JP2008264771A - マイクロバブル水及びナノバブル水製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】一体構造でコンパクトであり、容易に家庭やオフィス等に設置でき、オンライン的に製造されたマイクロバブル水、ナノバブル水を有効に利用できるようにした簡易型のマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置を提供する。
【解決手段】外部より水を導入する導入部と、導入部より導入した水に対して加圧する加圧部と、加圧部から送られた加圧水に対して空気の混合比率を高める気体溶解部と、気体溶解部で得られた気体溶解水をマイクロバブル水として外部に放出するマイクロバブル水放出部と、放出されたマイクロバブル水を受容してナノバブル水とするナノバブル水生成部とを１つの筐体に一体的に設ける。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般の水（水道水やミネラルウォータ等）からマイクロバブル水を製造するマイクロバブル水製造装置及びナノバブル水を製造するナノバブル水製造装置に関し、特に家庭や美容院、エステ、オフィス等に簡単に設置でき、容易にマイクロバブル化若しくはナノバブル化された気泡を大量に水中に形成することで塩素等の不純物の除去をスムーズに行い、水質を改良することや溶存酸素を高濃度にすることで、健康改善や健康維持に役立つ飲料水を得ることや、洗浄効果や滅菌効果等を得ることのできる簡易型のマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置に関する。

水道水は滅菌処理のため種々の不純物を含んでおり、一般的にはフィルタを具備した浄化装置で浄化して飲料や調理等に利用されている。浄化のためには上水道のどこかに浄化装置を付設する必要があり、付設後においてもフィルタのメンテナンスが必要であり、費用が嵩み、管理も面倒である。

また、水道水を浄化しても完全に不純物が除去されるわけではなく、天然水をペットボトル等に詰めたミネラルウォータが広く販売・利用されている。

近年ナノバブル水の効用が喧伝されており（例えば特開２００４−１２１９６２号公報）、浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、静電分極の実現による界面活性作用と殺菌作用等の特性が存在し、それらが相互に関連することによって、汚れ成分の吸着機能、物体表面の高速洗浄機能、殺菌機能によって各種物体を高機能、低環境負荷で洗浄することができ、汚濁水の浄化を行うことができ、生体へ適用して疲労回復等に利用し、化学反応にも有効に利用できることが知られており、その活用が期待されている。

また、特開２００５−２４５８１７号公報（特許文献１）や特開２００６−２８９１８３号公報（特許文献２）において、ナノバブル水の製造方法が提案されている。
特開２００５−２４５８１７号公報 特開２００６−２８９１８３号公報 特開２００４−１２１９６２号公報

しかしながら、従来ナノバブル水の製法はオフライン的で大量生産的な製造であり、一般家庭やオフィス、美容院等で簡単に製造して使用できるものではなく、水道水やペットボトルの水から直接ナノバブル水を製造できるものでもなく、その普及を妨げているのが実情である。そのため、誰でも、一般家庭やオフィス等で容易にナノバブル水を製造して利用できる装置の開発が強く望まれている。それと共に、マイクロバブル水を利用できる装置であれば、一層その効果が大きい。

また、一般家庭やオフィス等で簡単に使用できるためには、装置が一体構造でコンパクトであり、騒音や振動等を発生しないことが必要である。

本発明は上述のような事情からなされたものであり、本発明の目的は、一体構造でコンパクトであり、容易に家庭やオフィス等に設置でき、オンライン的に製造されマイクロバブル水、ナノバブル水のいずれをも有効に利用できるようにした簡易型のマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置を提供することにある。

