特開 2022-188187 ファインバブル供給装置及びファインバブル分析システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022188187

(43)【公開日】2022-12-20

(54)【発明の名称】ファインバブル供給装置及びファインバブル分析システム

(51)【国際特許分類】

   B01F 35/75 20220101AFI20221213BHJP

   B01F 23/2373 20220101ALI20221213BHJP

   G01N 15/02 20060101ALI20221213BHJP

【ＦＩ】

B01F35/75

B01F23/2373

G01N15/02 A

【審査請求】有

【請求項の数】15

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022160244

(22)【出願日】2022-10-04

(62)【分割の表示】P 2020508306の分割

【原出願日】2019-03-15

(31)【優先権主張番号】P 2018052148

(32)【優先日】2018-03-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000001993

【氏名又は名称】株式会社島津製作所

(71)【出願人】

【識別番号】301037213

【氏名又は名称】独立行政法人製品評価技術基盤機構

(71)【出願人】

【識別番号】512243775

【氏名又は名称】一般社団法人ファインバブル産業会

(74)【代理人】

【識別番号】100141852

【弁理士】

【氏名又は名称】吉本 力

(72)【発明者】

【氏名】大内 静香

(72)【発明者】

【氏名】田中 充

(72)【発明者】

【氏名】島岡 治夫

(57)【要約】

【課題】液体中で不安定なファインバブルをより安定して供給することができるファインバブル供給装置及びファインバブル分析システムを提供する。
【解決手段】ファインバブル発生装置１１が、ファインバブル１０を発生させる。滞留容器１２は、内部に液体１３が収容されるとともに、ファインバブル１０の導入管１４及び導出管１５が接続される。ファインバブル発生装置１１から発生するファインバブル１０は、導入管１４を介して滞留容器１２内の液体１３中に導入されることにより液体１３中に滞留し、当該液体１３中に滞留するファインバブル１０が、導出管１５を介して供給先（ファインバブル特性評価装置２）に導出される。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ファインバブルを発生させるファインバブル発生装置と、
内部に液体が収容されるとともに、ファインバブルの導入管及び導出管が接続された滞留容器とを備え、
前記ファインバブル発生装置から発生するファインバブルが、前記導入管を介して前記滞留容器内の液体中に導入されることにより当該液体中に滞留し、当該液体中に滞留するファインバブルが、前記導出管を介して供給先に導出されることを特徴とするファインバブル供給装置。

【請求項2】

前記導出管は、前記滞留容器内の液体中に配置された下向きに開口する導出口から、当該液体中に滞留するファインバブルを導出させることを特徴とする請求項１に記載のファインバブル供給装置。

【請求項3】

前記導出管は、レイノルズ数が２３００以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のファインバブル供給装置。

【請求項4】

前記導出管は、レイノルズ数が１２５０以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のファインバブル供給装置。

【請求項5】

前記導出管は、その内面の電位がマイナス電位となる材料により形成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項6】

前記導出管の内径が２ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項7】

前記導出管の曲率が、１００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項8】

前記導出管の表面粗さが、０．４μｍ以下であることを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項9】

前記導入管は、水平方向に延びており、その導入口が前記導出口よりも下方において前記滞留容器内に配置されされていること特徴とする請求項２に記載のファインバブル供給装置。

【請求項10】

前記導入口と前記導出口とを結ぶ直線は、水平方向に対して３０～６０°傾斜していることを特徴とする請求項９に記載のファインバブル供給装置。

【請求項11】

前記導入口と前記導出口とを結ぶ直線は、１０～２０ｃｍであることを特徴とする請求項９又は１０に記載のファインバブル供給装置。

【請求項12】

前記滞留容器は、ファインバブルを滞留時間だけ滞留させることにより、ファインバブルの分散状態を前記滞留容器内でより均質化するためのバッファとして機能することを特徴とする請求項１～１１のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項13】

