JP2017080721A - ウルトラファインバブル発生用具 - Google Patents

Abstract

【課題】 気体（空気等）を別途吸引又は供給させることなく液体中にウルトラファインバブルを発生させることができ、流通する液体及び静止する液体のいずれにも適用できるウルトラファインバブル発生用具を提供する。【解決手段】 シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具である。該ウルトラファインバブル発生用具は液体の流れる管内又は管状部材の内側に配置され、液体に空気を吸引又は供給することなく液体が前記複数の三角柱状突起に衝突し液体中に含まれた空気が微細化されることによりウルトラファインバブルを発生させる。【選択図】 図１

Description

本発明は液体中にウルトラファインバブルを発生させるための部材ないし器具に関する。

近年、液体中の微細な気泡を利用する技術が注目されている。これらの液体中の微細な気泡は、その大きさによりマイクロバブル、ウルトラファインバブル（ナノバブルとも呼ばれる）などに区別されており、ＩＳＯ基準において、ウルトラファインバブルは、液体中における気泡径が１μｍ（１／１０００ｍｍ）以下あるいは未満のナノメートル単位の極微細な気泡を指すとされている。本明細書においてウルトラファインバブル（ナノバブル）の語はこの意味合いで用いる。

近時では特にウルトラファインバブルにつき種々の分野で利用するための技術が研究され、また現に利用されつつある。例えば、家庭用や業務用シャワーに用いることによって肌に保湿効果を生じさせたり汚れを落としやすくしたり、工作機械の切削部分の冷却液やエンジンのラジエター内部の冷却液として用いることによって冷却効果を高めたり、エンジンの燃料噴射部分に同発生体を設け、同発生体内部に液体燃料を通過させることによってエンジンの燃料効率を上昇させたりすること等が挙げられる。さらに、野菜の洗浄や、農作物の育成、ペンキの調合など、様々な分野への応用が模索されている。

ウルトラファインバブルを利用する前提として、これを発生させる技術（装置、方法）が必要となる。現在のところウルトラファインバブルの実態は完全には解明されておらず、これを発生させるための装置の構造はいまだ複雑で、製造コストも（従って販売コストも）高価である。そのため、工業用、研究用ウルトラファインバブル発生のための装置は実用化されているものの、それ以外の例えば家庭で簡便に使用できるようなものは未だ実用化されていないのが現状である。

ナノバブルをより簡便に生成・発生させるための提案もなされている。例えば、特許文献１の発明では、「大がかりな装置を用いることなく、簡便にナノバブルを製造できるナノバブル製造装置を提供する」ために、まず所定の圧力下で直径４〜１００μｍの範囲のマイクロバブルを生成し（明細書段落［００２７］）、次に所定の距離Ｌをもって設けられたスリット板と衝突板との作用により、液中に１００ｎｍ以下の範囲のナノバブルを発生させる（同［００３３］［００３４］）。

しかし、特許文献１は、まずマイクロバブルを生成し、次にこの生成されたマイクロバブルからナノバブルを発生するというように、ナノバブルを二段階に分けて得るため、マイクロバブル製造部とナノバブル製造部の別々の製造部が必要となる。

また、蛇口に取り付ける装置として、例えば特許文献２の発明が提案されている。しかし、これも、超音波素子アレイ基板２０を液体流路配管２の内側に固定手段２１２で固定し、超音波素子３０ｂ、３０ｃからの超音波振動を加え続けさせるというものであり、その構造はいまだ大がかりなものである。

ところで、ウルトラファインバブルについては、上記のように流れる液体中に発生させるのではなく、静止した液体中にウルトラファインバブルを発生させ、これを利用することも考えられる。これは、例えばウルトラファインバブル自体の研究のために用いられることのほか、近年では化粧品や料理用ドレッシングなど、日常生活においてウルトラファインバブルを利用することなどが模索されている。その他、うがい用の水などにもこれを応用することも考えられる。

静止する液体中にウルトラファインバブルを発生させる技術としては、気液混合高速剪断方式による微細気泡発生装置や加圧溶解式気泡発生装置などが知られている（非特許文献１、ｐ５９−ｐ６２）。

