(57)【要約】【課題】  気泡微細化に有利な高速流を大流量にて効果的に発生でき、ひいては気泡の微細化効果を劇的に向上させるとともに、マイクロバブル領域あるいはナノバブル領域の気泡の発生量を、従来達成し得なかったレベルにまで高めることができる気泡微小化ノズルを提供する。【解決手段】  流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面２２Ｇと、流れ方向上流側にて流路ＦＰ内面に対し流れガイド面２２Ｇよりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面２２Ａとを有する絞りギャップ材２２Ｑを流路ＦＰ内に配置する。それら流れ受け面２２Ａと流れガイド面２２Ｇとの交差位置に、流路ＦＰの軸断面内周縁上の第一位置ＰＰから該第一位置ＰＰと異なる第二位置ＰＳに向けて軸断面を横切るエッジ部２２Ｅが形成され、該エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との間に絞りギャップ２１Ｇがされる。【選択図】図１４
2012096216.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体入口と流体出口とを有し、前記流体入口から前記流体出口に向かう流路が内部に形成された流路形成部材と、
前記流路の途中にて該流路の軸断面の一部を塞ぐ形で配置される絞りギャップ材とを備え、
前記絞りギャップ材は、流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面と、流れ方向上流側にて前記流路内面に対し前記流れガイド面よりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面とを有し、
それら流れ受け面と流れガイド面との交差位置に、前記流路の軸断面内周縁上の第一位置から該第一位置と異なる第二位置に向けて前記軸断面を横切るエッジ部が形成されてなり、該エッジ部と前記流路の内面との間に絞りギャップが形成されてなることを特徴とする気泡微小化ノズル。
【請求項２】
前記流路にて前記絞りギャップ材の前記エッジ部よりも下流側には、該エッジ部と前記流路の内面との対向方向にて前記エッジ部から遠ざかる向きに膨出する断面拡張部が形成されている請求項１記載の気泡微小化ノズル。
【請求項３】
前記断面拡張部は内周面が湾曲形態に膨出形成されてなる請求項２記載の気泡微小化ノズル。
【請求項４】
前記流路形成部材には、前記流路の前記流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路が形成されている請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項５】
前記流路の前記軸断面内周縁上にて前記第一位置と前記第二位置とを結ぶ基準方向を定めた時、前記気体導入通路が該基準方向と平行に形成されてなる請求項４記載の気泡微小化ノズル。
【請求項６】
前記絞りギャップ材の前記流れガイド面の前記エッジ部に沿う領域に該エッジ部を先鋭化させる溝部が形成されてなる請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項７】
前記絞りギャップ材の前記エッジ部に沿って凹凸部が形成されている請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項８】
前記凹凸部は、一端が前記エッジ部側に開放し、他端側が該エッジ部と直交する向きにおいて該流れガイド面の途中位置まで延びる小溝部を、前記エッジ部に沿って複数所定の間隔にて刻設したものである請求項７記載の気泡微小化ノズル。
【請求項９】
前記絞りギャップ材は、前記絞りギャップの間隔が変更可能な可動部材として形成されている請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１０】
前記流路形成部材に対し前記流路を横切る回転軸線周りに回転可能な回転調整部材が埋設され、当該回転調整部材の前記流路を横切る部分を流路横断部として、該流路横断部を流れ方向に貫通する貫通切欠部が形成され、
前記流路横断部は自身の外周面への前記貫通切欠部の貫通方向における開口縁を前記エッジ部とする形で前記絞りギャップを形成するとともに、前記開口縁の前記流路内面との対向距離を前記絞りギャップの間隔として、前記回転調整部材の回転角度位相に応じて該絞りギャップの間隔が可変とされてなる請求項９記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１１】
前記回転調整部材は、前記回転軸線周りに前記流路横断部を回転させたとき該流路横断部の前記貫通切欠部が掃引する立体領域が、該立体領域の上流側に隣接する流路区間の当該立体領域内への延長領域よりも外側に広がる形で、該エッジ部と前記流路の内面との対向方向にて前記エッジ部から遠ざかる向きに膨出する断面拡張部を形成してなる請求項１０記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１２】
前記流路横断部に対し前記貫通切欠部は、前記回転調整部材の周側面に開放するとともに、前記エッジ部を形成する切欠底が前記回転軸線に関し該貫通切欠部が開放しているのと反対側の領域に入り込む形で形成されるように切欠深さが設定されてなる請求項１０ないし請求項１１のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１３】
前記流路形成部材には、前記流路の前記流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路が前記回転軸線に沿って形成されている請求項１１又は請求項１２に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１４】
前記エッジ部と前記流路の内面との間に形成される前記絞りギャップの開度が予め定められた範囲内にて連続的または段階的に変更可能となるように、前記回転調整部材の回転角度を前記開度の変更許容区間に対応する一定範囲内に規整する角度規制機構が設けられている請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１５】
前記回転調整部材への回転力が入力される回転入力部材と、該回転入力部材への入力回転力を前記回転調整部材に対し減速しつつ伝達する回転伝達機構とを備える請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１６】
前記回転伝達機構は前記回転入力部材と一体回転可能に設けられたウォームと、前記回転調整部材と一体回転可能に設けられ、前記ウォームとかみ合うウォームギアとからなる請求項１５記載の気泡微小化ノズル。
【請求項１７】
気体と液体とを接触させた状態で加圧し、前記液体に前記気体を強制溶解させることにより気体濃度を上昇させた加圧濃縮気体溶解液を発生させる加圧溶解ユニットを備え、前記加圧溶解ユニットから前記加圧濃縮気体溶解液を減圧しつつ前記送液経路に流出させることにより前記加圧濃縮気体溶解液中に気泡を析出させて気泡含有液体としつつ請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズルを通過させることにより前記気泡を微粉砕するようにしたことを特徴とする微小気泡発生機構。
【請求項１８】
前記気泡含有液体を前記加圧溶解ユニットの上流側に被循環液体として戻す循環経路と、該循環経路上に設けられ、前記被循環液体に前記気体を導入・混合する前記気体含有液体となす気体導入部と、該気体含有液体を前記加圧溶解ユニットへ圧送するポンプとを備える請求項１７記載の微小気泡発生機構。
【請求項１９】
前記気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、前記気泡微小化ノズルにて又は該気泡微小化ノズルよりも上流側にて前記送液経路に帰還させる気泡含有液体帰還部を有する請求項１８記載の微小気泡発生機構。
【請求項２０】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズルが途上に設けられ、該気泡微小化ノズルに液体を供給し通過させる送液経路と、前記気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、前記気泡微小化ノズルにて又は該気泡微小化ノズルよりも上流側にて前記送液経路に帰還させる気泡含有液体帰還部とを有することを特徴とする微小気泡発生機構。
【請求項２１】
前記気泡微小化ノズルの前記流路形成部材には、前記流路の前記流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路が前記回転軸線に沿って形成されてなり、前記気泡含有液体帰還部は前記気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、前記気泡微小化ノズルの前記気体導入通路に戻すものである請求項１９又は請求項２０に記載の微小気泡発生機構。
【請求項２２】
請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズルと、該気泡微小化ノズルに気体含有水を供給する気体含有水供給手段とを備えたことを特徴とする微小気泡含有水製造装置。
【請求項２３】
前記気体含有水供給手段は、気体を水と混合しつつ加圧して前記水に気体を強制溶解させることにより気体濃度を上昇させた加圧濃縮気体溶解水を発生させる加圧溶解ユニットを備える請求項２２記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２４】
前記加圧溶解ユニットから前記加圧濃縮気体溶解水を減圧しつつ流出させる水流出管を備え、該水流出管上に前記気泡微小化ノズルが減圧流出側気泡微小化ノズルとして設けられている請求項２３記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２５】
前記加圧溶解ユニットは加圧溶解タンクを備え、前記水流出管の一端が該加圧溶解タンクに接続される一方、該水流出管の他端が前記加圧溶解タンクよりも内圧が低く設定された主タンクに接続され、前記減圧流出側気泡微小化ノズルを通過した前記微小気泡含有水を前記主タンク内に噴出させるようにした請求項２４記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２６】
前記気体がオゾン含有気体であり、前記微小気泡含有水としてオゾン微小気泡含有水が生成される請求項２０ないし請求項２５のいずれか１項に記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２７】
酸素含有物質を原料としてオゾンを発生させるオゾン発生装置と、
該オゾン発生装置が発生するオゾンを前記加圧溶解ユニットへの供給水に導入するオゾン導入部と、
前記オゾン導入部にてオゾン導入された気液混合水中のオゾン気泡を、前記加圧溶解ユニットに流入させるのに先立って予備粉砕するオゾン気泡予備粉砕部と、を有する請求項２６に記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２８】
前記加圧溶解ユニットは加圧溶解タンクを備え、前記オゾン導入部が前記加圧溶解タンクに接続された水供給管に設けられるとともに、前記オゾン気泡予備粉砕部に兼用される前記気泡微小化ノズルが加圧流入側気泡微小化ノズルとして前記水供給管上に設けられている請求項２７記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項２９】
前記オゾン含有水供給手段は、前記気泡微小化ノズルを通過することにより生成した前記オゾン微小気泡含有水を、前記オゾン含有水として前記気泡微小化ノズルの上流側に戻すことにより循環させるオゾン微小気泡含有水循環管路を備える請求項２７または請求項２８に記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項３０】
前記オゾン含有水供給手段は、酸素含有物質を原料としてオゾンを発生させるオゾン発生装置と、オゾンを水と混合しつつ加圧して前記水にオゾンを強制溶解させることによりオゾン濃度を上昇させた加圧濃縮オゾン水を発生させる加圧溶解ユニットと、前記オゾン発生装置が発生するオゾンを前記加圧溶解ユニットへの供給水に導入するオゾン導入部とを備え、前記オゾン微小気泡含有水循環管路は前記オゾン導入部の上流側に前記オゾン微小気泡含有水を戻すものである請求項２９記載の微小気泡含有水製造装置。
【請求項３１】
請求項２６ないし請求項３０のいずれか１項に記載のオゾン微小気泡含有水製造装置に前記オゾン含有水を供給することにより前記オゾン微小気泡含有水を得ることを特徴とする微小気泡含有水製造方法。
【請求項３２】
被洗浄物を保持する被洗浄物保持部と、
前記被洗浄物保持部に、請求項２２ないし請求項３０のいずれか１項に記載の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給する微小気泡含有水供給部とを備え、
前記被洗浄物保持部にて前記被洗浄物に前記微小気泡含有水を噴射又は噴霧することにより、又は前記被洗浄物を前記微小気泡含有水に浸漬するか、又は該微小気泡含有水中にて撹拌することにより前記被洗浄物を洗浄するようにしたことを特徴とする物品洗浄装置。
【請求項３３】
請求項３２に記載の物品洗浄装置により被洗浄物を洗浄することを特徴とする物品洗浄方法。
【請求項３４】
前記被洗浄物が食品である請求項３３に記載の物品洗浄方法。
【請求項３５】
前記食品が野菜又は果物である請求項３４記載の物品洗浄方法。
【請求項３６】
前記食品が水産物である請求項３４記載の物品洗浄方法。
【請求項３７】
前記水産物が二枚貝またはそのむき身である請求項３６記載の物品洗浄方法。
【請求項３８】
水産物の養殖槽に、請求項２２ないし請求項３０のいずれか１項に記載の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給し、当該微小気泡含有水中にて前記水産物を養殖することを特徴とする水産物の養殖方法。
【請求項３９】
植物の水耕栽培槽に、請求項２２ないし請求項３０のいずれか１項に記載の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給し、当該微小気泡含有水中にて前記植物を水耕栽培することを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項４０】
前記植物が野菜である請求項３９記載の水耕栽培方法。
【請求項４１】
複数のシャワー孔が形成された中空のヘッド部と、前記ヘッド部に連通する流路が形成された握り手部とを有したシャワー本体を備えるとともに、該シャワー本体の内部に請求項１ないし請求項１６のいずれか１項に記載の気泡微小化ノズルが組み込まれた構造を有し、
前記流路にシャワー水流を供給することにより、前記気泡微小化ノズルの前記絞りギャップにてギャップ通過水流に析出気泡を生じさせるとともに、該析出気泡を含有したギャップ通過水流を前記シャワー孔から噴射させるようにしたことを特徴とするシャワー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、気泡微小化ノズルと、それを用いた微小気泡発生装置、微小気泡含有水製造方法、物品洗浄装置、物品洗浄方法、水産物の養殖方法、水耕栽培方法及びシャワー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  水中に形成される微小気泡は、そのサイズによりミリバブルあるいはマイクロバブル（さらには、マイクロ・ナノバブルおよびナノバブル等）に分類されている。ミリバブルはある程度の巨大な気泡であり、水中を急速に上昇して最終的には水面で破裂して消滅する。これに対して、直径が５０μｍ以下の気泡は、微細であるが故に水中での滞在時間が長く、気体の溶解能力にも優れているため水中においてさらに縮小していき、ついには水中で消滅（完全溶解）する特殊な性質を有し、これをマイクロバブルと称することが一般化しつつある（非特許文献１）。【０００３】  近年、こうした微小気泡が多くの用途に応用され、例えば浴槽用の気泡水流噴出部やシャワー等に組み込みが可能な微小気泡発生装置が種々提案されている（特許文献１〜４）。基本的には、ベンチュリ管などの絞り機構に水流水を供給し、該絞り機構を高流速化して通過する際にベルヌーイの原理に由来して生ずる減圧効果により、水に溶解していた空気を微小気泡として析出させるキャビテーション方式が採用されている。また、予め気体を水に加圧溶解して絞り機構に供給すれば減圧発泡に伴う気泡析出量が増加し、より高濃度の微小気泡を得ることができる。【０００３】  また、こうした微小気泡の形成媒体としてオゾンを利用し、オゾンの微小気泡を多数含有させた水（以下、「オゾン微小気泡含有水」と称する）の製造方法が種々提案されている（特許文献１〜３）。微小気泡は浮上速度が極度に小さいため液体中の滞在時間が非常に長く、特にナノバブル域では実質的に浮上停止状態となる（たとえば直径１００ｎｍの水中気泡の浮上速度は０．００８μｍ／秒であり、１ｍを浮上するのに約４年を要する）。この性質を利用すれば、大量の気泡を液中に長期間保持させることができるようになり、特に、溶存状態では比較的短時間で分解・揮散してしまうオゾンも、微小な気泡状態であれば長期間安定に液中保持できるようになる。オゾンは空気の約１７倍、酸素の約１０倍の溶解度を有するので、生成時の気泡サイズが２００ｎｍ程度であっても水中での気体溶解に伴う気泡径縮小がさらに進行し、最終的な平均気泡サイズは５０ｎｍ以下に縮小される。気泡表面にはオゾンないし水から分解生成したイオンが集まり、縮小に伴ってその電荷が気泡表面に濃縮される。【０００４】  そして、オゾン気泡は上記のような機構により縮小すると、気泡表面への電荷濃縮により気体の溶解が妨げられ、結果としてさらに微小なナノバブルの状態で気泡の縮小が停止することがある。これにより、多量のオゾンをナノバブル、すなわち溶存オゾンではなく気体の形で長期間液中に保持させることができる。その結果、オゾンが溶存オゾンだけでなくナノバブルの形で存在させることで、液中のオゾン保持時間を大幅に延長することができる。【０００５】  オゾンはきわめて強い殺菌力を有し、これを水に溶解させたオゾン水の形で、除菌、消毒あるいは消臭を目的とした種々の用途に使用されている。しかし、溶存オゾンは不安定であり、特に紫外線（ＵＶ）の照射を受けると速やかに分解し、溶解度の低い酸素分子の形で蒸散するので、ある程度高濃度のオゾン水を製造しても、必要な溶存オゾン濃度を高々数時間程度しか保���ことができない。従って、オゾン水を使用したい場所にオゾン水製造装置を設置し、その場でオゾン水を製造しながら速やかに使用する必要があるため汎用性に欠け、コストアップが避けがたい。【０００６】  これに対し、オゾン微小気泡含有水は、溶存しない気泡の形でオゾンが水中に浮遊保持されており、しかも水中での気泡浮上速度が非常に小さいので、水中に長時間に渡ってガス状態を保ったままオゾンを滞留させ続けることができる。オゾン気泡の周囲の水にはオゾンが溶け込んでおり、その溶存オゾンが分解・蒸散する点は通常のオゾン水と変わりないが、滞留するオゾン微小気泡から新たに溶け込むオゾンにより、水面からの蒸散により減少したオゾンが補われる。オゾン微小気泡含有水に保持されたオゾンは気泡周囲に配位した水分子によりハイドレートを形成するといわれており、化学的に安定化することにより水中に徐々に溶け出すので、長期間にわたって高濃度のオゾン溶存状態を保つことができる。【０００７】  このようなオゾン微小気泡含有水の製造方法として、特許文献５には、泡の媒体となる水に２％程度の電解質（たとえば食塩）を添加した電解質水溶液を作り、その水溶液に機械的な気液混合や減圧析出などの周知の方法により平均径５０μｍ程度のマイクロバブルを一旦形成し、次いで、そのマイクロバブルに電気的な刺激を与えてマイクロバブルを圧壊することによりオゾンナノバブルを発生させる方法が開示されている。【０００８】  また、特許文献６、７には、ベンチュリ管にオゾンガスの吸引導入部を形成したエジェクタと貯水槽との間で被処理水を循環させ、エジェクタから導入された粗大なオゾン気泡を撹拌しつつ溶解縮小させてナノバブル化する方式が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】  特開２００８−  ７３４３２号公報
【特許文献２】  特開２００７−２０９５０９号公報
【特許文献３】  特開２００７−  ５０３４１号公報
【特許文献４】  特開２００６−１１６５１８号公報
