄気室２００を介して、ガス流路１１０に導入される。
　そして、本実施形態では、気泡生成用ノズル１００として、使用するガスの動粘度νに応じて、上記の不等式（４）を満たすものを用いることを最大の特徴とする。これにより、サイズが均一化された気泡ＦＢを吐出することができ、かつ気泡ＦＢを吐出する際に脈動が生じにくい。
　また、気泡ＦＢのサイズが均一化され、かつ脈動が生じにくいので、気泡ＦＢの発生の繰り返し周期、気泡ＦＢの具体的なサイズ等を、気泡生成用ノズル１００の相当直径Ｄ、ガス供給源３００からのガスの供給圧力、蓄気室２００の気圧等によって、きめ細かく制御することができる。
　また、本実施形態では、液体ポンプ等の加圧手段を使用しない。つまり、溶解、せん断、キャビテーションといった動的なプロセスを経ることなく、静的に気泡ＦＢを生成することができる。このため、気泡ＦＢの生成に際して、静止液体ＬＱ中にコンタミネーションが発生し難く、かつ、静止液体ＬＱの温度が変化しにくい。
　以下、ガス流路１１０の長さＬ及び相当直径Ｄの好ましい条件について説明する。
　気泡生成用ノズル１００の構造上の強度を特に良好に確保し、かつ気泡生成用ノズル１００の製造の困難化を抑える観点から、ガス流路１１０の長さＬは、０．３×１０－３［ｍ］以上であることが好ましく、１×１０－３［ｍ］以上であることがより好ましい。
　一方、気泡ＦＢの吐出に必要なガスの供給の圧力を抑える観点からは、ガス流路１１０の長さＬは、１００×１０－３［ｍ］以下であることが好ましい。ガス供給源３００としてガスポンプを用いる場合には、この条件を満たすことで、ガスポンプの所要動力を抑えることができる。
　また、気泡生成用ノズル１００の製造の困難化を抑える観点から、ガス流路１１０の相当直径Ｄは、１×１０－６［ｍ］以上であることが好ましい。一方、できるだけサイズの小さい気泡ＦＢ、具体的には、直径１００μｍ以下のいわゆるファインバブルと称される気泡ＦＢの生成の確実性を高めるためには、ガス流路１１０の相当直径Ｄは、１００×１０－６［ｍ］以下であることが好ましい。
　次に、本実施形態に係る気泡生成用ノズル製造方法について説明する。
　図４に示すように、まず、気泡生成用ノズル１００の元になる被加工体を準備する（準備工程Ｓ１）。被加工体は、直柱体の形状を有することが好ましい。被加工体の素材は特に限定されない。被加工体の素材として、例えば、金属、セラミックスが例示される。
　次に、被加工体の一部を除去する除去加工を被加工体に施すことにより、被加工体にガス流路１１０を形成する（除去加工工程Ｓ２）。この除去加工工程Ｓ２では、既述の不等式（４）を満たすガス流路１１０を、除去加工により形成する。
　除去加工としては、ワイヤ放電加工が好ましい。ワイヤ放電加工を行う場合は、予め被加工体に、直線的に延在する開始孔を貫通させる。そして、その開始孔にワイヤを相通させ、そのワイヤを一方の電極とし、被加工体を他方の電極としながら、ワイヤに対して被加工体を、ワイヤの延び方向に直角な仮想平面内で２次元運動させる。
　これにより、被加工体から、ガス流路１１０の形状と同じ形状の部分（以下、除去部分という。）をくり抜く。除去部分がくり抜かれることで画定される直線状のガス流路１１０の長さ方向は、開始孔の深さ方向及び上述したワイヤの延び方向に平行である。なお、開始孔は、除去部分に形成される。
　但し、除去加工は、ワイヤ放電加工に限られない。除去加工として、ドリルその他の回転する切削工具による孔開け加工を用いてもよい。この場合は、直円柱状のガス流路１１０が形成される。
　また、除去加工工程Ｓ２の後、ガス流路１１０が形成された被加工体の外形を整える外形成形加工を行ってもよい。但し、例えば、準備工程Ｓ１で準備する被加工体が直柱体の形状を有し、除去加工工程Ｓ２で、その直柱体の高さ方向に平行に延在するガス流路１１０を形成する場合は、外形成形加工は不要となる。
