マイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置
【課題】大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部より下流側の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成効率の低下を防止することができるマイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置を提供する。
【解決手段】マイクロバブル生成装置１は、減圧手段１４を備え、減圧手段１４は、導管４と戻し管６との間に配置されたバイパス管１５と、バイパス管１５に設けられたバイパス管１５を流れる液体の流量を調整するための流量制御弁１６とを備える。バイパス管１５は、一端が流量制御弁８の下流側において導管４に、他端が流量制御弁９の上流側において戻し管６に連通しており、バイパス管１５を流れる液体が導管を流れる液体保持容器２からの液体に合流し、導管４を流れる液体の流速が速くなり、液体保持容器２内の圧力が下がり、生成領域Ｒの圧力が下がる。
【解決手段】マイクロバブル生成装置１は、減圧手段１４を備え、減圧手段１４は、導管４と戻し管６との間に配置されたバイパス管１５と、バイパス管１５に設けられたバイパス管１５を流れる液体の流量を調整するための流量制御弁１６とを備える。バイパス管１５は、一端が流量制御弁８の下流側において導管４に、他端が流量制御弁９の上流側において戻し管６に連通しており、バイパス管１５を流れる液体が導管を流れる液体保持容器２からの液体に合流し、導管４を流れる液体の流速が速くなり、液体保持容器２内の圧力が下がり、生成領域Ｒの圧力が下がる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロバブルは、産業洗浄、水質浄化、魚介類の養殖、水耕栽培、船底の流体抵抗の低減等、広い分野で利用されている。マイクロバブルは、マイクロバブル生成装置により生成される。マイクロバブル生成装置は一般に、供給される液体と気体から噴出する液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、マイクロバブル生成部が取り付けられた液体を収容する容器とを備え、マイクロバブル生成部により、容器内の液体中にマイクロバブルが形成される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
従来のマイクロバブル生成装置として、マイクロバブル生成部と、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体保持容器と、液体保持容器に連通する導管とを有するマイクロバブル生成装置がある。液体保持容器にはバッファタンクや配管チューブがある。このマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部によって液体保持容器の液体中にマイクロバブルが生成され、生成されたマイクロバブルが導管を介して外部に導かれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】柘植秀樹監修「マイクロバブル・ナノバブルの最新技術」シーエムシー出版、２００７年９月５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなマイクロバブル生成装置においては、導管が長い場合や導管が細い場合、または、導管等のマイクロバブル生成部より下流の配管にフィルター等が設けられている場合、マイクロバブルの生成効率が低下するという問題があった。
【０００６】
このように、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体保持容器を備えるマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部より下流側、特に液体保持容器より下流側の構成形態により、マイクロバブルの生成効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、マイクロバブル生成部が大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置において、マイクロバブル生成部より下流側の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成効率の低下を防止することができるマイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロバブル生成方法は、導管に連通する大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブル生成部によってマイクロバブルを生成して前記導管を介して前記生成したマイクロバブルを導出するマイクロバブル生成方法であって、前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることにより、前記生成領域の圧力を下げる。
【００１０】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御する。
【００１１】
また、好ましくは、吸引ポンプによって前記導管を介して前記液体保持容器内の液体を吸引することにより、前記生成領域の圧力を下げる。
【００１２】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記吸引する液体の流量を制御する。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器と、前記液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、前記液体保持容器に連通し前記生成されたマイクロバブルを前記液体保持容器から導出する導管とを備えるマイクロバブル生成装置において、前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整する減圧手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記減圧手段は、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させる、前記導管に連通するバイパス管である。
【００１５】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御するための流量制御弁を前記バイパス管に備える。
【００１６】
また、好ましくは、前記減圧手段は、前記導管に接続された吸引ポンプである。
【００１７】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記ポンプの前記吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に、生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することができるので、マイクロバブル生成部より下流側の装置の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成領域の圧力を適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、導管における液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることにより、導管における液体の流速を速め、アスピレータと同様の効果により下流側のマイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、導管に合流する他の液体の流れの流量をマイクロバブルの生成状況に応じて制御するので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２１】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、吸引ポンプによって導管を介して液体保持容器内の液体を吸引することにより、マイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適切に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、マイクロバブルの生成状況に応じて吸引する液体の流量を制御するので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２３】
