微細気泡発生装置
【課題】水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】軸管１０と、前記軸管１０の先端１０ａに取り付けられた胴体１１ａの外周に、当該軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体１２を備えたインペラ１１と、前記インペラ１１の所定位置に設けられるとともに、前記胴体１１ａに設けられた空洞と軸管１０を介して外気と連通する給気口１４と、を備える微細気泡発生装置１を提供する。
【解決手段】軸管１０と、前記軸管１０の先端１０ａに取り付けられた胴体１１ａの外周に、当該軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体１２を備えたインペラ１１と、前記インペラ１１の所定位置に設けられるとともに、前記胴体１１ａに設けられた空洞と軸管１０を介して外気と連通する給気口１４と、を備える微細気泡発生装置１を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡発生装置に関し、詳しくは、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚の飼育、例えば、グッピー等の観賞魚等の淡水魚、又は養殖用河豚等の海水魚の飼育においては、飼育用水槽内の水（飼育水）が、飼育魚に与えられた餌の残りや飼育魚の排泄物等の溶解により汚染され、汚濁物質、懸濁物質等を含まれることとなる。当該汚濁物質等は、水中に残存すると、飼育魚に悪影響を与える。例えば、当該汚濁物質等の腐敗により細菌、バクテリア等が発生し、飼育魚が病気になり、当該飼育魚の生命を脅かすことになる。従って、当該汚濁物質等は、汚濁物質等を含む水を新たな水に交換するか、汚濁物質自体を水から定期的に除去する必要がある。
【０００３】
しかしながら、汚濁物質等を含む水を新たな水に交換する場合、３分の２又は全ての飼育用水槽内の水を新たな水に交換する必要があり、当該交換作業は、ユーザにとって非常に手間と時間とが掛かる作業となる。
【０００４】
そこで、汚濁物質等を水から除去する方法として、汚濁物質が含まれる水中に気泡を発生させ、気泡に汚濁物質を付着させ、汚濁物質の付着した気泡を除去することで、効率よく汚濁物質を除去する泡沫浮遊分離法が採用されている。
【０００５】
例えば、特開２００２−２７３４１３号公報（特許文献１）には、回転筒と、排出筒とを備え、少なくとも攪拌フィンから排出手段迄が汚濁水内に位置され、排出路は排出筒内を汚濁水外部と連通させることを特徴とする汚濁物質除去装置が開示されている。当該回転筒は、筒状からなり、一端が駆動軸と連結されて回転され、駆動軸側筒側面には吸気口が穿設され、開口された他端が排気口を形成し、排気口側の端部には攪拌フィンが設けられ、自身の回転に伴い攪拌フィンが回転される。又、排出筒は、筒状からなり、筒軸が回転筒の筒軸と同方向、且つ、回転筒を内包するよう設けられ、回転筒に設ける攪拌フィン側端部は攪拌フィンより回転筒の吸気口側に位置され、筒中間部の筒周面には吸泡孔が穿設され、吸泡孔より駆動軸側には筒内を筒外部と連通させる排出路が設けられ、排出路内には吸泡孔側から吸泡して筒外部側へ排出させる排出手段が設けられる。
【０００６】
当該構成により、水槽内に浮遊する汚濁物質が、発生した微細気泡に付着して、その微細気泡が水槽から排出されるので、水に含まれる汚濁物質を効率よく排出できるとしている。
【０００７】
以下では、図９乃至図１０を参照しながら、従来の汚濁物質除去装置、つまり、微細気泡発生装置について詳細に説明する。
【０００８】
図９は、従来の微細気泡発生装置の気泡の発生状態を説明する説明図である。図１０は、従来の微細気泡発生装置に取り付けられた回転筒と、攪拌フィンを説明する図である。尚、図９乃至図１０の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置の上下方向に対応し、図９乃至図１０の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置の左右方向に対応する。
【０００９】
従来の微細気泡発生装置９０１では、図９に示すように、水槽９０２の底面近傍までが浸水するように、回転筒９０３が水槽９０２内に挿入されて固定される。当該回転筒９０３は、中空な円筒形状からなり、回転軸９０４に固定される端部側には吸気口９０５が穿設され、他端は下方に位置されて開口する排気口９０６を形成する。そのため、回転筒９０３の吸気口９０５と排気口９０６とは連通し、吸気口９０５から吸気される外気は排気口９０６から排気可能である。微細気泡発生装置９０１が水槽９０２に固定されると、前記吸気口９０５は水Ｗ外部に位置した状態となる。
【００１０】
この状態で駆動部９０７を駆動させて回転筒９０３を回転させると、当該回転筒９０３の回転に伴い、当該回転筒９０３に取り付けられた攪拌フィン９０８も回転する。
【００１１】
前記攪拌フィン９０８は、図１０（Ａ）に示すように、当該回転筒９０３の排気口９０６側端部に固定され、回転筒９０３の筒中心軸から放射状に複数設けられる羽根９０９を、円盤状からなる上下板９１０によって挟持した状態に形成される。当該攪拌フィン９０８は、回転筒９０３が回転することで回転される。攪拌フィン９０８には、羽根９０９が回転に伴い変形等することを防ぐために上下板９１０が設けられ、当該上板は、各羽根９０９の先端部分にのみ係止されるようなドーナツ状の円盤から構成される。
【００１２】
前記攪拌フィン９０８が回転すると、図１０（Ｂ）に示すように、攪拌フィン９０８付近の水Ｗが攪拌されて負圧が生じ、前記回転筒９０３の吸気口９０５から外気（空気）が回転筒９０３内に取入れられ、排気口９０６へ吸引され、液中に排気される。
【００１３】
この液中に排気される空気は、攪拌フィン９０８によって攪拌されることとなり、細かい気泡（微細気泡Ｂ１）と、比較的大きな気泡Ｂ２とになり、水Ｗ内に供給されることとなる。この微細気泡Ｂ１は、水Ｗ中で汚濁物質を付着し、破裂されずに、攪拌フィン９０８の近傍を浮遊するが、所定時間経過すると、ゆっくり水Ｗの上面へ浮かびあがることになる。
【００１４】
又、大きな気泡Ｂ２であれば、汚濁物質を付着して上昇するとともに、当該微細気泡Ｂ１を取り込んで、径を大きくしながら上昇することとなる。大きな気泡Ｂ２は上昇中であっても破裂することが無いから、微細気泡Ｂ１の上昇速度よりも速い上昇速度で水槽上面に集合することとなる。その結果、水槽９０２上面に、汚濁物質を付着した微細気泡Ｂ１又は大きな気泡Ｂ２を集合させることになり、集合した微細気泡Ｂ１又は大きな気泡Ｂ２を除去すれば、水Ｗを新たな水に交換することなく、水Ｗに含まれる汚濁物質を効率よく排出できることになる（図９、図１０（Ｂ））。
【００１５】
更に、特開２００６−８２０７２号公報（特許文献２）には、特許文献１に記載の微細気泡発生装置において、攪拌フィンの回転外方に設けられ、攪拌フィンの攪拌を邪魔する板状体からなる邪魔板を複数立設し、邪魔板相互の上下を固定板により連結固定することで攪拌フィンを内包し、内包する攪拌フィンの放射方向（径方向）外側には多数の孔が穿設された多孔板を設けるステータを備え、攪拌フィンによって吸引された気体が攪拌フィン、及び、ステータの多孔板並びに邪魔板によって微細に分割されて液中に供給されることを特徴とする微細気泡発生装置が開示されている。
【００１６】
当該構成により、負圧によって吸引された気体は、特許文献１に記載の微細気泡発生装置に比べ、更に多量の微細気泡となると共に、ステータにより比較的大きな気泡が減少し、更に効率の良い微細気泡を発生させることが可能となるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２７３４１３号公報
【特許文献２】特開２００６−８２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、回転体に備えられた攪拌フィンを所定の回転速度で、それも比較的高速で回転しなければ、当該攪拌フィンの周りに負圧を生じさせることができず、微細気泡を発生させることができないという問題がある。つまり、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術における駆動部は、非常に大きな負荷を要し、微細気泡発生装置全体として消費電力が増大するという問題がある。
【００１９】
更に、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、水中の負圧を利用して排気口から空気を引き込むが、当該負圧は、回転筒の回転速度を一定としても攪拌フィンの周囲の環境に応じて変動し易い。そして、引き込まれた空気が攪拌フィンの羽根と衝突することにより、微細気泡Ｂ１と大きな気泡Ｂ２とが発生するため、負圧の変動に加えて、微細気泡Ｂ１と大きな気泡Ｂ２との発生量（空気の排気量）を調整し難く、発生する気泡の孔径を調整することが困難であるという問題がある。従って、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、気泡の孔径を調整する場合、攪拌フィンの羽根の大きさ、形状、排気口の大きさ等を適宜変更したり、所定の孔径を有する多孔板を設置したりする必要があり、非常に手間とコストの掛かる方法を採用している。
【００２０】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明者が鋭意研究を行った結果、画期的なアイデアに基づき、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置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】
【００２１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る微細気泡発生装置は、軸管と、前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口とを備える。
【００２２】
前記軸管は、三角筒状、四角筒状、多角筒状、円筒状に構成可能である。
【００２３】
又、前記胴体は、三角筒状、四角筒状、多角筒状、円筒状に構成可能である。
【００２４】
又、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体は、真円、略円、半円、楕円、円弧、曲線等の円に対応する形状で形成される。当該翼体自体が、球形状、又はそれに近い球形状であっても構わない。液中でインペラを回転させたときに、前記翼体の回転方向下流側に渦が発生するように、当該翼体が円に近い形状であればよい。又、当該翼体は液中に浸水させると、水との接触周面が円弧を有する面となる。
【００２５】
又、前記翼体の先端が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部であることは、前記翼体が前記胴体の回転軸から径方向に沿って円弧状に形成されること、前記翼体が前記胴体の回転方向の接線方向から見て円又は円の一部の形状を有すること、或いは、前記翼体が前記胴体の回転方向から見て円又は円の一部の形状を有することに対応する。
【００２６】
又、当該微細気泡発生装置は、前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成することができる。
【００２７】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径であるよう構成することができる。
【００２８】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【００２９】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の、前記軸管の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【００３０】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向の上流側の面を、当該軸管の回転方向と直角方向に対して所定の角度で傾斜させた傾斜面とし、前記軸管の回転方向の下流側の面を、当該軸管の回転方向に対して略垂直面とする台形状に形成された構成を採用できる。又、当該翼体が、先端を、前記軸管の回転方向に沿った略平行な面とした形状に形成された構成を採用できる。更に、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の台形状の略垂直面と前記胴体の外周面との交点から所定の距離だけ前記軸管の回転方向下流側に沿って移動させた位置に設けられた構成を採用できる。
【００３１】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有するとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通するよう構成することができる。
【００３２】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、中空の屈曲配管と、円筒形の小型筒とからなるよう構成することができる。前記屈曲配管は、前記軸管の径方向に延出され、前記胴体の外周面から当該軸管の径方向の所定の位置で前記軸管の回転方向下流側へ向かってへの字状に屈曲された形状に構成できる。又、前記屈曲配管の先端部は、小型筒が嵌合されており、当該小型筒の先端部は、前記軸管の回転方向に対して略垂直面に切断される構成を採用できる。更に、小型筒の先端部の切断面には、楕円型の開口部が形成され、当該開口部は、前記胴体の空洞の空気を気泡として液中に給気する給気口に対応するよう構成することができる。
【００３３】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有し、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の中央線上に一列に所定の感覚で複数設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通するよう構成することができる。
【００３４】
尚、インペラの回転は、インペラが単独で回転されても、当該胴体が接続された軸管の回転に伴ってインペラ全体が回転されても構わない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の微細気泡発生装置によれば、軸管と、前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口とを備えるよう構成している。
【００３６】
これにより、翼体から渦（カルマン渦）を容易に発生させることが可能となるとともに、発生した渦の周期的な水圧変動により給気口から微細気泡を液中に供給させることが可能となる。渦の水圧変動の周期は、インペラの回転数を変更することにより容易に変更することが可能であるから、当該インペラの回転数を調整して、渦の水圧変動の周期を調整し、液中に供給される微細気泡の孔径の大きさを変更することが可能となる。
【００３７】
又、微細気泡の孔径の大きさにより当該微細気泡の有する機能（例えば、汚濁物質除去機能、溶存酸素供給機能等）は異なるから、例えば、養殖水槽で海水魚を飼育する場合、微細気泡の孔径の大きさを変更することにより、水槽内で飼育される海水魚の発育状況に応じて、海水魚の飼育環境を適切に調整することが可能となる。
【００３８】
更に、前記翼体を回転させるだけで、微細気泡を確実に発生させることが可能となるため、インペラの回転に要する駆動部の負荷を低減させることが可能となり、微細気泡発生装置全体の消費電力を抑えて、効率よく微細気泡を発生させることが可能となる。
【００３９】
又、前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成すると更に好ましい。
【００４０】
又、前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径である構成を採用できる。
【００４１】
これにより、翼体の所定距離によって当該翼体の回転トルクが決定され、当該回転トルクの大きさによって当該翼体から発生する渦の水圧変動が決定されるから、渦の水圧変動に対応する給気口の孔径を設定することにより、渦の水圧変動と給気口からの気泡の供給量とを適切に均衡させ、当該給気口から効率よく気泡を発生させることが可能となる。
【００４２】
又、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられた構成を採用できる。
【００４３】
これにより、水との接触周面である前記翼体から発生した渦を給気口に集中させることが可能となり、当該給気口から効率よく微細気泡を給気させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置の概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図６】本発明の第五の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る微細気泡発生装置の概略模式図である。
【図８】本発明に係る微細気泡発生装置の下方構成の正面視断面図である。
【図９】従来の微細気泡発生装置の気泡の発生状態を説明する説明図である。
【図１０】従来の微細気泡発生装置に取り付けられた回転筒と、攪拌フィンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、添付図面を参照して、本発明の微細気泡発生装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００４６】
＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の概略図である。但し、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。図１（Ａ）は、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の正面視断面図であり、図１（Ｂ）は、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１のインペラを水中に浸漬させて回転させた状態を示す正面視断面図である。尚、図１の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の上下方向に対応し、図１の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の左右方向に対応する。
【００４７】
微細気泡発生装置１は、図１（Ａ）に示すように、円筒形状の軸管１０の下方側の先端１０ａに、当該軸管１０に連通した空洞を備えるとともに、以下に説明する給気口１４に空気を導入する胴体１１ａ（回転体、回転筒）を備え、当該胴体１１ａの外周面に４つの翼体１２が放射状に設けられ、インペラ１１（羽根車）を構成する。
【００４８】
前記軸管１０は、前記インペラ１１に回転力を伝達するとともに、当該軸管１０の上方側の先端に設けられた吸気口１３により前記胴体１１ａの空洞に空気を供給する。
【００４９】
又、前記胴体１１ａは、軸管１０の外径よりも大きい外径を有する円筒形状に形成され、当該軸管１０（軸管の空洞）を介して外気と連通している。
【００５０】
更に、前記翼体１２は、前記軸管１０の回転方向前面先端１２ａが半円形状に形成されるとともに、図示しない当該軸管１０の回転方向前面先端が半円形状に形成されている。又、当該翼体１２は、当該軸管１０の回転軸１１ｂから径方向の所定距離ｔまで延出されて形成されている。所定距離ｔは、胴体１１ａの外周面１１ｃに対する翼体１２の高さｈと、胴体１１ａの外径Ｒとを加算した値に対応する。
