(57)【要約】【課題】簡単な構成で水中に多量の空気を溶解させると同時に、その中に多量の微細な気泡を包含させた高性能水を発生させることができる空気溶解水発生装置を提供する。【解決手段】空気３４と水１２とを混合して泡沫水１３を発生させる泡沫水発生部４と、この泡沫水発生部４の下流側に設けられ泡沫水１３を濡れ壁材１１に接触させて水１２に空気３４を溶解させる第１の空気溶解部１０と、  この第１の空気溶解部１５の下流側に設けられ泡沫水１３を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させて水に空気を溶解させる第２の空気溶解部１５とを有することを特徴とする空気溶解水発生装置１による。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器と、この容器内において空気と水とを混合して泡沫水を発生させる泡沫水発生部と、
この泡沫水発生部の下流側に設けられ前記泡沫水を濡れ壁材に接触させて水に空気を溶解させる第１の空気溶解部と、
この第１の空気溶解部の下流側に設けられ前記泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させて水に空気を溶解させる第２の空気溶解部とを有することを特徴とする空気溶解水発生装置。
【請求項２】
容器と、この容器内において空気と水とを混合して泡沫水を発生させる泡沫水発生部と、
この泡沫水発生部の下流側に設けられ前記泡沫水を濡れ壁材に接触させて水に空気を溶解させる第１の空気溶解部と、
この第１の空気溶解部の下流側に設けられ前記泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組み合わせに接触させて水に空気を溶解させる第２の空気溶解部と、
この第２の空気溶解部の下流側に設けられ前記泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させて水に空気を溶解させる第３の空気溶解部とを有することを特徴とする空気溶解水発生装置。
【請求項３】
前記第２の空気溶解部の粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つ、又は／及び、アスコルビン酸又は活性炭の少なくともいずれか１つから成ることを特徴とする請求項１記載の空気溶解水発生装置。
【請求項４】
前記第２の空気溶解部の前記粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、下記の（１）又は（２）のいずれか一方から成り、前記第３の空気溶解部の前記粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、下記の（１）又は（２）のうち、前記第２の空気溶解部において選択されない他方から成ることを特徴とする請求項２に記載の空気溶解水発生装置。
（１）イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つ
（２）アスコルビン酸又は活性炭の少なくともいずれか１つ
【請求項５】
前記濡れ壁材は、凸面体又は網体であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置。
【請求項６】
前記濡れ壁材の表面は、親水性を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置。
【請求項７】
前記第１の空気溶解部を設けることなく、この第１の空気溶解部に代えて、前記第２の空気溶解部を前記泡沫水発生部の下流側に設けることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置。
【請求項８】
前記容器は密閉容器であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡単な構成で水中に多量の空気を溶解させると同時に、その中に高密度に微細気泡を包含させた高性能水を発生させることができ、また、硬水を軟水化し、さらに、水中の塩素イオンを失活又は吸着除去することができる空気溶解水発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品の部品・製品から食器、衣類、車、人体、ペット等の洗浄は必須の作業である一方、洗浄のための洗剤や有機溶剤は環境汚染の原因となったり、作業者の健康を害するおそれがあった。
また、特に工業製品の部品・製品の洗浄の分野においては、クロロフルオロカーボン（いわゆるフロン）を用いた脱脂洗浄が盛んに行われていたが、オゾン層破壊の現状が世界的に認知され、環境破壊への危惧から、フッ素系の有機溶剤やハロゲンを含まない有機溶剤（炭化水素系、アルコール系）が開発され使用されるようになったが、これらはコストが高い上、依然として作業者の健康に悪影響を及ぼす可能性があった。
このような事情に対処するため、近年、洗剤や有機溶剤の使用量を大幅に削減することができる微細気泡（いわゆるマイクロバブル）を用いた洗浄方法が注目されており、空気等の微細気泡を発生させるための発明がいくつか開示されている。このような微細気泡による洗浄方法は、安全性や環境保護の観点から特に人体の洗浄において注目されており、この分野でも既にいくつか発明が開示されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、「浴槽装置」という名称で、入浴時の垢落とし等の手間を簡略化することができる浴槽装置に関する発明が開示されている。
このような特許文献１に記載の発明は、浴槽に供給する水を軟水化するための軟水器と、微細気泡発生装置とを備えたことを特徴とするものであり、洗浄水の海面活性作用を高め、肌への接触感覚を柔らかなものにすると同時に、肌にしっとり感を与えることができるという効果を有する。
【０００４】
また、特許文献２には、「気泡発生方法および気泡発生装置」という名称で、微小気泡を高密度に含有する液体を提供するための気泡発生方法およびその装置に関する発明が開示されている。
