(57)【要約】【課題】圧力損失を低減させて、加圧ポンプの電力消費量の低減化を図ることができるとともに、混合処理済み流体の流出量の増大化（効率化）を図ることができるようにすること。【解決手段】混合処理対象である複数の異なる流体が流動することで混合処理される多数の混合処理流路を有し、各混合処理流路は、流体が流入する流入始端部と、流入始端部の周囲外方に離隔状態に連通・配置された中途部と、中途部に連通されるとともに、流入始端部と相互に位置を違えて配置された流出終端部と、を具備して、流体が蛇行状に流動するように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合処理対象である複数の異なる流体が流動することで混合処理される多数の混合処理流路を有し、
各混合処理流路は、流体が流入する流入始端部と、流入始端部の周囲外方に離隔状態に連通・配置された中途部と、中途部に連通されるとともに、流入始端部と相互に位置を違えて配置されて流体が流出する流出終端部と、を具備して、流入した流体が流入始端部から中途部を通して流出終端部まで蛇行状に流動するように形成されている混合処理体。
【請求項２】
請求項1記載の各混合処理流路は、流入始端部内に流体が流入する方向と、中途部内に流体が流入する方向と、を同一方向とし、かつ、これらの流体が流入する方向と、流入始端部から中途部に流体が流動する方向と、を直交する方向となして、流入した流体が流入始端部から中途部を通して流出終端部流体まで直角に折れ曲がり状に蛇行しながら流動するように形成されている混合処理体。
【請求項３】
混合処理対象である複数の異なる流体が流動する流体流路内に、請求項１又は２記載の混合処理体を配置して、
混合処理体が具備する各混合処理流路の流入始端部から流体が流入するとともに、各混合処理流路内で流体が流動することで、流体が混合処理されるようにし、
混合処理された後の流体は、各混合処理流路の流出終端部から流出するとともに、流体流路内で合流するようにする混合処理法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の混合処理体を配設するための流体流路を形成する混合ケースを具備する流体混合器。
【請求項５】
請求項４記載の混合ケース内には、複数の混合処理体を流体流路に沿わせるとともに間隔をあけて直列的に配置している流体混合器。
【請求項６】
請求項４又は５記載の流体混合器内には、流体としての液体と、流体としての液体又は気体を導入させて、流体混合器内で液体と液体、又は、液体と気体が混合処理されるように構成している流体混合処理装置。
【請求項７】
液体としての水と、液体としての燃料油とが混合処理されて、エマルション燃料油が生成されるように構成している請求項６項記載の流体混合処理装置。
【請求項８】
液体としての水と、気体としての窒素ガスとが混合処理されて、水中に窒素ガスが溶解された窒素水が生成されるように構成している請求項６項記載の流体混合処理装置。
【請求項９】
液体としての湯ないしは水と、気体としての炭酸ガスとが混合処理されて、湯中ないしは水中に炭酸ガスが溶解された炭酸泉が生成されるように構成している請求項６記載の流体混合処理装置。
【請求項１０】
液体としての水と、気体としての酸素ガスとが混合処理されて、水に酸素ガスが溶存された酸素水が生成されるように構成している請求項６記載の流体混合処理装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の流体混合処理装置と、魚介類を養殖する養殖槽と、を具備し、
流体混合処理装置により生成された酸素水は養殖水として、養殖槽に供給されるようにしている魚介類養殖システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の異なる流体を混合処理する混合処理体及び混合処理法、この混合処理体を具備する流体混合器、流体混合器を装備する流体混合処理装置、並びに、流体混合処理装置を備えた魚介類養殖システムに関する。ここでの複数の異なる流体としては、例えば、液体と液体、液体と気体、粉体と液体、の各組み合わせがあり、液体としては、水、浴湯、海水、燃料油等があり、また、気体としては、酸素、二酸化炭素、窒素、空気等がある。魚介類とは、魚類や貝類等の水生動物である。
【背景技術】
【０００２】
従来、流体混合器の一形態として、特許文献１に開示されたものがある。すなわち、特許文献１には、中央部に流体の流入口を形成した円板状の第１拡散エレメントに、円板状の第２拡散エレメントを対向させて配置するとともに、両拡散エレメントの間に中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路を形成した拡散・混合ユニットと、中央部に流体の流出口を形成した円板状の第１集合エレメントに、円板状の第２集合エレメントを対向させて配置すると共に、両集合エレメントの間に周縁部側から流入した流体を中央部側に向けて半径方向に流動させて集合・混合する集合・混合流路を形成した集合・混合ユニットを具備し、拡散・混合流路の終端部と集合・混合流路の始端部を接続した流体混合器が開示されている。
【０００３】
そして、第１・第２拡散エレメントの対向面と第１・第２集合エレメントの対向面には適切な同一の深さと大きさの六角形の凹部群をハニカム構造に形成するとともに、対向する凹部同士を相互に連通するように位置を違えて配置して、拡散・混合流路と集合・混合流路において、流体が蛇行しながら合流と分流（分散）を繰り返しながら半径方向に流動するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−５２０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に開示された流体混合器は、中央部側の流入口から流入した流体を周縁部側に向けて半径方向に流動させて拡散・混合する拡散・混合流路と、周縁部側から流入した流体を中央部側に向けて半径方向に流動させて集合・混合する流路構造を同様に形成しているために、混合分散機能の高い拡散・混合流路と比べて，集合・混合側流路は分散数がはるかに少ないにもかかわらず拡散・混合流路と同程度の圧力損失が生じていた。そのため、流体混合器に流体を加圧して供給する加圧ポンプの電力消費量の低減さらには処理済み流体の流出量の増大化（効率化）が望まれていた。
【０００６】
そこで、本発明は、圧力損失を低減させるとともに、分散相の微細化効率を向上させることが可能な混合処理体及び混合処理法を提供すること、またそれに加えて、加圧ポンプの電力消費量の低減化を図るとともに、混合処理済み流体の流出量の増大化（効率化）を図ることが可能な流体混合器、流体混合処理装置、及び、魚介類養殖システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明に係る混合処理体は、
混合処理対象である複数の異なる流体が流動することで混合処理される多数の混合処理流路を有し、
各混合処理流路は、流体が流入する流入始端部と、流入始端部の周囲外方に離隔状態に連通・配置された中途部と、中途部に連通されるとともに、流入始端部と相互に位置を違えて配置されて流体が流出する流出終端部と、を具備して、流入した流体が流入始端部から中途部を通して流出終端部まで蛇行状に流動するように形成されている。
【０００８】
請求項２記載の発明に係る混合処理体は、請求項1記載の発明に係る混合処理体であって、
請求項1記載の各混合処理流路は、流入始端部内に流体が流入する方向と、中途部内に流体が流入する方向と、を同一方向とし、かつ、これらの流体が流入する方向と、流入始端部から中途部に流体が流動する方向と、を直交する方向となして、流入した流体が流入始端部から中途部を通して流出終端部流体まで直角に折れ曲がり状に蛇行しながら流動するように形成されている。
【０００９】
