JP7573921B1 - Ultra-fine bubble generator, water circulation system and nozzle - Google Patents

【課題】水のｐＨ値を変えないでウルトラファインバブルを発生させ、発生させた気泡を水中に長時間留めることができる発生装置、水循環システムおよびノズルを提供すること。【解決手段】ウルトラファインバブルの発生装置１において、予めテラヘルツ波が照射された水中ポンプ１０とノズル２０から、水分子と共振する周波数帯のテラヘルツ波を放射させ、隣り合う水分子の引力的相互作用を分断させ水を活性化させ、ノズルに吸引した空気を微細化させてウルトラファインバブルを発生させ水に溶存させるようにした。ノズルには、圧送水に発生する渦を整流させる整流手段を備えさせると好適である。【選択図】図１[Problem] To provide a generator, water circulation system, and nozzle that can generate ultra-fine bubbles without changing the pH value of the water, and can retain the generated bubbles in the water for a long period of time. [Solution] In an ultra-fine bubble generator (1), terahertz waves in a frequency band that resonates with water molecules are emitted from an underwater pump (10) and a nozzle (20) that have been irradiated with terahertz waves in advance, disrupting the attractive interaction between adjacent water molecules and activating the water, and the air sucked into the nozzle is broken down into fine particles, generating ultra-fine bubbles that are dissolved in the water. It is preferable to provide the nozzle with a rectifying means for rectifying vortices generated in the pressurized water. [Selected Figure] Figure 1

本発明は、水中にウルトラファインバブルを発生させて、水の性状を植物の育成、養殖、洗浄等に適した性状に改質させるウルトラファインバブルの発生装置、水循環システムおよびノズルに関する。より詳細には、水を吐出するノズルを備えた水中ポンプからなる発生装置であって、水のｐＨ値を変えないでウルトラファインバブルを発生させ、発生させた気泡を水中に長時間留めることができる発生装置、水循環システムおよびノズルに関する。 The present invention relates to an ultra-fine bubble generator, water circulation system, and nozzle that generate ultra-fine bubbles in water and modify the properties of the water to be suitable for plant growth, aquaculture, cleaning, etc. More specifically, the invention relates to a generator consisting of a submersible pump equipped with a nozzle that discharges water, which generates ultra-fine bubbles without changing the pH value of the water and can retain the generated bubbles in the water for a long period of time, a water circulation system, and a nozzle.

具体的には、水中ポンプとノズルに予めテラヘルツ波を照射させ、水中ポンプとノズルとから水分子と共振する周波数帯のテラヘルツ波を放射させて、隣り合う水分子の引力的相互作用を分断させて活性化させる。そして、ポンプからノズルに活性化させた水を圧送させ、ノズルから延びる空気導入管に負圧を発生させて空気を吸引し、吸引による気泡を微細化させてウルトラファインバブルを発生させ、水に溶存させる発生装置、水循環システムおよびノズルに関する。 Specifically, the invention relates to a generator, water circulation system, and nozzle that are irradiated with terahertz waves in advance and emit terahertz waves from the submersible pump and nozzle in a frequency band that resonates with water molecules, disrupting the attractive interactions between adjacent water molecules and activating them. The activated water is then pumped from the pump to the nozzle, negative pressure is generated in the air introduction tube extending from the nozzle to suck in air, and the suctioned air bubbles are refined to generate ultra-fine bubbles, which are then dissolved in the water.

従来から、農業用水や魚の養殖池の溶存酸素濃度を高くさせると、農作物・養殖魚の育成が促進されることが知られており、貯水槽に曝気装置を設置して水に強制的に空気を導入し、溶存酸素濃度を高くすることが行われてきた。しかし、従来の曝気装置では水中に発生させる気泡が大きかったため、気泡の大半が短時間で水面まで浮上して大気に放散され、水に溶存する空気は僅かでしかなかった。 It has long been known that increasing the dissolved oxygen concentration in agricultural water and fish farming ponds promotes the growth of agricultural crops and farmed fish, and aeration devices have been installed in water tanks to forcibly introduce air into the water and increase the dissolved oxygen concentration. However, conventional aeration devices generated large air bubbles in the water, so most of the bubbles rose to the surface in a short time and were dispersed into the atmosphere, leaving only a small amount of air dissolved in the water.

近年、水中に発生させる気泡を微細化させることにより、水の洗浄力を向上させる技術、溶存酸素濃度を効率よく高くさせる技術等が普及しつつある。２０１９年にはファインバブル技術に係る日本産業規格（JIS B 8741－1）が規定され、ファインバブルは直径が１μｍ以上１００μｍ以下の気泡と定義され、ウルトラファインバブルは直径が１μｍ未満の気泡と定義された。 In recent years, technologies that improve the cleaning power of water by generating fine bubbles in water, and technologies that efficiently increase the concentration of dissolved oxygen, are becoming more widespread. In 2019, the Japanese Industrial Standard (JIS B 8741-1) for fine bubble technology was established, defining fine bubbles as bubbles with a diameter of 1 μm to 100 μm, and ultra-fine bubbles as bubbles with a diameter of less than 1 μm.

微細気泡のうち、ウルトラファインバブルは水中に数か月から１年といった長期間に亘って留まることが確認されており、農業、養殖、畜産、水質改善、洗浄といった多様な技術分野での応用が期待されている。ところが、自然界に存在する水は、隣り合う水分子が引力的相互作用によりクラスターを形成しているため、気泡を溶存させるための隙間が大きくなっている。 Of these microscopic bubbles, ultrafine bubbles have been confirmed to remain in water for long periods of time, from several months to a year, and are expected to be applied in a variety of technical fields, such as agriculture, aquaculture, livestock farming, water quality improvement, and cleaning. However, in water that exists in nature, adjacent water molecules form clusters due to attractive interactions, which creates large gaps for dissolving bubbles.

そのため、簡易な装置で水中に発生させた微細気泡は、隣り合うクラスターの隙間で、ウルトラファインバブルよりも大きい気泡に凝集されて、短時間で水中から大気に放散されやすく、微細気泡を水中に安定して溶存させることは困難であった。そこで、従来から水分子のクラスターを細分化させることにより、微細気泡を安定して溶存させる技術が開発されている。 As a result, microscopic bubbles generated in water using simple equipment tend to aggregate in the gaps between adjacent clusters into bubbles larger than ultrafine bubbles, which tend to dissipate from the water into the atmosphere in a short period of time, making it difficult to stably dissolve microscopic bubbles in water. As a result, technology has been developed to break down clusters of water molecules into smaller ones, thereby stably dissolving microscopic bubbles in water.

特許文献１には、ナノバブル含有磁気活性水の製造装置の技術が開示されている。この文献に記載の技術によれば、液体に磁場をかけて水分子のクラスターを細分化させると共に、第１気体せん断部により液体にマイクロバブルを発生させ、更に第２気体せん断部によりマイクロバブルをせん断し、ウルトラファインバブルを発生させるとされている。 Patent Document 1 discloses technology for a manufacturing device for magnetically activated water containing nanobubbles. According to the technology described in this document, a magnetic field is applied to a liquid to break down clusters of water molecules, and a first gas shearing section generates microbubbles in the liquid, and a second gas shearing section further shears the microbubbles to generate ultrafine bubbles.

