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(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】P2022073914
(43)【公開日】2022-05-17
(54)【発明の名称】微細気泡発生装置
(51)【国際特許分類】
B01F 23/20 20220101AFI20220510BHJP
B01F 25/40 20220101ALI20220510BHJP
【ＦＩ】
B01F3/04 Z
B01F5/06
【審査請求】未請求
【請求項の数】1
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021083300
(22)【出願日】2021-05-17
(62)【分割の表示】P 2020183796の分割
【原出願日】2020-11-02
(71)【出願人】
【識別番号】508200078
【氏名又は名称】オオノ開發株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100078282
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 秀策
(74)【代理人】
【識別番号】100113413
【弁理士】
【氏名又は名称】森下 夏樹
(74)【代理人】
【識別番号】100181674
【弁理士】
【氏名又は名称】飯田 貴敏
(74)【代理人】
【識別番号】100181641
【弁理士】
【氏名又は名称】石川 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】230113332
【弁護士】
【氏名又は名称】山本 健策
(72)【発明者】
【氏名】神野 浩
(72)【発明者】
【氏名】神野 太郎
【テーマコード（参考）】
4G035
【Ｆターム（参考）】
4G035AB04
4G035AC26
4G035AE17
(57)【要約】
【課題】本発明の課題は、微細気泡の発生効率を向上することができる微細気泡発生装置を得ることである。
【解決手段】本発明の微細気泡発生装置１００は、微細気泡を発生する装置であって、液体Ｌに気体Ｇを混合して気液ＧＬの旋回流を生成する気液生成部１００ａと、気液生成部１００ａで生成された気液ＧＬを吐出する気液吐出部１３と、気液吐出部１３から吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部１００ｂとを備え、気泡微細化部１００ｂは、気液吐出部１３に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板１１と、バッフル板１１を支持する軸部を有するバッフル板支持体１２とを含み、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との間に間隙Ｓが形成されており、バッフル板１１は、中心に位置する中心貫通孔１１ａと、中心以外に位置する１以上の貫通孔１１ｂとを有し、中心貫通孔１１ａにはバッフル支持体１２の軸部１２ａが挿入されている。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の微細気泡発生装置１００は、微細気泡を発生する装置であって、液体Ｌに気体Ｇを混合して気液ＧＬの旋回流を生成する気液生成部１００ａと、気液生成部１００ａで生成された気液ＧＬを吐出する気液吐出部１３と、気液吐出部１３から吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部１００ｂとを備え、気泡微細化部１００ｂは、気液吐出部１３に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板１１と、バッフル板１１を支持する軸部を有するバッフル板支持体１２とを含み、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との間に間隙Ｓが形成されており、バッフル板１１は、中心に位置する中心貫通孔１１ａと、中心以外に位置する１以上の貫通孔１１ｂとを有し、中心貫通孔１１ａにはバッフル支持体１２の軸部１２ａが挿入されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
本件明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、液体中に気体を導入して得られた気泡を微細化してマイクロバブル、ナノバブルなどの微細気泡を発生させる微細気泡を発生する装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来から液体と気体とを混合して気泡を含む液体（気液）を発生する気液発生装置が知られており、例えば、特許文献１にはこのような気液発生装置の一例として微細気泡発生装置が開示されている。
【0003】
特許文献１に開示の微細気泡発生装置は、円錐形状あるいは円錐台形状のスペースを含む容器を備えている。この微細気泡発生装置では、液体の旋回半径が徐々に小さくなるように液体を容器内で旋回させながら容器の一端側から他端側に移動させつつ、容器の一端側から液体の旋回中心に向けて空気を導入することにより、容器の他端側に形成されている気液出口から微細気泡を含む液体（気液）が排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第４７２５７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献１に開示の微細気泡発生装置では、微細気泡の発生量がピーク状態になると、気液出口の近傍部分で容器内の液圧が容器外部の液圧より低くなって液体が逆流する。その結果、微細気泡の発生をピーク状態に持続させることができず、微細気泡の発生量がピーク状態よりも少ない状態で定常状態に落ち着くこととなり、微細気泡の発生を効果的に行うことができないという問題があった。
【0006】
本発明は、微細気泡の発生効率を向上することができる微細気泡発生装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明は、以下の項目を提供する。
【0008】
（項目１）
微細気泡を発生する装置であって、
液体に気体を混合して気液の旋回流を生成する気液生成部と、
前記気液生成部で生成された気液を吐出する気液吐出部と、
前記気液吐出部から吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部と
を備え、
前記気泡微細化部は、前記気液吐出部に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板と、前記バッフル板を支持する軸部を有するバッフル板支持体とを含み、前記気泡微細化部の内腔と前記バッフル板との間に間隙が形成されており、
前記バッフル板は、中心に位置する中心貫通孔と、中心以外に位置する１以上の貫通孔とを有し、前記中心貫通孔には前記バッフル支持体の前記軸部が挿入されている、微細気泡発生装置。
微細気泡を発生する装置であって、
液体に気体を混合して気液の旋回流を生成する気液生成部と、
前記気液生成部で生成された気液を吐出する気液吐出部と、
前記気液吐出部から吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部と
を備え、
前記気泡微細化部は、前記気液吐出部に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板と、前記バッフル板を支持する軸部を有するバッフル板支持体とを含み、前記気泡微細化部の内腔と前記バッフル板との間に間隙が形成されており、
