JP5261124B2 - ナノバブル含有液体製造装置及びナノバブル含有液体製造方法 - Google Patents

ナノバブル含有液体製造装置及びナノバブル含有液体製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、ナノバブルを含むナノバブル含有液体を製造するための製造装置及び製造方法に関するものである。
近年、小さな直径を有する気泡（バブル）には様々な作用効果があることが明らかになりつつあり、現在、このような気泡を作製する技術及びその効果に対する研究が進みつつある。そして、気泡を用いて、様々な有機物を分解しようとする試みもなされている。
上記気泡は、その直径に応じて、マイクロバブル、マイクロナノバブル及びナノバブルに分類することができる。具体的には、マイクロバブルは、その発生時において１０μｍ〜数十μｍの直径を有する気泡であり、マイクロナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ〜１０μｍの直径を有する気泡であり、ナノバブルは、その発生時において数百ｎｍ以下の直径を有する気泡である。なお、マイクロバブルは、発生後の収縮運動によって、その一部がマイクロナノバブルに変化することがある。また、ナノバブルは、長期に渡って液体中に存在することができるという性質を有している。
例えば、従来から、様々なナノバブルの利用方法、及びナノバブルを利用した各種装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、特許文献１には、ナノバブルが、浮力の減少、表面積の増加、表面活性の増大、局所高圧場の生成、または静電分極の実現によって、界面活性作用及び殺菌作用を示すことが記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルが有する界面活性作用及び殺菌作用を用いて、各種物体を洗浄する技術及び汚濁水を浄化する技術が記載されている。さらに、特許文献１には、ナノバブルを用いて生体の疲労を回復する方法が記載されている。なお、特許文献１では、水を電気分解するとともに、当該水に超音波振動を加えることによって、ナノバブルを作製している。
また、従来から、液体を原料としてナノバブルを作製する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。上記作製方法は、液体中において、１）上記液体の一部を分解ガス化する工程、２）上記液体に超音波を印加する工程、または３）上記液体の一部を分解ガス化する工程及び上記液体に超音波を印加する工程、からなるものである。なお、液体の一部を分解ガス化する工程として、電気分解法または光分解法を用いることができることが記載されている。
また、従来から、オゾンガスからなるマイクロバブル（オゾンマイクロバブル）を利用する廃液処理装置が用いられている（例えば、特許文献３参照）。上記廃液処理装置では、オゾン発生装置によって作製されたオゾンガスと廃液とを、加圧ポンプを用いて混合することによって、オゾンガスからなるマイクロバブルを作製している。そして、当該マイクロバブルが廃液中の有機物と反応することによって、廃液中の有機物が酸化分解される。
さらに、近年、ナノバブルを多量に発生することができるナノバブル発生装置も開発されている（特許文献４参照）。このナノバブル発生装置によれば、多量に発生させたナノバブルを用水処理、排水処理、及び浴槽処理に適用することが可能であり、さらに健康分野及び医療分野にまで用途を拡大しつつある。
特開２００４−１２１９６２号公報（平成１６年４月２２日公開） 特開２００３−３３４５４８号公報（平成１５年１１月２５日公開） 特開２００４−３２１９５９号公報（平成１６年１１月１８日公開） 特許第４１１８９３９号公報（平成２０年７月１６日発行）
上述したように、ナノバブルは様々な分野において、その有用性が期待されており、ナノバブルを含有するナノバブル含有液体の製造装置を、低コスト且つ短時間で製作することができれば有利である。また、ナノバブル含有液体の製造方法には、さらなる改良が望まれている。
このような事情を鑑みると、従来のナノバブル発生装置では十分ではなく、より低コスト且つ短時間で製作することができるナノバブル含有液体製造装置の開発が強く求められている。
そこで、本発明の目的は、低コスト且つ短時間で製作することが可能なナノバブル含有液体製造装置を提供することにある。
本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、以下の１）〜４）を見出し、本発明を完成させるに至った。つまり、
１）第１のマイクロバブル含有液体作製手段が設置された液体槽を３槽以上直列に配置して、当該複数の槽間に順次液体を流すとともに、第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段を運転すると、最終槽においてナノバブル含有液体が得られること、
２）第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段を運転するとともに、複数の槽の少なくとも何れか１つに界面活性剤を添加することによって、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体が得られること、
３）第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段を運転するとともに、複数の槽の少なくとも何れか１つに無機塩類を添加することによって、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体が得られること、
４）第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段を運転するとともに、複数の槽の少なくとも何れか１つに界面活性剤及び無機塩類を同時に添加することによって、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体が得られること。
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記課題を解決するために、第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する第１のマイクロバブル含有液体作製手段と、第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段と、第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する第３のナノバブル含有液体作製手段とを備え、
上記第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、上記液体と第１の供給気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製する第１のせん断部および第１のせん断部に第１の供給気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
上記第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロバブル含有液体をさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のせん断部および第２のせん断部に第２の供給気体を供給する第２の気体供給手段を備え、第２のせん断部は第２の供給気体とマイクロバブル含有液体とを混合及びせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、
上記第３のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロナノバブル含有液体をさらにせん断してナノバブル含有液体を作製する第３のせん断部および第３のせん断部に第３の供給気体を供給する第３の気体供給手段を備え、第３のせん断部は第３の供給気体とマイクロナノバブル含有液体とを混合及びせん断してナノバブル含有液体を作製し、
上記第１〜第３のせん断部による上記マイクロバブル含有液体、上記マイクロナノバブル含有液体、又は上記ナノバブル含有液体の作製は、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式の何れかによりそれぞれ行われ、
上記液体が導入される貯水槽と、上記貯水槽内の上記液体を第１の槽に移送する第１の移送手段とをさらに備え、
上記液体は、排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水であり、
ナノバブル含有液体が導入される第４の槽と、第４の槽内のナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段とをさらに備え、
界面活性剤を貯留した界面活性剤タンクと、
上記界面活性剤タンク内の上記界面活性剤を第１〜３の槽のそれぞれに供給する界面活性剤供給手段と、
上記界面活性剤タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記界面活性剤の供給量を調節する界面活性剤定量弁と、
上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記界面活性剤の供給量を調節するように上記界面活性剤定量弁を制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴としている。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記課題を解決するために、第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する第１のマイクロバブル含有液体作製手段と、第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段と、第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する第３のナノバブル含有液体作製手段とを備え、
上記第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、上記液体と第１の供給気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製する第１のせん断部および第１のせん断部に第１の供給気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
上記第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロバブル含有液体をさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のせん断部および第２のせん断部に第２の供給気体を供給する第２の気体供給手段を備え、第２のせん断部は第２の供給気体とマイクロバブル含有液体とを混合及びせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、
上記第３のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロナノバブル含有液体をさらにせん断してナノバブル含有液体を作製する第３のせん断部および第３のせん断部に第３の供給気体を供給する第３の気体供給手段を備え、第３のせん断部は第３の供給気体とマイクロナノバブル含有液体とを混合及びせん断してナノバブル含有液体を作製し、
上記第１〜第３のせん断部による上記マイクロバブル含有液体、上記マイクロナノバブル含有液体、又は上記ナノバブル含有液体の作製は、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式の何れかによりそれぞれ行われ、
上記液体が導入される貯水槽と、上記貯水槽内の上記液体を第１の槽に移送する第１の移送手段とをさらに備え、
上記液体は、排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水であり、
