JPWO2019069349A1 - 気泡生成装置、気泡生成方法 - Google Patents

Abstract

気体と液体とを混合した気体含有液中に微小な気泡を生成する気泡生成装置であって、気体含有液が流入する流入路と、気体含有液を外部に排出する排出路と、を有する筐体と、気体含有液中に微細な気泡を生成する気泡生成モジュールと、前記筐体の内部を前記流入路側の第１の空間と前記排出路側の第２の空間とに仕切るとともに、前記気泡生成モジュールが固定可能なよう構成されている仕切り部材と、を備え、前記気泡生成モジュールは、当該気泡生成モジュールへの流入口が前記筐体の流入路側に位置し、当該気泡生成モジュールからの排出口が前記筐体の排出路側に位置する状態で前記仕切り部材に固定されている。

Description

本発明は、気泡生成装置、気泡生成方法に関し、特に、ナノバブルなどの微細な気泡を含む液体を生成する気泡生成装置、気泡生成方法に関する。

ナノバブルなどの微細な気泡を生成するための技術が知られている。

例えば、特許文献１には、気体と液体とを混合して気体含有液を生成する気液混合部と気体含有液処理部と気泡生成部とを有する気体含有液生成装置が記載されている。具体的には、気体生成部は、収容部と、開閉部材と、弾性部材と、支持部と、を備えている。また、開閉部材と支持部との隙間は、気体含有液の流れが開閉部材を下流側に移動させることで拡大し、弾性力が開閉部材を上流側に移動させることで縮小するよう構成されており、気体生成部は、気体含有液を、隙間を介して入口から出口へと流すよう構成されている。特許文献１によると、上記構成により微細な気泡を高濃度に含有する気体含有液を生成することが出来る。

特開２０１６−２０３１０９号公報

特許文献１に記載の技術の場合、気体含有液生成装置は、気液混合部により気体と液体とを混合して気体含有液を生成した後、気体含有液処理部と気泡生成部とにより必要な処理を行うことで気体含有液中に微細な気泡を生成する。ここで、気体含有液処理部では、気体含有液を蛇行させるとともに、気体含有液を内周溝などに衝突させて圧力変動を起こさせている。このような構成のため、気体含有液生成装置が処理する気体含有液の量を増やそうと単純に気体含有液処理部の大きさを多くした場合、十分な圧力変動を起こさせることが難しくなり、効率的な微細な気泡の生成を行うことが難しくなるおそれがあった。

また、仮により多くの気体含有液を処理可能なよう気体含有液処理部を構成した場合、今度は少量の気体含有液を処理することが難しくなる、という問題があった。

このように、気泡生成装置においては、微小な気泡を含む液体の生成量を調整することが難しい、という問題が生じていた。

そこで、本発明の目的は、微小な気泡を含む液体の生成量を調整することが難しい、という問題を解決する気泡生成装置、気泡生成方法を提供することにある。

かかる目的を達成するため本発明の一形態である気泡生成装置は、
気体と液体とを混合した気体含有液中に微小な気泡を生成する気泡生成装置であって、
気体含有液が流入する流入路と、気体含有液を外部に排出する排出路と、を有する筐体と、
気体含有液中に微細な気泡を生成する気泡生成モジュールと、
前記筐体の内部を前記流入路側の第１の空間と前記排出路側の第２の空間とに仕切るとともに、前記気泡生成モジュールが固定可能なよう構成されている仕切り部材と、
を備え、
前記気泡生成モジュールは、当該気泡生成モジュールへの流入口が前記筐体の流入路側に位置し、当該気泡生成モジュールからの排出口が前記筐体の排出路側に位置する状態で前記仕切り部材に固定されている
という構成をとる。

また、本発明の他の形態である気泡生成方法は、
気体と液体とを混合した気体含有液中に微小な気泡を生成する気泡生成装置により行われる気泡生成方法であって、
気体含有液が流入する流入路を介して、仕切り部材により内部の空間が第１の空間と第２の空間とに仕切られた筐体のうちの前記第１の空間の内部へと気体含有液を供給し、前記第１の空間から、気体含有液中に微細な気泡を生成する気泡生成モジュールの内部を通過した後、前記第２の空間へと気体含有液が流れ、前記第２の空間から排出路を介して前記筐体の外部へと気体含有液が排出される
という構成をとる。

本発明は、以上のように構成されることにより、気泡生成装置においては、微小な気泡を含む液体の生成量を調整することが難しい、という問題を解決する気泡生成装置、気泡生成方法を提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る気泡生成装置の全体の構成の一例を示す図である。 図１で示す気液混合部の構成の一例を示す図である。 図１で示す気泡生成部の構成の一例を示す図である。 図３で示す仕切板の構成の一例を示す図である。 図３で示す気泡生成モジュールの構成の一例を示す図である。 図５で示す気泡生成モジュール内の突起部の構成の一例を示す図である。 第１の実施形態において気体含有液処理部内における気体含有液の流れの一例を示す図である。 仕切板の他の構成の一例を示す図である。 仕切板の他の構成の一例を示す図である。 気体含有液処理部の他の構成の一例を示す図である。 第２の実施形態における気泡生成モジュールの構成の一例を示す図である。 図１１で示す貫通孔の様子の一例を示す図である。 第２の実施形態において気体含有液処理部内における気体含有液の流れの一例を示す図である。 第２の実施形態における気泡生成モジュールの他の活用例を示す図である。

