JP2013231208A - バブル発生装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】液体中に、微小気泡を安定に発生させることが可能なバブル発生装置を提供する。
【解決手段】液体２０中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、液体２０を電気分解し、気体化する手段と、電極の少なくとも１つに振動を印加する手段と、を備え、複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、複数の電極で発生した微小気泡を、振動を印加する手段により複数の電極の少なくとも１つに印加される振動によって液体２０中または液体２０外に取り出すバブル発生装置１０。
【選択図】図１
【解決手段】液体２０中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、液体２０を電気分解し、気体化する手段と、電極の少なくとも１つに振動を印加する手段と、を備え、複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、複数の電極で発生した微小気泡を、振動を印加する手段により複数の電極の少なくとも１つに印加される振動によって液体２０中または液体２０外に取り出すバブル発生装置１０。
【選択図】図１
Description
本発明は、バブル発生装置に関する。
通常、水中に含まれる気泡は、水面に向かって上昇して破裂していまい、水中に存在することができない。ところが、水中に含まれる、直径が５０μｍ以下の気泡（マイクロバブル）は、水面に向かって上昇しながら収縮し、消滅するか、あるいは、直径が１００ｎｍ以下の微少気泡（ナノバブル）となって、水中に安定に分散し、存在することができる。
このようなナノバブルは、細胞を刺激し、生物の血流や成長を促進する効果、水中の溶存酸素濃度を高め、その高濃度に酸素を含む水を摂取した生物の酸欠を防止する効果、微生物の働きを活性化する効果などを有することが知られている。
また、ナノバブルは、負の電位を有しているので、汚れなどを付着、除去する効果を有するものと期待されている。
さらに、ナノバブルは、分散性、拡散性、凝集性に優れていることが知られている。
このような特性から、ナノバブルは、水、環境、健康などに多大の効果を発揮するものと期待されている。
また、ナノバブルは、負の電位を有しているので、汚れなどを付着、除去する効果を有するものと期待されている。
さらに、ナノバブルは、分散性、拡散性、凝集性に優れていることが知られている。
このような特性から、ナノバブルは、水、環境、健康などに多大の効果を発揮するものと期待されている。
ナノバブルの発生装置としては、例えば、矩形管の底面全面に設けられた電気分解用の陽極と、矩形管に連通する水素排出用配管内に設けられた陰極と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。なお、特許文献１には、電極の詳細な構成が開示されていない。
しかしながら、正確にナノバブルを発生させるためには、電極の表面形状を制御する必要がある。しかも、微細なナノ形状が、ナノバブル発生のきっかけとなることが報告されている（例えば、非特許文献１参照）。
"Ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｎａｎｏｂｕｂｂｌｅ ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ"，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｅｘｐｒｅｓｓ ３，０６５１０３，２０１０
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、液体中に、微小気泡を安定に発生させることが可能なバブル発生装置を提供することを目的とする。
本発明のバブル発生装置は、液体中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、前記液体を電気分解し、気体化する手段と、前記電極の少なくとも１つに振動を印加する手段と、を備えたバブル発生装置であって、前記複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、前記複数の電極で発生した微小気泡を、前記振動を印加する手段により前記複数の電極の少なくとも１つに印加される振動によって前記液体中または前記液体外に取り出すことを特徴とする。
本発明のバブル発生装置において、前記振動を印加する手段は、超音波を印加する手段であってもよい。
本発明のバブル発生装置は、液体中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、前記液体を電気分解し、気体化する手段と、前記液体を攪拌する手段と、を備えたバブル発生装置であって、前記複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、前記複数の電極で発生した微小気泡を、前記液体を攪拌する手段によって前記液体中または前記液体外に取り出すことを特徴とする。
本発明のバブル発生装置において、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極を取り囲むように、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられていない電極が配設されていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられていない電極を取り囲むように、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極が配設されていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記複数の電極のうち少なくとも１つは、絶縁性基材上に設けられていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記導電膜の表面に前記ナノ構造体が設けられていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極は、正の電位を有していてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記ナノ構造体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化することにより形成された多孔質膜から構成されていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記ナノ構造体は、ナノチューブおよびナノ粒子からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極は、インジウム錫酸化物膜（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物膜（ＩＺＯ）から構成されていてもよい。
本発明のバブル発生装置において、前記液体の電気分解によって発生した気体のうち少なくとも１種を排気する手段を備えていてもよい。
本発明のバブル発生装置によれば、液体の電気分解によって、陽極または陰極において、直径が１０００ｎｍ以下の微小気泡を安定に発生させることができる。また、超音波を印加する手段や液体を攪拌する手段によって、陽極または陰極で発生した微小気泡を、液体中に取り出すことができる。
以下、図面を参照して、本発明に係るバブル発生装置の実施形態について説明する。
なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
なお、以下に示す実施形態は、発明の趣旨をよりよく理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴を分かりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
（１）第一実施形態
図１は、バブル発生装置の第一実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１１および陰極１２と、陽極１１に超音波を印加する超音波振動子１３と、陽極１１と陰極１２の間に電流を通電するための電源１４とから概略構成されている。
バブル発生装置１０では、陽極１１と陰極１２が、その少なくとも一部が液体２０中に浸漬されて用いられる。
図１は、バブル発生装置の第一実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１１および陰極１２と、陽極１１に超音波を印加する超音波振動子１３と、陽極１１と陰極１２の間に電流を通電するための電源１４とから概略構成されている。
バブル発生装置１０では、陽極１１と陰極１２が、その少なくとも一部が液体２０中に浸漬されて用いられる。
陽極１１は、電極基材と、その表面に設けられたナノ構造体とを備えたものである。ナノ構造体とは、ナノオーダーレベルの大きさの構造体である。なお、ここで言う「電極基材の表面」とは、液体２０に接する電極面のことである。本実施形態では、ナノ構造体は、溶液中の電極基材以外の面にも設けられていてもよい。
電極基材としては、アルミニウム、アルミニウム合金、白金、金など金属からなる基材や、炭素電極、また、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材上に、前記の金属からなる基材が積層されたものなどが用いられる。
ナノ構造体としては、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる電極基材を、シュウ酸水溶液や希硫酸中で陽極酸化することにより形成された多孔質膜からなるものが挙げられる。この多孔質膜は、具体的には、図２および図３に示すように、アルミニウム基板３１を、シュウ酸水溶液や希硫酸中で陽極酸化することにより、アルミニウム基板３１の表面に形成された陽極酸化アルミナ膜（アルマイト皮膜）４０である。この陽極酸化アルミナ膜４０は、バリアー層４１と微細孔４２を有する六角柱状のセル４３の集合体である。それぞれのセル４３の中心に微細孔４２が存在し、微細孔４２は、アルミニウム基板３１と陽極酸化アルミナ膜４０との界面に生成したバリアー層４１まで通じている。
微細孔４２の開口部の直径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１〜３００ｎｍである。微細孔４２の開口部の直径が１０００ｎｍを超えると、液体２０の電気分解によって発生した気体の直径を１０００ｎｍ以下とすることができなくなることがある。
