JPWO2019234962A1 - Fine bubble liquid production apparatus, fine bubble liquid production method and ozone fine bubble liquid - Google Patents
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Abstract
ノズルを取付けないし固定するための構成が簡略であり、容易にノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにした微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及びこの微細気泡液製造方法により生成した微細気泡液を提供する。本発明の一態様の微細気泡液製造装置は、入口手段と、原液体流通手段と、気体供給手段と、複数のノズルと、出口手段と、を備える微細気泡液製造装置であって、前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、前記複数のノズルの少なくとも１つが予め準備された複数種類の仕様のノズルの中から選択されたものであり、かつ、前記ノズルの仕様に応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする。A fine bubble liquid production apparatus, a fine bubble liquid production method, and this fine bubble liquid production method, in which the structure for attaching or fixing the nozzle is simple, and the arrangement and specifications of the nozzle can be easily adjusted or changed. A fine bubble liquid produced by An apparatus for producing a fine bubble liquid according to one aspect of the present invention is an apparatus for producing a fine bubble liquid, comprising: an inlet means, a raw liquid circulating means, a gas supply means, a plurality of nozzles, and an outlet means. The nozzles are attached so that they can be exchanged in a direction intersecting with the raw liquid circulating means, and at least one of the plurality of nozzles is selected from nozzles of a plurality of types of specifications prepared in advance. It is characterized in that a fine bubble liquid containing fine bubbles having a predetermined particle size is produced according to the specifications of the nozzle.
Description
本発明は微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及びこの微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液に関する。 The present invention relates to a fine bubble liquid production apparatus, a fine bubble liquid production method, and a fine bubble liquid produced by this fine bubble liquid production method.
近年、微細気泡液を応用した技術が注目されてきている。微細気泡を含む液体は、燃料の改質、半導体洗浄、汚濁水の洗浄、殺菌又は消毒、生体への適用等、様々な用途での活用が期待されてきている。 In recent years, a technique applying a fine bubble liquid has been drawing attention. Liquids containing fine bubbles are expected to be utilized in various applications such as fuel reforming, semiconductor cleaning, dirty water cleaning, sterilization or disinfection, and application to living bodies.
特許文献１には、高圧にされた燃料を噴射するノズルと、ノズルから噴射された燃料が衝突する壁とを備えるナノバブル化手段を備えた燃料製造装置により、燃料の改質を行う技術が開示されている。
特許文献２には、処理される原液体（水道水等）に高圧流体を噴射して飲料用のナノバブル水素水を製造する装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses an apparatus for producing nanobubble hydrogen water for beverage by injecting a high-pressure fluid onto a raw liquid (tap water or the like) to be treated.
特許文献３には、オゾンが混合した無機水溶液を、バブル発生ノズルを通過させることにより、マイクロバブルを発生させることにより、殺菌剤を製造する方法が記載されている。 Patent Document 3 describes a method for producing a bactericide by causing an inorganic aqueous solution mixed with ozone to pass through a bubble generation nozzle to generate microbubbles.
なお、本明細書では、直径が１０μｍ〜数十μｍ以下の気泡のことをマイクロバブルと称し、直径が数百ｎｍ〜１０μｍ以下の気泡のことをマイクロナノバブルと称し、また、直径が数百ｎｍ以下の気泡のことをナノバブルと称し、これらを総称して微細気泡という。 In this specification, bubbles having a diameter of 10 μm to several tens of μm or less are referred to as microbubbles, bubbles having a diameter of several hundred nm to 10 μm or less are referred to as micro-nanobubbles, and the diameter is several hundred nm. The following bubbles are called nano bubbles, and these are collectively called fine bubbles.
上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、図８に示したように、複数のノズルから高圧にされた燃料を燃料マトリクス中に噴射することでエマルジョン燃料を得ている。しかしながら、上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
In the fuel production apparatus disclosed in
また、上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置では、図９に示したように、メイン管２０２に垂直に固定された少なくとも１つの第１のノズル２０４と、メイン管２０２に傾斜した状態で取付けられた少なくとも１つの第２のノズル２０６とを有しており、加圧液体供給空間２０８に導入された高圧液体は、一部が第１のノズル２０４を経てメイン管２０２の内部を流れる流体２１０に向けて噴射され、他の部分が第２のノズル２０６を経てメイン管２０２の内部の内部を流れる流体２１０に向けて噴射されるようになっている。
In addition, in the nanobubble hydrogen water production device disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 9, at least one
上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置２００によれば、第２のノズル２０６から噴射される高圧液体は、メイン管２０２の内部に出口側（図９の矢印側）に向けて噴射されるため、メイン管２０２の内部を流れる液体に対して出口側へ向かうことを強いる作用を有しているので、ナノバブル水素水の製造効率が向上する。しかしながら、第２のノズル２０６はメイン管２０２に傾斜した状態で取付けられているので、メイン管２０２の構造が複雑となるという課題がある。加えて、上記特許文献１に開示されているものと同様に、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
According to the nanobubble hydrogen
さらに、上記特許文献３に開示されている殺菌剤製造方法では、バブル発生ノズルを通過させることによりマイクロバブルを発生させているが、バルブ発生ノズルの構成が複雑であるという課題がある。加えて、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているものと同様に、ノズル配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
Further, in the disinfectant manufacturing method disclosed in Patent Document 3, microbubbles are generated by passing through the bubble generating nozzle, but there is a problem that the structure of the valve generating nozzle is complicated. In addition, since the nozzle arrangement and the specifications of the nozzles are fixed similarly to the ones disclosed in
このように、従来の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法では、ノズルの取付ないし固定するための構成が複雑であり、また、ノズルの配置及びノズルの仕様が固定されているものであったため、微細気泡液製造装置に利用する微細気泡の粒径の範囲が限定されており、微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法としては汎用性が欠け、用途ないし目的に応じて専用の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法とされていた。 As described above, in the conventional apparatus for producing fine bubble liquid or the method for producing fine bubble liquid, the structure for attaching or fixing the nozzle is complicated, and the arrangement of the nozzle and the specifications of the nozzle are fixed. Therefore, the range of the particle size of the fine bubbles used in the fine bubble liquid production apparatus is limited, and it lacks versatility as a fine bubble liquid production apparatus or a fine bubble liquid production method, and it is not possible to use special fine particles depending on the application or purpose. It is said to be an apparatus for producing a bubble liquid or a method for producing a fine bubble liquid.
本発明は、ノズルを取付ないし固定するための構成が簡略であり、容易にノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにし、用途ないし目的に応じた所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法、及び、この微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液を提供することを目的とする。 The present invention has a simple structure for attaching or fixing a nozzle, and makes it possible to easily adjust or change the arrangement and specifications of the nozzle, and to generate fine bubbles having a desired particle size according to the application or purpose. An object of the present invention is to provide a device for producing fine bubble liquid, a method for producing fine bubble liquid, and a fine bubble liquid produced by the method for producing fine bubble liquid, which can produce the contained fine bubble liquid.
本発明の第１の態様の微細気泡液製造装置は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入り口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を備える微細気泡液製造装置であって、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが予め準備された複数種類の仕様のノズルの中から選択されたものであり、
前記ノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、及び、前記気体供給手段による供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする。なお、本発明においては、微細気泡を用いて調製された液体を微細気泡液と称する（以下同じ）。The apparatus for producing a fine bubble liquid according to the first aspect of the present invention is
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles that are provided along the raw liquid circulation means and have an injection hole that ejects the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A fine bubble liquid manufacturing apparatus comprising:
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
At least one of the plurality of nozzles is selected from nozzles of a plurality of types of specifications prepared in advance,
The specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the supply amount by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, and the pressurizing means. Producing a fine bubble liquid containing fine bubbles having a predetermined particle size according to at least one of the number of times the raw fluid is circulated, the pressure of the gas supply unit, and the supply amount of the gas supply unit. Is characterized by. In addition, in the present invention, a liquid prepared using fine bubbles is referred to as a fine bubble liquid (hereinafter the same).
また、本発明の第２の態様の微細気泡液製造装置は、第１の態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルは、前記原液体流通手段の周方向及び／又は長手方向に複数設けられていることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus according to a second aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to the first aspect, wherein a plurality of the nozzles are provided in a circumferential direction and/or a longitudinal direction of the raw liquid circulation means. It is characterized by
また、本発明の第３の態様の微細気泡液製造装置は、第１又は第２の態様の微細気泡液製造装置において、前記複数のノズルの少なくとも１つは前記噴射孔が下流側へ傾けられていることを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid manufacturing apparatus of the 3rd aspect of this invention is a fine bubble liquid manufacturing apparatus of the 1st or 2nd aspect WHEREIN: At least one of the said several nozzles has the said injection hole inclined to the downstream side. It is characterized by
また、本発明の第４の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第３のいずれかの微細気泡液製造装置において、前記ノズルは前記原液体流通手段の周方向に複数設けられと共に原液体流通手段の長手方向にも複数列設けられており、長手方向に隣り合う列のノズルの前記噴射孔の周方向の位置はずらされていることを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the fourth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein a plurality of the nozzles are provided in the circumferential direction of the raw liquid circulation means, and A plurality of rows are provided also in the longitudinal direction of the liquid circulation means, and the positions of the nozzles of the rows adjacent to each other in the longitudinal direction are displaced in the circumferential direction.
また、本発明の第５の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第４のいずれかの微細気泡液製造装置において、前記気体供給手段は、前記原液体流通手段と同軸かつ内側に設けられ、前記原液体供給手段の長手方向に沿って延存していることを特徴とする。 Further, the fine bubble liquid production apparatus according to the fifth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to fourth aspects, wherein the gas supply means is provided coaxially with and inside the raw liquid circulation means. And is extended along the longitudinal direction of the raw liquid supply means.
また、本発明の第６の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第５のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルの仕様の種類は、原液体流通手段に対する周方向の噴射角度、原液体流通手段に対する長手方向の噴射角度、ノズルの噴射孔の位置、前記噴射孔の径、噴射孔の長さ、前記噴射孔の上流側に設けられた遷移開孔部の傾斜角度、及び、前記噴射孔の上流側の開孔の径の中の少なくとも１つが異なるものであることを特徴とする。 The fine bubble liquid production apparatus of the sixth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to fifth aspects, wherein the type of specification of the nozzle is the circumferential direction with respect to the raw liquid circulation means. Injection angle, the injection angle in the longitudinal direction with respect to the original liquid circulation means, the position of the injection hole of the nozzle, the diameter of the injection hole, the length of the injection hole, the inclination of the transition opening provided upstream of the injection hole At least one of the angle and the diameter of the opening on the upstream side of the injection hole is different.
また、本発明の第７の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第６のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルの仕様の種類は、噴射孔を調整可能なノズルにより設定されていることを特徴とする。 The fine bubble liquid manufacturing apparatus of a seventh aspect of the present invention is the fine bubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to sixth aspects, wherein the type of specification of the nozzle is a nozzle with an adjustable injection hole. It is set by.
また、本発明の第８の態様の微細気泡液製造装置は、第７の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔を調整可能なノズルは、前記噴射孔の噴射方向が調整可能であることを特徴とする。 Further, the fine bubble liquid manufacturing apparatus of the eighth aspect of the present invention is the seventh fine bubble liquid manufacturing apparatus, wherein in the nozzle capable of adjusting the injection hole, the injection direction of the injection hole can be adjusted. Characterize.
また、本発明の第９の態様の微細気泡液製造装置は、第７又は第８の態様の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔を調整可能なノズルは、前記噴射孔の中心線をノズルの中心線に対して回動可能な回動手段を有し、前記噴射孔は前記回動手段を貫通するとともに前記ノズルの内部に連通する貫通孔からなり、前記回動手段の回動角度を変えることにより前記噴射孔の中心線の向きを調整可能であることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid manufacturing apparatus of a ninth aspect of the present invention is the fine bubble liquid manufacturing apparatus of the seventh or eighth aspect, wherein the nozzle capable of adjusting the injection hole has a center line of the injection hole. Has a rotating means rotatable with respect to a center line, and the injection hole is a through hole penetrating the rotating means and communicating with the inside of the nozzle. It is characterized in that the direction of the center line of the injection hole can be adjusted by changing the direction.
また、本発明の第１０の態様の微細気泡液製造装置は、第９の態様の微細気泡液製造装置において、前記貫通孔は、前記ノズルの内部に設けられた前記原液体流通手段と連通する円筒状の大径開孔部と、前記回動手段に設けられ、前記大径開孔部に連なる円錐体状の開孔部、前記円錐体状の開孔部の頂部に連なる前記大径開孔部よりも小径の円筒状の中径開孔部及び前記中径開孔部に連なる順次径が小さくなる遷移開孔部と、前記遷移開孔部に連なり、前記噴射部に形成された先端が噴射孔となる前記中径開孔部よりも小径の円筒状の噴射孔と、を有し、前記円錐体状の開孔部の最大径は前記大径開孔部の径よりも大きく、前記回動手段を回動させたときに、前記円錐体状の開孔部の最大径部が直接前記大径開孔部内に直接露出しないようになされていることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid producing apparatus according to a tenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid producing apparatus according to the ninth aspect, wherein the through hole communicates with the raw liquid circulating means provided inside the nozzle. A cylindrical large-diameter opening portion, a conical-shaped opening portion provided on the rotating means and connected to the large-diameter opening portion, and the large-diameter opening portion connected to the top of the conical-shaped opening portion. A cylindrical medium-diameter opening portion having a smaller diameter than the hole portion, and a transition opening portion connected to the middle-diameter opening portion and having a successively smaller diameter, and a tip formed on the injection portion and connected to the transition opening portion. Has a cylindrical injection hole having a smaller diameter than the medium-diameter opening portion to be an injection hole, and the maximum diameter of the conical opening portion is larger than the diameter of the large-diameter opening portion, It is characterized in that the maximum diameter portion of the conical opening portion is not directly exposed in the large diameter opening portion when the rotating means is rotated.
また、本発明の第１１の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１０のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルの交換はユニット単位で行うことができることを特徴とする。 Further, an eleventh aspect of the present invention is a fine bubble liquid producing apparatus according to any one of the first to tenth aspects, wherein the nozzle can be replaced in units. To do.
また、本発明の第１２の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１１のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔及び／又は前記噴射孔よりも上流側の内面に螺旋状溝を設けたことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the injection hole and/or the inner surface on the upstream side of the injection hole. It is characterized in that a spiral groove is provided in.
また、本発明の第１３の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１２のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記微細気泡は、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the fine bubbles are micro bubbles, micro nano bubbles, and nano bubbles. It is characterized by including at least one.
また、本発明の第１４の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１３のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記原液体は、水、水溶液及び燃料の少なくとも１つであることを特徴とする。 A fourteenth aspect of the present invention is a fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the raw liquid is at least one of water, an aqueous solution and a fuel. It is characterized by being.
また、本発明の第１５の態様の微細気泡液製造装置は、第１４の態様の微細気泡液製造装置において、前記燃料は、ガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノールから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a fifteenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the fourteenth aspect, wherein the fuel is at least one selected from gasoline, light oil, heavy oil, kerosene and ethanol. It is characterized by including.
また、本発明の第１６の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１５のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記気体は、酸素、オゾン、水素、窒素、空気及び水の電気分解で生成するガスのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Moreover, the microbubble liquid manufacturing apparatus of the sixteenth aspect of the present invention is the microbubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to fifteenth aspects, wherein the gas is oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, air and water. It is characterized by containing at least one of the gases generated by the electrolysis of.
また、本発明の第１７の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１６のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記原液体はにがりを４％以上含有する水溶液であり、前記気体はオゾンであり、オゾン濃度が４０ｐｐｍ以上である、オゾン微細気泡液を製造するためのものであることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a seventeenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to sixteenth aspects, wherein the raw liquid is an aqueous solution containing 4% or more of bittern. The gas is ozone, which is for producing an ozone fine bubble liquid having an ozone concentration of 40 ppm or more.
さらに、本発明の第１８の態様の微細気泡液製造方法は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入り口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を用いた微細気泡液製造方法であって、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記ノズルとして複数種類の仕様のノズルが予め準備されており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが前記予め準備されたノズルから選択され、
前記選択されたノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給された供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による前記原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、及び、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする。Furthermore, the method for producing a fine bubble liquid according to the eighteenth aspect of the present invention,
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles that are provided along the raw liquid circulation means and have an injection hole that ejects the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A method for producing a fine bubble liquid using
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
Nozzles of a plurality of specifications are prepared in advance as the nozzle,
At least one of the plurality of nozzles is selected from the pre-prepared nozzles,
The specifications of the selected nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the raw material by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means. A predetermined particle size is determined according to at least one of the supply amount of fluid, the number of times the raw fluid is circulated by the pressurizing unit, the pressure of the gas supply unit, and the supply amount of gas by the gas supply unit. It is characterized by producing a fine bubble liquid containing fine bubbles.
さらに、本発明の第１９の態様の微細気泡液は、第１８の態様の微細気泡液製造方法によって製造され、ノズルの仕様に応じて微細気泡の粒径が調整可能なことを特徴とする。 Furthermore, the fine bubble liquid of the nineteenth aspect of the present invention is produced by the method of producing the fine bubble liquid of the eighteenth aspect, and the particle size of the fine bubbles can be adjusted according to the specifications of the nozzle.
さらに、本発明の第２０の態様の微細気泡液は、第１９の態様の微細気泡液において、前記原液体が水であり、前記気体は、酸素、オゾン、水素、窒素、二酸化炭素、空気、水の電気分解で生成するガス、又は、酸水素ガスのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Furthermore, the microbubble liquid according to the twentieth aspect of the present invention is the microbubble liquid according to the nineteenth aspect, wherein the raw liquid is water, and the gas is oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, carbon dioxide, air, At least one of a gas generated by electrolysis of water and an oxyhydrogen gas is included.
さらに、本発明の第２１の態様のオゾン微細気泡液は、にがりを４％以上含有した原液体内に、ナノバブルを含むオゾン微細気泡を発生させて製造され、オゾンを４０ｐｐｍ以上含み、殺菌作用を有することを特徴とする。 Furthermore, the ozone fine-bubble liquid of the twenty-first aspect of the present invention is produced by generating ozone fine bubbles containing nanobubbles in the raw liquid containing 4% or more bittern, and containing 40 ppm or more of ozone and having a sterilizing action. It is characterized by
本発明の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法によれば、ノズルの取付ないし固定するための構成が簡略であり、しかも、ノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにしてあるので、所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及び微細気泡液が得られる。また、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つによって、製造する微細気泡液の粒径を調整することが可能である。 According to the fine bubble liquid manufacturing apparatus or the fine bubble liquid manufacturing method of the present invention, the configuration for mounting or fixing the nozzle is simple, and furthermore, the arrangement or specifications of the nozzle can be adjusted or changed. Therefore, the fine bubble liquid production apparatus, the fine bubble liquid production method, and the fine bubble liquid which can produce the fine bubble liquid containing the fine bubbles having a desired particle size can be obtained. Further, the specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the amount of the raw fluid supplied by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, It is possible to adjust the particle size of the fine bubble liquid to be produced by at least one of the number of times the raw fluid is circulated by the pressure means, the pressure of the gas supply means, and the amount of gas supplied by the gas supply means. is there.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法について詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法を例示するものであって、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。 Hereinafter, a fine bubble liquid manufacturing apparatus and a fine bubble liquid manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a fine bubble liquid production apparatus and a fine bubble liquid production method for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the present invention thereto, It is equally applicable to other embodiments within the scope of the claims.
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０の概略構成を、図１を用いて説明する。なお、図１は、各実施形態に共通する微細気泡液製造装置のブロック図である。
The schematic configuration of the fine bubble
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０は、貯留槽１２、微細気泡発生部１００及び処理気体発生部２０を備えている。貯留槽１２は、所望の微細気泡濃度となるまで、製造途中の微細気泡液を貯留しておくための容器であり、微細気泡液の特性に応じて密閉容器を用いたり、開放容器を用いたりすることができる。密閉容器を用いた場合には、必要に応じて、貯留槽１２内を所定の圧力に加圧しておくことも可能である。
The fine bubble
このような貯留槽１２を用いるのは、所望の微細気泡濃度が高く、被処理液体を一度微細気泡発生部１００に通したのみでは所望の微細気泡濃度とならない場合に、被処理液体を微細気泡発生部１００に所定の回数だけ循環通過させることによって所望の微細気泡濃度となるようにするためである。ここで、被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数は、貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による被処理液体の供給量で割った時間により換算される。貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による被処理液体の供給量で割った時間が、被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する。被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する時間は例えば数十分から数時間に設定される。なお、所望の微細気泡濃度が低く、被処理液体を一度微細気泡発生部１００に通したのみで所望の微細気泡濃度となる場合には、必ずしも必要なものではない。
The use of such a
当初貯留槽１２内に注入された被処理液体は、循環配管１４を介して高圧ポンプ１６により加圧され、導入接続管１８を介して微細気泡発生部１００に供給される。高圧ポンプ１６としては特に限定されるものではないが、例えばダイアフラムポンプが用いられる。高圧ポンプによる供給量は例え２〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは５〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度に設定されている。高圧ポンプ１６により被処理液体は例えば１ＭＰａ〜１００ＭＰａ程度、望ましくは例えば３ＭＰａ〜４０ＭＰａ程度まで加圧される。微細気泡の粒径をより小さくするためにはより高い圧力まで加圧することが望ましく、高圧ポンプ１６の圧力の設定によって、微細気泡の粒径や濃度を調整することができる。また、高圧ポンプ１６による供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や濃度を調整することが可能である。なお、ダイアフラムポンプの駆動源は特に限定されるものではないが、例えば１．０ｋＷ〜５．５ｋＷ程度、例えば三相２００Ｖの電動機を用いることができる。
The liquid to be treated initially injected into the
処理気体発生部２０によって生成された微細気泡化すべき気体は微細気泡発生部１００に供給され、ここで微細気泡化された気体が被処理液体中に分散した微細気泡液が調製される。処理気体発生部２０によって生成され気体は、例えば１ＭＰａ以下の圧力、好ましくは０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度の圧力で、あるいは、ベンチュリー管形状の自己吸引力により微細気泡発生部１００に供給される。また、気体の供給量は０．５〜５Ｌ／ｍｉｎ程度、例えば１Ｌ／ｍｉｎとすることができる。気体の供給圧力及び／又は気体の供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や濃度を調整することが可能である。
The gas to be formed into fine bubbles generated by the process
得られた微細気泡液は、排出接続管２２を介して貯留槽１２へ戻される。この操作は、貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となるまで連続的に循環処理される。すなわち、循環処理の調節によって、微細気泡液の濃度を調整することができる。貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となった後は、採取配管２４及び低圧ポンプ２６によって貯留槽１２内の微細気泡液が採取され、供給配管２８を経て製品貯留槽２９へ供給される。製品貯留槽２９へ供給された微細気泡液は、検査工程及び容器封入工程等経て製品として出荷される。
The obtained fine bubble liquid is returned to the
各配管の内側、貯留槽、各ポンプの液体が接する部位、及び、微細気泡発生部の液体が接する部位は、例えばフッ素樹脂によりライニングされていることが望ましい。これにより、被処理液体に例えば錆等の不純物が混入することを避けることができる。具体的には、各部位のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、各部位の内面のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、あるいは、フッ素樹脂によってライニングされている。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を用いることができる。この中では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。これにより、金属イオンの溶出や異物の混入が防止されるため、例えば半導体洗浄に用いる場合にも、より清浄度の高い洗浄水を得ることができる。 It is desirable that the inside of each pipe, the reservoir, the portion of each pump that comes into contact with the liquid, and the portion of the fine bubble generating portion that comes into contact with the liquid be lined with, for example, a fluororesin. This makes it possible to prevent impurities such as rust from entering the liquid to be treated. Specifically, all of the parts are made of fluororesin, all the inner surfaces of the parts are made of fluororesin, or they are lined with fluororesin. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene. Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene/chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and the like can be used. Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable. As a result, elution of metal ions and mixing of foreign matter are prevented. Therefore, even when used for semiconductor cleaning, for example, cleaning water with a higher degree of cleanliness can be obtained.
