(57)【要約】【課題】簡易な構成でありながら効率よくナノバブルを発生させることができるナノバブル発生装置を提供する。【解決手段】液体加圧手段６と気体注入手段８とからなり、加圧液体に気泡を包含させて気液混合流体とする起泡部４と、その気液混合流体中の気泡をマイクロバブルに細分化するマイクロバブル発生器１２を含むマイクロバブル供給部１０と、マイクロバブルを含む気液混合流体が通過する流路の一部を絞って、この絞りに突入することでマイクロバブルが微細化して、ナノバブルとして噴出するように形成したナノバブル発生部２６とで構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体加圧手段と気体注入手段とからなり、加圧液体に気泡を包含させて気液混合流体とする起泡部と、
その気液混合流体中の気泡をマイクロバブルに細分化するマイクロバブル発生器を含むマイクロバブル供給部と、
マイクロバブルを含む気液混合流体が通過する流路の一部を絞って、この絞りに突入することでマイクロバブルが微細化して、ナノバブルとして噴出するように形成したナノバブル発生部と、
で構成するナノバブル発生装置。
【請求項２】
上記ナノバブル発生部における流路の絞り量を変更することが可能としたことを特徴とする、請求項１記載のナノバブル発生装置。
【請求項３】
上記絞りの最狭窄部の断面形状を細長いスリット状としたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のナノバブル発生装置。
【請求項４】
上記ナノバブル発生部を、気液混合流体の流路である可撓性チューブと、この可撓性チューブを外側から圧搾する圧搾具とで形成し、この圧搾具による圧搾箇所で可撓性チューブが変形することで絞りが形成されるように構成したことを特徴とする、請求項３記載のナノバブル発生装置。
【請求項５】
上記絞りの上流側に対する絞りの最狭窄部の流路面積の収縮率を、１／１０以下としたことを特徴とする、請求項１に記載のナノバブル発生装置。
【請求項６】
上記マイクロバブル供給部は、マイクロバブル発生器と、このマイクロバブル発生器の下流に設置された密閉式の混合槽とを含み、この混合槽の上部内に溜まる気塊を排気するガス抜き手段を混合槽に設けたことを特徴とする、請求項２から請求項５のいずれかに記載のナノバブル発生装置。
【請求項７】
マイクロバブル供給部は、さらにマイクロバブル発生器と混合槽との間に、上記流路の一部であって、少なくとも流路の中心側と外周側との間で気液混合流体を転換する作用を有する転換混合器を含むことを特徴とする、請求項６に記載のナノバブル発生装置。
【請求項８】
上記起泡部は、液体加圧手段の下流に気体注入手段を配置し、この気体注入手段によってオゾンを注入できるように構成したことを特徴とする、請求項１から請求項７のいずれかに記載のナノバブル発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノバブル発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液中の気泡のうち直径５０μｍ以下の小気泡は、それより大径の大気泡と異なる性質（液中の滞留時間が長い、帯電により泡同士が結合し難いなど）を呈し、例えばオゾンから起泡して殺菌に用いるなど各種の用途に利用される。小気泡のうち直径５０〜１μｍの気泡をマイクロバブル、１μｍ以下の気泡をナノバブルという。ナノバブルは、マイクロバブルよりも滞留時間が長いので貯水池の水質浄化や閉鎖性水域の浄化、水域底層における酸素不足の改善、水質汚濁による悪臭発生の防止などの用途に有用である。
【０００３】
