気泡発生装置
【課題】気泡の発生量および気泡径のそれぞれを調節することができる気泡発生装置を提供する。
【解決手段】本発明の気泡発生装置によれば、液体供給装置２によるチャンバ１への液体の流入量Ｑｃおよび気体供給装置４によるチャンバ１への気体の流入量Ｑｓが調節される。これにより、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節される。
【解決手段】本発明の気泡発生装置によれば、液体供給装置２によるチャンバ１への液体の流入量Ｑｃおよび気体供給装置４によるチャンバ１への気体の流入量Ｑｓが調節される。これにより、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に気泡を発生するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気泡発生装置に関する研究結果が報告されている（非特許文献１および２参照）。
【０００３】
たとえば、有底円筒状の容器の内部で気泡の旋回流を発生させた上で容器の開口から流出させる装置が提案されている（特許文献１および２参照）。気泡の旋回流を発生させるため、容器の側壁に設けられている液体導入孔から液体が供給されるとともに、容器の底板に設けられた気体導入孔から気体が供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表特許公報ＷＯ００／６９５５０
【特許文献２】特許第３７７６９０９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】張替 亮ほか「溝付ノズルを用いた旋回式マイクロバブル発生装置に関する研究」、日本機械学会、関東支部ブロック合同講演会2007 講演論文集(2007)、第199頁〜第200頁
【非特許文献２】P.C.Perera et.al., “Effect of Scale on Performance and Stability of Vortex Amplifier”, The Society of Instrument and Control Engineers, Japan, FLUCOME TOKYO 85 (1985)、第255頁〜第260頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液体の浄化または製品の洗浄など、気泡または気泡混じりの液体の利用目的に応じて気泡の発生形態はさまざまに調節されることが好ましいが、その調節手法については改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、気泡の発生量および気泡径のそれぞれを調節することができる気泡発生装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、チャンバと、液体供給装置と、気体供給装置とを備え、前記液体供給装置により前記チャンバに液体が流入されるとともに、前記気体供給装置により前記チャンバに気体が流入されることにより、前記チャンバにおいて発生した気泡混じりの液体が前記チャンバから流出されるように構成されている気泡発生装置に関する。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の気泡発生装置は、前記液体供給装置による前記チャンバへの液体の流入量Ｑｃおよび前記気体供給装置による前記チャンバへの気体の流入量Ｑｓの調節を通じて、前記チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、前記チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率である圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）に応じて、気泡発生量（単位時間当たりの気泡発生個数）および気泡径のそれぞれが変化するという発明者の知見に基づいてなされた。具体的には、圧力比率ｘが低いほど気泡径が大きくなるとともに気泡発生量が少なくなるのに対して、圧力比率ｘが高いほど気泡径が小さくなるとともに気泡発生量が多くなる傾向がある。
【００１１】
このため、チャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００１２】
たとえば、気泡発生量ｙ1が第１関数ｆ1（ｘ）により定義され、気泡径ｙ2が第２関数ｆ2（ｘ）により定義されている場合について考察する。この場合、気泡発生量ｙ1を範囲［ｙ1L，ｙ1H］に収めるとともに、気泡径ｙ2を範囲［ｙ2L，ｙ2H］に収めるためには、圧力比率ｘは範囲［ｆ1-1（ｙ1L），ｆ1-1（ｙ1H）］および［ｆ2-1（ｙ2H），ｆ2-1（ｙ2L）］の重なり範囲に収まるように調節されればよい。「ｆ1-1」は第１関数ｆ1の逆関数を意味し、「ｆ2-1」は第２関数ｆ2の逆関数を意味する。
【００１３】
なお、気体流入圧力の降下量ΔＰは、チャンバに対する気体の流入圧力と、気泡のチャンバからの流出圧力との差分を意味する。この降下量ΔＰは、チャンバの気泡流出側が大気に開放されている場合、チャンバに対する気体流入圧力Ｐｓに一致する。物理量の「調節」とは、当該物理量がフィードフォワード制御されることのほか、当該物理量がその計測値に基づいてフィードバック制御されることをも意味する。
【００１４】
前記チャンバは、環状の第１空間と、前記環の内周側において、前記環の接線方向成分を有する方向にのびているスリットを介して前記第１空間に連続する第２空間と、前記液体供給装置により供給される液体を、前記第１空間に対して前記環の接線方向成分を有する方向に流入させる液体導入部と、前記気体供給装置により供給される気体を、前記第１空間に対して一または複数箇所から流入させる気体導入部と、前記第２空間を前記チャンバの外部に連通させる気泡流出部とを備えていてもよい。
【００１５】
当該構成の気泡発生装置によれば、環状の第１空間に対して当該環の接線方向成分を有する方向に液体を流入させることにより、当該液体を第１空間に沿って環状に流すことができる。さらに、第１空間を環状に流れる液体を、スリットを通じて第２空間に流入させることにより、当該液体を第２空間において旋回させた上で、チャンバの外部に流出させることができる。
【００１６】
この結果、第１空間において、環状に流れている液体のせん断力によって気体を微細化させることにより、気泡を発生させることができる。また、スリットにおいて第１空間および第２空間の液体の圧力降下または流速低下によって生じるせん断力によって、気泡の微細化が図られる。さらに、第２空間において、旋回している液体のせん断力によって気泡のさらなる微細化が図られる。
【００１７】
このように、気泡の微細化を図りながら、前記のようにチャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００１８】
