JP2008237995A - 微細気泡発生装置及びそれを用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀 - Google Patents

Abstract

【課題】直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定して発生させることができる微細気泡発生装置及びそのような微細気泡発生装置を利用した洗浄装置、シャワリング装置、生簀を提供する。
【解決手段】液体流体の圧送部と、液体流体を導出させるノズル部と、ノズル部内に気体を供給する気体供給部と、を備えた微細気泡発生装置であって、ノズル部は、筐体と、筐体の円筒空間部内に配置され、少なくとも円筒空間部の開口方向と一致する方向の端部が開口された円筒空間部及び当該円筒空間部の周壁に開口する孔部を備えた円筒部材と、を備え、液体流体は孔部を通過することにより旋回流となり、気体はノズル部における筐体の円筒空間部の開口方向とは反対側の端部側から旋回流の旋回中心部に供給され、気体が混合された液体流体がノズル部から導出されることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、微細気泡発生装置及びそれを用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀に関する。特に、液体流体中に微細気泡を効率的に発生させるための微細気泡発生装置、及びそのような微細気泡発生装置を用いた洗浄装置、シャワリング装置、生簀に関する。

近年、様々な技術分野において、液体流体中に微細気泡を発生させる技術が利用されており、例えば、水中にマイクロオーダーあるいはナノオーダーの微細気泡を含有する微細気泡含有水を用いて、水生生物の成育や、汚染水の水質浄化、殺菌等を行う技術が知られている。このような微細気包を発生させるための装置が種々提案されている。

このような微細気泡を発生させる装置として、図１６に示すように、液体に旋回流を発生させ、その旋回流の旋回軸に発生する負圧部分に対して気体を導入することにより、導出される液体中に微細気泡を発生させる装置が開示されている。より具体的には、一端側が壁体で閉口され、他端側が開口している円筒形スペースを有する容器本体と、一端側の壁体に開設された気体導入孔と、円筒形スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口とからなる微細気泡発生装置において、一端側の壁体を他端側に向けて突出する円錐形状又は円錐台形状のもので構成し、一端側の縦断面のスペース形状をＭ字形状となし、他端側の円筒形スペースの開口部から微細気泡を含む旋回気液混合液を導出するようにした微細気泡発生装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００６−１１６３６５号公報 （全文 全図）

上述の特許文献１に開示された微細気泡発生装置は、液体流体に旋回流を発生させ、当該旋回流の旋回中心部に生じる負圧によって気体を吸い込み気体を液体に混合させた上でるものであるが、発生させる微細気泡の直径にばらつきが生じている場合には、発生させた気泡のうち直径の大きい気泡が短時間で上昇してしまうおそれがある。
また、微細気泡の直径にばらつきがあると、直径の異なる気泡同士が合体したりするおそれがある。これは、同一の発生方法で発生された同じくらいの直径の気泡であれば、気泡の周囲の電位は等しく、かつ、均一な状態になるため、互いに反発しあい、合体することがない一方で、直径が異なる気泡同士は電位も異なり不均一であるため、合体しやすいことによるものである。
そのため、微細気泡による浄化、殺菌、消毒等の効果発現を向上させるためには、高速旋回流を効率的に生成して、発生する気泡の直径のばらつきを抑え、かつ、直径の大きな気泡の含有量を減らすことが望まれている。

そこで、本発明の発明者らは鋭意努力し、旋回流を発生させて気体を吸い込み微細気泡を発生させる微細気泡発生装置において、効率的に高速旋回流を生成させることができるノズル部を備えることにより、このような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定して発生させることができる微細気泡発生装置を提供することを目的とする。また、本発明の別の目的は、直径のばらつきの少ない微細気泡を含有する液体流体を利用し、効率的に浄化、殺菌等を行うことができる洗浄装置、シャワリング装置及び水槽を提供することである。

本発明によれば、液体流体を圧送する圧送部と、液体流体を導出させるノズル部と、ノズル部内で液体流体中に気体を供給する気体供給部と、を備えた微細気泡発生装置であって、ノズル部は、一方の端部が開口された円筒空間部及び当該円筒空間部の内周面に通じる流体導入路を備えた筐体と、筐体の円筒空間部内に配置され、少なくとも円筒空間部の開口方向と一致する方向の端部が開口された円筒空間部及び当該円筒空間部の周壁に開口する孔部を備えた円筒部材と、を備え、液体流体は孔部を通過することにより旋回流となり、気体はノズル部における筐体の円筒空間部の開口方向とは反対側の端部側から旋回流の旋回中心部に供給され、気体が混合された液体流体がノズル部から導出されることを特徴とする微細気泡発生装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の微細気泡発生装置を構成するにあたり、孔部の配設方向を、円筒部材の軸心からずらすことが好ましい。