前記滞留容器には、前記滞留容器内に滞留するファインバブルを攪拌させることで、ファインバブルの分散状態を前記滞留容器内でより均質化する攪拌装置が設けられていること特徴とする請求項１～１２のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置。

【請求項14】

請求項１～１３のいずれか一項に記載のファインバブル供給装置と、
前記ファインバブル供給装置から供給されるファインバブルの特性を評価するファインバブル特性評価装置とを備えることを特徴とするファインバブル分析システム。

【請求項15】

前記ファインバブル特性評価装置よりも下流側に設けられたポンプをさらに備え、
前記滞留容器内に滞留するファインバブルは、前記ポンプの駆動により、前記導出管を介して前記ファインバブル特性評価装置へと吸引されることを特徴とする請求項１４に記載のファインバブル分析システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ファインバブルを発生させて供給先へと供給するファインバブル供給装置、及び、これを用いたファインバブル分析システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、マイクロバブルやウルトラファインバブルといったファインバブルの研究及び利用が活発に行われている。ファインバブルは、気泡径が１００μｍ以下の微細気泡であり、ファインバブルのうち、気泡径が１μｍ以上のものはマイクロバブル、気泡径が１μｍ未満のものはウルトラファインバブルと呼ばれている。ウルトラファインバブルは、液体中での滞留時間が長いという特性を有しており、数か月にわたって液体中に滞留することが知られている。

【0003】

ファインバブルには、洗浄効果や殺菌効果といった様々な効果が期待されている。例えば、工場やプラント、公衆トイレなどで、ファインバブルを用いて各種設備の洗浄を行えば、洗剤の使用量を削減することができる。そのため、ファインバブルを用いた洗浄方法は、環境に優しい新たな洗浄方法として注目されている。

【0004】

上記のようなファインバブルの特性と効果の関係は、ファインバブルの気泡径（サイズ）や濃度（気泡量）に依存している。そこで、レーザ回折・散乱式の粒子径分布測定装置などを用いて、ファインバブルの気泡径分布（粒子径分布）を測定する技術が提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６－４８１８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ウルトラファインバブルと比べて液体中での滞留時間が短いマイクロバブルなどのように、気泡径が比較的大きいファインバブルの特性を評価するときには、液体中でファインバブルが不安定であるため、精度よく特性を評価することが困難な場合がある。具体的には、気泡径が比較的大きいファインバブルは、液体中での気泡径や濃度が時々刻々と変化しやすく、短時間で消滅する場合もある。

【0007】

このような問題は、マイクロバブルに限らず、例えば気泡径が１μｍに近いウルトラファインバブルにおいても生じ得る。また、ファインバブルの生成条件によっては、気泡径がさらに小さいウルトラファインバブルにおいても生じる可能性がある。

【0008】

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、液体中で不安定なファインバブルをより安定して、あるいは、より均質に分散された状態で供給することができるファインバブル供給装置及びファインバブル分析システム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】

【0009】

本発明に係るファインバブル供給装置は、ファインバブル発生装置と、滞留容器とを備える。前記ファインバブル発生装置は、ファインバブルを発生させる。前記滞留容器は、内部に液体が収容されるとともに、ファインバブルの導入管及び導出管が接続される。前記ファインバブル発生装置から発生するファインバブルは、前記導入管を介して前記滞留容器内の液体中に導入されることにより当該液体中に滞留し、当該液体中に滞留するファインバブルが、前記導出管を介して供給先に導出される。

【0010】

このような構成によれば、ファインバブル発生装置から発生するファインバブルが、滞留容器内の液体中で滞留し、その後に滞留容器から供給先へと供給される。これにより、滞留容器内での滞留時間などの条件を一定に維持しつつ、ファインバブルを供給先に供給することができるため、液体中で不安定なファインバブルをより安定して、あるいは、より均質に分散された状態で供給することができる。

