JP2014076425A - Gas-liquid mixture generating apparatus, method for producing nano-bubble water, nano-bubble liquid, and electronic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、微細な気泡が安定的に存在する気液溶解液を生成する気液混合液生成装置および、これを用いた微細気泡水の製造方法、これらの気液混合液生成装置および微細気泡水の製造方法を用いて製造され、ナノメートルオーダからマイクロメーターオーダの気泡を含んだ微細気泡液、この微細気泡水が用いられる電子機器に関する。 The present invention relates to a gas-liquid mixed solution generating apparatus that generates a gas-liquid dissolved liquid in which fine bubbles are stably present, a method for producing fine bubble water using the same, these gas-liquid mixed liquid generating apparatus, and fine bubbles The present invention relates to a fine bubble liquid produced using a water production method and containing bubbles of nanometer order to micrometer order, and an electronic device using the fine bubble water.
従来、特にナノメートルオーダからマイクロメートルオーダの大きさの微細な気泡を含んだ気液溶解液には洗浄効果や血流増進効果などの特異な性質を有することが知られている。 Conventionally, it is known that a gas-liquid solution containing fine bubbles having a size of nanometer order to micrometer order has unique properties such as a cleaning effect and a blood flow enhancement effect.
微細な気泡が安定的に存在する気液溶解液を生成する従来の気体溶解液生成装置について特許文献1に提案されている。
図4は、特許文献1に開示されている従来の気体溶解液生成装置の構成例を模式的に示すブロック図である。
FIG. 4 is a block diagram schematically showing a configuration example of a conventional gas solution generator disclosed in
図4に示すように、従来の気体溶解液生成装置100において、気体導入口101から導入された気体が、符号Aで示され、原水入口102から流入した水が、符号Bで示されている。これらの気体と水は、気液混合部103にて混合されて気体溶解水となる。
As shown in FIG. 4, in the conventional
ここでは、この気体溶解水を、循環機構201により、気液混合部103、加圧ポンプ104、せん断・溶解部105、マイクロバブル生成部106およびナノバブル生成部107を介して繰り返し循環させる。
Here, this gas-dissolved water is repeatedly circulated by the
この間、マイクロバブル生成部106では、この水中に、上記気体Aからマイクロバブルを生成し、ナノバブル生成部107では、この水中に、超音波を用いて上記マイクロバブルからナノバブルを生成している。
Meanwhile, the microbubble generating unit 106 generates microbubbles from the gas A in the water, and the
循環機構201を構成するリピート回路202が示されている。リピート回路202は、ナノバブル生成部107から排出された気体溶解水(ナノバブル水)を、再び気液混合部103に流入させている。
A
このようにして、気体溶解水を、循環機構201により、気液混合部103、加圧ポンプ104、せん断・溶解部105、マイクロバブル生成部106およびナノバブル生成部107を介して繰り返し循環させる。これによって、気体と液体とを混合する処理や、この気体をマイクロバブル、更には、ナノバブルに変換する処理が、繰り返し行われる。せん断・溶解部105には冷却器108が接続されており、せん断・溶解部105で発生した熱を冷却している。
In this way, the gas-dissolved water is repeatedly circulated through the gas-
さらには、加圧ポンプ104やせん断・溶解部105により、混合や溶解を更に促進する処理が行われる。これにより、気体溶解水中の気体溶解濃度を高めることができる。このような循環機構201により、気体溶解水中の気体溶解濃度をコントロールすることが可能となる。
Furthermore, the pressurizing
さらに、マイクロバブル生成部106にて、気体溶解水中の気体をマイクロバブルに変換し、ナノバブル生成部107にて、このマイクロバブルを更にナノバブルに変換するという処理(二段階処理)を繰り返し行う。これによって、1回の循環処理でナノバブルに変換されずに残ったマイクロバブルや気体も、循環処理の繰り返しによりナノバブルに変換されることになる。
Further, the microbubble generation unit 106 converts the gas in the gas-dissolved water into microbubbles, and the
この結果、水中のナノバブルの純度が高まり、逆にマイクロバブルの割合は減っていく。これによって、ナノバブルを高濃度に含有し、マイクロバブルの含有量の少ない気体溶解水を生成することが可能となる。 As a result, the purity of the nanobubbles in the water increases, and conversely the proportion of microbubbles decreases. This makes it possible to generate gas-dissolved water containing nanobubbles at a high concentration and containing a small amount of microbubbles.
