(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関エンジンとクラッチを介して水流ポンプを連結した１次と２次のそれぞれ２組の内燃機関エンジンポンプ装置を装備し、
水源から水を取り入れる１次ポンプと、
空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスを供給する装置と、
空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスを取り入れて水と混合する共鳴エジェクターと、
水と混合したガスをマイクロバブルにする共鳴発泡装置と、
共鳴発泡後水系全体に真空を創出する２次内燃機関エンジンポンプと、を記載の順序で配置し、
１次内燃機関エンジンポンプは水源から水を取り入れて水を加圧して共鳴エジェクターへ送り、
空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスをガス供給装置から共鳴エジェクターへ送り、
共鳴エジェクターは減圧計とガス流量計と共鳴調整ニードルバルブと共鳴発泡装置を装備し、
１次内燃機関エンジンポンプから送られる水と空気又は、酸素ガス又は、オゾンガス供給装置から送られるガスを共鳴エジェクターで混合し、
その際、水とガスの供給比率及び減圧の調整を共鳴調整ニードルバルブと減圧計で調整し、
水と気体の混合液を共鳴発泡装置で共鳴発泡させて瞬時に１次微細気泡のマイクロバブルとして白濁させ、
共鳴エジェクターと共鳴発泡装置で発泡した１次微細気泡のマイクロバブルは２次ポンプへ送り、
２次内燃機関エンジンポンプの水の吸引能力の方がエジェクターの影響で１次内燃機関エンジンポンプ及び共鳴発泡装置から送られる水量より数倍大きいので水系全体に真空を発生し、
共鳴発泡装置から送られる１次微細気泡を真空条件で数十倍に膨張させ、
膨張した１次微細気泡を２次内燃機関エンジンポンプの羽根車の高速回転による剪断と、
ケーシングへ水を叩きつける衝撃で真空条件から加圧条件へ瞬時に変換破砕し、
二重のキャビテーション作用で破砕する真空キャビテーションによってナノサイズの２次微細気泡を生成し、
生じた超微細気泡は超微細のナノサイズのウルトラファインバブルで水が白濁せず、
内燃機関のエンジンにより、効率的な共鳴発泡による１次微細気泡の生成と、
２次内燃機関エンジンポンプの真空キャビテーションによって生ずる２次微細気泡の生成の２段階の微細化処理により水が酸化ラジカル機能を有すことを特徴とし、エンジンの出力を制御することで効率的に細かいバブルサイズの生産とバブル発生量をコントロールすることを特徴とする反応性の強い空気又は、酸素又は、オゾンガスの酸化ラジカル性ウルトラファインバブル水を噴出するアクアジェット装置。
【請求項２】
１台の内燃機関のエンジンの同一動力軸にクラッチを介して連結する１次ポンプと２次ポンプの２台の同一動力軸直結の水流ポンプを装備し、
水源から水を取り入れる１次ポンプと、
空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスを供給する装置と、
水とガスを混合する共鳴エジェクターと、
混合した空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスをマイクロバブルにする共鳴発泡装置と、
真空を創出する２次ポンプとを記載の順序に配置して送水パイプで連結し、
１次ポンプは水源から水を取り入れて水を加圧して共鳴エジェクターへ送り、
空気又は、酸素ガス又は、オゾンガスをガス供給装置から共鳴エジェクターへ送り、
共鳴エジェクターは減圧計とガス流量計と共鳴調整ニードルバルブと共鳴発泡装置を装備し、
１次ポンプから送られる水と空気又は、酸素ガス又は、オゾンガス供給装置から送られるガスを共鳴エジェクターで混合し、
その際、水とガスの供給比率及び減圧の調整を共鳴調整ニードルバルブと減圧計で調整し、
水と気体の混合液を共鳴発泡装置で共鳴発泡させて瞬時に１次微細気泡のマイクロバブルとして白濁させ、
共鳴エジェクターと共鳴発泡装置で発泡したマイクロバブルは２次ポンプへ送り、
２次ポンプ水の吸引能力の方がエジェクターの影響で共鳴発泡装置から送られる水より数倍大きいので水系全体に真空を発生し、
発生する真空は共鳴発泡装置以後のポンプの羽根車までの水系全体を真空条件にし、
その間に共鳴発泡装置から送られる１次微細気泡を真空条件で数十倍に膨張させ、
膨張した１次微細気泡を２次ポンプの羽根車の高速回転による剪断と、
ケーシングへ水を叩きつける衝撃で真空条件から加圧条件へ瞬時に変換破砕し、
二重のキャビテーション作用で破砕する真空キャビテーションによってナノサイズの２次超微細気泡を生成し、
生じた２次超微細気泡を圧潰装置で加圧して圧潰して水が白濁しないナノサイズの超微細気泡となし、
共鳴発泡による１次微細気泡の生成と、２次ポンプの真空キャビテーションによって２次超微細気泡を生成する２段階の微細化処理により水が酸化ラジカル機能を有すことを特徴とし、
単一の内燃機関のエンジンの出力を制御することで超微細のバブルサイズと多量の微細気泡の生産量をコントロールすることを特徴とする空気又は酸素又は、オゾンガスの酸化ラジカル性ウルトラファインバブル水を噴出するアクアジェット装置。
【請求項３】
水素ガス供給装置と、
内燃機関エンジンとクラッチを介して水流ポンプを連結した１次と２次のそれぞれ２組の内燃機関エンジンポンプ装置を装備し、
水源から水を取り入れる１次ポンプと、
水素ガスを供給する装置と、
水素ガスを取り入れて水と混合剪断する共鳴エジェクターと、
取り入れた水素ガスをマイクロバブルにする共鳴発泡装置と、
真空を創出する２次内燃機関エンジンポンプの順に配置し、
１次内燃機関エンジンポンプは水源から水を取り入れて水を加圧して共鳴エジェクターへ送り、
水素ガスをガス供給装置から共鳴エジェクターへ送り、
共鳴エジェクターは減圧計とガス流量計と共鳴調整ニードルバルブと共鳴発泡装置を装備し、
１次内燃機関エンジンポンプから送られる水と水素ガス供給装置から送られるガスを共鳴エジェクターで混合し、
その際、水とガスの供給比率及び減圧の調整を共鳴調整ニードルバルブと減圧計で調整し、
