(57)【要約】本発明は微細気泡を含む気液を効率よく生成することができるコンパクトな構成の気液混合装置、ポンプ装置、気泡微細化装置および、システムを提供することを課題とする。本発明の微細気泡を含む気液を生成するための気液混合装置１００は、外壁および内壁を有する容器本体１０１と、液体を容器本体１０１内に導入するための液体導入部１０３と、気体を容器本体１０１内に導入するための気体導入部１０２と、液体と気体とを旋回させて気液を生成するための、容器本体１０１内の旋回部１１０と、気液を吐出する気液吐出部１０４とを備える。
2018117040.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細気泡を含む気液を生成するための気液混合装置であって、
外壁および内壁を有する容器本体と、
液体を前記容器本体内に導入するための液体導入部と、
気体を前記容器本体内に導入するための気体導入部と、
前記液体と前記気体とを旋回させて前記気液を生成するための、前記容器本体内の旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気液混合装置。
【請求項２】
前記旋回部は略円柱体であり、前記旋回部の表面の少なくとも一部は、前記旋回部の円周方向に沿った凹部を略軸方向に沿って少なくとも１つ有する、請求項１に記載の気液混合装置。
【請求項３】
前記少なくも１つの凹部は、前記旋回部の軸周りに内壁に向かって突出する少なくとも１つの突出部を有する、請求項２に記載の気液混合装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの突出部は、前記旋回部の径方向に対して傾斜している、請求項３に記載の気液混合装置。
【請求項５】
前記内壁が、少なくとも部分的に、前記気液吐出部に向かって縮径する形状を有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の気液混合装置。
【請求項６】
前記液体導入部は前記内壁に対して接線方向に接続されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の気液混合装置。
【請求項７】
微細気泡を含む気液を生成するためのポンプ装置であって、
外壁および内壁を有するポンプ本体と、
前記気液を吸入するポンプ吸入部と、
吸入された前記気液が旋回するように回転する回転部と、
前記回転部を回転させる駆動部と、
前記旋回された気液を吐出する気液吐出部と
を備える、ポンプ装置。
【請求項８】
前記回転部は、少なくとも１つの遠心フィンを有する、請求項７に記載のポンプ装置。
【請求項９】
前記内壁は、前記内壁の円周方向に配置された少なくとも１つの突出部を有する、請求項７または８に記載のポンプ装置。
【請求項１０】
前記遠心フィンの配向と前記突出部の配向とが異なる、請求項８に従属する請求項９に記載のポンプ装置。
【請求項１１】
微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化装置であって、
外壁および内壁を有する気泡微細化装置本体と、
前記気液を導入する気液導入部と、
導入された前記気液を旋回させる旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気泡微細化装置。
【請求項１２】
前記旋回部は、略円柱体であり、表面の少なくとも一部に略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、請求項１１に記載の気泡微細化装置。
【請求項１３】
前記内壁が、少なくとも一部に前記内壁の略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、請求項１１または１２に記載の気泡微細化装置。
【請求項１４】
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、互いに入れ子状である、請求項１２に従属する請求項１３に記載の気泡微細化装置。
【請求項１５】
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、らせん状に設けられている、請求項１４に記載の気泡微細化装置。
【請求項１６】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の気液混合装置と、
請求項７〜１０のいずれか１項に記載のポンプ装置と、
請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の気泡微細化装置と
を備える、微細気泡を含む気液を生成するためのシステム。
【請求項１７】
請求項１記載の気液混合装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気液混合方法であって、
液体を液体導入部から容器本体内に導入する液体導入工程と、
気体を気体導入部から前記容器本体内に導入する気体導入工程と、
前記容器本体内に導入された前記液体と前記気体とを前記容器本体内の旋回部によって旋回させて気液を生成する工程と、
気液吐出部によって前記気液を吐出する工程と
を含む、気液混合方法。
【請求項１８】
請求項７記載のポンプ装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための方法であって、
気液をポンプ吸入部に吸入する工程と、
回転部によって前記ポンプ吸入部に吸入された前記気液を旋回するように回転させる工程と、
旋回するように回転させた前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、方法。
【請求項１９】
請求項１１記載の気泡微細化装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化方法であって、
気液を気液導入部に導入する工程と、
導入された前記気液を旋回部によって旋回させる工程と、
旋回された前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、気泡微細化方法。
【請求項２０】
請求項１７記載の気液混合方法における各工程と、
請求項１８記載の方法における各工程と、
請求項１９記載の気泡微細化方法における各工程と
