(57)【要約】【課題】          小型軽量な微細気泡生成装置【解決手段】          気液混合空間では、気液境界面（９）の同調を連続して協調制御することで、気層と液層に分かれ同期する動的均衡が形成されて高気液溶解効率が発生し、更に流体全体をいつまでも時間変化せず、動的に平衡状態に達した動的平衡の流れに転移させることで、流路上には、余剰気体を機械的又は電気的に排気処理する制御装置、気液溶解度を向上させる気液溶解貯留槽が一切不要となり、装置は小型軽量化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、温浴効果，美容効果，医療効果等を発現する固形発泡剤（３３）が溶解して人工機能水が生まれ、更に気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に前記人工機能水は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡となり析出される、持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成装置であって、
液体供給源から前記液体を導入するフレキシブルな液体導入管（３１）と、
前記液体に注入する前記気体の量を増減させ、水圧，微細気泡の径及び数密度を調整する気体導入手段（２２）と、
前記人工機能水が作られ供給する人工機能水供給手段（２４）と、
前記加圧ポンプ手段であって、電動駆動モーターの回転軸を略水平に保ち横置させるダイヤフラムポンプ（２０）と、
略Ｌ字方向への流れを作り、又当該流路断面積が進行方向に漸次狭まり又は広がる異径型管材で、水圧，流速を増減させる水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、
前記多孔型気液噴射ノズルであって、噴射孔群から多方向に気液噴射する細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）と、
前記気液混合空間であって、上流端部から下流内方へ突出する前記多孔型気液噴射ノズルを内蔵し、外界とは完全に隔離される略円筒形の導管で、斜倒自在の気液混合手段（３）と、
内部には静態型撹拌混合器が設置され、反復旋回運動流を発生させて、前記人工機能水の気液溶解度を向上させる気液溶解手段（４）と、
内部には二本の管が略同心上で遊挿し、外管が内管を包み込むことで二層に折り返す流路が形成され、前記人工機能水を過飽和状態まで混錬，圧縮する気液圧縮手段（５）と、
着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）との螺合によって押止される交換自在な円板部材（１０）を用いて、前記微細気泡を析出させる気液解放手段（７）と、
を備えていることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムポンプ（２０）のポンプヘッドには、気液流体を吸い込み又吐き出す為に往復運動するダイヤフラム弁（２７）の数が、最少でも１、最多でも８である、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【請求項３】
前記人工機能水供給手段（２４）は、略箱状の容器本体（１）と当該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）と前記気液流体を旋回させ整流効果から気液充填効率を高める筒状管（１６）から成り、前記容器本体（１）の外壁及び内壁，前記蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，前記筒状管（１６）は、其々の部材が金属，非金属又はそれらの複合材のいずれかの材料で形成されて、前記加圧ポンプ手段吸込口に直結又は近設し、前記筒状管（１６）の周囲には、略円環形状に加工された前記固形発泡剤（３３）を環装するか又は略紛体形状，略粗粒体形状，略塊体形状のいずれかに加工された前記固形発泡剤（３３）を充填する、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【請求項４】
装置全体の小型軽量化と効率的且つ効果的な微細気泡生成を両立させる流路の構成要素であって、
前記気液混合手段（３）から連接する前記気液溶解手段（４）と前記気液圧縮手段（５）は、其々、長手方向の略中心軸が重力と直交する略水平の状態で横置する前記ダイヤフラムポンプ（２０）周縁に近設し、当該流路構造を上方から見ると、カタカナの略コ字形状又はアルファベットの略Ｕ字形状，略Ｃ字形状を呈しており、更に当該流路上には、噴射による気液混合に際し、余剰気体を処理して内圧を略一定の状態に保つ機械的な排気装置，電気的な液面制御の水位検知装置，気液溶解を促す気液溶解貯留槽等の周辺設備が、実質上、一切設置不要であることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【請求項５】
請求項１記載の微細気泡生成装置を用いて、加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、温浴効果，美容効果，医療効果等を発現する固形発泡剤（３３）が溶解して人工機能水が生まれ、更に気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に前記人工機能水は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡となり析出される、持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成方法であって、
前記気液混合空間では、前記多孔型気液噴射ノズルを所望の勾配角に調整することで、「気層」と「液層」の境界を成す前記気液境界面（９）の同調が連続して協調制御され、その際、「気層」と「液層」に分かれ同期する空間的秩序形成の「動的均衡」が自発的に形成されることから、「気層」での「曝気混合」と「液層」での「エアレーション混合」が並存して高い気液溶解効率を発生させ、又溶解仕切れずに残留する前記気体の余剰部分は、内部の気液噴射流によって夥しい微小気泡へと分散，撹拌されて、激しく摩擦を繰り返し、表面に生じたマイナスの電荷によって、互いに反発して凝集が抑制される為、流体全体としては、常に懸濁した状態が続き、内圧も略一定状態のままで、いつまでも時間変化が起きず、動的に平衡状態に達した「動的平衡」へと転移することを特徴とする微細気泡生成方法。
【請求項６】
前記多孔型気液噴射ノズルの勾配角の調整範囲は、当該ノズルが仰角方向又は俯角方向のいずれかの方向に斜倒する際、当該ノズルの長手方向の中心軸線と重力と直交する水平線とが互いに交叉して隣り合う２辺の内角を最小１度から最大４５度とし、又当該ノズルの噴射孔群から発する各噴射流の噴射角度は、前記中心軸線に対して、其々、最小３０度から最大１５０度の範囲である、請求項５に記載の微細気泡生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、気液流体の「動的均衡」乃至「動的平衡」を通じて、小型軽量で高効率な気液混合溶解システムを構築し、更に温浴効果，美容効果，医療効果等を発現する固形発泡剤（３３）の溶解によって得た人工機能水を微細気泡化する、持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成装置の開発及びその生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】通常の微細気泡生成装置は、流路間に気液溶解貯留槽などを併設して気液溶解効率を高めるタイプが一般的に多い。だが、気液溶解貯留槽内では気液溶解に一定の時間が掛かる他、槽内上層部には、溶存仕切れない余剰気体が自然と貯留してしまい内圧変化を引き起こす為、気液溶解にとっては最大の障害となっていた。その為、従来、溜まった余剰気体は、空気弁などの機械的な排気装置を用いて外界に排出させるか又は電気的に気液境界面を一定に制御する水位検知装置を用いて、気液溶解貯留槽内の圧力を常に一定に保つことが求められる。（特許文献１参照）【０００３】従来の微細気泡生成装置では、大きく分けて加圧溶解方式か二相流旋回方式いずれかの発生方法が用いられるが、其々の能力や特性には区別があり、高濃度に発生可能な装置は、加圧溶解方式の方である。それは、強力な加圧ポンプを使用して気液流体を加圧混合し、気液溶解貯留槽などで更に気液溶解度を向上させた後、圧力解放して微細気泡を析出させる方式である。一方、二相流旋回方式は、気体と液体から成る二相流をある特定の流路内で同時に高速旋回させて、気体をその遠心力や向心力で剪断する剪断工程によって、微細化する発生方法である。（特許文献２及び３参照）【０００４】例えば、従来の人工炭酸泉発生装置では、外部に業務用の高圧炭酸ボンベを併設する機構が主流であり、更に各種配管や各種制御弁等で構成された気液混合装置との接続が同時に必要になる他、壁面に掛けるタイプの気液混合装置の場合、専用に壁掛け用の工事が必要である。炭酸ボンベ自体も安全な設置場所が求められ、取り扱いに注意が必要となる。その外、使用形態は異なるが、炭酸ガスを直接、専用カランに供給して、炭酸泉シャワーとして使用する形態なども存在する。（特許文献４及び５参照）【０００５】気液噴射による混合過程に於いて、気体を液体に溶解させる方法には、大きく分けると二種類の形態がある。一つは、液体を気体中に勢いよく曝して、大量の液泡を発生させ、拡張した液泡表面に大量の気体を溶解させる「曝気混合」。もう一つは、大量の気体を液中に噴射して、夥しい気泡を発生させて散気することで、液体に気体を溶解させる「エアレーション混合」である。（特許文献６及び７参照）【０００６】上記以外に気液流体を混合する技術としては、所謂、スタテックミキサーと呼ばれる静態型撹拌混合器がある。例えば、気液流体が該混合器を通過する際、遠心力や向心力を伴う反復旋回運動流が発生し、液体と液体，液体と固体又は液体と気体を混合するミキシング技術である。それらは、各々の物性に基づき、流体を無数の粒子群として捉える考えから、主に粘度が高く、比重の異なる混合対象に適した技術である。装置の構造自体は、極めてシンプルであり、交互に向きを変えて配置されるスクリュー状の羽から、幾重にも一定の間隔で列なるキノコ状の突起物まで、様々な形状及び形態があり、微小な泡ながら強い圧力波を有するキャビテーションの発生や気液流体の互いの衝突や剪断によって、細分化することがその特徴である。（特許文献８参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３３６６６８号公報
【特許文献２】特許４１２９２９０号公報
【特許文献３】特許５６６０５１０号公報
【特許文献４】特許６０３２４５６号公報
【特許文献５】特開２０１２−９５９７６号公報
【特許文献６】特許４０５７４５３号公報
【特許文献７】特許５８００１８５号公報
