JP2019181335A - ナノサイズバブル発生器、気体導入保持装置、ナノサイズバブル発生方法、及び気体導入保持方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これに対し、ナノサイズバブルは、浮力が極めて小さいため、ブラウン運動により揺動して浮上せず、水中に長期間残存することが知られており、液体中にナノサイズバブルを多量に安定した状態で生成できれば溶解度を越えて液体中に気体を保持できることから、その生成法が各種提案されている(特許文献1、特許文献2参照)。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、大量のナノサイズバブル水を効率よく生成可能な、ナノサイズバブル発生器、及びこれを用いた気体導入保持装置と、ナノサイズバブル発生方法、及び気体導入保持方法の提供を目的とする。
また、ナノサイズバブルと共に生成されるマイクロサイズバブルが、浮上して消滅する前に、貯留槽に生じる水流により圧壊されてナノサイズバブルを生成するため、より効率的にナノサイズバブル水を生成できる。
こうすることで、貯留槽内の液体の量を一定量に保つことができ、常にこの一定量の液体に対し気体を放出できるため、気体を保持する量の安定した液体を連続して得ることができる。
こうすることで、主貯留槽内の液体の量を一定量に保つことができ、常にこの一定量の液体に対し気体を放出できるため、気体を保持する量の安定した液体を連続して得ることができる。
また、副貯留槽の容積の範囲内で、液体流入口から主貯留槽への液体の供給スピードと異なるスピードで副貯留槽から液体を送出できる。
こうすることで、液体流出口から放出されたナノサイズバブル水を静置槽に静置し、ナノサイズバブル水中の不純ガス(導入対象ではない気体)を追い出したのち貯留槽に還流して、さらに、導入対象の気体をナノサイズバブルにして導入することができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係るナノサイズバブル発生器100Aを示している。ナノサイズバブル発生器100Aは、液体(本実施形態では水道水)内に、気体(本実施形態では空気)をナノサイズバブルとして発生させるための装置であり、図1に示すように、液体を貯留する貯留槽1と、貯留槽1に貯留された液体に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッド2と、気体放出ヘッド2に気体を供給するガスポンプ(気体供給手段)3と、液体内に気体を放出している気体放出ヘッド2に振動を連続的に印加する振動手段4と、貯留槽1に液体を流入させる液体流入口5と、貯留槽1から液体を流出させる液体流出口6とを主に備え、これらを、塗装ステンレス鋼板製のケーシング91に収容して構成されている。
ヘッド本体21とチャンバー22は、それぞれの上面と下面を密着させるようにして、一対のL字金具24,24により1枚の板状に連結されている。気体放出ヘッド2は、チャンバー22の内部を長手方向に延びる水平孔23aと水平孔23aから下方に延び、チャンバー22からヘッド本体21まで達する複数の垂直孔23b,23b,…とからなる通気路23が設けられ、通気路23へ気体を供給すると、ヘッド本体21の微細孔から気体が噴出するよう構成されている。
尚、気体放出ヘッド2に、水素やオゾン、窒素等、空気とは別のガスを供給する場合には、チャック37からガスを供給すべく切替えバルブ34により給気路を切替える。
気体放出ヘッド2は、図3(b)に示すように、振動板本体部42aの底壁42cにL字金具24により固定されている。振動板42は、枠部42bから扁平直方体状に窪んだ振動板本体部42aの底壁42cの縦横の長さを適宜に設定することで、底壁42cを振動子41へ共振させるようにしている。
振動子に対し振動板を共振させる方法としては、扁平直方体状の振動板本体部42aと枠部42bとを設ける代わりに、振動板を一枚の板状とし、中央の振動子に共振させる部分を除いた外周部分を厚くする、あるいは樹脂等で覆う等の方法を採用してもよい。
尚、符号53,62は、それぞれ給水管51、取水管61をケーシング91の外部へ連結するチャックである。
貯留槽1は、気体貯留室14を設けることにより、貯留槽1内の液面から放散した気体を気体貯留室14に貯留することができ、これにより放散した気体の液体への再溶解を促すとともに、液面からの気体の放散を抑制することができる。