を含む、微細気泡を含む気液を生成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡を含む気液体を生成するための気液混合装置、ポンプ装置、気泡微細化装置、およびシステムに関し、特に、気液中の気泡の微細化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、空気、ガスなどの気体を水、その他の液体などに効率的に溶解して、たとえば水質を浄化して水環境を蘇生するための微細気泡発生装置が知られている。微細気泡発生装置は、湖沼や池、河川などの大規模な水環境の他、最近では浴槽や水道などの小規模な水環境にも適用することが求められている。たとえば、特許文献１には、旋回方式の微細気泡発生装置が開示されている。特許文献１に記載の微細気泡発生装置では、気液二相の気液中に高速旋回流を発生させ、気液の遠心分離作用により旋回流中心部に負圧の気体からなる旋回空洞部を形成し、気液の高速旋回流と負圧空洞部との旋回速度差によって気体をせん断して微細気泡化するものである。そのため、微細気泡を発生させるために気液を高速に旋回させる必要があるため、液体を高い圧力で容器内に圧送するための大きなポンプや旋回半径を大きくするために大きな容器などが必要であった。そのため、特許文献１に記載の微細気泡発生装置は、大規模な水環境に用いることは可能であったが、家庭用の浄水器やシャワーヘッド、浴槽などへの組み込みなど、小規模な水環境への適用が難しいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３９９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、気泡の発生から気泡の微細化までを液体の圧送により行うことができる微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、研究開発の結果、微細気泡を含む気液を効率よく生成することができるコンパクトな構成の気液混合装置と、気液に含まれる気泡を微細化しつつ気液を圧送することができるポンプ装置と、気泡を含む気液を通過させるだけで気液に含まれる気泡を微細化することができる気泡微細化装置とを完成させた。これらの装置の１つまたは複数を用いることによって、微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを実現することができる。本発明のシステムでは、気体の取り込み、気泡の発生から気泡の微細化までを液体の圧送により行うことができる。【０００６】
本発明は、例えば以下の項目を提供する。
（項目１）
微細気泡を含む気液を生成するための気液混合装置であって、
外壁および内壁を有する容器本体と、
液体を前記容器本体内に導入するための液体導入部と、
気体を前記容器本体内に導入するための気体導入部と、
前記液体と前記気体とを旋回させて前記気液を生成するための、前記容器本体内の旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気液混合装置。
（項目２）
前記旋回部は略円柱体であり、前記旋回部の表面の少なくとも一部は、前記旋回部の円周方向に沿った凹部を略軸方向に沿って少なくとも１つ有する、項目１に記載の気液混合装置。
（項目３）
前記少なくも１つの凹部は、前記旋回部の軸周りに内壁に向かって突出する少なくとも１つの突出部を有する、項目２に記載の気液混合装置。
（項目４）
前記少なくとも１つの突出部は、前記旋回部の径方向に対して傾斜している、項目３に記載の気液混合装置。
（項目５）
前記内壁が、少なくとも部分的に、前記気液吐出部に向かって縮径する形状を有する、項目１〜４のいずれか１項に記載の気液混合装置。
（項目６）
前記液体導入部は前記内壁に対して接線方向に接続されている、項目１〜５のいずれか１項に記載の気液混合装置。
（項目７）
微細気泡を含む気液を生成するためのポンプ装置であって、
外壁および内壁を有するポンプ本体と、
前記気液を吸入するポンプ吸入部と、
吸入された前記気液が旋回するように回転する回転部と、
前記回転部を回転させる駆動部と、
前記旋回された気液を吐出する気液吐出部と
を備える、ポンプ装置。
（項目８）
前記回転部は、少なくとも１つの遠心フィンを有する、項目７に記載のポンプ装置。
（項目９）
前記内壁は、前記内壁の円周方向に配置された少なくとも１つの突出部を有する、項目７または８に記載のポンプ装置。
（項目１０）
前記遠心フィンの配向と前記突出部の配向とが異なる、項目８に従属する項目９に記載のポンプ装置。
（項目１１）
微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化装置であって、
外壁および内壁を有する気泡微細化装置本体と、
前記気液を導入する気液導入部と、
導入された前記気液を旋回させる旋回部と、
前記気液を吐出する気液吐出部と
を備える、気泡微細化装置。
（項目１２）
前記旋回部は、略円柱体であり、表面の少なくとも一部に略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、項目１１に記載の気泡微細化装置。
（項目１３）
前記内壁が、少なくとも一部に前記内壁の略軸方向に沿って配列された凹凸を有する、項目１１または１２に記載の気泡微細化装置。
（項目１４）
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、互いに入れ子状である、項目１２に従属する項目１３に記載の気泡微細化装置。
（項目１５）
前記旋回部の凹凸と、前記内壁の凹凸とが、らせん状に設けられている、項目１４に記載の気泡微細化装置。
（項目１６）
項目１〜６のいずれか１項に記載の気液混合装置と、
項目７〜１０のいずれか１項に記載のポンプ装置と、
項目１１〜１５のいずれか１項に記載の気泡微細化装置と
を備える、微細気泡を含む気液を生成するためのシステム。
（項目１７）
項目１に記載の微細混合装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための気液混合方法であって、
液体を液体導入部から容器本体内に導入する液体導入工程と、
気体を気体導入部から前記容器本体内に導入する気体導入工程と、
前記容器本体内に導入された前記液体と前記気体とを前記容器本体内の旋回部によって旋回させて気液を生成する工程と、
気液吐出部によって前記気液を吐出する工程と
を含む、気液混合方法。
（項目１８）
項目７記載のポンプ装置を用いて微細気泡を含む気液を生成するための方法であって、
気液をポンプ吸入部に吸入する工程と、
回転部によって前記ポンプ吸入部に吸入された前記気液を旋回するように回転させる工程と、
旋回するように回転させた前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、方法。
（項目１９）
項目１１記載の気泡微細化装置を持ちいて微細気泡を含む気液を生成するための気泡微細化方法であって、
気液を気液導入部に導入する工程と、
導入された前記気液を旋回部によって旋回させる工程と、
旋回された前記気液を気液吐出部によって吐出する工程と
を含む、気泡微細化方法。
（項目２０）
項目１７記載の気液混合方法における各工程と、
項目１８記載の方法における各工程と、
項目１９記載の気泡微細化方法における各工程と
を含む、微細気泡を含む気液を生成する方法。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、微細気泡を含む気液を効率よく生成することができる構成の気液混合装置、気液に含まれる気泡を微細化しつつ気液を圧送することができるポンプ装置、気泡を含む気液を通過させるだけで気液に含まれる気泡を微細化することができる気泡微細化装置、またはこれらの組み合わせが提供される。さらに、これらの装置を用いることによって、微細気泡を含む気液を効率よく生成するためのコンパクトなシステムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態１によるサイクロン方式の気液混合装置を説明するための図であり、図１（ａ）は、気液混合装置１００の外観を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面の構造を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＩｃ−Ｉｃ断面の構造を示す。