この文献によれば、水を磁力線の中に通過させて水中に微弱電流を発生させることにより、水中に活性酸素を発生させて、酸化還元電位の高い水に改質させている。酸化還元電位とｐＨ値とは相関性があり、酸化還元電位が上昇すると、ｐＨ値は低下して酸性が強くなる。具体的には、曝気後の水のｐＨ値が５．２となった試験結果が示されている。 According to this document, water is passed through magnetic lines of force to generate a weak current in the water, which generates active oxygen in the water and modifies the water to have a high redox potential. There is a correlation between the redox potential and the pH value, and as the redox potential increases, the pH value decreases and the water becomes more acidic. Specifically, test results show that the pH value of the water after aeration was 5.2.

しかし、農林水産省が公開している「土壌ｐＨと肥料要素の溶解・利用度（非特許文献１）」によれば、農作物の三大栄養素である窒素、リン、カリウム等は、いずれもｐＨが５．５未満では溶解しにくくなることが示されており、文献１に記載の技術は、植物の育成に適さないという課題があった。 However, according to "Soil pH and solubility/utilization of fertilizer elements (Non-Patent Document 1)" published by the Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries, the three major nutrients for agricultural crops, nitrogen, phosphorus, potassium, etc., are all difficult to dissolve at a pH below 5.5, and the technology described in Document 1 has the problem of being unsuitable for plant growth.

特許文献２には、水中に微細気泡を曝気させる水中溶存酸素増加装置の技術が開示されている。この文献に記載の技術によれば、水中に浸漬させる吸引フィルターと微細気泡発生ノズルとに、５ＴＨｚから５０ＴＨｚの周波数帯の電磁波を発振する物質を組み込み、水分子のクラスターを細分化させている。 Patent Document 2 discloses technology for an apparatus for increasing dissolved oxygen in water, which aerates microscopic bubbles into the water. According to the technology described in this document, a substance that emits electromagnetic waves in the frequency range of 5 THz to 50 THz is incorporated into a suction filter and a microscopic bubble generating nozzle that are immersed in the water, breaking down clusters of water molecules.

この文献によれば、曝気後の水のｐＨ値が８．５となった試験結果が示されている。非特許文献１によれば、ｐＨ値が７．５を超えると、リンのほか、ホウ素、鉄、マンガン等のミネラル類も溶解しにくくなることが示されている。これらのリン・ミネラル類が欠乏すると、農作物に葉枯れ等の病害が発生することから、文献２に記載の技術を適用したとしても、植物の育成を促進できないという課題があった。 According to this document, test results show that the pH value of the water after aeration was 8.5. Non-Patent Document 1 shows that when the pH value exceeds 7.5, phosphorus, as well as minerals such as boron, iron, and manganese, become difficult to dissolve. A deficiency of these phosphorus and minerals causes diseases such as leaf withering in agricultural crops, so there was an issue that even if the technology described in Document 2 was applied, plant growth could not be promoted.

特許文献３には、マイクロナノバブル含有水製造装置の技術が開示されている。この文献に記載の技術によれば、磁力線による気体分子クラスター分解手段と、テラヘルツ波による水分子クラスター分解手段とを備えさせたことにより、水中に配設させた散気管から発生させるマイクロナノバブルを効率よく溶存させるとしている。 Patent Document 3 discloses technology for a water production device containing micro-nano bubbles. According to the technology described in this document, by providing a gas molecule cluster decomposition means using magnetic field lines and a water molecule cluster decomposition means using terahertz waves, it is possible to efficiently dissolve micro-nano bubbles generated from an aeration tube placed in water.

しかし、文献３に記載の技術によれば、ポンプと散気管以外に、気体分子クラスター分解手段と水分子クラスター分解手段とが必要となり、装置が複雑になるという課題があった。 However, the technology described in Reference 3 requires a gas molecule cluster decomposition means and a water molecule cluster decomposition means in addition to a pump and an aeration tube, which makes the device complicated.

特許文献１：特開２００９－２８５９５号公報
特許文献２：特開２０１１－２２４５２９号公報
特許文献３：特開２０２２－６４８０５号公報 Patent Document 1: JP 2009-28595 A Patent Document 2: JP 2011-224529 A Patent Document 3: JP 2022-64805 A

非特許文献１：農林水産省のホームページ，「土壌ｐＨと肥料要素の溶解・利用度」，令和６年４月４日検索，ウェブサイト
<https://www.maff.go.jp/j/seisan/kankyo/hozen_type/h_sehi_kizyun/attach/pdf/index-10.pdf> Non-patent literature 1: Ministry of Agriculture, Forestry and Fisheries website, "Soil pH and solubility/utilization of fertilizer elements", searched on April 4, 2024, website
<https://www.maff.go.jp/j/seisan/kankyo/hozen_type/h_sehi_kizyun/attach/pdf/index-10.pdf>

本発明が解決しようとする課題は、水のｐＨ値を変えないで、ウルトラファインバブルを発生させることができ、気泡の溶存時間を長くすることができるウルトラファインバブルの発生装置、水循環システムおよびノズルを提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide an ultra-fine bubble generator, water circulation system, and nozzle that can generate ultra-fine bubbles without changing the pH value of the water and can extend the time the bubbles remain dissolved.

本発明の第１の発明は、水中ポンプに装着されるノズルであって、前記ノズルが、整流手段と、空気の微細化手段と、空気の吸引手段とを上流側から順に備え、前記整流手段が、複数の螺旋状流路を有し、各々の前記螺旋状流路が、前記ノズルの中心軸の周りに均等に配されると共に、反時計回りに捻じられた流路とされ、前記微細化手段が、前記吸引手段の上流に隣接して設けられると共に、前記水中ポンプにより圧送された水の流速を高くさせる絞り部とされ、前記吸引手段が、前記流速による負圧により空気を導入する空気導入管とされ、前記絞り部が、前記空気導入管から前記ノズルに導入される前記空気を、微細気泡とさせるように機能し、前記整流手段が、前記微細気泡が含まれた前記水を、前記ノズルから渦巻かないで吐出させるように整流させ、前記微細気泡を大きな気泡に凝集させないことを特徴としている。 The first invention of the present invention is a nozzle attached to an underwater pump, the nozzle comprising, in order from the upstream side, a straightening means, an air atomizing means, and an air suction means, the straightening means having a plurality of spiral flow paths, each of which is evenly arranged around the central axis of the nozzle and twisted counterclockwise, the atomizing means being provided adjacent to the upstream side of the suction means and being a throttle section that increases the flow rate of the water pumped by the underwater pump, the suction means being an air introduction tube that introduces air by negative pressure caused by the flow rate, the throttle section functions to turn the air introduced from the air introduction tube into the nozzle into fine bubbles, and the straightening means straightens the water containing the fine bubbles so that it is discharged from the nozzle without swirling, and the fine bubbles do not aggregate into larger bubbles.

抵抗が小さいまっ直ぐな管路を通った水流は、ノズルの吐出口では北半球では時計回りの渦を、南半球では反時計回りの渦を発生させる。第１の発明によれば、逆トルネードのノズルにおいて、複数の細い捻じれた流路を形成させている。そうすることにより、流路壁と水との面積が増大され、流路壁を水流の抵抗とさせ、流速を低下させると共に水流を整流させている。 A water flow passing through a straight pipe with low resistance generates a clockwise vortex at the nozzle outlet in the northern hemisphere and a counterclockwise vortex in the southern hemisphere. According to the first invention, multiple thin twisted flow paths are formed in the reverse tornado nozzle. This increases the area between the flow path walls and the water, causing the flow path walls to act as resistance to the water flow, slowing down the flow speed and rectifying the water flow.