【特許文献８】特開２０１４−２２６６６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】従来の微細気泡生成装置は、気液溶解貯留槽を通じて二次的な気液溶解工程を一定時間必要とするものが多く、溶解仕切れずに余剰する一部気体は、自然と槽内上層部に貯留して、エアークッションとなり気液溶解を阻害する為、空気弁などの排気装置を用いて機械的に排出させるか又は水位検知装置などを用いて電気的に気液境界面を一定に制御し、内圧を常に一定に保つ必要がある。その為、出力規模が大きく、高濃度で大量の微細気泡を発生させる装置ほど、全体構造は大型化し又複雑になる傾向がある。因って、本発明の課題は、効率的且つ効果的な気液混合溶解システムによって、全体を可能な限り小型軽量化させ、持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成装置を提供することである。【０００９】渦流ポンプの一種であるカスケードポンプは、円周外縁上に左右対称の溝がある羽根車がケーシング内を高速回転し、羽根の周囲に渦流を起こしながら、液体を吸い上げて圧送する形式の加圧ポンプである。家庭用の浅井戸ポンプ等は殆どがこのポンプ形式であり、又微細気泡発生装置用としても広く使用されている。カスケードポンプは、渦巻型遠心ポンプと比較しても吸い込みや押上揚程（圧力）ともに強力な反面、流量が比較的少ないことと完全な自吸式ではないことが欠点である。一方、渦巻型遠心ポンプの中には、多段式など高流量で高圧力なタイプの加圧遠心ポンプも存在するが、自吸式ではなく起動の際、呼び水が必要であり又価格が高額で重量も大きいこと等、家庭用として使用するには多くの課題が残る。中でも一番の課題は、駆動音や振動音が非常に大きく、夜間等の入浴時にトラブルの原因になりかねない。因って、本発明の課題は、呼び水を必要とせず簡単操作で、駆動音や振動音が気にならず而も流量が多い高性能な微細気泡生成装置を提供することである。【００１０】現在、各家庭では一般に固形や液体又は粉末状の温泉の素を直接、浴槽に入れて、人工温泉浴を楽しむことが専ら主流ではあるが、各種有効成分を白濁した微細気泡の状態で而も簡単に発生させる微細気泡生成装置の普及は未だ見られない。従来の人工炭酸泉発生装置の殆どは、業務用の炭酸ボンベを併用するタイプが主流で、使用上又は構造上も家庭用として扱うには色々と不便であり、価格面でも高価である等々改善が必要である。近年、医療をはじめ健康や美容などの分野でも幅広く活用されている炭酸泉は、筋肉痛，関節痛，腰痛などの疼痛緩和や高血圧症，動脈硬化症，リウマチへの効果も期待されている。因って、本発明の課題は、炭酸ガスなど生理活性を高める有効威分が簡単に供給でき、且つ広く一般家庭へ普及し得る実効性や扱い易い操作性を兼ね備える微細気泡生成装置を提供することである。【００１１】静態型撹拌混合器であるスタテックミキサーも、大変効果的な気液混合装置ではあるが、例えば、粘度の非常に低い水と空気をコンパクトな流路間で、過飽和状態の気液溶解液に到達させることは、未だ多くの技術的課題が残るのが現状である。その為、静態型撹拌混合器の欠点を補いつつ、微細気泡の析出に必要な過飽和状態の気液溶解液を、如何に短い流路間で完成させられるかが重要である。因って、本発明の課題は、気液流体が短い流路間にあって、過飽和状態の気液溶解液へと最終的に変換可能な流路構造と気液圧縮機構を備える微細気泡生成装置を提供することである。【００１２】「気層」に発生する「曝気混合」の利点は、カオス的な激しい気液噴射流によって生まれる数え切れない液泡に、大量の空気（気体の総称）が溶解して高い気液溶解効率を発生させることであるが、粘度の低い水と空気の単純な混合ではシャボン玉のような液泡は増殖し難く、大量の液胞を如何に持続して発生させるかが重要である。その一方で、「液層」に於いても直接、空気（気体の総称）を液中に射入して、数え切れない気泡を液体中に散気させる「エアレーション混合」も有効的な気液溶解方法の一つであることから、それら二つの混合形態が並存出来れば、即ち、それは極めて高い気液溶解装置と成り得る。因って、本発明の課題は、気液混合空間に「曝気混合」と「エアレーション混合」が同期する状態を常態化させ、又安定的に制御維持する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】本発明の微細気泡生成装置は、上記の諸課題を解決する為、以下の手段を特徴としている。【００１４】第一手段として、効率的且つ効果的な気液混合溶解システムによって、全体を可能な限り小型軽量化させ、持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成装置の提供に関し、請求項１の通り、流路断面積が、進行方向に向かって漸次狭まり又は漸次広がることで水圧，流速が増減する水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、多方向に気液噴射して気液境界面（９）の同調を協調制御する気液噴射手段（８）と、気液境界面（９）の同調によって気液二層に同期する「動的均衡」が自発的に発生し、外界とは完全に隔離された「場」の気液混合手段（３）と、気液溶解度を促す気液溶解手段（４）と、そして、過飽和状態の気液溶解液に混練，圧縮する気液圧縮手段（５）などから構成される一連の新規システム構築を解決手段とする。【００１５】第二手段として、呼び水を必要とせず簡単操作で、駆動音や振動音が気にならず而も流量が多い高性能な微細気泡生成装置の提供に関し、図１１と図１２で示した、ダイヤフラムポンプ（２０）の吸水吐水ユニット裏で、気液流体を吸水経路から吸い込み又吐水経路から吐き出す為に往復運動するダイヤフラム弁（２７）の数が、請求項２の通り、最少でも１、最多でも８とする、電動駆動モーター型のダイヤフラムポンプ（２０）を用いることを解決手段とする。【００１６】第三手段として、炭酸ガスなど生理活性を高める有効成分が簡単に供給でき、且つ広く一般家庭へ普及し得る実効性や扱い易い操作性を兼ね備える微細気泡生成装置の提供に関し、請求項３の通り、略円環形状，略紛体形状，略粗粒体形状，略塊体形状のいずれかに加工した固形発泡剤（３３）を人工機能水供給手段（２４）に環装又は充填させ、更に請求項１の通り、人工温泉水供給手段（２４）をダイヤフラムポンプ（２０）の吸込口に直結又は近設させることで、良好な実効性並びに操作性を兼ねることを解決手段とする。【００１７】第四手段として、気液流体が短い流路間にあって、過飽和状態の気液溶解液へと最終的に変換可能な流路構造と気液圧縮機構の提供に関し、請求項４の通り、先ず流路構造を気液混合手段（３）が主体となる様に改良を加えた上で、気液溶解手段（４）と気液圧縮手段（５）が、その長手方向の略中心軸と重力が直交する略水平の状態で横置きとするダイヤフラムポンプ（２０）周縁に最短で近設させる。次に図８の通り、三層に折り返す流路経路で構成される気液圧縮手段（５）を強力な気液圧縮機構として用いることで、気液流体は、最終的に過飽和状態の気液溶解液へと効率よく変換されることを解決手段とする。【００１８】第五手段として、気液混合空間に「曝気混合」と「エアレーション混合」が同期する状態を常態化させ、又安定的に制御維持する方法に関し、請求項５乃至請求項６の通り、気液噴射時、細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）の斜倒に最適な勾配角調整を加え、気液噴射ノズルの外周に万遍なく穿孔した噴射孔群から激しく多方向に気液噴射することで、「気層」と「液層」の境界を成す気液境界面（９）の同調が連続して協調制御され、同時に「気層」と「液層」に分かれ同期する、空間的秩序形成としての「動的均衡」が自発的且つ恒常的に発生することを解決手段とする。
【発明の効果】
【００１９】請求項１の新規システム構築によって、効率的且つ効果的な気液混合及び気液溶解が可能となる為、機械的に余剰気体を処理する排気装置や電気的に気液境界面を一定に制御して内圧を保持する水位検知装置、更には気液溶解度を促進する気液溶解貯留槽など従来、用いられる全ての周辺装備が、実質的に一切設置不要となり、従来の装置と比べて小型軽量化が極めて効果的に実現する。又そのシンプルな構造から部品点数が少なくて済み、製造コストを抑えて低価格化が可能なことから、装置の普及にも効果的である。その他、部品点数の少なさは、部品同士が接触して摩耗する部分が少ない為、故障も少なく、修理やメンテナンスに掛かる費用も抑えられる。【００２０】請求項２のダイヤフラムポンプ（２０）は、加圧ポンプ手段として、静粛性が高く、高流量や高圧力にも対応可能なことや、又高い自吸能力による優れた汲み上げ復旧能力を有し、空転運転に対しても優れた耐久性を兼ね備える。駆動音の静かさは、夜間等の使用も想定される温浴装置にとって、正に有効な加圧ポンプ手段であり、更に１から８連のダイヤフラム弁（２７）を各出力別に有することで、ダイヤフラムポンプ（２０）は、様々な商品開発への対応が可能である。例えば、１又は２連のダイヤフラム弁（２７）から成る超小型微細気泡生成装置は、携帯式の美容効果商品等に応用でき、３連，４連から成る生成装置は、ペットの入浴や炭酸泉による足湯などの健康商品の開発に最適で、又５連，６連から成る生成装置では、主に家庭入浴用の微細気泡装置としての利用が考えられる。この外、工業用として更に高流量が求められる場合は、ダイヤフラム弁（２７）を七連乃至八連に増設すれば、理想的な流量が効果的に得られる。【００２１】請求項３の人工機能水供給手段（２４）は、各種可溶性の固形発泡剤（３３）を環装するか充填するのみで、炭酸泉成分を含む様々な有効成分を人工機能水として、ダイレクトにダイヤフラムポンプ（２０）へ供給可能な一体型である為、例えば、高圧炭酸ボンベからの炭酸ガス供給システムや気液混合装置など、従来必要な外部装備を用いる必要がなく、微細気泡による人工炭酸泉などが簡単な取り扱い操作で得られることになる。又システム自体も小型軽量なことから何処へでも自由に持ち運べ、而も取り付け工事が不要であること等、人工機能水供給手段（２４）を用いる方式は、従来の人工温泉発生装置と比べ、その利便性や実効性、そして操作性の面でも大変効果的な形態と言える。【００２２】請求項４の通り、最短で周設される導管内には、気液流体の抵抗となる物理的要因が少なく、気液流体エネルギーの圧損が大幅に軽減され、気液流体の勢いは衰えることなく気液圧縮手段（５）へ効率よく送られる。その為、微細気泡の吐出量や勢いは、複雑な流路の装置に比べ効果的に増大し、起動から微細気泡析出までの立ち上がりも非常に素早くなる。又図８の通り、圧縮混合外装部（１２）が圧縮混合内装部（１１）を内包して形成された狭い流路間を気液流体が通過する際、等間隔で列なる環状溝（１７）では、複雑な渦流及び旋回流が発生して、強力に混練，圧縮を繰り返す為、気液流体は、効率よく又素早く過飽和状態の気液溶解液へと変換される。因みに、流路の大半を略水平に配設することによって、エアー噛みが起こる危険性を構造的にも効果的に防いでいる。【００２３】請求項５乃至請求項６の通り、気液混合手段（３）内で「気層」と「液層」の境界を成す気液境界面（９）の同調が恒常的に協調制御されることで、「気層」では気液流体の飛散によって発生した大量の液泡が互いに衝突や摩擦を繰り返す「曝気混合」となり、「液層」でも夥しい気泡が液中に送り込まれ散気する「エアレーション混合」となって同期する為、非常に高い気液溶解効率が効率良く発生し、気液流体は、瞬時に略飽和状態の気液溶解液に変換される。又残留する余剰気体は、気液噴射流によって微小気泡の一つ一つに分散し拡散されて、気泡同士が摩擦を繰り返し、表面にはマイナスの電荷が生じて、互いに反発し合う為、液は常に懸濁した状態のまま、内圧を略一定の状態に保ち続けることから、流体全体としては、いつまでも時間変化がなく、動的に平衡状態に達した「動的平衡」状態へ特別な装置を一切用いることなく転移することになる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態による微細気泡生成装置の俯瞰図である。
【図２】本発明の一実施形態による人工機能水供給手段の内部構造概略図である。
【図３】本発明の一実施形態による水圧増減手段と気液噴射手段の関係図である。
【図４】本発明の一実施形態による気液混合手段の側面図である。
【図５】本発明の一実施形態による気液混合手段内の気層液層概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による気液溶解手段内の静態型混合器概略図である。
【図７】本発明の一実施形態による気液圧縮手段内部の流路経路図である。
【図８】本発明の一実施形態による気液圧縮手段内部の環状構概略図である。
【図９】本発明の一実施形態による気液解放手段内部の構造詳細図である。
【図１０】本発明の一実施形態による円板部材の噴射孔正面図である。
【図１１】本発明の一実施形態によるダイヤフラム弁の概略図である。
