(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状のシャフト部と、前記シャフト部の外周面に周方向に沿って所定の隙間を隔てて、前記シャフト部の半径方向に向かって延在する矩形状の複数のブレードとを含むブレード体と、
前記ブレード体を収容する収容空間と、前記ブレード体の一端に対向するように形成され前記収容空間へ液体を流入させることが可能な流入口と、前記ブレード体の他端に対向するように形成され前記収容空間の液体を排出することが可能な排出口とを備える収容管とを備え、
前記ブレードの各々は、孔が形成されておらず、
前記ブレードの各々は、前記シャフト部の中心軸に対して一定の傾斜角をなす複数の平面のいずれか１つに沿って形成された板状の主面部と、前記主面部の前記排出口側の端縁に形成された屈曲部とを備え、
前記周方向に沿って隣接する２つの前記ブレード間に流路が形成され、
前記ブレードの各々は、前記屈曲部のみが、前記主面部の表面に対して屈曲して、かつ、前記流路内に突出する表面形状を有し、
２つの前記ブレードの前記主面部は、前記流路内に突出する前記屈曲部に向かって前記液体を誘導し、前記流路に突出する前記屈曲部は、誘導された前記液体の流れる向きを変えて乱流を発生させて、直径１μｍ以下の微細な構造を含むウルトラファインバブルを発生させる、
ウルトラファインバブル発生装置。
【請求項２】
複数の前記ブレードは、
前記主面部の前記シャフト部側の端縁が、前記シャフト部の外周面における螺旋状の線に沿うように配置されている、
請求項１に記載のウルトラファインバブル発生装置。
【請求項３】
前記シャフト部は複数の円柱状部材、または円盤状部材を積層し形成された請求項１又は２に記載のウルトラファインバブル発生装置。
【請求項４】
前記ブレード体と前記収容管との隙間に、外気を供給できる外気供給手段をさらに備える請求項１〜請求項３のいずれかに記載のウルトラファインバブル発生装置。
【請求項５】
前記ブレード体を、前記シャフト部の中心軸の周りに回転させることができる回転手段をさらに備える請求項１〜請求項４のいずれかに記載のウルトラファインバブル発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中にウルトラファインバブルを発生させるウルトラファインバブル発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液体中の微細な気泡を利用する技術が注目されている。これらの液体中の微細な気泡は、その大きさによりマイクロバブル、ウルトラファインバブル（ナノバブルとも呼ばれる）などに区別されており、ＩＳＯ基準において、ウルトラファインバブルは、液体中における気泡径が１μｍ（１／１０００ｍｍ）以下あるいは未満のナノメートル単位の極微細な気泡を指すとされている。本明細書においてウルトラファインバブル（ナノバブル）の語はこの意味合いで用いる。【０００３】
近時では特にウルトラファインバブルを種々の分野で利用するための技術が研究され、また現に利用されつつある。例えば、家庭用や工業用の水に適用して、殺菌、洗浄効果を得たり、燃料に適用して燃焼効率を上昇させたりすること等が挙げられる。さらに、農作物の育成促進、ペンキ等の混合の均一性向上、ペイントの塗装面へのノリの向上など、様々な分野への応用が模索されている。【０００４】
ウルトラファインバブルの発生原理の解明および上述のような効果の検証は、いまだ途上であるが、ウルトラファインバブルの正体は液体に外部から供給される気体、あるいは、液体に溶存している気体が、微細な粒となったものである可能性もあるし、液体分子が複数個集まって例えば中空形状のクラスターを形成したものである可能性もある。また、これらの混合物である可能性もある。このようなきわめて微細な構造の存在によって、液体分子やそのクラスターの何らかの特性が変異して上述のような効果をもたらすものと考えられる。【０００５】
小型で簡便に使用できるウルトラファインバブルの発生装置として特許文献１が開示するものがある。特許文献１のウルトラファインバブル発生装置は、シャフトと、シャフトに取付けられた円柱形状部材と、円柱形状部材の外周面に複数設けられた三角柱状突起とを備え、液体を送るための管の内側に配置される。このウルトラファインバブル発生装置の三角柱状突起は、円柱形状部材に螺旋状に配置され液体が円柱形状部材の周りを螺旋状に流れるように構成されると共に、各三角柱状突起において液体の螺旋状の流れに対し先端に位置する角がこの螺旋状の流れに対しほぼ垂直となるように配置されている。これにより、液体を送るための管の内側を流れる液体が複数の三角柱状突起に衝突することにより、液体を送るための管の外部から空気を供給することなく液体中に含まれている空気が微細化されウルトラファインバブルを発生させることができる。【０００６】