請求項３記載の発明に係る混合処理法は、
混合処理対象である複数の異なる流体が流動する流体流路内に、請求項１又は２記載の混合処理体を配置して、
混合処理体が具備する各混合処理流路の流入始端部から流体が流入するとともに、各混合処理流路内で流体が流動することで、流体が混合処理されるようにし、
混合処理された後の流体は、各混合処理流路の流出終端部から流出するとともに、流体流路内で合流するようにする。
【００１０】
請求項４記載の発明に係る流体混合器は、
請求項１又は２記載の混合処理体を配設するための流体流路を形成する混合ケースを具備する。
【００１１】
請求項５記載の発明に係る流体混合器は、請求項４記載の発明に係る流体混合器であって、
混合ケース内には、複数の混合処理体を流体流路に沿わせるとともに間隔をあけて直列的に配置している。
【００１２】
請求項６記載の発明に係る流体混合処理装置は、
請求項４又は５記載の流体混合器内に、流体としての液体と、流体としての液体又は気体を導入させて、流体混合器内で液体と液体、又は、液体と気体が混合処理されるように構成している。
【００１３】
請求項７記載の発明に係る流体混合処理装置は、請求項６記載の発明に係る流体混合処理装置であって、
液体としての水と、液体としての燃料油とが混合処理されて、エマルション燃料油が生成されるように構成している。
【００１４】
請求項８記載の発明に係る流体混合処理装置は、請求項６記載の発明に係る流体混合処理装置であって、
液体としての水と、気体としての窒素ガスとが混合処理されて、水中に窒素ガスが溶解された窒素水が生成されるように構成している。
【００１５】
請求項９記載の発明に係る流体混合処理装置は、請求項６記載の発明に係る流体混合処理装置であって、
液体としての湯ないしは水と、気体としての炭酸ガスとが混合処理されて、湯中ないしは水中に炭酸ガスが溶解された炭酸泉が生成されるように構成している。
【００１６】
請求項１０記載の発明に係る流体混合処理装置は、請求項６記載の発明に係る流体混合処理装置であって、
液体としての水と、気体としての酸素ガスとが混合処理されて、水に酸素ガスが溶存された酸素水が生成されるように構成している。
【００１７】
請求項１１記載の発明に係る魚介類養殖システムは、
請求項１０記載の流体混合処理装置と、魚介類を養殖する養殖槽と、を具備し、
流体混合処理装置により生成された酸素水は養殖水として、養殖槽に供給されるようにしている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、次のような効果が生起される。すなわち、本発明では、圧力損失を低減させるとともに、分散相の微細化効率を向上させることが可能な混合処理体及び混合処理法を提供することができる。またそれに加えて、加圧ポンプの電力消費量の低減化を図るとともに、混合処理済み流体の流出量の増大化（効率化）を図ることが可能な流体混合器、流体混合処理装置、及び、魚介類養殖システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本実施形態に係る混合処理体を具備する流体混合器の斜視説明図。
【図２】図１のI-I線断面説明図。
【図３】図１のII-II線断面説明図。
【図４】本実施形態に係る高濃度炭酸泉生成装置の概念説明図。
【図５】制御ブロック図
【図６】本実施形態に係る魚介類養殖システムの概念説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、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。まず、本実施形態に係る混合処理体の構成及び混合処理法について説明し、続いて、混合処理体を具備する流体混合器の構成について説明し、その次に、流体混合器を装備する流体混合処理装置の一形態である気液混合処理装置の構成について説明し、最後に、気液混合処理装置を備えた魚介類養殖システムの構成について説明する。
【００２１】
［混合処理体の構成についての説明］
図１〜図３に示す２０は、本実施形態に係る混合処理体である。ここで、図２の部分拡大断面図は、図３の部分拡大説明図のIII-III線断面図である。混合処理体２０は、図１〜図３に示すように、外形状が四角形板状の同一形状に形成した三層の板状層３０,４０,５０を積層して形成している。
【００２２】
各板状層３０,４０,５０には、肉厚方向に貫通する多数の貫通孔３１,４１,５１を整列させて形成している。隣接する板状層３０,４０又は４０，５０同士の貫通孔３１,４１又は４１,５１は、それらの一部が重合状態に連通して第１・第２連通孔７０,８０を形成するように相互に位置を違えて配列され、かつ、一層目と三層目の板状層３０,５０の貫通孔３１,５１も相互に位置を違えて配列されている。
【００２３】
二層目と三層目の板状層４０,５０同士の貫通孔４１,５１によって形成される第２連通孔８０は、一層目の板状層３０の貫通孔３１が投影された面積の外方（貫通孔３１の開口面積の外方）に離隔状態に配置されている。つまり、一層目の板状層３０の前面（上流側面）に対して直交する方向から貫通孔３１を上流側から下流側に投影した際に、投影された貫通孔３１の開口面積の外方に第２連通孔８０が配置されるようにしている。そうすることで、貫通孔３１から流入した流体Ｆが、その貫通孔３１の周囲に拡散されて、均一な混合処理がなされるようにしている。
【００２４】
そして、後述する混合処理流路Ｒが蛇行状にかつ拡散状に延伸されるようにしている。そうすることで、流体Ｆの分散相のナノレベル（１μｍ未満の分散相の粒径を含むレベル、望ましくは、分散相のモード径が１μｍ未満、より望ましくは、分散相のモード径が１００ｎｍの近傍）での微細化が確保されるようにしている。
【００２５】
各板状層３０,４０,５０の貫通孔３１,４１,５１は、相互に板状層３０,４０,５０の延在方向に離隔状態に配置された第１・第２連通孔７０,８０を介して相互に連通するとともに、上流側から下流側（一層目から三層目）に向けて蛇行状にかつ拡散状に延伸する混合処理流路Ｒを形成している。ここでの板状層３０,４０,５０の延在方向とは、板状層３０,４０,５０の肉厚方向と直交する方向であり、板状層３０,４０,５０の面に沿った方向である。
【００２６】
より具体的に説明すると、混合処理体２０を形成する三層の板状層３０,４０,５０は、それぞれと外形状が同一の四角形板状で、かつ、同一肉厚に形成している。これらの板状層３０,４０,５０は、一層目の板状層３０の後面部３３と二層目の板状層４０の前面部４２とを積層状態に面接触させて接着し、二層目の板状層４０の後面部４３と三層目の板状層５０の前面部５２とを積層状態に面接触させて接着して、混合処理体２０を一体的に形成している。３２は、一層目の板状層３０の前面部、５３は、三層目の板状層５０の後面部である。そして、混合処理体２０は、混合処理対象である複数の異なる流体Ｆの流動方向に対して直交状態に配置して、混合処理流路Ｒを通して流体Ｆを貫通状に流動させることで、混合処理するようにしている。なお、混合処理体２０は、三層の板状層３０,４０,５０を一体に成形することもできる。
【００２７】
各板状層３０,４０,５０に整列させて設けた多数の貫通孔３１,４１,５１は、同形・同大の正六角形に形成して、六個の角部を有している。
【００２８】
一層目の板状層３０に設けた六個の角部を有する各貫通孔３１は、時計廻りに一個おきの三個の角部に、二層目の板状層４０の三個の貫通孔４１がそれぞれ有する一個の角部を、相互に一部重合状態に連通させて三個の第１連通孔７０を形成している。また、反対に、二層目の板状層４０に設けた六個の角部を有する各貫通孔４１は、時計廻りに一個おきの三個の角部に、一層目の板状層３０の三個の貫通孔３１がそれぞれ有する一個の角部を、相互に一部重合状態に連通させて三個の第１連通孔７０を形成している。本実施例では、三個分の第１連通孔７０の開口面積を、貫通孔３１の開口面積の約８分の１の大きさに形成している。
