JP2011025203A - Functional mist generator - Google Patents

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Tetsuya Maekawa
哲也 前川
Yukihiro Masuda
幸広 桝田
Atsushi Tsuji
敦志 辻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a functional mist generator capable of generating functional mist which holds an effective component of high concentration. <P>SOLUTION: The functional mist generator includes a pressurization part 11 for injecting gas in a liquid under pressure to generate a gas-liquid mixed solution wherein gas bubbles having a nanometer size is mixed with the liquid, a discharge part 3 for generating discharge in the gas held to the state pressurized in the pressurization part 11, a voltage applying part 4 for applying high voltage to the discharge part 3 and a mist generating part 9 for further forming the functional solution, which comprises the gas-liquid mixed solution formed by injecting the gas generating the effective component by discharge in the liquid under pressure, into mist. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、有効成分を含んだ機能ミストを生成することのできる機能ミスト生成装置に関する。   The present invention relates to a functional mist generator capable of generating a functional mist containing an active ingredient.

従来、オゾン等の有効成分を含む機能ミストを生成することのできる機能ミスト生成装置が知られている。この機能ミスト生成装置は、オゾン等の有効成分を含む機能液を生成し、この機能液をミスト化して放出するといった構成である(例えば特許文献1参照)。   DESCRIPTION OF RELATED ART Conventionally, the functional mist production | generation apparatus which can produce | generate the functional mist containing active ingredients, such as ozone, is known. This functional mist generating device is configured to generate a functional liquid containing an active ingredient such as ozone, and to release the functional liquid by misting (see, for example, Patent Document 1).

しかし、上記構成からなる従来の機能ミスト生成装置では、機能液中に有効成分を存在させる量に限界があり、したがって、機能ミストが保持する有効成分の濃度にも限界があるという問題がある。   However, the conventional functional mist generating apparatus having the above configuration has a problem that there is a limit to the amount of the active ingredient present in the functional liquid, and therefore there is a limit to the concentration of the active ingredient held by the functional mist.

特開2006−346203号公報JP 2006-346203 A

本発明は上記問題点に鑑みて発明したものであって、高濃度の有効成分を保持する機能ミストを生成することのできる機能ミスト生成装置を提供することを、課題とする。   This invention is invented in view of the said problem, Comprising: It aims at providing the functional mist production | generation apparatus which can produce | generate the functional mist which hold | maintains a high concentration active ingredient.

上記課題を解決するために本発明の機能ミスト生成装置を、液体中に気体を加圧注入することで該液体にナノメータサイズの気泡が混合した気液混合液を生成する加圧部11と、加圧部11内にて加圧された状態にある気体に放電を生じさせる放電部3と、放電部3に高電圧を印加させる電圧印加部4と、放電により有効成分が生じた気体を加圧注入することで生成された気液混合液から成る機能液をさらにミスト化するミスト発生部9とを具備したものとする。   In order to solve the above-described problem, the functional mist generating apparatus of the present invention includes a pressurizing unit 11 that generates a gas-liquid mixed liquid in which nanometer-sized bubbles are mixed with the liquid by pressurizing and injecting the gas into the liquid. A discharge unit 3 that generates a discharge in a gas pressurized in the pressurization unit 11, a voltage application unit 4 that applies a high voltage to the discharge unit 3, and a gas in which an active component is generated by the discharge are added. It is assumed that a mist generating unit 9 that further mists a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid generated by pressure injection is provided.

本発明の機能ミスト生成装置によれば、加圧部11内にて放電部3によって生成した有効成分を液体中に混合させ、ナノメータサイズの微細な気泡の形で存在させることができる。したがって、有効成分を含む気体を飽和溶解度を超える量で液体中に存在させておくことができる。また、ナノメータサイズの微細な気泡には浮力が働かないため、この有効成分を含む気体からなる気泡を、液体中に長期間に亘って安定に存在させることができる。これにより、有効成分を安定的に且つ高濃度で保持する機能液を創り出すことが可能となる。そして、ここで創り出した機能液をさらにミスト化することによって、高濃度の有効成分を保持する機能ミストを創り出すことができるのである。   According to the functional mist generating apparatus of the present invention, the active ingredient generated by the discharge unit 3 in the pressurizing unit 11 can be mixed in the liquid and can exist in the form of fine bubbles of nanometer size. Therefore, the gas containing the active ingredient can be present in the liquid in an amount exceeding the saturation solubility. Further, since buoyancy does not act on fine bubbles of nanometer size, bubbles made of a gas containing this active ingredient can be stably present in the liquid for a long period of time. This makes it possible to create a functional liquid that holds the active ingredient stably and at a high concentration. And the functional mist which hold | maintains a high concentration active ingredient can be created by further mist-izing the functional liquid created here.

なお、有効成分を発生させるための放電箇所として加圧部11内の加圧気体を利用したことで、比較的低電圧であっても有効成分を高濃度で生成することが可能となる。つまり、本発明の機能ミスト生成装置によれば、有効成分を非常に高濃度に含んだ状態の機能ミストを、要するエネルギを低減したうえで効率的に創り出すことが可能となるのである。   In addition, since the pressurized gas in the pressurizing unit 11 is used as a discharge location for generating the active ingredient, the active ingredient can be generated at a high concentration even at a relatively low voltage. That is, according to the functional mist generating apparatus of the present invention, it is possible to efficiently create a functional mist containing an active ingredient in a very high concentration while reducing the required energy.

本発明の機能ミスト生成装置において、前記気液混合液をなす液体は、水素結合を形成する分子からなる液体であり、該液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合よりも短いことが好ましい。このようにすると、気泡界面における水素結合の距離が短くなることによって、気泡の周囲を強固な水素結合を形成した液体分子で取り囲むことができる。この水素結合を形成した液体分子は強固な殻となって気泡を包み込むので、気泡同士が衝突して崩壊することが防止されるとともに、液体からの圧力に対して気泡内部からの応力で対抗できるので、気泡を液体中で消滅させたり合体させたりすることなく安定に存在させることができる。そして、このように気泡が高濃度且つ安定的に存在する気液混合液から成る機能液をミスト化することによって、有効成分を非常に高濃度で保持する機能ミストを創り出すことができるのである。   In the functional mist generating apparatus of the present invention, the liquid forming the gas-liquid mixed liquid is a liquid composed of molecules that form hydrogen bonds, and the distance between the hydrogen bonds of the molecules present at the interface with the bubbles of the liquid is It is preferably shorter than the hydrogen bond when the liquid is at normal temperature and pressure. In this way, the distance between hydrogen bonds at the bubble interface is shortened, so that the bubbles can be surrounded by liquid molecules that form strong hydrogen bonds. The liquid molecules that form hydrogen bonds form a strong shell that encloses the bubbles, preventing the bubbles from colliding and collapsing, and counteracting the pressure from the liquid with the stress from inside the bubbles. Therefore, the bubbles can exist stably without disappearing or coalescing in the liquid. In addition, by functionalizing a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid in which bubbles are present at a high concentration and in a stable manner, a functional mist that holds an active ingredient at a very high concentration can be created.

また、前記気液混合液をなすナノメータサイズの気泡は、0.12MPa以上の圧力の気体で形成したものであることが好ましい。このようにすることで、気泡が高い内部圧で維持されることによってより強固な界面構造を形成することができ、気泡が液体中で消滅したり合体したりすることなくさらに安定に存在するものとなる。また、この気泡中の気体の圧力は、外部からの衝撃がない限り長期間に亘って液体からの押圧との間で均衡を保つので、気泡が安定に存在した気液混合液を、長期間に亘って利用することができる。そして、このように気泡が高濃度且つ安定的に存在する気液混合液から成る機能液をミスト化することによって、有効成分を非常に高濃度で保持する機能ミストを創り出すことができるのである。   Moreover, it is preferable that the nanometer-sized bubbles forming the gas-liquid mixture are formed of a gas having a pressure of 0.12 MPa or more. By doing this, bubbles can be maintained at a high internal pressure to form a stronger interface structure, and bubbles can exist more stably without disappearing or coalescing in the liquid. It becomes. In addition, the pressure of the gas in the bubbles maintains a balance with the pressure from the liquid over a long period of time unless there is an external impact. Can be used. In addition, by functionalizing a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid in which bubbles are present at a high concentration and in a stable manner, a functional mist that holds an active ingredient at a very high concentration can be created.

また、本発明の機能ミスト生成装置が備える前記放電部3は、電極部38と、電極部38に密着して又は近傍に配置される絶縁スペーサ37とを備え、電極部38に電圧を印加することで、絶縁スペーサ37に沿って形成される微小な放電空間S内においてマイクロプラズマ放電を生じさせるマイクロプラズマ発生装置30であることが好ましい。このようにすることで、マイクロプラズマ発生装置30の微小な放電空間S内で高密度のプラズマを発生させ、大量の有効成分を生成してこれを加圧部11内に供給することができる。   Further, the discharge part 3 provided in the functional mist generating device of the present invention includes an electrode part 38 and an insulating spacer 37 disposed in close contact with or near the electrode part 38, and applies a voltage to the electrode part 38. Thus, the microplasma generator 30 that generates microplasma discharge in the minute discharge space S formed along the insulating spacer 37 is preferable. By doing so, it is possible to generate high-density plasma in the minute discharge space S of the microplasma generator 30, generate a large amount of active components, and supply this to the pressurizing unit 11.

また、本発明の機能ミスト生成装置が備える前記ミスト発生部9は、加圧部11で与える圧力を利用して機能液をミスト化するものであることが好ましい。このようにすれば、圧力源を共通化することにより、装置全体のコンパクト化や低コスト化を達成することができる。   Moreover, it is preferable that the said mist generating part 9 with which the functional mist production | generation apparatus of this invention is provided is what mist-forms a functional liquid using the pressure which the pressurization part 11 provides. In this way, by using a common pressure source, it is possible to achieve downsizing and cost reduction of the entire apparatus.

また、本発明の機能ミスト生成装置が備える前記ミスト発生部9は、機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせてミスト化する静電霧化装置13であることも好ましい。このようにすることで、有効成分を安定的に且つ高濃度で保持する機能液が静電霧化されて成る帯電微粒子水を、機能ミストとして利用することができる。そのため、機能ミストの粒径を制御することが容易となる。また、機能ミストを帯電状態の微細なミストとして外部に放出することができる。   Further, the mist generating unit 9 provided in the functional mist generating device of the present invention is an electrostatic atomizing device 13 that causes electrostatic atomization to occur in the functional liquid by applying a voltage to the functional liquid, thereby forming a mist. It is also preferable. By doing in this way, the charged fine particle water by which the functional liquid which hold | maintains an active ingredient stably and with high concentration is atomized can be utilized as a functional mist. Therefore, it becomes easy to control the particle size of the functional mist. Further, the functional mist can be discharged to the outside as a fine mist in a charged state.

また、本発明の機能ミスト生成装置が備える前記放電部3は、電極部38と、電極部38に密着して又は近傍に配置される絶縁スペーサ37とを備え、電極部38に電圧を印加することで、絶縁スペーサ37に沿って形成される微小な放電空間S内においてマイクロプラズマ放電を生じさせるマイクロプラズマ発生装置30であり、且つ、前記ミスト発生部9は、機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせてミスト化する静電霧化装置13であることも好ましい。   Further, the discharge part 3 provided in the functional mist generating device of the present invention includes an electrode part 38 and an insulating spacer 37 disposed in close contact with or near the electrode part 38, and applies a voltage to the electrode part 38. Thus, the microplasma generator 30 generates a microplasma discharge in the minute discharge space S formed along the insulating spacer 37, and the mist generator 9 applies a voltage to the functional liquid. It is also preferable that the electrostatic atomizer 13 be a mist by causing electrostatic atomization of the functional liquid.

また、本発明の機能ミスト生成装置が備える前記電圧印加部4は、放電部3に電圧を印加させるための手段と、ミスト発生部9で機能液に電圧を印加するための手段とに共用するものであることも好ましい。このようにすれば、放電部3とミスト発生部9とで電圧印加手段を共通化することにより、装置全体のコンパクト化や低コスト化を達成することができる。   The voltage application unit 4 included in the functional mist generating device of the present invention is commonly used as a unit for applying a voltage to the discharge unit 3 and a unit for applying a voltage to the functional liquid at the mist generation unit 9. It is also preferable. In this way, the discharge unit 3 and the mist generation unit 9 share the voltage application means, thereby making it possible to reduce the size and cost of the entire apparatus.