また、ナノ構造体としては、例えば、ナノチューブおよびナノ粒子からなる群より選択される少なくとも１種を含むものが挙げられる。すなわち、この例のナノ構造体は、ナノチューブおよびナノ粒子からなる群より選択される少なくとも１種からなる集合体が電極基材の表面の一部にナノレベル（１０００ｎｍ以下）の凹凸構造を形成したものである。
また、ナノ構造体が多数のナノ粒子からなる集合体である場合、電極基材の表面に、多数のナノ粒子が堆積され、ナノ粒子同士の間に微小な間隙が形成される。
また、ナノ構造体が多数のナノ粒子からなる集合体である場合、電極基材の表面に、多数のナノ粒子が堆積され、ナノ粒子同士の間に微小な間隙が形成される。
ナノチューブとしては、例えば、カーボンナノチューブ、窒化ホウ素系ナノチューブ、シリコンナノチューブ、金属錯体タイプ有機ナノチューブ、チタニアナノチューブなどが挙げられる。
ナノチューブの直径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノチューブの直径が＿１０００ｎｍを超えると、電極基材の表面に微細なナノレベルの凹凸構造を形成できず、液体２０の電気分解によって発生した気体の直径を１０００ｎｍ以下とすることができなくなることがある。
これらの中でも、カーボンナノチューブからなるナノ構造体は、例えば、図４に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に一端が接するように設けられた多数のカーボンナノチューブの集合体である。図４に示すＳＥＭ像から分かるように、カーボンナノチューブからなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
ナノチューブの直径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノチューブの直径が＿１０００ｎｍを超えると、電極基材の表面に微細なナノレベルの凹凸構造を形成できず、液体２０の電気分解によって発生した気体の直径を１０００ｎｍ以下とすることができなくなることがある。
これらの中でも、カーボンナノチューブからなるナノ構造体は、例えば、図４に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に一端が接するように設けられた多数のカーボンナノチューブの集合体である。図４に示すＳＥＭ像から分かるように、カーボンナノチューブからなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
ナノ粒子としては、例えば、窒化アルミニウムのナノ粒子、花弁状アルミナのナノ粒子、酸化銅のナノ粒子、ニッケルのナノ粒子などが挙げられる。
ナノ粒子の平均粒子径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノ粒子の平均粒子径が１０００ｎｍを超えると、電極基材の表面に微細なナノレベルの凹凸構造を形成できず、液体２０の電気分解によって発生した気体の直径を１０００ｎｍ以下とすることができなくなることがある。
窒化アルミニウムのナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図５に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の窒化アルミニウムのナノ粒子の集合体である。図５に示すＳＥＭ像から分かるように、窒化アルミニウムのナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
花弁状アルミナのナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図６に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の花弁状アルミナのナノ粒子の集合体である。図６に示すＳＥＭ像から分かるように、花弁状アルミナのナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
酸化銅のナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図７に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の酸化銅のナノ粒子の集合体である。図７に示すＳＥＭ像から分かるように、酸化銅のナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
ナノ粒子の平均粒子径は、１０００ｎｍ以下であることが好ましい。ナノ粒子の平均粒子径が１０００ｎｍを超えると、電極基材の表面に微細なナノレベルの凹凸構造を形成できず、液体２０の電気分解によって発生した気体の直径を１０００ｎｍ以下とすることができなくなることがある。
窒化アルミニウムのナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図５に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の窒化アルミニウムのナノ粒子の集合体である。図５に示すＳＥＭ像から分かるように、窒化アルミニウムのナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
花弁状アルミナのナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図６に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の花弁状アルミナのナノ粒子の集合体である。図６に示すＳＥＭ像から分かるように、花弁状アルミナのナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
酸化銅のナノ粒子からなるナノ構造体は、例えば、図７に示すＳＥＭ像のように、電極基材の表面に堆積された多数の酸化銅のナノ粒子の集合体である。図７に示すＳＥＭ像から分かるように、酸化銅のナノ粒子からなるナノ構造体は、多孔質状の膜を構成している。
なお、ナノ構造体としては、導電体と絶縁体を組み合わせたもの、無機物質と有機物質を組み合わせたもの、電極基材の表面に多数のスチレンなどのポリマーのナノ粒子を堆積してなるもの、ポリマー多孔質膜なども用いられる。
また、ナノ構造体の形成方法としては、メッキにより、金属からなるナノ粒子を電極基材の表面に堆積（固着）させる方法、上記のナノチューブやナノ粒子を含むレジストを用いて、ナノインプリントにより、電極基材の表面にナノチューブやナノ粒子を含むレジストを含む多孔質膜を形成する方法、上記のナノ粒子を、電極基材の表面に噴射コートする方法、電極基材の表面に形成されたナノオーダーレベルの大きさの凹凸形状の上に、電極を形成する方法なども用いられる。
また、陽極１１は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜から構成されていてもよい。この例では、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜が電極基材およびその表面に設けられたナノ構造体をなす場合と、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜が上記の電極基材の表面に設けられたナノ構造体をなす場合とが挙げられる。
算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍのインジウム錫酸化物膜は、例えば、図８に示すように、微細なナノレベルの凹凸を有している。
陽極１１を構成するインジウム錫酸化物膜は、その表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で１．０ｎｍ以下であることが好ましい。
算術平均粗さ（Ｒａ）が１．０ｎｍのインジウム錫酸化物膜は、例えば、図８に示すように、微細なナノレベルの凹凸を有している。
陽極１１を構成するインジウム錫酸化物膜は、その表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で１．０ｎｍ以下であることが好ましい。
陰極１２としては、アルミニウム、アルミニウム合金、白金、金など金属からなる基材や、炭素電極、また、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材上に、前記の金属からなる基材が積層されたものなどが用いられる。
超音波振動子１３は、陽極１１の上端側（液体２０中に浸漬される側とは反対側）において、少なくとも陽極１１の一部に接するように設けられ、陽極１１に対して直接、超音波を印加するようになっている。これにより、陽極１１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）２１を、液体２０中に取り出すことができる。
超音波振動子１３としては、圧電セラミックス素子、圧電高分子膜振動子、圧電薄膜振動子などが用いられる。
圧電セラミックスは、酸化チタン、酸化バリウムなどの高純度の粉体を高温で焼き固めた多結晶体セラミックスから構成されている。この多結晶体セラミックスに分極処理を施すことにより、圧電性が生じる。
圧電高分子膜は、重合体の溶解体、または、溶液から作製した膜に分極処理を施すことにより得られる。
圧電薄膜は、スパッタリング法により、石英、サファイアなどの媒体に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を堆積することにより得られる。石英、サファイアなどの媒体に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）をＣ軸配向させることにより、圧電性が生じる。
圧電セラミックスは、酸化チタン、酸化バリウムなどの高純度の粉体を高温で焼き固めた多結晶体セラミックスから構成されている。この多結晶体セラミックスに分極処理を施すことにより、圧電性が生じる。
圧電高分子膜は、重合体の溶解体、または、溶液から作製した膜に分極処理を施すことにより得られる。
圧電薄膜は、スパッタリング法により、石英、サファイアなどの媒体に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）を堆積することにより得られる。石英、サファイアなどの媒体に、酸化亜鉛（ＺｎＯ）をＣ軸配向させることにより、圧電性が生じる。
電源１４としては、特に限定されるものではない。
バブル発生装置１０によって電気分解される液体２０としては、電気分解によって気体化するもの、すなわち、電気分解によって気体を発生するものであれば特に限定されるものではない。液体２０が電気分解によって酸素および水素を発生するものである場合、液体２０としては、例えば、水、水を溶媒として種々の溶質が溶解した溶液、水を分散媒として種々の物質が分散した分散液などが挙げられる。