ナノバブル含有液体が導入される第４の槽と、第４の槽内のナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段とをさらに備え、
無機塩を貯留した無機塩タンクと、
上記無機塩タンク内の上記無機塩を第１〜３の槽のそれぞれに供給する無機塩供給手段と、
上記無機塩タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記無機塩の供給量を調節する無機塩定量弁と、
上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記無機塩の供給量を調節するように上記無機塩定量弁を制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴としている。
本発明に係るナノバブル含有液体製造方法は、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置を用いてナノバブル含有液体を製造するナノバブル含有液体製造方法であって、第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製し、第１の槽内に吐出する第１のマイクロバブル含有液体作製工程と、第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製し、第２の槽内に吐出する第２のマイクロナノバブル含有液体作製工程と、第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製し、第３の槽内に吐出する第３のナノバブル含有液体作製工程とを包含することを特徴としている。
上記の構成によれば、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、直列に配置した第１〜３の槽内に、第１の槽から液体を順次導入し、第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段を作動することによって最終槽である第３の発生槽内においてナノバブル含有液体であるナノバブル含有液体を得ることができる。
すなわち、まず、第１のマイクロバブル含有液体作製手段が、第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製し、第１の槽内に吐出する。次に、第１の槽において発生させたマイクロバブルを含むマイクロバブル含有液体を第２の槽内に導入し、第２のマイクロバブル含有液体作製手段が、マイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製し、第２の槽内に吐出する。さらに、第２の槽において発生させたマイクロナノバブルを含むマイクロナノバブル含有液体を第３の槽内に導入し、第３のナノバブル含有液体作製手段が、マイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製し、第３の槽内に吐出する。これにより、第３の槽内にナノバブルを含有するナノバブル含有液体が製造される。
ここで、第１のマイクロバブル含有液体発生手段、第２のマイクロナノバブル含有液体発生手段、及び第３のナノバブル含有液体発生手段としては、複雑な構造を有するナノバブル発生装置ではなく、すべてマイクロバブル発生装置を使用することが可能である。したがって、装置の製造コストが抑えられ、且つ装置を短期間に製造することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、上記液体と第１の供給気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製する第１のせん断部を備え、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロバブル含有液体をさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のせん断部を備え、第３のナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロナノバブル含有液体をさらにせん断してナノバブル含有液体を作製する第３のせん断部を備えている。
上記の構成によれば、第１のせん断部が、液体と第１の供給気体とを混合及びせん断して作製した第１のマイクロバブル含有液体を、続いて第２のせん断部によってさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、マイクロナノバブル含有液体をさらに第３のせん断部によってせん断してナノバブル含有液体を作製する。すなわち、簡易な構造の複数のせん断部によって、液体中のバブルの大きさを段階的小さくし、ナノバブルを含むナノバブル含有液体を効率よく作製することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、第１のせん断部に第１の供給気体を供給する第１の気体供給手段を備えている。上記の構成によれば、第１のせん断部によって効率よくマイクロバブル含有液体が作製される結果、効率よくナノバブル含有液体を作製することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、第２のせん断部に第２の供給気体を供給する第２の気体供給手段を備え、第２のせん断部は第２の供給気体とマイクロバブル含有液体とを混合及びせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、第３のナノバブル含有液体作製手段はさらに、第３のせん断部に第３の供給気体を供給する第３の気体供給手段を備え、第３のせん断部は第３の供給気体とマイクロナノバブル含有液体とを混合及びせん断してナノバブル含有液体を作製する。
上記の構成によれば、第２のせん断部は、第１のせん断部で作製したマイクロバブル含有液体にさらに第２の供給気体を混合させてせん断し、より多量のマイクロナノバブルを含むマイクロナノバブル含有液体を作製する。そして、第３のせん断部は、マイクロナノバブル含有液体にさらに第３の供給気体を混合させてせん断し、より多量のナノバブルを含むナノバブル含有液体を作製する。したがって、より多量のナノバブルを含むナノバブル含有液体を効率よく作製することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、第１のせん断部によるマイクロバブル含有液体の作製、第２のせん断部によるマイクロナノバブル含有液体の作製、及び第３のせん断部によるナノバブル含有液体の作製は、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式の何れかによりそれぞれ行われる。
上記の構成によれば、第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段、及び第３のナノバブル含有液体作製手段を容易に構築することができる。つまり、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式のマイクロバブル含有液体作製装置はそれぞれ市販されており、またこれらは汎用性に富んでいる。したがって、第１のマイクロバブル含有液体作製手段、第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段および第３のナノバブル含有液体作製手段として、このようなマイクロバブル含有液体作製装置のうち何れかをそれぞれ採用することにより、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置を容易に製造することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、上記液体が導入される貯水槽と、上記貯水槽内の上記液体を第１の槽に移送する第１の移送手段とをさらに備えている。
上記の構成によれば、ナノバブル含有水を作製するために用いられる液体が導入される貯水槽と、該貯水槽内の液体を第１の発生槽に移送するための第１の移送手段とを備えているので、貯水槽中の液体を第１の槽に導入し、さらに第２の槽及び第３の槽に順次移送することによって、貯水槽内の液体から効率よくナノバブル含有液体を作製することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、上記液体は、排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水である。
つまり、ナノバブル含有液体を作製するために用いられる液体が排水であれば、ナノバブルを含有させることにより排水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が上水であれば、ナノバブルを含有させることにより上水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が再利用水であれば、ナノバブルを含有させることにより再利用水に関する水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が原油又は燃料油であれば、原油精製における精製効率の改善、又は燃料油における燃料効率及び品質を向上させることができる。また、当該液体が有用物質含有液体であれば、ナノバブルを含有させることにより、有用物質含有液体の作用効果を高めることができる。また、当該液体が地下水であれば、地下水中に微量の難分解物質が存在するとき、この難分解物物質をナノバブルによって酸化分解することができる。また、当該液体が空調用水であれば、ナノバブルを含有させることにより、空調機器におけるスライム発生又はスケール発生を防止することができる。さらに、当該液体がスクラバー用水であれば、スクラバーによるガスの洗浄効果の向上、及びスクラバー内に設置する充填材の藻類発生の防止又はスライム発生の防止に有効である。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、ナノバブル含有液体が導入される第４の槽と、第４の槽内のナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段とをさらに備えている。
上記の構成によれば、第３の発生槽に吐出されたナノバブル含有液体を第４の槽に導入して、ナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を測定することができるので、所望の量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を容易に作製することが可能である。すなわち、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調整することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、界面活性剤を貯留した界面活性剤タンクと、上記界面活性剤タンク内の上記界面活性剤を第１〜３の槽のそれぞれに供給する界面活性剤供給手段とを備えている。
上記の構成によれば、界面活性剤タンク内に貯留された界面活性剤を第１〜３の槽の少なくとも何れか１つに供給することにより、より多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を作製することができる。ここで、界面活性剤は界面張力を低下させる作用を有する物質であるため、マイクロバブル含有液体、マイクロナノバブル含有液体、又はナノバブル含有液体がそれぞれ吐出される第１〜３の槽の少なくとも何れか１つの槽に界面活性剤を供給することによって、これらの含有液体中の各バブル量をそれぞれ増加させることができる。その結果、最終槽である第３の発生槽内において、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を得ることができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記界面活性剤タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記界面活性剤の供給量を調節する界面活性剤定量弁をさらに備えている。これにより、第１〜３槽のそれぞれに供給される界面活性剤の量を容易に調節することが可能であり、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調節することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記界面活性剤の供給量を調節するように上記界面活性剤定量弁を制御する制御手段をさらに備えている。
