(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、
該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入するため、前記内筒に形成された貫通スリット又は貫通孔と、
前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口と、
前記気液旋回室内で発生する気液旋回流の形で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、を有し、
前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな断面円直径を有する円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けることにより、
前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液突出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液吐出口を備えることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記円筒状の貫通穴又は前記小さな凹部が有する円形の断面形状において、前記円形の直径は、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の内壁断面直径の１／２未満で、かつ、絶対値が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記貫通穴が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記円筒状の貫通穴の複数個は、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記小さな凹部が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記小さな凹部の複数個は、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記内筒が、
前記液体供給円筒の側で閉口した端部と、
前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記内筒が、
前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、
前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対側の片側で閉口した端部壁面に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記内筒が、
前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、
前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、
前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、
前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、
前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項８】
前記貫通スリット又は貫通孔は、前記内筒断面の内壁円半径をｒとし、噴射された液体が衝突する前記内筒断面の内壁部分の位置を、液体の噴射方向と平行関係にある前記内壁円の接線に対して引いた垂線上に投影したときの位置をＰとしたとき、前記Ｐの位置が前記垂線上で前記内筒断面の内壁から中心部に向けてｒ／２以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項９】
前記貫通孔が前記内筒の長手方向に複数で配列されて設けられ、前記貫通スリットの長さ又は前記内筒の長手方向に複数で配列された貫通孔において両端の貫通孔の中心間距離をＬとし、前記内筒の長手方向に対して垂直方向の前記貫通スリットの幅又は前記貫通孔の径もしくは長さをＷとしたときに、ＬがＷより大きいことを特徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１０】
前記貫通スリット又は貫通孔を、前記内筒断面の円周方向に等間隔で複数有することを特徴とする請求項５〜９のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１１】
前記気液旋回室を有する前記内筒の内部に気体を導入するための円筒管を備え、該円筒管の一端部を前記気体導入口として使用することを特徴とする請求項５又は７に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１２】
請求項５〜１１のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を用いて、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記気体導入口から吸い込まれる気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記気液吐出口から前記内筒の内壁面を通して吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
前記円筒管を通して気体を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法。
【請求項１４】
請求項１１に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、
前記円筒管を通して、前記微細気泡発生装置が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、
該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される前記暖気又は冷気を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、
前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有し、
前記暖気又は冷気によって前記微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調製することを特徴とする微細気泡発生方法。
【請求項１５】
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置をシャワーノズルとして有し、前記液体供給円筒において前記液体導入口と反対側に位置する開口部から水又は湯水を供給し、該水又は湯水を微細気泡が含まれる状態で前記微細気泡発生装置の気液吐出口から噴射して使用することを特徴とするシャワー装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載の微細気泡発生装置と、
前記微細気泡発生装置を底部に有し、油水混合液を注入するために使用する油水混合液分離槽と、
前記油水混合液分離槽に注入される油水混合液の一部を前記微細気泡発生装置に備わる前記液体供給円筒に供給又は循環するためのポンプと、
を有することを特徴とする油水分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浴室や洗面所等で使用するシャワー、水生物の輸送・蓄養、水道水・河川水・池・湖沼・ダム等の水質浄化と水環境の蘇生及び油水分離等に用いられる微細気泡発生装置及び微細気泡発生方法並びに前記微細気泡発生装置を有するシャワー装置及び油水分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
お風呂や洗面所等で使用するシャワーは、お湯や水を出すとき、小さな穴のシャワーヘッドから細いやさしい流れにして、頭や体を洗うことが行われている。泡を使った洗浄は、泡の無いものよりも洗浄効果を高めることができることが知られており、シャワーで泡を作成して洗浄できれば洗浄効率も上がり、かつ皮膚のマッサージ効果や血行を良くする効果等を期待できる。泡を発生するには、お湯だけでなく空気を取り入れなければならない。泡の発生をベンチュリー等の方法で行うことは知られており、管の側面から入れる方法でベンチュリーノズルを有するシャワーが販売されている。旋回孔による旋回流を利用して泡を発生させる方式もシャワーに適用されている。【０００３】
また、水生物の輸送・蓄養、又は水道水・河川水・池・湖沼・ダム等の水質の浄化及び水環境の蘇生を行う方法として、従来から微細気泡発生装置によるエアフレーションが良く知られている。この微細気泡発生装置としては、前記シャワーで適用されるものと異なる様々な方式が提案されており、例えば、特許文献１〜４には気液旋回流を利用した方式が開示されている。【０００４】
前記特許文献１に開示されている旋回式微細気泡発生装置は、円錐形又は徳利型のスペースを有する容器と、同スペースの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された液体導入口と、前記スペース底部に開設された気体導入孔と、前記スペースの頂部に開設された旋回気液導出口とから構成されるものである。この微細気泡発生装置は、前記液体導入口から前記円錐形又は徳利型のスペース内に加圧液体を圧送することにより、その内部に旋回流が生成し、円錐管軸上に負圧部分が形成されるという機構に基づいて微細な気泡が得られる。【０００５】
特許文献２には、旋回流が生じ得る空間を有する容器と、加圧液体導入口と、気体吸込口と、液体吸込口と、気液混合体吐出口とを備える微細気泡発生装置が開示されており、前記加圧液体導入口は、前記空間内に旋回流を生じさせる加圧液体を前記容器内へ導くように前記容器の側面に設けられている。【０００６】
特許文献３には、混合筒の液室の接線方向に導水管から水を導入することにより水の旋回流を形成し、該旋回流にその背面に設けた送気管からの気体を吸引して混合して気泡を発生し、開口の外側に設けた気泡微細化手段のフィルタ部材で超微粒子状気泡とする気液混合気器が提案されている。【０００７】
また、特許文献４には、気液旋回室内に激しいキャビテーションエロージョンが発生するのを抑制するため、液体導出口から導入された液体によって旋回される気液を整流する予備旋回部と、前記予備旋回部で整流された液体と気体導入口から導入される気体を接触させる主旋回部とを備える旋回式微細気泡発生装置が開示されている。【０００８】
一方、微細気泡発生装置は浮上分離法による油水分離装置にも適用が検討されており、例えば特許文献５〜７には様々な構成と構造が提案されている。それら先行技術による油水分離装置には、前記の旋回式微細気泡発生装置とは異なり、エアブロアーからの気泡をインペラー又はプロペラ翼によって微細化する気泡発生装置（前記特許文献５）、被処理液に溶解した空気を大気泡除去器において減圧処理することにより微細気泡とする気泡発生装置（前記特許文献６）、及び加圧減圧方式の微細気泡発生装置（前記特許文献７）が使用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−４４７号公報
【特許文献２】特開２００７−１１１６１６号公報
【特許文献３】特開２００４−１９５３９３号公報
【特許文献４】特開２００６−１４２３００号公報
【特許文献５】特開平３−２２９６９６号公報
【特許文献６】特開２００５−１２５１６７号公報
【特許文献７】特開２０１４−１５１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
浴室や洗面所等で使用するシャワー、水生物の輸送・蓄養、水質浄化と水環境の蘇生及び油水分離等の用途に適用する微細気泡発生装置としては、従来から、気泡の微細化が可能で、微細気泡を効率的に大量に発生することができ、かつ、長時間運転においても微細気泡の発生が持続できることが求められている。さらに、操作性、耐久性、メンテナンス性及び製造コスト低減の観点から、簡潔でコンパクトな構成及び構造が強く望まれている。【００１１】