水と気体の混合液を共鳴発泡装置で共鳴発泡させて瞬時に１次微細気泡のマイクロバブルとして白濁させ、
共鳴エジェクターと共鳴発泡装置で発泡した１次微細気泡のマイクロバブルは２次内燃機関エンジンポンプへ送り、
２次内燃機関エンジンポンプの水の吸引能力の方がエジェクターの影響で共鳴発泡装置から送られる水より数倍大きいので水系全体に真空を発生し、
発生する真空は共鳴発泡装置以後のポンプの羽根車までの水系全体を真空条件にし、
その間に共鳴発泡装置から送られる１次微細気泡を真空条件で数十倍に膨張させ、
膨張した１次微細気泡を２次内燃機関エンジンポンプの羽根車の高速回転による真空剪断とケーシングにおける真空条件から加圧条件へ瞬時に変換して叩きつける機能で破砕し、
二重のキャビテーションによって破砕する真空キャビテーションによってナノサイズの２次微細気泡を生成し、
生じたナノバブルを圧潰装置で加圧して圧潰して水が白濁しない超微細のナノサイズの微細気泡となし、
内燃機関のエンジンの出力を制御することでバブルサイズと微細気泡の生産量をコントロールすることを特徴とする水素のウルトラファインバブル水を噴出するアクアジェット装置。
【請求項４】
請求項１、請求項２又は、請求項３に記載のアクアジェット装置であって、空気又は、酸素又は、オゾンガスのウルトラファインバブル水を噴出するアクアジェット装置の内燃機関のエンジンは、ガソリンエンジン、プロパンエンジン、アルコールエンジン及びディーゼルエンジン等のいずれの燃料にも使用対応可能なエンジンを用い、
水素のウルトラファインバブルを噴出するアクアジェット装置の内燃機関のエンジンも、ガソリンエンジン、プロパンエンジン、アルコールエンジン及びディーゼルエンジン等のいずれの燃料にも使用対応可能なエンジンを用いることを特徴とするウルトラファインバブル水を噴出するアクアジェット装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、内燃機関のエンジンによるウルトラファインバブルアクアジェットに関する。
【背景技術】
【０００２】  マイクロバブル・ナノバブルに関する研究は、ここ２０〜２５年前に始まったばかりであり、名古屋万博で紹介された産総研の高橋正好氏の海水棲息の鯛と淡水棲息の鯉が同一の水槽内で棲息することが可能な実証事例等から、マイクロバブルに関する関心が世界的に広がった。
当出願者もほぼ同時期に、水素によるマイクロバブルの研究を行い、還元性水素水の特許を世界的にも最初に認定された。
「平成２４年度マイクロバブル・ナノバブルの国際標準化推進事業発表会  成果報告書」では、マイクロバブル・ナノバブルを気泡の大きさから、暫定的に０．８〜１ｍｍ以上をバブル、これ以下で０．０５〜０．１ｍｍ以上をサブミリバブル、またサブミリバブル以下で２０μｍ〜１μｍ以上をマイクロバブル、更に２０μｍ〜１μｍ以下をウルトラファインバブルと称すると取り決めを行っている。
マイクロバブルの生産方法には、エジェクターによる簡易な方法から、ベンチュリー管法、ＳＰＧ膜通過法、加圧減圧法、超音波振動法、気液旋回二相法、キャビテーション法（スクリュー背面のキャビテーションを含む）等多くの方法があるが、いずれも気泡サイズの大きなマイクロバブルを含んでいるので白濁している。
当出願者の研究では、水素のマイクロバブル生成に磁化処理を併用すると抗酸化性水素ラジカルを生成することを確認している。また、共鳴発泡でマイクロバブルを作り、これを真空の条件でバブルを膨張させ破砕するキャビテーションによるウルトラファインバブルによれば、空気及び酸素のウルトラファインバブルでは測定可能な酸化ラジカルを生じ、水素のウルトラファインバブルでは測定可能な還元ラジカルを生ずることを確認している。
そこで、当発明者の先行のウルトラファインバブルと本出願の相違を比較する。【０００３】  文献１は、当出願者が発明した「共鳴発泡と真空キャビテーションによる酸化性ラジカル又は、還元性ラジカルを有するウルトラファインバブルの製造方法及びウルトラファインバブル水製造装置」である。
この特許では、動力源は全て電力を要するモーターを用いるので、電力のない海上、未開地においては使用できない。本出願ではどこでも使用できる高速回転する内燃機関エンジンを用い、強い反応性と汎用性の広いウルトラファインバブル製造装置を提供するので相違する。【０００４】
【特許文献１】特願２０１５−１６３２２１
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  空気、酸素によるウルトラファインバブルは、生体の成長を促進するので、作物の栽培、栽培漁業、養鶏、養豚、牛の肥育等で、生体の成長促進が行われ、短時日のうちに加齢が進み大きくなるのが早いので、飼料の供給が少なくて済み、経済効果が大ききことが判明している。
また、酸化条件のウルトラファインバブルは、水系の酸素濃度を高め、水の酸化ラジカル活性を生成するので、有用生物の生長・繁殖促進により水系の浄化が極めて早く進行する。
特に、酸化条件のウルトラファインバブルアクアジェット装置は、船舶の推進力として生物に損傷を与えることなく、同時にウルトラファインバブルによる酸素の供給と水系の浄化を行い、各種の小生物の棲息を促進する環境にやさしい船の推進装置として活用される。
ウルトラファインバブル水素水は、生体内で抗酸化性の機能を有し、アンチエイジングや生活習慣病の予防、ガンの予防に効果があることが知られる。
最近の研究では、ガンの治療にも効果があることも判明し、水素水、活性水素水、マイクロ・ナノバブル水素水等の名称で水素を含む水の販売が行われている。
しかし、国内の海洋上、電源のない圃場や人里離れた山林原野では、動力の電源がないので、これらの地域では前記ウルトラファインバブル水の製造が困難である。
海洋上の養殖漁業、電源のない圃場や未開地農業の生産力向上、未開地の畜産振興、未開発国の振興等には電動によらない内燃機関のエンジンによるウルトラファインバブル水の製造が必要であり、その装置の提供が課題である。