前記第２空間は、前記環の接線方向に垂直な方向について、前記気泡流出部に向かって一部が隆起している板状に形成されていてもよい。
【００１９】
当該構成の気泡発生装置によれば、一部が盛り上がった板状に形成された第２空間において、スリットを介して当該板の縁から流入してきた気泡混じりの液体を旋回させながら、当該盛り上がり部分の頂部に向かって案内することができる。これにより、前記のように旋回流によって微細化された気泡を気泡流出部からチャンバの外部に円滑に流出させることができる。
【００２０】
前記第１空間はドーナツ型のトーラス状に形成され、前記スリットは前記トーラスの内周側の経線に沿って当該トーラスの小円径よりも幅狭に形成され、前記第２空間は前記トーラスの回転軸方向から見て円形状に形成され、前記気泡流出部は、前記トーラスの回転軸方向について前記第２空間から前記チャンバの外部に向かって設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態としての気泡発生装置の構成説明図。
【図２】チャンバの斜視図。
【図３】チャンバの構成部品の説明図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【図５】本発明の気泡発生装置の機能説明図。
【図６】気泡発生装置による気泡の発生状況に関する説明図。
【図７】気泡径および圧力比率の関係説明図。
【図８】気泡発生個数および圧力比率の関係説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（本発明の一実施形態としての気泡発生装置）
本発明の一実施形態としての気泡発生装置は、図１に示されているように、チャンバ１と、水等の液体をチャンバ１に供給する液体供給装置２と、空気等の気体をチャンバ１に供給する気体供給装置４とを備えている。
【００２３】
チャンバ１は、図２に示されているように略円柱状であり、図３（ａ）に示されている第１部品１１、第２部品１２および第３部品１３によって構成されている。
【００２４】
図３（ａ）に示されている略円盤状の第１部品１１の一方の側面は平坦である一方、第２部品１２に対向する他方の側面には環状縁部１１０の径方向内側に、環状縁部１１０よりも軸方向に窪んでいる円形状の凹部１１２が形成されている。環状縁部１１０には、第１部品１１を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１１１が形成されている。
【００２５】
凹部１１２の中心部には、第１部品１１を軸方向に貫通する気体導入孔１１３が形成されている。第１部品１１には、一方の側面から突出するように気体導入孔１１３に連続する気体導管１１４が取り付けられている。凹部１１２は第２部品１２の側面とともに気体導入空間Ｓ０を形成する（図４参照）。
【００２６】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示されている略円盤状の第２部品１２の第１部品１１に対向する一方の側面は平坦である一方、第３部品１３に対向する他方の側面には、環状縁部１２０の径方向内側に断面略半円形状の環状溝部１２２が形成されている。環状溝部１２２は、第３部品１３に略鏡映対称に形成されている環状溝部１３２（後述）と合わさって第１空間Ｓ１を形成する（図４参照）。縁部１２０には、第２部品１２を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１２１が形成されている。
【００２７】
第２部品１２の環状縁部１２０の一部がその接線方向に断面略半円形状に切り欠かれて切欠部が形成されている。この切欠部は、第３部品１３にほぼ鏡映対称に形成されている切欠部（後述）と合わさって液体流入孔１２３を形成する。第２部品１２には、環状溝部１２２の接線方向外側に向かうように、液体流入孔１２３に連続する液体導管１２４が取り付けられている。液体流入孔１２３に、第１空間Ｓ１に対する液体の流入方向または流入速度を調節するためのガイドベーンが設けられていてもよい。
【００２８】
環状溝部１２２には、第２部品１２を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば１２個）の円形状の気体流入孔１２５が形成されている。気体流入孔１２５の形状として、三角形状、矩形または楕円形状など、任意の形状が採用されてもよい。また、軸方向から見て気体流出孔１２５が、Ｙ字形状または十字形状などの部材によって分割されていてもよい。
【００２９】
第２部品１２には、環状溝部１２２の径方向内側に略円形状の案内部１２６が形成されている。案内部１２６は径方向外側においては平坦であって環状縁部１２０よりも軸方向に低くなっている一方、その中心部には当該平坦部よりも軸方向に高くなっている隆起部１２８が形成されている。案内部１２６は、後述する第３部品１３に形成されている案内部１３６と合わさって第２空間Ｓ２を形成する（図４参照）。
【００３０】
図３（ａ）に示されている略円盤状の第３部品１３の一方の側面は平坦である一方、第２部品１２に対向する他方の側面には、環状縁部１３０の径方向内側に断面略半円形状の環状溝部１３２が形成されている。縁部１３０には、第３部品１３を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１３１が形成されている。
【００３１】
第３部品１３の環状縁部１３０の一部がその接線方向に断面略半円形状に切り欠かれて切欠部が形成されている。この切欠部は、前記のように第２部品１２にほぼ鏡映対称に形成されている切欠部と合わさって液体流入孔１２３を形成する。
【００３２】
第３部品１３には、環状溝部１３２の径方向内側に略円形状の案内部１３６が形成されている。案内部１３６は径方向外側においては平坦であって環状縁部１３０よりも軸方向に低くなっている一方、その中心部には気泡流出孔１３３が形成されている。案内部１３６は、前記のように第２部品１２に形成されている案内部１２６と合わさって第２空間Ｓ２を形成する（図４参照）。第３部品１３には、一方の側面から突出するように気泡流出孔１３３に連続する気泡導管１３４が取り付けられている。
【００３３】
第１部品１１、第２部品１２および第３部品１３が同軸に重ね合わせられた上で、それぞれの貫通孔１１１、１２１および１３１を通るボルトＢと、ナットＮとが締結されることにより、図２に示されているチャンバ１が形成される。このように形成されたチャンバ１は、図４に示されているように、気体導入空間Ｓ０と、第１空間Ｓ１と、第２空間Ｓ２とを有する。
【００３４】
