JP6759811B2 - マイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システム - Google Patents

Description

本発明は、マイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システムに関し、更に詳しくは、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システムに関する。

従来のマイクロバブル発生装置として、旋回流式、ベンチュリ式、エジェクタ式、加圧溶解式のものが公知となっているが、いくつかの問題点があり、一つ目は気泡あるいは液滴のサイズを十分に小さくできない。二つ目はサイズを十分に小さくできても、発生量が少ない。三つ目は装置の構造が複雑で製作手間がかかり非常に高価である。

そこで、上記問題を解決するマイクロバブル発生装置として各種の技術が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１には、気体を圧送するための圧縮機（コンプレッサー）と、圧送された気体を超微細気泡として液体内へ放出するための気泡発生媒体と、を具備する超微細気泡発生装置であって、気泡発生媒体は高密度複合体で形成されており、超微細気泡の放出方向に対して、略直交する方向に向けて、超微細気泡が放出される液体と同種の液体を噴射する液体噴射装置を設けることが開示されている（特許文献１の図１参照）。

また、特許文献１には、気泡発生媒体は中空の円柱状に形成されていて、圧送された気体は気体供給路を通り、気泡発生媒体の中央部に設けられた内部空間へと圧送されることが開示されている（特許文献１の図６（ａ）参照）。このように構成されることにより、気体が円柱の側面部である表面部より均等に放出され、効率的に超微細気泡を発生させることができる旨が開示されている（段落〔００３６〕参照）。

また、特許文献１には、気泡発生媒体は円錐状に形成されていて、圧送された気体は気体供給路を通り、気泡発生媒体の中央部に設けられた内部空間へと圧送されることが開示されている（特許文献１の図６（ｂ）参照）。このように構成されることにより、気体が円錐の側面部である表面部より均等に放出され、効率的に超微細気泡を発生させることができる旨が開示されている（段落〔００３８〕参照）。

一方、特許文献２には、超微細気泡発生装置の気泡発生媒体は高密度複合体で形成されており、直径数μｍ以下の細かな孔を多数有するものであり、多孔質に形成されていることが開示されている（特許文献２の図６参照）。また、超微細気泡が発生した瞬間に気泡発生媒体から離間することで、合体して大きな気泡になることを防ぐことができるため、水流発生装置などを用意する必要がなく、コストを削減することができる旨が開示されている（段落〔００５６〕参照）。

特開２０１０−１６７４０４号公報 特開２０１２−１３７２６５号公報

しかし、上記特許文献１に開示された技術では、コンプレッサと気泡発生媒体との中間に０．３μｍ相当のミストフィルタが備えられていないので、気体である空気に微量の油分が含まれて供給してしまう。この場合、気泡発生媒体の内部空間から媒体気孔を通過するときに油分が気孔に付着すると目詰りを起こし、超微細気泡が発生しなくなる。また、例えば、図１３（ａ）に示されるように、気泡発生媒体１４１が円柱状に形成されている場合では、気泡発生媒体１４１の外径と内径との差の大きさや気体圧力の大きさによっては、生じる気泡の大きさにバラツキが生じてしまうことがある。また、例えば、図１３（ｂ）に示されるように、気泡発生媒体１４１が円錐状に形成されている場合では、圧送気体が内部空間に入り込み、気泡発生媒体１４１の気孔を通過して媒体表面まで到達する距離は、媒体入口側では比較的長いので超微細気泡が発生し、内部空間の奥側に行くほど短くなるので徐々に気泡が大きくなる。よって、均等な気泡を媒体表面から放出させることができない。

なお、内部空間が設けられていない高密度複合体の気孔を気体が通過することはできないので、超微細気泡が発生することはない。このことは、多孔質セラミック製法上、原材料の種類は何種類もあるが、気孔の構造は縦割り状に気孔が形成されるので、内部空間が存在する部分のみから複雑な形状をした気孔を気体が通過して、表面から出る際に気泡が放出される。

さらに、上記特許文献２に開示された技術では、気泡発生媒体が水槽内で鉛直方向に沿って配置されているので、気泡発生媒体から離間した気泡が配管内を上昇する際に合体して大きな気泡になる可能性が高い。さらに、例えば、図１３（ｃ）に示されるように、気泡発生媒体１４１が円錐状に形成されているため、やはり均等な気泡を媒体表面から放出させることができない。

ここで、工場設備等で用いられる冷却塔循環水やチラー循環水では、冷却水の水質低下に起因して、金型冷却孔、冷却配管、熱交換器等でのスケールの付着・堆積・流路閉塞／腐食・錆・水漏れ／スライム・藻の発生等が生じている。その結果、成形品の品質不安定化（金型を一定の温度に維持できない；冷却不足でのシルバー不良が発生し易い）、電力、エネルギーの浪費（熱交換器の熱交換率の低下による消費電力の増加；ＣＯ２排出量の増加；熱交換器の高圧異常トラブルの増加）、設備管理コストの増加（設備にかかる電気料金の増加；薬品洗浄費用の増加；清掃メンテナンス費用の増加）等の様々な問題が発生してしまう。そこで、水質改善された冷却水を循環させることができる冷却水循環システムの出現が望まれている。特に、過酷な条件のチラー循環水（即ち、２次冷却循環（冷水又は温水領域））系統では、発生する気泡サイズが大きいと、冷却配管サイズが小さい冷却装置内部でキャビテーションが発生し、冷却効率を低下させる原因となるので、気泡サイズの精度が求められる。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、液体中に超微細な高濃度マイクロバブルを均等に発生させることができる簡易且つ安価な構造のマイクロバブル発生装置及びこれを備える冷却水循環システムを提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置であって、一端側がコンプレッサに接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管を備え、前記直管は、平均気孔径が１．５μｍ以下であることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記直管は、外径と内径との差が８〜１７ｍｍであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記直管の一端側と前記コンプレッサとを接続する配管には、前記コンプレッサにより圧送される気体中の油分を除去するフィルタが備えられていることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、上部に液体の流入口を有するとともに、下部に液体の流出口を有するハウジングを備え、前記直管は、軸心が水平方向を向くように前記ハウジング内に配置されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記直管は、前記ハウジング内の下部に配置されていることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、前記流出口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、前記直管は、該直管の軸心と前記流出口の軸心との上下間隔が２００ｍｍ以下となるように前記ハウジング内に配置されていることを要旨とする。
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の発明において、前記流出口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、前記直管は、平面視で該直管の軸心と前記流出口の軸心とが交差するように前記ハウジング内に配置されていることを要旨とする。
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか一項に記載の発明において、前記流入口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、前記流出口は、前記ハウジングの側壁において前記流入口と対向する側に設けられていることを要旨とする。
請求項９に記載の発明は、請求項４乃至８のいずれか一項に記載の発明において、前記ハウジングの上部には、該ハウジングの上部内に溜る気体を抜くための気体抜き弁が設けられていることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１０に記載の発明は、循環経路内で冷却水を循環させる冷却水循環システムであって、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置を備えることを要旨とする。

