JP6611092B2 - スパージャー - Google Patents

Description

本発明は、液中に気体を噴出するスパージャーに関する。

好気性微生物や動植物細胞を培養液（液体培地）で培養するにあたっては培養液中に、気体として空気（酸素）を充分に供給することが重要である。
培養液に空気を供給するスパージャーとして、特許文献１には、多孔質の焼結金属エレメントを用いて空気を微細な気泡として培養槽に供給するものが提案されている。
また、特許文献２には、環状に並べた複数のエアー噴射ノズルの先端噴出部を多孔質の焼結金属によって形成しこれら先端噴出部から空気を微細な気泡として培養槽に供給するものが提案されている。
また、特許文献３には、振動板に形成された貫通孔を介して空気を供給する際、振動板を超音波で振動させることで貫通孔を通り抜ける空気を微細化して培養槽に供給するものが提案されている。

特開昭６１−５６０７０号公報 特開２００４−８１１３９号公報 特開２０１４−１５０７８４号公報

しかしながら、特許文献１，２では焼結金属などの特殊な材料を用いるため、材料費や加工費を削減し、安価なスパージャーを得る上で不利があり、また、特許文献３では、発振器が必要となることから、構造が複雑化し、やはり安価なスパージャーを得る上で不利がある。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、構成が簡素で、安価な材料を用いて簡単かつ確実に製作できる安価なスパージャーを提供することにある。

上述の目的を達成するため、請求項１記載の発明は、液中に気体を噴出するスパージャーであって、第１の部材と第２の部材とが結合された、内部に空間部を有する本体部を備え、前記本体部に、前記空間部に気体を供給する気体供給口が設けられ、前記本体部の前記第１の部材と前記第２の部材とが気密に合される箇所には、前記本体部の外部と前記空間部とを連通する気体吹き出し口が設けられ、前記本体部は枠状に延在しており、前記空間部は前記本体部の延在方向に沿って枠状に延在していることを特徴とする。
請求項２記載の発明は、前記第１の部材と前記第２の部材とが気密に合される箇所は、前記第１の部材の面と、前記第１の部材の面に対向配置される前記第２の部材の面とを含み、前記気体吹き出し口は、前記第１の部材の面と、前記第１の部材の面に対向配置される前記第２の部材の面との少なくとも一方に形成された溝を含んで構成されていることを特徴とする。
請求項３記載の発明は、前記本体部は、前記第１の部材の面と、前記第２の部材の面とが、中間ばめの嵌め合いで嵌合されていることを特徴とする。
請求項４記載の発明は、前記溝の断面は、Ｖ字状を呈していることを特徴とする。
請求項５記載の発明は、前記気体吹き出し口は前記空間部に連通する内側開口と、前記本体部の外部に連通する外側開口とを有し、前記第１の部材の面と反対に位置する前記第１の部材の箇所は、前記外側開口に近づくにつれて前記面に近づき前記第１の部材の肉厚を小さくする傾斜面で形成され、前記第２の部材の面と反対に位置する前記第２の部材の箇所は、前記外側開口に至るにつれて前記面に近づき前記第２の部材の肉厚を小さくする傾斜面で形成されていることを特徴とする。
ことを特徴とする。
請求項６記載の発明は、前記空間部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが合される箇所に設けられていることを特徴とする。
請求項７記載の発明は、前記第１の部材及び前記第２の部材の間であって、前記空間部を挟んで前記気体吹き出し口と反対側に配置されるシール部材をさらに備えることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、前記第１の部材と前記第２の部材とは、分解可能に結合されていることを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、焼結金属などの特殊な材料を用いることなく第１の部材と第２の部材とを形成でき、また、気体吹き出し口が、第１の部材と第２の部材とが気密に合される箇所に設けられている。
そのため、第１の部材と第２の部材とが合される箇所の一方に、例えば、微細な溝を形成するという簡単な加工により、極めて小さい断面積の気体吹き出し口を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。
したがって、従来に比べ材料コスト、加工コストを抑制しつつ小さい容積の気泡（微細泡）を作ることができ、発振機なども不要であることから、安価なスパージャーを得る上で有利となる。
また、液中において気体吹き出し口から気体が噴出されると、上下方向に循環する液の流れを作ることができ、この液の流れにより液を撹拌でき、液の隅々まで気体を供給する上で有利となる。
請求項２記載の発明によれば、気体吹き出し口が、第１の部材の面と、この第１の部材の面に対向配置される第２の部材の面との少なくとも一方に形成された溝を含んで構成されているので、簡単な加工により、小さい断面積の気体吹き出し口を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。
したがって、従来技術のように超音波振動を生じさせるための発振機などを利用することなく容積の小さい気泡を作ることができるため、スパージャーの構成の簡素化を図る上で有利となる。
請求項３記載の発明によれば、第１の部材と第２の部材とを結合するボルト、ナットなどの結合手段を省略でき、スパージャーの部品点数の削減化、軽量化を図る上で有利となる。
請求項４記載の発明によれば、溝の断面は、Ｖ字状を呈しているので、溝の断面積を小さくすることで容積の小さい気泡を簡単に作ることができ、しかも、気泡が気体吹き出し口から離脱しやすくなるため、気体を液中に効率良く供給する上でより有利となる。
請求項５記載の発明によれば、気泡が本体部に付着しにくくなり、気泡が本体部から離脱しやすい。そのため、気体を液中に効率良く供給する上でより一層有利となる。
請求項６記載の発明によれば、空間部を簡単に形成する上で有利となる。
請求項７記載の発明によれば、気体吹き出し口と反対に位置する本体部の箇所からの気体漏れを簡単に確実に防止する上で有利となる。
請求項８記載の発明によれば、第１の部材と第２の部材とを分解することで、スパージャーの内部、特に気体吹き出し口等の洗浄を簡単に確実に行なえる。上述の従来の多孔質のスパージャーでは、その内部の洗浄は実質的にできなかったが、この発明により洗浄を可能にすることで、微生物や細胞をスパージャーから完全に除去することでコンタミネーション（汚染）を確実に防止することができ、また、このことによりスパージャーを繰り返して使用することができる。

