【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は諸種の技術分野において有用な製品或いは中間製品となる微小気泡含有液状物及び其の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】液中に微小気泡を作る技術は従来から多くの提案がなされており、近年では特に水質改善、浴槽関連の分野に関心が集まっている。これらの方法のうち主要なものは、概ね次のように分類される。
（１）加圧等により液中に気体を過剰に溶解させたものを減圧状態に導き、過剰溶解分を気体（気泡）として析出させるもの。気泡量は過剰溶解分以上には出来ない。
（２）気体を微量づつ液中に放出するもの。放出口としては微小孔板、メッシュ、連続気泡を有する高分子発泡材、焼結体等が用いられる。生成する気泡径は放出口径よりもかなり大きく、一例では０．２ｍｍ径の放出口からの生成気泡径は２ｍｍに達するるので、１０μｍ以下のような微小気泡を作ることは実用的には困難である。
（３）液中に気体を放出し、生成した気液混合物に噴流、旋回等の運動を与えて液／液間の剪断力によって気泡を破砕・微細化するか、或いは気液混合物と器壁・突起等との衝突によって気泡を破砕・微細化するもの。この方法による気泡径は通常４００〜５００μｍであるとされる。静止型混合器と突起とを備えた管中を通液する事により直径１０μｍ以下の気泡が得られるとの提案もあるが、本発明者の経験による限りでは、この方法によって該直径の気泡を定常的に製造することは実用的には困難であると思われる。また、固定円筒中に回転円筒を設置し、円筒間の円管壁状細隙に気液混合物を導入して気泡を微細化する提案或いはこれに磁場作用を付加する提案もあるが、何れも直径１０μｍ以下の気泡を定常的に製造するには不十分である。
（４）超音波等の振動を利用するもの。これには、振動による液圧で気泡を開裂・微細化させるものと、液体−固体界面における固体の振動によって局所的に負圧部分（キャビテイ）をつくり、ここに生ずる減圧気泡と気体との合体によって微小気泡を発生させるものとがあるが、前者は効率的な問題があり、後者で得られている気泡径は１０μｍ以下に到達していない。
（５）上記の方法の何れか２つをを組み合わせて使用する提案においても、直径１０μｍ以下の気泡の製造に十分な結果は得られていない。また、３者以上の方法を組み合わせた提案は見出すことが困難である。 更に、従来の提案においては、生成した気泡の安定性については殆ど関心が払われておらず、実際には界面活性剤を使用しない限り、長時間安定な状態を保持できる微小気泡は得られていない。このため、活性剤等の狭雑物を含まぬ、直径１０μｍ以下の安定した微小気泡を含有する液状物は、気／液或いは気／気反応工程、有機物・無機物の発泡工程等の工業技術、酸素供給を主体とする環境、農業、養殖、食品等の生活技術或いは泡沫消火等の安全技術など、広範囲な応用が期待されるにも拘わらず、従来実用されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の従来技術における問題点を解決し、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡を長時間保持・含有する水その他の液状物を容易に製造する方法と、各種の有用な微小気泡含有液状物とを提供しようとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明においては、目的とする微小気泡含有物を得る手段の一つとして、特願２００１−２４７６６１に記載された液体浄化装置（以下基本装置と言う）を利用する。基本装置は固定筒２１の内部に、モータ２３により回転軸２４を介して駆動される回転筒２５を配置し、回転軸の他端は軸受２６によって支持される。固定筒２１の一方の端部には吸液口２７及び吸気口２９が設けられ、他方の端部には、固定筒２１と外部とを連通するための連通室３１が設置される。連通室は連結柱３４によって連結された上板３１ａ及び下板３１ｂで構成される。連通室３１内にはモータ２３により駆動される気液送出装置３３を設け、気液送出装置３３が作動して連通室３１内の気液を外部に送出することにより、連通室３１内及び固定筒２１内とが負圧となって、吸液口２７と吸気口２９からそれぞれ液体と気体とが固定筒２１内に導入される。気液送出装置は目的に応じて例えば回転翼のような種種の形式のものを用いることが出来る。
【０００５】固定筒２１の内周面４１及び回転筒２５の外周面４３には、それぞれ長さ方向にほぼ台形の断面を持つ複数本の堤防上突起が設置され、この結果、突起４５−４５間又は突起４７−４７間にはほぼ逆台形状の溝４９または溝５１が形成される。負圧により導入された液体及び気体は、このような固定筒２１の内周面４１と回転筒２５の外周面４３とにより形成される空間５２を通路として連結室側に導かれる。突起４５、４７における傾斜面４５’、４７’の傾斜角ａ、ｂは必要に応じて定められるが、通常は２０〜６０度の範囲にある。
【０００６】溝４９及び溝５１の底面には永久磁石３５、３７が設置される。永久磁石３５、３７の設置個所は、必要に応じ突起４５の頂面と溝５１の底面、或いは溝４９の底面と突起４７の頂面のような組み合わせが選択される。いずれの場合においても、回転筒２５における溝の深さｄは、固定筒２１における溝の深さｃよりも大きく設定される。
【０００７】永久磁石３５，３７の材質は必要に応じ選定されるが、例えばネオジム又はジルコニウムを主材料とするものは本発明の目的に適している。
【０００８】固定筒２１における吸液口２７及び吸気口２９の下流側には、モータ２３により回転する攪拌装置を設置しこれに伴って逆止弁６０を設ける。攪拌装置は例えば回転軸２４に固定された２枚の円板６５，６７の相対する表面の各々に攪拌棒６１，６３を上下一対として配置した構造又は円板６５，６７のいずれか一方の攪拌棒を省略した構造とする。攪拌棒は必要に応じ複数個設置され、例えば６９，７１のような位置に配置される。攪拌棒の全個数又は一部の個数には好ましくは磁界発生手段又はイオン発生手段或いはその双方を備えるものとし、上記磁界発生手段としては例えば永久磁石の設置により、同じく上記イオン発生手段としては例えばトルマリンと誘電セラミックスとよりなる特殊セラミックスないしイオンセラミックス、或いは他の適宜なイオン発生装置の設置により目的を達することが出来る。
【０００９】基本装置によって安定な微小気泡含有液状物が得られる過程は、未だ学術的にも十分に解明されていない部分もあり、如何なる理論にも拘束されることを好むものではないが、例えば微小気泡が主として空気によって形成され、液体が水である場合には概ね次のように考えることが出来る。
（Ａ）吸液口２７および吸気口２９からそれぞれ固定筒２１内に導入された水及び空気は、攪拌装置により混和され、空気泡を含む液状物となって固定筒２１と回転筒２５の間に形成される通路に入る。攪拌装置に磁界発生手段が備えられている場合には、水は磁場を通過するすることによって気泡の微細化に有利な新しい性質を付与される。水に対する磁場の影響については、現象としては認められていても理論的には未だ解明されない部分が多いが、導電性物質としての水が磁場を通過することによって起電力が発生し、水分子が電解若しくはそれに至らぬまでも高いエネルギー状態に保持され、この結果水のクラスターの細分化若しくはクラスター内部構造の変化が生じ、水に新しい性質が与えられるとする見解が有力である。 本装置においては回転筒に設置された永久磁石の回転に伴い磁束が高速移動するため、通常の水の磁化処理装置のように水が磁場内を流動する場合に比べて水と磁場との相対速度は遥かに大きく、起電力の発生に有利である。また、攪拌装置にイオン発生手段が付加されている場合には、液の導電性の増大により起電力の発生を大きなものとする。
（Ｂ）固定筒２１と回転筒２５との間に形成された液体通路断面の半径方向の幅は、２１及び２５に設けられた突起の頂部が正対した時の頂部間を最狭、其の時の溝底部間を最広として、回転筒の回転に伴って規則的に変動する。この通路に導入された気泡を含む液体は、回転筒の回転による円周方向の激しい運動と、送出手段３３の齎す負圧による送出手段側へのやや緩徐な運動との合成により、スパイラル状の軌跡に沿って激しく回転しつつ徐々に連通室３１側へ移動する。その間、気泡を含む液体には通路の幅の変動に伴う速度変化によりベルヌイの定理に従う内部圧力の急激な変動が高い週波数で生起し、これによって気泡の著しい細分化を生ずる。
（Ｃ）また、気泡を含む液体は、上記通路を移動する間、絶えず固定筒及び回転筒に設けられた突起との衝突によって受ける剪断或いは固定筒及び回転筒に設けられた溝の深さが固定筒側がより深いために起きる内外液間の速度差による剪断の作用を受け、これによっても気泡の細分化を生ずる。
（Ｄ）更に、回転筒の回転に伴う液体圧力の高周波変動は、固定筒壁の高調波での共振を惹起し、壁・液界面に生ずるキャビテーションによって気泡はさらに微細化する。
