特許 7540677 微細バブル発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-19

(45)【発行日】2024-08-27

(54)【発明の名称】微細バブル発生装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/10 20220101AFI20240820BHJP

   B01F 23/2373 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 23/23 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 23/2326 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 25/431 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 25/452 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 25/54 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 25/314 20220101ALI20240820BHJP

   B01F 23/2375 20220101ALI20240820BHJP

   A01K 63/04 20060101ALI20240820BHJP

   A01G 31/00 20180101ALI20240820BHJP

【ＦＩ】

B01F25/10

B01F23/2373

B01F23/23

B01F23/2326

B01F25/431

B01F25/452

B01F25/54

B01F25/314

B01F23/2375

A01K63/04 C

A01G31/00 601A

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2024038687

(22)【出願日】2024-03-13

【審査請求日】2024-03-13

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】505229117

【氏名又は名称】株式会社ＭＲＴ

(74)【代理人】

【識別番号】100122725

【弁理士】

【氏名又は名称】竹口 美穂

(72)【発明者】

【氏名】塚本 耕也

(72)【発明者】

【氏名】山下 洋一郎

【審査官】瀧澤 佳世

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－１４４０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１４６７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０１Ｆ ２５／１０

Ｂ０１Ｆ ２３／２３７３

Ｂ０１Ｆ ２３／２３

Ｂ０１Ｆ ２３／２３２６

Ｂ０１Ｆ ２５／４３１

Ｂ０１Ｆ ２５／４５２

Ｂ０１Ｆ ２５／５４

Ｂ０１Ｆ ２５／３１４

Ｂ０１Ｆ ２３／２３７５

Ａ０１Ｋ ６３／０４

Ａ０１Ｇ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

その一端の入口から流入された液体を通過させてその他端の出口から排出する管状の流路を備えた、微細バブル発生装置であって、
前記流路の上流側に配置された旋回流発生部と、
前記流路において、前記旋回流発生部よりも下流側に配置された第１オリフィスと、
一端が前記流路の外部に配置され、他端が前記流路における前記第１オリフィスと前記出口との間の位置に配置され、前記流路の外部から前記流路に気体を供給するための気体供給管と、
前記流路における、前記気体供給管の前記他端の配置位置と前記出口との間に配置された、スタティックミキサと、を備え、
前記旋回流発生部は、
その中心点を中心とする同心円上に複数の流路用貫通孔が形成された板状部材が、各前記板状部材における対応する前記流路用貫通孔同士が連通するように、前記流路における前記液体の通過方向に複数積層された積層体を備え、
前記各板状部材は、前記流路の上流側に隣接する前記板状部材よりも、前記各板状部材の中心点を結ぶ軸を基準として、所定方向に回転するように配置されている、
ことを特徴とする微細バブル発生装置。

【請求項2】

前記積層体は、隣接する前記板状部材の間には、前記複数の流路用貫通孔を塞がないように、板状の間挿部材が配置され、スタティックミキサとして機能する、
ことを特徴とする請求項１に記載の微細バブル発生装置。

【請求項3】

前記流路を構成し、前記液体の上流側から下流側に並べて配置された、第１の筒体、第２の筒体、及び第３の筒体を備え、
前記第１の筒体は、その内面において内側に突出する第１突出部位を備え、この第１突出部位の下流側端部に当接するように前記旋回流発生部が配置され、
前記第２の筒体は、その上流側端部が前記第１の筒体の下流側端部に取り付けられ、前記液体の通過方向の中途位置の内面において、内側に突出する第２突出部位を備え、この第２突出部位の下流側端部に前記第１オリフィスが配置され、
前記第３の筒体は、その上流側端部が前記第２の筒体の下流側端部に取り付けられ、前記液体の通過方向の中途位置において、この中途位置より上流側及び下流側に比べて内径が小さい小内径部位が形成され、この小内径部位の上流側縁部に第２オリフィスが配置され、前記小内径部位の下流側縁部に前記スタティックミキサが配置され、前記小内径部位内に、前記気体供給管が挿入され、
前記第１の筒体及び前記第２の筒体内に挿入され、前記旋回流発生部の下流側端から前記第２突出部位まで延びる第１内部筒体と、
前記第２の筒体及び前記第３の筒体内に挿入され、前記第１オリフィスの下流側端部から前記第２オリフィスの上流側端部まで延びる第２内部筒体と、
前記第３の筒体内に挿入され、前記スタティックミキサの下流側端から前記液体の通過方向に伸びる第３内部筒体と、を更に備えた、
ことを特徴とする請求項１に記載の微細バブル発生装置。

【請求項4】

前記出口から排出された液体を前記入口に循環させる循環式用であって、農作物又は水産物に供給する用の微細バブル含有液体を発生する、
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の微細バブル発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体中でマイクロバブルやナノバブル等の微細バブルを発生させる微細バブル発生装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、マイクロバブルやナノバブル等の微細バブルが産業分野において利用されている。なお、マイクロバブルとはバブル（気泡）の直径が１μｍ～数十μｍの範囲のものをいい、ナノバブルとは気泡の直径が１ｎｍ～１０００ｎｍ（１μｍ）の範囲のものをいう。産業分野における利用には、例えば、水産業や農業等の利用がある。

【0003】

上述したような微細バブルを発生する装置（微細バブル発生装置）には、様々な方式のものがあり、例えば、旋回流方式、加圧溶解方式、オリフィス・ベンチュリ管方式、超音波利用方式、微細孔フィルタ利用方式等がある。このうち旋回流方式は、高速液旋回流によって気泡の粉砕を行うことで微細バブルを発生させる方式であり、特許文献１には旋回流方式のマイクロバブル発生装置（微細バブル発生装置）が開示されている。そして、微細孔フィルタ利用方式は、微細孔フィルタに気体を通過させることで微細バブルを発生させる方式であり、特許文献２には微細孔フィルタ利用方式の微細バブル発生装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第４６５２４７８号公報

【文献】特許第６８０９６７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述したような単一の方式によって、微細バブル発生量を多くするためには、装置の構成が複雑で、高額になっていた。例えば、上述した特許文献１のマイクロバブル発生装置は、気液発生槽と外殻槽のニ重構造を備え、気液発生槽の外側から複数の液体供給口を用いて気液発生槽の内部に液体が供給されることで、強力な旋回流を生じさせ、効率的にマイクロバブルを発生させるようになっている。この様に、発生槽と外殻槽のニ重構造を備えるため、構成が複雑であり、安価に製造することが難しい。

【0006】

また、特許文献２の微細バブル発生装置では、気体を供給される気体収納管と、この気体収納管を覆うように形成され、液体を供給される外殻槽とが設けられ、気体収納管の中途位置には多孔質部材が形成されている。この多孔質部材の位置と外殻槽との間には、隙間が形成されている。この隙間に外殻槽内に送られた液体を高速で流してこの隙間を減圧状態とすることで、多孔質部材を通して気体収納管内の気体をこの隙間に放出させるとともに、隙間を高速で流れる液体によって気泡を多孔質部材の表面から引き離し、直後に液体の流れの圧力を急速に解放することによってマイクロオーダ或いはナノオーダの微細な気泡を生成するようになっている。この様に、中途位置に多孔質部材を形成した気体収納管と、外殻槽とを設けなくてはならず、また、外殻槽内に高速の旋回流を流すために、螺旋状のカレント制御板を設ける必要があり、特許文献２の微細バブル発生装置も構成が複雑であり、安価に製造することが難しい。

