WO2024009940A1 - 気泡形成装置、気泡形成方法、評価装置、及び評価方法 - Google Patents

気泡形成装置、気泡形成方法、評価装置、及び評価方法 Download PDF

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bubble
liquid
bubbles
tip
nozzle
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PCT/JP2023/024592
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崇 五島
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国立大学法人 鹿児島大学
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/237—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media
    • B01F23/2373—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids characterised by the physical or chemical properties of gases or vapours introduced in the liquid media for obtaining fine bubbles, i.e. bubbles with a size below 100 µm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/20—Measuring; Control or regulation
    • B01F35/21—Measuring
    • B01F35/214—Measuring characterised by the means for measuring

Definitions

  • the present invention relates to a bubble forming device, a bubble forming method, an evaluation device, and an evaluation method.
  • a bubble forming device that includes a nozzle whose tip is disposed in a liquid and a pump that supplies gas to the nozzle.
  • the nozzle discharges the gas supplied from the pump into the liquid as bubbles.
  • An object of the present invention is to provide a technique that can form fine bubbles without requiring large pressure.
  • the bubble forming device includes: a bubble growth nozzle, at least a tip of which is disposed in a liquid stored in a liquid tank, and which grows bubbles in the tip; an air bubble holding member that holds air bubbles larger than the air bubbles in the liquid at a position facing the tip of the air bubble growth nozzle; Equipped with The bubbles are detached from the tip of the bubble growth nozzle due to an attractive force due to hydrophobic interaction between the bubble at the tip of the bubble growth nozzle and the bubble held by the bubble holding member. and the detached air bubbles are released into the liquid.
  • a bubble growth step in which the bubble grows at the tip of the bubble growth nozzle, and a bubble release step in which the grown bubble is separated from the tip by the attractive force and released into the liquid are continuously repeated.
  • the bubbles that have grown in the growth step and are detached from the tip are absorbed by the bubbles without being released into the liquid. Unification may occur intermittently.
  • the bubble forming device includes: a vibration imparter that vibrates the air bubbles through the air bubble holding member; It may further include.
  • the bubble forming method includes: A bubble growing step of growing bubbles at the tip of a bubble growing nozzle, at least the tip of which is disposed in the liquid; The bubble grown in the bubble growth step is separated from the tip of the bubble growth nozzle by an attractive force due to hydrophobic interaction between the bubble and the bubble held at a position facing the bubble, a bubble release step of releasing the separated bubbles into the liquid; has.
  • the evaluation device includes: The bubble forming device according to the present invention described above; a photographing device that photographs the movement of the bubble in the liquid, which has been released from the tip of the bubble growth nozzle and is released into the liquid; An analysis that calculates an evaluation value representing at least one of the ease with which the bubbles dissolve in the liquid and the ease with which the bubbles move in the liquid, using physical quantities obtained from the results of photography by the photography device. a device; Equipped with
  • the evaluation method according to the present invention includes: An evaluation method using the bubble forming device according to the present invention described above, a photographing step of photographing the movement in the liquid of the bubbles released from the tip of the bubble growth nozzle into the liquid; An evaluation value representing at least one of ease of dissolving the bubble in the liquid and ease of movement of the bubble in the liquid is calculated using a physical quantity obtained from the result of the photographing in the photographing step. an analysis step; has.
  • the bubbles at the tip of the bubble growth nozzle are separated by the attractive force caused by hydrophobic interaction, so that fine bubbles can be formed without requiring large pressure. Can be done.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a bubble forming device according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing an enlarged main part of the bubble forming device according to the first embodiment.
  • 1 is a flowchart showing the operation of the bubble forming device according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged conceptual diagram showing the main parts of a bubble forming device according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the configuration of a bubble forming device according to a third embodiment.
  • 2 is a graph showing the dependence of the diameter of a bubble separated from a bubble growth nozzle on the distance between the bubble growth nozzle and the bubble.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing the configuration of an evaluation device according to a fourth embodiment.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram showing an enlarged main part of a bubble forming device according to a modified example.
  • the bubble forming device 500 includes a liquid tank 400 in which liquid LQ is stored, a bubble growth nozzle 100 in which a tip 110 is disposed in the liquid LQ in the liquid tank 400,
  • the bubble growth nozzle 100 includes a gas source 200 that supplies gas to the bubble growth nozzle 100, and a bubble holding member 300 disposed at a position facing the tip 110 of the bubble growth nozzle 100.
  • the bubble growth nozzle 100 is composed of a hollow tubular member.
  • the gas source 200 supplies gas to the bubble growing nozzle 100 from the rear end on the opposite side from the tip 110 in the length direction of the bubble growing nozzle 100 . Thereby, the bubble growth nozzle 100 grows the bubble BS at the tip portion 110.
  • the bubble holding member 300 holds a bubble BL larger than the bubble BS in the liquid LQ at a position facing the tip 110 of the bubble growth nozzle 100.
  • the air bubble holding member 300 includes a syringe 310 and a pusher 320 fitted into the syringe 310.
  • an X-axis parallel to the length direction of the bubble growth nozzle 100 is defined.
  • the X-axis direction coincides with the horizontal direction.
  • the large bubble holding member 300 keeps the size of the large bubbles BL constant. In other words, the volume of the large bubble BL is constant.
  • the large bubble BL is stationary. A distance L is ensured between the large bubble BL and the end surface 111 of the tip 110 of the bubble growth nozzle 100 that faces the large bubble BL. In this embodiment, this interval L is kept constant.
  • the size of the bubble BS generated at the tip portion 110 by the bubble growth nozzle 100 in the X-axis direction is smaller than the interval L. Therefore, the liquid LQ is present between the bubble BS and the large bubble BL. However, an attractive force AF is generated between the air bubble BS and the air bubble BL due to their hydrophobic interaction.
  • the bubbles BS are not ejected from the end surface 111 by the pressure of the gas sent to the bubble growth nozzle 100.
  • the pressure of the gas sent into the bubble growth nozzle 100 is such that the bubble BS can continue to grow while being held on the end surface 111. In this way, a large pressure is not required for the gas fed into the bubble growth nozzle 100.
  • the buoyant force BF of the bubble BS itself but also the attractive force AF drawn to the large bubble BL are used as a force for causing the bubble BS to separate from the end surface 111. If the attractive force AF is not used, it is necessary to grow the bubble BS until a buoyant force BF sufficient to separate it from the end face 111 is generated.