特許文献２に記載の発明は、気液混合水を固体の表面に接触するように保持し、この固体を振動させて気液混合水に衝撃を与えることで気泡を微小化することを特徴とするものであり、微細な気泡を発生させることができるという効果を有する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１７８６４８号公報
【特許文献２】特開２００５−１３８０２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述の従来技術である特許文献１に開示される発明においては、軟水と微細気泡による洗浄効果は浴槽内においてのみ期待することが可能である。  つまり、特許文献１に記載の発明は、軟水化され微細気泡を含有した液体を発生させて吐出するための装置ではないので、高い洗浄力を有する気液混合水をシャワー等の洗浄設備に用いる場合には、別途ポンプ等で浴槽から汲み出す必要があり煩雑であった。
【０００７】
また、特許文献２に記載の発明においては、微細な気泡を発生させることが可能であるものの、微細な気泡を発生させるためには気泡を含有させた液体を保持する保持容器に打撃を与え続ける必要があり、液体の保持部分が劣化し易く破損し易いという課題があった。
また、特許文献２に記載の発明においては、液体に打撃を与えるための振動設備を設ける必要があり、装置自体が複雑となり、しかも高価になる可能性があった。
【０００８】
本発明はかかる従来の事情に対処してなされたものであり、簡単な構成で水中に多量の空気を溶解させると同時に、その中に高密度に微細気泡を包含させた高性能水を発生させることができ、また、硬水を軟水化し、さらに、水中の塩素イオンを失活又は吸着除去することができる空気溶解水発生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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明である空気溶解水発生装置は、容器と、この容器内において空気と水とを混合して泡沫水を発生させる泡沫水発生部と、この泡沫水発生部の下流側に設けられ泡沫水を濡れ壁材に接触させて水に空気を溶解させる第１の空気溶解部と、この第１の空気溶解部の下流側に設けられ泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させて水に空気を溶解させる第２の空気溶解部とを有することを特徴とするものである。
上記構成の発明において、泡沫水発生部は空気と水とを混合して泡沫水を発生させるという作用を有する。
また、第１の空気溶解部は、泡沫水を濡れ壁材の表面に接触させることにより空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解を促進するという作用を有する。
さらに、第２の空気溶解部は、泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させることで、再度空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解を促進するという作用を有する。
【００１０】
請求項２記載の発明である空気溶解水発生装置は、容器と、この容器内において空気と水とを混合して泡沫水を発生させる泡沫水発生部と、この泡沫水発生部の下流側に設けられ泡沫水を濡れ壁材に接触させて水に空気を溶解させる第１の空気溶解部と、この第１の空気溶解部の下流側に設けられ泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組み合わせに接触させて水に空気を溶解させる第２の空気溶解部と、この第２の空気溶解部の下流側に設けられ泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させて水に空気を溶解させる第３の空気溶解部とを有することを特徴とするものである。
上記構成の発明において、泡沫水発生部は空気と水とを混合して泡沫水を発生させるという作用を有する。
また、第１の空気溶解部は、泡沫水を濡れ壁材の表面に接触させることにより空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解を促進するという作用を有する。
さらに、第２の空気溶解部は、泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させることで、再度空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解を促進するという作用を有する。
そして、第３の空気溶解部において、泡沫水を粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触させることで、さらに空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解を促進するという作用を有する。
【００１１】
請求項３記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項１記載の空気溶解水発生装置であって、第２の空気溶解部の粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つ、又は／及び、アスコルビン酸又は活性炭の少なくともいずれか１つから成ることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１記載の発明の作用と同じ作用に加え、イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つは、水中のマグネシウムイオンおよびカルシウムイオンを除去して水を軟水化するという作用を有する。
また、アスコルビン酸は、水中の塩素イオンと化合して水素イオンを失活させるという作用を、また、活性炭は、水中の塩素イオンを吸着除去するという作用をそれぞれ有する。
【００１２】
