CN112236219B - 微细气泡生成装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微细气泡生成装置，在液体中生成微细气泡之际，能够使气体适当地混入从液体喷出机喷出的液体中。微细气泡生成装置具有：液体喷出机，其喷出液体；气体混入机，其对气体进行加压而使其混入从液体喷出机喷出的液体；以及微细气泡生成器，通过使混入有气体的液体经过该微细气泡生成器的内部而在液体中生成微细气泡。气体混入机在液体喷出机与微细气泡生成器之间对气体进行加压而使其混入以被加压的状态朝向微细气泡生成器流动的液体。

Description

微细气泡生成装置

技术领域

本发明涉及一种微细气泡生成装置，特别涉及一种具有喷出液体的液体喷出机且在使气体混入液体之后在液体中生成微细气泡的微细气泡生成装置。

背景技术

含有纳米气泡等微细气泡的液体当前利用于以农业领域和水处理领域为代表的多个领域中。另外，近年来，积极地推进在液体中生成微细气泡的微细气泡生成装置的开发。

微细气泡生成装置通常具有泵等液体喷出机，从液体喷出机喷出液体。另外，在微细气泡生成装置之中，存在利用加压溶解的原理在液体中生成微细气泡的装置，但在利用加压溶解的原理在液体中生成微细气泡时，需要使气体混入并溶解于液体。对于以往的微细气泡生成装置，通常是，通过向作为液体喷出机的泵的吸入侧强制地导入气体，从而在泵的吸入侧使气体混入液体。

然而，在向泵的吸入侧导入气体的情况下，有可能产生空蚀现象(日文：キャビテーション)或使泵的轴封构造产生异常。为了消除这样的不良，近年来，提出使气体在液体喷出机的喷出侧混入液体的装置(例如参照专利文献1)。

具体地说明一下，例如，专利文献1所记载的微细气泡生成装置(在专利文献1中，记为“植物处理装置”)具有：泵，其压送液体；以及混合喷嘴，其配置于比泵靠下游侧的位置。混合喷嘴具有：液体流入口，其供通过泵压送来的液体流入；气体流入口，其供气体流入；以及混合流体喷出口，其喷出由液体和气体混合而成的混合流体。另外，在混合喷嘴的内部具有从液体流入口朝向混合流体喷出口去依次连续地配置的导入部、第一锥形部、喉部、气体混合部、第二锥形部和导出部。另外，在混合喷嘴的内部设有气体流路。

在第一锥形部，流路截面朝向下游侧逐渐减小。在喉部，流路面积大致一定且在混合喷嘴内为最小。在气体混合部，流路面积大致一定且比喉部的流路面积稍大。气体混合部与气体流路连接。在第二锥形部，流路面积朝向下游侧逐渐增加。

在如上那样构成的混合喷嘴中，从液体流入口流入到喷嘴内的液体在第一锥形部和喉部处被加速而静压力降低，在喉部和气体混合部，流路内的压力低于大气压。由此，气体被从气体流入口抽吸，并经过气体流路而流入气体混合部。其结果，液体和气体相混合而生成混合流体。混合流体在第二锥形部和导出部处被减速而静压力增加，并最终从混合流体喷出部喷出。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014－171463号公报

发明内容

发明要解决的问题

如以上那样，在专利文献1中，为了向气体混合部抽吸气体，使液体在第一锥形部和喉部加速，使喉部和气体混合部内的压力低于大气压。即，在专利文献1中，使喉部和气体混合部内的压力为负压，利用该负压将气体向液体所经过的气体混合部导入，使气体在该处混入液体。然而，在利用负压使气体混入液体的情况下，需要如上述混合喷嘴那样使喷嘴内的流路面积阶梯式地变化等的复杂构造，以便产生负压。另外，在负压未可靠地产生或负压的程度不够的情况下，无法将气体适当地混入液体，结果，有可能无法得到期望的量的微细气泡。

因此，本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的在于提供一种微细气泡生成装置，能够在液体中生成微细气泡之际使气体适当地混入从液体喷出机喷出的液体中。

用于解决问题的方案

为了实现上述目的，本发明提供一种微细气泡生成装置，其在液体中生成微细气泡，其特征在于，微细气泡生成装置具有：液体喷出机，其喷出液体；气体混入机，其对气体进行加压而使其混入从液体喷出机喷出的液体；以及微细气泡生成器，通过使混入有气体的液体经过该微细气泡生成器的内部而在液体中生成微细气泡，气体混入机在液体喷出机与微细气泡生成器之间对气体进行加压而使其混入以被加压的状态朝向微细气泡生成器流动的液体。

在如上述那样构成的本发明的微细气泡生成装置中，在比液体喷出机靠下游侧的位置使气体混入以被加压的状态流动的液体中。由此，能够避免如空蚀现象等那样在液体喷出机的液体引入侧使气体混入液体的情况下可能产生的不良。另外，通过对气体进行加压而使其混入液体，能够使该气体克服液体的压力而混入液体。因此，即使不如专利文献1那样产生负压，也能够使气体适当地混入液体。

另外，在上述微细气泡生成装置中，优选的是，由气体混入机加压而混入液体的气体的压力高于经过由气体混入机将气体混入的部位的液体的压力。

若设为上述结构，则能够更可靠地对气体进行加压而使其混入液体。

另外，在上述微细气泡生成装置中，更优选的是，气体混入机包括作为被加压的气体的产生源的气体产生源，加压气体产生源发出的被加压的气体的压力高于液体喷出机喷出液体时的喷出压力。

若设为上述结构，则能够进一步可靠地对气体进行加压而使其混入液体。

另外，在上述微细气泡生成装置中，进一步优选的是，气体混入机包括：送气管线，其从加压气体产生源延伸出来；以及气体流量调整阀，其设于送气管线中，用于对被加压的气体在送气管线中流动时的流量进行调整，气体流量调整阀的最高容许压力高于喷出压力。

若设为上述结构，则能够通过对气体流量调整阀进行操作来调整气体的混入量。另外，在对气体进行加压而使其混入液体时，能够在不超过气体流量调整阀的耐压性能的范围内对气体进行加压。

另外，在上述微细气泡生成装置中，优选的是，液体喷出机包括引入口，该引入口与供从液体的供给源供给来的液体流动的流路相连接，液体喷出机以引入口处的液体的压力为正压的状态从引入口引入液体，且喷出从引入口引入的液体。

若设为上述结构，则液体喷出机能够直接从流路引入液体，因此能够使液体喷出机更长时间地持续运转。

另外，在上述微细气泡生成装置中，更优选的是，从微细气泡生成器的顶端部喷出带有微细气泡的液体，微细气泡生成器的顶端部在比引入口靠下游侧的位置处连接于流路。

若设为上述结构，则能够将从微细气泡生成器的顶端部喷出的带有微细气泡的液体经由流路来输送。

另外，在上述微细气泡生成装置中，优选的是，在气体混入机与微细气泡生成器之间设有用于对混入有气体的液体的流动状态进行监视的监视器。

若设为上述结构，则能够经由监视器来视觉识别混入有气体的液体的流动状态。

另外，在上述微细气泡生成装置中，优选的是，生成微细气泡的液体是用水。

若设为上述结构，则能够在用水中生成微细气泡，换言之，能够供给带有微细气泡的用水。

另外，也可以是，以上说明的微细气泡生成装置是在包括供从液体的供给源供给来的液体流动的流路的液体供给设备中，为了液体供给设备供给带有微细气泡的液体而使用的微细气泡生成装置，流路中的从液体喷出机的上游侧流入液体喷出机的液体的压力为正压。

在上述结构中，使气体在液体喷出机的下游侧混入液体的结构变得更有意义。

发明的效果

根据本发明，在液体中生成微细气泡之际，能够使气体适当地混入从液体喷出机喷出的液体中。

附图说明

图1是表示包含微细气泡生成装置的液体供给设备的一个例子的示意图。

图2是表示本发明的一个实施方式的微细气泡生成装置的示意图。

图3是液体喷出机的示意性的侧视图。

图4是表示液体喷出机的性能曲线的图。

图5是气体混入机主体的侧剖视图。

图6是表示观察窗的外观的图。

图7是微细气泡生成喷嘴的侧剖视图。

图8是表示微细气泡生成喷嘴内的液体的流动的图。

图9是表示微细气泡生成喷嘴的顶端部与流路的连接构造的剖视图。

图10是表示与微细气泡生成装置连接的流路的立体图。

图11是表示第一变形例的液体供给设备的示意图。

图12是表示第二变形例的液体供给设备的示意图。

图13是表示第三变形例的液体供给设备的示意图。

具体实施方式

以下，对于本发明的微细气泡生成装置，参照附图所示的优选实施方式(以下，称为本实施方式。)进行说明。

此外，本实施方式是为了易于理解地说明本发明而举出的具体的一个实施方式，本发明并不限定于本实施方式。即，本发明当然能够在不脱离其主旨的情况下进行变更、改良，且在本发明中包含其等价物。

另外，在本实施方式中，举出将在农业或植物栽培(包含园艺或家庭菜园的用途)中使用的用水作为液体的例子来进行说明。但是，并不限定于此，对于在农业和植物栽培以外的用途中使用的用水例如工业用水、生活用水等在其他经济活动中使用的用水，也能够利用本发明的微细气泡生成装置。另外，对于用水以外的液体例如药液、液态肥料、油、乙醇、有机溶剂和乳液等分散系溶液，也能够利用本发明的微细气泡生成装置。

