(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造でありながら、高濃度の水素ガス含有液体が確実に得られ、且つ衛生的な気体含有液体製造装置を提供する。【解決手段】小型の微細気泡発生装置３をタンクの外側に１個乃至数個取り付け、微細気泡発生装置の前寄り側の側方に液体供給用パイプ６を後端部に水素ガス供給用パイプ７を連結し、微細気泡発生装置からの旋回気液混合体導出口をタンク内に臨ませ、水素ガス含有液体を製造する。【選択図】図３
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
タンクの外側に１個乃至数個の微細気泡発生装置を配置し、各微細気泡発生装置は前寄り側の側方に液体導入口、後端部に気体導入口を設けるとともにタンクの内部に該微細気泡発生装置の旋回気液混合体導出口を開口するとともに、処理済みの気体含有液体の取り出し口をタンクの上面、下面、或いは側面の何れかに設け、液体供給用パイプを各液体導入口に気体供給用パイプを気体導入口にそれぞれ連結し、且つ液体供給用パイプは加圧用ポンプに連結されたことを特徴とする気体含有液体製造装置。
【請求項２】
微細気泡発生装置は、有底円筒のスペ−スを有する容器本体と、同スペ−スの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記円筒形のスペース底部に開設された気体導入口と、前記円筒形スペ−ス底部の反対側の円筒形スペ−スの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成されてなる、請求項１記載の気体含有液体製造装置。
【請求項３】
タンクや加圧用ポンプその他配管類は、台車上に設置したものである請求項１記載の気体含有液体製造装置。
【請求項４】
タンクの上面は蓋で覆われており、該蓋下部と本体上部はクランプ及びフランジで締めつけ固定されているものである、請求項１記載の気体含有液体製造装置。
【請求項５】
ポンプ吸い込み口は、タンクの底部に設けた気体含有液体と液体との混合液の取り出し口に連結したものであり、途中にチャッキ弁を設けたものである請求項１記載の気体含有液体製造装置。
【請求項６】
気体含有液体の取り出し口は、コックを介して廃液パイプに連結されている請求項１記載の気体含有液体製造装置。
【請求項７】
気体は、水素ガス、空気、酸素、オゾンガス、窒素ガス、炭酸ガスである、請求項１又は請求項２記載の気体含有液体製造装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、気体含有濃度が高く、保持時間に優れたマイクロ・ナノバブルの極微細気体含有液体を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、水素水が生体内の代表的な活性酸素であるヒドロキシラジカルを還元消去することが分かり、水素ガスが様々な疾患の治療と予防、アンチエイジング、美容、スポーツ時の乳酸生成の抑制等に効果があることが明らかにされつつあり、水素を含有する飲料用液体特に水素水が飲料分野で注目されて来ている。
【０００３】
そして現在様々な水素水製造装置が提案されている。例えば、原料水に水素ガスを混合し、これを多孔質要素を通すことにより加圧水素水を製造するもの（特許文献１、特許文献２）、筒体の中にロ−タ−とステ−タを内装しモ−タで両者を相対的に回転させ、且つ両者の対抗面に周方向凹凸部を設け、この凹凸部で微小気泡を形成するもの（特許文献３）、原流体に高圧水を噴射して超微細気泡を発生させるもので、流路内に開口し複数のノズルとノズルに対抗する衝突部材及び原流体の出口を設けたもの（特許文献４）などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３９８４２７９号公報
【特許文献２】特許第４５４７５４３号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３７２０３号公報
【特許文献４】特開２０１１−２３００５５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１と特許文献２の発明は、多孔質要素を通すために大きな圧力をかけねばならず、効率が落ちるしコストもかかる。また、特許文献３と特許文献４の発明は機構が複雑すぎて、実際上製作するのに余分な手間と費用がかかる。また、衛生面での問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで、本考案者はこれらの問題を解決するために種々研究した結果、本考案を完成させたせもである。即ち、本考案は小型の微細気泡発生装置をタンクの外側に取り付け、微細気泡発生装置には液体供給用パイプと水素ガス供給用パイプを連結し、該微細気泡発生装置からの旋回気液混合体導出口をタンク内に臨ませ、微細気泡発生装置で水素ガス含有液体を製造するものである。
