JP6411399B2 - 微小気泡発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、液体中に微小気泡を吹き込む微小気泡発生装置に関する。

近年、マイクロバブル、ナノバブルと呼ばれる微小気泡を用いた技術の有用性が注目されている。例えば、微小気泡を含む液体を用いた洗浄技術、水の除菌及び脱臭、オゾン水の生成、健康・医療機器分野や、湖沼や養殖場の水質浄化、工場・畜産等の各種排水処理、及び、水素水などの機能水製造などへの利用が検討されている。

このようなマイクロバブル，ナノバブルを発生させる装置として、種々の構造を有する装置が提案されている（例えば、特許文献１〜３等参照）。

特開２０１１−２２４４６１号公報 特開２０１３−３４９７６号公報 特開２００９−１０１２９９号公報

このような装置として、例えば、図６に示すように、ハウジングＨＵ内に多孔質パイプＰＰを有し、多孔質パイプＰＰ内に液体ＬＱを流すと共に、多孔質パイプＰＰ外に気体ＧＡを供給して、液体ＬＱ内に微小気泡ＢＢを発生させて微小気泡含有液体ＢＬＱを生成する微小気泡発生装置ＢＧＩも考えられる。

この微小気泡発生装置ＢＧＩでは、多孔質パイプＰＰの端部ＰＴ１，ＰＴ２と、これを保持する端部保持部材ＴＨ１，ＴＨ２との間を液密にシールするに当たり、例えば、図６，図７に示すように、多孔質パイプＰＰの両端部ＰＴ１，ＰＴ２の外周ＰＯ１，ＰＯ２にＯリングＯＬ１，ＯＬ２を嵌めてシールする。これと共に、ＯリングＯＬ１，ＯＬ２を介して、端部保持部材ＴＨ１，ＴＨ２で多孔質パイプＰＰの端部ＰＴ１，ＰＴ２を保持している。そして、各々の端部ＰＴ１，ＰＴ２の端面ＰＴＴ１，ＰＴＴ２と端部保持部材ＴＨ１，ＴＨ２とは、僅かに隙間Ｓを空けて当接させないようにしている。

しかしながら、この装置では、多孔質パイプＰＰの端部ＰＴ１，ＰＴ２付近から、微小気泡含有液体ＢＬＱ中に大きな気泡（大気泡）ＧＢが混じる場合があることが判ってきた。その原因は以下であると考えられた。多孔質パイプＰＰに液体ＬＱを流すと、多孔質パイプＰＰの端面ＰＴＴ１，ＰＴＴ２と端部保持部材ＴＨ１，ＴＨ２との間の僅かな隙間Ｓに、液体ＬＱ（あるいは微小気泡含有液体ＢＬＱ）が入り込む。この隙間Ｓ部分の液体は、多孔質パイプＰＰ内に流れ込む液体ＬＱ（あるいは流れ出る微小気泡含有液体ＢＬＱ）に比して、流れが滞った滞留液体ＣＬＱとなっている。一方、多孔質パイプＰＰの外側の気体ＧＡの気圧を上げて気体ＧＡを供給すると、多孔質パイプＰＰの内周面ＰＰＩから内部を流れる液体ＬＱ中に微小気泡ＢＢが吹き込まれる。しかし、これのみならず、図７において破線の矢印で示すように、多孔質パイプＰＰの端面ＰＴＴ１，ＰＴＴ２からも滞留液体ＣＬＱ中に気泡が吹き込まれるので、この滞留液体ＣＬＱ内では多数の微小気泡ＢＢが互いに結合して大気泡ＧＢに成長する。これが、多孔質パイプＰＰ内を流れる液体ＬＱ中に混入すると考えられた。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、多孔質パイプの外部から気体を供給して、多孔質パイプ内を流れる液体中に気体の微小気泡を発生させる微小気泡発生装置において、端部から液体中へ大きな気泡が混入するのを防止した微小気泡発生装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の一態様は、多孔質体からなるパイプ状の多孔質パイプを有し、上記多孔質パイプの外部から気体を供給して、上記多孔質パイプ内を流れる液体中に上記気体の微小気泡を発生させる微小気泡発生装置であって、上記多孔質パイプの上流側端部及び下流側端部のうち少なくともいずれかの被圧接端部は、端部内側面を覆わず、端面全体に圧接する端面圧接部を有するパッキンで封止されてなる微小気泡発生装置である。

この微小気泡発生装置では、多孔質パイプの少なくとも一方の被圧接端部は、端部内側面を覆わず端面全体に圧接する端面圧接部を有するパッキンで封止されてなるので、端面に接する滞留液体が生じない。このため、端面から滞留液体内に気泡が吹き込まれることが無く、被圧接端部から微小気泡含有液体中に大きな気泡が混入するのを防止できる。