マイクロバブルの発生装置として、ベンチュリ管やオリフィスを利用して泡を細分化するもの（特許文献１及び特許文献２）、回転中の水流の旋回速度差を利用して泡を細分化するもの（特許文献３）、水流を旋回させて空気を細断するもの（特許文献４）、液体ノズル筒の途中に設けた孔から外気を吸引するもの（特許文献５）が知られている。
【０００４】
さらにナノバブルを発生させる装置として、混合室内に導入した空気と液体とを乱流発生手段により混合し、この気液混合流体が２つの金属材の間の巾１μｍ以下の微小な間隙を通過するようにしたもの（特許文献６）が知られている。
【０００５】
またマイクロバブルを含む電解質中の液体に衝撃波や超音波、高速回転などの物理的刺激を与えて、気泡を縮小させ、ナノバブルを発生させる方法が知られている（特許文献７）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１１６５１８
【特許文献２】特開２００７−２０９９５３
【特許文献３】特開２００９−０３９６３８
【特許文献４】特開２００２−１５３７４１
【特許文献５】特開２００８−０８６９８６
【特許文献６】特許第４２２２５７２号
【特許文献７】特許第４１４４６６９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献６の装置では、ナノバブルを発生させるための微細な隙間を形成することが容易ではない。また特許文献７の装置では、電解液中にナノバブルを発生させることを前提としており、通常の水の中で発生させることができない。
【０００８】
本発明の第１の目的は、簡易な構成でありながら効率よくナノバブルを発生させることができるナノバブル発生装置を提供することである。
【０００９】
本発明の第２の目的は、普通の水の中でナノバブルを発生させることができるナノバブル発生装置を提供することである。
【００１０】
本発明の第３の目的は、流水中でマイクロバブルを発生させ、次にマイクロバブルを含む気液混合流体の流路を絞ることにより、一連の工程で効率的にナノバブルを発生させることができるナノ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】
【００１１】
第１の手段は、
液体加圧手段と気体注入手段とからなり、加圧液体に気泡を包含させて気液混合流体とする起泡部と、
その気液混合流体中の気泡をマイクロバブルに細分化するマイクロバブル発生器を含むマイクロバブル供給部と、
マイクロバブルを含む気液混合流体が通過する流路の一部を絞って、この絞りに突入することでマイクロバブルが微細化して、ナノバブルとして噴出するように形成したナノバブル発生部とで構成している。
【００１２】
本手段では、液体加圧手段から出口へ至る一連の流れの中で生成した気泡をマイクロバブルへ細分化し、さらにマイクロバブルからナノバブルへ微細化することを提案している。絞りによって流路を収縮させてマイクロバブルを含む気液混合流体を流れ方向へ強制的に引き伸ばし、マイクロバブルを微細化する。「微細化」のメカニズムは、推測であるが、マイクロバブルの伸び変形により、細分化し易くなるか、或いは周囲の液体との接触面積が増大して少なくとも気泡の一部が液体に溶け込み、ナノサイズとなるものと考えられる。
【００１３】
「起泡部」は、液体加圧手段と気体注入手段とで形成される。両手段の何れを上流に配置してもよい。「マイクロバブル供給部」は、流体に適用可能なマイクロバブル発生器を含み、さらに小気泡を略均等に液体と混合させる機能、及び、大気泡と小気泡とを分離する機能を有することが望ましい。「ナノバブル発生部」は、絞りの作用によりマイクロバブルからナノバブルへと微細化する機能を有する。絞りは、ナノバブルを生ずる程度に（好適な一例として１／１０以下に）流れを収縮させる。
【００１４】
第２の手段は、第１の手段を有し、かつ上記ナノバブル発生部における流路の絞り量を変更することが可能としている。
【００１５】
