(57)【要約】【課題】  効率良く微細気泡を生成できる【解決手段】本発明のナノバブル生成器は、複数の旋回方向に媒体液を旋回させる高速旋回方式により、微細気泡を発生させる旋回部と、圧力を解放する圧力解放室と、前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔と、前記接続孔に接続され、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる吸気口とを有することを特徴とする。【選択図】  図１１
2018103169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の旋回方向に媒体液を旋回させる高速旋回方式により、微細気泡を発生させる旋回部と、
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔と、
前記接続孔に接続され、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる吸気口と
を有することを特徴とするナノバブル生成器。
【請求項２】
前記旋回部は、
第１及び第２の底面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第１の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れを作る空間である隙間部とを有し、前記第２の底面又は前記第２の底面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第１の円筒部であり、
前記圧力解放室は、
第３の底面及び第４の底面を有する円筒形状でなり、前記第２の底面に対して前記第３の底面が対向した状態で接続され、前記第４の底面又は前記第４の底面近傍に排出口を有する第２の円筒部であり、
前記接続孔は、
前記第３の底面に形成された前記供給口よりも面積の小さい孔であり、
前記排出口は、
前記接続孔より面積が大きい
ことを特徴とする請求項１に記載のナノバブル生成器。
【請求項３】
前記外筒部及び前記内筒部間で前記媒体液の流れは、前記外筒部から前記内筒部へ向かう媒体液の流れである
ことを特徴とする請求項２に記載のナノバブル生成器。
【請求項４】
前記供給口には、混合ガスを含有する媒体液が供給される
ことを特徴とする請求項２に記載のナノバブル生成器。
【請求項５】
前記第２の底面及び前記第３の底面を構成し、前記供給口及び前記接続孔を有する中間フランジ部
を有することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項６】
前記吸気口は、
前記接続孔に対して横方向に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項７】
前記第１の底面を構成し、前記隙間部として前記内筒部と対向する凹みを有する第１の底面板
を有することを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項８】
前記第４の底面を構成し、当該第４の底面の中心又は中心近傍に前記排出口を有する第２の底面板
を有することを特徴とする請求項２〜７のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項９】
前記排出口は、
排出管に接続されており、前記排出管の断面の内部に収まる複数の孔として形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のナノバブル生成器。
【請求項１０】
前記第２の底面から前記内筒部の中心へ突出する棒状部材
を有することを特徴とする請求項２〜９のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来、微細気泡生成装置としては、気体を混合した液体を高速旋回させることにより、液体に気泡を含有させるようになされた技術が広く知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００２】
【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】
【０００３】
かかる構成の微細気泡生成装置では、より効率良く微細気泡を生成したいという要望があった。
【０００４】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的は、効率良く微細気泡を生成できるナノバブル生成器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
かかる課題を解決するため、本発明のナノバブル生成器では、複数の旋回方向に媒体液を旋回させる高速旋回方式により、微細気泡を発生させる旋回部と、
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔と、
前記接続孔に接続され、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる吸気口と
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、効率良く微細気泡を生成できるナノバブル生成器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電解気泡水生成装置の構成を示す略線図である。
【図２】気液送出部の構成を示す略線図である。
【図３】供給経路の説明に供する略線図である。
【図４】気泡電解水生成処理の説明に供するフローチャートである。
【図５】電気分解部の構成を示す略線図（１）
【図６】電気分解部の構成（２）を示す略線図である。
【図７】電解水生成処理における流れの説明に供する略線図である。
【図８】入替処理における流れの説明に供する略線図である。
【図９】洗浄処理における流れの説明に供する略線図である。
【図１０】圧力調整機構の説明に供する略線図である。
【図１１】本発明のナノバブル生成器の概念を示す略線図である。
【図１２】ナノバブル生成部の斜視を示す略線図である。
【図１３】ナノバブル生成部の分解斜視を示す略線図である。
【図１４】ナノバブル生成部の中心近傍の断面を示す略線図である。
【図１５】フランジ面の構成を示す略線図である。
【図１６】他の実施の形態によるナノバブル生成部（１）の構成を示す略線図である。
【図１７】他の実施の形態によるナノバブル生成部（２）の構成を示す略線図である。
【図１８】他の実施の形態によるナノバブル生成部（３）の構成を示す略線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
次に本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
【０００９】
＜電解気泡水生成装置の構成＞
次に、図１〜図５を用いて実施の形態について説明する。図１において１０は、全体として電解気泡水生成装置を示している。電解気泡水生成装置１０では、電気分解により生成した電解水を媒体液とし、ナノバブルを含む電解水である電解気泡水を生成する。
【００１０】
電解気泡水生成装置１０では、電気分解によってアルカリ性電解水及び酸性電解水の双方を生成し、アルカリ性電解水を循環・濃縮する一方、酸性電解水にナノバブルを含有させ、電解気泡水として電解気泡水提供部１８から供給するようになされている。
【００１１】
なお図示しないが、電解気泡水生成装置１０は、図示しないＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）から構成される制御部２０（図示せず）が電解気泡水生成装置１０の全体を統括的に制御するようになされている。
【００１２】