【0011】

前記導出管は、前記滞留容器内の液体中に配置された下向きに開口する導出口から、当該液体中に滞留するファインバブルを導出させてもよい。この場合、前記導入管は、前記導出口よりも低い位置に配置された導入口から、前記滞留容器内の液体中にファインバブルを導入させてもよい。

【0012】

このような構成によれば、滞留容器内の液体中に配置された導出口が下向きに開口しているため、液体中に滞留するファインバブルが、浮力によって導出口から円滑に導出される。また、導出口よりも低い位置に配置された導入口から、滞留容器内の液体中にファインバブルが導入されるため、液体中で浮力によって浮上するファインバブルが、導入口から導出口へと安定して導かれる。したがって、液体中で不安定なファインバブルをさらに安定して供給することができる。

【0013】

前記導出管は、レイノルズ数が２３００以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されていることが好ましい。

【0014】

このような構成によれば、導出管内において乱流が生じるのを防止し、その結果、ファインバブルの気泡径や濃度が変化するのを防止することができる。したがって、さらに安定してファインバブルを供給することができる。

【0015】

前記導出管は、レイノルズ数が１２５０以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されていることが好ましい。

【0016】

前記導出管は、その内面の電位がマイナス電位となる材料により形成されていることが好ましい。

【0017】

このような構成によれば、表面電位がマイナス電位であるファインバブルが、導出管の内面に付着するのを防止することができる。これにより、ファインバブルが導出管内を円滑に流れるため、さらに安定してファインバブルを供給することができる。

【0018】

前記導出管の内径が２ｍｍ以上であることが好ましい。

【0019】

前記導出管の曲率が、１００ｍｍ以上であることが好ましい。

【0020】

前記導出管の表面粗さが、０．４μｍ以下であることが好ましい。

【0021】

前記導入管は、水平方向に延びており、その導入口が前記導出口よりも下方において前記滞留容器内に配置されていることが好ましい。

【0022】

前記導入口と前記導出口とを結ぶ直線は、水平方向に対して３０～６０°傾斜していることが好ましい。

【0023】

前記導入口と前記導出口とを結ぶ直線は、１０～２０ｃｍであることが好ましい。

【0024】

前記滞留容器は、ファインバブルを滞留時間だけ滞留させることにより、ファインバブルの分散状態を前記滞留容器内でより均質化するためのバッファとして機能することが好ましい。

【0025】

前記滞留容器には、前記滞留容器内に滞留するファインバブルを攪拌させることで、ファインバブルの分散状態を前記滞留容器内でより均質化する攪拌装置が設けられていることが好ましい。

【0026】

本発明に係るファインバブル分析システムは、前記ファインバブル供給装置と、前記ファインバブル供給装置から供給されるファインバブルの特性を評価するファインバブル特性評価装置とを備える。

【0027】

このような構成によれば、ファインバブル供給装置からファインバブル特性評価装置に安定してファインバブルを供給することができるため、ファインバブルの特性をファインバブル特性評価装置で精度よく評価することができる。

【0028】

前記ファインバブル分析システムは、前記ファインバブル特性評価装置よりも下流側に設けられたポンプをさらに備えていてもよい。この場合、前記滞留容器内に滞留するファインバブルは、前記ポンプの駆動により、前記導出管を介して前記ファインバブル特性評価装置へと吸引されてもよい。

【0029】

このような構成によれば、ファインバブル特性評価装置よりも下流側に設けられたポンプの駆動により、ファインバブル特性評価装置にファインバブルを吸引し、そのファインバブルの特性を評価することができる。ファインバブル特性評価装置よりも上流側にポンプが設けられている場合には、ポンプの駆動により、ファインバブル特性評価装置に供給されるファインバブルの状態が変化してしまうが、ポンプがファインバブル特性評価装置よりも下流側に設けられた本発明の構成によれば、ポンプの駆動によるファインバブルの状態の変化が、ファインバブル特性評価装置の評価結果に影響を与えるのを防止することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明によれば、滞留容器内での滞留時間などの条件を一定に維持しつつ、ファインバブルを供給先に供給することができるため、液体中で不安定なファインバブルをより安定して、あるいは、より均質に分散された状態で供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明の一実施形態に係るファインバブル分析システムの構成例を示した模式図である。