本発明の機能ミスト生成装置は、液体中に気体を加圧注入することで該液体にナノメータサイズの気泡が混合した気液混合液を生成する加圧部と、加圧部内にて加圧された状態にある気体に放電を生じさせる放電部と、放電部に高電圧を印加させる電圧印加部と、放電により有効成分が生じた気体を加圧注入することで生成された気液混合液から成る機能液をさらにミスト化するミスト発生部とを具備している。これにより、有効成分を含む気体を飽和溶解度を超える量で液体中に存在させておくことが可能となり、また、ナノメータサイズの微細な気泡に浮力が働かないことから、各気泡を液体中に長期間に亘って安定に存在させることができる。そして、加圧部において、比較的低電圧であっても有効成分を高濃度で生成することができる。   The functional mist generating device of the present invention includes a pressurizing unit that generates a gas-liquid mixed solution in which nanometer-sized bubbles are mixed with a liquid by pressurizing and injecting the gas into the liquid, and the pressurizing unit is pressurized. A discharge part that generates a discharge in a gas in a discharged state, a voltage application part that applies a high voltage to the discharge part, and a gas-liquid mixture generated by pressurizing and injecting a gas in which an active component is generated by the discharge And a mist generating unit for further misting the functional liquid. This makes it possible to keep the gas containing the active ingredient in the liquid in an amount exceeding the saturation solubility, and because buoyancy does not work on the fine bubbles of nanometer size, each bubble is long in the liquid. It can exist stably over a period of time. And an active ingredient can be produced | generated by a high density | concentration in a pressurization part even if it is a comparatively low voltage.

つまり、本発明の機能液生成装置によれば、有効成分を非常に高濃度に且つ安定的な状態で含んだ状態の気液混合液から成る機能液を、要するエネルギを低減したうえで効率的に創り出し、ひいては、有効成分を非常に高濃度に含んだ状態の機能ミストを、要するエネルギを低減したうえで効率的に創り出すことができるのである。   In other words, according to the functional liquid generating apparatus of the present invention, a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid containing an active ingredient at a very high concentration and in a stable state can be efficiently obtained while reducing energy required. As a result, a functional mist containing an active ingredient in a very high concentration can be efficiently created while reducing the required energy.

本発明の実施形態における一例の機能ミスト生成装置の全体概略図である。1 is an overall schematic diagram of an example functional mist generating device in an embodiment of the present invention. 同上の機能ミスト生成装置が備える放電部の概略図である。It is the schematic of the discharge part with which a functional mist production | generation apparatus same as the above is provided. 同上の機能ミスト生成装置が備える放電部の変形例の概略図である。It is the schematic of the modification of the discharge part with which a functional mist production | generation apparatus same as the above is provided. (a)〜(c)は同上の機能ミスト生成装置の一部を示す概略図である。(A)-(c) is the schematic which shows a part of functional mist production | generation apparatus same as the above. (a)〜(d)は同上の機能ミスト生成装置の一部を示す概略図である。(A)-(d) is the schematic which shows a part of functional mist production | generation apparatus same as the above. 同上の機能ミスト生成装置の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part of functional mist production | generation apparatus same as the above. 同上の機能ミスト生成装置が備えるミスト発生部を示す概略図である。It is the schematic which shows the mist generating part with which a functional mist production | generation apparatus same as the above is provided. 同上のミスト発生部の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the modification of a mist generating part same as the above. 同上のミスト発生部の他の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other modification of a mist generating part same as the above. 同上のミスト発生部のさらに他の変形例を示す概略図である。It is the schematic which shows the further another modification of a mist generating part same as the above. 気液混合液中に含まれる気体容量を示すグラフ図である。It is a graph which shows the gas volume contained in a gas-liquid liquid mixture. 走査型電子顕微鏡(SEM)による気液混合液の写真図である。It is a photograph figure of the gas-liquid liquid mixture by a scanning electron microscope (SEM). 気液混合液中の気泡の概念説明図である。It is a conceptual explanatory drawing of the bubble in a gas-liquid liquid mixture. 窒素と水を用いた気液混合液と窒素飽和水との赤外吸収スペクトルの差分を示すグラフ図である。It is a graph which shows the difference of the infrared absorption spectrum of the gas-liquid liquid mixture using nitrogen and water, and nitrogen saturated water. 気液混合液の安定性を示すグラフ図である。It is a graph which shows stability of a gas-liquid liquid mixture. 同上の機能ミスト生成装置において圧力源を共通化した変形例の全体概略図である。It is the whole schematic of the modification which shared the pressure source in the functional mist production | generation apparatus same as the above. 同上の機能ミスト生成装置において電圧印加部を共通化した変形例の全体概略図である。It is the whole schematic diagram of the modification which shared the voltage application part in the functional mist generating apparatus same as the above.

本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本例の機能ミスト生成装置は、有効成分を含むとともにその圧力が0.12MPa以上である気体によって液体中にナノメータサイズの微細な気泡(以下「ナノバブル」という。)を形成し、気液混合液を生成するものである。この気液混合液をなす液体は、該液体のナノバブルとの界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合よりも短くなるように設けている。   The present invention will be described based on embodiments shown in the accompanying drawings. The functional mist generating apparatus of this example forms fine bubbles of nanometer size (hereinafter referred to as “nanobubbles”) in a liquid by a gas containing an active ingredient and having a pressure of 0.12 MPa or more, and is a gas-liquid mixed liquid. Is generated. The liquid constituting the gas-liquid mixture is provided such that the distance between hydrogen bonds of molecules present at the interface with the nanobubbles of the liquid is shorter than the hydrogen bond when the liquid is at normal temperature and pressure.

図1には、本発明の実施形態における第1例の機能ミスト生成装置の基本的な構成を示している。図示のように、第1例の機能ミスト生成装置は、液体を大気圧(0.1MPa)で保持する液体貯留槽22と、液体貯留槽22から供給される液体に対して気体供給路12から供給される気体を加圧注入することによって該液体にナノバブルが混合した気液混合液を生成する加圧部11と、加圧部11内にて加圧された気体中に放電を生じさせる放電部3と、放電部3にパルス状の高電圧を印加させる電圧印加部4と、加圧部11にて混合させた気泡のうち大きな気泡を気体除去部18により除去する脱気泡部14と、脱気泡部14により大きな気泡を取り除いた後の液体の圧力を大きな気泡を発生させることなく徐々に大気圧まで減圧させる減圧部15と、減圧したうえで送り出された液体(つまり、本発明で創出する機能液)をミスト化して外部に吐出するミスト発生部9とを具備する。   FIG. 1 shows a basic configuration of a functional mist generating apparatus of a first example in the embodiment of the present invention. As shown in the drawing, the functional mist generating device of the first example includes a liquid storage tank 22 that holds a liquid at atmospheric pressure (0.1 MPa), and a gas supply path 12 for the liquid supplied from the liquid storage tank 22. Pressurization unit 11 that generates a gas-liquid mixture in which nanobubbles are mixed with the liquid by pressurizing and injecting the supplied gas, and discharge that causes discharge in the gas pressurized in pressurization unit 11 Unit 3, voltage application unit 4 that applies a pulsed high voltage to discharge unit 3, and defoaming unit 14 that removes large bubbles among bubbles mixed in pressurization unit 11 by gas removal unit 18, A pressure reducing unit 15 that gradually reduces the pressure of the liquid after removing the large bubbles by the defoaming unit 14 to the atmospheric pressure without generating large bubbles, and the liquid sent out after the pressure is reduced (that is, created by the present invention) Functional fluid) ; And a mist generating unit 9 for discharging to the outside Te.

上記各部は、この順に上流側から下流側へと連通するように流路16中に接続されている。加圧部11よりも下流側の流路16は、内径2〜50mm程度の管体などで形成することが好ましい。これにより、比較的太い流路断面積で気液混合液を吐出することができ、細路により流路16を構成する場合のような配管の詰まりを防止して、気液混合液を利用しやすくできる。   Each part is connected in the flow path 16 so as to communicate in this order from the upstream side to the downstream side. The flow path 16 on the downstream side of the pressurizing unit 11 is preferably formed of a tube having an inner diameter of about 2 to 50 mm. As a result, the gas-liquid mixed solution can be discharged with a relatively thick channel cross-sectional area, preventing clogging of the piping as in the case where the channel 16 is constituted by a narrow path, and the gas-liquid mixture is used. Easy to do.

加圧部11は、密閉タンク状の気液混合槽23から成る。この気液混合槽23は、高圧条件下で気体と液体を混合させるものであり、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度ΔP1/t(ΔP1:圧力増加量、t:時間)で加圧し、液体の圧力を0.15MPa以上にすることにより、界面構造の強固な気泡の気液混合液をバッチ式で生成する。   The pressurizing unit 11 includes a gas-liquid mixing tank 23 in a sealed tank shape. This gas-liquid mixing tank 23 is a mixture of gas and liquid under high-pressure conditions. The liquid supplied with gas is pressurized at a pressure rate ΔP1 / t (ΔP1: pressure increase amount, t of 0.17 MPa / sec or more). : Time) and the pressure of the liquid is set to 0.15 MPa or more to produce a gas-liquid mixture of bubbles having a strong interface structure in a batch system.

このように、閉鎖系である気液混合槽23にバッチ式で液体と気体とが送り出されて加圧されるとともに、気液混合槽23に設けられた撹拌翼24などにより撹拌されて液体Lqと気体とが高圧条件で混合されることにより、気泡を形成する気体の圧力が0.12MPa以上となり、気体を微細な気泡として安定化することができる。   As described above, the liquid and gas are sent out to the gas-liquid mixing tank 23 which is a closed system in a batch manner and pressurized, and the liquid Lq is stirred by the stirring blade 24 provided in the gas-liquid mixing tank 23 or the like. And the gas are mixed under high pressure conditions, the pressure of the gas forming the bubbles becomes 0.12 MPa or more, and the gas can be stabilized as fine bubbles.

気液混合槽23内の上記放電部3は、例えば図2に示すようなコロナ放電装置6としてもよいし、図3に示すようなマイクロプラズマ発生装置30としてもよい。   The discharge unit 3 in the gas-liquid mixing tank 23 may be, for example, a corona discharge device 6 as shown in FIG. 2 or a microplasma generator 30 as shown in FIG.

図2のコロナ放電装置6は、針状の放電電極7と、この放電電極7の先鋭状の先端部7aと対向する位置に配置されるリング状の対向電極8とで形成される。電圧印加部4によって両電極7,8間に電圧を印加すると、気液混合槽23内で加圧された気体内において放電を生じさせ、各種の有効成分を生成するようになっている。なお、コロナ放電装置6の構成としてはこれに限定されず、例えば放電電極7や対向電極8の少なくとも対向部分をメッシュ状に形成したり、対向電極8を平板状に形成する等の、多様な形態が選択可能である。   The corona discharge device 6 of FIG. 2 is formed by a needle-like discharge electrode 7 and a ring-like counter electrode 8 disposed at a position facing the sharp tip portion 7a of the discharge electrode 7. When a voltage is applied between the electrodes 7 and 8 by the voltage application unit 4, a discharge is generated in the gas pressurized in the gas-liquid mixing tank 23 to generate various effective components. The configuration of the corona discharge device 6 is not limited to this. For example, at least the facing portions of the discharge electrode 7 and the counter electrode 8 are formed in a mesh shape, and the counter electrode 8 is formed in a flat plate shape. The form can be selected.

図3のマイクロプラズマ発生装置30は、装置全体の外殻を成す本体ケース(図示せず)の外面に吸入口32と吐出口33を開口させ、該本体ケース内に、吸入口32と吐出口33を連通する風路34を貫通形成したものである。風路34内には送風部35を上流側に配置し、放電発生部36を下流側に配置している。送風部35は送風ファンから成り、該送風ファンを回転駆動させることで気液混合槽23内にある加圧気体を吸入口32から風路34内に導入して吐出口33から吐出する。   3 has a suction port 32 and a discharge port 33 opened on the outer surface of a main body case (not shown) that forms the outer shell of the entire device, and the suction port 32 and the discharge port are formed in the main body case. An air passage 34 communicating with the air passage 33 is formed so as to penetrate therethrough. In the air passage 34, the air blower 35 is disposed on the upstream side, and the discharge generator 36 is disposed on the downstream side. The blower unit 35 is composed of a blower fan. By rotating the blower fan, the pressurized gas in the gas-liquid mixing tank 23 is introduced into the air passage 34 from the suction port 32 and discharged from the discharge port 33.

放電発生部36は、図示のようなホローカソード型のものであって、板状の絶縁スペーサ37の厚み方向の両側に、同じく板状である金属製の電極部38を密着配置することで、絶縁スペーサ37を一対の電極部38で挟持した構造となっている。一対の電極部38は電圧印加部4を介して電気接続させており、両電極部38間にパルス状の高電圧が印加されるようになっている。絶縁スペーサ37及び電極部38にはそれぞれ厚み方向に貫通する貫通孔40,49を設けており、絶縁スペーサ37と電極部38の上記密着配置により、絶縁スペーサ37の貫通孔40と両側の電極部38の貫通孔49とが厚み方向に連通している。   The discharge generating part 36 is of a hollow cathode type as shown in the figure, and a plate-like metal electrode part 38 that is also plate-like is disposed in close contact on both sides in the thickness direction of the plate-like insulating spacer 37. The insulating spacer 37 is sandwiched between a pair of electrode portions 38. The pair of electrode portions 38 are electrically connected via the voltage application portion 4, and a pulsed high voltage is applied between the electrode portions 38. The insulating spacer 37 and the electrode portion 38 are respectively provided with through holes 40 and 49 penetrating in the thickness direction, and the insulating spacer 37 and the electrode portion 38 are in close contact with each other so that the through hole 40 of the insulating spacer 37 and the electrode portions on both sides are provided. 38 through-holes 49 communicate with each other in the thickness direction.