請求項４記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項２に記載の空気溶解水発生装置であって、第２の空気溶解部の粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、下記の（１）又は（２）のいずれか一方から成り、第３の空気溶解部の粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類を組み合わせたものは、下記の（１）又は（２）のうち、第２の空気溶解部において選択されない他方から成ることを特徴とするものである。
（１）イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つ
（２）アスコルビン酸又は活性炭の少なくともいずれか１つ
上記構成の発明は、請求項２に記載の発明の作用と同じ作用を有する。
また、第２の空気溶解部又は第３の空気溶解部において、イオン交換樹脂又は合成ゼオライト又はイオン吸着材の少なくともいずれか１つは、水中のマグネシウムイオンおよびカルシウムイオンを除去して水を軟水化するという作用を有する。
さらに、第２の空気溶解部又は第３の空気溶解部において、アスコルビン酸又は活性炭の少なくともいずれか１つは、水中の塩素イオンを失活させるという作用を、又は、水中の塩素イオンを吸着するという作用を、あるいは、この両方の作用を同時に有する。
【００１３】
請求項５記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置であって、濡れ壁材は、凸面体又は網体であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発明の作用と同じ作用に加え、泡沫水と固体の接触面積を増大させると同時に、泡沫水の流路の撹乱を妨げるという作用を有する。
【００１４】
請求項６記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置であって、濡れ壁材の表面は、親水性を有することを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の発明の作用と同じ作用に加え、濡れ壁材の表面が親水性を有することで、濡れ壁材の表面において泡沫水を広がらせるという作用を有する。
【００１５】
請求項７記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置であって、第１の空気溶解部を設けることなく、この第１の空気溶解部に代えて、第２の空気溶解部を泡沫水発生部の下流側に設けることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、泡沫水発生部において発生した泡沫水が第２の空気溶解部を構成する、粒状体又は繊維体又は多孔体、あるいはこれらのうちの２種類又は３種類の組合せに接触することで、空気と水との接触面積を増大させて、水への空気の溶解が促進されるという作用を有する。
【００１６】
請求項８記載の発明である空気溶解水発生装置は、請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の空気溶解水発生装置であって、容器は密閉容器であることを特徴とするものである。
上記構成の発明は、請求項１乃至請求項７のそれぞれの発明の作用に加え、容器を密閉容器にすることで、容器内に水を供給した場合に水に接触する空気の圧力を高めるという作用を有し、この作用により水への空気の溶解を促進できるという作用を有する。
【発明の効果】
【００１７】
以上説明したように、本発明の請求項１に記載の気体溶解水発生装置によれば、空気と水との接触面積が増大することで水に効率よく空気を溶解させることができるという効果を有する。さらに、請求項１に記載の気体溶解水発生装置によれば、水中に高密度に微細気泡を包含する気液溶解水を発生させることができるという効果を有する。
また、上述のような気液溶解水中の微細気泡は、油分を吸着除去するという効果を有する。このため、工業製品の部品・製品から食器、衣類、車、人体、ペット等の洗浄作業において洗剤を用いることなしに高い洗浄効果が発揮される。
また、請求項１に記載の気体溶解水発生装置によれば、水中に多量の空気を溶解させることができるので、水中の好気性微生物の活動を促進すると同時に、嫌気性微生物の活動を抑制するという効果が期待できる。この結果、家庭用又は業務用排水から悪臭が発生するのを防止することができるという効果を期待できる。
さらに、請求項１に記載の発明によれば、上述のような効果を有するため、水耕栽培あるいは土壌中において植物を栽培する際に、植物の根に十分な酸素や窒素を供給しながら老廃物をスムースに除去するという効果が期待できる。この結果、作物の生育を促進することができるという効果が発揮される。
また、請求項１に記載の発明によれば、水中又は海水中に多量の空気を溶解させることができると同時に、空気を微細気泡として高密度に水中に包含させることができるので、甲殻類、魚類、藻類、貝類等の水産物の養殖に用いた場合に、被養殖対象の成育を促進することができるという効果も期待できる。
【００１８】
本発明の請求項２記載の気体溶解水発生装置は、第３の空気溶解部を備えることで、請求項１に記載の発明に比べて、水への空気の溶解を一層促進すると同時に、水中に包含される微細気泡を一層高密度にすることができるという効果を有する。
この結果、請求項１に記載の発明のそれぞれの効果を一層促進することができる。
【００１９】
本発明の請求項３記載の空気溶解水発生装置によれば、水中に微細気泡を高密度に有包含させた気液溶解水を発生させることができるという効果を有する。また、上述のような気液溶解水中の微細気泡は、油分を吸着除去するという効果を有するため、洗剤等を用いることなく被洗浄対象を洗浄できるという効果が期待できる。
また、気液溶解水中のカルシウムイオンやマグネシウムイオンを除去して軟水化することにより、特に、工業製品の部品・製品から食器、衣類、車、人体、ペット等の洗浄作業において洗剤を用いる場合に、洗剤の固着を防止して発泡を促進するという効果を有する。この結果、被洗浄対象の洗浄効果を高めることができるという効果を有する。
また、空気溶解水中の塩素イオンを失活又は吸着させることで、特に、被洗浄対象が人体やペットである場合に、皮膚への刺激を低減して炎症や肌荒れの発生を防止することができるという効果を有する。