この課題を解決するため、本出願では、どこでも大量のウルトラファインバブルを噴出し、配水することを可能とした内燃機関のエンジンによるウルトラファインバブル水の製造装置を提案した。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  現在普及されているナノバブル発生装置は、いずれも原理的に水を水槽と処理装置内を循環させて微細気泡を貯める方式で出力が小さく、処理能力も毎分３００リットル以下である。
このように、大量の水を吸い上げてウルトラファインバブルを直接噴出する技術がないのが現状であり、洋上や電源のない圃場や未開地でも作動できる装置が必要である。
そのため、高速回転する内燃機関のエンジンを用いた装置を提供する。
（１）２台の内燃機関エンジンポンプと連結した酸化ラジカルの発生可能な空気のウルトラファインバブル水の製造装置。
（２）２台の内燃機関エンジンポンプと連結した酸化ラジカルの発生可能な空酸素又は、オゾンガスのウルトラファインバブル水の製造装置。
（３）２台の内燃機関エンジンポンプと連結し、還元水素水を発生する水素のウルトラファインバブル水の製造装置。
（４）エンジンの同一動力軸に配した２台のポンプと連結した構造で、酸化ラジカル又は、還元ラジカルを発生、することを可能とする空気又は、酸素又は、水素のウルトラファインバブル水の製造装置。
（５）エンジンの同一動力軸とデイファレンシャルギアーで接続配した２台のポンプと連結した構造で、電動ポンプより強いラジカルを発生することを可能とする空気又は、酸素又は、オゾンガス又は、水素ガスのウルトラファインバブル水の製造装置を提案した。
＜２台の内燃機関エンジンポンプと連結した酸化ラジカルを発生する
空気のウルトラファインバブルのアクアジェット装置＞
【０００７】  １μｍ以下のサイズの空気のウルトラファインバブルは、生体内で種々の酵素反応を活性化し、生体の生長を速めたり、生体を大きく成長させることが知られている。
そのため作物の成長を速め収量を増加させる。成長の早いことが求められる養豚、養鶏、養魚に於いては、少ない飼料で成熟するため経済効果を高めることが判明している。
そこで、電力なないどのような場所でも、ウルトラファインバブル水の製造を可能とする内燃機関エンジンポンプと連結したウルトラファインバブル水の製造装置を提供する。
＜空気のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置の構造＞
【０００８】  図１に示すように、動力装置は１次ポンプ３を動かす燃料タンク７を有する１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５のグループと２次ポンプ１８を動かす燃料タンク２２を有する２次ポンプ２１とこれに接続するクラッチ２０のふたつのグループからなっている。
ウルトラファインバブル製造の系統は、内燃機関のエンジンモーター６から動力を供給し、水源１と吸水パイプ２から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、送水パイプ１０で共鳴エジェクター１５へ送る系統。空気吸入から気液混合マイクロバブル生成の系統は、吸気口１１、ニードルバルブ１３、共鳴調整真空計１４、定圧ガスフロー流量計１２、共鳴エジェクター１５、共鳴発泡装置１６で構成され、減圧とガス流量をニードルバルブ１３出調整し、共鳴エジェクター１５で空気と水を混合し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡のマイクロバブルを発生する。
発生した１次のマイクロバブルは、２次ポンプ１４で真空キャビテーションを行い、２次微細気泡のウルトラファインバブルを生産する。内燃機関のエンジンは回転数が高いので電動ポンプで生産する場合より強い反応性の空気のウルトラファインバブル水を生成する。
＜空気のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置の操作＞
【０００９】（１）マイクロバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク７を付設した内燃機関エンジン６とを連結する。エンジンを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してポンプ３と接続する。
（２）水源１から水を吸水パイプ２を通じて吸い込み、１次ポンプ３で吸水作動する。
（３）１次ポンプ３で吸水作動した水は共鳴エジェクター１５へ送る。
（４）空気は吸気口１１から吸入し、低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（５）水は共鳴エジェクター１５内で噴射し、噴出水流で空気が混入され、吸気側が減圧され、鳴調整真空計１４が作動する。
（６）共鳴エジェクター１５では、吸気口１１から取り入れた空気は、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめながら、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定する。
（７）共鳴発泡装置１６内で共鳴発生した空気の微細気泡を含む水は導水パイプ１７で２次ポンプ１８へ送る。
（８）空気のウルトラファインバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク２２を付設した２次の内燃機関エンジン２１とを連結する。２次エンジンと２次ポンプを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してポンプ１８と接続する。
（９）操作は、アクセルレバー９とクラッチレバー８を操作して１次ポンプ３と２次ポンプ２１を動かし、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめて、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定して、無色透明の空気のウルトラファインバブルを貯留槽３６に蓄えるか又は、噴出装置からアクアジェットとして噴出する。
＜２台の内燃機関エンジンポンプと連結した酸化ラジカルを強化発生する
酸素又はオゾンのウルトラファインバブルのアクアジェット装置＞
