JP2002059186A

JP2002059186A - 水流式微細気泡発生装置

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Publication number: JP2002059186A
Application number: JP2000247822A
Authority: JP
Inventors: Ryosaku Fujisato; 良策藤里
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-08-17
Filing date: 2000-08-17
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、水槽やプール、曝気槽、河川等の
水中又は養殖池や沿岸の養殖場もしくは鮮魚運搬車の水
（海水）中、又は化学工場における気液反応槽の液中に
微細な気泡を水流とともに多量かつ広範囲に発生させる
ことができる水流式微細気泡発生装置を提供することを
目的とする。【解決手段】ａ．後部側から前端部に向かって集束す
る形状の中空部を内部に有する器体と、器体の後部側に
接線方向に配設された導入孔と、器体の前端部に配設さ
れた気液噴出孔と、を有している微細気泡発生器と、
ｂ．下流側が導入孔に接続された導入管と、ｃ．導入管
の所定部に接続され下流側が開口された水流管と、を備
えている構成を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水槽やプール、曝
気槽、河川等の水中又は養殖池や沿岸の養殖場もしくは
鮮魚運搬車の水（海水）中、又は化学工場における気液
反応槽の液相に微細な気泡を多量に発生させ水流によっ
てその気泡を拡散させる水流式微細気泡発生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、微細な気泡を発生することによ
り、水槽やプール、河川等の浄化や溶存酸素の増加、浴
槽における高いマッサージ効果の取得等を図る種々の微
細気泡発生装置が研究・開発されている。従来の微細気
泡発生装置として、例えば、特開２０００−４４７号公
報（以下、イ号公報という）には、「円錐形のスペース
を有する容器本体と、同スペースの内壁円周面の一部に
その接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記円錐
形のスペース底部に開設された気体導入孔と、前記円錐
形のスペースの頂部に開設された旋回気液導出口とから
構成されてなる旋回式微細気泡発生装置」が開示されて
いる。また、例えば、実開昭６３−７４１２３号公報
（以下、ロ号公報という）には、「液体噴流で気体を送
るゼットポンプの給液孔をノズルの入口の周壁に沿って
接線方向にあけ、ノズルの出口に混合室を連接し、その
出口を噴射口とし、その周辺に複数筒の突起を設けてい
る吸引マッサージ気泡噴流装置」が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術は以下の課題を有していた。（１）イ号公報及びロ号公報に記載の技術は、水流を発
生するための構成を備えていないので、微細気泡を所望
の方向に広範囲に拡散させることができないという問題
点を有していた。

【０００４】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、水槽やプール、曝気槽、河川等の水中又は養殖池や
沿岸の養殖場もしくは鮮魚運搬車の水（海水）中、又は
化学工場における気液反応槽の液中に微細な気泡を水流
とともに多量かつ広範囲に発生させることができる水流
式微細気泡発生装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の水流式微細気泡発生装置は、以下の構成を有
している。

【０００６】本発明の請求項１に記載の水流式微細気泡
発生装置は、ａ．後部側から前端部に向かって集束する
形状の中空部を内部に有する器体と、前記器体の後部側
に接線方向に配設された導入孔と、前記器体の前端部に
配設された気液噴出孔と、を有している微細気泡発生器
と、ｂ．下流側が前記導入孔に接続された導入管と、
ｃ．前記導入管の所定部に接続され下流側が開口された
水流管と、を備えている構成を有している。

【０００７】この構成により、以下のような作用が得ら
れる。（１）導入管から器体内に高圧の気液混合流体を流入さ
せると、接線方向から器体内に流入した気液混合流体
は、器体の内壁面に沿って旋回し、激しく気液混合され
ながら、気液噴出孔側へ移動していく。この際、液体と
気体との比重の差によって、液体には遠心力が働き、気
体には向心力が働き、気体が中心軸に集束し負圧軸が形
成される。また、負圧軸により、気液噴出孔付近の液相
の液体には、微細気泡発生器内に進入しようとする力が
働く（以下、この力が働く液体を負圧液という）。一
方、微細気泡発生器内の気液混合流体は、旋回しながら
気液噴出孔に近づくにつれて、旋回速度が速くなるとと
もに圧力が高くなり、気液噴出孔付近で旋回速度及び圧
力は最大となり、負圧液と押し合う状態になる。負圧軸
に集まった気体は、負圧液と旋回している気液混合流体
とによって形成された間隙を圧縮気体となって剪断され
ながら通過し、気液混合流体とともに多量の微細気泡と
して気液噴出孔から液相へ噴出される。（２）旋回しながら噴出される気液混合流体と負圧液と
により、負圧軸に集まった気体は圧縮・剪断され、引き
ちぎられるようにして噴出されるので、多量のナノメー
タ乃至マイクロメータオーダーの微細気泡を発生させる
ことができる。（３）導入管から水流管へ流入した気液混合流体は液相
へ流れ込み、水流を形成する。この水流にのって、微細
気泡が広範囲に拡散される。（４）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（５）微細気泡を多量に発生させるので、気体と液体の
接触面積を大きくすることができ、気液反応装置におけ
る反応や、浄化装置における浄化を促進させることがで
きる。また、養殖池や養殖場もしくは活魚運搬車の水
（海水）中の溶存酸素量を増加させることができる。

