微小気泡発生装置
【課題】少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させるようにする。
【解決手段】円盤部材９の内部には空洞部９ａが形成され、また、円盤部材９の上面側には多数の気泡注入孔９ｂが形成されている。そして、多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９の上面側の盤面周縁部付近にドーナツ状に設定された設定領域R内に形成されている。この設定領域Rは、円盤部材９の回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になるような領域として設定されている。したがって、微小気泡は、径の大きな気泡に成長する前に、強いせん断力で気泡注入孔９ｂから直ちに引きちぎられ、微細な状態を維持したままで水中に注入される。
【解決手段】円盤部材９の内部には空洞部９ａが形成され、また、円盤部材９の上面側には多数の気泡注入孔９ｂが形成されている。そして、多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９の上面側の盤面周縁部付近にドーナツ状に設定された設定領域R内に形成されている。この設定領域Rは、円盤部材９の回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になるような領域として設定されている。したがって、微小気泡は、径の大きな気泡に成長する前に、強いせん断力で気泡注入孔９ｂから直ちに引きちぎられ、微細な状態を維持したままで水中に注入される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルと呼ばれる微小気泡を発生させるための微小気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気泡径が100μm程度の水中に注入された微小気泡はマイクロバブルと呼ばれ、その化学的又は物理的特性に基づき、例えば、除菌効果や摩擦抵抗低減効果などの種々の効果を得ることができるため、各種産業分野での利用が期待されている。
【０００３】
このような微小気泡を発生させる微小気泡発生装置としては種々のタイプのものが知られている。例えば、特許文献１に係る装置では、コンプレッサなどの気体供給手段から水が流れる管に多孔質体を通して気体を供給することで微小気泡を発生させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に係る装置では、円錐形状の回転容器本体に対し、底面付近の周面部に加圧液体導入口を設けると共に、底面側に気体導入孔を設け、更に回転容器本体の頂部には旋回気液導出孔を設けた構成としている。そして、旋回しながら上記導出孔に向かう液体と気体との間の旋回速度差を利用して気泡表面に大きなせん断力を作用させ、このせん断力で気泡を導出孔から引きちぎるようにして大量の微小気泡を発生させるようにしている。
【特許文献１】特開平８−２２５０９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る装置の場合、多孔質体から気泡が離脱しにくいため、発生する気泡が多孔質体の孔径より大きくなり、充分に微小な気泡を得ることができないという欠点を有している。
【０００６】
また、特許文献２に係る装置の場合、特許文献１の場合に比べて微小な気泡を得ることができるが、液体に旋回流を与える必要があるため圧力損失が大きくなると共に、液体中の気体の割合が特許文献１の場合に比べて低くなってしまうという欠点を有している。
【０００７】
このように、一般的に従来の微小気泡発生装置では、気泡径と必要エネルギーとは所謂トレードオフの関係にある。つまり、充分に気泡径の小さな気泡を発生させようとすると大きなエネルギーを必要とせざるを得ず、一方、エネルギーを低減させようとすると気泡径の大きな気泡しか得ることができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能な微小気泡発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、微小気泡注入対象となる水中に配置され、内部に空洞部が形成されると共に、盤面上に多数の気泡注入孔が形成されている円盤部材と、前記円盤部材の空洞部に対しエア供給ラインを介してエアを供給するエア供給手段と、前記円盤部材を回転駆動するモータ手段と、を備えており、前記円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が下側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する上面側の盤面である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記モータ手段は水中に配設された水中モータである、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記モータ手段は水面上方に配設された気中モータであり、前記円盤部材が取り付けられた回転駆動軸は振れ止め機構に支持されている、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が上側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、更に、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側の盤面の上方に、微小気泡の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材が配設されている、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間に配設されて円盤部材と共に回転し、円盤部材回転中に気泡注入孔から生成され上昇してくる微小気泡を円盤部材外側に向けて拡散させる拡散翼部材を備えた、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間でモータ手段側に固定され、円盤部材回転中に上面側盤面付近の渦の発生を抑制する渦抑制板を備えた、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は横置き状態に配設されており、更に、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する側方盤面の反対側の盤面である、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面に対向する位置に固設され、円盤部材回転中に発生する渦糸の一端側を付着させるための渦糸付着板を備えた、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された前記設定領域の盤面と接触した状態で摺動可能に配設された摺接部材を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成された構成となっているので、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態の構成図である。床１に水槽２が設置され、この水槽２内に水３が貯溜されている。水槽２の底面には支持脚４が配設され、この支持脚４にモータ手段である水中モータ５が取り付けられている。