【００５１】
このように構成されたインペラ１１を、図１（Ｂ）に示すように、水槽の水中に浸漬させ回転させると、以下のようにして微細気泡を発生することになる。
【００５２】
まず、インペラ１１を水中に浸漬させると、当該インペラ１１に延出された翼体１２の回転方向前面先端１２ａは、水との接触周面が半円形をなすことになる。この状態で、図示しない駆動部により軸管１０を回転させると、当該軸管１０の回転軸１１ｂに沿ってインペラ１１全体が回転し、前記翼体１２の最先端に印加される当該インペラ１１の回転トルクが最大となる。そして、図１（Ｂ）に示すように、前記インペラ１１の回転に伴い、前記翼体１２の後方に渦（カルマン渦）が発生する。発生した渦の水圧変動を受ける胴体１１ａの外周面１１ｃの位置に給気口１４が開口され、軸管１０の吸気口１３、前記軸管１０の空洞、胴体１１ａの空洞を介して外気に連通して、液中に微細気泡Ｂ１を供給する。
【００５３】
微細気泡Ｂ１は、水槽内の水中を浮遊する汚濁物質を付着しながら、上昇するとともに、他の微細気泡Ｂ１を取り込み・結合しながら、径を大きくして大きな気泡Ｂ２となって上昇することとなる。
【００５４】
尚、上記では、軸管１０と胴体１１ａとの回転軸１１ｂを一致させて、当該軸管１０の回転によりインペラ１１（胴体１１ａ）が回転するよう構成しているが、他の構成でもよい。例えば、前記インペラ１１に駆動部を設けて、当該インペラ１１が単独で回転されるよう構成しても構わない。その場合は、上述した軸管１０の回転軸１１ｂは胴体１１ａの回転軸と異なる。
【００５５】
次に、第一の実施形態に係るインペラ１１の構造について、詳細に説明する。
【００５６】
図２は、本発明の第一の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。図２（Ａ）は、第一の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図２（Ｂ）は、第一の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視端面図である。図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視端面図である。
【００５７】
第一の実施形態に係るインペラ１１では、図２（Ａ）乃至図２（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、当該胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、胴体１１ａの周方向に等間隔で配置される。
【００５８】
前記翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成され、全体として、半円形状を有する。更に、当該翼体１２の平面視外縁１２ｂは、平面視で胴体１１ａの回転方向に沿って円弧状に形成されており、全体として翼形状を構成する。又、前記翼体１２の正面視先端１２ａは、前記胴体１１ａの回転方向と逆方向に沿って尖らせた形状に形成されている。尚、第一の実施形態では、翼体１２の平面視外縁１２ｂは、当該翼体１２の平面視先端に対応する。
【００５９】
更に、胴体１１ａ内部（円筒形状の空洞）の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向下流側（後方側）の位置に、４つの翼体１２それぞれに対して開口されている。
【００６０】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【００６１】
図２（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、胴体１１ａの回転方向下流側に湾曲させた翼形状であり、上述したように、当該翼体１２の正面視先端１２ａは、平面視で胴体１１ａの回転方向と逆方向に沿って尖って形成される。
【００６２】
前記翼体１２の平面視外縁１２ｂは、胴体１１ａの回転方向に沿って滑らかな曲線を描く円弧に形成される。具体的には、図２（Ｃ）に示すように、翼体１２の平面視外縁１２ｂは、当該翼体１２の正面視先端１２ａから、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂ（胴体１１ａの中心）に向かって下ろされた直線１２２１と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２２２を中心として、当該翼体１２の正面視先端１２ａから当該交点１２２２までの間の距離を半径ｒ１とする円弧を描いた形状に形成される。当該半径ｒ１は、胴体１１ａの外周面１１ｃに対する翼体１２の高さｈに対応する。平面視における翼体１２を上述した形状とすると、胴体１１ａを回転させた場合、翼体１２の正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となる。
【００６３】
前記翼体１２の平面視外縁１２ｂの円弧形状の半径ｒ１、言い換えると、翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。翼体１２の高さｈが所定の範囲内であると、回転された翼体１２の正面視先端１２ａから容易に渦（カルマン渦）を発生させることが可能となるとともに、当該翼体１２の水Ｗから受ける水圧を低減させることが可能となる。
【００６４】
図２（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【００６５】
又、胴体１１ａに設けられる給気口１４は、上述した直線１２２１と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２２２の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、回転された翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が旋回しながら、当該給気口１４の上面と接触する。すると、当該給気口１４は渦１２２３の水圧変動を受けることとなる。
【００６６】
尚、渦１２２３の水圧変動を受ける位置であれば、給気口１４が開口される位置はどのような位置でも構わない。例えば、翼体１２の形状が上述した翼形状であれば、給気口１４を、翼体１２の回転方向下流側で、当該交点１２２２から所定の開口距離ｄ１だけ当該翼体１２に向かって移動させた位置に開口させることができる。所定の開口距離ｄ１は、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて適宜設計変更される。
【００６７】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。給気口１４の孔径が所定の範囲内であると、翼体１２から発生された渦１２２３の水圧変動と、当該水圧変動により給気口１４から給気される空気の量とが適切に均衡し、当該給気口１４から効率よく空気を気泡として液中に給気させることが可能となる。図２（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【００６８】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【００６９】
図２（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成される。翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の半径は、当該翼体１２の平面視外縁１２ｂの円弧形状の半径ｒ１、つまり、翼体１２の高さｈと一致する。つまり、翼体１２の形状は、全体として球の４分の１の形状に対応する。更に、翼体１２の正面視先端１２ａは、当該翼体１２の回転方向と逆方向に尖った形状に形成されている。
【００７０】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【００７１】
次に、本発明の第一の実施形態の作用を説明する。
【００７２】
微細気泡発生装置１は、図１乃至図２に表すように、翼体１２が浸水された状態で、駆動部を駆動させてインペラ１１を回転させると、インペラ１１の回転に伴って４つの翼体１２も回転する。翼体１２が回転すると、当該翼体１２の正面視先端１２ａから翼体１２の回転方向下流側に渦１２２３が発生する。発生した渦１２２３は旋回して、給気口１４の上面を接触し、当該渦１２２３の接触により、給気口１４の上面近傍では、絶えず渦１２２３の水圧変動を受けることになる。
【００７３】
一の渦１２２３が給気口１４の上面を通過する際、当該給気口１４の上面近傍の水圧は上昇するものの、当該渦１２２３が給気口１４の上面を通過し終えると、給気口１４の上面近傍の水圧は著しく下降する。この水圧の下降により、給気口１４の上面近傍に負圧が生じ、当該給気口１４内の空気を液中に引き込むように作用する。これにより、給気口１４は、インペラ１１内の空気を気泡として液中に給気（供給）する。液中に引き込まれる空気は、渦１２２３の水圧変動や翼体１２への衝突により、破砕され、微細気泡Ｂ１としてインペラ１１の周辺に拡散され、浮遊することになる。
【００７４】
インペラ１１を定常的に回転させると、給気口１４の上面近傍は、翼体１２から発生する渦１２２３により周期的な水圧変動を受ける。そのため、当該給気口１４は、周期的に所定の空気量を液中に給気する。給気される空気は微細気泡Ｂ１としてインペラ１１の周辺を一端、拡散するものの、上述した破砕の程度により、破砕時の微細気泡Ｂ１の孔径が決定され、当該微細気泡Ｂ１の孔径に応じて、微細気泡Ｂ１が単独で存在したり、微細気泡Ｂ１同士が結合して大きな気泡Ｂ２となったりする。
【００７５】
前記空気の破砕の程度は、渦１２２３の水圧変動の周期を変更することにより調整可能である。渦１２２３の水圧変動の周期は、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて容易に変更され得る。
【００７６】
例えば、翼体１２の形状を上述した形状とし、胴体１１ａの外径Ｒと、翼体１２の高さｈとを一定にして、インペラ１１の回転数を増加させると、渦１２２３の水圧変動の周期は短くなるため、周期の短い渦１２２３の水圧変動により空気の破砕の程度が著しくなり、当然、孔径の小さい微細気泡Ｂ１が多量に発生する。
【００７７】
一方、翼体１２の形状を上述した形状とし、胴体１１ａの外径Ｒと、翼体１２の高さｈとを一定にして、インペラ１１の回転数を減少させると、渦１２２３の水圧変動の周期は長くなるため、周期の長い渦１２２３の水圧変動により空気の破砕の程度は緩和され、孔径の大きい微細気泡Ｂ１が発生する。
【００７８】
従って、インペラ１１の回転数を適宜変更することにより、渦１２２３の水圧変動の周期を変更し、液中に給気される微細気泡Ｂ１の孔径を容易に変更することが可能となる。
【００７９】
上述した微細気泡Ｂ１の孔径の範囲は、空気の給気量を規定する給気口１４の孔径、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて変動する。
【００８０】
例えば、給気口１４の孔径を１ｍｍ、胴体１１ａの外径Ｒを３０ｍｍ、翼体１２の高さｈを１５ｍｍとして、インペラ１１の回転数を５００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、１ｃｍ〜１μｍの範囲となる。又、インペラ１１の回転数を１０００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、５０ｍｍ〜１ｎｍの範囲となる。更に、インペラ１１の回転数を２５００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、２０ｍｍ〜１ｎｍの範囲となる。
【００８１】
本発明に係る微細気泡発生装置を飼育槽に採用する場合、インペラ１１の回転数は、１５００〜２０００ｒｐｍの範囲であると好ましい。
【００８２】
発生した微細気泡Ｂ１は、孔径の大きさにより、水に対する機能（作用）が異なる。例えば、平均孔径が１ｃｍ〜１ｍｍであれば、微細気泡Ｂ１同士が容易に結合し、大きな気泡Ｂ２となって、水槽上面に浮かび上がる。このような気泡は、水内の汚濁物質を付着させながら浮かび上がるため、水槽内の水に含まれる汚濁物質を除去するように機能する。
【００８３】
更に、平均孔径が１ｃｍ〜１ｍｍであれば、当該微細気泡Ｂ１が水中に含まれるアンモニア分（アンモニア、窒素化合物等）を吸収（吸着）しながら水面上へ浮かび上がるため、飼育魚の表層から放出されて当該飼育魚の生命を脅かす可能性のあるアンモニア分を除去するようにも機能する。
【００８４】
例えば、平均孔径が１ｍｍ〜１μｍであれば、微細気泡Ｂ１は即時には水槽上面に浮かび上がらず、暫くの間、インペラ１１の周辺を浮遊することとなる。発生した微細気泡Ｂ１には当然酸素が含まれているから、水Ｗ内の溶存酸素を上昇させるように機能する。しかし、平均孔径が１ｍｍ〜１μｍである微細気泡Ｂ１では、他の微細気泡Ｂ１と衝突すると大きな気泡Ｂ２となる。そのため、所定の時間経過後、微細気泡Ｂ１同士が結合して、孔径を大きくしながら水槽上面に浮かび上がり、上述した汚濁物質を除去するように機能することになる。
【００８５】
一方、例えば、平均孔径が１μｍ〜１ｎｍであれば、水内の微小なイオン（ナトリウムイオン、カリウムイオン等）が微細気泡Ｂ１を取り囲み、微細気泡Ｂ１を安定化する場合がある。安定化された微細気泡Ｂ１内には当然酸素が含まれているから、水内の溶存酸素を長期間上昇させた状態とする。更に、安定化された微細気泡Ｂ１は、水内に生存する細菌、バクテリア等に接触すると崩壊することになるが、その崩壊された衝撃により当該細菌等を死滅させる。即ち、平均孔径が１μｍ〜１ｎｍである、安定化された微細気泡Ｂ１は、水を殺菌するよう機能する。
【００８６】
上述した微細気泡Ｂ１の有する複数の機能は、当該微細気泡Ｂ１の平均孔径の大きさを変更することによって容易に使い分けることが可能である。
【００８７】
例えば、養殖用の河豚等の海水魚を飼育している水槽では、稚魚から成魚となるまでの間に、当該海水魚が排出する糞等の汚染物の大きさ、海水魚が必要とする溶存酸素の量、水槽内に繁殖する細菌の量等が大きく変動する。
【００８８】
当該水槽に、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置を採用すると、インペラ１１の回転数を変更するだけで、発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径を容易に変更することが出来るから、水槽内の海水魚の発育状況に応じて、微細気泡の有する複数の機能を使い分けることが可能となる。そのため、海水魚が稚魚から成魚となるまでの間、その発育段階に対応するように、海水魚の環境を変更し、当該海水魚に対して最適な環境を容易に提供することが可能となる。
【００８９】
他の用途として、例えば、窒素含有排水の処理槽に、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置を採用することが可能である。当該処理槽には、窒素分を捕捉する微生物が所定の担持体（培養材等）に固定化されているが、微生物は、所定の溶存酸素の下で大きく活性化する。微細気泡発生装置により微細気泡を処理槽内の排水に発生させてやれば、微生物の活性化により、捕捉される窒素分の量が多くなり、結果として、効率の良い窒素含有排水の処理を実現することが可能となる。
【００９０】
又、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１は、インペラの回転方向前面（回転方向と直角方向の面、回転方向の垂直面）に対して非常に面積の狭い翼体を回転させるだけで微細気泡Ｂ１を発生させることが可能である。
【００９１】
従来では、攪拌フィンの羽根を高速回転することにより、負圧を発生させていたものの、当該羽根は回転方向前面に対して非常に面積が広い。そのため、当該羽根が受ける水圧は著しく大きいものとなる。すると、攪拌フィン（羽根）の高速回転に要する駆動部の消費電力は非常に大きいものとなる。
【００９２】
一方、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１では、従来の羽根と比較して、回転方向前面に対する翼体の面積が狭いため、当該翼体の受ける水圧は著しく小さいものとなる。そのため、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、従来の攪拌フィンを用いた微細気泡発生装置の消費電力の１０分の１以下で足りる。
【００９３】
このように、本発明の微細気泡発生装置１によれば、軸管１０と、前記軸管１０の先端１０ａに取り付けられた胴体１１ａの外周１１ｃに、当該軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体１２を備えたインペラ１１と、前記インペラ１１の所定位置に設けられるとともに、前記胴体１１ａに設けられた空洞と軸管１０を介して外気と連通する給気口１４とを備えるよう構成している。
【００９４】
これにより、翼体１２から渦１２２３を容易に発生させることが可能となるとともに、発生した渦１２２３の周期的な水圧変動により給気口１４から微細気泡を液中に供給させることが可能となる。渦１２２３の水圧変動の周期は、インペラ１１の回転数を変更することにより容易に変更することが可能であるから、当該インペラ１１の回転数を調整して、渦１２２３の水圧変動の周期を調整し、液中に供給される微細気泡の孔径の大きさを変更することが可能となる。
【００９５】
又、微細気泡の孔径の大きさにより当該微細気泡の有する機能（例えば、汚濁物質除去機能、溶存酸素供給機能等）は異なるから、例えば、養殖水槽で海水魚を飼育する場合、微細気泡の孔径の大きさを変更することにより、水槽内で飼育される海水魚の発育状況に応じて、海水魚の飼育環境を適切に調整することが可能となる。
【００９６】
更に、前記翼体１２を回転させるだけで、微細気泡を確実に発生させることが可能となるため、インペラ１２の回転に要する駆動部の負荷を低減させることが可能となり、微細気泡発生装置１全体の消費電力を抑えて、効率よく微細気泡を発生させることが可能となる。
【００９７】
前記給気口１４が開口される所定位置が、インペラ１１が液中で回転したときに、前記翼体１２の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成すると更に好ましい。
【００９８】
又、前記給気口１４が、前記所定距離ｔに応じた孔径であるよう構成することができる。
【００９９】
これにより、翼体１２の所定距離ｔによって当該翼体１２の回転トルクが決定され、当該回転トルクの大きさによって当該翼体１２から発生する渦１２２３の水圧変動が決定されるから、渦１２２３の水圧変動に対応する給気口１４の孔径を設定することにより、渦１２２３の水圧変動と給気口１４からの気泡の供給量とを適切に均衡させ、当該給気口１４から効率よく気泡を発生させることが可能となる。
【０１００】
又、前記翼体１２が、前記軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口１４が、前記翼体１２の回転方向下流側で、当該翼体１２の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【０１０１】
これにより、水との接触周面である前記翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦を給気口１４に集中させることが可能となり、当該給気口１４から効率よく微細気泡を給気させることが可能となる。
【０１０２】
又、前記翼体１２が、前記軸管１０の回転方向前面先端１２ａが半円形状に形成されるとともに、当該軸管１０の径方向先端１２ｃが半円形状に形成され、前記給気口１４が、前記翼体１２の回転方向下流側で、当該翼体１２の、前記軸管１０の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【０１０３】