［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態を図１から図１０までを参照して説明する。図１は、気泡生成装置１の全体の構成の一例を示す図である。図２は、気液混合部２の構成の一例を示す図である。図３は、気泡生成部３の構成の一例を示す図である。図４は、仕切板３２の構成の一例を示す図である。図５は、気泡生成モジュール３３の構成の一例を示す図である。図６は、気泡生成モジュール３３内の突起３３２１の配置例を示す図である。図７は、気体含有液処理部３１内における気体含有液の流れの一例を示す図である。図８、図９は、仕切板３２の他の構成の一例を示す図である。図１０は、気体含有液処理部の他の構成の一例を示す図である。

第１の実施形態では、空気などの気体と水などの液体とを混合した気体含有液中にナノバブルを生成する気泡生成装置１について説明する。本実施形態における気泡生成装置１は、仕切板３２と気泡生成モジュール３３とを有する気体含有液処理部３１と、絞り部３４と、を有する気泡生成部３を有している。後述するように、本実施形態における仕切板３２は、気体含有液処理部３１の内部の空間を、気体含有液処理部３１への気体含有液の流入路として機能する流路４１側の空間（第１の空間）と、気体含有液処理部３１からの気体含有液の排出路として機能する流路４２側の空間（第２の空間）と、の２つの空間に分割する。また、仕切板３２には、気泡生成モジュール３３を装着するための貫通孔３２１が形成されており、貫通孔３２１に気泡生成モジュール３３を装着することで、仕切板３２に気泡生成モジュール３３を固定することが出来る。このような構成により、流入路として機能する流路４１を介して気体含有液処理部３１の内部に侵入した気体含有液は、気泡生成モジュール３３の内部を流れた後、排出路として機能する流路４２側の空間に移動して、流路４２から気体含有液処理部３１の外部へと流出する。

まず、図１を参照して、気泡生成装置１の全体の構成の概要について説明する。図１は、気泡生成装置１の全体の構成の一例を示している。図１を参照すると、気泡生成装置１は、気液混合部２と気泡生成部３とを有している。

図１で示すように、気液混合部２には、流体流入口を介して水などの流体が供給される。また、気液混合部２には、気体流入口を介して空気などの気体が供給される。気液混合部２は、供給された流体と気体とを混合して気体含有液を生成する。

また、気液混合部２と気泡生成部３とは、流路を介して連結している。気液混合部２が生成した気体含有液は、上記流路を介して気泡生成部３へと供給される。

気泡生成部３では、所定の処理を行うことにより、供給された気体含有液内にナノバブルを生成する。ナノバブルは、粒径が１マイクロメートル以下のナノメートル（ｎｍ）単位となる微細な気泡であり、例えば、粒径５０〜５００ｎｍ程度である。気泡生成部３で生成されたナノバブルを含む気体含有液であるナノバブル水は、排出口を介して気泡生成装置１の外部へと排出される。

以上が、気泡生成装置１の全体の構成の概要である。

なお、上記説明はあくまで例示である。気泡生成装置１は、上記例示した以外の構成を有していても構わない。例えば、気泡生成装置１は、図１で示す排出口と流体流入口とを図示しない清成槽などを介して連結することで、気体含有液やナノバブル水が気泡生成装置１内を循環するよう構成しても構わない。また、例えば、気泡生成装置１は、流体流入口を介して外部から水などの流体が供給されるよう構成するとともに、排出口を介して外部へとナノバブル水を排出するよう構成しても構わない。また、気泡生成装置１は、圧力計などの各種センサや流路における逆流を防止する弁など既知の様々な構成を有することが出来る。

続いて、気泡生成装置１を構成する各構成の詳細について説明する。まず、図２を参照して、気液混合部２の構成について説明する。

図２は、気液混合部２の構成の一例を示している。図２を参照すると、気液混合部２は、エジェクタ２３とポンプ２５とを有している。また、気液混合部２には、流路２１と流路２２と流路２４と流路２６とが形成されている。

流路２１は一方の端部に流体流入口が形成されており、他方の端部にエジェクタ２３が連結されている。また、流路２４は、一方の端部にエジェクタ２３が連結されており、他方の端部にポンプ２５が連結されている。また、ポンプ２５には流路２６の一方の端部が連結されており、流路２６の他方の端部には、気泡生成部３が連結されている。このように、気液混合部２においては、流路２１、エジェクタ２３、流路２４、ポンプ２５、流路２６が連結されることで、水などの流体が流れる流路が形成されている。つまり、上記構成によると、ポンプ２５は、流路２１、エジェクタ２３、流路２４、により形成される流路を介して水などの流体を吸引する。また、ポンプ２５は、吸引した流体を流路２６に排出する。

また、エジェクタ２３には流路２２が連結されている。流路２２は、一方の端部に気体流入口が形成され、他方の端部にエジェクタ２３が形成された、気体の流路を形成している。

エジェクタ２３には、流路２１や流路２４などの内径よりも内径が細くなる箇所である絞り部などが形成されている。エジェクタ２３は、ベンチュリ効果を利用することで、流路２２を介して供給される空気などの気体を、上述した流体が流れる流路に供給する。このように、エジェクタ２３を用いて流体が流れる流路に気体を供給することで、気液混合部２は気体と流体とを混ぜ合わせ気体含有液を生成する。

