特開 2024-76533 微細気泡生成ユニット及びそれを使用した噴霧器

(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】P2024076533

(43)【公開日】2024-06-06

(54)【発明の名称】微細気泡生成ユニット及びそれを使用した噴霧器

(51)【国際特許分類】

   B01F 25/4314 20220101AFI20240530BHJP

   B01F 23/2375 20220101ALI20240530BHJP

   B01F 23/232 20220101ALI20240530BHJP

   B05B 9/00 20060101ALI20240530BHJP

   B05B 11/00 20230101ALI20240530BHJP

   B01F 35/71 20220101ALI20240530BHJP

   B01F 35/75 20220101ALI20240530BHJP

【ＦＩ】

B01F25/4314

B01F23/2375

B01F23/232

B05B9/00

B05B11/00 102E

B01F35/71

B01F35/75

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022188108

(22)【出願日】2022-11-25

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】000238544

【氏名又は名称】武藤 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100174816

【弁理士】

【氏名又は名称】永田 貴久

(72)【発明者】

【氏名】武藤 俊一

【テーマコード（参考）】

4F033

4G035

4G037

【Ｆターム（参考）】

4F033RA11

4F033RA20

4F033RE19

4G035AB27

4G035AC09

4G035AE13

4G037AA02

4G037AA11

4G037EA01

(57)【要約】

【課題】 液体中にナノバブルを生成する微細気泡生成ユニット及び当該微細気泡生成ユニットを備えた噴霧器を提供することである。
【解決手段】 一方端の内径が先細り形状となっている筒体と、前記筒体の内部に配置され、前記筒体の内部に流入する液体を処理する処理部とを備え、前記処理部は、前記流入する液体を分割し、当該分割した液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させる少なくとも２個のミキシング部を有し、前記ミキシング部は前記液体が流れる方向に向かって螺旋状にねじれて形成され、直線状に配置されていることを特徴とする微細気泡生成ユニット。

【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方端の内径が先細り形状となっている筒体と、
前記筒体の内部に配置され、前記筒体の内部に流入する液体を処理する処理部とを備え、
前記処理部は、前記流入する液体を分割し、当該分割した液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させる少なくとも２個のミキシング部を有し、
前記ミキシング部は前記液体が流れる方向に向かって螺旋状にねじれて形成され、直線状に配置されていることを特徴とする微細気泡生成ユニット。

【請求項2】

前記少なくとも２つのミキシング部は全て同じ形状で軸によって連結されており、隣接するミキシング部は互いに９０度回転した状態で配置されていることを特徴とする請求項１に記載の微細気泡生成ユニット。

【請求項3】

前記ミキシング部のねじれのピッチ角が４５度であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微細気泡生成ユニット。

【請求項4】

微細気泡を含んだ液体を噴射する噴霧器であって、
液体を溜めておく容器部と、
前記容器内の液体が流入することで当該流入した液体に微細気泡を生成する微細気泡生成ユニットと、
前記微細気泡が生成された液体が噴射される先端穴を有するノズル部と、
前記微細気泡生成ユニットが連結され、前記ノズル部に前記微細気泡が生成された液体を導くホース部と、
前記噴霧器を作動させる作動部とを備え、
前記微細気泡生成ユニットは、
一方端の内径が先細り形状となっている筒体と、
前記筒体の内部に配置され、前記筒体の内部に流入する液体を処理する処理部とを備え、
前記処理部は、前記流入する液体を分割し、当該分割した液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させる少なくとも２個のミキシング部を有し、
前記ミキシング部は前記液体が流れる方向に向かって螺旋状にねじれて形成され、直線状に配置されていることを特徴とする噴霧器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、微細気泡生成ユニット及びそれを使用した噴霧器に関し、より特定的には、微細気泡生成ユニット内に液体を通すことで、液体中に微細気泡であるナノバブルを発生させる微細気泡生成ユニットおよびそれを用いた噴霧器に関する。