另外，在本实施方式中，用水是在农业或植物栽培中使用的通常的纯度的水，但并不限定于此，也可以使用纯水或超纯水、溶解有固体物质或气体状物质的水溶液、混合有结晶体、矿物或有机物等的状态的浑浊水、或者与其他的液状物质(例如液状的药剂或肥料)混合后的混合水。

另外，在农业或植物栽培中使用的用水也可以用于土耕栽培用(包含营养液土耕栽培用)、水耕栽培用、或营养液栽培用。

此外，在本说明书中，“装置”包含能够在装置的构成部件收纳于壳体内的状态下作为一个单元进行处理的装置，除此以外，也能够包含装置的构成部件虽然相互分离而以各自独立的状态存在但为了实现特定的目的而相互协作的装置。

另外，在本说明书中，“上游侧”和“下游侧”是用于表示在用水流动的方向上决定的位置(严格地讲，是从成为基准的位置或构件观察的位置)的概念，更接近用水的供给源的一侧是“上游侧”，更远离用水的供给源的一侧是“下游侧”。

另外，在本说明书中，“连接”包含通过接头或焊接等进行连接的情况，除此以外，也包含在设有阀、软管或者连接配管等的状态下进行连接的情况，而且“连接”并不限定于此。

＜＜微细气泡生成装置的概要＞＞

首先，参照图1来说明本实施方式的微细气泡生成装置(以下，称作微细气泡生成装置10)的概要。图1是表示包含微细气泡生成装置10的液体供给设备S的结构的示意图。

微细气泡生成装置10在将用水向其使用目的地供给的液体供给设备S中使用，如图1所示，微细气泡生成装置10连同供用水流动的流路20一起构成液体供给设备S。具体地说明一下，微细气泡生成装置10能够在用水中生成作为微细气泡的纳米气泡。带有纳米气泡的用水供例如农作物等植物的生长使用，其在作为用水的使用目的地Wd的农田或农场中喷洒或浇在土壤上。

纳米气泡是超微细气泡，是直径比1μm小的微细气泡，能够长期(数月左右)维持被包含在用水中的状态。纳米气泡与气泡的直径为1μm以上且1mm以下的微气泡不同。此外，对于带有纳米气泡的用水，已知其促进被施加了该用水的植物的生长等效果。

参照图1来说明流路20，流路20是供从用水的供给源Ws供给的用水流动的流路，其由朝向用水的使用目的地Wd(农田或农场)铺设的管道(钢管或聚氯乙烯管)构成。另外，也可以是，管道的一部分由休姆管构成并如图1所示那样埋设于地下。在用水为地下水(井水)的情况下，供给源Ws为井，在用水为地表水的情况下，供给源Ws为水库、河流和湖泊等，在用水为自来水的情况下，供给源Ws为净水厂等。此外，在图1和后述的图11～图13中示出供给源Ws为井的情形。

另外，在流路20内，用水以其压力为正压的状态流动。详细地说明一下，利用用水的供给源Ws与使用目的地Wd之间的高度差(落差)和如泵等那样对用水进行压送的压送装置P中的至少一者从供给源Ws供给用水。因而，用水以在流路20的各部分处的压力为正压的状态经过流路20的各部分。此外，在图1和图11～图13中，示出使用压送装置P从供给源Ws供给用水的情形。

另外，在本实施方式中，流路20在其中途分支为多个流路，具体而言，在图1所示的分支地点23处分支为第一流路21和第二流路22。第一流路21朝向作为用水的使用目的地Wd的农田或农场延伸，其末端与设置于农田或农场的喷洒装置D相连。

此外，使用目的地Wd处的用水的喷洒方式并不特别限定，可以直接向农作物和植物体灌水，可以向地表喷洒，也可以从灌水管或滴管向地表注水，或者还可以进行使用水从埋设于土壤中的管渗出的滴灌。

第二流路22朝向微细气泡生成装置10延伸，其末端与微细气泡生成装置10所具有的液体喷出机30连接。也就是说，微细气泡生成装置10引入在第二流路22中流动的用水，在引入的用水中生成纳米气泡。然后，带有纳米气泡的用水被送回第一流路21，与在第一流路21内流动的用水(严格地讲是不含有纳米气泡的用水)混合，并经由第一流路21送至上述喷洒装置D。

另外，如图1所示，在第二流路22设有用于对在第二流路22中流动的用水的流量进行调整的水量调整阀22V。水量调整阀22V相当于液体流量调整阀，其由手动开闭式的旋塞阀(日文：コック弁)构成。在水量调整阀22V打开的期间，用水被引入微细气泡生成装置10，在水量调整阀22V关闭的期间，向微细气泡生成装置10的送水被阻断。因而，例如，在微细气泡生成装置10的停止期间(即，在不利用带有纳米气泡的用水的期间)，能够关闭水量调整阀22V而仅将不含有纳米气泡的用水送至使用目的地Wd。

在本实施方式中，在第二流路22设有作为液体流量调整阀的水量调整阀22V，但也可以是，替代水量调整阀22V而设置减压阀，或者与水量调整阀22V一起设置减压阀。减压阀用于对在第二流路22中流动的用水(液体)的压力进行减压。若设有水量调整阀22V和减压阀中的至少一者，则能够对后述的液体喷出机30的喷出压力和液体喷出机30的引入口31处的用水的压力进行调整。由此，微细气泡生成装置10的下游侧的用水(严格地讲是带有纳米气泡的水)的压力被调整为与流路20各处的压力较佳地平衡。

此外，在本实施方式中，流路20分支为两个流路(即，第一流路21和第二流路22)，但分支后的流路的数量没有特别限制，只要分支为多个流路即可。

如以上说明那样，本实施方式的微细气泡生成装置10从流路20直接引入用水，在引入的用水中产生纳米气泡，将带有纳米气泡的用水经由流路20送至使用目的地Wd。若设为该结构，则通过将铺设至使用目的地Wd的现有的流路接入微细气泡生成装置10，能够利用现有的流路将带有纳米气泡的用水送至使用目的地Wd。

另外，由于微细气泡生成装置10从流路20直接引入用水，因此能够以比较大的流量供给带有纳米气泡的用水。并且，在本实施方式中，能够将微细气泡生成装置10设为比较紧凑的结构，并且能够在用水中以高浓度生成纳米气泡。具体地说明一下，出于各种原因，以往的微细气泡生成装置例如大多从暂时地贮存有在流路内流动过的液体的贮存罐引入液体。因此，与设置贮存罐相对应地，需要更大地确保设备设置空间。与此相对，在本实施方式中，由于微细气泡生成装置10从流路20直接引入用水，因此不需要贮存罐，能够相应地削减设备设置空间。

＜＜关于微细气泡生成装置的结构＞＞

接下来，参照图2说明微细气泡生成装置10的结构。图2是表示微细气泡生成装置10的结构的示意图。

微细气泡生成装置10从上游侧起具有液体喷出机30、气体混入机40、作为监视器的观察窗52和作为微细气泡生成器的微细气泡生成喷嘴60。以下，单独地说明这些结构设备。

(液体喷出机30)

液体喷出机30是引入作为液体的用水且将引入的用水喷出的设备。本实施方式的液体喷出机30由泵构成，其对引入的用水进行加压(升压)，以规定范围内的喷出流量喷出被加压的用水。

另外，液体喷出机30从在分支地点23处分支的多个流路中的一个流路引入用水。具体地说明一下，液体喷出机30包括用水的引入口31和喷出口32，在引入口31连接有从流路20分支的第二流路22。更具体而言，如图3所示，在第二流路22的末端部和引入口31的周围分别设有凸缘。并且，通过使凸缘彼此接合，从而使第二流路22和引入口31相接合。图3是液体喷出机30的示意性的侧视图，示出了第二流路22与引入口31之间的连接构造。

并且，液体喷出机30以引入口31处的用水的压力为正压的状态从第二流路22引入用水。在此，引入口31处的用水的压力指的是，从流路20(严格地讲是第二流路22)中的液体喷出机30的上游侧流入液体喷出机30的引入口31的液体的压力。此外，引入口31处的用水的压力虽然发生脉动，但在液体喷出机30的运转中成为大致一定的值，例如，在引入口31附近将公知的压力计或复合计量器(日文：連成計)设置在适当的位置(具体而言是与引入口31高度相同的位置)，读取该仪器所示的值，由此测量引入口31处的用水的压力。

在喷出口32，连接有供从液体喷出机30喷出的用水流动的加压用水输送管线50。更具体而言，如图3所示，在加压用水输送管线50的上游侧端部和喷出口32的周围分别设有凸缘。而且，通过使凸缘彼此接合，从而使加压用水输送管线50和喷出口32相接合。

关于微细气泡生成装置10所使用的液体喷出机30的机型，根据需要的用水的流量和用水以该流量经过微细气泡生成装置10内的规定部位时所需要的压力而相应地选择适当的机型。具体地说明一下，设定从液体喷出机30喷出的用水的需要量(流量)，对于该流量的用水经过后述的液体经过部43时的用水的压力，求出需要值。