電解気泡水生成装置１０では、電気分解部１３によって生成した発生ガス及び電解水をそのまま気液送出部１５、ポンプ１６、ナノバブル生成部１７へ送出することにより、ナノバブルとして発生ガスを含有する気泡電解水を生成する。このとき、全体の系（電気分解部１３〜ナノバブル生成部１７）を密閉系とし、所定の圧力下において発生ガス及び電解水を分離することなくそのまま混合することにより、発生ガスの成分を効率良く溶解及びナノバブル化することが可能となる。
【００１３】
原水供給部１１は、制御部２０による開閉機構の開閉制御により、電解気泡水を生成するときにのみ原水を電気分解部１３に供給する。原水供給部１１は、圧力をかけた状態で電気分解部１３に対して原水を供給する。また、接続された水道水などの水圧が高すぎる場合には、減圧バルブなどの減圧機構を構成しても良い。
【００１４】
原水としては、水道水や電解水、純水、精製水など種々のものを使用できる。また、前段に各種フィルターを設置することにより、不純物などの不要成分を除去した水を使用しても良い。
【００１５】
ナノバブルとして含有させる気体（混合ガス）としては、特に制限されず、用途に応じて適宜選択される。例えば、空気、水素、酸素、二酸化炭素などが好ましい。
【００１６】
電解質供給部１２は、制御部２０による制御により、電解質水溶液を電気分解部１３に供給する。電解質としては特に制限されず、塩化ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、塩酸、塩化カリウム、塩化カルシウムなど、水に溶解して電解質としての特性を示す既知の化合物を適宜使用することができる。特に、電気分解によって強酸性（ｐＨ４．０以下）及び強アルカリ性（ｐＨ１０．０以上）の電解水が生成される電解質が好適に用いられる。便宜上、電解質として塩化ナトリウムを使用した場合について説明するが、これに限られない。
【００１７】
電気分解部１３は、原水を電気分解して電解水を生成できる構成であればよく、陽極を有するアノード室５１と、陰極を有するカソード室５２とを有する２槽型の電解槽が用いられる。電気分解部１３では、酸性電解水を気液送出部１５に供給する一方、アルカリ性電解水を電解質供給部１２に戻して循環させる構成を有している。電気分解部１３の詳細な構成については後述する。
【００１８】
気液送出部１５は、発生ガス及び電解水を高速攪拌により混合したり、高速旋回させたりすることにより、一定時間に亘って発生ガスと電解水とを接触させつつ、発生ガスと電解水とを偏りがないようほぼ均等の割合でポンプ１６に送出する。なお、この気液送出部１５による混合では、ナノバブルの発生量は殆どない又は非常に少量である（ナノバブル生成部１７と比較して個数比で１０％未満）。
【００１９】
気液送出部１５の構成の一例を図２及び図３に示している。図２に示すように、気液送出部１５は、円筒状の円筒部材７０の上側の矩形状でなる板状部材７１及び７２と、下側の矩形状でなる板状部材７３とで挟んだ形状を有している。
【００２０】
板状部材７１〜７３は、円筒部材７０の底面を構成すると共に、円筒部材７０に対して電解水及び混合ガスを供給する供給経路を有している。図３に示すように、電解水（発生ガス含む）は、板状部材７１に形成された供給経路７１ａ〜７１ｄを介して円筒部材７０に供給される。また、板状部材７２には供給経路７２ａ及び７２ｂが形成されており、ナノバブル生成部１７によって生成された気泡電解水の一部がオーバーフローした場合に配管１７Ｂを介して円筒部材７０に供給される。
【００２１】
供給経路７１ａ〜７１ｄ及び７２〜７２ｂは、円筒部材７０に対して接線方向に略平行（±３０°）に設けられており、流入した電解水（電解水及び気泡電解水）が円筒部材７０の内面に沿って周回するように形成されている。
【００２２】
また、板状部材７３の中心部分には、電解水及び混合ガス（発生ガス）が混合された混合水を排出する孔である排出経路７３ａが設けられており、配管１５Ａを介して混合水が排出される。この配管１５Ａの内部では、低速旋回流が発生し、ポンプ１６までの間、電解水及び混合ガスを攪拌されると考えられ、大きなガス溜りが形成されることを抑制できる。
【００２３】
この結果、上側から供給され下側から排出される上下方向の力と、円筒部材７０に沿って供給される電解水及び排出経路７３ａの位置関係により、電解水及び混合ガスは高速攪拌されながら円筒部材７０内部を旋回し、混合ガスが小さな気泡となってよく混じり合った状態で配管１５Ａを介してポンプ１６に供給される。
【００２４】
この気液送出部１５では、例えば高速旋回による遠心分離効果によって大きな圧力を発生させ、大きな圧力下において発生ガス及び電解水を気相及び液層の界面で接触させて特に塩素ガスなど水に対する溶解性の高い気体の溶解を促進するだけでなく、ポンプ１６によって発生する圧力の影響を電気分解部１３に伝わらないようにする役割も担う。言い換えると、気液送出部１５は、高速旋回によって電気分解部１３−気液送出部１５−ポンプ１６間の圧力の伝達を分断して断ち切ることが可能である。
【００２５】
なお、気液送出部１５の前段（配管１４Ａ及び１５Ａ）における圧力は、例えば−１５ｋｐａ〜＋１５ｋｐａ、より好ましくは−１０ｋｐａ〜＋１０ｋｐａになるように、制御されている。これにより、前段の電気分解部１３に対して圧力が負荷されるのを抑制し、隔膜４５の損傷などを未然に防止し得る。この制御は、配管１７Ｂに設けられた電磁弁の調整によって行われる。調整の結果、上記圧力範囲に収まらない場合には、装置の保護のため緊急停止する。
【００２６】
ガス供給部１４は、気液送出部１５に対して供給する混合気体を供給する。例えば混合気体として空気を混合する場合、ガス供給部１４としてエアーポンプや圧縮空気などが使用される。このガス供給部１４は、発生ガスでは不足する気体量を補うためのものであり、必ずしも必須ではない。混合ガスとして発生ガスのみを使用することも可能である。なお、本実施形態では、発生ガスに含まれる塩素ガスを薄めることなく高割合で電解水へ溶解させるため、気液送出部１５ではなくポンプ１６に混合ガスを混合しているが、気液送出部１５に混合ガスを供給しても良い。この場合、板状部材７１及び７２の上面、中央近傍から混合ガスを混合することにより、渦の中心に混合ガスが混合できるためが好ましい。
【００２７】
ポンプ１６（図２）としては、特に限定されず、公知の種々のものを使用することができる。例えば、羽根で回転するバブリングポンプ（例えばＳＵＳ製汎用渦流タービンポンプ２０ＮＰＤ０７Ｚ（株式会社ニクニ製））を用いると、ナノバブル生成部１７の前段において気液の混合が進むため好ましい。ポンプ１６は、配管１５Ａを介して供給される混合水に圧力を印可し、例えば２０Ｌ／ｍｉｎの定量で配管１６Ａを介して当該混合水をナノバブル生成部１７へ供給する。このとき、気液送出部１５の効果により混合水に大きなガス溜りが殆ど存在せず、ガス噛みなどによりポンプ１６に不具合が生じにくく、安定した流量で混合水をナノバブル生成部１７へ供給することができる。
【００２８】
ナノバブル生成部１７は、高速旋回によって媒体液（混合水）に気体からなるナノバブル（微細気泡）を含有させる高速旋回方式のナノバブル発生器でなり、その構成に制限はない。図示しないが、ナノバブル生成部１７は、例えば複数の円筒部材内を旋回させながら衝突により角度を変化させる構成を有している。
【００２９】
ナノバブル生成部１７は、気体と媒体液とを旋回させて速度を出した状態で、比重差による気液界面を作り出し、界面で生じる気液の摩擦によりナノバブルを生成する。さらに、ナノバブル生成部１７は、媒体液を壁面に衝突させてその進行方向を変化させることにより、媒体液の流れを乱し、気体と媒体液とを激しく撹拌して混合する。この結果、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡が細かくなり、さらに多くのナノバブルが形成される。
【００３０】
ナノバブル生成部１７は、媒体液を高速旋回させながら、当該媒体液の進行方向を急変化させる。これにより、ナノバブル生成部１７は、媒体液に対してより大きな加速度を加えることができ、気体と媒体液との物理的な衝突作用により気泡を分散させて微細にすることができる。ナノバブル生成部１７は、高速旋回する媒体液を壁面に衝突させることにより、当該媒体液の旋回方向を８０°以上の急角度で変化させることが好ましい。
