(57)【要約】【課題】微小気泡を発生するために、気体を混合した液体を高速旋回して、微小気泡にする従来技術では、液体に、別途、気体を付加するため、微小気泡を液体中に含有させるための高速旋回の過程を通さなければならず、構造も複雑となり、気泡の微小化にも限界があった。【解決手段】本発明は、電源の非接地側とランプと抵抗器を直列に接続した微小気泡発生用の電源部と、液体に作用する微小気泡発生部を接続し、液体から直接、微小気泡を安全で、極めて簡単な構成で発生できるようにした。図１に示すように、電源１の非接地側７から電荷は、ランプ３から抵抗器４を通って微小気泡発生部５に伝達し、微小気泡発生部５に接触した液体１２から、接地６を通る。その際に、微小気泡発生部５と、液体１２との接触面から微小気泡が液体１２に電荷が供給され続ける限り発生する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続される電源線と、前記電源線に接続されたランプと、前記ランプに接続された抵抗素子と、前記抵抗素子に接続された電極と、を備える微小気泡発生装置。
【請求項２】
前記電極は、複数の電線の束を有しており、当該電線の束は、根元が互いに電気的に接続されており、先端側は互いに離れている、請求項１に記載の微小気泡発生装置。
【請求項３】
水道管又は水道蛇口に接続可能な導水管を、さらに備え、前記電極は、前記導水管の長手方向に沿った少なくとも一部領域の少なくとも内側に設けられた導電性の管状体と、当該導電性の管状体の中に充填された電線からなる詰め物とを、有しており、前記微小気泡発生装置は、前記導水管の当該一部領域の上流側と下流側とに設けられた透水性の仕切りを、さらに備え、前記電線からなる詰め物は、前記上流側と下流側の仕切りの間に充填されている、請求項１又は２に記載の微小気泡発生装置。
【請求項４】
微小気泡発生電源部に、電源の接地側と非接地側との切り替えスイッチを接続した請求項１の微小気泡発生装置
【請求項５】
微小気泡発生電源部に、電源のスイッチを接続した請求項１の微小気泡発生装置
【請求項６】
微小気泡発生部にカバーを配置した請求項２の微小気泡発生装置
【請求項７】
微小気泡発生電源部に整流器を接続した請求項１の微小気泡発生装置
【請求項８】
配管に接続した微細気泡発生部と絶縁体を挟んで一次側と二次側に接地線を接続し、前記二次側に圧力スイッチを配置して、微小気泡発生電源から、微小気泡発生部に電荷を供給する制御を行う請求項１の微小気泡発生装置
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、液体中から微小気泡を発生させる微小気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】近年、マイクロナノバブルと呼ばれる微小気泡を用いた技術の有用性が注目されている。例えば、微小気泡を含む液体を用いた洗浄技術や、水の除菌及び消臭、オゾン水の発生、健康・医療機器分野、美容、湖沼や養殖場の水質浄化、工場・畜産等の各種排水処理、及び、水素水などの機能水製法などへの利用がある。【０００３】  このようなマイクロナノバブル、ナノバブルを発生させる装置がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４５６３４９６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】従来技術では、微小気泡を発生するために、気体を混合した液体を高速旋回して、微小気泡にすることが知られている。【０００６】しかしながら、従来技術では液体に、別途、気体を付加するため、微小気泡を液体中に含有させるための高速旋回の過程を通さなければならず、構造も複雑となり、気泡の微小化にも限界がある。