JP2006289183A - ナノバブル生成方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 液体中のマイクロバブルの圧壊を促進し、液体中にナノバルブを短時間で大量に生成する。
【解決手段】 マイクロバブルを含む液体を貯留槽１に供給し、この供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動装置６により超音波振動を印加することにより、液体中のマイクロバブルを圧壊し、液体中にナノバブルを生成する。
【選択図】 図１

Description

本発明はナノバブル生成方法とその装置に係わり、とりわけ大量のナノバブルを短時間で生成することのできる生成方法とその装置に関する。

従来からバブル（気泡）の直径が１０乃至数十マイクロメートル（μｍ)の範囲にあるマイクロバブルを生成する方法は広く研究されており、マイクロバブルの有する汚濁水の浄化機能、養殖等での成長促進機能などを利用した装置が開発されている。マイクロバブルの生成方法としては、主に気液せん断方式、撹拌方式、溶解・再気泡方式が採用されている。気液せん断方式とは、水と空気の混合体に対してせん断力を作用させてマイクロバブルを生成する方法であり、この方法で生成されたマイクロバブルの直径は約０．５乃至３マイクロメートルと極めて気泡が細かいという特徴がある（例えば特開２００２−０８５９４９号）。

また、撹拌方式とは、渦流を利用して負圧を起し、これに空気を混入させてマイクロバブルを生成する方法であり、少量のマイクロバブルを小型の装置で簡単に生成することができるという特徴がある。

また、溶解・再気泡気化方式とは、気体と水を容器中に封じ、加圧して気体を水中に十分に溶解させ、その後急速に減圧して、過飽和状態にある水中からの再気泡化を利用してマイクロバブルを生成する方法であり、生成装置の部品点数が少なく容易に製作することができるという特徴がある。

近年、マイクロバブルの研究により、水中に生成されたマイクロバブルは、水中の環境圧力よりマイクロバブルの内部の圧力の方が高くなり（自己加圧効果）、水中において圧力破壊（圧壊）を起こし、分解して気泡核（ナノバブル）となり、水中に溶解することが知られるようになった。例えば、『産権シリーズ「エコテクノロジー」化学物質のリスク削減技術』第１８１頁―第１８９頁、独立行政法人産業技術総合研究所・環境管理研究部門編（平成１６年３月１０日発行）に、マイクロバブルの圧壊の過程でナノバブルが生成される可能性についての解説がある。

このナノバブルは、気泡の直径が１マイクロメートル（μｍ)未満のものであり、マイクロバブルに比べ、さらに高い殺菌能力、汚濁水の洗浄能力を有することが知られるようになった。そのため最近では、このナノバブルの特性を利用した装置の研究も進められている（例えば、特開２００４−１２１９６２号）。

ナノバブルを生成する方法としては、水中に超音波を照射し、その音圧変動により水中にキャビテーション気泡を生じさせ、このキャビテーション気泡の圧壊により生成するもの（前記『産権シリーズ「エコテクノロジー」化学物質のリスク削減技術』第１８５頁）、水の電気分解により水中にナノバブルに相当する酸素の気泡を生じさせるもの（特開２００３−３３４５４８号）および電気分解と超音波の印加を組み合わせたもの（特開２００３−３３４５４８号）などが知られている。

これらの生成方法は、いずれも実験装置を用いて試みられた方法であり、また水中に直接的にナノバブルを生成させるものである。このため、この方法では、水中に大量のナノバブルを短時間で連続的に生成させることは出来ない。また、電気分解装置を用いる方法は、生成装置が大型化し、かつ高価となるので実用には適さない。

また、マイクロバブルの自然の圧壊を利用してナノバブルを生成する場合、この圧壊の速度は極めて穏やかに進むため、大量のナノバブルを連続的に生成することはできない。本件特許出願の発明者の実験によれば、直径４０マイクロメータの気泡が自然に圧壊するには約２分を要し、自然圧壊による方法では、ナノバブルを連続的に大量に供給して、洗浄、殺菌などの機能を発揮させることは困難である。

また、マイクロバブルとナノバブルは、それぞれ洗浄、殺菌などの機能を有するが、その効果についてはそれぞれ異なっており、機能を発揮させる目的によって、両者の混合比を変更したり、一方のみに切り替えたりすることが望ましい場合があるが、従来、液体中のマイクロバブルとナノバブルの混合比を任意に調整することができる方法及び装置は開発されていなかった。
特開２００３−３３４５４８号 特開２００４−１２１９６２号 特開２００１−５８１４２号 特開２００３−１２６６６５号 『産権シリーズ「エコテクノロジー」化学物質のリスク削減技術』第１８１頁―第１８９頁、独立行政法人産業技術総合研究所・環境管理研究部門編（平成１６年３月１０日発行）

