CN113648858A - 气泡产生装置以及气泡产生单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供气泡产生装置以及气泡产生单元。在具备使得穿过筒状的主体部内部的水流产生微小气泡的气泡产生部的气泡产生装置中，提高该气泡产生部中的气泡产生效率。一种气泡产生装置，其具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，所述气泡产生部具备在所述主体部的横截面上以所述主体部内的一个点作为中心呈放射状延伸至所述主体部的内周的狭缝、以及从所述主体部的内周面鼓出而形成该狭缝的周缘的柱部，所述柱部具有其鼓出量朝向上游侧而逐渐减小的部分，所述狭缝在所述气泡产生部中从上游侧至下游侧连通，并且在所述柱部的鼓出量减少的部分朝向上游侧宽度变宽。

Description

气泡产生装置以及气泡产生单元
本申请是申请日为2017年7月25日、申请号为201780030037.0、发明名称为“气泡产生装置”的专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及在水中形成纳米等级的微小气泡的气泡产生装置以及气泡产生单元。
背景技术
作为形成微小气泡的一个方法，存在利用气蚀效应的方法。专利文献1中公开了使多个螺钉(柱状部)向管状的主体部的节流孔内突出并在穿过该节流孔的水流中产生微小气泡的气泡产生装置。
在向该气泡产生装置导入自来水时，在相对置的螺钉之间形成的收缩部处使水流收缩而导致其流速增大。其结果是，根据伯努利原理，在收缩部的下游侧形成负压区域，在该气蚀(减压)效应的作用下，使水中的溶解气体析出而产生微小的气泡。
除此之外，请参照公开与本件相关的发明的专利文献2以及专利文献3。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5712292号公报
专利文献2：日本专利公开2008-18330号公报
专利文献3：日本专利第6077627号公报
发明内容
发明所要解决的问题
近年来，对气泡产生装置要求更高的微小气泡产生效率。因此，本发明的一个目的在于，在管状的主体部具备使得穿过该主体部内部的水流产生微小气泡的气泡产生部的气泡产生装置中，提高该气泡产生部的气泡产生效率。
用于解决问题的方法
本发明的发明人为了达成上述目的而反复地进行了深入研究，其结果是，想到了以下结构的气泡产生装置，即，一种气泡产生装置，其具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，其特征在于，
所述气泡产生部具备在所述主体部的横截面上以所述主体部内的一个点作为中心呈放射状延伸至所述主体部的内周的狭缝、以及从所述主体部的内周面鼓出而形成该狭缝的周缘的柱部，
所述柱部具有其鼓出量朝向上游侧而逐渐减小的部分，
所述狭缝在所述气泡产生部中从上游侧至下游侧连通，并且在所述柱部的鼓出量减少的部分朝向上游侧宽度变宽。
优选的是，所述狭缝在所述柱部的下游侧面宽度最窄，并且在所述主体部的轴的垂直方向上为相同宽度。
更优选的是，所述中心位于所述主体部的中心轴上。
本发明还提供一种气泡产生单元，其具备壳体部以及至少一个所述气泡产生装置，该壳体部具有节流孔并且将所述气泡产生装置收纳在该节流孔的小径部内，其特征在于，
所述气泡产生装置的主体部埋设于所述壳体部，所述柱部在所述节流孔的小径部露出。
优选的是，所述壳体部在所述小径部沿半径方向被分割，所述气泡产生装置的主体部被夹持于分割片之间。
更优选的是，所述壳体部在所述小径部沿半径方向被分割，分割片的一方与所述气泡产生装置一体成型。
本发明还包括如下所述的第一方面的气泡产生装置。即，一种气泡产生装置，具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，其中，
所述气泡产生部具备在所述主体部的横截面上以所述主体部内的一个点作为中心呈放射状延伸的狭缝、以及从所述主体部的内周面鼓出而形成该狭缝的周缘的柱部，
所述柱部的鼓出量从所述狭缝的周缘起朝向上游侧而逐渐减小，并且在所述柱部的下游侧表面形成有凹部。
根据这样规定的第一方面的气泡产生装置，由于柱部的鼓出量从狭缝的周缘起朝向上游侧而逐渐减小，换言之，从上游侧观察时柱部逐渐鼓出，因此主体部内的流路变窄，主体部内的水流被压缩，同时其速度增加。上述水流穿过狭缝的结果是，在狭缝的下游侧形成负压区域。
进一步地，由于在柱部的下游侧表面形成有凹部，因此穿过缝隙而迂回至下游侧表面的水流被吸入至该凹部使其流速增加，因此在此也产生负压。
根据这样构成的气泡产生部，在狭缝的下游侧形成负压区域，并且在柱部的下游侧表面的凹部的周边也形成负压区域。其结果是，产生足够量的微小气泡。
另外，气泡产生部的狭缝由从主体部鼓出的、即一体形成的柱部进行规定，因此主体部以及柱部成为一体成型品。此处，柱部的鼓出量从其下游侧表面起朝向上游侧而逐渐减小，因此可以将成形模具向该上游侧拔出。同样地，由于在下游侧表面仅形成有凹部，因此可以将成形模具向下游侧拔出。即，该气泡产生装置可以使用在主体部沿半径方向分割的成形模具并设为树脂的模具制品。
对本发明的第二方面作如下规定。即，在第一方面所规定的气泡产生装置中，所述中心位于所述主体部的中心轴上。
根据这样规定的第二方面的气泡产生装置，呈放射状扩展的狭缝的放射中心与主体部的中心一致。由此，狭缝在主体部内的一个虚拟横截面中，从其中心起呈放射状形成。由此，在主体部内，狭缝被均匀地分配。由此，易于使水从主体部内流过，可获得更快的流速。流速越快，则产生越多的气泡。
对本发明的第三方面作如下规定。即，在第一方面或第二方面所规定的气泡产生装置中，所述柱部以相邻的狭缝的各边缘所规定的面作为所述下游侧表面，所述柱部的截面积朝向上游侧而逐渐减小，所述柱部的截面积在所述主体部的上游端实质上变为零。
