特開 2023-124752 微細気泡発生板

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023124752

(43)【公開日】2023-09-06

(54)【発明の名称】微細気泡発生板

(51)【国際特許分類】

   B01F 23/2375 20220101AFI20230830BHJP

   B01F 27/051 20220101ALI20230830BHJP

   B01F 25/10 20220101ALI20230830BHJP

   B01D 19/00 20060101ALN20230830BHJP

【ＦＩ】

B01F23/2375

B01F27/051

B01F25/10

B01D19/00 Z

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022062182

(22)【出願日】2022-04-02

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2022-11-11

(31)【優先権主張番号】P 2022027432

(32)【優先日】2022-02-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】519187104

【氏名又は名称】株式会社ナノバブル研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100103148

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 輝美

(72)【発明者】

【氏名】本田 正

(72)【発明者】

【氏名】小森 幹雄

【テーマコード（参考）】

4D011

4G035

4G078

【Ｆターム（参考）】

4D011AA20

4D011AB10

4D011AC01

4G035AB04

4G035AC01

4G035AE13

4G078AA30

4G078AB20

4G078DA21

4G078DC10

4G078EA10

(57)【要約】

【課題】 本発明はナノレベルの微細気泡を発生させる微細気泡発生板に関する。
【解決手段】 表面に複数凸部が形成された微細気泡発生面を備える微細気泡発生板であって、前記凸部の直径をｄとすると、微細気泡発生面に形成された相隣り合う凸部の間隔Ｒｄは、Ｒｄ≧ｄに設定されている微細気泡発生板を提供することによって達成できる。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に複数凸部が形成された微細気泡発生面を備える微細気泡発生板であって、
前記凸部の直径をｄとすると、微細気泡発生面に形成された相隣り合う凸部の間隔Ｒｄは、Ｒｄ≧ｄに設定されていることを特徴とする微細気泡発生板。

【請求項2】

前記微細気泡発生面における微細気泡の発生頻度Ｆは
Ｆ＝Ｓｐ×Ｖ／ｄの計算式で得られる値であることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生板。
但し、前記Ｖは前記微細気泡発生面を流れる流体の流速であり、前記Ｓｐは一定の定数である。

【請求項3】

前記微細気泡発生面に形成される凸部の直径ｄは、１～１００μｍであることを特徴とする請求項１、又は２に記載の微細気泡発生板。

【請求項4】

前記微細気泡発生面によって発生する微細気泡の大きさは、１０～２００ｎｍであることを特徴とする請求項１、２、又は３に記載の微細気泡発生板。

【請求項5】

前記微細気泡発生面は移動又は回転することを特徴とする請求項１、２、３、又は４に記載の微細気泡発生板。

【請求項6】

前記微細気泡発生面には液体が流れることを特徴とする請求項５に記載の微細気泡発生板。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はナノレベルの微細気泡を発生させる微細気泡発生板に関する。

【背景技術】

【0002】

今日、ナノレベルの微細気泡について、その物性や発生のメカニズム、具体的な用途及びその実用化に関して研究が急速に進んでいる。例えば、汚染水の浄化や殺菌等の研究や、ナノオーダの微細気泡を含有する微細バブル含有水を用いた水性生物の育成、水田に微細バブルの含有水を供給して水質の向上を図る等の研究が行われている。

【0003】

従来このような微細気泡を発生させる方法として多くの方式が提案されている。例えば、一例として、特許文献１は液体中で表面から微小気泡を発生させる気泡発生面を有する微小気泡発生板の発明である。この発明は、板の平面に窪みを設けることで形成された複数の谷部を有し、この谷部は、窪みの頂点を形成する底頂部と、窪みの起点を形成する基頂部と、この底頂部及び基頂部をつなぐ谷面とからなり、上記底頂部を挟んで対向する２つの基頂部間の間隔が０．１～１ｍｍに設定され、対向する２つの谷面部間の角度が１０～９０°に設定されている微小気泡発生板の発明である。

【0004】

また、特許文献２は液体中で表面から微小気泡を発生させる気泡発生部を有する微小気泡発生板であり、表面上に１又は複数の凸部を列状に形成するように設けることで形成されており、この凸部は頂点を形成する頂部と、該凸部の起点を形成する基底部と、この頂部及び基底部を繋ぐ斜部とからなり、上記基底部における任意の１点と、該１点に対して上記頂部を挟んで対向する対向点との間隔が０．１～１ｍｍであり、対向する２つの上記斜部間の角度が１５～７５°である微小気泡発生板の発明である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５―１６６０５５号公報