以上のように、気液混合部２は、液体と気体とを混合して気体含有液を生成するための構成を有している。なお、本実施形態においては、気液混合部２の具体的な構成は特に限定しない。気液混合部２は、既知の様々な変形例を採用して構わない。

続いて、図３から図１０までを参照して、気泡生成部３の構成について説明する。図３は、気泡生成部３の構成の一例を示す図である。図３を参照すると、気泡生成部３は、気体含有液処理部３１と絞り部３４とを有している。後述するように、気泡生成部３は、気体含有液処理部３１で所定の処理を施した後、例えば流路の幅を狭める（内径が細くなる）絞りを形成した、絞り部３４を通過させることで、気体含有液内にナノバブルを発生させる。このように、気泡生成部３においては、気体含有液処理部３１及び絞り部３４において、気体含有液内にナノバブルを発生させる。また、気泡生成部３には、流路４１と流路４２と流路４３とが形成されている。

流路４１の一方の端部は気液混合部２と連結しており、流路４１の他方の端部は気体含有液処理部３１と連結している。つまり、流路２６を介して排出された気体含有液は、流路４１を介して気体含有液処理部３１へと供給される。また、気体含有液処理部３１には流路４２が連結されており、流路４２のうちの他方の端部は絞り部３４と連結されている。また、絞り部３４には流路４３が連結されており、流路４３の他方の端部には排出口が形成されている。

このような構成のため、気体含有液処理部３１には、流路４１を介して気液混合部２で生成された気体含有液が供給される。また、気体含有液処理部３１を排出された気体含有液は流路４２を介して絞り部３４に供給され、絞り部３４を通過した気体含有液は、流路４３を介して外部へと排出される。つまり、流路４１は、気体含有液処理部３１に気体含有液を流入する流入路しての機能を有しており、流路４２は気体含有液処理部３１から気体を排出する排出路としての機能を有している。また、流路４２は、絞り部３４に気体含有液を流入する流入路しての機能を有しており、流路４３は絞り部３４から気体を排出する排出路としての機能を有している。

気体含有液処理部３１は、例えば、内部に空洞を有する略円柱形状を有している。気体含有液処理部３１には、気泡生成モジュール３３を装着した仕切板３２（仕切り部材）が固定されている。また、気体含有液処理部３１の側面には流路４１や流路４２が形成されている。

例えば、気体含有液処理部３１は、一方の端部にフランジ３１１１が形成され他方の端部に端面３１１２が形成された、円筒形状を有する第１の筒状部３１１（第１の筐体）と、一方の端部にフランジ３１２１が形成され他方の端部に端面３１２２が形成された、円筒形状を有する第２の筒状部３１２（第２の筐体）とを有している。また、第１の筒状部３１１の側面所定箇所において流路４１の端部が連結されており、第２の筒状部３１２の側面所定箇所において流路４２の端部が連結されている。気体含有液処理部３１は、第１の筒状部３１１に形成されたフランジ３１１１と第２の筒状部３１２に形成されたフランジ３１２１との間に後述する仕切板３２の外周側部分を挟み込んだ状態で、連結部材３１３により第１の筒状部３１１と第２の筒状部３１２とを連結することで形成されている。なお、連結部材３１３は、例えばナットやボルトなどである。連結部材３１３は、フランジ３１１１やフランジ３１２１に形成された貫通孔や仕切板３２に形成された固定用貫通孔３２２に挿通されることで、第１の筒状部３１１と第２の筒状部３１２とを連結する。

なお、図３で示すように、第２の筒状部３１２の側面の長さは、第１の筒状部３１１の側面の長さよりも長くなっている。また、第１の筒状部３１１の側面に形成された流路４１や第２の筒状部３１２の側面に形成された流路４２は、例えば、フランジ３１１１やフランジ３１２１の近傍に形成されている。このような構成のため、気体含有液処理部３１のうち、第２の筒状部３１２の端面３１２２から流路４２までの長さは、第１の筒状部３１１の端面３１１２から流路４１までの長さより長くなっている。

仕切板３２は、正面視で略円形の形状を有する板状の部材である。仕切板３２は、気体含有液処理部３１に固定されることにより、気体含有液処理部３１を構成する筐体の内部空間を２つの空間に仕切る。具体的には、仕切板３２は、気体含有液処理部３１を構成する筐体内の空間を、気体含有液の流入路として機能する流路４１側の第１の空間と、気体含有液の排出路として機能する流路４２側の第２の空間と、に仕切る。換言すると、仕切板３２は、気体含有液処理部３１内の空間を、第１の筒状部３１１側の空間である第１の空間と、第２の筒状部３１２側の空間である第２の空間と、に仕切る。なお、上述したように、第２の筒状部の側面の長さは、第１の筒状部３１１の側面の長さよりも長くなっている。そのため、第１の空間よりも第２の空間の方が内部の空間が広くなっている。

図４は、仕切板３２の構成の一例を示している。図４を参照すると、仕切板３２には、複数の貫通孔３２１と複数の固定用貫通孔３２２とが形成されている。例えば、図４の場合、仕切板３２には、３つの貫通孔３２１と、８つの固定用貫通孔３２２と、が形成されている。