【特許文献５】  特開２００５−２４６２９３号公報
【特許文献６】  特開２００４−３３００５０号公報
【特許文献７】  特開２００７−２７５８９３号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】  インターネットホームページ（ｈｔｔｐ：／／ｕｎｉｔ．ａｉｓｔ．ｇｏ．ｊｐ／ｅｍｔｅｃｈ−ｒｉ／２６ｅｎｖ−ｆｌｕｉｄ／ｐｄｆ／ｔａｋａｈａｓｈｉ．ｐｄｆマイクロバブルおよびナノバブルに関する研究’）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】  しかし、上記特許文献１〜４の微細気泡発生機構では、いずれも気泡の微細化度がまだまだ不十分であり、水中での滞留時間が長いマイクロバブルないしナノバブルの発生量が十分でない問題があった。具体的には、特許文献１に代表される二相流旋回方式のものは旋回流発生翼を用いるため機構的に複雑となる問題がある。また、キャビテーション方式を採用する特許文献２〜４の微細気泡発生機構はベンチュリ管やオリフィスなどの周囲の閉じた絞り孔を採用しており、絞り孔位置では他に流路部分が存在しない構造になっているので、絞り孔通過時の流体抵抗が上昇して期待されるほど流速が増加せず、また絞り孔内では孔内壁面からのラジアル方向の背圧も受けやすいので、キャビテーション（減圧）効果が不十分となり、気泡析出量が不足しやすい難点がある。また、絞り機構通過後の水流中に析出した気泡をさらに微粉砕するための流れ要素として、絞り孔を通過した水流自体の開放・乱流化に伴なう渦発生のみしか期待できず、気泡の微細化レベルも十分でない問題がある。そして、これをオゾン微小気泡含有水の製造に適用する場合、一旦粗大な気泡を形成しておいて水流循環中の溶解により縮小する機構が主体的とならざるを得ず、オゾン気泡が十分に縮小するまでに長時間の水流循環ないし撹拌が必要となり、オゾン微小気泡含有水の製造効率が非常に悪い欠点がある。また、最終的に得られる微細気泡の数密度が、最初に導入・形成される粗大気泡の密度にある程度支配されざるを得ないので、オゾン微細気泡を高密度に形成するのが難しい問題がある。【００１２】  また、特許文献５の方式では、製造されるオゾン微小気泡含有水に多量の電解質が含まれることになる。例えば、消臭や殺菌の目的で散布すれば散布先に塩分が残留し、錆等の塩害を引き起こ２す問題がある。また、食品に添加すれば味の変化を引き起こすことが避けがたく、蒲鉾など、味付けなどに一定量の塩分添加が見込まれる食品に用途が限定される問題がある。さらに、魚介養殖への適用も、ウナギなどの淡水性の魚介類養殖には適用不可能であるし、塩分が忌避される農業用途には基本的に採用することができないなど、用途が非常に限定される問題があった。【００１３】  本発明の課題は、気泡微細化に有利な高速流を大流量にて効果的に発生でき、ひいては気泡の微細化効果を劇的に向上させるとともに、マイクロバブル領域あるいはナノバブル領域の気泡の発生量を、従来達成し得なかったレベルにまで高めることができる気泡微小化ノズルと、それを用いた微小気泡発生装置、オゾン微小気泡含有水製造方法、物品洗浄装置、物品洗浄方法、水産物の養殖方法及び水耕栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１４】  上記の課題を解決するために、本発明の気泡微小化ノズルは、
流体入口と流体出口とを有し、流体入口から流体出口に向かう流路が内部に形成された流路形成部材と、
流路の途中にて該流路の軸断面の一部を塞ぐ形で配置される絞りギャップ材とを備え、
絞りギャップ材は、流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面と、流れ方向上流側にて流路内面に対し流れガイド面よりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面とを有し、
それら流れ受け面と流れガイド面との交差位置に、流路の軸断面内周縁上の第一位置から該第一位置と異なる第二位置に向けて軸断面を横切るエッジ部が形成されてなり、該エッジ部と流路の内面との間に絞りギャップが形成されてなることを特徴とする。
【００１５】  上記本発明の構成においては、流路形成部材に形成された流路の軸断面の一部を塞ぐ形で絞りギャップ材を配置する。このような構造の気泡微小化ノズルに気体が溶解した液体を供給すると、液体流は絞りギャップにて絞られ流速が増加する。ギャップを通過する高速流はギャップ出口から解放され、ベルヌーイの原理に従いギャップ及びその下流側に負圧域を形成するので、そのキャビテーション（減圧）効果により液体流中の溶存気体が析出して気泡が発生する。
【００１６】  水中の気泡は固体粒子と異なり、相互衝突しても気泡の合体が生じやすく、例えば、ベンチュリ管などの周知の絞り機構を通過させるだけでは通過水流の流速が不十分なため、絞り孔下流側の減圧レベルも小さく渦流の発生程度も小さい。また、そのような絞り機構では絞り部にて流路断面が相似的に縮小する構造になっているので、流速を高めようとするあまりむやみに絞り部の断面を縮小すると流体の通過抵抗が大きくなり、断面縮小比に見合った流速の上昇が見込めず、気泡発生効率が却って低下することになる。従って、キャビテーションによる気泡析出量も少ないし、気泡の粉砕が起きる程度の衝突も十分に起こすことができないので、微細気泡を十分に形成することができなかった。
【００１７】  しかしながら本発明の気泡微小化ノズルでは、絞り部を形成するための絞りギャップ材として、流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面と、流れ方向上流側にて流路内面に対し流れガイド面よりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面とを有し、それら流れ受け面と流れガイド面との交差位置にエッジ部が形成される形状のものを採用する。そして、その絞りギャップ材を流路に対し、該エッジ部が流路の軸断面内周縁上の第一位置から該第一位置と異なる第二位置に向けて軸断面を横切るように配置することで、エッジ部と流路の内面との間に絞りギャップを形成する。絞り部に向かう流れは流れ受け面に当たった後、エッジ部を乗り越える形で絞られるが、絞りギャップの断面はエッジ部に沿って流れ方向と交差する向きに広がる形態となっている。
【００１８】  従来のベンチュリ管やオリフィスでは、絞り部を通過する流れが流路軸線に関して半径方向内向きに等方的に圧縮されるため、流れと直交する向きへの流体の逃げ場がなく、通過抵抗がどうしても大きくなりやすかった。しかし、上記本発明特有の構造によると、絞りギャップにて圧縮された流れに対し稜線と平行な向きへの変形の自由度が生ずるので流速が低下しにくく、絞りギャップ及びその下流でのキャビテーション（減圧）効果が高められる。そして、キャビテーション発生領域が、従来のベンチュリ管やオリフィスでは絞り中心の近傍でポイント状に形成されていたのが、本発明ではエッジ部に沿って線状に形成されるため、気泡が減圧析出する領域が大幅に拡張し、従来のノズルよりもはるかに多量の気泡を析出させることができる。
【００１９】  また、エッジ部を挟んで上流側の流れ受け面が下流側の流れガイド面より急峻な構造となっているので、エッジ部を乗り越える流体に対するレイノルズ数が非常に大きくなり、絞り部を形成するエッジ部での流速が低下しにくいこととも相俟って、絞り部を通過した後の流れの乱流化が大幅に促進される。そして、エッジ部の下流側に形成される流れガイド面が下り勾配形態になっていることで、エッジ部を乗り越えて流れガイド面側に侵入した流れが微小な渦となり、その渦流域がエッジ部に沿って直線的に拡がって形成されるので、大量に析出した気泡がもれなくこの渦流に巻き込まれて粉砕され、非常に微細な気泡を得ることができる。
【００２０】  以下、本発明の気泡微小化ノズルに付加することができる種々の要件について説明する。まず、流路にて絞りギャップ材のエッジ部よりも下流側には、該エッジ部と流路の内面との対向方向にてエッジ部から遠ざかる向きに膨出する断面拡張部を形成することができる。
【００２１】  気泡を含んだ液体流は絞りギャップで増速された状態を維持しながら、その下流に形成された流路断面積の大きい断面拡張部に放出されるとともに、下り勾配の流れガイド面に沿って断面拡張部内にて大きく旋回して、絞りギャップ側へと戻される流れが生じやすくなる。その結果、絞りギャップから拡大部へ放出される気泡を含んだ液体の流れは、その一部が旋回流となって含有した気泡が激しく撹拌され、その微細化が一層促進される。特に、粉砕しきれなかった粗大な気泡は、浮力と遠心力の影響を受けやすいため旋回流に組み込まれやすく、結果として気泡粉砕が促進されやすい断面拡張部内により長時間とどまることとなり、その微小化を十分かつ均一に進行させることができる。該断面拡張部は、内周面を湾曲形態に膨出形成することで上記旋回流の発生を一層促進することができる。
【００２２】  流路形成部材には、流路の流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路を形成することができる。該区間に発生する流れ負圧にて気体導入通路を介して外部から気体を吸引することにより、新たな気泡を流れ中に導入することができる。絞りギャップの直下流に位置する該区間では上記のごとく微細な渦流が大量に発生しており、導入された新たな気泡も速やかに粉砕することができる。これにより、液体中に形成される気泡の形成密度をさらに高めることができる。特に、前述の断面拡張部を形成し、断面拡張部内での旋回流の形成を促進すれば、気体導入通路を介してとりこまれた新たな気泡が断面拡張部内で長くとどまり、その微粉砕をより促進することができる。この場合、流路の軸断面内周縁上にて第一位置と第二位置とを結ぶ基準方向を定めた時、気体導入通路は該基準方向と平行に形成しておくと、導入した気体を旋回流にスムーズに導くことができるので、その微粉砕を図る上でより有利となる。
【００２３】  次に、絞りギャップ材の流れガイド面のエッジ部に沿う領域には、該エッジ部を先鋭化させる溝部を形成することができる。該溝部の形成によりエッジ部を先鋭化させることで、エッジ部を乗り越える流体に対するレイノルズ数がさらに高められ、エッジ部の下流に生ずる乱流（ひいては微細渦流）の発生が促進されるので、より微細な気泡を得ることができる。該溝部はエッジ部と直交する断面形状を、渦流をガイドする凹円弧状とすることで、エッジ部直下流での渦流の発生をさらに促進できる。
【００２４】  また、絞りギャップ材にはエッジ部に沿って凹凸部を形成することもできる。該構造によると、流れがエッジ部を乗り越える際に、隣接する凹部に進入する流れと、凸部を乗り越えようとする流れとの間に流速差が生じ、両流れの間に渦流を新たに発生させることができる。これにより、エッジ部での気泡析出ならびに気泡の微粉砕効果を一層高めることができる。
【００２５】  凹凸部は、例えば、一端がエッジ部側に開放し、他端側が該エッジ部と直交する向きにおいて該流れガイド面の途中位置まで延びる小溝部を、エッジ部に沿って複数所定の間隔にて刻設する形で形成できる。上記形態の小溝部であればエッジ部側からの溝切り加工により容易に形成できる利点がある。この場合、流れガイド面の小溝部を除く残余の領域を基準面としたとき、小溝部はエッジ部を起点として基準面から引っ込む下り勾配形態にて形成すると、小溝部の集合体がエッジ部に沿って、流れガイド面に対し鋸刃状に切れ込む形態で形成され、これが巨視的には前述のエッジ部に沿う溝部を形成することとなり、隣接する小溝部（凹部）に進入する流れと、（小溝部間の）凸部を乗り越えようとする流れとの間に渦流をより顕著に発生させることができる。
【００２６】  次に、絞りギャップ材は、絞りギャップの間隔が変更可能な可動部材として形成することができる。本発明の気泡微小化ノズルにおいては、絞りギャップ材のエッジ部と流路内面との間に絞りギャップを形成しており、エッジ部を乗り越える際の流速に応じて流れに負圧を作用させ、溶存気体を析出させて気泡を発生させる。ギャップ間隔が小さくなれば流体の通過流速が上昇し、発生する負圧レベルは大きくなる一方、ギャップ間隔が大きくなれば流体の通過流速は低下し、発生する負圧レベルは小さくなる。そして、気泡析出核の発生密度は作用する負圧の大きさに比例して高くなることが知られている。気泡は、それらの核が溶存気体を取り合う形で成長するため、析出核の個数が多ければ最終的に生成する気泡の粒径は小さくなり、逆に少なければ気泡の粒径は大きくなる。従って、本発明の気泡微小化ノズルの構造において絞りギャップの間隔を可変とすることにより、ギャップ間隔の設定値に応じて発生させる気泡のサイズを自由に変更できるようになる。さらに、該構造によれば、気泡細径化と噴射流量との要求レベルに応じて絞りギャップの間隔を適宜調整でき、また、微細気泡発生機構に供給する流体の圧力レベル（例えば、水道を用いる場合は水道圧）が一様でない場合も、絞りギャップの間隔の調整により噴射流量の適正化を図ることができる。また、供給する流体の圧力レベルが変動する場合でも、要求される気泡径が常に得られるよう、ギャップ間隔の調整によりギャップ通過流速の適正化を簡単に図ることができる。
【００２７】  絞りギャップの変更機構としては、例えば次のようなものを採用することができる。すなわち、流路形成部材に対し流路を横切る回転軸線周りに回転可能な回転調整部材を埋設するとともに、当該回転調整部材の流路を横切る部分を流路横断部として、該流路横断部を流れ方向に貫通する貫通切欠部を形成する。流路横断部は自身の外周面への貫通切欠部の貫通方向における開口縁をエッジ部とする形で絞りギャップを形成するとともに、開口縁の流路内面との対向距離を絞りギャップの間隔として、回転調整部材の回転角度位相に応じて該絞りギャップの間隔を可変とする。
【００２８】  上記の構造によると流路を横切る形で回転調整部材を配置し、その流路横断部に形成された貫通切欠部の開口縁をエッジ部とする形で絞りギャップを形成する。このようにすると回転調整部材の角度位相を変更することによりギャップ間隔を容易に調整することができる。また、貫通切欠部の角度位相が変化すれば、エッジ部の位置だけでなく、該エッジ部の下流側に続く流れガイド面の角度も変化する。具体的には、エッジ部が流路内面に近づいて絞りギャップが縮小すると、これに続いて形成される流れガイド面もエッジ部とともにせり上がり、流れに対してより急角度で下る勾配形態となる。すると、エッジ部を乗り越え貫通切欠部内に流れ込んだ流れは、流れガイド面に沿って下向きに旋回することが促進され、析出した気泡を巻き込んで貫通切欠部内に滞留させるので、その粉砕効果が高められる。逆に、エッジ部が流路内面から遠ざかって絞りギャップが拡大すると、流れガイド面の勾配が緩くなり旋回流の発生が抑制されるので、析出した気泡の成長が進みやすくなる。つまり、絞りギャップ間隔に応じて流れガイド面の勾配が変化することで、気泡を粉砕する渦流の程度も変化し、気泡サイズの変更効果をより顕著化することができる。
【００２９】  回転調整部材を採用する場合も、前述の断面拡張部を形成することで、絞りギャップの下流側に旋回流を形成しやすくすることができる。この場合、回転軸線周りに流路横断部を回転させたとき該流路横断部の貫通切欠部が掃引する立体領域が、該立体領域の上流側に隣接する流路区間の当該立体領域内への延長領域よりも外側に広がる形で、該エッジ部と流路の内面との対向方向にてエッジ部から遠ざかる向きに膨出する断面拡張部を形成できる。これにより、断面拡張部の内面が回転体の外周面をなす形で湾曲する形状となり、旋回流の発生をより促すことができる。
【００３０】  貫通切欠部が流路に対し絞りギャップを形成する位置関係で配置されたとき、当該貫通切欠部が流路の一部として問題なく機能させるためには、その幾何学的条件として次のような関係を充足していることが望ましい。すなわち、回転調整部材は、その回転軸線が流路の前記延長領域を横切る位置関係にて形成する。また、流路の立体領域の上流側に隣接する流路区間の内周面が円筒面状に形成されている場合、回転調整部材は、その流路区間よりも大きな回転半径を有するとともに回転軸線が流路区間の中心軸線と直交する位置関係にて配置することが望ましい。
【００３１】  また、貫通切欠部内に流入した流れに前述の渦流をより顕著に発生させるためには、貫通切欠部の発生回転軸線と平行な向きにおける幅をむやみに拡げすぎず、なるべく流入側の流路幅に近づけること、具体的には、流路横断部の回転直径よりも小さく、かつ流入側の流路幅（例えば円筒面状に形成されている場合は、その内径）の８０％よりは大きくなるように設定することが望ましい。
【００３２】  また、回転調整部材の貫通切欠部が流路内にて流れの通過を許容するためには、貫通切欠部の流入側開口縁（エッジ部）が流路に存在し、かつ、流出側開口縁が流路内にあるか、または流路を完全に開放した状態になっている必要がある。このとき、流路横断部に対し貫通切欠部は、回転調整部材の周側面に開放するとともに、エッジ部を形成する切欠底が回転軸線に関し該貫通切欠部が開放しているのと反対側の領域に入り込む形で形成されるように切欠深さを設定するのがよい。これにより、流量をある程度確保しつつ、回転調整部材の回転による絞りギャップの間隔調整範囲を大きく確保できるようになる。
【００３３】  なお、回転調整部材の周側面は円筒面状に形成され、貫通切欠部の切欠底が回転軸線と平行な平坦面状に形成されている。流路形成部材には、流路の流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路が回転軸線に沿って形成されている。
【００３４】  回転調整部材の流路形成部材に対する角度位相には、気泡発生に有効に寄与しなかったり、あるいは絞りギャップ材部分が流路を完全に閉塞した状態になったりするなど、実用上は採用されえない区間が存在することがある。回転調整部材の角度位相がそのような区間に設定されないようにするためには、エッジ部と流路の内面との間に形成される絞りギャップの開度が予め定められた範囲内にて連続的または段階的に変更可能となるように、回転調整部材の回転角度を開度の変更許容区間に対応する一定範囲内に規整する角度規制機構を設けておくことが望ましい。
【００３５】  例えば、貫通切欠部の切欠底が回転軸線と平行な平坦面状に形成されている場合、流路の回転調整部材の上流側に隣接する区間の中心軸線と切欠底とが互いに平行となる角度位置を第一角度位置とすれば、回転調整部材の角度位相が当該角度位置に設定されるとき、絞りギャップから当該貫通切欠部を経て反対側の流路区間に流れ込む流れの流量はほぼ最大となる。他方、当該第一角度位置から絞りギャップが縮小する向きに該回転調整部材を回転させれば、貫通切欠部に対する流路の上流側開口内にてエッジ部はやがて開口内縁位置に到達して絞りギャップの開度がゼロとなる。この角度位置を第二角度位置とする。そして、さらに同じ向きに回転調整部材を回転させれば、絞りギャップの開度がゼロの状態がしばらく継続したのち、貫通切欠部の反対側の開口縁が流路の内縁位置に到達する。この位置を第三角度位置とする。上記の角度規制機構は当該第一角度位置と第二角度位置との間に回転調整部材の回転角度の下限位置（つまり、気泡径が最大となる位置）を設定することにより、流れガイド面が絞りギャップ通過流に対して上り勾配となることが回避でき、発生する気泡径の上限値も適度な値に制御できる。また、角度規制機構による回転角度の上限位置については、第一角度位置と第二角度位置との間に設定すれば、当該位置にて気泡径を最小とする制御が可能となり、他方、第二角度位置と第三位置との間に設定すれば、回転角度の上限位置にて水流を遮断する制御が可能となる。
【００３６】  回転調整部材は、一端が流路形成部材の外面に開口し、他端側が流路を横切る形で流路形成部材に形成された円筒状の内周面を有する回転調整部材収容孔内に挿入固定することができる。また、貫通切欠部の両側にて該回転調整部材の外周面と回転調整部材収容孔内の内周面との間の環状の隙間はシール部材により、回転調整部材の回転調整部材収容孔内での回転動作を許容した状態で液密にシールされている。
【００３７】  絞りギャップにおける気泡の発生状況は、流路内のエッジ部の位置ひいては回転調整部材の角度位相が少し変化しただけでも相当微妙に変化する場合があり、回転調整部材への回転入力を直接行うと、気泡発生のためのエッジ位置の微調整が困難になる場合がある。そこで、回転調整部材に対する回転力が入力される回転入力部材と、該回転入力部材への入力回転力を回転調整部材に対し減速しつつ伝達する回転伝達機構とを設けておけば、こうした微調整も容易に実施できるようになる。