特許文献１のウルトラファインバブル発生装置では、このように液体に乱流を発生させることでウルトラファインバブルを発生させるが、らせん状に流れる液体から見て、三角柱状突起の下流側の２つの端縁のうち、乱流発生には液体供給側に近い一方が主に寄与しており、他方は流路を狭隘にするデメリットのほうが大きいおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第６０７７６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、効率的に液体中にウルトラファインバブルを生成することができるウルトラファインバブル発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明の一局面は、円柱状のシャフト部と、シャフト部の外周面に周方向に沿って所定の隙間を隔てて、シャフト部の半径方向に向かって延在する矩形状の複数のブレードとを含むブレード体と、ブレード体を収容する収容空間と、ブレード体の一端に対向するように形成され収容空間へ液体を流入させることが可能な流入口と、ブレード体の他端に対向するように形成され収容空間の液体を排出することが可能な排出口とを備える収容管とを備え、ブレードの各々は、孔が形成されておらず、ブレードの各々は、シャフト部の中心軸に対して一定の傾斜角をなす複数の平面のいずれか１つに沿って形成された板状の主面部と、主面部の排出口側の端縁に形成された屈曲部とを備え、周方向に沿って隣接する２つのブレード間に流路が形成され、ブレードの各々は、屈曲部のみが、主面部の表面に対して屈曲して、かつ、流路内に突出する表面形状を有し、２つのブレードの主面部は、流路内に突出する屈曲部に向かって液体を誘導し、流路に突出する屈曲部は、誘導された液体の流れる向きを変えて乱流を発生させて、直径１μｍ以下の微細な構造を含むウルトラファインバブルを発生させる、ウルトラファインバブル発生装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、効率的に液体中にウルトラファインバブルを発生させることができるウルトラファインバブル発生装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態にかかるウルトラファインバブル発生装置の側面図である。
【図２】図２は、ブレードの形状を説明するための図である。
【図３】図３は、ウルトラファインバブルの生成を説明する図である。
【図４】図４は、第２の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置を説明する図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置の変形例を説明する図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置を説明する図である。
【図７】図７は、第４の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置を説明する図である。
【図８】図８は、変形例１に係るウルトラファインバブル発生装置を説明する図である。
【図９】図９は、変形例２に係るウルトラファインバブル発生装置を説明する図である。
【図１０】図１０は、ウルトラファインバブル発生装置を用いた循環装置を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置について、図を参照して説明する。なお、各実施形態および変形例において、同一または対応する構成には、同一の参照符号を付して適宜説明を省略する。
【００１３】
＜第１の実施形態＞
図１に、本発明の第１の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置１００の側面図を示す。図１に示すように、ウルトラファインバブル発生装置１００は、ウルトラファインバブル発生装置１００の外部から収容管２００の内部に供給された液体中にウルトラファインバブルを生成した後、ウルトラファインバブルが生成された当該液体をウルトラファインバブル発生装置１００の外部へ排出するように構成される。
【００１４】
具体的には、ウルトラファインバブル発生装置１００は、円柱状のシャフト部３０１の外周面に所定の隙間を隔てて、シャフト部３０１の半径方向に向かって延在する矩形状のブレード３０２が複数形成されたブレード体３００と、ブレード体３００を収容する収容空間２０１と、ブレード体３００の一端に対向するように形成され収容空間２０１へ液体を流入させることが可能な流入口２０２と、ブレード体３００の他端に対向するように形成され収容空間２０１から液体を排出することが可能な排出口２０３とを備える収容管２００とを含む。そして、ブレード３０２は、流入口２０２側の端部においてシャフト部３０１の中心軸に対して所定の傾斜角をなすように形成された主面部３０２ａと、主面部３０２ａの排出口２０３側の端縁が主面部３０２ａに対して折れ曲がった形状の屈曲部３０２ｂとを備えるように構成される。以下、各構成について説明する。