本発明のマイクロバブル発生装置によると、一端側がコンプレッサに接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管を備え、直管は、平均気孔径が１．５μｍ以下である。これにより、コンプレッサにより直管の内部空間に圧送される気体は、直管の気孔を通過して表面全体から超微細な高濃度マイクロバブルとなって液体中に均等に放出される。さらに、多孔質セラミック製の直管を採用しているので、簡易且つ安価な構造とすることができる。
また、前記直管が、外径と内径との差が８〜１７ｍｍである場合は、液体中にマイクロバブルを更に均等に発生させることができる。
また、前記直管の一端側と前記コンプレッサとを接続する配管に、フィルタが備えられている場合は、フィルタによりコンプレッサで圧送される気体中の油分が除去される。よって、油分による直管の気孔の目詰りが防止される。
また、上部に液体の流入口を有するとともに、下部に液体の流出口を有するハウジングを備え、直管が、軸心が水平方向を向くように前記ハウジング内に配置されている場合は、ハウジング内を流れる液体に対してマイクロバブルを大量に含ませることができる。
また、前記直管が、前記ハウジング内の下部に配置されている場合は、ハウジング内を流れる液体に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。
また、前記流出口が、前記ハウジングの側壁に設けられており、前記直管が、該直管の軸心と前記流出口の軸心との上下間隔が２００ｍｍ以下となるように前記ハウジング内に配置されている場合は、ハウジング内を流れる液体に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。
また、前記流出口が、前記ハウジングの側壁に設けられており、前記直管が、平面視で該直管の軸心と前記流出口の軸心とが交差するように前記ハウジング内に配置されている場合は、ハウジング内を流れる液体に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。
また、前記ハウジングの上部に、空気抜き弁が設けられている場合は、ハウジング内で気体溜りがなくなり、ハウジング内で液体が円滑に流れる。
本発明の冷却水循環システムによると、上述のマイクロバブル発生装置を備える。これにより、冷却水中に超微細な高濃度マイクロバブルを均等に発生させることができる。そして、循環経路内を水質改善された冷却水（すなわち、マイクロバブルを含んだ冷却水）を循環させることで、循環経路の汚れ及び詰まりを防止できるとともに、冷却水の水質維持を図ることができ、更に冷却効率を向上させることができる。例えば、循環経路内を水質改善された冷却水を循環させることで、水のクラスター（Ｈ２Ｏ集合体）を分解し、浸透性のある滑らかな水になる。また、ＯＨラジカルが生成され、錆コブ・スケール堆積物・有機物等の分解・洗浄を行う。また、酸化還元電位がマイナス帯電しマイナスイオン水（弱アルカリ）になる。また、循環冷却水のカビ、藻などの臭気除去を行う。また、マイクロバブルは熱伝導が水に比べて約１．８倍あるので、冷却塔の散水冷却、熱交換器、冷却装置等の冷却効率が向上する。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る冷却水循環システムの全体概略図である。 実施例に係るマイクロバブル発生装置の平面図である。 上記マイクロバブル発生装置の一部を断面とした側面図である。 図３のＩＶ矢視図である。 上記マイクロバブル発生装置のハウジングを説明するための説明図である。 上記マイクロバブル発生装置の気体抜き弁を説明するための説明図であり、（ａ）はフロートの上昇状態を示し、（ｂ）はフロートの下降状態（空気の排気状態）を示す。 他の形態に係るマイクロバブル発生装置を説明するための説明図であり、（ａ）は冷却塔用のマイクロバブル発生装置を示し、（ｂ）はチラー機用のマイクロバブル発生装置を示し、（ｃ）は単一の直管を備えるマイクロバブル発生装置を示す。 実験例１〜３及び比較例１、２に係る各直管の微分細孔容積分布を示す。 実験例１〜３及び比較例１、２に係る各直管の気孔精度を示す。 実験例１に係る直管を用いたマイクロバブルの発生実験を説明するための説明図であり、（ａ）は外径１４ｍｍ、内径８．８ｍｍの直管を示し、（ｂ）は外径２０ｍｍ、内径１６ｍｍの直管を示し、（ｃ）は外径２０ｍｍ、内径１４ｍｍの直管を示し、（ｄ）は外径２０ｍｍ、内径８．５ｍｍの直管を示す。 図１０（ｄ）に示す直管を用いたマイクロバブルの熱の効率実験の結果を示す。 更に他の形態に係るマイクロバブル発生装置を説明するための説明図である。 従来の気泡発生媒体を説明するための説明図であり、（ａ）は円柱状の気泡発生媒体を示し、（ｂ）は円錐状の気泡発生媒体を示し、（ｃ）は円錐状の気泡発生媒体を示す。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

＜マイクロバブル発生装置＞
本実施形態に係るマイクロバブル発生装置は、液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置（４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ）であって、一端側がコンプレッサ（４２）に接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管（４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ）を備え、直管は、平均気孔径が１．５μｍ以下である（例えば、図１等参照）。

なお、上記直管とは、軸方向に真っ直ぐ延びる管を意図する。この直管の大きさ、セラミック材料、個数等は特に問わない。また、直管の平均気孔径としては、例えば、０．１〜１．５μｍ（好ましくは０．４〜１．４μｍ、特に１．０〜１．３μｍ）が挙げられる。また、直管の平均気孔径は、水銀ポロシメータ（株式会社島津製作所製、商品名：オートポアＩＶ９５００）を用いて、水銀圧入法により測定される値である。

さらに、上記直管に圧送される気体圧力としては、例えば、０．０５〜１．０ＭＰａ（好ましくは０．１〜０．５ＭＰａ、特に０．１〜０．３ＭＰａ）が挙げられる。さらに、直管の表面からのマイクロバブルの吐出量としては、例えば、３０〜３００Ｌ／ｍｉｎ（好ましくは５０〜２００Ｌ／ｍｉｎ、特に７０〜１５０Ｌ／ｍｉｎ）が挙げられる。さらに、直管は、多孔質アルミナ製であることが好ましい。このアルミナは、最も幅広い分野で使用されているセラミックで、組成式Ａｌ２Ｏ３で表されるアルミニウムの酸化物である。工業製品として広く利用されており、比較的安価であること、耐熱性が高いこと、絶縁性が高いことなどから高温炉の耐火物に利用されたり、熱電対の保護管、あるいは電子部品の基板に利用されたりしている。

