バブル発生装置

【課題】マイクロバブル等の新たな発生装置を提案する。
【解決手段】バブル発生装置１は本体部２とボール３とで構成されている。本体部２の内側には、ボールハウス５があり、ボールハウス５の先端側には開口部８が設けられており、開口部８は、ボール３を保持できる様に窄められている。ボールハウス５の座面１０には、放射状の溝１１が設けられ、溝１１は、さらにボールハウス５の内壁１６に連通し、先端の開口部８に至っている。バブル発生装置１は、水槽等の壁面に１個又は複数個取付けられ、先端側を液中に臨ませて使用される。そして後端側のバック孔６から空気等の気体、または気体と液体の混合物を所定の圧力で導入し、先端の開口部８の欠落部２０から液中に気体を噴射する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水等の液中に微小な気泡を発生させる装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水中に微小な気泡を発生させる技術が、例えば特許文献１に開示されている。
気泡は、その大きさに応じて、ミリバブル、マイクロバブル、ナノバブルなどと称されている。
これらの気泡は、汚泥処理や、漁業、医療等の多用途に渡って利用されている。
例えば牡蠣の養殖筏の近傍にマイクロバブルを発生させると、牡蠣の生育が著しく増進することが知られている。
またナノバブルを含んだ水を使用すれば、淡水魚と海水魚を同一の水槽で飼育することができる。
マイクロバブルとオゾン殺菌を併用すると、オゾンが水中に円滑に溶解し、殺菌効果が増大する。
マイクロバブルを汚水中に発生させることにより、汚水の酸欠状態が解消し、富栄養化が阻止されて赤潮の発生が抑制される。
マイクロバブル等の発生方法や用途等については、例えば非特許文献１に詳細に紹介されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１６８０６８号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】「マイクロバブル・ナノバブルの最新技術」２００７年９月５日第１刷発行監修柘植秀樹発行者辻賢司発行所株式会社シーエムシー出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前記した非特許文献１には、マイクロバブルやナノバブルの代表的な発生方法が開示されている。
しかしながら、マイクロバブルやナノバブルは開発途上の技術であり、非特許文献１に開示されたいずれの発生方法についても改良すべき点がある。
本発明は、マイクロバブルやナノバブルの技術分野における現状に注目し、マイクロバブル等の新たな発生装置を提案することを解決課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、ボールと本体部とを有し、前記本体部は、前記ボールを収納するボールハウスと、前記ボールハウスと外部とを連通し、前記ボールの一部が嵌まり込むことが可能な開口部と、ボールハウスの内側面から前記開口部に渡って形成された溝を有し、前記ボールは本体部のボールハウス内にあり、前記ボールの一部が開口部に嵌まり込んだ状態においては前記溝を介してボールハウスの内外が連通することを特徴とするバブル発生装置である。
【０００７】
本発明のバブル発生装置では、開口部の端縁とボールとの間に溝の端部が開き、開口部の端縁とボールとの間に溝による微小な開口が形成される。当該開口から気体又は気体と液体の混合物を噴射することにより、液体中に微小な気泡を混入させることができる。
本発明のバブル発生装置は、ボールペン用のペン先チップに類似した構造を有するものであり、ボールペンのペン先チップを成形する際の精密加工技術を応用することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、新規のバブル発生装置であり、用途に応じて所望の大きさの気泡を発生させることができる。
また本発明はボールペンのペン先チップを成形する際の精密加工技術を応用することができ、大量生産が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態のバブル発生装置の斜視図である。
【図２】図１のＡ方向矢視図である。
【図３】図１のバブル発生装置の断面図であり、図２を断面Ａ−Ａ方向から観察したものである。
