JP2008114185A - ガス溶存水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ガス溶存量の異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造することが可能なガス溶存水製造装置の提供を目的とする。
【解決手段】本実施形態のガス溶存水製造装置１００によれば、脱気装置２５を途中に備えた水配管１１と水素ガス供給装置１３とからのガス配管１４とが共に接続された第１系統の生成ライン１１Ａと第２系統の生成ライン１１Ｂとのそれぞれに、気液混合ポンプ１２とミキサー１０とが備えられ、第１系統の生成ライン１１Ａに備えたミキサー１０の第２通水孔５１の孔径を、第２系統の生成ライン１１Ｂに備えたミキサー１０の第２通水孔５１の孔径より大きくすることで、第１のガス溶存水ＧＷ１と、その第１のガス溶存水ＧＷ１よりガスの溶存量が大きい第２のガス溶存水ＧＷ２との２種類のガス溶存水を、同時に製造することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガスと水との気液混合水を生成する気液混合ポンプと、気液混合ポンプからの気液混合水の供給路に接続され、水に対するガスの溶存量を高めることが可能なミキサーとを備えたガス溶存水製造装置に関する。

従来のガス溶存水製造装置としては、流路径を絞った流体圧縮部と流路径を広げた流体解放部と有して水に対するガスの溶存量を高めることが可能なミキサーを備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−１５５２８４号公報（［００１１］第１図、第４図）

ところで、上述したガス溶存水製造装置によって製造されたガス溶存水は、各種ワークの洗浄水として近年、注目されている。洗浄方式としては、ガス溶存水を貯めた複数の洗浄槽にワークを順次に移動させて洗浄する多段洗浄方式が一般的であり、各洗浄槽で使用するガス溶存水は、例えば、汚れの程度や洗浄条件に応じて、ガス溶存量を異ならせておくことが好ましい。

しかしながら、上述した従来のガス溶存水製造装置は、１つの製造ラインしか備えておらず、その製造ラインに備えた溶解モジュールを付け替えることで、ガス溶存量の異なる複数種類のガス溶存水を製造していた。つまり、何れか１つのガス溶存水を製造している間は、その他のガス溶存水の製造を停止せざるを得ず、複数種類のガス溶存水を同時に製造することができなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ガス溶存量の異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造することが可能なガス溶存水製造装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るガス溶存水製造装置は、水道管に接続され、脱気した水を生成する脱気装置と、水に溶解するためのガスを供給するガス供給装置と、脱気装置からの水の供給路とガス供給装置からのガスの供給路とが共に接続されて、ガスと水との気液混合水を生成する気液混合ポンプと、気液混合ポンプからの気液混合水の供給路に接続されると共に、流路径を絞った流体圧縮部と流路径を広げた流体解放部と有して水に対するガスの溶存量を高めることが可能なミキサーとを備え、水にガスを溶解してガス溶存水を製造するためのガス溶存水製造装置において、気液混合ポンプを複数設けると共に、脱気装置からの水の供給路及びガス供給装置からのガスの供給路を、それぞれ複数に分岐して各気液混合ポンプに接続し、複数の気液混合ポンプの下流側に設けた複数のミキサーにおける流体圧縮部の流路径を異ならせて溶存量が異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造可能としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のガス溶存水製造装置において、ガスは、水素ガスであるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のガス溶存水製造装置において、気液混合ポンプを２つ設けて、一方の気液混合ポンプを含む第１系統の生成ラインで、水素ガスの溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍのガス溶存水を製造すると共に、他方の気液混合ポンプを含む第２系統の生成ラインで、水素ガスの溶存量が１．３ｐｐｍ以上のガス溶存水を製造するように構成したところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のガス溶存水製造装置において、ガス供給装置からのガスの供給路のうち、分岐部分より下流側にそれぞれマスフロコントローラを設け、第１系統の生成ラインの気液混合ポンプへの水に対する水素ガスの供給量を１００〜２００［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、第２系統の生成ラインの気液混合ポンプへの水に対するガスの供給量を２５０〜５００［ｍｌ／ｍｉｎ］としたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項３又は４に記載のガス溶存水製造装置において、各ミキサーより下流側に、水中の気泡を除去するための脱泡装置を備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のガス溶存水製造装置において、各ミキサーに、流路径が異なる流体圧縮部が取り替えて取り付け可能としたところに特徴を有する。