絶縁スペーサ37の貫通孔40の孔径は、数100μm程度と微小径に設けている。両側の電極部38の貫通孔49の孔径については、上流側の貫通孔49の孔径を貫通孔40の孔径と同程度に(つまり、数100μm程度に)設け、下流側の貫通孔49の孔径を貫通孔40の孔径よりも大きく設けている。なお、下流側の貫通孔49を貫通孔40の孔径と同程度に設け、両側の貫通孔49と貫通孔40とが一直線状に連通するようにしてもよい。   The diameter of the through hole 40 of the insulating spacer 37 is set to a very small diameter of about several hundred μm. As for the hole diameters of the through holes 49 of the electrode portions 38 on both sides, the hole diameter of the upstream through hole 49 is set to be the same as the hole diameter of the through hole 40 (that is, about several hundred μm). Is larger than the hole diameter of the through hole 40. Alternatively, the downstream side through hole 49 may be provided to have the same diameter as that of the through hole 40 so that the through hole 49 and the through hole 40 on both sides communicate with each other in a straight line.

上記構成から成るマイクロプラズマ発生装置30においては、送風部35によって風路34内に加圧気体を導入して放電発生部36に向けて送風するとともに、電圧印加部4によって放電発生部36の電極部38間に高電圧を印加させる。この高電圧印加により、放電発生部36に設けた絶縁スペーサ37の貫通孔40内で放電が開始され、該貫通孔40内にマイクロメータサイズの微小なプラズマ(以下「マイクロプラズマ」という。)が高密度で生成される。上記貫通孔40内のマイクロプラズマ放電により、コロナ放電と比較して高密度で有効成分が生成される。つまり、本例においては、数100μm程度の孔径を有する上記貫通孔40により、絶縁スペーサ37に沿った微小な放電空間Sを形成し、該放電空間S内にてマイクロプラズマ放電を生じさせている。   In the microplasma generator 30 configured as described above, a pressurized gas is introduced into the air passage 34 by the blower 35 and blown toward the discharge generator 36, and the electrode of the discharge generator 36 is supplied by the voltage application unit 4. A high voltage is applied between the portions 38. By applying this high voltage, discharge is started in the through hole 40 of the insulating spacer 37 provided in the discharge generating portion 36, and micrometer-sized plasma (hereinafter referred to as “microplasma”) is generated in the through hole 40. Produced with high density. The microplasma discharge in the through-hole 40 generates an active ingredient at a higher density than the corona discharge. In other words, in this example, a minute discharge space S along the insulating spacer 37 is formed by the through-hole 40 having a hole diameter of about several hundred μm, and microplasma discharge is generated in the discharge space S. .

送風部35によって下流側の放電発生部36に向けて送られた加圧気体は、放電発生部36の貫通孔40,49内にまで一直線状に導入される流れと、放電発生部36の周囲を迂回する流れとに分流される。放電発生部36の貫通孔40,49内に導入された加圧気体は、貫通孔40内に高密度で生成される有効成分を効率よく下流側に搬出させる。また、放電発生部36の周囲を迂回する加圧気体は、上流側の電極部38の平板面及び外周面、下流側の電極部38の外周面及び平板面に沿って回り込むように流下し、両電極部38の熱を効率よく奪いながら流下する。   The pressurized gas sent toward the discharge generator 36 on the downstream side by the blower 35 is introduced into the through holes 40 and 49 of the discharge generator 36 in a straight line, and the periphery of the discharge generator 36. The flow is diverted to the flow that detours. The pressurized gas introduced into the through holes 40 and 49 of the discharge generating part 36 efficiently carries out the active component generated in the through hole 40 at a high density to the downstream side. Further, the pressurized gas that bypasses the periphery of the discharge generating part 36 flows down along the flat plate surface and the outer peripheral surface of the upstream electrode unit 38 and the outer peripheral surface and the flat plate surface of the downstream electrode unit 38, It flows down while efficiently removing the heat of both electrode portions 38.

分岐した上記流れは放電発生部36の下流側にて合流し、合流後の十分な流量を伴ったうえで吐出口33を通じて吐出される。この吐出風に乗って、放電発生部36のマイクロプラズマ放電によって大量生成された有効成分は気液混合槽23中に勢い良く吐出される。   The branched flow joins on the downstream side of the discharge generating part 36 and is discharged through the discharge port 33 after having a sufficient flow rate after joining. The active ingredient generated in large quantities by the microplasma discharge of the discharge generating unit 36 riding on this discharge wind is discharged vigorously into the gas-liquid mixing tank 23.

このように、上記マイクロプラズマ発生装置30によれば、放電発生部36の電極部38や絶縁スペーサ37を送風により効率的に放熱させながら、放電空間S内のマイクロプラズマ放電により大量の有効成分を生成することができる。しかも、ここで生じた大量の有効成分を送風により効率的に貫通孔40内から下流側に搬送させ、電極部38や絶縁スペーサ37の外面から熱を奪うために分流させた送風と合流させたうえで、十分な風量を伴って外部に吐出させることができる。   As described above, according to the microplasma generator 30, a large amount of effective components are generated by the microplasma discharge in the discharge space S while efficiently radiating the electrodes 38 and the insulating spacers 37 of the discharge generator 36 by blowing air. Can be generated. In addition, a large amount of the active ingredient produced here is efficiently conveyed from the inside of the through hole 40 to the downstream side by air blowing, and merged with the air blowing that is diverted to take heat away from the outer surface of the electrode part 38 and the insulating spacer 37. In addition, it can be discharged to the outside with a sufficient air volume.

なお、このマイクロプラズマ発生装置30にあっても、加圧部11である気液混合槽23内の加圧気体中にて放電を生じさせるので、比較的低電圧であってもマイクロプラズマ放電によって有効成分を高濃度で生成することが可能となる。   Even in the microplasma generator 30, the discharge is generated in the pressurized gas in the gas-liquid mixing tank 23, which is the pressurizing unit 11. An active ingredient can be produced at a high concentration.

ところで、上記マイクロプラズマ発生装置30としては、電極部38と、電極部38に密着して又は近傍に配置される絶縁スペーサ37とを備え、電極部38に高電圧を印加することで、絶縁スペーサ37に沿って形成される微小な放電空間S内においてマイクロプラズマ放電を生じさせるものであればよく、多様な変形例が適用可能である。   By the way, the microplasma generator 30 includes an electrode portion 38 and an insulating spacer 37 disposed in close contact with or in the vicinity of the electrode portion 38, and by applying a high voltage to the electrode portion 38, an insulating spacer is provided. As long as the microplasma discharge is generated in the minute discharge space S formed along the line 37, various modifications can be applied.

変形例としては、例えば絶縁スペーサ37と電極部38との間に、数100μm程度の略均等な幅で隙間を介在させることが考えられる。この場合、上記微小幅の隙間は、その外周縁部分にて周囲の風路34と連通し、且つ、その中央部分にて絶縁スペーサ37の貫通孔40と連通する構造となる。そして、電圧印加部4によって電極部38に高電圧を印加させると、絶縁スペーサ37の貫通孔40に加えて上記隙間においても、マイクロプラズマ放電が生じる。つまり、この変形例の場合は、上記隙間においても絶縁スペーサ37に沿った微小な放電空間Sが形成され、マイクロプラズマ放電が生じるようになる。   As a modification, for example, it is conceivable that a gap is interposed between the insulating spacer 37 and the electrode portion 38 with a substantially uniform width of about several hundred μm. In this case, the gap having the very small width communicates with the surrounding air passage 34 at the outer peripheral edge portion and communicates with the through hole 40 of the insulating spacer 37 at the central portion. When a high voltage is applied to the electrode unit 38 by the voltage application unit 4, microplasma discharge occurs in the gap as well as the through hole 40 of the insulating spacer 37. That is, in the case of this modification, a micro discharge space S is formed along the insulating spacer 37 even in the gap, and microplasma discharge is generated.

また、他の変形例としては、電極部38を絶縁スペーサ37の上流側と下流側の一方にだけ近接又は密着配置して、放電発生部36を形成することも考えられる。この場合でも、絶縁スペーサ37の貫通孔40において(絶縁スペーサ37と電極部38との間に隙間を設けた場合には更に該隙間においても)、絶縁スペーサ37に沿った微小な放電空間Sが形成され、マイクロプラズマ放電が生じる。   As another modification, it is conceivable to form the discharge generating portion 36 by arranging the electrode portion 38 close to or in close contact with only one of the upstream side and the downstream side of the insulating spacer 37. Even in this case, in the through hole 40 of the insulating spacer 37 (in the case where a gap is provided between the insulating spacer 37 and the electrode portion 38, the gap is further provided), a small discharge space S along the insulating spacer 37 is formed. As a result, a microplasma discharge occurs.

なお、いずれの変形例においても、上流側から放電発生部36に送り込まれる加圧気体が分流され、放電空間Sと電極部38の外周面とを共に通過するように、風路34を形成することが好ましい。これにより、放電空間S内で大量に生成した有効成分を下流側に順次送り出すことと、高温の電極部38を効率的に放熱させることとが共に達成できるので、大量の有効成分を長時間安定して発生および吐出させることが可能となる。   In any of the modifications, the air passage 34 is formed so that the pressurized gas sent from the upstream side to the discharge generation unit 36 is divided and passes through the discharge space S and the outer peripheral surface of the electrode unit 38 together. It is preferable. As a result, it is possible to achieve both the sequential delivery of effective components generated in large quantities in the discharge space S to the downstream side and efficient heat dissipation of the high temperature electrode section 38, so that a large amount of effective components can be stabilized for a long time. Thus, it can be generated and discharged.

図2、図3のいずれの形態の放電部3においても、放電により生成される有効成分は、硝酸イオン、スーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカルラジカル、オゾン等の各成分であるが、気体供給路12から供給する気体の種類や放電部3での放電条件を適宜選択することによって、有効成分の種類や濃度を制御することができる。気体供給路12から気液混合槽23内に供給する気体としては、空気、二酸化炭素、窒素、酸素、オゾン、アルゴン、水素、ヘリウム、メタン、プロパン、ブタン等の適宜気体を単一で又は混合して供給することができる。   2 and 3, the effective components generated by the discharge are components such as nitrate ions, superoxide radicals, hydroxy radical radicals, and ozone, but from the gas supply path 12. By appropriately selecting the type of gas to be supplied and the discharge conditions in the discharge unit 3, the type and concentration of the active ingredient can be controlled. As a gas to be supplied from the gas supply path 12 into the gas-liquid mixing tank 23, a suitable gas such as air, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, ozone, argon, hydrogen, helium, methane, propane, or butane is used alone or mixed. Can be supplied.

例えば、空気から成るナノバブルに放電を生じさせた場合には、有効成分として上記各成分を生成することができ、メタンや酸素から成るナノバブルに放電を生じさせた場合には、有効成分として上記各成分に加えてメタノール、ギ酸等を大量に生成することができる。このメタノールやギ酸により、さらに持続的な殺菌効果が得られる。また、窒素やオゾンから成るナノバブルに放電を生じさせた場合には、有効成分としてスーパーオキサイドラジカル、ヒドロキシラジカルをさらに大量に生成することができる。   For example, when a discharge is generated in nanobubbles made of air, each of the above components can be generated as an effective component, and when a discharge is generated in nanobubbles made of methane or oxygen, In addition to the components, methanol, formic acid and the like can be produced in large quantities. With this methanol and formic acid, a further sterilizing effect can be obtained. In addition, when discharge is generated in nanobubbles made of nitrogen or ozone, superoxide radicals and hydroxy radicals can be produced in a larger amount as active ingredients.

そして、有効成分を含む気泡が存在する気液混合液から、脱気泡部14を通じて大きな気泡を取り除いた後、この気液混合液を減圧部15に送り出してその圧力を最高減圧速度2000MPa/sec以下の減圧速度ΔP2/t(ΔP2:減圧量、t:時間)で大気圧まで減圧し、ナノバブルを含む気液混合液(即ち、本発明での機能液)としてミスト発生部9に送り出す。   And after removing a big bubble from the gas-liquid mixture in which the bubble containing an active ingredient exists through the degassing part 14, this gas-liquid mixture is sent out to the decompression part 15, and the pressure is 2000 MPa / sec or less at the maximum decompression speed. The pressure is reduced to atmospheric pressure at a pressure reduction rate ΔP2 / t (ΔP2: amount of pressure reduction, t: time) and sent to the mist generator 9 as a gas-liquid mixed liquid containing nanobubbles (ie, a functional liquid in the present invention).

ここで生成される機能液は、ナノバブルを高濃度で含むものであって、そのために顕著な特性を有する。具体的には改めて詳述するが、本発明で生成するナノバブルは非常に微細なものであって、液体中にその飽和溶解濃度以上の高濃度で気体を保持できるという特性や、浮力が働かないため液体中に長期間に亘って安定に存在させることができるという特性や、気泡界面の水素結合距離が短く、気泡の内圧が高くなることによって高濃度のナノバブルを安定的に保持できるという特性を有する。   The functional liquid produced here contains nanobubbles at a high concentration, and therefore has remarkable characteristics. Specifically, the nanobubbles generated in the present invention are very fine, and the characteristics that the gas can be held at a high concentration above its saturated dissolution concentration and buoyancy do not work. Therefore, it has the property that it can be stably present in the liquid for a long period of time, and the hydrogen bond distance at the bubble interface is short and the internal pressure of the bubble is increased, so that high concentration nanobubbles can be stably held. Have.

