JP2011218308A - 気体溶解液生成装置及び生成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】気体溶解液生成装置は、気体と液体とを混合する気液混合部101と、この気体を含む液体が流入し、この液体中に含まれる気体をマイクロバブルに変換するマイクロバブル生成部104と、このマイクロバブルを含む液体が流入し、この液体中に含まれるマイクロバブルをナノバブルに変換するナノバブル生成部105と、このナノバブルを含む液体を、気液混合部、マイクロバブル生成部、及びナノバブル生成部を介して循環させることで、この液体中の気体溶解濃度を高める循環機構201とを備える。
【選択図】図3
Description
図1には、この装置外から気液混合部101に気体を導入するための複数の気体導入口121が示されており、更には、原水の流入口となる原水入口122と、生成水の流出口となる生成水出口123が示されている。
図2には、上述の気液混合部101、加圧ポンプ102、せん断・溶解部103、マイクロバブル生成部104、ナノバブル生成部105等に加え、この装置を制御するための制御盤131が示されている。
図3では、気体導入口121から導入された気体が、符号Aで示され、原水入口122から流入した水が、符号Bで示されている。これらの気体と水は、気液混合部101にて混合され、気体溶解水となる。
本実施形態のように気体溶解水を循環させる場合、循環する気体溶解水(循環水)の温度が、マイクロバブルがナノバブルに変換される際の反応熱や、循環水の摩擦熱により、上昇してしまう。一方、マイクロバブルの生成効率や、水に対する気体の溶解度は、温度の上昇により低下することが知られている(図4、図5参照)。
水に対する気体の溶解度は、気体溶解水の冷却だけでなく、気体溶解水の加圧によっても向上することが知られている(図5参照)。本実施形態では、加圧ポンプ102により気体溶解水に圧力を加えることで、攪拌、混合中の気体溶解水の溶解度を高めることができる。本実施形態では、気体溶解液生成装置に、加圧ポンプ102以外の加圧手段を設けても構わない。
本実施形態の気体溶解液生成装置には、装置外から気液混合部101に気体を導入するための気体導入口121が、複数設けられている。この装置を用いて洗浄水を生成する場合、洗浄対象物ごとに気体を切り替えたい場合がある。例えば、ある洗浄対象物用の洗浄水を生成する際には、水素を使用することが望ましく、別の洗浄対象物用の洗浄水を生成する際には、酸素を使用することが望ましい、といった具合である。
本実施形態の気体溶解液生成装置には、図3に示すように、この装置内で気体溶解水から発生した余剰気体を、気液混合部101に再導入するための余剰気体再導入口124が設けられている。これにより、本実施形態では、余剰気体の再利用が可能となり、余剰気体を無駄に廃棄せずに、装置をエコロジー的に優れたものとすることができる。
本実施形態にて生成された生成水(ナノバブル水)は、生成水出口123から装置外に排出され、例えば、半導体デバイスやFPDの洗浄に使用される。図3では、これらの洗浄対象物が、負荷141として示されている。上記の生成水を使用して負荷141を洗浄することで、洗浄対象物からパーティクルが剥離される。
なお、使用する気体の具体例としては、水素(H2)、酸素(O2)、窒素(N2)、アンモニア(NH3)等が挙げられる。また、使用する液体の具体例としては、超純水、アルカリイオン水、海水等が挙げられる。
図6は、図3のマイクロバブル生成部104の構成を詳細に示した側方断面図である。
図10は、図3のナノバブル生成部105の構成を詳細に示した側方断面図である。
以下、ナノバブル水の洗浄効果について説明し、更には、本実施形態で生成されるナノバブル水の優れた洗浄効果についても説明する。
ここで、本実施形態と従来の気体溶解液生成装置の構成を比較する。
従来の気体溶解液生成装置では、例えば、図12に示すように、発泡ノズルが水槽(貯留槽)の側面に直接取り付けられており、水槽中に気体溶解水を噴出させることで、水槽中にマイクロバブルを発生させる。そして、水槽に取り付けた超音波振動子により、これらのマイクロバブルをナノバブルへと圧壊させる。
最後に、本実施形態の気体溶解液生成装置の効果について説明する。
102 加圧ポンプ
103 せん断・溶解部
104 マイクロバブル生成部
105 ナノバブル生成部
111 冷却機
121 気体導入口
122 原水入口
123 生成水出口
124 余剰気体再導入口
131 制御盤
141 負荷
142 パーティクル分離部
143 パーティクルフィルタ
151 水槽
201 循環機構
211 リピート回路
212 リターン回路
213 エコ回路
214 放水回路
215 回収回路
301 マイクロバブル生成部本体(発泡室)
302 気体溶解水流入口
303 発泡用ベンチュリー管
304 余剰気体出口
305 余剰気体リターンチューブ
306 マイクロバブル水流出口(液体出口)
401 ナノバブル生成部本体(収容室)
402 超音波振動子
403 マイクロバブル水流入口
404 案内流路
405 隔離壁管
406 マイクロバブル水放出部
407 リピート水流出口(第1の液体出口)
408 ナノバブル水流出口(第2の液体出口)
409 汚濁物分離水出口
410 邪魔板
411 波型部
Claims (20)
- 気体と液体とを混合する気液混合部と、
前記気体を含む前記液体が流入し、前記液体中に含まれる前記気体をマイクロバブルに変換するマイクロバブル生成部と、
前記マイクロバブルを含む前記液体が流入し、前記液体中に含まれる前記マイクロバブルをナノバブルに変換するナノバブル生成部と、
前記ナノバブルを含む前記液体を、前記気液混合部、前記マイクロバブル生成部、及び前記ナノバブル生成部を介して循環させることで、前記液体中の気体溶解濃度を高める循環機構と、
を備えることを特徴とする気体溶解液生成装置。 - 前記ナノバブル生成部は、
