特許 6333303 微細気泡生成ユニットおよび微細気泡生成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6333303

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】微細気泡生成ユニットおよび微細気泡生成装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 3/04 20060101AFI20180521BHJP

   B01F 7/16 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   B01F3/04 Z

   B01F7/16 L

   B01F7/16 G

【請求項の数】5

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2016-75680(P2016-75680)

(22)【出願日】2016年4月5日

(65)【公開番号】特開2017-185445(P2017-185445A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2017年3月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】517090749

【氏名又は名称】濱 裕章

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】特許業務法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】浜 義明

【審査官】 神田 和輝

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５９−０１３８２８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２００６−０８２０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１３１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１４３０５６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０２９２８６６５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ ３／０４

Ｂ０１Ｆ ７／００−７／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

収容容器と、
収容容器の一方側を閉塞し、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部を有する第１部材と、
前記第１部材によって一方側が閉塞されるように配設される筒状の処理容器と、
前記処理容器の他方側を閉塞する第２部材と、
前記処理容器の内部に回転可能に配設され、回転により液体流動を行わせる羽根部材と、を備え、
前記処理容器は、液体流動の方向に対して交差する方向に配設される衝突板を内部に有すると共に、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を前記収容容器内へ吐出させる吐出口を有しており、
前記処理容器は、前記内部空間を有する筒状部が設けられており、
前記衝突板は、板面が径方向に沿う方向となるように前記筒状部の周壁部の内面に複数配設されており、
前記吐出口は、前記筒状部の周壁部において、全てのもしくは一部の前記衝突板に対して液体流動の方向の上流側に隣接する位置に貫通形成されて設けられていること
を特徴とする微細気泡生成ユニット。

【請求項2】

内部空間を有すると共に、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部を有する処理容器と、
前記処理容器の内部空間に回転可能に配設され、回転により液体流動を行わせる羽根部材と、を備え、
前記処理容器は、液体流動の方向に対して交差する方向に配設される衝突板を内部に有すると共に、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を外部へ吐出させる吐出口を有しており、
前記処理容器は、前記内部空間を有する筒状部が設けられており、
前記衝突板は、板面が径方向に沿う方向となるように前記筒状部の周壁部の内面に複数配設されており、
前記吐出口は、前記筒状部の周壁部において、全てのもしくは一部の前記衝突板に対して液体流動の方向の上流側に隣接する位置に貫通形成されて設けられていること
を特徴とする微細気泡生成ユニット。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の微細気泡生成ユニットが複数、連続して配設されており、
一の微細気泡生成ユニットの吐出口が、隣接する他の微細気泡生成ユニットの開口部に連通するように配設されていること
を特徴とする微細気泡生成装置。

【請求項4】

複数の前記微細気泡生成ユニットにおける全ての前記羽根部材を同軸で回転させる主軸を備えること
を特徴とする請求項３記載の微細気泡生成装置。

【請求項5】

連続して配設された複数の前記微細気泡生成ユニットにおいて、最終の微細気泡生成ユニットの吐出口から吐出される微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体が、最初の微細気泡生成ユニットにおいて開口部から取り入れられる処理前液体の一部もしくは全部として用いられること
を特徴とする請求項３または請求項４記載の微細気泡生成装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微細気泡生成ユニットおよび微細気泡生成装置に関し、さらに詳細には、気体を所定径の微細気泡として混合させた液体を吐出させる微細気泡生成ユニット、および当該微細気泡生成ユニットを備える微細気泡生成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、液体に対して気体を微細気泡として混合させることによって得られる作用効果を様々な用途に利用しようとする研究が行われている。一つの事例として、当該気体としてオゾンを用いることによって、汚水、屎尿等の浄化や、半導体基板等の洗浄、等に極めて高い作用効果が得られることがわかってきている。当然ながら、この事例に留まらず、工業、食品、医療、農業、漁業、等の様々な分野においても、微細気泡の有用性が明らかにされつつある。

【0003】

ここで、液体に対してオゾンを微細気泡として混合させる装置の一例として、コロナ放電によりあらかじめ生成しておいたオゾンをベンチュリ管状のインジェクターによって液体に混合させる技術が開示されている（特許文献１参照）。あるいは、他の例として、気体を液体に含ませる時点で当該気体に放電を行ってオゾンを発生させながら混合させる技術が開示されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平０３−０７２９９５号公報