前者は、水槽内の液体と室内の空気を渦流ポンプにより吸引し、気液混合流体としてポンプ内で激しく破砕混合し、次に装置内部の旋回液流式気泡発生装置内を気液混相流が旋回しながら通過し、強い剪断力により気体が破砕され微細気泡を発生させ、さらに水槽内に分散器として設置された旋回液流式気泡発生装置内を通過する際の剪断により、より微細な気泡であるマイクロバブル・ナノバブルとして放出させるというものである。

後者は、水槽内から液体を渦流ポンプにより圧送するとともに、室内空気を自給し、次に装置内部の加圧装置で自給空気を溶解し、減圧ノズル部で大気圧まで減圧することで飽和した気体を析出し微細気泡とするものである。

しかしながら、これらは、もとより研究や工業に用いることが念頭に置かれ、構造が複雑でサイズも大きく、コストも高いものであり、上記のような化粧品や料理用ドレッシングなどにつき個人ないし家庭において日常用いられるような場合には適さない。

その他、静止した液体中にウルトラファインバブルを発生させる装置として従来提案されているのは、例えば特許文献３のように、発生したマイクロバブルをナノバブル化させることを要し、そのために生成されたマイクロバブルをマイクロナノバブル生成器の外壁面に沿って移動させるなど、バブル発生のための構成を必ずしも簡易なものとできておらず、結果として、例えば上記のような化粧品や料理用ドレッシングのためのように、簡便に用いるのは困難であった。

特開２０１３−３４９５８ 特開２０１５−９３２０５ 特開２０１４−２３１０４６

経済産業省委託 平成２４年度国際標準化推進事業 戦略的国際標準化加速事業「国際標準共同研究開発事業」ナノ・マイクロバブル技術に関する国際標準化報告書 平成２５年３月 http://www.meti.go.jp/meti_lib/report/2013fy/E003666.pdf

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、液体に気体（空気等）を吸引、供給させこれを細分化させるといった手段によらずに、液体中にウルトラファインバブルを発生させることができ、流通する液体及び静止する液体のいずれにも適用できるウルトラファインバブル発生用具を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明においては、もともと液体中に含まれている空気・酸素を極微細化するものとする。
すなわち、第１の側面として、本発明は、シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具であって、該ウルトラファインバブル発生用具は管又は管状部材の内側に配置され、液体に空気を吸引又は供給することなく液体が前記複数の三角柱状突起に衝突し液体中に含まれた空気が微細化されることによりウルトラファインバブルを発生させることを特徴とするウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第２の側面として、前記円柱形状部材は複数の円盤状部材が積層されて形成された上述のウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第３の側面として、本発明は、前記円柱形状部材の外周面に液体の流れを誘導するための羽根が設けられた上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第４の側面として、本発明は、前記管状部材の内側に配置されたウルトラファインバブル発生用具において、前記シャフトが乾電池又は充電池を電源とするモータの駆動により回転され前記円柱形状部材が回転することにより液体が前記複数の三角柱状突起に衝突する上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第５の側面として、本発明は、前記各三角柱状突起の一つの角と液体が液体の流れに対しほぼ垂直に衝突するように配置された上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。

本発明によれば、気体（空気等）を別途吸引又は供給させることなく液体中にウルトラファインバブルを発生させることができるとともに、流通する液体及び静止する液体のいずれにおいてもウルトラファインバブルを発生させることが可能となる。

本発明の一実施形態を示す図である。 本発明における液体の流れを説明するための図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明の一実施形態（図１）の使用状態を示す図である。 本発明の変形例を示す図である。 本発明の変形例の円盤状部材を示す図である。 本発明の変形例の円盤状部材を示す他の図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態の使用状態を示す図である。 本発明のシャフトの一例を示す図である。 本発明におけるナノバブルの生成を説明するための図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明における突起の例（三角柱形状以外の例）を示す図であり、突起を上から見て示した図である。