第１の実施の形態に係るスパージャーが適用された培養装置の説明図である。 （Ａ）は第１の実施の形態に係るスパージャーの平面図、（Ｂ）はスパージャーの一部を破断した縦断面図である。 第１の部材（内側環状部材）の一部を破断した図である。 図３のＡ矢視図である。 図４のＢ矢視図である。 第２の部材（外側環状部材）の一部を破断した図である。 第１の実施の形態に係るスパージャーの気体吹き出し口近傍の構造を示す拡大断面図である。 第１の実施の形態に係るスパージャーの組み立てを説明する縦断面図である。 第２の実施の形態に係るスパージャーが適用された培養装置の説明図である。 第２の実施の形態に係るスパージャーの平面図である。 第２の実施の形態に係るスパージャーの一部を破断した図である。 第２の部材（下側環状部材）を下方から見た図である。 第１の部材（上側環状部材）を下方から見た図である。 図１０のＣ矢視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
（第１の実施の形態）
本実施の形態では、図１に示すように、培養装置２に使用するスパージャー１０Ａを例にとって説明する。なお、図中、符号４は培養液、符号６は培養液を収容する培養槽を示す。
スパージャー１０Ａは、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の部材８Ａと第２の部材８Ｂとが分解可能に結合された本体部１６を備え、本体部１６に、空間部１８、気体供給口２０、複数の気体吹き出し口２２が設けられている。
第１の部材８Ａと第２の部材８Ｂには、金属材料や合成樹脂材料などの従来公知の様々な材料が使用可能であり、本実施の形態では、ステンレス鋼を用いている。
第１の実施の形態では、第１の部材８Ａと第２の部材８Ｂとは同一の中心軸を中心として環状に延在している。
そして、第１の部材８Ａは第２の部材８Ｂの半径方向内側で環状に延在する内側環状部材１２として形成され、第２の部材８Ｂは第１の部材８Ａの半径方向外側で環状に延在する外側環状部材１４として形成されている。
なお、符号３０はシール部材、３２は管体であり、矢印Ｘは培養液の流れを示す。

内側環状部材１２は、図３に示すように、環状に延在する方向と直交する平面で切断した断面形状が、内側環状部材１２の軸心Ｏ１に沿った方向に細長の形状を呈している。
内側環状部材１２の内周部に、中心軸である軸心Ｏ１を中心とした円筒面１２０２と、軸心方向に沿った円筒面１２０２の上方の端部に形成され軸心方向の先端に至るにつれて軸心Ｏ１から次第に離れる傾斜面１２０４とが形成されている。なお、図３において符号１２０６は面取りを示している。
内側環状部材１２の外周部には、外側環状部材１４に合わされる合せ面１２１０が軸心Ｏ１を中心とした円筒面で形成されると共に、合せ面１２１０に、空間部用凹部２４とシール部材用凹部２６とが軸心方向に沿って並べられて形成されている。
空間部用凹部２４とシール部材用凹部２６とは、内側環状部材１２の半径方向外側に開放状に形成され、内側環状部材１２の軸心Ｏ１を中心として内側環状部材１２の外周部の全周にわたって延在している。

合せ面１２１０は、傾斜面１２０４の先端の外側で軸心方向に沿った内側環状部材１２の外周部の一方の端部と空間部用凹部２４との間に位置する合せ面である外周面端部１２１０Ａと、空間部用凹部２４とシール部材用凹部２６との間に位置する合せ面１２１０Ｂと、軸心方向に沿った内側環状部材１２の外周部の他方の端部とシール部材用凹部２６との間に位置する合せ面１２１０Ｃの３つの合せ面１２１０を有している。本実施の形態では、外周面端部１２１０Ａは、内側環状部材１２の外周部の軸心方向の端部の合せ面１２１０を構成している。
合せ面１２１０Ｂ、１２１０Ｃは、内側環状部材１２の軸心Ｏ１を中心とした単一の円筒面上を延在し、外周面端部１２１０Ａは、合せ面１２１０Ｂ、１２１０Ｃよりも半径方向内側に変位した円筒面上を延在している。
そして、図４、図５に示すように、外周面端部１２１０Ａに、周方向に間隔をおいて複数の溝２８が形成されている。
溝２８は、外周面端部１２１０Ａの半径方向外方に開放状のＶ字状を呈し、空間部用凹部２４と外周面端部１２１０Ａの外縁との間で軸心Ｏ１に平行に均一の断面形状で延在している。なお、溝２８は軸心Ｏ１と交差する方向に延在していてもよく、溝２８の延在方向は限定されない。