在这样规定的第三方面的气泡产生装置中，对柱部的形状进行更具体的记载。并且，通过使柱部的截面积在主体部的上游端实质上变为零，即，通过使柱部从主体部的上游端开始隆起，尽可能地减小柱部相对于水流的阻力，由此实现主体部内的水流的流速的最大化。
对本发明的第四方面作如下规定。即，在第一方面或第二方面所规定的气泡产生装置中，所述柱部是以相邻的所述狭缝的各边缘所规定的面作为底表面的锥形，所述柱部的棱线将所述相邻的狭缝的各边缘的交点与该各边缘的虚拟二等分面所交叉的所述主体部的内周面上的点连接。
在这样规定的第四方面的气泡产生装置中，对柱部的形状进行更具体的记载。即，通过将柱部设为锥形，并且使该棱线连接至主体部的内周面，即通过规定该棱线从主体部的内周面起开始隆起，能够尽可能地减小柱部的水流阻力。
对本发明的第五方面作如下规定。即，在第一方面至第四方面中任一方面所规定的气泡产生装置中，在所述柱部的下游侧表面形成的所述凹部从所述中心起呈放射状配置。
根据这样规定的第五方面的气泡产生装置，在对柱部的下游侧表面进行规定的主体部的虚拟横截面中，凹部被均等地分配。其结果是，由凹部引起的气泡也均等地产生。
对本发明的第六方面作如下规定。即，在第一方面至第五方面中任一方面所规定的气泡产生装置中，所述凹部穿过所述主体部的内周面而在该主体部的周壁内形成有空隙。
根据这样规定的第六方面的气泡产生装置，凹部与周壁上形成的空隙连通，因此水流容易被吸入于凹部。由此，促进负压的产生。
此外，在主体部的周壁上形成的空隙可以形成于周壁的内部，另外，也可以形成于周壁所抵接的其他部件与该周壁之间。
对本发明的第七方面作如下规定。即，一种气泡产生单元，具备壳体部以及至少一个第一方面至第六方面中任一方面所规定的气泡产生装置，该壳体部具有节流孔并且将所述气泡产生装置收纳在该节流孔的小径部内，其中，
所述气泡产生装置的主体部埋设于所述壳体部，所述柱部在所述节流孔的小径部露出。
如上所述，气泡产生装置可进行模具成形，换言之，气泡产生装置本身规格统一，可廉价地形成。通过针对这样标准化的气泡产生装置任意地设计壳体，能够将气泡产生装置应用于各种水流源。
例如，针对由自来水管的供水管供给的水流(0.15MPa～0.75MPa)，当应用组装有一个气泡产生装置的气泡产生单元时，无需通过任何泵等进行加压，便可产生微小气泡。在该情况下，优选地，将壳体部的开口直径设为10mm～30mm，并且其外径也与供水管的外径尺寸相等。
当应用于从自来水管供给的水流的情况下，气泡产生装置的主体部的内周面的上游端(实质上不存在柱部的区域)的直径优选为5.0mm～10.0mm。狭缝的宽度设为0.1mm～3mm，各狭缝从主体部的中心起均等地形成为放射状。狭缝的数量优选为4～10。狭缝优选形成为与主体部的内周面接触，但也可以形成至从中心观察时的内周面的中途。
在使用加压水流的情况下，优选在壳体内串联地组装多个气泡产生装置。此时，各气泡产生装置的狭缝优选在水流方向、即壳体的轴向上重叠。这是为了确保水流穿过狭缝时的流速。根据本发明的发明人的研究，穿过缝隙时的流速优选为100m/秒以上。
对本发明的第八方面作如下规定。即，在第七方面所规定的气泡产生单元中，所述壳体部在所述小径部沿与轴垂直的方向被分割，所述气泡产生装置的主体部被夹持于分割片之间。
根据这样规定的第八方面的气泡产生单元，气泡产生装置相对于壳体部的组装变得容易。因此，能够提供廉价的气泡产生单元。
对本发明的第九方面作如下规定。即，在第七方面所规定的气泡产生单元中，分割片的一方与所述气泡产生装置一体成型。
气泡产生装置能够通过模具来成形，因此只要将壳体部的分割片也同样地设计为能够通过模具来成形，气泡产生装置与分割片的一体化构件也能够通过模具来成形。因而，通过像第九方面所规定的那样对分割片的一方和气泡产生装置进行一体成型，能够削减气泡产生单元的部件数量进而降低其制造成本。
对本发明的第十方面作如下规定。即，一种气泡产生装置，具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，其中，
所述气泡产生部具备从所述主体部的内周面鼓出的多个柱部，
所述柱部是将三角锥分割成两部分而成的构造，其底表面与所述主体部的下游侧表面一致，其顶部与所述主体部的上游侧表面一致，其棱线配置为朝向所述主体部的中心轴，
在所述柱部的底表面的缘部之间形成有狭缝。
根据这样规定的第十方面所规定的气泡产生装置，通过将柱部的形状设为三角锥，将其水流阻力设为最小。由此，在狭缝的下游形成足够的负压区域。
对本发明的第十一方面作如下规定。即，在第十方面所规定的气泡产生装置中，在所述柱部的底表面形成有凹部。
根据这样规定的第十一方面的气泡产生装置，由于在底表面形成有凹部，因此在该凹部中也会形成负压区域。由此，提高气泡的产生效率。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式的气泡产生装置的俯视图。
图2是图1中的A-A线剖视图。
图3是表示组装有图1的气泡产生装置的气泡产生单元的构造的立体图。
图4是图3中的B-B线剖视图。
图5是气泡产生单元的分解立体图。
图6是表示组装有两个第一实施方式的气泡产生装置的气泡产生单元的构造的分解立体图。
图7是表示图6中的气泡产生单元的构造的立体图。
图8是图7中的C-C线剖视图。
图9是其他方式的气泡产生装置的俯视图。
图10是图9中的D-D线剖视图。
图11表示将两个图9所示的气泡产生装置连结而成的构造。
图12是图11中的E-E线剖视图。
图13是表示氧溶解量的时间变化的曲线图。
图14中的(A)～(C)表示本发明的第二实施方式的气泡产生装置的柱部的横剖视图。