【００２０】
本発明の請求項４記載の気体溶解水発生装置によれば、請求項３に記載の発明のそれぞれの効果と同じ効果に加え、これらの効果を一層促進することができる。
【００２１】
本発明の請求項５記載の気体溶解水発生装置によれば、第１の気体溶解部における濡れ壁材を凸面体又は網体とすることで、その表面を流動する泡沫水との接触面積が広がり、空気の溶解効率を高めることができるという効果を有する。
この結果、請求項１乃至請求項４に記載のそれぞれの効果を促進させることができる。
【００２２】
本発明の請求項６記載の気体溶解水発生装置によれば、濡れ壁材の表面が親水性を有することにより、濡れ壁部材の表面に泡沫水を広げさせることができる。
この結果、濡れ壁部材の表面を泡沫水が流動する際の水と空気の接触面積が増えて、水に溶解する酸素の量を増加させることができるという効果を有する。
従って、請求項１乃至請求項５に記載のそれぞれの効果を促進させることができる。
【００２３】
本発明の請求項７記載の気体溶解水発生装置によれば、請求項１乃至請求項４に記載のそれぞれの発明の効果において、第１の空気溶解部による効果は発揮されないものの、請求項１乃至請求項４に記載のそれぞれの気体溶解水発生装置を小型化できるという効果を有する。
【００２４】
本発明の請求項８記載の気体溶解水発生装置によれば、請求項１乃至請求項７に記載のそれぞれの効果に加えて、容器を密閉容器とすることでこの容器に水を供給した際に、容器内の空気の圧力を高めることができるという効果を有する。
この結果、水への空気の溶解がさらに促進されて、微細気泡を高密度に含有した空気溶解水を短時間で製造することができるという効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の最良の実施の形態に係る空気溶解水発生装置について図１及び図２を参照しながら説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態に係る空気溶解水発生装置を示す断面図である。
図１に示すように、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１は、容器２の内部が仕切壁２９〜３１により仕切られ、泡沫水発生部４の下流側に第１の空気溶解部１０が、その下流側に軟水化部１５及び塩素失活部２１が直列状に連結され、給水口３３から吐出口２６に向う流路が形成されたものである。
より具体的には、容器２の外壁と仕切壁２９により形成される空間内に収容部２ａが設けられ、この上部に合成樹脂製又はゴム製の弾性体３２を介して給水口３３が形成されており、この給水口３３には、容器２の内側に給水配管３が挿入されている。
そして、容器２の内側に配置される給水配管３の端部には泡沫水発生部４が設けられている。
この泡沫水発生部４は、外筒５の内側の同心上に、外筒５よりも直径が小さい内筒６が収容され、外筒５の内周面と内筒６の外周面との間に給気用の間隙７が形成されている。
また、内筒６の下方開口部は、メッシュ８又は、平面上に多数の貫通孔が設けられた被覆材で被覆されており、メッシュ８の網目又は被覆材の貫通孔を、水１２が透過可能に構成されている。
このような泡沫水発生部４によれば、給水配管３から外筒５内へ導出される水１２が、内筒６内を通過する際に間隙７から吸引される空気３４を包含し、さらに、空気３４を包含した水１２がメッシュ８を通過することで泡沫水１３が形成される仕組みになっている。
なお、上述のような泡沫水発生部４に代えて、気液混合用のアスピレータをこの部分に設けた場合でも同様の効果が期待できる。
【００２７】
さらに、泡沫水発生部４の下流側には、濡れ壁材１１を備えた第１の空気溶解部１０が設けられている。
このように、泡沫水発生部４の下流側に濡れ壁材１１を設けることで、泡沫水１３が濡れ壁材１１の表面を通過する際に、泡沫水１３が濡れ壁材１１の上面１１ａ上に広がり、このとき、泡沫水１３における水１２と空気３４の接触面積が増大して、水１２中への空気３４の溶解が促進されるのである。
よって、泡沫水１３を流動させるだけで、空気３４を水１２に効率よく溶解させることができ、この結果、泡沫水１３中に空気３４が過度に溶解した気体溶解水１４を発生させることができるという効果を有する。
【００２８】
ここで、第１の空気溶解部１０に設けられる濡れ壁材１１の形状について図２を参照しながら詳細に説明する。
図２（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ、本実施の形態に係る濡れ壁材を示す概念図である。なお、図１に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、空気３４と水１２の接触面積を広げることにより、水１２への空気３４の溶解を促進している。このような効果は、いわゆる濡れ壁効果として知られており、この濡れ壁効果が本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１において十分に発揮されるためには、泡沫水１３が濡れ壁材１１の上面を、静かに流れることが望ましい。
よって、第１の空気溶解部１０に設けられる濡れ壁材１１は、泡沫水１３の流路を必要以上に撹乱することがないように、かつ、空気３４とあるいは泡沫水１３に包含される空気３４と水１２の接触面積が広くなるように、濡れ壁材１１を凸面体状とし、さらに濡れ壁材１１の突部を泡沫水１３の流れの上流側に向けている。
【００２９】
また、濡れ壁材１１の形状は、図１及び図２（ａ）に示すような半球状以外にも、例えば、図２（ｂ）に示す濡れ壁材３５のように凸状部が略流線形あるいは略紡錘形をなす曲面により構成されるものや、図２（ｃ）に示す濡れ壁材３６のように凸状部が円錐又は多角錐状であってもよい。また、濡れ壁材１１は、図２（ｄ）に示す濡れ壁材３７のように、凸状体の表面に泡沫水１３が流れる方向と略平行に、又は、泡沫水１３が流れる方向と交わる方向にそれぞれ複数の溝部や段部を設けてもよい。