【００２１】
水中モータ５の回転軸６先端はロータリジョイント７の上側に取り付けられており、更に、ロータリジョイント７の下側にはエア供給パイプ８の一端側が取り付けられている。このエア供給パイプ８の他端側は円盤部材９に取り付けられている。そして、ロータリジョイント７の側面部にはエア供給ライン１０の一端側が接続されている。このエア供給ライン１０の他端側はエア供給手段としてのブロワ１１に接続されている。そして、ブロワ１１が起動すると、エアがエア供給ライン１０、ロータリジョイント７、及びエア供給パイプ８を介して円盤部材９の空洞部に供給されるようになっている。
【００２２】
図２は、図１における円盤部材９の構造を示す説明図であり、（ａ）は円盤部材９及びエア供給パイプ８の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、円盤部材９の上面側中心部には、空洞部９ａと連通するエア供給パイプ８の他端側が接続されている。また、円盤部材９の上面側には多数の気泡注入孔９ｂが形成されている。したがって、ブロワ１１からエア供給ライン１０、ロータリジョイント７を経由して送られてきたエアは、このエア供給パイプ８の他端側から空洞部９ａ内に供給され、更に多数の気泡注入孔９ｂから微小気泡となって水中に注入されることになる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９の上面側の盤面周縁部付近にドーナツ状に設定された設定領域R内に形成されている。この設定領域Rは、円盤部材９の回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になるような領域として設定されたものである。そして、これらの気泡注入孔９ｂは、複数の半径R1,R2,R3毎の同一同心円上に所定のピッチPで形成されている。
【００２５】
次に、図１の動作を説明する。水中モータ５が回転を開始し、ブロワ１１が起動されると、大気中からブロワ１１に取り込まれたエアは、エア供給ライン１０、ロータリジョイント７、及びエア供給パイプ８を通って円盤部材９の空洞部９ａに供給される。そして、空洞部９ａ内に満たされたエアは、多数の気泡注入孔９ｂから微小気泡として水中に注入される。
【００２６】
このとき、気泡注入孔９ｂから生成し、水中に注入されようとする微小気泡は、回転中の円盤部材９と、円盤部材９の周囲に存在する水との間の相対運動によって生じるせん断力の作用を受けて気泡注入孔９ｂから剥離され水中に注入される。このときのせん断力の大きさは、気泡注入孔９ｂが設定領域R内に形成されて高速で回転していることから大きなものとなっている。したがって、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡は、径の大きな気泡に成長する前に、強いせん断力で気泡注入孔９ｂから直ちに引きちぎられ、微細な状態を維持したままで水中に注入される。すなわち、本実施形態の構成によれば、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能となる。
【００２７】
次に、本実施形態における各種データの具体的数値につき説明する。本実施形態では、円盤部材９の盤面上に形成された多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になる設定領域Rに形成された構成となっているが、この所定速度とは本実施形態では６[m/s]である。水中モータ５の回転速度（可変速度又は一定速度のいずれでも）、及び設定領域Rの幅は、全ての気泡注入孔９ｂの周速度が6[m/s]以上となるように設定しておく必要がある。
【００２８】
本願の発明者は、気泡注入孔９ｂの孔径を0.1〜1ミリの範囲で種々変化させて実験してみたが、周速度が6[m/s]以上の場合には、この範囲であればいずれの孔径であっても、ほぼ100μm（0.1mm）程度の微小気泡を得ることができた。
【００２９】
また、図２（ｂ）におけるピッチPの値は15mm以上とすることが好ましい。実験結果では、これよりも小さなピッチPでは隣接する気泡注入孔９ｂから離脱した微小気泡同士が合体して大きな径の気泡に成長してしまうことが認められた。
【００３０】
ところで、本実施形態では、気泡注入孔９ｂが0.1〜1ミリの孔径を有する円形形状の孔であることを想定しているが、これら円形形状の孔の直径に内接するｎ角形（つまり多角形）の形状とすることで、より径の小さな微小気泡を得ることができる。この理由を図３を用いて説明する。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、気泡注入孔９ｂから微小気泡１２が水中に顔を出し、剥離されようとしている寸前の状態を考えてみる。この状態では、微小気泡１２に対して作用するせん断力Fと、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂへの付着力Fbとが釣り合い、F=Fb となっている。微小気泡１２を気泡注入孔９ｂから剥離するための一つの手法は、せん断力Fの方に着目し、このFを増大させることによりF>Fb とすることであるが、これは既述したように気泡注入孔９ｂの周速度を所定速度（6[m/s]）以上とすることで実現できる。
【００３２】
そして、微小気泡１２を気泡注入孔９ｂから剥離するためのもう一つの手法は、付着力Fbの方に着目し、このFbを減小させることによりF>Fb とすることである。ここで、付着力Fbは、微小気泡１２が付着している長さ（つまり気泡注入孔９ｂの内周の長さ）をP、微小気泡１２の表面張力をσとすると、Fb=P*σ で表すことができる。表面張力σは水の物性値であり一定であるから、付着力Fbを小さくするためには気泡注入孔９ｂの内周長さPを短くしてやればよい。
【００３３】
そこで、図３（ｂ）に示すように、気泡注入孔９ｂを直径D1を有する円形形状の孔とした場合に、図３（ｃ）に示すように、直径D1の円に内接する四角形形状（n=4）の気泡注入孔９ｂとすれば、この四角形形状の気泡注入孔９ｂの内周長さは円形形状の場合よりも短くなるので付着力Fbをより小さくすることができる。図３（ｃ）では、n=4とした四角形形状の気泡注入孔９ｂの例を示したが、n=3とした三角形形状、あるいはn=5とした五角形形状であってもよい。しかし、ｎの値をあまりに大きくするとｎ角形は円形に近づいてしまい意味がなくなるので、実用的にはｎの値はn=3〜6の範囲が好ましい。
【００３４】
ここで、上述した図１の構成において、円盤部材９及び水中モータ５は、円盤部材９が下側に位置する縦置き状態に配設され、多数の気泡注入孔９ｂが形成された盤面は、水中モータ５と対向する上面側の盤面となっている。このように、円盤部材９及び水中モータ５の双方を水槽２内に配設する構成とすることにより、構造の単純化及び省スペース化という効果を得ることができる。
【００３５】
すなわち、本願の出願以前に本願の発明者らは、円盤部材を水槽内の底部付近に配設すると共に、モータ手段を水槽底部の下方（水槽外部）に配設する構成を提案している（PCT/JP2008/59448）。しかし、このような構成では、水槽底部を貫通するモータ手段の回転軸周りの水漏れを防止しなければならないために構造が複雑化し、また、水槽底部の下方にモータ手段配設のためのスペースを確保しなければならず、設計上の自由度がある程度損なわれることになる。上述した図１の第１の実施形態の構成によれば、このような不都合を回避することができる（この後の第２の実施形態以降の構成も同様である）。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施形態の構成図である。図１と同様の構成要素には同一又は類似の符号を付してある。