【背景技術】

【0002】

ナノバブルとは液中に存在している１μｍ未満の微細気泡のことである。液中にナノバブルが存在すると、洗浄力の向上等の様々な有利な効果を発揮することが知られている。

【0003】

しかしながら、液体にナノバブルを発生させるためには、別途装置が必要になる場合が多く、簡易に液体中にナノバブルを発生させるのは困難であった。しかし、中には簡易にナノバブルを発生させる装置も存在している。具体的には、水道蛇口に取り付けることにより、簡易にナノバブルを発生させるナノバブル発生器が知られている（特許文献１）。特許文献１のナノバブル発生器は、複数の円盤状要素を有する処理部内に液体を通過させることでキャビテーションを生じさせ、液体中にナノバブルを発生させるというものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１９－１６２６３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１のナノバブル発生器は、液体が物体（円盤状要素）と衝突又は液体が物体（円盤状要素）の間を通過する際に生じる圧力差等によってナノバブルを発生させるものであるため、ナノバブルの生成量が少なかった。液体が物体（円盤状要素）と衝突することで液体が加工されてナノバブルが発生するが、衝突する面積箇所等が少ないため、液体が加工されずに素通りする液体が多いためである。

【0006】

本発明は、かかる従来発明における課題に鑑みてされたものであり、本発明の目的の一つは、簡易により多くのナノバブルを発生できる微細気泡生成ユニットおよびそれを使用した噴霧器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、本発明は、少なくとも以下のような構成を備え、もしくは手順を実行する。

【0008】

本発明の一局面に係る微細気泡生成ユニットは、一方端の内径が先細り形状となっている筒体と、前記筒体の内部に配置され、前記筒体の内部に流入する液体を処理する処理部とを備え、前記処理部は、前記流入する液体を分割し、当該分割した液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させる少なくとも２個のミキシング部を有し、前記ミキシング部は前記液体が流れる方向に向かって螺旋状にねじれて形成され、直線状に配置されていることを特徴とする。
かかる構成により、微細気泡生成ユニット内に流入した液体中により多くのナノバブルを発生することができる。これは、微細気泡生成ユニット内に流入した液体が分割して混合されることで、液体と液体との衝突などによって、より多くの微細気泡を析出させるためである。

【0009】

また、好ましくは、前記少なくとも２つのミキシング部は全て同じ形状で軸によって連結されており、隣接するミキシング部は互いに９０度回転した状態で配置されていることを特徴とする。
かかる構成により、より多くのナノバブルを発生させることができる。これは、同じ形状のミキシング部が９０度回転した状態で連結していると、分割した液体がより衝突しやすくなるためナノバブルの発生量が多くなるためである。

【0010】

また、好ましくは、前記ミキシング部のねじれのピッチ角が４５度であることを特徴とする。
かかる構成により、より液体と液体とを混合しやすくなるため、より多くのナノバブルを発生させることができる。

【0011】

本発明の一局面に係る噴霧器であって、微細気泡を含んだ液体を噴射する噴霧器であって、液体を溜めておく容器部と、前記容器内の液体が流入することで当該流入した液体に微細気泡を生成する微細気泡生成ユニットと、前記微細気泡が生成された液体が噴射される先端穴を有するノズル部と、前記微細気泡生成ユニットが連結され、前記ノズル部に前記微細気泡が生成された液体を導くホース部と、前記噴霧器を作動させる作動部とを備え、前記微細気泡生成ユニットは、一方端の内径が先細り形状となっている筒体と、前記筒体の内部に配置され、前記筒体の内部に流入する液体を処理する処理部とを備え、前記処理部は、前記流入する液体を分割し、当該分割した液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させる少なくとも２個のミキシング部を有し、前記ミキシング部は前記液体が流れる方向に向かってねじれて形成され、直線状に配置されていることを特徴とする。
かかる構成により、簡易に容器内の液体にナノバブルを発生させ、当該ナノバブルを含んだ液体を噴射することができる。これは、容器内の液体を噴射する際、容器内の液体が微細気泡生成ユニットを通過することにより、容器内の液体にナノバブルを発生させるためである。