  • the bubble BS can be separated from the end surface 111 at a stage when the bubble BS has not grown that much. Therefore, fine bubbles BS can be formed.
  • a so-called fine bubble BS having a diameter of less than 300 ⁇ m, more specifically, a diameter of 100 ⁇ m or less can be formed.
  • the end surface 111 of the bubble growth nozzle 100 is preferably subjected to a wettability improvement treatment to increase the wettability with respect to the liquid LQ.
  • “Wettability” here is synonymous with “hydrophilicity” when the liquid LQ is water.
  • the surface layer portion of the end face 111 of the bubble growth nozzle 100 is composed of a film having higher wettability than other parts of the bubble growth nozzle 100.
  • a film can be composed of titanium oxide, silicone, etc., for example.
  • the liquid LQ easily enters the interface between the growing bubble BS and the end surface 111. For this reason, the bubbles BS easily separate from the end surface 111. Therefore, since the bubbles BS can be separated from the end face 111 at a stage where the size is smaller, the bubbles BS can be further made finer.
  • the size of the bubbles BS released into the liquid LQ since the magnitude of the attractive force AF depends on the distance between the bubble BS and the bubble BL, the size of the bubble BS when it leaves the end surface 111 can be adjusted by the distance L. Specifically, the smaller the interval L, the smaller the bubbles BS can be removed from the end surface 111.
  • the interval L is kept constant during the process of repeatedly removing the bubbles BS from the end surface 111. Therefore, the size of the bubble BS when it leaves the end surface 111 can be kept almost constant. In other words, the variation in diameter between the bubbles BS is reduced.
  • the interval L may be dynamically adjusted in the process of repeatedly removing the bubbles BS from the end surface 111.
  • step S1 large bubbles BL are formed (step S1). Specifically, by pushing the pusher 320 into the syringe 310, hemispherical large bubbles BL are formed at the end of the syringe 310 facing the bubble growth nozzle 100. When the large bubble BL is formed, the pusher 320 is stopped. With the large bubbles BL held in the syringe 310 in this manner, the following steps S2 to S6 are performed.
  • step S2 the supply of gas from the gas source 200 to the bubble growth nozzle 100 is started (step S2).
  • step S3 the bubble growth step in which the bubble BS grows.
  • Step S4 is a bubble release step in which the bubbles BS are released into the liquid LQ.
  • step S5 if the formation of bubbles BS is to be continued (step S5; YES), the process returns to step S3 again.
  • the bubble growth process in step S3 and the bubble discharge process in step S4 are continuously repeated.
  • the bubbles BS can be continuously formed one by one.
  • step S5 if the formation of the bubble BS is to be stopped (step S5; NO), the supply of gas from the gas source 200 to the bubble growth nozzle 100 is stopped (step S6). In this way, the formation of bubbles BS can be stopped at a desired timing.
  • steps S1, S2, and S6 and the determination in step S5 described above may be performed by the user, or may be performed automatically by a control means (not shown).
  • Example A Using the bubble forming apparatus 500 shown in FIG. 1, bubbles BS were actually formed. Nitrogen gas was used as the gas constituting the bubbles BS. Air was used as the gas constituting the large bubble BL. Purified water was used as liquid LQ.
  • a hollow tubular body having an inner diameter of 7 ⁇ m and an outer diameter of 1.5 mm was used.
  • a hollow tubular body having an inner diameter of 2 mm and an outer diameter of 3 mm was used.
  • Graph A in FIG. 6 shows the results of Example A.
  • the horizontal axis in FIG. 6 shows the interval L, and the vertical axis shows the diameter of the bubble BS when it leaves the end surface 111.
  • bubbles BS were formed under the same conditions as in Example A, except that large bubbles BL were not installed.
  • the diameter of the bubbles BS when separated from the end surface 111 of the bubble growth nozzle 100 was about 300 ⁇ m.
  • the bubbles BS may be formed under conditions where the bubbles BS and the large bubbles BL can be brought together intermittently. A specific example will be described below.
  • FIG. 4 shows how the bubble BS1 is unified into the large bubble BL.
  • the movement of the bubble BS1 forms a local flow FL of the liquid LQ from the end surface 111 toward the large bubble BL.
  • the local flow FL is shown by a broken line.
  • the bubble BS2 grown next to the bubble BS1 can be forcefully removed from the end surface 111 by utilizing not only the attractive force AF but also the local flow FL.
  • the bubbles BS2 are released into the liquid LQ without being unified into the large bubbles BL.
  • the bubble BS2 leaves the end face 111 more forcefully, so that a local flow FL is also formed by the detachment of the bubble BS2.
  • the bubbles BS can be successively separated from the end surface 111 by utilizing not only the attractive force AF but also the local flow FL.
  • the coalescence of another bubble BS and the large bubble BL occurs stochastically. That is, in the present embodiment, the interval L is kept constant, but in the process of repeating the bubble growth process and the bubble release process, coalescence in which the bubbles BS are absorbed into the large bubbles BL occurs intermittently. .
  • the bubble BS can be separated from the end surface 111 by using not only the attractive force AF but also the local flow FL. Therefore, finer bubbles BS can be formed than in the first embodiment.
  • Example B Using the same bubble forming device 500 used in Example A described above, bubbles BS were formed under conditions that allowed the bubbles BS and large bubbles BL to coalesce intermittently. That is, the interval L, the pressure of the gas fed into the bubble growth nozzle 100, etc. were adjusted so that the bubbles BS and the large bubbles BL could be combined intermittently.
  • Graph B in FIG. 6 shows the results of Example B. Coalescence was caused intermittently in each case where the distance L was 98 ⁇ m and 33 ⁇ m. The fact that graph B is located lower than graph A in FIG. 6 means that it is easier to separate the bubbles BS from the end surface 111 by using not only the attractive force AF but also the local flow FL. This proves that BS can be formed.
  • the large bubbles BL may be vibrated in the liquid LQ.
  • a specific example will be described below.
  • the bubble forming device 500 further includes a vibration imparter 600 that vibrates the bubble holding member 300.
  • the vibration imparting device 600 is fixed to a portion of the air bubble holding member 300 that is disposed outside the liquid tank 400.
  • a vibratory flow of the liquid LQ is formed between the large bubble BL and the end surface 111 of the bubble growth nozzle 100.
  • the vibrational flow of the liquid LQ promotes the separation of the bubbles BS from the end surface 111. For this reason, further miniaturization of the bubbles BS is achieved.