また、本発明の微細気泡発生装置を構成するにあたり、孔部の配設方向を、液体流体の導出方向に向けて傾斜させることが好ましい。

また、本発明の微細気泡発生装置を構成するにあたり、液体流体中に供給される気体を冷却するための冷却部を備えることが好ましい。

また、本発明の微細気泡発生装置を構成するにあたり、圧送部とノズル部との間に液体流体中に含まれる気体を外部に排出するためのリリーフ弁を備えることが好ましい。

また、本発明の微細気泡発生装置を構成するにあたり、気体供給部は、酸素発生部又はオゾン発生部、空気取込部のうちの少なくとも一つを備えることが好ましい。

また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの微細気泡発生装置を備えることを特徴とする洗浄装置である。

また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの微細気泡発生装置を備えることを特徴とするシャワリング装置である。

また、本発明の別の態様は、上述したいずれかの微細気泡発生装置を備えることを特徴とする生簀である。

本発明の微細気泡発生装置によれば、効率的に高速旋回流を発生させることができるノズル部を備えるために、気体を効率的に取り込んで液体流体中に分散させることができる。したがって、ノズル部から気液混合流体が導出させる際に、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定して発生させることができる。

また、本発明の微細気泡発生装置において、孔部の配設方向を円筒部材の軸心からずらすことにより、より効率的に高速旋回させて、微細気泡の直径のばらつきを低減することができる。

また、本発明の微細気泡発生装置において、孔部の配設方向を液体流体の導出方向に向けて傾斜させることにより、液体流体の流れが衝突することが避けられ、より効率的に高速旋回させて導出させることができる。

また、本発明の微細気泡発生装置において、気体を冷却する冷却部を備えることにより、液体流体の蒸気圧に左右されずに気体を供給することができる。

また、本発明の微細気泡発生装置において、液体流路にリリーフ弁を備えることにより、液体流体中の気体を除去した上でノズル部に流入させることができ、直径の大きな気泡が発生することを防ぐことができる。

また、本発明の微細気泡発生装置において、気体供給部に酸素発生部又はオゾン発生部、空気取入部のいずれかを備えることにより、酸素やオゾン、窒素を利用して、浄化、殺菌、消毒効果を著しく高めることができる。

また、本発明の洗浄装置によれば、直径のばらつきが抑えられ、安定的に微細気泡が生成された微細気泡含有水を用いて洗浄することができ、殺菌、消毒が十分に行われ、洗浄効率に優れた洗浄装置を提供することができる。

また、本発明のシャワリング装置によれば、例えば、美容院等において洗髪する際に用いられ、洗浄効率にすぐれたシャワリング装置を提供することができる。

また、本発明の生簀によれば、微細気泡発生装置によって水循環及び溶存酸素の改善が行われ、溶存酸素量をはじめとする水質改善を効率的に行うことができる。

以下、適宜図面を参照して、本発明の微細気泡発生装置及び当該微細気泡発生装置を用いた洗浄装置、シャワリング装置、水槽にかかる実施の形態について具体的に説明する。ただし、かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。
なお、それぞれの図中、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
本発明にかかる第１の実施の形態は、液体流体を圧送する圧送部と、液体流体を導出させるノズル部と、ノズル部内で液体流体中に気体を供給する気体供給部とを備えた微細気泡発生装置である。

（１）全体構成
図１は、本実施形態にかかる微細気泡発生装置１００の構成を概略的に表した図を示している。
この微細気泡発生装置１００は、液体流体を収容する槽１０１と、槽１０１内の液体流体を吸い上げて圧送するポンプ１０３と、圧送される液体流体を槽１０１内に導出する旋回流生成ノズル１０とを備え、それぞれの間は液体流路１０７ａ〜１０７ｃによって接続されている。また、旋回流生成ノズル１０には、旋回流生成ノズル１０内の液体流体中に気体を供給するための気体供給装置１２０が接続されている。

また、ポンプ１０３の上流側の液体流路１０７ａ〜１０７ｂには、フィルタ１１１、電磁弁１１３及びプレパージタンク１１５が備えられている。フィルタ１１１は、吸い上げられ、圧送される液体流体中の異物を捕集、除去するために用いられるものである。また、電磁弁１１３は、例えば、公知の電磁比例制御弁やオンオフ弁が用いられ、その開度やデューティ比を制御することによって、ポンプ１０３によって吸い上げられ、圧送される液体流体の流量が調節できるようになっている。
さらに、プレパージタンク１１５は、液体流体中の気体を除去するためのタンクである。このプレパージタンク１１５には、液体流体の種類に応じて加熱手段又は冷却手段（図示せず）を取り付けることができ、気体の除去効率を高めることができる。