【０００７】
微細気泡とは、マイクロ・ナノバブルのことを言う。特に気泡の直径の大きさによって数百ｎｍまでのものをナノバブル、数百ｎｍから数十μｍまでのものをマイクロナノバブル、数十μｍから数百μｍまでのものをマイクロバブル、とに分かれる。本考案において、マイクロ・ナノバブルとは、ナノバブル、マイクロナノバブル、マイクロバブルの全てを含むものとし、また特に定義しないかぎり、ナノバブル、マイクロナノバブル、マイクロバブルがそれぞれ単一に存在する状態だけでなく、混在している状態をも含むものとする。
【０００８】  マイクロ・ナノバブルを発生させる装置としては、現在２つの形式のものが知られている。一つは、（公序良俗違反につき、不掲載）である。その他、特許文献１、２で示すような多孔質要素を用いるものや特許文献３、４で示すような各種機構を用いるものもある。【０００９】
この内、前者はポンプで圧力をかけた液体を側面から偏心状態で送り込むと、装置内で旋回運動をする。遠心力で液体が外側へ寄ることで中心部は圧力が下がり、吸気口から気体を吸い込む。液体は装置内側の外周を、気体は中心部を高速旋回（毎秒４００〜６００回転）する。この高速旋回する気体の空洞部が、噴出口前後で速度差を生じた結果、空気が回転切断される。その空気はまるできし麺のような平たい帯状となり、捩じられ、引きちぎられ、マイクロバブル（直径が１０μｍ〜数百μｍ以下の微細な気泡）となって噴出する（特許第３３９７１５４号等参照）。尚、この特許のと同じような原理で作動する気泡発生装置も幾種類か提供されているが、同様に本考案で使用可能なものである。
【００１０】
このマイクロバブルは、周囲の圧力が内部の圧力よりも高いため、次第に収縮してマイクロナノバブル（数百〜１０μｍ以下）、更にはナノバブル（数百ｎｍ以下）になると思われる。もっとも、現在ナノバブルは明確には観察されていない。
【００１１】
もう一つの方式は、ポンプ等で液体を加圧し、そこに空気を入れ、加圧下で空気を強制的に溶け込ます。この液体を圧力開放装置まで移送し気泡を発生させる。小さい気泡核が成長して白く見える気泡となる。前者に比べて、気泡の大きさは大きい。その他幾つかの方式があるが、超高速旋回方式のものがバブルの細やかさと気泡密度の点で最も優れている。尚、これらの各方式で発生する気泡は、周囲がマイナスに帯電しているため、寄り集まって大きくなることはない。
【００１２】
マイクロ・ナノバブルは、これを発生させる装置に液体を取り込み、装置外部から吸入した空気を液体に混合させて微細気泡を生じさせ、これを装置から噴出させることによって発生するものである。但し、これらのバブル発生装置は、装置を液の中に沈め、吸った液をポンプで加圧して装置に供給するものである。そのため不衛生であるし、装置の状況を目で確認することままならない。
【００１３】
そこで、本考案では、超高速旋回方式の微細気泡発生装置をタンクの外側に配置し、タンクの内部に微細気泡発生装置の旋回気液混合体導出口を開口した。加圧減圧式の微細気泡発生装置は構造上タンクの外側に配置することは出来ず、使用は超高速旋回方式のものに限られる。尚、この方式の最も大きな効果は、外気との遮断、密封性にある。このことが、高いサニタリー性を可能とする。また、微細気泡発生装置（長さ約１０ｃｍ前後、直径３〜４ｃｍ前後）の数はタンクの容量にもよるが５０Ｌや１００Ｌ程度のタンクなら２個ないし４個程度で十分である。
【００１４】
また、各微細気泡発生装置は前寄り側の側方に液体導入口、後端部に水素ガス導入口を設けるとともに処理済みの水素ガス含有液体の取り出し口をタンクの上面、下面、或いは側面の何れかに設け、液体供給用パイプを各液体導入口に、また水素ガス供給用パイプを水素ガス導入口にそれぞれ連結する。
【００１５】
用いる微細気泡発生装置の一例を示すと、有底円筒のスペ−スを有する容器本体と、同スペ−の内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口と、前記円筒形のスペース底部に開設された気体導入口と、前記円筒形スペ−ス底部の反対側の円筒形スペ−スの先部に開設された旋回気液混合体導出口とから構成される。また、液体供給用パイプは、液体供給元管とタンク底部に設けた水素ガス含有液体排出口の両方に連結している。水素ガス含有液体排出口は、タンクの清掃等のために水素ガス含有液体を排出するものである。
