(57)【要約】【課題】本発明は、ミストの中にナノバブル（超微細気泡）を内蔵させてミストを高速噴射させるジェット噴射装置を提供する。【解決手段】本発明のジェット噴射装置は、円筒管のノズル外筒１と該ノズル外筒１に直角に一体接続されたエアー接続管２とから構成されてなる２流体ノズル３と、前記２流体ノズル３のノズル外筒１に高圧のナノバブル水を供給するナノバブル発生装置４と、前記２流体ノズル３のエアー接続管２に高圧空気を供給するコンプレッサー５とからなる。前記ナノバブル発生装置４で生成されたガス入りバブル水を２流体ノズル３のノズル外筒１に圧送し、コンプレッサー５の圧縮空気を２流体ノズル３のエアー接続管２に圧送する。前記２流体ノズル３では、前記高圧のガス入りバブル水と圧縮空気とが気液混合流体となって２流体ノズル３のノズル筒８からミスト状に高速噴射される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒管のノズル外筒と該ノズル外筒に直角に一体接続されたエアー接続管とからなる２流体ノズルと、該２流体ノズルの一方のノズル外筒に高圧のナノバブル水を供給するナノバブル発生装置と、前記２流体ノズルの他方のエアー接続管に高圧空気を供給するコンプレッサーとから構成されてなることを特徴とするジェット噴射装置。
【請求項２】
前記２流体ノズルは、ノズル外筒の下流側先端部に小径筒孔を備えたノズル嘴を接続し、さらに前記ノズル嘴を囲むようにノズル筒を接続すると共に、前記ノズル筒は、前記ノズル嘴を収納する大径のノズル室を備え、該ノズル室から縮径となるようにテーパー面を形成し、該テーパー面から引き続き前記ノズル嘴の小径筒孔より大径の大径筒孔を形成し、前記ノズル嘴先端を前記テーパー面に接近させて配置し、前記ノズル筒のノズル室に連通するようにノズル筒外周に空気吸引孔を設けることを特徴とする請求項１記載のジェット噴射装置。
【請求項３】
前記ナノバブル発生装置は、ダイヤフラム式バブル発生機とダイヤフラムポンプを設置し、前記ダイヤフラム式バブル発生機には、ＣＯ２などの各種ガス入りのガスタンクを接続すると共に貯水タンクの貯留水を接続し、前記ダイヤフラム式バブル発生機により生成されたナノバブルを貯水タンクに貯留し、また前記ダイヤフラムポンプには、一方から前記貯水タンクの各種ガス入りバブル水を引き込み、他方からコンプレッサーからの圧縮空気を取り込み、前記ダイヤフラムポンプにより各種ガス入りバブル水と圧縮空気とが気液混合状態となり、高圧となったナノバブル水が下流側の高圧液体配管へ送られることを特徴とする請求項１記載のジェット噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミストの中にナノバブル（超微細気泡）を内蔵させてミストを高速噴射させるジェット噴射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロバブル（微細気泡）は、普通の泡よりもとても小さな気泡であるが、大きい泡に無いような様々な特長の、水中の浮上速度が極めて遅い、水に拡がり易い、水中の物質に吸着する、泡が壊れにくい等を備えることが分かっている。そのため、排水処理分野、洗浄分野、美容分野、養殖分野等の各方面にマイクロバブルの活用例が広がっている。
このマイクロバブルよりさらに小さな超微細気泡をナノバブルと称している。
【０００３】
高圧液体と高圧空気とを混合させてジェット流を作り出し、先端ノズルから高速・高圧な混合流体を吹き付ける気液混合チーズが知られている（特開２０１３−１８４１５２号公報を参照）。
この特開２０１３−１８４１５２号公報は、チーズ本体５の上流側から水などの高圧液体が供給され、高圧空気配管１２から金属粒や砂粒などの研磨剤を含む高圧空気が供給されて中コマ８の位置で合流され、前記中コマ８の傾斜切り口７により４０〜５０°の角度で下流側の高圧流体へ合流され、高速・高圧な気液混合流体となって圧送される。
そのため、前記気液混合流体は、研磨対象物に付いた汚れや塗料などに高速のジェット流で衝突して汚れや塗料を剥ぎ取ることができる。
【０００４】
また、使用する装備が極めて少なく、ポンプと２流体ノズル、バルブ２個にポーラスフィルター及びチューブ類からなるマイクロバブル発生装置が知られている（特開２０１６−１１２４７７号公報を参照）。