【図２】図２は、本発明の実施形態２によるポンプ装置を説明するための図であり、図２（ａ）は、ポンプ装置２００の外観を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面の構造を示し、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線断面の構造を示す。
【図３】図３は、本発明の実施形態３による気泡微細化装置３００を説明するための図であり、図３（ａ）は、気泡微細化装置３００の外観を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面の構造を示し、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ部分を拡大して示す。
【図４】図４は、図３（ｂ）に示す気泡微細化装置３００の部品を説明するための図であり、図４（ａ）は、気泡微細化装置３００の外側筒状体３１０を示し、図４（ｂ）は、気泡微細化装置３００を構成する内側柱状体３２０を示す。
【図５】図５は、本発明の実施形態４による微細気泡発生システム１０００を説明するための図であり、この微細気泡発生システム１０００の構成を模式的に示している。
【図６】図６は、図５に示す微細気泡発生システム１０００の使用例を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書において、「微細気泡」とは、一般に呼称されるマイクロバブルおよびナノバブルを総称したものであり、概ね直径５０μｍ以下の気泡を意味する。
【００１０】
本発明における「約」とは、後に続く数字のプラスマイナス１０％の範囲内をいう。
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１２】
（実施形態１−気液混合装置）
図１は、本発明の実施形態１による旋回方式の気液混合装置を説明するための図であり、図１（ａ）は、気液混合装置１００の外観を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面の構造を示し、図１（ｃ）は、図１（ｂ）のＩｃ−Ｉｃ断面の構造を示す。
【００１３】
この気液混合装置１００は、内壁と外壁とを有する液体と気体との混合を行うための混合容器（容器本体）１０１と、液体と気体とを旋回させるための略円柱体である旋回部（流路形成体）１１０と、気体を混合容器に導入するための気体導入部１０２と、液体を混合容器に導入するための液体導入部１０３と、混合容器１０１の内部から気液を排出するための気液吐出部１０４とを有する。
【００１４】
気体を気体導入部１０２に導入する手段は自給式であっても、強制式であってもよい。好ましい実施形態においては、気体は混合容器１０１の内部に自給式で気体導入部１０２から導入される。自給式の場合には、気体の供給動作に別途駆動源を持たせる必要がなく、装置の小型化が可能である。さらに、自給式の場合では、液体導入部１０３に導入される供給液体量に応じた気体量が供給液体量の変動に追従して可変しながら、常に適量に調整されて安定供給することができる。さらに、気体導入量を調整する制御弁を設けてもよい。
【００１５】
気体を導入する手段を強制式とする場合には、気体の導入部を図１に示す気体導入部１０２から導入してもよいし、後述するポンプ２００と気泡微細化装置３００との間の管路から導入してもよいし、その両方から導入してもよい。大量の気体を強制式で導入する場合には、ポンプ２００と気泡微細化装置３００との間の管路から導入するのが好ましい。
【００１６】
代表的な実施形態において、液体導入部１０３に導入される液体は水道水または加圧水であり得るが、これらに限定されない。本発明の気液混合装置１００は、液体の供給圧力の変動に対応するための減圧弁をさらに備えてもよい。
【００１７】
本発明の気液混合装置１００の液体導入部１０３には、複数の異なる液体が導入されてもよい。ここで、「異なる液体」とは、液体の種類が異なることだけでなく、供給圧力や供給源が異なることを意味する。第１の液体と第２の液体とが液体導入部１０３に導入される実施形態において、本発明の気液混合装置１００は、第１の液体を導入するための第１の管路と、第２の液体を導入するための第２の管路とを備えてもよい。このように別々の管路を設け、さらに減圧弁で個々の圧力を調整することによって、効率的に微細気泡を発生させることができる。例えば、第１の液体は水道水であり、第２の液体は加圧水であるが、これに限定されない。
【００１８】
混合容器１０１の形状は、液体導入部１０３によって導入された液体が旋回部によって旋回流となるのを妨げない範囲で任意の形状を取り得る。例えば、略円筒体であってもよいし、略楕円体であってもよいし、略球体であってもよい。すなわち、混合容器の形状は、その内壁が、旋回流の旋回中心軸に直交する断面（図１（ｂ）のＩｃ−Ｉｃ断面）が略円形状であるものであればよい。また、混合容器１０１は一部に気液吐出部１０４に向けて内壁が縮径する縮径部１０１ｂを有していてもよいし、有さなくてもよい。好ましい実施形態において、図１（ａ）に示すように、混合容器１０１は、円筒部１０１ａと縮径部１０１ｂとを有する。こうすることによって、縮径部１０１ｂにおいて旋回の角速度が増大され、それによって吐出部から吐出される気液のせん断力が大きくなるため、気泡の分割が達成されるからである。１つの実施形態において、縮径部１０１ｂの形状は、円錐状であってもよいし、半球状であってもよい。好ましい実施形態において、図１（ａ）に示すように、縮径部１０１ｂは円錐状であるが、本発明はこれに限定されない。
【００１９】
円筒部１０１ａには旋回部１１０が収容されており、混合容器１０１の内壁面と旋回部１１０の外周面との間には、液体および気体を旋回させながら流すための旋回流路Ｒｐが形成されている。旋回部１１０の上面上には気体導入部１０２が形成されており、旋回部１１０の上部には液体を気体導入部１０２から旋回通路Ｒｐに導くための気体通路１１１が形成されている。円筒部１０１ａの上部には液体を旋回通路Ｒｐに導入するための液体導入部１０３が形成されている。旋回部１１０の形状は、本実施形態における略円柱体に限定されるものではなく、液体導入部１０３によって導入された液体が旋回部によって旋回流となる形状であれば、例えば、略楕円柱体であってもよいし、略球体であってもよい。すなわち、旋回部１１０の形状は、旋回流の旋回中心軸に直交する断面（図１（ｂ）のＩｃ−Ｉｃ断面）が略円形状に形成された形状であればよい。
【００２０】
