特許 7523135 ＵＦＢ水溶液生成装置、ＵＦＢ水溶液生成方法および水溶液

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-18

(45)【発行日】2024-07-26

(54)【発明の名称】ＵＦＢ水溶液生成装置、ＵＦＢ水溶液生成方法および水溶液

(51)【国際特許分類】

   B01F 31/80 20220101AFI20240719BHJP

   B01F 23/232 20220101ALI20240719BHJP

   B01F 25/50 20220101ALI20240719BHJP

   B01F 27/90 20220101ALI20240719BHJP

   B01F 35/90 20220101ALI20240719BHJP

   C02F 1/50 20230101ALI20240719BHJP

   C02F 1/78 20230101ALI20240719BHJP

【ＦＩ】

B01F31/80

B01F23/232

B01F25/50

B01F27/90

B01F35/90

C02F1/50 531B

C02F1/50 531J

C02F1/50 531R

C02F1/50 532C

C02F1/50 540B

C02F1/50 550D

C02F1/78

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2021167049

(22)【出願日】2021-10-11

(65)【公開番号】P2022064317

(43)【公開日】2022-04-25

【審査請求日】2022-07-05

【審判番号】

【審判請求日】2023-04-07

(31)【優先権主張番号】P 2020172527

(32)【優先日】2020-10-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】504280724

【氏名又は名称】トスレック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100170449

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 英彦

(72)【発明者】

【氏名】大塚 俊宏

(72)【発明者】

【氏名】中川 亘

(72)【発明者】

【氏名】中尾 順次

【合議体】

【審判長】日比野 隆治

【審判官】金 公彦

【審判官】後藤 政博

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－６５１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００５－５０６５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－７４３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１９３２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－４２７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５７４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－５０７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１９３２６０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１６－６０７１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国特許第１０－２０１５－６６００４（ＫＲ，Ｂ１）

【文献】青木 繁 ほか，加圧溶解法で発生したマイクロバブルの基礎特性，東京都立産業技術高等専門学校研究紀要，２０１７年３月，１１巻，ｐ．７－１４

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

B01F 21/00-25/90

B01F 27/00-27/96

B01F 29/00-33/87

B01F 35/00-35/95

C02F 1/50

C02F 1/78

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水溶液中に第１のバブルを生成し、前記第１のバブルを含有する第１のバブル含有水溶液を供給するバブル生成部と、
前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給されるマイクロオーダーの粒径を有するマイクロバブルを含む第１のバブル含有水溶液を通過可能であり、通過する前記第１のバブル含有水溶液に超音波を照射し、前記第１のバブル含有水溶液のバブルを圧壊して前記第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有水溶液を供給するバブル圧壊部と、
前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給される、ナノオーダーの粒径を有するナノバブルを含む第２のバブル含有水溶液を貯留する貯留部とを備え、
前記貯留部内を加圧できる装置および前記貯留部内を温度制御できる装置を備え、
前記バブル生成部は、前記水溶液にオゾンガスを混合して前記第１のバブルを生成し、
前記水溶液は、濃度５％～２０％の範囲のグリセリンを含有することを特徴とする、ウルトラファインバブル含有水溶液製造装置。

【請求項2】

水溶液中にマイクロオーダーの粒径を有するマイクロバブルである第１のバブルを生成し、前記第１のバブルを含有する第１のバブル含有水溶液を供給するバブル生成ステップと、
前記バブル生成ステップにて得られた第１のバブル含有水溶液を通過させ、通過する前記第１のバブル含有水溶液に超音波を照射し、前記第１のバブル含有水溶液のバブルを圧壊して前記第１のバブルより粒径の小さいナノオーダーの粒径を有するナノバブルである第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有水溶液を供給するバブル圧壊ステップと、
前記バブル圧壊ステップにて得られた第２のバブル含有水溶液を貯留部にて貯留する貯留ステップと、
貯留部に貯留された第２のバブル含有水溶液をバブル生成ステップに再帰させる再帰ステップとを含み、
前記バブル生成ステップ、前記バブル圧壊ステップ、前記貯留ステップおよび前記再帰ステップを、前記水溶液中の第２のバブル含有量が１０００万個/ｍＬ以上となるまで繰り返すとともに、
前記貯留部を加圧できる装置および前記貯留部内を温度制御できる装置を備え、
前記バブル生成部は、前記水溶液にオゾンガスを混合して前記第１のバブルを生成し、
前記水溶液は、濃度５％～２０％の範囲のグリセリンを含有することを特徴とする、ウルトラファインバブル含有水溶液製造方法。

【請求項3】

前記バブル生成ステップ、前記バブル圧壊ステップ、前記貯留ステップおよび前記再帰ステップを繰り返すことにより、前記水溶液中の気体濃度を５ｐｐｍ以上とする、請求項２に記載のウルトラファインバブル含有水溶液製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウルトラファインバブル（以下「ＵＦＢ」とも称する。）を含有する水溶液の生成装置および生成方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、衛生意識の高まりに伴い、多様な分野及び場面で消毒剤や殺菌剤が使用されている。例えば、調理器具や食品自体の消毒では、安全性の観点から、消毒成分として、エタノール等の生体安全性の高い成分の使用が望まれる。ただ、アルコールのみでは、近年注目されているノロウイルスや新型コロナウイルス、食中毒菌等に対して十分に消毒効果を発揮することができない。一方、これらの特定のウイルス等に対しては、強酸又は強アルカリの消毒剤が有効であることが知られているが、このような消毒剤は生体安全性の観点からは望ましくない。

【0003】

そこで、界面活性剤を含む水溶液に消毒殺菌性の強いオゾンを溶解させて消毒剤として利用するものがある。特許文献１には、そのような消毒剤として使用できるオゾン溶存グリセリン溶液が記載されている。特許文献１においては、散気管からタンク内に放出し（以下、「散気管方式」とも称する。）、終濃度３０００ｐｐｍのオゾン濃度のオゾン溶存グリセリン溶液を得られることが記載されている。

【0004】

ところで、近年、マイクロオーダの粒径を有する気泡（以下「マイクロバブル」とも称する。）や、ナノオーダの粒径を有する気泡（以下「ナノバブル」とも称する。）を液中に含有させたバブル含有液が注目されている。そのようなバブル含有液は、医療、農業、水産業、飲食、養殖等の各分野への応用が期待されている。