以下、本発明のウルトラファインバブル発生用具に係る実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

（実施形態１）
本実施形態は、水道、シャワー、ホースなど、管の内側を流れる液体中にウルトラファインバブルを発生させる場合に関する。

図１に示すように、本発明に係るウルトラファインバブル発生用具１は、シャフト２と、これに取付けられる円柱形状部材３とからなる。円柱形状部材３の表面（外周面）４には複数の三角形状（突起物を上面から見たときの形状が三角形）の突起物（三角柱状突起５）が設けられる。

従来のウルトラファインバブルの生成においては、上記のとおり、超音波振動を加え続けたり、吸引した気体を液体に混合し、強い剪断力により気体が破砕されることで形成したり、自給した空気を溶解して大気圧まで減圧し、飽和した気体が析出されることで形成するなど、気体の発生や気体の液体への混合などのための手段を必要としている。これに対し、本発明においては、液体中に含まれている空気・酸素を極微細化してウルトラファインバブルを発生させる。

周知のとおり、液体には通常一定量の空気が溶け込む。例えば、２０度１気圧で水の体積に対し約２％の体積の空気、重量換算で１Ｌの水に約２４ｍｇの空気が溶ける。このように空気や酸素が溶け込んでいる液体に流れを作り出し、液体中の空気や酸素を衝突させる。

すなわち、図２に示すように、複数の三角柱状突起５につきそれぞれ一つの角（図２では符号６で示す角）を液体が流れる方向に対向するように配置すると、液体はこの角６の先端で（矢印７で示すように）分流する。分流した液体は、それぞれ三角柱状突起の側面８に沿って流れるが、次の角９で側面（流れ方向に沿った側面）８が途切れるため、これらの角（９）の周辺で、液流に他の方向に向けた流れ（乱流と称する）が生じる。三角柱形状の場合、両側面８と流れ方向に対向する側面１２とを構成する角９の角度が例えば四角形等多角形に比べ狭いものとなり得ることから、かかる乱流１０が生じやすいものとなり得る。

隣接した三角柱状突起においても、同様に、分流した液流、乱流が発生する。

液体は管内（配管内部）を流れるため、移動できる範囲が制限される。すなわち、流れる方向が管により制限される（液体は拡散しない）。

よって、液体は、複数の三角柱状突起５に衝突し、分断又は剪断されながら流れ、生じる液流及び乱流は衝突を繰り返し、かかる過程でウルトラファインバブルが生成されると考えられる。なお、この過程で液体の分子構造が不安定になり、更なる衝突と分断で発生した微細な泡がマイナスの電荷を帯び、急激に縮小し、超微細気泡、すなわちウルトラファインバブルに変化している可能性がある。

上記のとおり、三角柱状突起を用いると液流に分流を生じさせるとともに乱流を生じやすくすると考えられるため、本発明においてはウルトラファインバブルの生成に三角柱状突起５を用いる。三角柱状突起５は、例えば円柱形状部材の外周面に図３に示すようにより整列するように配置して設けることもできるが、液流及び乱流の衝突が生じやすくなるように配置するのが好ましい。そのような配置は種々のものが考えられるが、一例としては、図１に示されるように若干ずらした配列が考えられる。

また、図４に示すように、液流及び乱流の衝突が生じやすくなるように複数の三角柱状突起が円柱形状部材２１の長手方向に向け螺旋状となるように配置することもできる。

隣接する三角柱状突起どうしの距離を短くし過ぎると、乱流の発生ないし衝突の促進が妨げられ、ウルトラファインバブルの発生が促進されない可能性がある。図１３（ａ）を参照して説明すると、三角柱状突起５ａに沿った液体の流れ７ａは角９ａの周辺で乱流１０ａを生じる。この乱流１０ａと三角柱状突起５ｂの距離が近過ぎると、液体の流れ７ｂが乱流１０ａの影響を受けて弱くなる可能性があり、角９ｂの周辺で発生する乱流１０ｂが小さいものとなる可能性がある。そのため、複数の三角柱状突起は、乱流の発生が弱まらない程度の距離で配置するのが好ましい。