【００３８】  この場合、回転入力部材と回転伝達機構とは、回転調整部材とともに流路形成部材に埋設しておくと、減速機構を外付けする必要がなくなり便利である。この場合、回転入力部材の回転軸線方向末端に形成された回転操作受付部を流路形成部材の表面に露出させておくとよい。回転伝達機構は、例えば回転入力部材と一体回転可能に設けられたウォームと、回転調整部材と一体回転可能に設けられ、ウォームとかみ合うウォームギアとにより構成しておくと、回転伝達機構がコンパクトになるので流路形成部材への埋設も容易になり、また、減速比も大きくとれるのでエッジ位置の調整もより精密に行うことができる。
【００３９】  次に、上記本発明の気泡微小化ノズルを用いて、より高濃度に微小気泡を発生させる微小気泡発生機構を次のように構成することができる。すなわち、気体と液体とを接触させた状態で加圧し、液体に気体を強制溶解させることにより気体濃度を上昇させた加圧濃縮気体溶解液を発生させる加圧溶解ユニットを設ける。そして、加圧溶解ユニットから加圧濃縮気体溶解液を減圧しつつ送液経路に流出させることにより加圧濃縮気体溶解液中に気泡を析出させて気泡含有液体としつつ上記本発明の気泡微小化ノズルを通過させることにより気泡を微粉砕する。
【００４０】  このようにすることで、絞りギャップに供給される液体中の溶存気体濃度が加圧溶解により高められ、キャビテーション効果により析出する気泡の数形成密度を大幅に高めることができる。また、加圧濃縮気体溶解液の場合、気泡が析出した時の周囲の溶存液体濃度が高いため、急速に成長しやすい傾向になる。しかし、本発明においては上記のごとく気泡粉砕効果の高い特有の気泡微小化ノズルを採用することにより、加圧溶解特有の高濃度の気泡を均一に微細化することができ、微小で長寿命の気泡を極めて効率よく大量に発生させることができる。
【００４１】  上記の微小気泡発生機構には、気泡含有液体を加圧溶解ユニットの上流側に被循環液体として戻す循環経路と、該循環経路上に設けられ、被循環液体に気体を導入・混合する気体含有液体となす気体導入部と、該気体含有液体を加圧溶解ユニットへ圧送するポンプとを設けることができる。このように構成すると、絞りギャップを通過した気泡含有液体は、循環経路に戻されて新たな気体の導入・混合を受けつつポンプにより加圧溶解ユニットへ再圧送されるので、液体への気体溶解量が大きく増加し、発生する気泡の濃度を飛躍的に高めることができる。
【００４２】  また、気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、気泡微小化ノズルにて又は該気泡微小化ノズルよりも上流側にて送液経路に帰還させる気泡含有液体帰還部を設けることもできる。加圧溶解ユニットを通すことで溶存気体濃度が増加するが、絞りギャップで析出した気泡の成長もより進みやすくなる。しかし、上記の構成ではその成長途上の気泡の一部が、送液経路から分岐形成された帰還経路により、加圧溶解ユニットよりも下流側で絞りギャップに戻される。つまり、循環経路側に流れ込む気泡は加圧溶解ユニットに戻り大半は再溶解する一方、帰還経路側へ流れ込んだ気泡は加圧溶解ユニットを経ずに（すなわち、再溶解を起こしにくい状態で）絞りギャップに戻され再粉砕される。これにより、気体の加圧溶解・析出を連続的に行いながら気泡濃度を高めつつ、析出した気泡の一部を加圧溶解ユニット外で循環させることで、その微細化も継続的に進行させることができ、微小気泡を極めて高濃度に含有した液体を効率的に生成することが可能となる。
【００４３】  また、本発明の微小気泡発生機構の別の構成は、本発明の気泡微小化ノズルが途上に設けられ、該気泡微小化ノズルに液体を供給し通過させる送液経路と、気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、気泡微小化ノズルにて又は該気泡微小化ノズルよりも上流側にて送液経路に帰還させる気泡含有液体帰還部とを有することを特徴とする。該構成では、絞りギャップを通過した気泡含有液体の一部を送液経路から分岐形成された帰還経路により絞り部に帰還させるので、十分微細化できなかった気泡の再粉砕が可能となる。また、気泡を含有した帰還流が流速の大きい絞り部に直接供給でき、高流速の絞り部に帰還経路が連通することで、帰還経路への液体吸引力も高めることができる。その結果、高濃度の気泡を均一に微細化することができ、微小で長寿命の気泡を極めて効率よく発生させることができる。
【００４４】  例えば、気泡微小化ノズルの流路形成部材に、流路の流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路を回転軸線に沿って形成する場合、上記の気泡含有液体帰還部は、気泡微小化ノズルを通過した液体の一部を、気泡微小化ノズルの気体導入通路に戻すものとして構成することができる。本発明の気泡微小化ノズルは、絞りギャップの下流側にて流れガイド面が存在する区間内での減圧レベルが高く、気泡微小化ノズルを通過した気泡含有液体の吸引力も大きい。その結果、絞りギャップの下流側にて帰還させる液体中の気泡を渦流に効果的に巻き込むことができ、その微粉砕効果を高めることができる。
【００４５】  帰還経路は、絞りギャップに位置するか又は該絞りギャップよりも上流側に位置する送液経路からの分岐口と、絞りギャップよりも下流側にて分岐口よりも高圧力となる帰還流入口とを接続する形で設けることができる。このとき、絞りギャップを通過した気泡含有液体の一部を、帰還経路を経て分岐口と帰還流入口との差圧に基づき送液経路に吸引帰還させるように構成すると、ポンプなど、帰還液体の圧送手段を帰還経路の途上に設ける必要がなくなり、気泡微粉砕のための絞りギャップへの液体帰還機構を極めて軽量かつ簡単に構成することができる。
【００４６】  例えば、絞りギャップよりも下流側にて送液経路には気泡含有液体を回収する回収容器を設けることができる。この場合、帰還経路の帰還流入口を該回収容器内に開口させることができる。液体の流速は、管路等で構成された送液経路を通過する際には大きく、逆に回収容器内では顕著に小さくなる。その結果、送液経路との分岐口にて低く回収容器側の帰還流入口にて高くなる形で、帰還経路両端に大きな差圧を付与でき、帰還経路への帰還流吸引量を増加させることができる。その結果、帰還流による気泡粉砕効果を大幅に高めることができる。
【００４７】  次に、本発明の微小気泡含有水製造装置は、上記本発明の気泡微小化ノズルと、該気泡微小化ノズルに気体含有水を供給する気体含有水供給手段とを備えたことを特徴とする。また、本発明の微小気泡含有水製造方法は、上記本発明の微小気泡含有水製造装置に気体含有水を供給することにより微小気泡含有水を得ることを特徴とする。上記本発明の気泡微小化ノズルを採用することにより、粒径の小さい微小気泡を高濃度に含んだ水を極めて効率よく製造することができる。
【００４８】  本明細書において、「気体含有水」とは、気体が溶解した状態、さらにはそれに加えて、最終的に得るべき微小気泡よりも粗大な平均径の気泡状態にて気体を含有している水をいう。例えば、「オゾン含有水」とは、オゾンが溶解した状態、さらにはそれに加えて、最終的に得るべきオゾン微小気泡よりも粗大な平均径の気泡状態にてオゾンを含有している水をいう。なお、気泡状態にてオゾンを含有する場合、気泡内部の気体の一部がオゾン以外の気体（たとえば、酸素、水素、水蒸気、窒素、アルゴンなど：ただし、これらに限定されるものではない）で置換されていてもよい。
【００４９】  気体含有水供給手段は、気体を水と混合しつつ加圧して水に気体を強制溶解させることにより気体濃度を上昇させた加圧濃縮気体溶解水を発生させる加圧溶解ユニットを備えるものとして構成できる。このようにすることで、気泡微小化ノズルに供給される気体含有水中の溶存気体濃度が加圧溶解により高められ、キャビテーション効果により析出する気泡の数形成密度を大幅に高めることができる。
【００５０】  この場合、加圧溶解ユニットから加圧濃縮気体溶解水を減圧しつつ流出させる水流出管を設け、その水流出管上に本発明の気泡微小化ノズルを減圧流出側気泡微小化ノズルとして設けることが効果的である。これにより、水流出管内の加圧溶解ユニットからの水流は、高濃度の溶存気体が減圧により多量に析出しつつ減圧流出側気泡微小化ノズルに導かれる。そして、このときのキャビテーション効果により気泡の析出がさらに促進されるとともに、本発明特有のノズル構造により、析出した気泡は過度に成長する前に絞りギャップ下流にて乱流に巻き込まれて粉砕されるので、ノズルを通過するときの微小気泡の形成効率を飛躍的に高めることができる。
【００５１】  より具体的には、加圧溶解ユニットに加圧溶解タンクを設け、水流出管の一端を該加圧溶解タンクに接続する一方、該水流出管の他端を加圧溶解タンクよりも内圧が低く設定された主タンクに接続し、減圧流出側気泡微小化ノズルを通過した微小気泡含有水を主タンク内に噴出させるように構成できる。これにより、ノズル通過により生成された微小気泡含有水を主タンクに容易に回収できるとともに、主タンクの内圧調整により、加圧溶解タンクと主タンクとの差圧、ひいては気泡微小化ノズルを設ける水流出管の内部圧力の調整および適正化も容易となり、特に急激な減圧により析出気泡の過剰成長も抑制しやすくなる。
【００５２】  気体は例えば空気や酸素のほか、オゾン含有気体とすることができ、この場合は微小気泡含有水としてオゾン微小気泡含有水が生成される。また、気体はこれらのものに限らず、炭酸ガス、水素、窒素等を採用することも可能である。
【００５３】  特にオゾン微小気泡含有水を生成する場合、微小気泡含有水製造装置は、酸素含有物質を原料としてオゾンを発生させるオゾン発生装置と、該オゾン発生装置が発生するオゾンを加圧溶解ユニットへの供給水に導入するオゾン導入部と、オゾン導入部にてオゾン導入された気液混合水中のオゾン気泡を、加圧溶解ユニットに流入させるのに先立って予備粉砕するオゾン気泡予備粉砕部と、を有するものとして構成できる。
【００５４】  酸素含有物質は、酸素ガス、オゾンガス、あるいは、酸素ガスないしオゾンガスと、水素、炭酸ガス、アルゴン、窒素などの希釈ガスとの混合ガス（空気を概念として含む）等、気体状の酸素含有物質を採用できるほか、水を酸素含有物質として採用し、電気分解により酸素ガスと水素ガスを発生させるようにしてもよい。酸素ガスは、無声放電を利用した周知のオゾナイザや、低圧水銀ランプあるいはエキシマランプ（特にキセノンエキシマランプ）を用いた紫外線照射によりオゾン化することができる。
【００５５】  このようなオゾン導入部にてオゾン導入された気液混合水中のオゾン気泡をオゾン気泡予備粉砕部にて予備粉砕し、加圧溶解ユニットに流入させることにより、加圧溶解ユニットにおけるオゾン溶解効率を高めることができる。例えば、加圧溶解ユニットに加圧溶解タンクを設ける場合、オゾン導入部を加圧溶解タンクに接続された水供給管に設け、オゾン気泡予備粉砕部に兼用される本発明の気泡微小化ノズルを加圧流入側気泡微小化ノズルとして該水供給管上に設けることができる。本発明の気泡微小化ノズルを、導入されたオゾン気泡の予備粉砕に使用することにより、加圧溶解前にオゾン気泡より微細に粉砕でき、加圧溶解ユニットにおけるオゾン溶解効率をさらに高めることができる。
【００５６】  この場合、加圧流入側気泡微小化ノズルにおいて、その流路形成部材（又は絞りギャップ材もしくは回転調整部材）には、流路の流れガイド面が存在する区間内にて該流路に連通する気体導入通路を設けることができる。このようにすれば、加圧流入側気泡微小化ノズルを、該気泡微小化ノズル内に発生する水流負圧にてオゾン含有気体を気体取入口から気体導入通路を介して絞りギャップ内に吸引・供給することにより、オゾン導入部に兼用することができる。
【００５７】  該構造によれば、加圧流入側気泡微小化ノズルにおいて気体導入通路から吸引されたオゾンガスが気泡となって水流に混入し、該ノズルにて直ちに粉砕されることによりオゾン気泡の粉砕効率がさらに向上する。ノズル内は大きな負圧が発生するので、ここに気体導入通路を開口させることでオゾン吸引量を増やすことができる。また、加圧流入側気泡微小化ノズルがオゾン導入部に兼用されることで部品点数の削減にも寄与する。
【００５８】  なお、加圧溶解タンク内に導入されたオゾン気泡の一部は、タンク内の水に溶解せずに浮上分離することがある。この場合、その未溶解のオゾンをオゾン導入部に戻すオゾン戻り管路を設けておくと、導入したオゾンの利用効率をより高めることができる。
【００５９】  また、オゾン含有水供給手段は、気泡微小化ノズルを通過することにより生成したオゾン微小気泡含有水を、オゾン含有水として気泡微小化ノズルの上流側に戻すことにより循環させるオゾン微小気泡含有水循環管路を備えるものとして構成できる。オゾン微小気泡を導入したオゾン微小気泡含有水を再び気泡微小化ノズルに戻して循環させることにより、オゾン気泡の更なる微小化と高濃度化を測ることができる。オゾン含有水供給手段が、酸素含有物質を原料としてオゾンを発生させるオゾン発生装置と、オゾンを水と混合しつつ加圧して水にオゾンを強制溶解させることによりオゾン濃度を上昇させた加圧濃縮オゾン水を発生させる加圧溶解ユニットと、オゾン発生装置が発生するオゾンを加圧溶解ユニットへの供給水に導入するオゾン導入部とを有する場合、オゾン導入部の上流側にオゾン微小気泡含有水を戻すものとしてオゾン微小気泡含有水循環管路を設けることで、新たなオゾン導入を行ないつつオゾン微小気泡含有水を循環させることができ、特に高濃度のオゾン微小気泡を含有させた水を製造する上で好都合となる。
【００６０】  また、オゾン導入部の上流側において、気泡微小化ノズルを未通過の原料水を導入する原料水導入管路をオゾン微小気泡含有水循環管路と並列に設け、さらに、オゾン導入部への導入水を原料水導入管路からの原料水と、オゾン微小気泡含有水循環管路からの循環水との間で切り替える導入水切替部を設けることができる。気泡微小化ノズルを未通過の原料水を循環水との間で切り替え可能に導入することで、所定濃度のオゾン微小気泡含有水の連続製造が可能となり、また、過度に高濃度化したオゾン微小気泡含有水を原料水により希釈することにより、得るべきオゾン微小気泡含有水の溶存オゾン濃度あるいはオゾン微小気泡の数密度を容易に調整することができる。
【００６１】  本発明によると、気泡の析出効率と微粉砕効率が大幅に促進されるので、淡水を用いても粒径の小さいオゾン微小気泡を高濃度に含んだ水を極めて効率よく製造することができる。具体的にはオゾン含有水の原料水として、総溶解固形分の含有量が１０００ｐｐｍ未満のものを使用できる。総溶解固形分の含有量が１０００ｐｐｍを超えた場合、例えば、消臭や殺菌の目的で散布すれば散布先に塩分が残留し、錆等の塩害を引き起こす問題がある。また、食品に添加すれば味の変化を引き起こすことが避けがたく、蒲鉾など、味付けなどに一定量の塩分添加が見込まれる食品に用途が限定される問題がある。また、魚介養殖への適用も、ウナギなどの淡水性の魚介類養殖には適用不可能であるし、塩分が忌避される農業用途には基本的に採用することができないなど、用途が非常に限定される問題があった。オゾン含有水の原料水として、総溶解固形分の含有量が１００ｐｐｍ未満の精製水を使用する。
【００６２】  ただし、本発明の適用対象は淡水に限定されるものではなく、電解質を含有した水、例えば海水や汽水に対してももちろん適用可能である。電解質を含有したオゾン含有水は淡水よりも気泡の微小化が進みやすく、オゾン微小気泡を高濃度に含有した水をより効率的に製造することが可能となる。例えば、塩分を含有する水を原料として使用する食品（たとえば、かまぼこやうどん、パンなどであるが、これらに限定されない）の原料水として使用することにより、該原料水が防腐剤の役割も果たし、合成保存料（ソルビン酸など）などの食品添加物の使用量を削減でき、味や風味の向上にも寄与する。使用する水の電解質含有量は、用途に応じて異なるが、例えば０．１質量％以上３質量％以下（たとえば海水であれば約２質量％）の範囲である。
【００６３】  また、淡水ベースのものも海水（あるいは汽水）ベースのものも、本発明の方法により製造したオゾン微小気泡含有水は、水揚げ後の魚介類の消毒液として使用することが可能である。具体的には、鮮魚をオゾン微小気泡含有水中で養生するか、あるいはスプレー等で噴霧して鮮魚に吹きかけることにより、あるいは、氷詰め輸送用の発泡スチロール容器の内部に鮮魚及び氷とともにオゾン微小気泡含有水を適量封入することにより、魚体表面の腐敗菌が死滅し、ぬめりや生臭みの発生も大幅に低減することができる。
【００６４】  塩水ベースのオゾン微小気泡含有水にも、上記のように種々の利用分野が見込まれるが、塩分を嫌う農産物（野菜、果物類）や淡水魚（うなぎなど）、さらには味や風味の変化が忌避される分野には適用することができない。従って、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水を利用できるようになると、塩水ベースのオゾン微小気泡含有水が適用不可能であった上記の用途への展開が一挙に可能になり、利用分野を飛躍的に拡大することができる。食品原料水としてオゾン微小気泡含有水を利用することの効用はすでに説明したが、当然、塩分が含有されている水の場合、その使用量に比例して食品中に混入する塩分濃度も高くなり、味の変化が避けがたくなる。また、甘味が主体の菓子類など、塩味がつくこと自体が許されない食品には原理的に適用不可能である。しかしながら、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水が使用できれば、こうした制限は全てなくなり、食品全般の安全性向上に大きく貢献する。
【００６５】  また、魚介類に適用する場合について考えてみても、水揚げされた海産魚を海水程度の濃度の塩水に丸ごと浸漬することはそれほど問題にはならないが、素材自体の風味が重視される刺身用の切り身やむき身、あるいはネギトロなどのすき身などは、塩分濃度の高いオゾン微小気泡含有水に浸漬すると取り返しのつかない味の変化を引き起こし、商品価値が激減する。しかしながら、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水であれば安心して使用することができ、上記の刺身用の切り身やむき身、すき身などにも好適に使用できる。
【００６６】  次に、本発明は、被洗浄物の収容部と、該収容部に、上記本発明の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給する微小気泡含有水供給部とを備え、収容部内にて被洗浄物に微小気泡含有水を噴射又は噴霧することにより、又は被洗浄物を微小気泡含有水に浸漬するか、又は該微小気泡含有水中にて撹拌することにより被洗浄物を洗浄するようにした物品洗浄装置を提供する。さらに、当該物品洗浄装置にて被洗浄物を洗浄する物品洗浄方法も提供する。
【００６７】  被洗浄物たる物品の種別は特に限定されないが、特にオゾン気泡含有水を用いる場合は、人や動物に摂食され、有害物質や病原性微生物による摂食者への影響が直接的となる食品の洗浄に適用した場合に、その波及効果は特に大きい。食品は具体的には野菜、果物等の農産物、及び魚、貝類、海草などの水産物である。
【００６８】  洗浄水となる微小気泡含有水（たとえばオゾン微小気泡含有水）として、電解質を含有した水、例えば海水や汽水をベースとしたものを使用した場合は、海産物（魚類、貝類、甲殻類、海藻類の収穫後の洗浄（ひいては消毒）用に好適に使用できる。例えば二枚貝やそのむき身、特に、生食されることの多いカキやホタテ等において、食中毒の要因となるノロウィルスの死滅や不活性化に著しい効果を発揮する。
【００６９】  一方、洗浄水として淡水ベースのオゾン微小気泡含有水を使用すれば、野菜や果物の出荷前洗浄にも活用できる。大規模な洗浄槽は洗浄水の流入量も多く、従来のオゾン水を利用した場合は液面からのオゾン蒸散量が大きいために、作業環境上の問題を生じることが多い。その結果、溶存オゾン濃度も低く抑えざるを得ない背景があり、当該分野では次亜塩素酸水などによる洗浄処理が依然主流であって、オゾン水はそれほど普及するには至っていない。しかし、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水が安価に利用できるようになれば、洗浄水中のオゾン濃度を高めても槽周辺へのオゾン揮散が大幅に抑えられ、こうした問題はほとんど生じなくなる。その結果、オゾン本来の殺菌能力が発揮されるとともに、洗浄水に含まれる多量の微細な気泡が、被処理物の表面の起伏の細部にまで浸透するので、非常に高レベルの洗浄効果を享受することができるようになる。
【００７０】  さらに、オゾン微小気泡含有水の殺菌能力が高いため、洗浄時間の短縮が可能であり、また、流水中への浸漬ではなくシャワー噴霧による洗浄でも十分な殺菌効果が期待できる。これをカット野菜などの洗浄に適用すれば、水溶性の栄養分（例えばビタミンＣなど）が洗浄時に流出することを抑制できる利点も生ずる。