【００１０】上記（Ａ）乃至（Ｄ）の過程は個々には従来技術における微小気泡製造手段と原理的に一致するものもあるが、本基本装置にあってはこれらの過程が簡易な装置によって逐次又は同時に生起し、導入された気液混合物はスパイラルを描きつつ降下する長い行程中、絶えずそれらの作用を受ける。これにより、基本装置より送出された微細気泡含有液状物中の気泡は直径略１０μｍ以下で、かつ極めて安定で液中で浮上・放散を起こさず、例えば微細気泡が主として空気によって形成され、液体が水である場合には、レーザー光散乱による測定の一例では全気泡中直径５〜１０μｍのものが約４０％、２〜３μｍのものが約２０％であり、密閉容器中でこの状態が２０日以上持続することが観測されている。
【００１１】請求項１３記載の製造方法は、液体浄化のために開発された基本装置を利用し、必要な改良を加えた製造装置（以下本装置と言う）を用いて、種種の用途を持つ微小気泡含有液状物の製造を行うものである。
【００１２】請求項１３記載の製造方法において、基本装置７８に加える改良は以下の諸点である。
（ａ）気泡形成に必要な気体の貯蔵槽７２を設置し、流速制御装置８０を介して基本装置吸気口８１に接続する。複数の混合気体によって気泡を形成する場合には、各気体ごとに必要数の貯蔵槽７２を設置し、各々流速制御装置８０を介して複数設けられた基本装置吸気口に接続するか、若しくは必要があれば各貯蔵槽を各々流速制御装置８０を介して一個の混合装置７３に結合し、更に混合装置と基本装置吸気口８１とを流速制御装置８０を介して接続する。常温で液体のもののの蒸気を気泡形成に使用する場合には、当該液体の貯蔵槽及び加熱気化装置を設置し、適当な温度保持手段を講じつつ流速制御装置を介して基本装置吸気口又は混合装置に接続する。必要に応じ気体又は液体の送行路の適当個所に送気ポンプ又は送液ポンプ７９を設置する。
（ｂ）必要な液体の貯蔵槽７５を設置し、流速制御装置７７を介して基本装置吸液口８２に接続する。複数の液体を混合して使用する場合には、各液体ごとに必要数の貯蔵槽７５を設置し、各々流速制御装置７７を介して複数設けられた基本装置吸液口に接続するか、若しくは必要があれば各貯蔵槽７５を各々流速制御装置７７を介して一個の混合装置７４に結合し、更に混合装置と基本装置吸液口８２とを流速制御装置７７を介して接続する。必要に応じ液体の送行路の適当個所に送液ポンプ７６を設置する。
（ｃ）連通室８３を気密構造とし、連通室の一端に送出口８４を設ける。微小気泡含有液状物を貯蔵する必要がある場合は製品貯蔵槽８５を設置し、送出口と連結する。
（ｄ）必要に応じ基本装置回転筒の回転速度を可変とする。
（ｅ）必要に応じ基本装置送出手段の駆動を別途設備されたモータで行い、負圧による気・液の吸引速度を回転筒の回転速度から独立したものとする。
（ｆ）必要に応じ基本装置固定筒溝底面および回転筒溝底面の一方又は双方に発振板を設置し、キャビテーション効果を向上させる。永久磁石の材質及び形状を適宜に選定することにより発振板の機能を付加してもよい。
（ｇ）必要に応じ本装置の全体又は一部に断熱処理を含む温度制御・保持機構を付加する。
本装置の規模は小型可搬式のものから固定施設まで、広範囲に設定することが出来る。
【００１３】請求項１記載の微小気泡含有液状物は、液体中に直径略１０μｍ以下の安定な気泡を含有させた液状物であつて、製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。上記液体としては目的に応じて単一種液体又は複数種液体の混合物を使用することが出来、これらに１種または複数種の添加物を含有させることも出来る。混合物及び添加物含有物の形態としては、溶液の他、ゾルの形態のものも使用可能である。上記気泡を形成する気体としては目的に応じて単一種気体又は複数種気体の混合物を使用することが出来、製造工程に適当な温度制御を施すことにより、常温では気体として存在しないものを気化して使用することもる。通常の気体の他、エアゾルの形態のものも使用可能である。気体と液体との種類及び両者の存在比率は目的に応じて任意に選定される。
【００１４】請求項２記載の微小気泡含有液状物は、請求項１の微小気泡が主として空気によって形成されたものであって、製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。空気と液体との混合比率は目的に応じて任意に選定される。
【００１５】請求項３記載の記載の微小気泡含有液状物は、水又は添加物を含む水に直径略１０μｍ以下の空気を主体とする安定な気泡を含有させた液状物であって、製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。空気と水又は添加物を含む水との混合比率は目的に応じて任意に選定される。当該微小気泡含有物は通常の状態の水よりも表面張力が小さく、浸透力が高い。この理由は未だ明らかにはされていないが、本装置による水の磁化処理の結果、水のクラスターが細分化されているためとする考えが有力である。また、気泡微小化に伴い気液接触面積が増大する結果、酸素は十分に水中に溶解する。水のクラスターの細分化もまた、酸素の溶解に有利に働くものと考えられる。
【００１６】請求項４記載の微小気泡含有液状物は、本装置或いは基本装置が自然環境浄化等の目的に使用される場合に製造される。当該液状物の性質は、請求項３記載のものと同様である。 空気と水との混合比率は、目的に応じて任意に設定され、例えば空気１に対し水４のような比率が好んで採用される。
【００１７】請求項５記載の微小気泡含有液状物は、請求項１の微小気泡を形成する気体が主として水素であるものであり、製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の液体及び気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００１８】請求項６記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主として酸素であるものであり、製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の液体及び気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００１９】請求項７記載の微小気泡含有液状物は、請求項１の微小気泡を形成する気体が主として窒素であるものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の液体及び気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００２０】請求項８記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主として炭酸ガスであるものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の液体及び気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００２１】請求項９記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主として炭酸ガスであり、液体として水又は添加物を含む水が選定されたものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の気液の混合比率は目的に応じて選定される。当該液状物は通常の水よりも表面張力が小さく、浸透力が高い。
【００２２】請求項１０記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主としてオゾンであるものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の液体及び気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００２３】請求項１１記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主としてオゾンであり、液体として水又は添加物を含む水が選定されたものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の気液の混合比率は目的に応じて選定される。当該液状物は通常の水よりも表面張力が小さく、浸透力が高い。
【００２４】請求項１２記載の微小気泡含有液状物は、請求項１記載の微小気泡を形成する気体が主として単一種又は複数種のアルコール蒸気であり、液体として油脂類が選定されたものである。製造方法は特に限定されるものではないが、例えば本装置を用いることにより、確実に製造することが出来る。この場合の気液の混合比率は目的に応じて選定される。
【００２５】