気体導入空間Ｓ０は、略円盤状または円柱状の空間であり、気体導入孔１１３を通じて気体導管１１４に連通している。第１空間Ｓ１は、ドーナツ型のトーラス状（円を軸回りに回転させることによって得られる形状）であり、液体流入孔１２３（図３（ａ）（ｂ）参照）を通じて液体導管１２４に連通しているとともに、気体流入孔１２５を通じて気体導入空間Ｓ０に連通している。第２空間Ｓ２は、トーラスの内周側において、トーラスの経線方向にのびているスリットを介して第１空間Ｓ０に連通しているとともに、気泡流出孔１３３を通じて気泡導出管１３４に連通している。第２空間Ｓ２は、トーラスの回転軸方向について、気泡流出孔１３３に向かって一部が隆起している板状に形成されている。
【００３５】
４つの異なるサイズのチャンバ１が試作された。ここで、第１空間Ｓ１の断面円径（トーラスの小円径）を「ｄ１」、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２を連続させるスリットの幅、ひいては第２空間Ｓ２の高さを「ｄ２」、トーラスの大円径を「Ｄ」と表わす。また、液体流入孔１２３または液体導管１２４の径を「ｄｆ１」、気体流入孔１２５の径を「ｄｆ２」、気泡導出孔１３３の径を「ｄｆ３」と表わす（図３（ｂ）、図４参照）。
【００３６】
第１のチャンバ１ではｄ１＝８［ｍｍ］、ｄ２＝４［ｍｍ］、Ｄ＝６２［ｍｍ］、ｄｆ１＝８［ｍｍ］、ｄｆ２＝８［ｍｍ］かつｄｆ３＝１０［ｍｍ］である。第２のチャンバ１ではｄ１＝３０［ｍｍ］、ｄ２＝１１．５［ｍｍ］、Ｄ＝１８７［ｍｍ］、ｄｆ１＝２４［ｍｍ］、ｄｆ２＝２４［ｍｍ］かつｄｆ３＝３１［ｍｍ］である。第３のチャンバ１ではｄ１＝６０［ｍｍ］、ｄ２＝２４［ｍｍ］、Ｄ＝３６０［ｍｍ］、ｄｆ１＝４８［ｍｍ］、ｄｆ２＝４８［ｍｍ］かつｄｆ３＝６０［ｍｍ］である。第４のチャンバ１ではｄ１＝１２０［ｍｍ］、ｄ２＝９６［ｍｍ］、Ｄ＝７２０［ｍｍ］、ｄｆ１＝９６［ｍｍ］、ｄｆ２＝９６［ｍｍ］かつｄｆ３＝１２０［ｍｍ］である。
【００３７】
（本発明の気泡発生装置の機能）
液体供給装置２によって、トーラス状または環状の第１空間Ｓ１に対して当該トーラスの接線方向に液体を流入させる。これにより、液体が第１空間Ｓ１に沿って環状に流れる。さらに、第１空間Ｓ１を環状に流れる液体を、スリットを通じて第２空間Ｓ２に流入させることにより、当該液体を第２空間Ｓ２においてトーラスの回転軸回りに旋回させた上で、気泡流出孔１３３を通じてチャンバ１の外部に流出させることができる。この旋回流は、隆起部１２８により気体流出孔１３３に向かってトーラスの回転軸方向に案内される。
【００３８】
その一方、気体供給装置４によって、気体導入孔１１３を通じて気体導入空間Ｓ０に対して空気を流入させる。これにより、気体が気体導入空間Ｓ０から気体導入孔１２５を通じて第１空間Ｓ１に流入する。
【００３９】
この結果、第１空間Ｓ１において、環状に流れている液体のせん断力によって気体を微細化させることにより、気泡を発生させることができる。また、スリットにおいて第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２の液体の圧力降下または流速低下によって生じるせん断力によって、気泡の微細化が図られる。さらに、第２空間Ｓ２において、旋回している液体のせん断力によって気泡のさらなる微細化が図られる。
【００４０】
液体供給装置２によるチャンバ１への液体の流入量Ｑｃおよび気体供給装置４によるチャンバ１への気体の流入量Ｑｓが調節されることにより、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節される。
【００４１】
図５（ａ）には、前記４つのチャンバのうち、最も小型の第１のチャンバを用いた実験により得られた、気体としての空気の流入量Ｑｓと、液体としての水の流入量Ｑｃと、圧力比率ｘとの関係が示されている。液体流入圧力Ｐｃの増加、すなわち接線流の増加に伴い、チャンバ１の内部における旋回流または渦流の勢いは強くなり、圧力降下ΔＰの増大で気体流入量または軸流量Ｑｓが減少する。ターンダウン状態になると気体流入量Ｑｓは０となり、接線流のみが存在する。
【００４２】
気泡発生装置はターンダウン状態に近い状態で用いられる。これは、旋回流または渦流のせん断力によって、第１空間Ｓ１で形成されたバブルが第２空間Ｓ２を経てさらに微細化またはせん断されるためである。
【００４３】
図５（ｂ）には、圧力比率ｘと、液体流入量Ｑｃに対する気体流入量Ｑｓの流入量比率ｙ＝（Ｑｃ／Ｑｓ）との関係が示されている。当該関係はｙ＝７．３８（ｘ−０．６０）2という近似式により表わされるが、本実施形態ではこの近似式にしたがって液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓが調節される。
【００４４】
（本発明の気泡発生装置の作用効果）
本発明は、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの比率である圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）に応じて、気泡発生量（単位時間当たりの気泡発生個数）および気泡径のそれぞれが変化するという発明者の知見に基づいてなされた。具体的には、圧力比率ｘが低いほど気泡径が大きくなるとともに気泡発生量が少なくなるのに対して、圧力比率ｘが高いほど気泡径が小さくなるとともに気泡発生量が多くなる傾向がある。
【００４５】
このため、チャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００４６】
たとえば、気泡発生量ｙ1が第１関数ｆ1（ｘ）により定義され、気泡径ｙ2が第２関数ｆ2（ｘ）により定義されている場合、気泡発生量ｙ1を範囲［ｙ1L，ｙ1H］に収めるとともに、気泡径ｙ2を範囲［ｙ2L，ｙ2H］に収めるためには、圧力比率ｘは範囲［ｆ1-1（ｙ1L），ｆ1-1（ｙ1H）］および［ｆ2-1（ｙ2H），ｆ2-1（ｙ2L）］の重なり範囲に収まるように調節される。
【００４７】
図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには、チャンバ１が水槽に入れられている状態で、異なる液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓに応じてカメラにより撮影された気泡発生の様子が示されている。カメラのシャッタースピードは（１／２５００）［ｓ］である。カメラにより得られた気泡の写真に基づき、当該気泡の径がマイクロスコープを用いて計測された。
【００４８】
図６（ａ）には圧力比率ｘ＝０．８、液体流入量Ｑｃ＝５６×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝８２×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．５０〜２．０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．５０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約１６万であり、最大径２．０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２４５０である。