貫通孔３２１は、気泡生成モジュール３３を仕切板３２に装着する際に用いる貫通孔である。つまり、貫通孔３２１には、気泡生成モジュール３３が装着される。貫通孔３２１に気泡生成モジュール３３を装着する方法は特に限定しないが、例えば、ネジ式、溶接、などの方法を採用して構わない。または、例えば、貫通孔３２１の内周面に形成された雌ネジ部に、外周面に雄ネジ部が形成された気泡生成モジュール３３をねじ込んで気泡生成モジュール３３を所定位置まで挿入した後溶接を行うなど、ネジと溶接の組み合わせた方法を採用しても構わない。貫通孔３２１の大きさは、例えば、直径約２０〜３０ｍｍ程度であるが、例示した以外の大きさであっても構わない。図４を参照すると、貫通孔３２１は、仕切板３２のうち中央付近に例えば等間隔に形成されている。

固定用貫通孔３２２は、仕切板３２を気体含有液処理部３１に固定する際に用いる貫通孔である。固定用貫通孔３２２には、連結部材３１３が挿通される。固定用貫通孔３２２は、仕切板３２の外周側であって、フランジ３１１１やフランジ３１２１に形成された貫通孔の形成位置に応じた位置に形成されている。固定用貫通孔３２２の大きさは、連結部材３１３の大きさに応じた大きさとなっている。固定用貫通孔３２２の数は、フランジ３１１１やフランジ３１２１に形成された貫通孔の数に応じて、変更されても構わない。

仕切板３２は、例えば、上述したような構成を有している。このように、仕切板３２は、気体含有液処理部３１を構成する筐体の内部を第１の空間と第２の空間とに仕切るとともに、気泡生成モジュール３３が固定可能なよう構成されている。上述した構成を有することで、仕切板３２は、固定用貫通孔３２２を用いて気体含有液処理部３１に固定されることになる。また、仕切板３２に形成された貫通孔３２１には、気泡生成モジュール３３が装着される。

気泡生成モジュール３３は、内部に空間を有する円筒形状のモジュールである。気泡生成モジュール３３は、当該気泡生成モジュール３３への流入口が流路４１側（第１の空間内）に位置し、当該気泡生成モジュール３３からの排出口が流路４２側（第２の空間内）に位置する状態で、仕切板３２に固定されている。このような状態のため、気泡生成モジュール３３のうちの一方の端部から当該気泡生成モジュール３３の内部に供給された気体含有液は、気泡生成モジュール３３の内部を通過した後、気泡生成モジュール３３の他方の端部から外部へと排出される。換言すると、流路４１を介して気体含有液処理部３１のうちの第１の空間内に供給された気体含有液は、気泡生成モジュール３３の内部を通過した後、気体含有液処理部３１のうちの第２の空間内に到達する。このように、気泡生成モジュール３３は、内部を気体含有液が通過することが可能な円筒形状を有している。

図５は、気泡生成モジュール３３の構成の一例を示している。具体的には、図５（Ａ）は、気泡生成モジュール３３の構成の一例を示しており、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）は、気泡生成モジュール３３の構成の他の一例を示している。なお、仕切板３２には、図５（Ａ）で示す気泡生成モジュール３３が装着されても構わないし、図５（Ｂ）で示す気泡生成モジュール３３や図５（Ｃ）で示す気泡生成モジュール３３が装着されても構わない。仕切板３２には、図５（Ａ）、図５（Ｂ）、図５（Ｃ）で示す気泡生成モジュール３３のうちのいずれか、又は、組み合わせたものを装着しても構わない。

図５（Ａ）を参照すると、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、突起部３３２と、から構成されている。

螺旋流路３３１は、螺旋状に形成された流路である。気泡生成モジュール３３の内部に侵入した気体含有液は、螺旋流路３３１内を通過することで、螺旋流を形成する。なお、螺旋流路３３１は、螺旋流を形成可能であれば回転する羽根部など螺旋流路以外の構成であっても構わない。

突起部３３２内では、複数の突起３３２１が形成されている。突起３３２１は、例えばネジである。突起３３２１は、円筒形状の気泡生成モジュール３３にねじ込まれることで、気泡生成モジュール３３に固定されている。突起３３２１は、気泡生成モジュール３３に溶接されていても構わない。

図６は、突起部３３２においてねじ込まれる突起３３２１の位置関係の一例を示している。具体的には、図６（Ａ）は、突起３３２１の位置関係の一例を示しており、図６（Ｂ）は、突起３３２１の位置関係の他の一例を示している。図６（Ａ）を参照すると、突起部３３２においては、図６（Ａ）の上側を０度として、例えば、０度、１２０度、２４０度、の各箇所に突起３３２１が形成されている。また、図６（Ｂ）を参照すると、例えば、６０度、１８０度、３００度、の各箇所に突起３３２１が形成されている。このように、突起部３３２は、３本の突起３３２１を一組とした、複数の組により形成されている。

例えば、図５で示す場合、６つの組（つまり、１８本の突起３３２１）により突起部３３２が形成されている。また、突起部３３２においては、例えば、隣接する組において突起３３２１の位置関係が異なるよう各箇所に突起３３２１が形成されている。具体的には、例えば、図６（Ａ）で示す位置関係で突起３３２１がねじ込まれた組、図６（Ｂ）で示す位置関係で突起３３２１がねじ込まれた組、が相互に出現するよう、突起部３３２は構成されている。