次に、図２Ａ及び図２Ｂを用いて微細気泡発生部１００の具体的構成について説明する。なお、図２Ａは、図１の微細気泡発生部１００の模式断面図である。図２Ｂは、図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。特に限定されるものではないが、ここでは、被処理液体として水を用いる例を説明する。
Next, a specific configuration of the fine
微細気泡発生部１００は、円筒状で内部に水が流れる流路を有するメイン管１０２と、メイン管１０２から水を流出させる排出管１０６と、水をメイン管１０２の内側に噴射するためメイン管１０２の周囲に貫設された複数のノズル１０８，１１０と、メイン管１０２の内部に設けられて噴射された水を衝突させる壁となり又は微細気泡化させる気体を噴出させるロッド部材１１２と、ロッド部材１１２に気体を送るガスノズル１１４と、メイン管１０２を覆い保持する容器部材１１６と、から主に構成されている。メイン管１０２から排出管１０６に出られなかった水は図示されていないリリーフ弁が接続されているリリーフ管１０４から排出される。なお、微細気泡化させる気体としては、水素、空気、水の電気分解で生成するガスないし酸水素ガス、酸素、オゾン、窒素、二酸化炭素等（いずれも混合ガスの場合も含む）が、用途に応じて適宜に選択されて使用される。例えば、微細気泡化させる気体として、水素、空気、酸素、二酸化炭素等を用いた場合には、飲料用等とすることができる。また、例えば、微細気泡化させる気体として、オゾン、二酸化炭素等を用いた場合には、洗浄用等とすることができる。
The fine
メイン管１０２は、比較的太く肉厚な丸パイプであり、例えば金属材料が用いられて切削加工により成形されている。メイン管１０２は、長手方向の外周における中央部分に、全周に亘って凹部が設けられ、メイン管１０２の外周を覆う後述の外筒１１８との間に、空間１２０を形成している。メイン管１０２の凹部から内周に向かって、メイン管１０２の中心線方向に沿って、例えば６箇所の位置にそれぞれ一組であって、各組では例えば周方向へ略１２０度隔てた位置に３つのノズル１０８，１１０が設けられている。すなわち、各実施形態では、３個×６組＝１８個のノズル１０８，１１０が設けられている。各ノズルノズル１０８，１１０は、その周囲に雄ネジ部が形成されており、メイン管１０２に設けられた対応する雌ネジ部に対してシールされた状態で螺合されている。ある一組のノズルと隣接する一組のノズルとの周方向の位置は例えば約６０度ずらされている。図２の流通空間１２６に相当する部分に円形ないし楕円形で描かれている図形は、ノズルの配置を模式的に示している。
The
このうち、最もリリーフ管１０４側にある１組である３個のノズル１１０も、他のノズル１０８と同様に、メイン管１０２の中心線に向かって垂直に空間１２０からねじ込まれているが、噴射部１１０ｈが流通空間１２６の中心線に対して所定の噴射角度θ1（図４参照）傾けて設けられているため、ノズル１１０によって噴射される液体はメイン管１０２の軸に対して液体の進行方向に沿って斜めに噴射されるようになっている。なお、各ノズル１０８，１１０の取付角度は、取付構造を簡略化する観点から、メイン管１０２の中心線に向かって垂直とするものとして説明したが、本発明では全てのノズル１０８，１１０をメイン管１０２の中心線に向かって垂直に取付けるものに限定されるものではなく、必要に応じて、１つ又は複数のノズル１０８，１１０を後述の流通空間１２６の上流から下流に向かう方向に傾けて設けることも可能である。また、噴射角度θ1は適宜設定可能であるが、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度とすることができる。Of these, one set of three
これらのノズル１０８，１１０の具体的な構成は後述するが、これらのノズル１０８，１１０の口径は同一である必要はない。例えば、これらのノズル１０８，１１０の少なくとも１つが他のものよりも口径が異なるものとすることができる。また、該口径が異なるノズルに対して別の加圧手段から水が供給されるようにしてもよい。この場合の加圧手段としてのポンプの設定圧力は、所定の圧力に設定されており、該設定圧力は他のものと同じ圧力であってもよいし、異なる圧力であってもよい。
Although the specific configurations of the
ロッド部材１１２は丸棒状の部材であり、メイン管１０２の内部に、メイン管１０２と中心線が略一致するように収納されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２よりも長い寸法を有しており、その両端がメイン管１０２の両端面より突出するように挿入されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２の内径よりも細い外径を有している。ロッド部材１１２は、排出管１０６及びリリーフ管１０４において、それぞれ複数の止めネジ１２２により、メイン管１０２の内部空間に、メイン管１０２の中心線とロッド部材１１２の中心線とが略一致するように配置されている。従ってメイン管１０２とロッド部材１１２との間には、ロッド部材１１２の周囲に、噴出孔１２４（ロッド部材１１２から気体を注入するための噴出孔。図２Ｂ参照。）の口径の例えば略２０倍以下の範囲である２〜６ｍｍ程度の水が流れる流通空間１２６が形成されている。
The
また、ロッド部材１１２は、外径寸法が略同一の細長い中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０から構成されている。なお、図２Ａにおいては、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０については、断面図ではなく、中空ロッド１２８の中空部１３６は点線で模式的に描かれている。中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は、中空ロッド１２８の先端の雌ネジ部１３２（図２Ｂ参照。）と中実ロッド１３０の先端の雄ネジ部１３４（図２Ｂ参照。）とによりシールされた状態で螺合されている。この結合した状態で、中空ロッド１２８がメイン管１０２内部の水の流れの上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に配置され、中実ロッド１３０がメイン管１０２内部の水の流れの下流側（図２Ａ及び図２Ｂの左側）に配置されている。中空ロッド１２８は、その中心線に沿って中空部１３６を備える有底筒状の丸棒であって、有底側が上流側（図２の右側）に向けられて使用されている。これらのメイン管１０２及びロッド部材が本発明の原液体流通手段を構成している。なお、本実施形態では、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０は別体として成形され、雌ネジ部１３２及び雄ネジ部１３４により一体化されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は一体に成形することも可能である。
Further, the
また、中空ロッド１２８の開放端側には雌ネジ部１３２が設けられ、中実ロッド１３０の雄ネジ部１３４と螺合されている。中空ロッド１２８は、有底側に、その中心線に対して略垂直となるように貫通孔１４２が開けられ、該貫通孔１４２の内周には管用雌ネジが設けられている。該管用雌ネジに、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がシールされた状態で螺合され、処理気体発生部から供給された気体が湿潤化されたうえで、中空部１３６にパイプ１３８を通して供給されている。また、中空ロッド１２８は、開放端側の雌ネジ部１３２にかからない筒状部分に、小径の噴出孔１２４が複数設けられており、中空部１３６の湿潤化された気体を流通空間１２６の水中に噴出させ、バブリングできるように構成されている。中実ロッド１３０は丸棒であって、雄ネジ部１３４側が上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に向けられて、中空ロッド１２８と接合されている。雄ネジ部１３４は、中実ロッド１３０の先端に突設された円柱に設けられ、雌ネジ部１３２と螺合されている。
A
ガスノズル１１４は、パイプ１３８を介して処理気体発生部２０（図１参照）に接続されており、中空ロッド１２８の中空部１３６に気体を送ることができるように構成されている。
The
リリーフ管１０４は、メイン管１０２と略同一の内径を有するが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、リリーフ管１０４の一端はメイン管１０２に連結されている。また、リリーフ管１０４の長手方向の中央部分には、リリーフ管１０４の外周面からその中心線に向って略垂直にガスノズル１１４を通す貫通孔１４３が設けられている。この貫通孔１４３には管用雌ネジが設けられており、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がリリーフ管１０４をシールされた状態で貫通して中空ロッド１２８に接続するように構成されている。
The
また、リリーフ管１０４には、貫通孔１４２より図２Ａ右側の外周面に、リリーフ管１０４の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように小径の止め穴（図示省略）が複数設けられ、該止め穴には管用雌ネジが設けられている。この管用雌ネジに嵌合する止めネジ１２２をシールされた状態で螺合することにより、中空ロッド１２８に複数の方向から止めネジ１２２が当接されて、ロッド部材１１２が支持されている。なお、以下に述べる各実施形態では、リリーフ管１０４には図示しないリリーフ弁が設けられており、流通空間１２６から排出管１０６に出られなかった水を排出する。また、中実ロッド１３０は必ずしも必要ではなく、中実ロッド１３０が存在しない場合には、中空ロッド１２８の下流側は閉じられている。
In addition, the
排出管１０６は、リリーフ管１０４と略同一の形状で略同様な構造を有している。すなわち、排出管１０６は、メイン管１０２及びリリーフ管１０４と略同一の内径を有しているが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、排出管１０６の一端はメイン管１０２に連結されている。排出管１０６の他端は、排出接続管２２（図１参照）を介して、下流側の水を貯留した貯留槽１２（図１参照）に接続されている。また、排出管１０６には、外周面から排出管１０６の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように複数の小径の止め穴（図示省略）が開けられ、該止め穴には管用雌ネジ（図示省略）が設けられている。各管用雌ネジに止めネジ１２２をシールした状態で螺合することにより、中実ロッド１３０に対して止めネジ１２２が複数の方向から当接することによりロッド部材１１２が支持されている。
The
容器部材１１６は、主にメイン管１０２の外周を密着して覆うパイプ状の外筒１１８と、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端を塞ぐ一対の側壁１４０とで構成されている。外筒１１８は、メイン管１０２と同程度の長さを有し、メイン管１０２の外径より僅かに大きな内径を有している。外筒１１８内にメイン管１０２を収納するときに、シールして結合させるために、メイン管１０２の外周部の両端には空間１２０を挟み込むように溝が設けられており、その溝内にそれぞれＯリング１４４が介装されている。
The
また、外筒１１８の外周部にはその中心線に対して略垂直方向に穴が開けられており、メイン管１０２との間に形成される空間１２０へ水を供給するためのパイプ１４６がシールされた状態で接続されている。パイプ１４６から空間１２０に送られた水は、前記の介装されたＯリング１４４等により外部に漏れ出さないように構成されている。パイプ１４６から供給された水は、密閉されている空間１２０で分流して、各ノズル１０８，１１０へ流れる構造になっている。従って、パイプ１４６は、各ノズル１０８，１１０と個別に配管することなく連結されているので、簡単な構造で複数のノズル１０８，１１０と連結させることができる。
Further, a hole is formed in the outer peripheral portion of the
また、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端面には、複数のネジ穴が設けられており、該ネジ穴に対してボルト１４８を螺合することにより、外筒１１８の両端面には側壁１４０がネジ止めされ、外筒１１８の両端面が塞がれている。側壁１４０は、外筒１１８の側面を全て覆う略円盤状の部材である。側壁１４０の円の中心部分には、リリーフ管１０４又は排出管１０６と略同径の穴が開けられている。その穴に管用雌ネジが設けられ、リリーフ管１０４又は排出管１０６に設けられた雄ネジがシールされた状態で螺合するようになっている。また、側壁１４０は、外周部に座ぐり穴を周囲に設けた貫通孔が開けられており、この貫通孔に通したボルト１４８を外筒１１８のネジ穴に螺合することにより、外筒１１８に対してボルト止めされている。また、前記メイン管１０２の両端部において、流通空間１２６より外周方に円環状の溝が設けられており、そこにＯリング１５０がそれぞれ挿入されている。従って、側壁１４０が、外筒１１８の側面を密閉して覆うことにより、メイン管１０２の流通空間１２６を流れる水が外部に漏れ出さないように構成されている。
Further, a plurality of screw holes are provided on both end faces of the
次に、この微細気泡発生部１００による微細気泡の発生方法について説明する。パイプ１４６から空間１２０中に例えば７ＭＰａに加圧された水を送り込み、ノズル１０８，１１０の空間１２０側の開口より流通空間１２６に突出されたノズル１０８，１１０の先端開口より水を噴射させる。噴射された水の多くは、中実ロッド１３０若しくは中空ロッド１２８の外表面に衝突する。このときガスノズル１１４から中空ロッド１２８の中空部１３６に、例えば０．５ＭＰａ以下の圧力の所定の気体を供給してもよい。注入された気体は、噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射される。最も上流側（図２Ａ右側）にあるノズル１１０は下流側に向けて斜めに水を噴射するようになされているため、流通空間１２６において図２Ａの右から左へと水の流れが生じる。これにより、微細気泡を含んだ水は、右から左へと送り出される。ここで、流通空間１２６の厚み（メイン管１０２の内径と中実ロッド１３０の外径の差（半径差））は、微細気泡の発生を効率化するために適宜調整することができる。
Next, a method of generating fine bubbles by the fine
パイプ１３８を介してロッド部材１１２の中空ロッド１２８を通った気体は噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射されることにより、バブリングされる。ここで発生した泡は一番上流側（図２Ａの一番右側）に設けられた一組の３個のノズル１１０から噴出された水による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流により微細化されながら、下流側に押し流される。下流側に押し流された泡を含んだ水はノズル１１０の隣の組の３つのノズル１０８による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。メイン管１０２の周方向から見て、ノズル１１０の配置と、隣接する組のノズル１０８との配置は６０度ずつ、ずれていることにより、撹拌するような水流が発生することにより、発生した泡はさらに微細化される。
The gas that has passed through the
次に、下流側に押し流された泡を含んだ水は、その隣の組の３つのノズル１０８による、中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。このような工程を６組のノズル１０８，１１０について繰り返されることにより、泡の微細化が促進され、最も下流側の組のノズル１０８により微細化された後の水には、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡水が精製される。すなわち、例えば、ノズルの仕様を変更するだけでも、微細気泡の粒径や濃度を調整することにより、微細気泡として、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを発生させることができるが、これに加えて、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つを併せて調整することより、その組み合わせにより、微細気泡の粒径や濃度をより適切に設定することができる。なお、微細気泡の粒径の調整には、微細気泡の粒径に応じた微細気泡の数の分布（例えば、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの数の比率）の調整も含まれる。
Next, the water containing bubbles that has been swept down to the downstream side is further atomized by the jet flow that impinges on the
［実施形態１］
実施形態１のノズル１０８，１１０の構成を図２〜図４を用いて説明する。実施形態１では、ノズル１０８，１１０の噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）がそれぞれ調整できる例を示す。[Embodiment 1]
The configurations of the
ノズル１０８とノズル１１０とは、流通空間１２６の中心線に対する噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）が相違するのみで、その他は実質的に同一の構成を備えているので、主としてノズル１０８に代表させて説明する。なお、以下においては、必要に応じてノズル１１０に対するノズル１０８の枝番１０８ａ〜１０８ｎと同一の構成部分については、同様の枝番１１０ａ〜１１０ｎを使用してその詳細な説明を省略することがある。なお、図２Ｂは図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。図３Ａは図２Ａの一方のノズル１０８の拡大底面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB断面図である。図４は、図２Ａの他方のノズル１１０の拡大断面図である。ノズル１０８，１１０を構成するこれらの部品は、特に限定されるものでは無いが、好ましくはフッ素樹脂で形成される。フッ素樹脂としては、上述したフッ素樹脂のいずれを用いることもできるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。あるいは、金属製の部品に対して、フッ素樹脂によるライニングを施したものを用いることもできる。The
図３Ａ及び図３Ｂを用いてノズル１０８について詳細に説明する。ノズル１０８は、実質的に円筒状のノズル外筒１０８ａと、該ノズル外筒１０８ａの内周側に設けられているノズル本体１０８ｆとからなる。ノズル外筒１０８ａの内周側には内部に液体が通され、ノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ｂの一点鎖線）に対して垂直な断面が略円形で直径がＤ１である開孔部１０８ｂが設けられている。なお、この開孔部１０８ｂが本発明の一実施形態の「大径開孔部」に対応する。ノズル外筒１０８ａの外表面には、雄ネジ部１０８ｓが設けられており、ノズル外筒１０８ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１０８はメイン管１０２に固定される。この固定の際には、固着用溝１０８ｒに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１０８ｓのフランジ１０８ｃ側には、ネジが形成されていない逃げ部１０８ｑが設けられている。
The
ノズル１０８がメイン管１０２に螺合された際に、噴射孔１０８ｊの中心線（図３の一点鎖線であり、ノズル１０８のノズル外筒１０８ａの中心線と一致している。）が設定どおりの方向を向くように調整されている。メイン管１０２の凹部における雌ネジ部の周囲、及び、ノズル１０８のフランジ１０８ｃの外周部には、ノズル１０８の周方向の位置決めの為の目印を設けておくことができる。これにより、ノズル１０８をメイン管１０２に螺合する作業を容易かつ精密に行うことができる。
When the
ノズル外筒１０８ａの一方側の端部には、メイン管１０２への取付けの際にノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ａの一点鎖線）方向の位置決めのためのフランジ１０８ｃが形成されている。ノズル外筒１０８ａの他方側の端部は、中心線（図３Ａの一点鎖線）に沿った断面が実質的に円錐体状の切り欠き孔１０８ｄが形成されている。また、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの底に対応する位置には、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは最大径Ｄ２を有する実質的に球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅが形成されている。ノズル本体１０８ｆは、実質的に球状の回動部１０８ｇと、球状の回動部１０８ｇの外周部から放射方向へ延在する円筒状の噴射部１０８ｈとを備えており、Ｄ２は実質的に球状の回動部１０８ｇの直径に相当する。円筒状の噴射部１０８ｈの径Ｄ３は、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは小径とされている。すなわち、実施形態１のノズル１０８においては、Ｄ２＞Ｄ１＞Ｄ３とされている。
A
ここで、ノズル外筒１０８ａに球状の回動部１０８ｇを組み付ける方法として一例を説明する。例えばノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃからなる部材をその中心線（図３の一点鎖線を参照。）に沿って少なくとも２分割する。この分割した一方の部材における球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅに球状の回動部１０８ｇを噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように嵌め込む。この状態では、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっているため、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。次に、この分割した一方の部材に対して、分割した他方の部材を、回動部１０８ｇを挟み込むように一体に組み付ける。２分割されたノズル外筒１０８ａを組み付けた後に、ナット部材１０８ｐをノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまでねじ込んで固着する。なお、この固着のためにナット部材１０８ｐを用いて固着することに代えて、例えば２分割されたノズル外筒１０８ａ間を貫通するネジ孔に適宜のネジ部材を利用して固着したり、２分割されたノズル外筒１０８ａ同士を接着剤により固着したりすることも可能である。この固着手段により、ノズル外筒１０８ａのノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に回動可能に嵌め込まれたノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃと共に、強固に一体に固定される。
Here, an example will be described as a method of assembling the spherical
ここでは、ノズル外筒１０８ａを２分割して球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、ノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込むことも可能である。このノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を変形例として説明する。まず、変形例におけるノズル外筒１０８ａの内周側の形状と寸法について説明する。変形例のノズル本体固定用開孔１０８ｅは、フランジ側は図３Ｂと同様に球状であるが、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径（図３Ｂにおいては、Ｄ２の矢印で示した部位が対応）と一致する部位よりも先端側では、ここから先端側に向かうにつれて僅かに縮径していき、さらに、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄに達した部位が最小径（なお、この変形例でいう最小径とは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径よりも先端側において最小径であることを意味し、例えば図３ＢにおいてＤ１の径等を意味するものではない。）となり、切り欠き孔１０８ｄの最小径部よりも先端側では円錐状に拡径していくような形成されている。そして、ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前は、切り欠き孔１０８ｄは僅かに広がっており、この時の切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致している。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまで締め込むと、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなる。次に、変形例においてノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込み、固定する方法を説明する。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前の状態で、ノズル外筒１０８ａの先端側からノズル本体固定用開孔１０８ｅまで、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇを挿入する。この時、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致しているので、直径Ｄ２の径を持つ回動部１０８ｇは、切り欠き孔１０８ｄの最小径部を通過することができる。また、この時、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２よりも僅かに大きいため、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっており、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定したら、次に、ノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまで、ナット部材１０８ｐをねじ込んで固着する。ナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまでねじ込むことにより、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなり、また、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２と実質的に等しくなるまで縮径されるため、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に強固に一体に固定される。
Here, an example in which the nozzle
ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈと反対側の回動部の中央部には、実質的に円錐体状の開孔部１０８ｋが形成されており、この円錐体状の開孔部１０８ｋはノズル外筒１０８ａの内周側に形成された開孔部１０８ｂに連通している。この円錐体状の開孔部１０８ｋの開孔部の径Ｄ４はノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりも大きくなるように設定されている。
A substantially cone-shaped
球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａの円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの壁部と噴射部１０８ｈ先端ないし根元が接触するまで、ノズルの中心線（図３Ａの一点鎖線）の周囲を回動可能である。ただし、ここでは、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの径Ｄ４とノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１と角度αとを適切に選択することにより、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを回動させてもノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍがノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に直接露出しないようになされている。αは例えば１００°〜１４０°程度、例えば１２０°程度とすることができる。これにより、ノズル本体１０８ｆの回動部１０８ｇにおける開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍが直接ノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に位置して高圧の液体に直接接触することにより損傷してしまうことを抑制することができると共に、開孔部１０８ｂから開孔１０８ｉに向かう原液体の流れが乱れることを抑制することができる。
The spherical
また、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの頂部から噴射部１０８ｈ側に向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１０８ｉが噴射部１０８ｈの近傍まで設けられており、噴射部１０８ｈの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の噴射孔１０８ｊが設けられており、円筒状の開孔１０８ｉと噴射孔１０８ｊとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１０８ｎとされている。この遷移開孔部１０８ｎにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。なお、円筒状の開孔１０８ｉは本発明の一実施形態の中径開孔部に対応する。これにより、ノズル外筒１０８ａを経てノズル１０８内に流入した原液体は、円筒状の開孔１０８ｉを通過する内に加圧及び整流され、さらに遷移開孔部１０８ｎを通過する内に加圧されて噴射孔１０８ｊから噴射される。なお、開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊの長さは、この開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１０８ｊの長さＬ１は、噴射孔１０８ｊの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。また、特に限定されるものではないが、噴射孔１０８ｊの径は０．１ｍｍから１ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍから０．５ｍｍとすることができる。さらに、ノズル本体１０８ｆの材質は、耐摩耗性、耐腐食性が高いものが望ましく、例えばステンレス製でＨＲＣで６０以上のもの等が挙げられる。
Further, a
図４を用いて、ノズル１１０について説明する。ノズル１１０は、ノズル１０８（図３Ａ、図３Ｂを参照。）において、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを図面上左側に予め定めた角度だけ傾け、流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜きの矢印）に対して噴射孔１１０ｊの中心線（図４においてθ1の角度で傾いている一点鎖線）がθ1だけ傾いた構成を備えており、その他の構成は実質的にノズル１０８と同様の構成を備えている。ノズル１１０の場合も、ノズル本体１１０ｆの噴射部１１０ｈが予め定めた角度となるように組み付けた後に、適宜の手段により噴射部１１０ｈの位置が強固に一体に固定される。これにより、実施形態１の微細気泡液製造装置１０で使用するための予め準備された２種類の仕様のノズルが得られる。また、ここでは回動部１０８ｇの形状を球状として説明したが、本発明では回動部１０８ｇの形状は球状に限定されるものではなく、例えばたまご形、または、円筒形等とすることも可能である。The
このようにして組み立てられたノズル１０８，１１０を、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、メイン管１０２に取付けることにより、実施形態１の微細気泡発生部１００が得られる。これにより、パイプ１４６からメイン管１０２内に供給された水は、ノズル１１０（１０８のノズル外筒１１０ａ（１０８ａ）に形成された開口部１１０ｂ（１０８ｂ）、ノズル本体１１０ｆ（１０８ｆ）の回動部１１０ｇ（１０８ｇ）に形成された開孔１１０ｋ（１０８ｋ）、噴射部１１０ｈ（１０８ｈ）に形成された噴射孔１１０ｊ（１０８ｊ）を経て流通空間１２６内に噴射され、パイプ１３８から供給された所定の気体と混合されて微細気泡液が調製され、排出管１０６から貯留槽１２へ供給される。
By attaching the
このような実施形態１のノズル１０８，１１０によれば、単一のノズルであっても流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1（図４参照。θ1＝９０°の場合も含む。）を任意に設定できるため、噴射角度θ1が異なる複数の仕様のノズルを容易に実現することができる。すなわち、例えばノズル１０８の流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1＝９０°とし、ノズル１１０の噴射角度θ1<９０°（例えば４５°〜７５°程度、例えば、６０°程度）することにより、ノズル１０８，１１０のそれぞれをメイン管１０２に略垂直にねじ込むことにより取付けても、ノズル１０８はメイン管１０２の中心線に対して垂直方向に液体を噴射させ、ノズル１１０はメイン管１０２の中心線に対して傾いた方向に液体を噴射させることができるようになる。According to the
なお、流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対するノズル１１０の噴射角度θ1は、下流方向（図４の左方向）では０°≦θ1＜９０°となり、上流方向（図４の右方向）では９０°＜θ1≦１８０°となるが、９０°＜θ1≦１８０°となる場合には、ノズル１１０は上流側に向けられることになる。流通空間１２６内の水の流れの下流方向へ向かうようにするためにはノズル１１０の噴射角度は０°≦θ1＜９０°、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度に設定することが望ましい。また、ノズル１０８についても、０°≦θ1≦１８０°に設定することも可能である。さらには、各組ごとに、ノズル１０８，１１０の噴射角度を異ならせることも可能である。また、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1は同一に設定されるが、これに限定されるものではなく、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1を異なるものに設定することも可能である。噴射角度θ1を適宜調整することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。The injection angle θ 1 of the
また、各ノズル１０８，１１０において流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度を、メイン管１０２の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。Further, in each of the
なお、ノズル１０８，１１０は、回動部１０８ｇ，１１０ｇにおいて、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊが形成された噴射部１０８ｈ，１１０ｈが、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線（図３Ａの一点鎖線、及び、図４の太い白抜き矢印に対して垂直な一点鎖線、以下同様。）に対して所定の距離だけ偏心して設けられていてもよい。このような構成を備えるノズル１０８，１１０によって、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線を中心にして回動部１０８ｇ，１１０ｇを回動させることにより、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊの位置を調整することができる。
In the
［実施形態２］
実施形態１では、ノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線に向かう例を示したが、実施形態２では、噴射部１０８ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整でき、噴射部１０８ｈの中心線がメイン管１０２の中心線からずれた方向に向かう例を説明する。[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example in which the liquid ejection directions of the
このようなノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線からずれた方向となるようにした実施形態２のノズル１０８，１１０を、ノズル１０８を用いた場合について図５を用いて説明する。なお、図５は、図２ＡのV−V断面図である。また、図５においては、図１〜図４で説明したものと同様の構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
The
実施形態２で用いたノズル１０８は、図５に矢印で示されているように、水の噴射方向がメイン管１０２ないし中実ロッド１３０の中心線に向かう方向からずれた方向としたものである。ノズル１０８の噴射部１０８ｈの中心線が、メイン管１０２の半径方向と周方向についてずれた（図５の矢印を参照）ものを採用すれば、水の噴射方向は周方向にずれるため、水が中実ロッド１３０に衝突する角度を調整することができる。これにより、噴出した水が中実ロッド１３０の周囲を所定方向に回るような噴流を発生させることができる。各組のノズル１０８ごとに上流から下流に向かって順次、噴流の向きを変えることによって、噴流の回転方向の境界面において大きな撹拌作用が生じ、この撹拌作用によって微細気泡液が得られる。
In the
流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流に対する、噴射部１０８ｈの中心線（図５の一点鎖線、以下同様。）の角度をθ2とする。流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流の場合には、０°≦θ2＜９０°であり、噴射部１０８ｈの中心線が中実ロッド１３０の中心線（中実ロッド１３０の中心）に向かう方向である場合には、θ2＝９０°であり、流通空間１２６の下流側から見て、時計方向の噴流の場合には、９０°＜θ2≦１８０°である。なお、このような構成をノズル１１０に適用した場合においても同様の作用効果が得られる。When viewed from the downstream side of the
また、各ノズル１０８，１１０において噴射角度を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度をメイン管１０２の中心線に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。
Further, since the injection angles of the
なお、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整することに加え、さらに、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの流通空間１２６の中心線（メイン管１０２の中心線方向、図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を、０°≦θ1≦１８０°の範囲で調整できるようにしてもよい。これにより、噴射角度θ1、θ2を適宜調整するし、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。In addition to adjusting the angle θ 2 (see FIG. 5) of the center lines of the
［実施形態３］
実施形態３では、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの噴射角度θ1、θ2が固定されており、仕様の異なる複数種類のノズルを用意した例を示す。[Third Embodiment]
The third embodiment shows an example in which the ejection angles θ 1 and θ 2 of the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、例えば噴射孔１６０ｈの径Ｄ６、噴射孔１６０ｈの長さＬ１、開孔１６０ｆの径Ｄ５、遷移開孔部１６０ｇの形状や寸法や角度β、及び、流通空間１２６の中心線に対する噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2の仕様の異なるものを複数種類、用意したものである。図６には、仕様の異なる３種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを例示する。図６Ａは実施形態３のノズル１６０の底面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIB−VIB断面図であり、図６Ｃは実施形態３の別の仕様のノズル１６０Ａの底面図であり、図６Ｄは図６ＣのVID−VID断面図であり、図６Ｅは実施形態３のさらに別の仕様のノズル１６０Ｂの底面図であり、図６Ｆは図６ＥのVIF−VIF断面図である。実施形態３のノズル１６０、１６０Ａ、１６０Ｂは、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と比較すると、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇを特に設けずに、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇ部分とノズル外筒１０８ａ，１１０ａとは実質的に一体化されている点で相違している。
As shown in FIG. 6, the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂについて詳しく説明する。ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、ノズル筒部１６０ａ及びフランジ１６０ｂを有する。ノズル筒部１６０ａの外表面には、雄ネジ部１６０ｄが設けられており、ノズル筒部１６０ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂはメイン管１０２に固定される。フランジ１６０ｂには固着用溝１６０ｃが設けられており、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの固定の際には、固着用溝１６０ｃに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１６０ｄのフランジ１６０ｂ側には、ネジが形成されていない逃げ部１６０ｅが設けられている。
The
また、フランジ１６０ｂの中央部から、ノズル筒部１６０ａの噴射部１６０ｉへ向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１６０ｆが設けられており、噴射部１６０ｉの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の円筒状の噴射孔１６０ｈが設けられており、開孔１６０ｆと噴射孔１６０ｈとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１６０ｇとされている。この遷移開孔部１６０ｇにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。これにより、円筒状の開孔１６０ｆを経て流入した原液体、遷移開孔部１６０ｇを通過する内に加圧されて噴射孔１６０ｈから噴射される。なお、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１６０ｈの長さＬ１は、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。
Further, a
ノズル１６０とノズル１６０Ａとは、外形の寸法、開孔１６０ｆの径Ｄ５及び噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は略同一であり、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６，Ｄ６´、噴射孔１６０ｈの長さＬ１，Ｌ１´、及び、遷移開孔部１６０ｇの角度β，β´は異なる。また、ノズル１６０Ｂは、ノズル１６０及びノズル１６０Ａと比べると、外形の寸法は略同一であり、ノズル１６０Ｂでは、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈを有しない点で異なる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法は、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と略同一に設定されている。なお、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０では、ナット部材１０８ｐ、１１０ｐがフランジ１０８ｃに重なるように設けられていたのと同様に、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂでは、ナット部材１６０ｊが設けられている例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えばナット部材１６０ｊを設けない構成とすることもできる。ナット部材１６０ｊを設けない場合には、フランジ１６０ｂの厚みをナット部材１６０ｊの厚みの分を加えた厚みとすることにより、外形の寸法を実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と実質的に同等とすることができる。
The
このため、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、予め仕様の異なる複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを準備しておき、その複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの中から所望のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。また、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０及び実施形態１〜２のノズル１０８，１１０の外径寸法は略同一であるため、メイン管１０２を実施形態１〜３のいずれのノズルを用いた場合でも共用化できるため、汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。ノズル１６０Ｂは、噴射孔１６０を有しないノズルであるため、メイン管１０２に設けられたノズル取付孔を塞ぐために用いることができる。メイン管１０２に設けられたノズル取付孔をノズル１６０Ｂで塞ぐことにより、実質的にノズルの個数と配置を調整することができるため、汎用性を高めると共に、設計の自由度を高めることもできる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのいずれかに不具合が発生した場合には、そのノズルを交換することにより容易にメンテナンスを行うことができる。なお、後述の実施形態４のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法をノズル１０８，１１０の外形寸法と一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
Therefore, as the
また、前述のとおり、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましいが、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈのいずれか少なくとも１つの内周側に螺旋状溝を設けることもできる。また、図６に記載されたノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂにおける噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は９０°で共通しているが、この角度θ1及びθ2を変更する仕様とすることも可能である。例えば、実施形態１で説明した図４のように噴射孔１６０ｈの角度θ1を変更する仕様とすることもできるし、また、実施形態２で説明した図５のように、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線（図５において中実ロッド１３０の中心）からずれた方向に向かうような、角度θ２を変更する仕様とすることも可能である。Further, as described above, the lengths of the
なお、上記実施形態１〜２のノズル１０８，１１０を用いる場合にも、例えば噴射孔１０８ｊの径Ｄ６、開孔１０８ｉの径Ｄ５、及び、遷移開孔部１０８ｎの形状や寸法等の仕様の異なるものを複数種類、用意しておけば、その複数種類のノズル１０８，１１０の中から所望のノズル１０８，１１０を選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
Even when the
［実施形態４］
実施形態４では、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂをユニットの単位で複数のノズルをまとめて交換できる例を示す。なお、実施形態４では、実施形態１〜３で説明したノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂが使用可能である。[Embodiment 4]
The fourth embodiment shows an example in which a plurality of
交換するユニットとしては、例えばメイン管１０２を単位とすることができる。また、交換するユニットとしては、例えば一組の３個のノズル１０８，１１０部分を分割できるように構成しておき、この一組の３個のノズル１０８，１１０を単位として、交換するようにしてもよい。あるいは、交換するユニットとしては、複数組のノズル群を単位として、まとめて交換するようにしてもよい。さらには、空間１２０に配置されている全ての組のノズル群を単位として、全てのノズル１０８，１１０を一緒に交換できるようにしてもよい。図７には6個のノズル１０８，１１０を１つのユニットとした例を示す。ユニットＵ１〜Ｕ４の各ユニットは６個のノズル１０８，１１０を備えている。各ユニットは雌ネジ１０２ａ及び／又は雄ネジ１０２ｂを有しており、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士は、雌ネジ１０２ａ及び雄ネジ１０２ｂにより結合されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士がボルトにより結合されていてもよい。このように、ノズル１０８，１１０をユニット単位で交換することにより、ノズルの交換作業が容易となる。また、各ユニットの形状を同一のものとし、ユニットの数を選択することにより、異なる仕様の微細気泡発生部１００を得ることも可能である。また、例えばノズルに不具合が発生した場合に、ユニット単位で交換することにより、そのユニット内の不具合箇所を特定する必要がなくなるため、メンテナンスが容易となる。なお、ノズル１０８，１１０としては、実施形態１〜３で説明したいずれのノズル１０８，１１０を採用してもよい。また、メイン管１０２を共通化できるため、メイン管１０２の汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。なお、本実施形態のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、各ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法を一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
The unit to be replaced may be, for example, the
以上の実施形態では、被処理液体として水を用いる例を説明したが、水としては常水、純水、精製水等を含む。また、被処理液体としては、水に限定されるものではなく、例えば、水溶液や燃料も含む。水溶液としては、例えば、水に対して有機物又は無機物（例えば、海水を原料とした無機成分、にがり、フコイダン等）を含んだ水溶液等が挙げられる。被処理液体として水や水溶液を用いる場合には、飲料として供することもできる。また、燃料としては、例えばガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノール等が含まれる。被処理液体が燃料である場合には、微細気泡液とすることにより、燃料の改質が可能となる。 In the above embodiment, an example in which water is used as the liquid to be treated has been described, but the water includes ordinary water, pure water, purified water, and the like. Further, the liquid to be treated is not limited to water, and includes, for example, an aqueous solution and fuel. Examples of the aqueous solution include an aqueous solution containing an organic substance or an inorganic substance (for example, an inorganic component using seawater as a raw material, bittern, fucoidan, etc.) in water. When water or an aqueous solution is used as the liquid to be treated, it can be provided as a beverage. The fuel includes, for example, gasoline, light oil, heavy oil, kerosene, ethanol and the like. When the liquid to be treated is a fuel, the fuel can be reformed by using a fine bubble liquid.