【００１６】
尚、水素ガスの水に対する溶解度は、常圧下では１.6ｐｐｍが限度といわれている。本考案の装置では１.0〜１.2ｐｐｍ以上の溶解度が実現できる。これは、本考案の微細気泡発生装置がマイクロからナノオーダーの超微細な気泡を発生させるためと思われる。そして、本考案装置で得られた水素ガス含有液体は、アルミ箔複合フイルム製の袋に充填しておくと半年でも１年でもそのままの水素ガス濃度が維持できる。
【００１７】
本考案装置で液体に含有溶解させる気体としては、水素ガス以外に空気、酸素、オゾンガス、炭酸ガス、窒素ガス等の各種ガスが含まれる。例えば、空気は調味液の浸透性を向上させるし（特許第４９５８３１９号）、酸素は洗顔水（特開１３−２２４９６）や植物供給水（特開２０１１−４４９１６）、オゾンガスは養殖に炭酸ガスは消火水（特開２００２−３５１５６）や浴用水（特開２０１３−６００１）、窒素ガスは洗浄水（特開２００５−、２７０７９３）などに用いられる。
【考案の効果】
【００１８】
本考案の効果は以上説明した通り、タンクの外側に１個乃至数個の微細気泡発生装置を配置し、各微細気泡発生装置は前寄り側の側方に液体導入口、後端部に水素ガス導入口を設けるとともにタンクの内部に該微細気泡発生装置の旋回気液混合体導出口を開口したものである。従って、簡単な構造でありながら、高濃度の水素ガス含有液体が確実に得られ、且つ衛生的である。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】水素ガス含有液体製造装置の一例を示す正面図である。（実施例１）
【図２】同じく左側面図である。（実施例１）
【図３】同じく平面図である。（実施例１）
【図４】同じくポンプ部の平面図である。（実施例１）
【図５】同じく微細気泡発生装置の作動原理図である。（実施例１）
【考案を実施するための形態】
【００２０】
タンクの外側に微細気泡発生装置を配置することにより、衛生適に水素ガス含有液体を製造する装置を提供する。
【実施例１】
【００２１】
図１は水素ガス含有液体製造装置の一例を示す正面図、図２は同じく左側面図、図３は同じく平面図、図４は同じくポンプ部の平面図、図５（ａ）は微細気泡発生装置の一例を示す左側面図、図５（ｂ）は同じく正面図である。
【００２２】
この水素ガス含有液体製造装置１は、タンク２の外側に２個の微細気泡発生装置３、３を配置し、各微細気泡発生装置３は前寄り側の側方に加圧液体導入口３ａ、後端部に水素ガス導入口３ｂを設けるとともにタンク２の内部に該微細気泡発生装置の旋回気液混合体導出口３ｃを開口している。また、処理済みの水素ガス含有液体４の取り出し口５をタンクの上面に設け、液体供給用パイプ６を各液体導入口３ａに水素ガス供給用パイプ７を水素ガス導入口３ｂにそれぞれ連結している。水素ガス供給用パイプ７は水素ボンベ８に連結され、液体供給用パイプ６は加圧用ポンプ９に連結されている。水素ボンベ８の代わりに、水素ガス発生装置に連結してもよい。
【００２３】
符号１０は液体（原液）入り口であり、ここに液体供給本管１１を連結して一次側の液体１２を圧入する。そして、液体１２がタンク２内に十分溜まった段階で、水素ガス含有液体４の取り出し口１３から加圧用ポンプ９で吸引し、液体供給用パイプ６を介して微細気泡発生装置３に供給し、ここでマイクロ・ナノバブル２１を発生させ、タンク２内の飲料液体１２を水素ガス含有液体４に変えていく。
【００２４】
液体入り口１０は、水素ガス含有液体４の混合物取り出し口１３に連結されている。取り出し口１３はコック１４を介して廃液パイプ１５に連結されている。廃液パイプ１５は、タンク２内部を清掃したりタンク２の底に汚れ等が溜まった場合、それを除去するためのものである。符号２４はチャッキ弁（逆止弁）で、→方向のみに液体を流通させる。尚、図示のタンクは円筒状であるが、タンクの形状と円筒状にかぎらず、角柱状その他の多角柱状のものでも構わない。但し、円柱状以外だと、角部の清掃が振りにくい問題はある。
【００２５】
液体供給用パイプ６は、二股もしくは多岐に分かれて各微細気泡発生装置の液体導入口３ａに連結されるが、その途中において送液調整用のコック１６、１６が設けられ、液体導入口３ａの前側に圧力計１７、１７が設けられている。コック１６は、何れかの微細気泡発生装置への送液量を調整するもので、圧力計１７は微細気泡発生装置への送液圧力をチェックするもので、本実施例では液体或いは水素ガス含有液体を０.2Ｍパスカル〜０.6Ｍパスカルの圧力で送液する。また、送液量は２つの微細気泡発生装置で１０〜２５Ｌ／分である。尚、水素ボンベ８から送る水素ガスの量は１００ｍＬ／分〜１０００ｍＬ／分程度である。
