(57)【要約】  【課題】簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供する。  【解決手段】水槽１内の液体（たとえば、水）を、液体供給路４を介して循環路２に供給し、循環路２内で循環させる。気体供給路３からエゼクタ７を介して循環路２内に気体（たとえば、空気）を供給する。循環路２において気体が混合された液体を、循環路２よりも断面積の小さい分岐路５を介して水槽１側へと送り、マイクロバブル発生ノズル１６において処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）することによってマイクロバブルを発生させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を循環させるための循環路と、
上記循環路に介装され、上記循環路内に液体および気体を流入させることができるエゼクタと、
上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した気体が混合されている液体を加圧し、液体に気体を溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプと、
上記循環路から分岐し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路と、
上記分岐路を流れる気体が溶け込んだ液体を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置。
【請求項２】
上記マイクロバブル発生手段は、上記分岐路よりも断面積が縮小された絞り部を有し、
上記絞り部の断面積は、上記循環路内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されていることを特徴とする請求項１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項３】
上記分岐路は、上記循環路から上方に向かって分岐していることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項４】
上記循環路内の液体の流量を検知するための循環流量検知手段と、
上記循環流量検知手段により検知される流量に基づいて、上記エゼクタを介して上記循環路内に流入させる気体の量を調整する気体量調整手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項５】
上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に気体を流入させるための気体供給路と、
上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に液体を流入させるための液体供給路とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項６】
液体を貯めておくことができる貯液部をさらに含み、
上記マイクロバブル発生手段から発生されるマイクロバブルは、上記貯液部に貯められている液体中に供給されるようになっており、
上記液体供給路は、上記貯液部に貯められている液体を、上記エゼクタを介して上記循環路内に流入させるものであることを特徴とする請求項５記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項７】
上記分岐路内の液体の流量を検知するための分岐流量検知手段、上記気体供給路内の気体の流量を検知するための気体流量検知手段、および、上記液体供給路内の液体の流量を検知するための液体流量検知手段のうちの少なくとも１つをさらに含むことを特徴とする請求項５または６記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項８】
上記分岐流量検知手段、上記気体流量検知手段および上記液体流量検知手段のうちの少なくとも１つで検知される流量が所定範囲内でない場合に、上記ポンプの駆動を停止させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項９】
オゾンを発生させるためのオゾン発生器をさらに備え、
上記気体供給路は、上記オゾン発生器により発生されたオゾンを上記循環路内に流入させるものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１０】
気体を貯留しておくことができる気体貯留部をさらに備え、
上記気体供給路は、上記気体貯留部に貯留されている気体を上記エゼクタを介して上記循環路内に流入させるものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１１】
気体が溶け込んだ液体を処理することにより、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、
断面積が上流側に比べて縮小された絞り部と、
上記絞り部よりも大きい断面積を有し、上記絞り部の下流側に液体の流通方向に沿って断面積が拡大するように形成された流出部とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置。
【請求項１２】
上記絞り部の上流側に形成され、上記絞り部よりも大きい断面積を有する流入部をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１３】
上記流出部は、断面積が徐々に大きくなるように形成された第１拡大部を有することを特徴とする請求項１１または１２記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１４】
上記流出部は、上記第１拡大部の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第１平行部を有することを特徴とする請求項１３記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１５】
上記流出部は、上記第１平行部の下流側に、上記第１拡大部よりも大きい角度で拡がる第２拡大部を有することを特徴とする請求項１４記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１６】
上記第１平行部と上記第２拡大部との間に形成され、上記流出部内の気体を開放するための気体開放口を含むことを特徴とする請求項１５記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１７】
上記流出部は、上記第２拡大部の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第２平行部を有することを特徴とする請求項１５または１６記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項１８】
気体が溶け込んだ液体を処理することにより、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、
断面積が上流側に比べて縮小された絞り部と、
上記絞り部の下流側に形成され、上記絞り部よりも大きい断面積を有する流出部と、
上記絞り部の断面積を変化させることにより、上記絞り部を通過する気体が溶け込んだ液体の流量を調整するための流量調整手段とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置。
【請求項１９】
上記流量調整手段は、
上記絞り部の周面の少なくとも一部を構成する変形可能な変形部と、
上記変形部を変形させるための変形手段とを含むことを特徴とする請求項１８記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２０】
上記変形手段は、内部にエアを充填できるエア充填部を含み、このエア充填部内のエア圧を変化させることに連動させて、上記変形部を変形させることができることを特徴とする請求項１９記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２１】
上記流量調整手段は、
上記絞り部内に対して進退可能なスライド部材と、
上記スライド部材をスライドさせるためのスライド手段とを含むことを特徴とする請求項１８記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２２】
上記流量調整手段は、
上記絞り部内に配置され、上記絞り部内の液体の流通方向に対する角度を変化させることができる回転体と、
上記回転体を回転させるための回転手段とを含むことを特徴とする請求項１８記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２３】
上記絞り部またはその下流側の内部に気体を供給するための気体供給口をさらに含むことを特徴とする請求項１１〜２２のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２４】
上記気体供給口に連通し、上記気体供給口から供給する気体の量を調整するための気体供給バルブをさらに含むことを特徴とする請求項２３記載のマイクロバブル発生装置。
【請求項２５】
上記気体供給バルブは、上記気体供給口から供給する気体の量を連続的に可変調整できることを特徴とする請求項２４記載のマイクロバブル発生装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロバブル（微小気泡）を発生させるためのマイクロバブル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水槽内の液体（たとえば、水）を循環させ、その循環する液体中に気体（たとえば、空気）を供給することにより、水槽内の液体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が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
このマイクロバブル発生装置には、水槽内から排出された水を循環させるための循環路と、この循環路に介装され、循環路内を循環する水の中に空気を吸引するためのエゼクタと、循環路におけるエゼクタの下流側に介装され、循環路内の水を循環させるための循環ポンプとが備えられている。このような構成によれば、エゼクタの吸引能力分が循環ポンプの吸引側の圧力を上昇させるため、循環ポンプの吐出側の圧力は、エゼクタの吸引能力と循環ポンプの吐出圧とで高圧となり、エゼクタから吸引された空気が循環路内を循環する水の中に溶解される。そして、空気が溶解された水が減圧ノズルから水槽内に噴射されることにより、急激な減圧により、溶解されていた空気が微細気泡（マイクロバブル）となって水槽内に供給される。
【特許文献１】特許第２８９０７５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来技術のような構成では、循環路内を循環する水が過飽和状態となり、水に溶け切らない空気の泡が生じた場合に、その溶け切らない空気の気泡を排出するための気液分離槽（エアーセパレーター）を設けなければならない。したがって、構造が複雑になり、製造コストが高くなるという問題がある。
また、空気が溶解された水が減圧ノズルで減圧されるだけでは、マイクロバブルを良好に発生させることができないおそれがある。
【０００４】
この発明は、かかる背景のもとでなされたもので、簡単な構成でマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。
また、この発明の別の目的は、良好にマイクロバブルを発生させることができるマイクロバブル発生装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための請求項１記載の発明は、液体を循環させるための循環路（２，１０２，２０２，４０２）と、上記循環路に介装され、上記循環路内に液体および気体を流入させることができるエゼクタ（７，１０７，２０７，４０７）と、上記循環路に介装され、上記エゼクタを通過した気体が混合されている液体を加圧し、液体に気体を溶け込ませて上記循環路内を循環させるためのポンプ（６，１０６，２０６，４０６）と、上記循環路から分岐し、上記循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路（５，１０５，２０５，４０５）と、上記分岐路を流れる気体が溶け込んだ液体を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生手段（１６，１１６，２１６，４１６）とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置である。
【０００６】
なお、括弧内の英数字は、後述の実施形態における対応構成要素を表す。以下、この項において同じ。
この構成によれば、エゼクタから循環路に流入する液体および気体を循環路においてポンプで加圧することにより液体に気体を溶解させ、その気体が溶け込んだ液体を循環路の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路に流入させてマイクロバブル発生手段で処理することにより、マイクロバブルを発生させることができる。分岐路の断面積を循環路の断面積よりも小さくすることにより、循環路から分岐路へと比較的大きな気泡が流入するのを阻止することができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【０００７】
