JP2019155218A - 気泡発生ノズル及び吐出口区画形成部材 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、種々の状況下で簡単に、微細な気泡を含む液体を吐出可能なノズルを提供する。【解決手段】本開示の一実施形態に係るノズル１０は、液体を取り入れるための液体導入路２６と、該液体導入路が連通し、該液体導入路から取り入れた液体が旋回流となって流れるように形作られた旋回流生成流路ＳＦと、該旋回流生成流路に沿った位置に設けられて、該旋回流生成流路に連通する気体導入路３４と、前記旋回流生成流路に沿った位置に、前記気体導入路の反対側に交換可能に設けられるノズル部材１６とを備える。【選択図】図１

Description

本開示は、微細な気泡を発生させてそれを含む液体を吐出するように構成された気泡発生ノズル及び吐出口区画形成部材に関する。

微細な気泡つまり所謂マイクロバブルを含む液体は、近年、水質浄化作業など、種々の分野において用いられるようになってきている。そのようなマイクロバブルを含む液体を吐出するためのノズルが種々提案されている。例えば、特許文献１は、微細気泡発生ノズルを開示する。特許文献１のノズルは、気体が液体に溶解している気液混合液の圧力を低下させてそこから気体を析出させて気泡を発生し、更にこの気泡を微細化して微細気泡を発生し、この微細気泡が混合している微細気泡混合液を吐出することに向けられている。

また、特許文献２は空中噴霧用マイクロバブルノズルを開示する。このノズルは、液体流路と大気導通口とが別個に形成されたフルイドキャップ、液体流出口側に交換可能に設けられたエアーキャップ、フルイドキャップとエアーキャップとの間にそれらの中に収容されるように設けられるミキシングチャンバーとを備える。ミキシングチャンバーには、それを貫通する液体流路と、この液体流路の軸線から放射状に延びる大気吸引孔とが形成されている。液体流路は、絞られた流路部分を有する。それ故、この液体流路では、そこに水が流入することでその液体流路内の負圧が高まり、それにより大気吸引孔を介して液体流路に大気が吸い込まれ、よってマイクロバブル水を生成するようにしている。なお、特許文献２には、目的と用途に応じて、所望の形状のノズル噴射口を有するノズルチップを適宜選択して交換することにより様々なスプレーパターンを得ることが記載されている。

特開２０１４−１１３５５３号公報 特開２０１５−１００７２０号公報 特開２０１７−１１３８７５号公報

上記特許文献１のノズルは、気体が液体に溶解している気液混合液を用いることが前提とされ、気液混合液がない状況下では、気泡を液体中に発生させることができない。また、上記特許文献２のノズルは、液体流路と大気導通口とが１つの部材において複雑な位置関係を有して形成され、それらはミキシングチャンバーに対して所定の配置関係を有し、更にミキシングチャンバーの液体流路は途中で径が縮径したり拡径したりするなど、複数の流路の形状及び配置の点で複雑である。更に、特許文献２のノズルでは、エアーキャップは、フルイドキャップへの取付部と、ミキシングチャンバーの支持部と、ノズル噴射口とを備える。したがって、様々なスプレーパターンを得るためにノズルチップを交換するためには、それらの全ての機能部を備える複雑な構成のエアーキャップを複数用意することが必要である。

本開示の技術は、簡易な構成で、より幅広い状況下で、微細な気泡を含む液体を好適に吐出することが可能な、ノズルを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の技術は、液体を取り入れるための液体導入路と、該液体導入路が連通し、該液体導入路から取り入れた液体が旋回流となって流れるように形作られた旋回流生成流路と、該旋回流生成流路に沿った位置に設けられて、該旋回流生成流路に連通する気体導入路と、前記旋回流生成流路に沿った位置に、前記気体導入路の反対側に交換可能に設けられる吐出口区画形成部材とを備える、気泡発生ノズルを提供する。

好ましくは、前記液体導入路の軸線が前記旋回流生成流路の軸線に交差するように、前記液体導入路は前記旋回流生成流路に対して設けられ、前記旋回流生成流路の前記軸線を含むとともに前記液体導入路の前記軸線に平行な面を定めるとき、該面から前記液体導入路の前記軸線は所定距離離れている。前記液体導入路の前記軸線が前記旋回流生成流路の前記軸線と直角をなすように、前記液体導入路は前記旋回流生成流路に対して設けられているとよい。