そして、このような特性のナノバブル内に各種の有効成分を存在させることによって、有効成分を非常に高濃度に且つ安定的に保持する機能液が創り出されるのである。   And by making various active ingredients exist in the nanobubble of such a characteristic, the functional liquid which hold | maintains an active ingredient in very high concentration stably is created.

なお、加圧部11を成す気液混合槽23を複数設けて、複数回加圧する構成にしてもよい。液体を送りながら複数回加圧することにより、液体を強力に加圧して、気泡界面の構造が強固な気液混合液を生成することができる。   Note that a plurality of gas-liquid mixing tanks 23 forming the pressurizing unit 11 may be provided to pressurize a plurality of times. By pressurizing the liquid a plurality of times while feeding the liquid, it is possible to strongly pressurize the liquid and generate a gas-liquid mixture having a strong bubble interface structure.

以上、本例の機能ミスト生成装置の基本的な構成について述べた。以下においては、本例の機能ミスト生成装置をなす各部のさらに詳細な構成について、図4〜図10に基づいて詳述する。   The basic configuration of the functional mist generating apparatus of this example has been described above. Below, the further detailed structure of each part which comprises the function mist production | generation apparatus of this example is explained in full detail based on FIGS.

上記脱気泡部14は、上記のようにして気体が混合された液体から、比較的大きな気泡を取り除くものであって、気泡をそれ自身の浮力で上昇させて取り除くようにした管体などで、構成することができる。取り除かれた気泡は気体となって上部に集積するので、この除去された気体を弁などの気体除去部18により取り除くことができる。浮力により上昇する気泡としてはマイクロオーダーサイズ、すなわち直径1μmを超えるサイズの気泡であり、このような比較的大きい気泡が取り除かれて微細な気泡であるナノバブルが液体中に存在することにより、気泡の内部圧が高く安定な気液混合液を得ることができる。   The defoaming portion 14 removes relatively large bubbles from the liquid mixed with gas as described above, and is a tube body that lifts and removes bubbles by its own buoyancy. Can be configured. Since the removed bubbles become gas and accumulate on the upper part, the removed gas can be removed by the gas removing unit 18 such as a valve. Bubbles that rise due to buoyancy are micro-order sizes, that is, bubbles with a diameter exceeding 1 μm. By removing such relatively large bubbles and the presence of nanobubbles, which are fine bubbles, in the liquid, A stable gas-liquid mixture with high internal pressure can be obtained.

脱気泡部14としては、具体的には、図4に示すような構成にすることができる。図4(a)には、気液混合槽23と連続して地表面に略水平(重力方向に対して略垂直な平面上)な姿勢となるように形成し、液体Lq中の気泡Bをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Bを取り除くようにした管体の例を示している。また、図4(b)には、気液混合槽23に連続すると共に気液混合槽23と合わせた形状が正面視逆L字型となるように形成し、液体Lqの流れ方向を下方向(重力方向と略同方向)にすることで、液体Lq中の気泡Bをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Bを取り除くようにした管体の例を示している。また、図4(c)には、気液混合槽23とは別体にし、液体Lqの流れ方向を下方向(重力方向と略同方向)にして液体Lq中の気泡Bをその浮力によって液面まで上昇させて気泡Bを取り除くようにした管体の例を示している。   Specifically, the degassing part 14 can be configured as shown in FIG. In FIG. 4 (a), it is formed so as to be in a posture that is substantially horizontal (on a plane substantially perpendicular to the direction of gravity) on the ground surface continuously with the gas-liquid mixing tank 23, and the bubbles B in the liquid Lq are formed. An example of a tubular body in which bubbles B are removed by raising the liquid surface by the buoyancy is shown. FIG. 4B shows that the shape that is continuous with the gas-liquid mixing tank 23 and combined with the gas-liquid mixing tank 23 is a reverse L-shape when viewed from the front, and the flow direction of the liquid Lq is downward. An example of a tubular body in which the bubbles B are removed by raising the bubbles B in the liquid Lq to the liquid level by the buoyancy by setting (substantially the same direction as the gravity direction) is shown. In FIG. 4 (c), the liquid Lq is separated from the gas-liquid mixing tank 23, and the flow direction of the liquid Lq is set downward (substantially the same direction as the direction of gravity). The example of the tubular body which raised to the surface and removed the bubble B is shown.

上記減圧部15は、脱気泡部14の下流側に設けたものであり、加圧された状態の気液混合液を送り出す際に、減圧部15において大気圧まで徐々に減圧をした後に、吐出するように設けている。このような減圧部15を設けているのは、上記のように加圧により気体と混合された液体は高圧状態にあるので、そのまま大気圧下にある外部に排出すると、急激な圧力低下により気液混合液中の気泡が合体して液体から排出されるおそれや、キャビテーションが発生するおそれがあるからである。   The decompression unit 15 is provided on the downstream side of the defoaming unit 14, and when the gas-liquid mixture in a pressurized state is sent out, the decompression unit 15 gradually reduces the pressure to atmospheric pressure and then discharges the mixture. It is provided to do. The pressure reducing unit 15 is provided because the liquid mixed with the gas by pressurization as described above is in a high pressure state. This is because bubbles in the liquid mixture may be combined and discharged from the liquid, or cavitation may occur.

減圧部15は、気体が混合された液体を送りながら、配管全域での減圧速度ΔP2/t(ΔP2:減圧量、t:時間)の上限を2000MPa/sec以下にして減圧するように構成されている。これにより、強固な気泡界面の構造を維持させたまま、ナノバブルを消滅させたり合体させたりすることなく、気液混合液を取り出すことができる。   The depressurization unit 15 is configured to depressurize the upper limit of the depressurization speed ΔP2 / t (ΔP2: depressurization amount, t: time) over the entire area of the piping while sending a liquid mixed with gas. Yes. Thereby, it is possible to take out the gas-liquid mixture without erasing or coalescing the nanobubbles while maintaining a strong bubble interface structure.

減圧部15として、具体的には、図5のような構成にすることができる。つまり、減圧部15を、図5(a)のように流路断面積が段階的に徐々に小さくなる流路16で構成してもよいし、図5(b)のように流路断面積が連続的に徐々に小さくなる流路16で構成してもよい。また、減圧部15を、図5(c)のように気液混合液の圧力を高圧状態(P1)から(P2、P3、・・・)大気圧(Pn)にまで圧力損失で徐々に減圧するように流路長さ(L)を調整した流路16で構成してもよいし、図5(d)のように流路16に設けた複数の圧力調整弁19などにより構成してもよい。   Specifically, the decompression unit 15 can be configured as shown in FIG. That is, the decompression unit 15 may be configured by the flow path 16 whose flow path cross-sectional area gradually decreases as shown in FIG. 5A, or the flow path cross-sectional area as shown in FIG. 5B. May be constituted by the flow path 16 that gradually decreases gradually. Further, the pressure reducing unit 15 gradually reduces the pressure of the gas-liquid mixture from the high pressure state (P1) to (P2, P3,...) Atmospheric pressure (Pn) as shown in FIG. Alternatively, the flow path 16 may be configured with the flow path length (L) adjusted, or may be configured with a plurality of pressure adjusting valves 19 provided in the flow path 16 as shown in FIG. Good.

例えば、図5(a)または図5(b)のような減圧部15を用いた場合、減圧部15よりも上流側の流路16を内径20mmにし、減圧部15を、流路長さが約1cm〜10mで、内径が20mmから4mmにまで徐々に小さくなることにより流路断面積が小さくなる管体により構成することができる。なお、減圧部15は、入口内径/出口内径=2〜10程度に設定することや、1cmあたりの内径減少値を1〜20mm程度に設定することができる。このとき、減圧部15に対して4×10−6m/s以上の流速で気液混合液を送ると、最高減圧速度2000MPa/sec以下で、ナノバブルを消滅させることなく1.0MPa減圧することができ、気液混合液を大気圧にまで減圧することができる。   For example, when the decompression unit 15 as shown in FIG. 5A or FIG. 5B is used, the flow path 16 upstream of the decompression unit 15 has an inner diameter of 20 mm, and the decompression unit 15 has a flow path length of 20 mm. About 1 cm to 10 m, the inner diameter of the tube gradually decreases from 20 mm to 4 mm, so that the channel cross-sectional area can be reduced. In addition, the decompression part 15 can set an inlet inner diameter / outlet inner diameter = about 2-10, and can set the inner diameter reduction | decrease value per cm to about 1-20 mm. At this time, when the gas-liquid mixture is sent to the decompression unit 15 at a flow rate of 4 × 10 −6 m / s or higher, the pressure can be reduced by 1.0 MPa at a maximum decompression speed of 2000 MPa / sec or less without erasing the nanobubbles. And the gas-liquid mixture can be depressurized to atmospheric pressure.

ミスト発生部9は、減圧された気液混合液である機能液を、ミスト化して吐出するものである。なお、図6のように、このミスト発生部9と減圧部15との間に、加圧部11における液体の押し込み圧を十分に確保するために延長流路20を設けることもできる。このとき、減圧部15を含めた全体の圧力損失を算出したうえで、気液混合槽23内で液体と気体を加圧するのに必要な押し込み圧と、全体の圧力損失との差を算出し、さらにこの差の分だけ圧力損失が生じるように流路長さを調整した延長流路20を、流路16に付加する。押し込み圧の確保には、絞り部などを設けることも考えられるが、絞り部などで押し込み圧を調整する場合には、急激な圧力変化により気泡が崩壊するおそれがある。これに対して、上記延長流路20を設けた場合には、気泡が安定化した状態の気液混合液を機能液として、ミスト発生部9に供給することができる。   The mist generating part 9 discharges the functional liquid, which is a decompressed gas-liquid mixture, into a mist. As shown in FIG. 6, an extension channel 20 may be provided between the mist generating unit 9 and the pressure reducing unit 15 in order to ensure a sufficient liquid pressing pressure in the pressure applying unit 11. At this time, after calculating the total pressure loss including the decompression unit 15, the difference between the pushing pressure required to pressurize the liquid and gas in the gas-liquid mixing tank 23 and the total pressure loss is calculated. Further, an extension channel 20 whose channel length is adjusted so that a pressure loss is generated by the difference is added to the channel 16. In order to secure the indentation pressure, it may be possible to provide a throttling portion or the like. However, when the indentation pressure is adjusted by the throttling portion or the like, there is a possibility that the bubbles collapse due to a sudden pressure change. On the other hand, when the extension flow path 20 is provided, the gas-liquid mixed liquid in a state in which bubbles are stabilized can be supplied to the mist generating unit 9 as a functional liquid.

ミスト発生部9としては、図7〜図10に示すような装置のいずれかを用いることができる。図7に示すものは風圧を利用して機能液をミスト化する噴霧装置10であり、図8に示すものは機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせてミスト化する静電霧化装置13である。また、図9に示すものは、超音波振動により機能液をミスト化する超音波噴霧装置であり、図10に示すものは、表面弾性波により機能液を霧化する表面弾性波噴霧装置である。   As the mist generating unit 9, any of the apparatuses shown in FIGS. 7 to 10 can be used. FIG. 7 shows a spray device 10 that mists the functional liquid using wind pressure, and FIG. 8 shows that the functional liquid is electrostatically atomized by applying a voltage to the functional liquid. It is the electrostatic atomizer 13 which makes mist. Further, what is shown in FIG. 9 is an ultrasonic spray device that mists the functional liquid by ultrasonic vibration, and what is shown in FIG. 10 is a surface acoustic wave spray device that atomizes the functional liquid by surface elastic waves. .

図7に示す噴霧装置10は、機能ミスト生成装置の流路16を通じて生成されて送り出される機能液を貯留するタンク状の機能液貯留部50と、この機能液貯留部50内の機能液を適量ずつ先端に搬送する細管状の搬送路51と、圧力源52と、圧力源52からの風圧を搬送路51の先端に搬送された機能液に対して与える送風路55と、圧力源52からの風圧により霧化された機能ミストが吹き当たる壁部53とを具備する。壁部53に吹き当たった機能ミストは更に小粒の機能ミストとなり、外部空間へと放出される。符号54は還流部であり、壁部53に当たった機能ミストの一部を機能液貯留部50に戻すようになっている。   The spray device 10 shown in FIG. 7 has a tank-like functional liquid reservoir 50 that stores the functional liquid that is generated and sent out through the flow path 16 of the functional mist generator, and an appropriate amount of functional liquid in the functional liquid reservoir 50. A narrow tubular conveyance path 51 that conveys to the tip, a pressure source 52, a blower path 55 that gives the wind pressure from the pressure source 52 to the functional liquid conveyed to the tip of the conveyance path 51, and a pressure source 52 And a wall portion 53 to which the functional mist atomized by the wind pressure blows. The functional mist sprayed on the wall portion 53 becomes a smaller functional mist and is discharged to the external space. Reference numeral 54 denotes a reflux portion that returns a part of the functional mist that has hit the wall portion 53 to the functional liquid storage portion 50.