【００１５】
（収容管）
収容管２００は液体が流通可能な管状の部材であり、内部にブレード体３００を収容することができる。図１に示すように、収容管２００はブレード体３００を収容する収容空間２０１と、収容空間２０１と連通し液体が供給される流入口２０２および液体が排出される排出口２０３とを備える。流入口２０２および排出口２０３は、例えば収容管２００の両端に形成することができる。また、収容空間２０１はブレード体３００を収容することが可能なように、例えば、略円筒形状に形成することができる。なお、以下の説明では便宜上、図１に示すように、収容管２００の流入口２０２側を上流側、排出口２０３側を下流側と呼ぶ。流入口２０２および排出口２０３の内周の直径は８ｍｍ程度とすることができる。
【００１６】
（ブレード体）
ブレード体３００は、収容管２００の内部において旋回するように液体の流れを所定の方向に誘導するとともに液体の少なくとも一部に乱流を発生させることにより、液体中にウルトラファインバブルを生成する部材である。図１に示すように、ブレード体３００は円筒状のシャフト部３０１の外周面に、円周方向およびシャフト部３０１の軸方向のそれぞれにおいて所定の隙間を空けて配置された略板状の部材であるブレード３０２を複数備える。ブレード体３００は収容空間２０１内での、円周方向の回転および軸方向への動きが規制されるように形成されていてもよい。具体的には、例えば収容空間２０１において、ブレード３０２の先端が収容管２００の内周面に当接するように形成することにより、ブレード体３００を固定することができる。また、図示しないが収容管２００から収容空間２０１に向かって突出する突起等を設けてブレード体３００の動きを規制するようにしてもよい。また、収容管２００の内周面とブレード３０２の先端とに当接して、ブレード３０２の補強およびブレード体３００の動きの規制をすることができるリング状の部材を収容管２００とブレード体３００との間に嵌入してもよい。
【００１７】
ブレード体３００のブレード３０２は、なるべく多くの液体を旋回させるように配置されることが好ましい。そこで例えば、図３に示すように、ブレード３０２の隙間を通過した液体が、シャフト部３０１の軸方向に平行に流れると、下流側のブレード３０２に当たるように、ブレード３０２を配置し、液体が軸方向に平行に流れて各ブレード３０２間を素通りすることを抑制できるようにしてもよい。
【００１８】
図２に、複数のブレード３０２の斜視図（図２の（ａ））と、ブレード３０２の正面図、平面図、および側面図（図２の（ｂ））とを示す。図２に示すように、ブレード３０２は、シャフト部３０１の中心軸に対して傾斜を有するように形成された板状の部材である主面部３０２ａと、主面部３０２ａの下流側の端縁が折れ曲がった形状の屈曲部３０２ｂとを含む。図２に示すように、主面部３０２ａは、例えば一定の厚さの矩形状とすることができる。屈曲部３０２ｂの形状は、主面部３０２ａの下流側の端縁が折れ曲がっていれば形状は限定されず、例えば図２の（ｂ）に示すように、屈曲部３０２ｂの主面部３０２ａとは反対側の端部と主面部３０２ａとの間にわたる傾斜面を有するように形成してもよい。
【００１９】
ブレード体３００の外径Ｄ１は、一例として１５ｍｍ〜２０ｍｍ程度とすることができる。この場合、シャフト部３０１の外径Ｄ２は１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度、ブレード３０２のシャフト部３０１との接続部から先端までの高さＨ１は２．５ｍｍ程度、屈曲部３０２ｂの主面部３０２ａから先端まで距離である高さＨ２は１ｍｍ〜１．５ｍｍ程度が好適である。また、ブレード３０２の主面部３０２ａの法線ベクトルとブレード体３００の中心軸とがとなす鋭角αは、特に限定されないが、例えば４５°程度とすることができる。ブレード体３００の中心軸方向における長さは６０ｍｍ〜８０ｍｍ程度とすることができる。ブレード体３００の中心軸方向に並ぶブレード３０２の数は、１５枚〜２０枚程度とすることができる。なお、屈曲部３０２ｂの主面部３０２ａに対する屈曲方向は限定されない。
【００２０】
（整流部材）
図１に示すように、ブレード体３００の上流側および下流側の端部のそれぞれに、上流側整流部材３０３ａおよび下流側整流部材３０３ｂを設けてもよい。上流側整流部材３０３ａは収容空間２０１に流入する液体がブレード体３００に向かって滑らかに流れるように整流する部材である。また、下流側整流部材３０３ｂはシャフト部３０１の下流側の端部から流出する液体が排出口２０３に向かって滑らかに流れるように整流する部材である。
【００２１】