【００１０】  １μｍ以下のサイズの酸素又はオゾンのウルトラファインバブルは、酸化反応を起こす酸化ラジカル強度を活性化して、強い殺菌力を発揮するなど、多くの殺菌剤に耐性を有する薬剤耐性菌の消毒に通常のオゾン処理より殺菌効果があることが知られている。
そこで、海外の電力のない地域の医療機能向上のためエンジンポンプによる酸素又はオゾンのウルトラファインバブル水の製造装置が必要である。
＜酸素又はオゾンのウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置構造＞
【００１１】  図２に示すように、動力装置は１次ポンプ３を動かす燃料タンク７を有する１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５のグループと２次ポンプ１８を動かす燃料タンク２２を有する２次ポンプ２１とこれに接続するクラッチ２０の２つのグループ及び、酸素供給装置又は、オゾン製造に係るガス供給装置からなっている。
ウルトラファインバブル製造の系統は、内燃機関のエンジンモーター６から動力を供給し、水源１、吸水パイプ２から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、共鳴エジェクター１５へ送る。酸素の場合は、酸素ガスボンベ２６からガス減圧流量調節装置、ガス洗浄装置３３を通じて、ウルトラファインバブル製造の本体装置と接続し、共鳴エジェクター１５で酸素と水を混合し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡のマイクロバブルを発生する。発生した１次のマイクロバブルは、２次ポンプ１４で真空キャビテーションを行い、２次微細気泡の酸素ウルトラファインバブル水を生成する。オゾンは酸素ガスボンベ２６からガス減圧流量調節装置２７〜３２、ガス洗浄装置３３、オゾン製造装置３５を通じて、本体装置と接続し、共鳴エジェクター１５でオゾンと水を混合し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡のマイクロバブルを発生する。
発生した１次の酸素又はオゾンのマイクロバブルは、２次ポンプ１４で真空キャビテーションを行い、２次微細気泡の酸素又はオゾンのウルトラファインバブル水を生成する。
生成したウルトラファインバブルは貯留槽３６に蓄えるか又は、噴出装置２５からアクアジェットとして噴出する。
＜酸素又はオゾンのウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置の操作＞
【００１２】（１）マイクロバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク７を付設した内燃機関エンジン６とを連結する。エンジンを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してポンプ３と接続する。
（２）水源１から水を吸水パイプ２を通じて吸い込み、１次ポンプ３で吸水作動する。
（３）１次ポンプ３で吸水作動した水は共鳴エジェクター１０へ送る。
（４）酸素は酸素ボンベ２６の元栓２７を開き、ガス圧メーター２８でガス量を確認し、減圧バルブ２９で減圧ガスメーター３０を確認しながら所定の圧力へ調整する。
（５）ガス圧調整後ガス流量計３１を見ながら共鳴調整用ガスニードルバルブ３２でガス流量を調整する。
（６）流量を調節した酸素ガスは、活性炭を充填した消臭ろ過装置３３を通過させ、低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（７）オゾンガスの場合は、酸素ボンベ２６の元栓２７を開き、ガス圧メーター２８でガス量を確認し、減圧バルブ２９で減圧ガスメーター３０を確認しながら所定の圧力へ調整し、ガス圧調整後ガス流量計３１を見ながら共鳴調整用ガスニードルバルブ３２でガス流量を調整する。
（８）流量を調節した酸素ガスは、活性炭を充填した消臭ろ過装置３３を通過させ、オゾン製造装置３５を通過させて低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（９）水は共鳴エジェクター１５内で噴射し、噴出水流で酸素又はオゾンが混入され、吸気側が減圧され、鳴調整真空計１４が作動する。
（１０）共鳴エジェクター１５では、酸素又はオゾンガスは、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめながら、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定する。
（１１）共鳴発泡装置１６内で共鳴発生した酸素又はオゾンの微細気泡を含む水は導水パイプ１７で２次ポンプ１８へ送る。
（１２）酸素又はオゾンのウルトラファインバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク２２を付設した２次の内燃機関エンジン２１とを連結する。
（１３）酸素又はオゾンのウルトラファインバブルの生産は、２次エンジンと２次ポンプを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作して２次ポンプ１８と接続する。
（１４）操作は、アクセルレバー９とクラッチレバー８を操作して１次ポンプ３と２次ポンプ１８を動かし、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめて、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発泡に適した共鳴減圧に設定して酸素又はオゾンのマイクロバブルを生成し、これを２次ポンプ１８で真空キャビテーションを行って無色透明の酸素又はオゾンのウルトラファインバブルを製造して貯留槽３６に蓄えるか又は、噴出装置２５からアクアジェットとして噴出する。
＜２台の内燃機関エンジンポンプと連結した還元ラジカルを発生する
水素のウルトラファインバブル水の製造装置＞
【００１４】  １μｍ以下のサイズの水素のウルトラファインバブルは、還元反応を起こす還元ラジカル発生して、生体内の活性酸素を消去する抗酸化機能を有するなど、生体内で毒性を有する活性酸素消去機能があることが知られている。