本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、減圧手段により、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に、生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することができるので、マイクロバブル生成部より下流側の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成領域の圧力を適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、上記減圧手段が導管に連通するバイパス管であるので、導管における液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることができ、導管における液体の流速を速め、アスピレータと同様の効果により下流側のマイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２５】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、流量制御弁により導管に合流する他の液体の流れの流量をマイクロバブルの生成状況に応じて制御することができるので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２６】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、上記減圧手段が、導管に接続された吸引ポンプであるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２７】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、吸込み流量制御装置により、マイクロバブルの生成状況に応じて吸引する液体の流量を制御することができるので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のマイクロバブル生成装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３のマイクロバブル生成装置の変形例を示す図である。
【図５】比較例２のマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特に、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器を有するマイクロバブル生成装置において、マイクロバブル生成部より下流側の構成態様に拘らず、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力を下げることにより、具体的には、不適切に高くなった生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することにより、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができ、マイクロバブルの生成効率を向上させることができることを見出した。本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示すように、マイクロバブル生成装置１は、大気に開放されていない中空円柱状の液体保持容器２と、液体保持容器２内にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部３と、生成したマイクロバブルを任意の目的に使用するための槽５と、液体保持容器２と槽５との間に設けられており、液体保持容器２及び槽５に連通する導管４と、マイクロバブル生成部３と槽５との間に設けられており、マイクロバブル生成部３及び槽５に連通する戻し管６と、戻し管６の途中に設けられた図示しない駆動装置に接続されたポンプ７とを備える。
【００３３】
槽５には液体Ｌ、例えば水が収容されており、マイクロバブル生成装置１の作動状態において、ポンプ７により、槽５内の液体Ｌは、槽５、戻し管６、マイクロバブル生成部３、液体保持容器２、導管４、及び槽５へと順次搬送されて循環される。また、液体保持容器２内は、循環される液体Ｌによって満たされ、マイクロバブル生成部３は、液体保持容器２内の液体Ｌ中にマイクロバブルを生成する。液体保持容器２内において液体Ｌに生成されたマイクロバブルが含有され、マイクロバブルを含有する液体Ｌが上述のように循環して槽５に搬送される。
【００３４】
マイクロバブル生成装置１において、生成されたマイクロバブルは、例えばシリコンウエハの洗浄に使用される。この場合、槽５は洗浄槽を構成し、槽５内に供給されたマイクロバブルを含有する液体Ｌ内にシリコンウエハを浸漬させることにより、シリコンウエハの洗浄が行われる。
【００３５】
また、マイクロバブル生成装置１は、導管４の途中及び戻し管６の途中に流量を制御するための流量制御弁８，９を夫々備える。
【００３６】
マイクロバブル生成部３には、液体及び気体を夫々供給するための液体供給管１０及び気体供給管１１が接続されており、液体供給管１０及び気体供給管１１には任意の液体及び気体を供給するための液体供給装置１２及び気体供給装置１３が夫々接続されている。マイクロバブル生成部３は、供給される液体と共に、直径がμｍオーダーの微小な気泡を噴出する。マイクロバブル生成部３は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴うものが好ましく、例えば、旋回液流式、スタティックミキサ式、エジェクタ式、キャビテーション式、ベンチュリ式、遠心ポンプと旋回流式マイクロバブル発生器の組み合わせ、加圧溶解式のマイクロバブル発生法を利用するものが好ましい。マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴う場合、ポンプ７の圧送力に加えてマイクロバブル生成部３の噴射力により、効率良く槽５にマイクロバブルを搬送することができ、また、槽５にマイクロバブルを搬送するための追加の搬送装置等を省略することができるからである。但し、マイクロバブル生成部３は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているものであってもよい。この場合、マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルを含有する液体Ｌを槽５に搬送するための搬送装置が必要になる。このような、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているマイクロバブル生成部３としては、細孔式、回転式、超音波式、蒸気凝縮式、電気分解式のマイクロバブル生成法を利用するものがある。
【００３７】
また、マイクロバブル生成装置１は、減圧手段１４を備える。減圧手段１４は、導管４と戻し管６との間に配置されたバイパス管１５と、バイパス管１５に設けられたバイパス管１５を流れる液体の流量を調整するための流量制御弁１６とを備える。バイパス管１５は、一端が流量制御弁８の下流側において導管４に、他端が流量制御弁９の上流側において戻し管６に連通しており、ポンプ７によって槽５からマイクロバブル生成部６に戻される液体Ｌを導管４にバイパスする。
【００３８】
次いで上記構成を有するマイクロバブル生成装置１の作用を説明する。
【００３９】
マイクロバブル生成装置１が作動を開始すると、気体供給装置１３並びにポンプ７が駆動され、液体供給管１０及び気体供給管１１を介して所定の流量の液体及び気体が夫々マイクロバブル生成部３に供給され、液体保持容器２内の液体中にマイクロバブルが生成され、マイクロバブルを含有する液体Ｌが槽５内に搬送される。通常始動時はバイパス管１５に設けられた流量制御弁１６は閉じられており、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９が開放され、液体Ｌは、マイクロバブル生成部３、導管４、槽５、戻し管６、及びマイクロバブル生成部３からなる循環路を循環する。
【００４０】
本実施の形態のように、大気に開放されていない液体保持容器を有するマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部３の下流側の構成形態、特に、液体保持容器２の下流側の構成形態に応じて、液体保持容器２内の液体中においてマイクロバブルが生成される生成領域Ｒにおける圧力が上昇し、生成されたマイクロバブルが他のマイクロバブルと合体して、マイクロバブルではない大きなバブルが形成されてしまい、マイクロバブルの生成効率が低下する場合がある。具体的には、導管４の管径が細い場合や導管４にフィルタが設けられている場合、これらの背圧がかかり、生成領域Ｒの圧力が高くなる。また、マイクロバブル生成部３から噴出されるマイクロバブルを含む液体の流量又は液圧と、導管４又は戻し管６内の液体の流量又は液圧との関係から、生成領域Ｒ内の圧力が高くなり、マイクロバブルの生成効率が低下する場合がある。
