(57)【要約】  【課題】小さな消費エネルギーで粒径の小さい微細気泡を生成できるディスク回転型微細気泡発生方法及び装置を提供する。  【解決手段】対向させた一対の円形又は多角形で同径Ｒ０の板１１，１２を対向間隙１４に散在させた複数のブレード材２０により結合したディスク１０を液相に浸漬し，ディスク１０の中心に挿入した中空回転軸パイプ３０の一端を対向間隙１４に連通させると共に他端を気相に連通させ，中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させて気相からディスク１０の対向間隙１４に気体を吸引し，吸引した気体をブレード材２０により微細気泡Ｂに粉砕しながらディスク外周より放出する。好ましくは，複数のブレード材２０を，ディスク１０の対向間隙１４の中心から径方向に距離Ｒ１隔てた所定幅Ｅのドーナツ形領域１６に放射状に又は所定中心角度間隔で配置する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向させた一対の円形又は多角形の同径板を対向間隙に散在させた複数のブレード材により結合したディスクを液相に浸漬し，前記ディスクの中心に挿入した中空回転軸パイプの一端を対向間隙に連通させると共に他端を気相に連通させ，前記中空回転軸パイプ周りにディスクを回転させて気相からディスクの対向間隙に気体を吸引し，前記吸引した気体をブレード材により微細気泡に粉砕しながらディスク外周より放出してなるディスク回転型微細気泡発生方法。
【請求項２】
請求項１の方法において，前記複数のブレード材を，前記ディスクの対向間隙の中心から径方向に隔てた所定幅のドーナツ形領域に放射状に又は所定角度間隔で配置してなるディスク回転型微細気泡発生方法。
【請求項３】
請求項２の方法において，前記ディスクのドーナツ形領域の中央空隙に当該空隙をディスクの対向板と平行な２層に仕切る隔壁を設け，前記隔壁の片側に中空回転パイプの一端を連通させると共に反対側に液体取り入れ孔を設け，前記ディスク回転により気相からディスクの中央空隙に気体を吸引すると共に液相から液体を吸引し，前記吸引した気体及び液体をブレード材により微細気泡に粉砕しながらディスク外周より放出してなるディスク回転型微細気泡発生方法。
【請求項４】
対向させた一対の円形又は多角形の同径板を対向間隙に散在させた複数のブレード材により結合したディスク，前記ディスクの中心に挿入して対向間隙に一端を連通させる中空回転軸パイプ，及び中空回転軸パイプの周りにディスクを回転させる駆動装置を備えてなり，前記ディスクを液相に浸漬すると共に前記中空回転軸パイプの他端を気相に連通させ，前記駆動装置によるディスク回転により気相からディスクの対向間隙に気体を吸引し且つ吸引した気体をブレード材により微細気泡に粉砕しながらディスク外周より放出してなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項５】
請求項４の装置において，前記複数のブレード材を，前記ディスクの対向間隙の中心から径方向に隔てた所定幅のドーナツ形領域に放射状に又は所定中心角度間隔で配置してなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項６】
請求項５の装置において，前記ディスクのドーナツ形領域の中央空隙に当該空隙をディスクの対向板と平行な２層に仕切る隔壁を設け，前記隔壁の片側に中空回転パイプの一端を連通させると共に反対側に液体取り入れ孔を設け，前記ディスク回転により気相からディスクの中央空隙に気体を吸引すると共に液相から液体を吸引し且つ吸引した気体及び液体をブレード材により微細気泡に粉砕しながらディスク外周より放出してなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項７】
請求項４から６の何れかの装置において，前記ドーナツ領域にディスクの中心から径方向に所定第１距離隔てた所定幅のドーナツ形第１領域と所定第２距離隔てた所定幅のドーナツ形第２領域とを含め，当該中心から見て隣接する領域のブレード材が同じ中心角度向きとならないように配置してなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項８】
請求項７の装置において，前記ディスクの対向間隙の中心から見た各ブレード材の厚さを当該中心に近付くに従って小さくし，又は各ブレード材の中心角度間隔を当該中心に近付くに従って大きくしてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項９】
請求項４から８の何れかの装置において，前記各ブレード材を，前記ディスクの対向間隙の中心から見て所定厚さの矩形断面柱，多角形断面柱，又は円形断面柱としてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項１０】
請求項４から９の何れかの装置において，前記中空回転軸パイプの他端側に当該中空回転軸パイプ周りにディスクを回転させる駆動装置を接続し，その駆動装置に回転速度調整手段を含めてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項１１】
請求項４から１０の何れかの装置において，前記中空回転軸パイプの他端に吸気量調整弁を設けてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項１２】
請求項６又は請求項６に従属する請求項７から１１の何れかの装置において，前記液体取り入れ孔に取り入れ量調整弁を設けてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項１３】
請求項４から１２の何れかの装置において，前記中空回転軸パイプに長さ調整機構を含めてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【請求項１４】
請求項４から１３の何れかの装置において，前記ディスクに，前記外周より放出された微細気泡を所定方向に案内するガイド板を設けてなるディスク回転型微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク回転型微細気泡発生方法及び装置に関し，とくに液相中でディスクを回転させて微細気泡を発生させる方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚介類の養殖池や湖沼・河川・湖水等の閉鎖水域，排水処理場，汚水処理場等において，水質の改善・改良等を目的として，水中（液体中）に微細気泡を供給することがある（特許文献１〜６参照）。微細気泡は，マイクロバブル又はナノバブルとも呼ばれる粒径が数１０μｍ〜数μｍ以下の微細な気泡であり，通常の気泡（例えば粒径１ｍｍ以上の気泡）には見られない特徴，例えば浮力が小さく水中に長時間浮遊して様々な部位に到達する，水中で浮遊しながら縮小して消滅（完全溶解）する等の特徴を有している。微細気泡を水中に供給して完全溶解させることにより，水中の様々な部位の溶存酸素濃度を効率的に向上させて水質を改善・改良することが期待できる。また，医薬品や食品等の分野においても様々なガス（酸素，オゾン，窒素等）を閉じ込めた微細気泡が利用されており，例えばオゾンガスを閉じ込めた微細気泡は強力な殺菌効果を有することが認められている。
