JP3150000U - 微小気泡生成装置、及び水素水製造装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来よりも直径の小さな気泡を含む液体を製造することのできる微小気泡生成装置、水素水製造装置を提供する。【解決手段】微小気泡生成装置40は、水素発生装置にて生成された水と水素ガスの混合被処理流体が流通する連結管30の流入口41a、及び処理後の被処理流体の流出口41bを有する筒体41と、筒体41内における被処理流体の通路の内壁をなす外周面42aを有するロータ42と、筒体41における被処理流体の通路の外壁をなしロータの外周面42aと対向する内周面43aを有するステータ43と、ロータ42及びステータ43を相対的に回転させるモータ44と、ロータ42の外周面42a及びステータ43の内周面43aの少なくとも一方に、周方向に周期的に形成される凹凸部と、を備え、筒体41の流出口41bから流出させる。【選択図】図2
Description
本考案は、微小気泡生成装置に関し、特に水素水を製造する水素水製造装置に関する。
水素水製造装置として、管体と、管体の一方の端部に形成され原料水を供給する原料水供給系と、管体に水密結合され原料水供給系から供給された原料水に対してほぼ直角に水素を供給する水素供給系と、管体内において前記水素供給系の下流に管体の長手方向に形成され原料水供給系から管体に供給された原料水と水素供給系から管体に供給された水素の混合流体を拡散させるための拡散室と、拡散室に充填され所定の孔径を有し供給された水素を微細気泡として通過させるための多孔質要素と、管体の他方の端部に形成され製造された加水素水を排出する排出口とを備えている水素を微細気泡として大量に含んだ加水素水の製造装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の水素水製造装置では、特許文献1に記載されているように、製造される水素水における水素ガスの気泡の直径は、2μm程度が限界となる。水素ガスの気泡の直径は小さければ小さいほど水素水の特性が向上するため、さらなる気泡の小型化がのぞまれている。
本考案は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも直径の小さな気泡を含む液体を製造することのできる微小気泡生成装置、水素水製造装置及び水素水製造装置方法を提供することにある。
本考案は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、従来よりも直径の小さな気泡を含む液体を製造することのできる微小気泡生成装置、水素水製造装置及び水素水製造装置方法を提供することにある。
本考案によれば、一端側から他端側へ被処理流体が流通する筒体と、前記筒体内における前記被処理流体の流通方向へ伸び、前記被処理流体の通路の内壁をなす外周面を有する内側部材と、前記筒体における前記被処理流体の流通方向へ延び、前記被処理流体の通路の外壁をなし前記内側部材の前記外周面と対向する内周面を有する外側部材と、前記内側部材及び前記外側部材を前記流通方向を軸として相対的に回転させる回転部と、少なくとも前記回転部で回動する、内側部材の前記外周面、または前記外側部材の前記内周面に、周方向に周期的に形成される凹凸部とを備え、周方向に周期的に形成される凹凸部とを備え、前記筒体の一端側から流入する気液混合被処理流体を、微小気泡を含む液体として前記筒体の他端側から流出させる微小気泡生成装置が提供される。
この微小気泡生成装置によれば、筒体の流入口から気液混合被処理流体が供給されると、気液混合被処理流体は内側部材と外側部材により形成される被処理流体通路へ流入する。ここで、被処理流体通路は、内側部材と外側部材の少なくとも一方に周期的な凹凸部が形成されていることから、相対的に回転させると凹凸部が周方向へ移動し、被処理流体通路内の被処理流体には周期的に圧縮及び開放の力が作用し、被処理流体が周期的に収縮及び膨張される。このとき、気体が微小気泡となって液体中に含有されることとなる。これにより、筒体内の気液混合被処理流体は、微小気泡を含む液体となり、筒体の流入口から流出する。
上記微小気泡生成装置において、前記筒体は、円筒形状であり、前記内側部材は、前記筒体の軸を中心に回転可能なロータであり、前記外側部材は、前記筒体の内面に固体されるステータであり、前記回転部は、前記ロータを回転させるモータであってもよい。
この微小気泡生成装置によれば、筒体を円筒形状とし、外側部材を筒体に固定するとともに内側部材を回転可能とし、内側部材がモータにより回転するようにしているので、装置の構成を比較的簡単にすることができる。