一例として、図１３（ｂ）に示すように、三角柱状突起５どうしは、円柱形状部材の長手方向においては三角柱状突起５の角６から流れ方向に対向する側面Ｂへの垂線Ａの１．５倍程度の距離（Ａ＋Ａ／２）、円周方向においては三角柱状突起５の流れ方向に対向する側面の一辺Ｂの０．５倍程度の距離（Ｂ／２）の間隔を設けるようにしてもよい。

あるいは、乱流の発生を強めるため、液体が円柱形状部材の周りを旋回しながら通過するように三角柱状突起を構成、配置するのが好適である。例えば、図１４に示されるように、三角柱形状の三角形を縦長二等辺三角形状とし、液体が通る通路が螺旋状となるように配置する。

この場合、円柱形状部材に羽根２４を設けるのが好ましい。羽根を螺旋状に設けることにより、液体が円柱形状部材の周りをまわりながら通過するための流れを誘導又は促進することができる。

羽根は、図１４に示されるように円柱形状部材の先端側（シャフトの先端方向＝符号１３で示す側）に設けると上記流れを誘導するものとなる。ただし、配置はそのような箇所に限られず、例えば円柱形状部材の中央などに設け、発生した流れを更に誘導し促進させるようにしてもよい。

羽根は一連（図１４参照）であっても一連でなくても（切れ目があっても）よく、またいずれの場合も複数の部分から構成することができる。

このように三角柱形状を配置、構成すると、液体が円柱形状部材の周りを旋回しながら通過するが、その際、液体はその流れに従いそれぞれの三角柱状突起の角にほぼ垂直に衝突し得るものとなる。またこの旋回流により、乱流の発生が促進され得る。

液体の粘性、流量、流速、液圧などに応じ、三角柱状突起の角度や三角柱状突起の個数、大きさなどを変えることで、所望（に近い）の量のウルトラファインバブルを得ることも可能となる。

突起の形状については、上記のとおり、液流に分流と乱流を生じやすくしウルトラファインバブルの発生を促進させる好適な一例として三角柱形状が挙げられるが、この目的に合致するものであれば突起の形状（断面形状）は必ずしも厳密な三角形でなくてもよく、例えば図１５に示されるような形状とすることもできる。

本発明のシャフトの一例を図１２に示す。シャフト２は、先端１３にＲをつけ、その先端に液流があたると直接三角形状突起５の外周に向かって流れ込んで三角柱状突起５に衝突し易くするように構成するのが好ましい。例えば図１に示すように、シャフト２の円錐形状部分１４と円柱形状部材３の外周面４とが段差なく（例えば円錐形状部分１４の直径が円柱形状部材３の直径よりも小さいものとなるようなことなく）連続するように構成するのが好ましい。

本実施形態におけるウルトラファインバブル発生用具を、液体が流れる管１５（円柱形状部材の長手方向の寸法よりも長い）の内側に配置した例を図５に示す。管内に所定の圧力で液体１６が流れると、液体が本発明の用具を通過する際に三角柱状突起５に衝突し、上記作用によりウルトラファインバブルが生成される。また、三角柱状突起が管１５によって囲われることにより、限定された空間内で液体が三角柱突起で形成される流路を高速で通過し、発生した液流が管１５の内壁に衝突し、液流、乱流の衝突を促進させ、ウルトラファインバブルの発生を促進させる。かかる衝突を促進させるため、三角柱状突起と管の内壁を近接させるように構成するのが好ましい。

（変形例１）
円柱形状部材は、複数の円盤状部材１７を連接ないし積層させることにより形成することができる。図６にその例を示す。

通常、三角柱状突起５が設けられた円柱形状部材の長さが長くなれば、液体や液体中の空気等の衝突が増えるためウルトラファインバブルの発生数も多くなり、この長さが短くなれば、ウルトラファインバブルの発生数は少なくなる。円柱形状部材を複数の円盤状部材１７により構成すると、取り付ける円盤状部材の数を調節することにより、ウルトラファインバブルの発生数を調整することができる。