【発明の効果】

【0012】

以上のように、本発明に係る微細気泡生成ユニットを使用すると、簡易により多くのナノバブルを生成することができる。また、本発明に係る微細気泡生成ユニットは、スプレイヤーやディスペンサー等の噴霧器に取り付けることができる。そのため、容易にナノバブルを含む液体を噴射できる噴霧器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を示す図である。

【図2】本発明に係る微細気泡生成ユニット１００の処理部１２０を示す斜視図である。

【図3】本発明に係る微細気泡生成ユニット１００と使用した噴霧器２００を示す図である。

【図4】別形態の微細気泡生成ユニット３００を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施形態は、あくまで、本発明を実施するための具体的な一例を挙げるものであって、本発明を限定的に解釈させるものではない。また、本発明においての微細気泡とは、ナノバブルだけでなく、約１μｍ～１００μｍのマイクロバブル等も含むものである。

【0015】

図１は、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を示す図である。微細気泡生成ユニット１００は、筒体１１０と処理部１２０から構成されており、筒体１１０の内部に処理部１２０が配置されている。筒体１１０の内部に液体が流入すると処理部１２０によって液体が螺旋状に回転させられ、ナノバブルが生成される構造となっている。なお、図１（ａ）は、筒体１１０の内部に処理部１２０が配置されている状態を示す微細気泡生成ユニット１００の図であり、図１（ｂ）は、処理部１２０を筒体１１０の外部に取り出した状態を示す微細気泡生成ユニット１００の図である。

【0016】

筒体１１０はプラスチックで構成されており、筒体１１０の一方端１１１は先細り形状となっている。また、筒体１１０の一方端１１１とは反対側の他方端１１２は、筒体１１０の径と同じ太さである。筒体１１０の大きさとしては、太い方の外径は５ｍｍ程度であり、内径が２．５ｍｍ程度である。先細り形状となっている方の先端の外径は２ｍｍ程度であり、内径は１ｍｍ程度である。また、長さは３０ｍｍ程度である。

【0017】

筒体１１０の一方端１１１は先細り形状となっているが、これは、一方端１１１の内径が先細り形状、つまり、一方端１１１の内径が段々と狭くなっていることを意味する。筒体１１０の一方端１１１の内径が段々と狭くなるように形成されていると、液体が筒体１１０を通過する際、細管現象で減圧脱気することができるためである。この現象により、よりナノバブルを発生することができる。なお、一方端１１１と他方端１１２の外径が同じ太さであっても、一方端１１１の内径が段々と狭くなるように形成されていれば、一方端１１１の内径が先細り形状となっていると言える。

【0018】

液体は、先細り形状となっている一方端１１１の側から流入し、他方端１１２の側に流れるように配置される。種々実験を行った結果、先細り形状となっている一方端１１１の側から液体が流入することによってナノバブル発生量が多くなるためである。

【0019】

処理部１２０は主に流入する液体を進行方向に向かって螺旋状に回転させるミキシング部１２１によって構成されており、ミキシング部１２１は軸１２２によって連結している。なお、ミキシング部１２１と軸１２２とは一体的に形成されている。

【0020】

ミキシング部１２１は計８個あり、軸１２２によって連結しており、直線状に形成されている。ミキシング部１２１は、全て同じ形状をしており、隣り合うミキシング部１２１は９０度回転した状態で連結している。このように９０度回転した状態で連結することにより、流入した液体を１８０度毎にその回転方向を逆方向に回転させることができる。これによって、流入する液体がより分割・混合されるため高濃度のナノバブルが生成できる。