この微小気泡生成装置によれば、筒体を円筒形状とし、外側部材を筒体に固定するとともに内側部材を回転可能とし、内側部材がモータにより回転するようにしているので、装置の構成を比較的簡単にすることができる。
また、上記微小気泡生成装置において、前記凹凸部は、前記ロータの前記外周面と、前記ステータの内周面と、に形成されてもよい。
この微小気泡生成装置によれば、ロータ及びステータに凹凸部を形成したので、被処理流体通路の周方向の幅寸法変化を大きくすることができ、圧縮時及び開放時に被処理流体に加わる力を大きくすることができ、気泡の直径をさらに微小とすることができる。
この微小気泡生成装置によれば、ロータ及びステータに凹凸部を形成したので、被処理流体通路の周方向の幅寸法変化を大きくすることができ、圧縮時及び開放時に被処理流体に加わる力を大きくすることができ、気泡の直径をさらに微小とすることができる。
また、上記微小気泡生成装置において、前記ロータと一体的に設けられ、前記モータにより前記ロータとともに回転し、前記筒体内の前記被処理流体の流通を促進するファンを備えてもよい。
この微小気泡生成装置によれば、ロータを駆動するモータによりファンが駆動するので筒体内にファンを設けても駆動部品点数が増大することはない。
この微小気泡生成装置によれば、ロータを駆動するモータによりファンが駆動するので筒体内にファンを設けても駆動部品点数が増大することはない。
また、本考案によれば、水の一部を電気分解して水素ガスを発生させ、前記水素ガスと前記水の混合被処理流体を生成する水素発生装置と、前記水素発生装置から前記水素ガスと前記水の混合被処理流体が供給され、水素水を生成する上記微小気泡生成装置と、を備えた水素水生成装置が提供される。
この水素水生成装置によれば、水素発生装置により水の一部を分解して水素ガスを発生させて水素水生成装置に供給させているので、水と水素ガスの供給ラインを別個にする必要がなく、水を原料として簡単容易に水素水を作成することができる。
この水素水生成装置によれば、水素発生装置により水の一部を分解して水素ガスを発生させて水素水生成装置に供給させているので、水と水素ガスの供給ラインを別個にする必要がなく、水を原料として簡単容易に水素水を作成することができる。
本考案によれば、従来よりも直径の小さな気泡を含む液体を製造することができる。
図1に示すように、この水素水製造装置1は、原料としての水が流通する供給管20と、供給管20から水が供給される水素発生装置2と、水素発生装置2にて生成された水と水素ガスの混合被処理流体が流通する連結管30と、連結管30からこの混合被処理流体が供給される微小気泡生成装置40と、微小気泡生成装置40にて生成された水素水が流通する流出管50と、を備えている。本実施形態においては、供給管には、一般的に純水よりも電気分解し易い水道水が流通するようになっている。
水素発生装置2は、特に図示はしないが陰極と陽極が配置される電解槽を有し、供給管を通じて供給された水の一部を電気分解する。電解槽にて水の一部が電気分解されると、陰極にて水素ガスが発生し、陽極にて酸素ガスが発生する。本実施形態においては、電解槽の内部には、板状の陰極と板状の陽極が間隔を置いて互い違いに配置されている。
電解槽中にて発生した水素ガス及び酸素ガスは、一部が気泡として水に含まれる。気泡とならなかった酸素ガス及び酸素ガスを気泡として含む水は、電解槽から放出管を通じて外部へ排出される。そして、電解槽にて生成された水素ガス及び水素ガスを気泡として含む水は、気液混合被処理流体となって連結管30へ流出する。
ここで、連結管30へ流出する水には、気泡として水素ガスが含まれているので、水素水ということもできる。本明細書においては、水素ガスの気泡を含む水を「水素水」という。
ここで、連結管30へ流出する水には、気泡として水素ガスが含まれているので、水素水ということもできる。本明細書においては、水素ガスの気泡を含む水を「水素水」という。
微小気泡生成装置40は、連結管30から供給される水と水素ガスの混合被処理流体から、当該水素ガスの微小な気泡が含まれる水素水を生成する。ここでいう微小とは、水素発生装置にて生成される水素水の水素ガスの気泡よりも小さいことをいう。具体的には、数nmから数十nmのレベルの気泡が生成可能である。本実施形態においては、微小気泡生成装置40は、排出水槽60の内側に配置され、微小気泡生成装置40にて生成された水素水は、一旦、排出水槽60内に貯留されてから、流出管50を通じて排出される。