【００３７】
本実施形態では、モータ手段として気中モータ５Ａを用いることとしており、この気中モータ５Ａを充分な高さを有する支持脚４Ａの上端部に取り付けて、ロータリジョイント７と共に水槽２内の水面上方に位置するように配設している。
【００３８】
但し、このように気中モータ５Ａ及びロータリジョイント７を水面上方に配設すると、エア供給パイプ８の長さをかなり長くせざるを得ないので、エア供給パイプ８の円盤部材９のやや上方の位置を振れ止め機構１３で支持し、この振れ止め機構１３を支持脚４Ａの下方部分に設けた取付部材１４に取り付けた構成としている。
【００３９】
図１の第１の実施形態では、モータ手段として、高価でメンテナンスを頻繁に行う必要のある（特に、水３の汚損が甚だしい場合）水中モータ５を用いていたが、この第２の実施形態では気中モータ５Ａを用いた構成としているので、価格的に有利になると共に、それほど頻繁にメンテナンスを行う必要がなくなる。
【００４０】
図５は、本発明の第３の実施形態の説明図であり、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、本実施形態では、円盤部材９及びモータ手段としての水中モータ５は、円盤部材９が上側に位置する縦置き状態に配設され、多数の気泡注入孔が形成された盤面は、水中モータ５と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、更に、多数の気泡注入孔が形成された盤面の上方に、微小気泡１２の集合を抑制する微小気泡集合抑制部材１５が配設されている。
【００４２】
図５（ｂ）に示すように、この微小気泡集合抑制部材１５は略十字形の断面形状を有する部材である。
【００４３】
気泡注入孔９ｂから剥離された多数の微小気泡１２は、次第に水３の中を水面に向かって上昇していくが、その途中で複数の気泡同士が集合して接触すると、これらは合体してより大きな気泡に成長してしまう。
【００４４】
そこで、本実施形態では円盤部材９の上方に、微小気泡１２の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材１５を配設して、複数の微小気泡１２同士が集合し接触することに起因して、大きな気泡が生成されるのを極力防止するようにしている。
【００４５】
図６は、本発明の第４の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、本実施形態は、図１の構成における円盤部材９の上面側盤面と水中モータ５との間（正確にはロータリジョイント７との間）に、円盤部材９と共に回転する拡散翼取付板１７を配設したものである。そして、この拡散翼取付板１７には複数の拡散翼部材１６を取り付け、円盤部材９の中心側から外側へ向かう矢印方向の水の流れを誘起させるようにしている。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、拡散翼部材１６は略三日月形状に形成されており、拡散翼取付板１７が円盤部材９と共に時計方向に回転されると、中心側から外側へ向かう方向に水の流れが誘起されるようになっている。これにより、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂからの剥離を促進させることができる。
【００４８】
なお、拡散翼部材１６の形成については、拡散翼取付板１７に薄板状鋼板を用い、この鋼板の一部を切り起こすこと等により形成してもよく、あるいは、拡散翼部材１６を樹脂部材等により別途製作し、これをネジ部材等により拡散翼取付板１７に取り付けるようにしてもよい。
【００４９】
図７は、本発明の第５の実施形態の要部構成図である。本実施形態は、図１の構成における円盤部材９の上面側盤面と水中モータ５との間（正確にはロータリジョイント７との間）に、複数本（例えば４本）の支持棒１９を介して水中モータ５に支持された円板状の渦抑制板１８を配設したものである。この渦抑制板１８は、円盤部材９の盤面から所定距離L（例えば5cm）だけ離間するように配設されており、円盤部材９が回転しても固定されたままである。
【００５０】
図１の構成において、円盤部材９と水面との距離がそれほど大きくない場合、円盤部材９が回転すると渦が発生して、水面上の空気を取り込んでしまう虞がある。しかし、本実施形態の構成によれば、渦抑制板１８の働きにより、このような渦の発生を抑制することができるようになる。
【００５１】
また、本実施形態のように距離Lがある程度以下に小さな場合、図６の第４の実施形態と同様に、円盤部材９の中心側から外側へ向かう方向に水の流れが誘起され、これにより、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂからの剥離が促進される、という効果も期待できる。
【００５２】
図８は、本発明の第６の実施形態の構成図である。本実施形態は、円盤部材９及び水中モータ５を横置き用支持脚４Ｂを用いて横置き状態に配設し、更に、多数の気泡注入孔９ｂが形成された円盤部材９の盤面を、水中モータ５と対向する側方盤面の反対側の盤面としたものである。
【００５３】
これまでの各実施形態では、円盤部材及びモータ手段は縦置き状態に配設されていたため、円盤部材と水面との間の距離が短い場合は、渦が発生しやすく水面上の空気を取り込んでしまう虞があった。しかし、本実施形態のように、円盤部材９を横向きの姿勢とすることにより、このような渦を発生しにくくすることができる。つまり、本実施形態は水槽２内の水面が浅くなる状態が生じるような場合に有効となる。
【００５４】
図９は、本発明の第７の実施形態の構成図である。本実施形態は、図８の構成において、多数の気泡注入孔９ｂが形成された円盤部材９の盤面に対向する位置に渦糸付着板２０を固設し、円盤部材９の回転中に発生する渦糸２１の一端側をこの渦糸付着板２０に付着させるようにしたものである。
【００５５】
図８の第６の実施形態のように、円盤部材９を横向きの姿勢とした場合には、水面が浅くなっても渦は発生しにくくなるが、それでも時として微小な渦糸（竜巻を小さくしたような現象）が回転中の円盤部材９の盤面から発生することがある。このような渦糸の発生をそのまま放置しておくと、やがて渦糸の一端側が水面に到達してしまい、水面上の空気が円盤部材９側に取り込まれる事態となる。
【００５６】
そこで、本実施形態では、円盤部材９の盤面対向位置に渦糸付着板２０を固設し、渦糸２１の一端側をこの渦糸付着板２０に付着させることにより、渦糸２１の一端側が水面へ向かうのを防止するようにしている。
【００５７】
図１０は、本発明の第８の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００５８】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態は、図１の構成における水中モータ５の下端側に支持部材２２の一端側を取り付けると共に、その他端側に取付部材２３を取り付け、この取付部材２３に円盤部材９の盤面と接触した状態で摺動可能な摺接部材２４を取り付けたものである。摺接部材２４の下端部は、円盤部材９の盤面に対する接触部となるが、この接触の程度は勿論円盤部材９の円滑な回転を阻害することのない軽い接触である。なお、摺接部材２４の材質は、特に限定されないが、本実施形態では、柔らかい樹脂製プレート部材、又は柔らかい樹脂製ブラシ部材等を想定している。