なお、隣接する組において突起３３２１の位置関係が異なれば、図６（Ａ）や図６（Ｂ）で示すような位置関係以外の位置関係で突起３３２１が形成されていても構わない。また、１つの組における突起３３２１の数は、３つに限定されない。例えば、１つの組における突起３３２１の数は、１つまたは２つであっても構わないし、４つ以上であっても構わない。

以上説明したように、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、６つの組から構成される突起部３３２と、から構成されている。なお、気泡生成モジュール３３は、既知の様々な変形例を採用して構わない。たとえば、突起部３３２においては、突起３３２１が設けられている箇所以外の箇所に置いて、Ｖ状の溝が１つまたは複数形成されていても構わない。

また、気泡生成モジュール３３は、図５（Ｂ）で示すような構成を有していても構わない。図５（Ｂ）を参照すると、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、突起部３３２と、絞り部３３３と、から構成されている。図５（Ｂ）で示す気泡生成モジュール３３の場合、図５（Ａ）で示す場合と比較して、突起部３３２の一部が絞り部３３３へと置換されている。換言すると、図５（Ｂ）で示す場合、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、３つの組から構成される突起部３３２と、絞り部３３３と、から構成されている。

絞り部３３３は、気泡生成モジュール３３において、突起部３３２よりも内径が細く形成されている箇所である。絞り部３３３においては、図５で示すように、下流側に進むにつれて徐々に内径が細くなった後、内径が最初の箇所から下流側に進むにつれて徐々に内径が太くなるよう形成されている。なお、絞り部３３３の具体的な構成は図５（Ｂ）で示す場合に特に限定しない。絞り部３３３は、当該絞り部３３３において内径が細くなっているなど気体含有液の流れる流路が狭くなっていれば、図５（Ｂ）で例示するような形状以外であっても構わない。

また、気泡生成モジュール３３は、図５（Ｃ）で示すような構成を有していても構わない。図５（Ｃ）を参照すると、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、突起部３３２と、から構成されている。図５（Ｃ）で示す場合、図５（Ａ）で示す場合と比較して、突起部３３２を構成する組の数が少なくなっている。つまり、図５（Ｃ）で示す場合、気泡生成モジュール３３は、例えば、螺旋流路３３１と、３つの組から構成される突起部３３２と、から構成されている。

気泡生成モジュール３３は、例えば、上述したような構成を有している。

なお、上述したような構成によると、気体含有液処理部３１の内部における気体含有液の流れは、例えば、図７で示すようになる。図７を参照すると、流路４１を介して気体含有液処理部３１の内部へと供給された気体含有液は、第１の空間から気泡生成モジュール３３の内部に流れる。具体的には、気泡生成モジュール３３を形成する螺旋流路３３１へと気体含有液が流れる。これにより、螺旋流が形成される。また、螺旋流を形成した気体含有液は、突起部３３２に形成された突起３３２１と衝突しながら気泡生成モジュール３３の内部を通過し、その後第２の空間へと流れる。この際、第１の空間と第２の空間とは仕切板３２により仕切られている。そのため、気泡生成モジュール３３の内部を経ずに第１の空間から第２の空間へと気体含有液が流れることはない。また、第２の空間においては、気泡生成モジュール３３の端部から排出された気体含有液は、端面３１２２などにより進行を妨げられ、第２の空間の内部において乱流を形成する。その後、第２の空間のうちの仕切板３２近傍に連結された流路４２から気体含有液処理部３１の外部へと、気泡生成モジュール３３による処理を経た気体含有液が排出される。なお、上述したように、第２の筒状部３１２の端面３１２２から流路４２までの長さが長くなるよう、流路４２は仕切板３２の近傍に固定されている。このような構成のため、気泡生成モジュール３３から排出された気体含有液が乱流を形成することなく直接流路４２へと流れることを防ぐ事が出来る。その結果、第２の空間内において十分に乱流を形成することが可能となり、より多量のナノバブルをより安定的に生成することが可能となる。

絞り部３４は、流路４２や流路４３などの内径よりも内径が細いなど、流路４２や流路４３などよりも狭い箇所を気体含有液が通過するよう構成されている。つまり、絞り部３４は、気体含有液の流れを制限するよう構成されている。なお、本実施形態においては、絞り部３４の具体的な構成については特に限定しない。絞り部３４は、例えば、筐体と球体とバネとを有し、気体含有液の流れにより球体が押されて、筐体と球体との間に形成される隙間を気体含有液が流れるよう調整した構成を有していても構わない。上記構成の場合、筐体と球体との隙間の大きさは、気体含有液の流れの速さとバネにより球体を押し戻す力とにより調整されることになる。また、絞り部３４は、下流に向かって内径を細くするよう形成された絞りを有する構成などであっても構わない。絞り部３４は、例えば、気体含有液の流量などに応じて、１つまたは複数の絞り部を気体含有液が流れるよう調整可能に構成されていても構わない。絞り部３４は、その他既知の構成を有していても構わない。