【００３１】
ナノバブル生成部１７は、所定の圧力下において高速旋回によりナノバブルが発生した電解気泡水を電解気泡水提供部１８に供給する。電解気泡水提供部１８は、開閉機構を有しており、制御部２０の制御により開閉機構を開閉する。
【００３２】
ヘンリーの法則により、液体に加わる圧力が大きいと気体の溶解度が向上する。したがって、気体の存在下で液体に圧力をかけ、急激に圧力を下げることにより、溶解していた気体が液体中で微細気泡となることが知られている。
【００３３】
電解気泡水提供部１８が蛇口方式で気泡電解水をユーザに供給する場合、蛇口から排出された瞬間に圧力が解放される。また、後段に設置された洗浄装置などが接続された場合には、電解気泡水提供部１８に配管（図示せず）が接続されることになり、後段の洗浄装置内部や貯留タンク内部で圧力が大気圧まで一気に解放されるよう、電解気泡水生成装置１０の外部に圧力解放部（図示せず）が設けられている。このとき、電解気泡水中に溶解していた気体の一部がナノバブルとなり、電解気泡水中のナノバブルを増大させることができる。
【００３４】
このように、電解気泡水生成装置１０では、ナノバブル生成部１７よりも前段に気液送出部１５を設け、ポンプ１６の伝送経路を利用して混合ガスと電解水との接触時間を長く設けるようにした。これにより、電解水に対して混合ガスを馴染ませ、気泡が小さくなりやすい状態してナノバブル生成部１７によるナノバブルの生成を増大できると共に、電解水に対する混合ガスの溶解度を向上させ、圧力解放時に生成されるナノバブルを増大させることができる。
【００３５】
また、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる（すなわち電解質に塩素を含む）場合、気体の溶解特性により水に対する溶解性の高い塩素が優先的に電解水に溶解する。この現象は、気体と液体との接触時間が長いほど顕著に表れる。従って、ナノバブル生成部１７に供給される混合水において、混合気体及び酸素ガス（オゾンガスを含む）は気体として残るものの、塩素ガスの殆どは混合水中に溶解した状態となる。
【００３６】
この状態で混合水をナノバブル生成部１７に供給すると、高速旋回方式によって生成されるナノバブルに塩素ガスは殆ど含まれないことになる。もちろん、圧力解放時に塩素の一部がナノバブル化すると考えられるが、溶解度が高いため優先的に他の気体がナノバブル化されるため、塩素の多くは電解気泡水中に溶解した状態で存在することができる。
【００３７】
電解気泡水を殺菌・除菌剤などとして使用する場合、溶解させた状態の塩素濃度が非常に重要となる。電解気泡水生成装置１０では、発生ガスの一部として塩素ガスを発生させる場合、電気分解により発生した塩素成分の殆どを電解気泡水中に溶解させた状態で存在させることが可能となるため、有効塩素濃度を向上させることができ、殺菌・除菌の効果を高めることができる。
【００３８】
すなわち、図４に示すように、本発明の気泡電解水生成処理ＲＴ１では、ステップＳＰ１０１において原水を加圧供給し、ステップＳＰ１０２において原水を電気分解することにより電解水を生成する。
【００３９】
ステップＳＰ１０３において、電解水及び発生ガスが搬送され、ステップＳＰ１０４において当該電解水及び発生ガスが高速攪拌により混合されて混合水が生成される。ステップＳＰ１０５において、混合水はポンプを介して圧送され、ステップＳＰ１０６において高速旋回方式によりナノバブルが生成される。
【００４０】
そしてステップＳＰ１０７において圧力が解放され、圧力解放方式によりナノバブルが生成される。
【００４１】
このように、ステップＳＰ１０１〜ステップＳＰ１０６までの間を密閉系として圧力下で高速旋回方式によりナノバブルを発生させた後、圧力解放方式によりナノバブルを発生させると共に、電解水と発生ガス（及び混合ガス）とを十分に馴染ませる時間を確保できるため、ナノバブルを一層増大させることが可能となる。
【００４２】
＜電気分解部の構成＞
次に、電気分解部１３の構成について説明する。
【００４３】
図５の断面図に示すように、透水性の陰極４４及び陽極４３の間に隔膜４５を設けた２槽型の電解槽を用いることができる。電気分解部１３では、アノード室５１に原水を供給し、カソード室５２に電解質水溶液を供給することにより、隔膜４５を透過させて電解質（陰イオン）をカソード室５２からアノード室５１に移動させることにより電気分解を行う構成でなる。
【００４４】
ここで、電気分解部１３では、電気分解効率が最高に近い状態になるよう陰極４４、隔膜４５及び陽極４３の間隔が、調整されている。具体的には、陰極４４と隔膜４５との間が１．０〜３．０ｃｍ、より好ましくは１．５〜２．０ｃｍ、陽極４３と隔膜４５との間が０．０１〜１．０ｃｍ、より好ましくは０．０１〜０．５ｃｍ、に設定されることが好ましい。
【００４５】
陽極４３と隔膜４５との間隔が小さいと、隔膜４５が陽極４３に接触して隔膜４５の損傷に繋がったり、電解効率が低下する可能性が有り、陽極４３と隔膜４５との間隔が大きいと、陽極４３の電解質に対する引力が不足し、十分な電解質がアノード室５１に供給されず、電解効率が低下する可能性がある。従って、電極（陽極４３）と隔膜４５との距離は、設計された一定範囲内を維持することが好ましい。
【００４６】
また、カソード室５２と比してアノード室５１の圧力が高い場合、圧力差により電解質がアノード室５１に移動しにくくなり、電解効率が低下する可能性もある。このことからも、電極（陽極４３）と隔膜４５との距離は、設計された一定範囲内を維持することが要求される。
【００４７】
なお、電解槽の全面に電極（陽極４３及び陰極４４）を設ける場合には、電極に孔を設けて電極間を原水や電解質水溶液を通すことが好ましい。この孔のサイズや割合に制限はないが、圧力差によって隔膜が伸びてしまうことを防止するため、孔のサイズは極力小さく（例えば直径１ｃｍ以下、より好ましくは０．７ｃｍ以下）し、特定の箇所に応力のかからない円形とすることが好ましい。また、陰極４４に厚みを利用して、孔の形状をアノード室５１側へ行くに従って径が大きくなるすり鉢状にしたり、角を丸くして隔膜の特定箇所に応力がかかりにくいようにすることが好ましい。
【００４８】
図５及び図６に示すように、この電気分解部１３では、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して原水が供給される第１の原水供給口４１が設けられている。また、電解槽の天面に酸性電解水を排出する酸性電解水排出口４８が設けられている。なお電解槽の天面とは、アノード室５１の内面の天面を指す。以下、同様である。
【００４９】
このため、原水は下から上へ向けて進行し、酸性電解水として上部の酸性電解水排出口４８から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、酸性電解水排出口４８から効率良く排出される。
【００５０】
従って、電気分解部１３から排出される酸性電解水は、発生ガス（塩素ガス及び酸素ガス）を含んだ状態となる。電気分解部１３は、生成した発生ガス及び電解水を配管１３Ａを介して気液送出部１５へ供給する。
【００５１】
一方、電解槽の底面近傍にアノード室５１に対して電解質（塩化ナトリウム）を溶解させた電解質水溶液が供給される電解質供給口４２が設けらている。また、電解槽の天面にアルカリ性電解水を排出するアルカリ性電解水排出口４９が設けられている。
【００５２】
このため、電解質水溶液は下から上へ向けて進行し、アルカリ性電解水排出口４９から排出される。このとき、電気分解によって発生する発生ガスは浮力により上部へ移動し、アルカリ性電解水排出口４９から効率良く排出される。
【００５３】
図７に示すように、アルカリ性電解水排出口４９及び電解質供給口４２には、配管６１及び６２を介して循環タンク６３が接続されている。循環タンク６３には、配管６４及び６７を介して電解質供給タンク６５及び原水供給部１１にそれぞれ接続されている。また、循環タンク６３は、排出用の配管６６を有している。配管６１、６２、６４、６６及び６７には、いずれも開閉機構が設けられており、制御部２０の制御により開閉操作される。