【0007】

そこで、本発明の課題は、安価で簡易な構成で、微細バブルの発生量が多い微細バブル発生装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）上記課題を解決するために、本発明に係る微細バブル発生装置は、その一端の入口から流入された液体を通過させてその他端の出口から排出する管状の流路を備えた微細バブル発生装置であって、前記流路の上流側に配置された旋回流発生部と、前記流路内において、前記旋回流発生部４よりも下流側に配置されたオリフィスと、一端が前記流路の外部に配置され、他端が前記流路における前記オリフィスと前記出口との間の位置に配置され、前記流路の外部から前記流路に気体を供給するための気体供給管と、前記流路における、前記気体供給管の前記他端の配置位置と前記出口との間に配置された、スタティックミキサと、を備え、前記旋回流発生部は、その中心点を中心とする同心円上に複数の流路用貫通孔が形成された板状部材が、各前記板状部材における対応する前記流路用貫通孔同士が連通するように、前記流路における前記液体の通過方向に複数積層された積層体を備え、各前記板状部材は、前記流路の上流側に隣接する前記板状部材よりも、各前記板状部材の中心点を結ぶ軸を基準として、所定方向に回転するように配置されている、ことを特徴とする。

【0009】

（２）上記前記積層体は、隣接する前記板状部材の間には、前記複数の流路用貫通孔を塞がないように、板状の間挿部材が配置され、スタティックミキサとして機能してもよい。

【0010】

（３）上記微細バブル発生装置は、前記流路を構成し、前記記液体の上流側から下流側に並べて配置された、第１の筒体、第２の筒体、及び第３の筒体を備えていてもよい。前記第１の筒体は、その内面において内側に突出する第１突出部位を備え、この第１突出部位の下流側端部に当接するように前記旋回流発生部が配置される。前記第２の筒体は、その上流側端部が前記第１の筒体の下流側端部に取り付けられ、前記液体の通過方向の中途位置の内面において、内側に突出する第２突出部位を備え、この第２突出部位の下流側端部に前記第１オリフィスが配置される。前記第３の筒体は、その上流側端部が前記第２の筒体の下流側端部に取り付けられ、前記液体の通過方向の中途位置において、前記中途位置より上流側及び下流側に比べて内径が小さい小内径部位が形成され、この小内径部位の上流側縁部に第２オリフィスが配置され、前記小内径部位の下流側縁部に前記スタティックミキサが配置され、前記小内径部位内に、前記気体供給管が挿入される。更に、上記微細バブル発生装置は、前記第１の筒体及び前記第２の筒体内に挿入され、前記旋回流発生部の下流側端から前記第２の突出部位まで延びる第１内部筒体と、前記第２の筒体及び前記第３の筒体内に挿入され、前記第１オリフィスの下流側端部から前記第２オリフィスの上流側端部まで延びる第２内部筒体と、前記第３の筒体内に挿入され、前記スタティックミキサの下流側端から前記液体の通過方向に伸びる第３内部筒体と、を更に備えてもよい。

【0011】

（４）上記微細バブル発生装置は、前記出口から排出された液体を前記入口に循環させる循環式用であって、農作物又は水産物に供給する用の微細バブル含有液体を発生してもよい。

【発明の効果】

【0012】

上記構成によれば、安価で簡易な構成で、微細バブルの発生量が多い微細バブル発生装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本実施形態に係る微細バブル発生装置の正面図である。

【図2】図１の微細バブル発生装置において流路槽の前方部分と第１～第３内部筒体の前方部分とを切り欠いた図である。

【図3】図１で示す微細バブル発生装置の左側面図である。

【図4】図１で示す微細バブル発生装置のＡ―Ａ矢視断面図である。

【図5】オリフィスと板状部材とスタティックミキサの構成と寸法の説明図である。

【図6】旋回流発生部の正面図である。

【図7】（Ａ）は、最上流側の板状部材の右側面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図であり、（Ｄ）は、（Ｃ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図であり、（Ｅ）は、（Ｄ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図である。

【図8】図１で示す微細バブル発生装置の使用方法の一例を示す説明図である。

【図9】実験装置ａを用いた非循環式の実験結果を示す表である。

【図10】図９の実験結果を示すグラフである。

【図11】実験装置ｂを用いた非循環式の実験結果を示す表である。

【図12】図１１の実験結果を示すグラフである。

【図13】実験装置ｃを用いた非循環式の実験結果を示す表である。

【図14】図１３の実験結果を示すグラフである。

【図15】実験装置ｄを用いた非循環式の実験結果を示す表である。

【図16】図１５の実験結果を示すグラフである。

【図17】実験装置ｄを用いた循環式の実験結果を示す表である。

【図18】図１７の実験結果を示すグラフである。

【図19A】イチゴ収穫実験における累計果実数を示すグラフである。

【図19B】イチゴ収穫実験における収穫果実の糖度を示すグラフである。

【図19C】トマト収穫実験における平成３０年度から令和３年度までの月別収穫量を示すグラフである。

【図20】錦鯉の成育実験で育成された錦鯉の写真である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に図１から図７を用いて、本発明を適用した一実施形態に係る微細バブル発生装置を説明する。図１は、本実施形態に係る微細バブル発生装置の正面図である。図２は、図１の微細バブル発生装置において流路槽の前方部分と第１～第３内部筒体の前方部分とを切り欠いた図である。図３は、図１で示す微細バブル発生装置の左側面図である。なお、図３において、図面の視認し易さを考慮して、気体供給管６や管挿入部２３２の図示を省略している。図４は、図１で示す巾着袋のＡ―Ａ矢視断面図である。なお、図４において、図面の視認し易さを考慮して、中途部位２２Ａから上流側の構成の図示を省略している。図５は、オリフィスと板状部材の構成と寸法の説明図である。図６は、旋回流発生部の正面図である。図７（Ａ）は、最上下流側の板状部材の右側面図である。図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図である。図７（Ｃ）は、図７（Ｂ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図である。図７（Ｄ）は、図７（Ｃ）の板状部材の下流側に隣接する板状部材の右側面図である。図７（Ｅ）は、図７（Ｄ）の板状部材の下流側（最下流側）に隣接する板状部材の右側面図である。本実施形態において、図１における上側を微細バブル発生装置の上側、図１における下側を微細バブル発生装置の下側、図１における左側を微細バブル発生装置の左側、図１における右側を微細バブル発生装置の右側、図１における手前側を微細バブル発生装置の前側、図１における奥側を微細バブル発生装置の後側と記載する。

【0015】

本実施形態に係る微細バブル発生装置１は、マイクロバブルやナノバブル等の微細バブルを生成する装置である。なお、マイクロバブルとナノバブルの定義は、上述した通りである。まず、微細バブル発生装置１の構成について説明する。なお、本実施形態において、バブルを気泡と記載する場合がある。

【0016】

（微細バブル発生装置の構成）
微細バブル発生装置１は、その一端（左端）の入口２００から流入された液体を通過させてその他端（右端）の出口２０１から排出する管状の流路槽２を備えている。すなわち、流路槽２の内側が液体の流路Ｆとなる。微細バブル発生装置１は、流路Ｆの上流側（左側）に配置された旋回流発生部４と、流路Ｆにおいて、旋回流発生部４よりも下流側（右側）に配置された第１オリフィス５と、一端（上端６１）が流路Ｆの外部に配置され、他端（下端６２）が流路Ｆにおける第１オリフィス５と出口２０１との間の位置に配置され、流路Ｆの外部から流路Ｆに気体（空気）を供給するための気体供給管６と、流路Ｆにおける、気体供給管６の下端６２の配置位置と出口２０１との間に配置された、スタティックミキサ７と、を備える。微細バブル発生装置１によれば、各微細バブル発生部（旋回流発生部４、第１オリフィス５、気体供給管６、スタティックミキサ７）の相互作用により、微細バブルの発生量が大変多くなる。以下、微細バブル発生装置１の構成部について詳細に説明する。

【0017】

（微細バブル発生装置の構成：流路槽）
図１及び図２で示すように、流路槽２は、流路Fを構成し、液体の上流側から下流側に並べて配置された、第１の筒体２１、第２の筒体２２、及び第３の筒体２３を備える。具体的には、第１の筒体２１と、第１の筒体２２と、第３の筒体２３とが、この順番で左から右に並べて配置され、第１の筒体２１の右縁（下流側端部）と第２の筒体２２の左縁（上流側端部）、第２の筒体２２の右縁（下流側端部）と第３の筒体２３の左縁（上流側端部）とが互いに接続され（取り付けられ）、これによって、第１の筒体２１、第２の筒体２２、第３の筒体２３の内部空間が連通されている。なお、この接続は、部材を介していてもよい。