【０００３】
水中（液体中）で微細気泡を生成する従来の一方法は，加圧水に気体を注入して過飽和状態としたうえで急激に水中に噴射（大気開放）する方法である（加圧溶解方式）。例えば特許文献１は，気体供給口付きエジェクタ（オリフィス）とポンプとを有する循環路に水を循環させ，エジェクタで生じた負圧によって気体供給口から水中に気体を吸引すると共にポンプで加圧することにより気体を溶解させ，その気体が溶け込んだ水を循環路からノズルを介して水中に噴射して微細気泡を生成する方法を開示している。また特許文献２及び３は，エジェクタノズルと吸気孔（空気導入孔）とを有する導水管路に加圧水を導入し，エジェクタノズルで形成される負圧によって吸気孔から気体を加圧水中に吸引し，その加圧水を噴射して微細気泡を生成する方法を開示している。
【０００４】
水中（液体中）で微細気泡を発生させる他の方法は，気液界面近傍でせん断流を形成して微細気泡を生成する方法である（せん断方式）。例えば特許文献４は，中空シャフトの先端に取り付けたスクリューを水中に挿入して回転駆動すると共に，中空シャフトの他端から送風機により空気を導入し，スクリューの起こす渦巻状せん断流によって微細気泡を生成する方法を開示している。また特許文献５及び６は，中空回転軸の先端に取り付けた中空円板を水中に挿入して回転駆動すると共に，その中空円板の回転（遠心力）で生じた負圧により中空回転軸を介して中空円板の内部に空気を吸引し，中空円板の回転による渦巻状せん断流によって吸引した気体を微細気泡として水中に放出する方法を開示している。加圧溶解方式やせん断方式の他に，水中の比較的粒径の大きな気泡に超音波等を当てて分解することにより微細気泡を生成する方法も知られている（気泡崩壊方式）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１６７６１２号公報
【特許文献２】特開平６−１２１９９７号公報
【特許文献３】特開２０００−０６１４８９号公報
【特許文献４】特開平１１−０１０１８８号公報
【特許文献５】特開２００４−０００８９７号公報
【特許文献６】特開２０１２−０１１３５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし，従来の加圧溶解方式による微細気泡の発生方法は，加圧装置（水中ポンプ，陸上ポンプ等）を用いて水を加圧しなければならず，気泡の生成に要するエネルギーが大きい問題点がある。養魚場や閉鎖水域等では微細気泡の供給を長期間継続しなければならないことも多く，消費エネルギーが大きくなると経費が嵩むだけでなく，継続的な動力源のない海洋上等では適用自体が難しくなる。また，養魚場等で水を循環させながら微細気泡を供給する場合は，加圧装置（ポンプ）の発熱が徐々に水に伝わって魚介類の生育に影響する水温上昇（例えば１℃程度の水温上昇）を招くおそれもある。上述した気泡崩壊方式による場合も，超音波等を当てる前の大粒径の気泡をつくるために加圧装置等を用いる場合は，やはり消費エネルギーが大きくなる。消費エネルギー及び水温上昇を小さく抑えるためには，加圧装置を用いずに微細気泡を供給できる方式が有効である。
【０００７】
これに対して，上述したせん断方式による微細気泡の発生方法は，特許文献４のように気体を加圧する装置（送風機）を用いる場合は比較的大きなエネルギーを消費するものの，特許文献５及び６のように中空円板の回転（遠心力）で生じた負圧により空気を吸引すれば加圧装置が必要なくなるので，消費エネルギーを比較的小さく抑えることができる。ただし，特許文献５及び６のような従来のせん断方式は，気泡の微細化に限界があり，十分に小さい粒径の微細気泡を生成することが難しい問題点がある。上述したように，微細気泡は水中で完全溶解する等の特徴を有しているが，微細気泡の粒径が大きくなると浮力が増加し，微細気泡が水中の様々な部位に到達させることができなくなり，水質を効率的に改善・改良することが期待できなくなる。消費エネルギーを小さく抑えつつ水質を効率的に改善・改良するため，加圧装置を用いずに十分に小さい粒径の微細気泡を生成できる技術の開発が望まれている。
【０００８】
そこで本発明の目的は，小さな消費エネルギーで粒径の小さい微細気泡を生成できるディスク回転型微細気泡発生方法及び装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１の実施例を参照するに，本発明によるディスク回転型微細気泡発生方法は，対向させた一対の円形又は多角形で同径Ｒ０の板１１，１２を対向間隙１４に散在させた複数のブレード材２０により結合したディスク１０（図１（Ｃ）〜（Ｅ）参照）を液相に浸漬し，ディスク１０の中心に挿入した中空回転軸パイプ３０（図１（Ｂ）参照）の一端を対向間隙１４に連通させると共に他端を気相に連通させ（図１（Ａ）参照），中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させて気相からディスク１０の対向間隙１４に気体を吸引し，吸引した気体をブレード材２０により微細気泡Ｂに粉砕しながらディスク外周より放出してなるものである。
【００１０】
また図１の実施例を参照するに，本発明によるディスク回転型微細気泡発生装置は，対向させた一対の円形又は多角形で同径Ｒ０の板１１，１２を対向間隙１４に散在させた複数のブレード材２０により結合したディスク１０（図１（Ｃ）〜（Ｅ）参照），ディスク１０の中心に挿入して対向間隙１４に一端を連通させる中空回転軸パイプ３０（図１（Ｂ）参照），及び中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させる駆動装置４０（図１（Ｂ）参照）を備えてなり，ディスク１０を液相に浸漬すると共に中空回転軸パイプ３０の他端を気相に連通させ（図１（Ａ）参照），駆動装置４０によるディスク１０の回転により気相からディスク１０の対向間隙１４に気体を吸引し且つ吸引した気体をブレード材２０により微細気泡Ｂに粉砕しながらディスク外周より放出してなるものである。
【００１１】
各ブレード材２０は，図１（Ｆ）〜（Ｈ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中心から見て所定厚さｄの矩形断面柱２０ａ，多角形断面柱２０ｂ，又は円形断面柱２０ｃとすることができる。好ましい実施例では，図１（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように，複数のブレード材２０を，ディスク１０の対向間隙１４の中心から径方向に距離Ｒ１隔てた所定幅Ｅのドーナツ形領域１６に放射状に又は所定中心角度間隔で配置する。
【００１２】
更に好ましい実施例では，図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように，ドーナツ形領域１６に，ディスク１０の対向間隙１４の中心から径方向に所定第１距離Ｒ１隔てた所定幅Ｅａのドーナツ形第１領域１６ａと，所定第２距離（Ｒ１＋Ｅａ）隔てた所定幅Ｅｂのドーナツ形第２領域１６ｂとを含め，対向間隙１４の中心から見て隣接する領域１６ａ，１６ｂのブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置する。この場合において望ましくは，図２（Ｂ）及び図３（Ａ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中心から見た各ブレード材１０の中心角度間隔θを中心に近付くに従って大きくする。或いは，図３（Ｂ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中心から見た各ブレード材２０の厚さｄを中心に近付くに従って小さくする。