并且，将液体喷出机30喷出用水时的喷出压力(扬程)设定为适当的范围，以满足上述需要值(压力值)。然后，根据用水的需要流量和所设定的喷出压力的范围来选择示出能够满足这些数值和范围的性能曲线的机型。具体而言，将用水的喷出流量设为Vb，由图4所示的性能曲线求出与喷出流量Vb相对应的喷出压力Pb，在该喷出压力Pb处于所设定的范围内的情况下，选择示出该性能曲线的机型作为微细气泡生成装置10用的液体喷出机30。图4是表示液体喷出机30的性能曲线的一个例子的图，横轴表示喷出流量，纵轴表示喷出压力(即，扬程)。

作为经上述步骤选择出的机型，例如，举出格兰富公司(日文：グルンドフォス社)制造的卧式多级旋涡泵(日文：横型多段うず巻きポンプ)或东振技术公司(日文：東振テクニカル社)制造的叶片泵等。

此外，关于液体喷出机30的机型，从抑制微细气泡生成装置10的使用场所的噪音的观点出发，期望为工作声音尽量安静的机型。

另外，在本实施方式中，液体喷出机30的运转由未图示的控制设备进行自动控制。控制设备例如对液体喷出机30的开启关闭进行计时控制或者与来自供给源Ws的用水供给的开始相联动。但是，并不限定于此，液体喷出机30的开启关闭也可以以手动(manual)进行切换。

另外，对于液体喷出机30，其可以是具有自吸入能力的自给式的泵，或者也可以是没有自吸入能力的非自给式的泵。在使用非自给式的泵的情况下，通常，需要在送水开始时进行利用水将泵内充满的处理(即，引水(日文：呼び水))。与此相对，在本实施方式中，由于在液体喷出机30的引入口31直接连接有流路20(严格地讲是第二流路22)，因此，若开通该流路20，则在流路20内流动的用水会自然地流入液体喷出机30内。因而，在本实施方式中，在将非自给式的泵用作液体喷出机30的情况下，也能够比较容易且迅速地进行引水。

此外，在本实施方式中，液体喷出机30由泵构成，但并不限定于此，只要是引入并喷出液体的设备即可，也可以是泵以外的设备。

另外，在本实施方式中，在液体喷出机30设有引入口31，在引入口31连接有第二流路22。但是，并不限定于此，也可以是引入口31未连接于流路20的结构，例如是引入口31进入到流路20的内部的结构。或者，也可以是流路20与液体喷出机30一体化的结构(即，液体喷出机30不包括引入口31且流路20无法与液体喷出机30分离的结构)。或者，也可以是使引入口31以与在流路20形成的开口(出水口)分离的方式配置于该开口(出水口)的正下方位置的结构(即，引入口31和流路20分离但能够由引入口31引入从出水口落下的水的结构)。

(气体混入机40)

气体混入机40是对气体进行加压而使其混入从液体喷出机30喷出的用水的设备。更详细地进行说明一下，气体混入机40在液体喷出机30与微细气泡生成喷嘴60之间对气体进行加压而使其混入以被加压的状态朝向微细气泡生成喷嘴60流动的用水。在此，用水的加压状态是因从液体喷出机30喷出的用水的流量与从微细气泡生成喷嘴60喷出的用水(严格地讲是带有微细气泡的用水)的流量之间的差而产生的。更具体地说明一下，在本实施方式中，液体喷出机30的喷出流量大于从微细气泡生成喷嘴60喷出的用水的流量，因此，用水的压力在液体喷出机30与微细气泡生成喷嘴60之间必然成为加压状态。此外，关于以被加压的状态流动的用水的压力，其根据液体喷出机30的能力和微细气泡生成喷嘴60的设计尺寸等而相应地适当确定，并不特别限定。

如图2所示，气体混入机40具有：加压气体产生源41，其是被加压的气体的产生源；以及气体混入机主体42，用水和气体经过该气体混入机主体42的内部。加压气体产生源41由填充有加压气体的压力容器或使气体压缩的压缩机构成，产生被加压至规定压力的气体。此外，作为加压气体产生源41所发出的气体的种类，可举出空气、氧气、氮气、氟气、二氧化碳和臭氧等。

从加压气体产生源41延伸出由管(tube)、软管或管道(pipe)构成的送气管线41a。该送气管线41a接入气体混入机主体42的气体经过部44。另外，在送气管线41a的中途设有气体流量调整阀41b，该气体流量调整阀41b用于对自加压气体产生源41送来的气体在送气管线41a中流动时的流量(以下，也称作“气体流量”。)进行调整。气体流量调整阀41b根据自未图示的控制设备传送的开闭信号而相应地调整其开度。此外，在本实施方式中，由于将气体流量设定为极少量，因此，作为构成气体流量调整阀41b的阀，使用针阀型的流量调整阀。

气体混入机主体42是筒状的设备，在其上游侧端部连接有从液体喷出机30的喷出口32延伸出的加压用水输送管线50。另外，从气体混入机主体42的下游侧端部朝向微细气泡生成喷嘴60延伸有气体混入用水输送管线51。加压用水输送管线50和气体混入用水输送管线51均由管、软管或管道构成。

参照图5来说明气体混入机主体42，气体混入机主体42具有供从液体喷出机30喷出的用水经过的液体经过部43、和供从加压气体产生源41发出的加压气体(被加压的气体)经过的气体经过部44。图5是气体混入机主体42的侧剖视图。

液体经过部43呈筒形，用水(严格地讲是从液体喷出机30喷出且被加压后的用水)经过液体经过部43的内部。如图5所示，液体经过部43的内部由在同轴上排列的3个区域构成，从上游侧起分为第一同径部43a、扩径部43b和第二同径部43c。第一同径部43a是为了将用水导入气体混入机主体42的内部而设置的，且如图5所示那样与加压用水输送管线50相连。第一同径部43a的内径小于加压用水输送管线50的口径，例如缩径为加压用水输送管线50的口径的大约1/4。因而，用水在从加压用水输送管线50进入第一同径部43a时，以其流速(线速度)被加速的状态在第一同径部43a内向下游侧流动。

顺便提一下，在用水以10l/min的流量流动的情况下，优选的是，第一同径部43a的内径约为6mm，第二同径部43c的内径约为8mm，在流量变化的情况下，较佳的是，根据其流量而相应地对流量为10l/min时的第一同径部43a的内径和第二同径部43c的内径进行适当变更。

扩径部43b是与第一同径部43a的下游侧端部连续且随着朝向下游侧去而内径逐渐扩大的部分。用水在从第一同径部43a进入扩径部43b时，一边使其流速(线速度)逐渐减速一边在扩径部43b内朝向下游侧流动。此外，如图5所示，扩径部43b的全长(轴向上的长度)明显短于第一同径部43a的全长和第二同径部43c的全长。

第二同径部43c与扩径部43b的下游侧端部连续。另外，如图5所示，在第二同径部43c的下游侧端部连有气体混入用水输送管线51。于是，在用水在第二同径部43c中流动的期间，气体混入用水中。也就是说，混入有气体的用水从第二同径部43c流出。此外，第二同径部43c的内径大于第一同径部43a的内径，但小于加压用水输送管线50的口径，例如，为加压用水输送管线50的口径的大约1/3。因而，用水以比在加压用水输送管线50中流动时加速的状态在第二同径部43c中流动。也就是说，混合有气体的用水以比在加压用水输送管线50中流动的时候的用水的流速快的流速在第二同径部43c中流动。

气体经过部44是从液体经过部43的外周部向液体经过部43的径向外侧突出的圆筒状的突起。如图5所示，直径尺寸互不相同的3个区域相连地构成气体经过部44的内部，气体经过部44的内部从液体经过部43的径向外侧起分为连接部44a、节流部44b和注入部44c。如图5所示，连接部44a在内侧插入有送气管线41a的末端部而与送气管线41a相连。也就是说，从加压气体产生源41发出的气体经由送气管线41a输送，并最终被导入气体经过部44的连接部44a内。

节流部44b是在液体经过部43的径向上与连接部44a的内侧端部连续且随着朝向径向内侧去而缩径的部分。进入到节流部44b内的气体在经过节流部44b时流量被节流，而以极其微量的流量进入注入部44c内。

注入部44c在液体经过部43的径向上与节流部44b的内侧端部连续，且延伸到与液体经过部43的第二同径部43c相连的位置。更详细地进行说明一下，注入部44c与第二同径部43c中的位于紧挨扩径部43b的下游侧的部位相连。也就是说，进入到注入部44c内的气体经由注入部44c进入液体经过部43的第二同径部43c内。

并且，进入到第二同径部43c内的气体混入在第二同径部43c内流动的用水。在此，由于气体从加压气体产生源41发出，因此，气体以被加压的状态进入第二同径部43c内。即，气体混入机40对气体进行加压并将其导入第二同径部43c内。

更详细地进行说明一下，用水以被加压的状态在第二同径部43c内流动。即，第二同径部43c处的用水的压力为正压(换言之，不成为负压)，刚进入到第二同径部43c内的用水的压力比液体喷出机30喷出用水时的喷出压力Pb稍低。

与此相对，气体混入机40对气体进行加压而使其混入用水时的压力(以下，称为混入压力Pi)被设定为高于喷出压力Pb。在此，混入压力Pi相当于加压气体产生源41发出的被加压后的气体的压力，具体而言，是填充于压力容器的压缩气体的压力或刚被压缩机压缩后的气体的压力。