【００４９】
図６（ｂ）には圧力比率ｘ＝１．０、液体流入量Ｑｃ＝５７×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝５３×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．２５〜０．３０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．２５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約８０万であり、最大径０．３０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約４７万である。
【００５０】
図６（ｃ）には圧力比率ｘ＝１．２、液体流入量Ｑｃ＝５８×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝４２×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．１５〜０．２０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．１５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２９７万であり、最大径０．２０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約１３０万である。
【００５１】
図６（ｄ）には圧力比率ｘ＝１．４、液体流入量Ｑｃ＝６０×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝１１×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．０５〜０．１０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．０５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２１００万であり、最大径０．１０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２６３万である。
【００５２】
図７には圧力比率ｘおよび気泡径の関係が示されている。図７から明らかなように圧力比率ｘが低いほど、すなわち、気体流入量Ｑｓが多いほど気泡径は大きくなる傾向がある。図８には圧力比率ｘおよび気泡発生個数の関係が示されている。図８から明らかなように、圧力比率ｘが高いほど、すなわち、気体流入量Ｑｓが少ないほど気泡発生個数は多くなる傾向がある。
【００５３】
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態では第１空間Ｓ１に対してトーラスの接線方向に液体が流入されたが（図３（ａ）（ｂ）参照）、他の実施形態として第１空間Ｓ１に対して、トーラスの接線方向成分を有するベクトルにより表わされるあらゆる方向（たとえば、当該接線方向に対して１０°〜２０°程度の角度をなす方向）に液体が流入されてもよい。
【００５４】
前記実施形態では第１空間Ｓ１に対してトーラスの回転軸方向に気体が流入されたが（図３（ａ）（ｂ）参照）、他の実施形態として第１空間に対して、トーラスの回転軸方向成分を有するベクトルにより表わされるあらゆる方向（たとえば、当該回転軸方向に対して１０°〜２０°程度の角度をなす方向）に気体が導入されてもよい。
【００５５】
チャンバ１として、さまざまな形状のチャンバが採用されてもよい。たとえば、チャンバが底板および天板を有する円筒状に形成され、チャンバに対して当該円筒の接線方向に液体が流入されることにより、液体の旋回流がチャンバの内部空間に形成され、底板に設けられた空気流入孔からチャンバに空気が導入され、この空気が旋回流のせん断力によって気泡が発生し、この気泡が天板に設けられた気泡流出孔から導出されてもよい。
【００５６】
本発明の気泡発生装置は、たとえば、便器等の対象物体の洗浄水として、気泡混じりの液体を供給するために用いられる。この場合、効率的な洗浄を達成可能な範囲（実験等により求められる。）に気泡径および気泡発生量が含まれるように、液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓが調節される。
【符号の説明】
【００５７】
１‥チャンバ、２‥液体供給装置、４‥気体供給装置、Ｓ１‥第１空間、Ｓ２‥第２空間。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に気泡を発生するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
気泡発生装置に関する研究結果が報告されている（非特許文献１および２参照）。
【０００３】
たとえば、有底円筒状の容器の内部で気泡の旋回流を発生させた上で容器の開口から流出させる装置が提案されている（特許文献１および２参照）。気泡の旋回流を発生させるため、容器の側壁に設けられている液体導入孔から液体が供給されるとともに、容器の底板に設けられた気体導入孔から気体が供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】再公表特許公報ＷＯ００／６９５５０
【特許文献２】特許第３７７６９０９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】張替 亮ほか「溝付ノズルを用いた旋回式マイクロバブル発生装置に関する研究」、日本機械学会、関東支部ブロック合同講演会2007 講演論文集(2007)、第199頁〜第200頁
【非特許文献２】P.C.Perera et.al., “Effect of Scale on Performance and Stability of Vortex Amplifier”, The Society of Instrument and Control Engineers, Japan, FLUCOME TOKYO 85 (1985)、第255頁〜第260頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液体の浄化または製品の洗浄など、気泡または気泡混じりの液体の利用目的に応じて気泡の発生形態はさまざまに調節されることが好ましいが、その調節手法については改善の余地があった。
【０００７】
そこで、本発明は、気泡の発生量および気泡径のそれぞれを調節することができる気泡発生装置を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、チャンバと、液体供給装置と、気体供給装置とを備え、前記液体供給装置により前記チャンバに液体が流入されるとともに、前記気体供給装置により前記チャンバに気体が流入されることにより、前記チャンバにおいて発生した気泡混じりの液体が前記チャンバから流出されるように構成されている気泡発生装置に関する。
