マイクロバブル化装置
【課題】オゾン水や酸素水などを簡易に製造できるマイクロバブル化装置を提供する。
【解決手段】オゾン水を製造するマイクロバブル化装置Ｍ１は、酸素ボンベ５からの酸素ガスを流速制御して供給する速度制御弁１と、速度制御弁１により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器２と、オゾン発生器２により発生したオゾンガスを移送する移送管３と、移送管３により移送されたオゾンガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器４を備えてなる。また、気泡発生器４には、容器内にオゾン吸蔵体８が充填されているとともに、オゾン吸蔵体８に吸着させて貯蔵したオゾンガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体１１を容器内へと通過させない大きさの微小孔９が間隔を隔てて複数個設けられている。
【解決手段】オゾン水を製造するマイクロバブル化装置Ｍ１は、酸素ボンベ５からの酸素ガスを流速制御して供給する速度制御弁１と、速度制御弁１により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器２と、オゾン発生器２により発生したオゾンガスを移送する移送管３と、移送管３により移送されたオゾンガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器４を備えてなる。また、気泡発生器４には、容器内にオゾン吸蔵体８が充填されているとともに、オゾン吸蔵体８に吸着させて貯蔵したオゾンガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体１１を容器内へと通過させない大きさの微小孔９が間隔を隔てて複数個設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中にオゾンガス等をマイクロバブル化して溶解させるのに好適なマイクロバブル化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは強力な酸化力を有し、優れた殺菌・脱臭効果を発揮する気体として知られている。このオゾンは、気体中にオゾンガスの状態で存在するよりも、水などの液体中に溶解したオゾン水の状態の方がその殺菌・脱臭能力が高い。また、オゾンガスは一定の濃度を超えると人体に有害であるのに対し、オゾン水は比較的高濃度であっても安全である。このため、近年、医療や製造などの各種分野では、人体や物品の殺菌・脱臭用にオゾン水が広く利用されている。
【０００３】
このようなオゾン水を製造する手段として、下記の特許文献に開示されたオゾン水製造装置が知られている。この装置は、外装ケース内にオゾン供給室とオゾン溶解器を備えており、オゾン供給室にはオゾン吸着材にオゾンを吸着させたオゾン蓄積体が収納され、オゾン溶解器には先端に向かって口径が小さくなる給水管と先端に向かって口径が大きくなる受水管とが対向配置されている。そして、小径の給水管から大径の受水管へと水を流すことにより負圧が発生し、その結果、オゾン吸着材に吸着保持されているオゾンが吸引され、給水管から受水管へと流れる水にオゾンを溶解させてオゾン水が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１７６３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のオゾン水製造装置を使用する際には、水道の蛇口に給水管を接続し、蛇口から水を流しながらオゾン水を製造するようになっているため、蛇口がない場所では使用することができず、使用場所が限られてしまうという問題がある。また、オゾン蓄積体内のオゾン量が減少して十分な濃度のオゾン水が得られなくなったら、オゾン蓄積装置を用いてオゾンを再び蓄積させた新しいオゾン蓄積体に交換しなければならないため、簡易に使用することができないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、使用場所を選ばず、どこでも簡易に使用することができるオゾン水製造装置として好適なマイクロバブル化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、液体中にガスを効率良く溶解させることにより、オゾン水の他にも、例えば、酸素水、炭酸水、オゾン化オイル吸着シートなどを製造することもでき、広く一般的に使用することが可能な汎用性の高い装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るマイクロバブル化装置は、液体中にマイクロバブル化したガスを溶解させるための装置であって、ガスボンベからのガスを流速制御して供給する速度制御弁と、速度制御弁により供給されたガスを移送する移送管と、移送管により移送されたガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器を備えており、気泡発生器には、容器内にガス吸蔵体が充填されているとともに、ガス吸蔵体に吸着させて貯蔵したガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体を容器内へと通過させない大きさの微小孔が間隔を隔てて複数個設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、オゾン水を製造する装置として利用することができる。すなわち、本発明の請求項２に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが酸素ボンベであり、速度制御弁により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器を更に備え、気泡発生器の容器内に充填したオゾン吸蔵体に吸着させて貯蔵したオゾンガスを液体に溶解させてオゾン水を製造する装置としたことを特徴とするものである。この場合、オゾン発生器を充電池からの出力電圧により作動するものとすれば、全体として携帯可能な装置とすることも可能である。
【０００９】
また、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、酸素水を製造する装置として利用することもできる。すなわち、本発明の請求項３に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが酸素ボンベであり、気泡発生器の容器内に充填した酸素吸蔵体に吸着させて貯蔵した酸素ガスを液体に溶解させて酸素水を製造する装置としたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、炭酸水を製造する装置として利用することもできる。すなわち、本発明の請求項４に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが炭酸ボンベであり、気泡発生器の容器内に充填した二酸化炭素吸蔵体に吸着させて貯蔵した炭酸ガスを液体に溶解させて炭酸水を製造する装置としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロバブル化装置は、水道の蛇口に取り付けるタイプの装置ではなく、気泡発生器を容器内の液体に浸し、ガスボンベからの供給されるガスを非常に細かく小さな気泡にして液体に溶解させる装置である。このため、使用場所を選ばず、オゾン水や、酸素水、炭酸水、オゾン化オイル吸着シートなどを簡単かつ手軽に製造することができ、各種用途に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマイクロバブル化装置の全体構造を示すブロック図。
【図２】気泡発生器の構造を示す拡大図。
【図３】本発明装置を使用して製造したオゾン水と水槽用エアーストーンを使用して製造したオゾン水についてオゾン濃度を比較したグラフ図。
【図４】本発明装置を使用して製造した等張オゾン水についてオゾンガスの注入時間とオゾン濃度との関係を示すグラフ図。
