微細気泡発生装置
【課題】従来のマイクロバブル発生装置或いは微小気泡発生装置は、筒の中で水流に回転を起こさせ、そこに吸い込ませた空気を巻き込んで微細気泡として水流中に発生させるものである。この場合、水の回転に余分なエネルギーを消耗したり流れを阻害したりする可能性がある。
【解決手段】本発明は、従来とは逆に、水流は直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるようにした。これは、水流よりも空気流の方が回転させるエネルギーが少なくて済む利点がある。
即ち、加圧した液体が通過する流入路の途中を摺鉢状に窄め、ここに挿入部材を挿入し、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を記気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出するものである。
【解決手段】本発明は、従来とは逆に、水流は直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるようにした。これは、水流よりも空気流の方が回転させるエネルギーが少なくて済む利点がある。
即ち、加圧した液体が通過する流入路の途中を摺鉢状に窄め、ここに挿入部材を挿入し、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を記気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中にマイクロバブルやマイクロ・ナノバブル或いはナノバブル級の微細気泡を発生させるための非常に簡単な構造の微細気泡発生装置に関するものであり、特に、湖水、海水、沼水、風呂水などの水質浄化に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロバブル発生装置とか微小気泡発生装置などと言う水中に微細な気泡を発生される装置が多数出願されている。これらの多くは、筒の中で水流に回転を起こさせ、そこに吸い込ませた空気を巻き込んで微細気泡として水流中に発生させるものである。この場合、水の回転に余分なエネルギーを消耗したり流れを阻害したりする可能性がある。
【０００３】
一方、水流が直進するタイプの微小気泡発生装置も提案されている（特許文献１、特許文献２）。しかし、特許文献１の場合、空気はリングスリットから放出されるようになっており、十分に水と気泡の混合がなされるかは疑問である。また、特許文献２の場合、空気吸込用の溝はノズル部材内の流水通路に対して接戦方向に形成されているが、溝孔が１〜１．５ｍｍと小さいため一寸したゴミでも詰まりやすく、また全体が溶接されているため分解し辛く、１年もすると殆ど目詰まりで微細気泡を出さなくなる欠点がある。
【０００４】
即ち、筒の中を流れる水流中に微細な気泡を発生して含有させるためには、一般的に、水の回転流（渦流）の中に気体を巻き込み、その渦流を止める、そのときに巻き込まれた気体が拡散される、と言うことが必要であると言われている。この渦流への気体の巻き込み方が重要なポイントになる。これが、従来殆どの微小気泡発生装置が採用する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６８７３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記とは逆に、水流は直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。液体の回転よりも、気体のスピンの方が小さいエネルギーですみ、微細気泡の発生が高効率にできる利点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような観点からなされたもので、筒中を流れる液体（直流）の吸引力を利用して気体を吸引し、狭い摺鉢状の隙間を気体が通過する間に旋回させ、或いは旋回板や螺旋状の溝や突条を利用して気体流の回転を積極的に起こし、液体と混合して微細気泡を発生させるものである。そして、隙間は孔ではなくスリット状であるためゴミによる目詰まりも生じにくい。また、特許文献２と異なり水に混入される気体量も多く、大量の微細気泡が発生する利点がある。また、例え目詰まりしても簡単に分解できるので修復し易い。
【０００８】
尚、液体は主として水であり、気体は主として空気であるので、以下、液体を水、気体を空気として説明することもある。尚、気体は、殺菌などのためにオゾンや一酸化炭素を使用することも多い。水は、清浄な水、河川水や港湾の解放された水域、養殖池、溜め池、庭園の池、湖沼等の閉鎖された水域の水、或いは風呂や温泉などどのような水でもかまわない。ただ、ゴミなどは吸引前に除去しておく必要がある。
【０００９】
本発明の微細気泡発生装置は、原理的に騒音発生部位がなく、機械的稼働部は陸上ポンプ或いは水中ポンプのみで、水量・水位の変動に左右されず、空気から水への酸素の移動効率が高く、空気量が少なくて済む利点がある。ポンプは揚程が２５ｍ程度、圧力は０．１５〜０．３Ｍｐａ程度のもので十分である。
【００１０】
本発明の微細気泡発生装置の基本構造は、加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入したものである。そして、挿入部材の外壁は摺鉢部の内壁と同じテーパで該内壁とは所定距離を離れた寸法を持っており、挿入部材の内面は摺鉢状をしていて液体の流路となるとともに、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になる。気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部からスロートの周囲或いは突出部の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。吐出路は、ディフューザーやノズルで構成される。
【００１１】
このように簡単な構造のため保守・点検が容易であり、また安価で小型化できる利点がある。また、加圧水は内径３．３ｃｍのパイプ或いはもう一回り太い内径のパイプで大量に送り込まれ、しかも直線状に送出されるので、吐出路から７ｍ乃至１０ｍ以上も遠くへ噴出させることができ、空気中の酸素を十分に水中に拡散させることができる。
【００１２】
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度（図１（ａ）のθ）は、６０°から１２０°であり、より好ましくは、７０°〜１００°である。
【００１３】
この微細気泡発生装置の本体部分（流入路、気体流入路、吐出路を含む本体部分）は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体がオゾンの場合、チタン以外の金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂、デュポンの登録商標）の削り出しである。ただ、プラスチックでは使用により磨耗の心配がある。この場合には、チタンの削り出しを使用するとよい。削り出しの場合、流入路の直径や長さなども自在にできる利点がある。
【００１４】