単位水量あたりの水と流路壁との接触面積の増加、及び、水と流路壁との接触時間を増加させる逆トルネードにより水流を整流させていることにより、ノズルの吐出口における渦の発生を抑制し、ウルトラファインバブルが大きな気泡に再凝集することを抑制させるという効果を奏する。 By increasing the contact area between the water and the flow path wall per unit water volume and increasing the contact time between the water and the flow path wall, the water flow is rectified by a reverse tornado, which suppresses the generation of vortexes at the nozzle outlet and prevents ultra-fine bubbles from re-aggregating into larger bubbles.

なお、第１の発明を北半球で使用する場合には、螺旋状流路が、時計回りの渦を打ち消すように、反時計回りに捻じられればよい。 When the first invention is used in the Northern Hemisphere, the spiral flow path can be twisted counterclockwise to counteract the clockwise vortex.

第１の発明によれば、ノズルの吐出口における渦の発生を抑制し、発生されたバブルが大きな気泡に再凝集されることを抑制させることができるという有利な効果を奏する。第１の発明のノズルは、後述する第４の発明の発生装置、第５の発明の水循環システムに適用されると好適である。 The first invention has the advantageous effect of suppressing the generation of vortices at the nozzle outlet and suppressing the re-agglomeration of the generated bubbles into larger bubbles. The nozzle of the first invention is suitable for use in the generator of the fourth invention and the water circulation system of the fifth invention, which will be described later.

本発明の第２の発明は、第１の発明であって、前記螺旋状流路が、３本の螺旋状流路とされ、各々の前記螺旋状流路が同一形状とされていることを特徴としている。第２の発明によれば、螺旋状流路の数が３本で同一形状とされているため、水流を著しく低下させず、整流効果が得られるという効果を奏する。流路の断面形状は円形状であればよいが限定されない。 The second invention of the present invention is the first invention, characterized in that the spiral flow path is three spiral flow paths, each of which has the same shape. According to the second invention, since the number of spiral flow paths is three and each of which has the same shape, the effect of achieving a straightening effect without significantly reducing the water flow is achieved. The cross-sectional shape of the flow path may be circular, but is not limited to this.

本発明の第３の発明は、第１の発明であって、前記整流手段をなす流路の長さが、前記流路の外径に対して、２倍以上３倍以下とされ、前記螺旋状流路の流入口と流出口の位相のずれが、反時計回りに１８０度ずれていることを特徴としている。第３の発明によれば、流路の長さが外径に対して２倍以上３倍以下であり、且つ、流入口と流出口の位相差が１８０度であるため、圧送させた水の流速を落とさず、短い距離で整流することができる。 The third invention of the present invention is the first invention, characterized in that the length of the flow path forming the straightening means is between two and three times the outer diameter of the flow path, and the phase shift between the inlet and the outlet of the spiral flow path is 180 degrees counterclockwise. According to the third invention, since the length of the flow path is between two and three times the outer diameter, and the phase difference between the inlet and the outlet is 180 degrees, the flow rate of the pumped water is not reduced and the flow can be straightened over a short distance.

本発明の第４の発明は、ウルトラファインバブルの発生装置であって、第１の発明から第３の発明の前記ノズルが、前記水中ポンプの本体に備えられた吐出口の下流に備えられていることを特徴としている。 The fourth aspect of the present invention is a device for generating ultra-fine bubbles, characterized in that the nozzle of the first to third aspects of the present invention is provided downstream of the discharge port provided in the main body of the underwater pump.

ノズルが、空気の吸引手段をなす空気導入管と、空気の細分化手段をなす絞り部と、整流手段をなす螺旋状流路とからなるため、構造が簡単であり、ノズルに詰まりが発生しにくく、発生装置を上水だけでなく、養殖池等に使用することもでき、汎用性が高い。 The nozzle is made up of an air intake tube that acts as an air suction means, a throttle section that acts as an air subdivision means, and a spiral flow path that acts as a flow straightening means, so the structure is simple, the nozzle is less likely to become clogged, and the generator can be used not only for drinking water but also for aquaculture ponds, etc., making it highly versatile.

また、水中ポンプおよびノズルの全体から、圧送させる水にテラヘルツ波を放射させると好適である。テラヘルツ波を放射させる場合については、水中ポンプとノズルの加工は、公知のテラヘルツ波照射装置により、水分子と共振する周波数帯のテラヘルツ波が照射されるだけでよい。 It is also preferable to radiate terahertz waves from the entire submersible pump and nozzle to the water being pumped. When terahertz waves are to be radiated, the submersible pump and nozzle need only be processed so that a known terahertz wave radiating device is used to radiate terahertz waves in a frequency band that resonates with water molecules.

水中ポンプとノズルの全体から、３２ＴＨｚから３８ＴＨｚ以下の周波数帯のテラヘルツ波を放射させれば、実施例で後述するとおり、ウルトラファインバブルを溶存させやすい活性化させた水（以下、活性水という）とすることができる。 By emitting terahertz waves in the frequency band of 32 THz to 38 THz from the entire submersible pump and nozzle, it is possible to produce activated water (hereinafter referred to as activated water) that is more likely to dissolve ultra-fine bubbles, as will be described later in the examples.

吸引手段と微細化手段とにより、活性水の中に発生させたウルトラファインバブルは、実施例の気泡数の計測試験１で後述するとおり、直径０．１μｍ以下の気泡となりやすく、発生させた気泡が凝集されにくく、気泡の溶存時間が長くなる。 Ultra-fine bubbles generated in activated water by the suction means and atomization means tend to become bubbles with a diameter of 0.1 μm or less, as described later in the bubble count measurement test 1 of the embodiment, and the generated bubbles are less likely to aggregate, resulting in a longer dissolution time for the bubbles.

また、本発明の発生装置は、純水、湖沼水、水道水、養殖池の水のいずれに適用した場合であっても、ｐＨ値を殆ど変化させることがなかった。そのため、農業用水に適用させた場合には、三大栄養素もミネラル類の溶存も阻害させにくく、且つ、溶存酸素濃度が高いことから、農作物の育成促進に好適である。 The generator of the present invention caused almost no change in the pH value when applied to pure water, lake water, tap water, or aquaculture pond water. Therefore, when applied to agricultural water, it is unlikely to inhibit the dissolution of the three major nutrients or minerals, and since the dissolved oxygen concentration is high, it is ideal for promoting the growth of agricultural crops.

本発明の第４の発明によれば、水のｐＨ値を変えないで、ウルトラファインバブルを発生させることができ、その溶存時間を長くすることができるという従来技術にはない有利な効果を奏する。水のｐＨを変えないため、農業用水に適用させれば、水耕栽培だけでなく、土耕栽培において農作物に散水する場合であっても、生育促進効果を得やすい。 According to the fourth aspect of the present invention, ultra-fine bubbles can be generated without changing the pH value of the water, and the time that the bubbles remain dissolved can be extended, which is an advantageous effect not seen in conventional technologies. Since the pH of the water is not changed, if it is applied to agricultural water, it is easy to obtain a growth promotion effect not only in hydroponic cultivation but also when watering crops in soil cultivation.

本発明の第５の発明の水循環システムは、第４の発明の前記発生装置を複数含み、各々の前記発生装置が、上流に配された発生装置から吐出された前記水を、下流に配された発生装置が吸入させて、前記水を循環させていることを特徴としている。 The water circulation system of the fifth aspect of the present invention includes a plurality of the generators of the fourth aspect of the present invention, and each of the generators is characterized in that the water discharged from the generator located upstream is sucked in by the generator located downstream, thereby circulating the water.

