機能水の製造装置
【課題】大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よく特定気体のナノバブルを分散させることで、機能水を大量に製造できる技術を提供する。
【解決手段】原水中に特定気体を放出し、さらに高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を攪拌し、特定気体の気泡を攪拌による水流により原水内にナノバブルとして分散させる。
【解決手段】原水中に特定気体を放出し、さらに高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を攪拌し、特定気体の気泡を攪拌による水流により原水内にナノバブルとして分散させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水若しくは水溶液中に特定の気体（以下、特定気体という）を含有または溶解することで、所定の機能を有する機能水を製造するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定気体を多量に含有または溶解することで水が様々な機能を有するようになるという報告がなされている。例えば、水素を多量に含む水が種々の病気の原因とされる活性酸素の消去に有効であるという学説が近年医学界において発表されている。また、二酸化炭素を豊富に含む温泉水が慢性消化器症や慢性便秘などの病気に良い効果をもたらすことも周知である。
【０００３】
そして、特定気体を水に含有または溶解させた際に、気体の含有率（または溶解率）を高くするためには、１μｍ以下の気泡であるナノバブルを水中に分散させることが有効である。これは、比較的大きな気泡では、気泡発生から短時間で水面に移動し水面で気泡が消滅してしまうため、気体の含有率を高く維持することが困難であった。それに対し、ナノバブルを水中に分散させた場合には、短時間で水面に移動することもなく、良好に気体の含有率を向上させることができる。
【０００４】
このような特性を有するナノバブルは、数μｍ〜数十μｍのマイクロバブルが水中で自然に収縮し続けて圧壊することによって生成される場合がある。しかし、このように自然に生成されるナノバブルは、短時間で消滅してしまい、生成量も少なく、実用的でない。
【０００５】
また、従来から、液体中において、該液体の一部を電気分解法または光分解法を用いて分解ガス化する方法、該液体に超音波を印加する方法、該液体の一部を分解ガス化し、且つ超音波を印加する方法など、が提案されている。また、液体中に高圧の液体を噴射し、この噴射された液体を壁に衝突させてナノバブルを分散させる方法が提案されている。（特許文献１−３参照）
【０００６】
しかしながら、充分に効率よく流動する水中にナノバブルを分散させることはなお困難であり、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よくナノバブルを分散させることで機能水を大量に製造できる技術が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９５８８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４０５９号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２００８／０７２６１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の現状に鑑みて案出されたものであり、その目的は、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よく特定気体のナノバブルを分散させることで、機能水を大量に製造できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、原水中に特定気体を放出し、さらに高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を攪拌し、特定気体の気泡を攪拌による水流
により原水内にナノバブルとして分散させることを最大の特徴とする。
【００１０】
より詳しくは、特定気体を原水に含有または溶解させることで所定の機能を付与する、機能水の製造装置であって、
原水に前記特定気体の気泡を分散させる分散用ヘッドと、
前記分散用ヘッドに前記機能水とすべき原水を供給する原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに高圧に昇圧された前記原水を供給する高圧原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに前記特定気体を供給する特定気体供給手段と、
を備え、
前記分散用ヘッドは、
前記原水供給手段によって供給された原水中に、前記特定気体供給手段によって供給された前記特定気体を放出する特定気体放出部と、
前記高圧原水供給手段により供給された高圧の原水を噴出することで、前記特定気体放出部において前記特定気体を放出された原水を攪拌し、前記特定気体の気泡を前記攪拌による水流により原水内に分散させる攪拌部と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、特定気体が放出された原水に高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を容易に且つ連続的に充分攪拌することができる。これにより、特定気体の気泡を破壊し、所謂ナノバブルを原水中に充分に分散させることが可能となる。また、これによれば、原水を流動させながらナノバブルを分散することができるので、機能水をより効率よく大量に製造することが可能となる。
【００１２】
また、本発明においては、前記攪拌部には、略円柱形状を有するとともに前記特定気体を放出された原水が流動する容積部が設けられており、
前記容積部を流動する、前記特定気体を放出された原水に、前記円柱形状を有する容積部の側面より前記高圧の原水が噴出され、
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面以外に、直接衝突する部分がないように構成されるようにしてもよい。
【００１３】
これによれば、容積部の容積をより有効に使用することができ、攪拌することでより大きな水流を生じさせ、より効率よくナノバブルを原水に分散させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面より噴出された前記高圧の原水と衝突するように構成されるようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、容積部の容積をより有効に使用することができ、攪拌することでより大きな水流を生じさせることができることに加えて、高圧の原水どうしを衝突させることで、特定気体の気泡に強い衝撃を与えることができ、より効率よくナノバブルを原水に分散させることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の攪拌部においては、前記容積部の側面における円周方向の八箇所から前記高圧の原水が噴出されることとしてもよい。そうすれば、原水全体に均一に水流を生じさせることができ、ナノバブルをより均一に分散させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の攪拌部においては、前記容積部の側面における軸方向の五箇所から前記高圧の原水が噴出されるようにしてもよい。これによれば、さらに原水全体に均一に水流を生じさせることができ、ナノバブルをより均一に分散させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明においては、前記原水供給手段は、原水の供給源からの原水を前記分散用ヘッドに流入させる流入管であり、