本体部分の両側はフランジを取り付け、一方のフランジで挿入部材の鍔を押さえ、他方のフランジでディフューザーの鍔を押さえる。各フランジの内側にはパッキングを装着する。各フランジは、４本のボルトとナットで締めつけて本体を組み立てる。流入路は一方のフランジの孔にパイプを挿入して形成し、該パイプには水中ポンプ或いは陸上ポンプから液体を圧入する。吐出路４はディフューザーで構成されるが、ディフューザーの外側にノズルを取り付け、該ノズルから、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる。尚、ディフューザーの内面は前方に向かって緩い拡がり傾斜を有する。
【００１５】
このディフューザーの内径は、前方（液体の流れる方向）に向かって平行ないし３°度程度の拡がりであれば、液体Ｒ２の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度（図４（ａ）、図５（ａ）のα）は、本発明者らの実験によれば、６°前後、即ち６°±０．１〜０．２°のとき放出がもっとも巧くできる。１０°以上もすと、逆にうまく放出されない。
【００１６】
挿入部材のテーパ部外壁に、旋回板或いは螺旋状の溝や突条を設けておくと、気体流入路３ら吸引される気体に積極的に旋回流を起こさせることができ、高速液体と微細気泡との混合がより強力に行われる。気体流通路７の寸法、即ち挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙の寸法は、１．０〜１．５ｍｍ程度とするのが好ましいが、旋回板１６を設ける場合は、その間隙の寸法は１．０〜２．５ｍｍ程度にするとよい。旋回板や螺旋状の突条の厚みも１．０〜２．５ｍｍ程度である。螺旋状の溝を設ける場合は間隙の寸法は１．０〜１．５ｍｍ程度とし、溝の深さは０．５ｍｍ程度とするとよい。尚、旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものにあっては、より細かな微細気泡（ナノバブル、マイクロ・ナノバブル）が発生する可能性が大きい。旋回板などが無い場合にはマイクロバブル級の微細気泡が発生すると思われる。
【００１７】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方にディフューザーを設けて該ディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出したり、ディフューザーの前方にバッファタンク部を設けて、該バッファタンク部で気液混合物を減速して気体（微細気泡）の加圧溶解を行った後、微細気泡を含有した液体を高速放出したりすることもできる。或いは、吐出路をスロートとし、該スロートの前方に径を大きくしたリークションタンクを設けると、リークションタンク内で液体と微細気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解ができるので微細気泡の混合がより良好に行われる。そして、この場合、リークションタンクからより径を小さくしたディフューザーに連結し、ここから微細気泡を含有した液体を高速放出するようにする。リークションタンクとディフューザーの間にディフューザーの径よりも小さい孔径のオリフィスを設けると、気泡の更なる微細化が行える。リークションタンクのスロートからの拡がり角度（図５（ｂ）のβ）は、図１（ａ）のθと同じか或いは幾分広い角度にするとよい。即ち、６０°から１２０°であり、より好ましくは、８０°〜１００°である。
【００１８】
上記いずれのタイプの微細気泡発生装置においても、気体流入路は、液体流入路に設けた摺鉢部の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体は液体流入路を流れる加圧液体の吸引力で気体流入路から吸引され挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間に形成された気体の流通路を通って旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。
【００１９】
この気体流入路には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブを設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変にすることができる。また、気体流入路に逆止弁を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明微細気泡発生装置は装置内で水流を直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。従って、水流よりも空気流の方が回転させるエネルギーが少なくて済む利点がある。また、構造が非常にシンプルで製造も簡単にできて安価に得られ、故障も少ないなどの特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明微細気泡発生装置の一例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。（実施例１）
【図２】本発明微細気泡発生装置の他の例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。（ｃ）は更に異なる挿入部材の正面図である。（実施例２）
【図３】図１或いは図２の微細気泡発生装置における吐出路の長さを長くした吐出路を有する変形例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は気体の旋回状態を示す説明図である。（実施例３）
【図４】本発明微細気泡発生装置の異なる他の例の縦断面図である。（実施例４）
【図５】本発明微細気泡発生装置の更に異なる他の例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は同じく縦断面図で液体の圧力説明図、（ｃ）は気体の旋回状態を示す説明図である。（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入する。挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になり、気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の請求項１に示す基本的な微細気泡発生装置の一例を示すもので、図１（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。この微細気泡発生装置１は、加圧した液体Ｒ１が通過する流入路２と、気体Ｋを高速吸引するための気体流入路３と、微細気泡ＭＢを含有する液体Ｒ２を高速で放出させる吐出路４を備えている。そして、流入路２の途中を摺鉢状に窄めるとともに、該摺鉢部５には、該摺鉢部の内壁５ａと同じテーパで該内壁５ａとは所定距離を離れた寸法の外壁部６ｂをもつ挿入部材（ノズル）６を嵌挿する。該挿入部材の内面６ａは摺鉢状をして液体Ｒ１の流路となるとともに、挿入部材６のテーパ部外壁６ｂと上記摺鉢部内壁５ａとの間の間隙は、上記気体流入路３から吸引される気体Ｋの流通路７になる。気体Ｋは該気体流通路７を通過する間に旋回しながら挿入部材６の突出部６ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。この吐出路４はディフューザー８、で構成される。
