(57)【要約】【課題】良質な微細気泡を安定的に供給する微細気泡発生方法および装置の提供。【解決手段】  本発明では、液体を所定の温度に保ち、この液体と気体との混合体から微細気泡を生成するので、生成される微細気泡が良質なものとなる。そのため、微細気泡による特性を利用した部品洗浄あるいは廃水浄化に用いた場合、高い洗浄・浄化効果を発揮する。特に、液温を３０℃〜４０℃に設定することで、微細気泡の帯電性が向上し、汚れの吸着作用が向上する。【選択図】図１
2012157789.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を所定の温度に保ち、この液体と気体との混合体から微細気泡を生成することを特徴とする微細気泡発生方法。
【請求項２】
液体を３０℃〜４０℃に保つことを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生方法。
【請求項３】
液体を貯留する水槽と、
水槽内の液体を汲上げるとともに、この液体に気体を混入するポンプと、
ポンプによって汲上げられた液体と気体とを加圧溶解する溶解タンクと、
この溶解タンクの排出側に接続して微細気泡を噴射する微細気泡生成ノズルと、
水槽内の液体を加熱するヒータと、
水槽内の液温を検出する温度センサと、
液体を所定の温度に保つよう、温度センサによる検出値に基づいてヒータを調整する制御手段と
を備えることを特徴とする微細気泡発生装置。
【請求項４】
液体を３０℃〜４０℃に保つことを特徴とする請求項２に記載の微細気泡発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロバブル、ナノバブル等の微細気泡による洗浄、水浄化等に用いる微細気泡発生方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１（特開２００４−１２１９６２号公報）に示すように、マイクロバブル・ナノバブル等の微細気泡は、その特性により、部品洗浄あるいは汚濁水の浄化に利用されている。これら洗浄・浄化方法では、洗剤が不要なため、低環境負荷、低コストの利点があり、環境問題の社会的、世界的関心が高まるなか、非常に注目を集めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２１９６２号公報
【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、従来の微細気泡発生方法では、生成される泡が直径５０μｍ以下の微細気泡にならなかったり、あるいは微細気泡の発生量が安定しなかった。
【０００５】
そこで、本発明の微細気泡発生方法および装置は、上記課題に鑑みて創成されたものであり、良質な微細気泡を安定的に供給することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の微細気泡発生方法は、液体を所定の温度に保ち、この液体と気体との混合体から微細気泡を生成する。
【０００７】
本発明の微細気泡発生装置は、液体を貯留する水槽と、水槽内の液体を汲上げるとともに、この液体に気体を混入するポンプと、ポンプによって汲上げられた液体と気体とを加圧溶解する溶解タンクと、この溶解タンクの排出側に接続して微細気泡を噴射する微細気泡生成ノズルと、水槽内の液体を加熱するヒータと、水槽内の液温を検出する温度センサと、液体を所定の温度に保つよう、温度センサによる検出値に基づいてヒータを調整する制御手段とを備える。
【０００８】
なお、液体を３０℃〜４０℃に保つことが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、液体を所定の温度に管理して微細気泡を生成する。これにより、良質な微細気泡を安定的に供給できる。特に、洗浄液あるいは廃水を３０℃〜４０℃に保つことがことで、良質な微細気泡が生成される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の部品洗浄方法による微細気泡発生装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の廃水浄化方法による排水浄化装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図１に基づいて、マイクロバブル・ナノバブル等の微細気泡発生装置を説明する。
【００１２】
図１においては、１は、本発明の微細気泡発生装置１である。この微細気泡発生装置１は、水を貯留する水槽２を有している。この水槽２の排水口２ａには配管５が接続されており、この配管５の一端には溶解タンク６が接続されている。
【００１３】
また、配管５の途中にはポンプ７が設けてあり、水を水槽２から汲上げて溶解タンク５６へ圧送するように構成されている。
【００１４】
さらに、配管５には気体流入口８が設けてあり、酸素ガス、オゾン等が封入されたボンベ９を接続できるように構成されている。この構成により、空気の他に、酸素、オゾン等の気体を混入し、気体と水との混合体を溶解タンク６に供給できるように構成されている。
【００１５】
溶解タンク６は、密閉構造となっており、その内部がポンプ７によって加圧され、気体を水に溶解するように構成されている。また、溶解タンク６には圧力センサ１０が設けてあり、溶解タンク６内部の圧力を検出し、検出値を制御部（図示せず）へ伝送する。さらに、溶解タンク６の排出口６ｂ側には減圧手段の一例として減圧弁１１が設けてあり、制御部の指令に応じて開閉するように構成されている。この構成により、圧力センサ１０による検出値に応じて減圧弁１１が開閉し、溶解タンク６内部を一定の圧力に保つように構成されている。
【００１６】
溶解タンク６の排出口６ｂに接続された配管１２は途中で分岐しており、一方は水槽２へ延びている。もう一方は、溶解タンク６の流入口６ａに接続されており、水の一部を循環ポンプ１３で汲上げて溶解タンク６へ送り込むように構成されている。この構成により、未溶解の気体を再び加圧溶解して気体の溶存濃度が高められる。