【図2】ファインバブル分析システムを用いてレーザ回折・散乱法によりファインバブル（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。

【図3】ファインバブル分析システムを用いて動的画像解析法によりファインバブル（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。

【図4】ファインバブル分析システムを用いて光遮蔽式（パーティクルカウンタ）によりファインバブル（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。

【図5】導入口と導出口との位置関係を変化させたときの測定結果を示した図である。

【図6】ポンプにより導出管内に導入する液体の流量を変化させたときの測定結果を示した図である。

【図7】導入管及び導出管の各内面の材料を変更したときの測定結果を示した図である。

【図8】本発明の変形例に係るファインバブル分析システムの構成例を示した模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

１．ファインバブル分析システムの構成
図１は、本発明の一実施形態に係るファインバブル分析システムの構成例を示した模式図である。このファインバブル分析システムは、ファインバブル供給装置１、ファインバブル特性評価装置２及びポンプ３を備えている。

【0033】

ファインバブル供給装置１は、ファインバブルを供給先に供給するための装置である。本実施形態では、ファインバブルの供給先がファインバブル特性評価装置２であり、ファインバブル供給装置１からファインバブル特性評価装置２にファインバブルが供給されることにより、そのファインバブルの特性がファインバブル特性評価装置２において評価される。

【0034】

ファインバブル供給装置１には、ファインバブル発生装置１１及び滞留容器１２が備えられている。ファインバブル発生装置１１は、ファインバブルを発生させるための装置であり、ファインバブル発生装置１１から発生するファインバブルが滞留容器１２内に導入される。

【0035】

本実施形態では、ファインバブル発生装置１１が、ファインバブルを分散した状態で含む液体（ファインバブル含有媒体）を生成し、そのファインバブル含有媒体が滞留容器１２内に導入される。あるいは、ファインバブル発生装置１１は、滞留容器１２内に収容されている液体の中においてファインバブルを発生させる装置であってもよい。ファインバブル含有媒体は、例えば水の他、アルコール又は油といった任意の液体を原液とする媒体であり、例えば気泡径が１００μｍ未満の微細気泡からなるファインバブルを含んでいる。

【0036】

具体的には、気泡径が１μｍ未満のウルトラファインバブル、及び、気泡径が１μｍ以上のマイクロバブルの少なくとも一方が、気体粒子として原液に含有されている。気体粒子を構成する気体は、空気であってもよいし、例えば窒素、オゾン又は炭酸ガスといった空気以外の気体であってもよい。

【0037】

滞留容器１２の上部には、開口１２１が形成され、滞留容器１２内が大気開放されている。滞留容器１２内には、予め液体（媒体）１３が収容されており、その液体１３中にファインバブル発生装置１１からのファインバブル含有媒体が導入される。滞留容器１２の上部に排水口（図示せず）を形成し、増量した液体１３を当該排水口から排水してもよい。あるいは、滞留容器１２の上部に循環口（図示せず）を形成し、当該循環口からファインバブル発生装置１１に液体１３を循環させてもよい。

【0038】

滞留容器１２には、ファインバブル発生装置１１からのファインバブル含有媒体を導入させるための導入管１４が接続されている。導入管１４の一端部に形成された導入口１４１を介して、滞留容器１２内の液体１３中に導入されたファインバブル１０は、液体１３中に分散して滞留することとなるが、例えばファインバブル１０がマイクロバブルの場合には、ウルトラファインバブルと比べて液体１３中での滞留時間が短くなる。