【発明の実施の形態および実施例】本発明における微小気泡含有液状物は、気／液又は気／気反応工程、有機物・無機物の発泡工程等の工業技術、酸素供給を主体とする環境、農業、養殖、食品等の生活技術或いは泡沫消火等の安全技術など、広範囲にわたり種種の形態で実用が可能である。以下にその実施例を示す。
【００２６】工業技術における実施例。
（Ｋ０）気／液反応において、反応要素気体が気液混合物として反応の場に供給される場合、気泡が主として当該気液反応の反応要素である気体によって形成される、本装置により製造し得る微小気泡含有液状物を使用する。該液状物は適当な貯蔵容器から供給することも、本装置から直接供給することも出来る。該液状物中の気泡は従来実用的に得られているものよりも微小化されており、気液接触面積が大きいため反応の進行に有利である。微小気泡含有液状物の一方の構成要素である液体は必要に応じて選定され、適宜な選定により当該気体が高い反応性を有する場合にも取り扱いを安全・容易に行うことが出来る。場合によっては当該気液反応の反応要素である液体を使用することにより、製造された当該微小気泡含有液状物を直接外部反応容器に導き、触媒或いは加熱等の作用を加えて反応を起こさせること、或いは本装置内で気液反応の一部或いは全部を進行させることも可能である。必要に応じ、本装置の全体又は一部に温度制御機能を付加する。また、気／気反応においては、当該反応の要素を形成する各気体を気液混合物として反応容器へ導入する場合において、複数の本装置により製造し得る、各反応要素気体によって形成された微小気泡を含む複数の微小気泡含有液状物を使用し、触媒或いは加熱等の作用により反応を生起させる。この場合においても、適宜な液体の選定により、該反応要素気体が高い反応性を有する場合にも取り扱いを安全・容易に行うことが出来る。また、これら気／液或いは気／気反応において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡を含む微小気泡含有液状物を使用する際、液体として水又は添加物を含む水が選定された場合には、本装置によって水に付加された新しい性質が反応に有利に作用することが考えられる。
（Ｋ１）水素添加、接触水素添加、水素化分解等水素を反応要素の一つとする気液反応において、本装置により製造し得る、直径が略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として水素によって形成される微小気泡含有液状物を反応の水素源として使用する。当該液状物を使用した際の特色は上記（Ｋ０）に述べたところと同様である。
（Ｋ２）酸化等酸素を反応要素の一つとする気液反応において、本装置により製造し得る、直径が略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として酸素によって形成される微小気泡含有液状物を反応の酸素源として使用する。当該液状物を使用した際の特色は上記（Ｋ０）に述べたところと同様である。
（Ｋ３）炭酸ガスを反応要素の一つとする気液反応において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として炭酸ガスによって形成される微小気泡含有液状物を反応の炭酸ガス源として使用する。当該液状物を使用した際の特色は上記（Ｋ０）に述べたところと同様である。
（Ｋ４）エステル交換反応等気相のアルコールを反応要素の一つとする気液反応において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主としてアルコール蒸気によって形成される微小気泡含有液状物を反応のアルコール源として使用する。当該液状物を使用した際の特色は上記（Ｋ０）に述べたところと同様である。
（Ｋ５）ＰＣＢ及びダイオキシン（以下ＤＸＮと言う）類の分解に、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として空気によって形成され、液体が水又は添加物を含む水である微小気泡含有液状物を使用する。ＰＣＢ或いはＤＸＮを含む処理対象に該微小気泡含有液状物を加えて攪拌するか、又は本装置に水、空気及び該処理対象を同時に導入し、該微小気泡含有液状物を製造しつつ処理対象と接触させることによって、ＰＣＢ或いはＤＸＮを分解することが出来る。必要に応じ、酸化チタンその他の触媒を補足的に使用することにより、更に効果を確実なものとすることが可能である。場合によっては、処理対象を含む液と空気とを直接本装置に導入し、処理を行うことも出来る。その他の特記事項は上記（Ｋ０）記載の通りである。
（Ｋ６）気体燃料の液体中燃焼装置において、燃料ガスと空気または酸素との混合物を気泡の形で加熱対象液体中に供給する場合、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として燃料ガスと空気または酸素との混合物によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。該液状物は安定で且つ浮上・放散を起こさないため、効率の良い着火、燃焼を行うことが出来る。その他の特記事項は上記（Ｋ０）記載の通りである。
（Ｋ７）過酸化水素の製造に際し、水素及び酸素を気泡として水中に導入して反応を起こさせる方法を用いる場合において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として酸素によって形成される微小気泡含有液状物及び微小気泡が主として水素によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。該液状物中の気泡は従来使用されているものに比べて微小であるため反応の進行に有利であり、安定であるため安全且つ容易に取り扱うことが出来る。その他の特記事項は上記（Ｋ０）記載の通りである。
（Ｋ８）船舶の走行抵抗減少のため船底と水との間に気泡層を形成する場合に、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として空気によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。該液状物は安定で且つ浮上・放散を起こさないため、安定な気泡層を形成することが出来る。その他の特記事項は上記（Ｋ０）記載の通りである。
（Ｋ９）塩類の水溶液中に、水溶すると当該塩を構成する金属イオンと結合して難溶性の塩を生ずる気体を気泡の形で導入し、溶液中に浸漬された固体表面に当該塩を析出させる場合において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として当該気体によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。析出物が均一な膜状になることを求められる場合、例えば水酸化カルシウム水溶液と炭酸ガスによって炭酸カルシウム薄膜を繰り返し析出させて人工真珠を製造する場合には、使用される気泡が微細であることが必要とされ、そのような目的に対しては本装置による微小気泡含有液状物が適している。その他の特記事項は上記（Ｋ０）記載の通りである。
（Ｋ１０）気泡を含む水を洗浄に使用する場合において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡が主として空気、酸素、水素、オゾン及び希ガスのうち何れか１若しくは２以上の混合物によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。該液状物は従来使用されているものに比べて浸透性が高く、気泡径が小さいため洗浄剤を用いることなく大きな洗浄力が得られる。また、装置が簡易で使用場所の制約が少なく、連続供給も容易であるため、構造物からフォトマスク基板に至る広範な対象に適用が可能である。
（Ｌ０）発泡材の製造において、発泡要素として気液混合物が使用される場合、含有液状物を使用する。この目的に対しては、骨格となる有機物または無機物の性質に応じて、ａ．液体として重合或いは硬化開始前の当該有機物または無機物を選定し、本装置により微小気泡含有液状物として後重合或いは硬化させるか、ｂ．液体として当該有機物または無機物と親和性のある適当な液状物を選定し、本装置により微小気泡含有液状物としたものを当該有機物または無機物と混和後重合或いは硬化させるかの何れかの方法が使用される。本発明にかかる発泡材は微小独立気泡中に目的に応じ種種の気体又は複数種の混合気体を含有させることが出来、且つ個々の気泡が従来実用的に使用されているものよりも微小であり、空隙率が微小気泡含有液状物製造時の気体導入量によって容易且つ正確に制御されることを特色とする。
（Ｌ１）高分子発泡材の製造において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡を含む微小気泡含有液状物において、気泡が主として空気によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。その他の特記事項は前項（Ｌ０）記載の通りである。