【0005】

そのようなバブル含有液において、含有するバブルの粒径が、１００μｍ未満のものをファインバブルと称し、その中でも特に、バブルの粒径が１μｍ未満のものをウルトラファインバブル（ＵＦＢ）と称している。また、バブルにおいて、可視光を散乱する気泡は数十ミクロンの粒径を有するが、粒径がさらに微細になり、数百ナノメートル以下の気泡になると、気泡の粒径が可視光の波長よりも小さくなる。したがって、ウルトラファインバブルが支配的なバブル含有液は透明になるという特徴がある。さらに、ウルトラファインバブルは、気泡がマイナス電荷を帯びることと、ブラウン運動を行うことで、液中のＵＦＢは浮上せずに、液中に数ヶ月以上にわたり留まることが知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１１－４２６８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の散気管方式では、タンクへ気体を放出する期間が７日間にも及ぶことが記載されており、消毒剤の量産には不向きという課題があった。また、高濃度のオゾンガスは、生体に有害であり、特許文献１の散気管方式では、高濃度のオゾンガスを工場内に放出するため、装置使用の危険度が高いという課題があった。

【0008】

そこで、本発明の発明者が鋭意検討したところ、圧壊方式の循環型ＵＦＢ発生装置により、ガスを液中でＵＦＢ化してグリセリン水溶液中に含有させることで、量産性を維持し、危険度の低い状態でガス含有水溶液を生成できるという知見を得た。

【0009】

（１）この知見に基づき、本発明にかかるＵＦＢ含有水溶液製造装置は、水溶液中に第１のバブルを生成し、前記第１のバブルを含有する第１のバブル含有液を供給するバブル生成部と、前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部から供給される第１のバブル含有液を通過可能であり、通過する前記第１のバブル含有液に超音波を照射し、前記第１のバブル含有液のバブルを圧壊して前記第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有液を供給するバブル圧壊部と、前記バブル圧壊部に接続され、前記バブル圧壊部から供給される第２のバブル含有液を貯留する貯留部とを備え、前記水溶液は、グリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、ショ糖のいずれかを含有することを特徴とする。

【0010】

このＵＦＢ含有水溶液製造装置によれば、バブル生成部で生成された第１のバブルを含有する第１のバブル含有液に対して超音波を照射して圧壊することにより、前記第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有液が生成され、貯留部に貯留される。これにより、本発明にかかるＵＦＢ含有水溶液製造装置に水溶液を導入するだけで、バブル生成部、バブル圧壊部、貯留部を水溶液が流れる中でガスをＵＦＢとして含有させることができる。したがって、高い量産性を維持してガス含有水溶液を生成できる。

【0011】

また、このＵＦＢ含有水溶液製造装置によれば、ガス濃度を高めることとなるＵＦＢの増加によって、ガスを水溶液に含有させることができる。これにより、低濃度ガスであってもＵＦＢを水溶液に含有させることができるため、高濃度ガス供給が不要となり、生成装置使用の危険度を低下させることができる。

【0012】

（２）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記貯留部は、供給されたバブル含有液を貯留するタンクと、前記タンクに設けられ、貯留されたバブル含有液のタンクの底側の一部を外部に供給する供給口と、前記タンクに設けられ、貯留されたバブル含有液の中央の一部を前記バブル生成部に供給する取出口とを備え、前記タンクは密閉構造を有するものであるとよい。

【0013】

（３）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記貯留部は前記バブル生成部に接続され、前記バブル生成部と前記バブル圧壊部と前記貯留部とで循環経路を形成しているとよい。

【0014】

（４）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置は、前記貯留部内を加圧できる装置および前記貯留部内を温度制御できる装置を備えるとよい。

【0015】

上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記バブル圧壊部は、バブル含有液が通過する通路と、前記通路の外側から径方向内側に向けて、それぞれ異なる方向から超音波を照射する複数の超音波振動子とを備えるとよい。

【0016】

（５）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記バブル生成部は、前記水溶液にオゾンガス、水素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、および、空気のいずれか少なくとも１つを混合し、前記第１のバブルを生成するとよい。

【0017】

（６）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記水溶液は、濃度５％～２０％のグリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、ショ糖のいずれかを含有していてもよい。

【0018】

（７）上記のＵＦＢ含有水溶液製造装置において、前記水溶液は、濃度５％～２０％のグリセリンを含有していてもよい。

【0019】

（８）上記の知見に基づき、本発明にかかるＵＦＢ含有液の製造方法は、水溶液中に第１のバブルを生成し、前記第１のバブルを含有する第１のバブル含有液を供給するバブル生成ステップと、前記バブル生成ステップにて得られた第１のバブル含有液を通過させ、通過する前記第１のバブル含有液に超音波を照射し、前記第１のバブル含有液のバブルを圧壊して前記第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有液を供給するバブル圧壊ステップと、前記バブル圧壊ステップにて得られた第２のバブル含有液を貯留する貯留ステップとを含む、前記水溶液は、グリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、ショ糖のいずれかを含有することを特徴とする。

【0020】

このＵＦＢ含有液の製造方法によれば、バブル生成ステップで生成された第１のバブルを含有する第１のバブル含有液に対して超音波を照射して圧壊することにより、前記第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルを生成し、前記第２のバブルを含有する第２のバブル含有液が生成され、貯留部に貯留される。これにより、本発明にかかるＵＦＢ含有液の製造方法に水溶液を適用するだけで、バブル生成ステップ、バブル圧壊ステップ、貯留ステップの一連の水溶液を流す工程にてガスをＵＦＢとして含有させることができる。したがって、高い量産性を維持してガス含有水溶液を生成できる。

【0021】

また、バブル圧壊方式によれば、ガス濃度を高めることなるＵＦＢとしてガスを水溶液に含有させることができるため、高濃度のガスが不要となり、装置使用の危険度を低下させることができる。

【0022】

（９）上記のＵＦＢ含有液の製造方法において、前記貯留工程にて貯留された前記第２のバブル含有液を、再度、前記バブル生成工程に戻す再帰工程を含む。

【0023】

（１０）上記のＵＦＢ含有液の製造方法において、前記バブル生成ステップ、前記バブル圧壊ステップ、前記貯留ステップおよび前記再帰ステップを、前記水溶液中の第２のバブル含有量が１０００万個/ｍＬ以上となるまで繰り返すとよい。