【００５９】
また、図１０（ｂ）に示すように、摺接部材２４の幅は設定領域Rの幅とほぼ同一であり、この設定領域R上に１８０度の間隔で２つ配設されている。したがって、円盤部材９が半回転すると、全ての気泡注入孔９ｂの上端は摺接部材２４により拭（ぬぐ）われることになる。このように、円盤部材９の盤面に摺接部材２４を配設することにより、径のより小さな微小気泡を得ることができ、更に、気泡注入孔９ｂを塞ぐような種々の汚濁物質等を除去できる（清掃効果）という、一石二鳥の効果を得ることができる。
【００６０】
ここで、摺接部材２４を配設することにより、径のより小さな微小気泡を得ることができる理由を、図１１の説明図を参照しつつ説明する。
【００６１】
まず、図１１（ａ）に示すように、摺接部材がない場合を考えてみると、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡１２は、せん断力により盤面上から剥離するまでにある程度成長してしまうので、この場合の微小気泡１２は径の大きなものとなる。
【００６２】
ところが、図１１（ｂ）に示すように、摺接部材２４が設けられている場合は、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡１２は、大きく成長する前に摺接部材２４とぶつかり盤面上から剥離され離脱してしまうので、径の小さな微小気泡１２を得ることができるのである。
【００６３】
なお、図１０（ｂ）では、２つの摺接部材２４が１８０度間隔で配設された例を示したが、この摺接部材２４の数は特に限定されるものではない。例えば、３つの摺接部材２４を１２０度間隔、あるいは４つの摺接部材２４を９０度間隔、のように配設数を増やしていけばその分だけ微小気泡１２の径が更に小さくなることが期待できる。あるいは逆に、摺接部材２４を１つに減らす構成も考えられる。この場合は、２つの場合に比べて微小気泡１２の径が大きくなるが、それでも摺接部材２４がない場合に比べれば充分な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】図１における円盤部材９の構造を示す説明図であり、（ａ）は円盤部材９及びエア供給パイプ８の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図３】第１の実施形態における気泡注入孔９ｂの形状を変えることについての説明図であり、（ａ）はせん断力Fと付着力Fbとの関係を説明するための断面図、（ｂ）は気泡注入孔９ｂを円形とした場合の平面図、（ｃ）は気泡注入孔９ｂを四角形とした場合の平面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態の説明図であり、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図６】本発明の第４の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図７】本発明の第５の実施形態の要部構成図。
【図８】本発明の第６の実施形態の構成図。
【図９】本発明の第７の実施形態の構成図。
【図１０】本発明の第８の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図１１】第８の実施形態における摺接部材２４の効果についての説明図であり、（ａ）は摺接部材なしの場合、（ｂ）は摺接部材を設けた場合を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１：床
２：水槽
３：水
４，４Ａ，４Ｂ：支持脚
５，５Ａ：水中モータ
６：回転軸
７：ロータリジョイント
８：エア供給パイプ
９：円盤部材
９ａ：空洞部
９ｂ：気泡注入孔
１０：エア供給ライン
１１：ブロワ
１２：微小気泡
１３：振れ止め機構
１４：取付部材
１５：微小気泡集合抑制部材
１６：拡散翼部材
１７：拡散翼取付板
１８：渦抑制板
１９：支持棒
２０：渦糸付着板
２１：渦糸
２２：支持部材
２３：取付部材
２４：摺接部材
R：設定領域
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブルと呼ばれる微小気泡を発生させるための微小気泡発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気泡径が100μm程度の水中に注入された微小気泡はマイクロバブルと呼ばれ、その化学的又は物理的特性に基づき、例えば、除菌効果や摩擦抵抗低減効果などの種々の効果を得ることができるため、各種産業分野での利用が期待されている。
【０００３】
このような微小気泡を発生させる微小気泡発生装置としては種々のタイプのものが知られている。例えば、特許文献１に係る装置では、コンプレッサなどの気体供給手段から水が流れる管に多孔質体を通して気体を供給することで微小気泡を発生させるようにしている。
【０００４】
また、特許文献２に係る装置では、円錐形状の回転容器本体に対し、底面付近の周面部に加圧液体導入口を設けると共に、底面側に気体導入孔を設け、更に回転容器本体の頂部には旋回気液導出孔を設けた構成としている。そして、旋回しながら上記導出孔に向かう液体と気体との間の旋回速度差を利用して気泡表面に大きなせん断力を作用させ、このせん断力で気泡を導出孔から引きちぎるようにして大量の微小気泡を発生させるようにしている。
【特許文献１】特開平８−２２５０９４号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５２２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る装置の場合、多孔質体から気泡が離脱しにくいため、発生する気泡が多孔質体の孔径より大きくなり、充分に微小な気泡を得ることができないという欠点を有している。
【０００６】
また、特許文献２に係る装置の場合、特許文献１の場合に比べて微小な気泡を得ることができるが、液体に旋回流を与える必要があるため圧力損失が大きくなると共に、液体中の気体の割合が特許文献１の場合に比べて低くなってしまうという欠点を有している。
【０００７】
このように、一般的に従来の微小気泡発生装置では、気泡径と必要エネルギーとは所謂トレードオフの関係にある。