图15中的(A)～(C)表示其他柱部的横剖视图。
图16中的(A)～(D)表示其他柱部的横剖视图。
图17表示柱部相对于水流倾斜时的负压区域的分布。
图18表示本发明的实施方式的气泡产生装置的构造，图18中的(A)是从下游侧观察时的俯视图，图18中的(B)是纵剖视图。
图19是表示本发明的其他实施方式的气泡产生装置的构造的从下游侧观察时的俯视图。
图20是表示本发明的其他实施方式的气泡产生装置的构造的从下游侧观察时的俯视图。
图21是表示本发明的实施例的气泡产生装置的构造的纵剖视图。
图22是图21中的气泡产生部的立体图。
图23是图21中的气泡产生部的侧视图。
图24是图23中的A-A箭头线剖视图。
附图标记说明
1000、1500 气泡产生装置
1100 主体部
1200 气泡产生部
1210、1710 柱部
1215、1715 棱线
1220 凹部
1300 狭缝
1310 狭缝的边缘部
2000、3000 气泡产生单元
2100、3100 壳体部
2110、3110 节流孔
10、11、18、20、21、28、30、31、38、521 柱部
15、16、17、25、25'、35、525 凹部
100、200、300、400 气泡产生装置
110、410 主体部
130、220、320、430 气泡产生部
133、433 流水孔
111、411 上游侧筒部
121、421 下游侧筒部
422 通气孔
具体实施方式
(第一实施方式)
图1表示本发明的第一实施方式的气泡产生装置1000的俯视图。图2表示该气泡产生装置1000的剖视图。
该气泡产生装置1000具备主体部1100和气泡产生部1200。
主体部1100形成为筒状。该主体部1100的外周面的一部分被切掉而形成有平坦部1110。该平坦部可以防止不必要的旋转，并且用于定位。主体部1100不一定是圆筒状的，可以采用任意的形状。例如可以设为方筒状。另外，还可以沿半径方向进行分割。还可以设为在水流方向下游侧缩径的锥状。
气泡产生部1200具备从主体部1100的内周面鼓出且与主体部1100一体形成的柱部1210。在本例中具有六个柱部1210。由各柱部1210的下游侧表面(图2中的下侧表面)的周缘形成六个狭缝1300。
狭缝1300在俯视时形成为放射状。在本例中，放射的中心与主体部1100的中心轴一致。放射的中心与主体部1100的中心轴也可以不一致。狭缝1300在主体部1100中形成于一个虚拟横截面上。换言之，在各柱部1210中，从主体部1100的内周面鼓出最大的部分形成于该虚拟横截面上。优选地，该鼓出最大的部分与柱部1210的底表面1211的周缘一致。
优选地，该底表面1211在该鼓出最大的部分相对于水流方向形成为垂直乃至锐角。这是因为，对流速施加更大的变化从而能够在此处产生负压。
在底表面1211形成有凹部1220。越过狭缝1300而向底表面侧流入的水流进一步被吸入至该凹部1220，因此促进在底表面1211上产生负压。
为了均等地产生负压，优选从狭缝1300的中心、即主体部1100的中心轴呈放射状且均等地配置该凹部1220。
该凹部1220延伸设置至主体部1100。存在于主体部1100的凹部1220的部分在使用时成为空隙。欲流入凹部1220的水会与已经存在于凹部1220内的水发生干扰，但是该干扰通过该空隙得到缓和。由此增大负压形成效果。
在本例中，各狭缝1300形成为同等宽度，但也可以使宽度具有变化。此处所说的宽度的变化包括狭缝各自的宽度不同的意思以及在一个狭缝中宽度具有变化的意思。
柱部1210的截面积从柱部1210的底表面1211起朝向上游侧逐渐减小。而且，在柱部1210的上游侧表面处截面积为零。由此，能够减小柱部相对于水流的阻力。另外，通过采用这样的构造，在模具成形时，能够毫无阻力地进行模具的拉拔。
本例的柱部1210是以狭缝1300的各边缘1310所规定的面作为底表面1211的锥形。对柱部1210的棱线1215作如下规定。即，棱线1215是将相邻的狭缝1300的边缘1310、1310的交点与该边缘1310、1310的虚拟二等分面所交叉的主体部1100的内周面的最上游点连接而成的线。
在本例中，柱部1210的底表面1211与主体部1100的下游侧表面1113一致，并且柱部1210的上游端与主体部1100的上游侧表面1115一致。两者并非必须一致。例如，可以将水流方向上的主体部1100的长度设为大于柱部1210的长度。
在本例中，各柱部1210为相同形状，但也可以使柱部的形状具有变化。
图3～图5表示组装有上述的气泡产生装置1000的气泡产生单元2000的例子。
该气泡产生单元2000由气泡产生装置1000和壳体部2100构成。
壳体2100由上游侧片2200和下游侧片2300构成。如图4所示，在两者连结的状态下，在壳体部2100的内周形成有节流孔2110。
在上游侧片2200和下游侧片2300的各对置面形成有收纳凹部2210、2310。气泡产生装置1000的主体部1100被收纳在由该收纳凹部2210、2310形成的空间内。
节流孔2110的内周面的直径与主体部1100的内周面的直径相同。这是为了尽可能减小水流阻力。
气泡产生部1200的底表面1211上形成的凹部1220成为陷入壳体部2100之中的形式。在陷入壳体部2100的部分形成有空气积存部(空隙)。利用该空气积存部，水流容易被吸入到凹部1220，从而促进负压的产生。
可根据气泡产生单元2000的用途而任意地设计壳体部的构造。上游侧片2200、下游侧片2300以及气泡产生装置1000的接合通过粘合剂或高频熔接形成为液体密封。上述构件优选由同一或相同种类的树脂材料形成。
在本例中，将上游侧片2200、下游侧片2300以及气泡产生装置1000设为分体，但也可以将气泡产生装置1000、上游侧片2200或下游侧片2300设为一体。为了使凹部1220陷入壳体部2100，优选将气泡产生装置1000和上游侧片2200设为一体。