【００２９】
二層目の板状層４０に設けた貫通孔４１の角部の内、貫通孔３１の角部と連通していない残余の三個の貫通孔４１の角部は、三層目の板状層５０の三個の貫通孔５１がそれぞれ有する一個の角部を、相互に一部重合状態に連通させて三個の第２連通孔８０を形成している。反対に、三層目の板状層５０に設けた六個の角部を有する貫通孔５１は、時計廻りに一個おきの三個の角部に、二層目の板状層４０の三個の貫通孔４１がそれぞれ有する一個の角部を、相互に一部重合状態に連通させて三個の第２連通孔８０を形成している。本実施例では、三個分の第２連通孔８０の開口面積を、貫通孔３１の開口面積の約８分の１の大きさに形成して、第２連通孔８０の開口面積と第１連通孔７０の開口面積とを同一となしている。
【００３０】
混合処理流路Ｒは、一層目の貫通孔３１内に形成される前面開口凹部Ｓ１と、第１連通孔７０と、二層目の貫通孔４１内に形成される空間部Ｓ２と、第２連通孔８０と、三層目の貫通孔５１内に形成される後面開口凹部Ｓ３と、から形成している。前面開口凹部Ｓ１は、一層目の貫通孔３１の後面が第１連通孔７０を除いて二層目の板状層４０の前面部４２により閉塞されて形成されている。空間部Ｓ２は、二層目の貫通孔４１の前・後面が第１・第２連通孔７０,８０を除いて一層目の板状層３０の後面部３３及び三層目の板状層５０の前面部５２により閉塞されて形成されている。後面開口凹部Ｓ３は、三層目の貫通孔５１の前面が第２連通孔８０を除いて二層目の板状層４０の後面部４３により閉塞されて形成されている。
【００３１】
そして、混合処理流路Ｒは、上流側から下流側（一層目から三層目）に向けて各連通孔７０,８０を介して前面開口凹部Ｓ１と空間部Ｓ２と後面開口凹部Ｓ３を連通させるとともに、蛇行状にかつ拡散状に延伸するように形成されている。
【００３２】
上記のように形成した混合処理流路Ｒを有する混合処理体２０は、混合処理対象である複数の異なる流体Ｆが流動する流体流路６０内において、流体Ｆが流動する方向に対面させて配置することで、各混合処理流路Ｒの各前面開口凹部Ｓ１内には流体Ｆが流入される。
【００３３】
各前面開口凹部Ｓ１内に流入した流体Ｆは、各前面開口凹部Ｓ１の一部を形成する二層目の板状層４０の前面部４２に沿って流動して、各第１連通孔７０内に流入する。この際、流体Ｆが、各前面開口凹部Ｓ１内に流入する方向と、各第１連通孔７０内に流入する方向とは同一方向であるが、板状層４０の前面部４２に沿って流動する方向は、これらの流入する方向と直交する方向である。
【００３４】
各第１連通孔７０を通して分流された流体Ｆは、各空間部Ｓ２内に流入するとともに、他の第１連通孔７０を通して流入した流体Ｆと合流する。各空間部Ｓ２内に流入した流体Ｆは、各空間部Ｓ２の一部を形成する三層目の板状層５０の前面部５２に沿って流動して、各第２連通孔８０内に流入する。この際、流体Ｆが、各第１連通孔７０内に流入する方向と、各第２連通孔８０内に流入する方向とは同一方向であるが、板状層５０の前面部５２に沿って流動する方向は、これらの流入する方向と直交する方向である。
【００３５】
各第２連通孔８０を通して分流された流体Fは、各後面開口凹部Ｓ３内に流入するとともに、他の第２連通孔８０を通して流入した流体Ｆと合流する。このようにして混合処理流路Ｒにより混合処理された流体Ｆは、各後面開口凹部Ｓ３内から流体流路６０内に流出する。
【００３６】
混合処理流路Ｒは、上記のように、各前面開口凹部Ｓ１内に流入する方向と、各第１連通孔７０内に流入する方向と、各第２連通孔８０内に流入する方向とは同一方向であるが、板状層４０の前面部４２に沿って流動する方向と、板状層５０の前面部５２に沿って流動する方向は、これらの流入する方向と直交する方向であり、直角に折れ曲がり状に蛇行するようにしている。そして、各第１・第２連通孔７０,８０の開口面積は、各貫通孔３１,４１の開口面積に比して、極端に小さく形成している。そのため、混合処理流路Ｒ内を蛇行しながら流動する流体Ｆには、流体間速度差により生起されるせん断力が付与されて、流体Ｆの分散相は、堅実にナノレベルに微細化される。
【００３７】
なお、貫通孔３１,４１,５１の形状は、本実施形態のような正六角形に限られるものではなく、例えば、菱形に形成することもできる。この場合、二個の第１連通孔７０と、二個の第２連通孔８０を形成する。
【００３８】
上記のように構成した混合処理体２０は、混合処理対象である複数の異なる流体Ｆが流動する流体流路６０内に、その軸線方向と交差（好ましくは、直交）する方向に軸線を向けて配置する。一つの貫通孔３１に流体Ｆが流入すると、その貫通孔３１の三個の角部からそれぞれ第１連通孔７０を通して三個の貫通孔４１に流体Ｆが分流する。分流した流体Ｆは、各貫通孔４１内において、貫通孔３１に流体Ｆが流入した方向とは直交する方向に流動して合流する。そして、合流した流体Ｆは、貫通孔４１の三個の角部からそれぞれ直交する方向である第２連通孔８０を通して三個の貫通孔５１に再分流する。このように、全ての貫通孔３１から流入した流体Ｆは、同様に、貫通孔３１,４１,５１において、直交する方向に分流と合流と再分流を連続的に繰り返す。
【００３９】
したがって、貫通孔５１から流出した流体Ｆの分散相は、分流と合流を繰り返しながら蛇行状にかつ拡散状に流動されることで、複数回にわたって流体間速度差で生じるせん断力を受けながら微細化される。そのため、マイクロメートルオーダーないしはナノメートルオーダーへの微細化生成が堅実にかつ効率良く行われる。この際、混合処理流路Ｒは、上流側から下流側（一層目から三層目）に向けて蛇行状にかつ拡散状に延伸して形成されているため、流体Ｆを混合処理しながら広範囲に拡散させることができる。その結果、流体Ｆの分散相は、ナノレベルに微細化されるとともに、流体Ｆの分散相は、連続相に均一化される。
【００４０】
［混合処理法についての説明］
本実施形態に係る混合処理法は、混合処理対象である複数の異なる流体Ｆが流動する流体流路６０内において、流体Ｆを多数の混合処理流路Ｒ内に分流させるとともに、分流した流体Ｆを混合処理流路Ｒ内で流動させることで混合処理がなされるようにする。この際、各混合処理流路Ｒは、流体Ｆが流入する流入始端部と、流入始端部の投影面積の外方に離隔状態に配置された中途部と、流入始端部と相互に位置を違えて配列されて流体Ｆが流出する流出終端部とを具備して、流入始端部から流出終端部に向けて蛇行状にかつ拡散状に延伸するように形成されている。そして、各混合処理流路Ｒ内では、流体Ｆが混合処理されて、各混合処理流路Ｒの流出終端部から流出した流体Ｆが、流体流路６０内で合流されるようにする。
【００４１】
具体的に説明すると、混合処理法は、流体Ｆが流動する流体流路６０内に混合処理体２０を配置することで、混合処理体２０に形成した多数の混合処理流路Ｒの流入始端部（前面開口凹部Ｓ１）から流体Ｆが流入して、流体Ｆが多数に分流される。この際、各混合処理流路Ｒは、流体Ｆが流入する流入始端部である前面開口凹部Ｓ１を形成する貫通孔３１の投影面積の外方に、流体Ｆが流出する流出終端部である後面開口凹部Ｓ３と連通する中途部である第２連通孔８０が配置されて、上流側の前面開口凹部Ｓ１から下流側の後面開口凹部Ｓ３に向けて蛇行状にかつ拡散状に延伸するように形成されている。そのため、各混合処理流路Ｒ内で蛇行状に流動する流体Ｆの分散相は、流体間速度差により生起されるせん断力を受けてナノレベルに微細化されるとともに、前面開口凹部Ｓ１を形成する貫通孔３１の周囲外方に大部分が拡散されて、連続相と均一化される。このように、本実施形態の混合処理法では、分流して流入した流体Ｆが各混合処理流路Ｒ内で混合処理された後に、各混合処理流路Ｒの後面開口凹部Ｓ３から流出して流体流路６０内で合流される。
【００４２】