【特許文献2】特開２０１７―１７０２８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記特許文献１に記載された微小気泡発生板では、窪みを設けて谷部を形成するが、底頂部を挟んで対向する２つの基頂部間の間隔が０．１～１ｍｍに設定されており、基頂部間の間隔が狭く、例えば微小気泡発生板に供給される水流によって作られる渦流を効率良く生成することができず、多くの微小気泡を発生することができない。また、発生させる微小気泡のサイズは大きく、マイクロレベルの微小気泡である。

【0007】

また、特許文献２に記載された微小気泡発生板では、基板に凸部を設ける発明であるが、凸部の頂部を挟んで対向する対向点との間隔が０．１～１ｍｍであり、上記と同様、頂部間の間隔が狭く、微小気泡発生板に供給される水流が凸部に衝突して作られる渦流を効率良く生成することができず、多くの微小気泡を発生することができない。また、発生させる微小気泡のサイズを凸部のサイズによって調整することもできない。

【0008】

そこで、本発明は微細気泡発生板に供給される液流（例えば、水流）によって作られる渦を効率良く生成することができ、多量の微細気泡を効率良く発生させることができる。また、微細気泡の発生頻度も調整することもでき、更に微細気泡のサイズも微細気泡発生面に形成する凸部のサイズを調整することによってナノレベルの微細気泡を発生させることができる微細気泡発生板を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記課題は本発明によれば、表面に複数凸部が形成された微細気泡発生面を備える微細気泡発生板であって、前記凸部の直径をｄとすると、上記微細気泡発生面に形成された相隣り合う凸部の間隔Ｒｄは、Ｒｄ≧ｄに設定されている微細気泡発生板を提供することによって達成できる。

【0010】

また、上記微細気泡発生面における微細気泡の発生頻度Ｆは、Ｆ＝Ｓｐ×Ｖ／ｄの計算式で得られる値であることを特徴とする微細気泡発生板であり、上記Ｖは前記微細気泡発生面を流れる流体の流速であり、上記Ｓｐは定数である。
したがって、微細気泡発生面に形成する凸部の直径ｄを変更することによって、微細気泡の発生頻度を調整することができ、更に微細気泡発生面を流れる流体の流速Ｖを変えることによって、微細気泡の発生頻度を調整することができる。

【0011】

上記微細気泡発生面に形成される凸部の直径ｄは、例えば１～１００μｍであり、微細気泡発生面によって発生する微細気泡の大きさは、例えば１０～２００ｎｍである。
また、上記微細気泡発生面は移動又は回転し、微細気泡発生面には液体が流れることを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態の微細気泡発生板を説明する図である。

【図2】微細気泡発生板の表面に形成された凸部の構成を詳しく示す図であり、微細気泡発生板の一部を拡大して示す図である。

【図3】微細気泡発生板の表面にできる渦流の生成過程を説明する図である。

【図4】本実施形態の微細気泡生成板を円筒部材の取り付けた微細気泡発生装置の例を示す図である。

【図5】ポンプの羽根に本実施形態の微細気泡発生面を形成した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態の微細気泡発生板を説明する図である。本例の微細気泡発生板１は所定の厚さを有する、例えばステンレスや、鉄、銅等の金属や、板状の樹脂、シリコン等の材料で構成されている。この微細気泡生成板１の表面（微細気泡発生面）３には多数の凸部２が形成されている。この凸部２は、例えばブラスト加工によって最適なサイズの研磨剤を表面３に吹き付けて形成する方法や、ワイヤー放電加工、エッチィング等の加工方法によって形成されている。

【0014】

同図に示すように、この微細気泡発生板１には、加圧された水流等の液体が供給され、微細気泡発生面３に形成された上記凸部２によって渦流が作られ、微細気泡が生成される。

【0015】

図２は上記微細気泡発生面３に形成された凸部２の構成を詳しく示す図であり、微細気泡発生板１の一部を拡大して示している。同図に示すように、微細気泡発生板１（微細気泡発生面３）には所定の高さを有する直径ｄの凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・が形成されている。そして、例えば凸部２ａに隣接する凸部２ｂとの間隔Ｒｄは、Ｒｄ≧ｄに設定されている。