【図５】本発明装置の気泡発生器に塩化ビニル製パイプを使用して製造した等張オゾン水について、オゾンガスの注入時間とオゾン濃度との関係を示すグラフ図。
【図６】図５の気泡発生器の構造を示す拡大図。
【図７】溶液によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図８】微小孔の孔数によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図９】オゾンガスの注入時間によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図１０】本発明のマイクロバブル化装置の別形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ１は、水や油などの液体中にマイクロバブル化したオゾンガスを溶解させることにより、オゾン水やオゾン化オイル吸着シートなどを簡易に製造できるようにした携帯型の装置である。このマイクロバブル化装置Ｍ１は、速度制御弁１と、オゾン発生器２と、移送管３と、気泡発生器４を備えて構成されている。以下、各部品の構造と機能を詳細に説明する。
【００１５】
速度制御弁１は、原料となる酸素ガスの流速を制御してオゾン発生器２へと供給する機能を有するものである。酸素ガスは酸素ボンベ５から供給されるが、本実施形態では携帯用の小型ボンベ（酸素容量１８Ｌ）を使用し、このボンベを格納するケースにダイヤル式スイッチと酸素残量メータが付いた開閉スイッチ付きの速度制御弁（スピードコントローラ）１が一体に取り付けられている。なお、この格納ケースの代わりに電磁弁（図示略）を取り付けて開閉するようにしても良い。
【００１６】
この速度制御弁１は、内部に絞り弁と逆止弁が並列に組み合わされており、酸素ボンベ５から吐出された酸素ガスを絞り弁で流量調節し、その流体圧により逆止弁を開き、圧縮状態のまま流速制御された酸素ガスを供給するようになっている。本実施形態において、速度制御弁１から供給される酸素ガスは、圧力０．０４ＭＰａ、流量０．２５ｍＬ／分に設定されている。
【００１７】
オゾン発生器２は、速度制御弁１により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させる機能を有するものである。本実施形態のオゾン発生器２は、無声放電を利用してオゾンガスを発生させるオゾナイザーからなり、その吸気口が酸素ガスの供給管６を介して速度制御弁１に接続されている。また、オゾン発生器２の本体には１２Ｖ出力の充電池７が接続されており、電源スイッチ（図示略）を有する充電池７からの出力電圧でオゾン発生器２を作動させることによって、全体として携帯可能な装置となるように構成されている。
【００１８】
また、オゾン発生器２は、内部にガラスやセラミック等の誘電体で被覆した電極が対向配置されており、この電極に交流電圧を印加することにより、酸素ガスに放電を与えてオゾンを発生させる。その発生原理は、電子衝突によって酸素分子［Ｏ２］が酸素原子［Ｏ］に分解され、分解された酸素原子［Ｏ］と酸素分子［Ｏ２］とが結合してオゾン［Ｏ３］が発生するというものである。
【００１９】
なお、本実施形態のオゾン発生器２は放電方式のものを使用したが、これに限らず、ダイヤモンド電極による電気分解方式のオゾン発生器や、紫外線ランプによる紫外線照射方式のオゾン発生器を使用しても良い。
【００２０】
移送管３は、オゾン発生器２により発生したオゾンガスを気泡発生器４へと移送する機能を有するものである。移送管３は、その一端がオゾン発生器２の排気口に接続されており、他端が気泡発生器４の吸入口に接続されている。したがって、オゾン発生器２で発生したオゾンガスは、速度制御弁１で制御された一定の流速を維持したまま気泡発生器４へと移送される。なお、移送管３に逆止弁（図示略）を取り付けておき、気泡発生器４へ移送中のオゾンガスがオゾン発生器２に逆流しないように構成されていても良い。
【００２１】
気泡発生器４は、移送管３によって移送されてきたオゾンガスを導入し、マイクロバブル化した気泡を発生させて放出する機能を有するものである。気泡発生器４の容器の材質は、孔を開けやすくオゾンガスに強いものであれば特に限定されず、例えばポリテトラフルオロエチレン（フッ素樹脂）、塩化ビニル、ＳＵＳ３１６などを使用することができる。また、その形状は、細長い管状のチューブや、厚さが薄い扁平型の容器であれば良い。本実施形態の気泡発生器４は、ビニルチューブ又は塩化ビニル製パイプによって構成されている。
【００２２】
図２に拡大して示すように、気泡発生器４の内部には、オゾン吸蔵体８が充填されている。このオゾン吸蔵体８は、オゾンガスを吸着して貯蔵する材料からなり、粒状化もしくは粉砕化したシリカゲルや多孔質ガラス等を使用することができる。その粒径は１〜４ｍｍ程度、より好ましくは１．５ｍｍ以下とするのが良い。
【００２３】
また、気泡発生器４には、オゾン吸蔵体８に吸着し貯蔵したオゾンガスを容器の外部へと放出するために複数の微小孔９，９，…が設けられている。この微小孔９は、オゾンガスを通過させるが、液体を通過させない大きさで貫通形成した孔であり、その孔径が０．１〜０．５ｍｍの範囲内に設定されている。気泡発生器４を構成するチューブには、その長手方向に沿って所定間隔を隔てて複数個の微小孔９，９，…が互い違いに配列されている。なお、微小孔９の間隔や個数は特に限定されないが、少なくとも３ｍｍ以上の間隔で１０個以上設けられているのが好ましい。
【００２４】
実施形態１では、図２に示すように外径（φ１）１２ｍｍ、内径（φ２）１０ｍｍ、長さ（Ｌ）７５ｍｍのビニルチューブを使用し、１列に幅（Ｗ）５ｍｍの等間隔で１５個、２列で合計３０個の微小孔９，９，…を設けてある。また、微小孔９，９，…の孔径（φ３）はそれぞれ０．３ｍｍに設定した。なお、ビニルチューブの内部にはオゾン吸蔵体８として、粒状のシリカゲルが４．５ｇ充填されている。
【００２５】
以上が本実施形態のマイクロバブル化装置の構成であるが、次にその使用方法について説明する。
【００２６】
図１に示すように、まず魔法瓶１０に原液となる液体１１を入れる。魔法瓶１０はある程度の深さがあって容量が２５０ｍＬ以上のものを使用するのが好ましい。ここで、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を用いて等張オゾン水を製造する場合、魔法瓶１０の上部からオゾン臭がするので、上部にオゾン分解触媒器（図示略）を取り付けて使用するのが好ましい。また、液体１１としては、２Ｌのミネラルウォーターに食塩１８ｇを添加し、よくかき混ぜた０．９％食塩水を２５０ｍＬ使用する。単なるオゾン水を製造するのであれば、使用する液体１１は２５０ｍＬのミネラルウォーターで良い。
【００２７】
次に、マイクロバブル化装置Ｍ１の気泡発生器４を、液体１１（０．９％食塩水）の入った魔法瓶１０の中に投入する。このとき、気泡発生器４に設けられているすべての微小孔９，９，…が０．９％食塩水に浸るように、気泡発生器４を沈めて使用する。
【００２８】
続いて、電源スイッチをＯＮして充電池７の出力電圧でオゾン発生器２を作動させ、酸素ボンベ５のコックを開き、速度制御弁１の開閉スイッチをＯＮにする。これにより、酸素ボンベ５から速度制御弁１を介して酸素ガスが供給され、オゾン発生器５でオゾンガスが生成される。そして生成されたオゾンガスは、移送管３を通じて気泡発生器４へと導入される。
【００２９】
気泡発生器４では、導入されたオゾンガスが容器内部のオゾン吸蔵体８に吸着し、次第に貯蔵されていく。オゾン吸蔵体８に一定量のオゾンガスが貯蔵されると、高濃度のオゾンガスが微小孔９，９，…を抜けて容器の外部へと放出される。このとき、微小孔９を抜けたオゾンガスは非常に細かく小さな気泡、いわゆるマイクロバブルとなって放出されるので、魔法瓶１０内の０．９％食塩水に効率良く溶け込まれていく。なお、微小孔９の孔径は水を通さない大きさに設定されているため、０．９％食塩水が気泡発生器４の容器内に浸入することはない。
【００３０】
