JP2019072707A - 超微細気泡ノズルを用いた急速気体充填装置により生成する超微細気泡含有液体 - Google Patents

超微細気泡ノズルを用いた急速気体充填装置により生成する超微細気泡含有液体 Download PDF

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晴男 松本
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Abstract

【課題】特殊ノズルを用いた急速気体充填装置1により窒素等の気体を超微細気泡として急速気体充填飽和処理により生成する気体充填飲料水や液体食品を提供することを目的とする。【解決手段】タンク部2と、水道水供給配管部9と、気体充填回路部14と、気液混合液体の取り出し部41と、取り出された気液混合液体43を収容する液体収納容器本体46と、制御部55とから構成される急速気体充填装置1を用いて生成する窒素水である。【選択図】図1

Description

本発明は、マイクロバブルやナノバブルと称される微細気泡を含有する液体を生成する微細気泡含有液体生成装置を用いて生成する微細気泡含有液体に関するものである。
お風呂や洗面所等で使用するシャワーは、お湯や水を出すとき、小さな穴のシャワーヘッドから細いやさしい流れにして、頭や体を洗うことが行われている。泡を使った洗浄は、泡の無いものよりも洗浄効果を高めることができることが知られており、泡を発生するには、お湯だけでなく空気を取り入れなければならない。そして、泡の発生をベンチュリー等の方法で行うことは知られており、管の側面から入れる方法でベンチュリーノズルを有するシャワーが販売されている。旋回孔による旋回流を利用して泡を発生させる方式もシャワーに適用されている。例えば、特許文献1が開示されている。
また、水生物の輸送・蓄養、又は水道水・河川水・池・湖沼・ダム等の水質の浄化及び水環境の蘇生を行う方法として、従来から微細気泡発生装置によるエアレーションが良く知られている。この微細気泡発生装置としては、前記シャワーで適用されるものと異なる様々な方式が提案されており、例えば、特許文献2には気液旋回流を利用した方式が開示されている。
特開2017−136513号公報 特開2000−61489号公報
前記特許文献1では、お風呂や洗面所等で使用するシャワーに適した装置であり、前記特許文献2では、池、湖沼、河川等の水域内の水又は汚水を浄化する装置に使用されている装置である。これらの装置は、いずれも水に気体を混合させる装置が基になっている。
しかし、前記特許文献1−2において、飲食に関係する技術ではない。
その他に、窒素水開発で先行している株式会社昭和プラントの
http://www.showareitou.jp/images/227p.pdf)の公表資料から、鮮魚のサンマや塩イクラに窒素水を適用すると、鮮度の保持時間が長くなったことが記載されている。そして、株式会社昭和プラントは、窒素ガスをバブリング方式で水にパージする方法で窒素水を製造している。この方式は、通常の大きさの窒素ガス気泡(気泡径が1mm以上)を水に通気するために、水への窒素供給効率が低い短所がある。そのために、15℃の常温の水を対象として窒素水を製造するには、90時間以上もの長時間が必要である。しかも窒素ガスを90時間以上バブリングしても、前記資料によると、水中の溶存酸素を完全に除去出来ない欠陥がある。
そこで、本発明は、特殊ノズル(超微細気泡ノズル)を備えた急速気体充填装置により生成する超微細気泡含有液体を提供することを目的とする。
本発明において、上記目的を達成するための(1)に係る発明は、急速気体充填装置1により気体を、液体に急速気体充填飽和処理により生成する超微細気泡含有液体である。上記目的を達成するための(2)に係る発明は、前記液体が水、超純水、液状食品、工場用水の中から選択された一種類の液体であり、かつ、前記気体が、窒素、酸素、水素、オゾン、塩素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウムの中から選択された一種類の気体であり、前記急速気体充填装置1により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する(1)に記載の超微細気泡含有液体である。上記目的を達成するための(3)に係る発明は、タンク部2と、液体供給配管部9と、気体充填回路部14と、気液混合液体の取り出し部41と、気液混合液体収納容器本体46と、制御装置55とから構成される前記急速気体充填装置1により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する(1)―(2)のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体である。