本発明は、上記の研究をさらに発展させ、ナノバブルの実用的利用を図るため、ナノバブルを短時間で大量に生成することができる方法とその装置を提供するものである。

本発明は、マイクロバブルの圧壊によりナノバブルが生成されることに注目し、マイクロバブルの圧壊を促進することにより、ナノバルブを短時間で大量に生成可能としたものである。

また本発明は、大量の液体が貯留された貯留槽内に、ナノバブルを短時間に大量に生成させることができる方法とその装置を提供したものである。

また本発明は、パイプから吐出される液体内に、連続的にナノバブルを生成させることができる方法とその装置を提供したものである。

また本発明は、配管パイプを用いて循環する液体内に、連続的にナノバブルを生成させることができる方法とその装置を提供したものである。

また本発明は、液体中のマイクロバブルとナノバブルの混合比を任意に調整することができるナノバブル生成方法とその装置を提供したものである。

本発明は、上記課題を解決するために、マイクロバブルを含む液体を貯留槽に供給し、この供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加することにより、前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記液体中にナノバブルを生成することを特徴としている。

本発明はまた、貯留槽に供給されたマイクロバブルを含む液体を攪拌し、この攪拌された液体に対して超音波振動を印加することにより、前記液体中にナノバブルを生成することを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を貯留槽に供給し、この供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加することにより、前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記液体中にナノバブルを生成する方法において、液体に印加される超音波振動の強さを制御し、ナノバブルの生成される量を制御することを特徴としている。

本発明は、マイクロバブルを含む液体をパイプの一端から吐出させ、この吐出されたマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記吐出液体中にナノバブルを生成することを特徴としている。

本発明は、マイクロバブルを含む液体をパイプの一端から吐出させ、この吐出されたマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記吐出液体中にナノバブルを生成する方法において、液体に印加される超音波振動の強さを制御し、ナノバブルの生成される量を制御することを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体をパイプの一端から吐出させ、この吐出されたマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記吐出液体中にナノバブルを生成する方法において、吐出液体中の一部に超音波振動を印加し、吐出液体中の一部にナノバブルを生成することを特徴としている。

本発明は、マイクロバブルを含む液体を、配管パイプを用いて循環させ、この循環するマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して、循環する液体内にナノバブルを生成することを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を、配管パイプを用いて循環させ、この循環するマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して、循環する液体内にナノバブルを生成する方法において、印加された超音波振動をパイプ内で反射させることを特徴としている。

本発明は、ナノバブル生成装置が、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、マイクロバブル供給装置の吐出側に配設され、マイクロバブル供給装置から吐出供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加する超音波振動発生装置とからなることを特徴としている。

本発明は、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、マイクロバブル供給装置の吐出側に配設され、マイクロバブル供給装置から吐出供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加する超音波振動発生装置を備えたナノバブル生成装置において、超音波振動発生装置に、超音波振動の強さを制御する手段が接続されていることを特徴としている。

本発明は、ナノバルブ生成装置が、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に接続された液体の貯留槽と、前記貯留槽の壁面に取り付けられた超音波振動発生装置とからなることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に接続された液体の貯留槽と、前記貯留槽の壁面に取り付けられた超音波振動発生装置を備えたナノバブル生成装置において、超音波振動発生装置が貯留槽の垂直壁面に取り付けられていることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に接続された液体の貯留槽と、前記貯留槽の壁面に取り付けられた超音波振動発生装置を備えたナノバブル生成装置において、貯留槽内に細長い両端開口した筒状の導管が貯留槽の底面から所定の距離を置いて垂直方向に配設され、この導管の軸線上の貯留槽の底面に超音波振動発生装置が配設されていることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に接続された液体の貯留槽と、前記貯留槽の壁面に取り付けられた超音波振動発生装置を備えたナノバブル生成装置において、貯留槽内に液体の攪拌手段が配設されていることを特徴としている。

本発明は、ナノバブル生成装置が、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、このパイプの他端開口部付近に配設された吐出流体に対して超音波振動を印加する超音波振動発生装置とからなることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、このパイプの他端開口部付近に配設された吐出流体に対して超音波振動を印加する超音波振動発生装置を備えたマイクロバブル生成装置において、超音波振動発生装置は、パイプの開口部外周囲に配設されていることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、このパイプの他端開口部付近に配設された吐出流体に対して超音波振動を印加する超音波振動発生装置を備えたマイクロバブル生成装置において、超音波振動発生装置は、パイプの開口部内周囲に配設されていることを特徴としている。