多孔質パイプをなす多孔質体としては、例えば、アルミナ、チタニア、シリカ、ムライト、ジルコニアなどの酸化物セラミックスや、窒化ケイ素などの窒化物セラミックス、炭化ケイ素などの炭化物セラミックスなどからなる多孔質セラミックスが挙げられる。また、ステンレス、アルミニウム、銅合金、ニッケル合金、チタン合金等の金属からなる多孔質金属も用いうる。
多孔質体の細孔径Ｄが、Ｄ（１０）≦２μｍの多孔質体を用いると、効率よく、直径１μｍ以下の微小気泡を効率よく生成して、液中にこの微小気泡を吹き込むことができるので特に好ましい。なお、細孔径分布の測定手法としては、例えば、水銀圧入法を用いる。Ｄ（１０）は、得られた累積細孔径分布曲線において、細孔容積全体のうち大径側の上位１０％を占める細孔径である。

多孔質パイプの形状としては、円管状、角管状など、軸線方向に亘り横断面の形状が変化しない形態のほか、円錐台状、角錐台状など、軸線方向の一方側ほどテーパ状に窄まる形態や、軸線方向に進むに連れて径が周期的に変化する形状であっても良い。また、軸線が直線状に延びる直管状の形態のほか、軸線がＵ字状や蛇行状やらせん状に曲がった形態であっても良い。さらに、多孔質パイプは、内部に貫通穴を１本設けた単管状のほか、多数の貫通孔を設けた多穴管状でも良い。また、多孔質パイプは、１本でも複数本でも良い。

また、微小気泡を含ませる液体としては、純水、飲料水、海水、各種の培養液、各種の水溶液、各種の汚水などの水系の液体や、有機溶媒、食用油や鉱物油などの油類、その他各種の液体が挙げられる。また、液体に微小気泡として含ませる気体としては、空気、酸素、オゾン、塩素ガス、水素、窒素、二酸化炭素など各種の気体が挙げられる。

また、パッキンの材質としては、使用する液体や気体の種類や温度、多孔質パイプ、端部保持部材の材質等を勘案して適宜選択すれば良いが、例えば、バイトン（商標名）などの名称で知られる各種のフッ素ゴム、シリコーンゴム、ＥＰＤＭ，ＥＰＭ，ＳＢＲなどの合成ゴムなどの熱硬化性エラストマーから選択することができる。また、スチレン系、オレフィン系などの熱可塑性エラストマーから選択しても良い。また、ＰＴＦＥ，ＰＦＡなどのフッ素樹脂等、ゴム状の弾性を示さない樹脂を用いることもできる。
また、パッキンの形態は、多孔質パイプの被圧接端面の形状に合わせて、被圧接端面の端面全体に圧接可能な形態とする。

さらに、上述の微小気泡発生装置であって、前記多孔質パイプの前記上流側端部及び前記下流側端部のいずれも前記被圧接端部であり、それぞれ、前記パッキンで封止されてなる微小気泡発生装置とすると良い。

この微小気泡発生装置では、多孔質パイプの上流側端部及び下流側端部の両方が、それぞれ、前述のパッキンで封止されている。このため、上流側端部及び下流側端部のいずれからも、液体中に大きな気泡が混入するのを防止できる。

さらに上述のいずれか記載の微小気泡発生装置であって、前記多孔質パイプの前記被圧接端部を保持する端部保持部材を備え、前記パッキンは、上記多孔質パイプの上記被圧接端部の端部外周面を覆って、上記端部保持部材と上記多孔質パイプの上記端部外周面との間に介在する外周介在部を有する微小気泡発生装置とすると良い。

この微小気泡発生装置では、パッキンが、外周介在部を有しているので、多孔質パイプの被圧接端部のうち端部外周面が、これを保持する端部保持部材に直接接触せず、多孔質パイプが端部において、割れたり欠けたりする不具合を効果的に防止できる。

さらに上述のいずれかに記載の微小気泡発生装置であって、前記多孔質パイプの前記被圧接端部を保持する端部保持部材を備え、前記多孔質パイプは、直管の形態をなしており、上記多孔質パイプは、前記パッキンの前記端面圧接部を介して、前記端部保持部材に長手方向に押圧されて保持されてなる微小気泡発生装置とすると良い。

この微小気泡発生装置では、多孔質パイプが直管の形態を有しているので、パッキンの端面圧接部を多孔質パイプの端面に圧接するのと、端部保持部材でパッキンを介して多孔質パイプをその長手方向に押圧して保持するのとを同時にできるので、多孔質パイプの端部の保持と封止が容易である。