［請求項１の発明］
請求項１の構成では、ガスと水との気液混合水を生成する気液混合ポンプを複数設けると共に、脱気装置からの水の供給路及びガス供給装置からのガスの供給路をそれぞれ複数に分岐して各気液混合ポンプに接続し、それら複数の気液混合ポンプの下流側に複数のミキサーを設けた。そして、複数のミキサーにおける流体圧縮部の流路径を異ならせることで、溶存量が異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造することが可能となる。また、ガスと混合する前の水に含まれる気体を予め脱気するから、水に対してガスを溶解させ易くなり、ガスの溶存量をより高めることができる。

［請求項２の発明］
水に水素ガスが溶解したガス溶存水は、水素ガスの溶存量に応じて洗浄効果が異なる。即ち、本発明のガス溶存水製造装置によれば、洗浄効果が異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造することができる。

［請求項３及び４の発明］
水素ガスの溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍのガス溶存水で、予備洗浄を行ってから、水素ガスの溶存量が１．３ｐｐｍ以上のガス溶存水で仕上げ洗浄を行うと、汚れを効果的に落とすことができる。本発明のガス溶存水製造装置では、これら水素ガスの溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍのガス溶存水と１．３ｐｐｍ以上のガス溶存水とを同時に製造することができる。ここで、水素ガスの溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍのガス溶存水を製造するには、気液混合ポンプへの水に対する水素ガスの供給量を１００〜２００［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、水素ガスの溶存量が１．３ｐｐｍ以上のガス溶存水を製造するには、気液混合ポンプへの水に対するガスの供給量を２５０〜５００［ｍｌ／ｍｉｎ］とすればよい（請求項４の発明）。

［請求項５の発明］
気泡を除去したガス溶存水は、超音波洗浄の洗浄水として好適である。

［請求項６の発明］
ミキサーのうち流体圧縮部を取り替えることで、生成されるガス溶存水のガス溶存量を変更することができる。また、流体圧縮部が破損した場合には、ミキサーのその他の部品は流用し、流体圧縮部だけを取り替えればよいから、ランニングコストを抑えることができる。

以下、本発明に係る一実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。図１に示された本実施形態のガス溶存水製造装置１００は、水素ガスを水に溶解させた２種類のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２を製造するためのものであって、水が流れる水配管１１（本発明の「水の供給路」に相当する）に沿って上流側から順番にプレフィルター１８、磁場付与装置１７、脱気装置２５、気液混合ポンプ１２、ミキサー１０及び脱泡装置１９を備えている。

プレフィルター１８は、水道水を濾過して水道水中の異物（錆等）を除去する。

磁場付与装置１７は、内部に磁石（例えば、電磁石、永久磁石の何れでもよい）を備え、水配管１１を貫通する磁束を発生させている。そして、この磁束による磁場を水が通過するように構成されている。これにより、水のクラスターサイズ（水分子の集合体の大きさ）が小さくなるものと推測される。

脱気装置２５は、真空モジュール２５Ｍ内に水を導入し、その真空モジュール２５Ｍ内を真空ポンプ２５Ｐ等によって真空にすることで水中の気体を抜く構成となっている。なお、脱気装置２５は、このような所謂、真空脱気装置に限らず、例えば、超音波振動を利用したものでもよい。

水素ガス供給装置１３は、例えば、水を電気分解することで水素ガスを生成する。そのために、水配管１１のうちプレフィルター１８より下流側部分と水素ガス供給装置１３との間は給水管で接続されている。この水素ガス供給装置１３からガス配管１４（本発明の「ガスの供給路」に相当する）を通じて気液混合ポンプ１２，１２に水素ガスが供給される。なお、水素ガス供給装置１３は、メタノールや天然ガスを改質して水素ガスを生成する構成でもよいし、予め水素ガスが充填された市販の水素ガスボンベでもよい。

ところで、本実施形態のガス溶存水製造装置１００は、水素ガス溶存量が異なる２種類のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２、即ち、第１のガス溶存水ＧＷ１と、その第１のガス溶存水ＧＷ１より水素ガスの溶存量が高い第２のガス溶存水ＧＷ２とを同時に製造するために、脱気装置２５の下流側で水配管１１が２つに分岐している。即ち、脱気装置２５の下流側には、第１のガス溶存水ＧＷ１を生成するための第１系統の生成ライン１１Ａと、第２のガス溶存水ＧＷ２を生成するための第２系統の生成ライン１１Ｂとが備えられている。そして、それら各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂのそれぞれに、気液混合ポンプ１２、ミキサー１０及び脱泡装置１９が備えられている。