この場合、濡れ壁材３７の表面積が広くなるということはすなわち、その上面を流れる水１２と空気３４の接触面積が広がることであり、この結果、空気３４の水１２への溶解を促進することができるという効果が期待できる。
さらに、濡れ壁材１１は、図２（ｅ）〜（ｈ）に示す濡れ壁材３８〜４１のように、その水平断面が泡沫水１３の流れの上流側及び下流側に向うにつれて縮径する形状でもよい。
このとき、濡れ壁材１１と濡れ壁材３８、濡れ壁材３５と濡れ壁材３９、濡れ壁材３６と濡れ壁材４０、濡れ壁材３７と濡れ壁材４１のそれぞれの表面積を比較した場合、後者は前者の２倍の表面積を有しているため、水１２に対する空気３４の溶解量を増加させることができるという効果が期待できる。
また、濡れ壁材１１は図２で説明した形状以外にも、網目状でも良い。
この場合も、泡沫水１３との接触面積が広くなるので、高い空気溶解効果が期待できる。
【００３０】
再び図１の説明に戻るが、第１の空気溶解部１０において泡沫水１３を濡れ壁材１１の表面１１ａ上に十分に広がらせるためには、上面１１ａが親水性を有していることが望ましい。
一般に、物体の表面における親水性は、その表面の濡れ性によって示されることが知られており、より具体的には、濡れ性とは、気体中で固体の表面に液体を載置した場合の、固体と液体の界面張力, 固体と気体の界面張力, 気体と液体の界面張力の三つの張力がつり合った時の接触角θで表わされるものであり、特にθ≧９０°を満たす場合、液体が固体の表面に広がり易い。
このため、本実施の形態に係る濡れ壁材１１は、その上面１１ａと水１２の接触角θが、θ≧９０°を満たすものであることが望ましい。
【００３１】
このように、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、泡沫水発生部４において生成された泡沫水１３を濡れ壁材１１に接触させることで水１２と空気３４の接触面積を増大させることができ、水１２中に効率良く空気３４を溶解させた気体溶解水１４を発生させることができるという効果が発揮されるのである。
なお、容器２の上部には、外部の空気３４を収容部２ａ内に導くための給気口９が設けられており、この給気口９から収容部２ａ内に導入された空気３４が間隙７から泡沫水発生部４の内部に供給されて水１２と混合されるよう構成されている。
また、給気口９の開口部にはバルブ４７が設けられており、給気口９を開閉可能にしている。なお、バルブ４７の作用及び効果については後述する。
【００３２】
次に、第１の空気溶解部１０において生じた気体溶解水１４は、仕切壁３０と仕切壁２９により形成される空間を介して、仕切壁３０と仕切壁３１により形成される空間に導かれ、この空間に収容される軟水化部１５の内部を透過する際に、水１２中のマグネシウムイオンやカルシウムイオンが除去されて軟水化される。
本実施の形態に係る軟水化部１５は、図１に示すように、仕切壁３０と仕切壁３１により形成される空間内に、イオン交換樹脂からなる多数の粒状体１９が収容されたカートリッジ１６が設けられたものである。
そしてこのカートリッジ１６の上面には、気体溶解水１４をカートリッジ１６の内側に導入するための流入口１７が複数形成され、さらにカートリッジ１６の下面には、カートリッジ１６内において軟水化された軟水２０を導出するための排出口１８が複数設けられている。
よって、上述のような軟水化部１５に気体溶解水１４を透過させた場合に、気体溶解水１４と粒状体１９が接触し、このとき、気体溶解水１４中のマグネシウムイオンやカルシウムイオンが他の陽イオンに置換される。この結果、水１２が軟水２０になるのである。
【００３３】
また、第１の空気溶解部１０から導出される気体溶解水１４は、特に図示しないが微細気泡を高密度に包含して白濁している。
このため、上述のような気体溶解水１４が粒状体１９に接触することで、気体溶解水１４中の空気３４からなる気泡が押し延ばされて空気３４と溶解水１４の接触面積が増大し、空気３４を更に溶解水１４に効率よく溶解させることができるという効果が発揮される。
よって、軟水２０中に溶存する空気３４量を、気体溶解水１４に溶解する空気３４量よりも多くすることができるという優れた効果が発揮されるのである。
【００３４】
また、粒状体１９を濡れ壁材として作用させるためには、粒状体１９の表面が親水性を有することが望ましく、より具体的には、粒状体１９は、その表面に液体を載置した場合の接触角θが、θ≧９０°を満たすものであることが望ましい。
なお、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、水１２中のマグネシウムイオンやカルシウムイオンを除去するための軟水化物質、すなわち粒状体１９にイオン交換樹脂を採用しているが、粒状体１９は必ずしもイオン交換樹脂である必要はなく、硬水を軟水化させる作用を有するものであればどのようなものでもよく、例えば、合成ゼオライトやイオン吸着材を単体で用いてもよく、あるいは、イオン交換樹脂、合成ゼオライト、イオン吸着材のうちの２種類又は３種類を組み合わせて用いてもよい。
特に、給水配管３から供給される水１２が軟水である場合には、粒状体１９が硬水を軟水化する作用を有する必要はなく、水１２中に効率良く空気３４を溶解させるために、単に濡れ性の高い材料で粒状体１９を構成してもよい。
また、カートリッジ１６においては、その内部に収容される物質の表面積が広いほど、空気３４の溶解効果が高まるので、カートリッジ１６に収容される物質の形態を、粒状体１９以外の、例えば、繊維状や多孔体としてもよい。あるいは、粒状体１９、繊維体、多孔体のうちの２種類又は３種類を組み合わせた形態としてもよい。
【００３５】
さらに、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、容器２の上面にカートリッジ１６を取り出して交換するための取出口４２が設けられ、この取出口４２には第１の蓋体２ｂが枢軸部２ｃを基軸に回動可能に覆設されている。
そして、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１では、空気溶解水発生装置１を使用しない場合に、容器２の底部に余剰水を外部に排出するための排水口４８ａ,４８ｂが設けられており、さらに、この排水口４８ａ,４８ｂを開閉可能にするためのバルブ４９が取設されている。
