JPWO2020179667A1 - 微細気泡含有水生成装置 - Google Patents

微細気泡含有水生成装置 Download PDF

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勇仁 藤田
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Abstract

【課題】簡易かつ廉価に含オゾン酸素微細気泡含有水を生成することができるオゾン微細気泡含有水生成装置及びオゾン微細気泡含有水生成方法を提供する。
【解決手段】水を貯留する貯留槽10と、水を電気分解してオゾンを発生させる複数の板状の電解素子21及び各電解素子21に直流電圧を印加する直流電源装置26を有する水電解式オゾン発生手段20と、貯留槽10に貯留された水に振動を印加する振動子31及びこの振動子31に連続波の交流信号を印加する発振装置33を有する振動印加手段30とを備えており、電解素子21に直流電圧を印加することで、水電解式オゾン発生手段20がオゾンを発生させながら、または、オゾンを発生させた後、強度が8.56×1012[W/m]以上の振動を振動印加手段30が水に印加するようになっている。
【選択図】 図1

Description

この発明は、含オゾン酸素ガスの微細気泡、酸素ガスの微細気泡または水素ガスの微細気泡を含有する微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成装置に関する。
微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成装置としては、例えば、特許文献1に示すようなものがある。この微細気泡含有水生成装置は、図13に示すように、水を貯留する貯留槽61と、この貯留槽61に貯留された水に浸漬される、多数の微細孔を有する気体放出ヘッド62と、この気体放出ヘッド62に気体を供給する気体供給手段63と、気体放出ヘッド62に振動を印加する振動印加手段64とを備えており、水に浸漬した気体放出ヘッド62に振動を連続的に印加しながら気体放出ヘッド62の微細孔から気体を液体内に放出することで、気体放出ヘッド62の微細孔から放出される気体が、気体放出ヘッド62に印加された所定の振動によって微細気泡に分断されながら水中に放出され、ブラウン運動をしながらゆっくりと収縮し、ナノサイズの微細気泡として水中に安定して存在するようになっている。
ところで、オゾンガスは不安定な物質であるため、上述したような微細気泡含有水生成装置を用いてオゾンガスを含む微細気泡を含有する含オゾン微細気泡含有水を生成しようとすると、オゾンガス生成装置によってオゾンガスを含む気体を生成しながら、その気体を微細気泡含有水生成装置の気体供給手段63によって気体放出ヘッド62に供給する必要がある。また、酸素ガスの微細気泡や水素ガスの微細気泡を生成しようとすると、酸素ボンベや水素ボンベを微細気泡含有水生成装置の気体供給手段63に接続して気体放出ヘッド62に供給する必要がある。
特許第6039139号公報
しかしながら、上述したように、含オゾン微細気泡含有水を生成するために微細気泡含有水生成装置とオゾンガス生成装置とを組み合わせると、装置全体が大型化すると共に装置の製造コストが高くなるといった問題があると共に、酸素ガスの微細気泡含有水や水素ガスの微細気泡含有水を生成するために酸素ボンベや水素ボンベを微細気泡含有水生成装置に接続すると、ガスボンベを含む装置全体を簡単に移動することができないといった問題がある。
そこで、この発明の課題は、オゾンガス生成装置やガスボンベ等が不要で、簡易かつ廉価に含オゾン酸素ガス、酸素ガスまたは水素ガスの微細気泡を含有する微細気泡含有水を生成することができる微細気泡含有水生成装置を提供することにある。
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、水を貯留する貯留部と、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記貯留部に貯留された水に振動を印加する振動子とを備え、前記貯留部に貯留された水に浸漬した前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、または、(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、前記振動子が下式(1)を満足する振動を水に印加することを特徴とする微細気泡含有水生成装置を提供するものである。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項2に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、前記陽極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陽極側振動子とを備え、前記陽極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、または、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後に、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陽極側貯留部内の貯留水に印加することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項3に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項4に係る発明は、請求項2に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項5に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、前記流水路における前記電解素子近傍に設置された、前記流水路中の流水に振動を印加する振動子とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水に前記振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水に前記振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記振動子が下式(1)を満足する振動を前記流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項6に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、前記流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴としている。
また、請求項7に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、前記流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴としている。
また、請求項8に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、前記陽極側流水路における陽極近傍に設置された、前記陽極側流水路中の流水に振動を印加する陽極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水に前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水に前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陽極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項9に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、前記陽極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陽極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴としている。
また、請求項10に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、前記陽極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陽極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴としている。
また、請求項11に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の流水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項12に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
また、請求項13に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
また、請求項14に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の流水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項15に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
また、請求項16に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴としている。
また、請求項17に係る発明は、請求項1、2、3、4、5、8、11または14に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、水に印加する振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上であることを特徴としている。
以上のように、請求項1に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、静止水中の電解素子に直流電圧を印加することで(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、または、(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その静止水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することで、請求項5〜7に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、電解素子によって流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、電解素子によって流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を流水に印加したり、流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることで、電解素子によって発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の微細気泡として静止水中または流水中に保持することができる。
また、請求項2に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陰極から区画された陽極が陽極側貯留部内の静止水に接触する電解素子に直流電圧を印加することで、陽極側貯留部内の静止水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、または、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陽極側貯留部内の静止水に印加することで、請求項8〜10に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陰極から区画された陽極が陽極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陽極側流水路内の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、陰極から区画された陽極が陽極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陽極側流水路内の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陽極側流水路内の流水に印加したり、陽極側流水路内の流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、陰極から区画された陽極が陽極側流水路内の流水に接触する電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることで、電解素子によって発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの酸素若しくは含オゾン酸素の微細気泡だけを陽極側貯留部内の静止水中や陽極側流水路内の流水中に保持することができる。
また、請求項3に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陽極から区画された陰極が陰極側貯留部内の静止水に接触する電解素子に直流電圧を印加することで、陰極側貯留部内の静止水中に水素を発生させながら、または、水素を発生させた後、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陰極側貯留部内の静止水に印加することで、請求項11〜13に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陽極から区画された陰極が陰極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陰極側流水路内の流水中に水素を発生させながら、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、陽極から区画された陰極が陰極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陰極側流水路内の流水中に水素を発生させた後、その流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陰極側流水路内の流水に印加したり、陰極側流水路内の流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、陽極から区画された陰極が陰極側流水路内の流水に接触する電解素子によって水素を発生させることで、電解素子によって発生させた水素の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの水素の微細気泡だけを陰極側貯留部内の静止水中や陰極側流水路内の流水中に保持することができる。
また、請求項4、14〜16に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、請求項2、8〜10に係る発明の微細気泡含有水生成装置や請求項3、11〜13に係る発明の微細気泡含有水生成装置と同様に、電解素子によって、陽極側貯留部内の静止水中や陽極側流水路内の流水中に発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突が抑制されると共に陰極側貯留部内の静止水中や陰極側流水路内の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの酸素若しくは含オゾン酸素の微細気泡を陽極側貯留部内の静止水中や陽極側流水路内の流水中に、直径がナノオーダーの水素の微細気泡を陰極側貯留部内の静止水中や陰極側流水路内の流水中にそれぞれ保持することができる。