この噴霧装置10によれば、生成した機能液を風圧によって順次霧化させ、機能ミストとしたうえで外部空間へと放出することができる。ここで、本発明の機能液を霧化して生成する機能ミストは、有効成分を非常に高濃度で保持するものとなる。   According to this spraying apparatus 10, the produced | generated functional liquid can be sequentially atomized with a wind pressure, and can be discharge | released to external space after setting it as a functional mist. Here, the functional mist generated by atomizing the functional liquid of the present invention holds the active ingredient at a very high concentration.

というのも、上述したように本発明で生成する機能液が有効成分を非常に高濃度に且つ安定的に保持するものとなっているので、この機能液を霧化して成る機能ミストは有効成分を非常に高濃度で保持するもとなるからである。   Because, as described above, the functional liquid produced in the present invention holds the active ingredient at a very high concentration and stably, the functional mist formed by atomizing this functional liquid is the active ingredient. This is because it becomes a cause of maintaining a very high concentration.

図8に示す静電霧化装置13は、機能ミスト生成装置の流路16を通じて生成されて送り出される機能液を貯留するタンク状の機能液貯留部60と、この機能液貯留部60内の機能液が適量ずつその先端部に搬送される放電電極61と、放電電極61に対して高電圧を印加する電圧印加部62とを具備する。図示例では放電電極61と対向する箇所に電極63を備え、この電極63との間で放電電極61に高電圧を印加するようになっているが、電極63を備えずに放電電極61に高電圧を印加する構成であってもよい。   The electrostatic atomizer 13 shown in FIG. 8 has a tank-like functional liquid reservoir 60 that stores the functional liquid generated and sent out through the flow path 16 of the functional mist generator, and functions in the functional liquid reservoir 60. A discharge electrode 61 that transports an appropriate amount of liquid to the tip thereof and a voltage application unit 62 that applies a high voltage to the discharge electrode 61 are provided. In the illustrated example, an electrode 63 is provided at a location facing the discharge electrode 61, and a high voltage is applied to the discharge electrode 61 between the electrode 63, but a high voltage is applied to the discharge electrode 61 without the electrode 63. It may be configured to apply a voltage.

放電電極61の先端部において機能水に高電圧を印加することで生成した帯電微粒子水は、すなわち機能ミストとなり、外部空間へと放出される。ここで生成される機能ミストも、やはり有効成分を非常に高濃度で保持するものとなる。   The charged fine particle water generated by applying a high voltage to the functional water at the tip portion of the discharge electrode 61 becomes a functional mist, and is discharged to the external space. The functional mist generated here also retains the active ingredient at a very high concentration.

図9に示す超音波噴霧装置は、機能ミスト生成装置の流路16を通じて生成されて送り出される機能液を貯留するタンク状の機能液貯留部70と、この機能液貯留部70内の機能液に対して超音波振動を与える超音波振動子71と、超音波振動子71に対して電力を供給する電力供給部72とを具備する。機能水を超音波振動させることで生成したミストは、すなわち機能ミストとなり、外部空間へと放出される。ここで生成される機能ミストも、やはり有効成分を非常に高濃度で保持するものとなる。   The ultrasonic spraying device shown in FIG. 9 has a tank-like functional liquid reservoir 70 that stores the functional liquid that is generated and sent out through the flow path 16 of the functional mist generator, and the functional liquid in the functional liquid reservoir 70. On the other hand, an ultrasonic transducer 71 that applies ultrasonic vibration and a power supply unit 72 that supplies electric power to the ultrasonic transducer 71 are provided. The mist generated by ultrasonically vibrating the functional water becomes a functional mist and is released to the external space. The functional mist generated here also retains the active ingredient at a very high concentration.

図10に示す表面弾性波噴霧装置は、機能ミスト生成装置の流路16を通じて生成されて送り出される機能液を貯留するタンク状の機能液貯留部(図示せず)と、この機能液貯留部内の機能液がその表面に適量ずつ搬送される基板部80と、基板部80に対して表面弾性波を生じさせる振動子81と、振動子81に電力を供給する高周波電源82とを具備する。基板部80上の機能水に表面弾性波を与えることで生成したミストは、すなわち機能ミストとなり、外部空間へと放出される。ここで生成される機能ミストも、やはり有効成分を非常に高濃度で保持するものとなる。   The surface acoustic wave spraying device shown in FIG. 10 has a tank-like functional liquid reservoir (not shown) that stores the functional liquid that is generated and sent out through the flow path 16 of the functional mist generator, and the inside of the functional liquid reservoir. A substrate unit 80 on which a functional liquid is transported to the surface by an appropriate amount, a vibrator 81 that generates surface acoustic waves on the substrate unit 80, and a high-frequency power source 82 that supplies power to the vibrator 81 are provided. The mist generated by applying the surface acoustic wave to the functional water on the substrate unit 80 becomes a functional mist and is released to the external space. The functional mist generated here also retains the active ingredient at a very high concentration.

なお、図7〜図10に示す各形態のミスト発生部9においては、それぞれ以下のような利点がある。つまり、例えば図7に示すように風圧を利用する噴霧装置10にあっては、機能ミストを大容量で生成することが容易であるという利点があり、図8に示す静電霧化装置13であれば、機能ミストの粒径を制御しやすいという利点や、帯電した状態で機能ミストを放出することができるという利点がある。また、図9に示す超音波噴霧装置や図10に示す表面弾性波噴霧装置であれば、ミスト発生部9ひいては機能ミスト生成装置全体をコンパクト化できるという利点がある。   In addition, in the mist generating part 9 of each form shown in FIGS. 7-10, there exist the following advantages, respectively. That is, for example, as shown in FIG. 7, the spray device 10 that uses wind pressure has an advantage that it is easy to generate a functional mist with a large capacity, and the electrostatic atomizer 13 shown in FIG. If so, there are advantages that the particle diameter of the functional mist can be easily controlled and that the functional mist can be released in a charged state. In addition, the ultrasonic spray device shown in FIG. 9 and the surface acoustic wave spray device shown in FIG. 10 have the advantage that the mist generator 9 and thus the entire functional mist generator can be made compact.

上記したように、本例の機能ミスト生成装置にあっては、加圧部11をなす気液混合槽23にまで液体を圧送し、圧送された液体に対して気体供給路12から供給した気体を注入する。そして、気体が注入された液体を、0.17MPa/sec以上の加圧速度ΔP1/t(ΔP1:圧力増加量、t:時間)で加圧し、液体の圧力を0.15MPa以上にする。すなわち、気液混合槽23から脱気泡部14へ送り出される際の液体の圧力は0.15MPa以上になっている。その後、脱気泡部14で気液混合液中のナノサイズを超える気泡を取り除き、さらに該液体を減圧部15および下流側の流路16に送りながら最高減圧速度2000MPa/sec以下の減圧速度ΔP2/t(ΔP2:減圧量、t:時間)で徐々に大気圧まで減圧する。この工程により、所望のナノバブルが高濃度で且つ安定的に存在した気液混合液を生成し、これを機能液としてさらにミスト化することで、機能ミストを外部に放出することができる。   As described above, in the functional mist generating apparatus of the present example, the liquid is pumped to the gas-liquid mixing tank 23 forming the pressurizing unit 11, and the gas supplied from the gas supply path 12 to the pumped liquid. Inject. Then, the liquid into which the gas is injected is pressurized at a pressure rate ΔP1 / t (ΔP1: pressure increase amount, t: time) of 0.17 MPa / sec or more, and the pressure of the liquid is set to 0.15 MPa or more. That is, the pressure of the liquid when being sent out from the gas-liquid mixing tank 23 to the defoaming portion 14 is 0.15 MPa or more. Thereafter, bubbles exceeding the nano size in the gas-liquid mixed solution are removed by the defoaming portion 14, and further, the pressure is reduced to a maximum pressure reduction rate of 2000 MPa / sec or less ΔP2 // while the liquid is sent to the pressure reduction portion 15 and the downstream flow path 16. The pressure is gradually reduced to atmospheric pressure at t (ΔP2: reduced pressure amount, t: time). By this step, a gas / liquid mixed liquid in which desired nanobubbles are stably present at a high concentration is generated, and this is further misted as a functional liquid, whereby the functional mist can be released to the outside.

以下においては、0.12MPa以上の圧力の気体からなるナノバブルが存在する気液混合液の一例として、液体として純水を用い、気体として窒素、水素、メタン、アルゴン、二酸化炭素のいずれかを用いた場合の気液混合液中における[気体量]、[気泡のサイズ]、[気泡の内圧]、[水素結合の距離]、[気泡の分布量]、[気液混合液の安定性]の各特性を、図11〜図15に基づいて順に詳述する。   In the following, as an example of a gas-liquid mixed liquid in which nanobubbles composed of a gas having a pressure of 0.12 MPa or more exist, pure water is used as the liquid, and any of nitrogen, hydrogen, methane, argon, and carbon dioxide is used as the gas. Of [gas amount], [bubble size], [bubble internal pressure], [hydrogen bond distance], [bubble distribution amount], [gas-liquid mixture stability] Each characteristic will be described in detail with reference to FIGS.

[気体量]
液体として純水を、気体として窒素、水素、メタン、アルゴン、二酸化炭素のいずれかを使用した気液混合液中に、気泡として存在する気体量を次の方法により測定した。
(1)25℃、導電率0.1μS/cmの純水に、各種の気体を混合させ気液混合液を得た。
(2)直径1μm以上の大きな気泡を水から分離するために、気液混合液を25℃で1日静置した。なお、静置時間について、ストークスの法則から
気泡上昇速度: V=d2×g/(18×γ)
(d:気泡直径、g:重力加速度、γ:動粘性係数)
の式が成立し、この式より1μmの気泡の上昇速度は約2.4×10−4m/sであるので、例えば静置時の容器の水深が50mmの場合、1日静置すれば気泡を除去することができる。
(3)最小測定値1mgの分析天秤で気液混合液の質量を測定した。
(4)ガス透過度および透湿度の低いPE+ナイロン樹脂製のビニル袋に気液混合液とスタラーの撹拌子を入れ、空気を追い出して袋に空気が無い状態でシーラーにてビニル袋を密封した。
(5)密封直後に、分析天秤で気液混合液が封入されたビニル袋の質量を測定した。
(6)ホットスタラーにより25℃の気液混合液が密封されたビニル袋を45℃に昇温して気液混合液を約5時間撹拌した。この昇温と撹拌により、微細気泡や、45℃の飽和溶解濃度以上で溶解していた気体が気液混合液から分離されビニル袋の上部に集まった。
(7)室温25℃の条件でホットスタラーの設定温度を25℃にし、25℃の飽和溶解度の液体になるよう数時間撹拌を行った。
(8)分析天秤で、気体と液体が封入されたビニル袋の質量を測定した。
(9)計3回の質量測定から気液混合液の質量と、昇温および撹拌によって気液混合液から分離された気体による浮力によって生じる液体の質量変化量とを得た。質量変化量は、気液混合液から分離された気体容積と同容積の空気の質量と同じであり、この値から分離された気体の容量と質量を算出することができる。
[Gas volume]
The amount of gas present as bubbles in a gas-liquid mixture using pure water as a liquid and nitrogen, hydrogen, methane, argon, or carbon dioxide as a gas was measured by the following method.
(1) Various gases were mixed with pure water having a conductivity of 0.1 μS / cm at 25 ° C. to obtain a gas-liquid mixture.
(2) In order to separate large bubbles having a diameter of 1 μm or more from water, the gas-liquid mixture was allowed to stand at 25 ° C. for 1 day. As for the standing time, from the Stokes' law, the bubble rising speed: V = d2 × g / (18 × γ)
(D: bubble diameter, g: gravitational acceleration, γ: kinematic viscosity coefficient)
From this equation, the rate of rise of bubbles of 1 μm is about 2.4 × 10 −4 m / s. For example, when the water depth of the container at the time of standing is 50 mm, Can be removed.
(3) The mass of the gas-liquid mixture was measured with an analytical balance having a minimum measured value of 1 mg.
(4) Gas-liquid mixture and stirrer of stirrer are placed in a PE + nylon resin vinyl bag with low gas permeability and moisture permeability, and the vinyl bag is sealed with a sealer in a state where there is no air in the bag. .
(5) Immediately after sealing, the mass of the vinyl bag in which the gas-liquid mixture was sealed was measured with an analytical balance.
(6) The vinyl bag in which the gas / liquid mixture at 25 ° C. was sealed by a hot stirrer was heated to 45 ° C., and the gas / liquid mixture was stirred for about 5 hours. By this temperature rise and stirring, fine bubbles and gas dissolved at a saturated dissolution concentration of 45 ° C. or higher were separated from the gas-liquid mixture and collected on the top of the vinyl bag.
(7) The set temperature of the hot stirrer was set to 25 ° C. at room temperature of 25 ° C., and the mixture was stirred for several hours so as to become a liquid having a saturation solubility of 25 ° C.
(8) Using an analytical balance, the mass of the vinyl bag in which gas and liquid were enclosed was measured.
(9) The mass of the gas-liquid mixture and the amount of change in the mass of the liquid caused by the buoyancy caused by the gas separated from the gas-liquid mixture by heating and stirring were obtained from three mass measurements. The mass change amount is the same as the mass of air having the same volume as the gas volume separated from the gas-liquid mixture, and the volume and mass of the separated gas can be calculated from this value.

