JP7022466B1 - 微小気泡増幅装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、特許文献1では、チタンを陽極、白金を陰極として水を電気分解する微小気泡発生装置が提案され、特許文献2では、チタンを陰極とし、白金、又は表面に白金をコーティングしたチタンを陽極とする微小気泡発生装置が提案されている。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、処理する電解液の流量を十分に確保するとともに、形成した微小気泡含有液の品質劣化を抑制可能な微小気泡増幅装置の提供を目的とする。
ここで、「電解液」とは、電流を流すことにより電気分解して気泡を増幅する液体をいうものとする。
また、流送管に導電性チップを充填しないため、電解液の流量を十分に確保でき、錆や不純物により流送管が詰まることも抑制できる。
図1は、本発明の一の実施形態に係る微小気泡増幅装置100を示している。微小気泡増幅装置100は、電解液Aを電気分解することにより電解液A中に微小気泡を増幅させる。微小気泡増幅装置100は、電解液Aを流送する金属製の流送管1と、複数対の磁気回路2,2,…と、を主に備えている。
詳細には、図9(b)は、長手方向に対向する面1a,1aが同じ側(図の上側)に湾曲する山形に形成された例、図9(c)の流送管1Cは、長手方向に対向する面1a,1aが尾根と尾根、谷と谷の位置を一致させた波形の例、図9(d)の流送管1Dは、厚み方向に対向する面1a,1aが互いに厚み方向の外側に湾出する山形をなす例、図9(e)の流送管1Eは、長手方向に対向する面1a,1aが尾根と谷の位置を一致させた波形の例、図9(f)の流送管1Fは、厚み方向に対向する面1a,1aの内面に断面が三角形状の波形が形成された例、図9(g)の流送管1Gは、幅方向ではなく長手方向に断面が三角形状の波型が並ぶ例を示しており、図示の例は、内面に雌螺子を形成した円形管を扁平形状に押しつぶして形成し、波形がらせん状につながるものを示しているが、波形が同心円状に流送管1Gの長手方向に並ぶように形成してもよい。
尚、山形や波形に形成するのは、厚み方向に対向する一方の内面のみでもよいし、流送管の長手方向における一部分であってもよい。
尚、図3の〇の中に×のある記号は、電解液Aが奥行方向に、〇の中に点のある記号は、紙面手前側に電解液Aが流れることを示す。
Bを取り出す。
図2に示すように、流送管1に流送した電解液Aが、流送管1を挟んで対向する一対の磁石21A,21Aに近づく際には、電解液Aに加わる磁力が徐々に強くなる(磁束密度が大きくなる)ため、いわゆる右ねじの法則により、この磁力を弱めるために、当該一対の磁石21,21の形成する磁界の逆向きの磁界を形成すべく、符号C1に示すような回転方向に渦型の起電力が発生する。電解液Aが一対の磁石21,21から遠ざかる際には、徐々に磁力が弱くなる(磁束密度が小さくなる)ため、磁力を強めるために、当該一対の磁石21A,21Aによる磁界と同じ向きの磁界を形成すべく、いわゆる右ねじの法則により、符号C2に示すような符号C1と逆の回転方向に渦型の起電力が発生する。丁度、対向する一対の磁石21A,21Aの間を通る際には、流送管1の厚み方向に直線状の起電力C3が発生する。
さらに、電解液Aが進んで、次の流送管1を挟んで対向する一対の磁石21B,21Bを通過する際には、当該一対の磁石21B,21Bは、この前の一対の磁石21A,21Aと電解方向が逆向きであるため、近づく際にC2、遠ざかる際にC1の回転方向の起電力が形成される。
(実施例1)
流送管1としてSUS304製の呼び径13(外径φ16mm)の水道用フレキシブルチューブ(株式会社リビラック製、品番:RFL10)を扁平に潰して、幅19.8mm(幅方向の内径D1=19.2mm)、厚み8.3mm(厚み方向の内径D2=7.7mm)、扁平比(D2/D1)=0.4とした全長620mmのものを図1、図3に示すように、厚み方向に2つ折りにしたものを用いた。流送管1を、袋ナット、継手、及びビニールホースにより水道管につなげた。磁気回路2には、磁石21として、570mTのネオジウム磁石を用い、ヨークとして、磁着した鉄心を用いた。磁気回路2は、磁石21が流送管1の幅方向に対向するようにして(図4(b)参照)、40mmピッチで、長手方向に沿って8個並べた。流送管1及び磁気回路2,2,…は、塩化ビニルの円形管と盲ナットにより形成したケーシング内に収容した。こうして作成した微小気泡増幅装置100を実施例1とした。
実施例1に係る微小気泡増幅装置100を用い、電解液Aとして発明者の住所において2021年1月に採取した水道水を、流送管1の流入口41から0.3MPaの水圧で流送管1内に流送し、流出口42から流出した処理水B(試料)について、下記の加熱試験を行った。