【0039】

また、滞留容器１２には、滞留容器１２内の液体１３を導出させるための導出管１５が接続されている。滞留容器１２内の液体１３は、導出管１５を介してファインバブル特性評価装置２に供給される。導出管１５におけるファインバブル特性評価装置２よりも下流側には、ポンプ３が接続されている。このポンプ３を駆動させることにより、滞留容器１２内の液体１３の一部が、導出管１５の一端部に形成された導出口１５１を介して導出され、液体１３中に滞留するファインバブル１０がファインバブル特性評価装置２へと吸引される。

【0040】

このように、本実施形態では、ファインバブル発生装置１１から発生するファインバブル１０が、導入管１４を介して滞留容器１２内の液体１３中に導入されることにより液体１３中に滞留し、当該液体１３中に滞留するファインバブル１０が、導出管１５を介してファインバブル特性評価装置２に導出される。これにより、滞留容器１２内での滞留時間などの条件を一定に維持しつつ、ファインバブル１０をファインバブル特性評価装置２に供給することができるため、液体１３中で不安定なファインバブル１０（例えばマイクロバブル）をより安定して供給することができる。

【0041】

すなわち、滞留容器１２は、連続的にファインバブルを滞留容器１２内に発生させて、ファインバブルを滞留時間だけ滞留させることにより、ファインバブルの分散を滞留容器１２内で循環させて、ファインバブルの分散状態を滞留容器１２内でより均質化するためのバッファとして機能する。滞留容器１２は、推薦される一定の条件下でのファインバブル発生装置１１の評価を行うために設けられている。また、滞留容器１２は、ファインバブル１０の実際の使用状況における、ファインバブル１０の液体中における分散状態を判断するために使用される。

【0042】

ファインバブル特性評価装置２は、例えば粒子径分布測定装置であり、ファインバブル１０の粒子径分布（気泡径分布）を特性として評価する。このファインバブル特性評価装置２には、測定セル２１、光源２２及び検出器２３などが備えられている。測定セル２１は、フローセルにより構成されており、導出管１５を介して供給されるファインバブル１０が測定セル２１を通過するようになっている。

【0043】

光源２２は、例えばレーザ光源により構成されており、当該光源２２から照射されたレーザ光が測定セル２１に照射される。このとき、光源２２からのレーザ光は、測定セル２１内のファインバブル１０の粒子群で回折又は散乱した後、検出器２３により受光される。検出器２３は、例えばフォトダイオードアレイにより構成されている。

【0044】

本実施形態における検出器２３は、互いに異なる半径を有するリング状又は半リング状の検出面が形成された複数の前方センサ（図示せず）を、光源２２から出射されるレーザ光の光軸を中心として同心円状に配置することにより構成されたリングディテクタであり、各前方センサには、それぞれの位置に応じた回折・散乱角度の光が入射する。したがって、検出器２３の各前方センサの検出信号は、各回折・散乱角度の光の強度を表すことになる。

【0045】

検出器２３の各前方センサの検出信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示せず）によりアナログ信号からデジタル信号に変換され、その検出信号に基づいて、ファインバブル１０の気泡径分布が演算される。この演算の手法は周知であるため、詳細な説明を省略する。なお、検出器２３には、測定セル２１の前方（光源２２とは反対側）に設けられた前方センサに限らず、測定セル２１の側方に設けられた側方センサ、及び、測定セル２１の後方（光源２２側）に設けられた後方センサの少なくとも一方が含まれていてもよい。

【0046】

本実施形態では、上述の通り、ファインバブル供給装置１からファインバブル特性評価装置２に安定して、あるいは、分散を均質化させてファインバブル１０を供給することができる。そのため、ファインバブル１０の特性をファインバブル特性評価装置２で精度よく評価することができる。

