JP2011088076A - Method and apparatus for generating gas-liquid mixed liquid - Google Patents

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敦志 辻
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for generating a gas-liquid mixed liquid in which gas is present in liquid with a high density in the form of stable nano-size bubbles for a long period of time. <P>SOLUTION: A gas is supplied into a liquid, and while the liquid into which the gas has been supplied is pressurized at a pressurization rate of 0.17 MPa/sec or more, the liquid and the gas are mixed. When mixing them, the pressure of the liquid is adjusted to 0.15 MPa or more to generate a gas-liquid mixed liquid in a pressurized state. While maintaining the pressurized state, the generated gas-liquid mixed liquid is stored in a liquid storage tank 5 in a predetermined amount in an airtight state. Subsequently, the pressure of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank is reduced to atmospheric pressure at a depressurization rate of 2,000 MPa/sec or less, whereby a gas-liquid mixed liquid where nano-size bubbles are mixed in the liquid can be generated. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、液体中にナノサイズの気泡が安定に存在する気液混合液の生成方法及び気液混合液生成装置に関するものである。   The present invention relates to a method for producing a gas-liquid mixed solution and a gas-liquid mixed solution producing apparatus in which nano-sized bubbles are stably present in a liquid.

従来、微細な気泡が液体中に分散された気液混合液が知られている。特に、ナノオーダーサイズの気泡が水に混合されたナノバブル水は、気泡のサイズが通常の気泡に比べて極めて小さく、そのため特異な性質を有しており、様々な分野での利用が試みられている(例えば特許文献1参照)。   Conventionally, a gas-liquid mixed liquid in which fine bubbles are dispersed in a liquid is known. In particular, nanobubble water in which nano-order size bubbles are mixed with water has extremely small bubble size compared to normal bubbles, and therefore has unique properties, and has been tried to be used in various fields. (For example, refer to Patent Document 1).

しかしながら、液体中の微細な気泡は、溶解したり合体したりすることにより消滅しやすく液体中に安定に存在させることが難しかった。そのため、液体に気体を連続的に供給してバブリングしたり、強度の力をかけて撹拌して気泡を発生させ、その発生した気泡が消滅しないように液体を使用したりすることが行われている。また、気泡がナノオーダー程度になり、気泡のサイズが微細になればなるほど、気泡が生成しにくいと共に消滅しやすくなり、気泡を分散した液体を利用することが一層難しかった。   However, the fine bubbles in the liquid tend to disappear by dissolving or coalescing, and it has been difficult to stably exist in the liquid. For this reason, gas is continuously supplied to the liquid for bubbling, or a strong force is applied to agitate to generate bubbles, and the liquid is used so that the generated bubbles do not disappear. Yes. Further, as the size of the bubbles becomes nano-order and the size of the bubbles becomes finer, the bubbles are more difficult to be generated and more easily disappeared, and it is more difficult to use the liquid in which the bubbles are dispersed.

特許文献2〜4には、微小気泡を急激に縮小させてナノバブルを安定化させることが開示されている。これらの文献の方法では、強度の力をかけてマイクロバブルの一部を縮小させ、気液界面に吸着したイオンと静電気的な引力により、界面近傍の水溶液に引き寄せられた反対符号を持つ両方のイオンが微小な体積の中に高濃度に濃縮することにより、微小気泡周囲を取り囲む殻の働きをし、微小気泡内の気体の水溶液への拡散を阻害することによってナノバブルを安定化させている。しかし、ナノバブルを安定化させるために、気液界面において静電気的な力を生成する必要があるため電解質の存在が不可欠であり、純水など、電解性物質が溶解していない溶液などではナノバブルを安定に存在させることができなかった。   Patent Documents 2 to 4 disclose that nanobubbles are stabilized by rapidly reducing microbubbles. In the methods of these literatures, a part of the microbubbles is reduced by applying a force of strength, and both ions having opposite signs attracted to the aqueous solution near the interface by ions adsorbed on the gas-liquid interface and electrostatic attractive force. The ions are concentrated in a minute volume at a high concentration to act as a shell surrounding the microbubbles, and the nanobubbles are stabilized by inhibiting the diffusion of the gas in the microbubbles into the aqueous solution. However, in order to stabilize nanobubbles, it is necessary to generate an electrostatic force at the gas-liquid interface, so the presence of an electrolyte is indispensable. In solutions such as pure water where electrolytes are not dissolved, It could not exist stably.

また、マイクロバブルの一部のみを縮小させるため、ナノバブルの分布量が少なく効果が得られにくいという問題もあった。さらに、気泡の周囲を取り囲んだイオンでナノバブルを安定化させているため、気泡を溶解させたり合体させたりして気泡の安定状態を制御することが容易にできず、気液混合液の利用が限定されたものであった。   In addition, since only a part of the microbubbles is reduced, there is a problem that the amount of nanobubbles is small and it is difficult to obtain the effect. Furthermore, since the nanobubbles are stabilized by ions surrounding the bubble, it is not easy to control the stable state of the bubble by dissolving or coalescing the bubble, and the use of a gas-liquid mixture is not possible. It was limited.

また、特許文献5には、水を電気分解した後、超音波を印加することによりナノ気泡を発生させることが開示されている。しかし、水の電気分解では気体が水素と酸素に限られ、また電気分解による気体の生成量は少なく、さらに生成した気泡が安定化されていないために気泡の自己収縮と拡散・溶解が短時間で生じて、気泡を長期間に亘って安定に維持することができなかった。   Patent Document 5 discloses that nanobubbles are generated by electrolyzing water and then applying ultrasonic waves. However, in the electrolysis of water, the gas is limited to hydrogen and oxygen, the amount of gas generated by electrolysis is small, and the generated bubbles are not stabilized. And the bubbles could not be stably maintained over a long period of time.

特開2008−156320号公報JP 2008-156320 A 特開2005−245817号公報JP 2005-245817 A 特開2005−246293号公報JP 2005-246293 A 特開2005−246294号公報JP 2005-246294 A 特開2003−334548号公報JP 2003-334548 A

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、液体中に気体が高密度で長期間に亘って安定なナノサイズの気泡となって存在する気液混合液の生成方法、及び気液混合液生成装置を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above points, and a method for producing a gas-liquid mixed liquid in which a gas is present in a liquid as a high-density and stable nano-sized bubble over a long period of time, and gas-liquid An object of the present invention is to provide a mixed liquid generating apparatus.

請求項1の発明は、液体に気体を供給し、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度で加圧しながら液体と気体とを混合し、液体の圧力を0.15MPa以上にすることによりナノサイズの気泡を形成して加圧状態の気液混合液を生成し、生成した気液混合液を加圧状態を維持したまま密閉状態で貯液タンク5に所定量貯液し、貯液タンク5に貯液された気液混合液の圧力を、2000MPa/sec以下の減圧速度で大気圧まで減圧することにより、ナノサイズの気泡が液体に混合された気液混合液を生成することを特徴とする気液混合液の生成方法である。   According to the first aspect of the present invention, a gas is supplied to the liquid, the liquid and the gas are mixed while pressurizing the liquid supplied with the gas at a pressurization speed of 0.17 MPa / sec or more, and the pressure of the liquid is set to 0.15 MPa. By doing so, nano-sized bubbles are formed to generate a gas-liquid mixture in a pressurized state, and the generated gas-liquid mixture is stored in a liquid storage tank 5 in a sealed state while maintaining the pressurized state. The gas-liquid mixed liquid in which nano-sized bubbles are mixed with the liquid by reducing the pressure of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank 5 to atmospheric pressure at a pressure reduction speed of 2000 MPa / sec or less. Is a method for producing a gas-liquid mixed liquid.

請求項2の発明は、上記の気液混合液の生成方法において、ポンプ11により液体を加圧し混合することを特徴とする気液混合液の生成方法である。   The invention of claim 2 is a method for producing a gas-liquid mixture, wherein the liquid is pressurized and mixed by the pump 11 in the method for producing a gas-liquid mixture.

請求項3の発明は、上記の気液混合液の生成方法において、ポンプ11が、回転体21を用いて液体を剪断しながら加圧し混合するものであることを特徴とする気液混合液の生成方法である。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the gas-liquid mixed liquid production method, wherein the pump 11 pressurizes and mixes the liquid using the rotating body 21 while shearing the liquid. It is a generation method.

請求項4の発明は、上記の気液混合液の生成方法において、ベンチュリ管12により液体を加圧し混合することを特徴とする気液混合液の生成方法である。   A fourth aspect of the invention is a method for producing a gas-liquid mixture, wherein the liquid is pressurized and mixed by the venturi tube 12 in the method for producing the gas-liquid mixture.

請求項5の発明は、液体に気体を供給する気体供給部2と、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度で加圧しながら液体と気体とを混合して液体の圧力を0.15MPa以上にすることにより加圧状態の気液混合液を生成する加圧混合部1と、加圧混合部1で生成した気液混合液を密閉状態で貯液する貯液タンク5と、気液混合液の加圧状態を維持する圧力保持部3と、貯液タンク5に貯液された気液混合液の圧力を調整する圧力調整部4とを備え、圧力調整部4は、貯液タンク5に貯液された所定量の気液混合液の圧力を、2000MPa/sec以下の減圧速度で大気圧まで減圧するように圧力調整することを特徴とする気液混合液生成装置である。   The invention of claim 5 includes a gas supply unit 2 for supplying a gas to the liquid, and the liquid and the gas are mixed while pressurizing the liquid supplied with the gas at a pressure rate of 0.17 MPa / sec or more. A pressure mixing unit 1 that generates a gas-liquid mixture in a pressurized state by setting the pressure to 0.15 MPa or more, and a liquid storage tank that stores the gas-liquid mixture generated in the pressure mixing unit 1 in a sealed state 5, a pressure holding unit 3 that maintains the pressurized state of the gas-liquid mixture, and a pressure adjustment unit 4 that adjusts the pressure of the gas-liquid mixture stored in the liquid storage tank 5. Is a pressure-adjusted pressure of a predetermined amount of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank 5 so that the pressure is reduced to atmospheric pressure at a pressure reduction speed of 2000 MPa / sec or less. Device.

請求項6の発明は、上記の気液混合液生成装置において、圧力保持部3は、加圧混合部1の前段又は後段の液体を送り出す流路6に設けられ、気液混合液が所定量生成して加圧混合部1の駆動が停止したときに、気液混合液の加圧状態を維持することを特徴とする気液混合液生成装置である。   According to a sixth aspect of the present invention, in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus described above, the pressure holding unit 3 is provided in the flow path 6 for sending out the liquid at the front stage or the rear stage of the pressure mixing unit 1, The gas-liquid mixed liquid generating apparatus is characterized in that when it is generated and the driving of the pressure mixing unit 1 is stopped, the pressurized state of the gas-liquid mixed liquid is maintained.

請求項7の発明は、上記の気液混合液生成装置において、圧力調整部4は、貯液タンク5に貯液される加圧状態の気液混合液の圧力を、少なくとも加圧混合部1が駆動する間、一定に維持することを特徴とする気液混合液生成装置である。   According to a seventh aspect of the present invention, in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus, the pressure adjusting unit 4 sets the pressure of the pressurized gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank 5 to at least the pressure mixing unit 1. Is a gas-liquid mixed liquid generating apparatus characterized in that it is kept constant during the driving.

請求項1の発明によれば、気体が注入された液体を急激に加圧し混合することにより、強固な界面構造を有する気泡を発生させて、大気圧に戻したときにも安定に存在するナノサイズの気泡を生成することができ、また、界面構造が強固になった気泡を有する気液混合液を徐々に大気圧まで減圧することにより、強固な界面構造を維持して気泡を消滅させたり合体させたりすることなくナノサイズの気泡が混合した気液混合液を安定に得ることができ、気液混合液を効率よく簡単に生成することができるものである。そして、貯液タンクで減圧することにより、大量の気液混合液を一度に減圧することが可能であり、また生成した気液混合液を貯液タンクに貯液しておいて必要なときに外部に取り出して利用することが可能であり、気液混合液を簡単に大量に生成して利用することができるものである。また、貯液タンクで減圧をすれば配管が詰まるようなことがなく減圧することができ、安定して気液混合液を生成することができるものである。   According to the invention of claim 1, by rapidly pressurizing and mixing the liquid into which the gas has been injected, bubbles having a strong interface structure are generated and stably exist even when the pressure is returned to atmospheric pressure. Size bubbles can be generated, and by gradually reducing the gas-liquid mixture having bubbles with a strong interface structure to atmospheric pressure, the bubbles can be extinguished while maintaining a strong interface structure. A gas-liquid mixed liquid in which nano-sized bubbles are mixed can be stably obtained without combining them, and the gas-liquid mixed liquid can be generated efficiently and easily. It is possible to depressurize a large amount of gas-liquid mixture at a time by reducing the pressure in the liquid storage tank, and when the generated gas-liquid mixture is stored in the liquid storage tank when necessary. It can be taken out and used, and a gas-liquid mixture can be easily generated and used in large quantities. Further, if the pressure is reduced in the liquid storage tank, the pressure can be reduced without clogging the piping, and the gas-liquid mixture can be generated stably.

請求項2の発明によれば、ポンプにより液体を急激に加圧し混合することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液を確実に生成することができるものである。   According to the second aspect of the present invention, since the liquid can be rapidly pressurized and mixed by the pump, a gas-liquid mixed solution having a strong bubble interface structure can be reliably generated.