【０００７】本発明は、電源の非接地側とランプと抵抗器を直列に接続した微小気泡発生用の電源部と、液体に作用する微小気泡発生部を接続し、液体から直接、微小気泡を安全で、極めて簡単な構成で発生できるようにした。【０００８】電源の非接地側とランプと抵抗器を直列に接続した微小気泡発生電源部と、微小気泡発生部とを接続し、液体に直接電荷を供給して、微小気泡を発生させることで、大掛かりな高速旋回や高速流動を発生させる構造が必要なく、簡単に液体中に微小気泡を発生させる構成を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】本発明に係る微小気泡発生装置は、図１に示すように、電源１の非接地側７とランプ３と抵抗器４を直列に接続した微小気泡発生電源部２と、電極を有する微小気泡発生部５とを接続し、液体に直接電荷を供給して、微小気泡を発生させる構成である。【００１０】微小気泡発生部とは、液体と電極を接触させて、微小気泡を発生させる部分である。
【発明の効果】
【００１１】本発明においては、液体に気体を混合させ気泡を微小化するための高速旋回部や高速流動部などの機械的な構成を必要とぜず、前記液体に電荷を供給することで、前記液体中に、微小気泡を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】  微小気泡発生装置の基本回路図である。
【図２】  携帯型の微小気泡発生装置である。
【図３】  給水末端に取り付ける微小気泡発生装置である。
【図４】  給水元に取り付ける微小気泡発生装置である。
【図５】  特定の気体の微小気泡を発生させる微小気泡発生装置である。
【図６】  図５の電気回路を簡素化した微小気泡発生装置である。
【図７】  図２のほうき状の微小気泡発生部にカバーを装着、微小気泡発生装置である。
【図８】  図１に電源切り替えスイッチを付加した微小気泡発生装置である。
【図９】  図１に電源ＯＮ、ＯＦＦスイッチを付加した微小気泡発生装置である。
【図１０】  図３、図４の微小気泡発生部の縦断面図である。
【図１１】  微小気泡を有する水（左）と水道水（右）を凍結して、微小気泡を含有する水を可視化したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】図１に示すように、電源１の非接地側７から電荷は、ランプ３から抵抗器４を通って微小気泡発生部５に伝達し、微小気泡発生部５に接触した液体１２から、接地６を通る。その際に、微小気泡発生部５と、液体１２との接触面から微小気泡が液体１２に電荷が供給され続ける限り発生する。その際、液体１２と微小気泡発生部５との接触部は、接触面が多くなるように流動していることが望ましい。
【００１４】微小気泡は、液体分子間で封じ込められ前記微小気泡は浮上せず液体中にしばらくとどまる。例えば、本発明の微小気泡発生装置で水から微小気泡を発生させた場合、水分子間に前記微小気泡がとどまり、前記微小気泡が発生した地点から２日から３日程度、水中で前記微小気泡が存在し続けた。
【００１５】図１は、電源側が、非接地側７に接続されているかを、目視で確認できるように、ランプ３を設けている。又、微小気泡発生部５から液体に電荷が供給されているかランプ３で視認できる。例えば、電源１が交流電源で、液体が水の場合は、水素と酸素の混合した微小気泡が発生する。
【００１６】図１は、微小気泡発生部５に電荷の供給量の上限を定めるために、抵抗器４を設けている。例えば、微小気泡発生部５から水に前記電荷を供給するときに、前記上限がなければ、人が前記水に触れた場合に大量の電流が流れ、感電する危険性がある。電源１の非接地側７と微小気泡発生部５の間に適切な抵抗値、例えば、電源がＡＣ１００Ｖであれば１ＭΩ〜２ＭΩ程度の抵抗値をもった抵抗器を直列に接続することで、前記人が感電することはなくなる。