【0047】

特に、本実施形態では、ファインバブル特性評価装置２よりも下流側に設けられたポンプ３の駆動により、ファインバブル特性評価装置２にファインバブル１０を吸引し、そのファインバブル１０の特性を評価することができる。ファインバブル特性評価装置２よりも上流側にポンプ３が設けられている場合には、ポンプ３の駆動により、ファインバブル特性評価装置２に供給されるファインバブル１０の状態が変化してしまうが、ポンプ３がファインバブル特性評価装置２よりも下流側に設けられた本実施形態の構成によれば、ポンプ３の駆動によるファインバブルの状態の変化が、ファインバブル特性評価装置２の評価結果に影響を与えるのを防止することができる。

【0048】

ファインバブル特性評価装置２は、導出管１５の長さを短くすることによりファインバブル供給装置１（すなわち、滞留容器１２）の近傍に配置されている。従って、短時間で滞留容器１２からファインバブル特性評価装置２にファインバブルを供給することができるので、ファインバブルの消滅、又は、分散性の低下の影響をできる限り避けつつ、ファインバブルを評価することができる。

【0049】

２．気泡径分布の測定結果
図２は、ファインバブル分析システムを用いてレーザ回折・散乱法によりファインバブル１０（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。この図２では、導出口１５１にファインバブル含有媒体が導入されてから、測定セル２１に到達するまでの時間が５秒、１０秒、１５秒のときのそれぞれの気泡径分布の測定結果が示されている。

【0050】

図３は、ファインバブル分析システムを用いて動的画像解析法によりファインバブル１０（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。この図３では、導入口１５１にファインバブル含有媒体が導入されてから、測定セル２１に到達するまでの時間が５秒、１０秒、１５秒のときのそれぞれの気泡径分布の測定結果が示されている。このように、ファインバブル特性評価装置２は、レーザ回折・散乱法ではなく、動的画像解析法によりファインバブル１０の気泡径分布を測定するような構成であってもよい。

【0051】

図４は、ファインバブル分析システムを用いて光遮蔽式（パーティクルカウンタ）によりファインバブル１０（マイクロバブル）の気泡径分布を測定した結果を示す図である。この図４では、導入口１５１にファインバブル含有媒体が導入されてから、測定セル２１に到達するまでの時間が５秒、１０秒、１５秒のときのそれぞれの気泡径分布の測定結果が示されている。このように、ファインバブル特性評価装置２は、レーザ回折・散乱法ではなく、動的画像解析法や光遮蔽式などによりファインバブル１０の気泡径分布を測定するような構成であってもよい。

【0052】

図２～図４に示した測定結果の通り、ファインバブル１０の気泡径分布は、導出口１５１にファインバブル含有媒体が導入されてから測定セル２１に到達するまでの時間に応じて変化し、到達時間が長いほど全体の気泡量が減少する。このような液体１３中で不安定なファインバブル１０であっても、滞留容器１２を備えたファインバブル分析システムを用いた場合には、滞留容器１２内での滞留時間などの条件を一定に維持しつつ、ファインバブル１０をファインバブル特性評価装置２に供給し、安定して精度よく気泡径分布を測定することができる。測定セル２１に到達するまでの時間が短い方が、ファインバブル特性評価装置２に供給するファインバブルの濃度や個数が多いため好ましい。

【0053】

３．導入口及び導出口の配置
図１に示すように、導出管１５の導出口１５１は、滞留容器１２内の液体１３中に配置されており、その開口方向が下向きになっている。すなわち、導出口１５１が形成された導出管１５の一端部は上下方向に延びており、その下端面が水平方向に延びるように配置されることにより、導出口１５１が下向きに開口している。

【0054】

一方、導入管１４の導入口１４１は、導出口１５１よりも低い位置に配置されている。より具体的には、導入管１４は水平方向に延びており、その一端部が導出口１５１よりも下方において滞留容器１２内の液体１３中に配置されている。この導入管１４の一端部に形成された導入口１４１は、水平方向に沿って導出口１５１側に開口している。