第５の発明によれば、複数の発生装置を配列させて、ウルトラファインバブルを溶存させた水を循環させている。これにより、ウルトラファインバブルが溶存された水を、広く遠方まで吐出させることができるという効果を奏する。 According to the fifth invention, multiple generators are arranged to circulate the water with ultra-fine bubbles dissolved in it. This has the effect of allowing the water with ultra-fine bubbles dissolved in it to be ejected over a wide distance.

更に、複数の発生装置により循環流を発生させているため、広い面積の養殖池・ため池等に適用させた場合であっても、池全体にウルトラファインバブルを行き渡らせることができ、水質改善、養殖魚介類の生育促進効果が得られるという効果を奏する。 In addition, because multiple generators generate a circulating flow, ultra-fine bubbles can be distributed throughout the entire pond, even when applied to large aquaculture ponds and reservoirs, resulting in improved water quality and the promotion of the growth of farmed fish and shellfish.

・本発明の第１の発明によれば、吐出口における渦の発生を抑制し、発生されたバブルが大きな気泡に再凝集されることを抑制させることができるという有利な効果を奏する。
・本発明の第２の発明によれば、水流を著しく低下させず、整流効果が得られるという効果を奏する。 According to the first aspect of the present invention, it is possible to suppress the generation of vortexes at the discharge port, and to suppress the generated bubbles from re-aggregating into larger bubbles.
According to the second aspect of the present invention, the water flow is not significantly reduced, and a straightening effect can be obtained.

・本発明の第３の発明によれば、圧送させた水の流速を落とさず、短い距離で整流することができる。
・本発明の第４の発明によれば、水のｐＨ値を変えないで、ウルトラファインバブルを発生させることができ、その溶存時間を長くすることができるという従来技術にはない有利な効果を奏する。 According to the third aspect of the present invention, the flow rate of the pumped water is not reduced and the flow rate can be regulated over a short distance.
According to the fourth aspect of the present invention, ultra-fine bubbles can be generated without changing the pH value of the water, and the time that the bubbles remain dissolved can be extended, which is an advantageous effect not available in the prior art.

・本発明の第５の発明によれば、ウルトラファインバブルが溶存された水を、広く遠方まで吐出させることができるという効果を奏する。 - The fifth aspect of the present invention has the effect of enabling water containing dissolved ultra-fine bubbles to be ejected over a wide distance.

発生装置の概要図（実施例１）。FIG. 1 is a schematic diagram of a generating device (Example 1). ノズルの説明図（実施例１）。FIG. 2 is an explanatory diagram of a nozzle (Example 1). 整流手段を備えるノズルの説明図（実施例１）。FIG. 2 is an explanatory diagram of a nozzle equipped with a flow straightening means (Example 1). 渦と、整流させた水の模式図（実施例１）。Schematic diagram of a vortex and rectified water (Example 1). 気泡溶存数を比較するグラフ（実施例１）。Graph comparing the number of dissolved bubbles (Example 1). 気泡溶存数の経時変化を比較するグラフ（実施例１）。Graph comparing the change over time in the number of dissolved air bubbles (Example 1). 水循環システムの説明図（実施例２）。FIG. 13 is an explanatory diagram of a water circulation system (Example 2).

予めテラヘルツ波が照射された水中ポンプとノズルから、水分子と共振する周波数帯のテラヘルツ波を放射させ、隣り合う水分子の引力的相互作用を分断させ水を活性化させ、ノズルに吸引した空気を微細化させてウルトラファインバブルを発生させ水に溶存させるようにした。ノズルには、圧送水に発生する渦を整流させる整流手段を備えさせると好適である。 The underwater pump and nozzle are irradiated with terahertz waves in advance, and then terahertz waves in a frequency band that resonates with water molecules are emitted, disrupting the attractive interactions between adjacent water molecules and activating the water. The air sucked into the nozzle is then atomized to generate ultra-fine bubbles that are dissolved in the water. It is preferable to equip the nozzle with a rectification means for rectifying vortices that occur in the pressurized water.

実施例１では、水中ポンプとノズルとからなるウルトラファインバブルの発生装置１を、図１から図６を参照して説明する。図１は、発生装置の概要図を示している。図２は、ノズルの断面による説明図を示している。図３（Ａ）図は、整流手段を備えたノズルの断面による説明図を示している。図３（Ｂ）図は、整流手段の拡大図を示している。 In Example 1, an ultra-fine bubble generator 1 consisting of an underwater pump and a nozzle will be described with reference to Figures 1 to 6. Figure 1 shows a schematic diagram of the generator. Figure 2 shows an explanatory diagram of a cross section of a nozzle. Figure 3(A) shows an explanatory diagram of a cross section of a nozzle equipped with a straightening means. Figure 3(B) shows an enlarged view of the straightening means.

図４は、渦を整流させる整流手段の説明図を示している。図４（Ａ）図は、図２に示すノズルから渦巻いた水が吐出されている状態を示し、図４（Ｂ）図は、図３（Ａ）図に示すノズルから整流させた水が吐出されている状態を示している。図５は、発生装置の構成の違いによる気泡溶存数を比較するグラフを示している。図６は、発生装置の構成の違いによる気泡溶存数の経時変化を比較するグラフを示している。 Figure 4 shows an explanatory diagram of the straightening means for straightening the vortex. Figure 4(A) shows the state in which swirled water is discharged from the nozzle shown in Figure 2, and Figure 4(B) shows the state in which straightened water is discharged from the nozzle shown in Figure 3(A). Figure 5 shows a graph comparing the number of dissolved air bubbles depending on the configuration of the generator. Figure 6 shows a graph comparing the change over time in the number of dissolved air bubbles depending on the configuration of the generator.

発生装置１は、テラヘルツ波照射装置によりテラヘルツ波が照射された水中ポンプ１０とノズル２０とからなる（図１）。テラヘルツ波の周波数帯は、水分子と共振する３２ＴＨｚ以上３８ＴＨｚ以下とされている。特に、約３５ＴＨｚ前後の周波数帯のテラヘルツ波を照射させると好適である。 The generator 1 consists of an underwater pump 10 and a nozzle 20 that are irradiated with terahertz waves by a terahertz wave irradiation device (Figure 1). The frequency band of terahertz waves is 32 THz to 38 THz, which resonates with water molecules. It is particularly suitable to irradiate terahertz waves in a frequency band of around 35 THz.

テラヘルツ波照射装置は、公知の装置であればよく限定されない。例えば、テラヘルツ波だけを照射させる装置であってもよく、加温しつつテラヘルツ波を照射させる装置であってもよい。具体的には、電子レンジで料理を調理する如く、テラヘルツ波照射装置の中に水中ポンプ１０とノズル２０とを収容し、テラヘルツ波を照射させるだけでよい。テラヘルツ波を照射された水中ポンプ等からはテラヘルツ波が放射される。 The terahertz wave irradiation device is not limited as long as it is a known device. For example, it may be a device that irradiates only terahertz waves, or a device that irradiates terahertz waves while heating. Specifically, just as cooking food in a microwave oven, it is sufficient to house the submersible pump 10 and nozzle 20 in the terahertz wave irradiation device and irradiate terahertz waves. Terahertz waves are emitted from the submersible pump or the like that is irradiated with terahertz waves.

水中ポンプ１０は、水を吸水口から吸水してノズルに圧送させる本体部１１と、本体部から側方に突出された吐出口１２と、水中ポンプに交流電力を供給させるケーブル１３とからなる（図１参照）。水中ポンプの大きさ・吐出圧力等は、適用させる水の貯水量に応じて決めればよく限定されない。 The submersible pump 10 consists of a main body 11 that draws in water from an intake port and pumps it to a nozzle, an outlet port 12 that protrudes laterally from the main body, and a cable 13 that supplies AC power to the submersible pump (see Figure 1). The size and discharge pressure of the submersible pump can be determined according to the amount of water to be stored, and are not limited.