【図４】（ａ）は、図１のバブル発生装置の正面図であり、（ｂ）は同図のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は同図のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）は同図のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のバブル発生装置の分解図であり、本体部は開口をかしめる前の状態を図示している。
【図６】（ａ）は図１のバブル発生装置の一部破断分解斜視図であり、（ｂ）はその一部拡大図である。
【図７】図１のバブル発生装置の製造工程を示す説明図である。
【図８】（ａ）は図１のバブル発生装置の製造工程を示す斜視図であって溝を形成する工程を示し、（ｂ）は同図のＡ−Ａ断面図であってブローチの断面形状を示し、（ｃ）は同図のＢ−Ｂ断面における端面図であり、（ｄ）は同図のＣ−Ｃ断面における端面図である。
【図９】図１のバブル発生装置の使用時の状態を示す断面図である。
【図１０】本発明の他の実施形態のバブル発生装置の一部破断分解斜視図である。
【図１１】図１０のバブル発生装置の本体部であって先端をかしめる前の形状を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態のバブル発生装置の正面図であり、（ｂ）は同図のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は同図のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）は同図のＣ−Ｃ断面図である。
【図１３】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態のバブル発生装置の正面図であり、（ｂ）は同図のＡ方向矢視図であり、（ｃ）は同図のＢ−Ｂ断面図であり、（ｄ）は同図のＣ−Ｃ断面図であり、（ｅ）は同図のＤ−Ｄ断面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明のさらに他の実施形態のバブル発生装置の製造工程を示す斜視図であって溝を形成する工程を示し、（ｂ）は同図のＡ−Ａ断面図であってブローチの断面形状を示し、（ｃ）は同図のＢ−Ｂ断面における端面図であり、（ｄ）は同図のＣ−Ｃ断面における端面図である。
【図１５】本発明の実施形態のバブル発生装置の使用時の状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。本発明のバブル発生装置１は、ボールペン用のペン先チップに似た構造をしている。
即ち本実施例で採用するバブル発生装置１は、図１，３，５，６の様に、本体部２とボール３とで構成されている。
本体部２の外形は、先端側が円錐状をしており、他の部位は、円柱状をしている。バブル発生装置１の本体部２の内側には、その先端側にボールハウス５があり、後側にバック孔６が開放されている。またボールハウス５の先端側には開口部８が設けられており、当該開口部８によってボールハウス５の内外が連通している。先端の開口部８は、ボール３を保持できる様に窄められている。
【００１１】
ボールハウス５の後端側には、ボール３が当接する座面１０がある。また座面１０の中央に前記したバック孔６が連通している。
座面１０には、図６、図８（ｄ）の様な放射状の溝１１が設けられている。
【００１２】
放射状の溝１１は、前記したバック孔６を中心として座面１０に放射状に延びるものであり、本実施形態では、図８（ｄ）の様に、３本の放射辺１２，１３，１５を持つ。
また溝１１は、さらにボールハウス５の内壁に連通し、先端の開口部８に至っている。
【００１３】
即ちボールハウス５の形状は、概ね円柱状であるが、その内壁１６には、３本の溝１７が形成されている。当該溝１７は、内壁１６を軸方向の延び、先端の開口部８に至っている。
【００１４】
前記した様に、バブル発生装置１は、ボールペンのペン先チップに似た構造をしており、ボール３は、ボールハウス５内に収納されている。そしてボール３の一部は、ボールハウス５の先端に設けられた開口部８に嵌まり込み、ボール３の一部は、開口部８から露出している。
またボール３は、ボールハウス５の開口部８に嵌まり込んだ状態であるから、ボール３は、開口部８の大部分を占める円弧状の部位と接している。
【００１５】
一方、前記した様に、ボールハウス５の内壁１６に３本の溝１７が形成されており、当該溝１７は、先端の開口部８に至っているから、溝１７の端部は、開口部８の開口端に開いている。そのため開口部８の形状は、図２、図８（ａ）の様に、円の一部に３か所、欠落部２０が形成された状態となっている。
