JP2008178779A - 微細気泡発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出口より噴射吐出する微細気泡の大きさを安定させて、適当な大きさの微細気泡を多量に含んでいる白濁した気液溶解流体を安定して浴水等に供給することができる微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。
【解決手段】微細気泡発生装置１００は、液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を圧力開放して微細気泡を生成する微細気泡生成手段３０と、前記微細気泡を噴射吐出させる吐出口３とを備えており、微細気泡生成手段３０は、気体を液体へ溶解させて微細気泡を含んだ気液溶解流体を生成する気体溶解部８と、気体溶解部８で生成された微細気泡を粉砕してより小さい微細気泡を生成する微細気泡粉砕部であるベンチュリ管１２とを有し、ベンチュリ管１２と吐出口３との間に、吐出口３側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部１３を備えている。
【選択図】図１

Description

本願発明は、液体中に気体を溶解させた後に液体から気体を分離析出して微細気泡を発生させる微細気泡発生装置に関するものである。

従来から、特開平０６−２０５８１２号公報に示されるように、液体に気体を一旦溶解させてその後液中から気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生装置には、液体が流れる流路に、液体に気体を混入させて気体混合液体を得る気体混入部と、気体混合液体を加圧して流路に流すポンプと、内部に液層と気層とを有すると共に気体混合液体が供給されて気体を液体に溶解させて気液溶解流体を得る気液溶解タンクと、気液溶解流体中の気体を析出させて微細気泡を発生させる微細気泡発生部とを設けたものがある。
特開平０６−２０５８１２号公報

上記従来例である微細気泡発生装置においては、吐出口より微細気泡を含んだ気液溶解流体を噴射吐出させており、適当な大きさの多量の微細気泡を含むことによって、噴射吐出する気液溶解流体を白濁したものとすることができる。しかし、気液溶解流体が吐出口より噴射吐出する際に、急激に減圧されることで微細気泡の大きさが安定しないことより、適当な大きさの微細気泡を多量に含んでいる白濁した気液溶解流体が安定して浴水等に供給されないという問題があった。

本願発明は、上記背景技術に鑑みて発明されたものであり、その目的は、吐出口より噴射吐出する微細気泡の大きさを安定させて、適当な大きさの微細気泡を多量に含んでいる白濁した気液溶解流体を安定して浴水等に供給することができる微細気泡発生装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本願請求項１記載の発明では、液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を圧力開放して微細気泡を生成する微細気泡生成手段と、前記微細気泡を噴射吐出させる吐出口とを備える微細気泡発生装置において、微細気泡生成手段は、気体を液体に溶解させて微細気泡を含んだ気液溶解流体を生成する気体溶解部と、気体溶解部で生成された微細気泡を粉砕してより小さい微細気泡を生成する微細気泡粉砕部とを有し、微細気泡生成手段と吐出口との間に、吐出口側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部を備えたことを特徴としている。

本願請求項２記載の発明では、上記請求項１記載の微細気泡発生装置において、減圧部は、内径が微細気泡生成手段側の基端部から吐出口側の終端部へ向かって大きくなるように内周面が段形状に形成されていることを特徴としている。

本願請求項３記載の発明では、上記請求項１記載の微細気泡発生装置において、減圧部は、内径が微細気泡生成手段側の基端部から吐出口側の終端部へ向かって大きくなるように内周面が傾斜して形成されていることを特徴としている。

本願請求項４記載の発明では、上記請求項１乃至３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置において、微細気泡粉砕部は、ベンチュリ管で構成されたものであることを特徴としている。

本願請求項１記載の発明の微細気泡発生装置においては、微細気泡生成手段は、気体溶解部と微細気泡粉砕部とを有しているので、より小さい径の微細気泡を多量に効率よく生成することができる。さらに、微細気泡生成手段と吐出口との間に、吐出口側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部を備えたことによって、微細気泡を噴出吐出するまでに、気液溶解流体への圧力を徐々に減圧することができる。このことによって、吐出口より微細気泡を噴出吐出するまでに、微細気泡生成手段で生成した多量の小さい径の微細気泡を白濁に適した径まで成長させ、吐出口より噴射吐出する微細気泡の大きさを安定させることができるので、適当な大きさの微細気泡を多量に含んでいる白濁した気液溶解流体を安定して浴水等に供給することができる。