液体と気体を混合する際に管の側面に穴を形成して気体をいれるベンチュリー方式は、シャワーを手で握ったときに水が気体の入口に入り込んでしまい気体の流入が阻害されることがある。そのため、ベンチュリー方式のシャワーは、操作性や取扱い性が劣るという問題がある。【００１２】
また、前記特許文献１〜３に記載の旋回式微細気泡発生装置は、加圧液体による旋回流の生成という単純な機構で微細気泡を発生できるものであるが、加圧液体を容器の接線方向又は側面に設ける導入口から圧送する方法を採用しており、微細気泡を大量に発生させるためには加圧導入する液体の圧力を高める必要がある。しかしながら、加圧導入する液体の圧力を高めると、キャビテーションエロージョンが発生し、装置が短期間で損耗破壊するという問題が生じる。この問題点は、前記特許文献４にも指摘されている。【００１３】
さらに、前記特許文献１〜３に記載の微細気泡発生装置は、小さな直径を有する微細気泡を発生させるため気液混合体の吐出口側に様々な工夫が施されているが、微細気泡を大量に発生することが難しく、また、大量に発生させようとする場合には気液混合体の吐出口側の構成及び構造が複雑なものとなっている。例えば、前記特許文献１に記載の発明は、加圧液体導入口から旋回気液導出液へ向かってスペースの断面縮小を行う方法、及び旋回流を中央還流口から４箇所の側面放出口に向けて送る方法がそれぞれ採用されているが、前者は微細気泡を大量に発生することに限界があり、後者では構成が複雑で、装置がやや大がかりとなる。また、前記特許文献２に記載の発明は、複数の気液混合体吐出口を設ける方法、又は容器の側面の端部から隙間を隔てて配置されたドーナッツ型の他の底面を設け、前記隙間を通して側面から気液混合体を吐出する方法がそれぞれ開示されているが、前者は気液混合体が旋回接線方向から吐出するだけの構成であるため、吐出される気液混合体の気泡は粒子径が大きくなる傾向にあり、後者では装置の装置及び構造が複雑となっている。さらに、前記特許文献３に記載の発明では、気液混合体を吐出するとき、気泡微細化手段として使用するフィルタ部材から抵抗を受けやすく、微細気泡を大量に発生させることが困難である。したがって、小さな粒子径を有する微細気泡を大量に発生できる装置として、設置性や取扱性の点からより簡潔で、汎用性に優れる装置が求められている。【００１４】
前記特許文献４に記載の微細気泡発生装置は、キャビテーションエロージョンを抑制するために提案されたものであるが、予備旋回部と主旋回部からなる気液旋回室を備えるため、前記予備旋回部に相当する部分だけケーシングの長さを長くする必要がある。さらに、気液旋回室内に気体を導入する気体導入口が、前記予備旋回部と前記主旋回部との境界近くまで延長して設けられており、微細気泡発生装置の構成及び構造がやや複雑なものとなっている。さらに、ケーシングの端部壁面の中央に移設される気液吐出口として小さい径を有する１個の貫通穴から構成されているが、この構造では微細気泡を大量に発生させることが難しく限界がある。【００１５】
一方、前記特許文献５〜７に記載の油水分離装置は、微細気泡の大量発生と耐久性の向上を図るため、インペラー、大気泡除去器、加圧減圧方式の微細泡発生装置等の格別な部品や装置を備える必要があり、構成がやや複雑であるため取扱性や操作性の点で十分に満足できるものではなかった。そのため、より簡単に取扱いができ、操作性と耐久性に優れる汎用性の高い微細気泡発生装置を有する油水分離装置が強く求められている。【００１６】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、加圧液体の噴射による旋回流の生成という単純な機構によって微細気泡を大量に発生させるともに、従来の装置に比べて、より簡潔な構成及び構造を採用することによって取扱性、操作性及び耐久性に優れるコンパクトな微細気泡発生装置及び該微細気泡装置によって大量の微細気泡を発生させることができる微細気泡発生方法、並びにそのような特徴を有する前記旋回式微細気泡発生装置を使用することによって操作性と耐久性に優れ、汎用性の高いシャワーと油水分離装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、気液旋回流を利用する微細気泡発生装置において、より小さな粒子径を有する微細気泡を大量に発生させるために気液混合体の吐出口側に新しい構造を採用し、さらに、前記特許文献４に記載の旋回式微細気泡発生装置とは異なり、気液旋回室を内部に有する内筒と該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する外筒容器とからなる構成とともに、加圧液体を前記内筒の外部から内部に向けて噴射し、気液旋回流が生成できるように形成した貫通スリット又は貫通孔と、前記内筒の内部に気体を導入するための導入口及び前記気液旋回室から気液が突出する気液突出口として機能する開口端部とを備える内筒構造を採用することにより、上記の課題を解決できることを見出して本発明に到った。【００１８】
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
すなわち、本発明の構成は以下の通りである。
［１］本発明は、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒を内筒として備え、該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形又は円錐形の外筒容器と、該外筒容器に液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入するため、前記内筒に形成された貫通スリット又は貫通孔と、前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口と、前記気液旋回室内で発生する気液旋回流の形で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、を有し、前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな断面円直径を有する円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けることにより、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液吐出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液吐出口を備えることを特徴とする微細気泡発生装置を提供する。
[２]本発明は、前記円筒状の貫通穴又は前記小さな凹部が有する円形の断面形状において、前記円形の直径は、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の内壁断面直径の１／２未満で、かつ、絶対値が１０ｍｍ以下であることを特徴とする前記[１]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[３]本発明は、前記貫通穴が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記円筒状の貫通穴の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられていることを特徴とする前記[１]又は[２]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[４]本発明は、前記小さな凹部が複数個形成された前記気液吐出口を備え、前記小さな凹部の複数個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられていることを特徴とする前記[１]又は[２]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[５]本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で閉口した端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
［６］本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対側の片側で閉口した端部壁面に複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[１]〜[４]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
［７］本発明は、前記内筒が、前記液体供給円筒の側で気体導入口を備えた気体供給円筒と連結した開口端部と、前記気液旋回室に気体を導入する気体導入口及び前記気液旋回室から気液が吐出する気液吐出口として機能するように、前記液体供給円筒の側とは反対の片側端部に気体導入用の開口部及び複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記液体供給円筒の側とは反対の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内側に向けて前記円柱形又は円錐形の筒の内壁の長手方向の途中まで設けた端部と、前記液体供給円筒側の一端から前記内筒の長手方向の途中までの間に形成した前記貫通スリット又は貫通孔と、を備え、かつ、前記貫通スリット又は貫通孔を形成した部分の内筒外壁と前記外筒容器の内壁との間に前記液体を導入するための隙間を設けた形で前記外筒容器と一体化されており、前記液体供給円筒の液体導入口から供給される液体を、前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記内筒内部の気液旋回室に噴射導入することによって生成される気液旋回流を利用して微細気泡を発生させることを特徴とする前記[１]〜[４]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[８]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔が、前記内筒断面の内壁円半径をｒとし、噴射された液体が衝突する前記内筒断面の内壁部分の位置を、液体の噴射方向と平行関係にある前記内壁円の接線に対して引いた垂線上に投影したときの位置をＰとしたとき、前記Ｐの位置が前記垂線上で前記内筒断面の内壁から中心部に向けてｒ／２以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有することを特徴とする前記[５]〜[７]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[９]本発明は、前記貫通孔が前記内筒の長手方向に複数で配列されて設けられ、前記貫通スリットの長さ又は前記内筒の長手方向に複数で配列された貫通孔において両端の貫通孔の中心間距離をＬとし、前記内筒の長手方向に対して垂直方向の前記貫通スリットの幅又は前記貫通孔の径もしくは長さをＷとしたときに、ＬがＷより大きいことを特徴とする前記［５］〜［８］のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[１０]本発明は、前記貫通スリット又は貫通孔を、前記内筒断面の円周方向に等間隔で複数有することを特徴とする前記[５]〜[９]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[１１]本発明は、前記気液旋回室を有する前記内筒の内部に気体を導入するための円筒管を備え、該円筒管の一端部を前記気体導入口として使用することを特徴とする前記[５]又は[７]に記載の微細気泡発生装置を提供する。
[１２]本発明は、前記[５]〜[１１]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置を用いて、
加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記気体導入口から吸い込まれる気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記気液吐出口から前記内筒の内壁面を通して吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[１３]本発明は、前記[１１]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して気体を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される気体を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有する微細気泡発生方法を提供する。
