JP2009195440A - マイクロバブル除菌装置 - Google Patents

Abstract

【課題】手間をかけることなく人体の皮膚等を除菌すること。
【解決手段】気体溶解器によって空気が溶解された水が気泡発生器（16）へ送られる。気泡発生器（16）は、水を減圧して該水中にマイクロバブルを析出させ、手が浸漬された水槽（5）に供給する。これにより、手の皮膚に付着している皮膚常在菌がマイクロバブルによって除去される。
【選択図】図５

Description

本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させ、皮膚等の除菌を行う除菌装置に係るものである。

従来より、皮膚等を洗浄または除菌する洗浄具や洗浄剤が数多く知られている。そして、この種の洗浄具として、例えば特許文献１の洗浄用シートのように、洗浄剤を泡立てて微細な泡を形成するものである。そして、その微細な泡が顔の毛穴にまで浸透することで、高い洗浄効果が得られる。また、微細な泡の方が泡切れがよいため、すすぎ易いという利点もある。
特開２００６−１４３６５５号公報

ところで、上述した従来の洗浄具においては、容易になったとはいえ、洗浄剤を泡立てる手間と、洗浄後のすすぎの手間がどうしてもかかってしまうという問題があった。また、洗浄剤を用いるため、人によって肌荒れが生じるという虞もあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、手間をかけずに且つ皮膚等に優しい除菌を行うことができる除菌装置を提供することである。

第１の発明は、液体が流入し、該液体中に除菌するためのマイクロバブルを発生させて、除菌対象物が浸漬される水槽（5）に供給する気泡発生器（16）を備えているものである。

上記の発明では、マイクロバブル（微小な気泡）を含んだ液体が水槽（5）に供給される。水槽（5）に除菌対象物が浸漬されると、除菌対象物がマイクロバブルによって除菌される。具体的に、対象物の表面に付着している菌がマイクロバブルに吸着される。そして、マクロバブルは菌が吸着した状態で浮上する。これにより、対象物から菌が除去される。ここで、マイクロバブルは微小であるため小さい隙間であっても侵入し、その隙間に付着している菌が吸着される。また、気泡発生器（16）からマイクロバブルを含む液体が水槽（5）へ流出することにより、水槽（5）内でマイクロバブルの撹拌が生じ、その撹拌作用によっても対象物から菌が除去される。また、マイクバブルが浮上する動作によっても対象物から菌が剥ぎ取られる。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記除菌対象物が人体または動物の皮膚である。

上記の発明では、人体（例えば、手や顔）や動物の皮膚表面に付着している菌（いわゆる皮膚常在菌）がマイクロバブルによって除去される。また、皮膚の毛穴にマイクロバブルが侵入し、その毛穴の常在菌が除去される。

第３の発明は、上記第１の発明において、上記除菌対象物が生鮮食品である。

上記の発明では、生鮮食品（例えば、野菜、果物、鮮魚等）が水槽（5）に浸漬されることで、生鮮食品の表面に付着している菌がマイクロバブルによって除去される。

第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記気泡発生器（16）によって発生したマイクロバブルの径が１００μｍ以下である。

上記の発明では、マイクロバブルの径が１００μｍ以下であるため、例えば人体の皮膚の毛穴（１００〜２００μｍ）に確実に侵入する。よって、毛穴の常在菌が確実に除去される。

第５の発明は、上記第２または第３の発明において、上記気泡発生器（16）によって発生したマイクロバブルのボイド率が０．７％以下である。

上記の発明では、マイクロバブルのボイド率が０．７％以下となるように設定されるため、１００μｍ以下の径のマイクロバブルが析出され易くなる。ボイド率とは、液体中の気泡の濃度を示す指標であり、水中の単位体積当たりに含まれる空気の容積割合として定義される。簡易には、一定容積の水（マイクロバブルを含まない）と、それと同一容積のマイクロバブル混入水との重量差によりボイド率を測定できる。大きな気泡は、気泡の数が少なくてもボイド率は高くなるが、気泡が微細になるほど、発生する気泡数を増やしても高いボイド率は得にくくなる。本発明では、ボイド率はマイクロバブルの径が１００μｍ以下となる所定値（０．７％）以下に設定されている。