【0018】

第１の筒体２１及び第２の筒体２２では、左右方向の中途部分２１Ａ、２２Ａを基準として上流側部位が下流側部位よりも径（内径及び外径）が大きく形成されている。なお、上記中途部分２１Ａ、２２Ａの外径は、右方向に向かって連続的に小さくなっている。第１の筒体２１の下流側部位の径（内径及び外径）と第２の筒体２２の上流側部位の径（内径及び外径）とが略一定であるとともに略同一に形成されている。これによって、第１の筒体２１の右縁と第２の筒体２２の左縁とを内面及び外面とも略一定及び面一で接続することが可能になっている。

【0019】

また、第３の筒体２３では、液体の通過方向の中途位置の内面において、前記中途位置より上流側及び下流側に比べて内径が小さい小内径部位２３１が形成されている。小内径部位２３１より下流側及び上流側は、その径（外形及び内径）が略一定に形成されており、かつ、第２の筒体２２の下流側の径（外形及び内径）と略同一に形成されている。これによって、第２の筒体２２の右縁と第３の筒体２３の左縁とを内面及び外面とも面一で接続することが可能になっている。流路槽２は、必ずしも、第１～第３の筒体２１、２２、２３で形成されなくてもよく、単一の筒体で形成されてもよい。また、流路槽２の形状も適宜変更することができる。以下、第１の筒体２１、第２の筒体２２、及び第３の筒体の構成をより詳細に説明する。

【0020】

第１の筒体２１は、中途部分２１Ａの内面において内側に突出する第１突出部位２１Ｂを備えている。第１突出部位２１Ｂは、内周に亘って形成されており、下流側の部位において径が連続的に縮小されている。第１突出部位２１Ｂの下流側端部に当接するように旋回流発生部４が配置されている。旋回流発生部４の詳細な構成については後述する。第１の筒体２１における第１突出部位２１Ｂより上流側は、その内面に給水栓ソケットインサートが取り付けられ、図略のポンプの配管を挿入可能になっている。第２の筒体２２は、液体の通過方向の中途位置（中途部分２２Ａ）の内面において、内側に突出する第２突出部位２２Ｂを備えている。第２突出部位２２Ｂは、内周に亘って形成されており、その上流側部位において内径が次第に縮小されることで、径縮小部２２１が形成されている。第２突出部位２２Ｂの下流側端部（端面）に当接するように第１オリフィス５が配置されている。第１オリフィス５の詳細な構成については後述する。

【0021】

第３の筒体２３は、上述したように、液体の通過方向の中途位置に小内径部位２３１が形成されているが、その上流側部位において内径が次第に拡大され、その下流側部位において、内径が次第に縮小されている。この次第に拡大される部位を「拡大部位」と記載し、次第に縮小される部位を「縮小部位」と記載する。小内径部位２３１の上流側縁部（拡大部位）に当接するように第２オリフィス５Ａが配置され、小内径部位２３１の下流側縁部（縮小部位）に当接するようにスタティックミキサ７が配置されている。第２オリフィス５Ａとスタティックミキサ７の構成についての詳細は後述する。第３の筒体２３の上記中途位置における外面上側には、この外面上側から突出する円柱状の管挿入部２３２が設けられている。管挿入部２３２は、高さ方向の中途位置に鍔部２３２Ａが形成されるとともに、高さ方向に貫通孔が形成され、この貫通孔は小内径部位２３１内に至る。この貫通孔内に気体供給管６が下端６２から挿入されることで、小内径部位２３１内に気体供給管６が挿入されている。この気体供給管６と管挿入部２３２の間は、シーリング材等が取り付けられていてもよい。なお、第２オリフィス５Ａとスタティックミキサ７との間の領域（気体供給管６が挿入されている領域）を、気体供給領域７０と記載する。

【0022】

第１の筒体２１内及び第２の筒体２２内には、第１内部筒体３Ａが挿入されている。第１内部筒体３Ａは、旋回流発生部４の下流側端（右側端）から第２突出部位２２Ｂの上流側端（左端）まで延びる。これによって、旋回流発生部４を第１突出部位２１Ｂと第１内部筒体３Ａとで挟んで固定することが出来るようになっている。第１内部筒体３Ａの外径は、第１の筒体２１内及び第２の筒体２２との間に隙間なく嵌め入れられる寸法であることが好ましい。なお、第１内部筒体３Ａは、第１の筒体２１内及び第２の筒体２２内に接着剤等で接着されてもよい。

【0023】

第２の筒体２２内及び第３の筒体２３内には、第２内部筒体３Ｂが挿入されている。第２内部筒体３Ｂは、第１オリフィス５の下流側端部から第２オリフィス５Ａの上流側端部まで延びる。これによって、第１オリフィス５を第２突出部位２２Ｂと第２内部筒体３Ｂとで挟んで固定し、第１オリフィス５Ａを小内径部位２３１と第２内部筒体３Ｂとで挟んで固定することが出来るようになっている。第２内部筒体３Ｂの外径は、第２の筒体２２内及び第３の筒体２３との間に隙間なく嵌め入れられる寸法であることが好ましい。なお、第２内部筒体３Ｂは、第２の筒体２２内及び第３の筒体２３内に接着剤等で接着されてもよい。

【0024】

また、第３の筒体２３内には、第３内部筒体３Ｃが挿入され、第３内部筒体３Ｃは、スタティックミキサ７の下流側端から液体の通過方向に伸びて第３の筒体２３の外部まで突出している。第３内部筒体３Ｃの下流側端部が、流路Ｆの出口２０１となる。第３内部筒体３Ｃの外径は、第３の筒体２３との間に隙間なく嵌め入れられる寸法であることが好ましい。なお、第３内部筒体３Ｃは、第３の筒体２３内に接着剤等で接着されてもよい。

【0025】

（微細バブル発生装置の構成：旋回流発生部）
次に、旋回流発生部４の構成について説明する。図２、図３、図５、図６、及び図７を参照して、旋回流発生部４は、流路槽２（流路Ｆ）における液体の通過方向（左から右方向）に複数（本実施形態では五個）の板状部材４１が積層された積層体４０を備える。なお、板状部材４１は、側面視で円形かつ左右方向に厚みを有する板状部材であり、中心にビス止め用貫通孔４３が形成されている。板状部材４１の径は、第１の筒体２１の内径より若干小さい寸法であり、積層体４０が第１の筒体２１との間に隙間なく嵌め入れられる寸法であることが好ましい。なお、板状部材４１の個数は五個に限定されず、それより少なくても多くてもよい。複数の板状部材４１は、互いに略同一形状であり、略同一寸法に形成されている。板状部材４１は、その中心点を中心とする同心円上に複数の貫通孔４１１が形成されており、各板状部材４１における対応する貫通孔４１１同士が連通するように重ねられている。重ねた状態で、ビス止め用貫通孔４３を介してビス４４が挿入され、ビス４４の下端にビス固定具４５が固定されるようになっている。なお、板状部材４１同士の固定方法はビス止めに限定されない。また、本実施形態では、貫通孔４１１は側面視で円形であるが、この構成に限定されず、他の形状であってもよい。