【００５４】
制御部２０は、電解水の供給時において、原水供給部１１からアノード室５１に原水を供給させる一方、循環タンク６３からカソード室５２に電解質水溶液を供給させる。
【００５５】
すなわち、電解気泡水生成装置１０では、電解質水溶液を循環タンク６３からカソード室５２に供給して電気分解すると共に、当該電気分解によって生成したアルカリ性電解水を循環タンク６３に戻し、電解質水溶液として再利用する。
【００５６】
しかしながら、電解質水溶液の循環を長時間行うと、循環タンク６３内の陰イオン（塩素イオン）濃度が低下する。
【００５７】
そこで制御部２０は、図８に示すように、所定の補充時間（例えば１５〜１２０分稼働する）ごとに配管６６を介して電解質水溶液を少量だけ（例えばタンク容量の１／２０〜１／５程度）廃棄し、同量の電解質水溶液を循環タンク６３に補充する。
【００５８】
また、電解質水溶液の循環を長時間行うと、電解質水溶液のｐＨの値が大きくなってしまう。また、そこで制御部２０は、所定の交換時間（例えば５〜２５時間）ごとに配管６６を介して循環タンク６３内部の電解質水溶液を全量廃棄し、タンク容量分の電解質水溶液を循環タンク６３に充填する。
【００５９】
さらに、制御部２０は、図９に示すように、予め設定された洗浄時刻になると、循環タンク６３及びカソード室５２の洗浄処理を実行する。
【００６０】
具体的に、制御部２０は、配管６６から循環タンク６３内部の電解質水溶液を全量廃棄した後、原水供給部１１から循環タンク６３に原水を供給する。そして制御部２０は、配管６２及び６１を介して循環タンク６３及びカソード室５２に原水を循環させる。この処理は、例えば１回当り１０分〜１時間程度実行される。原水の供給を続け、随時一部の原水を廃棄しながら連続式に洗浄処理が行われても良く、一定量の原水が供給された後に循環し全量廃棄後に再度原水を供給するバッチ式に洗浄処理が行われても良い。また、洗浄処理は１回だけ行われても複数回行われても良い。
【００６１】
なお、配管６６に対し、アルカリを中和するための中和装置を設けることが好ましい。これにより、濃縮されたアルカリ性電解水のｐＨを適正値に調製してから廃棄することができる。
【００６２】
このように、電解気泡水生成装置１０では、隔膜４５で隔たれた２槽型の電解槽構成の電気分解部１３によって、カソード室５２に電解質水溶液を供給すると共によって生成したアルカリ電解水をそのまま電解質水溶液として循環タンク６３を介して循環させる一方、酸性電解水のみを電解気泡水として電解気泡水提供部１８から供給する。
【００６３】
そして電解気泡水生成装置１０は、循環タンク６３内の電解質水溶液を排出するための排出機構（配管６６）及び充填機構（配管６４及び電解質供給タンク６５）により、電解質水溶液を自動的に交換可能とした。さらに、電解気泡水生成装置１０は、原水供給部１１と循環タンク６３とを接続することにより、循環タンク６３を自動的に洗浄可能とした。
【００６４】
これにより、使用しないアルカリ性電解水を再利用することができ、使用する水の量を節約できると共に、アルカリ性電解水が濃縮されるため、廃棄するアルカリ性電解水の量を大幅に低減できる。また、アルカリ性電解水の濃縮に伴って生じるカソード室５２及び循環タンク６３、配管６１及び６２を原水を用いて洗浄できるため、ミネラル成分の付着などを解消できる。
【００６５】
次に、圧力調整について説明する。従来の構成では、電解槽の損傷を防止するため、循環タンク６３から排出ラインを設け、そこにリリーフ弁を設置することにより、圧力が高まるとアノード室５１からの電解質溶液を排出してしまい、洗浄を行う構成であった。しかしながら、詰まりが早く、高頻度で洗浄を行う必要があり、作業が繁雑であるという問題があった。
【００６６】
上述したように電解気泡水生成装置１０の電気分解部１３では、アノード室５１とカソード室５２とを隔膜４５によって隔てているカソード室に対して電解質水溶液を供給し、隔膜４５を通過することにより塩素イオンがアノード室５１に対して供給される。この隔膜４５は、アノード室５１に対して適切に塩素イオンが供給できるよう、陽極４３との位置が決定されている。また、隔膜４５は陰極４４に近い位置に配置されているが、隔膜４５が陰極４４側に引っ張られると、隔膜４５が陰極４４に形成された孔に吸い込まれ、隔膜４５が伸びて破損したり、陰極４４の発熱により焦げてしまったりするなどの事態が生じる恐れがある。
【００６７】
従って、アノード室５１及びカソード室５２の圧力をできる限り均等にすることにより、上述した問題を解決できないかと考えた。そこで本願発明では、循環タンク６３から電解質供給室であるカソード室５２までの間に、圧力を調整する圧力調整弁８８を設けるようにした。
【００６８】
図１０に示すように、原水供給部１１から延びる配管１１Ａ上には減圧バルブ８１が設けられており、減圧バルブ８１の後二股に分岐してアノード室５１へと接続された配管１１Ａと、循環タンク６３へと接続された配管６７へと分岐する。配管１１Ａ及び６５には、それぞれ開閉バルブ８２及び８５が設けられており、開閉バルブ８２及び８５の開閉に応じてアノード室５１及び循環タンク６３に原水が供給される。
【００６９】
開閉バルブ８２が開状態となると、原水供給部１１から供給された原水は、配管１１Ａを通り、アノード室５１へと供給される。このとき原水は、流量調整バルブ８３によって流量が調整されると共に、逆止弁８４によって逆流することを防止される。
【００７０】
カソード室５２から循環タンク６３に接続された配管６１上には、開閉バルブ８７及び圧力調整弁８８が設けられている。通常時において、開閉バルブ８７は開状態となっている。
【００７１】
圧力調整弁８８としては、バネやねじを用いて弾性のあるダイヤフラムを変形させることによって当該流路の一部又は全部を塞いで圧力を調整する、いわゆるダイヤフラム弁であることが好ましい。ダイヤフラム弁としては、リリーフ弁や背圧弁が好適に使用される。流体の入口である一次側又は二次側の圧力に応じて弁開及び弁閉を行ういわゆる一次圧力調整弁や二次圧力調整弁でも良いが、一次側流路及び二次流路の端部が一つの面上に位置して繋がる合流路部分を有し、ダイヤフラムによって当該一つの面上における一次側流路及び二次側流路の両方を塞ぐことが可能な構成を有することがさらに好ましい。これにより、一次側及び二次側の両方の圧力を適切に調整することが可能となる。かかる構成は、例えば以下のウェブサイト（http://www.iwakipumps.jp/blog/naruhodo/12）などに記載されている。
【００７２】
電解質水溶液は、電解質の濃度が比較的高いため、一定時間静置などされた場合、特に弁近傍に塩が析出し易く、詰まりの原因になってしまう。圧力調整弁８８として弾性を有するダイヤフラム弁を用いると、変形しやすいその特性により常にダイヤフラムが揺動して変形を繰り返すため、析出によりダイヤフラムに付着した塩が稼働時の変形によって除去され易く、また、一時的なダイヤフラムの変形によって塩の塊などを通過させることが可能であり、長時間の稼働においても詰まってしまう可能性を極めて小さくすることができる。なお、弾性を有するとは、弾性率が１０５Ｐａ〜１０８Ｐａ、より好ましくは１０６Ｐａ〜１０７Ｐａであることをいう。ダイヤフラムの構成に制限はないが、十分な変形量を得るため、ダイアフラムの厚みが平均して１．０〜３．０ｍｍ（１．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下）であることが好ましい。
【００７３】
本願発明人は、圧力調整弁８８として、硬質プラスチック製の圧力調整弁を使用してみたが、、弁開するときの圧力が設定値よりも大きい値となってしまった。内部を確認すると、Ｏリング部分に電解質の塩が付着していることが確認された。流路を塞ぐ材料として硬質材料を使用すると、Ｏリングのように漏れを防止するいわゆるパッキンが必要となり、この部分に少しでも塩が付着すると漏れを生じさせ、圧力調整弁としての機能に狂いが生じてしまうためと考えられる。