図１に示すように、上流側整流部材３０３ａはシャフト部３０１の上流側の端部に設けられ上流側に向かって突出する円錐状の部材である。また、下流側整流部材３０３ｂはシャフト部３０１の下流側の端部に設けられ下流側に向かって突出する円錐状の部材である。
【００２２】
（ウルトラファインバブルの生成について）
次に、図１〜図３を用いてウルトラファインバブル発生装置１００によるウルトラファインバブルの生成について説明する。図３は、シャフト部３０１の半径方向から見た複数のブレード３０２およびその間を流れる液体の様子を模式的に示した図である。なお、図中の矢印は液体の流れを示す。
【００２３】
ウルトラファインバブル発生装置１００に供給され流入口２０２から収容管２００の収容空間２０１に流入し上流側整流部材３０３ａの表面を通過した液体は、白色の矢印で示すように、初めにシャフト部３０１の最も上流側において、シャフト部３０１の円周方向に並んで配置された複数のブレード３０２（第１のブレード群３０２−１という）の主面部３０２ａに衝突する。主面部３０２ａに衝突した液体は、図３に直線状の黒色の矢印で示すように、主面部３０２ａの表面に沿って流れる。
【００２４】
主面部３０２ａの表面に沿って流れる液体の一部は、ブレード３０２が主面部３０２ａの端部において途切れるため、屈曲部３０２ｂの周辺において、図３に渦巻き状の黒色の矢印で示すように、屈曲部３０２ｂの方向に向けた流れ（乱流という）が生じる。そして、ブレード３０２の端部で乱流となった液体の内部には、ウルトラファインバブルが生成されると考えられる。この過程で液体の分子構造が不安定になり、更なる衝突と分断で発生した微細な泡がマイナスの電荷を帯び、急激に縮小し、超微細気泡、すなわちウルトラファインバブルに変化している可能性がある。
【００２５】
第１のブレード群３０２−１の主面部３０２ａの端部を通過した液体は、乱流を生じつつ、シャフト部３０１の中心軸に対して全体として螺旋状に流れながら、第１のブレード群３０２−１の下流側に隣接して、シャフト部３０１の円周方向に並んで配置された複数のブレード３０２（第２のブレード群３０２−２という）の主面部３０２ａに沿って流れる。そして、第２のブレード群３０２−２の主面部３０２ａの表面に沿って流れる液体においても、屈曲部３０２ｂの周辺において液体の一部に乱流が発生する。
【００２６】
収容空間２０１に流入した液体は、上述のように、複数のブレード３０２間の隙間を通過することを繰り返しながら、最終的にシャフト部３０１の下流側の端部に到達する。シャフト部３０１の下流側の端部に到達した液体は、下流側整流部材３０３ｂの表面に沿って流れた後、排出口２０３を通過してウルトラファインバブル発生装置１００から排出される。
【００２７】
このように、収容管２００に流入した液体は、シャフト部３０１の外周を螺旋状に旋回しながら流れる。そして、液体が各ブレード３０２の屈曲部３０２ｂで乱流となることで、液体の内部にウルトラファインバブルが生成されると考えられる。この結果、ウルトラファインバブル発生装置１００からはウルトラファインバブルを含んだ液体が排出される。
【００２８】
したがって、本発明に係るウルトラファインバブル発生装置１００によれば、液体を流通させることにより液体中にウルトラファインバブルを発生させることができる。
【００２９】
（ブレードの配置）
乱流の発生を促進するために、複数のブレード３０２は液体がシャフト部３０１の周りを滑らかに旋回しながら螺旋状に通過するように配置されるのが好適である。そのため、複数のブレード３０２は、主面部３０２ａのシャフト部３０１側の端縁が、シャフト部３０１の外周面における仮想的な螺旋状の線に沿うように配置されている。また、図３に示すように、仮想的な螺旋状の線に沿って、上流側の円周方向に隣接する２つのブレード３０２の下流側端部の間に、下流側に隣接する他のブレード３０２の先端が位置するように複数のブレード３０２を配置してもよい。複数のブレード３０２をこのように配置することにより、上流側のブレード３０２によっておこされた乱流が、下流側のブレード３０２の先端によって分割されさらに複雑な乱流が発生し、より効率的にウルトラファインバブルが発生する可能性が高い。
【００３０】
ウルトラファインバブル発生装置１００に流入する液体の粘性、流量、流速、液圧などに応じ、ブレード３０２の傾斜角、個数、大きさなどを適宜設定することで、所望の量のウルトラファインバブルを得ることが可能である。
【００３１】
このように、ウルトラファインバブル発生装置１００では、板状のブレード３０２の下流側端部を折り返した形状とすることで、乱流を十分に発生させながら、ブレードを三角柱形状とするよりも、流路を十分に確保できるため、効率的にウルトラファインバブルを発生させることができる。
【００３２】