例えば、被処理液体としてにがりを４％以上含有した水溶液を用い、オゾン濃度が４０ｐｐｍ以上の微細気泡液とすると、殺菌剤として使用することができる高濃度のオゾン含有微細気泡液が得られる。オゾン濃度は例えば１００ｐｐｍ以上とすることも可能である。にがりはオゾン含有微細気泡液のオゾン濃度を高くするために添加されているものであり、にがりの濃度が高いほどオゾン濃度が高くなる傾向があり、にがりの濃度は１００％まで高めることが可能である。なお、にがりの濃度が４％未満であってもオゾン含有微細気泡液を得ることは可能である。また、ノズルの調整によって、ナノバブルを含むオゾン微細気泡を発生させてオゾン含有微細気泡液を生成することも可能であり、その際の、オゾン微細気泡の粒径はノズルの調整によって設定可能である。このため、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの中のいずれか少なくとも１つを含むオゾン微細気泡を利用したオゾン含有微細気泡液を選択的に生成することが可能である。 For example, when an aqueous solution containing 4% or more of bittern is used as the liquid to be treated and a fine bubble liquid having an ozone concentration of 40 ppm or higher is obtained, a high-concentration ozone-containing fine bubble liquid that can be used as a germicide is obtained. The ozone concentration can be 100 ppm or more, for example. The bittern is added to increase the ozone concentration of the ozone-containing fine bubble liquid, and the higher the concentration of bittern is, the higher the ozone concentration is. The concentration of bittern can be increased to 100%. is there. Even if the bittern concentration is less than 4%, it is possible to obtain an ozone-containing fine bubble liquid. It is also possible to generate ozone fine bubbles containing nanobubbles to generate ozone-containing fine bubble liquid by adjusting the nozzle, and at that time, the particle size of the ozone fine bubbles can be set by adjusting the nozzle. .. Therefore, it is possible to selectively generate an ozone-containing fine bubble liquid using ozone fine bubbles containing at least one of micro bubbles, micro nano bubbles, and nano bubbles.
この発生されたオゾン含有微細気泡液は、例えばオゾン微細気泡液の原液のオゾンガス濃度は１００ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液のオゾンガス濃度が４ｐｐｍ以下まで希釈しても殺菌作用を有し、オゾン微細気泡液は１年以上の冷凍保存後のオゾンガス濃度が４ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液は殺菌作用に加え、臭気成分分解作用及び抗ウイルス作用を有しており、例えば超音波スケーラーと共に利用したり、うがい液として利用したりする口腔ケア等にも有効である。また、このオゾン微細気泡液は半導体洗浄等にも有効である。例えば、常温で製造から６か月以上経過しても、オゾン微細気泡液のオゾン濃度は、ＫＩ法による測定で１００ｐｐｍ以上に維持されている。また、オゾン微細気泡液は冷凍保存することも可能である。オゾン微細気泡液の原液（１００ｐｐｍ以上）を−２０℃で１年間保存した場合には、オゾン濃度は約４ｐｐｍを維持していた。オゾン微細気泡液は、細菌やウイルスを不活性することができ、また、有害な化学物質を分解することも可能である。さらに、オゾン微細気泡液に含まれるオゾンによる殺菌や脱臭の効果との相乗効果により、より高い、殺菌、脱臭等の効果が奏される。これにより、オゾン微細気泡液を用いると、細菌やウイルスを不活性、殺菌や脱臭の効果を奏する。また、耐性菌としての多剤耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、バンコマイシン耐性腸球菌（Enterococcus faecalis, E. faecium）、多剤耐性緑膿菌（Pseudonomas aeruginosa）、歯周病病原細菌としてのP.g.菌（Porphyromonas gingivalis）、P.i.菌（Prevotella intermedia)、A.a.菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、F.n.菌（Fusobacterium nucleatum）、及び、う蝕原性細菌としてのストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）等に対しても殺菌効果を奏する。オゾン微細気泡液のオゾンガス濃度を４ｐｐｍまで希釈しても殺菌効果を有するが、さらに、０．１ｐｐｍまで希釈した場合にも殺菌効果を奏した。さらに、オゾン微細気泡液の安全性は口腔内上皮・粘膜安全性試験等により確認されており、人体に対してほぼ有害作用を及ぼさない。 The generated ozone-containing fine bubble liquid has, for example, an ozone gas concentration of the stock solution of ozone fine bubble liquid of 100 ppm or more, and has a bactericidal action even when the ozone gas concentration of the ozone fine bubble liquid is diluted to 4 ppm or less. The aerated liquid has an ozone gas concentration of 4 ppm or more after frozen storage for one year or more, and the ozone fine aerated liquid has a bactericidal action, an odor component decomposition action and an antiviral action, and is used together with an ultrasonic scaler, for example. It is also effective for oral care and the like used as a mouthwash. Further, this ozone fine bubble liquid is also effective for cleaning semiconductors and the like. For example, the ozone concentration of the ozone fine bubble liquid is maintained at 100 ppm or more as measured by the KI method even after 6 months or more have passed since the production at room temperature. The ozone fine bubble liquid can also be frozen and stored. When the stock solution of ozone fine bubble liquid (100 ppm or more) was stored at -20°C for one year, the ozone concentration was maintained at about 4 ppm. Ozone fine bubble liquid can inactivate bacteria and viruses, and can also decompose harmful chemical substances. Furthermore, due to the synergistic effect with the effect of sterilization and deodorization by ozone contained in the ozone fine bubble liquid, higher effects such as sterilization and deodorization are achieved. As a result, when the ozone fine bubble liquid is used, bacteria and viruses are inactivated, and sterilization and deodorizing effects are exhibited. In addition, multidrug-resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus), vancomycin-resistant enterococci (Enterococcus faecalis, E. faecium), multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa (Pseudonomas aeruginosa), Pg bacteria as a periodontal pathogen (Porphyromonas gingivalis), Pi bacteria (Prevotella intermedia), Aa bacteria (Aggregatibacter actinomycetemcomitans), Fn bacteria (Fusobacterium nucleatum), and Streptococcus mutans as a cariogenic bacterium. Play. Even if the ozone gas concentration of the ozone fine bubble liquid is diluted to 4 ppm, it has a bactericidal effect, and even when it is diluted to 0.1 ppm, a bactericidal effect is exhibited. Further, the safety of ozone fine bubble liquid has been confirmed by oral epithelial/mucosal safety test and the like, and it has almost no harmful effect on the human body.
また、以上の実施形態では、各ノズル１０８，１１０，１１０Ａはメイン管１０２に対して、メイン管１０２の中心線に対して垂直にねじ込まれた例を説明したが、各ノズルの取付角度は必ずしもメイン管１０２の中心線に対して垂直である必要なく、例えば一番上流側のノズル１１０を下流側に傾けるような向きに取付けることも可能である。
Further, in the above embodiment, an example in which the
また、ノズルの数は、一組につき３個のノズルを有し、これを６組有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一組に含まれるノズルの数及び組の数は任意であり、発生させる微細気泡の粒径に応じて、適宜選択可能である。 Further, the number of nozzles is described as having three nozzles per set and six sets, but the present invention is not limited to this, and the number of nozzles included in one set and The number of groups is arbitrary and can be appropriately selected according to the particle size of the fine bubbles to be generated.
１０…微細気泡液製造装置 １２…貯留槽
１４…循環配管 １６…高圧ポンプ
１８…導入接続管 ２０…処理気体発生部
２２…排出接続管 ２４…採集配管
２６…低圧ポンプ ２８…供給配管
２９…製品貯留槽 １００…微細気泡発生部
１０２…メイン管 １０２ａ…雌ネジ
１０２ｂ…雄ネジ １０４…導入管
１０６…排出管 １０８，１１０…ノズル
１０８ａ，１１０ａ…ノズル外筒 １０８ｂ，１１０ｂ…開孔部
１０８ｃ，１１０ｃ…フランジ １０８ｄ，１１０ｄ…円錐体状の切り欠き孔
１０８ｅ，１１０ｅ…ノズル本体固定用開孔 １０８ｆ，１１０ｆ…ノズル本体
１０８ｇ，１１０ｇ…球状の回動部 １０８ｈ，１１０ｈ…噴射部
１０８ｉ，１１０ｉ…円筒状の開孔 １０８ｊ，１１０ｊ…噴射孔
１０８ｋ，１１０ｋ…円錐体状の開孔 １０８ｍ，１１０ｍ…端部
１０８ｎ，１１０ｎ…遷移開孔部 １０８ｐ，１１０ｐ…ナット部材
１０８ｑ，１１０ｑ…逃げ部 １０８ｒ，１１０ｒ…固着用溝
１０８ｓ，１１０ｓ…雄ネジ部 １１２…ロッド部材
１１４…ガスノズル １１６…容器部材
１１８…外筒 １２０…空間
１２２…止めネジ １２４…噴出孔
１２６…流通空間 １２８…中空ロッド
１３０…中実ロッド １３６…中空部
１３８…パイプ １４０…側壁
１４２，１４３…貫通孔 １４４…Ｏリング
１４６…パイプ １４８…ボルト
１５０…Ｏリング １６０，１６０Ａ，１６０Ｂ…ノズル
１６０ａ…ノズル筒部 １６０ｂ…フランジ
１６０ｃ…固着用溝 １６０ｄ…雄ネジ部
１６０ｅ…逃げ部 １６０ｆ…開孔
１６０ｇ…遷移開孔部 １６０ｈ…噴射孔
１６０ｉ…噴射部 ２００…ナノバブル水素水製造装置
２０２…メイン管 ２０４…第１のノズル
２０６…第２のノズル ２０８…加圧液体供給空間
２１０…流体 10... Fine bubble
142, 143... Through-
本発明は微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及びこの微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液に関する。 The present invention relates to a fine bubble liquid production apparatus, a fine bubble liquid production method, and a fine bubble liquid produced by this fine bubble liquid production method.
近年、微細気泡液を応用した技術が注目されてきている。微細気泡を含む液体は、燃料の改質、半導体洗浄、汚濁水の洗浄、殺菌又は消毒、生体への適用等、様々な用途での活用が期待されてきている。 In recent years, a technique applying a fine bubble liquid has been drawing attention. Liquids containing fine bubbles are expected to be utilized in various applications such as fuel reforming, semiconductor cleaning, dirty water cleaning, sterilization or disinfection, and application to living bodies.
特許文献１には、高圧にされた燃料を噴射するノズルと、ノズルから噴射された燃料が衝突する壁とを備えるナノバブル化手段を備えた燃料製造装置により、燃料の改質を行う技術が開示されている。
特許文献２には、処理される原液体（水道水等）に高圧流体を噴射して飲料用のナノバブル水素水を製造する装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses an apparatus for producing nanobubble hydrogen water for beverage by injecting a high-pressure fluid onto a raw liquid (tap water or the like) to be treated.
特許文献３には、オゾンが混合した無機水溶液を、バブル発生ノズルを通過させることにより、マイクロバブルを発生させることにより、殺菌剤を製造する方法が記載されている。 Patent Document 3 describes a method for producing a bactericide by causing an inorganic aqueous solution mixed with ozone to pass through a bubble generation nozzle to generate microbubbles.
なお、本明細書では、直径が１０μｍ〜数十μｍ以下の気泡のことをマイクロバブルと称し、直径が数百ｎｍ〜１０μｍ以下の気泡のことをマイクロナノバブルと称し、また、直径が数百ｎｍ以下の気泡のことをナノバブルと称し、これらを総称して微細気泡という。 In this specification, bubbles having a diameter of 10 μm to several tens of μm or less are referred to as microbubbles, bubbles having a diameter of several hundred nm to 10 μm or less are referred to as micro-nanobubbles, and the diameter is several hundred nm. The following bubbles are called nano bubbles, and these are collectively called fine bubbles.
上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、図８に示したように、複数のノズルから高圧にされた燃料を燃料マトリクス中に噴射することでエマルジョン燃料を得ている。しかしながら、上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
In the fuel production apparatus disclosed in
また、上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置では、図９に示したように、メイン管２０２に垂直に固定された少なくとも１つの第１のノズル２０４と、メイン管２０２に傾斜した状態で取付けられた少なくとも１つの第２のノズル２０６とを有しており、加圧液体供給空間２０８に導入された高圧液体は、一部が第１のノズル２０４を経てメイン管２０２の内部を流れる流体２１０に向けて噴射され、他の部分が第２のノズル２０６を経てメイン管２０２の内部の内部を流れる流体２１０に向けて噴射されるようになっている。
In addition, in the nanobubble hydrogen water production device disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 9, at least one
上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置２００によれば、第２のノズル２０６から噴射される高圧液体は、メイン管２０２の内部に出口側（図９の矢印側）に向けて噴射されるため、メイン管２０２の内部を流れる液体に対して出口側へ向かうことを強いる作用を有しているので、ナノバブル水素水の製造効率が向上する。しかしながら、第２のノズル２０６はメイン管２０２に傾斜した状態で取付けられているので、メイン管２０２の構造が複雑となるという課題がある。加えて、上記特許文献１に開示されているものと同様に、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
According to the nanobubble hydrogen
さらに、上記特許文献３に開示されている殺菌剤製造方法では、バブル発生ノズルを通過させることによりマイクロバブルを発生させているが、バブル発生ノズルの構成が複雑であるという課題がある。加えて、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているものと同様に、ノズル配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
Further, in the disinfectant manufacturing method disclosed in Patent Document 3, micro bubbles are generated by passing through the bubble generating nozzle, but there is a problem that the structure of the bubble generating nozzle is complicated. In addition, since the nozzle arrangement and the specifications of the nozzles are fixed similarly to the ones disclosed in
このように、従来の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法では、ノズルの取付ないし固定するための構成が複雑であり、また、ノズルの配置及びノズルの仕様が固定されているものであったため、微細気泡液製造装置に利用する微細気泡の粒径の範囲が限定されており、微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法としては汎用性が欠け、用途ないし目的に応じて専用の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法とされていた。 As described above, in the conventional apparatus for producing fine bubble liquid or the method for producing fine bubble liquid, the structure for attaching or fixing the nozzle is complicated, and the arrangement of the nozzle and the specifications of the nozzle are fixed. Therefore, the range of the particle size of the fine bubbles used in the fine bubble liquid production apparatus is limited, and it lacks versatility as a fine bubble liquid production apparatus or a fine bubble liquid production method, and it is not possible to use special fine particles depending on the application or purpose. It is said to be an apparatus for producing a bubble liquid or a method for producing a fine bubble liquid.
本発明は、ノズルを取付ないし固定するための構成が簡略であり、容易にノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにし、用途ないし目的に応じた所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法、及び、この微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液を提供することを目的とする。 The present invention has a simple structure for attaching or fixing a nozzle, and makes it possible to easily adjust or change the arrangement and specifications of the nozzle, and to generate fine bubbles having a desired particle size according to the application or purpose. An object of the present invention is to provide a device for producing fine bubble liquid, a method for producing fine bubble liquid, and a fine bubble liquid produced by the method for producing fine bubble liquid, which can produce the contained fine bubble liquid.
本発明の第１の態様の微細気泡液製造装置は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を備える微細気泡液製造装置であって、
前記複数のノズルは、噴射孔の噴射角度、噴射孔の口径、又は、噴射孔の角度の少なくとも１つが可変ないし固定であることを含む仕様の異なる複数種類のノズルからなり、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが予め準備された前記仕様の異なる複数種類のノズルの中から選択されたものであり、
前記ノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、又は、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする。なお、本発明においては、微細気泡を用いて調製された液体を微細気泡液と称する（以下同じ）。
The apparatus for producing a fine bubble liquid according to the first aspect of the present invention is
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles provided along the raw liquid flow means, having a jet hole for jetting the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A fine bubble liquid manufacturing apparatus comprising:
The plurality of nozzles is composed of a plurality of types of nozzles having different specifications including that at least one of the injection angle of the injection hole, the diameter of the injection hole, and the angle of the injection hole is variable or fixed,
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
At least one of the plurality of nozzles is selected from a plurality of types of nozzles having different specifications prepared in advance,
The specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the supply amount of the raw fluid by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, the addition Fine bubbles containing fine bubbles having a predetermined particle size according to at least one of the number of times the raw fluid is circulated by a pressure unit, the pressure of the gas supply unit, or the amount of gas supplied by the gas supply unit. It is characterized by producing a liquid. In addition, in the present invention, a liquid prepared using fine bubbles is referred to as a fine bubble liquid (hereinafter the same).
また、本発明の第２の態様の微細気泡液製造装置は、第１の態様の微細気泡液製造装置において、前記複数のノズルは、
前記原液体流通手段の周方向及び／又は長手方向に複数設けられているもの、
前記複数のノズルの少なくとも１つは前記噴射孔が下流側へ傾けられているもの、又は、
前記原液体流通手段の周方向に複数設けられると共に原液体流通手段の長手方向にも複数列設けられており、長手方向に隣り合う列のノズルの前記噴射孔の周方向の位置はずらされているもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Further, a fine bubble liquid production apparatus of a second aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the first aspect, wherein the plurality of nozzles are
A plurality of the raw liquid circulating means are provided in the circumferential direction and/or the longitudinal direction ,
At least one of the plurality of nozzles has the injection hole inclined toward the downstream side , or
It provided a plurality of rows in the longitudinal direction of the raw liquid flowing means with Ru provided plurality in a circumferential direction of the stock body circulation means, circumferential positions of the injection hole of the nozzle of the adjacent rows longitudinally offset and have things,
Is at least one of the above.
また、本発明の第３の態様の微細気泡液製造装置は、第１又は第２の態様の微細気泡液製造装置において、前記気体供給手段は、前記原液体流通手段と同軸かつ内側に設けられ、前記原液体流通手段の長手方向に沿って延存していることを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the third aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the first or second aspect, wherein the gas supply means is provided coaxially with and inside the raw liquid circulation means. It is characterized in that it extends along the longitudinal direction of the raw liquid circulating means.
また、本発明の第４の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第３のいずれかの微細気泡液製造装置において、前記ノズルの仕様の種類は、
原液体流通手段に対する周方向の噴射角度、原液体流通手段に対する長手方向の噴射角度、ノズルの噴射孔の位置、前記噴射孔の径、前記噴射孔の長さ、前記噴射孔の上流側に設けられた遷移開孔部の傾斜角度、及び、前記噴射孔の上流側の開孔の径の中の少なくとも１つが異なるもの、又は、
噴射孔を調整可能なノズルにより設定されているもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the fourth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the type of specifications of the nozzle is:
Provided on the upstream side of the injection hole, the injection angle in the circumferential direction with respect to the original liquid flow means, the injection angle in the longitudinal direction with respect to the original liquid flow means, the position of the injection hole of the nozzle, the diameter of the injection hole, the length of the injection hole. At least one of the inclination angle of the transition opening part and the diameter of the opening on the upstream side of the injection hole is different , or
What is set by the nozzle that can adjust the injection hole ,
Is at least one of the above.
また、本発明の第５の態様の微細気泡液製造装置は、第４の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔を調整可能なノズルは、
前記噴射孔の噴射方向が調整可能であるもの、又は、
前記噴射孔の中心線をノズルの中心線に対して回動可能な回動手段を有し、前記噴射孔は前記回動手段を貫通するとともに前記ノズルの内部に連通する貫通孔からなり、前記回動手段の回動角度を変えることにより前記噴射孔の中心線の向きを調整可能であるもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Further, a fine bubble liquid manufacturing apparatus of a fifth aspect of the present invention is the fourth fine bubble liquid manufacturing apparatus, wherein the nozzle capable of adjusting the injection hole is
The injection direction of the injection hole is adjustable , or
A rotating means for rotating the center line of the injection hole with respect to the center line of the nozzle, wherein the injection hole is a through hole penetrating the rotating means and communicating with the inside of the nozzle; The direction of the center line of the injection hole can be adjusted by changing the rotation angle of the rotation means ,
Is at least one of the above.
また、本発明の第６の態様の微細気泡液製造装置は、第５の態様の微細気泡液製造装置において、前記貫通孔は、
前記ノズルの内部に設けられた前記原液体流通手段と連通する円筒状の大径開孔部と、
前記回動手段に設けられ、前記大径開孔部に連なる円錐体状の開孔部、前記円錐体状の開孔部の頂部に連なる前記大径開孔部よりも小径の円筒状の中径開孔部及び前記中径開孔部に連なる順次径が小さくなる遷移開孔部と、
前記遷移開孔部に連なり、前記噴射部に形成された先端が噴射孔となる前記中径開孔部よりも小径の噴射孔と、を有し、
前記円錐体状の開孔部の最大径は前記大径開孔部の径よりも大きく、
前記回動手段を回動させたときに、前記円錐体状の開孔部の最大径部が前記大径開孔部内に直接露出しないようになされていることを特徴とする。
Further, a fine bubble liquid production apparatus of a sixth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the fifth aspect, wherein the through hole is
A cylindrical large-diameter opening communicating with the raw liquid circulating means provided inside the nozzle;
A cone-shaped opening provided on the rotating means and connected to the large-diameter opening, and a cylindrical shape having a smaller diameter than the large-diameter opening connected to the top of the cone-shaped opening. A transitional opening portion that successively decreases in diameter and a diameter opening portion and the intermediate diameter opening portion,
An injection hole continuous with the transition opening portion, having a smaller diameter than the medium diameter opening portion where the tip formed in the injection portion serves as an injection hole,
The maximum diameter of the conical opening is larger than the diameter of the large-diameter opening,
It is characterized in that the maximum diameter portion of the conical opening portion is not directly exposed in the large diameter opening portion when the rotating means is rotated.
また、本発明の第７の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第６のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルの交換はユニット単位で行うことができることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid manufacturing apparatus of a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the fine bubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to sixth aspects, the nozzle can be replaced in units. To do.
また、本発明の第８の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第７のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔及び／又は前記噴射孔の上流側の内面に螺旋状溝を設けたことを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid manufacturing apparatus of the eighth aspect of the present invention is the fine bubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to seventh aspects, wherein the injection hole and/or the inner surface on the upstream side of the injection hole is provided. It is characterized in that a spiral groove is provided.
また、本発明の第９の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第８のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記微細気泡は、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the fine bubbles are micro bubbles, micro nano bubbles, and nano bubbles. It is characterized by including at least one.
また、本発明の第１０の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第９のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記原液体は、水、水溶液又は燃料の少なくとも１つを含む液体であることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a tenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to ninth aspects, wherein the raw liquid is at least one of water, aqueous solution or fuel. It is a liquid containing liquid.
また、本発明の第１１の態様の微細気泡液製造装置は、第１０の態様の微細気泡液製造装置において、前記燃料は、ガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノールから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, an eleventh aspect of the fine bubble liquid production apparatus of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the tenth aspect, wherein the fuel is at least one selected from gasoline, light oil, heavy oil, kerosene and ethanol. It is characterized by including.
また、本発明の第１２の態様の微細気泡液製造装置は、第１０の態様の微細気泡液製造装置において、前記水又は水溶液を含む液体は、にがりを４％以上含有するものであり、前記気体はオゾンであり、オゾン濃度が１００ｐｐｍ以上である、オゾン微細気泡液を製造するためのものであることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a twelfth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the tenth aspect, wherein the liquid containing water or an aqueous solution contains 4% or more bittern. The gas is ozone, which is for producing an ozone fine bubble liquid having an ozone concentration of 100 ppm or more.
