(57)【要約】【課題】比較的簡単な設備で電力を必要とせずに低コストでファインバブル水の製造が可能な装置を提供する。【解決手段】水が充填された耐圧容器（１２）と、耐圧容器内に配置された少なくとも１基のマイクロノズル（１４）と、ガス供給管路（１６）を介してマイクロノズルに接続されたガス供給源（１８）とを備え、マイクロノズルが、金属パイプの一方の端部を圧縮して平板状の閉鎖端にし、閉鎖端を研磨して、金属パイプの内部と連通する複数の微小孔（１４ａ）を有するように形成されており、耐圧容器内に、マイクロノズルの微小孔を介して、ガス供給源内の高圧ガスを噴射することにより、ファインバブル水を製造するように構成されている装置が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水が充填された耐圧容器と、
前記耐圧容器内に配置された少なくとも１基のマイクロノズルと、
ガス供給管路を介して前記マイクロノズルに接続されたガス供給源とを備え、
前記マイクロノズルが、所定長さの金属パイプの一方の端部を圧縮して平板状の閉鎖端にし、前記閉鎖端を研磨して、金属パイプの内部と連通する複数の微小孔を有するように形成されており、
前記耐圧容器内に、前記マイクロノズルの前記微小孔を介して、前記ガス供給源内の高圧ガスを噴射することにより、ファインバブル水を製造するように構成されていることを特徴とするファインバブル水製造装置。
【請求項２】
前記ガス供給源中のガスが、水素ガス、窒素ガス、又は重水素ガスであることを特徴とする請求項１に記載されたファインバブル水製造装置。
【請求項３】
前記微小孔の数が３個〜１０個であることを特徴とする請求項１又は２に記載されたファインバブル水製造装置。
【請求項４】
前記微小孔の大きさが０．０５μｍ〜５μｍであることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたファインバブル水製造装置。
【請求項５】
前記微小孔が、１ｍｍ以上のバブルが噴射しないように形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたファインバブル水製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、ファインバブル水の製造に関する。より詳細には、本発明は、比較的簡単な設備でファインバブル水の製造が可能なファインバブル水製造装置に関する。本発明におけるファインバブル水とは、多数の微細な気泡を含んだ水を意味する。
【背景技術】
【０００２】
ファインバブル水は、特異な性質を有しているため、医学や食品科学、農業などの広範な分野において実際に活用されており、今後の研究に伴って一層の活用が期待されている。たとえば、水中に水素分子を溶かした水素水、又は水素ガスを混合した空気が、救急患者の蘇生、脳障害の軽減、ガンの成長抑制などに役立つなどの報告がなされている。また、ファインバブル水素水やファインバブル酸素水を植物に投与すると、真菌の増殖が停止し、植物の成長を促進し、病気にかかりにくくなる、などの報告もなされている。
【０００３】
従来、このようなファインバブル水の製造方法としては、（１）水中にガスを供給して得られた水を機械的に激しく混合して渦を作り、これにより水中に気泡を生成させて製造する方法、（２）水中に設けた電極に高周波を印加して水素ガス、酸素ガスを生成させ、これを高周波振動により水に混合し、微細化させて製造する方法などが知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の従来の方法のうち（１）の方法では水を機械的に混合させる設備を要し、（２）の方法では電力を必要とするという課題があった。したがって、より簡単な設備で電力を必要とせずに低コストでファインバブル水の製造を実現することが望まれている。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、比較的簡単な設備で電力を必要とせずに低コストで製造工程を実施することができるファインバブル水の製造装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願請求項１に記載されたファインバブル水製造装置は、水が充填された耐圧容器と、前記耐圧容器内に配置された少なくとも１基のマイクロノズルと、ガス供給管路を介して前記マイクロノズルに接続されたガス供給源とを備え、前記マイクロノズルが、所定長さの金属パイプの一方の端部を圧縮して平板状の閉鎖端にし、前記閉鎖端を研磨して、金属パイプの内部と連通する複数の微小孔を有するように形成されており、前記耐圧容器内に、前記マイクロノズルの前記微小孔を介して、前記ガス供給源内の高圧ガスを噴射することにより、ファインバブル水を製造するように構成されていることを特徴とするものである。