このような気体溶解水には、例えば、半導体デバイスやFPDの製造工程において洗浄水として使用するのに適しているという利点がある。その理由は、この気体溶解水は、洗浄への寄与の大きいナノバブルを高濃度に含有し、洗浄への寄与が少なく、圧壊により半導体デバイスやFPDにダメージを与える虞のあるマイクロバブルの含有量が少ないからである。この洗浄水によれば、半導体デバイスやFPDへのダメージを抑制し、これらの歩留まりを向上させることが可能となる。 Such gas-dissolved water has an advantage that it is suitable for use as cleaning water in the manufacturing process of semiconductor devices and FPDs, for example. The reason for this is that this gas-dissolved water contains a high concentration of nanobubbles that contribute greatly to cleaning, has little contribution to cleaning, and has a content of microbubbles that may damage semiconductor devices and FPD due to crushing. Because there are few. According to this cleaning water, damage to the semiconductor device and the FPD can be suppressed, and the yield of these can be improved.
要するに、特許文献1で提案される従来の気体溶解液生成装置100では、気体と液体とを混合する気液混合部103とこの気体を含む液体が流入し、この液体中に含まれる気体をマイクロバブルに変換するマイクロバブル生成部106と、このマイクロバブルを含む液体が流入し、この液体中に含まれるマイクロバブルをナノバブルに変換するナノバブル生成部107と、このナノバブルを含む液体を、気液混合部103、マイクロバブル生成部106およびナノバブル生成部107を介して循環させることにより、この液体中の気体溶解濃度を高める循環機構201とを備えている。
In short, in the conventional
特許文献1に開示されている上記従来の気体溶解液生成装置100では、ナノバブルを含む液体を循環機構201により循環させて液体中の気体溶解濃度を高めているものの、気液混合部103から、加圧ポンプ104、せん断・溶解部105、これを冷却する冷却機108、さらにマイクロバブル生成部106およびナノバブル生成部107との6つもの多くの構成部品から構成されており、部品点数が多く構成が複雑で装置が大型化するという問題を有している。
In the conventional
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、ナノバブルを含む液体を得るための部品点数を削減し構成を簡略化して小型化することができる気液混合液生成装置および、これを用いた微細気泡水の製造方法、これらの気液混合液生成装置および微細気泡水の製造方法を用いて製造され、ナノメートルオーダからマイクロメーターオーダの気泡を含んだ微細気泡液、この微細気泡水が用いられる電子機器を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and uses a gas-liquid mixed liquid generating apparatus capable of reducing the number of parts for obtaining a liquid containing nanobubbles, simplifying the configuration, and reducing the size, and the same. A fine bubble liquid produced using a method for producing fine bubble water, a gas-liquid mixed liquid production apparatus and a fine bubble water production method, and containing fine bubble water containing nanometer to micrometer order bubbles. It is an object to provide an electronic device that can be used.
本発明の気液混合液生成装置は、微細気泡水を溜めるための水槽と、該水槽からの循環水に気体を溶解させた後に気泡を析出させるベンチュリー管手段と、該ベンチュリー管手段からの循環水に超音波を付与して微細気泡を生成する超音波付与槽とを有し、該水槽から該ベンチュリー管手段を介して超音波付与槽さらに該水槽に戻る該微細気泡水を循環させるポンプ手段が、該水槽と該ベンチュリー管手段間、該ベンチュリー管手段と該超音波付与槽間および該超音波付与槽と該水槽間の少なくともいずれかに配置されているものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention includes a water tank for accumulating fine bubble water, a venturi pipe means for precipitating bubbles after dissolving the gas in the circulating water from the water tank, and a circulation from the venturi pipe means An ultrasonic application tank for applying ultrasonic waves to water to generate fine bubbles, and a pump means for circulating the fine bubble water returning from the water tank to the ultrasonic wave application tank and further to the water tank via the venturi pipe means Is disposed between at least one of the water tank and the venturi tube means, between the venturi tube means and the ultrasonic wave application tank, and between the ultrasonic wave application tank and the water tank. Is achieved.