また、ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の液体流路１０７ｃには、旋回流生成ノズル１０に送られる液体流体中の気体を外部に排出するためのリリーフ弁８９が接続されている。そして、適宜のタイミングでリリーフ弁８９を開放し、液体流路１０７ｃ中に溜まった気体を排出させるように用いられる。このように、液体流体中の気体を排出しておくことにより、旋回流生成ノズル１０から空気溜まりのような大きな気泡が導出されることを防ぎ、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定的に発生させることができる。
このリリーフ弁８９の取り付け位置を旋回流生成ノズル１０に限りなく近づけることにより、旋回流生成ノズル内に初期の段階で滞留する気体量を減らすことができる。

ただし、微細気泡発生装置を洗浄装置等に用いる場合に、衛生面を考慮して液体流体を循環させない場合には、槽１０１、フィルタ１１１及び液体流路１０７ａを省略して、電磁弁１１３を液体供給管に接続した構成とすることができる。

また、微細気泡発生装置１００には、図示しない制御コントロールユニットが備えられ、上述のポンプ１０３や電磁弁１１３、リリーフ弁８９等をはじめとする各制御要素の制御信号を出力するようになっている。特に、図１の微細気泡発生装置１００の例では、ポンプ１０３と旋回流生成ノズル１０との間の液体流路１０７ｃ内に圧力センサ１１９が備えられ、検出される圧力が所定の圧力値となるようにフィードバックしながら、制御コントロールユニットによって各制御要素の制御が行われるようになっている。規定される圧力値は、用いられる液体流体の種類や発生させる微細気泡の直径等の要素をもとに適宜選択される値である。
これ以外に、適宜の箇所に温度検出手段を取り付け、検出される温度信号をも考慮してポンプや各電磁弁の制御を行うようにすることもできる。

（２）気体供給装置
気体供給装置１２０は、旋回流生成ノズル１０内の液体流体に混合する気体を発生させる気体発生装置１２３と、発生させた気体を減圧する減圧弁１２５と、供給する気体量を調節するための電磁弁１２７と、気体を冷却するための冷却装置１２９とを備えており、気体流路１２１で接続されている。この気体流路１２１の端部は旋回流生成ノズル１０に接続されている。

このうち気体発生装置１２３は、例えば、公知の酸素発生装置やオゾン発生装置であり、微細気泡発生装置１００で発生する微細気泡を含有する液体の用途に応じて、適宜選択することができる。浄化、殺菌、消毒効果を高めるためには、酸素発生装置やオゾン発生装置を備えることが有効である。また、複数の気体発生装置を同時に併用することもできる。液体流体中に混合する気体として空気を用いる場合には、気体発生装置１２３としてコンプレッサを用いるか、あるいは、気体流路１２１の端部を大気に開放し、当該端部（空気取込部）から大気を取り込むことができるように構成される。

また、減圧弁１２５は、気体発生装置１２３で生成された高圧の気体を減圧して供給するための弁であり、気体発生装置１２３によって生成される気体が高圧でない場合には、省略することができる。さらに、電磁弁１２７は、例えばオンオフ弁からなり、電圧の供給の有無によって電磁弁の開閉制御を行い、供給する気体量を調節することができる。
また、冷却装置１２９は、液体流体中に供給する気体を冷却するために用いられ、気体の温度を液体流体の蒸気圧よりも十分に低く保って、液体流体の蒸気圧の影響を無視できるようになっている。なお、この気体の冷却装置１２９は、使用環境、使用条件によって省略することが可能である。

また、気体発生装置１２３としてオゾン発生装置を用いる場合には、図２に示すように、気体供給装置１２０Ａのオゾン発生装置１２３Ａと減圧弁１２５との間にプレパージタンク１３１を配置し、このプレパージタンク１３１に対して、電磁弁１３３を介してオゾンキラー装置１３５を接続することが好ましい。このように構成すれば、高濃度のオゾンが大気中に放出されることを防ぐことができる。

（３）旋回流生成ノズル
図３は、本実施形態の微細気泡発生装置に備えられた旋回流生成ノズルの構成例を示している。図３（ａ）は旋回流生成ノズル１０の斜視図であり、図３（ｂ）は旋回流生成ノズル１０を軸方向に沿って切断した断面図であり、図３（ｃ）は孔部２３が形成された位置で旋回流生成ノズル１０を軸方向と直交する方向に沿って切断した断面図である。また、図３の旋回流生成ノズル１０を構成する筐体１１及び円筒部材２１をそれぞれ図４及び図５に示す。

これらの図３〜図５に示すように、旋回流生成ノズル１０は筐体１１と円筒部材２１とを備えている。筐体１１の内部には、一方の端部が開口された円筒空間部１１ａを備えるとともに、当該円筒空間部１１ａに臨むように開口された流体導入路１１ｂと、開口された端部とは反対側の端部に設けられた気体導入口１６５とが設けられている。また、円筒部材２１は、筐体１１の円筒空間部１１ａ内に配置され、両端部が開口された円筒空間部２１ａ及び当該円筒空間部２１ａの周壁に開口する孔部２３が設けられている。