【特許文献2】特開２０１４−０７９７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

工業をはじめとする様々な分野において微細気泡の有用性が明らかになるにつれて、必要とする所定径の微細気泡を効率よく多量に供給可能な微細気泡生成装置を求める要請が高まっている。

【0006】

その一方で、上記の特許文献に例示される微細気泡生成装置等を、例えば、汚水、屎尿等の浄化処理用途に適用しようとすると、オゾンを微細気泡として含ませた液体（すなわち、汚水、屎尿等）をポンプを用いて循環させる構成が必要となる場合がある。しかし、特にオゾンのような活性化気体は、ポンプのシール部材（ゴム製のＯリング等）の劣化を早めてしまう作用を生じさせるため、液体の漏出が発生してポンプを長期に亘り使用できないという課題が生じ得る。さらには、電気系統の部品に腐食を発生させるという課題も生じ得る。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、シンプルな構成からなり、所定径の微細気泡を効率よく多量に生成させることが可能であると共に、オゾンに例示される活性化気体を微細気泡として混合させた液体の生成も可能で、且つ、生成された液体を循環させる使用に対しても耐久性を備える微細気泡生成ユニットおよび微細気泡生成装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

【0009】

本発明に係る微細気泡生成ユニットは、収容容器と、収容容器の一方側を閉塞し、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部を有する第１部材と、前記第１部材によって一方側が閉塞されるように配設される筒状の処理容器と、前記処理容器の他方側を閉塞する第２部材と、前記処理容器の内部に回転可能に配設され、回転により液体流動を行わせる羽根部材と、を備え、前記処理容器は、液体流動の方向に対して交差する方向に配設される衝突板を内部に有すると共に、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を前記収容容器内へ吐出させる吐出口を有しており、前記処理容器は、前記内部空間を有する筒状部が設けられており、前記衝突板は、板面が径方向に沿う方向となるように前記筒状部の周壁部の内面に複数配設されており、前記吐出口は、前記筒状部の周壁部において、全てのもしくは一部の前記衝突板に対して液体流動の方向の上流側に隣接する位置に貫通形成されて設けられていることを要件とする。

【0010】

また、本発明に係る微細気泡生成ユニットは、内部空間を有すると共に、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部を有する処理容器と、前記処理容器の内部空間に回転可能に配設され、回転により液体流動を行わせる羽根部材と、を備え、前記処理容器は、液体流動の方向に対して交差する方向に配設される衝突板を内部に有すると共に、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を外部へ吐出させる吐出口を有しており、前記処理容器は、前記内部空間を有する筒状部が設けられており、前記衝突板は、板面が径方向に沿う方向となるように前記筒状部の周壁部の内面に複数配設されており、前記吐出口は、前記筒状部の周壁部において、全てのもしくは一部の前記衝突板に対して液体流動の方向の上流側に隣接する位置に貫通形成されて設けられていることを要件とする。

【0011】

また、本発明に係る微細気泡生成装置は、前記の微細気泡生成ユニットが複数、連続して配設されており、一の微細気泡生成ユニットの吐出口が、隣接する他の微細気泡生成ユニットの開口部に連通するように配設されていることを要件とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る微細気泡生成ユニットによれば、処理前気体を送出させた処理後液体を用いて、直径が所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）まで微細化された微細気泡が処理後気体として混合された処理後液体を供給することが可能となる。

【0013】

また、本発明に係る微細気泡生成装置によれば、処理後液体に処理後気体として混合される所定径の微細気泡を効率よく多量に生成させることが可能となる。また、オゾンに例示される活性化気体を微細気泡として混合させた液体の生成も可能で、且つ、生成された液体を循環させる使用に対しても耐久性を備えた、シンプルな構成の装置が実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の第一の実施形態に係る微細気泡生成装置の例を示す斜視図（概略図）である。