【0024】

（１１）上記のＵＦＢ含有液の製造方法において、前記バブル生成ステップ、前記バブル圧壊ステップ、前記貯留ステップおよび前記再帰ステップを４時間繰り返すことにより、前記水溶液中の気体濃度が５ｐｐｍを超えるようにするとよい。

【0025】

（１２）上記のＵＦＢ含有液の製造方法は、前記貯留部から第２のバブル含有水溶液を取り出す取出ステップを含み、取り出した第２のバブル含有水溶液を冷蔵保存してもよい。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、圧壊方式の循環型ＵＦＢ発生装置により、ガスをＵＦＢ化してグリセリン水溶液中に含有させることで、量産性を維持し、危険度の低いガス含有水溶液を生成できる。例えば、オゾンガスを用いた前記バブル含有水溶液の場合、冷蔵保存で1ケ月以上にわたり、溶存オゾン濃度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置の機能ブロック図を示す。

【図2】図１に示すＵＦＢ含有水溶液製造装置のバブル圧壊部の側面図および正面図を示す。

【図3】図１に示すＵＦＢ含有水溶液製造装置のバブル圧壊部の側断面図を示す。

【図4】図１に示すＵＦＢ含有水溶液製造装置の貯留部の正面図および上面を示す。

【図5】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造方法のフロー図を示す。

【図6】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置および製造方法により得られたＵＦＢバブル含有水溶液の生成に要した循環生成時間に対するＵＦＢ水溶液のオゾン濃度の変化のグラフを示す。

【図7】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置および製造方法により得られたＵＦＢバブル含有水溶液の生成後の経過日数に対するＵＦＢ粒子個数とＵＦＢ粒子直径（粒径）の変化のグラフを示す。

【図8】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置および製造方法により得られたＵＦＢバブル含有水溶液の生成後の経過日数（０日～２８日）に対するオゾン濃度の変化の比較のグラフを示す。

【図9】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置および製造方法により得られたＵＦＢバブル含有水溶液の生成後の経過日数（０～１８０日）に対するオゾン濃度の変化の比較のグラフを示す。

【図10】本発明の実施形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置および製造方法により得られたＵＦＢバブル含有水溶液の生成後の殺菌効果のグラフを示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

<実施の形態>

【0029】

本発明の第１の実施の形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置１００について、図１～図４を参照しつつ説明する。ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００は、水溶液中に所定のガスをウルトラファインバブル（ＵＦＢ）化させたＵＦＢ含有水溶液を製造する。本実施形態において、バブル含有水溶液は、グリセリンを濃度２０％になるように水に溶解させた水溶液に、ＵＦＢ化したオゾンガスを含有させたものである。

【0030】

図１は、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００の機能ブロック図の概略を示す。図１に示すように、本実施の形態に係るＵＦＢ含有水溶液製造装置１００は、主に、水溶液中に第１のバブルを生成し、該第１のバブルを含有する第１のバブル含有水溶液を供給する第１のバブル生成部１１０と、バブル生成部１１０に接続され、バブル生成部１１０から供給される第１のバブル含有水溶液を通過させ、通過する第１のバブル含有水溶液に超音波を照射し、第１のバブル含有水溶液のバブルを圧壊して第２のバブルを生成し、該第２のバブルを含有する第２のバブル含有水溶液を供給するバブル圧壊部１２０と、バブル圧壊部１２０に接続され、バブル圧壊部１２０から供給される第２のバブル含有水溶液を貯留する貯留部１３０とを備える。

【0031】

バブル生成部１１０と、バブル圧壊部１２０と、貯留部１３０とは、相互に接続されており、バブル含有水溶液を循環させる循環経路(循環ループ)を形成している。水溶液が循環経路を繰り返し流れることにより、高濃度にＵＦＢを含有したバブル含有水溶液が生成される。

【0032】

また、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００は、上記の構成の他に、貯留部１３０に接続され、水溶液を導入する原液導入部１４０と、バブル生成部１１０に接続され、気体を導入する気体導入部１５０と、各部を接続する流路と、流路の各所に設けられたバルブと、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００の一連の動作を制御する制御部１６０とを備える。

【0033】

さらに、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００では、製造されたバブル含有水溶液を装置の外部に取り出す取出部１７０と、不要となった水溶液を外部に排出する排出部１８０とが貯留部１３０に接続されており、また、気体導入部１５０、バブル圧壊部１２０、貯留部１３０に冷却水を供給する冷却部１９０が接続されている。

【0034】

制御部１６０は、制御パネルに電気的に接続されており、作業者により操作される。また、制御部１６０は、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００内の各所に設けられた水域センサ、温度センサ等のセンサの検知情報等に基づいて、各所に設けられた各バルブ及びスイッチ等を制御する。

【0035】

原液導入部１４０は、水溶液をＵＦＢ含有水溶液製造装置１００に導入するためのものである。本実施の形態においては、グリセリンを濃度２０％で有する水溶液を例に説明する。原液導入部１４０から導入された水溶液は、水溶液を一度貯留部１３０に導入し、後述する取出口１０３を介してバブル生成部１１０の気液混合器１１１に供給される。しかし、原液導入部１４０は、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００の製造するバブル含有水溶液の種類により、他の水溶液を導入してもよい。例えば、水溶液としてエタノールや、2-メチル-2-プロパノールのようなブタノール、メタノール等を含む水溶液であってもよい。

【0036】

気体導入部１５０は、本実施の形態において、バブル化対象の気体の一例としてオゾンガスをバブル生成部１１０に導入するためのものである。気体導入部１５０は、従来よく知られるオゾンを供給するオゾン発生装置であり、圧力計、流量計、逆止弁を介してバブル化ガス供給源に接続されている。しかし、気体導入部１５０は、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００の製造するバブル含有水溶液の種類により、オゾン以外の酸素、窒素、水素、アンモニア、二酸化炭素等の他の気体を導入してもよい。

【0037】

バブル生成部１１０は、水溶液および気体を混合させる気液混合器１１１と、気液混合器１１１により気体が混合された気泡含有水溶液を供給され、第１のバブル含有水溶液を生成するバブル生成器１１２と、気液混合器１１１から気泡含有水溶液をバブル生成器１１２に供給するための気液ポンプ１１３とを備える。