【０００８】ここで、器体としては、円錐形状、円錐台
形状、半球形状、砲弾形状のもの等が用いられる。円錐
形状、円錐台形状の器体を用いた場合、器体が導入孔か
ら気液噴出孔に向かって一気に収束する形状を有してい
るので、器体内を旋回する流体に急激な剪断力が働き、
粘度が高い流体でも充分に攪拌させることができる。ま
た、気液噴出孔の形状は三角や四角等の多角形や円形、
楕円形のものが用いられる。円形にした場合、均質な微
細気泡を得ることができる。気液噴出孔から噴出される
気泡の粒径や水流管から吐出される流体の流速は、導入
管や水流管の管径の比や器体の形状に基づく旋回速度に
より適宜選択される。水流管の形状としては、単なる管
状、内径が下流側に向かって徐々に小さくなる形状等が
用いられる。また、水流管は下流側の端部を微細気泡を
拡散させたい方向に向けて配設される。導入管と水流管
の気液混合流体の分流比は導入管に導入される流体の圧
力や流速によって異なるが、水流管側への分流比は５〜
８０％の範囲で分流される。分流比が５％未満になるに
つれ分流管の流速が弱く微細気泡の拡散範囲が狭く、ま
た、８０％を越えるにつれ微細気泡の発生量が少なくな
る傾向が認められるので、好ましくない。導入孔と気液
噴出孔の口径比は導入管の導入流体の圧力や流速によっ
て適宜選択されるが、微細気泡の発生量や拡散範囲を大
きくとる場合は、導入孔の口径は気液噴出孔の口径より
大きくされる。

【０００９】本発明の請求項２に記載の発明は請求項１
に記載の水流式微細気泡発生装置であって、前記微細気
泡発生器が、中間部から両端部に向かって集束する形状
の中空部を内部に有する器体と、前記器体の前記中間部
に接線方向に配設され前記器体内で開口する導入孔を有
する導入管と、前記器体の前記導入管を中心として略対
称位置に穿設された気液噴出孔と、を備えている構成を
有している。

【００１０】この構成により、請求項１の作用に加え、
以下のような作用が得られる。（１）器体の導入管を中心として略対称の位置に気液噴
出孔が穿設されているので、器体の両側から多量の微細
気泡をより広範囲に拡散させることができる。（２）気液噴出孔を２個所備えているので、微細気泡の
粒径の調整を容易に行うことができる。（３）微細気泡の発生率を著しく高めることができる。ここで、器体としては、円錐又は円錐台の底面どうしを
連通させた形状、球形状、卵形状のもの等が用いられ
る。円錐又は円錐台の底面どうしを連通させた形状の器
体を用いた場合、器体が導入孔から気液噴出孔に向かっ
て一気に収束する形状を有しているので、器体内を旋回
する流体に急激な剪断力が働き、粘度が高い流体でも充
分に攪拌させることができる。また、気液噴出孔から噴
出される気泡の量や水流管から吐出される流体の流速
は、導入管や水流管の管径の比や器体の形状に基づく旋
回速度により適宜選択される。

【００１１】本発明の請求項３に記載の発明は請求項１
に記載の水流式微細気泡発生装置であって、前記微細気
泡発生器の後端部又は後部壁に穿設された気体自吸孔
と、一端側が前記気体自吸孔に接続され他端側が開口さ
れた気体自吸管と、を備えている構成を有している。

【００１２】この構成により、請求項１の作用に加え、
以下のような作用が得られる。（１）導入管から器体内に気液混合流体でなく液体のみ
を流入させても、接線方向から器体内に流入した液体に
は遠心力が働き、中心部は負圧となりその分中心部には
気体自吸管から気体が流入し負圧軸が形成される。（２）気体自吸管を大気に開放したり、目的とする吸収
又は反応ガス（例えば、ＣＯ₂，ＨＣｌ，ＨＣＮ，ＳＯ
₂，ＣＯＣｌ₂，フッ素化合物ガス等他の反応ガス）に
接続するだけで液体に気体を吸収もしくは反応させるこ
とができる。