このように、給気口９にバルブ４７を設け、さらに排水口４８ａ, ４８ｂにバルブ４９を設けて、初めに空気を封入した後、給気口９のバルブ４７及び排水口４８ａ，４８ｂのバルブ４９を閉止して、さらに、吐出口２６を閉止して、容器２を密閉可能とした場合には、容器２内に給水口３３から水１２が流入することで容器２内の空気３４の圧力が高まり、水１２への空気３４の溶解効果を促進することができる。図１には、図示されていないが、吐出口２６の下流側にも開閉可能なバルブを設けることが望ましい。また、第１の蓋体２ｂや第２の蓋体２ｅと取出口４２，４６との間には容器２を密閉可能とするためにゴム製のパッキンや金属製のシールリングなどの封止部材を設けることが望ましい。さらに、弾性体３２も封止機能を備えたものであることが望ましい。
以上のことから、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１における第１の空気溶解部１０や、軟水化部１５、又は塩素失活部２１における水１２への空気３４の溶解効果を一層促進することができるという効果を有する。
この結果、空気溶解水発生装置１により空気３４が過溶解しかつ、微細気泡を高濃度に包含する高性能水２５を短時間で発生させることができるという優れた効果が期待できる。
なお、本実施の形態においては、排水口４８ａ，４８ｂに共通のバルブ４９を設けるように図示しているが、もちろん個別にバルブを設けてもよいことは言うまでもない。
【００３６】
続いて、軟水化部１５の下流側に接続される塩素失活部２１について詳細に説明する。
図１に示すように、容器２の外壁と仕切壁３１により形成される空間には塩素失活部２１が設けられている。
本実施の形態に係る塩素失活部２１は、軟水化部１５の下流側にアスコルビン酸（ビタミンＣ）からなる多数の粒状体４３が収容されたカートリッジ２２が設けられたものである。
本実施の形態に係るカートリッジ２２ｂは、外筒４５と内筒４４を有する２重円筒状であり、内筒４４の外壁と外筒４５の内壁により形成される空間にはアスコルビン酸（ビタミンＣ）からなる多数の粒状体４３が収容されている。
また、カートリッジ２２の下面には、軟水２０を粒状体４３が収容される空間に導入するための第１の流入口２３ａが設けられ、また、カートリッジ２２の上面には粒状体４３が収容される空間からアスコルビン酸が溶出した２０、すなわち高性能水２５を吐出口２６側に導出するための排出口２４ａが設けられている。
さらに、カートリッジ２２には、内筒４４の上下開口部が開放されて、第２の流入口２３ｂと排出口２４ｂを形成しており、軟水化部１５において発生した軟水２０の一部が、粒状体４３と接触することなく吐出口２６側へと導出されるよう構成されている。
【００３７】
通常、水道水には殺菌等の目的で塩素が添加されているのであるが、この塩素は、水１２内において塩素イオンとして存在しており、特に、肌に触れると皮膚を刺激して、炎症や肌荒れの原因になることが知られている。
このため、給水配管３から送給される水１２が塩素を含む場合でかつ、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１により作製した高性能水２５を人の体の洗浄に用いる場合には、水１２中の塩素イオンを失活させるか、除去することが望ましい。
そこで、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１では、軟水化部１５の下流側に塩素失活部２１を設け、水１２中にアスコルビン酸を溶出させ、塩素イオンとアスコルビン酸を化合させて失活させている。
この場合、軟水２０にアスコルビン酸を溶出させるために、全ての軟水２０を粒状体４３に接触させる必要はないので、空気溶解水発生装置１から導出される高性能水２５の吐出力の低下を防止する目的も兼ねて、軟水２０の一部を粒状体４３に接触させることなく塩素失活部２１の下流側に導出しているのである。
【００３８】
なお、水１２中の塩素イオンの作用を低減するには、水１２中から塩素イオンを除去しても良く、この場合、水１２中の塩素イオンを吸着除去するための物質として粒状の活性炭用いてもよい。
この場合、水１２中の塩素イオンは活性炭と接触しなければ除去することができないので、粒状の活性炭を充填するカートリッジは、上述のカートリッジ１６と同様の構造にする必要がある。
さらに、より高精度に水１２中の塩素イオンを除去する必要がある場合には、カートリッジ１６と同様の構造を有するカートリッジ内に、アスコルビン酸と活性炭の両方を収納し、その中に軟水２０を透過させればよい。
このように塩素失活部２１に軟水２０を透過させることで、塩素イオンを失活させることができるという効果が発揮される。
【００３９】
また、軟水化部１５から導出される軟水２０も、特に図示しないが微細気泡を高密度に包含して白濁している。
このため、上述のような軟水２０が粒状体４３に接触することで、軟水２０中の空気３４からなる気泡が押し延ばされて空気３４と軟水２０の接触面積が増大し、空気３４を更に軟水２０に効率よく溶解させることができるという効果が発揮される。
よって、高性能水２５中に溶存する空気３４の量を、軟水２０に溶解する空気３４の量よりも多くすることができるという優れた効果が発揮されるのである。
【００４０】
また、粒状体４３を濡れ壁材として作用させるためには、粒状体４３の表面が親水性を有することが望ましく、より具体的には、粒状体４３は、その表面に液体を載置した場合の接触角θが、θ≧９０°を満たすものであることが望ましい。
なお、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、水１２中の塩素イオンを失活あるいは吸着除去するための物質として、アスコルビン酸又は活性炭のうちの少なくとも１つを採用しているが、粒状体４３は必ずしも上述のような物質である必要はなく、塩素イオンの作用を低減させるのであればどのようなものでもよい。
特に、給水配管３から供給される水１２に塩素が含まれない場合には、粒状体４３が水１２中の塩素イオンを失活あるいは吸着除去する物質である必要はなく、水１２中に効率良く空気３４を溶解させるために、単に濡れ性の高い材料で粒状体４３を構成してもよい。