上記マイクロバブル発生手段（１６，１１６，２１６，４１６）は、断面積が上流側に比べて縮小された絞り部（２０，２３，３２）を含むような構成であってもよい。この場合、上記マイクロバブル発生手段（１６，１１６，２１６，４１６）は、上記絞り部（２０，２３，３２）よりも大きい断面積を有し、上記絞り部の下流側に吸収液の流通方向に沿って断面積が拡大するように形成された流出部（２１，２４，２５，２６，３３）をさらに含むような構成であることが好ましい。
【０００８】
この場合、上記流出部（２１，２４，２５，２６，３３）は、断面積が徐々に大きくなるように形成された第１拡大部（２５Ａ，２６Ａ）を有するような構成であることが好ましい。
また、上記流出部（２５，２６）は、上記第１拡大部の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第１平行部（２５Ｂ，２６Ｂ）を有するような構成であることが好ましい。
【０００９】
さらに、上記流出部（２６）は、上記第１平行部（２６Ｂ）の下流側に、上記第１拡大部（２６Ａ）よりも大きい角度で拡がる第２拡大部（２６Ｃ）を有するような構成であることが好ましい。
さらにまた、上記流出部（２６）は、上記第２拡大部（２６Ｃ）の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第２平行部（２６Ｄ）を有するするような構成であることが好ましい。
【００１０】
上記分岐路（５，１０５，２０５，４０５）の断面積は、上記循環路の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路から分岐路に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。また、分岐路内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなくマイクロバブル発生手段により放出され、このときに、溶解し切れなかった小さい気泡がマイクロバブル発生手段を通過する際の圧力変化により細断化されるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００１１】
請求項２記載の発明のように、上記マイクロバブル発生手段（１６，１１６，２１６，４１６）は、上記分岐路（５，１０５，２０５，４０５）よりも断面積が縮小された絞り部（２０，２３，３２，２２０，４２０）を有し、上記絞り部の断面積は、上記循環路（２，１０２，２０２，４０２）内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されていれば、液体中に気体を良好に溶解させて、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、上記分岐路（５，１０５，２０５，４０５）は、上記循環路（２，１０２，２０２，４０２）から上方に向かって分岐していることを特徴とする請求項１または２記載のマイクロバブル発生装置である。
この構成によれば、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路から上方に向かって分岐する分岐路に気泡を流れやすくすることができる。したがって、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路から分岐路に流入させることができるので、ポンプにおいてエア噛みを生じにくくすることができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、上記循環路（２，１０２，２０２，４０２）内の液体の流量を検知するための循環流量検知手段（８，１０８，２０８，４０８）と、上記循環流量検知手段により検知される流量に基づいて、上記エゼクタ（７，１０７，２０７，４０７）を介して上記循環路内に流入させる気体の量を調整する気体量調整手段（１０，１１０，２１０，４１０）とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置である。
【００１４】
この構成によれば、循環流量検知手段により検知される液体の流量に基づいて、循環路内の気体の量を検知し、それに応じて、エゼクタを介して循環路内に流入させる気体の量を調整することができる。したがって、循環路内の気体の量が増加して、ポンプにおいてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、マイクロバブル発生装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路内の液体の流量が不安定となる。このとき、循環流量検知手段により検知される液体の流量が安定してから、エゼクタを介して循環路内に流入させる気体の量を増加させることにより、ポンプにおいてエア噛みが生じるのを防止できる。
【００１５】
請求項５記載の発明は、上記エゼクタ（７，１０７，２０７，４０７）に接続され、上記エゼクタを介して上記循環路（２，１０２，２０２，４０２）内に気体を流入させるための気体供給路（３，１０３，２０３，４０３）と、上記エゼクタに接続され、上記エゼクタを介して上記循環路内に液体を流入させるための液体供給路（４，１０４，２０４，４０４）とをさらに含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置である。
【００１６】
この構成によれば、循環路内を流れる液体に対し、エゼクタを介して、気体供給路から供給される気体および液体供給路から供給される液体を流入させることができる。
請求項６記載の発明は、液体を貯めておくことができる貯液部（１，２０１，４０１）をさらに含み、上記マイクロバブル発生手段（１６，２１６，４１６）から発生されるマイクロバブルは、上記貯液部に貯められている液体中に供給されるようになっており、上記液体供給路（４，２０４，４０４）は、上記貯液部に貯められている液体を、上記エゼクタ（７，２０７，４０７）を介して上記循環路（２，２０２，４０２）内に流入させるものであることを特徴とする請求項５記載のマイクロバブル発生装置である。
【００１７】
この構成によれば、貯液部に貯められている液体を、液体供給路からエゼクタを介して循環路内に流入させ、その液体中に気体供給路からエゼクタを介して気体を混合させて、貯液部に貯められている液体中にマイクロバブルを供給することができる。したがって、貯液部内の液体を循環路内に循環させて、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００１８】
請求項７記載の発明のように、上記分岐路（５，１０５）内の液体の流量を検知するための分岐流量検知手段（１５，１１５）、上記気体供給路（３，１０３）内の気体の流量を検知するための気体流量検知手段（１１，１１１）、および、上記液体供給路（４，１０４）内の液体の流量を検知するための液体流量検知手段（１４，１１４）のうちの少なくとも１つをさらに含むような構成であってもよい。
【００１９】
この場合、請求項８記載の発明のように、上記分岐流量検知手段（１５，１１５）、上記気体流量検知手段（１１，１１１）および上記液体流量検知手段（１４，１１４）のうちの少なくとも１つで検知される流量が所定範囲内でない場合に、上記ポンプ（６，１０６）の駆動を停止させる手段（１７，１１７）をさらに含むような構成であれば、分岐路、気体供給路および液体供給路のうちの少なくとも１つが詰まった状態でポンプが駆動されるといった危険な状態を回避できる。
【００２０】
請求項９記載の発明は、オゾンを発生させるためのオゾン発生器（１３９）をさらに備え、上記気体供給路（１０３）は、上記オゾン発生器により発生されたオゾンを上記循環路（１０２）内に流入させるものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置である。
この構成によれば、オゾン発生器から発生されたオゾンを用いて、除菌効果および脱臭効果を有するマイクロバブルを発生させることができる。
【００２１】
請求項１０記載の発明は、（機能水を生成するための）気体を貯留しておくことができる気体貯留部（１４３，１４４）をさらに備え、上記気体供給路（１０３）は、上記気体貯留部に貯留されている気体を上記エゼクタ（１０７）を介して上記循環路（１０２）内に流入させるものであることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載のマイクロバブル発生装置である。
【００２２】
この構成によれば、たとえば、気体貯留部に二酸化炭素を貯留しておいて、その二酸化炭素を循環路内に流入させて炭酸水を生成したり、気体貯留部に酸素を貯留しておいて、その酸素を循環路内に流入させて高酸素水を生成したりすることができる。
また、リラックス効果や覚醒作用を有する気体を気体貯留部に貯留しておいて、その気体を循環路に流入させれば、リラックス効果や覚醒作用を有する液体を生成することができる。
【００２３】
このような炭酸水、高酸素水、リラックス効果や覚醒作用を有する液体などは、飲料用として用いることも可能である。
請求項１１記載の発明は、気体が溶け込んだ液体を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ）であって、断面積が上流側に比べて縮小された絞り部（２０，２３，３２）と、上記絞り部よりも大きい断面積を有し、上記絞り部の下流側に液体の流通方向に沿って断面積が拡大するように形成された流出部（２１，２４，２５，２６，３３）とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置である。
【００２４】
この構成によれば、絞り部の上流側で加圧されて気体が溶解された液体を、絞り部から流出部に流出する際に減圧することによって良好にマイクロバブルを発生させることができる。
特に、絞り部を通過する際に加速された液体を、液体の流通方向に沿って断面積が拡大する流出部内で減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、上記絞り部（２０，３２）の上流側に形成され、上記絞り部よりも大きい断面積を有する流入部（１９，３１）をさらに含むことを特徴とする請求項１１記載のマイクロバブル発生装置（１６Ａ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ）である。
この構成によれば、たとえば、流入部の断面積を絞り部に向かって縮小された形状とすることにより、流入部から絞り部へと液体を入りやすくすることができる。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、上記流出部（２１，２４，２５，２６，３３）は、断面積が徐々に大きくなるように形成された第１拡大部（２５Ａ，２６Ａ）を有することを特徴とする請求項１１または１２記載のマイクロバブル発生装置（１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｅ，１６Ｆ，１６Ｇ）である。
この構成によれば、絞り部を通過する際に加速された液体を、第１拡大部の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができる。したがって、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００２７】
請求項１４記載の発明は、上記流出部（２５，２６）は、上記第１拡大部の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第１平行部（２５Ｂ，２６Ｂ）を有することを特徴とする請求項１３記載のマイクロバブル発生装置（１６Ｃ，１６Ｄ，１６Ｇ）である。
この構成によれば、第１拡大部で減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００２８】
請求項１５記載の発明のように、上記流出部（２６）は、上記第１平行部（２６Ｂ）の下流側に、上記第１拡大部（２６Ａ）よりも大きい角度で拡がる第２拡大部（２６Ｃ）を有するような構成であれば、第１平行部で速度が均一化された液体を、第２拡大部の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、さらに良好にマイクロバブルを発生させることができる。このとき、第１平行部から第２拡大部に流入する液体の速度は、絞り部から第１拡大部に流入する速度よりも遅いので、第２拡大部を第１拡大部よりも大きい角度で拡がるような構成とすることにより、第２拡大部の内壁面に沿って液体を良好に減速することができる。
【００２９】
この場合、請求項１６記載の発明のように、上記第１平行部（２６Ｂ）と上記第２拡大部（２６Ｃ）との間に形成され、上記流出部（２６）内の気体を開放するための気体開放口（３７）を含むような構成であれば、マイクロバブルとならなかった比較的大きな気泡を気体開放口から解放して、マイクロバブルの発生が阻害されるのを防止できるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００３０】