本実施形態で用いられる筐体１１は、本体部１３と蓋部１２とから構成されている。本体部１３は、外周面から突設した突設部１４が形成され、一方の端部が開口された円筒状の部材であり、円筒部材２１が収容される円筒空間部１１ａを備えている。また、突設部１４には、円筒空間部１１ａの内周面に臨む流体導入路１１ｂが設けられている。この流体導入路１１ｂは、配設方向が円筒空間部１１ａの軸心からずらされて形成されている（図３（ｃ）を参照）。
この図３の例では、円筒部材２１の孔部２３の配置位置よりも、導出方向に寄った位置に流体導入路１１ｂが設けられているが、特に限定されるものではなく、使用する液体流体、発生させる微細気泡の使用目的、装置の使用環境等に応じて適宜選択することができる。

また、蓋部１２は、本体部１３の円筒空間部１１ａが開口する端部に装着されており、本体部１３の円筒空間部１１ａの直径よりも小さな開口１５が設けられ、円筒部材２１が挿入されるようになっている。また、本体部１３における蓋部１２が装着されていない側の端部の内面には、円筒部材２１の外形と一致する凹部１６が設けられ、円筒部材２１が挿入されるようになっている。この蓋部１２が装着されていない側の端部には気体導入口１６５が設けられ、気体供給装置１２０に通じる気体流路１２１が接続されている。

この気体流路１２１に通じる気体導入口１６５には逆止弁１６９が備えられている。この逆止弁１６９は通常閉じられており、旋回流生成ノズル１０内に高速旋回流が発生したときに、旋回の中心部分で生じる負圧によって開弁され、気体が導入されるようになっている。導入された気体は、旋回流の中心部に気相となって現れ、旋回流生成ノズル１０から導出されるときに微細気泡化されることになる。

また、円筒部材２１は、両端部が開口する円筒空間部２１ａと、この円筒空間部２１ａの周壁に開口する一つ又は複数の孔部（図５では四つ）２３を備えており、筐体１１の円筒空間部１１ａ内において、周囲に所定の間隙Ｓを介して配置されて固定されている。この間隙Ｓは、導入される液体流体の通過路として機能する。
このように本実施形態の旋回流生成ノズル１０では、本体部１３の円筒空間部１１ａ内に円筒部材２１が挿入され、一方の端部側に装着された蓋部１２の開口部１５及び本体部１３内部の凹部１６によって、円筒部材２１が保持、固定されている。

これらの筐体及び円筒部材を構成する材料は特に制限されるものではなく、一例としては、鉄合金やアルミニウム合金、亜鉛合金等の金属材料又は非鉄金属材料、セラミック等の焼結体、プラスチック、ポリ塩化ビニール（ＰＶＣ）、熱可塑性ポリオレフィン樹脂（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、フッ素樹脂等の樹脂材料、木材、廃棄プラスチックや廃棄木材等のリサイクル原料をはじめとして、種々の材料が挙げられる。

例えば、筐体及び円筒部材を透明性の樹脂材料で構成した場合には、内部の確認を容易に行うことができ、旋回流の生成状態を確認しながら使用することができる。
ただし、導入する液体流体の組成が変わることを防止したり、効率的に高速旋回流を発生させたりするためには、導入する液体流体との濡れ性や発生させる旋回流の程度を考慮し、さらに、液体流体や供給される気体と反応しにくい材料を選択して用いることが好ましい。

また、筐体の円筒空間部の内周面や流体導入路の内面、さらに、円筒部材の外周面及び円筒空間部の内周面の表面粗さを均一にすることが好ましい。これらの各部材における、液体流体の接触面の表面粗さを均一にすることにより、液体流体の流れがばらついて、旋回流の発生が阻害されることを低減することができる。
例えば、それぞれの部材の表面を所定の材料を用いてコーティングすることにより、容易に表面粗さを均一化することができる。ただし、コーティングを施す場合においても、導入する液体流体との濡れ性や、発生させる旋回流の程度を考慮し、さらに、液体流体や供給される気体と反応しにくい材料を選択することが好ましい。

図３及び図４に示す筐体１１は本体部１３及び蓋部１２の二つの部材から構成されているが、別体として構成することは必須ではなく、本体部分と蓋部分とが一体化された単体物として構成することもできる。

また、図３に示す旋回流生成ノズル１０で用いる筐体１１は外形が円筒状となっているが、これに限られるものではなく、内部に円筒空間部１１ａを形成できるものであれば、箱状やその他あらゆる形状を選択することができる。例えば、筐体の底部に平坦部を備えた外形とすることにより、使用時において安定的に載置することができる。