【0026】

本実施形態では、板状部材４１には、中心点を中心とする同一円上に四個の流路用貫通孔４１１が形成されている。具体的には、この同一円の０度、９０度、１８０度、２７０度の位置に流路用貫通孔４１１が形成されている。なお、「各板状部材４１における対応する流路用貫通孔４１１」とは、同じ位置に形成された流路用貫通孔４１１同士のことであり、具体的には、同一円の０度の位置に形成された流路用貫通孔４１１同士、同一円の９０度の位置に形成された流路用貫通孔４１１同士、同一円の１８０度の位置に形成された流路用貫通孔４１１同士、同一円の２７０度の位置に形成された流路用貫通孔４１１同士のことである。本実施形態では、流路用貫通孔４１１は、同一円上に形成されているが、必ずしも同一円上に形成されていなくてもよく、同心円上に形成されていればよい。また、流路用貫通孔４１１の個数も四個に限定されず、それより少ない数又は多い数の貫通孔が形成されていてもよい。

【0027】

ここで、図７で示すように、各板状部材４１は、流路槽２（流路Ｆ）の上流側に隣接する板状部材４１よりも、各板状部材の中心点（図７の点Ｏ）を結ぶ軸を基準として、所定方向（図７の矢印Ｘで示す方向、すなわち反時計回り）に回転するように配置されている。これによって、積層体４０の各板状部材４１における対応する流路用貫通孔４１１を液体が通過することで、斜めの角度（例えば、斜め３０度から４０度の角度）で四か所から液体が積層体４０の下流側に流入することになり、旋回流が発生するようになっている。この旋回流の発生によって、液体に含有される気体を粉砕して微細バブルを発生させることが出来るようになっている。また、旋回流発生部４を通過した液体が、旋回流発生部４より上流に逆流することが防止される。更に、板状部材４１は成型がし易く安価に製造できるが、この様な板状部材４１の積層によって旋回流発生部４が形成されるため、簡易な構成で安価に旋回流発生部４を製造することができる。

【0028】

また、図６で示すように、積層体４０において、隣接する板状部材４１の間には、複数の流路用貫通孔４１１を塞がないように、板状の間挿部材４２が配置され、これによって、積層体４０は積層型スタティックミキサとして機能する。すなわち、本実施形態では、四個の間挿部材４２が隣接する板状部材４１の間に挟まれて配置されている。更に、一個の間挿部材４２が最も上流の間挿部材４２の右側に配置されているが、この間挿部材４２は必ずしも配置されなくてもよい。なお、板状部材４２の個数は５個に限定されず、それより多くても少なくても良い。間挿部材４２は、側面視で円形の左右方向に厚みを有する板状部材であり、中心にビス止め用貫通孔４３と同寸法で同形状のビス止め用貫通孔４２１が形成されている。間挿部材４２の厚みは、例えば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ未満、より好ましくは、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下に形成することであるが、この限りではない。間挿部材４２は、そのビス止め用貫通孔４２１を介して、板状部材４１とともにビス４４が挿入され、ビス固定具４５で固定されるようになっている。ここで、間挿部材４２の径は、板状部材４１の中心点から流路用貫通孔４１１の最も内側の位置よりも小さい寸法に形成されており、これによって、複数の流路用貫通孔４１１を塞がないようになっている。

【0029】

上述したように、隣接する板状部材４１の間に板状の間挿部材４２が配置されることで、積層体４０は積層型スタティックミキサとして機能することができるようになっている。このため、積層体４０を液体が通過することで、旋回流の発生のみならず、スタティックミキサ機能によって、微細バブルを発生させることが出来るため、旋回流発生部４で多くの微細バブルを発生させることが出来るようになっている。もっとも、積層体４０は、間挿部材４２を備えず、板状部材４１を複数有するだけの構成であってもよい。

【0030】

（微細バブル発生装置の構成：第１及び第２オリフィス）
図２、及び図５を参照して、第１及び第２オリフィス５、５Ａを説明する。第１及び第２オリフィス５、５Ａは、円板状であり、その中央に側面視で略円状の貫通孔が流水部５１、５１Ａとして形成されている。第１オリフィス５は、板面が左右方向を向く様に配置され、上述したように、第２の筒体２２内における第２突出部位２２Ｂと第２内部筒体３Ｂとで挟まれている。第１オリフィス５は、第２突出部位２２Ｂの下流端（右縁）の内径及び第２内部筒体３Ｂの内径よりも大きく、かつ、第２内部筒体３Ｂの中途位置２２Ａより下流側の内径よりも小さく形成されている。これによって、第２内部筒体３Ｂの中途位置２２Ａより下流側内において、第２突出部位２２Ｂと第２内部筒体３Ｂとで第１オリフィス５を挟んで固定することができる。また、第１オリフィス５の流水部５１に液体を漏れなく通過させて第２内部筒体３Ｂ内に流入させるようになっている。なお、第１オリフィス５と、第２突出部位２２Ｂや第２内部筒体３Ｂとは、接着剤等で接続されていてもよい。

【0031】

また、第２オリフィス５Ａは、板面が左右方向を向く様に配置され、上述したように、小内径部位２３１の上流側端部（左端部）と第２内部筒体３Ｂの下流側端部（右端部）とで挟まれている。第２オリフィス５Ａは、小内径部位２３１の内径及び第２内部筒体３Ｂの内径よりも大きく形成され、第３の筒体２３における小内径部位２３１より上流側の内径よりも小さく形成されている。これによって、小内径部位２３１と第１内部筒体３Ｂとで第２オリフィス５Ａを挟んで固定することができる。また、第２オリフィス５Ａの流水部５１Ａに液体を漏れなく通過させて気体供給領域７０に流入させるようになっている。なお、第２オリフィス５Ａと第２内部筒体３Ｂや小内径部位２３１とは、接着剤等で接続されていてもよい。

【0032】

第１及び第２オリフィス５、５Ａの流水部５１、５１Ａはその直上流よりも流路断面積が小さくなっているため、流水部５１、５１Ａを液体が通過することで、流路断面積変化に伴う急激な圧力変化によって、液体内の気泡が崩壊する。これによって、微細バブルが生成される。また、第１及び第２オリフィス５、５Ａの直下流では、減圧される。この第１及び第２オリフィス５、５Ａの直下流の減圧作用によって、第１及び第２オリフィス５、５Ａの下流側に配置された気体供給管６を介して、外部からの空気が自動的に供給されるようになっている。

【0033】

（微細バブル発生装置の構成：気体供給領域とスタティックミキサ）
上述したように、小内径部位２３１における上流側端部には第２オリフィス５Ａが配置され、下流側端部には、スタティックミキサ７が取り付けられ、第２オリフィス５Ａとスタティックミキサ７との間である気体供給領域７０には、気体供給管６が挿入される。なお、スタティックミキサ７と小内径部位２３１は、接着剤等で接続されていてもよい。

【0034】

上述した第１及び第２オリフィス５、５Ａの直下流の減圧作用によって、第１及び第２オリフィス５、５Ａの下流側に配置された気体供給管６を介して、自動的に供給されるようになっている。これによって、外部からの空気が気体供給領域７０の内部に供給され、第２オリフィス５Ａを介して気体供給領域７０内に流入した液体によってせん断されて、キャビテーションが発生して、多量の微細バブルが発生される。この微細バブルは、スタティックミキサ７に流れる。ここで、気体供給領域７０内に流入する液体は、第２オリフィス５Ａの通過によって、流速が大きくなっている。更に、液体が旋回流として、気体供給領域７０内に流入する。これらのことからも、微細バブルの発生量が多くなる。

【0035】

図４及び図５を参照して、スタティックミキサ７は、板面を左右方向に向けた円板状の部材である。スタティックミキサ７の中央には、側面視で略円形の貫通孔が形成され、この貫通孔の縁から内側に伸びる刃７１が、所定の間隔を空けて複数形成されている。本実施形態では、内側に向かって幅狭になり、先端部分が平坦に形成された刃が、九個形成されている。もっとも、スタティックミキサ７の刃７１の形状、個数、配置位置はこの限りではなく、適宜変更することができる。スタティックミキサ７は、必ずしも板状でなくてもよいが、板状であることが取り付け容易であり好ましい。スタティックミキサ７を通過することで、刃７１によって気泡が粉砕されて、微細バブルが発生し、この微細バブルを含む液体が第３内部筒体３Ｃ内を通って出口２０１まで流れて排出されるようになっている。