なお、図１では、一対の陽極１１および陰極１２を用いた場合を例示したが、電極の数はこれに限定されるものではなく、陽極一に対して複数の陰極、または、陰極一に対して複数の電極を用いることもできる。
次に、図１を参照して、バブル発生装置１０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体２０として水を用いた場合を例示する。
液体２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１１および陰極１２を浸漬し、電源１４から、陽極１１と陰極１２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体２０を電気分解する。
このとき、陽極１１と陰極１２の少なくとも一部を、液体２０中に浸漬する。
また、陽極１１と陰極１２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１３により、陽極１１に超音波を印加する。
ここでは、液体２０として水を用いた場合を例示する。
液体２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１１および陰極１２を浸漬し、電源１４から、陽極１１と陰極１２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体２０を電気分解する。
このとき、陽極１１と陰極１２の少なくとも一部を、液体２０中に浸漬する。
また、陽極１１と陰極１２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１３により、陽極１１に超音波を印加する。
このとき、陰極１２では、下記の化学反応式（１）で示される化学反応が生じ、水素が発生する。
２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ− ・・・（１）
一方、陽極１１では、下記の化学反応式（２）で示される化学反応が生じ、酸素が発生する。
２ＯＨ− → Ｈ２Ｏ ＋ １／２Ｏ２ ＋ ２ｅ− ・・・（２）
２Ｈ２Ｏ ＋ ２ｅ− → Ｈ２ ＋ ２ＯＨ− ・・・（１）
一方、陽極１１では、下記の化学反応式（２）で示される化学反応が生じ、酸素が発生する。
２ＯＨ− → Ｈ２Ｏ ＋ １／２Ｏ２ ＋ ２ｅ− ・・・（２）
液体２０に浸漬した陽極１１と陰極１２の間に通電する電流密度は、１００〜１００００ｍＡ／ｃｍ２であることが好ましい。
超音波振動子１３により、陽極１１に印加する振動子の周波数は、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚであることが好ましく、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚである。
本実施形態のバブル発生装置１０によれば、液体２０の電気分解によって、陽極１１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）２１を安定に発生させることができる。また、超音波振動子１３によって、陽極１１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）２１を、液体２０中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）２１が安定に分散し、存在する液体２０を得ることができる。
一方、陰極１２において、水素の気泡２２が発生するが、超音波振動子１３によって陽極１１に印加された超音波により液体２０が振動することにより、水素の気泡２２は液体２０外に排出される。
一方、陰極１２において、水素の気泡２２が発生するが、超音波振動子１３によって陽極１１に印加された超音波により液体２０が振動することにより、水素の気泡２２は液体２０外に排出される。
（２）第二実施形態
図９は、バブル発生装置の第二実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置５０は、筒状の陰極５１と、陰極５１内において、陰極５１の中心に配置された陽極５２と、陽極５２に超音波を印加する超音波振動子５３と、陰極５１と陽極５２の間に電流を通電するための電源５４と、液体６０の電気分解によって発生した気体を排気する排気口５５とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置５０では、陽極５２を取り囲むようにして、筒状の陰極５１が設けられている。そして、中心に配置された陽極５２と、それを取り囲む陰極５１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置５０では、陰極５１と陽極５２が、その少なくとも一部が液体６０中に浸漬されて用いられる。
図９は、バブル発生装置の第二実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置５０は、筒状の陰極５１と、陰極５１内において、陰極５１の中心に配置された陽極５２と、陽極５２に超音波を印加する超音波振動子５３と、陰極５１と陽極５２の間に電流を通電するための電源５４と、液体６０の電気分解によって発生した気体を排気する排気口５５とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置５０では、陽極５２を取り囲むようにして、筒状の陰極５１が設けられている。そして、中心に配置された陽極５２と、それを取り囲む陰極５１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置５０では、陰極５１と陽極５２が、その少なくとも一部が液体６０中に浸漬されて用いられる。
陰極５１は、その上端５１ａ側が閉じられて、上面（液体６０中に浸漬される側とは反対側の面）５１ｂを形成し、かつ、下端５１ｃ側が開口された筒状の形状をなしている。そのため、陰極５１の下端５１ｃ側を、液体６０中に浸漬した場合、陰極５１の内側に液体６０が入り込む。その結果、陰極５１と、陰極５１内に配置された陽極５２とが、液体６０に接する。
陰極５１に対する陽極５２の表面積は、特に限定されるものではないが、電気分解反応を効率的に行うためや、液体６０中の陽極５２の電流密度を増大させるためには陰極の表面積が大きい方が好ましい。
陰極５１としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陽極５２としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
陽極５２としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
超音波振動子５３は、陰極５１の上面５１ｂ上において、少なくとも陽極５２の一部に接するように設けられ、陽極５２に対して直接、超音波を印加するようになっている。これにより、陽極５２で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）６１を、液体６０中に取り出すことができる。
超音波振動子５３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子５３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
排気口５５は、陰極５１の上面５１ｂにおいて、陰極５１の内側面５１ｄの近傍に設けられる。これにより、陰極５１内で発生した水素を、効率的に陰極５１の外部に排出することができる。
排気口５５としては、水素などの気体によって損傷しない、安定な材質からなるものが用いられる。排気口５５の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。
排気口５５としては、水素などの気体によって損傷しない、安定な材質からなるものが用いられる。排気口５５の材質としては、例えば、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、メタクリル樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。
バブル発生装置５０によって電位分解される液体６０としては、上述の第一実施形態における液体２０と同様のものが挙げられる。
次に、図９を参照して、バブル発生装置５０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体６０として水を用いた場合を例示する。
液体６０内に、所定の間隔を隔てて配置された陰極５１および陽極５２を浸漬し、電源５４から、陰極５１と陽極５２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体６０を電気分解する。
このとき、陰極５１と陽極５２の少なくとも一部を、液体６０中に浸漬する。
また、陰極５１と陽極５２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子５３により、陽極５２に超音波を印加する。
ここでは、液体６０として水を用いた場合を例示する。
液体６０内に、所定の間隔を隔てて配置された陰極５１および陽極５２を浸漬し、電源５４から、陰極５１と陽極５２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体６０を電気分解する。
このとき、陰極５１と陽極５２の少なくとも一部を、液体６０中に浸漬する。
また、陰極５１と陽極５２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子５３により、陽極５２に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置５０によれば、液体６０の電気分解によって、陽極５２において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）６１を安定に発生させることができる。また、超音波振動子５３によって、陽極５２で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）６１を、液体６０中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）６１が安定に分散し、存在する液体６０を得ることができる。
一方、陰極５１内で発生した水素の気泡６２を、排気口５５を介して、効率的に陰極５１の外部に排出することができるので、酸素の微小気泡（ナノバブル）６１が高純度かつ安定に分散し、存在する液体６０を得ることができる。