また、本発明の第１３の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１２のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記気体は、酸素、オゾン、水素、窒素、空気及び水の電気分解で生成するガスのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a thirteenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to twelfth aspects, wherein the gas is oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, air and water. It is characterized by containing at least one of the gases generated by the electrolysis of.
また、本発明の第１４の態様の微細気泡液製造方法は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を用いた微細気泡液製造方法であって、
前記複数のノズルは、噴射孔の噴射角度、噴射孔の口径、又は、噴射孔の角度の少なくとも１つが可変ないし固定であることを含む仕様の異なる複数種類のノズルからなり、
前記複数のノズルは前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルとして仕様の異なる複数種類のノズルを予め準備する工程、
前記複数のノズルの少なくとも１つを仕様の異なる複数種類のノズルから選択する工程、及び、
前記選択されたノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記加圧された原液体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、又は、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造する工程、
を有することを特徴とする。
Further, the method for producing a fine bubble liquid of the fourteenth aspect of the present invention is
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles provided along the raw liquid flow means, having a jet hole for jetting the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A method for producing a fine bubble liquid using
The plurality of nozzles is composed of a plurality of types of nozzles having different specifications including that at least one of the injection angle of the injection hole, the diameter of the injection hole, and the angle of the injection hole is variable or fixed,
The plurality of nozzles are replaceably attached in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
A step of previously preparing a plurality of types of nozzles having different specifications as the plurality of nozzles,
Selecting at least one of the plurality of nozzles from a plurality of types of nozzles having different specifications , and
Specifications of nozzles the selected arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, said inlet means pressure of the raw liquid supplied from the to the inlet means raw liquid RuHara fluid by the pressurizing means for supplying Predetermined particles according to at least one of the supply amount, the number of times the raw liquid pressurized by the pressurizing unit is circulated, the pressure of the gas supplying unit, or the gas supply amount of the gas supplying unit. A process for producing a fine bubble liquid containing fine bubbles of a diameter,
It is characterized by having.
また、本発明の第１５の態様のオゾン微細気泡液は、第１４の態様の微細気泡液製造方法によって製造されるオゾン微細気泡液であって、
にがりを４％以上含有した原液体内にオゾンの微細気泡を発生させて製造したものであり、
殺菌作用に加え、臭気成分分解作用及び抗ウイルス作用を有し、
常温で６か月保存後のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上に維持され、かつ、
１年間冷凍保存後のオゾン濃度は４ｐｐｍ以上に維持されることを特徴とする。
Further, an ozone fine bubble liquid according to a fifteenth aspect of the present invention is an ozone fine bubble liquid produced by the method for producing a fine bubble liquid according to the fourteenth aspect ,
It is produced by generating fine bubbles of ozone in a raw liquid containing 4% or more bittern.
In addition to bactericidal action, has odor component decomposition action and antiviral action,
The ozone concentration after storage at room temperature for 6 months is maintained at 100 ppm or higher, and
The ozone concentration after freezing for one year is characterized by being maintained at 4 ppm or more.
また、本発明の第１６の態様のオゾン微細気泡液は、第１５の態様のオゾン微細気泡液において、前記原液体にはオゾンのナノバブルを含む微細気泡が用いられることを特徴とする。 The ozone fine bubble liquid of the sixteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the ozone fine bubble liquid of the fifteenth aspect, fine bubbles containing ozone nano bubbles are used as the original liquid.
また、本発明の第１７の態様のオゾン微細気泡液は、第１５又は第１６の態様のオゾン微細気泡液において、前記原液体はにがりを４％以上含有した水又は水溶液を含む液体であり、飲用することが可能なことを特徴とする。 The ozone fine bubble liquid of the seventeenth aspect of the present invention is the ozone fine bubble liquid of the fifteenth or sixteenth aspect, wherein the raw liquid is a liquid containing water or an aqueous solution containing 4% or more of bittern , Characterized by being able to drink.
また、本発明の第１８の態様のオゾン微細気泡液は、にがりを４％以上含有した原液体から製造されたオゾン微細気泡液であり、
殺菌作用に加え、臭気成分分解作用及び抗ウイルス作用を有し、
常温で６か月保存後のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上に維持され、かつ、
１年間冷凍保存後のオゾン濃度は４ｐｐｍ以上に維持されることを特徴とする。
The ozone fine bubble liquid of the eighteenth aspect of the present invention is an ozone fine bubble liquid produced from a raw liquid containing 4% or more of bittern,
In addition to bactericidal action, has odor component decomposition action and antiviral action,
The ozone concentration after storage at room temperature for 6 months is maintained at 100 ppm or higher, and
The ozone concentration after freezing for one year is characterized by being maintained at 4 ppm or more.
また、本発明の第１９の態様のオゾン微細気泡液は、第１８の態様のオゾン微細気泡液において、前記原液体はにがりを４％以上含有した水又は水溶液を含む液体であり、飲用することが可能なことを特徴とする。 The ozone fine bubble liquid of the nineteenth aspect of the present invention is the ozone fine bubble liquid of the eighteenth aspect, wherein the raw liquid is a liquid containing water or an aqueous solution containing 4% or more of bittern , and is to be drunk. It is characterized by being possible.
本発明の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法によれば、ノズルの取付ないし固定するための構成が簡略であり、しかも、ノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにしてあるので、所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及び微細気泡液が得られる。また、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つによって、製造する微細気泡液の粒径を調整することが可能である。 According to the fine bubble liquid manufacturing apparatus or the fine bubble liquid manufacturing method of the present invention, the configuration for mounting or fixing the nozzle is simple, and furthermore, the arrangement or specifications of the nozzle can be adjusted or changed. Therefore, the fine bubble liquid production apparatus, the fine bubble liquid production method, and the fine bubble liquid which can produce the fine bubble liquid containing the fine bubbles having a desired particle size can be obtained. Further, the specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the amount of the raw fluid supplied by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, It is possible to adjust the particle size of the fine bubble liquid to be produced by at least one of the number of times the raw fluid is circulated by the pressure means, the pressure of the gas supply means, and the amount of gas supplied by the gas supply means. is there.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法について詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法を例示するものであって、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。 Hereinafter, a fine bubble liquid manufacturing apparatus and a fine bubble liquid manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a fine bubble liquid production apparatus and a fine bubble liquid production method for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the present invention thereto, It is equally applicable to other embodiments within the scope of the claims.
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０の概略構成を、図１を用いて説明する。なお、図１は、各実施形態に共通する微細気泡液製造装置のブロック図である。
The schematic configuration of the fine bubble
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０は、貯留槽１２、微細気泡発生部１００及び処理気体発生部２０を備えている。貯留槽１２は、所望の微細気泡濃度となるまで、製造途中の微細気泡液を貯留しておくための容器であり、微細気泡液の特性に応じて密閉容器を用いたり、開放容器を用いたりすることができる。密閉容器を用いた場合には、必要に応じて、貯留槽１２内を所定の圧力に加圧しておくことも可能である。
The fine bubble
このような貯留槽１２を用いるのは、所望の微細気泡濃度が高く、被処理液体を一度微細気泡発生部１００に通したのみでは所望の微細気泡濃度とならない場合に、被処理液体を微細気泡発生部１００に所定の回数だけ循環通過させることによって所望の微細気泡濃度となるようにするためである。ここで、被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数は、貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による被処理液体の供給量で割った時間により換算される。貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による被処理液体の供給量で割った時間が、被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する。被処理液体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する時間は例えば数十分から数時間に設定される。なお、所望の微細気泡濃度が低く、被処理液体を一度微細気泡発生部１００に通したのみで所望の微細気泡濃度となる場合には、必ずしも必要なものではない。
The use of such a
当初貯留槽１２内に注入された被処理液体は、循環配管１４を介して高圧ポンプ１６により加圧され、導入接続管１８を介して微細気泡発生部１００に供給される。高圧ポンプ１６としては特に限定されるものではないが、例えばダイアフラムポンプが用いられる。高圧ポンプによる供給量は例えば２〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは５〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度に設定されている。高圧ポンプ１６により被処理液体は例えば１ＭＰａ〜１００ＭＰａ程度、望ましくは例えば３ＭＰａ〜４０ＭＰａ程度まで加圧される。微細気泡の粒径をより小さくするためにはより高い圧力まで加圧することが望ましく、高圧ポンプ１６の圧力の設定によって、微細気泡の粒径や濃度を調整することができる。また、高圧ポンプ１６による供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や濃度を調整することが可能である。なお、ダイアフラムポンプの駆動源は特に限定されるものではないが、例えば１．０ｋＷ〜５．５ｋＷ程度、例えば三相２００Ｖの電動機を用いることができる。
The liquid to be treated initially injected into the
処理気体発生部２０によって生成された微細気泡化すべき気体は微細気泡発生部１００に供給され、ここで微細気泡化された気体が被処理液体中に分散した微細気泡液が調製される。処理気体発生部２０によって生成され気体は、例えば１ＭＰａ以下の圧力、好ましくは０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度の圧力で、あるいは、ベンチュリー管形状の自己吸引力により微細気泡発生部１００に供給される。また、気体の供給量は０．５〜５Ｌ／ｍｉｎ程度、例えば１Ｌ／ｍｉｎとすることができる。気体の供給圧力及び／又は気体の供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や濃度を調整することが可能である。
The gas to be formed into fine bubbles generated by the process
得られた微細気泡液は、排出接続管２２を介して貯留槽１２へ戻される。この操作は、貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となるまで連続的に循環処理される。すなわち、循環処理の調節によって、微細気泡液の濃度を調整することができる。貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となった後は、採取配管２４及び低圧ポンプ２６によって貯留槽１２内の微細気泡液が採取され、供給配管２８を経て製品貯留槽２９へ供給される。製品貯留槽２９へ供給された微細気泡液は、検査工程及び容器封入工程等を経て製品として出荷される。
The obtained fine bubble liquid is returned to the
各配管の内側、貯留槽、各ポンプの液体が接する部位、及び、微細気泡発生部の液体が接する部位は、例えばフッ素樹脂によりライニングされていることが望ましい。これにより、被処理液体に例えば錆等の不純物が混入することを避けることができる。具体的には、各部位のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、各部位の内面のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、あるいは、フッ素樹脂によってライニングされている。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を用いることができる。この中では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。これにより、金属イオンの溶出や異物の混入が防止されるため、例えば半導体洗浄に用いる場合にも、より清浄度の高い洗浄水を得ることができる。 It is desirable that the inside of each pipe, the reservoir, the portion of each pump that comes into contact with the liquid, and the portion of the fine bubble generating portion that comes into contact with the liquid be lined with, for example, a fluororesin. This makes it possible to prevent impurities such as rust from entering the liquid to be treated. Specifically, all of the parts are made of fluororesin, all the inner surfaces of the parts are made of fluororesin, or they are lined with fluororesin. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene. Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene/chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and the like can be used. Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable. As a result, elution of metal ions and mixing of foreign matter are prevented. Therefore, even when used for semiconductor cleaning, for example, cleaning water with a higher degree of cleanliness can be obtained.
次に、図２Ａ及び図２Ｂを用いて微細気泡発生部１００の具体的構成について説明する。なお、図２Ａは、図１の微細気泡発生部１００の模式断面図である。図２Ｂは、図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。特に限定されるものではないが、ここでは、被処理液体として水を用いる例を説明する。
Next, a specific configuration of the fine
微細気泡発生部１００は、円筒状で内部に水が流れる流路を有するメイン管１０２と、メイン管１０２から水を流出させる排出管１０６と、水をメイン管１０２の内側に噴射するためメイン管１０２の周囲に貫設された複数のノズル１０８，１１０と、メイン管１０２の内部に設けられて噴射された水を衝突させる壁となり又は微細気泡化させる気体を噴出させるロッド部材１１２と、ロッド部材１１２に気体を送るガスノズル１１４と、メイン管１０２を覆い保持する容器部材１１６と、から主に構成されている。メイン管１０２から排出管１０６に出られなかった水は図示されていないリリーフ弁が接続されているリリーフ管１０４から排出される。なお、微細気泡化させる気体としては、水素、空気、水の電気分解で生成するガスないし酸水素ガス、酸素、オゾン、窒素、二酸化炭素等（いずれも混合ガスの場合も含む）が、用途に応じて適宜に選択されて使用される。例えば、微細気泡化させる気体として、水素、空気、酸素、二酸化炭素等を用いた場合には、飲料用等とすることができる。また、例えば、微細気泡化させる気体として、オゾン、二酸化炭素等を用いた場合には、洗浄用等とすることができる。
The fine
メイン管１０２は、比較的太く肉厚な丸パイプであり、例えば金属材料が用いられて切削加工により成形されている。メイン管１０２は、長手方向の外周における中央部分に、全周に亘って凹部が設けられ、メイン管１０２の外周を覆う後述の外筒１１８との間に、空間１２０を形成している。メイン管１０２の凹部から内周に向かって、メイン管１０２の中心線方向に沿って、例えば６箇所の位置にそれぞれ一組であって、各組では例えば周方向へ略１２０度隔てた位置に３つのノズル１０８，１１０が設けられている。すなわち、各実施形態では、３個×６組＝１８個のノズル１０８，１１０が設けられている。各ノズル１０８，１１０は、その周囲に雄ネジ部が形成されており、メイン管１０２に設けられた対応する雌ネジ部に対してシールされた状態で螺合されている。ある一組のノズルと隣接する一組のノズルとの周方向の位置は例えば約６０度ずらされている。図２の流通空間１２６に相当する部分に円形ないし楕円形で描かれている図形は、ノズルの配置を模式的に示している。
The
このうち、最もリリーフ管１０４側にある１組である３個のノズル１１０も、他のノズル１０８と同様に、メイン管１０２の中心線に向かって垂直に空間１２０からねじ込まれているが、噴射部１１０ｈが流通空間１２６の中心線に対して所定の噴射角度θ1（図４参照）傾けて設けられているため、ノズル１１０によって噴射される液体はメイン管１０２の軸に対して液体の進行方向に沿って斜めに噴射されるようになっている。なお、各ノズル１０８，１１０の取付角度は、取付構造を簡略化する観点から、メイン管１０２の中心線に向かって垂直とするものとして説明したが、本発明では全てのノズル１０８，１１０をメイン管１０２の中心線に向かって垂直に取付けるものに限定されるものではなく、必要に応じて、１つ又は複数のノズル１０８，１１０を後述の流通空間１２６の上流から下流に向かう方向に傾けて設けることも可能である。また、噴射角度θ1は適宜設定可能であるが、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度とすることができる。
Of these, one set of three
これらのノズル１０８，１１０の具体的な構成は後述するが、これらのノズル１０８，１１０の口径は同一である必要はない。例えば、これらのノズル１０８，１１０の少なくとも１つが他のものよりも口径が異なるものとすることができる。また、該口径が異なるノズルに対して別の加圧手段から水が供給されるようにしてもよい。この場合の加圧手段としてのポンプの設定圧力は、所定の圧力に設定されており、該設定圧力は他のものと同じ圧力であってもよいし、異なる圧力であってもよい。
Although the specific configurations of the
ロッド部材１１２は丸棒状の部材であり、メイン管１０２の内部に、メイン管１０２と中心線が略一致するように収納されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２よりも長い寸法を有しており、その両端がメイン管１０２の両端面より突出するように挿入されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２の内径よりも細い外径を有している。ロッド部材１１２は、排出管１０６及びリリーフ管１０４において、それぞれ複数の止めネジ１２２により、メイン管１０２の内部空間に、メイン管１０２の中心線とロッド部材１１２の中心線とが略一致するように配置されている。従ってメイン管１０２とロッド部材１１２との間には、ロッド部材１１２の周囲に、噴出孔１２４（ロッド部材１１２から気体を注入するための噴出孔。図２Ｂ参照。）の口径の例えば略２０倍以下の範囲である２〜６ｍｍ程度の水が流れる流通空間１２６が形成されている。
The
また、ロッド部材１１２は、外径寸法が略同一の細長い中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０から構成されている。なお、図２Ａにおいては、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０については、断面図ではなく、中空ロッド１２８の中空部１３６は点線で模式的に描かれている。中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は、中空ロッド１２８の先端の雌ネジ部１３２（図２Ｂ参照。）と中実ロッド１３０の先端の雄ネジ部１３４（図２Ｂ参照。）とによりシールされた状態で螺合されている。この結合した状態で、中空ロッド１２８がメイン管１０２内部の水の流れの上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に配置され、中実ロッド１３０がメイン管１０２内部の水の流れの下流側（図２Ａ及び図２Ｂの左側）に配置されている。中空ロッド１２８は、その中心線に沿って中空部１３６を備える有底筒状の丸棒であって、有底側が上流側（図２の右側）に向けられて使用されている。これらのメイン管１０２及びロッド部材が本発明の原液体流通手段を構成している。なお、本実施形態では、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０は別体として成形され、雌ネジ部１３２及び雄ネジ部１３４により一体化されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は一体に成形することも可能である。
Further, the
また、中空ロッド１２８の開放端側には雌ネジ部１３２が設けられ、中実ロッド１３０の雄ネジ部１３４と螺合されている。中空ロッド１２８は、有底側に、その中心線に対して略垂直となるように貫通孔１４２が開けられ、該貫通孔１４２の内周には管用雌ネジが設けられている。該管用雌ネジに、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がシールされた状態で螺合され、処理気体発生部から供給された気体が湿潤化されたうえで、中空部１３６にパイプ１３８を通して供給されている。また、中空ロッド１２８は、開放端側の雌ネジ部１３２にかからない筒状部分に、小径の噴出孔１２４が複数設けられており、中空部１３６の湿潤化された気体を流通空間１２６の水中に噴出させ、バブリングできるように構成されている。中実ロッド１３０は丸棒であって、雄ネジ部１３４側が上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に向けられて、中空ロッド１２８と接合されている。雄ネジ部１３４は、中実ロッド１３０の先端に突設された円柱に設けられ、雌ネジ部１３２と螺合されている。
A
ガスノズル１１４は、パイプ１３８を介して処理気体発生部２０（図１参照）に接続されており、中空ロッド１２８の中空部１３６に気体を送ることができるように構成されている。
The
リリーフ管１０４は、メイン管１０２と略同一の内径を有するが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、リリーフ管１０４の一端はメイン管１０２に連結されている。また、リリーフ管１０４の長手方向の中央部分には、リリーフ管１０４の外周面からその中心線に向って略垂直にガスノズル１１４を通す貫通孔１４３が設けられている。この貫通孔１４３には管用雌ネジが設けられており、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がリリーフ管１０４をシールされた状態で貫通して中空ロッド１２８に接続するように構成されている。
The
また、リリーフ管１０４には、貫通孔１４２より図２Ａ右側の外周面に、リリーフ管１０４の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように小径の止め穴（図示省略）が複数設けられ、該止め穴には管用雌ネジが設けられている。この管用雌ネジに嵌合する止めネジ１２２をシールされた状態で螺合することにより、中空ロッド１２８に複数の方向から止めネジ１２２が当接されて、ロッド部材１１２が支持されている。なお、以下に述べる各実施形態では、リリーフ管１０４には図示しないリリーフ弁が設けられており、流通空間１２６から排出管１０６に出られなかった水を排出する。また、中実ロッド１３０は必ずしも必要ではなく、中実ロッド１３０が存在しない場合には、中空ロッド１２８の下流側は閉じられている。
In addition, the
排出管１０６は、リリーフ管１０４と略同一の形状で略同様な構造を有している。すなわち、排出管１０６は、メイン管１０２及びリリーフ管１０４と略同一の内径を有しているが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、排出管１０６の一端はメイン管１０２に連結されている。排出管１０６の他端は、排出接続管２２（図１参照）を介して、下流側の水を貯留した貯留槽１２（図１参照）に接続されている。また、排出管１０６には、外周面から排出管１０６の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように複数の小径の止め穴（図示省略）が開けられ、該止め穴には管用雌ネジ（図示省略）が設けられている。各管用雌ネジに止めネジ１２２をシールした状態で螺合することにより、中実ロッド１３０に対して止めネジ１２２が複数の方向から当接することによりロッド部材１１２が支持されている。
The
容器部材１１６は、主にメイン管１０２の外周を密着して覆うパイプ状の外筒１１８と、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端を塞ぐ一対の側壁１４０とで構成されている。外筒１１８は、メイン管１０２と同程度の長さを有し、メイン管１０２の外径より僅かに大きな内径を有している。外筒１１８内にメイン管１０２を収納するときに、シールして結合させるために、メイン管１０２の外周部の両端には空間１２０を挟み込むように溝が設けられており、その溝内にそれぞれＯリング１４４が介装されている。
The
また、外筒１１８の外周部にはその中心線に対して略垂直方向に穴が開けられており、メイン管１０２との間に形成される空間１２０へ水を供給するためのパイプ１４６がシールされた状態で接続されている。パイプ１４６から空間１２０に送られた水は、前記の介装されたＯリング１４４等により外部に漏れ出さないように構成されている。パイプ１４６から供給された水は、密閉されている空間１２０で分流して、各ノズル１０８，１１０へ流れる構造になっている。従って、パイプ１４６は、各ノズル１０８，１１０と個別に配管することなく連結されているので、簡単な構造で複数のノズル１０８，１１０と連結させることができる。
Further, a hole is formed in the outer peripheral portion of the
また、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端面には、複数のネジ穴が設けられており、該ネジ穴に対してボルト１４８を螺合することにより、外筒１１８の両端面には側壁１４０がネジ止めされ、外筒１１８の両端面が塞がれている。側壁１４０は、外筒１１８の側面を全て覆う略円盤状の部材である。側壁１４０の円の中心部分には、リリーフ管１０４又は排出管１０６と略同径の穴が開けられている。その穴に管用雌ネジが設けられ、リリーフ管１０４又は排出管１０６に設けられた雄ネジがシールされた状態で螺合するようになっている。また、側壁１４０は、外周部に座ぐり穴を周囲に設けた貫通孔が開けられており、この貫通孔に通したボルト１４８を外筒１１８のネジ穴に螺合することにより、外筒１１８に対してボルト止めされている。また、前記メイン管１０２の両端部において、流通空間１２６より外周方に円環状の溝が設けられており、そこにＯリング１５０がそれぞれ挿入されている。従って、側壁１４０が、外筒１１８の側面を密閉して覆うことにより、メイン管１０２の流通空間１２６を流れる水が外部に漏れ出さないように構成されている。
Further, a plurality of screw holes are provided on both end faces of the
次に、この微細気泡発生部１００による微細気泡の発生方法について説明する。パイプ１４６から空間１２０中に例えば７ＭＰａに加圧された水を送り込み、ノズル１０８，１１０の空間１２０側の開口より流通空間１２６に突出されたノズル１０８，１１０の先端開口より水を噴射させる。噴射された水の多くは、中実ロッド１３０若しくは中空ロッド１２８の外表面に衝突する。このときガスノズル１１４から中空ロッド１２８の中空部１３６に、例えば０．５ＭＰａ以下の圧力の所定の気体を供給してもよい。注入された気体は、噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射される。最も上流側（図２Ａ右側）にあるノズル１１０は下流側に向けて斜めに水を噴射するようになされているため、流通空間１２６において図２Ａの右から左へと水の流れが生じる。これにより、微細気泡を含んだ水は、右から左へと送り出される。ここで、流通空間１２６の厚み（メイン管１０２の内径と中実ロッド１３０の外径の差（半径差））は、微細気泡の発生を効率化するために適宜調整することができる。
Next, a method of generating fine bubbles by the fine
パイプ１３８を介してロッド部材１１２の中空ロッド１２８を通った気体は噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射されることにより、バブリングされる。ここで発生した泡は一番上流側（図２Ａの一番右側）に設けられた一組の３個のノズル１１０から噴出された水による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流により微細化されながら、下流側に押し流される。下流側に押し流された泡を含んだ水はノズル１１０の隣の組の３つのノズル１０８による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。メイン管１０２の周方向から見て、ノズル１１０の配置と、隣接する組のノズル１０８との配置は６０度ずつ、ずれていることにより、撹拌するような水流が発生することにより、発生した泡はさらに微細化される。
The gas that has passed through the
次に、下流側に押し流された泡を含んだ水は、その隣の組の３つのノズル１０８による、中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。このような工程を６組のノズル１０８，１１０について繰り返されることにより、泡の微細化が促進され、最も下流側の組のノズル１０８により微細化された後の水には、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡水が精製される。すなわち、例えば、ノズルの仕様を変更するだけでも、微細気泡の粒径や濃度を調整することにより、微細気泡として、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを発生させることができるが、これに加えて、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つを併せて調整することより、その組み合わせにより、微細気泡の粒径や濃度をより適切に設定することができる。なお、微細気泡の粒径の調整には、微細気泡の粒径に応じた微細気泡の数の分布（例えば、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの数の比率）の調整も含まれる。
Next, the water containing bubbles that has been swept down to the downstream side is further atomized by the jet flow that impinges on the
［実施形態１］
実施形態１のノズル１０８，１１０の構成を図２〜図４を用いて説明する。実施形態１では、ノズル１０８，１１０の噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）がそれぞれ調整できる例を示す。
[Embodiment 1]
The configurations of the
ノズル１０８とノズル１１０とは、流通空間１２６の中心線に対する噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）が相違するのみで、その他は実質的に同一の構成を備えているので、主としてノズル１０８に代表させて説明する。なお、以下においては、必要に応じてノズル１１０に対するノズル１０８の枝番１０８ａ〜１０８ｎと同一の構成部分については、同様の枝番１１０ａ〜１１０ｎを使用してその詳細な説明を省略することがある。なお、図２Ｂは図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。図３Ａは図２Ａの一方のノズル１０８の拡大底面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB断面図である。図４は、図２Ａの他方のノズル１１０の拡大断面図である。ノズル１０８，１１０を構成するこれらの部品は、特に限定されるものでは無いが、好ましくはフッ素樹脂で形成される。フッ素樹脂としては、上述したフッ素樹脂のいずれを用いることもできるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。あるいは、金属製の部品に対して、フッ素樹脂によるライニングを施したものを用いることもできる。
The
図３Ａ及び図３Ｂを用いてノズル１０８について詳細に説明する。ノズル１０８は、実質的に円筒状のノズル外筒１０８ａと、該ノズル外筒１０８ａの内周側に設けられているノズル本体１０８ｆとからなる。ノズル外筒１０８ａの内周側には内部に液体が通され、ノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ｂの一点鎖線）に対して垂直な断面が略円形で直径がＤ１である開孔部１０８ｂが設けられている。なお、この開孔部１０８ｂが本発明の一実施形態の「大径開孔部」に対応する。ノズル外筒１０８ａの外表面には、雄ネジ部１０８ｓが設けられており、ノズル外筒１０８ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１０８はメイン管１０２に固定される。この固定の際には、固着用溝１０８ｒに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１０８ｓのフランジ１０８ｃ側には、ネジが形成されていない逃げ部１０８ｑが設けられている。
The
ノズル１０８がメイン管１０２に螺合された際に、噴射孔１０８ｊの中心線（図３の一点鎖線であり、ノズル１０８のノズル外筒１０８ａの中心線と一致している。）が設定どおりの方向を向くように調整されている。メイン管１０２の凹部における雌ネジ部の周囲、及び、ノズル１０８のフランジ１０８ｃの外周部には、ノズル１０８の周方向の位置決めの為の目印を設けておくことができる。これにより、ノズル１０８をメイン管１０２に螺合する作業を容易かつ精密に行うことができる。
When the
ノズル外筒１０８ａの一方側の端部には、メイン管１０２への取付けの際にノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ａの一点鎖線）方向の位置決めのためのフランジ１０８ｃが形成されている。ノズル外筒１０８ａの他方側の端部は、中心線（図３Ａの一点鎖線）に沿った断面が実質的に円錐体状の切り欠き孔１０８ｄが形成されている。また、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの底に対応する位置には、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは最大径Ｄ２を有する実質的に球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅが形成されている。ノズル本体１０８ｆは、実質的に球状の回動部１０８ｇと、球状の回動部１０８ｇの外周部から放射方向へ延在する円筒状の噴射部１０８ｈとを備えており、Ｄ２は実質的に球状の回動部１０８ｇの直径に相当する。円筒状の噴射部１０８ｈの径Ｄ３は、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは小径とされている。すなわち、実施形態１のノズル１０８においては、Ｄ２＞Ｄ１＞Ｄ３とされている。
A
ここで、ノズル外筒１０８ａに球状の回動部１０８ｇを組み付ける方法として一例を説明する。例えばノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃからなる部材をその中心線（図３の一点鎖線を参照。）に沿って少なくとも２分割する。この分割した一方の部材における球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅに球状の回動部１０８ｇを噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように嵌め込む。この状態では、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっているため、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。次に、この分割した一方の部材に対して、分割した他方の部材を、回動部１０８ｇを挟み込むように一体に組み付ける。２分割されたノズル外筒１０８ａを組み付けた後に、ナット部材１０８ｐをノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまでねじ込んで固着する。なお、この固着のためにナット部材１０８ｐを用いて固着することに代えて、例えば２分割されたノズル外筒１０８ａ間を貫通するネジ孔に適宜のネジ部材を利用して固着したり、２分割されたノズル外筒１０８ａ同士を接着剤により固着したりすることも可能である。この固着手段により、ノズル外筒１０８ａのノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に回動可能に嵌め込まれたノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃと共に、強固に一体に固定される。
Here, an example will be described as a method of assembling the spherical