【0036】

（微細バブル発生装置の材料）
本実施形態では、微細バブル発生装置１は、次のような材料で形成されている。流路槽２、第１内部筒体３３Ａ、第２内部筒体３３Ｂ、第３内部筒体３３Ｃは、樹脂製（例えば塩化ビニール製）である。流路槽２、第１内部筒体３３Ａ、第２内部筒体３３Ｂ、第３内部筒体３３Ｃは、市販品の「塩化ビニール管継手」と言われるものを利用することができる。また、流路槽２の第３の筒体２３として、市販の「スプリンクラー用塩化ビニール製散水ノズル」と言われるものを利用することができる。

【0037】

旋回流発生部４（板状部材４１、間挿部材４４）、第１オリフィス５、及び第２オリフィス５Ａは、金属製（例えばステンレス製）の部材である。これらの部材４、５、５Ａは、いわゆるステンレスワッシャー（例えば内径６．５ｍｍ）と言われるものを利用することができる。板状部材４１については、例えば、このステンレスワッシャーに対して複数の流路用貫通孔４１１を形成することで利用できる。気体供給管６は、金属製（例えばステンレス製）であり、「ステンレスパイプ」と言われる市販品を利用してもよい。スタティックミキサ７は、金属製（例えばステンレス製）であり、市販のいわゆる「内歯ワッシャー」と言われるものを利用することができる。

【0038】

（微細バブル発生装置の製造方法）
以下に、図１から図７を用いて、微細バブル発生装置１の製造方法の一例を説明する。
金型成型等で第１の筒体２１、第２の筒体２２、第３の筒体２３を製造する。第３の筒体２３には管挿入部２３２が形成されるが、管挿入部２３２に貫通孔を形成する。金型成型等で第１～第３内部筒体３Ａ～３Ｃを製造する。また、旋回流発生部４を製造する。具体的には、五個の板状部材４１と、５個の間挿部材４２とを交互に重ねて、ビス止め用貫通孔４３、４２１を介して、ビス４４を挿入して、ビス固定具４５で固定する。これによって、旋回流発生部４を製造する。

【0039】

第１の筒体２１の右側から旋回流発生部４を第１突出部位２１Ｂまで挿入して、更に、第１内部筒体３Ａの左側を旋回流発生部４まで挿入する。そして、第１内部筒体３Ａの右側を、第２の筒体２２内に左側から挿入する。ここで、第１の筒体２１の右縁と第２の筒体２２の左縁を接着剤等で固定する。次に、第２の筒体２２の右側から第１オリフィス５を第２突出部位２２Ｂまで挿入してから、第２内部筒体３Ｂの左側を第１オリフィス５まで挿入する。次に、第３の筒体２３内に左側から第２オリフィス５Ａを小内径部位２３１まで挿入してから、更に、第２内部筒体３Ｂの右側を挿入する。ここで、第２の筒体２２の右縁と第３の筒体２３の左縁を接着剤等で固定する。次に、第３の筒体２３内に右側から、スタティックミキサ７を小内径部位２３１まで挿入してから、更に、第３内部筒体３Ｃの左側を挿入する。そして、金型成型等で製造された気体供給管６を、第３の筒体２３の管挿入部２３２における貫通孔から挿入する。

【0040】

（微細バブル発生装置の微細バブルの使用方法）
以下に、図８を用いて、微細バブル発生装置１の使用方法の一例を説明する。図８は、図１で示す微細バブル発生装置の使用方法の一例を示す説明図である。水等の液体Ｗを貯水する水槽１００内に、本実施形態に係る微細バブル発生装置１を入れる。ここで、気体供給管６には、パイプ１０の一端が挿入されており、パイプ１０の他端が貯水の水面よりも上方に位置する。なお、パイプ１０を使用せずに、気体供給管６の上端６１が貯水の水面よりも上方に位置するようにしてもよい。この状態で、微細バブル発生装置１の入口２００にポンプＰを用いて水槽１００に貯水された液体Ｗを送り込む。これによって、微細バブル発生装置１において、入口２００から流入された液体Ｗが出口２０１を通って、水槽１００の貯水エリアに排出される。微細バブル発生装置１の通過によって、微細バブルが液体Ｗ内に生成されて、貯水エリアに供給されるようになっている。この使用方法では、出口２０１から排出された液体を入口２００に循環させる循環式用である。このため、出口２０１から排出された気泡を含む液体Ｗが繰り返し微細バブル発生装置１を通過して、貯水された液体Ｗの微細バブル含有量を更に多量にすることができる。

【0041】

微細バブル発生装置１で生成した上記微細バブル含有水は、農業や水産業で活用することが特に好ましい。農業や水産業は、水道水ではなく、ミネラルを含んだ井戸水・河川水・湖沼の水を使うことが多く、これらの水は空気の含有量が減っている場合が多いので、微細バブルを多量に供給することが好ましい。ここで、農業や水産業では、積算Ｑが約１億個／ｍＬ程度のナノバブルが供給されれば良い方である。微細バブル発生装置１では、水槽１００内で微細バブル発生装置１を稼働させるだけで、多量の微細バブルを容易に生成することができる。なお、「微細バブル発生装置の効果の実証実験」で後述するが、微細バブル発生装置１を用いて十分間循環式でナノバブルを生成すると、積算Ｑが６億個／ｍＬ以上のナノバブルが生成できる。

【0042】

錦鯉や金魚に対して、積算Ｑが約２億個／ｍＬのナノバブルを供給する成育実験を行ったところ、図２０のサンプル個体ａ～ｅで示すような結果となった。小さい方の魚が微細バブルを供給せずに育成したもの、大きい方の魚がナノバブルを供給して育成したものである。この様にナノバブルの供給の有無で著しく成育度合いに差がある。ここで、金魚や錦鯉の一般的な飼育方法について説明する。金魚や錦鯉の生産は、主に屋外池（ため池等）での飼育方法と、冬期間の屋内池での飼育方法がある。盛夏～秋季にかけては、稚魚を屋外の野池（水温１６～２５℃ ＤＯ８～９ｍｇ/Ｌ）に放養し錦鯉を育成する。そして、丈夫で見た目が美しい売れそうな錦鯉等だけを選別して残す。選別作業は、孵化後1回7～９月の間に２回の、３回は行われる。本成育実験では、この選別で残るの数が、ナノバブル供給後は１８．７％増（２０２２年度）になった。なお、バブル未供給の場合と比較している。冬期は、冬の寒さで錦鯉等が弱らないように、１８～２０℃（ＤＯ４～８ｍｇ/Ｌ）の水温を維持した越冬ハウスで飼育される。越冬歩留りは一般的に９６～９８％であるとされている。錦鯉等は、水温８℃以下になると急激に動きが鈍って体力が落ち、水温１６～２８℃で魚病を発症すると言われている。従って、水温を一定（１８～２０℃）に保つ必要があるが、上記ナノバブル供給後は、加温をせずに６～１０℃の水を供給しても、越冬歩留りが９８～１００％に向上した。この水の溶存酸素濃度（ＤＯ）は、ＤＯ８～１１ｍｇ/Ｌと高くなるため、水温が上記１８～２０℃より低くても、選別後の立鯉数が増加したと推測される。この様に、水産物に対して積算Ｑが約２億個／ｍＬ以上のナノバブルを供給すると、水加温用のヒーターも不要になり、選別後の立鯉数を増加させることができることが分かる。本実施形態に係る微細バブル発生装置１は、簡単に積算Ｑが約２億個／ｍＬ以上のナノバブルを生成できるため、水産業での利用に適している。