[１４]本発明は、前記[１１]に記載の微細気泡発生装置を液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法であって、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、前記内筒に設けた前記貫通スリット又は貫通孔を通して前記円筒内部の気液旋回室に噴射導入するステップと、前記円筒管を通して、前記微細気泡発生装置が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から前記内筒内部の気液旋回室に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して前記円筒管から導入される前記暖気又は冷気を、前記貫通スリット又は貫通孔の液体噴射口及びその近傍で前記液体と混合するステップと、前記液体と前記気体との混合によって得られる気液旋回流を、前記内筒の内壁面を通して前記気液吐出口から吐出するステップ、とを有し、前記暖気又は冷気によって前記微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調製することを特徴とする微細気泡発生方法を提供する。
[１５]前記[１]〜[１１]のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置をシャワーノズルとして有し、前記液体供給円筒において前記液体導入口と反対側に位置する開口部から水又は湯水を供給し、該水又は湯水を微細気泡が含まれる状態で前記微細気泡発生装置の気液吐出口から噴射して使用することを特徴とするシャワー装置。
[１６]前記[１１]に記載の微細気泡発生装置と、前記微細気泡発生装置を底部に有し、油水混合液を注入するために使用する油水混合液分離槽と、前記油水混合液分離槽に注入される油水混合液の一部を前記微細気泡発生装置に備わる前記液体供給円筒に供給又は循環するためのポンプと、を有することを特徴とする油水分離装置を提供する。
［発明の効果］
【発明の効果】
【００１９】
本発明の微細気泡発生装置は、加圧液体の噴射による旋回流の生成という単純な機構によって微細気泡を発生させるだけでなく、気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の気液吐出側に、前記気液旋回室で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐機能を有する前記貫通穴又は前記凹部が複数個で形成された前記気液吐出口を備えることにより、気泡の微細化が可能で、微細気泡を効率的に大量に発生することができ、かつ、長時間運転においても微細気泡の発生を持続できる。また、従来の旋回流微細気泡発生装置と比べてより簡潔な構成及び構造であるため、取扱性、操作性及び耐久性に優れ、コンパクトな装置を構築することができる。【００２０】
本発明の微細気泡発生装置は、ベンチュリー方式等とは異なり、外筒容器の側面に気体注入管等を有しない簡潔な構造であるため、操作性と取扱性に優れる。さらに、本発明の微細気泡発生装置を使用することにより、効率的に、かつ、長期にわたって安定した微細気泡を大量に発生し続ける微細気泡発生方法を確立することができる。そのため、本発明の微細気泡発生装置をシャワー装置に適用する場合は、高い洗浄効率だけでなく、皮膚のマッサージ効果や血行を良くする効果が得られる。また、生物の輸送・蓄養並びに水道水・河川水・池・湖沼・ダム等に水質浄化及び水環境の蘇生のために適用する場合には、生物の生命維持と生育及び環境保全等に大きく寄与する。【００２１】
一方、本発明の旋回流微細気泡発生装置を油水分離装置の構成部品として適用するときは、構成及び構造が簡単であるため、操作性と耐久性に優れ、汎用性の高い油水分離装置を得ることができる。加えて、効率的な油水分離性能が長期間にわたって維持されるため、従来の油水分離装置と比べて、製造、設置及びメンテナンスのためのコストを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の微細気泡発生装置を基にして気液吐出口が新しい構成と構造を有する本発明の微細気泡発生装置の一例を示す断面図と底面図である。
【図２】従来の微細気泡発生装置を基にして気液吐出口が新しい構成と構造を有する本発明の微細気泡発生装置の別の例を示す断面図と底面図である。
【図３】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の一例を示す平面図及び正面図である。
【図４】図３に示す微細気泡発生装置のＣ−Ｃ位置の断面及び液体と気体の流れと混合状態を示す図である。
【図５】図３に示す微細気泡発生装置のＤ−Ｄ位置の断面図である。
【図６】図３に示す微細気泡発生装置のＥ−Ｅ位置の断面及び回転力を有する流体の流れを模式的に示す図である。
【図７】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置において液体と気体が入るときの状態を模式的に示す斜視図である。
【図８】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置で起こる液体の流れと渦の発生状態を模式的に示す図である。
【図９】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の変形例を示す断面図、平面図及び正面図である。
【図１０】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の別の変形例を示す平面図、正面図及び断面図である。
【図１１】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置のさらに別の変形例を示す平面図、正面図及び断面図である。
【図１２】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置において、貫通スリットを接線方向とは異なる位置に設けた内筒の例を示す図である。
【図１３】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置において、貫通スリットを接線方向及び接線方向とは異なる位置に同時に設けた内筒の別の例を示す断面図である。
【図１４】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置において貫通孔を設けた内筒の変形例を示す図である。
【図１５】水中に入れて作動させるときに使用する本発明の微細気泡発生装置を示す平面図及び正面図である。
【図１６】図１５に示す気泡発生装置を水中で動作させるときの断面図である。
【図１７】図１６に示す微細機構発生装置において気体流量調整弁を有する微細機構発生装置の変形例を示す断面図である。
【図１８】図１５及び図１６に示す微細気泡発生装置の別の変形例を示す図である。
【図１９】本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置を有する油水分離装置を示す断面図である。
【図２０】本発明の二重円筒構造を有する油水分離装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の微細気泡発生装置は、微細気泡の発生を加圧液体の噴射による旋回流の生成という単純な機構を利用するものであり、基本的に、気液の旋回可能な空間である気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒と、前記気液旋回室内で気体と液体とが混合された気液混合体を吐出するために前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液吐出口と、前記気液旋回室内へ液体を導入する液体導入口を備える液体供給円筒と、前記気液旋回室内へ気体を導入する気体導入口を備えた気体供給円筒とを有する。
【００２４】
さらに、前記気液吐出口からより小さな粒子径を有する微細気泡を大量に発生させるため、前記気液吐出口として、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部に、少なくとも小さな断面円直径を有する複数の円筒状貫通穴を設けるか、又は前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設ける。
【００２５】
図１に、旋回流を利用した従来の微細気泡発生装置において、円筒状の貫通穴の複数個を設けた気液吐出口を有する装置の一例を示す。図１において（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ微細気泡発生装置のＡ−Ａ断面図及び気液吐出口の方向から見たときの底面図である。図１に示す気液混合装置１は、気体供給円筒２の気体導入口３から気体を導入しながら、気液旋回室４を内部に有する円柱形又は円錐形の筒５に、液体供給円筒６の液体導入口７から気液旋回室４の接線方向に水等の加圧液体を導入することにより、気液旋回室４の内部で気液混合体による気液旋回流８を発生させ、該気液旋回流８の大きな旋回渦流を、気液吐出口１０として設ける円筒状貫通穴９の複数個によって小さな旋回渦流１１に変化することにより前記気液混合体を気液吐出口１０として吐出させるものである。図１においては、前記円筒状の貫通穴の４個が、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けられている例を示している。
【００２６】
図２に、旋回流を利用した従来の微細気泡発生装置において、前記円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個を前記気液吐出口から前記円柱形又は円錐形の筒の内部に向けて前記筒の内壁の長手方向の途中まで設けた装置の例を示す。図２において（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ微細気泡発生装置のＢ−Ｂ断面図、気液吐出口の方向から見たときの底面図、及び気液吐出口周辺部分の拡大図である。図２に示す気液混合装置１２は、基本的に、図１に示す装置と同じ機構によって気液旋回流８を発生させるが、該気液旋回流８の大きな旋回渦を、気液吐出口１０が配置される端部の開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部１３の複数個を前記気液吐出口から円柱形又は円錐形の筒５の内部に向けて筒５の内壁の長手方向の途中まで設ける点で、図１に示す装置とは構成が異なる。小さな凹部１３は、例えば、図２の（ｃ）に示すようにどれも同じ直径ｄを有する半円形状の断面を有し、かつ、円柱形又は円錐形の筒５の片側で開口した端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けられている。それにより、気液旋回室８で形成される大きな渦流を小さな渦流に変化させるための小渦分岐壁を形成する。
【００２７】
このように、本発明の微細気泡発生装置は、図１又は図２に示すように、気液旋回室４を内部に有する円柱形又は円錐形の筒５の気液吐出側に、気液旋回室４で形成された気液旋回流８の大きな旋回渦を小さな旋回渦１１に変化するための小渦分岐機能を有する円筒状貫通穴９又は凹部１３が複数個で形成された気液吐出口１０を備えることを特徴とする。それにより、前記特許文献１〜３に記載された従来の微細気泡発生装置においても、気液吐出口側に新しい構成と構造を採用するだけで、小さな粒子径を有する微細気泡を大量に発生させることができる。また、本発明で採用する気液吐出口側の新しい構成と構造は、前記特許文献４に記載の微細気泡発生装置に備わる気液吐出口にも適用することができる。それにより、他の構成部品や構造を変えないでも同様の効果を奏することができる。
【００２８】