ここでは、ノズル外筒１０８ａを２分割して球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、ノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込むことも可能である。このノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を変形例として説明する。まず、変形例におけるノズル外筒１０８ａの内周側の形状と寸法について説明する。変形例のノズル本体固定用開孔１０８ｅは、フランジ側は図３Ｂと同様に球状であるが、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径（図３Ｂにおいては、Ｄ２の矢印で示した部位が対応）と一致する部位よりも先端側では、ここから先端側に向かうにつれて僅かに縮径していき、さらに、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄに達した部位が最小径（なお、この変形例でいう最小径とは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径よりも先端側において最小径であることを意味し、例えば図３ＢにおいてＤ１の径等を意味するものではない。）となり、切り欠き孔１０８ｄの最小径部よりも先端側では円錐状に拡径していくような形成されている。そして、ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前は、切り欠き孔１０８ｄは僅かに広がっており、この時の切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致している。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまで締め込むと、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなる。次に、変形例においてノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込み、固定する方法を説明する。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前の状態で、ノズル外筒１０８ａの先端側からノズル本体固定用開孔１０８ｅまで、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇを挿入する。この時、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致しているので、直径Ｄ２の径を持つ回動部１０８ｇは、切り欠き孔１０８ｄの最小径部を通過することができる。また、この時、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２よりも僅かに大きいため、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっており、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定したら、次に、ノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまで、ナット部材１０８ｐをねじ込んで固着する。ナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまでねじ込むことにより、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなり、また、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２と実質的に等しくなるまで縮径されるため、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に強固に一体に固定される。
Here, an example in which the nozzle
ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈと反対側の回動部の中央部には、実質的に円錐体状の開孔部１０８ｋが形成されており、この円錐体状の開孔部１０８ｋはノズル外筒１０８ａの内周側に形成された開孔部１０８ｂに連通している。この円錐体状の開孔部１０８ｋの開孔部の径Ｄ４はノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりも大きくなるように設定されている。
A substantially cone-shaped
球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａの円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの壁部と噴射部１０８ｈ先端ないし根元が接触するまで、ノズルの中心線（図３Ａの一点鎖線）の周囲を回動可能である。ただし、ここでは、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの径Ｄ４とノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１と角度αとを適切に選択することにより、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを回動させてもノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍがノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に直接露出しないようになされている。αは例えば１００°〜１４０°程度、例えば１２０°程度とすることができる。これにより、ノズル本体１０８ｆの回動部１０８ｇにおける開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍが直接ノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に位置して高圧の液体に直接接触することにより損傷してしまうことを抑制することができると共に、開孔部１０８ｂから開孔１０８ｉに向かう原液体の流れが乱れることを抑制することができる。
The spherical
また、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの頂部から噴射部１０８ｈ側に向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１０８ｉが噴射部１０８ｈの近傍まで設けられており、噴射部１０８ｈの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の噴射孔１０８ｊが設けられており、円筒状の開孔１０８ｉと噴射孔１０８ｊとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１０８ｎとされている。この遷移開孔部１０８ｎにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。なお、円筒状の開孔１０８ｉは本発明の一実施形態の中径開孔部に対応する。これにより、ノズル外筒１０８ａを経てノズル１０８内に流入した原液体は、円筒状の開孔１０８ｉを通過する内に加圧及び整流され、さらに遷移開孔部１０８ｎを通過する内に加圧されて噴射孔１０８ｊから噴射される。なお、開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊの長さは、この開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１０８ｊの長さＬ１は、噴射孔１０８ｊの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。また、特に限定されるものではないが、噴射孔１０８ｊの径は０．１ｍｍから１ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍから０．５ｍｍとすることができる。さらに、ノズル本体１０８ｆの材質は、耐摩耗性、耐腐食性が高いものが望ましく、例えばステンレス製でＨＲＣで６０以上のもの等が挙げられる。
Further, a
図４を用いて、ノズル１１０について説明する。ノズル１１０は、ノズル１０８（図３Ａ、図３Ｂを参照。）において、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを図面上左側に予め定めた角度だけ傾け、流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜きの矢印）に対して噴射孔１１０ｊの中心線（図４においてθ1の角度で傾いている一点鎖線）がθ1だけ傾いた構成を備えており、その他の構成は実質的にノズル１０８と同様の構成を備えている。ノズル１１０の場合も、ノズル本体１１０ｆの噴射部１１０ｈが予め定めた角度となるように組み付けた後に、適宜の手段により噴射部１１０ｈの位置が強固に一体に固定される。これにより、実施形態１の微細気泡液製造装置１０で使用するための予め準備された２種類の仕様のノズルが得られる。また、ここでは回動部１０８ｇの形状を球状として説明したが、本発明では回動部１０８ｇの形状は球状に限定されるものではなく、例えばたまご形、または、円筒形等とすることも可能である。
The
このようにして組み立てられたノズル１０８，１１０を、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、メイン管１０２に取付けることにより、実施形態１の微細気泡発生部１００が得られる。これにより、パイプ１４６からメイン管１０２内に供給された水は、ノズル１１０（１０８のノズル外筒１１０ａ（１０８ａ）に形成された開口部１１０ｂ（１０８ｂ）、ノズル本体１１０ｆ（１０８ｆ）の回動部１１０ｇ（１０８ｇ）に形成された開孔１１０ｋ（１０８ｋ）、噴射部１１０ｈ（１０８ｈ）に形成された噴射孔１１０ｊ（１０８ｊ）を経て流通空間１２６内に噴射され、パイプ１３８から供給された所定の気体と混合されて微細気泡液が調製され、排出管１０６から貯留槽１２へ供給される。
By attaching the
このような実施形態１のノズル１０８，１１０によれば、単一のノズルであっても流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1（図４参照。θ1＝９０°の場合も含む。）を任意に設定できるため、噴射角度θ1が異なる複数の仕様のノズルを容易に実現することができる。すなわち、例えばノズル１０８の流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1＝９０°とし、ノズル１１０の噴射角度θ1<９０°（例えば４５°〜７５°程度、例えば、６０°程度）とすることにより、ノズル１０８，１１０のそれぞれをメイン管１０２に略垂直にねじ込むことにより取付けても、ノズル１０８はメイン管１０２の中心線に対して垂直方向に液体を噴射させ、ノズル１１０はメイン管１０２の中心線に対して傾いた方向に液体を噴射させることができるようになる。
According to the
なお、流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対するノズル１１０の噴射角度θ1は、下流方向（図４の左方向）では０°≦θ1＜９０°となり、上流方向（図４の右方向）では９０°＜θ1≦１８０°となるが、９０°＜θ1≦１８０°となる場合には、ノズル１１０は上流側に向けられることになる。流通空間１２６内の水の流れの下流方向へ向かうようにするためにはノズル１１０の噴射角度は０°≦θ1＜９０°、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度に設定することが望ましい。また、ノズル１０８についても、０°≦θ1≦１８０°に設定することも可能である。さらには、各組ごとに、ノズル１０８，１１０の噴射角度を異ならせることも可能である。また、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1は同一に設定されるが、これに限定されるものではなく、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1を異なるものに設定することも可能である。噴射角度θ1を適宜調整することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
The injection angle θ 1 of the
また、各ノズル１０８，１１０において流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度を、メイン管１０２の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。
Further, in each of the
なお、ノズル１０８，１１０は、回動部１０８ｇ，１１０ｇにおいて、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊが形成された噴射部１０８ｈ，１１０ｈが、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線（図３Ａの一点鎖線、及び、図４の太い白抜き矢印に対して垂直な一点鎖線、以下同様。）に対して所定の距離だけ偏心して設けられていてもよい。このような構成を備えるノズル１０８，１１０によって、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線を中心にして回動部１０８ｇ，１１０ｇを回動させることにより、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊの位置を調整することができる。
In the
［実施形態２］
実施形態１では、ノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線に向かう例を示したが、実施形態２では、噴射部１０８ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整でき、噴射部１０８ｈの中心線がメイン管１０２の中心線からずれた方向に向かう例を説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example in which the liquid ejection directions of the
このようなノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線からずれた方向となるようにした実施形態２のノズル１０８，１１０を、ノズル１０８を用いた場合について図５を用いて説明する。なお、図５は、図２ＡのV−V断面図である。また、図５においては、図１〜図４で説明したものと同様の構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
The
実施形態２で用いたノズル１０８は、図５に矢印で示されているように、水の噴射方向がメイン管１０２ないし中実ロッド１３０の中心線に向かう方向からずれた方向としたものである。ノズル１０８の噴射部１０８ｈの中心線が、メイン管１０２の半径方向と周方向についてずれた（図５の矢印を参照）ものを採用すれば、水の噴射方向は周方向にずれるため、水が中実ロッド１３０に衝突する角度を調整することができる。これにより、噴出した水が中実ロッド１３０の周囲を所定方向に回るような噴流を発生させることができる。各組のノズル１０８ごとに上流から下流に向かって順次、噴流の向きを変えることによって、噴流の回転方向の境界面において大きな撹拌作用が生じ、この撹拌作用によって微細気泡液が得られる。
In the
流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流に対する、噴射部１０８ｈの中心線（図５の一点鎖線、以下同様。）の角度をθ2とする。流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流の場合には、０°≦θ2＜９０°であり、噴射部１０８ｈの中心線が中実ロッド１３０の中心線（中実ロッド１３０の中心）に向かう方向である場合には、θ2＝９０°であり、流通空間１２６の下流側から見て、時計方向の噴流の場合には、９０°＜θ2≦１８０°である。なお、このような構成をノズル１１０に適用した場合においても同様の作用効果が得られる。
When viewed from the downstream side of the
また、各ノズル１０８，１１０において噴射角度を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度をメイン管１０２の中心線に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。
Further, since the injection angles of the
なお、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整することに加え、さらに、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの流通空間１２６の中心線（メイン管１０２の中心線方向、図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を、０°≦θ1≦１８０°の範囲で調整できるようにしてもよい。これにより、噴射角度θ1、θ2を適宜調整するし、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
In addition to adjusting the angle θ 2 (see FIG. 5) of the center lines of the
［実施形態３］
実施形態３では、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの噴射角度θ1、θ2が固定されており、仕様の異なる複数種類のノズルを用意した例を示す。
[Third Embodiment]
The third embodiment shows an example in which the ejection angles θ 1 and θ 2 of the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、例えば噴射孔１６０ｈの径Ｄ６、噴射孔１６０ｈの長さＬ１、開孔１６０ｆの径Ｄ５、遷移開孔部１６０ｇの形状や寸法や角度β、及び、流通空間１２６の中心線に対する噴射孔１６０ｈの角度θ 1 、θ 2 の仕様の異なるものを複数種類、用意したものである。図６には、仕様の異なる３種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを例示する。図６Ａは実施形態３のノズル１６０の底面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIB−VIB断面図であり、図６Ｃは実施形態３の別の仕様のノズル１６０Ａの底面図であり、図６Ｄは図６ＣのVID−VID断面図であり、図６Ｅは実施形態３のさらに別の仕様のノズル１６０Ｂの底面図であり、図６Ｆは図６ＥのVIF−VIF断面図である。実施形態３のノズル１６０、１６０Ａ、１６０Ｂは、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と比較すると、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇを特に設けずに、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇ部分とノズル外筒１０８ａ，１１０ａとは実質的に一体化されている点で相違している。
As shown in FIG. 6, the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂについて詳しく説明する。ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、ノズル筒部１６０ａ及びフランジ１６０ｂを有する。ノズル筒部１６０ａの外表面には、雄ネジ部１６０ｄが設けられており、ノズル筒部１６０ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂはメイン管１０２に固定される。フランジ１６０ｂには固着用溝１６０ｃが設けられており、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの固定の際には、固着用溝１６０ｃに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１６０ｄのフランジ１６０ｂ側には、ネジが形成されていない逃げ部１６０ｅが設けられている。
The
また、フランジ１６０ｂの中央部から、ノズル筒部１６０ａの噴射部１６０ｉへ向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１６０ｆが設けられており、噴射部１６０ｉの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の円筒状の噴射孔１６０ｈが設けられており、開孔１６０ｆと噴射孔１６０ｈとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１６０ｇとされている。この遷移開孔部１６０ｇにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。これにより、円筒状の開孔１６０ｆを経て流入した原液体、遷移開孔部１６０ｇを通過する内に加圧されて噴射孔１６０ｈから噴射される。なお、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１６０ｈの長さＬ１は、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。
Further, a
ノズル１６０とノズル１６０Ａとは、外形の寸法、開孔１６０ｆの径Ｄ５及び噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は略同一であり、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６，Ｄ６´、噴射孔１６０ｈの長さＬ１，Ｌ１´、及び、遷移開孔部１６０ｇの角度β，β´は異なる。また、ノズル１６０Ｂは、ノズル１６０及びノズル１６０Ａと比べると、外形の寸法は略同一であり、ノズル１６０Ｂでは、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈを有しない点で異なる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法は、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と略同一に設定されている。なお、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０では、ナット部材１０８ｐ、１１０ｐがフランジ１０８ｃに重なるように設けられていたのと同様に、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂでは、ナット部材１６０ｊが設けられている例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えばナット部材１６０ｊを設けない構成とすることもできる。ナット部材１６０ｊを設けない場合には、フランジ１６０ｂの厚みをナット部材１６０ｊの厚みの分を加えた厚みとすることにより、外形の寸法を実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と実質的に同等とすることができる。
The
このため、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、予め仕様の異なる複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを準備しておき、その複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの中から所望のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。また、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ及び実施形態１〜２のノズル１０８，１１０の外径寸法は略同一であるため、メイン管１０２を実施形態１〜３のいずれのノズルを用いた場合でも共用化できるため、汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。ノズル１６０Ｂは、噴射孔１６０を有しないノズルであるため、メイン管１０２に設けられたノズル取付孔を塞ぐために用いることができる。メイン管１０２に設けられたノズル取付孔をノズル１６０Ｂで塞ぐことにより、実質的にノズルの個数と配置を調整することができるため、汎用性を高めると共に、設計の自由度を高めることもできる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのいずれかに不具合が発生した場合には、そのノズルを交換することにより容易にメンテナンスを行うことができる。なお、後述の実施形態４のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法をノズル１０８，１１０の外形寸法と一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
Therefore, as the
また、前述のとおり、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましいが、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈのいずれか少なくとも１つの内周側に螺旋状溝を設けることもできる。また、図６に記載されたノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂにおける噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は９０°で共通しているが、この角度θ1及びθ2を変更する仕様とすることも可能である。例えば、実施形態１で説明した図４のように噴射孔１６０ｈの角度θ1を変更する仕様とすることもできるし、また、実施形態２で説明した図５のように、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線（図５において中実ロッド１３０の中心）からずれた方向に向かうような、角度θ２を変更する仕様とすることも可能である。
Further, as described above, the lengths of the
なお、上記実施形態１〜２のノズル１０８，１１０を用いる場合にも、例えば噴射孔１０８ｊの径Ｄ６、開孔１０８ｉの径Ｄ５、及び、遷移開孔部１０８ｎの形状や寸法等の仕様の異なるものを複数種類、用意しておけば、その複数種類のノズル１０８，１１０の中から所望のノズル１０８，１１０を選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
Even when the
［実施形態４］
実施形態４では、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂをユニットの単位で複数のノズルをまとめて交換できる例を示す。なお、実施形態４では、実施形態１〜３で説明したノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂが使用可能である。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment shows an example in which a plurality of
交換するユニットとしては、例えばメイン管１０２を単位とすることができる。また、交換するユニットとしては、例えば一組の３個のノズル１０８，１１０部分を分割できるように構成しておき、この一組の３個のノズル１０８，１１０を単位として、交換するようにしてもよい。あるいは、交換するユニットとしては、複数組のノズル群を単位として、まとめて交換するようにしてもよい。さらには、空間１２０に配置されている全ての組のノズル群を単位として、全てのノズル１０８，１１０を一緒に交換できるようにしてもよい。図７には6個のノズル１０８，１１０を１つのユニットとした例を示す。ユニットＵ１〜Ｕ４の各ユニットは６個のノズル１０８，１１０を備えている。各ユニットは雌ネジ１０２ａ及び／又は雄ネジ１０２ｂを有しており、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士は、雌ネジ１０２ａ及び雄ネジ１０２ｂにより結合されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士がボルトにより結合されていてもよい。このように、ノズル１０８，１１０をユニット単位で交換することにより、ノズルの交換作業が容易となる。また、各ユニットの形状を同一のものとし、ユニットの数を選択することにより、異なる仕様の微細気泡発生部１００を得ることも可能である。また、例えばノズルに不具合が発生した場合に、ユニット単位で交換することにより、そのユニット内の不具合箇所を特定する必要がなくなるため、メンテナンスが容易となる。なお、ノズル１０８，１１０としては、実施形態１〜３で説明したいずれのノズル１０８，１１０を採用してもよい。また、メイン管１０２を共通化できるため、メイン管１０２の汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。なお、本実施形態のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、各ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法を一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
The unit to be replaced may be, for example, the
以上の実施形態では、被処理液体として水を用いる例を説明したが、水としては常水、純水、精製水等を含む。また、被処理液体としては、水に限定されるものではなく、例えば、水溶液や燃料も含む。水溶液としては、例えば、水に対して有機物又は無機物（例えば、海水を原料とした無機成分、にがり、フコイダン等）を含んだ水溶液等が挙げられる。被処理液体として水や水溶液を用いる場合には、飲料として供することもできる。また、燃料としては、例えばガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノール等が含まれる。被処理液体が燃料である場合には、微細気泡液とすることにより、燃料の改質が可能となる。 In the above embodiment, an example in which water is used as the liquid to be treated has been described, but the water includes ordinary water, pure water, purified water, and the like. Further, the liquid to be treated is not limited to water, and includes, for example, an aqueous solution and fuel. Examples of the aqueous solution include an aqueous solution containing an organic substance or an inorganic substance (for example, an inorganic component using seawater as a raw material, bittern, fucoidan, etc.) in water. When water or an aqueous solution is used as the liquid to be treated, it can be provided as a beverage. The fuel includes, for example, gasoline, light oil, heavy oil, kerosene, ethanol and the like. When the liquid to be treated is a fuel, the fuel can be reformed by using a fine bubble liquid.
例えば、被処理液体としてにがりを４％以上含有した水溶液を用い、オゾン濃度が４０ｐｐｍ以上の微細気泡液とすると、殺菌剤として使用することができる高濃度のオゾン含有微細気泡液が得られる。オゾン濃度は例えば１００ｐｐｍ以上とすることも可能である。にがりはオゾン含有微細気泡液のオゾン濃度を高くするために添加されているものであり、にがりの濃度が高いほどオゾン濃度が高くなる傾向があり、にがりの濃度は１００％まで高めることが可能である。なお、にがりの濃度が４％未満であってもオゾン含有微細気泡液を得ることは可能である。また、ノズルの調整によって、ナノバブルを含むオゾン微細気泡を発生させてオゾン含有微細気泡液を生成することも可能であり、その際の、オゾン微細気泡の粒径はノズルの調整によって設定可能である。このため、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの中のいずれか少なくとも１つを含むオゾン微細気泡を利用したオゾン含有微細気泡液を選択的に生成することが可能である。 For example, when an aqueous solution containing 4% or more of bittern is used as the liquid to be treated and a fine bubble liquid having an ozone concentration of 40 ppm or higher is obtained, a high-concentration ozone-containing fine bubble liquid that can be used as a germicide is obtained. The ozone concentration can be 100 ppm or more, for example. The bittern is added to increase the ozone concentration of the ozone-containing fine bubble liquid, and the higher the concentration of bittern is, the higher the ozone concentration is. The concentration of bittern can be increased to 100%. is there. Even if the bittern concentration is less than 4%, it is possible to obtain an ozone-containing fine bubble liquid. It is also possible to generate ozone fine bubbles containing nanobubbles to generate ozone-containing fine bubble liquid by adjusting the nozzle, and at that time, the particle size of the ozone fine bubbles can be set by adjusting the nozzle. .. Therefore, it is possible to selectively generate an ozone-containing fine bubble liquid using ozone fine bubbles containing at least one of micro bubbles, micro nano bubbles, and nano bubbles.
この発生されたオゾン含有微細気泡液は、例えばオゾン微細気泡液の原液のオゾンガス濃度は１００ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液のオゾンガス濃度が４ｐｐｍ以下まで希釈しても殺菌作用を有し、オゾン微細気泡液は１年以上の冷凍保存後のオゾンガス濃度が４ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液は殺菌作用に加え、臭気成分分解作用及び抗ウイルス作用を有しており、例えば超音波スケーラーと共に利用したり、うがい液として利用したりする口腔ケア等にも有効である。また、このオゾン微細気泡液は半導体洗浄等にも有効である。例えば、常温で製造から６か月以上経過しても、オゾン微細気泡液のオゾン濃度は、ＫＩ法による測定で１００ｐｐｍ以上に維持されている。また、オゾン微細気泡液は冷凍保存することも可能である。オゾン微細気泡液の原液（１００ｐｐｍ以上）を−２０℃で１年間保存した場合には、オゾン濃度は約４ｐｐｍを維持していた。オゾン微細気泡液は、細菌やウイルスを不活性化することができ、また、有害な化学物質を分解することも可能である。さらに、オゾン微細気泡液に含まれるオゾンによる殺菌や脱臭の効果との相乗効果により、より高い、殺菌、脱臭等の効果が奏される。これにより、オゾン微細気泡液を用いると、細菌やウイルスを不活性化し、殺菌や脱臭の効果を奏する。また、耐性菌としての多剤耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、バンコマイシン耐性腸球菌（Enterococcus faecalis, E. faecium）、多剤耐性緑膿菌（Pseudonomas aeruginosa）、歯周病病原細菌としてのP.g.菌（Porphyromonas gingivalis）、P.i.菌（Prevotella intermedia)、A.a.菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、F.n.菌（Fusobacterium nucleatum）、及び、う蝕原性細菌としてのストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）等に対しても殺菌効果を奏する。オゾン微細気泡液のオゾンガス濃度を４ｐｐｍまで希釈しても殺菌効果を有するが、さらに、０．１ｐｐｍまで希釈した場合にも殺菌効果を奏した。さらに、オゾン微細気泡液の安全性は口腔内上皮・粘膜安全性試験等により安全性が確認されており、人体に対しても安全である。 The generated ozone-containing fine bubble liquid has, for example, an ozone gas concentration of the stock solution of ozone fine bubble liquid of 100 ppm or more, and has a bactericidal action even when the ozone gas concentration of the ozone fine bubble liquid is diluted to 4 ppm or less. The bubble liquid has an ozone gas concentration of 4 ppm or more after frozen storage for one year or more, and the ozone fine bubble liquid has bactericidal action, odor component decomposition action and antivirus action, and is used together with an ultrasonic scaler, for example. It is also effective for oral care and the like used as a mouthwash. Further, this ozone fine bubble liquid is also effective for cleaning semiconductors and the like. For example, the ozone concentration of the ozone fine bubble liquid is maintained at 100 ppm or more as measured by the KI method even after 6 months or more have passed since the production at room temperature. The ozone fine bubble liquid can also be frozen and stored. When the stock solution of ozone fine bubble liquid (100 ppm or more) was stored at -20°C for 1 year, the ozone concentration was maintained at about 4 ppm. Ozone micro air bubble liquid can inactivate bacteria and viruses, it is also possible to decompose harmful chemicals. Furthermore, due to the synergistic effect with the effect of sterilization and deodorization by ozone contained in the ozone fine bubble liquid, higher effects such as sterilization and deodorization are achieved. Therefore, when the ozone fine bubble liquid is used, bacteria and viruses are inactivated , and sterilization and deodorizing effects are exhibited. In addition, multidrug-resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus), vancomycin-resistant enterococci (Enterococcus faecalis, E. faecium), multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa (Pseudonomas aeruginosa), Pg bacteria as a periodontal pathogen (Porphyromonas gingivalis), Pi bacteria (Prevotella intermedia), Aa bacteria (Aggregatibacter actinomycetemcomitans), Fn bacteria (Fusobacterium nucleatum), and Streptococcus mutans as a cariogenic bacterium. Play. Even if the ozone gas concentration of the ozone fine bubble liquid was diluted to 4 ppm, the bactericidal effect was obtained, and even when it was diluted to 0.1 ppm, the bactericidal effect was exhibited. Furthermore, the safety of the ozone micro bubbles solution has safety has been confirmed by the oral epithelium, mucosa safety test such as a safe to the human body.
また、以上の実施形態では、各ノズル１０８，１１０，１１０Ａはメイン管１０２に対して、メイン管１０２の中心線に対して垂直にねじ込まれた例を説明したが、各ノズルの取付角度は必ずしもメイン管１０２の中心線に対して垂直である必要なく、例えば一番上流側のノズル１１０を下流側に傾けるような向きに取付けることも可能である。
Further, in the above embodiment, an example in which the
また、ノズルの数は、一組につき３個のノズルを有し、これを６組有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一組に含まれるノズルの数及び組の数は任意であり、発生させる微細気泡の粒径に応じて、適宜選択可能である。 Further, the number of nozzles is described as having three nozzles per set and six sets, but the present invention is not limited to this, and the number of nozzles included in one set and The number of groups is arbitrary and can be appropriately selected according to the particle size of the fine bubbles to be generated.
１０…微細気泡液製造装置 １２…貯留槽
１４…循環配管 １６…高圧ポンプ
１８…導入接続管 ２０…処理気体発生部
２２…排出接続管 ２４…採集配管
２６…低圧ポンプ ２８…供給配管
２９…製品貯留槽 １００…微細気泡発生部
１０２…メイン管 １０２ａ…雌ネジ
１０２ｂ…雄ネジ １０４…導入管
１０６…排出管 １０８，１１０…ノズル
１０８ａ，１１０ａ…ノズル外筒 １０８ｂ，１１０ｂ…開孔部
１０８ｃ，１１０ｃ…フランジ １０８ｄ，１１０ｄ…円錐体状の切り欠き孔
１０８ｅ，１１０ｅ…ノズル本体固定用開孔 １０８ｆ，１１０ｆ…ノズル本体
１０８ｇ，１１０ｇ…球状の回動部 １０８ｈ，１１０ｈ…噴射部
１０８ｉ，１１０ｉ…円筒状の開孔 １０８ｊ，１１０ｊ…噴射孔
１０８ｋ，１１０ｋ…円錐体状の開孔 １０８ｍ，１１０ｍ…端部
１０８ｎ，１１０ｎ…遷移開孔部 １０８ｐ，１１０ｐ…ナット部材
１０８ｑ，１１０ｑ…逃げ部 １０８ｒ，１１０ｒ…固着用溝
１０８ｓ，１１０ｓ…雄ネジ部 １１２…ロッド部材
１１４…ガスノズル １１６…容器部材
１１８…外筒 １２０…空間
１２２…止めネジ １２４…噴出孔
１２６…流通空間 １２８…中空ロッド
１３０…中実ロッド １３６…中空部
１３８…パイプ １４０…側壁
１４２，１４３…貫通孔 １４４…Ｏリング
１４６…パイプ １４８…ボルト
１５０…Ｏリング １６０，１６０Ａ，１６０Ｂ…ノズル
１６０ａ…ノズル筒部 １６０ｂ…フランジ
１６０ｃ…固着用溝 １６０ｄ…雄ネジ部
１６０ｅ…逃げ部 １６０ｆ…開孔
１６０ｇ…遷移開孔部 １６０ｈ…噴射孔
１６０ｉ…噴射部 ２００…ナノバブル水素水製造装置
２０２…メイン管 ２０４…第１のノズル
２０６…第２のノズル ２０８…加圧液体供給空間
２１０…流体
10... Fine bubble
142, 143... Through-
本発明は微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及びこの微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液に関する。 The present invention relates to a fine bubble liquid production apparatus, a fine bubble liquid production method, and a fine bubble liquid produced by this fine bubble liquid production method.