そこで、海外の電力のない地域の医療機能向上のためエンジンポンプによる水素のウルトラファインバブル水の製造装置を提供して医療活動の現地化が必要である。
＜水素のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置の構造＞
【００１５】  図３に示すように、動力装置は１次ポンプ３を動かす燃料タンク７を有する１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５のグループと２次ポンプ１８を動かす燃料タンク２２を有する２次エンジン２１とこれに接続するクラッチ２０の２つのグループ及び、水素供給装置からなっている。
ウルトラファインバブル水製造の水の供給系統は、内燃機関のエンジンモーター６から動力を供給し、水源１、吸水パイプ２から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、共鳴エジェクター１５へ送る。共鳴エジェクターでは水と水素ガスを混合して共鳴発泡装置に送り１次微細気泡のマイクロバブルを生成する。生成したマイクロバブルは２次ポンプ１８に送り、真空キャビテーションによりウルトラファイナバブルを生成する。
更に、この工程を詳述すれば、水素は水素ガスボンベ３８からガス減圧流量調節装置、ガス洗浄装置３３を通じて、ウルトラファインバブル水製造の本体装置と接続し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡のマイクロバブルを発生する。
水素は水素ガスボンベ３８からガス減圧流量調節装置２９〜３２、ガス洗浄装置３３を通じて、ウルトラファインバブル製造の本体装置と接続し、共鳴エジェクター１５で水素と水を混合し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡の水素のマイクロバブルを発生する。
発生した１次の水素マイクロバブルは、２次ポンプ１８で真空キャビテーションを行い、２次微細気泡の水素ウルトラファインバブル水を生成する。
＜水素のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置の操作＞
【００１６】（１）マイクロバプル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク７を付設した内燃機関エンジン６とを連結する。エンジンを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してポンプ３と接続する。
（２）水源１から水を吸水パイプ２を通じて吸い込み、１次ポンプ３で吸水作動する。
（３）１次ポンプ３で吸水作動した水は共鳴エジェクター１０へ送る。
（４）水素は水素ボンベ３８の元栓２７を開き、ガス圧メーター２８でガス量を確認し、減圧バルブ２９で減圧ガスメーター３０を確認しながら所定の圧力へ調整する。
（５）ガス圧調整後ガス流量計３１を見ながら共鳴調整用ガスニードルバルブ３２でガス流量を調整する。
（６）流量を調節した酸素ガスは、活性炭を充填した消臭ろ過装置３３を通過させ、低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（７）水は共鳴エジェクター１５内で噴射し、噴出水流で水素が混入され、吸気側が減圧され、共鳴に適性な減圧を示す調整真空計１４が作動する。
（８）共鳴エジェクター１５では、水素ガスは、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめながら、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定する。
（９）共鳴発泡装置１６内で共鳴発生した水素の微細気泡を含む水は導水パイプ１７で２次ポンプ１８へ送る。
（１０）水素のウルトラファインバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して燃料タンク２２を付設した２次の内燃機関エンジン２１と２次ポンプ１８とを連結する。
２次ポンプ１８では１次微細気泡のマイクロバブルを真空キャビテーションによって破砕し、水素のウルトラファインバブルを生成する。
（１１）水素のウルトラファインバブルの生産の運転は、２次エンジンと２次ポンプを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作して２次ポンプ１８と接続する。
（１２）操作は、アクセルレバー９とクラッチレバー８を操作して１次ポンプ３と２次ポンプ２１を動かし、低圧フローガス流量計１２と鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめて、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発泡に適した共鳴減圧に設定して酸素又はオゾンのマイクロバブルを生成し、これを２次ポンプ１８で真空キャビテーションを行って無色透明の水素のウルトラファインバブルを製造して貯留槽３６に蓄える。
＜エンジンの同一動力軸に２台のポンプを並列に配して連結する空気又は、酸素又は、オゾン又は、水素又は、窒素又は、炭酸ガスのウルトラファインバブル水の製造装置＞
【００１７】  図４には、単一のエンジンで２つのポンプを作動させる、並列連結型のウルトラファインバブル水の製造装置を示した。
用いるガスは、空気、酸素、オゾン、水素、窒素及び炭酸ガスのいずれでも用途に応じて各ガスボンベ４０から供給する。
ウルトラファインバブル水の製造過程は前記の方法とほぼ同じであり、使用するエンジンは１台である。動力の伝達はエンジンからクラッチを介して同一のプロペラシャフトに２台のポンプの回転軸を直結し、１台のエンジンで２台のポンプを作動させる方式である。
メリットは装置のサイズがコンパクトになり、小型化することが可能な点である。
＜ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン並列配設ポンプ装置の構造＞