图6～图8表示在轴向上将两个气泡产生装置1000连结而成的气泡产生单元3000。此外，对于与图1～图5的例子相同的要素标注相同的附图标记，并部分地省略其说明。也可以连结三个以上的气泡产生装置1000。
该气泡产生单元3000由两个气泡产生装置1000和壳体部3100构成。
壳体部3100由上游侧片3200和下游侧片3300构成。如图8所示，在两者连结的状态下，在壳体部3100的内周形成有节流孔3110。
在上游侧片3200和下游侧片3300的各对置面形成有收纳凹部3210、3310。气泡产生装置1000的主体部1100被收纳在由该收纳凹部3210、3310形成的空间内。
图9以及图10表示其他气泡产生装置1500的例子。对于与图1以及图2的例子相同的要素标注相同的附图标记，并部分地省略其说明。
该气泡产生装置1500的狭缝1300设为八条。由于增加了狭缝1300的条数，因此八个柱部1710的宽度变窄。另外，在本例中，柱部1710的棱线1715倾斜。即，从相邻的狭缝的边缘1310、1310的二等分面向一方的边缘1310侧进行了位移。由此，对气泡产生部中的水流施加变化(涡流)而使其能够更顺利地通过该狭缝。
该气泡产生装置1500能够插入于图4所示的壳体部2100。
图11以及图12表示将两个气泡产生装置1500连结的例子。还可以连结三个以上的气泡产生装置。在本例中，在气泡产生装置1500的主体部1100的上下表面设置有连结用的突起1501和卡合凹部1503。
这样安装而成的气泡产生装置1500、1500能够插入于图8所示的壳体部3100。
以上，在第一实施方式中说明的气泡产生单元被设计为，假定例如组装在淋浴喷头上。因而，仅将0.15MPa～0.75MPa的水压的水一次通入气泡产生装置1000、1500便能够产生足够量的微小气泡。
以下，对实施例进行说明。
将图4所示的气泡产生单元2000、即使用一个气泡产生装置1000的结构通过未图示的市售的软管连接在家庭用的自来水管上。将水龙头彻底打开，供给约为0.5MPa的自来水，将从气泡产生单元2000放出的水积累在水桶中。用该水塞满75ml的玻璃制的瓶并加上盖而放置于室内。测定约12小时后的气泡的量。同样地，对使用图12所示的双联的气泡产生装置1500、1500时的结果也进行了测定。分别将测定结果示于表1。此外，使用株式会社岛津制作所的纳米粒径分布测定装置(SALD-7500nano)进行测定。所使用的气泡产生装置1000的狭缝1300的宽度为0.4mm，主体部1100的内周面的直径为6mm，主体部1100的长度为4mm。同样地，气泡产生装置1500的狭缝1300的宽度为0.5mm，主体部1100的内周面的直径为8mm，主体部1100的长度为4mm。
[表1]
Figure BDA0003175464580000111
由表1的结果可确认产生了足够量的所谓的纳米气泡。
由自来水的一次通过产生上述量的纳米气泡的本发明的气泡产生单元的用途广泛。
在向图4所示的气泡产生单元供给的自来水中供氧时的氧溶解量(mg/L)如下所示。
(A)氧供给量0.3L/分钟：31.4mg/L
(B)氧供给量0.5L/分钟：33.5mg/L
(C)氧供应量1.0L/分钟：34.88mg/L
通过从氧气瓶向气泡产生单元的上游侧鼓泡来进行供氧。此外，自来水本身的氧溶解量为7.6mg/L(26.5℃)。
实验(C)中得到的水的氧溶解量变化如图13所示。
使用HANNA Instruments Japan公司制造的HI98193并通过双极电极法来测定氧溶解量。
(第二实施方式)
以下，对本发明的第二实施方式进行说明。
在本发明的第二实施方式中，对本发明的第一模型作如下规定。即，
(1)一种气泡产生装置，具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，其中，
上述气泡产生部具备：
基部，其具备沿着水流方向而缩径的水流孔；以及
多个柱部，其将该基部与上述主体部的内周面连结，
该柱部在上述水流方向的背侧具备凹部。
根据这样规定的第一模型的气泡产生装置，在主体部内流动的水流中的穿过气泡产生部的基部的水流在沿着水流方向而缩径的水流孔处流速增大，从水流孔的出口喷出时产生较大的负压。另外，由于在柱部的背侧形成有凹部，因此从柱部之间穿过的水流在迂回到该柱部的背侧时被吸入至该凹部而使流速增大并在此处产生负压。
这样，在气泡产生部的紧接下游形成多个负压区域，其结果是，在负压区域中产生足够量的微小气泡。
在上述内容中，筒状的主体部的贯通孔优选设为节流孔形状。优选在主体部的两端具备与管、软管连结的连结部。可以设置螺纹牙作为上述连结部。
本发明的气泡产生装置将从专用的自来水管的供水管供给的水流(0.15MPa～0.75MPa)直接、即不通过任何的泵等进行加速地取入主体部并在该气泡产生部的紧接下游的负压区域产生微小气泡。因而，优选地，将主体部的贯通孔的口径设为10mm～30mm，并且使其外径也与供水管的外径尺寸相等。
当然，虽然并非排除通过泵及其他装置对自来水进行加速而导入本发明的气泡产生装置的情况，但是能够以省略泵等的方式(即，简易且低价地)产生纳米等级的气泡是本发明的一个效果。
并不排除将通过其他气泡产生装置、本发明的气泡产生装置暂时地产生了气泡的水流进一步导入本发明的气泡产生装置的情况。
对本发明的第二模型作如下规定。即，在第一模型所规定的气泡产生装置的基础上，上述柱部的与上述水流对置的水流对置面倾斜，上述凹部从上述柱部的背面起沿上述水流方向形成，并且，上述凹部的壁面与上述水流对置面平行。