図11は、このようにして測定された気体容量を示すグラフである。各棒グラフの下部領域は、測定された気泡として存在していた気体の量であり、上部領域はヘンリー則に従う気体の飽和溶解量である。グラフに示すように、例えば水素と水を用いた気液混合液の場合、25℃の純水1Lに水素が、飽和溶解量として17.6mL溶解し、528mLの気体が微細な気泡として存在することが確認された。すなわち、気液混合液に含有する気体量は過飽和溶解量の約30倍であった。また同様に、過飽和溶解量に対して気液混合液に含有する気体量は、窒素では約36倍、メタンでは約17倍、アルゴンでは約16倍、二酸化炭素では約1.9倍であった。このように、ナノバブルを有する気液混合液は、飽和溶解濃度以上の高濃度で気体を液体中に保持することが可能である。   FIG. 11 is a graph showing the gas volume measured in this way. The lower region of each bar graph is the amount of gas that was present as the measured bubble, and the upper region is the saturated amount of gas that follows Henry's law. As shown in the graph, for example, in the case of a gas-liquid mixture using hydrogen and water, 17.6 mL of hydrogen is dissolved in 1 L of pure water at 25 ° C. as a saturated dissolution amount, and 528 mL of gas exists as fine bubbles. It was confirmed. That is, the amount of gas contained in the gas-liquid mixture was about 30 times the amount of supersaturated dissolution. Similarly, the amount of gas contained in the gas-liquid mixture with respect to the supersaturated dissolution amount was about 36 times for nitrogen, about 17 times for methane, about 16 times for argon, and about 1.9 times for carbon dioxide. . Thus, the gas-liquid mixed liquid having nanobubbles can hold gas in the liquid at a high concentration equal to or higher than the saturated dissolution concentration.

[気泡のサイズ]
上記と同様にして製造した気液混合液を瞬間凍結し、真空中においてカッターで割断し、その割断面にメタン・エチレンを流し放電させ、凹凸を転写した炭化水素膜(レプリカ膜)を作製した。このレプリカ膜に導電性オスミウム薄膜を張り、十分乾燥させて、走査型電子顕微鏡(SEM)で観測した。図12は、窒素と純水の気液混合液について、SEMにより観測された写真の第1例である。同様に写真観察することにより、気体として窒素、水素、メタン、アルゴン、二酸化炭素を用いた場合、いずれも気液混合液の気泡サイズは、直径の分布ピークが100nmであることが確認された。なお、上記の気体と純水の気液混合液の気泡はレーザーを用いた動的散乱法等の粒子径分布測定装置では正確な検知ができなかった。
[Bubble size]
A gas-liquid mixture produced in the same manner as above was instantly frozen, cleaved with a cutter in a vacuum, and methane / ethylene flowed through the fractured surface to discharge, producing a hydrocarbon film (replica film) with transferred irregularities. . A conductive osmium thin film was applied to the replica film, dried sufficiently, and observed with a scanning electron microscope (SEM). FIG. 12 is a first example of a photograph observed by SEM for a gas-liquid mixture of nitrogen and pure water. Similarly, by observing photographs, it was confirmed that when nitrogen, hydrogen, methane, argon, carbon dioxide was used as the gas, the bubble size of the gas-liquid mixture was 100 nm in diameter distribution peak. The bubbles in the gas-liquid mixture of the above gas and pure water could not be accurately detected by a particle size distribution measuring apparatus such as a dynamic scattering method using a laser.

[気泡の内圧]
気液混合液中の気体総量から、気泡内部の圧力を算出した。以下の表1は、窒素、メタン、またはアルゴンと25℃の純水との気液混合液における、気体総量と、気体総量から算出した気泡の内圧を示している。
[Internal pressure of bubbles]
The pressure inside the bubbles was calculated from the total amount of gas in the gas-liquid mixture. Table 1 below shows the total amount of gas and the internal pressure of bubbles calculated from the total amount of gas in a gas-liquid mixture of nitrogen, methane, or argon and pure water at 25 ° C.

ここでの気泡における気体の内部圧力は、次の方法で算出される。
気体の状態方程式は、
PV/T=(const)
(P:内部圧力、V:容積、T:内部温度)
で表され、Tが一定の場合、特に
PV=(const)
で表される。
The internal pressure of the gas in the bubble here is calculated by the following method.
The equation of state of gas is
PV / T = (const)
(P: internal pressure, V: volume, T: internal temperature)
When T is constant, PV = (const)
It is represented by

そして、気液混合液の密度から気液混合液中の気泡の容積が計算でき、上式から、
大気圧 × 気体総体積量 = 気泡の内圧 × 液中の気体総体積量
の関係が成立し、この関係式に上記で測定した気体量を当てはめて気泡における気体の内圧が計算され、表1のような圧力値となる。
And the volume of bubbles in the gas-liquid mixture can be calculated from the density of the gas-liquid mixture,
The relationship of atmospheric pressure × total gas volume = bubble internal pressure × total gas volume in liquid is established, and the internal gas pressure in the bubbles is calculated by applying the above measured gas amount to this relational expression. The pressure value is as follows.

例えば気体が窒素の場合、気液混合液1リットル中における、水体積がw1リットル、水中での気体体積がw2リットルであると仮定すると、体積については次の関係式が成り立つ。   For example, when the gas is nitrogen, assuming that the water volume is 1 liter and the gas volume in water is 2 liters in 1 liter of gas-liquid mixture, the following relational expression is established for the volume.

w1 + w2 =1リットル (式A)
また、質量については次の関係式が成り立つ。
w1 + w2 = 1 liter (Formula A)
In addition, the following relational expression holds for the mass.

w1 × 水の密度 + w2÷22.4(リットル)×28(分子量)=測定質量 (式B)
水の密度 :常温常圧の純水では997.1g/L
22.4リットル :気体1モルの体積
測定質量 :表1の値で988.3
上記の2式(式A,B)の方程式を解くと、
w2=8.84×10^(-3) が算出されるので、
気体の内圧=大気圧 × 気体総体積量 ÷ 液中の気体総体積量
=0.1×(表1の値)÷w2
=0.1×0.56÷(8.84×10^(-3))
=6.3MPa
となる。
w1 × density of water + w2 ÷ 22.4 (liter) × 28 (molecular weight) = measured mass (Formula B)
Water density: 997.1g / L for pure water at normal temperature and pressure
22.4 liters: volume of 1 mol of gas Measured mass: 988.3 with the values in Table 1
Solving the above two equations (Equations A and B),
Since w2 = 8.84 × 10 ^ (-3) is calculated,
Internal pressure of gas = atmospheric pressure x total volume of gas ÷ total volume of gas in liquid
= 0.1 x (value in Table 1) / w2
= 0.1 × 0.56 ÷ (8.84 × 10 ^ (-3))
= 6.3 MPa
It becomes.

なお、上記の計算では、気泡の内部温度が一定(常温)であるとして考えたが、実際の気泡の内部温度については大気の温度(常温)より高いことも予想され、その場合、気泡の内部圧は上記算出結果より更に高いことが気体の状態方程式から予測できる。   In the above calculation, it was assumed that the internal temperature of the bubble was constant (normal temperature), but the actual internal temperature of the bubble is also expected to be higher than the atmospheric temperature (normal temperature). It can be predicted from the gas state equation that the pressure is higher than the above calculation result.

ところで、一般には、気泡の内圧は次のようにして算出される。気泡は気液相界面間の界面張力により加圧され、この界面張力はヤングラプラスの式(下記式)で導かれる。   By the way, in general, the internal pressure of bubbles is calculated as follows. The bubbles are pressurized by the interfacial tension between the gas-liquid interface, and this interfacial tension is derived by Young Laplace's equation (the following equation).

ΔP=2σ/r
(ΔP:上昇圧力、σ:表面張力、r:気泡半径)
この式によれば、例えば、直径100nmのサイズの気泡の場合、気泡内部圧力は3MPaになる。
ΔP = 2σ / r
(ΔP: rising pressure, σ: surface tension, r: bubble radius)
According to this equation, for example, in the case of a bubble having a diameter of 100 nm, the bubble internal pressure is 3 MPa.

一方、気液混合液中の内部圧力は、表1の通り、例えば窒素の場合6.3MPaであり、この気液混合液はSEM写真にて示されるように直径100nmサイズの気泡が分散しているものであることから、気液混合液の気泡は、ヤングラプラスの式から算出される値の約2倍以上の内部圧力を有していることが確認された。したがって、より強固な界面構造が気泡界面において形成されていると結論づけられる。   On the other hand, the internal pressure in the gas-liquid mixed liquid is 6.3 MPa in the case of nitrogen, for example, as shown in Table 1. In this gas-liquid mixed liquid, bubbles having a diameter of 100 nm are dispersed as shown in the SEM photograph. Therefore, it was confirmed that the bubbles of the gas-liquid mixture had an internal pressure that was about twice or more the value calculated from the Young Laplace equation. Therefore, it can be concluded that a stronger interface structure is formed at the bubble interface.

図13は、気液混合液が安定化されるメカニズムを説明する概念説明図である。図示のように、気泡Bと液体Lqの界面には、水素結合距離が通常よりも短い氷やハイドレートのような強固な水分子の結合で境膜構造(結晶構造体)の保護膜Mが形成されており、気液相互の物質移動が阻止されて気泡が安定な状態になったものと考えられる。そして、窒素、メタン、アルゴンの気液混合液内の気泡(ナノバブル)の内圧は、ヤングラプラスの式から求められる圧力よりも約2倍以上である。このように気泡界面の水素結合距離が短く、気泡の内圧が高くなることによって、気泡が安定した気液混合液となるのである。   FIG. 13 is a conceptual explanatory diagram for explaining the mechanism by which the gas-liquid mixture is stabilized. As shown in the figure, a protective film M having a boundary film structure (crystal structure) is formed at the interface between the bubble B and the liquid Lq by bonding of strong water molecules such as ice or hydrate with a hydrogen bond distance shorter than usual. It is thought that the bubbles are stabilized because the mass transfer between the gas and liquid is blocked. The internal pressure of bubbles (nanobubbles) in the gas-liquid mixture of nitrogen, methane, and argon is about twice or more than the pressure obtained from the Young Laplace equation. As described above, the hydrogen bonding distance at the bubble interface is short and the internal pressure of the bubble is increased, so that the bubble becomes a stable gas-liquid mixture.

[水素結合の距離]
図14は、液体として純水、気体として窒素を使用した気液混合液(窒素混合水)と、窒素が純水に飽和溶解濃度で溶解した窒素飽和水との赤外吸収スペクトルとの差分を示すグラフである。水のOH収縮振動による赤外吸収帯としては通常3400cm−1付近に吸収極大があることが知られているが、グラフに示されるようにOH収縮振動の吸収極大が3200cm−1付近にずれている。吸収極大が3400cm−1にある場合、水素結合の距離は0.285nmである。一方、吸収極大が3200cm−1にある場合、水素結合の距離は0.277nmであることが知られており、常温常圧下における通常の水素結合の距離よりも短くなり構造化された氷またはハイドレートに近い水と結論づけられる。
[Hydrogen bond distance]
FIG. 14 shows a difference between an infrared absorption spectrum of a gas-liquid mixed solution (nitrogen mixed water) using pure water as a liquid and nitrogen as a gas and nitrogen saturated water in which nitrogen is dissolved in pure water at a saturated dissolution concentration. It is a graph to show. It is known that the infrared absorption band due to OH contraction vibration of water usually has an absorption maximum in the vicinity of 3400 cm-1, but as shown in the graph, the absorption maximum of OH contraction vibration shifts to around 3200 cm-1. Yes. When the absorption maximum is at 3400 cm −1, the hydrogen bond distance is 0.285 nm. On the other hand, when the absorption maximum is 3200 cm −1, the hydrogen bond distance is known to be 0.277 nm, which is shorter than the normal hydrogen bond distance under normal temperature and normal pressure, and is structured ice or hide. It can be concluded that the water is close to the rate.

[気泡の分布量]
気泡の分布量(個数)は表1から算出した。
[Bubble distribution]
The amount of bubble distribution (number) was calculated from Table 1.

気体が窒素の場合、大気中(0.1MPa)に戻した気泡総量が0.56Lであり、気泡の内圧が6.3MPaであるので、水中での気泡総体積量V1は、等温変化と仮定し、PV=constより
V1=0.56×0.1÷6.3
となる。
When the gas is nitrogen, the total amount of bubbles returned to the atmosphere (0.1 MPa) is 0.56 L, and the internal pressure of the bubbles is 6.3 MPa. Therefore, the total volume V1 of bubbles in water is assumed to change isothermally, PV From = const
V1 = 0.56 × 0.1 ÷ 6.3
It becomes.

また、気泡は半径r=50nmの球体であるから、気泡1個当たりの体積V2は
V2=4/3×π×r^3
となる。
Since the bubbles are spheres with a radius r = 50 nm, the volume V2 per bubble is
V2 = 4/3 × π × r ^ 3
It becomes.

以上より、水1L当たりの気泡の個数n=V1÷V2=1.7×10^16個と算出される。   From the above, the number of bubbles per liter of water n = V1 ÷ V2 = 1.7 × 10 ^ 16 is calculated.