また、上記目的を達成するための(4)に係る発明は、前記気体充填回路部14が、前記タンク本体3の前記配管接続部材13に接続される一方端部の配管部材14aと、第2の電磁弁15と、流入配管16aと、ポンプ16と、圧送配管16bと、超微細気泡ノズル18と、気液混合液用配管部材35と、第4の電磁弁36と、他方端部の気液混合液戻し配管部材37とが、この順に液蜜に配管結合されて成ると共に、前記超微細気泡ノズル18の気体取入れ口23に、気体供給部31からの前記気体34の供給が気体供給配管部材31aを介して気蜜に配管結合されて成る前記急速気体充填装置1により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する(1)―(3)のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体である。
更に、上記目的を達成するための(5)に係る発明は、前記タンク本体3内に貯水された気液混合水28が、繰り返し前記気体充填回路部14の前記気体34の供給を、受けて、益々充実した気液混合水28が作成され、前記気体34が圧送水流17内に50μm以下の超微細気泡として混合、充填されて、前記気液混合水28が作成され始めてから、経過する時間をカウントし、所要時間(35分から40分の間)を経過してから、この繰り返し前記気体充填回路部14の前記気体34の供給を受ける急速気体充填飽和処理を停止させるように、前記制御装置55の制御部58(図示せず)に制御されて成る前記急速気体充填装置1により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する(1)―(4)のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体である。
気体の容器33に収容されている気体34は窒素ガスを使用する。窒素ガスは空気を原料として窒素ガスが製造されており、工業的な汎用製造方は「深冷分離法」であり、空気を圧縮、冷却して液化させ、酸素、窒素の沸点差を利用して分離する方法である。冷却して液化させる温度はマイナス200℃近い極低温であり、空気に含まれていた微生物や微小生物は完全に死滅する。このような製造法により製造された窒素ガスは、有害な微生物や化学物質および浮遊粒子状物質を含まない安全性の高いものである。窒素ガスは、常温常圧で無色無臭の気体で、化学的に不活性であり、支燃性も助燃性もない。そのため、爆発防止用、嫌気性条件や乾燥条件の設定、その他色々の分野で用いられている。上記したように、本発明に係る窒素水の原料として使用する水道水1Lと窒素ガスは、人体に無害な安全性の高いものである。勿論、窒素水(20℃)に含まれる窒素の含有量は20.01mg/Lと微量であり、通常の水道水(15.61mg/L)とほぼ同じレベルであり、そして、窒素水に含まれる窒素は、他の化合物や元素に反応しない安全な物質であるために、通常の水道水と同様に安全、安心して食品等に使用し、飲用することが出来る。
窒素は無味無臭の気体で、空気中の体積の78%を占める主要構成成分であり、また、他の化合物や元素と反応しない安定した物質である。このような安定した空気の主要構成成分である窒素を水に供給し、腐敗や劣化の原因となる溶存酸素を除去した水が本発明の窒素水である。通常の水(20℃)は、空気の構成成分を反映して、窒素と酸素を主要な気体成分として含んでいる。その含有量は、窒素が15.61mg/Lおよび酸素が8.84mg/Lである。一方、本発明の完全に溶存酸素を除去した窒素水(20℃)の窒素含有量は、20.01mg/Lであり、通常の水より若干多くなっている。窒素水と通常の水を比較した場合、窒素含有量の差は4.4mg/Lおよび酸素含有量の差が8.84mg/Lである。これらの含有量の差を重量パーセント濃度として表示すると、窒素含有量の差が0.00044%および酸素含有量の差が0.000884%に過ぎない極微量である。このような窒素と酸素の含有量の極微量の相違を考慮すると、本発明の窒素水と通常の水は、同等な物理的性質(凝固点、融点、沸点、蒸気圧、比重等)を有するものと判断される。