図2に示すように、微小気泡生成装置40は、上下に延び一端側から他端側へ被処理流体が流通する筒体41と、筒体41内にて上下方向へ延び被処理流体の通路の内壁をなす外周面42aを有するロータ42と、筒体41内にて上下方向へ延び被処理流体の通路の外壁をなす内周面43aを有するステータ43と、ロータ42を上下方向を軸として回転させるモータ44と、を備えている。
筒体41の上端は蓋部材45により、筒体41の下端は底部材46により、それぞれ閉塞され、筒体41は外部と気密になっている。また、微小気泡生成装置40は、ロータ42と一体的に設けられ、モータ44によりロータ42とともに回転し、筒体41内の前記被処理流体の流通を促進するファン47を備えている。
筒体41の上端は蓋部材45により、筒体41の下端は底部材46により、それぞれ閉塞され、筒体41は外部と気密になっている。また、微小気泡生成装置40は、ロータ42と一体的に設けられ、モータ44によりロータ42とともに回転し、筒体41内の前記被処理流体の流通を促進するファン47を備えている。
筒体41は、円筒状に形成され、上部に混合被処理流体が流入する流入口41aと、下部に水素水が流出する流出口41bと、を有している。すなわち、本実施形態においては、筒体40の上端側から下端側へ被処理流体が流通する。流入口41aから流入した被処理流体は、内側部材としてのロータ42及び外側部材としてのステータ43の間隙を通じ、流出口41bまで流通する。本実施形態においては、流入口41aは、筒体41上部に1箇所形成され、流出口41bは、筒体41下部に周方向に並んで複数箇所形成されている。
ロータ42は、上下に延びるシャフト部44aが形成され、シャフト部44aはモータ44の駆動により回転するようになっている。シャフト部44aは、蓋部材45を挿通し、底部材46に回転自在に固定されている。また、シャフト部44aには、ロータ42の下方にてファン47が固定されている。
シャフト部44aの上端は、カップリング44bにより歯車機構44cと接続されている。すなわち、モータ44からの出力は、歯車機構44c及びカップリング44bを介してシャフト部44aに伝達される。カップリング44b、歯車機構44c及びモータ44は、蓋部材45に設けられるカバー44dにより全体的に覆われている。
図3に示すように、ロータ42の外周面42aは、周方向に周期的に形成される凹凸部42bが形成される。本実施形態においては、凹凸部42bは、径方向外側へ突出する凸部42cが周方向へ等間隔に6箇所形成され、径方向内側へ凹む凹部42dが各凸部42cの間に各凸部42cと連続的に形成されている。
図4に示すように、ステータ43の内周面43aと対向する上下区間にわたって、凹凸部42bが同一断面を呈している。すなわち、各凸部42cは、上下へ延びる突条部ということもでき、各凹部42dは、上下へ延びる溝部ということもできる。
また、ロータ42は、凹凸部42bの上端から情報へ向かって径方向内側へ傾斜する上端傾斜部42eと、凹凸部42bの下端から下方へ向かって径方向内側へ傾斜する下端傾斜部42fと、を有している。上端傾斜部42eと下端傾斜部42fの近傍では、筒体41内の被処理流体の通路が大きくなり、凹凸部42nの上側及び下側にて被処理流体の流通が阻害されることはない。
図3に示すように、ステータ43は、筒体41の内面に固定され、内周面43aには周方向に周期的に形成される凹凸部43bが形成される。本実施形態においては、凹凸部43bは、径方向内側へ突出する凸部43cが周方向へ等間隔に6箇所形成され、径方向外側へ凹む凹部43dが各凸部43cの間に各凸部43cと連続的に形成されている。
図5に示すように、凹凸部43bは、上下にわたって同一断面を呈している。すなわち、各凸部43cは、上下へ延びる突条部ということもでき、各凹部43dは、上下へ延びる溝部ということもできる。
本実施形態においては、ロータ42とステータ43により形成される被処理流体通路は、上下に60mmとなっており、最小の隙間は2mmとなっている。そして、モータ44を駆動してロータ42を回転させると、最小の隙間の部分で被処理流体に一時的に5000気圧程度の圧力を加えることができる。この隙間は小さいほうがよく、2.5mm以下とすることにより1500気圧以上の圧力が被処理流体に加わることが確認されている。
図2に示すように、ファン47は、シャフト部44aと連結される円板状の平板部47aと、平板部47a上に形成され径方向へ延びる複数の羽根47bと、を有している。本実施形態においては、各羽根47aは、筒体41の流出口41bと同じ高さに形成されている。また、図6に示すように、各羽根47aは、平板部47aの径方向外側に形成されている。また、図7に示すように、ファン47は、平板部47aの中心が厚く形成され、シャフト部44aとの係合時にがたつかないようになっている。ファン47がモータ44の駆動により回転すると、筒体41内の被処理流体が流出口41bへ向けて移動される。