如以上那样，在本实施方式中，混入压力Pi高于用水的喷出压力Pb。因而，混入压力Pi高于经过由气体混入机40混入气体的部位(即，第二同径部43c的上游侧端部)的用水的压力。因此，在第二同径部43c的上游侧端部，气体被压入以加压的状态在此处流动的用水。也就是说，气体混入机40将被加压至超过第二同径部43c的上游侧端部处的用水的压力的程度的气体导入，由此使气体克服经过第二同径部43c的上游侧端部的用水的压力而混入用水。

此外，混入压力Pi和经过第二同径部43c的上游侧端部的用水的压力虽然会脉动，但在使气体混入用水的期间为大致一定的值，例如，通过将公知的压力计或复合计量器设置在注入部44c和第二同径部43c各自的适当位置，并读取该仪器所示的值，由此测量混入压力Pi和经过第二同径部43c的上游侧端部的用水的压力。

另外，并不限定于混入压力Pi比用水的喷出压力Pb高的情形，混入压力Pi只要高于经过第二同径部43c的上游侧端部的用水的压力即可，也可以比用水的喷出压力Pb稍低。

另外，在第二同径部43c内，用水以被加速的状态流动。另外，气体在节流部44b流量被节流之后被导入第二同径部43c内。由此，气体微量地进入第二同径部43c，并在进入第二同径部43c内的瞬间，受到以加速的状态在第二同径部43c中流动的用水的剪切力而被切碎。由此，气体以细小的气泡的状态混入用水。

以上说明了本实施方式的气体混入机40的结构，但气体混入机40的结构不特别限定于上述结构，只要是能够对气体进行加压而使其混入用水的结构即可，例如，可以是在液体经过部43的内侧配置有相当于气体经过部44的部分的结构，或者也可以是液体经过部43和气体经过部44一体化而未分开的结构。

另外，如图2所示，在气体混入用水输送管线51的中途位置、即气体混入机40与微细气泡生成喷嘴60之间设有观察窗52。该观察窗52是出于监视混入有气体的液体(以下，也称作“气体混入用水”。)的流动状态的目的而设置的，具体而言，是为了视觉识别气体混入用水中的气体的混入程度而设置的。如图6所示，气体混入用水在观察窗52的内部流动。图6是表示观察窗52的外观的图，示出了气体混入用水在观察窗52的内部流动的样子。

通过在气体混入机40的下游侧设置观察窗52，能够视觉识别气体混入用水中的气体的混入程度(通俗而言是气泡的尺寸和个数等)，通过根据视觉识别出的状况而相应地调整气体流量调整阀41b的开度，能够适当修改气体流量等。

此外，在本实施方式中设置了观察窗52，但并不限定于此，也可以是，替代观察窗52而设置流量计(flow meter)，或与观察窗52一起设置流量计。在设置了流量计的情况下，作为气体混入用水的流动状态，能够视觉识别在气体混入机40的下游侧流动的流量。

(微细气泡生成喷嘴60)

微细气泡生成喷嘴60是通过使气体混入用水经过其内部而在气体混入用水中生成纳米气泡的设备。本实施方式中使用的微细气泡生成喷嘴仅为1个，能够针对每1ml的气体混入用水生成比较大量的纳米气泡。作为具有这样的性能的微细气泡生成喷嘴60，例如，能够利用日本特许第6129390号所记载的纳米气泡生成喷嘴。

以下，参照图示出日本特许第6129390号所记载的纳米气泡生成喷嘴的图7和图8来说明本实施方式的微细气泡生成喷嘴60的构造。图7是微细气泡生成喷嘴60的侧剖视图。图8是表示微细气泡生成喷嘴60内的气体混入用水的流动的图。

如图7所示，微细气泡生成喷嘴60包括导入口61和喷出口62。导入口61是使气体混入用水导入喷嘴内部的开口。喷出口62是使含有纳米气泡的用水(即，带有纳米气泡的用水)喷出的开口。另外，在微细气泡生成喷嘴60的内部，在导入口61与喷出口62之间设有生成纳米气泡的部分。在该部分，形成有沿微细气泡生成喷嘴60的轴向(以下，称作喷嘴轴向)排列的3个通水孔64、65、66。该3个通水孔64、65、66是截面积(严格地讲，是利用以喷嘴轴向为法线的剖切面进行剖切时的截面积)互不相同的孔。

更详细地说明一下微细气泡生成喷嘴60的结构，如图7所示，微细气泡生成喷嘴60主要由3个部件构成，具体而言，由导入部70、喷出部90和中间部80构成。导入部70构成微细气泡生成喷嘴60的基端部(上游侧端部)，并包括上述的导入口61。喷出部90的下游侧端部构成微细气泡生成喷嘴的顶端部，并包括上述的喷出口62。中间部80在喷嘴轴向上夹在导入部70与喷出部90之间。

并且，通过组合上述3个部件(即，导入部70、中间部80和喷出部90)，从而在微细气泡生成喷嘴60的内部形成沿喷嘴轴向排列的3个通水孔64、65、66。此外，如图7所示，3个通水孔64、65、66中的处于最上游侧的第一通水孔64在微细气泡生成喷嘴60的径向(以下，称作喷嘴径向)上位于微细气泡生成喷嘴60的中央。另外，处于中间位置的第二通水孔65在喷嘴径向上位于比微细气泡生成喷嘴60的中央靠外侧的位置，处于最下游侧的第三通水孔66在喷嘴径向上位于微细气泡生成喷嘴60的中央。

说明导入部70、中间部80和喷出部90各自的详细结构。首先，说明一下导入部70，如图7所示，导入部70具有导入部主体72和从导入部主体72的端面突出的圆筒突起部71。导入部主体72形成将外径不同的两个圆筒状的部分(以下，称作小径部73和大径部74)在喷嘴轴向上重叠而成的外形。此外，小径部73位于更靠上游侧的位置，大径部74位于更靠下游侧的位置。

在导入部主体72的内部形成有第一通水孔64、锥形状部分75和嵌入部分76。锥形状部分75在喷嘴轴向上在第一通水孔64的下游侧与第一通水孔64相邻，并随着朝向下游侧而扩径。嵌入部分76在锥形状部分75的下游侧与锥形状部分75相邻。嵌入部分76处于大径部74的内部空间中的下游侧端部，在组装微细气泡生成喷嘴60时，中间部80的上游侧端部嵌入于嵌入部分76。

圆筒突起部71的外径小于导入部主体72的小径部73的外径，圆筒突起部71在喷嘴轴向上从小径部73的端面朝向外侧突出。圆筒突起部71的上游侧的端部成为开口端，该开口端的开口构成导入口61。并且，在圆筒突起部71连有气体混入用水输送管线51。在气体混入用水输送管线51内流动的气体混入用水经由导入口61在圆筒突起部71内流动，并最终经过在导入部主体72的内部形成的第一通水孔64。此外，由图7可知，第一通水孔64的直径(口径)小于圆筒突起部71的内径。

接下来，说明一下中间部80，如图7所示，中间部80呈圆盘形状或大致圆柱形状的外形。另外，在喷嘴径向上从中间部80的中央部的两个面(喷嘴轴向上的两端面)突出有圆锥突起部81、82。如图8所示，从中间部80的上游侧的端面突出的第一圆锥突起部81具有使经过第一通水孔64后的气体混入用水朝向喷嘴径向外侧呈放射状流动并使该气体混入用水朝向第二通水孔65去的功能。

如图8所示，从中间部80的下游侧的端面突出的第二圆锥突起部82具有使经过第二通水孔65后的气体混入用水朝向第三通水孔66去的功能。

另外，在中间部80的外周部设有遍布中间部80的整周地形成的环状部83。在环状部83，在中间部80的周向上每隔一定间隔地形成有多个通孔，该通孔在喷嘴轴向上贯通环状部83。该通孔构成第二通水孔65。此外，构成第二通水孔65的各通孔的直径(口径)小于第一通水孔64的直径(口径)。另外，多个通孔中的各通孔的截面积的合计值小于第一通水孔64的截面积。

另外，如图7所示，第二通水孔65的入口位于比中间部80的设有第一圆锥突起部81的端面靠上游侧的位置。另一方面，第一圆锥突起部81的周围被环状部83包围。

在环状部83的外周面中的、喷嘴轴向上的中央部分设有向喷嘴径向外侧伸出的凸缘部84。另外，在环状部83的外周面中的、将凸缘部84夹在中间的两个部分，分别形成有密封槽85，在各密封槽85嵌入有O形密封圈86A、86B。如图7所示，嵌入到处于凸缘部84的上游侧的密封槽85的O形密封圈86A抵接于导入部主体72所具有的大径部74的内周面(严格地讲，是嵌入部分76的内周面)，将导入部70与中间部80之间的配合面密封。如图7所示，嵌入到处于凸缘部84的下游侧的密封槽85的O形密封圈86B抵接于喷出部主体91的内周面(严格地讲，是嵌入部93的内周面)，将喷出部90与中间部80之间的配合面密封。