本実施形態に係るマイクロバブル発生装置としては、例えば、上記直管（４１Ａ〜４１Ｃ）は、外径と内径との差が８〜１７ｍｍ（好ましくは９〜１５ｍｍ、特に１０〜１３ｍｍ）である形態（例えば、図１０（ｄ）参照）を挙げることができる。

本実施形態に係るマイクロバブル発生装置としては、例えば、上記直管（４１Ａ〜４１Ｃ）の一端側とコンプレッサ（４２）とを接続する配管には、コンプレッサにより圧送される気体中の油分を除去するフィルタ（４５）が備えられている形態（例えば、図２等参照）を挙げることができる。この場合、例えば、上記配管のフィルタ（４５）の下流側には、圧力調整用レギュレータ（４６）、流量調整用バルブ（４７）、及びコンプレッサによる圧送停止時の液体の逆流防止用のチャッキバルブ（４８）が備えられていることができる。これにより、直管から吐出する高濃度マイクロバブルの性能低下が防止される。

本実施形態に係るマイクロバブル発生装置としては、例えば、上部に液体の流入口（５１ａ）を有するとともに、下部に液体の流出口（５１ｂ）を有するハウジング（５２）を備え、直管（４１Ａ）は、軸心（ｃ１）が水平方向を向くようにハウジング内に配置されている形態（例えば、図２〜図４等参照）を挙げることができる。なお、上記ハウジングの大きさ、形状、材質等は特に問わない。

上述の形態の場合、例えば、上記直管（４１Ａ）は、ハウジング（５２）内の下部に配置されていることができる（例えば、図３及び図４等参照）。なお、上記下部とは、ハウジングの内部空間を上下方向に１／２で区画したときの下側領域を意図する。

上述の形態の場合、例えば、上記流出口（５１ｂ）は、ハウジング（５２）の側壁に設けられており、直管（４１Ａ）は、直管の軸心（ｃ１）と流出口の軸心（ｃ２）との上下間隔（ｈ）が２００ｍｍ以下（好ましくは１５０ｍｍ以下、特に１２０ｍｍ以下）となるようにハウジング内に配置されていることができる（例えば、図３及び図４等参照）。

上述の形態の場合、例えば、上記流出口（５１ｂ）は、ハウジング（５２）の側壁に設けられており、直管（４１Ａ〜４１Ｃ）は、平面視で直管の軸心（ｃ１）と流出口（５１ｂ）の軸心（ｃ２）とが交差するようにハウジング内に配置されていることができる（例えば、図２等参照）。この場合、上記直管の軸心と流出口の軸心との交差角度（θ）としては、例えば、３０〜１５０度（好ましくは６０〜１２０度、特に８０〜１００度）が挙げられる。

上述の形態の場合、例えば、上記流入口（５１ａ）は、ハウジング（５２）の側壁に設けられており、流出口（５１ｂ）は、ハウジングの側壁において流入口と対向する側に設けられていることができる（例えば、図３等参照）。

上述の形態の場合、例えば、上記ハウジング（５２）の上部には、ハウジングの上部内に溜る気体を抜くための気体抜き弁（５８）が設けられていることができる（例えば、図４等参照）。

上述の形態の場合、例えば、上記ハウジング（５２）内には、トルマリン粒状物（５５）及び／又は無機物からなる水処理剤（８０）を収容する収容体（５３、７９）が配置されており、上記直管（４１Ａ）は、収容体（５３、７９）の下方に配置されていることができる（例えば、図３及び図１２等参照）。これにより、ハウジング内を流れる液体の水質を効果的に改善できる。

＜冷却水循環システム＞
本実施形態に係る冷却水循環システムは、循環経路（２、３）内で冷却水を循環させる冷却水循環システム（１）であって、上記実施形態に係るマイクロバブル発生装置（４０Ａ〜４０Ｃ）を備える（例えば、図１等参照）。

上記マイクロバブル発生装置としては、例えば、チラー機（６）と冷却対象部（７）との間で冷却水を循環させるチラー機側循環経路（３）に備えられるハウジング（５２）内に配置される直管（４１Ａ）を備える形態（４０Ａ）、冷却塔（５）とチラー機（６）との間で冷却水を循環させる冷却塔側循環経路（２）に備えられるハウジング内に配置される直管を備える形態、冷却塔（５）の水槽（５ｄ）内に配置される直管（４１Ｂ）を備える形態（４０Ｂ）、チラー機（６）のタンク（６ａ）内に配置される直管（４１Ｃ）を備える形態（４０Ｃ）のうちの１種又は２種以上の組み合わせが挙げられる。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

（１）冷却水循環システムの構成
本実施例に係る冷却水循環システム１は、図１に示すように、循環経路内で冷却水を循環させるものであって、後述するマイクロバブル発生装置４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃを備えている。この循環経路は、冷却塔５とチラー機６との間で冷却水を循環させる冷却塔側循環経路２と、チラー機６と冷却対象部７との間で冷却水を循環させるチラー機側循環経路３と、を備えている。なお、上記冷却対象部７としては、例えば、射出成形装置、プレス加工装置、溶接装置、加熱装置、トリム装置等を挙げることができる。

上記冷却塔５は、チラー機６から送られる温度上昇した冷却水を溜めて散水する散水槽５ａと、散水槽５ａから散水された冷却水を空気により冷却する充填材５ｂと、外気を吸気口から取り込んで充填材５ｂの内部を通過させる送風機５ｃと、充填材５ｂで冷却されて落下してきた冷却水を溜める水槽５ｄと、を備えている。この水槽５ｄ内には、後述するマイクロバブル発生装置４０Ｂの直管４１Ｂと、水槽５ｄの底部に沈殿するスライム等の沈殿物を除去するための噴射器９と、が備えられている。さらに、冷却塔５の吸気口及び散水槽５ａを覆うように多機能ネット１０が張設されている。この多機能ネット１０により、冷却塔では、藻、スライム、レジオネラ菌等の発生が防止されるとともに、冷却効率が向上される。

上記チラー機６は、冷却対象部７から送られる温度上昇した冷却水を溜めるタンク６ａと、タンク６ａ内の冷却水を冷却するための熱交換器６ｂと、を備えている。このタンク６ａ内には、後述するマイクロバブル発生装置４０Ｃの直管４１Ｃが備えられている。