【0038】

気液ポンプ１１３は、従来よく知られたエア駆動型容積式ポンプが適用されているが、マグネットポンプや軸流ポンプ等の非容積式ポンプが適用されてもよく、その他のポンプが適用されてもよい。

【0039】

気液混合器１１１は、気液ポンプ１１３の上流側に設けられており、後述する貯留部１３０の再帰導出口１３３（図４を参照）に接続された水溶液取入口(図示しない)と、気体供給路に接続された気体取入口(図示しない)とを備える。気液混合器１１１は、取出口１０３を介して、原液導入部１４０から一旦貯留部１３０に供給された原液、または貯留部１３０に貯留されたバブル含有水溶液を供給される。

【0040】

気液混合器１１１では、水溶液の流れに沿って気体が取り込まれるように、水溶液取入口に接続した水溶液流路(図示しない)と気体取入口に接続した気体流路(図示しない)が形成されており、気液ポンプ１１３の吸引力を利用して水溶液と同時に気体が吸引される。これにより、水溶液と気体とが円滑に気液ポンプ１１３に供給され、気液ポンプ１１３内で水溶液と気体とが混合し気泡含有水溶液が生じる。このような気液混合器１１３によれば、多量の気体が導入され気液ポンプ１１３が空運転することや、気体がほとんど入らず気泡発生が定量化しないといった問題を生じることがない。この気泡混合液は、バブル生成器１１２に供給される。

【0041】

バブル生成器１１２は、気液混合器１１１から供給される気泡含有水溶液を螺旋状に旋回させて旋回流を形成する旋回部と、旋回流を形成された気泡含有水溶液の気泡を突起に衝突させて圧壊させる突起圧壊部と、圧壊された気泡を含有するバブル含有水溶液を一定時間滞留させる畜養部と、一定時間滞留された後のバブル含有水溶液を高濃度に発泡させる発泡部とを備える。これにより、バブル生成部１１０は、第１のバブルを含有する第１のバブル含有水溶液をバブル圧壊部１２０に供給することができる(例えば、特開２０１５－１８６７８１号公報を参照)。ここで、従来の純水に比較して、界面活性剤を含有し、粘度の高い水溶液の方がマイクロバブルの生成効率がよくなるとの知見を得た。

【0042】

バブル生成器１１２は、旋回圧壊、畜養、発泡（加圧減圧）および減圧の機能を有し、低揚程能力のポンプであるエア式ベローズポンプや同式ダイヤフラムポンプでも微細均一化高濃度マイクロバブルを生成することが可能となり、しかも、マグネットポンプや軸流ポンプでも更なる濃度向上が可能となる。このため、これらの機能により、気液ポンプ１１３の種類を選ばないバブル発生装置が可能となる。本実施の形態において、バブル生成部１１０は、第１のバブルとして、マイクロオーダの均一な粒径を有するマイクロバブルを生成する。

【0043】

バブル生成部１１０は、バブル圧壊部１２０で圧壊される第１のバブルを生成できれば、他の構成であってもよい。例えば、従来よく知られる旋回流方式のバブル生成装置（特開２００６－１１６３６５号公報を参照）、加圧剪断方式のバブル生成装置（特開２００６－２７２２３２号公報を参照）等をバブル生成器１１２として利用することができる。しかし、均一な粒径を有するバブルをバブル圧壊部１２０に供給するためには、本実施の形態に係るバブル生成器１１２を用いることが望ましい。

【0044】

図２は、バブル圧壊部１２０を示し、(Ａ)はバブル圧壊部１２０の側面図を示し、(Ｂ)はバブル圧壊部１２０の正面図を示す。バブル圧壊部１２０は、バブル生成部１１０のバブル生成器１１２に接続され、バブル生成部１１０で製造された第１のバブル含有水溶液を通過させる通路１２１と、通路１２１の周囲を覆う外装体１２２とを備え、通路１２１と外装体１２２とから中間空間１２３を有する二層構造とされている。バブル圧壊部１２０は、通路１２１が水平方向に延びるように配置されている。

【0045】

外装体１２２には、超音波振動子１２４が設けられており、各超音波振動子１２４は、通路１２１に向けて超音波を照射する。通路１２１と外装体１２２の間には伝搬液が充填され、超音波振動子１２４から照射された超音波は、伝搬液を介して通路１２１の内部に伝搬され、通路１２１の内側を流れる第１のバブル含有水溶液を超音波圧壊する。

【0046】

通路１２１は、円形の断面を有し同一径で円柱状に延び、均一な流路を形成している。通路１２１はバブル生成部１１０と貯留部１３０とに介在するように接続されており、バブル生成部１１０から供給された第１のバブル含有水溶液は、通路１２１の内側に充満した状態で貯留部１３０まで流される。本実施形態において、通路１２１を通過する第１のバブル含有水溶液に超音波が照射されることで第１のバブルよりも粒径の小さい第２のバブルが生成される。水溶液は通路１２１を通過するだけであるため、溶媒を含む水溶液であっても流れが妨げられるようなことはなく、効率よく第２のバブルが生成される。

【0047】

外装体１２２は、ステンレスを材料とし、正六角形の断面を有する六角柱状に延びる側周部材１２２ａと、側周部材１２２ａを延在方向の両側から挟む円板状の一対の平面部材１２２ｂとからなる。両平面部材１２２ｂは、中央に通路１２１をはめ込まれて、側周部材１２２ａの六角形の中央に通路１２１が延びるように通路１２１を固定している。これにより、通路１２１の外側と外装体１２２の側周部材１２２ａには中間空間１２３が形成され、通路１２１の外周と、六角形の側周部材１２２ａの各面は、それぞれ同様の中間空間１２３を形成している。

【0048】

図３はバブル圧壊部１２０を図２（Ｂ）の矢印ａ-ａ’で切断した側断面図を示す。図３に示すように、バブル圧壊部１２０は、通路１２１と外装体１２２から形成される中間空間１２３に超音波を伝搬可能な伝搬液を充填される。本実施の形態において、伝搬液として冷却部１９０（図１を参照）から供給される冷却水が充填される。伝搬液は、通路１２１が水平方向に向く状態に配置されたバブル圧壊部１２０において、外装体１２２の平面部材１２２ｂの下側に設けられた伝搬液導入口１２２ｃから導入され、外装体１２２の平面部材１２２ｂの上側に設けられた伝搬液導出口１２２ｄから導出される。これにより、中間空間１２３では、伝搬液は、図面の左側から供給され、下側から上側に充填されていき、上側から排出される。したがって、伝搬液は、中間空間１２３内に空気を残さず充填される。