また、突設部１４の配置位置、すなわち、流体導入路１１ｂの配置位置についても特に制限されるものではなく、図６（ａ）に示すように、筐体１１の軸方向に沿って、開口された端部に寄せて配置したり、逆に、図６（ｂ）に示すように、開口された端部から遠ざけて配置したり、あるいは、図６（ｃ）に示すように、軸方向中央位置に配置したりすることができる。この配置位置は、使用する液体流体、発生させる微細気泡の使用目的、装置の使用環境等に応じて適宜選択することができる。

また、図３の旋回流生成ノズル１０の例では、筐体１１の流体導入路１１ｂは筐体１１の円筒空間部１１ａの軸心方向からずらされて設けられているが、流体導入路１１ｂの配設方向は特に制限されるものではない。本実施形態の旋回流生成ノズル１０は、流体導入路１１ｂを介して筐体１１の円筒空間部１１ａに流入した液体流体が、円筒部材２１の周壁に設けられた孔部２３を介して、円筒部材２１内部の円筒空間部２１ａ内に流入することによって旋回流を発生させるものであるため、基本的には、筐体１１の流体導入路１１ｂの配設方向にかかわらず旋回流を発生させることができる。ただし、後述する円筒部材の孔部との位置関係や配設方向との関係を考慮して、筐体の円筒空間部に導入される液体流体が、そのままの流れ方向を維持しながら円筒部材の円筒空間部内に流れ込み旋回流を生じるように、図３（ｃ）に示すように、流体導入路１１ｂを円筒空間部１１ａの接線方向に沿って設けることがより好ましい。

また、図３の旋回流生成ノズル１０に備えられた円筒部材２１は、軸方向断面の直径が、筐体１１の円筒空間部１１ａの直径よりも小さくされている。この状態で形成される、筐体１１の円筒空間部１１ａ内周面と円筒部材２１の外周面との間の間隙Ｓの大きさは、導入する液体流体の粘度等、あるいは、液体流体に固体粉体等が介在している場合を考慮して、適宜選択することができる。

また、図７（ａ）〜（ｂ）に示すように、円筒部材２１の両端部の直径を異ならせて構成することもできる。このように構成することによって、円筒空間部２１ａの内径を異ならせて、内部に生じる旋回流の中央の低圧部の発現状態を調整することができる。

また、円筒部材２１は、孔部２３を複数備えているが、少なくとも一つの孔部が設けられていればよい。例えば、孔部を一つのみ備えている場合であっても、所定方向に傾斜させて配設し、所定時間継続して液体流体を流し込むことによって所定の流れが形成され、旋回流を発生させることができる。
一方、孔部を複数備えている場合においても、筐体の流体導入路から導入された液体流体が、円筒部材に複数箇所から流入し、所定時間継続して液体流体を流し込むことによって所定の流れが形成され、旋回流を発生させることができる。

また、図３に示すように、孔部２３は、配設方向が軸心方向から所定方向にずらされて配置されている。このように配置することにより、液体流体が円筒部材に流れ込む際の勢いを利用して、旋回流を効率的に発生させることができる。また、複数の孔部を備える場合に、すべての孔部を軸心方向からずらして、所定角度傾斜させて配置することにより、液体流体の流れが衝突することを避けて、流れの勢いを弱めることなく円筒部材の円筒空間部内に流入させることができる。その結果、高速旋回流を効率的に発生させることができる。

また、孔部２３を筐体１１の開口部１５側に向けて傾斜させて配置することが好ましい。このように配置することにより、円筒部材に流入する液体流体を旋回させながら、開口方向に向けて進行させることができ、液体流体の流れが衝突して旋回流の発生が阻害されることを低減することができる。

円筒部材に形成される孔部の大きさは、特に限定されるものではなく、導入する液体流体の種類や、発生させる旋回流の状態を考慮して適宜選択される。すなわち、液体流体の旋回流の発生効率は、円筒空間部の端部の開口面積に対する孔部の面積（孔部が複数の場合は合計面積）の比率によって変化するものである一方、液体流体の種類、特に粘度によっても変化するものである。また、液体流体中に混合させる気体の種類によっても、最適な旋回状態は異なってくる。したがって、これらの観点から、孔部の大きさや端部開口の大きさを設定することが好ましい。

また、孔部の形状についても特に限定されるものではなく、図８（ａ）〜（ｇ）に示すように、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形、その他異形等、適宜選択することができる。

また、筐体１１の一方側の端部のみが開口する構成の場合には、図３に示すように、孔部２３を、円筒空間部１１ａの軸方向に沿って、開口する端部側にずらして配置することにより、図９に示すように、気相発生領域の長さＬを長くすることができる。
気相発生領域Ｌの長さが長くなるにつれて、例えば、生じる微細気泡に対して静電摩擦を与える時間を長くすることができる。すなわち、微細気泡含有液を用いた浄化作用等に最適化されるように、静電摩擦を与える時間を調整することができる。