また、ウルトラファインバブル発生装置１００では、上述のように円周方向に隣接する２つのブレード３０２の下流側端部の間に、下流側に隣接する他のブレード３０２の先端を配置することで、収容管２００の中でブレード体３００のブレード３０２に沿って螺旋状に液体が移動しながら、各ブレード３０２の下流側の端部において乱流を発生させ、これを下流側に隣接するブレード３０２に衝突することによりさらに複雑な乱流を発生させ得る。したがって、ウルトラファインバブル発生装置１００は外部から気体を供給しなくても、液体中の空気等が微細化されウルトラファインバブルをより効率的に発生させることができる可能性が高い。なお、ウルトラファインバブルの実体は、中空の液体分子クラスターである可能性もある。
【００３３】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置１１０について説明する。ウルトラファインバブル発生装置１００とウルトラファインバブル発生装置１１０との相違は、ブレード体の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置１１０に用いられるブレード体３１０を中心に説明する。図４に、ブレード体３１０の分解図（図４の（ａ））およびブレード体３１０を構成するブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２の正面図および側面図を示す（図４の（ｂ））。
【００３４】
図４の（ａ）に示すように、ブレード体３１０は、円柱状の部材の外周面に、屈曲部３０２ｂを有する１２枚のブレード３０２が形成された複数のブレード体エレメント３１１と、円柱状のスペーサー３１２とにより構成される。ブレード体３１０は、ブレード体エレメント３１１とスペーサー３１２とを交互に積層することにより形成される。なお、各ブレード体エレメント３１１におけるブレード３０２の枚数は１２枚〜１６枚が好適であるが、これに限定されず適宜設定可能である。また、円柱状の部材の厚みは、例えば４ｍｍ以下とすることができる。
【００３５】
ウルトラファインバブル発生装置１１０では、ブレード体３１０を構成する複数のブレード体エレメント３１１の数、形状とスペーサー３１２の数、サイズとを適宜調節してブレード体３１０の長さを調節することで、乱流の発生効率を好適化してウルトラファインバブルの発生数を調整することができる。
【００３６】
図４の（ｂ）は、ブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２を３つの方向から示した図である。図４の（ｂ）に示すように、ブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２は、一例としてブレード体エレメント３１１とスペーサー３１２とを積層する際にブレード体エレメント３１１とスペーサー３１２とが接する面に、これらを結合するための嵌合孔３１１ａ、３１２ａ及び嵌合凸部３１１ｂ、３１２ｂが形成されている。
【００３７】
ブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２はプラスチック成型やプレス成形などにより一体的に製造することができる。また、これらを積層することでブレード体を容易に製造することができる。したがって、本実施形態では、非常に低コストでウルトラファインバブル発生装置１１０を製造することができる。
【００３８】
ブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２の連接には周知の方法を用いることができ、例えば接着剤で接着してもよく、超音波溶着してもよく、単に嵌合させるのみでもよい。
【００３９】
なお、以上の説明では、ブレード体３１０をブレード体エレメント３１１およびスペーサー３１２により構成する例を説明したが、ブレード体３１０はブレード体エレメント３１１のみによって構成してもよい。
【００４０】
ブレード体には、ブレード３０２を補強するための部材を設けてもよい。図５に、変形例に係るブレード体３３０の断面図および正面図を示す。ブレード体３１０とブレード体３３０との相違は、ブレード３０２を補強するための補強部材３３１の有無である。図５に示すように、補強部材３３１は、円筒状の部材であって、複数のブレード３０２の、ブレード体３３０の外径方向の先端部をつなぐ様にして設けられている。ブレード体３３０によれば、補強部材３３１によりブレード３０２を補強できる。このため、液体が通過する際のブレード３０２の変形を抑制しやすい。
【００４１】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置１２０ついて説明する。ウルトラファインバブル発生装置１００とウルトラファインバブル発生装置１２０との相違は、ブレード体の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置１２０に用いるブレード体３２０を中心に説明する。図６に、ブレード体３２０の分解図（図６の（ａ））およびブレード体３２０を構成するブレード体エレメント３２１およびスペーサー３２２の正面図および側面図を示す（図６の（ｂ））。