実施形態に係る微小気泡発生装置の縦断面構造を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る微小気泡発生装置の横断面構造を模式的に示す説明図である。 実施形態に係る微小気泡発生装置に用いる気泡発生管の部分破断縦断面図である。 実施形態に係る微小気泡発生装置に用いるパッキンの縦段面図である。 実施形態に係る微小気泡発生装置のうち、気泡発生管の端部の封止及び保持構造を模式的に示す説明図である。 参考形態に係る微小気泡発生装置の縦断面構造を模式的に示す説明図である。 参考形態に係る微小気泡発生装置のうち、気泡発生管の端部の封止及び保持構造を模式的に示す説明図である。

(実施形態）
本発明の実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。図１は、実施形態に係る微小気泡発生装置１００の断面構造を模式的に示す縦断面図を含む説明図であり、図２は、図１におけるＣ−Ｃ断面での、微小気泡発生装置１００の横断面図である。

本実施形態に係る微小気泡発生装置（以下、単に発生装置ともいう）１００は、この発生装置１００内に保持された複数の気泡発生管１１０に、図示しないポンプにより圧送した液体ＬＱ（例えば、水）を流し、図示しないガスボンベから送出された気体ＧＡ（例えば、水素）の微小気泡ＢＢを吹き込んで、微小気泡含有液体ＢＬＱを生成し排出する装置である。この発生装置１００では、各々の気泡発生管１１０が水平に保持されるように設置される。

発生装置１００は、複数（本実施形態では１３本）の気泡発生管１１０と、これを保持し包囲するハウジング１２０とからなる。
このうち、気泡発生管１１０は、断面円形で直線状に延びた直円管形状で、その全体が多孔質アルミナからなる。この気泡発生管１１０のうち、その外径をＤＰ１（本実施形態では、ＤＰ１＝φ１０ｍｍ）、内径をＤＰ２（本実施形態では、ＤＰ２＝φ７ｍｍ）、全長をＬＰ（本実施形態では、ＬＰ＝２５０ｍｍ）とし、図１において左端部（液体ＬＱの流れのうち上流側の端部）を上流側端部１１２とし、右端部（同じく下流側の端部）を下流側端部１１３とし、上流側端部１１２と下流側端部１１３との間の部位を中央部１１４とする。気泡発生管１１０は、水銀圧入法（ＪＩＳ Ｒ１６５５）を用いて細孔径分布を測定し、この細孔径分布において、大径側の上位１０％となる細孔径をＤ（１０）とすると、Ｄ（１０）＝２μｍ以下の多孔質アルミナからなる。具体的には、本実施形態では、Ｄ（１０）＝１．４μｍである。このため、この気泡発生管１１０を用いて、その管外（ハウジング１２０内）にゲージ圧で１．５気圧程度の気体ＧＡを送り込むと、管内の液体ＬＱ中に、１μｍ以下の気泡を含む微小気泡ＢＢを吹き込むことができる。

一方、ハウジング１２０は、複数の気泡発生管１１０の上流側端部１１２（図１において左端部）をそれぞれ支持する上流側支持部１３０と、気泡発生管１１０の下流側端部１１３（図１において右端部）をそれぞれ支持する下流側支持部１５０と、上流側支持部１３０と下流側支持部１５０との間隔を保って複数の気泡発生管１１０の周囲を包囲する筒状の胴部１７０と、を備える。

このうち上流側支持部１３０は、概略円板状の上流側保持部材１３１と、パッキン１８０と、上流側保持部材１３１を気泡発生管１１０の長手方向ＮＸの一方側ＮＸ１から覆う上流側カバー具１４０とからなる。

ステンレス材からなる上流側保持部材１３１のうち、液分配部１３６には、気泡発生管１１０の上流側端部１１２を挿入する１３ヶの発生管挿入孔１３２が、軸線ＡＸを中心とした所定の配置にそれぞれ穿孔されている（図２，図５参照）。各々の発生管挿入孔１３２は、小径部１３２Ｈ１（小径ＤＨ１）と大径部１３２Ｈ２（大径ＤＨ２）との間に段面１３２Ｄを有する段付き穴形状である。本実施形態では、小径ＤＨ１＝φ６．５ｍｍ、大径ＤＨ２＝φ１２．５ｍｍとしてある。