【００４１】
上述のように、マイクロバブル生成部３のマイクロバブル生成効率が低下した場合、減圧装置１４が使用され、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６が開放され、上記循環路を循環する液体Ｌの一部がバイパス管１５を流れ、戻し管６から導管４に液体がバイパスされる。上記循環路を循環する液体Ｌの一部がバイパス管１５を流れることにより、バイパス管１５を流れる液体が導管を流れる液体保持容器２からの液体に合流し、導管４を流れる液体の流速が速くなり、アスピレータにおける効果と同様の効果により、導管４内の圧力が下がり、液体保持容器２内の圧力が下がり、生成領域Ｒの圧力が下がる。これにより、マイクロバブルの生成領域Ｒにおいて生成されたマイクロバブルの合体が抑制又は防止され、マイクロバブルがより大きなバブルとなることが抑制又は防止され、マイクロバブルの生成効率の低下が抑制又は防止される。
【００４２】
マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止するために、バイパス管１５、導管４、及び戻し管６における液体の流量が相関を持って制御される。つまり、流量制御弁８，９，１６が夫々相関を持って制御される。また、流量制御弁８，９，１６の制御の際、液体供給装置１２や気体供給装置１３からマイクロバブル生成部３への液体や気体の供給量も考慮される。つまり、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止するために、導管４、戻し管６、及びバイパス管１５における液体Ｌの流量、並びにマイクロバブル生成部３への液体や気体の供給量が互いに制御される。
【００４３】
導管４及び戻し管６における液体の流量、液体供給装置１２や気体供給装置１３からの液体又は気体の供給量、及びバイパス管１５における液体の流量バランスは、液体の種類、気体の種類、マイクロバブル生成部３の種類、液体保持容器２の形状・サイズ、配管４，６，１５の太さ・長さ・形状、その他の条件で最適値が異なる。
【００４４】
上述のように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１によれば、マイクロバブル生成部３の下流側の構成形態やマイクロバブル生成装置１の運転状況に応じて、マイクロバブルの生成効率が低下した場合、バイパス管１５を開放して導管４を流れる液体保持容器２からの液体にバイパス管１５からの液体の流れを合流させ、導管４における液体の流速を増加させ、導管４における液体Ｌの液圧を低減し、液体保持容器２の生成領域Ｒにおける液体の圧力を低下させることができ、生成されたマイクロバブルの合体によるマイクロバブルの生成効率の低下を抑制又は防止することができる。
【００４５】
また、この際、流量制御弁８，９，１６、液体供給装置１２、及び気体供給装置１３の制御により、導管４、戻し管６、バイパス管１５、及び液体供給装置１２の液体の流量や、気体供給装置１３の気体の流量が所定の値に互いに制御され、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止することができる。
【００４６】
尚、本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、上記構成に限るものではなく、他の構成であってもよい。例えば、液体保持装置２の形状は中空円柱状に限らず、他の形状であってもよい。また、配管構造は上記構造に限るものではない。
【００４７】
また、液体や気体の流量を所定の値に制御するために、マイクロバブル生成装置１は、流量制御弁８，９，１６の開放量や、液体供給装置１２のマイクロバブル生成部３への液体の供給流量や気体供給装置１３のマイクロバブル生成部３への気体の供給流量を調整制御する制御装置を有していてもよい。
【００４８】
また、上述のように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、戻し管６を有しており、循環型のマイクロバブル生成装置であるが、図２に示すように、循環型ではない、液体を送り続けて液体を循環させない所謂ワンパスのマイクロバブル生成装置１´であってもよい。図２のマイクロバブル生成装置１´においては、図１のマイクロバブル生成装置１とは異なり、戻し管６及びポンプ７が設けられておらず、バイパス管１５には液体供給管１０を介して液体供給装置１２が接続されている。また、マイクロバブル生成部３には液体供給装置１２からのみ液体が供給される。尚、図２において、槽５、流量制御弁８，９，１６、気体供給管１１、及び気体供給装置１３の図示は省略されている。
【００４９】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置について説明する。
【００５０】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０における減圧装置２１の概略構成を示す図である。
【００５１】
本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０は、図３に示すように、第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１に対して、減圧装置の構成のみが異なり、他の構成は同一である。以下に、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成のみを説明する。
【００５２】
マイクロバブル生成装置２０は、図１のマイクロバブル生成装置１の減圧装置１０に代えて減圧装置２１を備える。減圧装置２１は、導管４に設けられた減圧ポンプ２２を備える。また、マイクロバブル生成装置２０は、減圧ポンプ２２の吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置２３を有している。
【００５３】
本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０においては、減圧ポンプ２２が導管４を介して液体保持容器２内の液圧を低下させ、生成領域Ｒの圧力を低下させる。これにより、上記本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１と同様に、マイクロバブルの生成効率の低下を抑制又は防止することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０においては、流量制御バルブ８，９及び液体供給装置１２からのマイクロバブル生成部３への液体の供給量や、気体供給装置１３からのマイクロバブル生成部３への気体の供給量と共に、吸込み流量制御装置２３によって減圧ポンプ２２の吸込み流量が所定の値に制御され、導管４、戻し管６、及びマイクロバブル生成部３の液体の流量やマイクロバブル生成部３への気体の流量が所定の値に互いに制御され、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止することができる。
【００５５】
導管４及び戻し管６における液体の流量、液体供給装置１２や気体供給装置１３からの液体又は気体の供給量、及び減圧ポンプ２２の吸引バランスは、液体の種類、気体の種類、マイクロバブル生成部３の種類、液体保持容器２の形状・サイズ、配管４，６，１５の太さ・長さ・形状、その他の条件で最適値が異なる。
【００５６】
上述のように、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０は、戻し管６を有しており、循環型のマイクロバブル生成装置であるが、図４に示すように、循環型ではない、液体を送り続けて液体を循環させない所謂ワンパスのマイクロバブル生成装置２０´であってもよい。図４のマイクロバブル生成装置２０´においては、図３のマイクロバブル生成装置２０とは異なり、戻し管６及びポンプ７が設けられておらず、マイクロバブル生成部３には液体供給装置１２からのみ液体が供給される。尚、図３において、槽５、流量制御弁８，９、気体供給管１１、及び気体供給装置１３の図示は省略されている。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５８】
まず、図１のマイクロバブル生成装置１により、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用いて、マイクロバブルの生成を行った（実施例１及び比較例１）。
【００５９】