（Ｌ２）高分子発泡材の製造において、前項の気泡が主として窒素によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。当該発泡材はダクト内の延焼遮断等防火機能を必要とする場合の使用に適する。その他の特記事項は上記（Ｌ０）記載の通りである。
（Ｌ３）高分子発泡材の製造において、前項の気泡が主として炭酸ガスによって形成された微小気泡含有液状物を使用する。当該発泡材はダクト内の延焼遮断等防火機能を必要とする場合の使用に適する。その他の特記事項は上記（Ｌ０）記載の通りである。
（Ｌ４）高分子発泡材の製造において、前項の気泡が主として窒素と炭酸ガスとの適宜の割合の混合気体によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。当該発泡材は垂直ダクト内等での延焼に際し、下方からの延焼には窒素が、上方からの延焼には炭酸ガスがそれぞれ未燃焼部をカバーして延焼を防止する機能を有する。その他の特記事項は上記（Ｌ０）記載の通りである。
（Ｌ５）発泡コンクリートの製造において、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡を含む微小気泡含有液状物において、気泡が主として空気によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。その他の特記事項は上記（Ｌ０）記載の通りである。
【００２７】生活技術における実施例
（Ｍ０）生活関連の諸分野において、主として酸素或いは活性酸素供給源として、本装置により製造し得る、直径略１０μｍ以下の安定な微小気泡を含む微小気泡含有液状物において、液体が水又は添加物を含む水であり、微小気泡が主として空気又は酸素又はオゾン或いはこれらの中の２者若しくは全者の混合物によって形成される微小気泡含有液状物を使用する。既述の如く、当該液状物では本装置によって水に新しい性質が付与される結果、酸素又はオゾンの十分な溶存、表面張力の低下等目的に有利な現象を生じ、且つこれらが安定に保持されることが特色である。実施に当たっては、適当な容器と供給機器によって対象の状況に応じた対処が可能であり、大規模な対象に対しては本装置からの直接・連続的な供給を行うことも出来る。
（Ｍ１）植物の潅水に、上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物を使用する。当該液状物は通常の水よりも地面に浸透し易く、かつ十分な酸素又は活性酸素が安定に保持され、徐々に放出されるため、植物に対し迅速に且つ長時間にわたって酸素又は活性酸素を供給することが出来る。このことは植物の健全な生育と病害の予防・回復に顕著な効果を与える。液体として使用される水に植物に有益な微量要素その他の添加物を加え、更に有効なものとすることも出来る。その他の特記事項は前項（Ｍ０）記載の通りである。
（Ｍ２）水耕栽培において酸素供給の目的で水耕液中に気泡を導入する場合、上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物を使用する。液体として使用される水に植物に有益な微量要素その他の添加物を加え、更に有効なものとすることも出来る。その他の特記事項は上記（Ｍ０）記載の通りある。
（Ｍ３）水質浄化のための藻類・菌類の代謝抑止、殺菌等を目的として空気、酸素、オゾン等を気泡の形で水中に供給する場合に、上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物を使用する。当該液状物は適宜な方法により対象とする水中に供給されると、通常の空気吹き込み等と異なり、気泡が浮上・発散することなく、層状となって拡大し、強い浸透力によって水底の付着物を剥離・浮上させるとともに、酸素又は活性酸素の徐放・安定供給により長時間にわたり水質浄化機能を示す。この際、水の添加物として適宜の微生物又は薬剤或いは其の双方を使用し、水中汚泥の分解或いは凝固等の機能を付加することも出来る。その他の特記事項は上記（Ｍ０）記載の通りである。
（Ｍ４）魚類の飼育・養殖に上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物を使用する。前項に述べたと同様の理由により、簡便に長時間・安定な酸素供給を行うことが出来、魚類の生育と病害の予防・回復に有効な効果を与える。その他の特記事項は上記（Ｍ０）記載の通りである。
（Ｍ５）水質保持に上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物を使用する。既述の酸素供給機能により細菌の繁殖を防止し、良好な水質を保持する。その他の特記事項は上記（Ｍ０）記載の通りである。
（Ｍ６）配管内面の保守に上記（Ｍ０）記載の微小気泡含有液状物において、気泡が主として空気によって形成されるものを使用する。既述の浸透力と酸素供給作用とにより、管内面のスケール除去と、鉄管の場合には赤錆の除去と安定な黒錆への転化の効果が齎される。その他の特記事項は上記（Ｍ０）記載の通りである。
【００２８】安全技術における実施例
（Ｎ０）安全技術の分野において、消火剤或いは中和・吸収剤等として、本装置によって製造し得る、直径略１０μｍ以下安定な微小気泡を含む微小気泡含有液状物を使用する。当該液状物を形成する気体および液体には種種のものの使用が可能であるので、目的に合わせてこれらを選定して効率的な手段とすることが出来る。気泡を含む液状物であることから、気体のように拡散せず、通常の液体に比べて展着性が高く局所に滞留するため、消火或いは中和・吸収の効率が良く、微小気泡中の気体が人体に有害な場合にも、通常の気体としての使用に比べて安全性が向上する。当該液状物は適宜な容器及び供給装置によって対象の状況に応じた簡便な使用が可能であり、必要に応じて本装置から直接供給することも出来る。
（Ｎ１）消火剤として、上記（Ｎ０）記載の微小気泡含有液状物において、気泡が主として炭酸ガスによって形成されるものを使用する。当該液状物は炭酸ガスの微小気泡をふくむ水であるため、炭酸ガスによる遮断効果に併せて水による遮断効果及び燃焼物の温度低下効果が作用し、高い消火機能を示す。その他の特記事項については、前項（Ｎ０）記載の通りである。
【００２９】
【発明の効果】本発明にかかる製造方法により、直径略１０μｍ以下の安定した微小気泡を含有する液状物を容易に且つ多種にわたり製造することが可能となり、その結果、工業技術、生活技術および安全技術の各分野において多くの有用な製品或いは中間製品が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において利用する基本装置の一例を示す断面図である。
【図２】固定筒と回転筒との一例を示す断面図である。
【図３】攪拌棒の配置の一例を示す断面図である。
【図４】本発明おける製造装置の一例をしめす概念図である。
【符号の説明】
２１ 固定筒
２３ モータ
２４ 回転軸
２５ 回転筒
２６ 軸受
２７ 吸液口
２９ 吸気口
３１ 連通室
３１ａ上板
３１ｂ下板
３３ 送出手段
３４ 連結柱
３５ 永久磁石
３７ 永久磁石
４１ 内周面
４３ 外周面
４５ 突起
４５’傾斜面
４７ 突起
４７’傾斜面
４９ 溝
５１ 溝
５２ 液体通路
６０ 逆止弁
６１ 攪拌棒
６３ 攪拌棒
６５ 円板
６７ 円板
６９ 攪拌棒
７１ 攪拌棒
７２ 気体貯蔵槽
７３ 気体混合装置
７４ 液体混合装置
７５ 液体貯蔵槽
７６ 送液ポンプ
７７ 流速制御装置（液体）
７８ 基本装置
７９ 送気ポンプ
８０ 流速制御装置（気体）
８１ 吸気口
８２ 吸液口
８３ 連通室
８４ 送出口
８５ 製品貯蔵槽[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microbubble-containing liquid material which is useful or an intermediate product in various technical fields and a method for producing the same.
[0002]
2. Description of the Related Art Many techniques for producing microbubbles in a liquid have been proposed so far, and in recent years, there has been a particular interest in water quality improvement and bathtub-related fields. The main ones of these methods are roughly classified as follows.