本発明はマイクロバブル水製造装置に関し、本発明の上記目的は、外部より水を導入する導入部と、前記導入部より導入した水に対して加圧する加圧部と、前記加圧部から送られた加圧水に対して気体の混合比率を高める気体溶解部と、前記気体溶解部で得られた気体溶解水をマイクロバブル水として外部に放出するマイクロバブル水放出部とを１つの筐体に一体的に設けることにより達成され、前記導入部にポンプが設けられており、水道水及び貯留水を切替えて導入することにより、或いは前記水道水の導入部前段に浄水部が設けられていることにより、或いは前記マイクロバブル水放出部が、自在に折曲可能な導出管と、前記導出管に接続されたマイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドとで構成されていることにより、或いは前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドの切替えを行う切替部が設けられていることにより、或いは前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドがマイクロバブル水放出用の小孔フィルタを有し、先端部が三つ股構造になっている前記導出管より水が導入されることにより、より効果的に達成される。

また、本発明はナノバブル水製造装置に関し、本発明の上記目的は、外部より水を導入する導入部と、前記導入部より導入した水に対して加圧する加圧部と、前記加圧部から送られた加圧水に対して空気の混合比率を高める気体溶解部と、前記気体溶解部で得られた気体溶解水をマイクロバブル水として外部に放出するマイクロバブル水放出部と、前記放出されたマイクロバブル水を受容してナノバブル水とするナノバブル水生成部とを１つの筐体に一体的に設けることにより達成され、前記導入部にポンプが設けられており、水道水及び貯留水を切替えて導入することにより、或いは前記水道水の導入部前段に浄水部が設けられていることにより、或いは前記マイクロバブル水放出部が、自在に折曲可能な導出管と、前記導出管に接続されたマイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドとで構成されており、前記マイクロバブルノズルからのマイクロバブル水をナノバブル水とすることにより、或いは前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドの切替えを行う切替部が設けられていることにより、或いは前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドがマイクロバブル水放出用の小孔フィルタを有し、先端部が三つ股構造になっている前記導出管より水が導入されることにより、或いは前記ナノバブル水生成部が、前記マイクロバブル水を受容した受容器を載置する載置部と、前記マイクロバブル水を圧壊する超音波振動部とで構成されていることにより、より効果的に達成される。

本発明のマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置によれば、１つの筐体内に全ての部材が収納されると共に、できるだけ可動部を具備しないようにしているのでコンパクトであり、騒音や振動を発生することもなく、家庭やオフィス、美容院、エステサロン、或いはコンビニやスーパー等にも容易に設置してマイクロバブル水及びナノバブル水の両方を適宜利用することができる。

また、高濃度化された酸素の微細な泡を大量に含有するマイクロバブル水（ナノバブル水）をコップやカップ等の受容器で得ることができるので、ナノバブル水を果物や野菜の洗浄、滅菌に利用することが極めて容易である。マイクロバブルは人間の細胞の１／１０〜１／１００のサイズであるため、毛穴の汚れ等も洗浄できるため、洗顔や美顔等に利用することも容易である。本発明の装置にはマイクロバブル水のシャワーが付いているので、洗髪にも便利である。

更に、本発明のマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置を台所や洗面台の流しで使用することで、自然界における生分解性を高めた機能水が各家庭から排出されることは、生活排水が原因で河川や海に対する環境が悪化した現代の最も深刻な問題解決をするための一助となる。ナノバブル水（マイクロバブル水）の殺菌力は下水道管内の食べカスなどから発生する腐敗菌の増殖を防ぐことや、野菜等を洗うことで安全かつ衛生上の観点からも大いに期待できる。

図１は本発明に係るマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置１００の外観を示しており、側面Ｌ字形状の筐体１０１の下部前側はナノバブル水生成部１１０となっており、その上面に、ナノバブル水を受容するコップやカップ等の受容器１０５を載置するための凹部形状の載置台１１１が設けられている。また、筐体１０１の上部右側面には、外部から水（水道水、貯留水、ペットボトル水等）を導入するための導入部１２０が設けられており、本例ではパイプ状の導入管１２１及び１２２の２本が設けられている。なお、導入管の本数は任意である。