前記バッフル板は、中心に位置する中心貫通孔と、中心以外に位置する１以上の貫通孔とを有し、前記中心貫通孔には前記バッフル支持体の前記軸部が挿入されている、微細気泡発生装置。
【0009】
（項目２）
前記バッフル板は、前記気液吐出部から吐出される流量によって前記バッフル板支持体の前記軸方向に移動可能である、項目１に記載の微細気泡発生装置。
前記バッフル板は、前記気液吐出部から吐出される流量によって前記バッフル板支持体の前記軸方向に移動可能である、項目１に記載の微細気泡発生装置。
【0010】
（項目３）
前記バッフル板は略円板であり、前記１以上の貫通孔は、前記略円板の中心の周りに配置された複数の貫通孔である、項目１または２に記載の微細気泡発生装置。
前記バッフル板は略円板であり、前記１以上の貫通孔は、前記略円板の中心の周りに配置された複数の貫通孔である、項目１または２に記載の微細気泡発生装置。
【0011】
（項目４）
前記１以上の貫通孔の中心は、前記略円板の中心と外周縁との間の中心よりも前記中心側に位置にする、項目３に記載の微細気泡発生装置。
前記１以上の貫通孔の中心は、前記略円板の中心と外周縁との間の中心よりも前記中心側に位置にする、項目３に記載の微細気泡発生装置。
【0012】
（項目５）
前記１以上の貫通孔の形状は、略円形である、項目１～４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
前記１以上の貫通孔の形状は、略円形である、項目１～４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、微細気泡の発生効率を向上することができる微細気泡を発生する装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明を説明する。本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用される全ての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書（定義を含めて）が優先する。
【0016】
本明細書において、「約」とは、後に続く数字の±１０％の範囲内をいう。
【0017】
本発明の微細気泡発生装置は、微細気泡の発生効率を向上することができる微細気泡発生装置を得ることを課題とし、微細気泡を発生する装置であって、液体に気体を混合して気液の旋回流を生成する気液生成部と、気液生成部で生成された気液を吐出する気液吐出部と、気液吐出部から吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部とを備え、気泡微細化部は、気液吐出部に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板と、バッフル板を支持する軸部を有するバッフル板支持体とを含み、気泡微細化部の内腔とバッフル板との間に間隙が形成されており、バッフル板は、中心に位置する中心貫通孔と、中心以外に位置する１以上の貫通孔とを有し、中心貫通孔にはバッフル支持体の軸部が挿入されている、装置を提供することにより、上記の課題を解決したものである。
【0018】
図１は、本発明の微細気泡発生装置１０を説明するための概念図である。
【0019】
本発明の装置１０は、図１に示すように、少なくとも、気液の旋回流を生成する気液生成部１００ａと、生成された気液を吐出する気液吐出部１３と、吐出された気液の気泡を微細化する気泡微細化部１００ｂとを備え、気泡微細化部１００ｂは、気液吐出部に対して隙間を介して対向配置されたバッフル板１１と、バッフル板を支持する軸部１２ａを有するバッフル板支持体１２とを含み、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との間に間隙Ｓが形成されており、バッフル板１１は、中心に位置する中心貫通孔１１ａと、中心以外に位置する１以上の貫通孔１１ｂとを有し、中心貫通孔１１ａにはバッフル支持体１２の軸部１２ａが挿入されているものであれば、その他の構成は、特に限定されるものではない。
【0020】
例えば、気液生成部は、気泡を含む液体である気液の旋回流を生成するものであれば、任意の形態であり得る。例えば、液体の旋回流を形成した状態で、液体の旋回流に気体を導入することにより気液の旋回流を生成するもの（第１のタイプの微細気泡発生装置）でもよいし、あるいは、液体と気体とを混合して得られた気液を旋回させることにより気液の旋回流を発生するもの（第２のタイプの微細気泡発生装置）でもよい。
【0021】
旋回流の生成方法も気液生成部内部に設けた旋回ファンの駆動により生成してもよいし、液流体が、吐出部に向かって螺旋状に旋回するように、断面視環状の接線方向に沿って液流体を導入するようにしてもよい。
【0022】
バッフル板１１は、その略中心に形成された中心貫通孔１１ａと、その略中心の周りに形成された中心周りの貫通孔１１ｂとを有するものであればよい。
【0023】
ここで、バッフル板１１の略中心は、バッフル板１１の重心の位置であり、バッフル板１１が回転する場合はこの重心の位置を中心として回転する。
【0024】
中心貫通孔１１ａは、中心貫通孔１１ａにバッフル板支持体１２の軸部１２ａが挿入されるためのものであり得る。中心貫通孔１１ａは、バッフル板１１が軸部１２ａに対して位置が固定される程度大きさであってもよいし、バッフル板支持体１２の中心軸Ａに垂直な方向のバッフル板１１の移動が一定範囲内に規制されるような大きさであってもよい。例えば、バッフル板１１の中心貫通孔１１ａの大きさはバッフル板支持体１２の軸部１２ａの外周よりも大きくなっており、バッフル板１１は、気液吐出部１３から吐出される気液の流量によって、バッフル板支持体１２の中心軸Ａの方向に移動可能であり、かつ、バッフル板支持体１２の中心軸Ａの方向に垂直な方向には、一定範囲内で移動可能であり得る。
【0025】
中心周り貫通孔１１ｂは、バッフル板１１の一方の面（バッフル板１１の気液吐出部１３とは反対側の面、例えば、上面）側と、その他方の面（バッフル板１１の気液吐出部１３側の面、例えば、下面）側で流体（例えば、気液）の圧力差が生じた場合に、気液がバッフル板１１を通り抜けてバッフル板１１の一方の面側から他方の面側へ移動するようにするための孔である。
【0026】
例えば、気泡微細化部１００ｂでは、バッフル板１１の下面側でその上面側より気液の圧力が低下した場合、気体吐出部１３から吐出された気液がバッフル板１１の外縁よりも外側を通ってバッフル板１１の下面側から上面側に移動した流体の一部が、中心周り貫通孔１１ｂを通ってバッフル板１１の下面側に戻ることとなる。この場合、バッフル板１１の下面側に戻った気液は、再度バッフル板１１により乱されることとなり、気液の気泡のさらなる微細化が行われる。特に、旋回流である気液中の気泡サイズが小さいものは気泡微細部の内腔の外周側に集まるが、気泡サイズが大きいものは内腔の中心側に集まるため、そのような気泡サイズの大きいものが存在する気液は中心周りの貫通孔１１ｂを通ってバッフル板１１の下面側に戻ることとなる。気泡サイズの大きいものを効率的に下面側に戻すために、中心周りの貫通孔１１ｂは、可能な限り内腔の中心側に設けることが好ましい。
【0027】
なお、中心貫通孔１１ａは、中心貫通孔１１ａにバッフル板支持体１２の軸部１２ａが挿入された状態でも中心貫通孔１１ａとバッフル板支持体１２の軸部１２ａとの間には隙間があるので、バッフル板１１の上面側から下面側への気液の流路とはなっているが、中心貫通孔１１ａにはバッフル板支持体１２が挿入されることから、中心貫通孔１１ａの開口の一部はバッフル板支持体１２の軸部１２ａで塞がれている。このため、中心貫通孔１１ａの流路の断面積は、完全に開口している中心周り貫通孔１１ｂに比べると著しく狭く、気液のさらなる微細化のためにバッフル板１１の一方の面から他方の面へ向けて気液を通過させる通路は、実質的には、中心貫通孔１１ａではなく、中心周り貫通孔１１ｂによって形成されている。