外側環状部材１４は、図６に示すように、環状に延在する方向と直交する平面で切断した断面形状が、外側環状部材１４の軸心Ｏ２に沿った方向に細長の形状を呈している。
外側環状部材１４の外周部に、中心軸である軸心を中心とした円筒面１４０２と、軸心方向に沿った円筒面１４０２の端部に形成され軸心方向の先端に至るにつれて軸心に次第に近づく傾斜面１４０４とが形成されている。なお、図６において符号１４０６は面取りを示している。
そして、図２（Ｂ）、図７に示すように、外側環状部材１４の内周部には、内側環状部材１２の合せ面１２１０Ｂ、１２１０Ｃに合わされる合せ面１４１０Ｂと、傾斜面１４０４の内側に位置し外周面端部１２１０Ａに合わされる合せ面である内周面端部１４１０Ａとが形成されている。すなわち、本実施の形態では、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが対向配置され、また、合せ面１２１０Ｂ、１２１０Ｃと合せ面１４１０Ｂとが対向配置される。本実施の形態では、内周面端部１４１０Ａは、外側環状部材１４の内周面の軸心方向の端部である合せ面を構成している。
内周面端部１４１０Ａは合せ面１４１０Ｂより外側環状部材１４の半径方向の内側に変位した箇所に位置し、内周面端部１４１０Ａと合せ面１４１０Ｂは外側環状部材１４の軸心Ｏ２を中心とした円筒面でそれぞれ形成されている。

内側環状部材１２の外周面端部１２１０Ａと、外側環状部材１４の内周面端部１４１０Ａとは、外側環状部材１４の内側に内側環状部材１２を挿入したときに、それら外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが嵌合することにより内側環状部材１２と外側環状部材１４との結合状態が保持され、かつ、分解できる嵌め合い、いわゆる中間ばめで形成されている。
図２（Ｂ）に示すように、軸心方向の中間部に位置する外側環状部材１４の箇所には、内側環状部材１２と外側環状部材１４とを結合させた状態で、空間部用凹部２４に連通する雌ねじ２０Ａが貫通形成されている。雌ねじ２０Ａは、空間部１８に気体を供給する気体供給口２０を構成している。本実施の形態では、気体供給口２０は一つであるが、気体供給口２０の数は任意である。

次に、スパージャー１０Ａの組み立て、分解について説明する。
スパージャー１０Ａを組み立てる場合には、図８に示すように、例えば、内周面端部１４１０Ａを下向きにした状態で外側環状部材１４の外周部を治具により保持する。
次いで、内側環状部材１２のシール部材用凹部２６にＯリングなどのシール部材３０を収容し、外周面端部１２１０Ａを下向きにした状態で内側環状部材１２を外側環状部材１４の内側に挿入する。
そして、ハンマーやハンドプレスを用いて内側環状部材１２を外側環状部材１４の内部に押し込み、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとを嵌合させ、外周面端部１２１０Ａの外縁と内周面端部１４１０Ａの外縁とを一致させ、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、本体部１６を形成する。
なお、本実施の形態の変形例として、本体部を、内側環状部材１２と外側環状部材１４の先端が軸心方向にずれた位置に配置されるように形成することも可能である（図示せず）。

本体部１６が形成されることで、内側環状部材１２の外周面端部１２１０Ａ、合せ面１２１０Ｂ、１２１０Ｃと外側環状部材１４の内周面端部１４１０Ａ、１４１０Ｂとが合され、空間部用凹部２４と外側環状部材１４の合せ面１４１０Ｂにより空間部１８が形成される。
また、図７に示すように、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが嵌合され、複数の溝２８と内周面端部１４１０Ａとにより、空間部１８と本体部１６の外部とを連通する複数の気体吹き出し口２２が形成される。
また、図２（Ｂ）に示すように、シール部材用凹部２６に収容されたシール部材３０が外側環状部材１４の合せ面１４１０Ｂに弾接され、本体部１６の軸心方向において気体吹き出し口２２と反対に位置する合せ面１２１０Ｃ、１４１０Ｂの端部が気密に接合される。
スパージャー１０Ａを分解する場合には、図８とは上下を逆にして外側環状部材１４の外周部を治具により保持し、軸心方向において外周面端部１２１０Ａと反対に位置する内側環状部材１２の端部をハンマーやハンドプレスを用いて下方に押し出し、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとの結合を外し、内側環状部材１２と外側環状部材１４を分離させる。