本手段では、ナノバブル発生部での絞り量を調整し、ナノバブルの発生量を制御することを提案する。絞り量の調整のために一つの絞りの流路面積を可変とすることができる。
【００１６】
第３の手段は、第１の手段又は第２の手段を有し、かつ、上記絞りの最狭窄部の断面形状を細長いスリット状としている。
【００１７】
本手段では、絞り２８の断面形状を図７の如くスリットＳとすることを提案する。これにより装置の作製が簡単となる。前述の先行技術では、１μｍ以下の極小間隙に液体を通すことでナノバブルを生成していた。しかし出願人の実験によれば、少なくとも高圧の液体の流れにマイクロバブルを均質に混入させ、さらに絞りを通すことで、０．５〜０．１ｍｍ程度の巾の絞りでもナノバブルを発生させることができることが判った（表１参照）。
【００１８】
なお、絞り２８の流路形状がスリット状のタイプにおいて、流路面積を可変とするときには、そのスリットの巾Ｄを調整可能とするとよい（図７及び図１０参照）。
【００１９】
第４の手段は、第３の手段を有し、かつ
上記ナノバブル発生部を、気液混合流体の流路である可撓性チューブと、この可撓性チューブを外側から圧搾する圧搾具とで形成し、この圧搾具による圧搾箇所で可撓性チューブが変形することで絞りが形成されるように構成している。
【００２０】
本手段では、可撓性チューブを圧搾して流路面積を調整する態様を提案する。これによれば汎用部品の組み合わせにより廉価に製造できる。また可撓性チューブを絞ることは容易であり、また圧搾具の取付け位置が任意なので操作性がよい。好適な一例として、可撓性チューブの先端部に圧搾具を取り付け、図１２の如く放流ノズルＮとすることもできる。
【００２１】
第５の手段は、第１の手段を有し、かつ上記絞りの上流側に対する絞りの最狭窄部の流路面積の収縮率を、１／１０以下としている。
【００２２】
本手段は、出願人の実験に基づく好適な収縮率を提案している。実験は、可撓性チューブの一部を絞るという方法で行い、少なくとも１／１０〜１／２０の範囲でナノバブルが十分に発生するという結果を得た。実験器具の精度の関係で１／２０以下の領域では試験をしていないが、理論上は収縮率が小さいほどナノバブルの生成効率がよいと考えられる。
【００２３】
第６の手段は、第２の手段から第５の手段のいずれかを有し、かつ
上記マイクロバブル供給部は、マイクロバブル発生器と、このマイクロバブル発生器の下流に設置された密閉式の混合槽とを含み、この混合槽の上部内に溜まる気塊を排気するガス抜き手段を混合槽に設けている。
【００２４】
本手段では、マイクロバブル装置の下流に密閉式の混合槽を設けている。前述の小気泡が液中に長く留まる反面、大気泡は急上昇して液面で破裂するため、混合槽の上部から気塊を排気する。これにより単位体積中のマイクロバブルが増量し、故にナノバブルの生成率が高まる。ガス抜き機構は混合槽内の高圧を維持することができるものとする。
【００２５】
第７の手段は、第６の手段を有し、かつマイクロバブル供給部は、さらにマイクロバブル発生器と混合槽との間に、上記流路の一部であって、少なくとも流路の中心側と外周側との間で気液混合流体を転換する作用を有する転換混合器を含む。
【００２６】
本手段では、マイクロバブル発生器の下流で、流路の中心側と外周部との間で気液混合流体を転換することを提案する。マイクロバブル発生器の構成次第では径方向に分布の偏りを生じ得る。また主流路内で浮力により気泡が上側に偏るおそれもある。こうした偏りはナノバブルの効率的な生成を妨げるので、上記転換作用により軽減するようにしている。
【００２７】
第８の手段は、第１の手段から第７の手段のいずれかを有し、かつ
上記起泡部は、液体加圧手段の下流に気体注入手段を配置し、この気体注入手段によってオゾンを注入できるように構成している。
【００２８】