【0028】
なお、バッフル板１１の材質は任意の材質であり得る。例えば、プラスチックであってもよいし、アルミ、鉄、ステンレスなどの金属であってもよい。バッフル板１１の厚さおよび重さは限定されるものではなく、求められる気液ＧＬの吐出量や微細気泡の大きさなどにより任意の厚さおよび重さに調整し得る。
【0029】
また、バッフル板１１の形状は任意であり得る。例えば、外周形状は略円形、略三角形、略四角形、略多角形（五角形以上）であってもよい。
【0030】
また、バッフル板１１の中心周りの貫通孔１１ｂの形状も任意であり得る。例えば、外周形状は略円形、略三角形、略四角形、略多角形（五角形以上）であってもよい。
【0031】
また、中心周りの貫通孔１１ｂの配置についても任意であり得る。複数設けられる貫通孔１１ｂは中心貫通孔１１ａ周りに均等に配置されていてもよいし、ランダムに配置されていてもよい。好ましくは、中心周りの貫通孔１１ｂは、その中心がバッフル板１１の中心と外周縁との間の中央よりもバッフル板１１の中心側に配置される。このようにすることで、中心側に寄りがちな気泡サイズの大きい気液が通過しやすくなる。
【0032】
なお、図１、３などに示す形態において、中心周りの貫通孔１１ｂは、中心と外周縁との間の中央または、中央より中心側のみ設けられているが、本発明はこれに限定されない。中心周りの貫通孔１１ｂを外周側にも同様に設けてもよい。
【0033】
また、中心周りの貫通孔１１ｂの大きさおよび数も任意であり得る。好ましくは、貫通孔１１ｂの大きさは大きく、かつ数を多く設ける。それにより、貫通孔１１ｂを通過する気液を増やすことが可能となり、微細気泡をより効率的に発生させることが可能となる。
【0034】
例えば、バッフル板１１の大きさは、約１０ｍｍ～約３００ｍｍ、好ましくは、約２０ｍｍ～約２００ｍｍであり得る。また、例えば、中心周りの貫通孔１１ｂの大きさは約φ２～１０ｍｍ、好ましくは、約φ３ｍｍ～５ｍｍであり得る。例えば、中心周りの貫通孔１１ｂの数は約４個～約１６個、好ましくは、約８個～約１２個であり得る。例えば、中心周りの貫通孔１１ｂは、バッフル板１１の中心と外周縁との間の中心から約０．５ｍｍ～約３ｍｍ中心側、好ましくは、約１ｍｍ～約２ｍｍ中心側に位置している。しかし、これはあくまで一例であって、それ以外の数値範囲であってもよい。バッフル板１１の大きさを約１００ｍｍ以上（例えば、約１５０ｍｍ）とすることにより水質の関係で詰まりを解消することが可能となる。
【0035】
また、液体および気体は限定されるものではなく、任意であり得る。例えば、液体は、水でもよいし、水以外の液体（例えば、アルコール、油、液体燃料など）でもよい。気体は、空気でもよいし、空気以外の気体（例えば、炭酸ガス、窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、ヘリウムガスなど）でもよい。
【0036】
以下、本発明の微細気泡発生装置１０のより具体的な例として、第１のタイプの微細気泡発生装置１００と第２のタイプの微細気泡発生装置２００とを説明する。
【0037】
〔第１のタイプの微細気泡発生装置１００〕
図２Ａは、本発明の第１のタイプの微細気泡発生装置１００を説明するための図であり、図２Ａ（ａ）は、この微細気泡発生装置を概念的に示す図であり、図２Ａ（ｂ）は、図２Ａ（ａ）に示す微細気泡発生装置の外観を模式的に示す斜視図である。
図２Ａは、本発明の第１のタイプの微細気泡発生装置１００を説明するための図であり、図２Ａ（ａ）は、この微細気泡発生装置を概念的に示す図であり、図２Ａ（ｂ）は、図２Ａ（ａ）に示す微細気泡発生装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【0038】
この微細気泡発生装置１００は、気液生成部１００ａと、気液吐出部１３と、バッフル板１１およびバッフル板支持体１２を含む気泡微細化部１００ｂと、気液排出部１００ｃとを有する。ここで、バッフル板支持体１２は、気液生成部１００ａに気体を供給する気体吐出ノズルとしての機能も有している。この微細気泡発生装置１００は、陸上（空気中）で使用するものであり、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間に位置する気泡微細化部１００ｂが密封空間内に収容されるように、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間の空間が周壁１４により密閉されている。この空間は、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとなっており、内腔Ｃとバッフル板１１との間には隙間Ｓが形成されている。
【0039】
（気液生成部１００ａ）
気液生成部１００ａは、例えば、液体貯留部４から配管２を介してポンプ３で圧送されてきた液体を一時的に貯留して旋回させ、得られた液体の旋回流に気体吐出ノズル１２から吐出された気体を導入して気液の旋回流を発生させる。なお、気液生成部１００ａに供給する液体は水でもよく、液体の圧力として水道水の圧力で目的とする気液の発生が可能である場合には、図２Ａの二点鎖線で示すように、気液生成部１００ａには、水道栓２ｂ１が設けられた水道管２ｂを接続して、水道管２ｂから液体として水が供給されるようにしてもよい。
気液生成部１００ａは、例えば、液体貯留部４から配管２を介してポンプ３で圧送されてきた液体を一時的に貯留して旋回させ、得られた液体の旋回流に気体吐出ノズル１２から吐出された気体を導入して気液の旋回流を発生させる。なお、気液生成部１００ａに供給する液体は水でもよく、液体の圧力として水道水の圧力で目的とする気液の発生が可能である場合には、図２Ａの二点鎖線で示すように、気液生成部１００ａには、水道栓２ｂ１が設けられた水道管２ｂを接続して、水道管２ｂから液体として水が供給されるようにしてもよい。
【0040】
（気液吐出部１３）
気液吐出部１３は、気液生成部１００ａで生成された液体の旋回流をバッフル板１１に向けて吐出する部分であり、例えば、気液吐出ノズル１３で構成されている。
気液吐出部１３は、気液生成部１００ａで生成された液体の旋回流をバッフル板１１に向けて吐出する部分であり、例えば、気液吐出ノズル１３で構成されている。
【0041】
（気泡微細化部１００ｂ）
気泡微細化部１００ｂは、バッフル板１１およびバッフル板支持体１２を含み、バッフル板１１は、気液の旋回流の吐出量によって気液吐出部１３に近づいたり気液吐出部１３から離れたりするようになっている。従って、気泡微細化部１００ｂは、気液生成部１００ａの気液吐出部１３から吐出された気液の旋回流をバッフル板１１で乱して気液中の気泡を微細化する部分（乱流発生部）となっている。
気泡微細化部１００ｂは、バッフル板１１およびバッフル板支持体１２を含み、バッフル板１１は、気液の旋回流の吐出量によって気液吐出部１３に近づいたり気液吐出部１３から離れたりするようになっている。従って、気泡微細化部１００ｂは、気液生成部１００ａの気液吐出部１３から吐出された気液の旋回流をバッフル板１１で乱して気液中の気泡を微細化する部分（乱流発生部）となっている。
【0042】