  • the bubble forming apparatus 500 according to the first to third embodiments described above can be applied to a technique for evaluating the dissolution characteristics of the bubble BS in the liquid LQ. A specific example will be described below.
  • the evaluation device 800 includes the bubble forming device 500 described above, and a light irradiator 710 that irradiates light onto the bubbles BS released into the liquid LQ by the bubble forming device 500. , a photographing device 720 that photographs the bubble BS irradiated with light, a display device 730 that displays the result of photographing by the photographing device 720, and an analysis device 740 that analyzes the physical quantity read from the display of the display device 730.
  • the light irradiator 710 irradiates the bubble BS with light in order to enable the photographing device 720 to clearly photograph the bubble BS.
  • Photographing device 720 is configured by a video camera.
  • the frame rate of the video camera is, for example, 10,000 fps or more.
  • Display device 730 and analysis device 740 are configured by personal computers.
  • the bubble forming device 500 releases the bubbles BS into the liquid LQ.
  • the photographing device 720 photographs the movement of the bubble BS in the liquid LQ as a moving image (photographing step). A moving image obtained by photographing with the photographing device 720 is displayed on the display device 730.
  • the user obtains one or more physical quantities based on the display on the display device 730.
  • the physical quantity can be read from the display screen of display device 730.
  • the "physical quantity" here refers to a value that depends on at least one of the ease of dissolving the bubble BS in the liquid LQ or the ease of movement of the bubble BS in the liquid LQ.
  • the physical quantity is exemplified by at least one selected from the diameter of the bubble BS, the rate of time change in the diameter of the bubble BS, the speed of movement of the bubble BS, and the like.
  • the number of physical quantities may be one or more than one.
  • the user inputs the physical quantity read from the display on the display device 730 into the analysis device 740.
  • Time series data representing temporal changes in one or more physical quantities may be input to the analysis device 740.
  • the analysis device 740 uses the input physical quantities to calculate an evaluation value representing at least one of the ease with which the bubble BS dissolves in the liquid LQ and the ease with which the bubble BS moves in the liquid LQ (analysis step). ).
  • a specific example of the evaluation value is a mass transfer coefficient.
  • the liquid LQ in the liquid tank 400 is hardly disturbed except for the local area between the bubble growth nozzle 100 and the bubble holding member 300, and the liquid LQ is injected into the static liquid LQ.
  • a bubble BS can be placed. Therefore, the physical quantity obtained from the photographing results of the photographing device 720 and the evaluation value calculated by the analyzing device 740 are less susceptible to errors caused by disturbances in the liquid LQ.
  • the turbulence affects how easily the bubbles BS can dissolve in the liquid LQ and how easily the bubbles BS can move in the liquid LQ.
  • the ease of dissolving the bubble BS in the liquid LQ and the ease of movement of the bubble BS in the liquid LQ can be determined with precision without being affected by the turbulence of the liquid LQ. can be evaluated well.
  • the bubbles BS can be formed without requiring large pressure, so that contamination is less likely to occur and diffuse into the liquid LQ. This also contributes to improving evaluation accuracy.
  • the bubble forming device 500 only one bubble BS is released into the liquid LQ or a plurality of bubbles BS are released one after another into the liquid LQ on demand, that is, at a desired timing. be able to.
  • the repetition cycle of releasing the bubbles BS can also be adjusted by adjusting the interval L shown in FIG. 2, the pressure of the gas sent to the bubble growth nozzle 100, etc.
  • the vibration imparting device 600 shown in FIG. 5 it is also possible to arrange a plurality of bubbles BS in a dispersed state in the liquid LQ. In this way, since the bubbles BS can be arranged in the liquid LQ in various forms, it is easy to evaluate the bubbles BS in various forms.
  • the bubbles BS have a property of adsorbing and floating the suspended matter in the liquid LQ, that is, a property of adsorption and separation. Based on the above evaluation values, predicting and controlling the behavior of the bubble BS, such as its dissolution characteristics and expansion characteristics in the liquid LQ immediately after its generation, allows the bubble BS to exhibit appropriate adsorption and separation characteristics. Very useful.
  • the behavior of the bubbles BS may be controlled by taking into account the size of the suspended solids, the zeta potential, and the like.
  • the use of fine bubbles BS with a diameter of 100 ⁇ m or less generated in liquid LQ has been progressing in fields such as the chemical industry and biological industry.
  • the evaluation device 800 according to the present embodiment the dissolution characteristics, adsorption separation characteristics, reaction characteristics, and dispersion stability of the bubble BS can be quantitatively evaluated.
  • the user reads the physical quantity from the display on the display device 730, but an image analysis technique may be used when reading.
  • the computer may automatically determine the physical quantity from the photographing results of the photographing device 720 through image analysis or the like, and automatically provide the determined physical quantity to the analysis device 740. In that case, display device 730 is not essential.
  • FIG. 2 illustrates a configuration in which the X-axis direction, which is the length direction of the bubble growth nozzle 100, is made to coincide with the horizontal direction.
  • the X-axis direction does not necessarily have to coincide with the horizontal direction.
  • the X-axis direction may have an inclination angle ⁇ of ⁇ 90° or more and 90° or less with respect to the horizontal direction. Further, as long as the large bubble BL is held at a position facing the bubble BS of the tip portion 110 of the bubble growth nozzle 100, the length direction of the large bubble holding member 300 does not necessarily have to coincide with the X-axis direction.
  • FIG. 8 shows a modification in which the bubble growth nozzle 100 is arranged vertically upward. That is, in this modification, the X-axis direction is inclined with respect to the horizontal direction by an inclination angle ⁇ of 90°. According to this modification, the direction of the attractive force AF and the direction of the buoyant force BF can be matched.
  • FIG. 1 shows an example of the large bubble holding member 300 that includes a syringe 310 and a pusher 320
  • the air bubble retaining member 300 may be configured as a cylindrical body with a bottom, or, like the bubble growth nozzle 100 and the gas source 200, may include a hollow tubular body and a gas constituting the air bubbles BL in the hollow tubular body. It may also be configured with a gas source for large bubbles that supplies
  • FIG. 5 shows an example of a vibration applicator 600 that vibrates the syringe 310 of the bubble holding member 300
  • the vibration imparting device 600 may be any device that vibrates the large bubbles BL through the large bubble holding member 300.
  • the vibration applicator 600 may vibrate the large bubble BL through vibration of the internal pressure of the large bubble BL by vibrating the pusher 320.