請求項１７記載の発明は、上記流出部（２６）は、上記第２拡大部（２６Ｃ）の下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された第２平行部（２６Ｄ）を有することを特徴とする請求項１５または１６記載のマイクロバブル発生装置（１６Ｄ，１６Ｇ）である。
この構成によれば、第２拡大部で減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００３１】
請求項１８記載の発明は、気体が溶け込んだ液体を処理することにより、マイクロバブルを発生させるマイクロバブル発生装置（２１６，３１６，４１６，４１６Ａ，４１６Ｂ）であって、断面積が上流側に比べて縮小された絞り部（２２０，４２０）と、上記絞り部の下流側に形成され、上記絞り部よりも大きい断面積を有する流出部（２２１，４２１）と、上記絞り部の断面積を変化させることにより、上記絞り部を通過する気体が溶け込んだ液体の流量（流速）を調整するための流量（流速）調整手段（２４７，４５９，４６６）とを含むことを特徴とするマイクロバブル発生装置である。
【００３２】
この構成によれば、絞り部を通過する液体の流量（または流速）を流量調整手段で調整して、マイクロバブルを発生させるのに適した流量（または流速）とすることができる。したがって、簡単な構成で、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
また、絞り部の断面積を小さくしているときに、絞り部にごみが詰まった場合でも、絞り部の断面積を大きくするだけで、そのごみを容易に取り除くことができる。
【００３３】
請求項１９記載の発明のように、上記流量調整手段は、上記絞り部（２２０）の周面の少なくとも一部を構成する変形可能な変形部（２４７）と、上記変形部を変形させるための変形手段（２４９）とを含むような構成であれば、簡単な構成で、絞り部の断面積を変化させて、絞り部を通過する液体の流量を調整できる。
この場合、請求項２０記載の発明のように、上記変形手段は、内部にエアを充填できるエア充填部（２４９）を含み、このエア充填部内のエア圧を変化させることに連動させて、上記変形部（２４７）を変形させることができるようになっていてもよい。
【００３４】
また、請求項２１記載の発明のように、上記流量調整手段は、上記絞り部（４２０）内に対して進退可能なスライド部材（４５９）と、上記スライド部材をスライドさせるためのスライド手段（４６０）とを含むような構成であっても、簡単な構成で、絞り部の断面積を変化させて、絞り部を通過する液体の流量を調整できる。
さらに、請求項２２記載の発明のように、上記流量調整手段は、上記絞り部（４２０）内に配置され、上記絞り部内の液体の流通方向に対する角度を変化させることができる回転体（４６６）と、上記回転体を回転させるための回転手段（４６０）とを含むような構成であっても、簡単な構成で、絞り部の断面積を変化させて、絞り部を通過する液体の流量を調整できる。
【００３５】
請求項２３記載の発明のように、上記絞り部（２０，２２０，４２０）またはその下流側の内部に気体を供給するための気体供給口（２７，３４，４６１）をさらに含むような構成であれば、気体供給口から気体を供給することにより、絞り部またはその下流側の内部に比較的大きな気泡を発生させ、その比較的大きな気泡と絞り部を通過する際に発生するマイクロバブルとを含んだジェット水流を発生させることができる。
【００３６】
この場合、請求項２４記載の発明のように、上記気体供給口（２７，３４，４６１）に連通し、上記気体供給口から供給する気体の量を調整するための気体供給バルブ（２９，３６，４６４）をさらに含むような構成であれば、気体供給バルブを閉じた状態では、気体が混合された液体が流入部、絞り部および流出部を通過することによりマイクロバブルが発生し、気体供給バルブを開いた状態では、気体供給口から気体が供給されることにより、マイクロバブルと比較的大きな気泡とを含んだジェット水流が発生する。したがって、気体供給バルブの開閉によって、マイクロバブルおよびジェット水流を選択的に発生させることができる。
【００３７】
請求項２５記載の発明は、上記気体供給バルブ（２９，３６，４６４）は、上記気体供給口（２７，３４，４６１）から供給する気体の量を連続的に可変調整できることを特徴とする請求項２４記載のマイクロバブル発生装置である。
この構成によれば、マイクロバブルと比較的大きな気泡との発生比率を連続的に変化させることができるので、適当なジェット水流を発生させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
図１を参照して、このマイクロバブル発生装置は、液体（たとえば、水）を貯めておくことができる水槽１を備え、この水槽１内の液体を循環させ、その循環する液体中に気体（たとえば、空気）を供給することにより、水槽１内の液体にマイクロバブル（直径が数十μｍ以下の微小気泡）を発生させるものである。
【００３９】
このマイクロバブル発生装置には、水槽１内の液体を循環させるための循環路２と、循環路２内に気体を流入させるための気体供給路３と、水槽１内の液体を循環路２に流入させるための液体供給路４と、循環路２から分岐して水槽１内に至る分岐路５とが備えられている。
循環路２には、低圧力型（たとえば、吐出圧が０．１ＭＰａ程度）の循環ポンプ６が介装されている。すなわち、循環路２は、循環ポンプ６の吸込口と吐出口とを環状に接続している。循環ポンプ６を駆動させると、循環路２内の液体が吸込口から循環ポンプ６内に吸い込まれ、吐出口から吐出されることにより、循環路２内の液体が循環される。循環路２における循環ポンプ６の上流側（吸込口の上流側）には、液体供給路４から供給される液体および気体供給路３から供給される気体を循環路２内に吸引するためのエゼクタ７が介装されている。循環路２における循環ポンプ６の下流側（吐出口の下流側）には、循環路２内を循環する液体の流量を検知するための流量計８が介装されている。
【００４０】
図２は、エゼクタ７の構成を示す断面図である。
図１および図２を参照して、エゼクタ７は、エゼクタ７に対して循環路２の上流側から液体が流入する流入部７Ａと、エゼクタ７に対して循環路２の下流側に液体を流出する流出部７Ｂとが一直線上に結合され、その結合部に、液体供給路４からの液体および気体供給路３からの気体を吸引するための吸引部７Ｃが下方から略直角に結合した略Ｔ字形状を有している。吸引部７Ｃの断面積は、流入部７Ａや流出部７Ｂの断面積よりも小さく形成されている。流入部７Ａと流出部７Ｂとの結合部には、これらの流入部７Ａおよび流出部７Ｂの断面積よりも小さい断面積を有する絞り部７Ｄが形成されていて、この絞り部７Ｄに吸引部７Ｃが連通している。
【００４１】
このような構成により、流入部７Ａから流入した液体が絞り部７Ｄを介して流出部７Ｂへと噴出される際に、絞り部７Ｄに負圧が生じ、いわゆるベンチュリー管現象によって、吸引部７Ｃから絞り部７Ｄに液体および気体が吸引されて、循環路２内を流れる液体に混合されることとなる。
再び図１を参照して、液体供給路４は、その一端部がエゼクタ７の吸引部７Ｃに接続され、他端部が水槽１内の底部に至っている。液体供給路４には、フィルタ１３と、液体供給路４内を流れる液体の流量を検知するためのフロースイッチ１４とが、上流側（水槽１側）から下流側（エジェクタ７側）に向かってこの順序で介装されている。フィルタ１３は、後述するマイクロバブル発生ノズル１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【００４２】
気体供給路３は、その一端部が液体供給路４の途中部（より具体的には、フロースイッチ１４とエゼクタ７との間）に接続されており、他端部がフィルタ９を介して大気中に開放されている。気体供給路３には、気体供給路３を開閉するための二方バルブ１０と、気体供給路３内を流れる気体の流量を検知するためのフロースイッチ１１と、上流側（フィルタ９側）から下流側（エゼクタ７側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ１０は、その開放量を調整することにより、気体供給路３を流れる気体の流量を調整できる。フィルタ９は、後述するマイクロバブル発生ノズル１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【００４３】
分岐路５は、その一端部が循環路２の途中部（より具体的には、循環ポンプ６の下流側、特に、循環ポンプ６と流量計８との間）から上方に向かって分岐しており、他端部が水槽１内の底部に至っている。分岐路５の断面積は、循環路２の断面積よりも小さく形成されている。分岐路５には、分岐路５内を流れる液体の流量を検知するためのフロースイッチ１５が介装されている。分岐路５の下流側の端部には、特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル１６が取り付けられている。エゼクタ７から吸引される液体および気体が混合された循環路２内の液体のうち、循環路２から分岐路５に流入した液体が、マイクロバブル発生ノズル１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、水槽１内の液体中にマイクロバブルが発生するようになっている。
【００４４】
この実施形態では、エゼクタ７から循環路２に流入する液体および気体を循環ポンプ６で加圧することにより液体に気体を溶解させ、その気体が溶け込んだ液体を循環路２の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路５に流入させてマイクロバブル発生ノズル１６で処理することにより、マイクロバブルを発生させることができる。分岐路５の断面積を循環路２の断面積よりも小さくすることにより、循環路２から分岐路５へと比較的大きな気泡が流入するのを阻止することができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００４５】
特に、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路２から上方に向かって分岐する分岐路５に気泡を流れやすくすることができる。したがって、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路２から分岐路５に流入させることができるので、循環ポンプ６においてエア噛みを生じにくくすることができる。
分岐路５の断面積は、循環路２の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路２から分岐路５に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。また、分岐路５内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなくマイクロバブル発生ノズル１６から放出され、このときに、溶解し切れなかった小さい気泡がマイクロバブル発生ノズル１６を通過する際の圧力変化により細断化されるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００４６】
循環ポンプ６、流量計８、二方バルブ１０およびフロースイッチ１１，１４，１５は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部１７に電気的に接続されている。制御部１７は、流量計８やフロースイッチ１１，１４，１５からの入力信号などに基づいて、循環ポンプ６や二方バルブ１０などの動作を制御することとなる。二方バルブ１０を閉じた状態で循環ポンプ６を駆動させると、液体供給路４からエゼクタ７を介して、循環路２内に水槽１内の液体を流入（循環）させることができる。一方、二方バルブ１０を開いた状態で循環ポンプ６を駆動させれば、液体供給路４からエゼクタ７を介して循環路２内に循環される液体中に、気体供給路３から気体を流入させることができる。
【００４７】
流量計８により検知される循環路２内を循環する液体の流量に基づいて、循環路２内の気体の量を検知し、それに応じて二方バルブ１０を開閉させて、エゼクタ７を介して循環路２内に流入させる気体の量を調整すれば、循環路２内の気体の量が増加して、循環ポンプ６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、このマイクロバブル発生装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路２内の液体の流量が不安定となる。このとき、流量計８により検知される循環路２内を循環する液体の流量が安定してから、エゼクタ７を介して循環路２内に流入させる気体の量を増加させることにより、循環ポンプ６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
【００４８】
フロースイッチ１１，１４，１５のうちの少なくとも１つにおいて、気体または液体が所定の流量以上で流れていない（または、全く流れていない）と検知された場合には、循環ポンプ６の駆動を停止させるようになっていてもよい。このような構成によれば、分岐路５、気体供給路３および液体供給路４のうちの少なくとも１つが詰まった状態で循環ポンプ６が駆動されるといった危険な状態を回避できる。
【００４９】
図３および図４は、マイクロバブル発生ノズル１６の構成例１６Ａ〜１６Ｇを示す断面図である。