【図2】図１に示す微細気泡生成装置の微細気泡生成ユニットの例を示す斜視図（概略図）である。

【図3】図２に示す微細気泡生成ユニットの分解図（概略図）である。

【図4】図２に示す微細気泡生成ユニットの分解図（概略図）である。

【図5】図２に示す微細気泡生成ユニットの分解図（概略図）である。

【図6】図１に示す微細気泡生成装置の羽根部材の例を示す平面図（概略図）である。

【図7】図６に示す羽根部材の例を示す正面図（概略図）である。

【図8】図６に示す羽根部材の例を示す底面図（概略図）である。

【図9】図７におけるＡ−Ａ線断面図である。

【図10】図１に示す微細気泡生成装置の構成および作用を説明するための説明図である。

【図11】図１に示す微細気泡生成装置により供給された処理後液体を示す写真である。

【図12】図１に示す微細気泡生成装置により供給された処理後液体を示す写真である。

【図13】本発明の第二の実施形態に係る微細気泡生成装置の例を示す概略図である。

【図14】図１３に示す微細気泡生成装置の微細気泡生成ユニットの例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

（第一の実施形態）
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る微細気泡生成装置１について詳しく説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0016】

この微細気泡生成装置１は、オゾンや空気等の気体を所定径の気泡として液体に混合させた状態にして当該液体を吐出させる微細気泡生成装置である。本装置によれば、直径が所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）まで微細化された気泡（本願において「微細気泡」と称するが、一般に「マイクロナノバブル」、「ウルトラファインバブル」等のように称される場合もある）が混合された液体が得られる。したがって、例えば、当該液体として汚水・屎尿に適用することにより高い浄化作用が得られ、あるいは、当該液体として洗浄液に適用することにより基板等の工業製品の高い洗浄作用が得られる等、多様な工業分野において極めて有用な作用効果を得ることが可能となる。さらに、工業分野に留まらず、食品、医療、農業、漁業等、様々な分野においても、有用な作用効果が得られることが判明してきている。

【0017】

ここで、第一の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）の斜視図（概略図）を図１に示す。この微細気泡生成装置１（１Ａ）は、複数の微細気泡生成ユニット１０が、連続して配設された構成を備えている。この微細気泡生成ユニット１０は、単体で用いても処理前液体および処理前気体を取り入れて、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を吐出させる作用を得ることができるものである。この微細気泡生成ユニット１０を複数、連続して配設すると共に、一の微細気泡生成ユニットにおいて吐出口から吐出される微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を、隣接する他の微細気泡生成ユニットにおいて開口部から取り入れられる処理前液体および処理前気体として用いて、連続的に処理を行うことによって、微細気泡の直径を１［μｍ］以下程度となるまで微細化を図ることが可能で、且つ、当該微細気泡を極めて効率よく多量に生成することが可能となる。

【0018】

一例として、微細気泡生成装置１（１Ａ）は、上流側となる微細気泡生成ユニット１０Ａから、下流側に向かって、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆの順に、６個の微細気泡生成ユニット１０が並設して配置された構成としている。ただし、微細気泡生成ユニット１０の個数は、６個に限定されるものではなく、生成を目的とする微細気泡の直径や、必要とする生成量等の諸条件に応じて、適宜、増減すればよい。

【0019】

また、上記液体の例としては、水、その他の薬液、処理液（洗浄液、研磨液等）、浄化対象となる液体（汚水・屎尿等）が想定される。一方、上記気体の例としては、オゾン、空気、酸素、水素、二酸化炭素、窒素、その他ガス（不活性ガス、フッ素系ガス）等が想定される。

【0020】

先ず、微細気泡生成ユニット１０の構成について説明する。

【0021】

微細気泡生成ユニット１０は、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部を有する第１部材１２と、第１部材１２によって一方側が閉塞されるように配設される筒状の処理容器２０と、処理容器２０の他方側を閉塞する第２部材１４とを備えて構成されている。一例として、第１部材１２、第２部材１４は略円形の板状部材であり、処理容器２０は円筒状部材である。いずれも、処理前気体としてオゾンを用いる場合があることを想定して、オゾン耐用性を備えるＳＵＳ３１６を用いて構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、処理前液体および処理前気体に応じて、適宜、材料を選定すればよい。