実施例１においては、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６を半開にし、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にして、つまり、バイパス管１１を開放してマイクロバブルの生成を行った。実施例１において、導管４においてバイパス管１５の接合部の下流側及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：１９Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：８Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６０】
また、比較例１においては、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６を全閉にし、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にして、つまり、バイパス管１５を閉鎖してマイクロバブルの生成を行った。比較例１において、導管４及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：１３Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：１３Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は実施例１と同様に０．５Ｌ／ｍｉｎとし、ポンプ７への供給電力、つまり無負荷時におけるポンプ７の出力も実施例１と同じにした。
【００６１】
実施例１及び比較例１において、マイクロバブル生成装置１の始動から１０分後に、槽５におけるマイクロバブルの生成状況を目視により確認した。
【００６２】
実施例１においては、マイクロバブルの生成効率が良く、槽５内の液体Ｌはマイクロバブルを多く含み不透明であった。一方、比較例１においては、マイクロバブルが合体して大きな気泡が生成され、マイクロバブルの生成効率は低く、槽５内の液体Ｌは透明のままであった。
【００６３】
このように、実施例１においては、比較例１よりもマイクロバブルの生成効率が高く、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１によれば、マイクロバブルの生成効率の低下を防止でき、マイクロバブルの生成効率が低い場合に、バイパス管１１を開放することによりマイクロバブルの生成効率を向上させることができることが分かった。
【００６４】
また、図３のマイクロバブル生成装置２０を用いて、マイクロバブルの生成を行った（実施例２）。実施例２においては、実施例１と同様に、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用い、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にした。導管４及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：８Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：８Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６５】
一方、図５に示すように、マイクロバブル生成装置２０から減圧装置２１を取り外した構成のマイクロバブル生成装置３０を用いてマイクロバブルの生成を行った。比較例２においては、実施例２と同様に、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用い、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にした。ポンプ７への供給電力は、つまり、無負荷時におけるポンプ７の出力は、実施例２と同じにした。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６６】
実施例２及び比較例２において、マイクロバブル生成装置２０，３０の始動から１０分後に、槽５におけるマイクロバブルの生成状況を目視により確認した。
【００６７】
実施例２において、マイクロバブルの生成効率が良く、槽５内の液体Ｌはマイクロバブルを多く含み不透明であった。一方、比較例２においては、マイクロバブルが合体して大きな気泡が生成され、マイクロバブルの生成効率は低く、槽５内の液体Ｌは透明のままであった。
【００６８】
このように、実施例２においては、比較例２よりもマイクロバブルの生成効率が高く、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０によれば、マイクロバブルの生成効率の低下を防止でき、マイクロバブルの生成効率が低い場合に、減圧ポンプ２２を駆動することによりマイクロバブルの生成効率を向上させることができることが分かった。
【符号の説明】
【００６９】
１ １´，２０，２０´，３０ マイクロバブル生成装置
２ 液体保持容器
３ マイクロバブル生成部
４ 導管
５ 槽
６ 戻し管
７ ポンプ
８，９，１６ 流量制御弁
１０ 液体供給管
１１ 気体供給管
１２ 液体供給装置
１３ 気体供給装置
１４，２１ 減圧装置
１５ バイパス管
２２ 減圧ポンプ
２３ 吸込み流量制御装置
Ｒ マイクロバブル生成領域
Ｌ 液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロバブルは、産業洗浄、水質浄化、魚介類の養殖、水耕栽培、船底の流体抵抗の低減等、広い分野で利用されている。マイクロバブルは、マイクロバブル生成装置により生成される。マイクロバブル生成装置は一般に、供給される液体と気体から噴出する液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、マイクロバブル生成部が取り付けられた液体を収容する容器とを備え、マイクロバブル生成部により、容器内の液体中にマイクロバブルが形成される（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
従来のマイクロバブル生成装置として、マイクロバブル生成部と、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体保持容器と、液体保持容器に連通する導管とを有するマイクロバブル生成装置がある。液体保持容器にはバッファタンクや配管チューブがある。このマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部によって液体保持容器の液体中にマイクロバブルが生成され、生成されたマイクロバブルが導管を介して外部に導かれる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】柘植秀樹監修「マイクロバブル・ナノバブルの最新技術」シーエムシー出版、２００７年９月５日
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のようなマイクロバブル生成装置においては、導管が長い場合や導管が細い場合、または、導管等のマイクロバブル生成部より下流の配管にフィルター等が設けられている場合、マイクロバブルの生成効率が低下するという問題があった。
【０００６】
このように、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体保持容器を備えるマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部より下流側、特に液体保持容器より下流側の構成形態により、マイクロバブルの生成効率が低下するという問題があった。
【０００７】
本発明は、マイクロバブル生成部が大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置において、マイクロバブル生成部より下流側の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成効率の低下を防止することができるマイクロバブル生成方法及びマイクロバブル生成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロバブル生成方法は、導管に連通する大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブル生成部によってマイクロバブルを生成して前記導管を介して前記生成したマイクロバブルを導出するマイクロバブル生成方法であって、前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることにより、前記生成領域の圧力を下げる。