一方、陰極５１内で発生した水素の気泡６２を、排気口５５を介して、効率的に陰極５１の外部に排出することができるので、酸素の微小気泡（ナノバブル）６１が高純度かつ安定に分散し、存在する液体６０を得ることができる。
（３）第三実施形態
図１０は、バブル発生装置の第三実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置７０は、筒状の陽極７１と、陽極７１内において、陽極７１の中心に配置された陰極７２と、陰極７２に超音波を印加する超音波振動子７３と、陽極７１と陰極７２の間に電流を通電するための電源７４と、液体８０の電気分解によって発生した気体を排気する排気口７５とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置７０では、陰極７２を取り囲むようにして、筒状の陽極７１が設けられている。そして、中心に配置された陰極７２と、それを取り囲む陽極７１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置７０では、陽極７１と陰極７２が、その少なくとも一部が液体８０中に浸漬されて用いられる。
図１０は、バブル発生装置の第三実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置７０は、筒状の陽極７１と、陽極７１内において、陽極７１の中心に配置された陰極７２と、陰極７２に超音波を印加する超音波振動子７３と、陽極７１と陰極７２の間に電流を通電するための電源７４と、液体８０の電気分解によって発生した気体を排気する排気口７５とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置７０では、陰極７２を取り囲むようにして、筒状の陽極７１が設けられている。そして、中心に配置された陰極７２と、それを取り囲む陽極７１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置７０では、陽極７１と陰極７２が、その少なくとも一部が液体８０中に浸漬されて用いられる。
陽極７１は、その上端７１ａ側が閉じられて、上面（液体８０中に浸漬される側とは反対側の面）７１ｂを形成し、かつ、下端７１ｃ側が開口された筒状の形状をなしている。そのため、陽極７１の下端７１ｃ側を、液体８０中に浸漬した場合、陽極７１の内側に液体８０が入り込む。その結果、陽極７１と、陽極７１内に配置された陰極７２とが、液体８０に接する。
陽極７１に対する陰極７２の長さや表面積は、特に限定されるものではない。
陽極７１としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
陰極７２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極７２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
超音波振動子７３は、陽極７１の上面７１ｂ上において、少なくとも陰極７２の一部に接するように設けられ、陰極７２に対して直接、超音波を印加するようになっている。これにより、陰極７２で発生した水素の気泡８２を、液体８０外に取り出す（排出する）ことができる。
超音波振動子７３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子７３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
排気口７５は、陽極７１の上面７１ｂにおいて、陽極７１の内側面７１ｄの近傍に設けられる。これにより、陽極７１内で発生した水素を、効率的に陽極７１の外部に排出することができる。
排気口７５としては、上述の第二実施形態における排気口５５と同様のものが用いられる。
排気口７５としては、上述の第二実施形態における排気口５５と同様のものが用いられる。
バブル発生装置７０によって電位分解される液体８０としては、上述の第一実施形態における液体２０と同様のものが挙げられる。
次に、図１０を参照して、バブル発生装置７０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体８０として水を用いた場合を例示する。
液体８０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極７１および陰極７２を浸漬し、電源７４から、陽極７１と陰極７２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体８０を電気分解する。
このとき、陽極７１と陰極７２の少なくとも一部を、液体８０中に浸漬する。
また、陽極７１と陰極７２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子７３により、陰極７２に超音波を印加する。
ここでは、液体８０として水を用いた場合を例示する。
液体８０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極７１および陰極７２を浸漬し、電源７４から、陽極７１と陰極７２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体８０を電気分解する。
このとき、陽極７１と陰極７２の少なくとも一部を、液体８０中に浸漬する。
また、陽極７１と陰極７２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子７３により、陰極７２に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置７０によれば、液体８０の電気分解によって、陽極７１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）８１を安定に発生させることができる。また、超音波振動子７３によって、陰極７２で発生した水素の気泡８２を、液体８０外に取り出す（排出する）ことができる。その結果、液体８０には、陽極７１内で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）８１のみが取り出され、酸素の微小気泡（ナノバブル）８１が安定に分散し、存在する液体８０を得ることができる。また、陰極７２で発生した水素の気泡８２を、排気口７５を介して、効率的に陽極７１の外部に排出することができる。
（４）第四実施形態
図１１は、バブル発生装置の第四実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置９０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極９１および陰極９２と、陽極９１に超音波を印加する超音波振動子９３と、陽極９１と陰極９２の間に電流を通電するための電源９４とから概略構成されている。
バブル発生装置９０では、陽極９１と陰極９２が、その少なくとも一部が液体１００中に浸漬されて用いられる。
図１１は、バブル発生装置の第四実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置９０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極９１および陰極９２と、陽極９１に超音波を印加する超音波振動子９３と、陽極９１と陰極９２の間に電流を通電するための電源９４とから概略構成されている。
バブル発生装置９０では、陽極９１と陰極９２が、その少なくとも一部が液体１００中に浸漬されて用いられる。
陽極９１は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材９５上に設けられている。
陽極９１としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
陽極９１としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
陰極９２は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材９６上に設けられている。
陰極９２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極９２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
超音波振動子９３は、陽極９１の上端側（液体１００中に浸漬される側とは反対側）において、陽極９１または絶縁性基材９５の少なくとも一部に接するように設けられ、陽極９１に対して直接または間接に、超音波を印加するようになっている。これにより、陽極９１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１０１を、液体１００中に取り出すことができる。
超音波振動子９３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子９３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
次に、図１１を参照して、バブル発生装置９０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体１００として水を用いた場合を例示する。
液体１００内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極９１と陰極９２を浸漬し、電源９４から、陽極９１と陰極９２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１００を電気分解する。
このとき、陽極９１と陰極９２の少なくとも一部を、液体１００中に浸漬する。
また、陽極９１と陰極９２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子９３により、絶縁性基材９５上に設けられた陽極９１に超音波を印加する。
ここでは、液体１００として水を用いた場合を例示する。
液体１００内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極９１と陰極９２を浸漬し、電源９４から、陽極９１と陰極９２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１００を電気分解する。
このとき、陽極９１と陰極９２の少なくとも一部を、液体１００中に浸漬する。