図１に示す貫通穴９又は図２に示す凹部１３は、気液旋回室４の断面直径より小さな径を有し、かつ、それぞれの断面が円形であるため、気液旋回流８の大きな渦流が貫通穴９又は凹部１３に送り込まれるとき、旋回流の形態を維持したままで、大きな渦流から小さな渦流に変化した状態で貫通穴９又は凹部１３を通過する。その際、貫通穴９又は凹部１３を通過する小さな渦流は、ベルヌーイの定理に従って圧力が低下し、気液旋回流８の大きな渦流よりも旋回速度が上昇する。そして、この小さな渦流が気液吐出口側から外部に吐出されるときに圧力の瞬間的な増大が起こり、気液旋回流８に含まれる気泡の粒子径が非常に小さくなって吐出される。
【００２９】
ここで、貫通穴９又は凹部１３は断面直径が小さいほど、気泡の直径を小さくする効果が高くなる。また、貫通穴９又は凹部１３は、この部分を通過する小さな渦が旋回流を維持できるように断面が円形状であり、さらに凹部１３についてはその周長が半円以上にすることが必要である。また、円筒状の貫通穴９又は小さな凹部１３が有する円形の断面形状において前記円形の直径は、小さな渦の旋回流が乱流の発生等を抑え、旋回流を安定して形成するように、気液旋回室４を内部に有する円柱形又は円錐形の筒５の内壁断面直径の１／２未満で、かつ、絶対値が１０ｍｍ以下であることが好ましい。貫通穴９又は小さな凹部１３の断面円形の直径が筒５の内壁断面直径の１／２以上である場合は、旋回流を大きな渦から小さな渦に変化するときの変化率が小さくなり、気泡小粒径化の効果が十分に得られない。また、貫通穴９又は小さな凹部１３の断面円形の直径が筒５の内壁断面直径の１／２未満であっても、絶対値が１０ｍｍを超えると、小さな渦流が気液吐出口から外部に突出されるときの圧力変化が小さくなり、気泡小粒径化の効果が十分に得られない。本発明において貫通穴９又は凹部１３は、加工性の点も含めると、断面円形の直径を絶対値で１〜１０ｍｍにするのが実用的であり、さらに３〜６ｍｍにするのがより好ましい。
【００３０】
以上のように、本発明は、突出される気液混合体に含まれる微細気泡の直径を小さくするため、気液吐出口として貫通穴９又は凹部１３を設けることが必須の条件であるが、前記特許文献１〜４に開示されているように、その数が１個だけでは気液混合体の突出量が少なくなり、微細気泡を大量に発生することができない。この課題は、液体導入口から導入する液体の圧力を高めても根本的な問題の解決にはならず、逆に、装置に大きな負荷がかかり、装置稼働中に異常音を発生する場合がある。また、前記特許文献２に記載の発明で開示されているように気液突出口側にドーナッツ型の他の底面の設置、又は前記特許文献３に記載のフィルタの採用の方法では、装置の構造が複雑になるだけでなく、微細気泡を大量させるときの装置調整において熟練や手間を要する。それ以外にも、装置の寿命が短くなる傾向にあり、装置のメンテナンスを頻繁に行う必要がある。
【００３１】
それに対して、本発明においては、気液吐出口として貫通穴９又は凹部１３を複数で設けることにより、装置の構成及び構造を複雑なものにしなくても、微細気泡の粒子径を小さくできるだけでなく、気液吐出口のマルチ化によって微細気泡を大量に発生することができるため、相乗的な効果が得られる。さらに、装置の構成及び構造を簡素化できるため、頻繁なメンテナンスを行わなくても装置寿命を延ばすことが可能になる。
【００３２】
本発明の微細気泡発生装置において貫通穴９の複数個は、どれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口する端部壁面の中心に対して点対称に設けることが好ましい（図１を参照）。貫通穴９の数は２以上であれば本発明の効果を奏することができるが、好ましくは４以上であり、加工性の点から５０以下で実用的である。また、小さな凹部１３を設ける場合、凹部１３の複数個はどれも断面円形状が同じ直径を有し、かつ、前記気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒の片側端部内壁の円周面に、お互いに隣接した状態で連続的に設けることが好ましい（図２を参照）。貫通穴９又は小さな凹部１３の複数個をこのような配置で形成することにより、より小さな粒子径を有する微細気泡を大量に、かつ、気液吐出口側から均等に発生することができる。それだけでなく、気液吐出口側で突出される気液混合体の乱流を抑制できるとともに、突出方向を制御することが容易になる。
【００３３】
本発明においては、例えば、後述の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置を用いて、気液吐出口として、どれも同じ直径を有する半円形状の断面を有する小さな凹部を、円柱形又は円錐形の筒の開口した片側端部の内壁円周面にお互いに隣接した状態で連続的に設ける構造を採用し、液体導入口から液体を１０ＭＰａ以上の圧力で導入することによって、平均粒径が１〜３０ｎｍの範囲を有するナノバブルを大量に発生させることも可能である。ここで、ナノバブルの平均粒径は、例えば、特開２０１６−０９５１８３号公報に記載されているように氷包理包によってクライオ透過型電子顕微鏡で測定することができる。それ以外にも、動的光散乱法（光子相関法）によって測定することが可能である。
【００３４】
本発明の微細気泡発生装置は、気液旋回流を利用する微細気泡発生装置において、上記で述べたように、より小さな直径を有する微細気泡を大量に発生させるために気液混合体の吐出口側に新しい構造を採用するだけでなく、さらに、気液旋回室を内部に有する内筒と該内筒を内部に挿入して二重円筒構造を形成する外筒容器とからなる構成とすることにより、従来の旋回流微細気泡発生装置と比べて、より簡潔な構成及び構造で、より小さな微細気泡の発生及び該微細気泡の効率的な大量発生を実現できる。また、長時間運転においても微細気泡の発生を持続することが可能になるだけでなく、取扱性、操作性及び耐久性に優れ、コンパクトな装置を構築することができる。
【００３５】
以下、本発明による二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の好適な実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本考案は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３６】
＜第１の実施形態＞
図３は、本発明の微細気泡発生装置の一例を示す平面図及び正面図である。図３において、１４は微細気泡発生装置の本体である。微細気泡発生装置１４は、液体供給円筒１５及び外筒容器１６から構成されており、液体供給円筒１５の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置１４の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器１６の先端で開口している気液吐出口１７から気液が突出する。図３に示す微細気泡発生装置１４の内部構造を、断面Ｃ−Ｃ、断面Ｄ−Ｄ及び断面Ｅ−Ｅの各位置の断面図を用いて詳細に説明する。また、これらの断面図を参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
【００３７】
図４は、図３に示す微細気泡発生装置１４のＣ−Ｃ位置の断面を示す図である。図４に示すように、微細気泡発生装置１４は、内部構造として、円柱形の内筒１８と、内筒１８を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形の外筒容器１６と、外筒容器１６に液体を導入する液体導入口１９を備えた液体供給円筒１５とを有する。内筒１８は、液体供給円筒１５の側で閉口した端部２０と、液体供給円筒１５の側とは反対側で開口した端部２１を有しており、その内部に気液の旋回可能な空間である気液旋回室２２を有する。さらに、内筒１８は、液体供給円筒１５の側の一端から内筒１８の長手方向の途中までの間に貫通スリット２３（又は貫通孔でもよい）が形成されている。貫通スリット２３（又は貫通孔）は１個またはそれ以上の数で形成されるが、その形状及び位置については後述の図６において詳細に説明する。さらに、内筒１８は、貫通スリット２３（又は貫通孔）を形成した部分の外壁と外筒容器１６の内壁との間に加圧液体を導入するための隙間２４を設けた形で外筒容器１６と一体化されている。
【００３８】
液体供給円筒１５の一端開口部から供給された加圧液体１５ａは、液体供給円筒１５の液体導入口１９から外筒容器１６の内部に導入される。この加圧液体が、液体の流れ１５ｂで示すように、内筒１８の外壁と外筒容器１６の内壁との間に設けた隙間２４に別れて入り、内筒１８に形成した貫通スリット２３（または貫通孔でも良い）を通して内筒１８の管内周に回転するように噴射される。隙間２４は、液体導入口１９から導入される加圧液体が貫通スリット２３（又は貫通孔）を通して内筒１８の管内周から均一に噴射されるように、少なくとも内筒５において貫通スリット２３（又は貫通孔）を形成した部分まで設ける必要がある。
【００３９】
このようにして噴射された加圧液体は、内筒１８の内部の気液旋回室２２で液体が遠心力で内壁面に押付けられながら回転し始める。回転を開始した液体は旋回渦の中心部ほど圧力が低くなるため、大気圧の状態にある内筒１８の開口した端部２１の先に存在する空気２５が吸い込まれる。このとき、気体２５は軽いので、気液旋回室２２の中央に向って吸い込まれ、２５ａのように液体供給円筒１５の側で閉口した端部２０の方へ移動し、内筒１８の内壁面で加圧液体と混合され、気液旋回室２２で一緒に旋回しながら見かけ上白濁した状態で加圧液体の中に気泡となって混合される。そして、気液旋回室２２で生成される気液旋回流は、次第に内筒１８の開口した端部２１へ進行し、端部２１の円外周部から吐出される形で微細気泡を含む液体が噴射される。このように、内筒１８の開口した端部２１は、気液旋回室２２に気体を導入する気体導入口２６及び気液旋回室２２から気液が突出する気液吐出口１７として機能しており、一つの開口部で異なる場所、すなわち中央部（気体導入口２６として機能する部分）及び周辺部（気液吐出口１７として機能する部分）においてそれぞれ異なる機能を発揮することができる。
【００４０】
図５は、図３に示す微細気泡発生装置１４のＤ−Ｄ位置の断面図であり、開口した端部２１から見た図である。図５に示すように、開口した端部２１の内壁の円周面には、半円形状の凹部２７が、気液吐出口１７から液体供給円筒１５に向けて内筒１８の長手方向の途中まで複数個形成されている。この半円の凹部２７により、遠心力で気液旋回室２２の外壁に沿って出てきた空気を混合した液体を、その部分で分解し、回転渦を小さな渦に変換して吐出させるようにすることができる。半円の凹み２７は端部２１の内壁円周面に複数で均等に設けることにより、小渦分岐壁２８として機能する。
【００４１】
このように、微細気泡発生装置１４の内筒１８の内壁面に遠心力で押し付けられて液が回転するので、シャワーノズルの液が接触している面を小渦分岐壁として形成することで液体と気体の混合がよりスムーズになる。それによって、気泡をより微細にできるだけでなく、大量の微細気泡を発生させることができる。
【００４２】
図６は、図３に示す微細気泡発生装置１４のＥ−Ｅ位置の断面及び回転力を有する流体の流れを模式的に示す図である。図６に示すように、本実施形態の微細気泡発生装置１４は、貫通スリット２３が内筒１８の接線方向に４箇所で形成されており、内筒１８の円周方向に等間隔で配置されている。貫通スリット２３を通して内筒１８の内壁に噴射された加圧液体は、２９に示すように渦となり回転することにより、渦２９の中心部の圧力が低下して大気圧よりも圧力が低い状態が造られる。そして、内筒１８の開口した端部２１において気体導入口２６から吸い込まれた気体と混合することにより気液混合液が作成される。その状態を図７及び図８に示す。図７は、本発明の微細気泡発生装置において液体と気体が入るときの状態を模式的に示す斜視図である。また、図８は、本発明の微細気泡発生装置で起こる液体の流れと渦の発生状態を模式的に示す図である。
【００４３】
図７に示すように、加圧液体は回転しながら渦を形成するので、大気２５が回転中心部に向って吸い込まれていく。気体と液体の混合においては、液体は気体よりも重いので遠心力で内筒１８の内部に存在する気液旋回室２２の壁面に押し付けられる一方で、気体の方は軽いので気液旋回室２２の中央に向かって吸い込まれ、１５ａのように気液旋回室２２の底、すなわち内筒１８において液体供給円筒１５の側で閉口した端部２０の方に吸い込まれてから液体と混合する。そのような気体と液体が入り混じった状態で複雑に気液の混合が十分に行われる条件は、内筒及び貫通スリットの形状及び構造を最適化することにより得られる。
【００４４】