【００１３】
他の好ましい実施例では，図４（Ａ）に示すように，ディスク１０のドーナツ形領域１６の中央空隙１５にその空隙１５をディスク１０の対向板１１，１２と平行な２層に仕切る隔壁５０を設け，隔壁５０の片側に中空回転パイプ３０の一端を連通させると共に反対側に液体取り入れ孔５２を設け，ディスク１０の回転により気相からディスク１０の中央空隙１５に気体を吸引すると共に液相から液体を吸引し且つ吸引した気体及び液体をブレード材２０により微細気泡に粉砕しながらディスク外周より放出する。
【００１４】
望ましい実施例では，図１（Ａ）に示すように，駆動装置４０に回転速度調整手段４３を含め，微細気泡Ｂの粒径を中空回転軸パイプ３０周りのディスク１０の回転速度ωにより調節する。また，図１（Ａ）に示すように，中空回転軸パイプ３０の他端に吸気量調整弁３２を設け，微細気泡Ｂの粒径を中空回転軸パイプ３０の吸気量調整弁３２により調節することも可能である。また，図４（Ａ）に示すように，ディスク１０の中央空隙１５に隔壁５０を設けると共に隔壁５０の片側に液体取り入れ孔５２を設けた場合は，その液体取り入れ孔５２に取り入れ量調整弁５４を設け，微細気泡Ｂの粒径を液体取り入れ孔５２の取り入れ量調整弁５４により調節することも可能である。更に，微細気泡Ｂの粒径をディスク１０の径Ｒ０（図１（Ｃ）参照）により調節することもできる。
【００１５】
他の望ましい実施例では，図１（Ｂ）に示すように，中空回転軸パイプ３０に長さ調整機構３５を含め，微細気泡Ｂの放出深さを中空回転軸パイプ３０の調整機構３５により調節する。更に他の望ましい実施例では，図７（Ｃ）に示すように，ディスク１０に，その外周より放出された微細気泡Ｂを所定方向に案内するガイド板６０を設ける。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によるディスク回転型微細気泡発生方法及び装置は，対向させた一対の円形又は多角形で同径Ｒ０の板１１，１２を対向間隙１４に散在させた複数のブレード材２０により結合したディスク１０を液相に浸漬し，ディスク１０の中心に挿入した中空回転軸パイプ３０の一端を対向間隙１４に連通させると共に他端を気相に連通させ，中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させて気相からディスク１０の対向間隙１４に気体を吸引し，吸引した気体をブレード材２０により微細気泡Ｂに粉砕しながらディスク外周より放出するので，次の有利な効果を奏する。
【００１７】
（イ）ディスク１０の中心に挿入した中空回転軸パイプ３０の周りの遠心力によりディスク内側（対向間隙）の液体を外周部へ排出し，その排出で生じた負圧によって中空回転軸パイプ３０経由でディスク１０内側に気体を取り入れて微細気泡Ｂを生成するので，液体及び気体を加圧する装置を用いる必要がなく，微細気泡Ｂの生成のための消費エネルギーを小さく抑えることができる。
（ロ）ブレード材２０を散在させたディスク１０の対向間隙１４の中心に気体を取り入れ，取り入れた気体を回転するブレード材２０で粉砕しながらディスク外周へ送ることにより，ディスク外周より放出される微細気泡の粒径を十分小さくすることができ，例えば８０％程度が粒径１〜２μｍである微細気泡を供給することができる。
（ハ）中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させる駆動エネルギーのみで微細気泡Ｂを生成できるので，例えば動力源が得にくい海洋上等においても，太陽光発電等の自然エネルギー等との組み合わせにより微細気泡Ｂを長期間継続して供給することができる。
【００１８】
（ニ）ディスク内側のブレード材２０の配置方法，ディスク１０の径Ｒ０又は回転速度ω，中空回転軸パイプ３０を介した気体の取り入れ量等の調整によって，ディスク外周より放出される微細気泡の粒径を調節することができ，対象水域の水質や微細気泡の用途等を考慮して最適な粒径の微細気泡Ｂを供給することが可能である。
（ホ）ポンプを使用しておらず，ディスク１０の回転駆動装置４０も水面上に配置することができるので，養魚場等で長期間継続し続けても水温上昇を招くおそれがなく，魚介類の生育等に影響を与えることなく長期間継続して微細気泡Ｂを供給することができる。
（ヘ）ポンプを使用する従来方法では，微細気泡が一方向に吐出されるので広い範囲に微細気泡を行きわたらせるために複数台の装置を必要とすることも多かったが，回転するディスク外周から３６０度放射状に微細気泡を放出できる本発明では，単独の装置によって広い範囲に浸透するように微細気泡を放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
以下，添付図面を参照して本発明を実施するための形態及び実施例を説明する。
【図１】本発明によるディスク回転型微細気泡装置の一実施例の説明図である。
【図２】本発明で用いるディスクの一実施例の説明図である。
【図３】本発明で用いるディスクの他の実施例の説明図である。
【図４】本発明によるディスク回転型微細気泡装置の他の実施例の説明図である。
【図５】本発明で用いるディスクの更に他の実施例の説明図である。
【図６】ガス供給装置と接続した本発明のディスク回転型微細気泡装置の実施例の説明図である。
【図７】本発明における微細気泡の放出方法の説明図である。
【図８】本発明における微細気泡の発生原理の一例の説明図である。
【図９】本発明における微細気泡の発生原理の他の一例の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図１は，養殖池や閉鎖水域を対象水域として適用した本発明の微細気泡発生装置１の実施例を示す。図示例の発生装置１は，対向させた一対の円板１１，１２の間隙１４に複数のブレード材２０を挟み込んだディスク１０と，ディスク１０の中心に対向間隙１４と連通するように一端を挿入する中空回転軸パイプ３０と，中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させる駆動装置４０とにより構成されている。図１（Ａ）に示すように，ディスク１０を対象水域の液相に水平に浸漬し，中空回転軸パイプ３０の他端を液面上に鉛直に突出させて気相と連通させ，駆動装置４０でディスク１０を中空回転軸パイプ３０の周りに回転させることにより，中空回転軸パイプ３０を介してディスク１０の対向間隙１４に気体を取り込んで微細気泡を発生させる。ただし，本発明の適用対象は養殖池や閉鎖水域に限定されるわけではなく，医薬品分野や食品分野等を含む様々な用途に適用することができる。
【００２１】