好ましくは、上記気泡発生ノズルは、前記液体導入路が区画形成された本体部材と、前記気体導入路が区画形成された気体導入部材とを備える。そして、前記本体部材に前記気体導入部材が固定されることで、前記旋回流生成流路が区画形成されるとよい。

前記吐出口区画形成部材は、枠部と、該枠部の径方向内側に設けられて吐出口が形成されている流路配置部とを含むとよい。例えば、前記吐出口区画形成部材の前記流路配置部は、前記旋回流生成流路に配置される凹部を備えることができる。この場合、該凹部に前記吐出口が形成されているとよい。

本開示の技術は、上記気泡発生ノズルにおける前述の吐出口区画形成部材にも存する。

本開示の技術によれば、簡易な構成で、より幅広い状況下で、微細な気泡を含む液体を好適に吐出することが可能な、ノズルを提供することができる。

本開示の技術における一実施形態に係る気泡発生ノズルの断面図であり、（ａ）は（ｂ）のＩＡ−ＩＡ線に沿った気泡発生ノズルの断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿った気泡発生ノズルの部分断面図である。 図１の気泡発生ノズルの分解断面図である。 図１の気泡発生ノズルにおける、ノズル部材の図であり、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は気泡発生ノズルの先端側からの正面図である。 図１の気泡発生ノズルを備えた気泡発生装置の適用例を表す模式図である。 図１の気泡発生ノズルにおける気泡の発生を説明するための模式図である。 図１の気泡発生ノズルにおけるノズル部材のバリエーションを説明するための図である。 図６のノズル部材に対応する気泡発生ノズルを表した図である。 図７（ｄ）の気泡発生ノズルの使用例を説明するための模式図である。 図１及び図７（ａ）の気泡発生ノズルの別の使用例の模式図である。

以下、本開示の技術に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。

まず、本開示の技術における一実施形態に係る気泡発生ノズル（以下、単に「ノズル」と称し得る。）１０を説明する。なお、以下の説明では、ノズル１０の軸線１０Ａに沿って一端側を「先端側」、それの反対側を「後端側」と称し得、ノズル１０の先端側に吐出口４０が位置づけられる。また、各部材の説明においても、ノズル１０が組み立てられたときの各部材の位置又は向きを基準にそれらの用語を用いる。

図１は、気泡発生ノズル１０の断面図を示す。図１（ａ）は図１（ｂ）のＩＡ−ＩＡ線に沿った気泡発生ノズル１０の軸線１０Ａに沿ったその断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線に沿ったノズル１０の部分断面図である。なお、図１（ａ）において、ＩＢ−ＩＢ線はノズル１０の軸線１０Ａと直角をなす。また、ノズル１０の分解断面図を図２に示す。

気泡発生ノズル１０は、本体部材１２と、気体導入部材１４と、ノズル部材１６と、固定部材１８とを備える。ここでは、これらの部材１２、１４、１６、１８はそれぞれ、鉄鋼材料から作製される。しかし、これらの部材１２、１４、１６、１８は、それぞれ異なった材料で種々の材料を用いて作製されてもよい。これら部材１２、１４、１６、１８のそれぞれは、鉄鋼材料の他の金属材料（例えばＡｌ合金、Ｍｇ合金）で作製されてもよく、あるいは、樹脂材料で作製されてもよい。

本体部材１２は、軸線１２Ａを有し、軸線１２Ａに沿って円筒状部２０と、直方体部２２とが一体に設けられた構成を備える。円筒状部２０は、直方体部２２の先端側に位置する。ノズル１０が組み立てられたとき、本体部材１２の軸線１２Ａは、ノズル１０の軸線１０Ａに一致する。円筒状部２０は、略円筒形状を有し、軸線１２Ａをその軸線として有する。円筒状部２０の外周面２０ａは、特に直方体部２２側とは異なる本体部材１２の先端部側に、ねじ山を有する。これは、固定部材１８の固定用である。直方体部２２は、図１（ｂ）から明らかなように、本体部材１２の軸線１２Ａに直交する断面において略正方形形状を有する。なお、その断面における直方体部２２の一辺の長さＬ１は、円筒状部２０の（本体部材１２の軸線１２Ａに直交する）断面における直径Ｄ１よりも大きい。このような円筒状部２０と直方体部２２とにわたってそれらを貫通するように、軸線１２Ａを中心軸とした円柱状流路部２４が、本体部材１２には形成されている。