つまり、充分に気泡径の小さな気泡を発生させようとすると大きなエネルギーを必要とせざるを得ず、一方、エネルギーを低減させようとすると気泡径の大きな気泡しか得ることができなかった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能な微小気泡発生装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明は、微小気泡注入対象となる水中に配置され、内部に空洞部が形成されると共に、盤面上に多数の気泡注入孔が形成されている円盤部材と、前記円盤部材の空洞部に対しエア供給ラインを介してエアを供給するエア供給手段と、前記円盤部材を回転駆動するモータ手段と、を備えており、前記円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成されている、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が下側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する上面側の盤面である、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記モータ手段は水中に配設された水中モータである、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記モータ手段は水面上方に配設された気中モータであり、前記円盤部材が取り付けられた回転駆動軸は振れ止め機構に支持されている、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が上側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、更に、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側の盤面の上方に、微小気泡の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材が配設されている、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項６記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間に配設されて円盤部材と共に回転し、円盤部材回転中に気泡注入孔から生成され上昇してくる微小気泡を円盤部材外側に向けて拡散させる拡散翼部材を備えた、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項７記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間でモータ手段側に固定され、円盤部材回転中に上面側盤面付近の渦の発生を抑制する渦抑制板を備えた、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記円盤部材及び前記モータ手段は横置き状態に配設されており、更に、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する側方盤面の反対側の盤面である、ことを特徴とする。
【００１７】
請求項９記載の発明は、請求項８記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面に対向する位置に固設され、円盤部材回転中に発生する渦糸の一端側を付着させるための渦糸付着板を備えた、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記多数の気泡注入孔が形成された前記設定領域の盤面と接触した状態で摺動可能に配設された摺接部材を備えた、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成された構成となっているので、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１の実施形態の構成図である。床１に水槽２が設置され、この水槽２内に水３が貯溜されている。水槽２の底面には支持脚４が配設され、この支持脚４にモータ手段である水中モータ５が取り付けられている。
【００２１】
水中モータ５の回転軸６先端はロータリジョイント７の上側に取り付けられており、更に、ロータリジョイント７の下側にはエア供給パイプ８の一端側が取り付けられている。このエア供給パイプ８の他端側は円盤部材９に取り付けられている。そして、ロータリジョイント７の側面部にはエア供給ライン１０の一端側が接続されている。このエア供給ライン１０の他端側はエア供給手段としてのブロワ１１に接続されている。そして、ブロワ１１が起動すると、エアがエア供給ライン１０、ロータリジョイント７、及びエア供給パイプ８を介して円盤部材９の空洞部に供給されるようになっている。
【００２２】
図２は、図１における円盤部材９の構造を示す説明図であり、（ａ）は円盤部材９及びエア供給パイプ８の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００２３】
図２（ａ）に示すように、円盤部材９の上面側中心部には、空洞部９ａと連通するエア供給パイプ８の他端側が接続されている。また、円盤部材９の上面側には多数の気泡注入孔９ｂが形成されている。したがって、ブロワ１１からエア供給ライン１０、ロータリジョイント７を経由して送られてきたエアは、このエア供給パイプ８の他端側から空洞部９ａ内に供給され、更に多数の気泡注入孔９ｂから微小気泡となって水中に注入されることになる。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９の上面側の盤面周縁部付近にドーナツ状に設定された設定領域R内に形成されている。この設定領域Rは、円盤部材９の回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になるような領域として設定されたものである。そして、これらの気泡注入孔９ｂは、複数の半径R1,R2,R3毎の同一同心円上に所定のピッチPで形成されている。
【００２５】
次に、図１の動作を説明する。水中モータ５が回転を開始し、ブロワ１１が起動されると、大気中からブロワ１１に取り込まれたエアは、エア供給ライン１０、ロータリジョイント７、及びエア供給パイプ８を通って円盤部材９の空洞部９ａに供給される。そして、空洞部９ａ内に満たされたエアは、多数の気泡注入孔９ｂから微小気泡として水中に注入される。
【００２６】
このとき、気泡注入孔９ｂから生成し、水中に注入されようとする微小気泡は、回転中の円盤部材９と、円盤部材９の周囲に存在する水との間の相対運動によって生じるせん断力の作用を受けて気泡注入孔９ｂから剥離され水中に注入される。このときのせん断力の大きさは、気泡注入孔９ｂが設定領域R内に形成されて高速で回転していることから大きなものとなっている。したがって、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡は、径の大きな気泡に成長する前に、強いせん断力で気泡注入孔９ｂから直ちに引きちぎられ、微細な状態を維持したままで水中に注入される。すなわち、本実施形態の構成によれば、少ないエネルギーにより気泡径の充分に小さな微小気泡を効率的に発生させることが可能となる。
【００２７】
次に、本実施形態における各種データの具体的数値につき説明する。本実施形態では、円盤部材９の盤面上に形成された多数の気泡注入孔９ｂは、円盤部材９回転時における気泡注入孔９ｂの周速度が所定速度以上になる設定領域Rに形成された構成となっているが、この所定速度とは本実施形態では６[m/s]である。水中モータ５の回転速度（可変速度又は一定速度のいずれでも）、及び設定領域Rの幅は、全ての気泡注入孔９ｂの周速度が6[m/s]以上となるように設定しておく必要がある。
【００２８】
本願の発明者は、気泡注入孔９ｂの孔径を0.1〜1ミリの範囲で種々変化させて実験してみたが、周速度が6[m/s]以上の場合には、この範囲であればいずれの孔径であっても、ほぼ100μm（0.1mm）程度の微小気泡を得ることができた。
【００２９】
また、図２（ｂ）におけるピッチPの値は15mm以上とすることが好ましい。実験結果では、これよりも小さなピッチPでは隣接する気泡注入孔９ｂから離脱した微小気泡同士が合体して大きな径の気泡に成長してしまうことが認められた。
【００３０】