従って、ボール３の一部が開口部８に嵌まり込んだ状態においては、ボール３は、開口部８の大部分を占める円弧状の部位と接しているが、欠落部２０ではボール３は、開口部８と接していない。そのため欠落部２０は、ボール３によって封鎖されず、欠落部２０を通してボールハウス５の内外が連通している。
【００１６】
本実施形態のバブル発生装置１は、図９の様に、水槽等の壁面に１個又は複数個取付けられ、先端側を液中（水中等）の臨ませて使用される。そして後端側のバック孔６から空気等の気体、または気体と液体（水等）の混合物を所定の圧力で導入し、先端の開口部８の欠落部２０から液中に気体を噴射する。
即ち気体又は気体と液体の混合物は、バック孔６からバブル発生装置１内に入り、ボールハウス５の内壁１６とボール３の間を通過し、先端の開口部８の欠落部２０から液中に噴射される。
気体は、小孔たる欠落部２０から放出されるので、細かい気泡となって液中に開放されることとなる。
また本実施形態のバブル発生装置１のバック孔６にマイクロバブルを含む液を通すことにより、バブル発生装置１で気泡径をさらに小さくすることもでき、ナノバブル化することもできる。
【００１７】
気泡の大きさ等は、開口部８の径や、欠落部２０の大きさ、溝１７の数や深さ、ボールハウス５の内壁１６とボール３の隙間等によって変わる。
【００１８】
開口部８の径、欠落部２０の大きさ、溝１７の数や深さ、ボールハウス５の内壁１６とボール３の隙間等は、ボールペンのペン先チップを製造する際の製造技術を応用することによって精密に加工することができる。
次に、バブル発生装置１を製造する工程について説明する。以下の工程は、ボールペンのペン先チップを製造する際の精密加工技術を応用したものである。
【００１９】
本発明で採用するバブル発生装置１は図７（ａ）の様に所定長さに切断された線材２１を素材として加工される。
そして、バブル発生装置１を製造する最初の工程では、所定の長さに切断された線材２１に、図示しないドリルでバック孔６を設ける。
【００２０】
次に図７（ｃ）の様に線材２１の外周加工がなされ、先端側にテーパ２２が形成される。
そして線材２１の先端側、即ちテーパ２２が設けられた側の頂面から図示しないドリルを挿入し、ボールハウス５となるフロント穴２３が設けられる。
【００２１】
次にこのようなバック孔６と、フロント穴２３を備えた線材２１に、図７（ｅ）の様にドリル２４で導通孔（バック孔６の先端）となる細孔２６を加工する。具体的には、ドリル２４の錐先をフロント穴２３の中心部に当て、バック孔６の本体部２５まで貫通する。
【００２２】
以上の様に細孔２６を加工した後、図７（ｆ）の様に座面１０の溝１１及び内壁１６の溝１７を設ける。
座面１０の溝１１及び内壁１６の溝１７は、ブローチ加工によって形成する。即ち図８の様に、断面形状が放射状であり、３条の切れ刃３１を有するブローチ３０をフロント穴２３に挿通し、バック孔６の本体部２３まで抜き通す。
ここでブローチ３０の最も外径の大きい部位は、フロント穴２３の内径よりも僅かに大きい。そのためブローチ３０を挿通することによって、フロント穴２３の内周面が削れ、フロント穴２３の内周面に、３条の溝１７が形成される。
また座面１０には、放射条の溝１１が形成される。
【００２３】
その後、図７（ｇ）の様に、フロント穴２３にボール３を挿入する。そして最後にフロント穴２３の開口端をかしめ、フロント穴２３の開口端を窄める。
【００２４】
その結果、ボールハウス５（フロント穴２３）内にボール３が収納され、開口部８からボール３の一部が露出したバブル発生装置１が完成する。
バブル発生装置１の内部には、バック孔６から欠落部２０に至る一連の流路が形成されている。
【００２５】
以上説明した実施形態では、溝１１，１７の数は、３本であったが、溝１１，１７の数は任意である。また溝１１，１７の断面形状も任意であり、三角形状や半円状であってもよい。
【００２６】
また上記した実施形態のバブル発生装置１では、内壁１６の溝１７は、バブル発生装置１の軸線と平行に延びているが、螺旋状に延びるものであってもよい。
即ち前記したバブル発生装置１では、内壁１６の溝１７が直線的であったが、図１０，１１に示すバブル発生装置４０の様に、溝４１が曲線的であってもよい。
内壁１６の溝４１を螺旋形状とすることにより、後端側のバック孔６から空気等の気体、または気体と液体（水等）の混合物を所定の圧力で導入したとき、ボールハウス５内で気体と液体等の流れに旋回が発生し、気泡を細かく粉砕して気泡径を小さくする。