このようにマイクロバブル化装置Ｍ１の運転を継続し、オゾンガスを注入し続ける。そして数分後、酸素ボンベ５を格納するケースのダイヤル式スイッチをＯＦＦにし、酸素ガスの供給を停止する。これにより魔法瓶１０内の０．９％食塩水中にマイクロバブル化したオゾンガスが溶解するため、数分後にはオゾン濃度が約２．５ｐｐｍ、容量２５０ｍＬの等張オゾン水を採取することができる。この等張オゾン水は０．９％食塩水の中にオゾンガスがマイクロバブル化した状態で溶け込んでいるので、オゾン濃度の経時的変化が極めて小さいものとなる。このため、等張オゾン水を採取した後、魔法瓶１０の蓋を閉めておけば、数時間経過後でも約２．０ｐｐｍ以上の高いオゾン濃度を維持することが可能である。
【００３１】
ここで、本発明のマイクロバブル化装置の効果を実験により検証したので、その結果を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図３は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して２５０ｍＬのミネラルウォーター中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し続け、１０分間注入した後に採取したオゾン水について、オゾン濃度の経時的変化を表わしたものである。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図２に示したとおりである。また、効果を比較するために、水槽用のエアーストーン（長さ１００ｍｍ×高さ１７ｍｍ×幅１７ｍｍ）を使用してオゾンガスを注入し、同じく１０分間注入した後に採取したオゾン水のオゾン濃度を測定した。
【００３３】
図３から明らかなように、水槽用のエアーストーンを使用した場合、１０分間注入直後はオゾン濃度が３ｐｐｍよりも高い値を示したが、３０分経過後にはオゾン濃度が２ｐｐｍを下回り、９０分経過後にはオゾン濃度が１ｐｐｍ未満に低下した。これに対し、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用した場合、１０分間注入直後はオゾン濃度が３ｐｐｍ近くの高い値を示し、３０分経過後、６０分経過後、及び９０分経過後であっても、いずれもオゾン濃度は約２ｐｐｍを推移した。
【００３４】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、製造されたオゾン水のオゾン濃度の経時的変化が極めて小さく、比較的高いオゾン濃度を長時間にわたって維持できることが判明した。
【００３５】
図４は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して２５０ｍＬの０．９％食塩水中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入後、１０分間注入後、及び２０分間注入後にそれぞれ採取した等張オゾン水について、オゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図３のものと同じである。
【００３６】
図４から明らかなように、５分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約１ｐｐｍであったオゾン濃度が３０分経過後、６０分経過後において１ｐｐｍ付近を推移した。また、１０分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約２．５ｐｐｍであったオゾン濃度が３０〜１２０分経過後まで約２ｐｐｍ付近を推移し、１８０分経過後のオゾン濃度は約１ｐｐｍであった。さらに、２０分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約４ｐｐｍであったオゾン濃度が３０〜１２０分経過後まで緩やかに低下し、１８０分経過後のオゾン濃度は約１．５ｐｐｍであった。
【００３７】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、オゾン濃度が２ｐｐｍ程度の等張オゾン水を製造するのであれば、オゾンガスの注入時間は少なくとも１０分間程度であれば良いことが判明した。
【００３８】
図５は、オゾンガスの注入時間の違いによるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。すなわち、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、２５０ｍＬの０．９％食塩水中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、１分間注入後、３分間注入後、５分間注入後、及び１０分間注入後に、それぞれ採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。
【００３９】
ここで、今回使用した気泡発生器の構造を図６に示す。図６に示すように、実施形態２の気泡発生器４は、ビニルチューブに代えて塩化ビニル製パイプを使用したものであり、外径（φ１）１８ｍｍ、内径（φ２）１３ｍｍ、長さ（Ｌ）８２ｍｍの塩化ビニル製パイプにおいて、１列に幅（Ｗ）５ｍｍの等間隔で１５個、２列で合計３０個の微小孔９，９，…を設けてある。また、微小孔９，９，…の孔径（φ３）はそれぞれ０．３ｍｍに設定した。なお、塩化ビニル製パイプの内部にはオゾン吸蔵体８として、粒状のシリカゲルが７．０ｇ充填されている。
【００４０】
この気泡発生器を使用して等張オゾン水を製造したところ、図５に示すとおり、１分間注入直後のオゾン濃度は１ｐｐｍ未満であり、満足するオゾン濃度は得られなかったが、３分間注入直後のオゾン濃度は約３ｐｐｍであり、１２０分経過後も１ｐｐｍを超えるオゾン濃度が得られた。また、５分間注入直後のオゾン濃度は約４．５ｐｐｍ、１０分間注入直後のオゾン濃度は約５ｐｐｍを超える高い値を示し、１２０分経過後でも約１．５ｐｐｍのオゾン濃度が得られた。
【００４１】
以上の実験結果から、ビニルチューブに代えて塩化ビニル製パイプを使用し、シリカゲルの充填量を増やすことによって、同じオゾン濃度の等張オゾン水をより短時間で製造できることが判明した。
【００４２】
図７は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、溶液によるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬのミネラルウォーターと２５０ｍＬの生理食塩水であり、それぞれオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入後に採取したオゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図６のものと同じである。
【００４３】
図７から明らかなように、５分間注入後、ミネラルウォーターを使用したオゾン水のオゾン濃度は約３ｐｐｍであったのに対し、生理食塩水を使用した等張オゾン水のオゾン濃度は約４．５ｐｐｍの高い値を示した。また、時間が経過するにつれてオゾン濃度は低下していくが、１２０分経過した後であっても、ミネラルウォーターを使用したオゾン水と生理食塩水を使用した等張オゾン水のいずれも約２ｐｐｍのオゾン濃度を示した。
【００４４】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、溶液の種類に限らず数時間経過した後でも約２ｐｐｍ程度のオゾン濃度を保つことができ、特に、溶液に生理食塩水を使用した等張オゾン水の場合には、注入直後に高いオゾン濃度が得られることが判明した。
【００４５】
図８は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、微小孔の孔数の違いによるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬの生理食塩水であり、オゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入した後に採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器は塩化ビニル製パイプであり、その形態は図６のものと同じであるが、微小孔の孔数を１列１０個、１列１５個、２列３０個、３列４５個と変えて各々のオゾン濃度を測定した。