また、陽極９１と陰極９２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子９３により、絶縁性基材９５上に設けられた陽極９１に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置９０によれば、液体１００の電気分解によって、陽極９１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）１０１を安定に発生させることができる。また、超音波振動子９３によって、陽極９１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１０１を、液体１００中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）１０１が安定に分散し、存在する液体１００を得ることができる。
一方、陰極９２において、水素の気泡１０２が発生するが、超音波振動子９３によって陽極９１に印加された超音波により液体１００が振動することにより、水素の気泡１０２は液体１００外に排出される。
一方、陰極９２において、水素の気泡１０２が発生するが、超音波振動子９３によって陽極９１に印加された超音波により液体１００が振動することにより、水素の気泡１０２は液体１００外に排出される。
（５）第五実施形態
図１２は、バブル発生装置の第五実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１１０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１１１および陰極１１２と、陽極１１１に超音波を印加する超音波振動子１１３と、陽極１１１と陰極１１２の間に電流を通電するための電源１１４とから概略構成されている。
バブル発生装置１１０では、陽極１１１と陰極１１２が、その少なくとも一部が液体１２０中に浸漬されて用いられる。
図１２は、バブル発生装置の第五実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１１０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１１１および陰極１１２と、陽極１１１に超音波を印加する超音波振動子１１３と、陽極１１１と陰極１１２の間に電流を通電するための電源１１４とから概略構成されている。
バブル発生装置１１０では、陽極１１１と陰極１１２が、その少なくとも一部が液体１２０中に浸漬されて用いられる。
陽極１１１は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１１５上に設けられている。また、陽極１１１における絶縁性基材１１５に接している面とは反対側の面に、ナノ構造体１１６が設けられている。
陽極１１１としては、アルミニウム、アルミニウム合金、白金、金など金属からなる電極や炭素電極が用いられる。
ナノ構造体１１６としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陽極１１１としては、アルミニウム、アルミニウム合金、白金、金など金属からなる電極や炭素電極が用いられる。
ナノ構造体１１６としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陰極１１２は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１１７上に設けられている。
陰極１１２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極１１２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
超音波振動子１１３は、陽極１１１の上端側（液体１２０中に浸漬される側とは反対側）において、陽極１１１、絶縁性基材１１５またはナノ構造体１１６の少なくとも一部に接するように設けられ、陽極１１１に対して直接または間接に、超音波を印加するようになっている。これにより、陽極１１１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１２１を、液体１２０中に取り出すことができる。
超音波振動子１１３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子１１３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
次に、図１２を参照して、バブル発生装置１１０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体１２０として水を用いた場合を例示する。
液体１２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１１１と陰極１１２を浸漬し、電源１１４から、陽極１１１と陰極１１２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１２０を電気分解する。
このとき、陽極１１１と陰極１１２の少なくとも一部を、液体１２０中に浸漬する。
また、陽極１１１と陰極１１２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１１３により、絶縁性基材１１５上に設けられた陽極１１１およびナノ構造体１１６に超音波を印加する。
ここでは、液体１２０として水を用いた場合を例示する。
液体１２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１１１と陰極１１２を浸漬し、電源１１４から、陽極１１１と陰極１１２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１２０を電気分解する。
このとき、陽極１１１と陰極１１２の少なくとも一部を、液体１２０中に浸漬する。
また、陽極１１１と陰極１１２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１１３により、絶縁性基材１１５上に設けられた陽極１１１およびナノ構造体１１６に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置１１０によれば、液体１２０の電気分解によって、陽極１１１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）１２１を安定に発生させることができる。また、超音波振動子１１３によって、陽極１１１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１２１を、液体１２０中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）１２１が安定に分散し、存在する液体１２０を得ることができる。
一方、陰極１１２において、水素の気泡１２２が発生するが、超音波振動子１１３によって陽極１１１に印加された超音波により液体１２０が振動することにより、水素の気泡１２２は液体１２０外に排出される。
一方、陰極１１２において、水素の気泡１２２が発生するが、超音波振動子１１３によって陽極１１１に印加された超音波により液体１２０が振動することにより、水素の気泡１２２は液体１２０外に排出される。
（６）第六実施形態
図１３は、バブル発生装置の第六実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１３０は、筒状の陽極１３１と、陽極１３１内において、陽極１３１の中心に配置された陰極１３２と、陰極１３２に超音波を印加する超音波振動子１３３と、陽極１３１と陰極１３２の間に電流を通電するための電源１３４とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置１３０では、陰極１３２を取り囲むようにして、筒状の陽極１３１が設けられている。そして、中心に配置された陰極１３２と、それを取り囲む陽極１３１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置１３０では、陽極１３１と陰極１３２が、その少なくとも一部が液体１４０中に浸漬されて用いられる。
図１３は、バブル発生装置の第六実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１３０は、筒状の陽極１３１と、陽極１３１内において、陽極１３１の中心に配置された陰極１３２と、陰極１３２に超音波を印加する超音波振動子１３３と、陽極１３１と陰極１３２の間に電流を通電するための電源１３４とから概略構成されている。
すなわち、バブル発生装置１３０では、陰極１３２を取り囲むようにして、筒状の陽極１３１が設けられている。そして、中心に配置された陰極１３２と、それを取り囲む陽極１３１とが所定の間隔を隔てて配置されている。
バブル発生装置１３０では、陽極１３１と陰極１３２が、その少なくとも一部が液体１４０中に浸漬されて用いられる。
陽極１３１は、その上端１３１ａ側が閉じられて、上面（液体１４０中に浸漬される側とは反対側の面）１３１ｂを形成し、かつ、下端１３１ｃ側が開口された筒状の形状をなしている。そのため、陽極１３１の下端１３１ｃ側を、液体１４０中に浸漬した場合、陽極１３１の内側に液体１４０が入り込む。その結果、陽極１３１と、陽極１３１内に配置された陰極１３２とが、液体１４０に接する。
陽極１３１に対する陰極１３２の長さや表面積は、特に限定されるものではない。
陽極１３１としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極１３２としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
陰極１３２としては、上述の第一実施形態における陽極１１と同様のものが用いられる。
超音波振動子１３３は、陽極１３１の上面１３１ｂ上において、少なくとも陰極１３２の一部に接するように設けられ、陰極１３２に対して直接、超音波を印加するようになっている。これにより、陰極１３２で発生した水素の微小気泡（ナノバブル）１４２を、液体１４０中に取り出すことができる。
超音波振動子１３３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子１３３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
バブル発生装置１３０によって電位分解される液体１４０としては、上述の第一実施形態における液体２０と同様のものが挙げられる。
次に、図１３を参照して、バブル発生装置１３０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体１４０として水を用いた場合を例示する。
液体１４０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１３１および陰極１３２を浸漬し、電源１３４から、陽極１３１と陰極１３２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１４０を電気分解する。
