(57)【要約】【課題】微細気泡発生装置において、従来よりも安価で、多量の微細気泡を生成することができる技術を提供する。【解決手段】微細気泡発生装置は液体が液体供給源から排出口に至るまでの流路の途中に配置され、液体と気体とを混合して微細気泡を生成する微細気泡生成器と、気体供給源から供給される気体を微細気泡生成器に供給する気体供給部と、を備え、気体供給部は、気体を加圧された状態で微細気泡生成器に供給し、微細気泡生成器は、液体の流路の一部を減圧することによって気体供給部から供給された気体を液体の流路へ吸入する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体供給源から連続して供給される液体と気体供給源から供給される気体とを混合して微細気泡を発生させ、排出口より前記微細気泡と前記液体とが混合した気液混合液を排出する微細気泡発生装置であって、
前記液体が前記液体供給源から前記排出口に至るまでの流路の途中に配置され、前記液体と前記気体とを混合して前記微細気泡を生成する微細気泡生成器と、前記気体供給源から供給される前記気体を前記微細気泡生成器に供給する気体供給部と、を備え、
前記気体供給部は、前記気体を加圧された状態で前記微細気泡生成器に供給し、
前記微細気泡生成器は、前記液体の流路の一部を減圧することによって前記気体供給部から供給された前記気体を前記液体の流路へ吸入する、
微細気泡発生装置。
【請求項２】
複数の前記微細気泡生成器が、前記液体の流路の途中に直列に設けられる、
請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記微細気泡生成器は、
前記液体の流路の一部の断面積を縮小することによって前記液体の流路を減圧する減圧部と、前記減圧部の近傍に設けられ、前記気体供給部から供給された前記気体を前記液体の流路へ吸入する吸引口と、前記吸引口より吸入した前記気体を前記液体の流路へ導くガイド部と、を有し、
前記ガイド部は、前記気体を前記液体の流路へ導く際に、前記液体の流れ方向の方向成分を有する方向へ前記気体を送り出す、
請求項２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記微細気泡生成器は、
前記液体の流路において上流側に設けられる第１管部であって、直管状の直管部と、前記直管部の下流側に位置する端部より延設され、前記液体の流れ方向に縮径するテーパ管部と、前記テーパ管部の下流側に位置する端部に形成され、前記液体を排出する管内排出口と、を有する第１管部と、
前記液体の流路において前記第１管部の下流側に設けられて前記管内排出口から前記液体を管内に供給される第２管部であって、上流側の開口端から前記テーパ管部の少なくとも一部が管内に挿入される第２管部と、
前記第１管部と前記第２管部とを接続する筐体部であって、前記気体供給部から前記気体を供給される筐体部と、を有し、
前記第１管部における前記テーパ管部の管内には、前記減圧部が形成され、
前記第１管部における前記テーパ管部の外周面には、前記ガイド部が形成され、
前記第１管部における前記テーパ管部の外周面と前記第２管部における上流側の開口端の内周面との間であって前記筐体部の内部には、前記吸引口となる隙間が形成される、
請求項３に記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記微細気泡生成器は、前端側に前記第２管部が形成され、後端側に前記第１管部が形成された複数の管部材と、前記気体供給部から前記気体を導入する気体導入口を有し、２つの前記管部材同士を連結するとともに前記筐体部を形成する連結部材と、によって形成される、
請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記排出口を覆うように設けられた気泡微細化部を、有し、
前記気泡微細化部は、前記排出口から排出された前記気液混合液と衝突するように設けられた障害壁を有する、
請求項１から５の何れか１項に記載の微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
径が５０μｍよりも小さい気泡は、微細気泡（マイクロバブル）と呼ばれ、それよりも径の大きい気泡とは異なる性質を持つといわれている。従来、農業の分野において、微細気泡の有効性が知られている。土耕栽培や水耕栽培において、微細気泡を培地に散布することによって、酸素不足になりがちな根に好適に酸素を供給することができる。液中の微細気泡がより多量で、より微細であるほど、液中の溶存酸素量が増加し、より良好な作物を栽培することができる。また、溶存酸素量が増加することによる殺菌効果や害虫駆除の効果も認められている。
【０００３】
微細気泡を発生させる装置として、特許文献１には、アスピレーターを利用した微細気泡発生装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３０５２１９号公報
【特許文献２】特開平１１−２０７１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の技術は、液体を通過させる流路と、吸引される気体を導入する気体導入路と、を備えるアスピレーターによって微細気泡を生成する。アスピレーターは、液体の流路の断面積を小さくすることによって、流路が狭くなった部分の流速を増加させる。液体の流速が増加すると、ベンチュリー効果によって減圧が生じる。特許文献１に記載された技術は、アスピレーター内部の減圧効果によって気体導入路から気体を吸引し、微細気泡を生成する。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術に例示される、アスピレーターによる微細気泡の生成では、多量の微細気泡を生成することができない現状がある。また、微細気泡は、時間経過に伴って減少する。即ち、液中の溶存酸素量は、時間経過とともに低下する。そのため、上記のような微細気泡生成装置では、例えば、生成した微細気泡を貯留して、大規模農場などの広範囲に亘って散布する場合、全範囲に散布する前に溶存存酸素量が低減し、作物の育成に必要な溶存酸素量を確保することができない虞がある。また、上記の問題を解消するために、アスピレーターを２つ以上連結することで、連続して微細気泡を生成する方法があるが、２つ目以降のアスピレーターでは、減圧効果が低減し、気体を充分に吸引し難くなるという問題があった。