図７は、円盤状部材１７を３つの方向から示した図である。図７に示すように、円盤状部材には、中央部にシャフトを貫通させる孔１８を設け、この孔１８の外周部に隣接した部分に、当該円盤状部材を他の円盤状部材と嵌合させるための嵌合孔１９及び嵌合凸部２０が複数設けられる。嵌合孔の外部に三角柱状突起を複数設けて円盤状部材を形成する。

図８に示すように、嵌合孔１９と嵌合凸部２０のボスの各中心部２２、２３が一定角度ずれるよう形成してもよい。円盤状部材１７を、例えば１０〜２０枚程度順次連接する場合、嵌合孔と嵌合凸部のボスの各中心部２２、２３を、４．５〜４．８度程度ずれるように円盤状部材１７を形成し、円盤状部材を複数嵌合すると、隣接する円盤状部材同士で外周部の突起が当該角度ずれていくため、円盤状部材を複数隣接してなる円柱形状部材の外周部の三角柱状突起の配列が螺旋状の形状を有することになる。

円柱形状部材はプラスチック成型やプレス成形などにより製造することができる。円柱形状部材を複数の円盤状部材により構成するようにすると、量産化と高コストパフォーマンスにより、既存のナノバブル発生器の価格と比較して、大幅に生産コストメリットを作り出す可能性が高い。

円盤状部材の連接は適宜行うことができ、例えば円盤状部材どうしを接着剤で接着してもよく、また超音波溶着してもよい。

（変形例２）
本発明の原理を利用し上述とは別の形態でウルトラファインバブルを生成することも考えられる。例えば液体の流れる管の内壁に直接複数の三角柱状突起を取り付けたり配置したりすることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、容器に収められた化粧品、ドレッシング、うがい用の水など、静止した液体中にウルトラファインバブルを発生させる場合に関する。

本実施形態においても、円柱形状部材、三角柱状突起、シャフトにつき、実施形態１で述べた点を適用することができる。ウルトラファインバブル発生用具１０１は、外周面１０４に複数の三角柱状突起１０５が設けられた円柱形状部材１０３（なお後述のとおり、円盤状部材を積層させて構成することもできる）をシャフト１０２に取り付けた構成とする。

ここでは、三角柱状突起１０５に液体を衝突させるため、シャフト１０２をモータ１００により回転させ、それによりシャフト１０２に取付けられた円柱形状部材１０３が回転するように構成する。かかる回転により、円柱形状部材１０３に設けられた三角柱状突起１０５を液体に衝突させる。

本発明のウルトラファインバブル発生用具は軽量化が図れるシャフトや円柱形状部材、円盤状部材から構成されるものであり、モータ１００の駆動に大きな電力を必要としない。そのため、本発明のモータの電源は、乾電池や充電池の低電源（例えば１．２Ｖ程度）で稼働することができる（ただし、電源が電池に限られるわけではない）。一例として、１．２Ｖの電池を用い、うがい用ウルトラファインバブル水の発生器を作る場合、電池を含む装置全体の重量は約３００ｇ程度、装置のサイズを縦約１０ｃｍ×横約１０ｃｍ×高さ約１５ｃｍのサイズに収めることが可能である。このように、本発明によれば、従来みられないウルトラファインバブル発生用具全体の小型化、軽量化、携帯化が実現される。

前述のとおり、液体が管内を流れると移動できる範囲が制限される。換言すれば、液体の流れる方向が管により制限される（液体は拡散しない）。そこで、本実施形態においても、このように区画を設定することで、区画内の液体が複数の三角柱状突起に衝突、分断を繰り返すのを促進する。

かかる観点から、前記三角柱状突起１０５の周りを、管状部材によって囲うように構成する。これによれば、限定された空間内で液体の流れを発生させることが可能となり、液体が三角柱突起により形成される流路を高速で通過し、発生した液流が管状部壁内で効率的に液流、乱流の衝突を促進させ、ウルトラファインバブルの発生を増進させることができる。この衝突を促進させるため、管状部材の長手方向の寸法は、円柱形状部材の三角柱状突起がカバーされるものとするのが好適である。また、三角柱状突起と環状部材の内壁を近接させるように構成してもよい。