また、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における微細気泡水を生成する工程が繰り返し行われている。 Preferably, the step of generating fine bubble water in the gas-liquid mixture generation apparatus of the present invention is repeatedly performed.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における水槽の微細気泡水から余剰になった気体を除去する機構を有している。 Furthermore, preferably, it has a mechanism for removing excess gas from the fine bubble water in the water tank in the gas-liquid mixture generation apparatus of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置において、ペルティエ素子による液体の加熱および冷却機能を有する。 Further preferably, the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention has a function of heating and cooling the liquid by a Peltier element.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置において、レーザ光またはLED光と光センサとによる微細気泡発生濃度検出機能を有している。 Furthermore, preferably, the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention has a function of detecting a fine bubble generation concentration by laser light or LED light and an optical sensor.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における水槽の上部の一部を開けることにより微細気泡を含んだ霧状の気液混合物の発生を可能とする。 Furthermore, preferably, a mist-like gas-liquid mixture containing fine bubbles can be generated by opening a part of the upper part of the water tank in the gas-liquid mixture generation apparatus of the present invention.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における超音波付与槽は、該超音波付与槽内に溜められた超音波振動伝搬用の溶媒と、該溶媒内に浸漬され前記微細気泡水を通すらせん状配管と、該溶媒から該らせん状配管内の微細気泡水に超音波振動を伝播させて微細気泡を生成するための超音波振動手段とを有する。 More preferably, the ultrasonic wave application tank in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention includes an ultrasonic vibration propagating solvent stored in the ultrasonic wave application tank, and the fine bubble water immersed in the solvent. And an ultrasonic vibration means for generating ultrasonic bubbles by propagating ultrasonic vibrations from the solvent to the fine bubble water in the spiral pipe.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置におけるポンプ手段内に複数突起物を設け水流により突起物が振動することで超音波を発生する。 Further preferably, a plurality of protrusions are provided in the pump means in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention, and ultrasonic waves are generated by the protrusions vibrating by the water flow.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における超音波が与えられる槽の外装を溶媒とは固有音響インピーダンスに大きな差のある材料で覆うことで超音波を反射させ、超音波を繰り返し利用できるようにしたものである。 Further preferably, the ultrasonic wave is reflected by covering the exterior of the tank to which the ultrasonic wave is applied in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention with a material having a large difference in specific acoustic impedance from the solvent, and the ultrasonic wave is repeated. It is made available.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置における循環水を一定時間循環したのち、前記ポンプ手段の回転数や超音波周波数を変更して気液混合物に与える機能を有している。 Further, preferably, the circulating water in the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention has a function of giving the gas-liquid mixture by changing the rotation speed and ultrasonic frequency of the pump means after circulating for a certain period of time.
さらに、好ましくは、本発明の気液混合液生成装置におけるポンプ手段の入口側と出口側に直結された旋回部を設けることで、該ポンプ手段の出力を向上させる機能を有している。 Further preferably, the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention has a function of improving the output of the pump means by providing swirl portions directly connected to the inlet side and the outlet side of the pump means.
本発明の微細気泡水の製造方法は、ベンチュリー管手段により水槽からの循環水に気体を溶解させた後に気泡を析出させ、該気泡を析出させた循環水に超音波付与槽で超音波を付与して微細気泡を生成した後に該水槽に戻す循環をポンプ手段により繰り返すことにより該水槽内に微細気泡水を生成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。 In the method for producing fine bubble water of the present invention, the gas is dissolved in the circulating water from the water tank by means of the venturi tube means, then bubbles are deposited, and ultrasonic waves are applied to the circulating water from which the bubbles have been deposited in the ultrasonic wave application tank. Then, the microbubble water is generated in the water tank by repeating the circulation returning to the water tank after generating the fine air bubbles by the pump means, thereby achieving the above object.
本発明の微細気泡水は、本発明の上記気液混合液生成装置により生成された微細気泡を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The fine bubble water of this invention contains the fine bubble produced | generated by the said gas-liquid mixed-liquid production | generation apparatus of this invention, and the said objective is achieved by it.
本発明の電子機器は、本発明の上記気液混合液生成装置により生成された微細気泡を含む気液混合液を用いるものであり、そのことにより上記目的が達成される。 The electronic device of the present invention uses a gas-liquid mixed liquid containing fine bubbles generated by the gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention, thereby achieving the above-mentioned object.
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。 With the above configuration, the operation of the present invention will be described below.