【００１３】ここで、ポンプへの気体の吸込量は、ポン
プのキャビテーションを起こす範囲外で行われる。更
に、気体の吸込みは液体の粘度の低い方に行う方が気体
の高拡散化が図られるので好ましい。また、水流式微細
気泡発生装置は、浄水場や河川の浄化、畜産排尿の浄
化、活魚の輸送時や養殖時等の酸素供給、水耕栽培時の
溶存酸素量増加、ヘドロ等の浮上による汚濁水処理、貯
水槽のカルキ類の除去、オゾン混合による殺菌，滅菌，
脱臭、入浴時の血行促進、洗濯機、発酵食品類の発酵及
び培養の促進、各種薬品と各種ガスの高密度接触による
溶解及び中和、顔面洗浄器、シャワー、燃料噴射器等に
用いられる。特に活魚輸送用の水槽に水流式微細気泡発
生装置を配設し、水槽内に酸素を供給しながら水流を起
こすことにより、活魚が弱まるのを遅らせることがで
き、長時間の輸送が可能になる。気体自吸孔や気体自吸
管の内径やポンプの吐出圧を適宜選択することにより噴
出される気泡量が決定される。気体自吸管を反応ガス等
の圧力を有する気体槽に接続するときは導入管の流体の
圧力よりも低く設定されるのが好ましい。気体の微細化
が図れ難くなるためである。気体自吸管に流量計や流量
調整器を配設した場合は、微細気泡の噴出量を自在に調
整できるだけでなく、微細気泡の粒径も調整できるの
で、水流式微細気泡発生装置の容量や設置場所によって
は配設されるのが好ましい。

【００１４】本発明の請求項４に記載の発明は請求項１
乃至３の内何れか一項に記載の水流式微細気泡発生装置
であって、前記水流管の下流側に配設された水流発生ノ
ズルを備えている構成を有している。

【００１５】この構成により、請求項１乃至３の内何れ
か一項の作用に加え、以下のような作用が得られる。（１）水流発生ノズルが延設されているので、水流管か
ら流出する液体又は気液混合流体の流速に勢いをつける
ことができ、より広範囲に微細気泡を拡散させることが
できる。（２）液相を混合攪拌することができ、気体の溶解斑を
抑えることができる。

【００１６】ここで、水流発生ノズルとしては、先細ノ
ズルや、気体を随伴流として取り込むもの等が用いられ
る。先細ノズルを用いた場合は、微細気泡を遠方まで搬
送できる。また、気体を随伴流としてとり込むものを用
いた場合、液相の混合攪拌効果を得ることができる。

【００１７】本発明の請求項５に記載の発明は請求項
１、２、４の内何れか一項に記載の水流式微細気泡発生
装置であって、吸込口と吐出口とを有し前記吐出口に前
記導入管の上流側が接続されたポンプと、下流側が前記
ポンプの前記吸込口に接続された吸込管と、一端側が前
記吸込管の所定部に接続され他端側が気体中で開口され
た気体自吸管と、を備えている構成を有している。

【００１８】この構成により、請求項１、２、４の内何
れか一項の作用に加え、以下のような作用が得られる。（１）ポンプを駆動させると、気体自吸管から気体が吸
込管内を流れる流体の随伴流として吸込管内に吸い込ま
れ、気液混合流体となって器体に流入する。（２）気体自吸管から吸い込まれた気体は、ポンプ内の
インペラによってある程度拡散されてから器体に流入す
るので、より微細な気泡を発生させることができる。（３）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（４）微細気泡発生器内だけでなく、水流管内にも気体
が流入するので、微細気泡発生器から噴出される微細気
泡と水流管から噴出される大きな気泡とを噴出させるこ
とができる。大きな気泡は水流管から噴出された後比較
的すぐに浮上し、微細気泡は噴出された後大きな気泡に
比べ長い距離移動した後浮上する。よって、微細気泡発
生装置の近くには大きな気泡を、遠くには微細気泡を拡
散させることができる。

【００１９】ここで、吸込管の管径やポンプの能力を変
えることにより、吸込管内を流れる液体の流量が変わる
ので、吸込管内に吸い込まれる気体量を変化させること
ができる。また、ポンプへの気体の吸込量は、ポンプの
キャビテーションを起こす範囲外で行われる。気体自吸
管に流量調整器や流量計を配設した場合は前述の効果を
得ることができる。

【００２０】本発明の請求項６に記載の発明は請求項３
又は４に記載の水流式微細気泡発生装置であって、吸込
口と吐出口とを有し前記吐出口に前記導入管の上流側が
接続されたポンプと、下流側が前記ポンプの前記吸込口
に接続された吸込管と、を備えている構成を有してい
る。

【００２１】この構成により、請求項３又は４の作用に
加え、以下のような作用が得られる。（１）ポンプを駆動させると、流体は吸込管から，ポン
プを経て，導入管や水流管に流入する。（２）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（３）ポンプのインペラやケーシング内に空気や反応ガ
スが吸入されないので、ポンプがキャビテーションを起
こすのを防止できる。（４）活性の反応ガス（例えば、ＨＣｌやフッ素化合
物，ＣＯＣｌ₂等）がポンプのケーシング内に入らない
ので，ポンプの耐久性を向上させることができる。（５）ポンプの選択が液体の種別だけで選択でき、汎用
性に優れる。（６）微細気泡発生器と吸込管を同一液相に投入した場
合は、気体の溶存率を著しく高めるとともに、液相を攪
拌し気体の吸収効率や反応率を著しく高めることができ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における水流式微細気泡発生装置について、以下
図面を参照しながら説明する。