本手段では、起泡部にオゾンを注入できるようにすることを提案している。その場合には液体加圧手段（高圧ポンプ）の下流に気体注入手段を配置する。この順番を逆にするとオゾンの作用で高圧ポンプの内部が劣化するおそれがあるからである。
【発明の効果】
【００２９】
第１の手段に係る発明によれば、マイクロバブルを液体中に発生させ、この液体が高圧下で絞りを通過することでナノバブルを発生させるから、簡単な構成で容易にナノバブルを発生させることができる。
【００３０】
第２の手段に係る発明によれば、ナノバブル発生部の絞り量を調整することで、ナノバブルの生成量を好適とすることができる。
【００３１】
第３の手段に係る発明によれば、マイクロバブル発生器の下流に配した絞りでナノバブルを発生させるようにしたから、簡易な構造でナノバブルを生成できる。
【００３２】
第４の手段に係る発明によれば、上記ナノバブル発生部を可撓性チューブと圧搾具とで形成したから、汎用部品の組み合わせにより廉価に製造することができる。
【００３３】
第５の手段に係る発明によれば、流路の絞りで流路面積の収縮率を１／１０以下としたから、ナノバブルの発生効率がよい。
【００３４】
第６の手段に係る発明によれば、マイクロバブル発生器の下流でガス抜きをすることで単位体積中のマイクロバブルが増量し、ナノバブルの生成量が増加する。
【００３５】
第７の手段に係る発明によれば、マイクロバブル発生器と混合槽との間に転換混合器を配置したから、ナノバブルの分布状態をほぼ均質化することができる。
【００３６】
第８の手段に係る発明によれば、オゾンを注入可能としたから、本装置の用途が広がる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るナノバブル発生装置の全体図である。
【図２】図１の装置の一部（マイクロバブル発生器）の断面図である。
【図３】図１の装置の他の一部（転換混合器）の断面図である。
【図４】図３の転換混合器のIV−IV線断面図である。
【図５】図１の装置のさらに他の一部（混合槽）の側面図である。
【図６】図５の混合槽の横断面図である。
【図７】図１の装置の一部（ナノバブル発生部）の一部切欠正面図である。
【図８】図７のナノバブル発生部を側方から見た断面図である。
【図９】図７のナノバブル発生部の作用を説明するための断面図である。
【図１０】図７のナノバブル発生部の変形例を側方から見た断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施例の構成図である。
【図１２】本発明の第２の実施例の構成図である。
【図１３】第２の実施例によるナノバブルの生成個数を示すグラフである。
【図１４】第２の実施例による溶存酸素量（ＤＯ）の変化を表すグラフである。
【図１５】第３の実施例における粒子（泡）の個数と粒子直径との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
本発明のナノバブル発生装置１は、図１に示す如く、主流路２と、起泡部４と、マイクロバブル供給部１０と、ナノバブル発生部２６とを有する。
【００３９】
主流路２は、入口Ｅ１から、起泡部４、マイクロバブル供給部１０、ナノバブル発生部２６を通過して出口Ｅ２へ至る、外部から密閉された流路である。密閉流路とすることで、上流側から液体を圧送することで出口Ｅ２まで無動力で液体を送り出すことができるようにするためである。起泡部４及びマイクロバブル供給部１０を構成するパーツを含めて、本発明のナノバブル発生装置の主要な流体要素は、特に断らない限り直列的に配置されている。
【００４０】
起泡部４は、原水に気体を注入して、ミリ単位の気泡を含む大気泡を生じさせるとともに、気液混合流体をマイクロバブル供給部へ送り出す機能を有する。起泡部４は、液体加圧手段６と気体注入手段８とで構成される。
【００４１】