これにより、より効率よく渦１２２３を発生させることが出来るとともに、翼体１２の受ける水圧を小さくなるから微細気泡発生装置１の消費電力を小さくすることが可能となる。
【０１０４】
＜第二の実施形態＞
次に図３を参照しながら、第二の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図３は、第二の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第二の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１０５】
第一の実施形態と比較して、第二の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第二の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１０６】
図３（Ａ）は、第二の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図３（Ｂ）は、第二の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図３（Ｄ）は、図３（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１０７】
第二の実施形態に係るインペラ１１では、図３（Ａ）乃至図３（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、インペラ１１の外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、インペラ１１の周方向に等間隔で配置される。
【０１０８】
前記翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成される。更に、当該翼体１２は、平面視で胴体１１ａの回転方向上流側（前方側）の外面を、当該回転方向前面（回転方向と直角方向、当該回転方向の垂直線）に対して所定の角度で傾斜させた傾斜面とし、胴体１１ａの回転方向の下流側（後方側）の外面を、当該回転方向に対して略垂直面とする台形状に形成されている。又、前記翼体１２の平面視先端１２ｂは、平面視で胴体１１ａの回転方向に沿った略平行な面に形成される。
【０１０９】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置に、４つの翼体それぞれに対して開口されている。
【０１１０】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１１１】
図３（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、台形状に形成され、上述したように、前記翼体１２の、胴体１１ａの回転方向の上流側の外面１２３１は、胴体１１ａの外周面１１ｃの法線１２３２に対して所定の角度α（鋭角）で傾斜された面である。更に、前記翼体１２の、胴体１１ａの回転方向の下流側の外面１２３３は、胴体１１ａの外周面１１ｃの法線方向に略平行な面である。
【０１１２】
又、前記翼体１２の平面視先端１２ｃに対応する台形状の上辺は、胴体１１ａの外周面１１ｃに対して略平行となる。この台形状の上辺の回転方向の長さは、台形状の底辺１２ｌの回転方向の長さに対して２分の１から５分の１までの範囲であると好ましい。図３（Ｃ）に示された台形状の上辺（翼体１２の平面視先端１２ｃ）の回転方向の長さは、台形状の底辺１２３４の回転方向の長さの３分の１である。
【０１１３】
又、台形状の上辺１２ｋと底辺１２３４との間の上下方向の距離が、胴体１１ａの外周面１１ｃからの所定の高さｈ、つまり、翼体１２の高さｈに対応する。平面視における翼体１２を上述した形状とすると、胴体１１ａを回転させた場合、翼体１２の平面視先端１２ｃ及びその下流側の正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となる。
【０１１４】
翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図３（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【０１１５】
又、胴体１１ａに設けられる給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側で、台形状の略垂直面１２３３と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２３５から所定の開口距離ｄ２だけ回転方向に沿って移動させた位置に開口される。当該交点１２３５からの所定の開口距離ｄ２は、翼体１２の高さｈ以内であれば、どのような距離でも構わないが、図３（Ｃ）に示された所定の開口距離ｄ２は、翼体１２の高さｈの３分の１の長さに対応している。当該位置に給気口１４を開口すると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１１６】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。図３（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１１７】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１１８】
図３（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成される。正面視先端１２ａの半円形状の半径は、翼体１２の高さｈと一致する。又、翼体１２の正面視先端１２ａは、当該翼体１２の平面視先端１２ｃの回転方向後端に対応し、当該正面視先端１２ａから渦１２２３が発生する。
【０１１９】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１２０】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１２１】
＜第三の実施形態＞
次に図４を参照しながら、第三の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図４は、第三の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第三の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１２２】
第一の実施形態と比較して、第三の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第三の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１２３】
図４（Ａ）は、第三の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図４（Ｂ）は、第三の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１２４】
第三の実施形態に係るインペラ１１では、図４（Ａ）乃至図５（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面１１ｃに、翼体１２が、所定の高さｈで、胴体１１ａの外周面から放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、インペラ１１の周方向に等間隔で配置される。
【０１２５】
前記翼体１２は、中空となっており、翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成されている。又、当該翼体１２は、正面視で胴長に延伸された形状に形成されている。更に、前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、平面視で前記胴体１１ａの回転軸から径方向（翼体１２の延出方向、胴体１１ａの径方向）に沿って尖らせた形状に形成される。そして、前記翼体１２は、本体の先端近傍１２ｅを、正面視で前記胴体１１ａの回転方向に聊か潰して平坦な面とした形状に形成される。
【０１２６】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置に４つの翼体それぞれに対して開口されている。
【０１２７】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１２８】
図４（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、先端近傍１２ｅを翼体１２内部に聊か潰され平坦化された形状である。前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、翼体１２の延出方向に沿って尖っており、当該翼体１２の正面視先端１２ａの一部に対応する。翼体１２が回転すると、当該翼体１２の正面視先端１２ａから渦１２２３が発生するが、正面視先端１２ａの一部である翼体１２の径方向の先端１２ｄに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となるため、この先端１２ｄから渦１２２３が大きく発生する。ここで、翼体１２の径方向の先端１２ｄから胴体１１ａの外周面１１ｃまでの所定の距離が、翼体の高さｈに対応する。
【０１２９】
翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図４（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【０１３０】
翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とは、小型配管１５により連通するよう構成されている。前記小型配管１５は、円筒形状を形成し、胴体１１ａの外周面１１ｃから胴体１１ａの回転軸１１ｂ（胴体１１ａの中心）に向かって挿入される。胴体１１ａの外周面１１ｃ側における小型配管１５の上端１５ａは、前記翼体１２の下端１５ｂが嵌め合わされ、当該翼体１２と胴体１１ａとを固定する。前記小型配管１５により、翼体１２の給気口１４から空気が給気されても、当該小型配管１５を介して翼体１２内部に胴体１１ａ内部の空気が供給される。
【０１３１】
又、翼体１２に設けられる給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の最先端から所定の開口距離ｄ３だけ前記胴体１１ａの回転軸１１ｂ側に移動した当該翼体１２の平坦面１２５１の位置に開口される。当該先端部１２ｄからの所定の開口距離ｄ３は、翼体１２の回転方向の下流側の平坦面１２５１上であれば、どのような距離でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の開口距離ｄ３は、翼体１２の高さｈの５分の１の長さに対応している。当該位置に給気口１４を開口すると、翼体１２の先端部１２ｄから発生した渦１２２３が旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１３２】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。図４（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１３３】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１３４】
図４（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成され、本体を胴長形状に形成されている。当該正面視先端１２ａの半円形状の半径は、上述した給気口１４の開口位置に関する所定の距離ｄ３と一致する。
【０１３５】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。尚、前記給気口１４は、前記翼体１２と前記胴体１１ａと前記軸管１０を介して外気と連通し液中に気泡を供給することになる。
【０１３６】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１３７】
又、第三の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向前面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第三の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１３８】
＜第四の実施形態＞
次に図５を参照しながら、第四の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図５は、第四の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第四の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１３９】
第一の実施形態と比較して、第四の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第四の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１４０】
図５（Ａ）は、第四の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図５（Ｂ）は、第四の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１４１】
第四の実施形態に係るインペラ１１では、図５（Ａ）乃至図５（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、胴体１１ａの周方向に等間隔で配置される。
【０１４２】
前記翼体１２は、中空の屈曲配管１６と、円筒形の小型筒１７とから構成される。屈曲配管１６は、胴体１１ａの径方向に延出され、平面視で、胴体１１ａの外周面１１ｃから所定の位置で当該胴体１１ａの回転方向と逆方向に向かってへの字状に屈曲された形状である。又、屈曲配管１６の先端には、小型筒１７が嵌合されており、該小型筒１７の先端は、胴体１１ａの回転方向に対して略垂直面（回転方向と直角方向の面）に切断されている。小型筒１７の先端の切断面には、楕円型の開口部が形成されるが、この開口部が、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４となる。第四の実施形態では、小型筒１７の先端の切断面の外縁が、翼体１２の正面視外縁１２ａ（正面視先端１２ａ）となる。
【０１４３】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１４４】
図５（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、胴体１１ａの径方向へ延出され、所定の高さｈで胴体１１ａの回転方向と逆方向に向かって屈曲された形状である。当該翼体１２を構成する屈曲配管１６の一端は、胴体１１ａの径方向（胴体１１ａの外周面１１ｃの法線方向）に沿って胴体１１ａの外周面１１ｃに挿入され、他端は、所定の屈曲角度で、胴体１１ａの回転方向と逆方向を向いている。
【０１４５】
前記屈曲配管１６の屈曲部１６ａの位置は、胴体１１ａの外周面１１ｃから所定の屈曲距離ｄ４だけ離れた位置である。当該外周面１１ｃから所定の屈曲距離ｄ４は、胴体１１ａの外周面１１ｃから翼体１２の径方向の先端１２ｄ（小型筒１７の径方向の先端）までの距離ｈ（翼体１２の高さｈ）以内であれば、どのような距離でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の屈曲距離ｄ４は、翼体１２の高さｈの３分の１の長さに対応している。
【０１４６】
屈曲部１６ａの屈曲角度は、胴体１１ａへの屈曲配管１６の挿入部の法線１２５１に対して所定の角度β（鋭角）をなしている。所定の角度βは鋭角であればどのような角度でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の角度βは、上記法線１２５１に対して４５度をなしている。
【０１４７】
屈曲配管１６の先端に嵌合された小型筒１７は、その先端が胴体１１ａの回転方向に対して略垂直面１２５２に切断されている。そのため、翼体１２の径方向の先端１２ｄは、小型筒１７の切断面の上方先端に対応し、当該上方先端は胴体１１ａの径方向に向かって尖っている。一方、小型筒１７の切断面の正面視外縁１２ａは、長径が胴体１１ａの径方向に延びる楕円形状である。
【０１４８】
又、小型筒１７の切断面の上方先端１２ｄから胴体１１ａの外周面１１ｃまでの所定の距離が、翼体１２の高さｈに対応する。翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図５（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。インペラ１１を回転させた場合、小型筒１７の切断面の上方先端１２ｄに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となり、この先端及び切断面の外縁から渦が発生する。
【０１４９】
屈曲配管１６の内部と小型筒１７の内部と胴体１１ａの内部とは連通しているため、小型筒１７の切断面の給気口１４から気泡が給気されると、当該屈曲配管１６と小型筒１７とを介して胴体１１ａ内部の空気が当該給気口１４へ供給される。
【０１５０】
又、小型筒１７に設けられる給気口１４は、小型筒１７の回転方向の下流側で、小型筒１７の切断面の外縁（翼体１２の正面視外縁１２ａ）の中心１７ａの位置に開口される。当該位置に給気口１４を開口すると、楕円形の切断面の上方先端１２ｄ及び正面視外縁１２ａから発生した渦１２２３が小さく旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１５１】
又、給気口１４の孔径は、インペラ１１の外径Ｒの３分の２から６分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から５分の１までの範囲内であると好ましい。図５（Ｃ）に示された給気口１４の長径は３ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１５２】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１５３】
図５（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視形状は、屈曲配管１６が胴体１１ａの径方向に延出した形状であり、当該屈曲配管１６に固定された小型筒１７の上方先端の外縁１２ａの形状が、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って楕円形状に形成される。前記外縁部１２ａの楕円形状の上下方向の半径は、小型筒１７の切断面の楕円の長径に対応し、当該外縁部１２ａの楕円形状の左右方向の半径は、小型筒１７の切断面の楕円の短径に対応する。
【０１５４】
又、給気口１４は、小型筒１７の切断面の正面視外縁１２ａの中心１７ａ（楕円形状の中心）の位置に開口される。当該位置に給気口１４を開口すると、切断面の正面視外縁１２ａ（翼体１２の先端近傍の外縁）から発生した渦１２２３が当該正面視外縁１２ａの中心１７ａの位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１５５】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１５６】
