(57)【要約】【課題】ナノバブル液を簡易かつ低廉で利用するため、マイクロバブル含有液体からナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置を提供する。【解決手段】液体にナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置であって、前記液体の補給液及び前記ナノバブル液を貯溜するタンクと、前記液体を吸引・吐出して前記タンク内で循環させる循環ポンプと、前記循環ポンプの液体の吐出部に接続され前記液体に含まれる気体をマイクロバブル化させ前記液体をマイクロバブル含有液体にするマイクロバブル生成器と、からなり、前記マイクロバブル含有液体を前記タンク内で所定時間保持することでナノバブル液にすることを特徴とするナノバブル液製造貯溜装置とした。【選択図】図１
2016016353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体にナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置であって、
前記液体の補給液及び前記ナノバブル液を貯溜するタンクと、
前記液体を吸引・吐出して前記タンク内で循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプの液体の吐出部に接続され前記液体に含まれる気体をマイクロバブル化させ前記液体をマイクロバブル含有液体にするマイクロバブル生成器と、
からなり、
前記マイクロバブル含有液体を前記タンク内で所定時間保持することでナノバブル液にすることを特徴とするナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項２】
前記マイクロバブル生成器の手前に、気体又は気体を含んだ液体を注入し、マイクロバブル量を増加させることを特徴とする請求項１に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項３】
前記ナノバブル液を使用環境に送液する送液ポンプを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項４】
前記液体の補給液が、前記液体の給液部に設けられたボールタップ栓の開閉によって送液制御されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項５】
前記液体の補給液が、前記タンク内に設けられた液位センサの信号に基づき、前記液体の給液部に設けられた電磁弁の開閉によって送液制御されることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項６】
前記液体が水であり、前記気体が空気であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項７】
前記液体の補給液が、マイクロバブル含有液体であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項８】
前記タンクに貯溜された液体に、気体をバブリングすることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項９】
前記タンクが密閉式で、前記タンクの空間に気体を送り、前記液体の溶存量を高めることを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
【請求項１０】
タンク内に貯溜されている気体を含んだ液体を、マイクロバブル生成器を装着したポンプを利用して前記タンク内で循環させつつ、３０秒以上前記タンク内に滞留させることにより、
マイクロバブルをナノバブルへと変化させ、ナノバブルを含有したナノバブル液とした上で、前記ナノバブル液を使用環境に送液し、使用することを特徴とするナノバブル液の使用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノバブル液を簡易かつ低廉で利用するため、マイクロバブル含有液体からナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ・ナノバブルについての研究は、１９８５年頃からスタートした。マイクロ・ナノバブルは、新しい技術分野であるため、解明されていない点も多い。現在、マイクロ・ナノバブルについては以下の３つの現象が知られている。
【０００３】