水を吐出させるノズル２０は、空気の吸引手段をなす空気導入管２１と、空気の微細化手段をなす絞り部２２を備えた管体２３とされ（図２参照）、水中ポンプの吐出口１２に装着されて水に浸漬されている。水中ポンプ１０とノズル２０とから放射されたテラヘルツ波は、水中ポンプ内部とノズル内部とを圧送された水分子の引力的相互作用を分断させて、水を活性水に改質させている。 The nozzle 20 that ejects the water is a tube 23 equipped with an air inlet tube 21 that serves as an air suction means and a throttle section 22 that serves as an air atomization means (see FIG. 2), and is attached to the discharge port 12 of the submersible pump and immersed in the water. The terahertz waves emitted from the submersible pump 10 and the nozzle 20 disrupt the attractive interactions of the water molecules that are pumped between the inside of the submersible pump and the inside of the nozzle, converting the water into activated water.

ノズルをなす管体２３は、単数の管であってもよく、複数の管を連結させてもよく、形態は限定されない。ここでは管体２３は、上流側から、絞り部を有する第１流速調整管２４と、第１流速調整管に内嵌させて絞り部２２を位置固定させる内挿管２５と、第１流速調整管の先端に連結させる負圧発生管２６と、負圧発生管の先端に連結させる第２流速調整管２７とからなる。管体の材質は、ポリ塩化ビニルとしているが、ステンレス、アルミニウム等の金属製であってもよく、これに限定されない。 The tube body 23 forming the nozzle may be a single tube or multiple tubes connected together, and the form is not limited. Here, the tube body 23 is composed of, from the upstream side, a first flow rate adjustment tube 24 having a throttling section, an inner insertion tube 25 that is fitted into the first flow rate adjustment tube to fix the position of the throttling section 22, a negative pressure generating tube 26 that is connected to the tip of the first flow rate adjustment tube, and a second flow rate adjustment tube 27 that is connected to the tip of the negative pressure generating tube. The material of the tube body is polyvinyl chloride, but it may also be made of metal such as stainless steel or aluminum, and is not limited to this.

第１流速調整管２４は、後端部に吐出口１２に装着させる装着部２８を有すると共に、内部にノズルの内径を絞って水中ポンプから圧送された活性水の流速を高くさせる絞り部２２を備えている。絞り部２２は、第１流速調整管２４の先端から挿入させた負圧発生管の挿入部２９と、第１流速調整管の後端から挿入させた内挿管２５との間に挟まれて、位置固定されている（図２参照）。 The first flow rate adjustment pipe 24 has an attachment section 28 at its rear end that is attached to the discharge port 12, and is equipped with a constriction section 22 inside that narrows the inner diameter of the nozzle to increase the flow rate of the activated water pumped from the underwater pump. The constriction section 22 is sandwiched and fixed in position between the insertion section 29 of the negative pressure generating pipe inserted from the tip of the first flow rate adjustment pipe 24 and the inner insertion tube 25 inserted from the rear end of the first flow rate adjustment pipe (see Figure 2).

絞り部２２は、公知のステンレス製のワッシャー等の薄板リングであればよい。絞り部の内径は、例えば、内挿管２５の外径の約１/２から１/３の大きさとすると好適であるが、これに限定されない。水中ポンプから圧送された活性水は、絞り部により流速が高くされた状態で負圧発生管２６に圧送され、圧送された活性水の水流により、空気導入管２１からノズル２０に吸引させた空気の泡を微細化させる。 The constriction portion 22 may be a thin plate ring such as a known stainless steel washer. The inner diameter of the constriction portion is preferably, for example, about 1/2 to 1/3 the outer diameter of the inner tube 25, but is not limited to this. The activated water pumped from the underwater pump is pumped to the negative pressure generating tube 26 with its flow rate increased by the constriction portion, and the flow of the pumped activated water breaks down the air bubbles sucked into the nozzle 20 from the air introduction tube 21 into fine particles.

負圧発生管２６は、側方に穿設させた孔３０に空気導入管２１が挿入されて、空気導入管の先端開口部が水に浸されている。負圧発生管２６の内径は、後端部から前記孔の位置にかけて拡径されている。活性水の流速が絞り部２２により高められて負圧発生管２６に負圧が発生し、空気導入管２１からノズルに空気が吸引される。 The air inlet tube 21 is inserted into a hole 30 drilled on the side of the negative pressure generating tube 26, and the tip opening of the air inlet tube is immersed in water. The inner diameter of the negative pressure generating tube 26 is expanded from the rear end to the position of the hole. The flow rate of the activated water is increased by the constriction section 22, generating negative pressure in the negative pressure generating tube 26, and air is sucked from the air inlet tube 21 into the nozzle.

ノズルに吸引され、気泡とされた空気は、絞り部２２で流速が高められた活性水により微細化され、一部がウルトラファインバブル２００となり隣り合う水分子同士の隙間に溶存される。径が大きい気泡２０１については、溶存しないまま、活性水と共に第２流速調整管２７に圧送される。 The air sucked into the nozzle and turned into bubbles is broken down into fine bubbles by the activated water, whose flow rate is increased in the throttle section 22, and some of the bubbles become ultra-fine bubbles 200 and are dissolved in the gaps between adjacent water molecules. The larger bubbles 201 are not dissolved and are pumped together with the activated water to the second flow rate adjustment pipe 27.

第２流速調整管２７においては、負圧発生管よりもノズルの内径を絞り、吐出水量を低下させ大きな気泡の発泡を抑制し、ウルトラファインバブルの凝集を抑制している。ノズルの先端からは時計回りに渦巻いた活性水が、貯水槽３００に蓄えられた水中に吐出される（図４（Ａ）図参照）。この渦によって、ウルトラファインバブルの一部は、気泡２０１と衝突、又はウルトラファインバブル同士で衝突することにより、再凝集して大きな気泡２０１と同様に水面に浮上して消失する。 In the second flow rate adjustment pipe 27, the inner diameter of the nozzle is narrower than that of the negative pressure generating pipe, reducing the amount of discharged water and suppressing the foaming of large bubbles, thereby suppressing the aggregation of ultra-fine bubbles. Activated water swirling clockwise is discharged from the tip of the nozzle into the water stored in the water tank 300 (see Figure 4 (A)). This vortex causes some of the ultra-fine bubbles to collide with the air bubbles 201 or with each other, causing them to re-aggregate and rise to the water surface and disappear like the large air bubbles 201.

ここで、整流手段を備えるノズル（以下、整流ノズル４０という。）を、図３を参照して説明する。整流手段４１は、複数の螺旋状流路４２を備え、絞り部２２の上流側に位置されている。具体的には、整流手段は、第１流速調整管２４の上流側から内挿管２５に挿し込まれている。ここでは、整流手段は、３Ｄプリンタにより熱硬化樹脂を使用して製造し、テラヘルツ波を照射させている。 Here, a nozzle equipped with a rectifying means (hereinafter referred to as a rectifying nozzle 40) will be described with reference to FIG. 3. The rectifying means 41 has a plurality of spiral flow paths 42 and is positioned upstream of the throttling section 22. Specifically, the rectifying means is inserted into the inner tube 25 from the upstream side of the first flow rate adjustment tube 24. Here, the rectifying means is manufactured using a thermosetting resin by a 3D printer, and terahertz waves are irradiated.