【００１０】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御する。
【００１１】
また、好ましくは、吸引ポンプによって前記導管を介して前記液体保持容器内の液体を吸引することにより、前記生成領域の圧力を下げる。
【００１２】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記吸引する液体の流量を制御する。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係るマイクロバブル生成装置は、大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器と、前記液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、前記液体保持容器に連通し前記生成されたマイクロバブルを前記液体保持容器から導出する導管とを備えるマイクロバブル生成装置において、前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整する減圧手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
好ましくは、前記減圧手段は、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させる、前記導管に連通するバイパス管である。
【００１５】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御するための流量制御弁を前記バイパス管に備える。
【００１６】
また、好ましくは、前記減圧手段は、前記導管に接続された吸引ポンプである。
【００１７】
より好ましくは、マイクロバブルの生成状況に応じて前記ポンプの前記吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置を備える。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に、生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することができるので、マイクロバブル生成部より下流側の装置の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成領域の圧力を適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができる。
【００１９】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、導管における液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることにより、導管における液体の流速を速め、アスピレータと同様の効果により下流側のマイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２０】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、導管に合流する他の液体の流れの流量をマイクロバブルの生成状況に応じて制御するので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２１】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、吸引ポンプによって導管を介して液体保持容器内の液体を吸引することにより、マイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適切に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２２】
また、本発明に係るマイクロバブル生成方法によれば、マイクロバブルの生成状況に応じて吸引する液体の流量を制御するので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２３】
本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、減圧手段により、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に、生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することができるので、マイクロバブル生成部より下流側の構成形態に拘らず、マイクロバブルの生成領域の圧力を適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができる。
【００２４】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、上記減圧手段が導管に連通するバイパス管であるので、導管における液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させることができ、導管における液体の流速を速め、アスピレータと同様の効果により下流側のマイクロバブルの生成領域の圧力を下げるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２５】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、流量制御弁により導管に合流する他の液体の流れの流量をマイクロバブルの生成状況に応じて制御することができるので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【００２６】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、上記減圧手段が、導管に接続された吸引ポンプであるので、マイクロバブルの生成領域の圧力をより適確に適切な圧力に調整することができ、マイクロバブルの生成効率が低下することをより効果的に防止することができる。
【００２７】
また、本発明に係るマイクロバブル生成装置によれば、吸込み流量制御装置により、マイクロバブルの生成状況に応じて吸引する液体の流量を制御することができるので、マイクロバブルの生成状況に応じて、より適切にマイクロバブルの生成効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１のマイクロバブル生成装置の変形例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３のマイクロバブル生成装置の変形例を示す図である。
【図５】比較例２のマイクロバブル生成装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３０】
本発明者は、上記目的を達成すべく鋭意研究を行った結果、特に、マイクロバブル生成部が取り付けられた大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器を有するマイクロバブル生成装置において、マイクロバブル生成部より下流側の構成態様に拘らず、液体保持容器内の液体中において、マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力を下げることにより、具体的には、不適切に高くなった生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することにより、マイクロバブルの生成効率が低下することを防止することができ、マイクロバブルの生成効率を向上させることができることを見出した。本発明は、上記研究の結果に基づいてなされたものである。
【００３１】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１の概略構成を示す図である。
【００３２】
図１に示すように、マイクロバブル生成装置１は、大気に開放されていない中空円柱状の液体保持容器２と、液体保持容器２内にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部３と、生成したマイクロバブルを任意の目的に使用するための槽５と、液体保持容器２と槽５との間に設けられており、液体保持容器２及び槽５に連通する導管４と、マイクロバブル生成部３と槽５との間に設けられており、マイクロバブル生成部３及び槽５に連通する戻し管６と、戻し管６の途中に設けられた図示しない駆動装置に接続されたポンプ７とを備える。
【００３３】