各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂに備えられた気液混合ポンプ１２，１２は同一仕様となっている。気液混合ポンプ１２は、水配管１１の上流端に備えた定流量弁２９の設定に応じた所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）で水を、また、水素ガス供給装置１３と各気液混合ポンプ１２，１２との間を接続したガス配管１４の分岐部分より下流側に備えたマスフローコントローラ２８の設定に応じた所定流量（例えば、０．１〜０．５Ｌ／ｍｉｎ）及び所定圧力（例えば、０．２〜０．４ＭＰａ）で水素ガスを吸引し、これら水と水素ガスとを攪拌混合してから、ミキサー１０に所定圧力（例えば、０．７〜１．２ＭＰａ）で圧送する。ミキサー１０を通過する過程で水に対する水素ガスの溶存量が高められて、所定の水素ガス溶存量に調整された第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２が製造される。これら第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２は、公知な構成の脱泡装置１９にて気泡を除去（例えば、不織布やメンブレンフィルターに通水して気泡を分離）した後、超音波洗浄装置９０に供給される。

具体的には、第１のガス溶存水ＧＷ１は、超音波洗浄装置９０のうち、予備洗浄用の１次洗浄槽９１に供給され、第２のガス溶存水ＧＷ２は、１次洗浄槽９１で予備洗浄した後で仕上げ洗浄するための２次洗浄槽９２に供給される。ここで、１次洗浄槽９１では、第１のガス溶存水ＧＷ１をオーバーフローさせつつ所定周波数（例えば、２８〜４０ＫＨｚ）の超音波振動を付与し、さらに、ワーク自体も所定の揺れ幅で揺動させる。これに対し、２次洗浄槽９２では、第２のガス溶存水ＧＷ２をオーバーフローさせつつ１次洗浄槽９１と同じ超音波振動（例えば、２８〜４０ＫＨｚ）を付与するが、ワークは揺動させないようになっている。また、第１系統の生成ライン１１Ａに備えたミキサー１０は、生成される第１のガス溶存水ＧＷ１の水素ガス溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍとなるように構成されており、第２系統の生成ライン１１Ｂに備えたミキサー１０は、生成される第２のガス溶存水ＧＷ２の水素ガス溶存量が第１のガス溶存水ＧＷ１よりも高い１．３ｐｐｍ以上となるように構成されている。ここで、水素ガス溶存量が比較的低い第１のガス溶存水ＧＷ１で予備洗浄を行った後で、水素ガス溶存量が比較的高い第２のガス溶存水ＧＷ２で仕上げ洗浄を行うようにすると、何れか１種類のガス溶存水のみで予備洗浄と仕上げ洗浄とを行った場合に比較し、ワークに対するダメージが抑えられ、汚れも効果的に落とせることが目視により確認された。

なお、ガス溶存水製造装置１００に備えた配管の所定部位には、圧力センサ２６，２７及び流量センサ６０，６１が備えられている。また、水配管１１及びガス配管１４の所定位置にはバルブ（ソレノイドバルブ、モーターバルブ、手動バルブ）が備えられている。

さらに、ガス溶存水製造装置１００は、ミキサー１０と脱泡装置１９との間で水配管１１から分岐した採水管２１を備え、その採水管２１の途中には、定流量弁２０と共に、図示しないｐＨ計、酸化還元電位計及び溶存水素計が備えられている。これにより、各生成ライン１１Ａ，１１Ｂで生成された第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２の水質を検査できるようになっている。また、採水管２１によって、水配管１１中に残った水を排水することができる。

次に、ミキサー１０について詳説する。図２に示すように、ミキサー１０は、金属（例えば、ステンレス）製の筒形ボディ３０の内部に、同じく金属（例えば、ステンレス）製のミキシング壁４０、内部隔壁４２及び板金部材５０を収容してなる。そして、各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ設けられたミキサー１０，１０は、板金部材５０を除き、同一仕様となっている。