  • FIG. 2 shows an example of a configuration in which the interval L is kept constant during the process of repeating the bubble growth process and the bubble release process
  • the interval L is varied during the process of repeating the bubble growth process and the bubble release process. You can.
  • the interval L may be periodically varied in the process of repeating the bubble growth process and the bubble release process.

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Abstract

実施形態に係る気泡形成装置（５００）において、気泡成長ノズル（１００）は、先端部（１１０）が液体（ＬＱ）中に配置され、先端部（１１０）において気泡（ＢＳ）を成長させる。大気泡保持部材（３００）は、液体（ＬＱ）中における、気泡成長ノズル（１００）の先端部（１１０）と対向する位置に、気泡（ＢＳ）よりも大きい大気泡（ＢＬ）を保持する。気泡成長ノズル（１００）の先端部（１１０）の気泡（ＢＳ）と、大気泡保持部材（３００）によって保持された大気泡（ＢＬ）との間の疎水性相互作用による引力（ＡＦ）で、気泡成長ノズル（１００）の先端部（１１０）から気泡（ＢＳ）が離脱され、離脱された気泡ＢＳが液体（ＬＱ）中に放出される。

Description

気泡形成装置、気泡形成方法、評価装置、及び評価方法
　本発明は、気泡形成装置、気泡形成方法、評価装置、及び評価方法に関する。
　特許文献１に開示されているように、先端部が液体中に配置されたノズルと、そのノズルに気体を供給するポンプとを備える気泡形成装置が知られている。ノズルは、ポンプから供給された気体を気泡として液体中に吐出する。
特開昭６２－９４１５９号公報
　上記従来の気泡形成装置では、ポンプからノズルに比較的高圧の気体が供給され、かつノズルからの気泡の吐出によって液体が撹拌される。かかる構成では、コンタミ（contamination）の発生、及び発生したコンタミの拡散が生じやすい。また、ノズルの先端から気泡が離脱するまでの間及び気泡が液体中に離脱された後に、液体の攪拌に伴って気泡の溶解が促進されてしまうため、液体中に形成した気泡の特性や特徴を正確に把握することが困難化する。このような事情から、大きな圧力を用いずに気泡を形成したい場合もある。
　なお、ノズルに供給する気体の圧力を低下させれば、液体の撹拌に伴うコンタミの拡散を抑えることはできる。しかし、その場合、ノズルの先端から気泡が離脱するのに充分な浮力が気泡に作用するまで、その気泡を成長させる必要がある。このため、微細な気泡を形成することが困難化する。
　本発明の目的は、大きな圧力を必要とせずに、微細な気泡を形成することができる技術を提供することである。
　本発明に係る気泡形成装置は、
　少なくとも先端部が、液槽に溜められた液体中に配置され、前記先端部において気泡を成長させる気泡成長ノズルと、
　前記液体中における、前記気泡成長ノズルの前記先端部と対向する位置に、前記気泡よりも大きい大気泡を保持する大気泡保持部材と、
　を備え、
　前記気泡成長ノズルの前記先端部における前記気泡と、前記大気泡保持部材によって保持された前記大気泡との間の疎水性相互作用による引力で、前記気泡成長ノズルの前記先端部から前記気泡が離脱され、離脱された前記気泡が前記液体中に放出される。
　前記気泡成長ノズルの前記先端部において前記気泡が成長する気泡成長工程と、成長した前記気泡が前記引力によって前記先端部から離脱されて前記液体中に放出される気泡放出工程とが連続的に繰り返されてもよい。
　前記気泡成長工程と前記気泡放出工程とが繰り返される過程で、前記成長工程で成長して前記先端部から離脱された前記気泡が前記液体中に放出されることなく前記大気泡に吸収される合一化が、間欠的に生起してもよい。
　本発明に係る気泡形成装置は、
　前記大気泡保持部材を通じて前記大気泡を振動させる振動付与器、
　をさらに備えてもよい。
　本発明に係る気泡形成方法は、
　少なくとも先端部が液体中に配置された気泡成長ノズルの前記先端部において気泡を成長させる気泡成長工程と、
　前記気泡成長工程で成長させた前記気泡を、前記気泡と対向する位置に保持した大気泡と前記気泡との間の疎水性相互作用による引力で、前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱させ、離脱させた前記気泡を前記液体中に放出させる気泡放出工程と、
　を有する。
　本発明に係る評価装置は、
　上述した本発明に係る気泡形成装置と、
　前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱されて前記液体中に放出された前記気泡の、前記液体中における移動の様子を撮影する撮影装置と、
　前記撮影装置の撮影の結果から求められる物理量を用いて、前記気泡の前記液体に対する溶解のしやすさと、前記気泡の前記液体中における移動のしやすさとの少なくとも一方を表す評価値を算出する解析装置と、
　を備える。
　本発明に係る評価方法は、
　上述した本発明に係る気泡形成装置を用いる評価方法であって、
　前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱されて前記液体中に放出された前記気泡の、前記液体中における移動の様子を撮影する撮影ステップと、
　前記撮影ステップでの撮影の結果から求められる物理量を用いて、前記気泡の前記液体に対する溶解のしやすさと、前記気泡の前記液体中における移動のしやすさとの少なくとも一方を表す評価値を算出する解析ステップと、
　を有する。
　本発明に係る気泡形成装置及び気泡形成方法によれば、気泡成長ノズルの先端部の気泡を疎水性相互作用による引力で離脱させるので、大きな圧力を必要とせずに、微細な気泡を形成することができる。