一つ目は、マイクロバブルのサイズが小さいことから繊維や毛穴などの奥まで入り込み、汚れを除去する現象である。二つ目は、水中に吐出されたマイクロバブルが水中で、水圧に押され、さらに小さなナノバブルとなっていく現象である。マイクロバブルは液中において、３０〜６０秒程度で消滅あるいはナノバブルとなっていくが、ナノバブルとなったバブルは数時間から数日間、液中に滞留するといわれている。三つ目は、このナノバブルが、やがて水圧により、内部気圧が３００気圧以上となって破壊されていく、圧壊という現象である。この圧壊が起きる時に、時速約４００キロ前後で超音波が発生し、５５００℃近い高熱を発すると言われている。そして、この３つの現象の相互作用により、汚れなどが取れやすくなるなどの各種のマイクロ・ナノバブル効果が観察されだしている。
【０００４】
以上の現象から、液中においてはナノバブルの方がマイクロバブルよりも応用範囲が広いと考えられ、ナノバブルを効率的に利用できる方法が望まれている。
【０００５】
ナノバブルの生成方法も各種研究されおり、直接ナノバブルを作り出す方法もあるが、装置も大きく、高額であるため、マイクロバブルを生成して、それをナノバブルへ変化させる方が効率的である。
【０００６】
マイクロバブルを生成する手段としては、高速せん断方式、加圧圧壊方式、キャビテーション方式など、６種類ほどが知られている。
【０００７】
しかし、そのためにはナノバブルとなりやすい、２５〜３０ミクロン以下の微細なマイクロバブルの生成が不可欠である。
【０００８】
マイクロバブルを生成する構造として、特許文献１、２など多数公開されている。また、発明者は、既に、シャワーヘッドとしてではあるが、マイクロバブルを生成できる構造を開発している（特許文献３）。特許文献３に示すように、液体の流れる速度を早めるために、液体の流れにひねりを加え、その液体を流水路の入口が広く徐々にジョウロのように絞られ、途中が円筒状で出口がラッパ状に広がった通水路を通すことにより、キャビテーションにより、微細なマイクロバブルが生成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１０７０４３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１７６３３５号公報
【特許文献３】特許２０１１−１８３１２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明は、ナノバブル液を簡易かつ低廉で利用するため、マイクロバブル含有液体からナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置を提供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】
【００１１】
本発明は、上記課題を解決するために、
（１）
液体にナノバブルを含有させたナノバブル液を生成、貯溜するナノバブル液製造貯溜装置であって、
前記液体の補給液及び前記ナノバブル液を貯溜するタンクと、
前記液体を吸引・吐出して前記タンク内で循環させる循環ポンプと、
前記循環ポンプの液体の吐出部に接続され前記液体に含まれる気体をマイクロバブル化させ前記液体をマイクロバブル含有液体にするマイクロバブル生成器と、
からなり、
前記マイクロバブル含有液体を前記タンク内で所定時間保持することでナノバブル液にすることを特徴とするナノバブル液製造貯溜装置。
（２）
前記マイクロバブル生成器の手前に、気体又は気体を含んだ液体を注入し、マイクロバブル量を増加させることを特徴とする（１）に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（３）
前記ナノバブル液を使用環境に送液する送液ポンプを備えることを特徴とする（１）又は（２）に記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（４）
前記液体の補給液が、前記液体の給液部に設けられたボールタップ栓の開閉によって送液制御されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（５）
前記液体の補給液が、前記タンク内に設けられた液位センサの信号に基づき、前記液体の給液部に設けられた電磁弁の開閉によって送液制御されることを特徴とする（１）〜（３）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（６）
前記液体が水であり、前記気体が空気であることを特徴とする（１）〜（５）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（７）