微細気泡発生装置１のディスク１０は，一対の同径Ｒ０の上部円板１１及び下部円板１２を，その対向間隙１４（高さｈ）に散在させた複数のブレード材２０により結合したものである。液相中に長期間浸漬しても腐食しにくい材質（例えば金属製又は合成樹脂製）とすることが望ましい。対象水域の液相に浸漬したディスク１０の内側（対向間隙１４）には液体が充満するが，図１（Ａ）のようにディスク１０を中空回転軸パイプ３０周りに回転させたときに生じる遠心力Ｆにより，対向間隙１４の液体を外周部へ排出できる。対向間隙１４に設ける複数のブレード材２０は，ディスク１０の回転時の遠心力Ｆが対向間隙１４の中心まで伝達され，中心部の液体が外周部へ排出されるように，相互間に適当な空隙を設けて配置する。また，ブレード材２０の相互間空隙は，液体の排出で生じた負圧により中空回転軸パイプ３０から対向間隙１４の中心に取り込まれた気体の流路としても機能する（図８（Ｂ）参照）。
【００２２】
好ましくは，図１（Ｃ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中心に所定径Ｒ１の中央空隙１５を設け，複数のブレード材２０を対向間隙１４の中心から径方向に距離Ｒ１隔てた所定幅Ｅのドーナツ形領域１６に放射状に又は所定中心角度間隔θで配置する。対向間隙１４の中心部にブレード材２０が存在していると，ディスク１０の回転時に中心部に伝達する遠心力Ｆが弱まるおそれがある。対向間隙１４の中心にブレード材２０の存在しない所定径Ｒ１の中央空隙１５を設け，その周囲の所定幅Ｅのドーナツ形領域１６に複数のブレード材２０を放射状に又は所定中心角度間隔θで配置すれば，遠心力Ｆを弱めることなく対向間隙１４の中心部まで伝達し，微細気泡を効率よく発生させることができる。対向間隙１４の中央空隙１５は，液体の排出で生じた負圧により中空回転軸パイプ３０から対向間隙１４の中心に取り込んだ気体の滞留域（気体溜まり）としても機能する（図８（Ｂ）参照）。
【００２３】
図１（Ｄ）は，図１（Ｃ）のディスク１０の線Ｄ−Ｄにおける断面図を示し，図１（Ｅ）は，図１（Ｃ）のディスク１０の線Ｅ−Ｅから見た側面図を示す。図１（Ｃ）〜（Ｅ）の実施例では，一対の同径Ｒ０の円板１１，１２と，その対向間隙１４のドーナツ形領域１６に所定中心角度間隔θ（＝１０度）で放射状に配置した３６枚のブレード材２０とによりディスク１０を構成している。ドーナツ型領域１６に配置するブレード材２０の枚数（中心角度間隔θ）は，発生させる微細気泡Ｂの粒径に応じて適宜変更可能である。また，円板１１，１２に代えて，同径の多角形板１１，１２（例えば正多角形板）を用いることも可能である。例えば，同径Ｒ０の正３６角形板１１，１２を対向させ，その対向間隙１４の中心周囲のドーナツ形領域１６に各頂点と中心を結ぶ線分に沿ってブレード材２０を放射状に配置する。
【００２４】
なお，図１（Ｃ）〜（Ｅ）の実施例では，ブレード材２０として，図１（Ｆ）に示すように対向間隙１４の中心から見て所定厚さｄで高さｈ，長さＬの矩形断面柱２０ａを用いている。矩形断面柱２０ａに代えて，図１（Ｇ）に示すような厚さｄ，高さｈ，長さＬの多角形断面柱（例えば三角形断面柱）２０ｂを用いることができ，或いは図１（Ｈ）に示すような所定厚さｄ，高さｈの円形断面柱２０ｃを用いることもできる。各ブレード材２０ａ，２０ｂ，２０ｃの厚さｄは，ブレード材相互間に十分な空隙が確保できる範囲内において，後述する微細気泡Ｂの粉砕に適するように設定することができる。各ブレード材２０ａ，２０ｂの長さＬは，ドーナツ形領域１６の幅Ｅに揃えることができる。
【００２５】
図１（Ｇ）のような三角形断面柱２０ｂを用いる場合は，例えば各ブレード材２０の二等辺三角形の断面の頂点を対向間隙１４の中心に向けると共に底辺（厚さ）ｄを半径方向と交差させ，対向間隙１４のドーナツ形領域１６に放射状に配置することができる。このような多角形断面のブレード材２０を用いることにより，ブレード材２０の相互間空隙の形状を，発生させる微細気泡Ｂの粒径に応じて適宜変更することが可能となる。すなわち，図１（Ｆ）のような矩形断面のブレード材２０ａを用いた場合は，図１（Ｃ）に示すように各ブレード材２０の相互間空隙がディスク１０の中心側で狭く外周側で広くなる。これに対して図１（Ｇ）のような多角形断面（三角形断面）のブレード材２０ｂを用いた場合は，各ブレード材２０の相互間空隙をディスク１０の中心側から外周側まで同じ幅とすることができ，或いは中心側で広く外周側で狭くすることができる。円形断面柱２０ｃを用いる場合の配置については後述する（実施例２参照）。
【００２６】
微細気泡発生装置１の中空回転軸パイプ３０は，図１（Ｂ）に示すように，一端に排気孔３３を設けてディスク１０の対向間隙１４と連通させ，他端を液面上に露出させると共に吸気孔３１を設けて気相と連通させ，吸気孔３１と排気孔３３とを中空部を介して連通させたものである。中空回転軸パイプ３０は，ディスク１０の回転軸として機能すると共に，対向間隙１４に生じた負圧により気体を取り込む流路として機能する。図示例の中空回転軸パイプ３０は，両端を密閉材３９（例えばゴム栓）で封じた金属製又は合成樹脂製のパイプを用い，その一端付近の周面に対向間隙１４と連通させる排気孔３３を穿ち，他端付近の周面に吸気孔３１を穿ったものである。中空回転軸パイプ３０も，液相に浸漬しても腐食しにくい材質とすることが望ましい。
【００２７】
図１（Ｂ）に示すように，中空回転軸パイプ３０の一端はディスク１０の中心に挿入し，排気孔３３を対向間隙１４と連通するように固定する。中空回転軸パイプ３０の他端の吸気孔３１には吸気量調整弁３２を設け，対向間隙１４に取り込む気体の流量を調整可能とすることが望ましい。中空回転軸パイプ３０の長さは液相に浸漬するディスク１０の深さに応じて適宜設計できるが，図示例のように長さ調整機構３５を含めることが望ましい。例えば中空回転軸パイプ３０を入れ子状の内管３５ａと外管３５ｂとにより構成し，長さ調整機構３５を外管３５ｂに対する内管３５ａの挿入長さの調整機構とする。長さ調整機構３５を含めることにより，液相に浸漬するディスク１０の深さを適宜調節することが可能となる。
【００２８】
微細気泡発生装置１の駆動装置４０は，液相に浸漬したディスク１０を中空回転軸パイプ３０の周りに回転させるものである。駆動装置４０は，ディスク１０を回転駆動させるだけの出力を有するものであれば足り，小型・軽量化を図ることができる。例えば図１（Ｂ）に示すように，中空回転軸パイプ３０の他端に載置して連結できる小型・軽量の電動モータを駆動装置４０とすることができる。図示例の駆動装置４０はカップリング４２を含み，カップリング４２により電動モータの駆動軸４１と中空回転軸パイプ３０とを連結している。また，電力系統との接続が難しい海上上等で使用する場合は，駆動装置４０に蓄電池，太陽光発電機等を含めることができる。
【００２９】
図７（Ａ）は，微細気泡発生装置１を用いた微細気泡の発生方法を示している。中空回転軸パイプ３０の一端をディスク１０の中心に挿入して固定し，他端に駆動装置４０を接続する。次いで，一端のディスク１０を液相に浸漬し，液面上の突出させた他端の駆動装置４０によりディスク１０を中空回転軸パイプ３０の周りに回転させる（図１（Ａ）も参照）。この回転の遠心力Ｆにより，ディスク１０の対向間隙１４に充満した液体が徐々に外周へ排出され，その排出で生じた負圧によりパイプ３０の吸気孔３１から排気孔３３を介して対向間隙１４の中心に気体が取り込まれ，中央空隙１５に徐々に滞留する。更にディスク１０の回転を継続すると，中央空隙１５に滞留する気体の径が中央空隙１５の径Ｒ１より大きくなり，図８（Ｂ）に示すように中央空隙１５の周囲で回転するドーナツ形領域１６のブレード材２０に衝突する。このブレード材２０との衝突により中央空隙１５の気体の外縁が粉砕（せん断）され，気泡となってドーナツ形領域１６のブレード材２０の相互間空隙に送られる。