近年、微細気泡液を応用した技術が注目されてきている。微細気泡を含む液体は、燃料の改質、半導体洗浄、汚濁水の洗浄、殺菌又は消毒、生体への適用等、様々な用途での活用が期待されてきている。 In recent years, a technique applying a fine bubble liquid has been drawing attention. Liquids containing fine bubbles are expected to be utilized in various applications such as fuel reforming, semiconductor cleaning, dirty water cleaning, sterilization or disinfection, and application to living bodies.
特許文献１には、高圧にされた燃料を噴射するノズルと、ノズルから噴射された燃料が衝突する壁とを備えるナノバブル化手段を備えた燃料製造装置により、燃料の改質を行う技術が開示されている。
特許文献２には、処理される原液体（水道水等）に高圧流体を噴射して飲料用のナノバブル水素水を製造する装置が開示されている。 Patent Document 2 discloses an apparatus for producing nanobubble hydrogen water for beverage by injecting a high-pressure fluid onto a raw liquid (tap water or the like) to be treated.
特許文献３には、オゾンが混合した無機水溶液を、バブル発生ノズルを通過させることにより、マイクロバブルを発生させることにより、殺菌剤を製造する方法が記載されている。 Patent Document 3 describes a method for producing a bactericide by causing an inorganic aqueous solution mixed with ozone to pass through a bubble generation nozzle to generate microbubbles.
なお、本明細書では、直径が１０μｍ〜数十μｍ以下の気泡のことをマイクロバブルと称し、直径が数百ｎｍ〜１０μｍ以下の気泡のことをマイクロナノバブルと称し、また、直径が数百ｎｍ以下の気泡のことをナノバブルと称し、これらを総称して微細気泡という。 In this specification, bubbles having a diameter of 10 μm to several tens of μm or less are referred to as microbubbles, bubbles having a diameter of several hundred nm to 10 μm or less are referred to as micro-nanobubbles, and the diameter is several hundred nm. The following bubbles are called nano bubbles, and these are collectively called fine bubbles.
上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、図８に示したように、複数のノズルから高圧にされた燃料を燃料マトリクス中に噴射することでエマルジョン燃料を得ている。しかしながら、上記特許文献１に開示されている燃料製造装置では、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
In the fuel production apparatus disclosed in
また、上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置では、図９に示したように、メイン管２０２に垂直に固定された少なくとも１つの第１のノズル２０４と、メイン管２０２に傾斜した状態で取付けられた少なくとも１つの第２のノズル２０６とを有しており、加圧液体供給空間２０８に導入された高圧液体は、一部が第１のノズル２０４を経てメイン管２０２の内部を流れる流体２１０に向けて噴射され、他の部分が第２のノズル２０６を経てメイン管２０２の内部の内部を流れる流体２１０に向けて噴射されるようになっている。
In addition, in the nanobubble hydrogen water production device disclosed in Patent Document 2, as shown in FIG. 9, at least one
上記特許文献２に開示されているナノバブル水素水製造装置２００によれば、第２のノズル２０６から噴射される高圧液体は、メイン管２０２の内部に出口側（図９の矢印側）に向けて噴射されるため、メイン管２０２の内部を流れる液体に対して出口側へ向かうことを強いる作用を有しているので、ナノバブル水素水の製造効率が向上する。しかしながら、第２のノズル２０６はメイン管２０２に傾斜した状態で取付けられているので、メイン管２０２の構造が複雑となるという課題がある。加えて、上記特許文献１に開示されているものと同様に、ノズルの配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
According to the nanobubble hydrogen
さらに、上記特許文献３に開示されている殺菌剤製造方法では、バブル発生ノズルを通過させることによりマイクロバブルを発生させているが、バブル発生ノズルの構成が複雑であるという課題がある。加えて、上記特許文献１及び特許文献２に開示されているものと同様に、ノズル配置及びノズルの仕様は固定されているため、発生できる微細気泡の粒径の範囲は限定されている。
Further, in the disinfectant manufacturing method disclosed in Patent Document 3, micro bubbles are generated by passing through the bubble generating nozzle, but there is a problem that the structure of the bubble generating nozzle is complicated. In addition, since the nozzle arrangement and the specifications of the nozzles are fixed similarly to the ones disclosed in
このように、従来の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法では、ノズルの取付ないし固定するための構成が複雑であり、また、ノズルの配置及びノズルの仕様が固定されているものであったため、微細気泡液製造装置に利用する微細気泡の粒径の範囲が限定されており、微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法としては汎用性が欠け、用途ないし目的に応じて専用の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法とされていた。 As described above, in the conventional apparatus for producing fine bubble liquid or the method for producing fine bubble liquid, the structure for attaching or fixing the nozzle is complicated, and the arrangement of the nozzle and the specifications of the nozzle are fixed. Therefore, the range of the particle size of the fine bubbles used in the fine bubble liquid production apparatus is limited, and it lacks versatility as a fine bubble liquid production apparatus or a fine bubble liquid production method, and it is not possible to use special fine particles depending on the application or purpose. It is said to be an apparatus for producing a bubble liquid or a method for producing a fine bubble liquid.
本発明は、ノズルを取付ないし固定するための構成が簡略であり、容易にノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにし、用途ないし目的に応じた所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法、及び、この微細気泡液製造方法により生成された微細気泡液を提供することを目的とする。 The present invention has a simple structure for attaching or fixing a nozzle, and makes it possible to easily adjust or change the arrangement and specifications of the nozzle, and to generate fine bubbles having a desired particle size according to the application or purpose. An object of the present invention is to provide a device for producing fine bubble liquid, a method for producing fine bubble liquid, and a fine bubble liquid produced by the method for producing fine bubble liquid, which can produce the contained fine bubble liquid.
本発明の第１の態様の微細気泡液製造装置は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を備える微細気泡液製造装置であって、
前記複数のノズルは、噴射孔の噴射角度、噴射孔の口径、又は、噴射孔の角度の少なくとも１つが可変ないし固定であることを含む仕様の異なる複数種類のノズルからなり、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが予め準備された前記仕様の異なる複数種類のノズルの中から選択されたものであり、
前記ノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、又は、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を用いて微細気泡液を製造することを特徴とする。なお、本発明においては、微細気泡を用いて調製された液体を微細気泡液と称する（以下同じ）。
The apparatus for producing a fine bubble liquid according to the first aspect of the present invention is
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles provided along the raw liquid flow means, having a jet hole for jetting the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A fine bubble liquid manufacturing apparatus comprising:
The plurality of nozzles are composed of a plurality of types of nozzles with different specifications including that at least one of the injection angle of the injection hole, the diameter of the injection hole, or the angle of the injection hole is variable or fixed,
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
At least one of the plurality of nozzles is selected from a plurality of types of nozzles having different specifications prepared in advance,
The specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the supply amount of the raw fluid by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, the addition Fine bubbles using a fine bubble having a predetermined particle size according to at least one of the number of times the raw fluid is circulated by a pressure unit, the pressure of the gas supply unit, or the amount of gas supplied by the gas supply unit. It is characterized by producing a liquid. In addition, in the present invention, a liquid prepared using fine bubbles is referred to as a fine bubble liquid (hereinafter the same).
また、本発明の第２の態様の微細気泡液製造装置は、第１の態様の微細気泡液製造装置において、前記複数のノズルは、
前記原液体流通手段の周方向及び／又は長手方向に複数設けられているもの、
前記複数のノズルの少なくとも１つは前記噴射孔が下流側へ傾けられているもの、又は、
前記原液体流通手段の周方向に複数設けられると共に原液体流通手段の長手方向にも複数列設けられており、長手方向に隣り合う列のノズルの前記噴射孔の周方向の位置はずらされているもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the second aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the first aspect, wherein the plurality of nozzles are
A plurality of raw liquid circulating means are provided in the circumferential direction and/or the longitudinal direction,
At least one of the plurality of nozzles has the injection hole inclined toward the downstream side, or
A plurality of rows are provided in the circumferential direction of the raw liquid circulating means and a plurality of rows are also provided in the longitudinal direction of the raw liquid circulating means, and the positions of the nozzles of the rows adjacent to each other in the longitudinal direction are displaced in the circumferential direction. What is
Is at least one of the above.
また、本発明の第３の態様の微細気泡液製造装置は、第１又は第２の態様の微細気泡液製造装置において、前記気体供給手段は、前記原液体流通手段と同軸かつ内側に設けられ、前記原液体流通手段の長手方向に沿って延存していることを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the third aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the first or second aspect, wherein the gas supply means is provided coaxially with and inside the raw liquid circulation means. It is characterized in that it extends along the longitudinal direction of the raw liquid circulating means.
また、本発明の第４の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第３のいずれかの微細気泡液製造装置において、前記ノズルの仕様の種類は、
原液体流通手段に対する周方向の噴射角度、原液体流通手段に対する長手方向の噴射角度、ノズルの噴射孔の位置、前記噴射孔の径、前記噴射孔の長さ、前記噴射孔の上流側に設けられると共に前記噴射孔に向かうにつれて順次径が小さくなる遷移開孔部の傾斜角度、及び、前記噴射孔の上流側の開孔の径の中の少なくとも１つが異なるもの、又は、
噴射孔を調整可能なノズルにより設定されているもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Moreover, the fine bubble liquid production apparatus of the fourth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to third aspects, wherein the type of specifications of the nozzle is:
A jet angle in the circumferential direction with respect to the raw liquid flow means, a jet angle in the longitudinal direction with respect to the raw liquid flow means, the position of the jet hole of the nozzle, the diameter of the jet hole, the length of the jet hole, and provided on the upstream side of the jet hole. And at least one of the inclination angles of the transition openings that gradually decrease in diameter toward the injection hole and the diameter of the opening on the upstream side of the injection hole, or
What is set by the nozzle that can adjust the injection hole,
Is at least one of the above.
また、本発明の第５の態様の微細気泡液製造装置は、第４の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔を調整可能なノズルは、
前記噴射孔の噴射方向が調整可能であるもの、又は、
前記噴射孔の中心線をノズルの中心線に対して回動可能な回動手段を有し、前記噴射孔は前記回動手段を貫通するとともに前記ノズルの内部に連通する貫通孔からなり、前記回動手段の回動角度を変えることにより前記噴射孔の中心線の向きを調整可能であるもの、
の少なくともいずれか１つであることを特徴とする。
Further, a fine bubble liquid manufacturing apparatus of a fifth aspect of the present invention is the fourth fine bubble liquid manufacturing apparatus, wherein the nozzle capable of adjusting the injection hole is
The injection direction of the injection hole is adjustable, or
The injection hole includes a rotating means capable of rotating the center line of the injection hole with respect to the center line of the nozzle, and the injection hole includes a through hole penetrating the rotating means and communicating with the inside of the nozzle; The direction of the center line of the injection hole can be adjusted by changing the rotation angle of the rotation means,
Is at least one of the above.
また、本発明の第６の態様の微細気泡液製造装置は、第５の態様の微細気泡液製造装置において、前記貫通孔は、
前記ノズルの内部に設けられた前記原液体流通手段と連通する円筒状の大径開孔部と、
前記回動手段に設けられ、前記大径開孔部に連なる円錐体状の開孔部、前記円錐体状の開孔部の頂部に連なる前記大径開孔部よりも小径の円筒状の中径開孔部及び前記中径開孔部に連なる順次径が小さくなる遷移開孔部と、
前記遷移開孔部に連なり、前記噴射部に形成された先端が噴射孔となる前記中径開孔部よりも小径の噴射孔と、を有し、
前記円錐体状の開孔部の最大径は前記大径開孔部の径よりも大きく、
前記回動手段を回動させたときに、前記円錐体状の開孔部の最大径部が前記大径開孔部内に直接露出しないようになされていることを特徴とする。
Further, a fine bubble liquid production apparatus of a sixth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the fifth aspect, wherein the through hole is
A cylindrical large-diameter opening communicating with the raw liquid circulating means provided inside the nozzle;
A cone-shaped opening provided on the rotating means and connected to the large-diameter opening, and a cylindrical shape having a smaller diameter than the large-diameter opening connected to the top of the cone-shaped opening. A transitional opening portion that successively decreases in diameter and a diameter opening portion and the intermediate diameter opening portion,
An injection hole continuous with the transition opening portion, having a smaller diameter than the medium diameter opening portion where the tip formed in the injection portion serves as an injection hole,
The maximum diameter of the conical opening is larger than the diameter of the large-diameter opening,
It is characterized in that the maximum diameter portion of the conical opening portion is not directly exposed in the large diameter opening portion when the rotating means is rotated.
また、本発明の第７の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第６のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記ノズルの交換はユニット単位で行うことができることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid manufacturing apparatus of a seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the fine bubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to sixth aspects, the nozzle can be replaced in units. To do.
また、本発明の第８の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第７のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記噴射孔及び／又は前記噴射孔の上流側の内面に螺旋状溝を設けたことを特徴とする。 Moreover, the fine bubble liquid manufacturing apparatus of the eighth aspect of the present invention is the fine bubble liquid manufacturing apparatus of any one of the first to seventh aspects, wherein the injection hole and/or the inner surface on the upstream side of the injection hole is provided. It is characterized in that a spiral groove is provided.
また、本発明の第９の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第８のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記微細気泡は、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the fine bubbles are micro bubbles, micro nano bubbles, and nano bubbles. It is characterized by including at least one.
また、本発明の第１０の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第９のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記原液体は、水、水溶液又は燃料の少なくとも１つを含む液体であることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a tenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to ninth aspects, wherein the raw liquid is at least one of water, aqueous solution or fuel. It is a liquid containing liquid.
また、本発明の第１１の態様の微細気泡液製造装置は、第１０の態様の微細気泡液製造装置において、前記燃料は、ガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノールから選択された少なくとも１つを含むことを特徴とする。 Further, an eleventh aspect of the fine bubble liquid production apparatus of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the tenth aspect, wherein the fuel is at least one selected from gasoline, light oil, heavy oil, kerosene and ethanol. It is characterized by including.
また、本発明の第１２の態様の微細気泡液製造装置は、第１０の態様の微細気泡液製造装置において、前記水又は水溶液を含む液体は、にがりを４％以上含有するものであり、前記気体はオゾンであり、オゾン濃度が１００ｐｐｍ以上である、オゾン微細気泡液を製造するためのものであることを特徴とする。 Further, a fine bubble liquid production apparatus of a twelfth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of the tenth aspect, wherein the liquid containing water or an aqueous solution contains 4% or more bittern. The gas is ozone, which is for producing an ozone fine bubble liquid having an ozone concentration of 100 ppm or more.
また、本発明の第１３の態様の微細気泡液製造装置は、第１〜第１１のいずれかの態様の微細気泡液製造装置において、前記気体は、酸素、オゾン、水素、窒素、空気及び水の電気分解で生成するガスのいずれか少なくとも１つを含むことを特徴とする。 The fine bubble liquid production apparatus of a thirteenth aspect of the present invention is the fine bubble liquid production apparatus of any one of the first to eleventh aspects, wherein the gas is oxygen, ozone, hydrogen, nitrogen, air and water. It is characterized by containing at least one of the gases generated by the electrolysis of.
また、本発明の第１４の態様の微細気泡液製造方法は、
加圧された原液体を供給する入口手段と、
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を用いた微細気泡液製造方法であって、
前記複数のノズルは、噴射孔の噴射角度、噴射孔の口径、又は、噴射孔の角度の少なくとも１つが可変ないし固定であることを含む仕様の異なる複数種類のノズルからなり、
前記複数のノズルは前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルとして仕様の異なる複数種類のノズルを予め準備する工程、
前記複数のノズルの少なくとも１つを仕様の異なる複数種類のノズルから選択する工程、及び、
前記選択されたノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記加圧された原液体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、又は、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を用いて微細気泡液を製造する工程、
を有することを特徴とする。
Further, the method for producing a fine bubble liquid of the fourteenth aspect of the present invention is
Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles provided along the raw liquid flow means, having a jet hole for jetting the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A method for producing a fine bubble liquid using
The plurality of nozzles are composed of a plurality of types of nozzles with different specifications including that at least one of the injection angle of the injection hole, the diameter of the injection hole, or the angle of the injection hole is variable or fixed,
The plurality of nozzles are replaceably attached in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
A step of previously preparing a plurality of types of nozzles having different specifications as the plurality of nozzles,
Selecting at least one of the plurality of nozzles from a plurality of types of nozzles having different specifications, and
Specifications of the selected nozzles, arrangement of the nozzles, number of the nozzles, pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, supply amount of the raw fluid by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means A predetermined particle size depending on at least one of the number of times the raw liquid pressurized by the pressurizing means is circulated, the pressure of the gas supplying means, or the amount of gas supplied by the gas supplying means. A process for producing a fine bubble liquid using fine bubbles,
It is characterized by having.
また、本発明の第１５の態様のオゾン微細気泡液は、第１４の態様の微細気泡液製造方法によって製造されるオゾン微細気泡液であって、
にがりを４％以上含有した原液体内にオゾンの微細気泡を発生させて製造したものであり、
殺菌作用、臭気成分分解作用又は抗ウイルス作用の少なくともいずれか１つの作用を有することを特徴とする。
Further, an ozone fine bubble liquid according to a fifteenth aspect of the present invention is an ozone fine bubble liquid produced by the method for producing a fine bubble liquid according to the fourteenth aspect,
It is produced by generating fine bubbles of ozone in a raw liquid containing 4% or more bittern.
Bactericidal action, characterized in that it have at least one of the effects of odorous decomposition or antiviral activity.
また、本発明の第１６の態様のオゾン微細気泡液は、第１５の態様のオゾン微細気泡液において、前記原液体にはオゾンのナノバブルを含む微細気泡が用いられることを特徴とする。 The ozone fine bubble liquid of the sixteenth aspect of the present invention is characterized in that, in the ozone fine bubble liquid of the fifteenth aspect, fine bubbles containing ozone nano bubbles are used as the raw liquid.
また、本発明の第１７の態様のオゾン微細気泡液は、第１５又は第１６の態様のオゾン微細気泡液において、前記原液体はにがりを４％以上含有した水又は水溶液を含む液体であることを特徴とする。 Further, 17 ozone micro bubbles solution aspect of the invention, in the ozone micro bubbles solution of the 15 or sixteenth aspect, the stock body Ru liquid der containing water or an aqueous solution containing 4% or more bittern It is characterized by
本発明の微細気泡液製造装置ないし微細気泡液製造方法によれば、ノズルの取付ないし固定するための構成が簡略であり、しかも、ノズルの配置や仕様を調整ないし変更することができるようにしてあるので、所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造できる微細気泡液製造装置、微細気泡液製造方法及び微細気泡液が得られる。また、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つによって、製造する微細気泡液の粒径を調整することが可能である。 According to the fine bubble liquid manufacturing apparatus or the fine bubble liquid manufacturing method of the present invention, the configuration for mounting or fixing the nozzle is simple, and furthermore, the arrangement or specifications of the nozzle can be adjusted or changed. Therefore, the fine bubble liquid production apparatus, the fine bubble liquid production method, and the fine bubble liquid which can produce the fine bubble liquid containing the fine bubbles having a desired particle size can be obtained. Further, the specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the amount of the raw fluid supplied by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, It is possible to adjust the particle size of the fine bubble liquid to be produced by at least one of the number of times the raw fluid is circulated by the pressure means, the pressure of the gas supply means, and the amount of gas supplied by the gas supply means. is there.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法について詳細に説明する。但し、以下に示す実施形態は本発明の技術思想を具体化するための微細気泡液製造装置及び微細気泡液製造方法を例示するものであって、本発明をこれらに特定するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものにも等しく適用し得るものである。 Hereinafter, a fine bubble liquid manufacturing apparatus and a fine bubble liquid manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiments shown below exemplify a fine bubble liquid production apparatus and a fine bubble liquid production method for embodying the technical idea of the present invention, and do not specify the present invention thereto, It is equally applicable to other embodiments within the scope of the claims.
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０の概略構成を、図１を用いて説明する。なお、図１は、各実施形態に共通する微細気泡液製造装置のブロック図である。
The schematic configuration of the fine bubble
各実施形態に共通する微細気泡液製造装置１０は、貯留槽１２、微細気泡発生部１００及び処理気体発生部２０を備えている。貯留槽１２は、所望の微細気泡濃度となるまで、製造途中の微細気泡液を貯留しておくための容器であり、微細気泡液の特性に応じて密閉容器を用いたり、開放容器を用いたりすることができる。密閉容器を用いた場合には、必要に応じて、貯留槽１２内を所定の圧力に加圧しておくことも可能である。ここで、微細気泡濃度とは、液体中に溶存している気体の量を示す値である。
The fine bubble
このような貯留槽１２を用いるのは、所望の微細気泡濃度が高く、原流体を一度微細気泡発生部１００に通したのみでは所望の微細気泡濃度とならない場合に、原流体を微細気泡発生部１００に所定の回数だけ循環通過させることによって所望の微細気泡濃度となるようにするためである。ここで、原流体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数は、貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による原流体の供給量で割った時間により換算される。貯留槽１２に貯留されている処理液体の量を、高圧ポンプ１６による原流体の供給量で割った時間が、原流体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する。原流体を微細気泡発生部１００に循環通過させる回数の１回分に相当する時間は例えば数十分から数時間に設定される。なお、所望の微細気泡濃度が低く、原流体を一度微細気泡発生部１００に通したのみで所望の微細気泡濃度となる場合には、必ずしも必要なものではない。
The use of
当初貯留槽１２内に注入された原流体は、循環配管１４を介して高圧ポンプ１６により加圧され、導入接続管１８を介して微細気泡発生部１００に供給される。高圧ポンプ１６としては特に限定されるものではないが、例えばダイアフラムポンプが用いられる。高圧ポンプによる供給量は例えば２〜２０Ｌ／ｍｉｎ程度、好ましくは５〜１０Ｌ／ｍｉｎ程度に設定されている。高圧ポンプ１６により原流体は例えば１ＭＰａ〜１００ＭＰａ程度、望ましくは例えば３ＭＰａ〜４０ＭＰａ程度まで加圧される。微細気泡の粒径をより小さくするためにはより高い圧力まで加圧することが望ましく、高圧ポンプ１６の圧力の設定によって、微細気泡の粒径や微細気泡濃度を調整することができる。また、高圧ポンプ１６による供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や微細気泡濃度を調整することが可能である。なお、ダイアフラムポンプの駆動源は特に限定されるものではないが、例えば１．０ｋＷ〜５．５ｋＷ程度、例えば三相２００Ｖの電動機を用いることができる。
The raw fluid initially injected into the
処理気体発生部２０によって生成された微細気泡化すべき気体は微細気泡発生部１００に供給され、ここで微細気泡化された気体が原流体中に分散した微細気泡液が調製される。処理気体発生部２０によって生成され気体は、例えば１ＭＰａ以下の圧力、好ましくは０．２ＭＰａ〜０．５ＭＰａ程度の圧力で、あるいは、ベンチュリー管形状の自己吸引力により微細気泡発生部１００に供給される。また、気体の供給量は０．５〜５Ｌ／ｍｉｎ程度、例えば１Ｌ／ｍｉｎとすることができる。気体の供給圧力及び／又は気体の供給量の設定によっても、微細気泡の粒径や微細気泡濃度を調整することが可能である。
The gas to be made into fine bubbles generated by the processing
得られた微細気泡液は、排出接続管２２を介して貯留槽１２へ戻される。この操作は、貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となるまで連続的に循環処理される。すなわち、循環処理の調節によって、微細気泡濃度を調整することができる。貯留槽１２内の微細気泡液中の微細気泡濃度が所望の濃度となった後は、採取配管２４及び低圧ポンプ２６によって貯留槽１２内の微細気泡液が採取され、供給配管２８を経て製品貯留槽２９へ供給される。製品貯留槽２９へ供給された微細気泡液は、検査工程及び容器封入工程等を経て製品として出荷される。
The obtained fine bubble liquid is returned to the
各配管の内側、貯留槽、各ポンプの液体が接する部位、及び、微細気泡発生部の液体が接する部位は、例えばフッ素樹脂によりライニングされていることが望ましい。これにより、原流体に例えば錆等の不純物が混入することを避けることができる。具体的には、各部位のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、各部位の内面のすべてがフッ素樹脂によって形成されるか、あるいは、フッ素樹脂によってライニングされている。フッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン・四フッ化エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン・クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を用いることができる。この中では、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましい。これにより、金属イオンの溶出や異物の混入が防止されるため、例えば半導体洗浄に用いる場合にも、より清浄度の高い洗浄水を得ることができる。 It is desirable that the inside of each pipe, the storage tank, the portion of each pump in contact with the liquid, and the portion of the fine bubble generating portion in contact with the liquid be lined with, for example, a fluororesin. This can prevent impurities such as rust from being mixed into the raw fluid . Specifically, all of the parts are made of fluororesin, all the inner surfaces of the parts are made of fluororesin, or they are lined with fluororesin. Examples of the fluororesin include polytetrafluoroethylene (PTFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), ethylene. Tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), ethylene/chlorotrifluoroethylene copolymer (ECTFE) and the like can be used. Among these, polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable. This prevents the elution of metal ions and the mixing of foreign matters, so that cleaning water having a higher degree of cleanliness can be obtained even when it is used for cleaning semiconductors, for example.