（５）微細気泡の生成方法
以下、図１に示す微細気泡発生装置１０の動作の一例について説明する。
まず、ポンプ１０３を作動させることによって、槽１０１内に貯留された液体流体が吸い上げられ、旋回流生成ノズル１０側に圧送される。このとき槽１０１内から吸い上げられる液体流体中の異物はフィルタ１１１によって捕集されるとともに、プレパージタンク１１５内で気体成分が除去される。また、吸い上げられる液体流体の流量は、ポンプ１０３の出力及びフィルタ１１１の下流側の電磁弁１１３によって調節されている。このとき同時に、気体供給装置１２０を作動させておく。

圧送され、旋回流生成ノズル１０に導入された液体流体は、孔部２３を通過し、高速旋回流となって旋回流生成ノズル１０から導出されることになる。このとき、高速旋回流の旋回中心部には負圧が生じるため、液体流体が導出される端部とは反対側の端部に設けられた気体導入口１６５に備えられた逆止弁（図示せず）が開かれ、気体が旋回中心部に吸い込まれる。液体流体は遠心力によって旋回外周方向に向かうために、高速旋回流の中心部には気相が生じるようになる。

このような状態で旋回流生成ノズル１０から導出されると、旋回が急激に弱められて、旋回中心部に存在している気相が切断されて微細気泡化し、液体流体中に放出されることになる。このとき、本実施形態の旋回流生成ノズル１０であれば、ノズルから導出される前後での旋回速度差が著しく大きくなることから、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を効率的に発生させることができる。

［第２の実施の形態］
本発明にかかる第２の実施の形態は、第１の実施の形態で説明した微細気泡発生装置を利用した洗浄装置であって、食品加工現場や病院等、高度な衛生管理が求められるような環境下で用いられる手洗い装置を例にとって説明する。

本実施形態の手洗い装置は、液体流体としての水に、酸素及びオゾンを用いた微細気泡を含有させた微細気泡含有水によって、手を殺菌、消毒するために用いられる。図１０は、本実施形態の手洗い装置１７０の構成を概略的に示す図である。
図１０に示す手洗い装置１７０は、手洗い台１７１と微細気泡発生装置１００とから構成されている。本実施形態では、微細気泡発生装置１００には酸素発生装置及びオゾン発生装置が備えられており、基本的な構成は第１の実施の形態で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

手洗い台１７１は、シンク１７３と、微細気泡含有水供給部１７４と、微細気泡含有水供給部１７４の近傍において利用者が手を差し出した状態を検知するセンサ１７５とが備えられている。また、微細気泡発生装置１００の貯留槽１０１と微細気泡含有水供給部１７４との間は供給配管１７７で接続されるとともに、供給配管１７７の途中には、貯留槽１０１内の微細気泡含有水を汲み上げて微細気泡含有水供給部１７４に送るポンプ１７９が備えられている。本実施形態の手洗い装置１７０では、シンク１７３の排水口１７８から排水された微細気泡含有水は別の液体処理装置２０５に流され、微細気泡発生装置１００には新たに水が供給されるようになっている。特に、手術前等の手洗い時には極めて高度な殺菌、消毒が要求されるため、シンク１７３内に水が滞留しないようにされている。
ただし、一般の洗浄装置として用いるのであれば、図１１に示すように、シンク１７３の排水口１７８から排水された微細気泡含有水が再び槽１０１内に戻されるように構成することもできる。

この手洗い装置１７０では、常時、微細気泡発生装置１００によって微細気泡を発生させ、貯留槽１０１内に微細気泡含有水を貯留させておく。このとき、微細気泡発生装置１００の貯留槽１０１には温度調節手段１７６が備えられており、微細気泡含有水の温度が適温に保たれるようにされている。そして、センサ１７５が、利用者が手を差し出したことを検知している間、ポンプ１７９によって微細気泡含有水を汲み上げ、微細気泡含有水供給部１７４から微細気泡含有水を供給するようになっている。

一般に、高度な衛生管理が求められるような環境下では、洗浄剤を用いるとともにブラシを用いて殺菌、消毒が行われるために、刺激が強く、手荒れの原因となっている。本実施形態の手洗い装置であれば、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定して発生させることができるために、ブラッシングの程度を弱めたり、洗浄剤の量を減らしたりしても、微細気泡含有水による殺菌、消毒効果が著しく、手荒れを低減することができる。

図１０に示す手洗い装置１７０は、酸素発生装置及びオゾン発生装置をともに備えているが、一般的に用いられる手洗い装置を構成する場合には、オゾン発生装置のみであっても構わない。本実施形態の手洗い装置であれば、直径のばらつきを抑えた微細気泡を効率的に発生させることができることから、少量のオゾンを含有することで、著しい殺菌、消毒効果を得ることができる。