本発明においては、微細気泡水を溜めるための水槽と、水槽からの循環水に気体を溶解させた後に気泡を析出させるベンチュリー管手段と、ベンチュリー管手段からの循環水に超音波を付与して微細気泡を生成する超音波付与槽とを有し、水槽からベンチュリー管手段を介して超音波付与槽さらに水槽に戻る微細気泡水を循環させるポンプ手段が、水槽とベンチュリー管手段間、ベンチュリー管手段と超音波付与槽間および超音波付与槽と水槽間の少なくともいずれかに配置されている。 In the present invention, a water tank for storing fine bubble water, a venturi pipe means for precipitating bubbles after dissolving the gas in the circulating water from the water tank, and applying ultrasonic waves to the circulating water from the venturi pipe means A pump means for circulating fine bubble water that has an ultrasonic wave application tank for generating fine bubbles and returns from the water tank to the ultrasonic wave application tank and further to the water tank via the venturi pipe means, between the water tank and the venturi pipe means, and the venturi pipe means. Between the ultrasonic wave application tank and the ultrasonic wave application tank and the water tank.
このように、ベンチュリー管手段で気液混合し、超音波付与槽で気液混合液に超音波を付与して微細気泡を生成するため、このナノバブルを含む微細気泡水を得るための部品点数を削減し構成を簡略化して小型化することが可能となる。 In this way, gas-liquid mixing is performed by the Venturi tube means, and ultrasonic waves are applied to the gas-liquid mixed solution in the ultrasonic wave application tank to generate fine bubbles. Therefore, the number of parts for obtaining the fine bubble water containing the nanobubbles is reduced. It is possible to reduce the size and simplify the configuration.
特に、少量の微細気泡水を製造するため、個人で利用する機器類に適用でき、飲用水、洗浄、血流増進などへの効果が期待されると共に、自然に存在するものの組合せのため、人体や環境を汚染せずに上記効果を得ることが期待される。 In particular, because it produces a small amount of micro-bubble water, it can be applied to devices used by individuals, and is expected to have effects on drinking water, washing, blood flow enhancement, etc. It is expected to obtain the above effect without polluting the environment.
以上により、本発明によれば、ベンチュリー管手段で気液混合し、超音波付与槽で気液混合液に超音波を付与して微細気泡を生成するため、ナノバブルを含む液体を得るための部品点数を削減し構成を簡略化して小型化することができる。 As described above, according to the present invention, gas-liquid mixing is performed by the Venturi tube means, and ultrasonic waves are applied to the gas-liquid mixed solution in the ultrasonic wave application tank to generate fine bubbles, so that a component for obtaining a liquid containing nanobubbles is obtained. The number of points can be reduced, the configuration can be simplified, and the size can be reduced.
以下に、本発明の気液混合液生成装置およびこれを用いた気液混合液生成方法、これらにより生成された微細気泡水の実施形態1について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図1における構成部材のそれぞれの厚みや長さなどは図面作成上の観点から、図示する構成に限定されるものではない。 Hereinafter, a gas-liquid mixed liquid generating apparatus of the present invention, a gas-liquid mixed liquid generating method using the same, and a first embodiment of fine bubble water generated by these will be described in detail with reference to the drawings. In addition, each thickness, length, etc. of the structural member in FIG. 1 are not limited to the structure to illustrate from a viewpoint on drawing preparation.