【００３０】
ディスク１０のブレード材２０の相互間空隙には，回転時の遠心力Ｆによって排出される液体によりせん断流が形成される。ブレード材２０との衝突により粉砕された気泡は，ブレード材２０の相互間空隙を流れる際にせん断流によって更に細かく分解される。また，ディスク１０の円板１１，１２の外周にはディスク１０の回転によって渦巻状せん断流が形成される。ブレード材２０の相互間空隙で分解された気泡は，ディスク１０の外周から放出される際に渦巻状せん断流によって更に細かく分解され，微細気泡Ｂとなって液相に放出される。すなわち，図１（Ａ）において対向間隙１４の中心に負圧によって取り込んだ気体は，ブレード材２０との衝突，ブレード材２０の相互間空隙のせん断流，及びディスク外周の渦巻状せん断流といった多段階の分解作用により，十分に小さい粒径の微細気泡Ｂとなって放出される。
【００３１】
図１（Ａ）において，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径及び発生量は，ディスク１０の径Ｒ０又は駆動装置４０によるディスク１０の回転速度ωにより調節することができる。すなわち，ディスク１０の径Ｒ０及び回転速度ωは何れもディスク１０の回転時の遠心力Ｆに影響し，遠心力Ｆに応じてブレード材２０の相互間空隙に形成されるせん断流，及びディスク１０の外周に形成される渦巻状せん断流も大きくなるので，径Ｒ０及び回転速度ωを大きくすることでディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。また，遠心力Ｆが大きくなると対向間隙１４の負圧が大きくなり，それに応じて対向間隙１４に取り込む気体量（吸気量）も増加するので，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの発生量を増やすことができる。
【００３２】
ただし，径Ｒ０及び回転速度ωを大きくし過ぎると，対向間隙１４に取り込んだ気体がブレード材２０との衝突やせん断流の分解作用によって十分に粉砕される前に放出され，逆に微細気泡Ｂの粒径が大きくなってしまう可能性がある。従って，所望の粒径及び発生量の微細気泡Ｂを放出させるためには，対向間隙１４に取り込まれる吸気量とブレード材２０による分解作用とのバランスが得られる最適値となるように，ディスク１０の径Ｒ０又は回転速度ωを設定することが有効である。
【００３３】
望ましくは，図１（Ａ）に示すように，駆動装置４０に回転速度調整手段４３を含め，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径及び発生量をディスク１０の回転速度ωにより調節可能とする。或いは，複数の異なる径Ｒ０のディスク１０を用意すると共にディスク１０を中空回転軸パイプ３０から取り外し可能とし，中空回転軸パイプ３０と組み合わせるディスク１０の径Ｒ０の切り替えることによって微細気泡Ｂの粒径及び発生量を調節可能とする。ディスク１０の径Ｒ０又は回転速度ωを調節可能とすることにより，対象水域の水質や微細気泡の用途等を考慮して，ディスク１０の径Ｒ０又は回転速度ωを最適値に設定することが容易となる。
【００３４】
また，図１（Ａ）において，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径及び発生量を，中空回転軸パイプ３０の吸気孔３１からディスク１０の対向間隙１４の中心に取り込む吸気量により調節することもできる。すなわち，吸気量に応じてディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５に滞留する気体量が変動し，滞留する気体の径の増大率が大きくなるとブレード材２０との衝突により粉砕された気泡の粒径及び発生量が大きくなり，増大率が小さくなると粉砕された気泡の粒径及び発生量も小さくなる。従って，中空回転軸パイプ３０の吸気孔３１に設けた吸気量調整弁３２で吸気量を調整することにより，最適な粒径の微細気泡Ｂを供給することができる。
【００３５】
更に，図１（Ａ）において，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径を，ディスク１０の対向間隙１４に配置するブレード材２０の形状や不連続性によって調節することも可能である。すなわち，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５に取り込まれた気体は，中央空隙１５の周囲のブレード材２０との衝突により粉砕されて小さな気泡となるので，ブレード材２０との衝突を増やすことにより微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。例えば図２（Ａ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５の周囲に所定幅Ｅａのドーナツ形第１領域１６ａと所定幅Ｅｂのドーナツ形第２領域１６ｂとを同心状に設け，その両領域１６ａ，１６ｂにそれぞれブレード材２０を放射状に且つ隣接する両領域１６ａ，１６ｂのブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置する。
【００３６】
図２（Ａ）において，ドーナツ形第１領域１６ａのブレード材２０とドーナツ形第２領域１６ｂのブレード材２０とは，同じ中心角度間隔θａ，θｂであるが，対向間隙１４の中心から見て同じ中心角度向きとならないように配置されている。従って，ディスク１０の中央空隙１５に取り込まれた気体は，図８（Ｂ）に示すように先ずドーナツ形第１領域１６ａのブレード材２０に衝突して粉砕（せん断）され，気泡となって第１領域１６ａのブレード材２０の相互間空隙に送られる。次いで，第１領域１６ａのブレード材２０の相互間空隙に送られた気泡は，その相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，更に第１領域１６ａの外側のドーナツ形第２領域１６ｂのブレード材２０に衝突して粉砕される。第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材との２段階の粉砕作用により，微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。
【００３７】
望ましい実施例では，図２（Ｂ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５の周囲に所定幅Ｅａのドーナツ形第１領域１６ａと所定幅Ｅｂのドーナツ形第２領域１６ｂと所定幅Ｅｃのドーナツ形第３領域１６ｃとを同心状に設け，その３つの領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれブレード材２０を放射状に且つ隣接する領域（１６ａ，１６ｂ），（１６ｂ，１６ｃ）のブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置する。図示例において，第２領域１６ｂのブレード材２０と第３領域１６ｃのブレード材２０とは，同じ中心角度間隔θｂ，θｃであるが，対向間隙１４の中心から見て同じ中心角度向きとならないように配置されている。
【００３８】