上記の構成によれば、制御手段が、ナノバブル発生量測定手段によって測定されたナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量に基づいて、界面活性剤定量弁を制御する。すなわち、作製したナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量に基づいて界面活性剤の供給量を調整することによって、所望の含有量でナノバブルを含有するナノバブル含有液体を容易に作製することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、界面活性剤の代わりに無機塩を供給する構成および無機塩の供給量を調節する構成を備えていてもよい。すなわち、本発明の他の態様に係るナノバブル含有液体製造装置は、無機塩を貯留した無機塩タンクと、上記無機塩タンク内の上記無機塩を第１〜３の槽のそれぞれに供給する無機塩供給手段とを備えている。
上記の構成によれば、無機塩タンク内に貯留された無機塩を第１〜３の槽の少なくとも何れか１つに供給することにより、より多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を作製することができる。ここで、無機塩を液体に添加すると、当該液体は電解質となり、バブルが発生し易くなる。そのため、無機塩をマイクロバブル含有液体、マイクロナノバブル含有液体、又はナノバブル含有液体がそれぞれ吐出される第１〜３の槽の少なくとも何れか１つの槽に供給することにより、これらの含有液体中の各バブル量を増加させることができる。その結果、最終槽である第３の発生槽内において、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を得ることができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記無機塩タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記無機塩の供給量を調節する無機塩定量弁をさらに備えている。これにより、第１〜３槽のそれぞれに供給される無機塩の量を容易に調節することが可能であり、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調節することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記無機塩の供給量を調節するように上記無機塩定量弁を制御する制御手段をさらに備えている。
上記の構成によれば、制御手段が、ナノバブル発生量測定手段によって測定されたナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量に基づいて、無機塩定量弁を制御する。すなわち、作製したナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量に基づいて界面活性剤の供給量を調整することによって、所望の含有量でナノバブルを含有するナノバブル含有液体を容易に作製することができる。
さらに、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、上記ナノバブル含有量測定手段はさらに、酸化還元電位検出手段を備え、上記酸化還元電位検出手段において検出したナノバブル含有液体の酸化還元電位に基づいてナノバブル含有量を測定することが好ましい。
上記の構成によれば、第３の槽で得られたナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を、ナノバブル含有液体中の酸化還元電位の値から測定することができる。つまり、酸化還元電位の値はナノバブルの含有量と相関関係を示すため、測定した酸化還元電位の値に基づいて、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を調整することができる。
また、上記ナノバブル含有量測定手段は、ゼータ電位検出手段を備え、上記ゼータ電位検出手段において検出したナノバブル含有液体のゼータ電位に基づいてナノバブル含有量を測定することが好ましい。上記の構成によれば、第３の槽で得られたナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を、ナノバブル含有液体中のゼータ電位の値から測定することができる。つまり、ゼータ電位の値はナノバブルの含有量と相関関係を示すため、測定したゼータ電位の値に基づいて、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を調整することができる。
また、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置において、第３の槽又は第４の槽内のナノバブル含有液体を、生物装置、化学装置、物理装置、又は浴槽装置に移送する第２の移送手段をさらに備えていることが好ましい。
すなわち、作製したナノバブル含有液体を、生物装置、化学装置、物理装置、又は浴槽装置に移送することによって、これらの装置においてナノバブル含有液体を使用することができる。ナノバブル含有液体を生物装置において使用すれば、各種生物装置に関係する生物の活性を増強し、生物反応を高めることができる。例えば、養殖において使用される生物装置においてナノバブル含有液体を使用すれば、養殖対象となる魚の成長速度を向上させることが可能であり、水耕栽培において使用される生物装置においてナノバブル含有液体を使用すれば、植物の成長を早めることが可能である。さらに、ナノバブル含有液体を生物装置における排水処理に用いれば、排水中の微生物が活性化し、処理が安定化すると同時に処理水質を向上させることができる。
また、作製したナノバブル含有液体を化学装置において使用すれば、各種化学装置に関係する化学反応の反応効率を高めることができる。
また、作製したナノバブル含有液体を物理装置において使用すれば、各種物理装置に関係する物理作用を高めることができる。例えば、物理装置である活性炭吸着装置においてナノバブル含有液体を使用すると、活性炭の吸着作用が増強する。さらに、当該装置においてナノバブル含有液体を使用すると、活性炭に繁殖した微生物が、活性炭に吸着された有機物を分解処理する現象も発生する。すなわち、活性炭が自動再生された状態になる。
さらに、作製したナノバブル含有液体を浴槽装置において使用すれば、浴槽水の温熱効果、人体皮膚に対する洗浄効果、及び人体の血流量の増加作用が期待できる。
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、以上のように、第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する第１のマイクロバブル含有液体作製手段と、第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段と、第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する第３のナノバブル含有液体作製手段とを備えているので、ナノバブル含有液体を製造する装置を低コスト且つ短期間で作製することができる。
〔第１の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１の実施形態について、図１を参照して以下に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。
＜ナノバブル含有液体製造装置の構成＞
図１は、第１の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置６４の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、本実施の形態に係るナノバブル含有液体製造装置６４は、貯水槽１、マイクロバブル発生槽５（第１の槽）、マイクロナノバブル発生槽１１（第２の槽）、ナノバブル発生槽２０（第３の槽）、測定槽（第４の槽）２９、シーケンサー（制御手段）３１、ナノバブル含有液体槽４９、界面活性剤タンク３２、無機塩タンク３７、及びナノバブル含有液体槽４９を備えている。
貯水槽１は、ナノバブルを発生させる対象となる液体が導入される槽である。貯水槽１には、貯水槽１内に液体を導入する流入配管２、及び第１移送ポンプ（第１の移送手段）３によって貯水槽１内の液体をマイクロバブル発生槽５に移送する液体配管（第１の移送手段）４が接続されている。
貯水槽１の具体的な構成としては特に限定されるものではなく、例えば、流入配管２を通して液体が導入され、さらに当該液体が液体配管４を経由してマイクロバブル発生槽５へ移送される構成であればよい。
第１移送ポンプ３は、貯水槽１に導入された液体を、液体配管４を介してマイクロバブル発生槽５に移送する。上記の構成によれば、貯水槽１中の液体をマイクロバブル発生槽５に導入し、さらにマイクロナノバブル発生槽１１及びナノバブル発生槽２０に順次移送することによって、貯水槽１内の液体から効率よくナノバブル含有液体を作製することができる。
また、貯水槽１に導入される液体としては特に限定されるものではないが、例えば排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水であることが好ましい。
つまり、ナノバブル含有液体を作製するために用いられる液体が排水であれば、ナノバブルを含有させることにより排水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が上水であれば、ナノバブルを含有させることにより上水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が再利用水であれば、ナノバブルを含有させることにより再利用水に関する水処理の効率を高めることができる。また、当該液体が原油又は燃料油であれば、原油精製における精製効率の改善、又は燃料油における燃料効率及び品質を向上させることができる。また、当該液体が有用物質含有液体であれば、ナノバブルを含有させることにより、有用物質含有液体の作用効果を高めることができる。また、当該液体が地下水であれば、地下水中に微量の難分解物質が存在するとき、この難分解物物質をナノバブルによって酸化分解することができる。また、当該液体が空調用水であれば、ナノバブルを含有させることにより、空調機器におけるスライム発生又はスケール発生を防止することができる。さらに、当該液体がスクラバー用水であれば、スクラバーによるガスの洗浄効果の向上、及びスクラバー内に設置する充填材の藻類発生の防止又はスライム発生の防止に有効である。
マイクロバブル発生槽５は、マイクロバブル含有液体（第１の微細気泡含有液体）を作製するための槽であり、マイクロバブル発生装置（第１のマイクロバブル含有液体作製手段）６５及びオーバーフロー配管１０を備えている。
マイクロバブル発生槽５の具体的な構成としては特に限定されるものではなく、例えば、貯水槽１から液体が移送され、マイクロバブル発生装置６５によってマイクロバブル含有液体が作製される構成であればよい。
マイクロバブル発生装置６５とは、マイクロバブル発生槽５内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製し、マイクロバブル発生槽５内吐出する装置であり、マイクロバブル発生器６、小型ブロワー（第１の気体供給手段）７、及び気体配管８を備えている。
マイクロバブル発生装置６５の具体的な構成としては、特に限定されるものではないが、例えば水中ポンプ型のマイクロバブル発生器６を備えたマイクロバブル発生装置（野村電子工業株式会社製の「マイクロバブラーＭＢ−４００」）を用いることができる。