【００４２】
図６の（ａ）、（ｂ）に示すように、ブレード体３２０は、円盤状の部材の外周面に、屈曲部３０２ｂを有する８枚のブレード３０２が形成された複数のブレード体エレメント３２１と、円錐台状のスペーサー３２２とにより構成される。ブレード体３２０は、ブレード体エレメント３２１とスペーサー３２２とを交互に積層することにより形成される。なお、ブレード３０２の枚数は、８枚に限定されず適宜設定可能である。
【００４３】
また、図６の（ｂ）に示すように、複数のブレード体エレメント３２１およびスペーサー３２２は、中央に貫通孔３２１ａ、３２２ａをそれぞれ備える。ウルトラファインバブル発生装置１２０では、図６の（ａ）に示すように、上流側整流部材３２３ａまたは下流側整流部材３２３ｂ（不図示）の底面から延伸する軸状部材を設けて、ブレード体エレメント３２１およびスペーサー３２２の貫通孔３２１ａ、３２２ａにこの軸状部材を挿通して、ブレード体エレメント３２１とスペーサー３２２とを積層するように構成される。
【００４４】
ブレード体３２０においても、ブレード体３１０と同様に、複数のブレード体エレメント３２１の数、形状とスペーサー３２２の数、サイズとを適宜調節して、ウルトラファインバブルの発生数を調整することができる。
【００４５】
ブレード体エレメント３２１は円盤状の部材とブレード３０２とにより構成されているため、鉄、アルミニウムなどの金属板を用いたプレス成形などにより製造することができる。具体的には、金属板から、平坦な状態の複数のブレード３０２を備えるブレード体エレメント３２１を打ち抜き、その後ブレード３０２を折り曲げて傾斜角および屈曲部３０２ｂを設けることにより、ブレード体エレメント３２１を形成することができる。このため、ブレード体３２０によっても、低コストでウルトラファインバブル発生装置１２０を製造することができる。屈曲部３０２ｂは、折り曲げて形成する代わりに、打ち抜き時のバリをとらないことによって形成してもよい。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態に係るウルトラファインバブル発生装置１３０について説明する。ウルトラファインバブル発生装置１００とウルトラファインバブル発生装置１３０との相違は、整流部材の構造であるため、以下ではウルトラファインバブル発生装置１３０に用いる整流部材３３３を中心に説明する。図７に、ウルトラファインバブル発生装置１３０の部分的な側面図（図７の（ａ））および整流部材３３３の平面図および正面図を示す（図７の（ｂ））。
【００４７】
整流部材３３３は流入口２０２から流入する液体を効率的にブレード体３００に誘導するために設けられる。図７の（ｂ）に示すように、整流部材３３３は、外周に上流側から下流側に向かって、複数の螺旋状のブレード３３３ａが等間隔に形成されている。整流部材３３３は、一例として４枚のブレード３３３ａを備えるが、ブレード３３３ａの数は特に限定されない。
【００４８】
ウルトラファインバブル発生装置１３０は、図７の（ａ）に白色の矢印で示すように、流入口２０２から流入する液体をブレード３３３ａの間を通過させる間に方向を徐々に変化させ、主面部３０２ａに速やかに沿わせて流すことができる。この結果、ウルトラファインバブル発生装置１３０内部における液体の流通を促進することができる。
【００４９】
なお、以上の説明では、整流部材３３３をブレード体３００上流側に設けた形態を例にして説明したが、整流部材３３３は下流側整流部材３０３ｂと同様に、ブレード体３００の下流側に設けて用いてもよい。これにより、排出口２０３に流れる液体の流通を促進することも可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、ブレード体３００を用いる場合を例に挙げて説明したが、ウルトラファインバブル発生装置１３０は整流部材３３３を備えれば、ブレード体にはブレード体３１０またはブレード体３２０を用いることも可能である。
【００５１】
＜変形例１＞
以上の説明では、ブレード体を固定して、液体の供給のみによってウルトラファインバブルを生成する方法を説明したが、次に、ウルトラファインバブル発生装置に外部から気体を供給する変形例１について説明する。図８の（ａ）〜図８の（ｄ）には、それぞれ変形例１に係るウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｄの側面図を示す。
【００５２】
ウルトラファインバブル発生装置１００とウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｄとの相違点は外気供給手段１４１の有無である。外気供給手段１４１は、外気をウルトラファインバブル発生装置１０１の内部を流れる液体に取り入れるための手段である。