なお、本明細書において「管」の語は、実施形態１の場合のようないわゆる配管のような形状のものを含み、本実施形態における管状部材は管状にカバーする部材を含む。

本実施形態にかかるウルトラファインバブル発生用具１０１の一例を図９に示し、これに管状部材１０７を用いた場合の一例を図１０に示す。管状部材１０７は上面又は底面の一方の面（図１０では下に位置する底面側１０８）が開口しており、内部に液体が流入するように構成される。

図１０に示されるように、管状部材には、液体が当該部材の内外に循環するための開口１０９を設けると好適である。これにより、管状部材１０７の一方の面（図１０では下に位置する底面側１０８）から流入した液体が円柱形状部材の周りを旋回しながら上昇して通過し、開口１０９から流出し、再び底面側１０８から管状部材の内側に流れ込む（上昇流パターン）。あるいは、開口１０９から流入した液体が円柱形状部材の周りを旋回しながら下降して通過し、底面側１０８から流出し、管状部材の外側を上昇して再び開口１０９から流入する（下降流パターン）。

このように液体の流れが循環を繰り返すことで、更にウルトラファインバブルの発生数が飛躍的に向上する。

なお、上昇流パターンと下降流パターンは、三角柱状突起の傾きにより変更することが可能である。上昇流パターンとする場合は、各三角柱状突起の頂点（流れに初めに衝突する角）を、水平線よりも下に（この頂点から底面への垂線と水平線との角度が例えば１５度程度となるように）傾ける。反対に、各三角柱状突起の前記頂点を水平線よりも上に傾ければ、下降流パターンとすることができる。

図１１に、管状部材１０７を用いた本発明のウルトラファインバブル発生用具を使用する場合の一例を示す。図１１は、円柱形状を囲う管状部材を、容器１１０内の液体１１２に沈めた状態を示している。矢印１１５はモータの回転方向を示し、矢印１１４は液体の流れの方向を示す。図１１は上昇流パターンの場合を示しており、矢印１１４が示す方向で液体が管状部材１０７の底面側１０８から流入し、上部の開口１０９から流出し、これらが繰り返される。

実施形態１の場合、液体の流量（少ない場合）、流速（遅い場合）などによっては、ウルトラファインバブルが発生されにくい場合も考えられるが、本実施形態の場合は、モータの回転速度を調整することにより、この問題に対応することができる。

本実施形態によってウルトラファインバブルを生成する場合、これを液体の混合や攪拌に用いることができる。例えば液状ドレシッングを容器に入れ、本発明の装置を稼働すると、酢とオイルを容易に混合させることができる。

（変形例）
本実施形態においても、円柱形状部材を複数の円盤状部材により形成するものとすることができ、これらはプラスチック成型などにより製造することができる。

また、三角柱状突起は、液体が一つの角に衝突して分断されながら流れ、生じる液流及び乱流が衝突を繰り返すように構成できればよく、図示のもののほか、例えば、液体に衝突する角を頂点とした場合の底辺（底面）側において、三角形状の切りかけが設けられるような形状としてもよい。

なお、本発明は液体に気体を注入等することなくウルトラファインバブルを生成することが可能であるが、気体の注入等を併用することも可能である。すなわち、本発明の装置・方法において、併せて気体（窒素、二酸化炭素やオゾン等）を液内に注入することもできる。

以下、本発明によるウルトラファインバブルの生成の実験例を示す。

（実験例）
実験例は、実施形態２の変形例を用い、以下の要領で行った。
（１）円柱形状部材について
円盤状部材（１つの円盤状部材に三角柱突起が８個形成）を４つ積層し、各三角柱突起を図９のように配置して（ただし、図９は円盤状部材の積層数が異なる）構成した。
（２）液体の種類、量
工業精製水、７５ｍｌとした。
（３）流速
モータを１分間当たり２０，０００回転させた。１分間回転後３０秒放置を１０回繰り返した（モータ回転時間は合計１０分間）。
（４）測定対象
液体中のウルトラファインバブルの個数、最頻径及び平均径を測定した。
（５）測定機器
英国マルバーン（Malvern）社製・ナノ粒子解析装置（ＬＭ１０）を用いた。