前記特定気体供給手段は、該特定気体供給の供給源からの特定気体を前記分散用ヘッドに流入させる特定気体噴出管であり、
前記特定気体放出部は、前記特定気体噴出管の先端に設けられた噴出孔であり、
前記特定気体噴出管は、前記分散用ヘッドの外部で、前記流入管と略同軸となるように前記流入管に片持ち状態で固定されるようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、原水中に特定気体を放出する機能を有する特定気体噴出管を、分散用ヘッドの上流側で流入管に固定するだけで、位置決め及び固定することができ、装置の組み立て、調整がより容易になる。また、特定気体を原水に放出する位置をより調整し易くなり微妙な調整が可能となる。
【００２０】
なお、上記の手段は、可能な限り互いに組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よく特定気体のナノバブルを分散させることで、機能水を大量に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る水素水の製造システムを示すブロックフロー図である。
【図２】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッド及び、周辺部の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドの作用を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＯＲＰの経時変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＤＨの経時変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係るナノバブルヘッドの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、特定気体として水素、機能水として水素水を例にとって説明するが、本発明は水素を含有する水素水への適用に限定されるものではない。例えば炭酸ガスを含有する炭酸水など、他の種類の気体が分散された機能水にも適用可能である。
【００２４】
〔実施例１〕
図１には、本実施例における分散用ヘッドであるナノバブルヘッド１２０を含む、水素水の製造装置のブロックフロー図を示す。図１に示すように本実施例における水素水の製造装置においては、原水１００が原水供給装置から供給される。この原水１００としては、水道水を供給してもよいし、海水や湧水などの自然水源から直接取得された水を供給してもよい。また、貯留タンクに一旦貯留された原水を供給することとしてもよい。
【００２５】
原水供給装置から供給された原水１００は、量水器１０２に流入する。この量水器１０２によって原水の流量が計測される。また、量水器１０２を通過した原水は、活性炭フィルタ１０４を通過する。この活性炭フィルタ１０４によって、原水中の遊離塩素や溶解有機物や色素・濁度、臭気、油分などが除去される。
【００２６】
そして、その後原水１００は、加圧ポンプ１０６によって加圧された後、ＲＯ膜（逆浸透膜）１０８を通過する。原水１００が加圧されてＲＯ膜１０８を通過することで、イオンや塩類・低分子物質（無機塩、糖類、アミノ酸）など水以外の不純物がさらに除去されて原水１００は純水とされる。ＲＯ膜１０８を通過したＲＯ水は、１００ＬのＲＯ水タンク１１２に一旦貯留される。
【００２７】
ＲＯ水タンク１１２（１００Ｌ）に貯留されたＲＯ水は、ＲＯ水送水ポンプ１１４によって次のブロックに送水される。そして、送水されたＲＯ水の一部は、高圧ポンプ１１６によってその圧力が高められる。そして高圧フィルタ１１８を通過した後、ナノバブルヘッド１２０に高圧のまま供給される。また、図示は省略しているが、ＲＯ水送水ポンプ１１４によって送水されたＲＯ水の他の部分も、ナノバブルヘッド１２０に流入する。また、ナノバブルヘッド１２０には図示しない水素供給装置が接続されており、この水素供給装置から水素ガス１２２がナノバブルヘッド１２０に供給される。水素供給装置は予め水素を充填した水素タンクなどであってもよい。供給された水素がナノバブルヘッド１２０内でＲＯ水中にナノバブルとして分散されることで水素水となる。
【００２８】
ナノバブルヘッド１２０において、水素ガス１２２がナノバブルとして分散（含有、溶解を含む）した水素水は、紫外線殺菌装置１２４を通過する。この紫外線殺菌装置１２４において、紫外線が水素水に照射されることで、水素水中の有害なバクテリアやウイルス、菌や藻が破壊される。紫外線殺菌装置１２４を通過した水素水は、孔の大きさが概ね０．２μｍ程度のＭＦ（Microfiltlation）膜１２６を通過することで、有形の粒子や菌体
が除去される。ＭＦ膜１２６でろ過され粒子や菌類が除去された水素水は、２０Ｌの充填タンク１２８に一旦貯留される。
【００２９】
充填タンク１２８に貯留された水素水は、ナノバブル水素水充填機１３０に供給され、ナノナブル水素水ボトル１３２に充填される。水素水はこのナノバブル水素水ボトル１３２によって流通する。
【００３０】
次に、図２には、本実施例におけるナノバブルヘッド１２０付近の概略構成図を示す。図中の一部は断面図となっている。ナノバブルヘッド１２０は、大きくは、高圧ポンプ１１６で昇圧されたＲＯ水が供給され内部に噴出されることでナノバブルの発生を補助するヘッド本体１０と、ヘッド本体１０を覆い保持するヘッドシェル３０と、ヘッドシェル３０内にヘッド本体１０が収納された状態でヘッドシェル３０の開口部を閉じる蓋部５０とからなる。
【００３１】
また、ナノバブルヘッド１２０には、高圧ポンプ１１６を通過するＲＯ水とは別経路より、高圧ポンプ１１６によって昇圧されていないＲＯ水を流入させる原水供給手段としての流入管６０と、ＲＯ水中にナノバブル化した水素が分散した水素水をヘッド本体１０から流出させる流出管７０と、ヘッド本体１０の内部でＲＯ水中に水素を噴出させる特定気体供給手段または特定気体噴出管としての水素噴出管８０とが接続されている。水素噴出管８０はヘッド本体１０の中心軸の延長線より、流入管６０と同軸の状態でナノバブルヘッド１２０と接続されている。
【００３２】
ヘッド本体１０は、概略円筒状の形状を有している。そして、側面の中央部分に、全周に渡って凹部が設けられ、ヘッド本体１０外周を覆うヘッドシェル３０の内壁との間で、高圧ポンプ１１６で昇圧されたＲＯ水が一時的に貯留されるＲＯ水貯留部１１を形成している。また、ヘッド本体１０の内部には軸方向にヘッド本体１０を貫通する内孔１２が設けられている。また、ヘッド本体１０の外周でＲＯ水貯留部１１に面している部分には、ＲＯ水貯留部１１内のＲＯ水を、ヘッド本体１０の内孔１２内に噴出するための噴射ノズル１３が複数個設けられている。
【００３３】
ヘッドシェル３０は、ヘッド本体１０の軸方向両端部１０ａ及び１０ｂの外周を密着して覆う有底の円筒状の形状を有する。また、蓋部５０は、ヘッドシェル３０の開口側端面３０ａに、ヘッド本体１０を収納した状態でねじ止めされ、ヘッドシェル３０の開口部を塞ぐ働きを有する略円板状の部材である。蓋部５０の中心部分には、流入管６０が接続可能なねじ穴５０ａが設けられ、流入管６０がねじ込まれるようになっている。ヘッドシェル３０の内側寸法は、軸方向はヘッド本体１０より僅かに大きな長さを有し、径方向はヘッド本体１０の両端部１０ａ及び１０ｂの外径より僅かに大きな内径を有している。また、ヘッドシェル３０の外周部には直径方向に高圧ＲＯ水孔３０ｂが設けられていて、ＲＯ水貯留部１１へ高圧のＲＯ水を供給する高圧原水供給手段としての送水管９０がねじ込まれて接続されている。高圧ポンプ１１６で昇圧され高圧フィルタ１１８を通過したＲＯ水は、高圧ＲＯ水孔３０ｂからＲＯ水貯留部１１を介して各噴射ノズル１３へ導入される。