図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａは、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路５に嵌め込まれる挿入部１８が形成されている。
【００５０】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ａの内部には、分岐路５から気体が溶け込んだ液体が流入する流入部１９と、この流入部１９の下流側に形成され、流入部１９よりも小さい断面積を有する絞り部２０と、この絞り部２０の下流側に形成され、絞り部２０よりも大きい断面積を有する流出部２１とが、軸線に沿って一直線上に形成されている。流入部１９には、このマイクロバブル発生ノズル１６Ａの入口を構成し、液体の流通方向に沿って断面積がほぼ一定の平行部１９Ａと、平行部１９Ａと絞り部２０とを接続し、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が縮小された縮小部１９Ｂとが含まれる。絞り部２０は、その断面積が、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されている。流出部２１は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。これにより、マイクロバブル発生ノズル１６Ａは、ベンチュリー管形状を有している。
【００５１】
このような構成によれば、絞り部２０を通過する際に加速された液体を、流出部（拡大部）２１の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができる。したがって、マイクロバブルの発生量を多くすることができるとともに、発生するマイクロバブルの径を小さく（たとえば、２０〜４０μｍ）することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００５２】
図３（ｂ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｂは、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路５に嵌め込まれる挿入部２２が形成されている。
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｂには、その挿入部２２側の端面に、分岐路５の断面積よりも小さい入口（絞り部としてのノズル口２３）が形成されている。マイクロバブル発生ノズル１６Ｂの内部には、ノズル口２３よりも大きい断面積を有する流出部２４が、軸線に沿って一直線上に形成されている。ノズル口２３は、その断面積が、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されている。流出部２４は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。これにより、マイクロバブル発生ノズル１６Ｂは、逆ノズル形状を有している。
【００５３】
このような構成によれば、ノズル口２３を通過する際に加速された液体を、流出部（拡大部）２４の内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができる。したがって、マイクロバブルの発生量を多くすることができるとともに、発生するマイクロバブルの径を小さく（たとえば、２０〜４０μｍ）することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００５４】
図３（ｃ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｃは、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａの流出部２１側の端部を延長した形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｃは、流出部２５の構成以外は、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【００５５】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｃの流出部２５には、絞り部２０から下流側に、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部２５Ａと、この拡大部２５Ａの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部２５Ｂとが一直線上に形成されている。これにより、流出部２５は、全体として、液体の流通方向に沿って拡大された形状を有している。
【００５６】
このような構成によれば、拡大部２５Ａで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部２５Ｂで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００５７】
ただし、平行部２５Ｂは、中心軸線に対して若干（たとえば、１°程度）拡がるように形成されることにより、金型成形を容易に行うことができるようになっていてもよい。
図３（ｄ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｄは、図３（ｃ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｃの流出部２５側の端部をさらに延長した形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｄは、流出部２６の構成以外は、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【００５８】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｄの流出部２６には、絞り部２０から下流側に、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部２６Ａと、この拡大部２６Ａの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部２６Ｂと、この平行部２６Ｂの下流側に、拡大部２６Ａよりも大きい角度（たとえば、中心軸線に対して３０°程度）で拡がる拡大部２６Ｃと、この拡大部２６Ｃの下流側に、ほぼ均一な断面積で延びるように形成された平行部２６Ｄとが一直線上に形成されている。これにより、流出部２６は、全体として、液体の流通方向に沿って拡大された形状を有している。
【００５９】
このような構成によれば、拡大部２６Ａで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部２６Ｂで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００６０】
また、平行部２６Ｂで速度が均一化された液体を、拡大部２６Ｃの内壁面に沿わして良好に減速し、減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、さらに良好にマイクロバブルを発生させることができる。このとき、平行部２６Ｂから拡大部２６Ｃに流入する液体の速度は、絞り部２０から拡大部２６Ａに流入する速度よりも遅いので、拡大部２６Ｃを拡大部２６Ａよりも大きい角度で拡がるような構成とすることにより、拡大部２６Ｃの内壁面に沿って液体を良好に減速することができる。
【００６１】
さらに、拡大部２６Ｃで減速された内壁面寄りの液体の速度と中央寄りの液体の速度とを平行部２６Ｄで均一化することができる。このとき、中央寄りの液体の速度が減速されることにより減少した速度エネルギーを、マイクロバブルを発生させるためのエネルギーに変換することができるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
ただし、平行部２６Ｂ，２６Ｄは、中心軸線に対して若干（たとえば、１°程度）拡がるように形成されることにより、金型成形を容易に行うことができるようになっていてもよい。
【００６２】
図４（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｅは、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａの絞り部２０の下流側（直下流側）に気体供給口２７が形成された形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｅは、気体供給口２７が形成されている点以外は、図３（ａ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ａと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【００６３】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｅの気体供給口２７には、気体供給管２８の一端部が連通している。気体供給管２８の他端部は、大気中に開放されている。気体供給管２８には、この気体供給管２８内を流れる気体の流量を連続的に可変調整できる可変バルブ２９が介装されている。この可変バルブ２９を開いた状態で分岐路５からマイクロバブル発生ノズル１６Ｅ内に液体を流通させると、液体が絞り部２０を通過する際に負圧が生じ、いわゆるベンチュリー管現象によって、気体供給管２８を介して気体供給口２７から気体（たとえば、空気）が吸引される。可変バルブ２９の開閉状態を連続的に可変調整すれば、気体供給口２７から吸引される気体の量を調整することができる。
【００６４】
ただし、気体供給口２７は、絞り部２０の下流側に限らず、絞り部２０に臨むように形成されていてもよい。
図４（ｂ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｆは、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路５に嵌め込まれる挿入部３０が形成されている。
【００６５】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｆには、マイクロバブル発生ノズル１６Ｆの入口を構成し、液体の流通方向に沿って断面積がほぼ一定の流入部３１と、流入部３１の下流側の端面に形成され、流入部３１の断面積よりも小さい絞り部としてのノズル口３２と、ノズル口３２よりも大きい断面積を有する流出部３３とが、軸線に沿って一直線上に形成されている。ノズル口３２は、その断面積が、循環路２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように設定されている。流出部３３は、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された形状を有している。これにより、マイクロバブル発生ノズル１６Ｆは、逆ノズル形状を有している。
【００６６】
絞り部２０の下流側（直下流側）には、気体供給口３４が形成されている。この気体供給口３４には、気体供給管３５の一端部が連通している。気体供給管３５の他端部は、大気中に開放されている。気体供給管３５には、この気体供給管３５内を流れる気体の流量を連続的に可変調整できる可変バルブ３６が介装されている。この可変バルブ３６を開いた状態で分岐路５からマイクロバブル発生ノズル１６Ｆ内に液体を流通させると、液体がノズル口３２を通過する際に負圧が生じ、いわゆるベンチュリー管現象によって、気体供給管３５を介して気体供給口３４から気体（たとえば、空気）が吸引される。可変バルブ３６の開閉状態を連続的に可変調整すれば、気体供給口３４から吸引される気体の量を調整することができる。
【００６７】
図４（ａ）および図４（ｂ）に示すようなマイクロバブル発生ノズル１６Ｅ，１６Ｆでは、気体供給口２７，３４から気体を供給することにより、絞り部２０，３２またはその下流側の内部に比較的大きな気泡を発生させ、その比較的大きな気泡と絞り部２０，３２を通過する際に発生するマイクロバブルとを含んだジェット水流を発生させることができる。
【００６８】
可変バルブ２９，３６を閉じた状態では、気体が混合された液体が流入部１９，３１、絞り部２０，３２および流出部２１，３３を通過することによりマイクロバブルが発生し、可変バルブ２９，３６を開いた状態では、気体供給口２７，３４から気体が供給されることにより、マイクロバブルと比較的大きな気泡とを含んだジェット水流が発生する。したがって、可変バルブ２９，３６の開閉によって、マイクロバブルおよびジェット水流を選択的に発生させることができる。
【００６９】
特に、可変バルブ２９，３６により気体供給管２８，３５内を流れる気体の流量を連続的に変化させれば、マイクロバブルと比較的大きな気泡との発生比率を連続的に変化させることができるので、適当なジェット水流を発生させることができる。