本発明は、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、このパイプの他端開口部付近に配設された吐出流体に対して超音波振動を印加する超音波振動発生装置を備えたマイクロバブル生成装置において、超音波振動発生装置に、超音波振動の強さを制御する手段が接続されていることを特徴としている。

本発明は、ナノバブル生成装置が、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、前記パイプの他端に接続された液体が貯留される貯留槽と、前記パイプ内に配設された超音波振動発生装置とからなることを特徴としている。

本発明はまた、マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、前記パイプの他端に接続された液体が貯留される貯留槽と、前記パイプ内に配設された超音波振動発生装置を備えたマイクロバブル生成装置において、パイプの途中には折れ曲がり部が形成され、この折れ曲がり部に超音波振動発生装置が取り付けられていることを特徴としている。

本発明はまた、前記折れ曲がり部は、両端を壁面により閉鎖された直線部と、この直線部の両端付近にそれぞれ直交して接続されたパイプとからなり、超音波振動発生装置は前記直線部の壁面に取り付けられていることを特徴としている。

本発明は、ナノバブル生成装置が、液体の流れるパイプ内に、流体通過面積が縮小された縮小部と、この縮小部に連通して、前記縮小部側の流体通過面積が急拡大し、縮小部側と反対側の流体通過面積が縮小する形状をした気液混合室と、前記気液混合室に連通する流体通過面積の大きいナノバブル生成室とが設けられ、前記気液混合室には大気と連通する通気孔が穿設され、前記ナノバブル生成室には超音波振動発生装置が配設されていることを特徴としている。

本発明はまた、液体の流れるパイプ内に、流体通過面積が縮小された縮小部と、この縮小部に連通して、前記縮小部側の流体通過面積が急拡大し、縮小部側と反対側の流体通過面積が縮小する形状をした気液混合室と、前記気液混合室に連通する流体通過面積の大きいナノバブル生成室とが設けられ、前記気液混合室には大気と連通する通気孔が穿設され、前記ナノバブル生成室には超音波振動発生装置が配設されているナノバブル生成装置において、超音波振動発生装置は、超音波振動を液体の流れ方向に向けて印加するよう配置されていることを特徴としている。

本発明はまた、液体の流れるパイプ内に、流体通過面積が縮小された縮小部と、この縮小部に連通して、前記縮小部側の流体通過面積が急拡大し、縮小部側と反対側の流体通過面積が縮小する形状をした気液混合室と、前記気液混合室に連通する流体通過面積の大きいナノバブル生成室とが設けられ、前記気液混合室には大気と連通する通気孔が穿設され、前記ナノバブル生成室には超音波振動発生装置が配設されているナノバブル生成装置において、超音波振動発生装置は、超音波振動を液体の流れ方向に直交して印加するよう配置されていることを特徴としている。

本発明によれば、供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加することにより、液体中のマイクロバブルを圧壊し、液体中に大量のナノバブルを短時間に生成することができる。

また本発明によれば、マイクロバブルを含む液体をパイプの一端から吐出させ、この吐出されたマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、吐出液体中の一部または全体にナノバブルを生成することができる。

また本発明によれば、配管パイプを用いて循環するマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、循環する液体内に連続的にナノバブルを生成することができる。

また本発明によれば、超音波振動装置への供給電力を制御し、液体中のナノバブルとマイクロバブルの混合比を制御することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態について説明する。

図１は本発明の第１の実施例を示す図である。マイクロバブルを含む液体を貯留槽に供給し、この供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加することにより、前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記液体中にナノバブルを生成する方法に関するものである。

図において符号１は、水槽であり、水槽１内には水２が貯留されている。この水槽１には、マイクロバブルを生成し、マイクロバブルを含む水を供給するマイクロバブル生成装置３が、供給パイプ４と戻りパイプ５により接続されている。

また水槽１の垂直壁面１aには、超音波振動を発生する超音波振動装置６が取り付けられている。この超音波振動装置６は、図２に示すように、水槽１の垂直壁面１ａに開口１ｂを設け、この開口１ｂを挿通して振動面６ａが水槽１内を向くように取り付けられている。

図２において、符号７は締め付け用ナットであり、符号８は水漏れ防止用パッキンである。水槽壁面に取り付けられた超音波振動装置６には、電源端子９を通して電流が流れ、超音波振動が発振されるようになっている。また、この電源端子９に電流制御装置（図示せず）を接続し、超音波振動装置への供給電力を制御することができるようになっている。