以上のように構成された水素水製造装置1の微小気泡生成装置40によれば、筒体41の流入口41aから気液混合被処理流体が供給されると、気液混合被処理流体はロータ42とステータ43により形成される被処理流体通路へ流入する。ここで、被処理流体通路は、ロータ42とステータ43に周期的な凹凸部42b、43bがそれぞれ形成されていることから、周方向について幅寸法が変化している。そして、モータ44を駆動してロータ42をステータ43に対して回転させると各凹凸部42b、43bが相対的に周方向へ移動し、被処理流体通路内の被処理流体には周期的に圧縮及び開放の力が作用し、被処理流体が周期的に収縮及び膨張される。このとき、水素ガスが微小気泡となって水の中に含有されることとなる。これにより、筒体41内の水素ガスと水の混合被処理流体は、水素ガスの微小気泡を含む水(水素水)となり、筒体41の流出口41bから流出する。流出する水素水には、100nm以下の直径の気泡が含有されており、従来よりも直径の小さな気泡を含む水素水を製造することができる。
実際に本実施形態の微小気泡生成装置40を作成し、水素水を製造したところ、得られた水素水中の水素ガスの気泡の直径は20nm以下であり、1cc当たりの1500万個以上の気泡が観測され、酸化還元電位は−840mVであった。この水素水では、ナノレベルの気泡となった水素ガスが、水の隙間に入り込むため、長時間経過した後も水中に浮遊し続ける。従って、長時間経過し、水素ガスの浮力により、水と水素ガスが分離する水素水とは異なるものである。
また、本実施形態においては、ロータ42及びステータ43の両方に凹凸部42b、43bを形成したので、被処理流体通路の周方向の幅寸法変化を大きくすることができる。これにより、圧縮時及び開放時に被処理流体に加わる力を大きくすることができ、気泡の微細化に効果的である。
また、本実施形態の微小気泡生成装置40によれば、筒体41を円筒形状とし、ステータ43を筒体41に固定するとともにロータ42を回転可能とし、ロータ42がモータ44により回転するようにしているので、装置40の構成を比較的簡単にすることができる。また、ロータ42を駆動するモータ44によりファン47が駆動するので、筒体41内にファン47を設けても駆動部品点数が増大することはない。
また、本実施形態の水素水製造装置1によれば、水素発生装置2により水の一部を分解して水素ガスを発生させて微小気泡生成装置40に供給させているので、水と水素ガスの供給ラインを別個にする必要がなく、水を原料として簡単容易に水素水を生成することができる。
尚、前記実施形態においては、筒体41が円筒形状を呈するものを示したが、筒体41は例えば角筒形状であってもよい。また、筒体41の一端側に流入口41aを、他端側に流出口41bを形成したものを示したが、例えば、蓋部材45に孔を設けてこれを流入口としたり、底部材46に孔を設けてこれを流出口とすることもでき、一端側から他端側へ被処理流体が流通する構成であれば筒体41の形状等は任意である。
また、被処理流体が筒体41内を上から下へ流通するものを示したが、被処理流体が下から上へ流通するものであってもよい。この場合、筒体41の上部に過剰な水素ガスを排出する水素ガス放出管を形成しておけば、仮に全ての水素ガスが気泡とならなかった場合に、過剰な水素ガスを大気中に放出することができる。
また、前記実施形態においては、内側部材(ロータ42)が回転するものを示したが、内側部材と外側部材が相対的に回転すれば、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、内側部材を固定して外側部材を回転させるようにしてもよいし、回転部からの駆動力を内側と外側に分配して、内側部材と外側部材の両方を回転させるようにしてもよい。また、前記実施形態においては、回転部としてモータ44を示したが、ロータ42を回転駆動するものであれば、ほかの駆動源を用いてもよいことは勿論である。
また、前記実施形態においては、ロータ42とステータ43の両方に凹凸部42b、43bを形成したものを示したが、少なくとも回転する側のロータ42又はステータ43に凹凸部が形成されていれば被処理流体を膨張及び縮小させることができる。また、凹凸部に形成される周期的な凹部及び凸部は、全て同じ形状である必要はなく、例えば、大型の凹部及び凸部、小型の凹部及び凸部、表面傾斜のなだらかな凹部及び凸部、表面傾斜の急な凹部及び凸部が混在していてもよい。
