(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧した水を供給し、自吸空気と共に排出させるためのパイプ（１）、パイプの中間部に位置し、パイプの中に挿入された球、または楕円球のいずれかからなる球状体（２）、挿入された該球状体の中心から下流のパイプの周上に穿設された小孔（３）、小孔の外側に設けられた大気と連通している空気室（５）とからなるマイクロバブル製造装置。
【請求項２】
加圧をポンプあるいは水道の水圧で行うことを特徴とする請求項１に記載のマイクロバブル製造装置。
【請求項３】
空気室が小パイプにより大気と連通していることを特徴とする請求項１または２に記載のマイクロバブル製造装置。
【請求項４】
上記小パイプに気体導入量を調整しうる調整弁が設けられていることを特徴とする請求項３に記載のマイクロバブル製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する分野】
本発明は、マイクロバブルの製造装置に関する。更に詳しくは、水中にマイクロバブルを発生させるための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
水槽で魚を飼うと水中の酸素が消費されて溶存酸素量が減少するため、消費された酸素を補給するためモーターで空気をバブルとして水中に吹き込むことが行われている。また、鮮魚店や魚料理店における生簀でも同様に空気を吹き込むことが行われている。
【０００３】
また、池やプールでのうなぎ、かめ、ます等の川魚の養殖、あるいは湾内海水でのかき、真珠、各種海魚の養殖においても水中への酸素の供給の必要性、その効果が確認されている。
【０００４】
上記した動物以外に水耕栽培や、井草の栽培においても溶存酸素量の多い水を用いた場合の効果が確認されている。
【０００５】
このような空気を水中に吹き込んで水に酸素を供給する方法においては、空気はそのまま吹き込んでもよいが、吹き込む空気の気泡を細かく、例えば直径約１ｍｍ以下の気泡（以下「マイクロバブル」という。）として吹き込むと、大粒径の気泡と異なり水中を浮遊し、その結果同一空気吹き込み量における酸素の水への溶存率が上昇することが確認されている。
【０００６】
【従来技術の問題点】
現在までに提案されているマイクロバブルの発生装置としては、例えば徳山高専の大成博文教授から旋回流による遠心力を利用して旋回中心部を負圧にして空気を自吸する方法が提案されている。この方法はマイクロバブルの製造の点は好ましい装置であるが、旋回流発生に大きなエネルギーを使うこと、旋回流を生じさせる部分の構造が複雑でかつ装置の製造コストが高くなるという欠点がある。
【０００７】
特開２００１−５８１４２号には加圧液体と気体との導入部と円筒状の気泡発生空間を有し、前記導入部内に、前記気泡発生空間に開口する加圧液体導入孔と気体導入孔を形成し、前記加圧液体導入孔を前記導入部の端面に開口し、前記気体導入孔を前記導入部の側面に開口し、前記気体導入孔と連通する気体導入管に気体導入量を調整する調整弁を設けたマイクロバブル吐出ノズルが提案されている。
【０００８】
ここで提案されているマイクロバブル製造方法では、気泡発生空間形性用筒体の下方位置に縮径部分を設ける方法であるため、加工が難しいという欠点がある。
【０００９】
特開２０００−２３６７６２号で提案されているマイクロバルブ製造装置は、略漏斗状を成す円錐容器の絞り側に吐出口を設け、かつ対向側には中央に空気吸収口を有する漏斗壁を形成してなる構造を有する。
【００１０】
この構造の装置で製造されたマイクロバブルはその構造から水面近くにしか供給できないという問題がある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、バブルの発生に要するエネルギーの低減されたマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。本発明の他の目的は、製作のための加工が容易で安価に製造できるマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。本発明の更に他の目的はバブルの粒径の調整が容易なマイクロバブル発生装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、
加圧した水を供給し、自吸空気と共に排出させるためのパイプ（１）、パイプの
中間部に位置し、パイプの中に挿入された球、または楕円球のいずれかからなる