旋回部１１０の表面には、円周方向に沿った凹部である溝１２１を軸方向に少なくとも１つ備える。溝１２１を複数備える際の溝１２１と溝１２１との間隔や溝１２１の数は任意であってよい。例示的な実施形態において、図１（ｂ）に示すように、溝１２１が軸方向に一定間隔で３つ形成されているが、本発明はこれに限定されない。なお、溝１２１は、旋回部１１０の外周面に沿ってらせん状に形成されていてもよい。１つの実施形態において、溝１２１の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、旋回中心軸を含む断面において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。好ましい実施形態において、図１（ｂ）に示すように、溝１２１は旋回中心軸を含む断面において、三角状であるが、本発明はこれに限定されない。
【００２１】
溝１２１内には旋回部１１０、すなわち旋回部本体１１０ａの軸周りに少なくとも１つの突出部であるバッフル１１０ｂを備える。旋回部本体１１０ａの軸周りに複数のバッフル１１０ｂを備える際のバッフル１１０ｂとバッフル１１０ｂとの間隔やバッフル１１０ｂの枚数は任意であってよい。複数のバッフル１１０ｂを設ける実施形態において、バッフル間の間隔やバッフルの枚数は、旋回部の径に基づいて当業者は適切に決定することができる。供給する液体の水圧が一定の場合、旋回部の径は小さすぎると周速が速くなりすぎ、遠心力の作用によりバッフルに衝突する液体の流れが多く旋回流が起こりにくくなる。また、気体は軽いため、旋回部の中心部に集まりやすく気泡を微細泡にする攪拌能力が低下してしまう。逆に、旋回部の径が大きくなりすぎると周速が遅くなり、旋回流は起きやすくなるが、バッフルに衝突する流れが弱くなり、旋回流との圧力差が小さいため、気体と液体との混合能力が低下しやすい。旋回部の径の大きさは、求められる水圧や気液の流量に基づいて当業者が適切に選択することができる。好ましい実施形態において、バッフル１１０ｂとバッフル１１０ｂとの間隔は、バッフル１１０ｂの先端と旋回部本体１１０ａの内壁との間の距離にほぼ等しい（プラスマイナス１０％）。
【００２２】
１つの実施形態において、バッフル１１０ｂとバッフル１１０ｂとの間隔は、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍ、約１５ｍｍ〜約４０ｍｍ、または、約２０ｍｍ〜約３０ｍｍであり得る。
【００２３】
１つの実施形態において、バッフル１１０ｂの枚数は、１枚〜２０枚、４枚〜１６枚、６枚〜１４枚、または１０枚〜１２枚であり得る。
【００２４】
好ましい実施形態において、図１（ｃ）に示すように、バッフル１１０ｂは旋回部本体１１０ａの軸周りに一定の間隔で１２枚配置されているが、本発明はこれに限定されない。
【００２５】
１つの実施形態において、バッフル１１０ｂの形状は、旋回部によって旋回された旋回流と衝突して気泡が分解される形状であれば任意の形状を取り得る。例えば、旋回部本体１１０ａの軸に垂直な断面形状において、平板状であってもよいし、湾曲していてもよい。好ましい実施形態において、図１（ｃ）に示すように、旋回部本体１１０ａの軸に垂直な断面形状として平板である。バッフル１１０ｂは、様々な方法で成形可能であって、例えば鋳型に材料を流し込んで成形してもよいし、材料を機械加工して成形してもよい。
【００２６】
また、バッフル１１０ｂの配向（図１（ｃ）で示す傾斜角度Ａ）は、液体導入部１０３によって導入された液体が旋回部によって旋回流となる形状であれば任意の配向を取り得る。例えば、傾斜角度Ａを約９０°としてもよいし、０°〜９０°未満（旋回方向Ｓに沿った向きに傾斜する）としてもよいし、９０°超〜１８０°未満（旋回方向Ｓとは逆の向きに傾斜する）としてもよい。１つの実施形態において、傾斜角度Ａは約３０°〜約８０°、約４０°〜約８０°、約５０°〜約８０°、約３０°〜約７０°、約４０°〜約７０°、または約４５°〜約６５°であり得、気泡の発生および微細化のためには約４５°〜約６５°が好ましい。傾斜角度Ａは、バッフルごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図１（ｃ）に示すように、旋回方向Ｓに沿った向きで傾斜角度Ａを約６０°としているが、本発明はこれに限定されない。
【００２７】
縮径部１０１ｂの内部は中空領域であり、縮径部１０１ｂは気液吐出部１０４に向かうほど直径が小さくなる円錐台形状の筒状体であり、縮径部１０１ｂに流れ込んだ気液は、縮径部１０１ｂ内でその旋回の角速度を増大させていく。縮径部１０１ｂの下端部には、混合容器１０１の内部から気液を排出するための気液吐出部１０４が形成されている。
【００２８】
次に動作について説明する。
【００２９】
気液混合装置１００に供給された気体Ａｒは気体導入部１０２から液体通路１１１を介して旋回通路Ｒｐに導入される。また、気液混合装置１００に供給された液体Ｗａは、液体導入部１０３を介して旋回部本体１１０ａの外周面の接線方向から旋回通路Ｒｐに供給される。旋回通路Ｒｐに供給された液体Ｗａは、筐体円筒部１０１ａの上部で液体通路１１１から吹き出される気体Ａｒと混合され、気体Ａｒを含む液体Ｗａ（気液Ｍ１）として旋回部本体１１０ａの外周面に沿って旋回しながら、気液吐出部１０４に向かって流れていく。
【００３０】
このように気液Ｍ１が旋回部本体１１０ａの外周面に沿って旋回しながら気液吐出部１０４に向かって流れていく途中で、旋回部本体１１０ａの溝１２１に設けられているバッフル１１０ｂに衝突することとなり、気液Ｍ１に含まれる気泡はより細かく分解されることとなる。
【００３１】
筐体円筒部１０１ａの旋回通路Ｒｐを通過した気液Ｍ１は筐体円錐台部（縮径部）１０１ｂに至ると、筐体円錐台部１０１ｂでは、内径が気液吐出部１０４に向かって小さくなっていることから、旋回角速度が増大し、気液Ｍ１は縮径部１０１ｂの内周面に引き寄せられ、縮径１０１ｂの中央部分に負圧が発生する。気液Ｍ１が気液吐出部１０４から吐出される際に、縮径部１０１ｂによって旋回角速度が増大された気液Ｍ１の流れによって大きなせん断力が発生するため、そのせん断力によって気液Ｍ１に含まれる気泡は、より細かく分解される。
【００３２】
本実施形態１によれば、気液混合装置１００は、気体Ａｒと液体Ｗａとの混合を行うための混合容器（容器本体）１０１と、気体Ａｒと液体Ｗａとを含む気液Ｍ１を旋回させるための旋回部（流路形成体）１１０とを備え、混合容器１０１の内壁面と旋回部１１０の外周面との間には、液体および気体を旋回させながら流すための旋回流路Ｒｐを形成し、旋回部１１０の表面には、円周方向に沿った溝１２１を軸方向に一定間隔で形成し、溝１２１内に旋回部本体１１０ａの軸周りに一定の間隔でバッフル１１０ｂを配置したので、気液Ｍ１が旋回部本体１１０ａの外周面に沿って旋回しながら気液吐出部１０４に向かって流れていく途中で、旋回部本体１１０ａの溝１２１に設けられているバッフル１１０ｂに衝突することとなり、気液Ｍ１に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。このように、本発明の気液混合装置１００は、旋回部１１０に突出部（バッフル１１０ｂ）を備えることにより、突出部（バッフル１１０ｂ）を備えない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、気液混合装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明の気液混合装置は気体と液体とを混合し気液を生成するという気液混合装置本来の機能に加えて、混合された気液に含まれる気泡を微細化するという新たな機能を有することができる。