【００１７】
水槽２へ延びる配管１２の先端にはシャワー式のマイクロバブル生成ノズル１４が取付けられている。
【００１８】
マイクロバブル生成ノズル１４は、気液二相流体を高速旋回させて、せん断力によりマイクロバブルを生成するように構成されている。この構成により、マイクロバブル生成ノズル１４から微細気泡を含む水が水槽２へ吐出される。
【００１９】
なお、本実施形態では、マイクロバブル生成ノズル１４は、図１に示すように水槽２の上空に配置されているが、水槽２内に配置して内部からマイクロバブルを生成する構成にしてもよい。
【００２０】
ここで、水槽２には温度センサ１５が取付けられており、水槽２内の水の温度を検出し、検出値を制御部へ伝送する。また、水槽５２の内部には液体加熱用ヒータ１６が投入されており、水に直接差し込んで加熱するように構成されている。この構成により、温度センサ１５による測定値に応じて液体加熱用ヒータ１６が作動し、水の温度を所定の温度に管理するように構成されている。
【００２１】
ここで、水の温度差がマイクロバブルの生成に与える影響を確かめるべく、本発明の微細気泡発生装置１を用いて、図２に示す部品洗浄装置１’を構成した。その構成としては、水槽２の内部には洗浄かご３が配置されており、洗浄かご３に被洗浄体の一例のねじが投入される。
【００２２】
水槽２の横位置にはオーバーフロー槽４が設けてあり、水槽２から溢れ出た洗浄液（水）および洗浄後の浮上油を貯留する。オーバーフロー槽４の排水口４ａに配管５が接続されており、配管５の途中には被洗浄体から剥離した汚れを取り除くフィルター８が設けてある。
【００２３】
表１に示す実験データは、油分濃度計を用いて洗浄後の被洗浄体の残留油分濃度を測定したものであり、洗浄液の温度別の残留油分濃度を洗浄時間別に示す。被洗浄体としては、材質が鉄、ステンレス、アルミニウムおよび銅のねじをそれぞれ準備した。
【表１】
2012157789.tif 000003
【００２４】
実験の結果、何れの材質においても、３０℃〜４０℃の洗浄液では、２０℃の洗浄液と比較して残留油分濃度が低い値を示した。すなわち、洗浄液の温度によって洗浄効果には差が生じ、３０℃〜４０℃の洗浄液で高い効果が得られる。３０℃〜４０℃の洗浄液では２分間の洗浄で、２０℃の洗浄液で４分・６分洗浄した場合と同等あるいは材質によってはそれ以上の洗浄効果が得られる。
【００２５】
ところで、上記実験を５０℃の洗浄液で試みたところ、生成されるマイクロバブルの量が減少した。２０℃の洗浄液も同様に、生成されるマイクロバブルの量が減少していた。すなわち、２０℃以下、あるいは５０℃以上では、５０μｍ以下の良質な微細気泡が生成されにくいことがわかる。
【００２６】
よって、水槽２内の洗浄液は、実験結果に基づき、３０℃〜４０℃の範囲に設定されることが望ましい。
【００２７】
このように、本発明の微細気泡発生装置１によれば、水の温度を一定に管理しているので、微細気泡の発生量が安定する。特に３０℃〜４０℃に設定することで、生成されるマイクロバブルは、５０μｍ以下の良質な微細気泡となる。
【００２８】
また、直径５０μｍ以下で定義されるマイクロバブル・ナノバブルは、その特性として、帯電性を有する。そのメカニズムとしては、水のクラスター構造は、水分子と、これが電離して生じたわずかな量の水素イオン（Ｈ-）と水酸基ラジカル（ＯＨ-）から構成されている。Ｈ+とＯＨ-は、界面に集まりやすく、そのためマイクロバブルの気泡表面を帯電させている。この特性については、ＯＨ-の方が強いので、結果的にマイクロバブルの表面は、マイナスに帯電している。
【００２９】
さらに、マイクロバブル・ナノバブルが帯電性を有する要因としては、せん断力で生成されており、そのため静電摩擦が生じるので、気泡表面がマイナスに帯電している。
【００３０】
このような特性により、マイクロバブル・ナノバブルは、プラスの電化を帯びた汚れを吸着する作用がある。他には、汚れに付着し、気泡の浮力により汚れを分離する作用もある。そこで、本発明の微細気泡発生装置１は、良質の微細気泡を安定的に供給できるので、部品洗浄に用いても高い洗浄効果を発揮する。
【００３１】
また、マイクロバブル・ナノバブルは、水中で圧壊すると、水酸基ラジカルを発生する特性も有する。水酸基ラジカルは、反応性が強く、有害化学物質の酸化分解が可能であるので、廃水を浄化することができる。一方、通常の気泡（直径が５０μｍより大きい気泡）は、水面まで上昇して破裂する。これでは、水酸基ラジカルは発生せず、これによる浄化効果も得られない。そこで、本発明の微細気泡発生装置１は、良質の微細気泡を安定的に供給できるので、結果的に水中で発生する水酸基ラジカルも多くなり、廃水浄化に用いても高い浄化効果を発揮する。
【００３２】
また、本発明の微細気泡発生装置１によれば、特に３０℃〜４０℃に設定することで、溶解タンク６内における気体の溶解性が向上する。これにより、酸素、オゾン等の溶存濃度が高くなり、ひいては水中での水酸基ラジカルの含有量が多くなる。そのため、マイクロバブルの帯電性が高くなり、汚れの吸着作用が向上する。しかも、圧壊時における水酸基ラジカルの発生量も多くなり、廃水の浄化作用も向上する。
【符号の説明】
【００３３】
１    微細気泡発生装置
１’  部品洗浄装置
２    水槽
３    洗浄かご
４    オーバーフロー槽
４ａ  排水口
５    配管
６，  溶解タンク
６ａ  流入口
６ｂ  排出口
７    ポンプ
８    気体流入口
９    ボンベ
１０  圧力センサ
１１  減圧弁
１２  配管
１３  循環ポンプ
１４  マイクロバブル生成ノズル
１５  温度センサ
１６  液体加熱用ヒータ
【図１】
2012157789.tif 000004
【図２】
2012157789.tif 000005