前記液体を収容可能な収容室と、
前記収容室内の前記液体に超音波を照射して、前記マイクロバブルを前記ナノバブルに変化させる超音波振動手段と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の気体溶解液生成装置。 - 前記超音波振動手段は、それぞれ振動周波数が異なる複数個の超音波振動子を有することを特徴とする請求項2記載の気体溶解液生成装置。
- 前記超音波振動手段は、前記収容室の底部に設けられており、前記収容室の上部に向けて前記超音波を照射することを特徴とする請求項2又は3に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記ナノバブル生成部は更に、
前記収容室の底部に設けられた開放端を有し、前記開放端まで前記液体を導入する案内流路と、
前記案内流路の前記開放端と前記超音波発生手段との間に介在し、前記収容室の底面から上方に延在する隔離壁と、
を備えることを特徴とする請求項4に記載の気体溶解液生成装置。 - 前記ナノバブル生成部は更に、
前記収容室の側面に設けられ、前記ナノバブルを含む前記液体を前記循環機構内に排出する第1の液体出口と、
前記収容室の側面に設けられ、前記ナノバブルを含む前記液体を前記循環機構外に排出する第2の液体出口と、
前記収容室の側面において前記第1及び第2の液体出口より上方に設けられ、浮上した汚濁物を含む前記液体を排出する汚濁物分離液出口と、
を備えることを特徴とする請求項2から5のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。 - 前記ナノバブル生成部は更に、メッシュ状の部材で形成され、前記収容室内において、前記収容室の上面から所定の距離だけ下方に設置された邪魔板を備えることを特徴とする請求項2から6のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記収容室の上面には、前記超音波を乱反射させる凹凸面が形成されていることを特徴とする請求項2から7のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記収容室の側面には、透明部材で形成された透明部材領域が設けられていることを特徴とする請求項2から8のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記案内流路は、全体的又は部分的に透明部材で形成されていることを特徴とする請求項5に記載の気体溶解液生成装置。
- 更に、前記循環機構により循環している前記液体を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする請求項1から10のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 更に、前記循環機構により循環している前記液体を加圧する加圧手段を備えることを特徴とする請求項1から11のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 更に、
前記気体を前記生成装置外から前記気液混合部に導入するための複数の気体導入口と、
前記生成装置内で前記液体から発生した余剰気体を、前記気液混合部に再導入するための余剰気体再導入口と、
を備えることを特徴とする請求項1から12のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。 - 前記余剰気体再導入口からは、前記マイクロバブル生成部内で発生した前記余剰気体が再導入されることを特徴とする請求項13に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記マイクロバブル生成部は、
前記液体を収容可能な発泡室と、
前記発泡室に前記液体を噴射して、前記発泡室内に前記マイクロバブルを発生させる発泡手段と、
を備えることを特徴とする請求項1から14のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。 - 前記発泡手段は、それぞれが個別に前記発泡室内に前記マイクロバブルを発生させる複数本の発泡ノズルを有することを特徴とする請求項15に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記発泡ノズルの噴射口の内壁面は、噴射方向に対し5度から10度の角度で広がっていることを特徴とする請求項16に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記発泡手段は、前記発泡室の底部に設けられており、前記発泡室の上部に向けて前記液体を噴射することを特徴とする請求項15から17のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。
- 前記マイクロバブル生成部は更に、
前記発泡室の側面に設けられ、前記マイクロバブルを含む前記液体を排出する液体出口と、
前記発泡室の上面に設けられ、前記液体から発生した余剰気体を排出する余剰気体出口と、
を備えることを特徴とする請求項15から18のいずれか1項に記載の気体溶解液生成装置。 - 気液混合部にて、気体と液体とを混合し、
前記気体を含む前記液体が流入するマイクロバブル生成部にて、前記液体中に含まれる前記気体をマイクロバブルに変換し、
前記マイクロバブルを含む前記気体が流入するナノバブル生成部にて、前記液体中に含まれる前記マイクロバブルをナノバブルに変換し、
前記ナノバブルを含む前記液体を、前記気液混合部、前記マイクロバブル生成部、及び前記ナノバブル生成部を介して循環させ、前記液体中の気体溶解濃度を高める、
ことを特徴とする気体溶解液生成方法。
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