【０００９】
前記課題を解決するための本発明の気泡発生装置は、前記液体供給装置による前記チャンバへの液体の流入量Ｑｃおよび前記気体供給装置による前記チャンバへの気体の流入量Ｑｓの調節を通じて、前記チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、前記チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明は、チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率である圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）に応じて、気泡発生量（単位時間当たりの気泡発生個数）および気泡径のそれぞれが変化するという発明者の知見に基づいてなされた。具体的には、圧力比率ｘが低いほど気泡径が大きくなるとともに気泡発生量が少なくなるのに対して、圧力比率ｘが高いほど気泡径が小さくなるとともに気泡発生量が多くなる傾向がある。
【００１１】
このため、チャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００１２】
たとえば、気泡発生量ｙ1が第１関数ｆ1（ｘ）により定義され、気泡径ｙ2が第２関数ｆ2（ｘ）により定義されている場合について考察する。この場合、気泡発生量ｙ1を範囲［ｙ1L，ｙ1H］に収めるとともに、気泡径ｙ2を範囲［ｙ2L，ｙ2H］に収めるためには、圧力比率ｘは範囲［ｆ1-1（ｙ1L），ｆ1-1（ｙ1H）］および［ｆ2-1（ｙ2H），ｆ2-1（ｙ2L）］の重なり範囲に収まるように調節されればよい。「ｆ1-1」は第１関数ｆ1の逆関数を意味し、「ｆ2-1」は第２関数ｆ2の逆関数を意味する。
【００１３】
なお、気体流入圧力の降下量ΔＰは、チャンバに対する気体の流入圧力と、気泡のチャンバからの流出圧力との差分を意味する。この降下量ΔＰは、チャンバの気泡流出側が大気に開放されている場合、チャンバに対する気体流入圧力Ｐｓに一致する。物理量の「調節」とは、当該物理量がフィードフォワード制御されることのほか、当該物理量がその計測値に基づいてフィードバック制御されることをも意味する。
【００１４】
前記チャンバは、環状の第１空間と、前記環の内周側において、前記環の接線方向成分を有する方向にのびているスリットを介して前記第１空間に連続する第２空間と、前記液体供給装置により供給される液体を、前記第１空間に対して前記環の接線方向成分を有する方向に流入させる液体導入部と、前記気体供給装置により供給される気体を、前記第１空間に対して一または複数箇所から流入させる気体導入部と、前記第２空間を前記チャンバの外部に連通させる気泡流出部とを備えていてもよい。
【００１５】
当該構成の気泡発生装置によれば、環状の第１空間に対して当該環の接線方向成分を有する方向に液体を流入させることにより、当該液体を第１空間に沿って環状に流すことができる。さらに、第１空間を環状に流れる液体を、スリットを通じて第２空間に流入させることにより、当該液体を第２空間において旋回させた上で、チャンバの外部に流出させることができる。
【００１６】
この結果、第１空間において、環状に流れている液体のせん断力によって気体を微細化させることにより、気泡を発生させることができる。また、スリットにおいて第１空間および第２空間の液体の圧力降下または流速低下によって生じるせん断力によって、気泡の微細化が図られる。さらに、第２空間において、旋回している液体のせん断力によって気泡のさらなる微細化が図られる。
【００１７】
このように、気泡の微細化を図りながら、前記のようにチャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００１８】
前記第２空間は、前記環の接線方向に垂直な方向について、前記気泡流出部に向かって一部が隆起している板状に形成されていてもよい。
【００１９】
当該構成の気泡発生装置によれば、一部が盛り上がった板状に形成された第２空間において、スリットを介して当該板の縁から流入してきた気泡混じりの液体を旋回させながら、当該盛り上がり部分の頂部に向かって案内することができる。これにより、前記のように旋回流によって微細化された気泡を気泡流出部からチャンバの外部に円滑に流出させることができる。
【００２０】
前記第１空間はドーナツ型のトーラス状に形成され、前記スリットは前記トーラスの内周側の経線に沿って当該トーラスの小円径よりも幅狭に形成され、前記第２空間は前記トーラスの回転軸方向から見て円形状に形成され、前記気泡流出部は、前記トーラスの回転軸方向について前記第２空間から前記チャンバの外部に向かって設けられていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態としての気泡発生装置の構成説明図。
【図２】チャンバの斜視図。
【図３】チャンバの構成部品の説明図。
【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図。
【図５】本発明の気泡発生装置の機能説明図。
【図６】気泡発生装置による気泡の発生状況に関する説明図。
【図７】気泡径および圧力比率の関係説明図。
【図８】気泡発生個数および圧力比率の関係説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（本発明の一実施形態としての気泡発生装置）
本発明の一実施形態としての気泡発生装置は、図１に示されているように、チャンバ１と、水等の液体をチャンバ１に供給する液体供給装置２と、空気等の気体をチャンバ１に供給する気体供給装置４とを備えている。
【００２３】
チャンバ１は、図２に示されているように略円柱状であり、図３（ａ）に示されている第１部品１１、第２部品１２および第３部品１３によって構成されている。
【００２４】
図３（ａ）に示されている略円盤状の第１部品１１の一方の側面は平坦である一方、第２部品１２に対向する他方の側面には環状縁部１１０の径方向内側に、環状縁部１１０よりも軸方向に窪んでいる円形状の凹部１１２が形成されている。環状縁部１１０には、第１部品１１を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１１１が形成されている。
【００２５】
凹部１１２の中心部には、第１部品１１を軸方向に貫通する気体導入孔１１３が形成されている。第１部品１１には、一方の側面から突出するように気体導入孔１１３に連続する気体導管１１４が取り付けられている。凹部１１２は第２部品１２の側面とともに気体導入空間Ｓ０を形成する（図４参照）。
【００２６】