従って、従来のように、オゾンガス生成装置によってオゾンガスを含む気体を生成しながら、その気体を微細気泡含有水生成装置に供給して含オゾン微細気泡含有水を生成したり、酸素ボンベや水素ボンベから酸素ガスや水素ガスを微細気泡含有水生成装置に供給して酸素ガスの微細気泡含有水や水素ガスの微細気泡含有水を生成したりすると行った具合に、微細気泡含有水生成装置とオゾンガス生成装置とを組み合わせたり、酸素ボンベや水素ボンベを微細気泡含有水生成装置に接続したりする必要がなく、簡易かつ廉価に含オゾン酸素ガス、酸素ガスまたは水素ガスの微細気泡を含有する微細気泡含有水を効率よく生成することができる。
特に、請求項1〜5、8、11、14に係る発明の微細気泡含有水生成装置のように、振動を印加する場合は、印加する振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、より早く含オゾン酸素ガス、酸素ガスまたは水素ガスの微細気泡含有水を生成することができる。
この発明に係る微細気泡含有水生成装置の一実施形態を示す概略構成図である。 (a)は同上の微細気泡含有水生成装置に搭載された水電解式オゾン発生手段の電解素子を示す端面図、(b)は同上の電解素子を示す側面図である。 同上の電解素子を示す分解端面図である。 同上の微細気泡含有水生成装置の変形例を示す概略構成図である。 同上の微細気泡含有水生成装置の他の変形例を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 微細気泡含有水生成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。 従来の微細気泡含有水生成装置を示す概略構成図である。
<実施形態1>
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。図1に示す微細気泡含有水生成装置1は、直径がナノオーダーの(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)の微細気泡の含有水を生成するものであり、水を貯留する貯留槽10と、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる水電解式気体発生手段20と、前記貯留槽10に貯留された水に振動を印加する振動印加手段30とを備えている。
前記水電解式気体発生手段20は、同図に示すように、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる複数の板状の電解素子21と、各電解素子21に直流電圧を印加する直流電源装置26とから構成されており、複数の電解素子21は、貯留槽10の底面に支持された支持部材25a、25bを介して、立てた状態で貯留槽10内の底部に保持されている。
前記電解素子21は、図2(a)、(b)に示すように、陽極22と、陰極23と、両電極間に挟み込まれた固体高分子電解質膜24とから構成されており、この電解素子21を貯留槽10に貯留された水に浸漬した状態で両電極間に直流電圧を印加すると、水が電気分解され、陽極22側に酸素または含オゾン酸素が、陰極23側に水素がそれぞれ発生するようになっている。
前記陽極22は、図3に示すように、陽極基材22aと、その陽極基材22aの片面に積層された陽極触媒層22bとから構成されており、陽極触媒層22bが固体高分子電解質膜24と接触するようになっている。陽極基材22aとしては、チタン、ニオブ、タンタル等のバルブ金属やその合金、シリコンを使用することができ、陽極触媒層22bとしては、二酸化鉛、ダイヤモンド等を使用することができる。
前記陰極23は、図3に示すように、陰極基材23aと、その陰極基材23aの片面に積層された陰極触媒層23bとから構成されており、陰極触媒層23bが固体高分子電解質膜24と接触するようになっている。陰極基材23aとしては、ステンレス、ジルコニウム、カーボン、ニッケル、チタン等を使用することができ、陰極触媒層23bとしては、白金族金属、ニッケル、ステンレス、チタン、ジルコニウム、モリブデン、シリコン、金、銀、カーボン、ダイヤモンド、各種金属炭化物を使用することができる。
前記固体高分子電解質膜24としては、陽イオン交換膜が使用でき、特に、スルホン酸基を有し、科学反応性に優れたパーフルオロスルホン酸系の陽イオン交換膜が適している。
前記振動印加手段30は、図1に示すように、貯留槽10の上面開口部に固定された支持プレート32を介して保持された、貯留槽10に貯留された水を振動させる振動子31と、この振動子31に連続波の交流信号を印加する発振装置33とから構成されており、貯留槽10に貯留された水に、20 [Hz]〜2[MHz]の範囲内で所定の周波数の振動を連続的に印加するようになっている。なお、前記振動子31としては、ランジュバン型振動子、圧電振動子(ピエゾ素子)等が挙げられ、要求される周波数範囲に応じて適宜選択すれば良い。
以下、上述した微細気泡含有水生成装置1を用いて含オゾン酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例1〜8及び比較例1〜12について、表1及び表2を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例1〜8及び比較例1〜12)
表1に示すように、実施例1〜8及び比較例2〜12については、貯留槽10内に20℃の水を1[L]導入し、貯留槽10に貯留された水に浸漬した電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を10分間印加することで貯留槽10内の貯留水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させた後、振動子31によって、貯留槽10内の貯留水に振動を1分間連続的に印加した。このとき振動子31が水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表1に示す通りである。一方、表1に示すように、比較例1については、貯留槽10内に20℃の水を1[L]導入し、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を10分間印加することで貯留槽10内の貯留水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、貯留槽10内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、振動子31による印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から下式(2)より算出した。
A=d31×V・・・(2)
A:振幅[m]
31:等価圧電定数[m/V](=−274×10−12
V:測定振幅電圧[V]
また、振動の強度については、振動子31が水に印加した振動の周波数及び上式(2)より算出した振幅から下式(3)より算出した。
I=(2π×f×A)×Z/2 ・・・(3)
I:強度[W/m]
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
Figure 2020179667
含オゾン酸素及び水素の発生後に振動を印加した実施例1〜8及び比較例2〜12については、振動を印加する前後の生成水の状態を、含オゾン酸素及び水素の発生後に振動を印加していない比較例1については、電解素子21への電圧印加停止時点の生成水の状態をそれぞれ目視によって確認し、その状態を表2に示した。また、含オゾン酸素及び水素の発生後に振動を印加した実施例1〜8及び比較例2〜12については、振動子31による振動の印加を停止した後15分間経過した時点で、含オゾン酸素及び水素の発生後に振動を印加していない比較例1については、電解素子21への電圧印加停止後15分間経過した時点で、生成水に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表2に示した。
Figure 2020179667
表2から分かるように、振動子31による印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例1〜8については、振動印加前は白濁していた生成水が振動印加後は透明になり、得られた生成水1ml中に、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡及び水素微細気泡が5.1×10個〜8.6×10個存在していることが確認できた。振動印加前は含オゾン酸素気泡及び水素気泡の気泡径が大きいため生成水は白濁しているが、この生成水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって含オゾン酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
特に、振動子31による印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]を下回っている実施例2、4、6、8については、白濁している生成水が完全に透明になるまで、振動の印加開始から30秒程度かかったが、振動子31による印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上である実施例1、3、5、7については、振動印加直後に透明になっており、印加する振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡及び水素微細気泡をより早く生成することができる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例1や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例2〜12については、得られた生成水が白濁したままであり、3μm以上の含オゾン酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
なお、この微細気泡含有水生成装置1では、電解素子21を貯留槽10内の底部に保持すると共に、貯留槽10に貯留された水を振動させる振動子31を貯留槽10の上面開口部に固定された支持プレート32を介して保持しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図4に示すように、密閉構造のケース34内部に振動子31を接着固定した投込型の振動子を採用し、ケース34の天面に電解素子21を取り付けるようにしても良い。また、図5に示すように、振動の進行方向が電解素子21に向くように、指向性のある振動子31を貯留槽10内の所定位置に取り付けてもよい。
<実施形態2>
図6は、他の実施形態を示している。この微細気泡含有水生成装置2は、水を貯留する貯留槽10と、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、電解素子21及び直流電源装置26を有する水電解式気体発生手段20と、貯留槽10に貯留された水に振動を印加する、振動子及び発振装置33を有する振動印加手段30とを備えている点で、上述した微細気泡含有水生成装置1と同様の構成を有しているが、貯留槽10を、電解素子21を隔壁の一部として、貯留水が電解素子21の陽極22だけに接触する陽極側貯留部PSと、貯留水が電解素子21の陰極23だけに接触する陰極側貯留部NSとに区画し、陽極側貯留部PSの貯留水に振動を印加する陽極側振動子31p及び陰極側貯留部NSの貯留水に振動を印加する陰極側振動子31nをそれぞれ設けた点で、微細気泡含有水生成装置1とは構成を異にしている。
従って、この微細気泡含有水生成装置2では、貯留槽10の陽極側貯留部PSに含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水を、貯留槽10の陰極側貯留部NSに水素微細気泡含有水をそれぞれ生成することができる。以下、上述した微細気泡含有水生成装置2を用いて含オゾン酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例9〜16及び比較例13〜24、酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例17〜24及び比較例25〜36、水素微細気泡含有水をそれぞれ生成する本発明の実施例25〜32及び比較例37〜48について、表3〜表8を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例9〜16及び比較例13〜24)
表3に示すように、実施例9〜16及び比較例14〜24については、貯留槽10の陽極側貯留部PS内に20℃の水を0.5[L]導入し、陽極側貯留部PS内に貯留された水に陽極22が接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を10分間印加することで陽極側貯留部PS内の貯留水中に含オゾン酸素気泡を発生させた後、陽極側振動子31pによって、振動を陽極側貯留部PS内の貯留水に1分間連続的に印加した。このとき陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表3に示す通りである。一方、表3に示すように、比較例13については、貯留槽10の陽極側貯留部PS内に20℃の水を0.5[L]導入し、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を10分間印加することで陽極側貯留部PS内の貯留水中に含オゾン酸素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、貯留槽10の陽極側貯留部PS内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、陽極側振動子31pによる印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から上述した式(2)より算出すると共に、振動の強度については、陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数及び上述した式(2)より算出した振幅から上述した式(3)より算出した。
Figure 2020179667
含オゾン酸素発生後に振動を印加した実施例9〜16及び比較例14〜24については、振動を印加する前後の生成水の状態を、含オゾン酸素発生後に振動を印加していない比較例13については、電解素子21への電圧印加停止時点の生成水の状態をそれぞれ目視によって確認し、その状態を表4に示した。また、含オゾン酸素発生後に振動を印加した実施例9〜16及び比較例14〜24については、陽極側振動子31pによる振動の印加を停止した後15分間経過した時点で、含オゾン酸素発生後に振動を印加していない比較例13については、電解素子21への電圧印加停止後15分間経過した時点で、生成水に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表4に示した。
Figure 2020179667