磁石21を、図4(b)に示すように、流送管1の厚み方向に対向するようにした以外は、実施例1と同じようにして、流送管1の流入口41へ水道水を流し込み、流出口42から流出した処理水(試料)について加熱試験を行った。加熱開始から1分30秒が経過しても、爆発は起こらなかった。
実施例1で用いたのと同じ水道用フレキシブルチューブを扁平に潰さずに、断面が円形の状態のまま用いた(図4(b)参照)以外は、実施例1と同様にして、流送管1の流入口41へ水道水を流し込み、流出口42から流出した処理水(試料)について加熱試験を行った。加熱開始から1分30秒経過しても、爆発は起こらなかった。
実施例1の微小気泡増幅装置100を用いた加熱試験の結果から、流送管1として扁平管を用い、かつ扁平管の幅方向に磁石を対向させるよう配置することで、流送管1に流した水に水素と酸素からなる微小気泡を増幅させることができた。また、比較例1、比較例2の結果から、流送管1として、扁平管を用いても厚み方向に磁石を対向させた場合や、流送管1として円形管を用いた場合は、水素と酸素からなる微小気泡が増幅しないことが分かった。実施例1における流送管1の扁平比(D2/D1)が0.4であることから、扁平比D2/D1は0.6以下であることが好ましく、0.45以下が特に好ましいことが分かった。
(実施例1)
上記の実施例1に係る加熱試験で用いた水道水と同時に採取し、0.1μm濾過フィルター(オルガノ株式会社製、商品名ミクロポア、品番1BC-1SE)を用いて濾過した水道水を、実施例1の微小気泡増幅装置100の流送管1に通してUFB測定用の処理水を得た。
実施例1に係る水道水と同時に採取し、0.1μm濾過フィルターで濾過しただけの水道水を試験例1に係るUFB測定用の処理水とした。
尚、表1、及び表2中の±は、標準誤差である。
表1に示すように、UFB濃度、及び90~110nmの粒径に限定したUFB濃度が、いずれも実施例1の方が試験例1より有意に高くなっており、微小気泡増幅装置100により、実施例1の微小気泡増幅装置100によりUFBが増幅していることが分かった。
2021年6月に、上記加熱試験、及びUFB測定試験1で用いた水道水と同じ住所で採取した水道水から以下の要領で得た処理水について、UFB測定試験1と同様に、平均粒径と、粒径が1μm未満のUFBの濃度と、粒径が90nmから110nmのUFBの濃度とを測定した。比較例2、実施例3については、測定は2021年6月10日に、比較例3、実施例2については、のちに追加で行なったため、それぞれ2021年6月15日、21日に行った。
2021年6月に採取した水道水を、UFB測定試験1と同じ0.1μmの濾過フィル
ターに通し、これを扁平に潰さずに扁平比(D2/D1)を1.0とした比較例2に係る
装置に流送管1に流送して、比較例2に係るUFB測定2用の処理水を得た。
流送管1の扁平比(D2/D1)を0.2とした他は実施例1と同様に形成した装置を比較例3とした。比較例2に係る水道水より数日後に採取した水道水を、UFB測定試験1と同じ0.1μmの濾過フィルターに通し、これを比較例3の装置の流送管1に流送して、比較例3に係るUFB測定2用の処理水を得た。
流送管1の扁平比(D2/D1)を0.3とした他は実施例1と同様に形成した微小気泡増幅装置100を実施例2とした。比較例3に係る水道水より数日後に採取した水道水を、UFB測定試験1と同じ0.1μmの濾過フィルターに通し、これを実施例2の微小気泡増幅装置100の流送管1に流送して、実施例2に係るUFB測定2用の処理水を得た。
流送管1の扁平比(D2/D1)を0.6とした他は実施例1と同様に形成した微小気泡増幅装置100を実施例3とした。比較例2に係る水道水と同時に採取した水道水を、UFB測定試験1と同じ0.1μmの濾過フィルターに通し、これを実施例3の微小気泡増幅装置100の流送管1に流送して、実施例3に係るUFB測定2用の処理水を得た。
加えて、実施例2、3、及び比較例2、3に係る流送管1の内部の磁束密度を、カネテック株式会社製のテスラメーター(型式TM―701)を用いて、図10に示した位置で測定した。その結果を表2に示す。
表2の結果から、流送管1の扁平比(D2/D1)を0.2とした比較例3で得られた処理水は、流送管1の扁平比を1.0とした比較例2により得られた処理水よりUFB濃度が低かった。上述の加熱試験の結果から比較例2の装置では、UFBが増幅していないと考えられることから、比較例3の装置でもUFBは増幅していないと考えられる。