ところで、本実施形態では、気泡注入孔９ｂが0.1〜1ミリの孔径を有する円形形状の孔であることを想定しているが、これら円形形状の孔の直径に内接するｎ角形（つまり多角形）の形状とすることで、より径の小さな微小気泡を得ることができる。この理由を図３を用いて説明する。
【００３１】
図３（ａ）に示すように、気泡注入孔９ｂから微小気泡１２が水中に顔を出し、剥離されようとしている寸前の状態を考えてみる。この状態では、微小気泡１２に対して作用するせん断力Fと、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂへの付着力Fbとが釣り合い、F=Fb となっている。微小気泡１２を気泡注入孔９ｂから剥離するための一つの手法は、せん断力Fの方に着目し、このFを増大させることによりF>Fb とすることであるが、これは既述したように気泡注入孔９ｂの周速度を所定速度（6[m/s]）以上とすることで実現できる。
【００３２】
そして、微小気泡１２を気泡注入孔９ｂから剥離するためのもう一つの手法は、付着力Fbの方に着目し、このFbを減小させることによりF>Fb とすることである。ここで、付着力Fbは、微小気泡１２が付着している長さ（つまり気泡注入孔９ｂの内周の長さ）をP、微小気泡１２の表面張力をσとすると、Fb=P*σ で表すことができる。表面張力σは水の物性値であり一定であるから、付着力Fbを小さくするためには気泡注入孔９ｂの内周長さPを短くしてやればよい。
【００３３】
そこで、図３（ｂ）に示すように、気泡注入孔９ｂを直径D1を有する円形形状の孔とした場合に、図３（ｃ）に示すように、直径D1の円に内接する四角形形状（n=4）の気泡注入孔９ｂとすれば、この四角形形状の気泡注入孔９ｂの内周長さは円形形状の場合よりも短くなるので付着力Fbをより小さくすることができる。図３（ｃ）では、n=4とした四角形形状の気泡注入孔９ｂの例を示したが、n=3とした三角形形状、あるいはn=5とした五角形形状であってもよい。しかし、ｎの値をあまりに大きくするとｎ角形は円形に近づいてしまい意味がなくなるので、実用的にはｎの値はn=3〜6の範囲が好ましい。
【００３４】
ここで、上述した図１の構成において、円盤部材９及び水中モータ５は、円盤部材９が下側に位置する縦置き状態に配設され、多数の気泡注入孔９ｂが形成された盤面は、水中モータ５と対向する上面側の盤面となっている。このように、円盤部材９及び水中モータ５の双方を水槽２内に配設する構成とすることにより、構造の単純化及び省スペース化という効果を得ることができる。
【００３５】
すなわち、本願の出願以前に本願の発明者らは、円盤部材を水槽内の底部付近に配設すると共に、モータ手段を水槽底部の下方（水槽外部）に配設する構成を提案している（PCT/JP2008/59448）。しかし、このような構成では、水槽底部を貫通するモータ手段の回転軸周りの水漏れを防止しなければならないために構造が複雑化し、また、水槽底部の下方にモータ手段配設のためのスペースを確保しなければならず、設計上の自由度がある程度損なわれることになる。上述した図１の第１の実施形態の構成によれば、このような不都合を回避することができる（この後の第２の実施形態以降の構成も同様である）。
【００３６】
図４は、本発明の第２の実施形態の構成図である。図１と同様の構成要素には同一又は類似の符号を付してある。
【００３７】
本実施形態では、モータ手段として気中モータ５Ａを用いることとしており、この気中モータ５Ａを充分な高さを有する支持脚４Ａの上端部に取り付けて、ロータリジョイント７と共に水槽２内の水面上方に位置するように配設している。
【００３８】
但し、このように気中モータ５Ａ及びロータリジョイント７を水面上方に配設すると、エア供給パイプ８の長さをかなり長くせざるを得ないので、エア供給パイプ８の円盤部材９のやや上方の位置を振れ止め機構１３で支持し、この振れ止め機構１３を支持脚４Ａの下方部分に設けた取付部材１４に取り付けた構成としている。
【００３９】
図１の第１の実施形態では、モータ手段として、高価でメンテナンスを頻繁に行う必要のある（特に、水３の汚損が甚だしい場合）水中モータ５を用いていたが、この第２の実施形態では気中モータ５Ａを用いた構成としているので、価格的に有利になると共に、それほど頻繁にメンテナンスを行う必要がなくなる。
【００４０】
図５は、本発明の第３の実施形態の説明図であり、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００４１】
図５（ａ）に示すように、本実施形態では、円盤部材９及びモータ手段としての水中モータ５は、円盤部材９が上側に位置する縦置き状態に配設され、多数の気泡注入孔が形成された盤面は、水中モータ５と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、更に、多数の気泡注入孔が形成された盤面の上方に、微小気泡１２の集合を抑制する微小気泡集合抑制部材１５が配設されている。
【００４２】
図５（ｂ）に示すように、この微小気泡集合抑制部材１５は略十字形の断面形状を有する部材である。
【００４３】
気泡注入孔９ｂから剥離された多数の微小気泡１２は、次第に水３の中を水面に向かって上昇していくが、その途中で複数の気泡同士が集合して接触すると、これらは合体してより大きな気泡に成長してしまう。
【００４４】
そこで、本実施形態では円盤部材９の上方に、微小気泡１２の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材１５を配設して、複数の微小気泡１２同士が集合し接触することに起因して、大きな気泡が生成されるのを極力防止するようにしている。
【００４５】
図６は、本発明の第４の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００４６】
図６（ａ）に示すように、本実施形態は、図１の構成における円盤部材９の上面側盤面と水中モータ５との間（正確にはロータリジョイント７との間）に、円盤部材９と共に回転する拡散翼取付板１７を配設したものである。そして、この拡散翼取付板１７には複数の拡散翼部材１６を取り付け、円盤部材９の中心側から外側へ向かう矢印方向の水の流れを誘起させるようにしている。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、拡散翼部材１６は略三日月形状に形成されており、拡散翼取付板１７が円盤部材９と共に時計方向に回転されると、中心側から外側へ向かう方向に水の流れが誘起されるようになっている。これにより、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂからの剥離を促進させることができる。
【００４８】
なお、拡散翼部材１６の形成については、拡散翼取付板１７に薄板状鋼板を用い、この鋼板の一部を切り起こすこと等により形成してもよく、あるいは、拡散翼部材１６を樹脂部材等により別途製作し、これをネジ部材等により拡散翼取付板１７に取り付けるようにしてもよい。
【００４９】
図７は、本発明の第５の実施形態の要部構成図である。本実施形態は、図１の構成における円盤部材９の上面側盤面と水中モータ５との間（正確にはロータリジョイント７との間）に、複数本（例えば４本）の支持棒１９を介して水中モータ５に支持された円板状の渦抑制板１８を配設したものである。この渦抑制板１８は、円盤部材９の盤面から所定距離L（例えば5cm）だけ離間するように配設されており、円盤部材９が回転しても固定されたままである。
【００５０】