また、カートリッジ２２においては、その内部に収容される物質の表面積が広いほど、空気３４の溶解効果が高まるので、カートリッジ２２に収容される物質の形態を、粒状体４３以外の、例えば、繊維状や多孔体としてもよい。あるいは、粒状体１９、繊維体、多孔体のうちの２種類又は３種類を組み合わせた形態としてもよい。
【００４１】
なお、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、軟水化部１５の下流側に塩素失活部２１を設けているが、これらは必ずしもこの順序で配置する必要はなく、軟水化部１５と塩素失活部２１の配置を置き換えても良い。
また、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、容器２の上面にカートリッジ２２を取り出して交換するための取出口４６が設けられており、この取出口４６には第２の蓋体２ｅが枢軸部２ｆを基軸に回動可能に覆設されている。
なお、第１の蓋体２ｂと第２の蓋体２ｅを一体に構成し、このような蓋体に取出口４２や吐出口２６、さらに、吐出口２６を設けてもよい。この場合、容器２の構造をシンプルにすることができるという効果を有する。
そして、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１においては、第２の蓋体２ｅに、塩素失活部２１から導出される高性能水２５を空気溶解水発生装置１の外部に導出するための吐出口２６が設けられており、この吐出口２６に連結される接続部２７を介して導出配管２８に高性能水２５が吐出される仕組みになっている。
【００４２】
よって、上述のような本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１によれば、まず、泡沫水発生部４において泡沫水１３を発生させた後、この泡沫水１３を第１の空気溶解部１０において濡れ壁材１１の上面を流動させて気体溶解水１４とし、次いで、この気体溶解水１４を、軟水化部１５において多数の粒状体１９が収容されたカートリッジ１６内を透過させ、さらに、塩素失活部２１において、再度多数の粒状体４３を収容したカートリッジ２２内を透過させることにより、水１２中に多量の空気３４を溶解させると同時、水１２が白濁する程度に高密度に微細気泡を包含させた高性能水２５を発生させることができるという効果を有する。
【００４３】
このような高性能水２５を用いた場合、微細気泡による油脂分除去効果により工業製品の部品・製品から食器、衣類、車、人体、ペットを洗剤を用いることなく洗浄することができるという効果を有する。この結果、生活排水による環境への負荷を軽減できるという優れた効果が発揮される。特に、高性能水２５を人の体を洗浄する洗浄水として用いた場合には、微細気泡による肌へのマッサージ効果が期待でき、よって、美容効果が発揮される。
また、空気溶解水発生装置１により作製される高性能水２５には多量の空気３４が溶存しているため、水中の好気性微生物の活動を促進する一方で、嫌気性微生物の活動を抑制するという効果、すなわち、悪臭のもとである硫化水素等の物質が発生するのを防止するという効果を有する。このため、家庭用又は業務用排水を一時的に貯留する設備に、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１により作製した高性能水２５を送給することで、悪臭が発生するのを防止することができるという効果が期待できる。
さらに、高性能水２５中に多量の空気３４が溶存しているということは、すなわち、本実施の形態に係る高性能水２５中には、植物細胞の呼吸や有用成分の生成に必要な、酸素や窒素等が多く溶解しているということであり、このような高性能水２５を、水耕栽培あるいは土壌を用いて植物を栽培する際に散水することで、植物の根に十分な酸素や窒素を供給しながら老廃物をスムースに除去するという効果が期待できる。この結果、作物の生育を促進することができるという効果が期待できる。
また、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１において、軟水化部１５及び塩素失活部２１における粒状体１９,４３を、単に濡れ性が高い材料によって構成した場合には、海水中に多量の空気３４を溶解させることも可能である。
この結果、甲殻類、魚類、藻類、貝類等の水産物の養殖に本実施の形態に係る高性能水２５用いた場合に、被養殖対象に十分な酸素を供給できるのでその成育を促進することができるという効果が期待できる。
【００４４】
さらに、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１により、上述のような高性能水２５を軟水化した場合には、被洗浄対象を洗剤を用いて洗浄する際に、泡立ちが良好になり洗浄効果を一層高めることができる。
また、軟水化された高性能水２５を人の体やペットの洗浄水に用いた場合、水中のマグネシウムイオンやカルシウムイオンにより洗剤成分が、例えば、人体の毛穴に固着する心配がないので、洗浄後の肌のトラブルを防止することができる。
そして、特に上述のような高性能水２５において、水１２中に含まれる塩素イオンを失活又は吸着除去した場合には、塩素が肌に触れることで生じる炎症や肌荒れを防止することができるので、洗浄後の肌を健やかに保つことができるという効果を有する。
このほかに、軟水化され、塩素イオンが失活又は吸着除去され、さらに多量の空気が溶存し、しかも、微細気泡を高密度に包含して白濁した高性能水２５は、加工食品を製造する際の洗浄水や仕込み用の水としても使用可能であり、この場合、加工食品の食味を向上させることができるという効果を有する。
【００４５】
次に、本実施の形態に係る空気溶解水発生装置１の変形例１について説明する。
図１に示す空気溶解水発生装置１では、泡沫水発生部４の下流側に、軟水化部１５と塩素失活部２１を別々に設けているが、軟水化部１５と塩素失活部２１を一体化したカートリッジ（以下、カートリッジＰと呼ぶ。）を設けて、気体溶解水１４の軟水化と、塩素イオンの失活化、及び水１２への空気３４の溶解を同時に行うことができる変形例１に係る空気溶解水発生装置としてもよい。