上記冷却塔側循環経路２は、一端側が冷却塔５の水槽５ｄに接続され且つ他端側がチラー機６の熱交換器６ｂに接続される送り経路２ａと、一端側がチラー機６の熱交換器６ｂに接続され且つ他端側が冷却塔５の散水槽５ａに接続される返し経路２ｂと、を備えている。上記送り経路２ａには、冷却塔５の水槽５ｄ内の冷却水をチラー機６の熱交換器６ｂに向かって圧送する圧送ポンプ１２が備えられている。また、送り経路２ａの圧送ポンプ１２の上流側には、一端側が噴射器９に接続された導入管１３の他端側が接続されている。この導入管１３には、冷却塔５の水槽５ｄ内の冷却水を噴射器９に向かって圧送する圧送ポンプ１４が備えられている。そして、圧送ポンプ１４で圧送された冷却水が噴射器９から噴射されることで、水槽５ｄ内の底部に沈殿する沈殿物が除去される。

上記導入管１３には、無機物等からなる水処理剤を収容したバスケットフィルタ１６と、冷却水中に含まれる不純物を除去する水中不純物分離装置１７と、冷却水をトルマリン粒状物で処理するトルマリン処理装置１８と、が備えられている。この水中不純物分離装置１７の排水口１７ａには、開閉弁２２で開閉されるドレン用配管２１が接続されている。この開閉弁２２は、冷却水の電気伝導率を検出するセンサ２３からの検出値に応じて制御部２４により開閉制御される。そして、ドレン用配管２１が開放されることで、不純物分離装置１７の排水口１７ａから不純物とともに冷却水が排出される。また、導入管１３には、バイパス経路２５が設けられており、バイパス経路２５には、冷却水を磁気で処理する磁気式水処理装置１９が備えられている。

なお、本実施例では、導入管１３に備えられる水中不純物分離装置１７を例示したが、これに限定されず、例えば、図１中に仮想線で示すように、導入管１３に代えて又は加えて、冷却塔循環経路２の返し経路２ｂ（又は送り経路２ａ）に備えられる水中不純物分離装置１７としてもよい。

さらに、本実施例では、導入管１３に備えられるトルマリン処理装置１８を例示したが、これに限定されず、例えば、図１中に仮想線で示すように、導入管１３に代えて又は加えて、冷却塔側循環経路２の送り経路２ａ（又は返し経路２ｂ）に備えられるトルマリン処理装置１８としてもよい。さらに、チラー機側循環経路３の返し経路３ｂ（又は送り経路３ａ）に備えられるトルマリン処理装置１８としてもよい。

上記チラー機側循環経路３は、一端側がチラー機６のタンク６ａに接続され且つ他端側が冷却対象部７に接続される送り経路３ａと、一端側が冷却対象部７に接続され且つ他端側がチラー機６のタンク６ａに接続される返し経路３ｂと、を備えている。上記送り経路３ａには、チラー機６のタンク６ａ内の冷却水を冷却対象部７に向かって圧送する圧送ポンプ２６が備えられている。また、送り経路３ａの圧送ポンプ２６の下流側には、バイパス経路２７が設けられている。このバイパス経路２７には、冷却水中に含まれる不純物を除去する水中不純物分離装置１７’と、後述するマイクロバブル発生装置４０Ａと、が備えられている。

上記冷却塔側循環経路２とチラー機側循環経路３とは、チラー機側循環経路３を循環する冷却水を冷却塔側循環経路２に導入するための第１接続管３１で接続されている。この第１接続管３１は、冷却塔側循環経路２の返し経路２ｂと水中不純物分離装置１７’の排水口１７ａ’とを接続している。また、第１接続管３１には、制御部３２の開閉制御により第１接続管３１を開閉するボールバルブ式の電動バルブ３３と、ワッシャーラバー式の定流量弁３４と、冷却水の逆流を防止する逆止弁３５と、が備えられている。この電動バルブ３３は、制御部３２のタイマ機能により開閉制御される。さらに、第１接続管３１の一端側には、冷却塔側循環経路２を構成する配管内に配置される差圧噴射器３６が設けられている。

上記冷却塔側循環経路２とチラー機側循環経路３とは、冷却塔側循環経路２を循環する冷却水をチラー機側循環経路３に導入するための第２接続管３８で接続されている。この第２接続管３８は、冷却塔側循環経路２の送り経路２ａとチラー機６のタンク６ａとを接続している。また、第２接続管３８の一端側には、タンク６ａの水面の上下変動に伴って第２接続管を開閉するフロート弁３９が設けられている。

（２）マイクロバブル発生装置の構成
本実施例に係るマイクロバブル発生装置４０Ａは、図２〜図４に示すように、チラー機側循環経路３を循環する冷却水中にマイクロバブルを発生させるものであって、一端側がコンプレッサ４２に接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の複数（図中２本）の円筒状（即ち、中空の円柱状）の直管４１Ａを備えている。このマイクロバブル発生装置４０Ａは、上部に冷却水の流入口５１ａを有するとともに、下部に冷却水の流出口５１ｂを有する円筒状のハウジング５２を備えている。この流入口５１ａは、ハウジング５２の側壁に設けられており、流出口５１ｂは、ハウジング５２の側壁において流入口５１ａと対向する側に設けられている。なお、上記マイクロバブル発生装置４０Ａは、冷却水中にマイクロバブルを発生させる機能の他に、冷却水をトルマリン粒状物５５に接触させてトルマリン処理水とする機能も有している。

本実施例では、上記直管４１Ａとして、平均気孔径が１．２μｍの多孔質アルミナ製であり、外径が２０ｍｍで内径が８．５ｍｍである直管（図１０（ｄ）参照）を採用した。また、直管４１Ａに圧送されるエア圧力を０．１５ＭＰａに選定した。

上記直管４１Ａの一端側とコンプレッサ４２とを接続する配管には、図２に示すように、コンプレッサ４２により圧送される気体中の油分を除去するフィルタ４５（濾過精度；０．３μｍ）が備えられている。この配管のフィルタ４５の上流側には、ボールバルブ４４及びフィルタ４３（濾過精度；５μｍ）が備えられている。また、配管のフィルタ４５の下流側には、圧力調整用レギュレータ４６、流量調整用バルブ４７、及びコンプレッサ４２による圧送停止時の冷却水の逆流防止用のチャッキバブル４８が備えられている。なお、直管４１Ａの先端側は、キャップ７２が接続されることで閉塞されている。

上記各直管４１Ａは、図２〜図４に示すように、軸心ｃ１が水平方向を向くとともに上下方向に並設されるようにハウジング５２内の下部に配置されている。具体的に、上側の直管４１Ａは、その軸心ｃ１と流出口５１ｂの軸心ｃ２との上下間隔ｈが１００ｍｍとなるように配置されている。また、下側の直管４１Ａは、その軸心ｃ１と流出口５１ｂの軸心ｃ２とが一致するように配置されている。また、各直管４１Ａは、平面視で直管４１Ａの軸心ｃ１と流出口５１ｂの軸心ｃ２とが所定の交差角度θ（例えば、９０度）で交差するように配置されている（図２参照）。