【００２４】
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度θは、６０°から１２０°であり、より好ましくは、７０°〜９０°である。図１（ａ）のものは、θが８０°である。また、突出部６ｃの内径は６〜８ｍｍ、ディフューザー８の始めの内径は１０ｍｍ程度である。気体流入路の入り口は内径１０ｍｍ、挿入部材６に接する部分の内径は６ｍｍ程度である。
【００２５】
尚、この微細気泡発生装置１の本体部分は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体Ｋがオゾンの場合、金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂（登録商標）の削り出し或いはチタンの削り出しである。削り出しの場合、流入路２の直径や長さなども自在にできる利点がある。
【００２６】
本体部分の両側はフランジ９、１０を取り付け、フランジ９で挿入部材６の鍔６ｄを押さえ、フランジ１０でディフューザー８の鍔８ａを押さえる。符号１１、１２はパッキングである。各フランジ９、１０は、４本のボルト１３とナット１３′で締めつけて本体を組み立てる。流入路２はフランジ９の孔９ａにパイプ１４を挿入して形成し、該パイプ１４には水中ポンプ或いは陸上ポンプＰから液体Ｒ１を圧入する。吐出路４はディフューザー８で構成されるが、ディフューザー８の外側にノズル１５を取り付け、該ノズル１５から、微細気泡ＭＢを含有する液体Ｒ２を高速で放出させる。尚、ディフューザー８の内面８ｂは前方（液体Ｒ１の流れる方向、図で右向き）に向かって緩い拡がり傾斜（α）を有する。
【００２７】
図１（ｂ）は、挿入部材６の正面図である。符号６ｂは挿入部材６のテーパ部外壁、符号６ｃは突出部、符号６ｄは鍔である。
【実施例２】
【００２８】
次に、図２は本発明の請求項２に示す微細気泡発生装置の一例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。この微小気泡発生装置１′は、挿入部材６′のテーパ部外壁６′ｂに、気体流入路３から吸引される気体Ｋに積極的に旋回流を起こさせる旋回板１６を設け（図２（ｂ）では４枚）たものであり、それ以外の形状・寸法は、気体流通路７の寸法以外は図１の挿入部材６と同じである。また、挿入部材６′以外の構成も図１の場合と同じである。気体流通路７の寸法は、図１の場合が１〜１．５ｍｍ程度であり、図２の場合１．０〜２．５ｍｍ程度である。旋回板１６の厚みも １．０〜２．５ｍｍ程度である。
【００２９】
図２（ｂ）の挿入部材６′の場合、旋回板１６により気体Ｋは気体流通路７を通過する間に強制的に旋回させられて、挿入部材６′の突出部６′ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。また、図２（ｃ）に示す挿入部材６′′の場合、テーパ部外壁６点′′ｂに螺旋条の溝１６′或いは突条を設けたもので突出部６′′ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。従って、図２（ｂ）、（ｃ）の装置では、気体の流れが右向きとなり、高速液体と微細気泡ＭＢとの混合がより強力に行われる。ただ、混合に対する抵抗は図１の場合よりも大きくなる。図２（ｂ）、（ｃ）のように、テーパ部外壁６′ｂや６′′ｂに旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものの場合、発生する微細気泡は、より細かい（ナノバブル、マイクロ・ナノバブル）ものがが発生する可能性が大きい。
【実施例３】
【００３０】
図３（ａ）に示す微細気泡発生装置１′′は、図１或いは図２の挿入部材の突出部６ｃ、６′ｃ、６′′ｃの先に細長いスロート１７を組み込んだ変形例を示す。そして、この長いスロート１７において加圧が行われて微細気泡ＭＢの溶解度が増し、次のオリフィス１８で微細気泡ＭＢの剪断が行われ、ディフューザー８部分で微細気泡ＭＢが飽和になり、放出される。図３（ａ）の下部に示すものは、は微細気泡発生装置１′′内部の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下して挿入部材突出部６ｃの近傍で真空状態となり、スロート１７部分で加圧され、オリフィス１８部分で剪断され、ディフューザー８で微細気泡ＭＢは飽和となり、大気圧となる。
【００３１】
図３（ｂ）は、流通路７（挿入部材のテーパ部外壁６ｂと摺鉢部内壁５ａの間の隙間）にある気体Ｋの流れと吐出部先端６ｃにおける微細気泡ＭＢの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路７において、気体Ｋ（右向き）は次第に回転を早め、吐出部先端６ｃ近傍で液体Ｒ１に巻き込まれて微細気泡ＭＢになり、吐出路４から放出される。
【実施例４】
【００３２】
図４に示す微細気泡発生装置３０は、スロート１７にディフューザー８を直結し、ディフューザー８の前方にバッファタンク１９を設け、バッファタンク１９から微細気泡ＭＢを多量に含んだ液体Ｒ２を高速で放出するものである。図４の下部に示すものは、微細気泡発生装置３０内部の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５（ノズル部）まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下し、スロート１７部で負圧（真空吸引）となり、ディフューザー８部分で加圧され、パッファタンク１９で静圧剪断される。
【実施例５】
【００３３】
次に、図５（ａ）は本発明の請求項５に示すの微細気泡発生装置の縦断面図の一例を示すものである。この微細気泡発生装置４０は、図１に示す微細気泡発生装置１の吐出路４をスロート１７とし、該スロート１７の前方に径を大きくしたリークションタンク２０を設けたものである。そして、このリークションタンク２０内で液体と微細気泡ＭＢの混合物（液体Ｒ２）の流速を落として気体の加圧溶解を行い、次いで径を小さくしたディフューザー８から微細気泡を含有した液体Ｒ２を高速放出するものである。
【００３４】
この微細気泡発生装置４０では、リークションタンク２０で微細気泡ＭＢの混合物（液体Ｒ２）の流速を落として気体の加圧溶解を行うため、微細気泡ＭＢの溶解度がより向上して、より濃度の高い微細気泡が発生する。
【００３５】
尚、図５（ａ）において、リークションタンク１８とディフューザー８の間にディフューザー８の径よりも小さい孔径のオリフィス１８を設けておくと、気泡ＭＢの更なる微細化ができる（本発明請求項６）。オリフィス１８は、ディフューザー８の根元を小さく抉ったものでもよいし、オリフィス板を嵌めるようにしてもよい。
【００３６】