【0049】

外装体１２２に取り付けられた超音波振動子１２４から照射される超音波は、伝搬液を介して通路１２１に伝搬される。このとき、中間空間１２３に空気が残ると、伝搬液と空気の伝搬率が異なるため、超音波が均等に伝搬しない。したがって、中間空間１２３内に空気を残さないことにより、効率的かつ均一に超音波を通路１２１の内部に伝搬できる。

【0050】

伝搬液は、中間空間１２３を定常的に流されている。これにより、超音波圧壊によるバブル圧壊部１２０の熱を排出することができる。伝搬液は、通路１２１を流れるバブル含有水溶液と同一方向に流されている。これにより、効率的に熱を排出することができる。また、伝搬液の流速を上げることにより、より熱の排出効率を高めることができる。伝搬液の流速は、例えば伝搬液をバブル圧壊部１２０に送るポンプを制御することで達成できる。外装体１２２は、熱センサ（図示しない）が設けられており、バブル圧壊部１２０の発熱状態を見ながら伝搬液の流速を制御することができる。

【0051】

本発明に係る実施の形態において、伝搬液は、定常的に流されているが、中間空間に一度充満させておいて伝搬液の供給を止め、バブル圧壊部１２０の温度が上昇したときだけ伝搬液を再度流すようにしてもよい。伝搬液は、超音波を伝搬するが、それでも伝搬による損失が生じるため、中間空間１２３は狭い方が望ましい。しかし、伝搬空間が狭すぎると冷却水(伝搬液)の量が減り、熱の排出効率が低下する。しかし、伝搬液を定常的に流すようにすることで、熱の排出効率が低下することを抑止し、中間空間１２３を狭くすることができ、バブル圧壊部１２０の設計自由度を高めることができる。

【0052】

再び図２を参照するに、外装体１２２は、六角柱の各面に超音波振動子１２４を取り付けられている。超音波振動子１２４は、通路１２１の延在方向に２段に分けて設けられており、バブル生成部１１０側を前段の超音波振動子群、貯留部１３０側を後段の超音波振動子群としている。各段の超音波振動子群は、通路１２１の中心軸から放射状に設けられた６つの超音波振動子１２４からなる。対向する２つの超音波振動子１２４が一対の発振子対となり、６つの超音波振動子１２４は３対の発振子対となっている。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１６０により調整可能とされている。本実施の形態において、１２個の超音波振動子１２４は、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。

【0053】

各発振子対は、通路１２１の延在方向の同一の位置であって外装体１２２の六角柱の一対の対向する側面に設けられている。ここで、外装体１２２は、ステンレスを材料に形成されているため、超音波を反射する。したがって、側周部材１２２ａの一の面に設けられた超音波振動子１２４から発振された超音波は、側周部材１２２ａの対向する他の一の面で反射する。この反射した超音波は、他の一の面（その反射面）に設けられた超音波振動子１２４から照射された超音波と重ね合わされる。

【0054】

これら６つの超音波振動子１２４は、それぞれが、通路１２１の中央の一点に向けて超音波を照射している。したがって、各超音波振動子１２４は、それぞれ異なる位置から径方向の異なる方向に向けて、かつ通路の中心に向かうように径方向の内側に向けて超音波を照射する。これにより、通路１２１を流れるバブル含有水溶液が超音波により流れを阻害されることが抑止される。特に各一対の発振子対は、対向する位置から対向する方向に向けて超音波を発振している。これにより、通路１２１の中央から超音波圧壊場が形成され、通路１２１を通過する第１のバブル含有水溶液が圧壊されて、粒径の均一な第２のバブルが生成される。

【0055】

バブル圧壊部１２０では、複数の方向から超音波が照射され、超音波の集中する場所に超音波圧壊場が形成される。したがって、本実施の形態において、各超音波振動子群が、それぞれ、通路１２１内に超音波圧壊場を形成する。前段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場で第１のバブルの全てが圧壊されなかったとしても、後段の超音波振動子群により形成された超音波圧壊場が残りの第１のバブルを圧壊するため、本実施の形態に係るバブル圧壊部１２０では、確実に第１のバブルを圧壊し、均一な第２のバブルを生成できる。本実施の形態において、バブル圧壊部１２０は、第２のバブルとして、ナノオーダーの均一な粒径を有するナノバブルを生成する。

【0056】

本実施の形態において、各超音波振動子群に６つ、すなわち偶数の超音波振動子１２４がバブル圧壊部１２０の外装体１２２に設けられている。しかし、超音波振動子１２４は、奇数の超音波振動子１２４が設けられていてもよく、その場合は、複数対の発振子対と、１の超音波振動子１２４となる。

【0057】

図４は、貯留部１３０を示し、図４(Ａ)は貯留部１３０の平面図を示し、図４(Ｂ)は図４（Ａ）のＢ－Ｂの断面図を示す。

【0058】

貯留部１３０は、図４に示すように、主に、タンク容器１３１と、タンク容器１３１を覆う外装容器１３７とからなる。タンク容器１３１は、バブル含有液を貯留するための所定量の容積を有する貯留空間を形成する。また、タンク容器１３１と外装容器１３７との間には、冷却空間が形成されており、冷却水導入口１９１を介して冷却部１７０から冷却水が供給され、冷却水導出口１９１より冷却水が導出される。なお、本実施形態において、貯留部１３０は、チラーが接続されており、貯留するバブル含有液を所定の温度になるようにコントロールしてされている。

【0059】

タンク容器１３１および外装容器１３７は、ステンレスを材料に形成され、タンク容器１３１は密閉構造にされている。これにより、バブル圧壊部１２０の超音波圧壊時に発生する微量ガスは、貯留部１３０に流されてきても大気と接触することない。さらに、タンク容器１３１が密閉構造とされているため、貯留部１３０内の圧力制御が可能であることから、外部へのガス漏れが無く、安全に生成ができる。