次にこの様な構成からなる実施例１の作用について説明する。

マイクロバブル生成装置３が作動し、マイクロバブル生成装置３の水中に直径が１０乃至数十マイクロメートル（μｍ）のマイクロバブルを生成し、そのマイクロバブルを含む水が、供給パイプ４を通じて水槽１内に供給される。また水槽１内の水２は、戻りパイプ５を通じてマイクロバブル生成装置３に吐出され、マイクロバブル生成装置３内でマイクロバブルを含む水に変換されて、再び水槽１に供給される。これにより、水槽１内には、マイクロバブルを含む水が大量に貯留された状態となる。

この状態で超音波振動装置６を作動させて、水槽１内に超音波振動を照射（印加）すると、この超音波振動が水中のマイクロバブルに衝撃を与え、マイクロバブルが瞬時に圧壊され、直径が１マイクロメートル（μｍ）未満のナノバブルが生成される。このマイクロバブルの圧壊、ナノバブルの生成現象は、目視により観察することができる。すなわち、マイクロバブルにより白濁していた水は、超音波振動を印加することにより、一瞬にして白濁が消え、透明となる。

この様にして水槽１内に生成された大量のナノバブル水を用いて、その殺菌、洗浄機能などを発揮させることができる。例えば、この水槽を浴槽として利用した場合には、浴槽内の水の殺菌、浄化を連続的かつ効果的に行うことができる。あるいは、水槽を食品の洗い槽として利用した場合には、野菜、食器などの洗浄、殺菌を併せて行うことができる。

この実施例において、マイクロバブル生成装置３としては、公知の装置、例えば特許公開２００２−０８５９４９号公報に記載された超微細気泡発生装置を用いることができる。

また、印加する超音波振動数としては、２０ｋｈｚ―５００ｋｈｚが望ましいことが実験で確かめられた。２０ｋｈｚ以下の超音波を使用すると、使用中に騒音となり望ましくない。また、５００ｋｈｚ以上の周波数の場合には、マイクロバブルに与える衝撃力が低下し、マイクロバブルの圧壊効果が低下するという問題がある。

本実施例においては、振動面６ａが水槽１の垂直壁面１ａに取り付けられているので、振動面６ａから発振された振動波が対抗する側の水槽１の内壁面により反射され、より効果的にマイクロバブルに衝撃を加え、その圧壊を促進することができる。

また電流制御装置（図示せず）により、超音波振動装置への供給電力を制御することにより、超音波振動の印加力を変化させ、マイクロバブルの圧壊作用を調整し、液体中のマイクロバブルとナノバブルの混合比を任意に調整することができる。

図３は、本発明の第２の実施例を示す図である。この実施例は、前記した第１の実施例によるナノバブル生成装置において、マイクロバブルを含む水の流れを生じさせ、この流れに対し超音波振動を印加するものである。すなわち、第２の実施例においては、水槽１内に細長い両端開口した筒状の導管１０が、水槽の底面１ｃから所定の距離を置いて垂直方向に配設されている。導管１０は、円筒状の中空導管部１０ａと、その下方部が下方に向けて直径が拡大するように形成された漏斗状部１０ｂとからなり、漏斗状部１０ｂの軸線上の真下位置の水槽の底面１ｃに超音波振動装置６が配設されている。

この第２の実施例によれば、水槽１内に供給されたマイクロバブルを含む水の内、漏斗状部１０ｂの真下位置にある水には、超音波振動装置６から上方に向けて超音波振動が印加され、この振動により、漏斗状部１０ｂ内にある水が中空導管部１０ａに向けて上昇する流れを生じる。また、超音波振動装置６から漏斗状部１０ｂ内にあるマイクロバブルを含んだ水に超音波振動が印加されることにより、マイクロバブルが瞬時に圧壊し、ナノバブルを含む水となる。

このナノバブルを含む水は、漏斗状部１０ｂから中空導管部１０ａに向けて上昇し、中空導管部１０ａの上端から水槽１内に溢れ出す。これにより、導管１０内で連続的にナノバブルが生成され、水槽１内のマイクロバブルを含む水が短時間でナノバブルを含む水に変換される。

この様に、本発明の第２の実施例によれば、水槽１内の水全体を確実かつ迅速にナノバブルを含む水に変換させることができる。

図５は、本発明の第３の実施例を示す図である。この実施例においては、第１の実施例における水槽１内に攪拌機１１を配設したものである。この攪拌機１１は水槽１外に配設された変速機１２を介してモータ１３により回転駆動されるようになっている。また、超音波振動装置６は、この攪拌機１１の近くに配設されている。