完全に酸素を含有しない本発明の窒素水で、比較的短期間の被覆や浸漬された場合、好気性細菌は、酸素利用が不可能のために、増殖や生存が抑制(静菌)され、長期間の被覆や浸漬の場合は、生存が困難(死滅、殺菌)になると思量される。
前記気体を、窒素に関して詳述したが、前記気体が、酸素、水素、オゾン、塩素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウムの中から選択された一種類の気体として、例えば、酸素は、バイオテクノロジーの分野で、バクテリア、酵母などの微生物発酵促進用として酸素が使用されています。酒、味噌、しょうゆをはじめアミノ酸、ビタミンなどの一部では大量培養が実用化されている。
選択された一種類の気体として、オゾンは、普通の酸素は、2つの酸素原子が集まって、1つの分子になっているがオゾンは、3つの酸素原子で、1つの分子を形づくっているものである
オゾンは、特別の臭いのあるうす青色の気体で、殺菌力や漂白作用(色を白くする作用)が強く、又、酸化されやすいものに接触するとそのものを酸化して、すぐ普通の酸素に戻る性質を持っている。このような性質を利用して空気や飲料水の消毒、油の漂白、酸化剤などとして使われている。
選択された一種類の気体として、塩素は、黄緑色の気体、刺激臭があり、有毒、空気よりも重い、水に溶けやすく、酸性で、水溶液は漂白作用や殺菌作用があり、水道水の殺菌用途として使用される。選択された一種類の気体として、炭酸ガス(二酸化炭素)は、無色無臭の気体、空気よりも重い、燃えない、水に少し溶ける、二酸化炭素が水に溶けたものを炭酸水という、弱い酸性を呈し、抗菌作用があるために飲用水等に関する用途がある。
本発明に係る急速気体充填装置1の構成を示す図面である。 本発明に係る特殊ノズル部18の一例の縦断面図である。 本発明に係る気液混合溶液入りの噴霧容器である。
以下、実施例を図1〜図3に基づいて説明する。
図1を参照して、急速気体充填装置1は、タンク部2と、液体供給配管部9と、気体充填回路部14と、気液混合液体の取り出し部41と、気液混合液体収納容器本体46と、制御装置55とから構成される。
更に、詳述すると、前記タンク部2は、タンク本体3とタンク蓋部4とからなる。前記タンク本体3は、配管接続部材8と、配管接続部材13と、配管接続部材38と、配管接続部材40とが設けられている。そして、前記配管接続部材8には前記液体供給配管部9の液体配管部材9aが接続され、前記配管接続部材13には前記気体充填回路部14の一方端部の配管部材14aが接続され,前記配管接続部材38には前記気体充填回路部14の他方端部の気液混合液戻し配管部材37が接続され、前記配管接続部材40には前記気液混合液体の取り出し部41の気液混合液体の取り出し配管部材41aが液蜜的に接続されている。
前記液体供給配管部9は、前記液体配管部材9aに第1の電磁弁10を介して、地方自治体の管理する飲料用水道配管の弁(図示せず)に接続され、前記飲料用水道配管の弁のハンドル(図示せず)操作と、制御装置55に制御される前記第1の電磁弁10の開閉動作により、前記タンク本体3内に、水道水1Lを導入供給し、貯水することが可能である。この水道水1Lは、厚生労働省令(平成15年5月30日厚生労働省令第101号)により定められている「水道水質基準」に適合すべきものでなければならず、また水道法により前記水道水1Lがこの「水道水質基準」に適合しているか否かの検査の義務が地方自治体に課せられており、「水道水質基準」に適合する水道水1Lを供給することが義務づけられており、安全性が保障されたものである。