【０００７】
また、特許文献２には、タンク内の水にコンプレッサーにより加圧した酸素を供給することによって微細気泡を生成する加圧式の微細気泡発生装置が開示されている。しかしながら、特許文献２に例示される加圧式の微細気泡発生装置では、溶存酸素量を増やすことができるものの、そのためには大量の空気を高圧力で加圧する必要があった。その結果、大型のコンプレッサーによる装置のサイズアップや電気使用量の増加によって、高コストとなり易い問題があった。従って、より安価で、多量の微細気泡を生成することができる微細気泡発生装置が望まれている。
【０００８】
本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、微細気泡発生装置において、従来よりも多量の微細気泡を生成することができる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、以下の手段を採用した。即ち、本発明は、液体供給源から連続して供給される液体と気体供給源から供給される気体とを混合して微細気泡を発生させ、排出口より前記微細気泡と前記液体とが混合した気液混合液を排出する微細気泡発生装置であって、前記液体が前記液体供給源から前記排出口に至るまでの流路の途中に配置され、前記液体と前記気体とを混合して前記微細気泡を生成する微細気泡生成器と、前記気体供給源から供給される前記気体を前記微細気泡生成器に供給する気体供給部と、を備え、前記気体供給部は、前記気体を加圧された状態で前記微細気泡生成器に供給し、前記微細気泡生成器は、前記液体の流路の一部を減圧することによって前記気体供給部から供給された前記気体を前記液体の流路へ吸入する。
【００１０】
本発明によると、流路の一部を減圧することによって、気体供給部から供給された気体を流路の内部へと吸引する。更に、気体供給部が気体を加圧された状態で微細気泡生成器に供給するため、液体の流路内部をより減圧することができ、気体を流路へと吸引する吸引力を高めることができる。その結果、本発明によれば、より多量の気体を流路へと吸引して液体と混合し、多量の微細気泡を生成することができる。
【００１１】
また、本発明は、複数の前記微細気泡生成器が、前記液体の流路の途中に直列に設けられていてもよい。そうすることによって、気体と液体とを複数回連続して混合し、微細気泡の生成を連続して行うことができる。そうすることにより、生成される微細気泡の量をより増加させることができる。
【００１２】
また、前記微細気泡生成器は、前記液体の流路の一部の断面積を縮小することによって前記液体の流路を減圧する減圧部と、前記減圧部の近傍に設けられ、前記気体供給部から供給された前記気体を前記液体の流路へ吸入する吸引口と、前記吸引口より吸入した前記気体を前記液体の流路へ導くガイド部と、を有し、前記ガイド部は、前記気体を前記液体の流路へ導く際に、前記液体の流れ方向の方向成分を有する方向へ前記気体を送り出してもよい。
【００１３】
このような本発明は、減圧部におけるベンチュリー効果によって、気体を流路に吸引する。そして、気体が液体の流路に流入する際に、ガイド部によって液体の流れ方向の方向成分を有する方向へ送り出されるため、気体によって液体が流れ方向に加速される。その結果、気体が加速された液体によってより細かく切断され、より微細な微細気泡を生成することができる。更に、複数の微細気泡生成器が液体の流路の途中に設けられている場合、上流の微細気泡発生器によって液体が加速されることによって、下流の微細気泡発生器におけるベンチュリー効果による減圧効果を高めることができる。
【００１４】
更に、前記微細気泡生成器は、前記液体の流路において上流側に設けられる第１管部であって、直管状の直管部と、前記直管部の下流側に位置する端部より延設され、前記液体の流れ方向に縮径するテーパ管部と、前記テーパ管部の下流側に位置する端部に形成され、前記液体を排出する管内排出口と、を有する第１管部と、前記液体の流路において前記第１管部の下流側に設けられて前記管内排出口から前記液体を管内に供給される第２管部であって、上流側の開口端から前記テーパ管部の少なくとも一部が管内に挿入される第２管部と、前記第１管部と前記第２管部とを接続する筐体部であって、前記気体供給部から前記気体を供給される筐体部と、を有し、前記第１管部における前記テーパ管部の管内には、前記減圧部が形成され、前記第１管部における前記テーパ管部の外周面には、前記ガイド部が形成され、前記第１管部における前記テーパ管部の外周面と前記第２管部におけ
る上流側の開口端の内周面との間であって前記筐体部の内部には、前記吸引口となる隙間が形成されていてもよい。
【００１５】
このような本発明によると、気体が液体の流路の全周から吸引口を介して液体の流路の内部に流入するため、液体に対して均一に気体を混合することができ、より微細で均一な微細気泡を多量に生成することができる。
【００１６】
また、前記微細気泡生成器は、前端側に前記第２管部が形成され、後端側に前記第１管部が形成された複数の管部材と、前記気体供給部から前記気体を導入する気体導入口を有し、２つの前記管部材同士を連結するとともに前記筐体部を形成する連結部材と、によって形成されていてもよい。そうすることによって、管部材と連結部材の数量を増やすのみで微細気泡生成器を連結して増設することができる。