また，図２（Ｂ）において，第２領域１６ｂのブレード材２０の中心角度間隔θｂに対し，対向間隙１４の中心に近い第１領域１６ａのブレード材２０の中心角度間隔θａは大きくなっており，その中心角度間隔θａ，θｂの違いによって第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材２０とが同じ中心角度向きとならないように配置されている。中心に近い第１領域１６ａのブレード材２０の中心角度間隔θａが小さいと，ディスク１０の回転時に中心部に伝達する遠心力Ｆが弱まるおそれもある。第１領域１６ａのブレード材２０の中心角度間隔θａを広げることは，ディスク１０の回転時の遠心力Ｆを対向間隙１４の中心まで伝達させるためにも有効である。
【００３９】
図２（Ｂ）において，ディスク１０の中央空隙１５に取り込まれた気体は，図８（Ｂ）に示すように先ずドーナツ形第１領域１６ａのブレード材２０に衝突して粉砕（せん断）され，気泡となって第１領域１６ａのブレード材２０の相互間空隙に送られる。続いて，第１領域１６ａの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第２領域１６ｂのブレード材２０に衝突して粉砕される。更に，第２領域１６ｂの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第３領域１６ｃのブレード材２０に衝突して粉砕される。第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材と第３領域１６ｃのブレード材との３段階の粉砕作用により，微細気泡Ｂの粒径を極めて小さくすることができる。
【００４０】
微細気泡Ｂの粒径を更に小さくする必要がある場合は，図８（Ａ）に示すように，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５の周囲に４つのドーナツ形領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを同心状に設け，その４つの領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄにそれぞれブレード材２０を放射状に且つ隣接する領域（１６ａ，１６ｂ），（１６ｂ，１６ｃ），（１６ｃ，１６ｄ）のブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置し，各領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄのブレード材２０の４段階の粉砕作用によって微細気泡Ｂの粒径を小さくすることも有効である。ブレード材２０の適当な相互間空隙を確保できれば，ドーナツ形領域１６の数を増やすで微細気泡Ｂの粒径を効果的に小さくすることができる。
【００４１】
［実験例１］
図１に示す本発明の微細気泡発生装置１により生成される微細気泡Ｂの粒径を確認するため，図８（Ａ）のようなディスク１０を用いて発生装置１を試作し，図１（Ａ）のように微細気泡Ｂを発生させる実験を行った。実験では，一対の同径Ｒ０（＝１２０ｍｍ）の円板１１，１２を用い，その対向間隙１４の中央空隙１５の周りに４層のドーナツ形領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄを同心状に設けてディスク１０を形成した。すなわち，ドーナツ形第１領域１６ａに中心角度間隔θａ（＝２０度）で放射状に１８枚のブレード材２０を配置し，その周りのドーナツ形第２領域１６ｂに中心角度間隔θｂ（＝１０度）で放射状に３６枚のブレード材２０を配置し，更にその周りのドーナツ形第３領域１６ｃに中心角度間隔θｃ（＝１０度）で放射状に３６枚のブレード材２０を配置し，更にその周りのドーナツ形第４領域１６ｄに中心角度間隔θｄ（＝１０度）で放射状に３６枚のブレード材２０を配置した。
【００４２】
また，外径１５ｍｍ，長さ約２５０ｍｍで両端密閉の中空回転軸パイプ３０を用い，その両端に直径５ｍｍの吸気孔３１及び排気孔３３を穿ち，一端をディスク１０の中心に挿入して排気孔３３を対向間隙１４と連通させた。更に，駆動装置４０として定格出力６０Ｗの電動モータを用い，図１（Ａ）のように中空回転軸パイプ３０の他端に駆動装置４０を接続して発生装置１とした。
【００４３】
更に，ディスク１０を浸漬させる液体として，水道水を浄水器で濾過した水（濾過水）を用いた。濾過水中には細かな気泡や塵等が含まれていたので，ブランクテストとして濾過水の気泡の粒径を湿式フロー式粒子径分析装置（Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｍｅａｕｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ社製の型式Ｌｉｑｕｉｌａｚ−Ｅ１３）により測定したところ，表１のような測定結果が得られた。
【００４４】
【表１】
2018069159.tif 000003
【００４５】
次いで，試作した発生装置１のディスク１０を濾過水に浸漬し，駆動装置４０（最大回転数６００回転／分）により中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を５分間回転させ，その後の濾過水中の気泡の粒径を測定する実験を５回繰り返した。実験結果を表２に示す。表１と表２との差から分かるように，試作した発生装置１により生成された微細気泡Ｂの粒径は，その８０％以上が粒径１〜２μｍであった。この実験結果から，本発明の微細気泡発生装置１によれば，定格出力６０Ｗの電動モータの駆動エネルギーのみで，十分に小さい粒径の微細気泡を生成できることを確認することができた。
【００４６】
【表２】
2018069159.tif 000004
【００４７】
こうして本発明の目的である「小さな消費エネルギーで粒径の小さい微細気泡を生成できるディスク回転型微細気泡発生方法及び装置」の提供を達成することができる。
【００４８】
なお，上述したように本発明の微細気泡発生装置１によれば，ディスク１０の径Ｒ０の調整によって微細気泡の粒径を調節できるが，図５（Ｂ）に示すように，ディスク１０の径Ｒ０を変えずにブレード材２０の外周縁の形状を変えることで微細気泡の粒径を調節することも期待できる。すなわち，図１（Ｃ）のような円形のディスク１０に代えて，図５（Ｂ）のように外周縁に多数の刻みを設けたディスク１０を用いることにより，ブレード材２０の外周縁を長く且つ複雑な形状することができる。上述したように，ブレード材２０との衝突により粉砕された気泡は，ディスク１０の外周に形成される渦巻状せん断流によって最終的に分解されるが，ブレード材２０の外周縁を長く且つ複雑な形状とすることにより，渦巻状せん断流による気泡の分解を促進し，図１（Ｃ）に比してディスク１０から放出される微細気泡Ｂの粒径を小さくすることが期待できる。
【実施例１】
【００４９】
上述した図１の実施例では，図７（Ａ）を参照して説明したように，ディスク１０の回転で生じた負圧によりパイプ３０の吸気孔３１からディスク１０の中央空隙１５に気体が取り込まれ，中央空隙１５の周囲のドーナツ形領域１６（ドーナツ形第１領域１６ａ）で回転するブレード材２０との衝突により中央空隙１５の気体の外縁がせん断されて気泡となり，その気泡がドーナツ形領域１６に送られて更に細かく分解される。ただし，上述した実験例１では，中央空隙１５の外縁のせん断直後の気泡の粒径は比較的大きく，小粒径の微細気泡Ｂは主に，ドーナツ形領域１６におけるせん断流や他のブレード材２０（図８（Ａ）のドーナツ形第２領域１６ｂ，第３領域１６ｃ，第４領域１６ｄのブレード材２０）との衝突によって生成されることが観察された。すなわち，微細気泡Ｂの粒径を更に小さくするためには，中央空隙１５からせん断される気泡の粒径を小さくすることが有効である。