この実施例によれば、水槽１内に供給されたマイクロバブルを含む水２が、攪拌機１１により攪拌され、水槽１内で水の流れを生じる。この攪拌された水の流れに対し、超音波振動装置６から超音波振動が印加されると、この水中のマイクロバブルは瞬時にナノバブルに変換され、水槽１内にナノバブルを含む水を短期間に生成することができる。

図６は、本発明の第４の実施例を示す図である。この実施例は、水の流れるパイプ１４の開口先端部１４ａ付近に超音波振動装置１８を配設し、パイプ１４から吐出されたマイクロバブルを含む水に超音波振動を印加して水中のマイクロバブルを圧壊し、吐出水中にナノバブルを生成する方法に関するものである。

パイプ１４の後端部は水２０ａの供給手段、例えば水道管に接続され、その下流位置にマイクロバブルを生成するノズル１５が内設されている。このノズル１５は、例えば、後述する第７の実施例に示したマイクロバブル生成ノズル２５の様な構造をしたものであり、外部から大気を吸入できるよう、大気吸入孔１６が設けられている。

パイプ１４の開口先端部１４ａ付近は、超音波振動装置１８を収納するケーシング１７で囲まれており、このケーシング１７内に超音波振動装置１８が収納されている。この超音波振動装置１８は中央が開口した形状をしており、この開口部をパイプ１４の開口先端部１４ａが挿通している。

図において符号１９は、超音波振動装置１８に電力を供給する電気コードである。このコード１９には、供給電力を制御する制御器１９ａが接続され、この制御器１９ａにより、超音波振動装置１８に供給される電力を制御して、印加される超音波振動の強さを制御することができるようになっている。

この様な構成からなる本実施例の作用について説明する。

水供給手段よりパイプ１４内に供給された水２０ａは、マイクロバブル生成ノズル１５を通過することにより、マイクロバブルを含む水２０ｂとなり、このマイクロバブルを含む水２０ｂはパイプ１４の開口先端部１４ａから吐出される。

本実施例では、マイクロバブル生成ノズル１５に大気吸入孔１６を設けてあるので、マイクロバブル生成時に水中に一定量の大気を供給でき、確実かつ定量的にマイクロバブルを生成することができる。

この状態で超音波振動装置１８を作動し、超音波振動を放出されているマイクロバブルを含む水２０ｂに向けて印加すると、超音波振動によりマイクロバブルが瞬時に圧壊され、ナノバブルを含む水２０ｃとなる。

本実施例では、超音波振動装置１８がパイプ１４の開口先端部１４ａの外周部に配置され、パイプ先端部から吐出される水の外側部分に超音波振動が印加されるので、この外側部分の水がナノバブルを含む水２０ｃとなり、超音波振動が十分及ばない中央部分の水は、マイクロバブルを含む水２０ｂの状態のままとなる。すなわち本実施例によれば、パイプ１４の開口先端部１４ａから、中央がマイクロバブルを含む水２０ｂであり、その外周部がナノバブルを含む水２０ｃとなった水を吐出することができる。

また本実施例によれば、制御器１９ａにより超音波振動装置１８に供給される電力を制御することにより、印加される超音波振動を、強い、弱い、零などに制御し、マイクロバブルの圧壊を大量に生じさせたり、少量にしたり、ほとんど生じさせなくすることができる。これにより、吐出水を、ナノバブルを多く含む水、マイクロバブルとナノバブルを含む水、マイクロバブルのみ含む水に切り替えることができる。

これにより、マイクロバブルを含む水２０ｂとナノバブルを含む水２０ｃのそれぞれの機能（特性）を同時に利用することができる。この様な効果を利用して、本実施例は例えば、人体の一部の洗浄、殺菌を行うシャワーとして利用することができる。すなわち、洗浄、殺菌力を強くしたい場合には、ナノバブルを多く含む水を吐出し、それ程強い洗浄、殺菌力を必要としない場合には、マイクロバブルを多く含む水を吐出させ、用途、使用者などに応じて、最適なバブルを含む水を吐出させることができる。

図７は、本発明の第５の実施例を示す図である。

この実施例は、前記した第４の実施例を変形したものであり、超音波振動装置２１を、パイプ１４の開口先端部１４ａの開口部内周囲に配置したことを特徴としている。すなわち、パイプ１４の開口先端部１４ａ内には、超音波振動装置２１を収納するケーシング２２が配設され、このケーシング２２内に超音波振動装置２１が収納されている。