【００１７】
更に、本発明は、前記排出口を覆うように設けられた気泡微細化部を、有し、
前記気泡微細化部は、前記排出口から排出された微細気泡と衝突するように設けられた障害壁を有していてもよい。そのような発明によれば、排出口から排出された微細気泡が障害壁に衝突することによって、より微細な微細気泡を生成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
微細気泡発生装置において、従来よりも多量の微細気泡を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る微細気泡発生装置の全体を示す説明図である。
【図２】本実施形態に係る微細気泡発生装置における気泡生成器を示す説明図である。
【図３】本実施形態に係る微細気泡発生装置における気泡生成部を示す説明図である。
【図４】本実施形態に係る微細気泡発生装置の一例を示す図である。
【図５】本実施形態に係る微細気泡発生装置の一例の分解図である。
【図６】本実施形態に係る微細気泡発生装置の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。但し、以下で説明する実施形態は本発明を実施するための例示であり、本実施形態に記載されている構成要素の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図１は、本実施形態に係る微細気泡発生装置（以下、気泡発生装置）１００が使用されている状態を示す図である。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、液体Ｌの供給源である液体供給源２００と、気体Ｇの供給源である気体供給源３００に接続される。液体供給源２００は、所定の流量・圧力で気泡発生装置１００に液体Ｌを連続して供給する。また、気体供給源３００は、気泡発生装置１００に所定の流量・圧力で気体Ｇを連続して供給する。気泡発生装置１００は、複数の微細気泡生成器（以下、気泡生成器）１０が連結して形成される微細気泡生成部（以下、気泡生成部）１１０と、気体供給源３００から供給される気体Ｇを複数の気泡生成器１０に供給する気体供給管１２０と、を有する。気泡発生装置１００は、液体供給源２００から供給される液体Ｌと気体供給源３００から供給される気体Ｇとを気泡生成部１１０の内部で混合することによって、微細気泡を生成する。気泡発生装置１００は、生成した微細気泡を含んだ液体Ｌ（気液混合液Ｍ）を外部へ排出する。尚、本明細書における微細気泡とは、微小な大きさを有する気泡のことである。また、気泡とは、気体を包んで丸くなった状態の液体のことを指す。また、微細気泡は、マイク
ロバブルとも呼ばれ、一般に、直径が５０μｍよりも小さい気泡を指す。但し、本明細書において微細気泡の大きさは特に限定されない。本実施形態に係る気泡発生装置１００は、液体Ｌと気体Ｇを混合することによって、液体Ｌによって気体Ｇを包み、無数の微細気泡を生成する。また、一般に、微細気泡は、内部の気体Ｇを液中に長時間留まらせることができる。即ち、より多量の微細気泡を生成することで、気液混合液Ｍ内の気体濃度を高い状態で維持することができる。本実施形態に係る気泡発生装置１００は、多量の微細気泡を生成することができる。以下、詳細に説明する。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る気泡生成部１１０は、全体が管形状を有している。気泡生成部１１０の一端には、ホースなどを介して液体供給源２００に接続される液体導入口２０が設けられている。また、気泡生成部１１０の他端には、微細気泡を外部へ排出する排出口３０が開口している。即ち、液体供給源２００から一定の流量で連続して気泡発生装置１００に供給される液体Ｌは、液体導入口２０から気泡生成器１０の内部に所定の圧力で流入し、生成された微細気泡とともに気液混合液Ｍを形成して排出口３０から排出される。本実施形態に係る気泡発生装置１００は、液体導入口２０から流入した液体Ｌが、気泡発生装置１００の内部に形成された１本の流路Ｆを逆流することなく排出口３０に至る。ここで、本明細書における流路Ｆとは、液体供給源２００から供給される液体Ｌが流れる空間を指す。また、本明細書では、液体導入口２０から排出口３０に至るまでの流路Ｆにおける液体Ｌの流れる方向を、流れ方向Ｄと称する。即ち、流れ方向Ｄは、液体Ｌが上流から下流に向かう方向である。尚、排出口３０には、微細気泡の噴射対象や用途に応じて、ジェットノズルやシャワーヘッド、スプリンクラーなどの種々のアタッチメントを装着することができる。また、排出口３０には、後述する気泡微細化部７０を装着することができる。尚、排出口３０を貯留タンクに接続し、生成した微細気泡を一時的に貯留してもよい。
【００２３】
図１に示すように、気泡生成部１１０は、複数の気泡生成器１０を有する。複数の気泡生成器１０は、流れ方向Ｄに沿って連結している。液体導入口２０より流れ込む液体Ｌは、気泡生成器１０の内部を通過して、排出口３０に至る。即ち、流路Ｆは複数の気泡生成器１０の内部を通っている。複数の気泡生成器１０には、それぞれ、気体供給源３００から供給される気体Ｇを気泡生成部１１０に導入するための気体導入口３１１が設けられている。複数の気体導入口３１１には、気体供給源３００から所定の圧力で圧送される気体Ｇが流通する気体供給管１２０が接続される。気体供給管１２０は中途から分岐して複数の気泡生成器１０の気体導入口３１１に接続され、それぞれ気泡生成器１０に気体Ｇを供給する。気泡生成部１１０は、複数の気体導入口３１１から気体Ｇを吸入し、気泡生成器１０内部において流路Ｆを流れる液体Ｌと気体Ｇとを混合することによって微細気泡を生成する。尚、気体供給管１２０が本発明の「気体供給部」に相当する。