また、前記実施形態においては、各凹凸部42b、43bが上下に延びるものを示したが、各凹凸部42b、43bの断面形状が上下にわたって同一である必要はなく、例えば、各凹凸部42b、43b間の隙間が上方から下方へ向かって狭くなるようにしたり、各凹凸部42b、43bが上下でなく螺旋状に延びるようにしたりしてもよい。また、ロータ42及びステータ43に、上下に延びる各凹凸部42b、43bが途切れる平坦部を形成してもよい。
また、前記実施形態においては、水素発生装置から水と水素ガスを供給するものを示したが、水と水素ガスの供給ラインを別個にしても、微小気泡生成装置40にて水素水を製造することができる。さらに、気液混合被処理流体として、水と水素ガス以外の組合せの液体と気体を用いてもよい。例えば、水と酸素ガスの組合せで酸素水を製造することもできるし、水とオゾンの組合せでオゾン水を製造してもよく、液体と気体の組合せは任意である。どのような組合せであっても、数ヶ月以上にわたって気泡が浮遊し続けるナノバブル水とすることができる。
また、前記実施形態においては、排出水槽60を設けたものを示したが、これは省略することができるし、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
1 水素水製造装置
2 水素発生装置
40 微小気泡生成装置
41 筒体
42 ロータ
42a 外周面
42b 凹凸部
43 ステータ
43a 内周面
43b 凹凸部
44 モータ
47 ファン
50 流出管
60 排出水槽
2 水素発生装置
40 微小気泡生成装置
41 筒体
42 ロータ
42a 外周面
42b 凹凸部
43 ステータ
43a 内周面
43b 凹凸部
44 モータ
47 ファン
50 流出管
60 排出水槽
Claims (5)
- 一端側から他端側へ被処理流体が流通する筒体と、
前記筒体内における前記被処理流体の流通方向へ伸び、前記被処理流体の通路の内壁をなす外周面を有する内側部材と、
前記筒体における前記被処理流体の流通方向へ延び、前記被処理流体の通路の外壁をなし前記内側部材の前記外周面と対向する内周面を有する外側部材と、
前記内側部材及び前記外側部材を前記流通方向を軸として相対的に回転させる回転部と、
少なくとも前記回転部で回動する、内側部材の前記外周面、または前記外側部材の前記内周面に、周方向に周期的に形成される凹凸部とを備え、
前記筒体の一端側から流入する気液混合被処理流体を、微小気泡を含む液体として前記筒体の他端側から流出させる微小気泡生成装置。 - 前記筒体は、円筒形状であり、
前記内側部材は、前記筒体の軸を中心に回転可能なロータであり、
前記外側部材は、前記筒体の内面に固定されるステータであり、
前記回転部は、前記ロータを回転させるモータである請求項1に記載の微小気泡生成装置。 - 前記凹凸部は、前記ロータの前記外周面と、前記ステータの内周面と、に形成される請求項2に記載の微小気泡生成装置
- 前記ロータと一体的に設けられ、前記モータにより前記ロータとともに回転し、前記筒体内の前記被処理流体の流通を促進するファンを備えた請求項3に記載の微小気泡生成装置。
- 水の一部を電気分解して水素ガスを発生させ、前記水素ガスと前記水の混合被処理流体を生成する水素発生装置と、
前記水素発生装置から前記水素ガスと前記水の混合被処理流体が供給され、水素水を生成する請求項4に記載の微小気泡生成装置と、を備えた水素水製造装置。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010253438A (ja) * | 2009-04-28 | 2010-11-11 | Teikoku Electric Mfg Co Ltd | 分散攪拌機および分散槽 |
KR101231690B1 (ko) | 2013-01-10 | 2013-02-08 | 이춘우 | 버블발생기 |
CN104803467A (zh) * | 2015-04-24 | 2015-07-29 | 刘芮萌 | 一种微纳米气泡发生装置 |
CN109807102A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-05-28 | 贵州工程应用技术学院 | 一种用于机械加工的切屑冲洗一体化装置 |
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2009
- 2009-02-10 JP JP2009000652U patent/JP3150000U/ja not_active Expired - Fee Related
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