この発生管挿入孔１３２の大径部１３２Ｈ２内には、外形円柱状で中央に段付き穴を設けた、ＥＰＤＭからなるパッキン１８０が配置されている（図４参照）。即ち、パッキン１８０の外径ＤＧ３は、発生管挿入孔１３２の大径部１３２Ｈ２の大径ＤＨ２よりもやや小さくされており（ＤＧ３＝φ１２ｍｍ＜ＤＨ２＝φ１２．５ｍｍ）、発生管挿入孔１３２の大径部１３２Ｈ２内に挿入可能となっている。このパッキン１８０は、下段（図４において左側）に位置する端面圧接部１８１と、上段（図４において右側）に位置する外周介在部１８２とからなる。外周介在部１８２の内径ＤＧ１（本実施形態では、ＤＧ１＝φ１０ｍｍ）は、気泡発生管１１０の外径ＤＰ１と等しくされている。このため、発生管挿入孔１３２内に挿入した気泡発生管１１０の上流側端部１１２を、さらに、パッキン１８０の外周介在部１８２内に挿入することができる。かくして、気泡発生管１１０の上流側端部１１２はパッキン１８０の外周介在部１８２に包囲され、上流側端部１１２の端面１１２Ｔは、パッキン１８０の段面１８４に当接している。但し、気泡発生管１１０の上流側端部１１２の外周面１１２Ｇと、パッキン１８０の外周介在部１８２の内周面１８５とは、十分には密着しておらず、外周面１１２Ｇと内周面１８５との間で、封止されてはいない。

一方、パッキン１８０の端面圧接部１８１の内径ＤＧ２（本実施形態では、ＤＧ２＝φ６ｍｍ）は、気泡発生管１１０の内径ＤＰ２（ＤＰ２＝φ７ｍｍ）よりも小さくされている（ＤＧ２＜ＤＰ２）。即ち、パッキン１８０の段面１８４は、外径（外周介在部の内径）ＤＧ１（ＤＧ１＝φ１０ｍｍ）及び内径ＤＧ２（ＤＧ２＝φ６ｍｍ）の円環状である。一方、気泡発生管１１０の端面１１２Ｔは、外径ＤＰ１（ＤＰ１＝φ１０ｍｍ），内径ＤＰ２（ＤＰ２＝φ７ｍｍ）である。このため、気泡発生管１１０の上流側端部１１２の端面１１２Ｔの全体が、パッキン１８０の段面１８４に当接している。

更に後述するように、気泡発生管１１０、パッキン１８０、上流側保持部材１３１、下流側保持部材１５１、及び管包囲部材１７１の相互の寸法関係から、気泡発生管１１０の上流側端部１１２の端面１１２Ｔの全体が、上流側保持部材１３１の発生管挿入孔１３２内でパッキン１８０の段面１８４に圧接しており、上流側端部１１２は、パッキン１８０により端面１１２Ｔで気密及び液密に封止されている。また、気泡発生管１１０の上流側端部１１２は、パッキン１８０を介して上流側保持部材１３１に保持されている。このため、上流側保持部材１３１の一方側ＮＸ１から、液体ＬＱを各気泡発生管１１０内に送り込むことができる。

上流側保持部材１３１のうち周囲部分は、段状に切り欠かれており、後述する管包囲部材１７１（胴部１７０）のうち一方側ＮＸ１の第１フランジ部１７３を嵌め込んで係止する係止段部１３４とされている。また、後述するように、上流側カバー具１４０、上流側保持部材１３１及び管包囲部材１７１の第１フランジ部１７３を締結するボルト１４６の軸部１４７を挿通するボルト挿通孔１３５が、６箇所穿孔されている。

また液分配部１３６には、各発生管挿入孔１３２が存在する範囲に亘って、凹状の液分配凹部１３７が設けられており、後述する液流入部１４３から流入した液体ＬＱが、図１において黒矢印で示すように、液分配凹部１３７を介して、各々の気泡発生管１１０（上流側端部１１２）の管内に分配される。

ステンレス材からなる上流側カバー具１４０は、円板状の上流側端部カバー部１４１と、この中央から長手方向一方側ＮＸ１に突出する液流入部１４３とを有する。この液流入部１４３がなす液流入口１４４には、図示しない液配管が接続され、液体ＬＱが流入する液体流入口となっている。また、上流側端部カバー部１４１は、液分配凹部１３７を覆い、上流側保持部材１３１の液分配部１３６との間に、流入した液体ＬＱを各気泡発生管１１０に分配する空間を形成する。
上流側カバー具１４０のうち周囲部分にも、ボルト１４６の軸部１４７を挿通するボルト挿通孔１４２が、上流側保持部材１３１のボルト挿通孔１３５に重なる配置で、６箇所穿孔されている。

一方、下流側支持部１５０は、概略円板状の下流側保持部材１５１と、パッキン１８０と、下流側保持部材１５１を長手方向ＮＸの他方側ＮＸ２から覆う下流側カバー具１６０とからなる。

ステンレス材からなる下流側保持部材１５１のうち、集合経路部１５６には、気泡発生管１１０の下流側端部１１３を挿入する１３ヶの発生管挿入孔１５２が、軸線ＡＸを中心とした所定の配置にそれぞれ穿孔されている（図２，図５参照）。各々の発生管挿入孔１５２は、小径部１５２Ｈ１（小径ＤＨ１）と大径部１５２Ｈ２（大径ＤＨ２）との間に段面１５２Ｄを有する段付き穴形状である。本実施形態では、上流側保持部材１３１と同じく、小径ＤＨ１＝φ６．５ｍｍ、大径ＤＨ２＝φ１２．５ｍｍとしてある。