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1における気液混合液生成装置の要部構成例を示す模式図である。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a main part of a gas-liquid mixed liquid generating apparatus according to
図1において、本実施形態1の気液混合液生成装置20は、所定量の気液溶解液を貯留可能とする水槽1と、防塵用で空気の出入りを可能とする脱気膜2と、光出射する発光源3と、出射光の散乱光を受光する光センサ5と、水槽1から水を取り込んでベンチュリー管7に向けて加圧する水流ポンプ6と、水流ポンプ6により水を加圧して気液混合を行うベンチュリー管7と、空気をベンチュリー管7に供給する大気導入管8と、大気導入管8に設けられた防塵用のエアフィルタ9と、超音波振動を行う超音波振動子10と、ベンチュリー管7から加圧されて流入する気液溶解液に超音波振動を付与するためのらせん状の配管であるらせん管11と、らせん管11が収容された溶媒容器12とを有している。
In FIG. 1, the gas-liquid mixed-liquid production |
水槽1は、水中にナノメートルオーダからマイクロメートルオーダの微細な気泡が存在する気液溶解液を所定量、例えば数CC〜200CC程度貯留可能とする。数CCの場合、霧(ミスト)としてもナノメートルオーダからマイクロメートルオーダの微細なミストを生成できる。即ち、気液混合液生成装置20における水槽1の上部の一部を開けることにより微細気泡を含んだ霧状の気液混合物の発生を可能とする。
The
脱気膜2は、水槽1内の気液溶解液量に応じて水槽1内の空気が外部に対して出入りするための膜であって、余剰気体のみ排出し液体は水槽1内に残すための膜である。脱気膜2は塵混入防止用膜をも兼ねている。これによって、脱気膜2は、水槽1の微細気泡水から余剰になった気体を除去する機構を有している。
The
発光源3は、水槽1の透明側壁の所定深さ位置(中間位置)に設けられ、水槽1の内部の対向透明側壁に向けて発光を光照射する。
The
光センサ5は、水槽1の透明側壁の所定深さ位置に設けられ、発光源3に対向する所定深さ位置から上下または左右に所定距離だけずれた位置に設けられている。発光源3からの照射光が水槽1内の気液溶解液に当たって散乱光4となり、その散乱光4を受光する。この散乱光4を受光するために、発光源3の対向位置から所定距離だけずれた位置に光センサ5が配設されている。
The
このような発光源3からのレーザ光またはLED光と光センサ5とによる微細気泡発生濃度検出機能を有している。
It has a function of detecting the fine bubble generation concentration by the laser light or LED light from the
水流ポンプ6は、水槽1の底付近の側壁に一方端を連通させ、他方端をベンチュリー管7側に連通させて、水流ポンプ6の駆動によりベンチュリー管7内の水を加圧するようになっている。水流ポンプ6は、加圧した水に空気を溶解した状態でベンチュリー管7内を通して気液溶解液をらせん管11内に導入する。水流ポンプ6を駆動することにより、水槽1からベンチュリー管7を通してらせん管11、らせん管11から水槽1に戻す循環を所定回数だけ繰り返す。
The
また、ポンプ手段としての水流ポンプ6内に複数突起物を設け、水流によりその突起物が振動することにより超音波を発生するように構成してもよい。
Further, a plurality of projections may be provided in the
また、水流ポンプ6では、水流ポンプ6の入口側と出口側に直結された旋回部を設けることにより、水流ポンプ6の出力を向上させる機能を有している。
Further, the
ベンチュリー管7は、らせん管11と水流ポンプ6との間に設けられ、管内径が大きい管から管内径が小さい管を介して再び管内径が大きく構成されている。ベンチュリー管7の管内径が小さくなった絞られたところで流速が早くなって圧力が下がる。管内の水の流速が早くなった管内径が小さい絞られたところでは空気が大気導入管8から供給されて水中に空気が溶解するが、再び管内径が大きくなったところで再び微細な気泡が析出してくる。
The
大気導入管8はベンチュリー管7の細まったところで連通して、外部から大気導入管8を介して大気を水中に導入するようになっている。大気導入管8の一方端を外部に開放しており、その他方端をベンチュリー管7の管内径が小さく絞られた部分に連通している。ベンチュリー管7の管内径が小さく絞られた部分で水の流速が早くなって内部圧力が下がっているところで気液混合されて空気が水中に溶解される。この水中に溶解された空気が、管径が大きくなったところで微細な気泡となって現れる。
The
エアフィルタ9は、大気導入管8のベンチュリー管7の細くなった部分から大気を取り込む開口部とは反対側の外部から大気を取り込む開口部に防塵用に設けられたフィルタである。
The
超音波振動子10は、水などの溶媒が入った容器内の底部に設けられて、容器内のらせん管11内の気液混合液に超音波振動を溶媒を介して効率的に付与する。