このとき、陽極１３１と陰極１３２の少なくとも一部を、液体１４０中に浸漬する。
また、陽極１３１と陰極１３２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１３３により、陰極１３２に超音波を印加する。
ここでは、液体１４０として水を用いた場合を例示する。
液体１４０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１３１および陰極１３２を浸漬し、電源１３４から、陽極１３１と陰極１３２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１４０を電気分解する。
このとき、陽極１３１と陰極１３２の少なくとも一部を、液体１４０中に浸漬する。
また、陽極１３１と陰極１３２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１３３により、陰極１３２に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置１３０によれば、液体１４０の電気分解によって、陰極１３２において、直径が１００ｎｍ以下の水素の微小気泡（ナノバブル）１４２を安定に発生させることができる。また、超音波振動子１３３によって、陰極１３２で発生した水素の微小気泡（ナノバブル）１４２を、液体１４０中に取り出すことができる。したがって、水素の微小気泡（ナノバブル）１４２が安定に分散し、存在する液体１４０を得ることができる。
一方、陽極１３１において、酸素の気泡１４１が発生するが、超音波振動子１３３によって陽極１３１に印加された超音波により液体１４０が振動することにより、酸素の気泡１４１は液体１４０外に排出される。
一方、陽極１３１において、酸素の気泡１４１が発生するが、超音波振動子１３３によって陽極１３１に印加された超音波により液体１４０が振動することにより、酸素の気泡１４１は液体１４０外に排出される。
（７）第七実施形態
図１４は、バブル発生装置の第七実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１５０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１５１および陰極１５２と、陰極１５２に超音波を印加する超音波振動子１５３と、陽極１５１と陰極１５２の間に電流を通電するための電源１５４とから概略構成されている。
バブル発生装置１５０では、陽極１５１と陰極１５２が、その少なくとも一部が液体１６０中に浸漬されて用いられる。
図１４は、バブル発生装置の第七実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１５０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１５１および陰極１５２と、陰極１５２に超音波を印加する超音波振動子１５３と、陽極１５１と陰極１５２の間に電流を通電するための電源１５４とから概略構成されている。
バブル発生装置１５０では、陽極１５１と陰極１５２が、その少なくとも一部が液体１６０中に浸漬されて用いられる。
陽極１５１は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１５５上に設けられている。
陽極１５１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
陽極１５１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
陰極１５２は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１５６上に設けられている。また、陰極１５２における絶縁性基材１５６に接している面とは反対側の面に、ナノ構造体１５７が設けられている。
ナノ構造体１５７としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
ナノ構造体１５７としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
超音波振動子１５３は、陰極１５２の上端側（液体１６０中に浸漬される側とは反対側）において、陰極１５２、絶縁性基材１５６またはナノ構造体１５７の少なくとも一部に接するように設けられ、陰極１５２に対して直接または間接に、超音波を印加するようになっている。これにより、陰極１５２で発生した水素の微小気泡（ナノバブル）１６２を、液体１６０中に取り出すことができる。
超音波振動子１５３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
超音波振動子１５３としては、上述の第一実施形態における超音波振動子１３と同様のものが用いられる。
次に、図１４を参照して、バブル発生装置１５０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体１６０として水を用いた場合を例示する。
液体１６０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１５１と陰極１５２を浸漬し、電源１５４から、陽極１５１と陰極１５２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１６０を電気分解する。
このとき、陽極１５１と陰極１５２の少なくとも一部を、液体１６０中に浸漬する。
また、陽極１５１と陰極１５２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１５３により、絶縁性基材１５６上に設けられた陰極１５２およびナノ構造体１５７に超音波を印加する。
ここでは、液体１６０として水を用いた場合を例示する。
液体１６０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１５１と陰極１５２を浸漬し、電源１５４から、陽極１５１と陰極１５２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１６０を電気分解する。
このとき、陽極１５１と陰極１５２の少なくとも一部を、液体１６０中に浸漬する。
また、陽極１５１と陰極１５２の間に直流電流を通電している際、超音波振動子１５３により、絶縁性基材１５６上に設けられた陰極１５２およびナノ構造体１５７に超音波を印加する。
本実施形態のバブル発生装置１５０によれば、液体１６０の電気分解によって、陰極１５２において、直径が１００ｎｍ以下の水素の微小気泡（ナノバブル）１６２を安定に発生させることができる。また、超音波振動子１５３によって、陰極１５２で発生した水素の微小気泡（ナノバブル）１６２を、液体１６０中に取り出すことができる。したがって、水素の微小気泡（ナノバブル）１６２が安定に分散し、存在する液体１６０を得ることができる。
一方、陽極１５１において、酸素の気泡１６１が発生するが、超音波振動子１５３によって陽極１５１に印加された超音波により液体１６０が振動することにより、酸素の気泡１６１は液体１６０外に排出される。
一方、陽極１５１において、酸素の気泡１６１が発生するが、超音波振動子１５３によって陽極１５１に印加された超音波により液体１６０が振動することにより、酸素の気泡１６１は液体１６０外に排出される。
（８）第八実施形態
図１５は、バブル発生装置の第八実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１７０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１７１および陰極１７２と、液体１９０を攪拌する攪拌装置１８０と、陽極１７１と陰極１７２の間に電流を通電するための電源１７３とから概略構成されている。
バブル発生装置１７０では、陽極１７１と陰極１７２が、その少なくとも一部が液体１９０中に浸漬されて用いられる。
図１５は、バブル発生装置の第八実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置１７０は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極１７１および陰極１７２と、液体１９０を攪拌する攪拌装置１８０と、陽極１７１と陰極１７２の間に電流を通電するための電源１７３とから概略構成されている。
バブル発生装置１７０では、陽極１７１と陰極１７２が、その少なくとも一部が液体１９０中に浸漬されて用いられる。
陽極１７１は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１７４上に設けられている。また、陽極１７１における絶縁性基材１７４に接している面とは反対側の面に、ナノ構造体１７５が設けられている。
陽極１７１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
ナノ構造体１７５としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陽極１７１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
ナノ構造体１７５としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陰極１７２は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材１７６上に設けられている。
陰極１７２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極１７２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
攪拌装置１８０は、回転軸１８１の先端に支持され、液体１９０を攪拌する攪拌翼１８２と、回転軸１８１を介して攪拌翼１８２を回転させる直流モーター１８３とから概略構成されている。
攪拌翼１８２は、例えば、陽極１７１と陰極１７２の間に配置され、陽極１７１と陰極１７２の間の液体１９０を攪拌するようになっている。これにより、陽極１７１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１９１を、液体１９０中に取り出すことができる。
攪拌翼１８２は、例えば、陽極１７１と陰極１７２の間に配置され、陽極１７１と陰極１７２の間の液体１９０を攪拌するようになっている。これにより、陽極１７１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１９１を、液体１９０中に取り出すことができる。
次に、図１５を参照して、バブル発生装置１７０を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体１９０として水を用いた場合を例示する。