根据这样规定的第二模型的气泡产生装置，由于柱部的水流对置面倾斜，因此易于对水流的流动施加变化(速度增加)，并且，由于凹部的壁面与该水流对置面平行，因此能够使得在柱部的背面形成的凹部的深度(与水流相反方向的长度)最大化。
另外，这样的结构的柱部不会在水流方向上形成底切部，因此成为适于树脂的模具成形的形状。
对本发明的第三模型的发明作如下规定。即，在第二模型所规定的气泡产生装置的基础上，上述柱部的沿着上述水流的截面形状呈沿着上述水流而扩径的V形。
根据这样规定的第三模型所规定的气泡产生装置，由于存在多个沿着水流而扩径的V形的柱部，因此相对置的柱部的斜面与斜面之间的间隔(此处为水流加速孔(第十四模型))沿着水流方向而缩径，其结果是，使柱部之间的水流增速而增大气蚀效应。
本发明的发明人研究发现，在直接导入来自供水管的自来水时，在第三模型中，柱部的数量优选为3～5个，并且V形的夹角优选为15～35度(第四模型)。此处，若柱部的数量不足三个，则柱部与柱部之间变得过宽，无法使来自自来水管的水流充分加速。另外，若柱部的数量超过五个，则柱部相对于来自自来水管的水流的阻力变得过大，都是不优选的。若V形的夹角小于15度，则柱部变得过细，以致柱部与柱部之间的间隔无法充分地缩径而有可能无法使其间流动的水流充分地加速。另外，若V形的夹角超过35度，则柱部变得过粗，会不必要地增大相对于水流的阻力。
对本发明的第五模型作如下规定。即，在第三模型或第四模型所记载的气泡产生装置的基础上，相对于上述水流，上述柱部的V形前端位于上述基部的上游侧端部，上述柱部的V形开口端位于上述基部的下游侧端部。
根据这样规定的第五模型的气泡产生装置，构成气泡产生部的基部和柱部在水流方向上的长度相同。由此，气泡产生部的结构紧凑，能够实现小型化。另外，基部的下游侧端部和柱部的下游侧端部在水流方向上位于相同位置，因此在基部的出口形成的负压区域与在柱部的背侧形成的负压区域尽可能地接近。其结果是，能够增大气蚀效应。这是因为考虑到若负压区域分离，则各个负压区域受到周围的影响而使各负压区域变得不稳定，若负压区域接近，则有时负压区域会重叠扩大而使负压区域稳定化。
对本发明的第六模型作如下规定。即，在第一模型至第五模型所规定的气泡产生装置的任一项的基础上，上述多个柱部均等地配置在上述基部的周围，上述各柱部的背面中的凹部的中心位于从上述水流孔的出口的中心向水流正交方向延伸的虚拟放射线上。
根据这样规定的第六模型的气泡产生装置，柱部的背面的凹部的中心以基部的水流孔为中心而均匀地分配。由此，在各柱部的背面形成的负压区域相对于在基部的水流孔的下游形成的负压区域而均等地配置，据此使得各负压区域稳定。
对本发明的第七模型的发明作如下规定。即，在第一模型至第六模型所规定的气泡产生装置的任一项的基础上，上述基部的水流孔的中心线与上述筒状的主体部的中心线一致。
根据这样规定的第七模型所规定的气泡产生装置，基部配置在主体部的中心，因此基部周围的水流速度为恒定。由此，在柱部的背侧形成的负压区域在基部的周围更加均匀，与在基部的下游形成的负压区域相配合，使得在气泡产生部的下游侧形成的全负压区域稳定化。
对本发明的第八模型的发明作如下规定。即，在第一模型至第七模型所规定的气泡产生装置的任一项的基础上，形成有将上述筒状的主体部的外表面和上述柱部的凹部连通的通气孔。
根据这样规定的第八模型的气泡产生装置，经由通气孔从外部强制地供给气体(氧气、二氧化碳、氮气等)，由此能够形成所供给的气体的微小气泡。在该情况下，相对于一个柱部的凹部形成通气孔即可(第九模型)
此外，在形成空气的微小气泡时，优选在主体部的外表面侧将该通气孔预先封闭。
将在外表面封闭的通气孔的直径设为0.5mm～10mm，若在此处形成空气积存部，则会提高微小气泡的生成效率。这是因为，在柱部的背面流入凹部的水流和从凹部排出的水流发生干扰，在此处产生水流的振动。在此，可以认为，若凹部与空气积存部连通，则该水流的振动稳定并进一步被放大。可以认为，振动也是使水产生气泡的原理之一。
对本发明的第十模型的发明作如下规定。即，在第一模型至第九模型所规定的气泡产生装置的任一项的基础上，在上述主体部的内周面，在排出口与上述气泡产生部之间形成有周向的凸条。
根据这样规定的第十模型的气泡产生装置，主体部的内周面的凸条与在气泡产生部的下游形成的负压区域发生干扰，能够提高此处的气蚀效应。
该凸条的高度、宽度、个数以及与气泡产生部相距的距离可以任意地设计。
凸条可以是连续的，也可以是断续的。
还可以使用螺纹牙作为凸条(第十一模型)。在主体部的内周面设有螺纹牙的情况下，将对前端进行了螺纹刻制的管插入主体部中并与该螺纹牙螺合，由此能够容易地将气泡产生装置向其他装置连结。在该情况下，有时通过调整插入的管与气泡产生部的距离而能够控制微细气泡的产生。
对本发明的第十二模型的发明作如下规定。即，在第一模型至第十一模型所规定的气泡产生装置的任一项的基础上，上述主体部具备具有第一贯通孔的上游侧筒部和具有第二贯通孔的下游侧筒部，在上述上游侧筒部的下游侧对置面在第一贯通孔的周围形成有直径大于上述气泡产生部的直径的第一凹部，
上述主体部的一部分以气体密封的方式插装于上述下游侧筒部的第二贯通孔，该主体部的其余部分插入于上述第一凹部，其前端部与上述第一贯通孔对置。
根据这样规定的第十二模型的气泡产生装置，设为将主体部一分为二并在其中插入气泡产生部的结构。一分为二的主体部的各部(上游侧筒部、下游侧筒部)是筒状的构件，因此能够使用树脂材料进行模具成形(注塑等)。另外，由基部与柱部构成的气泡产生部也可以同样地进行模具成形，因此可以将装置整体设为由树脂制成，从而抑制制造成本。
进一步，在该模型中，在上游侧筒部的下游侧对置面形成有直径大于气泡产生部的直径的第一凹部，因此组装变得容易。即，将气泡产生部的一部分以液体密封的方式插装于下游侧筒部的第二贯通孔。其结果是，气泡产生部的其余部分成为从下游侧筒部突出的状态。与其相对地，在上游侧筒部的下游侧对置面形成有直径大于气泡产生部的直径的第一凹部，因此能够容易地将突出的气泡产生部的其余部分容纳于上游侧筒部的第一凹部。