The
らせん管11は、水などの溶媒が入った容器内に設けられている。超音波振動を有効に溶媒を介してらせん管11内の気液混合液に付与してらせん管11内の気液混合液をさらに微細化するようになっている。超音波振動をらせん管11内の気液混合液に付与して気泡の更なる微細化を行うために、らせん管11は、できるだけ長い管を容器内に設けることができるように螺旋状に形成している。このらせん管11は、超音波のキャビテーションが及ぶ範囲の長さとし、らせん管11が長すぎると圧力損失が大きくなる。
The
溶媒容器12は、容器底面下には超音波振動子10が配設され、容器底面上には水などの溶媒で満たされている。水などの溶媒で満たされた容器内にはらせん管11が収容されている。らせん管11の一端が、溶媒容器12の底壁から内部に入っているベンチュリー管7の他端に連通され、らせん管11の他端は溶媒容器12の側壁から突き出て水槽1の上部側壁から水槽1の内部に連通して、らせん管11内の気液混合液が超音波振動子10によりさらに微細化されて水槽1内に戻されるようになっている。
In the
超音波が与えられる溶媒容器12内の溶媒の外装を溶媒とは固有音響インピーダンスに大きな差のある材料で覆うことにより超音波を反射させ、超音波を繰り返し利用できるようにすることができる。
By covering the exterior of the solvent in the
循環水を一定時間循環させたのち、水流ポンプ6の回転数や超音波周波数を変更して気液混合物に与える機能を有している。
After circulating the circulating water for a certain period of time, it has a function of changing the number of revolutions of the
要するに、気液混合液生成装置20は、微細気泡液としての微細気泡水を溜めるための水槽1と、水槽1からの循環水に気体を溶解させた後に気泡を析出させるベンチュリー管手段としてのベンチュリー管7と、ベンチュリー管7からの循環水に超音波を付与して微細気泡を生成する超音波付与槽とを有し、水槽1からベンチュリー管7を介して超音波付与槽さらに水槽1に戻る微細気泡水を循環させるポンプ手段としての水流ポンプ6が、水槽1とベンチュリー管7間、ベンチュリー管7と超音波付与槽間および超音波付与槽と水槽1間の少なくともいずれかに配置されていればよい。ここでは、水流ポンプ6は、水槽1とベンチュリー管7間にのみ配置されている。
In short, the gas-liquid mixed
この超音波付与槽は、超音波付与槽内に溜められた溶媒容器12内の超音波振動伝搬用の溶媒(水)と、溶媒内に浸漬され微細気泡水を通すらせん状配管としてのらせん管11と、溶媒かららせん管11内の微細気泡水に超音波振動を伝播させて微細気泡を生成するための超音波振動手段としての超音波振動子10とを有している。
This ultrasonic wave application tank is a spiral pipe as a helical pipe that passes through the ultrasonic vibration propagating solvent (water) in the
本実施形態1の微細気泡水の製造方法としては、水流ポンプ6により水槽1からの循環水がベンチュリー管7に送り出され、ベンチュリー管7で水槽1からの循環水に気体を溶解させた後に気泡を析出させ、その気泡を析出させた循環水に超音波付与槽で超音波を付与して微細気泡を生成した後に水槽1に戻す循環を水流ポンプ6により繰り返すことにより水槽1内により微細な気泡水を生成する。
As a method for producing fine bubble water according to the first embodiment, circulating water from the
上記構成により、水槽1から供給され、水流ポンプ6から加圧された水をベンチュリー管7に向けて送り出し、大気導入管8からエアフィルタ9を介した大気をベンチュリー管7で自吸して過飽和状態にした気液溶解液を一気に管径を拡大することにより大気成分の微細な気泡を水中に析出させる。
With the above configuration, the water supplied from the
次に、ベンチュリー管7の管径が拡大したところで微細な気泡が水中に析出し、その微細な気泡を含む気液混合液がらせん管11内に導入される。気液混合液がらせん管11を通過する際に、超音波振動子10によって超音波振動を溶媒である水を介してらせん管11に与えて微細気泡の粒径を更に小さくして水槽1に戻される。
Next, when the tube diameter of the
このようにして、気液溶解液は、水槽1から水流ポンプ6を介してベンチュリー管7さらにらせん管11で微細気泡の粒径を更に小さくして、らせん管11から水槽1に循環するが、この循環を継続させることより、気泡サイズが更に微細で気泡濃度の高い水を製造することができる。
In this way, the gas-liquid solution is circulated from the