また、筐体１０１の上部左側面には、マイクロバブル水を生成して放出するマイクロバブル水放出部１３０が設けられており、自在に折曲若しくは湾曲して保持するパイプ状の導出管１３２に連結されたマイクロバブルノズル１３１と、自在に折曲若しくは湾曲する弾性パイプ状の導出管１３３に連結されたマイクロバブルシャワーヘッド１３４とが設けられ、マイクロバブルノズル１３１とマイクロバブルシャワーヘッド１３４とは、外部に設けられた切替部１３５で、手動でいずれか一方に切替えられるようになっている。

更に、筐体の前面パネルには操作部１５０が設けられ、電源をプッシュ式にＯＮ／ＯＦＦする電源スイッチ１５１と、ナノバブル水生成部１１０をプッシュ式に作動／停止するナノスイッチ１５２と、水槽等の圧力のない水の導入／停止を行うために、ポンプ１６０をＯＮ／ＯＦＦするプッシュ式のポンプスイッチ１５３とが設けられている。なお、ポンプスイッチ１５３がＯＦＦされている場合、導入管１２１から圧力のある水道水がポンプ１６０を経て内部に取り込まれる。

図２は、本発明に係るマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置１００の内部構成例及び利用形態の一例を示す構成図であり、蛇口からの水道水は、フィルタパラレル型の浄化槽１４０で浄化されて導入部１２０の導入管１２１に継手１４１を介して接続され、貯留槽１４２に入れられた天然水、ペットボトルからのミネラルウォータ等の水１４３は吸入管１４４で継手１４５を介して導入管１２２に接続されている。

導入管１２１及び１２２はポンプ１６０に連接されており、ポンプスイッチ１５３がＯＦＦの場合には導入管１２１からの水道水がその圧力で加圧ポンプ１６１に送られ、ポンプスイッチ１５３がＯＮされると導入管１２１からの水道水は遮断され、貯留槽１４２の水１４３が導入管１２２を経て吸入されて取り込まれ、加圧ポンプ１６１に送られて気体溶解タンク１７０の上方より放出される。加圧ポンプ１６１は、ポンプ１６０から送られて来る水を加圧して気体溶解タンク１７０の上部に導くものであるが、ポンプ１６０によって充分加圧されたり、水道水が充分な圧力を有している場合には不要である。

気体溶解タンク１７０は上部より放出された水に気体（空気）の混合比率を高めるように溶解させ、その気体溶解水を切替部１３５を経てマイクロバブルノズル１３１又はマイクロバブルシャワーヘッド１３４に送るものであり、その構造は図３に示すようになっている。即ち、気体溶解タンク１７０は直方体状のケース１７１で成り、上部には導入水を放出する導入アーム管１７２が接続され、下部（底部）には、水に気体の混合比率を高められて溶解された気体溶解水を導出する導出管１７３が接続されている。導出管１７３から導出される単位時間当たりの水量は、導入アーム管１７２より放出される単位時間当たりの水量より小さくなっており、気体溶解タンク１７０に水が貯留されるようになっている。また、気体溶解タンク１７０はコンプレッサ１７４を具備しており、ケース１７１内部の上部に設けられている液面センサ１７５が水を検知したときに、水内に気体（空気）を送り込んで溶解させる空気管１７６がコンプレッサ１７４から配管されている。

気体溶解タンク１７０から導出された気体溶解水は導出管１７３を通って切替部１３５に送られ、切替部１３５の切替に従って、導出管１３２経由でマイクロバブルノズル１３１又は導出管１３３経由でマイクロバブルシャワーヘッド１３４に送られる。マイクロバブルノズル１３１又はマイクロバブルシャワーヘッド１３４では、例えば特開２００６−１６７１２号公報、特開２００６−２１２５６２号公報、特開２００７−３８１４９号公報に開示されている手法にて、マイクロバブル水を生成する。