整流ノズル４０には、その中心軸４３の周りに等間隔で３本の螺旋状流路４２を形成させている（図３（Ｂ）図参照）。螺旋状流路４２は、流入口４４から流出口４５にかけて、位相差が１８０度となるように、中心軸４３の周りで、反時計回りに捻じられて形成され、水中ポンプの吐出口で発生させる時計回りの渦を整流させている。 The straightening nozzle 40 has three spiral channels 42 formed at equal intervals around its central axis 43 (see Figure 3B). The spiral channels 42 are twisted counterclockwise around the central axis 43 from the inlet 44 to the outlet 45 so that the phase difference is 180 degrees, and straighten the clockwise vortex generated at the discharge port of the underwater pump.

整流手段４１においては、整流手段を有さないノズル２０と比べて、活性水と流路壁との接触面積が増大し、水が流れる際の抵抗が大きくなり、活性水の流速が低下するため、著しく流速を低下させないように、整流手段４１の長さは、その外径に対して２倍以上３倍以下としている。具体的には、整流手段の長さを約２５ｍｍから約３０ｍｍ、直径を約１０ｍｍから１５ｍｍとした。 In the flow straightening means 41, the contact area between the activated water and the flow path wall is increased compared to the nozzle 20 without the flow straightening means, and the resistance to the flow of the water is increased, resulting in a decrease in the flow rate of the activated water. Therefore, in order not to significantly decrease the flow rate, the length of the flow straightening means 41 is set to be between two and three times its outer diameter. Specifically, the length of the flow straightening means is set to be between about 25 mm and about 30 mm, and the diameter is set to be between about 10 mm and 15 mm.

これにより、整流ノズル４０では、水の流速を、負圧を発生可能な範囲で低下させつつ、テラヘルツ波を放射する流路壁と水との接触時間を長くすることができ、水の引力的相互作用によるクラスターをより細かく分断させて、整流手段を有さないノズル２０（図３参照）よりも、多くのウルトラファインバブル２００を発生させることができる。 As a result, the straightening nozzle 40 can reduce the water flow rate to the extent that negative pressure can be generated while lengthening the contact time between the water and the flow path wall that radiates the terahertz waves, and can more finely break up the clusters formed by the attractive interactions of the water, generating more ultra-fine bubbles 200 than a nozzle 20 that does not have a straightening means (see Figure 3).

また、整流手段により渦が整流されているため、整流ノズル４０からは微細気泡が含まれた活性水が渦巻かない状態で吐出されるため、吐出された微細気泡同士が衝突されにくく、溶存時間の短い大きな気泡に凝集されにくい（図４（Ｂ）図参照）。 In addition, because the eddies are straightened by the straightening means, the activated water containing the micro-bubbles is discharged from the straightening nozzle 40 in a non-swirling state, so the discharged micro-bubbles are less likely to collide with each other and are less likely to aggregate into larger bubbles with a short dissolution time (see Figure 4(B)).

（気泡数の計測試験１）
気泡数の計測試験１では、直方形形状の貯水容器に５０リットルの純水を貯留させ、水中ポンプ１０とノズル２０とを浸漬させて３０分間駆動させ、水１ｍＬあたりに溶存している気泡の数と径を計測した。試験結果は、表１と図５に示している。水中ポンプの性能は、吐出量が８０Ｌ/分、揚程が５ｍである。以下の各表には、左端欄に下記の各試験に対応する符号を付している。表1では、溶存期間の長い０．１μｍ未満の気泡数と、JIS B 8741－1に規定される直径が１μｍ未満のウルトラファインバブルの気泡数と、その他の気泡数の夫々の計を示している。 (Air bubble count measurement test 1)
In bubble count measurement test 1, 50 liters of pure water was stored in a rectangular water storage container, and the submersible pump 10 and nozzle 20 were immersed and operated for 30 minutes to measure the number and diameter of bubbles dissolved per mL of water. The test results are shown in Table 1 and Figure 5. The performance of the submersible pump is a discharge rate of 80 L/min and a head of 5 m. In each of the following tables, the leftmost column is assigned a symbol corresponding to each of the following tests. Table 1 shows the total number of bubbles less than 0.1 μm that have a long dissolved period, the number of ultra-fine bubbles with a diameter of less than 1 μm as specified in JIS B 8741-1, and the number of other bubbles.

図５の各図は、以下の各試験の発生装置における気泡の直径と発生数との関係を示したグラフであり、図５（Ａ）図は（以下、試験条件（Ａ）という。）ノズルだけをテラヘルツ波を照射している場合であり、図５（Ｂ）図は（以下、試験条件（Ｂ）という。）ノズルと共に水中ポンプにもテラヘルツ波を照射した場合であり、図５（Ｃ）図は（以下、試験条件（Ｃ）という。）テラヘルツ波を照射した整流ノズルを試験条件（Ｂ）に付加した場合を示している。 The figures in Figure 5 are graphs showing the relationship between bubble diameter and the number of bubbles generated in the generator for each of the following tests. Figure 5(A) shows the case where only the nozzle is irradiated with terahertz waves (hereinafter referred to as test condition (A)). Figure 5(B) shows the case where the underwater pump is irradiated with terahertz waves as well as the nozzle (hereinafter referred to as test condition (B)). Figure 5(C) shows the case where a straightening nozzle irradiated with terahertz waves is added to test condition (B) (hereinafter referred to as test condition (C)).

気泡数と径の計測は、日本産業規格「JIS B 8741-2」と「JIS Z 8825-1」とに準拠して、レーザー回析式粒度分布測定装置により実施した。試験地及び試験者は、新潟県工業技術総合研究所である。試験日は、２０２４年３月４日である。測定機は、株式会社島津製作所製の「SALD-7500X10」である。 The number and diameter of bubbles were measured using a laser diffraction particle size distribution analyzer in accordance with the Japanese Industrial Standards "JIS B 8741-2" and "JIS Z 8825-1". The test location and tester was the Niigata Prefectural Industrial Technology Research Institute. The test date was March 4, 2024. The measuring device was the "SALD-7500X10" manufactured by Shimadzu Corporation.

［表１］

[Table 1]

試験条件（Ａ）では、水中に溶存している気泡の略全てが、JIS B 8741－1に規定される直径が１μｍ未満の気泡のウルトラファインバブルであることが確認された。一方、溶存期間の長い０．１μｍ未満のウルトラファインバブルについては、８００，１１４個／ｍＬに留まり、ウルトラファインバブル全数に対する割合は約２．３％だけであった。 Under test condition (A), it was confirmed that almost all of the bubbles dissolved in the water were ultrafine bubbles with a diameter of less than 1 μm as specified in JIS B 8741-1. On the other hand, ultrafine bubbles less than 0.1 μm that remained dissolved for a long period of time were only found at 800,114 bubbles/mL, which was only about 2.3% of the total number of ultrafine bubbles.

試験条件（Ｂ）でも、溶存している微細気泡の略全てが直径１μｍ未満のウルトラファインバブルであった。ウルトラファインバブルの数は、１６６，６１２，６６２個／ｍＬであり、試験条件（Ａ）の約５倍であった。なお、溶存期間の長い０．１μｍ未満のウルトラファインバブルについては、５９，２４５，９２１個／ｍＬとなり、試験条件（Ａ）の約７４倍となり有意に増加した。 Even under test condition (B), almost all of the dissolved microbubbles were ultrafine bubbles with a diameter of less than 1 μm. The number of ultrafine bubbles was 166,612,662 bubbles/mL, which was about five times that under test condition (A). The number of ultrafine bubbles less than 0.1 μm, which remained dissolved for a long period of time, was 59,245,921 bubbles/mL, which was about 74 times that under test condition (A), a significant increase.