【００４６】
図８から明らかなように、孔数が１列１０個、１列１５個、２列３０個の場合には、注入直後のオゾン濃度が約５ｐｐｍ、６０分経過後のオゾン濃度が約３ｐｐｍ、１２０分経過後のオゾン濃度が約２ｐｐｍであり、いずれもほぼ同じようなオゾン濃度の推移を示した。これに対し、孔数が３列４５個の場合には、注入直後のオゾン濃度が３ｐｐｍ、６０分経過後のオゾン濃度が約２ｐｐｍであり、他の孔数の場合に比べて全体的に低いオゾン濃度を示した。
【００４７】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１において、微小孔の孔数は１列１０〜１５個で１〜２列程度が好適であることが判明した。これは、微小孔が３列の場合、１列や２列の場合に比べて孔の数と吸蔵体に使用したシリカゲルの充填量７ｇによる最適条件が適合しないためであると考えられる。
【００４８】
図９は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、オゾンガスの注入時間によるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬの生理食塩水であり、オゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、３分間注入した後、５分間注入した後にそれぞれ採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器は塩化ビニル製パイプであり、その形態は図６のものと同じであるが、微小孔の孔数を１列１５個で一定にした。
【００４９】
図９から明らかなように、３分間注入後の等張オゾン水のオゾン濃度が３．９２ｐｐｍであったのに対して、５分間注入後の等張オゾン水のオゾン濃度は５．４７ｐｐｍであった。また、時間の経過とともにオゾン濃度は低下していくが、１２０分経過後であっても、３分間注入したもののオゾン濃度が２．３ｐｐｍ、５分間注入したもののオゾン濃度が２．１ｐｐｍを示した。
【００５０】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１において、図６のような塩化ビニル製パイプからなる気泡発生器を使用した場合、次のような結論が得られた。孔数１列１５個で５分間注入したものはオゾン濃度５ｐｐｍ以上の等張オゾン水になるが、製造時間を短縮することとオゾン濃度を４ｐｐｍ程度にすることが必要である。そこで、孔数１列１５個で３分間注入すると短時間（３分間）でオゾン濃度４ｐｐｍの等張オゾン水を製造することが可能であり、しかも、２時間経過後であっても２ｐｐｍのオゾン濃度を維持することができる。よって、オゾン濃度が２ｐｐｍ程度の等張オゾン水を製造するのであれば、オゾンガスの注入時間は少なくとも３分間程度であれば良いことが判明した。なお、パイプの体積（シリカゲルの充填量）と孔数（孔径も関係する）とは密接な関係があると考えられる。
【００５１】
以上説明した実施形態では、ビニルチューブや塩化ビニル製パイプに微小孔９を開けて気泡発生器４を作製したが、例えば予め複数の微細な孔が開いた多孔質フッ素樹脂チューブを使用して気泡発生器４を作製しても良い。また、液体１１を入れる容器に魔法瓶１０を使用したが、それ以外の容器を使用しても良い。例えば、ステンレス容器の下部に本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を装着して、容器と装置を一体化することもできる。
【００５２】
また、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を利用してオゾン水や等張オゾン水を製造した例について説明したが、この装置を利用すれば、これ以外にも、例えばオゾン化オイル吸着シートを製造することも可能である。その方法は、液体１１としてオリーブオイル、ひまわり油などのオレフィン酸を含むオイルをペーパータオルに吸着させた後、オゾンガスの注入時間を長くすれば良い。
【００５３】
さらに、上記の構成からなるマイクロバブル化装置Ｍ１を変形して、酸素水を製造する装置とすることもできる。この場合、図１０に示すように、図１のオゾン発生器２を取り外し、酸素ボンベ５に取り付けた速度制御弁１に移送管３を直接連結すれば良い。酸素水を製造する場合、気泡発生器４の材質については、レジン（水に溶解しないプラスチック）や、金属（水に錆びないもの）を使用する。また、気泡発生器４の容器内に酸素ガスを吸着し貯蔵する酸素吸蔵体を充填するが、この酸素吸蔵体としては、オゾン吸蔵体８と同じく粒状化もしくは粉砕化したシリカゲルや多孔質ガラス等を使用することができる。その他の構成は図１の装置と同様である。
【００５４】
本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ２を使用して酸素水を製造する際には、まず魔法瓶１０に液体１１として２５０ｍＬのミネラルウォーターを入れ、気泡発生器４を魔法瓶１０の中に投入する。次に、酸素ボンベ５のコックを開き、速度制御弁１の開閉スイッチをＯＮにすることにより、酸素ボンベ５から速度制御弁１を介して酸素ガスが供給され、移送管３を通じて気泡発生器４へと導入される。
【００５５】
そして、気泡発生器４では、酸素ガスが容器内部の酸素吸蔵体に吸着して貯蔵され、一定量の酸素ガスが貯蔵されると、高濃度の酸素ガスが微小孔９，９，…を抜けて容器の外部へと放出される。このとき、微小孔９を抜けた酸素ガスが非常に細かく小さな気泡（マイクロバブル）となって放出され、魔法瓶１０内のミネラルウォーターに溶け込まれていく。
【００５６】
そして、マイクロバブル化装置Ｍ２によって酸素ガスを注入し続け、数分後、酸素ボンベ５のコックを閉じて速度制御弁１の開閉スイッチをＯＦＦにして、酸素ガスの供給を停止する。これにより魔法瓶１０内のミネラルウォーター中にマイクロバブル化した酸素ガスが溶解するため、数分後には酸素濃度約２．５ｐｐｍ、容量２５０ｍＬの酸素水を採取することができる。
【００５７】
また、本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ２によれば、炭酸水を製造する装置とすることもできる。この場合、図１０の酸素ボンベ５を取り外し、代わりに炭酸ボンベを取り付けて運転することにより、ミネラルウォーターに炭酸ガスを注入すれば良い。なお、炭酸水を製造する場合には、気泡発生器４に二酸化炭素吸蔵体（例えば、シリカゲル）を充填するようにする。
【符号の説明】
【００５８】
Ｍ１…マイクロバブル化装置（オゾンガス用）
Ｍ２…マイクロバブル化装置（酸素ガス用）
１…速度制御弁
２…オゾン発生器
３…移送管
４…気泡発生器
５…酸素ボンベ
６…供給管
７…充電池
８…オゾン吸蔵体
９…微小孔
１０…魔法瓶
１１…液体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中にオゾンガス等をマイクロバブル化して溶解させるのに好適なマイクロバブル化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
オゾンは強力な酸化力を有し、優れた殺菌・脱臭効果を発揮する気体として知られている。このオゾンは、気体中にオゾンガスの状態で存在するよりも、水などの液体中に溶解したオゾン水の状態の方がその殺菌・脱臭能力が高い。また、オゾンガスは一定の濃度を超えると人体に有害であるのに対し、オゾン水は比較的高濃度であっても安全である。このため、近年、医療や製造などの各種分野では、人体や物品の殺菌・脱臭用にオゾン水が広く利用されている。
【０００３】