(1) A method in which a gas in which a gas is excessively dissolved by pressurization or the like is brought into a reduced pressure state, and an excessively dissolved component is precipitated as a gas (bubbles). The amount of bubbles cannot be more than the excess dissolved amount.
(2) A device that releases a small amount of gas into a liquid. As the discharge port, a microporous plate, a mesh, a polymer foam having open cells, a sintered body, or the like is used. Since the diameter of the generated bubble is considerably larger than the diameter of the discharge port, for example, the diameter of the generated bubble from the discharge port having a diameter of 0.2 mm reaches 2 mm, it is practically difficult to produce microbubbles of 10 μm or less. is there.
(3) The gas is released into the liquid, and the generated gas-liquid mixture is given a motion such as jetting or swirling to break and fine the bubbles by the shear force between the liquid and the liquid, or the gas-liquid mixture and the vessel wall・ Crushing and miniaturizing bubbles by collision with projections. The bubble diameter according to this method is generally considered to be 400 to 500 μm. It has been proposed that bubbles having a diameter of 10 μm or less can be obtained by passing the solution through a tube provided with a static mixer and a projection. However, according to the experience of the present inventor, bubbles having the diameter are reduced by this method. It seems that it is practically difficult to manufacture regularly. In addition, there is a proposal to install a rotating cylinder in a fixed cylinder and introduce a gas-liquid mixture into a cylindrical wall-shaped gap between the cylinders to make air bubbles finer, or to add a magnetic field action to this, It is insufficient to constantly produce bubbles having a diameter of 10 μm or less.
(4) A device utilizing vibration such as ultrasonic waves. This involves breaking and miniaturizing bubbles by the liquid pressure caused by vibration, and creating a negative pressure part (cavity) locally by the vibration of the solid at the liquid-solid interface, and the coalescence of the depressurized bubble and gas generated here. However, the former has an efficient problem, and the bubble diameter obtained in the latter does not reach 10 μm or less.
(5) Even in the proposal using a combination of any two of the above methods, sufficient results for producing bubbles having a diameter of 10 μm or less have not been obtained. Further, it is difficult to find a proposal combining three or more methods. Furthermore, in the conventional proposals, little attention has been paid to the stability of the generated bubbles, and microbubbles capable of maintaining a stable state for a long time have been obtained unless a surfactant is actually used. Absent. For this reason, liquid materials containing stable microbubbles having a diameter of 10 μm or less, which do not contain impurities such as activators, can be produced using industrial technologies such as a gas / liquid or gas / gas reaction process, and a foaming process for organic and inorganic substances. Although it is expected to be used in a wide range of applications, such as environmental technology mainly for oxygen supply, living technology for agriculture, aquaculture, food and the like, and safety technology for foam fire extinguishing, it has not been practically used.
[0003]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the prior art and easily produces water and other liquids containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less for a long time. It is intended to provide a method and various useful microbubble-containing liquids.
[0004]
In the present invention, a liquid purifying apparatus (hereinafter referred to as a basic apparatus) described in Japanese Patent Application No. 2001-247661 is used as one of means for obtaining a target containing microbubbles. I do. In the basic device, a rotating cylinder 25 driven by a motor 23 via a rotating shaft 24 is disposed inside a fixed cylinder 21, and the other end of the rotating shaft is supported by a bearing 26. A liquid suction port 27 and a suction port 29 are provided at one end of the fixed cylinder 21, and a communication chamber 31 for communicating the fixed cylinder 21 with the outside is provided at the other end. The communication chamber includes an upper plate 31a and a lower plate 31b connected by connecting columns 34. A gas-liquid delivery device 33 driven by the motor 23 is provided in the communication chamber 31, and the gas-liquid delivery device 33 is operated to send out the gas-liquid in the communication chamber 31 to the outside. The inside of the cylinder 21 becomes a negative pressure, and the liquid and the gas are introduced into the fixed cylinder 21 from the liquid suction port 27 and the suction port 29, respectively. As the gas-liquid delivery device, various types such as a rotary wing can be used according to the purpose.
[0005] On the inner peripheral surface 41 of the fixed cylinder 21 and the outer peripheral surface 43 of the rotary cylinder 25, a plurality of embankment protrusions each having a substantially trapezoidal cross section in the longitudinal direction are provided, and as a result, the protrusions 45-45 are provided. A substantially inverted trapezoidal groove 49 or groove 51 is formed between the protrusions or between the protrusions 47-47. The liquid and the gas introduced by the negative pressure are guided toward the connection chamber through the space 52 formed by the inner peripheral surface 41 of the fixed cylinder 21 and the outer peripheral surface 43 of the rotary cylinder 25 as a passage. The inclination angles a and b of the inclined surfaces 45 'and 47' in the projections 45 and 47 are determined as necessary, but are usually in the range of 20 to 60 degrees.
[0006] Permanent magnets 35 and 37 are provided on the bottom surfaces of the grooves 49 and 51. Where the permanent magnets 35 and 37 are installed, a combination such as the top surface of the protrusion 45 and the bottom surface of the groove 51 or the bottom surface of the groove 49 and the top surface of the protrusion 47 is selected as necessary. In any case, the depth d of the groove in the rotating cylinder 25 is set to be larger than the depth c of the groove in the fixed cylinder 21.
The materials of the permanent magnets 35 and 37 are selected as required, but those containing neodymium or zirconium as a main material are suitable for the purpose of the present invention.
A stirrer rotated by the motor 23 is installed downstream of the liquid suction port 27 and the suction port 29 in the fixed cylinder 21, and a check valve 60 is provided accordingly. The stirrer has, for example, a structure in which stirrers 61, 63 are arranged as a pair of upper and lower parts on each of opposing surfaces of two disks 65, 67 fixed to the rotating shaft 24, or stirs one of the disks 65, 67. The rod is omitted. A plurality of stirring rods are provided as necessary, and are arranged at positions such as 69 and 71, for example. The whole number or a part of the stirrer bar preferably includes a magnetic field generating means and / or an ion generating means, and the magnetic field generating means is, for example, a permanent magnet provided. The purpose can be achieved by installing special ceramics or ionic ceramics composed of tourmaline and dielectric ceramics, or other suitable ion generators.
[0009] The process of obtaining a stable liquid containing microbubbles by the basic device has not yet been sufficiently elucidated scientifically, and it is not preferable to be bound by any theory. When the microbubbles are mainly formed by air and the liquid is water, it can be generally considered as follows.
(A) Water and air introduced into the fixed cylinder 21 from the liquid suction port 27 and the suction port 29, respectively, are mixed by a stirrer to form a liquid containing air bubbles. Enter the passage formed at When the stirrer is provided with a magnetic field generating means, water passes through the magnetic field and is given new properties that are advantageous for miniaturization of bubbles. Although the effect of a magnetic field on water has been recognized as a phenomenon, there are many parts that have not been theoretically elucidated yet, but when water as a conductive substance passes through a magnetic field, an electromotive force is generated and water molecules are generated. The prevailing view is that electrolysis or, if not, a high energy state is maintained, which results in the fragmentation of the water clusters or a change in the internal structure of the clusters, giving the water new properties. In this device, the magnetic flux moves at high speed with the rotation of the permanent magnet installed in the rotating cylinder, so the relative position of water and the magnetic field is smaller than when water flows in a magnetic field as in a normal water magnetizer. The speed is much higher, which is advantageous for generating electromotive force. When an ion generating means is added to the stirring device, the generation of electromotive force is increased due to an increase in the conductivity of the liquid.