筒形ボディ３０は、円筒状をなしたボディ本体３１の軸方向の両端部に流入側パイプ３２及び流出側パイプ３３を備えている。これら各パイプ３２，３３は、ボディ本体３１より小径な円管状をなしており、その内周面には水配管１１と螺合する螺旋部３４が形成されている。これら各パイプ３２，３３が水配管１１の途中に連結されて、ミキサー１０の内部を気液混合ポンプ１２から圧送された水素ガスと水の気液混合水が通過可能となっている。なお、流入側パイプ３２の内径は流出側パイプ３３の内径よりも僅かに小径となっている。

詳細には、ボディ本体３１は、両端開放の円筒部材３１Ａの両端部に平板リング状の端部壁部材３１Ｂ，３１Ｂを宛がって、それら円筒部材３１Ａと端部壁部材３１Ｂ，３１Ｂとを全周に亘って溶接してなる。端部壁部材３１Ｂのうち径方向の外寄り位置には円筒ボス３６が一体形成されており、この円筒ボス３６が円筒部材３１Ａの端部内側に嵌合している。また、筒形ボディ３０は、端部壁部材３１Ｂ，３１Ｂの中央に形成された孔部３１Ｃ，３１Ｃに流入側パイプ３２及び流出側パイプ３３をそれぞれ嵌合した状態でその嵌合部分を全周に亘って溶接してなる。

図２に示すように、ボディ本体３１の上流端側にはミキシング壁４０が備えられている。図３（Ａ）に示すように、ミキシング壁４０は円板構造をなしており、その外径はボディ本体３１（円筒部材３１Ａ）の内径とほぼ同一となっている。また、ミキシング壁４０の中心部には、円形の第１通水孔４１が１つ貫通形成されている。図３（Ｂ）に示すように、第１通水孔４１の両開口縁４１Ｋは、外側に向かって拡径したテーパ形状をなしている。具体的には、第１通水孔４１の両開口縁４１Ｋにおける最大内径Ｄ１は、例えば、９ｍｍであり、第１通水孔４１の軸方向中央部における最小内径Ｄ２は、例えば、５ｍｍである。また、両開口縁４１Ｋにおけるテーパ角度θ１は約４５度である。

図２に示すように、ボディ本体３１の内部でミキシング壁４０より下流側にはミキシング壁４０よりやや厚肉な内部隔壁４２が備えられている。図４（Ａ）に示すように、内部隔壁４２は、ミキシング壁４０と同様に円板構造をなしている。即ち、内部隔壁４２の外径は、ボディ本体３１（円筒部材３１Ａ）の内径とほぼ同一である。また、内部隔壁４２の中心部には、ミキシング壁４０の第１通水孔４１よりやや大径な螺旋孔４２Ｎが貫通形成されている（図４（Ｂ）を参照）。

図２に示すように、ミキシング壁４０と内部隔壁４２は筒形ボディ３０（ボディ本体３１）の軸方向に間隔を空けて重ねて配置されている。詳細には、筒形ボディ３０のうち上流側の端部壁部材３１Ｂとミキシング壁４０との間、ミキシング壁４０と内部隔壁４２との間、及び、内部隔壁４２と下流側の端部壁部材３１Ｂとの間には、それぞれ扁平筒状のスペーサ４５（例えば、ステンレスリング）が挟まれている。これにより、ミキシング壁４０と内部隔壁４２とが筒形ボディ３０の軸方向で間隔を空けて固定されると共に、ボディ本体３１の内部がその軸方向で複数の流体通過エリアに区画されている。

図２に示すように、内部隔壁４２の螺旋孔４２Ｎにはノズル５５が螺合されている。ノズル５５は円筒状をなしており、先端部が流出側パイプ３３の内側に達している。また、ノズル５５の内径は、その軸方向における中間部が、螺旋孔４２Ｎに螺合した基端部と流出側パイプ３３内に配置された先端部とに比較して大径となっている。

ノズル５５は、その先端寄り位置でノズル本体５６とノズルヘッド５７とに分割可能となっている。詳細には、ノズル本体５６の先端外周面には雄螺旋が形成されており、ノズルヘッド５７の外周面に係合した連結ナット５８をその雄螺旋に螺合することで、ノズル本体５６とノズルヘッド５７とが連結されている。そして、ノズル本体５６の先端面とノズルヘッド５７の基端面との間に、円形の板金部材５０の外縁部が板厚方向で挟持されている。