又、第四の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向前面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第四の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１５７】
＜第五の実施形態＞
次に図６を参照しながら、第五の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図６は、第五の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第五の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１５８】
第一の実施形態と比較して、第五の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更し、給気口１４の数を増加し、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第五の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１５９】
図６（Ａ）は、第五の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図６（Ｂ）は、第五の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０１６０】
第五の実施形態に係るインペラ１１では、図６（Ａ）乃至図６（Ｂ）に示すように、略直方体である胴体１１ａの側面は、直方体の小型台１８が設けられ、当該小型台１８の上面に、水との接触周面が半円形状をなす翼体１２が、所定の高さで前記胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。４つの翼体１２は、胴体１１ａの略正方形の各辺に備えられた長方形の小型台１８の上面１８ａ（胴体１１ａの外周面に対応する）の中央にそれぞれ設置される。
【０１６１】
前記翼体１２は、中空となっており、当該翼体１２の正面視先端１２ａは、前記胴体１１ａの回転方向に沿って半円状に形成されている。又、当該翼体１２は、正面視で胴長に延伸された形状に形成される。更に、当該翼体１２は、前記胴体１１ａの回転方向上流側（回転方向前面）の先端近傍１２ｂ（翼体の先端近傍の正面視外縁）を半円形状に形成され、当該胴体１１ａの回転方向下流側の外面を当該胴体１１ａの外周面１８ａに対して垂直面とした形状に形成されている。
【０１６２】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置で、所定の間隔で翼体１２の中央線１２ｆに対して一列上に、一翼体１２当たり４つ開口されている。
【０１６３】
そして、小型台１８の内部は、翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とを連通するための空洞を有している。
【０１６４】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１６５】
図６（Ｃ）に示すように、一の翼体１２は、平面視で半円柱状の形状をなし、翼体１２の先端近傍の正面視外縁１２ｂは、翼体１２の回転方向の上流側の上端で半円状に形成されている。更に、翼体１２は、回転方向下流側の面（回転方向後面）を当該翼体１２が固定されている小型台２８の上面１８ａに対して略垂直な面とした形状に形成されている。
【０１６６】
又、前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、回転方向の下流側に尖った形状となる。翼体１２が回転すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄ及び正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となり、当該先端１２ｄ及び正面視先端１２ａから渦１２２３が発生する。ここで、翼体１２の径方向の先端１２ｄから小型台２８の上面２８ａまでの所定の距離が、翼体１２の高さｈに対応する。
【０１６７】
翼体１２の高さｈは、小型台１８の幅を含めた略正方形のインペラ１１の一辺の半分の長さの５分の４から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の２から３分の１までの範囲内であると好ましい。図６（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは３５ｍｍであり、インペラ１１の一辺の半分の長さは３８ｍｍである。
【０１６８】
翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とは、小型台１８を貫通した小型配管１５により連通するよう構成されている。前記小型配管１５は、円筒形状をなし、小型台１８の上面１８ａから胴体１１ａの回転軸に向かって挿入される。小型配管１５の小型台１８の上面１８ａ側の端部１５ａは、前記翼体１２の下端部が嵌め合わされ、当該翼体１２と小型台１８とを固定する。前記小型配管１５により、翼体１２の給気口１４から空気が給気されても、当該小型配管１５を介して翼体１２内部に胴体１１ａ内部の空気が供給される。
【０１６９】
又、翼体１２に設けられる４つの給気口１４のうち、第一の給気口１４ａは、翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の径方向の先端１２ｄから、上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５までの位置に開口される。当該位置に第一の給気口１４ａを開口すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が小さく旋回しながら第一の給気口１４ａの上面と接触し、第一の給気口１４ａは渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１７０】
更に、第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでは、上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５に対応する所定の間隔で、それぞれの給気口１４が上方から下方に向かって一列に配列するように開口される。複数の給気口１４を所定の間隔で一列に開口すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が下方へ発達した場合、発達した渦１２２３の水圧変動を第二の給気口１４ｂが受けることになる。又、第二の給気口１４ｂの上面を通過して、渦１２２３が更に翼体１２の下方に発達した場合、その水圧変動を第三の給気口１４ｃが受けることとなる。
【０１７１】
このように、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が発達すると、発達した渦１２ｂの水圧変動を連鎖的に複数の給気口１４が受けることになり、当該給気口１４から効率よく利用して空気を液中に供給することが可能となる。
【０１７２】
尚、上述した給気口が配列される所定の間隔は、発生する渦１２２３の発達に応じて適宜設計変更される。
【０１７３】
又、給気口１４の孔径は、胴体１１ａの一辺の半分の長さと、翼体１２の高さｈと、インペラ１１の回転数とに応じて適宜設計変更されるものの、当該翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。例えば、図６（Ｃ）に示す翼体１２の高さｈは３５ｍｍであり、給気口１４の孔径は１．５ｍｍである。
【０１７４】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１７５】
図６（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視形状は、本体を胴長に形成し、先端近傍の正面視外縁１２ａが当該翼体１２の回転方向前面に対して半円形状に形成されている。正面視外縁１２ａの半円形状の半径は、上述した翼体１２の上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５と一致する。
【０１７６】
又、第一の給気口１４ａは、前記翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の正面視外縁部１２ａの半円の中心の位置に開口される。当該位置に第一の給気口１４ａが開口されると、翼体の正面視外縁１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心の位置に集中するため、第一の給気口１４ａは渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１７７】
更に、第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでは、翼体１２の上下の中央線１２ｆに沿って所定の間隔で一列に整列して開口される。第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでが当該位置に開口されると、それぞれの給気口の左右方向から発生した渦１２２３が当該給気口に集中させることが出来る。
【０１７８】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１７９】
又、第五の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向の垂直面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第五の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１８０】
更に、第五の実施形態では、複数の給気口１４を所定の位置に４つ開口するよう構成しているため、発達した渦を効率よく利用して、それぞれの給気口１４から気泡を液中に供給することが可能となる。
【０１８１】
尚、第五の実施形態では、給気口１４を４つ開口するよう構成したが、上述した所定の位置に開口するのであれば、給気口１４の個数を適宜増減しても構わない。
【０１８２】
又、第一の実施形態乃至第五の実施形態に係る微細気泡発生装置は、食用の魚類、海水魚や淡水魚を飼育するための水槽に採用しているが、他の用途、例えば、食品加工工場の廃水処理槽、廃水処理用の水槽、海に設ける生簀、海から岸に運ぶ運搬船の水槽、鮮魚運搬車の水槽、処理水中の懸濁物質除去や曝気を目的とした懸濁物質除去水槽等に採用しても構わない。
【０１８３】
＜微細気泡発生装置＞（構成上の補足）
以下に、本発明に係る微細気泡発生装置１について説明する。
【０１８４】
図７は、本発明に係る微細気泡発生装置１の概略模式図である。ただし、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。尚、図１の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の上下方向に対応し、図１の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の左右方向に対応する。
【０１８５】
微細気泡発生装置１は、養殖用の河豚等の海水魚が泳いでいる水槽１０１内の水Ｗに設置され、水Ｗ中に微細気泡Ｂ１を発生させて、水Ｗ中を浮遊する汚濁物質を当該微細気泡Ｂ１に付着させながら上昇させる。微細気泡Ｂ１は、他の微細気泡Ｂ１を取り込み・結合しながら、径を大きくしつつ上昇することとなる。大きな気泡Ｂ２は上昇中であっても破裂することが無い。
【０１８６】
上昇した微細気泡Ｂ１、大きな気泡Ｂ２、それらに付着された汚濁物質は、水槽１０１の上部近傍に設けられた排水管１０２から上面近傍の水Ｗとともに、別途設置する濾過装置（図示せず）に排水され、当該濾過装置によって汚濁物質が除去される。そして、濾過装置により濾過された水Ｗは、排水口１０２とは別の箇所に備えられた水供給管１０３から、再度、水槽１０１内へ戻される。
【０１８７】
前記微細気泡発生装置１は、駆動モータ１０４が内部に搭載された駆動部１０５と、駆動モータ１０４の駆動軸である回転軸１０６と、後述する筒体１０７と、インペラ１１とから構成される。前記駆動部１０５は、水槽１０１上方を覆う蓋材１０８の上に固定される。当該蓋材１０８には、所定の大きさの開口部１０９が設けられており、当該開口部１０９を介して、駆動モータ１０４の回転軸１０６と、前記筒体１０７と、インペラ１１とが水槽１０１内部へ挿入される。前記蓋材１０８により、外気からの塵や埃が水槽１０８内へ混入することを防止している。
【０１８８】
前記回転軸１０６は、駆動部１０５の下部から水槽１０１内の下方近傍の所定の水位まで延出される。当該回転軸１０６の周囲を取り囲むように、回転軸１０６の上下方向の全長と同程度の長さを有する、中空な円筒形状からなる筒体１０７が設けられる。当該筒体１０７により、回転軸１０６が水槽１０１内の水Ｗに浸されないように構成される。
【０１８９】
又、筒体１０７の上端近傍の側面には、吸気口１１０が穿設されている。当該吸気口１１０により、外気と筒体１０７の内部とが連通し、外気の空気を筒体１０７の内部へ吸引することが可能となる。これにより、当該筒体１０７は、外部の空気を気泡として液中に供給する気体供給管として機能する。
【０１９０】
筒体１０７の内部については、回転軸１０６が筒体１０７の内部に挿入された状態で、回転軸１０６と筒体１０７との間に、回転軸１０６の上下方向の所定の間隔で、所定数、軸受１１１が設けられている。当該軸受１１１により、回転軸１０６が筒体１０７内部で、円滑に回転することになる。
【０１９１】
更に、回転軸１０６の下端部には、中空な円筒形状からなる本発明に係るインペラ１１が固定される。
【０１９２】
図８は、本発明に係る微細気泡発生装置１のインペラ１１の正面視断面図である。尚、図８の上下方向が本発明に係るインペラ１１の上下方向に対応し、図２の左右方向が本発明に係るインペラ１１の左右方向に対応する。
【０１９３】
図８に示すように、回転軸１０６が挿入された筒体１０７の内部と、インペラ１１の胴体１１ａの内部とが連通するように、上述した軸管１０に対応する接続パルプ１１２を介して回転軸１０６と胴体１１ａとが固定される。つまり、接続パルプ１１２は中空の円筒形状からなり、当該接続パルプ１１２の上端部は回転軸１０６の下端部と嵌め合わされて接続され、当該接続パルプ１１２の下端部は後述するドーナツ状の蓋材１１３を介して胴体１１ａの上端部と接続される。
【０１９４】
前記ドーナツ状の蓋材１１３は、接続パルプ１１２と胴体１１ａとを密接に接合するように、胴体１１ａの内周面と嵌合されるとともに、接続パルプ１１２の外周面と嵌合される。当該ドーナツ状の蓋材１１３により、胴体１１ａ内部の空気が水槽１０１内の水Ｗへ漏れないようにしている。
【０１９５】
又、接続パルプ１１２と回転軸１０６とが嵌合された位置の上方近傍には、所定数の吸気口１３が開口されており、筒体１０７の内部と接続パルプ１１２の内部とを連通している。
【０１９６】
更に、接続パルプ１１２に設けられた吸気口１３の位置よりも下方で、筒体１０７の下端部に、当該接続パルプ１１２の外径とほぼ同一の開口部を有するキャップ１１４が取り付けられる。当該キャップ１１４により、開口部から接続パルプ１１２が挿入され、回転軸１０６の回転を胴体１１ａに伝達するとともに、筒体１０７内部に水Ｗが浸入することを防止する。
【０１９７】
又、胴体１１ａの下端部は、胴体１１ａの内部を密封するメクラキャップ１１５により閉塞されており、胴体１１ａ内部の空気は、当該胴体１１ａの側面に開口された給気口１４から液中に給気されることになる。胴体１１ａ内部は、前記筒体１０７の吸気口１１０と、接続パルプ１１２の吸気口１３とを介して、外部と連通しているため、筒体１０７の吸気口１１０から空気が気泡として液中に供給されると、胴体１１ａの内部の気圧が減少し、接続パルプ１１２の吸気口１３を介して外気の空気が当該胴体１１ａの内部に供給されることになる。
【０１９８】
図１に示すように、長尺の軸管１０を用意して、本発明に係る微細気泡発生装置１を構成しても構わないし、図７乃至図８に示すように、当該軸管１０を接続パイプ１１２のように構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
以上のように、本発明にかかる微細気泡発生装置は、海水魚を飼育するよう養殖用水槽はもちろん、食品加工工場の廃水処理槽、廃水処理用の水槽等に有用であり、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置として有効である。
【符号の説明】
【０２００】
１０ 軸管
１１ インペラ
１１ａ 胴体
１２ 翼体
１３ 吸気口
１４ 給気口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細気泡発生装置に関し、詳しくは、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
魚の飼育、例えば、グッピー等の観賞魚等の淡水魚、又は養殖用河豚等の海水魚の飼育においては、飼育用水槽内の水（飼育水）が、飼育魚に与えられた餌の残りや飼育魚の排泄物等の溶解により汚染され、汚濁物質、懸濁物質等を含まれることとなる。当該汚濁物質等は、水中に残存すると、飼育魚に悪影響を与える。例えば、当該汚濁物質等の腐敗により細菌、バクテリア等が発生し、飼育魚が病気になり、当該飼育魚の生命を脅かすことになる。従って、当該汚濁物質等は、汚濁物質等を含む水を新たな水に交換するか、汚濁物質自体を水から定期的に除去する必要がある。
【０００３】
しかしながら、汚濁物質等を含む水を新たな水に交換する場合、３分の２又は全ての飼育用水槽内の水を新たな水に交換する必要があり、当該交換作業は、ユーザにとって非常に手間と時間とが掛かる作業となる。
【０００４】
そこで、汚濁物質等を水から除去する方法として、汚濁物質が含まれる水中に気泡を発生させ、気泡に汚濁物質を付着させ、汚濁物質の付着した気泡を除去することで、効率よく汚濁物質を除去する泡沫浮遊分離法が採用されている。
【０００５】
例えば、特開２００２−２７３４１３号公報（特許文献１）には、回転筒と、排出筒とを備え、少なくとも攪拌フィンから排出手段迄が汚濁水内に位置され、排出路は排出筒内を汚濁水外部と連通させることを特徴とする汚濁物質除去装置が開示されている。当該回転筒は、筒状からなり、一端が駆動軸と連結されて回転され、駆動軸側筒側面には吸気口が穿設され、開口された他端が排気口を形成し、排気口側の端部には攪拌フィンが設けられ、自身の回転に伴い攪拌フィンが回転される。又、排出筒は、筒状からなり、筒軸が回転筒の筒軸と同方向、且つ、回転筒を内包するよう設けられ、回転筒に設ける攪拌フィン側端部は攪拌フィンより回転筒の吸気口側に位置され、筒中間部の筒周面には吸泡孔が穿設され、吸泡孔より駆動軸側には筒内を筒外部と連通させる排出路が設けられ、排出路内には吸泡孔側から吸泡して筒外部側へ排出させる排出手段が設けられる。
【０００６】
当該構成により、水槽内に浮遊する汚濁物質が、発生した微細気泡に付着して、その微細気泡が水槽から排出されるので、水に含まれる汚濁物質を効率よく排出できるとしている。
【０００７】
以下では、図９乃至図１０を参照しながら、従来の汚濁物質除去装置、つまり、微細気泡発生装置について詳細に説明する。
【０００８】