【００２４】
気体供給源３００は、所定の圧力で気体Ｇを複数の気泡生成器１０に圧送する。気体供給源３００は、コンプレッサーを内蔵して、コンプレッサーが発生させる圧力で気体Ｇを圧送してもよい。尚、液体供給源２００から供給する液体Ｌと気体供給源３００から圧送される気体Ｇの流量及び圧力は、生成する微細気泡の量、濃度、サイズに応じて適宜調節することができる。また、本実施形態における液体供給源２００及び気体供給源３００の形状や構成は、特に限定されず、対象である液体Ｌや気体Ｇに応じて、適宜変更することができる。また、本実施形態に係る液体供給源２００が気泡生成部１１０に供給する液体Ｌや、気体供給管１２０が気泡生成器１０に供給する気体Ｇは、生成する微細気泡に応じて適宜変更することができる。即ち、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、微細気泡を形成する液体Ｌ及び微細気泡に内包される気体Ｇを特に限定しない。
【００２５】
本実施形態に係る気泡生成器１０は、微細気泡を増やすための構造を備えている。以下、本実施形態に係る気泡発生装置１００の気泡生成器１０について、詳しく説明する。図
２は、本実施形態に係る気泡生成器１０を示す説明図である。図２（ａ）は、本実施形態に係る気泡生成器１０を説明するための説明図であって、流路Ｆの中心軸を含む流れ方向Ｄと直交する方向における断面図である。また、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図３は、気泡生成器１０が連結した状態である気泡生成部１１０の説明図である。
【００２６】
図２（ａ）に示す通り、気泡生成器１０は、流れ方向Ｄにおいて上流側に設けられる第１管部１と、下流側に設けられる第２管部２と、第１管部１の下流側に位置する端部と第２管部２の上流側に位置する端部との周囲を覆うように設けられた筐体部３と、を有する。第１管部１と第２管部２は、ともに円管形状を有し、それぞれの管内に流路Ｆを形成する。即ち、流路Ｆは流れ方向Ｄ視において円形を有している。液体供給源２００から供給される液体Ｌは、第１管部１と第２管部２の管内を通過して気泡発生装置１００から排出される。
【００２７】
第１管部１は、円管形状を有している。また、第１管部１には、上流側に位置するとともに一定の内径を有する直管部１１と、直管部１１の下流側に延設されるとともに下流に向かうに従って縮径するテーパ管部１２が形成されている。テーパ管部１２の先端であって、第１管部１の下流側に位置する先端には、管内排出口１３が形成されている。管内排出口１３の径は直管部１１の内径よりも小さい。より詳細には、第１管部１は、そのテーパ管部１２において、管内排出口１３に向かうに従って流路Ｆの断面積を漸減させている。即ち、テーパ管部１２は、流れ方向Ｄに向かって縮径する形状を有している。テーパ管部１２は、流路Ｆの断面積を漸減させることで内部に減圧部１２１を形成している。
【００２８】
第２管部２は、一定の内径を有する円管形状を有しており、その内径は第１管部１の直管部１１の内径と略等しい。第２管部２の上流側に位置する端部には、管内導入口２１が開口している。
【００２９】
気泡生成器１０において、第１管部１と、第２管部２は、流れ方向Ｄにおいて直列に並んで配置される。このとき、第１管部１は、テーパ管部１２の一部が管内導入口２１から第２管部２の管内に挿入するように配置される。即ち、管内排出口１３は、第２管部２の内部に位置する。これにより、流れ方向Ｄにおける流路Ｆの径は、第１管部１のテーパ管部１２において、直管部１１の内径の大きさから管内排出口１３の径の大きさにまで漸減し、管内排出口１３を境に第１管部１の直管部１１の内径と略等しい第２管部２の内径の大きさに変化する。
【００３０】
また、第１管部１と第２管部２は、流路Ｆに開口する吸引口Ｓが形成されるように、配置される。より詳細には、第１管部１と第２管部２は、第１管部１のテーパ管部１２の外周面と、第２管部２の管内導入口２１を形成する開口端の内周面との間に間隙を形成するように配置される。この間隙が吸引口Ｓを形成する。即ち、吸引口Ｓは、テーパ管部１２の近傍であって、減圧部１２１の近傍に形成されている。また、吸引口Ｓは流路Ｆと通じており、流路Ｆの外周における全周に亘って形成されている。即ち、吸引口Ｓは、図２（ｂ）に示すように、流れ方向Ｄ視において環形状を有している。更に、テーパ管部１２の外周面は、吸引口Ｓから流路Ｆの内部へ連なるガイド部１２２を形成している。ガイド部１２２は、流れ方向Ｄに対して傾斜している。
【００３１】
筐体部３は、第１管部１及び第２管部２よりも径大な円管形状を有する管状部３１と、管状部３１の上流側に位置する端部と第１管部１の直管部１１の外周とを接続する第１閉塞部３２と、管状部３１の下流側に位置する端部と第２管部２の外周とを接続する第２閉塞部３３と、によって形成される。また、管状部３１の外周には、気体供給管１２０が接続される気体導入口３１１が形成されている。図２（ａ）に示すように、筐体部３は、第
１管部１と第２管部２とを接続するとともに、第１管部１と第２管部２との間に形成される環状の吸引口Ｓを覆うように配置される。筐体部３と第１管部１及び第２管部２との間には、気体供給管１２０を介して気体供給源３００から供給される気体Ｇが充填される空間Ａが形成されている。即ち、空間Ａは、気体導入口３１１と気体供給管１２０を介して、気体供給源３００と連通している。また、図２（ａ）に示すように、空間Ａは、吸引口Ｓを介して流路Ｆと連通している。
【００３２】