【0022】

本実施形態においては、処理容器２０および第２部材１４を収容する筒状の収容容器１６をさらに備えており、第１部材１２は、収容容器１６の一方側の開口部を閉塞するように配設されている。一例として、収容容器１６は透明な樹脂材料（塩化ビニル樹脂等）を用いて構成されている。これによれば、内部を通流する処理後液体の状態の確認、すなわち、微細気泡が生成されているか、もしくは所定径に到達しているか、または、液体において所望の変化（浄化等）が進行しているか等の確認を容器外部から目視により行うことが可能となる。ただし、構成材料は上記に限定されるものではなく、金属材料等を用いてもよい。

【0023】

ここで、収容容器１６内に処理容器２０が収容された状態を図２に示す。このとき、当該処理容器２０は一端側（図中、下端側）が第１部材１２により閉塞されており、他端側（図中、上端側）が第２部材１４により閉塞されている。さらに、第１部材１２は、収容容器１６の一端側（図中、下端側）を閉塞する構成にもなっている。

【0024】

さらに、内部構造をより分かり易く説明するために、分解図を図３〜図５に示す。先ず、図３は図２の状態から収容容器１６を取り外した状態である。図４は図３の状態から第２部材１４を取り外した状態である。処理容器２０の内部には後述する羽根部材３０が収容されている。次に、図５は図４の状態から羽根部材３０を取り外した状態である。

【0025】

図５に示すように、第１部材１２には、処理前液体および処理前気体が取り入れられる開口部として、貫通形成された流入口１２ａが設けられている。本実施形態においては、流入口１２ａは、処理前液体および処理前気体の両方が取り入れられる共通の開口部として一つ設けられている。すなわち、処理前液体は、上流側において処理前気体が送出された状態で流入口１２ａに到達する構成となっている。より具体的には、図１に示す台座５０において、処理前液体が供給される液体流路５２と、処理前気体が供給される気体流路５４とが設けられている。このとき、気体流路５４が液体流路５２に連通しており、液体流路５２内を通流する処理前液体中に処理前気体が送出される構成となっている。一例として、台座５０は樹脂材料（塩化ビニル樹脂等）を用いて構成されている。

【0026】

なお、変形例として、処理前液体が取り入れられる開口部と、処理前気体が取り入れられる開口部とを、別々に第１部材１２に設けて、処理容器２０内で両者を混合させつつ微細気泡生成処理を行う構成としてもよい（不図示）。

【0027】

一方、図５に示すように、処理容器２０には、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を外部へ吐出させる吐出口２０ｂが設けられている（微細気泡生成作用については後述する）。本実施形態においては、処理容器２０は、内部空間２０Ａを有する筒状部２０Ｂを備えており、吐出口２０ｂは筒状部２０Ｂの周壁部２０ａにおいて径方向に貫通して設けられている。

【0028】

次に、液体の通流作用をなす羽根部材３０について説明する。羽根部材３０は、処理容器２０の内部空間２０Ａに回転可能に配設されており、主軸２４に連結されて回転駆動される構成となっている。羽根部材３０の構成を、図６（平面図）、図７（正面図）、図８（底面図）、図９（図７におけるＡ−Ａ線断面図）に示す。各図における矢印Ｂは羽根部材３０の回転方向である。なお、構造を解り易くするために、図７においては一部のブレードのみ（図９におけるブレード３６Ａ、ブレード３６Ｂに対応）の図示としている。

【0029】

羽根部材３０は、それぞれが円板状の第１プレート３２および第２プレート３４と、それらの間に配設される複数個の板状のブレード３６とを備えて構成されている。いずれも、オゾン耐用性を備えるＳＵＳ３１６を用いて構成されているが、これに限定されるものではない。

【0030】

ここで、第１プレート３２の板面の中心に貫通形成された主軸連結孔３２ａ、および第２プレート３４の板面の中心に貫通形成された主軸連結孔３４ａに主軸２４が挿通されて固定される。これによって、羽根部材３０は主軸２４に連結されて主軸２４の回転に伴い、回転駆動される。なお、処理容器２０の第２部材１４には主軸挿通孔１４ｂが設けられ、シール部材（不図示）によってシールされる。また、第１部材１２については、主軸２４を挿通させる場合には流入口１２ａが主軸挿通孔として共用される。