図９は、従来の微細気泡発生装置の気泡の発生状態を説明する説明図である。図１０は、従来の微細気泡発生装置に取り付けられた回転筒と、攪拌フィンを説明する図である。尚、図９乃至図１０の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置の上下方向に対応し、図９乃至図１０の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置の左右方向に対応する。
【０００９】
従来の微細気泡発生装置９０１では、図９に示すように、水槽９０２の底面近傍までが浸水するように、回転筒９０３が水槽９０２内に挿入されて固定される。当該回転筒９０３は、中空な円筒形状からなり、回転軸９０４に固定される端部側には吸気口９０５が穿設され、他端は下方に位置されて開口する排気口９０６を形成する。そのため、回転筒９０３の吸気口９０５と排気口９０６とは連通し、吸気口９０５から吸気される外気は排気口９０６から排気可能である。微細気泡発生装置９０１が水槽９０２に固定されると、前記吸気口９０５は水Ｗ外部に位置した状態となる。
【００１０】
この状態で駆動部９０７を駆動させて回転筒９０３を回転させると、当該回転筒９０３の回転に伴い、当該回転筒９０３に取り付けられた攪拌フィン９０８も回転する。
【００１１】
前記攪拌フィン９０８は、図１０（Ａ）に示すように、当該回転筒９０３の排気口９０６側端部に固定され、回転筒９０３の筒中心軸から放射状に複数設けられる羽根９０９を、円盤状からなる上下板９１０によって挟持した状態に形成される。当該攪拌フィン９０８は、回転筒９０３が回転することで回転される。攪拌フィン９０８には、羽根９０９が回転に伴い変形等することを防ぐために上下板９１０が設けられ、当該上板は、各羽根９０９の先端部分にのみ係止されるようなドーナツ状の円盤から構成される。
【００１２】
前記攪拌フィン９０８が回転すると、図１０（Ｂ）に示すように、攪拌フィン９０８付近の水Ｗが攪拌されて負圧が生じ、前記回転筒９０３の吸気口９０５から外気（空気）が回転筒９０３内に取入れられ、排気口９０６へ吸引され、液中に排気される。
【００１３】
この液中に排気される空気は、攪拌フィン９０８によって攪拌されることとなり、細かい気泡（微細気泡Ｂ１）と、比較的大きな気泡Ｂ２とになり、水Ｗ内に供給されることとなる。この微細気泡Ｂ１は、水Ｗ中で汚濁物質を付着し、破裂されずに、攪拌フィン９０８の近傍を浮遊するが、所定時間経過すると、ゆっくり水Ｗの上面へ浮かびあがることになる。
【００１４】
又、大きな気泡Ｂ２であれば、汚濁物質を付着して上昇するとともに、当該微細気泡Ｂ１を取り込んで、径を大きくしながら上昇することとなる。大きな気泡Ｂ２は上昇中であっても破裂することが無いから、微細気泡Ｂ１の上昇速度よりも速い上昇速度で水槽上面に集合することとなる。その結果、水槽９０２上面に、汚濁物質を付着した微細気泡Ｂ１又は大きな気泡Ｂ２を集合させることになり、集合した微細気泡Ｂ１又は大きな気泡Ｂ２を除去すれば、水Ｗを新たな水に交換することなく、水Ｗに含まれる汚濁物質を効率よく排出できることになる（図９、図１０（Ｂ））。
【００１５】
更に、特開２００６−８２０７２号公報（特許文献２）には、特許文献１に記載の微細気泡発生装置において、攪拌フィンの回転外方に設けられ、攪拌フィンの攪拌を邪魔する板状体からなる邪魔板を複数立設し、邪魔板相互の上下を固定板により連結固定することで攪拌フィンを内包し、内包する攪拌フィンの放射方向（径方向）外側には多数の孔が穿設された多孔板を設けるステータを備え、攪拌フィンによって吸引された気体が攪拌フィン、及び、ステータの多孔板並びに邪魔板によって微細に分割されて液中に供給されることを特徴とする微細気泡発生装置が開示されている。
【００１６】
当該構成により、負圧によって吸引された気体は、特許文献１に記載の微細気泡発生装置に比べ、更に多量の微細気泡となると共に、ステータにより比較的大きな気泡が減少し、更に効率の良い微細気泡を発生させることが可能となるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特開２００２−２７３４１３号公報
【特許文献２】特開２００６−８２０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、回転体に備えられた攪拌フィンを所定の回転速度で、それも比較的高速で回転しなければ、当該攪拌フィンの周りに負圧を生じさせることができず、微細気泡を発生させることができないという問題がある。つまり、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術における駆動部は、非常に大きな負荷を要し、微細気泡発生装置全体として消費電力が増大するという問題がある。
【００１９】
更に、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、水中の負圧を利用して排気口から空気を引き込むが、当該負圧は、回転筒の回転速度を一定としても攪拌フィンの周囲の環境に応じて変動し易い。そして、引き込まれた空気が攪拌フィンの羽根と衝突することにより、微細気泡Ｂ１と大きな気泡Ｂ２とが発生するため、負圧の変動に加えて、微細気泡Ｂ１と大きな気泡Ｂ２との発生量（空気の排気量）を調整し難く、発生する気泡の孔径を調整することが困難であるという問題がある。従って、特許文献１乃至特許文献２に記載の技術では、気泡の孔径を調整する場合、攪拌フィンの羽根の大きさ、形状、排気口の大きさ等を適宜変更したり、所定の孔径を有する多孔板を設置したりする必要があり、非常に手間とコストの掛かる方法を採用している。
【００２０】
そこで、本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、本発明者が鋭意研究を行った結果、画期的なアイデアに基づき、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置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】
【００２１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る微細気泡発生装置は、軸管と、前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口とを備える。
【００２２】
前記軸管は、三角筒状、四角筒状、多角筒状、円筒状に構成可能である。
【００２３】
又、前記胴体は、三角筒状、四角筒状、多角筒状、円筒状に構成可能である。
【００２４】
又、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体は、真円、略円、半円、楕円、円弧、曲線等の円に対応する形状で形成される。当該翼体自体が、球形状、又はそれに近い球形状であっても構わない。液中でインペラを回転させたときに、前記翼体の回転方向下流側に渦が発生するように、当該翼体が円に近い形状であればよい。又、当該翼体は液中に浸水させると、水との接触周面が円弧を有する面となる。
【００２５】
又、前記翼体の先端が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部であることは、前記翼体が前記胴体の回転軸から径方向に沿って円弧状に形成されること、前記翼体が前記胴体の回転方向の接線方向から見て円又は円の一部の形状を有すること、或いは、前記翼体が前記胴体の回転方向から見て円又は円の一部の形状を有することに対応する。
【００２６】
又、当該微細気泡発生装置は、前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成することができる。
【００２７】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径であるよう構成することができる。
【００２８】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【００２９】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の、前記軸管の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【００３０】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記軸管の回転方向の上流側の面を、当該軸管の回転方向と直角方向に対して所定の角度で傾斜させた傾斜面とし、前記軸管の回転方向の下流側の面を、当該軸管の回転方向に対して略垂直面とする台形状に形成された構成を採用できる。又、当該翼体が、先端を、前記軸管の回転方向に沿った略平行な面とした形状に形成された構成を採用できる。更に、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の台形状の略垂直面と前記胴体の外周面との交点から所定の距離だけ前記軸管の回転方向下流側に沿って移動させた位置に設けられた構成を採用できる。
【００３１】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有するとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通するよう構成することができる。
【００３２】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、中空の屈曲配管と、円筒形の小型筒とからなるよう構成することができる。前記屈曲配管は、前記軸管の径方向に延出され、前記胴体の外周面から当該軸管の径方向の所定の位置で前記軸管の回転方向下流側へ向かってへの字状に屈曲された形状に構成できる。又、前記屈曲配管の先端部は、小型筒が嵌合されており、当該小型筒の先端部は、前記軸管の回転方向に対して略垂直面に切断される構成を採用できる。更に、小型筒の先端部の切断面には、楕円型の開口部が形成され、当該開口部は、前記胴体の空洞の空気を気泡として液中に給気する給気口に対応するよう構成することができる。
【００３３】
又、当該微細気泡発生装置は、前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有し、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の中央線上に一列に所定の感覚で複数設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通するよう構成することができる。
【００３４】
尚、インペラの回転は、インペラが単独で回転されても、当該胴体が接続された軸管の回転に伴ってインペラ全体が回転されても構わない。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の微細気泡発生装置によれば、軸管と、前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口とを備えるよう構成している。
【００３６】
これにより、翼体から渦（カルマン渦）を容易に発生させることが可能となるとともに、発生した渦の周期的な水圧変動により給気口から微細気泡を液中に供給させることが可能となる。渦の水圧変動の周期は、インペラの回転数を変更することにより容易に変更することが可能であるから、当該インペラの回転数を調整して、渦の水圧変動の周期を調整し、液中に供給される微細気泡の孔径の大きさを変更することが可能となる。
【００３７】
又、微細気泡の孔径の大きさにより当該微細気泡の有する機能（例えば、汚濁物質除去機能、溶存酸素供給機能等）は異なるから、例えば、養殖水槽で海水魚を飼育する場合、微細気泡の孔径の大きさを変更することにより、水槽内で飼育される海水魚の発育状況に応じて、海水魚の飼育環境を適切に調整することが可能となる。
【００３８】
更に、前記翼体を回転させるだけで、微細気泡を確実に発生させることが可能となるため、インペラの回転に要する駆動部の負荷を低減させることが可能となり、微細気泡発生装置全体の消費電力を抑えて、効率よく微細気泡を発生させることが可能となる。
【００３９】
又、前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成すると更に好ましい。
【００４０】
又、前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径である構成を採用できる。
【００４１】
これにより、翼体の所定距離によって当該翼体の回転トルクが決定され、当該回転トルクの大きさによって当該翼体から発生する渦の水圧変動が決定されるから、渦の水圧変動に対応する給気口の孔径を設定することにより、渦の水圧変動と給気口からの気泡の供給量とを適切に均衡させ、当該給気口から効率よく気泡を発生させることが可能となる。
【００４２】
又、前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられた構成を採用できる。
【００４３】
これにより、水との接触周面である前記翼体から発生した渦を給気口に集中させることが可能となり、当該給気口から効率よく微細気泡を給気させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置の概略図である。
【図２】本発明の第一の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図３】本発明の第二の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図４】本発明の第三の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図５】本発明の第四の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図６】本発明の第五の実施形態に係るインペラを示す概略構成図である。
【図７】本発明に係る微細気泡発生装置の概略模式図である。
【図８】本発明に係る微細気泡発生装置の下方構成の正面視断面図である。
【図９】従来の微細気泡発生装置の気泡の発生状態を説明する説明図である。
【図１０】従来の微細気泡発生装置に取り付けられた回転筒と、攪拌フィンを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、添付図面を参照して、本発明の微細気泡発生装置の実施形態について説明し、本発明の理解に供する。尚、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
【００４６】
＜第一の実施形態＞
図１は、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の概略図である。但し、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。図１（Ａ）は、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の正面視断面図であり、図１（Ｂ）は、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１のインペラを水中に浸漬させて回転させた状態を示す正面視断面図である。尚、図１の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の上下方向に対応し、図１の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の左右方向に対応する。
【００４７】
微細気泡発生装置１は、図１（Ａ）に示すように、円筒形状の軸管１０の下方側の先端１０ａに、当該軸管１０に連通した空洞を備えるとともに、以下に説明する給気口１４に空気を導入する胴体１１ａ（回転体、回転筒）を備え、当該胴体１１ａの外周面に４つの翼体１２が放射状に設けられ、インペラ１１（羽根車）を構成する。
【００４８】
前記軸管１０は、前記インペラ１１に回転力を伝達するとともに、当該軸管１０の上方側の先端に設けられた吸気口１３により前記胴体１１ａの空洞に空気を供給する。
【００４９】
又、前記胴体１１ａは、軸管１０の外径よりも大きい外径を有する円筒形状に形成され、当該軸管１０（軸管の空洞）を介して外気と連通している。
【００５０】
更に、前記翼体１２は、前記軸管１０の回転方向前面先端１２ａが半円形状に形成されるとともに、図示しない当該軸管１０の回転方向前面先端が半円形状に形成されている。又、当該翼体１２は、当該軸管１０の回転軸１１ｂから径方向の所定距離ｔまで延出されて形成されている。所定距離ｔは、胴体１１ａの外周面１１ｃに対する翼体１２の高さｈと、胴体１１ａの外径Ｒとを加算した値に対応する。
【００５１】
このように構成されたインペラ１１を、図１（Ｂ）に示すように、水槽の水中に浸漬させ回転させると、以下のようにして微細気泡を発生することになる。
【００５２】
まず、インペラ１１を水中に浸漬させると、当該インペラ１１に延出された翼体１２の回転方向前面先端１２ａは、水との接触周面が半円形をなすことになる。この状態で、図示しない駆動部により軸管１０を回転させると、当該軸管１０の回転軸１１ｂに沿ってインペラ１１全体が回転し、前記翼体１２の最先端に印加される当該インペラ１１の回転トルクが最大となる。そして、図１（Ｂ）に示すように、前記インペラ１１の回転に伴い、前記翼体１２の後方に渦（カルマン渦）が発生する。発生した渦の水圧変動を受ける胴体１１ａの外周面１１ｃの位置に給気口１４が開口され、軸管１０の吸気口１３、前記軸管１０の空洞、胴体１１ａの空洞を介して外気に連通して、液中に微細気泡Ｂ１を供給する。
【００５３】
微細気泡Ｂ１は、水槽内の水中を浮遊する汚濁物質を付着しながら、上昇するとともに、他の微細気泡Ｂ１を取り込み・結合しながら、径を大きくして大きな気泡Ｂ２となって上昇することとなる。
【００５４】
尚、上記では、軸管１０と胴体１１ａとの回転軸１１ｂを一致させて、当該軸管１０の回転によりインペラ１１（胴体１１ａ）が回転するよう構成しているが、他の構成でもよい。例えば、前記インペラ１１に駆動部を設けて、当該インペラ１１が単独で回転されるよう構成しても構わない。その場合は、上述した軸管１０の回転軸１１ｂは胴体１１ａの回転軸と異なる。
【００５５】
次に、第一の実施形態に係るインペラ１１の構造について、詳細に説明する。
【００５６】
図２は、本発明の第一の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。図２（Ａ）は、第一の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図２（Ｂ）は、第一の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図２（Ｃ）は、図２（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視端面図である。図２（Ｄ）は、図２（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視端面図である。
【００５７】
第一の実施形態に係るインペラ１１では、図２（Ａ）乃至図２（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、当該胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、胴体１１ａの周方向に等間隔で配置される。
【００５８】
前記翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成され、全体として、半円形状を有する。更に、当該翼体１２の平面視外縁１２ｂは、平面視で胴体１１ａの回転方向に沿って円弧状に形成されており、全体として翼形状を構成する。又、前記翼体１２の正面視先端１２ａは、前記胴体１１ａの回転方向と逆方向に沿って尖らせた形状に形成されている。尚、第一の実施形態では、翼体１２の平面視外縁１２ｂは、当該翼体１２の平面視先端に対応する。