【００２３】図１は本発明の実施の形態１における水流
式微細気泡発生装置を生簀に設置した状態を示す状態図
である。図１において、１は本発明の実施の形態１にお
ける水流式微細気泡発生装置、２は吸込口２ａ及び吐出
口２ｂを有するポンプ、３は上流側がポンプ２の吐出口
２ｂに接続された導入管、４は導入管３の下流側に接続
された微細気泡発生器、５は上流側が導入管３の所定部
で分岐して接続された水流管、６は水流用気体自吸孔６
ａに水流管５の下流側が接続された水流発生ノズル、７
は一端が水流発生ノズル６の水流用気体自吸孔６ｂに接
続され他端側が大気中で開口された水流用気体自吸管、
８は下流側がポンプ２の吸込口２ａに接続された吸込
管、９は吸込管８の上流側に配設されたストレーナ、１
０は一端側が吸込管８の所定部に分岐して接続され他端
側が大気中で開口された気体自吸管、１０ａは気体自吸
管１０の所定部に配設された気体流量調整器、１１は微
細気泡発生装置１が配設された水槽や生簀１１ａ等の液
相である。

【００２４】図２（ａ）は本発明の実施の形態１におけ
る微細気泡発生器の要部斜視図であり、図２（ｂ）はそ
の正面図であり、図２（ｃ）はその要部側面図である。
図２において、３は導入管、４は微細気泡発生器、４ａ
は中間部から両端部に向かって内部が集束する形状（略
中空球状）の中空部を有する器体、４ｂは器体４ａに接
線方向に開口された導入管３の導入孔、４ｃは器体４ａ
の導入孔４ｂから中心部に向けた直線と中心部で直交す
る直径方向の両端部に穿設された気液噴出孔である。

【００２５】図３は本発明の実施の形態１における水流
発生ノズルの一例を示す側面断面図である。図３におい
て、５は水流管、６は水流発生ノズル、７は水流用気体
自吸管であり、これらは図１と同様のものなので同一の
符号を付してその説明を省略する。６ａは後部から流入
した流体を加速させ前部側から吐出する水流用器体、６
ｂは水流用器体６ａの後端部に配設固定され前部側に向
かって開口面積が徐々に絞られた形状を有する水流用吸
込管である。水流用吸込管６ｂには水流管５の下流側端
部が接続されている。６ｃは水流用器体６ａの側壁に穿
設された水流用気体自吸孔、６ｄは水流用器体６ａの前
端部に水流用吸込管６ｂと略同軸に穿設された水流用噴
出孔である。水流管５から水流発生ノズル６に流入する
流体は、水流用吸込管６ｂを加速しながら通過し水流用
器体６ａに流入し、水流用噴出孔６ｄから噴出される。
この流体の随伴流として、水流用気体自吸管７から水流
用気体自吸孔６ｃを経て、水流用器体６ａに空気が流入
し、水流用吸込管６ｂからの流体とともに水流用噴出孔
６ｄから噴出される。

【００２６】以上のように構成された本発明の実施の形
態１における水流式微細気泡発生装置について、以下図
面を参照しながらその動作を説明する。図４は本発明の
実施の形態１における微細気泡発生器内部の流体の状態
を示す要部正面状態図である。図４において、３は導入
管、４は微細気泡発生器、４ａは器体、４ｂは導入孔、
４ｃは気液噴出孔であり、これらは図２と同様のもので
あるので同一の符号を付してその説明を省略する。Ｘは
微細気泡発生器４内を旋回する気液混合流体の気体と液
体との比重差により形成される負圧軸である。図１にお
いて、ポンプ２を駆動させると、液相１１の液体は、ス
トレーナ９を経て吸込管８に流入する。吸込管８の気体
自吸管１０との接続部において、吸込管８内に気体自吸
管１０から空気が液体の随伴流として吸引され、気液混
合流体となり、ポンプ２の吸込口２ａからポンプ２内に
吸い込まれる。ポンプ２内に吸い込まれた気液混合流体
は、ポンプ２のインペラ（図示せず）により、気泡が拡
散されながらポンプ２の吐出口２ｂから導入管３内に吐
き出される。導入管３に流入した気液混合流体は、微細
気泡発生器４と水流管５に分岐して流出する。

【００２７】図４において、導入管３から導入孔４ｂを
経て接線方向から微細気泡発生器４内に流入した高圧の
気液混合流体は、器体４ａの内壁面に沿って旋回するこ
とにより激しく気液混合されながら、気液噴出孔４ｃ側
へ移動していく。この際、液体と気体との比重の差によ
って、液体には遠心力が働き、空気には向心力が働き、
減圧された空気相からなる負圧軸Ｘが形成される。ま
た、負圧軸Ｘにより、気液噴出孔４ｃ付近の液相１１の
液体には、微細気泡発生器４内に進入しようとする力が
働く（以下、この力が働く液体を負圧液という）。一
方、微細気泡発生器４内の気液混合流体は、旋回しなが
ら気液噴出孔４ｃに近づくにつれて、旋回速度が速くな
り、気液噴出孔４ｃ付近で旋回速度は最大となり、負圧
液と押し合う状態になる。よって、負圧軸Ｘに集まった
気体は、負圧液と旋回している気液混合流体との間を圧
縮・剪断されながら通過し、微細気泡発生器４の球面に
沿うようにして多量のナノメータ乃至マイクロメータオ
ーダーの微細気泡として気液噴出孔４ｃから液相１１へ
噴出される。