对本发明的第十三模型的发明作如下规定。即，在第十二模型所规定的气泡产生装置的基础上，在上述下游侧筒部形成有将其外表面与上述第二贯通孔连通的孔。
根据这样规定的第十三模型所规定的气泡产生装置，外表面和第二贯通孔通过孔而连接，可得到第八模型中规定的通气孔。
从对下游侧筒部进行模具成形的观点出发，该孔优选通过型芯来形成。在该情况下，优选将比第二贯通孔侧更靠外表面侧的孔径设定得较大，从而确保型芯的脱模性。
对本发明的第十四模型的发明作如下规定。即，在具备筒状的主体部和在该主体内配置的气泡产生部的气泡产生装置中，
上述气泡产生部具备：
筒状的基部，其配置为与主体部同心，其内周面沿着水流方向而缩径；
水流加速孔，其在基部的外周面形成有多个，并且沿着水流方向而缩径；以及
隔离壁，其将该水流加速孔隔离，在其水流方向背面侧形成有凹部。
根据这样规定的第十四模型所规定的气泡产生装置，在主体部内流动的水流中的穿过气泡产生部的基部的水流在沿着水流方向而缩径的水流孔处流速增大，在从水流孔的出口喷出时产生较大的负压。另外，由于在隔离壁的背侧形成有凹部，因此穿过水流加速孔的水流在迂回到该隔离壁的背侧时被吸入至该凹部进一步使流速增加而在此产生负压。
这样，在气泡产生部的紧接下游形成负压区域，其结果是，在该负压区域产生足够量的微小气泡。
在上述内容中，规定水流加速孔的隔离壁的周壁并不限定于第二模型中规定的斜面，还可以由曲面(一次曲面、多次曲面)形成。
在主体部的半径方向(与水流垂直的方向)上，水流加速孔的宽度可以发生变化。
在本发明中，在气泡产生部的中心配置具备水流孔的基部，并通过柱部将该基部和主体部的贯通孔的内壁连结。在以往的例子中介绍的气泡产生装置中，螺钉从贯通孔的内壁突出，各螺钉的前端处于自由状态。在该情况下，螺钉成为悬臂梁的状态，机械上不稳定，在耐久性方面存在不安。与其相对地，在本发明中，柱部的前端与基部连接，因此气泡产生部在机械上稳定，从而能够对其赋予较高的耐久性。
从水流方向观察时，本发明中采用的柱部在背面具备凹部。穿过柱部的侧面的水流在到达该柱部的背面时以被吸入凹部的方式迂回，其速度变快从而可获得较高的气蚀效应。
图14中的(A)～图14中的(C)中示出这样的柱部的例子的横截面。图中的箭头表示水流。
图14中的(A)所示的柱部10的横截面的外部轮廓为梯形，在相当于梯形的底边的该柱部10的背面14具备凹部15。即，该柱部10具备平坦的顶部12、一对倾斜面13、13以及平坦的背面14。倾斜面13、13的间隔沿水流方向而逐渐增加。即，倾斜面13、13沿水流方向扩径。凹部15将水流引入，使背面14的下游侧的水流增速。只要能够起到上述作用，则对凹部的形状没有特别限定。在图14中的(A)的例子中，凹部15具备从背面14朝向顶部而与倾斜面13、13平行的侧壁部、以及将该侧壁部连接的半圆形底壁部。凹部15的深度也可以任意设计，但优选凹部15的开口与深度之比为1：0.5～3。在该例子中，凹部15的开口部的中心与背面14的中心一致，但也可以将两者错开。
另外，还可以像图14中的(B)所示的柱部11那样具备多个凹部16、16。在该例子中，各凹部16与凹部15形状相似，但其形状是任意的，也可以使各凹部的形状不同。在该例子中，各凹部16、16均等地分配在背面14上。有时通过使得凹部16、16的容积具有变化、或者对从倾斜面13、13到凹部16、16的距离施加变化，从而对向背面14迂回的水流速度施加变化，并对该变化的程度进行调整，从而实现气蚀效应的增大。
优选该凹部16、16在柱部10的轴向(纵向)上连续，但也可以是不连续的(以下说明的其他柱部也相同)。在不连续的情况下，还可以形成于柱部的背面的局部，优选形成于基部侧。
图14中的(C)表示其他例子的柱部18。此外，对于与图14中的(A)相同的要素标注相同的附图标记并省略其说明。在该例子中，一侧的倾斜面13'设为与水流平行。凹部17具备分别与倾斜面13、13'平行的侧壁部、以及将该侧壁部连接的半圆形底壁部。
图15中的(A)表示其他例子的柱部20。此外，对于与图14相同的要素标注相同的附图标记并部分地省略其说明。该柱部20的截面的外部轮廓呈三角形(等腰三角形)，其顶部与水流方向对置。相当于三角形的底边的背面14具备凹部25。可以与图14中的(B)同样地形成多个凹部。
斜面23、23的夹角α优选为10～35度。进一步优选为20～35度，更进一步优选为25度。斜面23、23相对于水流方向均等地打开。即，顶部的二等分线与水流方向一致。
图15中的(B)所示的柱部21的横截面呈V形。即，凹部25的侧壁分别相对于斜面23、23平行。
在图15中的(C)所示的柱部28中，斜面23、23'的长度不同。由此，从斜面23、23'分别向凹部25'流入的水流速度产生变化，有时能够增大凹部25'的下游区域中的气蚀效应。
图16中的(A)表示其他柱部30。此外，在图16中的(A)中，对于与图14中的(A)相同的要素标注相同的附图标记并省略其说明。该柱部30中，顶部32的外部轮廓呈圆弧状。由此，柱部相对于水流的的阻力变小，能够增大气蚀效应。
从进一步减小柱部相对于水流的阻力的观点出发，如图16中的(B)所示，可以将柱部31的外周壁33整体设为流线形。
图16中的(C)的柱部38形成为弧形。即，其外周壁34为半圆形，凹部35的周壁是与该外周壁34同心的半圆形。
在图16中的(D)的例子中，使柱部38在其周向上旋转。由此，向凹部35流入的水流的速度在图16中的(D)的上下方向上不同，有时能够增大凹部35的下游区域的气蚀效应。
以下对如图16中的(D)所示那样使柱部相对于水流倾斜时的效果进行说明。