図８に示す液体の流れと渦の発生状態から分かるように、加圧液体１５ａは勢いよく供給され１５ｂに分流し、１５ｃで示す渦回転を行った後、図５に示す小渦分岐壁２８によって１５ｄの渦に変化して小さな渦に分岐する。ここで、１５ｃで示す渦の中心は負圧となるため、気体が渦の中心の負圧の部分に吸い込まれることで、気体が液体に混合され気泡が発生する。
【００４５】
以上のように、本実施形態による微細気泡発生装置１４を用いて微細気泡を発生させる方法は、加圧した液体１５ａを液体供給円筒１５の液体導入口１９から供給し、内筒１８に設けた貫通スリット２３（又は貫通孔）を通して円筒１８の内部の気液旋回室２２に噴射導入するステップと、噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して気体導入口２６から吸い込まれる気体２５を、貫通スリット２３（又は貫通孔）の液体噴射口及びその近傍で前記液体噴射口から噴射される液体と混合するステップと、前記液体と気体２５ａとの混合によって得られる気液旋回流を、内筒１８の内壁面を通して気液吐出口１７から突出するステップとを基本的に有する。
【００４６】
次に、本実施形態による微細気泡発生装置１４の内筒１８に設けられる貫通スリット２３の形状（長さと幅）について説明する。
【００４７】
貫通スリット２３は、内筒１８の長手方向の長さをＬとし、長手方向に対して垂直方向の幅をＷとしたときに、ＬがＷより大きいことが好ましく、さらにＬがＷの２倍以上であることがより好ましい。内筒１８の長手方向に長辺を有する長方形状で形成された貫通スリット（又は長軸を有する楕円形状で形成された貫通孔）は、高速の気液旋回流を生成するために有効である。一方、奥行きの長さは内筒１８の厚さによって決まる。
【００４８】
また、図４及び図６に示す貫通スリット２３の幅（Ｗ）は、内筒１８の内径の１／５以下であることが必要であり、好ましくは１／８〜１／２０の範囲である。貫通スリット２３の幅（Ｗ）を１／５以下と狭くする方向で規定することにより貫通スリット２３から噴射するときの液体の速度が大きく増し、液体導入口１９から導入される加圧液体に比べて液体の圧力をさらに上げることができるようになる。従来技術では微細気泡を大量に発生させるために加圧導入するときの液体の圧力を高める必要があったが、本実施の形態による微細気泡発生装置は、加圧導入する液体の圧力をそれほど高めなくても貫通スリット２３によって液体の圧力を高めることができるため、大量の微細気泡を発生させるに十分な気液旋回流の生成が可能になる。それにより、従来技術で問題となっていた前記キャビテーションエロージョンの発生を抑制できるという効果が得られる。さらに、貫通スリット２３の幅（Ｗ）を１／８以下に設定すれば、より高速の気液旋回流が生成でき、微細の気泡を大量に発生させる効果が高くなる。しかしながら、逆に、貫通スリット２３の幅（Ｗ）が狭すぎると、気液旋回室９に噴射できる液体の量が少なくなって気液旋回流の生成能力が低下する傾向にあるため、貫通スリット２３の幅は１／２０以上にするのが実用的である。
【００４９】
なお、貫通スリット２３から噴射する液体の速度は、貫通スリット２３の幅の絶対値だけでなく、圧力差の関係から内筒１８の内容積によっても影響を受ける。そのため、本発明の効果を得るために設ける貫通スリット２３の幅は、内筒１８の内径に対する比率で規定することが好ましい。
【００５０】
また、貫通スリット２３は、図６に示すように、内筒１８の断面円周方向に等間隔で複数有することが好ましい。その場合は、貫通スリットの１個だけを有する装置よりも、高速で、且つ、気液旋回流の大きな渦を生成することができる。さらに、複数の貫通スリット２３を内筒１８の断面円周方向に等間隔で設けることにより、乱流によって起きやすい気液旋回流の速度低下を抑制できるため、微細気泡の大量発生に有効である。このように本実施の形態においては貫通スリット２３を内筒１８の断面円周方向に複数設けることが好ましいが、１箇所だけに形成する場合であっても本発明の効果を奏することができる。
【００５１】
本実施形態のように貫通スリット２３を内筒１８の接線方向に設ける場合は、次の２通りの形成方法がある。一つは、一方が閉口された端部と他方が開口された端部とを有するようにあらかじめ成形加工された内筒を用いて、閉口された端部側に貫通スリットを形成する方法である。もう一つは、両端が開口した端部を有する円筒を用いて、どちら一方の端部内壁円周の接線方向に貫通スリットを形成した後、貫通スリットを形成した側の端部開口部を蓋で塞ぐことにより両者を一体化する方法である。ここで、蓋の取付方法としては、圧接成形、加締め成形、接着及び接合の何れかの方法を採用することができる。また、両者の形成方法で使用する内筒又は円筒としては、貫通スリットを形成する端部とは反対側の端部内周面に、半円の凹部２７からなる小渦分岐壁２８を形成したものを使用してもよい。
【００５２】
前記２通りの形成方法の中で、本実施形態においては、貫通スリット２３の形成が容易で、貫通スリット２３の幅や長さを高精度で形成することができることから後者の方法が好ましい。すなわち、液体供給円筒２の側に位置する閉口された端部は開口円筒端部と該円筒端部の開口部を塞ぐ蓋とからなり、前記蓋を用いて、前記開口部を圧接成形、加締め成形、接着及び接合の何れかの方法により閉口したものを内筒１８として使用する。なお、後述するように、貫通スリット２３を内筒１８の接線方向に設けない場合には、前記２通りの形成方法において優劣の差はほとんど見られず、製造工程の簡略化及びコスト低減等の状況に応じて、どちらかの方法を採用することができる。
【００５３】
次に、本実施形態の微細気泡発生装置に備わる内筒１８及び内筒１８を内部に挿入して二重円筒構造を形成する外筒容器１６の形状について説明する。図３及び図４に示す内筒１８及び外筒容器１６の形状はどちらも円柱状であるが、本実施形態においては、必ずしも円柱形状に限定されるものではなく、円錐形状であってもよい。例えば、液体導入口１９から気体導入口２６及び気液吐出口１７を兼ねる円筒の開口された端部２１に向けて断面内径が徐々に広くなる形状（開口された端部８の側が底面となる円錐形状）、又は、徐々に狭くなる形状（液体導入口１９の側が底面となる円錐形状）のどちらも採用することができる。前者の場合は、気体導入口２６から導入する気体の量が多くなる効果、また、後者の場合は、気液旋回流の速度が気液吐出口１７に向けて徐々に高速になっていくという効果が得られる。しかしながら、円錐形状を使用する場合は稜線の底面に対する傾斜角度が小さくなるに伴い、前者において気液吐出口１７が広くなりすぎるため気液旋回流の速度が気液吐出口１７に向けて急激な低下がおこること、また、後者においては気体導入口２６が狭くなりすぎるため導入する気体の量が少なくなること、等の問題が顕著になることがある。そのため、円錐稜線の底面に対する傾斜角度は、６０度以上９０度未満の範囲に設定し、円柱形状に近いものとすることが好ましい。
【００５４】
以上のように、本実施の形態による微細気泡発生装置は、ベンチュリー方式とは異なり、外筒容器の側面に気体注入管等を形成する必要がない。さらに、前記特許文献４に記載の微細気泡発生装置のように、予備旋回部を設ける必要がなく、また、気液旋回室内へ気体を導入するための気体供給円筒を液体供給円筒の下端部壁面の中央に配設する必要もない。このように、本発明の微細気泡発生装置は、内筒１８の構成と構造が従来の微細気泡発生装置と異なる点で大きな特徴を有しており、装置の取扱い性や操作性に優れ、信頼性が高く耐久性向上を図ることができる。
【００５５】
本実施形態による微細気泡発生装置１４は簡潔な装置構成で、且つ、気泡を含む小さな液体の回転渦を生成できることから、例えば、シャワー装置に適用することができる。具体的には、微細気泡発生装置１４をシャワーノズルとして使用し、液体供給円筒１５において液体導入口１９とその反対側に位置する一端開口部から水又は湯水を供給し、該水又は温水に微細気泡が含まれる状態で微細気泡発生装置１４の気液吐出口１７から人体の所望の箇所（例えば皮膚など）に噴射するシャワー装置である。加圧液体として湯水を使用する場合は、噴射に伴い、液体と空気と混合した気液が回転しながら皮膚にあたるので、気泡の破裂による刺激と回転するお湯のマッサージする力とシャワーの水圧が加わり、血行を促進することができる。それにより、効率的な洗浄とマッサージの効果を得ることができる。また、このシャワー装置は、シャワーノズルの出口から吐出される水が水玉となって出てくるため、従来にない新感覚の洗浄効果を生み出すことができる。
【００５６】
＜第２の実施形態＞
図９に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の変形例を断面図、平面図及び正面図で示す。図９に示す断面図は、上面図のＦ−Ｆ位置における断面を示している。図９の正面図に示すように、微細気泡発生装置３０は、屈曲部（エルボ部）を有する液体供給円筒３１、外筒容器３２、エアホルダー３３、及び気体供給円筒３４から構成されており、液体供給円筒３１の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置３０の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器３２の先端でエアホルダー３３周辺の開口部分に設ける気液吐出口３５から気液が突出する。図９に示す微細気泡発生装置３０の内部構造を、断面図Ｆ−Ｆを用いて説明する。また、断面図Ｆ−Ｆを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
【００５７】
図９の断面図Ｆ−Ｆに示すように、微細気泡発生装置３０は、内部構造として、円柱形の内筒３６と、内筒３６を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形の外筒容器３２と、外筒容器３２に液体３７を導入する液体導入口３８を備えた液体供給円筒３１とを有する。内筒３６は、気体供給円筒３４の気体導入口３９と連結する開口端部と、気体供給円筒３４の側とは反対側においてエアホルダー３３を内包した形で、その周辺が開口された気液吐出口３５とを有し、その内部に気液の旋回可能な空間である気液旋回室４０を有する。ここで、エアホルダー３３は、内筒３６と当接する部分に通気口４１が形成されている以外は密閉容器の形状を有している。さらに、内筒３６は、液体導入口３８の側の一端から内筒３６の長手方向の途中までの間に貫通スリット４２（又は１つ若しくは縦配列列した複数の貫通孔でもよい）が形成されている。貫通スリット４２（又は１つ若しくは縦配列列した複数の貫通孔でもよい）は１個またはそれ以上の数で形成されるが、その形状及び位置については、例えば、前述の図６（又は後述の図１４）において示すものを採用することができる。さらに、内筒３６は、貫通スリット４２（又は貫通孔）を形成した部分の外壁と外筒容器３２の内壁との間に加圧液体を導入するための隙間４３を設けた形で外筒容器３２と一体化されている。
【００５８】
液体供給円筒３１の一端開口部から供給された加圧液体３７は、液体供給円筒３１の液体導入口３８から外筒容器３２の内部に導入される。この加圧液体３７が、液体の流れ３７ａで示すように、内筒３６の外壁と外筒容器３２の内壁との間に設けた隙間４３に別れて入り、内筒３６に形成した貫通スリット４２（又は１つ若しくは縦配列列した複数の貫通孔でもよい）を通して内筒３６の管内周に回転するように噴射される。隙間４３は、液体導入口３８から導入される加圧液体が貫通スリット４２（又は１つ若しくは縦配列列した複数の貫通孔でもよい）を通して内筒３６の管内周から均一に噴射されるように、少なくとも内筒３６において貫通スリット４２（又は１つ若しくは縦配列列した複数の貫通孔でもよい）を形成した部分まで設ける必要がある。
【００５９】
このようにして噴射された加圧液体は、内筒３６の内部の気液旋回室４０で液体が遠心力で内壁面に押付けられながら回転し始める。回転を開始した液体は旋回渦の中心部ほど圧力が低くなるため、大気状態にある気体４４が気体供給円筒３４から気体導入口３９を通してエアホルダー３３の通気口４１から気液旋回室４０に吸い込まれる。ここで、気体４４は、大気状態の空気には限定されず、加圧空気として送り込んでもよい。送り込まれた気体４４は、液体導入口３８から導入される加圧液体３７と混合され、気液旋回室４０で一緒に旋回しながら見かけ上、白濁した状態で加圧液体の中に気泡となって混合される。そして、気液旋回室４０で生成される気液旋回流は、次第に内筒３６の内壁とエアホルダー３３との間の開口部（気液吐出口３５）へ進行し、気液吐出口３５から吐出される形で微細気泡を含む液体が噴射される。