このような、変形例１に係るカートリッジＰ内に充填される収容物の様態は、以下の表１に１）〜７）として示す構成からいずれか１を選択したものであることが望ましい。これは、第１の空気溶解部１０において発生した気体溶解水１４に、空気３４をさらに溶解させながら微細気泡を高密度に包含させるためには、カートリッジＰに収容される物質を濡れ壁材として作用させる必要があり、このためにはカートリッジＰに収容される物質の表面積が大きいことが望ましいためである。
【００４６】
【表１】
2008149201.tif 000003
【００４７】
また、変形例１に係る空気溶解水発生装置において給水配管３から供給される水１２が硬水の場合で、かつ、この水１２を軟水化する必要がある場合は、例えば、高性能水２５を洗浄水として用いる場合には、カートリッジＰに収容される物質は、下記表２においてイ）〜ト）で示す構成のうちのいずれか１であることが望ましい。
【００４８】
【表２】
2008149201.tif 000004
【００４９】
さらに、給水配管３から供給される水１２に塩素イオンが含まれる場合で、かつ、この塩素イオンを失活又は吸着除去する必要がある場合には、例えば、高性能水２５を人の体やペットを洗うための洗浄水として用いる場合には、上記表１及び表２に示す構成に、下記表３においてi）〜iii）で示す構成のうちのいずれか１の構成を加えることが望ましい。
【００５０】
【表３】
2008149201.tif 000005
【００５１】
また、カートリッジＰに収容される物質に濡れ壁効果を発揮させるためには、カートリッジＰに収容される物質の表面が親水性を有することが望ましく、より具体的には、カートリッジＰに収容される物質の表面に水１２を載置した場合の接触角θが、θ≧９０°を満たすことが望ましい。
【００５２】
なお、上述の変形例１に係る空気溶解水発生装置においては、泡沫水発生部４の下流側に第１の空気溶解部１０を設けることなく、上述のカートリッジＰを設けても良い。
図３は本実施の形態に係る空気溶解水発生装置の変形例２を示す断面図である。なお、図１又は図２に記載されたものと同一部分については同一符号を付し、その構成についての説明は省略する。
図３に示すように、変形例２に係る空気溶解水発生装置５０は、蓋体５５を有する容器２内に泡沫水発生部４と、上述の変形例１に係るカートリッジＰが直列状に設けられたものである。
さらに、カートリッジＰは、泡沫水発生部４において生じた泡沫水１３をカートリッジＰの内部へと導入させるための流入口５１及び、カートリッジＰ内の泡沫水１３を吐出口２６側に導出させるための排出口５２を備えており、変形例１に係る空気溶解水発生装置５０において給水配管３から吐出口２６へと向う流路が形成されている。
また、容器２はその上部に取出口５４を備え、カートリッジＰの取出しと交換ができるよう構成されている。
さらに、カートリッジＰの内部には、収容物５３が収容されており、この収容物５３の形態をその表面積が広くなるよう構成することで（変形例１に係る表１を参照）、泡沫水１３が収容物５３の表面に接触する際に、水１２への空気３４の溶解を促進することができるという効果が発揮される。
また、カートリッジＰに収容される収容物５３は、必要に応じて変形例１において記載したような構成（変形例１に係る表２及び表３を参照）を備えることで、水１２の軟水化、又は、水１２からの塩素イオンの失活や除去、あるいはこの両方の効果を有するよう構成してもよい。
図３に示すような変形例２に係る空気溶解水発生装置５０によれば、図１に示す空気溶解水発生装置１や、上述のような変形例１に係る空気溶解水発生装置と比較して、空気３４の水１２への溶解効率が低下するものの、装置を小型化することができるという優れた効果が期待できる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る空気溶解水発生装置は、簡単な構成で水中に多量の空気を溶解させると同時に、その中に多量の微細な気泡を包含させた高性能水を発生させることができ、また、硬水を軟水化し、さらに、水中の塩素イオンを失活又は吸着除去することができるものであり、洗浄設備、入浴設備、排水処理設備、作物の栽培設備、魚介類の養殖設備において利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の実施の形態に係る空気溶解水発生装置を示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｇ）はそれぞれ、本実施の形態に係る濡れ壁材を示す概念図である。
【図３】本実施の形態に係る空気溶解水発生装置の変形例２を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１…空気溶解水発生装置  ２…容器  ２ａ…収容部  ２ｂ…第１の蓋体  ２ｃ…枢軸部  ２ｄ…排気口  ２ｅ…第２の蓋体  ２ｆ…枢軸部  ３…給水配管  ４…泡沫水発生部  ５…外筒  ６…内筒  ７…間隙  ８…メッシュ  ９…給気口  １０…第１の空気溶解部  １１…濡れ壁材  １２…水  １１ａ…上面  １３…泡沫水  １４…気体溶解水  １５…軟水化部  １６…カートリッジ  １７…流入口  １８…排出口  １９…粒状体（濡れ壁材）  ２０…軟水  ２１…塩素失活部  ２２…カートリッジ  ２３ａ…第１の流入口  ２３ｂ…第２の流入口  ２４ａ…第１の排出口  ２４ｂ…第２の排出口  ２５…高性能水  ２６…吐出口  ２７…接続部  ２８…導出配管  ２９〜３１…仕切壁  ３２…弾性体  ３３…給水口  ３４…空気  ３５〜４１…濡れ壁材  ４２…取出口  ４３…粒状体（濡れ壁材）  ４４…内筒  ４５…外筒  ４６…取出口  ４７…バルブ  ４８，４８ａ，４８ｂ…排水口  ４９…バルブ  ５０…空気溶解水発生装置  ５１…流入口  ５２…排出口  ５３…収容物（濡れ壁材）  ５４…取出し口  ５５…蓋体  Ｐ…カートリッジ
【図１】
2008149201.tif 000006
【図２】
2008149201.tif 000007
【図３】
2008149201.tif 000008