上記のように構成した混合処理体２０は、流体流路６０内に上流側から下流側に順次間隔をあけて直列的に複数個配置して、混合処理体２０による混合処理を複数回にわたって連続的に繰り返すこともできる。そうすることで、流体Ｆの分散相の微細化及び分散相と連続相との均一化を向上させることができる。
【００４３】
本実施形態に係る混合処理方法によれば、例えば、連続相としての水と、分散相としての燃料油とを混合処理して、エマルション燃料油を生成することも、また、連続相としての水と、分散相としての酸素ガスとを混合処理して、酸素ガスが過飽和状態に溶存する高濃度酸素水Ｗｏ（図６参照）を生成することも、また、連続相としての水と、分散相としての窒素ガスとを混合処理して、水中に窒素ガスを溶解させた窒素水、換言すると、ＤＯ値（溶存酸素量）を、例えば、１ｍｇ／Ｌ以下となした低濃度酸素水となすことも、また、連続相としての湯ないしは水と、分散相としての炭酸ガスを混合処理して、高濃度炭酸泉を生成することもできる。ここで、高濃度炭酸泉とは、1リットル当たりの湯ないしは水に、１０００ｐｐｍ以上の炭酸ガス（遊離二酸化炭素）を溶解させたものである。
【００４４】
［流体混合器の構成についての説明］
図１〜図３に示すＭは、本実施形態に係る流体混合器である。流体混合器Ｍは、その内部に前記した混合処理体２０を具備しており、流体混合器Ｍの内部において、混合処理対象である複数の異なる流体Ｆを圧送状態にて流動させることで、混合処理体２０により流体Ｆを微細化かつ均一化して混合するものである。
【００４５】
流体混合器Ｍは、図１〜図３に示すように、複数の異なる流体Ｆを加圧状態にて導入する導入口１１を設けた混合ケース１０に、導入口１１から導入された流体Ｆを混合処理する混合処理体２０を配設して、混合処理体２０により混合された混合流体Ｆｍが、混合ケース１０に設けた導出口１２を通して導出されるように構成している。
【００４６】
混合処理体２０は、混合ケース１０内において導入口１１と導出口１２を連通する流体流路６０と直交状態に配置している。各板状層３０,４０,５０には、それぞれ多数の貫通孔３１,４１,５１を貫通状態に形成するとともに、縦横に整列させて形成している。隣接して積層する板状層３０，４０（４０,５０）同士の貫通孔３１,４１（４１,５１）は、相互に連通するとともに位置を違えて配列している。
【００４７】
このように構成した混合処理体２０では、上流側である一層目の板状層３０の各貫通孔３１から流入した複数の異なる流体Ｆが、その板状層３０に隣接して相互に連通するとともに位置を違えて配列した二層目の板状層４０の各貫通孔４１に蛇行しながら流入し、さらには、その板状層４０に隣接して相互に連通するとともに位置を違えて配列した三層目の板状層５０の各貫通孔５１に蛇行しながら流入することで混合処理される。
【００４８】
混合処理体２０は、三層の板状層３０，４０，５０を一つのユニット層として、複数（本実施形態では、三個）のユニット層を混合ケース１０内において流体流路６０に沿わせるとともに間隔をあけて直列的に配置している。
【００４９】
また、混合処理体２０は、三層の板状層３０，４０，５０を一つのユニット層として、複数のユニット層を混合ケース１０内において流体流路６０に沿わせて積層して形成することもできる。すなわち、本実施形態では、三層の板状層３０，４０，５０を一つのユニット層として混合処理体２０を形成しているが、例えば、二つのユニット層を流体流路６０に沿わせて積層させて単一の混合処理体２０を形成し、この混合処理体２０を混合ケース１０内に間隔をあけて複数個配置することもできる。
【００５０】
より具体的に説明すると、混合ケース１０は、四角形筒状に形成したケース本体１３と、ケース本体１３の前端面を閉塞する四角形板状の前端壁１４と、ケース本体１３の後端面を閉塞する四角形板状の後端壁１５と、から形成している。前端壁１４の中央部には、円形の導入口１１を設けて、導入口１１に後述する循環パイプＪｐの中途部の上流側端部を連通連結し、循環パイプＪｐを通して導入口１１から流体Ｆを加圧状態にて導入するようにしている。後端壁１５の中央部には、導入口１１と同径で円形の導出口１２を設けて、導出口１２に循環パイプＪｐの中途部の下流側端部を連通連結し、混合処理体２０により混合された混合流体Ｆｍを導出口１２から循環パイプＪｐを通して導出するようにしている。
【００５１】
混合処理体２０を形成する三層の板状層３０,４０,５０は、それぞれケース本体１３の内周面形状と同形状の四角形板状で、かつ、同一肉厚に形成しており、これらの板状層３０,４０,５０は、積層状態に一体的に接着して混合処理体２０を形成している。そして、ケース本体１３内に混合処理体２０を流体流路６０と直交状態に配置して収容している。
【００５２】
なお、混合ケース１０の形状は、本実施形態のものに限定されるものではなく、例えば、ケース本体１３を円筒状に形成し、前・後端壁１４,１５をケース本体１３の外径と同一の外径である円板状に形成し、板状層３０,４０,５０をケース本体１３の内径と同一の外径である円板状に形成することもできる。
【００５３】
混合処理体２０間には、中継溜り空間Ｓｈを形成するとともに、導入口１１と最上流側に配置した混合処理体２０との間に導入口側溜り空間Ｓｕを形成している。一方、最下流側に配置した混合処理体２０と導出口１２との間には、導出口側溜り空間Ｓｄを形成している。各溜り空間Ｓｕ,Ｓｈ,Ｓｈ,Ｓｄの間には、混合処理体２０を連通させて配置している。
【００５４】
本実施形態では、混合ケース１０内に複数（本実施形態では３個）の混合処理体２０を上流側から下流側に向けて一定の間隔をあけて直列的に配設している。各混合処理体２０の一層目の板状層３０の貫通孔３１は、導入口１１側に向けて開口配置する一方、各混合処理体２０の三層目の板状層５０の貫通孔５１は、導出口１２側に向けて開口配置している。二層目の板状層４０の貫通孔４１は、貫通孔３１と貫通孔５１との間に連通状態で配置している。そして、混合ケース１０の内周面と混合処理体２０の外周面とは、密閉状態となして、流体Ｆは、貫通孔３１,４１,５１を通して流体流路６０を流動するようにしている。
【００５５】
このように構成した流体混合器Ｍでは、混合ケース１０内に、三層の板状層３０,４０,５０を一つのユニット層とする三個の混合処理体２０が、流体流路６０に沿って間隔をあけて直列的に配置されている。すなわち、混合ケース１０内の導入口１１と導出口１２との間において、導入口側溜り空間Ｓｕと中継溜り空間Ｓｈとの間、中継溜り空間Ｓｈと中継溜り空間Ｓｈとの間、及び、中継溜り空間Ｓｈと導出口側溜り空間Ｓｄとの間にそれぞれ混合処理体２０を連通させて配置しているため、混合ケース１０内を流動する流体Ｆは、流動抵抗のない各溜り空間Ｓｕ,Ｓｈ,Ｓｈ,Ｓｄと、流動抵抗となる各混合処理体２０を交互に直列的に通過することで、堅実に脈流となって均一化される。そして、流動抵抗のない各溜り空間Ｓｕ,Ｓｈ,Ｓｄにおいては、流体Ｆが整流化されるため、均一化が促進される。
【００５６】
更に付言すると、流動抵抗が殆どない各溜り空間Ｓｕ,Ｓｈ,Ｓｈ,Ｓｄ内を流動する流体Ｆの流速は、比較的大きいものの、混合機能を有する各混合処理体２０中を流動する流体Ｆは、流動抵抗を受けてその流速が比較的低減される。そのため、混合ケース１０内を流動する流体Ｆの流速は、大→小→大→小→大と変化（激変）されて、流体Ｆの流れが堅実な脈流となる。その結果、各混合処理体２０中を流動際はもとより、混合ケース１０内において脈流となって流動する際にもせん断効果が生起されて、相乗的なせん断効果が得られる。
【００５７】
各混合処理体２０の上流側と下流側には、それぞれ各溜り空間Ｓｕ,Ｓｈ,Ｓｈ,Ｓｄを配置して、各混合処理体２０の第１の板状層３０の貫通孔３１は、導入口１１側に向けて開口配置する一方、各混合処理体２０の第３の板状層５０の貫通孔５１は、導出口１２側に向けて開口配置しているため、混合ケース１０内における圧力損失を低減させることができる。そのため、流体混合器Ｍに流体を加圧して供給する後述の循環ポンプＰａの電力消費量の低減を図ることができるとともに、混合処理済み流体である混合流体Ｆｍの流出量（導出量）の増大化（効率化）を図ることができる。