上流側保持部材１３１と同じく、この発生管挿入孔１５２の大径部１５２Ｈ２内にも、前述のパッキン１８０が配置されている（図４参照）。このため、発生管挿入孔１５２内に挿入した気泡発生管１１０の下流側端部１１３を、さらに、パッキン１８０の外周介在部１８２内に挿入することができる。かくして、上流側保持部材１３１及び気泡発生管１１０の上流側端部１１２と同じく、気泡発生管１１０の下流側端部１１３はパッキン１８０の外周介在部１８２に包囲され、下流側端部１１３の端面１１３Ｔは、パッキン１８０の段面１８４に当接している。但し、気泡発生管１１０の下流側端部１１３の外周面１１３Ｇと、パッキン１８０の外周介在部１８２の内周面１８５とは、十分には密着しておらず、外周面１１３Ｇと内周面１８５との間で、封止されてはいない。

一方、パッキン１８０の端面圧接部１８１の内径ＤＧ２（本実施形態では、ＤＧ２＝φ６ｍｍ）は、気泡発生管１１０の内径ＤＰ２（ＤＰ２＝φ７ｍｍ）よりも小さくされている（ＤＧ２＜ＤＰ２）。このため、気泡発生管１１０の下流側端部１１３の端面１１３Ｔも、その全体が、パッキン１８０の段面１８４に当接している。

更に後述する寸法関係から、気泡発生管１１０の下流側端部１１３の端面１１３Ｔの全体が、下流側保持部材１５１の発生管挿入孔１５２内でパッキン１８０の段面１８４に圧接しており、下流側端部１１３は、パッキン１８０により端面１１３Ｔが気密及び液密に封止されている。気泡発生管１１０の下流側端部１１３も、下流側保持部材１５１に液密に保持されている。このため、各気泡発生管１１０内から、下流側保持部材１５１の他方側ＮＸ２へ、微小気泡含有液体ＢＬＱを流出させることができる。

下流側保持部材１５１のうち周囲部分は、段状に切り欠かれており、後述する管包囲部材１７１の他方側ＮＸ２の第２フランジ部１７４を嵌め込んで係止する係止段部１５４とされている。また、後述するように、下流側カバー具１６０、下流側保持部材１５１及び管包囲部材１７１の第２フランジ部１７４を締結するボルト１６６の軸部１６７を挿通するボルト挿通孔１５５が、６箇所穿孔されている。

また集合経路部１５６には、各発生管挿入孔１５２が存在する範囲に亘って、凹状の集合経路凹部１５７が設けられており、各気泡発生管１１０の下流側端部１１３から流出した微小気泡含有液体ＢＬＱが、図１において縞状黒矢印で示すように、集合経路凹部１５７を介して集められ、次述する液流出部１６３に導かれる。

ステンレス材からなる下流側カバー具１６０は、円板状の下流側端部カバー部１６１と、この中央から長手方向他方側ＮＸ２に突出する液流出部１６３を有する。この液流出部１６３がなす液流出口１６４には、図示しない液配管が接続され、微小気泡含有液体ＢＬＱが流出する液体流出口となっている。また、下流側端部カバー部１６１は、集合経路凹部１５７を覆い、下流側保持部材１５１の集合経路部１５６との間に、各気泡発生管１１０の下流側端部１１３から流出した微小気泡含有液体ＢＬＱを液流出部１６３に導く空間を形成する。
また、下流側カバー具１６０のうち周囲部分にも、ボルト１６６の軸部１６７を挿通するボルト挿通孔１６２が、下流側保持部材１５１のボルト挿通孔１５５に重なる配置で、６箇所穿孔されている。

次いで胴部１７０について説明する（図１参照）。胴部１７０は、上流側支持部１３０と下流側支持部１５０との間隔を保つと共に、気泡発生管１１０を包囲する管包囲部材１７１及びボルト１４６，１６６を含む。ステンレスからなる筒状の管包囲部材１７１は、１３本の気泡発生管１１０の周囲を囲む、概略円筒状の管包囲部１７２のほか、この管包囲部１７２の長手方向一方側ＮＸ１の端部から径方向外側に向けて拡がる第１フランジ部１７３、管包囲部１７２の長手方向他方側ＮＸ２の端部から径方向外側に向けて拡がる第２フランジ部１７４を有する。

さらに、円筒状の管包囲部１７２の長手方向ＮＸ中央部分のうち上方には、気体流入口１７７をなす気体流入部１７６が、外側に突出する形態に設けられている。この気体流入口１７７には、図示しない気体配管から、所定の圧力に調圧された気体ＧＡが供給される。