図５（ｂ）は、同図（ａ ）における微細気泡発生装置４０内の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下して挿入部材突出部６ｃの近傍で真空状態となり、リークションタンク２０部分で加圧され、オリフィス１８部分で剪断されてクラスターが小さくなり、ディフューザー８で微細気泡ＭＢは飽和となり、大気圧となる。リークションタンクのスロートからの拡がり角度（図５（ｂ）のβ）は、図１（ａ）のθよりは幾分広い角度にするとよい。即ち、６０°から１２０°であり、より好ましくは、８０°〜１００°である。図５（ｂ）の場合、αは９０°である。
【００３７】
図５（ｃ）は、流通路７（挿入部材のテーパ部外壁６ｂと摺鉢部内壁５ａの間の隙間）にある気体Ｋの流れと吐出部先端６ｃにおける微細気泡ＭＢの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路７において、気体Ｋは次第に回転（右向き）を早め、吐出部先端６ｃ近傍で液体Ｒ１に巻き込まれて微細気泡ＭＢになり、吐出路４から放出される。
【００３８】
また、前記各実施例において、ディフューザー８の内径は、前方（液体Ｒ１の流れる方向、図で右向き）に向かって平行ないし３度程度の拡がりであれば、液体Ｒ２の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度は本発明者らの実験の結果、６°前後、即ち６°±０．１〜０．２°のとき放出がもっとも巧くできることが判明した。１０°以上もすると、逆にうまく放出されないものである（本発明請求項７）。
【００３９】
次に、気体流入路３は、流入路２に設けたの摺鉢部５の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体Ｋは流入路２を流れる加圧液体Ｒ１の吸引力で気体流入路３から吸引され挿入部材６のテーパ部外壁６ｂと上記摺鉢部内壁５ａとの間に形成された気体Ｋの流通路７を通って旋回しながら挿入部材６の突出部６ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。
【００４０】
この気体流入路３には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブ３１を設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変にすることができる。また、気体流入路３に逆止弁３２を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる（本発明請求項８、請求項９）。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
加圧した液体が通過する流入路の途中を摺鉢状に窄めて該部分に挿入部材を嵌め込み、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出されるので、液体の旋回が不要となりエネルギーのロスが少ない微細気泡発生装置を提供する。
【符号の説明】
【００４２】
１・１′・１′′・３０・４０ 微細気泡発生装置
２ 流入路
Ｒ１ 加圧液体
３ 気体流入路
３１ バブル
３２ 逆止弁
Ｋ 気体
４ 吐出路
Ｒ２ 微細気泡を含有する液体
ＭＢ 微細気泡
５ 摺鉢部
５ａ 摺鉢部の内壁
６・６′・６′′ 挿入部材
６ａ・６′ａ・６′′ａ 内面
６ｂ・６′ｂ・６′′ｂ テーパ部外壁
６ｃ・６′ｃ・６′′ｃ 突出部
６ｄ・６′ｄ・６′′ｄ 鍔
７ 気体Ｋの流通路
８ ディフューザー
θ 摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度
α ディフューザーの拡がり角度
β リークションタンクのスロートからの拡がり角度
８ａ 鍔
８ｂ 内面
９ フランジ
９ａ 孔
１０ フランジ
１１ パッキング
１２ パッキング
１３ ボルト
１３′ ナット
１４ パイプ
Ｐ 水中ポンプ或いは陸上ポンプ
１５ ノズル
１６ 旋回板
１７ スロート
１８ オリフィス
１９ バッファタンク
２０ リークションタンク
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中にマイクロバブルやマイクロ・ナノバブル或いはナノバブル級の微細気泡を発生させるための非常に簡単な構造の微細気泡発生装置に関するものであり、特に、湖水、海水、沼水、風呂水などの水質浄化に適したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロバブル発生装置とか微小気泡発生装置などと言う水中に微細な気泡を発生される装置が多数出願されている。これらの多くは、筒の中で水流に回転を起こさせ、そこに吸い込ませた空気を巻き込んで微細気泡として水流中に発生させるものである。この場合、水の回転に余分なエネルギーを消耗したり流れを阻害したりする可能性がある。
【０００３】
一方、水流が直進するタイプの微小気泡発生装置も提案されている（特許文献１、特許文献２）。しかし、特許文献１の場合、空気はリングスリットから放出されるようになっており、十分に水と気泡の混合がなされるかは疑問である。また、特許文献２の場合、空気吸込用の溝はノズル部材内の流水通路に対して接戦方向に形成されているが、溝孔が１〜１．５ｍｍと小さいため一寸したゴミでも詰まりやすく、また全体が溶接されているため分解し辛く、１年もすると殆ど目詰まりで微細気泡を出さなくなる欠点がある。
【０００４】
即ち、筒の中を流れる水流中に微細な気泡を発生して含有させるためには、一般的に、水の回転流（渦流）の中に気体を巻き込み、その渦流を止める、そのときに巻き込まれた気体が拡散される、と言うことが必要であると言われている。この渦流への気体の巻き込み方が重要なポイントになる。これが、従来殆どの微小気泡発生装置が採用する方式である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３９６８７３７号公報
【特許文献２】特開２００８−２３５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記とは逆に、水流は直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。液体の回転よりも、気体のスピンの方が小さいエネルギーですみ、微細気泡の発生が高効率にできる利点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明はこのような観点からなされたもので、筒中を流れる液体（直流）の吸引力を利用して気体を吸引し、狭い摺鉢状の隙間を気体が通過する間に旋回させ、或いは旋回板や螺旋状の溝や突条を利用して気体流の回転を積極的に起こし、液体と混合して微細気泡を発生させるものである。そして、隙間は孔ではなくスリット状であるためゴミによる目詰まりも生じにくい。また、特許文献２と異なり水に混入される気体量も多く、大量の微細気泡が発生する利点がある。また、例え目詰まりしても簡単に分解できるので修復し易い。
【０００８】
尚、液体は主として水であり、気体は主として空気であるので、以下、液体を水、気体を空気として説明することもある。尚、気体は、殺菌などのためにオゾンや一酸化炭素を使用することも多い。水は、清浄な水、河川水や港湾の解放された水域、養殖池、溜め池、庭園の池、湖沼等の閉鎖された水域の水、或いは風呂や温泉などどのような水でもかまわない。ただ、ゴミなどは吸引前に除去しておく必要がある。