また、マイクロバブル発生装置６５が設置される位置としては、特に限定されないが、マイクロバブル発生器６がマイクロバブル発生槽５に導入された液体を吸引してマイクロバブル含有水を作製できるようになっていればよい。また、マイクロバブル発生槽５とマイクロバブル発生装置６５とは一体化されている必要はなく、別々の部材を組み合わせて使用することができる。
マイクロバブル発生器６は、特に限定されないが、水中ポンプを備えていることが好ましい。上記の構成によれば、水中ポンプ内のインペラ部分（第１のせん断部）によって液体と気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製することができる。その結果、効率よくナノバブル含有液体を作製することができる。
小型ブロワー７は、マイクロバブル発生器６に気体を供給するものであればよい。小型ブロワー７から供給される気体としては、例えば空気であってもよいがこれに限定されない。また、マイクロバブル発生器６と小型ブロワー７とは気体配管８により連結されており、気体配管８は、小型ブロワー７からマイクロバブル発生器６に気体を供給する経路となる。
また、オーバーフロー配管１０は、マイクロバブル発生槽５とマイクロナノバブル発生槽１１とに連結されており、マイクロバブル発生槽５において作製したマイクロバブル含有液体をマイクロナノバブル発生槽１１にオーバーフローにより移送している。ここで、「オーバーフロー」とは、単に液体を流入させて押し出すことを意味している。すなわち、第１移送ポンプ３によって貯水槽１からマイクロバブル発生槽５内に液体を移送し、連続的に第１移送ポンプ３を運転することにより、押し出すようにマイクロバブル発生槽５からマイクロナノバブル発生槽１１へ移送している。
マイクロナノバブル発生槽１１は、マイクロナノバブル含有液体（第２の微細気泡含有液体）を作製するための槽であり、マイクロナノバブル発生装置（第２のマイクロバブル含有液体作製手段）６６及びオーバーフロー配管１９を備えている。
マイクロナノバブル発生槽１１の具体的な構成としては特に限定されるものではなく、例えば、マイクロバブル発生槽５からオーバーフロー配管１０を介してマイクロバブル含有液体が移送され、マイクロナノバブル発生装置６６によってマイクロナノバブル含有液体が作製される構成であればよい。
マイクロナノバブル発生装置６６とは、マイクロナノバブル発生槽１１内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製し、マイクロナノバブル発生槽１１内に吐出する装置であり、吸い込み配管１４、循環ポンプ１５、気体配管１６、気体ニードルバルブ（第２の気体供給手段）１７、液体配管１８、及びマイクロナノバブル発生器１３を備えている。
マイクロナノバブル発生装置６６の具体的な構成としては、特に限定されないが、例えば、循環ポンプ１５として高揚程のポンプを備えていてもよい。上記の構成によれば、液体と気体とを効果的に自給混合溶解し、これらの混合体を圧送することによりマイクロナノバブルを作製することができる。
また、マイクロナノバブル発生装置６６が設置される位置としては、マイクロバブル発生装置６５と同様に特に限定されず、マイクロナノバブル発生器１３がマイクロナノバブル発生槽１１に導入されたマイクロバブル含有液体を吸引してマイクロナノバブル含有水を作製できるようになっていればよい。また、マイクロナノバブル発生槽１１とマイクロナノバブル発生装置６６とは一体化されている必要はなく、別々の部材を組み合わせて使用することができる。
マイクロナノバブル発生器１３は、マイクロバブル含有液体中のマイクロバブルをさらに微細なマイクロナノバブルにすることができる限り限定されないが、第２のせん断部を有していることが好ましい。これにより、マイクロバブルを容易にさらに小さなマイクロナノバブルにすることができる。
循環ポンプ１５は、液体及び気体の混合体であるマイクロバブル含有液体の混相旋回流を発生させて、マイクロナノバブル発生器１３の中心部において、高速旋回させる気体空洞部を形成している。そのような循環ポンプ１５としては、上述した高揚程のポンプであってもよいがこれに限定されるものではない。また、循環ポンプ１５は吸い込み配管１４と連結しており、吸い込み配管１４からマイクロバブル含有液体を吸入している。また、循環ポンプ１５は、液体配管１８を介して、吸い込み配管１４から吸入したマイクロバブル含有液体をマイクロナノバブル発生器１３に供給している。
また、本実施の形態に係るマイクロナノバブル発生装置６６は、マイクロナノバブル発生器１３に気体（第２の供給気体）を供給する気体ニードルバルブ１７を備えていることが好ましい。これにより、マイクロバブル発生装置６５において作製したマイクロバブル含有液体にさらに気体を混合させてせん断し、より多量のマイクロナノバブルを含むマイクロナノバブル含有液体を作製することができる。したがって、最終的に多量のナノバブルを含むナノバブル含有液体を効率よく作製することができる。このような気体としては、特に限定されず、例えば、空気、オゾンガス、炭酸ガス、窒素ガス、及び酸素ガスが挙げられる。気体ニードルバルブ１７とマイクロナノバブル発生器１３とは気体配管１６によって連結されている。
また、オーバーフロー配管１９は、マイクロナノバブル発生槽１１とナノバブル発生槽２０とに連結されており、マイクロナノバブル発生槽１１において作製したマイクロナノバブル含有液体をナノバブル発生槽２０にオーバーフローにより移送している。
ナノバブル発生槽２０は、ナノバブル含有液体を作製するための槽であり、ナノバブル発生装置（第３のマイクロバブル含有液体作製手段）６７及びオーバーフロー配管２８を備えている。
ナノバブル発生槽２０の具体的な構成としては特に限定されるものではなく、例えば、マイクロナノバブル発生槽１１からオーバーフロー配管を介してマイクロナノバブル含有液体が移送され、ナノバブル発生装置６７によってナノバブル含有液体（第３の微細気泡含有液体）が作製される構成であればよい。
ナノバブル発生装置６７とは、ナノバブル発生槽２０内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体（第３の微細気泡含有液体）を作製し、ナノバブル発生槽２０内に吐出する装置であり、吸い込み配管２３、循環ポンプ２４、気体配管２５、気体ニードルバルブ（第３の気体供給手段）２６、液体配管２７、及びナノバブル発生器２２を備えている。
ナノバブル発生装置６７の具体的な構成としては、特に限定されないが、例えば、マイクロナノバブル発生装置６６と同様の構成を備えていてもよい。すなわち、ナノバブル発生装置６７は、循環ポンプ２４として高揚程のポンプを備えていてもよい。上記の構成によれば、液体と気体とを効果的に自給混合溶解し、これらの混合体を圧送することによりナノバブルを作製することができる。
また、ナノバブル発生装置６７が設置される位置としては、マイクロバブル発生装置６５と同様に特に限定されず、ナノバブル発生装置６７がナノバブル発生槽２０に導入されたマイクロナノバブル含有液体を吸引してマイクロナノバブル含有水を作製できるようになっていればよい。また、ナノバブル発生槽２０とナノバブル発生装置６７とは一体化されている必要はなく、別々の部材を組み合わせて使用することができる。
ナノバブル発生器２２は、マイクロナノバブル含有液体中のマイクロナノバブルをさらに微細なナノバブルにすることができる限り限定されないが、第３のせん断部を有していることが好ましい。これにより、マイクロナノバブルを容易にさらに小さなナノバブルにすることができる。
循環ポンプ２４は、液体及び気体の混合体であるマイクロナノバブル含有液体の混相旋回流を発生させて、ナノバブル発生器２２の中心部において、高速旋回させる気体空洞部を形成している。そのような循環ポンプ２４としては、上述した高揚程のポンプであってもよいがこれに限定されるものではない。また、循環ポンプ２４は吸い込み配管２３と連結しており、吸い込み配管２３からマイクロナノバブル含有液体を吸入している。また、循環ポンプ２４は、液体配管２７を介して、吸い込み配管２３から吸入したマイクロナノバブル含有液体をナノバブル発生器２２に供給している。
また、本実施の形態に係るナノバブル発生装置６７は、ナノバブル発生器２２に気体（第３の供給気体）を供給する気体ニードルバルブ２６を備えていることが好ましい。これにより、マイクロナノバブル発生装置６６において作製したマイクロナノバブル含有液体にさらに気体を混合させてせん断し、より多量のナノバブルを含むナノバブル含有液体を作製することができる。このような気体としては、特に限定されず、例えば、空気、オゾンガス、炭酸ガス、窒素ガス、及び酸素ガスが挙げられる。気体ニードルバルブ２６とナノバブル発生器２２とは気体配管２５によって連結されている。
また、オーバーフロー配管２８は、ナノバブル発生槽２０と測定槽２９とを連結しており、ナノバブル発生槽２０において作製したナノバブル含有液体を測定槽２９にオーバーフローにより移送している。
測定槽２９は、ナノバブル発生槽２０において作製されたナノバブル含有液体が導入される槽である。測定槽２９の具体的な構成としては、特に限定されないが、ナノバブル発生槽２０から導入されたナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段を備えていることが好ましい。これにより、例えば、当該ナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を測定することができるので、所望の量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を容易に作製することが可能である。すなわち、作製するナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調整することができる。
ナノバブル含有量測定手段としては、特に限定されず、例えば、ゼータ電位測定手段、又はコールターカウンターであってもよいが、本実施形態に係る測定槽２９は、酸化還元電位検出手段である酸化還元電位検出部３０及び酸化還元電位調節計６８（何れも東亜ＤＫＫ株式会社製）を備えている。
本実施形態において、酸化還元電位検出手段は測定槽２９に導入されたナノバブル含有液体の酸化還元電位を測定している。これは、ナノバブル含有液体の酸化還元電位がナノバブル含有量と相関関係を示すということに基づいている。すなわち、ナノバブルは物質に対して酸化力を有するため、ナノバブルを含有している液体の種類、ナノバブルの数、及びナノバブルの密度によって、測定されるナノバブルの酸化還元電位は異なるということに基づいている。なお、本実施形態では、酸化還元電位検出手段をプラスミリボルトである＋２０ｍＶ〜１２０ｍＶの範囲で運転したが、これに限定されるものではなく、例えば、排水処理のための脱窒槽（すなわち還元槽）における液体の酸化還元電位を測定する場合には、マイナスミリボルトである−５０ｍＶ〜４００ｍＶの範囲で運転すればよい。
具体的な測定方法は、まず、測定槽２９に導入されたナノバブル含有液体の酸化還元電位を酸化還元電位検出部３０が検出する。次に、検出された酸化還元電位の値に基づいて、酸化還元電位調節計６８がナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定する。そして、酸化還元電位調節計６８は、測定したナノバブル含有量を示す信号を作製し、当該信号を以下に説明するシーケンサー３１に送信する。
シーケンサー３１は、ナノバブル含有液体中のナノバブル含有量に基づいて、各バブル発生槽に対する界面活性剤及び無機塩類の供給量を制御する制御手段である。