【0031】

また、ブレード３６は第１プレート３２および第２プレート３４の両方に固定される構成となっており、径方向に対して板面のなす角αが所定角度をなすように配設されている。一例として、１０［°］≦α≦８０［°］程度に設定され、α＝６０［°］程度が好適である。ただし、上記の構成に限定されるものではなく、平板状以外にも液体流動を生じさせることが可能な形状であればよい。

【0032】

上記構成を備える羽根部材３０の作用について説明する。主軸２４によって羽根部材３０が矢印Ｂ方向に回転駆動されると、ブレード３６が液体を押し流す作用を生じ、液体流動が発生する。より具体的には、図中矢印Ｃで示すように、第１プレート３２の板面の中心寄りの位置に形成された吸引口３２ｂから液体が羽根部材３０内へ吸引され、隣接するブレード３６とブレード３６との間を通過して、その径方向端部に位置する送出口３０ａから羽根部材３０外へ送出される。送出された液体は、回転しながら液体を押し流すブレード３６の作用によって、矢印Ｂ方向に沿って通流する旋回流となる。

【0033】

次に、処理容器２０は、液体流動の方向（矢印Ｂ方向に沿う方向）に対して交差する方向に配設される板状の衝突板２２を内部に有する。本実施形態に係る衝突板２２は、板面が径方向に沿う方向となるように筒状部２０Ｂの周壁部２０ａの内面に複数個（一例として１２個程度であるが、これに限定されるものではない）が配設されている。なお、変形例として、衝突板を第１プレート３２もしくは第２プレート３４に設ける構成としてもよい（不図示）。

【0034】

ここで、微細気泡生成作用について説明する。

【0035】

先ず、収容容器１６内、処理容器２０内に処理前液体を貯留させる。例えば、微細気泡生成ユニット１０全体を処理前液体に浸漬させることにより、流入口１２ａから処理前液体を流入させてもよく、あるいは、流入口１２ａ（もしくは液体流路５２）に処理前液体を供給する配管を接続することにより、処理前液体を流入させてもよい。

【0036】

次いで、モータ等の駆動源（不図示）によって主軸２４を駆動させることにより、処理容器２０内の羽根部材３０を回転駆動させる。一例として、主軸２４の回転数は、５００〜５０００［ｒｐｍ］程度に設定される。

【0037】

これによって、処理容器２０の内部空間２０Ａにおいて液体流動が発生する。前述の通り、羽根部材３０の回転により、第１プレート３２の吸引口３２ｂから処理前液体が羽根部材３０内へ吸引される。ここで、吸引される処理前液体は、第１部材の流入口１２ａから供給されたものである。なお、本実施形態においては、前述の通り、処理前液体に処理前気体が送出されて混合された状態で、流入口１２ａから処理容器２０内に供給（流入）させている。

【0038】

一方、羽根部材３０の回転により、送出口３０ａから羽根部材３０外へ送出された処理前液体は、羽根部材３０の径方向外縁部と処理容器２０の周壁部２０ａの内面との間において、矢印Ｂ方向に沿って通流する旋回流となる。

【0039】

さらに、羽根部材３０の外縁部と処理容器２０の周壁部２０ａとの間で発生した旋回流は、周壁部２０ａに設けられた衝突板２２に衝突する。ここで、衝突板２２に衝突する前の処理前液体は、当所は必要とする所定径よりも大きい直径（例えば、ミリメートルの大きさ）を有する気泡として処理前気体が混合された状態となっている。このような処理前気体が混合された処理前液体は、衝突板２２の板面（ここでは旋回流に対向する表面２２ａ）に衝突することによって、せん断される作用が生じる。このとき、処理前液体に包含されている処理前気体の気泡にもせん断作用が生じるため、当該気泡の直径が小さくなって、微細気泡化される作用が生じる。このようにして、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体が得られることとなる。

【0040】

これと同時に、衝突板２２の裏面２２ｂの位置において、処理前気体が混合された処理前液体はキャビテーションを発生させていると考えられる。なお、発生条件は、処理前液体の流速や、処理前気体の混合等に応じて変わるものである。このキャビテーション発生の作用によっても、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体が得られるものと考えられる。