前記液体の補給液が、マイクロバブル含有液体であることを特徴とする（１）〜（６）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（８）
前記タンクに貯溜された液体に、気体をバブリングすることを特徴とする（１）〜（７）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（９）
前記タンクが密閉式で、前記タンクの空間に気体を送り、前記液体の溶存量を高めることを特徴とする（１）〜（８）のいずれかに記載のナノバブル液製造貯溜装置。
（１０）
タンク内に貯溜されている気体を含んだ液体を、マイクロバブル生成器を装着したポンプを利用して前記タンク内で循環させつつ、３０秒以上前記タンク内に滞留させることにより、
マイクロバブルをナノバブルへと変化させ、ナノバブルを含有したナノバブル液とした上で、前記ナノバブル液を使用環境に送液し、使用することを特徴とするナノバブル液の使用方法。
とした。
【００１２】
以前から、ベルヌーイの法則にあるように絞り込んだ流水路を徐々に開放していくことでキャビテーションが起こることは分かっていた。しかし、そのような現象をタンク内で起こし、その生成したマイクロ・ナノバブルを利用するような装置は製品化されていなかった。
【００１３】
実験では、通常の水道配管のサイズである管径１３ｍｍ、揚程８ｍのポンプの組み合わせで、水道水に含まれている含有空気のマイクロバブル化は確認できている。
【００１４】
管径に関しては、細くすれば、ポンプ能力は低くてもよいし、逆に管径を太くするとポンプ能力を高くする必要がある。液体の粘性や含有気体の量により、必要とされるポンプの能力やマイクロバブルの発生量は異なる。
【００１５】
当然、マイクロバブル生成器の形状によってもマイクロ・ナノバブルの発生量は異なる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、上記構成であるので、タンク内に貯留されている気体を含んだ液体を、マイクロバブル生成器を装着したポンプを利用してタンク内で循環させるだけで、タンク内の液体はマイクロバブル化するシンプルな装置である。
【００１７】
タンク内の液体に溶存気体がないか、又は溶存している気体が少ない場合は、循環ポンプとマイクロバブル生成器との間へ外部から気体又は気体を含んだ液体を注入、混合させることで、期待するマイクロ・ナノバブルの発生量を確保することもできる。
【００１８】
循環ポンプやマイクロバブル生成器の装着場所はタンク内でも、タンク外でもよい。液体のタンクへの供給、補給方法は、手動でもよいし、ボールタップや電気センサと連動した電磁弁などを用途に応じて選択し、自動制御することもできる。
【００１９】
ナノバブル液は、広範な産業、用途に利用できる。例えば、洗浄効果を期待する使用環境、例えば、洗濯、洗髪、その他、自動車や船舶などの燃料タンクに装着することで、燃費効率の向上につながる。切断や切削加工などで、クーラントなど油性の潤滑剤の代替として利用できる。
【００２０】
空気のみならず、炭酸ガスやオゾンガスを気体ではなく、ナノバブル化した液体などとすることで、長時間の濃度維持が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明であるナノバブル液製造貯溜装置の第一の実施形態の斜視模式図である。
【図２】本発明であるナノバブル液製造貯溜装置の第二の実施形態の斜視模式図である。
【図３】本発明であるナノバブル液製造貯溜装置の第三の実施形態の斜視模式図である。
【図４】本発明であるナノバブル液製造貯溜装置の第四の実施形態の斜視模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面に基づき本発明について詳細に説明する。なお、本発明は下記実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００２３】
図１に示すように、本発明であるナノバブル液製造貯溜装置１は、タンク２と、循環ポンプ３と、マイクロバブル生成器４と、送液ポンプ５と、手動給液装置６と、自動給液装置７とからなり、液体にナノバブルを含有させたナノバブル液８を生成、貯溜する。なお、実施例２以後について、実施例１と同じ符号、名称の説明は実施例１と同様であるので、その説明を省略する。
【００２４】
タンク２は、補給液８ａ及びナノバブル液８を貯溜する容器で、形状、容量は、使用場所、使用量等に応じて適宜選択する。図１のように上部が開口していても、上部に蓋を備えていて、密閉されていてもよい。液体としては、水、燃料、その他、気体を含有させることができるものを含む。補給液８ａは、ナノバブルを含有させる液体の使用量分を補う液体である。