【0060】

貯留部１３０は、また、タンク容器１３１に、側周面の外側から取り付けられる複数の超音波振動子１３４を備える。本実施形態において、貯留部１３０は、側周面に同一の角度で同一の高さ位置に配置された８つの超音波振動子１３４を備える。各超音波振動子１３４は、タンク容器１３１の中央に向けて超音波を照射する。超音波振動子１３４は、タンク容器１３１に設けられており、直接タンク容器１３１に貯留されたバブル含有液に超音波を照射する。

【0061】

対向する２つの超音波振動子１３４が一対の発振子対となり、８つの超音波振動子１３４は４対の発振子対となり、タンク容器１３１の中央に超音波圧壊場を形成する。各超音波振動子は、周波数および出力を制御部１０１により調整可能とされている。本実施の形態において、４つの超音波振動子１３４は、それぞれ、同一周波数、同一出力で超音波を照射している。これにより、タンク容器１３１に残留しているマイクロバブルまたはナノバブルを更に圧壊する。

【0062】

貯留部１３０は、さらに、原液導入部１４０に接続される原液導入口１９２と、バブル圧壊部１２０に接続されるバブル含有液導入口１３２と、再帰流路１０３に接続される再帰導出口１３３と、取出部１７０に接続されるバブル含有液導出口１９３と、排出部１８０に接続される排出口１９４と、加圧部１７２に接続される加圧口１９５とを備え、これらがタンク容器１３１に設けられている。

【0063】

原液導入口１９２は、円筒のパイプからなり、後述するバブル含有液導入口１３２のパイプと同様に、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。

【0064】

また、加圧口１９５は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１３１の上面からタンク容器１３１内の頂面まで延在し、加圧部１７２からの圧力をタンク容器１３１の貯留空間内に加圧する。貯留部１３０は、加圧部１７２により加圧された状態で液体を貯留する。

【0065】

バブル含有液導入口１３２は、主に円筒のパイプからなり、タンク容器１３１の上面から、タンク容器１３１内の底面部から２／３の高さ位置まで延在し、バブル圧壊部１２０から第２のバブル含有液をタンク容器１３１の上側から供給する。バブル含有液導入口１３２のパイプは、くの字形状に３０°程度の角度に折り曲げられており、さらに、先端が鉛直方向に切断されている。これにより、バブル含有液を吐出する際に、貯留空間の側面に沿わせながら、水平方向に向けてバブル含有液を吐出し、当該側面に向けてバブル含有液が吐出される。バブル含有液が貯留空間の側面に沿って吐出されることにより、バブル含有液は貯留空間の側面に沿って導入されることになり、泡立つことを抑制される。

【0066】

再帰導出口１３３は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１３１内の底部から１／３の高さ位置においてタンク容器１３１の側部から水平方向に延在してタンク容器１３１内に連通し、タンク容器１３１の底部から１／３の高さ位置のバブル含有液を再帰流路１０３に導出し、バブル含有液を気液混合器１１１に再帰させる。

【0067】

再帰導出口１３３のパイプは、水平方向にバブル含有液を吸引する。これにより、バブル含有液は、水平方向に吸引圧を受け、貯留空間内で撹拌される。しかし、バブル含有液は上下方向に吸引圧を受けることがないため、粒径の小さいバブルが貯留空間の下方で高濃度化することを妨げない。

【0068】

バブル含有液導出口１９３は、貯留部１３０と同様に、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１３１の底部からタンク容器１３１外まで延在し、バブル含有液をタンク容器１３１の底から取り出す。排出口１９４は、主に、円筒のパイプからなり、タンク容器１３１内の底面からタンク容器１３１外まで延在し、バブル含有液をタンク容器１３１の底から排出する。

【0069】

貯留部１３０は、タンク容器の上面に設けられた通気口１９６を介してベントフィルターに連通して、貯留空間からの通気路を確保する。ベントフィルターと通気口１９６との間には、開閉バルブ（図示なし）が設けられており、制御部１６０が開閉バルブの開度を調整することにより貯留空間内の圧力調整を可能とする。貯留空間の圧力は、制御部１０１が、圧力トランスミッターにより貯留空間内の圧力を測定し、加圧部１７２とベントフィルターにより、所定の値に調整される。

【0070】

さらに、貯留部１３０は、タンク容器１３１内に貯留された液体を撹拌する撹拌機Ｋを備える。撹拌機Ｋは、タンク容器１３１の上方に設けられたモータＫ１と、モータＫ１に接続するシャフトＫ２と、シャフトＫ２に取り付けられた撹拌羽Ｋ３とを備える。モータＫ１は制御部１６０に接続しており、駆動するタイミングを制御される。

【0071】

ここで、微細気泡または超微細気泡を含有するバブル含有水溶液は、微細気泡を含有しない液体に比較して泡立ちやすい特性を有し、その特性は、粘度が高い液体で顕著となる。したがって、バブル含有液の導入および貯留において、バブル含有液は、貯留部１３０に導入される際に、泡立ってしまうと、バブル濃度の低下、および安定的に取出し困難となる。

【0072】

本変実施形態に係る貯留部１３０では、バブル含有液導入口１３２の吐出口が貯留空間の側面に沿わせて形成され、バブル含有液導入口１３２が水平方向にバブル含有液をタンク容器１３１の側面に向けて吐出する。これにより、バブル含有液が貯留槽２１１の側周面に沿って貯留空間に導入されることにより、泡立つことを抑制して貯留することができる。

【0073】

次に、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００を用いたバブル含有水溶液製造方法について図５を参照して説明する。

【0074】

本発明に係るバブル含有水溶液製造方法は、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００に水溶液を供給すること（ステップ１）、ＵＦＢ含有水溶液製造装置１００に気体を供給すること（ステップ２）、水溶液と気体とを混合して気泡含有水溶液を生成すること（ステップ３）、気泡含有水溶液から第１のバブル含有水溶液を生成すること（ステップ４）、第１のバブル含有水溶液に超音波を照射し、第１のバブルを圧壊して第２のバブルを生成すること（ステップ５）、第２のバブル含有水溶液を貯留すること（ステップ６）、貯留されたバブル含有水溶液をバブル生成部１１０に再帰させること（ステップ７）、貯留されたバブル含有水溶液を外部に取り出すこと（ステップ８）を含む。