接下来，说明一下喷出部90，如图7所示，喷出部90具有喷出部主体91和凸缘部92。喷出部主体91呈圆筒状或大致圆筒状的外形形状。另外，在喷出部主体91的内部空间中，形成有嵌入部93、锥形状部分94和第三通水孔66。嵌入部93处于喷出部主体91的内部空间的上游侧端部，在嵌入部93嵌入有中间部80的环状部83。锥形状部分94在喷嘴轴向上的靠嵌入部93的下游侧的位置与嵌入部93相邻，并随着朝向下游侧去而缩径。

第三通水孔66在喷嘴轴向上的靠锥形状部分94的下游侧的位置与锥形状部分94相邻。另外，第三通水孔66延伸到喷出部主体91的下游侧的端面。也就是说，在喷出部主体91的下游侧的端面形成有第三通水孔66的末端侧开口，该开口构成喷出口62。

此外，第三通水孔66的直径(口径)小于第一通水孔64的直径(口径)。另外，第三通水孔66的截面积小于构成第二通水孔65的多个通孔中的各通孔的截面积的合计值(以下，为了方便而称作“第二通水孔65的截面积”。)。在此，说明一下各通水孔的截面积的比率，各通水孔的截面积的比率被设计成(第一通水孔64的截面积)：(第二通水孔65的截面积)：(第三通水孔66的截面积)＝3：2：1左右。通过以成为这样的比率的方式来设定各通水孔的尺寸，能够利用微细气泡生成喷嘴60来有效地生成纳米气泡。

并且，第三通水孔66的直径、即喷出口62的口径小于气体混入机主体42的液体经过部43的各部分的内径(也就是说，第一同径部43a、扩径部43b和第二同径部43c各自的内径)。因此，在微细气泡生成喷嘴60的喷出口62，气体混入用水的流动趋向封闭。其结果，在位于比微细气泡生成喷嘴60靠上游侧的位置的气体混入机主体42的液体经过部43的各部分，用水的压力为正压(换言之，不成为负压)。

凸缘部92设置为从喷出部主体91的外周面中的、喷嘴轴向上的上游侧的端部向喷嘴径向外侧伸出。在组合导入部70、中间部80和喷出部90时，该凸缘部92安装于保持件63。

具体地说明一下，保持件63是圆环状的构件，如图7所示，导入部主体72的小径部73嵌入保持件63的内部。此外，嵌入有小径部73的状态的保持件63通过小径部73与大径部74之间的台阶进行卡定。另外，在保持件63，沿着保持件63的周向等间隔地形成有多个螺栓孔。与此相对应地，在喷出部90的凸缘部92也形成有与保持件63的螺栓孔数量相同的螺栓孔(准确而言，是形成有内螺纹的螺栓孔)。并且，在组合导入部70、中间部80和喷出部90之后，使螺栓67贯通保持件63的螺栓孔，使螺栓67的顶端部螺纹结合于凸缘部92的螺栓孔。由此，组装成微细气泡生成喷嘴60。

接下来，对如上所述构成的微细气泡生成喷嘴60的纳米气泡生成的机理进行说明。在气体混入用水输送管线51内流动的气体混入用水经由导入口61进入圆筒突起部71内，并最终经过在导入部主体72形成的第一通水孔64。此时，根据加压溶解的原理，气体混入用水中的气体变化成微细气泡(纳米气泡)。

详细地说明一下，在气体混入用水进入第一通水孔64时，气体混入用水中的气体被进一步加压，结果，气体溶解于用水中。气体混入用水最终从第一通水孔64流出并进入锥形状部分75。此时，气体混入用水从加压状态得到释放而产生纳米气泡。

进入到锥形状部分75的气体混入用水在锥形状部分75内进一步朝向下游侧流动。此时，如图8所示，气体混入用水被第一圆锥突起部81向喷嘴径向外侧引导，并朝向第二通水孔65流动。第一圆锥突起部81的周围被环状部83包围。因此，朝向喷嘴径向外侧流动的气体混入用水与环状部83的内壁碰撞，而如图8所示那样朝向上游侧逆流。其结果，气体混入用水的流动成为紊流。通过如此使气体混入用水的流动成为紊流，从而剪切力作用于在气体混入用水中存在的比较大的气泡，能够将该气泡切碎。

另外，如图8所示，成为紊流而流动的气体混入用水返回中间部80的比设有第一圆锥突起部81的端面靠上游侧的位置，并流入位于比端面靠上游的位置的第二通水孔65内。然后，紊流状态的气体混入用水最终从第二通水孔65流出，并从第二通水孔65流入喷出部90内的锥形状部分94。此时，气体混入用水中的气体(具体而言，是溶解于用水中的气体)变化为纳米气泡。

详细说明一下，对于在气体混入用水经过第一通水孔64的时刻未成为纳米气泡的气体，该气体在气体混入用水经过第二通水孔65时再次被加压而溶解于用水中。然后，当第二通水孔65内的用水从第二通水孔65流出时，气体混入用水从加压状态得到释放而产生纳米气泡。

此外，在本实施方式中，构成第二通水孔65的多个通孔中的各通孔的直径(口径)小于第一通水孔64的直径，且第二通水孔65的截面积小于第一通水孔64的截面积。当气体混入用水经过这样的截面积较小的第二通水孔65时，生成比经过第一通水孔64时生成的气泡更微细的气泡。

进入到锥形状部分94的气体混入用水在此时包含某种程度的量的纳米气泡。该状态的气体混入用水被第二圆锥突起部82向喷嘴径向内侧引导，并朝向第三通水孔66流动。然后，气体混入用水经过第三通水孔66，并从位于第三通水孔66的末端的喷出口62向微细气泡生成喷嘴60之外喷出。在此，与第一通水孔64和第二通水孔65同样地，气体混入用水经过第三通水孔66的内部，由此使气体混入用水中的气体(具体而言，是溶解于用水中的气体)变化成纳米气泡。

另外，在本实施方式中，第三通水孔66的截面积小于第二通水孔65的截面积。因此，第三通水孔66对经过其内部的气体混入用水适当地加压。其结果，对气体混入用水中的气体(溶解于用水中的气体)适当地加压而使其溶解于用水中。于是，在气体混入用水经过第三通水孔66并从喷出口62向微细气泡生成喷嘴60之外喷出时，气体混入用水从加压状态得到释放而产生纳米气泡。

另外，通过利用第三通水孔66使气体混入用水的压力上升，能够对气体混入用水赋予适度的流速。由此，在气体混入用水成为带有纳米气泡的用水并从喷出口62向微细气泡生成喷嘴60之外喷出时，气体混入用水以规定的流速喷出。

此外，如所述那样，喷出口62的口径小于位于微细气泡生成喷嘴60的上游的气体混入机主体42的液体经过部43的各部分(第一同径部43a、扩径部43b和第二同径部43c)的内径。因而，从喷出口62喷出的带有纳米气泡的用水的喷出量由喷出口62的口径决定。因此，即使在气体混入机主体42中液体经过部43的内径发生了缩径，其对带有纳米气泡的用水的喷出量造成的影响的程度也较小。

此外，并不限定于喷出口62的口径小于气体混入机主体42的液体经过部43的各部分(第一同径部43a、扩径部43b和第二同径部43c)的内径的情况，喷出口62的口径也可以为这些内径以上。

如以上那样，在微细气泡生成喷嘴60的内部，分为多个等级地(在本实施方式中为3个等级)在气体混入用水中生成纳米气泡，具体而言，在使气体混入用水经过各通水孔内时，在用水中产生纳米气泡。另外，在本实施方式中，使各通水孔在喷嘴径向上形成于互不相同的位置。由此，与使各通水孔在喷嘴径向上形成于彼此相同位置的情况相比，能够缩短喷嘴轴向上的微细气泡生成喷嘴60的长度，微细气泡生成喷嘴60变得更紧凑。

以上说明了本实施方式的微细气泡生成喷嘴60的结构，但并未特别限定于上述结构，只要是能够使气体混入用水经过内部而在气体混入用水中产生纳米气泡的结构即可，喷嘴内部构造可以与图7图示的构造不同。

另外，喷出部主体91的构成微细气泡生成喷嘴60的顶端部的下游侧端部(喷出部主体91的设有喷出口62的那侧的端部)与流路20连接。更详细地进行说明一下，如图9所示，在喷出部主体91的下游侧端部的外周面形成有外螺纹。图9是表示微细气泡生成喷嘴60的顶端部与流路20之间的连接构造的剖视图。

另外，如图2所示，连接部24从第一流路21的中途位置延伸出来。该连接部24是为了将微细气泡生成喷嘴60的顶端部与第一流路21之间连接起来而设置的，由与构成第一流路21的钢管相接合的支管构成。另外，构成连接部24的支管的末端部包括形成于其内周面的内螺纹。

于是，通过如图9所示那样使喷出部主体91侧的外螺纹和连接部24侧的内螺纹接合，从而使微细气泡生成喷嘴60的顶端部即喷出部主体91的下游侧端部经由连接部24连接于第一流路21。

在此，若将喷出部主体91的下游侧端部与第一流路21连接的部位设为连接地点25，则连接地点25是第一流路21中的、连接部24的端部接入第一流路21的位置。如图1和图2所示，该位置位于比流路20的分支地点23靠下游侧且比液体喷出机30的引入口31靠下游侧的位置。也就是说，微细气泡生成喷嘴60的顶端部在比液体喷出机30的引入口31靠下游侧且比分支地点23靠下游侧的位置处连接于第一流路21。