この特開２０１６−１１２４７７号公報においては、ガス発生装置３からの気体と貯留槽１からの戻り液体を混合して気液混合流体を形成する２流体ノズル１１は、ノズル外筒１７にノズル嘴１８が嵌合し、ノズル外筒１７のノズル室１９のテーパー面にノズル嘴１８の先端が位置しており、循環チューブ１０からの戻り液体１が強く流れることで第一バルブ９への気体の吸引力が発生する。その時、ノズル室１９内では適度に液体と空気及びガス類が混じり合い、気液混合流体が形成される。加圧液体ポンプ１２から押し出される気液混合流体は、圧送チューブ１３に入り、定常状態に戻して過飽和状態になる時、強くキャビテーション（泡の発生と消滅現象）を発生し、溶存空気及びガス類が析出する。その際、気液混合流体は沸騰する。そのまま第二バルブ１４により適度なクリアランスに導かれて常圧に戻されるので、液体に溶け込んでいた気体はナノバブル（超微細気泡）となって貯留槽２に出る。
【０００５】
前述した公知技術は、それぞれジェット流およびマイクロバブルの発生装置であり、個々の発明である。本出願人はこれら技術を関連結合し、ミストにナノバブルを内蔵させて高速噴射することにより、ミストに内蔵させているガスの種類に依存した効果を発揮できることを実証した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１８４１５２号公報（図１を参照）
【特許文献２】特開２０１６−１１２４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、ミストの中にナノバブル（超微細気泡）を内蔵させてミストを高速噴射させるジェット噴射装置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】
【０００８】
本発明のジェット噴射装置は、円筒管のノズル外筒と該ノズル外筒に直角に一体接続されたエアー接続管とからなる２流体ノズルと、該２流体ノズルのノズル外筒に高圧のナノバブル水を供給するナノバブル発生装置と、前記２流体ノズルのエアー接続管に高圧空気を供給するコンプレッサーとから構成されてなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のジェット噴射装置は、ミスト中にナノバブルを混合できるので、ガス類を目的地まで吹き付けガスの効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明のジェット噴射装置の概略説明図である。
【図２】ジェット噴射装置の２流体ノズルの説明図である。
【図３】ジェット噴射装置の２流体ノズルの断面図である。
【図４】各種ガス入りナノバブル発生装置の概略説明図である。
【図５】ナノバブル発生装置の原理説明図である。
【図６】ナノバブル発生装置の２流体ノズルの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明のジェット噴射装置の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１の概略説明図に示すように、本発明のジェット噴射装置は、円筒管のノズル外筒１と該ノズル外筒１に直角に一体接続されたエアー接続管２とから構成されてなる２流体ノズル３と、前記２流体ノズル３の一方のノズル外筒１に高圧のナノバブル水を供給するナノバブル発生装置４と、前記２流体ノズル３の他方のエアー接続管２に高圧空気を供給するコンプレッサー５とからなる。
【００１２】
前記２流体ノズル３は、図２の説明図及び図３の断面図に示すように、金属製や合成樹脂製の円筒管のノズル外筒１を設け、該ノズル外筒１に直角にエアー接続管２が一体に接合される。
そして、前記ノズル外筒１の下流側先端部に小径筒孔６を備えたノズル嘴７を接続し、さらに前記ノズル嘴７を囲むようにノズル筒８を接続する。
前記ノズル筒８は、前記ノズル嘴７を収納する大径のノズル室９を備え、該ノズル室９から縮径となるようにテーパー面１０を形成し、該テーパー面１０から引き続き前記ノズル嘴７の小径筒孔６より大径の大径筒孔１１を形成する。前記ノズル嘴７先端を前記テーパー面１０に接近させて配置する。