【図１２】本発明の一実施形態による吸水吐水ユニットの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】現在、完成している試作品を一つの実施例として、以下本発明が、どのように炭酸ガスなどの各種有効成分を人工機能水として微細気泡生成装置に供給し、又如何に小型軽量化が実現されるかを、各図面を添えて実施形態を詳細に説明する。ただし以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化する為の一つの例示であって、本発明は、以下のものに特定されない。持に構成部品の寸法，材質，形状又はその相対的配置等は、特に特異的に限定する記載がない限りは、単なる一つの説明例に過ぎず、構成する各部材や各要素は、単数の部材や要素が複数の部材や要素で構成されてもよいし、逆に複数の部材や要素を単数の部材や要素に集約して作ることも可能である。
【００２６】例えば、工業向けの微細気泡生成装置には、高圧力高流量に対応する多段式遠心加圧ポンプ等が適宜として使用されることが多く見受けられるが、本発明の趣旨でもある、温浴効果，美容効果，医療効果等のいずれかを発現させて利用される様々な場面への対応や低振動，低駆動音又持ち運び自在で簡易設置型の微細気泡生成装置としては、以下の理由から電動型のダイヤフラムポンプ（２０）を最適と判断した。
【００２７】ダイヤフラムポンプ（２０）は、図１２の通り、吸水経路（２５）と吐出経路（２６）から成る吸水吐水ユニットの後方で、図１１の様な四連型など、往復運動するダイヤフラム弁（２７）の数を、請求項２の通り、最小でも１．最多でも８とすることで、各使用用途に応じた様々な出力規模の微細気泡生成装置の製造に対応でき、美肌効果を謳った超小型の美容関連装置から大流量を必要とする工業用関連の装置まで開発可能である。本発明の実施形態では、５連のダイヤフラム弁（２７）から成るダイヤフラムポンプ（２０）を用いた試作品が完成しているが、それは八連以上であっても構わない。尚、ポンプヘッド内で気液流体の一部を迂回させ水圧の過上昇や流体の脈動を抑制するリリース経路は、設置しないことが望ましい。
【００２８】〔以下は主に気体導入手段（２２）の概略と人工機能水供給手段（２４）に関する。〕
図１と図２は、其々、微細気泡生成装置図の基本構造と人工機能水供給手段（２４）の内部構造を示した俯瞰図と概略図である。
【００２９】図２の通り、人工機能水供給手段（２４）は、ダイヤフラムポンプ（２０）吸込口に直結又は近設し、各種有効成分を発現する略円環形状，紛体形状，粗粒体形状又は塊体形状のいずれかに加工された固体発泡剤（３３）を先端口が網状体で覆われる筒状管（１６）周囲に環装又は充填し溶解させることで、人工機能水となって、直にダイヤフラムポンプ（２０）へ供給される。因みに、前記各種固体形状に取って代わり、外部から液体状の人工機能水を注入しても構わない。
【００３０】人工機能水供給手段（２４）には、ゴムホースなどフレキシブルで又先端に固形異物を取り除く為に用いる網状の器具を装着させた液体導入管（３１）を介し、液体供給源から導入された水（液体の総称）と気体導入手段（２２）から供給された空気（気体の総称）が、図２の通り、気液流体となって吸水口（２１）へ送られる。そして、内部では、固形発泡剤（３３）が溶解して各種生理活性効果を有する有効成分、水（液体の総称）、空気（気体の総称）が同時に混ぜ合わさり、人工機能水としてダイヤフラムポンプ（２０）へ供給される。この方法に依れば、固形発泡剤（３３）を所望する効能のものに交換するだけで、温浴効果以外にも美容効果や医療効果などの様々な効果が期待される人工機能水が容易に供給可能である。
【００３１】人工機能水供給手段（２４）は、図２の通り、固体発泡剤（３３）を収容する略箱状の容器本体（１）と該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）から成り、内部の吐出口には気液流体を旋回させ整流効果から充填効率を高める筒状管（１６）が設置され、容器本体（１）の外壁及び内壁，蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，筒状管（１６）は、それぞれが金属や非金属又はそれらの複合材料のいずれかの部材から作られる。
【００３２】気体導入手段（２２）は、空気（気体の総称）の供給元であり、又気体供給量の増減によってダイヤフラムポンプ（２０）の圧送圧力を調整している。
【００３３】又気液流体の圧送圧力の変化は、微細気泡の径，数密度とも密接に連動し相関関係にある。
【００３４】〔以下は主に気液混合手段（３）で起こる気液混合の状態と効果及びその実施形態に関する。〕
本発明の実施形態は、主に二つの系統に分けられる。先ず気液混合手段（３）内で細長状の中空構造体である気液噴射手段（８）がその噴射孔群から多方向に激しく気液噴射することで高い気液溶解効率が発生し、気液流体は、瞬時に略飽和状態の気液溶解液へと恒常的に変換され、同時に大量の微小気泡によって、懸濁する気液溶解液も生じる系統。もう一つは、その懸濁した気液溶解液が気液圧縮手段（５）内の狭い多層流路構造を通過する際、渦流及び旋回流を発生させながら混錬，圧縮を繰り返し、最終的に過飽和状態へと動的に変換される系統である。図６の通り、途中、気液溶解液は、気液溶解手段（４）内の静態型撹拌混合器（１８）を通過する際、反復旋回運動流の発生から気液溶解度が向上し、最後は気液解放手段（７）からの急激な圧力解放によって微細気泡となり析出される。
【００３５】図３の通り、ダイヤフラムポンプ（２０）の吐出口側（２９）と継手連通管（１９ａ）を介し螺接している水圧増減手段（２ａ）は、略Ｌ字方向への流れを作り又当該流路断面積が進行方向に漸次狭まる異径型管材で、水圧や流速を増大させ、ネジ山継手管（３０）に圧入した気液噴射手段（８）の噴射圧，噴射速度を付勢している。水圧増減手段（２ａ）下流側出口とネジ山継手管（３０）を介し螺接する圧力栓部（６ａ）は、略円筒形の気液混合手段（３）上流端部とも螺合し、そうすることで気液噴射手段（８）を上流端部から下流方向へ突出した状態で気液混合手段（３）の略同心上に軸止させている。尚、圧力栓部（６ａ）は、部品交換やメンテナンスの便宜上、開閉自在な密閉方式とすることが好ましい。
【００３６】実施形態３５の通り、上流端部が密閉された気液混合手段（３）が所望の勾配角に斜倒される際、内部の同心上に軸止されている気液噴射手段（８）にも同様の勾配角が加わり、連動して調整可能であることが適宜である。尚、気液混合手段（３）の寸法、材質、形状、又相対的配置位置等は、その内部に気液境界面（９）の同調が恒常的に協調制御され、又気液二層に分かれ同期する「動的均衡」が連続して形成されることに於いて、それらは一様ではなく、随時、変更しても良い。
【００３７】図５の通り、先端が閉塞している気液噴射手段（８）外周には、噴射孔群が万遍なく穿孔されており、気液流体は、気液噴射手段（８）の軸方向に対して３０度から１５０度の範囲で多方向に噴射され、気液混合手段（３）内壁に激しく衝打させてミキシングすることが望ましい。尚、気液噴射手段（８）の形状及び噴射形態も、実施形態３６と同様の意義に於いて、本発明の実施形態に必ずしも拘る必要はなく、その他の形状，形態としても良い。
【００３８】気液噴射手段（８）外周の噴射孔群の位置は、先ず気液混合手段（３）の上流付近の内壁を利用して、気液流体を下流方向へ押し出すに十分な推進力の発生と理想的な気層容積を確保する観点から、その位置は、図３の通り、気液噴射手段（８）長手方向の略中心から閉塞している下流先端の間に万遍なく穿孔させ、穿孔した部分と穿孔していない部分の画成によって、流速乃至水圧に変化が生じることが好ましい。噴射孔群より高圧でジェット噴出される気液流体は、その急激な圧力開放と共に複雑な乱流同士の干渉や破壊作用を伴う激しいミキシングの衝撃波によって、瞬時に略飽和状態の気液溶解液へと変換される。
【００３９】図５が示す通り、「気層」での「曝気混合」と「液層」での「エアレーション混合」が並存する「動的均衡」は、気液噴射手段（８）が気液境界面（９）の同調を協調制御すると共に自発的に発生する訳だが、重要な点としては、曝気空間（１５）が最大化されるように気液噴射手段（８）の全長や口径，噴射孔の孔数や孔径又はその穿孔位置を十分考慮して加工調整して、気層空間を最大化し、十分に「曝気混合」させることが大事である。「発明の効果２３」の「動的均衡」からその後の「動的平衡」へと連動する過程に於いて、全ての大前提となる気液噴射手段（８）の気液噴射形態は、極めて重要な構成要素であり、又本発明の核心である。
【００４０】最後は図７の通り、内部に二本の外管と内管が互いに同心上で遊挿して、装置全体で三層に折り返す流路構造が形成された気液圧縮手段（５）を通じ、気液流体は、複雑で大小様々な渦流及び旋回流を発生されながら圧縮，混錬を繰り返し、又図８の通り、幾重にも列なる環状溝（１７）上では、石臼の様な粉砕，磨砕効果が加わることで、効率よく過飽和状態の気液溶解液へと変換される。
【００４１】〔以下は主に気液混合手段（３）乃至気液噴射手段（８）の斜倒とその効果に関する。〕
先ず、ダイヤフラムポンプ（２０）を稼働させ気液流体を自吸させる。微細気泡吐出ノズル（２３）から液体が吐出され始めたことを確認した後、気体導入手段（２２）を徐々に開放して空気を注入し水圧を上昇させる。凡そ圧力計で０，５〜０，８Ｍｐａを示す辺りから、気液流体は、次第に白濁した微細気泡となって次々と放出され始める。しかしながら、略水平を保って配設された気液混合手段（３）内部では、未だ気液境界面（９）の同調は発生しておらず、一時的な気液二層の形成はあるものの、暫くすると「気層」は「液層」に取って代わられ、気液噴射手段（８）は完全に液体に埋没して、白濁していた微細気泡も透明な液に逆戻りする。
【００４２】それは、噴射当初、気液噴射手段（８）周囲に一時的とは言え、一定の曝気空間（１５）が形成されて「曝気混合」が始まるが、気液境界面（９）の同調が確立されていない状況下では、気液噴射の始まりと同時に気液二層状態は徐々に失われて行き、最終的に気液噴射手段（８）は「液層」に水没する為で、その結果、「曝気混合」の効力は発揮出来ず、「エアレーション混合」のみの単純な散気となってしまい、気液溶解効率を著しく低下させる。その為、気液圧縮手段（５）に至っては、過飽和状態の気液溶解液を連続して作り出すことが困難になり、微細気泡の析出も当然、継続不可能となってしまう。
【００４３】その反対に、今度は気液混合手段（３）を俯角方向に９０度下垂させた状態で気液噴射して見る。実施形態４２同様に、初め気液混合手段（３）上流側には、相応の曝気空間（１５）が一時的に形成されるが、やはり時間と共に失われて行き、今度は余剰空気が高圧エアーとなって貯留してしまい、気液噴射手段（８）周囲は、高圧エアーによって終に覆われてしまう。その為、「曝気混合」は失われ、更には高圧エアーがクッションとなって気液溶解自体を完全に阻害してしまう結果、順調に吐出していた白濁する微細気泡は、矢張りここでも、単なる透明の流水に再び舞い戻ってしまう。
【００４４】そこで、実施形態４１並びに４３の不完全な気液混合状態を、図４のように気液噴射手段（８）を略水平の状態から俯角方向へ最大４５度の範囲で徐々に斜倒させ調整して行く。そうすることで気液混合手段（３）内部には、図５の通り、「気層」と「液層」の境界を成す気液境界面（９）の同調が次第に誘発され始め、最終的には、安定した協調制御が始まる。その結果、混合空間では「液層」に水没することも又は「気層」の高圧エアーに覆い尽くされることもない「動的均衡」の同期サイクルが自発的且つ恒常的に形成され、一度、最適な勾配角に調整が完了すれば、次回もダイヤフラムポンプ（２０）を水平状態に保つことで、前回同様の「動的均衡」が連続して発生することから、基本的に勾配角の再調整は不要である。