そして、前記気体充填回路部14は、前記タンク本体3の前記配管接続部材13に接続される前記一方端部の配管部材14aと、第2の電磁弁15と、流入配管16aと、ポンプ16と、圧送配管16bと、特殊ノズル(超微細気泡ノズル)18と、気液混合液用配管部材35と、第4の電磁弁36と、前記他方端部の気液混合液戻し配管部材37とが、この順に液蜜に配管結合されて成ると共に、前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)18の気体取入れ口23に、気体供給部31からの気体(窒素ガス)34の供給が気体供給部31の気体供給配管部材31aを介して気密に配管結合されて成る前記急速気体充填装置1を用いて、超微細気泡含有液体である窒素水が生成される。
図1と図2を参照して、前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)の一例18と前記気体供給部31について詳述する。
先ずは、前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)の一例18について説明する。外観すると長手方向の一方端にノズル入り口20が形成され、それに続いてノズルボディ19が形成され、それに続いて他方端にノズル出口27が形成されている。更に、詳述すると、長手方向の一方端部に形成されるノズル入り口20の内部において、徐々に細くなる円錐形の流入路20aに続いて、前記ノズルボディ19内に延在する、一定の直径の断面円形の管内流路21が形成され、更に続いて、徐々に拡大する円錐形の流出路27aが、他方端部の内部に形成されてなるノズル出口27に繋がっている。前述した通り前記ノズル入り口20と前記ノズル出口27との間に、前記ノズルボディ19が形成され、このノズルボディ19の側面に気体取入れ口23が設けられ、更に、前記ノズルボディ19内にて、前記気体取入れ口23に続いて、上下対向するように4組の気体分岐通路24が分岐配置され、この4組の気体分岐通路24の各先端部の気体流出口25が、前記一定の直径の断面円形の管内流路21内に夫々突出して形成されている。
次に、前記気体供給部31について説明する。前記気体供給部31は、前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)の一例18の前記気体取入れ口23に接続される気体供給配管部材31aと、第3の電磁弁32と、気体容器への配管部材33bと、流量調整弁33aと、気体の容器33とが気密的に接続されて形成されている。ここで、気体の容器33に収容されている気体34は、窒素、酸素、水素、オゾン、塩素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウムの中から選択された一種類の気体であり、ここでは窒素ガスを使用する。窒素ガスは空気を原料として製造されており、工業的な汎用製造方は「深冷分離法」であり、空気を圧縮、冷却して液化させ、酸素、窒素の沸点差を利用して分離する方法である。冷却して液化させる温度はマイナス200℃近い極低温であり、空気に含まれていた微生物や微小生物は完全に死滅する。このような製造法により製造された窒素ガスは、有害な微生物や化学物質および浮遊粒子状物質を含まない安全性の高いものである。窒素ガスは、常温常圧で無色無臭の気体で、化学的に不活性であり、支燃性も助燃性もない。そのため、爆発防止用、嫌気性条件や乾燥条件の設定、その他色々の分野で用いられている。上記したように、本発明に係る超微細気泡含有液体としての窒素水の原料として使用する水道水1Lと窒素ガスは、人体に無害な安全性の高いものである。勿論、窒素水(20℃)に含まれる窒素の含有量は20.01mg/Lと微量であり、通常の水道水(15.61mg/L)とほぼ同じレベルであり、そして、窒素水に含まれる窒素は、他の化合物や元素に反応しない安全な物質であるために、通常の水道水と同様に安全、安心して食品等に使用し、飲用することが出来る。
そして、前記タンク蓋部4は、中央部にクレーン用のアイボルト5を設け、その脇きに通気孔6と液面計7を設け、前記タンク本体3と前記タンク蓋部4との接合部にはガスケット4aが設けられており、前記タンク本体3内への異物の侵入を防止している。そして、前記タンク部2に、前記タンク蓋部4を固定するための固定部材3a(図示せず)を設けて、前記タンク部2と前記タンク蓋部4とは、固着される。