【0016】

このように設定することによって、微細気泡発生面３にできる渦流の生成を促進するものである。すなわち、微細気泡発生板１上を流れる水流が凸部２ａに当たり、凸部２ａの後方に生成される渦流が隣接する凸部２ｂによって影響されることなく生成できる距離に設定されている。

【0017】

このように、合い隣り合う凸部２（２ａと２ｂ、２ｂと２ｃ、・・）間で一定の間隔を隔てることによって、多くの渦流を微細気泡発生面３に生成し、微細気泡の生成を促進する構成である。

【0018】

また、微細気泡発生板１に供給される水流の速度をＶとすると、本例の微細気泡発生板１によって生成される微細気泡の出現頻度Ｆは、Ｆ＝Ｓｐ×Ｖ／ｄの計算式で得られる値である。尚、上記Ｓｐは定数である。したがって、微細気泡発生面３に形成する凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・の直径ｄを小さくすることによって、微細気泡の出現頻度Ｆを大きくすることができる。

【0019】

また、微細気泡発生装置１に供給する水流の速度Ｖを増すことによっても、微細気泡の出現頻度Ｆを大きくすることができる。尚、微細気泡発生面３に形成する凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・の高さは、例えば夫々の凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・の直径ｄとほぼ同じに設定されている。

【0020】

このように構成された本例の微細気泡発生板１に、図１に示す方向から加速された水流を供給することによって、微細気泡発生面３に形成された凸部２に水流が衝突し、凸部２の後方に渦流を作る。図３はこの状態を説明する図である。

【0021】

同図に示すように、例えば加速された水流が凸部２ａに衝突すると、凸部２ａの側面に沿って水が流れ、凸部２ａの後方に渦流４ａを生成する。この渦流４ａの大きさは、凸部２ａの直径に対応した大きさであり、例えば凸部２ａの直径に対応する大きさの渦流４ａが生成される。このことは、他の凸部２ｂ、２ｃ、・・においても同様であり、凸部２ｂ、２ｃ、・・の後方にも対応した大きさの渦流４ｂ、４ｃ、・・が生成される。
尚、図３に示す渦流４（４ａ、４ｂ、４ｃ、・・）の生成は、分かり易く説明するものであり、例えば各凸部２（２ａ、２ｂ、２ｃ、・・）の下側のみではなく、上側にも同様に液体の流れがあり、他の個所にも多くの渦流が形成される。

【0022】

また、前述のように生成される微細気泡の出現頻度は、Ｆ＝Ｓｐ×Ｖ／ｄの計算式で得られ、凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・の直径ｄを小さく形成すれば、微細気泡の発生頻度は増す。したがって、凸部２ａ、２ｂ、２ｃ、・・の直径ｄを調整することによって、大量の微細気泡を発生させることができる。さらに、生成する微細気泡のサイズは凸部２の直径ｄに対応するサイズであり、凸部２の直径ｄを最適に設定することによって、ナノレベルの微細気泡を生成することができる。

【0023】

当社の各種実験では、上記微細気泡発生板１に形成する凸部２の直径ｄを、例えば１～１００μｍに形成した場合、微細気泡発生面３によって発生される微細気泡の大きさが１０～２００ｎｍであり、最適なナノレベルの微細気泡を発生させることが分かった。

【0024】

図４は上記構成の微細気泡発生板１を円筒部材５の取り付けた微細気泡発生装置の一例である。同図に示すように、円筒部材５の内部には、例えば断面放射状に３枚の微細気泡発生板１ａ～１ｃが配設されている。この３枚の微細気泡発生板１ａ～１ｃの夫々は、上記の図１において説明した多数の凸部２が表面に形成された微細気泡発生面３を備えた微細気泡発生板である。

【0025】

また、円筒部材５に取り付けた微細気泡発生板１ａ～１ｃについては、夫々の微細気泡発生板１ａ～１ｃの両面に多数の凸部２が形成されている。

【0026】

同図に示すように、この微細気泡発生装置の左側より加速された水流を供給し、内部に取り付けられた微細気泡発生板１ａ～１ｃに高速の水流を供給すると、上記のように、３枚の微細気泡発生板１ａ～１ｃの夫々の両面には多数の凸２が形成されているので、夫々の微細気泡発生面３から大量のナノレベルの微細気泡が生成される。この様にして生成された微細気泡は微細気泡発生装置から吐出され、所望の用途に使用される。