図４（ｃ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｇは、図３（ｄ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｄの平行部２６Ｂと拡大部２６Ｃとの間に、流出部２６内の気体を開放するための気体開放口３７が形成された形状を有している。このマイクロバブル発生ノズル１６Ｇは、気体供給口３７が形成されている点以外は、図３（ｄ）に示すマイクロバブル発生ノズル１６Ｄと同様のベンチュリー管形状の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【００７０】
このマイクロバブル発生ノズル１６Ｇの気体開放口３７には、気体開放管３８の一端部が連通している。気体開放管３８の他端部は、大気中に開放されている。これにより、絞り部２０を通過する際にマイクロバブルとならなかった比較的大きな気泡を気体開放口３７から解放して、マイクロバブルの発生が阻害されるのを防止できるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００７１】
図５は、この発明の第２実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
図５を参照して、このマイクロバブル発生装置は、液体（たとえば、水）を貯めておくことができる水槽１０１を備え、この水槽１０１内から液体を取り出して、その液体中に気体（たとえば、高酸素水や炭酸水などの特定の用途に使用される機能水を生成するための気体（酸素や二酸化炭素など））を供給することにより、マイクロバブルを含む機能水を発生させるものである。
【００７２】
このマイクロバブル発生装置には、水槽１０１内の液体を循環させるための循環路１０２と、循環路１０２内に気体を流入させるための気体供給路１０３と、水槽１０１内の液体を循環路１０２に流入させるための液体供給路１０４と、循環路１０２から分岐した分岐路１０５とが備えられている。
循環路１０２には、低圧力型（たとえば、吐出圧が０．１Ｐａ程度）の循環ポンプ１０６が介装されている。すなわち、循環路１０２は、循環ポンプ１０６の吸込口と吐出口とを環状に接続している。循環ポンプ１０６を駆動させると、循環路１０２内の液体が吸込口から循環ポンプ１０６内に吸い込まれ、吐出口から吐出されることにより、循環路１０２内の液体が循環される。循環路１０２における循環ポンプ１０６の上流側（吸込口の上流側）には、液体供給路４から供給される液体および気体供給路１０３から供給される気体を循環路１０２内に吸引するためのエゼクタ１０７が介装されている。循環路１０２における循環ポンプ１０６の下流側（吐出口の下流側）には、循環路１０２内を循環する液体の流量を検知するための流量計１０８が介装されている。エゼクタ１０７の構成は、図２を用いて説明した第１実施形態に係るマイクロバブル発生装置のエゼクタ７と同様の構成であるので、その構成については図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００７３】
液体供給路１０４は、その一端部がエゼクタ１０７の吸引部７Ｃに接続され、他端部が水槽１０１内の底部に至っている。液体供給路１０４には、フィルタ１１３と、液体供給路１０４内を流れる液体の流量を検知するためのフロースイッチ１１４とが、上流側（水槽１０１側）から下流側（エジェクタ１０７側）に向かってこの順序で介装されている。フィルタ１１３は、後述するマイクロバブル発生ノズル１１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【００７４】
気体供給路１０３は、その一端部が液体供給路１０４の途中部（より具体的には、フロースイッチ１１４とエゼクタ１０７との間）に接続されており、他端部がフィルタ１０９を介して大気中に開放されている。気体供給路１０３には、オゾンを発生させるためのオゾン発生器１３９と、気体供給路１０３を開閉するための二方バルブ１１０と、気体供給路１０３内を流れる気体の流量を検知するためのフロースイッチ１１１と、上流側（フィルタ１０９側）から下流側（エゼクタ１０７側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁１１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ１１０は、その開放量を調整することにより、気体供給路１０３を流れる気体の流量を調整できる。フィルタ１０９は、後述するマイクロバブル発生ノズル１１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル１１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。オゾン発生器１３９には、たとえば、周囲の空気を取り込んで、ワイヤに高圧を印加してコロナ放電によりオゾンを発生させるような、周知の構成を採用できる。
【００７５】
気体供給路１０３の途中部（より具体的には、オゾン発生器１３９と二方バルブ１１０との間）には、機能水を生成するための気体を気体供給路１０３に導入するための気体導入路１４０の一端部が接続されている。気体導入路１４０の他端部側は２つの分岐導入路１４１，１４２に分岐しており、一方の分岐導入路１４１には、酸素が貯留された酸素タンク１４３が接続され、他方の分岐導入路１４２には、二酸化炭素が貯留された二酸化炭素タンク１４４が接続されている。各分岐導入路１４１，１４２には、各分岐導入路１４１，１４２を開閉するための二方バルブ１４５，１４６が介装されている。二方バルブ１４５，１４６は、その開放量を調整することにより、分岐導入路１４１，１４２を流れる気体の流量を調整できる。
【００７６】
分岐路１０５は、その一端部が循環路１０２の途中部（より具体的には、循環ポンプ１０６の下流側、特に、循環ポンプ１０６と流量計１０８との間）から上方に向かって分岐しており、他端部には特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル１１６が取り付けられている。分岐路１０５の断面積は、循環路１０２の断面積よりも小さく形成されている。分岐路１０５には、分岐路１０５内を流れる液体の流量を検知するためのフロースイッチ１１５が介装されている。エゼクタ１０７から吸引される気体が混合された循環路１０２内の液体のうち、循環路１０２から分岐路１０５に流入した液体が、マイクロバブル発生ノズル１１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、マイクロバブルが発生するようになっている。マイクロバブル発生ノズル１１６の構成としては、図３および図４を用いて説明したようなマイクロバブル発生ノズル１６Ａ〜１６Ｇの構成を採用できる。
【００７７】
この実施形態では、エゼクタ１０７から循環路１０２に流入する液体および気体を循環ポンプ１０６で加圧することにより液体に気体を溶解させ、その気体が溶け込んだ液体を循環路１０２の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路１０５に流入させてマイクロバブル発生ノズル１１６で処理することにより、マイクロバブルを発生させることができる。分岐路１０５の断面積を循環路１０２の断面積よりも小さくすることにより、循環路１０２から分岐路１０５へと比較的大きな気泡が流入するのを阻止することができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００７８】
特に、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路１０２から上方に向かって分岐する分岐路１０５に気泡を流れやすくすることができる。したがって、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路１０２から分岐路１０５に流入させることができるので、循環ポンプ１０６においてエア噛みを生じにくくすることができる。
分岐路１０５の断面積は、循環路１０２の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路１０２から分岐路１０５に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。また、分岐路１０５内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなくマイクロバブル発生ノズル１１６から放出され、このときに、溶解し切れなかった小さい気泡がマイクロバブル発生ノズル１１６を通過する際の圧力変化により細断化されるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００７９】
循環ポンプ１０６、流量計１０８、オゾン発生器１３９、二方バルブ１１０，１４５，１４６およびフロースイッチ１１１，１１４，１１５は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部１１７に電気的に接続されている。制御部１１７は、流量計１０８やフロースイッチ１１１，１１４，１１５からの入力信号などに基づいて、循環ポンプ１０６、オゾン発生器１３９および二方バルブ１１０，１４５，１４６などの動作を制御することとなる。二方バルブ１１０を閉じた状態で循環ポンプ１０６を駆動させると、液体供給路１０４からエゼクタ１０７を介して、循環路１０２内に水槽１０１内の液体を流入（循環）させることができる。一方、二方バルブ１１０を開いた状態で循環ポンプ１０６を駆動させれば、液体供給路１０４からエゼクタ１０７を介して循環路１０２内に循環される液体中に、気体供給路１０３から気体を流入させることができる。
【００８０】
オゾン発生器１３９を駆動した状態で、二方バルブ１４５，１４６を閉じるとともに二方バルブ１１０を開き、循環ポンプ１０６を駆動させると、気体供給路１０３およびエゼクタ１０７を介して、循環路１０２内にオゾンを流入させることができる。この場合、除菌効果および脱臭効果を有するオゾンのマイクロバブルを含む水が、マイクロバブル発生ノズル１１６から流出することとなる。これにより、オゾンで除菌および脱臭された水（オゾン水）を生成することができる。
【００８１】
オゾン発生器１３９の駆動を停止した状態で、二方バルブ１４６を閉じるとともに二方バルブ１１０，１４５を開き、循環ポンプ１０６を駆動させると、分岐導入路１４１、気体導入路１４０、気体供給路１０３およびエゼクタ１０７を介して、循環路１０２内に酸素を流入させることができる。この場合、酸素のマイクロバブルを含む水が、マイクロバブル発生ノズル１１６から流出し、これにより、酸素濃度の高い高酸素水を生成することができる。
【００８２】
オゾン発生器１３９の駆動を停止した状態で、二方バルブ１４５を閉じるとともに二方バルブ１１０，１４６を開き、循環ポンプ１０６を駆動させると、分岐導入路１４２、気体導入路１４０、気体供給路１０３およびエゼクタ１０７を介して、循環路１０２内に二酸化炭素を流入させることができる。この場合、二酸化炭素のマイクロバブルを含む水が、マイクロバブル発生ノズル１１６から流出し、これにより、炭酸水を生成することができる。
【００８３】
このような構成に限らず、循環路１０２には、気体供給路１０３を介して他の種々の気体を流入させることができる。たとえば、リラックス効果や覚醒作用を有する気体が貯留されたタンクを気体供給路１０３に接続し、その気体を、気体供給路１０３からエゼクタ１０７を介して循環路１０２内に流入させれば、リラックス効果や覚醒作用を有する液体を生成することができる。
【００８４】
上記のようにして生成されたオゾン水、高酸素水、炭酸水、リラックス効果や覚醒作用を有する液体などは、飲料用として用いることが可能である。この場合、マイクロバブル発生ノズル１１６から流出するこれらの液体をコップで受けて飲めばよい。
流量計１０８により検知される循環路１０２内を循環する液体の流量に基づいて、循環路１０２内の気体の量を検知し、それに応じて二方バルブ１１０を開閉させて、エゼクタ１０７を介して循環路１０２内に流入させる気体の量を調整すれば、循環路１０２内の気体の量が増加して、循環ポンプ１０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
【００８５】
また、このマイクロバブル発生装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路１０２内の液体の流量が不安定となる。このとき、流量計１０８により検知される循環路１０２内を循環する液体の流量が安定してから、エゼクタ１０７を介して循環路１０２内に流入させる気体の量を増加させることにより、循環ポンプ１０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
【００８６】
フロースイッチ１１１，１１４，１１５のうちの少なくとも１つにおいて、気体または液体が所定の流量以上で流れていない（または、全く流れていない）と検知された場合には、循環ポンプ１０６の駆動を停止させるようになっていてもよい。このような構成によれば、分岐路１０５、気体供給路１０３および液体供給路１０４のうちの少なくとも１つが詰まった状態で循環ポンプ１０６が駆動されるといった危険な状態を回避できる。
【００８７】
図６は、この発明の第３実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
図６を参照して、このマイクロバブル発生装置は、液体（たとえば、水）を貯めておくことができる水槽２０１を備え、この水槽２０１内の液体を循環させ、その循環する液体中に気体（たとえば、空気）を供給することにより、水槽２０１内の液体にマイクロバブルを発生させるものである。