第６の発明は、上記第１乃至第５の何れか１の発明において、液体に空気を混入させる空気導入器（12）と、該空気導入器（12）によって空気が混入された液体を加圧して吐出するポンプ機構（13）と、該ポンプ機構（13）によって加圧された液体に空気を溶解させる気体溶解器（14）とを備えている。一方、上記気泡発生器（16）は、上記気体溶解器（14）から送られた液体を減圧してマイクロバブルを発生させるように構成されているものである。

上記の発明では、空気導入器（12）で空気を混入された液体がポンプ機構（13）によって気体溶解器（14）へ送られ、空気が液体に溶解される。ここで、液体がポンプ機構（13）によって加圧されているため、該液体への空気の溶解が促進される。そして、空気が溶解された液体が気泡発生器（16）で減圧される。そうすると、液体中に溶存している空気が析出してマイクロバブル（微小な気泡）が発生する。

したがって、本発明によれば、マイクロバブルによって対象物を除菌するようにしたので、従来のように洗浄剤を泡立てる手間やすすぎ洗いする手間が不要となる。また、洗浄具等でこする手間も不要となる。そして、洗浄剤を用いていないため、洗浄剤による肌荒れ等の影響を及ぼすことなく除菌することができる。さらに、マイクロバブルは微小であるため、小さい隙間の菌を確実に除去することができ、高い除菌効果を発揮させることができる。このように、簡易に且つ安全に、しかも効率よく除菌することができる。

また、第２の発明によれば、マイクロバブルによって人体や動物の皮膚等の菌（皮膚常在菌）を簡易に除去することができる。しかも、毛穴に存在する菌までも除去することができる。これにより、皮膚の弱い老人や擦り洗いが困難な人などの身体洗浄が可能となる。また、アトピー症状のある人に対しては、皮膚を刺激することなく、その症状を緩和することができる。また、皮膚常在菌を除菌することで、加齢臭が気になる人に対しては、簡易にそれを緩和することができる。

また、第３の発明によれば、マイクロバブルによって生鮮食品に付着している菌を簡易に除去することができる。洗浄剤を用いないため、生鮮食品に対して安全である。

また、第４の発明によれば、マイクロバブルの径が１００μｍ以下であるため、人体等の皮膚の毛穴にマイクロバブルが確実に侵入して、毛穴の菌を確実に除去することができる。したがって、より高い除菌効果を発揮させることができる。

また、第５の発明によれば、マイクロバブルのボイド率を０．７％以下に設定したので、１００μｍ以下の径のマイクロバブルを確実に析出させることができる。よって、高い除菌効果を発揮させることができる。

また、第６の発明によれば、空気が混入した液体を加圧して気体溶解器（14）へ送るようにしたので、液体への空気の溶解を促進させることができる。そのため、減圧することによって、確実に且つ容易にマイクロバブルを析出させることができる。

本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態のマイクロバブル除菌装置（10）は、マイクロバブル（微細な気泡）を含んだ水を水槽（5）の温水中に供給するものである。以下、マイクロバブル除菌装置（10）を単に除菌装置（10）という。本実施形態の除菌装置（10）は、いわゆる加圧溶解方式によってマイクロバブルを発生させるものである。

上記除菌装置（10）は、入口と出口とがそれぞれ水槽（5）に接続され、水が循環する循環流路（11）を備えている。この循環流路（11）には、上流側から下流側に向かって順に、空気導入器（12）と、ポンプ機構（13）と、気体溶解器（14）と、気泡発生器（16）とが接続されている。

上記空気導入器（12）は、循環流路（11）内へ気泡源となる空気を外部から導入するものである。この空気導入器（12）は、ポンプ機構（13）の吸入側で発生する負圧を利用して空気を吸入する。なお、空気の吸入量（導入量）は調節バルブ（15）によって調節される。