さらに、本体部材１２には、液体導入路２６が形成されている。液体導入路２６は、円柱状流路部２４に連通するように設けられている。液体導入路２６は、中心軸線２６Ａを有し、その軸線２６Ａが本体部材１２の軸線１２Ａに交差するように円柱状流路部２４に対して設けられている。本実施形態においては、液体導入路２６の軸線２６Ａは、本体部材１２の軸線１２Ａと直角（９０°）をなす。円柱状流路部２４の軸線つまり本体部１２の軸線１２Ａを含むとともに液体導入路２６の軸線２６Ａに平行な面Ｓ１（図１（ｂ）参照）を定めるとき、液体導入路２６の軸線２６Ａは、面Ｓ１上にはなく、面Ｓ１から所定距離ｄ、離れている。液体導入路２６は、直方体部２２に設けられ、直方体部２２の４つの側部平面２２ｓのうちの１つの側部平面２２ｓ´に開口するとともに、その側部平面２２ｓ´と軸線２６Ａが直角をなすように形成されている。そして、液体導入路２６は、側部平面２２ｓ´側に円柱形路２６ｂを有し、その円柱形路２６ｂに連続して円柱状流路部２４側に向けて所定角度θで先細りになるテーパ部２６ｃを有している。液体導入路２６のテーパ部２６ｃは、取り入れた液体を円柱状流路部２４に対して方向づけてそこに導入するように設けられている。図１（ｂ）に表すように、液体導入路２６は、特にそのうちのテーパ部２６ｃは、液体導入路２６を介して取り入れた液体が円柱状流路部２４において軸線１２Ａ周りの方向（周方向）に沿って流れることができるように、円柱状流路部２４に対して設けられている。

気体導入部材１４は、軸線１４Ａを有し、軸線１４Ａに沿って円筒状部３０と、旋回流発生部３２とが一体に設けられた構成を備える。円筒状部３０は、旋回流発生部３２の後端側に設けられている。ノズル１０が組み立てられたとき、気体導入部材１４の軸線１４Ａは、ノズル１０の軸線１０Ａに一致する。円筒状部３０は、略円筒形状を有し、軸線１４Ａをその軸線として有する。円筒状部３０の外周面３０ａは、本体部材１２の円柱状流路部２４にぴったりと嵌まるように寸法付けされて形成されている。ここでは、気体導入部材１４は、本体部材１２の円柱状流路部２４に圧入されて、それらは一体にされる。なお、気体導入部材１４が本体部材１２に固定されることで、円柱状流路部２４と旋回流発生部３２とにより旋回流生成流路ＳＦが区画形成される。旋回流生成流路ＳＦにおいて液体導入路２６から取り入れた液体が旋回流（又は渦流）となってその後端側から先端側に流れるように旋回流生成流路ＳＦは形作られている。つまり、旋回流生成に適した形状に、円柱状流路部２４と旋回流発生部３２とは、特に旋回流発生部３２は形作られている。

気体導入部材１４の旋回流発生部３２は、気体導入部材１４の軸線１４Ａをその軸線として有する。旋回流発生部３２は、円筒状部３０側からその径が、第１径Ｄ２から（第１径Ｄ２よりも小さい）第２径Ｄ３に徐々に変化するように形作られ、その外周面３２ａは凹湾曲するように設計されている（図１及び、図２参照）。この旋回流発生部３２の外周面３２ａの形状は、所定の条件下で旋回流生成流路ＳＦにおいて旋回流を生じさせるべく、設計されている。