また、手洗い台に備えられたセンサを省略するとともに、微細気泡含有水供給口として蛇口を用い、利用者が自ら蛇口を開いて微細気泡含有水を出すようにしてもよい。
さらに、効果的に殺菌、消毒される本実施形態の手洗い装置であれば、微細気泡含有水供給口を節水ノズルとして構成することもできる。

また、図１２に示すように、微細気泡発生装置１００の貯留槽１８１をそのまま手洗いシンクとして利用するように構成した手洗い装置１８０とすることもできる。かかる構成の手洗い装置１８０であれば、常時貯留槽１８１内に微細気泡含有水を貯留させておき、利用者は、槽内に手を浸すことによって殺菌、消毒することができる。

さらに、図１３に示すように、微細気泡含有水供給部１７４の上方に微細気泡発生装置１００の槽１０１を配置し、この槽１０１の底面に接続した配管２０７を微細気泡含有水供給部１７４に接続するとともに電磁弁２０８を接続し、センサ１７５によって感知したときに電磁弁２０８を開放し、水圧によって微細気泡含有水を供給するように構成することもできる。このように構成すれば、槽１０１から圧送するためのポンプも不要になり、装置構成を簡素化することができる。

［第３の実施の形態］
本発明にかかる第３の実施の形態は、第１の実施の形態で説明した微細気泡発生装置１００を利用したシャワリング装置１９０であって、美容院等で洗髪時などに用いられるシャワリング装置を例にとって説明する。

本実施形態のシャワリング装置は、液体流体としての水に、空気を用いた微細気泡を含有させた微細気泡含有水によって、洗髪等を行うために用いられる。図１４は、本実施形態のシャワリング装置１９０の構成を概略的に示す図である。
図１４に示すシャワリング装置１９０は、洗髪台１９１と微細気泡発生装置１００とから構成されている。本実施形態では、微細気泡発生装置１００にはコンプレッサを備えており、空気を利用した微細気泡が発生するようになっているが、コンプレッサを用いずに大気を直接取込んでもよいし、酸素発生装置を用いた構成としてもよい。微細気泡発生装置の基本的な構成は第１の実施の形態で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

洗髪台１９１は、シンク１９３と、シャワーノズル１９４と、シャワーノズル１９４から微細気泡含有水を吐出するために開栓する開栓部１９５とが備えられている。また、微細気泡発生装置１００の貯留槽１０１とシャワーノズル１９４との間は供給配管１９６で接続されるとともに、供給配管１９６の途中には、貯留槽１０１内の微細気泡含有水を汲み上げてシャワーノズル１９４に送るポンプ１９７が備えられている。本実施形態のシャワリング装置１９０では、シンク１９３の排水口１９８から排水された微細気泡含有水はそのまま排水され、微細気泡発生装置１００の貯留槽１０１内には水道水等が供給されるようになっている。

このシャワリング装置１９０では、常時、微細気泡発生装置１００によって微細気泡を発生させ、貯留槽１０１内に微細気泡含有水を貯留させておく。このとき、微細気泡発生装置１００の貯留槽１０１には温度調節手段１９９が備えられており、微細気泡含有水の温度が適温に保たれるようにされている。そして、開栓部１９５によって開栓されると、貯留槽１０１内の微細気泡含有水がシャワーノズル１９４から吐出されるようになっている。

本実施形態のシャワリング装置１９０であれば、微細気泡含有水を用いて洗髪することができ、微細気泡が毛穴等の詳細な隙間に侵入して、洗浄効果を高めることができる。また、直径のばらつきが抑えられた微細気泡を安定して発生させることができるために、より効果的な微細気泡含有水による洗浄効果を得ることができる。

また、第２の実施の形態と同様、効果的に洗浄できる本実施形態のシャワリング装置であれば、シャワーノズルを節水ノズルとして構成することもできる。
また、微細気泡発生装置１００にシャワーノズルを取り付けたのみの構成とし、洗髪台については、従来使用している洗面化粧台をそのまま用いることもできる。

［第４の実施の形態］
本発明にかかる第４の実施の形態は、第１の実施の形態で説明した微細気泡発生装置１５０を利用した生簀（水槽）２００である。

本実施形態の生簀は、液体流体としての水に、酸素を用いた微細気泡を含有させた微細気泡含有水を貯留し、観賞用あるいは養殖用の魚介類を収容させるために用いられる。図１５は、本実施形態の生簀２００の構成を概略的に示す図である。
図１５に示す生簀２００は、生簀本体２０１と微細気泡発生装置１５０とから構成されている。生簀本体２０１は、魚介類を収容するに十分な容量を持った第１の槽２０１ａと、仕切りを隔てて区切られた第２の槽２０１ｂとからなっている。また、本実施形態では、微細気泡発生装置１５０には酸素発生装置を備えており、基本的な構成は第２の実施の形態で説明した構成と同様であるため、詳細な説明は省略する。