【００２５】
循環ポンプ３は、タンク２内に載置され、液体を吸引・吐出してタンク２内で循環させるポンプを内蔵した本体３ａと、液体の吸引部３ｂと、液体の吐出部３ｃと、ポンプの駆動電源を供給するプラグ３ｄ及びコードからなる。ポンプは商用電源、バッテリーで駆動することができる。循環ポンプ３は、液体を循環させることでマイクロバブルを継続的に、タンク２内の液体に供給しつづける。不純物のある液体の場合は、循環ポンプ３にフィルターなどを取り付けて不純物を濾過して使用する。フィルターを備える場合には、マイクロバブル生成器４の手前に取り付ける方が良い。また、フィルターは容易にメンテナンスできる構造としておくことが望ましい。
【００２６】
マイクロバブル生成器４は、循環ポンプの吐出部３ｃに接続され液体に含まれる気体をマイクロバブル化させ液体をマイクロバブル含有液体にする。マイクロバブル生成器４としては、特許文献１−３等が使用でき、液体に含有（溶存）された気体をマイクロバブル化させることができれば特に限定されない。
【００２７】
マイクロバブル生成器４を通過した直後の液体にも、マイクロバブルと同時にナノバブルも幾分かは発生するが、本発明であるナノバブル液製造貯溜装置への影響はない。
【００２８】
そして、マイクロバブル含有液体は、タンク２に使用時まで貯溜される。マイクロバブル含有液体をタンク２内で所定時間保持することでマイクロバブルは自然にナノバブルとなり、ナノバブル液８が製造される。主に、２５ミクロン以下のマイクロバブルがナノバブルへと変化していく。なお、マイクロバブルがナノバブルとなるまでのタイムラグである約６０秒間は、タンク２容量や、定期的な自動給液装置７などとの連動や、ナノバブルの残存時間から、調整次第でナノバブルを効率的に利用することの実用化の阻害要因とはならない。
【００２９】
送液ポンプ５は、タンク２内の液体を循環ポンプ３でマイクロバブル生成器を通し、タンク内にマイクロバブルを発生させ、それがナノバブルとなっていくのに合わせて、ナノバブル液８を使用環境に送液する。なお、タンク２から、ナノバブル液８を送り出す送液ポンプ５の圧力や配置は、任意の場所を選択することができる。
【００３０】
手動給液装置６は、タンク２内に補給液８ａを送るパイプ６ａと、補給液８ａの送液量を調節するバルブ６ｂとからなる。手動給液装置６は、主に、ナノバブル液８の製造開始時に、タンク２に液体を注入するために用いる。ナノバブル液８の使用量が多いときに、連続注液することもできる。
【００３１】
手動給液装置６はガソリンスタンドのガソリン給油のように、レバーハンドルの付いたホースなどから、手動で給液してもよい。また、そのホースの途中や出口などにマイクロバブル生成器４を取り付け、気体をマイクロバブル化させながら給液させてもよい。
【００３２】
自動給液装置７は、タンク２内に補給液８ａを送るパイプ７ａと、補給液８ａのタンク２への注入量を自動制御し、ナノバブル液８の液位を自動調節、すなわち液位が低下すると補給液８ａを注入し、タンク２内の液体が所定の液位まで到達したら補給液８ａを止液するボールタップ栓７ｂとからなる。液位を所定の位置に保持することで、ナノバブルを安定的に高効率で液体内に供給することができ、使用されるナノバブル液８の品質も常に高い。なお、ここでは、タンク２の側面にパイプ７ａが貫通しているが、タンク２の上部開口からパイプ７ａをタンク２内に引き込んでも、勿論よい。
【００３３】
本発明であるナノバブル液製造貯溜装置１は、このような構成であるので、ナノバブル液８を使用環境で簡易に使用することができることとなる。
【実施例２】
【００３４】
図２に示すように、本発明であるナノバブル液製造貯溜装置１ａは、タンク２と、循環ポンプ３と、マイクロバブル生成器４と、送液ポンプ５と、手動給液装置６と、自動給液装置７、送気チューブ９とからなる。
【００３５】
送気チューブ９は、マイクロバブル生成器４の手前の分岐管に接続し、気体又は気体を含んだ液体を注入する管であり、送気チューブ９から気体成分を補充することで、マイクロバブル生成器４を通過した液体中のマイクロバブル量を増加させることができ、結果的にナノバブル液８中にナノバブルを高濃度で存在させることができる。
【実施例３】
【００３６】
図３に示すように、本発明であるナノバブル液製造貯溜装置１１は、タンク１２と、循環ポンプ１３と、マイクロバブル生成器４と、送液ポンプ５と、給液装置１６とからなる。
【００３７】
タンク１２は、循環ポンプ１３をタンク１２外に配置したことにより、タンク１２内の液体を循環ポンプ１３に流すため、穴が穿設されている。送液ポンプ５とともに、循環ポンプ１３はタンク１２に連通することなく、タンク１２上部に置かれた台１８或いは蓋に配置することも、勿論可能である。