表4から分かるように、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例9〜16については、振動印加前は白濁していた生成水が振動印加後は透明になり、得られた生成水1ml中に、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡が6.7×10個〜9.5×10個存在していることが確認できた。振動印加前は含オゾン酸素気泡の気泡径が大きいため生成水は白濁しているが、この生成水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって含オゾン酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
特に、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]を下回っている実施例10、12、14、16については、白濁している生成水が完全に透明になるまで、振動の印加開始から30秒程度かかったが、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上である実施例9、11、13、15については、振動印加直後に透明になっており、印加する振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡をより早く生成することができる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例13や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例14〜24については、得られた生成水が白濁したままであり、3μm以上の含オゾン酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例17〜24及び比較例25〜36)
表5に示すように、実施例17〜24及び比較例26〜36については、貯留槽10の陽極側貯留部PSに20℃の水を0.5[L]導入し、陽極側貯留部PS内の貯留水に陽極22が接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を10分間印加することで陽極側貯留部PS内の貯留水中に酸素気泡を発生させた後、陽極側振動子31pによって、陽極側貯留部PS内の貯留水に振動を1分間連続的に印加した。このとき陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表5に示す通りである。一方、表5に示すように、比較例25については、貯留槽10の陽極側貯留部PS内に20℃の水を0.5[L]導入し、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を10分間印加することで陽極側貯留部PS内の貯留水中に酸素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅及び強度については、実施例9〜16及び比較例13〜24の場合と同様に算出した。
Figure 2020179667
酸素発生後に振動を印加した実施例17〜24及び比較例26〜36については、振動を印加する前後の生成水の状態を、酸素発生後に振動を印加していない比較例25については、電解素子21への電圧印加停止時点の生成水の状態をそれぞれ目視によって確認し、その状態を表6に示した。また、酸素発生後に振動を印加した実施例17〜24及び比較例26〜36については、陽極側振動子31pによる振動の印加を停止した後15分間経過した時点で、酸素発生後に振動を印加していない比較例25については、電解素子21への電圧印加停止後15分間経過した時点で、生成水に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表6に示した。
Figure 2020179667
表6から分かるように、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例17〜24については、振動印加前は白濁していた生成水が振動印加後は透明になり、得られた生成水1ml中に、平均気泡径が100nm前後の酸素微細気泡が4.3×10個〜8.8×10個存在していることが確認できた。振動印加前は酸素気泡の気泡径が大きいため生成水は白濁しているが、この生成水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
特に、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]を下回っている実施例18、20、22、24については、白濁している生成水が完全に透明になるまで、振動の印加開始から30秒程度かかったが、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上である実施例17、19、21、23については、振動印加直後に透明になっており、印加する振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、平均気泡径が100nm前後の含オゾン微細気泡をより早く生成することができる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例25や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例26〜36については、得られた生成水が白濁したままであり、3μm以上の酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例25〜32及び比較例37〜48)
表7に示すように、実施例25〜32及び比較例38〜48については、貯留槽10の陽極側貯留部PS及び陰極側貯留部NSに20℃の水を0.5[L]をそれぞれ導入し、陽極側貯留部PS内の貯留水に陽極22が、陰極側貯留部NS内の貯留水に陰極23がそれぞれ接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に6[V]の直流電圧を10分間印加することで陰極側貯留部NS内の貯留水中に水素気泡を発生させた後、陰極側振動子31nによって、陰極側貯留部NS内の貯留水に振動を1分間連続的に印加した。このとき陰極側振動子31nが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表7に示す通りである。一方、表7に示すように、比較例37については、貯留槽10の陽極側貯留部PS及び陰極側貯留部NSに20℃の水を0.5[L]導入し、電解素子21の電極間に6[V]の直流電圧を10分間印加することで陰極側貯留部NS内の貯留水中に水素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、貯留槽10の陰極側貯留部NS内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、陰極側振動子31nによる印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から上述した式(2)より算出すると共に、振動の強度については、陰極側振動子31nが水に印加した振動の周波数及び上述した式(2)より算出した振幅から上述した式(3)より算出した。
Figure 2020179667
水素発生後に振動を印加した実施例25〜32及び比較例38〜48については、振動を印加する前後の生成水の状態を、水素発生後に振動を印加していない比較例37については、電解素子21への電圧印加停止時点の生成水の状態をそれぞれ目視によって確認し、その状態を表8に示した。また、水素発生後に振動を印加した実施例25〜32及び比較例38〜48については、陰極側振動子31nによる振動の印加を停止した後15分間経過した時点で、水素発生後に振動を印加していない比較例37については、電解素子21への電圧印加停止後15分間経過した時点で、生成水に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表8に示した。
Figure 2020179667
表8から分かるように、陰極側振動子31nによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例25〜32については、振動印加前は白濁していた生成水が振動印加後は透明になり、得られた生成水1ml中に、平均気泡径が100nm前後の水素微細気泡が6.8×10個〜9.7×10個存在していることが確認できた。振動印加前は水素気泡の気泡径が大きいため生成水は白濁しているが、この生成水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
特に、陰極側振動子31nによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]を下回っている実施例26、28、30、32については、白濁している生成水が完全に透明になるまで、振動の印加開始から30秒程度かかったが、陰極側振動子31nによる印加振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上である実施例25、27、29、31については、振動印加直後に透明になっており、印加する振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、平均気泡径が100nm前後の含オゾン微細気泡をより早く生成することができる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例37や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例38〜48については、得られた生成水が白濁したままであり、3μm以上の水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態3>
図7は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置3は、水を貯留する貯留槽10と、この貯留槽10に貯留された水を吸い上げて送出する送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで、微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとから構成されており、微細気泡含有水生成ユニットBWUによって生成された微細気泡含有水は送水ユニットWSUによって貯留槽10に戻されるようになっている。
前記送水ユニットWSUは、貯留槽10に貯留された水を微細気泡含有水生成ユニットBWUに送出する送水管41と、微細気泡含有水生成ユニットBWUによって生成された微細気泡含有水を貯留槽10に送出する送水管42と、送水管41部分に設けられた可変流量形の送水ポンプ43とから構成されており、貯留槽10に貯留された水が微細気泡含有水生成ユニットBWUに循環供給されるようになっている。
前記微細気泡含有水生成ユニットBWUは、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる電解素子21及びこの電解素子21に直流電圧を印加する直流電源装置26を有する水電解式気体発生手段20と、電解素子21が収容され、送水ユニットWSUの送水管41及び送水管42がそれぞれ接続される流路形成体44と、この流路形成体44内を流れる水に振動を印加する振動子31及び振動子31に連続波の交流信号を印加する発振装置33を有する振動印加手段30とを備えており、電解素子21の陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触するようになっている。
以下、上述した微細気泡含有水生成装置3を用いて含オゾン酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例33〜40及び比較例49〜60、酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例41〜48及び比較例61〜72について、表9〜表12を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例33〜40及び比較例49〜60)
表9に示すように、実施例33〜40及び比較例50〜60については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、振動子31によって、流路形成体44内の流水に振動を連続的に印加した。なお、気泡発生時間及び振動印加時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表9に示す通りである。一方、表9に示すように、比較例49については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、貯留槽10の流路形成体44内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、振動子31による印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から上述した式(2)より算出すると共に、振動の強度については、振動子31が水に印加した振動の周波数及び上述した式(2)より算出した振幅から上述した式(3)より算出した。
Figure 2020179667
実施例33〜40及び比較例49〜60について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表10に示した。
Figure 2020179667
表10から分かるように、振動子31による印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例33〜40については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡及び水素微細気泡が5.4×10個〜7.5×10個存在していることが確認できた。流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させながら、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって、発生した含オゾン酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例49や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例50〜60については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例41〜48及び比較例61〜72)
表11に示すように、実施例41〜48及び比較例62〜72については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、振動子31によって、流路形成体44内の流水に振動を連続的に印加した。なお、気泡発生時間及び振動印加時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表11に示す通りである。一方、表11に示すように、比較例61については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅及び強度については、実施例33〜40及び比較例49〜60の場合と同様に算出した。
Figure 2020179667
実施例41〜48及び比較例61〜72について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表12に示した。
Figure 2020179667