【００３３】
（実施形態２−ポンプ装置）
図２は、本発明の実施形態２によるポンプ装置を説明するための図であり、図２（ａ）は、ポンプ装置２００の外観を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面の構造を示し、図２（ｃ）は、図２（ｂ）のＩＩｃ−ＩＩｃ線断面の構造を示す。
【００３４】
この実施形態２によるポンプ装置２００は、図２（ａ）に示すように、ポンプ本体２００ａと、ポンプ本体２００ａを駆動するポンプ駆動部２０１ａとを有する。ポンプ本体２００ａは円筒状の筐体（ポンプ筐体）２０１を有し、ポンプ筐体２０１には気液をポンプ筐体２０１内に吸入するためのポンプ吸入部２０２およびポンプ筐体２０１内から外部に気液を吐出するポンプ吐出部２０３が設けられている。
【００３５】
図２（ｂ）および図２（ｃ）に示すように、ポンプ筐体２０１内には、吸入された気液が旋回するように回転する回転部であるフィン回転体（羽根車）２１１が設けられており、フィン回転体２１１は、フィン回転部２１１を回転させる駆動部であるポンプ駆動部２０１ａに回転体駆動軸２０１ｂを介して取り付けられている。
【００３６】
フィン回転体２１１は、回転体駆動軸２０１ｂに固定された軸側回転板２１１ａと、軸側回転板２１１ａに対向するように配置された対向回転板２１１ｂと、軸側回転板２１１ａと対向回転板２１１ｂとの間に取り付けられた少なくとも１つの遠心フィン２１１ｃとを有する。
【００３７】
１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃの形状は、ポンプ吸入部２０２から吸入された気液に遠心力を与えて旋回流を生成できる範囲で任意の形状を取り得る。例えば、回転体駆動軸２０１ｂに垂直な断面形状において、平板状であってもよいし、所定の曲率半径を有する湾曲板状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン２１１ｃは、図２（ｃ）に示すように、回転体駆動軸２０１ｂに垂直な断面形状として円弧状である湾曲板であるが、本発明はこれに限定されない。また、１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃの形状は、回転体駆動軸２０１ｂの軸方向に沿ってフラットであってもよいし、捻じれたらせん状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン２１１ｃの形状は、回転体駆動軸２０１ｂの軸方向に沿ってらせん状である。このようにすることで、ポンプ装置１００による気液の吸引力をさらに向上させることができる。
【００３８】
複数の遠心フィン２１１ｃを設ける実施形態において、遠心フィン２１１ｃと遠心フィン２１１ｃとの間隔は、約１０ｍｍ〜約５０ｍｍ、約１５ｍｍ〜約４０ｍｍ、または、約２０ｍｍ〜約３０ｍｍであるが、本発明はこれに限定されない。当業者は、ポンプ装置１００の大きさ、ポンプ装置１００の出力などにより適切な間隔を選択することができる。
【００３９】
１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃの枚数は、１枚〜２０枚、４枚〜１６枚、６枚〜１４枚、または１０枚〜１２枚であり得る。遠心フィン２１１ｃを回転体駆動軸２０１ｂの軸周りに一定の間隔で１０〜１２枚（図２（ｃ）の例では１２枚）配置すると、効果的に気泡の微細化が達成できた。
【００４０】
また、遠心フィン２１１ｃの配向（図２（ｃ）で示す傾斜角度Ｂ）はポンプ吸入部２０２から吸入された気液に遠心力を与えることができる範囲で任意の配向を取り得る。例えば、回転体駆動軸２０１ｂの回転方向と垂直（傾斜角度Ｂが約９０°）の向きであってもよいし、回転方向に沿った向きに傾斜（傾斜角度Ｂが０°超〜９０°未満）させてもよいし、回転方向とは逆の向きに傾斜（傾斜角度Ｂを９０°超〜１８０°未満）させてもよい。１つの実施形態において、傾斜角度Ｂは約１２０°〜約１７０°、約１３０°〜約１７０°、約１３０°〜約１６０°、約１２０°〜約１５０°、約１２０°〜約１４０、または約１３０°〜約１４０°であり得る。傾斜角度Ｂは、遠心フィンごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図２（ｃ）に示すように、回転体駆動軸２０１ｂの回転方向Ｘとは逆方向に沿った向きで傾斜角度Ｂを約１３５°としているが、本発明はこれに限定されない。
【００４１】
遠心フィン２１１ｃの配向（傾斜角度Ｂ）は、遠心フィン２１１ｃが所定の曲率半径を有する湾曲板状であった場合、その曲率半径によって決まる。曲率半径（傾斜角度Ｂ）を大きくしすぎると流体圧力が上がり旋回流速は早くなるため効率的に気泡の微細化は図れるが、キャビテーションの発生を誘因し、安定した気液供給の妨げになることもある。また曲率半径（傾斜角度Ｂ）を小さくしすぎると逆に流体圧力は下がって旋回流速が遅くなるため気泡の微細化が非効率となることがあるが、キャビテーションの発生は抑制され、安定した気液供給を行うことができる。当業者は、求められる微細気泡の効率性および気液供給の安定性に基づいて、遠心フィン２１１ｃの配向（傾斜角度Ｂ）を適切に選択することができる。例えば、遠心フィン２１１ｃの曲率半径の大きさは、インペラ２１２の外形の大きさの約１/４〜約１/１、約１/３〜約３/４、または約１/２〜約２/３であり得る。
【００４２】
遠心フィン２１１ｃの配置は、ポンプ吸入部２０２から吸入された気液に遠心力を与えて旋回流を生成することができる範囲で任意の位置に任意の数を配置することが可能である。たとえば、１つの遠心フィン２１１ｃを配置してもよいし、複数の遠心フィン２１１ｃを回転体駆動軸２０１ｂの円周方向に一定間隔で配置してもよいし、複数の遠心フィン２１１ｃを回転体駆動軸２０１ｂの円周方向にそれぞれ異なる間隔で配置してもよい。好ましい実施形態において、図２（ｃ）に示すように、回転体駆動軸２０１ｂの円周方向に沿って４つの遠心フィン２１１ｃを一定間隔で配置しているが、本発明はこれに限定されない。遠心フィン２１１ｃは、回転体駆動軸２０１ｂが矢印Ｘの方向に回転したとき、ポンプ吸入部２０２からフィン回転体２１１内に流れ込んだ気液を、ポンプ筐体２０１内を円弧状の遠心フィン２１１ｃに沿ってポンプ筐体２０１の外側に向かって移動させる。
【００４３】