請求項3の発明によれば、回転体で急激に強い力で加圧すると共に液体に注入された気体を剪断し混合してナノサイズの気泡に形成することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液をより確実に生成することができるものである。   According to the third aspect of the present invention, the structure of the bubble interface is strong because it is possible to form a nano-sized bubble by shearing and mixing the gas injected into the liquid while being pressurized with a strong force by the rotating body. A gas-liquid mixture can be generated more reliably.

請求項4の発明によれば、ベンチュリ管により液体を急激に加圧し混合することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液を確実に生成することができるものである。   According to the invention of claim 4, since the liquid can be rapidly pressurized and mixed by the venturi tube, a gas-liquid mixed solution having a strong bubble interface structure can be reliably generated.

請求項5の発明によれば、気体が注入された液体を急激に加圧し混合することにより、強固な界面構造を有する気泡を発生させて、大気圧に戻したときにも安定に存在するナノサイズの気泡を生成することができ、また、界面構造が強固になった気泡を有する気液混合液を徐々に大気圧まで減圧することにより、強固な界面構造を維持して気泡を消滅させたり合体させたりすることなくナノサイズの気泡が混合した気液混合液を安定に得ることができ、気液混合液を効率よく簡単に生成することができるものである。そして、貯液タンクで減圧することにより、大量の気液混合液を一度に減圧することが可能であり、また生成した気液混合液を貯液タンクに貯液しておいて必要なときに外部に取り出して利用することが可能であり、気液混合液を簡単に大量に生成して利用することができるものである。また、貯液タンクで減圧をすれば配管が詰まるようなことがなく減圧することができ、安定して気液混合液を生成することができるものである。   According to the invention of claim 5, by rapidly pressurizing and mixing the liquid into which the gas has been injected, the bubbles having a strong interface structure are generated and stably exist even when the pressure is returned to atmospheric pressure. Size bubbles can be generated, and by gradually reducing the gas-liquid mixture having bubbles with a strong interface structure to atmospheric pressure, the bubbles can be extinguished while maintaining a strong interface structure. A gas-liquid mixed liquid in which nano-sized bubbles are mixed can be stably obtained without combining them, and the gas-liquid mixed liquid can be generated efficiently and easily. It is possible to depressurize a large amount of gas-liquid mixture at a time by reducing the pressure in the liquid storage tank, and when the generated gas-liquid mixture is stored in the liquid storage tank when necessary. It can be taken out and used, and a gas-liquid mixture can be easily generated and used in large quantities. Further, if the pressure is reduced in the liquid storage tank, the pressure can be reduced without clogging the piping, and the gas-liquid mixture can be generated stably.

請求項6の発明によれば、加圧混合部が停止したときも気液混合液の加圧状態が維持されるので、加圧状態の気液混合液が急激に減圧してナノサイズの気泡が崩壊して発泡したりするようなことがなく、ナノサイズの気泡を安定な状態で維持して気液混合液を生成することができるものである。   According to the invention of claim 6, since the pressurized state of the gas-liquid mixture is maintained even when the pressurizing and mixing unit is stopped, the pressurized gas-liquid mixture is rapidly depressurized to form nano-sized bubbles. The gas-liquid mixture can be generated while maintaining the nano-sized bubbles in a stable state.

請求項7の発明によれば、加圧混合部が駆動している間、気液混合液の加圧状態を一定にすることにより、気液混合液に不要な加圧がかかったりしてナノサイズの気泡が崩壊することを防止することができ、また圧力が一定に維持されているので加圧混合部でのナノサイズの気泡の生成量を安定にすることができ、ナノサイズの気泡の量が安定した気液混合液を生成することができるものである。   According to the seventh aspect of the invention, while the pressure mixing unit is driven, unnecessary pressure is applied to the gas-liquid mixed liquid by keeping the pressure state of the gas-liquid mixed liquid constant. The size of bubbles can be prevented from collapsing, and since the pressure is kept constant, the amount of nano-sized bubbles generated in the pressure mixing section can be stabilized. A gas-liquid mixture with a stable amount can be produced.

気液混合液生成装置の実施の形態の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of embodiment of a gas-liquid liquid mixture production | generation apparatus. 同上の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part same as the above. 同上の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part same as the above. 同上の一部を示す概略図である。It is the schematic which shows a part same as the above. 気液混合液生成装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of embodiment of a gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus. 気液混合液生成装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows another example of embodiment of a gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus. 気液混合液における気泡の気液界面の概念説明図である。It is a conceptual explanatory drawing of the gas-liquid interface of the bubble in a gas-liquid mixed liquid. 気液混合液生成装置の具体的な実施の形態の一例を示しており、(a)は平面図、(b)は正面図である。An example of specific embodiment of a gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus is shown, (a) is a top view, (b) is a front view. 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である。It is a graph which shows the difference of the infrared absorption spectrum of the gas-liquid mixed liquid using nitrogen and water, and nitrogen saturated water. 気液混合液中に含まれる気体容量を示すグラフである。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である。It is a photograph of the gas-liquid mixed solution by a scanning electron microscope (SEM). 気液混合液の安定性を示すグラフである。It is a graph which shows stability of a gas-liquid liquid mixture.

以下、発明を実施するための形態について説明する。   Hereinafter, modes for carrying out the invention will be described.

本発明の気液混合液の生成方法にあっては、液体に気体を供給し、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度ΔP/t(ΔP:圧力増加量、t:時間)で加圧しながら液体と気体とを混合する。その際、加圧により液体の圧力を0.15MPa以上にする。それによりナノサイズの気泡が形成され、加圧状態の気液混合液が生成される。そして、生成した気液混合液を加圧状態を維持したまま密閉状態で貯液タンク5に所定量貯液し、その後、貯液タンクに貯液された気液混合液の圧力を、2000MPa/sec以下の減圧速度ΔP/t(ΔP:減圧量、t:時間)で大気圧まで減圧する。それにより、気液混合液が徐々に大気圧にまで減圧され、ナノサイズの気泡を維持したまま気液混合液を生成することができるものである。気液混合液とは、ナノサイズの気泡が液体中にほぼ均一な分布密度で混合された液体をいう。 In the method for producing a gas-liquid mixture of the present invention, gas is supplied to the liquid, and the liquid supplied with the gas is pressurized at a pressure rate ΔP 1 / t (ΔP 1 : pressure increase amount of 0.17 MPa / sec or more). , T: time), the liquid and the gas are mixed while being pressurized. At that time, the pressure of the liquid is set to 0.15 MPa or more by pressurization. As a result, nano-sized bubbles are formed, and a pressurized gas-liquid mixture is generated. Then, a predetermined amount of the generated gas-liquid mixed liquid is stored in the liquid storage tank 5 in a sealed state while maintaining the pressurized state, and then the pressure of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank is set to 2000 MPa / The pressure is reduced to atmospheric pressure at a pressure reduction rate ΔP 2 / t (ΔP 2 : amount of pressure reduction, t: time) of less than or equal to sec. As a result, the gas-liquid mixture is gradually depressurized to atmospheric pressure, and the gas-liquid mixture can be generated while maintaining the nano-sized bubbles. The gas-liquid mixed liquid refers to a liquid in which nano-sized bubbles are mixed in the liquid with a substantially uniform distribution density.

気液混合液に含まれる気泡はナノサイズの気泡であり、具体的には1000nm以下の気泡(いわゆるナノバブル)である。気泡がナノサイズとなり微細なものになることで強固な気泡界面の構造を形成することができ、高濃度の気体を液体中に保持することができるものである。また、ナノオーダーサイズの気泡には浮力が働かないため、気泡が上昇して液体から分離することがないので気泡を長期に亘って安定に存在させることができるものである。気泡のサイズがナノサイズよりも大きくなると気泡を安定化させることができなくなるおそれがある。なお、気泡の大きさは、走査型電子顕微鏡(SEM)により測定することができ、気泡の平均粒径は、測定によって得た気泡の粒径を平均して求めることができる。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)になり目視では判別することができない。よって、気液混合液の判別はSEMや密度測定などによって行うこととなる。なお、ナノサイズの気泡の下限は1nmである。   The bubbles contained in the gas-liquid mixture are nano-sized bubbles, specifically, bubbles of 1000 nm or less (so-called nano bubbles). When the bubbles are nano-sized and fine, a strong bubble interface structure can be formed, and a high-concentration gas can be held in the liquid. Further, since buoyancy does not act on the nano-order size bubbles, the bubbles do not rise and separate from the liquid, so that the bubbles can exist stably over a long period of time. If the bubble size is larger than the nano size, the bubble may not be stabilized. In addition, the bubble size can be measured by a scanning electron microscope (SEM), and the average particle diameter of the bubbles can be obtained by averaging the particle diameters of the bubbles obtained by the measurement. 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) and can be discriminated visually. Can not. Therefore, the determination of the gas-liquid mixture is performed by SEM, density measurement, or the like. The lower limit of nano-sized bubbles is 1 nm.

気液混合液の生成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を用いることが好ましい。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、気液混合液を形成する液体中には気泡が存在し、この気泡の周囲、すなわち気泡との界面に存在する液体分子においては、分子の水素結合の距離が、この液体が常温常圧(25℃、1気圧(0.1013MPa))であるときの水素結合の距離よりも短いものとなっている。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、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気泡を包み込む。それによって、気泡同士が衝突しても崩壊することがなくなり、また、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保持することができるものである。つまり、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。このように、特に、液体として水素結合を形成する分子からなる液体を用いた場合は、液体の気泡との界面に存在する分子の水素結合の距離を、該液体が常温常圧であるときの水素結合の距離よりも短いものとすることができるので、ナノサイズの気泡をより安定に存在させることができるものである。   As the liquid used for the production of the gas-liquid mixture, it is preferable to use a liquid composed of molecules that form hydrogen bonds. 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. . Bubbles are present in the liquid forming the gas-liquid mixture, and in the liquid molecules existing around the bubbles, that is, at the interface with the bubbles, the distance of hydrogen bonding between the molecules is The distance is shorter than the hydrogen bond distance at (25 ° C., 1 atm (0.1013 MPa)). In this way, when the gas-liquid mixture exists under normal temperature and normal pressure conditions, the hydrogen bond distance at the bubble interface becomes shorter than the normal hydrogen bond distance at normal temperature and normal pressure, thereby 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 bubble. As a result, even if the bubbles collide with each other, they will not collapse, and the pressure from the liquid can be countered by the stress from the inside of the bubbles, so the bubbles can be held without disappearing or coalescing in the liquid. Is something that can be done. In other words, it is different from conventional bubbles that are stable with surface tension. Thus, particularly when a liquid composed of molecules that form hydrogen bonds is used as the liquid, the distance between the hydrogen bonds of the molecules present at the interface with the bubbles of the liquid is determined when the liquid is at normal temperature and pressure. Since the distance can be shorter than the distance between hydrogen bonds, nano-sized bubbles can be more stably present.

気液混合液に好ましく用いられる液体の一つは水である。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、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気泡をより安定化させることができる。また、水は、供給源が豊富で安定して得ることができ、さらに、気泡が分散した水は応用範囲が広いので、利用価値の高い気液混合液を得ることができるものである。すなわち、本発明において、水としては純度の高い水に限られることはなく、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良い。   One of the liquids preferably used for the gas-liquid mixture is water. The water molecule is a hydrogen bond of O ... H, that is, a hydrogen bond is formed between an oxygen atom of one water molecule and a hydrogen atom of another water molecule, and water is used as the liquid of the gas-liquid mixture. Then, this hydrogen bond in the liquid becomes stronger at the bubble interface, and the bubbles can be further stabilized. In addition, water can be obtained stably with abundant supply sources, and furthermore, water in which bubbles are dispersed has a wide range of applications, so that a highly useful gas-liquid mixture can be obtained. That is, in the present invention, the water is not limited to high-purity water, and any water can be used including water and sewage systems, ponds, seawater, and the like. That is, any material that contains water as a liquid may be used.

また、液体が、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。これらの結合は、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といった強い水素結合を形成し、この水素結合により気泡を取り囲んで気泡を安定化させることができるものである。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、グリセリンなどを例示することができる。また、N−H結合を有する液体としては、アンモニアなどを例示することができる。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)を挙げることができる。また、S−H結合を有するものとしてはHS(硫化水素)を挙げることができる。 Further, the liquid is a liquid composed of molecules having any one or more of (halogen) -H bond and S—H bond such as O—H bond, N—H bond, F—H bond and Cl—H bond. It is also preferable. These bonds are bonds between atoms and hydrogen atoms having a sufficiently large electronegativity with respect to hydrogen atoms, such as OH ... O, NH ... N, FH ... F, and Cl-H ... Cl. (Halogen) -H (Halogen), S—H,... S, and so on, are formed, and by this hydrogen bond, bubbles can be surrounded and stabilized. A typical liquid having an O—H bond is water, but other examples include hydrogen peroxide, alcohols such as methanol and ethanol, and glycerin. Moreover, ammonia etc. can be illustrated as a liquid which has a N-H bond. 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).

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。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、ある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強い水素結合を形成して気泡を取り囲むので、安定に気泡が存在した気液混合液を得ることができるものである。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を例示することができる。   It is also preferable that the liquid is a liquid composed of molecules having a carboxyl group. The carboxyl group has a carbonyl oxygen atom with high electronegativity, and the carbonyl oxygen atom in one carboxyl group and a hydrogen atom in another carboxyl group form a strong hydrogen bond to surround the bubble. Therefore, it is possible to obtain a gas-liquid mixture in which bubbles are stably present. Examples of the liquid composed of molecules having a carboxyl group include carboxylic acids such as formic acid and acetic acid.

気液混合液に用いる気体としては、特に限定されるものではなく、種々の気体を用いることが可能である。例えば、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、ブタンなどの気体を単一で又は混合して用いることができる。   The gas used for the gas-liquid mixture is not particularly limited, and various gases can be used. For example, gases such as air, carbon dioxide, nitrogen, oxygen, ozone, argon, hydrogen, helium, methane, propane, and butane can be used singly or in combination.