【００２８】一方、図３において、水流管５に流入した
気液混合流体は、水流発生ノズル６により加速され液相
１１内に噴出される。これにより、液相１１内に水流が
発生し、微細気泡発生器４の気液噴出孔４ｃから噴出さ
れた微細気泡がこの水流に遠方まで運ばれ広範囲に拡散
される。

【００２９】尚、本実施の形態１においては、２口の気
液噴出孔４ｃを有した球形状の微細気泡発生器４を用い
たが、気液噴出孔が１口で半球形状、砲弾形状、円錐台
形状、円錐形状の微細気泡発生器を用いても同様に実施
可能である。また、本実施の形態１においては、水流用
気体自吸孔６ｃを有する水流発生ノズル６を用い、水流
発生ノズル６内に気体を流入させる構成にしたが、単に
後部側から前部側に向かって徐々に内径が小さくなる形
状の管を接続しても水流管５からの流体を加速させるこ
とができるので同様に実施可能である。また、水流発生
ノズル６を用いず、直接水流管５から液相１１内に流体
を流入させる場合もあるが、この場合でも水流管５に下
流側端部の内径を上流側より小さくする等の加工を施す
ことにより流体を加速させ遠方まで広範囲に拡散させる
ことができる。また、本実施の形態１では生簀について
説明したが、浄化槽、沈澱池、化学反応装置、曝気槽等
種々の設備や装置についても同様に実施が可能である。

【００３０】以上のように構成された本発明の実施の形
態１の水流式微細気泡発生装置によれば、以下のような
作用が得られる。（１）微細気泡発生器４の器体４ａには、気体導入孔４
ｂを中心として両側の対称位置の中心線に気液噴出孔４
ｃが穿設されているので、微細気泡を微細気泡発生器１
の両側から広範囲に噴出させることができる。（２）負圧軸Ｘに集まった気体は噴出される際に、負圧
液により圧縮されながら剪断されるので、より微細で多
量の気泡を噴出させることができる。（３）気体自吸管１０から吸い込まれた気体は、ポンプ
２内のインペラによってある程度拡散されてから器体４
ａに流入するので、より微細な気泡を発生させることが
できる。（４）導入管３から水流管５へ流入した気液混合流体は
液相へ噴射され、液相中に、水流を形成する。この水流
にのって、微細気泡発生器４の気液噴出孔４ｃから噴出
された微細気泡が遠方まで広範囲に拡散される。（５）水流管５の下流側に水流発生ノズル６が延設され
ているので、水流管５から流出する液体又は気液混合流
体の水流に勢いをつけることができ、より広範囲に微細
気泡を遠方まで拡散させることができる。（６）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプ２で微細気泡及
び水流を発生させることができるので、生産性に優れる
とともにメンテナンス性に優れる。（７）水流発生ノズル６から噴出される流体には、微細
気泡発生器４から噴出される微細気泡に比べて大きな気
泡が含まれており、これらは微細気泡に比べて遠方まで
拡散されないので装置の近傍にも気泡を拡散させること
ができる。（８）微細気泡発生器４を気液反応装置や汚水処理装置
等に用いた場合、ポンプのＯＮ／ＯＦＦ時等に装置内の
残圧（負圧）により流体が逆流しても、微細気泡発生器
４には気体を取り込むための細孔等がないので、反応物
や汚物により目詰まりを起こすことがない。（９）微細気泡発生器４には、気体を取り込むための細
孔等がないので、器体４ａ内を高圧にしても停止時に逆
流を起こさず、より微細で多量の気泡を噴出させること
ができる。（１０）微細気泡を多量に発生させるので、気体と液体
の接触面積を大きくすることができ、気液反応装置にお
ける反応や、浄化装置における浄化を促進させることが
できる。また、養殖池や養殖場もしくは鮮魚運搬車の水
（海水）中の溶存酸素量を著しく増加させることができ
る。（１１）液相１１が、活魚輸送用の水槽である場合は、
水槽内に空気や酸素を供給しながら水流を起こすことに
より、水槽全体に微細（μｍオーダー）の空気や酸素の
気泡を拡散し、液相（水）中の溶存酸素含有量を高める
ことができるので、活魚が弱まるのを遅くすることがで
き、長時間の輸送が可能になる。（１２）微細気泡を遠方まで拡散できるので、池や河川
等の水質浄化を高効率で実施できる。（１３）気体を超微細にして液相中に高分散できるの
で、微細気化学工場等での反応ガスや排ガスの洗浄や吸
収、除去を容易に行うことができる。（１４）気体流量調整器１０を備えているので、微細気
泡の噴出量を自在に調整できるだけでなく微細気泡の粒
径も調整できる。