次に、図２Ａ及び図２Ｂを用いて微細気泡発生部１００の具体的構成について説明する。なお、図２Ａは、図１の微細気泡発生部１００の模式断面図である。図２Ｂは、図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。特に限定されるものではないが、ここでは、原流体として水を用いる例を説明する。
Next, a specific configuration of the fine
微細気泡発生部１００は、円筒状で内部に水が流れる流路を有するメイン管１０２と、メイン管１０２から水を流出させる排出管１０６と、水をメイン管１０２の内側に噴射するためメイン管１０２の周囲に貫設された複数のノズル１０８，１１０と、メイン管１０２の内部に設けられて噴射された水を衝突させる壁となり又は微細気泡化させる気体を噴出させるロッド部材１１２と、ロッド部材１１２に気体を送るガスノズル１１４と、メイン管１０２を覆い保持する容器部材１１６と、から主に構成されている。メイン管１０２から排出管１０６に出られなかった水は図示されていないリリーフ弁が接続されているリリーフ管１０４から排出される。なお、微細気泡化させる気体としては、水素、空気、水の電気分解で生成するガスないし酸水素ガス、酸素、オゾン、窒素、二酸化炭素等（いずれも混合ガスの場合も含む）が、用途に応じて適宜に選択されて使用される。例えば、微細気泡化させる気体として、水素、空気、酸素、二酸化炭素等を用いた場合には、飲料用等とすることができる。また、例えば、微細気泡化させる気体として、オゾン、二酸化炭素等を用いた場合には、洗浄用等とすることができる。
The fine
メイン管１０２は、比較的太く肉厚な丸パイプであり、例えば金属材料が用いられて切削加工により成形されている。メイン管１０２は、長手方向の外周における中央部分に、全周に亘って凹部が設けられ、メイン管１０２の外周を覆う後述の外筒１１８との間に、空間１２０を形成している。メイン管１０２の凹部から内周に向かって、メイン管１０２の中心線方向に沿って、例えば６箇所の位置にそれぞれ一組であって、各組では例えば周方向へ略１２０度隔てた位置に３つのノズル１０８，１１０が設けられている。すなわち、各実施形態では、３個×６組＝１８個のノズル１０８，１１０が設けられている。各ノズル１０８，１１０は、その周囲に雄ネジ部が形成されており、メイン管１０２に設けられた対応する雌ネジ部に対してシールされた状態で螺合されている。ある一組のノズルと隣接する一組のノズルとの周方向の位置は例えば約６０度ずらされている。図２の流通空間１２６に相当する部分に円形ないし楕円形で描かれている図形は、ノズルの配置を模式的に示している。
The
このうち、最もリリーフ管１０４側にある１組である３個のノズル１１０も、他のノズル１０８と同様に、メイン管１０２の中心線に向かって垂直に空間１２０からねじ込まれているが、噴射部１１０ｈが流通空間１２６の中心線に対して所定の噴射角度θ1（図４参照）傾けて設けられているため、ノズル１１０によって噴射される液体はメイン管１０２の軸に対して液体の進行方向に沿って斜めに噴射されるようになっている。なお、各ノズル１０８，１１０の取付角度は、取付構造を簡略化する観点から、メイン管１０２の中心線に向かって垂直とするものとして説明したが、本発明では全てのノズル１０８，１１０をメイン管１０２の中心線に向かって垂直に取付けるものに限定されるものではなく、必要に応じて、１つ又は複数のノズル１０８，１１０を後述の流通空間１２６の上流から下流に向かう方向に傾けて設けることも可能である。また、噴射角度θ1は適宜設定可能であるが、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度とすることができる。
Of these, one set of three
これらのノズル１０８，１１０の具体的な構成は後述するが、これらのノズル１０８，１１０の口径は同一である必要はない。例えば、これらのノズル１０８，１１０の少なくとも１つが他のものよりも口径が異なるものとすることができる。また、該口径が異なるノズルに対して別の加圧手段から水が供給されるようにしてもよい。この場合の加圧手段としてのポンプの設定圧力は、所定の圧力に設定されており、該設定圧力は他のものと同じ圧力であってもよいし、異なる圧力であってもよい。
Although the specific configurations of the
ロッド部材１１２は丸棒状の部材であり、メイン管１０２の内部に、メイン管１０２と中心線が略一致するように収納されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２よりも長い寸法を有しており、その両端がメイン管１０２の両端面より突出するように挿入されている。ロッド部材１１２は、メイン管１０２の内径よりも細い外径を有している。ロッド部材１１２は、排出管１０６及びリリーフ管１０４において、それぞれ複数の止めネジ１２２により、メイン管１０２の内部空間に、メイン管１０２の中心線とロッド部材１１２の中心線とが略一致するように配置されている。従ってメイン管１０２とロッド部材１１２との間には、ロッド部材１１２の周囲に、噴出孔１２４（ロッド部材１１２から気体を注入するための噴出孔。図２Ｂ参照。）の口径の例えば略２０倍以下の範囲である２〜６ｍｍ程度の水が流れる流通空間１２６が形成されている。
The
また、ロッド部材１１２は、外径寸法が略同一の細長い中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０から構成されている。なお、図２Ａにおいては、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０については、断面図ではなく、中空ロッド１２８の中空部１３６は点線で模式的に描かれている。中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は、中空ロッド１２８の先端の雌ネジ部１３２（図２Ｂ参照。）と中実ロッド１３０の先端の雄ネジ部１３４（図２Ｂ参照。）とによりシールされた状態で螺合されている。この結合した状態で、中空ロッド１２８がメイン管１０２内部の水の流れの上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に配置され、中実ロッド１３０がメイン管１０２内部の水の流れの下流側（図２Ａ及び図２Ｂの左側）に配置されている。中空ロッド１２８は、その中心線に沿って中空部１３６を備える有底筒状の丸棒であって、有底側が上流側（図２の右側）に向けられて使用されている。これらのメイン管１０２及びロッド部材が本発明の原液体流通手段を構成している。なお、本実施形態では、中空ロッド１２８及び中実ロッド１３０は別体として成形され、雌ネジ部１３２及び雄ネジ部１３４により一体化されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば中空ロッド１２８と中実ロッド１３０は一体に成形することも可能である。
Further, the
また、中空ロッド１２８の開放端側には雌ネジ部１３２が設けられ、中実ロッド１３０の雄ネジ部１３４と螺合されている。中空ロッド１２８は、有底側に、その中心線に対して略垂直となるように貫通孔１４２が開けられ、該貫通孔１４２の内周には管用雌ネジが設けられている。該管用雌ネジに、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がシールされた状態で螺合され、処理気体発生部から供給された気体が湿潤化されたうえで、中空部１３６にパイプ１３８を通して供給されている。また、中空ロッド１２８は、開放端側の雌ネジ部１３２にかからない筒状部分に、小径の噴出孔１２４が複数設けられており、中空部１３６の湿潤化された気体を流通空間１２６の水中に噴出させ、バブリングできるように構成されている。中実ロッド１３０は丸棒であって、雄ネジ部１３４側が上流側（図２Ａ及び図２Ｂの右側）に向けられて、中空ロッド１２８と接合されている。雄ネジ部１３４は、中実ロッド１３０の先端に突設された円柱に設けられ、雌ネジ部１３２と螺合されている。
A
ガスノズル１１４は、パイプ１３８を介して処理気体発生部２０（図１参照）に接続されており、中空ロッド１２８の中空部１３６に気体を送ることができるように構成されている。
The
リリーフ管１０４は、メイン管１０２と略同一の内径を有するが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、リリーフ管１０４の一端はメイン管１０２に連結されている。また、リリーフ管１０４の長手方向の中央部分には、リリーフ管１０４の外周面からその中心線に向って略垂直にガスノズル１１４を通す貫通孔１４３が設けられている。この貫通孔１４３には管用雌ネジが設けられており、先端に管用雄ネジが設けられたガスノズル１１４がリリーフ管１０４をシールされた状態で貫通して中空ロッド１２８に接続するように構成されている。
The
また、リリーフ管１０４には、貫通孔１４２より図２Ａ右側の外周面に、リリーフ管１０４の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように小径の止め穴（図示省略）が複数設けられ、該止め穴には管用雌ネジが設けられている。この管用雌ネジに嵌合する止めネジ１２２をシールされた状態で螺合することにより、中空ロッド１２８に複数の方向から止めネジ１２２が当接されて、ロッド部材１１２が支持されている。なお、以下に述べる各実施形態では、リリーフ管１０４には図示しないリリーフ弁が設けられており、流通空間１２６から排出管１０６に出られなかった水を排出する。また、中実ロッド１３０は必ずしも必要ではなく、中実ロッド１３０が存在しない場合には、中空ロッド１２８の下流側は閉じられている。
In addition, the
排出管１０６は、リリーフ管１０４と略同一の形状で略同様な構造を有している。すなわち、排出管１０６は、メイン管１０２及びリリーフ管１０４と略同一の内径を有しているが、メイン管１０２より細い外径の短い管であって、両端の外周には管用雄ネジがそれぞれ設けられている。この管用雄ネジを、後述する側壁１４０に設けられた雌ネジにシールされた状態で螺合することにより、排出管１０６の一端はメイン管１０２に連結されている。排出管１０６の他端は、排出接続管２２（図１参照）を介して、下流側の水を貯留した貯留槽１２（図１参照）に接続されている。また、排出管１０６には、外周面から排出管１０６の中心線に向って略垂直でほぼ対向するように複数の小径の止め穴（図示省略）が開けられ、該止め穴には管用雌ネジ（図示省略）が設けられている。各管用雌ネジに止めネジ１２２をシールした状態で螺合することにより、中実ロッド１３０に対して止めネジ１２２が複数の方向から当接することによりロッド部材１１２が支持されている。
The
容器部材１１６は、主にメイン管１０２の外周を密着して覆うパイプ状の外筒１１８と、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端を塞ぐ一対の側壁１４０とで構成されている。外筒１１８は、メイン管１０２と同程度の長さを有し、メイン管１０２の外径より僅かに大きな内径を有している。外筒１１８内にメイン管１０２を収納するときに、シールして結合させるために、メイン管１０２の外周部の両端には空間１２０を挟み込むように溝が設けられており、その溝内にそれぞれＯリング１４４が介装されている。
The
また、外筒１１８の外周部にはその中心線に対して略垂直方向に穴が開けられており、メイン管１０２との間に形成される空間１２０へ水を供給するためのパイプ１４６がシールされた状態で接続されている。パイプ１４６から空間１２０に送られた水は、前記の介装されたＯリング１４４等により外部に漏れ出さないように構成されている。パイプ１４６から供給された水は、密閉されている空間１２０で分流して、各ノズル１０８，１１０へ流れる構造になっている。従って、パイプ１４６は、各ノズル１０８，１１０と個別に配管することなく連結されているので、簡単な構造で複数のノズル１０８，１１０と連結させることができる。
Further, a hole is formed in the outer peripheral portion of the
また、メイン管１０２を収納した外筒１１８の両端面には、複数のネジ穴が設けられており、該ネジ穴に対してボルト１４８を螺合することにより、外筒１１８の両端面には側壁１４０がネジ止めされ、外筒１１８の両端面が塞がれている。側壁１４０は、外筒１１８の側面を全て覆う略円盤状の部材である。側壁１４０の円の中心部分には、リリーフ管１０４又は排出管１０６と略同径の穴が開けられている。その穴に管用雌ネジが設けられ、リリーフ管１０４又は排出管１０６に設けられた雄ネジがシールされた状態で螺合するようになっている。また、側壁１４０は、外周部に座ぐり穴を周囲に設けた貫通孔が開けられており、この貫通孔に通したボルト１４８を外筒１１８のネジ穴に螺合することにより、外筒１１８に対してボルト止めされている。また、前記メイン管１０２の両端部において、流通空間１２６より外周方に円環状の溝が設けられており、そこにＯリング１５０がそれぞれ挿入されている。従って、側壁１４０が、外筒１１８の側面を密閉して覆うことにより、メイン管１０２の流通空間１２６を流れる水が外部に漏れ出さないように構成されている。
Further, a plurality of screw holes are provided on both end faces of the
次に、この微細気泡発生部１００による微細気泡の発生方法について説明する。パイプ１４６から空間１２０中に例えば７ＭＰａに加圧された水を送り込み、ノズル１０８，１１０の空間１２０側の開口より流通空間１２６に突出されたノズル１０８，１１０の先端開口より水を噴射させる。噴射された水の多くは、中実ロッド１３０若しくは中空ロッド１２８の外表面に衝突する。このときガスノズル１１４から中空ロッド１２８の中空部１３６に、例えば０．５ＭＰａ以下の圧力の所定の気体を供給してもよい。注入された気体は、噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射される。最も上流側（図２Ａ右側）にあるノズル１１０は下流側に向けて斜めに水を噴射するようになされているため、流通空間１２６において図２Ａの右から左へと水の流れが生じる。これにより、微細気泡を含んだ水は、右から左へと送り出される。ここで、流通空間１２６の厚み（メイン管１０２の内径と中実ロッド１３０の外径の差（半径差））は、微細気泡の発生を効率化するために適宜調整することができる。
Next, a method of generating fine bubbles by the fine
パイプ１３８を介してロッド部材１１２の中空ロッド１２８を通った気体は噴出孔１２４から、流通空間１２６を流れる水の中に噴射されることにより、バブリングされる。ここで発生した泡は一番上流側（図２Ａの一番右側）に設けられた一組の３個のノズル１１０から噴出された水による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流により微細化されながら、下流側に押し流される。下流側に押し流された泡を含んだ水はノズル１１０の隣の組の３つのノズル１０８による、中空ロッド１２８ないし中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。メイン管１０２の周方向から見て、ノズル１１０の配置と、隣接する組のノズル１０８との配置は６０度ずつ、ずれていることにより、撹拌するような水流が発生することにより、発生した泡はさらに微細化される。
The gas that has passed through the
次に、下流側に押し流された泡を含んだ水は、その隣の組の３つのノズル１０８による、中実ロッド１３０に衝突する噴流によりさらに微細化されて、下流側に押し流される。このような工程を６組のノズル１０８，１１０について繰り返されることにより、泡の微細化が促進され、最も下流側の組のノズル１０８により微細化された後の水には、ノズルの仕様、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所望の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡水が精製される。すなわち、例えば、ノズルの仕様を変更するだけでも、微細気泡の粒径や微細気泡濃度を調整することにより、微細気泡として、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの少なくとも１つを発生させることができるが、これに加えて、ノズルの配置、ノズルの数、入口手段から供給された供給される原液体の圧力、入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原液体の供給量、加圧手段により原流体を循環させる回数、気体供給手段の圧力、及び、気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つを併せて調整することより、その組み合わせにより、微細気泡の粒径や微細気泡濃度をより適切に設定することができる。なお、微細気泡の粒径の調整には、微細気泡の粒径に応じた微細気泡の数の分布（例えば、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの数の比率）の調整も含まれる。
Next, the water containing bubbles that has been swept down to the downstream side is further atomized by the jet flow that impinges on the
［実施形態１］
実施形態１のノズル１０８，１１０の構成を図２〜図４を用いて説明する。実施形態１では、ノズル１０８，１１０の噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）がそれぞれ調整できる例を示す。
[Embodiment 1]
The configurations of the
ノズル１０８とノズル１１０とは、流通空間１２６の中心線に対する噴射部１０８ｈの噴射角度θ1（図４参照）が相違するのみで、その他は実質的に同一の構成を備えているので、主としてノズル１０８に代表させて説明する。なお、以下においては、必要に応じてノズル１１０に対するノズル１０８の枝番１０８ａ〜１０８ｎと同一の構成部分については、同様の枝番１１０ａ〜１１０ｎを使用してその詳細な説明を省略することがある。なお、図２Ｂは図２ＡのIIB部分の拡大断面図である。図３Ａは図２Ａの一方のノズル１０８の拡大底面図であり、図３Ｂは図３ＡのIIIB−IIIB断面図である。図４は、図２Ａの他方のノズル１１０の拡大断面図である。ノズル１０８，１１０を構成するこれらの部品は、特に限定されるものでは無いが、好ましくはフッ素樹脂で形成される。フッ素樹脂としては、上述したフッ素樹脂のいずれを用いることもできるが、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。あるいは、金属製の部品に対して、フッ素樹脂によるライニングを施したものを用いることもできる。
The
図３Ａ及び図３Ｂを用いてノズル１０８について詳細に説明する。ノズル１０８は、実質的に円筒状のノズル外筒１０８ａと、該ノズル外筒１０８ａの内周側に設けられているノズル本体１０８ｆとからなる。ノズル外筒１０８ａの内周側には内部に液体が通され、ノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ｂの一点鎖線）に対して垂直な断面が略円形で直径がＤ１である開孔部１０８ｂが設けられている。なお、この開孔部１０８ｂが本発明の一実施形態の「大径開孔部」に対応する。ノズル外筒１０８ａの外表面には、雄ネジ部１０８ｓが設けられており、ノズル外筒１０８ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１０８はメイン管１０２に固定される。この固定の際には、固着用溝１０８ｒに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１０８ｓのフランジ１０８ｃ側には、ネジが形成されていない逃げ部１０８ｑが設けられている。
The
ノズル１０８がメイン管１０２に螺合された際に、噴射孔１０８ｊの中心線（図３の一点鎖線であり、ノズル１０８のノズル外筒１０８ａの中心線と一致している。）が設定どおりの方向を向くように調整されている。メイン管１０２の凹部における雌ネジ部の周囲、及び、ノズル１０８のフランジ１０８ｃの外周部には、ノズル１０８の周方向の位置決めの為の目印を設けておくことができる。これにより、ノズル１０８をメイン管１０２に螺合する作業を容易かつ精密に行うことができる。
When the
ノズル外筒１０８ａの一方側の端部には、メイン管１０２への取付けの際にノズル外筒１０８ａの中心線（図３Ａの一点鎖線）方向の位置決めのためのフランジ１０８ｃが形成されている。ノズル外筒１０８ａの他方側の端部は、中心線（図３Ａの一点鎖線）に沿った断面が実質的に円錐体状の切り欠き孔１０８ｄが形成されている。また、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの底に対応する位置には、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは最大径Ｄ２を有する実質的に球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅが形成されている。ノズル本体１０８ｆは、実質的に球状の回動部１０８ｇと、球状の回動部１０８ｇの外周部から放射方向へ延在する円筒状の噴射部１０８ｈとを備えており、Ｄ２は実質的に球状の回動部１０８ｇの直径に相当する。円筒状の噴射部１０８ｈの径Ｄ３は、開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりは小径とされている。すなわち、実施形態１のノズル１０８においては、Ｄ２＞Ｄ１＞Ｄ３とされている。
A
ここで、ノズル外筒１０８ａに球状の回動部１０８ｇを組み付ける方法として一例を説明する。例えばノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃからなる部材をその中心線（図３の一点鎖線を参照。）に沿って少なくとも２分割する。この分割した一方の部材における球状のノズル本体固定用開孔１０８ｅに球状の回動部１０８ｇを噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように嵌め込む。この状態では、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっているため、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。次に、この分割した一方の部材に対して、分割した他方の部材を、回動部１０８ｇを挟み込むように一体に組み付ける。２分割されたノズル外筒１０８ａを組み付けた後に、ナット部材１０８ｐをノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまでねじ込んで固着する。なお、この固着のためにナット部材１０８ｐを用いて固着することに代えて、例えば２分割されたノズル外筒１０８ａ間を貫通するネジ孔に適宜のネジ部材を利用して固着したり、２分割されたノズル外筒１０８ａ同士を接着剤により固着したりすることも可能である。この固着手段により、ノズル外筒１０８ａのノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に回動可能に嵌め込まれたノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａ及びフランジ１０８ｃと共に、強固に一体に固定される。
Here, an example will be described as a method of assembling the spherical
ここでは、ノズル外筒１０８ａを２分割して球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、ノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込むことも可能である。このノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込む例を変形例として説明する。まず、変形例におけるノズル外筒１０８ａの内周側の形状と寸法について説明する。変形例のノズル本体固定用開孔１０８ｅは、フランジ側は図３Ｂと同様に球状であるが、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径（図３Ｂにおいては、Ｄ２の矢印で示した部位が対応）と一致する部位よりも先端側では、ここから先端側に向かうにつれて僅かに縮径していき、さらに、円錐体状の切り欠き孔１０８ｄに達した部位が最小径（なお、この変形例でいう最小径とは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径よりも先端側において最小径であることを意味し、例えば図３ＢにおいてＤ１の径等を意味するものではない。）となり、切り欠き孔１０８ｄの最小径部よりも先端側では円錐状に拡径していくような形成されている。そして、ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前は、切り欠き孔１０８ｄは僅かに広がっており、この時の切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致している。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまで締め込むと、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなる。次に、変形例においてノズル外筒１０８ａの先端側から、球状の回動部１０８ｇを嵌め込み、固定する方法を説明する。ノズル外筒１０８ａの先端側からナット部材１０８ｐを締め込む前の状態で、ノズル外筒１０８ａの先端側からノズル本体固定用開孔１０８ｅまで、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇを挿入する。この時、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２と略一致しているので、直径Ｄ２の径を持つ回動部１０８ｇは、切り欠き孔１０８ｄの最小径部を通過することができる。また、この時、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２よりも僅かに大きいため、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内で、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは回動可能となっており、噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定できる。噴射部１０８ｈが所定の方向を向くように設定したら、次に、ノズル外筒１０８ａの先端側からフランジ１０８ｃまで、ナット部材１０８ｐをねじ込んで固着する。ナット部材１０８ｐをフランジ１０８ｃまでねじ込むことにより、切り欠き孔１０８ｄの最小径は、Ｄ２よりも小さくなり、また、ノズル本体固定用開孔１０８ｅの最大径はＤ２と実質的に等しくなるまで縮径されるため、ノズル本体１０８ｆの球状の回動部１０８ｇは、ノズル本体固定用開孔１０８ｅ内に強固に一体に固定される。
Here, an example in which the nozzle
ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈと反対側の回動部の中央部には、実質的に円錐体状の開孔部１０８ｋが形成されており、この円錐体状の開孔部１０８ｋはノズル外筒１０８ａの内周側に形成された開孔部１０８ｂに連通している。この円錐体状の開孔部１０８ｋの開孔部の径Ｄ４はノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１よりも大きくなるように設定されている。
A substantially cone-shaped
球状の回動部１０８ｇは、ノズル外筒１０８ａの円錐体状の切り欠き孔１０８ｄの壁部と噴射部１０８ｈ先端ないし根元が接触するまで、ノズルの中心線（図３Ａの一点鎖線）の周囲を回動可能である。ただし、ここでは、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの径Ｄ４とノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂの径Ｄ１と角度αとを適切に選択することにより、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを回動させてもノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍがノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に直接露出しないようになされている。αは例えば１００°〜１４０°程度、例えば１２０°程度とすることができる。これにより、ノズル本体１０８ｆの回動部１０８ｇにおける開孔部１０８ｋの最大径部１０８ｍが直接ノズル外筒１０８ａの開孔部１０８ｂ内に位置して高圧の液体に直接接触することにより損傷してしまうことを抑制することができると共に、開孔部１０８ｂから開孔１０８ｉに向かう原液体の流れが乱れることを抑制することができる。
The spherical
また、ノズル本体１０８ｆの円錐体状の開孔部１０８ｋの頂部から噴射部１０８ｈ側に向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１０８ｉが噴射部１０８ｈの近傍まで設けられており、噴射部１０８ｈの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の噴射孔１０８ｊが設けられており、円筒状の開孔１０８ｉと噴射孔１０８ｊとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１０８ｎとされている。この遷移開孔部１０８ｎにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び微細気泡濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。なお、円筒状の開孔１０８ｉは本発明の一実施形態の中径開孔部に対応する。これにより、ノズル外筒１０８ａを経てノズル１０８内に流入した原液体は、円筒状の開孔１０８ｉを通過する内に加圧及び整流され、さらに遷移開孔部１０８ｎを通過する内に加圧されて噴射孔１０８ｊから噴射される。なお、開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊの長さは、この開孔１０８ｉ及び噴射孔１０８ｊ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１０８ｊの長さＬ１は、噴射孔１０８ｊの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。また、特に限定されるものではないが、噴射孔１０８ｊの径は０．１ｍｍから１ｍｍ、より好ましくは、０．２ｍｍから０．５ｍｍとすることができる。さらに、ノズル本体１０８ｆの材質は、耐摩耗性、耐腐食性が高いものが望ましく、例えばステンレス製でＨＲＣで６０以上のもの等が挙げられる。
Further, a
図４を用いて、ノズル１１０について説明する。ノズル１１０は、ノズル１０８（図３Ａ、図３Ｂを参照。）において、ノズル本体１０８ｆの噴射部１０８ｈを図面上左側に予め定めた角度だけ傾け、流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜きの矢印）に対して噴射孔１１０ｊの中心線（図４においてθ1の角度で傾いている一点鎖線）がθ1だけ傾いた構成を備えており、その他の構成は実質的にノズル１０８と同様の構成を備えている。ノズル１１０の場合も、ノズル本体１１０ｆの噴射部１１０ｈが予め定めた角度となるように組み付けた後に、適宜の手段により噴射部１１０ｈの位置が強固に一体に固定される。これにより、実施形態１の微細気泡液製造装置１０で使用するための予め準備された２種類の仕様のノズルが得られる。また、ここでは回動部１０８ｇの形状を球状として説明したが、本発明では回動部１０８ｇの形状は球状に限定されるものではなく、例えばたまご形、または、円筒形等とすることも可能である。
The
このようにして組み立てられたノズル１０８，１１０を、図２Ａ及び図２Ｂに示したように、メイン管１０２に取付けることにより、実施形態１の微細気泡発生部１００が得られる。これにより、パイプ１４６からメイン管１０２内に供給された水は、ノズル１１０（１０８のノズル外筒１１０ａ（１０８ａ）に形成された開口部１１０ｂ（１０８ｂ）、ノズル本体１１０ｆ（１０８ｆ）の回動部１１０ｇ（１０８ｇ）に形成された開孔１１０ｋ（１０８ｋ）、噴射部１１０ｈ（１０８ｈ）に形成された噴射孔１１０ｊ（１０８ｊ）を経て流通空間１２６内に噴射され、パイプ１３８から供給された所定の気体と混合されて微細気泡液が調製され、排出管１０６から貯留槽１２へ供給される。
By attaching the
このような実施形態１のノズル１０８，１１０によれば、単一のノズルであっても流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1（図４参照。θ1＝９０°の場合も含む。）を任意に設定できるため、噴射角度θ1が異なる複数の仕様のノズルを容易に実現することができる。すなわち、例えばノズル１０８の流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対する噴射角度θ1＝９０°とし、ノズル１１０の噴射角度θ1<９０°（例えば４５°〜７５°程度、例えば、６０°程度）とすることにより、ノズル１０８，１１０のそれぞれをメイン管１０２に略垂直にねじ込むことにより取付けても、ノズル１０８はメイン管１０２の中心線に対して垂直方向に液体を噴射させ、ノズル１１０はメイン管１０２の中心線に対して傾いた方向に液体を噴射させることができるようになる。
According to the
なお、流通空間１２６の中心線（図４の太り白抜きの矢印）に対するノズル１１０の噴射角度θ1は、下流方向（図４の左方向）では０°≦θ1＜９０°となり、上流方向（図４の右方向）では９０°＜θ1≦１８０°となるが、９０°＜θ1≦１８０°となる場合には、ノズル１１０は上流側に向けられることになる。流通空間１２６内の水の流れの下流方向へ向かうようにするためにはノズル１１０の噴射角度は０°≦θ1＜９０°、例えば４５°〜７５°程度、例えば６０°程度に設定することが望ましい。また、ノズル１０８についても、０°≦θ1≦１８０°に設定することも可能である。さらには、各組ごとに、ノズル１０８，１１０の噴射角度を異ならせることも可能である。また、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1は同一に設定されるが、これに限定されるものではなく、一組の３個のノズル１０８，１１０の噴射角度θ1を異なるものに設定することも可能である。噴射角度θ1を適宜調整することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
The injection angle θ 1 of the
また、各ノズル１０８，１１０において流通空間１２６の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度を、メイン管１０２の中心線（図４の太い白抜き矢印）に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。
Further, in each of the
なお、ノズル１０８，１１０は、回動部１０８ｇ，１１０ｇにおいて、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊが形成された噴射部１０８ｈ，１１０ｈが、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線（図３Ａの一点鎖線、及び、図４の太い白抜き矢印に対して垂直な一点鎖線、以下同様。）に対して所定の距離だけ偏心して設けられていてもよい。このような構成を備えるノズル１０８，１１０によって、ノズル外筒１０８ａ，１１０ａの中心線を中心にして回動部１０８ｇ，１１０ｇを回動させることにより、噴射孔１０８ｊ，１１０ｊの位置を調整することができる。
In the
［実施形態２］
実施形態１では、ノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線に向かう例を示したが、実施形態２では、噴射部１０８ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整でき、噴射部１０８ｈの中心線がメイン管１０２の中心線からずれた方向に向かう例を説明する。
[Embodiment 2]
In the first embodiment, an example in which the liquid ejection directions of the
このようなノズル１０８，１１０のそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線からずれた方向となるようにした実施形態２のノズル１０８，１１０を、ノズル１０８を用いた場合について図５を用いて説明する。なお、図５は、図２ＡのV−V断面図である。また、図５においては、図１〜図４で説明したものと同様の構成部分については同一の参照符号を付与してその詳細な説明は省略する。
The
実施形態２で用いたノズル１０８は、図５に矢印で示されているように、水の噴射方向がメイン管１０２ないし中実ロッド１３０の中心線に向かう方向からずれた方向としたものである。ノズル１０８の噴射部１０８ｈの中心線が、メイン管１０２の半径方向と周方向についてずれた（図５の矢印を参照）ものを採用すれば、水の噴射方向は周方向にずれるため、水が中実ロッド１３０に衝突する角度を調整することができる。これにより、噴出した水が中実ロッド１３０の周囲を所定方向に回るような噴流を発生させることができる。各組のノズル１０８ごとに上流から下流に向かって順次、噴流の向きを変えることによって、噴流の回転方向の境界面において大きな撹拌作用が生じ、この撹拌作用によって微細気泡液が得られる。
In the
流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流に対する、噴射部１０８ｈの中心線（図５の一点鎖線、以下同様。）の角度をθ2とする。流通空間１２６の下流側から見て、反時計方向の噴流の場合には、０°≦θ2＜９０°であり、噴射部１０８ｈの中心線が中実ロッド１３０の中心線（中実ロッド１３０の中心）に向かう方向である場合には、θ2＝９０°であり、流通空間１２６の下流側から見て、時計方向の噴流の場合には、９０°＜θ2≦１８０°である。なお、このような構成をノズル１１０に適用した場合においても同様の作用効果が得られる。
When viewed from the downstream side of the
また、各ノズル１０８，１１０において噴射角度を調整可能であるため、全てのノズル１０８，１１０のメイン管１０２に対する取付角度をメイン管１０２の中心線に対して垂直とすることができるため、メイン管１０２に対するノズル１０８，１１０の取付構造が複雑になることを防ぐことができる。このため、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化すると共に、メイン管１０２の汎用性を向上することができる。
Further, since the injection angles of the
なお、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの中心線の角度θ2（図５を参照）を調整することに加え、さらに、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの流通空間１２６の中心線（メイン管１０２の中心線方向、図４の太い白抜き矢印）に対する噴射角度θ1を、０°≦θ1≦１８０°の範囲で調整できるようにしてもよい。これにより、噴射角度θ1、θ2を適宜調整するし、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
In addition to adjusting the angle θ 2 (see FIG. 5) of the center lines of the
［実施形態３］
実施形態３では、噴射部１０８ｈ、１１０ｈの噴射角度θ1、θ2が固定されており、仕様の異なる複数種類のノズルを用意した例を示す。
[Third Embodiment]