【０００９】
本発明の微細気泡発生装置は、原理的に騒音発生部位がなく、機械的稼働部は陸上ポンプ或いは水中ポンプのみで、水量・水位の変動に左右されず、空気から水への酸素の移動効率が高く、空気量が少なくて済む利点がある。ポンプは揚程が２５ｍ程度、圧力は０．１５〜０．３Ｍｐａ程度のもので十分である。
【００１０】
本発明の微細気泡発生装置の基本構造は、加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入したものである。そして、挿入部材の外壁は摺鉢部の内壁と同じテーパで該内壁とは所定距離を離れた寸法を持っており、挿入部材の内面は摺鉢状をしていて液体の流路となるとともに、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になる。気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部からスロートの周囲或いは突出部の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。吐出路は、ディフューザーやノズルで構成される。
【００１１】
このように簡単な構造のため保守・点検が容易であり、また安価で小型化できる利点がある。また、加圧水は内径３．３ｃｍのパイプ或いはもう一回り太い内径のパイプで大量に送り込まれ、しかも直線状に送出されるので、吐出路から７ｍ乃至１０ｍ以上も遠くへ噴出させることができ、空気中の酸素を十分に水中に拡散させることができる。
【００１２】
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度（図１（ａ）のθ）は、６０°から１２０°であり、より好ましくは、７０°〜１００°である。
【００１３】
この微細気泡発生装置の本体部分（流入路、気体流入路、吐出路を含む本体部分）は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体がオゾンの場合、チタン以外の金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂（ポリテトラフルオロエチレン樹脂、デュポンの登録商標）の削り出しである。ただ、プラスチックでは使用により磨耗の心配がある。この場合には、チタンの削り出しを使用するとよい。削り出しの場合、流入路の直径や長さなども自在にできる利点がある。
【００１４】
本体部分の両側はフランジを取り付け、一方のフランジで挿入部材の鍔を押さえ、他方のフランジでディフューザーの鍔を押さえる。各フランジの内側にはパッキングを装着する。各フランジは、４本のボルトとナットで締めつけて本体を組み立てる。流入路は一方のフランジの孔にパイプを挿入して形成し、該パイプには水中ポンプ或いは陸上ポンプから液体を圧入する。吐出路４はディフューザーで構成されるが、ディフューザーの外側にノズルを取り付け、該ノズルから、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる。尚、ディフューザーの内面は前方に向かって緩い拡がり傾斜を有する。
【００１５】
このディフューザーの内径は、前方（液体の流れる方向）に向かって平行ないし３°度程度の拡がりであれば、液体Ｒ２の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度（図４（ａ）、図５（ａ）のα）は、本発明者らの実験によれば、６°前後、即ち６°±０．１〜０．２°のとき放出がもっとも巧くできる。１０°以上もすと、逆にうまく放出されない。
【００１６】
挿入部材のテーパ部外壁に、旋回板或いは螺旋状の溝や突条を設けておくと、気体流入路３ら吸引される気体に積極的に旋回流を起こさせることができ、高速液体と微細気泡との混合がより強力に行われる。気体流通路７の寸法、即ち挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙の寸法は、１．０〜１．５ｍｍ程度とするのが好ましいが、旋回板１６を設ける場合は、その間隙の寸法は１．０〜２．５ｍｍ程度にするとよい。旋回板や螺旋状の突条の厚みも１．０〜２．５ｍｍ程度である。螺旋状の溝を設ける場合は間隙の寸法は１．０〜１．５ｍｍ程度とし、溝の深さは０．５ｍｍ程度とするとよい。尚、旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものにあっては、より細かな微細気泡（ナノバブル、マイクロ・ナノバブル）が発生する可能性が大きい。旋回板などが無い場合にはマイクロバブル級の微細気泡が発生すると思われる。
【００１７】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方にディフューザーを設けて該ディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出したり、ディフューザーの前方にバッファタンク部を設けて、該バッファタンク部で気液混合物を減速して気体（微細気泡）の加圧溶解を行った後、微細気泡を含有した液体を高速放出したりすることもできる。或いは、吐出路をスロートとし、該スロートの前方に径を大きくしたリークションタンクを設けると、リークションタンク内で液体と微細気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解ができるので微細気泡の混合がより良好に行われる。そして、この場合、リークションタンクからより径を小さくしたディフューザーに連結し、ここから微細気泡を含有した液体を高速放出するようにする。リークションタンクとディフューザーの間にディフューザーの径よりも小さい孔径のオリフィスを設けると、気泡の更なる微細化が行える。リークションタンクのスロートからの拡がり角度（図５（ｂ）のβ）は、図１（ａ）のθと同じか或いは幾分広い角度にするとよい。即ち、６０°から１２０°であり、より好ましくは、８０°〜１００°である。
【００１８】
上記いずれのタイプの微細気泡発生装置においても、気体流入路は、液体流入路に設けた摺鉢部の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体は液体流入路を流れる加圧液体の吸引力で気体流入路から吸引され挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間に形成された気体の流通路を通って旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。
【００１９】
この気体流入路には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブを設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変にすることができる。また、気体流入路に逆止弁を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明微細気泡発生装置は装置内で水流を直進させ、これに巻き込む空気の流れを回転させて水流中に微細な気泡を発生させるものある。従って、水流よりも空気流の方が回転させるエネルギーが少なくて済む利点がある。また、構造が非常にシンプルで製造も簡単にできて安価に得られ、故障も少ないなどの特徴がある。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明微細気泡発生装置の一例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。（実施例１）