次に、図３を参照して、本実施形態に係る気泡発生装置１００が微細気泡を生成する際の動作について説明する。ここで、「負圧」とは、ある場所における他の場所に対する圧力の状態であって、他の場所よりも圧力が低い状態を指す。負圧が大きいほど、圧力がより低い状態となる。上述したように、本実施形態に係る気泡生成部１１０は、複数の気泡生成器１０が連結することで構成されている。ここで、気泡生成部１１０に設けられた気泡生成器１０の数をＮ（自然数）とし、Ｎ個の気泡生成器１０のうち、上流側からｎ番目に位置する気泡生成器１０を第ｎ気泡生成器１０ｎと称する。即ち、複数の気泡生成器１０を最も上流に位置する気泡生成器１０は第１気泡生成器１０１となる。
【００３３】
まず、図３に示すように、液体供給源２００から供給される液体Ｌは、一定の流量で液体導入口２０より気泡生成部１１０に流入する。この状態では、流路Ｆには液体Ｌのみが流れている。液体Ｌは、気泡生成部１１０に設けられた気泡生成器１０のうち、最も上流側にある第１気泡生成器１０１に流入する。第１気泡生成器１０１に流入した液体Ｌは、第１管部１の直管部１１を通過し、テーパ管部１２に流入する。このとき、テーパ管部１２内部の減圧部１２１によって流路Ｆの断面積が流れ方向Ｄへ漸減しているため、液体Ｌの流速が増加する。流路Ｆの断面積は管内排出口１３の位置で、最も小さくなる。即ち、気泡生成器１０における流速は、管内排出口１３の付近で最も早くなる。管内排出口１３に到達した液体Ｌは、第２管部２の内部に排出される。第２管部２の内部では、流路Ｆの断面積が増加している。
【００３４】
このとき、テーパ管部１２の内部に形成された減圧部１２１において液体Ｌの流速が増加するため、ベンチュリー効果によって、減圧部１２１において流路Ｆが減圧される。そして、流路Ｆは、管内排出口１３の付近において最も減圧された状態となる。ここで、液体Ｌの流速が所定の値を超えることによって管内排出口１３の付近に充分な減圧がなされるため、管内排出口１３の付近は、流路Ｆの周囲に形成された空間Ａに対して負圧となる。そして、空間Ａには、気体供給源３００から気体供給管１２０及び気体導入口３１１を介して気体Ｇが圧送されている。上述したように、流路Ｆ内の管内排出口１３の付近が空間Ａに対して負圧となっているため、空間Ａから流路Ｆへ吸引力が作用し、空間Ａ内部に充填された気体Ｇが空間Ａの内部から流路Ｆの内部へと吸引される。より詳細には、空間Ａ内部の気体Ｇは、テーパ管部１２の近傍に形成された吸引口Ｓからガイド部１２２に整流されて流路Ｆの内部へと流入する。
【００３５】
そして、流路Ｆの内部へ流入した気体Ｇが流路Ｆ内部を流れる液体Ｌと混合されることによって微細気泡が生成される。より詳細には、流路Ｆに合流した気体Ｇに液体Ｌが高速で衝突することによって気体Ｇが細かく切断され、切断された気体Ｇを液体Ｌが包むことによって微細気泡となる。その結果、液体Ｌは、微細気泡を含んだ気液混合液Ｍとなる。
【００３６】
ここで、気体供給源３００が気体Ｇを空間Ａに圧送しない場合、空間Ａの内圧は外気圧と等しくなるが、本実施形態に係る気泡発生装置１００の作動中は常に気体Ｇが所定の圧力で空間Ａに圧送されているため、空間Ａの内圧は外気圧と比較して高くなっている。そのため、流路Ｆ内部の管内排出口１３付近は、空間Ａに対してより大きな負圧の状態となる。その結果、空間Ａに対する流路Ｆの吸引力をより高めることができる。即ち、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、気体供給源３００が加圧された気体Ｇを気泡生成器１
０に圧送することによって、ベンチュリー効果による吸引力を補助している。そうすることにより、より多量の気体Ｇを流路Ｆ内の液体Ｌに混合させることができるため、より多量の微細気泡を生成することができる。その結果、気液混合液Ｍ内の気体濃度を高い状態で維持することができる。
【００３７】
ここで、流路Ｆの外周に環状の吸引口Ｓが形成されており、且つ、空間Ａが吸引口Ｓを覆っているため、気体Ｇは流路Ｆの全周から液体Ｌに混合する。そのため、液体Ｌに対して均一に気体Ｇを混合することができ、より微細で均一な微細気泡を多量に生成することができる。
【００３８】
更に、空間Ａと流路Ｆとの間には、テーパ管部１２の外周面によってガイド部１２２が形成されている。そのため、気体Ｇは、吸引口Ｓから流路Ｆに流入する過程においてガイド部１２２によって流れ方向Ｄの成分を有する方向に整流される。そうすることによって、気体Ｇが管内排出口１３付近で液体Ｌに合流する際に、液体Ｌが気体Ｇによって流れ方向Ｄに加速される。液体Ｌが加速されることによって、気体Ｇが液体Ｌによってより細かく切断されるため、より微細な微細気泡を生成することができる。更に、気液混合液Ｍの流速が加速するため、後述するように、下流に配置された第２気泡生成器１０２においてもベンチュリー効果による減圧効果を高めることができる。
【００３９】
次に、第１気泡生成器１０１によって生成された気液混合液Ｍは、第１気泡生成器１０１の下流側に隣接配置された第２気泡生成器１０２に流入する。第２気泡生成器１０２においてもベンチュリー効果によって流路Ｆにおける管内排出口１３付近が減圧され、管内排出口１３付近には、気体Ｇを流路Ｆ内部に吸引する吸引力が発生する。また、気体Ｇが所定の圧力で加圧された状態で第２気泡生成器１０２の空間Ａに圧送されているため、流路Ｆ内部を空間Ａに対してより大きな負圧とすることができる。その結果、第２気泡生成器１０２においても、空間Ａから流路Ｆ内に多量の気体Ｇを吸引することが可能となる。
【００４０】
また、上述したように、第２気泡生成器１０２に流入する気液混合液Ｍは、第１気泡生成器１０１において気体Ｇがガイド部１２２から流路Ｆに合流する際に、流れ方向Ｄに加速されている。そのため、第２気泡生成器１０２に流入する気液混合液Ｍの速度が増加している。その結果、第２気泡生成器１０２の管内排出口１３付近におけるベンチュリー効果による吸引力を高めることができ、多量の微細気泡を生成することができる。また、第２気泡生成器１０２においても加速された気液混合液Ｍが空間Ａから吸入された気体Ｇに対して高速で衝突するため、気体Ｇがより細かく切断され、より微細な微細気泡を生成することができる。