【００５８】
本実施形態では、循環ポンプＰａにより導入口１１を通して混合ケース１０に流体Ｆを加圧状態にて導入し、混合ケース１０内に配設した混合処理体２０により流体Ｆを混合して、混合された混合流体Ｆｍを導出口１２から混合ケース１０外に導出することができる。
【００５９】
［気液混合処理装置の一形態としての高濃度炭酸泉生成装置の構成についての説明］
図４に示すＡは、気液混合処理装置の一形態としての高濃度炭酸泉生成装置（以下、「生成装置」ともいう。）であり、生成装置Ａは、流体混合器Ｍを備えており、流体混合器Ｍにより浴槽Ｂ内に満たした湯ないしは水（以下、「浴槽湯等」ともいう。）Ｗと炭酸ガスを混合することで、高濃度炭酸泉を生成可能としている。
【００６０】
生成装置Ａは、図４に示すように、浴槽湯等Ｗ中に、循環流路形成配管としての循環パイプＪｐの両側端部を出し入れ自在に浸漬することで、循環パイプＪｐと浴槽Ｂとにより循環流路Ｃｙを形成可能としている。循環パイプＪｐの中途部には、循環ポンプＰａを配設している。浴槽湯等Ｗは、循環ポンプＰａにより循環流路Ｃｙを通して循環可能としている。循環パイプＪｐは、一側端部（上流側部）に吸入部１を設けるとともに、他側端部（下流側部）に吐出部２を設けて、これらの吸入部１と吐出部２を浴槽湯等Ｗ中に出し入れ自在としている。
【００６１】
生成装置Ａは、1リットル当たりの湯ないしは水に、１０００ｐｐｍ以上の炭酸ガス（遊離二酸化炭素）を溶解させる装置である。ここで、1リットル当たりの湯ないしは水に、２５０ｐｐｍ以上の炭酸ガス（遊離二酸化炭素）を溶解させたものを「炭酸泉」といい、１０００ｐｐｍ以上の炭酸ガス（遊離二酸化炭素）を溶解させたものを「高濃度炭酸泉」という。
【００６２】
すなわち、高濃度炭酸泉を生成する場合には、既存の浴槽Ｂ内に満たされた浴槽湯等Ｗ中に、吸入部１と吐出部２を浸漬させた状態に配置可能としている。また、高濃度炭酸泉を生成しない場合には、浴槽湯等Ｗ中から吸入部１と吐出部２を取り出した状態（収納状態）に配置可能としている。入浴者は、高濃度炭酸泉を生成中に浴槽Ｂ内に入浴することも、また、高濃度炭酸泉を生成後に浴槽Ｂ内に入浴することもでき、生成後の場合には、吸入部１と吐出部２を収納状態にしておくことで、ゆったり入浴することもできる。
【００６３】
循環パイプＪｐの中途部には、炭酸ガス供給パイプＫ１を介して炭酸ガスを供給する炭酸ガス供給部Ｋ２を、循環ポンプＰａの下流側に位置させて接続している。炭酸ガス供給部Ｋ２としては、炭酸ガスを発生する炭酸ガス発生機や炭酸ガスボンベを採用することができる。炭酸ガス供給パイプＫ１の中途部には、炭酸ガスの供給量を調整するための炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１を設けている。そして、炭酸ガス供給部Ｋ２において発生させた炭酸ガスは、炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１により調整した量だけ炭酸ガス供給パイプＫ１を介して循環パイプＪｐ内に供給可能としている。
【００６４】
炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１の下流側に位置する炭酸ガス供給パイプＫ１の中途部には、三方弁Ｖ６を設け、三方弁Ｖ６には、圧縮空気供給パイプＫ３を介してコンプレッサＣｐを接続している。コンプレッサＣｐは、外気を取り込むとともに、圧縮状態となすことで、圧縮空気供給パイプＫ３と三方弁Ｖ６を介して循環パイプＪｐ内に圧縮空気を供給可能としている。つまり、循環パイプＪｐには、三方弁Ｖ６を介して圧縮空気ないしは炭酸ガスを選択的に供給可能としている。
【００６５】
このように構成することで、循環ポンプＰａの吐出口から吐出される浴槽湯等Ｗが循環パイプＪｐ中に圧送される際に、循環パイプＪｐに炭酸ガス供給パイプＫ１、炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１及び三方弁Ｖ６を介して接続した炭酸ガス供給部Ｋ２から炭酸ガスを循環パイプＪｐ中に加圧状態で供給することができる。その結果、炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１を介して浴槽湯等Ｗに混入される炭酸ガスの量を一定に確保することができる。この際、炭酸ガスの供給量は、適宜、炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１を介して調整することができる。
【００６６】
そして、炭酸ガスを供給する前に、一定時間（例えば、１分間）、三方弁Ｖ６を介して圧縮空気を循環パイプＪｐ中に加圧状態で供給することで、流体混合器Ｍにより空気を微細化して、浴槽湯等Ｗを白濁化、つまり、視覚化することができる。その直後に、三方弁Ｖ６を介して炭酸ガスを循環パイプＪｐ中に加圧状態で供給することで、流体混合器Ｍにより炭酸ガスが微細化かつ不可視化されて、高濃度炭酸泉が生成される。つまり、視覚化された空気の気泡に、微細化かつ不可視化された炭酸ガスを追加することで、可視化された高濃度炭酸泉を生成することができる。
【００６７】
したがって、入浴者は、視覚的にも高濃度炭酸泉を堪能することができる。また、本実施形態では、高濃度炭酸泉の生成能力を確保したまま、消費電力が小さい循環ポンプＰａを使用することができるので、生成装置Ａの製造コストやランニングコストを低減させることができる。
【００６８】
循環パイプＪｐの中途部には、１μｍ未満を含む粒径まで炭酸ガスを微細化するとともに、浴槽湯等Ｗと均一に混合して気液混合流体となす流体混合器Ｍを、炭酸ガス供給部Ｋ２の下流側に位置させて配設している。Ｓｐは、浴槽Ｂ内に浴槽湯等Ｗを吐出する蛇口等の吐出口部、３は、浴槽Ｂの底部に接続した排水配管である。
【００６９】
流体混合器Ｍの流体導入側ないしは流体導出側には、圧力調整弁Ｖ２を設けて、流体混合器Ｍに導入される流体（浴槽湯等Ｗと炭酸ガス）の圧力と、流体混合器から導出される流体（浴槽湯等Ｗと炭酸ガスとの混合流体）の圧力との差を圧力調整弁Ｖ２により調整可能としている。本実施形態では、流体混合器Ｍの流体導出側に圧力調整弁Ｖ２を設けている。そして、流体混合器Ｍ中を流動することで微細化される炭酸ガス気泡の粒径分布を、圧力調整弁Ｖ２により適宜調整することができて、高濃度炭酸泉の濃度を高濃度域で調整することができる。
【００７０】
生成装置Ａには、図５に示すように、コントローラＣを設けており、コントローラＣは、内部バスにより相互に接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたコンピュータ装置である。ＣＰＵは、タイマを内蔵しており、ＲＯＭに格納された制御プログラムをＲＡＭに読み込み、この制御プログラムにしたがって、圧力調整弁Ｖ２の開度等の演算を実行する。
【００７１】
コントローラＣには、図５に示すように、操作部Ｏｐからの操作情報が入力インターフェースを介して入力される一方、操作情報を取得したコントローラＣは、操作情報に基づいて制御プログラムにしたがった制御情報を生成し、生成した制御情報を、出力インターフェースを介して炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１と圧力調整弁Ｖ２と各三方弁Ｖ３〜Ｖ６と循環ポンプＰａのそれぞれに出力する。
【００７２】
すなわち、圧力調整弁Ｖ２は、コントローラＣの出力側に電気的に接続し、コントローラＣの入力側に操作部Ｏｐを電気的に接続して、操作部Ｏｐを操作することによりコントローラＣを介して圧力調整弁Ｖ２の開度が所定の各時間帯で調整制御されるように構成している。コントローラＣの出力側には、炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１も電気的に接続して、操作部Ｏｐを操作することによりコントローラＣを介して炭酸ガス供給量調整弁Ｖ１の開度が調整制御されるように構成している。