槽５には液体Ｌ、例えば水が収容されており、マイクロバブル生成装置１の作動状態において、ポンプ７により、槽５内の液体Ｌは、槽５、戻し管６、マイクロバブル生成部３、液体保持容器２、導管４、及び槽５へと順次搬送されて循環される。また、液体保持容器２内は、循環される液体Ｌによって満たされ、マイクロバブル生成部３は、液体保持容器２内の液体Ｌ中にマイクロバブルを生成する。液体保持容器２内において液体Ｌに生成されたマイクロバブルが含有され、マイクロバブルを含有する液体Ｌが上述のように循環して槽５に搬送される。
【００３４】
マイクロバブル生成装置１において、生成されたマイクロバブルは、例えばシリコンウエハの洗浄に使用される。この場合、槽５は洗浄槽を構成し、槽５内に供給されたマイクロバブルを含有する液体Ｌ内にシリコンウエハを浸漬させることにより、シリコンウエハの洗浄が行われる。
【００３５】
また、マイクロバブル生成装置１は、導管４の途中及び戻し管６の途中に流量を制御するための流量制御弁８，９を夫々備える。
【００３６】
マイクロバブル生成部３には、液体及び気体を夫々供給するための液体供給管１０及び気体供給管１１が接続されており、液体供給管１０及び気体供給管１１には任意の液体及び気体を供給するための液体供給装置１２及び気体供給装置１３が夫々接続されている。マイクロバブル生成部３は、供給される液体と共に、直径がμｍオーダーの微小な気泡を噴出する。マイクロバブル生成部３は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴うものが好ましく、例えば、旋回液流式、スタティックミキサ式、エジェクタ式、キャビテーション式、ベンチュリ式、遠心ポンプと旋回流式マイクロバブル発生器の組み合わせ、加圧溶解式のマイクロバブル発生法を利用するものが好ましい。マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴う場合、ポンプ７の圧送力に加えてマイクロバブル生成部３の噴射力により、効率良く槽５にマイクロバブルを搬送することができ、また、槽５にマイクロバブルを搬送するための追加の搬送装置等を省略することができるからである。但し、マイクロバブル生成部３は、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているものであってもよい。この場合、マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルを含有する液体Ｌを槽５に搬送するための搬送装置が必要になる。このような、マイクロバブルの生成の際に液体の流動を伴わない、液体が静止しているマイクロバブル生成部３としては、細孔式、回転式、超音波式、蒸気凝縮式、電気分解式のマイクロバブル生成法を利用するものがある。
【００３７】
また、マイクロバブル生成装置１は、減圧手段１４を備える。減圧手段１４は、導管４と戻し管６との間に配置されたバイパス管１５と、バイパス管１５に設けられたバイパス管１５を流れる液体の流量を調整するための流量制御弁１６とを備える。バイパス管１５は、一端が流量制御弁８の下流側において導管４に、他端が流量制御弁９の上流側において戻し管６に連通しており、ポンプ７によって槽５からマイクロバブル生成部６に戻される液体Ｌを導管４にバイパスする。
【００３８】
次いで上記構成を有するマイクロバブル生成装置１の作用を説明する。
【００３９】
マイクロバブル生成装置１が作動を開始すると、気体供給装置１３並びにポンプ７が駆動され、液体供給管１０及び気体供給管１１を介して所定の流量の液体及び気体が夫々マイクロバブル生成部３に供給され、液体保持容器２内の液体中にマイクロバブルが生成され、マイクロバブルを含有する液体Ｌが槽５内に搬送される。通常始動時はバイパス管１５に設けられた流量制御弁１６は閉じられており、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９が開放され、液体Ｌは、マイクロバブル生成部３、導管４、槽５、戻し管６、及びマイクロバブル生成部３からなる循環路を循環する。
【００４０】
本実施の形態のように、大気に開放されていない液体保持容器を有するマイクロバブル生成装置においては、マイクロバブル生成部３の下流側の構成形態、特に、液体保持容器２の下流側の構成形態に応じて、液体保持容器２内の液体中においてマイクロバブルが生成される生成領域Ｒにおける圧力が上昇し、生成されたマイクロバブルが他のマイクロバブルと合体して、マイクロバブルではない大きなバブルが形成されてしまい、マイクロバブルの生成効率が低下する場合がある。具体的には、導管４の管径が細い場合や導管４にフィルタが設けられている場合、これらの背圧がかかり、生成領域Ｒの圧力が高くなる。また、マイクロバブル生成部３から噴出されるマイクロバブルを含む液体の流量又は液圧と、導管４又は戻し管６内の液体の流量又は液圧との関係から、生成領域Ｒ内の圧力が高くなり、マイクロバブルの生成効率が低下する場合がある。
【００４１】
上述のように、マイクロバブル生成部３のマイクロバブル生成効率が低下した場合、減圧装置１４が使用され、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６が開放され、上記循環路を循環する液体Ｌの一部がバイパス管１５を流れ、戻し管６から導管４に液体がバイパスされる。上記循環路を循環する液体Ｌの一部がバイパス管１５を流れることにより、バイパス管１５を流れる液体が導管を流れる液体保持容器２からの液体に合流し、導管４を流れる液体の流速が速くなり、アスピレータにおける効果と同様の効果により、導管４内の圧力が下がり、液体保持容器２内の圧力が下がり、生成領域Ｒの圧力が下がる。これにより、マイクロバブルの生成領域Ｒにおいて生成されたマイクロバブルの合体が抑制又は防止され、マイクロバブルがより大きなバブルとなることが抑制又は防止され、マイクロバブルの生成効率の低下が抑制又は防止される。
【００４２】
マイクロバブル生成装置１において、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止するために、バイパス管１５、導管４、及び戻し管６における液体の流量が相関を持って制御される。つまり、流量制御弁８，９，１６が夫々相関を持って制御される。また、流量制御弁８，９，１６の制御の際、液体供給装置１２や気体供給装置１３からマイクロバブル生成部３への液体や気体の供給量も考慮される。つまり、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止するために、導管４、戻し管６、及びバイパス管１５における液体Ｌの流量、並びにマイクロバブル生成部３への液体や気体の供給量が互いに制御される。
【００４３】
導管４及び戻し管６における液体の流量、液体供給装置１２や気体供給装置１３からの液体又は気体の供給量、及びバイパス管１５における液体の流量バランスは、液体の種類、気体の種類、マイクロバブル生成部３の種類、液体保持容器２の形状・サイズ、配管４，６，１５の太さ・長さ・形状、その他の条件で最適値が異なる。
【００４４】
上述のように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１によれば、マイクロバブル生成部３の下流側の構成形態やマイクロバブル生成装置１の運転状況に応じて、マイクロバブルの生成効率が低下した場合、バイパス管１５を開放して導管４を流れる液体保持容器２からの液体にバイパス管１５からの液体の流れを合流させ、導管４における液体の流速を増加させ、導管４における液体Ｌの液圧を低減し、液体保持容器２の生成領域Ｒにおける液体の圧力を低下させることができ、生成されたマイクロバブルの合体によるマイクロバブルの生成効率の低下を抑制又は防止することができる。
【００４５】
また、この際、流量制御弁８，９，１６、液体供給装置１２、及び気体供給装置１３の制御により、導管４、戻し管６、バイパス管１５、及び液体供給装置１２の液体の流量や、気体供給装置１３の気体の流量が所定の値に互いに制御され、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止することができる。
【００４６】
尚、本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、上記構成に限るものではなく、他の構成であってもよい。例えば、液体保持装置２の形状は中空円柱状に限らず、他の形状であってもよい。また、配管構造は上記構造に限るものではない。
【００４７】
また、液体や気体の流量を所定の値に制御するために、マイクロバブル生成装置１は、流量制御弁８，９，１６の開放量や、液体供給装置１２のマイクロバブル生成部３への液体の供給流量や気体供給装置１３のマイクロバブル生成部３への気体の供給流量を調整制御する制御装置を有していてもよい。