次に、スパージャー１０Ａの使用方法について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、不図示の空気送出用ポンプ（例示：エアーコンプレッサ）に連結された管体３２の先端の不図示の雄ねじを雌ねじ２０Ａに螺合することで、管体３２をスパージャー１０Ａに連結する。
そして、図１に示すように、培養槽６の底から上方に離れた箇所に、スパージャー１０Ａが水平面上を延在するように管体３２によりスパージャー１０Ａを保持する。
このようにスパージャー１０Ａを設置したならば、空気送出用ポンプを作動させ、本実施の形態では、気体として空気をスパージャー１０Ａに送り込む。
送り込まれた空気は、気体供給口２０から空間部１８の全周に至り、複数の気体吹き出し口２２から吹き出され、培養液４に空気が供給され、好気性微生物や動植物細胞の培養が行なわれる。
なお、本発明において気体とは、大気を構成する空気、酸素富化空気、酸素ガス、窒素、炭酸ガスなどを広く含み、スパージャーの用途に応じて適宜決定される。
また、管体３２に連結される加圧気体の供給源としては、上述の空気送出用ポンプの他、例えば、ガスボンベ等が挙げられる。

次に、スパージャー１０Ａの効果について説明する。
本実施の形態によれば、内側環状部材１２と外側環状部材１４とがステンレス鋼で形成され、気体吹き出し口２２が、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが合される箇所に設けられている。
そのため、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが合される箇所に、例えば、微細な溝２８を形成するという簡単な加工により、極めて小さい断面積の気体吹き出し口２２を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。
したがって、従来に比べ材料コスト、加工コストを抑制しつつ小さい容積の気泡（微細泡）を作ることができ、発振機なども不要であることから、安価なスパージャー１０Ａを得る上で有利となる。
また、気体吹き出し口２２が、対向配置される面（外周面端部１２１０Ａ）と、面（内周面端部１４１０Ａ）との少なくとも一方に形成された溝２８を含んで構成されているので、簡単な加工により、小さい断面積の気体吹き出し口２２を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。
また、空間部１８が、第１の部材８Ａと第２の部材８Ｂとが合される箇所に設けられている。したがって、実施の形態のように空間部１８を、内側環状部材１２の空間部用凹部２４と外側環状部材１４の合せ面１４１０Ｂにより形成できる。このことから、内側環状部材１２の合せ面１２１０に空間部用凹部２４を加工するといった簡単な作業により空間部１８を形成でき、空間部１８を簡単に形成する上で有利となる。
また、内側環状部材１２と外側環状部材１４とが分解可能に結合され、気体吹き出し口２２と空間部１８は、内側環状部材１２と外側環状部材１４とが合される箇所に設けられている。
そのため、内側環状部材１２と外側環状部材１４とを分解することで、気体吹き出し口２２と空間部１８との洗浄を簡単に確実に行なえる。上述の従来の多孔質のスパージャーでは、その内部の洗浄は実質的にできなかったが、それらの洗浄を行なうことで、微生物や細胞をスパージャー１０Ａから完全に除去することでコンタミネーション（汚染）を確実に防止することができ、また、このことによりスパージャーを繰り返して使用することができる。

また、気体吹き出し口２２が、外周面端部１２１０Ａと内周面端部１４１０Ａとが合される箇所に設けられている。詳細には、気体吹き出し口２２が、面（外周面端部１２１０Ａ）と面（内周面端部１４１０Ａ）とが気密に嵌合される箇所に設けられている。したがって、溝２８を形成するという簡単な加工により、小さい断面積の気体吹き出し口２２を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。このことから、加工コストを抑制しつつ小さい容積の気泡を作ることができ、空気を培養液４中に効率良く供給する上で有利となる。
また、従来技術のように超音波振動を生じさせるための発振機などが不要であるため、構成の簡素化を図る上で有利となる。
また、内周面端部１４１０Ａと外周面端部１２１０Ａとが気密に接触するので、内周面端部１４１０Ａと外周面端部１２１０Ａとが合された箇所から空気が漏れ出ることはなく、気体吹き出し口２２のみから気泡を噴出させることができる。
また、本発明において溝２８の断面形状は、半円形やＵ字状など任意の形状で形成してもよいが、本実施の形態のように溝２８の断面をＶ字状とすると、気体吹き出し口２２の断面形状が三角形となる。そのため、気泡の容積を小さくでき、しかも、気泡と気体吹き出し口２２との接触面積を小さくすることができる。そのため、容積の小さい気泡を作ることができ、しかも、気泡が気体吹き出し口２２から離脱しやすくなるため、空気を培養液４中に効率良く供給する上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、内周面端部１４１０Ａの傾斜面１４０４の先端と外周面端部１２１０Ａとの傾斜面１２０４の先端とが尖った角度（山形の角度）をなして接触した箇所に気体吹き出し口２２が位置している。より詳細には、気体吹き出し口２２は空間部１８に連通する内側開口と、本体部１６の外部に連通する外側開口とを有し、第１の部材である内側環状部材１２の外表面と第２の部材である外側環状部材１４の外表面は、傾斜面１２０４，１４０４で形成されている。言い換えると、本体部１６は、外側開口に近づくにつれてその肉厚が小さくなるように形成されている。
そのため、気泡が外側開口の周辺（傾斜面１２０４、１４０４）に付着しにくくなり、気泡が本体部１６から離脱しやすく、空気を培養液４中に効率良く供給する上で有利となる。本実施の形態では、気体吹き出し口２２が上方に向けられているので、気泡が傾斜面１２０４、１４０４により付着しにくくなり、気泡が本体部１６からより離脱しやすく、空気を培養液４中に効率良く供給する上でより一層有利となる。