以上が、気泡生成部３の構成の一例である。

このように、本実施形態における気泡生成装置１は、仕切板３２と気泡生成モジュール３３とを有する気体含有液処理部３１と、絞り部３４と、を有する気泡生成部３を有している。このような構成により、流入路として機能する流路４１を介して気体含有液処理部３１の内部に侵入した気体含有液は、気泡生成モジュール３３の内部を通過した後、排出路として機能する流路４２側の空間である第２の空間に移動して、流路４２から気体含有液処理部３１の外部へと流出する。また、気体含有液処理部３１を流出した気体含有液は絞り部３４を通過する。このように、気泡生成モジュール３３、第２の空間、絞り部３４、を気体含有液が通過することで、気体含有液の衝突や圧力変動などが生じ、気体含有液内に多量のナノバブルが発生することになる。

また、本実施形態によると、有する貫通孔３２１の数が異なる仕切板３２を使い分けることで、第１の空間と第２の空間とをつなぐ気泡生成モジュール３３の数を容易に調整することが出来る。その結果、ナノバブル水の生成量を容易に調整することが可能となる。

例えば、図８で示すような１つの貫通孔３２１のみが設けられた仕切板３２を気体含有液処理部３１に固定することで、１つの気泡生成モジュール３３のみを気体含有液処理部３１の内部に形成することが出来る。一方、例えば、図９で示すような５つの貫通孔３２１が設けられた仕切板３２を気体含有液処理部３１に固定することで、５つの気泡生成モジュール３３を気体含有液処理部３１の内部に形成することが出来る。このように、気体含有液処理部３１に固定する仕切板３２を変更することで、容易にナノバブル水の生成量を調整することが出来る。なお、上述したように、仕切板３２に形成される貫通孔３２１の数は、１つ以上の任意の数であって構わない。

なお、気体含有液処理部３１の内部に形成する気泡生成モジュール３３の数に応じて、気体含有液処理部自体の径を変更しても構わない。例えば、図１０は、気泡生成部３が気体含有液処理部３１の代わりに有することが可能な気体含有液処理部３５の一例を示している。

図１０を参照すると、気体含有液処理部３５は、仕切板３２と気泡生成モジュール３３とを有している。仕切板３２及び気泡生成モジュール３３の構成は、概ね上述したものと一緒である。そのため、詳細な説明は省略する。なお、気体含有液処理部３５の場合、仕切板３２は、気体含有液処理部３５により挟み込まれる形で固定されている。そのため、仕切板３２には、固定用貫通孔３２２は設けられていない。このように、仕切板３２には、必ずしも固定用貫通孔３２２が形成されていなくても構わない。

また、図１０で示す場合、流路４１は第１の筒状部３５１の側面ではなく半球形状を有する端面に連結されている。このように、気泡生成モジュール３３の数が１つ又は２つなどである場合、第１の筒状部３５１の端面に流路４１を連結しても構わない。一方、流路４２は第２の筒状部３５２の側面に形成されている。換言すると、流路４１を端面に連結する場合であっても、流路４２は第２の筒状部３５２が有する半球形状の端面ではなく、仕切板３２近傍の側面に連結することが望ましい。このように構成することで、気泡生成モジュール３３の後の第２の筒状部３５２の内部において乱流を起こした後、気体含有液処理部３５の外に気体含有液を排出することが出来る。これにより、より安定的に気体含有液内にナノバブルを発生させることが可能となる。

［第２の実施形態］
次に、図１１から図１４までを参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。図１１は、気泡生成モジュール５の構成の一例を示す図である。図１２は、貫通孔５１１の様子の一例を示す図である。図１３は、第２の実施形態において気体含有液処理部３１内における気体含有液の流れの一例を示す図である。図１４は、気泡生成モジュール５の他の活用例を示す図である。

本発明の第２の実施形態では、第１の実施形態において説明した気泡生成モジュール３３の別の構成例について説明する。後述するように、本実施形態において説明する気泡生成モジュール５は、気泡生成モジュール３３の代わりに仕切板３２に装着することが出来る。なお、仕切板３２に複数のモジュールを装着可能である場合、仕切板３２には、気泡生成モジュール３３と気泡生成モジュール５とが同時に装着されても構わない。

図１１は、気泡生成モジュール３３の代わりに用いることが可能な気泡生成モジュール５の構成の一例を示している。図１１を参照すると、気泡生成モジュール５は、第１の筒状部５１と、第１の筒状部５１の外径よりも大きな内径を有し、内部の空間に第１の筒状部５１を挿入した状態で第１の筒状部５１が固定された（つまり、第１の筒状部５１を覆う）第２の筒状部５２と、を有している。なお、気泡生成モジュール５全体の外径（例えば、第２の筒状部５２の外径）は、例えば、気泡生成モジュール３３全体の外径と等しい。そのため、気泡生成モジュール５は、気泡生成モジュール３３の代わりに、仕切板３２に形成された貫通孔３２１に装着することが出来る。

第１の筒状部５１は、一方の端部が開口し他方の端部が閉塞する円筒形状を有している。また、第１の筒状部５１の側面には、複数の貫通孔５１１が形成されている。貫通孔５１１の大きさは、例えば、直径１ｍｍ程度である。なお、貫通孔５１１の大きさは、例示したもの以外であっても構わない。