実験結果を下記表１に示す。
（表１）

（注）上記ウルトラファインバブルの数は、ウルトラファインバブル発生後の液体を
１０倍に希釈した際の個数の測定値を表記。

上記表１のとおり、本発明によりウルトラファインバブル（平均径１２２．６ｎｍ、最頻径１００．２ｎｍ）が少なくとも7.39 ×10^８個／ML（希釈10倍値）生成されたことが確認された。すなわち、液体（工業精製水）1ミリリッター中に約74億個のウルトラファインバブルが発生した。

本発明においては、三角柱状突起の側面に沿って流れる液体に乱流を生じやすくして液流・乱流が衝突を繰り返すことが重要と考えられる。そして、乱流を生じやすくするには、各側面と流れ方向に対向する側面を形成する両角（液体の流れを分流する先端の角以外の角）の角度が小さいことが望ましいと考えられる。これは先端の角の角度との関係にもよるが、両角の一方が直角（９０度）未満であることが好ましいと考えられる。例えば三角柱状突起を菱形状にした場合、前記乱流が生じにくくなる。

本発明において液体は、三角柱状突起どうしの間、及び、管の内壁と三角柱状突起の先端側の間を流通する。管の内壁と三角柱状突起の先端側はある程度近接したものとなり得るが、本発明では突起の形状が三角柱状であるため突起間を液体が十分に流通でき、圧力損失が生じにくく、流速が減速されにくい。そのため、液体の旋回流が十分に得られ、液体の分断、乱流が発生し易く、ウルトラファインバブルが生成され易いものとなる。これに対し、例えば突起を菱形とした場合、三角柱状突起の場合と比べ、流路が限定されてしまい、圧力損失が生じ、流速が減速される。

本発明によれば、従来大がかりな装置により生成するものとされてきたウルトラファインバブルを飛躍的に簡便に発生させることが可能となるため、工業用や研究用のみならず、家庭用・民生用として多くの場面でウルトラファインバブルを利用した技術を適用することが可能となる。

また、本発明では流通する液体だけでなく、容器中に収められた静止した液体においてもウルトラファインバブルを発生させることができる。

このように、本発明の産業上の利用可能性は極めて高い。

１、１１、２１、１０１ ウルトラファインバブル発生用具
２、１０２ シャフト
３、１０３ 円柱形状部材
４、１０４ 円柱形状部材３又は１０３の表面（外周面）
５、１０５ 三角柱状突起
６、９ 三角柱状突起５の角
７ 液体の分流、液体の流れ
８ 三角柱状突起５の流れ方向に沿った側面
１０ 乱流
１２ 三角柱状突起の流れ方向に対向する側面
１３ シャフトの先端
１４ シャフトの円錐形状部分
１５ 管
１６ 液体の流れ
１７ 円盤状部材
１８ シャフトを貫通させる孔
１９ 嵌合孔
２０ 嵌合凸部
２２、２３ 中心部
２４ 羽根
１０７ 管状部材
１０８ 管状部材の底面側
１０９ 開口
１１０ 容器
１１２ 液体
１１３ ウルトラファインバブル
１１４ 液体の流れの方向
１１５ モータの回転方向

上記課題を解決するため、本発明においては、もともと液体中に含まれている空気・酸素を極微細化するものとする。
すなわち、第１の側面として、本発明は、シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具であって、該ウルトラファインバブル発生用具は管又は管状部材の内側に配置され、前記管の内側を流れる液体が前記複数の三角柱状突起に衝突し、又は、前記シャフトが電源を乾電池、充電池もしくは家庭用電源とするモータの駆動により回転され前記円柱形状部材が回転することによって前記管状部材の内側に入り込む液体が前記複数の三角柱状突起に衝突することにより、液体中に含まれている空気が微細化されウルトラファインバブルを発生させることを特徴とするウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第２の側面として、前記円柱形状部材は複数の円盤状部材が積層されて形成された上述のウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第３の側面として、本発明は、前記三角柱状突起が前記管又は管状部材の内壁に近接するように該管又は管状部材の内側に配置された上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第４の側面として、本発明は、前記三角柱状突起が前記円柱形状部材の長手方向に向け螺旋状となるように配置された上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第５の側面として、本発明は、前記各三角柱状突起の一つの角と液体が液体の流れに対しほぼ垂直に衝突するように配置された上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第６の側面として、本発明は、前記管状部材に、該管状部材の内外に液体が循環するための開口が設けられた上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。