【００５９】
更に、胴体１１ａ内部（円筒形状の空洞）の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向下流側（後方側）の位置に、４つの翼体１２それぞれに対して開口されている。
【００６０】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【００６１】
図２（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、胴体１１ａの回転方向下流側に湾曲させた翼形状であり、上述したように、当該翼体１２の正面視先端１２ａは、平面視で胴体１１ａの回転方向と逆方向に沿って尖って形成される。
【００６２】
前記翼体１２の平面視外縁１２ｂは、胴体１１ａの回転方向に沿って滑らかな曲線を描く円弧に形成される。具体的には、図２（Ｃ）に示すように、翼体１２の平面視外縁１２ｂは、当該翼体１２の正面視先端１２ａから、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂ（胴体１１ａの中心）に向かって下ろされた直線１２２１と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２２２を中心として、当該翼体１２の正面視先端１２ａから当該交点１２２２までの間の距離を半径ｒ１とする円弧を描いた形状に形成される。当該半径ｒ１は、胴体１１ａの外周面１１ｃに対する翼体１２の高さｈに対応する。平面視における翼体１２を上述した形状とすると、胴体１１ａを回転させた場合、翼体１２の正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となる。
【００６３】
前記翼体１２の平面視外縁１２ｂの円弧形状の半径ｒ１、言い換えると、翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。翼体１２の高さｈが所定の範囲内であると、回転された翼体１２の正面視先端１２ａから容易に渦（カルマン渦）を発生させることが可能となるとともに、当該翼体１２の水Ｗから受ける水圧を低減させることが可能となる。
【００６４】
図２（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【００６５】
又、胴体１１ａに設けられる給気口１４は、上述した直線１２２１と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２２２の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、回転された翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が旋回しながら、当該給気口１４の上面と接触する。すると、当該給気口１４は渦１２２３の水圧変動を受けることとなる。
【００６６】
尚、渦１２２３の水圧変動を受ける位置であれば、給気口１４が開口される位置はどのような位置でも構わない。例えば、翼体１２の形状が上述した翼形状であれば、給気口１４を、翼体１２の回転方向下流側で、当該交点１２２２から所定の開口距離ｄ１だけ当該翼体１２に向かって移動させた位置に開口させることができる。所定の開口距離ｄ１は、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて適宜設計変更される。
【００６７】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。給気口１４の孔径が所定の範囲内であると、翼体１２から発生された渦１２２３の水圧変動と、当該水圧変動により給気口１４から給気される空気の量とが適切に均衡し、当該給気口１４から効率よく空気を気泡として液中に給気させることが可能となる。図２（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【００６８】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【００６９】
図２（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成される。翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の半径は、当該翼体１２の平面視外縁１２ｂの円弧形状の半径ｒ１、つまり、翼体１２の高さｈと一致する。つまり、翼体１２の形状は、全体として球の４分の１の形状に対応する。更に、翼体１２の正面視先端１２ａは、当該翼体１２の回転方向と逆方向に尖った形状に形成されている。
【００７０】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【００７１】
次に、本発明の第一の実施形態の作用を説明する。
【００７２】
微細気泡発生装置１は、図１乃至図２に表すように、翼体１２が浸水された状態で、駆動部を駆動させてインペラ１１を回転させると、インペラ１１の回転に伴って４つの翼体１２も回転する。翼体１２が回転すると、当該翼体１２の正面視先端１２ａから翼体１２の回転方向下流側に渦１２２３が発生する。発生した渦１２２３は旋回して、給気口１４の上面を接触し、当該渦１２２３の接触により、給気口１４の上面近傍では、絶えず渦１２２３の水圧変動を受けることになる。
【００７３】
一の渦１２２３が給気口１４の上面を通過する際、当該給気口１４の上面近傍の水圧は上昇するものの、当該渦１２２３が給気口１４の上面を通過し終えると、給気口１４の上面近傍の水圧は著しく下降する。この水圧の下降により、給気口１４の上面近傍に負圧が生じ、当該給気口１４内の空気を液中に引き込むように作用する。これにより、給気口１４は、インペラ１１内の空気を気泡として液中に給気（供給）する。液中に引き込まれる空気は、渦１２２３の水圧変動や翼体１２への衝突により、破砕され、微細気泡Ｂ１としてインペラ１１の周辺に拡散され、浮遊することになる。
【００７４】
インペラ１１を定常的に回転させると、給気口１４の上面近傍は、翼体１２から発生する渦１２２３により周期的な水圧変動を受ける。そのため、当該給気口１４は、周期的に所定の空気量を液中に給気する。給気される空気は微細気泡Ｂ１としてインペラ１１の周辺を一端、拡散するものの、上述した破砕の程度により、破砕時の微細気泡Ｂ１の孔径が決定され、当該微細気泡Ｂ１の孔径に応じて、微細気泡Ｂ１が単独で存在したり、微細気泡Ｂ１同士が結合して大きな気泡Ｂ２となったりする。
【００７５】
前記空気の破砕の程度は、渦１２２３の水圧変動の周期を変更することにより調整可能である。渦１２２３の水圧変動の周期は、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて容易に変更され得る。
【００７６】
例えば、翼体１２の形状を上述した形状とし、胴体１１ａの外径Ｒと、翼体１２の高さｈとを一定にして、インペラ１１の回転数を増加させると、渦１２２３の水圧変動の周期は短くなるため、周期の短い渦１２２３の水圧変動により空気の破砕の程度が著しくなり、当然、孔径の小さい微細気泡Ｂ１が多量に発生する。
【００７７】
一方、翼体１２の形状を上述した形状とし、胴体１１ａの外径Ｒと、翼体１２の高さｈとを一定にして、インペラ１１の回転数を減少させると、渦１２２３の水圧変動の周期は長くなるため、周期の長い渦１２２３の水圧変動により空気の破砕の程度は緩和され、孔径の大きい微細気泡Ｂ１が発生する。
【００７８】
従って、インペラ１１の回転数を適宜変更することにより、渦１２２３の水圧変動の周期を変更し、液中に給気される微細気泡Ｂ１の孔径を容易に変更することが可能となる。
【００７９】
上述した微細気泡Ｂ１の孔径の範囲は、空気の給気量を規定する給気口１４の孔径、インペラ１１の回転数、胴体１１ａの外径Ｒ、翼体１２の高さｈ、翼体１２の形状等に応じて変動する。
【００８０】
例えば、給気口１４の孔径を１ｍｍ、胴体１１ａの外径Ｒを３０ｍｍ、翼体１２の高さｈを１５ｍｍとして、インペラ１１の回転数を５００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、１ｃｍ〜１μｍの範囲となる。又、インペラ１１の回転数を１０００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、５０ｍｍ〜１ｎｍの範囲となる。更に、インペラ１１の回転数を２５００ｒｐｍに設定すると、インペラ１１の周辺に発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径は、２０ｍｍ〜１ｎｍの範囲となる。
【００８１】
本発明に係る微細気泡発生装置を飼育槽に採用する場合、インペラ１１の回転数は、１５００〜２０００ｒｐｍの範囲であると好ましい。
【００８２】
発生した微細気泡Ｂ１は、孔径の大きさにより、水に対する機能（作用）が異なる。例えば、平均孔径が１ｃｍ〜１ｍｍであれば、微細気泡Ｂ１同士が容易に結合し、大きな気泡Ｂ２となって、水槽上面に浮かび上がる。このような気泡は、水内の汚濁物質を付着させながら浮かび上がるため、水槽内の水に含まれる汚濁物質を除去するように機能する。
【００８３】
更に、平均孔径が１ｃｍ〜１ｍｍであれば、当該微細気泡Ｂ１が水中に含まれるアンモニア分（アンモニア、窒素化合物等）を吸収（吸着）しながら水面上へ浮かび上がるため、飼育魚の表層から放出されて当該飼育魚の生命を脅かす可能性のあるアンモニア分を除去するようにも機能する。
【００８４】
例えば、平均孔径が１ｍｍ〜１μｍであれば、微細気泡Ｂ１は即時には水槽上面に浮かび上がらず、暫くの間、インペラ１１の周辺を浮遊することとなる。発生した微細気泡Ｂ１には当然酸素が含まれているから、水Ｗ内の溶存酸素を上昇させるように機能する。しかし、平均孔径が１ｍｍ〜１μｍである微細気泡Ｂ１では、他の微細気泡Ｂ１と衝突すると大きな気泡Ｂ２となる。そのため、所定の時間経過後、微細気泡Ｂ１同士が結合して、孔径を大きくしながら水槽上面に浮かび上がり、上述した汚濁物質を除去するように機能することになる。
【００８５】
一方、例えば、平均孔径が１μｍ〜１ｎｍであれば、水内の微小なイオン（ナトリウムイオン、カリウムイオン等）が微細気泡Ｂ１を取り囲み、微細気泡Ｂ１を安定化する場合がある。安定化された微細気泡Ｂ１内には当然酸素が含まれているから、水内の溶存酸素を長期間上昇させた状態とする。更に、安定化された微細気泡Ｂ１は、水内に生存する細菌、バクテリア等に接触すると崩壊することになるが、その崩壊された衝撃により当該細菌等を死滅させる。即ち、平均孔径が１μｍ〜１ｎｍである、安定化された微細気泡Ｂ１は、水を殺菌するよう機能する。
【００８６】
上述した微細気泡Ｂ１の有する複数の機能は、当該微細気泡Ｂ１の平均孔径の大きさを変更することによって容易に使い分けることが可能である。
【００８７】
例えば、養殖用の河豚等の海水魚を飼育している水槽では、稚魚から成魚となるまでの間に、当該海水魚が排出する糞等の汚染物の大きさ、海水魚が必要とする溶存酸素の量、水槽内に繁殖する細菌の量等が大きく変動する。
【００８８】
当該水槽に、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置を採用すると、インペラ１１の回転数を変更するだけで、発生する微細気泡Ｂ１の平均孔径を容易に変更することが出来るから、水槽内の海水魚の発育状況に応じて、微細気泡の有する複数の機能を使い分けることが可能となる。そのため、海水魚が稚魚から成魚となるまでの間、その発育段階に対応するように、海水魚の環境を変更し、当該海水魚に対して最適な環境を容易に提供することが可能となる。
【００８９】
他の用途として、例えば、窒素含有排水の処理槽に、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置を採用することが可能である。当該処理槽には、窒素分を捕捉する微生物が所定の担持体（培養材等）に固定化されているが、微生物は、所定の溶存酸素の下で大きく活性化する。微細気泡発生装置により微細気泡を処理槽内の排水に発生させてやれば、微生物の活性化により、捕捉される窒素分の量が多くなり、結果として、効率の良い窒素含有排水の処理を実現することが可能となる。
【００９０】
又、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１は、インペラの回転方向前面（回転方向と直角方向の面、回転方向の垂直面）に対して非常に面積の狭い翼体を回転させるだけで微細気泡Ｂ１を発生させることが可能である。
【００９１】
従来では、攪拌フィンの羽根を高速回転することにより、負圧を発生させていたものの、当該羽根は回転方向前面に対して非常に面積が広い。そのため、当該羽根が受ける水圧は著しく大きいものとなる。すると、攪拌フィン（羽根）の高速回転に要する駆動部の消費電力は非常に大きいものとなる。
【００９２】
一方、本発明の第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１では、従来の羽根と比較して、回転方向前面に対する翼体の面積が狭いため、当該翼体の受ける水圧は著しく小さいものとなる。そのため、第一の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、従来の攪拌フィンを用いた微細気泡発生装置の消費電力の１０分の１以下で足りる。
【００９３】
このように、本発明の微細気泡発生装置１によれば、軸管１０と、前記軸管１０の先端１０ａに取り付けられた胴体１１ａの外周１１ｃに、当該軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体１２を備えたインペラ１１と、前記インペラ１１の所定位置に設けられるとともに、前記胴体１１ａに設けられた空洞と軸管１０を介して外気と連通する給気口１４とを備えるよう構成している。
【００９４】
これにより、翼体１２から渦１２２３を容易に発生させることが可能となるとともに、発生した渦１２２３の周期的な水圧変動により給気口１４から微細気泡を液中に供給させることが可能となる。渦１２２３の水圧変動の周期は、インペラ１１の回転数を変更することにより容易に変更することが可能であるから、当該インペラ１１の回転数を調整して、渦１２２３の水圧変動の周期を調整し、液中に供給される微細気泡の孔径の大きさを変更することが可能となる。
【００９５】
又、微細気泡の孔径の大きさにより当該微細気泡の有する機能（例えば、汚濁物質除去機能、溶存酸素供給機能等）は異なるから、例えば、養殖水槽で海水魚を飼育する場合、微細気泡の孔径の大きさを変更することにより、水槽内で飼育される海水魚の発育状況に応じて、海水魚の飼育環境を適切に調整することが可能となる。
【００９６】
更に、前記翼体１２を回転させるだけで、微細気泡を確実に発生させることが可能となるため、インペラ１２の回転に要する駆動部の負荷を低減させることが可能となり、微細気泡発生装置１全体の消費電力を抑えて、効率よく微細気泡を発生させることが可能となる。
【００９７】
前記給気口１４が開口される所定位置が、インペラ１１が液中で回転したときに、前記翼体１２の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置であるよう構成すると更に好ましい。
【００９８】
又、前記給気口１４が、前記所定距離ｔに応じた孔径であるよう構成することができる。
【００９９】
これにより、翼体１２の所定距離ｔによって当該翼体１２の回転トルクが決定され、当該回転トルクの大きさによって当該翼体１２から発生する渦１２２３の水圧変動が決定されるから、渦１２２３の水圧変動に対応する給気口１４の孔径を設定することにより、渦１２２３の水圧変動と給気口１４からの気泡の供給量とを適切に均衡させ、当該給気口１４から効率よく気泡を発生させることが可能となる。
【０１００】
又、前記翼体１２が、前記軸管１０の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、前記給気口１４が、前記翼体１２の回転方向下流側で、当該翼体１２の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【０１０１】
これにより、水との接触周面である前記翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦を給気口１４に集中させることが可能となり、当該給気口１４から効率よく微細気泡を給気させることが可能となる。
【０１０２】
又、前記翼体１２が、前記軸管１０の回転方向前面先端１２ａが半円形状に形成されるとともに、当該軸管１０の径方向先端１２ｃが半円形状に形成され、前記給気口１４が、前記翼体１２の回転方向下流側で、当該翼体１２の、前記軸管１０の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられるよう構成することができる。
【０１０３】
これにより、より効率よく渦１２２３を発生させることが出来るとともに、翼体１２の受ける水圧を小さくなるから微細気泡発生装置１の消費電力を小さくすることが可能となる。
【０１０４】
＜第二の実施形態＞
次に図３を参照しながら、第二の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図３は、第二の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第二の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１０５】
第一の実施形態と比較して、第二の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第二の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１０６】
図３（Ａ）は、第二の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図３（Ｂ）は、第二の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図３（Ｄ）は、図３（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１０７】
第二の実施形態に係るインペラ１１では、図３（Ａ）乃至図３（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、インペラ１１の外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、インペラ１１の周方向に等間隔で配置される。
【０１０８】
前記翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成される。更に、当該翼体１２は、平面視で胴体１１ａの回転方向上流側（前方側）の外面を、当該回転方向前面（回転方向と直角方向、当該回転方向の垂直線）に対して所定の角度で傾斜させた傾斜面とし、胴体１１ａの回転方向の下流側（後方側）の外面を、当該回転方向に対して略垂直面とする台形状に形成されている。又、前記翼体１２の平面視先端１２ｂは、平面視で胴体１１ａの回転方向に沿った略平行な面に形成される。
【０１０９】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置に、４つの翼体それぞれに対して開口されている。
【０１１０】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１１１】