図５（Ａ）に示すように、板金部材５０は、ミキシング壁４０よりも小径でかつ薄肉（例えば、０．２ｍｍ）な薄板円板状をなしている。板金部材５０の中心部には、ミキシング壁４０の第１通水孔４１より小径な第２通水孔５１が形成されている。そして、本実施形態のミキサー１０では、ミキシング壁４０を通過した水が全てこの第２通水孔５１を通過するようになっている。なお、ミキシング壁４０及び板金部材は５０は、本発明に係る「流体圧縮部」に相当し、ミキサー１０内部のうちミキシング壁４０及び板金部材５０の上下流側の領域は、本発明の「流体解放部」に相当する。

板金部材５０には、上流側から受ける水圧が所定の基準値以上となった場合に、第２通水孔５１の開口面積を広げるように板金部材５０を破断させるための破断溝５２が形成されている。破断溝５２は、板金部材５０の下流側を向いた面に形成されており、第２通水孔５１の開口縁に一端が接続されて、径方向の外側に向かって延びている。これら破断溝５２は、板金部材５０を周方向で４等分する位置に配置されており、周方向で隣り合った破断溝５２同士が直角となっている。図５（Ｂ）に示すように、破断溝５２は、例えば、断面Ｖ字形をなしている。具体的には、板金部材５０の板厚は０．２ｍｍであり、破断溝５２の深さは板金部材５０の板厚の約半分（約０．０８〜０．１ｍｍ）であり、破断溝５２のテーパー角度θ２は約６０度となっている。

例えば、第２通水孔５１が異物や結晶の析出等で詰まると、ミキサー１０より上流側の水配管１１の内圧が上昇し、水配管１１の破損や、破損部位からの水漏れが起こり得る。これに対し、本実施形態によれば、第２通水孔５１が詰まって板金部材５０が受ける水圧が予め設定された基準値以上となると、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、板金部材５０が破断溝５２に沿って裂けて下流側に塑性変形し、第２通水孔５１の開口面積が広げられる。すると、詰まりが解消されると共に板金部材５０を多くの水が通過可能となって、水配管１１の内圧が減少する。これにより、ミキサー１０の詰まりによる水配管１１の破損や水漏れを未然に防止することができる。なお、第２通水孔５１の詰まりに限らず、ミキサー１０に対して水が過剰供給された場合にも、上述の如く水圧によって板金部材５０が破断して水配管１１の破損や水漏れを未然に防止することができる。

ところで、各ミキサー１０，１０は、第２通水孔５１の孔径（開口面積）を異ならせた複数種類の板金部材５０をノズル５５に対して着脱可能に備えており、製造するガス溶存水中の水素ガス溶存量の目標値に応じて、複数種類の中から板金部材５０を選択可能となっている。本実施形態では、前記第１のガス溶存水ＧＷ１（水素ガス溶存量０．５〜１．２ｐｐｍ）を生成するために、第１系統の生成ライン１１Ａのミキサー１０には孔径３．０ｍｍの第２通水孔５１を有した板金部材５０が組み付けられており、前記第２のガス溶存水ＧＷ２（水素ガス溶存量１．３ｐｐｍ以上）を生成するために、第２系統の生成ライン１１Ｂのミキサー１０には孔径２．０ｍｍの第２通水孔５１を有した板金部材５０が組み付けられている。ここで、第２通水孔５１の孔径を小さくした方が水素ガス溶存量が高くなるという点については、後述する実験で実証された。

なお、板金部材５０は以下のようにして取り替えることができる。まず、ミキサー１０を水配管１１から取り外す。次いで、ミキサー１０の流出側パイプ３３から専用の回転工具（図示せず）を挿入して内部隔壁４２の螺旋孔４２Ｎとノズル５５との螺合を解除し、ノズル５５を筒形ボディ３０から取り出す。次いで、ノズル５５の連結ナット５８を緩めてノズル本体５６とノズルヘッド５７とに分解し、破壊された板金部材５０の代わりに新品の板金部材５０をセットする。そしてノズル本体５６とノズルヘッド５７とを再び螺合すると、それらノズル本体５６とノズルヘッド５７との間に板金部材５０の外周縁が挟まれて、ノズル５５の内部に固定される。最後に、ノズル５５を流出側パイプ３３から挿入して、回転工具により内部隔壁４２の螺旋孔４２Ｎに螺合する。以上で、板金部材５０の取り替え作業は完了である。