これらの工程を繰り返す途中で水流ポンプ6の吐出圧力や超音波振動子10の超音波振動を変化させることにより微細気泡の更なる濃度向上が図られる。
During the repetition of these steps, the concentration of fine bubbles can be further improved by changing the discharge pressure of the
少量であっても数分内に微細な気泡水を製造できるので、個人の飲用または、狭い範囲での洗浄等に利用可能である。夫々の構成部品のベンチュリー管7で気体溶解機能を持たせ、超音波振動子10およびらせん管11で微細気泡形成機能を持たせ、且つ気液混合液を循環させることにより、少ない部品点数で高濃度の微細気泡水や微細気泡を含む霧状の微細混合物を得ることができる。
Since even a small amount can produce fine bubbly water within a few minutes, it can be used for personal drinking or in a narrow range. The
図2は、本実施形態1の気液混合液生成装置20が行う循環回数に対する微細気泡の中心径および単位体積当たりの微細気泡の個数を示す図である。図3は、図2の循環回数に対する微細気泡の中心径および単位体積当たりの微細気泡の個数との関係をグラフ化した図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating the center diameter of fine bubbles and the number of fine bubbles per unit volume with respect to the number of circulations performed by the gas-liquid mixed
図2および図3に示すように、気液混合液生成装置20が行う循環回数が多くなるほど、例えば循環回数が1回の場合に微細気泡の中心径を100とした場合に循環回数が5回で微細気泡の中心径がその半分の50になり、さらに循環回数が30回で微細気泡の中心径が1/10の10になる。また、例えば循環回数が1回の場合に単位体積当たりの微細気泡の個数が1E4個(1×104個)の場合に循環回数が5回で単位体積当たりの微細気泡の個数が1E6個(1×106個)になり、さらに循環回数が30回で単位体積当たりの微細気泡の個数が1E10個(1×1010個)になる。したがって、循環回数に対する微細気泡の中心径および単位体積当たりの微細気泡の個数も循環回数が多くなるほど飛躍的に数が多くなるし微細気泡の中心径が小さくなる。
As shown in FIGS. 2 and 3, as the number of circulations performed by the gas-liquid mixed
以上により、本実施形態1によれば、構成部材数を低減するため、夫々の部材を厳選すると共に、複数の機能を兼備することにより達成する。水流ポンプ6は渦流ポンプを用いることで循環水を加圧する機能とキャビテーションを生じる機能を兼用させ、入力側の水流と出口側の水流に同じ軸からなる旋回部を持たせることで、省エネ機能も併用させる。ベンチュリー管7には気体を自給しつつ、気泡を発生させる機能を持たせ、超音波槽は反射機能を持たせることで複合的に音波を適用できる。更に全体を循環することにより、気体を限界まで溶解させ、気泡発生、気泡細断を繰り返し行い、気泡の粒径と濃度を平衡状態にすることができる。
As described above, according to the first embodiment, in order to reduce the number of constituent members, each member is carefully selected and achieved by combining a plurality of functions. The
これによって、本実施形態1の気液混合液生成装置20では、ベンチュリー管7で気液混合し、超音波付与槽で気液混合液に超音波を付与して微細気泡を生成するため、または霧状の気液混合液を一度に少量しか製造できないが、ナノオーダの微細気泡に必要とするエネルギーを小さくできる方法を提案することができる。
Thereby, in the gas-liquid mixed liquid production |
微細気泡を含む気液混合液は200CC程度と少量であるが、微細気泡の濃度が高い気液混合を作ることができ、これにより民生用の電子機器への搭載を可能とし、微細気泡が有する効能を安価な設備にて展開することができる。 The gas-liquid mixture containing fine bubbles is as small as about 200CC, but it can make gas-liquid mixture with a high concentration of fine bubbles, which can be installed in consumer electronic devices and has fine bubbles Efficacy can be developed with inexpensive equipment.