图17中的(A)表示使得横截面为半球形的柱部相对于水流正对时的柱部下游的压力分布。同样地，图17中的(B)表示使柱部倾斜时的压力分布。由图17中的(B)明确可知，使柱部倾斜时扩大了负压区域。
而且，可以认为，图16中的(D)所记载的柱部38、图14中的(C)所记载的柱部28也可起到同样的效果。
图18表示采用了图15中的(B)的柱部21的气泡产生装置100的例子。该气泡产生装置100具备主体部110和气泡产生部130。
主体部110为筒状，具备上游侧筒部111和下游侧筒部121。上游侧筒部111的贯通孔(第一贯通孔)113从开口端朝向中央而逐渐缩径，缩径部分的直径与下游侧筒部121的贯通孔(第二贯通孔)123的直径相同。
气泡产生部130具备基部131和柱部21。基部131是筒状的部件，其内周直径沿着水流方向缩径而形成有水流孔133。基部131的中心线与主体部110的中心线一致。在该例中，水流孔133为一个，但也可以设置多个水流孔133。
在基部131的外周面，在上下以及左右方向上(即隔开均等的间隔)配置有图15中的(B)所示的V形的柱部21，其前端部分埋入于上游侧筒部111内。将柱部21的凹部25埋入于上游侧筒部111内的结果是，在该上游侧筒部111内形成空隙(空气积存部)125。
由相邻的柱部21、21、气泡产生部131的外周面以及主体部121的内周面形成的孔(水流加速孔135)沿着柱部21的侧面从上游侧朝向下游侧而使其截面积逐渐减小，从而使水流加速。
在这样构成的气泡产生装置100中，在基部130的水流孔133的下游和柱部21的凹部25的下游形成负压区域，在此产生微细的气泡。
图19表示其他例子的气泡产生装置200。此外，在图19中，对于与图18相同的结构要素标注相同的附图标记并省略其说明。
该气泡产生装置200具备筒状的主体部110和气泡产生部220，该气泡产生部220是将柱部21悬挂于主体部110的贯通孔内的结构。
在这样构成的气泡产生装置200中，凹部25形成于柱部21的背面，因此当穿过柱部21之间的水流在柱部21向背面迂回时，被吸入至凹部25而使其流速增大，其结果是形成较大的负压。由此，在柱部21的下游形成负压区域，并在此形成微小气泡。
图20表示其他例子的气泡产生装置300。此外，在图20中，对于与图19相同的结构要素标注相同的附图标记并省略其说明。
该气泡产生装置300具备筒状的主体部110和气泡产生部320。柱部21配置为格子状而构成气泡产生部320。
在该气泡产生装置300中，与图19的例子同样地在柱部21的下游形成有负压区域，并在此产生微小气泡。
在图19以及图20的例子中，采用了图15中的(B)所示的V形横截面形状的柱部21，但是也可以采用图14～图17所示的其他构造的柱部。
另外，上述柱部还可以设为被以往所使用的悬臂梁支撑、且各柱部的自由端对置的结构。
接下来，对本发明的实施例进行说明。
图21表示本实施例的气泡产生装置400的构造。
实施例的气泡产生装置400具备主体部410和气泡产生部430。
主体部400被分割为上游侧筒部411和下游侧筒部421，两者通过对接面进行粘接。
上游侧筒部411具备基体部415和结合部416，基体部415的下游侧对置面418与下游侧筒部421的上游侧对置面428粘接。在下游侧对置面418上，在第一贯通孔413的周围形成有第一凹部414。在结合部416的外周设有螺纹牙，能够与专用的供水管连结。
下游侧筒部421具备基体部425和结合部426。该基体部425的直径与上游侧筒部411的基体部415的直径相同。在结合部426的外周设有螺纹牙，能够容易地与配水管等连结。
下游侧筒部421的第二贯通孔423从上游侧起具备气泡产生部接纳部4231、气泡产生部限制部4232、以及排出部4233。气泡产生部接纳部4231的内径尺寸与气泡产生部430的外径尺寸相同，由此气泡产生部430以过盈配合的关系液体密封地插入于该接纳部4231。气泡产生部限制部4232的内径尺寸稍小于气泡产生部430的外径尺寸，由此发挥针对气泡产生部430的止动作用。排出部4233的内径大于气泡产生部接纳部4231的内径，并且在其内周设有螺纹牙427。能够将前端具有螺纹牙的管插入排出部4233内并与螺纹牙427螺合。在该情况下，通过调节管前端的位置，能够调节气泡产生部430的下游的容积、形状。通过调节上述容积、形状，有时能够增大气蚀效应。即使在未插入管的情况下，螺纹牙427也会与气泡产生部430的下游的水流发生干扰，有时会对气蚀效应产生影响使其增大。
在下游侧筒部421的基体部425的外周面与第二贯通孔423的气泡产生部接纳部4231之间形成有通气孔422。该通气孔422的直径从第二贯通孔423侧起朝向外周面侧而逐渐增大。在本例中，通气孔422在外周面处被盖429封闭。
图22～图24表示气泡产生部430的结构。
该气泡产生部430具备筒状的基部431以及在该基部431的外周均等地配置的柱部521。
在基部431形成有缩径成锥状的流水孔433。
如图23所示，柱部521俯视时呈V形。柱部521的斜面的夹角α1约为25度，凹部525的周壁的夹角α2约为20度。上述夹角可以设为相同的角度。柱部521的顶部与基部431的上游侧端部一致，柱部521的底表面524与基部431的下游侧端部一致。
四个柱部521为相同的尺寸，均等地分配在基部431的周围。由此，柱部521的背面的凹部525的中心与基部431的流水孔433的出口处于相同位置(在水流方向上)，并且均等地分配在基部431的周围。
通气孔422与一个柱部521的凹部525连通。
这样构成的气泡产生装置400的各部分A～I中的压力的模拟结果如下。
A：0.486MPa
B：0.408MPa
C：0.004MPa
D：0.032MPa
E：0.051MPa