【００３４】
流入管６０は、上述のように、ヘッド本体１０の中心軸延長線の上流側からナノバブルヘッド１２０の蓋部５０に設けられたねじ穴５０ａにねじ込まれることにより、ナノバブルヘッド１２０に接続されている。また、流入管６０の上流側は、そのままヘッド本体１０の中心軸延長線上に延びる延長管６１と、ヘッド本体１０の中心軸延長線から分岐する分岐管６２とに分かれる。従って、分岐管６２と水素噴出管８０とは異軸になっている。この分岐管６２には、高圧ポンプ１１６で圧力が昇圧されていないＲＯ水が供給される。
【００３５】
また、ナノバブルヘッド１２０との結合部分において流入管６０と同軸であった水素噴出管８０は、流入管６０が分岐管６２へ分岐する部分より上流側においても、ヘッド本体１０の中心軸延長上に延設されており、さらに上流側で、図示しない水素ホースを介してやはり図示しない水素タンクに接続されており、水素ガス１２２が供給されるようになっている。
【００３６】
また、流入管６０の延長管６１の上流側端部には、締付けねじ部６３が設けられており、この締付けねじ部６３を締め付けることにより、流入管６０に対し水素噴出管８０が固定される。ここにおいて水素噴出管８０は、その先端部８０ａに到るまでヘッド本体１０の中心軸を通過するように角度調整された上で流入管６０に片持ち状態で固定されている。なお、延長管６１は分岐管６２への分岐部の上流側において水素噴出管８０を締めつけることで閉塞されている。
【００３７】
図３には、ナノバブルヘッド１２０の作用を説明するための図を示す。図３（ａ）はナノバブルヘッド１２０のＢ−Ｂ断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図３（ｂ）から判るように、噴射ノズル１３は、ナノバブルヘッド１２０の軸方向に複数個並んで、噴射ノズル列を形成している。噴射ノズル１３により形成される噴射ノズル列には二種類ある。一種類目は、ヘッド本体１０に上下左右方向（垂直及び水平方向）に９０度間隔で設けられた第一ノズル列１４ａ〜１４ｄである。図３（ａ）には、この第一ノズル列１４ａ〜１４ｄの下流側から２番目に設置された噴射ノズルが各々図示されている。また、図３（ｂ）には第一ノズル列１４ａ及び１４ｃが図示されている。また、第一ノズル列１４ｂの噴射ノズルの噴出口のみが見えている。
【００３８】
二種類目は、ヘッド本体１０に斜め４５度方向に９０度間隔で設けられた第二ノズル列１５ａ〜１５ｄである。図３（ａ）には、この第二ノズル列１５ａ〜１５ｄの下流側から２番目に設置された噴射ノズルが各々図示されている。また、図３（ｂ）には第二ノズル列１５ｂ及び１５ｃの噴出口のみが見えている。すなわち、ヘッド本体１０の端面方向から見ると、ノズル列は、４５度間隔で８本形成されている。
【００３９】
図３（ｂ）から判るように、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄは、軸方向に並べられた五つ
の噴射ノズル１３から形成されている。また、流出管７０側（下流側）の四つの噴射ノズル１３は、ＲＯ水をヘッド本体１０の中心軸に対して垂直に噴出するように設けられており、流出管７０側（下流側）から五番目の噴射ノズル１３は、流入管６０から流入するＲＯ水の進行方向に向かって下流側に向けて高圧のＲＯ水を噴出するよう傾斜して設けられている。
【００４０】
また、第二ノズル列１５ａ〜１５ｄは四つの噴射ノズル１３から形成されている。第二ノズル列１５ａ〜１５ｄを構成する全ての噴射ノズル１３は、高圧のＲＯ水をヘッド本体１０の中心軸に対して垂直に噴出するように設けられている。水素噴出管８０は、前述のように、ヘッド本体１０の内孔１２に、軸中心線に沿って侵入している。また、水素噴出管８０の先端付近には、上下左右に特定気体放出部としての噴出孔８０ａが設けられている。これにより、水素噴出管８０内に供給された水素が噴出孔８０ａから内孔１２内を流通するＲＯ水に噴出させ、バブリングできるように構成されている。
【００４１】
次に、ナノバブルヘッド１２０におけるナノバブルの発生方法について説明する。流入管６０からヘッド本体１０の内孔１２に、昇圧されていないＲＯ水が供給される。本実施例ではＲＯ水の流量は約８〜９ｌ／ｍｉｎ程度である。この昇圧されていないＲＯ水は内孔１２内を図中白抜き矢印のように、右側から左側に向かって流動する。また、水素噴出管８０の先端の噴出孔８０ａからは、内孔１２を流動中のＲＯ水中に水素ガスが気泡として噴出する。本実施例における水素流量は０．６ｌ／ｍｉｎ程度である。
【００４２】
一方、高圧ＲＯ水孔３０ｂからは、高圧ポンプ１１６で約５ＭＰａまで昇圧されたＲＯ水が供給され、これが、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄ及び第二ノズル列１５ａ〜１５ｄを構成する噴射ノズル１３から、内孔１２を流動するＲＯ水に噴出される。ここで先ず、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄの最も上流側の噴射ノズル１３からは、内孔１２を流動するＲＯ水の上流側から下流側に向けて高圧のＲＯ水が噴出されるので、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素の気泡は、噴出孔８０ａ近傍あるいはそれより上流側に滞留することなく、下流側に速やかに流動する。
【００４３】
また、第一ノズル列１４a〜１４ｄ及び、第二ノズル列１５ａ〜１５ｄの両方の噴射ノ
ズル１３から噴出された高圧のＲＯ水により、内孔１２を流動するＲＯ水と、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素ガスの気泡とが、内孔１２のうちの、水素噴出管８０の存在しない下流側の領域において、複雑に攪拌され互いに混じり合う。その際に、本実施例では、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水には、内孔１２の対向する壁面以外に衝突するものはないので、内孔１２の容積全体を有効に使用して攪拌することができる。従って、より効率的に、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素のバブルは破壊され、より細かいバブルに分解される。その結果、より効率よく、水素によるナノバブルを生成することができる。
【００４４】
また、本実施例のナノバブルヘッド１２０においては、各噴射ノズル１３に対して、内孔１２の対向する位置には、必ず別の噴射ノズル１３があるような構成になっている。これによれば、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水どうしが、内孔１２の径方向の中央部付近で互いに衝突し、ＲＯ水と水素の気泡をより複雑に攪拌することが可能になっている。このことによっても、さらに効率よく水素によるナノバブルを生成することが可能になっている。なお、本実施例においては、内孔１２における水素噴出管８０の噴出孔８０ａより下流側の部分が、攪拌部及び容積部に相当する。
【００４５】
ここで、水素水は、体内の活性酸素を還元して除去する働きが期待されているが、水素水の還元能の評価基準としては酸化還元電位（Oxidation Reduction Potential:以下、ＯＲＰという）が用いられる。以下の表１には、本発明を用いて製造した水素水のＯＲＰ及