【００１８】  図４に示すように、動力装置は１次ポンプ３を動かす燃料タンク７を有する１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５に接続する１次ポンプ３と同一プロペラシャフト４−１に並列に並行して直接接続する２次ポンプ１８及び、ガス供給装置４０〜３４からなっている。
ウルトラファインバブル水製造の水の供給系統は、内燃機関のエンジンモーター６から動力を供給し、水源１、吸水パイプ２から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、共鳴エジェクター１５へ送る。共鳴エジェクターでは水とガスを混合して共鳴発泡装置に送り１次微細気泡のマイクロバブルを生成する。生成したマイクロバブルは１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５と接続する１次ポンプ３と同一プロペラシャフト４−１に接続する２次ポンプ１８に送り、真空キャビテーションにより使用するガスのウルトラファインバブルを生成する。
使用するガスは植物や動物の成長促進用には空気を、重症患者の救命用には酸素ガスを、薬剤抵抗性病原殺菌洗浄用にはオゾンガスを、生体の活性酸素を除去して健康維持を目的とする場合は水素ガスを、鮮魚・マグロ等の鮮度保持には窒素ガスを、生体の催眠輸送等には炭酸ガスを用いるなど、用途によってガスボンベの選択をすることが可能である。
＜ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン並列配設ポンプ装置の操作＞
【００１９】（１）使用するガスは、空気、酸素、オゾン、水素、窒素及び炭酸ガスのいずれでも用途に応じて各ガスボンベ４０を設置する。
（２）マイクロバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク７を付設した内燃機関エンジン６とを連結する。エンジンを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してポンプ３と接続する。
（３）水源１から水を吸水パイプ２を通じて吸い込み、１次ポンプ３で吸水作動する。
（４）１次ポンプ３で吸水作動した水は共鳴エジェクター１０へ送る。
（５）ガスボンベ２６の元栓２７を開き、ガス圧メーター２８でガス量を確認し、減圧バルブ２９で減圧ガスメーター３０を確認しながら所定の圧力へ調整する。
（６）ガス圧調整後ガス流量計３１を見ながら共鳴調整用ガスニードルバルブ３２でガス流量を調整する。
（７）流量を調節したガスは、活性炭を充填した消臭ろ過装置２７を通過し、低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（８）水は共鳴エジェクター１５内で噴射し、噴出水流でガスが混入され、吸気側が減圧され、鳴調整真空計１４が作動する。
（９）共鳴エジェクター１５では、ガスは、低圧フローガス流量計１２と共鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめながら、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定する。
（１０）共鳴発泡装置１６内で共鳴発生したガスの微細気泡マイクロバブル水は導水パイプ１７で１次ポンプ３と同一プロペラシャフト４−１に接続する２次ポンプ１８へ送る。２次ポンプでは、真空キャビテーションにより使用するガスのウルトラファインバブルを生成する。
＜エンジンの同一動力軸に２台のポンプを直列に配して連結する空気又は、酸素又は、オゾン又は、水素又は、窒素又は、炭酸ガスのウルトラファインバブル水の製造装置＞
【００２０】  図５には、単一のエンジンで２つのポンプを作動させる、直列連結型のウルトラファインバブル水の製造装置を示した。
用いるガスは、並列型と同様、空気、酸素、オゾン、水素、窒素及び炭酸ガスのいずれでも用途に応じて各ガスボンベ４０から供給する。
ウルトラファインバブル水の製造過程は前記の方法とほぼ同じで使用するエンジンは１台である。
＜ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン直列配設ポンプ装置の構造＞
【００２１】  図５に示すように、動力装置は１次ポンプ３を動かす燃料タンク７を有する１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５に接続するディファレンシャルギア−４−２を介して１次ポンプ３連結し、その同一プロペラシャフト４−１上に直列に配置する２次ポンプへデイファレンシャルギア−４−３を介して接続する装置と、水素供給装置からなっている。
ウルトラファインバブル水製造の水の供給系統は、内燃機関のエンジンモーター６からディファレンシャルギア−４−２を介して動力を供給し、水源１、吸水パイプ２から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、共鳴エジェクター１５へ送る。
共鳴エジェクターでは水とガスを混合して共鳴発泡装置に送り１次微細気泡のマイクロバブルを生成する。
生成したマイクロバブルは１次エンジン６とこれに接続するクラッチ５とデイファレンシャルギア−４−３を介して動力を２次ポンプ１８に送り、真空キャビテーションにより使用するガスのウルトラファインバブルを生成する。
使用するガスはポンプ並列設置の場合と同様、植物や動物の成長促進用には空気を、重症患者の救命用には酸素ガスを、薬剤抵抗性病原殺菌洗浄用にはオゾンガスを、生体の活性酸素を除去して健康維持を目的とする場合は水素ガスを、鮮魚・マグロ等の鮮度保持には窒素ガスを、生体の催眠輸送等には炭酸ガスを用いるなど、用途によってガスボンベの選択をすることが可能である。
＜ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン直列配設ポンプ装置の操作＞
【００２２】（１）使用するガスは、空気、酸素、オゾン、水素、窒素及び炭酸ガスのいずれでも用途に応じて各ガスボンベ４０を設置する。