上記ハウジング５２には、図３に示すように、内部空間を上流側空間Ｓ１と下流側空間Ｓ２とに仕切るようにハウジング５２内に配置されるとともに、トルマリン粒状物５５を収容する収容体５３が配置されている。この収容体５２の下方に各直管４１Ａが配置されている。

上記収容体５３は、２重筒状に形成されている。具体的に、収容体５３は、上流側空間Ｓ１に面する円筒状の上流側仕切壁６１と、下流側空間Ｓ２に面する円筒状の下流側仕切壁６２と、を備えている。この上流側仕切壁６１には、上流側空間Ｓ１から収容体５３内に冷却水を流入するための複数の流入孔が形成されている。また、下流側仕切壁６２には、収容体５３内から下流側空間Ｓ２に冷却水を流出するための複数の流出孔が形成されている。

上記収容体５３は、上流側及び下流側仕切壁６１、６２の各下端部の間を閉塞する底壁６３と、上流側及び下流側仕切壁６１、６２の各下端部の間を閉塞する上壁６４と、を備えている。この底壁６３は、上流側仕切壁６１の下端部の内周側を閉塞するように設けられている。また、上壁６４は、上流側仕切壁６１の上端部の内周側を開口するように設けられている。さらに、上壁６４は、ハウジング５２の側壁に当接するように下流側仕切壁６２の外周側に延びている。なお、上記底壁６３及び上壁６４は、各仕切壁６１、６２に対してカシメ等により固定されている。

上記上壁６４は、ハウジング５２の側壁に設けられたブラケット６５上に載置されている。これにより、収容体５３は、ハウジング５２内で位置決めされるとともに、蓋体５２ｂを取り外した状態のハウジング本体５２ａ内に対して出し入れ可能とされている。なお、上記収容体５３においては、上流側仕切壁６１の内周側に無機物等からなる水処理剤を収容してもよい。

上記ハウジング５２の上端部には、図４及び図５に示すように、空気が溜る空気溜り部５７と、空気溜まり部５７に溜る空気を抜くための気体抜き弁５８と、が設けられている。このハウジング５２は、軸方向の一端側（即ち、上端側）を開口した有底円筒状のハウジング本体５２ａと、ハウジング本体５２ａの開口を閉塞すうようにハウジング本体５２ａに着脱可能に取り付けられる蓋体５２ｂと、を備えている。この蓋体５２ｂに気体抜き弁５８が設けられている。そして、蓋体５２ｂは、操作部５６ａを把持してネジ５６を回動させてハウジング本体５２ａに螺合及び解除することで、ハウジング本体５２ａに対して着脱可能とされている。

上記気体抜き弁５８は、図６に示すように、弁室５９ａ及び弁室５９ａに連なる気体抜き孔５９ｂが形成されたケーシング５９と、弁室５９ａ内に収容されて流入する冷却水の水面の上下変動により昇降するフロート６０と、を備えている。そして、気体抜き弁５８は、ハウジング５２から弁室５９ａ内に流入する冷却水によりフロート６０が上昇して弁座に着座することで、気体抜き孔５９ｂを閉鎖して水の外部への流出を規制する（図６（ａ）参照）。一方、弁室５９ａ内への冷却水の流入が減少してフロート６０が下降して弁座から離れることで、気体抜き孔５９ｂを開放してハウジング５２内で生じる空気を大気中に放出する（図６（ｂ）参照）。

本実施例に係るマイクロバブル発生装置４０Ｂは、冷却塔５の水槽５ｄ内に貯留される冷却水中にマイクロバブルを発生させるものである（図１参照）。このマイクロバブル発生装置４０Ｂは、図７（ａ）に示すように、一端側がコンプレッサ４２に接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の複数（図中４本）の円筒状（即ち、中空の円柱状）の直管４１Ｂを備えている。これら各直管４１Ｂは、軸心が水平方向を向くとともに上下方向に並設されるように冷却塔５の水槽５ｄ内の下部に配置されている。

本実施例では、上記直管４１Ｂとして、平均気孔径が１．２μｍの多孔質アルミナ製であり、外径が２０ｍｍで内径が８．５ｍｍで軸長さが５００ｍｍである直管（図１０（ｄ）参照）を採用した。また、直管４１Ｂに圧送されるエア圧力を０．１５ＭＰａに選定した。

上記直管４１Ｂの軸方向の各端側には、バルブソケット７０ａ、７０ｂが接続されている。こられ各ソケット７０ａ、７０ｂと直管４１Ｂとの隙間には、気密性を維持するために、２液エポキシ樹脂が注入されている。一方のソケット７０ａには、ＳＵＳ製の径違いソケット７１が接続されており、他方のソケット７０ｂには、ＳＵＳ製のキャップ７２が接続されている。このキャップ７２により直管４１Ｂの他端側が閉塞されており、圧送空気が抜け出ない構造となっている。

上記直管４１Ｂを支持する支持具７３は、一対の対向するＳＵＳ製の鋼板（ブラケット）７４を備えている。これら各鋼板７４には、複数の直管４１Ｂに応じて孔が開けられており、孔にはソケット７１及びキャップ７２が差し込まれている。また、各鋼板７４の角４箇所には孔が開けられており、孔にはＳＵＳ製のボルト７５が差し込まれ、ナット７６で固定されている。よって、一対の鋼板７４の間には、複数の直管４１Ｂが多列状で安定的に固定されている。

なお、上記直管４１Ｂの一端側（ソケット７１）とコンプレッサ４２とを接続する配管には、上記直管４１Ａと略同様にして、ボールバブル４３、フィルタ４４（濾過精度；５μｍ）、フィルタ４５（濾過精度；０．３μｍ）、圧力調整用レギュレータ４６、流量調整用バルブ４７、及びチャッキバルブ４８が順に備えられている（図２参照）。

本実施例に係るマイクロバブル発生装置４０Ｃは、チラー機６のタンク６ａ内に貯留される冷却水中にマイクロバブルを発生させるものである（図１参照）。このマイクロバブル発生装置４０Ｃは、図７（ｂ）に示すように、一端側がコンプレッサ４２に接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の複数（図中２本）の円筒状（即ち、中空の円柱状）の直管４１Ｃを備えている。こられ各直管４１Ｃは、軸心が水平方向を向くとともに上下方向に並設されるようにチラー機６のタンク６ａ内の下部に配置されている。