【0041】

仮に、衝突板２２の裏面２２ｂに対応する位置（すなわち衝突板２２に対して液体流動（旋回流）の方向の下流側位置）において、処理容器２０の周壁部２０ａに吐出口２０ｂを形成してしまうと、吐出口２０ｂに向かう液体流動、すなわち裏面２２ｂと平行に径方向に向かう液体流動が生じて、衝突板２２の裏面２２ｂにおけるキャビテーション発生が減少もしくは皆無となってしまう問題が生じ得る。

【0042】

したがって、本実施形態においては、吐出口２０ｂは、筒状部２０Ｂの周壁部２０ａにおいて、全てのもしくは一部の衝突板２２に対して液体流動（旋回流）の方向の上流側に隣接する位置に貫通形成されて設けられる構成としている。これによれば、上記の問題の解決が可能になると共に、衝突板２２の板面（表面２２ａ）によって、衝突した液体（処理後液体が含まれた状態である）を吐出口へと誘導して処理容器２０外へ送出させる作用も生じさせることができる。

【0043】

なお、衝突板２２は、板面が径方向と平行（すなわち周壁部２０ａの内面と直交）となるように配設することによって、処理前液体との衝突量を増加させることができるため、微細気泡生成作用も増加させることができると考えられる。ただし、この構成に限定されるものではなく、液体流動の方向（矢印Ｂ方向に沿う方向）に対して交差する成分を有するように板面を配置する構成であれば、微細気泡生成作用を得ることは可能である。

【0044】

次いで、処理容器２０の周壁部２０ａの吐出口２０ｂから吐出された、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体は、当該処理容器２０が収容されている収容容器１６内に貯留される。その後、収容容器１６の他端側から流出させて、そのまま処理後液体として利用に供せられるか、あるいは、全部もしくは一部が循環されて再度、流入口１２ａから処理前液体として用いられる構成としてもよい。

【0045】

以上説明した通り、微細気泡生成ユニット１０によれば、処理前気体を送出させた処理後液体を取り入れて、直径が所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）まで微細化された微細気泡が処理後気体として混合された処理後液体を供給することが可能となる。

【0046】

しかしながら、微細気泡生成ユニット１０を一つのみ用いて、上記処理後液体を供給する場合には、所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）の微細気泡が必要量に対して十分に得られない（包含されない）場合も生じ得る。そのような場合には、微細気泡が混合された処理後液体の作用効果が十分に得られないことにもなり得る。

【0047】

この問題を解決すべく案出されたのが、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）である。微細気泡生成装置１（１Ａ）は、複数の微細気泡生成ユニット１０が、連続して配設された構成を備えている。ここで、図１０の説明図（模式図）を用いて微細気泡生成装置１（１Ａ）の作用について説明する。なお、図中のドット（黒点）は気泡を表している。

【0048】

図１０に示す微細気泡生成装置１（１Ａ）は、図１と同様に上流側となる微細気泡生成ユニット１０Ａから、下流側に向かって、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、の順で並設され、最下流位置の微細気泡生成ユニットが１０Ｆとなる６段の積層構造として構成されている。ただし、６段に限定されるものではなく、諸条件に応じて積層段数は適宜、設定される。なお、本実施形態においては、台座５０と最上流位置の微細気泡生成ユニット１０Ａとの間に、収容容器１６（同形部材）を一つ介在させて液体流路５２の延長部として流用している。ただし、この収容容器１６を省略して、液体流路５２と流入口１２ａとを直結する構成としてもよい（不図示）。

【0049】

上流側となる微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ａ）において吐出口２０ｂから吐出されて収容容器１６内に貯留された処理後液体（処理前気体および処理後気体の両方が包含された状態）を、隣接する下流側の微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｂ）において流入口１２ａから取り入れられる処理前液体として用いる構成である。これによれば、上流側の微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ａ）の吐出口２０ｂから吐出される処理後液体よりも、隣接する下流側の微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｂ）の吐出口２０ｂから吐出される処理後液体において、微細気泡の直径を小さくすることができ、且つ、微細気泡の量を増加させることができる。したがって、微細気泡生成ユニット１０を複数、配設して、連続的に処理を行うことによって、最下流位置となる微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｆ）の吐出口２０ｂから吐出される処理後液体に関しては、包含される微細気泡の全て（もしくは、ほぼ全て）の直径を１［μｍ］以下程度となるまで微細化を図ることが可能となり、且つ、当該微細気泡を極めて効率よく多量に生成することが可能となる。