表12から分かるように、振動子31による印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例41〜48については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm前後の酸素微細気泡及び水素微細気泡が4.0×10個〜2.2×10個存在していることが確認できた。流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させながら、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって、発生した酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例61や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例62〜72については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態4>
図8は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置4は、水を貯留する貯留槽10と、この貯留槽10に貯留された水を吸い上げて送出する送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで、微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとを備えており、微細気泡含有水生成ユニットBWUによって生成された微細気泡含有水が送水ユニットWSUによって貯留槽10に戻されるようになっている点で、上述した微細気泡含有水生成装置3と同様の構成を有しているが、微細気泡含有水生成ユニットBWUが流路形成体44内を流れる水に振動を印加する振動印加手段を有しておらず、流路形成体44内を流れる水を渦流化する渦流化ユニット50が設けられている点で、微細気泡含有水生成装置3とは構成を異にしており、流路形成体44内では渦流化した流水に気泡が供給されるようになっている。
前記渦流化ユニット50は、流路形成体44内に回転可能に配設されたスクリュープロペラ51と、このスクリュープロペラ51を回転させる駆動モータ52とから構成されており、駆動モータ52は、スクリュープロペラ51の回転数を調整することができるようになっている。
以下、上述した微細気泡含有水生成装置4を用いて含オゾン酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例49〜51及び比較例73、酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例52〜54及び比較例74について、表13〜表16を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例49〜51及び比較例73)
表13に示すように、実施例49〜51については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、流路形成体44内の流水を渦流化した。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水を渦流化したスクリュープロペラ51の回転数は表13に示す通りである。一方、表13に示すように、比較例73については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、流水を渦流化しなかった。
Figure 2020179667
実施例49〜51及び比較例73について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表14に示した。
Figure 2020179667
表14から分かるように、渦流化した流水に気泡を供給した実施例49〜51については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の含オゾン酸素微細気泡及び水素微細気泡が8.2×10個〜7.6×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させることによって、発生した含オゾン酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、渦流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例73については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例52〜54及び比較例74)
表15に示すように、実施例52〜54については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、流路形成体44内の流水を渦流化した。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水を渦流化したスクリュープロペラ51の回転数及び流水状態は表15に示す通りである。一方、表15に示すように、比較例74については、貯留槽10内に20℃の水を2[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって2[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、流水を渦流化しなかった。
Figure 2020179667
実施例52〜54及び比較例74について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表16に示した。
Figure 2020179667
表16から分かるように、渦流化した流水に気泡を供給した実施例52〜54については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の酸素微細気泡及び水素微細気泡が4.6×10個〜5.5×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に酸素気泡及び水素気泡を発生させることによって、発生した酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、渦流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例74については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態5>
図9は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置5は、水を貯留する貯留槽10と、この貯留槽10に貯留された水を吸い上げて送出する送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで、微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとを備えており、微細気泡含有水生成ユニットBWUによって生成された微細気泡含有水が送水ユニットWSUによって貯留槽10に戻されるようになっている点で、上述した微細気泡含有水生成装置3と同様の構成を有しているが、微細気泡含有水生成ユニットBWUが流路形成体44内を流れる水に振動を印加する振動印加手段を有しておらず、断面積が2cmの流路形成体44内の流水が乱流状態となるように、流路形成体44内の流速が調整されている点で、微細気泡含有水生成装置3とは構成を異にしており、流路形成体44内では乱流状態の流水に気泡が供給されるようになっている。
以下、上述した微細気泡含有水生成装置5を用いて含オゾン酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例55〜57及び比較例75〜77、酸素及び水素の微細気泡の含有水を生成する本発明の実施例58〜60及び比較例78〜80について、表17〜表20を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例55〜57及び比較例75〜77)
表17に示すように、実施例55〜57については、貯留槽10内に20℃の水を10[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって25分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、循環流量を調整することによって、流路形成体44内の流水を乱流化した。一方、表17に示すように、比較例75〜77については、貯留槽10内に20℃の水を10[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって25分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、流路形成体44内の流水を乱流化しなかった。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に25分間であり、循環流量及び流路形成体44内の流速は表17に示す通りである。
Figure 2020179667
実施例55〜57及び比較例75〜77について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表18に示した。
Figure 2020179667
表18から分かるように、乱流化した流水に気泡を供給した実施例55〜57については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の含オゾン酸素微細気泡及び水素微細気泡が5.6×10個〜9.1×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に含オゾン酸素気泡及び水素気泡を発生させることによって、発生した含オゾン酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、乱流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例75〜77については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例58〜60及び比較例78〜80)
表19に示すように、実施例58〜60については、貯留槽10内に20℃の水を10[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって25分間循環させながら、陽極22及び陰極23が流路形成体44内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させると共に、循環流量を調整することによって、流路形成体44内の流水を乱流化した。一方、表19に示すように、比較例78〜80については、貯留槽10内に20℃の水を10[L]導入し、貯留槽10内の貯留水を送水ユニットWSUによって25分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで流路形成体44内の流水中に酸素気泡及び水素気泡を発生させたが、流路形成体44内の流水を乱流化しなかった。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に25分間であり、循環流量及び流路形成体44内の流速は表19に示す通りである。
Figure 2020179667
実施例58〜60及び比較例78〜80について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表20に示した。
Figure 2020179667
表20から分かるように、乱流化した流水に気泡を供給した実施例58〜60については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の酸素微細気泡及び水素微細気泡が7.2×10個〜8.6×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に酸素気泡及び水素気泡を発生させることによって、発生した酸素気泡及び水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、乱流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例78〜80については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡及び水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態6>
図10は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置6は、水を貯留する貯留槽と、この貯留槽に貯留された水を循環させる送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとを備えており、その微細気泡含有水生成ユニットBWUが流路形成体44内を流れる水に振動を印加する振動印加手段30を有している点で、上述した微細気泡含有水生成装置3と同様の構成を有しているが、微細気泡含有水生成ユニットBWUを構成している流路形成体44を、電解素子21を隔壁の一部として、流水が電解素子21の陽極22だけに接触する陽極側流水路PCと、流水が電解素子21の陰極23だけに接触する陰極側流水路NCとに区画し、陽極側流水路PC内の流水に振動を印加する陽極側振動子31p及び陰極側流水路NC内の流水に振動を印加する陰極側振動子31nをそれぞれ設けると共に、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれに対応する送水ユニットWSU及び貯留槽10p、10nを設け、それぞれの貯留槽10p、10nから吸い上げた水が、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれを通過してそれぞれの貯留槽10p、10nに戻されるようになっている点で、微細気泡含有水生成装置3とは構成を異にしている。
従って、この微細気泡含有水生成装置6では、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陽極側流水路PCを通過する流水に含オゾン酸素微細気泡または酸素微細気泡が供給され、生成された含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が貯留槽10pに戻されると共に、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陰極側流水路NCを通過する流水に水素微細気泡が供給され、生成された水素微細気泡含有水が貯留槽10nに戻されるので、含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水と、水素微細気泡含有水とを個別に生成することができる。以下、上述した微細気泡含有水生成装置6を用いて含オゾン酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例61〜68及び比較例81〜92、酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例69〜76及び比較例93〜104、水素微細気泡含有水をそれぞれ生成する本発明の実施例77〜84及び比較例105〜116について、表21〜表26を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例61〜68及び比較例81〜92)