次に、ナノサイズバブル発生器100Aを用いて行う気体放出工程S1、及び各部の作用効果について説明する。
気体放出工程S1は、貯留槽1の液体内に浸漬した気体放出ヘッド2を液体に対し相対的に、かつ連続的に振動を加えながら、気体放出ヘッド2から気体を液体内に放出する工程である。本実施形態では、液体として水道水を、気体として空気を導入し、気体放出ヘッド2に振動を印加する。
ナノサイズバブル発生器100Aを用いて、水道水に空気からなるナノサイズバブルを導入する際には、まず、水道栓Wを開いて水ポンプ54を作動させ、給水管51を介して、液体流入口5から貯留槽1に水道水を供給する。ここで供給する水量は、水量計56で確認しながら水量調節つまみ57により適宜に調節する。
少なくともヘッド本体21の下面21eが水道水に浸かったら、ガスポンプ3を作動させ、フィルター33から吸引した空気を加圧し、給気管31a,31bを介してガス供給口32へ供給する。
すると、気体放出ヘッド2の通気路23からヘッド本体21の微細孔へ空気が圧送されて、ヘッド本体21の微細孔から空気が放出される。ここで供給する空気の量は、ガス流量計36により確認しながら流量調整つまみ35により適宜に調節する。
加えて、副貯留槽12を設けたことで、副貯留槽12の容積の範囲内で、液体流入口5から主貯留槽11への水道水の供給スピードと異なるスピードで副貯留槽12からナノサイズバブル水を送出できる。
次に、本発明の第2実施形態に係る気体導入保持装置200について説明する。以下の説明において、第1実施形態と共通する部材は、同一符号を付して説明を省略する。
図4は、本発明の第2実施形態に係る気体導入保持装置200を示している。気体導入保持装置200は、植物育成装置や海藻、魚類養殖施設等、外部の供給対象(図示の例では植物)にナノサイズバブル水を供給するために設置されるもので、ナノサイズバブル発生器100Aと、製造したナノサイズバブル水を貯め置きする静置槽207とを主に備える他、静置槽207のナノサイズバブル水を貯留槽1に還流する還流管210と、静置槽207の水位により開閉するフロートバルブ211と、ナノサイズバブル発生器100Aに気体放出工程S1を定期的に実行させるタイマー222と、静置槽207のナノサイズバブル水を植物に給水するための給水管94、及び水ポンプ95とを備えている。
液体静置工程S2は、気体放出工程S1により貯留槽1から送出されたナノサイズバブル水を貯め置く工程であり、還流工程S3は、この貯め置いたナノサイズバブル水を貯留槽1に還流する工程である。本実施形態では、1回目の気体放出工程S1は静置槽207に水道水が貯留された状態で実施され、この貯留された水道水の全量が貯留槽1に送られてナノサイズバブル水となって静置槽207に戻される。静置槽207に戻されたナノサイズバブル水は、静置槽207に貯め置かれ(液体静置工程S2)、その後還流工程S3が実施される。還流工程S3は、貯め置いたナノサイズバブル水のナノサイズバブル濃度を維持するための工程であるから、気体放出工程S1と常に同時に実施される。
つまり、1回目の還流工程S3は、2回目の気体放出工程S1と同時に実施され、2回目以降の還流工程S3も気体放出工程S1と同時に実施される。
図5に示すように、貯留槽1へナノサイズバブル水を還流する還流工程S3と貯留槽1でナノサイズバブルを発生する気体放出工程S1は、タイマー222により、同時に、かつ間欠的に(例えば1週間に1度)実施される。これにより、静置槽207のナノサイズバブル水は高濃度に維持される。
植物等への給水によりタンク水量が所定量以下に減少すると、フロートバルブ211が起動して水道栓Wから静置槽207に水道水を補充するとともに、フロートバルブ211からタイマー222にバルブが作動したことを送信する。すると、液体静置工程S2が中断し、還流工程S3、及び気体放出工程S1が実行される。これにより、水道水の補充により低下した静置槽207のナノサイズバブル濃度が回復する。
