JP2007117853A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】径の小さな微細気泡を多数発生および維持するために水のクラスターを構成する分子数を小さくするとともに微細気泡同士を反発させる手段を有する微細気泡発生装置を提供する。
【解決手段】 気液混合液が流れる流路１に、気液混合液中の気泡を粉砕して微細気泡を生成する微細気泡生成部２を設けると共に気液混合液に電流を流すための電流印加手段４を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、気液混合液中の気泡を粉砕して微細気泡を発生する微細気泡発生装置に関するものである。

従来から、気液混合液中の気泡を粉砕して微細気泡を発生する微細気泡発生装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

この特許文献１に示された従来の微細気泡発生装置は、気液混合液の流路に気泡を粉砕して微細化する微細気泡生成部を設け、気液混合液中の気泡を微細気泡生成部にてせん断力によって粉砕して微細気泡を発生するものである。微細気泡はφ１ｍｍ以下（特に数μｍ〜数十μｍ程）の気泡で、液中において上昇し難いと共に体積当たりの表面積が大きいため汚れ等を吸着して浮上させる等の水質浄化能力が高いものである。

ところで従来の微細気泡発生装置にあっては、微細気泡生成部にて気泡を粉砕して発生した微細気泡同士が衝突して連結し、より大きな気泡が多数発生してしまうものであった。径の小さな微細気泡を多数発生および維持するためには、水のクラスターを構成する分子数を小さくすることが有効であり、また、微細気泡同士を反発させて微細気泡同士の衝突機会を減らすと共に微細気泡との界面に集中している電荷同士を反発させて更に***させることも有効であるため、前記のように水のクラスターを構成する分子数を小さくするとともに微細気泡を更に帯電させる手段を設けることが効果的である。
特許第２７２２３７３号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、径の小さな微細気泡を多数発生および維持するために水のクラスターを構成する分子数を小さくするとともに微細気泡を更に帯電させる手段を有する微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明の微細気泡発生装置は、気液混合液が流れる流路１に、微細気泡を生成する微細気泡生成部２を設けると共に気液混合液に電流を流すための電流印加手段４を設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、水のクラスターを構成する分子数を小さくするとともに微細気泡を更に帯電させて連結防止および***を行うことができて、径の小さな微細気泡を多数発生および維持することができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１において、電流印加手段４を微細気泡生成部２の下流側に設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成にすることで、効率的に径の小さい微細気泡の発生および維持が行えるものである。

また、請求項３に係る発明は、請求項１又は２において、電流印加手段４として磁石を設けて成ることを特徴とするものである
このような構成にすることで、簡単な構成で電流を発生させることができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項３において、流路１を流れる気液混合液の流速が速い部分に電流印加手段４を設けて成ることを特徴とするものである。

磁石によって発生する磁界を横切るイオンや水分子は速度に比例したローレンツ力を受けるため、発生する電流もこれに応じて大きくなって効率的である。

本発明は、水のクラスターを構成する分子数を小さくするとともに微細気泡を更に帯電させて連結防止および***を行うことができて、径の小さな微細気泡を多数発生および維持することが可能となり、高性能の微細気泡発生装置とすることができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

微細気泡発生装置は、例えば一端の吸込み口と他端の吐出口とがそれぞれ浴槽等の水槽に開口して連通した流路１に、図２に示すように上流側から下流側にかけて順に、液体中に気体を取込んで液体中に気泡が混合された気液混合液を生成するための気体取込み部３と、気液混合液を加圧するためのポンプＰと、気液混合液中の気泡を粉砕して微細気泡を発生させる微細気泡生成部２と、気液混合液に電流を流すための電流印加手段４と、微細気泡を浴槽に吐出するノズル５とで構成される。

気体取込み部３としては、例えばエゼクタ機構を有する吸気弁を備え、ポンプを駆動することで液体が流路１を流れる際、外気をエゼクター効果により液体中に取込んで気体（気泡）を混入させるもの等が挙げられるが、特に限定されない。気体としては、酸素、オゾン、空気が挙げられるが特に限定されない。また、液体は本実施形態では水（水道水）である。液体はこの気体取込み部３を流れた後で気体が気泡として混合された気液混合液体となる。そして、気液混合液体はポンプＰによって、微細気泡生成部２に送られる。