図３（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、台形状に形成され、上述したように、前記翼体１２の、胴体１１ａの回転方向の上流側の外面１２３１は、胴体１１ａの外周面１１ｃの法線１２３２に対して所定の角度α（鋭角）で傾斜された面である。更に、前記翼体１２の、胴体１１ａの回転方向の下流側の外面１２３３は、胴体１１ａの外周面１１ｃの法線方向に略平行な面である。
【０１１２】
又、前記翼体１２の平面視先端１２ｃに対応する台形状の上辺は、胴体１１ａの外周面１１ｃに対して略平行となる。この台形状の上辺の回転方向の長さは、台形状の底辺１２ｌの回転方向の長さに対して２分の１から５分の１までの範囲であると好ましい。図３（Ｃ）に示された台形状の上辺（翼体１２の平面視先端１２ｃ）の回転方向の長さは、台形状の底辺１２３４の回転方向の長さの３分の１である。
【０１１３】
又、台形状の上辺１２ｋと底辺１２３４との間の上下方向の距離が、胴体１１ａの外周面１１ｃからの所定の高さｈ、つまり、翼体１２の高さｈに対応する。平面視における翼体１２を上述した形状とすると、胴体１１ａを回転させた場合、翼体１２の平面視先端１２ｃ及びその下流側の正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となる。
【０１１４】
翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図３（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【０１１５】
又、胴体１１ａに設けられる給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側で、台形状の略垂直面１２３３と胴体１１ａの外周面１１ｃとの交点１２３５から所定の開口距離ｄ２だけ回転方向に沿って移動させた位置に開口される。当該交点１２３５からの所定の開口距離ｄ２は、翼体１２の高さｈ以内であれば、どのような距離でも構わないが、図３（Ｃ）に示された所定の開口距離ｄ２は、翼体１２の高さｈの３分の１の長さに対応している。当該位置に給気口１４を開口すると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１１６】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。図３（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１１７】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１１８】
図３（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成される。正面視先端１２ａの半円形状の半径は、翼体１２の高さｈと一致する。又、翼体１２の正面視先端１２ａは、当該翼体１２の平面視先端１２ｃの回転方向後端に対応し、当該正面視先端１２ａから渦１２２３が発生する。
【０１１９】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１２０】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１２１】
＜第三の実施形態＞
次に図４を参照しながら、第三の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図４は、第三の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第三の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１２２】
第一の実施形態と比較して、第三の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第三の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１２３】
図４（Ａ）は、第三の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図４（Ｂ）は、第三の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図４（Ｃ）は、図４（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図４（Ｄ）は、図４（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１２４】
第三の実施形態に係るインペラ１１では、図４（Ａ）乃至図５（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面１１ｃに、翼体１２が、所定の高さｈで、胴体１１ａの外周面から放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、インペラ１１の周方向に等間隔で配置される。
【０１２５】
前記翼体１２は、中空となっており、翼体１２の正面視先端１２ａは、正面視で前記胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向（左右方向）に沿って半円弧状に形成されている。又、当該翼体１２は、正面視で胴長に延伸された形状に形成されている。更に、前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、平面視で前記胴体１１ａの回転軸から径方向（翼体１２の延出方向、胴体１１ａの径方向）に沿って尖らせた形状に形成される。そして、前記翼体１２は、本体の先端近傍１２ｅを、正面視で前記胴体１１ａの回転方向に聊か潰して平坦な面とした形状に形成される。
【０１２６】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置に４つの翼体それぞれに対して開口されている。
【０１２７】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１２８】
図４（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、先端近傍１２ｅを翼体１２内部に聊か潰され平坦化された形状である。前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、翼体１２の延出方向に沿って尖っており、当該翼体１２の正面視先端１２ａの一部に対応する。翼体１２が回転すると、当該翼体１２の正面視先端１２ａから渦１２２３が発生するが、正面視先端１２ａの一部である翼体１２の径方向の先端１２ｄに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となるため、この先端１２ｄから渦１２２３が大きく発生する。ここで、翼体１２の径方向の先端１２ｄから胴体１１ａの外周面１１ｃまでの所定の距離が、翼体の高さｈに対応する。
【０１２９】
翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図４（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。
【０１３０】
翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とは、小型配管１５により連通するよう構成されている。前記小型配管１５は、円筒形状を形成し、胴体１１ａの外周面１１ｃから胴体１１ａの回転軸１１ｂ（胴体１１ａの中心）に向かって挿入される。胴体１１ａの外周面１１ｃ側における小型配管１５の上端１５ａは、前記翼体１２の下端１５ｂが嵌め合わされ、当該翼体１２と胴体１１ａとを固定する。前記小型配管１５により、翼体１２の給気口１４から空気が給気されても、当該小型配管１５を介して翼体１２内部に胴体１１ａ内部の空気が供給される。
【０１３１】
又、翼体１２に設けられる給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の最先端から所定の開口距離ｄ３だけ前記胴体１１ａの回転軸１１ｂ側に移動した当該翼体１２の平坦面１２５１の位置に開口される。当該先端部１２ｄからの所定の開口距離ｄ３は、翼体１２の回転方向の下流側の平坦面１２５１上であれば、どのような距離でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の開口距離ｄ３は、翼体１２の高さｈの５分の１の長さに対応している。当該位置に給気口１４を開口すると、翼体１２の先端部１２ｄから発生した渦１２２３が旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１３２】
又、給気口１４の孔径は、翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。図４（Ｃ）に示された給気口１４の孔径は１ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１３３】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１３４】
図４（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視先端１２ａは、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って半円形状に形成され、本体を胴長形状に形成されている。当該正面視先端１２ａの半円形状の半径は、上述した給気口１４の開口位置に関する所定の距離ｄ３と一致する。
【０１３５】
又、給気口１４は、前記翼体１２の回転方向の下流側で、前記翼体１２の正面視先端１２ａの半円形状の中心１２２４の位置に開口される。当該位置に給気口１４が開口されると、翼体１２の正面視先端１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心１２２４の位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。尚、前記給気口１４は、前記翼体１２と前記胴体１１ａと前記軸管１０を介して外気と連通し液中に気泡を供給することになる。
【０１３６】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１３７】
又、第三の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向前面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第三の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１３８】
＜第四の実施形態＞
次に図５を参照しながら、第四の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図５は、第四の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第四の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１３９】
第一の実施形態と比較して、第四の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更するとともに、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第四の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１４０】
図５（Ａ）は、第四の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図５（Ｂ）は、第四の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図５（Ｃ）は、図５（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った平面視断面図である。図５（Ｄ）は、図５（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った正面視断面図である。
【０１４１】
第四の実施形態に係るインペラ１１では、図５（Ａ）乃至図５（Ｂ）に示すように、円筒形状を有する胴体１１ａの側面に、翼体１２が、所定の高さｈで、胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。又、４つの翼体１２は、胴体１１ａの周方向に等間隔で配置される。
【０１４２】
前記翼体１２は、中空の屈曲配管１６と、円筒形の小型筒１７とから構成される。屈曲配管１６は、胴体１１ａの径方向に延出され、平面視で、胴体１１ａの外周面１１ｃから所定の位置で当該胴体１１ａの回転方向と逆方向に向かってへの字状に屈曲された形状である。又、屈曲配管１６の先端には、小型筒１７が嵌合されており、該小型筒１７の先端は、胴体１１ａの回転方向に対して略垂直面（回転方向と直角方向の面）に切断されている。小型筒１７の先端の切断面には、楕円型の開口部が形成されるが、この開口部が、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４となる。第四の実施形態では、小型筒１７の先端の切断面の外縁が、翼体１２の正面視外縁１２ａ（正面視先端１２ａ）となる。
【０１４３】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１４４】
図５（Ｃ）に示すように、一の翼体１２の平面視断面形状は、胴体１１ａの径方向へ延出され、所定の高さｈで胴体１１ａの回転方向と逆方向に向かって屈曲された形状である。当該翼体１２を構成する屈曲配管１６の一端は、胴体１１ａの径方向（胴体１１ａの外周面１１ｃの法線方向）に沿って胴体１１ａの外周面１１ｃに挿入され、他端は、所定の屈曲角度で、胴体１１ａの回転方向と逆方向を向いている。
【０１４５】
前記屈曲配管１６の屈曲部１６ａの位置は、胴体１１ａの外周面１１ｃから所定の屈曲距離ｄ４だけ離れた位置である。当該外周面１１ｃから所定の屈曲距離ｄ４は、胴体１１ａの外周面１１ｃから翼体１２の径方向の先端１２ｄ（小型筒１７の径方向の先端）までの距離ｈ（翼体１２の高さｈ）以内であれば、どのような距離でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の屈曲距離ｄ４は、翼体１２の高さｈの３分の１の長さに対応している。
【０１４６】
屈曲部１６ａの屈曲角度は、胴体１１ａへの屈曲配管１６の挿入部の法線１２５１に対して所定の角度β（鋭角）をなしている。所定の角度βは鋭角であればどのような角度でも構わないが、図５（Ｃ）に示された所定の角度βは、上記法線１２５１に対して４５度をなしている。
【０１４７】
屈曲配管１６の先端に嵌合された小型筒１７は、その先端が胴体１１ａの回転方向に対して略垂直面１２５２に切断されている。そのため、翼体１２の径方向の先端１２ｄは、小型筒１７の切断面の上方先端に対応し、当該上方先端は胴体１１ａの径方向に向かって尖っている。一方、小型筒１７の切断面の正面視外縁１２ａは、長径が胴体１１ａの径方向に延びる楕円形状である。
【０１４８】
又、小型筒１７の切断面の上方先端１２ｄから胴体１１ａの外周面１１ｃまでの所定の距離が、翼体１２の高さｈに対応する。翼体１２の高さｈは、胴体１１ａの外径Ｒの３分の２から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から４分の１までの範囲内であると好ましい。図５（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは１５ｍｍであり、胴体１１ａの外径Ｒは３０ｍｍであり、内径は２５ｍｍである。インペラ１１を回転させた場合、小型筒１７の切断面の上方先端１２ｄに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となり、この先端及び切断面の外縁から渦が発生する。
【０１４９】
屈曲配管１６の内部と小型筒１７の内部と胴体１１ａの内部とは連通しているため、小型筒１７の切断面の給気口１４から気泡が給気されると、当該屈曲配管１６と小型筒１７とを介して胴体１１ａ内部の空気が当該給気口１４へ供給される。
【０１５０】
又、小型筒１７に設けられる給気口１４は、小型筒１７の回転方向の下流側で、小型筒１７の切断面の外縁（翼体１２の正面視外縁１２ａ）の中心１７ａの位置に開口される。当該位置に給気口１４を開口すると、楕円形の切断面の上方先端１２ｄ及び正面視外縁１２ａから発生した渦１２２３が小さく旋回しながら当該給気口１４の上面と接触し、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１５１】
又、給気口１４の孔径は、インペラ１１の外径Ｒの３分の２から６分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の１から５分の１までの範囲内であると好ましい。図５（Ｃ）に示された給気口１４の長径は３ｍｍであり、翼体１２の高さｈは１５ｍｍである。
【０１５２】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１５３】
図５（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視形状は、屈曲配管１６が胴体１１ａの径方向に延出した形状であり、当該屈曲配管１６に固定された小型筒１７の上方先端の外縁１２ａの形状が、図示しない胴体１１ａの回転軸１１ｂから径方向に沿って楕円形状に形成される。前記外縁部１２ａの楕円形状の上下方向の半径は、小型筒１７の切断面の楕円の長径に対応し、当該外縁部１２ａの楕円形状の左右方向の半径は、小型筒１７の切断面の楕円の短径に対応する。
【０１５４】
又、給気口１４は、小型筒１７の切断面の正面視外縁１２ａの中心１７ａ（楕円形状の中心）の位置に開口される。当該位置に給気口１４を開口すると、切断面の正面視外縁１２ａ（翼体１２の先端近傍の外縁）から発生した渦１２２３が当該正面視外縁１２ａの中心１７ａの位置に集中するため、当該給気口１４は渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１５５】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１５６】
又、第四の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向前面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第四の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１５７】
＜第五の実施形態＞
次に図６を参照しながら、第五の実施形態の微細気泡発生装置について説明する。図６は、第五の実施形態に係るインペラ１１を示す概略構成図である。尚、本発明の第五の実施形態に直接関係しない各部の詳細は省略している。
【０１５８】
第一の実施形態と比較して、第五の実施形態の異なる点は、翼体１２の形状を変更し、給気口１４の数を増加し、給気口１４の位置を変更した点である。その他の点については、第一の実施形態と同様であるため、第五の実施形態に直接には関係しない各部の詳細は省略する。また、第一の実施形態と同一符号であるものについても説明は省略する。
【０１５９】
図６（Ａ）は、第五の実施形態に係るインペラ１１の正面図である。図６（Ｂ）は、第五の実施形態に係るインペラ１１の平面図である。図６（Ｃ）は、図６（Ａ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面図である。図６（Ｄ）は、図６（Ｂ）に示したＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【０１６０】