び溶存水素濃度（以下、ＤＨ）と、ＲＯ水中に高圧のＲＯ水を噴射し、噴射されたＲＯ水をナノバブルヘッドの壁に衝突させてナノバブルを分散させた水素水（以下、従来品または従来法という。）のＯＲＰ及びＤＨとの比較例を示す。このＯＲＰのマイナス電位がマイナス側に大きいほど、水素水にマイナスイオンが多く含まれることを示しており、（これは必ずしも水素水中の水素含有量と一対一の関係にはないが）水素水中の水素含有量または溶解量の目安として利用されている。本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて水素水を製造した場合に、従来品よりもＯＲＰがマイナス側に大きくなっていることが判る。また、ＯＲＰと同一サンプルについて別途測定したＤＨも、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて水素水を製造した場合に、従来品を用いた場合よりも大きな値が得られていることが判る。
【表１】
【００４６】
次に、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＯＲＰ及びＤＨの維持性能について調べた。図４及び図５には、両方の水素水のＯＲＰ及びＤＨの経時変化のグラフを示す。図４において縦軸はＯＲＰ、図５において縦軸はＤＨであり、両方の図において横軸は製造時からの経過日数である。なお、水素水の製造時のＲＯ水送水量は８．６ｌ／ｍｉｎ、高圧ポンプ圧力は５．２ＭＰａ、水素供給量は０．６ｌ／ｍｉｎとし両方の水素水に対して共通とした。また、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水を、各々１０ｌのバッグインボックス用容器に充填し、測定日毎に採水してＯＲＰ及びＤＨを測定した。図４及び図５から判るように、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水の方が、従来品と比較して、ＯＲＰ、ＤＨ両方について長期に亘り高機能を維持することができる。
【００４７】
〔実施例２〕
次に、本発明の実施例２について説明する。図６には、実施例２におけるナノバブルヘッド２２０の概略構成を示す。図６に示したナノバブルヘッド２２０と、図２及び３に示したナノバブルヘッド１２０との相違点は、ナノバブルヘッド２２０においては、ヘッド本体１０の内孔１２が、上流側小径部１２ａ、大径部１２ｂ、下流側小径部１２ｃの三つの部分に分かれていることである。なお、本実施例では大径部１２ｂが攪拌部及び容積部に相当する。
【００４８】
すなわち、流入管６０からのＲＯ水は、上流側小径部１２ａを通過してナノバブルヘッド２２０に流入し、大径部１２ｂにおいて水素が噴出されるとともに高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される。さらに、下流側小径部１２ｃを通過して流出される。この実施例では、必ずしも、内孔１２の径をヘッド本体１０の上流側から下流側まで一定とせず、高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径を他の部分とは異なる径とした。このように、高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径を、より効率的にナノバブルをＲＯ水中に分散できる径とすることで、より効率的に高性能な水素水を製造することが可能となる。高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径は、噴出ノズル１３から噴出されるＲＯ水の圧力などによって最適な値を、実験により求めるようにするとよい。
【００４９】
なお、上記の実施例では、ナノバブルヘッド１２０、２２０におけるノズル列の数は八列、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄは五個の噴射ノズル１３を有し、第二ノズル列１５ａ〜
１５ｄは四個の噴射ノズル１３を有することとしたが、これは、製造する水素水の量等に応じて変更可能である。また、例えばノズル列の数を奇数にした場合でも、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水どうしが、内孔１２の径方向の中央部付近で互いに衝突する場合の衝突角度は変わるが、ＲＯ水と水素の気泡をより複雑に攪拌することが可能になるという効果は維持することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・ヘッド本体
１１・・・高圧ＲＯ水貯留部
１２・・・内孔
１３・・・噴射ノズル
１４ａ〜１４ｄ・・・第一ノズル列
１５ａ〜１５ｄ・・・第二ノズル列
３０・・・ヘッドシェル
５０・・・蓋部
６０・・・流入管
７０・・・流出管
８０・・・水素噴出管
１２０、２２０・・・ナノバブルヘッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水若しくは水溶液中に特定の気体（以下、特定気体という）を含有または溶解することで、所定の機能を有する機能水を製造するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、特定気体を多量に含有または溶解することで水が様々な機能を有するようになるという報告がなされている。例えば、水素を多量に含む水が種々の病気の原因とされる活性酸素の消去に有効であるという学説が近年医学界において発表されている。また、二酸化炭素を豊富に含む温泉水が慢性消化器症や慢性便秘などの病気に良い効果をもたらすことも周知である。
【０００３】
そして、特定気体を水に含有または溶解させた際に、気体の含有率（または溶解率）を高くするためには、１μｍ以下の気泡であるナノバブルを水中に分散させることが有効である。これは、比較的大きな気泡では、気泡発生から短時間で水面に移動し水面で気泡が消滅してしまうため、気体の含有率を高く維持することが困難であった。それに対し、ナノバブルを水中に分散させた場合には、短時間で水面に移動することもなく、良好に気体の含有率を向上させることができる。
【０００４】
このような特性を有するナノバブルは、数μｍ〜数十μｍのマイクロバブルが水中で自然に収縮し続けて圧壊することによって生成される場合がある。しかし、このように自然に生成されるナノバブルは、短時間で消滅してしまい、生成量も少なく、実用的でない。
【０００５】
また、従来から、液体中において、該液体の一部を電気分解法または光分解法を用いて分解ガス化する方法、該液体に超音波を印加する方法、該液体の一部を分解ガス化し、且つ超音波を印加する方法など、が提案されている。また、液体中に高圧の液体を噴射し、この噴射された液体を壁に衝突させてナノバブルを分散させる方法が提案されている。（特許文献１−３参照）
【０００６】
しかしながら、充分に効率よく流動する水中にナノバブルを分散させることはなお困難であり、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よくナノバブルを分散させることで機能水を大量に製造できる技術が期待されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１９５８８９号公報
【特許文献２】特開２００９−１１４０５９号公報