シーケンサー３１の具体的な構成としては特に限定されないが、例えば、酸化還元電位検出部３０、酸化還元電位調節計６８、界面活性剤定量弁（第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、及び第３定量ポンプ３５）、及び無機塩類定量弁（第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、及び第６定量ポンプ４０）と信号線５２により連結されていればよい。これにより、酸化還元電位調節計６８から受信したナノバブル含有量に基づいて、信号線５２によって連結された各部材に信号を送って連携運転し、界面活性剤定量弁及び無機塩類定量弁による界面活性剤及び無機塩類の供給量を調節することができる。具体的には、ナノバブル含有量が不足している場合、すなわち酸化還元電位が設定値よりも低い場合は、まず、信号線５２を介して界面活性剤定量弁（第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、及び第３定量ポンプ３５）及び無機塩定量弁（第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、及び第６定量ポンプ４０）に信号を送信する。次に、酸化還元電位が設定値となるように、界面活性剤定量弁及び無機塩類定量弁が各バブル発生槽に対して界面活性剤及び無機塩類をそれぞれ供給するように指令を出す。その結果、酸化還元電位を設定値まで上げることになり、ひいてはナノバブル含有量を増加させることができる。
界面活性剤タンク３２は、界面活性剤を貯留したタンクであり、当該タンク内の界面活性剤が各バブル発生槽に供給される。界面活性剤タンク３２は、界面活性剤タンク３２内の界面活性剤を攪拌するための第１攪拌機３６を備えている。界面活性剤タンク３２内の界面活性剤を第１攪拌機３６によって攪拌することにより、界面活性剤の濃度を界面活性剤タンク３２内で均一にすることができる。界面活性剤タンク３２内の界面活性剤は、各薬品配管（界面活性剤供給手段）４３、４４、４５を介して、第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、及び第３定量ポンプ３５の開閉により、マイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０に供給される。
上記の構成によれば、界面活性剤タンク３２内に導入された界面活性剤をマイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０の少なくとも何れか１つに供給することにより、より多量のナノバブル含有するナノバブル含有液体を作製することができる。ここで、界面活性剤は界面張力を低下させる作用を有する物質であるため、マイクロバブル含有液体、マイクロナノバブル含有液体、又はナノバブル含有液体がそれぞれ吐出されるマイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０の少なくとも何れか１つの槽に界面活性剤を供給することによって、これらの含有液体中の各バブル量をそれぞれ増加させることができる。その結果、最終槽であるナノバブル発生槽２０内において、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を得ることができる。
このように、界面活性剤タンク３２に第１〜３定量ポンプが設置されていれば、マイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０のそれぞれに供給される界面活性剤の量を容易に調節することが可能であり、作製したナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調節することができる。
また、界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、例えば、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、及びノニオン界面活性剤を含む。界面活性剤の添加量としては、特に限定されるものではなく、ナノバブルを発生させる対象である液体の種類によって適宜変更すればよい。
無機塩タンク３７は、無機塩を貯留したタンクであり、当該タンク内の無機塩が各バブル発生槽に供給される。本明細書において、無機塩は、無機塩類と称することもあり、例えば、カルシウム塩、ナトリウム塩、マグネシウム塩等の無機塩が意図される。無機塩タンク３７は、無機塩タンク３７の無機塩を攪拌するための第２攪拌機４１を備えている。無機塩タンク３７内の無機塩類を第２攪拌機４１によって攪拌することにより、無機塩の濃度を無機塩タンク３７内で均一にすることができる。無機塩タンク３７内の無機塩は、各薬品配管（無機塩供給手段）４２、４６、４７を介して、第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、及び第６定量ポンプ４０の開閉により、マイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０に供給される。
上記の構成によれば、無機塩タンク内に導入された無機塩をマイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０の少なくとも何れか１つに供給することにより、より多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を作製することができる。ここで、無機塩を液体に添加すると、当該液体は電解質となり、バブルが発生し易くなる。そのため、無機塩をマイクロバブル含有液体、マイクロナノバブル含有液体、又はナノバブル含有液体がそれぞれ吐出されるマイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０の少なくとも何れか１つの槽に供給することにより、これらの含有液体中の各バブル量を増加させることができる。その結果、最終槽であるナノバブル発生槽２０内において、多量のナノバブルを含有するナノバブル含有液体を得ることができる。
このように、無機塩タンク３７に第４〜６定量ポンプが設置されていれば、マイクロバブル発生槽５、マイクロナノバブル発生槽１１、及びナノバブル発生槽２０のそれぞれに供給される無機塩類の量を容易に調節することが可能であり、作製したナノバブル含有液体中のナノバブルの含有量を容易に調節することができる。無機塩類の添加量としては、特に限定されるものではなく、ナノバブルを発生させる対象である液体の種類によって適宜変更すればよい。
ナノバブル含有液体槽４９は、作製されたナノバブル含有液体が測定槽２９からオーバーフロー配管４８を介して導入される槽である。ナノバブル含有液体槽４９内のナノバブル含有液体は、第２移送ポンプ（第２の移送手段）５０の開閉によって、次工程装置５１に移送される。
次工程装置５１としては、特に限定されないが、生物装置、化学装置、物理装置、及び浴槽装置が挙げられる。ナノバブル含有液体を生物装置において使用すれば、各種生物装置に関係する生物の活性を増強し、生物反応を高めることができる。例えば、養殖において使用される生物装置においてナノバブル含有液体を使用すれば、養殖対象となる魚の成長速度を向上させることが可能であり、水耕栽培において使用される生物装置においてナノバブル含有液体を使用すれば、植物の成長を早めることが可能である。さらに、ナノバブル含有液体を生物装置における排水処理に用いれば、排水中の微生物が活性化し、処理が安定化すると同時に処理水質を向上させることができる。
また、作製したナノバブル含有液体を化学装置において使用すれば、各種化学装置に関係する化学反応の反応効率を高めることができる。
また、作製したナノバブル含有液体を物理装置において使用すれば、各種物理装置に関係する物理作用を高めることができる。例えば、物理装置である活性炭吸着装置においてナノバブル含有液体を使用すると、活性炭の吸着作用が増強する。さらに、当該装置においてナノバブル含有液体を使用すると、活性炭に繁殖した微生物が、活性炭に吸着された有機物を分解処理する現象も発生する。すなわち、活性炭が自動再生された状態になる。
さらに、作製したナノバブル含有液体を浴槽装置において使用すれば、浴槽水の温熱効果、人体皮膚に対する洗浄効果、及び人体の血流量の増加作用が期待できる。
＜ナノバブル含有液体の製造方法＞
次に、本発明に係るナノバブル含有液体の製造方法の一例について説明する。ナノバブル含有液体は、主に３つの工程（マイクロバブル含有液体作製工程、マイクロナノバブル含有液体作製工程及びナノバブル含有液体作製工程）により作製される。なお、以下に説明する製造工程は、便宜上、本実施の形態に係るナノバブル含有液体製造装置を用いて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（マイクロバブル含有液体作製工程）
マイクロバブル含有液体作製工程は、マイクロバブル発生槽５内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する工程である。
マイクロバブル含有液体作製工程では、まず、貯水槽１から液体配管４を経由して液体が導入される。ここで、本実施の形態に係るマイクロバブル発生装置６５に採用した水中ポンプ型のマイクロバブル発生器６は、一般的な水中ポンプと同様に、インペラ部分（図１中のマイクロバブル発生器６の下部）を高速回転させることによって、供給された気体をせん断し、マイクロバブルを発生させている。具体的には、まず、液体が導入されたマイクロバブル発生槽５内において、水中ポンプのインペラ部分を高速回転させる。その後、気体配管８を経由して、小型ブロワー７からインペラ部分に気体を供給する。気体の供給量は、特に限定されるものではなく、例えば２〜５リットル／分であってもよい。さらに、この気体をマイクロバブル発生槽５内の液体と混合し、インペラ部分を高速回転させてせん断することによりマイクロバブルが作製される。このとき、インペラ部分の回転数は、特に限定されないが、例えば５００〜６００回転／秒がより好ましい。このように作製されたマイクロバブル含有液体をマイクロバブル発生槽５内に吐出することにより、バブル液流９を発生させる。
ここで、ナノバブル含有液体製造装置６４において、すでにナノバブル発生槽２０においてナノバブル含有液体が作製され、測定槽２９において測定されるナノバブル含有液体の酸化還元電位が低い場合には、界面活性剤タンク３２又は無機塩タンク３７から薬品配管４２、４３を介してマイクロバブル発生槽５内に界面活性剤及び無機塩類がそれぞれ供給され得る。このような界面活性剤及び無機塩類の供給は、シーケンサー３１によって制御され得る。界面活性剤及び無機塩類のどちらが供給されるかは液体の種類によって適宜決定すればよく、界面活性剤又は無機塩類の何れか、もしくは両方が供給されてもよい。なお、このように界面活性剤又は無機塩類を添加すると、添加量によって異なるが液体が牛乳のように白濁する。これにより、マイクロバブル含有液体中のマイクロバブル含有量を増加させることができる。
また、マイクロバブル発生方式としては、特に限定されるものではなく、例えば、高速回転攪拌方式、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、及び旋回流方式のマイクロバブル発生器であってもよい。つまり、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式のマイクロバブル発生装置６５はそれぞれ市販されており、またこれらは汎用性に富んでいる。したがって、このようなマイクロバブル発生方式のうち何れかをそれぞれ採用することにより、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置を容易に製造することができる。
このように作製されたマイクロバブル含有液体は、オーバーフロー配管１０を経由してマイクロナノバブル発生槽１１に移送してもよい。すなわち、第１移送ポンプ３によって貯水槽１からマイクロバブル発生槽５内に液体を移送し、連続的に第１移送ポンプ３を運転することにより、押し出すようにマイクロバブル発生槽５からマイクロナノバブル発生槽１１へ移送することができる。そのような第１移送ポンプ３の吐出圧としては、特に限定されないが、１．３〜１．５ｋｇ／ｃｍ２であることが好ましい。
（マイクロナノバブル含有液体作製工程）
マイクロナノバブル含有液体作製工程は、マイクロナノバブル発生槽１１内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する工程である。