【００６０】
図９に示す微細気泡発生装置３０は、上面図に示すように、内筒３６の内壁の円周面に、図５に示すものと同じ形状を有する半円形状の凹部４５が、気液吐出口３５の一端部から内筒３６の内部に向けて内筒３６の内壁長手方向の途中まで複数個形成されている。この半円の凹部４５により、遠心力で気液旋回室４０の外壁に沿って出てきた空気を混合した液体を、その部分で分解し、回転渦を小さな渦に変換して吐出させるようにすることができる。この半円の凹部４５は気液吐出口３５の内壁円周面に複数で均等に設けることにより、気液旋回室４０で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐壁として機能する。
【００６１】
このように、図９に示す微細気泡発生装置３０は、気液導入口３８が気液吐出口３５とは反対側に設けられている点で上記第１の実施形態とは異なる構成を有するが、機能的に同じであることから、より小さな粒径を有する気泡を大量に発生することができるという効果を上記第１の実施形態と同じように得ることができる。
【００６２】
＜第３の実施形態＞
図１０に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置の別の変形例を平面図、正面図及び断面図で示す。図１０には断面図として、正面図のＧ−Ｇ位置及びＧ−Ｇ断面図のＨ−Ｈ位置における断面がそれぞれ示されている。図１０の平面図及び正面図に示すように、微細気泡発生装置４６は、液体供給円筒４７、外筒容器４８、及び気体供給円筒４９から構成されており、外筒容器４８に対して垂直方向に配置する液体供給円筒４７の一端開口部から液体を供給することにより、微細気泡発生装置４６の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器４８の先端で開口している気液吐出口５０から気液が突出する。図１０に示す微細気泡発生装置４６の内部構造を、断面図Ｇ−Ｇを用いて説明する。また、断面図Ｈ−Ｈを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
【００６３】
図１０の断面図Ｇ−Ｇに示すように、微細気泡発生装置４６は、内部構造として、段差を有する円柱形の内筒５１と、内筒５１を内部に挿入して二重円筒構造を形成する円柱形の外筒容器４８と、外筒容器４８に液体５２を導入する液体導入口５３を備えた液体供給円筒４７とを有する。内筒５１は、気体供給円筒４９の気体導入口５４と連結する開口端部と、気体供給円筒４９の側とは反対側で開口された気液吐出口５０とを有し、その内部に気液の旋回可能な空間である気液旋回室５５を有する。さらに、内筒５１は、液体導入口５３の側の一端から内筒５１の長手方向の途中までの間に貫通孔５６（又は貫通スリットでもよい）が形成されている。貫通孔５６（又は貫通スリット）は１個またはそれ以上の数で形成されるが、例えば、図１０の断面図Ｈ−Ｈに示すように、内筒５１の内壁の断面円形において接線方向に３個設けることができる。さらに、内筒５１は、貫通孔５６（又は貫通スリット）を形成した部分の外壁と外筒容器４８の内壁との間に加圧液体を導入するための隙間５７を設けた形で外筒容器４８と一体化されている。
【００６４】
液体供給円筒４７から供給された加圧液体５２は、方向を変え、外筒容器４８の内部に導入される。この加圧液体５２ａが、外筒容器４８の内壁と内筒５１の外壁との間に設けた隙間５７に入り、内筒５１に形成した貫通孔５６（又は貫通スリット）を通して内筒５１の管内周に回転するように噴射される。
【００６５】
このようにして噴射された加圧液体は、内筒５１の内部の気液旋回室５５で液体が遠心力で内壁面に押付けられながら回転し始める。回転を開始した液体は旋回渦の中心部ほど圧力が低くなるため、大気状態にある気体が２方向から吸い込まれる。一つは気体供給円筒４９から気体導入口５４を通って導入される空気５８であり、もう一つは内筒５１において気液吐出口５０の側で開口した端部の先から導入される空気５９である。ここで、気体導入口５４を通って導入される空気５８は、気体導入量を制御するためのバルブ６０を使用して気体の流量を最適化することができる。それにより、装置の使い勝手が向上する。
【００６６】
以上のように、本実施形態においては、微細気泡発生装置の前後２方向から気体を導入する点で、上記第１及び第２の実施形態とは異なる構成を有する。ここで、空気５８、５９は、大気状態の空気には限定されず、加圧空気として送り込んでもよい。
【００６７】
送り込まれた気体５８、５９は、液体供給円筒４７から導入される加圧液体５２と混合され、気液旋回室５５で一緒に旋回しながら見かけ上、白濁した状態で加圧液体の中に気泡となって混合される。そして、気液旋回室５５で生成される気液旋回流は、次第に内筒５１の開口した端部へ進行し、気液吐出口５０から吐出される形で微細気泡を含む液体が噴射される。
【００６８】
図１０に示す微細気泡発生装置４６は、平面図に示すように、内筒５１において気液吐出口５０の側で開口した端部の円周方向に円筒状貫通穴６１の複数個が設けられている。円筒状貫通穴６１は、気液吐出口５０として使用されるものであり、遠心力で気液旋回室５５の外壁に沿って出てきた空気を混合した液体を、その部分で分解し、回転渦流を小さな渦流に変換して吐出させるようにすることができる。この円筒状貫通穴６１は、内筒５１の開口した端部円周方向に複数で均等に設けることにより小渦分岐機能を有する。
【００６９】
このように、図１０に示す微細気泡発生装置４６は、装置の前後から気体を同時に導入できる構成を有するため、気体を液体よりも多く入れたい場合には有効な装置となる。さらに、気液吐出口５０として小渦分岐機能を有する円筒状貫通穴６１の複数個を設けることにより、上記第１及び第２の実施形態に比べて、より小さな粒子径を有する気泡を大量に発生するという効果を高めることができる。
【００７０】
＜第４の実施形態＞
図１１に、本発明の二重円筒構造を有する微細気泡発生装置のさらに別の変形例を、平面図、正面図及び断面図で示す。図１１には断面図として、正面図のＩ−Ｉ位置とＪ−Ｊ位置及び断面図Ｉ−ＩのＫ−Ｋ位置における断面をそれぞれ示す、また、図１１において四角の点線枠内には、断面図Ｊ−Ｊにおいて気液旋回室に導入するときの気体の流れを模式的に示している。
【００７１】
図１１の平面図及び正面図に示すように、微細気泡発生装置６２は、液体導入口６３、外筒容器６４、及び気体導入口６５を備え、液体導入口６３と接続する液体供給円筒（不図示）から液体を供給することにより、微細気泡発生装置６２の内部で気液旋回流が生成され、外筒容器６４の先端で開口している気液吐出口６６から気液が吐出する。図１１に示す微細気泡発生装置６２の内部構造を、断面図Ｉ−Ｉを用いて説明する。また、断面図Ｋ−Ｋを参照して、本発明による気液旋回流の生成機構及びそれによって奏する効果を合わせて説明する。
【００７２】
図１１の断面図Ｉ−Ｉに示すように、微細気泡発生装置６２は、内部構造として、円柱形の内筒６７と、内筒６７を内部に挿入して見かけ上、二重円筒構造を形成する円柱形の外筒容器６４と、外筒容器６４に液体６８を導入する液体導入口６３を有する。内筒６７は、気体導入口６５と連結する開口端部６９と、気体導入口６５の側とは反対側で開口された気液吐出口６６とを有し、その内部に気液の旋回可能な空間である気液旋回室７０を有する。さらに、内筒６７は、液体導入口６３の側の一端から内筒６７の長手方向の途中までの間に貫通孔７１（又は貫通スリットでもよい）が形成されている。貫通孔７１（又は貫通スリット）は１個またはそれ以上の数で形成されるが、例えば、図１１の断面図Ｋ−Ｋに示すように、内筒６７の内壁の断面円形において接線方向に６個設けることができる。
【００７３】
液体導入口６３から供給された加圧液体６８は、外筒容器６４に一体化された内筒６７の内部に形成された通路７２ａ内に導入される。この通路７２ａを通過する加圧液体６８ａは、内筒６７に形成した貫通孔７１（又は貫通スリット）の近い通路７２ｂに入り、貫通孔７１（又は貫通スリット）を通して内筒６７の管内周に回転するように噴射される。ここで、貫通孔７１（又は貫通スリット）の近い通路７２ｂが、前記第１〜第３の実施形態において外筒容器の内壁と内筒の外壁との間に設けた隙間に相当するものである。内筒６７は、通路７２ｂから液体が漏れないように気密性を上げるため、シーリング用オーリング７３を介して外筒容器６４と一体化されている。
【００７４】
このようにして噴射された加圧液体は、内筒６７の内部の気液旋回室７０で液体が遠心力で内壁面に押付けられながら回転し始める。回転を開始した液体は旋回渦の中心部ほど圧力が低くなるため、大気状態にある気体が２方向から吸い込まれる。一つは、微細気泡発生装置６２の長手方向に対して垂直に設けた気体導入口６５から導入される空気であり、もう一つは内筒６７において気液吐出口６６の側で開口した端部の先に存在する空気７４である。前者の場合、すなわち空気導入口６５から導入される空気７５は、図１１において断面図Ｊ−Ｊ及び四角の点線枠内で示すように、２方向に分かれ、内筒６７の中心部に開口した小穴７６から気液旋回室７０の内部に導入される。ここで、気体導入口６５及び気液吐出口６６から導入される空気７５、７４の少なくともいずれかは、大気状態の空気には限定されず、加圧空気として送り込んでもよい。
【００７５】
送り込まれた気体７５、７４は、液体導入口６３から導入される加圧液体６８と混合され、気液旋回室７０で一緒に旋回しながら見かけ上、白濁した状態で加圧液体の中に気泡となって混合される。そして、気液旋回室７０で生成される気液旋回流は、次第に内筒６７の開口した端部へ進行し、気液吐出口６６から吐出される形で微細気泡を含む液体が噴射される。
【００７６】
図１１に示す微細気泡発生装置６２は、平面図に示すように、内筒６７の内壁の円周面において図５に示すものと同じ形状を有する半円形状の凹部７７が、気液吐出口６６の一端部から内筒６７の内部に向けて、内筒６７の内壁長手方向の途中まで複数個形成されている。この半円の凹部７７により、遠心力で気液旋回室７０の外壁に沿って出てきた空気を混合した液体を、その部分で分解し、回転渦を小さな渦に変換して吐出させるようにすることができる。この半円の凹部７７は気液吐出口６６の一端部の内壁円周面に複数で均等に設けることにより、気液旋回室７０で形成された大きな旋回渦流を小さな旋回渦流に変化するための小渦分岐壁として機能する。
【００７７】
図１１に示す微細気泡発生装置６２は、前記第１〜３の実施形態において外筒容器の内壁と内筒の外壁との間に設けた隙間とは異なり、前記隙間が内筒６７に形成した貫通孔７１（又は貫通スリット）の近い通路７２ｂに置き換えられるものである。また、微細気泡発生装置の２方向から気体を気液旋回室に導入するという点では上記第３の実施形態と同じ機能を有するが、２方向の中で１方向が微細気泡発生装置６２の長手方向に対して垂直に設けた気体導入口６５から空気７５が導入される点で異なる。
【００７８】
このように、図１１に示す微細気泡発生装置６２は、上記第１〜第３の実施形態とは異なる構成及び構造を有するが、装置の２方向から気体を同時に導入できる構成とともに、気液吐出口として小渦分岐機能を有する円筒状貫通穴７７の複数個を設けることによって、より小さな粒子径を有する気泡を大量に発生することができる。
【００７９】
図１１に示す微細気泡発生装置６２は、通常のシャワーヘッドの中に配置することにより、気体導入口６５から気体を入れてバブルを発生させ、シャワーの出口の小穴から小さな粒子径を有するバブルを大量に含む液に吐出することができる。そのため、洗浄効果を画期的に高めるだけでなく、節水効果も要求される温水シャワー等の装置への適用を図ることができる。
【００８０】
＜第５の実施形態＞
前記第１の実施形態においては、貫通スリット２３を内筒１８の接線方向に設けた微細気泡発生装置の例を示したが、本発明は、貫通スリットを設ける位置は内筒の接線方向に限定されない。図１２に、本発明の微細発生装置において、貫通スリットを接線方向と異なる位置に設けた内筒の例を示す。図１２において、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ内筒１８の平面図、正面図、（ａ）に示すＯ−Ｏ位置の断面図及び（ｂ）に示すＱ−Ｑ位置の断面図である。
【００８１】