このように、ベンチュリー管7で気液混合し、超音波付与槽で気液混合液に超音波を付与してより微細な気泡を生成することを繰り返し行うため、ナノバブルを含む気液混合液を得るための部品点数を従来のものから大幅に削減し、構成を簡略化して小型化することができる。
In this way, in order to repeatedly generate gas bubbles by mixing the gas and liquid in the
なお、本実施形態1では、特に説明しなかったが、本実施形態1の気液混合液生成装置20を洗濯機や洗浄器、例えば美顔器、洗顔器、皿洗器などに組み込んで微細気泡水で洗濯したり洗願したりして洗浄効果、保水効果および殺菌効果よく洗浄することができる。小型で用いる微細気泡水量が少なくても良い場合(水槽1の容積が例えば200CC程度)に本実施形態1の気液混合液生成装置20を用いることができる。本実施形態1の気液混合液生成装置20のサイズは1辺が10cmの1リットル程度である。容積が小さく小型軽量化した本実施形態1の気液混合液生成装置20をマイクロ・ナノバブルエンジンとして用いることができる。飲用水や化粧水などとして微細気泡水を用いることもできる。これに水素を含むものは還元作用があるので耐酸化剤となる。血流増進については風呂のお湯に微細気泡水を用いることもできる。この場合は、大量の微細気泡水が必要であるので、水槽1の容積が例えば1000CC以上は必要となり、本実施形態1の気液混合液生成装置20の全体サイズが大きくなるものの、これであっても従来のものに比べて大幅に小型化することができる。微細気泡水にオゾンを含めると更に殺菌効果がある。微細気泡水に酸素を含めると更に活性作用を高めることができる。微細気泡水に炭酸を含めると更に血行が良くなる。
Although not specifically described in the first embodiment, the gas-liquid mixed
以上により、本実施形態1の気液混合液生成装置20により生成された微細気泡を含む微細気泡水を用いてる例えば洗濯機や、冷蔵庫、洗浄器、例えば美顔器、洗顔器、皿洗器などの電子機器を得ることができる。
As described above, for example, a washing machine, a refrigerator, a washing machine, such as a facial washing machine, a face washing machine, a dishwashing machine, or the like that uses the fine bubble water containing fine bubbles produced by the gas-liquid mixed
また、本実施形態1では、特に説明しなかったが、本実施形態1の気液混合液生成装置20では、単に超音波振動を気液混合液に付与してナノバブルを生成するのではなく、細くて長いらせん管11内に気液混合液を通しつつ、らせん管11に超音波振動を溶媒を介して付与して気液混合液の微細気泡の粒径を効率よく更に小さくすることができる。このように、サイズが小型で軽量化した本実施形態1の気液混合液生成装置20であっても超音波振動を気液混合液に効率よく付与して微細気泡の粒径を効率よく更に小さくすることができる。
Further, although not particularly described in the first embodiment, the gas-liquid mixed
さらに、本実施形態1では、特に説明しながったが、本実施形態1の気液混合液生成装置20では、ベンチュリー管7に連通する大気導入管8を、気液混合液を所定回数循環させた後は遮断することについて説明していなかったが、大気導入管8を遮断することにより、新たな空気を気液混合することなく、即ち新たな大きな気泡を含むことなく、空気を入れずにベンチュリー管7を通してらせん管11内の気液混合液の微細気泡を超音波振動により更に微細にすることができて、これを巡回することにより微細な気泡の濃度を向上させると共に気泡サイズをより小さくすることもできる。
Further, although not particularly described in the first embodiment, in the gas-liquid mixed
以上のように、本発明の好ましい実施形態1を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態1に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態1の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
As mentioned above, although this invention has been illustrated using
本発明は、微細な気泡が安定的に存在する気液溶解液を生成する気液混合液生成装置および、これを用いた微細気泡水の製造方法、これらの気液混合液生成装置および微細気泡水の製造方法を用いて製造され、ナノメートルオーダからマイクロメーターオーダの気泡を含んだ微細気泡水、この微細気泡水が用いられる電子機器の分野において、ベンチュリー管手段で気液混合し、超音波付与槽で気液混合液に超音波を付与して微細気泡を生成するため、ナノバブルを含む液体を得るための部品点数を削減し構成を簡略化して小型化することができることができる。 The present invention relates to a gas-liquid mixed solution generating apparatus that generates a gas-liquid dissolved liquid in which fine bubbles are stably present, a method for producing fine bubble water using the same, these gas-liquid mixed liquid generating apparatus, and fine bubbles In the field of fine bubble water produced using water production method and containing bubbles of nanometer order to micrometer order, and in the field of electronic equipment where this fine bubble water is used, gas-liquid mixing is performed by means of Venturi tube means, and ultrasonic waves In the application tank, ultrasonic waves are applied to the gas-liquid mixture to generate fine bubbles, so that the number of parts for obtaining a liquid containing nanobubbles can be reduced, the configuration can be simplified, and the size can be reduced.
1 水槽
2 脱気膜
3 発光源
4 光センサ
6 水流ポンプ(ポンプ手段)
7 ベンチュリー管(ベンチュリー管手段)
8 大気導入管
9 エアフィルタ
10 超音波振動子
11 らせん管
12 溶媒容器
20 気液混合液生成装置
DESCRIPTION OF
7 Venturi tube (Venturi tube means)
DESCRIPTION OF
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