（２）マイクロバブル生産までの行程では、クラッチ５を介して吸水ポンプ３と燃料タンク７を付設した内燃機関エンジン６とを連結する。エンジンを作動させてアクセルレバー９で回転数を調節し、動力の伝達はクラッチレバー８を操作してディファレンシャルギア−４−２を介してポンプ３と接続し、作動する。
（３）水源１から水を吸水パイプ２を通じて吸い込み、１次ポンプ３で吸水作動する。
（４）１次ポンプ３で吸水作動した水は共鳴エジェクター１０へ送る。
（５）ガスボンベ４０の元栓２７を開き、ガス圧メーター２８でガス量を確認し、減圧バルブ２９で減圧ガスメーター３０を確認しながら所定の圧力へ調整する。
（６）ガス圧調整後ガス流量計３１を見ながら共鳴調整用ガスニードルバルブ３２でガス流量を調整する。
（７）流量を調節したガスは、活性炭を充填した消臭ろ過装置２７を通過し、低圧フローガス流量計１２を通過して共鳴エジェクター１５へ送る。
（８）水は共鳴エジェクター１５内で噴射し、噴出水流でガスが混入され、吸気側が減圧され、鳴調整真空計１４が作動する。
（９）共鳴エジェクター１５では、ガスは、低圧フローガス流量計１２と共鳴調整真空計１４で流量、減圧を確かめながら、共鳴調整用ニードルバルブ１３で調整し、共鳴発泡装置１６内で１次微細気泡の共鳴発生に適した共鳴減圧に設定する。
（１０）共鳴発泡装置１６内で共鳴発生したガスの微細気泡マイクロバブル水は導水パイプ１７で１次ポンプ３と同一プロペラシャフト４−１に接続するディファレンシャルギア−４−３を介して２次ポンプ１８へ送る。２次ポンプでは、真空キャビテーションにより使用するガスのウルトラファインバブルを生成する。
実施例
【００２３】実施例１  キャビテーションによる空気の破砕処理、内燃機関エンジンによる微細気泡処理の相違が溶液への気体溶存率と溶液の白濁状況に及ぼす影響
実験のねらい
従来多くの微細気泡生成に関する研究は、気体と液体を混入させて気泡を剪断、微細気泡が発生することを基本にこれをくりかえし、どのような方法で剪断すると効率的であるかを重点に、剪断発泡技術が開発されてきた。
本発明では内燃機関エンジンの水の噴射による気液混合と共鳴発泡でマイクロバブルを発生し、一度発泡したマイクロバブルを真空で気泡を膨張させ、真空キャビテーションで破砕することにより、気泡が超微細なウルトラファインバブルになることを実証する。
１）供試装置
本発明者の特許第３８４３３６１号の装置と今回の本発明の装置について比較試験を行い、水の気体溶存状況の比較を行った。
（１）エジェクターとキャビテーションによる剪断破砕処理（特許第３８４３３６１号）ポンプで水を吸い上げ、エジェクターで水と空気を混合して微細気泡を生成後、タンク内で高速に回転する撹拌子でキャビテーションを行い、マイクロバブルを発生させる方法。
（２）内燃機関エンジンによる減圧共鳴発泡と真空キャビテーションによる２重破砕処理本発明の装置で、ウルトラファインバブルを発生させる方法。
２）試験の方法
対照１は剪断破砕処理（特許第３８４３３６１号）の方法で、電動モーターで揚水噴射後、エジェクターにより気液混合を行った後加圧条件下で高速回転する複数の撹拌子により気泡を細断破砕する方法である。（マイクロバブル発生）
対照２は電動モーターを使用した共鳴発泡と真空キャビテーションによるウルトラファインバブル装置を用いた気液２重破砕処理（特願２０１５−１６３２２１）による微細気泡生成方法である。
本発明の共鳴発泡と真空キャビテーションは、高速回転する内燃機関のエンジンポンプを用い、特願２０１５−１６３２２１と同じ気液２重破砕処理を行いどこでも処理することを可能にした。
測定は、計器を用いて、供用水量、空気注入量、未溶解残余空気量を測定し、溶解空気量、加注空気溶解率、全気体溶解度を算定し、溶液の状態を対比した。
３）試験の結果
測定結果を表１に示した。
【表１】
0006043900.tif 000002
４）結果の概要
対照１の剪断破砕処理の動力源は電動モーターであり、モーター回転数が１，５００〜２，０００ｒｐｍであり、対照２の共鳴発泡と真空キャビテーション法も動力源は電動モーターであり、回転数が１，５００〜２，０００ｒｐｍである。本発明のエンジンを用いた気液２重破砕処理では、回転数が３，０００ｒｐｍである。
水の注入量は、ほぼ同じに設定した。気液混合液の破砕機能は、対照１及び対照２と比べ本発明のエンジンを用いた気液２重破砕処理の方が高く、気体溶解量も多くなった。
水の白濁状況を見れば、対照１の剪断破砕処理は白濁したが、対照２の共鳴発泡と真空キャビテーション法は無色透明になった。本発明のエンジンを用いた気液２重破砕処理では対照２より多くの気体溶解どがあったに拘わらず白濁しなかった。
微細気泡の水中における状況は、気泡の粒子が１０〜１００ｎｍのサイズの場合は水が白濁するが、１ｎｍ以下の超微細気泡では無色透明ななることは知られている。
従って、本実験の結果から対照より多くの気体を微細気泡として溶解した本発明のエンジンを用いた気液２重破砕処理の溶液が無色透明であったことは、混入した気泡のサイズが１ｎｍ以下の超微細気泡であったことが実証されたと判断される。
【００２４】実施例２  エンジンポンプによる気液２重破砕処理水の酸化性ラジカル活性について
酸化性ラジカルの量的測定法は、化学的手法では困難であると考えられてきた。
しかし、電子スピン共鳴法でその存在が確認されたことは、化学的手法でも測定できるのではないかと考え、硫酸酸性条件を設定し、ウルトラファインバブル水の酸化性ラジカルをチオ硫酸ナトリウム希薄規定液と反応させ、残余のチオ硫酸ナトリウムを過マンガン酸カリで滴定する方法を検討した。
１）試験の方法
ウルトラファインバブル水の酸化性ラジカル発生瞬間的に発生・消滅するので、反応はチオ硫酸ナトリウム希薄規定液の（１Ｍ／１００００Ｎａ２Ｓ２Ｏ３）を用い、一旦、１０分間ウルトラファインバブル水と反応させ、発生する酸化ラジカルの集積量（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｒａｄｉｃａｌ）を過マンガン酸カリの規定液で滴定する。
その反応としては次式が挙げられる。
0006043900.tif 000003