図１２は、第１の筒状部５１の側面に形成された貫通孔５１１の位置関係の一例を示している。具体的には、図１２（Ａ）は、貫通孔５１１の位置関係の一例を示しており、図１２（Ｂ）は、貫通孔５１１の位置関係の他の一例を示している。また、図１２（Ｃ）は、貫通孔５１１の他の構成例を示している。図１２（Ａ）を参照すると、第１の筒状部５１においては、図１２（Ａ）の上側を０度として、例えば、０度、１２０度、２４０度、の各箇所に貫通孔５１１が形成されている。また、図１２（Ｂ）を参照すると、例えば、６０度、１８０度、３００度、の各箇所に貫通孔５１１が形成されている。このように、貫通孔５１１は、例えば、３つの貫通孔５１１を一組として、複数組、第１の筒状部５１に形成されている。

なお、第１の筒状部５１においては、例えば、隣接する組において貫通孔５１１の位置関係が異なるよう各箇所に貫通孔５１１が形成されている。具体的には、例えば、図１２（Ａ）で示す位置関係で貫通孔５１１が形成された組、図１２（Ｂ）で示す位置関係で貫通孔５１１が形成された組、が相互に出現するよう、第１の筒状部５１は構成されている。なお、本実施形態においては、第１の筒状部５１に形成される貫通孔５１１の組の数は特に限定しない。

また、図１２（Ｃ）で示すように、同一の組に属する３つの貫通孔５１１のうち、１つの貫通孔５１１は、例えばビスなどにより予め塞がれていても構わない。換言すると、１つの組あたりの貫通孔５１１の数は３つに限定されない。１つの組あたりの貫通孔５１１の数は、１つ、又は、２つでも構わない。１つの組あたりの貫通孔５１１の数は、４つ以上の複数でも構わない。

第２の筒状部５２は、円筒形状を有する前筒状部５２１と前筒状部５２１よりも内径の細い円筒形状を有する後筒状部５２２とを連結した構成となっている。なお、図１１で示す場合、前筒状部５２１の外径と後筒状部５２２の外径とは等しくなっている。

前筒状部５２１の内径は、第１の筒状部５１の外径よりも太くなっている。前筒状部５２１のうちの一方の端部は、第１の筒状部を挿入するための貫通孔が形成された端面となっており、前筒状部５２１のうちの他方の端部では、後筒状部５２２が連結されている。また、前筒状部５２１の内部に第１の筒状部５１が挿入された状態で、第１の筒状部５１は前筒状部５２１に固定されている。

後筒状部５２２の内径は、上述したように、前筒状部５２１の内径よりも細くなっている。例えば、後筒状部５２２の内径は、第１の筒状部５１の内径よりも細くなっている。後筒状部５２２のうちの一方の端部では、上述したように、前筒状部５２１が連結されている。また、後筒状部５２２のうちの他方の端部には、貫通孔５２３が形成されている。貫通孔５２３の大きさは、例えば、直径０．２０ｍｍから０．３６ｍｍ程度である。このように、後筒状部５２２のうちの他方の端部には、貫通孔５１１の大きさよりも小さな大きさを有する貫通孔５２３が形成されている。なお、貫通孔５２３の大きさは例示したもの以外であっても構わない。

気泡生成モジュール５は、例えば、上述したような構成を有している。上述したような構成によると、気体含有液処理部３１の内部における気体含有液の流れは、例えば、図１３で示すようになる。図１３を参照すると、流路４１を介して気体含有液処理部３１の内部へと供給された気体含有液は、第１の空間から気泡生成モジュール５の内部に流れる。具体的には、気泡生成モジュール５を形成する第１の筒状部５１のうちの開口する側の端部から気泡生成モジュール５の内部へと気体含有液が流れる。その後、気体含有液は、貫通孔５１１を介して第１の筒状部５１から第２の筒状部５２の前筒状部５２１へと流れる。そして、気体含有液は、前筒状部５２１から後筒状部５２２へと流れ、貫通孔５２３を介して第２の空間へと流れる。この際、第１の空間と第２の空間とは仕切板３２により仕切られている。そのため、気泡生成モジュール５の内部を経ずに第１の空間から第２の空間へと気体含有液が流れることはない。また、第２の空間においては、気泡生成モジュール５の貫通孔５２３から排出された気体含有液は、端面３１２２などにより進行を妨げられ、乱流を形成する。その後、第２の空間のうちの仕切板３２近傍に連結された流路４２から気体含有液処理部３１の外部へと、気泡生成モジュール５による処理を経た気体含有液が排出される。なお、上述したように、第２の筒状部３１２の端面３１２２から流路４２までの長さが長くなるよう、流路４２は仕切板３２の近傍に固定されている。このような構成のため、気泡生成モジュール３３から排出された気体含有液が乱流を形成することなく直接流路４２へと流れることを防ぐ事が出来る。その結果、第２の空間内において十分に乱流を形成することが可能となり、より多量のナノバブルをより安定的に生成することが可能となる。

このように、気泡生成モジュール５は、気泡生成モジュール３３の代わりに用いることが出来る。このような構成によると、貫通孔５２３を通過する際に生成される非常に微細な気泡を安定的に生成することが出来る。つまり、本実施形態で説明した気泡生成モジュール５を用いることで、より微細な気泡を安定的に生成することが可能となる。