【００３１】（実施の形態２）本発明の実施の形態２に
おける水流式微細気泡発生装置について、以下図面を参
照しながら説明する。

【００３２】図５は本発明の実施の形態２における水流
式微細気泡発生装置の構成図である。図５において、２
はポンプ、２ａは吸込口、２ｂは吐出口、５は水流管、
７は水流用気体自吸管、８は吸込管、９はストレーナ、
１１は液相であり、これらは実施の形態１と同様のもの
であるので、同一の符号を付してその説明を省略する。
６’は先細り式水流発生ノズル、２０は本発明の実施の
形態２における水流式微細気泡発生装置、２１は上流側
がポンプ２の吐出口２ｂに接続された導入管、２２は導
入孔２２ｂが導入管２１の下流側に接続された本発明の
実施の形態２における微細気泡発生器、２３は一端側が
微細気泡発生器２２の気体自吸孔２２ｄに接続され他端
側が大気（気相）中で開口された気体自吸管である。

【００３３】図６（ａ）は本発明の実施の形態２におけ
る微細気泡発生器の要部斜視図であり、図６（ｂ）はそ
の正面図であり、図６（ｃ）はその要部側面図である。
２１は導入管、２２は水流式微細気泡発生器、２２ａは
後部側から前端部に向かって集束する形状（略円錐台形
状や略円錐状）の中空部を有する器体、２２ｂは器体２
２ａの台形状部に接線方向に内部で開口された導入管２
１の導入孔、２２ｃは器体２２ａの先端に穿設された気
液噴出孔、２２ｄは器体２２ａの後部壁に穿設され気体
自吸管２３が接続された気体自吸孔である。

【００３４】以上のように構成された本発明の実施の形
態２における水流式微細気泡発生装置について、以下図
面を参照しながらその動作を説明する。図７は本発明の
実施の形態２における微細気泡発生器内部の流体の状態
を示す要部断面状態図である。図７において、２１は導
入管、２２は微細気泡発生器、２２ａは器体、２２ｂは
導入孔、２２ｃは気液噴出孔、２２ｄは気体自吸孔、２
３は気体自吸管であり、これらは図６と同様のものであ
るので、同一の符号を付してその説明を省略する。Ｙは
微細気泡発生器２２内を旋回する気液混合流体の気体と
液体との比重差により形成される負圧軸である。図５に
おいて、ポンプ２を駆動させると、液相１１の液体は、
ストレーナ９、吸込管８、ポンプ２を経て導入管３に流
入する。導入管３に流入した気液混合流体は、微細気泡
発生器２２と水流管５に分岐して流入する。図７におい
て、導入管２１から導入孔２２ｂを経て接線方向から微
細気泡発生器２２内に流入した高圧の気液混合流体は、
器体２２ａの内壁面に沿って旋回しながら、気液噴出孔
２２ｃ側へ移動していく。この際、液体には遠心力が働
き、器体２２の中心部に気体自吸管２３から空気が流入
し、負圧軸Ｙが形成される。また、負圧軸Ｙにより、気
液噴出孔２２ｃ付近の液相１１の液体には、気体自吸管
２３を絞ることにより微細気泡発生器２２内に進入しよ
うとする力が働く（以下、この力が働く液体を負圧液と
いう）。一方、微細気泡発生器２２内の気液混合流体
は、旋回しながら気液噴出孔２２ｃに近づくにつれて、
旋回速度が速くなり、気液噴出孔２２ｃ付近で旋回速度
は最大となり、負圧液と押し合う状態になる。よって、
負圧軸Ｙに集まった気体は、負圧液と旋回している気液
混合流体とによって形成された間隙を圧縮気体となって
通過し、多量の微細気泡として気液噴出孔２２ｃから液
相１１へ噴出される。

【００３５】一方、水流管５に流入した気液混合流体
は、実施の形態１と同様に水流ノズル６で水流用気体自
吸管７からの空気と混合されて噴出され、液相１１に水
流が発生し、微細気泡発生器２２の気液噴出孔２２ｃか
ら噴出された微細気泡が広範囲に拡散される。

【００３６】以上のように構成された本発明の実施の形
態２の水流式微細気泡発生装置によれば、以下のような
作用が得られる。（１）導入管２１から器体２２ａ内に気液混合流体でな
く液体のみを流入させても、接線方向から器体２２ａ内
に流入した液体には遠心力が働き、その分中心部が減圧
になり、気体自吸管２３から自吸され流入し負圧軸Ｙが
形成される。（２）導入管２１から水流管５へ流入した気液混合流体
は液相へ流れ込み、水流を形成する。この水流にのっ
て、微細気泡発生器２２の気液噴出孔２２ｃから噴出さ
れた微細気泡が広範囲に拡散することができる。（３）駆動部としては、ポンプ２を１基用いるだけで、
微細気泡と水流を発生させることができる。（４）ポンプ２のインペラやケーシング内に空気や反応
装置に用いた場合に反応ガスが吸入されないので、ポン
プがキャビテーションを起こすのを防止できる。（５）気体は気体自吸管２３から直接微細気泡発生器２
２内へ吸い込まれるので、反応装置に用いた場合に活性
の反応ガス（例えば、ＨＣｌやフッ素化合物，ＣＯＣｌ
₂等）がポンプ２のケーシング内に入らないので、化学
反応装置に用いてもポンプの耐久性を向上させることが
できる。（６）ポンプ２の選択が液体の種別だけで選択でき、汎
用性に優れる。（７）液相１１が、活魚輸送用の水槽内である場合は、
水槽内に酸素を供給しながら水流を起こすことにより、
活魚が弱まるのを防止することができ、長時間の輸送が
可能になる。（８）先細り式水流発生ノズル６’の吸込み側と吐出側
の内径の比や、吸込み側と吐出側の距離を適宜選択する
ことにより所望の吐出量や吐出圧で吐出させることがで
きる。（９）先細り式水流発生ノズル６’は吐出側に向かって
内径が小さくなるだけの単純な構造なので、メンテナン
ス性に優れるとともに耐久性に優れる。