本願請求項２記載の発明の微細気泡発生装置においては、特に、減圧部の内周面を吐出口側の終端部へ向かって内径が大きくなるような段形状に形成することによって、複数の異なる内径を有する連続した管を構成することができる。このことによって、気液溶解流体に対する圧力を逐次適正な圧力とすることができるので、微細気泡を白濁に適した径まで成長させることができる。

本願請求項３記載の発明の微細気泡発生装置においては、特に、減圧部の内周面を吐出口側の終端部へ向かって内径が大きくなるように傾斜して形成することによって、気液溶解流体に対する圧力を、線型性を持って減少させることができる。このことによって、急激な減圧をより低減することができるので、微細気泡を白濁に適した径まで成長させることができる。

本願請求項４記載の発明の微細気泡発生装置においては、特に、微細気泡粉砕部は、ベンチュリ管で構成されているので、内径が小さくなった部分で気液溶解流体の流速及び圧力を変化させることができる。このことによって、気液溶解流体中の気泡を粉砕することができるので、容易に微細気泡をより小さくすることができる。

図１〜図５は、本願発明の第１の実施形態である微細気泡発生装置を示している。微細気泡発生装置１００は、液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を圧力開放して微細気泡を生成する微細気泡生成手段３０と、前記微細気泡を噴射吐出させる吐出口３とを備えており、微細気泡生成手段３０は、気体を液体に溶解させて微細気泡を含んだ気液溶解流体を生成する気体溶解部８と、気体溶解部８で生成された微細気泡を粉砕してより小さい微細気泡を生成する微細気泡粉砕部であるベンチュリ管１２とを有し、微細気泡生成手段３０と吐出口３との間に、吐出口３側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部１３を備えている。また、減圧部１３は、内径が微細気泡生成手段３０側の基端部１３ａから吐出口３側の終端部１３ｂへ向かって大きくなるように内周面が段形状に形成されている。また、ベンチュリ管１２は、中央部分が狭小部となっている上流部１２ａと複数の狭小部を有する下流部１２ｂとで構成されている。

以下、この実施形態の微細気泡発生装置をより具体的詳細に説明する。図１は、浴槽１内の浴水中に微細気泡を発生させる微細気泡発生装置の基本構成図であり、浴槽１の内側面に吸込口２と吐出口３とが設けられ、浴槽１のフランジ部に空気吸込口４が設けられている。

吸込口２は、接続管５を介してポンプ６の吸い込み側に接続され、ポンプ６の吐出側は流入管７を介して微細気泡生成手段３０の気体溶解部８の吸込側にある噴射口９に接続されている。気体溶解部８の吐出側の流出口１０は、流出管１１を介して微細気泡生成手段３０のベンチュリ管１２の一端に接続され、ベンチュリ管１２の他端は減圧部１３を介して浴槽１の側面に設置された吐出口３に接続されている。また、空気吸込口４は、ポンプ６と気体溶解部８との間の流入管７に接続管１４を介して接続され、接続管１４には、逆止弁１５が設けられている。

そして、気体が溶解した湯水が吐出口３より浴槽１内の浴水中に吐出されると、浴水中で溶解気体が析出して微細気泡が発生するようになる。

気体溶解部８は、図２および図３に詳細に示すように、断面円形の直筒状をした側壁部２１と、この側壁部２１の両側の端部を閉塞する端壁部２２とからなる筒状体２３で構成されて、長手方向すなわち略円筒状をした側壁部２１の中心軸イ（図２の一点鎖線参照）が水平方向ロ（図２の矢印参照）に対して１０〜４５度の傾斜角度θで傾斜する姿勢で配置されている。

この傾斜姿勢の筒状体２３は、上方側の端部が上流端Ａになるとともに、下方側の端部が下流端Ｂとなり、上流端Ａ側に気液混合流体を筒状体２３内に噴射するための噴射口９が形成されるとともに、下流端Ｂ側に液体を筒状体２３内から流出する流出口１０が形成されている。