上記ポンプ機構（13）は、水槽（5）の水を循環流路（11）内で循環させる。このポンプ機構（13）は、空気導入器（12）によって空気が混入された液体を混合、撹拌、加圧させて水へ空気を溶解させる。そして、ポンプ機構（13）は、空気が混入および溶解された水を気体溶解器（14）へ吐出する。

上記気体溶解器（14）は、空気導入器（12）によって導入された空気を水に溶解させる、または水に対する空気の溶解を促進させるものである。

具体的に、上記気体溶解器（14）は、図２に示すように、縦長の円筒状に形成された容器（41）を備えている。この容器（41）は、両端が閉塞されている。この容器（41）は、鉛直方向に縦長となるように循環流路（11）に接続されている。容器（41）の上面中央には流入管（42）が設けられ、底部側面には流出管（43）が設けられている。流入管（42）および流出管（43）は、循環流路（11）に接続されると共に、容器（41）の内部に連通している。容器（41）内には、流入管（42）に連通するシャワーノズル（44）が設けられている。シャワーノズル（44）は、流入管（42）から流入した水を下方へ向かって噴射するように構成されている。さらに、容器（41）内において、シャワーノズル（44）の下方空間が隔壁（45）によって区画されている。この隔壁（45）は、容器（41）の内径よりも小径の円筒状に形成され、シャワーノズル（44）の下方空間を径方向に仕切っている。つまり、シャワーノズル（44）の下方空間が内周側空間（46）と外周側空間（47）とに区画されている。そして、シャワーノズル（44）は、内周側空間（46）にのみ水を噴射するように構成されている。流出管（43）は、外周側空間（47）に連通している。

上記気体溶解器（14）は、容器（41）内に水が貯留され、その液面高さが常に一定に維持される。具体的に、容器（41）内の液面高さがシャワーノズル（44）よりも下方で且つ隔壁（45）の上端よりも上方に維持されるように、流入管（42）および流出管（43）の流入出量が設定される。容器（41）内では、シャワーノズル（44）から水が内周側空間（46）の水面に向かって噴射され、内周側空間（46）の水中に気泡が発生すると共にその気泡が撹拌される。これにより、気泡（空気）が水に溶け込む。そして、空気が溶解した水は、隔壁（45）の上端から外周側空間（47）へ溢れて流出管（43）から流出する。

また、上記容器（41）の上板には、排気管（48）が貫通して設けられている。排気管（48）の内側端は、外周側空間（47）の水面に接触している。この排気管（48）は、内周側空間（46）から外周側空間（47）へ水が溢れる際に、その水に溶けきれなかった空気（気泡）が容器（41）の外部へ排出されるようになっている。つまり、本実施形態の気体溶解器（14）は、水とそれに溶けきれなかった空気とを分離する気液分離機能を備えているものである。なお、本実施形態では、気液分離手段を気体溶解器（14）とは別体に構成し、気体溶解器（14）の下流側に接続するようにしてもよい。

上記気泡発生器（16）は、空気が溶解した水を減圧して微細な気泡を発生させるためのものである。気泡発生器（16）は、水槽（5）内に臨むように水槽（5）の側壁面に取り付けられている。

上記気泡発生器（16）は、図３に示すように、円柱状の本体（61）を備えている。本体（61）には、入口側（図３の左側）から出口側（図３の右側）へ順に、入口流路（62）、分配流路（64）および出口流路（65）が形成されている。入口流路（62）には、気体溶解器（14）から流出した水（空気が溶存した水）が流入する。入口流路（62）の出口側は、流路が狭くなる流路絞り部（63）となっており、分配流路（64）に繋がっている。水は流路絞り部（63）を通過する際に減圧される。そして、水は分配流路（64）および出口流路（65）を通過する際に乱流による刺激を受ける。それにより、水中に溶存していた空気が析出し、微細な気泡（マイクロバブル）が発生する。分配流路（64）は、流路絞り部（63）よりも流路が拡大されており、複数（本実施形態では、６つ）の出口流路（65）に繋がっている。つまり、分配流路（64）に流入した水は各出口流路（65）に分流する。各出口流路（65）は、図４にも示すように、本体（61）の軸心周りに等間隔で配列されている。出口流路（65）の終端は、水槽（5）の水中に開口している。なお、水槽（5）の水は、吸入口（17）から吸入されて、再び空気導入器（12）へ流れる。