上記課題を解決するため、本発明においては、もともと液体中に含まれている空気・酸素を極微細化するものとする。
すなわち、第１の側面として、本発明は、シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具であって、該ウルトラファインバブル発生用具は液体を送るための管の内側に配置されるものであり、前記三角柱状突起が前記円柱形状部材に螺旋状に配置され液体が前記円柱形状部材の周りを螺旋状に流れるように構成されると共に、前記各三角柱状突起において液体の螺旋状の流れに対し先端に位置する角がこの螺旋状の流れに対しほぼ垂直となるように配置され、前記液体を送るための管の内側を流れる液体が前記複数の三角柱状突起に衝突することにより、前記液体を送るための管の外部から空気を供給することなく液体中に含まれている空気が微細化されウルトラファインバブルを発生させることを特徴とするウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第２の側面として、シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具であって、該ウルトラファインバブル発生用具は容器内の液体中に配置される少なくとも一端側が開口した管状部材の内側に配置されるものであり、前記三角柱状突起が前記円柱形状部材に螺旋状に配置され液体が前記円柱形状部材の周りを螺旋状に流れるように構成されると共に、前記各三角柱状突起において液体の螺旋状の流れに対し先端に位置する角がこの螺旋状の流れに対しほぼ垂直となるように配置され、前記シャフトが電源を乾電池又は充電池とするモータの駆動により回転され前記円柱形状部材が回転することによって前記管状部材の内側に入り込む液体が前記複数の三角柱状突起に衝突することにより、前記容器の外部から空気を供給することなく液体中に含まれている空気が微細化されウルトラファインバブルを発生させることを特徴とするウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第３の側面として、本発明は、前記円柱形状部材は複数の円盤状部材が積層されて形成された上述のウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第４の側面として、本発明は、前記三角柱状突起を前記液体を送るための管又は管状部材の内壁に近接させ液体の前記三角柱状突起への衝突が促進されるように該液体を送るための管又は管状部材の内側に配置された上述のウルトラファインバブル発生用具を提供する。
第５の側面として、本発明は、前記管状部材の側面に、該管状部材の内外に液体が循環するための開口が設けられた上述いずれかのウルトラファインバブル発生用具を提供する。

Claims (5)

1. シャフトと該シャフトに取付けられた円柱形状部材とを有し、前記円柱形状部材の外周面に複数の三角柱状突起が設けられたウルトラファインバブル発生用具であって、該ウルトラファインバブル発生用具は管又は管状部材の内側に配置され、
   液体に空気を吸引又は供給することなく液体が前記複数の三角柱状突起に衝突し液体中に含まれた空気が微細化されることによりウルトラファインバブルを発生させることを特徴とするウルトラファインバブル発生用具。
   
2. 前記円柱形状部材は複数の円盤状部材が積層されて形成された請求項１に記載のウルトラファインバブル発生用具。
   
3. 前記円柱形状部材の外周面に液体の流れを誘導するための羽根が設けられた請求項１又は２に記載のウルトラファインバブル発生用具。
   
4. 前記管状部材の内側に配置されたウルトラファインバブル発生用具において、前記シャフトが乾電池又は充電池を電源とするモータの駆動により回転され前記円柱形状部材が回転することにより液体が前記複数の三角柱状突起に衝突する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のウルトラファインバブル発生用具。
   
5. 前記各三角柱状突起の一つの角が液体の流れに対しほぼ垂直に衝突するように配置された請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のウルトラファインバブル発生用具。

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