また、バッフル板１１は、例えば、その中心に形成された第１の貫通孔（中心貫通孔）１１ａと、中心周りに形成された一対の第２の貫通孔（中心周り貫通孔）１１ｂとを有する。バッフル板支持体１２は、その先端部である軸部１２ａがバッフル板１１の中心貫通孔１１ａに挿入されることにより、バッフル板１１の中心がバッフル板支持体１２の中心軸Ａから所定距離以上離れないようにバッフル板１１を支持する。この場合、バッフル板１１は、気液吐出部１３から吐出される気液の流量によってバッフル板支持体１２の中心軸Ａの方向に移動可能である。また、バッフル板１１の中心周り貫通孔１１ｂは、気液吐出部１３から吐出されてバッフル板１１の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との隙間Ｓを流れて）気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部を気液吐出部１３側に戻す還流経路を形成するものである。気液吐出部１３から吐出される気液と、中心周り貫通孔１１ｂを介して還流経路により気液吐出部１３側に戻る気液とが衝突することにより、さらに乱流が発生し気泡の微細化が向上する。さらに、気液ＧＬの旋回流の一部が中心周り貫通孔１１ｂを通って気液吐出部１３側に戻ることにより、移動するバッフル板１１によって気液ＧＬの旋回流の一部が乱されて内部の気泡がさらに微細化される。したがって、気液吐出部から吐出された気液がバッフル板に衝突しつつ、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との隙間Ｓに流れ、そのまま気液排出部１００ｃに流れていく装置に対して、本発明の装置は、バッフル板の中心周り貫通孔の存在により、より効率的に気泡の微細化を図ることができる点で有用である。
【0043】
その結果、従来の装置では加圧用のデバイスなどを使用しないと達成できなかった微細化された気泡（または大きなサイズの気泡が少ない）を含む気液を、例えば水道水の水圧でも生成することが可能となった
（気液排出部１００ｃ）
気液排出部１００ｃは、気液吐出ノズル１２を支持する円柱状部材などの柱状部材であり、内部には、気泡微細化部１００ｂで気泡の微細化が行われた気液を装置外部に排出するための気液排出路１０１ｃが形成されている。また、気液排出部１００ｃの周壁面には、気体導入口１０２ｃが形成されており、気体導入口１０２ｃは、気液排出部１００ｃの内部に形成された気体導入路１０３ｃを介して気液吐出ノズル１２の先端開口１２ａ（図５（ｂ）参照）に繋がっている。
（気液排出部１００ｃ）
気液排出部１００ｃは、気液吐出ノズル１２を支持する円柱状部材などの柱状部材であり、内部には、気泡微細化部１００ｂで気泡の微細化が行われた気液を装置外部に排出するための気液排出路１０１ｃが形成されている。また、気液排出部１００ｃの周壁面には、気体導入口１０２ｃが形成されており、気体導入口１０２ｃは、気液排出部１００ｃの内部に形成された気体導入路１０３ｃを介して気液吐出ノズル１２の先端開口１２ａ（図５（ｂ）参照）に繋がっている。
【0044】
なお、気液排出部１００ｃは、気泡微細化部１００ｂを通過した気液を装置外部に排出する部分であればよく、具体的な構成は特に限定されるものではない。従って、気液排出部１００ｃは、円柱状部材で構成されたものに限定されず、角柱状部材で構成されたものでもよい。
【0045】
また、微細気泡発生装置１００を液中で使用する場合は、気液排出部１００ｃおよび周壁１４は不要であり、微細気泡発生装置１００には、柱状部材で構成された気液排出部１００ｃの代わりに気体吐出ノズル１２を支持するアームなどの支持部材が設けられていればよい。この場合、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との隙間Ｓは、バッフル板１１の外縁よりも外側の領域を囲むように、バッフル板１１の周囲に予め存在する液体により形成されることとなる。
【0046】
〔第２のタイプの微細気泡発生装置２００〕
図２Ｂは、本発明の第２のタイプの微細気泡発生装置２００を説明するための図であり、図２Ｂ（ａ）は、この微細気泡発生装置を概念的に示す図であり、図２Ｂ（ｂ）は、図２Ｂ（ａ）に示す微細気泡発生装置の外観を模式的に示す斜視図である。
図２Ｂは、本発明の第２のタイプの微細気泡発生装置２００を説明するための図であり、図２Ｂ（ａ）は、この微細気泡発生装置を概念的に示す図であり、図２Ｂ（ｂ）は、図２Ｂ（ａ）に示す微細気泡発生装置の外観を模式的に示す斜視図である。
【0047】
この第２のタイプの微細気泡発生装置２００は、液体Ｌに気体Ｇを混合して得られた気液を旋回させることにより気泡の微細化を行って微細気泡を発生させる点で、液体Ｌを旋回させている状態で液体Ｌの旋回流に気体を導入して微細気泡を発生させる第１のタイプの微細気泡発生装置１００（図２Ａ参照）と異なる。
【0048】
すなわち、この第２のタイプの微細気泡発生装置２００は、第１のタイプの微細気泡発生装置１００と同様に、気液生成部２００ａと、気液吐出部１３と、バッフル板１１およびバッフル板支持体２２を含む気泡微細化部２００ｂと、気液排出部２００ｃとを備えているが、気液生成部２００ａ、気泡微細化部２００ｂ、および気液排出部２００ｃはそれぞれ、第１のタイプの微細気泡発生装置１００における対応する気液生成部１００ａ、気泡微細化部１００ｂ、および気液排出部１００ｃとは一部の構成が異なっている。
【0049】
（気液生成部２００ａ）
すなわち、この微細気泡発生装置２００では、気液生成部２００ａは、微細気泡発生装置１００の配管２とは異なる構造の配管２ａを有しており、この配管２ａは、主配管２ａ１を流れる液体Ｌに枝管２ａ２から吸い込まれた気体Ｇが混入される構造となっている。気液生成部２００ａは、微細気泡発生装置１００の気液生成部１００ａに代わる流体旋回部２０１ａを有しているが、流体旋回部２０１ａと気液生成部１００ａとは、流体旋回部２０１ａでは導入される流体が気液ＧＬであるのに対し、気液生成部１００ａでは導入される流体が液体Ｌである点で異なるのみであり、流体旋回部２０１ａは気液生成部１００ａと同じ構造を有する。
すなわち、この微細気泡発生装置２００では、気液生成部２００ａは、微細気泡発生装置１００の配管２とは異なる構造の配管２ａを有しており、この配管２ａは、主配管２ａ１を流れる液体Ｌに枝管２ａ２から吸い込まれた気体Ｇが混入される構造となっている。気液生成部２００ａは、微細気泡発生装置１００の気液生成部１００ａに代わる流体旋回部２０１ａを有しているが、流体旋回部２０１ａと気液生成部１００ａとは、流体旋回部２０１ａでは導入される流体が気液ＧＬであるのに対し、気液生成部１００ａでは導入される流体が液体Ｌである点で異なるのみであり、流体旋回部２０１ａは気液生成部１００ａと同じ構造を有する。
【0050】
（気泡微細化部２００ｂ）
この微細気泡発生装置２００の気泡微細化部２００ｂは、微細気泡発生装置１００の気泡微細化部１００ｂにおける気体吐出ノズルとしての機能を有するバッフル板規制体１２に代えて、気体吐出ノズルとしての機能は持たず、単にバッフル板１１の移動範囲を規制するバッフル板支持体２２を有する点でのみ、微細気泡発生装置１００の気泡微細化部１００ｂとは異なる。
この微細気泡発生装置２００の気泡微細化部２００ｂは、微細気泡発生装置１００の気泡微細化部１００ｂにおける気体吐出ノズルとしての機能を有するバッフル板規制体１２に代えて、気体吐出ノズルとしての機能は持たず、単にバッフル板１１の移動範囲を規制するバッフル板支持体２２を有する点でのみ、微細気泡発生装置１００の気泡微細化部１００ｂとは異なる。
【0051】
（気液排出部２００ｃ）
気液排出部２００ｃには、微細気泡発生装置１００の気液排出部１００ｃにおける気体導入口１０２ｃおよび気体導入路１０３ｃは設けられておらず、この点でのみ、気液排出部２００ｃは微細気泡発生装置１００の気液排出部１００ｃとは異なる。従って、気液排出部２００ｃには、気液排出部１００ｃと同様に、気泡微細化部２００ｂで気泡が微細化された気液を装置外部に排出するための気液排出路２０１ｃが形成されている。
気液排出部２００ｃには、微細気泡発生装置１００の気液排出部１００ｃにおける気体導入口１０２ｃおよび気体導入路１０３ｃは設けられておらず、この点でのみ、気液排出部２００ｃは微細気泡発生装置１００の気液排出部１００ｃとは異なる。従って、気液排出部２００ｃには、気液排出部１００ｃと同様に、気泡微細化部２００ｂで気泡が微細化された気液を装置外部に排出するための気液排出路２０１ｃが形成されている。
【0052】