【0050】

なお、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）においては、並設された各微細気泡生成ユニット１０で連続的な処理が行われた後、最終的に微細気泡が処理後気体として混合された処理後液体が流出される流出口１６ｂを、最下流位置となる微細気泡生成ユニット１０Ｆの収容容器１６の周壁部１６ａに貫通形成して設ける構成としている。ただし、これに限定されるものではなく、微細気泡生成ユニット１０Ｆの収容容器１６の他方側（ここでは他端部）を閉塞するために嵌合される蓋部材５６に貫通形成して設ける構成としてもよい（不図示）。なお、蓋部材５６は一例として樹脂材料（塩化ビニル樹脂等）を用いて構成されている。

【0051】

ここで、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）において、処理前液体の例として水を用い、処理前気体の例として空気を用いて処理を行って得られた、微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体の写真を図１１に示す。この写真のように、例えば、波長５３２［ｎｍ］のレーザ光を照射することによって、処理後液体中に微細気泡が混合されていることを確認することができる。つまり、処理後液体に照射されたレーザ光が処理後液体中の微細気泡に反射して光の軌跡が視認できるからである。なお、レーザ光を照射していない状態（あるいは照射していない部分）においては、人間の視力では透き通った状態として視認される。ちなみに、微細気泡の直径が数十［μｍ］程度までしか微細化されていない場合には、処理後液体は白濁した状態として視認されることが確認されている。また、微細気泡が含まれない水のみの場合には、レーザ光の軌跡はほぼ視認することはできない。

【0052】

レーザ光の通過部分の拡大写真を図１２に示す。この写真は、微細気泡生成装置１において処理を行った処理後液体を採取してから６カ月以上経過した後の様子であるが、所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）の微細気泡は、浮力の影響を受けることなく、開放状態のビーカー内でブラウン運動を続けながら、消滅することなく処理後液体中において存在していることが確認された。

【0053】

なお、本願発明者は、処理前気体として、様々なガス（酸素、水素、窒素、等）を用いて実験を行い、上記と同様の微細気泡の生成を確認済みである。したがって、用途に応じて、処理前気体および処理前液体を適宜選定することによって、工業、食品、医療、農業、漁業、等の様々な分野において極めて有用な作用効果を得ることが可能となる。

【0054】

その他の構成上の特徴として、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）は、図１０に示すように、下流側の微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｂ）における第１部材１２を、上流側となる微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ａ）における収容容器１６の他端側を閉塞する部材として共用する構成としている。これによれば、微細気泡生成装置１（１Ａ）全体の構成を簡素化して、コンパクトに形成することが可能となる。

【0055】

さらに、図１０に示すように、複数の前記微細気泡生成ユニット１０Ａ〜１０Ｆにおける全ての羽根部材３０を一つの主軸２４によって同軸で回転させる構成とすることで、駆動機構を簡素化することが可能となる。

【0056】

このように、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）は、全体構造が極めて簡素で、部品点数も少ないため、製造コストを低減することができ、保守も容易となる。

【0057】

なお、複数の前記微細気泡生成ユニット１０Ａ〜１０Ｆにおいて、最終の微細気泡生成ユニット１０Ｆの吐出口２０ｂから吐出される微細気泡の態様をなす処理後気体として混合された状態の処理後液体を、最初の微細気泡生成ユニット１０Ａにおいて開口部（流入口１２ａ）から取り入れられる処理前液体の一部もしくは全部として循環させて用いれば、上記の作用効果をより一層、高めることが可能となる。したがって、特に、処理前液体として汚水・屎尿に適用して、連続的に循環させて処理を行えば、極めて高い浄化作用を得ることが可能となる。

【0058】

（第二の実施形態）
続いて、本発明の第二の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ｂ）について説明する。本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ｂ）は、前述の第一の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）と基本的な構成は同様であるが、特に、微細気泡生成ユニット１０の構成において相違点を有する。以下、当該相違点を中心に本実施形態について説明する。