更に、気体導入部材１４は、気体導入路３４を備える。気体導入路３４は、気体導入部材１４の軸線１４Ａに沿ってそれを中心軸線として略円柱状に設けられている。気体導入路３４は、円柱部材３０側の（後端側の）端面１４ｂから旋回流発生部３２側の（先端側の）端面１４ｃまで貫通するように形成され、その径は一定である。なお、この気体導入路３４は、常時、液体が流通可能な大きさを有する。

ノズル部材１６は、吐出口区画形成部材として設けられている。ノズル部材１６を図３に示す。ノズル部材１６は、軸線１６Ａを有し、この軸線１６Ａはノズル１０が組み立てられたとき軸線１０Ａに一致する。ノズル部材１６は、軸線１６Ａを中心にその径方向に延在するように形成され、略円盤状の板状部材である。ノズル部材１６は、図１及び図２から明らかなように、本体部材１２の軸線１２Ａに沿った位置に、気体導入部材１４の反対側に、ノズル１０に交換可能に設けられる。ノズル部材１６は、枠部３８と、該枠部３８の径方向内側に設けられて吐出口４０が形成されている流路配置部４２とを含む。枠部３８は、ノズル部材１６の固定（保持）用の部分であり、平らな部分である。流路配置部４２は、旋回流生成流路ＳＦに、その先端側を遮るように配置される部材であり、ここでは凹部４４として形成されている。この凹部４４における、その凹状形状はノズル１０の先端側に対する形状であり、ノズル後端側（気体導入部材１４側）に対しては凸状である。吐出口４０は、凹部４４の中心に、ノズル部材１６の軸線１６Ａを中心軸線として円形断面を有して形成されている。

このノズル部材１６を旋回流生成流路ＳＦの一端に固定するために、固定部材１８が用いられる。固定部材１８は、軸線１８Ａを有し、ノズル１０が組み立てられたときその軸線１８Ａはノズル１０の軸線１０Ａに一致する。固定部材１８は、略円筒状の部材であり、円筒状のナット部１８ｂと、ナット部１８ｂの先端側端部から径方向内側に延びる保持部１８ｃとを備える。保持部１８ｃは、ノズル部材１６の枠部３８を本体部１２の先端側の環状端面部１２ｂとの間で挟んでノズル部材１６を保持するべく、枠部３８に適した大きさ及び形状を有する。ナット部１８ｂは、本体部１２の円筒状部２０の外周面２０ａにおけるねじ山に螺合可能であるように、ねじ山を内面に有する。なお、保持部１８ｃの径方向内側には、ノズル部材１６の流路配置部４２を覆わない大きさの円形の貫通孔１８ｄが区画形成されている。

これら本体部材１２と、気体導入部材１４と、ノズル部材１６と、固定部材１８とは、一体になるように組み立てられる。具体的には、本体部材１２の後端側（一端側）において、円柱状流路部２４に、気体導入部材１４が圧入される。一方で、本体部材１２の先端側（他端側）において、ノズル部材１６が間に介在されて固定部材１８が螺合される。これにより、ノズル１０が得られる。なお、気体導入部材１４は、本体部材１２の円柱状流路部２４に圧入で固定されることに限定されず、例えばねじ接続（螺合）されてもよい。また、固定部材１８は本体部材１２にねじ接続されることに限定されず、取り外し可能な他の接続手段により接続されてもよい。