【図２】本発明微細気泡発生装置の他の例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。（ｃ）は更に異なる挿入部材の正面図である。（実施例２）
【図３】図１或いは図２の微細気泡発生装置における吐出路の長さを長くした吐出路を有する変形例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は気体の旋回状態を示す説明図である。（実施例３）
【図４】本発明微細気泡発生装置の異なる他の例の縦断面図である。（実施例４）
【図５】本発明微細気泡発生装置の更に異なる他の例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は同じく縦断面図で液体の圧力説明図、（ｃ）は気体の旋回状態を示す説明図である。（実施例５）
【発明を実施するための形態】
【００２２】
加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備えるとともに、流入路の途中を摺鉢状に窄め、該摺鉢部に挿入部材を挿入する。挿入部材のテーパ部外壁と摺鉢部内壁との間の間隙は、上記気体流入路から吸引される気体の流通路になり、気体は該気体流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の突出部前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出される。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の請求項１に示す基本的な微細気泡発生装置の一例を示すもので、図１（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。この微細気泡発生装置１は、加圧した液体Ｒ１が通過する流入路２と、気体Ｋを高速吸引するための気体流入路３と、微細気泡ＭＢを含有する液体Ｒ２を高速で放出させる吐出路４を備えている。そして、流入路２の途中を摺鉢状に窄めるとともに、該摺鉢部５には、該摺鉢部の内壁５ａと同じテーパで該内壁５ａとは所定距離を離れた寸法の外壁部６ｂをもつ挿入部材（ノズル）６を嵌挿する。該挿入部材の内面６ａは摺鉢状をして液体Ｒ１の流路となるとともに、挿入部材６のテーパ部外壁６ｂと上記摺鉢部内壁５ａとの間の間隙は、上記気体流入路３から吸引される気体Ｋの流通路７になる。気体Ｋは該気体流通路７を通過する間に旋回しながら挿入部材６の突出部６ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。この吐出路４はディフューザー８、で構成される。
【００２４】
この摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度θは、６０°から１２０°であり、より好ましくは、７０°〜９０°である。図１（ａ）のものは、θが８０°である。また、突出部６ｃの内径は６〜８ｍｍ、ディフューザー８の始めの内径は１０ｍｍ程度である。気体流入路の入り口は内径１０ｍｍ、挿入部材６に接する部分の内径は６ｍｍ程度である。
【００２５】
尚、この微細気泡発生装置１の本体部分は、プラスチックの押出成形や金属の削り出し、或いはプラスチックの削り出しなどで形成できる。但し、押出成形は型代がかるしそう大量に作るものではないため不向きである。また、気体Ｋがオゾンの場合、金属だと腐食するので、最も好ましいのは、プラスチックの削り出し、中でも、テフロン樹脂（登録商標）の削り出し或いはチタンの削り出しである。削り出しの場合、流入路２の直径や長さなども自在にできる利点がある。
【００２６】
本体部分の両側はフランジ９、１０を取り付け、フランジ９で挿入部材６の鍔６ｄを押さえ、フランジ１０でディフューザー８の鍔８ａを押さえる。符号１１、１２はパッキングである。各フランジ９、１０は、４本のボルト１３とナット１３′で締めつけて本体を組み立てる。流入路２はフランジ９の孔９ａにパイプ１４を挿入して形成し、該パイプ１４には水中ポンプ或いは陸上ポンプＰから液体Ｒ１を圧入する。吐出路４はディフューザー８で構成されるが、ディフューザー８の外側にノズル１５を取り付け、該ノズル１５から、微細気泡ＭＢを含有する液体Ｒ２を高速で放出させる。尚、ディフューザー８の内面８ｂは前方（液体Ｒ１の流れる方向、図で右向き）に向かって緩い拡がり傾斜（α）を有する。
【００２７】
図１（ｂ）は、挿入部材６の正面図である。符号６ｂは挿入部材６のテーパ部外壁、符号６ｃは突出部、符号６ｄは鍔である。
【実施例２】
【００２８】
次に、図２は本発明の請求項２に示す微細気泡発生装置の一例を示すもので、（ａ）は微細気泡発生装置の縦断面図、（ｂ）は挿入部材の正面図である。この微小気泡発生装置１′は、挿入部材６′のテーパ部外壁６′ｂに、気体流入路３から吸引される気体Ｋに積極的に旋回流を起こさせる旋回板１６を設け（図２（ｂ）では４枚）たものであり、それ以外の形状・寸法は、気体流通路７の寸法以外は図１の挿入部材６と同じである。また、挿入部材６′以外の構成も図１の場合と同じである。気体流通路７の寸法は、図１の場合が１〜１．５ｍｍ程度であり、図２の場合１．０〜２．５ｍｍ程度である。旋回板１６の厚みも １．０〜２．５ｍｍ程度である。
【００２９】
図２（ｂ）の挿入部材６′の場合、旋回板１６により気体Ｋは気体流通路７を通過する間に強制的に旋回させられて、挿入部材６′の突出部６′ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。また、図２（ｃ）に示す挿入部材６′′の場合、テーパ部外壁６点′′ｂに螺旋条の溝１６′或いは突条を設けたもので突出部６′′ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。従って、図２（ｂ）、（ｃ）の装置では、気体の流れが右向きとなり、高速液体と微細気泡ＭＢとの混合がより強力に行われる。ただ、混合に対する抵抗は図１の場合よりも大きくなる。図２（ｂ）、（ｃ）のように、テーパ部外壁６′ｂや６′′ｂに旋回板や螺旋状の突条や溝を設けたものの場合、発生する微細気泡は、より細かい（ナノバブル、マイクロ・ナノバブル）ものがが発生する可能性が大きい。
【実施例３】
【００３０】
図３（ａ）に示す微細気泡発生装置１′′は、図１或いは図２の挿入部材の突出部６ｃ、６′ｃ、６′′ｃの先に細長いスロート１７を組み込んだ変形例を示す。そして、この長いスロート１７において加圧が行われて微細気泡ＭＢの溶解度が増し、次のオリフィス１８で微細気泡ＭＢの剪断が行われ、ディフューザー８部分で微細気泡ＭＢが飽和になり、放出される。図３（ａ）の下部に示すものは、は微細気泡発生装置１′′内部の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下して挿入部材突出部６ｃの近傍で真空状態となり、スロート１７部分で加圧され、オリフィス１８部分で剪断され、ディフューザー８で微細気泡ＭＢは飽和となり、大気圧となる。