液体に注入する気体の量は、生成された際に気液混合液に含有される気体の濃度が、液体の飽和溶解濃度以上になるような量であることが好ましい。飽和溶解量又はそれを超える多量の気体を液体中に保持すれば、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ものである。さらに好ましくは、気液混合液の液体中には飽和溶解量の気体が溶解しており、その飽和溶解液に気泡が存在しているものである。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ものである。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ものである。また、さらに気体の溶解濃度が、飽和溶解濃度であることが好ましい。このように気体の濃度が高くなると、水素結合の距離を短くした状態で気泡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ができるものである。気液混合液中の気体量は、後述の実施例で示すように気液混合液から気体を分離し、質量変化量から算出することができる。   The amount of gas injected into the liquid is preferably such an amount that the concentration of the gas contained in the gas-liquid mixed liquid is equal to or higher than the saturated dissolution concentration of the liquid when it is generated. If a saturated gas amount or a large amount of gas exceeding it is held in the liquid, a high-concentration gas contained in the liquid can be used, and the utility value of the gas-liquid mixture can be increased. . More preferably, a saturated dissolved amount of gas is dissolved in the gas-liquid mixed liquid, and bubbles 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 to 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 be present. Furthermore, it is preferable that the dissolved concentration of the gas is a saturated dissolved concentration. When the gas concentration is increased in this way, the bubbles can be stabilized in a state where the hydrogen bond distance is shortened, and the action of various activities (physiological activity, detergency, etc.) becomes stronger, and the utility value is increased. Can be further increased. The amount of gas in the gas-liquid mixture can be calculated from the amount of mass change by separating the gas from the gas-liquid mixture as shown in the examples described later.

気液混合液の生成にあっては、気泡を形成している気体の圧力、すなわち気泡の内圧が、0.12MPa以上になるように生成することが好ましく、さらにヤングラプラスの式(次式)で与えられる気泡の内圧より高い圧力であることが好ましい。   In the generation of the gas-liquid mixture, it is preferable that the gas pressure forming the bubbles, that is, the internal pressure of the bubbles is 0.12 MPa or more, and the Young Laplace equation (the following equation) It is preferable that the pressure be higher than the internal pressure of the bubbles given by

ヤングラプラスの式
ΔP=2σ/r
[ΔP:気泡内部の上昇圧力、 σ:表面張力、 r:気泡半径]

気泡の内圧がこのような圧力になると気泡が高い内部圧で維持されることになり、より強固な界面構造を形成することができるので、静置状態において安定な気泡を形成することができる。一方、一旦、気液混合液に衝撃が加えられると、内部圧の力の均衡が崩されて水素結合が形成された液体の殻が崩壊し、気泡が合体し発泡して液体中から抜け出ようとするため、この発泡を利用することができるものである。気液混合液中の気泡の内圧は、後述の実施例で示すように気液混合液中の気体総量と密度から計算した気体容量とを気体の状態方程式に当てはめることにより算出することができる。
Young Laplace's formula ΔP = 2σ / r
[ΔP: rising pressure inside the bubble, σ: surface tension, r: bubble radius]

When the internal pressure of the bubbles becomes such a pressure, the bubbles are maintained at a high internal pressure, and a stronger interface structure can be formed. Therefore, stable bubbles can be formed in a stationary state. On the other hand, once an impact is applied to the gas-liquid mixture, the balance of the internal pressure force is disrupted, the liquid shell in which hydrogen bonds are formed collapses, the bubbles merge, foam and escape from the liquid Therefore, this foaming can be used. The internal pressure of the bubbles in the gas-liquid mixed liquid can be calculated by applying the total gas amount in the gas-liquid mixed liquid and the gas volume calculated from the density to the gas equation of state as shown in the examples described later.

また、気泡との界面における液体分子の水素結合の距離としては、用いる液体により適宜のものとなるが、常温常圧での水素結合の距離を100%とした場合に、99%以下となるように気液混合液を生成することが好ましい。水素結合の距離がこの範囲になることにより、気泡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ものである。水素結合の距離がこれより長いと気泡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。気液混合液中の気泡界面における水素結合の距離は、後述の実施例で示すように、気液混合液の赤外吸収スペクトル(IR)を解析することにより算出することができる。   Further, the hydrogen bond distance of the liquid molecules at the interface with the bubble will be appropriate depending on the liquid used, but it will be 99% or less when the hydrogen bond distance at room temperature and normal pressure is 100%. It is preferable to produce a gas-liquid mixture. When the hydrogen bond distance falls within this range, the bubbles can be surrounded and stabilized by a hard shell of hydrogen bonds. If the distance between hydrogen bonds is longer than this, there is a possibility that bubbles cannot be stabilized and exist. Considering the interatomic distance, the lower limit of the hydrogen bond distance is 95%. The hydrogen bond distance at the bubble interface in the gas-liquid mixture can be calculated by analyzing the infrared absorption spectrum (IR) of the gas-liquid mixture as shown in the examples described later.

ところで、水素結合の距離が上記の距離にある水は、通常、氷のように固体やハイドレート結晶構造になるものであるが、本発明により生成した気液混合液においては、気泡界面において局所的に上記のような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、気泡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おり、安定な気泡が存在している液体を利用しやすくするものである。   By the way, water having a hydrogen bond distance of the above-mentioned distance usually has a solid or hydrate crystal structure like ice. However, in the gas-liquid mixture produced by the present invention, it is locally present at the bubble interface. In general, hydrogen bonds having a short distance as described above are formed, and normal hydrogen bonds are formed in other liquids. That is, a hard shell of liquid molecules is formed by hydrogen bonds at a short distance at the bubble interface to prevent the bubbles from coalescing and disappearing, and at other than the bubble interface, liquid exists in a normal state and normal temperature At normal pressure, fluidity is ensured, and it is easy to use liquid in which stable bubbles are present.

また本発明により生成する気液混合液は、液体として水を用いた場合、ゼータ電位がマイナスとなり、体積1cm中に存在する気泡界面の面積は1.2m程度となる。このような特性を各分野で利用することも可能である。 In addition, when water is used as the liquid, the gas-liquid mixture produced according to the present invention has a negative zeta potential, and the area of the bubble interface existing in a volume of 1 cm 3 is about 1.2 m 2 . Such characteristics can be used in various fields.

図1は、本発明の気液混合液生成装置の実施の形態の一例を示す概略図である。この装置により、上記のような気液混合液を生成することができる。   FIG. 1 is a schematic view showing an example of an embodiment of the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention. With this apparatus, the gas-liquid mixed liquid as described above can be generated.

この気液混合液生成装置は、気液混合液をバッチ式で生成する装置であり、液体供給源から送られてくる液体に気体を供給する気体供給部2と、気体が供給された液体を加圧しながら液体と気体とを混合して加圧状態の気液混合液を生成する加圧混合部1と、加圧混合部1で生成した気液混合液を密閉状態で貯液する貯液タンク5と、気液混合液の加圧状態を維持する圧力保持部3と、貯液タンク5に貯液された気液混合液の圧力を調整する圧力調整部4とを備え、貯液タンク5には液体が流れる流路6が接続されている。   This gas-liquid mixed liquid generating apparatus is an apparatus that generates a gas-liquid mixed liquid in a batch system, and includes a gas supply unit 2 that supplies a gas to a liquid sent from a liquid supply source, and a liquid supplied with the gas. A pressure mixing unit 1 that generates a pressurized gas-liquid mixture by mixing liquid and gas while applying pressure, and a liquid storage that stores the gas-liquid mixture generated in the pressure mixing unit 1 in a sealed state. A tank 5, a pressure holding unit 3 that maintains the pressurized state of the gas-liquid mixture, and a pressure adjustment unit 4 that adjusts the pressure of the gas-liquid mixture stored in the liquid storage tank 5. A flow path 6 through which liquid flows is connected to 5.

流路6の上流側(貯液タンク5と反対側)は水道配管や液体貯留槽などの液体供給源に接続されており、この液体供給源から供給される液体が流路6を通って下流側(貯液タンク5側)に向かって送られる。液体を流路6に送り出すための圧力としては水道配管のように加圧された液体供給源の圧力を用いてもよいし、後述のポンプ11の汲み上げの圧力を用いてもよい。   The upstream side of the flow path 6 (the side opposite to the liquid storage tank 5) is connected to a liquid supply source such as a water pipe or a liquid storage tank, and the liquid supplied from this liquid supply source passes downstream through the flow path 6. To the side (liquid storage tank 5 side). As the pressure for sending the liquid to the flow path 6, the pressure of the pressurized liquid supply source such as a water pipe may be used, or the pumping pressure of the pump 11 described later may be used.

気体供給部2は、流路6に接続されることにより液体供給源から送られた液体に気体を供給して注入するものである。例えば、気体として空気を注入する場合には、一端を大気中に開放させた管体の他端を流路6に接続して気体供給部2を形成することができ、この場合、液体が送られる際の負圧により気体を液体に供給することができる。あるいは気体として酸素、オゾン、水素、窒素、二酸化炭素、アルゴン等を供給する場合には、これらの気体を封入したボンベなどを流路6に接続して気体供給部2を形成することができる。あるいは気体としてオゾンを使用する場合は、オゾン発生器を気体供給部2に接続してもよい。流路6への気体供給部2の接続位置は、加圧混合部1よりも上流側の位置であればよく、この装置のように圧力保持部3よりも上流側の位置であることが好ましい。   The gas supply unit 2 is connected to the flow path 6 to supply and inject a gas to the liquid sent from the liquid supply source. For example, in the case of injecting air as a gas, the gas supply unit 2 can be formed by connecting the other end of the tube whose one end is opened to the atmosphere to the flow path 6. The gas can be supplied to the liquid by the negative pressure at the time. Or when supplying oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, a carbon dioxide, argon etc. as gas, the gas supply part 2 can be formed by connecting the cylinder etc. which enclosed these gas to the flow path 6. FIG. Alternatively, when ozone is used as the gas, an ozone generator may be connected to the gas supply unit 2. The connection position of the gas supply unit 2 to the flow path 6 may be a position upstream of the pressure mixing unit 1, and is preferably a position upstream of the pressure holding unit 3 as in this device. .

加圧混合部1は、流路6に設けられ、気体供給部2によって気体が供給された液体を加圧しながら液体と気体とを混合し、気体を微細なナノサイズの気泡にして液体中に分散・混合させて、加圧状態の気液混合液を生成するものである。この装置ではポンプ11で加圧混合部1を形成してある。加圧混合部1としては、流路の断面積変化などで撹拌力を与えるもので構成することもできるし、また液体が撹拌された状態で流路6を流れているのであれば単に流路6で構成することもできるが、気液の加圧及び混合をポンプ11により行った場合、液体を急激に加圧・混合することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液を確実に生成することができる。また、ポンプ11を用いる場合は、液体供給源に貯蔵されている大気圧の液体を汲み上げることもできる。   The pressurizing and mixing unit 1 is provided in the flow path 6 and mixes the liquid and the gas while pressurizing the liquid supplied with the gas by the gas supply unit 2 to make the gas into a fine nano-sized bubble and into the liquid. Dispersed and mixed to produce a pressurized gas-liquid mixture. In this apparatus, the pressure mixing unit 1 is formed by a pump 11. The pressurizing and mixing unit 1 can be configured by applying a stirring force by changing the cross-sectional area of the flow path or the like, and if the liquid is flowing through the flow path 6 with stirring, the flow path is simply However, when the gas 11 is pressurized and mixed with the pump 11, the liquid can be rapidly pressurized and mixed. It can be generated reliably. Moreover, when using the pump 11, the liquid of the atmospheric pressure stored in the liquid supply source can be pumped up.

図2は、ポンプ11の具体的な形態の一例を示す要部の概略図である。このポンプ11aは回転体21の回転により液体を加圧するものであり、回転体21に取り付けられた回転翼22が連続的に回転してポンプ入口26からポンプ流路室23を介してポンプ出口27への流れ方向へ液体を送り出し加圧するものである。図において白抜き矢印は液体の流れ方向を示し、実線矢印は回転体21の回転方向を示している。このポンプ11aでは4枚の回転翼22が備えられている。また回転体21の回転軸25は、円筒状に形成されたポンプ壁24の円筒中心よりもポンプ出口27側に偏って配置され、偏心軸となって設けられている。そして、回転軸21の偏心によりポンプ流路室23の第二流路室23bの容積は、第一流路室23aの容積よりも小さく形成されており、液体の流れ方向に沿ってポンプ流路室23の容積が順次小さくなっている。   FIG. 2 is a schematic view of a main part showing an example of a specific form of the pump 11. The pump 11 a pressurizes the liquid by the rotation of the rotating body 21, and the rotating blades 22 attached to the rotating body 21 continuously rotate to pump the pump outlet 27 through the pump passage chamber 23 from the pump inlet 26. The liquid is sent out in the direction of flow to and pressurized. In the figure, the white arrow indicates the flow direction of the liquid, and the solid line arrow indicates the rotation direction of the rotating body 21. The pump 11a includes four rotary blades 22. Further, the rotating shaft 25 of the rotating body 21 is arranged so as to be deviated toward the pump outlet 27 side from the cylindrical center of the pump wall 24 formed in a cylindrical shape, and is provided as an eccentric shaft. The volume of the second flow path chamber 23b of the pump flow path chamber 23 is formed smaller than the volume of the first flow path chamber 23a due to the eccentricity of the rotary shaft 21, and the pump flow path chamber is arranged along the liquid flow direction. The volume of 23 is gradually reduced.