図３（ａ）および図３（ｂ）に示されている略円盤状の第２部品１２の第１部品１１に対向する一方の側面は平坦である一方、第３部品１３に対向する他方の側面には、環状縁部１２０の径方向内側に断面略半円形状の環状溝部１２２が形成されている。環状溝部１２２は、第３部品１３に略鏡映対称に形成されている環状溝部１３２（後述）と合わさって第１空間Ｓ１を形成する（図４参照）。縁部１２０には、第２部品１２を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１２１が形成されている。
【００２７】
第２部品１２の環状縁部１２０の一部がその接線方向に断面略半円形状に切り欠かれて切欠部が形成されている。この切欠部は、第３部品１３にほぼ鏡映対称に形成されている切欠部（後述）と合わさって液体流入孔１２３を形成する。第２部品１２には、環状溝部１２２の接線方向外側に向かうように、液体流入孔１２３に連続する液体導管１２４が取り付けられている。液体流入孔１２３に、第１空間Ｓ１に対する液体の流入方向または流入速度を調節するためのガイドベーンが設けられていてもよい。
【００２８】
環状溝部１２２には、第２部品１２を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば１２個）の円形状の気体流入孔１２５が形成されている。気体流入孔１２５の形状として、三角形状、矩形または楕円形状など、任意の形状が採用されてもよい。また、軸方向から見て気体流出孔１２５が、Ｙ字形状または十字形状などの部材によって分割されていてもよい。
【００２９】
第２部品１２には、環状溝部１２２の径方向内側に略円形状の案内部１２６が形成されている。案内部１２６は径方向外側においては平坦であって環状縁部１２０よりも軸方向に低くなっている一方、その中心部には当該平坦部よりも軸方向に高くなっている隆起部１２８が形成されている。案内部１２６は、後述する第３部品１３に形成されている案内部１３６と合わさって第２空間Ｓ２を形成する（図４参照）。
【００３０】
図３（ａ）に示されている略円盤状の第３部品１３の一方の側面は平坦である一方、第２部品１２に対向する他方の側面には、環状縁部１３０の径方向内側に断面略半円形状の環状溝部１３２が形成されている。縁部１３０には、第３部品１３を軸方向に貫通するとともに、周方向に等間隔に配置された複数（たとえば４つ）の円形状の貫通孔１３１が形成されている。
【００３１】
第３部品１３の環状縁部１３０の一部がその接線方向に断面略半円形状に切り欠かれて切欠部が形成されている。この切欠部は、前記のように第２部品１２にほぼ鏡映対称に形成されている切欠部と合わさって液体流入孔１２３を形成する。
【００３２】
第３部品１３には、環状溝部１３２の径方向内側に略円形状の案内部１３６が形成されている。案内部１３６は径方向外側においては平坦であって環状縁部１３０よりも軸方向に低くなっている一方、その中心部には気泡流出孔１３３が形成されている。案内部１３６は、前記のように第２部品１２に形成されている案内部１２６と合わさって第２空間Ｓ２を形成する（図４参照）。第３部品１３には、一方の側面から突出するように気泡流出孔１３３に連続する気泡導管１３４が取り付けられている。
【００３３】
第１部品１１、第２部品１２および第３部品１３が同軸に重ね合わせられた上で、それぞれの貫通孔１１１、１２１および１３１を通るボルトＢと、ナットＮとが締結されることにより、図２に示されているチャンバ１が形成される。このように形成されたチャンバ１は、図４に示されているように、気体導入空間Ｓ０と、第１空間Ｓ１と、第２空間Ｓ２とを有する。
【００３４】
気体導入空間Ｓ０は、略円盤状または円柱状の空間であり、気体導入孔１１３を通じて気体導管１１４に連通している。第１空間Ｓ１は、ドーナツ型のトーラス状（円を軸回りに回転させることによって得られる形状）であり、液体流入孔１２３（図３（ａ）（ｂ）参照）を通じて液体導管１２４に連通しているとともに、気体流入孔１２５を通じて気体導入空間Ｓ０に連通している。第２空間Ｓ２は、トーラスの内周側において、トーラスの経線方向にのびているスリットを介して第１空間Ｓ０に連通しているとともに、気泡流出孔１３３を通じて気泡導出管１３４に連通している。第２空間Ｓ２は、トーラスの回転軸方向について、気泡流出孔１３３に向かって一部が隆起している板状に形成されている。
【００３５】
４つの異なるサイズのチャンバ１が試作された。ここで、第１空間Ｓ１の断面円径（トーラスの小円径）を「ｄ１」、第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２を連続させるスリットの幅、ひいては第２空間Ｓ２の高さを「ｄ２」、トーラスの大円径を「Ｄ」と表わす。また、液体流入孔１２３または液体導管１２４の径を「ｄｆ１」、気体流入孔１２５の径を「ｄｆ２」、気泡導出孔１３３の径を「ｄｆ３」と表わす（図３（ｂ）、図４参照）。
【００３６】
第１のチャンバ１ではｄ１＝８［ｍｍ］、ｄ２＝４［ｍｍ］、Ｄ＝６２［ｍｍ］、ｄｆ１＝８［ｍｍ］、ｄｆ２＝８［ｍｍ］かつｄｆ３＝１０［ｍｍ］である。第２のチャンバ１ではｄ１＝３０［ｍｍ］、ｄ２＝１１．５［ｍｍ］、Ｄ＝１８７［ｍｍ］、ｄｆ１＝２４［ｍｍ］、ｄｆ２＝２４［ｍｍ］かつｄｆ３＝３１［ｍｍ］である。第３のチャンバ１ではｄ１＝６０［ｍｍ］、ｄ２＝２４［ｍｍ］、Ｄ＝３６０［ｍｍ］、ｄｆ１＝４８［ｍｍ］、ｄｆ２＝４８［ｍｍ］かつｄｆ３＝６０［ｍｍ］である。第４のチャンバ１ではｄ１＝１２０［ｍｍ］、ｄ２＝９６［ｍｍ］、Ｄ＝７２０［ｍｍ］、ｄｆ１＝９６［ｍｍ］、ｄｆ２＝９６［ｍｍ］かつｄｆ３＝１２０［ｍｍ］である。
【００３７】
（本発明の気泡発生装置の機能）
液体供給装置２によって、トーラス状または環状の第１空間Ｓ１に対して当該トーラスの接線方向に液体を流入させる。これにより、液体が第１空間Ｓ１に沿って環状に流れる。さらに、第１空間Ｓ１を環状に流れる液体を、スリットを通じて第２空間Ｓ２に流入させることにより、当該液体を第２空間Ｓ２においてトーラスの回転軸回りに旋回させた上で、気泡流出孔１３３を通じてチャンバ１の外部に流出させることができる。この旋回流は、隆起部１２８により気体流出孔１３３に向かってトーラスの回転軸方向に案内される。
【００３８】
その一方、気体供給装置４によって、気体導入孔１１３を通じて気体導入空間Ｓ０に対して空気を流入させる。これにより、気体が気体導入空間Ｓ０から気体導入孔１２５を通じて第１空間Ｓ１に流入する。
【００３９】
この結果、第１空間Ｓ１において、環状に流れている液体のせん断力によって気体を微細化させることにより、気泡を発生させることができる。また、スリットにおいて第１空間Ｓ１および第２空間Ｓ２の液体の圧力降下または流速低下によって生じるせん断力によって、気泡の微細化が図られる。さらに、第２空間Ｓ２において、旋回している液体のせん断力によって気泡のさらなる微細化が図られる。
【００４０】