【００８８】
このマイクロバブル発生装置には、水槽２０１内の液体を循環させるための循環路２０２と、循環路２０２内に気体を流入させるための気体供給路２０３と、水槽２０１内の液体を循環路２０２に流入させるための液体供給路２０４と、循環路２０２から分岐して水槽２０１内に至る分岐路２０５とが備えられている。
循環路２０２には、低圧力型（たとえば、吐出圧が０．１ＭＰａ程度）の循環ポンプ２０６が介装されている。すなわち、循環路２０２は、循環ポンプ２０６の吸込口と吐出口とを環状に接続している。循環ポンプ２０６を駆動させると、循環路２０２内の液体が吸込口から循環ポンプ２０６内に吸い込まれ、吐出口から吐出されることにより、循環路２０２内の液体が循環される。循環路２０２における循環ポンプ２０６の上流側（吸込口の上流側）には、液体供給路４から供給される液体および気体供給路２０３から供給される気体を循環路２０２内に吸引するためのエゼクタ２０７が介装されている。循環路２０２における循環ポンプ２０６の下流側（吐出口の下流側）には、循環路２０２内を循環する液体の流量を検知するための流量計２０８が介装されている。エゼクタ２０７の構成は、図２を用いて説明した第１実施形態に係るマイクロバブル発生装置のエゼクタ７と同様の構成であるので、その構成については図に同一符号を付してその説明を省略する。
【００８９】
液体供給路２０４は、その一端部がエゼクタ２０７の吸引部７Ｃに接続され、他端部が水槽２０１内の底部に至っている。液体供給路２０４には、フィルタ２１３が介装されている。フィルタ２１３は、後述するマイクロバブル発生ノズル２１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル２１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【００９０】
気体供給路２０３は、その一端部が液体供給路２０３の途中部（より具体的には、フィルタ２１３とエゼクタ２０７との間）に接続されており、他端部がフィルタ２０９を介して大気中に開放されている。気体供給路２０３には、気体供給路２０３を開閉するための二方バルブ２１０と、上流側（フィルタ２０９側）から下流側（エゼクタ２０７側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁２１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ２１０は、その開放量を調整することにより、気体供給路２０３を流れる気体の流量を調整できる。フィルタ２０９は、後述するマイクロバブル発生ノズル２１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル２１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【００９１】
分岐路２０５は、その一端部が循環路２０２の途中部（より具体的には、循環ポンプ２０６の下流側、特に、循環ポンプ２０６と流量計２０８との間）から上方に向かって分岐しており、他端部が水槽２０１内の底部に至っている。分岐路２０５の断面積は、循環路２０２の断面積よりも小さく形成されている。分岐路２０５の下流側の端部には、特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル２１６が取り付けられている。エゼクタ２０７から吸引される気体が混合された循環路２０２内の液体のうち、循環路２０２から分岐路２０５に流入した液体が、マイクロバブル発生ノズル２１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、水槽２０１内の液体中にマイクロバブルが発生するようになっている。
【００９２】
この実施形態では、エゼクタ２０７から循環路２０２に流入する液体および気体を、循環ポンプ２０６で加圧することにより液体に気体を溶解させ、その気体が溶け込んだ液体を循環路２０２の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路２０５に流入させてマイクロバブル発生ノズル２１６で処理することにより、マイクロバブルを発生させることができる。分岐路２０５の断面積を循環路２０２の断面積よりも小さくすることにより、循環路２０２から分岐路２０５へと比較的大きな気泡が流入するのを阻止することができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００９３】
特に、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路２０２から上方に向かって分岐する分岐路２０５に気泡を流れやすくすることができる。したがって、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路２０２から分岐路２０５に流入させることができるので、循環ポンプ２０６においてエア噛みを生じにくくすることができる。
分岐路２０５の断面積は、循環路２０２の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路２０２から分岐路２０５に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。また、分岐路２０５内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなくマイクロバブル発生ノズル２１６から放出され、このときに、溶解し切れなかった小さい気泡がマイクロバブル発生ノズル２１６を通過する際の圧力変化により細断化されるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【００９４】
図７は、この実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル２１６の構成例を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズル２１６を液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ａ−Ａに沿って見た断面図である。
図７を参照して、このマイクロバブル発生ノズル２１６は、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路２０５に嵌め込まれる挿入部２１８が形成されている。
【００９５】
このマイクロバブル発生ノズル２１６の内部には、分岐路２０５から気体が溶け込んだ液体が流入する流入部２１９と、この流入部２１９の下流側に形成され、流入部２１９よりも小さい断面積を有する絞り部２２０と、この絞り部２２０の下流側に形成され、絞り部２２０よりも大きい断面積を有する流出部２２１とが、軸線に沿って一直線上に形成されている。流入部２１９には、このマイクロバブル発生ノズル２１６の入口を構成し、液体の流通方向に沿って断面積がほぼ一定の平行部２１９Ａと、平行部２１９Ａと絞り部２２０とを接続し、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が縮小された縮小部２１９Ｂとが含まれる。流出部２２１は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。
【００９６】
絞り部２２０の周面は、たとえば、ゴムなどの弾性体により略円筒状に形成された変形可能なダイアフラム（変形部材）２４７により構成されている。マイクロバブル発生ノズル２１６の内部における絞り部２２０の外側には、円環状の空間２４８が形成されており、この空間２４８内には、円環状に形成され、ダイアフラム２４７の軸線方向中央部の外周面に外側から当接（密着）するように嵌め込まれたエアチューブ２４９が配置されている。
【００９７】
図６に示すように、このマイクロバブル発生ノズル２１６（のエアチューブ２４９）には、エア流路２５０の一端部が接続されている。エア流路２５０の他端部には、三方バルブ２５１が接続されている。この三方バルブ２５１には、エア流路２５０の他に、一端部がコンプレッサ２５２に接続された供給流路２５３の他端部と、一端部が大気中に開放された開放流路２５４の他端部とが接続されており、その開閉状態を切り替えることにより、エア流路２５０、供給流路２５３および開放流路２５４のうちのいずれか２つを連通させることができるようになっている。
【００９８】
循環ポンプ２０６、流量計２０８、二方バルブ２１０、コンプレッサ２５２および三方バルブ２５１は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部２１７に電気的に接続されている。制御部２１７は、流量計２０８からの入力信号などに基づいて、循環ポンプ２０６、二方バルブ２１０、コンプレッサ２５２および三方バルブ２５１などの動作を制御することとなる。二方バルブ２１０を閉じた状態で循環ポンプ２０６を駆動させると、液体供給路２０４からエゼクタ２０７を介して、循環路２０２内に水槽２０１内の液体を流入（循環）させることができる。一方、二方バルブ２１０を開いた状態で循環ポンプ２０６を駆動させれば、液体供給路２０４からエゼクタ２０７を介して循環路２０２内に循環される液体中に、気体供給路２０３から気体を流入させることができる。
【００９９】
流量計２０８により検知される循環路２０２内を循環する液体の流量に基づいて、循環路２０２内の気体の量を検知し、それに応じて二方バルブ２１０を開閉させて、エゼクタ２０７を介して循環路２０２内に流入させる気体の量を調整すれば、循環路２０２内の気体の量が増加して、循環ポンプ２０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、このマイクロバブル発生装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路２０２内の液体の流量が不安定となる。このとき、流量計２０８により検知される循環路２０２内を循環する液体の流量が安定してから、エゼクタ２０７を介して循環路２０２内に流入させる気体の量を増加させることにより、循環ポンプ２０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
【０１００】
三方バルブ２５１により供給流路２５３とエア流路２５０とを連通させた状態でコンプレッサ２５２を駆動すると、コンプレッサ２５２から供給流路２５３およびエア流路２５０を介して、マイクロバブル発生ノズル２１６のエアチューブ２４９内にエアが供給される。すると、図８に示すように、エアチューブ２４９内のエアの圧力（エア圧）が増加して、エアチューブ２４９が膨張し、これに連動して、ダイアフラム２４７が締め付けられて変形することにより、絞り部２２０の断面積が縮小される。一方、三方バルブ２５１によりエア流路２５０と開放流路２５４とを連通させると、エア流路２５０および開放流路２５４を介して、マイクロバブル発生ノズル２１６のエアチューブ２４９内のエアが大気中に排気される。すると、図７に示すように、エアチューブ２４９内のエア圧が減少して、エアチューブ２４９が収縮し、これに連動して、ダイアフラム２４７が緩められて変形することにより、絞り部２２０の断面積が拡大される。
【０１０１】
このように、エアチューブ２４９内のエア圧を変化させることにより、簡単な構成で、絞り部２２０の断面積を変化させて、絞り部２２０を流通する液体の流量を調整することができる。絞り部２２０の断面積を、循環路２０２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように調整すれば、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
また、絞り部２２０の断面積を小さくしているときに、絞り部２２０にごみが詰まった場合でも、絞り部２２０の断面積を大きくするだけで、そのごみを容易に取り除くことができる。
【０１０２】
図９は、この発明の第４実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
図９を参照して、このマイクロバブル発生装置には、液体（たとえば、水）を貯めておくことができる水槽３０１と、この水槽３０１内の液体を循環させるための循環路３０２と、循環路３０２内に気体（たとえば、空気）を流入させるための気体供給路３０３とが備えられている。
【０１０３】
循環路３０２には、フィルタ３１３と、高圧力型（たとえば、吐出圧が１．０ＭＰａ程度）のポンプ３０６と、加圧タンク３５５とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。気体供給路３０３は、その一端部が循環路３０２の途中部（より具体的には、ポンプ３０６の上流側、特に、ポンプ３０６とフィルタ３１３の間）に接続されており、他端部がフィルタ３０９を介して大気中に開放されている。気体供給路３０３には、気体供給路３０３を開閉するための二方バルブ３１０と、上流側（フィルタ３０９側）から下流側（循環路３０２側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁３１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ３１０は、その開放量を調整することにより、気体供給路３０３を流れる気体の流量を調整できる。フィルタ３０９，３１３は、後述するマイクロバブル発生ノズル３１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル３１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【０１０４】