また、本実施の形態によれば、本体部１６は環状に（枠状に）延在しており、空間部１８も本体部１６の延在方向に沿って環状に延在し、複数の気体吹き出し口２２は、本体部１６の延在方向に沿って環状に並べられている。そのため、培養液４中において複数の気体吹き出し口２２から空気が噴出されると、図１に矢印Ｘで示すように、本体部１６の半径方向外側から本体部１６の下面の下方を通り、本体部１６の半径方向内側に上方に向かう培養液４の流れが生じる。したがって、培養槽６の内部で上下方向に循環する培養液４の流れを作ることができ、この培養液４の流れにより培養液４を撹拌でき、培養槽４に収容された培養液４の隅々まで空気を供給する上で有利となる。なお、培養槽６の内部で上下方向に循環する培養液４の流れは、気体吹き出し口２２の数が多いほど確実に生じるが、気体吹き出し口２２が単一の場合であっても培養液４の流れは生じる。

また、本実施の形態によれば、第１の部材８Ａと第２の部材８Ｂとは同一の中心軸を中心として環状に延在し、第１の部材８Ａは第２の部材８Ｂの半径方向内側で環状に延在する内側環状部材１２で形成され、第２の部材８Ｂは第１の部材８Ａの半径方向外側で環状に延在する外側環状部材１４で形成されている。そのため、気体吹き出し口２２を上方に向けて形成でき、気体吹き出し口２２から気泡を効率良く噴出させ、空気を培養液４中に効率良く供給する上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、内周面端部１４１０Ａと外周面端部１２１０Ａは、分解可能な中間ばめの嵌め合いで嵌合され、内側環状部材１２と外側環状部材１４とを分解可能に結合する結合手段を構成している。そのため、ボルト、ナットなどの結合手段を用いることなく、内側環状部材１２と外側環状部材１４とを分解可能に結合でき、部品点数の削減化、軽量化を図る上で有利となる。

また、本実施の形態によれば、外周面端部１２１０Ａは、外周面端部１２１０Ａを除いた内側環状部材１２の外周面に対して内側環状部材１２の半径方向に変位した箇所に設けられ、かつ、内周面端部１４１０Ａは、内周面端部１４１０Ａを除いた外側環状部材１４の内周面に対して内側環状部材１２の半径方向に変位した箇所に設けられている。そのため、内側環状部材１２と外側環状部材１４の結合時や分解時に、それら内周面端部１４１０Ａ、外周面端部１２１０Ａへの傷の発生を防止する上で有利となる。すなわち、図８に示すように、内側環状部材１２と外側環状部材１４の結合時や分解時に、外周面端部１２１０Ａを、内周面端部１４１０Ａ以外の外側環状部材１４の箇所に接触させることなく内周面端部１４１０Ａに嵌め込み取り外すことができ、あるいは、内周面端部１４１０Ａを、外周面端部１２１０Ａ以外の内側環状部材１２の箇所に接触させることなく外周面端部１２１０Ａに嵌め込み取り外すことができる。したがって、気体吹き出し口２２を構成する溝２８と、外周面端部１２１０Ａの面への傷の発生を防止する上で有利となり、スパージャー１０Ａの耐久性を高める上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、シール部材３０を用いているので、本体部１６の軸方向において気体吹き出し口２２と反対に位置する内側環状部材１２の端部と外側環状部材１４の端部との結合箇所からの空気漏れを簡単に確実に防止する上で有利となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
第２の実施の形態でも、図９に示すように、培養装置２に使用するスパージャー１０Ｂを例にとって説明する。なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については第１の実施の形態と同一の符号を付してその説明を省略する。
スパージャー１０Ｂは、図１０、図１１に示すように、第１の部材８Ｃと第２の部材８Ｄとが分解可能に結合された本体部３８を備え、本体部３８に、空間部４０、気体供給口４２、複数の気体吹き出し口４４（図１４参照）が設けられている。
第２の実施の形態でも、第１の部材８Ｃと第２の部材８Ｄとは同一の中心軸を中心として環状に延在している。
そして、第１の部材８Ｃは第２の部材８Ｄの上側で環状に延在する上側環状部材３４として形成され、第２の部材８Ｄは第１の部材８Ｃの下側で環状に延在する下側環状部材３６として形成されている。