特開２００６−１６７１２号公報の手法では、水槽内の液体を液体供給路を介して循環路に供給し、循環路内で循環させ、気体供給路からエゼクタを介して循環路内に気体を供給し、循環路において気体が混合された液体を、循環路よりも断面積の小さい分岐路を介して水槽側へ送り、マイクロバブル発生ノズルにおいて圧力変化を伴う処理を行うことによってマイクロバブルを発生させている。また、特開２００６−２１２５６２号公報の手法では水噴流ノズルをオリフィス形状とし、その近傍に気体ノズルを配置した気液二相微細気泡発生装置を設け、水噴流ノズルの出口放出孔が２次元スリット又はオリフィスノズルであり、且つ水噴流ノズルの外縁部に気体ノズルを配置した気液二相微細気泡発生装置としている。更に、特開２００７−３８１４９号公報に記載の手法は、孔質性を有する導電性材料で形成され、両極間に電圧が印加されることにより液体を電気分解する２つの電極を備えたものであり、多孔質性を有する導電性材料には、多孔質性を有するチタン又は多孔質性を有する導電性セラミックなどが使用されている。

本発明のマイクロバブルノズル１３１は図４及び図５に示すように、導出管１３２の先端部が三つ股の流出管１３２Ａ，１３２Ｂ，１３２Ｃに分岐されており、多数の小孔１３１Ｂを開けられた小孔フィルタ１３１Ａからマイクロバブル化されたマイクロバブル水が放出される。三つ股の流出管１３２Ａ〜１３２Ｃに分岐して水の流れを分散させ、小孔フィルタ１３１Ａの小孔１３１Ｂから放出させているので、均一なマイクロバブル水を得ることができる。

図４及び図５はマイクロバブルノズル１３１を説明しているが、マイクロバブルシャワーヘッド１３４についても小孔フィルタのサイズが相違するだけで、原理的には同一である。

上述のようにしてマイクロバブルノズル１３１で生成されたマイクロバブル水は図２に示すようにコップやカップ等の受容器１０５に放出され、マイクロバブル水を受容した受容器１０５をナノバブル水生成部１１０の載置台１１１に載置する。

受容器１０５を載置台１１１に載置した後、ナノスイッチ１５２を押してＯＮさせるとナノバブル水生成部１１０が作動開始し、超音波振動部の駆動によりナノバブル水が製造される。ナノバブル水生成部１１０は、例えば特開２００５−２４５８１７号公報、特開２００６−２８９１８３号公報、特開２００４−１２１９６２号公報に開示されているような手法でナノバブル水を生成する。また、マイクロバブルシャワーヘッド１３４から放出されるマイクロバブル水は、シャワーや洗髪等に利用される。

図６はマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置１００の内部構成例を示しており、一般家庭でも使用可能なようにコンパクトな構成となっている。ポンプ１６０及び気体溶解タンク１７０は直方体形状で並列に基台上に垂設されており、その前部にナノバブル水生成部１１０が設置されると共に、その上部に載置台１１１が配設されている。

このような構成において、マイクロバブル水及びナノバブル水製造装置１００の利用者は、先ず水道水の浄化槽１４０を継手１４１で導入管１２１に係合させると共に、貯留槽１４２に入れられた水１４３を吸入管１４４で継手１４５に係合させる。また、切替部１３５でマイクロバブルノズル１３１又はマイクロバブルシャワーヘッド１３４の利用であるかを切替える。切替部１３５をマイクロバブルノズル１３１に切替えた場合には、マイクロバブルノズル１３１からマイクロバブル水が出ることになるので、載置台１１１上に受容器１０５を載置すると共に、マイクロバブルノズル１３１を受容器１０５上に来るように設定する。