【００３７】

【発明の効果】以上のように本発明の水流式微細気泡発
生装置によれば、以下のような有利な効果が得られる。
請求項１に記載の発明によれば、以下の効果を有する。（１）導入管から器体内に高圧の気液混合流体を流入さ
せると、接線方向から器体内に流入した気液混合流体
は、器体の内壁面に沿って旋回し、激しく気液混合され
ながら、気液噴出孔側へ移動していく。この際、液体と
気体との比重の差によって、液体には遠心力が働き、気
体には向心力が働き、気体が中心軸に集束し負圧軸が形
成される。また、負圧軸により、気液噴出孔付近の液相
の液体には、微細気泡発生器内に進入しようとする力が
働く（以下、この力が働く液体を負圧液という）。一
方、微細気泡発生器内の気液混合流体は、旋回しながら
気液噴出孔に近づくにつれて、旋回速度が速くなるとと
もに圧力が高くなり、気液噴出孔付近で旋回速度及び圧
力は最大となり、負圧液と押し合う状態になる。負圧軸
に集まった気体は、負圧液と旋回している気液混合流体
とによって形成された間隙を圧縮気体となって剪断され
ながら通過し、気液混合流体とともに多量の微細気泡と
して気液噴出孔から液相へ噴出される。（２）旋回しながら噴出される気液混合流体と負圧液と
により、負圧軸に集まった気体は圧縮・剪断され、引き
ちぎられるようにして噴出されるので、多量のナノメー
タ乃至マイクロメータオーダーの微細気泡を発生させる
ことができる。（３）導入管から水流管へ流入した気液混合流体は液相
へ流れ込み、水流を形成する。この水流にのって、微細
気泡が広範囲に拡散される。（４）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（５）微細気泡を多量に発生させるので、気体と液体の
接触面積を大きくすることができ、気液反応装置におけ
る反応や、浄化装置における浄化を促進させることがで
きる。また、養殖池や養殖場もしくは活魚運搬車の水
（海水）中の溶存酸素量を増加させることができる。

【００３８】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加え、以下の効果を有する。（１）器体の導入管を中心として略対称の位置に気液噴
出孔が穿設されているので、器体の両側から多量の微細
気泡をより広範囲に拡散させることができる。（２）気液噴出孔を２個所備えているので、微細気泡の
粒径の調整を容易に行うことができる。（３）微細気泡の発生率を著しく高めることができる。

【００３９】請求項３に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加え、以下の効果を有する。（１）導入管から器体内に気液混合流体でなく液体のみ
を流入させても、接線方向から器体内に流入した液体に
は遠心力が働き、中心部は負圧となりその分中心部には
気体自吸管から気体が流入し負圧軸が形成される。（２）気体自吸管を大気に開放したり、目的とする吸収
又は反応ガス（例えば、ＣＯ₂，ＨＣｌ，ＨＣＮ，ＳＯ
₂，ＣＯＣｌ₂，フッ素化合物ガス等他の反応ガス）に
接続するだけで液体に気体を吸収もしくは反応させるこ
とができる。

【００４０】請求項４に記載の発明によれば、請求項１
乃至３の内何れか一項の効果に加え、以下の効果を有す
る。（１）水流発生ノズルが延設されているので、水流管か
ら流出する液体又は気液混合流体の流速に勢いをつける
ことができ、より広範囲に微細気泡を拡散させることが
できる。（２）液相を混合攪拌することができ、気体の溶解斑を
抑えることができる。

【００４１】請求項５に記載の発明によれば、請求項
１、２、４の内何れか一項の効果に加え、以下の効果を
有する。（１）ポンプを駆動させると、気体自吸管から気体が吸
込管内を流れる流体の随伴流として吸込管内に吸い込ま
れ、気液混合流体となって器体に流入する。（２）気体自吸管から吸い込まれた気体は、ポンプ内の
インペラによってある程度拡散されてから器体に流入す
るので、より微細な気泡を発生させることができる。（３）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（４）微細気泡発生器内だけでなく、水流管内にも気体
が流入するので、微細気泡発生器から噴出される微細気
泡と水流管から噴出される大きな気泡とを噴出させるこ
とができる。大きな気泡は水流管から噴出された後比較
的すぐに浮上し、微細気泡は噴出された後大きな気泡に
比べ長い距離移動した後浮上する。よって、微細気泡発
生装置の近くには大きな気泡を、遠くには微細気泡を拡
散させることができる。