【００５０】
図４（Ａ）は，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５に，その中央空隙１５をディスク１０の対向板１１，１２と平行な２層（上下２層）に仕切る隔壁５０を設け，その隔壁５０の片側（上側）に中空回転パイプ３０の一端（排気孔３３）を連通させると共に，隔壁５０の反対側（下側）に液体取り入れ孔５２を設けた本発明の微細気泡発生装置１の他の実施例を示す。隔壁５０は，他の部分と同様に，液相中に長期間浸漬しても腐食しにくい材質（例えば金属製又は合成樹脂製）とすることが望ましい。
【００５１】
図４（Ａ）の微細気泡発生装置１は，図１の発生装置１と同様に，ディスク１０と，吸気孔３１及び排気孔３３を有する中空回転軸パイプ３０と，中空回転軸パイプ３０の周りにディスク１０を回転させる駆動装置４０とを有しているが，更にディスク１０の中央空隙１５に液相から液体を取り入れる中空パイプ５１を有している。中空回転軸パイプ３０の一端の吸気孔３１を液面上の気相に連通させ，他端の排気孔３３をディスク１０の中央空隙１５に設けた隔壁５０の片側（上側）に連通させる。また，図示例の中空パイプ５１は，一端の液体吸引孔５３と他端の液体取り入れ孔５２とを中空部で連通させたものであり，その液体吸引孔５３を液相に連通させ，液体取り入れ孔５２をディスク１０の隔壁５０の反対側（下側）に連通させる。
【００５２】
図４（Ａ）において，中空回転パイプ３０の周りにディスク１０を回転させると，図７（Ｂ）に示すように，気相から中空回転パイプ３０を介してディスク１０の中央空隙１５に気体が吸引されると共に，液相から中空パイプ５１の液体取り入れ孔５２を介してディスク１０の中央空隙１５に液体が吸引される。ディスク１０の中央空隙１５に吸引された気体及び液体は，中央空隙１５の外縁において衝突しながら混合され，そのうえで周囲のドーナツ形領域１６のブレード材２０との衝突によってせん断されるので，図１のようにブレード材２０のせん断のみで生じる気泡に比して，液体との混合時の衝撃によって気泡の粒径を小さくすることができる。
【００５３】
図４（Ａ）の中空回転軸パイプ３０及び中空パイプ５１は，例えば図４（Ｂ）に示すように仕切り材５０ａで中空部が仕切られた１本の中空パイプとすることができる。すなわち，仕切り材５０ａで中空部が仕切られた１本のパイプの一端に吸気孔３１を設けると共に他端に液体吸引孔５３を設け，仕切り材５０ａの吸気孔３１側に排気孔３３を穿って気体吸引用の中空パイプとし，仕切り材５０ａの液体吸引孔５３側に液体取り入れ孔５２を穿って液体吸引用の中空パイプとする。その中空パイプの排気孔３３及び液体取り入れ孔５２をディスク１０の中央空隙１５に挿入し，中空パイプの外面の仕切り材５０ａと対応する部位に隔壁５０を取り付けることにより，図４（Ａ）の微細気泡発生装置１とすることができる。
【００５４】
ただし，図４（Ａ）の中空回転軸パイプ３０と中空パイプ５１とは一体構造とする必要はなく，例えば図４（Ｃ）に示すように２本の独立した中空パイプとすることもできる。すなわち，吸気孔３１及び排気孔３３を有する中空回転軸パイプ３０の排気孔側端を隔壁５０の片側面に密着させて密閉し，液体吸引孔５３及び液体取り入れ孔５２を有する中空軸パイプ５１の取り入れ孔側端を隔壁５０の反対側面に密着させて密閉することにより，図４（Ａ）の微細気泡発生装置１とすることも可能である。
【００５５】
図４（Ａ）のように，ディスク１０の中央空隙１５に気体と共に液体を吸引し，中央空隙１５の外縁において気体と液体とを混合しながら周囲のドーナツ形領域１６のブレード材２０と衝突させることにより，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。また，図４（Ａ）において，液体取り入れ孔５２に取り入れ量調整弁５４を設け，ディスク１０の中央空隙１５に吸引する液体量により微細気泡Ｂの粒径を調節することもできる。すなわち，吸引する液体量に応じてディスク１０の中央空隙１５の外縁で生じる気体と液体との混合衝撃力が変動するので，その衝撃力の大きさの変化によって気泡の粒径及び発生量を調節することできる。更に，中空回転軸パイプ３０の吸気孔３１に設けた吸気量調整弁３２による吸気量の調整と組み合わせることにより，ディスク外周から放出される微細気泡Ｂの最適化を図ることができる。
【実施例２】
【００５６】
図３は，ディスク１０のブレード材２０として，図１（Ｈ）のような所定厚さｄの円形断面柱２０ｃを用いた実施例を示す。図２を参照して上述したように，図１（Ｆ）のような矩形断面柱２０ａを用いたブレード材２０は，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５に取り込まれた気体と衝突して粉砕する作用を果たす。図１（Ｈ）のような円形断面柱２０ｃを用いたブレード材２０も，同様に中央空隙１５の気体と衝突して粉砕する作用を果たすことが期待できる。
【００５７】
ただし，矩形断面柱２０ａに比して円形断面柱２０ｃは，対向間隙１４の中心から見た厚さｄが大きくなるので，中心に近い領域に円形断面柱２０ｃが密集して配置されると，ディスク１０の回転時に中心部に伝達する遠心力Ｆが弱まるおそれがある。ディスク１０の回転時の遠心力Ｆを対向間隙１４の中心まで伝達させるためには，図３（Ａ）に示すようにディスク１０の対向間隙１４の中心から見た各円形断面柱２０ｃの中心角度間隔θを中心に近付くに従って大きくし，或いは図３（Ｂ）に示すようにディスク１０の対向間隙１４の中心から見た各円形断面柱２０ｃの厚さｄを中心に近付くに従って小さくすることが有効である。
【００５８】
図３（Ａ）の実施例では，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５の周囲に所定幅Ｅａのドーナツ形第１領域１６ａと所定幅Ｅｂのドーナツ形第２領域１６ｂと所定幅Ｅｃのドーナツ形第３領域１６ｃとを同心状に設け，その３つの領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれ円形断面柱２０ｃを用いたブレード材２０を，それぞれ所要中心角度間隔θａ，θｂ，θｃで，且つ，隣接する領域（１６ａ，１６ｂ），（１６ｂ，１６ｃ）のブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置している。
【００５９】
図３（Ａ）において，第２領域１６ｂのブレード材２０と第３領域１６ｃのブレード材２０とは，同じ中心角度間隔θｂ，θｃであるが，対向間隙１４の中心から見て同じ中心角度向きとならないように配置されている。また，第２領域１６ｂのブレード材２０の中心角度間隔θｂに対し，対向間隙１４の中心に近い第１領域１６ａのブレード材２０の中心角度間隔θａは大きくなっており，その中心角度間隔θａ，θｂの違いによって第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材２０とが同じ中心角度向きとならないように配置されている。