従って、この第２のタイプの微細気泡発生装置２００の配管２ａでは、液体Ｌは、主管２ａ１により液体貯留部４から吸い上げられ、気体Ｇは、枝管２ａ２から吸引され、主管２ａ１と枝管２ａ２とのつなぎ目で液体Ｌと気体Ｇとが混合されて気液が生成される。
【0053】
配管２ａで生成された気液は、流体旋回部２０１ａに導入されると、旋回させられて気液の旋回流が生成され、気液ＧＬの旋回流が気液吐出部１３からバッフル板１１に向けて吐出される。
【0054】
バッフル板１１は、微細気泡発生装置１００におけるものと同様、その中心に形成された第１の貫通孔１１ａと、第１の貫通孔１１ａを挟むようにその両側に形成された一対の第２の貫通孔１１ｂとを有するので、この微細気泡発生装置２００においても、気液吐出部１３から吐出されてバッフル板１１の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との隙間Ｓを流れて）気液排出部２００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部が、第２の貫通孔１１ｂを介して気液吐出部１３側に戻る。気液吐出部１３から吐出される気液と、中心周り貫通孔１１ｂを介して還流経路により気液吐出部１３に還流した気液とが衝突することにより、さらに乱流が発生し気泡の微細化が向上する。さらに、気液ＧＬの旋回流の一部が、第２の貫通孔１１ｂを介して気液吐出部１３側に戻ることにより、その内部に含まれる気泡がさらに微細化される。
【0055】
図３は、本発明の微細気泡発生装置で用いられるバッフル板１１を説明するための平面図であり、図３（ａ）は、図２Ａあるいは図２Ｂで説明したバッフル板１１を示し、図３（ｂ）～図３（ｆ）は、図２Ａあるいは図２Ｂに示すバッフル板１１とは形状が異なるバッフル板を示す。
【0056】
（バッフル板１１）
図３（ａ）に示すバッフル板１１では、バッフル板規制体１２あるいは２２の軸部（先端部）１２ａあるいは２２ａが挿入される第１の貫通孔（中心貫通孔）１１ａは、バッフル板１１の中心に位置しており、気液ＧＬの還流経路を形成する第２の貫通孔（中心周り貫通孔）１１ｂは、バッフル板１１１の中心を中心とする円周Ｃ上であって、バッフル板１１の中心を通る直線上に、第１の貫通孔１１ａを挟んで対称となるようにその両側に配置されていてもよい。ここで、第１の貫通孔１１ａおよび第２の貫通孔１１ｂはいずれも円形形状を有する。好ましくは、第２の貫通孔１１ｂの中心は、バッフル板１１の外周縁と中心との間の中央に対してバッフル板１１の中心側に配置される。
図３（ａ）に示すバッフル板１１では、バッフル板規制体１２あるいは２２の軸部（先端部）１２ａあるいは２２ａが挿入される第１の貫通孔（中心貫通孔）１１ａは、バッフル板１１の中心に位置しており、気液ＧＬの還流経路を形成する第２の貫通孔（中心周り貫通孔）１１ｂは、バッフル板１１１の中心を中心とする円周Ｃ上であって、バッフル板１１の中心を通る直線上に、第１の貫通孔１１ａを挟んで対称となるようにその両側に配置されていてもよい。ここで、第１の貫通孔１１ａおよび第２の貫通孔１１ｂはいずれも円形形状を有する。好ましくは、第２の貫通孔１１ｂの中心は、バッフル板１１の外周縁と中心との間の中央に対してバッフル板１１の中心側に配置される。
【0057】
ただし、バッフル板１１に形成される第２の貫通孔の個数、配列、大きさ、形状は限定されるものではなく任意であり得る。例えば、中心周りの貫通孔の数は１個であってもよいし、図３（ｂ）に示すように８個であっても良いし、それ以外の奇数および偶数であってもよい。また、図３（ｃ）に示すように、複数の貫通孔のそれぞれの間隔を異ならせても良い。
【0058】
また、中心周りの貫通孔は、図３（ｄ）に示すように、バッフル板１１２の中心からの距離が異なる位置に配置されていてもよい。
【0059】
【0060】
【0061】
ただし、以下の実施形態では、微細気泡発生装置として、液体の旋回流に気体を導入することにより気液を生成する第１のタイプのもの（特に、気液生成部１００ａには水道管から液体として水を供給するもの）を挙げ、バッフル板としては、図３（ｂ）に示すバッフル板１１５を挙げる。これは、後述する実験結果が示すように、他の加圧装置を使用せず水道の圧力のみで微細化された気液を効率的に生成することが可能となった。ここで、上水道の圧力は、約０．１５ＭＰａ～約０．７４ＭＰａであり、好ましくは、水圧は、約０．２ＭＰａ～約０．３９ＭＰａであるが、蛇口での水圧は、上記の値から約０．１ＭＰａほど減少した水圧（約０．１ＭＰａ～約０．２９ＭＰａ）となり得る。
【0062】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【0063】
（実施形態１）
図４は、本発明の実施形態１による微細気泡発生装置１０００を説明するための図であり、図４（ａ）は、この微細気泡発生装置の外観を示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す微細気泡発生装置の縦断面図である。
図４は、本発明の実施形態１による微細気泡発生装置１０００を説明するための図であり、図４（ａ）は、この微細気泡発生装置の外観を示す側面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す微細気泡発生装置の縦断面図である。
【0064】
この実施形態１の微細気泡発生装置１０００は、導入された液体Ｌ（例えば、水）に気体Ｇ（例えば、空気）を混入して気泡を含む液体（気液）を生成し、生成された気液の気泡を微細化して微細気泡を生成する微細気泡発生装置である。この実施形態では、液体は、例えば、水とし、気体は、例えば、空気としているが、本発明はこれに限定されず、液体および気体は任意であり得る。例えば、液体はアルコールでもよいし、気体は炭酸ガスでもよい。
【0065】
この微細気泡発生装置１０００は、液体Ｌと気体Ｇとを混合して気液ＧＬの旋回流を生成する気液生成部１００ａと、生成された気液ＧＬの旋回流を吐出する気液吐出部１３と、吐出された気液ＧＬの旋回流を乱すことにより気液ＧＬに含まれる気泡を微細化する気泡微細化部（乱流発生部）１００ｂと、気液ＧＬを装置外部に排出する気液排出部１００ｃとを備えている。
【0066】
ここで、気液生成部１００ａは架台１００ｄ上に設けられ、気液生成部１００ａ上には気液吐出部１３を介して気泡微細化部１００ｂが設けられ、さらに、気泡微細化部１００ｂ上には気液排出部１００ｃが設けられている。気泡微細化部１００ｂと気液生成部１００ａとの間には、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃを形成する周壁１４が設けられ、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃには、気泡微細化部１００ｂを構成するバッフル板１１、および気液吐出部１３としての気液吐出ノズルが配置されており、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との間に隙間Ｓが形成されている。
【0067】
なお、架台１００ｄは、気液生成部１００ａを支持する支持フランジ１０１と、支持フランジ１０１から下方に延びる架台脚部２１とを有している。支持フランジ１０１には液体導入継手１０ａが取り付けられ、液体導入継手１０ａには水道栓２ｂ１が設けられた水道管２ｂが接続され、気液生成部１００ａには水道管から液体である水が供給されるようになっている。なお、液体導入継手１０ａにはポンプ３を取り付けた配管２（図２Ａ参照）を接続し、気液生成部１００ａには液体貯留部４からポンプ３で液体を吸い上げて気液生成部１００ａに圧送するようにしてもよい。なお、支持フランジ１０１には架台脚部２１を挿入するための挿入孔１０１ａが形成されている（図６参照）。
【0068】
まず、この微細気泡発生装置１０００の特徴部分であるバッフル板１１５を含む気泡微細化部１００ｂを具体的に説明する。
【0069】