表21に示すように、実施例61〜68及び比較例82〜92については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させると共に、陽極側振動子31pによって、陽極側流水路PC内の流水に振動を連続的に印加した。このとき陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表21に示す通りである。一方、表21に示すように、比較例81については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、流路形成体44の陽極側流水路PC内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、陽極側振動子31pによる印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から上述した式(2)より算出すると共に、振動の強度については、陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数及び上述した式(2)より算出した振幅から上述した式(3)より算出した。
Figure 2020179667
実施例61〜68及び比較例81〜92について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表22に示した。
Figure 2020179667
表22から分かるように、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例61〜68については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡が4.8×10個〜8.2×10個存在していることが確認できた。流水中に含オゾン酸素気泡を発生させながら、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって、発生した含オゾン酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例81や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例82〜92については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例69〜76及び比較例93〜104)
表23に示すように、実施例69〜76及び比較例94〜104については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させると共に、陽極側振動子31pによって、陽極側流水路PC内の流水に振動を連続的に印加した。このとき陽極側振動子31pが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表23に示す通りである。一方、表23に示すように、比較例93については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅及び強度については、実施例61〜68及び比較例81〜92の場合と同様に算出した。
Figure 2020179667
実施例69〜76及び比較例93〜104について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表24に示した。
Figure 2020179667
表24から分かるように、陽極側振動子31pによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例69〜76については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm前後の酸素微細気泡が4.2×10個〜1.6×10個存在していることが確認できた。流水中に酸素気泡を発生させながら、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって、発生した酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例93や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例94〜104については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例77〜84及び比較例105〜116)
表25に示すように、実施例77〜84及び比較例106〜116については、貯留槽10p及び貯留槽10nに20℃の水をそれぞれ1[L]導入し、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCに水を充満させた状態で、送水ユニットWSUによって、貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の水と、陰極23が陰極側流水路NC内の流水とそれぞれ接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、陰極側振動子31nによって、陰極側流水路NC内の流水に振動を連続的に印加した。このとき陰極側振動子31nが水に印加した振動の周波数、振幅及び強度は表25に示す通りである。一方、表25に示すように、比較例105については、貯留槽10p及び貯留槽10nに20℃の水をそれぞれ1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p及び貯留槽10n内の貯留水をそれぞれ流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させたが、振動を印加しなかった。
なお、振動の振幅については、流路形成体44の陰極側流水路NC内の水中に浸漬されたユニモルフ型の圧電素子((株)富士セラミックス製 C−8)が、陰極側振動子31nによる印加振動を受けて発生する振幅電圧Vを測定し、この測定振幅電圧V及び圧電素子の等価圧電定数d31から上述した式(2)より算出すると共に、振動の強度については、陰極側振動子31nが水に印加した振動の周波数及び上述した式(2)より算出した振幅から上述した式(3)より算出した。
Figure 2020179667
実施例77〜84及び比較例105〜116について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10n内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表26に示した。
Figure 2020179667
表26から分かるように、陽極側振動子31nによる印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]以上である実施例77〜84については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm前後の水素微細気泡が2.6×10個〜6.4×10個存在していることが確認できた。流水中に水素気泡を発生させながら、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することによって、発生した水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、振動を印加しなかった比較例105や印加振動の強度Iが8.56×1012[W/m]を下回っている比較例106〜116については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態7>
図11は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置7は、水を貯留する貯留槽と、この貯留槽に貯留された水を循環させる送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとを備えており、その微細気泡含有水生成ユニットBWUが流路形成体44内を流れる水を渦流化する渦流化ユニット50を有している点で、上述した微細気泡含有水生成装置4と同様の構成を有しているが、微細気泡含有水生成ユニットBWUを構成している流路形成体44を、電解素子21を隔壁の一部として、流水が電解素子21の陽極22だけに接触する陽極側流水路PCと、流水が電解素子21の陰極23だけに接触する陰極側流水路NCとに区画し、陽極側流水路PC内の流水及び陰極側流水路NC内の流水をそれぞれ渦流化する渦流化ユニット50を設けると共に、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれに対応する送水ユニットWSU及び貯留槽10p、10nを設け、それぞれの貯留槽10p、10nから吸い上げた水が、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれを通過してそれぞれの貯留槽10p、10nに戻されるようになっている点で、微細気泡含有水生成装置4とは構成を異にしている。
従って、この微細気泡含有水生成装置7では、上述した微細気泡含有水生成装置6と同様に、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陽極側流水路PCを通過する流水に含オゾン酸素微細気泡または酸素微細気泡が供給され、生成された含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が貯留槽10pに戻されると共に、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陰極側流水路NCを通過する流水に水素微細気泡が供給され、生成された水素微細気泡含有水が貯留槽10nに戻されるので、含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水と、水素微細気泡含有水とを個別に生成することができる。以下、上述した微細気泡含有水生成装置7を用いて含オゾン酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例85〜87及び比較例117、酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例88〜90及び比較例118、水素微細気泡含有水をそれぞれ生成する本発明の実施例91〜93及び比較例119について、表27〜表32を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例85〜87及び比較例117)
表27に示すように、実施例85〜87については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、陽極側流水路PC内の流水を渦流化した。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水を渦流化したスクリュープロペラ51の回転数は表27に示す通りである。一方、表27に示すように、比較例117については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させたが、流水を渦流化しなかった。
Figure 2020179667
実施例85〜87及び比較例117について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表28に示した。
Figure 2020179667
表28から分かるように、渦流化した流水に気泡を供給した実施例85〜87については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の含オゾン酸素微細気泡が7.1×10個〜3.3×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に含オゾン酸素気泡を発生させることによって、発生した含オゾン酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、渦流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例117については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例88〜90及び比較例118)
表29に示すように、実施例88〜90については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、陽極側流水路PC内の流水を渦流化した。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水を渦流化したスクリュープロペラ51の回転数は表29に示す通りである。一方、表29に示すように、比較例118については、貯留槽10p内に20℃の水を1[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させたが、流水を渦流化しなかった。
Figure 2020179667
実施例88〜90及び比較例118について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表30に示した。
Figure 2020179667
表30から分かるように、渦流化した流水に気泡を供給した実施例88〜90については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の酸素微細気泡が8.2×10個〜5.5×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に酸素気泡を発生させることによって、発生した酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、渦流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例118については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例91〜93及び比較例119)
表31に示すように、実施例91〜93については、貯留槽10nに20℃の水をそれぞれ1[L]導入し、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCに水を充満させた状態で、送水ユニットWSUによって、貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の水と、陰極23が陰極側流水路NC内の流水とそれぞれ接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、陰極側流水路NC内の流水を渦流化した。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に10分間であり、このとき流水を渦流化したスクリュープロペラ51の回転数は表31に示す通りである。一方、表31に示すように、比較例119については、貯留槽10nに20℃の水をそれぞれ1[L]導入し、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCに水を充満させた状態で、送水ユニットWSUによって、貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して1[L/min]で10分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の水と、陰極23が陰極側流水路NC内の流水とそれぞれ接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させたが、流水を渦流化しなかった。