さらに、ポンプ筐体２０１の内壁にはその内周面に沿って少なくとも１つの突出部であるインペラ（バッフル）２１２が配置されている。インペラ２１２の形状は、遠心フィン２１１ｃによる遠心力によってポンプ筐体２０１の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の形状を取り得る。インペラ２１２の形状は、例えば、ポンプ筐体２０１の軸に垂直な断面形状として、平板状であってもよいし、所定の曲率半径を有する湾曲板状であってもよい。好ましい実施形態において、図２（ｃ）に示すように、ポンプ筐体２０１の軸に垂直な断面形状として平板状であるが、本発明はこれに限定されない。また、１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃの形状は、回転体駆動軸２０１ｂの軸方向に沿ってフラットであってもよいし、捻じれたらせん状であってもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン２１１ｃの形状は、回転体駆動軸２０１ｂの軸方向に沿ってらせん状である。このようにすることで、ポンプ装置１００による気液の吸引力をさらに向上させることができる。
【００４４】
また、インペラ２１２の配向（図２（ｃ）に示す傾斜角度Ｃ）は、遠心フィン２１１ｃによる遠心力によってポンプ筐体２０１の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の配向を取り得る。例えば、回転方向Ｘと垂直（傾斜角度Ｃが約９０°）の向きであってもよいし、回転方向Ｘに沿った向きに傾斜（傾斜角度Ｃが０°超〜９０°未満）させてもよいし、回転方向Ｘとは逆の向きに傾斜（傾斜角度Ｃを９０°超〜１８０°未満）させてもよい。１つの実施形態において、傾斜角度Ｃは約３０°〜約８０°、約４０°〜約８０°、約５０°〜約８０°、約３０°〜約７０°、約４０°〜約７０°、または約４５°〜約６０°であり得る。傾斜角度Ｃは、インペラ２１２ごとに同一であってもよいし、異なっていてもよい。好ましい実施形態において、図２（ｃ）に示すように、インペラ２１２は回転方向Ｘに沿った向きで傾斜角度Ｃを約６０°としているが、本発明はこれに限定されない。傾斜角度Ｃが約３０°以下になると、ポンプ筐体２０１とインペラ２１２により形成されるスペースが小さくなりすぎて、遠心フィン２１１ｃにより旋回された旋回流が良好にスペースに入り込むことが困難となり所望の乱流の発生が行えなくなる。
【００４５】
インペラ２１２の配向（傾斜角度Ｃ）は、インペラ２１２が所定の曲率半径を有する湾曲板状であった場合、その曲率半径によって決まる。曲率半径（傾斜角度Ｃ）を大きくしすぎると流体圧力が上がり旋回流速は早くなるため効率的に気泡の微細化は図れるが、キャビテーションの発生を誘因し、安定した気液供給の妨げになることがある。また曲率半径（傾斜角度Ｃ）小さくしすぎると逆に流体圧力は下がって旋回流速が遅くなるため気泡の微細化が非効率となることもあるが、キャビテーションの発生は抑制され、安定した気液供給を行うことができる。求められる微細気泡の効率性および気液供給の安定性に基づいて、当業者は、インペラ２１２の配向（傾斜角度Ｃ）を適切に選択することができる。例えば、インペラ２１２の曲率半径の大きさは、インペラ２１２の外形の大きさの約１/
４〜約１/１、約１/３〜約３/４、または約１/２〜約２/３でありえる。
【００４６】
１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃの配向とインペラ２１２の配向との関係は任意の関係を取り得る。たとえば、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との配向が同じであってもよいし、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との配向が異なっていてもよい。好ましい実施形態において、遠心フィン２１１ｃが回転し、遠心フィン２１１ｃの先端とインペラ２１２の先端とが向かい合ったときに、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２が略直線となる。このように直線とすることにより、ポンプ筐体２０１の内壁とインペラ２１２のスペースに円滑に旋回流が流れ込むことができる。
【００４７】
インペラ２１２の配置は、遠心フィン２１１ｃによる遠心力によってポンプ筐体２０１の外側に向かって旋回された気液と衝突することができる範囲で任意の位置に任意の数を配置することが可能である。たとえば、１つのインペラ２１２を配置してもよいし、複数のインペラ２１２をポンプ筐体２０１の円周方向に沿って一定間隔で配置してもよいし、複数のインペラ２１２をポンプ筐体２０１の円周方向に沿ってそれぞれ異なる間隔で配置してもよい。好ましい実施形態において、図２（ｃ）に示すように、ポンプ筐体２０１の円周方向に沿って１０枚のインペラ２１２を一定間隔で配置しているが、本発明はこれに限定されない。
【００４８】
１つの実施形態において、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との間の小さな隙間（クリアランス）は、任意の値を取り得る。隙間を小さくしすぎると旋回流速は上がるが吐出水量が低下し、所望の気液吐出量を確保できなくなる。逆に隙間を大きくしすぎると所望の気液吐出量を確保することはできるが、旋回流速が下がり遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との間で所望の乱流が得られず気泡の微細化が困難となる。求められる気液吐出量および微細気泡径などの条件に基づいて、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との間の隙間を選択する。たとえば、隙間の距離は約０．５ｍｍ〜約５ｍｍ、約０．７ｍｍ〜約３ｍｍ、または約１ｍｍ〜約２ｍｍである。
【００４９】
このような構造のポンプ装置２００では、ポンプ駆動部２０１ａによりポンプ本体２００ａの回転部であるフィン回転体２１１が駆動され、気泡を含む気液Ｍ１がポンプ吸入部２０２からポンプ筐体２０１内に供給されている状態では、フィン回転体２１１の回転によりポンプ筐体２０１内の気液Ｍ１は、ポンプ筐体２０１内で旋回する。このように気液Ｍ１がポンプ筐体２０１内で旋回すると、遠心力によりポンプ筐体２０１内の気液Ｍ１は、ポンプ筐体２０１内を旋回しながら、ポンプ筐体２０１の中心からポンプ筐体２０１の内壁面側に引き寄せられ、ポンプ筐体２０１の内壁に設けられているインペラ２１２に衝突することとなる。このように気液Ｍ１がインペラ２１２に衝突することで、気液Ｍ１に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。また、遠心フィン２１１ｃとインペラ２１２との間の小さな隙間に存在する気液は遠心フィン２１１ｃによる遠心力をせん断力として受けることにより、気泡がより細かく分解されることとなる。このように、本発明のポンプ装置２００は、ポンプ本体２００ａの内壁に突出部（インペラ２１２）を設けることにより、突出部（インペラ２１２）を設けない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、ポンプ装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明のポンプ装置２００は、気液を吸入し、外部に気液を吐出するポンプ本来の機能に加えて、気液に含まれる気泡を微細化するという新たな機能を有する。