【００４２】請求項６に記載の発明によれば、請求項３
又は４の効果に加え、以下の効果を有する。（１）ポンプを駆動させると、流体は吸込管から，ポン
プを経て，導入管や水流管に流入する。（２）微細気泡発生用のポンプと水流発生用のポンプを
別々に備える必要がなく、１機のポンプで微細気泡及び
水流を発生させることができるので、生産性に優れると
ともにメンテナンス性に優れる。（３）ポンプのインペラやケーシング内に空気や反応ガ
スが吸入されないので、ポンプがキャビテーションを起
こすのを防止できる。（４）活性の反応ガス（例えば、ＨＣｌやフッ素化合
物，ＣＯＣｌ₂等）がポンプのケーシング内に入らない
ので，ポンプの耐久性を向上させることができる。（５）ポンプの選択が液体の種別だけで選択でき、汎用
性に優れる。（６）微細気泡発生器と吸込管を同一液相に投入した場
合は、気体の溶存率を著しく高めるとともに、液相を攪
拌し気体の吸収効率や反応率を著しく高めることができ
る。

【００４３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における水流式微細気泡
発生装置を生簀に設置した状態を示す状態図

【図２】（ａ）本発明の実施の形態１における微細気泡
発生器の要部斜視図（ｂ）本発明の実施の形態１における微細気泡発生器の
要部正面図（ｃ）本発明の実施の形態１における微細気泡発生器の
要部側面図

【図３】本発明の実施の形態１における水流発生ノズル
の一例を示す側面断面図

【図４】本発明の実施の形態１における微細気泡発生器
内部の流体の状態を示す要部正面状態図

【図５】本発明の実施の形態２における水流式微細気泡
発生装置の構成図

【図６】（ａ）本発明の実施の形態２における微細気泡
発生器の要部斜視図（ｂ）本発明の実施の形態２における微細気泡発生器の
要部正面図（ｃ）本発明の実施の形態２における微細気泡発生器の
要部側面図

【図７】本発明の実施の形態２における微細気泡発生器
内部の流体の状態を示す要部断面状態図

【符号の説明】

１水流式微細気泡発生装置２ポンプ２ａ吸込口２ｂ吐出口３導入管４微細気泡発生器４ａ器体４ｂ導入孔４ｃ気液噴出孔５水流管６水流発生ノズル６’ 先細り式水流発生ノズル６ａ水流用器体６ｂ水流用吸込管６ｃ水流用気体自吸孔６ｄ水流用噴出孔７水流用気体自吸管８吸込管９ストレーナ１０気体自吸管１０ａ気体流量調整器１１液相１１ａ生簀２０水流式微細気泡発生装置２１導入管２２水流式微細気泡発生器２２ａ器体２２ｂ導入孔２２ｃ気液噴出孔２２ｄ気体自吸孔２３気体自吸管

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ａ．後部側から前端部に向かって集束す
る形状の中空部を内部に有する器体と、前記器体の後部
側に接線方向に配設された導入孔と、前記器体の前端部
に配設された気液噴出孔と、を有している微細気泡発生
器と、ｂ．下流側が前記導入孔に接続された導入管と、ｃ．前記導入管の所定部に接続され下流側が開口された
水流管と、を備えていることを特徴とする水流式微細気泡発生装
置。
【請求項２】前記微細気泡発生器が、中間部から両端部に向かって集束する形状の中空部を内
部に有する器体と、前記器体の前記中間部に接線方向に
配設され前記器体内で開口する導入孔を有する導入管
と、前記器体の前記導入管を中心として略対称位置に穿
設された気液噴出孔と、を備えていることを特徴とする
請求項１に記載の水流式微細気泡発生装置。
【請求項３】前記微細気泡発生器の後端部又は後部壁
に穿設された気体自吸孔と、一端側が前記気体自吸孔に
接続され他端側が開口された気体自吸管と、を備えてい
ることを特徴とする請求項１に記載の水流式微細気泡発
生装置。
【請求項４】前記水流管の下流側に配設された水流発
生ノズルを備えていることを特徴とする請求項１乃至３
の内何れか一項に記載の水流式微細気泡発生装置。
【請求項５】吸込口と吐出口とを有し前記吐出口に前
記導入管の上流側が接続されたポンプと、下流側が前記
ポンプの前記吸込口に接続された吸込管と、一端側が前
記吸込管の所定部に接続され他端側が気体中で開口され
た気体自吸管と、を備えていることを特徴とする請求項
１、２、４の内何れか一項に記載の水流式微細気泡発生
装置。
【請求項６】吸込口と吐出口とを有し前記吐出口に前
記導入管の上流側が接続されたポンプと、下流側が前記
ポンプの前記吸込口に接続された吸込管と、を備えてい
ることを特徴とする請求項３又は４に記載の水流式微細
気泡発生装置。