【００７４】
これに対して、ダイヤフラム弁は、上述した効果により、長時間の使用後であっても弁解するときの圧力が一定の範囲内に保たれた。そして内部を確認すると、電解質の付着が殆ど見られなかった。
【００７５】
循環タンク６３からカソード室５２に接続された配管６２上には、ポンプ８９が設置されており、循環タンク６３の電解質水溶液を汲み上げてカソード室５２へ圧送する。ポンプ８９の構成に特に制限はなく、流量などのスペックに応じて適宜選択されるが、チューブポンプを使用することにより、筐体を小さくすることができ、好ましい。ポンプ８９は、配管６１上ではなく、配管６２上に設けられており、循環タンク６３とカソード室５２とを繋ぐ２つの配管に対して離れて分配されていることにより、流量調整を行う圧力調整弁８８における汲み上げ時のポンプ８９に起因する脈動の影響を小さくすることができる。特に、ポンプ８９としてチューブポンプを使用した場合には、脈動を効果的に小さくすることができ、ダイアフラム弁を効果的に発揮させることが可能である。
【００７６】
なお、圧力調整弁８８は、ねじによってダイヤフラムの位置を決定する固定式であってもよく、制御部２０の制御によってカソード室５２の圧力値や電気分解部１３の電流値に応じて流量を調整する自動調整式であってもよい。
【００７７】
固定式の場合、例えば電解気泡水生成装置１０が設置される際に、原水供給部１１が供給する原水の供給量に応じて、適切な供給量の原水が供給されるように流量調整バルブ８３が調整されると共に、電気分解部１３における電流値やカソード室５２内部の圧力値を測定することにより、電気分解部１３の圧力が最適になるように調整されることが好ましい。
【００７８】
カソード室５２に適切な流量の電解質溶液が供給されることにより、カソード室５２及びアノード室５１の圧力を適正値に調整することができる。この結果、圧力差によって隔膜４５が一方の電極側に寄り、電極との距離が変化して電解質の通過量が変わり、結果として電解効率が低下することを防止したり、電極に対する接触によって隔膜４５が損傷したり、隔膜４５が伸びてしまったりすることを防止することができる。
【００７９】
このように、電解気泡水生成装置１０では、流量調整バルブ８３と圧力調整弁８８とを設け、カソード室５２及びアノード室５１に供給される原水及び電解質水溶液の流量を調整することにより、電気分解部１３の内部圧力を適正に保ち得るようになされている。
【００８０】
＜ナノバブル生成部の構成＞
次に、ナノバブル生成部１７の構成について説明する。
【００８１】
図１１に、本願発明のナノバブル生成部１７の概念図を示している。ナノバブル生成部１７は、第１底面１０３及び第２底面１０４を有する第１円筒部１０１と、第３底面１０５及び第４底面１０６を有する第２円筒部１０２とを有しており、第２底面１０４、第３底面１０５を対向させた状態で配置されている。第１円筒部１０１は、外筒部１０１Ａと内筒部１０１Ｂとを有しており、第１底面１０３又はその近傍において外筒部１０１Ａと内筒部１０１Ｂとの間に流体が往来可能な通路である隙間１１２が設けられている一方、第２底面１０４及びその近傍においては、かかる隙間は設けられておらず、外筒部１０１Ａ及び内筒部１０１Ｂ間での流体の往来はできない。また、第２底面１０４及び第３底面１０５には、中間孔１１３が設けられており、第１円筒部１０１及び第２円筒部１０２間での流体の往来を可能にしている。
【００８２】
従って、第１円筒部１０１の第２底面１０４又はその近傍に設けられた供給口１１１から媒体液が供給されると、媒体液は旋回しながら第１底面１０３へと向かい、当該第１底面１０３に衝突して進行方向を変えると共に隙間１１２から内筒部１０１Ｂへと進行する。媒体液は、内筒部１０１Ｂを旋回しながら第２底面１０４へ向けて進行し、第２底面１０４に衝突すると共に中間孔１１３から第２円筒部１０２へと進む。媒体液は、第２円筒部１０２における第３底面１０５から第４底面１０６へ向かって進行し、第４底面１０６又はその近傍に設けられた排出口１１４から排出される。
【００８３】
ここで、中間孔１１３の断面積は、供給口１１１及び排出口１１４の断面積よりも小さく形成されている。このため、第１円筒部１０１の内部圧力は第２円筒部１０２の内部圧力よりも大きくなる。すなわち、ナノバブル生成部１７では、高圧下で媒体液を旋回させて第１底面１０３及び第２底面１０４へ衝突させることにより高速旋回方式でナノバブルを発生させると共に、断面積の小さい中間孔１１３を介してより低圧な第２円筒部１０２に媒体液を移行させることにより圧力を開放し、圧力開放方式でナノバブルを生成させる２段階のナノバブル発生機構を有している。
【００８４】
具体的なナノバブル生成部１７の構成を図１２に、分解斜視図を図１３に、中央近傍で切断した断面図を図１４に、サイズの関係を図１５に示している。なお、図１１との対応箇所には図１１において使用した符号も合わせて表示している。紙面における上下方向を上下方向、横方向を水平方向として説明する。
【００８５】
ナノバブル生成部１７は、第１円筒部１２１と、第２円筒部１２２と、これらを挟む３つのフランジ部１２３〜１２５から構成されている。いずれについても、材質に制限はなく、例えば硬質プラスチックや金属、ガラスなどの硬くて丈夫な材質で形成されている。
【００８６】
第１円筒部１２１は、径の大きい円筒部材である外筒部１２１Ａと径の小さい円筒部材である内筒部１２１Ｂとからなり、外筒部１２１Ａの内部に内筒部１２１Ｂが配置される。外筒部１２１Ａ及び内筒部１２１Ｂは、上下方向の高さがほぼ同一であり、そのサイズに制限はないが、例えば外筒部１２１Ａの外径が５０〜１００ｍｍ、内筒部１２１Ｂの外径が２５〜５０ｍｍ、高さが１００〜１７５ｍｍに形成されている。
【００８７】
第１円筒部１２１の最上部に位置するフランジ部１２３は、全体として直方体形状を有し、上面を構成するフランジ面１２３Ａと、下面を構成するフランジ面１２３Ｂとを有している。フランジ面１２３Ｂには、外筒部１２１Ａが嵌まるように外筒部１２１Ａの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く（例えば５〜１０ｍｍ）形成された円盤状の溝１２３Ｅと、内筒部１２１Ｂの外径よりも５〜３０ｍｍ程度大きく、かつ溝１２３Ｅよりも深く形成された円形の凹部１２３Ｃとが形成されている。
【００８８】
また、第１円筒部１２１と第２円筒部１２２との間に位置するフランジ部１２４は、全体として直方体形状を有し、その上面であるフランジ面１２４Ａには、外筒部１２１Ａ及び内筒部１２１Ｂが嵌まるように外筒部１２１Ａ及び内筒部１２１Ｂの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く（例えば１〜１０ｍｍ）かつほぼ同一の深さに形成された円盤状の溝１２４Ｅ及び１２４Ｆとが形成されている。
【００８９】
従って図１４に示すように、フランジ面１２４Ａとフランジ面１２３Ｂとに挟まれた外筒部１２１Ａ及び内筒部１２１Ｂは、上端がほぼ同一位置となり、凹部１２３Ｃと内筒部１２１Ｂとの間に隙間１１２が形成される。
【００９０】
フランジ部１２４は、側面１２４Ｃに設けられた導入入口１３１Ａから上方向へ向けて折れ曲る導入孔１３１が形成されており、フランジ面１２４Ａにおける外筒部１２１Ａより内側かつ内筒部１２１Ｂより外側の領域に導入孔１３１の出口である導入出口１３１Ｂが設けられている。
【００９１】
また、フランジ部１２４の中央には、円形の凹部１３６が設けられており、当該凹部１３６の中心に、導入孔１３１よりも径（断面積）が小さく、フランジ部１２４の上下面を繋ぐ中間孔１３３が設けられている。なお、導入孔１３１と中間孔１３３との断面積比率は、１：０．１〜１：０．５、より好ましくは１：０．２〜１：０．３に設定されることが好ましい。この凹部１３６には、中間孔１３３と同一又はわずかに（１-３ｍｍ程度）大きい径の孔を有する金属製の補強部材１３７がはめ込まれる。補強部材１３７は、中間孔１３３よりも下面が平面であるのに対し、上面がすり鉢状に凹んでいる。中間孔１３３のサイズに制限はないが、例えば、中間孔が５ｍｍ程度、補強部材の孔が７ｍｍ程度に形成される。導入孔１３１と中間孔１３３との断面積比率は、第１円筒部１２１内部の圧力を設定する上で重要であり、ポンプ１６から中間孔１３３までの圧力が、好ましくは２００〜１０００ｋＰａ、より好ましくは４４０〜７００ｋＰａ程度に保持されることにより、高速旋回方式と圧力解放方式とを同時に進行させることが可能である。