同様の作用効果を期待してバック孔６の内壁に、螺旋状の溝やリブを設けてもよい。
【００２７】
またバブル発生装置に対する気体や液体の導入方向を工夫して旋回流が発生しやすい構造とすることも考えられる。
図１２に示すバブル発生装置４５では、ボールハウス５内及びバック孔６内に螺旋状の溝４６が形成されている。ボールハウス５内及びバック孔６内に設けられた溝４６の螺旋の方向は同一である。
【００２８】
また図１２に示すバブル発生装置４５では、ボールハウス５に気体導入管４７が接続されている。気体導入管４７は、図１２（ｃ）の様に、ボールハウス５に対して接線方向に接続されている。気体導入管４７の向きは、ボールハウス５内の螺旋状の溝４６の方向と同一方向である。
【００２９】
図１２に示すバブル発生装置４５では、バック孔６側から水等の液体を加圧状態で導入する。
一方、空気等の気体は、気体導入管４７を通じて、ボールハウス５に接線方向に導入される。
バック孔６から導入された液体は、バック孔６内に設けられた螺旋状の溝（旋回流発生手段）４６に沿って旋回的に流れる。
そして液体は、旋回流を維持した状態で、ボールハウス５に流れ込む。一方、ボールハウス５内には、気体が接線方向に導入されている。そのため気体の流れによって液体の旋回流が加速され、混入されて気体の粒子が微小化する。そして微小化された気体は、先端の開口部８の欠落部２０から液中に噴射される。
【００３０】
図１２に示した実施形態では、気体をボールハウス５に導入したが、バック孔６内に導入してもよい。
図１３は、バック孔６内に気体導入管４７を接続した例を示している。気体導入管４７は、図１３（ｅ）の様に、バック孔６に対して接線方向に接続されている。気体導入管化７の向きは、バック孔６内の螺旋状の溝４６の方向と同一方向である。
【００３１】
また本実施形態のバブル発生装置４５によってマイクロバブルを粉砕し、気泡をナノバブル化することもできる。
【００３２】
前述した実施形態では、断面形状が放射状のブローチ３０を使用して溝１７を形成したが、図１４の様な断面形状が多角形のブローチ４８を採用してもよい。図１４に示した実施形態では、断面形状が三角形のブローチ４８をしている。
断面形状が三角形のブローチ４８を採用した場合は、図１４（ｃ）の様に溝４９の断面形状は三角形となる。また図１４（ｄ）の様に座面１０の溝が無くなり導通孔（バック孔６の先端）５２の開口形状が三角形となる。
【００３３】
上記したバブル発生装置１，４５は、いずれも先端部の外形形状が円錐形状であるが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、円柱形であったり、角錐状であってもよい。
【００３４】
本発明のバブル発生装置１，４５は、単独で微小な気泡を発生させることもできるが、他の気泡発生装置と組み合わせてより微細な気泡を作ることもできる。
例えば図１５に示す様に、他の気泡発生装置５０の後段部に本発明のバブル発生装置５１を取り付けた状態を示している。
バブル発生装置５１は、前記した実施形態と略同一の構成であるが、バック孔５３がテーパ形状である点が先の実施形態と異なる。またバブル発生装置５１は、バック孔５３に螺旋溝５５が形成されている。
前段のバブル発生装置５１は、気泡が混入した液体を噴射するものであり、螺旋溝５５に沿った方向に気泡と液体の混合物が導入される。そして本発明のバブル発生装置５１内で気泡が細分化され、先端の開口部８の欠落部２０から液中に噴射される。
即ち本実施形態のバブル発生装置５１によってマイクロバブルを粉砕し、気泡をナノバブル化することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１バブル発生装置
２本体部
３ボール
５ボールハウス
８開口部
１０座面
１１溝
１２，１３，１５放射辺
１６内壁
１７溝
２０欠落部
３０ブローチ
４０バブル発生装置
４１溝
４５バブル発生装置
４７気体導入管
４８ブローチ
４９溝
５１バブル発生装置
５５螺旋溝

【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボールと本体部とを有し、前記本体部は、前記ボールを収納するボールハウスと、前記ボールハウスと外部とを連通し、前記ボールの一部が嵌まり込むことが可能な開口部と、ボールハウスの内側面から前記開口部に渡って形成された溝を有し、前記ボールは本体部のボールハウス内にあり、前記ボールの一部が開口部に嵌まり込んだ状態においては前記溝を介してボールハウスの内外が連通することを特徴とするバブル発生装置。

【図１】