本実施例では、上記直管４１Ｃとして、平均気孔径が１．２μｍの多孔質アルミナ製であり、外径が２０ｍｍで内径が８．５ｍｍで軸長さが２５０ｍｍである直管（図１０（ｄ）参照）を採用した。また、直管４１Ｃに圧送されるエア圧力を０．１５ＭＰａに選定した。なお、上記直管４１Ｃの支持構造等は、上記直管４１Ｂの支持構造等と略同じであるため、同じ符号を付けて詳説を省略する。

（３）冷却水循環システムの作用
次に、上記構成の冷却水循環システム１の作用について説明する。冷却塔側循環経路２を循環する冷却水は、図１に示すように、導入管１３を流れる際に、バスケットフィルタ１６、水中不純物分離装置１７、トルマリン処理装置１８、及び磁気式水処理装置１９の作用により水質改善されるとともに、冷却塔５の水槽５ｄ内に貯留される際に、マイクロバブル発生装置４０Ｂの作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。一方、チラー機側循環経路３を循環する冷却水は、水中不純物分離器１７’及びトルマリン処理機能付きマイクロバブル発生装置４０Ａの作用により水質改善されるとともに、チラー機６のタンク６ａ内に貯留される際に、マイクロバブル発生装置４０Ｃの作用により水質改善されて、防錆及び防スケールに優れるとともに洗浄機能を有する冷却水とされる。

そして、水質改善された冷却水が各循環経路２、３を循環することで、冷却水の水質低下に起因する、金型冷却孔、冷却配管、熱交換器等でのスケールの付着・堆積・流路閉塞／腐食・錆・水漏れ／スライム・藻の発生等が抑制される。その結果、成形品の品質安定化（金型を一定の温度に維持できる；冷却不足でのシルバー不良が発生し難い）、節電、省エネ（熱交換器の熱交換率の向上により消費電力を大幅に削減；節電、節水によるＣＯ２排出量削減；熱交換器の高圧異常トラブルの低減）、設備管理コストの大幅削減（設備にかかる電気料金を削減；薬品洗浄費用を削減；清掃メンテナンス費用の削減）等の様々なメリットが得られる。

さらに、上記冷却水循環システム１では、制御部３２のタイマ制御により電磁バルブ３３が開放されると、第１接続管３１を介して水中不純物分離装置１７’の排水口１７ａ’から不純物とともに冷却水が冷却塔側循環経路２の返し経路２ｂに導入される。このとき、差圧噴射器３６により、冷却塔側循環経路２を構成する配管内を流れる冷却水（水圧：０．４ＭＰａ、流量：１２０Ｌ／ｍｉｎ）に対して、該冷却水よりも低圧である第１接続管３１を流れる冷却水（水圧：０．３ＭＰａ、流量：１．８Ｌ／ｍｉｎ）が噴射されて導入される。一方、チラー機６のタンク６ａの水面の下降に伴ってフロート弁３９が作動されると、第２接続管３８を介して冷却塔側循環経路２の送り経路２ａを流れる冷却水がタンク６ａに導入される。すなわち、チラー機側循環経路３で汚染された冷却水と冷却塔側循環経路２で水質改善された冷却水とが入れ換えられる。

なお、上記水中不純物分離装置１７’から排出される排水量は、チラー機側循環経路３のチラー機６の冷却効率に支障がないように、チラー機側循環水量の３〜５％の範囲で定流量弁３４から逆止弁３５を通過して、冷却塔側循環経路２の返し経路２ｂに導入される。さらに、チラー機側循環経路３の循環圧よりも冷却塔側循環経路２の循環圧が低い場合は、差圧噴射器３６を設けることなく、冷却塔側循環経路２の返し経路２ｂへ排水することができる。

本実施例に係るマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃによると、コンプレッサ４２により直管４１Ａ〜４１Ｃの一端側から内部空間に圧送される空気は、直管４１Ａ〜４１Ｃの気孔を通過して外周表面の全体から超微細（気泡サイズ；６〜１２μｍ）な高濃度マイクロバブル（気体量；１０Ｌ／ｍｉｎ）となって冷却水中に放出される。

具体的に、マイクロバブル発生装置４０Ａでは、図３に示すように、流入口５１ａからハウジング５２内の上流側空間Ｓ１に流入する冷却水は、上流側仕切壁６１の流入孔を通過して収容体５３内に流入し、収容体５３内、即ちトルマリン粒状物５５の間を遠心側に向かって通過する。このとき、トルマリン粒状物５５に対して冷却水が強い圧力と衝撃で接触されることとなり、トルマリン鉱石の特性である圧電効果が発現され、有用なトルマリン処理水が効率的に生成される。そして、収容体５３内を通過した冷却水（トルマリン処理水）は、下流側仕切壁６２の流出孔からハウジング５２内の下流側空間Ｓ２に流出し、ハウジング５２の側壁に当たって下流側空間Ｓ２を下方に向かって流れ、ハウジング５２内の下部に流れ込む。このとき、冷却水は、各直管４１Ａから発生されたマイクロバブルを大量に含んだ状態となり、その状態で流出口５１ｂから流出してチラー機側循環経路３を循環する。

また、マイクロバブル発生装置４０Ｂによると、冷却塔５の水槽５ｄ内に溜る冷却水は、直管４１Ｂから発生されたマイクロバブルを大量に含んだ状態となり、その状態で水槽５ｄから流出して冷却塔側循環経路２を循環する。さらに、マイクロバブル発生装置４０Ｃによると、チラー機６のタンク６ａ内に溜る冷却水は、直管４１Ｃから発生されたマイクロバブルを大量に含んだ状態となり、その状態でタンク６ｂから流出してチラー機側循環経路３を循環する。

ここで、図８及び図９に示すように、実験例１〜３及び比較例１、２の直管について説明する。実験例１に係る直管（規格番号；Ａ−１７）は、平均気孔径が１．２μｍの多孔質アルミナ製の直管である。この直管を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．１ＭＰａとしたときに、実験水槽内で気泡サイズが６〜１２μｍのマイクロバブルが発生した。また、実験例２に係る直管（規格番号；Ａ−１８）は、平均気孔径が０．５μｍの多孔質ジルコニア製の直管である。この直管を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．８ＭＰａとしたときに、気泡サイズが２〜４μｍのマイクロバブルが発生した。さらに、実験例３に係る直管（規格番号；Ａ−１９）は、平均気孔径が０．２μｍの多孔質ジルコニア製の直管である。この直管４１Ａ〜４１Ｃを実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．８ＭＰａとしたときに、気泡サイズが１〜２μｍのマイクロバブルが発生した。