【００７１】  上記本発明の物品洗浄装置には、本発明の微小気泡含有水製造装置を微小気泡含有水供給部として設けることができる。これにより、該微小気泡含有水製造装置からの微小気泡含有水を被洗浄物保持部に洗浄水として直接供給することができ、大量の物品を連続洗浄する場合の処理効率を向上することができる。
【００７２】  また、本発明の物品洗浄装置には、被洗浄物保持部から供給されたオゾン微小気泡含有水を回収し、これをオゾン微小気泡含有水製造装置の原料水の少なくとも一部として該オゾン微小気泡含有水製造装置に戻すオゾン微小気泡含有水循環機構を設けることができる。オゾン微小気泡含有水は、含有オゾン（溶存オゾン及び微小気泡オゾン）の一部が洗浄時に消耗するが、これを原料水の少なくとも一部として戻すことにより洗浄水中の含有オゾン量を必要レベルに維持することができ、洗浄効果（殺菌、汚れ分解等）を高レベルに維持できるとともに、洗浄水を循環して使用することにより節水効果を高めることができる。
【００７３】  一方、洗浄に伴う洗浄水の汚染進行が大きい場合や、汚染成分の残留を特に高レベルにて排除したい場合は、オゾン微小気泡含有水製造装置から供給されるオゾン微小気泡含有水を被洗浄物保持部に対してかけ流し形態で供給することももちろん可能である。この場合、被洗浄物保持部に供給されたオゾン微小気泡含有水を、該被洗浄物保持部からかけ流し形態で排出するかけ流し排水部を設ければよい。
【００７４】  この場合、オゾン微小気泡含有水製造装置から供給されるオゾン微小気泡含有水が濃厚である場合は、該オゾン微小気泡含有水を洗浄原水として、該洗浄原水に希釈水を添加した希釈オゾン微小気泡含有水を洗浄水として被洗浄物保持部に供給するオゾン微小気泡含有水希釈供給部を設けておくと、製造されるオゾン微小気泡含有水のさらなる有効活用を図ることができる。
【００７５】  被洗浄物保持部には、オゾン微小気泡含有水製造装置から供給されたオゾン微小気泡含有水を収容保持する洗浄槽を設けることができる。これにより、該洗浄槽内にてオゾン微小気泡含有水に被洗浄物を浸漬しつつこれを洗浄することができ、洗浄効率を高めることができる。前記のオゾン微小気泡含有水循環機構を設ける場合は、該洗浄槽とオゾン微小気泡含有水製造装置とを連通接続する循環管路を設けることによりこれを実現できる。
【００７６】  また、本発明は、水産物の養殖槽に、上記本発明の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給し、当該微小気泡含有水中にて水産物を養殖することを特徴とする水産物の養殖方法も提供する。貝類（カキ、ホタテ、あわび等）、魚類（海水魚及び淡水魚）、甲殻類（かに、えび等）、海藻類（海苔等）の養殖において、上記本発明の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水（例えば、オゾン微小気泡含有水やその希釈水）を使用することにより、養殖物の成長促進や死亡率低減を図ることができ、生産効率ならびに品質向上に貢献することができる。
【００７７】  さらに、本発明は、植物の水耕栽培槽に、上記本発明の微小気泡含有水製造装置にて製造された微小気泡含有水を供給し、当該微小気泡含有水中にて植物を水耕栽培する水耕栽培方法も提供する。対象となる植物は、例えば野菜であるが、これに限定されるものではなく、例えば花卉類や樹木の苗、観賞植物等に適用することももちろん可能である。
【００７８】  微小気泡含有水（特にオゾン微小気泡含有水）を水耕栽培用の栽培液として使用することにより、根腐れを生じにくくなり、また、被栽培植物の根による酸素や養分の吸収効率を大幅に上昇させることができる。さらに、栽培液中でのアオコ発生抑制に画期的な効果を発揮する。その結果、被栽培植物の健全な生育が維持されて収穫率の向上に貢献する。さらに被栽培植物の生育速度が著しく改善され、生産性の向上にも寄与する。
【００７９】  また、本発明のシャワー装置は、複数のシャワー孔が形成された中空のヘッド部と、ヘッド部に連通する流路が形成された握り手部とを有したシャワー本体を備えるとともに、該シャワー本体の内部に本発明の気泡微小化ノズルが組み込まれた構造を有し、流路にシャワー水流を供給することにより、気泡微小化ノズルの絞りギャップにてギャップ通過水流に析出気泡を生じさせるとともに、該析出気泡を含有したギャップ通過水流をシャワー孔から噴射させるようにしたことを特徴とする。
【００８０】  本発明の気泡微小化ノズルが組み込まれることにより、シャワー水流に微細な気泡を高濃度に混入させることができ、以下のような特有の効果の発現が期待できる。
（１）微小気泡が毛穴の奥まで入り込み、それが消滅する際の大きなエネルギーにより老廃物がかき出され、また、皮膚表面の角質層が優しく丁寧に除去されるので、シャワー適用後の肌のつるつる感やすべすべ感が大幅に向上する。
（２）肌や髪に付着した石鹸やシャンプーの洗い流し効果が高められる。また、本発明にて採用する微細気泡発生機構によると、従来よりも一層微細な気泡がより多数発生でき、シャワー水流に含まれるその微細気泡自体が垢や汚れの除去効果や髪に付着した油分の洗い落とし効果に優れるので、石鹸やシャンプーの使用量を大幅に減らすことができ、あるいは、石鹸やシャンプーを使わずとも十分な洗浄効果が得られる。また、石鹸やシャンプーを使った場合も泡落ちがよく、お湯の使用量を減らすことができる。
【００８１】（３）微小気泡が消滅する際に皮膚の油分がコロイド（微粒子）化し、適度に肌に残留するので保湿性に優れる。その結果、長時間しっとり・すべすべで弾力感のある肌を保つことができ、若返り効果も期待できる。
（４）全身の毛穴に入り込んだ微小気泡が消滅する際に程よい刺激を与えるために、血行がよくなり体の芯から温まることができる。風呂上り後も湯冷めしにくく、温泉気分を味わえる（カプサイシン効果）。また、無数のマイクロバブルが体に当たる際にも、皮膚が微細に刺激されるのでマッサージ効果を高めることができ、ひいては血行が改善され皮膚を活性化する効果が期待できる。
【００８２】（５）微小気泡は水中に溶けているイオンを気液界面に集める性質を有し、集まったイオンはマイクロバブルが縮小するにつれて濃縮される。その結果、水中のマイクロバブルは、界面電荷密度が非常に高められた状態となる。水のクラスター構造（水素結合ネットワーク）は水分子（Ｈ２Ｏ）と、これが電離して生じたわずかな量のＨ＋とＯＨ−から構成されているが、マイクロバブルの界面構造はＨ＋やＯＨ−が収まりやすい傾向があり、水のバルクと比べてこれらのイオン密度が高くなるため、結果的にマイクロバブル界面を帯電させると考えられている（非特許文献１）。また、この傾向はＯＨ−の方が強いため、通常のｐＨ条件下ではマイクロバブル界面はマイナスに帯電する傾向にある。マイクロバブルが帯電していることにより、マイクロバブルを含んだ水との接触による生体（人体あるいは動物）への生理的活性効果の発現が期待される。本発明によると、シャワー水流中に従来よりも粒径の小さい微細気泡を比較的高濃度に導入することができるので、上記生理的活性効果がとりわけ顕著になることが期待できる。該生理的活性効果の具体例としては、自律神経の調整、肺機能の強化、アレルギー体質の改善、血液の浄化、細胞の活性化（傷ついた細胞の修復、新陳代謝）、インターフェロン効果（ウイルスブロック）、細胞の増殖抑制（抗がん作用）、血圧の正常化、免疫強化、精神安定、空気の浄化（消臭・殺菌）などを列挙することができる。
【００８３】（６）微細気泡を含んだシャワー水流を浴室で使用することで、帯電した微細気泡が水蒸気と相互作用して空気中に多量のマイナスイオンが発生し、家庭の浴室で森林浴気分を味わうことができる。
（７）微細気泡の界面は濃化した負電荷により活性化しているので殺菌効果に優れる。このような微細気泡を含んだシャワー水流を浴室あるいは浴槽内で使用したとき、その排水にも多量の微細気泡が残留しているので、浴槽循環配管や排水管の浄化やぬめり防止を図ることができ、また、清掃時に使用する洗剤使用量を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】  本発明の気泡微小化ノズルを用いた微小気泡含有液体製造装置の一構成例を示す模式図。
【図２】  本発明の気泡微小化ノズルの一例の外観を示す斜視図。
【図３】  同じく平面図。
【図４】  図３の断面図。
【図５】  図２の気泡微小化ノズルの要部を選択的に透視可能に示す斜視図。
【図６】  流路形成部材への組み付け状態にて示す回転調整部材の断面図。
【図７】  回転調整部材の側面図。
【図８】  図７の断面図。
【図９】  図４の要部拡大図。
【図１０】  図８において、絞りギャップが拡大するように回転調整部材の回転位相を変更した状態を示す要部拡大図。
【図１１】  絞りギャップの形成状態を流路と回転調整部材との位置関係とともに示す正面拡大図。
【図１２】  同じく図１０よりも絞りギャップを縮小した状態を示す正面拡大図。
【図１３】  角度規制機構の構成例を示す模式図。
【図１４】  図１の気泡微小化ノズルの作用説明図。
【図１５】  図１３よりも絞りギャップを拡大した状態を示す作用説明図。
【図１６】  気体導入通路を非形成とした気泡微小化ノズルの外観を示す斜視図。
【図１７】  本発明の気泡微小化ノズルの別例を内部流れのシミュレーション結果とともに示す図。
【図１８】  図１７において回転調整部材とシミュレーションにより得られた流線とを取り出して示す斜視図。
【図１９】  図１８のシミュレーション結果から得られる絞りギャップ部及び断面拡張部における流速分布を示すグラフ。
【図２０】  同じくレイノルズ数の分布を示すグラフ。
【図２１】  同じく圧力の分布を示すグラフ。
【図２２】  図１９において絞りギャップを拡張した場合の流速分布を示すグラフ。
【図２３】  同じくレイノルズ数の分布を示すグラフ。
【図２４】  同じく圧力の分布を示すグラフ。
【図２５】  切欠部の底面を凹湾曲形態に形成した回転調整部材を、それによって得られる絞りギャップの形成形態とともに示す説明図。
【図２６】  エッジを先鋭化する溝部を形成した回転調整部材の例を示す説明図。
【図２７】  図１７の溝部の作用を示す説明図。
【図２８】  エッジ部に沿って凹凸を形成した回転調整部材の要部を示す二面図。
【図２９】  その凹凸形成されたエッジ部近傍を拡大して示す断面斜視図。
【図３０】  図２９の凹凸部の作用説明図。
【図３１】  本発明の気泡微小化ノズルを組み込んだシャワーヘッドの一例を示す模式図。
【図３２Ａ】  図３１のシャワーヘッドの回転調整部材の操作部の一例を示す説明図。
【図３２Ｂ】  図３２Ａの操作部の作用説明図。
【図３３】  本発明の気泡微小化ノズルを用いたオゾン微小気泡含有水製造装置の一構成例を示す模式図。
【図３４】  図３３のオゾン微小気泡含有水製造装置の動作の流れを示すフローチャート。
【図３５】  製造されたオゾン微小気泡含有水を、ホースから水流の形で供給する実施形態を説明する図。
【図３６】  本発明の物品洗浄装置の一実施形態を示す模式図。
【図３７】  洗浄槽を野菜洗浄槽として構成した例を示す模式図。
【図３８】  野菜洗浄における本発明の効果を説明する図。
【図３９】  果物洗浄における本発明の効果を説明する図。
【図４０】  洗浄槽をカット野菜洗浄槽として構成した第一の変形例を示す模式図。
【図４１】  洗浄槽をカット野菜洗浄槽として構成した第二の変形例を示す模式図。
【図４２】  洗浄槽をカット野菜洗浄槽として構成した第三の変形例を示す模式図。
【図４３】  洗浄槽に退避容器を組み合わせた構成を示す模式図。
【図４４】  かけ流し型洗浄槽の一例を示す模式図。
【図４５】  本発明の物品洗浄装置を洗濯機として構成した例を示す模式図。
【図４６】  本発明の物品洗浄装置を食器洗浄機として構成した例を示す模式図。
【図４７】  洗浄槽を水産物洗浄槽として構成した例を示す模式図。
【図４８】  本発明をエビの養殖に適用した例を示す模式図。
【図４９】  本発明をカニの養殖に適用した例を示す模式図。
【図５０】  本発明を水耕栽培に適用した例を示す模式図。
【図５１】  本発明の気泡微小化ノズルを用いた微小気泡含有液体製造装置において、気泡含有液体帰還部を組み込んだ変形例を示す模式図。
【図５２】  気泡含有液体帰還部の第一の変形例を示す図。
【図５３】  同じく第二の変形例を示す図。
【図５４】  同じく第三の変形例を示す図。
【図５５】  絞りギャップ材の変形例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００８５】  以下、本発明を実施するための形態を添付の図面を用いて説明する。
図１は、本発明の微小気泡発生機構を使用した微小気泡含有液体生成装置の一構成例を示す模式図である。微小気泡含有液体生成装置１は、気泡導入媒体となる液体として水を採用するようになっており、原料水導入管路３７２（原料水の導入を開閉するバルブ２が設けられている）を介して主タンク３１９に原料水が供給される。なお、気泡導入媒体となる液体は、用途に応じて水以外のものを採用してもよい（例えば、アルコールのほか、ガソリン、軽油、重油などの化石燃料などを例示できるが、これらに限定されるものではない）。主タンク３１９の上面には大気開放口３１９Ｌが形成されており、内圧が大気圧に保たれるようになっている。また、符号３１９ｋはタンク内の微小気泡含有水を取り出すための取出し口である。
【００８６】  主タンク３１９からは循環管路３１３が延出しており、その末端がポンプ３０１の吸引側に接続されるとともに、その途上には気体吸引ノズル３１５が設けられている。気体吸引ノズル３１５には気体供給管３０９が接続されるとともに、気泡媒体となる気体が該気体供給管３０９を経て気体吸引ノズル３１５内に吸引され、循環管路３１３を通過する液体に混合・導入される。気体供給管３０９に供給される気体の種別は特に限定されないが、例えば、空気、酸素、オゾン、炭酸ガス、水素などであり、また、それらの１種または２種以上、あるいは、さらにその他の希釈ガス（例えば、窒素、アルゴンなど）との混合ガスを採用可能である。
【００８７】  他方、ポンプ３０１の排出側からは加圧導入管路３１１が延出し、その末端が加圧溶解タンク３１０（加圧溶解ユニット）に接続される。気体吸引ノズル３１５にて気体が混合された液体はポンプ３０１により加圧溶解タンク３１０に圧送されるようになっている。加圧溶解タンク３１０では、気体と水とが混合しつつ加圧され、水に気体が強制溶解して気体濃度が上昇することにより加圧濃縮気体溶解水が発生する。つまり、気体吸引ノズル３１５と加圧溶解タンク３１０とが、気体と液体とを接触させた状態で加圧し、液体に気体を強制溶解させることにより気体濃度を上昇させた加圧濃縮気体溶解液を発生させる加圧溶解ユニットを構成する。
【００８８】  加圧溶解タンク３１０からは、該加圧溶解タンク３１０内の加圧濃縮気体溶解水を減圧しつつ流出させる水流出管３１２が延出し、その末端が主タンク３１９に接続されている。該水流出管３１２上に本発明の気泡微小化ノズル２１が設けられ、加圧溶解タンク３１０から流出する加圧濃縮気体溶解水は気泡微小化ノズル２１を通過することにより微小気泡含有水となって主タンク３１９に戻される。なお、水流出管３１２上にて気泡微小化ノズル２１の上流側には、該気泡微小化ノズル２１への加圧濃縮気体溶解水の送液圧力（ひいては、加圧溶解タンク３１０の内圧）を調整する圧力バルブ３１６が設けられている。
【００８９】  図２〜図５は気体吸引ノズル３１５の構成例を示すものであり、図２は外観斜視図、図３は平面図、図４は平面断面図、図５は図２の要部を透視化した斜視図である。気体吸引ノズル３１５は本発明の気泡微小化ノズルの要件を具備するものであり、液体入口３１と液体出口１０６とを有する円柱状の流路形成部材２０を備えるとともに、図４に示すように、その内部には液体入口３１から液体出口１０６に向かう円筒状の内面を有した流路ＦＰが形成されている。流路ＦＰの途中には、該流路ＦＰの軸断面の一部を塞ぐ形で絞りギャップ材２２Ｑが配置されている。本実施形態では流路形成部材２０は、中央の主部とその両端に結合される接続部３１Ｃ及び１０６Ｃ（各々内部に流路ＦＰに連通する接続流路３１ＦＰ，１０６ＦＰが内部に形成されている）とからなる。
【００９０】  絞りギャップ材２２Ｑは、絞りギャップ２１Ｇの間隔が変更可能な可動部材として形成されている。具体的には、図５に示すように、該可動部材は、流路形成部材２０に対し、流路ＦＰを横切る回転軸線Ｏの周りに回転可能な回転調整部材２２として埋設されている。図６は、流路ＦＰの中心と直交し、かつ回転調整部材２２の回転軸線Ｏを含む平面による断面図である。回転調整部材２２は、流路ＦＰを横切る部分を流路横断部２２Ｗとして、該流路横断部２２Ｗを流れ方向に貫通する形で貫通切欠部２２Ｆが形成されている。図７は回転調整部材２２の側面図、図８はその断面図であり、その流路横断部２２Ｗは、自身の外周面への貫通切欠部２２Ｆの貫通方向における開口縁にエッジ部２２Ｅが形成されている。図９に示すように、このエッジ部２２Ｅと流路内面との間に絞りギャップ２１Ｇが形成されており、開口縁の流路ＦＰ内面との対向距離を絞りギャップ２１Ｇの間隔として、回転調整部材２２の回転角度位相に応じて該絞りギャップ２１Ｇの間隔が可変となっている。
【００９１】  図６に示すように、回転調整部材２２は、一端が流路形成部材２０の外面に開口し、他端側が流路ＦＰを横切る形で流路形成部材２０に形成された円筒状の内周面を有する回転調整部材収容孔２０Ｈ内に挿入固定されている。回転調整部材２２の外周面と回転調整部材収容孔２０Ｈ内の内周面との間の環状の隙間は、貫通切欠部２２Ｆの両側にてシール部材２０Ｒにより、回転調整部材２２の回転調整部材収容孔２０Ｈ内での回転動作を許容した状態で液密にシールされている。
【００９２】  図９は図４の拡大図であり、図１０は回転調整部材２２の角度位相を変更した状態の同様の拡大図である。前述の通り、回転調整部材２２の流路横断部２２Ｗにはエッジ部２２Ｅが形成され、これと流路内面との間に絞りギャップ２１Ｇが形成される。図１４及び図１５は、図９及び図１０の絞りギャップ２１Ｇ付近をさらに拡大して示す図である。絞りギャップ材２２Ｑは、流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面２２Ｇと、流れ方向上流側にて流路ＦＰ内面に対し流れガイド面２２Ｇよりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面２２Ａとを有する。図１１及び図１２は、流路ＦＰの軸方向に絞りギャップ２１Ｇを見た拡大図であり、流路横断部２２Ｗに形成されるエッジ部２２Ｅは、流れ受け面２２Ａと流れガイド面２２Ｇとの交差位置にて、流路ＦＰの軸断面内周縁上の第一位置ＰＰから該第一位置ＰＰと異なる第二位置ＰＳに向けて軸断面を横切る形で形成されており、該エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との間に絞りギャップ２１Ｇが弓型スリット状に形成されている。
【００９３】  図１４に示すように、回転調整部材２２の貫通切欠部２２Ｆは、流路ＦＰ内にて流れの通過を許容するためには、貫通切欠部２２Ｆの流入側開口縁（エッジ部２２Ｅ）が流路ＦＰに存在し、かつ、流出側開口縁が流路ＦＰ内にあるか、または流路ＦＰを完全に開放した状態になっている必要がある。そこで、図６に示すように、流路横断部２２Ｗにおいて貫通切欠部２２Ｆは、回転調整部材２２の周側面に開放するとともに、エッジ部２２Ｅを形成する切欠底２２Ｂが回転軸線Ｏに関し該貫通切欠部２２Ｆが開放しているのと反対側の領域に入り込む形で形成されるように切欠深さが設定されている。
【００９４】  なお、絞りギャップ２１Ｇにおける気泡の発生状況は、流路ＦＰ内のエッジ部２２Ｅの位置ひいては回転調整部材２２の角度位相が少し変化しただけでも相当微妙に変化する場合があり、回転調整部材２２への回転入力を直接行うと、気泡発生のためのエッジ位置の微調整が困難になる場合がある。そこで、この実施形態では、図５に示すように、回転調整部材２２に回転力を入力するための回転入力部材５４と、該回転入力部材５４への入力回転力を回転調整部材２２に減速しつつ伝達する回転伝達機構５０とを、回転調整部材２２とともに流路形成部材２０に埋設する形で設けている。回転入力部材５４は流路形成部材２０の表面に開口する収容孔５４内に収容されるとともに、その回転軸線方向末端には、収容孔５４内にて流路形成部材２０の表面に露出する形で、回転操作受付部５５８（この実施形態では六角レンチの係合穴）が形成されている。本実施形態では、回転伝達機構５０は、例えば回転入力部材５４と一体回転可能に設けられたウォーム５２と、回転調整部材２２と一体回転可能に設けられ、ウォーム５２とかみ合うウォームギア５３とにより構成されている。
