JP2020138145A - ウルトラファインバブル生成装置及びウルトラファインバブル生成方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明に適用可能なウルトラファインバブル生成装置(UFB生成装置)の一例を示す図である。本実施形態のUFB生成装置1は、前処理ユニット100、溶解ユニット200、T−UFB生成ユニット300、後処理ユニット400、及び回収ユニット500を含む。前処理ユニット100に供給された水道水などの液体Wは、上記の順番で各ユニット固有の処理が施され、T−UFB含有液として回収ユニット500で回収される。以下、各ユニットの機能及び構成について説明する。詳細は後述するが、本明細書では急激な発熱に伴う膜沸騰を利用して生成したUFBをT−UFB(Thermal−Ultra Fine Bubble)と称す。
ここで、T−UFB含有液を生成するために使用可能な液体Wについて説明する。本実施形態で使用可能な液体Wとしては、例えば、純水、イオン交換水、蒸留水、生理活性水、磁気活性水、化粧水、水道水、海水、川水、上下水、湖水、地下水、雨水などが挙げられる。また、これらの液体等を含む混合液体も使用可能である。また、水と水溶性有機溶剤との混合溶媒も使用できる。水と混合して使用される水溶性有機溶剤としては特に限定されないが、具体例として、以下のものを挙げることができる。メチルアルコール、エチルアルコール、n−プロピルアルコール、イソプロピルアルコール、n−ブチルアルコール、sec−ブチルアルコール、tert−ブチルアルコールなどの炭素数1乃至4のアルキルアルコール類。N−メチル−2−ピロリドン、2−ピロリドン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミドなどのアミド類。アセトン、ジアセトンアルコールなどのケトン又はケトアルコール類。テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの環状エーテル類。エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール。1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,2−ヘキサンジオール、1,6−ヘキサンジオール。3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、チオジグリコールなどのグリコール類。エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル。ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、トリエチレングリコールモノエチルエーテル、トリエチレングリコールモノブチルエーテルなどの多価アルコールの低級アルキルエーテル類。ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリアルキレングリコール類。グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、トリメチロールプロパンなどのトリオール類。これらの水溶性有機溶剤は、単独で用いてもよく、または2種以上を併用してもよい。
次に、以上説明したT−UFB生成方法の特徴と効果を、従来のUFB生成方法と比較して説明する。例えばベンチュリー方式に代表される従来の気泡生成装置においては、流路の一部に減圧ノズルのようなメカ的な減圧構造を設け、この減圧構造を通過するように所定の圧力で液体を流すことにより、減圧構造の下流の領域に様々なサイズの気泡を生成している。
一般に、ウルトラファインバブル含有液は、内包される気体の種類によって用途が区別される。なお、液体にPPM〜BPM程度の量を液体中に溶解できる気体であれば、いずれの気体においてもUFB化させることが可能である。1例としては、下記のような用途に応用する事ができる。
・浄水器に対し、T−UFB生成ユニットを配することにより、浄水効果やPH調製液の精製効果を高めることが期待できる。また、炭酸水サーバなどにT−UFB生成ユニットを配することもできる。
近年、衣類に付着した汚れなどを除去するための洗浄水として、UFB含有液が注目されている。上記実施形態で説明したT−UFB生成ユニットを洗濯機に配し、従来よりも純度が高く浸透性に優れたUFB含有液を洗濯層に供給することにより、更に洗浄力を向上させることが期待できる。
・化粧品などにT−UFB含有液を含有させることで、皮下細胞への浸透を促進するとともに防腐剤や界面活性剤などの皮膚に悪影響を与える添加剤を大幅に低下させることができる。その結果、より安心で、且つ、機能性のある化粧品を提供する事ができる。
これまで説明したように、発熱素子10(以下では、ヒータという)を駆動して液体に膜沸騰を生じさせることによってUFBを生成することが可能である。図6(a)および(b)で説明したように、発生した膜沸騰泡13が消泡する際に非常に大きな衝撃がヒータ10に加わる。また、その衝撃と共に膜沸騰泡13が消泡する際のヒータ温度等にも起因して、ヒータ10およびヒータ10の周辺部が徐々に破壊され、ヒータ10が断線する。
10 発熱素子(ヒータ)
11 UFB(ウルトラファインバブル)
12 素子基板
13 膜沸騰泡
1310 シフトヒータ
1360 膜沸騰泡
Claims (10)
- ヒータによる膜沸騰を液体に生じさせることにより、ウルトラファインバブルを生成するウルトラファインバブル生成装置であって、
前記膜沸騰を液体に生じさせる第1のヒータと、前記第1のヒータに隣接して配された第2のヒータとを含む素子基板を有し、
前記第1のヒータと前記第2のヒータとが、異なるタイミングで駆動するように構成されていることを特徴とするウルトラファインバブル生成装置。 - 前記第1のヒータの膜沸騰によって生じた膜沸騰泡のサイズが最大となる時点から前記膜沸騰泡が消泡する前の時点までのタイミングで前記第2のヒータが駆動することを特徴とする請求項1に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- 前記素子基板には、第1のタイミングで駆動する複数の前記第1のヒータを含む第1のヒータ群と、第2のタイミングで駆動する複数の前記第2のヒータを含む第2のヒータ群とが配されていることを特徴とする請求項1または2に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- 前記第1のタイミングから前記第2のタイミングまでの間隔が、定期的にまたは不定期に変化することを特徴とする請求項3に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- 前記第1のタイミングで前記第1のヒータ群の各ヒータを駆動する電圧パルスが印加され、前記第2のタイミングで前記第2のヒータ群の各ヒータを駆動する電圧パルスが印加されることを特徴とする請求項3または4に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- 前記第1のヒータ群の各ヒータは、各ヒータを駆動するエネルギを供給する同一の第1の電極パッドに接続され、
前記第2のヒータ群の各ヒータは、前記第1の電極パッドとは異なる第2の電極パッドに接続されることを特徴とする請求項3から5のいずれか一項に記載のウルトラファインバブル生成装置。 - 前記第1のヒータと前記第2のヒータとを含むヒータ群が、前記ヒータ群の各ヒータを駆動するエネルギを供給する同一の電極パッドに接続され、
前記エネルギを投入する対象のヒータを切り替えるスイッチが前記電極パッドから各ヒータの間に配されていることを特徴とする請求項3または4に記載のウルトラファインバブル生成装置。 - 前記電極パッドは、前記素子基板の裏面に配されていることを特徴とする請求項6または7に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- 前記液体が前記第1のヒータ群と前記第2のヒータ群とが液体に接している液室において、前記第1のヒータ群の各ヒータと前記第2のヒータ群の各ヒータとの間に前記液室を仕切る壁が形成されていないことを特徴とする請求項3から8のいずれか一項に記載のウルトラファインバブル生成装置。
- ヒータによる膜沸騰を液体に生じさせることにより、ウルトラファインバブルを生成するウルトラファインバブル生成方法であって、
前記膜沸騰を液体に生じさせる第1のヒータを第1のタイミングで駆動する工程と、
前記第1のヒータに隣接して配された第2のヒータを前記第1のタイミングとは異なる第2のタイミングで駆動する工程と、
を含むことを特徴とするウルトラファインバブル生成方法。
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