液体加圧手段６は、入口Ｅ１から原水を取水して、マイクロバブル供給部１０を経由してナノバブル発生部２６へ送りだす機能を有する。液体加圧手段６は、例えば高圧ポンプとして構成することができる。好適な図示例では、オゾンを注入できるようにするために、気体注入手段の下流に液体の駆動部を有していない。従って下流側のマイクロバブル発生器及びナノバブル発生部の配置箇所で所要の圧力水頭が得られるように高圧ポンプの送水能力を設計するとよい。後述の表２に示す如く、好適な実施例では、高圧ポンプの送水圧力を０．５９ＭＰａとし、吐出圧力（ナノバブル発生部に入るときの圧力）を０．５７ＭＰａとしている。
【００４２】
気体注入手段８は、主流路２に対して空気・オゾンなどの気体を導入するための導入口８ａを有する。図示例の気体注入手段は、従来公知のエジェクターである。エジェクターは、その内部の流路の中間部を細くして、流入した液体の圧力が低下し、導入口から気体を吸い込み、液体と混合するように構成している。
【００４３】
マイクロバブル供給部１０は、起泡部４で発生した気泡をマイクロバブルのサイズまで細分化して下流側へ供給する機能を有する。本実施形態のマイクロバブル供給部１０は、マイクロバブル発生器１２と、転換混合器１４と、混合槽１８とで構成されている。しかしながら、転換混合器と混合槽との一方又は双方を省略することができる。
【００４４】
上記マイクロバブル発生器１２は、気泡を細分化する機能を有する。図２に示す図示例ではベンチュリ管として構成しているが、流水に対して適用可能であればどのようなタイプでもよい。ベンチュリ管を通過するときの衝撃により、気液混合流体中の気泡は砕かれる。ベンチュリ管の縮径部のサイズは、ベンチュリ管から供給される気泡のうちでマイクロバブルが占める割合ができるだけ多くなるように設計する。しかしマイクロバブルよりも大きな気泡がある程度混ざることは避けられないため、後述の転換混合器及び混合槽により気泡の状態を整えることにしている。
【００４５】
上記転換混合器１４は、好適な一例として、従来公知のスタティックミキサーとして構成されている。スタティックミキサーの好適な一態様は、図３に示す如く、長方形の板を流れ方向に対して右回りに捻った右エレメント１６Ｒと、左回りに捻った左エレメント１６Ｌとを、各エレメントの対向端部が交差するように、繰り返し連ねたものである。スタティックミキサーの機能は、流れの分割・転換・反転である。すなわち、各エレメントは、スタティックミキサーの内部で形成する主流路２を、図４に示す如く流れ方向から見て２つの分流路２ａ、２ｂに分割している。流入する気液混合流体は、最初の右エレメント１６Ｒの端部に衝突して２つに分割する。分割された２つの流体流れはエレメントの弯曲面に沿って流れる。図４に示すように、この弯曲面付近の流体は流路の中心側から外周側へ白矢印のように流入し、これにより外周側付近の流体は中心側へ黒矢印のように押し込まれる。すなわち各分流路２ａ、２ｂごとに、中心部と外周部との間で流体が入れ替わる（転換）。気液混合流体が２番目の左エレメント１６Ｌの端部に衝突するとさらに２分割され、かつ左エレメントの弯曲面に沿って流れが反転する。流れの分割により気泡の細分化が進行し、流れの転換及び反転により、流れの径方向に気泡の分布が均等化される。
【００４６】
上記混合槽１８は、有底の密閉式の筒体であり、図５に示す如く、筒壁の下部側に、噴入口２０を、上部側に、噴出口２２を有し、さらに頂壁にガス抜き口２４を有する。混合槽１８は密閉式であるから、転換混合器１４から混合槽１８内へ流入した気液混合流体は混合槽１８内で一旦は失速するが、噴入口２０に入るときに再び加速する。噴入口２０及び噴出口２２の形状はそれぞれ損失水頭を低く抑えることが望ましい。混合槽１８の内部では、マイクロバブルより大きい大気泡は上昇して混合槽１８の頂壁裏面に到達し、ガス抜き口２４から排出される。これにより噴出口２２から供給される気泡のうちマイクロバブルの割合を増大することができる。主流路２中にオゾンを注入したときには、ガス抜き口２４から排気されたオゾンを気体注入手段８に戻してもよい。