【００９５】  なお、図１４において、回転調整部材２２（エッジ部２２Ｅ）の流路ＨＰＳ内面（流路形成部材２０）に対する角度位相には、気泡発生に有効に寄与しなかったり、あるいは絞りギャップ材２２Ｑ部分が流路ＦＰを完全に閉塞した状態になったりするなど、実用上は採用されえない区間が存在する。そこで、回転調整部材２２の角度位相がそのような区間に設定されず、かつ、エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との間に形成される絞りギャップ２１Ｇの開度が予め定められた範囲内にて連続的または段階的に変更可能とするために、図１３に示すように、回転調整部材２２の回転角度をギャップ開度の変更許容区間ＪＳに対応する一定範囲内に規整する角度規制機構５１が設けられている。
【００９６】  貫通切欠部２２Ｆの切欠底２２Ｂは前述のごとく、回転調整部材２２の回転軸線Ｏと平行な平坦面状に形成されている。流路ＦＰの回転調整部材２２の上流側に隣接する区間ＳＧの中心軸線と切欠底２２Ｂとが互いに平行となる角度位置を第一角度位置ＡＰとすれば、回転調整部材２２の角度位相が当該角度位置に設定されるとき、絞りギャップ２１Ｇから当該貫通切欠部２２Ｆを経て反対側の流路区間ＦＰＤに流れ込む流れの流量はほぼ最大となる。他方、当該第一角度位置ＡＰから絞りギャップ２１Ｇが縮小する向きに該回転調整部材２２を回転させれば、貫通切欠部２２Ｆに対する流路ＦＰの上流側開口内にてエッジ部２２Ｅはやがて開口内縁位置に到達して絞りギャップ２１Ｇの開度がゼロとなる。この角度位置を第二角度位置ＡＳとする。そして、さらに同じ向きに回転調整部材２２を回転させされば、絞りギャップ２１Ｇの開度がゼロの状態がしばらく継続したのち、貫通切欠部２２Ｆの反対側の開口縁が流路ＦＰの内縁位置に到達する。この位置を第三角度位置ＡＴとする。角度規制機構５１は、当該第一角度位置ＡＰと第二角度位置ＡＳとの間に回転調整部材２２の回転角度の下限位置（気泡径が最大となる位置）を設定しており、流れガイド面２２Ｇが絞りギャップ２１Ｇ通過流に対して上り勾配となることが回避できる。また、回転角度の上限位置については、第二角度位置ＡＳと第三角度位置ＡＴとの間（第二角度位置ＡＳないし第三角度位置ＡＴに一致していてもよい）に設定され、回転角度の上限位置にて水流を遮断する制御が可能となっている。ただし、第一角度位置ＡＰと第二角度位置ＡＳとの間に設定することも可能である。
【００９７】  この実施形態では、図６に示すように、流路形成部材２０の回転調整部材収容孔２０Ｈの開口内周縁に沿って、孔内面側に張り出す形でストッパリング５１Ｓがはめ込まれている。図１３に示すように、該ストッパリング５１ＳはＣ字状に形成され、回転調整部材２２の端面周縁に沿って形成されたＣ字状の係合溝５１Ｇと噛み合っている。回転調整部材２２を回転させると、ストッパリング５１Ｓは係合溝５１Ｇ内を周方向に相対移動するが、係合溝５１Ｇの周長は回転角度ギャップ開度の変更許容区間ＡＳに対応する分だけ長く設定されており、係合溝５１Ｇの周方向端にストッパリング５１Ｓのいずれかの周方向端が当たることで、角度位置が規制される方式になっている。ただし、角度規制機構の方式はこれに限られるものではなく、例えば回転伝達機構５０を構成するウォームギア５３のギア歯を、ギア全周ではなく、変更許容区間ＪＳ（図１３）に対応する区間にのみ限定的に形成する方式を採用してもよい。
【００９８】  次に、図９及び図１０に示すように、流路ＦＰにて絞りギャップ材２２Ｑのエッジ部２２Ｅよりも下流側には、該エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との対向方向にてエッジ部２２Ｅから遠ざかる向きに膨出する断面拡張部１５１が形成されている。該断面拡張部１５１の内周面は、具体的には、湾曲形態に膨出形成されている。この実施形態では、回転調整部材２２の貫通切欠部２２Ｆの底部が絞りギャップ材２２Ｑを構成している。図１４に示すように、回転調整部材２２の回転軸線Ｏの周りに流路横断部２２Ｗを回転させたとき、該流路横断部２２Ｗの貫通切欠部２２Ｆが掃引する立体領域ＲＤは、その上流側に隣接する流路区間ＦＰＳの延長領域ＦＰＥよりも外側に広がっている。これにより、エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との対向方向にてエッジ部２２Ｅから遠ざかる向きに膨出する断面拡張部１５１が形成され、その断面拡張部１５１の内面は回転体の外周面をなす湾曲形状となっており、該断面拡張部１５１内での渦流発生が促されるようになっている。
【００９９】  図６に示すように、回転調整部材２２は、回転軸線Ｏが流路ＦＰの延長領域ＦＰＥを横切る位置関係にて形成されている。また、流路ＦＰの立体領域ＲＤの上流側に隣接する流路区間ＦＰＳの内周面は円筒面状であり、回転調整部材２２は、その流路区間ＦＰＳよりも大きな回転半径を有するとともに回転軸線Ｏが流路区間ＦＰＳの中心軸線と直交する位置関係にて配置されている。また、貫通切欠部２２Ｆ内に流入した流れに渦流をより顕著に発生させるために、貫通切欠部２２Ｆの発生回転軸線Ｏと平行な向きにおける幅ＷＦは、流入側の流路ＦＰ幅ＷＦに近づくよう、流路横断部２２Ｗの回転直径Ｄよりも小さく、かつ流入側の流路ＦＰの幅ＷＦ（内径）の８０％よりは大きくなるように設定されている。
【０１００】  次に、気体吸引ノズル３１５において回転調整部材２２を広義に流路形成部材の一部とみなせば、図９及び図１０に示すように、該流路形成部材には流路ＦＰの流れガイド面２２Ｇが存在する区間ＳＧ内にて該流路ＦＰに連通する気体導入通路２２６が形成されている。該区間ＳＧに発生する流れ負圧にて気体導入通路２２６を介して外部から気泡形成媒体となる気体が吸引・導入される。図６に示すように、流路ＦＰの軸断面内周縁上にて第一位置ＰＰと第二位置ＰＳとを結ぶ基準方向を定めた時、気体導入通路２２６は該基準方向と平行に形成されている。具体的には、回転調整部材２２の回転軸線Ｏ方向における一方の端面に有底の装着孔２２Ｈ（内面には管コネクタ５を装着するための雌ねじ部が形成されている）が開口し、その底面に気体導入通路２２６が開口している。そして、その装着孔２２Ｈに接続される気体供給管４０を介して気体導入通路２２６に気体が供給される。
【０１０１】  具体的には、図５に示すように、回転調整部材２２の周側面は円筒面状に形成され、貫通切欠部２２Ｆの切欠底２２Ｂが回転軸線Ｏと平行な平坦面状に形成されている。そして、図１４に示すように、流路形成部材２０には、流路ＦＰの流れガイド面２２Ｇが存在する区間ＳＧ内にて該流路ＦＰに連通する気体導入通路２２６が回転軸線Ｏに沿って形成されている。断面拡張部１５１（貫通切欠部２２Ｆ）内に流入した流れに渦流が形成され、該気体導入通路２２６を経て該断面拡張部１５１内に気泡形成媒体となる気体が吸引・導入される。
【０１０２】  次に、図１６は、気泡微小化ノズル２１の斜視図である。回転調整部材２２に気体導入通路２２６が形成されていない点を除き、基本的な構造は気体吸引ノズル３１５と全く同一であるので、詳細な説明は省略する。
【０１０３】  図１は、本発明の一実施形態に係るオゾン微小気泡含有水製造装置の一構成例を示す模式図である。オゾン微小気泡含有水製造装置１は、原料水として水道水と純水（精製水）のいずれかを原料水切替バルブ１０２にて切り替えて使用できるようになっており、供給水切替部としての供給水切替バルブ１５を介して原料水導入管路３７２に原料水が供給されるようになっている。原料水導入管路３７２には水供給管３１１，３１１Ｂが接続され、その末端に加圧溶解ユニットを構成する加圧溶解タンク３１０が接続されている（この実施形態では、加圧溶解タンク３１０は１個であるが、複数個の加圧溶解タンクを配管により連通接続したものを加圧溶解ユニットとして使用してもよい）。
【０１０４】  以下、図１の微小気泡含有液体生成装置１の動作について説明する。まず、バルブ２を開状態とし、主タンク３１９内に原料水を供給しつつポンプ３０１を動作させる。ポンプ３０１は、主タンク３１９から気体吸引ノズル３１５を介して原料水を吸引する。図４において、原料水は本発明の気体吸引ノズル３１５を通過する際に、断面拡張部１５１に渦流を発生するとともに、気体導入通路２２６（図６も参照）を経て気泡形成媒体となる気体が吸引・混合される。その作用・効果の詳細については、気泡微小化ノズル２１についての説明の後で詳述する。
【０１０５】  図１に戻り、供給された気体は気体吸引ノズル３１５内で微細化され、微小気泡含有水となってポンプ３０１により加圧溶解タンク３１０へ圧送される。加圧溶解タンク３１０の出口側は、水流出管３１２上に設けられた圧力バルブ３１６により液体流出量が制限されているので、加圧溶解タンク３１０内に微小気泡含有水が圧送されれば液面上昇に伴いタンク内の圧力は上昇し、気泡状態で供給された気体の溶解が進行して加圧濃縮気体溶解液が生成する。気体溶解量はタンク内の圧力が上昇するほど増加するが、加圧導入管路３１１を経て加圧溶解タンク３１０へ流入する液体量と、圧力バルブ３１６から流出する液体量とが等しくなったところで加圧溶解タンク３１０内の液面上昇は停止し、内部圧力もほぼ一定となる。液体への気体溶解量を支配するタンク内圧は圧力バルブ３１６の開度により決定することができる。
【０１０６】  そして、加圧溶解タンク３１０から圧力バルブ３１６を経て水流出管３１２に流れ出す加圧濃縮気体溶解液は、減圧されつつ図２Ａの気泡微小化ノズル２１に流れ込む。すると、過飽和に溶解した気体が気泡となって析出する。加圧濃縮気体溶解水の場合、気泡が析出した時の周囲の溶存液体濃度が高いため、気泡が急速に成長しやすい傾向があるが、気泡微小化ノズル２１が本発明の構成を具備していることで、気泡の粗大化を防止でき、微小気泡を高濃度に発生させることができる。
【０１０７】  図１４を援用して示すように気泡微小化ノズル２１においては（ただし、気体導入通路２２６は形成されていない）、流路形成部材２０に形成された流路ＦＰの軸断面の一部を塞ぐ形で絞りギャップ材２２Ｑ（前述の通り、この実施形態では、回転調整部材２２の貫通切欠部の底部）が配置される。このような構造の気泡微小化ノズル２１に気体が溶解した液体を供給すると、液体流は絞りギャップ２１Ｇにて絞られ流速が増加する。ギャップを通過する高速流はギャップ出口から解放され、ベルヌーイの原理に従いギャップ及びその下流側に負圧域を形成するので、そのキャビテーション（減圧）効果により液体流中の溶存気体が析出して気泡が発生する。
【０１０８】  絞りギャップ材２２Ｑは、流れ方向下流側に下り勾配にて形成される流れガイド面２２Ｇと、流れ方向上流側にて流路ＦＰ内面に対し流れガイド面２２Ｇよりも急峻に立ち上がるように形成される流れ受け面２２Ａとを有し、それら流れ受け面２２Ａと流れガイド面２２Ｇとの交差位置にエッジ部２２Ｅが形成されている。そして、図１１に示すように、その絞りギャップ材２２Ｑを流路ＦＰに対し、該エッジ部２２Ｅが流路ＦＰの軸断面内周縁上の第一位置ＰＰから該第一位置ＰＰと異なる第二位置ＰＳに向けて軸断面を横切るように配置され、エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との間に絞りギャップ２１Ｇがスリット状に形成されている。図１４において、絞り部に向かう流れは流れ受け面２２Ａに当たった後、エッジ部２２Ｅを乗り越える形で絞られるが、絞りギャップ２１Ｇの断面はエッジ部２２Ｅに沿って流れ方向と交差する向きに広がる形態となっている。
【０１０９】  従来のベンチュリ管やオリフィスでは、絞り部を通過する流れが流路ＦＰの軸線に関して半径方向内向きに等方的に圧縮されるため、流れと直交する向きへの流体の逃げ場がなく、通過抵抗がどうしても大きくなりやすかった。しかし、上記構造によると、絞りギャップ２１Ｇにて圧縮された流れに対しエッジ部２２と平行な向きへの変形の自由度が生ずるので流速が低下しにくく、絞りギャップ２１Ｇ及びその下流でのキャビテーション（減圧）効果が高められる。そして、キャビテーション発生領域が、従来のベンチュリ管やオリフィスでは絞り中心の近傍でポイント状に形成されていたのが、上記の構造ではエッジ部２２Ｅに沿って線状に形成されるため、気泡が減圧析出する領域が大幅ＷＦに拡張し、従来のノズルよりもはるかに多量の気泡を析出させることができる。
【０１１０】  また、エッジ部２２Ｅを挟んで上流側の流れ受け面２２Ａが下流側の流れガイド面２２Ｇより急峻となる構造になっており、エッジ部２２Ｅを乗り越える流体に対するレイノルズ数も非常に大きくなるので、エッジ部２２Ｅの直下流での渦流（乱流）の発生が促進される。絞り部を形成するエッジ部２２Ｅでの流れ高速化により減圧析出する大量の気泡は、大きく成長する前にその乱流に巻き込まれることとなる。そして、本発明では、エッジ部２２Ｅの下流側に形成される流れガイド面２２Ｇが下り勾配形態になっていることで、エッジ部２２Ｅを乗り越えて流れガイド面２２Ｇ側に侵入した流れが微小な渦ＴＦとなり、その渦流域がエッジ部２２Ｅに沿って直線的に拡がって形成されるので、大量に析出した気泡はもれなくこの渦流に巻き込まれて粉砕され、非常に微細な気泡を得ることができる。
【０１１１】  次に、図９及び図１０、図１１及び図１２、さらに図１４及び図１５にそれぞれ対比して示すように、気泡微小化ノズル２１においては、絞りギャップ材２２Ｑのエッジ部２２Ｅと流路ＦＰ内面との間に形成された絞りギャップ２１Ｇの間隔が可変となっている。そして、その絞りギャップ２１Ｇの間隔に応じてエッジ部２２Ｅを乗り越える際の流速も可変となり、当該流速に応じて流れに作用する負圧のレベルも適宜変更することができる。具体的には、図９、図１１及び図１４に示すように、ギャップ間隔が小さくなれば流体の通過流速が上昇し、発生する負圧レベルは大きくなる一方、図１０、図１２及び図１５に示すように、ギャップ間隔が大きくなれば流体の通過流速は低下し、発生する負圧レベルは小さくなる。気泡析出核の発生密度は流体に作用する負圧の大きさに比例して高くなることが知られている。気泡は、それらの核が溶存気体を取り合う形で成長するため、析出核の個数が多ければ最終的に生成する気泡の粒径は小さくなり、逆に少なければ気泡の粒径は大きくなる。従って、気泡微小化ノズル２１においては、絞りギャップ２１Ｇの間隔値に応じて発生させる気泡のサイズを自由に変更できる。
【０１１２】  気泡微小化ノズル２１は、図５に示すように、流路ＦＰを横切る形で回転調整部材２２が配置され、その流路横断部２２Ｗに形成された貫通切欠部２２Ｆの開口縁をエッジ部２２Ｅとする形で絞りギャップ２１Ｇを形成しており、回転調整部材２２の角度位相を変更することによりギャップ間隔を容易に調整できる。図１６において、回転入力部材５４の回転操作受付部５５に工具（六角レンチ）を差し込み回転させると、ウォームギア２２により減速されつつその回転力が回転調整部材２２に伝達され、回転調整部材２２の角度位相を変更できる。
【０１１３】  貫通切欠部２２Ｆの角度位相が変化すれば、図１４及び図１５に示すように、エッジ部２２Ｅの位置だけでなく、該エッジ部２２Ｅの下流側に続く流れガイド面２２Ｇの角度も変化する。具体的には、エッジ部２２Ｅが流路ＦＰ内面に近づいて絞りギャップ２１Ｇが縮小すると、これ続いて形成される流れガイド面２２Ｇもエッジ部２２Ｅとともにせり上がり、流れに対してより急角度で下る勾配形態となる。すると、エッジ部２２Ｅを乗り越え貫通切欠部２２Ｆ内に流れ込んだ流れは、流れガイド面２２Ｇに沿って下向きに旋回することが促進され、析出した気泡を巻き込んで貫通切欠部２２Ｆ内に滞留させるので、その粉砕効果が高められる。逆に、エッジ部２２Ｅが流路ＦＰ内面から遠ざかって絞りギャップ２１Ｇが拡大すると、流れガイド面２２Ｇの勾配が緩くなり旋回流の発生が抑制されるので、析出した気泡の成長が進みやすくなる。つまり、絞りギャップ２１Ｇの間隔に応じて流れガイド面２２Ｇの勾配が変化することで、気泡を粉砕する渦流の程度も変化し、気泡サイズの変更効果がより顕著となる。
【０１１４】  図１４に示すように、回転調整部材２２の貫通切欠部２２Ｆは断面拡張部１５１を形成する。気泡を含んだ液体流は絞りギャップ２１Ｇで増速された状態を維持しながら、その下流に形成された流路断面積の大きい断面拡張部１５１に放出される。絞りギャップ２１Ｇから断面拡張部１５１へ放出された液体流に含まれる析出気泡は、まず、エッジ部２２Ｅの直下に発生する乱流ＴＦに巻き込まれ、大きく成長する前に微粉砕される。さらに、下り勾配の流れガイド面２２Ｇに沿って断面拡張部１５１内には、より大きな旋回流ＳＰＦを生じ、気泡はこの旋回流ＳＰＦに巻き込まれることによっても、その微細化が一層促進される。さらに、旋回流ＳＰＦは、気泡を絞りギャップ２１Ｇ側へと戻す流れも生ずるので、特に、粉砕しきれなかった粗大な気泡は浮力と遠心力の影響を受けやすく、この旋回流ＳＰＦに組み込まれやて、気泡粉砕が促進されやすい断面拡張部１５１内により長時間とどまることとなり、その微小化を進行させることができる。特に、この実施形態では、断面拡張部１５１の内面が回転体の外周面をなす形で湾曲する形状となっており、旋回流の発生が一層顕著である。
【０１１５】  図１４に示すように、絞りギャップ２１Ｇの間隔を小さくすると、絞りギャップ２１での流速が増大し、流れに作用する負圧も大きくなるので、気泡析出数が増大するとともに、流れ軸線に対する流れガイド面２２Ｇの傾斜が急となり、旋回流ＳＰＦの形成もより顕著となる。その結果、平均気泡径はより小さくなる。他方、絞りギャップ２１Ｇの間隔を大きくすると、絞りギャップ２１での流速が減少し、流れに作用する負圧は小さくなるので、気泡析出数が減少する。また、流れ軸線に対する流れガイド面２２Ｇの傾斜は緩やかとなり、旋回流ＳＰＦの形成も抑制される。その結果、平均気泡径は大きくなる。
【０１１６】  図１７及び図１８は、同様の構造の気泡化微小化ノズル（ただし、絞りギャップ２１Ｇの上流側に内面が円錐状の予備絞り部３０を形成している）の流路内の流れを、市販の熱流体解析ソフトウェア（ＥＦＤ．Ｌａｂ、株式会社構造計画研究所製）を用いて解析したシミュレーション結果を示すものである（図１７は横断面図を、図１８は、回転調整部材２２を含む要部を取り出した斜視図である）。画像内の矢印付きの曲線は各所での流れ線を示し、矢印の明度により流速をあらわしている（明度の大きい矢印ほど流速が大きいことを示す）。液体入口と液体出口との間に付与された圧力差は０．２ＭＰａである。絞りギャップ２１Ｇに向けて流れが集められるとともに、ギャップ直下流位置にて１２ｍ／秒を超える高速流が発生していることがわかる。また、絞りギャップ２１Ｇを通過した流れは広がりながら出口側へ向かう一方、その一部は一旦はみ出しながらも断面拡張部１５１側へ戻りながら顕著な旋回流ＳＰＦを形成しており、流れガイド面２２Ｇを遡上するようにして絞りギャップ２１Ｇ側へ戻る流れが形成されていることもわかる。
【０１１７】  図１９〜図２１は、図１７の流れ線の１つについて上記シミュレーションにより計算された、その長さ方向の速度分布（図１９）、レイノルズ数（図２０）及び圧力の分布を示すものである。絞りギャップ位置での流速は１２ｍ／秒を超えており、レイノルズ数も４００近い値となっている。また、圧力も大気圧（０．１ＭＰａ）を大幅に下回る０．０７５ＭＰａ近くまで下がっており、気泡析出に有利となる顕著な負圧状態が得られていることもわかる。
【０１１８】  また、図１９においては、絞りギャップ２１Ｇの通過に際して高速化した流れが、断面拡張部１５１（貫通切欠部２２Ｆ）への進入に伴い直ちに低下するのではなく、断面拡張部１５１の出口付近（絞りギャップ２１Ｇから約７ｍｍ下流側）までは１０ｍ／秒近い高速状態を維持している点も極めて特徴的である。これに対応して、図２１の圧力分布においては、絞りギャップ２１Ｇにて形成された低圧状態が、断面拡張部１５１の全域にて保持されていることもわかる。これは、図１７からも明らかな通り、絞りギャップ２１Ｇを通過して拡がろうとする流れが断面拡張部１５１内の旋回流ＳＰＦにより押し戻され、結果的に断面拡張部１５１の内壁面と旋回流ＳＰＦとの間に擬絞り流ＳＳＦが形成されたためであると考えられる。しかし、この擬絞り流ＳＳＦは、実体的な壁面のみで囲まれた通常の絞り部内の流れとは異なり、旋回流ＳＰＦとの間には壁面抵抗が作用しないので流れ損失が生じにくく、結果として旋回流ＳＰＦの存在する長区間にわたり高速流及び低圧状態を維持できたものと考えられる。いずれにしろ、該擬絞り流ＳＳＦにより低圧状態の領域が絞りギャップ２１Ｇの下流側に拡張され、気泡析出及び微細化により有利な環境が生じていることには疑念の余地がない。
【０１１９】  また、図２１〜図２２は、絞りギャップ２１Ｇの間隔を図１７の約２倍に拡張した時の、長さ方向の速度分布（図１９）、レイノルズ数（図２０）及び圧力の分布を示すものである。絞いずれも図１８〜２０と傾向は同じであるが、ギャップ位置での流速、レイノルズ数及び負圧発生状態は、ぞれぞれ低くなっていることがわかる。