また、水道水の浄化槽１４０は必須のものではないが、図７に示すように縦型のフィルタシリーズ構造であっても良い。

このような準備が完了すると、利用者は操作部１５０の電源スイッチ１５１をＯＮにする。そして、水道水からマイクロバブル水、ナノバブル水を製造する場合には水道の蛇口を開ければ、そのままポンプ１６０及び加圧ポンプ１６１を経て、水道水が気体溶解ポンプ１７０に勢い良く放出される。また、貯留槽１４２の水からマイクロバブル水、ナノバブル水を製造する場合にはポンプスイッチ１５３を押してＯＮにする。これによりポンプ１６０で貯留槽１４２の水が吸い上げられ、加圧ポンプ１６１で加圧され、加圧された水が勢い良く気体溶解タンク１７０に送られて放出される。暫く時間が経過すると、気体溶解タンク１７０に水が貯留され、液面センサ１７５位置に達すればコンプレサ１７４が作動して空気が送り込まれる。

気体溶解タンク１７０で空気の水に対する混合比率を高めることで溶存酸素を高め、溶存酸素を高められた高濃度酸素水が導出管１７３に送られ、切替部１３５の切替えに従ってマイクロバブルノズル１３１又はマイクロバブルシャワーヘッド１３４からマイクロバブル水が放出される。マイクロバブルノズル１３１から放出されたマイクロバブル水は、下方の受容器１０５に受容されて貯留される。

マイクロバブル水が受容器１０５に貯留された後、ナノスイッチ１５２をＯＮするとナノバブル水生成部１１０が作動され、内蔵されている超音波振動部が駆動される。超音波振動部の駆動によってマイクロバブル水は圧壊されてナノバブル水となる。ナノバブル水生成部１１０におけるナノバブル水の生成は、特開２００５−２４５８１７号公報、特開２００６−２８９１８３号公報に開示されているような手法で行う。特開２００５−２４５８１７号公報に記載の手法はマイクロバブル水に含まれる微小気泡に物理的刺激を加えるものであり、特開２００６−２８９１８３号公報に記載の手法はマイクロバブル水に超音波振動を印加するものである。これらの方法により、マイクロバブル水は圧壊されてナノバブル水となる。

なお、上述の例ではナノスイッチ１５２のＯＮで受容器１０５内のマイクロバブル水をナノバブル水に変換しているが、受容器１０５を載置台１１１へ載置したことをセンサによって検知し、その検知信号に基づいて超音波振動部を駆動するようにしたり、マイクロバブル水の放出後の所定時間経過に超音波振動部を自動的に駆動するようにしても良い。また、上述では、導入管１２１及び１２２を筐体１０１の右側に設け、筐体１０１の左側よりマイクロバブル水を放出するようにしているが、これら取り付け位置は任意に変更可能である。

更に、気体溶解タンク１７０の前段若しくは上部（吸入部分）に１〜２リットルの酸素ボンベ、水素ボンベ又は炭酸ガスボンベ等を装着さて切替弁を切替えることによって、高濃度酸素や炭酸ガス等をマイクロバブル水に溶存させることができる。また、空気を切替弁で溶存させるようにしても良い。

上述ではペットボトルのミネラルウォータを吸入管１４４で吸入してナノバブル水を製造しているが、水槽等に貯留された水であっても良く、導入管の本数は任意であり、切替弁で切替えることができれば良い。

また、上述では受容器１０５にマイクロバブル水を放出して後、受容器１０５をナノバブル水生成部１１０の載置台１１１に載置するようにしているが、載置台１１１に載置されたコップ等の受容器にマイクロバブル水を放出し、その後センサや時間経過で自動的に ナノバブル水生成部１１０を駆動するようにすることも可能である。

切替部１３５でマイクロバブルノズル１３１又はマイクロバブルシャワーヘッド１３４とを手動でいずれか一方に切替えるようになっているが、両方を同時に利用できるようにしても良い。

本発明に係るマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置の一例を示す外観図である。 本発明に係るマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置の内部構成例及び利用形態の一例を示す構成図である。 気体溶解タンクの一例を示す断面構造図である。 マイクロバブルノズルの構造例を示す一部断面斜視図である。 マイクロバブルノズルの配管例（図４のＸ−Ｘ’方向）を示す平面図である。 本発明に係るマイクロバブル水及びナノバブル水製造装置の一例を示す内部構成図である。 浄化槽の他の構成例を示す図である。