【００７３】
そして、上記した各調整弁Ｖ１,Ｖ２の開度や各時間帯の選択やその時間幅の設定等は、予め、入浴者の選択肢として制御プログラムしておき、制御プログラムが操作部Ｏｐを介して選択されると、コントローラＣが選択された制御プログラムを実行するようにしている。また、各三方弁Ｖ３〜Ｖ６は、操作部Ｏｐの操作に適応してコントローラＣにより切替制御されるようにしており、三方弁Ｖ６の切替により循環パイプＪｐへの圧縮空気ないしは炭酸ガスの選択的な供給を可能としている。圧縮空気が供給される時間（量）は、制御プログラムにしたがってコントローラＣにより三方弁Ｖ６が開閉制御されることで設定される。
【００７４】
なお、コントローラＣには、出力インターフェースを介して循環ポンプＰａを駆動する電動モータと、コンプレッサＣｐを駆動する電動モータとを電気的に接続することで、循環ポンプＰａの吐出圧（流体混合器Ｍの導入側の圧力）やコンプレッサＣｐの駆動をコントローラＣにより制御することもできる。この場合、循環ポンプＰａの吐出圧は、操作部Ｏｐにより設定することも、また、制御プログラムにしたがって調整されるようにすることもできる。
【００７５】
圧力調整弁Ｖ２の開度を調整する制御プログラムは、例えば、第１時間帯と第２時間帯と第３時間帯が順次連続して形成されるように作成することも、また、第１時間帯→第２時間帯→第３時間帯→第１時間帯→第２時間帯→第３時間帯のように繰り返し連続して形成されるように作成することも、また、第１時間帯と第２時間帯と第３時間帯が形成される順序を反対に作成することも、また、第１時間帯と第２時間帯と第３時間帯が形成される順序を不規則にするように作成することも、また、第１〜第３時間帯の内の少なくとも一つの時間帯を選択可能に作成することもできる。つまり、入浴者の好みに応じて、操作部Ｏｐを操作することで、各時間帯の選択やその時間幅の任意の設定等を行うことができる。
【００７６】
このように構成した生成装置Ａでは、第１時間帯と第２時間帯と第３時間帯とを有しているため、高濃度炭酸泉の短時間生成と、入浴者の肌の表面へのマイクロメートルオーダーの炭酸ガス気泡群の付着体験と、を所定の短時間内に実現することができる。例えば、入浴直前に第１時間帯を設定することで高濃度炭酸泉を短時間に生成し、入浴時に第２時間帯及び／又は第３時間帯を設定することで入浴者の肌の表面へのマイクロメートルオーダーの炭酸ガス気泡群の付着体験を実現することもできる。そして、操作部Ｏｐを介してコントローラＣにより圧力調整弁Ｖ２が所定の各時間帯で調整制御されるとともに、各時間帯の設定時間幅も調整自在とすることで、入浴者の好みの選択肢を増大させることができて、入浴者は、高濃度炭酸泉の効能とバブル入浴の楽しさを満喫することができる。
【００７７】
前記した循環パイプＪｐには、逆洗流路Ｂｗを連通連結している。すなわち、逆洗流路Ｂｗは、流体混合器Ｍの直上流側に位置する循環パイプＪｐの部分に、上流側三方弁Ｖ３を介して逆洗用迂回パイプＵの一側端部を連通連結する一方、流体混合器Ｍの直下流側に位置する循環パイプＪｐの部分に、下流側三方弁Ｖ４を介して逆洗用迂回パイプＵの一側端部を連通連結して形成している。逆洗用迂回パイプＵの中途部には、中途部三方弁Ｖ５を設けて、中途部三方弁Ｖ５を介して排水収容部Ｈを連結している。
【００７８】
このように構成した逆洗流路Ｂｗは、上・下流側三方弁Ｖ３,Ｖ４を介して循環パイプＪｐと逆洗用迂回パイプＵを連通させることで形成される。そして、洗浄水を循環ポンプＰａにより逆洗流路Ｂｗ内で所要回数だけ循環させることで、流体混合器Ｍの下流側から上流側に洗浄水を逆流させて流体混合器Ｍ内を洗浄（逆洗）処理することができる。逆洗処理後は、逆洗用迂回パイプＵの中途部に設けた中途部三方弁Ｖ５を介して排水収容部Ｈに洗浄排水を排出することができる。その後は、各三方弁Ｖ３,Ｖ４,Ｖ５を復元操作することで循環流路Ｃｙを復元するとともに、浴槽Ｂ内に浴槽湯等Ｗを収容することで、高濃度炭酸泉の生成処理を再開することができる。
【００７９】
本実施形態では、上・下流側三方弁Ｖ３,Ｖ４を操作して逆洗流路Ｂｗを形成することで、流体混合器Ｍの下流側から上流側に洗浄水を逆流させて流体混合器Ｍ内を洗浄（逆洗）処理することができる。逆洗処理後は、中途部三方弁Ｖ５を介して排水収容部Ｈに洗浄排水を排出することができる。その後は、各三方弁Ｖ３,Ｖ４,Ｖ５を復元操作することで簡単に流体混合処理を再開することができる。このように、適宜、逆洗処理をすることで、流体混合器Ｍの流体混合機能を良好に確保することができる。
【００８０】
本実施形態の循環ポンプＰａは、陸上用ポンプを採用しているが、この陸上用ポンプに代えて水中ポンプを採用することもできる。水中ポンプを採用した生成装置Ａは、炭酸ガス供給部Ｋ２を除いて、浴槽Ｂ内の浴槽湯等Ｗ中に浸漬させた状態に配置することができる。
【００８１】
循環ポンプＰａとして水中ポンプを採用した場合には、浴槽Ｂ内の浴槽湯等Ｗ中に生成装置Ａを浸漬させた状態に配置することで、浴槽Ｂ内の浴槽湯等Ｗを高濃度炭酸泉となすことができる。この場合、浴槽湯等Ｗ中に生成装置Ａを配置するだけであるため、循環パイプＪｐの短縮化を図ることができる。
【００８２】
［他実施形態としての気液混合処理装置の構成についての説明］
図６に示すＥｑは、本実施形態に係る気液混合処理装置である。気液混合処理装置Ｅｑは、異なる種類の流体を混合処理する流体混合処理装置の一形態であり、図６に示すように、流体Ｆとしての液体と、流体Ｆとしての気体を、循環流路Ｊを通して加圧ポンプである循環ポンプＰａにより循環させながら気・液混合処理するように構成している。
【００８３】
循環流路Ｊには、液体を収容する液体収容タンクＴと、循環ポンプＰａと、流体混合器Ｍと、を直列的に順次配設するとともに、循環ポンプＰａと流体混合器Ｍとの間に位置する循環流路Ｊの部分には、気体供給パイプＧｐを介して、気体を供給する気体供給部Ｇｆを接続して、気体供給部Ｇｆの下流側に配設した流体混合器Ｍ内で、気体と液体を混合処理するようにしている。気体供給パイプＧｐの中途部には、気体の供給量を調整するための気体供給量調整弁Ｖ７を設けている。
【００８４】
より具体的に説明すると、循環流路Ｊは、循環ポンプＰａの吸引口に基端部を接続した吸引パイプ９１と、循環ポンプＰａの吐出口に基端部を接続して、中途部に流体混合器Ｍを配設した吐出パイプ９２と、液体収容タンクＴと、から形成している。吸引パイプ９１の先端部（自由端部）には、吸引フィルタ９３を取り付けて、液体収容タンクＴ内の液中に吸引フィルタ９３を配置している。一方、吐出パイプ９２の先端部（自由端部）には、吐出フィルタ９４を取り付けて、液体収容タンクＴ内に配置している。吸引パイプ９１と吐出パイプ９２は、前記した循環パイプＪｐを形成している。なお、流体混合器Ｍは、導出パイプ５６を取り外した状態で、液体収容タンクＴ内に収容された液体中に浸漬させて配置することもできる。そうすることで、配管スペース等を削減することができる。
【００８５】
そして、循環ポンプＰａにより、液体収容タンクＴ内に収容された液体を、吸引パイプ９１を通して吸引するとともに、吐出パイプ９２を通して液体収容タンクＴ内に吐出することで、液体収容タンクＴ内に収容された液体を、循環流路Ｊを通して循環させることができる。この際、吐出パイプ９２の中途部に接続した気体供給部Ｇｆの下流側には、流体混合器Ｍを配設しており、流体混合器Ｍには、気体供給部Ｇｆから供給された気体と液体収容タンクＴ内から吸引された液体が導入（供給）される。流体混合器Ｍ内では、気体と液体が均一に混合処理されるとともに、分散相としての気体が微細化されて、液体収容タンクＴ内に導出される。このように、気体と液体は、循環流路Ｊを通して一定回数、ないしは、一定時間だけ循環させることで、気体をナノレベルに微細化するとともに、気体と液体とをより一層均一に混合処理することができる。