流送管1内の磁束密度は、表1、表2に示した実施例1乃至実施例3に係る流送管1内の磁束密度の測定結果から、流送管1の扁平比が0.3以上06以下であれば、流送管1内全体を99mT以上とすることで、流送管内にUFBを増幅可能であると考えられる。また、流送管内全体を127mT以上であれば、より確実に流送管内のUFBを増幅可能であると考えられる。
図5は、微小気泡増幅装置100を給湯器4に接続して、給湯ラインに微小気泡含有水を供給する例を示している。図示の例では、二次側(下流側)配管52に微小気泡増幅装置100を配置したが、一側(上流側)に微小気泡増幅装置100を配置することもできる。微小気泡増幅装置100を給湯器4に内蔵させて、設置スペースを節約することもできる。
微小気泡増幅装置100は、給湯器4からの水圧だけで十分な水量を処理できるため、このように給湯器4の二次側配管52に付設するだけで、容易に暖かい微小気泡増幅水を得ることができる。
図6は、微小気泡増幅装置100を高圧洗浄機6に内蔵させた場合を示している。高圧洗浄機6に水道水を流入させ、微小気泡増幅装置100により該水道水中に微小気泡を形成したのちコンプレッサーにより加圧して高圧水として噴射する。微小気泡増幅装置100は、流送管1内部の抵抗が小さいため、多数の流送管1を並列にする必要がなく装置が小型化できるので、このように高圧洗浄機6に内蔵できる。
厨房のグリスフィルターの油汚れを高圧洗浄水で洗浄する場合、苛性ソーダに数時間漬け込む等して、油分を分解してから高圧洗浄機で水洗いする必要があるが、苛性ソーダは人体の皮膚を溶かすほど危険な劇薬であり、排水に流す場合は、酸で中和しなくてはならないという問題が有る。
本発明の微小気泡増幅装置100を高圧洗浄機6に組み込むことで、汚れたグリスフィルターに高圧洗浄機6から放出される微小気泡含有水を吹きかけ、数分間放置してから、再度高圧洗浄するだけで油汚れを洗い流すことができるため、洗浄時間を大幅に短縮でき、洗浄に使用した微小気泡含有水を、そのまま排水できる。
図7は、微小気泡増幅装置100を、散水ホース7と組み合わせた例を示している。こうすることで、生花や植木、家庭菜園などに微小気泡含有水を散水できる。植物に酸素を含む微小気泡を与えることで、植物の成長を促すことができる。微小気泡増幅装置100は、流送管1の抵抗が小さいため、このように、散水ホース7に組み込んでも散水ホース7の放水圧を十分に確保できる。
図8は、微小気泡増幅装置100を、清涼飲料水の製造工程に組み込んだ例を示している。微小気泡増幅装置100により増幅する酸素と水素の微小気泡は、人体に無害のため清涼飲料水に利用できる。湧き水A等を濾過フィルター8,…により濾過したのち、微小気泡増幅装置100を通過させて微小気泡含有水からなる清涼飲料水Bを形成する。
微小気泡を含有する清涼飲料水は、ガラス瓶やアルミ缶、アルミ袋に充填することで容器から微小気泡が抜け出しにくくなるため、製品として十分に流通させることができる。 また、本発明者、及びその母親が、水道水を直接飲んだ場合と、水道水を本発明に係る微小気泡増幅装置100を通して形成した微小気泡含有水を飲んだ場合で、手の表面温度を測定したところ、水道水を直接飲んだ場合は、手の表面温度が下がり、血管が収縮したと考えられるのに対し、微小気泡含有水を飲んだ場合は、手の表面温度が上がり、血管が拡張したと考えられる。
A 電解質
1 流送管
21 磁石
22 ヨーク
Claims (5)
- 電解液中の微小気泡を増幅させる微小気泡増幅装置であって、
電解液を流送する金属製の流送管と、
前記流送管を挟んでN極とS極が対向するよう設けられる少なくとも一対の磁石と
を備え、
前記流送管は、軸垂直断面における幅方向の内径D1が幅方向に垂直な厚み方向の内径D2より大きい扁平形状をなし、
前記一対の磁石は、前記幅方向に対向するよう設けられており、
幅方向の内径D1に対する厚み方向の内径D2の比(D2/D1)は、0.3以上0.6以下であり、
前記磁石により前記流送管内全体が99mT以上に形成されていることを特徴とする微小気泡増幅装置。 - 前記磁石は、前記流送管の長手方向に沿って、N極とS極を交互に入れ替えながら複数対並べられている請求項1に記載の微小気泡増幅装置。
- 前記長手方向に隣接する磁石がヨークで連結されている請求項2に記載の微小気泡増幅装置。
- 前記流送管が前記一対の磁石の間を複数本に折り返して通るよう設けられている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の微小気泡増幅装置。
- 前記流送管は、厚み方向に対向する少なくとも一方の内面が、山形、又は波形に形成されている請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の微小気泡増幅装置。
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