このようなオゾン水を製造する手段として、下記の特許文献に開示されたオゾン水製造装置が知られている。この装置は、外装ケース内にオゾン供給室とオゾン溶解器を備えており、オゾン供給室にはオゾン吸着材にオゾンを吸着させたオゾン蓄積体が収納され、オゾン溶解器には先端に向かって口径が小さくなる給水管と先端に向かって口径が大きくなる受水管とが対向配置されている。そして、小径の給水管から大径の受水管へと水を流すことにより負圧が発生し、その結果、オゾン吸着材に吸着保持されているオゾンが吸引され、給水管から受水管へと流れる水にオゾンを溶解させてオゾン水が製造される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１７６３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した従来のオゾン水製造装置を使用する際には、水道の蛇口に給水管を接続し、蛇口から水を流しながらオゾン水を製造するようになっているため、蛇口がない場所では使用することができず、使用場所が限られてしまうという問題がある。また、オゾン蓄積体内のオゾン量が減少して十分な濃度のオゾン水が得られなくなったら、オゾン蓄積装置を用いてオゾンを再び蓄積させた新しいオゾン蓄積体に交換しなければならないため、簡易に使用することができないという問題もある。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、使用場所を選ばず、どこでも簡易に使用することができるオゾン水製造装置として好適なマイクロバブル化装置を提供することを目的とする。また、本発明は、液体中にガスを効率良く溶解させることにより、オゾン水の他にも、例えば、酸素水、炭酸水、オゾン化オイル吸着シートなどを製造することもでき、広く一般的に使用することが可能な汎用性の高い装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明の請求項１に係るマイクロバブル化装置は、液体中にマイクロバブル化したガスを溶解させるための装置であって、ガスボンベからのガスを流速制御して供給する速度制御弁と、速度制御弁により供給されたガスを移送する移送管と、移送管により移送されたガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器を備えており、気泡発生器には、容器内にガス吸蔵体が充填されているとともに、ガス吸蔵体に吸着させて貯蔵したガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体を容器内へと通過させない大きさの微小孔が間隔を隔てて複数個設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、オゾン水を製造する装置として利用することができる。すなわち、本発明の請求項２に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが酸素ボンベであり、速度制御弁により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器を更に備え、気泡発生器の容器内に充填したオゾン吸蔵体に吸着させて貯蔵したオゾンガスを液体に溶解させてオゾン水を製造する装置としたことを特徴とするものである。この場合、オゾン発生器を充電池からの出力電圧により作動するものとすれば、全体として携帯可能な装置とすることも可能である。
【０００９】
また、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、酸素水を製造する装置として利用することもできる。すなわち、本発明の請求項３に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが酸素ボンベであり、気泡発生器の容器内に充填した酸素吸蔵体に吸着させて貯蔵した酸素ガスを液体に溶解させて酸素水を製造する装置としたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらに、上記の構成からなるマイクロバブル化装置は、炭酸水を製造する装置として利用することもできる。すなわち、本発明の請求項４に係るマイクロバブル化装置は、請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、ガスボンベが炭酸ボンベであり、気泡発生器の容器内に充填した二酸化炭素吸蔵体に吸着させて貯蔵した炭酸ガスを液体に溶解させて炭酸水を製造する装置としたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のマイクロバブル化装置は、水道の蛇口に取り付けるタイプの装置ではなく、気泡発生器を容器内の液体に浸し、ガスボンベからの供給されるガスを非常に細かく小さな気泡にして液体に溶解させる装置である。このため、使用場所を選ばず、オゾン水や、酸素水、炭酸水、オゾン化オイル吸着シートなどを簡単かつ手軽に製造することができ、各種用途に幅広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のマイクロバブル化装置の全体構造を示すブロック図。
【図２】気泡発生器の構造を示す拡大図。
【図３】本発明装置を使用して製造したオゾン水と水槽用エアーストーンを使用して製造したオゾン水についてオゾン濃度を比較したグラフ図。
【図４】本発明装置を使用して製造した等張オゾン水についてオゾンガスの注入時間とオゾン濃度との関係を示すグラフ図。
【図５】本発明装置の気泡発生器に塩化ビニル製パイプを使用して製造した等張オゾン水について、オゾンガスの注入時間とオゾン濃度との関係を示すグラフ図。
【図６】図５の気泡発生器の構造を示す拡大図。
【図７】溶液によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図８】微小孔の孔数によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図９】オゾンガスの注入時間によるオゾン濃度の経時的変化を比較したグラフ図。
【図１０】本発明のマイクロバブル化装置の別形態を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ１は、水や油などの液体中にマイクロバブル化したオゾンガスを溶解させることにより、オゾン水やオゾン化オイル吸着シートなどを簡易に製造できるようにした携帯型の装置である。このマイクロバブル化装置Ｍ１は、速度制御弁１と、オゾン発生器２と、移送管３と、気泡発生器４を備えて構成されている。以下、各部品の構造と機能を詳細に説明する。
【００１５】
速度制御弁１は、原料となる酸素ガスの流速を制御してオゾン発生器２へと供給する機能を有するものである。酸素ガスは酸素ボンベ５から供給されるが、本実施形態では携帯用の小型ボンベ（酸素容量１８Ｌ）を使用し、このボンベを格納するケースにダイヤル式スイッチと酸素残量メータが付いた開閉スイッチ付きの速度制御弁（スピードコントローラ）１が一体に取り付けられている。なお、この格納ケースの代わりに電磁弁（図示略）を取り付けて開閉するようにしても良い。
【００１６】
この速度制御弁１は、内部に絞り弁と逆止弁が並列に組み合わされており、酸素ボンベ５から吐出された酸素ガスを絞り弁で流量調節し、その流体圧により逆止弁を開き、圧縮状態のまま流速制御された酸素ガスを供給するようになっている。本実施形態において、速度制御弁１から供給される酸素ガスは、圧力０．０４ＭＰａ、流量０．２５ｍＬ／分に設定されている。
【００１７】
オゾン発生器２は、速度制御弁１により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させる機能を有するものである。本実施形態のオゾン発生器２は、無声放電を利用してオゾンガスを発生させるオゾナイザーからなり、その吸気口が酸素ガスの供給管６を介して速度制御弁１に接続されている。また、オゾン発生器２の本体には１２Ｖ出力の充電池７が接続されており、電源スイッチ（図示略）を有する充電池７からの出力電圧でオゾン発生器２を作動させることによって、全体として携帯可能な装置となるように構成されている。
【００１８】
また、オゾン発生器２は、内部にガラスやセラミック等の誘電体で被覆した電極が対向配置されており、この電極に交流電圧を印加することにより、酸素ガスに放電を与えてオゾンを発生させる。その発生原理は、電子衝突によって酸素分子［Ｏ２］が酸素原子［Ｏ］に分解され、分解された酸素原子［Ｏ］と酸素分子［Ｏ２］とが結合してオゾン［Ｏ３］が発生するというものである。
【００１９】