【００５０】
（実施形態３−気泡微細化装置）
図３は、本発明の実施形態３による気泡微細化装置３００を説明するための図であり、図３（ａ）は、気泡微細化装置３００の外観を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＩＩＩｂ−ＩＩＩｂ線断面の構造を示し、図３（ｃ）は、図３（ｂ）のＩＩＩｃ部分を拡大して示す。
【００５１】
この実施形態３による気泡微細化装置３００は、図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、気泡微細化装置本体であり内壁と外壁を有する外側筒状体３１０と気液を旋回させる旋回部である内側柱状体３２０と気液を外側筒状体３１０内部に導入するための気液導入部３０１と外側筒状体３１０内部から気液を外部に吐出するための気液吐出部３０２とを有する。ここで、気液導入部３０１は、外側筒状体３１０の一端に設けられており、気液吐出部３０２は、外側筒状体３１０の他端に設けられている。
【００５２】
外側筒状体３１０と内側柱状体３２０とは、図３（ｂ）に示すように、外側筒状体３１０内に内側柱状体３２０が嵌合することにより、気液Ｍ２を旋回させながら外側筒状体３１０の一端側から他端側へ流すための旋回通路Ｒｐ２を形成している。
【００５３】
図４は、図３（ｂ）に示す気泡微細化装置３００の部品を説明するための図であり、図４（ａ）は、気泡微細化装置３００の外側筒状体３１０を示し、図４（ｂ）は、気泡微細化装置３００を構成する内側柱状体３２０を示す。
【００５４】
外側筒状体３１０は、気液導入部３０１を有する導入側周壁部３１１と、気液吐出部３０２を有する吐出側周壁部３１３と、導入側周壁部３１１と吐出側周壁部３１３との間に位置する外側筒状体３１０の略軸方向に沿って配列された筒状体凹凸部３１２とを有する。１つの実施形態において、筒状体凹凸部３１２に設けられる凹凸の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、外側筒状体３１０の軸方向の断面（図４（ａ）に示す断面）において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。１つの実施形態において、筒状体凹凸部３１２に設けられる凹凸の外側筒状体３１０の軸方向の配置間隔は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよいし、らせん状であってもよい。例えば、筒状体凹凸部３１２に設けられる凹凸の外側筒状体３１０の軸方向の配置間隔は、一定間隔であって、約０．５〜約７ｍｍ、約１〜約５ｍｍ、約２〜約３ｍｍである。好ましい実施形態において、図３（ｃ）に示すように、筒状体凹凸部３１２に設けられる凹凸は、らせん状であるねじ溝３１２ａであって、後述される柱状体凹凸部に設けられる凹凸と入れ子状態となるように配置されているが、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
内側柱状体３２０は、外側筒状体３１０の導入側周壁部３１１に嵌合する導入側端部３２１と、外側筒状体３１０の吐出側周壁部３１３に嵌合する吐出側端部３２５と、外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２に対向する柱状体凹凸部３２３とを有する。
【００５６】
１つの実施形態において、柱状体凹凸部３２３に設けられる凹凸の形状は、任意の形状を取り得る。例えば、内側柱状体３２０の軸方向の断面（図４（ｂ）に示す断面）において、例えば、四角状であってもよいし、三角状であってもよいし、半円状であってもよい。１つの実施形態において、柱状体凹凸部３２３に設けられる凹凸の内側柱状体３２０の軸方向の配置間隔は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよいし、らせん状であってもよい。
【００５７】
例えば、筒状体凹凸部３１２に設けられる凹凸の外側筒状体３１０の軸方向の配置間隔は、一定間隔であって、約０．５〜約７ｍｍ、約１〜約５ｍｍ、約２〜約３ｍｍである。好ましい実施形態において、図３（ｃ）に示すように、柱状体凹凸部３２３に設けられる凹凸は、らせん状であるねじ山３２３ａであって、筒状体凹凸部３１２に設けられるねじ溝３１２ａと入れ子状態となるように配置されているが、本発明はこれに限定されない。
【００５８】
１つの実施形態において、柱状体凹凸部３２３に設けられるねじ山３２３ａと筒状体凹凸部３１２に設けられるねじ溝３１２ａとの隙間の距離は任意であり得る。例えば、一定間隔であってもよいし、配置する場所によって凹凸の間隔を異ならせてもよい。例えば、柱状体凹凸部３２３に設けられるねじ山３２３ａと筒状体凹凸部３１２に設けられるねじ溝３１２ａとの隙間の距離は、約０．５〜約７ｍｍ、約１〜約５ｍｍ、約１．５〜約３ｍｍである。
【００５９】
内側柱状体３２０の導入側端部３２１と柱状体凹凸部３２３との間の部分は、導入された気液Ｍ２に旋回力を与える導入側旋回部３２２となっており、内側柱状体３２０の吐出側端部３２５と柱状体凹凸部３２３との間の部分は、吐出する気液Ｍ３に旋回力を与える吐出側旋回部３２４となっている。
【００６０】
ここで、図３（ｃ）、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、柱状体凹凸部３２３の外周面には、筒状体凹凸部３１２の内周面に形成されたねじ溝３１２ａとは、入れ子状態となるようにねじの進む方向が逆の関係にねじ山３２３ａが形成されている。外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２の内周面と内側柱状体３２０の柱状体凹凸部３２３の外周面とが対向する部分では、外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２のねじ溝３１２ａに沿って旋回しながら外側筒状体３１０の一端側から他端側に流れる気液Ｍ２が、内側柱状体３２０の柱状体凹凸部３２３のねじ山３２３ａに衝突するようになっている。
【００６１】