【０１２０】  気泡化微小化ノズル２１内における上記の作用は、気体吸引ノズル３１５内でも同様に達成される。すなわち、図１７のごとく、絞りギャップ２１Ｇから断面拡張部１５１（貫通切欠部２２Ｆ）に高速流の保持区間が拡張されることで、断面拡張部１５１内の負圧レベルが高められ、断面拡張部１５１に旋回流ＳＰＦが顕著に生ずることとも相俟って、図６に示すように、気体導入通路２２６を経た断面拡張部１５１への気体の吸引効率が大幅に高められる。そして、吸引された気体は旋回流ＳＰＦにより断面拡張部１５１内に長くとどまりながらこれに巻き込まれて、絞りギャップ２１Ｇの直下に戻される。その結果、吸引により形成された気泡は絞りギャップ２１Ｇの下流に発生する乱流ＴＦ及び旋回流ＳＰＦにより撹拌・粉砕され、微小化するとともに、加圧溶解タンク３１０内での溶解効率が向上する。
【０１２１】  以下、気泡化微小化ノズル２１に付加できるさまざまな変形態様について説明する。図２５は、回転調整部材２２において、エッジ部２２Ｅを形成するための貫通切欠部２２Ｆの底面を凹湾曲面状に形成した例を示す。このようにすると、流路ＦＰとの間に絞りギャップ２１Ｇを形成するエッジ部２２Ｅも凹状に湾曲し、絞りギャップ内の液体の流通抵抗を低減することができる。
【０１２２】  また、図２６に示すように、絞りギャップ材２２Ｑ（回転調整部材２２の貫通切欠部２２Ｆの底部）において流れガイド面２２Ｇのエッジ部２２Ｅに沿う領域に、該エッジ部２２Ｅを先鋭化させる溝部２２Ｋを形成することができる。図２７に示すように、該溝部２２Ｋの形成によりエッジ部２２Ｅを先鋭化させることで、エッジ部２２Ｅを乗り越える流体に対するレイノルズ数がさらに高められ、エッジ部２２Ｅの下流に生ずる乱流（ひいては微細渦流）の発生が促進され、より微細な気泡を得ることができる。また、流れガイド面２２Ｇが貫通切欠部２２Ｆ内への流れ流入方向と平行に配置された場合にあっても、エッジ部２２Ｅの直近では溝部２２Ｋの形成により下流側に傾斜面が形成される形となり、溝部内での渦流発生を促進できる。図２６の例において溝部２２Ｋはエッジ部２２Ｅと直交する断面形状を、渦流をガイドする凹円弧状としてあり、エッジ部２２Ｅ直下流での渦流の発生がさらに促進されるようになっている。
【０１２３】  また、図２８に示すように、絞りギャップ材２２Ｑ（回転調整部材２２の貫通切欠部２２Ｆの底部：この図では、貫通切欠部２２Ｆの周辺部のみを取り出して示している）には、そのエッジ部２２Ｅに沿って凹凸部２２Ｔを形成することもできる。凹凸部２２Ｔは、図２９に示すように、一端がエッジ部２２Ｅ側に開放し、他端側が該エッジ部２２Ｅと直交する向きにおいて該流れガイド面２２Ｇの途中位置まで延びる小溝部２２Ｊを、エッジ部２２Ｅに沿って複数所定の間隔にて刻設する形で形成されている。具体的には、流れガイド面２２Ｇの小溝部２２Ｊを除く残余の領域を基準面ＲＰとしたとき、小溝部２２Ｊはエッジ部２２Ｅを起点として基準面ＲＰから引っ込む下り勾配形態にて形成すると、小溝部２２Ｊの集合体がエッジ部２２Ｅに沿って、流れガイド面２２Ｇに対し鋸刃状に切れ込む形態で形成されている。
【０１２４】  図３０に示すように、該構造によると流れがエッジ部２２Ｅを乗り越える際に、隣接する凹部（小溝部２２Ｊ）に進入する流れ（記号「×」で示している）と、（小溝部２２Ｊ間の）凸部を乗り越えようとする流れ（記号「△」で示している）との間に流速差が生じ、両流れの間に渦流を新たに発生させることができる。これにより、エッジ部２２Ｅでの気泡析出ならびに気泡の微粉砕効果を一層高めることができる。
【０１２５】  以下、本発明の気泡化微小化ノズルの種々の応用例について説明する。
図１は、本発明の気泡化微小化ノズルを内蔵したシャワー装置を、その内部構造とともに示すものである。シャワー装置１は、中空のシャワー本体５０と、該シャワー本体５０の内部に組み込まれた微細気泡発生ノズル１２１（図６と同様の回転調整部材２２（シャワー本体５０の表面に開口する気体導入通路２２６付き）を要部として含む）、とを有する。シャワー本体５０は樹脂成形体として構成され、筒状の握り手部１１と、該握り手部１１の末端から側方に曲がる形態で一体化されたヘッド部１６とを有する。ヘッド部１６は円形の開口を有するとともに、その開口内周縁には円盤状のシャワー噴出部（散水板）４０がはめ込まれており、散水板４０に複数のシャワー孔４０１が放射状に形成されている。握り手部１１には、水流供給ホース１３１に接続される流路ＦＰが内部に形成され、その流路の途上に図１４に示したのと同じ構造の微細気泡発生ノズル１２１が配置されている。
【０１２６】  流路ＦＰはヘッド部１６との接続位置手前で予備絞り部３０により縮径され、微細気泡発生ノズル２１を構成する前述の回転調整部材２２が、その縮径流路ＦＰＳを横切る形で配置されている。回転調整部材２２の末端には、図３２Ａに示すように、シャワー本体５０の表面にて手動操作が可能な操作ダイアル６０が回転調整部材２２と一体回転可能に結合されている。操作ダイアル６０の回転操作に伴い、図３２Ｂに示すように、絞りギャップ２１Ｇの間隔が可変となる。この実施形態では、絞りギャップ２１Ｇの間隔が最小となる第一角度位置（Ｎ）、中間となる第二角度位置（Ｍ）及び最大となる第三角度位置（Ｌ）に段階的に切り替えができるようになっている。また、これとは別に、絞りギャップ材２２Ｑにより流路が完全に閉塞される全閉位置（閉）も選択できるようになっている。操作ダイアル６０には回転半径方向に進退可能であって、ばね６４により半径方向そと外向きに付勢されるクリック部材６３が埋設され、その先端が、各角度位置に対応して形成されたシャワー本体５０側の係合凹部と係合し、選択した角度位置（ひいては絞りギャップ間隔）が保持されるようになっている。
【０１２７】  流路ＦＰにシャワー水流を供給すると、絞りギャップ２１Ｇでは水流負圧が発生し、そのキャビテーション効果によりギャップ通過水流ＷＦには析出気泡ＢＭが生じる。また、気体導入通路２２６（図６）からは外気が吸引されて粗大な気泡となって混入する。このように生成した気泡を含んだ水流は、流路ＦＰを経てシャワー噴出部４０に導かれ、シャワー孔４０１から噴射される。
【０１２８】  そして、使用者は握り手部１１を保持しながら操作ダイアル６０を操作することができる。図３２に示すように、該操作ダイアル６０を第一角度位置（Ｎ）とすれば、絞りギャップ２１Ｇが狭くなり、微小気泡の発生量が増大する。他方、第三角度位置（Ｎ）とすれば絞りギャップ２１Ｇが広がり、微小気泡の発生量は減少するが、気体導入通路を経由した外気吸引量は増え、粗大気泡の含有量は増大する。前者においては、微小気泡特有の洗浄効果や保湿効果、あるいは保温効果が顕著となり、後者においては粗大気泡による水量感の増大効果が期待でき、ひいては低水圧でも水量が豊かに体感できるので節水効果が高められる。また、第二角度位置（Ｍ）ではその中間の効果が期待できる。そして、操作ダイアル６０を全閉位置とすれば、元栓を閉じずともシャワー水流を一時的に停止することができる。なお、操作ダイアル６０はその角度位置を連続的に変更できるように構成してもよい。また、全閉位置は特に設けない構成とすることも可能である。
【０１２９】  次に、図３３は、本発明の本発明の気泡化微小化ノズルを用いたオゾン微小気泡含有水製造装置の構成例を示す模式図である。オゾン微小気泡含有水製造装置１には、酸素含有物質を原料としてオゾンを発生させるオゾン発生装置１６と、該オゾン発生装置１６が発生するオゾン（Ｏ３）を加圧溶解タンク３１０への供給水に導入するオゾン導入部１６Ｊと、オゾン導入部１６Ｊにてオゾン導入された気液混合水中のオゾン気泡を、加圧溶解タンク３１０に流入させるのに先立って予備粉砕するオゾン気泡予備粉砕部３１５とが設けられている。
【０１３０】  具体的には、オゾン気泡予備粉砕部に兼用される気体吸引ノズル３１５（図１に使用されている、上記説明済みのものと全く同様に構成されている）が水供給管３１１上に設けられ、オゾン導入部１６Ｊは該気体吸引ノズル３１５にオゾン発生装置（オゾナイザ）１６からのオゾンを導入する。水供給管３１１には流入側マニホルド３と流出側マニホルド４とが設けられ、これらマニホルド３，４間で水供給管３１１は複数（ここでは３本）の中間配管３１１Ｂに分岐するとともに、それら中間配管３１１Ｂのそれぞれに気体吸引ノズル３１５が設けられている。
【０１３１】  オゾン発生装置１６は、酸素ボンベや酸素濃縮装置などの外部酸素供給源から供給される酸素ガス（Ｏ２）を、無声放電等の周知のオゾン化原理によりオゾン化するものである。なお、オゾン発生装置１６を通過した酸素ガスは、一部がオゾンとなって、残部が酸素のまま残留することが多い。そして、オゾン発生装置１６からのオゾン（ないしオゾンと酸素の混合ガス）は、オゾンチャンバ１０内を満たしたのちオゾン供給配管１６Ｌを介して気体吸引ノズル３１５に供給される。また、オゾン供給配管１６Ｌ上にはオゾン供給流量を調整するためのオゾン供給流量調整バルブ１１が設けられている。
【０１３２】  次に、流出側マニホルド４の下流側にて水供給管３１１上にはポンプ３０１が設けられ、気体吸引ノズル３１５にてオゾンが混合された原料水が該ポンプ３０１により加圧溶解タンク３１０に圧送されるようになっている。加圧溶解タンク３１０では、オゾンと水とが混合しつつ加圧され、水にオゾンが強制溶解してオゾン濃度が上昇することにより加圧濃縮オゾン水が発生する。
【０１３３】  加圧溶解タンク３１０には、該加圧溶解タンク３１０内の加圧濃縮オゾン水を減圧しつつ流出させる水流出管３１２が設けられ、該水流出管３１２上に気泡微小化ノズル２１（図１に使用されている、上記説明済みのものと全く同様に構成されている）が設けられている。なお、気泡微小化ノズル２１は、主タンク３１９の水流入口に設けてもよい。加圧濃縮オゾン水は気泡微小化ノズル２１を通過することによりオゾン微小気泡含有水となる。つまり、オゾン導入部１６Ｊ、気体吸引ノズル３１５、加圧溶解タンク３１０が、気泡微小化ノズル２１に加圧濃縮オゾン水をオゾン含有水として供給するオゾン含有水供給手段を構成している。
【０１３４】  具体的には、水流出管３１２の一端が該加圧溶解タンク３１０に接続される一方、該水流出管３１２の他端が加圧溶解タンク３１０よりも内圧が低く設定された主タンク３１９に接続され、気泡微小化ノズル２１を通過したオゾン微小気泡含有水が主タンク３１９内に噴出し貯留されるようになっている。なお、水流出管３１２上にて気泡微小化ノズル２１の上流側には、該気泡微小化ノズル２１への加圧濃縮オゾン水の送液圧力を調整する圧力バルブ３１６が設けられている。
【０１３５】  また、加圧溶解タンク３１０内には、タンク内の圧力を検出する圧力センサ３３０が設けられている。また、タンク上部には、タンク内の加圧濃縮オゾン水中を浮上した未溶解のオゾンを、オゾンチャンバ１０を経てオゾン導入部１６Ｊに戻すオゾン戻り管路３１０Ｌが設けられている。オゾン戻り管路３１０Ｌ上には、オゾン導入部１６Ｊへ向けてのオゾン戻り圧力を調整する圧力バルブ１３と、同じくオゾン戻り流量を調整する流量調整バルブ（ニードルバルブで構成している）１２とが設けられている。
【０１３６】  次に、主タンク３１９には液面センサ６が設けられている。また、主タンク３１９には内部のオゾン微小気泡含有水を流出させる流出管路３２０が接続されるとともに、その末端には、そのオゾン微小気泡含有水をオゾン含有水として気体吸引ノズル３１５の上流側に戻すことにより循環させるオゾン微小気泡含有水循環管路３１３（以下、単に循環管路３１３ともいう）が接続されている。該、循環管路３１３上には、該循環管路３１３内を流れるオゾン微小気泡含有水中のオゾン濃度を測定するオゾン濃度計１６が設けられている。また、流出管路３２０と循環管路３１３との接続位置からは排水管路３２１が分岐するとともに、該位置に設けられた切替バルブ９により、流出管路３２０からのオゾン微小気泡含有水の流出方向が循環管路３１３側と排水管路３２１側との間で切り替え可能となっている。
【０１３７】  循環管路３１３の末端は、水供給管３１１の原料水供給端側に接続され、該接続位置には、水供給管３１１への供給水（Ｑ）を、原料水（Ｊ１）と流出管路３２０からのオゾン微小気泡含有水（Ｊ２）との間で切り替える供給水切替バルブ１５が設けられている。また、循環管路３１３上にて供給水切替バルブ１５の上流側からは、供給水切替バルブ１５をバイパスして循環管路３１３と水供給管３１１とを接続するバイパス管路３１４が分岐するとともに、その分岐位置には、循環管路３１３からの循環水の流れを、供給水切替バルブ１５側とバイパス管路３１４側とで切り替えるバイパス切替バルブ８が設けられている。
【０１３８】  また、オゾン微小気泡含有水製造装置１にはマイコンやハードウェアロジック等で構成された制御部２が設けられている。オゾン濃度計１６の出力が該制御部２に入力されるとともに、該オゾン濃度計１６の溶存オゾン濃度を参照しつつ、比例制御バルブ等で構成された圧力バルブ３１６や、オゾン供給配管１６Ｌ上のオゾン供給流量調整バルブ１１、オゾン戻り管路３１０Ｌ上の流量調整バルブ１２、あるいは電磁三方弁等で構成された供給水切替バルブ１５及びバイパス切替バルブ８の動作を制御する。
【０１３９】  気泡微小化ノズル２１においては、加圧溶解タンク３１０（図１）の加圧濃縮オゾン水が水流入口３１から流路ＦＰに供給されることで、すでに説明した通りの機構に従いオゾン析出気泡が形成される。また、気体吸引ノズル３１５においては、オゾナイザ１６からのオゾンガスが、オゾンチャンバ１０及びオゾン供給配管１６Ｌを経て気体導入通路２２６（図６）に供給されると、オゾンガスは該気体導入通路２２６を経て吸引取り込みされ、さらに粉砕されて微細化した状態で加圧溶解タンク３１０内に供給され、溶解効率が飛躍的に向上する。
【０１４０】  このとき、供給されたオゾンの一部が粒径１μｍ未満のオゾン微小気泡に粉砕されることもありえる。また、オゾン微小気泡含有水が循環供給される場合のように、絞りギャップ２１Ｇに到達する水が溶存オゾンを含有している場合は、気泡微小化ノズル２１と全く同様に、溶存オゾンが析出してオゾン気泡ＢＭが生じ、これが回り込み乱流ＣＦに巻き込まれてオゾン微小気泡に粉砕される。粒径１μｍ未満のオゾン微小気泡ＢＦは、加圧溶解タンク３１０内で加圧されたとき、微小気泡状態（もしくは水和物を形成した状態）、すなわち非溶解状態を保持している可能性もあり得る。この場合は、非溶解のオゾン微小気泡は加圧溶解タンク３１０を通過するにも関わらず、気泡状態を維持した状態で循環継続する可能性がある。
【０１４１】  以下、図３３のオゾン微小気泡含有水製造装置１の動作について説明する。制御部２は、図３４のフローチャートが示す流れに従い、オゾン濃度計１６が検出するオゾン濃度と、加圧溶解タンク３１０内の圧力センサ３３０の圧力検出値を参照して、圧力バルブ３１６、オゾン供給流量調整バルブ１１、流量調整バルブ１２、供給水切替バルブ１５及びバイパス切替バルブ８等の動作を以下のように制御する。まず、水流出間１２上の圧力バルブ３１６を閉状態とし、加圧溶解タンク３１０の出口側を塞ぐ。続いて、供給水切替バルブ１５を原料水の供給側（Ｊ１）とし、循環管路３１３上のバイパス切替バルブ８を供給水切替バルブ１５側（Ｑ１）とし、切替バルブ９を循環管路３１３側（Ｑ２）とする（Ｓ１）。また、加圧溶解タンク３１０の上部から未溶解オゾンをオゾンチャンバ１０に回収するオゾン戻り管路３１０Ｌ上の戻り流量調整バルブ１２も閉状態とされている。
【０１４２】  次に、Ｓ２ではポンプ３０１とオゾナイザ１６の動作を開始する。これにより、原料水が水供給管３１１，３１１Ｂを経てポンプ３０１の吸引側へ流入する。そして、原料水が水供給管３１１Ｂ上の気体吸引ノズル３１５を通過する際に、オゾナイザ１６で発生したオゾンが、オゾンチャンバ１０及びオゾン供給配管１６Ｌを経て該ノズル３１５に供給される。気体吸引ノズル３１５においては、衝突部材２２に気体導入通路２２６が形成されており、オゾナイザ１６からのオゾンガスが気体導入通路２２６を経て吸引・供給され、前述のごとく微粉砕されてオゾン微小気泡含有水となってポンプ３０１により加圧溶解タンク３１０へ圧送される。なお、図３３のシステム構成では、流入側マニホルド３と流出側マニホルド４とにより水供給管３１１が複数の中間配管３１１Ｂに分岐され、それら中間配管３１１Ｂのそれぞれに気体吸引ノズル３１５が設けられているので、同様に分配形成されたオゾン供給配管１６Ｌによりオゾンが各気体吸引ノズル３１５に個別に供給され、オゾン溶解効率がさらに高められている。なお、各オゾン供給配管１６Ｌ上のオゾン流量は、この時点ではオゾン供給流量調整バルブ１１の開度を、あらかじめ定められた初期値（例えば全開でもよい）に維持することで、一定値に保持されている。
【０１４３】  この時点で、加圧溶解タンク３１０の出口側、つまり、水流出管３１２上に設けられた圧力バルブ３１６は閉状態になっており、また、オゾン戻り管路３１０Ｌ上の流量調整バルブ１２も閉状態になっている。つまり、タンク内の液体と、液面上方空間を満たす気体（水供給前にタンク内を満たしていた空気及び供給されたタンク内液体中を浮上する未溶解ガス）とは、いずれも出口が塞がれた状態になっていることから、加圧溶解タンク３１０内にオゾン気泡が導入された原料水が圧送されれば液面上昇に伴いタンク内の圧力は上昇し、気泡状態で供給されたオゾンの溶解が進行する。オゾン溶解量はタンク内の圧力が上昇するほど増加する。
【０１４４】  なお、オゾナイザ１６では、供給された酸素の全てがオゾン化されるわけではなく、供給酸素総量に対しオゾン化効率が重量比にて０．５％以上１５％以下程度であるのが通常である。従って、気体吸引ノズル３１５にて原料水に導入されるガスは０．５重量％以上１５重量％程度がオゾンであり、残部が酸素の混合ガスとなる。他方、常温での水に対するオゾンの溶解量は重量比にて酸素の１７倍もあり（例えば、０℃の水では、常圧での飽和オゾン濃度が１４００ｐｐｍであるのに対し、酸素は８５ｐｐｍ程度）、導入された混合ガスはオゾンが優先的に溶解する。気体吸引ノズル３１５では気泡の微小化が著しいためオゾンの溶解効率が高く、溶存オゾン濃度が飽和に到達するまでは、供給したオゾンのほとんどがタンク内の水に溶解するとともに、液面に浮上する未溶解ガスは大半が酸素になるものと推測される。
【０１４５】  加圧溶解タンク３１０内の水位が上昇し、圧力センサ３３０が検出するタンク内圧が設定値（２ｋｇ／ｃｍ２以上２０ｋｇ／ｃｍ２以下の範囲内で適宜設定される（例えば、１０ｋｇ／ｃｍ２））に接近すると、水流出管３１２上の圧力バルブ３１６を徐々に開き、また、オゾン戻り管路３１０Ｌ上の流量調整バルブ１２を徐々に開くとともに、タンク内圧が上記設定値を維持するように、各バルブ３１６，１２の開度を調整する。これにより、オゾンが溶解した加圧溶解タンク３１０内の水（つまり、オゾン含有水）は、減圧しつつ水流出管３１２及び気泡微小化ノズル２１を通過して主タンク３１９内に噴出する。主タンク３１９は大気開放されており、気泡微小化ノズル２１では溶解していたオゾンが気泡形態に減圧析出しつつ、すでに説明した機構によりオゾン微小気泡に粉砕され、オゾン微小気泡含有水となって主タンク３１９に貯留される。オゾン微小気泡の平均粒径は１μｍ以下（例えば５ｎｍ以上７００ｎｍ以下、望ましくは５ｎｍ以上４００ｎｍ以下：レーザー散乱式粒度分布計、あるいは動的レーザー散乱式粒度分布計により測定可能）とすることができる。
【０１４６】  主タンク３１９内に流入したオゾン微小気泡含有水は流出管路３２０及び循環管路３１３に流れ込む。しかし、この段階ではバイパス切替バルブ８は供給水切替バルブ１５（Ｑ１）側となっており、供給水切替バルブ１５は原料水受け入れ側になっているので、オゾン微小気泡含有水の循環はこの位置で遮断される。その間、新たな原料水に基づく主タンク３１９へのオゾン微小気泡含有水の流入は継続するので、主タンク３１９内の水位は上昇する。そして、図３４のＳ３にて、主タンク３１９内の液面センサ６が水位の上限を検知するとＳ４に進み、供給水切替バルブ１５が循環管路３１３側（Ｊ２）に、また、バイパス切替バルブ８がバイパス管路３１４側（Ｑ２）側に切り替える。これにより、水供給管３１１への原料水の流入が遮断され、主タンク３１９からのオゾン微小気泡含有水は循環管路３１３からバイパス切替バルブ８及びバイパス管路３１４を経て、すなわち、供給水切替バルブ１５をバイパスする形で水供給管３１１に流入する。これにより、オゾン微小気泡含有水はオゾン導入部１６Ｊに戻される形で循環を開始する。
【０１４７】  循環に際しては、オゾン微小気泡含有水は気体吸引ノズル３１５にて新たなオゾンが気泡の形で導入され、粉砕されるとともに、オゾン微小気泡含有水に既に存在している微小気泡も該ノズル３１５にてさらなる粉砕を受ける。そして、加圧溶解タンク３１０に流入することで、粉砕された気泡（オゾン、又はオゾン＋酸素）は再度溶解する。他方、オゾン微小気泡の一部は、前述のごとく加圧溶解タンク３１０内で加圧を受けても溶解せず、気泡状態を保持する可能性がある。