上記循環流路（11）には、空気導入器（12）の上流側に流量計（18）が設けられている。この流量計（18）は、循環流路（11）を循環する水の流量を計測する流量計測手段を構成している。また、循環流路（11）の流量は、ポンプ機構（13）のモータ回転数によって調節される。循環流路（11）の流量が変化すると、ポンプ機構（13）における液体の加圧状態が変化するが、空気導入器（12）の調節バルブ（15）の開度調節によって加圧状態が調節される。

−除菌装置の運転動作−
次に、上記除菌装置（10）の運転動作について説明する。この除菌装置（10）では、ポンプ機構（13）を起動させると、水槽（5）の水が吸入口（17）へ吸い込まれて循環流路（11）の出口へ向かって流通する。

なお、ポンプ機構（13）は、循環流路（11）の流量が例えば１０〜１５リットル／分になるように調節される。この状態では、気体溶解器（14）の容器（41）内が０．３ＭＰａ程度に加圧される。また、運転中は、流量計（18）によって計測された流量に基づいてポンプ機構（13）のモータ回転数および空気導入器（12）の調節バルブ（15）が調節される。

循環流路（11）の入口から流入した水槽（5）の水は、空気導入器（12）に流入する。空気導入器（12）では、吸い込まれた空気が水に混入される。水に混入される空気は、比較的小さな気泡になる。この気泡を含む水は、空気導入器（12）から流出し、ポンプ機構（13）を介して気体溶解器（14）に流入する。気体溶解器（14）では、水が加圧されて水に空気が溶解される。空気が溶解した水は、気体溶解器（14）を流出して気泡発生器（16）へ流入する。

気泡発生器（16）へ流入した水は、流路絞り部（63）を通過する際に減圧される。それにより、水中に溶解した空気が析出する。そして、水が分配流路（64）および出口流路（65）を通過する際に、乱流による刺激を受けて水中で微細な気泡（マイクロバブル）が発生する。その後、気泡を含む水は水槽（5）内へ噴出される。これにより、水槽（5）の水中に多数のマイクロバブルが浮遊し、水が白濁状態となる。

ここで、本実施形態の除菌装置（10）では、水槽（5）内へ噴出されるマイクロバブルの径は１００μｍ以下となるように設定されている。また、この除菌装置（10）では、水槽（5）内のマイクロバブルのボイド率が０．７％以下となるように設定されている。これにより、確実に１００μｍ以下の径のマイクロバブルを液体中に析出させることができる。

この状態において、図５に示すように、水槽（5）の水に手を浸漬する。そうすると、手の皮膚表面や毛穴に付着している菌（いわゆる皮膚常在菌）がマイクロバブルによって除かれる。例えば、手を１０分間浸漬させて除菌作用の実験を行った結果を図６に示す。何れの被験者（被験者１および被験者２）においても、手に付着している皮膚常在菌の数が減少しているのが分かる。

具体的に、手の表面に付着している皮膚常在菌がマイクロバブルに吸着され、マイクロバブルは菌と共に浮上する。また、マイクロバブルは径が１００μｍ以下であるため、毛穴（１００〜２００μｍ）に侵入し、毛穴の存在する皮膚常在菌が吸着される。このように、手から菌が除去される。さらに、気泡発生器（16）からマイクロバブルを含む水が水槽（5）へ流出することにより、水槽（5）内でマイクロバブルが撹拌され、その撹拌作用によっても手から菌が剥ぎ取られる（除去される）。また、マイクバブルが浮上する動作によっても手から菌が剥ぎ取られる（除去される）。