以上が、本実施形態におけるガス溶存水製造装置１００の構造の説明であって、次に作用及び効果を説明する。本実施形態のガス溶存水製造装置１００が起動すると、水道水が、プレフィルター１８、磁場付与装置１７の順に流されて脱気装置２５にて脱気される。この脱気された水が、第１及び第２系統の各生成ライン１１Ａ，１１Ｂにそれぞれ流れ込んで、各生成ライン１１Ａ，１１Ｂに備えた気液混合ポンプ１２，１２によって水素ガスと共に吸引される。ここで、水は、定流量弁２９の設定に応じた所定流量（例えば、１０〜２０Ｌ／ｍｉｎ）で吸引される。

一方、水素ガスは、各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂに備えたマスフローコントローラ２８，２８の設定に応じた所定流量で各気液混合ポンプ１２，１２に吸引される。詳細には、第１系統の生成ライン１１Ａに備えた気液混合ポンプ１２には、水素ガスが１００〜２００［ｍｌ／ｍｉｎ］で供給され、第２系統の生成ライン１１Ｂに備えた気液混合ポンプ１２には、水素ガスが２５０〜５００［ｍｌ／ｍｉｎ］で供給される。そして、各気液混合ポンプ１２，１２にて水素ガスと水とが攪拌混合され、水素ガスと混合された気液混合水がそれぞれミキサー１０に向けて所定の圧力で圧送される。

水素ガスと混合された気液混合水は、ミキサー１０内に流入してミキシング壁４０に衝突する。ミキシング壁４０に衝突した水は、ミキシング壁４０に形成された第１通水孔４１に押し込められることで加圧される。

ミキシング壁４０の第１通水孔４１を通過した水は、ミキシング壁４０と内部隔壁４２との間の流体通過エリア内に流入する。この流体通過エリアにおいて水にかかる圧力は減圧される。

ミキシング壁４０と内部隔壁４２との間の流体通過エリアに流入した水は、内部隔壁４２に接続されたノズル５５の内部に押し込められることで再び加圧され、ノズル５５内に備えた板金部材５０の第２通水孔５１を通過する際にさらに加圧される。そして、板金部材５０を通り過ぎると、水にかかる圧力が減圧される。このように、ミキサー１０を通過する過程で、水素ガスと混合された水にかかる圧力の強弱が繰り返される。これにより、水に対する水素ガスの溶存量が高められて、水素ガス溶存量の異なる２種類のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２が同時に製造される。即ち、第１系統の生成ライン１１Ａでは、水素ガス溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍに調整された第１のガス溶存水ＧＷ１が生成し、第２系統の生成ライン１１Ｂでは、水素ガス溶存量が１．３ｐｐｍ以上に調整された第２のガス溶存水ＧＷ２が生成する。ここで、第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２は、水素ガスが溶解したことで、酸化還元電位（以下「ＯＲＰ」という）が何れも水道水に比較して極端に低い値（約−６００ｍＶ）となっている。即ち、還元性が強くなっている。

ミキサー１０を通過した直後のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２中には気泡が存在することがあるが、気泡は、超音波の伝搬を妨害して洗浄効果を低下させるので、超音波洗浄の洗浄水とするには好ましくない。これに対し、本実施形態のガス溶存水製造装置１００では、各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂで生成された第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２中の気泡を脱泡装置１９，１９にて除去することができる。そして、各生成ライン１１Ａ，１１Ｂに備えたバルブ２４が開放されると、第１及び第２のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２が、超音波洗浄装置９０の１次洗浄槽９１と２次洗浄槽９２とに同時に供給される。これにより、各洗浄槽９１，９２でガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２をオーバーフローさせつつ洗浄を行っても、ガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２が不足することが防がれる。

なお、本実施形態のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２による洗浄対象となるワークとしては、医療機器や工業用部品（例えば、半導体部品、光学系レンズ、ガラス金型、金属部品）が挙げられる。また、配管洗浄等に利用することもできる。