そして、ポンプ流路室23に送り出された液体は、回転翼22で送り出され加圧され、急激な圧力変化により大きな気泡Bが細分化されて微細なナノサイズの気泡Bが生成される。すなわち、回転体21の回転と共に第一流路室23aから第二流路室23bに送られた液体は、ポンプ流路室23の容積が小さくなることにより急速に圧縮されて加圧され、この加圧力によりナノサイズの気泡Bが生成される。また、図示のポンプ11aでは、ポンプ壁24の内面と回転翼22の先端部との間を液体が通過するときに剪断力が与えられて、液体をクリアランスで剪断しながら加圧する。このとき、液体に混合されている気体(大きな気泡B)は液体に与えられた剪断力によって剪断されて、より微細なナノサイズの気泡(B)になる。ここで、ポンプ壁24の内面と回転翼22の先端部との間の最も狭くなる部分の距離、すなわちクリアランス距離Lは、5μm〜2mmであることが好ましい。このように、回転体21を用いたポンプ11aによれば、回転体21で急激に強い力で加圧すると共に液体に注入された気体を剪断してナノサイズの気泡を形成することができるので、気泡界面の構造が強固な気液混合液をより確実に生成することができるものである。 Then, the liquid fed to the pump flow passage chamber 23 is pressurized is fed by rotating blades 22, large bubbles B B due to rapid pressure changes bubbles B N of subdivided by fine nano-sized generated . That is, the liquid sent from the first flow path chamber 23a to the second flow path chamber 23b along with the rotation of the rotating body 21 is rapidly compressed and pressurized as the volume of the pump flow path chamber 23 becomes smaller. Nano-sized bubbles BN are generated by the pressure. Further, in the illustrated pump 11a, a shearing force is applied when the liquid passes between the inner surface of the pump wall 24 and the tip of the rotor blade 22, and the liquid is pressurized while being sheared by the clearance. At this time, the gas (large bubbles B B ) mixed in the liquid is sheared by the shearing force applied to the liquid and becomes finer nano-sized bubbles (B N ). The distance narrowest part between the inner surface of the pump wall 24 and the tip portion of the rotor blades 22, i.e. the clearance distance L C is preferably 5Myuemu~2mm. Thus, according to the pump 11a using the rotator 21, it is possible to form nano-sized bubbles by shearing the gas injected into the liquid while being rapidly pressurized with the rotator 21 with a strong force. A gas-liquid mixture having a strong bubble interface structure can be generated more reliably.

ポンプ11の回転体21の回転数は100rpm以上であることが好ましい。このとき、0.3秒に1/2回転以上となる。このような回転数となることにより、飽和溶解濃度以上の気体を液体に注入させて水素結合距離が短縮したナノサイズの気泡を確実に生成することができるものである。   The rotational speed of the rotating body 21 of the pump 11 is preferably 100 rpm or more. At this time, it becomes 1/2 rotation or more in 0.3 seconds. By having such a rotational speed, it is possible to reliably generate nano-sized bubbles in which the hydrogen bond distance is shortened by injecting a gas having a saturation dissolution concentration or more into the liquid.

ここで、図3のように、加圧混合部1の上流側の流路6にベンチュリ管12を設け、このベンチュリ管12の側管を気体供給部2として機能させて気体を液体に供給すると共に、ベンチュリ管12の本体を加圧混合部1の一部(又は全部)として機能させて気体が供給された液体を加圧し混合することも好ましい。その場合、簡単な構成で気体を液体に供給すると共に液体を急激に加圧・混合することができる。また、ポンプ11とベンチュリ管12という複数の加圧機構により液体を加圧した場合、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確実に生成することができる。なお、ポンプ11を用いずにベンチュリ管12のみで加圧混合部1を構成してもよく、その場合、装置構成をより簡単なものにすることができる。   Here, as shown in FIG. 3, a venturi tube 12 is provided in the upstream flow path 6 of the pressure mixing unit 1, and the side tube of the venturi tube 12 functions as the gas supply unit 2 to supply gas to the liquid. At the same time, it is also preferable to pressurize and mix the liquid supplied with the gas by causing the main body of the venturi tube 12 to function as a part (or all) of the pressure mixing unit 1. In that case, the gas can be supplied to the liquid with a simple configuration and the liquid can be rapidly pressurized and mixed. In addition, when the liquid is pressurized by a plurality of pressurizing mechanisms such as the pump 11 and the venturi tube 12, the liquid is strongly pressurized, and a gas-liquid mixed liquid having a strong bubble interface structure can be reliably generated. In addition, you may comprise the pressurization mixing part 1 only with the venturi pipe | tube 12 without using the pump 11, In that case, an apparatus structure can be made simpler.

図示のベンチュリ管12は、流入側から流出側に向かって断面積が徐々に小さくなる流入側管部12aと、ベンチュリ管12内において断面積が最も小さくなる絞り管部12bと、流入側から流出側に向かって断面積が徐々に大きくなる流出側管部12cとからなる。絞り管部12bには気体供給部2として機能する側管の一端が接続してあり、この側管から供給された気体は、絞り管部12b内において液体に注入されるようになっている。この例では、流出側管部12cの長さ(T2)は流入側管部5aの長さ(T1)よりも長く形成されており、それにより、流入側管部12aで断面積が小さくなることにより減圧され、絞り管部12bで気体と混合した後、流出側管部12cで急激に加圧されながら下流側に送り出され、液体と気体が激しく混合されることになる。   The illustrated venturi tube 12 includes an inflow side tube portion 12a whose cross-sectional area gradually decreases from the inflow side to the outflow side, a throttle tube portion 12b having the smallest cross-sectional area in the venturi tube 12, and an outflow side from the inflow side. It consists of the outflow side pipe | tube part 12c from which a cross-sectional area becomes large gradually toward the side. One end of a side tube that functions as the gas supply unit 2 is connected to the throttle tube portion 12b, and the gas supplied from the side tube is injected into the liquid in the throttle tube portion 12b. In this example, the length (T2) of the outflow side pipe portion 12c is formed longer than the length (T1) of the inflow side tube portion 5a, thereby reducing the cross-sectional area at the inflow side pipe portion 12a. Then, the gas is mixed with the gas in the throttle tube portion 12b, and then sent out to the downstream side while being rapidly pressurized in the outflow side tube portion 12c, and the liquid and the gas are vigorously mixed.

貯液タンク5は生成した気液混合液を貯液するためのものである。貯液タンク5は、加圧状態で送られる気液混合液の圧力を維持できるように密閉性のあるタンクとして形成されており、例えば、耐圧性タンクなどで構成される。   The liquid storage tank 5 is for storing the produced gas-liquid mixture. The liquid storage tank 5 is formed as an airtight tank so that the pressure of the gas-liquid mixed solution sent in a pressurized state can be maintained, and is configured by, for example, a pressure-resistant tank.

そして、加圧混合部1であるポンプ11の駆動の開始と停止とにより所定量の気液混合液が生成される。すなわち、ポンプ11に接続されたポンプ電源をオンにするとポンプ11の駆動が開始し、加圧混合部1内において液体と気体が高圧条件で混合される。それにより、気泡の周囲に強固な界面構造が形成され、この強固な界面構造の殻で気泡を覆うことができ、気体を微細な気泡として安定化することができる。生成した気液混合液は、流路6を通って順次に貯液タンク5に送り出される。そして、貯液タンク5に貯液された気液混合液の量が所定量に達するとポンプ電源をオフにしてポンプ11の駆動を停止し、液体の送り出しをストップする。なお、加圧混合部1が電源制御する機構のものでない場合(例えばベンチュリ管12のみの場合)は、流路6への液体の送出の開始又は停止によって加圧混合部1の駆動が自動的に開始又は停止される。   A predetermined amount of the gas-liquid mixture is generated by starting and stopping the driving of the pump 11 which is the pressure mixing unit 1. That is, when the pump power source connected to the pump 11 is turned on, the driving of the pump 11 is started, and the liquid and the gas are mixed in the pressure mixing unit 1 under a high pressure condition. Thereby, a strong interface structure is formed around the bubbles, and the bubbles can be covered with the shell of the strong interface structure, and the gas can be stabilized as fine bubbles. The generated gas-liquid mixed solution is sequentially sent out to the liquid storage tank 5 through the flow path 6. Then, when the amount of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank 5 reaches a predetermined amount, the pump power supply is turned off to stop the driving of the pump 11 and the liquid delivery is stopped. When the pressure mixing unit 1 is not of a mechanism for controlling the power supply (for example, when only the venturi tube 12 is used), the driving of the pressure mixing unit 1 is automatically performed by starting or stopping the delivery of the liquid to the flow path 6. Started or stopped.

上記のような加圧混合部1により、気体が注入された液体に急激に強力な圧力が加わって、液体中に存在している気泡は微細なナノサイズの気泡へと細分されて液体に分散される。また、急激な圧力変化により高圧になった気泡の界面には液体分子により強固な界面構造が形成される。その際、加圧速度ΔP/t(ΔP:圧力増加量、t:時間)が0.17MPa/sec以上になることにより、気泡を細分化させて微細なナノサイズの気泡を生成することができ、加圧混合部1から貯液タンク5に送り出される際の気液混合液の圧力が0.15MPa以上になることにより、気泡の界面が強固な構造となったナノサイズの気泡を生成することができるものである。実質的な加圧条件を考慮すると、加圧速度ΔP/tの上限は167MPa/secであり、加圧された気液混合液の圧力の上限は50MPaである。 By the pressure mixing unit 1 as described above, a strong pressure is suddenly applied to the liquid into which the gas is injected, and the bubbles present in the liquid are subdivided into fine nano-sized bubbles and dispersed in the liquid. Is done. In addition, a strong interface structure is formed by liquid molecules at the interface of the bubbles that have become high pressure due to a sudden pressure change. At that time, when the pressurization rate ΔP 1 / t (ΔP 1 : pressure increase, t: time) is 0.17 MPa / sec or more, the bubbles are subdivided to generate fine nano-sized bubbles. The pressure of the gas-liquid mixture when it is sent from the pressure mixing unit 1 to the liquid storage tank 5 is 0.15 MPa or more, thereby generating nano-sized bubbles with a strong structure at the bubble interface. Is something that can be done. In consideration of substantial pressurization conditions, the upper limit of the pressurization rate ΔP 1 / t is 167 MPa / sec, and the upper limit of the pressure of the pressurized gas-liquid mixture is 50 MPa.

生成した気液混合液は貯液タンク5に送り出されるが、その際、貯液タンク5への流出に伴って気液混合液が急激に減圧したりすることがある。加圧状態の気液混合液が急激に減圧するとナノサイズの気泡が崩壊して気体が分離してしまうおそれがある。そこで、上記の気液混合液生成装置にあっては、加圧混合部1から送り出されて貯液タンク5に貯液される気液混合液の加圧状態を維持するように圧力保持部3を流路6に設けてある。   The generated gas-liquid mixed solution is sent out to the liquid storage tank 5, and at that time, the gas-liquid mixed solution may be rapidly depressurized as it flows out to the liquid storage tank 5. If the pressurized gas-liquid mixture is rapidly depressurized, the nano-sized bubbles may collapse and the gas may be separated. Therefore, in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus described above, the pressure holding unit 3 is maintained so as to maintain the pressurized state of the gas-liquid mixed liquid sent out from the pressure mixing unit 1 and stored in the liquid storage tank 5. Is provided in the flow path 6.

圧力保持部3は、上記の装置では、加圧混合部1よりも上流側(前段)の流路6に設けてあるが、これに限らず、圧力保持部3を加圧混合部1と貯液タンク5との間の流路6、すなわち加圧混合部1の後段の流路6に設けるようにしてもよい。このように圧力保持部3を設けることによって、気液混合液が加圧状態を維持したまま送り出されて貯液タンク5に貯液されるので、ナノサイズの気泡が崩壊されることを防止できる。   In the above-described apparatus, the pressure holding unit 3 is provided in the flow path 6 on the upstream side (previous stage) with respect to the pressure mixing unit 1. However, the pressure holding unit 3 is not limited to this, and the pressure holding unit 3 is stored with the pressure mixing unit 1. You may make it provide in the flow path 6 between the liquid tanks 5, ie, the flow path 6 of the back | latter stage of the pressurization mixing part 1. FIG. By providing the pressure holding unit 3 in this manner, the gas-liquid mixed liquid is sent out while being maintained in a pressurized state and stored in the liquid storage tank 5, so that nano-sized bubbles can be prevented from collapsing. .

この圧力保持部3は、気液混合液が所定量生成されて加圧混合部1の駆動が停止したときに、気液混合液の加圧状態を維持することが好ましい。すなわち、ポンプ11などの加圧混合部1の駆動が停止すると、液体を送り出す圧力が消失して気液混合液が上流側に逆流して気液混合液が急減に減圧することがある。気液混合液が急激に減圧するとナノサイズの気泡が崩壊して気体が分離してしまうおそれがある。そこで、ポンプ11の駆動が停止した後も、圧力保持部3が気液混合液の加圧状態を維持して急激に減圧することを防止するものである。   The pressure holding unit 3 preferably maintains the pressurized state of the gas-liquid mixed solution when a predetermined amount of the gas-liquid mixed solution is generated and the driving of the pressure mixing unit 1 is stopped. That is, when the driving of the pressure mixing unit 1 such as the pump 11 is stopped, the pressure for sending out the liquid may disappear, the gas-liquid mixture may flow backward to the upstream side, and the gas-liquid mixture may be rapidly reduced. If the gas-liquid mixture is rapidly depressurized, the nano-sized bubbles may collapse and the gas may be separated. Therefore, even after the driving of the pump 11 is stopped, the pressure holding unit 3 maintains the pressurized state of the gas-liquid mixed solution and prevents the pressure from being rapidly reduced.