二方バルブ３１０を開いた状態でポンプ３０６を駆動すると、水槽３０１内の液体が循環路３０２内に循環されるとともに、ポンプ３０６の吸引力によって、気体供給路３０３を介して循環路３０２内に気体が流入する。加圧タンク３５５には、一端部が大気中に開放されたリリーフ流路３５６の他端部が接続されている。このリリーフ流路３５６の途中部にはリリーフバルブ３５７が介装されており、気体供給路３０３から循環路３０２内に気体を吸引する際には、リリーフバルブ３５７を開閉させて、加圧タンク３５５の圧力が所定の圧力（たとえば、０．１〜０．５ＭＰａ程度）になるように調整される。これにより、気体供給路３０３から循環路３０２内に気体が過剰に流入して、ポンプ３０６にエア噛みが生じるのを防止できる。
【０１０５】
循環路３０２の下流側の端部には、水槽３０１内の底部に配置された特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル３１６が取り付けられている。気体供給路３０３から吸引される気体が混合された循環路３０２内の液体が、マイクロバブル発生ノズル３１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、水槽３０１内の液体中にマイクロバブルが発生するようになっている。
【０１０６】
マイクロバブル発生ノズル３１６の構成は、図７および図８を用いて説明した第３実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル２１６の構成と同様であり、このマイクロバブル発生ノズル３１６（のエアチューブ）には、一端部が三方バルブ３５１に接続されたエア流路３５０の他端部が接続されている。
三方バルブ３５１には、エア流路３５０の他に、一端部がコンプレッサ３５２に接続された供給流路３５３の他端部と、一端部が大気中に開放された開放流路３５４の他端部とが接続されており、その開閉状態を切り替えることにより、エア流路３５０、供給流路３５３および開放流路３５４のうちのいずれか２つを連通させることができるようになっている。
【０１０７】
ポンプ３０６、リリーフバルブ３５７、二方バルブ３１０、コンプレッサ３５２および三方バルブ３５１は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部３１７に電気的に接続されており、この制御部３１７によって、それらの動作が制御されるようになっている。
図１０は、この発明の第５実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【０１０８】
図１０を参照して、このマイクロバブル発生装置は、液体（たとえば、水）を貯めておくことができる水槽４０１を備え、この水槽４０１内の液体を循環させ、その循環する液体中に気体（たとえば、空気）を供給することにより、水槽４０１内の液体にマイクロバブルを発生させるものである。
このマイクロバブル発生装置には、水槽４０１内の液体を循環させるための循環路４０２と、循環路４０２内に気体を流入させるための気体供給路４０３と、水槽４０１内の液体を循環路４０２に流入させるための液体供給路４０４と、循環路４０２から分岐して水槽４０１内に至る分岐路４０５とが備えられている。
【０１０９】
循環路４０２には、低圧力型（たとえば、吐出圧が０．１ＭＰａ程度）の循環ポンプ４０６が介装されている。すなわち、循環路４０２は、循環ポンプ４０６の吸込口と吐出口とを環状に接続している。循環ポンプ４０６を駆動させると、循環路４０２内の液体が吸込口から循環ポンプ４０６内に吸い込まれ、吐出口から吐出されることにより、循環路４０２内の液体が循環される。循環路４０２における循環ポンプ４０６の上流側（吸込口の上流側）には、液体供給路４０４から供給される液体および気体供給路４０３から供給される気体を循環路４０２内に吸引するためのエゼクタ４０７が介装されている。循環路４０２における循環ポンプ４０６の下流側（吐出口の下流側）には、循環路４０２内を循環する液体の流量を検知するための流量計４０８が介装されている。エゼクタ４０７の構成は、図２を用いて説明した第１実施形態に係るマイクロバブル発生装置のエゼクタ７と同様の構成であるので、その構成については図に同一符号を付してその説明を省略する。
【０１１０】
液体供給路４０４は、その一端部がエゼクタ４０７の吸引部７Ｃに接続され、他端部が水槽４０１内の底部に至っている。液体供給路４０４には、フィルタ４１３が介装されている。フィルタ４１３は、後述するマイクロバブル発生ノズル４１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル４１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【０１１１】
気体供給路４０３は、その一端部が液体供給路４０４の途中部（より具体的には、フィルタ４１３とエゼクタ４０７との間）に接続されており、他端部がフィルタ４０９を介して大気中に開放されている。気体供給路４０３には、気体供給路４０３を開閉するための二方バルブ４１０と、上流側（フィルタ４０９側）から下流側（エゼクタ４０７側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁４１２とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。二方バルブ４１０は、その開放量を調整することにより、気体供給路４０３を流れる気体の流量を調整できる。フィルタ４０９は、後述するマイクロバブル発生ノズル４１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル４１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【０１１２】
分岐路４０５は、その一端部が循環路４０２の途中部（より具体的には、循環ポンプ４０６の下流側、特に、循環ポンプ４０６と流量計４０８との間）から上方に向かって分岐しており、他端部が水槽４０１内の底部に至っている。分岐路４０５の断面積は、循環路４０２の断面積よりも小さく形成されている。分岐路４０５の下流側の端部には、特殊形状を有するマイクロバブル発生ノズル４１６が取り付けられている。エゼクタ４０７から吸引される気体が混合された循環路４０２内の液体のうち、循環路４０２から分岐路４０５に流入した液体が、マイクロバブル発生ノズル４１６を通過する過程で処理（たとえば、圧力変化を伴う処理）されることにより、水槽４０１内の液体中にマイクロバブルが発生するようになっている。
【０１１３】
この実施形態では、エゼクタ４０７から循環路４０２に流入する液体および気体を循環ポンプ４０６で加圧することにより液体に気体を溶解させ、その気体が溶け込んだ液体を循環路４０２の断面積よりも小さい断面積を有する分岐路４０５に流入させてマイクロバブル発生ノズル４１６で処理することにより、マイクロバブルを発生させることができる。分岐路４０５の断面積を循環路４０２の断面積よりも小さくすることにより、循環路４０２から分岐路４０５へと比較的大きな気泡が流入するのを阻止することができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１１４】
特に、気泡は浮力により上方に向かいやすいので、循環路４０２から上方に向かって分岐する分岐路４０５に気泡を流れやすくすることができる。したがって、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡を、より多く循環路４０２から分岐路４０５に流入させることができるので、循環ポンプ４０６においてエア噛みを生じにくくすることができる。
分岐路４０５の断面積は、循環路４０２の断面積の２０％以下（より好ましくは、１０％以下）であれば、液体中に溶解し切れなかった比較的小さな気泡のみを循環路４０２から分岐路４０５に流入させることができるので、気液分離槽を設けることなく、簡単な構成で良好にマイクロバブルを発生させることができる。また、分岐路４０５内の流速が速いため、気泡同士が合体し大型化することなくマイクロバブル発生ノズル４１６から放出され、このときに、溶解し切れなかった小さい気泡がマイクロバブル発生ノズル４１６を通過する際の圧力変化により細断化されるので、より良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１１５】
図１１は、この実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６の構成例を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズル４１６を液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｃ−Ｃに沿って見た断面図である。
図１１を参照して、このマイクロバブル発生ノズル４１９は、その外形が略円筒状であって、軸線方向の一方側の端部には、その外径が縮小されることにより、分岐路４０５に嵌め込まれる挿入部４１８が形成されている。
【０１１６】
このマイクロバブル発生ノズル４１９の内部には、分岐路４０５から気体が溶け込んだ液体が流入する流入部４１９と、この流入部４１９の下流側に形成され、流入部４１９よりも小さい断面積を有する絞り部４２０と、この絞り部４２０の下流側に形成され、絞り部４２０よりも大きい断面積を有する流出部４２１とが、軸線に沿って一直線上に形成されている。流入部４１９には、このマイクロバブル発生ノズル４１６の入口を構成し、液体の流通方向に沿って断面積がほぼ一定の平行部４１９Ａと、平行部４１９Ａと絞り部４２０とを接続し、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が縮小された縮小部４１９Ｂとが含まれる。流出部４２１は、中心軸線に対して６°程度の角度で拡がるように、液体の流通方向に沿って徐々に断面積が拡大された拡大部を構成している。
【０１１７】
絞り部４２０の周面の上部には、このマイクロバブル発生ノズル４１６を上方に向かって貫通する貫通孔４５８が形成されており、この貫通孔４５８内には、上下方向にスライド可能な棒状のステム（スライド部材）４５９が貫通されている。ステム４５９には、モータ４６０が取り付けられており（図１０参照）、このモータ４６０の回転方向に応じて、ステム４５９を下方向または上方向にスライドさせ、絞り部４２０内に対して進退させることができる。
【０１１８】
絞り部４２０の周面の下部には、気体供給口４６１が形成されている。この気体供給口４６１には、気体供給管４６２の一端部が連通している（図１０参照）。気体供給管４６２の他端部は、フィルタ４６３を介して大気中に開放されている。気体供給管４６２には、この気体供給管４６２内を流れる気体の流量を連続的に可変調整できる可変バルブ４６４と、上流側（フィルタ４６３側）から下流側（マイクロバブル発生ノズル４１６側）への気体の流通を許容し、下流側から上流側への気体（および液体）の流通を阻止する逆止弁４６５とが、上流側から下流側に向かってこの順序で介装されている。フィルタ４６３は、後述するマイクロバブル発生ノズル４１６の内径よりも小さいごみを捕獲することができ、これにより、マイクロバブル発生ノズル４１６内にごみが詰まるのを防止できるようになっている。
【０１１９】
ただし、気体供給口４６１は、絞り部４２０に臨むような構成に限らず、絞り部４２０の下流側（直下流側）に形成されていてもよい。
循環ポンプ４０６、流量計４０８、二方バルブ４１０、モータ４６０および可変バルブ４６４は、それぞれ、マイクロコンピュータを含む制御部４１７に電気的に接続されている。制御部４１７は、流量計４０８からの入力信号などに基づいて、循環ポンプ４０６、二方バルブ４１０、モータ４６０および可変バルブ４６４などの動作を制御することとなる。二方バルブ４１０を閉じた状態で循環ポンプ４０６を駆動させると、液体供給路４０４からエゼクタ４０７を介して、循環路４０２内に水槽４０１内の液体を流入（循環）させることができる。一方、二方バルブ４１０を開いた状態で循環ポンプ４０６を駆動させれば、液体供給路４０４からエゼクタ４０７を介して循環路４０２内に循環される液体中に、気体供給路４０３から気体を流入させることができる。
【０１２０】
流量計４０８により検知される循環路４０２内を循環する液体の流量に基づいて、循環路４０２内の気体の量を検知し、それに応じて二方バルブ４１０を開閉させて、エゼクタ４０７を介して循環路４０２内に流入させる気体の量を調整すれば、循環路４０２内の気体の量が増加して、循環ポンプ４０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
また、このマイクロバブル発生装置を停止状態から再起動させたときは、再起動直後における循環路４０２内の液体の流量が不安定となる。このとき、流量計４０８により検知される循環路４０２内を循環する液体の流量が安定してから、エゼクタ４０７を介して循環路４０２内に流入させる気体の量を増加させることにより、循環ポンプ４０６においてエア噛みが生じるのを防止できる。