このような構成の実施形態３による気泡微細化装置３００では、気泡微細化装置３００に供給された気液Ｍ２が、気液導入部３０１から旋回通路Ｒｐ２に導入される。旋回通路Ｒｐ２に導入された気液Ｍ２は、気液導入部３０１から導入された勢いによって、外側筒状体３１０の導入側周壁部３１１と内側柱状体３２０の導入側旋回部３２２との間で旋回力が与えられる。旋回力が与えられた気液Ｍ２は、外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２の内周面と内側柱状体３２０の柱状体凹凸部３２３の外周面とが対向する部分を通過して、外側筒状体３１０の吐出側周壁部３１３と内側柱状体３２０の吐出側旋回部３２４との間の部分へ流れ込む。気液Ｍ２が、外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２の内周面と内側柱状体３２０の柱状体凹凸部３２３の外周面とが対向する部分を通過する際、外側筒状体３１０の筒状体凹凸部３１２のねじ溝３１２ａに沿って旋回しながら外側筒状体３１０の一端側から他端側に流れるので、気液Ｍ２は、内側柱状体３２０の柱状体凹凸部３２３のねじ山３２３ａに衝突する。この衝突により、気液Ｍ２に含まれる気泡はより細かく分割されることとなる。その後、気泡が微細化された気液Ｍ３は、外側筒状体３１０の吐出側周壁部３１３と内側柱状体３２０の吐出側旋回部３２４との間の部分で旋回力が与えられ、気液吐出部３０２から気泡微細化装置３００の外部に排出される。このように、本発明の気泡微細化装置３００は、外側筒状体３１０に凹凸（ねじ溝３１２ａ）および／または内側柱状体３２０に凹凸（ねじ山３２３ａ）を備えることにより、外側筒状体３１０および／または内側柱状体３２０に凹凸を備えない場合に比べて微細な気泡を効率的に生成することができるため、気泡微細化装置および微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。
【００６２】
気泡微細化装置３００は、求められる微細気泡の大きさや量に基づき、必要に応じて複数個（例えば、３個以上）を直列的に連結して用いてもよい。特に、気体の導入を強制式とし、気体導入部１０２および／またはポンプ装置２００と微細気泡化装置３００との間の管路から導入する場合には、有効であって多量の微細気泡を発生することが可能となる。
【００６３】
（実施形態４−微細気泡発生システム）
本実施形態４による微細気泡発生システム１０００は、実施形態１による気液混合装置１００と、実施形態２によるポンプ装置２００と、実施形態３による気泡微細化装置３００とのいずれか１つ以上を備える。１つの実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態１による気液混合装置１００と、実施形態２によるポンプ装置２００とを備える。別の実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態２によるポンプ装置２００と、実施形態３による気泡微細化装置３００とを備える。別の実施形態において、本発明の微細気泡発生システムは、実施形態１による気液混合装置１００と実施形態３による気泡微細化装置３００とを備える。
【００６４】
図５は、本発明の実施形態４による微細気泡発生システム１０００を説明するための図であり、この微細気泡発生システム１０００の構成を模式的に示している。本実施形態４による微細気泡発生システム１０００は、実施形態１による気液混合装置１００と、実施形態２によるポンプ装置２００と、実施形態３による気泡微細化装置３００とを備えている。ここで、気液混合装置１００の気液吐出部１０４は、ポンプ装置２００のポンプ筐体２０１に配管（図示せず）により接続されており、ポンプ装置２００のポンプ吐出部２０３は気泡微細化装置３００の気液導入部３０１に配管（図示せず）により接続されている。これにより、この微細気泡発生システム１０００では、供給された気体Ａｒと液体Ｗａとはポンプ装置２００の圧送力により気液混合装置１００に導入され、気液混合装置１００に導入された気体Ａｒと液体Ｗａとは、ポンプ装置２００の圧送力により気液混合装置１００で混合されて気液Ｍ１としてポンプ装置２００に供給される。さらに、ポンプ装置２００では、ポンプ装置２００の圧送力によりポンプ装置２００内部でさらに気泡の微細化がなされ、さらに微細化された気泡を含む気液Ｍ２がポンプ装置２００から気泡微細化装置３００に供給される。気泡微細化装置３００では、供給された気液Ｍ２がポンプ装置２００の圧送力により旋回しながら、気泡微細化装置３００の気液導入部３０１から気液吐出部３０２へ送られ、その際に、気液Ｍ２に含まれる気泡がさらに微細化された気液Ｍ３が生成される。
【００６５】
このように、本発明の微細気泡発生システム１０００は、気液混合装置１００にバッフル１１０ｂ、ポンプ装置２００にインペラ２１２および気泡微細化装置３００にねじ溝３１２ａ、ねじ山３２３ａを備えることにより、気液混合装置１００、ポンプ装置２００ならびに気泡微細化装置３００をそれぞれ単体で用いるよりも、さらに微細な気泡を効率的に生成することができるため、微細気泡発生システムの小型化を図ることが可能となる。また、本発明の微細気泡発生システム１０００は、送水と微細気泡生成とを同時に効率的に行うことができる点にも留意されたい。
【００６６】
本発明の微細気泡発生システム１０００で生成された気液Ｍ３は、気泡微細化装置３００から排出されて種々の用途、例えば、浴槽への給水、シャワーヘッドへの給水、あるいは洗濯機への給水など小規模の水環境に有用である他、大規模の水環境にも利用可能であることはいうまでもない。
【００６７】
図６は、図５に示す微細気泡発生システム１０００の使用例を説明するための斜視図である。
【００６８】
図６に示す微細気泡発生システム１０００の使用例では、微細気泡発生システム１０００で発生した気液Ｍ３は浴槽５０へ供給される。ここで、浴槽本体５１には浴槽給水口５２と浴槽排水口５３とが設けられている。浴槽給水口５２は、微細気泡発生システム１０００の気液吐出部３０２に接続され、浴槽排水口５３は、微細気泡発生システム１０００の液体導入部１０３に接続されている。
【００６９】
このような構成では、微細気泡発生システム１０００と浴槽５０との間で気液Ｍ３が循環されることとなり、浴槽５０では、気泡が微細化された気液Ｍ３が常に微細気泡発生システム１０００から供給されることとなる。
【００７０】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７１】
本発明は、微細気泡を含む気液生成の分野において有用である。
【符号の説明】
【００７２】
５０  浴槽
５１  浴槽本体
５２  浴槽入口
５３  浴槽出口
１００  気液混合装置
１０１  混合容器（容器本体）
１０１ａ  円筒部
１０１ｂ  縮径部
１０２  気体導入部
１０３  液体導入部
１０４  気液吐出部
１１０  旋回部
１１０ａ  旋回部本体
１１０ｂ  バッフル
１１１  気体通路
２００  ポンプ装置
２００ａ  ポンプ本体
２０１  ポンプ筐体
２０１ａ  ポンプ駆動部
２０１ｂ  回転体駆動軸
２０２  ポンプ吸入部
２０３  ポンプ吐出部
２１１  フィン回転体
２１１ａ  軸側回転板
２１１ｂ  対向回転板
２１１ｃ  遠心フィン
２１２  インペラ
３００  気泡微細化装置
３０１  気液導入部
３０２  気液吐出部
３１０  外側筒状体
３１１  導入側周壁部
３１２  筒状体凹凸部
３１３  吐出側周壁部
３２０  内側柱状体
３２１  導入側端部
３２２  導入側旋回部
３２３  柱状体凹凸部
３２４  吐出側旋回部
３２５  吐出側端部
Ｂａ  気泡
Ｗｂ  液体
【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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【国際調査報告】
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