このノズル１０において、各種寸法は任意に設定可能である。例えば、円柱状流路部２４の（軸線１２Ａに直交する断面における）内径Ｄ４（図２参照）は、気体導入部材１４の円筒状部３０の上記外径Ｄ２と略同じであり、１０ｍｍ以上２５ｍｍ以下であるとよく、好ましくは１５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、更に好ましくは１７ｍｍ以上１９ｍｍ以下である。また、液体導入路２６の円柱形路２６ｂの（軸線２６Ａに直交する断面における）内径Ｄ５（図２参照）は５ｍｍ以上１５ｍｍ以下であるとよく、好ましくは７ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、更に好ましくは７．５ｍｍ以上８．５ｍｍ以下である。なお、流体導入路２６のテーパ部２６ｃの前述の所定角度θ（図１（ｂ）参照）は、１０°以上４５°以下であるとよく、好ましくは２５°以上３５°以下である。更に、気体導入部材１４の気体導入路３４は、（軸線１４Ａに直交する断面における）内径Ｄ６（図２参照）が２ｍｍ以上５ｍｍ以下であるとよく、好ましくは２．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下である。また、気体導入部材１４の旋回流発生部３２の第２径Ｄ３（図２参照）は、５ｍｍ以上８ｍｍ以下であるとよく、好ましくは５．５ｍｍ以上６．５ｍｍ以下である。更にノズル部材１６の開口部４０の開口直径Ｄ７は５ｍｍ以上８ｍｍ以下であるとよく、好ましくは６ｍｍ以上７ｍｍ以下である。なお、これらの寸法は本開示の技術を限定するものではない。これらの寸法は、液体の粘土、流速、圧力及び／又は温度や、気体の圧力及び／又は温度などに応じて定められるとよい。

こうして得られた気泡発生ノズル１０の使用例を、図４及び図５に基づいて説明する。なお、図４及び図５では、液体導入路２６を簡易的に実線で表す。しかし、正確には、図１及び図２に基づいて説明したように、液体導入路２６は、その軸線２６Ａが軸線１２Ａと同一平面にあるのではなく、図１（ｂ）の上記仮想面Ｓ１から所定距離分、オフセットされるように、設けられている。

ノズル１０は、ここでは、工作機械（不図示）の切削液つまりクーラントのタンクにおいて用いられる。工作機械では、切削工具での切削作業で被加工物から削り取られる切り屑を除いたり、切削工具や被加工物を冷却したりするようにクーラントは循環される。その過程で、クーラント中の切り屑などを除去するように、フィルタ部材（不図示）が用いられている。しかし、フィルタ部材で除去しきれないような微細な切り屑等をクーラントから取り除くように、気泡発生ノズル１０を備えた気泡発生装置５０を用いる。

図４では、工作機械のクーラントＬが貯留される（工作機械の）クーラントタンク（タンク）６０と、液体流路６２と、ポンプ６４と、気体流路６６とが模式的に表されている。気泡発生装置５０は、ノズル１０の他に、液体流路６２と、ポンプ６４と、気体流路６６とを備える。液体流路６２と、ポンプ６４とは、タンク６０内のクーラントＬをくみ上げてノズル１０の液体導入路２６に供給するために設けられている。これにより、所定圧のクーラントＬをノズル１０の液体導入路２６に供給可能になる。気体流路６６は、ノズル１０の気体導入路３４に気体を、ここでは外気Ｇを導入可能にするために設けられている。気体流路６６の一端部は、ここでは、タンク６０のクーラントの液面ＬＳよりも上側に位置しているが、その一部が液面ＬＳよりも上側にあればよい。なお、図４では、切り屑等をクーラントから除去するための除去装置６８が模式的に表されている。例えば、除去装置としては、特許文献３に記載されている装置を用いることができるが、それ以外の装置が用いられてもよい。

図４の気泡発生装置５０の作動時の、ノズル１０における気泡つまりマイクロバブルの発生及びそれを含むクーラントの吐出について、図５に模式的に表す。ポンプ６４を作動させると、タンク６０内のクーラントＬが吸引されて、液体流路６２を流れる。それにより、ノズル１０の液体導入路２６にクーラントＬが供給される。ノズル１０の液体導入路２６に取り入れられたクーラントＬは旋回流生成流路ＳＦに供給される。液体導入路２６と旋回流生成流路ＳＦの相対的配置及び形状のため、旋回流生成流路ＳＦでは、クーラントＬは（後端側の）気体導入部材１４から離れて（先端側の）ノズル部材１６に向けて流れる際に、その流れ方向に実質的に平行な軸線１０Ａ周りに流れて、旋回流となる（図５の矢印Ａｓｆ参照）。旋回流の中心には負圧が生じるので、その負圧により、気体流路６６から外気Ｇが吸引され、気体導入路３４を介して外気が旋回流生成流路ＳＦに取り入れられる。図５では、取り入れられた外気Ｇが、クーラントＬの旋回流の中心側で略柱状になっているところを模式的に示す（符号「ＣＧ」参照）。そして、クーラントの旋回流に例えば外気が巻き込まれることで微細な気泡が生じる。その結果、旋回流生成流路ＳＦにおいて、好ましくは微細な気泡、特にマイクロバブルを含むクーラントが生じ得る。そして、そのようなクーラントがノズル部材１６の吐出口４０から吐出される過程で、更に気泡が微細になり、ノズル１０からマイクロバブルを含むクーラントが吐出されることになる。