図１の構成において、円盤部材９と水面との距離がそれほど大きくない場合、円盤部材９が回転すると渦が発生して、水面上の空気を取り込んでしまう虞がある。しかし、本実施形態の構成によれば、渦抑制板１８の働きにより、このような渦の発生を抑制することができるようになる。
【００５１】
また、本実施形態のように距離Lがある程度以下に小さな場合、図６の第４の実施形態と同様に、円盤部材９の中心側から外側へ向かう方向に水の流れが誘起され、これにより、微小気泡１２の気泡注入孔９ｂからの剥離が促進される、という効果も期待できる。
【００５２】
図８は、本発明の第６の実施形態の構成図である。本実施形態は、円盤部材９及び水中モータ５を横置き用支持脚４Ｂを用いて横置き状態に配設し、更に、多数の気泡注入孔９ｂが形成された円盤部材９の盤面を、水中モータ５と対向する側方盤面の反対側の盤面としたものである。
【００５３】
これまでの各実施形態では、円盤部材及びモータ手段は縦置き状態に配設されていたため、円盤部材と水面との間の距離が短い場合は、渦が発生しやすく水面上の空気を取り込んでしまう虞があった。しかし、本実施形態のように、円盤部材９を横向きの姿勢とすることにより、このような渦を発生しにくくすることができる。つまり、本実施形態は水槽２内の水面が浅くなる状態が生じるような場合に有効となる。
【００５４】
図９は、本発明の第７の実施形態の構成図である。本実施形態は、図８の構成において、多数の気泡注入孔９ｂが形成された円盤部材９の盤面に対向する位置に渦糸付着板２０を固設し、円盤部材９の回転中に発生する渦糸２１の一端側をこの渦糸付着板２０に付着させるようにしたものである。
【００５５】
図８の第６の実施形態のように、円盤部材９を横向きの姿勢とした場合には、水面が浅くなっても渦は発生しにくくなるが、それでも時として微小な渦糸（竜巻を小さくしたような現象）が回転中の円盤部材９の盤面から発生することがある。このような渦糸の発生をそのまま放置しておくと、やがて渦糸の一端側が水面に到達してしまい、水面上の空気が円盤部材９側に取り込まれる事態となる。
【００５６】
そこで、本実施形態では、円盤部材９の盤面対向位置に渦糸付着板２０を固設し、渦糸２１の一端側をこの渦糸付着板２０に付着させることにより、渦糸２１の一端側が水面へ向かうのを防止するようにしている。
【００５７】
図１０は、本発明の第８の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。
【００５８】
図１０（ａ）に示すように、本実施形態は、図１の構成における水中モータ５の下端側に支持部材２２の一端側を取り付けると共に、その他端側に取付部材２３を取り付け、この取付部材２３に円盤部材９の盤面と接触した状態で摺動可能な摺接部材２４を取り付けたものである。摺接部材２４の下端部は、円盤部材９の盤面に対する接触部となるが、この接触の程度は勿論円盤部材９の円滑な回転を阻害することのない軽い接触である。なお、摺接部材２４の材質は、特に限定されないが、本実施形態では、柔らかい樹脂製プレート部材、又は柔らかい樹脂製ブラシ部材等を想定している。
【００５９】
また、図１０（ｂ）に示すように、摺接部材２４の幅は設定領域Rの幅とほぼ同一であり、この設定領域R上に１８０度の間隔で２つ配設されている。したがって、円盤部材９が半回転すると、全ての気泡注入孔９ｂの上端は摺接部材２４により拭（ぬぐ）われることになる。このように、円盤部材９の盤面に摺接部材２４を配設することにより、径のより小さな微小気泡を得ることができ、更に、気泡注入孔９ｂを塞ぐような種々の汚濁物質等を除去できる（清掃効果）という、一石二鳥の効果を得ることができる。
【００６０】
ここで、摺接部材２４を配設することにより、径のより小さな微小気泡を得ることができる理由を、図１１の説明図を参照しつつ説明する。
【００６１】
まず、図１１（ａ）に示すように、摺接部材がない場合を考えてみると、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡１２は、せん断力により盤面上から剥離するまでにある程度成長してしまうので、この場合の微小気泡１２は径の大きなものとなる。
【００６２】
ところが、図１１（ｂ）に示すように、摺接部材２４が設けられている場合は、気泡注入孔９ｂから顔を出した状態の微小気泡１２は、大きく成長する前に摺接部材２４とぶつかり盤面上から剥離され離脱してしまうので、径の小さな微小気泡１２を得ることができるのである。
【００６３】
なお、図１０（ｂ）では、２つの摺接部材２４が１８０度間隔で配設された例を示したが、この摺接部材２４の数は特に限定されるものではない。例えば、３つの摺接部材２４を１２０度間隔、あるいは４つの摺接部材２４を９０度間隔、のように配設数を増やしていけばその分だけ微小気泡１２の径が更に小さくなることが期待できる。あるいは逆に、摺接部材２４を１つに減らす構成も考えられる。この場合は、２つの場合に比べて微小気泡１２の径が大きくなるが、それでも摺接部材２４がない場合に比べれば充分な効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の構成図。
【図２】図１における円盤部材９の構造を示す説明図であり、（ａ）は円盤部材９及びエア供給パイプ８の縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図３】第１の実施形態における気泡注入孔９ｂの形状を変えることについての説明図であり、（ａ）はせん断力Fと付着力Fbとの関係を説明するための断面図、（ｂ）は気泡注入孔９ｂを円形とした場合の平面図、（ｃ）は気泡注入孔９ｂを四角形とした場合の平面図。
【図４】本発明の第２の実施形態の構成図。
【図５】本発明の第３の実施形態の説明図であり、（ａ）は全体の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図６】本発明の第４の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図７】本発明の第５の実施形態の要部構成図。
【図８】本発明の第６の実施形態の構成図。
【図９】本発明の第７の実施形態の構成図。
【図１０】本発明の第８の実施形態の説明図であり、（ａ）は要部の構成図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ矢視図。
【図１１】第８の実施形態における摺接部材２４の効果についての説明図であり、（ａ）は摺接部材なしの場合、（ｂ）は摺接部材を設けた場合を示す。
【符号の説明】
【００６５】
１：床
２：水槽
３：水
４，４Ａ，４Ｂ：支持脚
５，５Ａ：水中モータ
６：回転軸
７：ロータリジョイント
８：エア供給パイプ
９：円盤部材
９ａ：空洞部
９ｂ：気泡注入孔
１０：エア供給ライン
１１：ブロワ
１２：微小気泡
１３：振れ止め機構
１４：取付部材
１５：微小気泡集合抑制部材
１６：拡散翼部材
１７：拡散翼取付板
１８：渦抑制板
１９：支持棒
２０：渦糸付着板
２１：渦糸
２２：支持部材
２３：取付部材
２４：摺接部材
R：設定領域
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微小気泡注入対象となる水中に配置され、内部に空洞部が形成されると共に、盤面上に多数の気泡注入孔が形成されている円盤部材と、
前記円盤部材の空洞部に対しエア供給ラインを介してエアを供給するエア供給手段と、
前記円盤部材を回転駆動するモータ手段と、
を備えており、