(B) The radial width of the cross section of the liquid passage formed between the fixed cylinder 21 and the rotary cylinder 25 is the narrowest between the tops when the tops of the projections provided on 21 and 25 face each other. The distance between the groove bottoms at the time of (1) is the widest, and fluctuates regularly with the rotation of the rotary cylinder. The liquid containing bubbles introduced into this passage is formed into a spiral shape by a combination of a violent movement in the circumferential direction due to the rotation of the rotary cylinder and a slightly slower movement toward the sending means due to the negative pressure caused by the sending means 33. While rotating violently along the trajectory, it gradually moves to the communication chamber 31 side. In the meantime, in the liquid containing bubbles, a sudden change in the internal pressure according to Bernoulli's theorem occurs at a high frequency due to a change in velocity with a change in the width of the passage, thereby causing significant fragmentation of the bubbles.
(C) In addition, the liquid containing air bubbles is constantly sheared by collision with the projections provided on the fixed cylinder and the rotating cylinder while moving through the passage, or the depth of the groove provided on the fixed cylinder and the rotating cylinder is reduced. Due to the velocity difference between the inner and outer liquids caused by the deeper fixed cylinder side, shearing action is also caused, which also causes fragmentation of bubbles.
(D) Further, the high frequency fluctuation of the liquid pressure accompanying the rotation of the rotary cylinder causes resonance of the fixed cylinder wall at higher harmonics, and the bubbles are further miniaturized by cavitation generated at the wall-liquid interface.
The above steps (A) to (D) may in principle correspond to the microbubble producing means in the prior art, but in the present basic apparatus, these steps are performed by a simple apparatus. Sequentially or simultaneously occurring, the introduced gas-liquid mixture is constantly affected by it during a long stroke descending in a spiral. Thereby, the bubbles in the liquid containing fine bubbles sent from the basic device have a diameter of about 10 μm or less, and are extremely stable and do not float or diffuse in the liquid. For example, the fine bubbles are mainly formed by air, and the liquid is In the case of water, in an example of measurement by laser light scattering, about 40% of all bubbles have a diameter of 5 to 10 μm, and about 20% of those having a diameter of 2 to 3 μm. It has been observed that this persists.
According to a thirteenth aspect of the present invention, there is provided a manufacturing method which utilizes a basic apparatus developed for liquid purification and has various uses by using a manufacturing apparatus (hereinafter referred to as the present apparatus) with necessary improvements. This is for producing a liquid material containing microbubbles.
In the manufacturing method according to the thirteenth aspect, improvements to be made to the basic device 78 are as follows.
(A) A gas storage tank 72 required for bubble formation is installed and connected to a basic device intake port 81 via a flow rate control device 80. When bubbles are formed by a plurality of gas mixtures, a required number of storage tanks 72 are provided for each gas, and each of the storage tanks 72 is connected to a plurality of basic device intake ports via a flow rate control device 80, or If there is, each storage tank is connected to one mixing device 73 via the flow rate control device 80, and the mixing device and the basic device suction port 81 are connected via the flow rate control device 80. When using a vapor of a liquid at room temperature to form bubbles, install a storage tank and a heated vaporizer for the liquid, and take appropriate means to maintain the temperature while taking in the inlet of the basic device or mixing via the flow rate control device. Connect to device. If necessary, an air supply pump or a liquid supply pump 79 is installed at an appropriate place in the gas or liquid passage.
(B) A storage tank 75 for the necessary liquid is installed and connected to the liquid suction port 82 of the basic device via the flow rate control device 77. When a plurality of liquids are mixed and used, a required number of storage tanks 75 are provided for each liquid, and each of the storage tanks 75 is connected to a plurality of basic device suction ports provided via a flow rate control device 77, or If necessary, each storage tank 75 is connected to one mixing device 74 via a flow rate control device 77, and the mixing device and the basic device liquid suction port 82 are connected via the flow rate control device 77. If necessary, a liquid feed pump 76 is installed at an appropriate position in the liquid feed path.
(C) The communication chamber 83 has an airtight structure, and an outlet 84 is provided at one end of the communication chamber. If it is necessary to store the microbubble-containing liquid, a product storage tank 85 is installed and connected to the delivery port.
(D) The rotation speed of the basic device rotary cylinder is made variable as required.
(E) If necessary, the basic device sending means is driven by a separately provided motor, and the suction speed of gas and liquid by negative pressure is made independent of the rotation speed of the rotary cylinder.
(F) If necessary, an oscillating plate is installed on one or both of the bottom of the basic device fixed cylinder groove and the bottom of the rotating cylinder groove to improve the cavitation effect. The function of the oscillation plate may be added by appropriately selecting the material and shape of the permanent magnet.
(G) A temperature control / holding mechanism including heat insulation treatment is added to the whole or part of the apparatus as necessary.
The scale of this device can be set in a wide range from a small portable type to a fixed facility.
The liquid containing microbubbles according to the first aspect is a liquid containing stable bubbles having a diameter of about 10 μm or less in the liquid, and the production method is not particularly limited. By using the device, it is possible to reliably manufacture. As the liquid, a single liquid or a mixture of plural liquids can be used depending on the purpose, and one or more kinds of additives can be contained in these liquids. As a form of the mixture and the additive-containing substance, a sol form can be used in addition to a solution. A single kind of gas or a mixture of plural kinds of gases can be used as the gas for forming the above-mentioned gas depending on the purpose, and by performing appropriate temperature control in the manufacturing process, a gas that does not exist as a gas at normal temperature is vaporized. Sometimes used. In addition to normal gases, aerosol forms can also be used. The type of gas and liquid and the proportion of both are arbitrarily selected according to the purpose.
In the liquid material containing microbubbles according to the second aspect, the microbubbles of the first aspect are mainly formed by air, and the production method is not particularly limited. By doing so, it is possible to reliably manufacture. The mixing ratio of air and liquid is arbitrarily selected according to the purpose.
The liquid material containing microbubbles according to claim 3 is a liquid material containing stable bubbles mainly composed of air having a diameter of about 10 μm or less in water or water containing additives. Although is not particularly limited, for example, by using the present apparatus, it can be reliably manufactured. The mixing ratio of air and water or water containing additives is arbitrarily selected according to the purpose. The microbubble-containing material has a lower surface tension and a higher penetrating power than water in a normal state. Although the reason for this has not been clarified yet, it is possible to think that the clustering of water is subdivided as a result of the magnetization treatment of water by the present apparatus. Further, as a result of the gas-liquid contact area increasing with the miniaturization of bubbles, oxygen is sufficiently dissolved in water. It is believed that the fragmentation of the water clusters also favors the dissolution of oxygen.
The liquid containing microbubbles described in claim 4 is produced when the present device or the basic device is used for the purpose of purifying the natural environment or the like. The properties of the liquid material are the same as those of the third aspect. The mixing ratio of air and water is set arbitrarily according to the purpose. For example, a ratio such as water 4 to air 1 is preferably used.
In the liquid containing microbubbles described in claim 5, the gas forming the microbubbles in claim 1 is mainly hydrogen, and the production method is not particularly limited. By using it, it is possible to reliably manufacture. In this case, the mixing ratio of the liquid and the gas-liquid is selected according to the purpose.
In the liquid material containing microbubbles according to claim 6, the gas forming the microbubbles according to claim 1 is mainly oxygen, and the production method is not particularly limited. By using, it is possible to reliably manufacture. In this case, the mixing ratio of the liquid and the gas-liquid is selected according to the purpose.
According to a seventh aspect of the present invention, in the liquid containing microbubbles, the gas forming the microbubbles of the first aspect is mainly nitrogen. The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. In this case, the mixing ratio of the liquid and the gas-liquid is selected according to the purpose.