微細気泡生成部２はベンチュリ管で構成される。ベンチュリ管９０は、気泡がスロート部を通る際に流速が速くなるとともに減圧されて膨張し、その後は断面積が増加するに従って加圧されて収縮するが、この時に生じるせん断力によって気泡が微細化されて微細気泡が発生する。ところで、径が小さい微細気泡を多数発生させるとともに維持するには、従来技術で述べたように水のクラスターを構成する分子数を小さくすると共に微細気泡同士を反発させる手段を設けることが効果的であり、前記手段として本発明では電流印加手段４を設けてある。

電流印加手段４は、図１に示すように流路１の上記微細気泡生成部２の両側にそれぞれ対向するようにＮ極およびＳ極からなる一対の磁石４０を設けることで形成してある。この電流印加手段４を設けた部分を微細気泡を含む液体である水が流れると、水は前記一対の磁石にて形成される磁界をほぼ垂直に横切ることになる。この時、水に含まれるイオンがローレンツ力によって速度方向および磁界方向と垂直な方向に力を受け、また水分子は極性を有しているためローレンツ力を受けて前記力の方向に配向し、これらにより電流が発生する。水においては、平均十数個の水分子が水素結合してクラスターを構成しているが、クラスターが前記磁石４０からなる電流印加手段４を通過する際、互いに様々な方向を向いて水素結合している水分子に配向性が生じると水素結合が切断されて小さなクラスターとなる。クラスターが小さくなると粘性が低下し、気泡が粉砕され易くなって径の小さい微細気泡が多数生成されることになる。また本実施形態では、流路１を流れる気液混合液の流速が加速されて流路１中において他の大部分よりも速くなっている部分に電流印加手段４を設けてある。これにより、磁界を横切るイオンや水分子は速度に比例したローレンツ力を受けるため、発生する電流もこれに応じて大きくなって効率的である。

また、水中の気泡との界面付近には水酸基が集まって負に帯電しているが、電流が流れることで帯電量が増加して、気泡の互いの反発力が増して気泡同士が連結するのが抑えられるとともに、同一の気泡においても電荷同士が反発して***が促進されるため、径の小さい微細気泡が多数生成される。

図４に、電流印加手段４を設けた場合と設けていない場合の微細気泡の径および個数の比較図を示す。Ａは電流印加手段４を設けた場合、Ｂは電流印加手段４を設けていない場合の分布を示す。これより、電流印加手段４を設けた場合には、電流印加手段４を設けていない場合に比べて径の小さい微細気泡が多数発生していることが分かる。

以上のように電流印加手段４を設けたことで、径の小さな微細気泡が多数発生するとともにこれらが結合して大きな気泡となるのを抑えることができる。

なお電流印加手段４としては、本実施形態では磁石４０を設けて構成してあるが、特に磁石のように磁界によるものに限定されず、図３に示すように高電圧印加部ＨＶにより高電圧を印加することで電流を発生させるものでもよい。磁界がない場合でも水中に電流が流れると水分子は電流（電界）方向に配向性が生じてクラスターが小さくなるとともに、水中の気泡付近の帯電量が増加するため、上述したのと同様の効果が得られる。

また、微細気泡生成部２としてはベンチュリ管の他に、攪拌手段を備えたものや、空気を加圧溶解した液体を減圧させて微細気泡を析出させるもの等、特に限定されない。

また、電流印加手段４を微細気泡生成部２の下流側に設けることで、生成した微細気泡に対して更に微細化したり微細気泡の維持が行えるものである。

本発明の一実施形態の要部拡大断面図である。 微細気泡発生装置の全体構成図である。 他の実施形態の要部拡大断面図である。 電流印加手段を設けた場合と設けていない場合の微細気泡の径および個数の比較図である。

符号の説明

１ 流路
２ 微細気泡生成部
３ 気体取込み部
４ 電流印加手段
５ ノズル

Claims (4)

1. 気液混合液が流れる流路に、微細気泡を生成する微細気泡生成部を設けると共に気液混合液に電流を流すための電流印加手段を設けて成ることを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 電流印加手段を微細気泡生成部の下流側に設けて成ることを特徴とする請求項１記載の微細気泡発生装置。
3. 電流印加手段として磁石を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載の微細気泡発生装置。
4. 流路を流れる気液混合液の流速が速い部分に電流印加手段を設けて成ることを特徴とする請求項３記載の微細気泡発生装置。

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