マイクロナノバブル含有液体作製工程では、まず、マイクロバブル含有液体が導入されたマイクロナノバブル発生槽１１において、吸い込み配管１４を経由して循環ポンプ１５に導入されるマイクロバブル含有液体の混相旋回流を発生させて、マイクロナノバブル発生器１３の中心部において負圧部を形成し、高速旋回させる気体空洞部を形成する。なお、「負圧部」とは、マイクロバブルと液体との混合物の中で周りと比較して圧力が小さな領域を意図する。その後、この気体空洞部を循環ポンプ１５によって圧力を調節することにより竜巻状に細くし、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。ここで、当該気体空洞部に気体ニードルバルブ１７から気体配管１６を介して気体を供給する。気体としては、上述したように、例えば、空気、オゾンガス、炭酸ガス、窒素ガス、及び酸素ガスが挙げられる。また、気体の供給はマイナス圧（負圧）を利用して自動供給させてもよい。このように供給された気体を、マイクロナノバブル発生器１３に具備された第２のせん断部（図示しない）によって切断・粉砕するとともに、混相流を回転させる。この第２のせん断部による切断・粉砕は、マイクロナノバブル発生器１３の出口付近における装置内外の気液二相流体の旋回速度差によって行なえばよい。なお、このときの旋回速度は５００〜６００回転／秒であるが、これに限定されるものではない。これにより、マイクロバブル含有液体中のマイクロバブルがさらにせん断され、マイクロナノバブルが作製される。このように作製されたマイクロナノバブル含有液体をマイクロナノバブル発生槽１１内に吐出することにより、バブル液流１２を発生させる。
ここで、ナノバブル含有液体製造装置６４において、すでにナノバブル発生槽２０においてナノバブル含有液体が作製され、測定槽２９において測定されるナノバブル含有液体の酸化還元電位が低い場合には、界面活性剤タンク３２又は無機塩タンク３７から薬品配管４４、４６を介してマイクロナノバブル発生槽１１内に界面活性剤及び無機塩類がそれぞれ供給され得る。このような界面活性剤及び無機塩類の供給は、シーケンサー３１によって制御され得る。界面活性剤及び無機塩類のどちらが供給されるかは液体の種類によって適宜決定すればよく、界面活性剤又は無機塩類の何れか、もしくは両方が供給されてもよい。なお、このように界面活性剤又は無機塩類を添加すると、添加量によって異なるが液体が牛乳のように白濁する。これにより、マイクロナノバブル含有液体中のマイクロナノバブル含有量を増加させることができる。
本実施の形態において、循環ポンプ１５としては揚程１５ｍ以上（すなわち、１．５ｋｇ／ｃｍ２の高圧）の高揚程ポンプを使用したが、これに限定されず、例えば、トルクが安定している２ポールのポンプを有する高揚程ポンプであってもよい。さらに、循環ポンプ１５として高揚程ポンプを用いた場合、回転数制御器を備えていることがより好ましい。これによれば、高揚程ポンプの回転数を回転数制御器によって制御することにより、当該ポンプの圧力を目的に応じて変えることができる。その結果、より小さなサイズのマイクロナノバブルを作製することができる。
このように作製されたマイクロナノバブル含有液体は、オーバーフロー配管１９を経由してナノバブル発生槽２０に移送してもよい。すなわち、第１移送ポンプ３を連続的に運転することにより、押し出すようにマイクロナノバブル発生槽１１からナノバブル発生槽２０へ移送することができる。
（ナノバブル含有液体作製工程）
ナノバブル含有液体作製工程とは、ナノバブル発生槽２０内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する工程である。
ナノバブル含有液体作製工程では、まず、マイクロナノバブル含有液体が導入されたナノバブル発生槽２０において、吸い込み配管２３を経由して循環ポンプ２４に導入されるマイクロナノバブル含有液体の混相旋回流を発生させて、ナノバブル発生器２２の中心部において負圧部を形成し、高速旋回させる気体空洞部を形成する。その後、この気体空洞部を循環ポンプ２４によって圧力を調節することにより竜巻状に細くし、より高速で旋回する回転せん断流を発生させる。ここで、当該気体空洞部に気体ニードルバルブ２６から気体配管２５を介して気体を供給する。気体としては、上述したように、例えば、空気、オゾンガス、炭酸ガス、窒素ガス、及び酸素ガスが挙げられる。また、気体の供給はマイナス圧（負圧）を利用して自動供給させてもよい。このように供給された気体を、ナノバブル発生器２２に具備された第３のせん断部（図示しない）によって切断・粉砕するとともに、混相流を回転させる。この第３のせん断部による切断・粉砕は、ナノバブル発生器２２の出口付近における装置内外の気液二相流体の旋回速度差によって行なえばよい。なお、このときの旋回速度は５００〜６００回転／秒であるが、これに限定されるものではない。これにより、マイクロナノバブル含有液体中のマイクロナノバブルがさらにせん断され、ナノバブルが作製される。このように作製されたナノバブル含有液体をナノバブル発生槽２０内に吐出することにより、バブル液流２１を発生させる。
ここで、ナノバブル含有液体製造装置６４において、すでにナノバブル発生槽２０においてナノバブル含有液体が作製され、測定槽２９において測定されるナノバブル含有液体の酸化還元電位が低い場合には、界面活性剤タンク３２又は無機塩タンク３７から薬品配管４５、４７を介してナノバブル発生槽２０内に界面活性剤及び無機塩類がそれぞれ供給され得る。このような界面活性剤及び無機塩類の供給は、シーケンサー３１によって制御され得る。界面活性剤及び無機塩類のどちらが供給されるかは液体の種類によって適宜決定すればよく、界面活性剤又は無機塩類の何れか、もしくは両方が供給されてもよい。なお、このように界面活性剤又は無機塩類を添加すると、添加量によって異なるが液体が牛乳のように白濁する。これにより、ナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を増加させることができる。
本実施の形態において、循環ポンプ２４としては循環ポンプ１５と同様に揚程１５ｍ以上（すなわち、１．５ｋｇ／ｃｍ２の高圧）の高揚程ポンプを使用したが、これに限定されず、例えば、トルクが安定している２ポールのポンプを有する高揚程ポンプであってもよい。さらに、循環ポンプ２４として高揚程ポンプを用いた場合、回転数制御器を備えていることがより好ましい。これによれば、高揚程ポンプの回転数を回転数制御器によって制御することにより、当該ポンプの圧力を目的に応じて変えることができる。その結果、より小さなサイズのナノバブルを作製することができる。
このように作製されたナノバブル含有液体は、オーバーフロー配管２８を経由して測定槽２９に移送してもよく、又はナノバブル含有液体槽４９に直接移送してもよい。
以上のように、本実施の形態に係るナノバブル含有液体製造方法では、マイクロバブル含有液体作製工程、マイクロナノバブル含有液体作製工程及びナノバブル含有液体作製工程によってナノバブル含有液体を作製している。なお、本実施形態では、マイクロナノバブル発生装置６６及びナノバブル発生装置６７においても気体を供給する形態を示しているが、これに限定されず、マイクロバブル発生装置６５のみに気体を供給し、当該装置で作製されたマイクロバブル含有液体中のマイクロバブルの大きさを、マイクロナノバブル発生装置６６及びナノバブル発生装置６７において順次小さくしてもよい。
以上のように、本実施の形態に係るナノバブル含有液体製造装置６４によれば、マイクロバブル発生槽５内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製し、マイクロバブル発生槽５内に吐出するマイクロバブル発生装置６５と、マイクロナノバブル発生槽１１内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製し、マイクロナノバブル発生槽１１内に吐出するマイクロナノバブル発生装置６６と、ナノバブル発生槽２０内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製し、ナノバブル発生槽２０に吐出するナノバブル発生装置６７とを備えているので、直列に配置した第１〜３の槽内に、第１の槽から液体を順次導入し、第１〜３のマイクロバブル含有液体作製手段を作動することによって最終槽である第３の発生槽内においてナノバブル含有液体を得ることができる。
また、マイクロバブル発生装置６５、マイクロナノバブル発生装置６６、及びナノバブル発生装置６７としては、複雑な構造を有するナノバブル発生装置ではなく、すべてマイクロバブル発生装置を使用することが可能である。したがって、装置の製造コストが抑えられ、且つ装置を短期間に製造することができる。
〔第２の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第２の実施形態について、図２を参照して以下に説明する。図２は、第２の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第２の実施形態では、無機塩タンク３７及びその周囲の部材（第４定量ポンプ３８、第５定量ポンプ３９、第６定量ポンプ４０、及び薬品配管４２、４６、４７）が設置されていない点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態では、無機塩タンク３７が設置されていないので、各バブル発生槽に無機塩類は供給されない。しかしながら、液体の種類によっては無機塩類の添加が必要ではなく、界面活性剤を添加するのみで各バブル含有液体中の各バブルを多量に発生させることができる。
〔第３の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第３の実施形態について、図３を参照して以下に説明する。図２は、第２の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第２の実施形態では、界面活性剤タンク３２及びその周囲の部材（第１定量ポンプ３３、第２定量ポンプ３４、第３定量ポンプ３５、及び薬品配管４３、４４、４５）が設置されていない点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態において、界面活性剤タンク３２が設置されていないので、各バブル発生槽に界面活性剤は供給されない。しかしながら、液体の種類によっては界面活性剤の添加が必要ではなく、無機塩類を添加するのみで各バブル含有液体中の各バブルを多量に発生させることができる。
〔第４の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第４の実施形態について、図４を参照して以下に説明する。図４は、第４の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第４の実施形態では、第１の実施形態における酸化還元電位検出部３０及び酸化還元電位調節計６８が、ゼータ電位検出部５３及びゼータ電位調節計６９に置き換わっている点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
ゼータ電位とは、一般的に、「表面電位によって形成された電気二重層の滑り面における電位」と定義されている。このゼータ電位は、酸化還元電位と同様にナノバブル含有液体中のナノバブル含有量と相関関係があり、ナノバブル含有量を管理する手段となり得る。
ゼータ電位検出部５３及びゼータ電位調節計６９は特に限定されるものではなく、例えば、日本ルフト株式会社製の「ゼータ電位測定装置ＤＴ型」であってもよい。また、ナノバブル含有液体中のナノバブル含有量は、液体によって異なるが、例えば、ゼータ電位において−３０ｍＶ〜−７０ｍＶの範囲となり得る。
〔第５の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第５の実施形態について、図５を参照して以下に説明する。図５は、第５の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置６４の概略構成を示す模式図である。第５の実施形態では、第１の実施形態において、水中ポンプ型のマイクロバブル発生器６等から構成されるマイクロバブル発生装置６５が設置されていたが、マイクロバブル発生器５５及び循環ポンプ５７等から構成されるマイクロバブル発生装置６５’が設置されている点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施の形態によれば、循環ポンプ５７等から構成されるマイクロバブル発生装置６５’が設置されているので、水中ポンプ型のマイクロバブル発生器６よりも細かい、すなわちより微細なマイクロバブルを発生させることができる。その結果、第１の実施形態においてナノバブル含有液体槽４９において得られるナノバブルよりもサイズの小さなナノバブルが得られる。ここで、マイクロバブル又はナノバブルについてのバブルサイズとしては、より微細な方が優れた作用効果を得られることが分かっているので、本発明のナノバブル含有液体製造装置において採用することは有利である。