この実施例によれば、パイプの開口先端部１４ａから放出されるマイクロバブルを含む水２０ｂに対し、パイプの開口先端部１４ａの中央に配置された超音波振動装置２１から超音波振動が印加され、放出水の中央部の水がナノバブルを含む水２０ｃとなる。また、吐出水の外側部分の水が、一部マイクロバブルを含む水２０ｂのままとなる。すなわち本実施例によれば、前記した実施例とは逆に、中央がナノバブルを含む水２０ｃ、外側部がマイクロバブルを含む水２０ｂの二重構造になった水を吐出することができる。

従って、本実施例も前記実施例と同様に、制御器１９ａにより超音波振動装置２１を制御することにより、マイクロバブルとナノバブルの混合比を任意に調整し、マイクロバブルを含む水２０ｂとナノバブルを含む水２０ｃのそれぞれの機能（特性）を同時にかつ有効に利用する吐出水を得ることができる。

図８は、本発明の第６の実施例を示す図である。本実施例は、マイクロバブルを含む液体を、配管パイプを用いて循環させ、この循環するマイクロバブルを含む液体にパイプ内で超音波振動を印加して、循環する液体内にナノバブルを生成する方法に関するものである。

図８に示すように、本実施例によるナノバブル生成装置は、マイクロバブル生成装置３の吐出口３ａと水槽１の流入口１ｄとが配管パイプ２３により接続され、マイクロバブル生成装置３の吸込口３ｂが水槽１の流出口１ｅとが配管パイプ２４により接続されている。

配管パイプ２３の途中には、図９に示すような折れ曲がり部２３ａが形成されている。この折れ曲がり部２３ａは、両端が反射壁２３０ａ，２３０ｂで閉鎖された第１のパイプ２３０と、この第１のパイプ２３０の両端付近にそれぞれ直交して接続された第２のパイプ２３１、第３のパイプ２３２とにより構成されている。また、いずれか一方の反射壁２３０ｂには、超音波振動装置６がその振動面６ａを他方の反射壁２３０ｂに対向させて取り付けられている。なお符号１９は、超音波振動装置６に電力を供給する電気コードである。

この様な構成からなる本実施例の作用について説明する。

マイクロバブル生成装置３により生成されたマイクロバブルを含む水２０ｂが、配管パイプ２３に流入し、折れ曲がり部２３ａの第２のパイプ２３１、第１のパイプ２３０に到達する。超音波振動装置６の振動面６ａから超音波振動が第１のパイプ２３０内のマイクロバブルを含む水２０ｂに照射され、マイクロバブルに衝撃を加えることにより、マイクロバブルがナノバブルに変化し、マイクロバブルを含む水２０ｂがナノバブルを含む水２０cに変換され、第３のパイプ２３２を通過して水槽１の流入口１ｄから水槽１に流入する。

これにより、水槽１内に上方からナノバブルを含む水２０cが貯留され、下方の水は流出口１ｅを通って、配管パイプ２４からマイクロバブル生成装置３に送られて、マイクロバブルを含む水が生成される。

この様にして水槽１内の水の循環を継続することにより、水槽１内の全ての水がナノバブルを含む水２０ｃとなる。

本実施例においては、超音波振動装置６の振動面６ａから超音波振動が相対向する位置にある反射壁２３０ａに衝突して反射し、再び第１のパイプ２３０内に印加されるので、第１のパイプ２３０内のマイクロバブルを含む水２０ｂへの超音波振動の衝撃作用をより効果的に生じさせることができる。

本実施例では、第２，第３のパイプ２３１，２３２をそれぞれ第１のパイプ２３０に直交させて接続した例を示したが、これらのパイプ間の交差角度は９０度以外であっても良い。また、超音波振動装置６はいずれの反射壁２３０ａまたは２３０ｂに取り付けても良いし、両方の反射壁にそれぞれ取り付けても良い。

本実施例によるナノバブル生成装置は、例えば浴槽水の浄化、殺菌手段などに利用することにより大きな効果を奏することができる。

図１０は、本発明の第７の実施例を示す図である。

この実施例は、マイクロバブル生成ノズルを配管パイプの途中に配設し、配管パイプ内を循環する水中に連続的にナノバブルを生成することができることを特徴とするナノバブル生成装置に関するものである。

図において符号２５は、水供給手段（例えば水道管）に一端が接続されるマイクロバブル生成ノズルであり、このマイクロバブル生成ノズル２５の他端にナノバブル生成ノズル２６が接続されている。

マイクロバブル生成ノズル２５は、その上流側に水通過面積が縮小された縮小部２５１と、この縮小部２５１に連通して、前記縮小部２５１側の水通過面積が急拡大し、縮小部側と反対側の水通過面積が縮小する部分２５３を有する形状をした気液混合室２５２とからなる。また、気液混合室２５２には、大気と連通する通気孔２５４が穿設されている。