【特許文献３】国際公開第ＷＯ２００８／０７２６１９号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の現状に鑑みて案出されたものであり、その目的は、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よく特定気体のナノバブルを分散させることで、機能水を大量に製造できる技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための本発明は、原水中に特定気体を放出し、さらに高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を攪拌し、特定気体の気泡を攪拌による水流
により原水内にナノバブルとして分散させることを最大の特徴とする。
【００１０】
より詳しくは、特定気体を原水に含有または溶解させることで所定の機能を付与する、機能水の製造装置であって、
原水に前記特定気体の気泡を分散させる分散用ヘッドと、
前記分散用ヘッドに前記機能水とすべき原水を供給する原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに高圧に昇圧された前記原水を供給する高圧原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに前記特定気体を供給する特定気体供給手段と、
を備え、
前記分散用ヘッドは、
前記原水供給手段によって供給された原水中に、前記特定気体供給手段によって供給された前記特定気体を放出する特定気体放出部と、
前記高圧原水供給手段により供給された高圧の原水を噴出することで、前記特定気体放出部において前記特定気体を放出された原水を攪拌し、前記特定気体の気泡を前記攪拌による水流により原水内に分散させる攪拌部と、
を有することを特徴とする。
【００１１】
これによれば、特定気体が放出された原水に高圧の原水を噴出することで、特定気体の気泡を含む原水を容易に且つ連続的に充分攪拌することができる。これにより、特定気体の気泡を破壊し、所謂ナノバブルを原水中に充分に分散させることが可能となる。また、これによれば、原水を流動させながらナノバブルを分散することができるので、機能水をより効率よく大量に製造することが可能となる。
【００１２】
また、本発明においては、前記攪拌部には、略円柱形状を有するとともに前記特定気体を放出された原水が流動する容積部が設けられており、
前記容積部を流動する、前記特定気体を放出された原水に、前記円柱形状を有する容積部の側面より前記高圧の原水が噴出され、
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面以外に、直接衝突する部分がないように構成されるようにしてもよい。
【００１３】
これによれば、容積部の容積をより有効に使用することができ、攪拌することでより大きな水流を生じさせ、より効率よくナノバブルを原水に分散させることが可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面より噴出された前記高圧の原水と衝突するように構成されるようにしてもよい。
【００１５】
これによれば、容積部の容積をより有効に使用することができ、攪拌することでより大きな水流を生じさせることができることに加えて、高圧の原水どうしを衝突させることで、特定気体の気泡に強い衝撃を与えることができ、より効率よくナノバブルを原水に分散させることが可能になる。
【００１６】
また、本発明の攪拌部においては、前記容積部の側面における円周方向の八箇所から前記高圧の原水が噴出されることとしてもよい。そうすれば、原水全体に均一に水流を生じさせることができ、ナノバブルをより均一に分散させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の攪拌部においては、前記容積部の側面における軸方向の五箇所から前記高圧の原水が噴出されるようにしてもよい。これによれば、さらに原水全体に均一に水流を生じさせることができ、ナノバブルをより均一に分散させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明においては、前記原水供給手段は、原水の供給源からの原水を前記分散用ヘッドに流入させる流入管であり、
前記特定気体供給手段は、該特定気体供給の供給源からの特定気体を前記分散用ヘッドに流入させる特定気体噴出管であり、
前記特定気体放出部は、前記特定気体噴出管の先端に設けられた噴出孔であり、
前記特定気体噴出管は、前記分散用ヘッドの外部で、前記流入管と略同軸となるように前記流入管に片持ち状態で固定されるようにしてもよい。
【００１９】
これによれば、原水中に特定気体を放出する機能を有する特定気体噴出管を、分散用ヘッドの上流側で流入管に固定するだけで、位置決め及び固定することができ、装置の組み立て、調整がより容易になる。また、特定気体を原水に放出する位置をより調整し易くなり微妙な調整が可能となる。
【００２０】
なお、上記の手段は、可能な限り互いに組み合わせて使用することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、大量の水を流動させつつ、流動する水中に充分に効率よく特定気体のナノバブルを分散させることで、機能水を大量に製造することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例に係る水素水の製造システムを示すブロックフロー図である。
【図２】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッド及び、周辺部の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドの作用を説明するための図である。
【図４】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＯＲＰの経時変化を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例１に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＤＨの経時変化を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例２に係るナノバブルヘッドの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下においては、特定気体として水素、機能水として水素水を例にとって説明するが、本発明は水素を含有する水素水への適用に限定されるものではない。例えば炭酸ガスを含有する炭酸水など、他の種類の気体が分散された機能水にも適用可能である。
【００２４】
〔実施例１〕
図１には、本実施例における分散用ヘッドであるナノバブルヘッド１２０を含む、水素水の製造装置のブロックフロー図を示す。図１に示すように本実施例における水素水の製造装置においては、原水１００が原水供給装置から供給される。この原水１００としては、水道水を供給してもよいし、海水や湧水などの自然水源から直接取得された水を供給してもよい。また、貯留タンクに一旦貯留された原水を供給することとしてもよい。
【００２５】
原水供給装置から供給された原水１００は、量水器１０２に流入する。この量水器１０２によって原水の流量が計測される。また、量水器１０２を通過した原水は、活性炭フィルタ１０４を通過する。この活性炭フィルタ１０４によって、原水中の遊離塩素や溶解有機物や色素・濁度、臭気、油分などが除去される。
【００２６】
そして、その後原水１００は、加圧ポンプ１０６によって加圧された後、ＲＯ膜（逆浸透膜）１０８を通過する。原水１００が加圧されてＲＯ膜１０８を通過することで、イオンや塩類・低分子物質（無機塩、糖類、アミノ酸）など水以外の不純物がさらに除去されて原水１００は純水とされる。ＲＯ膜１０８を通過したＲＯ水は、１００ＬのＲＯ水タンク１１２に一旦貯留される。