【００４５】因みに、気液混合手段（３）を俯角方向ではなく、仰角方向に斜倒させて勾配調整を加えることは可能である。つまり、気液混合手段（３）の上流側端部付近に気液流体が移送される経路として新たな流路を確保した上で、気液噴射手段（８）を延長化し、更に噴射孔群の位置を本来の位置とは１８０度対向する正反対側に同様の孔を穿孔して、斜倒の際、流れ方向が真逆に成るように改良すればよい。この時、気液噴射手段（８）には、ノズルの延長化と噴射孔群の位置変更以外、特別な加工は特に必要としない。
【００４６】「動的均衡」が恒常的に再現されることによって、実施形態４１と実施形態４３の双方の課題を解決できる他、又「動的均衡」の発生過程に於いて、実施形態３８で述べた通り、余剰気体は、無数の微小な気泡に分散し拡散されて、激しく摩擦を繰り返し、気泡表面に発生する静電気によって反発し合う為、常に懸濁した状態が維持され、内圧を略一定に保ち続ける。つまり、流体全体としては、いつまでもそのままの状態で時間変化せず、動的に平衡に達している「動的乎衡」状態へと転移して、滞ることなく気液流体を移送し続ける。
【００４７】以上の様に、「動的均衡」による高い気液溶解効率と「動的平衡」による恒常的な気液流体移送の結合によって、本発明の微細気泡生成装置は、流路上に余計は装置が一切なく、その非常にコンパクトな構造から、従来の微細気泡生成装置と比べ、大幅な小型軽量化を実現している。
【００４８】〔以下は気液混合手段（３）以降、継合する各部材の実施形態に関する。〕
図６の通り、気液混合手段（３）下流端部は圧力栓部（６ｂ）と螺合し、更に継手連通管（１９ｂ）を介して、略Ｌ字方向への流れを作り又流路断面積が漸次狭まる異径型管材の水圧増減手段（２ｂ）と螺接し、更に気液溶解手段（４）がそれに略水平の状態で略Ｌ字状に継合している。気液溶解手段（４）は、気液混合手段（３）よりも直径が細くなるように設定し、水圧と流速を増大させて、反復旋回運動流を強力に発生させることが好ましい。その後、気液流体は、流路断面積が漸次広がる水圧増減手段（２ｃ）を通過し、略水平の状態で略Ｌ字方向に継合している気液圧縮手段（５）へ送られる。
【００４９】図６の通り、水圧増減手段（２ｃ）は、継手連通管（１９ｃ）を介して、圧力栓部（６ｃ）と螺接し、更に圧力栓部（６ｃ）は、略水平の状態で配設された気液圧縮手段（５）上流端部を螺合によって密閉している。全般的に言えることだが、流路に使用される導管部材は、例えば、塩ビ管を用いて制作された気液混合手段（３）の場合、塩ビ管自体が気液噴射流衝突の衝撃を吸収してしまう緩衝材に成り得る部材であることや、又塩ビ管自体も微妙に収縮と膨張を繰り返し、内圧を常に変化させて、気液溶解に影響を及ぼしている為、流路に使用される導管部材は、金属製など膨張しない部材を用いることが好ましい。
【００５０】気液圧縮手段（５）内部の構造は、図７の通り、略円筒形で直径の異なる二本の導管が略同心上で相互に遊挿しながら係止され、一端は、気液圧縮手段（５）の袋小路を密閉している圧力栓部（６ｄ）との螺合によって軸止され、他端は、先端を開放させた圧縮混合内装部（１１）を先端が閉塞した圧縮混合外装部（１２）が内包して、二層に折り返す流路経路が内部に形成される。気液圧縮手段（５）全体では、三層に折り返しているが、それは三層以上でも構わない。圧縮混合外装部（１２）に穿孔する気液二相取込口（１３）の位置は、出来るだけ長い流路経路を確保する観点から、気液圧縮手段（５）袋小路端部寄りに出来るだけ寄せて、穿孔することが好ましい。又周方向の１８０度正反対側にも同様の進入口を穿孔し、計二か所の進入口を構成してもよい。又二本の導管が遊挿する遊挿幅は、出力規模により、１ｍｍから２０ｍｍの範囲とする。
【００５１】気液二相取込口（１３）より進入する気液流体は、渦流旋回運動流を発生させながら、再び、圧縮混合内装部（１１）の先端流入口（１４）より折り返し進入して、高圧状態の中、遠心力や向心力などの力が加わり、再度、混錬，圧縮を繰り返す。その際、図８のように、圧縮混合内装部（１１）の内外周及び圧縮混合外装部（１２）の内周表面上には、等間隔で幾重にも列なる環状溝（１７）を刻設して、複雑な大小様々な渦を同時に発生させることが好ましい。最後は図９の通り、圧縮混合内装部（１１）の最終地点に微細気泡吐出ノズル（２３）によって押止されている円板部材（１０）から、急激な圧力解放から大量の微細気泡となり析出される。
【００５２】コンパクトな構造の気液圧縮手段（５）に於いて、混錬，圧縮を通じて、気液流体を強力に又効率よく混合する為には、実施形態５１の内外周壁の周方向に刻設した環状溝（１７）は非常に重要で、本発明に於いては、１０ｍｍの等間隔に深さ２ｍｍの溝が妥当と判断し、試作品に採用した。溝の刻設は、剪断効果，磨砕効果を伴う石臼の様な効果を発生させて混錬することが目的であり、深すぎる溝は、気液流体にとっては反対に過剰な抵抗と成り得ることから、効果的な環状溝（１７）の深さや間隔幅、更には導管同士の遊挿幅も、装置の出力規模によって、随時、適宜の変更が好ましい。
【００５３】微細気泡の析出起点である円板部材（１０）は、図１０の通り、中心に一箇所とその周囲に４か所、計五か所の貫通孔からなり、図９の通り、円板部材（１０）は圧力栓部（６ｄ）に螺入する着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）と圧縮混合内装部（１１）下流側端部との間に拘止される状態で気液解放手段（７）に内蔵されている。この円板部材（１０）の構造は、ベンチュリ管のような括れ構造ではなく、ただ円形の金属円板というシンプルな形態がその特徴である。
【００５４】微細気泡を白濁させるのに効果的な孔径としては、多くの実証実験を試みた結果、装置の出力規模ごと、噴射孔の直径を８ｍｍから１２ｍｍの間で変更させることが適宜である。円板部材（１０）の孔径は、微細気泡の径や数密度と密接な関係にあり、もし仮に使用期間中、円板部材（１０）に気泡崩壊のエローション砲撃による孔の欠損又は拡径が見られても、微細気泡吐出ノズル（２３）を着脱自在な螺合タイプとしたことで、円板部材（１０）交換が簡単に行え、メンテナンスも容易である。
【００５５】図９の通り、微細気泡吐出ノズル（２３）の先端口周縁には、張り出た円環状凸輪とノズル本体外周に数本の半円状環状凸輪のみで特別なロックアップ構造は無く、市販用の水道ホース等が直ぐに嵌められ、強く嵌めれば抜けることは無く、経済的で且つ便利である。
【００５６】本発明は、上記で述べた実施形態の他、本発明の趣旨の範囲内で、その構成要素の個数、配置、組み合わせ又は素材を適宜に変更し、従来の技術手段を追加するなど、種々な設計変更が可能である。本発明に於いて、これより派生する多種多様な実施形態が存在する可能性がある為、特許請求の範囲に記載した発明の本質を逸脱しない限り、種々の改変をなし得ることは勿論である。上記の実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００５７】「実施形態の効果」
本発明の実施形態に依れば、必要とする部品数は大変少なく済み、非常にコンパクトでシンプルな構造から、場所を取らず、どこでも設置が可能である。それは、特に工業用など大型の微細気泡発生装置に於いて恩恵が大きく、又製造コストの削減に於いても無論である。部品点数が少ないことから故障も少なく、メンテナンスの頻度やそれに掛かるコストを含め、ランニングコストを大幅に削減出来る外、これまで事業用から一般家庭向け対象の製品を含め、高価なものは百万単位の物まで存在する人工温泉システム乃至微細気泡生成装置が、本発明の実施形態に依れば、小型軽量化と低価格化が達成可能であり、特に一般家庭向けでは、生理活性効果を発現する人工の微細気泡温泉が誰でも手軽に享受でき、国民の健康増進に大きく寄与する。又外界から完全に遮断された空間内での恒常的で高効率な気液混合溶解システムが可能とするものは、例えば、化石燃料の予混合など、決められた空気量を燃料に予め混合することで理想的な空燃比が得られるなどが期待される。
「他の実施形態１」
他の実施形態では、気体導入手段（２２）に取って代わり、気液混合手段（３）以降、任意に定めた流路上から気液流体の一部を追加設置したアスピレーターへ迂回させ、その負圧から大量の空気（気体の総称）を吸引し、ダイヤフラムポンプ（２０）へ直接又は人工水供給手段（２４）を介し供給する。アスピレーターは、単独で又は気体導入手段（２２）と同時に併用しても良い。
「他の実施形態２」
実施形態３２の通り、気体導入手段（２２）による圧送圧力の調整と微細気泡の径と数密度は密接に連動している為、他の実施形態では、任意に入力したある電気的信号に対し、注入される気体供給量と圧送圧力の相互関係から、微細気泡の径及び数密度をある一定状態に自動で制御する電子システムを構築し設置させても良い。
「他の実施形態３」
他の実施形態では、微細気泡生成装置の水平の状態が一目で分かる様に水平計を取り付けたり、更には水平角の調整が容易に行える様な調整機構を設置させたりしても良い。
【符号の説明】
【００５８】１…容器本体                      １８…静態型撹拌混合器
２ａ，２ｂ，２ｃ…水圧増減手段    １９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…継手連通管
３…気液混合手段                  ２０…ダイヤフラムポンプ
４…気液溶解手段                  ２１…吸水口
５…気液圧縮手段                  ２２…気体導入手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…圧力栓部  ２３…微細気泡吐出ノズル
７…気液解放手段                  ２４…人工機能水供給手段
８…気液噴射手段                  ２５…吸水経路
９…気液境界面                    ２６…吐水経路
１０…円板部材                    ２７…ダイヤフラム弁
１１…圧縮混合内装部              ２８…吸込口側
１２…圧縮混合外装部              ２９…吐出口側
１３…気液二相取込口              ３０…ネジ山継手管
１４…先端流入口                  ３１…液体導入管
１５…曝気空間                    ３２…蓋体
１６…筒状管                      ３３…固形発泡剤
１７…環状溝
【図１】
2018192465.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月20日(2017.11.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に気液溶解液は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡となり析出される微細気泡生成装置であって、液体供給源から前記液体を導入するフレキシブルな液体導入管（３１）と、
前記液体に注入する前記気体の量を増減させ、水圧，微細気泡の径及び数密度を調整する気体導入手段（２２）と、
前記加圧ポンプ手段の吸込口に直結又は近設し、炭酸ガスの供給源となる人工機能水供給手段（２４）と、
前記加圧ポンプ手段であって、電動駆動モーターの回転軸を略水平に保ち横置させるダイヤフラムポンプ（２０）と、
略Ｌ字方向への流れを作り、又当該流路断面積が進行方向に漸次狭まり又は広がる異径型管材で、水圧，流速を増減させる水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、
前記多孔型気液噴射ノズルであって、噴射孔群から多方向に気液噴射する細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）と、
前記気液混合空間であって、上流端部から下流内方へ突出する前記多孔型気液噴射ノズルを内蔵し、外界とは完全に隔離される略円筒形の導管で、斜倒自在の気液混合手段（３）と、
内部には静態型撹拌混合器が設置され、反復旋回運動流を発生させて、前記気液溶解液の気液溶解度を向上させる気液溶解手段（４）と、