【００８６】
本実施形態に係る気液混合処理装置Ｅｑは、流体混合器Ｍに、液体としての養殖水と気体としての酸素ガスを導入して、高濃度酸素水Ｗｏを生成するように構成している。そして、導入する液体と気体の組み合わせを変更することで、前記した低濃度酸素水や高濃度炭酸泉等を生成するように構成することもできる。また、他の流体Ｆの組み合わせ、すなわち、液体と液体、粉体と液体を導入して、これらを混合処理する流体混合処理装置を構成することで、前記したエマルション燃料油等を生成することもできる。
【００８７】
［魚介類養殖システムの構成についての説明］
図６に示すＳｙは、本実施形態に係る魚介類養殖システムであり、魚介類養殖システムＳｙは、前記した気液混合処理装置Ｅｑと、魚介類を養殖（以下、「飼育」とも言う。）する養殖槽と、を備えている。そして、魚介類養殖システムＳｙは、気液混合処理装置Ｅｑにより、分散相としての酸素ガスを、１μｍ未満を含む粒径まで微細化するとともに、連続相としての養殖水と均一に混合処理して、養殖水に酸素ガスが過飽和状態に溶存された高濃度酸素水Ｗｏを生成し、生成した高濃度酸素水Ｗｏは、養殖槽に供給されるようにしている。
【００８８】
ここで、養殖水とは、魚介類を養殖するための水や海水や塩水等である。酸素の溶解度は、水温が高くなると小さくなる（溶けにくい）という相関性を有しており、水中の飽和溶存酸素量と水温の相関性は既知のものである。したがって、溶存酸素飽和度（％）は、所定の水温における高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素（ＤＯ：Dissolved Oxygen）の濃度（溶存酸素量）を測定し、その溶存酸素量を飽和溶存酸素量で除して、その除した値に１００を乗じることで算出することができる。溶存酸素飽和度（％）が１００％を超えたときは、過飽和という。本実施形態の魚介類養殖システムＳｙでは、気液混合処理装置Ｅｑにより生成される高濃度酸素水Ｗｏ、つまり、酸素ガスが過飽和状態に溶存された高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素量（ＤＯ値）の好適な範囲として、例えば、ＤＯ値を９ｍｇ／Ｌ〜２０ｍｇ／Ｌの範囲に調整することができる。
【００８９】
本実施形態の魚介類養殖システムＳｙについて、具体的に説明すると、魚介類養殖システムＳｙは、気液混合処理装置Ｅｑの液体収容タンクＴ内に養殖水を収容し、この養殖水中に養殖水を補給する給水流路Ｗｓの先端部と、高濃度酸素水Ｗｏを供給する供給流路Ｗｆの基端部を浸漬して、給水流路Ｗｓの上流側部と供給流路Ｗｆの下流側部とを、接続流路Ｃｆを介して接続している。
【００９０】
給水流路Ｗｓは、給水パイプ９５内に形成されている。給水パイプ９５の基端部は、給水源としての給水部Ｗｈに接続する一方、給水パイプ９５の先端部には、給水フィルタ９６を取り付けて、給水フィルタ９６を液体収容タンクＴ内に配置している。給水パイプ９５の中途部には、給水用ポンプＰｂを配設して、給水用ポンプＰｂにより給水部Ｗｈから養殖水を液体収容タンクＴ内に給水可能としている。そして、液体収容タンクＴ内の養殖水は、気液混合処理装置Ｅｑにより酸素ガスと混合処理されて、酸素ガスが過飽和状態に溶存された高濃度酸素水Ｗｏ、つまり、所望のＤＯ値を有する高濃度酸素水Ｗｏになるようにしている。
【００９１】
供給流路Ｗｆは、供給パイプ９７内に形成されている。供給パイプ９７の基端部には、供給フィルタ９８を取り付けて、供給フィルタ９８を液体収容タンクＴ内の高濃度酸素水Ｗｏ中に浸漬する一方、供給パイプ９７の先端部は、供給水を排出する排水部Ｗｄに接続している。供給パイプ９７の中途部には、生物濾過装置Ｂｆと、養殖槽Ｆｔと、沈殿槽Ｄｐと、物理濾過装置Ｐｆと、を上流側から下流側に直列的に連通させて配設している。生物濾過装置Ｂｆの上流側に位置する供給パイプ９７の部分には、供給用ポンプＰｃを配設して、供給用ポンプＰｃにより液体収容タンクＴ内に収容された高濃度酸素水Ｗｏを養殖槽Ｆｔに供給可能としている。
【００９２】
接続流路Ｃｆは、接続パイプ９９内に形成されている。接続パイプ９９の一側端部は、物理濾過装置の下流側に位置する供給パイプ９７の部分に第１三方弁Ｖ８を介して接続する一方、接続パイプ９９の他側端部は、給水用ポンプＰｂの上流側に位置する給水パイプ９５の部分に第２三方弁Ｖ９を介して接続している。そして、第１三方弁Ｖ８を介して供給パイプ９７と接続パイプ９９を遮断する（非連通状態にする）ことで、沈殿槽Ｄｐから排出された排水を排水部Ｗｄに導出させる非循環式となすことができる。
【００９３】
また、第１三方弁Ｖ８を介して供給パイプ９７と接続パイプ９９を連通させるとともに、第２三方弁Ｖ９を介して接続パイプ９９と給水パイプ９５を連通させることで、供給パイプ９７内の供給水を、接続パイプ９９→給水パイプ９５→液体収容タンクＴ内に所望の量だけ還流可能な循環式となすことができる。つまり、液体収容タンクＴの換水量を適宜調節することができる。非循環式となすか、循環式となすかは、養殖する魚介類の種類に適応させて選択する。
【００９４】
魚介類養殖システムＳｙが装備している気液混合処理装置Ｅｑは、前記したように、酸素ガスをナノレベル（外径が１μｍ未満）の気泡となして養殖水に混合させることで、養殖水に酸素ガスが過飽和状態に溶存された高濃度酸素水Ｗｏを生成する。
【００９５】
具体的に説明すると、気液混合処理装置Ｅｑは、分散相としての酸素ガスの９０％以上を、ナノレベルの気泡（外径が１μｍ未満、好ましくは、１００ｎｍ以下の気泡；以下「ナノ気泡」とも言う。）に微細化するとともに、養殖水に均一化させて混合可能としている。気液混合処理装置Ｅｑにより生成される高濃度酸素水Ｗｏには、過飽和状態に酸素ガスを溶存させるようにしている。すなわち、高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素飽和度が１００％以上の過飽和状態（例えば、１４０％）となるようにしている。気液混合処理装置Ｅｑから供給される際の高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素飽和度は、適宜調整することが可能であり、この調整は、気液混合処理装置Ｅｑへの酸素ガスの導入量を、養殖槽Ｆｔ内で養殖する魚介類の種類や大きさや個体数等に適応させて行う。また、養殖する魚介類の環境条件である高濃度酸素水Ｗｏの水温等も適宜検出して、所定の水温等に確保する。
【００９６】
生物濾過装置Ｂｆは、特に、魚介類養殖システムＳｙが循環式を採用した場合に必要とされるものである。すなわち、生物濾過装置Ｂｆは、還流された高濃度酸素水Ｗｏ中に含まれる毒性の高い魚介類の排泄物のアンモニアを、好気性バクテリアである硝化細菌の働きにより、亜硝酸を経由して毒性の低い硝酸に酸化させる生物濾過処理を行うようにしている。硝化細菌の培地としては浸漬型濾材を用いている。生物濾過処理を行う生物濾過装置Ｂｆの容器の大きさおよび必要濾材量は、養殖槽Ｆｔで養殖される魚介類の大きさと個体数により変化するため、アンモニアなどの窒素排泄量と濾材のアンモニア酸化速度に基づいて適宜設計する。また、生物濾過装置Ｂｆで生物濾過処理された後に養殖槽Ｆｔに供給（還流）される高濃度酸素水Ｗｏにも過飽和状態（例えば、１２０％）に酸素ガスが溶存されているようにしている。養殖槽Ｆｔに還流される高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素飽和度の調整は、予め気液混合処理装置Ｅｑから生物濾過装置Ｂｆに導入される際の高濃度酸素水Ｗｏの溶存酸素飽和度を、養殖槽Ｆｔ内で飼育する魚介類の種類や大きさや個体数等に応じて適宜調整することにより行うことができる。