図6は、本発明の第3実施形態に係る気体導入保持装置300を示している。気体導入保持装置300は、ナノサイズバブル発生器100Bと、静置槽307とを備えている。第1実施形態のナノサイズバブル発生器100Aが大気中の空気を取り込んでナノサイズバブルを生成するのに対し、第3実施形態のナノサイズバブル発生器100Bは、外部の装置やボンベ等により生成、あるいは貯留されたガス(以下、「外部ガス」という)を取り込んでナノサイズバブルを生成するものである。従って、ナノサイズバブル発生器100Bは、ナノサイズバブル発生器100Aの空気を取り込むラインに係るガス流量計36までの給気管31b、ガスポンプ3、フィルター33、切替えバルブ34、及びチャック37(図1参照)を必要としないため、図6に示すように、代わりに、あるいは追加して、外部ガスを取り込む外部ガス給気管(気体供給手段)310と、これに伴う逆止弁311、チャック312が設けられ、また、静置槽307から気体放出ヘッド2へ外部ガスを還送する還気管320,325と、これに伴うガスポンプ(気体供給手段)321、逆止弁322、チャック323、バルブ324が設けられている。
静置槽307の上部空間が水素で満たされたら、外部ガス給気管310からの水素の供給を停止し、バルブ373を閉じて、静置槽307に満たされた水素のみによりナノサイズバブル水の生成を継続する。
また、外部ガスを貯留槽へ供給する際に、併せて、静置槽307内の気体を貯留槽へ還流するようにしたので、静置槽307内の空気を、より効率的に外部ガスに置換することができる。
また、静置槽307に外部ガスが充満した後は、静置槽307内の外部ガスだけでナノサイズバブル水の生成を行うようにしたので、外部ガスの使用量を節約できる。
図7は、本発明の第4実施形態に係るナノサイズバブル発生器に係る貯留槽401周辺を表している。
貯留槽401は、第1実施形態、乃至第3実施形態に係る貯留槽1と異なり、越流壁13を設ける代わりに、液体流出口406を底壁1cより十分に高くすることで、側壁1bに越流壁13と同様の作用を持たせるようにしている。
即ち、貯留槽401が満水となるまでは、概ね静水状態の液体に気体を導入でき、また、貯留槽401が満水となった後も、貯留された水量が一定となるので、気体放出ヘッド2から放出する空気の量や気体放出ヘッド2等の調製が容易である。
気体導入保持装置200,300
貯留槽1,401
主貯留槽11
副貯留槽12
越流壁13
気体放出ヘッド2
気体供給手段3,310,321
振動手段4
液体流入口5
液体流出口6,406
静置槽207,307
液体還流手段54
Claims (6)
- 液体内にナノサイズバブルを発生可能なナノサイズバブル発生器であって、
液体を貯留する貯留槽と、
前記貯留槽に貯留された液体内に浸漬される、微細孔を有する気体放出ヘッドと、
前記気体放出ヘッドに気体を供給する気体供給手段と、
液体内に気体を放出している前記気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させる振動手段と
を備え、
前記貯留槽は、液体流入口と、液体流出口とを有し、
前記液体流入口から液体を流入させるとともに前記液体流出口から液体を流出させながら、前記気体放出ヘッドから液体内に気体を放出するよう構成されていることを特徴とするナノサイズバブル発生器。 - 前記液体流出口は、前記貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を流出させるべく、前記貯留槽の底壁から所定の高さに設けられている請求項1に記載のナノサイズバブル発生器。
- 前記貯留槽は、前記気体放出ヘッドが配設される主貯留槽と、前記液体流出口が配設される副貯留槽と、前記主貯留槽に貯留された液体のうち所定の水位を超えた液体を前記主貯留槽から前記副貯留槽へ越流させる越流壁とを有する請求項1に記載のナノサイズバブル発生器。
- 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のナノサイズバブル発生器と、
前記液体流出口から流出された液体を静置する静置槽と、
前記静置槽から前記液体流入口へ液体を還流する液体還流手段と
を備える気体導入保持装置。 - 液体内にナノサイズバブルを発生するナノサイズバブル発生方法であって、
貯留槽の液体内に浸漬した微細孔を有する気体放出ヘッドを、液体に対し相対的に、かつ連続的に振動させながら、前記気体放出ヘッドから気体を液体内に放出する気体放出工程を備え、
前記気体放出工程は、前記貯留槽に液体を流入させるとともに前記貯留槽から液体を流出させながら行うことを特徴とするナノサイズバブル発生方法。 - 請求項5に記載のナノサイズバブル発生方法に加え、
前記貯留槽から流出させた液体を静置する液体静置工程と、
前記液体静置工程で静置した液体を前記貯留槽に還流する還流工程と
を備える気体導入保持方法。
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