内部には環状溝（１７）がそれぞれ刻設された二本の管が略同心上で遊挿し、外管である圧縮混合外装部（１２）が内管である圧縮混合内装部（１１）を包み込むことで前記外管内には二層に折り返す流路が形成され、前記気液溶解液を過飽和状態まで混錬，圧縮する気液圧縮手段（５）と、
着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）との螺合によって押止される交換自在な円板部材（１０）を用いて、前記微細気泡を析出させる気液解放手段（７）と、
を備えていることを特徴とする微細気泡生成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記人工機能水供給手段（２４）は、略箱状の容器本体（１）と当該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）と前記気液流体を旋回させ整流効果から気液充填効率を高める筒状管（１６）から成り、前記容器本体（１）の外壁及び内壁，前記蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，前記筒状管（１６）は、其々の部材が金属，非金属又はそれらの複合材のいずれかの材料で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
装置全体の小型軽量化と効率的且つ効果的な微細気泡生成を両立させる流路の構成要素であって、
前記気液混合手段（３）から連接する前記気液溶解手段（４）と前記気液圧縮手段（５）は、其々、長手方向の略中心軸が重力と直交する略水平の状態で横置する前記ダイヤフラムポンプ（２０）周縁に近設し、当該流路構造を上方から見ると、カタカナの略コ字形状又はアルファベットの略Ｕ字形状，略Ｃ字形状を呈しており、更に当該流路上には、噴射による気液混合に際し、余剰気体を排出して内圧を略一定の状態に保つ機械的な排気装置，電気的な液面制御の水位検知装置，気液溶解を促す気液溶解貯留槽が一切設置不要であることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に気液溶解液は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡となり析出される、請求項１記載の微細気泡生成装置を用いた微細気泡生成方法であって、
前記気液混合空間では、前記多孔型気液噴射ノズルを所望の勾配角に調整することで、気層と液層の境界を成す前記気液境界面（９）の同調が連続して協調制御され、その際、気層と液層に分かれ同期する空間的秩序形成の「動的均衡」が自発的に形成されることから、気層での曝気混合と液層でのエアレーション混合が並存して高い気液溶解効率を発生させ、又溶解仕切れずに残留する前記気体の余剰部分は、内部の気液噴射流によって夥しい微小気泡へと分散，撹拌されて、激しく摩擦を繰り返し、表面に生じたマイナスの電荷によって、互いに反発して凝集が抑制される為、流体全体としては、常に懸濁した状態が続き、内圧も略一定状態のままで、いつまでも時間変化が起きず、動的に平衡状態に達した動的平衡へと転移することを特徴とする微細気泡生成方法。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】  本発明は、気液流体の動的均衡乃至動的平衡を通じて、小型軽量で高効率な気液混合溶解システムの微細気泡生成装置の開発及びその生成方法に関する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】  気液噴射による混合過程に於いて、気体を液体に溶解させる方法には、大きく分けると二種類の形態がある。一つは、液体を気体中に勢いよく曝して、大量の液泡を発生させ、拡張した液泡表面に大量の気体を溶解させる曝気混合。もう一つは、大量の気体を液中に噴射して、夥しい気泡を発生させて散気することで、液体に気体を溶解させるエアレーション混合である。（特許文献６及び７参照）
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】  従来の微細気泡生成装置は、気液溶解貯留槽を通じて二次的な気液溶解工程を一定時間必要とするものが多く、溶解仕切れずに余剰する一部気体は、自然と槽内上層部に貯留して、エアークッションとなり気液溶解を阻害する為、空気弁などの排気装置を用いて機械的に排出させるか又は水位検知装置などを用いて電気的に気液境界面を一定に制御し、内圧を常に一定に保つ必要がある。その為、出力規模が大きく、高濃度で大量の微細気泡を発生させる装置ほど、全体構造は大型化し又複雑になる傾向がある。因って、本発明の課題は、効率的且つ効果的な気液混合溶解システムによって、全体を可能な限り小型軽量化させた微細気泡生成装置を提供することである。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】気層に発生する曝気混合の利点は、カオス的な激しい気液噴射流によって生まれる数え切れない液泡に、大量の空気（気体の総称）が溶解して高い気液溶解効率を発生させることであるが、粘度の低い水と空気の単純な混合ではシャボン玉のような液泡は増殖し難く、大量の液胞を如何に持続して発生させるかが重要である。その一方で、液層に於いても直接、空気（気体の総称）を液中に射入して、数え切れない気泡を液体中に散気させるエアレーション混合も有効的な気液溶解方法の一つであることから、それら二つの混合形態が並存出来れば、即ち、それは極めて高い気液溶解装置と成り得る。因って、本発明の課題は、気液混合空間に曝気混合とエアレーション混合が同期する状態を常態化させ、又安定的に制御維持する方法を提供することである。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  第一手段として、効率的且つ効果的な気液混合溶解システムによって、全体を可能な限り小型軽量化させた微細気泡生成装置の提供に関し、請求項１の通り、流路断面積が、進行方向に向かって漸次狭まり又は漸次広がることで水圧，流速が増減する水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、多方向に気液噴射して気液境界面（９）の同調を協調制御する気液噴射手段（８）と、気液境界面（９）の同調によって気液二層に同期する動的均衡が自発的に発生し、外界とは完全に隔離された場の気液混合手段（３）と、気液溶解度を促す気液溶解手段（４）と、そして、過飽和状態の気液溶解液に混練，圧縮する気液圧縮手段（５）などから構成される一連の新規システム構築を解決手段とする。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】  第三手段として、炭酸ガスなど生理活性を高める有効成分が簡単に供給でき、且つ広く一般家庭へ普及し得る実効性や扱い易い操作性を兼ね備える微細気泡生成装置の提供に関し、請求項３の人工機能水供給手段（２４）を請求項１の通り、ダイヤフラムポンプ（２０）の吸込口に直結又は近設させることで、良好な実効性並びに操作性を兼ねることを解決手段とする。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】  第五手段として、気液混合空間に曝気混合とエアレーション混合が同期する状態を常態化させ、又安定的に制御維持する方法に関し、請求項５乃至請求項６の通り、気液噴射時、細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）の斜倒に最適な勾配角調整を加え、気液噴射ノズルの外周に万遍なく穿孔した噴射孔群から激しく多方向に気液噴射することで、気層と液層の境界を成す気液境界面（９）の同調が連続して協調制御され、同時に気層と液層に分かれ同期する、空間的秩序形成としての動的均衡が自発的且つ恒常的に発生することを解決手段とする。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】  請求項１の新規システム構築によって、効率的且つ効果的な気液混合及び気液溶解が可能となる為、機械的に余剰気体を処理する排気装置や電気的に気液境界面を一定に制御して内圧を保持する水位検知装置、更には気液溶解度を促進する気液溶解貯留槽が一切設置不要となり、従来の装置と比べて小型軽量化が極めて効果的に実現する。又そのシンプルな構造から部品点数が少なくて済み、製造コストを抑えて低価格化が可能なことから、装置の普及にも効果的である。その他、部品点数の少なさは、部品同士が接触して摩耗する部分が少ない為、故障も少なく、修理やメンテナンスに掛かる費用も抑えられる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】  請求項３の人工機能水供給手段（２４）は、ダイヤフラムポンプ（２０）の吸込口側（２８）に直結又は近設させる一体型である為、例えば、高圧炭酸ボンベからの炭酸ガス供給システムなど、従来必要となる外部装備に代わり、炭酸ガスが簡単な取り扱い操作で得られる略箱状で供給源としての容器となる。システム自体も小型軽量なことから何処へでも自由に持ち運べ、更に気液混合装置の壁掛け取り付け工事も不要であること等、人工機能水供給手段（２４）を用いる方式は、従来の炭酸泉発生装置と比べ、その利便性や実効性、そして操作性の面でも大変効果的な形態と言える。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】  請求項５乃至請求項６の通り、気液混合手段（３）内で気層と液層の境界を成す気液境界面（９）の同調が恒常的に協調制御されることで、気層では気液流体の飛散によって発生した大量の液泡が互いに衝突や摩擦を繰り返す曝気混合となり、液層でも夥しい気泡が液中に送り込まれ散気するエアレーション混合となって同期する為、非常に高い気液溶解効率が効率良く発生し、気液流体は、瞬時に略飽和状態の気液溶解液に変換される。又残留する余剰気体は、気液噴射流によって微小気泡の一つ一つに分散し拡散されて、気泡同士が摩擦を繰り返し、表面にはマイナスの電荷が生じて、互いに反発し合う為、液は常に懸濁した状態のまま、内圧を略一定の状態に保ち続け、流体全体としては、いつまでも時間変化がなく、動的に平衡状態に達した動的平衡へ特別な装置を一切用いることなく転移することになる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】  現在、完成している試作品を一つの実施例として、以下本発明が、どのように微細気泡を発生させ、又如何に小型軽量化が実現されるかを、各図面を添えて実施形態を詳細に説明する。ただし以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化する為の一つの例示であって、本発明は、以下のものに特定されない。特に構成部品の寸法，材質，形状又はその相対的配置等は、特に特異的に限定する記載がない限りは、単なる一つの説明例に過ぎず、構成する各部材や各要素は、単数の部材や要素が複数の部材や要素で構成されてもよいし、逆に複数の部材や要素を単数の部材や要素に集約して作ることも可能である。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】  例えば、工業向けの微細気泡生成装置には、高圧力高流量に対応する多段式遠心加圧ポンプ等が適宜として使用されることが多く見受けられるが、本発明の趣旨でもある、小型軽量による様々な場面への対応や低振動，低駆動音の微細気泡生成装置としては、以下の理由から電動型のダイヤフラムポンプ（２０）を最適と判断した。