【００３１】
図３（ｂ）は、流通路７（挿入部材のテーパ部外壁６ｂと摺鉢部内壁５ａの間の隙間）にある気体Ｋの流れと吐出部先端６ｃにおける微細気泡ＭＢの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路７において、気体Ｋ（右向き）は次第に回転を早め、吐出部先端６ｃ近傍で液体Ｒ１に巻き込まれて微細気泡ＭＢになり、吐出路４から放出される。
【実施例４】
【００３２】
図４に示す微細気泡発生装置３０は、スロート１７にディフューザー８を直結し、ディフューザー８の前方にバッファタンク１９を設け、バッファタンク１９から微細気泡ＭＢを多量に含んだ液体Ｒ２を高速で放出するものである。図４の下部に示すものは、微細気泡発生装置３０内部の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５（ノズル部）まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下し、スロート１７部で負圧（真空吸引）となり、ディフューザー８部分で加圧され、パッファタンク１９で静圧剪断される。
【実施例５】
【００３３】
次に、図５（ａ）は本発明の請求項５に示すの微細気泡発生装置の縦断面図の一例を示すものである。この微細気泡発生装置４０は、図１に示す微細気泡発生装置１の吐出路４をスロート１７とし、該スロート１７の前方に径を大きくしたリークションタンク２０を設けたものである。そして、このリークションタンク２０内で液体と微細気泡ＭＢの混合物（液体Ｒ２）の流速を落として気体の加圧溶解を行い、次いで径を小さくしたディフューザー８から微細気泡を含有した液体Ｒ２を高速放出するものである。
【００３４】
この微細気泡発生装置４０では、リークションタンク２０で微細気泡ＭＢの混合物（液体Ｒ２）の流速を落として気体の加圧溶解を行うため、微細気泡ＭＢの溶解度がより向上して、より濃度の高い微細気泡が発生する。
【００３５】
尚、図５（ａ）において、リークションタンク１８とディフューザー８の間にディフューザー８の径よりも小さい孔径のオリフィス１８を設けておくと、気泡ＭＢの更なる微細化ができる（本発明請求項６）。オリフィス１８は、ディフューザー８の根元を小さく抉ったものでもよいし、オリフィス板を嵌めるようにしてもよい。
【００３６】
図５（ｂ）は、同図（ａ ）における微細気泡発生装置４０内の液体Ｒ１に加わる圧力の変動を示す図である。即ち、摺鉢部５まで送り込まれた液体Ｒ１の圧力が次第に低下して挿入部材突出部６ｃの近傍で真空状態となり、リークションタンク２０部分で加圧され、オリフィス１８部分で剪断されてクラスターが小さくなり、ディフューザー８で微細気泡ＭＢは飽和となり、大気圧となる。リークションタンクのスロートからの拡がり角度（図５（ｂ）のβ）は、図１（ａ）のθよりは幾分広い角度にするとよい。即ち、６０°から１２０°であり、より好ましくは、８０°〜１００°である。図５（ｂ）の場合、αは９０°である。
【００３７】
図５（ｃ）は、流通路７（挿入部材のテーパ部外壁６ｂと摺鉢部内壁５ａの間の隙間）にある気体Ｋの流れと吐出部先端６ｃにおける微細気泡ＭＢの動きを模式的に示す説明図である。ここで、流通路７において、気体Ｋは次第に回転（右向き）を早め、吐出部先端６ｃ近傍で液体Ｒ１に巻き込まれて微細気泡ＭＢになり、吐出路４から放出される。
【００３８】
また、前記各実施例において、ディフューザー８の内径は、前方（液体Ｒ１の流れる方向、図で右向き）に向かって平行ないし３度程度の拡がりであれば、液体Ｒ２の放出はあまりうまくいかない。ましてや窄まったりすれば、詰まりが生じて放出はうまくできない。この拡がり角度は本発明者らの実験の結果、６°前後、即ち６°±０．１〜０．２°のとき放出がもっとも巧くできることが判明した。１０°以上もすると、逆にうまく放出されないものである（本発明請求項７）。
【００３９】
次に、気体流入路３は、流入路２に設けたの摺鉢部５の根元付近から中程位の間の位置に開口している。そして、気体Ｋは流入路２を流れる加圧液体Ｒ１の吸引力で気体流入路３から吸引され挿入部材６のテーパ部外壁６ｂと上記摺鉢部内壁５ａとの間に形成された気体Ｋの流通路７を通って旋回しながら挿入部材６の突出部６ｃ前方で高速液体と混合されて微細気泡ＭＢとなり、吐出路４から高速放出される。
【００４０】
この気体流入路３には、ニードルバルブやボールバルブなどのバルブ３１を設けておけば、流入路を通過する気体量を調整して発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変にすることができる。また、気体流入路３に逆止弁３２を組み込んでおけば、加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止することができる（本発明請求項８、請求項９）。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
加圧した液体が通過する流入路の途中を摺鉢状に窄めて該部分に挿入部材を嵌め込み、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出されるので、液体の旋回が不要となりエネルギーのロスが少ない微細気泡発生装置を提供する。
【符号の説明】
【００４２】
１・１′・１′′・３０・４０ 微細気泡発生装置
２ 流入路
Ｒ１ 加圧液体
３ 気体流入路
３１ バブル
３２ 逆止弁
Ｋ 気体
４ 吐出路
Ｒ２ 微細気泡を含有する液体
ＭＢ 微細気泡
５ 摺鉢部
５ａ 摺鉢部の内壁
６・６′・６′′ 挿入部材
６ａ・６′ａ・６′′ａ 内面
６ｂ・６′ｂ・６′′ｂ テーパ部外壁
６ｃ・６′ｃ・６′′ｃ 突出部
６ｄ・６′ｄ・６′′ｄ 鍔
７ 気体Ｋの流通路
８ ディフューザー
θ 摺鉢部や挿入部材の窄み部の角度
α ディフューザーの拡がり角度
β リークションタンクのスロートからの拡がり角度
８ａ 鍔
８ｂ 内面
９ フランジ
９ａ 孔
１０ フランジ
１１ パッキング
１２ パッキング
１３ ボルト
１３′ ナット
１４ パイプ
Ｐ 水中ポンプ或いは陸上ポンプ
１５ ノズル
１６ 旋回板
１７ スロート
１８ オリフィス
１９ バッファタンク
２０ リークションタンク
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備え、流入路の途中を摺鉢状に窄めるとともに、該摺鉢状の部分に嵌挿され該摺鉢状部分の内壁と同じテーパで該内壁とは所定距離を離れた寸法の外壁をもつ挿入部材であって、該挿入部材の内面は摺鉢状で液体の流路となるとともに、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を上記気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出されることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