このように本実施形態によれば、脱気装置２５を途中に備えた水配管１１と水素ガス供給装置１３とからのガス配管１４とが共に接続された第１系統の生成ライン１１Ａと第２系統の生成ライン１１Ｂとのそれぞれに、気液混合ポンプ１２とミキサー１０とが備えられ、第１系統の生成ライン１１Ａに備えたミキサー１０の第２通水孔５１の孔径を、第２系統の生成ライン１１Ｂに備えたミキサー１０の第２通水孔５１の孔径より大きくすることで、第１のガス溶存水ＧＷ１と、その第１のガス溶存水ＧＷ１よりガスの溶存量が大きい第２のガス溶存水ＧＷ２との２種類のガス溶存水を、同時に製造することができる。これにより、予備洗浄と仕上げ洗浄とに分けて洗浄を行う超音波洗浄装置９０の各洗浄槽９１，９２に、これら２種類のガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２を安定供給することができる。また、水素ガスと混合する前の水を予め脱気するから、水に水素ガスを溶解させ易くなり、水素ガスの溶存量をより高めることができる。

また、第２通水孔５１の孔径が異なる複数種類の板金部材５０を備えて、これら板金部材５０をミキサー１０に対して取り替え可能としたから、板金部材５０の種類を変更することで、ガス溶存水の水素ガス溶存量を変更することができる。また、板金部材５０が破損した場合には、ミキサー１０のその他の部品は流用し、板金部材５０だけを取り替えればよいから、ランニングコストを抑えることができる。

なお、水素ガスが溶解したガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２は、水道水に比較して還元性が強い（ＯＲＰが低い）ので、金属製のワークをこのガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２で洗浄した場合には、水道水で洗浄した場合に比較して、洗浄後の錆の発生を抑えることが可能である。

［実施例１］
ミキサー１０の第２通水孔５１の孔径と水素ガス溶存量との関係を調べるべく、以下の実験を行った。即ち、第２通水孔５１の孔径を２．０〜３．０ｍｍの範囲で変化させると共に、ミキサー１０への水の供給圧力を０．８Ｍｐａ、気液混合ポンプ１２への水素ガス供給量を２５０ｍｌ／ｍｉｎで一定としてガス溶存水を実際に製造し、そのガス溶存水の水素ガス溶存量を計測した。また併せて、単位時間当たりの製造量、ｐＨ、ＯＲＰも計測した。なお、水素ガスを溶解させる前の水（水道水）のｐＨは６．８３、ＯＲＰは＋２９４ｍＶである。

［実験結果］

表１に示すように、第２通水孔５１の孔径を小さくするに従って、水素ガス溶存量は増加した。具体的には孔径３．０ｍｍのときに最小値の１．１４５ｐｐｍとなり、孔径２．０ｍｍのときに最大値の１．４３１ｐｐｍとなった。ここで、孔径を２．８ｍｍ以下とした場合に、水素ガス溶存量は１．３ｐｐｍ以上となることが分かった。

ガス溶存水の単位時間当たりの製造量は、第２通水孔５１の孔径を大きくするに従って増加することが分かった。具体的には、孔径を最小の２．０ｍｍとした場合には、１分間当たりの製造量が５．５Ｌであったのに対し、孔径を最大の３．０ｍｍとした場合には、１分間当たりの製造量が２倍の１１．０Ｌとなった。

ガス溶存水のＯＲＰは、第２通水孔５１の孔径に拘わらず、殆ど一定（−５９２〜−６０９ｍＶ）であった。また、ｐＨは、第２通水孔５１の孔径に拘わらず水素ガスを溶解する前の水（水道水）より上昇したが、いずれも、ほぼ中性を維持していた。詳細には、孔径３．０ｍｍのときにｐＨ７．４０であり、それ以外の孔径では、ほぼ一定（ｐＨ７．９０〜７．９８）であった。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記第１及び第２実施形態では、磁場付与装置１７及びプレフィルタ１８を備えていたが、これらを備えていなくてもよい。

（２）上記実施形態では、各系統の生成ライン１１Ａ，１１Ｂには、それぞれミキサー１０が１つだけ備えられていたが、複数のミキサー１０を直列または並列に接続してもよい。

（３）水道水を蓄える貯水槽を設けて、ここに水配管１１を接続してもよい。このようにすれば、気液混合ポンプ１２に供給される水の圧力、さらには、ミキサー１０にかかる圧力が一定となり、より安定したガス溶存水を製造することが可能となる。

（４）上記実施形態では、製造されたガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２は、そのまま超音波洗浄装置９０に送水されていたが、生成水タンクを設けて一旦貯留するようにしてもよい。生成水タンクは密閉することが好ましいが開放していてもよい。これにより、生成水タンク内に水素ガスが滞留することが防がれる。