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】  図２の通り、人工機能水供給手段（２４）は、ダイヤフラムポンプ（２０）吸込口に直結又は近設し、略箱状で炭酸ガスなどの供給源となる容器で、内部には先端口が網状体で覆われる筒状管（１６）が備わる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】  人工機能水供給手段（２４）には、ゴムホースなどフレキシブルで又先端に固形異物を取り除く為に用いる網状の器具を装着させた液体導入管（３１）を介し、液体供給源から導入された水（液体の総称）と気体導入手段（２２）から供給された空気（気体の総称）が、図２の通り、気液流体となって吸水口（２１）を通過し、ダイヤフラムポンプ（２０）へ供給される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】  人工機能水供給手段（２４）は、図２の通り、略箱状の容器本体（１）と該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）から成り、内部の吐出口には気液流体を旋回させ整流効果から充填効率を高める筒状管（１６）が設置され、容器本体（１）の外壁及び内壁，蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，筒状管（１６）は、それぞれが金属や非金属又はそれらの複合材料のいずれかの部材から作られる。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】  実施形態３５の通り、上流端部が密閉された気液混合手段（３）が所望の勾配角に斜倒される際、内部の同心上に軸止されている気液噴射手段（８）にも同様の勾配角が加わり、連動して調整可能であることが適宜である。尚、気液混合手段（３）の寸法、材質、形状、又相対的配置位置等は、その内部に気液境界面（９）の同調が恒常的に協調制御され、又気液二層に分かれ同期する動的均衡が連続して形成されることに於いて、それらは一様ではなく、随時、変更しても良い。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】  図５が示す通り、気層での曝気混合と液層でのエアレーション混合が並存する動的均衡は、気液噴射手段（８）が気液境界面（９）の同調を協調制御すると共に自発的に発生する訳だが、重要な点としては、曝気空間（１５）が最大化されるように気液噴射手段（８）の全長や口径，噴射孔の孔数や孔径又はその穿孔位置を十分考慮して加工調整して、気層空間を最大化し、十分に曝気混合させることが大事である。「発明の効果２３」の動的均衡からその後の動的平衡へと連動する過程に於いて、全ての大前提となる気液噴射手段（８）の気液噴射形態は、極めて重要な構成要素であり、又本発明の核心である。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】〔以下は主に気液混合手段（３）乃至気液噴射手段（８）の斜倒とその効果に関する。〕
先ず、ダイヤフラムポンプ（２０）を稼働させ気液流体を自吸させる。微細気泡吐出ノズル（２３）から液体が吐出され始めたことを確認した後、気体導入手段（２２）を徐々に開放して空気を注入し水圧を上昇させる。凡そ圧力計で０，５〜０，８Ｍｐａを示す辺りから、気液流体は、次第に白濁した微細気泡となって次々と放出され始める。しかしながら、略水平を保って配設された気液混合手段（３）内部では、未だ気液境界面（９）の同調は発生しておらず、一時的な気液二層の形成はあるものの、暫くすると気層は液層に取って代わられ、気液噴射手段（８）は完全に液体に埋没して、白濁していた微細気泡も透明な液に逆戻りする。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】  それは、噴射当初、気液噴射手段（８）周囲に一時的とは言え、一定の曝気空間（１５）が形成されて曝気混合が始まるが、気液境界面（９）の同調が確立されていない状況下では、気液噴射の始まりと同時に気液二層状態は徐々に失われて行き、最終的に気液噴射手段（８）は液層に水没する為で、その結果、曝気混合の効力は発揮出来ず、エアレーション混合のみの単純な散気となってしまい、気液溶解効率を著しく低下させる。その為、気液圧縮手段（５）に至っては、過飽和状態の気液溶解液を連続して作り出すことが困難になり、微細気泡の析出も当然、継続不可能となってしまう。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】  その反対に、今度は気液混合手段（３）を俯角方向に９０度下垂させた状態で気液噴射して見る。実施形態４２同様に、初め気液混合手段（３）上流側には、相応の曝気空間（１５）が一時的に形成されるが、やはり時間と共に失われて行き、今度は余剰空気が高圧エアーとなって貯留してしまい、気液噴射手段（８）周囲は、高圧エアーによって終に覆われてしまう。その為、曝気混合は失われ、更には高圧エアーがクッションとなって気液溶解自体を完全に阻害してしまう結果、順調に吐出していた白濁する微細気泡は、矢張りここでも、単なる透明の流水に再び舞い戻ってしまう。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】  そこで、実施形態４１並びに４３の不完全な気液混合状態を、図４のように気液噴射手段（８）を略水平の状態から俯角方向へ最大４５度の範囲で徐々に斜倒させ調整して行く。そうすることで気液混合手段（３）内部には、図５の通り、気層と液層の境界を成す気液境界面（９）の同調が次第に誘発され始め、最終的には、安定した協調制御が始まる。その結果、混合空間では液層に水没することも又は気層の高圧エアーに覆い尽くされることもない動的均衡の同期サイクルが自発的且つ恒常的に形成され、一度、最適な勾配角に調整が完了すれば、次回もダイヤフラムポンプ（２０）を水平状態に保つことで、前回同様の動的均衡が連続して発生することから、基本的に勾配角の再調整は不要である。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】動的均衡が恒常的に再現されることによって、実施形態４１と実施形態４３の双方の課題を解決できる他、又動的均衡の発生過程に於いて、実施形態３８で述べた通り、余剰気体は、無数の微小な気泡に分散し拡散されて、激しく摩擦を繰り返し、気泡表面に発生する静電気によって反発し合う為、常に懸濁した状態が維持され、内圧を略一定に保ち続ける。つまり、流体全体としては、いつまでもそのままの状態で時間変化せず、動的に平衡に達している動的平衡状態へと転移して、滞ることなく気液流体を移送し続ける。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】  以上の様に、動的均衡による高い気液溶解効率と動的平衡による恒常的な気液流体移送の結合によって、本発明の微細気泡生成装置は、流路上に空気弁や気液溶解貯留槽等の余計な装置を一切設置する必要がなく、その非常にコンパクトな構造から、従来の微細気泡生成装置と比べ、大幅な小型軽量化を実現している。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】「実施形態の効果」
本発明の実施形態に依れば、必要とする部品数は大変少なく済み、非常にコンパクトでシンプルな構造から、場所を取らず、どこでも設置が可能である。それは、特に工業用など大型の微細気泡発生装置に於いて恩恵が大きく、又製造コストの削減に於いても無論である。部品点数が少ないことから故障も少なく、メンテナンスの頻度やそれに掛かるコストを含め、ランニングコストを大幅に削減出来る外、これまで事業用から一般家庭向け対象の製品を含めた微細気泡生成装置が、本発明の実施形態に依れば、小型軽量化と低価格化が達成可能であり、特に一般家庭向けでは、微細気泡が誰でも手軽に享受できる。又外界から完全に遮断された空間内での恒常的で高効率な気液混合溶解システムが可能とするものは、例えば、化石燃料の予混合など、決められた空気量を燃料に予め混合することで理想的な空燃比が得られるなどが期待される。
「他の実施形態１」
他の実施形態では、気体導入手段（２２）に取って代わり、気液混合手段（３）以降、任意に定めた流路上から気液流体の一部を追加設置したアスピレーターへ迂回させ、その負圧から大量の空気（気体の総称）を吸引し、ダイヤフラムポンプ（２０）へ直接又は人工水供給手段（２４）を介し供給する。アスピレーターは、単独で又は気体導入手段（２２）と同時に併用しても良い。
「他の実施形態２」
実施形態３２の通り、気体導入手段（２２）による圧送圧力の調整と微細気泡の径と数密度は密接に連動している為、他の実施形態では、任意に入力したある電気的信号に対し、注入される気体供給量と圧送圧力の相互関係から、微細気泡の径及び数密度をある一定状態に自動で制御する電子システムを構築し設置させても良い。
「他の実施形態３」
他の実施形態では、微細気泡生成装置の水平の状態が一目で分かる様に水平計を取り付けたり、更には水平角の調整が容易に行える様な調整機構を設置させたりしても良い。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】１…容器本体                      １８…静態型撹拌混合器
２ａ，２ｂ，２ｃ…水圧増減手段    １９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…継手連通管
３…気液混合手段                  ２０…ダイヤフラムポンプ
４…気液溶解手段                  ２１…吸水口
５…気液圧縮手段                  ２２…気体導入手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…圧力栓部  ２３…微細気泡吐出ノズル
７…気液解放手段                  ２４…人工機能水供給手段
８…気液噴射手段                  ２５…吸水経路
９…気液境界面                    ２６…吐水経路
１０…円板部材                    ２７…ダイヤフラム弁
１１…圧縮混合内装部              ２８…吸込口側
１２…圧縮混合外装部              ２９…吐出口側
１３…気液二相取込口              ３０…ネジ山継手管
１４…先端流入口                  ３１…液体導入管
１５…曝気空間                    ３２…蓋体
１６…筒状管
１７…環状溝
【手続補正３０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2018192465.tif 000015
【手続補正３１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2018192465.tif 000016
【手続補正３２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2018192465.tif 000017
【手続補正３３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018192465.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月12日(2018.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、炭酸ガスを発生させる固形発泡剤（３３）が溶解することにより、気液混合液が生まれ、気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に前記気液混合液は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡が生成される微細気泡生成装置であって、
液体供給源から前記液体を導入するフレキシブルな液体導入管（３１）と、