また、直径０．１μｍ未満の気泡数が、ウルトラファインバブルの総数の約３５．５％であり、試験条件（Ａ）の約１５倍となり有意に増加した。試験条件（Ａ）と（Ｂ）との相違点は、水中ポンプにテラヘルツ波を照射したか否かだけであった。この結果から、ノズルだけでなく、水中ポンプにもテラヘルツ波を照射させていることが、ウルトラファインバブルの発生数の増大と、気泡の溶存時間の長期化に有効であることが確認された。 In addition, the number of bubbles with a diameter of less than 0.1 μm was approximately 35.5% of the total number of ultra-fine bubbles, a significant increase of approximately 15 times that of test condition (A). The only difference between test conditions (A) and (B) was whether or not terahertz waves were irradiated to the submersible pump. From these results, it was confirmed that irradiating terahertz waves not only to the nozzle but also to the submersible pump was effective in increasing the number of ultra-fine bubbles generated and extending the time the bubbles remained dissolved.

試験条件（Ｃ）でも、溶存している微細気泡の略全てが直径１μｍ未満のウルトラファインバブルであった。直径１μｍ未満のウルトラファインバブル数が、６４２，０５０，６７９個／ｍＬであり、試験条件（Ｂ）の約３．８倍であった。溶存期間の長い０．１μｍ未満のウルトラファインバブルについては、２２１，５７４，３２２個／ｍＬとなり、試験条件（Ｂ）の約３．７倍であった。 Even under test condition (C), almost all of the dissolved microbubbles were ultrafine bubbles with a diameter of less than 1 μm. The number of ultrafine bubbles with a diameter of less than 1 μm was 642,050,679 bubbles/mL, which was about 3.8 times that under test condition (B). For ultrafine bubbles with a diameter of less than 0.1 μm, which remained dissolved for a long period of time, the number was 221,574,322 bubbles/mL, which was about 3.7 times that under test condition (B).

試験条件（Ｂ）と（Ｃ）との相違点は、ノズルに整流手段を備えさせたか否かだけである。この結果から、整流手段をなす螺旋状流路により、活性水に生じていた渦を整流させることが、微細気泡の再凝集の抑制に、更に有効であることが確認された。特に、直径０．１μｍ以下のウルトラファインバブルの発生数の増大に顕著な効果があることが確認された。 The only difference between test conditions (B) and (C) is whether or not the nozzle is equipped with a straightening means. From these results, it was confirmed that straightening the vortex generated in the activated water by using a spiral flow path that constitutes the straightening means is even more effective in suppressing the re-agglomeration of fine bubbles. In particular, it was confirmed that there is a remarkable effect on increasing the number of ultra-fine bubbles with a diameter of 0.1 μm or less that are generated.

（ｐＨ値の計測試験１）
ｐＨ値の計測試験１では、気泡数の計測試験１の後の水を計測対象とし、ｐＨ値と水温を計測した。試験結果は、表２に示している。ｐＨ値の計測試験１は、気泡数の計測試験１の実施直後に、出願人自らが実施している。試験機は、株式会社堀場製作所製のｐＨ計測器である。 (pH value measurement test 1)
In pH value measurement test 1, the water after bubble number measurement test 1 was used as the measurement subject, and the pH value and water temperature were measured. The test results are shown in Table 2. pH value measurement test 1 was performed by the applicant himself immediately after bubble number measurement test 1. The test machine was a pH meter manufactured by Horiba, Ltd.

試験開始時のｐＨ値・水温は、貯留容器に蓄えた純水のｐＨ値と水温であり、ｐＨ値は６．１４０、水温は１０．０℃であった。試験開始時において、純水のｐＨが６．１４であり、７．０未満となっているのは、空気中の二酸化炭素が純水に溶解してｐＨ値が下がったためである。 The pH value and water temperature at the start of the test were those of the pure water stored in the storage container; the pH value was 6.140 and the water temperature was 10.0°C. At the start of the test, the pH of the pure water was 6.14, which is less than 7.0 because carbon dioxide in the air dissolved in the pure water, causing the pH value to drop.

［表２］

[Table 2]

試験条件（Ａ）では、純水からｐＨ値が約０．１１上昇した。（Ｂ）では純水からｐＨ値が約０．０４減少し、試験条件（Ｃ）でも純水からｐＨ値が約０．１２減少した。いずれの場合も、純水のｐＨ値を殆ど変化させなかった。本発明によれば、上記した特許文献１から３とは異なり、純水のｐＨ値を殆ど変えないで、ウルトラファインバブルを多数含む水とすることができ、農作物の育成促進に適していることが実証された。 Under test condition (A), the pH value increased by about 0.11 from that of pure water. Under (B), the pH value decreased by about 0.04 from that of pure water, and under test condition (C), the pH value decreased by about 0.12 from that of pure water. In either case, the pH value of the pure water was hardly changed. According to the present invention, unlike Patent Documents 1 to 3 mentioned above, it is possible to produce water containing a large number of ultra-fine bubbles without changing the pH value of pure water, and it has been demonstrated that this is suitable for promoting the growth of agricultural crops.

（ｐＨ値の計測試験２）
ｐＨ値の計測試験２では、ウルトラファインバブルを発生させる対象水の種類によって、水のｐＨ値の変化が異なるか検証した。対象水は、純水、新潟県上越市の養魚場で取水した養殖水、新潟県上越市の水道水、長野県の野尻湖で取水した湖沼水の４種である。試験結果は、表３に示している。発生装置はノズルと水中ポンプとの全体にテラヘルツを照射した試験条件（Ｂ）とし、水中ポンプの駆動時間を３０分に統一した。 (pH value measurement test 2)
In pH value measurement test 2, it was verified whether the change in the pH value of the water differed depending on the type of target water in which ultra-fine bubbles were generated. The target water was four types: pure water, aquaculture water taken from a fish farm in Joetsu City, Niigata Prefecture, tap water in Joetsu City, Niigata Prefecture, and lake water taken from Lake Nojiri in Nagano Prefecture. The test results are shown in Table 3. For the generator, test condition (B) was used in which terahertz rays were irradiated onto the entire nozzle and submersible pump, and the operating time of the submersible pump was standardized to 30 minutes.

ｐＨ値の計測は、日本産業規格「JIS K 0102 12.1」に準拠したガラス電極法により実施した。試験者および試験地は、一般財団法人上越環境科学センターである。試験日および取水日は、純水と養殖水については２０２４年２月７日であり、水道水と湖沼水については２０２４年２月１９日である。 The pH values were measured using the glass electrode method in accordance with the Japanese Industrial Standard "JIS K 0102 12.1". The tester and test site were the Joetsu Environmental Science Center General Incorporated Foundation. The test date and water intake date were February 7, 2024 for pure water and aquaculture water, and February 19, 2024 for tap water and lake water.

［表３］

[Table 3]

純水のｐＨ値は、約５．８から６．０に増加したが、増加値は約０．２であった。養殖水のｐＨ値は約７．４から７．６に増加したが、増加値は約０．２であった。水道水のｐＨ値は、約５．６から５．５に減少したが、減少値は約０．１であった。湖沼水のｐＨ値は、約６．０から６．１に増加したが、増加値は約０．１であった。 The pH value of pure water increased from approximately 5.8 to 6.0, but the increase was only about 0.2. The pH value of aquaculture water increased from approximately 7.4 to 7.6, but the increase was only about 0.2. The pH value of tap water decreased from approximately 5.6 to 5.5, but the decrease was only about 0.1. The pH value of lake water increased from approximately 6.0 to 6.1, but the increase was only about 0.1.