前記ノズル筒８のノズル室９に外気と連通するようにノズル筒９外周に空気吸引孔１２を設ける。
また、前記ノズル外筒１の上流側先端部には、第一バルブ１３を介して高圧流体配管１４が接続されて圧縮水、本実施例では高圧のナノバブル水が供給される。
前記エアー接続管２には、第二バルブ１５を介して高圧空気配管１６が接続されて圧縮空気が供給される。
【００１３】
気相・液相の２流体ノズル３では、空気圧により液の圧力が回復され、空気と液の密度差が出てノズル嘴７に導かれる。ノズル嘴７ではベルヌーイの定理により流速に応じた負圧が発生する。その負圧により、ミストの粒子径１０μｍから１５０μｍまでの粒子が発生する。平均粒子径は５０μｍである。
ミストの粒子径は圧縮空気の量により可変させられるので、好みの粒子径を得るには手元の第二バルブ１５の可変で行える。
ノズル筒８の大径筒孔１１は４ｍｍ以上で使用するが、ポンプ能力により大きい口径も使用できる。
ミストの飛距離は液体圧力３ｋｇで空気圧０．７ＭＰａにおいて地上高１ｍで１２ｍ〜１５ｍである。
ミスト中にナノバブル粒子を混合させて吹くが、ナノバブル中にガス類を入れることにより、途中蒸発することなく対象物に衝突させてその効果を得ることができる。ミストのみでは２０μｍ以下では蒸発するスピードが速く効果は限定的であるが、ナノバブルを入れたミストでは性質的に蒸発し難いので効果は長く期待できる。
【００１４】
図４の概略説明図に示すように、前記ナノバブル発生装置４は、ボックス１７内にダイヤフラム式バブル発生機１８とダイヤフラムポンプ１９を設置する。
前記ダイヤフラム式バブル発生機１８には、ＣＯ２などの各種ガス入りのガスタンク２０を接続すると共に貯水タンク２１の貯留水を接続し、前記ダイヤフラム式バブル発生機１８により生成されたナノバブル気泡を貯水タンク２１に貯留する。ダイヤフラム式バブル発生機１８のナノバブル粒子量は１ｍｍｌあたり１．５×１０８個である。なお、各種ガス入りナノバブル気泡は貯水タンク２１内で長期保存され、直ぐに消滅することはない。
前記ダイヤフラムポンプ１９には、一方から前記貯水タンク２１の各種ガス入りバブル水を引き込み、他方からコンプレッサー５からの圧縮空気を取り込む。
前記ダイヤフラムポンプ１９により各種ガス入りバブル水と圧縮空気とが気液混合状態となり、高圧となったナノバブル水が下流側の高圧液体配管１４へ送られる。
【００１５】
図５の原理説明図に示すように、前記ナノバブル発生装置４は、貯水タンク２１の液体を２流体ノズル２２に圧送し、前記２流体ノズル２２内では、図６の断面図に示すように、各種ガス吸引口２３からガスバルブ２４を介して高圧ガスが送られ、一方矢印で示す高圧液体の流速によりテーパー面２５の負圧発生空間に発生する負圧により高圧液体と高圧ガスが混合され、気液混合状態の旋回流のミストとなって下流へ送られる。
図５に示すダイヤフラムポンプ１９によって断続的に高圧の気液混合流体となってフレキシブル管２６へ送られ、該フレキシブル管２６内で定常状態に戻して過飽和状態になる時に強くキャビテーション（泡が発生し消滅する現象）を発生し、溶存ガスを析出し、気液混合流体は沸騰する。
そのままで送られ、縦型のＴ型チーズ２７の空気抜き弁２８により適度なクリアランスに導かれて常圧に戻されるので、溶け込んでいた気体はナノバブル気泡となって横型のＴ型チーズ２９、チューブ３０、減圧弁３１を経て貯水タンク２１内へ導かれる。
なお、横型のＴ型チーズ２９には、圧力測定のために圧力メータ３２を接続する。
【００１６】
次に、本発明のジェット噴射装置の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に示すように、ガスタンク２０内の高圧ガス、例えばＣＯ２ガスがレギュレータ３３を介して図４に示すダイヤフラム式バブル発生機１８に圧送され、他方、貯水タンク２１内の貯留水が同様に前記ダイヤフラム式バブル発生機１８に圧送される。
前記ダイヤフラム式バブル発生機１８では、図５に示す原理でナノバブル水が発生され、貯水タンク２１内にＣＯ２ナノバブル水が貯留される。
ダイヤフラムポンプ１９によりＣＯ２バブル水と圧縮空気とが気液混合状態となり、高圧となったナノバブル水が下流側の高圧液体配管１４へ送られる。
【００１７】