液体１９０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１７１と陰極１７２を浸漬し、電源１７３から、陽極１７１と陰極１７２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１９０を電気分解する。
このとき、陽極１７１と陰極１７２の少なくとも一部を、液体１９０中に浸漬する。
また、陽極１７１と陰極１７２の間に直流電流を通電している際、攪拌装置１８０により、液体１９０を攪拌する。
ここでは、液体１９０として水を用いた場合を例示する。
液体１９０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極１７１と陰極１７２を浸漬し、電源１７３から、陽極１７１と陰極１７２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体１９０を電気分解する。
このとき、陽極１７１と陰極１７２の少なくとも一部を、液体１９０中に浸漬する。
また、陽極１７１と陰極１７２の間に直流電流を通電している際、攪拌装置１８０により、液体１９０を攪拌する。
本実施形態のバブル発生装置１７０によれば、液体１９０の電気分解によって、陽極１７１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）１９１を安定に発生させることができる。また、攪拌装置１８０によって、陽極１７１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）１９１を、液体１９０中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）１９１が安定に分散し、存在する液体１９０を得ることができる。
一方、陰極１７２において、水素の気泡１９２が発生するが、攪拌装置１８０により、液体１９０を攪拌することにより、水素の気泡１９２は液体１９０外に排出される。
一方、陰極１７２において、水素の気泡１９２が発生するが、攪拌装置１８０により、液体１９０を攪拌することにより、水素の気泡１９２は液体１９０外に排出される。
なお、本実施形態のバブル発生装置１７０は、上述の第六実施形態および第七実施形態のような水素の微小気泡（ナノバブル）を発生させる場合にも応用するこができる。
（９）第九実施形態
図１６は、バブル発生装置の第九実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置２００は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極２０１および陰極２０２と、液体２２０を攪拌する攪拌装置２１０と、陽極２０１と陰極２０２の間に電流を通電するための電源２０３とから概略構成されている。
バブル発生装置２００では、陽極２０１と陰極２０２が、その少なくとも一部が液体２２０中に浸漬されて用いられる。
図１６は、バブル発生装置の第九実施形態を示す概略斜視図である。
本実施形態のバブル発生装置２００は、所定の間隔を隔てて配置された一対の陽極２０１および陰極２０２と、液体２２０を攪拌する攪拌装置２１０と、陽極２０１と陰極２０２の間に電流を通電するための電源２０３とから概略構成されている。
バブル発生装置２００では、陽極２０１と陰極２０２が、その少なくとも一部が液体２２０中に浸漬されて用いられる。
陽極２０１は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材２０４上に設けられている。また、陽極２０１における絶縁性基材２０４に接している面とは反対側の面に、ナノ構造体２０５が設けられている。
陽極２０１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
ナノ構造体２０５としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陽極２０１としては、上述の第五実施形態と同様のものが用いられる。
ナノ構造体２０５としては、上述の第一実施形態におけるナノ構造体と同様のものが用いられる。
陰極２０２は、ガラス、セラミックス、プラスチックなどからなる絶縁性基材２０６上に設けられている。
陰極２０２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
陰極２０２としては、上述の第一実施形態における陰極１２と同様のものが用いられる。
攪拌装置２１０は、液体循環ポンプ２１１と、一端が液体２２０に浸漬され、他端が液体循環ポンプ２１１に接続されて、液体２２０を液体循環ポンプ２１１に導入する導入管２１２と、一端が液体循環ポンプ２１１に接続され、他端が液体２２０に浸漬されて、液体循環ポンプ２１１で吸引した液体２２０を、液体２２０が収容された容器（図示略）内に排出する（戻す）排出管２１３とから概略構成されている。
攪拌装置２１０では、少なくとも排出管２１３が陽極２０１と陰極２０２の間に配置されている。そして、液体循環ポンプ２１１によって、導入管２１２を通して吸引した液体２２０を、排出管２１３を通して、再び、液体２２０が収容された容器内に戻すという、液体２２０の循環を繰り返すことにより、結果として、液体２２０が攪拌されるようになっている。これにより、陽極２０１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）２２１を、液体２２０中に取り出すことができる。
攪拌装置２１０では、少なくとも排出管２１３が陽極２０１と陰極２０２の間に配置されている。そして、液体循環ポンプ２１１によって、導入管２１２を通して吸引した液体２２０を、排出管２１３を通して、再び、液体２２０が収容された容器内に戻すという、液体２２０の循環を繰り返すことにより、結果として、液体２２０が攪拌されるようになっている。これにより、陽極２０１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）２２１を、液体２２０中に取り出すことができる。
次に、図１６を参照して、バブル発生装置２００を用いたバブル発生方法について説明する。
ここでは、液体２２０として水を用いた場合を例示する。
液体２２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極２０１と陰極２０２を浸漬し、電源２０３から、陽極２０１と陰極２０２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体２２０を電気分解する。
このとき、陽極２０１と陰極２０２の少なくとも一部を、液体２２０中に浸漬する。
また、陽極２０１と陰極２０２の間に直流電流を通電している際、攪拌装置２１０により、液体２２０を攪拌する。
ここでは、液体２２０として水を用いた場合を例示する。
液体２２０内に、所定の間隔を隔てて配置された陽極２０１と陰極２０２を浸漬し、電源２０３から、陽極２０１と陰極２０２の間に連続的に直流電流、または、パルス的に直流電流を通電することにより、液体２２０を電気分解する。
このとき、陽極２０１と陰極２０２の少なくとも一部を、液体２２０中に浸漬する。
また、陽極２０１と陰極２０２の間に直流電流を通電している際、攪拌装置２１０により、液体２２０を攪拌する。
本実施形態のバブル発生装置２００によれば、液体２２０の電気分解によって、陽極２０１において、直径が１００ｎｍ以下の酸素の微小気泡（ナノバブル）２２１を安定に発生させることができる。また、攪拌装置２１０によって、陽極２０１で発生した酸素の微小気泡（ナノバブル）２２１を、液体２２０中に取り出すことができる。したがって、酸素の微小気泡（ナノバブル）２２１が安定に分散し、存在する液体２２０を得ることができる。
一方、陰極２０２において、水素の気泡２２２が発生するが、攪拌装置２１０により、液体２２０を攪拌することにより、水素の気泡２２２は液体２２０外に排出される。
一方、陰極２０２において、水素の気泡２２２が発生するが、攪拌装置２１０により、液体２２０を攪拌することにより、水素の気泡２２２は液体２２０外に排出される。
なお、本実施形態のバブル発生装置２００は、上述の第六実施形態および第七実施形態のような水素の微小気泡（ナノバブル）を発生させる場合にも応用するこができる。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
「実施例１」
図１に示すバブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
陽極としては、アルミニウム基材を、シュウ酸水溶液中で陽極酸化することにより形成された多孔質膜からなるナノ構造体を有するものを用いた。
陽極と陰極の間隔を５ｍｍとした。
次いで、２０℃において、容器内に収容した水に、陽極と陰極を浸漬した。
この状態で、陽極と陰極の間に、１分間、直流電圧（ピーク値）を±３０Ｖ印加した。このとき、印加した電界の電流密度が１．０ｍＡ／ｃｍ２となるように、陽極と陰極の間隔を調整した。
また、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間、超音波振動子により、陽極に対して周波数２０ｋＨｚの超音波を印加した。
すると、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間に、陽極から酸素の気泡が発生した。
ファイバー光学動的光散乱光度計（商品名：ＦＤＬＳ−３０００、大塚電子社製）を用いて、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１７に示す。なお、図１７において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１７の結果から、実施例１のバブル発生装置によれば、平均粒径が３０ｎｍの酸素ナノバブルを発生させることができることが分かった。
図１に示すバブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
陽極としては、アルミニウム基材を、シュウ酸水溶液中で陽極酸化することにより形成された多孔質膜からなるナノ構造体を有するものを用いた。
陽極と陰極の間隔を５ｍｍとした。
次いで、２０℃において、容器内に収容した水に、陽極と陰極を浸漬した。
この状態で、陽極と陰極の間に、１分間、直流電圧（ピーク値）を±３０Ｖ印加した。このとき、印加した電界の電流密度が１．０ｍＡ／ｃｍ２となるように、陽極と陰極の間隔を調整した。
また、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間、超音波振動子により、陽極に対して周波数２０ｋＨｚの超音波を印加した。