【００４７】
図示例では、混合槽１８を円筒形とするとともに、図６に示すように管状の噴出口２２を混合槽の筒壁の接線方向へ突出し、これにより、円形筒壁の内面に沿って気液混合流体が旋回するように構成している。これにより気液混合流体のうちマイクロバブルより大きな気泡及び気塊は、混合槽１８の中心側に集まって合体し、気塊となってガス抜き口２４から排気される。ガス抜き口２４は、混合槽内の高圧を維持しながら、混合槽内の気塊のみを排出するように設ける。具体的には、液体配管中に溜まる空気を自動排気する従来公知のエアベントを使用することができる。
【００４８】
ナノバブル発生部２６は、マイクロバブル供給部１０から供給されるマイクロバブルを、流れの絞り２８によってさらに細かくし、ナノバブルとして生成させる機能を有する。絞り２８は、一定不変の形態のものでもよいが、絞り具合を調整できる可変のものとすることが好適である。図示例のナノバブル発生部２６は、図７に示すように、可撓性チューブ３０と、この可撓性チューブを締め付ける圧搾具３２とで構成されている。
【００４９】
上記可撓性チューブ３０は、少なくとも１／１０〜１／２０の収縮率で外から圧縮することができ、かつ圧縮解放により元の形状に戻る程度の弾性を有する。可撓性チューブ３０の一端は混合槽の噴出口２２に液密に嵌めるとよい。可撓性チューブ３０の末端部は、放流ノズルＮを形成しており、その開口面は出口Ｅ２となっている。
【００５０】
圧搾具３２は、２枚の押圧板３４を連結棒３６で連結し、２枚の押圧板の間隔を調整する調整機構３８を有する。調整機構は、操作部４０を回転させることでねじの進退により間隔を調整するようにしている。
【００５１】
上記押圧板３４の対向面の対応箇所には、図８に示すように側方から見て鈍角状の突起部４２をそれぞれ形成し、これら突起部の間に可撓性チューブを挟むことで、この挟持箇所の可撓性チューブ内面によって絞り２８が形成される。少なくとも上流側に対して絞りの最狭窄部の流路面積を少なくとも１／１０〜１／２０まで収縮できるように圧搾具を構成することが望ましい。
【００５２】
上記圧搾具３２で可撓性チューブ３０を押圧する具合を調整することで絞り２８の内面に形成されるスリットＳの巾Ｄを調整することができる。この巾を調整可能とした第１の理由は、ナノバブルの発生量を最適化するように制御することを可能とするためである。スリットの巾を狭くすれば、スリットを通過する気液混合流体の小気泡のうちナノバブルの割合は増えると推察されるが、スリットを通過する流体の量も減少する。後述の湖沼の浄化などの用途に適用するためには、最もナノバブルの生成効率がよいスリット巾を選択できることが望ましい。これに対して予め金属管の一部を窪ませて最適のスリット巾を有するように作成することもできる。しかしながらそのスリット巾は通常１ｍｍ未満であるために窪み箇所の僅かな成形誤差でも性能的に著しく劣ったものとなる可能性がある。本実施形態の構成ではそうした不都合は生じない。
【００５３】
図９は、ナノバブル発生部２６の作用を示している。可撓性チューブ３０の内部で気液混合流体は絞り２８に近づくに従って変形し、これに伴って流体中のマイクロバブルＢＭを流れ方向に引き伸ばされる。これにより、マイクロバブルは、周囲の液体との接触面積が増えるので溶解し易くなり、また衝撃により切れやすくなる。これにより、少なくとも一部のマイクロバブルは、絞りの下流においてそれぞれ微細化して、一つ又は複数のナノバブルＢＮとなる。なお、図９には、一つのマイクロバブルが複数のナノバブルに分かれる様を描いているが、これは想定される一つの作用の想像図である。
【００５４】