前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)の一例18の作用は、前記制御装置55の制御により、前記第2の電磁弁15と、前記第第4の電磁弁とが開となり前記ポンプ16が駆動され、前記タンク本体3内の液体(水)を圧送水流17として前記ポンプ16からノズル入り口20の内部の徐々に細くなる円錐形の流入路20a内に圧送し、更に、圧送水流17は前記一定の直径の断面円形の管内流路21内を圧送水の流れ方向17aの方向に流れると共に、対向して配設された4組の気体流出口25から、流量調整弁33aと第3の電磁弁とが開となっている前記気体の容器33内の気体34が、前記管内流路21内に吸引されて、圧送水流17内に50μm以下の超微細気泡として混合、充填されて、気液混合水28が作成され、この気液混合水28は、徐々に拡大する円錐形の流出通路27aを内部に有する、長手方向の他方端部のノズル出口27を経由して前記特殊ノズル(超微細気泡ノズル)18から流出し、更に、気液混合液用配管部材35と、第4の電磁弁36と、前記他方端部の気液混合液戻し配管部材37とを経由して、再度前記タンク本体3内に気液混合水28として貯水される。
この様に前記タンク本体3内に貯水された気液混合水28が、繰り返し前記気体充填回路部14の作用(気体(窒素ガス)34の供給)を、受けて、益々充実した気液混合水28が作成される。そして、前記気体(窒素ガス)34が前記圧送水流17内に50μm以下の超微細気泡として混合、充填されて、気液混合水28が作成され始めてから、経過する時間をカウントし、所要時間(35分から40分の間)経過してから、この繰り返し前記気体充填回路部14の作用(気体(窒素ガス)34の供給)を受ける処理(急速気体充填飽和処理)を停止させるように、制御装置55の制御部58(図示せず)に制御されていて、急速気体充填装置1を用いて生成される超微細気泡含有液体である窒素水である。
ところで、前記気液混合液体の取り出し部41は、前記タンク本体3の前記配管接続部材40に接続される前記気液混合液体の取り出し部配管部材41aと、第5の電磁弁42とが液蜜的に接続されて構成される。そして、前記制御部55の前記制御部58(図示せず)に制御されて、処理を停止されてから前記気液混合液体の取り出し部41により、取り出された気液混合液体43として気液混合液体収納容器本体46に収容される。
前記制御部55は、電源装置部56(図示せず)と、ポンプ駆動回路部60(図示せず)と、液面計7からのデータ処理回路部(図示せず)と、電磁弁駆動回路部64(図示せず)と、タンク本体3内部の液体の体積の表示や各種データの表示等の表示部66(図示せず)と、ブザーや赤色ランプの点滅等の警報手段68(図示せず)と、各種スイッチ等による操作盤部70(図示せず)とを含んでおり、各部は電気的に接続されていて制御部58(図示せず)に制御されている。
図1と図3を参照して、前述と重複するが、前記タンク本体3内に貯水された気液混合水28が、繰り返し前記気体充填回路部14の作用を、受けて、益々充実した気液混合水28が作成される。そして、前記気体34が前記圧送水流17内に50μm以下の超微細気泡として混合、充填されて、気液混合水28が作成され始めてから、経過する時間をカウントし、所要時間(例えば、所要時間35分から40分の間)経過してから、この繰り返し前記気体充填回路部14の作用を受ける処理を停止させるように、制御装置55の制御部58(図示せず)に制御されて、処理を停止されてから前記気液混合液体の取り出し部41により、取り出された気液混合液体43として気液混合液体収納容器本体46に収容される。
取り出された前記気液混合液体43が、前記気液混合液体収納容器本体46に所定量(例えば、350mL)収容されてから、前記気液混合液体収納容器本体46に、噴霧装置部47を固定ナット部49により取り付けて、気液混合液体入りの噴霧容器45が構成される。ここで、前記噴霧装置部47は、噴霧部本体48と、前記噴霧部本体48を、前記気液混合液体収納容器本体46の上方部位にある雄ねじ部(図示せず)に螺着して固定する固定ナット部49と、先端部に噴霧口51を有するノズル部50と、引き金部52とを備えている。
そして、前記気液混合液体入りの噴霧容器45を、前記固定ナット部49と、前記気液混合液体収納容器本体46との部位を手に掴んで、前記ノズル部50の先端部の噴霧口51を、気液混合水から成る噴霧水53を吹き付ける的に狙いを定めて、人差し指にて前記引き金部52を引くことにより前記の的に前記気液混合水から成る噴霧水53を吹き付けることが可能である。