挿入部材のテーパ部外壁に、気体流入路から吸引される気体に積極的に旋回流を起こさせる旋回板、或いは螺旋状の溝や突条を設け、該旋回板或いは螺旋状の溝や突条で旋回された気体を挿入部材の前方で高速液体と混合させるものである、請求項１記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方にディフューザーを設けて該ディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項１又は請求項２記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
ディフューザーの前方にバッファタンク部を設けて、該バッファタンク部で液体と微小気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解を行った後、微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項３記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方に径を大きくしたリークションタンクを設け、該リークションタンク内で液体と微小気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解を行い、次いで径を小さくしたディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項１又は請求項２記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
リークションタンクとディフューザーの間にディフューザーの径よりも小さい孔径のオリフィスを設けて気泡の更なる微細化を行うものである、請求項５記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
ディフューザーの内径は、前方に向かって６°前後の角度の広がりを有するものである、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の微細気泡発生装置。
【請求項８】
気体を高速吸引する流入路を通過する気体量をニードルバルブやボールバルブなどのバルブで調整することにより、発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変することができる請求項１乃至請求項７記載の何れか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項９】
加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止するために、気体流入路に逆止弁を取り付けてなる請求項１乃至請求項８記載の何れか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１】
加圧した液体が通過する流入路と、気体を高速吸引するための気体流入路と、微細気泡を含有する液体を高速で放出させる吐出路を備え、流入路の途中を摺鉢状に窄めるとともに、該摺鉢状の部分に嵌挿され該摺鉢状部分の内壁と同じテーパで該内壁とは所定距離を離れた寸法の外壁をもつ挿入部材であって、該挿入部材の内面は摺鉢状で液体の流路となるとともに、挿入部材のテーパ部外壁と上記摺鉢状部分の内壁との間の間隙を上記気体流入路から吸引される気体の流通路とし、気体は該流通路を通過する間に旋回しながら挿入部材の前方で高速液体と混合されて微細気泡となり、吐出路から高速放出されることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
挿入部材のテーパ部外壁に、気体流入路から吸引される気体に積極的に旋回流を起こさせる旋回板、或いは螺旋状の溝や突条を設け、該旋回板或いは螺旋状の溝や突条で旋回された気体を挿入部材の前方で高速液体と混合させるものである、請求項１記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方にディフューザーを設けて該ディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項１又は請求項２記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
ディフューザーの前方にバッファタンク部を設けて、該バッファタンク部で液体と微小気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解を行った後、微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項３記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
吐出路をスロートとし、該スロートの前方に径を大きくしたリークションタンクを設け、該リークションタンク内で液体と微小気泡の混合物の流速を落として気体（微細気泡）の加圧溶解を行い、次いで径を小さくしたディフューザーから微細気泡を含有した液体を高速放出するものである、請求項１又は請求項２記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
リークションタンクとディフューザーの間にディフューザーの径よりも小さい孔径のオリフィスを設けて気泡の更なる微細化を行うものである、請求項５記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
ディフューザーの内径は、前方に向かって６°前後の角度の広がりを有するものである、請求項３、請求項４、請求項５又は請求項６記載の微細気泡発生装置。
【請求項８】
気体を高速吸引する流入路を通過する気体量をニードルバルブやボールバルブなどのバルブで調整することにより、発生する気泡の直径や濃度（気泡の数）を可変することができる請求項１乃至請求項７記載の何れか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項９】
加圧液体の流入が停止した時に、気体流入路内にゴミなどの異物を含む液体が混入して、加圧液体の流入が開始されたときに気体通過を阻害することを防止するために、気体流入路に逆止弁を取り付けてなる請求項１乃至請求項８記載の何れか一項に記載の微細気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−６２６（Ｐ２０１３−６２６Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３１８１１（Ｐ２０１１−１３１８１１）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（５１０２９１２７５）
【出願人】（５１１１４４３７６）
【出願人】（５１１１４４３８７）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（５１０２９１２７５）
【出願人】（５１１１４４３７６）
【出願人】（５１１１４４３８７）
【Ｆターム（参考）】
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