Figure 2020179667
実施例91〜93及び比較例119について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10n内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表32に示した。
Figure 2020179667
表32から分かるように、渦流化した流水に気泡を供給した実施例91〜93については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の水素微細気泡が7.3×10個〜7.2×10個存在していることが確認できた。渦流化した流水に水素気泡を発生させることによって、発生した水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、渦流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例119については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
<実施形態8>
図12は、他の実施形態を示している。同図に示すように、この微細気泡含有水生成装置8は、水を貯留する貯留槽と、この貯留槽に貯留された水を循環させる送水ユニットWSUと、この送水ユニットWSUによる送水途中の水に微細気泡を供給することで微細気泡含有水を生成する微細気泡含有水生成ユニットBWUとを備えており、その微細気泡含有水生成ユニットBWUを構成している流路形成体44内の流水が乱流状態となるように、流路形成体44内の流速が調整されている点で、上述した微細気泡含有水生成装置5と同様の構成を有しているが、微細気泡含有水生成ユニットBWUを構成している流路形成体44を、電解素子21を隔壁の一部として、流水が電解素子21の陽極22だけに接触する陽極側流水路PCと、流水が電解素子21の陰極23だけに接触する陰極側流水路NCとに区画し、陽極側流水路PC内の流水及び陰極側流水路NC内の流水がそれぞれ乱流状態となるように、陽極側流水路PC内の流速及び陰極側流水路NC内の流速がそれぞれ調整されていると共に、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれに対応する送水ユニットWSU及び貯留槽10p、10nを設け、それぞれの貯留槽10p、10nから吸い上げた水が、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCのそれぞれを通過してそれぞれの貯留槽10p、10nに戻されるようになっている点で、微細気泡含有水生成装置5とは構成を異にしている。
従って、この微細気泡含有水生成装置8では、上述した微細気泡含有水生成装置6と同様に、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陽極側流水路PCを通過する流水に含オゾン酸素微細気泡または酸素微細気泡が供給され、生成された含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が貯留槽10pに戻されると共に、微細気泡含有水生成ユニットBWUの陰極側流水路NCを通過する流水に水素微細気泡が供給され、生成された水素微細気泡含有水が貯留槽10nに戻されるので、含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水と、水素微細気泡含有水とを個別に生成することができる。以下、上述した微細気泡含有水生成装置8を用いて含オゾン酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例94〜96及び比較例120〜122、酸素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例97〜99及び比較例123〜125、水素微細気泡含有水を生成する本発明の実施例100〜102及び比較例126〜128について、表33〜表38を参照しながら説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではないことはいうまでもない。
(実施例94〜96及び比較例120〜122)
表33に示すように、実施例94〜96については、貯留槽10p内に20℃の水を5[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して25分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させると共に、循環流量を調整することによって、陽極側流水路PC内の流水を乱流化した。一方、表33に示すように、比較例120〜122については、貯留槽10p内に20℃の水を5[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して25分間循環させながら、電解素子21の電極間に12[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡を発生させたが、陽極側流水路PC内の流水を乱流化しなかった。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に25分間であり、循環流量及び陽極側流水路PC内の流速は表33に示す通りである。
Figure 2020179667
実施例94〜96及び比較例120〜122について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表34に示した。
Figure 2020179667
表34から分かるように、乱流化した流水に気泡を供給した実施例94〜96については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の含オゾン酸素微細気泡が5.5×10個〜9.1×10個存在していることが確認できた。乱流化した流水に含オゾン酸素気泡を発生させることによって、発生した含オゾン酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、乱流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例120〜122については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の含オゾン酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例97〜99及び比較例123〜125)
表35に示すように、実施例97〜99については、貯留槽10p内に20℃の水を5[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して25分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の流水と接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させると共に、循環流量を調整することによって、陽極側流水路PC内の流水を乱流化した。一方、表35に示すように、比較例123〜125については、貯留槽10p内に20℃の水を5[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して25分間循環させながら、電解素子21の電極間に1.23[V]の直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に酸素気泡を発生させたが、陽極側流水路PC内の流水を乱流化しなかった。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に25分間であり、循環流量及び陽極側流水路PC内の流速は表35に示す通りである。
Figure 2020179667
実施例97〜99及び比較例123〜125について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10p内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表36に示した。
Figure 2020179667
表36から分かるように、乱流化した流水に気泡を供給した実施例97〜99については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の酸素微細気泡が2.3×10個〜5.4×10個存在していることが確認できた。乱流化した流水に酸素気泡を発生させることによって、発生した酸素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、乱流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例123〜125については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の酸素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
(実施例100〜102及び比較例126〜128)
表37に示すように、実施例100〜102については、貯留槽10nに20℃の水をそれぞれ5[L]導入し、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCに水を充満させた状態で、送水ユニットWSUによって、貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して25分間循環させながら、陽極22が陽極側流水路PC内の水と、陰極23が陰極側流水路NC内の流水とそれぞれ接触している電解素子21の電極(陽極22、陰極23)間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、循環流量を調整することによって、陰極側流水路NC内の流水を乱流化した。一方、表37に示すように、比較例126〜128については、貯留槽10p内に20℃の水を5[L]導入し、送水ユニットWSUによって、貯留槽10p内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC内を通して25分間循環させながら、電解素子21の電極間に6[V]の直流電圧を印加することで陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させたが、陽極側流水路PC内の流水を乱流化しなかった。なお、気泡発生時間は、水の循環時間と同様に25分間であり、循環流量及び陽極側流水路PC内の流速は表37に示す通りである。
Figure 2020179667
実施例100〜102及び比較例126〜128について、水の循環を停止した後、15分経過した時点の貯留槽10n内の貯留水(生成水)に含まれる微細気泡の気泡径(モード径)及び個数をナノ粒子解析システム(マルバーン製 ナノサイト LM10)を用いて測定し、その結果を表38に示した。
Figure 2020179667
表38から分かるように、乱流化した流水に気泡を供給した実施例100〜102については、得られた生成水が透明であり、生成水1ml中には、平均気泡径が100nm程度の水素微細気泡が6.1×10個〜8.8×10個存在していることが確認できた。乱流化した流水に水素気泡を発生させることによって、発生した水素気泡の気泡径が100nm前後まで縮小し、これによって生成水が透明になったものと考えられる。
これに対して、乱流化せず、層流状態の流水に気泡を供給した比較例126〜128については、得られた生成水が白濁しており、3μm以上の水素気泡が多量に生成されているものと考えられる。このため、上記ナノ粒子解析システムではナノサイズの微細気泡の気泡径及び個数を測定することができなかった。
以上のように、上述した微細気泡含有水生成装置1〜8では、電解素子21によって発生させた含オゾン酸素気泡と水素気泡の混合気泡、酸素気泡と水素気泡の混合気泡、含オゾン酸素気泡、酸素気泡または水素気泡を、直ちに、気泡径が100nm前後の含オゾン酸素微細気泡と水素微細気泡の混合微細気泡、酸素微細気泡と水素微細気泡の混合微細気泡、含オゾン酸素微細気泡、酸素微細気泡または水素微細気泡として水中に保持することができるので、従来のように、含オゾン微細気泡含有水を生成するために、微細気泡含有水生成装置とオゾンガス生成装置とを組み合わせたり、酸素微細気泡含有水や水素微細気泡含有水を生成するために酸素ボンベや水素ボンベを微細気泡含有水生成装置に接続したりする必要がなく、簡易な装置で廉価に気泡径が100nm前後の微細気泡含有水を生成することができる。
なお、上述した微細気泡含有水生成装置1、2では、貯留槽10内の貯留水に気泡を発生させた後、その貯留水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加しているが、これに限定されるものではなく、貯留水に気泡を発生させながら強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することも可能である。このように、貯留水に気泡を発生させながら強度Iが8.56×1012[W/m]以上の強度を有する振動を印加すると、生成水が白濁しにくく、特に、印加振動の強度Iを1.00×1013[W/m]以上にしておくと、生成水が白濁することがないので、気泡径が100nm前後の微細気泡の含有水をさらに効率よく生成することができる。
また、微細気泡含有水生成装置2を用いた実施例9〜32では、陽極側貯留部PSの貯留水及び陰極側貯留部NSの貯留水のいずれか一方に振動を印加しているが、これに限定されるものではなく、陽極側貯留部PSの貯留水及び陰極側貯留部NSの貯留水の双方に振動を印加することも可能であり、その場合は、貯留槽10の陽極側貯留部PSに含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が、貯留槽10の陰極側貯留部NSに水素微細気泡含有水が同時に生成されることになる。
また、微細気泡含有水生成装置6を用いた実施例61〜84では、貯留槽10pまたは貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PCまたは流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡若しくは酸素気泡を、または、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、陽極側振動子31pまたは陰極側振動子31nによって、陽極側流水路PCまたは陰極側流水路NC内の流水に振動を印加しているが、これに限定されるものではなく、貯留槽10p及び貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC及び流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して同時に循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで、陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡または酸素気泡を、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を同時に発生させると共に、陽極側振動子31p及び陰極側振動子31nによって、陽極側流水路PC内の流水及び陰極側流水路NC内の流水に振動を同時に印加することも可能であり、その場合は、貯留槽10pに含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が、貯留槽10nに水素微細気泡含有水が同時に生成されることになる。