【００５３】
図８の（ａ）〜図８の（ｃ）に示すウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｃにおいて、外気供給手段１４１は内部に気体が流通可能な流通孔を備えたチューブであり、例えばプラスチック製のチューブ等を用いることができる。
【００５４】
図８の（ａ）、図８の（ｂ）に示すウルトラファインバブル発生装置１４０ａ、１４０ｂでは、外気供給手段１４１は外気が吐出される側の一端が下流側整流部材３０３ｂの先端と所定の隙間を有するようにして配置され、気体が吸入される側の他端が、ウルトラファインバブル発生装置１４０ａ、１４０ｂの外部等の外気を吸い込むことができる位置に配置される。
【００５５】
より詳細には、ウルトラファインバブル発生装置１４０ａでは、ブレード体３００の軸方向に貫通孔があけられて、流入口２０２側から外気供給手段１４１がこの貫通孔を介して通されている。また、ウルトラファインバブル発生装置１４０ｂでは、排出口２０３側から外気供給手段１４１が通されている。
【００５６】
また、図８の（ｃ）に示すウルトラファインバブル発生装置１４０ｃでは、外気供給手段１４１は外気が吐出される側の一端が、ブレード体３００の内部にブレード体３００の上流側端部とシャフト部３０１の外周面とを連通するように形成された貫通孔に配置され、気体が吸入される側の他端が、ウルトラファインバブル発生装置１４０ｃの外部等の外気を吸い込むことができる位置に配置される。
【００５７】
このように構成されたウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｃは、ウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｃの内部を液体が流れる勢いによって外気供給手段１４１から外気が吸入され、乱流に巻き込まれる。吸入された外気は液体の内部に例えば直径１〜１００μｍの範囲のマイクロバブルあるいはこれ以上の大きさのバブルとなって排出口２０３から排出される。
【００５８】
図８の（ｄ）に示すウルトラファインバブル発生装置１４０ｄにおいて、外気供給手段１４１は内部に気体が流通可能な流通孔を備えたチューブと、このチューブに外気を供給できるポンプとにより構成される。
【００５９】
ウルトラファインバブル発生装置１４０ｄでは、外気供給手段１４１はチューブの外気が吐出される側の一端が上流側整流部材３０３ａの先端と所定の隙間を有するようにして配置される。
【００６０】
このように構成されたウルトラファインバブル発生装置１４０ｄは、ポンプがチューブを介して外気を液体中に吐出する。吐出された外気は液体の内部にマイクロバブルとなって吐出され、ブレード体３００により生成されるウルトラファインバブルとともに排出口２０３から排出される。
【００６１】
したがって、変形例に係るウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｄによれば、ウルトラファインバブルとともにマイクロバブルを含んだ液体を生成することが可能となる。
【００６２】
ウルトラファインバブル発生装置１４０ａ、１４０ｂ、および１４０ｄでは、外気供給手段１４１のチューブの吐出側端部の位置を軸方向に移動して、吐出側端部と上流側整流部材３０３ａまたは下流側整流部材３０３ｂの先端との所定の隙間を適宜変更することにより、外気が乱流に巻き込まれる程度を調整し、マイクロバブルの大きさおよび／または生成量を変更することができる。また、外気由来のウルトラファインバブルも生成できる。
【００６３】
なお、ウルトラファインバブル発生装置１４０ａ〜１４０ｄには、ブレード体３１０またはブレード体３２０を用いてもよいし、整流部材３３３を用いてもよい。
【００６４】
＜変形例２＞
次に、ウルトラファインバブル発生装置の外部から、ブレード体３００を回転させる変形例２について説明する。図９の（ａ）、図９の（ｂ）には、それぞれ変形例２に係るウルトラファインバブル発生装置１５０ａ、１５０ｂを示す。
【００６５】
ウルトラファインバブル発生装置１００とウルトラファインバブル発生装置１５０ａ、１５０ｂとの相違点はブレード体３００を回転させることができる回転手段１５１の有無である。
【００６６】
図９の（ａ）に示すように、ウルトラファインバブル発生装置１５０ａの回転手段１５１は、ブレード体３００を円周方向に回転させることが可能なように、上流側整流部材３０３ａの上流側の先端から延出する軸部材を介してブレード体３００と連接されている。回転手段１５１には、典型的にはモーターを用いることができる。
【００６７】