【００２７】
ＲＯ水タンク１１２（１００Ｌ）に貯留されたＲＯ水は、ＲＯ水送水ポンプ１１４によって次のブロックに送水される。そして、送水されたＲＯ水の一部は、高圧ポンプ１１６によってその圧力が高められる。そして高圧フィルタ１１８を通過した後、ナノバブルヘッド１２０に高圧のまま供給される。また、図示は省略しているが、ＲＯ水送水ポンプ１１４によって送水されたＲＯ水の他の部分も、ナノバブルヘッド１２０に流入する。また、ナノバブルヘッド１２０には図示しない水素供給装置が接続されており、この水素供給装置から水素ガス１２２がナノバブルヘッド１２０に供給される。水素供給装置は予め水素を充填した水素タンクなどであってもよい。供給された水素がナノバブルヘッド１２０内でＲＯ水中にナノバブルとして分散されることで水素水となる。
【００２８】
ナノバブルヘッド１２０において、水素ガス１２２がナノバブルとして分散（含有、溶解を含む）した水素水は、紫外線殺菌装置１２４を通過する。この紫外線殺菌装置１２４において、紫外線が水素水に照射されることで、水素水中の有害なバクテリアやウイルス、菌や藻が破壊される。紫外線殺菌装置１２４を通過した水素水は、孔の大きさが概ね０．２μｍ程度のＭＦ（Microfiltlation）膜１２６を通過することで、有形の粒子や菌体
が除去される。ＭＦ膜１２６でろ過され粒子や菌類が除去された水素水は、２０Ｌの充填タンク１２８に一旦貯留される。
【００２９】
充填タンク１２８に貯留された水素水は、ナノバブル水素水充填機１３０に供給され、ナノナブル水素水ボトル１３２に充填される。水素水はこのナノバブル水素水ボトル１３２によって流通する。
【００３０】
次に、図２には、本実施例におけるナノバブルヘッド１２０付近の概略構成図を示す。図中の一部は断面図となっている。ナノバブルヘッド１２０は、大きくは、高圧ポンプ１１６で昇圧されたＲＯ水が供給され内部に噴出されることでナノバブルの発生を補助するヘッド本体１０と、ヘッド本体１０を覆い保持するヘッドシェル３０と、ヘッドシェル３０内にヘッド本体１０が収納された状態でヘッドシェル３０の開口部を閉じる蓋部５０とからなる。
【００３１】
また、ナノバブルヘッド１２０には、高圧ポンプ１１６を通過するＲＯ水とは別経路より、高圧ポンプ１１６によって昇圧されていないＲＯ水を流入させる原水供給手段としての流入管６０と、ＲＯ水中にナノバブル化した水素が分散した水素水をヘッド本体１０から流出させる流出管７０と、ヘッド本体１０の内部でＲＯ水中に水素を噴出させる特定気体供給手段または特定気体噴出管としての水素噴出管８０とが接続されている。水素噴出管８０はヘッド本体１０の中心軸の延長線より、流入管６０と同軸の状態でナノバブルヘッド１２０と接続されている。
【００３２】
ヘッド本体１０は、概略円筒状の形状を有している。そして、側面の中央部分に、全周に渡って凹部が設けられ、ヘッド本体１０外周を覆うヘッドシェル３０の内壁との間で、高圧ポンプ１１６で昇圧されたＲＯ水が一時的に貯留されるＲＯ水貯留部１１を形成している。また、ヘッド本体１０の内部には軸方向にヘッド本体１０を貫通する内孔１２が設けられている。また、ヘッド本体１０の外周でＲＯ水貯留部１１に面している部分には、ＲＯ水貯留部１１内のＲＯ水を、ヘッド本体１０の内孔１２内に噴出するための噴射ノズル１３が複数個設けられている。
【００３３】
ヘッドシェル３０は、ヘッド本体１０の軸方向両端部１０ａ及び１０ｂの外周を密着して覆う有底の円筒状の形状を有する。また、蓋部５０は、ヘッドシェル３０の開口側端面３０ａに、ヘッド本体１０を収納した状態でねじ止めされ、ヘッドシェル３０の開口部を塞ぐ働きを有する略円板状の部材である。蓋部５０の中心部分には、流入管６０が接続可能なねじ穴５０ａが設けられ、流入管６０がねじ込まれるようになっている。ヘッドシェル３０の内側寸法は、軸方向はヘッド本体１０より僅かに大きな長さを有し、径方向はヘッド本体１０の両端部１０ａ及び１０ｂの外径より僅かに大きな内径を有している。また、ヘッドシェル３０の外周部には直径方向に高圧ＲＯ水孔３０ｂが設けられていて、ＲＯ水貯留部１１へ高圧のＲＯ水を供給する高圧原水供給手段としての送水管９０がねじ込まれて接続されている。高圧ポンプ１１６で昇圧され高圧フィルタ１１８を通過したＲＯ水は、高圧ＲＯ水孔３０ｂからＲＯ水貯留部１１を介して各噴射ノズル１３へ導入される。
【００３４】
流入管６０は、上述のように、ヘッド本体１０の中心軸延長線の上流側からナノバブルヘッド１２０の蓋部５０に設けられたねじ穴５０ａにねじ込まれることにより、ナノバブルヘッド１２０に接続されている。また、流入管６０の上流側は、そのままヘッド本体１０の中心軸延長線上に延びる延長管６１と、ヘッド本体１０の中心軸延長線から分岐する分岐管６２とに分かれる。従って、分岐管６２と水素噴出管８０とは異軸になっている。この分岐管６２には、高圧ポンプ１１６で圧力が昇圧されていないＲＯ水が供給される。
【００３５】
また、ナノバブルヘッド１２０との結合部分において流入管６０と同軸であった水素噴出管８０は、流入管６０が分岐管６２へ分岐する部分より上流側においても、ヘッド本体１０の中心軸延長上に延設されており、さらに上流側で、図示しない水素ホースを介してやはり図示しない水素タンクに接続されており、水素ガス１２２が供給されるようになっている。
【００３６】
また、流入管６０の延長管６１の上流側端部には、締付けねじ部６３が設けられており、この締付けねじ部６３を締め付けることにより、流入管６０に対し水素噴出管８０が固定される。ここにおいて水素噴出管８０は、その先端部８０ａに到るまでヘッド本体１０の中心軸を通過するように角度調整された上で流入管６０に片持ち状態で固定されている。なお、延長管６１は分岐管６２への分岐部の上流側において水素噴出管８０を締めつけることで閉塞されている。
【００３７】
図３には、ナノバブルヘッド１２０の作用を説明するための図を示す。図３（ａ）はナノバブルヘッド１２０のＢ−Ｂ断面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。図３（ｂ）から判るように、噴射ノズル１３は、ナノバブルヘッド１２０の軸方向に複数個並んで、噴射ノズル列を形成している。噴射ノズル１３により形成される噴射ノズル列には二種類ある。一種類目は、ヘッド本体１０に上下左右方向（垂直及び水平方向）に９０度間隔で設けられた第一ノズル列１４ａ〜１４ｄである。図３（ａ）には、この第一ノズル列１４ａ〜１４ｄの下流側から２番目に設置された噴射ノズルが各々図示されている。また、図３（ｂ）には第一ノズル列１４ａ及び１４ｃが図示されている。また、第一ノズル列１４ｂの噴射ノズルの噴出口のみが見えている。
【００３８】
二種類目は、ヘッド本体１０に斜め４５度方向に９０度間隔で設けられた第二ノズル列１５ａ〜１５ｄである。図３（ａ）には、この第二ノズル列１５ａ〜１５ｄの下流側から２番目に設置された噴射ノズルが各々図示されている。また、図３（ｂ）には第二ノズル列１５ｂ及び１５ｃの噴出口のみが見えている。すなわち、ヘッド本体１０の端面方向から見ると、ノズル列は、４５度間隔で８本形成されている。
【００３９】
図３（ｂ）から判るように、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄは、軸方向に並べられた五つ
の噴射ノズル１３から形成されている。また、流出管７０側（下流側）の四つの噴射ノズル１３は、ＲＯ水をヘッド本体１０の中心軸に対して垂直に噴出するように設けられており、流出管７０側（下流側）から五番目の噴射ノズル１３は、流入管６０から流入するＲＯ水の進行方向に向かって下流側に向けて高圧のＲＯ水を噴出するよう傾斜して設けられている。