圧力保持部3としては、例えば、電気的に弁の開閉の制御を制御する電気開閉手段を備えたものにすることができ、図1の装置では、電動バルブ31により圧力保持部3が構成されている。電動バルブ31によれば、電気制御により確実に弁の開閉を制御することができるので、気液混合液の加圧状態を確実に維持し、気液混合液が逆流で不用意に減圧してナノサイズの気泡が崩壊するようなことを防止することができる。   As the pressure holding unit 3, for example, an electric opening / closing means for electrically controlling the opening / closing of the valve can be provided. In the apparatus of FIG. ing. According to the electric valve 31, the opening and closing of the valve can be reliably controlled by electric control, so that the pressurized state of the gas-liquid mixture can be reliably maintained, and the gas-liquid mixture can be depressurized inadvertently by backflow. It is possible to prevent nano-sized bubbles from collapsing.

また、圧力保持部3を逆流防止弁32で構成することもできる。図5の気液混合液生成装置の実施の形態では、圧力保持部3が逆流防止弁32により構成されている。このように、圧力保持部3を逆流防止弁32で構成すれば、簡単な構成で気液混合液が逆流して減圧することを防ぐことができ、容易に気液混合液の加圧状態を維持してナノサイズの気泡を崩壊することを防止できるものである。なお、図5の装置において、圧力保持部3以外の装置構成は図1の装置と同じである。   In addition, the pressure holding unit 3 can be configured by the backflow prevention valve 32. In the embodiment of the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of FIG. 5, the pressure holding unit 3 is configured by a backflow prevention valve 32. Thus, if the pressure holding unit 3 is configured by the backflow prevention valve 32, the gas-liquid mixture can be prevented from flowing back and depressurizing with a simple configuration, and the pressure state of the gas-liquid mixture can be easily changed. It can maintain and prevent collapse of nano-sized bubbles. In the apparatus of FIG. 5, the apparatus configuration other than the pressure holding unit 3 is the same as that of the apparatus of FIG.

こうして、加圧混合部1の駆動の開始と停止とにより生成した気液混合液は、貯液タンク5に所定の量で貯液される。そして、気液混合液を外部に取り出して利用するために貯液タンク5で大気圧まで減圧を行う。   Thus, the gas-liquid mixed liquid generated by the start and stop of the driving of the pressure mixing unit 1 is stored in the liquid storage tank 5 in a predetermined amount. Then, the liquid storage tank 5 is depressurized to the atmospheric pressure in order to take out the gas-liquid mixture to the outside and use it.

圧力調整部4は、貯液タンク5に貯液された気液混合液の圧力を調整するものであり、加圧状態の気液混合液の圧力を、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ものである。上記のようにして加圧・混合により生成した気液混合液は、高圧な状態にありそのまま大気圧下にある外部に排出されると、急激な圧力低下によって、気液混合液中の気泡が合体して気体になって液体から排出されるおそれがあり、またキャビテーションが発生することがある。そこで、圧力調整部4を設け、加圧された状態の気液混合液を大気圧まで低下させる際に、圧力調整部4で圧力調整をしながら大気圧まで徐々に減圧をし、外部に吐出可能にするようにしているものである。圧力調整部4は、貯液タンク5の上側に設けられてタンク上部に滞留した気体を徐々に外部に放出する減圧開閉弁33などにより、減圧速度ΔP/t(ΔP2:減圧量、t:時間)の上限を2000MPa/sec以下にして気液混合液を減圧するように構成されている。それにより、強固な気泡界面の構造を維持させたまま、ナノサイズの気泡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ものである。 The pressure adjusting unit 4 adjusts the pressure of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank 5, and gradually increases the pressure of the pressurized gas-liquid mixed liquid without generating large bubbles. The pressure is reduced to atmospheric pressure. When the gas-liquid mixture produced by pressurization and mixing as described above is in a high-pressure state and is discharged to the outside as it is under atmospheric pressure, bubbles in the gas-liquid mixture are caused by a sudden pressure drop. There is a possibility that the gas may coalesce and be discharged from the liquid, and cavitation may occur. Therefore, when the pressure adjustment unit 4 is provided to reduce the pressurized gas-liquid mixture to atmospheric pressure, the pressure adjustment unit 4 gradually reduces the pressure to atmospheric pressure while adjusting the pressure, and discharges it to the outside. It is something that is made possible. The pressure adjusting unit 4 is provided on the upper side of the liquid storage tank 5 and has a pressure reducing rate ΔP 2 / t (ΔP2: pressure reducing amount, t: The upper limit of (time) is 2000 MPa / sec or less, and the gas-liquid mixed liquid is decompressed. Thus, the gas-liquid mixture can be taken out without erasing or coalescing the nano-sized bubbles while maintaining the structure of the strong bubble interface.

減圧開閉弁33で気体を放出する際には、直径0.1〜1mm程度、長さ1mm以上(好ましくは5mm以上)程度の細管(緩減圧管)を減圧開閉弁33に接続してこの細管から気体を放出することが好ましい。細管で気体を放出することにより容易に徐々に減圧することができる。すなわち、緩減圧管14(後述の図8参照)は貯液タンク5の圧力をΔP/tで減圧させるため、急な減圧にならないよう細管で緩やかに高圧の気体を少しずつ抜くためのものである。圧縮された気体を抜くので緩やかな減圧ができる。液体を抜いてしまうと少しの液体を抜いただけでも急な減圧が起こるため、ナノサイズの気泡が崩壊する問題が発生してしまうおそれがある。よって液体よりも気体を抜くことが好ましいのである。 When the gas is released by the pressure reducing on / off valve 33, a narrow tube (slow pressure reducing tube) having a diameter of about 0.1 to 1 mm and a length of about 1 mm or more (preferably 5 mm or more) is connected to the pressure reducing on / off valve 33. It is preferable to release gas from The pressure can be gradually reduced gradually by releasing the gas through the narrow tube. That is, the slow pressure reducing pipe 14 (see FIG. 8 to be described later) is for reducing the pressure of the liquid storage tank 5 by ΔP 2 / t. It is. Since the compressed gas is extracted, a gentle pressure reduction can be achieved. If the liquid is removed, a sudden decompression occurs even if a small amount of liquid is removed, which may cause a problem that the nano-sized bubbles collapse. Therefore, it is preferable to remove the gas from the liquid.

このように、上記の気液混合液生成装置では、貯液タンク5で減圧することにより、大量の気液混合液を一度に減圧することが可能であり、また生成した気液混合液を貯液タンク5に大気圧の状態で(又は大気圧近傍の圧力で、あるいは加圧状態で)貯液しておいて必要なときに外部に取り出して利用することが可能であり、気液混合液を簡単に大量に生成して利用することができるものである。また密閉状態を形成する貯液タンク5で減圧するので、減圧後も密閉状態を維持することができ、気液混合液を安定に貯液することができるものである。すなわち、連続式で液体を送りながら減圧して気液混合液を生成した場合、保存タンクに気液混合液を入れる際の衝撃でナノサイズの気泡が崩壊したり、保存タンクが開放状態となっていて気体が分離しやくなったりして、液体中に気体を長期に安定に保持できないおそれがある。また、保存タンクを圧力調整で密閉状態にしようとすると圧力変化の衝撃を気液混合液に与えて気泡が崩壊してしまうおそれがある。しかしながら、上記の気液混合液生成装置のようにバッチ式で生成する場合は、貯液タンク5をそのまま保存タンクとして用いることができ、連続式の場合に比べて、大量の気液混合液をナノサイズの気泡を崩壊させることなく安定に長期に保存することが可能になるものである。また、気液混合液の減圧を細い流路管などで行う場合、流路管にゴミなどが詰まって故障が発生してしまうおそれがあるが、貯液タンク5で減圧をすれば配管が詰まるようなことがなく安定して気液混合液を生成することができるものである。   As described above, in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus described above, it is possible to depressurize a large amount of the gas-liquid mixed liquid at a time by reducing the pressure in the liquid storage tank 5, and storing the generated gas-liquid mixed liquid. It is possible to store liquid in the liquid tank 5 at atmospheric pressure (or at a pressure close to atmospheric pressure or in a pressurized state) and take it out to use when necessary. Can be easily generated and used in large quantities. Further, since the pressure is reduced in the liquid storage tank 5 that forms a sealed state, the sealed state can be maintained even after the pressure is reduced, and the gas-liquid mixture can be stably stored. That is, when a gas-liquid mixture is generated by reducing pressure while feeding liquid continuously, the nano-sized bubbles collapse due to the impact when the gas-liquid mixture is put into the storage tank, or the storage tank opens. The gas may be easily separated, and the gas may not be stably retained in the liquid for a long time. Further, if the storage tank is to be sealed by adjusting the pressure, there is a risk that the impact of the pressure change is applied to the gas-liquid mixture and the bubbles collapse. However, when the batch-type production is performed as in the above gas-liquid mixture production apparatus, the liquid storage tank 5 can be used as a storage tank as it is, and a larger amount of gas-liquid mixture can be used than in the continuous type. The nano-sized bubbles can be stably stored for a long time without collapsing. Further, when the pressure of the gas-liquid mixed liquid is reduced with a thin channel pipe or the like, there is a risk that the channel pipe will be clogged with dust or the like, resulting in a failure. It is possible to stably generate a gas-liquid mixed solution without such a situation.

圧力調整部4は、さらに貯液タンク5に貯液される加圧状態の気液混合液の圧力を、少なくとも加圧混合部が駆動する間、一定に維持するものであることが好ましい。加圧混合部1で生成した気液混合液は生成した後、順次に貯液タンク5に送られるので、貯液タンク5では加圧状態の気液混合液が徐々に量を増しながら貯液される。一方、貯液タンク5は密閉状態になっており、加圧状態の気液混合液が増えるとタンク内の圧力が次第に上がる。気液混合液の圧力が上がりすぎるとナノサイズの気泡が圧力変化の衝撃により崩壊するおそれがある。また、加圧混合部1での加圧よりも高い加圧が不均一にかけられた場合は、気泡径を変化させるなどしてナノサイズの気泡を不安定化させるおそれがある。また、貯液タンク5の圧力上昇が伝わって加圧混合部1で加圧する圧力が高くなって加圧混合部1で生成するナノサイズの気泡の量が変化するおそれがある。しかし、圧力調整部4で加圧混合部1の駆動中、貯液タンク5に貯液された気液混合液の加圧状態を一定にすることにより、気液混合液に不要な加圧がかかったりしてナノサイズの気泡が崩壊することを防止することができ、また、ナノサイズの気泡の生成量を安定にすることができ、ナノサイズの気泡の量が安定した気液混合液を生成することができるものである。   It is preferable that the pressure adjusting unit 4 further maintains the pressure of the pressurized gas-liquid mixture stored in the liquid storage tank 5 at least while the pressure mixing unit is driven. Since the gas-liquid mixed solution generated in the pressure mixing unit 1 is generated and then sequentially sent to the liquid storage tank 5, the liquid storage liquid 5 stores the liquid-liquid mixture in a pressurized state while gradually increasing the amount. Is done. On the other hand, the liquid storage tank 5 is hermetically sealed, and the pressure in the tank gradually increases as the pressurized gas-liquid mixture increases. If the pressure of the gas-liquid mixture increases too much, nano-sized bubbles may collapse due to the impact of pressure change. In addition, when a pressure higher than the pressure in the pressure mixing unit 1 is applied non-uniformly, there is a risk of destabilizing the nano-sized bubbles by changing the bubble diameter. Further, the pressure increase in the liquid storage tank 5 is transmitted and the pressure applied by the pressure mixing unit 1 is increased, and the amount of nano-sized bubbles generated in the pressure mixing unit 1 may change. However, during the driving of the pressure mixing unit 1 by the pressure adjusting unit 4, unnecessary pressure is applied to the gas-liquid mixture by making the pressure state of the gas-liquid mixture stored in the liquid storage tank 5 constant. The nano-sized bubbles can be prevented from collapsing, and the amount of nano-sized bubbles generated can be stabilized, and a gas-liquid mixture with a stable amount of nano-sized bubbles can be obtained. It can be generated.

圧力調整部4で、気液混合液の圧力を一定に維持するには、貯液タンク5の上部に設けられた気体排出弁34の弁の開閉によって行うことができる。上記の装置では、減圧開閉弁33と気体排出弁34とが兼用されて設けられた形態を示しているが、減圧開閉弁33とは別に気体排出弁34を設けて、貯液タンク5の上部に貯留する気体を貯液タンク5内の圧力が一定になるように排出して圧力調整してもよい。気体排出弁34を別に設けた場合は、それぞれの弁によって気液混合液の貯液時と減圧時の圧力調整を適切な条件で行うことが簡単になり、圧力維持と減圧とを容易に行うことができるものである。   In order to maintain the pressure of the gas-liquid mixed liquid constant by the pressure adjusting unit 4, it can be performed by opening and closing the gas discharge valve 34 provided in the upper part of the liquid storage tank 5. In the above-described apparatus, a form in which the pressure reducing on / off valve 33 and the gas discharge valve 34 are used together is shown. However, a gas discharge valve 34 is provided separately from the pressure reducing on / off valve 33 and the upper part of the liquid storage tank 5 is provided. The gas stored in the liquid storage tank 5 may be discharged and adjusted so that the pressure in the liquid storage tank 5 is constant. When the gas discharge valve 34 is provided separately, it becomes easy to adjust the pressure at the time of storing and depressurizing the gas-liquid mixture under appropriate conditions by each valve, and easily maintain and depressurize the pressure. It is something that can be done.