図５は、図４に示す微細気泡発生装置１０００におけるバッフル板１１５を含む気泡微細化部１００ｂを説明するための斜視図であり、図５（ａ）は、気泡微細化部１００ｂの外観を示し、図５（ｂ）は、気泡微細化部１００ｂを複数の部品に分解して示す。
【0070】
気泡微細化部１００ｂは、気液吐出ノズル１３から吐出される気液ＧＬの旋回流の吐出量により気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂに対して近接あるいは離反するように移動可能に設けられたバッフル板１１５と、バッフル板１１５が一定範囲以上に移動しないようにバッフル板１１５を支持するバッフル板支持体１２とを有する。
【0071】
ここで、気液吐出ノズル１３は、気液生成部１００ａで生成された気液ＧＬの旋回流を吐出する気液吐出部である。気泡微細化部１００ｂでは、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間の空間を密閉する周壁１４により気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃが形成されており、内腔Ｃとバッフル板１１との間には隙間Ｓが形成されている。バッフル板１１５は、円板形状を有し、その中心に形成された第１の貫通孔（中心貫通孔）１１５ａと、中心周りに形成された８個の第２の貫通孔（中心周り貫通孔）１１５ｂとを有する。
【0072】
第１の貫通孔１１５ａは、バッフル板支持体１２を構成する気体吐出ノズルの先端部（すなわち、バッフル板支持体の軸部）１２ａが挿入される貫通孔である（図１、図５参照）。バッフル板支持体１２を構成する気体吐出ノズルの先端部１２ａがバッフル板１１５の中心貫通孔１１５ａに挿入されることにより、バッフル板１１５の中心がバッフル板支持体１２の中心軸Ａ（図１参照）から所定距離以上離れないようにバッフル板１１５の移動範囲が規制される。この場合、バッフル板１１５は、気液吐出部１３から吐出される気液の流量によって気体吐出ノズル１２の中心軸Ａの方向に移動可能である。
【0073】
また、バッフル板１１５の中心周りに位置する８個の第２の貫通孔１１５ｂは、正八角形の頂点に位置する貫通孔であり、これらの中心周り貫通孔１１５ｂは、気液吐出ノズル１３の先端の気液吐出口１３ｂから吐出されてバッフル板１１５の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との間の隙間Ｓを流れて）気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部を気液吐出ノズル１３側に戻す還流経路を形成する貫通孔である。気液ＧＬの旋回流の一部は中心周り貫通孔１１５ｂを通って気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂ側に戻ることにより、気液吐出ノズル１３に近づいたり離れたりするバッフル板１１の往復運動によって旋回流の一部は再度攪乱されて内部の気泡がさらに微細化される。
【0074】
バッフル板１１５の材質は任意の材質であり得る。例えば、プラスチックであってもよいし、アルミ、鉄、ステンレスなどの金属であってもよい。
【0075】
バッフル板１１５の厚さおよび重さは、求められる気液ＧＬの吐出量や微細気泡の大きさなどにより任意の厚さおよび重さに調整し得る。一般的には、厚さを薄くしたり軽い材料を用いたりしてバッフル板１１５の重さを軽くすれば、バッフル板１１５の往復運動が速くなるため、気液ＧＬに含まれる気泡の微細化および混合する能力を高くできる。例えば、１つの具体的な実施形態においては、気液吐出ノズル１３からの気液ＧＬの吐出量が約３００Ｌ／ｍｉｎの条件に対して、バッフル板１１５の厚さを約５ｍｍ、重さを約４００ｇとしているが、本発明はこれに限定されない。
【0076】
なお、実施形態１の微細気泡発生装置１０００は陸上に設置されるものであり、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間に位置する気泡微細化部（乱流発生部）１００ｂが密封空間内に収容されるように、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間の空間が周壁１４（図４参照）により密閉されている。この周壁１４により、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１５との間に気液を流す隙間Ｓが形成されている。ただし、微細気泡発生装置１０００を水中で使用する場合は、気液排出部１００ｃおよび周壁１４は不要であり、微細気泡発生装置１０００は、気液排出部１００ｃおよび周壁１４の代わりに気体吐出ノズル（バッフル板規制体）１２を支持するロッドあるいはアームなどの支持フレームを有するものであればよい。この場合、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１との隙間Ｓに相当する、気液を流す領域は、バッフル板１１５の外縁よりも外側の領域を囲むようにバッフル板１１５の周囲に予め存在する液体と、バッフル板１１とにより形成されることとなる。
【0077】
【0078】
【0079】
〔気液生成部１００ａ〕
気液生成部１００ａは、水道配２ｂから液体導入継手１０ａを介して導入された液体（水）Ｌを旋回させることにより液体Ｌの旋回流を生成する旋回流発生部１１０と、生成された液体Ｌの旋回流の旋回速度を高める旋回流発達部１２０と、液体Ｌの旋回流の旋回速度を加速的に高める旋回流加速部１３０とを有する。
気液生成部１００ａは、水道配２ｂから液体導入継手１０ａを介して導入された液体（水）Ｌを旋回させることにより液体Ｌの旋回流を生成する旋回流発生部１１０と、生成された液体Ｌの旋回流の旋回速度を高める旋回流発達部１２０と、液体Ｌの旋回流の旋回速度を加速的に高める旋回流加速部１３０とを有する。
【0080】
旋回流発生部１１０は、液体Ｌに旋回力を与える旋回ガイド羽根１１０ａと、旋回ガイド羽根１１０ａを支持する羽根支持体１１０ｂとを有する。旋回流発生部１１０は、支持フランジ１０１上に配置されている（図４参照）。
【0081】
旋回流発達部１２０は、内部を液体Ｌが流れる外側円筒体１２２と、外側円筒体１２２の上流側端に固定された上流側フランジ１０２と、外側円筒体１２２の下流側端に固定された下流側フランジ１０３と、外側円筒体１２２の内側に収容された内側円筒体１２１とを有する。
【0082】
ここで、上流側フランジ１０２の中央には液体の通路としての開口１０２ａが形成され、上流側フランジ１０２の周縁部には架台脚部２１を挿入する挿入孔１０２ｂが形成されている。下流側フランジ１０３の中央にも液体の通路としての開口１０３ａが形成され、下流側フランジ１０３の周縁部には固定支柱２２を挿入する挿入孔１０３ｂが形成されている。
【0083】
内側円筒体１２１の下流側端は下流側フランジ１０３に固定されており、内側円筒体１２１の上流側端には、旋回流発生部１１０の羽根支持体１１０ｂが固定されている。内側円筒体１２１と外側円筒体１２２とはこれらの間に、旋回流発生部１１０で生成された液体Ｌの旋回流が流れ込む流路が形成されるように所定の間隔を空けて配置されており、内側円筒体１２１の側壁には、内側円筒体１２１と外側円筒体１２２との間を流れる液体Ｌを内側円筒体１２１の内部に流入させるための側壁開口１２１ａが形成されている。側壁開口１２１ａには、内側円筒体１２１の内部に流入する液体Ｌの旋回流の旋回方向が反転するようにフィンなどのガイド部材（図示せず）が取り付けられている。
【0084】
このような構造の旋回流発達部１２０では、内側円筒体１２１と外側円筒体１２２との間を流れる液体Ｌが内側円筒体１２１内に流れ込むことにより旋回半径が小さくなって旋回速度が増大するとともに、旋回方向が反転することにより旋回流が攪乱される。また、内側円筒体１２１内には、気体吐出ノズル１２から気体Ｇが導入されるので、内側円筒体１２１内での液体Ｌの旋回速度の増大および旋回流の攪乱が液体Ｌと気体Ｇとの混合を促進することとなる。