ナノバブル生成ノズル２６は、マイクロバブル生成ノズル２５の気液混合室２５２の縮小部分２５３に連通し、大きな水通過面積を有するナノバブル生成室２６１と、ナノバブル生成室２６１に直交して接続されたナノバブルを含む水の吐出用パイプ２６２とからなっている。

ナノバブル生成ノズル２６には、マイクロバブル生成ノズル２５とは反対の対向する位置に、超音波振動装置６が取り付けられている。符号１９は、超音波振動装置６に電力を供給する電気コードである。

この様な構成からなる本実施例の作用について説明する。

上流端からマイクロバブル生成ノズル２５内に水道水圧またはポンプ圧により供給された水２０ａは、縮小部２５１を通過することにより高速で気液混合室２５２に流入する。これにより気液混合室２５２内が負圧状態となり、通気孔２５４から大気が気液混合室２５２内に吸引され、気液混合室２５２内に気液混合水が生成される。

気液混合室２５２内の気液混合水は、さらに縮小部分２５３を通過し、拡大されたナノバブル生成室２６１に流入することにより、圧力が急低下し、ナノバブル生成室２６１の流入部付近でマイクロバブルが生成される。これにより、ナノバブル生成室２６１内にマイクロバブルを含む水２０ｂが生成され、この水２０ｂは吐出用パイプ２６２に向かって流れる。

このナノバブル生成室２６１内のマイクロバブルを含む水２０ｂに対して、超音波振動装置６により超音波振動を照射すると、マイクロバブルの圧壊により、瞬時にナノバブルが生成され、ナノバブルを含む水２０ｃに変化する。そしてこのナノバブルを含む水２０ｃは、吐出用パイプ２６２から連続的に吐出される。

この様に、この実施例によれば、配管パイプの途中にマイクロバブル生成ノズル２５とナノバブル生成ノズル２６とを配設することにより、コンパクトな装置で、簡単にナノバブルを連続的に生成することができる。

本実施例では、超音波振動装置６を、マイクロバブルを含む水２０ｂの流れ方向に向けて配設した例を示したが、超音波振動装置６を、図１０に破線で示すように、マイクロバブルを含む水２０ｂの流れ方向に直交して配設することも可能である。

本実施例によるナノバブル生成装置は、コンパクトで設置場所を要しないので。例えばハンドシャワーなどに利用することにより、ナノバブル水を簡単に得ることができる。

以上説明したように、本発明によるナノバブル生成装置は、液体中のマイクロバブルに超音波振動を印加することにより、マイクロバブルの圧壊を促進し、液体中にナノバルブを短時間で連続かつ大量に生成することができる。

本発明による装置は、例えば以下のように利用することができる。

ナノバブルを水槽内に連続的かつ大量に供給し、水槽内の食品、材料などの洗浄、殺菌を行う装置として用いることができる。

また、ナノバブルをパイプから連続的かつ大量に吐出し、ナノバブルを含む水を用いた洗浄、殺菌シャワーとして用いることができる。

また、液体中のマイクロバブルとナノバブルを任意の比率で混合することができるので、用途に応じた最適状態で吐出水を使用することが可能な洗浄、殺菌シャワーを得ることができる。

さらに浴槽装置に用いれば、浴槽水の殺菌、洗浄などの作業を、薬剤などを用いることなく、迅速容易に行うことができる。

本発明の第１の実施例を示す概略断面図 図１に示した超音波振動装置の取り付け状態を示す部分断面図 本発明の第２の実施例を示す概略断面図 図３に示す実施例の部分拡大断面図 本発明の第３の実施例を示す概略断面図 本発明の第４の実施例を示す部分拡大断面図 本発明の第５の実施例を示す部分拡大断面図 本発明の第６の実施例を示す概略断面図 図８に示す実施例の部分拡大断面図 本発明の第７の実施例を示す部分拡大断面図

符号の説明

１ 水槽
２ 水
３ マイクロバブル生成装置
４ 供給パイプ
５ 戻りパイプ
６ 超音波振動装置
１０ 導管
１１ 攪拌機
１４ パイプ
１５ マイクロバブル生成ノズル
１６ 大気吸入孔
１８ 超音波振動装置
１９ａ 制御器
２０ａ 水
２０ｂ マイクロバブルを含む水
２０ｃ ナノバブルを含む水
２１ 超音波振動装置
２３ 配管パイプ
２３ａ 折れ曲がり部
２５ マイクロバブル生成ノズル
２５１ 縮小部
２５２ 気液混合室
２５３ 縮小部分
２６ ナノバブル生成ノズル
２６１ ナノバブル生成室