上記構成によれば、入口Ｅ１から入った液体は、液体加圧手段６で加圧され、気体注入手段８において空気と合流して、気液混合流体となり、この気液混合流体中の大径形気泡がマイクロバブル発生器１２で細分化されて、マイクロバブルとなる。マイクロバブルを含む気液混合流体は、転換混合器１４により泡の分布が均質化され、さらに混合槽１８において大気泡をガス抜きされる。これによりマイクロバブルを高濃度で含む気液混合流体がナノバブル発生部２６に流入する。ナノバブル発生部２６において、マイクロバブルがナノバブルへと微細化され、出口Ｅ２から噴出される。このナノバブルを含む気液混合流体を水槽などに受けて各種用途に使用すればよい。
【００５５】
空気の代わりにオゾンを気体注入手段８から注入すると、ナノバブルオゾンが生成され、これを用いて殺菌などに使用することができる。本発明のオゾン発生装置は、気体注入手段及びその下流側において、可動部を有しない静的な構造だけで構成しているので、オゾンによる腐食の影響を受けにくい。
【００５６】
図１０は、ナノバブル発生部２６の変形例を示している。この例では、可撓性チューブの代わりに定形の管路を用いて、この管路の一側に穿設した差し込み口から隔壁４４を進退可能に挿入しており、この隔壁の先端と内壁面との隙間を絞り２８としている。
【００５７】
なお、ナノバブル発生部２６の絞り量を調整する方法としては、例えば主流路の一部を、相互に切替可能な並列な分流路とし、それぞれにスリット巾の異なる絞りを設ける構成も考えられるが、段階的にしか絞り量を調整できない。図７及び図１０の図示例の構成ならば、絞り量を連続的に変化させることができる。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
図１１に本発明装置を湖沼などの浄化に適用する例を示す。湖沼などの原水は固形物を含むので、本発明のナノバブル発生装置１の前にストレーナＳＴ及び濾過器Ｆを設置する。そうすることで本装置における目詰まりを防いでいる。また可撓性チューブ３０は長くして、先端側のナノバブル発生部２６を水中に沈めている。
【００５９】
ナノバブルは、マイクロバブルに比べてさらに水中の滞留時間を長くすることができるため、汚濁した水域の浄化を目的として酸素を供給するのに、平面的に広い範囲に拡散させることができ、効率的に処理をすることができる。
【００６０】
［実施例２］
本発明の効果確認のために行った実験例を、図１２及び図１３を用いて説明する。本装置のナノバブル発生部２６は、可撓性チューブを長くして、水槽Ｔ内に水没させている。約２５０Ｌの水槽内の水を循環させながら、本発明のナノバブル発生装置を使って気泡を発生させる。スリットの巾は０．５ｍｍ程度（開口面積は０．０９５ｃｍ２程度）である。
【００６１】
本発明のナノバブル発生装置の作動中は、マイクロバブルが比較的多く発生し、水が白濁してナノレベルの気泡の測定は困難である。そこでナノバブル発生装置を稼働開始させると同時に水中の溶存酸素量（ＤＯ）を測定し、後述の図１４（Ａ）で述べるように水中の溶存酸素量（ＤＯ）が最大となったところでナノバブル発生装置を停止した。そして一定時間後（約１０分後）に水が透明となったところで採水し、コールターカウンターを用いて粒度分布の測定を行った。
【００６２】
図１３には、粒度分布の測定結果を示す。同図のグラフの横軸は粒子直径（μｍ）であり、縦軸は所定容積（ｍＬ）中に観測された粒子の個数である。この粒子は、気泡及び気泡以外のものを含んでいる可能性があるために、本装置を稼働する前の水槽の水で粒子を測定し、その結果をブランクＢＬとしてグラフに掲げた。図１３（Ａ）のサンプルＳＡは、気泡発生後に装置を停止して約１０分後に測定したものである。図１３（Ｂ）のサンプルＳＢは、気泡発生後１日経過した際に測定したものである。このグラフより、４００〜１０００ｎｍの大きさの気泡（ナノバブル）が多数発生しているのが確認でき、かつ一日経過した後でもかなりの量で残存していることが把握された。