In the liquid containing microbubbles described in claim 8, the gas that forms the microbubbles described in claim 1 is mainly carbon dioxide. The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. In this case, the mixing ratio of the liquid and the gas-liquid is selected according to the purpose.
According to a ninth aspect of the present invention, the gas which forms the micro bubbles according to the first aspect is mainly carbon dioxide gas, and water or water containing an additive is selected as the liquid. The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. The gas-liquid mixing ratio in this case is selected according to the purpose. The liquid material has a lower surface tension than normal water and a higher osmotic power.
According to a tenth aspect of the present invention, in the liquid containing microbubbles, the gas forming the microbubbles according to the first aspect is mainly ozone. The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. In this case, the mixing ratio of the liquid and the gas-liquid is selected according to the purpose.
In the liquid material containing microbubbles according to the eleventh aspect, the gas forming the microbubbles according to the first aspect is mainly ozone, and water or water containing additives is selected as the liquid. The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. The gas-liquid mixing ratio in this case is selected according to the purpose. The liquid material has a lower surface tension than normal water and a higher osmotic power.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the liquid containing microbubbles, the gas that forms the microbubbles according to the first aspect is mainly a single type or a plurality of types of alcohol vapor, and fats and oils are selected as the liquid. . The production method is not particularly limited, but for example, the production can be surely performed by using the present apparatus. The gas-liquid mixing ratio in this case is selected according to the purpose.
[0025]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The microbubble-containing liquid material according to the present invention can be used in industrial technologies such as a gas / liquid or gas / gas reaction process, a foaming process of organic and inorganic substances, an environment mainly involving oxygen supply, and agriculture. It can be used in a wide variety of forms, such as aquaculture, living technology for food, etc., or safety technology for foam fire extinguishing. An example will be described below.
Embodiments in industrial technology.
(K0) In a gas / liquid reaction, when a reaction element gas is supplied to a reaction site as a gas-liquid mixture, bubbles can be produced by the present apparatus, in which bubbles are mainly formed by a gas that is a reaction element of the gas-liquid reaction. A liquid containing microbubbles is used. The liquid can be supplied from a suitable storage container or directly from the apparatus. Bubbles in the liquid material are finer than those conventionally obtained practically, and have a large gas-liquid contact area, which is advantageous for the progress of the reaction. The liquid which is one of the constituents of the liquid containing microbubbles is selected as needed, and handling can be performed safely and easily by appropriate selection even when the gas has high reactivity. In some cases, by using a liquid which is a reaction element of the gas-liquid reaction, the produced liquid containing microbubbles is directly led to an external reaction vessel, and the reaction is caused by adding an action such as a catalyst or heating. Alternatively, part or all of the gas-liquid reaction can be advanced in the present apparatus. If necessary, a temperature control function is added to the whole or a part of the apparatus. In the gas / gas reaction, when each gas forming an element of the reaction is introduced into a reaction vessel as a gas-liquid mixture, microbubbles formed by each reaction element gas can be produced by a plurality of the present apparatuses. A reaction is caused by the action of a catalyst or heating using a plurality of liquid materials containing microbubbles containing Also in this case, by selecting an appropriate liquid, handling can be performed safely and easily even when the reaction element gas has high reactivity. In addition, in the gas / liquid or gas / gas reaction, when using a microbubble-containing liquid material containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less that can be produced by the present apparatus, water or water containing an additive is used as the liquid. Is selected, it is likely that the new properties added to the water by the device will favor the reaction.
(K1) In a gas-liquid reaction using hydrogen as one of the reaction elements, such as hydrogenation, catalytic hydrogenation, and hydrocracking, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by this apparatus, are mainly formed by hydrogen. The liquid containing microbubbles is used as a hydrogen source for the reaction. The characteristics when the liquid material is used are the same as those described in the above (K0).
(K2) In a gas-liquid reaction in which oxygen is one of the reaction elements such as oxidation, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, are used to form a microbubble-containing liquid material mainly formed by oxygen. Used as an oxygen source. The characteristics when the liquid material is used are the same as those described in the above (K0).
(K3) In a gas-liquid reaction in which carbon dioxide is one of the reaction elements, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, are converted into a liquid containing microbubbles mainly by carbon dioxide. Used as a gas source. The characteristics when the liquid material is used are the same as those described in the above (K0).
(K4) In a gas-liquid reaction in which a gas-phase alcohol is one of the reaction elements, such as a transesterification reaction, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less that can be produced by the present apparatus contain microbubbles mainly formed by alcohol vapor. The liquid is used as a source of alcohol for the reaction. The characteristics when the liquid material is used are the same as those described in the above (K0).
(K5) For the decomposition of PCBs and dioxins (hereinafter referred to as DXN), stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, are mainly formed by air, and the liquid is water or water containing additives. A certain liquid containing microbubbles is used. The microbubble-containing liquid material is added to a processing object containing PCB or DXN and stirred, or water, air and the processing object are simultaneously introduced into the apparatus, and the microbubble-containing liquid material is mixed with the processing object. By contact, PCB or DXN can be decomposed. If necessary, the effect can be further ensured by supplementarily using titanium oxide or another catalyst. In some cases, the liquid containing the object to be treated and the air can be directly introduced into the present apparatus to perform the treatment. Other remarks are as described in the above (K0).
(K6) When a mixture of a fuel gas and air or oxygen is supplied into a liquid to be heated in the form of bubbles in a gaseous fuel-in-liquid combustion device, a stable microscopic material having a diameter of about 10 μm or less that can be manufactured by the present device. A liquid containing microbubbles in which bubbles are mainly formed by a mixture of fuel gas and air or oxygen is used. Since the liquid material is stable and does not float or diffuse, efficient ignition and combustion can be performed. Other remarks are as described in the above (K0).
(K7) In the case of using a method of introducing hydrogen and oxygen as bubbles into water to produce a reaction in producing hydrogen peroxide, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, mainly contain oxygen. The microbubble-containing liquid material formed by hydrogen and the microbubble-containing liquid material in which the microbubbles are mainly formed by hydrogen are used. The bubbles in the liquid material are finer than those conventionally used, which is advantageous for the progress of the reaction, and are stable and can be handled safely and easily. Other remarks are as described in the above (K0).
(K8) When a bubble layer is formed between a ship bottom and water to reduce the running resistance of a ship, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less and mainly formed by air can be produced by the present apparatus. Use the contained liquid. Since the liquid material is stable and does not float or diffuse, a stable bubble layer can be formed. Other remarks are as described in the above (K0).
(K9) In the aqueous solution of a salt, a gas which forms a hardly soluble salt by being combined with a metal ion constituting the salt when the water is dissolved is introduced in the form of bubbles, and the salt is precipitated on the surface of a solid immersed in the solution. In this case, a liquid containing microbubbles, which can be produced by the present apparatus and in which stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less are mainly formed by the gas, is used. When it is required that the precipitates be formed into a uniform film, for example, when producing an artificial pearl by repeatedly depositing a calcium carbonate thin film with an aqueous solution of calcium hydroxide and carbon dioxide, the bubbles used should be fine. For such purposes, the liquid containing microbubbles by the present apparatus is suitable. Other remarks are as described in the above (K0).
(K10) When water containing bubbles is used for cleaning, stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, are mainly one of air, oxygen, hydrogen, ozone, and a rare gas. A liquid containing microbubbles formed by the above mixture is used. The liquid material has a higher permeability and a smaller bubble diameter than those conventionally used, so that a large detergency can be obtained without using a cleaning agent. Further, since the apparatus is simple, there are few restrictions on the place of use, and continuous supply is easy, it can be applied to a wide range of objects from structures to photomask substrates.