この管包囲部材１７１の第１フランジ部１７３を、上流側保持部材１３１の係止段部１３４に嵌め込み、上流側カバー具１４０のボルト挿通孔１４２と上流側保持部材１３１のボルト挿通孔１３５とを挿通したボルト１４６の雄ネジ部１４８を、第１フランジ部１７３に設けた雌ネジ孔１７３Ｈにねじ込むことにより、上流側カバー具１４０、上流側保持部材１３１及び管包囲部材１７１（第１フランジ部１７３）が互いに締結されている。
また、管包囲部材１７１の第２フランジ部１７４を、下流側保持部材１５１の係止段部１５４に嵌め込み、下流側カバー具１６０のボルト挿通孔１６２と下流側保持部材１５１のボルト挿通孔１５５とを挿通したボルト１６６の雄ネジ部１６８を、第２フランジ部１７４に設けた雌ネジ孔１７４Ｈにねじ込むことにより、下流側カバー具１６０，下流側保持部材１５１及び管包囲部材１７１（第２フランジ部１７４）が互いに締結されている。
また、この管包囲部材１７１により、上流側支持部１３０（上流側保持部材１３１）と下流側支持部１５０（下流側保持部材１５１）との間の間隔Ｍが、所定の寸法に規制されている。

また、発生装置１００において、１３本の気泡発生管１１０は、図２に示すように配置されている。この図２は、図１おける発生装置１００のＣ−Ｃ断面のうち、１３本の気泡発生管１１０及び管包囲部材１７１（管包囲部１７２）の端面のみを示したものである。１３本の気泡発生管１１０は、軸線ＡＸの周りに６０度毎の回転対称に配置され、且つ、各々の気泡発生管１１０の中心が、互いに合同な仮想正三角形の頂点に位置する形態に配置されている。
複数の気泡発生管１１０を、このような形態に配置すると、複数の気泡発生管１１０を、中央の気泡発生管１１０を中心として、偏りなく配置することができ、複数の気泡発生管１１０を、上流側支持部１３０（上流側保持部材１３１）及び下流側支持部１５０（下流側保持部材１５１）で確実に支持した発生装置１００とすることができる。

またこの発生装置１００では、複数（本実施形態１では１３本）の気泡発生管１１０を用いており、液体ＬＱを各々の気泡発生管１１０に分配しているので、各々の気泡発生管１１０内で微小気泡ＢＢを発生させることができる。つまり、液体ＬＱに接する気泡発生管１１０（多孔質セラミックス）の面積を増やすことができ、液体ＬＱ中により多くの微小気泡ＢＢを吹き込むことができる。しかも、一本の長い気泡発生管を用いる場合に比して、各々の気泡発生管１１０の長さを短くできるので、各々の気泡発生管１１０の強度が高く信頼性のある微小気泡含有液体ＢＬＱの発生装置１００となる。

しかも、本実施形態の発生装置１００では、液体ＬＱに気体ＧＡの微小気泡ＢＢを吹き込むに当たり、液体ＬＱが外気に触れることがないので、清浄な状態で、液体ＬＱを微小気泡含有液体ＢＬＱにすることができる。

さて、前述したように、気泡発生管１１０の上流側端部１１２の端面１１２Ｔは、その全体が、上流側保持部材１３１の液分配部１３６の発生管挿入孔１３２内において、パッキン１８０の段面１８４に圧接している。また、同じく前述したように、気泡発生管１１０の下流側端部１１３の端面１１３Ｔも、その全体が、下流側保持部材１５１の集合経路部１５６の発生管挿入孔１５２内において、同様に、パッキン１８０の段面１８４に圧接している。

このように気泡発生管１１０の端面１１２Ｔ，１１３Ｔが、それぞれパッキン１８０の段面１８４に圧接しているのは、気泡発生管１１０、パッキン１８０、上流側保持部材１３１、下流側保持部材１５１、及び管包囲部材１７１の寸法関係を、以下のように調整してあるためである。
パッキンの段面１８４をなす端面圧接部１８１の自由状態における厚みをＨＧ１（本実施形態では、ＨＧ１＝４．５ｍｍ）とする。さらに、上流側保持部材１３１の発生管挿入孔１３２のうち、大径部１３２Ｈ２の深さＨＨ２（本実施形態では、ＨＨ２＝１０．５ｍｍ）とし、下流側保持部材１５１の発生管挿入孔１５２についても、同様に、大径部１５２Ｈ２の深さＨＨ２（本実施形態では、ＨＨ２＝１０．５ｍｍ）とする。また、管包囲部材１７１の寸法を、上流側保持部材１３１と下流側保持部材１５１との間の間隔Ｍ（本実施形態では、Ｍ＝２３６ｍｍ）が、所望の大きさになる寸法とする。