【００６３】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、ナノバブル発生装置の運転中及びその後の水中の溶存酸素量（ＤＯ）の推移を白丸で表している。各グラフの縦軸は、溶存酸素量（ｍｇ／Ｌ）を表す。また各グラフの横軸は、ナノバブル発生装置の稼働開始時を起点とする時間軸である。図１４（Ａ）は、一つの試験の結果を０〜３００秒の範囲で表している。同図に示すように、ナノバブル発生装置を稼働させると、溶存酸素量が急激に増加し、数十秒でグラフ中黒丸で表す飽和溶存酸素量を超えて、過飽和の状態となる。しかる後にナノバブル発生装置を停止し、前述の手順で粒子の数を測定する。図１４（Ｂ）は、同じ試験の結果を０〜１５０００秒の範囲で示している。これによれば、本発明のナノバブル発生装置を停止した後も長期間に亘って、飽和以上のＤＯを維持することが確認できた。従って貯水池の水質浄化などに有利である。
【００６４】
［実施例３］
次にナノバブル発生部の絞りのスリット巾Ｄを代えてナノバブルの発生量を計測した。この実験では、内径１５ｍｍの可撓性チューブを図８に示す圧搾具３２を利用して、スリットの巾を０．９ｍｍから０．６５ｍｍへ、次に０．６５ｍｍから０．５ｍｍへと順次狭くして、開口面積及び上流側に対する収縮率を変えていった。
【００６５】
【表１】
2011121002.tif 000003
【００６６】
絞りにおける開口面積を上記のように狭くすることで、各ケース毎のポンプ圧力、吐出圧力、及び流量は次の表２のようになった。
【００６７】
【表２】
2011121002.tif 000004
【００６８】
各ケース毎に同一の実験条件で観測したナノバブルの個数を図１５に示す。ここで、図１５（Ａ）がケース１、図１５（Ｂ）がケース２、図１５（Ｃ）がケース３のそれぞれの測定結果を示す。各測定結果は前述したブランク値を差し引いた値を示している。この実験結果によれば、開口面積が０．１８ｃｍ２のケース３よりも開口面積が０．１３ｃｍ２のケース２の方がナノバブルの生成量がやや多く、開口面積が０．１３ｃｍ２のケース２よりも開口面積が０．０９５ｃｍ２のケース１の方がナノバブルの生成量が顕著に多いことが判明した。
【００６９】
実施例２及び実施例３の実験結果のうち開口面積は、図７のように細長く変形したスリットの長さＬ及び巾Ｄを計測器で測定し、その計測した結果から計算している。スリットの巾が小さくなるほど計測誤差が大きくなることは止むを得ないが、それを勘案しても実施例３の結果から次のことが判る。すなわち、開口面積が小さくなるほど、ナノバブルの生成量が多くなることである。またスリット巾が０．５ｍｍ以下の領域でナノバブルの生成量が急に増加する傾向が見受けられる。
【符号の説明】
【００７０】
１…ナノバブル発生装置  ２…主流路  ２ａ、２ｂ…分流路  ４…起泡部
６…液体加圧手段  ８…気体注入手段  ８ａ…導入口  １０…マイクロバブル供給部
１２…マイクロバブル発生器  １４…転換混合器
１６Ｒ…右エレメント  １６Ｌ…左エレメント  １８…混合槽  ２０…噴入口
２２…噴出口  ２４…ガス抜き口  ２６…ナノバブル発生部  ２８…絞り
３０…可撓性チューブ  ３２…圧搾具  ３４…押圧板  ３６…連結棒  ３８…調整機構
４０…操作部  ４２…突起部  ４４…隔壁
Ｅ１…入口  Ｅ２…出口  Ｓ…スリット  ＳＴ…ストレーナー  Ｆ…濾過器
ＢＭ…マイクロバブル  ＢＮ…ナノバブル
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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