なお、本実施形態のオゾン発生器２は放電方式のものを使用したが、これに限らず、ダイヤモンド電極による電気分解方式のオゾン発生器や、紫外線ランプによる紫外線照射方式のオゾン発生器を使用しても良い。
【００２０】
移送管３は、オゾン発生器２により発生したオゾンガスを気泡発生器４へと移送する機能を有するものである。移送管３は、その一端がオゾン発生器２の排気口に接続されており、他端が気泡発生器４の吸入口に接続されている。したがって、オゾン発生器２で発生したオゾンガスは、速度制御弁１で制御された一定の流速を維持したまま気泡発生器４へと移送される。なお、移送管３に逆止弁（図示略）を取り付けておき、気泡発生器４へ移送中のオゾンガスがオゾン発生器２に逆流しないように構成されていても良い。
【００２１】
気泡発生器４は、移送管３によって移送されてきたオゾンガスを導入し、マイクロバブル化した気泡を発生させて放出する機能を有するものである。気泡発生器４の容器の材質は、孔を開けやすくオゾンガスに強いものであれば特に限定されず、例えばポリテトラフルオロエチレン（フッ素樹脂）、塩化ビニル、ＳＵＳ３１６などを使用することができる。また、その形状は、細長い管状のチューブや、厚さが薄い扁平型の容器であれば良い。本実施形態の気泡発生器４は、ビニルチューブ又は塩化ビニル製パイプによって構成されている。
【００２２】
図２に拡大して示すように、気泡発生器４の内部には、オゾン吸蔵体８が充填されている。このオゾン吸蔵体８は、オゾンガスを吸着して貯蔵する材料からなり、粒状化もしくは粉砕化したシリカゲルや多孔質ガラス等を使用することができる。その粒径は１〜４ｍｍ程度、より好ましくは１．５ｍｍ以下とするのが良い。
【００２３】
また、気泡発生器４には、オゾン吸蔵体８に吸着し貯蔵したオゾンガスを容器の外部へと放出するために複数の微小孔９，９，…が設けられている。この微小孔９は、オゾンガスを通過させるが、液体を通過させない大きさで貫通形成した孔であり、その孔径が０．１〜０．５ｍｍの範囲内に設定されている。気泡発生器４を構成するチューブには、その長手方向に沿って所定間隔を隔てて複数個の微小孔９，９，…が互い違いに配列されている。なお、微小孔９の間隔や個数は特に限定されないが、少なくとも３ｍｍ以上の間隔で１０個以上設けられているのが好ましい。
【００２４】
実施形態１では、図２に示すように外径（φ１）１２ｍｍ、内径（φ２）１０ｍｍ、長さ（Ｌ）７５ｍｍのビニルチューブを使用し、１列に幅（Ｗ）５ｍｍの等間隔で１５個、２列で合計３０個の微小孔９，９，…を設けてある。また、微小孔９，９，…の孔径（φ３）はそれぞれ０．３ｍｍに設定した。なお、ビニルチューブの内部にはオゾン吸蔵体８として、粒状のシリカゲルが４．５ｇ充填されている。
【００２５】
以上が本実施形態のマイクロバブル化装置の構成であるが、次にその使用方法について説明する。
【００２６】
図１に示すように、まず魔法瓶１０に原液となる液体１１を入れる。魔法瓶１０はある程度の深さがあって容量が２５０ｍＬ以上のものを使用するのが好ましい。ここで、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を用いて等張オゾン水を製造する場合、魔法瓶１０の上部からオゾン臭がするので、上部にオゾン分解触媒器（図示略）を取り付けて使用するのが好ましい。また、液体１１としては、２Ｌのミネラルウォーターに食塩１８ｇを添加し、よくかき混ぜた０．９％食塩水を２５０ｍＬ使用する。単なるオゾン水を製造するのであれば、使用する液体１１は２５０ｍＬのミネラルウォーターで良い。
【００２７】
次に、マイクロバブル化装置Ｍ１の気泡発生器４を、液体１１（０．９％食塩水）の入った魔法瓶１０の中に投入する。このとき、気泡発生器４に設けられているすべての微小孔９，９，…が０．９％食塩水に浸るように、気泡発生器４を沈めて使用する。
【００２８】
続いて、電源スイッチをＯＮして充電池７の出力電圧でオゾン発生器２を作動させ、酸素ボンベ５のコックを開き、速度制御弁１の開閉スイッチをＯＮにする。これにより、酸素ボンベ５から速度制御弁１を介して酸素ガスが供給され、オゾン発生器５でオゾンガスが生成される。そして生成されたオゾンガスは、移送管３を通じて気泡発生器４へと導入される。
【００２９】
気泡発生器４では、導入されたオゾンガスが容器内部のオゾン吸蔵体８に吸着し、次第に貯蔵されていく。オゾン吸蔵体８に一定量のオゾンガスが貯蔵されると、高濃度のオゾンガスが微小孔９，９，…を抜けて容器の外部へと放出される。このとき、微小孔９を抜けたオゾンガスは非常に細かく小さな気泡、いわゆるマイクロバブルとなって放出されるので、魔法瓶１０内の０．９％食塩水に効率良く溶け込まれていく。なお、微小孔９の孔径は水を通さない大きさに設定されているため、０．９％食塩水が気泡発生器４の容器内に浸入することはない。
【００３０】
このようにマイクロバブル化装置Ｍ１の運転を継続し、オゾンガスを注入し続ける。そして数分後、酸素ボンベ５を格納するケースのダイヤル式スイッチをＯＦＦにし、酸素ガスの供給を停止する。これにより魔法瓶１０内の０．９％食塩水中にマイクロバブル化したオゾンガスが溶解するため、数分後にはオゾン濃度が約２．５ｐｐｍ、容量２５０ｍＬの等張オゾン水を採取することができる。この等張オゾン水は０．９％食塩水の中にオゾンガスがマイクロバブル化した状態で溶け込んでいるので、オゾン濃度の経時的変化が極めて小さいものとなる。このため、等張オゾン水を採取した後、魔法瓶１０の蓋を閉めておけば、数時間経過後でも約２．０ｐｐｍ以上の高いオゾン濃度を維持することが可能である。
【００３１】
ここで、本発明のマイクロバブル化装置の効果を実験により検証したので、その結果を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図３は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して２５０ｍＬのミネラルウォーター中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し続け、１０分間注入した後に採取したオゾン水について、オゾン濃度の経時的変化を表わしたものである。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図２に示したとおりである。また、効果を比較するために、水槽用のエアーストーン（長さ１００ｍｍ×高さ１７ｍｍ×幅１７ｍｍ）を使用してオゾンガスを注入し、同じく１０分間注入した後に採取したオゾン水のオゾン濃度を測定した。
【００３３】
図３から明らかなように、水槽用のエアーストーンを使用した場合、１０分間注入直後はオゾン濃度が３ｐｐｍよりも高い値を示したが、３０分経過後にはオゾン濃度が２ｐｐｍを下回り、９０分経過後にはオゾン濃度が１ｐｐｍ未満に低下した。これに対し、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用した場合、１０分間注入直後はオゾン濃度が３ｐｐｍ近くの高い値を示し、３０分経過後、６０分経過後、及び９０分経過後であっても、いずれもオゾン濃度は約２ｐｐｍを推移した。
【００３４】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、製造されたオゾン水のオゾン濃度の経時的変化が極めて小さく、比較的高いオゾン濃度を長時間にわたって維持できることが判明した。
【００３５】
図４は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して２５０ｍＬの０．９％食塩水中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入後、１０分間注入後、及び２０分間注入後にそれぞれ採取した等張オゾン水について、オゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図３のものと同じである。
【００３６】