図１に示す２流体ノズル３には、高圧液体配管１４から第一バルブ１３を介して圧縮水、すなわちナノバブル水が圧送され、またコンプレッサー５により高圧空気配管１６から第二バルブ１５を介して圧縮空気が送られる。
図３に示す直管のノズル外筒１に前記ナノバブル水が圧送されると共にエアー接続管２から圧縮空気が圧送されるので、合流点で気液混合され、気液混合流体となってノズル嘴７へ流出する。
前記ノズル嘴７は、ノズル室９のテーパー面１０に接近しているので、ノズル嘴７先端に負圧が発生し、空気吸引孔１２から外気を導入し、外気が気液混合流体と合流して気液混合状態の旋回流のミストとなって下流へ送られ、ノズル筒８の先端部からナノバブルを内蔵したミストとなって高速噴射される。
【００１８】
本発明は、吹き付けるミスト内にナノバブル粒子を内蔵させることが最大の特徴であり、内蔵させているガスの種類に依存した効果を発揮できる。
ミストのみを１０μｍ以下にすると大気中に蒸発してしまうが、ナノバブルを内蔵させることで蒸発しにくくなり、マイナスに強く帯電することで到達後被射体に対してマイナス荷電効果と、内蔵するガス効果が得られる。
【００１９】
農業分野では、ＣＯ２ガス内蔵のナノバブルを内蔵したミストを吹き付けると、真性菌や細菌類等に対して、静菌効果や抗菌効果が得られることは確認されている。また日中においては植物の光合成効果を助けるので、太陽エネルギーの貯蔵（澱粉製造）に対する効果も期待できる。
ハウス内における従来の生ガス封入は人畜に対するガス中毒の危険性も指摘されるが、本発明のミスト内ガスの封入と散布は目に見える形であるため、ガス濃度に対する危険は少ない。
植物には、葉にも根にもナノバブル水化は吸収に貢献するので、便利である。その場合に、根には酸素水をかけ、葉にはＣＯ２水をかけることで生育に貢献する。
【００２０】
航空機の塩害除去に対して、ミスト内にナノバブル粒子を内蔵することで被射体に対するガスの効果と水による流す効果と、ミスト全体がマイナスに帯電する効果が得られる。これらは従来の高圧洗浄機にはない効果である。
生ガスを１０ｍ以上飛ばす装置はないが、ミストでは容易に飛ぶので便利である。
ミストに内蔵されるナノバブルは十分な高圧に変化しており、装置内の圧力では壊れない。
一旦製造したガス入りナノバブルは数ヶ月間持つので、作り置きが可能であり、タンク内に前もって作っておくことで使用できるので、便利である。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
上述したように、本発明のジェット噴射装置は、多用途に利用できるが、ほかに下記の用途にも使用できる。
１．洗浄装置
・洗浄装置として液の使用が高圧洗浄機の約半分で済む。
・ノズルの先端が解放型（絞りがない）なので詰まりなどがない。
・ミスト流速はノズル先端でマッハ１であり、ミスト群は飛散することなく目的物に
吹き付けられる。水の固まりが飛ぶのではなく、一粒ずつが完全な粒子径として飛
ぶので洗浄効果が高い。
２．消火装置
・ＣＯ２ガスを目的地まで吹き付けガスの遮断効果を期待できる。
３．船の推進器
・推進器として使用すると反作用効果により高出力の推進が得られる。
４．バブル風呂
【符号の説明】
【００２２】
１  ノズル外筒
２  エアー接続管
３  ２流体ノズル
４  ナノバブル発生装置
５  コンプレッサー
６  小径筒孔
７  ノズル嘴
８  ノズル筒
９  ノズル室
１０  テーパー面
１１  大径筒孔
１２  空気吸引孔
１３  第一バルブ
１４  高圧流体配管
１５  第二バルブ
１６  高圧空気配管
１７  ボックス
１８  ダイヤフラム式バブル発生機
１９  ダイヤフラムポンプ
２０  ガスタンク
２１  貯水タンク
２２  ２流体ノズル
２３  ２流体ノズル
２４  ガスバルブ
２５  テーパー面
２６  フレキシブル管
２７  Ｔ型チーズ
２８  空気抜き弁
２９  Ｔ型チーズ
３０  チューブ
３１  減圧弁
３２  圧力メータ
３３  レギュレータ
【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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