（５）採水管２１に備えた溶存水素計の計測値に基づいて、水素ガスの供給量を自動制御する制御装置を備えていてもよい。

（６）生成したガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２を環流させるための循環配管を設けて、ガス溶存水ＧＷ１，ＧＷ２がミキサー１０を複数回通過するような構成としてもよい。

（７）気液混合ポンプ１２より上流側に、水道水中の残留塩素を除去するための脱塩素装置と、金属イオンを除去するための軟水装置とを備えてもよい。

（８）水に溶解させるガスは、水素ガスに限定するものではなく、例えば、酸素、オゾン、二酸化炭素、アンモニア等でもよい。

（９）上記実施形態ではガス溶存量の異なる２種類のガス溶存水を製造可能なガス溶存水製造装置１００を例示したが、気液混合ポンプ及びミキサーを３組以上設けて３系統以上の生成ラインを構成し、ガス溶存量の異なる３種類以上のガス溶存水を製造可能としてもよい。

本発明の一実施形態に係るガス溶存水製造装置の概念図 ミキサーの側断面図 （Ａ）ミキシング壁の平面図、（Ｂ）ミキシング壁の断面図 （Ａ）内部隔壁の平面図、（Ｂ）内部隔壁の断面図 （Ａ）板金部材の平面図、（Ｂ）板金部材の断面図 （Ａ）破断した板金部材の平面図、（Ｂ）図６（Ａ）におけるＸ−Ｘ断面図

符号の説明

１０ ミキサー
１１Ａ 第１系統の生成ライン
１１Ｂ 第２系統の生成ライン
１２ 気液混合ポンプ
１９ 脱泡装置
２５ 脱気装置
４０ ミキシング壁（流体圧縮部）
５０ 板金部材（流体圧縮部）
１００ ガス溶存水製造装置
ＧＷ１ 第１のガス溶存水
ＧＷ２ 第２のガス溶存水

Claims (6)

1. 水道管に接続され、脱気した水を生成する脱気装置と、
   前記水に溶解するためのガスを供給するガス供給装置と、
   前記脱気装置からの水の供給路と前記ガス供給装置からのガスの供給路とが共に接続されて、前記ガスと前記水との気液混合水を生成する気液混合ポンプと、
   前記気液混合ポンプからの気液混合水の供給路に接続されると共に、流路径を絞った流体圧縮部と流路径を広げた流体解放部と有して前記水に対する前記ガスの溶存量を高めることが可能なミキサーとを備え、前記水に前記ガスを溶解してガス溶存水を製造するためのガス溶存水製造装置において、
   前記気液混合ポンプを複数設けると共に、前記脱気装置からの水の供給路及び前記ガス供給装置からのガスの供給路を、それぞれ複数に分岐して前記各気液混合ポンプに接続し、前記複数の気液混合ポンプの下流側に設けた複数の前記ミキサーにおける前記流体圧縮部の流路径を異ならせて前記溶存量が異なる複数種類のガス溶存水を同時に製造可能としたことを特徴とするガス溶存水製造装置。
2. 前記ガスは、水素ガスであることを特徴とする請求項１に記載のガス溶存水製造装置。
3. 前記気液混合ポンプを２つ設けて、一方の気液混合ポンプを含む第１系統の生成ラインで、前記水素ガスの溶存量が０．５〜１．２ｐｐｍのガス溶存水を製造すると共に、他方の気液混合ポンプを含む第２系統の生成ラインで、前記水素ガスの溶存量が１．３ｐｐｍ以上のガス溶存水を製造するように構成したことを特徴とする請求項２に記載のガス溶存水製造装置。
4. 前記ガス供給装置からのガスの供給路のうち、分岐部分より下流側にそれぞれマスフロコントローラを設け、前記第１系統の生成ラインの前記気液混合ポンプへの水に対する水素ガスの供給量を１００〜２００［ｍｌ／ｍｉｎ］とし、前記第２系統の生成ラインの前記気液混合ポンプへの水に対するガスの供給量を２５０〜５００［ｍｌ／ｍｉｎ］としたことを特徴とする請求項３に記載のガス溶存水製造装置。
5. 前記各ミキサーより下流側に、水中の気泡を除去するための脱泡装置を備えたことを特徴とする請求項３又は４に記載のガス溶存水製造装置。
6. 前記各ミキサーに、前記流路径が異なる前記流体圧縮部が取り替えて取り付け可能としたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のガス溶存水製造装置。