F：0.006MPa
G：0.008MPa
H：0.004MPa
I：0.004MPa
由以上内容可知，在气泡产生部430的下游的较大范围形成有负压区域。在该负压区域中，所供给的自来水被减压至约1/1000，因此发挥较强的气蚀效应。
本发明并不受上述发明的实施方式以及实施例的说明的任何限定。在不脱离权利要求书的记载、且是本领域技术人员能够容易想到的范围内的各种变形方式也包含在本发明中。
公开以下事项。
(A)一种气泡产生装置，具备气泡产生部，该气泡产生部的柱部向管状的主体部内突出，使穿过上述主体部内的水流中产生微小气泡，其中，
上述柱部具备与上述水流正对的水流对置面和该水流对置面的背侧的负压形成面，上述负压形成面具有凹部。
(B)一种气泡产生装置，具备气泡产生部，该气泡产生部的柱部向管状的主体部内突出，使穿过上述主体部内的水流中产生微小气泡，其中，
在与上述柱部的轴线垂直的横截面中，水流对置面呈弧形，连接该弧形的两端而成的弦部成为负压形成面，上述弧形相对于上述水流的流向倾斜。
(C)一种气泡产生装置，具备气泡产生部，该气泡产生部的柱部向管状的主体部内突出，使穿过上述主体部内的水流中产生微小气泡，其中，
上述柱部具备与上述水流正对的水流对置面和该水流对置面的背侧的负压形成面，上述负压形成面的一侧的边缘与另一侧的边缘相比而位于上游侧。
(1)一种气泡产生装置，具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，其中，上述气泡产生装置具备：
基部，其具备沿着水流方向而缩径的水流孔；以及
多个柱部，其将该基部与上述主体部的内周面连结，
该柱部在上述水流方向的背侧具备凹部。
(2)根据(1)所述的气泡产生装置，其中，
上述柱部的与上述水流对置的水流对置面倾斜，上述凹部从上述柱部的背面起沿上述水流方向形成，并且，上述凹部的壁面与上述水流对置面平行。
(3)根据(2)所述的气泡产生装置，其中，
上述柱部的沿着上述水流的截面形状呈沿着上述水流而扩径的V形。
(4)根据(3)所述的气泡产生装置，其中，
上述柱部在上述基部的周围形成有3～5个，并且上述V形的夹角为15～35度。
(5)根据(3)或(4)所述的气泡产生装置，其中，
相对于上述水流，上述柱部的V形前端位于上述基部的上游侧端部，上述柱部的V形开口端位于上述基部的下游侧端部。
(6)根据(1)～(5)中任一项所述的气泡产生装置，其中，
上述多个柱部均等地配置在上述基部的周围，上述各柱部的背面中的凹部的中心位于从上述水流孔的出口的中心向水流正交方向延伸的虚拟放射线上。
(7)根据(1)～(6)中任一项所述的气泡产生装置，其中，
上述基部的水流孔的中心线与上述筒状的主体部的中心线一致。
(8)根据(1)～(7)中任一项所述的气泡产生装置，其中，
形成有将上述筒状的主体部的外表面和上述柱部的凹部连通的通气孔。
(9)根据(8)所述的气泡产生装置，其中，
在上述多个柱部中的一个柱部的凹部与上述主体部的外表面之间形成有通气孔。
(10)根据(1)～(9)中任一项所述的气泡产生装置，其中，
在上述主体部的内周面，在该主体部的排出口与上述气泡产生部之间形成有周向的凸条。
(11)根据(10)所述的气泡产生装置，其中，
在上述主体部的内周面，在该主体部的排出口与上述气泡产生部之间形成有螺纹牙。
(12)根据(1)～(11)中任一项所述的气泡产生装置，其中，
上述主体部具备具有第一贯通孔的上游侧筒部和具有第二贯通孔的下游侧筒部，在上述上游侧筒部的下游侧对置面在第一贯通孔的周围形成有直径大于上述气泡产生部的直径的第一凹部，
上述主体部的一部分以气体密封的方式插装于上述下游侧筒部的第二贯通孔，该主体部的其余部分插入于上述第一凹部，其前端部与上述第一贯通孔对置。
(13)根据(12)所述的气泡产生装置，其中，
在上述下游侧筒部形成有将其外表面与上述第二贯通孔连通的孔。
(14)一种气泡产生装置，具备筒状的主体部和在该主体内配置的气泡产生部，其中，
上述气泡产生部具备：
筒状的基部，其配置为与主体部同心，其内周面沿着水流方向而缩径；
水流加速孔，其在基部的外周面形成有多个，并且沿着水流方向而缩径；以及
隔离壁，其将该水流加速孔隔离，在该隔离壁的水流方向的背面侧形成有凹部。

Claims (6)

1.一种气泡产生装置，其具备筒状的主体部和在该主体部内配置的气泡产生部，所述气泡产生装置的特征在于，
所述气泡产生部具备在所述主体部的横截面上以所述主体部内的一个点作为中心呈放射状延伸至所述主体部的内周的狭缝、以及从所述主体部的内周面鼓出而形成该狭缝的周缘的柱部，
所述柱部具有其鼓出量朝向上游侧而逐渐减小的部分，
所述狭缝在所述气泡产生部中从上游侧至下游侧连通，并且在所述柱部的鼓出量减少的部分朝向上游侧宽度变宽。
2.根据权利要求1所述的气泡产生装置，其特征在于，
所述狭缝在所述柱部的下游侧面宽度最窄，并且在所述主体部的轴的垂直方向上为相同宽度。
3.根据权利要求1或2所述的气泡产生装置，其特征在于，
所述中心位于所述主体部的中心轴上。
4.一种气泡产生单元，其具备壳体部以及至少一个权利要求1～3中任一项所述的气泡产生装置，该壳体部具有节流孔并且将所述气泡产生装置收纳在该节流孔的小径部内，所述气泡产生单元的特征在于，
所述气泡产生装置的主体部埋设于所述壳体部，所述柱部在所述节流孔的小径部露出。
5.根据权利要求4所述的气泡产生单元，其特征在于，
所述壳体部在所述小径部沿半径方向被分割，所述气泡产生装置的主体部被夹持于分割片之间。
6.根据权利要求4所述的气泡产生单元，其特征在于，
所述壳体部在所述小径部沿半径方向被分割，分割片的一方与所述气泡产生装置一体成型。
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