第１実施形態に係る気泡形成装置の構成を示す概念図。 第１実施形態に係る気泡形成装置の要部を拡大して示す概念図。 第１実施形態に係る気泡形成装置の動作を示すフローチャート。 第２実施形態に係る気泡形成装置の要部を拡大して示す概念図。 第３実施形態に係る気泡形成装置の構成を示す概念図。 気泡成長ノズルから離脱した気泡の直径の、気泡成長ノズルと大気泡との間隔に対する依存性を示すグラフ。 第４実施形態に係る評価装置の構成を示す概念図。 変形例に係る気泡形成装置の要部を拡大して示す概念図。
　以下、図面を参照し、第１－第４実施形態について説明する。図中、同一又は対応する部分に同一の符号を付している。
　［第１実施形態］
　図１に示すように、本実施形態に係る気泡形成装置５００は、液体ＬＱが溜められる液槽４００と、液槽４００内の液体ＬＱ中に先端部１１０が配置された気泡成長ノズル１００と、気泡成長ノズル１００に気体を供給する気体源２００と、気泡成長ノズル１００の先端部１１０と対向する位置に配置された大気泡保持部材３００とを備える。
　気泡成長ノズル１００は、中空管状の部材で構成されている。気体源２００は、気泡成長ノズル１００の長さ方向に関して先端部１１０とは反対側の後端部から、気泡成長ノズル１００に気体を供給する。これにより、気泡成長ノズル１００は、先端部１１０において気泡ＢＳを成長させる。
　大気泡保持部材３００は、液体ＬＱ中における、気泡成長ノズル１００の先端部１１０と対向する位置に、気泡ＢＳよりも大きい大気泡ＢＬを保持している。本実施形態では、大気泡保持部材３００は、シリンジ３１０と、シリンジ３１０に嵌っている押子３２０とで構成されている。
　図２を参照し、本実施形態に係る気泡形成装置５００の作用について説明する。以下の説明のために、気泡成長ノズル１００の長さ方向に平行なＸ軸を定義する。本実施形態では、Ｘ軸方向は水平方向と一致する。
　大気泡保持部材３００は、大気泡ＢＬのサイズを一定に保っている。つまり、大気泡ＢＬの容積は一定である。本実施形態では、大気泡ＢＬは静止している。大気泡ＢＬと、気泡成長ノズル１００の先端部１１０の、大気泡ＢＬと対向する端面１１１との間には、間隔Ｌが確保されている。本実施形態では、この間隔Ｌは一定に保たれる。
　気泡成長ノズル１００が先端部１１０に生成させる気泡ＢＳの、Ｘ軸方向の寸法は間隔Ｌよりも小さい。従って、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの間には液体ＬＱが介在している。しかし、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの間には、両者の疎水性相互作用（hydrophobic interaction）による引力ＡＦが生じる。
　引力ＡＦは、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの距離が小さいほど大きい。このため、成長中の気泡ＢＳのＸ軸方向の寸法が間隔Ｌ未満の或る値に達し、気泡ＢＳが大気泡ＢＬに充分に近づいたとき、引力ＡＦによって、気泡ＢＳが端面１１１から離脱される。離脱された気泡ＢＳは液体ＬＱ中に放出される。
　以上のように、本実施形態では、気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力で気泡ＢＳを端面１１１から噴出させる訳ではない。本実施形態では、気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力は、気泡ＢＳが端面１１１に保持された状態のまま成長を続けることができる程度の値で充分である。このように、気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力として、大きな圧力を必要としない。
　また、本実施形態では、気泡ＢＳを端面１１１から離脱させるための力として、気泡ＢＳ自身の浮力ＢＦのみならず、大気泡ＢＬに引き寄せられる引力ＡＦも利用する。仮に引力ＡＦを利用しないとすれば、端面１１１からの離脱に充分な浮力ＢＦが生じるまで、気泡ＢＳを成長させる必要がある。
　これに対し、本実施形態では、引力ＡＦも併用することで、それほど気泡ＢＳが成長していない段階で、気泡ＢＳを端面１１１から離脱させることができる。このため、微細な気泡ＢＳを形成することができる。例えば、本実施形態によれば、直径３００μｍ未満、より具体的には、直径１００μｍ以下のいわゆるファインバブル（fine bubble）と称される気泡ＢＳを形成することができる。
　なお、気泡成長ノズル１００の端面１１１は、液体ＬＱに対する濡れ性を高める濡れ性改善処理が施されていることが好ましい。ここでいう“濡れ性”とは、液体ＬＱが水である場合には“親水性”と同義である。
　具体的には、気泡成長ノズル１００の端面１１１の表層部は、気泡成長ノズル１００における他の箇所よりも濡れ性が高い皮膜で構成されていることが好ましい。液体ＬＱが水である場合、そのような皮膜は、例えば、酸化チタン、シリコーン等で構成可能である。
　気泡成長ノズル１００の端面１１１に濡れ性改善処理が施されていると、成長中の気泡ＢＳと、端面１１１との界面に液体ＬＱが進入しやすい。このため、端面１１１から気泡ＢＳが離脱しやすい。従って、よりサイズが小さい段階で気泡ＢＳを端面１１１から離脱させることができるので、気泡ＢＳのさらなる微細化が図られる。
　また、本実施形態によれば、液体ＬＱ中に放出させる気泡ＢＳのサイズの調整も容易である。即ち、引力ＡＦの大きさが気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの距離に依存するので、端面１１１から離脱するときの気泡ＢＳのサイズを、間隔Ｌで調整できる。具体的には、間隔Ｌが小さいほどサイズが小さい段階の気泡ＢＳを端面１１１から離脱させることができる。
　一方、本実施形態では、端面１１１からの気泡ＢＳの離脱を繰り返し行う過程で、間隔Ｌが一定に保たれる。このため、端面１１１から離脱するときの気泡ＢＳのサイズを殆ど一定に保つことができる。つまり、気泡ＢＳ間での直径のばらつきが低減される。但し、端面１１１からの気泡ＢＳの離脱を繰り返し行う過程で、間隔Ｌを動的に調整してもよい。
　以下、図３を参照し、本実施形態に係る気泡形成装置５００の動作を説明する。
　図３に示すように、まず、大気泡ＢＬを形成する（ステップＳ１）。具体的には、押子３２０をシリンジ３１０に押し込むことで、シリンジ３１０の、気泡成長ノズル１００と対向する端部に、半球状の大気泡ＢＬが形成される。その大気泡ＢＬが形成された時点で押子３２０を静止させる。このようにしてシリンジ３１０に大気泡ＢＬを保持させた状態で、以下のステップＳ２－Ｓ６が行われる。