【0043】

また、トマトやイチゴに対して積算Ｑが約２億個／ｍＬのナノバブルを供給した場合の糖度、正異型果数等の測定を行う実験を行った。対象としたイチゴの品種は、よつぼしである。栽培環境について説明する。光源は第１の白色ＬＥＤ(１９０±１５µｍｏｌｍ－２ｓ－１で、ランプ下１５ｃｍ)と第２のＬＥＤ（１２０±２０µｍｏｌｍ－２ｓ－１でランプ下１５ｃｍ）である。期間は、６月下旬～ ８月中旬である。明期及び暗期の何れもランプは１２ｈの照射、室温は２１℃であった。ＤＦＴ栽培方式で、養液は一部を１週間に１回交換した。定植からのＥＣ（電気伝導度）は、０．４ｄＳ ｍ－１である。試験方法は、６月中旬からマイクロバブルを供給し、７月末一回収穫を行い、８月末に果実数等を決算した。

【0044】

図１９Ａで示すように、ナノバブルを供給した方が、正型果の累積果実数が多くなり、奇形果も少ない傾向であった。８月３日の正型果の累積果実数を比較すると、上記ナノバブル供給した場合は、４０粒弱であり、上記ナノバブル供給していない場合は、１５粒弱であった。８月初旬奇型果の累積果実数を比較すると、上記ナノバブル供給した場合は、３粒であり、上記ナノバブル供給していない場合は、１粒であった。

【0045】

また、ナノバブルの供給と果実の糖度との関係は知られていなかったが、本実験による果実の糖度の測定によって、上記ナノバブルの供給によって果実の糖度が上がることが分かった。図１９Ｂで示すように、よつぼしの糖度（ＢＲＩＸ値）について、上記ナノバブルを供給した果実の方が、上記ナノバブルを供給していない果実よりも、ＢＲＩＸ値が高くなっている。また、トマトについては、令和３年度（令和３年７月～令和４年６月まで）の３月から６月までナノバブルを供給したところ、令和２年度（令和２年７月～令和３年６月まで）以前の年度では、糖度１０以上トマトの収穫がなかったが、糖度１０～１２までのトマトも収穫することができた。なお、図１９Ｃは、平成３０年度、令和１年度、令和２年度、令和３年度の月別の正型果の収穫量を示すが、この図では、令和３年度の正型果の収穫量が最も多くなっているため、トマトの収穫実験でも積算Ｑが約２億個／ｍＬのナノバブルを農作物に供給することで、正型果の果実数が増えることが示されている。このようにイチゴ及びトマトの両方の実験結果から、積算Ｑが約２億個／ｍＬのナノバブルを農作物に供給することで、正型果の果実数や果実の糖度を増加させることができることが分かる。

【0046】

上記から、本実施形態に係る微細バブル発生装置１は、簡単に積算Ｑが約２億個／ｍＬ以上のナノバブルを生成できるため、農業での利用に適している。

【0047】

（微細バブル発生装置の微細バブルの発生原理）
図２、図５、図６、及び図８を用いて、微細バブル発生装置１の微細バブルの発生原理を詳細に説明する。ポンプＰ等によって微細バブル発生装置１の流路Ｆ（流路槽２）内には、その入口２００から液体（例えば水）が流入される。流入された液体は、旋回流発生部４を通過する。旋回流発生部４では、上述したように、各板状部材４１が流路槽２（流路Ｆ）の上流側に隣接する板状部材４１よりも、各板状部材の中心点（図７の点Ｏ）を結ぶ軸を基準として、所定方向（図７の矢印Ｘで示す方向、すなわち半時計回り）に回転するように配置されている。このため、旋回流発生部４の通過によって、斜めの角度で四か所から液体が積層体４０の下流側に流入することになり、液体において旋回流を発生する。ここで、旋回流発生部４は上述したように旋回流を発生する機能だけでなく、積層型スタティックミキサの機能も有する。このため、これらの両機能によって、液体に含まれる気体（空気等）が粉砕されて多量の微細バブルを生成することができる。

【0048】

また、上述したように、複数の各板状部材４１が流路槽２（流路Ｆ）の上流側に隣接する板状部材４１よりも回転するように配置されているため、各板状部材４１の流路用貫通孔４１１の縁が階段状に重ねられ、この重なり部分で、発生した微細バブルを液体が旋回流発生部４より上流に逆流することが防止される。このため、発生した多量の微細バブルの多くが径縮小部２２１を通過して第１オリフィス５に到達される。

【0049】

第１オリフィス５に到達した液体は、流水部５１を通過して、第１オリフィス５より下流に流入する。ここで、流水部５１はその直上流よりも流路断面積が小さくなっているため、流水部５１を液体が通過することで、流路断面積変化に伴う急激な圧力変化が流水部５１の直下流で生じ、これによって、液体内の気泡が更に崩壊して、微細バブルが生成される。なお、径縮小部２２１は、流路断面積変化を好適なものに調整するために形成されている。ここで、第１オリフィス５には、旋回流発生部４による旋回流が流入する。旋回流が流水部５１を通過することで、より高い微細バブル生成効果が生じる。また、旋回流発生部４によって多量に発生した気泡を更に崩壊させることが出来るので、微細バブルが更に多く発生させることができる。

【0050】

第１オリフィス５の流水部５１を通過した液体は、第２オリフィス５Ａの流水部５１Ａを通過して、気体供給領域７０に流入する。ここで、第２オリフィス５Ａも第１オリフィス５と同様の機能を有するため、更に多くの微細バブルを発生させることができる。気体供給領域７０には、気体供給管６が挿入されている。気体供給管６の上端６１は、流路槽２の外部にある。上述したように、第１及び第２オリフィス５、５Ａの流水部５１、５１Ａの直下流で減圧されるが、この減圧作用によって、第１及び第２オリフィス５、５Ａの下流側に配置された気体供給管６を介して、外部からの空気が自動的に供給される。外部からの空気が気体供給領域７０に供給され、第２オリフィス５Ａを介して気体供給領域７０内に流入した液体によってせん断されて、キャビテーションが発生する。

【0051】

ここで、気体供給領域７０内に流入する液体は、第２オリフィス５Ａを通過することで、流速が大きくなっており、微細バブル発生効果が高まっている。また、液体が旋回流として、気体供給領域７０内に流入するため、気体供給管６からの空気が圧縮・せん断され、微細バブル含有液体が噴流となって、スタティックミキサ７に流入する。気体供給領域７０を通った噴流は、スタティックミキサ７を通って出口２０１から排出される。スタティックミキサ７には、微細バブル含有液体が噴流として流入するため、スタティックミキサ７のせん断による微細バブル発生量は多くなる。また、入口２００側と出口２０１側との両方にスタティックミキサ機能のある部材（旋回流発生部４及びスタティックミキサ７）を配置することで、微細バブル発生量をより一層高めることができる。その理由は次のようなものである。入口２００付近に、積層型スタティックミキサである旋回流発生部４を配置することで、旋回流発生部４下流にある微細バブルの発生機構（第１及び第２オリフィス５、５Ａ、気体供給領域７０）による微細バブル発生効率を高め、出口２０１付近にもスタティックミキサ７を配置することで、スタティックミキサ７上流で発生した微細バブルを更にせん断することができるからである。この様に、微細バブル発生装置１では、旋回流方式、オリフィス・ベンチュリ管方式、エアレーション等の複数のバブル発生方式の構成を組み合わせているが、発明者らが微細バブル発生量を多くするための試行錯誤の結果に想起した最適の構成である。

【0052】

以下に、本実施形態に係る微細バブル発生装置１の効果を説明する。
（１）微細バブル発生装置１は、上述したように、その一端の入口２００から流入された液体を通過させてその他端の入口２００から排出する管状の流路Ｆ（流路槽２）を備えている。そして、流路槽２の上流側に配置された旋回流発生部４と、流路槽２内において、旋回流発生部４よりも下流側に配置された第１オリフィス５と、上端６１が流路槽２の外部に配置され、下端６１が流路槽２内における第１オリフィス５と入口２００との間の位置に配置され、流路槽２の外部から流路槽２内に気体を供給するための気体供給管６と、流路槽２内における、気体供給管６の下端６２の配置位置と入口２００との間に配置された、スタティックミキサ７と、を備える。そして、旋回流発生部４は、その中心点を中心とする同心円上に複数の貫通孔が形成された板状部材４１が、各板状部材４１における対応する流路用貫通孔４１１同士が連通するように、流路槽２における液体の通過方向に複数積層された積層体４０を備え、各板状部材４１は、流路槽２の上流側に隣接する板状部材４１よりも、各板状部材４１の中心点を結ぶ軸を基準として、所定方向に回転するように配置されている。