【0027】

尚、上記説明では本例の微細気泡発生板１を円筒部材５に取り付ける構成としたが、円筒部材５に限らず、例えば四角、六角、八角等の角状部材に複数の微細気泡発生板１を取り付ける構成としてもよい。
また、上記説明では円筒部材５に微細気泡発生板１を取り付ける構成としたが、円筒部材５の内周面に上記微細気泡発生板１と同様な構成の凸部２を設けるようにしてもよい。

【0028】

また、角状部材やパイプに限らず、凹状、又は積層状、更にはハニカム形状等の部材に上記微細気泡発生面３を施した微細気泡発生装置としてもよい。

【0029】

また、ホース、網状、柵状、棒状、ベルトコンベアのベルト等にも 本例の微細気泡発生面３を形成する構成としてもよい。

【0030】

さらに、例えばビールを注ぐコップやジョッキ、化粧品の容器の内周面や底面を上記微細気泡発生面３として形成してもよく、洗濯機の水槽や、水筒、ボトル等の内周面や底面を上記微細気泡発生面３として形成してもよく、更にポンプの羽根やミキサーの羽根を上記凸部２を備えた微細気泡発生面３として形成してもよい。

【0031】

また、ポンプの羽根と共に、羽根のケーシング、コンクリートミキサー車等のミキサー部、水車、スクリューパルセーター等の可動部に、多数の凸部が形成された本例の微細気泡発生面３を設ける構成してもよい。

【0032】

図５はポンプの羽根に本例の微細気泡発生面を形成した図である。
同図において、４枚のポンプの羽根７ａ～７ｄの両面には多数の凸部が形成され、本例の微細気泡発生面を形成している。

【0033】

例えば、同図のＡはポンプの羽根７ａの表面の微細気泡発生面の状態を示す拡大図であり、同図のＢはポンプの羽根７ｄの表面の微細気泡発生面の状態を示す拡大図である。勿論、ポンプの羽根７ｂ及び７ｃの両面にも同様な微細気泡発生面が形成されている。

【0034】

尚、上記説明ではポンプの羽根に微細気泡発生面３を形成した場合について説明したが、ポンプの羽根に限らす、液体が流れるポンプ内の通路等の液体が接触する部分に本例の微細気泡発生面３を形成してもよい。
また、本例の微細気泡発生面３が形成されたポンプは、渦流ポンプ、タービンポンプ等の各種ポンプに適用できることは勿論である。

【0035】

また、酒などを混ぜるマドラーの表面に本例の微細気泡発生面３を形成する構成してもよい。

【0036】

また、多数の凸部が形成された微細気泡発生面３に沿って効率良く水が流れるように、本例の微細気泡発生板３をフレキシブルに変形させてもよい。

【0037】

尚、上記説明では微細気泡発生板１に加速された水流を供給したが、供給される水流は旋回流であってもよい。また、水流に限らず、例えばメタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトン、ヘキサン、トルエン等の有機溶媒や石油等の鉱油の旋回流であってもよい。

【0038】

また、上記図１の説明において微細気泡発生板１に加圧された水流等の液体を供給したが、微細気泡発生板１に供給する液体に空気、水素、重水素、酸素、オゾン、窒素、二酸化炭素、塩素、二酸化窒素、硫化水素、ヘリウム、アルゴン、ネオン等の気体を含有する気液を供給する構成としてもよい。

【0039】

１、１ａ～１ｃ・・微細気泡生成板
２、２ａ、２ｂ、２ｃ・・凸部
３・・・表面（微細気泡発生面）
４、４ａ、４ｂ、４ｃ・・渦流
５・・・円筒部材
７ａ～７ｄ・・ポンプの羽根
Ａ、Ｂ・・図５の一部の拡大図

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【手続補正書】

【提出日】2022-09-23

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

表面に円錐台形状の複数の凸部が形成された微細気泡発生面を備える微細気泡発生板であって、
前記凸部の底面の直径をｄとすると、微細気泡発生面に形成された相隣り合う凸部の間隔Ｒｄは、Ｒｄ≧ｄに設定され、
前記微細気泡発生面に形成される凸部の底面の直径ｄは、１～１００μｍである
ことを特徴とする微細気泡発生板。

【請求項2】

前記微細気泡発生面によって発生する微細気泡の大きさは、１０～２００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡発生板。

【請求項3】

前記微細気泡発生面は移動又は回転することを特徴とする請求項１、又は２に記載の微細気泡発生板。

【請求項4】

前記微細気泡発生面には液体が流れることを特徴とする請求項３に記載の微細気泡発生板。