【００４１】
気液混合液Ｍは第２気泡生成器１０２を通過することによって、微細気泡の量を増加させる。同様に、気液混合液Ｍは第２気泡生成器１０２よりも下流に位置する気泡生成器１０を通過することで微細気泡の量を増加させる。第Ｎ気泡生成器１０Ｎを通過した気液混合液Ｍは、多量の微細気泡を含んだ状態で排出口３０より外部に排出される。
【００４２】
＜作用・効果＞
以上のように、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、気泡生成器１０の内部にベンチュリー効果を発生させ、流路Ｆの一部をテーパ管部１２の管内に形成された減圧部１２１によって減圧することによって負圧状態とし、気体供給管１２０から供給された気体Ｇを流路Ｆの内部へと吸引する。更に気体供給管１２０は、気体Ｇを加圧された状態で気泡生成器１０に供給する。そうすることによって、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、流路Ｆの内部を外部の空間Ａに対してより大きな負圧とすることができ、気体Ｇを流路Ｆへと吸引する吸引力を高めることができる。その結果、より多量の気体Ｇを流路Ｆへと吸引して液体Ｌと混合し、多量の微細気泡を生成することができる。従って、本実施形態
に係る気泡発生装置１００によれば、気液混合液Ｍ内の気体濃度を高い状態で維持することができる。
【００４３】
ここで、アスピレーターを単に複数連結させるのみでは、下流に向かうに従ってベンチュリー効果による減圧効果が低下するため、微細気泡を生成するための充分な減圧効果を連続して得ることが困難である。これに対して、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、気泡生成器１０が発生させるベンチュリー効果による気体Ｇを流路Ｆへと吸引する吸引力を気体供給源３００の加圧によって補助する構成となっている。そのため、複数の気泡生成器１０を用いる場合、下流の気泡生成器１０においてベンチュリー効果による減圧効果が低下しても、流路Ｆ内部を外部に対して負圧とすることができるため、流路Ｆ内に多量の気体Ｇを吸引することが可能となる。また、別の観点では、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、ベンチュリー効果による吸引力によって、気体供給源３００による気体Ｇの圧送を補助しているとも捉えることができる。そのため、気体供給源３００による気体Ｇの圧送のみで微細気泡を生成する場合と比較して、気体Ｇを圧送する圧力を低減することができ、より低エネルギー、且つ効率的に多量の微細気泡を生成することができる。
【００４４】
尚、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、複数の気泡生成器１０を備えていなくともよく、単一の気泡生成器１０によって微細気泡を生成してもよい。但し、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、複数の気泡生成器１０が流路Ｆの途中に直列に設けられることによって、気体Ｇと液体Ｌとを複数回連続して混合し、微細気泡の生成を連続して行うことができる。そうすることにより、気液混合液Ｍ内の微細気泡の量をより増加させることができる。また、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、複数の気泡生成器１０に対して単一の気体供給源３００から分割して気体Ｇを圧送しているため、単一の気泡生成器１０に対して一度に多量の気体Ｇを圧送するよりも効率的に気液混合液Ｍ内の微細気泡の量を増加させることができる。
【００４５】
また、本実施形態に係る気泡生成器１０は、テーパ管部１２の外周面が、吸引口Ｓから吸入した気体Ｇを流路Ｆへ導くガイド部１２２を形成しており、ガイド部１２２は、気体Ｇを液体Ｌの流路Ｆに導く際に、液体Ｌの流れ方向Ｄの方向成分を有する方向で気体Ｇを送り出す。より詳細には、気体Ｇが送り出される方向は流れ方向Ｄと同じ方向と、流れ方向Ｄと直交する方向に分解することができる。そうすることによって、液体Ｌ及び気液混合液Ｍが気体Ｇによって流れ方向Ｄに加速される。その結果、気体Ｇが加速された液体Ｌによってより細かく切断されるため、より微細な微細気泡を生成することができる。更に、本実施形態に係る気泡発生装置１００のように複数の気泡生成器１０を連結させる場合、気液混合液Ｍの速度低下を抑制することができる。その結果、複数の気泡生成器１０の管内排出口１３付近におけるベンチュリー効果による吸引力を高めることができ、多量の微細気泡を生成することができる。また、加速された気液混合液Ｍが空間Ａから吸入された気体Ｇに対して高速で衝突するため、気体Ｇがより細かく切断され、より微細な微細気泡を生成することができる。
【００４６】
また、気泡生成器１０は、上流側に設けられて下流側に位置する端部に向かうに従って縮径するテーパ管部１２を有する第１管部１と、下流側に設けられて、テーパ管部１２の少なくとも一部が上流側に位置する開口端から管内に挿入されるように配置される第２管部２と、を有している。また、テーパ管部１２の外周面と第２管部２の上流側に位置する開口端の内周面との間に形成される間隙である吸引口Ｓを覆うように、筐体部３が設けられている。即ち、環状の吸引口Ｓが流路Ｆの外周に形成されており、且つ、吸引口Ｓは空間Ａの内部に位置している。その結果、気体Ｇが流路Ｆの全周から吸引口Ｓを介して流路Ｆの内部に流入するため、液体Ｌに対して均一に気体Ｇを混合することができ、より微細で均一な微細気泡を多量に生成することができる。