【００４０】
また、第二ノズル列１５ａ〜１５ｄは四つの噴射ノズル１３から形成されている。第二ノズル列１５ａ〜１５ｄを構成する全ての噴射ノズル１３は、高圧のＲＯ水をヘッド本体１０の中心軸に対して垂直に噴出するように設けられている。水素噴出管８０は、前述のように、ヘッド本体１０の内孔１２に、軸中心線に沿って侵入している。また、水素噴出管８０の先端付近には、上下左右に特定気体放出部としての噴出孔８０ａが設けられている。これにより、水素噴出管８０内に供給された水素が噴出孔８０ａから内孔１２内を流通するＲＯ水に噴出させ、バブリングできるように構成されている。
【００４１】
次に、ナノバブルヘッド１２０におけるナノバブルの発生方法について説明する。流入管６０からヘッド本体１０の内孔１２に、昇圧されていないＲＯ水が供給される。本実施例ではＲＯ水の流量は約８〜９ｌ／ｍｉｎ程度である。この昇圧されていないＲＯ水は内孔１２内を図中白抜き矢印のように、右側から左側に向かって流動する。また、水素噴出管８０の先端の噴出孔８０ａからは、内孔１２を流動中のＲＯ水中に水素ガスが気泡として噴出する。本実施例における水素流量は０．６ｌ／ｍｉｎ程度である。
【００４２】
一方、高圧ＲＯ水孔３０ｂからは、高圧ポンプ１１６で約５ＭＰａまで昇圧されたＲＯ水が供給され、これが、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄ及び第二ノズル列１５ａ〜１５ｄを構成する噴射ノズル１３から、内孔１２を流動するＲＯ水に噴出される。ここで先ず、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄの最も上流側の噴射ノズル１３からは、内孔１２を流動するＲＯ水の上流側から下流側に向けて高圧のＲＯ水が噴出されるので、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素の気泡は、噴出孔８０ａ近傍あるいはそれより上流側に滞留することなく、下流側に速やかに流動する。
【００４３】
また、第一ノズル列１４a〜１４ｄ及び、第二ノズル列１５ａ〜１５ｄの両方の噴射ノ
ズル１３から噴出された高圧のＲＯ水により、内孔１２を流動するＲＯ水と、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素ガスの気泡とが、内孔１２のうちの、水素噴出管８０の存在しない下流側の領域において、複雑に攪拌され互いに混じり合う。その際に、本実施例では、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水には、内孔１２の対向する壁面以外に衝突するものはないので、内孔１２の容積全体を有効に使用して攪拌することができる。従って、より効率的に、水素噴出管８０の噴出孔８０ａから噴出された水素のバブルは破壊され、より細かいバブルに分解される。その結果、より効率よく、水素によるナノバブルを生成することができる。
【００４４】
また、本実施例のナノバブルヘッド１２０においては、各噴射ノズル１３に対して、内孔１２の対向する位置には、必ず別の噴射ノズル１３があるような構成になっている。これによれば、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水どうしが、内孔１２の径方向の中央部付近で互いに衝突し、ＲＯ水と水素の気泡をより複雑に攪拌することが可能になっている。このことによっても、さらに効率よく水素によるナノバブルを生成することが可能になっている。なお、本実施例においては、内孔１２における水素噴出管８０の噴出孔８０ａより下流側の部分が、攪拌部及び容積部に相当する。
【００４５】
ここで、水素水は、体内の活性酸素を還元して除去する働きが期待されているが、水素水の還元能の評価基準としては酸化還元電位（Oxidation Reduction Potential:以下、ＯＲＰという）が用いられる。以下の表１には、本発明を用いて製造した水素水のＯＲＰ及
び溶存水素濃度（以下、ＤＨ）と、ＲＯ水中に高圧のＲＯ水を噴射し、噴射されたＲＯ水をナノバブルヘッドの壁に衝突させてナノバブルを分散させた水素水（以下、従来品または従来法という。）のＯＲＰ及びＤＨとの比較例を示す。このＯＲＰのマイナス電位がマイナス側に大きいほど、水素水にマイナスイオンが多く含まれることを示しており、（これは必ずしも水素水中の水素含有量と一対一の関係にはないが）水素水中の水素含有量または溶解量の目安として利用されている。本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて水素水を製造した場合に、従来品よりもＯＲＰがマイナス側に大きくなっていることが判る。また、ＯＲＰと同一サンプルについて別途測定したＤＨも、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて水素水を製造した場合に、従来品を用いた場合よりも大きな値が得られていることが判る。
【表１】
【００４６】
次に、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水の、ＯＲＰ及びＤＨの維持性能について調べた。図４及び図５には、両方の水素水のＯＲＰ及びＤＨの経時変化のグラフを示す。図４において縦軸はＯＲＰ、図５において縦軸はＤＨであり、両方の図において横軸は製造時からの経過日数である。なお、水素水の製造時のＲＯ水送水量は８．６ｌ／ｍｉｎ、高圧ポンプ圧力は５．２ＭＰａ、水素供給量は０．６ｌ／ｍｉｎとし両方の水素水に対して共通とした。また、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水と、従来品を用いて製造した水素水を、各々１０ｌのバッグインボックス用容器に充填し、測定日毎に採水してＯＲＰ及びＤＨを測定した。図４及び図５から判るように、本実施例に係るナノバブルヘッドを用いて製造した水素水の方が、従来品と比較して、ＯＲＰ、ＤＨ両方について長期に亘り高機能を維持することができる。
【００４７】
〔実施例２〕
次に、本発明の実施例２について説明する。図６には、実施例２におけるナノバブルヘッド２２０の概略構成を示す。図６に示したナノバブルヘッド２２０と、図２及び３に示したナノバブルヘッド１２０との相違点は、ナノバブルヘッド２２０においては、ヘッド本体１０の内孔１２が、上流側小径部１２ａ、大径部１２ｂ、下流側小径部１２ｃの三つの部分に分かれていることである。なお、本実施例では大径部１２ｂが攪拌部及び容積部に相当する。
【００４８】
すなわち、流入管６０からのＲＯ水は、上流側小径部１２ａを通過してナノバブルヘッド２２０に流入し、大径部１２ｂにおいて水素が噴出されるとともに高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される。さらに、下流側小径部１２ｃを通過して流出される。この実施例では、必ずしも、内孔１２の径をヘッド本体１０の上流側から下流側まで一定とせず、高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径を他の部分とは異なる径とした。このように、高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径を、より効率的にナノバブルをＲＯ水中に分散できる径とすることで、より効率的に高性能な水素水を製造することが可能となる。高圧のＲＯ水の噴出によって攪拌される部分の径は、噴出ノズル１３から噴出されるＲＯ水の圧力などによって最適な値を、実験により求めるようにするとよい。
【００４９】