この試験結果からは、本発明のウルトラファインバブルの発生装置によれば、原水が弱酸性・弱アルカリ性のいずれであっても、ｐＨ値を殆ど変化させないことが確認された。農業用水に適用させたときには、農作物の生育に必須である三大栄養素とミネラル類の吸収阻害を発生させずに、ウルトラファインバブルによる植物の生育を促進することができる。養殖池に適用させたときには、魚介類の生育環境を変えずに、溶存酸素濃度を高くすることができる。 These test results confirmed that the ultra-fine bubble generator of the present invention causes almost no change in the pH value, regardless of whether the raw water is weakly acidic or weakly alkaline. When applied to agricultural water, ultra-fine bubbles can promote plant growth without inhibiting the absorption of the three major nutrients and minerals essential for crop growth. When applied to aquaculture ponds, the dissolved oxygen concentration can be increased without changing the growth environment of fish and shellfish.

（気泡数の計測試験２）
気泡数の計測試験２は、（気泡数の計測試験１）と同様にして発生させた気泡溶存数の経時変化を計測した。発生装置のノズルから吐出させた水を、貯留容器内で循環させて、水１ｍＬあたりの気泡溶存数の経時変化を計測した。試験結果を表４と図６に示している。具体的には、円筒形状の貯水容器に２０リットルの純水を貯留し、水中ポンプとノズルとを浸漬させ、円筒壁に向けて水を吐出させて循環流を発生させるようにした。 (Bubble count test 2)
In the second bubble count measurement test, the change over time in the number of dissolved bubbles generated in the same manner as in the first bubble count measurement test was measured. Water discharged from the nozzle of the generator was circulated in a storage container, and the change over time in the number of dissolved bubbles per mL of water was measured. The test results are shown in Table 4 and FIG. 6. Specifically, 20 liters of pure water was stored in a cylindrical water storage container, and the submersible pump and nozzle were immersed in the water, and water was discharged toward the cylindrical wall to generate a circulating flow.

ノズルと水中ポンプ全体にテラヘルツ波を照射した発生装置の試験条件（Ｂ）により、発生させた気泡溶存数の経時変化を計測した。表４には、試験条件（Ｂ）での、３０分経過後、６０分経過後の気泡数を示している。図６（Ｂ－１）図には、３０分経過後の気泡数と分布とをグラフで示し、図６（Ｂ－２）図には６０分経過後の気泡数と分布とをグラフで示している。 The change over time in the number of dissolved bubbles generated was measured under test condition (B) of the generator, in which terahertz waves were irradiated onto the entire nozzle and underwater pump. Table 4 shows the number of bubbles after 30 minutes and 60 minutes under test condition (B). Figure 6 (B-1) shows a graph of the number and distribution of bubbles after 30 minutes, and Figure 6 (B-2) shows a graph of the number and distribution of bubbles after 60 minutes.

［表４］

[Table 4]

気泡数の計測試験２の結果によれば、試験条件（Ｂ）については、３０分経過時点でも気泡数が増加し、６０分経過後においても気泡数（図６（Ｂ－２）図参照）は、３０分経過時点（図６（Ｂ－１）図参照）と比べて、直径１μｍ未満の気泡数が、約９．４倍となり、直径０．１μｍ未満の気泡数が約１６．４倍となった。この結果から、本発明の発生装置は、養殖池のように水を循環させ続ける環境において、ウルトラファインバブルの発生・維持に有効であることが確認された。 According to the results of bubble count measurement test 2, under test condition (B), the number of bubbles increased even after 30 minutes, and even after 60 minutes (see FIG. 6 (B-2)), the number of bubbles with a diameter of less than 1 μm was approximately 9.4 times higher, and the number of bubbles with a diameter of less than 0.1 μm was approximately 16.4 times higher, compared to the number after 30 minutes (see FIG. 6 (B-1)). These results confirmed that the generator of the present invention is effective in generating and maintaining ultra-fine bubbles in an environment where water is continuously circulated, such as an aquaculture pond.

実施例２では、水循環システム１００を、図７を参照して説明する。図７は、養殖池に発生装置を環状に配設させてなる水循環システムの平面図を示している。 In Example 2, the water circulation system 100 will be described with reference to FIG. 7. FIG. 7 shows a plan view of a water circulation system in which generators are arranged in a ring shape in an aquaculture pond.

水循環システム１００は、養殖池の面積にあわせて複数の発生装置を環状に配設させている。例えば、長さ２０ｍ、幅４ｍの養殖池であれば、発生装置を約２ｍの間隔をあけて配設させる。各々の発生装置１をなすノズルから吐出させる水が循環流をなすように、水の吐出方向は、下流側で隣り合う発生装置に向けている。 The water circulation system 100 has multiple generators arranged in a ring shape to suit the area of the aquaculture pond. For example, in a 20m long and 4m wide aquaculture pond, the generators are arranged at intervals of approximately 2m. The water is discharged from the nozzles of each generator 1 toward the adjacent generator downstream so that the water forms a circulating flow.

本発明の発生装置１によれば、上記した気泡数の計測試験２に示したとおり、ウルトラファインバブル含有水を循環させることにより、ウルトラファインバブルの数を著しく増加させることができる。水循環システム１００では、複数の発生装置１，１・・を環状に配設させ、ウルトラファインバブル含有水を循環させているため、容積の大きい養殖池であっても、ウルトラファインバブルの再凝集を防いで、効率よく溶存酸素濃度を高くすることができる。 As shown in the bubble count measurement test 2 described above, the generator 1 of the present invention can significantly increase the number of ultra-fine bubbles by circulating ultra-fine bubble-containing water. In the water circulation system 100, multiple generators 1, 1... are arranged in a ring shape to circulate ultra-fine bubble-containing water, so that even in a large-volume aquaculture pond, re-agglomeration of ultra-fine bubbles can be prevented and the dissolved oxygen concentration can be efficiently increased.

（その他）
・今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の技術的範囲は、上記した説明に限られず特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 (others)
The embodiments disclosed herein are illustrative in all respects and should not be considered restrictive. The technical scope of the present invention is not limited to the above description but is indicated by the claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope of the claims.

１…発生装置、１００…水循環システム、
１０…水中ポンプ、２０…ノズル、
１１…本体部、１２…吐出口、１３…ケーブル
２１…空気導入管、２２…絞り部、２３…管体、２４…第１流速調整管、
２５…内挿管、２６…負圧発生管、２７…第２流速調整管、２８…装着部、
２９…挿入部、３０…孔、
４０…整流ノズル、４１…整流手段、４２…螺旋状流路、４３…中心軸、
４４…流入口、４５…流出口、
２００…ウルトラファインバブル、２０１…気泡、３００…貯水槽 1...Generator, 100...Water circulation system,
10...Submersible pump, 20...Nozzle,
11: main body, 12: discharge port, 13: cable, 21: air introduction tube, 22: throttle section, 23: tube body, 24: first flow rate adjustment tube,
25: internal intubation tube, 26: negative pressure generating tube, 27: second flow rate adjusting tube, 28: attachment part,
29: Insertion portion; 30: Hole;
40... flow straightening nozzle, 41... flow straightening means, 42... spiral flow path, 43... central axis,
44...Inflow port, 45...Outflow port,
200...Ultra-fine bubbles, 201...Air bubbles, 300...Water tank