【０１４８】  このようにオゾン微小気泡含有水の循環を継続すると、新たなオゾンが導入されている分だけ水中に含まれるオゾン量は上昇するので、オゾン濃度計１６が検出するオゾン濃度も増加する。図３４のＳ５では、そのオゾン濃度ＣＡをモニタリングし、設定値Ｃｘと比較を行なう。ＣＡ≦ＣｘであればＳ６に進み、供給水切替バルブ１５を循環管路３１３側（Ｊ２）に、バイパス切替バルブ８をバイパス管路３１４側（Ｑ２）側に維持する。そして、オゾン供給流量調整バルブ１１（さらには、流量調整バルブ１２）の開度をＣＡが設定値Ｃｘを維持するように調整する。一方、ＣＡ＞ＣｘであればＳ７に進み、切替バルブ９を排水管路３２１側（Ｑ１）とし、供給水切替バルブ１５をＪ１側、バイパス切替バルブ８をＱ１側として、オゾン濃度が過剰となったオゾン微小気泡含有水を排水管路３２１側へ排出しつつ、新たな原料水を導入することにより循環中のオゾン微小気泡含有水を希釈して、オゾン濃度が設定値Ｃｘに近づくように制御を行なう。なお、製造されたオゾン微小気泡含有水は、主タンク３１９に設けられた取出口３７３から取り出すことができるようにしてある。
【０１４９】  Ｓ８では、ふたたび主タンク３１９内の液面センサ６の検知状態を確認し、排水ないしオゾン微小気泡含有水の取り出しにより液面が低下していた場合はＳ１に戻り、原料水供給段階から以下の処理を繰り返す。また、液面が低下していない場合はＳ５に戻り、循環運転にかかる以下の処理を繰り返す。
【０１５０】  このようにして製造されたオゾン微小気泡含有水は、水道水や純水など、淡水（総溶解固形分の含有量が１０００ｐｐｍ未満：一般水道水であれば１００ｐｐｍ未満）を原料水として用いても、粒径の小さいオゾン微小気泡を高濃度に含んだものとなる。図３５は、製造されたオゾン微小気泡含有水を、ホースＴＢの先端に取り付けた噴霧ノズル４２１から水流ＷＪの形で、飲食店の厨房フロアＦＬに向け噴射して使用する例を示している。これにより、床汚れの除去、除菌あるいは消臭に著しい効果が達成され、かつ、床面や、厨房器具類に塩分が残留すること、ひいては錆等の塩害が引き起こされる問題も皆無である。なお、食品工場、青果市場、魚市場あるいは鮮魚販売店など生鮮食料品取り扱い場の床洗浄等にも全く同様にして使用することができる。
【０１５１】  また、上記のオゾン微小気泡含有水は、水揚げ後の魚介類の消毒液として使用することが可能である。具体的には、鮮魚をオゾン微小気泡含有水中で養生するか、あるいはスプレー等で噴霧して鮮魚に吹きかけることにより、あるいは、氷詰め輸送用の発泡スチロール容器の内部に鮮魚及び氷とともにオゾン微小気泡含有水を適量封入することにより、魚体表面の腐敗菌が死滅し、ぬめりや生臭みの発生も大幅に低減することができる。これにより、鮮魚類の消費期限を延長することができる。また、鮮度保持期間内に輸送できる距離が長くなり、空輸手段に頼らずとも新鮮な魚介類を比較的遠方まで届けることができるようになる。
【０１５２】  なお、オゾン微小気泡含有水は、含有オゾンの高濃度化が可能であり、かつオゾン濃度の持続時間が長いので、噴霧して使用することも可能である。溶存型の通常オゾン水は噴霧すると、液滴中の溶存オゾンが直ちに分離・揮散し、殺菌や消臭の効果を発揮する前にオゾンが消失しやすいが、オゾン微小気泡含有水は気泡径が非常に小さく、また、気泡中のオゾンが安定化しているので、液滴内に多数のオゾンナノバブルを封じ込めることができる。そのため、通常のオゾン水では噴霧時にすぐ分離してしまうオゾンも、ナノバブルであれば噴霧しても酸化能力換算で８０％を維持できるとの言及もある。オゾン微小気泡含有水の液滴は、溶存オゾンと水との反応に伴うヒドロキシラジカルの発生と、ナノバブルからの気体オゾンの直接放出との２つのメカニズムにより、より強力な殺菌・消臭能力を発揮できると考えられる。
【０１５３】  例えば、魚介等の生鮮食料品に適用する場合、洗浄水の形で食品をこれに浸漬して使用するのではなく、ノズル等からスプレー状に噴霧して、食品表面を軽くぬらす程度であっても相当の殺菌効果を挙げることができる。当然、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水であれば味の変化を引き起こさないので、精肉類（ブロック、角切り、薄切り等）に使用することも可能である。例えば、魚介や肉などの生鮮食料品は、食品ないしその容器にオゾン微小気泡含有水を噴霧してからパック詰めを行えば、容器や食品をぬらしているオゾン微小気泡含有水から密閉容器内にオゾンが徐々に放出され、長時間にわたって容器内をオゾンで満たされた状態で殺菌状態に保つことができるので、消費期限の延長等に寄与する。また、魚の切り身などをオゾン水に直接浸漬すればうまみ成分等の流出が問題になるケースがあるが、噴霧であればそのような流出は最小限にとどめることができる。
【０１５４】  また、魚介、精肉さらには生鮮野菜などの食品輸送に使用するトラックやコンテナの庫内に、オゾン微小気泡含有水をドライミスト化して噴霧すれば、庫内を常に清潔な状態に保つことができ、衛星管理上の信頼性を大幅に高めることができる。また、庫内の食品の鮮度が落ちにくくなるので、輸送距離（日数）を延ばすことができ、また、冷凍輸送でなければ対応できなかった地域にも、冷蔵便で十分な鮮度を保ちつつ食品を配送できるようになる。この場合、輸送手段には、オゾン微小気泡含有水のタンクと噴霧装置を搭載すればこと足り、大掛かりなオゾン発生器を設ける必要はまったくない。さらに、オゾン微小気泡含有水特有の温和なオゾン放出挙動により、庫内のオゾン濃度が急激に上昇したりオゾン臭が濃密に充満する、といった心配も発生しにくくなる。
【０１５５】  次に、図３３の構成のオゾン微小気泡含有水製造装置１において、オゾン微小気泡含有水を回収する主タンク３１９を被洗浄物保持部に置き換えれば、物品洗浄装置を容易に構成できる。その被洗浄物保持部にて被洗浄物にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを噴射又は噴霧することにより、又は被洗浄物をオゾン微小気泡含有水ＮＢＷに浸漬するか、あるいは該オゾン微小気泡含有水ＮＢＷ中にて撹拌することにより被洗浄物を洗浄することができる。図３６は、その一例を示す物品洗浄装置１００であり、図３３の主タンク３１９を、オゾン微小気泡含有水を収容保持する洗浄槽３０１に置き換えたものに相当する。該洗浄槽３０１内にてオゾン微小気泡含有水ＮＢＷに被洗浄物を浸漬しつつこれを洗浄することができ、洗浄効率を高めることができる。循環管路３１３は、該洗浄槽３０１とオゾン微小気泡含有水製造装置１とを連通接続する形で設けられ、オゾン微小気泡含有水循環機構を構成する。該物品洗浄装置１００の要部の構成及び動作は、図１のオゾン微小気泡含有水製造装置１とほぼ同様であるので、以下に、その相違点を中心に説明する。
【０１５６】  主タンク３１９に代えて設けられた洗浄槽３０１には、槽内にオゾン微小気泡を偏りなく供給するために、加圧溶解タンク３１０からの水流出管３１２の末端が複数の分岐流出管３１２Ｂに分岐し、各々その途上に気泡微小化ノズル２１が設けられるとともに、それらの各末端が洗浄槽３０１内部の各所に挿入され、各々オゾン微小気泡含有水ＮＢＷを槽内に洗浄水として噴出するようになっている。該槽内にて被洗浄物が洗浄されるとともに、槽内の洗浄水をオゾン導入部１６Ｊとの間で循環させる循環管路３１３上には、被洗浄物からの脱落物や破片など、洗浄に伴い発生する異物をろ過するためのフィルタ３１８が設けられている。
【０１５７】  オゾン濃度計１６は洗浄槽３０１に取り付けられ、槽内のオゾン微小気泡含有水のオゾン濃度を検出するようになっている。また、供給水切替バルブ１５及びバイパス切替バルブ８をバイパスする形で、循環管路３１３と水供給管３１１とにまたがるリーク管路３７４が設けられており、その途上にリークバルブ１４が設けられている。両バルブ１５及び８の切り替え動作時等において、リークバルブ１４の閾圧を超える衝撃流が発生した場合は、リーク管路３７４側に水圧がリークして流れ、バルブ１５及び８が保護されるようになっている。なお、槽底部からは排水管３１９が設けられ、その途上に設けられた排水バルブ３２０を開放することにより内部の洗浄水が全排出されるようになっている。
【０１５８】  図３７は、その洗浄槽３０１を野菜洗浄槽として構成した例を示す（つまり、図３６に該野菜洗浄槽３０１を組み込むことで、全体として野菜洗浄機が構成されることとなる）。該野菜洗浄槽３０１は横長に形成され、深さ方向の途中位置には、網やパンチングメタル等で構成されたフィルタ板３５０が設けられ、槽内が上下に二分されている。そして、そのフィルタ板３５０の下方には、槽長辺方向の側壁部を貫通する形で分岐流出管３１２Ｂが、各々槽短辺方向に延出する形で、槽長辺方向に所定の間隔で配列している。各分岐流出管３１２Ｂの上面にはオゾン微小気泡含有水ＮＢＷの水流を噴出させるためのノズル孔３５１ｎが所定の間隔で複数形成されている。また、槽の側壁部（この実施形態では後端側の側壁部）上方には循環管路３１３が連通し（その排水開口部は、防護ネット３１３Ｎにより覆われている）、槽内の洗浄水（オゾン微小気泡含有水ＮＢＷ）をオーバーフロー形態で流出させるようになっている。
【０１５９】  他方、槽内の長辺方向後部にはモータ３５４により駆動される排出コンベア３５２が設けられ、その前端側がフィルタ板３５０の上面に対向する形で槽内を満たす洗浄水の液面下に没する一方、後端側は上り勾配形態で水面上に伸び、水平な回収部がこれに続く形で形成されている。水面に浮かぶ洗浄済みの被処理物（野菜）ＶＢは、水流あるいは手作業により排出コンベア３５２側に誘導することで上り勾配形態のコンベア前端部上面に乗り上げ、その後、後端側の水平部まで搬送される。
【０１６０】  洗浄槽３０１内を、淡水ベースのオゾン微小気泡含有水ＮＢＷからなる洗浄水で満たし、ここに被洗浄物ＶＢ（野菜又は果物）を投入する。被洗浄物フィルタ板３５０の下側に配置された分岐流出管３１２Ｂのノズル孔３５１ｎからはオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが噴出する。すると、多量のオゾン微小気泡を含有した水流ＷＪが水面に浮かぶ被洗浄物に向けて吹きつけられる。水面上の被洗浄物ＶＢは噴出する水流ＷＪにより水面上で回転しながら、これに含まれるオゾン微小気泡のアタックを受ける。被洗浄物ＶＢの表面に付着した汚れや微生物は、微小気泡の界面に蓄積された電荷による静電的な吸引力に引き寄せられ、また、強固に付着した汚れも、気泡消滅時の衝撃力や電荷解放に伴う熱発生により被洗浄物表面からのひきはがしや、化学的な分解が進行する。また、引きはがされた汚れは、微細気泡に取り囲まれて速やかに水面に浮上し、オーバーフローする洗浄水とともに排水開口部へ流し出される。
【０１６１】  また、微生物は、被洗浄物ＶＢの表面に付着した状態であれ、また、該表面からひきはがされた状態であれ、洗浄水中の溶存オゾンないし気泡中のオゾン、さらには、そのオゾンに基づいて発生する活性種（たとえば、ヒドロキシラジカル：特に、気泡消滅時の電荷解放に伴い、気泡周囲で多量に発生するといわれている）のアタックを受けて速やかに死滅する。
【０１６２】  例えば、図３８に示すように、被洗浄物ＶＢがキャベツや白菜などの場合、重なり合った葉ＬＦの隙間にも洗浄水に含まれる多量のオゾン微細気泡は水流ＷＪとともに万遍なく速やかに浸透する。また、図３９に示すように、表面が微毛ＳＨに覆われた被処理物ＶＢ（例えば、モモ、オクラ、枝豆など）の場合も、微毛ＳＨの隙間を含め表面の起伏の細部にまで浸透するので、非常に高レベルの洗浄効果を享受することができるようになる。
【０１６３】  上記の物品洗浄装置１００は、いわば図３３のオゾン微小気泡含有水製造装置１がオゾン微小気泡含有水供給部として機能し、該オゾン微小気泡含有水製造装置１からのオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが被洗浄物保持部をなす洗浄槽３０１に直接供給されているとみることができる。また、洗浄槽３０１（被洗浄物保持部）に供給されたオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは循環管路３１３を介してオゾン導入部１６Ｊに戻される（つまり、オゾン微小気泡含有水製造装置１の原料水として該オゾン微小気泡含有水製造装置１に戻すオゾン微小気泡含有水循環機構が実現している）。なお、洗浄水の清浄度を保つため、オゾン導入部１６Ｊ側に新たな原料水を供給しつつ、洗浄槽３０１からのオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、その一部を排水しつつ、残余の部分のみをオゾン導入部１６Ｊ側に戻すように構成してもよい。
【０１６４】  次に、図４０は洗浄槽３０１をカット野菜洗浄槽として構成した例を示す。カット野菜洗浄槽３０１は横長に形成され、槽の上部は開放形態であるが、その上面開口内側には被洗浄物であるカット野菜ＣＵを搬送するための洗浄コンベア３５２（モータ３５４により搬送駆動される）が配置されている。この実施形態では、加圧溶解タンク３１０（図２３）からの水流出管３１２上において、分岐流出管３１２Ｂへの分岐点より上流側前に単一の気泡微小化ノズル２１が設けられている。水流出管３１２は洗浄槽３０１の上方にてその長手方向に沿って延びる延長部３１２Ｅを有し、該延長部３１２Ｅに沿って、槽幅方向（短辺方向）にそれぞれ伸びる複数の分岐流出管３１２Ｂが所定間隔で分岐形成されている。各分岐流出管３１２Ｂは下面が洗浄コンベア３５２の上面（ひいては、該コンベア上に載置されるカット野菜ＣＵ）に対向するとともに、該下面にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷの水流ＷＪを噴出させるためのノズル孔３５１ｎが所定の間隔で複数形成されている。また、槽の側壁部には循環管路３１３が連通し（その排水開口部は、防護ネット３１３Ｎにより覆われている）、槽内の洗浄水（オゾン微小気泡含有水ＮＢＷ）を流出させるようになっている。
【０１６５】  洗浄コンベア３５２上に被洗浄物をなすカット野菜ＣＵを載せて搬送しつつ、オゾン微小気泡含有水ＮＢＷを水流出管３１２に供給すると、オゾン微小気泡含有水ＮＢＷは分岐流出管３１２Ｂのノズル孔３１２ｎからはオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが水流ＷＪとなって噴霧され、コンベア上のカット野菜ＣＵを洗浄する。オゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、その殺菌能力が高いため洗浄時間の短縮が可能であり、また、流水中への浸漬ではなくシャワー噴霧による洗浄でも十分な殺菌効果が期待できる。従って、上記のようなカット野菜ＣＵの洗浄に用いても、水溶性の栄養分（例えばビタミンＣなど）が洗浄時に流出することを抑制できる。
【０１６６】  図４１は、カット野菜用の洗浄槽３０１の別の構成例を示す図である。該構成では、カット野菜ＣＶを収容する洗浄バスケット３６０が槽内に封入されている。該洗浄バスケット３６０は、金網など、バスケット内部への水流の侵入を許容する透液性構造を有する壁部に囲まれた筒状に形成され、筒軸線周りに回転可能に支持されている。また、水流出管３１２から分岐するとともにノズル孔３１２ｎを有した分岐流出管３１２Ｂが、洗浄バスケット３６０の回転軌跡と干渉しない位置にて槽内に配置され、洗浄バスケット３６０の周側面に向けてオゾン微小気泡含有水ＮＢＷの水流ＷＪを噴射するようになっている。モータ３６１により洗浄バスケット３６０を回転させながらオゾン微小気泡含有水を噴射することにより、バスケット内のカット野菜ＣＶは回転により撹拌されながらオゾン微小気泡含有水により洗浄される。
【０１６７】  また、図４２は、図４１の洗浄槽構造の変形例を示すものである。この態様では、気泡微小化ノズル２１から供給されるオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを、洗浄バスケット３６０の下部が水没する水位まで槽内に滞留させ、その状態で洗浄バスケット３６０を回転させて内部のカット野菜ＣＶを洗浄するようにしている。
【０１６８】  以上の洗浄装置のいずれの実施形態においても、洗浄運転を停止する場合は、洗浄槽３０１内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを大気に開放したままの状態にすると洗浄水中の含有オゾンのうち、特に溶存オゾンが蒸散しやすくなる。この場合、長時間の停止を経て運転を再開しようとした場合、オゾン微小気泡の形成源となる溶存オゾンを必要濃度に復帰させるのに余分なオゾン供給が必要となり、運転再開に要する時間も長くなる。そこで、図４３に示すように、洗浄槽３０１内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを密閉状態にて一時的に退避させる退避容器３２９と、洗浄槽３０１から退避容器３２９にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを移送するオゾン微小気泡含有水移送機構３８０と、退避容器３２９から洗浄槽３０１にオゾン微小気泡含有水を復帰させるオゾン微小気泡含有水復帰機構３８０とを設けることができる。
【０１６９】  図４３の構成では、オゾン微小気泡含有水移送機構（及び復帰機構）３８０を次のように構成している。すなわち、洗浄槽３０１内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを排出する洗浄槽側排水管３３１と、退避容器３２９内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを排出する退避容器側排水管３２２とが設けられる一方、洗浄槽３０１にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを供給する洗浄槽側給水管３２４と、退避容器３２９にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを供給する退避容器側給水管３２３とが設けられている。そして、両排水管３３１，３２２と給水管３２３，３２９との結節点にそれぞれ配置された第一の三方弁３２５及び第二の三方弁３２６とを接続する形で主配管３３０が設けられ、該主配管３３０の途上に、第一の三方弁３２５側から第二の三方弁３２６側に送液するポンプ３２１が設けられている。第一の三方弁３２５及び第二の三方弁３２６はいずれも主配管３３０との接続側が共通側である。
【０１７０】  オゾン微小気泡含有水ＮＢＷを洗浄槽３０１から退避容器３２９へ移送する場合は、第一の三方弁３２５をＱ２（洗浄槽側排水管３３１）とし、第二の三方弁３２６をＱ１（退避容器側給水管３２３）としてポンプ３２１を動作させる。すると、洗浄槽３０１内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、洗浄槽側排水管３１９→第一の三方弁３２５→主配管３３０→第二の三方弁３２６→退避容器側給水管３２３の経路により退避容器３２９に移送される。他方、オゾン微小気泡含有水ＮＢＷを退避容器３２９から洗浄槽３０１へ移送する場合は、第一の三方弁３２５をＱ１（退避容器排水管３２２）とし、第二の三方弁３２６をＱ２（洗浄槽側給水管３２４）としてポンプ３２１を動作させる。すると、退避容器３２９内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、退避容器排水管３２２→第一の三方弁３２５→主配管３３０→第二の三方弁３２６→洗浄槽側給水管３２４の経路によりに洗浄槽３０１に移送される。なお、退避容器３２９には、外部からオゾン微小気泡含有水や希釈水などを給水する補助給水管３２７がバルブ３２８とともに設けられている。
【０１７１】  上記の構成により、運転停止時に洗浄槽３０１内に残留しているオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを、溶存オゾン濃度を保持したまま退避・保管することでき、運転再開時にはその退避したオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを洗浄槽３０１に戻すことにより、溶存オゾンを必要濃度に短時間で復帰させることができるので、運転再開時の立ち上がり時間を短縮することができる。また、運転停止時に洗浄槽３０１内に残留している水（及び含有されているオゾン）が運転再開時に無駄なく使用でき、使用する水及びオゾンの更なる削減にも寄与する。