気液混合液を生成する際には、貯液タンク5で貯液された加圧状態の気液混合液から、ナノサイズを超える気泡、すなわち直径1μmを超える気泡を取り除くようにすることが好ましい。上記のようにしてナノサイズの気泡が形成された液体にはマイクロサイズ以上の気体も一緒に混合して存在している。しかし、マイクロサイズ以上の気泡は安定に液体中に存在することができないのに加え、液体中に存在しているとナノサイズの気泡を合体させたり崩壊させたりしてナノサイズの気泡をも不安定にしてしまう。そこで、マイクロサイズ以上の気泡を気液混合液から取り除いて気泡をナノサイズのものだけにしてナノサイズの気泡を安定化させるものである。   When generating the gas-liquid mixture, it is preferable to remove bubbles exceeding the nano size, that is, bubbles exceeding 1 μm in diameter, from the pressurized gas-liquid mixture stored in the storage tank 5. . In the liquid in which nano-sized bubbles are formed as described above, a gas of micro size or larger is also mixed and present. However, micro-sized bubbles or larger cannot stably exist in the liquid, and if they are present in the liquid, the nano-sized bubbles are merged or collapsed, and the nano-sized bubbles are not allowed. It will be stable. Therefore, the micro-sized or larger bubbles are removed from the gas-liquid mixture so that the bubbles are only nano-sized to stabilize the nano-sized bubbles.

マイクロサイズの気泡の除去は、気泡をそれ自身の浮力で上昇させて取り除くようにして行うことができる。直径1μmを超えるサイズの気泡(マイクロサイズの気泡)は、浮力により上昇するので、この浮力を利用してマイクロサイズの気泡を取り除くのである。液体から取り除かれ放出された気泡は気体となってタンク上部に集積する。このようにして放出された気体は、気体を排出する管などで排出することができ、例えば、上記の気体排出弁34により取り除くことができる。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サイズの気泡が液体中に存在することにより、界面構造が強固で安定な気液混合液を得ることができるものである。   The removal of the micro-sized bubbles can be performed by removing the bubbles by raising them with their own buoyancy. Bubbles having a diameter exceeding 1 μm in diameter (micro-sized bubbles) are raised by buoyancy, and micro-sized bubbles are removed using this buoyancy. Bubbles removed and discharged from the liquid become gas and accumulate at the top of the tank. The gas thus released can be discharged by a pipe or the like for discharging the gas, and can be removed by, for example, the gas discharge valve 34 described above. By removing such relatively large bubbles and having nano-sized bubbles, which are fine bubbles, in the liquid, a stable gas-liquid mixture having a strong interface structure can be obtained.

図4は、貯液タンク5でマイクロサイズの気泡Bを取り除く様子を示す概略図である。なお、説明の便宜のため気泡Bを拡大して描写してある。貯液タンク5に貯液された液体Lq中の気泡Bには浮力が働き、気泡Bが液面まで上昇する。液面に到達した気泡Bは液体外に放出されタンク上部の気体と一体になってタンク上部に滞留する。こうして滞留した気体は気体排出弁34から排出される。   FIG. 4 is a schematic diagram showing how the micro-sized bubbles B are removed from the liquid storage tank 5. For convenience of explanation, the bubble B is enlarged and depicted. Buoyancy acts on the bubbles B in the liquid Lq stored in the liquid storage tank 5, and the bubbles B rise to the liquid level. The bubbles B that have reached the liquid level are released out of the liquid and stay in the upper part of the tank together with the gas in the upper part of the tank. The gas thus retained is discharged from the gas discharge valve 34.

貯液タンク5の深さD、すなわち所定量の気液混合液を貯液したときの貯液タンク5の底面から気液混合液の上面までの距離は、10〜900mmであることが好ましい。下記の気泡の上昇速度を考慮すると、貯液タンク5の深さがこの範囲になることで、貯液量を十分にするとともに、マイクロサイズの気泡を浮力で簡単に取り除くことができる。圧力保持容器30の深さがこの範囲になることで、貯留量を十分にするとともに、マイクロサイズの気泡を浮力で簡単に取り除くことができる。   It is preferable that the depth D of the liquid storage tank 5, that is, the distance from the bottom surface of the liquid storage tank 5 to the upper surface of the gas-liquid mixed solution when a predetermined amount of the gas-liquid mixed solution is stored is 10 to 900 mm. Considering the following bubble rising speed, the depth of the liquid storage tank 5 falls within this range, so that the liquid storage amount can be sufficient and micro-sized bubbles can be easily removed by buoyancy. When the depth of the pressure holding container 30 is within this range, the amount of storage can be sufficient, and micro-sized bubbles can be easily removed by buoyancy.

気泡の上昇速度Vは、ストークスの法則から、
V(m/s)=1/18×g×d/γ
[g(m/s):重力加速度、 d(m):気泡の直径、 γ(m/s):水の動粘性係数]
である。
From the Stokes law, the bubble rising speed V is
V (m / s) = 1/18 × g × d / γ
[G (m / s 2 ): Gravitational acceleration, d (m): Bubble diameter, γ (m 2 / s): Water kinematic viscosity coefficient]
It is.

また、気液混合液を貯液タンク5に加圧状態(0.15MPa以上)を維持して0.1〜1.0秒程度以上保持して貯液することが好ましい。気液混合液を貯液タンク5に所定時間、静置条件で保持して貯液することにより、マイクロサイズの気泡を浮力で確実に取り除くことができる。なお、貯液タンク5の容量としては、0.5〜10L程度にすることができる。   In addition, it is preferable to store the gas-liquid mixed liquid while maintaining the pressurized state (0.15 MPa or more) in the liquid storage tank 5 for about 0.1 to 1.0 seconds or longer. By holding and storing the gas-liquid mixture in the storage tank 5 for a predetermined time under a stationary condition, the micro-sized bubbles can be reliably removed by buoyancy. The capacity of the liquid storage tank 5 can be about 0.5 to 10 L.

ところで、ストークスの式にあてはめると、気泡の上昇速度Vは、気泡直径が20μmの場合、V=0.243mm/secとなり、気泡直径が10μmの場合、V=0.06mm/secとなり、気泡直径が1μmの場合、V=0.0006mm/secとなる。   By the way, when applied to the Stokes equation, the bubble rising velocity V is V = 0.243 mm / sec when the bubble diameter is 20 μm, V = 0.06 mm / sec when the bubble diameter is 10 μm, and the bubble diameter is 1 μm. In this case, V = 0.006 mm / sec.

例えば内径100mmの円筒形状のタンクの場合、20μmの気泡が水と完全に分離するためには、気泡上昇速度から、気泡は10分(600秒)放置で0.243×600=145mm浮上移動するので、タンク底から水面までの距離が145mm以下であれば、20μmの気泡が分離できることになる。この場合、タンク容量は約1Lになる。   For example, in the case of a cylindrical tank with an inner diameter of 100 mm, in order to completely separate 20 μm bubbles from water, from the bubble rising speed, the bubbles will rise and move 0.243 × 600 = 145 mm when left for 10 minutes (600 seconds). If the distance from the tank bottom to the water surface is 145 mm or less, 20 μm bubbles can be separated. In this case, the tank capacity is about 1L.

1μmの気泡の分離について同じように計算すると、10分放置で0.06×600=0.36mm、1時間放置で2.16mm、24時間放置で51mm、気泡が上昇することになる。   When the same calculation is performed for the separation of 1 μm bubbles, the bubbles rise by 0.06 × 600 = 0.36 mm after 10 minutes and 2.16 mm after 1 hour and 51 mm after 24 hours.

したがって、ナノサイズを超える大きさの気泡(1μm以上の気泡)は、D(深さ)<V(気泡上昇速度)×T(静置時間)となるように圧力保持容器30の深さDを設定したり、T(静置時間)>D(深さ)/V(気泡上昇速度)となるように圧力保持容器30内で気液混合液を静置する時間Tを設定したりすることによって取り除くことができるものである。   Therefore, the depth D of the pressure holding container 30 is set so that bubbles (bubbles of 1 μm or more) exceeding the nano size satisfy D (depth) <V (bubble rising speed) × T (stationary time). By setting or setting the time T for allowing the gas-liquid mixture to stand still in the pressure holding container 30 so that T (standing time)> D (depth) / V (bubble rising speed) It can be removed.

大気圧まで減圧された気液混合液は、貯液タンク5の下部に設けられ、取出弁7aと取出流路7bとから構成された液体取出部7により外部に取り出される。この取出弁7aは貯液タンク5を密閉状態にして貯液する際には閉じられており、気液混合液を外部に取り出す際に開かれる。そして、気液混合液は取出流路7bを通って吐出口から外部に取り出される。   The gas-liquid mixed liquid reduced to the atmospheric pressure is provided in the lower part of the liquid storage tank 5 and taken out to the outside by a liquid take-out part 7 constituted by a take-out valve 7a and a take-out flow path 7b. The take-off valve 7a is closed when the liquid storage tank 5 is sealed and stored, and is opened when the gas-liquid mixture is taken out. The gas-liquid mixture is taken out from the discharge port through the take-out flow path 7b.

上記のように構成された気液混合液生成装置にあっては、液体供給源から送られた液体に、気体供給部2で気体を供給して注入する。そして、気体が注入された液体を、加圧混合部1によって0.17MPa/sec以上の加圧速度ΔP/t(ΔP: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、加圧混合部1から貯液タンク5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、貯液タンク5内で気液混合液中のナノサイズを越える気泡を取り除いた後、該液体を圧力調整部4の圧力調整により最高減圧速度2000MPa/sec以下の減圧速度ΔP/t(ΔP:減圧量、t:時間)で徐々に大気圧まで減圧する。それにより、ナノサイズの気泡が安定に存在した気液混合液を生成することができるものである。 In the gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus comprised as mentioned above, gas is supplied and inject | poured into the liquid sent from the liquid supply source by the gas supply part 2. FIG. Then, the liquid into which the gas has been injected is pressurized by the pressure mixing unit 1 at a pressure rate ΔP 1 / t (ΔP 1 : pressure increase amount, t: time) of 0.17 MPa / sec or more, and the pressure of the liquid is increased. Set to 0.15 MPa or more. That is, the pressure of the liquid when being sent out from the pressurizing and mixing unit 1 to the liquid storage tank 5 is 0.15 MPa or more. Thereafter, after the bubbles exceeding the nano size in the gas-liquid mixed liquid are removed in the liquid storage tank 5, the pressure is reduced by the pressure adjustment unit 4 to adjust the pressure reduction rate ΔP 2 / t ( The pressure is gradually reduced to atmospheric pressure at ΔP 2 : reduced pressure amount, t: time). As a result, a gas-liquid mixed liquid in which nano-sized bubbles are stably present can be generated.

図6は、気液混合液生成装置の実施の形態の他の一例を示す概略図である。この気液混合液生成装置は、図1の装置に加えて、貯液タンク5の下部に圧力調整部4として液体排出部8が設けられている。また、圧力保持部3は加圧混合部1の後段に設けられている。その他の構成は図1の装置と同じである。   FIG. 6 is a schematic view showing another example of the embodiment of the gas-liquid mixed liquid generating apparatus. In addition to the apparatus shown in FIG. 1, this gas-liquid mixed liquid generating apparatus is provided with a liquid discharge part 8 as a pressure adjusting part 4 below the liquid storage tank 5. Further, the pressure holding unit 3 is provided at the subsequent stage of the pressure mixing unit 1. Other configurations are the same as those of the apparatus shown in FIG.

液体排出部8は、開閉により気液混合液の一部(又は全部)を外部に排出して貯液タンク5内の圧力を調整する排出弁8aと、圧力調整に用いられた気液混合液を外部に排出する排出流路8bとにより構成される。そしてこの装置にあっては、図1の装置と同様に、加圧状態の気液混合液を生成して貯液タンク5に貯液した後、液体排出部8で気液混合液を徐々に排出しながら貯液タンク5内の圧力を調整して、気液混合液の圧力を最高減圧速度2000MPa/sec以下の減圧速度ΔP/t(ΔP:減圧量、t:時間)で大気圧まで減圧する。この装置によれば、減圧を気液混合液の排出により行うことができるので、タンク上部の気体が急激に発散して気液混合液の圧力が急減圧するようなことなくタンク内の圧力を容易に徐々に低下させることができ、ナノサイズの気泡の崩壊を防止することができるものである。減圧した気液混合液は液体取出部7から外部に取り出すことができる。 The liquid discharge unit 8 includes a discharge valve 8a that adjusts the pressure in the liquid storage tank 5 by discharging a part (or all) of the gas-liquid mixture to the outside by opening and closing, and the gas-liquid mixture used for pressure adjustment. And a discharge channel 8b for discharging the gas to the outside. In this apparatus, as in the apparatus of FIG. 1, a pressurized gas / liquid mixture is generated and stored in the liquid storage tank 5, and then the liquid / liquid mixture is gradually removed by the liquid discharge unit 8. The pressure in the liquid storage tank 5 is adjusted while discharging, and the pressure of the gas-liquid mixed liquid is reduced to the atmospheric pressure at a pressure reduction rate ΔP 2 / t (ΔP 2 : amount of pressure reduction, t: time) with a maximum pressure reduction rate of 2000 MPa / sec or less. Depressurize until. According to this apparatus, since the pressure can be reduced by discharging the gas-liquid mixture, the pressure in the tank can be reduced without causing the gas in the upper part of the tank to suddenly diverge and the pressure of the gas-liquid mixture to rapidly decrease. It can be gradually lowered and can prevent the collapse of nano-sized bubbles. The decompressed gas-liquid mixture can be taken out from the liquid take-out part 7.