(L0) When a gas-liquid mixture is used as a foaming element in the production of a foamed material, the contained liquid is used. For this purpose, depending on the nature of the organic or inorganic skeleton, a. Selecting the organic or inorganic substance before the start of polymerization or curing as the liquid, and performing post-polymerization or curing as a liquid containing microbubbles by the present apparatus, or b. A suitable liquid material having an affinity for the organic or inorganic substance is selected as the liquid, and any method of polymerizing or curing after mixing the liquid substance containing microbubbles with the organic or inorganic substance using the present apparatus is used. Is done. The foamed material according to the present invention can contain various kinds of gases or a mixture of plural kinds of gases depending on the purpose in the minute closed cells, and the individual cells are finer than those conventionally used practically. It is characterized in that the porosity is easily and accurately controlled by the amount of gas introduced during the production of the liquid containing microbubbles.
(L1) In the production of a polymer foam material, among the microbubble-containing liquids containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less that can be produced by the present apparatus, the microbubble-containing liquid in which the bubbles are mainly formed by air is used. use. Other remarks are as described in the preceding section (L0).
(L2) In the production of the polymer foam, a liquid containing microbubbles in which the bubbles described above are mainly formed by nitrogen is used. The foamed material is suitable for use when a fire prevention function such as the spread of fire in a duct is required. Other special remarks are as described in the above (L0).
(L3) In the production of a polymer foam, a liquid containing microbubbles in which the bubbles described in the preceding paragraph are mainly formed by carbon dioxide is used. The foamed material is suitable for use when a fire prevention function such as the spread of fire in a duct is required. Other special remarks are as described in the above (L0).
(L4) In the production of the polymer foam material, a liquid containing microbubbles in which the bubbles described in the preceding paragraph are mainly formed by a mixed gas of nitrogen and carbon dioxide at an appropriate ratio is used. When the foam is spread in a vertical duct or the like, nitrogen spreads from below and carbon dioxide gas spreads from above to cover the unburned portion, thereby preventing the spread of fire. Other special remarks are as described in the above (L0).
(L5) In the production of foamed concrete, among the microbubble-containing liquids containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less that can be manufactured by the present apparatus, microbubble-containing liquids in which air bubbles are mainly formed by air are used. . Other special remarks are as described in the above (L0).
Embodiment in Living Technology
(M0) In various fields related to life, in a liquid containing microbubbles containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by this apparatus as a supply source of oxygen or active oxygen, the liquid is water or an additive. And a liquid containing microbubbles in which microbubbles are mainly formed by air, oxygen, or ozone, or a mixture of two or all of them. As described above, in the liquid material, new properties are imparted to water by the present apparatus, and as a result, advantageous phenomena such as sufficient dissolution of oxygen or ozone and a decrease in surface tension occur, and these are stably maintained. Is unique. In the implementation, appropriate measures can be taken according to the situation of the target by using an appropriate container and a supply device, and direct and continuous supply from the present apparatus can also be performed for a large-scale target.
(M1) The microbubble-containing liquid described in (M0) is used for watering a plant. The liquid material permeates the ground more easily than ordinary water, and sufficient oxygen or active oxygen is stably retained and released gradually, so that oxygen or active oxygen is supplied to plants quickly and for a long time. You can do it. This has a remarkable effect on the healthy growth of plants and the prevention and recovery of disease. The water used as the liquid can be made more effective by adding trace elements and other additives beneficial to plants. Other special remarks are as described in the preceding section (M0).
(M2) When air bubbles are introduced into a hydroponic solution for the purpose of supplying oxygen in hydroponics, the liquid containing microbubbles described in (M0) above is used. The water used as the liquid can be made more effective by adding trace elements and other additives beneficial to plants. Other special notes are as described in the above (M0).
(M3) When air, oxygen, ozone, or the like is supplied into water in the form of air bubbles for the purpose of inhibiting metabolism of algae and fungi for water purification, sterilization, and the like, the liquid containing microbubbles described in (M0) above is used. use. When the liquid material is supplied into the target water by an appropriate method, unlike normal air blowing or the like, bubbles do not float or diverge, expand in a layered manner, and adhere to the bottom of the water by strong osmotic force. And a water purification function over a long period of time by releasing and stably supplying oxygen or active oxygen. At this time, an appropriate microorganism or agent or both of them may be used as an additive for water to add a function such as decomposition or coagulation of underwater sludge. Other remarks are as described in the above (M0).
(M4) The liquid containing microbubbles described in (M0) above is used for breeding and culturing fish. For the same reason as described in the preceding paragraph, stable and long-term oxygen supply can be carried out easily, which has an effective effect on fish growth and disease prevention / recovery. Other remarks are as described in the above (M0).
(M5) The liquid containing microbubbles described in (M0) is used for maintaining water quality. The aforementioned oxygen supply function prevents bacterial growth and maintains good water quality. Other remarks are as described in the above (M0).
(M6) For maintenance of the inner surface of the pipe, use is made of the liquid containing microbubbles described in (M0) above, in which bubbles are mainly formed by air. By the above-described penetrating power and oxygen supply action, the effect of removing scale on the inner surface of the pipe, and in the case of an iron pipe, removing red rust and converting to stable black rust are brought about. Other remarks are as described in the above (M0).
Embodiments in safety technology
(N0) In the field of safety technology, a microbubble-containing liquid containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, which can be produced by the present apparatus, is used as a fire extinguisher or a neutralizing / absorbing agent. Since various kinds of gases and liquids forming the liquid material can be used, these can be selected according to the purpose and used as an efficient means. Since it is a liquid containing bubbles, it does not diffuse like a gas and has high spreadability compared to ordinary liquid and stays locally, so fire extinguishing or neutralization / absorption efficiency is good, Even when the gas is harmful to the human body, the safety is improved as compared with the use as a normal gas. The liquid material can be conveniently used according to the situation of the object by an appropriate container and a supply device, and can be directly supplied from the present device as needed.
(N1) As the fire extinguisher, use is made of the liquid containing microbubbles described in (N0) above, in which bubbles are mainly formed by carbon dioxide gas. Since the liquid material is water containing microbubbles of carbon dioxide gas, the water-blocking effect by water and the effect of lowering the temperature of the combustible material act in addition to the barrier effect by carbon dioxide gas, and exhibit a high fire extinguishing function. Other remarks are as described in the previous section (N0).
[0029]
According to the production method of the present invention, it is possible to easily and widely produce a liquid material containing stable microbubbles having a diameter of about 10 μm or less, and as a result, industrial technology, living technology and safety Many useful or intermediate products are provided in each field of technology.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating an example of a basic device used in the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an example of a fixed cylinder and a rotating cylinder.
FIG. 3 is a sectional view showing an example of an arrangement of a stirring rod.
FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating an example of a manufacturing apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
21 fixed cylinder
23 motor
24 rotating shaft
25 rotating cylinder
26 Bearing
27 Suction port
29 Inlet
31 Communication room
31a upper plate
31b lower plate
33 sending means
34 Connecting pillar
35 permanent magnet
37 permanent magnet
41 Inner circumference
43 Outer surface
45 protrusion
45 'slope
47 protrusion
47 'slope
49 grooves
51 grooves
52 Liquid passage
60 check valve
61 stir bar
63 stir bar
65 disk
67 disk
69 stir bar
71 Stirring rod
72 gas storage tank
73 gas mixing device
74 Liquid mixing device
75 liquid storage tank
76 Liquid pump
77 Flow velocity control device (liquid)
78 Basic equipment
79 Air supply pump
80 Flow velocity control device (gas)
81 Inlet
82 Suction port
83 Communication Room
84 Outlet
85 Product storage tank