すると、気泡発生管１１０の全長ＬＰ（本実施形態では、ＬＰ＝２５０ｍｍ）と、自由状態での２つのパッキン１８０の端面圧接部１８１の厚みＨＧ１（本実施形態では、ＨＧ１＝４．５ｍｍ）の和（２５９ｍｍ）が、上流側保持部材１３１と下流側保持部材１５１との間隔Ｍ（本実施形態では、Ｍ＝２３６ｍｍ）と、２つの発生管挿入孔１３２，１５２の大径部１３２Ｈ２，１５２Ｈ２の深さＨＨ２（本実施形態では、ＨＨ２＝１０．５ｍｍ）の和（２５７ｍｍ）よりも、僅かに大きくなる（２５９−２５７＝２ｍｍ）。つまり、本実施形態の発生装置１００では、２つのパッキン１８０の端面圧接部１８１は、それぞれ、気泡発生管１１０と上流側保持部材１３１あるいは下流側保持部材１５１とに挟まれることで、それぞれ自由状態に比して１ｍｍ程度圧縮されており、その反力により、気泡発生管１１０の両端面１１２Ｔ，１１３Ｔの全体が、それぞれ、パッキン１８０の段面１８４に圧接して、気密及び液密に封止されている。そしてこれにより、気泡発生管１１０は、その長手方向ＮＸの一方側ＮＸ１にも他方側ＮＸ２にも押圧され、即ち、長手方向ＮＸに圧縮され、上流側保持部材１３１及び下流側保持部材１５１（上流側支持部１３０及び下流側支持部１５０）に保持される。

なお、気泡発生管１１０の内径ＤＰ２（ＤＰ２＝φ７ｍｍ）と、パッキン１８０の端面圧接部１８１の内径ＤＧ２（ＤＧ２＝φ６ｍｍ）と、発生管挿入孔１３２，１５２の小径部１３２Ｈ１，１５２Ｈ１の小径ＤＨ１（ＤＨ１＝φ６．５ｍｍ）とを、ＤＧ２＜ＤＨ１＜ＤＰ２の関係としている。従って、気泡発生管１１０の端面１１２Ｔ，１１３Ｔ全体を、を、パッキン１８０の端面圧接部１８１を介して、発生管挿入孔１３２，１５２の段面１３２Ｄ，１５２Ｄで押圧できる。また、気泡発生管１１０の内径ＤＰ２（ＤＰ２＝φ７ｍｍ）とパッキン１８０の端面圧接部１８１の内径ＤＧ１（ＤＧ２＝φ６ｍｍ）の寸法差が僅か（径差１ｍｍ）であるので、パッキン１８０の端面圧接部１８１が、気泡発生管１１０の上流側端部１１２あるいは下流側端部１１３の内周面１１２Ｎ，１１３Ｎを覆うこともない。このため、上流側端部１１２及び下流側端部１１３の内周面１１２Ｎ，１１３Ｎとパッキン１８０（端面圧接部１８１）との間に、滞留液体が発生することもない。

このため、図７と図５の対比から容易に理解できるように、本実施形態の発生装置１００では、気泡発生管１１０の端面１１２Ｔ，１１３Ｔにパッキン１８０の端面圧接部１８１(段面１８４）が圧接しているので、気泡発生管１１０の端面１１２Ｔ，１１３Ｔに接する形態で、滞留液体ＣＬＱが生じることがない。このため、滞留液体ＣＬＱ中に、端面１１２Ｔ，１１３Ｔから、微小気泡ＢＢが吹き込まれ、これが成長して大気泡ＧＢとなることがない。かくして、滞留液体ＣＬＱに起因して、上流側端部１１２あるいは下流側端部１１３から微小気泡含有液体ＢＬＱ中に大きな気泡ＧＢが混入するのを防止できる。
しかも、本実施形態の発生装置１００では、気泡発生管１１０の上流側端部１１２及び下流側端部１１３の両方が、それぞれパッキン１８０を介して上流側保持部材１３１あるいは下流側保持部材１５１に液密に保持されてなる。このため、上流側端部１１２及び下流側端部１１３のいずれからも、微小気泡含有液体ＢＬＱ中に大きな気泡が混入するのを防止できる。

さらに本実施形態の発生装置１００では、パッキン１８０に外周介在部１８２を設けてあるので、気泡発生管１１０の上流側端部１１２及び下流側端部１１３の外周面１１２Ｇ，１１３Ｇが、これを保持する上流側保持部材１３１あるいは下流側保持部材１５１に直接接触しない。このため、気泡発生管１１０が上流側端部１１２及び下流側端部１１３において、割れたり欠けたりする不具合を効果的に防止できる。
しかも、この発生装置１００では、気泡発生管１１０が直円管の形態を有している。このため、パッキン１８０の端面圧接部１８１を気泡発生管１１０の端面１１２Ｔ，１１３Ｔに圧接するのと、上流側保持部材１３１及び下流側保持部材１５１で気泡発生管１１０を長手方向ＮＸに押圧して保持するのとを同時にできるので、気泡発生管１１０の端部１１２，１１３の保持と封止が容易である。