Claims (24)

1. マイクロバブルを含む液体を貯留槽に供給し、この供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加することにより、前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記液体中にナノバブルを生成する方法。
2. 貯留槽に供給されたマイクロバブルを含む液体を攪拌し、この攪拌された液体に対して超音波振動を印加することにより、前記液体中にナノバブルを生成する請求項１記載のナノバブルを生成する方法。
3. 液体に印加される超音波振動の強さを制御し、ナノバブルの生成される量を制御することを特徴とする請求項１記載のナノバブルを生成する方法。
4. マイクロバブルを含む液体をパイプの一端から吐出させ、この吐出されたマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して前記液体中のマイクロバブルを圧壊し、前記吐出液体中にナノバブルを生成する方法。
5. 液体に印加される超音波振動の強さを制御し、ナノバブルの生成される量を制御することを特徴とする請求項４記載のナノバブルを生成する方法。
6. 吐出液体中の一部に超音波振動を印加し、吐出液体中の一部にナノバブルを生成する請求項４記載のナノバブルを生成する方法。
7. マイクロバブルを含む液体を、配管パイプを用いて循環させ、この循環するマイクロバブルを含む液体に超音波振動を印加して、循環する液体内にナノバブルを生成する方法。
8. 印加された超音波振動をパイプ内で反射させることを特徴とする請求項７記載のナノバブルを生成する方法。
9. マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、マイクロバブル供給装置の吐出側に配設され、マイクロバブル供給装置から吐出供給されたマイクロバブルを含む液体に対し超音波振動を印加する超音波振動発生装置とからなるナノバブル生成装置。
10. 超音波振動発生装置には、超音波振動の強さを制御する手段が接続されていることを特徴とする請求項９記載のナノバブル生成装置。
11. マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に接続された液体の貯留槽と、前記貯留槽の壁面に取り付けられた超音波振動発生装置とからなるナノバブル生成装置。
12. 超音波振動発生装置は貯留槽の垂直壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項１１記載のナノバブル生成装置。
13. 貯留槽内には細長い両端開口した筒状の導管が貯留槽の底面から所定の距離を置いて垂直方向に配設され、この導管の軸線上の貯留槽の底面に超音波振動発生装置が配設されていることを特徴とする請求項１１記載のナノバブル生成装置。
14. 貯留槽内には液体の攪拌手段が配設されていることを特徴とする請求項１１記載のナノバブル生成装置。
15. マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、このパイプの他端開口部付近に配設された吐出流体に対して超音波振動を印加する超音波振動発生装置とからなるナノバブル生成装置。
16. 超音波振動発生装置は、パイプの開口部外周囲に配設されていることを特徴とする請求項１５記載のナノバブル生成装置。
17. 超音波振動発生装置は、パイプの開口部内周囲に配設されていることを特徴とする請求項１５記載のナノバブル生成装置。
18. 超音波振動発生装置には、超音波振動の強さを制御する手段が接続されていることを特徴とする請求項１５記載のナノバブル生成装置。
19. マイクロバブルを含む液体を供給するマイクロバブル供給装置と、このマイクロバブル供給装置の吐出側に一端が接続されたパイプと、前記パイプの他端に接続された液体が貯留される貯留槽と、前記パイプ内に配設された超音波振動発生装置とからなるナノバブル生成装置。
20. パイプの途中には折れ曲がり部が形成され、この折れ曲がり部に超音波振動発生装置が取り付けられていることを特徴とする請求項１９記載のナノバブル生成装置。
21. 折れ曲がり部は、両端を壁面により閉鎖された直線部と、この直線部の両端付近にそれぞれ直交して接続されたパイプとからなり、超音波振動発生装置は前記直線部の壁面に取り付けられていることを特徴とする請求項２０記載のナノバブル生成装置。
22. 液体の流れるパイプ内に、流体通過面積が縮小された縮小部と、この縮小部に連通して、前記縮小部側の流体通過面積が急拡大し、縮小部側と反対側の流体通過面積が縮小する形状をした気液混合室と、前記気液混合室に連通する流体通過面積の大きいナノバブル生成室とが設けられ、前記気液混合室には大気と連通する通気孔が穿設され、前記ナノバブル生成室には超音波振動発生装置が配設されているナノバブル生成装置。
23. 超音波振動発生装置は、超音波振動を液体の流れ方向に向けて印加するよう配置されていることを特徴とする請求項２２記載のナノバブル生成装置。
24. 超音波振動発生装置は、超音波振動を液体の流れ方向に直交して印加するよう配置されていることを特徴とする請求項２２記載のナノバブル生成装置。

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