The third embodiment shows an example in which the ejection angles θ 1 and θ 2 of the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、例えば噴射孔１６０ｈの径Ｄ６、噴射孔１６０ｈの長さＬ１、開孔１６０ｆの径Ｄ５、遷移開孔部１６０ｇの形状や寸法や角度β、及び、流通空間１２６の中心線に対する噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2の仕様の異なるものを複数種類、用意したものである。図６には、仕様の異なる３種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを例示する。図６Ａは実施形態３のノズル１６０の底面図であり、図６Ｂは図６ＡのVIB−VIB断面図であり、図６Ｃは実施形態３の別の仕様のノズル１６０Ａの底面図であり、図６Ｄは図６ＣのVID−VID断面図であり、図６Ｅは実施形態３のさらに別の仕様のノズル１６０Ｂの底面図であり、図６Ｆは図６ＥのVIF−VIF断面図である。実施形態３のノズル１６０、１６０Ａ、１６０Ｂは、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と比較すると、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇを特に設けずに、球状の回動部１０８ｇ、１１０ｇ部分とノズル外筒１０８ａ，１１０ａとは実質的に一体化されている点で相違している。
As shown in FIG. 6, the
実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂについて詳しく説明する。ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、図６に示すように、ノズル筒部１６０ａ及びフランジ１６０ｂを有する。ノズル筒部１６０ａの外表面には、雄ネジ部１６０ｄが設けられており、ノズル筒部１６０ａをメイン管１０２に形成された雌ネジ部にシールされた状態で螺合することにより、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂはメイン管１０２に固定される。フランジ１６０ｂには固着用溝１６０ｃが設けられており、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの固定の際には、固着用溝１６０ｃに例えばマイナスドライバーの先端を挿入することができる。なお、雄ネジ部１６０ｄのフランジ１６０ｂ側には、ネジが形成されていない逃げ部１６０ｅが設けられている。
The
また、フランジ１６０ｂの中央部から、ノズル筒部１６０ａの噴射部１６０ｉへ向かって、所定の径Ｄ５の円筒状の開孔１６０ｆが設けられており、噴射部１６０ｉの内部にはノズルの先端側から所定長さＬ１で所定径Ｄ６の円筒状の噴射孔１６０ｈが設けられており、開孔１６０ｆと噴射孔１６０ｈとの間は順次径が縮小する遷移開孔部１６０ｇとされている。この遷移開孔部１６０ｇにおける角度βは、３０°〜９０°程度に設定されており、好ましくは例えば４５°〜６０°とすることができる。径Ｄ５及び径Ｄ６の寸法は、発生させる微細気泡のサイズ及び微細気泡濃度等に応じて選択される。径Ｄ５は径Ｄ６の３倍〜２０倍程度とすることが好ましく、より好ましくは、径Ｄ５は径Ｄ６の５倍〜１０倍程度とすることができる。これにより、円筒状の開孔１６０ｆを経て流入した原液体、遷移開孔部１６０ｇを通過する内に加圧されて噴射孔１６０ｈから噴射される。なお、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましい。このため、噴射孔１６０ｈの長さＬ１は、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６の３倍以上とすることが好ましく、また、製造の容易性の観点からはＬ１が長すぎることは好ましくなく、例えばＬ１はＤ６の３倍〜３０倍程度に設定することが好ましく、より好ましくはＬ１はＤ６の５倍〜２０倍程度に設定することが好ましい。
Further, a
ノズル１６０とノズル１６０Ａとは、外形の寸法、開孔１６０ｆの径Ｄ５及び噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は略同一であり、噴射孔１６０ｈの径Ｄ６，Ｄ６´、噴射孔１６０ｈの長さＬ１，Ｌ１´、及び、遷移開孔部１６０ｇの角度β，β´は異なる。また、ノズル１６０Ｂは、ノズル１６０及びノズル１６０Ａと比べると、外形の寸法は略同一であり、ノズル１６０Ｂでは、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈを有しない点で異なる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法は、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と略同一に設定されている。なお、実施形態１〜２のノズル１０８，１１０では、ナット部材１０８ｐ、１１０ｐがフランジ１０８ｃに重なるように設けられていたのと同様に、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂでは、ナット部材１６０ｊが設けられている例を説明したが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えばナット部材１６０ｊを設けない構成とすることもできる。ナット部材１６０ｊを設けない場合には、フランジ１６０ｂの厚みをナット部材１６０ｊの厚みの分を加えた厚みとすることにより、外形の寸法を実施形態１〜２のノズル１０８，１１０と実質的に同等とすることができる。
The
このため、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂは、予め仕様の異なる複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを準備しておき、その複数種類のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの中から所望のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂを選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。また、実施形態３のノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂ及び実施形態１〜２のノズル１０８，１１０の外径寸法は略同一であるため、メイン管１０２を実施形態１〜３のいずれのノズルを用いた場合でも共用化できるため、汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。ノズル１６０Ｂは、噴射孔１６０を有しないノズルであるため、メイン管１０２に設けられたノズル取付孔を塞ぐために用いることができる。メイン管１０２に設けられたノズル取付孔をノズル１６０Ｂで塞ぐことにより、実質的にノズルの個数と配置を調整することができるため、汎用性を高めると共に、設計の自由度を高めることもできる。また、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのいずれかに不具合が発生した場合には、そのノズルを交換することにより容易にメンテナンスを行うことができる。なお、後述の実施形態４のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法をノズル１０８，１１０の外形寸法と一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
Therefore, as the
また、前述のとおり、開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈの長さは、この開孔１６０ｆ及び噴射孔１６０ｈ内を通過する原液体の流れを整流し、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、ある程度の長さを有するものが好ましいが、噴出孔から放出される原流体が細く直進するようにするため、開孔１６０ｆ、遷移開孔部１６０ｇ及び噴射孔１６０ｈのいずれか少なくとも１つの内周側に螺旋状溝を設けることもできる。また、図６に記載されたノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂにおける噴射孔１６０ｈの角度θ1、θ2は９０°で共通しているが、この角度θ1及びθ2を変更する仕様とすることも可能である。例えば、実施形態１で説明した図４のように噴射孔１６０ｈの角度θ1を変更する仕様とすることもできるし、また、実施形態２で説明した図５のように、ノズル１６０，１６０Ａ，１６０Ｂのそれぞれの液体の噴射方向がメイン管１０２の中心線（図５において中実ロッド１３０の中心）からずれた方向に向かうような、角度θ２を変更する仕様とすることも可能である。
Further, as described above, the lengths of the
なお、上記実施形態１〜２のノズル１０８，１１０を用いる場合にも、例えば噴射孔１０８ｊの径Ｄ６、開孔１０８ｉの径Ｄ５、及び、遷移開孔部１０８ｎの形状や寸法等の仕様の異なるものを複数種類、用意しておけば、その複数種類のノズル１０８，１１０の中から所望のノズル１０８，１１０を選択してメイン管１０２に取付けて使用することにより、所望の粒径の微細気泡を発生させることができる。
Even when the
［実施形態４］
実施形態４では、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂをユニットの単位で複数のノズルをまとめて交換できる例を示す。なお、実施形態４では、実施形態１〜３で説明したノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂが使用可能である。
[Embodiment 4]
The fourth embodiment shows an example in which a plurality of
交換するユニットとしては、例えばメイン管１０２を単位とすることができる。また、交換するユニットとしては、例えば一組の３個のノズル１０８，１１０部分を分割できるように構成しておき、この一組の３個のノズル１０８，１１０を単位として、交換するようにしてもよい。あるいは、交換するユニットとしては、複数組のノズル群を単位として、まとめて交換するようにしてもよい。さらには、空間１２０に配置されている全ての組のノズル群を単位として、全てのノズル１０８，１１０を一緒に交換できるようにしてもよい。図７には6個のノズル１０８，１１０を１つのユニットとした例を示す。ユニットＵ１〜Ｕ４の各ユニットは６個のノズル１０８，１１０を備えている。各ユニットは雌ネジ１０２ａ及び／又は雄ネジ１０２ｂを有しており、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士は、雌ネジ１０２ａ及び雄ネジ１０２ｂにより結合されているが、本発明はこれに特定されるものではなく、例えば、各ユニットＵ１〜Ｕ４同士がボルトにより結合されていてもよい。このように、ノズル１０８，１１０をユニット単位で交換することにより、ノズルの交換作業が容易となる。また、各ユニットの形状を同一のものとし、ユニットの数を選択することにより、異なる仕様の微細気泡発生部１００を得ることも可能である。また、例えばノズルに不具合が発生した場合に、ユニット単位で交換することにより、そのユニット内の不具合箇所を特定する必要がなくなるため、メンテナンスが容易となる。なお、ノズル１０８，１１０としては、実施形態１〜３で説明したいずれのノズル１０８，１１０を採用してもよい。また、メイン管１０２を共通化できるため、メイン管１０２の汎用性を向上すると共に、メイン管１０２の設計及び製造を簡略化することができる。なお、本実施形態のようにメイン管１０２をユニット単位で交換する場合には、各ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法を一致させる必要は必ずしもない。すなわち、ノズル１０８，１１０，１６０，１６０Ａ，１６０Ｂの外形寸法に応じたユニットを準備しておき、そのユニットごとに交換することにより、汎用性を高めると共に、設計の自由度をも高めることができる。
The unit to be replaced may be, for example, the
以上の実施形態では、原流体として水を用いる例を説明したが、水としては常水、純水、精製水等を含む。また、原流体としては、水に限定されるものではなく、例えば、水溶液や燃料も含む。水溶液としては、例えば、水に対して有機物又は無機物（例えば、海水を原料とした無機成分、にがり、フコイダン等）を含んだ水溶液等が挙げられる。原流体として水や水溶液を用いる場合には、飲料として供することもできる。また、燃料としては、例えばガソリン、軽油、重油、灯油及びエタノール等が含まれる。原流体が燃料である場合には、微細気泡液とすることにより、燃料の改質が可能となる。 In the above embodiment, an example in which water is used as the raw fluid has been described, but the water includes ordinary water, pure water, purified water, and the like. Further, the raw fluid is not limited to water, and includes, for example, an aqueous solution and fuel. Examples of the aqueous solution include an aqueous solution containing an organic substance or an inorganic substance (for example, an inorganic component made of seawater as a raw material, bittern, fucoidan, etc.) in water. When water or an aqueous solution is used as the raw fluid , it can be provided as a beverage. The fuel includes, for example, gasoline, light oil, heavy oil, kerosene, ethanol and the like. When the raw fluid is fuel, the fuel can be reformed by using fine bubble liquid.
例えば、原流体としてにがりを４％以上含有した水溶液を用い、オゾン濃度が４０ｐｐｍ以上の微細気泡液とすると、殺菌剤として使用することができる高濃度のオゾン含有微細気泡液が得られる。オゾン濃度は例えば１００ｐｐｍ以上とすることも可能である。にがりはオゾン含有微細気泡液のオゾン濃度を高くするために添加されているものであり、にがりの濃度が高いほどオゾン濃度が高くなる傾向があり、にがりの濃度は１００％まで高めることが可能である。なお、にがりの濃度が４％未満であってもオゾン含有微細気泡液を得ることは可能である。また、ノズルの調整によって、ナノバブルを含むオゾン微細気泡を発生させてオゾン含有微細気泡液を生成することも可能であり、その際の、オゾン微細気泡の粒径はノズルの調整によって設定可能である。このため、マイクロバブル、マイクロナノバブル、及び、ナノバブルの中のいずれか少なくとも１つを含むオゾン微細気泡を利用したオゾン含有微細気泡液を選択的に生成することが可能である。 For example, when an aqueous solution containing 4% or more of bittern is used as the raw fluid and a fine bubble liquid having an ozone concentration of 40 ppm or higher is obtained, a high-concentration ozone-containing fine bubble liquid that can be used as a germicide can be obtained. The ozone concentration can be 100 ppm or more, for example. The bittern is added to increase the ozone concentration of the ozone-containing fine bubble liquid, and the higher the concentration of bittern, the higher the ozone concentration tends to be, and the concentration of bittern can be increased to 100%. is there. Even if the bittern concentration is less than 4%, it is possible to obtain an ozone-containing fine bubble liquid. Further, by adjusting the nozzle, it is also possible to generate ozone fine bubbles containing nanobubbles to generate ozone-containing fine bubble liquid, and the particle size of the ozone fine bubbles at that time can be set by adjusting the nozzle. . Therefore, it is possible to selectively generate the ozone-containing fine bubble liquid using the ozone fine bubbles including at least one of the micro bubbles, the micro nano bubbles, and the nano bubbles.
この発生されたオゾン含有微細気泡液は、例えばオゾン微細気泡液の原液のオゾン濃度は１００ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液のオゾン濃度が４ｐｐｍ以下まで希釈しても殺菌作用を有し、オゾン微細気泡液は１年以上の冷凍保存後のオゾン濃度が４ｐｐｍ以上であり、オゾン微細気泡液は殺菌作用に加え、臭気成分分解作用及び抗ウイルス作用を有しており、例えば超音波スケーラーと共に利用したり、うがい液として利用したりする口腔ケア等にも有効である。また、このオゾン微細気泡液は半導体洗浄等にも有効である。例えば、常温で製造から６か月以上経過しても、オゾン微細気泡液のオゾン濃度は、ＫＩ法による測定で１００ｐｐｍ以上に維持されている。なお、微細気泡濃度とは、液体中に溶存している気体の量を示す値である。本実施形態ではオゾン濃度については、ＫＩ法を用いて測定した。また、オゾン微細気泡液は冷凍保存することも可能である。オゾン微細気泡液の原液（１００ｐｐｍ以上）を−２０℃で１年間保存した場合には、オゾン濃度は約４ｐｐｍを維持していた。オゾン微細気泡液は、細菌やウイルスを不活性化することができ、また、有害な化学物質を分解することも可能である。さらに、オゾン微細気泡液に含まれるオゾンによる殺菌や脱臭の効果との相乗効果により、より高い、殺菌、脱臭等の効果が奏される。これにより、オゾン微細気泡液を用いると、細菌やウイルスを不活性化し、殺菌や脱臭の効果を奏する。また、耐性菌としての多剤耐性黄色ブドウ球菌（Staphylococcus aureus）、バンコマイシン耐性腸球菌（Enterococcus faecalis, E. faecium）、多剤耐性緑膿菌（Pseudonomas aeruginosa）、歯周病病原細菌としてのP.g.菌（Porphyromonas gingivalis）、P.i.菌（Prevotella intermedia)、A.a.菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans）、F.n.菌（Fusobacterium nucleatum）、及び、う蝕原性細菌としてのストレプトコッカス・ミュータンス（Streptococcus mutans）等に対しても殺菌効果を奏する。オゾン微細気泡液のオゾン濃度を４ｐｐｍまで希釈しても殺菌効果を有するが、さらに、０．１ｐｐｍまで希釈した場合にも殺菌効果を奏した。さらに、オゾン微細気泡液の安全性は口腔内上皮・粘膜安全性試験等により安全性が確認されており、人体に対しても安全である。 The generated ozone-containing fine bubble liquid has, for example, an ozone concentration of the stock solution of the ozone fine bubble liquid of 100 ppm or more, and has a bactericidal action even when the ozone concentration of the ozone fine bubble liquid is diluted to 4 ppm or less. The aerated liquid has an ozone concentration of 4 ppm or more after frozen storage for one year or more, and the ozone fine aerated liquid has a bactericidal action, an odor component decomposition action and an antiviral action. For example, it is used together with an ultrasonic scaler. It is also effective for oral care and the like used as a mouthwash. Further, this ozone fine bubble liquid is also effective for cleaning semiconductors and the like. For example, the ozone concentration of the ozone fine bubble liquid is maintained at 100 ppm or more as measured by the KI method even after 6 months or more have passed since the production at room temperature. The fine bubble concentration is a value indicating the amount of gas dissolved in the liquid. In the present embodiment, the ozone concentration was measured using the KI method. The ozone fine bubble liquid can also be frozen and stored. When the stock solution of ozone fine bubble liquid (100 ppm or more) was stored at -20°C for 1 year, the ozone concentration was maintained at about 4 ppm. Ozone fine bubble liquid can inactivate bacteria and viruses, and can also decompose harmful chemical substances. Furthermore, due to the synergistic effect with the effect of sterilization and deodorization by ozone contained in the ozone fine bubble liquid, higher effects such as sterilization and deodorization are achieved. Therefore, when the ozone fine bubble liquid is used, bacteria and viruses are inactivated, and sterilization and deodorizing effects are exhibited. In addition, multidrug-resistant Staphylococcus aureus (Staphylococcus aureus), vancomycin-resistant enterococci (Enterococcus faecalis, E. faecium), multidrug-resistant Pseudomonas aeruginosa (Pseudonomas aeruginosa), Pg bacteria as a periodontal pathogen (Porphyromonas gingivalis), Pi bacteria (Prevotella intermedia), Aa bacteria (Aggregatibacter actinomycetemcomitans), Fn bacteria (Fusobacterium nucleatum), and Streptococcus mutans as a cariogenic bacterium. Play. Although the ozone fine bubble liquid has a bactericidal effect even when diluted to an ozone concentration of 4 ppm, the bactericidal effect was also obtained when diluted to 0.1 ppm. Further, the safety of ozone fine bubble liquid has been confirmed by the oral epithelial/mucosal safety test and the like, and is safe for the human body.
また、以上の実施形態では、各ノズル１０８，１１０，１１０Ａはメイン管１０２に対して、メイン管１０２の中心線に対して垂直にねじ込まれた例を説明したが、各ノズルの取付角度は必ずしもメイン管１０２の中心線に対して垂直である必要なく、例えば一番上流側のノズル１１０を下流側に傾けるような向きに取付けることも可能である。
Further, in the above embodiment, an example in which the
また、ノズルの数は、一組につき３個のノズルを有し、これを６組有するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、一組に含まれるノズルの数及び組の数は任意であり、発生させる微細気泡の粒径に応じて、適宜選択可能である。 Further, the number of nozzles is described as having three nozzles per set and six sets, but the present invention is not limited to this, and the number of nozzles included in one set and The number of groups is arbitrary and can be appropriately selected according to the particle size of the fine bubbles to be generated.
１０…微細気泡液製造装置 １２…貯留槽
１４…循環配管 １６…高圧ポンプ
１８…導入接続管 ２０…処理気体発生部
２２…排出接続管 ２４…採集配管
２６…低圧ポンプ ２８…供給配管
２９…製品貯留槽 １００…微細気泡発生部
１０２…メイン管 １０２ａ…雌ネジ
１０２ｂ…雄ネジ １０４…導入管
１０６…排出管 １０８，１１０…ノズル
１０８ａ，１１０ａ…ノズル外筒 １０８ｂ，１１０ｂ…開孔部
１０８ｃ，１１０ｃ…フランジ １０８ｄ，１１０ｄ…円錐体状の切り欠き孔
１０８ｅ，１１０ｅ…ノズル本体固定用開孔 １０８ｆ，１１０ｆ…ノズル本体
１０８ｇ，１１０ｇ…球状の回動部 １０８ｈ，１１０ｈ…噴射部
１０８ｉ，１１０ｉ…円筒状の開孔 １０８ｊ，１１０ｊ…噴射孔
１０８ｋ，１１０ｋ…円錐体状の開孔 １０８ｍ，１１０ｍ…端部
１０８ｎ，１１０ｎ…遷移開孔部 １０８ｐ，１１０ｐ…ナット部材
１０８ｑ，１１０ｑ…逃げ部 １０８ｒ，１１０ｒ…固着用溝
１０８ｓ，１１０ｓ…雄ネジ部 １１２…ロッド部材
１１４…ガスノズル １１６…容器部材
１１８…外筒 １２０…空間
１２２…止めネジ １２４…噴出孔
１２６…流通空間 １２８…中空ロッド
１３０…中実ロッド １３６…中空部
１３８…パイプ １４０…側壁
１４２，１４３…貫通孔 １４４…Ｏリング
１４６…パイプ １４８…ボルト
１５０…Ｏリング １６０，１６０Ａ，１６０Ｂ…ノズル
１６０ａ…ノズル筒部 １６０ｂ…フランジ
１６０ｃ…固着用溝 １６０ｄ…雄ネジ部
１６０ｅ…逃げ部 １６０ｆ…開孔
１６０ｇ…遷移開孔部 １６０ｈ…噴射孔
１６０ｉ…噴射部 ２００…ナノバブル水素水製造装置
２０２…メイン管 ２０４…第１のノズル
２０６…第２のノズル ２０８…加圧液体供給空間
２１０…流体
10... Fine bubble
142, 143... Through-
Claims (21)
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入り口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を備える微細気泡液製造装置であって、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが予め準備された複数種類の仕様のノズルの中から選択されたものであり、
前記ノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、及び、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする微細気泡液製造装置。Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles that are provided along the raw liquid circulation means and have an injection hole that ejects the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A fine bubble liquid manufacturing apparatus comprising:
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
At least one of the plurality of nozzles is selected from nozzles of a plurality of types of specifications prepared in advance,
The specifications of the nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the supply amount of the raw fluid by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means, the addition Fine bubbles containing fine bubbles having a predetermined particle size according to at least one of the number of times the raw fluid is circulated by a pressure unit, the pressure of the gas supply unit, and the amount of gas supplied by the gas supply unit. An apparatus for producing a fine bubble liquid, which is characterized by producing a liquid.
前記噴射孔は前記回動手段を貫通するとともに前記ノズルの内部に連通する貫通孔からなり、
前記回動手段の回動角度を変えることにより前記噴射孔の中心線の向きを調整可能であることを特徴とする請求項７又は８に記載の微細気泡液製造装置。The nozzle capable of adjusting the injection hole has a rotating means capable of rotating the center line of the injection hole with respect to the center line of the nozzle,
The injection hole comprises a through hole that penetrates the rotating means and communicates with the inside of the nozzle,
The fine bubble liquid manufacturing apparatus according to claim 7, wherein the direction of the center line of the injection hole can be adjusted by changing the rotation angle of the rotation means.
前記ノズルの内部に設けられた前記原液体流通手段と連通する円筒状の大径開孔部と、
前記回動手段に設けられ、前記大径開孔部に連なる円錐体状の開孔部、前記円錐体状の開孔部の頂部に連なる前記大径開孔部よりも小径の円筒状の中径開孔部及び前記中径開孔部に連なる順次径が小さくなる遷移開孔部と、
前記遷移開孔部に連なり、前記噴射部に形成された先端が噴射孔となる前記中径開孔部よりも小径の噴射孔と、を有し、
前記円錐体状の開孔部の最大径は前記大径開孔部の径よりも大きく、
前記回動手段を回動させたときに、前記円錐体状の開孔部の最大径部が前記大径開孔部内に直接露出しないようになされていることを特徴とする請求項９に記載の微細気泡液製造装置。The through hole is
A cylindrical large-diameter opening communicating with the raw liquid circulating means provided inside the nozzle;
A cone-shaped opening provided on the rotating means and connected to the large-diameter opening, and a cylindrical shape having a smaller diameter than the large-diameter opening connected to the top of the cone-shaped opening. A transitional opening portion that successively decreases in diameter and a diameter opening portion and the intermediate diameter opening portion,
An injection hole continuous with the transition opening portion, having a smaller diameter than the medium diameter opening portion where the tip formed in the injection portion serves as an injection hole,
The maximum diameter of the conical opening is larger than the diameter of the large-diameter opening,
10. The maximum diameter portion of the conical opening portion is so arranged as not to be directly exposed in the large diameter opening portion when the rotating means is rotated. Micro bubble liquid manufacturing equipment.
前記加圧された原液体を流通する原液体流通手段と、
前記原液体流通手段に対して気体を供給する気体供給手段と、
前記原液体流通手段に沿って設けられ、前記入り口手段より供給された加圧された前記原液体を噴射する噴射孔を有する複数のノズルと、
前記原液体流通手段の出口から生成した微細気泡液を取り出す出口手段と、
を用いた微細気泡液製造方法であって、
前記複数のノズルは、前記原液体流通手段に対して交差する方向に交換可能に取付けられており、
前記ノズルとして複数種類の仕様のノズルが予め準備されており、
前記複数のノズルの少なくとも１つが前記予め準備されたノズルから選択され、
前記選択されたノズルの仕様、前記ノズルの配置、前記ノズルの数、前記入口手段から供給された供給される原液体の圧力、前記入口手段に原液体を供給するための加圧手段による前記原流体の供給量、前記加圧手段により前記原流体を循環させる回数、前記気体供給手段の圧力、及び、前記気体供給手段による気体の供給量の中の少なくとも１つに応じて所定の粒径の微細気泡を含んだ微細気泡液を製造することを特徴とする微細気泡液製造方法。Inlet means for supplying pressurized raw liquid,
A raw liquid circulating means for circulating the pressurized raw liquid,
Gas supply means for supplying gas to the raw liquid circulation means,
A plurality of nozzles that are provided along the raw liquid circulation means and have an injection hole that ejects the pressurized raw liquid supplied from the inlet means;
Outlet means for taking out the fine bubble liquid generated from the outlet of the raw liquid circulation means,
A method for producing a fine bubble liquid using
The plurality of nozzles are attached so as to be replaceable in a direction intersecting with the raw liquid circulation means,
Nozzles of a plurality of specifications are prepared in advance as the nozzle,
At least one of the plurality of nozzles is selected from the pre-prepared nozzles,
The specifications of the selected nozzles, the arrangement of the nozzles, the number of the nozzles, the pressure of the raw liquid supplied from the inlet means, the raw material by the pressurizing means for supplying the raw liquid to the inlet means. A predetermined particle size is determined according to at least one of the supply amount of fluid, the number of times the raw fluid is circulated by the pressurizing unit, the pressure of the gas supply unit, and the supply amount of gas by the gas supply unit. A method for producing a fine bubble liquid, which comprises producing a fine bubble liquid containing fine bubbles.
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