　次に、気体源２００から気泡成長ノズル１００への気体の供給を開始させる（ステップＳ２）。すると、気泡成長ノズル１００の先端部１１０で気泡ＢＳが成長する（ステップＳ３）。なお、ステップＳ３は、気泡ＢＳが成長する気泡成長工程である。
　そして、気泡ＢＳが或るサイズに成長したとき、つまり、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの距離が或る閾値に達したとき、引力ＡＦによって気泡ＢＳが端面１１１から離脱されて液体ＬＱ中に放出される（ステップＳ４）。なお、ステップＳ４は、気泡ＢＳが液体ＬＱ中に放出される気泡放出工程である。
　次に、気泡ＢＳの形成を継続する場合は（ステップＳ５；ＹＥＳ）、再びステップＳ３に戻る。このようにして、気体源２００から気泡成長ノズル１００に連続的に気体が供給されつつ、ステップＳ３の気泡成長工程と、ステップＳ４の気泡放出工程とが連続的に繰り返される。つまり、本実施形態によれば、気泡ＢＳを１つずつ連続して形成できる。
　一方、気泡ＢＳの形成を停止する場合は（ステップＳ５；ＮＯ）、気体源２００から気泡成長ノズル１００への気体の供給を停止させる（ステップＳ６）。このようにして、所望のタイミングで気泡ＢＳの形成を停止させることができる。
　なお、上述したステップＳ１、Ｓ２、Ｓ６の各動作、及びステップＳ５の判断は、ユーザが行ってもよいし、図示せぬ制御手段が自動的に行ってもよい。
　［実施例Ａ］
　図１に示した気泡形成装置５００を用いて、実際に気泡ＢＳを形成した。気泡ＢＳを構成する気体には、窒素ガスを用いた。大気泡ＢＬを構成する気体には、空気を用いた。液体ＬＱには、精製水を用いた。気泡成長ノズル１００には、内径が７μｍで外径が１．５ｍｍの中空管状体を用いた。大気泡保持部材３００のシリンジ３１０には、内径が２ｍｍで外径が３ｍｍの中空管状体を用いた。
　大気泡ＢＬのサイズと、気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力とを一定に保った状態で、気泡ＢＳのサイズの、間隔Ｌに対する依存性を調べた。
　図６のグラフＡに、本実施例Ａの結果を示す。図６の横軸は間隔Ｌを示し、縦軸は端面１１１から離脱したときの気泡ＢＳの直径を示す。
　また、比較例として、大気泡ＢＬを設置しないこと以外は実施例Ａと同じ条件で、気泡ＢＳを形成した。この結果、大気泡ＢＬを設置しない比較例では、気泡成長ノズル１００の端面１１１から離脱したときの気泡ＢＳの直径は約３００μｍであった。
　これに対し、図６のグラフＡに示すように、実施例Ａでは、直径３００μｍ未満の気泡ＢＳを形成することができた。つまり、大気泡ＢＬによる引力ＡＦを利用した方が、そうでない場合よりも微細な気泡ＢＳを形成できることが確かめられた。
　また、図６のグラフＡに示すように、間隔Ｌが小さいほど、小さな気泡ＢＳを形成できることも確かめられた。また、気泡ＢＳの直径は間隔Ｌにほぼ比例することが判明した。このため、間隔Ｌによって気泡ＢＳの直径を容易に調整できる。
　［第２実施形態］
　第１実施形態では、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が生じない条件を例示した。気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が間欠的に生じ得る条件で気泡ＢＳを形成してもよい。以下、その具体例を述べる。
　図４を参照し、本実施形態の構成及び作用を説明する。本実施形態では、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が生じうるように、間隔Ｌ等の条件が調整されている。ここで“合一化”とは、引力ＡＦで端面１１１から離脱した気泡ＢＳが、液体ＬＱ中に放出されることなく、大気泡ＢＬに吸収されることを指す。
　図４では、気泡ＢＳ１が大気泡ＢＬに合一化された様子を示している。気泡ＢＳ１が大気泡ＢＬに合一化される際、その気泡ＢＳ１の移動によって、端面１１１から大気泡ＢＬに向かう液体ＬＱの局所的な流れＦＬが形成される。図４では、局所的な流れＦＬを破線で示している。
　このため、気泡ＢＳ１の次に成長させた気泡ＢＳ２を、引力ＡＦだけでなく、その局所的な流れＦＬも利用して端面１１１から勢いよく離脱させることができる。気泡ＢＳ２は、大気泡ＢＬに合一化されることなく、液体ＬＱ中に放出される。
　また、第１実施形態の場合に比べると、気泡ＢＳ２が端面１１１から勢いよく離脱するので、気泡ＢＳ２の離脱によっても、局所的な流れＦＬが形成される。このようにして、ひとたび気泡ＢＳ１を大気泡ＢＬに合一化させた後は、引力ＡＦだけでなく局所的な流れＦＬも利用して、次々と気泡ＢＳを端面１１１から離脱させることができる。
　但し、気泡ＢＳ１と大気泡ＢＬとの合一化の後においても、別の気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が確率的に生起する。即ち、本実施形態では、間隔Ｌは一定に保たれるが、気泡成長工程と気泡放出工程とが繰り返される過程で、気泡ＢＳが大気泡ＢＬに吸収される合一化が、間欠的に起こる。
　以上説明したように、本実施形態では、引力ＡＦだけでなく局所的な流れＦＬも利用して、気泡ＢＳを端面１１１から離脱させることができる。このため、第１実施形態の場合よりも、微細な気泡ＢＳを形成することができる。
　［実施例Ｂ］
　既述の実施例Ａで用いた気泡形成装置５００と同じものを用いて、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が間欠的に生じ得る条件で気泡ＢＳを形成した。つまり、気泡ＢＳと大気泡ＢＬとの合一化が間欠的に生じ得るように、間隔Ｌ、気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力等を調整した。
　図６のグラフＢに、本実施例Ｂの結果を示す。間隔Ｌ＝９８μｍ、３３μｍの各場合において、合一化を間欠的に生じさせた。図６で、グラフＢがグラフＡよりも下方に配置されている事実は、引力ＡＦだけでなく局所的な流れＦＬも利用して、気泡ＢＳを端面１１１から離脱させる方が、より微細な気泡ＢＳを形成できることを裏付けている。
　［第３実施形態］
　上記第１及び第２実施形態において、液体ＬＱ中で大気泡ＢＬを振動させてもよい。以下、その具体例を述べる。