【0053】

上記構成によれば、「微細バブル発生装置の微細バブルの発生原理」で上述した各微細バブル発生部（旋回流発生部４、第１オリフィス５、気体供給管６、スタティックミキサ７）の相互作用により、微細バブルの発生量が大変多くなる。なお、この微細バブル発生量については、「微細バブル発生装置の効果の実証実験」で後述する。また、微細バブル発生装置１の主要な構成要素は、管状の部材（流路槽２、気体供給管６）、貫通孔を有する板状の部材（第１オリフィス５、スタティックミキサ７）、貫通孔を有する板状の部材の組み合わせ（旋回流発生部４）であるため、構造が大変簡易であり、安価に製造することができる。なお、安価な市販品の組み合わせで製造することが出来る構成であるため、この様な市販品を用いることで、更に安価に製造することができる。

【0054】

（２）また、旋回流発生部４の積層体４０は、隣接する板状部材４１の間には、複数の流路用貫通孔４１１を塞がないように、板状の間挿部材４２が配置されることで、スタティックミキサとして機能する。すなわち、複数の各板状部材４１が流路槽２（流路Ｆ）の上流側に隣接する板状部材４１よりも回転するように配置されているため、複数の板状部材４１の流路用貫通孔４１１の縁がスペースを空けて階段状になっている。これによって、流路用貫通孔４１１の縁部分に液体が衝突して、スタティックミキサとなる。入口２００付近に積層型スタティックミキサである旋回流発生部４を配置して、入口２００付近で微細バブルを発生することで、旋回流発生部４下流にある微細バブルの発生機構（第１オリフィス５、５Ａ、気体供給領域７０）による微細バブルの発生量を高めることができる。

【0055】

（３）微細バブル発生装置１は、流路Ｆを構成し、液体の上流側から下流側に並べて配置された、第１の筒体２１、第２の筒体２２、及び第３の筒体２３を備える。第１の筒体２１は、その内面において内側に突出する第１突出部位２１Ｂを備え、この第１突出部位２１Ｂの下流側端部に当接するように旋回流発生部４が配置されている。第２の筒体２２は、その上流側端部が第１の筒体２１の下流側端部に取り付けられ、液体の通過方向の中途位置の内面において、内側に突出する第２突出部位２２Ｂを備え、この第２突出部位２２Ｂの下流側端部に第１オリフィス５が配置されている。第３の筒体２３は、その上流側端部が第２の筒体２２の下流側端部に取り付けられ、液体の通過方向の中途位置において、この中途位置より上流側及び下流側に比べて内径が小さい小内径部位２３１が形成され、この小内径部位２３１の上流側縁部に第２オリフィス５Ａが配置され、小内径部位２３１の下流側縁部にスタティックミキサ７が配置され、小内径部位２３１内に、気体供給管６が挿入される。そして、微細バブル発生装置１は、更に、第１内部筒体３Ａ、第２内部筒体３Ｂ、及び第３内部筒体３Ｃを備える。第１内部筒体３Ａは、第１の筒体２１及び第２の筒体２２内に挿入され、旋回流発生部４の下流側端から第２の突出部位２２Ｂまで延びる。第２内部筒体３Ｂは、第２の筒体２２及び第３の筒体２３内に挿入され、第１オリフィス５の下流側端部から第２オリフィス５Ａの上流側端部まで延びる。第３内部筒体３Ｃは、第３の筒体２３内に挿入され、スタティックミキサ７の下流側端から液体の通過方向に伸びる。

【0056】

上記構成によれば、第１の筒体２１、第２の筒体２２、及び第３の筒体２３に流路槽２が分割されているため、旋回流発生部４、オリフィス５、オリフィス５Ａ、スタティックミキサ７等の部材を流路槽２内に挿入し易い。更に、第１の筒体２１内及び第２の筒体２２内に第１内部筒体３Ａを挿入し、第２の筒体２２内及び第３の筒体２３内に第２内部筒体３Ｂを挿入するため、第１の筒体２１及び第２の筒体２２の接続部位と、第２の筒体２２及び第３の筒体２３の接続部位の強度を上げることが出来る。更に、第１内部筒体３Ａと第１突出部位２１Ｂとで、旋回流発生部４を固定し、第２内部筒体３Ｂと第２突出部位２２Ｂとで第１オリフィス５を固定し、第２内部筒体３Ｂと小内径部位２３１とで第２オリフィス５Ａを固定し、第３内部筒体３Ｃと小内径部位２３１とでスタティックミキサ７を固定することができる。この様に、簡易な構成で、旋回流発生部４、オリフィス５、オリフィス５Ａ、及びスタティックミキサ７を固定することができる。

【0057】

（微細バブル発生装置の効果の実証実験）
以下に、図９から図１８を用いて、微細バブル発生装置１の効果について根拠づける実証実験を説明する。図９は、実験装置ａを用いた非循環式の実験結果を示す表である。図１０は、図９の実験結果を示すグラフである。図１１は、実験装置ｂを用いた非循環式の実験結果を示す表である。図１２は、図１１の実験結果を示すグラフである。図１３は、実験装置ｃを用いた非循環式の実験結果を示す表である。図１４は、図１３の実験結果を示すグラフである。図１５は、実験装置ｄを用いた非循環式の実験結果を示す表である。図１６は、図１５の実験結果を示すグラフである。図１７は、実験装置ｄを用いた循環式の実験結果を示す表である。図１８は、図１７の実験結果を示すグラフである。

【0058】

本実験では、実験装置ａ、実験装置ｂ、実験装置ｃ、実験装置ｄの四個の微細バブル発生用の実験装置を用意し、実験装置ａ～実験装置ｄを通過させた水（微細バブル含有水）の粒子径分布を測定した。なお、本実験は、散乱光強度追跡技術に基づくＳＬＩＴ光学系を採用したナノ分子径分布測定装置（島津製作所ＳＡＬＤ－７５００Ｈ Ｖｅｒｓｉｏｎ３.３．２を使用し、室温２２℃、水温１５．３℃、総溶解固形物（Ｔｏｔｌ Ｄｉｓｓｏｌｖｅｄ Ｓｏｌｉｄｓ）５７ＰＰＭの条件下で行っている。

【0059】

図９、図１１、図１３、図１５、図１７は、微細バブル含有水で検出された複数の粒子径（μｍ）が昇順に示されているとともに、各粒子径（μｍ）に対応付けて積算Ｑ（個/ｍＬ）と、濃度（頻度ｑ）とが示されている。ここで、積算Ｑ（個/ｍＬ）は、対応付けられた粒子径（μｍ）以下の気泡を全て積算した量を示す。また、頻度ｑ（個/ｍＬ）は、対応付けられた粒子径（μｍ）を中心とした所定の範囲に含まれる量を示す。図１０、図１２、図１４、図１６、図１８の折れ線グラフは、横軸に粒子径（μｍ）、縦軸に濃度（積算Ｑ）を示す積算グラフである。また、ヒストグラムは、横軸に粒子径（μｍ）、縦軸に濃度（頻度ｑ）を示す差分グラフである。なお、線グラフの積算Ｑ（個/ｍＬ）は、横軸に表示される粒子径以下を全て積算した量を示す。差分グラフの頻度ｑ（個/ｍＬ）は、横軸に表示される粒子径範囲に含まれる量を示す。