ノズル１０におけるクーラントの吐出のとき、ノズル部材１６は凹部４４を備えるので、その吐出口４０から吐出されたクーラントＬはノズル部材１６の（先端側の）外表面に沿って拡がるように流れるようになる。このようなクーラントの流れは、主としてコアンダ効果により、生じる。コアンダ効果を好適に利用してクーラントのそのような流れをつくるように、ノズル部材１６の凹部４４は設計されている。

こうしてタンク６０内に吐出されたクーラントに含まれるマイクロバブルは、タンク内のクーラント中の微細な切り屑などに吸着することができ、よってそれらに浮力を与える。これにより、微細な切り屑などは浮上し、図４のクーラントの液面ＬＳ近くに設けられた除去装置（又は回収装置）６８により除去され得る。

このように、本実施形態に係る気泡発生ノズル１０では、液体導入路２６から取り入れたクーラント（液体）は旋回流生成流路ＳＦで旋回流となって流れる。その旋回流によってその中心側の負圧を高めることで、気体導入路３４を介して空気（気体）を旋回流生成流路ＳＦに取り入れることができる。よって、ノズル１０によれば、それら旋回流が微細な気泡を含むようになり、所謂マイクロバブルを含む液体を吐出することができる。そして、ノズル１０は、液体導入路２６と気体導入路３４とを旋回流生成流路にそれぞれ連通するように設け、先端部に吐出口区画形成部材としてのノズル部材１６を交換可能に設けた、簡易な構成を備えるに過ぎない。このように、上記した新規で簡易な構成を備える当該気泡発生ノズル１０によれば、液体と気体とをそれぞれ取り入れることができる種々の状況下で簡単に、微細な気泡を含む液体を好適に吐出することが可能になる。

更に、気泡発生ノズル１０は、ノズル部材１６を交換可能にしている。ノズル部材１６のバリエーションについて図６から図９に基づいて説明する。図６は、ノズル部材１６のバリエーションを表す。図６（ａ）は上記ノズル部材（以下、第１ノズル部材と称し得る。）１６の断面図であり、図６（ｂ）は第１交換部材としてのノズル部材（以下、第２ノズル部材と称する。）１１６の断面図であり、図６（ｃ）は第２交換部材としてのノズル部材（以下、第３ノズル部材と称する。）２１６の断面図であり、図６（ｄ）は第３交換部材としてのノズル部材（以下、第４ノズル部材と称する。）３１６の断面図である。なお、第２ノズル部材１１６は第１ノズル部材１６を裏返したもので代替可能である。これらノズル部材１６、１１６、２１６、３１６はいずれも吐出口区画形成部材である。

図７は、図６のノズル部材のそれぞれに対応するノズル１０、１１０、２１０、３１０を表す。図７（ａ）は第１ノズル部材１６を備えた気泡発生ノズル１０の断面図であり、上述のノズルである。図７（ｂ）は第２ノズル部材１１６を備えた気泡発生ノズル１１０の断面図であり、図７（ｃ）は第３ノズル部材２１６を備えた気泡発生ノズル２１０の断面図であり、図７（ｄ）は第４ノズル部材３１６を備えた気泡発生ノズル３１０の断面図である。なお、図７では同じ所定条件下でそれらノズルから吐出されたマイクロバブルを含むクーラントが模式的に表されている。これらのノズル１０、１１０、２１０、３１０はいずれも本体部材１２と、気体導入部材１４と、固定部材１８については同じものを用いる。このようにノズル１０、１１０、２１０、３１０は構成としてはノズル部材に違いがあるだけのものであり、ノズル１１０、２１０、３１０はそれぞれノズル１０のバリエーションである。なお、図７においても、液体導入路２６を図４及び図５と同じように簡易的に表すが、図１及び図２に基づいて説明したように液体導入路２６はオフセットされている。これは、後述する図８及び図９においても同じである。