【００４８】
また、上述のように、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１は、戻し管６を有しており、循環型のマイクロバブル生成装置であるが、図２に示すように、循環型ではない、液体を送り続けて液体を循環させない所謂ワンパスのマイクロバブル生成装置１´であってもよい。図２のマイクロバブル生成装置１´においては、図１のマイクロバブル生成装置１とは異なり、戻し管６及びポンプ７が設けられておらず、バイパス管１５には液体供給管１０を介して液体供給装置１２が接続されている。また、マイクロバブル生成部３には液体供給装置１２からのみ液体が供給される。尚、図２において、槽５、流量制御弁８，９，１６、気体供給管１１、及び気体供給装置１３の図示は省略されている。
【００４９】
次いで、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置について説明する。
【００５０】
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０における減圧装置２１の概略構成を示す図である。
【００５１】
本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０は、図３に示すように、第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１に対して、減圧装置の構成のみが異なり、他の構成は同一である。以下に、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成のみを説明する。
【００５２】
マイクロバブル生成装置２０は、図１のマイクロバブル生成装置１の減圧装置１０に代えて減圧装置２１を備える。減圧装置２１は、導管４に設けられた減圧ポンプ２２を備える。また、マイクロバブル生成装置２０は、減圧ポンプ２２の吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置２３を有している。
【００５３】
本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０においては、減圧ポンプ２２が導管４を介して液体保持容器２内の液圧を低下させ、生成領域Ｒの圧力を低下させる。これにより、上記本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１と同様に、マイクロバブルの生成効率の低下を抑制又は防止することができる。
【００５４】
また、本実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０においては、流量制御バルブ８，９及び液体供給装置１２からのマイクロバブル生成部３への液体の供給量や、気体供給装置１３からのマイクロバブル生成部３への気体の供給量と共に、吸込み流量制御装置２３によって減圧ポンプ２２の吸込み流量が所定の値に制御され、導管４、戻し管６、及びマイクロバブル生成部３の液体の流量やマイクロバブル生成部３への気体の流量が所定の値に互いに制御され、マイクロバブルの生成効率の低下をより効果的に抑制又は防止することができる。
【００５５】
導管４及び戻し管６における液体の流量、液体供給装置１２や気体供給装置１３からの液体又は気体の供給量、及び減圧ポンプ２２の吸引バランスは、液体の種類、気体の種類、マイクロバブル生成部３の種類、液体保持容器２の形状・サイズ、配管４，６，１５の太さ・長さ・形状、その他の条件で最適値が異なる。
【００５６】
上述のように、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０は、戻し管６を有しており、循環型のマイクロバブル生成装置であるが、図４に示すように、循環型ではない、液体を送り続けて液体を循環させない所謂ワンパスのマイクロバブル生成装置２０´であってもよい。図４のマイクロバブル生成装置２０´においては、図３のマイクロバブル生成装置２０とは異なり、戻し管６及びポンプ７が設けられておらず、マイクロバブル生成部３には液体供給装置１２からのみ液体が供給される。尚、図３において、槽５、流量制御弁８，９、気体供給管１１、及び気体供給装置１３の図示は省略されている。
【実施例】
【００５７】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００５８】
まず、図１のマイクロバブル生成装置１により、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用いて、マイクロバブルの生成を行った（実施例１及び比較例１）。
【００５９】
実施例１においては、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６を半開にし、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にして、つまり、バイパス管１１を開放してマイクロバブルの生成を行った。実施例１において、導管４においてバイパス管１５の接合部の下流側及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：１９Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：８Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６０】
また、比較例１においては、バイパス管１５に設けられた流量制御弁１６を全閉にし、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にして、つまり、バイパス管１５を閉鎖してマイクロバブルの生成を行った。比較例１において、導管４及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：１３Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：１３Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は実施例１と同様に０．５Ｌ／ｍｉｎとし、ポンプ７への供給電力、つまり無負荷時におけるポンプ７の出力も実施例１と同じにした。
【００６１】
実施例１及び比較例１において、マイクロバブル生成装置１の始動から１０分後に、槽５におけるマイクロバブルの生成状況を目視により確認した。
【００６２】
実施例１においては、マイクロバブルの生成効率が良く、槽５内の液体Ｌはマイクロバブルを多く含み不透明であった。一方、比較例１においては、マイクロバブルが合体して大きな気泡が生成され、マイクロバブルの生成効率は低く、槽５内の液体Ｌは透明のままであった。
【００６３】
このように、実施例１においては、比較例１よりもマイクロバブルの生成効率が高く、本発明の第１の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置１によれば、マイクロバブルの生成効率の低下を防止でき、マイクロバブルの生成効率が低い場合に、バイパス管１１を開放することによりマイクロバブルの生成効率を向上させることができることが分かった。
【００６４】
また、図３のマイクロバブル生成装置２０を用いて、マイクロバブルの生成を行った（実施例２）。実施例２においては、実施例１と同様に、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用い、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にした。導管４及び戻し管６に夫々設けられた液流量計による測定値Ｍ１，Ｍ２は夫々、Ｍ１：８Ｌ／ｍｉｎであり、Ｍ２：８Ｌ／ｍｉｎであった。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６５】
一方、図５に示すように、マイクロバブル生成装置２０から減圧装置２１を取り外した構成のマイクロバブル生成装置３０を用いてマイクロバブルの生成を行った。比較例２においては、実施例２と同様に、液体Ｌとして液量１６０Ｌの水道水を用い、導管４及び戻し管６に夫々設けられた流量制御弁８，９を全開にした。ポンプ７への供給電力は、つまり、無負荷時におけるポンプ７の出力は、実施例２と同じにした。また、マイクロバブル生成部３へ供給される空気の流量は０．５Ｌ／ｍｉｎとした。
【００６６】
実施例２及び比較例２において、マイクロバブル生成装置２０，３０の始動から１０分後に、槽５におけるマイクロバブルの生成状況を目視により確認した。
【００６７】