此外，关于微细气泡生成喷嘴60的顶端部与流路20之间的连接方式，并不限定于上述连接方式，只要能够将微细气泡生成喷嘴60的顶端部较佳地连接于流路20，也可以采用上述以外的连接方式。例如，可以将微细气泡生成喷嘴60的顶端部直接焊接于连接部24来进行接合，或者也可以在微细气泡生成喷嘴60的顶端部和连接部24这两者都设置凸缘并使凸缘彼此接合。

＜＜关于流路20的详细结构＞＞

接下来，再说明一下上述流路20的结构。

在本实施方式的流路20中，自微细气泡生成喷嘴60的顶端部喷射的带有纳米气泡的用水在连接部24内流动，并在微细气泡生成喷嘴60的顶端部与第一流路21之间的连接地点25处同第一流路21内的用水(即，不含有纳米气泡的用水)汇合。即，微细气泡生成装置10的各部分被设计为使带有纳米气泡的用水与第一流路21内的用水良好地汇合。

具体地说明一下，从微细气泡生成喷嘴60的顶端部喷出的带有纳米气泡的用水在连接地点25处的压力高于连接地点25处的流路20(严格地讲，是第一流路21)内的用水的压力。在此，在将前者的压力设为Pbn，将后者的压力设为Pa时，两者的压力满足下述关系式(1a)。

Pbn＞Pa (1a)

另外，对于压力Pbn，在将液体喷出机30喷出用水时的喷出压力设为Pb，将从液体喷出机30的喷出口32起到连接地点25为止的压力损失设为ΔPb时，通过下述式(1b)算出压力Pbn。

Pbn＝Pb－ΔPb (1b)

因而，Pa、Pb和ΔPb满足下述关系式(1)。

Pb－ΔPb＞Pa (1)

并且，在本实施方式中，以满足上述关系式(1)的方式设计了液体喷出机30、气体混入机40和微细气泡生成喷嘴60。由此，在连接地点25处，从微细气泡生成喷嘴60的顶端部喷出的带有纳米气泡的用水与不含有纳米气泡的第一流路21内的用水顺畅地汇合。

虽然喷出压力Pb会脉动，但在液体喷出机30以一定的运转条件持续运转的期间，喷出压力Pb为大致一定的值，具体而言，成为与用水的喷出流量Vb相对应的压力，因此，若测量喷出流量Vb，则能够根据其测量结果和图4所图示的性能曲线来求出喷出压力Pb。另外，对于喷出压力Pb，例如，通过将公知的压力计或复合计量器以适当的高度(具体而言，以与喷出口32相同的高度)设置在液体喷出机30的喷出口32附近，并读取该仪器所示的值，能够实测喷出压力Pb。

压力损失ΔPb是从液体喷出机30喷出的用水在经过微细气泡生成喷嘴60而成为带纳米气泡的用水并到达连接地点25的期间产生的压力损失。更严格地说明一下，压力损失ΔPb是用水以喷出流量Vb经过加压用水输送管线50、气体混入机主体42的液体经过部43、气体混入用水输送管线51、观察窗52的内部、加压用水输送管线50和微细气泡生成喷嘴60后产生的压力损失。此外，压力损失ΔPb能够通过公知的计算方法来计算。

另一方面，虽然连接地点25处的流路20内的用水的压力Pa会脉动，但在用水以一定流量在第一流路21内流动的期间，压力Pa为大致一定的值，例如，通过将公知的压力计或复合计量器以适当的高度(具体而言，以与连接地点25相同的高度)设置于第一流路21的连接地点25附近，并读取该仪器所示的值，能够实测到压力Pa。此外，在对压力Pa进行测量时，期望在关闭水量调整阀22V的状态(即，在未从微细气泡生成喷嘴60喷出带有纳米气泡的水的状态)下进行测量。

另外，也可以根据刚从供给源Ws送出用水后的压力Pas与从供给源Ws送出的用水在到达连接地点25之前的期间产生的压力损失ΔPa之差来算出压力Pa。在此，在从供给源Ws利用泵等压送装置P压送用水的情况下，压力Pas是压送装置P的喷出压力，在利用用水与供给源Ws之间的高度差(落差)来送出用水的情况下，压力Pas是与该高度差相当的水压(水头压)。另外，在并用用水与供给源Ws之间的高度差和压送装置P来送出用水的情况下，压送装置P的喷出压力和与高度差相当的水头压的合计压力成为压力Pas。

另外，通过对用水以从供给源Ws送出时的流量在流路20中流动到分支地点23时产生的压力损失ΔPa1和在第一流路21中流动的用水从分支地点23流动到连接地点25时产生的压力损失ΔPa2进行合计，来求出压力损失ΔPa。此外，各个压力损失ΔPa1、ΔPa2能够通过公知的计算方法计算出来。

接下来，参照图10来说明流路20的附带设备。图10是表示与微细气泡生成装置10连接的流路20的立体图。

在流路20(严格地讲，是第一流路21)，安装有将流路20与微细气泡生成喷嘴60的顶端部之间连接起来的连接部24。另外，如图10所示，在连接部24的中途位置设有用于从连接部24排出用水的第一排水管线27。

第一排水管线27相当于第一液体排出管线，经由T型管(日文：ティーズ)连结于连接部24。另外，如图10所示，在第一排水管线27的末端设有对第一排水管线27的开通和封闭进行切换的第一排水管线侧切换阀27V。第一排水管线侧切换阀27V相当于第一液体排出管线侧切换阀，其由手动开闭式的旋塞阀构成。

此外，如图10所示，第一排水管线27和第一排水管线侧切换阀27V位于连接部24的最下部。具体地说明一下，连接部24以如下方式铺设，即，连接部24在比与微细气泡生成喷嘴60的顶端部连接的部分稍靠下游侧的位置垂下，并在其最低点以90度弯折后沿水平方向延伸，之后，再次上升。并且，在连接部24中的、从最低点沿水平方向延伸的部分接入有第一排水管线27。另外，第一排水管线27沿水平方向延伸，在第一排水管线27的末端部安装有第一排水管线侧切换阀27V。

同样地，如图10所示，在第二流路22也设有第二排水管线26和第二排水管线侧切换阀26V。第二排水管线26相当于第二液体排出管线，是为了从第二流路22排出用水而设置的。此外，第二排水管线26经由T型管连结于第二流路22。第二排水管线侧切换阀26V相当于第二液体排出管线侧切换阀，是为了对第二排水管线26的开通和封闭进行切换而设置的，其由手动开闭式的旋塞阀构成。

此外，如图10所示，第二排水管线26和第二排水管线侧切换阀26V设于第二流路22的最下部。具体地说明一下，第二流路22以如下方式铺设，即，第二流路22在比流路20的分支地点23稍靠下游侧的位置垂下，并在其最低点以90度弯折后沿水平方向延伸，之后，再次上升。并且，在第二流路22中的、从最低点沿水平方向延伸的部分接入有第二排水管线26。另外，第二排水管线26沿水平方向延伸，在第二排水管线26的末端部安装有第二排水管线侧切换阀26V。

如以上那样，在本实施方式中，在第二流路22和连接部24各自均设有排水管线和切换阀。由此，在使微细气泡生成装置10长期停止时等情况下，能够开通排水管线而从第二流路22和连接部24分别适当排出用水。

另外，如图10所示，在第二流路22的靠第二排水管线26的上游侧的位置(具体而言，是第二流路22的、朝向最低点垂下的部分的中途位置)设有水量调整阀22V。并且，如图10所示，在连接部24的靠第一排水管线27的下游侧的位置(具体而言，是连接部24中的、从最低点的位置上升的部分的中途位置)设有连接部侧切换阀24V。连接部侧切换阀24V是为了对连接部24的开通和封闭进行切换而设置的，其由手动开闭式的旋塞阀构成。

＜＜微细气泡生成装置10的动作例＞＞

接下来，对具有以上说明的结构的微细气泡生成装置10的动作例进行说明。

在使微细气泡生成装置10开始运转时，首先，启动液体喷出机30。在启动液体喷出机30的时刻，用水从供给源Ws供给并在流路20内流动。另外，在启动液体喷出机30时，在其前阶段进行各切换阀的操作。

具体地说明一下，将第二流路22的水量调整阀22V从关闭状态切换为打开状态。此时，连接部侧切换阀24V处于关闭状态。然后，打开第一排水管线侧切换阀27V，使第二排水管线侧切换阀26V为关闭状态。由此，第二流路22开通，用水从液体喷出机30的上游侧经由引入口31流入液体喷出机30。即，相对于液体喷出机30，进行所谓的引水。另外，经由第一排水管线27进行排水，积存于加压用水输送管线50、气体混入机主体42的液体经过部43、气体混入用水输送管线51、观察窗52、微细气泡生成喷嘴60和连接部24各部分的空气连同用水一起排出并向大气放出。

在排水进行到积存空气被充分排出之后，将连接部侧切换阀24V从关闭状态切换为打开状态，且关闭第一排水管线侧切换阀27V。之后，启动液体喷出机30。另外，以与液体喷出机30的启动联动的形式，气体流量调整阀41b从关闭状态逐渐打开。由此，从加压气体产生源41发出的气体经由送气管线41a被导入气体混入机主体42的气体经过部44内。