第五の実施形態に係るインペラ１１では、図６（Ａ）乃至図６（Ｂ）に示すように、略直方体である胴体１１ａの側面は、直方体の小型台１８が設けられ、当該小型台１８の上面に、水との接触周面が半円形状をなす翼体１２が、所定の高さで前記胴体１１ａの外周面１１ｃから放射状に４つ延出されている。４つの翼体１２は、胴体１１ａの略正方形の各辺に備えられた長方形の小型台１８の上面１８ａ（胴体１１ａの外周面に対応する）の中央にそれぞれ設置される。
【０１６１】
前記翼体１２は、中空となっており、当該翼体１２の正面視先端１２ａは、前記胴体１１ａの回転方向に沿って半円状に形成されている。又、当該翼体１２は、正面視で胴長に延伸された形状に形成される。更に、当該翼体１２は、前記胴体１１ａの回転方向上流側（回転方向前面）の先端近傍１２ｂ（翼体の先端近傍の正面視外縁）を半円形状に形成され、当該胴体１１ａの回転方向下流側の外面を当該胴体１１ａの外周面１８ａに対して垂直面とした形状に形成されている。
【０１６２】
又、胴体１１ａ内部の空気を気泡として液中に給気する給気口１４は、翼体１２の回転方向の下流側の位置で、所定の間隔で翼体１２の中央線１２ｆに対して一列上に、一翼体１２当たり４つ開口されている。
【０１６３】
そして、小型台１８の内部は、翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とを連通するための空洞を有している。
【０１６４】
次に、平面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１６５】
図６（Ｃ）に示すように、一の翼体１２は、平面視で半円柱状の形状をなし、翼体１２の先端近傍の正面視外縁１２ｂは、翼体１２の回転方向の上流側の上端で半円状に形成されている。更に、翼体１２は、回転方向下流側の面（回転方向後面）を当該翼体１２が固定されている小型台２８の上面１８ａに対して略垂直な面とした形状に形成されている。
【０１６６】
又、前記翼体１２の径方向の先端１２ｄは、回転方向の下流側に尖った形状となる。翼体１２が回転すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄ及び正面視先端１２ａに印加されるインペラ１１の回転トルクが最大となり、当該先端１２ｄ及び正面視先端１２ａから渦１２２３が発生する。ここで、翼体１２の径方向の先端１２ｄから小型台２８の上面２８ａまでの所定の距離が、翼体１２の高さｈに対応する。
【０１６７】
翼体１２の高さｈは、小型台１８の幅を含めた略正方形のインペラ１１の一辺の半分の長さの５分の４から５分の１までの範囲内で設定されると好ましく、更に、３分の２から３分の１までの範囲内であると好ましい。図６（Ｃ）に示された翼体１２の高さｈは３５ｍｍであり、インペラ１１の一辺の半分の長さは３８ｍｍである。
【０１６８】
翼体１２の内部と胴体１１ａの内部とは、小型台１８を貫通した小型配管１５により連通するよう構成されている。前記小型配管１５は、円筒形状をなし、小型台１８の上面１８ａから胴体１１ａの回転軸に向かって挿入される。小型配管１５の小型台１８の上面１８ａ側の端部１５ａは、前記翼体１２の下端部が嵌め合わされ、当該翼体１２と小型台１８とを固定する。前記小型配管１５により、翼体１２の給気口１４から空気が給気されても、当該小型配管１５を介して翼体１２内部に胴体１１ａ内部の空気が供給される。
【０１６９】
又、翼体１２に設けられる４つの給気口１４のうち、第一の給気口１４ａは、翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の径方向の先端１２ｄから、上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５までの位置に開口される。当該位置に第一の給気口１４ａを開口すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が小さく旋回しながら第一の給気口１４ａの上面と接触し、第一の給気口１４ａは渦１２２３の周期的な水圧変動を受けることとなる。
【０１７０】
更に、第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでは、上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５に対応する所定の間隔で、それぞれの給気口１４が上方から下方に向かって一列に配列するように開口される。複数の給気口１４を所定の間隔で一列に開口すると、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が下方へ発達した場合、発達した渦１２２３の水圧変動を第二の給気口１４ｂが受けることになる。又、第二の給気口１４ｂの上面を通過して、渦１２２３が更に翼体１２の下方に発達した場合、その水圧変動を第三の給気口１４ｃが受けることとなる。
【０１７１】
このように、翼体１２の径方向の先端１２ｄから発生した渦１２２３が発達すると、発達した渦１２ｂの水圧変動を連鎖的に複数の給気口１４が受けることになり、当該給気口１４から効率よく利用して空気を液中に供給することが可能となる。
【０１７２】
尚、上述した給気口が配列される所定の間隔は、発生する渦１２２３の発達に応じて適宜設計変更される。
【０１７３】
又、給気口１４の孔径は、胴体１１ａの一辺の半分の長さと、翼体１２の高さｈと、インペラ１１の回転数とに応じて適宜設計変更されるものの、当該翼体１２の高さｈの３分の１から５０分の１までの範囲内で設定されると好ましく、５分の１から２５分の１までの範囲内であると更に好ましく、１０分の１から１８分の１までの範囲内であると一層と好ましい。例えば、図６（Ｃ）に示す翼体１２の高さｈは３５ｍｍであり、給気口１４の孔径は１．５ｍｍである。
【０１７４】
次に、正面視における一の翼体１２の形状と、給気口１４が開口される位置について説明する。
【０１７５】
図６（Ｄ）に示すように、一の翼体１２の正面視形状は、本体を胴長に形成し、先端近傍の正面視外縁１２ａが当該翼体１２の回転方向前面に対して半円形状に形成されている。正面視外縁１２ａの半円形状の半径は、上述した翼体１２の上端の平面視外縁１２ｂの半円形状の半径ｄ５と一致する。
【０１７６】
又、第一の給気口１４ａは、前記翼体１２の回転方向の下流側で、翼体１２の正面視外縁部１２ａの半円の中心の位置に開口される。当該位置に第一の給気口１４ａが開口されると、翼体の正面視外縁１２ａから発生した渦１２２３が当該半円形状の中心の位置に集中するため、第一の給気口１４ａは渦１２２３の周期的な水圧変動を確実に受けることとなる。
【０１７７】
更に、第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでは、翼体１２の上下の中央線１２ｆに沿って所定の間隔で一列に整列して開口される。第二の給気口１４ｂから第四の給気口１４ｄまでが当該位置に開口されると、それぞれの給気口の左右方向から発生した渦１２２３が当該給気口に集中させることが出来る。
【０１７８】
このように、上述した翼体１２の形状と、給気口１４の位置とを採用しても、渦１２２３を容易に発生させることが可能となる。又、インペラ１１の回転数を変更するだけで、渦１２２３の水圧変動の周期を容易に変更することが可能となるから、上述した本発明の作用効果を得ることが可能となる。
【０１７９】
又、第五の実施形態に係る翼体１２は、第一の実施形態に係る翼体１２と比較すると、回転方向の垂直面に対する面積が小さいため、当該翼体１２の受ける水圧をより低減させることが可能となる。その結果、第五の実施形態に係る微細気泡発生装置１の消費電力は、一層低減されるものとなる。
【０１８０】
更に、第五の実施形態では、複数の給気口１４を所定の位置に４つ開口するよう構成しているため、発達した渦を効率よく利用して、それぞれの給気口１４から気泡を液中に供給することが可能となる。
【０１８１】
尚、第五の実施形態では、給気口１４を４つ開口するよう構成したが、上述した所定の位置に開口するのであれば、給気口１４の個数を適宜増減しても構わない。
【０１８２】
又、第一の実施形態乃至第五の実施形態に係る微細気泡発生装置は、食用の魚類、海水魚や淡水魚を飼育するための水槽に採用しているが、他の用途、例えば、食品加工工場の廃水処理槽、廃水処理用の水槽、海に設ける生簀、海から岸に運ぶ運搬船の水槽、鮮魚運搬車の水槽、処理水中の懸濁物質除去や曝気を目的とした懸濁物質除去水槽等に採用しても構わない。
【０１８３】
＜微細気泡発生装置＞（構成上の補足）
以下に、本発明に係る微細気泡発生装置１について説明する。
【０１８４】
図７は、本発明に係る微細気泡発生装置１の概略模式図である。ただし、本発明に直接には関係しない各部の詳細は省略している。尚、図１の上下方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の上下方向に対応し、図１の左右方向が本発明に係る微細気泡発生装置１の左右方向に対応する。
【０１８５】
微細気泡発生装置１は、養殖用の河豚等の海水魚が泳いでいる水槽１０１内の水Ｗに設置され、水Ｗ中に微細気泡Ｂ１を発生させて、水Ｗ中を浮遊する汚濁物質を当該微細気泡Ｂ１に付着させながら上昇させる。微細気泡Ｂ１は、他の微細気泡Ｂ１を取り込み・結合しながら、径を大きくしつつ上昇することとなる。大きな気泡Ｂ２は上昇中であっても破裂することが無い。
【０１８６】
上昇した微細気泡Ｂ１、大きな気泡Ｂ２、それらに付着された汚濁物質は、水槽１０１の上部近傍に設けられた排水管１０２から上面近傍の水Ｗとともに、別途設置する濾過装置（図示せず）に排水され、当該濾過装置によって汚濁物質が除去される。そして、濾過装置により濾過された水Ｗは、排水口１０２とは別の箇所に備えられた水供給管１０３から、再度、水槽１０１内へ戻される。
【０１８７】
前記微細気泡発生装置１は、駆動モータ１０４が内部に搭載された駆動部１０５と、駆動モータ１０４の駆動軸である回転軸１０６と、後述する筒体１０７と、インペラ１１とから構成される。前記駆動部１０５は、水槽１０１上方を覆う蓋材１０８の上に固定される。当該蓋材１０８には、所定の大きさの開口部１０９が設けられており、当該開口部１０９を介して、駆動モータ１０４の回転軸１０６と、前記筒体１０７と、インペラ１１とが水槽１０１内部へ挿入される。前記蓋材１０８により、外気からの塵や埃が水槽１０８内へ混入することを防止している。
【０１８８】
前記回転軸１０６は、駆動部１０５の下部から水槽１０１内の下方近傍の所定の水位まで延出される。当該回転軸１０６の周囲を取り囲むように、回転軸１０６の上下方向の全長と同程度の長さを有する、中空な円筒形状からなる筒体１０７が設けられる。当該筒体１０７により、回転軸１０６が水槽１０１内の水Ｗに浸されないように構成される。
【０１８９】
又、筒体１０７の上端近傍の側面には、吸気口１１０が穿設されている。当該吸気口１１０により、外気と筒体１０７の内部とが連通し、外気の空気を筒体１０７の内部へ吸引することが可能となる。これにより、当該筒体１０７は、外部の空気を気泡として液中に供給する気体供給管として機能する。
【０１９０】
筒体１０７の内部については、回転軸１０６が筒体１０７の内部に挿入された状態で、回転軸１０６と筒体１０７との間に、回転軸１０６の上下方向の所定の間隔で、所定数、軸受１１１が設けられている。当該軸受１１１により、回転軸１０６が筒体１０７内部で、円滑に回転することになる。
【０１９１】
更に、回転軸１０６の下端部には、中空な円筒形状からなる本発明に係るインペラ１１が固定される。
【０１９２】
図８は、本発明に係る微細気泡発生装置１のインペラ１１の正面視断面図である。尚、図８の上下方向が本発明に係るインペラ１１の上下方向に対応し、図２の左右方向が本発明に係るインペラ１１の左右方向に対応する。
【０１９３】
図８に示すように、回転軸１０６が挿入された筒体１０７の内部と、インペラ１１の胴体１１ａの内部とが連通するように、上述した軸管１０に対応する接続パルプ１１２を介して回転軸１０６と胴体１１ａとが固定される。つまり、接続パルプ１１２は中空の円筒形状からなり、当該接続パルプ１１２の上端部は回転軸１０６の下端部と嵌め合わされて接続され、当該接続パルプ１１２の下端部は後述するドーナツ状の蓋材１１３を介して胴体１１ａの上端部と接続される。
【０１９４】
前記ドーナツ状の蓋材１１３は、接続パルプ１１２と胴体１１ａとを密接に接合するように、胴体１１ａの内周面と嵌合されるとともに、接続パルプ１１２の外周面と嵌合される。当該ドーナツ状の蓋材１１３により、胴体１１ａ内部の空気が水槽１０１内の水Ｗへ漏れないようにしている。
【０１９５】
又、接続パルプ１１２と回転軸１０６とが嵌合された位置の上方近傍には、所定数の吸気口１３が開口されており、筒体１０７の内部と接続パルプ１１２の内部とを連通している。
【０１９６】
更に、接続パルプ１１２に設けられた吸気口１３の位置よりも下方で、筒体１０７の下端部に、当該接続パルプ１１２の外径とほぼ同一の開口部を有するキャップ１１４が取り付けられる。当該キャップ１１４により、開口部から接続パルプ１１２が挿入され、回転軸１０６の回転を胴体１１ａに伝達するとともに、筒体１０７内部に水Ｗが浸入することを防止する。
【０１９７】
又、胴体１１ａの下端部は、胴体１１ａの内部を密封するメクラキャップ１１５により閉塞されており、胴体１１ａ内部の空気は、当該胴体１１ａの側面に開口された給気口１４から液中に給気されることになる。胴体１１ａ内部は、前記筒体１０７の吸気口１１０と、接続パルプ１１２の吸気口１３とを介して、外部と連通しているため、筒体１０７の吸気口１１０から空気が気泡として液中に供給されると、胴体１１ａの内部の気圧が減少し、接続パルプ１１２の吸気口１３を介して外気の空気が当該胴体１１ａの内部に供給されることになる。
【０１９８】
図１に示すように、長尺の軸管１０を用意して、本発明に係る微細気泡発生装置１を構成しても構わないし、図７乃至図８に示すように、当該軸管１０を接続パイプ１１２のように構成しても構わない。
【産業上の利用可能性】
【０１９９】
以上のように、本発明にかかる微細気泡発生装置は、海水魚を飼育するよう養殖用水槽はもちろん、食品加工工場の廃水処理槽、廃水処理用の水槽等に有用であり、水中に微細な気泡を効率よく発生させることが可能な微細気泡発生装置として有効である。
【符号の説明】
【０２００】
１０ 軸管
１１ インペラ
１１ａ 胴体
１２ 翼体
１３ 吸気口
１４ 給気口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸管と、
前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、
前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口と、
を備える微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置である請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、
前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径である請求項１又は２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられた請求項１乃至３のいずれかに記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記翼体が、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の、前記軸管の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられた請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有するとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通する請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有し、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の中央線上に一列に所定の感覚で複数設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通する請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項１】
軸管と、
前記軸管の先端に取り付けられた胴体の外周に、当該軸管の回転方向前面、又は径方向先端が円又は球の一部である翼体を備えたインペラと、
前記インペラの所定位置に設けられるとともに、前記胴体に設けられた空洞と軸管を介して外気と連通する給気口と、
を備える微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記所定位置が、インペラが液中で回転したときに、前記翼体の回転方向下流側に発生する水圧変動を受ける位置である請求項１に記載の微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記翼体が、前記軸管の回転軸から径方向の所定距離まで延出され、
前記給気口が、前記所定距離に応じた孔径である請求項１又は２に記載の微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記翼体が、前記軸管の回転方向前面、又は径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられた請求項１乃至３のいずれかに記載の微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記翼体が、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の、前記軸管の径方向先端の半円形状の中心近傍の位置に設けられた請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有するとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の半円形状の中心近傍の位置に設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通する請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記翼体が、前記胴体に連通した空洞を有し、前記軸管の回転方向前面先端が半円形状に形成されるとともに、当該軸管の径方向先端が半円形状に形成され、
前記給気口が、前記翼体の回転方向下流側で、当該翼体の中央線上に一列に所定の感覚で複数設けられるとともに、前記軸管と前記胴体の空洞と前記翼体の空洞とを介して外気に連通する請求項４に記載の微細気泡発生装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５３９３（Ｐ２０１１−５３９３Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４９７０７（Ｐ２００９−１４９７０７）
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５９７０８３１７２）有限会社こうすい (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月２４日（２００９．６．２４）
【出願人】（５９７０８３１７２）有限会社こうすい (9)
【Ｆターム（参考）】
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