【００２６】
本実施例では、タンク２や加圧用ポンプ９、水素ガス供給用パイプ７や液体供給用パイプ６等のその他配管類は、台車１８上に設置されている。これは、全体の機動性やまとまりを考慮に入れたもので、必ずしも必要ではない。一方、本例ではタンク２の上面は蓋２Ａで覆われており、該蓋２Ａの下部と本体２Ｂの上部はクランプ１９で締めつけ固定されている。これは、タンク２の内部を清掃するのに便利なためである。また、タンク蓋２Ａの上面には圧力計２０が設けられている。これは、タンク２内部に液体１２や水素ガス含有液体４が溜まり過ぎた場合をチェッツクするためのものである。符号２０ａは、温度計である。
【００２７】
次に、超高速旋回方式の微細気泡発生装置について説明する。この微細気泡発生装置３は、図５に示すように、有底円筒のスペ−スを有する容器本体３ｄと、同スペ−スの内壁円周面の一部にその接線方向に開設された加圧液体導入口３ａと、前記円筒形のスペース底部に開設された気体導入口３ｂと、前記円筒形スペ−ス底部の反対側の円筒形スペ−スの先部に開設された旋回気液混合体導出口３ｃとから構成されている。
【００２８】
図５は、マイクロバブルを発生させる原理図で、まず、ポンプ９で圧力を掛けた液体（水その他の飲料）１２を微細気泡発生装置３に送り込むと、装置３内で液体１２が旋回運動Ｓをする。装置３内部では、遠心力で液体１２が外側へ寄ることで中心部は圧力が下がり、水素ガス導入口３ｂから水素２１を吸い込む（自吸）。装置３内で液体と気体が旋回運動Ｓをする。その回転数は毎秒４００〜６００回転以上にもなる。液体１９は装置の外周を、水素ガス２１は中心部が超高速で旋回する。この超高速旋回する水素ガス２１の空洞部が、噴出前後で速度差を生じた結果、水素ガス２１が回転切断され、マイクロバブル２２となって装置３の出口（旋回気液混合体導出口）３ｃから噴出する。そして、マイクロバブル２２は周囲の圧力に押されてナノバブルにまで縮小すると思われる。尚、符号２３は電源ボックスである。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
タンクの外側に超高速旋回方式の微細気泡発生装置を配置し、旋回気液混合体導出口をタンク内部に開口することにより、衛生的で確実な水素ガス含有液体の製造を可能とする。
【符号の説明】
【００３０】
１      水素ガス含有液体製造装置
２      タンク
２Ａ    タンクの蓋
２Ｂ    タンクの
３      微細気泡発生装置
３ａ    加圧液体導入口
３ｂ    水素ガス導入口
３ｃ    旋回気液混合体導出口
３ｄ    容器本体
４      水素ガス含有液体
５      水素ガス含有液体の取り出し口
６      液体供給用パイプ
７      水素ガス供給用パイプ
８      水素ボンベ若しくは水素ガス発生装置
９      加圧送液用ポンプ
１０      液体入り口
１１      液体供給本管
１２      液体
１３      液体と水素ガス含有液体の混合物取り出し口
１４      コック
１５      廃液パイプ
１６      コック
１７      圧力計
１８      台車
１９      クランプ
２０      圧力計
２０ａ    温度計
２１      水素ガス
２２      マイクロバブル
２３      電源ボックス
２４      チャッキ弁（逆止弁）
Ｓ      旋回
【図１】
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【図２】
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【図３】
0003185776.tif 000005
【図４】
0003185776.tif 000006
【図５】
0003185776.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月4日(2013.7.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
マイクロ・ナノバブルを発生させる装置としては、現在２つの形式のものが知られている。一つは、超高速旋回方式、もう一つが、加圧減圧方式である。その他、特許文献１、２で示すような多孔質要素を用いるものや特許文献３、４で示すような各種機構を用いるものもある。