一方、比較例１に係る直管（規格番号；Ａ−１５）は、平均気孔径が５．５μｍの多孔質アルミナ製の直管である。この直管を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．１ＭＰａとしたときに、気泡サイズが２８〜５５μｍのマイクロバブルが発生した。さらに、比較例２に係る直管（規格番号；Ａ−１６）は、平均気孔径が２．４μｍの多孔質アルミナ製の直管である。この直管を事件水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．１ＭＰａとしたときに、気泡サイズが１２〜２４μｍのマイクロバブルが発生した。

また、上記実験例１に係る直管（規格番号；Ａ−１７）を用いたマイクロバブルの発生実験では、外径１１．４ｍｍ、内径８．８ｍｍの直管（図１０（ａ）参照）を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．１ＭＰａとしたときに、マイクロバブルの気泡サイズで若干のバラツキが生じた。また、外径２０ｍｍ、内径１６ｍｍの直管（図１０（ｂ）参照）を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．１５ＭＰａとしたときに、マイクロバブルの気泡サイズで若干のバラツキが生じた。さらに、外径２０ｍｍ、内径１４ｍｍの直管（図１０（ｃ）参照）を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．２ＭＰａとしたときに、マイクロバブルの気泡サイズで若干のバラツキが生じた。これらに対して、外径２０ｍｍ、内径８．５ｍｍの直管（図１０（ｄ）参照）を実験水槽内に単管として配置し、直管に圧送されるエア圧力を０．３ＭＰａとしたときに、マイクロバブルの気泡サイズでバラツキが殆ど生じなかった。

また、マイクロバブルの発生の有無による熱の効率実験を行った。実験水槽内に水を１１Ｌ入れ、マイクロバブル発生装置（規格番号；Ａ−１７の直管を使用）を循環運転したあと、ヒーター１００Ｖ、消費電力１５０Ｗを水槽内に投入し、水槽内の液温が３５℃になるまで温度を測定した。その結果、図１１に示すように、マイクロバブルの発生ありは、マイクロバブルの発生なしと比べて、熱を奪う力は１．８６倍あることが判明した。よって、冷却水中にマイクロバブルを含ませることで、冷却塔の充填材、チラーの熱交換器、冷却装置（例えば、金型冷却孔、スポット溶接、プレス金型等）の冷却効率に寄与することが考えられる。

さらに、実験水槽の中にマイクロバブル発生装置（規格番号；Ａ−１７の直管を使用）を据え置き、全硬度が高い滋賀県長浜市錦織取水源、全硬度２８０の硬水を実験水槽内に５０Ｌ注入したあと、７日間継続してマイクロバブル発生装置を運転した。その結果、水中のスケール成分であるカルシウム、マグネシウムが凝集コロイド化して沈殿することが判明した。また、軟水である愛知県刈谷市の工業用水を実験水槽内に５０Ｌ注入したあと、７日間継続してマイクロバブル発生装置を運転した。その結果、水中のスケール成分であるカルシウム、マグネシウムが凝集コロイド化して沈殿することが判明した。

（４）実施例の効果
本実施例のマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃによると、一端側がコンプレッサ４２に接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管４１Ａ〜４１Ｃを備え、直管４１Ａ〜４１Ｃは、平均気孔径が１．５μｍ以下である。これにより、コンプレッサ４２により直管４１Ａ〜４１Ｃの内部空間に圧送される空気は、直管４１Ａ〜４１Ｃの気孔を通過して表面全体から超微細な高濃度マイクロバブルとなって冷却水中に均等に放出される。さらに、多孔質セラミック製の直管４１Ａ〜４１Ｃを採用しているので、簡易且つ安価な構造とすることができる。

ここで、一般的にレンコン状のセラミックフィルタがあるが、水処理用ではマイクロバブルの気泡サイズがばらつくため、実用化されていない。これに対して、本実施例のマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃによると、アルミナ質の直管４１Ａ〜４１Ｃを採用し、アルミナ質の限界である気孔径１．２μｍにて、マイクロバブルの気泡精度６〜１２μｍと超微細気泡発生に優れている。さらに、マイクロバブルを発生させるエア圧力が０．１５ＭＰａと低圧で高濃度マイクロバブルを発生させることができる。

また、本実施例では、直管４１Ａ〜４１Ｃは、外径と内径との差が１１．５ｍｍである。これにより、冷却水中にマイクロバブルを更に均等に発生させることができる。

また、本実施例では、直管４１Ａ〜４１Ｃの一端側とコンプレッサ４２とを接続する配管には、フィルタ４５が備えられている。これにより、フィルタ４５によりコンプレッサ４２で圧送される空気中の油分が除去される。よって、油分による直管４１Ａ〜４１Ｃの気孔の目詰りが防止される。特に、本実施例では、配管のフィルタ４５の下流側には、圧力調整用レギュレータ４６、流量調整用バルブ４７、及びコンプレッサ４２による圧送停止時の液体の逆流防止用のチャッキバルブ４８が備えられている。これにより、直管４１Ａ〜４１Ｃから吐出する高濃度マイクロバブルの性能低下が防止される。

また、本実施例では、上部に冷却水の流入口５１ａを有するとともに、下部に冷却水の流出口５１ｂを有するハウジング５２を備え、直管４１Ａは、軸心ｃ１が水平方向を向くようにハウジング５２内に配置されている。これにより、ハウジング５２内を流れる冷却水に対してマイクロバブルを大量に含ませることができる。

また、本実施例では、直管４１Ａは、ハウジング５２内の下部に配置されている。これにより、ハウジング５２内を流れる冷却水に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。

また、本実施例では、流出口５１ｂは、ハウジング５２の側壁に設けられており、直管４１Ａは、該直管４１Ａの軸心ｃ１と流出口５１ｂの軸心ｃ２との上下間隔ｈが１００ｍｍ以下となるようにハウジング５２内に配置されている。これにより、ハウジング５２内を流れる冷却水に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。

また、本実施例では、流出口５１ｂは、ハウジング５２の側壁に設けられており、直管４１Ａは、平面視で該直管４１Ａの軸心ｃ１と流出口５１ｂの軸心ｃ２とが略直交するようにハウジング５２内に配置されている。これにより、ハウジング５２内を流れる冷却水に対してマイクロバブルを更に大量に含ませることができる。

また、本実施例では、ハウジング５２の上部には、気体抜き弁５８が設けられている。これにより、ハウジング５２内で気体溜りがなくなり、ハウジング５２内で冷却水が円滑に流れる。

さらに、本実施例では、ハウジング５２内には、トルマリン粒状物５５を収容する収容体５３が配置されており、直管４１Ａは、収容体５３の下方に配置されている。これにより、ハウジング５２内を流れる冷却水の水質を効果的に改善できる。