【００４７】
尚、第１管部１、第２管部２、筐体部３の形状は、上記に限定されない。第１管部１、第２管部２、筐体部３の形状は、例えば、流れ方向Ｄ視において角形を有していてもよい。
【００４８】
また、第１管部１の直管部１１と第２管部２の内径は同一でなくともよい。本実施形態に係る気泡発生装置１００は、ベンチュリー効果に気体Ｇの加圧補助を行うことによって、第１管部１の直管部１１と第２管部２との内径を略同等としながらも、微細気泡の量を増やすことができる。
【００４９】
［実施例］
次に、本実施形態の一例について説明する。尚、上述した形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明は割愛する。図４は、本実施形態に係る気泡発生装置１００の実施の一例を示す図である。また、図５は、実施例に係る気泡生成部１１０の分解図を示す図である。本実施形態に係る気泡発生装置１００は、図４、５に示す構成で実現することができる。図４に示すように、実施例に係る気泡発生装置１００Ａは、液体供給源２００である蛇口２００Ａから流入される水と気体供給源３００であるコンプレッサー３００Ａから圧送される空気とを気泡生成部１１０の内部で混合することによって、微細気泡を生成する。
【００５０】
また、図５に示すように、気泡生成部１１０は、管部材４０と連結部材５０の、２種類の部材によって構成することができる。管部材４０は、流路Ｆを形成する部材である。また、連結部材５０は、管部材４０同士を連結するとともに空間Ａを形成する部材である。管部材４０は更に、略同一の内径を有する導入管４０ａ、中継管４０ｂ、排出管４０ｃによって構成される。
【００５１】
導入管４０ａは、気泡生成部１１０の上流側の端部に設けられる。導入管４０ａの上流側の端部には、蛇口２００Ａに接続される液体導入口２０が形成されている。また、下流側の端部には、直管部１１とテーパ管部１２とを有する第１管部１が形成されている。更に、直管部１１の外周には、直管部１１の外径よりも大きな内径を有する被係合部６０が設けられている。被係合部６０は、ナット形状を有し、第１閉塞部３２によって上流側に位置する端部が第１管部１の直管部１１の外周と接続されている。被係合部６０の下流側は開口しており、被係合部６０の内周には、雌ネジが形成されている。
【００５２】
排出管４０ｃは、気泡生成部１１０の下流側の端部に設けられる。排出管４０ｃの下流側の端部には、排出口３０が形成されている。また、上流側の端部には、第２管部２が形成されている。第２管部２の外周には、被係合部６０が設けられており、被係合部６０は、第２閉塞部３３によって下流側に位置する端部が第２管部２の外周と接続されている。また、被係合部６０の上流側は開口している。
【００５３】
中継管４０ｂは、導入管４０ａと排出管４０ｃとの間に設けられる。中継管４０ｂは、上流側の端部に第２管部２を形成し、下流側の端部に第１管部１を形成する。中継管４０ｂの第１管部１における直管部１１と第２管部２の外周には、それぞれ、被係合部６０が配置されている。直管部１１に設けられた被係合部６０は、第１閉塞部３２によって上流側に位置する端部が第１管部１の直管部１１の外周と接続されている。また、第２管部２に設けられた被係合部６０は、第２閉塞部３３によって下流側に位置する端部が第２管部２の外周と接続されている。尚、中継管４０ｂは複数設けられていてもよい。
【００５４】
連結部材５０は、流れ方向Ｄに隣接する管部材４０同士を接続する。また、連結部材５０は、気泡生成器１０における管状部３１を形成する部材である。連結部材５０は、内径が管部材４０の第１管部１及び第２管部２の外径よりも大きく形成された管形状を有して
いる。また、連結部材５０の両端には、係合部５０１が形成されている。そして、係合部５０１の外周には、雄ネジが形成されている。また、連結部材５０の側面には、コンプレッサー３００Ａから圧送された空気を導入する気体導入口３１１が形成されている。気体導入口３１１には、気体供給管１２０が接続される。
【００５５】
気泡生成部１１０は、流れ方向Ｄに隣接する管部材４０同士を、連結部材５０を介して接続することによって形成される。より詳細には、連結部材５０の両端に形成された係合部５０１の雄ネジに管部材４０の被係合部６０の雌ネジを螺合することによって管部材４０同士が接続される。流れ方向Ｄに隣接する管部材４０同士が接続されることによって、上流側の管部材４０の第１管部１と、下流側の管部材４０の第２管部２と、連結部材５０によって気泡生成器１０が形成される。ここで、流れ方向Ｄに隣接する管部材４０同士は、気泡生成器１０において第１管部１のテーパ管部１２の外周面と第２管部２の上流側に位置する開口端の内周面とが吸引口Ｓとなる間隙を形成するように接続される。また、気泡生成器１０において、上流側の管部材４０の第１閉塞部３２と、下流側の管部材４０の第２閉塞部３３と、連結部材５０によって、図２に示すような筐体部３が形成され、空間Ａが形成される。
【００５６】
また、本実施例に係る気泡発生装置１００Ａは、連結部材５０と管部材４０同士の距離を調整することができる。詳細には、気泡発生装置１００Ａは、管部材４０に設けられた被係合部６０の雌ネジと連結部材５０に形成された雄ネジとが螺合する長さを調節することによって、連結部材５０に対する管部材４０の、流れ方向Ｄにおける相対的な位置を変化させることができる。即ち、連結部材５０の両端に設けられた管部材４０同士の間に形成される間隙の大きさを調節することができる。その結果、吸引口Ｓの大きさが調節可能となり、流路Ｆに圧送される空気の量や圧力を調節することできる。
【００５７】