【0021】

ミキシング部１２１は、主にプラスチックで構成されている。ミキシング部１２１の形状としては、正方形の板を１８０度ねじったような形状をしており、ねじれのピッチ角は略４５度となっている。ねじれによって形成された溝部分に沿って液体が流れることにより、液体を螺旋状に回転させて流すことができる。なお、ねじれによって形成された溝部分は、左右に２つ存在することになるため、流入する液体も左右に分割して流れることになる。これによって、分割して流入した液体同士が螺旋状に回転しながら衝突し、より多くのナノバブルが発生する仕組みとなっている。

【0022】

次に、本発明の微細気泡生成ユニット１００によってどのようにナノバブルが発生するか詳細に説明する。通常、液体には気体（空気など）が溶解しており、当該液体を減圧すれば、溶解している気体が液体から分離し発生する。微細気泡生成ユニット１００では、液体が回転するように設けられた処理部１２０を通ると、螺旋状に回転する液体同士の衝突などにより、ミキシング部１２１とミキシング部１２１との間で減圧等され、液体中に溶解している気体が析出する。析出した気体は、回転する液体によってより細かな気泡にせん断されることにより、ナノバブルとして液体中に発生する。これにより、微細気泡生成ユニット１００内に流入した液体中にナノバブルが発生する仕組みとなっている。なお、液体中にナノバブルが生成されると液体中に溶解されていた空気等が脱気されて高浸透水溶液となり、肌に浸透しやすい液体となる。換言すると、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００は、常温脱気液体生成器でもある。

【0023】

図２は、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００の処理部１２０を示す斜視図である。この図より、液体がどのように処理されながらナノバブルが生成されるかさらに説明する。液体が処理部１２０に流入すると、最初に配置してあるミキシング部１２１によって液体が分割され、螺旋状に形成されたミキシング部１２１に沿って螺旋状に回転しながら流れていく。そして、分割した２つの水流は、ミキシング部１２１とミキシング部１２１との間の軸１２２の箇所で衝突を繰り返し、発生した気泡をせん断することによってより細かな気泡のナノバブルを発生させる。このように、液体と液体との強い衝突構造の繰り返しによりナノバブルを生成することが本発明の特徴である。

【0024】

ミキシング部１２１を通過する液体の流れは複雑であるため、ここでより詳細に液体がミキシング部１２１を通過した際のミキシング効果について説明する。ミキシング部１２１が１個だけではただ液体が回転するだけであるため、水の衝突は起こらずに、ミキシング効果を得ることができない。そのため、最低限、液体と液体とが一回衝突するためにはミキシング部１２１が２個以上必要であり、好ましくは、２個セット、つまり偶数個設けるのが好ましい。２個セットでミキシング部１２１を設けると流入した液体を１８０度毎にその回転方向を逆方向に回転させ、液体と液体とをより確実に衝突させることができるためである。このように液体と液体とを衝突させて攪拌するミキシング効果により、流入する液体をより分割・混合できるため高濃度のナノバブルが生成することができる。

【0025】

図３は、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を備えた噴霧器２００を示す図である。噴霧器２００は、液体を溜めておく容器部２１０と、容器内の液体が流入することで当該流入した液体に微細気泡を生成する微細気泡生成ユニット１００と、微細気泡が生成された液体を噴射するノズル部２２０と、微細気泡生成ユニット１００が連結され、ノズル部２２０に微細気泡が生成された液体を導くホース部２３０と、噴霧器２００を作動させる作動部２４０とを備えている。

【0026】

噴霧器２００は、作動部２４０である引金式のレバーを引くことで容器内の液体を微細気泡生成ユニット１００から吸い込み、ホース部２３０を通り、ノズル部２２０から噴射するものである。また、微細気泡生成ユニット１００内を液体が通過する際、液体中にナノバブルを生成している。そのため、本発明に係る噴霧器２００は、通常に使用するだけでナノバブルを含んだ液体を噴射することができる。