なお、上記の実施例では、ナノバブルヘッド１２０、２２０におけるノズル列の数は八列、第一ノズル列１４ａ〜１４ｄは五個の噴射ノズル１３を有し、第二ノズル列１５ａ〜
１５ｄは四個の噴射ノズル１３を有することとしたが、これは、製造する水素水の量等に応じて変更可能である。また、例えばノズル列の数を奇数にした場合でも、各噴射ノズル１３から噴出された高圧のＲＯ水どうしが、内孔１２の径方向の中央部付近で互いに衝突する場合の衝突角度は変わるが、ＲＯ水と水素の気泡をより複雑に攪拌することが可能になるという効果は維持することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０・・・ヘッド本体
１１・・・高圧ＲＯ水貯留部
１２・・・内孔
１３・・・噴射ノズル
１４ａ〜１４ｄ・・・第一ノズル列
１５ａ〜１５ｄ・・・第二ノズル列
３０・・・ヘッドシェル
５０・・・蓋部
６０・・・流入管
７０・・・流出管
８０・・・水素噴出管
１２０、２２０・・・ナノバブルヘッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特定気体を原水に含有または溶解させることで所定の機能を付与する、機能水の製造装置であって、
原水に前記特定気体の気泡を分散させる分散用ヘッドと、
前記分散用ヘッドに前記機能水とすべき原水を供給する原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに高圧に昇圧された前記原水を供給する高圧原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに前記特定気体を供給する特定気体供給手段と、
を備え、
前記分散用ヘッドは、
前記原水供給手段によって供給された原水中に、前記特定気体供給手段によって供給された前記特定気体を放出する特定気体放出部と、
前記高圧原水供給手段により供給された高圧の原水を噴出することで、前記特定気体放出部において前記特定気体を放出された原水を攪拌し、前記特定気体の気泡を前記攪拌による水流により原水内に分散させる攪拌部と、
を有することを特徴とする機能水の製造装置。
【請求項２】
前記攪拌部には、略円柱形状を有するとともに前記特定気体を放出された原水が流動する容積部が設けられており、
前記容積部を流動する、前記特定気体を放出された原水に、前記円柱形状を有する容積部の側面より前記高圧の原水が噴出され、
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面以外に、直接衝突する部分がないように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の機能水の製造装置。
【請求項３】
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面より噴出された前記高圧の原水と衝突するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の機能水の製造装置。
【請求項４】
前記攪拌部においては、前記容積部の側面における円周方向の八箇所から前記高圧の原水が噴出されることを特徴とする請求項２または３に記載の機能水の製造装置。
【請求項５】
前記攪拌部においては、前記容積部の側面における軸方向の五箇所から前記高圧の原水が噴出されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の機能水の製造装置。
【請求項６】
前記原水供給手段は、原水の供給源からの原水を前記分散用ヘッドに流入させる流入管であり、
前記特定気体供給手段は、該特定気体供給の供給源からの特定気体を前記分散用ヘッドに流入させる特定気体噴出管であり、
前記特定気体放出部は、前記特定気体噴出管の先端に設けられた噴出孔であり、
前記特定気体噴出管は、前記分散用ヘッドの外部で、前記流入管と略同軸となるように前記流入管に片持ち状態で固定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機能水の製造装置。
【請求項１】
特定気体を原水に含有または溶解させることで所定の機能を付与する、機能水の製造装置であって、
原水に前記特定気体の気泡を分散させる分散用ヘッドと、
前記分散用ヘッドに前記機能水とすべき原水を供給する原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに高圧に昇圧された前記原水を供給する高圧原水供給手段と、
前記分散用ヘッドに前記特定気体を供給する特定気体供給手段と、
を備え、
前記分散用ヘッドは、
前記原水供給手段によって供給された原水中に、前記特定気体供給手段によって供給された前記特定気体を放出する特定気体放出部と、
前記高圧原水供給手段により供給された高圧の原水を噴出することで、前記特定気体放出部において前記特定気体を放出された原水を攪拌し、前記特定気体の気泡を前記攪拌による水流により原水内に分散させる攪拌部と、
を有することを特徴とする機能水の製造装置。
【請求項２】
前記攪拌部には、略円柱形状を有するとともに前記特定気体を放出された原水が流動する容積部が設けられており、
前記容積部を流動する、前記特定気体を放出された原水に、前記円柱形状を有する容積部の側面より前記高圧の原水が噴出され、
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面以外に、直接衝突する部分がないように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の機能水の製造装置。
【請求項３】
前記容積部は、前記容積部の側面より噴出された前記高圧の原水が、該容積部において対向する側面より噴出された前記高圧の原水と衝突するように構成されたことを特徴とする請求項２に記載の機能水の製造装置。
【請求項４】
前記攪拌部においては、前記容積部の側面における円周方向の八箇所から前記高圧の原水が噴出されることを特徴とする請求項２または３に記載の機能水の製造装置。
【請求項５】
前記攪拌部においては、前記容積部の側面における軸方向の五箇所から前記高圧の原水が噴出されることを特徴とする請求項２から４のいずれか一項に記載の機能水の製造装置。
【請求項６】
前記原水供給手段は、原水の供給源からの原水を前記分散用ヘッドに流入させる流入管であり、
前記特定気体供給手段は、該特定気体供給の供給源からの特定気体を前記分散用ヘッドに流入させる特定気体噴出管であり、
前記特定気体放出部は、前記特定気体噴出管の先端に設けられた噴出孔であり、
前記特定気体噴出管は、前記分散用ヘッドの外部で、前記流入管と略同軸となるように前記流入管に片持ち状態で固定されたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の機能水の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２３６５９（Ｐ２０１２−２２３６５９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９０３９７（Ｐ２０１１−９０３９７）
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０５４４７６９６）日本ピュアウォーター株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【出願人】（５０５４４７６９６）日本ピュアウォーター株式会社 (9)
【Ｆターム（参考）】
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