【0055】

導入口１４１と導出口１５１とを結ぶ直線Ｌは、水平方向に対して傾斜している。水平方向に対する直線Ｌの傾斜角度は、３０～６０°であることが好ましく、例えば４５°に設定されている。また、直線Ｌの長さは、１０～２０ｃｍであることが好ましく、例えば１５ｃｍに設定されている。

【0056】

図５は、導入口１４１と導出口１５１との位置関係を変化させたときの測定結果を示した図である。図５に示すように、導出口１５１を導入口１４１の近傍に配置した場合（Ａ）には、ファインバブル特性評価装置２に供給されるファインバブル１０の濃度が高いが、導出口１５１を導入口１４１に対して斜め上方４５°の位置に１５ｃｍ離して配置した場合（Ｂ）には、ファインバブル特性評価装置２に供給されるファインバブル１０の濃度が１／２～１／３程度まで減少する。

【0057】

このように、導入口１４１と導出口１５１との位置関係を適切に設定すれば、好適な濃度のファインバブル１０をファインバブル特性評価装置２に安定して供給することができる。特に、滞留容器１２内の液体１３中に配置された導出口１５１が下向きに開口していれば、液体１３中に滞留するファインバブル１０が、浮力によって導出口１５１から円滑に導出される。また、導出口１５１よりも低い位置に配置された導入口１４１から、滞留容器１２内の液体１３中にファインバブル１０が導入されれば、液体１３中で浮力によって浮上するファインバブル１０が、導入口１４１から導出口１５１へと安定して導かれる。したがって、液体１３中で不安定なファインバブル１０をさらに安定して供給することができる。ただし、導入口１４１と導出口１５１との位置関係は、上記のような位置関係に限られるものではなく、例えば導入口１４１は水平方向とは異なる方向に沿って開口していてもよい。

【0058】

４．導出管内のレイノルズ数
本実施形態において、導出管１５は、レイノルズ数が２３００以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されている。具体的には、下記表に示すような値で導出管１５を設計することができる。

【表1】

【0059】

ここで、液体の流速をＶ（ｍｍ／ｓ）、管の内径をｄ（ｍｍ）、液体の動粘度をν（ｍｍ^２／ｓ）とした場合、レイノルズ数Ｒｅは下記式（１）で表される。
Ｒｅ＝Ｖｄ／ν ・・・（１）

【0060】

導出管１５の内径ｄを４ｍｍ、内部を流れる液体の動粘度νを０．８９３ｍｍ^２／ｓとした場合、上記表に示すように、液体の流速Ｖが３３ｍｍ／ｓであればレイノルズ数Ｒｅが１４９となり、液体の流速Ｖが２２０ｍｍ／ｓであればレイノルズ数Ｒｅが９８６となり、液体の流速Ｖが２８０ｍｍ／ｓであればレイノルズ数Ｒｅが１２５４となり、液体の流速Ｖが４８０ｍｍ／ｓであればレイノルズ数Ｒｅが２１５１となる。

【0061】

これらの設計値は、いずれもレイノルズ数Ｒｅを２３００以下とするための条件を満たしている。レイノルズ数Ｒｅが２３００以下であれば、導出管１５内において乱流が生じるのを防止し、その結果、ファインバブル１０の気泡径や濃度が変化するのを防止することができる。したがって、さらに安定してファインバブル１０を供給することができる。

【0062】

図６は、ポンプ３により導出管１５内に導入する液体の流量Ｑを変化させたときの測定結果を示した図である。図６に示すように、液体の流量Ｑが１６６ｍｌ／ｍｉｎ（液体の流速Ｖが２２０ｍｍ／ｓ）のときと比べて、液体の流量Ｑが２１１ｍｌ／ｍｉｎ（液体の流速Ｖが２８０ｍｍ／ｓ）のときや、液体の流量Ｑが３６２ｍｌ／ｍｉｎ（液体の流速Ｖが４８０ｍｍ／ｓ）のときは、ファインバブル１０の気泡径が大きくなり、気泡量も減少している。