【０１７２】  なお、洗浄に伴う洗浄水の汚染進行が大きい場合や、汚染成分の残留を特に高レベルにて排除したい場合は、オゾン微小気泡含有水製造装置から供給されるオゾン微小気泡含有水を被洗浄物保持部に対してかけ流し形態で供給することももちろん可能である。この場合、被洗浄物保持部に供給されたオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを、該被洗浄物保持部からかけ流し形態で排出するかけ流し排水部を設けることができる。図４４にその具体例を示している。すなわち、被洗浄物保持部をなす洗浄槽３０１へは、ポンプ３８０により給水管１３１２を経てオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが供給されるようになっているが、洗浄槽３０１には循環管路が接続されておらず、該洗浄槽３０１内のオゾン微小気泡含有水ＮＢＷはオーバーフロー管１３１３からかけ流し形態で排水される。
【０１７３】  なお、オゾン微小気泡含有水製造装置から供給されるオゾン微小気泡含有水が濃厚である場合は、該オゾン微小気泡含有水を洗浄原水として、該洗浄原水に希釈水を添加した希釈オゾン微小気泡含有水を洗浄水として被洗浄物保持部に供給するオゾン微小気泡含有水希釈供給部を設けておくと、製造されるオゾン微小気泡含有水のさらなる有効活用を図ることができる。図４４の構成では、希釈水の供給配管１３１４が給水管１３１２に合流する形で設けられている。
【０１７４】  図４５は、物品洗浄機を洗濯機として構成した一例を示す模式図である。該洗濯機６００は渦流式洗濯機として構成され、水道水を供給する給水管６０１の途上には、図３３の構成と同様に、気体吸引ノズル３１５、ポンプ３０１、加圧溶解タンク３１０、圧力バルブ３１６及び、気泡微小化ノズル２１がこの順に配置されている。気体吸引ノズル３１５にはオゾナイザ１６からオゾンが供給されるようになっており、オゾンは気体導入通路２２６（図６）を経て吸引され、粉砕される。オゾナイザは、この実施形態では大気を原料ガスとしてオゾンを発生するようにしているが、ＰＳＡなどの酸素濃縮装置や、酸素ボンベから酸素を供給してオゾンを発生させるようにしてもよい。こうしてオゾンが混合された水は加圧溶解タンク３１０に送り込まれることによりオゾンが溶解し、さらに、圧力バルブ３１６にて圧力調整された後、気泡微小化ノズル２１からオゾン微小気泡含有水ＮＢＷとなって洗濯水槽６０５内に噴出される。
【０１７５】  洗濯機６００は、オゾン微小気泡含有水を洗濯水として利用する点を除けば、残余の構成は周知の洗濯機と同様である。具体的には、筐体６０２内に洗濯水槽６０５を回転不能に配し、その内側に多数の脱水孔を周方向に形成した脱水槽６０４を回転可能に配している。バルブ６１０を閉、バルブ６０９を開としてオゾナイザ１６を動作させれば、洗濯水槽６０５内にオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが洗濯水として供給される。脱水槽６０４の底部にはパルセータ６０７が配置され、モータ６０６により回転駆動されることで、槽内に渦流を発生させる。他方、バルブ６０９を閉、バルブ６１０を開とすれば洗濯水槽６０５内の水が排水管６０８より排出される。そして、モータ６０６の回転伝達をパルセータ６０７から脱水槽６０４に切り替えることで脱水槽６０４が回転駆動され、洗濯物が遠心脱水処理される。なお、洗濯水槽６０５と脱水槽６０４との軸線を側方に傾斜させ、脱水槽６０４を、モータにより周方向に回転駆動される回転ドラムとして構成したドラム式洗濯機にも本発明を同様に適用可能である。
【０１７６】  洗濯機６００は、オゾン微小気泡含有水を洗濯水として利用するので、衣類に対する洗浄効果が著しく向上し、また、オゾン殺菌による黄ばみ発生防止や消臭，漂白効果が著しい。そして、水あるいは洗剤の使用量を大幅に削減でき、さらに進んでは、洗剤を使用しない洗濯も十分に可能とする。
【０１７７】  図４６は、物品洗浄機を食器洗浄機として構成した一例を示す模式図である。該食器洗浄機７００において、洗浄水としてのオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを発生させる部分と、使用済みの洗浄水を排水する部分の構成は、図４６の洗濯機６００と全く同一であるので、図４５と同一の符号を付与して詳細な説明は省略する。そして、該食器洗浄機７００も、オゾン微小気泡含有水を洗濯水として利用する点を除けば、残余の構成は周知の食器洗浄機と同様である。具体的には、筐体内に網あるいはパンチングメタル等で構成された透液支持部７０３を配置し、洗浄対象となる食器ＰＨを収容した食器トレー（カゴ、網あるいはパンチンメタル等で透液性に構成される）７０４が該透液支持部７０３上に載置される。そして、給水管６０１を食器トレー７０４の上下に分岐させ、それぞれ出口側に気泡微小化ノズル２１が取り付けられている。各気泡微小化ノズル２１にはパイプ状の噴射ノズル７０２が接続され、オゾン微小気泡含有水ＮＢＷが、各噴射ノズル７０２のノズル孔７０２ｎから洗浄水流ＷＪとして食器トレー７０４内の食器ＰＨに向け、上下から噴射されて洗浄がなされる。特にオゾン微細気泡を多量に含んだ水で食器洗浄を行なうことで、油分などに対する分解・洗浄効果、さらには除菌効果が著しく向上し、さらに、水あるいは洗剤の使用量を大幅に削減できる利点も生ずる（さらに進んでは、洗剤を使用しない洗浄も十分に可能とする）。
【０１７８】  図４７は、収穫後の水産物の洗浄装置に本発明を適用した例を示す。洗浄槽４０１の底部には、底面から所定高さ位置に、被洗浄物（ここでは、例えば殻付き牡蠣）ＯＹを載せる網４０３が配置され、その下にパイプ状の噴射ノズル４０２が配置されている。該噴射ノズル４０２には、図３６の加圧溶解タンク３１０から延びる水流出管３１２が圧力バルブ３１６及び気泡微小化ノズル２１を介して接続されており、該気泡微小化ノズル２１にて形成されるオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、噴射ノズル４０２の長手方向に沿って複数形成されたノズル孔４０２ｎから洗浄槽４０１内に洗浄水として噴射される。また、洗浄槽４０１内の洗浄水は、気泡とともに浮上した汚れを排水管４１４からかけ流し形態で排出する。
【０１７９】  例えば、オゾン微小気泡含有水ＮＢＷにて殻付き牡蠣を洗浄すれば、牡蠣の殻表面に付着した汚れや細菌の洗浄効率が大幅に向上する。また、洗浄水中の溶存酸素濃度が上昇することにより、牡蠣の開口が著しく促進される。そして、牡蠣自身がオゾン微小気泡含有水ＮＢＷを多量に含んだ清浄な洗浄水を活発に吸い込んで体内の水交換を活発に行なう結果、内部の汚れや細菌は速やかに排出されるとともに、オゾンによる殺菌も急速に進行する。また、オゾン微小気泡は牡蠣体内の内臓（特に腸）にも浸透し、食中毒の要因となるノロウィルス等に対しても極めて顕著な不活性化効果を示す。そして、体外に排出された汚れや細菌は微細気泡に捕捉され水面に浮上するとともに、かけ流し排水により速やかに運び去られるので、洗浄槽４０１内は常に清浄・清潔に保つことが可能となる。その結果、例えば、中毒等が問題となる夏季においても安全で美味な牡蠣を安定して供給することが可能となり、また、牡蠣の開口が不活発となる冬季においても洗浄中の牡蠣の水交換が活発に進むことから、この時期に発生しやすいといわれているノロウィルス中毒等への懸念も著しく低減することができる。牡蠣養殖用の水は海水が使用されるが、電解質を多量に含んだ海水の場合は気泡の微細化が著しく、洗浄・滅菌に効果のあるオゾン微小気泡の発生もより容易である。
【０１８０】  また、洗浄槽４０１では殻付き牡蠣だけでなく、むき身牡蠣の洗浄を行うこともできる。例えば、むき身牡蠣をかご等に集積し、該かごとともに洗浄槽４０１内に浸漬すれば洗浄が可能である。むき身の場合、オゾン微小気泡含有水が牡蠣の体に直接当たることで洗浄は一層速やかに進行することになる。また、オゾン微小気泡を含有することにより溶存酸素濃度が上昇した洗浄水中では、牡蠣はむき身であっても体内への水の取り込みと吐き出しを継続するので、体内の微生物（細菌やウィルス類）の駆逐も問題なく実施できる。
【０１８１】  なお、同様の効果はホタテ貝の洗浄に対しても有効に発揮される。ホタテ貝の場合、汚れ除去や滅菌効果に加え、生玉（貝柱）の硬化抑制といった新たな効果も達成可能である。
【０１８２】  図３３の構成のオゾン微小気泡含有水製造装置１が製造するオゾン微小気泡含有水は、図４８（被養殖物がエビＲＢの場合を例示している）あるいは図４９（被養殖物がカニＣＢの場合を例示している）に示す養殖槽５０１に供給することにより、水産物の養殖を行なうことができる。養殖槽内にはパイプ状の噴射ノズル４０２が配置されている。該噴射ノズル４０２には、図３３の加圧溶解タンク３１０から延びる水流出管３１２が圧力バルブ３１６及び気泡微小化ノズル２１を介して接続されており、該気泡微小化ノズル２１にて形成されるオゾン微小気泡含有水ＮＢＷは、噴射ノズル４０２の長手方向に沿って複数形成されたノズル孔４０２ｎから養殖槽５０１内に噴射される。
【０１８３】  この場合、図４４に示す洗浄槽３０１を養殖槽５０１で置き換えた構成にすれば、オゾン微小気泡含有水を被養殖槽に対してかけ流し形態で供給することができる。また、図３３の構成のオゾン微小気泡含有水製造装置１において、主タンク３１９を養殖槽で置き換えれば、養殖水を循環させる循環型の養殖システムを構築できる。後者の構成は、魚類の陸上養殖を行う上で有効である。
【０１８４】  養殖の対象となる水産物は、図４８及び図４９のようなエビやカニなどの甲殻類の場合、特にその成長促進（及び、品質の向上）の向上に顕著な効果がある。この効果は、養殖初期の幼生段階で特に著しく、生存率も大幅に向上する。また、甲殻類に限らず、アワビ、牡蠣、ホタテ、タイラギ等の貝類、鯛、はまち、マグロなどの海産魚類、鰻や鮎などの淡水魚類などにも種々適用が可能である。
【０１８５】  また、図１の構成のオゾン微小気泡含有水製造装置１において、主タンク３１９を水耕栽培槽６０１に置き換えれば、植物の水耕栽培を実施できる。図５０に示すように、水耕栽培槽６０１内には被栽培植物の支持部、本実施形態では、植物挿入孔６０２ｈを形成した支持プレート６０２が配置されており、被栽培植物ＶＢの根ＶＢＲが植物挿入孔６０２ｈ内に挿入される。水耕栽培槽６０１内にはオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが供給されるとともに、槽上部に設けられた養分液供給タンク６０５からは、一定の供給量にて被栽培植物ＶＢの生育に必要な養分を含有した養分液が供給される。循環管路３１３は、該水耕栽培槽６０１とオゾン微小気泡含有水製造装置（図１参照）とを連通接続する形で設けられ、養分液を含有したオゾン微小気泡含有水ＮＢＷが栽培液となってオゾン微小気泡含有水製造装置１との間で循環機構を構成する。
【０１８６】  被栽培植物ＶＢの種別は特に限定はされないが、例えば野菜の場合は、ケール、ホウレンソウ、小松菜、サラダ菜、春菊、サニーレタス、菜の花などの葉菜類のほか、もやしやカイワレダイコンなどへの適用も可能である。また、野菜以外ではイチゴ等の果物、花卉類、樹木の苗、鑑賞植物などへも適用できる。
【０１８７】  水耕栽培槽６０１内では、支持プレート６０２よりも下側に、養分液が添加されたオゾン微小気泡含有水ＮＢＷからなる栽培水が供給され、被栽培植物ＶＢは、植物挿入孔６０２ｈ内にて支持プレート６０２よりも下側に延びる根ＶＢＲのみが栽培水中に浸漬される。オゾン微小気泡の含有により溶存酸素濃度の上昇した栽培水中では、被栽培植物ＶＢの根ＶＢＲの生育が著しく促進されるとともに栄養分の吸収効率も上昇する。また、栽培液中の有害微生物はオゾンの作用により速やかに死滅し、アオコの発生も大幅に抑制できる。なお、植物の生育に伴い減少する栽培液中の栄養分は、養分液供給タンク６０５から適宜補われる。
【０１８８】  次に、図５１は、図１の微小気泡含有液体生成装置１において、気泡微小化ノズル１２１を通過した気泡含有液体の一部を、送液経路３１２から分岐形成された帰還経路３００により、加圧溶解ユニット３１０よりも下流側にて送液経路３１２、具体的には気泡微小化ノズル１２１自身に帰還させるようにした例を示す（つまり、気泡含有液体帰還部が形成されている）。具体的には、絞りギャップ２１Ｊよりも下流側にて送液経路３１２には、図１に示すごとく、主タンク（気泡含有液体を回収する回収容器）３１９が設けられており、帰還経路３００の帰還流入口３０８ｐは該主タンク３１９内に、具体的にはタンク側壁に開口する形で形成されている。そして、気泡微小化ノズル１２１は、吸引ノズル３１５と同様の構成を有し、図６を援用して示すごとく、回転調整部材２２に気体導入通路２２６が形成されている。そして、その装着孔２２Ｈに管コネクタ５を介して樹脂チューブ等で構成された帰還管路３０８ｈが接続されている。帰還管路３０８ｈは主タンク３１９側の帰還流入口３０８ｐに接続されている。
【０１８９】  この構成によると、気泡微小化ノズル２１を通過した気泡含有液体は主タンク３１９内に集められるが、気泡微小化ノズル２１では流速が非常に大きく、逆に気泡微小化ノズル１２１の液体出口１０６では主タンク３１９内に流れが開放されて流速は急減する。その結果、帰還経路３００の両端には、絞りギャップ２１Ｊ側で低圧、主タンク３１９内で高圧となるように差圧が発生し、主タンク３１９内の気泡含有液体が帰還経路３００を介して気泡微小化ノズル２１の断面拡張部１５１（図１４等参照）内に引き込まれる。断面拡張部１５１では前述のごとく渦流ＴＦの発生が顕著であり、気泡含有液体中の気泡が再粉砕され、そのさらなる微細化が促進される。
【０１９０】  また、気泡微小化ノズル２１を通過した気泡含有液体の一部は、帰還経路３００を経て分岐口と帰還流入口３０８ｐとの差圧に基づき吸引帰還させるようになっているので、ポンプなど、帰還液体の圧送手段を帰還経路３００の途上に設ける必要がない。そして、帰還経路３００の分岐口が気泡微小化ノズル２１に形成されているので、気泡を含有した帰還流を流速の大きい気泡微小化ノズル２１に直接供給でき、また、高流速の気泡微小化ノズル２１に帰還経路３００が連通することで、帰還経路３００への液体吸引が高められている。
【０１９１】  なお、図５２に示すように、帰還経路３００の帰還流入口は、回収容器４１９への流出口４１９Ｊよりも上流側にて水流出管（送液経路）３１２上に形成することも可能である。図１５に示すように、気泡微小化ノズル１２１よりも下流側にて水流出管（送液経路）３１２の外周面に接続用スリーブ３１２ｋが突設されており、その内周面側が管内に開口して帰還流入口を形成している。帰還管路３０８の一端は該接続用スリーブ３１２ｋに固定されている。帰還管路３０８の流路断面積は気泡微小化ノズル１２１の絞りギャップよりも大きく低流速となること（特に、帰還流入口３０８ｐが開口する管路壁面は壁面摩擦により流速は特に小さい）から、帰還管路３０８の両端には同様に差圧が発生し、帰還管路３０８内の液体の一部が帰還管路３０８を経て気泡微小化ノズル１２１に還流する。
【０１９２】  図５３に示すように、帰還経路３００の分岐口を水流出管（送液経路）３１２上にて気泡微小化ノズル１２１（絞りギャップ）よりも上流側に開口させることも可能である。この場合、帰還流は気泡微小化ノズル１２１に直接帰還されるのではなく、水流出管（送液経路）３１２内の流路に一旦導入され、その後、絞りギャップを再通過することにより気泡の再粉砕がなされる。
【０１９３】  図５４においては、微小気泡生成ノズル１２１の液体出口１０６から噴出する気泡含有液体を回収する回収容器４１９が設けられているが、微小気泡生成ノズル２１は、回収容器４１９内にて気泡含有液体の液面下に没する形態に配置されている。そして、該微小気泡生成ノズル１２１の吸引孔２２６（図６も参照）を帰還経路とする形で、該吸引孔２２６を経て微小気泡生成ノズル１２１に気泡含有液体を吸引帰還させるようにしている。容器３１９内の気泡含有液体中に微小気泡生成ノズル２１を液没させることで、その吸引孔２２６へ周囲の気泡含有液体を直接吸引させることができ、帰還経路形成用の配管が不要となる。その結果、管路通過に伴う流れ損失を軽減でき、帰還流の流量を増やすことができる。
【０１９４】    なお、図５５は、気泡微小化ノズルのさらに別の構成例を示すものである。この実施形態では絞りギャップ材２２Ｑが、一方の板面が流れ受け面２２Ａをなし、他方の板面の１辺に沿う領域が流れガイド面２２Ｇをなす傾斜面とされた板部材として構成され、流れガイド面２２Ｇと流れ受け面２２Ａとが交差する位置にはエッジ部１２２Ｅが形成されている。絞りギャップ材２２Ｑは、エッジ部２２Ｅが、流路ＦＰの軸断面内周縁上の第一位置ＰＰから該第一位置ＰＰと異なる第二位置ＰＳに向けて軸断面を横切る形で流路形成部材２０に埋設され、該エッジ部２２Ｅと流路ＦＰの内面との間に絞りギャップ２１Ｇが形成されている。絞りギャップ材２２Ｑは流路形成部材２０に対し固定的に配置され、絞りギャップ２１Ｇの間隔も不変である。
【符号の説明】
【０１９５】１  オゾン微小気泡含有水製造装置
１６  オゾナイザ（オゾン発生装置）
２０  流路形成部材
２１  気泡微小化ノズル
２１Ｇ  絞りギャップ
２２  回転調整部材
２２Ｑ  絞りギャップ材
２２Ｇ  流れガイド面
２２Ａ  流れ受け面
ＦＰ  流路
３１  水流入口
１０６  水流出口
１５１  断面拡張部
２２６  気体導入通路
３０１  洗浄槽
３１０  加圧溶解タンク（加圧溶解ユニット）
３１０Ｌ  オゾン戻り管路
３１１Ｂ  水供給管
３１２  水流出管
３１３  循環管路
３１５  気体吸引ノズル（気泡微小化ノズル）
【図１】
2012096216.tif 000003
【図２】
2012096216.tif 000004
【図３】
2012096216.tif 000005
【図４】
2012096216.tif 000006
【図５】
2012096216.tif 000007
【図６】
2012096216.tif 000008
【図７】
2012096216.tif 000009
【図８】
2012096216.tif 000010
【図９】
2012096216.tif 000011
【図１０】
2012096216.tif 000012
【図１１】
2012096216.tif 000013
【図１２】
2012096216.tif 000014
【図１３】
2012096216.tif 000015
【図１４】
2012096216.tif 000016
【図１５】
2012096216.tif 000017
【図１６】
2012096216.tif 000018
【図１７】
2012096216.tif 000019
【図１８】
2012096216.tif 000020
【図１９】
2012096216.tif 000021
【図２０】
2012096216.tif 000022
【図２１】
2012096216.tif 000023
【図２２】
2012096216.tif 000024
【図２３】
2012096216.tif 000025
【図２４】
2012096216.tif 000026
【図２５】
2012096216.tif 000027
【図２６】
2012096216.tif 000028
【図２７】
2012096216.tif 000029
【図２８】
2012096216.tif 000030
【図２９】
2012096216.tif 000031
【図３０】
2012096216.tif 000032
【図３１】
2012096216.tif 000033
【図３２Ａ】
2012096216.tif 000034
【図３２Ｂ】
2012096216.tif 000035
【図３３】
2012096216.tif 000036
【図３４】
2012096216.tif 000037
【図３５】
2012096216.tif 000038
【図３６】
2012096216.tif 000039
【図３７】
2012096216.tif 000040
【図３８】
2012096216.tif 000041
【図３９】
2012096216.tif 000042
【図４０】
2012096216.tif 000043
【図４１】
2012096216.tif 000044
【図４２】
2012096216.tif 000045
【図４３】
2012096216.tif 000046
【図４４】
2012096216.tif 000047
【図４５】
2012096216.tif 000048
【図４６】
2012096216.tif 000049
【図４７】
2012096216.tif 000050
【図４８】
2012096216.tif 000051
【図４９】
2012096216.tif 000052
【図５０】
2012096216.tif 000053
【図５１】
2012096216.tif 000054
【図５２】
2012096216.tif 000055
【図５３】
2012096216.tif 000056
【図５４】
2012096216.tif 000057
【図５５】
2012096216.tif 000058