同じように水1L当たりの気泡の個数は、気体がメタンの場合は1.8×10^16個、アルゴンの場合は1.7×10^16個と算出される。   Similarly, the number of bubbles per liter of water is calculated as 1.8 x 10 ^ 16 when the gas is methane and 1.7 x 10 ^ 16 when argon is used.

[気液混合液の安定性]
図15は、空気を純水に混合させて生成した気液混合液について、ガラスビンに密封し一定温度で保管した場合の、飽和溶解濃度に対する気液混合液中の気体存在量比を過飽和度として表示するグラフである。グラフから、過飽和度は400時間経過しても6であり、ほとんど変化していないことが分かる。よって、本発明の気液混合液が長期間に亘って非常に安定であることが確認された。
[Stability of gas-liquid mixture]
FIG. 15 shows the supersaturation as the ratio of gas abundance in the gas-liquid mixture with respect to the saturated dissolution concentration when the gas-liquid mixture produced by mixing air with pure water is sealed in a glass bottle and stored at a constant temperature. It is a graph to display. From the graph, it can be seen that the supersaturation level is 6 even after 400 hours and has hardly changed. Therefore, it was confirmed that the gas-liquid mixture of the present invention is very stable over a long period of time.

このように、機能ミスト生成装置で得ることができる気液混合液は、ナノバブルが液体中に存在しているものであり、ナノバブルを形成する気体の圧力、すなわち内圧は0.12MPa以上である。このように、気泡の内圧は、常温(25℃)において大気圧(1気圧=0.1013MPa)よりも十分に高いものであり、気泡が高い内部圧で維持されることになる。そのため、強固な界面構造を気泡界面において形成することができ、気泡を液体中で消滅させたり合体させたりすることなく、安定に存在させることができる。また、このナノバブル中の気体の圧力は、外部からの衝撃がない限り長期間に亘って液体からの押圧との均衡を保つものであるから、ナノバブルが安定に存在した気液混合液を長期間に亘って利用することが可能になる。なお、気液混合液に一旦衝撃が加えられると、内部圧の力によりナノバブルが合体して発泡するため、この発泡を利用することもできる。   Thus, the gas-liquid mixed liquid which can be obtained with a functional mist production | generation apparatus is what a nano bubble exists in a liquid, and the pressure of the gas which forms a nano bubble, ie, internal pressure, is 0.12 Mpa or more. Thus, the internal pressure of the bubbles is sufficiently higher than the atmospheric pressure (1 atm = 0.101 MPa) at room temperature (25 ° C.), and the bubbles are maintained at a high internal pressure. Therefore, a strong interface structure can be formed at the bubble interface, and the bubbles can exist stably without disappearing or coalescing in the liquid. In addition, since the pressure of the gas in the nanobubbles maintains a balance with the pressure from the liquid over a long period of time unless there is an external impact, the gas-liquid mixture in which the nanobubbles exist stably is maintained for a long period of time. It becomes possible to use it over. Note that once an impact is applied to the gas-liquid mixed solution, the nanobubbles are united and foamed by the force of the internal pressure, so this foaming can also be used.

つまり、機能ミスト生成装置で生成するナノバブルは、従来の表面張力で安定している気泡とは異なるものである。   In other words, the nanobubbles generated by the functional mist generating device are different from the conventional bubbles stabilized by the surface tension.

ナノバブルを形成する気体の圧力を、ヤングラプラスの式で与えられる気泡の内圧より高い圧力にすることで、より強固な界面構造を確実に形成することができる。また、ナノバブルを有する気液混合液においては、該気液混合液に含有される気体の濃度を、液体の飽和溶解濃度以上にすることができる。これにより、液体中に含有された高濃度の気体を利用することができ、気液混合液の利用価値を高めることができる。   By setting the pressure of the gas forming the nanobubbles to a pressure higher than the internal pressure of the bubbles given by the Young Laplace formula, a stronger interface structure can be reliably formed. Moreover, in the gas-liquid mixed solution having nanobubbles, the concentration of the gas contained in the gas-liquid mixed solution can be set to be equal to or higher than the liquid saturated dissolution concentration. Thereby, the gas of high concentration contained in the liquid can be used, and the utility value of the gas-liquid mixture can be increased.

なお、気液混合液としては、液体中には飽和溶解量の気体が溶解しており、その飽和溶解液にナノバブルが存在しているものとすることがさらに好ましい。飽和溶解量で気体が溶解していれば、気泡となった気体を溶解させることなく安定化して気泡として液体中に保持することがより可能となる。すなわち、飽和溶解量以上に気体が存在する気液混合液は、液体中に飽和濃度で気体が溶解しており、気泡が崩壊したり溶解したりすることがなく、より安定に気泡を液体中に存在させることができるのである。さらに、ナノバブルを形成する気体の溶解濃度が、飽和溶解濃度であれば、気泡を形成する気体の圧力が高くなって気泡界面の構造が強固になるので、さらにナノバブルを安定化することができ、また、各種の活性(生理活性、洗浄力等)の作用が強力になって、利用価値をさらに上げることもできる。   In addition, as a gas-liquid mixed liquid, it is more preferable that a saturated amount of gas is dissolved in the liquid, and nanobubbles are present in the saturated dissolved liquid. If the gas is dissolved in the saturated dissolution amount, it becomes possible to stabilize the gas in the form of bubbles without dissolving them and hold them in the liquid as bubbles. In other words, a gas-liquid mixed solution in which a gas is present in excess of the saturated dissolution amount has a gas dissolved at a saturated concentration in the liquid, and the bubbles do not collapse or dissolve, and the bubbles are more stably contained in the liquid. Can exist. Furthermore, if the dissolved concentration of the gas forming the nanobubble is a saturated dissolved concentration, the pressure of the gas forming the bubble is increased and the structure of the bubble interface is strengthened, so that the nanobubble can be further stabilized. In addition, the action of various activities (physiological activity, detergency, etc.) becomes stronger, and the utility value can be further increased.

また、ナノバブルは非常に微細なものであるから、気泡の内部圧を安定化することや、高濃度の気体を液体中に保持することが可能となる。また、ナノバブルには浮力が働かないため、気泡を長期に亘って安定に存在させることができる。この範囲より気泡が小さくても大きくても、気泡を安定化させることができなくなるおそれがある。ところで、マイクロバブルが混合された液体は白濁するため目視により判別可能であるが、ナノバブルが混合された液体は無色透明(あるいは液体が有色の場合は液体の色)となる。   In addition, since nanobubbles are very fine, it is possible to stabilize the internal pressure of bubbles and hold a high concentration gas in the liquid. In addition, since buoyancy does not act on the nanobubbles, the bubbles can exist stably over a long period of time. Even if the bubbles are smaller or larger than this range, the bubbles may not be stabilized. By the way, the liquid mixed with microbubbles is cloudy and can be discriminated visually. However, the liquid mixed with nanobubbles is colorless and transparent (or the color of the liquid when the liquid is colored).

気液混合液に用いる液体としては、水素結合を形成する分子からなる液体であることが好ましく、その際、液体のナノバブルとの界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧(25℃、1気圧(0.1013MPa))であるときの水素結合の距離よりも短くなることが好ましい。水素結合とは、電気陰性度の大きい原子と水素原子とを有している分子において、水素原子が他の分子の電気陰性度の大きい原子に接近し、系が安定化する結合のことである。そして、この場合、気液混合液を形成する液体中に存在するナノバブルの周囲、すなわち気泡界面においては、液体の水素結合の距離が、この液体の常温常圧での水素結合の距離よりも短いものとなるのである。   The liquid used for the gas-liquid mixture is preferably a liquid composed of molecules that form hydrogen bonds. In this case, the distance between the hydrogen bonds of the molecules present at the interface with the liquid nanobubbles is normal at room temperature. It is preferable that the distance is shorter than the distance between hydrogen bonds when the pressure is 25 ° C. and 1 atm (0.1013 MPa). A hydrogen bond is a bond that stabilizes the system in a molecule that has a high electronegativity atom and a hydrogen atom, because the hydrogen atom approaches the high electronegativity atom of another molecule. . In this case, the distance between the hydrogen bonds of the liquid at room temperature and normal pressure is shorter than the distance between the hydrogen bonds at room temperature and normal pressure around the nanobubbles present in the liquid forming the gas-liquid mixture, that is, at the bubble interface. It becomes a thing.

このように、気液混合液が常温常圧の条件で存在する場合において、気泡界面における水素結合の距離が常温常圧での通常の水素結合の距離よりも短くなることにより、ナノバブルの周囲を強固な水素結合を形成した液体分子で取り囲むことになる。そして、この水素結合を形成した液体分子は強固な殻となってナノバブルを包み込む。それによって、ナノバブル同士が衝突しても崩壊することが防止される。また、液体からの圧力に対してナノバブル内部からの応力で対抗できるので、ナノバブルを液体中で消滅させたり合体させたりすることなく保持することができるものである。   In this way, when the gas-liquid mixture is present under normal temperature and normal pressure conditions, the hydrogen bond distance at the bubble interface is shorter than the normal hydrogen bond distance at normal temperature and normal pressure. It will be surrounded by liquid molecules that form strong hydrogen bonds. And the liquid molecule which formed this hydrogen bond turns into a firm shell, and encloses a nano bubble. This prevents the nanobubbles from collapsing even if they collide. Moreover, since it can counter with the stress from the inside of a nano bubble with respect to the pressure from a liquid, it can hold | maintain, without a nano bubble being extinguished or united in a liquid.

ナノバブルとの界面における液体分子の水素結合の距離は、用いる液体によって適宜設定され得るものであるが、常温常圧での水素結合の距離を100%とした場合に、99%以下であることが好ましい。水素結合の距離がこの範囲になることで、ナノバブルを水素結合の硬い殻で取り囲んで安定化させることができる。水素結合の距離がこれより長いと、ナノバブルを安定化させて存在させることができなくなるおそれがある。原子間距離を考慮すると、水素結合の距離の下限は95%である。   The distance between hydrogen bonds of the liquid molecules at the interface with the nanobubbles can be set as appropriate depending on the liquid used, but when the distance between hydrogen bonds at room temperature and normal pressure is 100%, it may be 99% or less. preferable. When the hydrogen bond distance falls within this range, the nanobubbles can be surrounded and stabilized by a hard shell of hydrogen bonds. If the distance between hydrogen bonds is longer than this, the nanobubbles may not be stabilized and cannot be present. Considering the interatomic distance, the lower limit of the hydrogen bond distance is 95%.

ところで、水素結合の距離が短くなると、通常、水が氷になるように固体やハイドレート結晶構造へと状態変化するのだが、上記の気液混合液においては、気泡界面において局所的に距離の短い水素結合を形成し、それ以外の液体中は通常の水素結合を形成している。すなわち、気泡界面では距離の短い水素結合により液体分子の硬い殻を形成して、ナノバブル同士が合体することや消滅することを防止すると共に、気泡界面以外では通常の状態で液体が存在して常温常圧では流動性を確保している。これにより、安定なナノバブルが存在している液体を利用しやすくなっている。   By the way, when the distance between hydrogen bonds is shortened, the state usually changes to a solid or hydrate crystal structure so that the water becomes ice. Short hydrogen bonds are formed, and normal hydrogen bonds are formed in other liquids. That is, at the bubble interface, a hard shell of liquid molecules is formed by hydrogen bonds with a short distance to prevent the nanobubbles from coalescing and disappearing. Fluidity is ensured at normal pressure. This makes it easy to use a liquid in which stable nanobubbles exist.

また、気液混合液に用いる液体を水とした場合、水分子により、ナノバブルの界面において該ナノバブルの内部圧を吸収する強固な界面構造を形成することができ、ナノバブルをより安定化させることができる。なお、このように水を用いた場合の気液混合液から成る機能液は、すなわち機能水となる。   In addition, when the liquid used for the gas-liquid mixture is water, water molecules can form a strong interface structure that absorbs the internal pressure of the nanobubbles at the interface of the nanobubbles, which can further stabilize the nanobubbles. it can. In addition, the functional liquid which consists of a gas-liquid mixed liquid at the time of using water in this way, ie, functional water.

水分子は、O…Hの水素結合、つまり、ある水分子の酸素原子と他の水分子の水素原子との間に水素結合を形成するものであり、したがって、気液混合液の液体として水を用いると、気泡界面において液体中のこの水素結合が強固になってナノバブルをより安定化させることができる。さらにいえば、水は供給源が豊富で安定して得ることができ、加えて、ナノバブルが分散した水は応用範囲が広いため、利用価値の高い気液混合液を得ることができる。水としては純度の高い水に限られず、上下水道、池、海水などをはじめ、あらゆる水を使用することが可能である。すなわち、液体として水を含むものであればよい。   A water molecule is a hydrogen bond of O ... H, that is, a hydrogen bond formed between an oxygen atom of one water molecule and a hydrogen atom of another water molecule. When this is used, this hydrogen bond in the liquid is strengthened at the bubble interface, and the nanobubbles can be further stabilized. Furthermore, water can be obtained stably with abundant supply sources. In addition, since water in which nanobubbles are dispersed has a wide range of applications, a highly useful gas-liquid mixture can be obtained. The water is not limited to high-purity water, and any water can be used, including water and sewage systems, ponds, and seawater. That is, any material that contains water as a liquid may be used.