また、微細気泡含有水生成装置7を用いた実施例85〜93では、貯留槽10pまたは貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PCまたは流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡若しくは酸素気泡を、または、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、渦流化ユニット50によって、陽極側流水路PCまたは陰極側流水路NC内の流水を渦流化しているが、これに限定されるものではなく、貯留槽10p及び貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC及び流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して同時に循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで、陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡または酸素気泡を、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を同時に発生させると共に、陽極側流水路PC内の流水及び陰極側流水路NC内の流水を同時に渦流化することも可能であり、この場合も、貯留槽10pに含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が、貯留槽10nに水素微細気泡含有水が同時に生成されることになる。
また、微細気泡含有水生成装置8を用いた実施例94〜102では、貯留槽10pまたは貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PCまたは流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡若しくは酸素気泡を、または、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を発生させると共に、陽極側流水路PCまたは陰極側流水路NC内の流水を乱流化しているが、これに限定されるものではなく、貯留槽10p及び貯留槽10n内の貯留水を流路形成体44の陽極側流水路PC及び流路形成体44の陰極側流水路NC内を通して同時に循環させながら、電解素子21の電極間に直流電圧を印加することで、陽極側流水路PC内の流水中に含オゾン酸素気泡または酸素気泡を、陰極側流水路NC内の流水中に水素気泡を同時に発生させると共に、陽極側流水路PC内の流水及び陰極側流水路NC内の流水を同時に乱流化することも可能であり、この場合も、貯留槽10pに含オゾン酸素微細気泡含有水または酸素微細気泡含有水が、貯留槽10nに水素微細気泡含有水が同時に生成されることになる。
また、微細気泡含有水生成装置6〜8では、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NC内の流水にそれぞれ振動を印加する振動子31p、31nを設けたり、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NC内の流水をそれぞれ渦硫化する渦流化ユニット50を設けたり、流路形成体44の陽極側流水路PC及び陰極側流水路NC内の流水をそれぞれ乱流化するように、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NC内の流速を調整しているが、これに限定されるものではなく、例えば、流路形成体44の陽極側流水路PC内の流水に振動を印加する振動印加手段を設けると共に、流路形成体44の陰極側流水路NC内の流水を渦硫化する渦流化手段を設けるといった具合に、陽極側流水路PC及び陰極側流水路NCに対して、振動印加手段、渦流化手段、乱流化手段のうち異なる2つの手段を組み合わせることも可能である。
また、上述した微細気泡含有水生成装置3〜8では、流水に気泡を発生させながら、流水に振動を印加したり、流水を渦流化したり、乱流化したりしているが、これに限定されるものではなく、電解素子によって流水中に気泡を発生させた後、その流水に振動を印加したり、その流水を渦流化したり、乱流化したりしてもよく、逆に、流水に振動を印加した後、その振動が印加されている流水中に気泡を発生させたり、流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に気泡を発生させたり、流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に気泡を発生させたりしてもよい。ただし、流水中に気泡を発生させた後、その流水に振動を印加したり、その流水を渦流化したり、乱流化したりする場合は、発生させた気泡同士の衝突を抑制するために、気泡を発生させた直後から、その流水に振動を印加したり、その流水を渦流化したり、乱流化したりする必要がある。
本発明は、気泡径がナノオーダーの含オゾン酸素微細気泡、酸素微細気泡、水素微細気泡を含有する微細気泡含有水を製造する場合に利用することができる。
1〜8 微細気泡含有水生成装置
10、10p、10n 貯留槽
PS 陽極側貯留部
NS 陰極側貯留部
20 水電解式気体発生手段
21 電解素子
22 陽極
22a 陽極基材
22b 陽極触媒層
23 陰極
23a 陰極基材
23b 陰極触媒層
24 固体高分子電解質膜
25a、25b 支持部材
26 直流電源装置
30 振動印加手段
31 振動子
31p 陽極側振動子
31n 陰極側振動子
32 支持プレート
33 発振装置
34 ケース
41、42 送水管
43 送水ポンプ
44 流路形成体
PC 陽極側流水路
NC 陰極側流水路
50 渦流化ユニット
51 スクリュープロペラ
52 駆動モータ
WSU 送水ユニット
BWU 微細気泡含有水生成ユニット
上記の課題を解決するため、請求項1に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、水を貯留する貯留部と、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子が浸漬された前記貯留部に貯留された水に振動を印加する振動子とを備え、前記貯留部に貯留された水に浸漬した前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、または、(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、前記振動子が下式(1)を満足する振動を水に印加することにより、前記貯留部の貯留水中に発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突を抑制することを特徴とする微細気泡含有水生成装置を提供するものである。
I=(2π×f×A)×Z0/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
Z0:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項2に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、前記陽極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陽極側振動子とを備え、前記陽極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、または、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後に、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陽極側貯留部内の貯留水に印加することにより、前記陽極側貯留部の貯留水中に発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項3に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加することにより、前記陰極側貯留部の貯留水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項4に係る発明は、請求項2に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加することにより、前記陰極側貯留部内の貯留水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項5に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、前記流水路における前記電解素子近傍に設置された、前記流水路中の前記電解素子を通過する流水に振動を印加する振動子とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水に前記振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記振動子が下式(1)を満足する振動を前記流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることにより、前記流水路の流水中に発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項6に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、乱流化された流水が前記電解素子を通過するように、前記流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることにより、前記流水路の流水中に発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項7に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、渦流化された流水が前記電解素子を通過するように、前記流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることにより、前記流水路の流水中に発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項8に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、前記陽極側流水路における陽極近傍に設置された、前記陽極側流水路中の前記電解素子の陽極を通過する流水に振動を印加する陽極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水に前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陽極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることにより、前記陽極側流水路の流水中に発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項9に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、乱流化された流水が前記電解素子の陽極を通過するように、前記陽極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陽極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることにより、前記陽極側流水路の流水中に発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項10に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、渦流化された流水が前記電解素子の陽極を通過するように、前記陽極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陽極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることにより、前記陽極側流水路の流水中に発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項11に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の前記電解素子の陰極を通過する流水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項12に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、乱流化された流水が前記電解素子の陰極を通過するように、前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項13に係る発明は、直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、渦流化された流水が前記電解素子の陰極を通過するように、前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項14に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の前記電解素子の陰極を通過する流水に振動を印加する陰極側振動子とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路内の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
I:強度[W/m
f:周波数[Hz]
A:振幅[m]
:水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
また、請求項15に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、乱流化された流水が前記電解素子の陰極を通過するように、前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路内の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
また、請求項16に係る発明は、請求項8、9または10に係る発明の微細気泡含有水生成装置において、前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、渦流化された流水が前記電解素子の陰極を通過するように、前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段とを備え、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることにより、前記陰極側流水路内の流水中に発生させた水素の気泡同士の衝突を抑制することを特徴としている。