【０００７】
本願請求項２に記載されたファインバブル水製造装置は、前記請求項１の装置において、前記ガス供給源中のガスが、水素ガス、窒素ガス、又は重水素ガスであることを特徴とするものである。
【０００８】
本願請求項３に記載されたファインバブル水製造装置は、前記請求項１又は２の装置において、前記微小孔の数が３個〜１０個であることを特徴とするものである。
【０００９】
本願請求項４に記載されたファインバブル水製造装置は、前記請求項１から請求項３までのいずれかの装置において、前記微小孔の大きさが０．０５μｍ〜５μｍであることを特徴とするものである。
【００１０】
本願請求項５に記載されたファインバブル水製造装置は、前記請求項１から請求項４までのいずれかの装置において、前記微小孔が、１ｍｍ以上のバブルが噴射しないように形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のファインバブル水製造装置によれば、構造が比較的簡単であるため、ファインバブル水を低コストで製造することができる。また、本発明のファインバブル水製造装置は、機械的な混合を行わないので製造工程において騒音が発生せず、電力も必要としない。また、小型の容器を使用することにより、製造場所を選ぶことなく、どこでも製造することができる。また、本発明の製造装置では、後述するように、重水素ガスのファインバブル水を製造することができる。さらに、本発明のファインバブル水製造装置は、故障が殆ど発生せず、維持管理が容易である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい実施の形態に係るファインバブル水製造装置の全体を模式的に示した断面図である。
【図２】マイクロノズルの製作手順を説明するための一連の図である。
【図３】図３（ａ）は、図２（ｄ）の線３ａ‐３ａに沿って見た図であって、マイクロノズルの先端部を示した拡大図、図３（ｂ）は、図３（ａ）の線３ｂ‐３ｂに沿って見た図、図３（ｃ）は、図３（ｂ）の線３ｃ‐３ｃに沿って見た図である。
【図４】ファインバブル水製造装置の一形態を示した模式図である。
【図５】ファインバブル水製造装置の別の形態を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に図面を参照して、本発明の好ましい実施の形態に係るファインバブル水製造装置（以下、単に「製造装置」という）について詳細に説明する。図１は、本発明の好ましい実施の形態に係る製造装置の全体を模式的に示した断面図である。
【００１４】
図１において全体として参照符号１０で示される本発明の好ましい実施の形態に係る製造装置は、耐圧容器１２と、耐圧容器１２内に配置された少なくとも１基（図１では１基）のマイクロノズル１４と、ガス供給管路１６を介してマイクロノズル１４に接続されたガス供給源１８とを備えている。
【００１５】
ガス供給源１８内には、所望の高圧ガス（例えば、水素ガス、窒素ガス）が収容されており、ガス供給管路１６に設けられたバルブ１６ａを開放することにより、高圧ガスがマイクロノズル１４を介して耐圧容器１２内に噴射されるようになっている。
【００１６】
容器１２を耐圧性を有するものとしたのは、詳細には後述するように、ファインバブル水の製造工程において高圧に曝される容器を保護するためである。容器１２は、ステンレスなどの金属材料で形成してもよいが、所要の耐圧性が得られるのであれば、プラスチックで形成してもよい。
【００１７】
図２は、マイクロノズル１４の製作手順を示した図である。まず、所定長さ（約３０ｍｍ〜約６０ｍｍ）の金属パイプを準備する（図２（ａ））。この段階では、金属パイプの両端は開口している。次いで、金属パイプの一方の端部を圧縮機により圧縮して平板状態にする（図２（ｂ））。これにより、開口していた金属パイプの端部は、閉鎖することとなる（図２（ｃ））。次いで、閉鎖した端部を研磨して、金属パイプの内部と連通する複数の微小孔１４ａを形成する（図２（ｄ））。微小孔１４ａの数は、閉鎖した端部の幅（従って、金属パイプの直径）に応じて異なるが、好ましくは３個〜１０個程度である。各微小孔１４ａの大きさは、同じである必要はなく、約０．０５μｍ〜約５μｍが好ましい。微小孔１４ａは、閉鎖した端部の厚みが小さいため、ほぼ一直線上に並ぶこととなる。
【００１８】
金属パイプの端部を研磨した後、金属パイプの開放端部から加圧ガスを供給して微小孔１４ａからのガスの噴射状態を観察する。本発明者が種々の実験を行った結果、最も好ましくは、微小孔１４ａから１ｍｍ以上の気泡（バブル）が噴射しないような程度に金属パイプの端部を研磨すると、ファインバブル水が良好に製造されることが分かった。
【００１９】
なお、金属パイプの直径は、容器１２の寸法などによって変動するが、約３ｍｍ〜約２４ｍｍであるのが好ましい。また、金属パイプの材料は、容器１２の寸法などによって異なるが、微小孔１４ａの加工作業の工程などに応じて、アルミニウム、銅、ステンレスなどが用いられる。