前記円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成されている、
ことを特徴とする微小気泡発生装置。
【請求項２】
前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が下側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する上面側の盤面である、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項３】
前記モータ手段は水中に配設された水中モータである、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項４】
前記モータ手段は水面上方に配設された気中モータであり、前記円盤部材が取り付けられた回転駆動軸は振れ止め機構に支持されている、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項５】
前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が上側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、
更に、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側の盤面の上方に、微小気泡の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材が配設されている、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項６】
前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間に配設されて円盤部材と共に回転し、円盤部材回転中に気泡注入孔から生成され上昇してくる微小気泡を円盤部材外側に向けて拡散させる拡散翼部材を備えた、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項７】
前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間でモータ手段側に固定され、円盤部材回転中に上面側盤面付近の渦の発生を抑制する渦抑制板を備えた、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項８】
前記円盤部材及び前記モータ手段は横置き状態に配設されており、
更に、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する側方盤面の反対側の盤面である、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項９】
前記多数の気泡注入孔が形成された盤面に対向する位置に固設され、円盤部材回転中に発生する渦糸の一端側を付着させるための渦糸付着板を備えた、
ことを特徴とする請求項８記載の微小気泡発生装置。
【請求項１０】
前記多数の気泡注入孔が形成された前記設定領域の盤面と接触した状態で摺動可能に配設された摺接部材を備えた、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項１】
微小気泡注入対象となる水中に配置され、内部に空洞部が形成されると共に、盤面上に多数の気泡注入孔が形成されている円盤部材と、
前記円盤部材の空洞部に対しエア供給ラインを介してエアを供給するエア供給手段と、
前記円盤部材を回転駆動するモータ手段と、
を備えており、
前記円盤部材の盤面上に形成された多数の気泡注入孔は、円盤部材回転時における気泡注入孔の周速度が所定速度以上になる設定領域に形成されている、
ことを特徴とする微小気泡発生装置。
【請求項２】
前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が下側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する上面側の盤面である、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項３】
前記モータ手段は水中に配設された水中モータである、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項４】
前記モータ手段は水面上方に配設された気中モータであり、前記円盤部材が取り付けられた回転駆動軸は振れ止め機構に支持されている、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項５】
前記円盤部材及び前記モータ手段は、円盤部材が上側に位置する縦置き状態に配設され、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する下面側と反対側の上面側の盤面であり、
更に、前記多数の気泡注入孔が形成された上面側の盤面の上方に、微小気泡の集合を抑制するための微小気泡集合抑制部材が配設されている、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項６】
前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間に配設されて円盤部材と共に回転し、円盤部材回転中に気泡注入孔から生成され上昇してくる微小気泡を円盤部材外側に向けて拡散させる拡散翼部材を備えた、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項７】
前記多数の気泡注入孔が形成された上面側盤面と前記モータ手段との間でモータ手段側に固定され、円盤部材回転中に上面側盤面付近の渦の発生を抑制する渦抑制板を備えた、
ことを特徴とする請求項２記載の微小気泡発生装置。
【請求項８】
前記円盤部材及び前記モータ手段は横置き状態に配設されており、
更に、前記多数の気泡注入孔が形成された盤面は、モータ手段と対向する側方盤面の反対側の盤面である、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【請求項９】
前記多数の気泡注入孔が形成された盤面に対向する位置に固設され、円盤部材回転中に発生する渦糸の一端側を付着させるための渦糸付着板を備えた、
ことを特徴とする請求項８記載の微小気泡発生装置。
【請求項１０】
前記多数の気泡注入孔が形成された前記設定領域の盤面と接触した状態で摺動可能に配設された摺接部材を備えた、
ことを特徴とする請求項１記載の微小気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−５１８５４（Ｐ２０１０−５１８５４Ａ）
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２１７１１３（Ｐ２００８−２１７１１３）
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１１日（２０１０．３．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２６日（２００８．８．２６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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