なお、本実施形態では、除菌対象として人体の手を除菌（洗浄）するようにしたが、本発明はこれに限るものではない。この除菌装置（10）は、例えば、人体の顔、頭皮、足、全身または動物の体を除菌洗浄する洗浄装置として適用することができる。特に、全身の洗浄装置としては、皮膚の弱い人を対象として、介護用入浴装置、老健施設の浴槽、新生児の沐浴装置等が考えられる。また、動物を対象とした場合、ペット洗浄装置等として適用することができる。また、動物だけでなく、野菜、果物、鮮魚や精肉等の生鮮食品に除菌洗浄する装置としても適用することができる。

−実施形態の効果−
本実施形態によれば、水中にマイクロバブルを発生させ、そのマイクロバブルによって人体の皮膚に付着している菌（皮膚常在菌）を除去することができる。特に、マイクロバブルの径を１００μｍ以下としたので、皮膚の毛穴にマイクロバブルを侵入させ、その毛穴の菌をも確実に除去することができる。よって、高い除菌効果を発揮させることができる。このように、マイクロバブルによって除菌できるため、従来のように洗浄剤を泡立てる手間やすすぎ洗いする手間が不要となる。また、洗浄具等でこする手間も不要となる。さらに、洗浄剤を用いていないため、洗浄剤による肌荒れ等の影響を及ぼすことなく除菌することができる。したがって、簡易に且つ安全に、しかも効率よく除菌することができる。

また、本実施形態では、空気が混入した水を加圧して気体溶解器（14）へ送るようにしたので、液体への空気の溶解を促進させることができる。したがって、確実に且つ容易にマイクロバブルを析出させることができる。

また、生鮮食品を本除菌装置（10）で除菌すれば、洗浄剤による影響を及ぼすことなく除菌できるため、生鮮食品への安全性を高めることができる。

また、本実施形態では、加圧溶解方式によってマイクロバブルを発生させるようにしたが、本発明はこの方式に限るものではない。例えば、液体を空気に溶解させずに、空気と水が共存する状態を乱流させることによって、空気を千切るようにして気泡を分離するせん断方式や、ガラスや金属、セラミックなどの微粒子を弱く結合させたポーラスフィルタ等に空気を加圧して供給する微細孔方式、スクリューの回転や超音波による急激な圧力低下に伴って水中の溶存空気が析出するキャビテーション方式でマイクロバブルを発生させるようにしてもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、液体中にマイクロバブルを発生させて除菌を行うマイクロバブル除菌装置として有用である。

実施形態に係るマイクロバブル除菌装置の構成を示す配管系統図である。 気体溶解器の構成を示す縦断面図である。 気泡発生器の構成を示す縦断面図である。 気泡発生器を水槽側から視て示す正面図である。 除菌動作を説明するための図である。 実験の結果を示すグラフである。

符号の説明

5 水槽
10 マイクロバブル除菌装置
12 空気導入器
13 ポンプ機構
14 気体溶解器
16 気泡発生器

Claims (6)

1. 液体が流入し、該液体中に除菌するためのマイクロバブルを発生させて、除菌対象物が浸漬される水槽（5）に供給する気泡発生器（16）を備えている
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。
2. 請求項１において、
   上記除菌対象物は、人体または動物の皮膚である
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。
3. 請求項１において、
   上記除菌対象物は、生鮮食品である
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。
4. 請求項２または３において、
   上記気泡発生器（16）によって発生したマイクロバブルの径は、１００μｍ以下である
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。
5. 請求項２または３において、
   上記気泡発生器（16）によって発生したマイクロバブルのボイド率は、０．７％以下である
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。
6. 請求項１乃至５の何れか１項において、
   液体に空気を混入させる空気導入器（12）と、該空気導入器（12）によって空気が混入された液体を加圧して吐出するポンプ機構（13）と、該ポンプ機構（13）によって加圧された液体に空気を溶解させる気体溶解器（14）とを備える一方、
   上記気泡発生器（16）は、上記気体溶解器（14）から送られた液体を減圧してマイクロバブルを発生させるように構成されている
   ことを特徴とするマイクロバブル除菌装置。

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