【００３８】
循環ポンプ１３は、タンク１２外に配置され、液体を吸引・吐出してタンク２内で循環させるポンプを内蔵した本体１３ａと、タンク１２から液体を本体１３ａに流す吸引管１３ｂと、液体をタンク１２に戻す吐出管１３ｃと、ポンプの駆動電源を供給するプラグ３ｄ及びコードからなる。ポンプは商用電源、バッテリーで駆動することができる。循環ポンプ１３は、液体を循環させることでマイクロバブルを継続的に、タンク１２内の液体に供給しつづける。
【００３９】
給液装置１６は、タンク１２内に補給液８ａを送るパイプ６ａと、補給液８ａの送液量を調節する電磁弁１６ｂと、電磁弁１６ｂの開閉を制御するコントローラ１６ｃと、液位を感知し、コントローラ１６ｃに電磁弁１６ｂの開閉信号の元となる液位信号を送る上液位センサ１６ｄと、下液位センサ１６ｆとからなる。
【００４０】
上下液位センサ１６ｄ、１６ｆは、例えば、液体が水等の導電体であれば、先端に２つの電極１６ｅ、１６ｇを備え、通電又は通電遮断することで液位を感知する。上下液位センサ１６ｄ、１６ｆは、例えば、図３に示すように、タンク１２の縁に係止具１６ｈで係止され、位置固定される。
【００４１】
上液位センサ１６ｄの電極１６ｅまで液体が貯溜された場合には、電極が通電状態になり、コントローラ１６ｃに電磁弁１６ｂを閉にして補給液８ａを止液する信号を生成させる液位信号を送り、補給液８ａの補給を留める。他方、下液位センサ１６ｆは、電極１６ｇより液位が下回った場合に通電がオフになり、この通電が遮断させることを受けて、コントローラ１６ｃは電磁弁１６ｂを開にする信号を生成し、電磁弁１６ｂに信号を送り、補給液８ａの補給を開始する。
【００４２】
これにより、タンク１２内の液体の液位は所定の範囲で自動制御されることとなる。その結果、循環ポンプ１３駆動に伴い、安定してナノバブル液８がタンク１２内に製造、貯溜されることとなる。
【実施例４】
【００４３】
図４に示すように、本発明であるナノバブル液製造貯溜装置１１ａは、タンク１２と、循環ポンプ１３と、マイクロバブル生成器４と、送液ポンプ５と、給液装置１６と、送気チューブ９とからなる。
【００４４】
送気チューブ９は、実施例２と同様に、マイクロバブル生成器４の手前の分岐管に接続し、気体又は気体を含んだ液体を注入する管であり、送気チューブ９から気体成分を補充することで、マイクロバブル生成器４を通過した液体中のマイクロバブル量を増加させることができ、結果的にナノバブル液８中にナノバブルを高濃度で存在させることができる。
【００４５】
実施例１〜4で、手動給液装置６のパイプ６ａ、自動給液装置７のパイプ７ａ、給液装置１６のパイプ６ａの先端や中間部などへマイクロバブル生成器４を取り付けて、タンク２、１２への給液時にマイクロバブルを含有する液を注入してもよい。また、その時に、マイクロバブル生成器４の手前に、送気チューブ９を取り付けて気体を補給してもよい。
【００４６】
タンク２又はタンク１２に滞留する液体の気体含有量を増やすために、送気チューブ９をマイクロバブル生成器４の手前に取り付けることが望ましい。さらに、タンク２、１２内に溜まっている液体中に気体をバブリングしてもよい。また、タンク２、１２内の空間へ気体を注入することでも、気体が貯溜液体に溶け込み、幾分かはタンク２、１２内の滞留液体の溶存気体量は上昇し、ナノバブル量を増加させることができる。加えて、前記空間の気体を加圧気体とすることで、一層、溶存気体量は増加する。
【符号の説明】
【００４７】
１      ナノバブル液製造貯溜装置
１ａ    ナノバブル液製造貯溜装置
２      タンク
３      循環ポンプ
３ａ    本体
３ｂ    吸引部
３ｃ    吐出部
３ｄ    プラグ
４      マイクロバブル生成器
５      送液ポンプ
６      手動給液装置
６ａ    パイプ
６ｂ    バルブ
７      自動給液装置
７ａ    パイプ
８      ナノバブル液
８ａ    補給液
９      送気チューブ
１１    ナノバブル液製造貯溜装置
１１ａ  ナノバブル液製造貯溜装置
１２    タンク
１３    循環ポンプ
１３ａ  本体
１３ｂ  吸引管
１３ｃ  吐出管
１６    給液装置
１６ｂ  電磁弁
１６ｃ  コントローラ
１６ｄ  上液位センサ
１６ｅ  電極
１６ｆ  下液位センサ
１６ｇ  電極
１６ｈ  係止具
１８    台  
【図１】
2016016353.tif 000003
【図２】
2016016353.tif 000004
【図３】
2016016353.tif 000005
【図４】
2016016353.tif 000006