上側環状部材３４は、図１１に示すように、環状に延在する方向と直交する平面で切断した断面形状が、上側環状部材３４の軸心の半径方向に細長の形状を呈している。
図１０、図１１に示すように、上側環状部材３４の内周部に、中心軸である軸心を中心とした円筒面３４０２が形成されている。
円筒面３４０２の周方向に間隔をおいた複数箇所に取り付けフランジ３４０４が突出されている。
上側環状部材３４の上部に、中心軸である軸心に直交する平面上を延在する環状面３４０６が形成され、環状面３４０６の外周部に軸心から離れるにつれて次第に下側環状部材３６側に変位する傾斜面３４０８が形成されている。
図１１、図１３、図１４に示すように、上側環状部材３４の下部に、下側環状部材３６に合わされる合せ面３４１０が形成され、合せ面３４１０は、軸心に直交する平面上を延在する面で形成され、合せ面３４１０は、軸心を中心として環状に延在している。この合せ面３４１０は取り付けフランジ３４０４の下部にも形成されている。

合せ面３４１０に、空間部用凹部４６とシール部材用凹部４８とが半径方向に並べられて形成されている。
空間部用凹部４６とシール部材用凹部４８とは、下側環状部材３６側に開放状に形成され、それぞれ上側環状部材３４の軸心を中心として上側環状部材３４の全周にわたって延在している。
空間部用凹部４６の半径方向外側に位置する合せ面３４１０は、外端合せ面３４１０Ａとされ、外端合せ面３４１０Ａに、周方向に間隔をおいて複数の溝５０が形成されている。
溝５０は、外端合せ面３４１０Ａに開放されたＶ字状を呈し、軸心の放射方向に延在している。なお、溝５０は、軸心の放射方向と交差する方向に延在していてもよく、溝５０の延在方向は限定されない。

下側環状部材３６は、図１１に示すように、環状に延在する方向と直交する平面で切断した断面形状が、下側環状部材３６の軸心の半径方向に細長の形状を呈している。
図１１、図１２に示すように、下側環状部材３６の内周部に、中心軸である軸心を中心とした円筒面３６０２が形成されている。
円筒面３６０２の周方向に間隔をおいた複数箇所に取り付けフランジ３６０４が突出されている。
下側環状部材３６の下部に、中心軸である軸心に直交する平面上を延在する環状面３６０６が形成され、環状面３６０６の外周部に軸心から離れるにつれて次第に上側環状部材３４側に変位する傾斜面３６０８が形成されている。
下側環状部材３６の上部に、下側環状部材３６に合わされる合せ面３６１０が形成され、合せ面３６１０は、軸心に直交する平面上を延在する面で形成され、合せ面３６１０は、軸心を中心として環状に延在している。この合せ面３６１０は取り付けフランジ３６０４の下部にも形成されている。
下側環状部材３６には、下側環状部材３６と上側環状部材３４とを結合させた状態で、空間部用凹部４６に連通する孔４２Ａが貫通形成されている。孔４２Ａは、空間部４０に気体を供給する気体供給口４２を構成している。

次に、スパージャー１０Ｂの組み立て、分解について説明する。
スパージャー１０Ｂを組み立てる場合には、図１０、図１１に示すように、下側環状部材３６の合せ面３６１０の上に上側環状部材３４の合せ面３４１０を合わせ、双方の取り付けフランジ３４０４、３６０４のボルト挿通孔にボルト５２を挿通し、ナット５４を螺合することで、本体部３８を形成する。
本体部３８が形成されることで、空間部用凹部４６と下側環状部材３６の合せ面３６１０により空間部４０が形成される。
また、図１４に示すように、外端合せ面３４１０Ａと下側環状部材３６の合せ面３６１０が気密に合され、複数の溝５０と合せ面３６１０とにより、空間部４０と本体部３８の外部とを連通する複数の気体吹き出し口４４が形成される。
また、図１１に示すように、シール部材用凹部４８に収容されたシール部材５６が下側環状部材３６の合せ面３６１０に弾接され、本体部３８の周方向において気体吹き出し口４４と反対に位置する合せ面３４１０、３６１０の端部が気密に接合される。
スパージャー１０Ｂを分解する場合には、ボルト５２をナット５４から取り外し、上側環状部材３４と下側環状部材３６とを分離させる。

次に、スパージャー１０Ｂの使用方法について説明する。
不図示の空気送出用ポンプに連結された管体３２の先端を孔４２Ａに圧入することで、管体３２をスパージャー１０Ｂに連結する。
そして、図９に示すように、培養槽６の底から上方に離れた箇所に、スパージャー１０Ｂが水平面上を延在するように管体３２によりスパージャー１０Ｂを保持する。
このようにスパージャー１０Ｂを設置したならば、空気送出用ポンプを作動させ、気体として空気をスパージャー１０Ｂに送り込む。
送り込まれた空気は、気体供給口４２から空間部４０の全周に至り、複数の気体吹き出し口４４から吹き出され、培養液４に空気が供給され、好気性微生物や動植物細胞の培養が行なわれる。

次に、スパージャー１０Ｂの効果について説明する。
第２の実施の形態によっても、材料コスト、加工コストを抑制しつつ小さい容積の気泡（微細泡）を作ることができ、発振機なども不要であることから、安価なスパージャー１０Ａを得る上で有利となり、小さい断面積の気体吹き出し口２２を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。
また、上側環状部材３４と下側環状部材３６とを分解することで、気体吹き出し口４４と空間部４０との清掃を簡単に確実に行なえる。これにより。第１の実施の形態に記載したと同様の効果を奏することができる。