【０１２１】
モータ４６０を駆動して、図１１に示すようにステム４５９を絞り部４２０内に進入させると、絞り部４２０の断面積が縮小される。一方、モータ４６０を逆回転で駆動させると、ステム４５９が絞り部４２０内から退避して、絞り部４２０の断面積が拡大される。
このように、モータ４６０を駆動してステム４５９をスライドさせることにより、簡単な構成で、絞り部４２０の断面積を変化させて、絞り部４２０を流通する液体の流量を調整することができる。絞り部４２０の断面積を、循環路４０２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように調整すれば、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
【０１２２】
また、絞り部４２０の断面積を小さくしているときに、絞り部４２０にごみが詰まった場合でも、絞り部４２０の断面積を大きくするだけで、そのごみを容易に取り除くことができる。
可変バルブ４６４を開いた状態で分岐路４０５からマイクロバブル発生ノズル４１６内に液体を流通させると、液体が絞り部４２０を通過する際に負圧が生じ、いわゆるベンチュリー管現象によって、気体供給管４６２を介して気体供給口４６１から気体（たとえば、空気）が吸引される。可変バルブ４６４の開閉状態を連続的に可変調整すれば、気体供給口４６１から吸引される気体の量を調整することができる。
【０１２３】
したがって、気体供給口４６１から気体を供給することにより、絞り部４２０またはその下流側の内部に比較的大きな気泡を発生させ、その比較的大きな気泡と絞り部４２０を通過する際に発生するマイクロバブルとを含んだジェット水流を発生させることができる。
可変バルブ４６４を閉じた状態では、気体が混合された液体が流入部４１９、絞り部４２０および流出部４２１を通過することによりマイクロバブルが発生し、可変バブル４６４を開いた状態では、気体供給口４６１から気体が供給されることにより、マイクロバブルと比較的大きな気泡とを含んだジェット水流が発生する。したがって、可変バルブ４６４の開閉によって、マイクロバブルおよびジェット水流を選択的に発生させることができる。
【０１２４】
特に、可変バルブ４６４により気体供給管４６２内を流れる気体の流量を連続的に変化させれば、マイクロバブルと比較的大きな気泡との発生比率を連続的に変化させることができるので、適当なジェット水流を発生させることができる。
図１２は、第５実施形態の第１変形例に係るマイクロバブル発生ノズル４１６Ａの構成を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズル４１６Ａを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｄ−Ｄに沿って見た断面図である。
【０１２５】
この変形例に係るマイクロバブル発生ノズル４１６Ａは、第５実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６の気体供給口４６１および気体供給管４６２が省略された構成を有している。このマイクロバブル発生ノズル４１６Ａは、気体供給口４６１および気体供給管４６２が省略されている点以外は、第５実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６と同様の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【０１２６】
このマイクロバブル発生ノズル４１６Ａにおいても、第５実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６と同様に、モータ４６０を駆動して、図１２に示すようにステム４５９を絞り部４２０内に進入させると、絞り部４２０の断面積が縮小され、モータ４６０を逆回転で駆動させると、ステム４５９が絞り部４２０内から退避して、絞り部４２０の断面積が拡大される。
【０１２７】
このように、モータ４６０を駆動してステム４５９をスライドさせることにより、簡単な構成で、絞り部４２０の断面積を変化させて、絞り部４２０を流通する液体の流量を調整することができる。絞り部４２０の断面積を、循環路４０２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように調整すれば、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
また、絞り部４２０の断面積を小さくしているときに、絞り部４２０にごみが詰まった場合でも、絞り部４２０の断面積を大きくするだけで、そのごみを容易に取り除くことができる。
【０１２８】
図１３は、第５実施形態の第２変形例に係るマイクロバブル発生ノズル４１６Ｂの構成を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズル４１６Ｂを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｅ−Ｅに沿って見た断面図である。
この変形例に係るマイクロバブル発生ノズル４１６Ｂは、第５実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６の気体供給口４６１および気体供給管４６２が省略されるとともに、ステム４５９の代わりに薄板状のディスク（回転体）４６６が絞り部４２０内に回転可能に配置された構成を有している。このマイクロバブル発生ノズル４１６Ｂは、気体供給口４６１、気体供給管４６２および貫通孔４５８が省略されている点、および、ステム４５９の代わりにディスク４６６が絞り部４２０内に配置されている点以外は、第５実施形態に係るマイクロバブル発生ノズル４１６と同様の構成を有しているので、同様の構成については図に同一符号を付してその説明を省略することとする。
【０１２９】
ディスク４６６は、その厚さ方向に直交する方向に延びる回転軸線を中心に回転可能となっている。この変形例では、回転軸線が、図１３におけるディスク４６６の中心から紙面前後方向に延びている。ディスク４６６には、モータ４６０が取り付けられており（図１０参照）、このモータ４６０を駆動させることにより、絞り部４２０の液体の流通方向に対するディスク４６６の角度を変化させることができる。
【０１３０】
図１３に示す状態では、ディスク４６６の厚さ方向が絞り部４２０の液体の流通方向に直交しているので、絞り部４２０の液体の流通方向に対向するディスク４６６の面積が最も小さく、絞り部４２０の断面積が最も広い。この状態から、モータ４６０を駆動させてディスク４６６を回転させると、図１４に示すように、絞り部４２０の液体の流通方向に対向するディスク４６６の面積が大きくなり、絞り部４２０の断面積が縮小される。この状態からモータ４６０を逆回転で駆動させると、絞り部４２０の液体の流通方向に対向するディスク４６６の面積が小さくなり、絞り部４２０の断面積が拡大される。
【０１３１】
このように、モータ４６０を駆動してディスク４６６を回転させることにより、簡単な構成で、絞り部４２０の断面積を変化させて、絞り部４２０を流通する液体の流量を調整することができる。絞り部４２０の断面積を、循環路４０２内の圧力が０．０９ＭＰａ以上になるように調整すれば、良好にマイクロバブルを発生させることができる。
また、絞り部４２０の断面積を小さくしているときに、絞り部４２０にごみが詰まった場合でも、絞り部４２０の断面積を大きくするだけで、そのごみを容易に取り除くことができる。
【０１３２】
ただし、この変形例では、気体供給路４６１および気体供給管４６２を省略した構成について説明したが、気体供給路４６１および気体供給管４６２を備えた構成であってもよい。
この発明は、以上の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。
【０１３３】
たとえば、マイクロバブル発生ノズル１６，１１６，２１６，３１６，４１６の流出部に形成された拡大部は、一定角度（たとえば、６°程度）で拡がるような形状に限らず、拡がる角度が徐々に変化するような形状であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】この発明の第１実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【図２】エゼクタの構成を示す断面図である。
【図３】マイクロバブル発生ノズルの構成例を示す断面図である。
【図４】マイクロバブル発生ノズルの構成例を示す断面図である。
【図５】この発明の第２実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【図６】この発明の第３実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【図７】この実施形態に係るマイクロバブル発生ノズルの構成例を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ａ−Ａに沿って見た断面図である。
【図８】エアチューブ内にエアが供給された状態におけるマイクロバブル発生ノズルの断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｂ−Ｂに沿って見た断面図である。
【図９】この発明の第４実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】この発明の第５実施形態に係るマイクロバブル発生装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この実施形態に係るマイクロバブル発生ノズルの構成例を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｃ−Ｃに沿って見た断面図である。
【図１２】第５実施形態の第１変形例に係るマイクロバブル発生ノズルの構成を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｄ−Ｄに沿って見た断面図である。
【図１３】第５実施形態の第２変形例に係るマイクロバブル発生ノズルの構成を示す断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｅ−Ｅに沿って見た断面図である。
【図１４】ディスクを回転させた場合のマイクロバブル発生ノズルの断面図であって、（ａ）は、このマイクロバブル発生ノズルを液体の流通方向に沿って切断したときの断面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す矢印Ｆ−Ｆに沿って見た断面図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  水槽
２  循環路
３  気体供給路
４  液体供給路
５  分岐路
６  循環ポンプ
７  エゼクタ
８  流量計
１０  二方バルブ
１１，１４，１５  フロースイッチ
１６，１６Ａ〜１６Ｇ  マイクロバブル発生ノズル
１７  制御部
１９  流入部
２０  絞り部
２１，２４，２５，２６，３３  流出部
２３，３２  ノズル口
２５Ｂ  平行部
２６Ｂ  平行部
２６Ｃ  拡大部
２６Ｄ  平行部
２７，３４  気体供給口
２９，３６  可変バルブ
３７  気体開放口
１０２  循環路
１０３  気体供給路
１０４  液体供給路
１０５  分岐路
１０６  循環ポンプ
１０７  エゼクタ
１０８  流量計
１１０  二方バルブ
１１１，１１４，１１５  フロースイッチ
１１６  マイクロバブル発生ノズル
１１７  制御部
１３９  オゾン発生器
１４３  酸素タンク
１４４  二酸化炭素タンク
２０１  水槽
２０２  循環路
２０３  気体供給路
２０４  液体供給路
２０５  分岐路
２０６  循環ポンプ
２０７  エゼクタ
２０８  流量計
２１０  二方バルブ
２１６  マイクロバブル発生ノズル
２１９  流入部
２２０  絞り部
２２１  流出部
２４７  ダイアフラム
２４９  エアチューブ
３１６  マイクロバブル発生ノズル
４０１  水槽
４０２  循環路
４０３  気体供給路
４０４  液体供給路
４０５  分岐路
４０６  循環ポンプ
４０７  エゼクタ
４０８  流量計
４１０  二方バルブ
４１６，４１６Ａ，４１６Ｂ  マイクロバブル発生ノズル
４１９  流入部
４２０  絞り部
４２１  流出部
４５９  ステム
４６０  モータ
４６１  気体供給口
４６４  可変バルブ
４６６  ディスク
【図１】
2006167612.tif 000003
【図２】
2006167612.tif 000004
【図３】
2006167612.tif 000005
【図４】
2006167612.tif 000006
【図５】
2006167612.tif 000007
【図６】
2006167612.tif 000008
【図７】
2006167612.tif 000009
【図８】
2006167612.tif 000010
【図９】
2006167612.tif 000011
【図１０】
2006167612.tif 000012
【図１１】
2006167612.tif 000013
【図１２】
2006167612.tif 000014
【図１３】
2006167612.tif 000015
【図１４】
2006167612.tif 000016