なお、気体排出弁34を減圧開閉弁33として機能させたり気体排出弁34とは別に減圧開閉弁33を設けたりして、圧力調整部4を液体排出弁8と減圧開閉弁33とで構成して気液混合液の減圧の際の圧力調整を行うこともできる。また、液体取出部7と液体排出部8とを兼用し、液体を排出する流路を一つにして、液体取出部7で圧力を調整して気液混合液を減圧してもよい。その場合、装置構成が簡単になる。   The pressure adjusting unit 4 is configured by the liquid discharge valve 8 and the pressure reducing on / off valve 33 by causing the gas exhaust valve 34 to function as the pressure reducing on / off valve 33 or providing the pressure reducing on / off valve 33 separately from the gas exhaust valve 34. Thus, the pressure can be adjusted when the gas-liquid mixture is depressurized. Moreover, the liquid extraction part 7 and the liquid discharge part 8 may be used together, the flow path for discharging the liquid may be one, and the pressure may be adjusted by the liquid extraction part 7 to reduce the gas-liquid mixture. In that case, the apparatus configuration is simplified.

図7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ものである。   FIG. 7 is a conceptual explanatory diagram illustrating 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 having a hydrogen bond distance shorter than usual. Therefore, it is considered that the mass transfer between the gas and liquid was prevented, and the bubbles became stable. 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.

本発明により生成される気液混合液は、二酸化炭素、窒素、酸素、オゾン、アルゴンなどの気体を微細な気泡として液体中に保持するものであり、これらの気体を高濃度で安定に液体中に存在させることができるので、環境分野、製造・産業分野、エネルギー分野、農林水産分野、食品分野、家庭用分野、医療分野や、その他の各種の分野において利用することができるものである。   The gas-liquid mixed liquid produced by the present invention holds a gas such as carbon dioxide, nitrogen, oxygen, ozone, or argon as a fine bubble in the liquid, and these gases are stably contained in the liquid at a high concentration. Therefore, it can be used in the environmental field, the manufacturing / industrial field, the energy field, the agriculture / forestry / fishery field, the food field, the household field, the medical field, and other various fields.

例えば環境分野では、海、河川、湖、池、ダム湖等の閉鎖水域に、酸素が気泡となって高濃度で存在する気液混合液を供給することによって、水域における酸素存在量を高めて水浄化を行なうことができるものであり、同様に浄化槽、下水道施設、し尿処理施設において、酸素供給に利用することができる。また土壌への酸素供給によって有害物質や油汚染等を処理することができる。   For example, in the environmental field, the oxygen abundance in the water area is increased by supplying a gas-liquid mixture in which oxygen is bubbled and present in high concentrations in closed water areas such as the sea, rivers, lakes, ponds, and dam lakes. Water purification can be performed, and similarly, it can be used for oxygen supply in septic tanks, sewerage facilities, and human waste processing facilities. Moreover, harmful substances and oil contamination can be treated by supplying oxygen to the soil.

製造・産業分野では、酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を噴射や浸漬することによって、精密部品の洗浄などに利用することができる。また、工場排水処理施設に、酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を供給することによって、酸素量の向上による排水処理を行なうことができ、あるいはオゾンの気泡が高濃度で存在する気液混合液を供給することによって、排水をオゾン処理することができる。また食品工場での発酵食品の発酵と培養促進のための、酸素供給に利用することができる。また業務用浴場、プール、水族館等の循環水ろ過システムへの酸素やオゾンの供給に利用することができ、工場の塗装工程循環水、工場の洗浄工程循環水、冷却循環水への酸素やオゾン供給による浄化に利用することができる。さらに工場等で発生した有毒ガスを気泡として水に混合させることにより気液混合液を生成して、この高濃度の有毒ガスが存在する気液混合液を処理することにより有毒ガスを処理することもできる。   In the manufacturing / industrial field, it can be used for cleaning precision parts and the like by jetting or dipping a gas-liquid mixture in which oxygen bubbles are present at a high concentration. In addition, by supplying a gas-liquid mixture in which oxygen bubbles are present at a high concentration to a factory wastewater treatment facility, wastewater treatment can be performed by improving the amount of oxygen, or ozone bubbles are present at a high concentration. By supplying the gas-liquid mixture, the waste water can be subjected to ozone treatment. Moreover, it can utilize for oxygen supply for fermentation and culture | cultivation promotion of fermented food in a food factory. It can also be used to supply oxygen and ozone to circulating water filtration systems such as commercial baths, pools, and aquariums. Oxygen and ozone for factory painting process circulating water, factory cleaning process circulating water, and cooling circulating water It can be used for purification by supply. Furthermore, a gas-liquid mixture is generated by mixing toxic gas generated in factories with water as bubbles, and the toxic gas is processed by processing the gas-liquid mixture in which this high-concentration toxic gas exists. You can also.

エネルギー分野では、天然ガス、メタン、ブタン、エタン、プロパン等の炭化水素、酸素、窒素、水素、オゾンなどを気泡として液体中に存在させることにより、これらの気体を安定して高濃度に保持することができる。そして、このような気液混合液を冷却又は圧縮するなどして固形化又はスラリー化することによりガスハイドレートを生成し、このガスハイドレートにより、ガスの運送、生鮮食料品の保存と運搬、植物栽培、炭酸飲料への利用や、燃料としての利用を図ることができる。   In the energy field, natural gas, hydrocarbons such as methane, butane, ethane, propane, etc., oxygen, nitrogen, hydrogen, ozone, etc. are present in the liquid as bubbles, so that these gases are stably maintained at a high concentration. be able to. And, by cooling or compressing such a gas-liquid mixture, it is solidified or slurried to produce a gas hydrate, and by this gas hydrate, transportation of gas, storage and transportation of fresh food products, It can be used for plant cultivation, carbonated drinks, and fuel.

農林水産分野では、農業排水、水産排水、畜産排水に酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を供給することによって、酸素存在量を向上させて水浄化や汚物の浮上分離に利用することができる。また酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を農業用水や水産用水として用いることによって、植物の発芽促進や成長促進、魚介類の成長促進を図ることができる。さらに生簀に高濃度で酸素の気泡が存在する気液混合液を供給することによって、活魚輸送などの際の酸素供給を行なうことができる。また、農業廃水処理にも利用することができる。   In the agriculture, forestry and fisheries field, by supplying a gas-liquid mixture with high concentration of oxygen bubbles to agricultural, fishery and livestock wastewater, the oxygen content is improved and used for water purification and flotation separation of filth. be able to. In addition, by using a gas-liquid mixed solution in which oxygen bubbles are present at a high concentration as agricultural water or fishery water, it is possible to promote the germination and growth of plants and the growth of seafood. Furthermore, by supplying a gas-liquid mixed liquid in which oxygen bubbles are present at a high concentration in the ginger, oxygen can be supplied during transport of live fish. It can also be used for agricultural wastewater treatment.

食品分野では、酸素や二酸化炭素などの気泡が存在する気液混合液を食品加工水や食品洗浄水として利用することができ、また、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性気体の気泡が存在する気液混合液を用いて食品の腐敗防止などに利用することができる。   In the food field, gas-liquid mixtures containing bubbles such as oxygen and carbon dioxide can be used as food processing water and food washing water, and there are bubbles of inert gases such as nitrogen, helium, and argon. It can be used to prevent food spoilage using a gas-liquid mixture.

家庭用分野では、生活排水の浄化槽などに酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を供給することによって、酸素量の向上による排水処理を効率良く行なうことができる。また二酸化炭素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を浴槽に供給することによって、炭酸ガス風呂を形成することができる。また、気液混合液を飲料用に、美容用に利用することができる。   In the household field, by supplying a gas-liquid mixed liquid in which oxygen bubbles are present at a high concentration to a domestic wastewater septic tank or the like, wastewater treatment by improving the amount of oxygen can be performed efficiently. Moreover, a carbon dioxide bath can be formed by supplying a gas-liquid mixed liquid in which bubbles of carbon dioxide exist at a high concentration to the bathtub. Moreover, a gas-liquid liquid mixture can be utilized for drinks and cosmetics.

医療分野では、酸素の気泡が高濃度で存在する気液混合液や、二酸化炭素の気泡が高濃度で存在する気液混合液を、飲料用、癌治療用、結石破壊用などに利用することができる。   In the medical field, use gas-liquid mixtures with high concentrations of oxygen bubbles and gas-liquid mixtures with high concentrations of carbon dioxide bubbles for beverages, cancer treatment, stone destruction, etc. Can do.

その他の分野では、飲料用の酸素水、飲料用の炭酸水として気液混合液を利用することができる。さらに殺菌用、脱色用、脱臭用、有機物分解用など多分野で使用されるオゾン水として気液混合液を利用することができる。   In other fields, a gas-liquid mixed solution can be used as oxygen water for beverages and carbonated water for beverages. Furthermore, a gas-liquid mixture can be used as ozone water used in various fields such as sterilization, decolorization, deodorization, and organic matter decomposition.

そして、本発明の気液混合液生成装置は、上記のような各種の分野に用いられる気液混合液を生成する装置として利用することができるものであり、家庭用の機能水生成装置として利用することもできるし、工業用に気液混合液を製造する装置(気液混合液製造装置)として利用することもできる。   And the gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus of this invention can be utilized as an apparatus which produces | generates the gas-liquid mixed liquid used for the above various fields, and is utilized as a household functional water production | generation apparatus. It can also be used as an apparatus for manufacturing a gas-liquid mixture for industrial use (gas-liquid mixture manufacturing apparatus).

以下、本発明を実施例により説明する。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

図8は、気液混合液生成装置の具体的な形態の一例である。図8では装置の内部が見えるように、(a)では上側の、(b)では前側のハウジング10を除去して図示している。   FIG. 8 shows an example of a specific form of the gas-liquid mixed liquid generating apparatus. In FIG. 8, the upper housing 10 is shown in FIG. 8A and the front housing 10 is removed in FIG. 8B so that the inside of the apparatus can be seen.

この気液混合液生成装置Aは、気体供給部2がエゼクタ35で、加圧混合部1がポンプ11で、圧力保持部3が逆流防止弁32で構成されている。圧力調整部4は減圧開閉弁33で構成され、減圧開閉弁33には外部と連通する緩減圧管14が設けられている。気体排出弁34には気体用ホース15が取り付けられている。ポンプ11は、図2で示すようなポンプ11aが用いられており、モーター16の回転により駆動するように構成されている。流路6と取出流路7bとはいずれも液体用のホースで形成されている。流路6の上流側の先端には水道配管にホースを取り付けるための取付金具13が設けられている。そして、エゼクタ35、逆流防止弁32、ポンプ11、モーター16、減圧開閉弁33、気体排出弁34、貯液タンク5、及び流路6の一部がハウジング10に収容されている。この気液混合液生成装置Aは、水に空気などの気体を注入して気液混合水を生成することができ、生成した気液混合水は飲料用などの水として使用することができる。   In this gas-liquid mixed liquid generating apparatus A, the gas supply unit 2 is composed of an ejector 35, the pressure mixing unit 1 is composed of a pump 11, and the pressure holding unit 3 is composed of a backflow prevention valve 32. The pressure adjusting unit 4 includes a pressure reducing on / off valve 33, and the pressure reducing on / off valve 33 is provided with a slow pressure reducing pipe 14 communicating with the outside. A gas hose 15 is attached to the gas discharge valve 34. The pump 11 uses a pump 11 a as shown in FIG. 2 and is configured to be driven by the rotation of the motor 16. Both the flow path 6 and the extraction flow path 7b are formed by a liquid hose. An attachment fitting 13 for attaching a hose to the water pipe is provided at the upstream end of the flow path 6. The ejector 35, the backflow prevention valve 32, the pump 11, the motor 16, the pressure reducing on / off valve 33, the gas discharge valve 34, the liquid storage tank 5, and a part of the flow path 6 are accommodated in the housing 10. The gas-liquid mixed liquid generating apparatus A can generate gas-liquid mixed water by injecting a gas such as air into water, and the generated gas-liquid mixed water can be used as water for beverages.

以下、装置構成の詳細を示す。   Details of the device configuration will be described below.

モーター16: AC100Vインダクションモーター
ポンプ11: ベーンポンプ
貯液タンク5: 貯水タンク、1MPa耐圧、容積1L密閉タンク(SUS314)
気体排出弁34: 逃がし弁(0.5MPa以上で開放)
緩減圧管14: 内径1mm、長さ1mmの細管(圧縮された気体を緩やかに抜き減圧する管)。
Motor 16: AC100V induction motor Pump 11: Vane pump Liquid storage tank 5: Water storage tank, 1 MPa pressure resistance, 1 L capacity sealed tank (SUS314)
Gas discharge valve 34: Relief valve (open at 0.5 MPa or more)
Slow decompression tube 14: A narrow tube having an inner diameter of 1 mm and a length of 1 mm (a tube that gently decompresses and decompresses compressed gas).

図8の装置を用いて、液体として純水を用い、気体として後述する各種の気体を用い、気液混合液を生成した。以下に装置の動作の様子を示す。   Using the apparatus of FIG. 8, pure water was used as the liquid, and various gases described later were used as the gas to generate a gas-liquid mixed solution. The operation of the apparatus is shown below.

初期状態は
・減圧用開閉弁33は閉状態
(貯水タンク5内を0.5MPaに維持する設定)
・ポンプは停止
・取出弁7a(取り出し用バルブ)は閉状態
とした。
The initial state is: ・ The pressure reducing on-off valve 33 is closed (setting to maintain the water tank 5 at 0.5 MPa)
・ The pump was stopped. ・ The extraction valve 7a (extraction valve) was closed.