筒状体２３内には、溶質となる例えば空気等の気体と、溶媒となる例えば水等の液体とが貯留されるもので、略円筒状をした側壁部２１の上下方向の略中央付近には気体と液体との界面２４が位置し、界面２４より上流端Ａ側の部分は、気体が貯留される気体貯留部２５になるとともに、界面２４より下流端Ｂ側の部分は、液体が貯留される液体貯留部２６となる。

噴射口９は、気体貯留部２５の内壁面（界面２４より上流端Ａ側の側壁部２１または端壁部２２の内壁面）か、あるいは界面２４より若干下側の液体貯留部２６の内壁面（界面２４より下流端Ｂ側の側壁部２１の内壁面）に形成され、流出口１０は、液体貯留部２６の端部付近の内壁面（界面２４より下流端Ｂ側の側壁部２１または端壁部２２の内壁面）に形成される。

筒状体２３の側壁部２１には、弁（図示せず）を設けた空気抜き口２７が形成してあり、この空気抜き口２７の位置が気体貯留部２５に貯留される気体と液体貯留部２６に貯留される液体の界面２４のレベルとなる。

次に、気体溶解部８の作用を説明する。筒状体２３の下側にある噴射口９から、筒状体２３内に貯留されているのと同じ液体および気体が噴射されると、噴射口９と対向する側壁部２１の上側の内壁面に衝突し、この内壁面で跳ね返って界面２４にて液体貯留部２６に貯留されている液体に衝突して攪拌される。また、液体貯留部２６に貯留されている液体は、気液混合流体が界面２４に衝突して攪拌される他に、噴射口９から筒状体２３内に噴射される気液混合流体によっても攪拌される。

このように、気液混合流体の側壁部２１の内壁面との衝突や界面２４での衝突による攪拌、噴射される際の液体の攪拌等により、筒状体２３内に貯留している気体および液体、気液混合流体中の気体および液体が混合され、気体の液体への溶解が促進される。すなわち、混合攪拌によるせん断により、液体に混合している気泡（気体）が細分化されて、液体と接する総表面積が大きくなるので、気体の液体への溶解が促進される。

気体の溶解が進行した液体は筒状体２３の液体貯留部２６に貯留されるが、貯留されている液体には未溶解の気泡も数多く混合し、このような気泡は上方に行くほど密に存在しており、液体貯留部２６の下端部近傍では気泡はあまり存在せず、大きな気泡は殆ど存在しない。そして、気体の溶解が進行して大きな気泡が殆ど存在しない液体貯留部２６の下端部の液体が筒状体２３の下側にある流出口１０から筒状体２３外に流出されるようになる。

図４は、ベンチュリ管１２の断面図である。ベンチュリ管１２は、中央部分に１個の狭小部を有する上流部１２ａと複数個（図４の例では５個）の狭小部を有する下流部１２ｂとの２段構成となっている。このように、下流部１２ｂにおいて狭小部を並列で複数個を設けることにより、上流部１２ａで気液溶解流体中の気泡を粉砕してある程度小さな微細気泡とした後に、下流部１２ｂでより小さく微細気泡化させることができるので、より小さい微細気泡を大量に発生させることができる。

図５に示すように、減圧部１３は、微細気泡生成手段３０と吐出口３との間に構成されている。減圧部１３は、内径が微細気泡生成手段３０側の基端部１３ａから吐出口３側の終端部１３ｂへ向かって大きくなるように内周面が段形状に形成されている。すなわち、複数の異なる内径の管が連続して構成されている。微細気泡生成手段３０より流れてくる微細気泡を大量に含んだ気液溶解流体が、内径が順次大きくなる管を流れていくことによって、気液溶解流体へ加えられている圧力が順次低下していく。図５で示した例では、３つの異なる内径の管が連続して減圧部１３を示したが、これに限定されるものではなく、段の数は、微細気泡の大きさや量によって増減してもよい。