另一方面，液体喷出机30经由引入口31从第二流路22引入用水，且对引入的用水进行加压并将其喷出。此时，第二流路22中的从液体喷出机30的上游侧流入液体喷出机30的用水的压力(具体而言，为引入口31处的用水的压力)成为正压。

更详细地进行一下说明，在本实施方式中，使用供给源Ws与使用目的地Wd之间的高度差和压送装置P中的至少一者自供给源Ws供给用水。用水以被加压的状态在流路20中流动。流路20在分支地点23处分支为第一流路21和第二流路22，第二流路22与液体喷出机30的引入口31连接。因而，在第二流路22中流动的用水以被加压的状态(换言之，以压力成为正压的状态)流入液体喷出机30内。

从液体喷出机30喷出的用水在加压用水输送管线50中流动，并最终进入气体混入机主体42的液体经过部43内。在用水在液体经过部43内流动的期间，用水的流速(线速度)阶梯式地变化。

更具体地说明一下，当用水从加压用水输送管线50进入液体经过部43的第一同径部43a时，用水的流速急剧增加。之后，当用水从第一同径部43a进入扩径部43b时，用水的流速逐渐减小。并且，在用水从扩径部43b进入第二同径部43c并在第二同径部43c内流动的期间，用水的流速保持为大致一定。此时的流速显著快于用水在加压用水输送管线50中流动时的流速。

另外，在用水在液体经过部43内刚进入第二同径部43c后，气体混入机40对气体进行加压而使其混入第二同径部43c内的用水。

更具体地说明一下，第二同径部43c内的用水的压力是正压，其值是比液体喷出机30的喷出压力Pb稍低的值(具体而言，是与从液体喷出机30以喷出流量Vb喷出的用水流动至第二同径部43c时的压力损失相对应地降低后的值)。另一方面，从加压气体产生源41经由送气管线41a供给的气体经过气体经过部44。在此，气体经过部44内的气体的压力(即，混入压力Pi)高于喷出压力Pb。因此，气体克服第二同径部43c内的用水的压力而被导入第二同径部43c，并混入第二同径部43c内的用水中。

说明一下喷出压力Pb与混入压力Pi之间的关系，在本实施方式中，利用1个微细气泡生成喷嘴60在用水中生成较多的纳米气泡。在此，为了在用水中生成大量的纳米气泡，微细气泡生成喷嘴60的导入口61处的用水(严格地讲是气体混入用水)的压力越高越好，因此，对于喷出压力Pb，也期望将其设定得尽量高。

另一方面，喷出压力Pb越高，越难以使气体混入用水中。因此，在本实施方式中，尽量提高喷出压力Pb，且将混入压力Pi设定得高于喷出压力Pb。也就是说，在本实施方式中，从纳米气泡的生成效率和使气体可靠地混入用水的观点出发，较佳地设定喷出压力Pb与混入压力Pi之间的压力平衡。

此外，在本实施方式中，在供气体流动的送气管线41a的中途设有气体流量调整阀41b，但在气体流量调整阀41b的最高容许压力Pt、喷出压力Pb和混入压力Pi这几者之间有下述关系式(2)成立。

Pb＜Pi＜Pt (2)

若满足上述关系式(2)，则能够在不超过气体流量调整阀41b的耐压极限(即，最高容许压力Pt)的范围内设定混入压力Pi，更详细而言，能够在不超过最高容许压力Pt的范围内使混入压力Pi尽量高。并且，若能够将混入压力Pi设定得较高，则能够相应地将喷出压力Pb也设定得较高，因此，能够进一步高效地生成纳米气泡。

顺便提一下，气体流量调整阀41b的最高容许压力Pt由“日本工业标准JIS B0100”规定，指的是“在指定温度下，阀中的耐压部分所能够容许的最高压力”。

另外，在液体经过部43中，用水如前述那样以其流速被加速的状态在第二同径部43c内流动。气体在流量被节流的状态下被导入第二同径部43c内，并且受到在第二同径部43c中流动的用水的剪切力而被切碎。由此，气体以细小的气泡的状态混入用水。

混入有气体的用水(即，气体混入用水)在从第二同径部43c流出之后，在气体混入用水输送管线51内朝向微细气泡生成喷嘴60流动。此时，气体混入用水在设于气体混入用水输送管线51的中途的观察窗52的内部流动。能够经由该观察窗52来视觉识别气体混入用水中的气体的混入程度。

在气体混入用水输送管线51中向下游侧流动的气体混入用水最终经由导入口61进入微细气泡生成喷嘴60的内部。并且，在微细气泡生成喷嘴60的内部，当气体混入用水分别经过三个通水孔64、65、66时，在气体混入用水中产生纳米气泡。

带有纳米气泡的用水从在微细气泡生成喷嘴60的顶端部形成的喷出口62喷出。在此，带有纳米气泡的用水的喷出量不取决于位于微细气泡生成喷嘴60的上游的气体混入机主体42的液体经过部43的各部分(第一同径部43a、扩径部43b和第二同径部43c)的内径，而由喷出口62的口径决定。该点上，与通过使气体混入机主体的液体经过部产生负压来抽吸气体并使其混入液体的以往的结构相比，本实施方式更有利。

更详细地进行说明一下，在以往的结构中，为了在液体经过部的中途位置产生负压，使该位置处的内径显著缩径。因此，在以往的结构中，用水的流量取决于液体经过部的内径(严格地讲是缩径后的内径)，结果，从微细气泡生成喷嘴60喷出的带有纳米气泡的用水的喷出量也成为与液体经过部的内径相对应的量。

与此相对，在本实施方式中，液体经过部43的各部分的内径大于微细气泡生成喷嘴60的喷出口62的口径。因此，如所述那样，带有纳米气泡的用水的喷出量不取决于液体经过部43的各部分的内径，而由喷出口62的口径决定。也就是说，在本实施方式中，虽然液体经过部43的内径在液体经过部43的中途位置处缩径，但不会对带有纳米气泡的用水的喷出量造成影响。

从喷出口62喷出的带有纳米气泡的用水在连接部24内流动，并最终到达第一流路21的连接地点25。在连接地点25，在连接部24中流动过来的带有纳米气泡的用水与在第一流路21中流动的用水(即，不含有纳米气泡的用水)混合。混合水被送往作为其使用目的地Wd的农田或农场，并由设置于该场所的喷洒装置D进行喷洒。

＜＜关于本实施方式的有效性＞＞

在本实施方式中，微细气泡生成装置10具有液体喷出机30、气体混入机40和微细气泡生成喷嘴60，气体混入机40在液体喷出机30与微细气泡生成喷嘴60之间对气体进行加压而使其混入以被加压的状态朝向微细气泡生成喷嘴60流动的用水。

具体而言，将气体混入机40对气体进行加压而使其混入用水时的压力(即，混入压力Pi)设定为高于液体喷出机30喷出用水时的喷出压力Pb。更详细而言，将加压气体产生源41发出的被加压的气体的压力设定为高于喷出压力Pb。

根据以上内容，在本实施方式中，在纳米气泡生成之前的阶段使气体混入用水时，并不是如以往装置那样利用负压来使气体混入用水，而是将气体加压至超过用水的压力的程度后使气体混入用水。其结果，能够在不利用负压的情况下使气体混入用水中。其结果，能够抑制在液体喷出机30的引入口31侧(吸入侧)使气体混入用水的情况下可能产生的不良，例如能够抑制空蚀现象和轴封异常等。

另外，采用本实施方式，能够避免在比液体喷出机30的喷出口32靠下游侧的位置产生负压而使气体混入用水的情况下可能产生的不良、例如能够避免因无法适当地得到负压而导致用水在气体的供给管线(具体而言，是相当于送气管线41a的供给管线)中逆流等情形。

并且，在利用负压使气体混入用水的情况下，使用水经过的管路(具体而言，是相当于液体经过部43的部分)的直径缩径而加快用水的流速，之后扩大管路的直径而使用水的流速衰减，由此产生负压。在这样的结构中，由于使管路的直径显著缩径，因此有可能无法充分确保经过管路的用水的流量。

与此相对，在本实施方式中，由于不利用负压，因此，不必使管路的直径(具体而言，是液体经过部43的内径)缩径至产生负压所需的程度。因而，在本实施方式中，能够避免因使管路的直径显著缩径而难以确保用水的流量这样的不良。

另外，在液体喷出机30直接从流路20引入用水且液体喷出机30的引入口31处的用水的压力为正压的情况下，将混入压力Pi设定为高于喷出压力Pb是特别有效的。

更详细地进行说明一下，在上述情况下，由于难以在比液体喷出机30的引入口31靠上游侧的位置使气体混入用水，因此，在比液体喷出机30的引入口31靠下游侧的位置使气体混入用水。另一方面，如所述那样，为了在用水中高效地生成纳米气泡，优选将喷出压力Pb设定得尽量高。但是，若喷出压力Pb变高，则难以使气体混入用水中。

因此，在本实施方式中，将混入压力Pi设定为高于喷出压力Pb，由此，能够在不超过混入压力Pi的范围内使喷出压力Pb较高。其结果，能够使气体可靠地混入用水并高效地产生纳米气泡。