具体的には、ウルトラファインバブル２０ｍｌをチオ硫酸ナトリウム希薄規定液１０ｍｌと１０分間反応を継続させ、残余のＭ／１００００Ｎａ２Ｓ２Ｏ３を硫酸酸性下で、Ｍ／１０００ＫＭｎＯ４で滴定して、発生した酸化ラジカルの集積量を測定した。
２）試験の結果
試験結果を表２に示した
【表２】
0006043900.tif 000004
３）結果概要
第５表に見られるように、供試ナノバブル水の酸化性ラジカルはチオ硫酸ナトリウム１分子と当量であり、チオ硫酸ナトリウム分子と過マンガン酸カリ分子の関係も当量であるので、ＫＭｎＯ４消費量の強度の計算は、Ｍ／１０００ＫＭｎＯ４  １ｍｌは１μＭのＫＭｎＯ４の消費に相当する。
表５に見られるように、供試ウルトラファインバブル水の酸化性ラジカルのＮａ２Ｓ２Ｏ３の消費量は滴定するＭ／１０００ＫＭｎＯ４に換算して測定した。
Ｎａ２Ｓ２Ｏ３によりＫＭｎＯ４消費量の強度の計算はＭ／１０００ＫＭｎＯ４  １ｍｌは１μＭのＫＭｎＯ４の消費に相当するが、２分子の水分子に発生するラジカルと２分子のＮａ２Ｓ２Ｏ３が反応し１分子のＮａ２ＳＯ４を生成するので、水分子とチオ硫酸ナトリウム分子が当量の関係にある。
計算式＝１μＭ×滴定差÷試料採取量×１０００＝１μＭ×０．５９÷２０×１０００÷１０分≒３μＭ／Ｌ／ｍｉｎ
即ち、Ｍ／１０００ＫＭｎＯ４滴定量によるウルトラファインバブルのラジカル発生量は水１Ｌ当たり、１分間に約３μＭの水に発生する酸化性ラジカルの経時的な発生量が算定された。
この値は、電動モーター（１，５００〜２，０００ｒｐｍ）で作動するポンプで発生させるウルトラファインバブルのラジカル発生量（約２μＭ）より高い値であった。
【産業上利用の可能性】
【００２５】  空気のナノバブル水は、水の溶存酸素濃度を高め、水棲生物の活動を盛んにするので水の浄化が進むことが知られている。本発明の真空キャビテーションによるナノバブル水製造装置は、毎分１０トンの水処理も行うことを可能としている。空気のナノバブル水の供給は、生体の細胞組織を活性化して、生物の成長を速め、作物では地球温暖化に対する耐性を強化するので、今後起こるであろう、海洋資源の枯渇、農林産業の危機をナノバブルによって克服することが可能である。
ナノバブル水素水は、抗酸化機能を有し、高齢化の進む現代社会の高血圧、高脂血症、糖尿病、心疾患、脳梗塞等のいわゆる生活習慣病の予防、また癌の予防にも役立てることが可能である。
ナノバブル酸素水は、高濃度酸素水の生産を可能とするので、医療関係の緊急事態に対処できる新しい技術としての可能性が広がっている。また、ナノバブルオゾン水はその殺菌力と安全性で、薬剤耐性菌の急増する病院施設、器具殺菌など応用範囲が広い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】空気のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置。
【図２】酸素又はオゾンのウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置。
【図３】水素のウルトラファインバブルアクアジェット２エンジンポンプ装置。
【図４】ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン並列配設ポンプ装置。
【図５】ウルトラファインバブルアクアジェット単一エンジン直列配設ポンプ装置。
【符号の説明】１    水源
２    吸水パイプ
３    １次ポンプ
４−１  １次エンジンプロペラシャフト
４−２  １次ポンプ用ディファレンシャルギア−
４−３  ２次ポンプ用ディファレンシャルギア−
５    １次エンジンクラッチ
６    １次エンジン
７    １次エンジン燃料タンク
８    クラッチレバー
９    エンジン回転調整レバー
１０  １次ポンプからの送水パイプ
１１  吸気口
１２  低圧フローガス流量計
１３  共鳴調整ニードルバルブ
１４  共鳴調整真空計
１５  共鳴エジェクター
１６  共鳴発泡装置
１７  共鳴発泡装置からの送水パイプ（マイクロバブル送水）
１８  ２次ポンプ（真空キャビテーション）
１９  ２次エンジンプロペラシャフト
２０  ２次エンジンクラッチ
２１  ２次エンジン
２２  ２次エンジン燃料タンク
２３  ２次ポンプからの送水パイプ（ウルトラファインバブル送水）
２４  加圧装置（ウルトラファインバブル圧縮）
２５  ウルトラファインバブル噴出装置
２６  酸素ガスボンベ
２７  ボンベ元栓
２８  ガス圧メーター
２９  減圧バルブ
３０  減圧ガスメーター
３１  ガス流量計
３２  ガスニードルバルブ
３３  ガス消臭ろ過装置
３４  清浄ガス通導パイプ
３５  オゾン発生装置
３６  空気ウルトラファインバブル水貯留タンク
３７  ウルトラファインバブル酸素水又はオゾン水貯留タンク
３８  水素ボンベ
３９  ウルトラファインバブル水素水貯留タンク
４０  酸素ガスボンベ又は、水素ガスボンベ又は、窒素ガスボンベ又は、炭酸ガスボンベ
４１  酸素又は、オゾン又は、水素又は、窒素又は、炭酸ガスのウルトラファインバブル      水貯留タンク
４２  装置支持台
４３  移動キャスター
【要約】      （修正有）【課題】海洋等電力のない場所で、機能性の高いウルトラファインバブル（ナノバブル）を生産することが可能な内燃機関エンジンによるウルトラファインバブルアクアジェット装置を提供する。【解決手段】水源１から１次ポンプ３を用いて水を吸い上げ、共鳴エジェクター１５へ送り、減圧とガス流量をニードルバルブ１３で調整し、共鳴エジェクター１５で空気と水を混合し、共鳴発泡装置１６で１次微細気泡のマイクロバブルを発生する。発生した１次のマイクロバブルは、２次ポンプ１４で真空キャビテーションを行い、２次微細気泡のウルトラファインバブルを生産するウルトラファインバブルアクアジェット装置。内燃機関のエンジン６，２１は回転数が高いので電動ポンプで生産する場合より強い反応性の空気のウルトラファインバブル水を生成する方法。【選択図】図１【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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