前記液体に注入する前記気体の量を増減させ、水圧，微細気泡の径及び数密度を調整する気体導入手段（２２）と、
前記加圧ポンプ手段の吸込口に直結又は近接し、内部には、炭酸ガスを発生させる固形発泡剤（３３）が充填されており、前記固形発泡剤から生まれた炭酸ガスが水に溶解することで気液が混合される気液混合液供給手段（２４）と、
前記加圧ポンプ手段であって、電動駆動モーターの回転軸を略水平に保ち横置させるダイヤフラムポンプ（２０）と、
略Ｌ字方向への流れを作り、又当該流路断面積が進行方向に漸次狭まり又は広がる異径型管材で、水圧，流速を増減させる水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、
前記多孔型気液噴射ノズルであって、噴射孔群から多方向に気液噴射する細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）と、
前記気液混合空間であって、上流端部から下流内方へ突出する前記多孔型気液噴射ノズルを内蔵し、外界とは完全に隔離される略円筒形の導管で、斜倒自在の気液混合手段（３）と、
内部には静態型撹拌混合器が設置され、反復旋回運動流を発生させて、前記気液混合液の気液溶解度を向上させる気液溶解手段（４）と、
内部には環状溝（１７）がそれぞれ刻設された二本の管が略同心上で遊挿し、外管である圧縮混合外装部（１２）が内管である圧縮混合内装部（１１）を包み込むことで前記外管内には二層に折り返す流路が形成され、前記気液混合液を過飽和状態まで混錬，圧縮する気液圧縮手段（５）と、
着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）との螺合によって押止される交換自在な円板部材（１０）を用いて、前記微細気泡が生成される気液解放手段（７）と、
を備えていることを特徴とする微細気泡生成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記気液混合液供給手段（２４）は、略箱状の容器本体（１）と当該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）と前記気液流体を旋回させ整流効果から気液充填効率を高める筒状管（１６）から成り、前記容器本体（１）の外壁及び内壁，前記蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，前記筒状管（１６）は、其々の部材が金属，非金属又はそれらの複合材のいずれかの材料で形成され、略円環形状，略紛体形状，略粗粒体形状又は塊体形状のいずれかに加工された固体発泡剤（３３）が充填されることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、炭酸ガスを発生させる固形発泡剤（３３）が溶解することにより、気液混合液が生まれ、気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に前記気液混合液は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡が生成される微細気泡生成装置であって、前記気液混合空間では、前記多孔型気液噴射ノズルを所望の勾配角に調整することで、気層と液層の境界を成す前記気液境界面（９）の同調が連続して協調制御され、その際、気層と液層に分かれ同期する空間的秩序形成の動的均衡が自発的に形成されることから、気層での曝気混合と液層でのエアレーション混合が並存して高い気液溶解効率を発生させ、又溶解仕切れずに残留する前記気体の余剰部分は、内部の気液噴射流によって夥しい微小気泡へと分散，撹拌されて、激しく摩擦を繰り返し、表面に生じたマイナスの電荷によって、互いに反発して凝集が抑制される為、流体全体としては、常に懸濁した状態が続き、内圧も略一定状態のままで、いつまでも時間変化が起きず、動的に平衡状態に達した動的平衡へと転移することを特徴とする微細気泡生成方法。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】  従来の微細気泡生成装置では、大きく分けて加圧溶解方式か二相流旋回方式いずれかの発生方法が用いられるが、其々の能力や特性には区別があり、高濃度に発生可能な装置は、加圧溶解方式の方である。それは、強力な加圧ポンプを使用して気液流体を加圧混合し、気液溶解貯留槽などで更に気液溶解度を向上させた後、圧力解放して微細気泡を生成させる方式である。一方、二相流旋回方式は、気体と液体から成る二相流をある特定の流路内で同時に高速旋回させて、気体をその遠心力や向心力で剪断する剪断工程によって、微細化する発生方法である。（特許文献２及び３参照）
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】  静態型撹拌混合器であるスタテックミキサーも、大変効果的な気液混合装置ではあるが、例えば、粘度の非常に低い水と空気をコンパクトな流路間で、過飽和状態の気液混合液に到達させることは、未だ多くの技術的課題が残るのが現状である。その為、静態型撹拌混合器の欠点を補いつつ、微細気泡の生成に必要な過飽和状態の気液混合液を、如何に短い流路間で完成させられるかが重要である。因って、本発明の課題は、気液流体が短い流路間にあって、過飽和状態の気液混合液へと最終的に変換可能な流路構造と気液圧縮機構を備える微細気泡生成装置を提供することである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】  第一手段として、効率的且つ効果的な気液混合溶解システムによって、全体を可能な限り小型軽量化させた微細気泡生成装置の提供に関し、請求項１の通り、流路断面積が、進行方向に向かって漸次狭まり又は漸次広がることで水圧，流速が増減する水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、多方向に気液噴射して気液境界面（９）の同調を協調制御する気液噴射手段（８）と、気液境界面（９）の同調によって気液二層に同期する動的均衡が自発的に発生し、外界とは完全に隔離された場の気液混合手段（３）と、気液溶解度を促す気液溶解手段（４）と、そして、過飽和状態の気液混合液に混練，圧縮する気液圧縮手段（５）などから構成される一連の新規システム構築を解決手段とする
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】  第三手段として、炭酸ガスなど生理活性を高める有効成分が簡単に供給でき、且つ広く一般家庭へ普及し得る実効性や扱い易い操作性を兼ね備える微細気泡生成装置の提供に関し、請求項３の気液混合液供給手段（２４）を請求項１の通り、ダイヤフラムポンプ（２０）の吸込口に直結又は近接させることで、良好な実効性並びに操作性を兼ねることを解決手段とする。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】  第四手段として、気液流体が短い流路間にあって、過飽和状態の気液混合液へと最終的に変換可能な流路構造と気液圧縮機構の提供に関し、請求項４の通り、先ず流路構造を気液混合手段（３）が主体となる様に改良を加えた上で、気液溶解手段（４）と気液圧縮手段（５）が、その長手方向の略中心軸と重力が直交する略水平の状態で横置きとするダイヤフラムポンプ（２０）周縁に最短で周設させる。次に図８の通り、三層に折り返す流路経路で構成される気液圧縮手段（５）を強力な気液圧縮機構として用いることで、気液流体は、最終的に過飽和状態の気液混合液へと効率よく変換されることを解決手段とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】  請求項３の気液混合液供給手段（２４）は、ダイヤフラムポンプ（２０）の吸込口側（２８）に直結又は近接させる一体型である為、例えば、高圧炭酸ボンベからの炭酸ガス供給システムなど、従来必要となる外部装備に代わり、炭酸ガスが簡単な取り扱い操作で得られる略箱状で供給源としての容器となる。システム自体も小型軽量なことから何処へでも自由に持ち運べ、更に気液混合装置の壁掛け取り付け工事も不要であること等、気液混合液供給手段（２４）を用いる方式は、従来の炭酸泉発生装置と比べ、その利便性や実効性、そして操作性の面でも大変効果的な形態と言える。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】  請求項４の通り、最短で周設される導管内には、気液流体の抵抗となる物理的要因が少なく、気液流体エネルギーの圧損が大幅に軽減され、気液流体の勢いは衰えることなく気液圧縮手段（５）へ効率よく送られる。その為、微細気泡の吐出量や勢いは、複雑な流路の装置に比べ効果的に増大し、起動から微細気泡生成までの立ち上がりも非常に素早くなる。又図８の通り、圧縮混合外装部（１２）が圧縮混合内装部（１１）を内包して形成された狭い流路間を気液流体が通過する際、等間隔で列なる環状溝（１７）では、複雑な渦流及び旋回流が発生して、強力に混練，圧縮を繰り返す為、気液流体は、効率よく又素早く過飽和状態の気液混合液へと変換される。因みに、流路の大半を略水平に配設することによって、エアー噛みが起こる危険性を構造的にも効果的に防いでいる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】  請求項５乃至請求項６の通り、気液混合手段（３）内で気層と液層の境界を成す気液境界面（９）の同調が恒常的に協調制御されることで、気層では気液流体の飛散によって発生した大量の液泡が互いに衝突や摩擦を繰り返す曝気混合となり、液層でも夥しい気泡が液中に送り込まれ散気するエアレーション混合となって同期する為、非常に高い気液溶解効率が効率良く発生し、気液流体は、瞬時に略飽和状態の気液混合液に変換される。又残留する余剰気体は、気液噴射流によって微小気泡の一つ一つに分散し拡散されて、気泡同士が摩擦を繰り返し、表面にはマイナスの電荷が生じて、互いに反発し合う為、液は常に懸濁した状態のまま、内圧を略一定の状態に保ち続け、流体全体としては、いつまでも時間変化がなく、動的に平衡状態に達した動的平衡へ特別な装置を一切用いることなく転移することになる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
【図１】  本発明の一実施形態による微細気泡生成装置の俯瞰図である。
【図２】  本発明の一実施形態による気液混合液供給手段の内部構造概略図である。
【図３】  本発明の一実施形態による水圧増減手段と気液噴射手段の関係図である。
【図４】  本発明の一実施形態による気液混合手段の側面図である。
【図５】  本発明の一実施形態による気液混合手段内の気層液層概略図である。
【図６】  本発明の一実施形態による気液溶解手段内の静態型混合器概略図である。
【図７】  本発明の一実施形態による気液圧縮手段内部の流路経路図である。
【図８】  本発明の一実施形態による気液圧縮手段内部の環状構概略図である。
【図９】  本発明の一実施形態による気液解放手段内部の構造詳細図である。
【図１０】  本発明の一実施形態による円板部材の噴射孔正面図である。
【図１１】  本発明の一実施形態によるダイヤフラム弁の概略図である
【図１２】  本発明の一実施形態による吸水吐水ユニットの概略図である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】〔以下は主に気体導入手段（２２）の概略と気液混合液供給手段（２４）に関する。〕