【００９２】
また、フランジ部１２４の側面には、中間孔１３３に繋がる横孔１３５が設けられている。この横孔１３５のサイズに制限はないが、例えば中間孔１３３と同一径（例えば２〜８ｍｍ程度）に形成されることが好ましい。
【００９３】
第２円筒部１２２は、第１円筒部１２１の外筒部１２１Ａとほぼ同一の円筒部材でなる。フランジ部１２４の下面であるフランジ面１２４Ｂ及びフランジ部１２５の上面であるフランジ面１２５Ａには、第２円筒部１２２が嵌まるように外筒部１２１Ａの壁厚よりわずかに大きい幅で浅く（例えば１〜１０ｍｍ）形成された円盤状の溝１２４Ｇ及び１２５Ｅが形成されている。
【００９４】
フランジ部１２５の中央近傍には、フランジ部１２５の上下面を繋ぐ４つの排出口１３４が形成されている。この排出口１３４は、接続される配管１７Ａの内径に収まるように形成されている（図１５参照）。
【００９５】
従って、導入孔１３１の入口に配管１６Ａが接続されることにより、外筒部１２１Ａより内側かつ内筒部１２１Ｂに気液送出部１５から混合ガス及び酸性電解水（以下、混合対象水と呼ぶ）が供給される。混合対象水は旋回しながら上方向へ向かい、隙間１１２を通って内筒部１２１Ｂへと進入し、旋回しながら下方向へと進行する。さらに混合対象水は、中間孔１３３を通って第２円筒部１２２へと進行する。
【００９６】
このとき、補強部材１３７がすり鉢状に形成されているため、混合対象水は旋回しながらスムーズに中間孔１３３へと誘導され、中間孔１３３近傍にかかる応力を減少させることができる。
【００９７】
また、配管１６Ａ及び排出口１３４の断面積がほぼ同じであり、かつ配管１６Ａ及び排出口１３４よりも中間孔１３３の断面積が小さいため、第１円筒部１２１内の圧力が第２円筒部１２２と比して高い状態に保たれた状態で高速旋回方式によって微細気泡が発生すると共に、混合対象水の第２円筒部１２２への進入に伴って圧力が一気に解放されるため、圧力解放方式によって微細気泡が発生する。
【００９８】
さらに、横孔１３５から空気を取り込むことにより、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させ、微細気泡を追加で発生させ、混合対象水における微細気泡を増大させることができる。この横孔１３５の直径を変化させることにより、追加で発生させる微細気泡のサイズを調整することができる。例えば、横孔１３５の直径を４．５〜７ｍｍ程度にすると、マイクロオーダー（１〜１０００μｍ）のマイクロ気泡を中心に気泡量を増大させることができる。また、横孔１３５の直径を２〜４．５ｍｍ程度にすると、ナノオーダー（１〜１０００ｎｍ）の微細気泡を中心に増大させることができる。なお、横孔１３５にガスボンベを接続することにより、任意のガスを混合することも可能である。
【００９９】
第２円筒部１２２に進入した混合対象水は、旋回しながら排出口１３４から排出され、配管１７Ａへと進行する。ここで、排出口１３４を４つの貫通孔として形成したことにより、第２円筒部１２２における旋回のエネルギーを分散させ、配管１７Ａに加わる応力を分散させることが可能となる。
【０１００】
このように、ナノバブル生成部１７では、旋回方向を急激に変化させる二重円筒（第１円筒部１２１）と一重円筒（第２円筒部１２２）とを径の小さい中間孔１３３で繋げることにより、高圧力下で高速旋回を行った後に圧力を解放する。これにより、高速旋回方式と圧力解放方式の両方を用いて効率良く微細気泡を発生させることができる。また、中間孔１３３に対して横孔１３５を接続し、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる。
【０１０１】
すなわち、円筒部材を上下に重ねると共に間に横孔を形成することにより、コンパクトな形状で３種類の方式を用いて微細気泡を発生させることができ、生成される微細気泡水中の微細気泡を増大させることができる。
【０１０２】
＜動作及び効果＞
以下、上記した実施形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて課題及び効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、上記各実施形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。また、各特徴に記載した用語の意味や例示等は、同一の文言にて記載した他の特徴に記載した用語の意味や例示として適用しても良い。
【０１０３】
以上の構成によれば、本発明のナノバブル生成器（ナノバブル生成部１７）は、第１及び第２の底面（フランジ面１２３Ｂ及び１２４Ａ）を有する円筒形状の外筒部（外筒部１２１Ａ）と、前記外筒部より径の小さい内筒部（内筒部１２１Ｂ）と、前記第１の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液（混合対象水）の流れを作る空間である隙間部（隙間１１２）とを有し、前記第２の底面又は前記第２の底面近傍に形成された供給口（導入出口１３１Ｂ）から前記媒体液が供給される第１の円筒部（第１円筒部１２１）と、
第３及び第４の底面（フランジ面１２４Ｂ及び１２５Ａ）を有する円筒形状でなり、前記第２の底面に対して前記第３の底面が対向した状態で接続され、前記第３の底面に前記供給口よりも面積の小さい中間孔（中間孔１３３）が形成され、前記第４の底面又は前記第４の底面近傍に前記中間孔より面積の大きい排出口（排出口１３４）を有する第２の円筒部（第２円筒部１２２）とを有することを特徴とする。
【０１０４】
これにより、第１の円筒部を高圧状態にして高速旋回方式による微細気泡を発生させると共に、第２円筒部において圧力を解放して圧力解放方式によって微細気泡を発生させることができ、簡易な構成で２つの方式を用いて効率良く微細気泡を生成できる。
【０１０５】
前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れは、前記外筒部から前記内筒部へ向かう媒体液の流れであることを特徴とする。これにより、内筒部の中心に形成された中間孔１３３からの引き圧力を使って、均等な旋回流を形成することができる。
【０１０６】
前記供給孔には、混合ガスを含有する媒体液が供給されることを特徴とする。これにより、媒体液に予め混合ガスが混合されているため、混合ガスと媒体液との接触時間を長くでき、微細気泡を発生させやすくできる。
【０１０７】
前記第３の底面近傍に、気体を取り入れるための吸気孔（横孔１３５）を有することを特徴とする。これにより、ベンチュリー方式によって微細気泡を生成することができ、微細気泡の全体量を増大させることができる。
【０１０８】
前記第２の底面及び前記第３の底面を構成し、前記供給口及び前記中間孔を有する中間フランジ部を有することを特徴とする。これにより、１つのフランジ部で２つの底面、供給口、中間孔を形成できるため、部品点数を減少させ、構成を簡易にすることができる。
【０１０９】
前記第１の底面を構成し、前記隙間部として前記内筒部と対向する凹みを有する第１の底面板を有することを特徴とする。これにより、凹みを利用して媒体液を中心近傍に引き寄せることができるため、媒体液の流れをスムーズにすることができる。
【０１１０】
前記第４の底面を構成し、当該第４の底面の中心又は中心近傍に前記排出口を有する第２の底面板を有することを特徴とする。これにより、例えば中心近傍など、底面板の任意の位置に排出口の入口を設けることができ、設計の自由度が向上する。
【０１１１】
前記排出口は、排出管に接続されており、前記排出管の断面の内部に収まる複数の孔として形成されていることを特徴とする。これにより、排出管手前で乱流を形成させることができるため、排出管の特定箇所に対する応力の集中を防ぐことができる。