また、気泡発生装置１００Ａは、中継管４０ｂの数量や長さを変更するだけで、気泡生成器１０の数量や位置を容易に変更することができる。尚、連結部材５０は、管部材４０同士を摺動可能に嵌め合わせることによって接続してもよい。また、気泡生成部１１０は、中継管４０ｂを有さず、導入管４０ａと排出管４０ｃを連結部材５０で接続することによって、単一の気泡生成器１０を形成してもよい。
【００５８】
以上のように、本実施例に係る気泡発生装置１００Ａは、前端側に第２管部２が形成され、後端側に第１管部１が形成された流れ方向Ｄに隣接する複数の管部材４０を、連結部材５０によって連結することによって形成される。また、連結部材５０には、気体導入口３１１が設けられており、連結部材５０は、管部材４０同士間に吸引口Ｓを形成するとともに吸引口Ｓを覆うように管部材４０同士を連結することで、筐体部３を形成する。このような管部材４０と連結部材５０によって構成することで、管部材４０と連結部材５０の数量を増やすのみで気泡生成器１０を直列に連結して増設することができる。その結果、生成される微細気泡の量を増やすことができる。
【００５９】
そして、本実施例に係る気泡発生装置１００は、気泡生成器１０がベンチュリー効果による吸引力とコンプレッサー３００Ａによる空気の圧送によって水と空気を混合するため、多量の微細気泡を生成することができる。そのため、気泡発生装置１００によれば、液中の溶存酸素量を、長時間に亘って所要の値以上に維持することができる。そのため、本実施例に係る気泡発生装置１００は、大規模農場における作物の栽培など、広い範囲に亘って微細気泡を散布する場合において好適に用いることができる。また、本実施例に係る気泡発生装置１００によれば、コンプレッサー３００Ａによる気体Ｇの圧送のみで微細気泡を生成する場合と比較して、気体Ｇを圧送する圧力を低減することができ、より低エネルギー、且つ効率的に多量の微細気泡を生成することができる。その結果、コンプレッサー３００Ａのサイズやコストを低減するとともに、コンプレッサー３００Ａによって使用
する電気量を低減することができる。
【００６０】
尚、本実施形態に係る気泡発生装置１００は、例えば、コンプレッサー３００Ａを内蔵したオゾン（Ｏ3）生成装置から供給されるオゾンを水と混合することによって、オゾン
を内包気体Ｇとする微細気泡を生成することができる。オゾンは、野菜にとって有害な病原菌を酸化・破壊した上で、野菜の良好な成長を促すための酸素を生成する性質を有する。そのため、本発明を利用してオゾンを内包気体Ｇとする微細気泡を含む気液混合液Ｍを散布することによって、農薬の使用量や使用回数を低減するとともに、良質な野菜を栽培することができる。
【００６１】
［変形例］
次に、本実施形態の変形例について説明する。尚、上述した形態と同様の構成については同一の符号を付し、説明は割愛する。図６は、本実施形態に係る変形例を示す図である。図６に示すように、変形例に係る気泡発生装置１００Ｂは、排出口３０を覆うように気泡微細化部７０が設けられている。気泡微細化部７０は、気泡生成部１１０の排出口３０を包むように接続された微細化槽７０１と微細化層の内部に設けられた障害壁７０２とを有する。また、微細化槽７０１には、排出口３０から微細化槽７０１内部に排出された気液混合液Ｍを外部に排出するための２次排出口７０３が開口している。障害壁７０２は、排出口３０から排出された気液混合液Ｍが衝突するように設けられる。即ち、障害壁７０２は、気液混合液Ｍが排出口３０から２次排出口７０３に至るまでの流路Ｆの中途に配置される。また、障害壁７０２は、流れ方向Ｄ視において排出口３０よりも大きな面積を有する。
【００６２】
排出口３０から排出された気液混合液Ｍは、障害壁７０２に衝突することで、乱流を形成する。その際、微細気泡は、液体Ｌによって更に細かく切断される。その結果、気液混合液Ｍがより径の小さい微細気泡を含む気液混合液Ｍとなって２次排出口７０３より排出される。即ち、変形例に係る気泡発生装置１００によれば、より微細な（キメの細かい）微細気泡を生成することができる。
【００６３】
尚、上述の変形例において２次排出口７０３は必須の構成ではなく、気泡微細化部７０は、例えば、障害壁７０２が設けられた槽であって、より微細化された微細気泡を含む気液混合液Ｍを貯留する槽でもよい。また、障害壁７０２の形状や材質は特に限定しないが、気泡微細化部７０は、障害壁７０２にゴムやウレタンなどの弾性に優れた素材を利用することによって、より微細な微細気泡を生成することができる。
【００６４】
また、上記した種々の内容は、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、可能な限り組み合わせることができる。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・第１管部
１１・・・直管部
１２・・・テーパ管部
１２１・・・減圧部
１２２・・・ガイド部
１３・・・管内排出口
２・・・第２管部
３・・・筐体部
１０・・・気泡生成器
２０・・・液体導入口
３０・・・排出口
４０・・・管部材
５０・・・連結部材
５０１・・・係合部
６０・・・被係合部
７０・・・気泡微細化部
１１０・・・気泡生成部
１２０・・・気体供給管（気体供給部）
１００，１００Ａ，１００Ｂ・・・微細気泡発生装置
２００・・・液体供給源
３００・・・気体供給源
Ａ・・・空間
Ｄ・・・流れ方向
Ｆ・・・流路
Ｓ・・・吸引口
Ｌ・・・液体
Ｇ・・・気体
Ｍ・・・気液混合液
【図１】
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【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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