〔第６の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第６の実施形態について、図６を参照して以下に説明する。図６は、第６の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置６４の概略構成を示す模式図である。第６の実施形態では、貯水槽１に導入される液体が排水である点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、貯水槽１には排水が導入されるので、ナノバブル含有液体製造装置６４において、排水にナノバブルを多量に含ませることができる。したがって、排水中の成分に対して、ナノバブルが有する酸化力によって酸化処理することができる。また、本実施形態のナノバブル含有液体製造装置６４の後段に、微生物を使用するような生物処置設備が存在する場合には、ナノバブル含有液体製造装置６４において作製したナノバブル含有液体を生物処置設備に導入し、当該設備において微生物を活性化し、微生物の処理効率を高めることができる。
〔第７の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第７の実施形態について、図７を参照して以下に説明する。図７は、第６の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第７の実施形態では、貯水槽１に導入される液体が上水である点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、貯水槽１には上水が導入されるので、ナノバブル含有液体製造装置６４において、上水にナノバブルを多量に含ませることができる。したがって、上水中に含有している微量の残存化学成分に対して、ナノバブルが有する酸化力によって酸化処理することができる。また、本実施形態のナノバブル含有液体製造装置６４の後段に、上水の水質を向上させるための生物処理設備が存在する場合には、当該設備において微生物を活性化し、微生物の処理効率を高めることができる。
〔第８の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第８の実施形態について、図８を参照して以下に説明する。図８は、第８の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第８の実施形態では、貯水槽１に導入される液体が再利用水である点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、貯水槽１には再利用水が導入されるので、ナノバブル含有液体製造装置６４において、再利用水にナノバブルを多量に含ませることができる。したがって、再利用水中に含有している微量の残存化学成分又は有機物に対して、ナノバブルが有する酸化力によって酸化処理することができる。また、本実施形態のナノバブル含有液体製造装置６４の後段に、再利用水の水質を向上させるための生物処理設備が存在する場合には、当該設備において微生物を活性化し、微生物の処理効率を高めることができる。
〔第９の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第９の実施形態について、図９を参照して以下に説明する。図９は、第９の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第９の実施形態では、貯水槽１に導入される液体が原油である点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、貯水槽１には原油が導入されるので、ナノバブル含有液体製造装置６４において、原油にナノバブルを多量に含ませることができる。したがって、原油中に含有している微量の残存化学成分又は有機物に対して、ナノバブルが有する酸化力によって酸化処理することができる。また、本実施形態のナノバブル含有液体製造装置６４の後段に、原油の精製設備が存在する場合には、原油中にナノバブルが長期に存在することにより精製効率を改善させることが可能であり、その結果、設備のランニングコストの低減又は石油製品の品質の向上に役立つ。
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１０の実施形態について、図１０を参照して以下に説明する。図１０は、第１０の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第１０の実施形態では、貯水槽１に導入される液体が有用物質含有液体である点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、貯水槽１には有用物質含有液体が導入されるので、ナノバブル含有液体製造装置６４において、有用物質含有液体にナノバブルを多量に含ませることができる。したがって、有用物質含有液体中に含有しているナノバブルの発生量を細かく制御して、有用物質含有液体中の微量の不純物をナノバブルが有する酸化力によって酸化分解処理することができる。
〔第１１の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１１の実施形態について、図１１を参照して以下に説明する。図１１は、第１１の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第１１の実施形態では、ナノバブル含有液体槽４９の液体を生物装置６１に移送している点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、第１の実施形態における次工程装置５１の代わりに、生物装置６１を配置している。したがって、ナノバブルが多量に含まれているナノバブル含有液体を生物装置６１に移送することにより、生物装置６１における微生物の活性を高め、当該装置における反応効率を高めることができる。
生物装置６１としては、特に限定されるものではないが、例えば、排水処理における微生物反応槽、酒、ビール、ワイン、及びウイスキー等醸造における発酵槽、医薬品製造におけるバイオリアクター、ならびにバイオマスにおけるバイオリアクター等が挙げられる。
〔第１２の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１２の実施形態について、図１２を参照して以下に説明する。図１２は、第１２の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第１２の実施形態では、ナノバブル含有液体槽４９の液体を化学装置６２に移送している点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、第１の実施形態における次工程５１の代わりに、化学装置６２を配置している。したがって、ナノバブルが多量に含まれているナノバブル含有液体を化学装置６２に移送することにより、化学装置６２における反応性を高め、当該装置における反応効率を高めることができる。
化学装置６２としては、化学工学的に取り扱われる化学装置６２であれば特に限定されるものではなく、例えば、中和装置、化学反応装置、精製装置、及び燃焼装置等が挙げられる。
〔第１３の実施形態〕
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１３の実施形態について、図１３を参照して以下に説明する。図１３は、第１３の実施形態に係るナノバブル含有液体製造装置の概略構成を示す模式図である。第１３の実施形態では、ナノバブル含有液体槽４９の液体を物理装置６３に移送している点が異なるのみで、他は第１の実施形態と同様に構成されている。
本実施形態によれば、第１の実施形態における次工程５１の代わりに、物理装置６３を配置している。したがって、ナノバブルが多量に含まれているナノバブル含有液体を物理装置６３に移送することにより、物理装置６３における操作性を高め、当該装置における作用効率を高めることができる。
物理装置６３としては、化学工学的に取り扱われる物理装置６３であれば特に限定されるものではなく、例えば、吸着装置、脱水装置、ろ過装置、及び蒸発装置等が挙げられる。
＜実施例１＞
図１に基づいて、ナノバブル含有液体を製造するナノバブル含有液体製造装置６４を作製した。
本実施例において作製したナノバブル含有液体製造装置６４は、貯水槽１の容量を２ｍ３、マイクロバブル発生槽５の容量を０．８ｍ３、マイクロナノバブル発生槽１１の容量を０．８ｍ３、ナノバブル発生槽２０の容量を０．８ｍ３、測定槽２９の容量を０．５ｍ３、ナノバブル含有液体槽４９の容量を２ｍ３、界面活性剤タンク３２の容量を０．４ｍ３、無機塩タンク３７の容量を０．４ｍ３とした。
マイクロバブル発生装置６５としては、野村電子工業株式会社製の「マイクロバブラーＭＤ−４００」を用い、マイクロナノバブル発生装置６６及びナノバブル発生装置６７としては、株式会社ナノプラネット研究所製の製品Ｍ２型を用いた。また、測定槽２９に設置する酸化還元電位検出部３０及び酸化還元電位調節計６８としては、東亜ＤＫＫの製品を用いた。
また、界面活性剤タンク３２には、界面活性剤としてカチオン界面活性剤を投入し、第１攪拌機３６を運転して攪拌した。また、無機塩タンク３７には、無機塩類として塩化ナトリウムを投入し、第２攪拌機４１を運転して攪拌した。
このようにして構成したナノバブル含有液体製造装置６４の貯水槽１に液体として水を導入し、装置を稼動した。装置の稼動を開始して３時間後のナノバブル含有液体槽４９において得られた水をコールターカウンター（ベックマン・コールター株式会社製）によって測定したところ、約１２０ｎｍ付近の大きさを中心に、２６６，０００個／ｍｌのナノバブルを確認した。
＜実施例２＞
実施例２では、（Ａ）界面活性剤及び無機塩類の添加なし、（Ｂ）界面活性剤のみを添加する、及び（Ｃ）無機塩類のみを添加するという３通りの条件により実施した。なお、これら条件以外は、それぞれ実施例１と同様の方法によりナノバブルを製造した。また、本実施例では、界面活性剤として中性洗剤、及び無機塩類として塩化ナトリウムを用いて実施した。結果を表１に示す。
Figure 0005261124
この表に示すように、（Ａ）界面活性剤及び無機塩類を添加しない場合、発生したナノバブルの総個数は、１３０〜８６０個／ｍｌであり、（Ｂ）界面活性剤のみを添加した場合、発生したナノバブルの総個数は、２８０，０００〜４１０，０００個／ｍｌであり、（Ｃ）無機塩類のみを添加した場合、発生したナノバブルの総個数は、１６０，０００〜３２０，０００個／ｍｌであった。
以上のように、本実施例のナノバブル含有液体製造装置によれば、複雑な構造ではないマイクロバブル発生装置（すなわち、マイクロバブル発生装置６５、マイクロナノバブル発生装置６６及びナノバブル発生装置６７）を設置した３つの槽を直列に連結させている。言い換えると、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、マイクロバブル発生器が設置された水槽を３槽以上直列に配置し、順次液体を第１の槽から第３の槽まで導入すると同時に、それぞれの水槽に配置されたマイクロバブル発生器を運転し、最終槽でナノバブル含有液体を製造している。これにより、最終槽となる第３の槽内においてナノバブルが発生させる。
また、第１〜３の槽内の何れか又はすべてに界面活性剤又は無機塩類を添加することにより、各槽に存在しているバブル量を増やすことが可能であり、その結果ナノバブルの発生量を顕著に増加させることができる。
したがって、本発明に係るナノバブル含有液体製造装置によれば、ナノバブル含有液体を製造する装置を低コスト且つ短期間で作製することができる。