【００１７】又、微小気泡発生部から水に電荷を供給する場合の電流は、極めて微弱なもので良く、例えば、０．１ｍｍＡ程度でも十分に液体中に微小気泡を発生することができる。
【００１８】  図２は、携帯できる微小気泡発生装置である。電源１から非接地側７にプラグ８を差し込み、容器１１に入った液体１２に、ほうき状微小気泡発生部１０を触れさせると、ランプ３が点灯する。ほうき状微小気泡発生部１０から、電荷の供給の上限を定めるための抵抗器４は、ほうき状微小気泡発生部１０と、電源１の非接地側７の間に、持ち手９の内部で直列に接続している。液体１２にほうき状微小気泡発生部１０を接触させて、ランプ３が点灯しない場合は、プラグ８が接地側と接続されているため、１８０°反転して、電源１に差し替えることで、ランプ３が点灯し、非接地側７に回路が接続されていることが視認できる。又、図８の微小気泡発生電源部２の回路を用いると、前記形態できる微小気泡発生装置の、切り替えスイッチ２７を操作することで、非接地側７に回路を閉じることができ、プラグ８を電源１に抜き差しする手間をかけずに、微小気泡発生部５に電荷を供給できるようになる。
【００１９】上記携帯できる微小気泡発生装置は、液体１２例えば、水の場合、ほうき状微小気泡発生部１０を水中内で動かすことで、より多くの水が、ほうき状微小気泡発生部１０に接触して、微小気泡を効率よく発生させることができるようになる。又、ほうき状微小気泡発生部１０は、細い導体例えば、銅線を沢山束ねた形状が、水との接触面積が多くなり、効率よく微小気泡を発生させることができるようになるので望ましい。但し、毎回使用していると、ほうき状微小気泡発生部１０水との接触面に、酸化被膜ができ、絶縁体となって、電荷をほうき状微小気泡発生部１０から、水に供給しにくくなる。その場合は、弱酸性の溶液、例えば、容器に水で１０倍程度にうすめた酢を作り、１５分程度、ほうき状微小気泡発生部１０をそれに漬け込み、前記容器から取り出し、水で濯ぐことで酸化被膜の除去ができる。その結果ほうき状微小気泡発生部１０と水との接触面から、再び電荷が供給されて、微小気泡が水中で発生するようになる。
【００２０】上記携帯できる微小気泡発生装置の電荷の供給は、電源１の非接地側７を通ってランプ３から抵抗器４、ほうき状微小気泡発生部１０から液体１２を通って、接地６に流れる。図２では、容器１１が絶縁体の場合、接地部は、液体１２面と接地部６面との間がコンデンサーの状態となるため、電源１が交流電源の場合は、ランプ３は点灯し、液体中に微小気泡を発生できる。又、容器１１が例えば導体で、接地部６と通電する場合は、直流電源であってもほうき状微小気泡発生部１０から、液体中に微小気泡が発生する。但し、液体１２と接地部６の間がコンデンサーの状態で、静電容量が大きくなる場合、例えば、液体１２の表面と接地部６の電導体との距離が近く、表面積が広い場合に、長時間、微小気泡発生装置を通電状態で放置すると、液体１２に帯電し、人体が触れて感電する危険性があるので、直流等の同極電荷を供給する電源は用いない方が良く、微小気泡も殆ど発生しない。
【００２１】図３は、給水器具１５の末端に、器具取付用微小気泡発生部１４を取り付け、微小気泡発生電源部２を内蔵した電源プラグ１３と器具取付用微小気泡発生部１４を接続し、給水器具１５のバルブを開放して、器具取付用微小気泡発生部１４と給水の接触面から微小気泡を発生させ、末端から放水された前記給水が、微小気泡が含有する給水となる。
【００２２】図４は、給水用の量水器１８の二次側の給水を微小気泡を含んだ水に変える微小気泡発生装置であり、微小気泡発生部５の一次側に接地用配管２０ａと、その二次側に、接地用配管２０ｂと、圧力スイッチ２２とを直列に配管接続し、電源１の非接地側７と、微小気泡発生電源部２と圧力スイッチ２２と、微小気泡発生部５とを配線接続した配管接続型である。圧力スイッチ２２は、給水二次側が開放したときに配管内の圧力が減圧し、電気回路が閉じて、微小気泡発生電源部２から、微小気泡発生部５に電荷が供給され、微小気泡発生部５と給水の接触部から微細気泡が発生し、微小気泡を含んだ水が、各使用箇所例えば、流し台や洗濯機、浴室、洗面所などに供給される。