【0059】

第二の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ｂ）の概略図を図１３に示す。本実施形態においては、処理容器２０における吐出口に関して、第一の実施形態において周壁部２０ａに貫通形成されていた吐出口２０ｂをなくし、処理容器２０の他方側（ここでは他端部）を閉塞する第２部材１４の板面（一例として中央部周辺）に貫通形成された吐出口１４ａとして設ける構成としている。なお、符号５６ａは、本実施形態における流出口である。

【0060】

この構成によれば、図１３に示すように、上流側となる微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｇ）の吐出口１４ａと、隣接する下流側となる微細気泡生成ユニット（例として図中１０Ｈ）の流入口１２ａとが連通して（例えば、直結されて）配設される構成が実現できる。したがって、第一の実施形態において備えていた収容容器１６を省略することが可能となるため、より一層、装置全体を簡素することが可能となる。

【0061】

ここで、本実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ｂ）を構成する微細気泡生成ユニット１０の内部構造を図１４に示す。上記の通り、本実施形態においては、処理容器２０内で処理（微細気泡生成処理）が行われた処理後液体の吐出口１４ａを、処理容器２０の周壁部２０ａではなく、処理容器２０の他方側（ここでは他端部）を閉塞する第２部材１４に設ける構成であることに起因して、羽根部材３０の構成においても第一の実施形態との相違点を有する（なお、図１４中の羽根部材３０のブレード３６は、図７に対応する３６Ａ、３６Ｂを図示している）。

【0062】

より具体的には、羽根部材３０の第１プレート３２の外縁部が、衝突板２２と径方向に重なるようにして周壁部２０ａの内面に近接する位置まで延びる形状に形成されている。これによれば、衝突板２２と衝突して生成された処理後液体が流入口１２ａ方向に向けて逆流してしまうことが防止（抑制）できる。

【0063】

その一方で、羽根部材３０の第２プレート３４の外縁部が、衝突板２２と径方向に重ならないように、衝突板２２の径方向の端部（中心側の端部）に近接する位置で留める形状に形成されている。これによれば、衝突板２２と衝突して生成された処理後液体を、羽根部材３０の第２プレート３４と、第２部材１４との間に流出させることができ、吐出口１４ａ方向に向かう液体流動を生じさせることができる。

【0064】

このような構成を備える第二の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ｂ）によっても、第一の実施形態に係る微細気泡生成装置１（１Ａ）と同様の作用効果を得ることができる。

【0065】

以上、説明した通り、本発明に係る微細気泡生成装置によれば、処理後液体および処理前気体を取り入れて、直径が所定径（一例として、１［μｍ］以下程度）まで微細化された微細気泡が処理後気体として混合された処理後液体を供給することが可能となる。さらに、処理後液体に包含される微細気泡を効率的に、且つ、多量に供給することが可能となる。

【0066】

また、微細気泡生成装置の流出口から流出された処理後液体を、再度、微細気泡生成装置の流入口から処理前液体として取り入れて循環処理を行うことが可能となる。したがって、従来装置のように、循環処理の駆動源となるポンプを設ける必要がなく、その結果、ポンプ内のシール劣化等の問題の解決も可能となる。すなわち、オゾンに例示される活性化気体を微細気泡として混合させた液体の生成が可能となり、且つ、生成された液体を循環させる使用に対しても耐久性を備える装置が実現可能となる。これは、特に、オゾンを用いて、循環処理により汚水、屎尿等の浄化を行う用途に対して、極めて好適である。

【0067】

また、本発明に係る微細気泡生成装置は、全体構造が極めて簡素で、部品点数も少ないため、製造コストを低減することができ、保守も容易となる。

【0068】

なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。

【符号の説明】

【0069】

１、１Ａ、１Ｂ 微細気泡生成装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉ、１０Ｊ、１０Ｋ、１０Ｌ 微細気泡生成ユニット
１２ 第１部材
１２ａ 流入口（開口部）
１４ 第２部材
１４ａ 吐出口
１６ 収容容器
１６ｂ 流出口
２０ 処理容器
２０Ａ 内部空間
２０Ｂ 筒状部
２０ａ 周壁部
２０ｂ 吐出口
２２ 衝突板
２４ 主軸
３０ 羽根部材
３０ａ 送出口
３２ 第１プレート
３４ 第２プレート
３４ｂ 吸引口
３６ ブレード
５０ 台座
５６ 蓋部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】