【0063】

このような測定結果から、導出管１５は、より好ましくはレイノルズ数Ｒｅが１２５０以下、さらに好ましくは１１５０以下となるように、内径、及び、内部における液体の流速が設定されることが好ましい。

【0064】

５．導出管の内面
本実施形態において、導出管１５は、その内面の電位がマイナス電位となる材料により形成されている。具体的には、フッ素樹脂などにより導出管１５の内面が形成されていることが好ましい。

【0065】

図７は、導出管１５の内面の材料を変更したときの測定結果を示した図である。図７に示すように、表面電位がプラスとなるナイロン（ポリアミド）で導出管１５の内面を形成した場合には、表面電位がマイナスとなるフッ素樹脂（ＰＦＡ）で導出管１５の内面を形成した場合と比べて、ファインバブル１０の気泡量が減少している。

【0066】

このような測定結果から、導出管１５は、その内面の電位がマイナス電位となる材料により形成されていることが好ましい。導出管１５の内面の電位がマイナス電位であれば、表面電位がマイナス電位であるファインバブル１０が、導出管１５の内面に付着するのを防止することができる。これにより、ファインバブル１０が導出管１５内を円滑に流れるため、さらに安定してファインバブル１０を供給することができる。

【0067】

６．導出管のその他の条件
導出管１５の内径は大きいほうが好ましく、特に限定されないが、例えば、２ｍｍ以上に設定され得る。２ｍｍ未満の場合に、導出管１５の内表面の相互作用により、ファインバブルの特性に影響を与えてしまう可能性があるからである。導出管１５の長さは、上述した通り、短い方が好ましい。導出管１５の曲率は、特に限定されないが、１００ｍｍ以上が好ましい。１００ｍｍ未満の場合に、導出管１５の内部に渦流が発生し、ファインバブルの特性に影響を与えてしまう可能性があるからである。導出管１５の表面粗さは、特に限定されないが、０．４μｍ以下が好ましい。０．４μｍよりも大きいと、導出管１５の内表面の相互作用により、ファインバブルの吸着が生じ、ファインバブルが消滅する可能性があるからである。

【0068】

７．変形例
図８は、本発明の変形例を示す模式図である。この変形例では、滞留容器１２に撹拌機３０が設けられている。図１の滞留容器１２においても、連続的にファインバブルを液体内に導入することにより、滞留容器１２内においてファインバブルの分散を均質化できる。しかし、撹拌機３０を設けて、ファインバブルを含む液体を攪拌することによって、滞留容器１２内においてファインバブルの分散をさらに良好に均質化することができる。従って、ファインバブル特性評価装置２に供給するファインバブルの分散をさらに良好に均質化できるので、ファインバブル特性評価装置２においてファインバルをより正確に評価することができる。撹拌機３０は、特に限定されないが、例えば、磁気撹拌機が採用され得る。

【0069】

以上の実施形態では、ファインバブル特性評価装置２が、粒子径分布測定装置である場合について説明した。しかしながら、本発明に係るファインバブル分析システムは、粒子径分布測定装置以外のファインバブル特性評価装置にファインバブル１０を供給するような構成にも適用可能である。

【0070】

また、ファインバブル１０の供給先は、ファインバブル特性評価装置２に限られるものではない。すなわち、本発明に係るファインバブル供給装置は、ファインバブル特性評価装置２に限らず、任意の供給先にファインバブルを供給することができる。

【符号の説明】

【0071】

１ ファインバブル供給装置
２ ファインバブル特性評価装置
３ ポンプ
１０ ファインバブル
１１ ファインバブル発生装置
１２ 滞留容器
１３ 液体
１４ 導入管
１５ 導出管
２１ 測定セル
２２ 光源
２３ 検出器
１２１ 開口
１４１ 導入口
１５１ 導出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】