図４から明らかなように、５分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約１ｐｐｍであったオゾン濃度が３０分経過後、６０分経過後において１ｐｐｍ付近を推移した。また、１０分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約２．５ｐｐｍであったオゾン濃度が３０〜１２０分経過後まで約２ｐｐｍ付近を推移し、１８０分経過後のオゾン濃度は約１ｐｐｍであった。さらに、２０分間注入後の等張オゾン水は、注入直後に約４ｐｐｍであったオゾン濃度が３０〜１２０分経過後まで緩やかに低下し、１８０分経過後のオゾン濃度は約１．５ｐｐｍであった。
【００３７】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、オゾン濃度が２ｐｐｍ程度の等張オゾン水を製造するのであれば、オゾンガスの注入時間は少なくとも１０分間程度であれば良いことが判明した。
【００３８】
図５は、オゾンガスの注入時間の違いによるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。すなわち、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、２５０ｍＬの０．９％食塩水中にオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、１分間注入後、３分間注入後、５分間注入後、及び１０分間注入後に、それぞれ採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。
【００３９】
ここで、今回使用した気泡発生器の構造を図６に示す。図６に示すように、実施形態２の気泡発生器４は、ビニルチューブに代えて塩化ビニル製パイプを使用したものであり、外径（φ１）１８ｍｍ、内径（φ２）１３ｍｍ、長さ（Ｌ）８２ｍｍの塩化ビニル製パイプにおいて、１列に幅（Ｗ）５ｍｍの等間隔で１５個、２列で合計３０個の微小孔９，９，…を設けてある。また、微小孔９，９，…の孔径（φ３）はそれぞれ０．３ｍｍに設定した。なお、塩化ビニル製パイプの内部にはオゾン吸蔵体８として、粒状のシリカゲルが７．０ｇ充填されている。
【００４０】
この気泡発生器を使用して等張オゾン水を製造したところ、図５に示すとおり、１分間注入直後のオゾン濃度は１ｐｐｍ未満であり、満足するオゾン濃度は得られなかったが、３分間注入直後のオゾン濃度は約３ｐｐｍであり、１２０分経過後も１ｐｐｍを超えるオゾン濃度が得られた。また、５分間注入直後のオゾン濃度は約４．５ｐｐｍ、１０分間注入直後のオゾン濃度は約５ｐｐｍを超える高い値を示し、１２０分経過後でも約１．５ｐｐｍのオゾン濃度が得られた。
【００４１】
以上の実験結果から、ビニルチューブに代えて塩化ビニル製パイプを使用し、シリカゲルの充填量を増やすことによって、同じオゾン濃度の等張オゾン水をより短時間で製造できることが判明した。
【００４２】
図７は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、溶液によるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬのミネラルウォーターと２５０ｍＬの生理食塩水であり、それぞれオゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入後に採取したオゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器の形状及びサイズは図６のものと同じである。
【００４３】
図７から明らかなように、５分間注入後、ミネラルウォーターを使用したオゾン水のオゾン濃度は約３ｐｐｍであったのに対し、生理食塩水を使用した等張オゾン水のオゾン濃度は約４．５ｐｐｍの高い値を示した。また、時間が経過するにつれてオゾン濃度は低下していくが、１２０分経過した後であっても、ミネラルウォーターを使用したオゾン水と生理食塩水を使用した等張オゾン水のいずれも約２ｐｐｍのオゾン濃度を示した。
【００４４】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１によれば、溶液の種類に限らず数時間経過した後でも約２ｐｐｍ程度のオゾン濃度を保つことができ、特に、溶液に生理食塩水を使用した等張オゾン水の場合には、注入直後に高いオゾン濃度が得られることが判明した。
【００４５】
図８は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、微小孔の孔数の違いによるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬの生理食塩水であり、オゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、５分間注入した後に採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器は塩化ビニル製パイプであり、その形態は図６のものと同じであるが、微小孔の孔数を１列１０個、１列１５個、２列３０個、３列４５個と変えて各々のオゾン濃度を測定した。
【００４６】
図８から明らかなように、孔数が１列１０個、１列１５個、２列３０個の場合には、注入直後のオゾン濃度が約５ｐｐｍ、６０分経過後のオゾン濃度が約３ｐｐｍ、１２０分経過後のオゾン濃度が約２ｐｐｍであり、いずれもほぼ同じようなオゾン濃度の推移を示した。これに対し、孔数が３列４５個の場合には、注入直後のオゾン濃度が３ｐｐｍ、６０分経過後のオゾン濃度が約２ｐｐｍであり、他の孔数の場合に比べて全体的に低いオゾン濃度を示した。
【００４７】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１において、微小孔の孔数は１列１０〜１５個で１〜２列程度が好適であることが判明した。これは、微小孔が３列の場合、１列や２列の場合に比べて孔の数と吸蔵体に使用したシリカゲルの充填量７ｇによる最適条件が適合しないためであると考えられる。
【００４８】
図９は、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を使用して、オゾンガスの注入時間によるオゾン濃度の経時的変化を比較したものである。使用した溶液は２５０ｍＬの生理食塩水であり、オゾンガスを０．２５ｍＬ／分で注入し、３分間注入した後、５分間注入した後にそれぞれ採取した等張オゾン水のオゾン濃度を測定した。使用した気泡発生器は塩化ビニル製パイプであり、その形態は図６のものと同じであるが、微小孔の孔数を１列１５個で一定にした。
【００４９】
図９から明らかなように、３分間注入後の等張オゾン水のオゾン濃度が３．９２ｐｐｍであったのに対して、５分間注入後の等張オゾン水のオゾン濃度は５．４７ｐｐｍであった。また、時間の経過とともにオゾン濃度は低下していくが、１２０分経過後であっても、３分間注入したもののオゾン濃度が２．３ｐｐｍ、５分間注入したもののオゾン濃度が２．１ｐｐｍを示した。
【００５０】
以上の実験結果から、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１において、図６のような塩化ビニル製パイプからなる気泡発生器を使用した場合、次のような結論が得られた。孔数１列１５個で５分間注入したものはオゾン濃度５ｐｐｍ以上の等張オゾン水になるが、製造時間を短縮することとオゾン濃度を４ｐｐｍ程度にすることが必要である。そこで、孔数１列１５個で３分間注入すると短時間（３分間）でオゾン濃度４ｐｐｍの等張オゾン水を製造することが可能であり、しかも、２時間経過後であっても２ｐｐｍのオゾン濃度を維持することができる。よって、オゾン濃度が２ｐｐｍ程度の等張オゾン水を製造するのであれば、オゾンガスの注入時間は少なくとも３分間程度であれば良いことが判明した。なお、パイプの体積（シリカゲルの充填量）と孔数（孔径も関係する）とは密接な関係があると考えられる。
【００５１】
以上説明した実施形態では、ビニルチューブや塩化ビニル製パイプに微小孔９を開けて気泡発生器４を作製したが、例えば予め複数の微細な孔が開いた多孔質フッ素樹脂チューブを使用して気泡発生器４を作製しても良い。また、液体１１を入れる容器に魔法瓶１０を使用したが、それ以外の容器を使用しても良い。例えば、ステンレス容器の下部に本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を装着して、容器と装置を一体化することもできる。