したがって、微細気泡生成手段３０は、気体溶解部８とベンチュリ管１２とを有しているので、より小さい径の微細気泡を多量に効率よく生成することができる。さらに、微細気泡生成手段３０と吐出口３との間に、吐出口３側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部１３を備えたことによって、微細気泡を噴出吐出するまでに、気液溶解流体への圧力を徐々に減圧することができる。このことによって、吐出口３より微細気泡を噴出吐出するまでに、微細気泡生成手段３０で生成した多量の小さい径の微細気泡を白濁に適した径まで成長させ、吐出口３より噴射吐出する微細気泡の大きさを安定させることができるので、適当な大きさの微細気泡を多量に含んでいる白濁した気液溶解流体を安定して浴槽１に供給することができる。なお、白濁に適した微細気泡の径は、５〜３０μｍ（平均２０μｍ程度）の数十μｍオーダーである。

また、減圧部１３の内周面を吐出口３側の終端部１３ｂへ向かって内径が大きくなるような段形状に形成することによって、複数の異なる内径を有する連続した管を構成することができる。このことによって、気液溶解流体に対する圧力を逐次適正な圧力とすることができるので、微細気泡を白濁に適した径まで成長させることができる。

また、ベンチュリ管１２を用いることによって、ベンチュリ管１２の内径が小さくなった部分で気液溶解流体の流速及び圧力を変化させることができる。このことによって、気液溶解流体中の微細気泡を粉砕することができるので、容易に微細気泡をより小さくすることができる。

図６は、本願発明の第２の実施形態である微細気泡発生装置を示している。ここでは、上記第１の実施形態と相違する事項についてのみ説明し、その他の事項（構成、作用効果等）については、上記第１の実施形態と同様であるのでその説明を省略する。

図６に示すように、減圧部１３は、微細気泡生成手段３０と吐出口３との間に構成されている。減圧部１３は、内径が微細気泡生成手段３０側の基端部１３ａから吐出口３側の終端部１３ｂへ向かって大きくなるように内周面が傾斜して形成されている。すなわち、減圧部１３は、末広がり状の管を形成している。微細気泡生成手段３０より流れてくる微細気泡を大量に含んだ気液溶解流体が、内径が順次大きくなる末広がり状の管を流れていくことによって、気液溶解流体へ加えられている圧力が線型性を持って順次低下していく。

したがって、減圧部１３の内周面を吐出口３側の終端部１３ｂへ向かって内径が大きくなるように傾斜して形成することによって、気液溶解流体に対する圧力を、線型性を持って減少させることができる。このことによって、急激な減圧をより低減することができるので、微細気泡を白濁に適した径まで成長させることができる。

本願発明の第１の実施形態である微細気泡発生装置を備えた浴槽装置の基本構成図である。 同微細気泡発生装置における気体溶解部の斜視図である。 同微細気泡発生装置における気体溶解部を示し、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ概略断面図である。 同微細気泡発生装置におけるベンチュリ管の断面図である。 同微細気泡発生装置における減圧部の断面図である。 本願発明の第２の実施形態である微細気泡発生装置における減圧部の断面図である。

符号の説明

１ 浴槽
２ 吸込口
３ 吐出口
８ 気体溶解部
１２ ベンチュリ管（微細気泡粉砕部）
１３ 減圧部
３０ 微細気泡生成手段

Claims (4)

1. 液体中に気体が加圧溶解された気液溶解流体を圧力開放して微細気泡を生成する微細気泡生成手段と、前記微細気泡を噴射吐出させる吐出口とを備える微細気泡発生装置において、微細気泡生成手段は、気体を液体に溶解させて微細気泡を含んだ気液溶解流体を生成する気体溶解部と、気体溶解部で生成された微細気泡を粉砕してより小さい微細気泡を生成する微細気泡粉砕部とを有し、微細気泡生成手段と吐出口との間に、吐出口側へ行くにしたがって圧力を低下させる減圧部を備えたことを特徴とする微細気泡発生装置。
2. 減圧部は、内径が微細気泡生成手段側の基端部から吐出口側の終端部へ向かって大きくなるように内周面が段形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の微細気泡発生装置。
3. 減圧部は、内径が微細気泡生成手段側の基端部から吐出口側の終端部へ向かって大きくなるように内周面が傾斜して形成されていることを特徴とする請求項１記載の微細気泡発生装置。
4. 微細気泡粉砕部は、ベンチュリ管で構成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の微細気泡発生装置。

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