液体供給装置２によるチャンバ１への液体の流入量Ｑｃおよび気体供給装置４によるチャンバ１への気体の流入量Ｑｓが調節されることにより、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節される。
【００４１】
図５（ａ）には、前記４つのチャンバのうち、最も小型の第１のチャンバを用いた実験により得られた、気体としての空気の流入量Ｑｓと、液体としての水の流入量Ｑｃと、圧力比率ｘとの関係が示されている。液体流入圧力Ｐｃの増加、すなわち接線流の増加に伴い、チャンバ１の内部における旋回流または渦流の勢いは強くなり、圧力降下ΔＰの増大で気体流入量または軸流量Ｑｓが減少する。ターンダウン状態になると気体流入量Ｑｓは０となり、接線流のみが存在する。
【００４２】
気泡発生装置はターンダウン状態に近い状態で用いられる。これは、旋回流または渦流のせん断力によって、第１空間Ｓ１で形成されたバブルが第２空間Ｓ２を経てさらに微細化またはせん断されるためである。
【００４３】
図５（ｂ）には、圧力比率ｘと、液体流入量Ｑｃに対する気体流入量Ｑｓの流入量比率ｙ＝（Ｑｃ／Ｑｓ）との関係が示されている。当該関係はｙ＝７．３８（ｘ−０．６０）2という近似式により表わされるが、本実施形態ではこの近似式にしたがって液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓが調節される。
【００４４】
（本発明の気泡発生装置の作用効果）
本発明は、チャンバ１への気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、チャンバ１への液体の流入圧力Ｐｃの比率である圧力比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）に応じて、気泡発生量（単位時間当たりの気泡発生個数）および気泡径のそれぞれが変化するという発明者の知見に基づいてなされた。具体的には、圧力比率ｘが低いほど気泡径が大きくなるとともに気泡発生量が少なくなるのに対して、圧力比率ｘが高いほど気泡径が小さくなるとともに気泡発生量が多くなる傾向がある。
【００４５】
このため、チャンバへの液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓの調節を通じて当該比率ｘが調節されることにより、気泡発生量および気泡径のそれぞれが所望の数値範囲に調節されうる。
【００４６】
たとえば、気泡発生量ｙ1が第１関数ｆ1（ｘ）により定義され、気泡径ｙ2が第２関数ｆ2（ｘ）により定義されている場合、気泡発生量ｙ1を範囲［ｙ1L，ｙ1H］に収めるとともに、気泡径ｙ2を範囲［ｙ2L，ｙ2H］に収めるためには、圧力比率ｘは範囲［ｆ1-1（ｙ1L），ｆ1-1（ｙ1H）］および［ｆ2-1（ｙ2H），ｆ2-1（ｙ2L）］の重なり範囲に収まるように調節される。
【００４７】
図６（ａ）〜（ｄ）のそれぞれには、チャンバ１が水槽に入れられている状態で、異なる液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓに応じてカメラにより撮影された気泡発生の様子が示されている。カメラのシャッタースピードは（１／２５００）［ｓ］である。カメラにより得られた気泡の写真に基づき、当該気泡の径がマイクロスコープを用いて計測された。
【００４８】
図６（ａ）には圧力比率ｘ＝０．８、液体流入量Ｑｃ＝５６×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝８２×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．５０〜２．０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．５０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約１６万であり、最大径２．０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２４５０である。
【００４９】
図６（ｂ）には圧力比率ｘ＝１．０、液体流入量Ｑｃ＝５７×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝５３×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．２５〜０．３０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．２５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約８０万であり、最大径０．３０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約４７万である。
【００５０】
図６（ｃ）には圧力比率ｘ＝１．２、液体流入量Ｑｃ＝５８×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝４２×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．１５〜０．２０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．１５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２９７万であり、最大径０．２０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約１３０万である。
【００５１】
図６（ｄ）には圧力比率ｘ＝１．４、液体流入量Ｑｃ＝６０×１０-6［ｍ3／ｓ］、気体流入量Ｑｓ＝１１×１０-6［ｍ3／ｓ］における気泡発生の様子が示されている。この場合、気泡径は０．０５〜０．１０［ｍｍ］の範囲で分布していた。また、最小径０．０５［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２１００万であり、最大径０．１０［ｍｍ］の気泡に換算した場合の１秒当たりの気泡発生個数は約２６３万である。
【００５２】
図７には圧力比率ｘおよび気泡径の関係が示されている。図７から明らかなように圧力比率ｘが低いほど、すなわち、気体流入量Ｑｓが多いほど気泡径は大きくなる傾向がある。図８には圧力比率ｘおよび気泡発生個数の関係が示されている。図８から明らかなように、圧力比率ｘが高いほど、すなわち、気体流入量Ｑｓが少ないほど気泡発生個数は多くなる傾向がある。
【００５３】
（本発明の他の実施形態）
前記実施形態では第１空間Ｓ１に対してトーラスの接線方向に液体が流入されたが（図３（ａ）（ｂ）参照）、他の実施形態として第１空間Ｓ１に対して、トーラスの接線方向成分を有するベクトルにより表わされるあらゆる方向（たとえば、当該接線方向に対して１０°〜２０°程度の角度をなす方向）に液体が流入されてもよい。