【0075】

ステップ１では、先ず、原液導入部１４０から水溶液を貯留部１３０に供給する。具体的には、原液導入部１４０に設けられたバルブを開状態として原液を貯留部１３０に供給する。このとき、貯留部１３０のタンク１３１に所定量の水溶液が満たされるまで継続して原液が供給される。次に、取出口１０３を介して気液混合器１１１に原液を供給する。具体的には、取出口１０３に設けられた再帰バルブを開状態として、気液ポンプ１１３の吸引により、タンク１３１内の下側１／４の位置まで貯まった原液が気液混合器１１１の水溶液取入口に導入される。

【0076】

ステップ２では、先ず、気体供給部から気体を気液混合器１１１に供給する。このステップは、先のステップ１に並行して行われる。具体的には、気体導入部１５０に設けられたバルブを開状態とし気体を気液混合器１１１に供給する。

【0077】

ステップ３では、先ず、気泡含有水溶液が生成される。具体的には、気液ポンプ１１３を動作させ気液混合器１１１に原液と気体とを吸入させる。このとき、ステップ１により原液が気液混合器１１１に供給されており、これに並行してステップ２により気体が気液混合気に供給されており、気泡含有水溶液が生成される。次に、製造された気泡含有水溶液がバブル生成器１１２に供給される。具体的には気液ポンプ１１３が気泡混合液を吐出する。

【0078】

ステップ４では、気泡含有水溶液から第１のバブル含有水溶液が生成される（バブル生成ステップ）。具体的には、気泡含有水溶液が、旋回部に導入され旋回流が形成され、突起圧壊部で圧壊され、畜養部で一時滞留され、発泡部で減圧される。次に、発泡部を通過したバブル含有水溶液がバブル圧壊部１２０に供給される。なお、第１のバブルはマイクロオーダの粒径が支配的となる。

【0079】

ステップ５では、第１のバブル含有液から第２のバブル含有液が生成される（バブル圧壊ステップ）。具体的には、バブル圧壊部において伝搬液が中間空間に充満した状態で流された状態で、第１のバブル含有水溶液が通路１２１を通過する。このとき、第１のバブル含有水溶液は、通路１２１を充満した状態で通過する。これに伴って、第１のバブル含有水溶液に超音波が照射される。これにより、通路１２１の内部に超音波が集中する超音波圧壊場が形成され、第１のバブルが圧壊されて第１のバブルより粒径の小さい第２のバブルが生成される。次に、通路１２１を通過したバブル含有水溶液が貯留部１３０に供給される。なお、第２のバブルはナノオーダーの粒径が支配的となる。

【0080】

ステップ６では、バブル含有水溶液導入口１３３を介して貯留部１３０に第２のバブル含有水溶液が導入される（貯留ステップ）。バブル含有水溶液導入口は、タンク１３１の中段位置まで伸びており、第２のバブル含有水溶液は、タンク１３１の中段位置に導入される。導入されたバブル含有水溶液は、既に貯留されている水溶液と混ざり合い、バブルが液内を拡散していく。このバブルの拡散により、タンク１３１の底部には、ナノオーダーの粒径を有する、いわゆるナノバブルの存在が支配的なＮＢ領域が形成され、その上側には、ナノバブルとマイクロバブルが混在するＭＮ領域が形成され、さらにその上側にはマイクロバブルの存在が支配的なＭＢ領域が形成される。各領域は、水溶液の貯留量によりタンク１３１内の位置が変動する。

【0081】

ステップ７では、貯留部に貯留されたＵＦＢ含有水溶液を気液混合器１１１に再帰させる（再帰ステップ）。具体的には、再帰流路１０３に設けられたバルブが開状態とされ、気液ポンプ１１３の吸引により、貯留されたバブル含有水溶液がバブル生成部１１０の水溶液取入口に導入される。再帰導出口１３４が、タンク１３１内の下側１／４の位置付近まで延在しているため、ＭＮ領域またはＭＢ領域のバブル含有水溶液が再帰される。バブル含有水溶液の再帰は継続的に行われる。

【0082】

ステップ８では、貯留部１３０に貯留されたＵＦＢ含有水溶液を取り出す（取出ステップ）。具体的には、取出部１８０に設けられたバルブが開状態とされ、タンク１３１の底側のバブル含有水溶液が外部に取り出される。タンク１３１の底部にはＮＢ領域が形成されているため、ＮＢ領域のバブル含有水溶液が取り出される。

【0083】

本実施形態にかかるバブル含有水溶液製造方法では、バブル生成ステップ、バブル圧壊ステップ、貯留ステップおよび再帰ステップを、水溶液中の第２のバブルの含有量が所望の値となるまで繰り返すことができる。例えば、上記ステップを４時間繰り返すことにより、水溶液中の気体濃度が５ｐｐｍ以上とすることができる。このとき、第２のバブルの含有量が１０００万個/ｍＬ以上となる。なお、本実施形態にかかるバブル含有水溶液製造方法ではバブル生成ステップ、バブル圧壊ステップ、貯留ステップおよび再帰ステップを繰り返すことにより、第２のバブルの含有量が５０００万個/ｍＬ以上とすることもできる。

【0084】

<実施例>

【0085】

本発明の実施形態にかかるＵＦＢ含有水溶液生成装置およびＵＦＢ含有水溶液生成方法（以下、「ＵＦＢ方式」とも称する。）により生成されたＵＦＢ含有水溶液（以下、「改質オゾンＵＦＢ水」とも称する。）の特徴について図６～１０を用いて、以下に説明する。なお、本実施形態にかかるＵＦＢ含有水溶液は、グリセリンの濃度２０％とした。

【0086】

図６は、ＵＦＢ含有水溶液生成装置の動作時間、すなわち、ＵＦＢ含有水溶液生成装置により水溶液を循環させ、ＵＦＢ含有水溶液の生成に要した循環生成時間に対して、ＵＦＢ含有水溶液のオゾン濃度の変化を示す。

【0087】

図６に示すように、循環生成時間が少なくとも１時間～４時間までは、循環生成時間とオゾン濃度は比例関係を示す。本実施形態において、循環生成時間が１時間の時にオゾン濃度は１．５ｐｐｍ、循環生成時間が２時間の時にオゾン濃度は３．０ｐｐｍ、循環生成時間が４時間の時にオゾン濃度は５．９ｐｐｍとなっている。したがって、循環生成時間、すなわち、ＵＦＢ含有水溶液生成装置の動作時間を調整することで、所望のオゾン濃度のＵＦＢ含有水溶液を生成することができる。なお、オゾン濃度は、株式会社アプリクス社製、紫外線吸光光度方式の溶存オゾン濃度計により計測した。