図６（ｂ）の第２ノズル部材１１６は第１ノズル部材１６を裏返したような構成を備え、（先端側につまり）外側に凸状である。つまり、流路配置部４２において、凹部４４に代えて、凸部１４４を備え、そこに吐出口４０が形成されている。したがって、第２ノズル部材１１６は、第１ノズル部材１６に比べて、コアンダ効果を生じさせる能力が低い。よって、図７（ａ）に模式的に表すように第１ノズル１０が微細な気泡を含むクーラントを大きく拡げるように吐出可能であるのに対して、図７（ｂ）に模式的に表すように第２ノズル１１０は微細な気泡を含むクーラントを第１ノズル１０ほどではないがある程度拡げるように吐出可能でありつつ、より遠くまで送出することができる。このように、第２ノズル１１０は、クーラントの拡がりの点では第１ノズル１０に劣るものの、クーラントの吐出距離の点では第１ノズル１０よりも優れる。なお、第２ノズル部材１１６として、第１ノズル部材１６が裏返して用いられてもよい。

図６（ｃ）の第３ノズル部材２１６は、吐出口４０を出たクーラントを方向付ける流れ指向部２４４を流路配置部４２において備える。つまり、第３ノズル部材２１６は、枠部３８と、該枠部３８の径方向内側に設けられて吐出口４０が形成されている流路配置部４２とを含み、流路配置部４２は、流れ指向部２４４を備える。流れ指向部２４４は吐出口４０から離れるほど、そこに区画形成される流路が拡がるように形作られている。この流れ指向部２４４の存在により、図７（ｃ）に模式的に表すように、第３ノズル２１０は、クーラントの拡がりの点では第１及び第２ノズル１０、１１０に劣るものの、クーラントの吐出距離の点では第１及び第２ノズル１０、１１０よりも優れる。

図６（ｄ）の第４ノズル部材３１６は、吐出口４０に向けてクーラントを集中させる流れ絞部３４４を備える。つまり、第４ノズル部材３１６は、枠部３８と、該枠部３８の径方向内側に設けられて吐出口４０が形成されている流路配置部４２とを含み、流路配置部４２は、流れ絞部３４４を備える。流れ絞部３４４は、吐出口４０に向けて、旋回流生成流路ＳＦで生じた微細な気泡を含むクーラントを更に絞り、集中させるように構成されていて、吐出口４０を気体導入部材１４からより離した位置に位置付ける。この流れ絞部３４４の存在により、図７（ｄ）に模式的に表すように、第４ノズル３１０は、クーラントの拡がりの点では第１から第３ノズル１０、１１０、２１０に劣るものの、クーラントの吐出距離の点では第１から第３ノズル１０、１１０、２１０よりも優れる。

クーラントの拡がりとクーラントの吐出距離の両面を考慮して、ノズル部材を選択することができる。図４で表した例では、除去装置６８は、タンク６０において、第１ノズル１０の真上から最も遠い箇所に配置されている。したがって、マイクロバブルの吸着により浮上した切り屑等が除去装置６８に好適に集まるような流れをタンク６０内に形成するように、第１ノズル部材１６を備えた第１ノズル１０が採用されている。

一方で、除去装置６８が、タンク６０において、ノズルのほぼ真上にある例を図８に示す。図８の場合、更にタンクの幅も大きい（図４のタンク６０の幅ＬＴ１＜図８のタンク１６０の幅ＬＴ２）。したがって、図８の場合には、クーラントの吐出距離の最も長い（除去装置６８の位置やタンク１６０の大きさに適した吐出距離の）第４ノズル３１０が採用される。これにより、クーラントが第４ノズル３１０から強く吐出されることで、第４ノズル３１０側に戻ってくるようなクーラントの流れ（図４の場合の矢印ＡＬ１と概ね逆向きの流れ）をタンク１６０内にて生じさせることができる（図８中の矢印ＡＬ２、ＡＬ３参照）。したがって、タンク１６０内のクーラントからより好適に微細な切り屑等を除去することが可能になる。なお、図８では、気泡発生装置５０のうち、ノズル３１０のみを示している。