実施例２において、マイクロバブルの生成効率が良く、槽５内の液体Ｌはマイクロバブルを多く含み不透明であった。一方、比較例２においては、マイクロバブルが合体して大きな気泡が生成され、マイクロバブルの生成効率は低く、槽５内の液体Ｌは透明のままであった。
【００６８】
このように、実施例２においては、比較例２よりもマイクロバブルの生成効率が高く、本発明の第２の実施の形態に係るマイクロバブル生成装置２０によれば、マイクロバブルの生成効率の低下を防止でき、マイクロバブルの生成効率が低い場合に、減圧ポンプ２２を駆動することによりマイクロバブルの生成効率を向上させることができることが分かった。
【符号の説明】
【００６９】
１ １´，２０，２０´，３０ マイクロバブル生成装置
２ 液体保持容器
３ マイクロバブル生成部
４ 導管
５ 槽
６ 戻し管
７ ポンプ
８，９，１６ 流量制御弁
１０ 液体供給管
１１ 気体供給管
１２ 液体供給装置
１３ 気体供給装置
１４，２１ 減圧装置
１５ バイパス管
２２ 減圧ポンプ
２３ 吸込み流量制御装置
Ｒ マイクロバブル生成領域
Ｌ 液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導管に連通する大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブル生成部によってマイクロバブルを生成して前記導管を介して前記生成したマイクロバブルを導出するマイクロバブル生成方法であって、
前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することを特徴とするマイクロバブル生成方法。
【請求項２】
前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流を合流させることにより、前記生成領域の圧力を下げることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項３】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御することを特徴とする請求項２記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項４】
吸引ポンプによって前記導管を介して前記液体保持容器内の液体を吸引することにより、前記生成領域の圧力を下げることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項５】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記吸引する液体の流量を制御することを特徴とする請求項４記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項６】
大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器と、前記液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、前記液体保持容器に連通し前記生成されたマイクロバブルを前記液体保持容器から導出する導管とを備えるマイクロバブル生成装置において、
前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整する減圧手段を備えることを特徴とするマイクロバブル生成装置。
【請求項７】
前記減圧手段は、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させる、前記導管に連通するバイパス管であることを特徴とする請求項６記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項８】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御するための流量制御弁を前記バイパス管に備えることを特徴とする請求項７記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項９】
前記減圧手段は、前記導管に接続された吸引ポンプであることを特徴とする請求項６記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項１０】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記ポンプの前記吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置を備えることを特徴とする請求項９記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項１】
導管に連通する大気に開放されていない液体保持容器内の液体中にマイクロバブル生成部によってマイクロバブルを生成して前記導管を介して前記生成したマイクロバブルを導出するマイクロバブル生成方法であって、
前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整することを特徴とするマイクロバブル生成方法。
【請求項２】
前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流を合流させることにより、前記生成領域の圧力を下げることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項３】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御することを特徴とする請求項２記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項４】
吸引ポンプによって前記導管を介して前記液体保持容器内の液体を吸引することにより、前記生成領域の圧力を下げることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項５】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記吸引する液体の流量を制御することを特徴とする請求項４記載のマイクロバブル生成方法。
【請求項６】
大気に開放されていない液体を保持する液体保持容器と、前記液体保持容器内の液体中にマイクロバブルを生成するマイクロバブル生成部と、前記液体保持容器に連通し前記生成されたマイクロバブルを前記液体保持容器から導出する導管とを備えるマイクロバブル生成装置において、
前記液体中において、前記マイクロバブル生成部によってマイクロバブルが生成される生成領域の圧力が不適切に高くなった場合に前記生成領域の圧力を下げて適切な圧力に調整する減圧手段を備えることを特徴とするマイクロバブル生成装置。
【請求項７】
前記減圧手段は、前記導管における前記液体保持容器からの液体の流れに他の液体の流れを合流させる、前記導管に連通するバイパス管であることを特徴とする請求項６記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項８】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記他の液体の流れの流量を制御するための流量制御弁を前記バイパス管に備えることを特徴とする請求項７記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項９】
前記減圧手段は、前記導管に接続された吸引ポンプであることを特徴とする請求項６記載のマイクロバブル生成装置。
【請求項１０】
マイクロバブルの生成状況に応じて前記ポンプの前記吸引する液体の流量を制御するための吸込み流量制御装置を備えることを特徴とする請求項９記載のマイクロバブル生成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−７８８５８（Ｐ２０１１−７８８５８Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３０６５５（Ｐ２００９−２３０６５５）
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２日（２００９．１０．２）
【出願人】（５９９１１９５０３）ジルトロニック アクチエンゲゼルシャフト (223)
【氏名又は名称原語表記】Ｓｉｌｔｒｏｎｉｃ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｈａｎｎｓ−Ｓｅｉｄｅｌ−Ｐｌａｔｚ ４， Ｄ−８１７３７ Ｍｕｅｎｃｈｅｎ， Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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