　［第２実施形態］
　図１及び図２には、ガス流路１１０を１本のみ画定している気泡生成用ノズル１００を例示した。気泡生成用ノズル１００は、複数本のガス流路１１０を画定していてもよい。以下、その具体例を述べる。
　図５に示すように、本実施形態に係る気泡生成用ノズル１００は、複数本、具体的には５本のガス流路１１０を画定している。各々のガス流路１１０は、使用するガスとの関係で、既述の不等式（４）を満たす。このため、各々のガス流路１１０において、サイズが均一化された気泡ＦＢを吐出することができ、かつ気泡ＦＢを吐出する際に脈動が生じにくい。
　また、本実施形態では、蓄気室２００が、すべてのガス流路１１０に共用される。つまり、すべてのガス流路１１０が、共通の空洞部２１０と連通している。空洞部２１０の容積は、各々のガス流路１１０の容積よりも大きく、すべてのガス流路１１０の容積の合計値よりも大きい。蓄気室２００が気泡生成用ノズル１００の端部に連結されている点は、第１実施形態と同様である。
　以上、第１及び第２実施形態について説明した。以下に述べる変更も可能である。
　図２及び図４には、蓄気室２００を介して、気泡生成用ノズル１００にガスが供給される構成を例示したが、蓄気室２００の使用は必須でない。即ち、蓄気室２００を介さずに、気泡生成用ノズル１００に直接的に接続されたガス配管を通じて、ガス流路１１０にガスを送り込んでもよい。ガス配管としては、典型的には、ガス流路１１０の断面積Ａよりも大きい断面積を有するものが使用される。
　図１には、直線的に真っ直ぐ延在するガス流路１１０を例示したが、ガス流路１１０は折れ曲がった部分を有していてもよい。その場合、不等式（４）に代入されるガス流路１１０の長さＬとは、ガス導入端１１０ａから気泡吐出端１１０ｂまでの、ガス流路１１０に沿った長さを指すものとする。
　図１には、ガス流路１１０の長さ方向に一定な断面積Ａを有する直柱体の形状のガス流路１１０を例示した。ガス流路１１０の断面積（以下、局所断面積という。）がガス流路１１０の長さ方向の位置によって異なっていてもよい。例えば、ガス流路１１０は切頭錐体の形状に画定されていてもよい。その場合、ガス流路１１０の断面積Ａとは、ガス流路１１０の局所断面積の、ガス導入端１１０ａから気泡吐出端１１０ｂにわたる平均値を指すものとする。また、相当直径Ｄについても同様の平均値とする。
　図２には、ガス導入端１１０ａが蓄気室２００に直接的に接続された構造を示したが、ガス導入端１１０ａと蓄気室２００とが、ガス配管としての可撓性のパイプで接続されていてもよい。特にそのような場合、即ち、ガス流路１１０の断面形状や断面積の変化を伴う構造の場合、相当直径Ｄとして円相当直径を用いてもよい。その場合、ノズル上端からセグメント区間ΔＬをとり、Ｌ／（Ｒ２／ν）を計算して、ＬとＬ／（Ｒ２／ν）の関係を調べることで、長さＬを定義可能である。
　本実施形態に係る気泡生成用ノズル１００及び気泡生成装置５００は、例えば、食品、化粧品、医薬等の分野において、機能性材料の製造に利用することができる。具体的には、本実施形態に係る気泡生成用ノズル１００及び気泡生成装置５００を用いて、中空構造を有する微粒子を合成することで、細胞培養用三次元空隙構造体スキャフォールド等の生体材料の作成、光の吸収を抑えた保護フィルムの作成、中空スペーサー粒子を用いた半導体材料の作成等が可能となる。
　本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変形が可能とされる。上記実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０２２年９月１４日に日本国に出願された特願２０２２－１４６２５３号に基づく。本明細書中に特願２０２２－１４６２５３号の明細書、特許請求の範囲、及び図面の全体を参照として取り込むものとする。