以上において、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
上述の実施形態では、気泡発生管１１０の上流側端部１１２及び下流側端部１１３の端面１１２Ｔ，１１３Ｔの両方を、それぞれパッキン１８０の端面圧接部１８１に圧接させたが、上流側端部１１２及び下流側端部１１３のうち一方の被圧接端部のみ、パッキン１８０の端面圧接部１８１に圧接させる構成としても良い。この場合には、被圧接端部からの大気泡ＧＢの発生を防止できる。

実施形態では、気泡発生管１１０の数を１３本としたが、他の本数としても良い。また、気泡発生管１１０として多孔質アルミナからなるものを例示したが、他の多孔質セラミックス（チタニア、ジルコニア、シリカ、窒化ケイ素、炭化ケイ素など）や金属多孔質体で構成することもできる。

また、実施形態においては、上流側支持部１３０、下流側支持部１５０、胴部１７０の各部材をステンレスなどの金属材で形成した例を示したが、液体ＬＱに接する部位（部材）を、フッ素樹脂などの樹脂やアルミナなどのセラミックスその他の非金属の材料で構成することができる。また、金属材のうち液体に接する部位を、フッ素樹脂等でライニングした部材を用いることもできる。

１００ 微小気泡発生装置
ＬＱ 液体
ＢＬＱ 微小気泡含有液体
ＧＡ 気体
ＢＢ 微小気泡
ＧＢ 大気泡
ＮＸ （気泡発生管の）長手方向
ＮＸ１ （長手方向の）一方側
ＮＸ２ （長手方向の）他方側
１１０ 気泡発生管（多孔質パイプ）
１１２ （気泡発生管の）上流側端部（被圧接端部）
１１２Ｔ （上流側端部の）端面
１１２Ｎ （上流側端部の）内周面（端部内側面）
１１２Ｇ （上流側端部の）外周面（端部外周面）
１１３ （気泡発生管の）下流側端部（被圧接端部）
１１３Ｔ （下流側端部の）端面
１１３Ｎ （下流側端部の）内周面（端部内側面）
１１３Ｇ （下流側端部の）外周面（端部外周面）
１２０ ハウジング
Ｍ （上流側保持部材と下流側保持部材との）間隔
１３１ 上流側保持部材（端部保持部材、上流側支持部）
１３２ （上流側保持部材のうち）発生管挿入孔
１３２Ｄ，１５２Ｄ （発生管挿入孔の）段面
１４０ 上流側カバー具（上流側支持部）
１５１ 下流側保持部材（端部保持部材）
１５２ （下流側保持部材のうち）発生管挿入孔
１６０ 下流側カバー具（下流側支持部）
１７１ 管包囲部材（胴部）
１７２ （管包囲部材の）管包囲部
１８０ パッキン（上流側支持部，下流側支持部）
１８１ 端面圧接部
１８２ 外周介在部
１８４ （端面圧接部の）段面

Claims (4)

1. 多孔質体からなるパイプ状の多孔質パイプを有し、上記多孔質パイプの外部から気体を供給して、上記多孔質パイプ内を流れる液体中に上記気体の微小気泡を発生させる微小気泡発生装置であって、
   上記多孔質パイプの上流側端部及び下流側端部のうち少なくともいずれかの被圧接端部は、端部内側面を覆わず、端面全体に圧接する端面圧接部を有するパッキンで封止されてなる
   微小気泡発生装置。
2. 請求項１に記載の微小気泡発生装置であって、
   前記多孔質パイプの前記上流側端部及び前記下流側端部のいずれも前記被圧接端部であり、それぞれ、前記パッキンで封止されてなる
   微小気泡発生装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の微小気泡発生装置であって、
   前記多孔質パイプの前記被圧接端部を保持する端部保持部材を備え、
   前記パッキンは、
   上記多孔質パイプの上記被圧接端部の端部外周面を覆って、上記端部保持部材と上記多孔質パイプの上記端部外周面との間に介在する外周介在部を有する
   微小気泡発生装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の微小気泡発生装置であって、
   前記多孔質パイプの前記被圧接端部を保持する端部保持部材を備え、
   前記多孔質パイプは、
   直管の形態をなしており、
   上記多孔質パイプは、
   前記パッキンの前記端面圧接部を介して、上記端部保持部材に長手方向に押圧されて保持されてなる
   微小気泡発生装置。

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