【００６０】
図３（Ａ）において，ディスク１０の中央空隙１５に取り込まれた気体は，図９（Ｂ）に示すように先ずドーナツ形第１領域１６ａのブレード材２０に衝突して粉砕（せん断）され，気泡となって第１領域１６ａのブレード材２０の相互間空隙に送られる。続いて，第１領域１６ａの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第２領域１６ｂのブレード材２０に衝突して粉砕される。更に，第２領域１６ｂの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第３領域１６ｃのブレード材２０に衝突して粉砕される。第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材と第３領域１６ｃのブレード材との３段階の粉砕作用により，微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。
【００６１】
図３（Ｂ）の実施例では，図３（Ａ）の場合と同様に，ディスク１０の対向間隙１４の中央空隙１５の周囲にドーナツ形の第１領域１６ａ，第２領域１６ｂ，第３領域１６ｃを同心状に設け，その３つの領域１６ａ，１６ｂ，１６ｃにそれぞれ中心から見た厚さｄが中心に近付くに従って小さくなるような円形断面柱２０ｃを用いたブレード材２０を，隣接する領域（１６ａ，１６ｂ），（１６ｂ，１６ｃ）のブレード材２０が同じ中心角度向きとならないように配置している。
【００６２】
図３（Ｂ）においても，ディスク１０の中央空隙１５に取り込まれた気体は，図９（Ｂ）に示すように先ずドーナツ形第１領域１６ａのブレード材２０に衝突して粉砕され，気泡となって第１領域１６ａのブレード材２０の相互間空隙に送られる。続いて，第１領域１６ａの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第２領域１６ｂのブレード材２０に衝突して粉砕される。更に，第２領域１６ｂの相互間空隙を流れるせん断流によって分解されながら，ドーナツ形第３領域１６ｃのブレード材２０に衝突して粉砕される。第１領域１６ａのブレード材２０と第２領域１６ｂのブレード材と第３領域１６ｃのブレード材との３段階の粉砕作用により，微細気泡Ｂの粒径を小さくすることができる。
【実施例３】
【００６３】
図７（Ｃ）は，ディスク１０の外周より放出された微細気泡Ｂを所定方向に案内するガイド板６０を設けた本発明の微細気泡発生装置１の実施例を示す。従来の加圧装置（ポンプ等）を用いる加圧溶解方式では，通常は発生した微細気泡が一方向に吐出されるので，対象水域の広い範囲に微細気泡を行きわたらせるために複数台の装置を必要とすることも多く，それだけ消費エネルギーが大きくなる問題点があった。それに対して本発明の微細気泡発生装置１は，図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように，中空回転軸パイプ３０の周りに回転するディスク１０の外周から３６０度放射状に微細気泡Ｂを放出できるので，単独の装置によって広い範囲に浸透するように微細気泡を放出することができ，小さな消費エネルギーで広い範囲の水質を改善・改良できる利点を有する。
【００６４】
ただし，微細気泡発生装置１を水槽の壁面やコーナー部に設置する場合は，水槽の壁面のない方向に集中して微細気泡Ｂを放出することが求められる。図７（Ｃ）の実施例は，ディスク１０の外周面の所要角度範囲（図示例では約１８０度の角度範囲）の外側に所要間隔で対向するようにガイド板６０を配置し，ディスク１０の外周より放出されてガイド板６０に噴き付けられた気泡流を，ガイド板６０の対向面に沿って所定方向に案内している。例えば，水槽の壁面に臨むディスク１０の外周面と対向するガイド板６０を配置し，ディスク１０の外周から水層の壁面に向けて放出される微細気泡Ｂを，ガイド板６０により壁面のない方向に案内することができる。図示例のようなガイド板６０を組み合わせることにより，必要とする方向に重点的に微細気泡Ｂを放出する微細気泡発生装置１とすることができる。
【実施例４】
【００６５】
図６は，様々なガス（酸素，オゾン，窒素等）を供給する装置４５と組み合わせた本発明の微細気泡発生装置１の実施例を示す。上述したように本発明の微細気泡発生装置１は，中空回転軸パイプ３０の他端の吸気孔３１を気相と連通させ，その気相の気体をディスク１０に取り込んで微細気泡Ｂとすることができる。ただし，医薬品や食品等の分野では様々なガス（酸素，オゾン，窒素等）を閉じ込めた微細気泡Ｂの作成が求められることがある。図６の実施例では，中空回転軸パイプ３０の他端の吸気孔３１にメカニカルシールその他の適当なシール部材４６及びガス流路４８を介してガス供給装置４５を接続し，ガス供給装置４５の供給する様々なガスを微細気泡Ｂとして供給することができる。必要に応じて，ガス供給装置４５からのガス流路４８に供給量調整弁４７を設け，供給量調整弁４７によりガスの供給量を調整することにより，最適な粒径の微細気泡Ｂとすることができる。
【符号の説明】
【００６６】
１…ディスク回転型微細気泡発生装置
１０…ディスク                        １１，１２…対向板
１４…対向間隙                        １５…中央空隙
１６，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ…ドーナツ形領域
１９…外周縁                          ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ…ブレード材
３０…中空回転軸パイプ                ３１…吸気孔
３２…吸気量調整弁                    ３３…排気孔
３５…長さ調整機構                    ３９…密閉材
４０…駆動装置                        ４１…駆動軸
４２…カップリング                    ４３…回転速度調整手段
４５…ガス供給装置                    ４６…シール部材
４７…供給量調整弁                    ４８…ガス流路
５０…隔壁                            ５０ａ…仕切り材
５１…中空パイプ                      ５２…液体取り入れ孔
５３…液体吸引孔                      ５４…取入れ量調整弁
６０…ガイド板
Ｂ…微細気泡                          ｄ…（ブレード材の）厚さ
Ｅ…ドーナツ領域幅                    Ｆ…遠心力
ｈ…（対向間隙の）高さ                Ｌ…（ブレード材の）長さ
Ｒ０…板径                            Ｒ１…離隔距離（中央空隙径）
Ｓ…水面
α…（ブレード材の）傾斜角度          θ…中心角度
ω…回転速度
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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