また、液体については、O−H結合、N−H結合、F−H結合やCl−H結合などの(ハロゲン)−H結合、S−H結合のいずれか一種以上を有する分子からなる液体であることも好ましい。これらの液体によりナノバブルの界面において該ナノバブルの内部圧を吸収する強固な界面構造を形成することができ、ナノバブルをより安定化させることができる。また、これらの液体は、水素原子に対して電気陰性度が十分に大きい原子と水素原子との結合を有する液体であり、O−H…O、N−H…N、F−H…FやCl−H…Clなどの(ハロゲン)−H…(ハロゲン)、S−H…Sといった水素結合を形成し、この水素結合によりナノバブルを取り囲んで安定化させることができる。O−H結合を有する代表的な液体は水であるが、その他、過酸化水素や、メタノール、エタノールなどのアルコール、グリセリンなども挙げられる。また、N−H結合を有する液体としては、アンモニアなどが挙げられる。また、(ハロゲン)−H結合を有するものとしては、F−H結合を有するHF(フッ化水素)、Cl−H結合を有するHCl(塩化水素)が挙げられる。S−H結合を有するものとしては、H2S(硫化水素)が挙げられる。   The liquid is a liquid composed of molecules having at least one of (halogen) -H bond and SH bond such as OH bond, NH bond, FH bond and Cl-H bond. It is also preferable that there is. These liquids can form a strong interface structure that absorbs the internal pressure of the nanobubbles at the interface of the nanobubbles, and the nanobubbles can be further stabilized. These liquids are liquids having bonds between atoms and hydrogen atoms having sufficiently large electronegativity with respect to hydrogen atoms, such as OH ... O, NH ... N, FH ... F, and the like. Hydrogen bonds such as (halogen) -H ... (halogen) such as Cl-H ... Cl and SH ... S are formed, and the nanobubbles can be surrounded and stabilized by this hydrogen bond. A typical liquid having an O—H bond is water, but other examples include hydrogen peroxide, alcohols such as methanol and ethanol, and glycerin. Examples of the liquid having an N—H bond include ammonia. Examples of those having a (halogen) -H bond include HF (hydrogen fluoride) having an F-H bond and HCl (hydrogen chloride) having a Cl-H bond. Examples of those having an S—H bond include H 2 S (hydrogen sulfide).

また、液体が、カルボキシル基を有する分子からなる液体であることも好ましい。これにより、カルボキシル基を有する液体により、ナノバブルの界面において該ナノバブルの内部圧を吸収する強固な界面構造を形成することができ、ナノバブルをより安定化させることができる。また、カルボキシル基には、電気陰性度が大きいカルボニルの酸素原子が存在しており、カルボキシル基中のカルボニルの酸素原子と他のカルボキシル基中の水素原子とが水素結合を形成してナノバブルを取り囲むので、安定にナノバブルが存在した気液混合液が得られるのである。カルボキシル基を有する分子からなる液体としては、ギ酸、酢酸などのカルボン酸などが挙げられる。   It is also preferable that the liquid is a liquid composed of molecules having a carboxyl group. Thereby, the liquid which has a carboxyl group can form the firm interface structure which absorbs the internal pressure of this nanobubble in the interface of nanobubble, and can stabilize nanobubble more. In addition, a carbonyl oxygen atom having a high electronegativity exists in the carboxyl group, and the carbonyl oxygen atom in the carboxyl group and a hydrogen atom in another carboxyl group form a hydrogen bond to surround the nanobubble. Therefore, a gas-liquid mixed solution in which nanobubbles exist stably can be obtained. Examples of the liquid composed of molecules having a carboxyl group include carboxylic acids such as formic acid and acetic acid.

また本発明において得られる気液混合液では、液体として水を用いた場合にゼータ電位がマイナスとなり、体積1cm3中に存在する気泡界面の面積は0.6m2程度となる。このような特性を利用することも可能である。   Further, in the gas-liquid mixture obtained in the present invention, when water is used as the liquid, the zeta potential becomes negative, and the area of the bubble interface existing in the volume of 1 cm 3 is about 0.6 m 2. Such characteristics can also be used.

上述したように、本例の機能ミスト生成装置で採用する気液混合液によれば、有効成分を含む気体を飽和溶解度を超える量で液体中に存在させておくことが可能となる。また、ナノメータサイズの微細な気泡に浮力が働かないことから、有効成分を含む気泡を液体中に長期間に亘って安定に存在させることができる。そして、有効成分を発生させるための放電箇所として加圧部11を利用することで、比較的低電圧であっても有効成分を高濃度で生成することが可能となっている。   As described above, according to the gas-liquid mixed solution employed in the functional mist generating apparatus of this example, it is possible to cause the gas containing the active ingredient to exist in the liquid in an amount exceeding the saturation solubility. Further, since buoyancy does not work on nanometer-sized fine bubbles, bubbles containing the active ingredient can be stably present in the liquid for a long period of time. And by using the pressurization part 11 as a discharge location for generating an active ingredient, it is possible to produce an active ingredient at a high concentration even at a relatively low voltage.

つまり、有効成分を非常に高濃度に且つ安定的な状態で含んだ状態の気液混合液から成る機能液を、要するエネルギを低減したうえで効率的に創り出すことが可能となるのである。   That is, it is possible to efficiently create a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid containing an active ingredient at a very high concentration and in a stable state while reducing the required energy.

以上、一例の機能ミスト生成装置について詳述した。以下においては、上記した機能ミスト発生装置をさらに変形した場合の実施例について述べる。なお、既述した構成と同様については詳しい説明を省略する。   In the above, an example function mist generating apparatus was explained in full detail. Below, the Example at the time of further deform | transforming the above-mentioned functional mist generator is described. Detailed description of the same configuration as described above will be omitted.

図16に示す変形例では、ミスト発生部9として、風圧を利用して機能液をミスト化する噴霧装置10(図7参照)を用い、この噴霧装置10と加圧部11とでその圧力源52を共通化している。   In the modification shown in FIG. 16, the spray device 10 (see FIG. 7) that mists the functional liquid using wind pressure is used as the mist generating unit 9, and the spray device 10 and the pressurizing unit 11 provide the pressure source. 52 is shared.

この例では、ガスボンベやコンプレッサーから成る圧力源52を備えておき、この共通の圧力源52から、気体供給路12を通じて加圧部11(気液混合槽23)内に気体を供給するとともに、気体供給路12から分岐した送風路55を通じて、噴霧装置10の搬送路51先端にまで気体を供給する。つまり、風圧を利用する噴霧装置10からなるミスト発生部9は、加圧部11で与える圧力を利用して機能液をミスト化することができるのである。   In this example, a pressure source 52 including a gas cylinder or a compressor is provided, and gas is supplied from the common pressure source 52 through the gas supply path 12 into the pressurizing unit 11 (gas-liquid mixing tank 23). Gas is supplied to the tip of the conveyance path 51 of the spraying device 10 through the air supply path 55 branched from the supply path 12. That is, the mist generating unit 9 including the spray device 10 that uses the wind pressure can use the pressure applied by the pressurizing unit 11 to mist the functional liquid.

図17に示す変形例では、ミスト発生部9として、機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせてミスト化する静電霧化装置13(図8参照)を用い、この静電霧化装置13と放電部3とで、電圧印加手段を共通化している。   In the modification shown in FIG. 17, an electrostatic atomizer 13 (see FIG. 8) is used as the mist generating unit 9 to generate a mist by applying a voltage to the functional liquid to cause electrostatic atomization in the functional liquid. In use, the electrostatic atomizer 13 and the discharge unit 3 share voltage application means.

この例では、電圧印加部4(62)を共通の電圧印加手段として備えておき、この電圧印加手段によって、放電部3への高電圧印加を行うとともに、静電霧化装置13の放電電極61に対する高電圧印加を行う。つまり、この例で備えてある電圧印加部4(62)は、放電部3に電圧を印加させるための手段と、ミスト発生部9で機能液に電圧を印加するための手段とに共用するものとなっている。   In this example, the voltage application unit 4 (62) is provided as a common voltage application unit, and a high voltage is applied to the discharge unit 3 by the voltage application unit and the discharge electrode 61 of the electrostatic atomizer 13 is used. Apply high voltage to. That is, the voltage application unit 4 (62) provided in this example is shared by the means for applying a voltage to the discharge unit 3 and the unit for applying a voltage to the functional liquid by the mist generation unit 9. It has become.

以上、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて説明したが、本発明は上記各例の実施形態に限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、各例において適宜の設計変更を行うことや、各例の構成を適宜組み合わせて適用することが可能である。   The present invention has been described above based on the embodiments shown in the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments of the above examples. It is possible to change the design of the above and to apply a combination of the configurations of the examples as appropriate.

3 放電部
4 電圧印加部
9 ミスト発生部
11 加圧部
13 静電霧化装置
30 マイクロプラズマ発生装置
37 絶縁スペーサ
38 電極部
62 電圧印加部
S 放電空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Discharge part 4 Voltage application part 9 Mist generation part 11 Pressurization part 13 Electrostatic atomizer 30 Microplasma generator 37 Insulation spacer 38 Electrode part 62 Voltage application part S Discharge space

Claims (8)

液体中に気体を加圧注入することで該液体にナノメータサイズの気泡が混合した気液混合液を生成する加圧部と、加圧部内にて加圧された状態にある気体に放電を生じさせる放電部と、放電部に高電圧を印加させる電圧印加部と、放電により有効成分が生じた気体を加圧注入することで生成された気液混合液から成る機能液をさらにミスト化するミスト発生部とを具備することを特徴とする機能ミスト生成装置。   Pressurizing and injecting gas into the liquid generates a gas-liquid mixture in which nanometer-sized bubbles are mixed with the liquid, and discharge occurs in the gas under pressure in the pressurizing part. A mist that further mists a functional liquid composed of a gas-liquid mixed liquid generated by pressurizing and injecting a gas in which an active ingredient is generated by discharge. A functional mist generating device comprising a generator. 前記気液混合液をなす液体は、水素結合を形成する分子からなる液体であり、該液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離が、該液体が常温常圧であるときの水素結合よりも短いことを特徴とする請求項1に記載の機能ミスト生成装置。   The liquid that forms the gas-liquid mixture is a liquid composed of molecules that form hydrogen bonds, and the distance between the hydrogen bonds of the molecules present at the interface with the bubbles of the liquid is that when the liquid is at normal temperature and pressure. The functional mist generating apparatus according to claim 1, wherein the functional mist generating apparatus is shorter than a hydrogen bond. 前記気液混合液をなすナノメータサイズの気泡は、0.12MPa以上の圧力の気体で形成したものであることを特徴とする請求項2に記載の機能ミスト生成装置。   The functional mist generating apparatus according to claim 2, wherein the nanometer-sized bubbles forming the gas-liquid mixed liquid are formed of a gas having a pressure of 0.12 MPa or more. 前記放電部は、電極部と、電極部に密着して又は近傍に配置される絶縁スペーサとを備え、電極部に高電圧を印加することで、絶縁スペーサに沿って形成される微小な放電空間内においてマイクロプラズマ放電を生じさせるマイクロプラズマ発生装置であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の機能ミスト生成装置。   The discharge part includes an electrode part and an insulating spacer disposed in close proximity to or near the electrode part, and a minute discharge space formed along the insulating spacer by applying a high voltage to the electrode part. The functional mist generating apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the functional mist generating apparatus is a microplasma generating apparatus that generates a microplasma discharge. 前記ミスト発生部は、加圧部で与える圧力を利用して機能液をミスト化するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の機能ミスト生成装置。   The functional mist generating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the mist generating unit mists the functional liquid using a pressure applied by a pressurizing unit. 前記ミスト発生部は、機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせてミスト化する静電霧化装置であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の機能ミスト生成装置。   The said mist generation | occurrence | production part is an electrostatic atomizer which produces a mist by producing an electrostatic atomization to this functional liquid by applying a voltage to a functional liquid, The any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. The functional mist generating device according to one item. 前記放電部は、電極部と、電極部に密着して又は近傍に配置される絶縁スペーサとを備え、電極部に高電圧を印加することで、絶縁スペーサに沿って形成される微小な放電空間内においてマイクロプラズマ放電を生じさせるマイクロプラズマ発生装置であり、且つ、前記ミスト発生部は、機能液に電圧を印加することで該機能液に静電霧化を生じさせる静電霧化装置であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の機能ミスト生成装置。   The discharge part includes an electrode part and an insulating spacer disposed in close proximity to or near the electrode part, and a minute discharge space formed along the insulating spacer by applying a high voltage to the electrode part. A microplasma generator that generates a microplasma discharge inside, and the mist generator is an electrostatic atomizer that generates electrostatic atomization in the functional liquid by applying a voltage to the functional liquid. The function mist production | generation apparatus as described in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 前記電圧印加部は、放電部に電圧を印加させるための手段と、ミスト発生部で機能液に電圧を印加するための手段とに共用するものであることを特徴とする請求項6又は7に記載の機能ミスト生成装置。   8. The voltage applying unit is commonly used as a unit for applying a voltage to the discharging unit and a unit for applying a voltage to the functional liquid at the mist generating unit. The functional mist generator described.
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