【００９７】
養殖槽Ｆｔは、魚介類を養殖するための水槽であり、プラスチックシート等の防水性のシートを上面開口の箱形に張設して形成している。養殖槽Ｆｔには、供給流路Ｗｆの上流側から高濃度酸素水Ｗｏが供給されて、一定量の高濃度酸素水Ｗｏが養殖槽Ｆｔ内に貯溜されるようにしている。そして、供給流路Ｗｆの上流側から常時所定量の高濃度酸素水Ｗｏが養殖槽Ｆｔに供給されるとともに、常時所定量の高濃度酸素水Ｗｏが養殖槽Ｆｔからオーバーフローされて供給流路Ｗｆの下流側に放出されるようにしている。つまり、養殖槽Ｆｔでは、所定量の高濃度酸素水Ｗｏが常時入れ替えられている。Ｄ１は第１排水路であり、第１排水路Ｄ１を通して、養殖槽Ｆｔの底部を掃除した際の魚介類の糞や残餌や排水等を系外の所定箇所へ排出可能としている。
【００９８】
沈澱槽Ｄｐは、養殖槽Ｆｔから流出される高濃度酸素水Ｗｏを導入して、高濃度酸素水Ｗｏよりも比重の大きい魚類の糞と残餌を沈降させて捕集し、残餌等が捕集・分離された処理水としての高濃度酸素水Ｗｏを供給流路Ｗｆの下流側に流出させるようにしている。
【００９９】
物理濾過装置Ｐｆは、沈澱槽Ｄｐから流出された処理水としての高濃度酸素水Ｗｏを濾過処理するものである。物理濾過装置Ｐｆは、プラスチック製の網または多孔体若しくは金網、ガラスフィルタ等のスクリーン状のもので構成されている。Ｄ２は第２排水路であり、第２排水路Ｄ２を通して、物理濾過処理物を系外の所定箇所へ排出可能としている。
【０１００】
上記のように構成した魚介類養殖システムＳｙでは、図５に示すコントローラＣの出力側に、各ポンプＰａ,Ｐｂ,Ｐｃや各弁Ｖ７,Ｖ８,Ｖ９を電気的に接続している。そして、コントローラＣにより各ポンプＰａ,Ｐｂ,Ｐｃや各弁Ｖ７,Ｖ８,Ｖ９を適宜制御可能として、養殖槽Ｆｔ内の魚介類に、その種類に適応した溶存酸素過飽和状態の高濃度酸素水Ｗｏを供給することで、魚介類の生育効率の高い養殖を実現可能としている。この際、魚介類の生育効率を向上させる大きな要因である酸素ガスは、高濃度酸素水Ｗｏに過飽和状態で溶存されている。しかも、酸素ガスは、１μｍ未満を含む粒径に微細化されている。
【０１０１】
具体的には、本実施形態の気液混合処理装置Ｅｑにより生成した高濃度酸素水Ｗｏの酸素ガス粒径を、Malvern社製（マルバーン社製）のナノ粒子解析装置「NanoSight（ナノサイト）：製品名」により測定したところ、モード径（最頻値）が９８.７ｎｍ、平均径が１３２.４ｎｍに微細化されていた。測定した高濃度酸素水ＷｏのＤＯ値は、１３ｍｇ／Ｌであった。
【０１０２】
高濃度酸素水Ｗｏは、上記のようにナノレベルに微細化された酸素ナノバブルと、過飽和状態に酸素ガスが溶存された高濃度溶存酸素との相乗効果を有している。すなわち、酸素ナノバブルは、魚介類に対して高浸透性を有し、マイナスに帯電しているという特性を持つため、プラスに帯電した知覚神経部位に容易に付着する。その結果、知覚神経の刺激を通して血流促進、成長促進、適応力向上等の生理活性効果を発現する。一方、高濃度溶存酸素も、次のように同様の効果を及ぼすものと推考することができる。すなわち、生きている魚介類は、呼吸を通して好気的解糖系によってアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を生産する。高濃度溶存酸素中で生息する魚介類は、多量のＡＴＰを生成することになる。ＡＴＰは、いわばエネルギー貯蔵物質であり、その加水分解によってエネルギーを放出する。したがって、高濃度でＡＴＰを含有する魚介類ほど細胞は高活力であり、成長力、適応力、病原菌に対する免疫力は大きい。
【０１０３】
魚介類養殖システムＳｙでは、高濃度酸素水Ｗｏで満たされた養殖槽Ｆｔ内において、成長過程中での初期ステージから所望の成長ステージまで効率良く生育する養殖が可能である。
【０１０４】
［魚介類養殖法についての説明］
本実施形態に係る魚介類養殖法は、養殖水と酸素ガスとからなる流体Ｆが流動する流体流路６０内において、流体Ｆを多数の混合処理流路Ｒに分流させるとともに、分流した流体Ｆを混合処理流路Ｒ内で流動させることで、１μｍ未満を含む粒径まで酸素ガスを微細化するとともに、養殖水と均一に混合処理して、養殖水に酸素ガスが過飽和状態に溶存された高濃度酸素水Ｗｏとなし、高濃度酸素水Ｗｏ中にて魚介類を養殖することで、魚介類の成長を促進させるものである。
【０１０５】
具体的に説明すると、魚介類養殖法は、魚介類養殖システムＳｙに備えた気液混合処理装置Ｅｑに、流体混合器Ｍを装備させることで、酸素ガスをナノレベルに微細化するとともに、養殖水に過飽和状態に溶存させて高濃度酸素水Ｗｏを生成し、高濃度酸素水Ｗｏを魚介類養殖システムＳｙに備えた養殖槽Ｆｔに供給して、養殖槽Ｆｔ内で魚介類を養殖するものである。
【０１０６】
本実施形態に係る魚介類養殖法では、酸素ガスをナノレベルに微細化して過飽和状態に養殖水に溶存させた高濃度酸素水Ｗｏにより魚介類を養殖するようにしているため、短期間に魚介類を成長させることができる。特に、漁獲した天然の魚介類の体重を、２〜３ヶ月の短期間の間に２.５倍以上に堅実に増大成長させることが可能な育成（蓄養）を実現することができる。
【実施例】
【０１０７】
［実施例１］
実施例１として、前記のように構成した生成装置Ａにより高濃度炭酸泉を生成する実験を行った。循環ポンプＰａとしてはエレポン化工機（株）製の「マグネットポンプ」（商品名）を使用した。浴槽湯３００リットル内に生成装置Ａの吸入部１と吐出部２を浸漬させて、循環ポンプＰａを駆動させた。この時の浴湯の温度は４１℃であった。循環ポンプＰａの駆動開始から２０分経過後の浴湯の炭酸濃度を計測すると、１０２８ｐｐｍの高濃度炭酸泉になっていた。そして、循環ポンプＰａの駆動を停止させて、４５分経過後に浴湯の炭酸濃度を計測すると、炭酸濃度は１０１２ｐｐｍの高濃度炭酸泉の状態に保持されていた。また、浴湯の温度を４０℃〜４２℃に保持したまま、循環ポンプＰａを２時間にわたって継続して駆動させた。この場合にも、炭酸濃度は１０００ｐｐｍ以上の高濃度炭酸泉の状態に維持されていた。
【０１０８】
以上のことから、生成装置Ａによれば、通常の浴槽湯（例えば、容積３００リットルの浴槽、浴槽湯の温度４１℃）を２５分未満で堅実に高濃度炭酸泉となすことができるとともに、生成装置Ａの駆動停止後も高濃度炭酸泉の状態が４５分間以上保持されることが分かった。
【０１０９】
［実施例２］
実施例２として、前記のように構成した魚介類養殖システムＳｙによりヒラメを育成（畜養）する実験を行った。前記した気液混合処理装置Ｅｑにより生成した高濃度酸素水Ｗｏ（酸素ガス粒径のモード径（最頻値）が９８.７ｎｍ、平均径が１３２.４ｎｍ、ＤＯ（溶存酸素）値が１３ｍｇ／Ｌ）を、魚介類養殖システムＳｙの養殖槽Ｆｔに供給した。そして、養殖槽Ｆｔ内で、漁獲した天然のヒラメ９０匹を、３０匹ずつ三つに小分けして育成（蓄養）する試験を行った。
【０１１０】
その結果、６０日の短期間の間に、残存した８４匹のヒラメの平均体重は２.７２倍、平均全長は１.４２倍に増大成長していた。このことから、本実施形態の魚介類養殖システムＳｙは、短期間での魚介類の育成にも有効であることが分かった。
【符号の説明】
【０１１１】
Ａ  高濃度炭酸泉生成装置
Ｍ  流体混合器
Ｃｙ  循環流路
Ｊｐ  循環パイプ
Ｋ１  炭酸ガス供給パイプ
Ｋ２  炭酸ガス供給部
Ｆ  流体
Ｆｍ  混合流体
Ｓｙ  魚介類養殖システム
Ｗ  湯ないしは水（浴槽湯等）
Ｗｏ  高濃度酸素水
１０  混合ケース
１１  導入口
１２  導出口
２０  混合処理体
３０  一層目の板状層
４０  二層目の板状層
５０  三層目の板状層
【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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