また、気体吹き出し口４４が、外端合せ面３４１０Ａと下側環状部材３６の合せ面３６１０が気密に合される箇所に設けられている。そのため、例えば、気体吹き出し口４４を、外端合せ面３４１０Ａ、３６１０の一方に形成された溝５０と他方の合せ面とで構成でき、小さい断面積の気体吹き出し口４４を特殊な機械を用いることなく簡単に確実に加工する上で有利となる。したがって、加工コストを抑制しつつ小さい容積の気泡を作ることができ、空気を培養液４中に効率良く供給する上で有利となる。
また、本実施の形態によれば、気体吹き出し口４４は、Ｖ字状の溝５０と面とが合されることで形成されているので、気体吹き出し口４４の断面形状が三角形となる。そのため、気泡の容積を小さくでき、しかも、気泡と気体吹き出し口４４との接触面積を小さくすることができる。そのため、容積の小さい気泡を作ることができ、しかも、気泡が気体吹き出し口４４から離脱しやすくなるため、空気を培養液４中に効率良く供給する上でより有利となる。

また、本実施の形態によれば、上側環状部材３４の傾斜面３４０８と下側環状部材３６の傾斜面３６０８とが尖った角度（山形の角度）をなして接触した箇所に気体吹き出し口４４が位置しているので、気泡が傾斜面３４０８、３６０８に付着しにくくなり、気泡が本体部３８から離脱しやすい。そのため、空気を培養液４中に効率良く供給する上で有利となる。
また、培養液４中において複数の気体吹き出し口４４から空気が噴出されると、図９に矢印Ｘで示すように、本体部３８の半径方向外側から本体部３８の下面の下方を通り、本体部３８の半径方向内側に上方に向かう培養液４の流れが生じる。したがって、培養槽６の内部で上下方向に循環する培養液４の流れを作ることができ、この培養液４の流れにより培養液４を撹拌でき、培養槽４に収容された培養液４の隅々まで空気を供給する上で有利となる。
また、シール部材５６を用いているので、本体部３８の半径方向において気体吹き出し口４４と反対に位置する上側環状部材３４の端部と下側環状部材３６の端部との結合箇所からの空気漏れを簡単に確実に防止する上で有利となる。

なお、第１、第２の実施の形態では、スパージャー１０Ａ、１０Ｂを好気性微生物や動植物細胞を培養する培養装置２に用いた場合について説明したが、本発明のスパージャー１０Ａ、１０Ｂは、うなぎや魚介類、海藻などを養殖する養殖装置（養殖池、養殖槽）などにも適用可能であり、その用途は限定されない。
また、第１、第２の実施の形態では、気体吹き出し口２２，４４が複数設けられている場合について説明したが、気体吹き出し口２２，４４の数はスパージャー１０Ａ、１０Ｂの用途に応じて適宜決定され、気体吹き出し口２２，４４が単一の場合もある。
また、第１、第２の実施の形態では、第１の部材８Ａ、８Ｃと第２の部材８Ｂ、８Ｄと分解可能に結合されている場合について説明したが、用途によっては分解する必要のない場合、あるいは、分解されない方が好ましい場合もある。その場合には、第１の部材８Ａ、８Ｃと第２の部材８Ｂ、８Ｄとを組み立てたのち、それら第１の部材８Ａ、８Ｃと第２の部材８Ｂ、８Ｄとを溶接し、あるいは接着剤で接着することなどで分解不能にするなど任意である。
また、第１、第２の実施の形態では、本体部１６、３８が円形の枠状に延在している場合について説明したが、三角形の枠状や矩形の枠状に延在していてもよい。
また、第１、第２の実施の形態では、培養槽６に収容された培養液４に循環する流れを生じさせるため、本体部１６、３８が枠状に延在している場合について説明したが、培養液４に流れを生じさせる必要がない場合には、例えば、枠状の形状の中央の空間を塞いだ円形や、あるいは、三角形、矩形の形状にしてもよい。
また、本実施の形態では、空間部１８、４０が、第１の部材と第２の部材とが合される箇所に設けられた場合について説明したが、空間部１８、４０が設けられる箇所は、第１の部材と第２の部材とが合される箇所に限定されない。例えば、第１の部材と第２の部材とがともに矩形板状を呈している場合、第１の部材と第２の部材の一方に孔を貫通形成し、この孔の両端を着脱可能な栓で閉塞し、この孔の内部を空間部としてもよいが、実施の形態のように構成すると、空間部を簡単に加工でき、また、洗浄を簡単に行なう上で有利となる。