　１００…気泡生成用ノズル、
　１１０…ガス流路、
　１１０ａ…ガス導入端（一端）、
　１１０ｂ…気泡吐出端（他端）、
　２００…蓄気室、
　２１０…空洞部、
　３００…ガス供給源、
　４００…液槽、
　５００…気泡生成装置、
　ＢＬ…境界線、
　ＦＢ…気泡、
　ＬＱ…液体（静止液体）。

Claims (10)

  1. 　一端からガスが導入され、前記ガスよりなる気泡を他端から静止液体中に吐出するガス流路、
    　を画定している気泡生成用ノズルであって、
    　前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、
    　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
    　なる関係を満たす、気泡生成用ノズル。
  2. 　前記ガス流路の長さＬが、０．３×１０－３［ｍ］以上である、
    　請求項１に記載の気泡生成用ノズル。
  3. 　前記ガス流路の長さＬが、１×１０－３［ｍ］以上である、
    　請求項２に記載の気泡生成用ノズル。
  4. 　前記ガス流路の長さＬが、１００×１０－３［ｍ］以下である、
    　請求項１に記載の気泡生成用ノズル。
  5. 　前記ガス流路の相当直径Ｄが、
    　１×１０－６［ｍ］以上、１００×１０－６［ｍ］以下である、
    　請求項１に記載の気泡生成用ノズル。
  6. 　請求項１から５のいずれか１項に記載の気泡生成用ノズルと、
    　前記気泡生成用ノズルの前記ガス流路と連通する空洞部を画定しており、前記空洞部の容積が前記ガス流路の容積よりも大きい蓄気室と、
    　前記蓄気室の前記空洞部に前記ガスを供給するガス供給源と、
    　を備える、気泡生成装置。
  7. 　ガス流路を画定している気泡生成用ノズルを準備する準備工程と、
    　前記ガス流路の一端から前記ガス流路にガスが導入され、導入された前記ガスよりなる気泡が、前記ガス流路の他端から静止液体中に繰り返し吐出される気泡吐出工程と、
    　を有し、
    　前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、前記気泡生成用ノズルとして、
    　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
    　なる関係を満たすものを用いる、気泡生成方法。
  8. 　前記気泡吐出工程では、
    　前記気泡生成用ノズルの、前記ガス流路の前記一端が開口している方の端部に連結された蓄気室を介して、前記ガス流路にガスが導入される、
    　請求項７に記載の気泡生成方法。
  9. 　一端からガスが導入され、前記ガスよりなる気泡を他端から静止液体中に吐出するガス流路、
    　を画定している気泡生成用ノズルを製造する気泡生成用ノズル製造方法であって、
    　前記気泡生成用ノズルの元になる被加工体を準備する準備工程と、
    　前記被加工体の一部を除去する除去加工を前記被加工体に施すことにより、前記被加工体に前記ガス流路を形成する除去加工工程と、
    　を有し、
    　前記除去加工工程では、前記ガス流路の前記一端から前記他端までの長さをＬ［ｍ］、前記ガス流路の相当直径をＤ［ｍ］、前記ガスの動粘度をν［ｍ２／ｓ］としたとき、
    　Ｌ＞２４．０×（Ｄ２／４ν）
    　なる関係を満たす前記ガス流路を、前記除去加工により形成する、
    　気泡生成用ノズル製造方法。
  10. 　前記除去加工工程では、
    　前記除去加工としてのワイヤ放電加工によって前記ガス流路を形成する、
    　請求項９に記載の気泡生成用ノズル製造方法。
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