なお、気泡生成モジュール５は、上述した構成以外の構成を有していても構わない。例えば、気泡生成モジュール５は、気泡生成モジュール３３が有する突起３３２１などを有していても構わない。また、気泡生成モジュール５を用いる場合、例えば、気泡生成部３が絞り部３４を有していなくても構わない。また、本実施形態においては、気泡生成モジュール５の第２の筒状部５２は、前筒状部５２１と後筒状部５２２とを連結した構成を有するとした。しかしながら、気泡生成モジュール５の第２の筒状部５２は、内径の異なる２つの構成を連結した構成を有していなくても構わない。例えば、第２の筒状部５２は、内径が等しい前筒状部５２１や後筒状部５２２（つまり、一つの筒状部）から構成されていても構わない。気泡生成モジュール５は、その他既知の構成を有することが出来る。

また、気泡生成モジュール５は、気体含有液処理部３１全体の代わりに用いられても構わない。つまり、例えば図１４で示すように、第１の筒状部５１のうちの開口側端部と流路４１とを連結することが出来る。また、気泡生成モジュール５のうちの貫通孔５２３が形成されている側端部と流路４２とを連結し、気泡生成モジュール５から排出された気体含有水が流路４２へと流れ出るように構成することが出来る。このように構成することで、気泡生成モジュール５は、気体含有液処理部３１全体の代わりに用いることが出来る。

以上、上記各実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることが出来る。

１ 気泡生成装置
２ 気液混合部
２１ 流路
２２ 流路
２３ エジェクタ
２４ 流路
２５ ポンプ
２６ 流路
３ 気泡生成部
３１ 気体含有液処理部
３１１ 第１の筒状部
３１１１ フランジ
３１１２ 端面
３１２ 第２の筒状部
３１２１ フランジ
３１２２ 端面
３１３ 連結部材
３２ 仕切板
３２１ 貫通孔
３２２ 固定用貫通孔
３３ 気泡生成モジュール
３３１ 螺旋流路
３３２ 突起部
３３２１ 突起
３３３ 絞り部
３４ 絞り部
３５ 気体含有液処理部
３５１ 第１の筒状部
３５２ 第２の筒状部
４１ 流路
４２ 流路
４３ 流路
５ 気泡生成モジュール
５１ 第１の筒状部
５１１ 貫通孔
５２ 第２の筒状部
５２１ 前筒状部
５２２ 後筒状部
５２３ 貫通孔

Claims (9)

1. 気体と液体とを混合した気体含有液中に微小な気泡を生成する気泡生成装置であって、
   気体含有液が流入する流入路と、気体含有液を外部に排出する排出路と、を有する筐体と、
   気体含有液中に微細な気泡を生成する気泡生成モジュールと、
   前記筐体の内部を前記流入路側の第１の空間と前記排出路側の第２の空間とに仕切るとともに、前記気泡生成モジュールが固定可能なよう構成されている仕切り部材と、
   を備え、
   前記気泡生成モジュールは、当該気泡生成モジュールへの流入口が前記筐体の流入路側に位置し、当該気泡生成モジュールからの排出口が前記筐体の排出路側に位置する状態で前記仕切り部材に固定されている
   気泡生成装置。
2. 請求項１に記載の気泡生成装置であって、
   前記筐体は、前記第１の空間を形成する第１の筐体と、前記第２の空間を形成する第２の筐体とに分割されており、
   前記第１の筐体と前記第２の筐体とは、当該第１の筐体と当該第２の筐体との間に前記仕切り部材を挟み込んだ状態で連結されている
   気泡生成装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の気泡生成装置であって、
   前記仕切り部材には、前記気泡生成モジュールを挿入する貫通孔が形成されており、
   前記気泡生成モジュールは、前記仕切り部材に形成された貫通孔に挿入された状態で固定されている
   気泡生成装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載の気泡生成装置であって、
   前記排出路は、前記筐体の側面に形成されている
   気泡生成装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の気泡生成装置であって、
   前記第１の空間よりも前記第２の空間の方が広くなるよう構成されており、
   前記排出路は、前記仕切り部材の近傍に形成されている
   気泡生成装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載の気泡生成装置であって、
   複数の前記気泡生成モジュールを備え、
   前記仕切り部材は、複数の前記気泡生成モジュールが固定可能なよう構成されている
   気泡生成装置。
7. 請求項１から請求項６までのいずれかに記載の気泡生成装置であって、
   前記気泡生成モジュールは、内部を通過する気体含有液に螺旋流を生じさせる螺旋流路と、複数の突起を有する突起部と、を有する
   気泡生成装置。
8. 請求項１から請求項７までのいずれかに記載の気泡生成装置であって、
   前記気泡生成モジュールは、複数の貫通孔が形成された第１の筒状部と、第２の筒状部と、を有し、
   前記第２の筒状部は、前記第１の筒状部の外径よりも太い内径を有し、前記第１の筒状部を覆う前筒状部と、前記前筒状部よりも細い内径を有し、一方の端部で前記前筒状部と連結され他方の端部に貫通孔が形成された端面を有する後筒状部と、から構成されている
   気泡生成装置。
9. 気体と液体とを混合した気体含有液中に微小な気泡を生成する気泡生成装置により行われる気泡生成方法であって、
   気体含有液が流入する流入路を介して、仕切り部材により内部の空間が第１の空間と第２の空間とに仕切られた筐体のうちの前記第１の空間の内部へと気体含有液を供給し、前記第１の空間から、気体含有液中に微細な気泡を生成する気泡生成モジュールの内部を通過した後、前記第２の空間へと気体含有液が流れ、前記第２の空間から排出路を介して前記筐体の外部へと気体含有液が排出される
   気泡生成方法。
   
   

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