【００２３】前記電荷は、微細気泡発生部５に接触した給水と微小気泡発生部５の両端に配置した接地用配管２０を通って、接地部６に流れるため、前記電荷が抵抗値の高い給水を通って量水器１８を超えて、外部給水への移動がなくなる。又、給水が閉水した場合には、配管内の圧力は上昇し、圧力スイッチ２２は電気回路を開いて、微小気泡発生電源部２から微小気泡発生部５への前記電荷の供給を止め、微小気泡発生部から、前記給水未使用時に、不用に前記給水内で微小気泡が発生しない制御をする。
【００２４】図５は、電源部１の非接地側７と整流器２３と抵抗器４を直列で接続し、微小気泡発生部を接続し、非接地側７から分岐して、抵抗器４とランプ３と接触部２４を直列に接続した、交流電源からマイナスの電荷のみを微小気泡発生部に供給する、微小気泡発生電源部である。前記交流電源から、液体内の微小気泡を一種類にする場合、例えば、液体が水の場合、水中内に水素のみの微小気泡を発生させることが可能になる。又、整流器２３の接続を反転させてプラスのみの電荷を微小気泡発生部５に供給すると、微小気泡発生部５に接触した水の水中に酸素のみの微小気泡を含んだ水ができる。前記非接地側７から分岐して、抵抗器４とランプ３と接触部２４を直列に接続した回路は、非接地側に接続の有無の確認用の回路で、接触部２４に触れて、ランプ３が点灯すれば、回路全体が非接地側７と接続されていることがわかる。電源１が直流電源等の同極の電荷を供給する場合は、図５の回路は不用である。
【００２５】図６は、電源１の非接地側７と発光ダイオード２５と抵抗器４を直列で接続した微小気泡発生電源部と、微小気泡発生部５とを接続した微細気泡発生装置である。発光ダイオード２５を利用することで、図５のランプ３と整流器２３の役割を担うため回路が簡素化されるが、発光ダイオードを発光させるには、抵抗器４の抵抗値を下げて、電荷の供給する量を増やさなければならず、又通電しやすい液体等の条件が整う必要がある。
【００２６】図７は、図２のほうき状微小気泡発生部１０に、カバー２６を配置したものである。先端部と外部の接触から、双方とも保護できるので、保管や持ち運びがしやすい。
【００２７】図８は、電源１の非接地側７と接地部６との、切り替えスイッチ２７を、微小気泡発生電源部２に直列に接続したものである。前記電源１の前記非接地側７が、どちら側か確認せずとも微小気泡発生部５に配線接続できるため、配線接続工事の手間が省ける。又、切り替えスイッチ２７を、前記非接地側７に切り替かえた場合、前記電源１から供給された電荷はランプ３から抵抗器４を通り、微小気泡発生部５から液体１２を通って、接地部６に流れる為、前記ランプ３は点灯し、前記微小気泡発生部５と液体１２の接触面から微小気泡が発生する。又、前記切り替えスイッチ２７を、接地部６に切り替えた場合、前記微小気泡発生電源部２には、前記電源１から電荷は供給されず、ランプ３は消灯し、微小気泡発生部５に接触する前記液体１２から微小気泡は発生しない。従って、切り替えスイッチ２７は、電源１から微細気泡発生部に、供給される電荷をＯＮとＯＦＦできる、開閉スイッチ２８の機能もある。
【００２８】図９は、電源１のＯＮとＯＦＦを開閉できる開閉スイッチ２８を付加した、微小気泡発生電源部２である。不要な場合に電源をＯＦＦすることができる為、電源１が抜き差しできない用途で利用できる。