【0085】
なお、上流側フランジ１０２は、一対のナット２１ａ、２１ｂにより架台脚部２１の上端部分の雄ネジ部分に支持フランジ１０１とともに固定されている。
【0086】
旋回流加速部１３０は、旋回流発達部１２０からの気液ＧＬの速度を加速的に増大させる部分であり、気液吐出ノズル１３のうちの円錐台形状のスペース１３ａを含む部分により構成されている。この旋回流加速部１３０では、旋回流発達部１２０からの気液ＧＬの旋回流が円錐台形状のスペース１３ａで旋回半径を徐々に小さくしながら気液吐出口１３ｂに向かう。気液吐出ノズル１３は、部品保持フランジ１０４により保持されており、部品保持フランジ１０４は、固定支柱２２と、固定支柱の下端の雄ネジ部に螺合するナット２２ｂとにより、下流側フランジ１０３に固定されている。なお、下流側フランジ１０３および部品保持フランジ１０４にはそれぞれ固定支柱２２を挿入するための挿入孔１０３ｂおよび１０４ｂが形成されており、下流側フランジ１０３には気液ＧＬの通路としての開口１０３ａが形成され、部品保持フランジ１０４には気液吐出ノズル１３を収容するための開口１０４ａが形成されている。
【0087】
なお、気液生成部１００ａを構成する気液吐出ノズル１３、円筒体１２１、１２２、フランジ１０１～１０４、固定支柱２２などの部品の構成材料は、限定されるものではなく、鉄、ステンレスなどの金属でもよいし、アクリル、塩化ビニールなどの樹脂でもよい。
【0088】
〔気泡微細化部１００ｂ〕
気泡微細化部１００ｂは、気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂと、吐出口１３ｂからの気液ＧＬの旋回流の吐出量により吐出口１３ｂに近接および離反するように移動可能に設けられたバッフル板１１５と、バッフル板１１５が一定範囲以上に移動しないようにバッフル板１１５を支持するバッフル板支持体１２と、バッフル板１１５および気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂが密閉された領域内に配置されるように、部品保持フランジ１０４と部品取付フランジ１０５との間に設けられた円筒状部材１４とを有する。この円筒状部材１４は、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間におけるバッフル板１１５が配置される密閉空間（気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃ）を形成する周壁となっている。
気泡微細化部１００ｂは、気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂと、吐出口１３ｂからの気液ＧＬの旋回流の吐出量により吐出口１３ｂに近接および離反するように移動可能に設けられたバッフル板１１５と、バッフル板１１５が一定範囲以上に移動しないようにバッフル板１１５を支持するバッフル板支持体１２と、バッフル板１１５および気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂが密閉された領域内に配置されるように、部品保持フランジ１０４と部品取付フランジ１０５との間に設けられた円筒状部材１４とを有する。この円筒状部材１４は、気液生成部１００ａと気液排出部１００ｃとの間におけるバッフル板１１５が配置される密閉空間（気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃ）を形成する周壁となっている。
【0089】
この気泡微細化部１００ｂでは、バッフル板１１５の第１の貫通孔（中心貫通孔１１ａ）１１５ａに気体吐出ノズル１２の先端部（バッフル板支持体１２の軸部１２ａ）が挿入されることにより、バッフル板１１５が気液吐出ノズル１３の吐出口１３ｂの上の位置からずれないように、すなわち、バッフル板１１５の中心が気体吐出ノズル１２の中心軸Ａ（図１参照）から所定距離以上離れないように、バッフル板１１５の移動が規制される。
【0090】
ここで、円筒状部材（周壁）１４は、その一端が部品保持フランジ１０４に密着し、その他端が部品取付フランジ１０５に密着するように、固定支柱２２とその先端のネジ部に螺合するナット２２ａとにより、これらの２つのフランジの間に固定されている。
【0091】
気泡微細化部１００ｂでは、気液生成部１００ａの気液吐出ノズル１３から吐出された気液ＧＬの旋回流がバッフル板１１５の往復運動によって乱されることにより気液ＧＬに含まれる気泡が微細化される。さらに、気液吐出ノズル１３先端の気液吐出口１３ｂから吐出されてバッフル板１１５の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１５との隙間Ｓを流れて）気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部は、バッフル板１１５の第２の貫通孔（中心周り貫通孔１１ｂ）１１５ｂを介して気液吐出口１３ｂ側に戻ることにより、再度バッフル板１１５により攪乱されることとなる。これにより気泡微細化部１００ｂでは、気液生成部１００ａで生成された気液ＧＬに含まれる気泡が効果的に微細化される。
【0092】
なお、気泡微細化部１００ｂを構成するバッフル板１１５、気体吐出ノズル１２、円筒状部材１４、フランジ１０５などの部品の構成材料は、限定されるものではなく、鉄、ステンレスなどの金属でもよいし、アクリル、塩化ビニールなどの樹脂でもよい。
【0093】
〔気液排出部１００ｃ〕
気液排出部１００ｃは、気泡微細化部１００ｂで微細化された微細気泡を含む気液ＧＬを微細気泡発生装置１０００の外部に排出する気液排出ヘッド１５０と、気液排出ヘッド１５０が取り付けられる部品取付フランジ１０５とを有する。
気液排出部１００ｃは、気泡微細化部１００ｂで微細化された微細気泡を含む気液ＧＬを微細気泡発生装置１０００の外部に排出する気液排出ヘッド１５０と、気液排出ヘッド１５０が取り付けられる部品取付フランジ１０５とを有する。
【0094】
部品取付フランジ１０５には固定支柱２２を挿入する挿入孔１０５ｂが形成されており、部品取付フランジ１０５は、ナット２２ａにより、部品固定フランジ１０３に固定された固定支柱２２に取付られている。
【0095】
また、部品取付フランジ１０５の中央部にはネジ穴１０５ａが形成されており、気液排出ヘッド１５０の一端には雄ネジ部１５０ａが形成されており、気液排出ヘッド１５０は、気液排出ヘッド１５０の一端の雄ネジ部１５０ａが部品取付フランジ１０５の中央部のネジ穴１０５ａに螺合することにより部品取付フランジ１０５に固定されている。
【0096】
この気液排出ヘッド１５０は、鉄、ステンレスなどの金属製あるいはアクリル、塩化ビニールなどの樹脂製の円柱体で構成されている。この円柱体の内部には、円柱体の軸方向に沿って気液排出路１０１ｃが形成され、気液生成部１００ａの気液吐出ノズル１３から吐出された気液ＧＬが気液排出ヘッド１５０の気液排出路１０１ｃを通って外部に排出されるようになっている。また、気液排出ヘッド１５０を構成する円柱体の外周面には気体導入口１０２ｃが形成され、円柱体のうちのバッフル板１１５側の端面には気体Ｇを吐出する気体吐出ノズル１２が取り付けられており、気体吐出ノズル１２の先端の開口（先端開口）１２ａは、図５（ｂ）に示すように、気体導入路１０３ｃを介して気体導入口１０２ｃにつながっている。
【0097】
このような構造の気液排出ヘッド１５０では、気体導入口１０２ｃにポンプなどで圧送された気体Ｇは、気液排出ヘッド１５０の気体導入路１０３ｃを介して気体吐出ノズル１２の先端開口１０２ａ（図５（ｂ）参照）から吐出し、気液生成部１００ａの旋回流加速部１３０から旋回流発達部１２０に跨る領域に導入され、液体Ｌの旋回流に混入されることとなる。
【0098】