　図５に示すように、本実施形態に係る気泡形成装置５００は、大気泡保持部材３００を振動させる振動付与器６００をさらに備える。振動付与器６００は、大気泡保持部材３００の、液槽４００の外部に配置された部分に固定されている。
　振動付与器６００は、大気泡保持部材３００を通じて、液体ＬＱ中の大気泡ＢＬを振動させる。振動の周波数は、例えば、２００Ｈｚ以上であることが好ましく、３００Ｈｚ以上であることがより好ましい。本実施形態では、４１０Ｈｚの振動が大気泡ＢＬに付与される。なお、大気泡ＢＬは振動するが、大気泡ＢＬの容積は一定である。
　本実施形態によれば、大気泡ＢＬの振動に伴い、大気泡ＢＬと、気泡成長ノズル１００の端面１１１との間において、振動的な液体ＬＱの流れが形成される。その振動的な液体ＬＱの流れによって、端面１１１からの気泡ＢＳの離脱が促進される。このため、気泡ＢＳのさらなる微細化が図られる。
　［第４実施形態］
　上記第１－第３実施形態に係る気泡形成装置５００は、液体ＬＱへの気泡ＢＳの溶解特性等を評価する技術に応用することができる。以下、その具体例を述べる。
　図７に示すように、本実施形態に係る評価装置８００は、既述の気泡形成装置５００と、気泡形成装置５００によって液体ＬＱ中に放出された気泡ＢＳに光を照射する光照射器７１０と、光が照射された気泡ＢＳを撮影する撮影装置７２０と、撮影装置７２０の撮影の結果を表示する表示装置７３０と、表示装置７３０の表示から読み取られる物理量を解析する解析装置７４０とを備える。
　光照射器７１０は、撮影装置７２０によって気泡ＢＳを明確に撮影できるようにするために、気泡ＢＳに光を照射する。撮影装置７２０は、ビデオカメラによって構成されている。ビデオカメラのフレームレートは、例えば、１００００ｆｐｓ以上である。表示装置７３０及び解析装置７４０は、パーソナルコンピュータによって構成される。
　以下、本実施形態に係る評価装置８００の動作について説明する。
　まず、気泡形成装置５００によって、気泡ＢＳを液体ＬＱ中に放出させる。次に、光照射器７１０によって気泡ＢＳを照射しつつ、撮影装置７２０によって、気泡ＢＳの、液体ＬＱ中における移動の様子を動画として撮影する（撮影ステップ）。撮影装置７２０で撮影されて得られた動画は、表示装置７３０に表示される。
　本実施形態では、ユーザが、表示装置７３０の表示に基づいて、１つ又は複数の物理量を求める。具体的には、物理量は、表示装置７３０の表示画面から読み取ることができる。
　なお、ここでいう“物理量”とは、気泡ＢＳの液体ＬＱに対する溶解のしやすさと、又は気泡ＢＳの液体ＬＱ中における移動のしやすさとの少なくとも一方に依存する値を指す。具体的には、物理量として、気泡ＢＳの直径、気泡ＢＳの直径の時間変化の速度、及び気泡ＢＳの移動の速度等から選択される少なくとも１つが例示される。物理量は、１つであってもよいし、複数であってもよい。
　そして、ユーザは、表示装置７３０の表示から読み取った物理量を解析装置７４０に入力する。１つ又は複数の物理量の時間変化を表す時系列データを解析装置７４０に入力してもよい。解析装置７４０は、入力された物理量を用いて、気泡ＢＳの液体ＬＱに対する溶解のしやすさと、気泡ＢＳの液体ＬＱ中における移動のしやすさとの少なくとも一方を表す評価値を算出する（解析ステップ）。ここで評価値としては、具体的には、物質移動係数が例示される。
　本実施形態によれば、次の効果が得られる。
　気泡形成装置５００によれば、気泡成長ノズル１００と大気泡保持部材３００との間の局所的な領域を除いて、液槽４００内の液体ＬＱを殆ど乱すことなく、静的な液体ＬＱ中に気泡ＢＳを配置することができる。このため、撮影装置７２０の撮影の結果から求められる物理量、及び解析装置７４０によって算出される評価値が、液体ＬＱの乱れに起因する誤差の影響を受けにくい。
　つまり、液体ＬＱに乱れがある場合は、その乱れによって、気泡ＢＳの液体ＬＱに対する溶解のしやすさ、気泡ＢＳの液体ＬＱ中における移動のしやすさが影響を受ける。これに対し、本実施形態によれば、液体ＬＱの乱れの影響を殆ど受けずに、気泡ＢＳの液体ＬＱに対する溶解のしやすさ、気泡ＢＳの液体ＬＱ中における移動のしやすさを、精度よく評価することができる。
　また、気泡形成装置５００によれば、大きな圧力を必要とせずに気泡ＢＳを形成できるので、液体ＬＱ中にコンタミの発生及び拡散が生じにくい。このことも評価精度の向上に寄与する。
　また、気泡形成装置５００によれば、オンデマンドで、即ち、所望のタイミングで、１つの気泡ＢＳだけを液体ＬＱ中に放出したり、複数の気泡ＢＳを次々に液体ＬＱ中に放出したりすることができる。後者の場合には、図２に示した間隔Ｌや気泡成長ノズル１００に送り込む気体の圧力等によって、気泡ＢＳの放出の繰り返し周期を調整することもできる。また、図５に示した振動付与器６００を用いれば、複数の気泡ＢＳを、分散させた状態で液体ＬＱ中に配置することもできる。このように、気泡ＢＳを様々な形態で液体ＬＱ中に配置することができるので、様々な形態の気泡ＢＳについての評価を容易に行える。
　気泡ＢＳは、液体ＬＱ中の懸濁物質を吸着して浮上する特性、即ち、吸着分離特性を有する。上記評価値に基づいて、気泡ＢＳの発生直後からの、液体ＬＱへの溶解特性、膨張特性等の挙動を予測したり、制御したりすることは、適切な吸着分離特性を気泡ＢＳに発揮させることに役立つ。気泡ＢＳの挙動の制御は、上記懸濁物質の大きさやゼータ電位等を考慮して行ってもよい。
　また、上記評価値に基づいて、気泡ＢＳの液体ＬＱへの溶解特性を把握することができるので、その溶解特性に基づいて、気泡ＢＳの液体ＬＱ中での反応特性を予測したり、評価したりすることもできる。
　また、上記評価値と、気泡ＢＳの周囲における溶存気体の濃度やゼータ電位等とに基づいて、気泡ＢＳの、液体ＬＱ中で浮遊するライフタイムの長さを表す分散安定性も把握することができる。
　近年、化学工業や生物工業等の分野で、液体ＬＱ中に生成した直径１００μｍ以下の微細な気泡ＢＳの利用が進んでいる。微細な気泡ＢＳを用いた製品化や事業化を図るには、気泡ＢＳの特性や特徴にもとづいて実験の再現性やエビデンスを得ることが重要である。上述のように、本実施形態に係る評価装置８００によれば、気泡ＢＳの溶解特性、吸着分離特性、反応特性、分散安定性を定量的に評価できる。これにより、それぞれの用途に適した気泡形成装置５００の設計や製造が可能となる。例えば、化学工業や生物工業等の分野では、このような気泡生成装置５００の利用により、化学反応や酵素反応等の反応時間の短縮や、各種細胞培養をより効率的に行うことに大きく寄与することが可能となる。