図１２に示すように、本実施形態による内筒７８は、貫通スリット７９の形成位置が異なるだけで、半円形状の凹部８０が、開口した端部８２の開口部（気液突出口に相当する部分）から内筒７８の閉口した端部８３に向けて内壁の長手方向の途中まで複数個形成されている。半円の凹み８０は、前記第１の実施形態でも説明したように、回転渦を小さな渦に変換して吐出させる小渦分岐壁８１として機能する。
【００８２】
図１２の（ｂ）及び（ｄ）に示すように、本実施形態の内筒７８は閉口した端部８３の近くの２箇所に設けた貫通スリット７９を有する。本実施形態による内筒７８は、この貫通スリット７９が形成されている位置に特徴を有する。すなわち、図１２の（ｄ）に示すように、貫通スリット７９は、内筒７８の断面の内壁円半径をｒとし、噴射された液体が衝突する内筒７８の断面内壁部分の位置を、液体の噴射方向（→で示す部分）と平行関係にある前記内壁円の接線Ｍに対して引いた垂線Ｎの上に投影したときの位置をＰとしたとき、前記Ｐの位置が垂線Ｎの上で内筒７８の断面の内壁から中心部に向けてｒ／２以下の距離範囲に含まれるように噴射方向を調製した開口通路を有するように形成することが好ましい。それにより、内筒７８の内部の気液旋回室で気液旋回流による渦８４を生成することができる。仮に、図１２に示す位置Ｐがｒ／２を超えると、貫通スリット７９から噴射された液体は、内筒７８の内壁面で衝突した後に反射又は散乱され、気液旋回流を生成する液体量が少なくなったり、気液旋回流の流れが大きく乱されるため、渦８４の生成が困難になる。
【００８３】
実際に、貫通スリット７９を断面内壁から中心部に向けてｒ／４の距離に２箇所で設けた内筒７８を、図３に示す微細気泡発生装置に組み込んで気泡の発生状況を定性的に調べた。また、比較例として、貫通スリットを３ｒ／４の距離に２箇所で設けた別の内筒を用いて、同じように図３に示す微細気泡発生装置に組み込んだ後、気泡の発生状況を調べた。気泡の発生状況について両者を対比した結果、本実施形態である前者の場合は微細気泡の大量発生を確認できたのに対し、後者の比較例では気泡の発生が少なく、両者には大きな差異があることが分かった。
【００８４】
本実施形態で規定するＰの位置は、前記第１の実施形態で使用する内筒１８のように、貫通スリット２３を接線方向に設ける場合でも同じ範囲で規定することができる。すなわち、前記第１の実施形態においては本実施形態で規定するＰの位置が、内筒１８の断面の内壁から中心部に向けて０（ゼロ）となる位置であり、ｒ／２以下の距離範囲に含まれるものである。したがって、本実施形態で使用する内筒の変形例として、図１３の断面図に示すように、貫通スリットを接線方向及び接線方向とは異なる位置に同時に設ける内筒を使用してもよい。図１３に示す内筒８５には、内壁接線方向及び接線方向とは異なる方向にそれぞれ貫通スリット８６及び８７が２個ずつ形成されている。そこで、図１３に示す内筒８５を、図１に示す微細気泡発生装置に組み込んで気泡発生状況を観測したところ、定性的ではあるが、図１２に示す内筒７９を使用する場合よりも微細気泡の大量発生が観測できた。
【００８５】
本実施形態において、図１２及び図１３に示す内筒７８及び８５に設ける貫通スリット７９及び８６と８７は、長さ（Ｌ）と幅（Ｗ）について前記第１の実施形態において規定された範囲で同じように規定できる。これは、貫通スリットの形成位置が異なるだけで、貫通スリットの形状には大きな違いがないためである。すなわち、図１２の（ｂ）に示す貫通スリットの長さ（Ｌ）及び幅（Ｗ）において、ＬがＷより大きく、また、Ｗが、内筒１７又は２４の内径の１／５以下であることが好ましく、より好ましくは１／８〜１／２０の範囲である。
【００８６】
＜第６の実施形態＞
図１４は、本発明の微細発生装置において、貫通スリットに代えて貫通孔を設けた内筒の別の変形例を示す図である。図１４において、（ａ）及び（ｂ）は、内筒８８において、それぞれ正面図及び（ａ）に示すＲ−Ｒ位置の断面図である。図１４に示す内筒８８は、図４に示す内筒１８と同じように、内筒８８の開口した端部８９の内壁の円周面に複数の半円形状の凹部からなる小渦分岐壁を有する。
【００８７】
本実施形態の内筒８８は、図１４の（ａ）に示すように、閉口した端部９０の近くの２箇所に、一直線上に複数個で配列されて設けた貫通孔９１を有する。本実施形態の内筒８８は、図１２に示す内筒７８に設けた貫通スリット７９に代えて、複数の貫通孔９１が形成されている点が異なるだけで、貫通孔９１の形成位置は図１２に示す内筒７８の場合とほぼ同じである（図１４の（ｂ）を参照）。そして、内筒８８の長手方向に複数で配列された貫通孔９１は、両端の貫通孔の中心間距離をＬとし、内筒８８の長手方向に対して垂直方向の貫通孔９１の径もしくは長さをＷとしたときに、ＬをＷより大きくした形状で設けられる。それにより、前記第５の実施形態で説明した貫通孔スリットの場合と同じ機能が発揮され、微細気泡を大量に発生させるために十分な気液旋回流の渦９２を形成することができる。この効果を十分に得るためには、さらにＬ≧２×Ｗの関係にあるのが好ましく、貫通孔９１の数もその関係を満たすように調整して決める。
【００８８】
なお、図１４には、内筒８８において複数の貫通孔９１を設けた例を示したが、貫通孔９１が楕円形状を有する場合は、長軸（前記Ｌに相当する軸）が短軸（前記Ｗに相当する軸）よりも長く、ＬがＷよりも２倍以上にすることにより単数の一個を設けた構造を有する内筒の構造としてもよい。ここで、貫通孔９１において矩形状を有し、Ｗに対するＬの比率が大きいものは、貫通スリットとみなすこともできる。
【００８９】
本実施形態及び前記第５の実施形態による内筒を微細気泡発生装置に組み込むことにより、前記第１の実施形態による微細気泡発生装置と同じように、シャワー装置のノズルとして適用することができる。したがって、そのシャワー装置からも効率的な洗浄とマッサージの効果を得ることができる。
【００９０】
＜第７の実施形態＞
前記第１〜第６の実施形態による微細気泡発生装置は、主にシャワーノズルとして使用できるものであるが、これらの微細気泡発生装置を変形又は大型化して水生物の輸送・蓄養、水質浄化と水環境の蘇生等に使用することも可能である。つまり、気泡発生装置で発生させた空気等の気体の泡を、水槽や湖沼等の汚れた水の中に大量に入れることが可能となる。
【００９１】
図１５は、水中に入れて作動させるときの本発明の微細気泡発生装置を示す平面図及び正面図である。図１５において、９３は微細気泡発生装置の本体であり、液体供給円筒９４及び外筒容器９５から構成されており、外気の気体を吸い込めるように、外筒容器９５の先端で開口している端部から挿入した円筒管９６を有する。図１５に示す微細気泡発生装置９３を実際に水に入れた状態において、Ｓ−Ｓ位置の断面図を図１６に示す。
【００９２】
図１６に示すように、円筒管９６は、図４に示すものと同じ構成と構造を有する微細気泡発生装置を使用し、内筒９７において開口した端部９８から気液旋回室９９を通り、気液旋回室管９９の底、すなわち閉口した端部１００の方まで挿入し、端部１００から少し浮かした状態でセットする。円筒管９６は水中から大気のあるところまで出してあり、大気の気体１０１を吸い、気体１０１を内筒９７の内部に位置する気液旋回室９９にまで吹い込めるようにするために設けるものであり、ストロー管と同じような機能を有する。ここで、内筒９７の閉口した端部１００の近くには、前記第１、５及び６の実施形態でも説明したように、加圧液体１０２を内筒９４の内部に噴射するために貫通スリット１０３（又は貫通孔）が設けられている。
【００９３】
図１６に示す微細気泡発生装置をノズルとして使用するときの動作について説明する。
【００９４】
図１６に示すように、微細気泡発生装置９３を気泡発生用ノズルとして水中に沈めた後、水量と水圧を調整した水を外部から導入することによって内筒９７の内部に貫通スリット１０３（又は貫通孔）を通して噴射される液体の回転力を調整する。その液体の回転力により液体の旋回流が生成し、円筒管９６から吸い込まれる気体１０１が強制的に旋回流の中心に供給されて気体を含んだ気液旋回流が生成される、それによって形成される渦回転の気液旋回流を内筒９７の開口した端部９８から突出させることにより水中で気泡１０４を発生させることができる。また、微細気泡発生装置９３の本体を水中に沈めるときに沈める深さを浅くして、後から円筒管９６を微細気泡発生装置９３の本体に挿入するような形で配置してもよい。その場合でも、渦回転で作成する負圧で気体１０１をこの円筒管９６から吸い込めるようにすることができるので、水中での気泡発生が可能となる。
【００９５】
また、ポンプなどを用いて液体１０２を液体供給円筒９４の開口部から勢いよく押し込み、前記で説明したような渦を作成し、円筒管９６の先端開口部から気体１０１を負圧で吸い込むか、または、気体１０１をあらかじめ圧力をかけて押し込むと水深の深いところにノズルをセットしても泡を作成することができる。これを使った比較的大きな泡の作用で水槽や湖沼等の水中を撹拌することができる。この作用は、例えば、図１７に示す微細機構発生装置の構成によって実現することができる
【００９６】
図１７は、図１６に示す微細気泡発生装置において気体流量調整弁を有する微細気泡発生装置の変形例を示す断面図である。図１７に示す微細気泡発生装置１０５は、図１６に示す微細気泡発生装置９３と同じ構成と構造を有する装置を水中に入れ、気体１０１を入れるときに気体流量調整弁１０６を使い、気泡の大きさを調整することができるようにしたものである。気体流量調整弁１０６は円筒管９６の入口又は途中に設けられる。この微細気泡発生装置１０５は気体流量調整弁１０６によって気体１０１の圧力調整ができるため、前記で述べたように、より深い水中に沈めて使用する場合でも、大きな泡の作用で気液旋回流の生成による渦の発生を促進し、大量の微細気泡１０４を発生させることができる。
【００９７】
図１５及び図１６に示す微細気泡発生装置９３は、円筒管９６を内筒９７の閉口した端部１００の方まで挿入し、端部１００から少し浮かした状態でセットするものであるが、本実施形態は、この構造には限定されない。例えば、円筒管を内筒の開口した端部に接続するものも含まれる。その例を図１８に示す。図１８は、図１５及び図１６に示す微細気泡発生装置の別の変形例を示す図であり、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は、それぞれ平面図、斜視図、正面図及び（ａ）に示すＴ−Ｔ位置の断面図である。
【００９８】
図１８に示す微細気泡発生装置１０７は、外筒容器１０８に挿入された内筒１０９の閉口した端部１１０に円筒管１１１が接続又は接合されており、円筒管１１１には閉口した端部１１０の近傍に気体導入用貫通孔１１２が形成されている。気体導入用貫通孔１１２は、円筒管１１１から吸い込まれる気体１１３を内筒１０９の内部にある気液旋回室１１４に導入するために設けるものである。この気体導入用貫通孔１１２は、円囲方向に等間隔で２つ以上設けることが好ましい。また、内筒１１０には、図１６に示す貫通スリットに代えて、貫通孔１１５が設けられている。
【００９９】
図１８に示すように、加圧液体１１６を液体供給円筒１１７から供給し、液体導入口１１８から外筒１０８の内部に導入した後、内筒１０９に設けた貫通孔１１５を通して気液旋回室１１４へ噴射させる。気液旋回室１１４の中では噴射された液体が旋回することにより内筒１０９の中心が負圧になるため、円筒管１１１から吸い込まれた気体１１３が気体導入用貫通孔１１２から気液旋回室１１４に入いる。そして、気液旋回室１１４で噴射された液体と吸い込まれた気体とが混合することにより小さな気泡を含む液が形成され、気液突出口１１９から吐出する。内筒１０９には、気液吐出口１１９を形成する開口した端部の内壁円周面に複数の半円形状の凹部からなる小渦分岐壁１２０が形成されているため、気液吐出口１１９から吐出された気液は微細な気泡を含んでいる。このように、図１８に示す微細気泡発生装置は、円筒管の構造を除き、他の構成及び構造は図１５及び図１６に示す装置と基本的に同じであり、微細気泡を大量に発生させることができる。
【０１００】