次に、実施形態１の微細気泡発生装置１０００の動作を説明する。
【0099】
【0100】
本実施形態１の微細気泡発生装置１０００では、図２Ａに示すように水道配管２ｂから圧送された液体（水道水）Ｌが気液生成部１００ａの旋回流生成部１１０に供給されると、液体Ｌは旋回ガイド羽根１１０ａにより旋回力を与えられて液体Ｌの旋回流が生成され、液体Ｌの旋回流は旋回流発達部１２０に導入される。
【0101】
旋回流発達部１２０では、図４（ｂ）に示すように、内側円筒体１２１と外側円筒体１２２との間を流れる液体Ｌが内側円筒体１２１内に流れ込むことにより旋回半径が小さくなって旋回速度が増大するとともに、旋回方向が反転することにより旋回流が攪乱される。
【0102】
この状態で、気液排出ヘッド１５０では、気体導入口１０２ｃから導入された気体Ｇが気体導入路１０３ｃを通って気体吐出ノズル１２に至り、気体吐出ノズル１２の先端開口１２ａから気液吐出ノズル１３の吐出口１３ａに向けて吐出される。これにより気体Ｇが気液生成部１００ａの旋回流加速部１３０から旋回流発達部１２０に跨る領域に導入され、気液生成部１００ａでは、旋回する液体Ｌに気体Ｇが混合されて、旋回する気液ＧＬが生成される。
【0103】
そして、旋回流加速部１３０では、図７に示すように、気液ＧＬの旋回流が気液吐出ノズル１３の円錐台形状のスペース１３ａで旋回半径を徐々に小さくしながら気液吐出口１３ｂに至り、気液ＧＬの旋回流は気液吐出口１３ｂからバッフル板１１５に向けて吐出される。
【0104】
バッフル板１１５は、気液ＧＬの旋回流の吐出量に応じて気液吐出口１３ｂに近づいたり離れたりする往復運動を繰り返すこととなる。これにより、気液吐出口１３ｂから吐出される気液ＧＬの旋回流の吐出量のピークが繰り返されることとなり、またこのようなバッフル板１１５の往復運動により気液ＧＬが攪拌されることにより、気液ＧＬに含まれる気泡が微細化される。
【0105】
さらに、このとき、気液吐出口１３ｂから吐出されてバッフル板１１５の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１５との隙間Ｓを流れて）気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部ＧＬ２がバッフル板１１５の中心周り貫通孔１１ｂを通って気液吐出ノズル１３側に戻る。これにより、気液吐出ノズル１３に近づいたり離れたりするバッフル板１１の往復運動によって気液ＧＬの旋回流の一部ＧＬ２は再度攪乱されて内部の気泡がさらに微細化される。気液吐出口１３ｂから吐出されてバッフル板１１５の周縁を越えて気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の他の一部ＧＬ１は、気液排出ヘッド１５０の気液排出路１０１ｃに入る。
【0106】
このようにして気泡微細化部１００ｂで微細化された気泡を含む気液ＧＬは気液排出ヘッド１５０の気液排出路１０１ｃを通って微細気泡発生装置１０００の外部に排出される。
【0107】
このように、本実施形態１では、微細気泡を発生する装置１０００において、液体Ｌに気体Ｇを混合して気液ＧＬの旋回流を生成する気液生成部１００ａと、気液生成部１００ａで生成された気液を吐出する気液吐出部１３と、気液吐出部１３に対して隙間を介して対向するバッフル板１１５とを備えたので、気液吐出部１３から吐出される気液ＧＬの旋回流の吐出量によりバッフル板１１５が気液吐出部１３に近接したり離反したりすることとなり、気液ＧＬの旋回流の吐出量のピークが繰り返されることとなる。これにより、微細気泡を含む気液の吐出量を増大させることができ、その結果、微細気泡の発生効率を向上させることができる。
【0108】
また、バッフル板１１５を、中心周りに形成された８個の貫通孔１１５ｂを有する構造としたので、気液吐出口１３ｂから吐出されてバッフル板１１５の周縁を越えて（すなわち、気泡微細化部１００ｂの内腔Ｃとバッフル板１１５との隙間Ｓを流れて）気液排出部１００ｃに向かう気液ＧＬの旋回流の一部が、バッフル板１１５の中心周り貫通孔１１ｂを通って気液吐出ノズル１３側に戻ることとなる。これにより、気液吐出部１３から吐出された気液の旋回流の一部は再度バッフル板１１５により攪乱されて内部の気泡がさらに微細化される。その結果、微細気泡の発生効率をさらに向上させることができる。
【0109】
以下、微細気泡のサイズ、単位体積当たりの微細気泡の個数、単位時間当たりの気液の吐出量を、本発明の実施例のバッフル板に中心周りの貫通孔を有する装置で気液を生成した場合と、従来の比較例のバッフル板に中心周りの貫通孔を有さない装置で気液を生成した場合とで対比して説明する。
（実施例１）
外周φ２０ｍｍ、中心周りの貫通孔の大きさφ約３ｍｍ、中心周りの貫通孔の個数が８個であるバッフル板を備えた本発明の微細気泡を発生する装置に、圧力約０．５ＭＰａの水道水を供給することにより微細気泡を含む気液を発生させた。その結果、非常に微細な気泡を含む気液が大量に発生し、気液全体が白く濁った。また、同じ気体の供給量に対してφ１００μｍ以上の大きな気泡の発生率が、比較例１に比べて少なくなった。
（比較例１）
中心周りの貫通孔を有さないバッフル板であること以外は、実施例１と同じ構成である微細気泡を発生する装置に、圧力約０．５ＭＰａの水道水を供給することにより微細気泡を含む気液を発生させた。その結果、微細気泡は多少発生するが気液は濁ることは無く、透明であった。
（実施例１）
外周φ２０ｍｍ、中心周りの貫通孔の大きさφ約３ｍｍ、中心周りの貫通孔の個数が８個であるバッフル板を備えた本発明の微細気泡を発生する装置に、圧力約０．５ＭＰａの水道水を供給することにより微細気泡を含む気液を発生させた。その結果、非常に微細な気泡を含む気液が大量に発生し、気液全体が白く濁った。また、同じ気体の供給量に対してφ１００μｍ以上の大きな気泡の発生率が、比較例１に比べて少なくなった。
（比較例１）
中心周りの貫通孔を有さないバッフル板であること以外は、実施例１と同じ構成である微細気泡を発生する装置に、圧力約０．５ＭＰａの水道水を供給することにより微細気泡を含む気液を発生させた。その結果、微細気泡は多少発生するが気液は濁ることは無く、透明であった。
【0110】
この結果から、中心周りの貫通孔を有するバッフル板を備えた実施例１の微細気泡を発生する装置を用いることにより、中心周りの貫通孔を有さないバッフル板を備える比較例の微細気泡を発生する装置に比べて、微細気泡を効率よく大量に発生させることができることが確認された。
【0111】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【0112】
本発明は、微細気泡を発生する装置の分野において、微細気泡の発生効率を向上することができる微細気泡発生装置を得ることができるものとして有用である。
【符号の説明】
【0113】
１０、１００、２００、１０００ 微細気泡発生装置
１１、１１５ バッフル板
１１ａ、１１５ａ 第１の貫通孔（中心貫通孔）
１１ｂ、１１５ｂ 第２の貫通孔（中心周り貫通孔）
１２ 気体吐出ノズル（バッフル板支持体）
１２ａ 先端開口
１３ 気液吐出部（気液吐出ノズル）
１３ａ 気液吐出口
１４ 周壁（円筒体部材）
１００ａ 気液生成部
１００ｂ 気泡微細化部（乱流発生部）
１００ｃ 気液排出部
Ｇ 気体
ＧＬ 気液
Ｌ 液体
Ｓ 空間（領域）
１１、１１５ バッフル板
１１ａ、１１５ａ 第１の貫通孔（中心貫通孔）
１１ｂ、１１５ｂ 第２の貫通孔（中心周り貫通孔）
１２ 気体吐出ノズル（バッフル板支持体）
１２ａ 先端開口
１３ 気液吐出部（気液吐出ノズル）
１３ａ 気液吐出口
１４ 周壁（円筒体部材）
１００ａ 気液生成部
１００ｂ 気泡微細化部（乱流発生部）
１００ｃ 気液排出部
Ｇ 気体
ＧＬ 気液
Ｌ 液体
Ｓ 空間（領域）
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