また、互いに合される２つの面の双方に、例えば、半円形や三角形の溝をそれぞれ形成しておき、断面が円形や矩形の吹き出し口を構成するようにしてもよいが、実施の形態のように一方の面に溝を形成することで気体吹き出し口２２，４４を構成すると、上述のように断面が小さい気体吹き出し口２２，４４を簡単に形成する上で有利となる。
また、第１、第２の実施の形態では、気体吹き出し口が設けられる箇所が、第１の部材の面と第２の部材の面とが気密に合される箇所である場合について説明したが、例えば、第１の実施の形態では、第１の部材の面（外周面端部１２１０Ａ）と第２の部材の面（内周面端部１４１０Ａ）とが合される箇所に円筒状のシール部材を介設し、また、第２の実施の形態では、第１の部材の面（外端合せ面３４１０Ａ）と第２の部材の面（３６１０）とが合される箇所に環板状のシール部材を介設し、それら第１の部材の面と第２の部材の面とをシール部材を介して気密に結合するようにしてもよい。すなわち、第１の部材の面と第２の部材の面とが対向配置される箇所にシール部材を介在させ、第１の部材の面と第２の部材の面とを気密に結合するようにしてもよい。この場合には、シール部材が合される第１の部材の面あるいは第２の部材の面に溝を形成してもよく、または、第１の部材の面あるいは第２の部材の面に合されるシール部材の面に溝を形成してもよい。ただし第１、第２の実施の形態のように構成すると、このようなシール部材を省略できることから、部品点数の削減化を図る上で有利となる。なお、本発明において、面と面とが対向配置されているとは、面と面とが上述のように隙間を介在させて向かい合っている場合と、実施の形態のように面と面とが接触している場合の双方を含む。
また、第１、第２の実施の形態では、互いに合される２つの面と、それら面の一方に形成された溝とで気体吹き出し口２２、４４を構成した場合について説明したが、気体吹き出し口２２、４４の構成は、それら面と溝との組み合わせに限定されない。例えば、第１の部材と前記第２の部材とが合される箇所に互いに噛合可能な複数の歯部を形成しておき、それら歯部が噛合された状態でそれら歯部の隙間を気体吹き出し口としてもよい。ただし実施の形態のように構成すると、溝が位置する箇所からのみ気体が整然と吹き出されるため、互いに噛合した複数の歯部の隙間から気体が不規則に吹き出される場合に比べ気体の供給量をコントロールしやすく、また、その洗浄もより容易であるという利点がある。

２ 培養装置
４ 培養液
６ 培養槽
８Ａ 第１の部材
８Ｂ 第２の部材
１０Ａ、１０Ｂ スパージャー
１２ 内側環状部材
１２０４ 傾斜面
１２１０ＡＣ 合せ面（外周面端部）
１２１０Ｂ、１２１０Ｃ 合せ面
１４ 外側環状部材
１４０４ 傾斜面
１４１０Ａ 合せ面（内周面端部）
１４１０Ｂ 合せ面
１６、３８ 本体部
１８、４０ 空間部
２０、４２ 気体供給口
２２、４４ 気体吹き出し口
２４、４６ 空間部用凹部
２６、４８ シール部材用凹部
２８、５０ 溝
３０、５６ シール部材
３２ 管体
３４ 第１の部材（上側環状部材）
３４０８ 傾斜面
３４１０ 合せ面
３６ 第２の部材（下側環状部材）
３６０８ 傾斜面
３６１０ 合せ面

Claims (8)

1. 液中に気体を噴出するスパージャーであって、
   第１の部材と第２の部材とが結合された、内部に空間部を有する本体部を備え、
   前記本体部に、前記空間部に気体を供給する気体供給口が設けられ、
   前記本体部の前記第１の部材と前記第２の部材とが気密に合される箇所には、前記本体部の外部と前記空間部とを連通する気体吹き出し口が設けられ、
   前記本体部は枠状に延在しており、
   前記空間部は前記本体部の延在方向に沿って枠状に延在している、
   ことを特徴とするスパージャー。
2. 前記第１の部材と前記第２の部材とが気密に合される箇所は、前記第１の部材の面と、前記第１の部材の面に対向配置される前記第２の部材の面とを含み、
   前記気体吹き出し口は、前記第１の部材の面と前記第２の部材の面との少なくとも一方に形成された溝を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１記載のスパージャー。
3. 前記本体部は、前記第１の部材の面と、前記第２の部材の面とが、中間ばめの嵌め合いで嵌合されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のスパージャー。
4. 前記溝の断面は、Ｖ字状を呈している、
   ことを特徴とする請求項２または３記載のスパージャー。
5. 前記気体吹き出し口は前記空間部に連通する内側開口と、前記本体部の外部に連通する外側開口とを有し、
   前記第１の部材の面と反対に位置する前記第１の部材の箇所は、前記外側開口に近づくにつれて前記面に近づき前記第１の部材の肉厚を小さくする傾斜面で形成され、
   前記第２の部材の面と反対に位置する前記第２の部材の箇所は、前記外側開口に至るにつれて前記面に近づき前記第２の部材の肉厚を小さくする傾斜面で形成されている、
   ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載のスパージャー。
6. 前記空間部は、前記第１の部材と前記第２の部材とが合される箇所に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のスパージャー。
7. 前記第１の部材及び前記第２の部材の間であって、前記空間部を挟んで前記気体吹き出し口と反対側に配置されるシール部材をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のスパージャー。
8. 前記第１の部材と前記第２の部材とは、分解可能に結合されている、
   ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載のスパージャー。

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