このように、タンク６０、１６０の大きさや形状、除去装置６８の相対的位置などを考慮しつつ、クーラントの拡がりとクーラントの吐出距離の両面を考慮して、ノズル部材は選択され得る（交換され得る）。したがって、本実施形態に係る（バリエーションとしてのノズル１１０、２１０、３１０を含む）ノズル１０は、極めて広い領域に適用可能である。なお、図９は、第１ノズル１０の図４に示す場合とは異なる姿勢での使用例を模式的に表したものである。なお、図９では、ノズル１０の開口部４０は下側に向けられている。図９のタンク２６０が、幅が狭くかつ深い深さを有するからである。

また、上記ノズル１０、１１０、２１０、３１０では、ノズル部材以外は部材が共通であるので、コスト面で優れる。さらに、本体部材１２は、円柱状流路部２４と液体導入路２６とを備えるが、それらは簡易な関係を有するに過ぎない。したがって、本体部材１２は容易に作成可能である。更に、気体導入部材１４は流線型の部分を有するが、その他の部分は簡単な構成を備えるに過ぎない。したがって、気体導入部材１４も比較的容易に作成可能である。これは、固定部材１８においても同じである。したがって、ノズル１０、１１０、２１０、３１０は作製面でも優れる。

なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することができる。例えば、本開示に係る気泡発生ノズルは、工作機械で用いられることに限定されない。本開示に係る気泡発生ノズルは、種々の機械、装置又はシステムで使用されてよく、例えば種々の水質浄化装置又はシステムにおいて使用されてもよい。そして、液体導入路に取り入れられる液体はクーラントに限定されず、単なる水であってもよい。また、気体導入路に取り入れられる気体は空気であることに限定されず、例えば不活性ガス等であってもよい。

１０、１１０、２１０、３１０ 気泡発生ノズル
１２ 本体部材
１４ 気体導入部材
１６、１１６、２１６、３１６ ノズル部材
１８ 固定部材
２４ 円柱状流路部
２６ 液体導入路
３４ 気体導入路
４０ 吐出口
ＳＦ 旋回流生成流路

Claims (7)

1. 液体を取り入れるための液体導入路と、
   該液体導入路が連通し、該液体導入路から取り入れた液体が旋回流となって流れるように形作られた旋回流生成流路と、
   該旋回流生成流路に沿った位置に設けられて、該旋回流生成流路に連通する気体導入路と、
   前記旋回流生成流路に沿った位置に、前記気体導入路の反対側に交換可能に設けられる吐出口区画形成部材と
   を備える、気泡発生ノズル。
2. 前記液体導入路の軸線が前記旋回流生成流路の軸線に交差するように、前記液体導入路は前記旋回流生成流路に対して設けられ、
   前記旋回流生成流路の前記軸線を含むとともに前記液体導入路の前記軸線に平行な面を定めるとき、該面から前記液体導入路の前記軸線は所定距離離れている、
   請求項１に記載の気泡発生ノズル。
3. 前記液体導入路の前記軸線が前記旋回流生成流路の前記軸線と直角をなすように、前記液体導入路は前記旋回流生成流路に対して設けられている、請求項２に記載の気泡発生ノズル。
4. 前記液体導入路が区画形成された本体部材と、
   前記気体導入路が区画形成された気体導入部材と
   を備え、
   前記本体部材に前記気体導入部材が固定されることで、前記旋回流生成流路が区画形成される、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の気泡発生ノズル。
5. 前記吐出口区画形成部材は、枠部と、該枠部の径方向内側に設けられて吐出口が形成されている流路配置部とを含む、
   請求項１から４のいずれか一項に記載の気泡発生ノズル。
6. 前記吐出口区画形成部材の前記流路配置部は、前記旋回流生成流路に配置される凹部を備え、該凹部に前記吐出口が形成されている、
   請求項５に記載の気泡発生ノズル。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の気泡発生ノズルにおける前記吐出口区画形成部材。

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