ここで、前記気体の容器33の気体34が、窒素であるとすると、50μm以下の超微細気泡の窒素が混合、充填された窒素水が、前記の的に吹き付けられることになる。
飲料水や液体食品等に供給する気体としては、窒素の他に、酸素、アルゴン、ヘリウム、炭酸ガス、オゾン、水素等気体であれば総て可能である。
本発明で対象とする飲料水とは水道水、ミネラルウオータ、サイダー、ジュース等の水様状の飲用水を指し、液体食品とは醤油、豆乳、ケチャップ、ソース等の液状をしている食品を指す。
以上、本発明の実施形態を説明したが、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成を取り得ることは勿論である。
1・・・急速気体充填装置、
2・・・タンク部、
3・・・タンク本体、
9・・・液体供給配管部、9a・・・液体配管部材、
1L・・・水道水、
10・・・第1の電磁弁、
13・・・配管接続部材、
14・・・気体充填回路部、
14a・・・気体充填用液取り出し配管部材、
15・・・第2の電磁弁、
16・・・ポンプ、16a・・・流入配管、16b・・・圧送配管、
18・・・特殊ノズル(超微細気泡ノズル)、
23・・・気体取入れ口
28・・・気液混合水、
31・・・気体供給部、31a・・・気体供給配管部材、
32・・・第3の電磁弁、
34・・・気体、
35・・・気液混合液用配管部材、
36・・・第4の電磁弁
37・・・気液混合液戻し配管部材、
38・・・配管接続部材、
41・・・気液混合液体の取り出し部、
43・・・取り出された気液混合液体、
45・・・気液混合液体入りの噴霧容器、
46・・・気液混合液体収納容器本体、
55・・・制御装置、
58・・・制御部、

Claims (5)

  1. 急速気体充填装置により気体を、液体に急速気体充填飽和処理により生成する超微細気泡含有液体。
  2. 前記液体が水、超純水、液状食品、工場用水の中から選択された一種類の液体であり、かつ、前記気体が、窒素、酸素、水素、オゾン、塩素、炭酸ガス、アルゴン、ヘリウムの中から選択された一種類の気体であり、前記急速気体充填装置により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する前記1項に記載の超微細気泡含有液体。
  3. タンク部と、液体供給配管部と、気体充填回路部と、気液混合液体の取り出し部と、気液混合液体収納容器本体と、制御装置とから構成される前記急速気体充填装置により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する前記1項―前記2項のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体。
  4. 前記気体充填回路部が、前記タンク本体の前記配管接続部材に接続される一方端部の配管部材と、第2の電磁弁と、流入配管と、ポンプと、圧送配管と、超微細気泡ノズルと、気液混合液用配管部材と、第4の電磁弁と、他方端部の気液混合液戻し配管部材とが、この順に液蜜に配管結合されて成ると共に、前記超微細気泡ノズルの気体取入れ口に、気体供給部からの前記気体の供給が気体供給配管部材を介して気蜜に配管結合されて成る前記急速気体充填装置により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する前記1項―前記3項のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体。
  5. 前記タンク本体内に貯水された気液混合水が、繰り返し前記気体充填回路部の前記気体の供給を、受けて、益々充実した気液混合水が作成され、前記気体が圧送水流内に50μm以下の超微細気泡として混合、充填されて、気液混合水が作成され始めてから、経過する時間をカウントし、所要時間(35分から40分の間)を経過してから、この繰り返し前記気体充填回路部の前記気体の供給を受ける急速気体充填飽和処理を停止させるように、前記制御装置の制御部に制御されて成る前記急速気体充填装置により前記気体を、前記液体に急速気体充填飽和処理により生成する前記1項―前記4項のいずれか1項に記載の超微細気泡含有液体。
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