【００２９】図１０は、図３と図４の微細気泡発生部５の縦断面図で、電導体ケース３０の中空部に綿状電導体４０を配置し、両端面に液体を通水する網３４を配置して、外部からの固形物の遮断や、綿状電導体４０が外部にはみ出ないよう、抑える役割がある。網３４は、外部に飛び出さないよう、留め部３３で止めている。又、電導体ケース３０や、綿状電導体４０を含め、支持材や他の電導体等、接地部６と接続状態にあるものが直接接続されると、電荷が電導体液体接触部３２から流液体３６に、殆ど供給されなくなり、流液体に微小気泡はほぼ発生しなくなることを防止するため、電導体の外側に絶縁体カバー３１を配置する。又、微小気泡発生部５と配管の接続時、前記配管が電導体の場合も同様のことが起こる可能性がある為、ソケット部３５は絶縁体が望ましい。又、絶縁体カバー３１は、筒状の電導体ケース３０を絶縁して、電荷を流液体３６に効率よく供給することが目的のため、絶縁性の塗装やボンド樹脂でもよい。
【００３０】液体中にある微小気泡の直径は、数ｎｍ程度で可視光線では波長が長く拡散しないため、直接目視で確認することは難しい。しかしながら、一例で、写真１１のように、微小気泡が含有する水道水の氷３８（左）と、微小気泡を含有しない水道水の氷３９（右）を凍結することで可視化できる。水は、氷に変化することで、体積は膨張することが知られているが、微小気泡が含有する水道水の氷３８は、前記体積が膨張する過程で、水中に留まる微小気泡の影響を受けて、白く霧がかった氷となるが、微小気泡を含有しない水道水の氷３９は、微小気泡の影響を受けないので、前記体積が膨張しても透明な部分が残る。こういった、特異な現象から、液体中の微小気泡の含有の有無を確認することができる。微小気泡を含有する水道水の氷３９は、本発明の微小気泡発生装置を用いて、水道水中に微小気泡を発生させ、凍結した氷である。
【００３１】微小気泡発生部５の液体との接触部の形状は、図２や図１０に示すような形状に限定するものではなく、例えば、板状や棒状など、液体に接触する表面積が広く取れる形状であればよい。又、微小気泡発生部５の液体との接触部の素材も電導体例えば、銅やステンレス等でも問題ないが、酸化被膜等の絶縁体ができにくい白金や、炭素等を用いることで、酸化被膜の除去をする手間がなく、安定した電荷を液体に供給できるので望ましい。
【００３２】本発明の微小気泡発生装置は、電流を殆ど流さず、電力をほとんど消費しないため、必要な電圧が供給できるものであればよく、商用電源はもちろんの事、インバーター制御で周波数を制御したものや、蓄電池からインバーターで昇圧した電源、蓄電池を直接利用しても良い。但し、図２のように液体１２と接地部６の間がコンデンサーの状態となっている場合は、直流等の同極の電荷のみでは電流が流れず、微小気泡は液体中に発生し続けないため、電源１から微小気泡発生電源部２に供給される電力は、交番電界でなければ機能しない。又、接地部６は、電源１の接地側を用いても良い。
【符号の説明】
【００３３】１・・・電源
２・・・微小気泡発生電源部
３・・・ランプ
４・・・抵抗器
５・・・微小気泡発生部
６・・・接地部
７・・・非接地側
８・・・プラグ
９・・・持ち手
１０・・ほうき状微小気泡発生部
１１・・容器
１２・・液体
１３・・電源プラグ
１４・・器具取付用微小気泡発生部
１５・・給水器具
１６・・シンク
１７・・一次バルブ
１８・・量水器
１９・・配管
２０・・接地用配管
２１・・絶縁配管
２２・・圧力スイッチ
２３・・整流器
２４・・接触部
２５・・発光ダイオード
２６・・カバー
２７・・切り替えスイッチ
２８・・開閉スイッチ
２９・・電線
３０・・電導体ケース
３１・・絶縁体カバー
３２・・電導体液体接触部
３３・・留め部
３４・・網
３５・・ソケット部
３６・・流液体
３７・・微小気泡が含有する液体
３８・・微小気泡が含有する水道水の氷
３９・・微小気泡を含有しない水道水の氷
４０・・綿状電導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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