球状体（２）、挿入された該球状体の中心から下流のパイプの周上に穿設された小
孔（３）、小孔の外側に設けられた大気と連通している空気室（５）とからなるマ
イクロバブル製造装置である。
【００１３】
加圧はポンプあるいは水道の水圧で行うことが好ましい。
【００１４】
空気室は小パイプにより大気と連通していることが好ましい。
【００１５】
上記小パイプには気体導入量を調整しうる調整弁が設けられていることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明につき詳しく説明する。本発明のマイクロバブル製造装置の１例を図．１を用いて説明する。図．１は本発明のマイクロバブル発生装置の１例の要部を示した断面図である。
【００１７】
図．１において、１は、円形パイプ、２は球状体、３はパイプに貫通した小孔、５は空気室、６は空気供給口、１３は発生したマイクロバブルである。
【００１８】
パイプ１はポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリアミド等のプラスチックを溶融しパイプ状に押出すことにより成形したものを適当な大きさに切断したものか、射出成形により成形することが出来る。またステンレス等の金属管を用いることもできる。
【００１９２】
パイプ１内には図．１では右側から水道水やポンプで加圧された水が供給される。水はパイプ１内を右から左に流れる。水の圧力は、４０ｋＰａから２００ｋＰａの範囲であると装置を破損せずマイクロバブルが発生しうるため好ましい。パイプの左側は図示されていない水／マイクロバブル排出ノズルにつながっている。パイプの断面は円形であることが好ましい。
【００２０】
パイプ１の中間部には球状体２が挿入されている。球状体２は水路の断面積を減少させ、水流を加速・加圧させるために設けられる。球状体の材質は特定されず、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニール、ポリアミド等プラスチック、セラミックあるいは金属であってもよい。
【００２１】
図．２はパイプ１の球状体２挿入部の断面図である。球状体は水流を均一に加速・減圧させるため、その断面形状はパイプの断面の形状に相似していることが好ましい。パイプ断面が円形であれば球状体の断面も円形であることが好ましい。
【００２２】
球状体２の上流部の形状は水流に乱れを生じさせない形状であることが必要である。また、球状体の下流部は加速された水流が乱れを起こさずスムーズに減速するような形状である必要がある。このような条件を満たす形状としては、具体的には球、または楕円球（ラグビーボール状）のいずれかを挙げうる。
【００２３】
球状体２は支柱６によりパイプ１に固着される。固着は、接着剤を用いた接着、螺子を用いたら螺着等公知の任意の方法を採用できる。
【００２４】
パイプ１に挿入された球状物体２の中心から下流の部分には、パイプ外壁を貫通する小孔３が穿設されている。小孔３が形成されている位置は上記球状物体２が挿入されている部分であって、中心より下流側の球状体で加速された水流が減速される位置に設けられている必要がある。この位置ではエネルギー保存の法則（ベルヌーイの式）を満たすように低圧になる。そして、その圧力は水流の流量が大きくなると大気圧以下（負圧）となる。
【００２５】
小孔３は大気に連通されており、空気は上記原理から小孔３から自吸されパイプ内に導入される。球状体と、パイプとの間の水流は高速の高剪断流れであるので吸入された空気は微細に切断されて水中にマイクロバブルとして分散する。
【００２６】
孔の径は０．１ｍｍから１ｍｍ、特に０．２ｍｍから０．８ｍｍの範囲にあることがマイクロバルブ形成に好ましい。
【００２７】
小孔３の外側は大気と連通している空気室４が設けられている。空気室４は小孔３からパイプ１内への空気の自吸をスムーズにする働きをする。空気室４を構成する壁の材質は特に限定されないが、パイプと同質であることが、接着、溶着等の加工が容易であるため好ましい。
【００２８】
空気室４は好ましくはプラスチックを溶融し、中空の鍔状物を射出成形により成形し、それをパイプ１に接着または溶着する方法により形成することが好ましい。
【００２９】
空気室４には自吸空気供給口５が開口されている。自吸空気供給口５は空気室内が減圧状態になりやすいように圧力損失のある吸気ノズルが設けられていてもよい。
【００３０】