【0060】

実験装置ａは、図１及び図２で示す微細バブル発生装置１において、第１オリフィス５の下流の位置であって、第２オリフィス５Ａより上流側の位置までの構成を備える。すなわち、微細バブルを発生させる構造として気体供給管６と、スタティックミキサ７とを備えず、旋回流発生部４と第１オリフィス５とを備える。また、微細バブル発生装置１の旋回流発生部４では、五個の板状部材４１と五個の間挿部材４２とを交互に積層しているが、実験装置aでは、間挿部材４２を積層せずに三個の板状部材４１を積層したものである。

【0061】

実験装置ｂは、微細バブル発生装置１と同様に五個の板状部材４１と五個の間挿部材４２とを交互に積層した旋回流発生部４を備える点のみ実験装置aと異なっている。ここで、間挿部材４２は０．５ｍｍのもの（ワッシャー）を使用しており、隣接する板状部材４１の間隔が略０．５ｍｍとなっている。実験装置ｃは、使用する間挿部材４２（ワッシャー）のみが実験装置bとは異なっており、その他の構成は同一である。実験装置cで使用される間挿部材４２（ワッシャー）の厚みは１．０ｍｍのものであり、隣接する板状部材４１の間隔が略１．０ｍｍとなっている。

【0062】

実験装置ｄは、微細バブル発生装置１と同様の構成である。すなわち、旋回流発生部４と第１オリフィス５だけでなく、第２オリフィス５Ａ、気体供給管６と、スタティックミキサ７も備える。もっとも、実験装置ｄは、実験装置ａと同様に間挿部材４２を積層せずに三個の板状部材４１を積層した旋回流発生部を備えている点で微細バブル発生装置１とは構成が異なる。

【0063】

図９及び図１０は、実験装置aを一回通過（ワンパス）させた微細バブル含有水の粒子径分布の測定結果を示す。すなわち、実験装置aの流路Ｆの入口（上流端）に対してポンプ（水槽内に設置）によって水を流入させ、流路Ｆの出口（下流端）から排出された水（微細バブル含有水）の粒子径分布が測定されている。なお、出口２０１（下流端）は水槽の貯水領域から出した状態とした。ここで、本実験で検出された粒子（気泡）の平均径が、０．７４６μｍであった。また、粒子径１μｍ未満の微細バブルがナノバブルであるが、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑが２５１万４３５７個／ｍＬであった。

【0064】

図１１及び図１２は、実験装置bを一回通過させた微細バブル含有水の粒子径分布の測定結果を示す。ここで、本実験で検出された粒子（気泡）の平均径が、０．５２０μｍであった。また、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑが１４９６万９３７６個／ｍＬであった。図１３及び図１４は、実験装置ｃを一回通過（ワンパス）させた微細バブル含有水の粒子径分布の測定結果を示す。ここで、本実験で検出された粒子（気泡）の平均径が、０．６８１μｍであった。また、粒子径１μｍ未満の微細バブルがナノバブルであるが、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑが５９１万０６３４個／ｍＬであった。

【0065】

図９及び図１０の実験結果と、図１１及び図１２の実験結果と、図１３及び図１４の実験結果とを比較すると、粒子（気泡）の平均径の小ささ、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑの多さとも、図９及び図１０の実験結果よりも、図１１及び図１２の実験結果、及び図１３及び図１４の実験結果の方が良好になっている。上述したように、実験装置aと、実験装置ｂ、ｃとの大きな違いは、実験装置aでは、間挿部材４２を積層せずに三個の板状部材４１を積層した旋回流発生部を用いており、実験装置ｂ、ｃでは、五個の板状部材４１と五個の間挿部材４２とを交互に積層した旋回流発生部４を用いている点である。従って、複数の板状部材４１の間に間挿部材４２を積層した旋回流発生部４を使用することで、微細バブル発生効率が上がること示される。

【0066】

また、図１１及び図１２の実験結果と、図１３及び図１４の実験結果とを比較すると、粒子（気泡）の平均径の小ささ、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑの多さとも、図１３及び図１４の実験結果よりも、図１１及び図１２の実験結果の方が良好になっている。上述したように、実験装置cは、使用する間挿部材４２（ワッシャー）のみが実験装置bとは異なっており、実験装置ｂで使用される間挿部材４２（ワッシャー）の厚みは０．５ｍｍであるのに対して、実験装置cで使用される間挿部材４２（ワッシャー）の厚みは１．０ｍｍである。このため、間挿部材４２（ワッシャー）の厚みは、１．０ｍｍ未満であることが好ましいことが示される。

【0067】

図１５及び図１６は、実験装置ｄを一回通過させた微細バブル含有水の粒子径分布の測定結果を示す。ここで、本実験で検出された粒子（気泡）の平均径が、０．７０８μｍであった。また、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑが２７４万９００２個／ｍＬであった。図９及び図１０の実験結果と、図１５及び図１６の実験結果とを比較すると、粒子（気泡）の平均径の小ささ、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑの多さとも、図１５及び図１６の実験結果の方が良い。実験装置ｄは、微細バブルを発生させる構造として旋回流発生部４と第１オリフィス５だけでなく、第２オリフィス５Ａ、気体供給管６、スタティックミキサ７を備える点が異なっている。従って、第２オリフィス５Ａ、気体供給管６、スタティックミキサ７を備えることで、微細バブル発生量が上がることが示される。

【0068】

図１７及び図１８は、実験装置ｄに対して十分間循環させた後の微細バブル含有水の粒子径分布の測定結果を示す。すなわち、図８で示すような使用方法で十分間循環させた後に、微細バブル含有水の粒子径分布の測定が行われる。ここで、本実験で検出された粒子（気泡）の平均径が、０．１５４μｍであった。また、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑが６億７９９５万８７９６個／ｍＬである。図１５及び図１６の実験結果と、図１７及び図１８の実験結果とを比較すると、粒子（気泡）の平均径の小ささ、粒子径０．９５６μｍの積算Ｑの多さとも、図１７及び図１８の実験結果の方が著しく良い。また、上述したどの実験結果よりも著しく良好になっている。このことから、微細バブル発生装置１を循環式用微細バブル発生装置として使用することで、微細バブル発生効率が著しく良好になることが示される。

【0069】

〔変形例〕
上述した本実施形態は、本発明を適用した実施形態の一例であり、適宜材料、個数、配置等の構成を変更することが出来る。

【符号の説明】

【0070】

１ 微細バブル発生装置
２ 流路槽
２１ 第１の筒体
２１Ｂ 第１突出部位
２２ 第２の筒体
２２Ｂ 第２突出部位
２３ 第３の筒体
２３１ 小内径部位
２００ 入口
２０１ 出口
３Ａ 第１内部筒体
３Ｂ 第２内部筒体
３Ｃ 第３内部筒体
４ 旋回流発生部
４０ 積層体
４１ 板状部材
４１１ 流路用貫通孔
４２ 間挿部材
５ 第１オリフィス
５Ａ 第２オリフィス
６ 気体供給管
６１ 上端（上端）
６２ 下端（他端）
７ スタティックミキサ
Ｆ 流路

【要約】

【課題】安価で簡易な構成で、微細バブルの発生量が多い微細バブル発生装置を提供する。
【解決手段】上記課題解決のため、微細バブル発生装置１は、その一端の入口２００から流入された液体を通過させてその他端の出口２０１から排出する管状の流路Ｆ（流路槽２）を備え、流路Ｆの上流側に配置された旋回流発生部４と、流路Ｆにおいて、旋回流発生部４よりも下流側に配置された第１オリフィス５と、上端６１が流路Ｆの外部に配置され、下端６２が流路槽２内における第１オリフィス５と入口２００との間の位置に配置され、流路Ｆの外部から流路槽２内に気体を供給するための気体供給管６と、流路Ｆにおける、気体供給管６の下端６２の配置位置と出口２０１との間に配置された、スタティックミキサ７とを備える。
【選択図】図２

【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】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19A】

【図19B】

【図19C】

【図20】