【００５２】
また、本発明のマイクロバブル化装置Ｍ１を利用してオゾン水や等張オゾン水を製造した例について説明したが、この装置を利用すれば、これ以外にも、例えばオゾン化オイル吸着シートを製造することも可能である。その方法は、液体１１としてオリーブオイル、ひまわり油などのオレフィン酸を含むオイルをペーパータオルに吸着させた後、オゾンガスの注入時間を長くすれば良い。
【００５３】
さらに、上記の構成からなるマイクロバブル化装置Ｍ１を変形して、酸素水を製造する装置とすることもできる。この場合、図１０に示すように、図１のオゾン発生器２を取り外し、酸素ボンベ５に取り付けた速度制御弁１に移送管３を直接連結すれば良い。酸素水を製造する場合、気泡発生器４の材質については、レジン（水に溶解しないプラスチック）や、金属（水に錆びないもの）を使用する。また、気泡発生器４の容器内に酸素ガスを吸着し貯蔵する酸素吸蔵体を充填するが、この酸素吸蔵体としては、オゾン吸蔵体８と同じく粒状化もしくは粉砕化したシリカゲルや多孔質ガラス等を使用することができる。その他の構成は図１の装置と同様である。
【００５４】
本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ２を使用して酸素水を製造する際には、まず魔法瓶１０に液体１１として２５０ｍＬのミネラルウォーターを入れ、気泡発生器４を魔法瓶１０の中に投入する。次に、酸素ボンベ５のコックを開き、速度制御弁１の開閉スイッチをＯＮにすることにより、酸素ボンベ５から速度制御弁１を介して酸素ガスが供給され、移送管３を通じて気泡発生器４へと導入される。
【００５５】
そして、気泡発生器４では、酸素ガスが容器内部の酸素吸蔵体に吸着して貯蔵され、一定量の酸素ガスが貯蔵されると、高濃度の酸素ガスが微小孔９，９，…を抜けて容器の外部へと放出される。このとき、微小孔９を抜けた酸素ガスが非常に細かく小さな気泡（マイクロバブル）となって放出され、魔法瓶１０内のミネラルウォーターに溶け込まれていく。
【００５６】
そして、マイクロバブル化装置Ｍ２によって酸素ガスを注入し続け、数分後、酸素ボンベ５のコックを閉じて速度制御弁１の開閉スイッチをＯＦＦにして、酸素ガスの供給を停止する。これにより魔法瓶１０内のミネラルウォーター中にマイクロバブル化した酸素ガスが溶解するため、数分後には酸素濃度約２．５ｐｐｍ、容量２５０ｍＬの酸素水を採取することができる。
【００５７】
また、本実施形態のマイクロバブル化装置Ｍ２によれば、炭酸水を製造する装置とすることもできる。この場合、図１０の酸素ボンベ５を取り外し、代わりに炭酸ボンベを取り付けて運転することにより、ミネラルウォーターに炭酸ガスを注入すれば良い。なお、炭酸水を製造する場合には、気泡発生器４に二酸化炭素吸蔵体（例えば、シリカゲル）を充填するようにする。
【符号の説明】
【００５８】
Ｍ１…マイクロバブル化装置（オゾンガス用）
Ｍ２…マイクロバブル化装置（酸素ガス用）
１…速度制御弁
２…オゾン発生器
３…移送管
４…気泡発生器
５…酸素ボンベ
６…供給管
７…充電池
８…オゾン吸蔵体
９…微小孔
１０…魔法瓶
１１…液体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体中にマイクロバブル化したガスを溶解させるための装置であって、
ガスボンベからのガスを流速制御して供給する速度制御弁と、速度制御弁により供給されたガスを移送する移送管と、移送管により移送されたガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器を備えており、
気泡発生器には、容器内にガス吸蔵体が充填されているとともに、ガス吸蔵体に吸着させて貯蔵したガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体を容器内へと通過させない大きさの微小孔が間隔を隔てて複数個設けられていることを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが酸素ボンベであり、速度制御弁により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器を更に備え、
気泡発生器の容器内に充填したオゾン吸蔵体に吸着させて貯蔵したオゾンガスを液体に溶解させてオゾン水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが酸素ボンベであり、
気泡発生器の容器内に充填した酸素吸蔵体に吸着させて貯蔵した酸素ガスを液体に溶解させて酸素水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが炭酸ボンベであり、
気泡発生器の容器内に充填した二酸化炭素吸蔵体に吸着させて貯蔵した炭酸ガスを液体に溶解させて炭酸水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロバブル化装置において、
オゾン発生器が充電池からの出力電圧により作動するものであり、全体として携帯可能な装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項１】
液体中にマイクロバブル化したガスを溶解させるための装置であって、
ガスボンベからのガスを流速制御して供給する速度制御弁と、速度制御弁により供給されたガスを移送する移送管と、移送管により移送されたガスを導入してマイクロバブル化した気泡を発生させる気泡発生器を備えており、
気泡発生器には、容器内にガス吸蔵体が充填されているとともに、ガス吸蔵体に吸着させて貯蔵したガスを容器外へと通過させ、かつ、容器外の液体を容器内へと通過させない大きさの微小孔が間隔を隔てて複数個設けられていることを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが酸素ボンベであり、速度制御弁により供給された酸素ガスからオゾンガスを発生させるオゾン発生器を更に備え、
気泡発生器の容器内に充填したオゾン吸蔵体に吸着させて貯蔵したオゾンガスを液体に溶解させてオゾン水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが酸素ボンベであり、
気泡発生器の容器内に充填した酸素吸蔵体に吸着させて貯蔵した酸素ガスを液体に溶解させて酸素水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロバブル化装置において、
ガスボンベが炭酸ボンベであり、
気泡発生器の容器内に充填した二酸化炭素吸蔵体に吸着させて貯蔵した炭酸ガスを液体に溶解させて炭酸水を製造する装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロバブル化装置において、
オゾン発生器が充電池からの出力電圧により作動するものであり、全体として携帯可能な装置としたことを特徴とするマイクロバブル化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３４９７６（Ｐ２０１３−３４９７６Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５５５４（Ｐ２０１１−１７５５５４）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【特許番号】特許第４８７９３６５号（Ｐ４８７９３６５）
【特許公報発行日】平成２４年２月２２日（２０１２．２．２２）
【出願人】（５９７１１７５１４）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【特許番号】特許第４８７９３６５号（Ｐ４８７９３６５）
【特許公報発行日】平成２４年２月２２日（２０１２．２．２２）
【出願人】（５９７１１７５１４）
【Ｆターム（参考）】
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