【0027】

液体としては、水を想定しているがこれに限られない。例えば、化粧水や化粧乳液でも構わない。液体として化粧水を使用する場合、化粧液中に溶解している空気が脱気、つまり、脱気した空気がナノバブルとして発生することで、高浸透の化粧水となり、肌に浸透しやすくなる。また、液体に化粧乳液を使用する場合、化粧乳液が微細気泡生成ユニット内で攪拌・混合されることにより乳化の再補正により劣化した化粧乳液が復活するというメリットを有する。

【0028】

容器部２１０としては、プラスチック製のボトル容器を使用しているが、これに限られず、ガラス製の容器等を使用しても構わない。

【0029】

ホース部２３０としては、樹脂製であり、柔軟性を有しているものである。例えば、樹脂製のホースやチューブ等である。なお、ホースの内径の大きさは、微細気泡生成ユニット１００とほぼ同一であり、ホースの先端には微細気泡生成ユニット１００の他方端１１２、つまり先細り形状となっていない側と連結している。同じ内径の管に液体を通すと、キャビテーションの乱流効果以外に細管原理が働き、減圧脱気するため、気泡生成率が向上する。

【0030】

ノズル部２２０の先端穴からナノバブルを含んだ液体が噴射される。先端穴の直径は０．７ｍｍである。種々実験を行った結果、先端穴の直径が０．７ｍｍであるとナノバブル発生量が多くなるため好ましい。ただし、先端穴の直径が０．８ｍｍとすると噴射量が多くなるため、一回の噴射量を多くしたいのであれば、先端穴の直径が０．８ｍｍのノズル部２２０を使用すれば良い。

【0031】

作動部２４０は、引金式のレバーであって、握って引くことによって微細気泡を含んだ液体を噴射させるためのものである。なお、これに限らず、適時適切なものを使用すれば良い。

【0032】

噴霧器２００としては、スプレイヤーを想定しているがディスペンサー等でも構わない。液体を吸い込む、つまり陰圧で液体を引く形態で微細気泡生成ユニット１００を使用できるものであれば構わない。この形態で使用すれば、格段に減圧効果が高まり脱気気泡密度の向上となるためである。なお、液体に化粧用乳液を使用する場合は、噴霧器２００にポンプ式ディスペンサーボトルを使用する。化粧用乳液は、水分７、油分３の割合で界面活性剤により、エマルジョンの安定化がされているが、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を備えたポンプ式ディスペンサーを使用すれば、７割の水分に含まれる空気等を脱気してナノバブルを生成できる。また、微細攪拌作用により、より滑らかな化粧用乳液に変化させることができる。つまり、化粧用乳液の最適化機能としての役割も有している。また、化粧用乳液の最適化機能により劣化した乳液であっても本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を備えたポンプ式ディスペンサーボトルを使用すれば、品質が使用する正に直前で復活するため、肌への効果も向上する。

【0033】

図４は、別形態の微細気泡生成ユニット３００を示す図である。微細気泡生成ユニット３００は、先に述べた微細気泡生成ユニット１００とほぼ同じ構成をしているが大きさが異なっている。具体的には、筒体１１０の大きさとしては、太い方の外径は１０ｍｍ程度である。先細り形状となっている方の先端の外径は８ｍｍ程度である。また、長さは６０ｍｍ程度である。当該微細気泡生成ユニット３００は、スプレイヤー等の噴霧器ではなく、水道やシャワーの菅などに使用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明に係る微細気泡生成ユニット１００を使用すると、簡易に液体中にナノバブルを発生させることができる。また、本発明に係る微細気泡生成ユニット１００は、スプレイヤー等の噴霧器２００に装着することができる。したがって、別途の装置なしにナノバブルを含む液体を噴射できる噴霧器２００を提供することができるため有用である。

【符号の説明】

【0035】

１００ 微細気泡生成ユニット
１１０ 筒体
１１１ 一方端
１１２ 他方端
１２０ 処理部
１２１ ミキシング部
１２２ 軸
２００ 噴霧器
２１０ 容器部
２２０ ノズル部
２３０ ホース部
２４０ 作動部
３００ 微細気泡生成ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】