図１と図２は、其々、微細気泡生成装置図の基本構造と気液混合液供給手段（２４）の内部構造を示した俯瞰図と概略図である。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】  図２の通り、気液混合液供給手段（２４）は、ダイヤフラムポンプ（２０）吸込口に直結又は近接し、略箱状で炭酸ガスなどの供給源となる容器で、内部には先端口が網状体で覆われる筒状管（１６）が備わる。又略円環形状，略紛体形状，略粗粒体形状又は塊体形状のいずれかに加工された固体発泡剤（３３）が充填されており、固形発泡剤から生まれた炭酸ガスが水に溶解することで気液が混合され、気液混合液となって、直にダイヤフラムポンプ（２０）へ供給される。因みに、固体発泡剤（３３）に取って代わり、外部から前記気液混合液を注入しても構わない。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】気液混合液供給手段（２４）には、ゴムホースなどフレキシブルで又先端に固形異物を取り除く為に用いる網状の器具を装着させた液体導入管（３１）を介し、液体供給源から導入された水（液体の総称）と気体導入手段（２２）から供給された空気（気体の総称）が、図２の通り、気液流体となって吸水口（２１）を通過し、ダイヤフラムポンプ（２０）へ供給される。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】気液混合液供給手段（２４）は、図２の通り、略箱状の容器本体（１）と該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）から成り、内部の吐出口には気液流体を旋回させ整流効果から充填効率を高める筒状管（１６）が設置され、容器本体（１）の外壁及び内壁，蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，筒状管（１６）は、それぞれが金属や非金属又はそれらの複合材料のいずれかの部材から作られる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】〔以下は主に気液混合手段（３）で起こる気液混合の状態と効果及びその実施形態に関する。〕
本発明の実施形態は、主に二つの系統に分けられる。先ず気液混合手段（３）内で細長状の中空構造体である気液噴射手段（８）がその噴射孔群から多方向に激しく気液噴射することで高い気液溶解効率が発生し、気液流体は、瞬時に略飽和状態の気液混合液へと恒常的に変換され、同時に大量の微小気泡によって、懸濁する気液混合液も生じる系統。もう一つは、その懸濁した気液混合液が気液圧縮手段（５）内の狭い多層流路構造を通過する際、渦流及び旋回流を発生させながら混錬，圧縮を繰り返し、最終的に過飽和状態へと動的に変換される系統である。図６の通り、途中、気液混合液は、気液溶解手段（４）内の静態型撹拌混合器（１８）を通過する際、反復旋回運動流の発生から気液溶解度が向上し、最後は気液解放手段（７）からの急激な圧力解放によって微細気泡が生成される。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】  気液噴射手段（８）外周の噴射孔群の位置は、先ず気液混合手段（３）の上流付近の内壁を利用して、気液流体を下流方向へ押し出すに十分な推進力の発生と理想的な気層容積を確保する観点から、その位置は、図３の通り、気液噴射手段（８）長手方向の略中心から閉塞している下流先端の間に万遍なく穿孔させ、穿孔した部分と穿孔していない部分の画成によって、流速乃至水圧に変化が生じることが好ましい。噴射孔群より高圧でジェット噴出される気液流体は、その急激な圧力開放と共に複雑な乱流同士の干渉や破壊作用を伴う激しいミキシングの衝撃波によって、瞬時に略飽和状態の気液混合液へと変換される。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】  最後は図７の通り、内部に二本の外管と内管が互いに同心上で遊挿して、装置全体で三層に折り返す流路構造が形成された気液圧縮手段（５）を通じ、気液流体は、複雑で大小様々な渦流及び旋回流を発生されながら圧縮，混錬を繰り返し、又図８の通り、幾重にも列なる環状溝（１７）上では、石臼の様な粉砕，磨砕効果が加わることで、効率よく過飽和状態の気液混合液へと変換される。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】  それは、噴射当初、気液噴射手段（８）周囲に一時的とは言え、一定の曝気空間（１５）が形成されて曝気混合が始まるが、気液境界面（９）の同調が確立されていない状況下では、気液噴射の始まりと同時に気液二層状態は徐々に失われて行き、最終的に気液噴射手段（８）は液層に水没する為で、その結果、曝気混合の効力は発揮出来ず、エアレーション混合のみの単純な散気となってしまい、気液溶解効率を著しく低下させる。その為、気液圧縮手段（５）に至っては、過飽和状態の気液混合液を連続して作り出すことが困難になり、微細気泡の生成も当然、継続不可能となってしまう。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】  気液二相取込口（１３）より進入する気液流体は、渦流旋回運動流を発生させながら、再び、圧縮混合内装部（１１）の先端流入口（１４）より折り返し進入して、高圧状態の中、遠心力や向心力などの力が加わり、再度、混錬，圧縮を繰り返す。その際、図８のように、圧縮混合内装部（１１）の内外周及び圧縮混合外装部（１２）の内周表面上には、等間隔で幾重にも列なる環状溝（１７）を刻設して、複雑な大小様々な渦を同時に発生させることが好ましい。最後は図９の通り、圧縮混合内装部（１１）の最終地点に微細気泡吐出ノズル（２３）によって押止されている円板部材（１０）から、急激な圧力解放によって大量の微細気泡が生成される。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】  微細気泡が生成する起点である円板部材（１０）は、図１０の通り、中心に一箇所とその周囲に４か所、計五か所の貫通孔からなり、図９の通り、円板部材（１０）は圧力栓部（６ｄ）に螺入する着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）と圧縮混合内装部（１１）下流側端部との間に拘止される状態で気液解放手段（７）に内蔵されている。この円板部材（１０）の構造は、ベンチュリ管のような括れ構造ではなく、ただ円形の金属円板というシンプルな形態がその特徴である。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】１…容器本体                        １８…静態型撹拌混合器
２ａ，２ｂ，２ｃ…水圧増減手段      １９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄ…継手連通管
３…気液混合手段                    ２０…ダイヤフラムポンプ
４…気液溶解手段                    ２１…吸水口
５…気液圧縮手段                    ２２…気体導入手段
６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ…圧力栓部    ２３…微細気泡吐出ノズル
７…気液解放手段                    ２４…気液混合液供給手段
８…気液噴射手段                    ２５…吸水経路
９…気液境界面                      ２６…吐水経路
１０…円板部材                      ２７…ダイヤフラム弁
１１…圧縮混合内装部                ２８…吸込口側
１２…圧縮混合外装部                ２９…吐出口側
１３…気液二相取込口                ３０…ネジ山継手管
１４…先端流入口                    ３１…液体導入管
１５…曝気空間                      ３２…蓋体
１６…筒状管                        ３３…固形発泡剤
１７…環状溝
【手続補正２４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2018192465.tif 000019
【手続補正２５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2018192465.tif 000020
【手続補正２６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2018192465.tif 000021
【手続補正２７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2018192465.tif 000022
【手続補正２８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図９】
2018192465.tif 000023
【手続補正書】
【提出日】平成30年7月26日(2018.7.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ポンプ手段が液体，気体を導入する際、炭酸ガスを発生させる固形発泡剤（３３）が溶解することにより、気液混合液が生まれ、気液混合空間では、多孔型気液噴射ノズルが気液境界面（９）の同調を恒常的に協調制御することで、気液二層に分かれ同期する空間的秩序形成が自発的に発生し、最終的に前記気液混合液は、過飽和状態にまで高められた後、急減圧によって微細気泡が生成される微細気泡生成装置であって、
液体供給源から前記液体を導入するフレキシブルな液体導入管（３１）と、
前記液体に注入する前記気体の量を増減させ、水圧，微細気泡の径及び数密度を調整する気体導入手段（２２）と、
前記加圧ポンプ手段の吸込口に直結又は近接し、内部には、炭酸ガスを発生させる固形発泡剤（３３）が充填されており、前記固形発泡剤から生まれた炭酸ガスが水に溶解することで気液が混合される気液混合液供給手段（２４）と、
前記加圧ポンプ手段であって、電動駆動モーターの回転軸を略水平に保ち横置させるダイヤフラムポンプ（２０）と、
略Ｌ字方向への流れを作り、又当該流路断面積が進行方向に漸次狭まり又は広がる異径型管材で、水圧，流速を増減させる水圧増減手段（２ａ，２ｂ，２ｃ）と、
前記多孔型気液噴射ノズルであって、噴射孔群から多方向に気液噴射する細長状で中空構造体の気液噴射手段（８）と、
前記気液混合空間であって、上流端部から下流内方へ突出する前記多孔型気液噴射ノズルを内蔵し、外界とは完全に隔離される略円筒形の導管で、斜倒自在の気液混合手段（３）と、
内部には静態型撹拌混合器が設置され、反復旋回運動流を発生させて、前記気液混合液の気液溶解度を向上させる気液溶解手段（４）と、
内部には環状溝（１７）がそれぞれ刻設された二本の管が略同心上で遊挿し、外管である圧縮混合外装部（１２）が内管である圧縮混合内装部（１１）を包み込むことで前記外管内には二層に折り返す流路が形成され、前記気液混合液を過飽和状態まで混錬，圧縮する気液圧縮手段（５）と、
着脱自在な微細気泡吐出ノズル（２３）との螺合によって押止される交換自在な円板部材（１０）を用いて、前記微細気泡が生成される気液解放手段（７）と、
を備えていることを特徴とする微細気泡生成装置。
【請求項２】
前記ダイヤフラムポンプ（２０）のポンプヘッドには、気液流体を吸い込み又吐き出す為に往復運動するダイヤフラム弁（２７）の数が、最少でも１、最多でも８である、請求項１に記載の微細気泡生成装置。
【請求項３】
前記気液混合液供給手段（２４）は、略箱状の容器本体（１）と当該容器本体（１）に開閉自在で嵌合又は螺合する蓋体（３２）と前記気液流体を旋回させ整流効果から気液充填効率を高める筒状管（１６）から成り、前記容器本体（１）の外壁及び内壁，前記蓋体（３２）の蓋外壁及び蓋内壁，前記筒状管（１６）は、其々の部材が金属，非金属又はそれらの複合材のいずれかの材料で形成され、略円環形状，略紛体形状，略粗粒体形状又は塊体形状のいずれかに加工された固体発泡剤（３３）が充填されることを特徴とする、請求項１に記載の微細気泡生成装置。