【００５４】
前記実施形態では第１空間Ｓ１に対してトーラスの回転軸方向に気体が流入されたが（図３（ａ）（ｂ）参照）、他の実施形態として第１空間に対して、トーラスの回転軸方向成分を有するベクトルにより表わされるあらゆる方向（たとえば、当該回転軸方向に対して１０°〜２０°程度の角度をなす方向）に気体が導入されてもよい。
【００５５】
チャンバ１として、さまざまな形状のチャンバが採用されてもよい。たとえば、チャンバが底板および天板を有する円筒状に形成され、チャンバに対して当該円筒の接線方向に液体が流入されることにより、液体の旋回流がチャンバの内部空間に形成され、底板に設けられた空気流入孔からチャンバに空気が導入され、この空気が旋回流のせん断力によって気泡が発生し、この気泡が天板に設けられた気泡流出孔から導出されてもよい。
【００５６】
本発明の気泡発生装置は、たとえば、便器等の対象物体の洗浄水として、気泡混じりの液体を供給するために用いられる。この場合、効率的な洗浄を達成可能な範囲（実験等により求められる。）に気泡径および気泡発生量が含まれるように、液体流入量Ｑｃおよび気体流入量Ｑｓが調節される。
【符号の説明】
【００５７】
１‥チャンバ、２‥液体供給装置、４‥気体供給装置、Ｓ１‥第１空間、Ｓ２‥第２空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、液体供給装置と、気体供給装置とを備え、前記液体供給装置により前記チャンバに液体が流入されるとともに、前記気体供給装置により前記チャンバに気体が流入されることにより、前記チャンバにおいて発生した気泡混じりの液体が前記チャンバから流出されるように構成されている気泡発生装置であって、
前記液体供給装置による前記チャンバへの液体の流入量Ｑｃおよび前記気体供給装置による前記チャンバへの気体の流入量Ｑｓの調節を通じて、前記チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、前記チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の気泡発生装置において、
前記チャンバは、
環状の第１空間と、
前記環の内周側において、前記環の接線方向成分を有する方向にのびているスリットを介して前記第１空間に連続する第２空間と、
前記液体供給装置により供給される液体を、前記第１空間に対して前記環の接線方向成分を有する方向に流入させる液体導入部と、
前記気体供給装置により供給される気体を、前記第１空間に対して一または複数箇所から流入させる気体導入部と、
前記第２空間を前記チャンバの外部に連通させる気泡流出部とを備えていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項３】
請求項２記載の気泡発生装置において、
前記第２空間は、前記環の接線方向に垂直な方向について、前記気泡流出部に向かって一部が隆起している板状に形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の気泡発生装置において、
前記第１空間はドーナツ型のトーラス状に形成され、
前記スリットは前記トーラスの内周側の経線に沿って当該トーラスの小円径よりも幅狭に形成され、
前記第２空間は前記トーラスの回転軸方向から見て円形状に形成され、
前記気泡流出部は、前記トーラスの回転軸方向について前記第２空間から前記チャンバの外部に向かって設けられていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項１】
チャンバと、液体供給装置と、気体供給装置とを備え、前記液体供給装置により前記チャンバに液体が流入されるとともに、前記気体供給装置により前記チャンバに気体が流入されることにより、前記チャンバにおいて発生した気泡混じりの液体が前記チャンバから流出されるように構成されている気泡発生装置であって、
前記液体供給装置による前記チャンバへの液体の流入量Ｑｃおよび前記気体供給装置による前記チャンバへの気体の流入量Ｑｓの調節を通じて、前記チャンバへの気体の流入圧力の降下量ΔＰに対する、前記チャンバへの液体の流入圧力Ｐｃの比率ｘ＝（Ｐｃ／ΔＰ）が調節されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項２】
請求項１記載の気泡発生装置において、
前記チャンバは、
環状の第１空間と、
前記環の内周側において、前記環の接線方向成分を有する方向にのびているスリットを介して前記第１空間に連続する第２空間と、
前記液体供給装置により供給される液体を、前記第１空間に対して前記環の接線方向成分を有する方向に流入させる液体導入部と、
前記気体供給装置により供給される気体を、前記第１空間に対して一または複数箇所から流入させる気体導入部と、
前記第２空間を前記チャンバの外部に連通させる気泡流出部とを備えていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項３】
請求項２記載の気泡発生装置において、
前記第２空間は、前記環の接線方向に垂直な方向について、前記気泡流出部に向かって一部が隆起している板状に形成されていることを特徴とする気泡発生装置。
【請求項４】
請求項２または３記載の気泡発生装置において、
前記第１空間はドーナツ型のトーラス状に形成され、
前記スリットは前記トーラスの内周側の経線に沿って当該トーラスの小円径よりも幅狭に形成され、
前記第２空間は前記トーラスの回転軸方向から見て円形状に形成され、
前記気泡流出部は、前記トーラスの回転軸方向について前記第２空間から前記チャンバの外部に向かって設けられていることを特徴とする気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−１９４３２６（Ｐ２０１１−１９４３２６Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６４４４９（Ｐ２０１０−６４４４９）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名：日本機械学会 関東支部ブロック合同講演会 ２００９ 前橋 主催者名：日本機械学会 開催日：平成２１年９月２６日および２７日
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 研究集会名：日本機械学会 関東支部ブロック合同講演会 ２００９ 前橋 主催者名：日本機械学会 開催日：平成２１年９月２６日および２７日
【出願人】（５０４２３７０５０）独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Ｆターム（参考）】
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