本実施例の冷却水循環システム１によると、上述のマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃを備える。これにより、冷却水中に超微細な高濃度マイクロバブルを均等に発生させることができる。そして、循環経路内を水質改善された冷却水（すなわち、マイクロバブルを含んだ冷却水）を循環させることで、循環経路の汚れ及び詰まりを防止できるとともに、冷却水の水質維持を図ることができ、更に冷却効率を向上させることができる。例えば、循環経路内を水質改善された冷却水を循環させることで、水のクラスター（Ｈ２Ｏ集合体）を分解し、浸透性のある滑らかな水になる。また、ＯＨラジカルが生成され、錆コブ・スケール堆積物・有機物等の分解・洗浄を行う。また、酸化還元電位がマイナス帯電しマイナスイオン水（弱アルカリ）になる。また、循環冷却水のカビ、藻などの臭気除去を行う。また、マイクロバブルは熱伝導が水に比べて約１．８倍あるので、冷却塔の散水冷却、熱交換器、冷却装置等の冷却効率が向上する。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、ハウジング５２内にトルマリン粒状物５５を収容する収容体５３を備えてなるマイクロバブル発生装置４０Ａを例示したが、これに限定されず、例えば、図１２に示すように、ハウジング５２内に無機物からなる水処理剤８０を収容する収容体７９を備えてなるマイクロバブル発生装置４０Ａとしてもよい。さらに、ハウジング５２内に収容体５３、７９を備えないマイクロバブル発生装置としてもよい。

また、上記実施例では、複数の直管４１Ａ〜４１Ｃを備えるマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、図７（ｃ）に示すように、単一の直管４１を備えるマイクロバブル発生装置としてもよい。

また、上記実施例では、チラー機側循環経路３を循環する冷却水中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置４０Ａを例示したが、これに限定されず、例えば、冷却塔側循環経路３を循環する冷却水中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置としてもよい。

また、上記実施例では、３種のマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃを備える冷却水循環システム１を例示したが、これに限定されず、例えば、３種のマイクロバルブ発生装置４０Ａ〜４０Ｃのうちの１種又は２種の組み合わせを備える冷却水循環システムとしてもよい。さらに、他の形態のマイクロバブル発生装置を備える冷却水循環システムとしてもよい。

また、上記実施例では、ハウジング５２内等で水平方向を向く直管４１Ａ〜４１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、水平方向に対して傾斜する方向や鉛直方向を向く直管としてもよい。さらに、上記実施例では、ハウジング５２内等の下部に配置される直管４１Ａ〜４１Ｃを例示したが、これに限定されず、例えば、ハウジング等内の上部に配置される直管としてもよい。さらに、上記実施例では、平面視で流出口５１ｂの軸心ｃ２と交差する軸心ｃ１の直管４１Ａを例示したが、これに限定されず、例えば、平面視で流出口５１ｂの軸心ｃ２と一致する軸心ｃ１の直管としてもよい。

さらに、上記実施例では、フロート式の気体抜き弁５８を例示したが、これに限定されず、例えば、圧力作動式等の他の形態の気体抜き弁を採用してもよい。

また、上記実施例では、冷却水のスケール除去予防、腐食（錆）除去予防、冷却効率向上させるためのマイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃを例示したが、上述の実験例が示すように、水中不純物を凝集コロイド化する効果があるので、例えば、ため池の浄水、湯沸かし器、浄化槽、ビルなどの屋上に設置ある空調室外機の冷却器などにも応用されるマイクロバブル発生装置としてもよい。

さらに、上記マイクロバブル発生装置４０Ａ〜４０Ｃは、例えば、水質浄化、洗浄（工業用・家庭用）、ヘルスケア・リハビリ（病院用、家庭用）、化学反応促進、養殖（魚介類の成長促進）、水耕栽培、加湿・冷却、噴霧（薬液、肥料、水散布等）、食品加工などで利用することもできる。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、工業、医療、農業、環境、食品分野等で用いられる液体中にマイクロバブルを発生させる技術として広く利用される。特に、工場設備等で用いられる過酷な条件での配管、冷却装置などのスケール除去予防、腐食（錆）除去予防、冷却装置等の冷却効率向上（省電力）するために冷却水中にマイクロバブルを発生させる技術として好適に利用される。

１；冷却水循環システム、４０Ａ〜４０Ｃ；マイクロバブル発生装置、４１Ａ〜４１Ｃ；直管、４２；コンプレッサ、４５；フィルタ、５１ａ；流入口、５１ｂ；流出口、５２；ハウジング、５８；気体抜き弁、ｃ１；直管の軸心、ｃ２；流出口の軸心。

Claims (10)

1. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置であって、
   一端側がコンプレッサに接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管を備え、
   前記直管は、平均気孔径が１．５μｍ以下であるとともに、外径と内径との差が８〜１７ｍｍであることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
2. 液体中にマイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置であって、
   一端側がコンプレッサに接続されるとともに、他端側が閉塞されている多孔質セラミック製の直管と、
   上部に液体の流入口を有するとともに、下部に液体の流出口を有するハウジングと、を備え、
   前記直管は、平均気孔径が１．５μｍ以下であるとともに、軸心が水平方向を向くように前記ハウジング内に配置されていることを特徴とするマイクロバブル発生装置。
3. 前記直管は、前記ハウジング内の下部に配置されている請求項２記載のマイクロバブル発生装置。
4. 前記流出口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、
   前記直管は、該直管の軸心と前記流出口の軸心との上下間隔が２００ｍｍ以下となるように前記ハウジング内に配置されている請求項２又は３に記載のマイクロバブル発生装置。
5. 前記流出口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、
   前記直管は、平面視で該直管の軸心と前記流出口の軸心とが交差するように前記ハウジング内に配置されている請求項２乃至４のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
6. 前記流入口は、前記ハウジングの側壁に設けられており、
   前記流出口は、前記ハウジングの側壁において前記流入口と対向する側に設けられている請求項２乃至５のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
7. 前記ハウジングの上部には、該ハウジングの上部内に溜る気体を抜くための気体抜き弁が設けられている請求項２乃至６のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
8. 前記直管は、外径と内径との差が８〜１７ｍｍである請求項２乃至７のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
9. 前記直管の一端側と前記コンプレッサとを接続する配管には、前記コンプレッサにより圧送される気体中の油分を除去するフィルタが備えられている請求項１乃至８のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置。
10. 循環経路内で冷却水を循環させる冷却水循環システムであって、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載のマイクロバブル発生装置を備えることを特徴とする冷却水循環システム。