以上のように、本実施形態による微細気泡発生装置を用いて液体中に浸漬した状態で微細気泡を発生させる方法は、例えば、図１５及び図１６において、加圧した液体を液体供給円筒９４の液体導入口から供給し、内筒９７に設けた貫通スリット１０３（又は貫通孔）を通して内筒９７の内部の気液旋回室９９に噴射導入するステップと、円筒管９６を通して気体１０１を外部から内筒９７の内部の気液旋回室９９に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して円筒管９６から導入される気体１０１を、貫通スリット１０３（又は貫通孔）の液体噴射口及びその近傍で液体１０２と混合するステップと、液体１０２と気体１０１との混合によって得られる気液旋回流を、内筒９７の内壁面を通して気液突出口として機能する開口した端部９８から突出するステップ、とを基本的に有する。
【０１０１】
また、本実施形態による微細気泡発生装置は、次の方法により微細気泡発生装置を浸漬した液体中の温度を調整することができる。具体的には、図１６において、加圧した液体を前記液体供給円筒の液体導入口から供給し、内筒９７に設けた貫通スリット１０３（又は貫通孔）を通して円筒９７の内部の気液旋回室９９に噴射導入するステップと、円筒管９６を通して、微細気泡発生装置９３が浸漬される前の液体よりも温度が高い暖気又は温度が低い冷気を外部から内筒９７の内部の気液旋回室９９に導入するステップと、該噴射導入するときに発生する遠心力で形成される液体の旋回流の中心部に発生する負圧を利用して円筒管９６から導入される前記暖気又は冷気を、貫通スリット１０３（又は貫通孔）の液体噴射口及びその近傍で液体１０２と混合するステップと、液体１０２と気体１０１との混合によって得られる気液旋回流を、内筒９６の内壁面を通して気液突出口として機能する開口した端部９８から突出するステップ、とを基本的に有する微細気泡発生方法である。
【０１０２】
この方法によれば、例えば、エアコンからの暖気やヒータからの熱風を円筒管から導入することにより、本発明の微細気泡発生装置を浸漬した液体中に温かい気体が送られるため、時間をかければ加熱用ヒータを使用しなくても液体全体の温度を上げることができる。また、温度が上がりすぎる場合は、微細気泡発生装置の稼働を停止するだけで容易に対応することができる。逆に、液体の温度を下げたい場合は、エアコンや外気からの冷気を導入することにより、部屋全体を冷やさなくても液体全体の温度を下げることができる。この方法は大容量の容器に保管してある大量の水や液体、例えば養殖用の水又は食品用の液体等の温度を適度に調整する場合には、液体の内部からの気泡発生により容易に温度調整ができることから、従来にない大きな省エネ効果が得られる。
【０１０３】
＜第８の実施形態＞
図１９は、本発明の微細気泡発生装置を有する油水分離装置を示す断面図である。図１９に示す油水分離装置１２１は、前記第７の実施形態と同じ構成と構造を有する微細気泡発生装置１２２と、微細気泡発生装置１２２を底部に有し、油水混合液を注入して分離するために使用する油水混合液分離槽１２３と、油水混合液分離槽１２３に注入される油水混合液の一部を微細気泡発生装置１２２に備わる液体供給円筒１２４に供給又は循環するためのポンプ１２５を基本的に有する。油水混合液分離槽１２３とポンプ１２５との間、及びポンプ１２５と液体供給円筒１２４との間の配管には、液量を調整するための調整弁１２６が１２６ａ及び１２６ｂとしてそれぞれ設けられる。
【０１０４】
また、本実施形態の油脂分離装置１２１は、それ以外にも、油水混合液とは別に、油を含まない純水を溜めるための貯水槽１２７を具備してもよい。貯水槽１２７から純水を液体供給円筒１２４に供給し、微細気泡発生装置１２２によって発生させた気泡とともに純水を油水混合液分離槽１２３の底部から導入させることにより、油水混合液だけを循環する方法よりも油水分離を速めることができる。これは、純水の導入により油水混合液分離槽１２３の底部及び下部に存在する油水混合液中の水の比率が高くなり、油相と水相との分離が促進されるためである。貯水槽１２７を備える場合も、貯水槽１２７と液体供給円筒１２４との間には、純水を供給するためのポンプ１２８及び調整弁１２９が１２９ａ及び１２９ｂとしてそれぞれ設けられる。
【０１０５】
図１９に示す油水分離装置の動作原理を説明する。気泡が媒質（水）中の分散質（油のコロイド粒子）の分離を促進するメカニズムは、気泡が水中を上昇する過程で水中に分散する油のコロイド粒子又は不純物粒子を接触してこれらを吸着して浮力を増大させるのが主な作用である。その場合、気泡の粒子径が大きいと、気泡の上昇速度が過大となって油のコロイド粒子又は不純物粒子を吸着することが不十分となり、分離が容易に進行しない。そのため、油水混合液中においては小さい粒子径を有する微細気泡の発生が必要である。
【０１０６】
本実施形態の油水分離装置１２１で使用する微細気泡発生装置１２２は、微細気泡を大量に発生できるという効果を有することから、油水分離を効率的に行うために非常に有効である。さらに、微細気泡発生装置１２２は、気泡の発生が旋回流の生成による渦の形成を利用するという単純なメカニズムで動作し、加えて、外気からの気体の導入を円筒管１３０の取付けだけで行うことができるため、気泡発生に必要な気体を送るための高圧エアポンプを使用する必要がない。仮に、高圧エアポンプによって気体を送り出す場合は、装置の停止時であっても、逆流防止のために高圧エアポンプを常時稼働する必要があり、取扱い性やメンテナンス性が劣る。
【０１０７】
このように、本実施形態の油水分離装置１２１は簡潔な構成を有するため、取り扱性と操作性に優れ、耐久性の向上も図れる。また、仮に不具合や天災等によって装置の交換を行う事態が発生しても、交換作業が容易でありメンテナンス性にも優れる。
【０１０８】
図１９には、油水分離装置１２１の可動により油水混合液から油相だけが分離され、油水混合液の上面に浮上した状態の油相１３１を示している。この浮上した油相１３１は、油水混合液分離槽１２３から個別に回収して取り除く必要があるため、本実施形態においては油相１３１を個別に回収するための手段を有することが好ましい。
【０１０９】
油相１３１を個別に回収するための手段としては、例えば、油相１３１を吸引して回収するためのバキュームカーや真空吸引装置、又は従来から使用されている油吸着材が挙げられる。油吸着材としては、公知のフレーク状又は粒状の形状を有する天然由来の油吸着材を使用することができる。それら以外の方法としては、例えば、図２０に示すような方法で油相１３１を個別に回収してもよい。
【０１１０】
図２０は、本発明の油脂分離装置の変形例を示す断面図である。図２０に示す油水分離装置１３２は、図１９に示す油水分離装置１２１と基本的に構成と構造は同じであるが、上部に浮上した油相１３１だけを外部へ取り出すための排出口１３３と、排出口１３３から流れ出た油相１３１を回収するための油貯蔵槽１３４と、それらを繋ぐ配管及びその途中に調整弁１３５を付加して設けた点で異なる。
【０１１１】
油相１３１を個別に回収する方法を図２０の（ａ）及び（ｂ）を用いて説明する。図２０の（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ浮上した油相１３１の回収前及び回収途中の状態を示す図である。まず、微細気泡発生装置１３２の稼働を継続することにより、油水混合液から分離された油が油水混合液分離槽１２３の上部に徐々に浮上し、最終的に最上部に油相１３１が形成される（図２０の（ａ））。次いで調整弁１２６ｂを閉じ、その後、貯水槽１２７から純水を微細気泡発生装置１２２の底部に位置する液体供給円筒１２４の内部に供給する。そうすると、純水の導入により気泡発生が継続的に行われるだけでなく、油水混合液の液位（液面の位置）が上昇し、油相１３１が排出口１３３の位置まで移動し、その時点で油相１３１の排出が開始され、油相１３１が油貯蔵槽１３４に流れ込む（図２０の（ｂ））。そのとき、油相１３１の下部に存在していた水も合わせて流出させれば、油相１３１の除去をほぼ完全に行うことができる。そして、油水混合液分離槽１２３の最上部から油相１３１が完全に取り除かれたことを確認した後、貯水槽１２７からの純水の供給を停止するか、又は、分離処理によって成分のほとんどが水に変換した油水混合液の一部をポンプ１２８によって貯水槽１２７へ逆流させ、液面を下げる。逆流によって貯水槽１２７に戻した水は、次の油水分離処理に使用する純水の一部として再利用することができる。
【０１１２】
このように、本実施形態の油水分離装置１３２は、油水混合液分離槽１２３の内部で分離処理を行う油水混合液の液位を上下に移動することにより、油相１３１だけを油水混合液分離槽１２３から外部へ容易に取り出すことができる。そのため、バキュームカーや真空吸引装置又は油吸着材等を使用する場合と比べて、油相１３１の回収処理作業が簡便となり、処理コストの低減を図ることができる。
【０１１３】
以上のように、本発明の微細気泡発生装置は、旋回流の生成という単純な機構を使用し、且つ、従来の旋回流微細気泡発生装置と比べてより簡潔な構成及び構造で微細気泡を大量に長時間にわたって発生できるため、取扱性、操作性及び耐久性に優れる。そのため、本発明の微細気泡発生装置をシャワー装置に適用する場合は、高い洗浄効率だけでなく、皮膚のマッサージ効果や血行を良くする効果が得られる。また、生物の輸送・蓄養並びに水道水・河川水・池・湖沼・ダム等に水質浄化及び水環境の蘇生のために適用する場合には、生物の生命維持と生育及び環境保全等に大きく寄与する。さらに、本発明の旋回流微細気泡発生装置を油水分離装置の構成部品として適用するときは、効率的な油水分離性能が長期間にわたって維持されるだけでなく、構成及び構造が簡単であるため、操作性と耐久性に優れ、汎用性の高い油水分離装置を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１４】
本発明の微細気泡発生装置は、シャワー装置、水質浄化及び水環境の蘇生のためのエアーインフレーション装置及び油水分離装置等の様々な用途に適用できるため、その有用性は極めて高い。
【符号の説明】
【０１１５】
１，１２，１４，３０，４６，６２，９３，１０５，１０７，１２２・・・微細気泡発生装置
２，１５，３４，４９・・・気体供給円筒
３，２６，３９，５４，６５・・・気体導入口
４，２２，４０，５５，７０，９９，１１４・・・気液旋回室
５・・・円柱形又は円錐形の筒
６，３１，４７，９４，１１７，１２４・・・液体供給円筒
７，１９，３８，５３，６３，１１８・・・液体導入口
８・・・気液旋回流
９，６１・・・円筒状貫通穴
１０，１７，３５，５０，６６，１１９・・・気液吐出口
１１・・・小さな旋回渦流
１３，２７，４５，７７，８０・・・凹部
１６，３２，４８，６４，９５，１０８・・・外筒容器
１８，３６，５１，６７，７８，８５，８８，９７，１０９・・・内筒
２０，６９，８３，９０，１００，１１０・・・閉口した端部
２１，８２，８９，９８・・・開口した端部
２３，４２，７９，８６，８７，１０３・・・貫通スリット
２４，４３，５７・・・隙間
２５，４４，１０１，１１３・・・気体
２８，８１，１２０・・・小渦分岐壁
２９，８４，９２・・・渦
３３・・・エアホルダー
３７，５２，６８，１０２，１１６・・・液体
４１・・・通気口
５６，７１，９１，１１５・・・貫通孔
５８，５９，７４，７５・・・空気
６０・・・バルブ
７２ａ，７２ｂ・・・通路
７３・・・オーリング
７６・・・小穴
９６，１１１，１３０・・・円筒管
１０４・・・気泡
１０６・・・気体流量調整弁
１１２・・・気体導入用貫通孔
１２１，１３２・・・油水分離装置
１２３・・・油水混合液分離槽
１２５，１２８・・・ポンプ
１２６，１２９，１３５・・・調整弁
１２７・・・貯水槽
１３１・・・油相
１３３・・・排出口
１３４・・・油貯蔵槽
【要約】
加圧液体噴射による旋回流の生成を利用し、かつ、構成及び構造を簡潔にすることにより取扱性、操作性及び耐久性に優れる微細気泡発生装置及び気泡を大量に発生できる微細気泡発生方法、並びに前記微細気泡発生装置を有するシャワー装置と油水分離装置を提供する。本発明の微細気泡発生装置は、気液旋回室を内部に有する円柱形又は円錐形の筒と、前記円柱形又は円錐形の筒の片側に設けられた気液突出口と、前記気液旋回室内へ液体及び気体を導入するためのそれぞれの導入口を備える液体供給筒及び気体供給円筒とを有し、前記気液突出口として、前記円柱形又は円錐形の筒の片側で閉口した端部壁面に、小さな円筒状の貫通穴の複数個を設けるか、又は前記円柱形又は円錐形の筒の片側で開口した端部内壁の円周面に、断面が円形で、かつ、半円以上の円周長を有する小さな凹部の複数個が設けられる。【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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