符号の説明

１００ マイクロバブル水及びナノバブル水製造装置
１０１ 筐体
１０５ 受容器
１１０ ナノバブル水生成部
１１１ 載置台
１２０ 導入部
１２１、１２２ 導入管
１３０ マイクロバブル水放出部
１３１ マイクロバブルノズル
１３２、１３３ 導出管
１３４ マイクロバブルシャワーヘッド
１３５ 切替部
１４０ 浄化槽
１４１、１４５ 継手
１４２ 貯留槽
１４４ 吸入管
１５０ 操作部
１５１ 電源スイッチ
１５２ ナノスイッチ
１５３ ポンプスイッチ
１６０ ポンプ
１６１ 加圧ポンプ
１７０ 気体溶解タンク
１７４ コンプレッサ
１７５ 液面センサ

Claims (13)

1. 外部より水を導入する導入部と、前記導入部より導入した水に対して加圧する加圧部と、前記加圧部から送られた加圧水に対して気体の混合比率を高める気体溶解部と、前記気体溶解部で得られた気体溶解水をマイクロバブル水として外部に放出するマイクロバブル水放出部とを１つの筐体に一体的に具備したことを特徴とするマイクロバブル水製造装置。
2. 前記導入部にポンプが設けられており、水道水及び貯留水を切替えて導入するようになっている請求項１に記載のマイクロバブル水製造装置。
3. 前記水道水の導入部前段に浄水部が設けられている請求項２に記載のマイクロイバブル水製造装置。
4. 前記マイクロバブル水放出部が、自在に折曲可能な導出管と、前記導出管に接続されたマイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドとで構成されている請求項１乃至３のいずれかに記載のマイクロバブル水製造装置。
5. 前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドの切替えを行う切替部が設けられている請求項４に記載のマイクロイバブル水製造装置。
6. 前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドがマイクロバブル水放出用の小孔フィルタを有し、先端部が三つ股構造になっている前記導出管より水が導入される請求項４又は５に記載のマイクロイバブル水製造装置。
7. 外部より水を導入する導入部と、前記導入部より導入した水に対して加圧する加圧部と、前記加圧部から送られた加圧水に対して空気の混合比率を高める気体溶解部と、前記気体溶解部で得られた気体溶解水をマイクロバブル水として外部に放出するマイクロバブル水放出部と、前記放出されたマイクロバブル水を受容してナノバブル水とするナノバブル水生成部とを１つの筐体に一体的に具備したことを特徴とするナノバブル水製造装置。
8. 前記導入部にポンプが設けられており、水道水及び貯留水を切替えて導入するようになっている請求項７に記載のナノバブル水製造装置。
9. 前記水道水の導入部前段に浄水部が設けられている請求項８に記載のナノバブル水製造装置。
10. 前記マイクロバブル水放出部が、自在に折曲可能な導出管と、前記導出管に接続されたマイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドとで構成されており、前記マイクロバブルノズルからのマイクロバブル水をナノバブル水とする請求項７乃至９のいずれかに記載のナノバブル水製造装置。
11. 前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドの切替えを行う切替部が設けられている請求項１０に記載のナノバブル水製造装置。
12. 前記マイクロバブルノズル及びマイクロバブルシャワーヘッドがマイクロバブル水放出用の小孔フィルタを有し、先端部が三つ股構造になっている前記導出管より水が導入される請求項１０又は１１に記載のナノバブル水製造装置。
13. 前記ナノバブル水生成部が、前記マイクロバブル水を受容した受容器を載置する載置部と、前記マイクロバブル水を圧壊する超音波振動部とで構成されている請求項７乃至１２のいずれかに記載のナノバブル水製造装置。