【0088】

図７は、生成されたＵＦＢ含有水溶液を長期に保存した場合、すなわち、生成後の経過日数に対して、ＵＦＢ粒子個数とＵＦＢ粒子直径（粒径）の変化を示す。なお、ＵＦＢの粒径は、Ｍａｌｖｅｒｎ Ｐａｎａｌｙｔｉｃａｌ社製、ナノ粒子解析システムＮａｎｏＳｉｇｈｔ（ナノサイト）ＮＳ３００により計測した。

【0089】

図７に示すように、本実施形態において、経過日数が１日でＵＦＢ粒子個数は激減し、経過日数が５日でＵＦＢ粒子個数の変化が安定している。また、ＵＦＢ粒子直径は経過日数が２日程度までは大きくなり、それ以降は小さくなることが確認された。このことから、水溶液を生成した後、数日後にＵＦＢ粒径の小さい、安定したＵＦＢ含有水溶液を得られることがわかる。

【0090】

このことから、水溶液中のグリセリンの数十個から数百個分子が、ＵＦＢ表面を被覆するように集まったナノサイズの球状ミセル構造形成した後、表面張力の影響で数日後にＵＦＢ粒径が小さくなり、均一粒径の安定したＵＦＢ含有水溶液を得られることがわかる。例えば、水溶液中の石鹸分子は親水性のカルボキシル基を外側に、親油性のアルキル基を内側にして、配列した球状ミセル構造を形成するのと同様な振る舞いである。

【0091】

図８は、生成されたＵＦＢ含有水溶液を長期に保存した場合、すなわち、生成後の経過日数（０日～２８日）に対して、オゾン濃度の変化の比較を示す。オゾン濃度の変化の比較として、循環生成時間が１時間で冷蔵保存（５℃）のＵＦＢ含有水溶液、循環生成時間が２時間で冷蔵保存（５℃）のＵＦＢ含有水溶液、従来法の散気管方式であるマイクロバブルを含むミリバブルを用いた生成時間が４時間で冷蔵保存（５℃）のＵＦＢ含有水溶液、循環生成時間が２時間で常温保存（２０℃）のＵＦＢ含有水溶液を比較した。ＵＦＢ方式に比べて、従来法の散気管方式を用いると、初期(０日)のときから溶存オゾン濃度が上がっていないことがわかる。

【0092】

図８が示すように、本実施形態において、冷蔵保存することでＵＦＢ含有水溶液のオゾン濃度が３０日程度は維持できることが明確になった。一方で、グリセリンの濃度が５％以下となると、オゾンの高濃度維持が困難になり、常温保存での溶存オゾン濃度低下が激しくなることも分かった。したがって、グリセリンの濃度は５％～２０％の範囲にあることが望ましい。ここで、冷蔵保存は２℃～７℃の範囲をいい、常温保存は１５℃～３０℃の範囲をいう。

【0093】

図９は、改質オゾンＵＦＢ水を生成後、冷蔵保存で１８０日間経過した際の溶存オゾン濃度の推移を示す。本実験では、保存期間が７日で溶存オゾン濃度が保存前の濃度の約半分に減少した。その後、溶存オゾン濃度が徐々に減少し、保存期間が５５日のときに１／３程度まで減少した。さらに、その後は、溶存オゾン濃度は安定し（ほぼ減少しなくなり）、保存期間が１８０日となっても５ｐｐｍ～６ｐｐｍの範囲にあり、約５ｐｐｍの溶存オゾン濃度が維持された。

【0094】

図１０は、図９で示した保存期間１８０日の改質オゾンＵＦＢ水を用いて、すなわち、約５ｐｐｍの溶存オゾン濃度が維持された改質オゾンＵＦＢ水による大腸菌および黄色ブドウ球菌に対する殺菌効果を測定した結果を示す。この実験では、改質オゾンＵＦＢ水を含まない水に接した場合に大腸菌は残存菌数が２．４×１０＾６ＣＦＵ／ｍｌ、黄色ブドウ球菌は残存菌数が１．３×１０＾６ＣＦＵ／ｍｌと存在し続けることが確認された（図１０の濃い棒グラフを参照）。一方で、約５ｐｐｍの溶存オゾン濃度が維持された改質オゾンＵＦＢ水に接触することで、大腸菌および黄色ブドウ球菌はともに、残存菌数が１．０×１０＾１と激減することが確認された（図１０の薄い棒グラフを参照）。
＜変形例＞

【0095】

＜変形例＞
本実施形態において、グリセリンの濃度２０％とした。ここで、水溶液濃度が低いほど、ＵＦＢ化が容易になるため、グリセリンの濃度２０％以下が望ましいとの知見を得た。一方で、グリセリンの濃度が５％以下となると、オゾンの高濃度化が困難になり、常温保存での溶存オゾン濃度低下が激しくなることもわかった。したがって、グリセリンの濃度は５％～２０％の範囲にあることが望ましい。

【0096】

また、水溶液に溶解させる溶質は、グリセリン、ポリエチレングリコール、ソルビトール、ショ糖等であってもよく、また、粘度を上昇させるものであれば、他の界面活性剤であってもよい。

【0097】

本実施形態において、ＵＦＢ化させるガスとしては、オゾンガスを例に説明した。しかし、ＵＦＢ化させるガスは、水素ガス、酸素ガス、二酸化炭素ガス、窒素ガス、および、空気のいずれか少なくとも１つを混合したものであってもよい。

【0098】

以上、本発明の具体的な態様の例を、本発明の実施形態および実施例により説明したが、本発明は、当該実施形態および実施例に限定されるものではない。

【産業上の利用可能性】

【0099】

本発明は、バブル含有水溶液の製造に利用することができる。

【符号の説明】

【0100】

１００ ＵＦＢ含有水溶液製造装置
１１０ バブル生成部
１０３ 再帰流路
１１１ 気液混合器
１１２ バブル生成器
１２０ バブル圧壊部
１２１ 通路
１２４ 超音波振動子
１３０ バブル貯留部
１３３ 再帰導出口
１９３ 取出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】