図．３は本発明のマイクロバブル発生装置の使用の態様を表した図である。図において、７がマイクロバブル発生装置で、水中に設置されている。発生装置にはポンプ、水道からライン８を経由して加圧された水が供給される。ライン８の中間には水の流量を調節するための調節弁９が設けられていてもよい。
【００３１】
マイクロバブル発生装置７の空気室にはライン１０を経由して大気に連結されている。ライン１０の中間部には空気の流量を調節するための調節弁１１が設けられていてもよい。調節弁１１で空気の流量を絞り圧力損失を大きくすると、空気室内の減圧度が高まり、より微細なマイクロバブルが出来るため、より好ましい。
【００３２】
【実施例】
次に実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明はその要旨を超えない限りこれらの実施例になんら限定されるものではない。
【００３３】
【実施例１】
《装置の製作》  全て中密度ポリエチレン（密度０．９４０ｇ／ｃｍ３）を用いて図．１の形状の装置を製作した。なお、装置の寸法は次の通りとした。パイプの内径：１１ｍｍパイプの肉厚：２．５ｍｍ球状体の形状：球球の直径：９．５ｍｍ小孔の径：０．５ｍｍ小孔の位置：球の中心断面より４ｍｍ下流小孔の数：6空気室の環状隙間：３ｍｍ空気室への自吸空気供給ノズルの内径：２ｍｍ
【００３４】
《マイクロバブル発生実験》  つぎの条件で試験を行った。空気吸入口での弁の開度：約１／２水の加圧方法：ポンプで強制的に水を圧送することによりパイプ内部の水に４７ｋＰａの圧力を発生させた。水量：２０ｌ／分バブルを発生させる容器：１５０ｌ容の水槽発生装置の位置：水面から２０ｃｍの深さ
【００３５】
《試験結果》    次の結果を得た。モーターの負荷：４００Ｗ発生したマイクロバブルの量：０．２０ｌ／分マイクロバブルの平均径：０．１２ｍｍ（最頻値は０．０２~０．０３ｍｍ）装置始動時からの水中の溶存酸素量の時間変化を図．４に、同じく累積空気噴出量に対する溶存酸素量の変化を図．5に示す。両図には【実施例2】の結果も併記している。気泡径は【実施例１】のほうがより小さくなるが，吸入される空気流量が【実施例2】の約１／５となるため，一定時間後の溶存酸素量は【実施例2】よりも若干小さい。しかし，累積空気噴出体積一定で比較すると，図．５から分かるように【実施例１】のほうが溶存酸素量は大きくなる。
【００３６】
【実施例２】
空気吸入弁の開度を「全開」とする以外は実施例１と同様に行った。
《試験結果》    次の結果を得た。モーターの負荷：４００Ｗ発生したマイクロバブルの量：０．９５ｌ／分マイクロバブルの平均径：０．４９ｍｍ（最頻値は０．０５から０．１５ｍｍ）
【００３７】
【発明の効果】
本発明のマイクロバブル発生装置は従来公知のマイクロバブル発生装置に比べ、より低いエネルギーでマイクロバブルを発生させることが出来る。また、本発明のマイクロバブル発生装置は構造が簡単であるため、製作が容易である。また、空気量調節弁を使用することによりマイクロバブルの径を容易に調整することが出来る。
【００３８】
本発明のマイクロバブル発生装置は金魚、熱帯魚等の飼育用水槽で、鮮魚店や魚料理店における生簀で、池やプールでのうなぎ、かめ、ます等の川魚の養殖、あるいは湾内海水でのかき、真珠、各種海魚の養殖において水中への酸素の補給、水質の浄化の目的で効果的に使用することが出来る。
【００３９】
本発明のマイクロバブル発生装置は上記した動物以外に水耕栽培や、井草の栽培等農産物の育成においても収量増加、品質向上の目的で有効に使用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置の１実施例を示した縦断面図である。
【図２】本発明の装置におけるパイプの内面の１実施例を示した横断面図である。
【図３】本発明の装置の使用態様を示した説明図である。
【図４】本発明の装置を用いてマイクロバブルを発生させた際の水中の溶存酸素濃度の変化を測定した結果を示したグラフである。
【図５】本発明の装置を用いてマイクロバブルを発生させた際の水中の溶存酸素濃度の変化を測定した結果を示したグラフである。
【符号の説明】
１    円形パイプ
２    球状体
３    パイプに貫通した小孔
５    空気室
６    空気供給口
１３  発生したマイクロバブル
【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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