【０１１２】
本発明のナノバブル生成器は、第１及び第２の底面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第１の底面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で媒体液の流れを作る空間である隙間部と、前記第２の底面から前記内筒部の中心へ突出する棒状部材（棒状部材１４１）とを有し、前記第２の底面又は前記第２の底面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第１の円筒部とを有することを特徴とする。
【０１１３】
これにより、内筒部の中心に存在する棒状部材を中心とした旋回流の流れを形成しやすくでき、微細気泡を増大させることができる。
【０１１４】
前記棒状部材は、表面の少なくとも一部に、螺旋状の溝が形成されていることを特徴とする。これにより、旋回流の流れの中で第１の底面に衝突し進行方向を変える際に発生する乱流の発生を防止することができ、流れをスムーズにしつつ、棒状部材の周囲では乱流を発生させ、スムーズな流れの中で微細気泡を増大させることができる。
【０１１５】
前記棒状部材は、前記第１の底面に固定されたネジであることを特徴とする。これにより、底面に雌ねじ（孔）を形成してネジを差し込むだけの簡易な構成で内筒部に棒状部材を固定することが可能となる。
【０１１６】
本発明のナノバブル生成方法では、２００〜１０００ｋＰａの圧力下で複数の旋回方向に媒体液を旋回させ、旋回を続けたまま前記圧力が解放されることを特徴とする。なお、「旋回を続けたまま前記圧力が解放される」とは、例えば旋回を行う旋回部から近接する位置（例えば２０ｃｍ〜１０ｃｍ）未満の位置で圧力が解放されることにより実行される。
【０１１７】
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後に圧力を解放することができ、短時間で２つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。
【０１１８】
複数の旋回方向に媒体液を旋回させる旋回部（第１円筒部１２１）と、
圧力を解放する圧力解放室（第２円筒部１２２）と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続する接続孔（中間孔１３３）と
を有するナノバブル生成器であることを特徴とする。
【０１１９】
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後に圧力を解放することができ、短時間で２つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。なお、接続孔は、例えば２０ｃｍ未満、さらには１０ｃｍ未満であることが好ましい。例えば実施の形態では、旋回部と圧力解放室とが厚さ１０ｃｍ未満のフランジによって隔たれ、フランジに設けられた貫通孔を接続孔として接続されている。
【０１２０】
前記接続孔には、
気体が供給される気体供給口（横孔１３５）が設けられている
ことを特徴とする。
【０１２１】
これにより、高速旋回方式によるナノバブルの生成の直後にベンチュリー方式によるナノバブルを発生させ、さらに直後に圧力を解放することができ、短時間で３つの方式によるナノバブルの生成が可能となる。
【０１２２】
＜他の実施の形態＞
なお上述実施形態では、図１４に示したナノバブル生成部１７を用いて微細気泡を生成するようにしたが、本発明はこれに限らず、例えば図１６〜図１８に示す構成のナノバブル生成部１７Ｘ〜１７Ｚを用いることができる。図１６〜図１８では、図１２〜図１５に示した各部と同一箇所に同一符号を附している。以下、相違点のみ説明する。
【０１２３】
図１６に示すナノバブル生成部１７Ｘでは、フランジ部１２３の中心から第１円筒部１２１の内筒部１２１Ｂへ向けて突出する棒状部材１４１が設けられている。この棒状部材は、表面がなだらかであっても良く、表面の少なくとも一部にねじのように螺旋状の溝が形成されていても良い。
【０１２４】
図では、フランジ部１２３の中心に設けられた孔（又は雌ねじ）に対し、フランジ面１２３Ｂ面から長ネジを嵌合又は螺合させ、ワッシャとナットを用いて固定することにより、フランジ面１２３Ｂから棒状部材１４１を突出させた状態を示している。棒状部材１４１の長さに制限はないが、第１円筒部１２１の高さを１としたとき００．１〜０．９程度の長さであることが好ましい。棒状部材１４１の存在により、旋回が促進され、微細気泡を増大させることができる。
【０１２５】
図１７に示すナノバブル生成部１７Ｙでは、二重円筒構成及び棒状部材１４１を有する２つの第１円筒部１２１が水平方向に並ぶと共に、中間孔１３３Ｙの径が導入孔１３１の径とほぼ同一に形成されている。従って、ナノバブル生成部１７Ｙでは、高速旋回方式のみで微細気泡を発生させる構成でなる。すなわち、棒状部材１４１を用いる構成は、高速旋回方式だけのナノバブル生成部や、高速旋回方式とベンチュリー方式とを組み合わせた方式にも適用可能である。
【０１２６】
図１８に示すナノバブル生成部１７Ｚでは、二重円筒構成及び棒状部材１４１を有する第１円筒部１２１が上下方向に２つ並ぶと共に、下段の第１円筒部１２１Ｚにおいて混合対象水が内から外へ進行する点と、フランジ１２３Ｚに凹部１２３Ｃを有さず、内筒部１２１Ｂが外筒部１２１Ａの高さよりわずかに小さいことにより、隙間１１２が形成されている。すなわち、高速旋回方式は、内から外の流れを作るようにすることができる。この構成は、棒状部材１４１がない第１円筒部に適用することも可能である。
【０１２７】
また上述実施形態では、フランジ部１２４の側面１２４Ｃからフランジ面１２４Ａへ向けて導入孔１３１が折れ曲るようにしたが、これに限らず、例えばフランジ２枚を組み合わせ、上部フランジが外筒部１２１Ａの内径と同じ径の孔（以下、これを外筒孔と呼ぶ）を有すると共に当該外筒孔へ向けて側面から貫通する直線的な導入孔を設けるようにしても良い。この場合、上部フランジが外筒部１０１Ａの一部を構成することになり、外筒部１０１Ａの底面近傍に導入出口が設けられる。
【０１２８】
なお上述実施形態では、カソード室を電解質供給室としてアルカリ性電解水を循環させるようにしたが、本発明はこれに限らず、アノード室を電解質供給室として酸性電解水を循環させてもよい。
【０１２９】
さらに上述実施形態では、電気分解部１３として１つの電解槽を有するようにしたが、２つ以上の電解槽を有しても良い。この場合、混合液（発生ガス及び電解水）が、複数の経路（配管）を介して気液送出部１５に供給される。このとき気液送出部１５は、複数の電解槽で製造された混合液を均等に混合する役割をも担う。
【０１３０】
また上述実施形態では、電解水に微細気泡を含有させるようにしたが、本発明はこれに限らず、生成した電解水をそのまま提供する電解水生成装置に本発明を適用できる。この場合、前記アノード室及び前記カソード室間で圧力差は発生しないため、前記アノード室及び前記カソード室間仕切るように電極を設ける必要はない。
【０１３１】
さらに上述実施形態では、電解質供給タンク６５から循環タンク６３に対して電解質水溶液を供給したが、電解質と原水とを供給しても良い。この場合、循環タンク６３内に攪拌羽根などの攪拌機構を有することが好ましい。
【０１３２】
また、上述実施形態では、電解質供給タンク６５に高濃度の電解質水溶液を供給することもできる。この場合、入替処理をなくして逐次（例えば１５〜６０分ごと）電解質水溶液の補充（又は循環タンク６３内の電解質水溶液の一部交換）を行うと共に、例えば１日１回洗浄処理を実行する。これにより、電解質水溶液の補充（入替処理）に伴う処理時間を短縮できる。この場合、制御部２０は、電解質供給タンク６５から循環タンク６３に電解質水溶液を供給させ、循環タンク６３の容量を超えてオーバーフローした分を排出させる。電解質供給タンク６５から供給される電解質水溶液の量は、循環タンク６３から供給される電解質水溶液の量より少なく（例えば１／１０〜１／３０程度）に設定される。