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置は、用水処理、排水処理、及び浴槽処理に適用することが可能であり、さらに健康分野及び医療分野に利用することができる。
本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第２の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第３の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第４の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第５の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第６の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第７の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第８の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第９の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１０の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１１の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１２の実施形態を示す模式図である。 本発明に係るナノバブル含有液体製造装置の第１３の実施形態を示す模式図である。
１ 貯水槽
２ 流入配管
３ 第１移送ポンプ（第１の移送手段）
４ 液体配管
５ マイクロバブル発生槽（第１の槽）
６ マイクロバブル発生器
７ 小型ブロワー（第１の気体供給手段）
８ 気体配管
９ バブル液流
１０ オーバーフロー配管
１１ マイクロナノバブル発生槽（第２の槽）
１２ バブル液流
１３ マイクロナノバブル発生器
１４ 吸い込み配管
１５ 循環ポンプ
１６ 気体配管
１７ 気体ニードルバルブ（第２の気体供給手段）
１８ 液体配管
１９ オーバーフロー配管
２０ ナノバブル発生槽（第３の槽）
２１ バブル液流
２２ ナノバブル発生器
２３ 吸い込み配管
２４ 循環ポンプ
２５ 気体配管
２６ 気体ニードルバルブ（第３の気体供給手段）
２７ 液体配管
２８ オーバーフロー配管
２９ 測定槽（第４の槽）
３０ 酸化還元電位検出部
３１ シーケンサー（制御手段）
３２ 界面活性剤タンク
３３ 第１定量ポンプ（界面活性剤定量弁）
３４ 第２定量ポンプ（界面活性剤定量弁）
３５ 第３定量ポンプ（界面活性剤定量弁）
３６ 第１攪拌機
３７ 無機塩タンク
３８ 第４定量ポンプ（無機塩定量弁）
３９ 第５定量ポンプ（無機塩定量弁）
４０ 第６定量ポンプ（無機塩定量弁）
４１ 第２攪拌機
４２ 薬品配管（無機塩供給手段）
４３ 薬品配管（界面活性剤供給手段）
４４ 薬品配管（界面活性剤供給手段）
４５ 薬品配管（界面活性剤供給手段）
４６ 薬品配管（無機塩供給手段）
４７ 薬品配管（無機塩供給手段）
４８ オーバーフロー配管
４９ ナノバブル含有液体槽
５０ 第２移送ポンプ（第２の移送手段）
５１ 次工程装置
５２ 信号線
５３ ゼータ電位検出部
５４ バブル液流
５５ マイクロバブル発生器
５６ 吸い込み配管
５７ 循環ポンプ
５８ 気体配管
５９ 気体ニードルバルブ
６０ 液体配管
６１ 生物装置
６２ 化学装置
６３ 物理装置
６４ ナノバブル含有液体製造装置
６５ マイクロバブル発生装置（第１のマイクロバブル含有液体作製手段）
６５’ マイクロバブル発生装置（第１のマイクロバブル含有液体作製手段）
６６ マイクロナノバブル発生装置（第２のマイクロバブル含有液体作製手段）
６７ ナノバブル発生装置（第３のマイクロバブル含有液体作製手段）
６８ 酸化還元電位調節計
６９ ゼータ電位調節計

Claims (6)

  1. 第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する第１のマイクロバブル含有液体作製手段と、
    第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段と、
    第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する第３のナノバブル含有液体作製手段とを備えていることを特徴とするナノバブル含有液体製造装置であって、
    上記第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、上記液体と第１の供給気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製する第１のせん断部および第１のせん断部に第１の供給気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
    上記第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロバブル含有液体をさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のせん断部および第２のせん断部に第２の供給気体を供給する第２の気体供給手段を備え、第２のせん断部は第２の供給気体とマイクロバブル含有液体とを混合及びせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、
    上記第３のナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロナノバブル含有液体をさらにせん断してナノバブル含有液体を作製する第３のせん断部および第３のせん断部に第３の供給気体を供給する第３の気体供給手段を備え、第３のせん断部は第３の供給気体とマイクロナノバブル含有液体とを混合及びせん断してナノバブル含有液体を作製し、
    上記第１〜第３のせん断部による上記マイクロバブル含有液体、上記マイクロナノバブル含有液体、又は上記ナノバブル含有液体の作製は、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式の何れかによりそれぞれ行われ、
    上記液体が導入される貯水槽と、当該貯水槽内の上記液体を第１の槽に移送する第１の移送手段とをさらに備え、
    上記液体は、排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水であり、
    ナノバブル含有液体が導入される第４の槽と、第４の槽内のナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段とをさらに備え、
    界面活性剤を貯留した界面活性剤タンクと、
    上記界面活性剤タンク内の上記界面活性剤を第１〜３の槽のそれぞれに供給する界面活性剤供給手段と、
    上記界面活性剤タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記界面活性剤の供給量を調節する界面活性剤定量弁と、
    上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記界面活性剤の供給量を調節するように上記界面活性剤定量弁を制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴とするナノバブル含有液体製造装置。
  2. 第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製する第１のマイクロバブル含有液体作製手段と、
    第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段と、
    第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製する第３のナノバブル含有液体作製手段とを備えていることを特徴とするナノバブル含有液体製造装置であって、
    上記第１のマイクロバブル含有液体作製手段はさらに、上記液体と第１の供給気体とを混合及びせん断してマイクロバブル含有液体を作製する第１のせん断部および第１のせん断部に第１の供給気体を供給する第１の気体供給手段を備え、
    上記第２のマイクロナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロバブル含有液体をさらにせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製する第２のせん断部および第２のせん断部に第２の供給気体を供給する第２の気体供給手段を備え、第２のせん断部は第２の供給気体とマイクロバブル含有液体とを混合及びせん断してマイクロナノバブル含有液体を作製し、
    上記第３のナノバブル含有液体作製手段はさらに、マイクロナノバブル含有液体をさらにせん断してナノバブル含有液体を作製する第３のせん断部および第３のせん断部に第３の供給気体を供給する第３の気体供給手段を備え、第３のせん断部は第３の供給気体とマイクロナノバブル含有液体とを混合及びせん断してナノバブル含有液体を作製し、
    上記第１〜第３のせん断部による上記マイクロバブル含有液体、上記マイクロナノバブル含有液体、又は上記ナノバブル含有液体の作製は、キャビテーション方式、加圧溶解方式、乱流せん断方式、高速回転攪拌方式、又は旋回流方式の何れかによりそれぞれ行われ、
    上記液体が導入される貯水槽と、当該貯水槽内の上記液体を第１の槽に移送する第１の移送手段とをさらに備え、
    上記液体は、排水、上水、再利用水、原油、燃料油、有用物質含有液体、地下水、空調用水、又はスクラバー用水であり、
    ナノバブル含有液体が導入される第４の槽と、第４の槽内のナノバブル含有液体中のナノバブル含有量を測定するナノバブル含有量測定手段とをさらに備え、
    無機塩を貯留した無機塩タンクと、
    上記無機塩タンク内の上記無機塩を第１〜３の槽のそれぞれに供給する無機塩供給手段と、
    上記無機塩タンクから第１〜３の槽のそれぞれに供給する上記無機塩の供給量を調節する無機塩定量弁と、
    上記ナノバブル含有量測定手段が測定した上記ナノバブル含有量に基づいて、上記無機塩の供給量を調節するように上記無機塩定量弁を制御する制御手段とをさらに備えていることを特徴とするナノバブル含有液体製造装置。
  3. 上記ナノバブル含有量測定手段はさらに、酸化還元電位検出手段を備え、
    上記酸化還元電位検出手段において検出したナノバブル含有液体の酸化還元電位に基づいてナノバブル含有量を測定することを特徴とする請求項１または２に記載のナノバブル含有液体製造装置。
  4. 上記ナノバブル含有量測定手段は、ゼータ電位検出手段を備え、
    上記ゼータ電位検出手段において検出したナノバブル含有液体のゼータ電位に基づいてナノバブル含有量を測定することを特徴とする請求項１または２に記載のナノバブル含有液体製造装置。
  5. 第３の槽又は第４の槽内のナノバブル含有液体を、生物装置、化学装置、物理装置、又は浴槽装置に移送する第２の移送手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のナノバブル含有液体製造装置。
  6. 請求項１または２に記載のナノバブル含有液体製造装置を用いてナノバブル含有液体を製造するナノバブル含有液体製造方法であって、
    第１の槽内に導入された液体を用いてマイクロバブル含有液体を作製し、第１の槽内に吐出する第１のマイクロバブル含有液体作製工程と、
    第２の槽内に導入されたマイクロバブル含有液体を用いてマイクロナノバブル含有液体を作製し、第２の槽内に吐出する第２のマイクロナノバブル含有液体作製工程と、
    第３の槽内に導入されたマイクロナノバブル含有液体を用いてナノバブル含有液体を作製し、第３の槽内に吐出する第３のナノバブル含有液体作製工程とを包含することを特徴とする、ナノバブル含有液体製造方法。
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