すると、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間に、陽極から酸素の気泡が発生した。
ファイバー光学動的光散乱光度計（商品名：ＦＤＬＳ−３０００、大塚電子社製）を用いて、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１７に示す。なお、図１７において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１７の結果から、実施例１のバブル発生装置によれば、平均粒径が３０ｎｍの酸素ナノバブルを発生させることができることが分かった。
「比較例１」
陽極として、アルミニウム基材を用いた以外は実施例１と同様にして、バブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
また、実施例１と同様にして、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１８に示す。なお、図１８において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１８の結果から、比較例１のバブル発生装置では、平均粒径が数μｍの酸素バブルしか発生させることができないことが分かった。
陽極として、アルミニウム基材を用いた以外は実施例１と同様にして、バブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
また、実施例１と同様にして、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１８に示す。なお、図１８において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１８の結果から、比較例１のバブル発生装置では、平均粒径が数μｍの酸素バブルしか発生させることができないことが分かった。
「実施例２」
図１２に示すバブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
陽極としては、ガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚１．０μｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を形成し、さらに、その上に、平均粒径２００μｍの銅粒子を電着させたものを用いた。
陽極と陰極の間隔を５ｍｍとした。
次いで、２０℃において、容器内に収容した水に、陽極と陰極を浸漬した。
この状態で、陽極と陰極の間に、１分間、直流電圧（ピーク値）を±５０Ｖ印加した。このとき、印加した電界の電流密度が５．０ｍＡ／ｃｍ２となるように、陽極と陰極の間隔を調整した。
また、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間、超音波振動子により、陽極に対して周波数２０ｋＨｚの超音波を印加した。
すると、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間に、陽極から酸素の気泡が発生した。
ファイバー光学動的光散乱光度計（商品名：ＦＤＬＳ−３０００、大塚電子社製）を用いて、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１９に示す。なお、図１９において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１９の結果から、実施例２のバブル発生装置によれば、平均粒径が３００ｎｍの酸素ナノバブルを発生させることができることが分かった。
図１２に示すバブル発生装置を用いて、水の電気分解を行った。
陽極としては、ガラス基板上に、スパッタリング法により、膜厚１．０μｍのインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）膜を形成し、さらに、その上に、平均粒径２００μｍの銅粒子を電着させたものを用いた。
陽極と陰極の間隔を５ｍｍとした。
次いで、２０℃において、容器内に収容した水に、陽極と陰極を浸漬した。
この状態で、陽極と陰極の間に、１分間、直流電圧（ピーク値）を±５０Ｖ印加した。このとき、印加した電界の電流密度が５．０ｍＡ／ｃｍ２となるように、陽極と陰極の間隔を調整した。
また、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間、超音波振動子により、陽極に対して周波数２０ｋＨｚの超音波を印加した。
すると、陽極と陰極の間に直流電圧を印加している間に、陽極から酸素の気泡が発生した。
ファイバー光学動的光散乱光度計（商品名：ＦＤＬＳ−３０００、大塚電子社製）を用いて、陽極から発生した酸素の気泡の粒径を測定した。結果を図１９に示す。なお、図１９において、縦軸が粒径の存在頻度（散乱強度分布）を表わし、横軸が気泡の粒径を表す。
図１９の結果から、実施例２のバブル発生装置によれば、平均粒径が３００ｎｍの酸素ナノバブルを発生させることができることが分かった。
本発明のバブル発生装置は、洗濯機（洗濯物汚れ除去やドラムのカビ抑制など）、冷蔵庫（健康水の精製や槽内カビの抑制など）、スチームオーブン（オーブン内のカビの抑制など）、アイロン（スチームによるカビの抑制など）、炊飯器、浄水器、エアコン、加湿器などに用いることができる。
１０，５０，７０，９０，１１０，１３０，１５０，１７０，２００ バブル発生装置
１１，５２，７１，９１，１１１，１３１，１５１，１７１，２０１ 陽極
１２，５１，７２，９２，１１２，１３２，１５２，１７２，２０２ 陰極
１３，５３，７３，９３，１１３，１３３，１５３ 超音波振動子
１４，５４，７４，９４，１１４，１３４，１５４，１７３，２０３ 電源
２０，６０，８０，１００，１２０，１４０，１６０，１９０，２２０ 液体
５５，７５， 排気口
９５，９６，１１５，１１７，１５５，１５６，１７４，１７６，２０４，２０６ 絶縁性基材
１１６，１５７，１７５，２０５ ナノ構造体
１８０，２１０ 攪拌装置
１８１ 回転軸
１８２ 攪拌翼
１８３ 直流モーター
２１１ 液体循環ポンプ
２１２ 導入管
２１３ 排出管
１１，５２，７１，９１，１１１，１３１，１５１，１７１，２０１ 陽極
１２，５１，７２，９２，１１２，１３２，１５２，１７２，２０２ 陰極
１３，５３，７３，９３，１１３，１３３，１５３ 超音波振動子
１４，５４，７４，９４，１１４，１３４，１５４，１７３，２０３ 電源
２０，６０，８０，１００，１２０，１４０，１６０，１９０，２２０ 液体
５５，７５， 排気口
９５，９６，１１５，１１７，１５５，１５６，１７４，１７６，２０４，２０６ 絶縁性基材
１１６，１５７，１７５，２０５ ナノ構造体
１８０，２１０ 攪拌装置
１８１ 回転軸
１８２ 攪拌翼
１８３ 直流モーター
２１１ 液体循環ポンプ
２１２ 導入管
２１３ 排出管
Claims (12)
- 液体中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、前記液体を電気分解し、気体化する手段と、前記電極の少なくとも１つに振動を印加する手段と、を備えたバブル発生装置であって、
前記複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、前記複数の電極で発生した微小気泡を、前記振動を印加する手段により前記複数の電極の少なくとも１つに印加される振動によって前記液体中または前記液体外に取り出すことを特徴とするバブル発生装置。 - 前記振動を印加する手段は、超音波を印加する手段であることを特徴とする請求項１に記載のバブル発生装置。
- 液体中に少なくとも一部が浸漬される極性の異なる複数の電極を有し、前記液体を電気分解し、気体化する手段と、前記液体を攪拌する手段と、を備えたバブル発生装置であって、
前記複数の電極の少なくとも１つの表面に、ナノ構造体が設けられ、前記複数の電極で発生した微小気泡を、前記液体を攪拌する手段によって前記液体中または前記液体外に取り出すことを特徴とするバブル発生装置。 - 前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極を取り囲むように、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられていない電極が配設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられていない電極を取り囲むように、前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極が配設されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記複数の電極のうち少なくとも１つは、絶縁性基材上に設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記導電膜の表面に前記ナノ構造体が設けられたことを特徴とする請求項６に記載のバブル発生装置。
- 前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極は、正の電位を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記ナノ構造体は、アルミニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化することにより形成された多孔質膜からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記ナノ構造体は、ナノチューブおよびナノ粒子からなる群より選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記複数の電極のうちナノ構造体が設けられた電極は、インジウム錫酸化物膜（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物膜（ＩＺＯ）からなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
- 前記液体の電気分解によって発生した気体のうち少なくとも１種を排気する手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のバブル発生装置。
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2012
- 2012-04-27 JP JP2012102737A patent/JP2013231208A/ja active Pending
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