【００２０】
次に、以上のように構成されたファインバブル水製造装置１０を用いてファインバブル水を製造する方法について説明する。まず、容器１２に水を充填し、バルブ１６ａを開放する。すると、マイクロノズル１４の微小孔１４ａを介して、ガス供給源１８内の高圧ガスが容器１２内にバブル（気泡）として噴射される。その際に噴射されるバブルは、直径が０．２ｍｍ〜１ｍｍ程度のバブル（マクロバブル）、直径がミクロン程度のバブル（ミクロンバブル）、直径がミクロン以下の微細なバブル（ファインバブル）の３種類に大別される。これらのバブルのうちマクロバブルとミクロンバブルは、噴射後３０分程度経過すると、互いに合体してサイズが大きなバブルとなって、容器１２内の気相に抜ける。容器１２が耐圧性のものであるので、これらの大きなバブルによって、容器１２内が高圧に維持され、ガスの溶解度が増大する。本発明者が観測したところ、ファインバブルが数か月間、水中に存在することが確認された。
【００２１】
次に、本製造装置の有効性を確認するために、２つの異なる形式の装置を試作した。以下、実施例１、実施例２として、試作した装置の概要について説明する。
【実施例１】
【００２２】
図４は、ファインバブル水製造装置の一形態を示した図である。図４の製造装置は、定置式の比較的大型のものである。容器１２として、ステンレス製の耐圧容器（容量２０リットル）を使用し、容器１２内に、２基のマイクロノズル１４を配置し、各マイクロノズル１４にそれぞれ、水素ガス供給源１８−１、窒素ガス供給源１８−２を接続した。マイクロノズル１４の材料には、アルミニウムパイプを用いた。容器１２には、水道水が充填されるように構成されている。図４の装置により、水素ファインバブル水、窒素ファインバブル水、水素／窒素混合ファインバブル水を製造した。製造したファインバブル水は、アルミラミネート袋に収容した。
【実施例２】
【００２３】
図５は、ファインバブル水製造装置の別の形態を示した図である。図５の製造装置は、小型で移動が容易なものである。容器１２として、金属パイプ（耐圧１０気圧）を使用し、容器１２内に、水素ガス発生器１８−３を配置し、水素ガス発生器１８−３の一端に、マイクロノズル１４を接続した。水素ガス発生器１８−３の他端には、安全バルブ１８−３ａが設けられている。水素ガス発生器１８−３は、本発明者が開発した活性化アルミニウム微粒子（特許第５２０２０２３号、商品名「ハイドロパック」）を利用したものであり、水素ガス発生器１８−３内の水と活性化アルミニウム微粒子とを混合することにより水素ガスが発生し、マイクロノズル１４を通して容器１２内に水素ガスが供給されるようになっている。
【００２４】
図５の製造装置では、マイクロノズル１４から放出される水素ガスによりファインバブル水が製造されるとともに、水素ガスによる容器１２の内部圧力が上昇することにより容器１２内の水への溶解水素ガス量が増大する。
【００２５】
なお、図５の製造装置の容器１２として、３気圧程度の水道水の貯蔵が可能なプラスチック容器を使用してもよい。
【００２６】
図５の製造装置において、水素ガス発生器１８−３内に、水の代わりに重水を入れることにより、重水素ガスのファインバブル水を製造することができる。すなわち、水素ガス発生器１８−３内で重水と活性化アルミニウム微粒子が混合されることにより重水素ガスが発生し、この重水素ガスがマイクロノズルの微小孔１４ａから噴射されることにより、重水素ガスのファインバブル水が製造される。重水素ガスは、少量であれば人体や植物に無害であるが、微生物に対しては毒性があるので、この性質を利用して殺菌用途などの分野への活用が期待される。
【００２７】
なお、高濃度の重水は、一般人には大量使用ができないという制限があるため、従来の方法では、重水素ガスのファインバブル水の製造に言及した例は見受けられない。本発明の製造装置を用いることにより、重水素ガスのファインバブル水の製造が可能になった。
【００２８】
本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００２９】
たとえば、図示されている製造装置の寸法や細部は、単なる例示的なものにすぎず、本発明の機能を発揮できるものであれば、寸法や細部を図示されたもの以外のものにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１０  製造装置
１２  耐圧容器
１４  マイクロノズル
１４ａ  微小孔
１６  ガス供給管路
１６ａ  バルブ
１８  ガス供給源
【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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