　なお、本実施形態では、ユーザが表示装置７３０の表示から物理量を読み取ることとしたが、読み取りの際に画像解析の技術を用いてもよい。また、コンピュータが、画像解析等により、撮影装置７２０の撮影の結果から物理量を自動的に求め、求めた物理量を自動的に解析装置７４０に与えてもよい。その場合は、表示装置７３０は必須ではない。
　以上、第１－第４実施形態について説明した。以下に述べる変更も可能である。
　図２には、気泡成長ノズル１００の長さ方向であるＸ軸方向を、水平方向と一致させた構成を例示した。Ｘ軸方向は、必ずしも水平方向と一致していなくてもよい。Ｘ軸方向は、水平方向に対して－９０°以上、９０°以下の傾斜角θを有してもよい。また気泡成長ノズル１００の先端部１１０の気泡ＢＳと対向する位置に大気泡ＢＬが保持されていれば、大気泡保持部材３００の長さ方向は必ずしもＸ軸方向と一致させる必要はない。
　図８に、気泡成長ノズル１００を鉛直上向きに配置した変形例を示す。つまり、この変形例では、Ｘ軸方向を水平方向に対して９０°の傾斜角θだけ傾けている。この変形例によれば、引力ＡＦの向きと浮力ＢＦの向きとを一致させることができる。
　図１には、シリンジ３１０と押子３２０とで構成された大気泡保持部材３００を例示したが、大気泡保持部材３００の構成はこれに限られない。大気泡保持部材３００は、有底の筒状体で構成してもよいし、気泡成長ノズル１００及び気体源２００と同様、中空管状体と、その中空管状体に、大気泡ＢＬを構成する気体を供給する大気泡用気体源とで構成してもよい。
　図５には、大気泡保持部材３００のシリンジ３１０を振動させる振動付与器６００を例示したが、振動付与器６００の構成はこれに限られない。振動付与器６００は、大気泡保持部材３００を通じて大気泡ＢＬを振動させるものであればよい。例えば、振動付与器６００は、押子３２０を振動させることにより、大気泡ＢＬの内圧の振動を通じて、大気泡ＢＬを振動させてもよい。
　図２には、気泡成長工程と気泡放出工程との繰り返しの過程で間隔Ｌが一定に保たれる構成を例示したが、気泡成長工程と気泡放出工程との繰り返しの過程で間隔Ｌが変動されてもよい。例えば、気泡成長工程と気泡放出工程との繰り返しの過程で間隔Ｌが周期的に変動されてもよい。
　本発明は、その広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な変形が可能とされる。上記実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
　本出願は、２０２２年７月４日に日本国に出願された特願２０２２－１０７７５４号に基づく。本明細書中に特願２０２２－１０７７５４号の明細書、特許請求の範囲、及び図面の全体を参照として取り込むものとする。
　１００…気泡成長ノズル、
　１１０…先端部、
　１１１…端面、
　２００…気体源、
　３００…大気泡保持部材、
　３１０…シリンジ、
　３２０…押子、
　４００…液槽、
　５００…気泡形成装置、
　６００…振動付与器、
　７１０…光照射器、
　７２０…撮影装置、
　７３０…表示装置、
　７４０…解析装置、
　８００…評価装置、
　ＬＱ…液体、
　ＢＳ…気泡、
　ＢＬ…大気泡、
　ＦＬ…局所的な流れ。

Claims (7)

  1. 　少なくとも先端部が、液槽に溜められた液体中に配置され、前記先端部において気泡を成長させる気泡成長ノズルと、
    　前記液体中における、前記気泡成長ノズルの前記先端部と対向する位置に、前記気泡よりも大きい大気泡を保持する大気泡保持部材と、
    　を備え、
    　前記気泡成長ノズルの前記先端部における前記気泡と、前記大気泡保持部材によって保持された前記大気泡との間の疎水性相互作用による引力で、前記気泡成長ノズルの前記先端部から前記気泡が離脱され、離脱された前記気泡が前記液体中に放出される、
    　気泡形成装置。
  2. 　前記気泡成長ノズルの前記先端部において前記気泡が成長する気泡成長工程と、成長した前記気泡が前記引力によって前記先端部から離脱されて前記液体中に放出される気泡放出工程とが連続的に繰り返される、
    　請求項１に記載の気泡形成装置。
  3. 　前記気泡成長工程と前記気泡放出工程とが繰り返される過程で、前記気泡成長工程で成長して前記先端部から離脱された前記気泡が前記液体中に放出されることなく前記大気泡に吸収される合一化が、間欠的に生起する、
    　請求項２に記載の気泡形成装置。
  4. 　前記大気泡保持部材を通じて前記大気泡を振動させる振動付与器、
    　をさらに備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の気泡形成装置。
  5. 　少なくとも先端部が液体中に配置された気泡成長ノズルの前記先端部において気泡を成長させる気泡成長工程と、
    　前記気泡成長工程で成長させた前記気泡を、前記気泡と対向する位置に保持した大気泡と前記気泡との間の疎水性相互作用による引力で、前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱させ、離脱させた前記気泡を前記液体中に放出させる気泡放出工程と、
    　を有する、気泡形成方法。
  6. 　請求項１に記載の気泡形成装置と、
    　前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱されて前記液体中に放出された前記気泡の、前記液体中における移動の様子を撮影する撮影装置と、
    　前記撮影装置の撮影の結果から求められる物理量を用いて、前記気泡の前記液体に対する溶解のしやすさと、前記気泡の前記液体中における移動のしやすさとの少なくとも一方を表す評価値を算出する解析装置と、
    　を備える、評価装置。
  7. 　請求項１に記載の気泡形成装置を用いる評価方法であって、
    　前記気泡成長ノズルの前記先端部から離脱されて前記液体中に放出された前記気泡の、前記液体中における移動の様子を撮影する撮影ステップと、
    　前記撮影ステップでの撮影の結果から求められる物理量を用いて、前記気泡の前記液体に対する溶解のしやすさと、前記気泡の前記液体中における移動のしやすさとの少なくとも一方を表す評価値を算出する解析ステップと、
    　を有する、評価方法。
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