気液の混合
(1)水道配管を開いた。これにより水が装置に入った。
(2)装置に水が入ったことを検知して、モーター16によりポンプ11を駆動させた。
(3)水がエゼクタ35を通過する際に気体が吸引され、気体が液体に注入された。
(4)ポンプ11で水と気体とを圧力0.5MPaの条件で混合してナノサイズの気泡を液体中に生成した。気液混合の条件は次の通りである。
Gas-liquid mixing (1) The water pipe was opened. This allowed water to enter the device.
(2) It was detected that water entered the apparatus, and the pump 11 was driven by the motor 16.
(3) When water passed through the ejector 35, the gas was sucked and the gas was injected into the liquid.
(4) Water and gas were mixed with the pump 11 on the conditions of pressure 0.5MPa, and the nanosized bubble was produced | generated in the liquid. The conditions for gas-liquid mixing are as follows.

・ポンプ11の回転数: 1700rpm
・水の流量: 6L/min
・気体の吸気量 6L/min
・ポンプ11の入口の圧力: 0.1MPa
・ポンプ11の出口の圧力: 0.6MPa
・加圧速度: ΔP/t=28.3MPa
(5)生成した気体混合液を貯液タンク5に貯液した。タンク内の圧力を気体排出弁34により0.6MPaに維持した。
(6)タンクが満杯になったことを検知してポンプ11を停止した。このとき、タンク内は0.6MPaで維持された。
(7)0.5秒以上経過させた。
(8)減圧用開閉弁33を開放して緩減圧管14で徐々に減圧した。減圧速度の条件は、
減圧速度: ΔP/t=−5MPa
とした。
・ Rotation speed of pump 11: 1700 rpm
・ Water flow rate: 6L / min
・ Gas intake volume 6L / min
-Pressure at the inlet of the pump 11: 0.1 MPa
-Pressure at the outlet of the pump 11: 0.6 MPa
・ Pressurization speed: ΔP 1 /t=28.3 MPa
(5) The generated gas mixture was stored in the storage tank 5. The pressure in the tank was maintained at 0.6 MPa by the gas discharge valve 34.
(6) Upon detecting that the tank is full, the pump 11 was stopped. At this time, the inside of the tank was maintained at 0.6 MPa.
(7) Allow 0.5 seconds or more to pass.
(8) The pressure reducing on / off valve 33 was opened, and the pressure was gradually reduced by the slow pressure reducing pipe 14. The decompression speed conditions are
Decompression rate: ΔP 2 / t = −5 MPa
It was.

なお、減圧時間の条件として、0.6MPaから大気圧0.1MPaに戻す時間が、0.5秒以上であれば、ナノサイズの気泡がマイクロサイズに成長したり合体したりしないことが判明した。ナノサイズの気泡を含む気液混合液は無色透明であるが、気泡が成長や合体してマイクロサイズになると白濁するので判別できる。
(9)タンク内が大気圧まで減圧したことを検知した後、取出弁7aを開放して気液混合水を取り出した。
In addition, it was found that if the time for returning from 0.6 MPa to atmospheric pressure 0.1 MPa is 0.5 seconds or more as a decompression time condition, nano-sized bubbles do not grow into micro-size or coalesce. . A gas-liquid mixed solution containing nano-sized bubbles is colorless and transparent, but can be distinguished because bubbles become white when the bubbles grow or coalesce to become micro-sized.
(9) After detecting that the pressure in the tank was reduced to atmospheric pressure, the extraction valve 7a was opened and the gas-liquid mixed water was taken out.

次に、上記により生成した気液混合液の物性について説明する。   Next, physical properties of the gas-liquid mixed solution generated as described above will be described.

[水素結合の距離]
図9は、気体として窒素を用い、液体として純水を用いた気液混合液(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本発明の気液混合液は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た。
[Hydrogen bond distance]
FIG. 9 shows an infrared absorption spectrum of a gas-liquid mixed solution (nitrogen mixed water) using nitrogen as a gas and pure water as a liquid and nitrogen saturated water in which nitrogen is dissolved in pure water at a saturated dissolution concentration. It is a graph which shows a difference. It is known that an 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 gas-liquid mixture of the present invention has an absorption maximum of OH contraction vibration. Is shifted to around 3200 cm −1 . When the absorption maximum is 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 pressure, and is structured ice or hide. It was concluded that the water was close to the rate.

[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用い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=d×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)ガス透過度及び透湿度の低い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 = d 2 × 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, if the water depth of the container at the time of standing is 50 mm, Bubbles 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) A gas-liquid mixture and a stirrer of a 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10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36倍、メタンでは17倍、アルゴンでは16倍、二酸化炭素では1.9倍であった。このように、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り、この高濃度の気液混合液を各種の分野に利用することができるものである。   FIG. 10 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 30 times the amount of supersaturated dissolution. Similarly, the amount of gas contained in the gas-liquid mixture with respect to the amount of supersaturated dissolution was 36 times for nitrogen, 17 times for methane, 16 times for argon, and 1.9 times for carbon dioxide. As described above, the gas-liquid mixed liquid can hold the gas in the liquid at a high concentration equal to or higher than the saturated dissolution concentration, and the high-concentration gas-liquid mixed liquid can be used in various fields. is there.

[気泡のサイズ]
上記と同様にして生成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。
[Bubble size]
The gas-liquid mixture produced in the same manner as above was instantly frozen, cleaved with a cutter in a vacuum, and methane / ethylene was allowed to flow 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).

図11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一例である。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。   FIG. 11 is an 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。表1は、窒素、メタン、又はアルゴンと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 shows the total amount of gas and the internal pressure of bubbles calculated from the total amount of gas in a gas-liquid mixed solution of nitrogen, methane, or argon and 25 ° C. pure water.

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 bubbles 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, if the gas is nitrogen,
Assuming that the volume of water in 1 liter of gas-liquid mixture is w1 liter and the volume of gas in water is w2 liter,
The following relational expression holds 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(窒素分子量)=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 (nitrogen 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 as shown 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は大気の温度(常温)よりも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た。   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 was concluded that a stronger interface structure was formed at the bubble interface.

[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12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時間経過してもほぼ一定であり、ほとんど変化していないことが分かる。よって、気液混合液が安定であることが確認された。
[Stability of gas-liquid mixture]
FIG. 12 shows the supersaturation as the gas abundance ratio 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 degree of supersaturation is almost constant even after 400 hours, and hardly changes. Therefore, it was confirmed that the gas-liquid mixture was stable.

1 加圧混合部
2 気体供給部
3 圧力保持部
4 圧力調整部
5 貯液タンク
6 流路
7 取出部
8 液体排出部
11 ポンプ
12 ベンチュリ管
21 回転体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Pressurization mixing part 2 Gas supply part 3 Pressure holding part 4 Pressure adjustment part 5 Liquid storage tank 6 Flow path 7 Extraction part 8 Liquid discharge part 11 Pump 12 Venturi pipe 21 Rotating body

Claims (7)

液体に気体を供給し、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度で加圧しながら液体と気体とを混合し、液体の圧力を0.15MPa以上にすることによりナノサイズの気泡を形成して加圧状態の気液混合液を生成し、生成した気液混合液を加圧状態を維持したまま密閉状態で貯液タンクに所定量貯液し、貯液タンクに貯液された気液混合液の圧力を、2000MPa/sec以下の減圧速度で大気圧まで減圧することにより、ナノサイズの気泡が液体に混合された気液混合液を生成することを特徴とする気液混合液の生成方法。   By supplying a gas to the liquid, the liquid and the gas are mixed while pressurizing the liquid supplied with the gas at a pressurization speed of 0.17 MPa / sec or more, and the pressure of the liquid is set to 0.15 MPa or more to achieve nano size. To form a pressurized gas-liquid mixture, store the gas-liquid mixture in a sealed state in a sealed state while maintaining the pressurized state, and store it in the liquid tank. A gas-liquid mixed liquid in which nano-sized bubbles are mixed with a liquid is generated by reducing the pressure of the liquid-liquid mixed liquid to atmospheric pressure at a pressure reduction rate of 2000 MPa / sec or less. A method for producing a liquid mixture. ポンプにより液体を加圧し混合することを特徴とする請求項1に記載の気液混合液の生成方法。   The method for producing a gas-liquid mixture according to claim 1, wherein the liquid is pressurized and mixed by a pump. ポンプが、回転体を用いて液体を剪断しながら加圧し混合するものであることを特徴とする請求項2に記載の気液混合液の生成方法。   The method for producing a gas-liquid mixture according to claim 2, wherein the pump pressurizes and mixes the liquid using a rotating body while shearing the liquid. ベンチュリ管により液体を加圧し混合することを特徴とする請求項1に記載の気液混合液の生成方法。   The method for producing a gas-liquid mixture according to claim 1, wherein the liquid is pressurized and mixed by a venturi tube. 液体に気体を供給する気体供給部と、気体が供給された液体を0.17MPa/sec以上の加圧速度で加圧しながら液体と気体とを混合して液体の圧力を0.15MPa以上にすることにより加圧状態の気液混合液を生成する加圧混合部と、加圧混合部で生成した気液混合液を密閉状態で貯液する貯液タンクと、気液混合液の加圧状態を維持する圧力保持部と、貯液タンクに貯液された気液混合液の圧力を調整する圧力調整部とを備え、圧力調整部は、貯液タンクに貯液された所定量の気液混合液の圧力を、2000MPa/sec以下の減圧速度で大気圧まで減圧するように圧力調整することを特徴とする気液混合液生成装置。   A gas supply unit that supplies a gas to the liquid, and the liquid and the gas are mixed while pressurizing the liquid supplied with the gas at a pressurization speed of 0.17 MPa / sec or more to make the liquid pressure 0.15 MPa or more. A pressure mixing unit that generates a gas-liquid mixture in a pressurized state, a liquid storage tank that stores the gas-liquid mixture generated in the pressure mixing unit in a sealed state, and a pressure state of the gas-liquid mixture And a pressure adjusting unit that adjusts the pressure of the gas-liquid mixed liquid stored in the liquid storage tank, and the pressure adjusting unit has a predetermined amount of gas-liquid stored in the liquid storage tank. A gas-liquid mixed liquid generating apparatus characterized in that the pressure of a mixed liquid is adjusted so as to be reduced to atmospheric pressure at a reduced pressure speed of 2000 MPa / sec or less. 圧力保持部は、加圧混合部の前段又は後段の液体を送り出す流路に設けられ、気液混合液が所定量生成して加圧混合部の駆動が停止したときに、気液混合液の加圧状態を維持することを特徴とする請求項5に記載の気液混合液生成装置。   The pressure holding unit is provided in a flow path for sending out the liquid at the front stage or the rear stage of the pressure mixing unit, and when the gas liquid mixture is generated in a predetermined amount and the driving of the pressure mixing unit is stopped, 6. The gas-liquid mixture generation apparatus according to claim 5, wherein the pressurized state is maintained. 圧力調整部は、貯液タンクに貯液される加圧状態の気液混合液の圧力を、少なくとも加圧混合部が駆動する間、一定に維持することを特徴とする請求項5又は6に記載の気液混合液生成装置。   The pressure adjusting unit maintains the pressure of the gas-liquid mixture in a pressurized state stored in the liquid storage tank at least while the pressure mixing unit is driven. The gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus of description.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013088668A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 パナソニック株式会社 Nanobubble-containing liquid
JPWO2013088667A1 (en) * 2011-12-16 2015-04-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nanobubble generation system and generation method
KR101781727B1 (en) * 2016-01-27 2017-09-25 주식회사 지노아이앤티 Control system of generatimg apparatus for micro-bubble
JP2018134633A (en) * 2017-02-22 2018-08-30 トスレック株式会社 Hydrogen water, and production system and production method of the same
CN112275149A (en) * 2020-10-16 2021-01-29 华东师范大学 Bulk-phase nano-bubble preparation system and preparation method
CN112569815A (en) * 2019-09-30 2021-03-30 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Micro-nano bubble water generating device, control method thereof and storage medium
CN113083161A (en) * 2021-04-09 2021-07-09 华东理工大学 Jet type foam generating device for removing peculiar smell substances
CN112569815B (en) * 2019-09-30 2022-09-09 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Micro-nano bubble water generating device, control method thereof and storage medium

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013088668A1 (en) * 2011-12-16 2013-06-20 パナソニック株式会社 Nanobubble-containing liquid
JPWO2013088667A1 (en) * 2011-12-16 2015-04-27 パナソニックIpマネジメント株式会社 Nanobubble generation system and generation method
KR101781727B1 (en) * 2016-01-27 2017-09-25 주식회사 지노아이앤티 Control system of generatimg apparatus for micro-bubble
JP2018134633A (en) * 2017-02-22 2018-08-30 トスレック株式会社 Hydrogen water, and production system and production method of the same
CN112569815A (en) * 2019-09-30 2021-03-30 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Micro-nano bubble water generating device, control method thereof and storage medium
CN112569815B (en) * 2019-09-30 2022-09-09 芜湖美的厨卫电器制造有限公司 Micro-nano bubble water generating device, control method thereof and storage medium
CN112275149A (en) * 2020-10-16 2021-01-29 华东师范大学 Bulk-phase nano-bubble preparation system and preparation method
CN112275149B (en) * 2020-10-16 2022-05-06 华东师范大学 Bulk-phase nano-bubble preparation system and preparation method
CN113083161A (en) * 2021-04-09 2021-07-09 华东理工大学 Jet type foam generating device for removing peculiar smell substances

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