この生簀では、微細気泡発生装置１５０によって発生する微細気泡を含有する水が第１の槽２０１ａに導入され、第１の槽２０１ａの上澄み液が連通路２０３を介して第２の槽２０１ｂに移動し、第２の槽２０１ｂ内で濾過された上で微細気泡発生装置１５０に戻されるようになっている。

従来の生簀や水槽では、溶存酸素（ＤＯ）の改善を行うためのエアレーション用のダイヤフラムポンプと、水循環用のポンプとをそれぞれ備える必要があるが、本実施形態の微細気泡発生装置を備えた生簀であれば、水を循環させながら溶存酸素の改善が行われるために、構成部品点数が減少されるとともに、溶存酸素量を適切に調節することができる。そして、溶存酸素量の改善が著しく向上することから、水や海水の循環を断続的に行うことができる。また、溶存酸素量の改善が著しく向上するために、気体を断続的に供給することで足り、水や海水の循環のみを断続的に行うことでも水質改善が可能になる。

第１の実施の形態にかかる微細気泡発生装置の構成を説明するための概要図である。 オゾン発生装置及びオゾンキラー装置を備えた微細気泡発生装置の構成を示す図である。 第１の実施の形態の旋回流生成ノズルの構成を説明するための図である。 第１の実施の形態の旋回流生成ノズルを構成する筐体を示す図である。 第１の実施の形態の旋回流生成ノズルを構成する円筒部材を示す図である。 流体導入路の配置について説明するための図である。 両端部側で直径を異ならせた円筒部材を示す図である。 孔部の形状の例を示す図である。 発生する気相の長さについて説明するための図である。 第２の実施の形態にかかる手洗い装置の構成を説明するための概要図である。 手洗い装置の別の構成例を示す図である。 手洗い装置の別の構成例を示す図である。 手洗い装置の別の構成例を示す図である。 第３の実施の形態にかかるシャワリング装置の構成を説明するための図である。 第４の実施の形態にかかる生簀の構成を説明するための図である。 従来の微細気泡発生装置の構成を示す図である。

符号の説明

１０：旋回流生成ノズル、１１：筐体、１１ａ：円筒空間部、１１ｂ：流体導入路、１２：蓋部、１３：本体部、１９：導入口、２１：円筒部材、２１ａ：円筒空間部、２３：孔部、３１：筐体、３１ａ：円筒空間部、８９：リリーフ弁、１００：微細気泡発生装置、１０１：槽（貯留槽）、１０３：ポンプ、１０７ａ・１０７ｂ・１０７ｃ：液体流路、１１１：フィルタ、１１３：電磁弁、１１５：プレパージタンク、１１９：圧力センサ、１２０：気体供給装置、１２１：気体流路、１２３：気体発生装置、１２５：減圧弁、１２７：電磁弁、１２９：冷却装置、１３１：プレパージタンク、１６５：気体導入口、１６９：逆止弁、１７０：手洗い装置、１７１：手洗い台、１７３：シンク、１７４：微細気泡含有水供給部、１７５：センサ、１８０：手洗い台、１９０：シャワリング装置、２００：生簀（水槽）

Claims (9)

1. 前記液体流体を圧送する圧送部と、前記液体流体を導出させるノズル部と、前記ノズル部内で前記液体流体中に気体を供給する気体供給部と、を備えた微細気泡発生装置であって、
   前記ノズル部は、一方の端部が開口された円筒空間部及び当該円筒空間部の内周面に通じる流体導入路を備えた筐体と、前記筐体の前記円筒空間部内に配置され、少なくとも前記円筒空間部の開口方向と一致する方向の端部が開口された円筒空間部及び当該円筒空間部の周壁に開口する孔部を備えた円筒部材と、を備え、
   前記液体流体は前記孔部を通過することにより旋回流となり、前記気体は前記ノズル部における前記筐体の前記円筒空間部の開口方向とは反対側の端部側から前記旋回流の旋回中心部に供給され、前記気体が混合された前記液体流体が前記ノズル部から導出されることを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 前記孔部の配設方向を、前記円筒部材の軸心からずらすことを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
3. 前記孔部の配設方向を、前記液体流体の導出方向に向けて傾斜させることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細気泡発生装置。
4. 前記液体流体中に供給される気体を冷却するための冷却部を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
5. 前記圧送部と前記ノズル部との間に前記液体流体中に含まれる気体を外部に排出するためのリリーフ弁を備え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微細気泡発生装置。
6. 前記気体供給部は、酸素発生部又はオゾン発生部、空気取込部のうちの少なくとも一つを備え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微細気泡発生装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を備えることを特徴とする洗浄装置。
8. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を備えることを特徴とするシャワリング装置。
9. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を備えることを特徴とする生簀。

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