ウルトラファインバブル発生装置１５０ａをこのように構成することにより、流入口２０２から収容管２００の内部に液体を供給しながらブレード体３００を円周方向に回転させることができる。これにより、ブレード体３００のブレード３０２の表面を流れる液体は、ブレード体３００が停止している場合と比較して、ブレード３０２の端部を通過する頻度が多くなるため、乱流の発生が増えてウルトラファインバブルの生成を促進することができる。なお、回転手段１５１は下流側整流部材３０３ｂの下流側の先端に連接してもよい。
【００６８】
図９の（ｂ）に示すウルトラファインバブル発生装置１５０ｂは、回転手段１５１としてフードミキサーを用いた例である。ウルトラファインバブル発生装置１５０ｂでは、フードミキサーの回転軸にブレード体３００を取り付けて、食品収容部１５２への液体の供給、排出を可能にし、食品収容部１５２の内部に収容管２００を設けている。図９の（ｂ）に示すように、食品収容部１５２へ供給された液体は、食品収容部１５２の下方から収容管２００に流入する。その後、液体は収容管２００の内部を食品収容部１５２の上方に向かって流れて、ブレード体３００によりウルトラファインバブルが生成され、食品収容部１５２から排出される。液体の流通する方向はこれとは反対であってもよい。また、ウルトラファインバブル発生装置１５０ｂは、図９の（ｂ）に示すように、食品収容部１５２への液体の供給口および排出口に液体の流れを止めるバルブをそれぞれ設けてもよい。ウルトラファインバブル発生装置１５０ｂにバルブを設けることにより、ウルトラファインバブルの生成中にバルブを閉じて液体の流れを止めることにより、液体に含まれるウルトラファインバブルの濃度を高めることが可能になる。
【００６９】
ウルトラファインバブル発生装置１５０ｂによれば、フードミキサーを用いて容易にウルトラファインバブルを生成することが可能である。
【００７０】
なお、ウルトラファインバブル発生装置１５０ａ、１５０ｂには、ブレード体３１０またはブレード体３２０を用いてもよいし、整流部材３３３を用いてもよい。
【００７１】
＜循環装置＞
次に、ウルトラファインバブル発生装置の生成するウルトラファインバブルの濃度を高める循環装置について説明する。図１０には、一例としてウルトラファインバブル発生装置１００を用いて、生成するウルトラファインバブルの濃度を高めることができる循環装置４００の模式図を示す。
【００７２】
図１０に示すように、循環装置４００は、ウルトラファインバブル発生装置１００と、ウルトラファインバブル発生装置１００から排出された液体を溜める貯留槽４０１と、貯留槽の液体を吸上げてウルトラファインバブル発生装置１００の流入口２０２に供給するポンプ４０２と、これらを結ぶ配管とを含む。
【００７３】
循環装置４００によれば、ウルトラファインバブル発生装置１００から排出されるウルトラファインバブルを含んだ液体を一旦貯留槽４０１に溜め、貯留槽４０１の液体をポンプ４０２により吸上げてウルトラファインバブル発生装置１００に再び供給することができる。したがって、循環装置４００では、この循環を繰り返すことにより、貯留槽４０１中の液体に含まれるウルトラファインバブルの濃度を高めることが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、ウルトラファインバブル発生装置に利用できる。
【符号の説明】
【００７５】
１００、１１０、１２０、１３０、１４０ａ〜１４０ｄ、１５０ａ、１５０ｂ    ウルトラファインバブル発生装置
１４１    外気供給手段
２００    収容管
２０１    収容空間
２０２    流入口
２０３    排出口
３００、３１０、３２０    ブレード体
３０１    シャフト部
３０２    ブレード
３０２ａ    主面部
３０２ｂ    屈曲部
３０３ａ    上流側整流部材
３０３ｂ    下流側整流部材
３１１、３２１    ブレード体エレメント
３１２、３２２    スペーサー
３３３    整流部材
３３３ａ    整流部材のブレード
４００    循環装置
【要約】
液体を流通させることにより液体中にウルトラファインバブルを発生させることができるウルトラファインバブル発生装置を提供する。
ウルトラファインバブル発生装置は、円柱状のシャフト部と、シャフト部の外周面に所定の隙間を隔てて、シャフト部の半径方向に向かって延在する矩形状の複数のブレードとを含むブレード体と、ブレード体を収容する収容空間と、ブレード体の一端に対向するように形成され収容空間へ液体を流入させることが可能な流入口と、ブレード体の他端に対向するように形成され収容空間の液体を排出することが可能な排出口とを備える収容管とを備え、ブレードの各々は、シャフト部の中心軸に対して所定の鋭角をなすように形成された一定の厚さの主面部と、主面部の排出口側の端縁が折れ曲がった形状の、屈曲部とを備える、ウルトラファインバブル発生装置。【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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