以上のように、請求項1に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、静止水中の電解素子に直流電圧を印加することで(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、または、(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、電解素子が浸漬された静止水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加することで、請求項5〜7に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、電解素子によって流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、電解素子を通過する流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子を通過するように、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を、電解素子を通過する流水に印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子を通過するように、流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることで、電解素子によって発生させた(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)の微細気泡として静止水中または流水中に保持することができる。
また、請求項2に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陰極から区画された陽極が陽極側貯留部内の静止水に接触する電解素子に直流電圧を印加することで、陽極側貯留部内の静止水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、または、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陽極側貯留部内の静止水に印加することで、請求項8〜10に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陰極から区画された陽極が陽極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陽極側流水路内の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、電解素子の陽極を通過する流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子の陽極を通過するように、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陽極側流水路内の電解素子の陽極を通過する流水に印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子の陽極を通過するように、陽極側流水路内の流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、陰極から区画された陽極が陽極側流水路内の流水に接触する電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることで、電解素子によって発生させた酸素若しくは含オゾン酸素の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの酸素若しくは含オゾン酸素の微細気泡だけを陽極側貯留部内の静止水中や陽極側流水路内の流水中に保持することができる。
また、請求項3に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陽極から区画された陰極が陰極側貯留部内の静止水に接触する電解素子に直流電圧を印加することで、陰極側貯留部内の静止水中に水素を発生させながら、または、水素を発生させた後、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陰極側貯留部内の静止水に印加することで、請求項11〜13に係る発明の微細気泡含有水生成装置では、陽極から区画された陰極が陰極側流水路内の流水に接触する電解素子によって陰極側流水路内の流水中に水素を発生させながら、電解素子の陰極を通過する流水に強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子の陰極を通過するように、その流水を乱流化したり、渦流化したりすることで、または、強度Iが8.56×1012[W/m]以上の振動を陰極側流水路内の電解素子の陰極を通過する流水に印加したり、乱流化された流水や渦流化された流水が電解素子の陰極を通過するように、陰極側流水路内の流水を乱流化したり、渦流化したりした後、その流水中に、陽極から区画された陰極が陰極側流水路内の流水に接触する電解素子によって水素を発生させることで、電解素子によって発生させた水素の気泡同士の衝突が抑制されるので、気泡同士が合体して大きくなりにくく、直径がナノオーダーの水素の微細気泡だけを陰極側貯留部内の静止水中や陰極側流水路内の流水中に保持することができる。

Claims (17)

  1. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    水を貯留する貯留部と、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記貯留部に貯留された水に振動を印加する振動子と
    を備え、
    前記貯留部に貯留された水に浸漬した前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、または、(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、前記振動子が下式(1)を満足する振動を水に印加することを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  2. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、
    前記陽極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陽極側振動子と
    を備え、
    前記陽極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、または、酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後に、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陽極側貯留部内の貯留水に印加することを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  3. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部と、
    前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、
    前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子と
    を備え、
    前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加することを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  4. 前記電解素子の陽極から区画された陰極が貯留水と接触する陰極側貯留部と、
    前記陰極側貯留部内の貯留水に振動を印加する陰極側振動子と
    を備え、
    前記陰極側貯留部の貯留水中に、前記電解素子によって、水素を発生させながら、または、水素を発生させた後に、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を、前記陰極側貯留部内の貯留水に印加する請求項2に記載の微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  5. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、
    前記流水路における前記電解素子近傍に設置された、前記流水路中の流水に振動を印加する振動子と
    を備え、
    前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水に前記振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水に前記振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記振動子が下式(1)を満足する振動を前記流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  6. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、
    前記流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  7. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極及び陽極が流水と接触する流水路と、
    前記流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記流水路の流水中に(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって(酸素及び水素)若しくは(含オゾン酸素及び水素)を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  8. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、
    前記陽極側流水路における陽極近傍に設置された、前記陽極側流水路中の流水に振動を印加する陽極側振動子と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水に前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水に前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陽極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陽極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  9. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、
    前記陽極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陽極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  10. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が流水と接触する陽極側流水路と、
    前記陽極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陽極側流水路の流水中に酸素若しくは含オゾン酸素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陽極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって酸素若しくは含オゾン酸素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  11. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、
    前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の流水に振動を印加する陰極側振動子と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  12. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、
    前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  13. 直径がナノオーダーの微細気泡の含有水を生成する微細気泡含有水生成装置であって、
    直流電圧を印加することで、水を電気分解して(酸素及び水素)または(含オゾン酸素及び水素)を発生させる、陽極と陰極との間に固体高分子電解質膜が挟み込まれた電解素子と、
    前記電解素子の陰極から区画された陽極が貯留水と接触する陽極側貯留部または流水と接触する陽極側流水路と、
    前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させることを特徴とする微細気泡含有水生成装置。
  14. 前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路における陰極近傍に設置された、前記陰極側流水路中の流水に振動を印加する陰極側振動子と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水に前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を印加する、または、前記陰極側振動子が下式(1)を満足する振動を前記陰極側流水路の流水に印加した後、その振動が印加された流水中に前記電解素子によって水素を発生させる請求項8、9または10に記載の微細気泡含有水生成装置。
    I=(2π×f×A)×Z/2≧8.56×1012 ・・・(1)
    I:強度[W/m
    f:周波数[Hz]
    A:振幅[m]
    :水の音響インピーダンス(=1.6×10[kg/(cm・s)])
  15. 前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路を流れる流水を乱流化する乱流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記乱流化手段が乱流化する、または、前記乱流化手段が前記陰極側流水路の流水を乱流化した後、その乱流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させる請求項8、9または10に記載の微細気泡含有水生成装置。
  16. 前記電解素子の陽極から区画された陰極が流水と接触する陰極側流水路と、
    前記陰極側流水路を流れる流水を渦流化する渦流化手段と
    を備え、
    前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させながら、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記電解素子によって前記陰極側流水路の流水中に水素を発生させた後、その流水を前記渦流化手段が渦流化する、または、前記渦流化手段が前記陰極側流水路の流水を渦流化した後、その渦流化された流水中に前記電解素子によって水素を発生させる請求項8、9または10に記載の微細気泡含有水生成装置。
  17. 水に印加する振動の強度Iが1.00×1013[W/m]以上である請求項1、2、3、4、5、8、11または14に記載の微細気泡含有水生成装置。
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