【０１３３】
また上述の実施の形態においては、高速旋回によってナノバブルを生成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、必ずしも高速旋回させる必要はなく、例えば複数回に亘って媒体液を蛇行させるなどして物理的な衝突作用を生じさせることにより微細気泡を発生させても良い。
【０１３４】
さらに、上述の実施の形態においては、媒体液をナノバブル生成部１７に供給し、そのまま電解気泡水提供部１８から排出される、いわゆる連続式で微細気泡液を生成するようにしたが、貯液槽に媒体液及び微細気泡液を貯留し、一定時間に亘ってナノバブル生成部１７を循環させる、いわゆるバッチ式方式で微細気泡液を生成しても良い。また、電解気泡水提供部１８の後段に、微細気泡水を貯留する貯留タンクを設けるようにしても良い。
【０１３５】
また上述実施形態では、気液送出部１５が一方向へ進行する高速旋回により、高速攪拌を行ったが、本発明はこれに限られない。例えば乱流を生じさせたり、羽根などを旋回させたりすることにより高速攪拌を行っても良い。
【０１３６】
また、上述の実施の形態においては、ナノバブルの生成を常温で行い、水温についての調整を特に行わないようにした場合について述べた。気体の溶解度は、液温が低下すると高くなる。このため液温を低下させるための冷却機能を付加することができる。
【０１３７】
また上述の実施の形態においては、２槽式の電気分解部１３に循環タンク６３を接続させたが、３槽式の電気分解部の中間室に循環タンク６３を接続させても良い。また、循環タンク６３ではなく、単に電解質水溶液を供給する（使用しなかったものは廃棄する構成の）電解質供給部を有することもできる。また、隔膜で隔たれ他２槽式の電気分解部１３の各室に電解質水溶液を供給しても良い。
【０１３８】
さらに上述の実施の形態においては、電解水生成装置としての電解気泡水生成装置１０と、原水供給部としてのアノード室５１と、循環タンクとしての循環タンク６３と、電解質排出部としての配管６６と、電解質供給部としての電解質供給タンク６５と制御部としての制御部２０を構成するようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、種々の構成による原水供給部と、循環タンクと、電解質排出部と、電解質供給部と制御部とによって本発明の電解水生成装置を構成するようにすしても良い。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
本発明は、例えばナノバブルを含有するナノバブル水を生成するナノバブル生成装置や電解気泡水を生成する電解気泡水生成装置などに使用することができる。
【符号の説明】
【０１４０】
７                ：ナノバブル生成部
１０              ：電解気泡水生成装置
１０１            ：第１円筒部
１０１Ａ          ：外筒部
１０１Ｂ          ：内筒部
１０２            ：第２円筒部
１０３            ：第１底面
１０４            ：第２底面
１０５            ：第３底面
１０６            ：第４底面
１１１            ：供給口
１１２            ：隙間
１１３            ：中間孔
１１４            ：排出口
１２１            ：第１円筒部
１２１Ａ          ：外筒部
１２１Ｂ          ：内筒部
１２２            ：第２円筒部
１２３、１２４、１２５  ：フランジ部
１２３Ｃ、１３６          ：凹部
１２３Ｚ          ：フランジ
１２４Ｃ          ：側面
１３１            ：導入孔
１３１Ｂ          ：導入出口
１３３            ：中間孔
１３４            ：排出口
１３５            ：横孔
１４１            ：棒状部材
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合ガスを含有する媒体液を供給する供給口と、
前記媒体液を旋回させる高速旋回方式により、前記媒体液に微細気泡を発生させる旋回部と、
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続し、該旋回部及び該圧力解放室よりも断面積が小さく、引き圧力を使って前記旋回部に旋回流を形成する接続孔と、
前記接続孔に接続され、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる吸気口と、
前記圧力解放室から前記媒体液を排出する排出口と
を有することを特徴とするナノバブル生成器。
【請求項２】
前記接続孔は、
前記旋回部から前記圧力解放室に繋がるまでの全域において径が同一である
ことを特徴とする請求項１に記載のナノバブル生成器。
【請求項３】
前記接続孔は、
前記供給口及び前記排出口よりも断面積が小さい
ことを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項４】
前記旋回部は、
第１及び第２の平面を有する円筒形状の外筒部と、前記外筒部より径の小さい内筒部と、前記第１の平面近傍において、前記外筒部及び前記内筒部間で前記媒体液の流れを作る空間である隙間部とを有し、前記第２の平面又は前記第２の平面近傍に形成された供給口から前記媒体液が供給される第１の円筒部であり、
前記圧力解放室は、
第３の平面及び第４の平面を有する円筒形状でなり、前記第２の平面に対して前記第３の平面が対向した状態で接続され、前記第４の平面又は前記第４の平面近傍に排出口を有する第２の円筒部であり、前記供給口から外筒部へ供給された媒体液は旋回しながら前記第１の平面へ向かって前記隙間部から内筒部へ進行し、前記内筒部を旋回しながら前記第２の平面へ向かって前記接続孔から前記圧力解放室へと進行する
ことを特徴とする請求項１に記載のナノバブル生成器。
【請求項５】
前記供給口に対する前記接続孔の断面積比率は、
０．１〜０．５である
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項６】
前記第２の平面及び前記第３の平面を構成し、前記供給口及び前記接続孔を有する中間フランジ部
を有することを特徴とする請求項４に記載のナノバブル生成器。
【請求項７】
前記吸気口は、
前記接続孔に対して横方向に接続されている
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項８】
前記吸気口は、
前記接続孔とほぼ同一径である
ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載のナノバブル生成器。
【請求項９】
前記排出口は、
排出管に接続されており、前記排出管の断面の内部に収まる複数の孔として形成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のナノバブル生成器。
【請求項１０】
前記第１の平面から前記内筒部の中心へ突出する棒状部材
を有することを特徴とする請求項４に記載のナノバブル生成器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
かかる課題を解決するため、本発明のナノバブル生成器では、混合ガスを含有する媒体液を供給する供給口と、
前記媒体液を旋回させる高速旋回方式により、前記媒体液に微細気泡を発生させる旋回部と、
圧力を解放する圧力解放室と、
前記旋回部と前記圧力解放室とを接続し、該旋回部及び該圧力解放室よりも断面積が小さい接続孔と、
前記接続孔に接続され、ベンチュリー方式によって微細気泡を発生させる吸気口と、
前記圧力解放室から前記媒体液を排出する排出口と
を有することを特徴とする。