＜＜其他实施方式＞＞

以上，举出具体的一个实施方式对本发明的微细气泡生成装置进行了说明，但上述实施方式只是一个例子，也能够想到其他的例子。具体地说明一下，在上述实施方式中，带有纳米气泡的用水与不含有纳米气泡的用水相混合并被供给，但带有纳米气泡的用水也可以以未与不含有纳米气泡的用水混合的状态(未被稀释)被供给。参照图11进行一下说明，在该图所示的流路120中，从供给源Ws延伸出的部分(以下，称作上游侧流路121)仅存在一个，该上游侧流路121与微细气泡生成装置10(严格地讲，是液体喷出机30的引入口31)连接。另外，朝向使用目的地Wd延伸的部分(以下，称作下游侧流路122)也仅存在一个，该下游侧流路122与微细气泡生成装置10(严格地讲，是微细气泡生成喷嘴60的顶端部)连接。如此，图11所图示的流路120未在中途分支，在该流路120中流动的用水的全部量流过微细气泡生成装置10。换言之，在图11所示的结构中，在一个流路120的中途位置串联配置有微细气泡生成装置10。

此外，图11是表示第一变形例的液体供给设备S的结构的示意图。

另外，在上述实施方式中，流路20在中途分支，其中一个流路(具体而言，是第二流路22)与微细气泡生成装置10的液体喷出机30的引入口31连接，在另一个流路(具体而言，是第一流路21)连接有微细气泡生成喷嘴60的顶端部。但是，并不限定于此，如图12所示，也可以是，朝向微细气泡生成装置10去的送水管线以与其他的送水管线分开的状态单独设置。具体地说明一下，图12所示的流路220具有从供给源Ws朝向微细气泡生成装置10延伸的部分(即，上游侧流路221)、从微细气泡生成装置10朝向使用目的地Wd延伸的部分(即，下游侧流路222)和相对于这些流路独立地从供给源Ws朝向使用目的地Wd延伸的部分(以下，称作另一系统流路223)。上游侧流路221如图12所示那样连接于微细气泡生成装置10，严格地讲，连接于液体喷出机30的引入口31。另外，下游侧流路222与微细气泡生成装置10所具有的微细气泡生成喷嘴60的顶端部连接。另外，如图12所示，下游侧流路222的下游侧端部与另一系统流路223连接。由此，带有纳米气泡的用水经由另一系统流路223被送至使用目的地Wd。

此外，图12是表示第二变形例的液体供给设备S的结构的示意图。

另外，在图12中，从供给源Ws朝向微细气泡生成装置10延伸的流路(即，上游侧流路221)和从供给源Ws直接朝向使用目的地Wd延伸的流路(即，另一系统流路223)是从同一供给源Ws延伸出来的。但是，并不限定于此，各个流路也可以从互不相同的供给源Ws延伸出来。

另外，如图13所示，微细气泡生成装置10的微细气泡生成喷嘴60的顶端部也可以不与分支的流路中的一个流路(具体而言，是第一流路21)连接。具体地说明一下，图13所图示的流路320在其中途分支为第一流路321和第二流路322。第一流路321延伸至使用目的地Wd，第二流路322与微细气泡生成装置10的液体喷出机30的引入口31连接。另外，图13所图示的流路320具有第三流路323。该第三流路323与微细气泡生成装置10的微细气泡生成喷嘴60的顶端部连接，且单独地朝向使用目的地Wd延伸。因而，如图13所示，不含有纳米气泡的用水经由第一流路321向使用目的地Wd供给，且带有纳米气泡的用水经由第三流路323通过另一系统向使用目的地Wd供给。

此外，图13是表示第三变形例的液体供给设备S的结构的示意图。

另外，在上述实施方式中，作为本发明的应用例，以在农业或植物栽培所使用的用水中生成纳米气泡的情形为一个例子进行了说明。但是，并不限定于此，例如，在药品制造用水、食品制造用水、化妆品制造用水、水产业(特别是养殖业)中使用的水、清洗水、医疗用水和成为水处理的对象的排水等中生成纳米气泡的情况下，也能够应用本发明。

附图标记说明

10、微细气泡生成装置；20、流路；21、第一流路；22、第二流路；22V、水量调整阀；23、分支地点；24、连接部；24V、连接部侧切换阀；25、连接地点；26、第二排水管线；26V、第二排水管线侧切换阀；27、第一排水管线；27V、第一排水管线侧切换阀；28、带有纳米气泡的用水输送管线；30、液体喷出机；31、引入口；32、喷出口；40、气体混入机；41、加压气体产生源；41a、送气管线；41b、气体流量调整阀；42、气体混入机主体；43、液体经过部；43a、第一同径部；43b、扩径部；43c、第二同径部；44、气体经过部；44a、连接部；44b、节流部；44c、注入部；50、加压用水输送管线；51、气体混入用水输送管线；52、观察窗；60、微细气泡生成喷嘴；61、导入口；62、喷出口；63、保持件；64、65、66、通水孔；67、螺栓；70、导入部；71、圆筒突起部；72、导入部主体；73、小径部；74、大径部；75、锥形状部分；76、嵌入部分；80、中间部；81、82、圆锥突起部；83、环状部；84、凸缘部；85、密封槽；86A、86B、O形密封圈；90、喷出部；91、喷出部主体；92、凸缘部；93、嵌入部；94、锥形状部分；120、流路；121、上游侧流路；122、下游侧流路；220、流路；221、上游侧流路；222、下游侧流路；223、另一系统流路；320、流路；321、第一流路；322、第二流路；323、第三流路；D、喷洒装置；P、压送装置；S、液体供给设备；Wd、使用目的地；Ws、供给源。

Claims (9)

1.一种微细气泡生成装置，其是在包括供从液体的供给源供给来的液体流动的流路的液体供给设备中，为了所述液体供给设备供给带有微细气泡的液体而使用的微细气泡生成装置，其中，

所述微细气泡生成装置具有：

液体喷出机，其喷出在液体中生成微细气泡的液体；

气体混入机，其对气体进行加压而使其混入从所述液体喷出机喷出的液体；以及

微细气泡生成器，通过使混入有气体的液体经过该微细气泡生成器的内部而在液体中生成微细气泡，

所述流路在所述流路的中途分支为包含第一流路和第二流路在内的多个流路，所述液体喷出机从所述第二流路引入液体，

通过所述微细气泡生成器生成的微细气泡是直径小于1μm的纳米气泡，

所述气体混入机在配置于所述液体喷出机与所述微细气泡生成器之间的气体混入机主体的内部将被加压的气体以在所述气体混入机主体的内部对气体的流量进行节流的方式使其混入以被加压且比在从所述液体喷出机到所述气体混入机主体之间流动时加速的状态朝向所述微细气泡生成器流动的液体，

所述微细气泡生成器是在内部具有通水孔的喷嘴，通过使混入有气体的液体经过所述通水孔，从而利用加压溶解的原理在液体中生成纳米气泡，从所述喷嘴的顶端部喷出带有纳米气泡的液体，

所述喷嘴的顶端部在比所述流路进行分支的分支地点靠下游侧的位置处连接于所述第一流路。

2.根据权利要求1所述的微细气泡生成装置，其中，

由所述气体混入机加压而混入液体的气体的压力高于经过由所述气体混入机将气体混入的部位的液体的压力。

3.根据权利要求2所述的微细气泡生成装置，其中，

所述气体混入机包括作为被加压的气体的产生源的加压气体产生源，

所述加压气体产生源发出的被加压的气体的压力高于所述液体喷出机喷出液体时的喷出压力。

4.根据权利要求3所述的微细气泡生成装置，其中，

所述气体混入机包括：

送气管线，其从所述加压气体产生源延伸出来；以及

气体流量调整阀，其设于所述送气管线中，用于对被加压的气体在所述送气管线中流动时的流量进行调整，

所述气体流量调整阀的最高容许压力高于所述喷出压力。

5.根据权利要求1所述的微细气泡生成装置，其中，

所述液体喷出机包括引入口，该引入口与供从液体的供给源供给来的液体流动的流路相连接，所述液体喷出机以流入所述引入口的液体的压力为正压的状态从所述引入口引入液体，且喷出从所述引入口引入的液体。

6.根据权利要求5所述的微细气泡生成装置，其中，

从所述微细气泡生成器的顶端部喷出带有微细气泡的液体，

所述微细气泡生成器的顶端部在比所述引入口靠下游侧的位置连接于所述流路。

7.根据权利要求1所述的微细气泡生成装置，其中，

在所述气体混入机与所述微细气泡生成器之间设有用于对混入有气体的液体的流动状态进行监视的监视器。

8.根据权利要求1所述的微细气泡生成装置，其中，

作为所述微细气泡生成器的所述喷嘴在所述喷嘴的轴向上的多个部位具有所述通水孔，通过使混入有气体的液体经过所述多个部位的各个所述通水孔，从而在液体中生成纳米气泡。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的微细气泡生成装置，其中，

该微细气泡生成装置是在包括供从液体的供给源供给来的液体流动的流路的液体供给设备中，为了所述液体供给设备供给带有微细气泡的液体而使用的微细气泡生成装置，

所述流路中的从所述液体喷出机的上游侧流入所述液体喷出机的液体的压力为正压。

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